WO2013008348A1 - バルブステムシール装置 - Google Patents

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ring
peripheral surface
seal device
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泰愛 濱屋
耕吉 濱本
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Nok株式会社
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    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/08—Valves guides; Sealing of valve stem, e.g. sealing by lubricant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2301/00—Using particular materials

Definitions

  • the present invention relates to a valve stem seal device, and more particularly to a valve stem seal device used for a valve portion of an automobile engine or a general industrial machine.
  • valve stem seal device in which a valve stem seal 700 having a seal lip 400 made of an elastic material is fixed to the valve stem guide 100 side.
  • the protrusions 220 formed on the rubber-like elastic material layer 210 formed on the inner peripheral surface of the metal ring 200 in order to prevent the valve stem seal 700 from falling off the valve stem guide 100. Is engaged with a groove 110 provided on the outer peripheral surface of the valve stem guide 100.
  • the protrusion 220 is a rubber-like elastic material, not only does the mechanical strength be sufficient, but the fitting and fixing force decreases due to thermal influences and changes over time, and the load caused by vibration and the valve stem seal device When a load due to an increase in internal pressure is applied, not only does the seal function of the valve stem seal 700 deteriorate, but in the worst case, the valve stem seal 700 drops off from the valve stem guide 100.
  • the engagement between the valve stem seal and the valve stem guide has sufficient mechanical strength, and the fitting and fixing force may decrease due to thermal influences and changes over time. Therefore, even when a load due to vibration or a load due to an increase in internal pressure in the valve stem seal device is applied, a good sealing function of the valve stem seal can be maintained, and the valve stem seal may drop off from the valve stem guide.
  • An object is to provide a valve stem seal device that can be avoided.
  • a valve stem seal device includes a cylindrical metal ring held on the outer periphery of a valve stem guide, and a seal made of a rubber-like elastic material integrally formed on one end side of the metal ring and sealingly sliding with the valve stem.
  • a valve stem seal device that fixes a valve stem seal provided with a lip to the valve stem guide side, A stop ring fitted and held between a frustoconical surface formed on the outer peripheral surface of the valve stem guide and expanding toward the seal lip side, and a cylindrical inner peripheral surface of the metal ring;
  • the stop ring has a cut portion, and movement restriction means for restricting axial movement of the stop ring is provided on the other end side of the metal ring.
  • the present invention has the following effects.
  • the engagement between the valve stem seal and the valve stem guide has sufficient mechanical strength. Therefore, even when a load due to vibration or a load due to an increase in internal pressure in the valve stem seal device is applied, a good sealing function of the valve stem seal can be maintained. The problem of falling off can be avoided.
  • the valve stem seal device of the second aspect of the invention the fitting and fixing of the valve stem seal and the valve stem guide by the stop ring can be reliably performed by bending a part of the metal ring.
  • valve stem seal device of the third aspect of the invention the valve stem seal and the valve stem guide can be reliably fitted and fixed by the stop ring, and the valve stem seal can be easily detached from the valve stem guide. It is. Furthermore, according to the valve stem seal device of the present invention, even if the movement limiting means for limiting the axial movement of the stop ring is a flange portion, the valve stem seal can be removed from the valve stem guide. Is possible.
  • the fitting force between the stop ring and the valve stem guide can be increased. Furthermore, according to the valve stem seal device of the sixth aspect of the present invention, the fitting force between the stop ring and the metal ring can be increased.
  • the longitudinal cross-sectional view of the valve stem seal apparatus of the 1st aspect which concerns on this invention.
  • the longitudinal cross-sectional view of the state before the valve stem seal apparatus of FIG. 1 is fixed.
  • the longitudinal section of the valve stem seal device of the 2nd mode concerning the present invention.
  • the partial side view of the valve stem seal device of the 2nd mode concerning the present invention.
  • the longitudinal cross-sectional view of the valve stem seal apparatus which concerns on a prior art.
  • valve stem seal device according to a first aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • a valve stem seal device in FIG. 1, includes a cylindrical metal ring 2 held on the outer periphery of a valve stem guide 1 and a valve stem 3 and a sealing slide integrally formed on one end side of the metal ring 2.
