WO2017057258A1 - バルブステムシール及び密封構造 - Google Patents

Abstract

バルブステムシールを構成する嵌合部の一部が毟れてしまうことを抑制可能とするバルブステムシール及び密封構造を提供する。　筒状の胴体部１１１を有する補強環１１０と、補強環１１０に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体１２０と、を備え、シール本体１２０は、バルブステム２００に摺動自在なシール部１２１と、胴体部１１１の内周面に密着するように設けられ、かつバルブステムガイド３００に嵌合固定される嵌合部１２２と、を備えるバルブステムシール１００であって、嵌合部１２２の内周面は円柱面で構成されると共に、嵌合部１２２には、バルブステムガイド３００への嵌合方向の後端側に、この嵌合方向の先端側よりも圧縮率が低い部位が設けられていることを特徴とする。

Description

バルブステムシール及び密封構造

　本発明は、バルブステムを案内するバルブステムガイドに固定されるバルブステムシール及び密封構造に関する。

　内燃機関における吸排気弁機構においては、バルブステムガイドに設けられた挿通孔と、この挿通孔に挿通されるバルブステムとの間の環状隙間を封止するバルブステムシールが設けられている。図５及び図６を参照して、従来例に係るバルブステムシールについて説明する。図５は従来例に係るバルブステムシールの模式的断面図である。図６は従来例に係るバルブステムシールをバルブステムガイドに取り付ける際の様子を示す模式的断面図である。

　バルブステム（不図示）は、バルブステムガイド３００に設けられた挿通孔に挿通され、この挿通孔の内周面により案内されるように構成される。そして、バルブステムガイド３００に設けられた挿通孔とバルブステムとの間の環状隙間に油膜を形成させる程度に適度な量の潤滑油を供給しつつ、潤滑油室内の潤滑油をシールするために、バルブステムシール５００が設けられている。

　この従来例に係るバルブステムシール５００は、補強環５１０と、補強環５１０に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体５２０とを備えている。そして、シール本体５２０は、バルブステムに摺動自在なシール部５２１と、補強環５１０における円筒状の胴体部の内周面側に設けられ、かつバルブステムガイド３００に嵌合固定される嵌合部５２２とを備えている。

　以上のように構成されるバルブステムシール５００においては、嵌合部５２２の内径がバルブステムガイド３００の外径よりも小さく設定されることによって、バルブステムガイド３００に対してバルブステムシール５００は嵌合により固定される。そして、バルブステムシール５００がバルブステムガイド３００から外れてしまうことを抑制するために、嵌合部５２２のバルブステムガイド３００に対する締め代を大きくする対策が取られている。なお、「締め代」とは、バルブステムガイド３００の外径の半分の長さと嵌合部５２２の内径の半分の長さとの差である。

　しかしながら、上記のような対策を取った場合に、嵌合部５２２の一部が毟れてしまい、却って、バルブステムガイド３００からバルブステムシール５００が外れてしまい易くなってしまう場合があった。すなわち、バルブステムシール５００はバルブステムガイド３００に対して図６中下方向に嵌め込まれる。この嵌合過程において、嵌合部５２２の内周面付近は、摩擦力によって、図中上方向に引っ張られた状態となる。これにより、図中矢印Ｘに示すように、嵌合部５２２の一部が上方向に引っ張られて毟れてしまうことがある。なお、金属製の補強環を、直接、バルブステムガイドに嵌合させる構成を採用する場合には、高圧プレスを用いて嵌合させなければならないという欠点がある。

特開２００１－２６３０１０号公報

　本発明の目的は、バルブステムシールを構成する嵌合部の一部が毟れてしまうことを抑制可能とするバルブステムシール及び密封構造を提供することにある。

　本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

　すなわち、本発明のバルブステムシールは、
　バルブステムを案内するバルブステムガイドに固定されるバルブステムシールにおいて、
　筒状の胴体部を有する補強環と、
　該補強環に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体と、
　を備え、
　前記シール本体は、
　前記バルブステムに摺動自在なシール部と、
　前記胴体部の内周面に密着するように設けられ、かつ前記バルブステムガイドに嵌合固定される嵌合部と、
　を備えるバルブステムシールであって、
　前記嵌合部の内周面は円柱面で構成されると共に、該嵌合部には、前記バルブステムガイドへの嵌合方向の後端側に、該嵌合方向の先端側よりも圧縮率が低い部位が設けられていることを特徴とする。

