JP6677005B2 - バルブステムシール及び密封構造 - Google Patents

Description

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３及び図４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３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４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。また、この嵌合部５２２の内周面には、バルブステムガイド３００の外周面に設けられた環状凹部３１０に嵌る環状突起５２２ａが設けられている。

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、図４に示すように、バルブステムシール５００はバルブステムガイド３００に対して図中矢印方向（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、図中矢印方向とは反対方向（上方向）に引っ張られた状態となる。これにより、嵌合部５２２の一部が毟れてしまうことがある。特に、環状突起５２２ａの場合には、その内径が他の部位に比べて小さく、バルブステムガイド３００の先端の端縁によって、図中矢印方向とは反対方向に大きな力で引っ張られた状態となる。そのため、環状突起５２２ａは、特に、その一部が毟れてしまい易かった。なお、図４は、バルブステムシール５００の嵌合途中の様子を示している。

実開平６−４０３０４号公報

本発明の目的は、バルブステムガイドから外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、
円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側に設けられ、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、
前記嵌合部は、
前記シール部と一体であるゴム状弾性体製の嵌合部本体部と、
前記バルブステムガイドへの嵌合方向の先端側に設けられ、かつ前記嵌合部本体部の内周面に接合されると共に、前記嵌合部本体部よりも前記バルブステムガイドに対する摩擦抵抗が低く、前記嵌合部本体部よりも強度が高い樹脂製の嵌合部補強部と、
を備え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、
円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側に設けられ、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、
前記嵌合部は、
前記シール部と一体であるゴム状弾性体製の嵌合部本体部と、
前記バルブステムガイドへの嵌合方向の先端側に設けられ、かつ前記嵌合部本体部の内周面に接合されると共に、前記嵌合部本体部よりも前記バルブステムガイドに対する摩擦抵抗が低く、前記嵌合部本体部よりも強度が高い樹脂製の嵌合部補強部と、
を備えることを特徴とする。

本発明においては、嵌合部において、バルブステムガイドへの嵌合方向の先端側には、ゴム状弾性体製の嵌合部本体部よりもバルブステムガイドに対する摩擦抵抗が低く、前記嵌合部本体部よりも強度が高い樹脂製の嵌合部補強部が備えられている。従って、嵌合部
補強部が設けられている領域においては、バルブステムシールがバルブステムガイドに対してはめ込まれる際に、嵌合部の内周面付近が、嵌合方向とは反対側に引っ張られることが抑制される。従って、嵌合部の一部が毟れてしまうことが抑制される。

また、前記バルブステムガイドの外周面には環状凹部が設けられており、
前記嵌合部の内周面には、前記環状凹部内に嵌る環状突起が設けられており、該環状突起は前記嵌合部補強部に形成されているとよい。

これにより、環状突起の一部が毟れ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がバルブステムガイドから外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模式的断面図である。 図２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３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４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及び図２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模式的断面図である。図２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。

＜密封構造の全体構成＞
特に、図２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、円筒状の胴体部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の先端側（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の内周面側に設けられている。

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、第１シール部１２１ａに隣接するように設けられる第２シール部１２１ｂと、ポート（Ｐ）側に向かって伸びる第３シール部１２１ｃ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は、嵌合部本体部１２２ａと嵌合部補強部１２２ｂとから構成されている。嵌合部本体部１２２ａは、シール部１２１と一体に構成されており、ゴム状弾性体により構成されている。嵌合部補強部１２２ｂは、バルブステムガイド３００への嵌合方向（図２中下方向）の先端側に設けられ、かつ嵌合部本体部１２２ａの内周面に接合されている。この嵌合部補強部１２２ｂは、嵌合部本体部１２２ａよりもバルブステムガイド３００に対する摩擦抵抗が低く、嵌合部本体部１２２ａよりも強度が高い樹脂により構成されている。この嵌合部補強部１２２ｂの材料としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を好適な例として挙げることができる。

また、嵌合部１２２の内径は、バルブステムガイド３００の外径よりも小さく設定されている。これにより、バルブステムガイド３００に対してバルブステムシール１００は嵌合により固定される。

また、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。そして、バルブステムシール１００における嵌合部１２２の内周面には、環状凹部３１０内に嵌る環状突起１２２ｂ１が設けられている。この環状突起１２２ｂ１は嵌合部補強部１２２ｂに形成されている。つまり、環状突起１２２ｂ１は、嵌合部本体部１２２ａよりも強度が高い樹脂により構成されている。