  • a valve stem seal 7 having a moving rubber-like elastic seal lip 4 is fixed to the valve stem guide 1 side.
  • a frustoconical surface 11 having a diameter increasing toward the seal lip 4 formed on the outer peripheral surface of the valve stem guide 1 and a cylinder of the metal ring 2
  • the stop ring 5 is fitted and held with the inner peripheral surface 21, and the stop ring 5 has a cut part 51 on the circumference, and the shaft of the stop ring 5 is disposed on the other end side of the metal ring 2.
  • a flange portion 22 is provided by bending the metal ring 2 inward.
  • stop ring 5 has a frustoconical portion 52 corresponding to the frustoconical surface 11 of the valve stem guide 1 on its inner peripheral surface, and the cylindrical inner periphery of the metal ring 2 on its outer peripheral surface.
  • a cylindrical outer peripheral surface 53 corresponding to the surface 21 is formed.
  • the valve stem seal device having such a configuration is assembled into the state shown in FIG. 1 through the state shown in FIG. That is, as shown in FIG. 2, when the valve stem seal 7 is close to the valve stem guide 1 side (moved downward in the figure), the inner peripheral end of the flange portion 22 and the outer peripheral surface of the valve stem guide 1 This gap is large enough to allow the stop ring 5 to pass therethrough. For this reason, by reducing the diameter of the stop ring 5 having the cut portion 51 at one place on the circumference (by bringing the end portions of the cut portion 51 closer to each other), the inner peripheral end of the flange portion 22 and the valve stem. The gap with the outer peripheral surface of the guide 1 is passed. Then, when the stop ring 5 passes through this gap, the diameter is expanded by its own restoring force and the state shown in FIG. 2 is obtained.
  • the gap of the cut portion 51 returns to the original size of the gap, and the lower end surface of the stop ring 5 is in contact with the flange portion 22 so that the downward movement in the axial direction is restricted.
  • the stop ring 5 has a truncated cone shape portion 52 provided on the inner peripheral side of the stop ring 5. The diameter is increased while being in contact with the shape surface 11, and the cylindrical outer peripheral surface 53 provided on the outer peripheral side of the stop ring 5 is in contact with the cylindrical inner peripheral surface 21 of the metal ring 2.
  • a synthetic resin material, a metal material, or the like is appropriately selected and used, but a synthetic resin material is preferable from the viewpoint of easy diameter reduction.
  • a synthetic resin material is preferable from the viewpoint of easy diameter reduction.
  • the rubber-like elastic material constituting the seal lip 4 fluorine rubber, NBR, silicon rubber or the like is appropriately selected and used.
  • valve stem seal device according to the present invention
  • the movement restricting means for restricting the axial movement of the stop ring 5 in the first aspect is a flange portion 22 in which the metal ring 2 is bent inward.
  • the movement restricting means for restricting the axial movement of the stop ring 5 in the second aspect is the retaining ring 6 provided with the protrusion 61 that engages with the retaining hole 23 provided in the metal ring 2. It is.
  • the retaining ring 6 includes a cut portion 62 at one place on the circumference of a metal ring, and a protrusion 61 is formed at a position shifted by 180 ° from the cut portion 62. .
  • the stop ring 5 is fitted and held between the truncated cone-shaped surface 11 formed on the outer peripheral surface of the valve stem guide 1 and expanding toward the seal lip 4 and the cylindrical inner peripheral surface 21 of the metal ring 2.
  • the retaining ring 6 is inserted into the cylindrical inner peripheral surface 21 of the metal ring 2 while reducing the diameter, and the projection 61 of the retaining ring 6 has the metal ring of the valve stem seal 7 as shown in FIG. 2 is engaged with the retaining hole 23 provided in the position 2, and the axial movement of the stop ring 5 is limited.
  • the stop ring 5 can be removed together with the retaining ring 6 by pushing the projection 61 of the retaining ring 6 radially inward through the retaining hole 23.
  • the valve stem seal 7 and the valve stem guide 1 can be reliably fitted and fixed by the stop ring 5 and the valve stem seal 7 can be easily detached from the valve stem guide 1.
  • the metal ring 2 has a plurality of notches formed from the other end side, the diameter of the metal ring 2 can be easily increased. Even if the movement limiting means for limiting the movement is the flange portion 22, the valve stem seal 7 can be detached from the valve stem guide 1.
  • the present invention is not limited to the best mode for carrying out the invention described above, and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
  • valve stem seal device used for valve parts of automobile engines and general industrial machines.