　また、本発明の密封構造は、
　バルブステムと、該バルブステムを案内するバルブステムガイドと、該バルブステムガイドに固定されるバルブステムシールと、を備える密封構造において、
　前記バルブステムシールは、
　筒状の胴体部を有する補強環と、
　該補強環に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体と、
　を備え、
　前記シール本体は、
　前記バルブステムに摺動自在なシール部と、
　前記胴体部の内周面に密着するように設けられ、かつ前記バルブステムガイドに嵌合固定される嵌合部と、
　を備え、
　前記嵌合部の内周面は円柱面で構成されると共に、該嵌合部には、前記バルブステムガイドへの嵌合方向の後端側に、該嵌合方向の先端側よりも圧縮率が低い部位が設けられていることを特徴とする。

　本発明によれば、嵌合部には、バルブステムガイドへの嵌合方向の後端側に、該嵌合方向の先端側よりも圧縮率が低い部位が設けられている。従って、嵌合方向の先端側では十分な嵌合力を持たせつつ、バルブステムシールがバルブステムガイドに嵌め込まれる際に、嵌合部の一部が毟れてしまうことを抑制することができる。

　ここで、前記胴体部は、円筒形状に対して前記嵌合方向の後端側に径方向外側に膨らむ膨らみ部が複数設けられた形状であるとよい。

　これにより、胴体部に複数設けられた膨らみ部の径方向内側において、嵌合部の肉厚が厚くなり、この部分で嵌合部の圧縮率を低くすることができる。

　前記胴体部に設けられる複数の膨らみ部は、周方向に等間隔に設けられているとよい。

　これにより、嵌合部において、圧縮率の低い部位が周方向の一部に偏ってしまうことを抑制することができる。

　以上説明したように、本発明によれば、バルブステムシールを構成する嵌合部の一部が毟れてしまうことを抑制することができる。

図１は本発明の実施例に係るバルブステムシールの一部破断断面図である。 図２は本発明の実施例に係るバルブステムシールの模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係るバルブステムシールの模式的断面図である。 図４は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。 図５は従来例に係るバルブステムシールの一部破断断面図である。 図６は従来例に係るバルブステムシールをバルブステムガイドに取り付ける際の様子を示す模式的断面図である。

　以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

　（実施例）
　図１～図４を参照して、本発明の実施例に係るバルブステムシール及び密封構造について説明する。図１は本発明の実施例に係るバルブステムシールの一部破断断面図である。図２及び図３は本発明の実施例に係るバルブステムシールの模式的断面図である。図４は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図１中の断面図、及び図２は、いずれもバルブステムシールの中心軸線（バルブステム及びバルブステムガイドの中心軸線に一致する）を含む面で切断した断面図である。また、図２及び図３は、いずれもバルブステムシールの中心軸線に対して垂直な面で切断した断面図であり、図２は図１中のＡＡ断面に相当し、図３は図１中のＢＢ断面に相当する。

　＜密封構造の全体構成＞
　特に、図４を参照して、本実施例に係るバルブステムシールを備える密封構造全体の構成について説明する。バルブステム２００は、金属等の硬質材料で構成されたバルブステムガイド３００に設けられた挿通孔に挿通され、この挿通孔の内周面により案内されるように構成されている。図中（Ｏ）は潤滑油室側であり、（Ｐ）はポート（吸気用のポートまたは排気用のポート）側である。そして、バルブステムガイド３００に設けられた挿通孔とバルブステム２００との間の環状隙間に油膜を形成させる程度に適度な量の潤滑油を供給しつつ、潤滑油室内の潤滑油をシールするために、バルブステムシール１００が設けられている。

　＜バルブステムシール＞
　本実施例に係るバルブステムシール１００について詳細に説明する。バルブステムシール１００は、筒状の胴体部１１１を有する補強環１１０と、補強環１１０に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体１２０とを備えている。一体成形により、補強環１１０とシール本体１２０を一体にすることが可能である。例えば、この補強環１１０をインサート部品としてシール本体１２０をインサート成形することにより、補強環１１０に対して一体的にシール本体１２０を設けることができる。補強環１１０は、金属などにより構成されており、胴体部１１１の一端側（潤滑油室側（Ｏ））には内向きフランジ部１１２が設けられている。