＜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＞
本実施例に係るバルブステムシール１００は、嵌合部１２２において、バルブステムガイド３００への嵌合方向の先端側には、ゴム状弾性体製の嵌合部本体部１２２ａよりもバルブステムガイド３００に対する摩擦抵抗が低く、嵌合部本体部１２２ａよりも強度が高い樹脂製の嵌合部補強部１２２ｂが備えられている。従って、嵌合部補強部１２２ｂが設けられている領域においては、バルブステムシール１００がバルブステムガイド３００に対してはめ込まれる際に、嵌合部１２２の内周面付近が、嵌合方向とは反対側に引っ張られることが抑制される。従って、嵌合部１２２の一部が毟れてしまうことが抑制される。

また、バルブステムガイド３００の外周面に設けられた環状凹部３１０に嵌る環状突起１２２ｂ１は、樹脂製の嵌合部補強部１２２ｂに形成されている。従って、バルブステムシール１００がバルブステムガイド３００に対してはめ込まれる際に、環状突起１２２ｂ１の一部が毟れてしまうことを抑制することができる。

以上により、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（特に、環状突起１２２ｂ１）の一部が毟れてしまうことを抑制することができる。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１２２の内径の半分の長さとの差である。

従って、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る。また、環状凹部３１０に対する環状突起１２２ｂ１の係止力も十分得られる。以上により、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。

ここで、上記の通り、嵌合部補強部１２２ｂは、嵌合部本体部１２２ａの内周面に接合されている。嵌合部補強部１２２ｂの嵌合部本体部１２２ａに対する接合の仕方については限定されるものではない。例えば、嵌合による接合、接着による接合の他、焼き付けによる接合でもよい。ここで、焼き付けによる接合を行う場合の具体例を簡単に説明する。まず、ＰＴＦＥ製の嵌合部補強部１２２ｂを成形により製造し、この嵌合部補強部１２２ｂの外周面に、接着性を高めるための表面処理を施す。具体的には、嵌合部補強部１２２ｂの外周面にテトラヒドロフラン（ＴＨＦ），金属ナトリウム，ナフタリン等の物質を用いて、化学的表面処理（下地処理）を行う。その後、嵌合部補強部１２２ｂの外周面に接着剤を塗布する。そして、この嵌合部補強部１２２ｂを成形金型に配置した状態で、未架橋状態のゴム材料を流し込み、シール部１２１及び嵌合部本体部１２２ａを架橋成形する。これにより、嵌合部本体部１２２ａと嵌合部補強部１２２ｂとが焼き付けにより接合される。なお、上記の「接合」には、嵌合部本体部に対して、例えばＰＴＦＥなどの樹脂材料をコーティング（例えば、ＰＴＦＥの粒子を分散させた有機溶媒液を塗布）するような構成は含まれない。コーティングの場合には、ＰＴＦＥなどの粒子が表面に存在するものの、ゴム状弾性体製の嵌合部本体部１２２ａと共に変形するため、上述したような効果が十分得られないからである。

１００ バルブステムシール
１１０ 補強環
１１１ 胴体部
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
１２１ｃ 第３シール部
１２２ 嵌合部
１２２ａ 嵌合部本体部
１２２ｂ 嵌合部補強部
１２２ｂ１ 環状突起
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 (4)

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、
   円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側に設けられ、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、
   前記嵌合部は、
   前記シール部と一体であるゴム状弾性体製の嵌合部本体部と、
   前記バルブステムガイドへの嵌合方向の先端側に設けられ、かつ前記嵌合部本体部の内周面に接合されると共に、前記嵌合部本体部よりも前記バルブステムガイドに対する摩擦抵抗が低く、前記嵌合部本体部よりも強度が高い樹脂製の嵌合部補強部と、
   を備えることを特徴とするバルブステムシール。
2. 前記嵌合部の内周面には、前記バルブステムガイドの外周面に設けられた環状凹部内に嵌る環状突起が設けられており、該環状突起は前記嵌合部補強部に形成されてい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. 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、
   円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側に設けられ、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、
   前記嵌合部は、
   前記シール部と一体であるゴム状弾性体製の嵌合部本体部と、
   前記バルブステムガイドへの嵌合方向の先端側に設けられ、かつ前記嵌合部本体部の内周面に接合されると共に、前記嵌合部本体部よりも前記バルブステムガイドに対する摩擦抵抗が低く、前記嵌合部本体部よりも強度が高い樹脂製の嵌合部補強部と、
   を備えることを特徴とする密封構造。
4. 前記バルブステムガイドの外周面には環状凹部が設けられており、
   前記嵌合部の内周面には、前記環状凹部内に嵌る環状突起が設けられており、該環状突起は前記嵌合部補強部に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の密封構造。

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