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Abstract

　バルブステムシールが、バルブステムガイドから脱落する問題を回避出来るバルブステムシール密封装置を提供することを目的とする。　このため、バルブステムガイドの外周に保持された円筒形状の金属環と、前記金属環の一端側に一体形成した、バルブステムと密封摺動するゴム状弾性材製のシールリップとを備えたバルブステムシールを前記バルブステムガイド側に固定しているバルブステムシール装置において、前記バルブステムガイドの外周面に形成した前記シールリップ側に向かって拡径する円錐台形状面と、前記金属環の円筒状内周面との間で嵌合保持されているストップリングを備え、前記ストップリングがカット部を有すると共に、前記金属環の他端側に前記ストップリングの軸方向移動を制限する移動制限手段を設ける構成とした。

Description

バルブステムシール装置
　本発明は、バルブステムシール装置に係り、更に詳しくは、自動車エンジンや一般産業機械のバルブ部に用いられるバルブステムシール装置に関するものである。
　従来から、図６に示すように、バルブステムガイド１００の外周に保持された円筒形状の金属環２００と、この金属環２００の一端側に一体形成した、バルブステム３００と密封摺動するゴム状弾性材製のシールリップ４００とを備えたバルブステムシール７００をバルブステムガイド１００側に固定しているバルブステムシール装置が知られている。（特許文献１、２）
　そして、このバルブステムシール装置は、バルブステムシール７００が、バルブステムガイド１００から脱落することを防止する為に、金属環２００の内周面に形成したゴム状弾性材層２１０に形成した突起２２０をバルブステムガイド１００の外周面に設けた溝１１０に係合させる構成としている。
　しかし、突起２２０は、ゴム状弾性材である為、機械的強度が十分でないばかりでなく、熱的影響や経時変化により、嵌合固定力が低下し、振動による負荷やバルブステムシール装置内の内圧上昇による負荷が加わった場合、バルブステムシール７００のシール機能が低下するばかりでなく、最悪の場合、バルブステムシール７００が、バルブステムガイド１００から脱落する問題を惹起した。
特許第３１５５４８３号公報 特開２００５－１２７１４７号公報
　本発明は以上の点に鑑みて、バルブステムシールとバルブステムガイドとの係合が、十分な機械的強度を備えると共に、熱的影響や経時変化によっても、嵌合固定力が低下することが無い為、振動による負荷やバルブステムシール装置内の内圧上昇による負荷が加わった場合においても、バルブステムシールの良好なシール機能が維持できると共に、バルブステムシールが、バルブステムガイドから脱落する問題を回避出来るバルブステムシール装置を提供することを目的とする。
　本発明のバルブステムシール装置は、バルブステムガイドの外周に保持された円筒形状の金属環と、前記金属環の一端側に一体形成した、バルブステムと密封摺動するゴム状弾性材製のシールリップとを備えたバルブステムシールを前記バルブステムガイド側に固定しているバルブステムシール装置において、
　前記バルブステムガイドの外周面に形成した前記シールリップ側に向かって拡径する円錐台形状面と、前記金属環の円筒状内周面との間で嵌合保持されているストップリングを備え、前記ストップリングがカット部を有すると共に、前記金属環の他端側に前記ストップリングの軸方向移動を制限する移動制限手段を設けたことを特徴とする。
　本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
　請求項１記載の発明のバルブステムシール装置によれば、バルブステムシールとバルブステムガイドとの係合が、十分な機械的強度を備えると共に、熱的影響や経時変化によっても、嵌合固定力が低下することが無い為、振動による負荷やバルブステムシール装置内の内圧上昇による負荷が加わった場合においても、バルブステムシールの良好なシール機能が維持できると共に、バルブステムシールが、バルブステムガイドから脱落する問題を回避出来る。
　また、請求項２記載の発明のバルブステムシール装置によれば、金属環の一部を折り曲げる事により、ストップリングによるバルブステムシールとバルブステムガイドとの嵌合固定を確実に行える。
　更に、請求項３記載の発明のバルブステムシール装置によれば、ストップリングによるバルブステムシールとバルブステムガイドとの嵌合固定を確実に行えると共に、バルブステムシールのバルブステムガイドからの取り外しが容易である。
　更にまた、請求項４記載の発明のバルブステムシール装置によれば、ストップリングの軸方向移動を制限する移動制限手段がフランジ部であったとしても、バルブステムシールのバルブステムガイドからの取り外しが可能である。
　また、請求項５記載の発明のバルブステムシール装置によれば、ストップリングとバルブステムガイドとの間の嵌合力を高める事が出来る。
　更にまた、請求項６記載の発明のバルブステムシール装置によれば、ストップリングと金属環との間の嵌合力を高める事が出来る。
本発明に係る第１の態様のバルブステムシール装置の縦断面図。 図１のバルブステムシール装置が固定される前の状態の縦断面図。 本発明に係る第２の態様のバルブステムシール装置の縦断面図。 第２の態様のバルブステムシール装置に使用する留め輪の平面図。 本発明に係る第２の態様のバルブステムシール装置の部分側面図。 従来技術に係るバルブステムシール装置の縦断面図。
　以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