　シール本体１２０は、バルブステム２００に摺動自在なシール部１２１と、バルブステムガイド３００に嵌合固定される嵌合部１２２とを備えている。シール部１２１は、補強環１１０における内向きフランジ部１１２の先端付近に設けられている。そして、嵌合部１２２は、補強環１１０における胴体部１１１の内周面に密着するように設けられている。

　シール部１２１は、潤滑油室側（Ｏ）に設けられる第１シール部１２１ａと、ポート側（Ｐ）に設けられる第２シール部１２１ｂとを備えている。第１シール部１２１ａの径方向外側には、第１シール部１２１ａをバルブステム２００に対して押し付けるガータスプリング１３０が設けられている。

　嵌合部１２２の外周面は、上記の通り、補強環１１０における胴体部１１１の内周面に密着するように設けられている。また、嵌合部１２２の内周面は円柱面で構成されている。

　そして、本実施例に係る嵌合部１２２には、バルブステムガイド３００への嵌合方向（図１中、下方向）の後端側（潤滑油室側（Ｏ））に、この嵌合方向の先端側（ポート側（Ｐ））よりも圧縮率が低い部位が設けられている。なお、圧縮率（％）は、（（締め代）／（嵌合部１２２の肉厚））×１００により算出される値である。図１を参照して、より具体的に説明する。補強環１１０における胴体部１１１の内径をＳとし、バルブステムガイド３００において嵌合部１２２により嵌合される領域のうち最大外径をＴとし、嵌合部１２２の内径をＵとする。すると、締め代＝（Ｔ／２）－（Ｕ／２）となる。また、嵌合部１２２の肉厚（外力が作用していない場合の肉厚）＝（Ｓ／２）－（Ｕ／２）となる。従って、圧縮率（％）＝（（締め代）／（嵌合部１２２の肉厚））×１００＝（（Ｔ／２）－（Ｕ／２））／（（Ｓ／２）－（Ｕ／２））×１００＝（（Ｔ－Ｕ）／（Ｓ－Ｕ））×１００となる。

　本実施例に係るバルブステムシール１００においては、バルブステムガイド３００への嵌合方向の後端側に、胴体部１１１の内径Ｓが部分的に大きくなる部位を設けることによって、嵌合方向の先端側よりも圧縮率が低い部位が設けられる構成を採用している。この点について、更に詳細に説明する。本実施例に係る補強環１１０における胴体部１１１は、円筒形状に対して上記嵌合方向の後端側に径方向外側に膨らむ膨らみ部１１１ａが複数設けられた形状である。つまり、胴体部１１１における嵌合方向の先端側は円筒形状であり（図３参照）、後端側は円筒形状に対して径方向外側に膨らむ膨らみ部１１１ａが複数設けられた形状である（図２参照）。本実施例では、膨らみ部１１１ａは、周方向に等間隔に設けられている。より具体的には、膨らみ部１１１ａは、周方向に等間隔に４か所設けられている。これら膨らみ部１１１ａが設けられている部位においては、胴体部１１１の内径Ｓが部分的に大きくなっているため、嵌合部１２２の圧縮率が他の部位に比べて低くなっている。

　なお、本実施例に係るバルブステムガイド３００の外周面には環状凹部３１０が設けられている。バルブステムシール１００がバルブステムガイド３００に嵌合固定されると、嵌合部１２２の一部が環状凹部３１０に食い込むため、バルブステムシール１００がバルブステムガイド３００から外れにくくすることが可能となる。

　＜本実施例に係るバルブステムシール及び密封構造の優れた点＞
　本実施例においては、シール本体１２０における嵌合部１２２には、バルブステムガイド３００への嵌合方向の後端側に、この嵌合方向の先端側よりも圧縮率が低い部位が設けられている。従って、嵌合部１２２において、嵌合方向の先端側では十分な嵌合力を持たせつつ、バルブステムシール１００がバルブステムガイド３００に嵌め込まれる際に、嵌合部１２２の一部が毟れてしまうことを抑制することができる。つまり、バルブステムシール１００がバルブステムガイド３００に対して嵌め込まれる際に、嵌合部１２２の内周面付近は、嵌合方向とは反対側に引っ張られる。しかしながら、本実施例においては、嵌合部１２２において、嵌合方向の後端側に圧縮率が低い部位が設けられることにより、嵌合時に、嵌合方向とは反対側に引っ張られる力を減少させることができ、嵌合部１２２の一部が毟れてしまうことを抑制することができる。