　図１及び図２に基づき本発明に係る第１の態様のバルブステムシール装置について説明する。
　図１において、本発明に係るバルブステムシール装置は、バルブステムガイド１の外周に保持された円筒形状の金属環２と、この金属環２の一端側に一体形成した、バルブステム３と密封摺動するゴム状弾性材製のシールリップ４とを備えたバルブステムシール７をバルブステムガイド１側に固定する構成となっている。
　そして、バルブステムシール７をバルブステムガイド１側に固定する方策として、バルブステムガイド１の外周面に形成したシールリップ４側に向かって拡径する円錐台形状面１１と、金属環２の円筒状内周面２１との間で嵌合保持されているストップリング５を備え、ストップリング５が円周上１箇所カット部５１を有すると共に、金属環２の他端側にストップリング５の軸方向移動を制限する為に、金属環２を内方に折り曲げたフランジ部２２を設けている。
　また、ストップリング５は、その内周面には、バルブステムガイド１の円錐台形状面１１に対応する円錐台形状部５２が形成され、その外周面には、金属環２の円筒状内周面２１に対応する円筒状外周面５３が形成されている。
　そして、この様な構成を備えるバルブステムシール装置は、図２に示す状態を経て、図１に示す状態に組み立てられるものである。
　すなわち、図２に示す様に、バルブステムシール７がバルブステムガイド１側に近寄った状態（図上下方に移動した状態）においては、フランジ部２２の内周端とバルブステムガイド１外周面との間隙は、ストップリング５が通過出来るだけの大きさを備えている。
　この為、円周上１箇所カット部５１を有するストップリング５を縮径させる事により（カット部５１の端部が相互に接する状態に近づける事により）、フランジ部２２の内周端とバルブステムガイド１外周面との間隙を通過させる。
　そして、ストップリング５がこの間隙を通過すると、自らの復元力により拡径して図２に示す状態となる。
　この結果、カット部５１の間隙は、元の間隙の大きさに戻り、ストップリング５の下方端面はフランジ部２２に接して、軸方向下方への移動を制限される。
　図２の状態から、バルブステムシール７を図上上方に移動させると、ストップリング５は、ストップリング５の内周側に設けた円錐台形状部５２が、バルブステムガイド１に設けた円錐台形状面１１と接しながら拡径し、ストップリング５の外周側に設けた円筒状外周面５３が金属環２の円筒状内周面２１に接することになる。
　この状態で、ストップリング５は、更なる拡径を金属環２の円筒状内周面２１により阻害される為、これ以上ストップリング５が図上上方に移動することは無い。
　この状態が、図１に示した状態である。
　この為、バルブステムシール７とバルブステムガイド１との係合が、十分な機械的強度を備えると共に、熱的影響や経時変化によっても、嵌合固定力が低下することが無い為、振動による負荷やバルブステムシール装置内の内圧上昇による負荷が加わった場合においても、バルブステムシール７の良好なシール機能が維持できると共に、バルブステムシール７が、バルブステムガイド１から脱落する問題を回避出来る。
　ストップリング５の材質としては、合成樹脂材、金属材等が適宜選択して用いられるが、縮径が容易な点から合成樹脂材が好ましい。
　シールリップ４を構成するゴム状弾性材としては、フッ素ゴム、NBR、シリコンゴム等が適宜選択して用いられる。
　ついで、図３乃至図５に基づき本発明に係る第２の態様のバルブステムシール装置について説明する。
　第１の態様のバルブステムシール装置と相違する点は、第１の態様におけるストップリング５の軸方向移動を制限する移動制限手段が、金属環２を内方に折り曲げたフランジ部２２で有ったのに対し、第２の態様におけるストップリング５の軸方向移動を制限する移動制限手段が、金属環２に設けた留め孔２３と係合する突起部６１を備えた留め輪６であることである。
　すなわち、留め輪６は、図４に示す様に、金属材製の環の円周上１箇所にカット部６２を備え、カット部６２と１８０°ずれた位置に突起部６１が形成されている。
　そして、ストップリング５をバルブステムガイド１の外周面に形成したシールリップ４側に向かって拡径する円錐台形状面１１と、金属環２の円筒状内周面２１との間で嵌合保持した状態で、留め輪６を縮径しながら金属環２の円筒状内周面２１内に挿入し、留め輪６の突起部６１が、図５に示す様な、バルブステムシール７の金属環２に設けた留め孔２３と係合し、ストップリング５の軸方向移動を制限する。
　この様な構成とする事により、留め孔２３を介して留め輪６の突起部６１を径方向内方に押し込む事により、留め輪６と共にストップリング５を取り外す事が出来る。
　この事により、ストップリング５によるバルブステムシール７とバルブステムガイド１との嵌合固定を確実に行えると共に、バルブステムシール７のバルブステムガイド１からの取り外しが容易となる。
　また、図示していないが、金属環２を他端側から複数本の切込を形成している態様とする事により、金属環２の拡径が容易となる為、ストップリング５の軸方向移動を制限する移動制限手段がフランジ部２２であったとしても、バルブステムシール７のバルブステムガイド１からの取り外しが可能である。
　また、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
　自動車エンジンや一般産業機械のバルブ部に用いられるバルブステムシール装置として有用である。
１　　バルブステムガイド
２　　金属環
３　　バルブステム
４　　シールリップ
５　　ストップリング
６　　留め輪
７　　バルブステムシール
１１　円錐台形状面
２１　円筒状内周面
２２　フランジ部
２３　留め孔
５１　カット部
５２　円錐台形状部
５３　円筒状外周面
６１　突起
６２　カット部

Claims (6)

  1. 　バルブステムガイド（１）の外周に保持された円筒形状の金属環（２）と、前記金属環（２）の一端側に一体形成した、バルブステム（３）と密封摺動するゴム状弾性材製のシールリップ（４）とを備えたバルブステムシール（７）を前記バルブステムガイド（１）側に固定しているバルブステムシール装置において、
    　前記バルブステムガイド（１）の外周面に形成した前記シールリップ（４）側に向かって拡径する円錐台形状面（１１）と、前記金属環（２）の円筒状内周面（２１）との間で嵌合保持されているストップリング（５）を備え、前記ストップリング（５）がカット部（５１）を有すると共に、前記金属環（２）の他端側に前記ストップリング（５）の軸方向移動を制限する移動制限手段を設けたことを特徴とするバルブステムシール装置。
  2. 　前記移動制限手段が、前記金属環（２）の他端側を内方に折り曲げたフランジ部（２２）であることを特徴とする請求項１記載のバルブステムシール装置。
  3. 　前記移動制限手段が、前記金属環（２）に設けた留め孔（２３）と係合する突起部（６１）を備えた留め輪（６）であることを特徴とする請求項１記載のバルブステムシール装置。
  4. 　前記金属環（２）が、他端側から複数本の切込を形成していることを特徴とする請求項１～３いずれか一項に記載のバルブステムシール装置。
  5. 　前記ストップリング（５）の内周面に、前記円錐台形状面（１１）に対応する円錐台形状部（５２）が形成されていることを特徴とする請求項１～４いずれか一項に記載のバルブステムシール装置。
  6. 　前記ストップリング（５）の外周面に、前記円筒状内周面（２１）に対応する円筒状外周面（５３）が形成されていることを特徴とする請求項１～５いずれか一項に記載のバルブステムシール装置。
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