　従って、バルブステムシール１００がバルブステムガイド３００から外れてしまうことを抑制するために、嵌合部１２２のバルブステムガイド３００に対する締め代を大きくする対策を採用しても、嵌合部１２２の一部が毟れてしまうことを抑制することができる。これにより、バルブステムシール１００はバルブステムガイド３００に対して安定した状態で嵌合により固定され、バルブステムシール１００がバルブステムガイド３００から外れてしまうことを抑制することができる。

　また、本実施例に係る補強環１１０の胴体部１１１は、円筒形状に対して嵌合方向の後端側に径方向外側に膨らむ膨らみ部１１１ａが複数設けられた形状である。これにより、胴体部１１１に複数設けられた膨らみ部１１１ａの径方向内側において、嵌合部１２２の肉厚が厚くなり、この部分１２２ａで嵌合部１２２の圧縮率を低くすることができる。なお、これら複数の膨らみ部１１１ａの数及び大きさを適宜調整することによって、嵌合部１２２による嵌合力と、毟れ防止とのバランスを調整することができる。

　更に、本実施例においては、胴体部１１１に設けられる複数の膨らみ部１１１ａは、周方向に等間隔に設けられている。これにより、嵌合部１２２において、圧縮率の低い部位が周方向の一部に偏ってしまうことを抑制することができる。

　１００　バルブステムシール
　１１０　補強環
　１１１　胴体部
　１１１ａ　膨らみ部
　１１２　内向きフランジ部
　１２０　シール本体
　１２１　シール部
　１２１ａ　第１シール部
　１２１ｂ　第２シール部
　１２２　嵌合部
　１３０　ガータスプリング
　２００　バルブステム
　３００　バルブステムガイド
　３１０　環状凹部

Claims (6)

1. 　バルブステムを案内するバルブステムガイドに固定されるバルブステムシールにおいて、
   　筒状の胴体部を有する補強環と、
   　該補強環に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体と、
   　を備え、
   　前記シール本体は、
   　前記バルブステムに摺動自在なシール部と、
   　前記胴体部の内周面に密着するように設けられ、かつ前記バルブステムガイドに嵌合固定される嵌合部と、
   　を備えるバルブステムシールであって、
   　前記嵌合部の内周面は円柱面で構成されると共に、該嵌合部には、前記バルブステムガイドへの嵌合方向の後端側に、該嵌合方向の先端側よりも圧縮率が低い部位が設けられていることを特徴とするバルブステムシール。
2. 　前記胴体部は、円筒形状に対して前記嵌合方向の後端側に径方向外側に膨らむ膨らみ部が複数設けられた形状であることを特徴とする請求項１に記載のバルブステムシール。
3. 　前記胴体部に設けられる複数の膨らみ部は、周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のバルブステムシール。
4. 　バルブステムと、該バルブステムを案内するバルブステムガイドと、該バルブステムガイドに固定されるバルブステムシールと、を備える密封構造において、
   　前記バルブステムシールは、
   　筒状の胴体部を有する補強環と、
   　該補強環に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体と、
   　を備え、
   　前記シール本体は、
   　前記バルブステムに摺動自在なシール部と、
   　前記胴体部の内周面に密着するように設けられ、かつ前記バルブステムガイドに嵌合固定される嵌合部と、
   　を備え、
   　前記嵌合部の内周面は円柱面で構成されると共に、該嵌合部には、前記バルブステムガイドへの嵌合方向の後端側に、該嵌合方向の先端側よりも圧縮率が低い部位が設けられていることを特徴とする密封構造。
5. 　前記胴体部は、円筒形状に対して前記嵌合方向の後端側に径方向外側に膨らむ膨らみ部が複数設けられた形状であることを特徴とする請求項４に記載の密封構造。
6. 　前記胴体部に設けられる複数の膨らみ部は、周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の密封構造。

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