JP2020090954A - バルブステムシール - Google Patents
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Abstract
【課題】バルブスプリングの高荷重な負荷や微小回転によるスプリングリテーナの摩耗を抑制して、耐久性を高める。【解決手段】バルブステムシール100は、バルブステム20を挿通するバルブステムガイド30の外周側に設けられる補強環110と、補強環の一端側に固定され、バルブステムの外周面に対して密接する弾性体から形成されているシールリップ120と、補強環の他端から外側に向けてフランジ状に展開され、バルブステムガイドの外周側に設けられるバルブスプリング40を支持し、かつ、バルブスプリングとの接触面に所定の段差を有する凹部113aが設けられているスプリングリテーナ113と、を備えることを特徴とする。【選択図】図1
Description
本発明は、バルブステムとバルブステムガイドとの間を密封するバルブステムシールに関する。
自動車エンジンのエンジンバルブには、吸・排気バルブの弁軸となるバルブステムと、バルブステムを軸方向移動自在に支持する弁軸受となるバルブステムガイドとの摺動面に補給されるエンジンオイルの量を調整すると共に、排気ガス等をシールするためにバルブステムシールが使用されている。バルブステムシールは、バルブステムガイドの外周に設けられる円筒状の金属製の補強環と、補強環の一端側に加硫接着等で取り付けられ、バルブステムと密封摺動するゴム等の弾性体から形成されるシールリップとを備える。
バルブステムシールでは、シールリップに対する背圧の上昇によって、シールリップがバルブステムガイドから抜けることがある。シールリップの抜けを防止するために、例えば、特許文献1には、補強環の下端に外側に展開されるフランジを一体成形して、バルブスプリングを支持するスプリングリテーナでフランジを押さえ付ける密封装置が開示されている。また、特許文献2には、補強環の下端に一体的に設けられるフランジ状のスプリングリテーナのバルブスプリングの回転作用による摩耗を抑制するために、バルブスプリングの回転作用を阻止する係合手段をスプリングリテーナに設けた密封装置が開示されている。
エンジンバルブには、より大きい荷重負荷が付与される設定の機種もあることから、バルブスプリングのスプリングリテーナとの接触力が大きくなり、高負荷のバルブスプリングの接触力に対するスプリングリテーナの耐久性を高める要請がある。また、バルブスプリングは、往復動作に伴い双方向に微小な回転をしており、バルブスプリングの微小回転による作用でスプリングリテーナが切削状の摩耗をして破損することが懸念されている。このように、補強環の下端にフランジ状のスプリングリテーナを一体的に設けたバルブステムシールでは、バルブスプリングの高負荷や双方向への微小回転の作用によるスプリングリテーナの摩耗を抑制して、耐久性を高める必要がある。
本発明は、バルブスプリングの高負荷や微小回転によるスプリングリテーナの摩耗を抑制して、耐久性を高めるバルブステムシールを提供することを課題とする。
本発明の一態様に係るバルブステムシールは、バルブステムを挿通するバルブステムガイドの外周側に設けられる補強環と、前記補強環の一端側に固定され、前記バルブステムの外周面に対して密接する弾性体から形成されているシールリップと、前記補強環の他端から外側に向けてフランジ状に展開され、前記バルブステムガイドの外周側に設けられるバルブスプリングを支持し、かつ、前記バルブスプリングとの接触面に所定の段差を有する凹部が設けられているスプリングリテーナと、を備える。
本発明によれば、バルブスプリングの高負荷や微小回転によるスプリングリテーナの摩耗を抑制して、耐久性を高めることができる。
以下、バルブステムシールの好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
まず、バルブステムシールの一実施形態の概略構成について、図1及び図2を使用しながら説明する。なお、図1では、バルブステムシールがバルブステムガイドに固定されている状態を示しており、図中のバルブステムシール等については、バルブステムシールの中心軸線を含む面で切断した断面の一部を示している。また、図1中の(O)は、潤滑油室側を示し、(P)は、ポート側を示す。さらに、図2では、バルブステムシールの中心軸線を含む面で切断した断面のうち、左側半分のみを示している。
バルブステムシール100は、エンジンのシリンダヘッド10内のバルブステムガイド30に取り付けられ、シリンダヘッド10内に供給されるエンジンオイルがバルブステム20とバルブステムガイド30の摺動面を通って、ポート(吸気用ポート又は排気用ポート)側に有する燃焼室内に流入するのを防止する機能を有する。
バルブステムガイド30は、図1に示すように、エンジンのシリンダヘッド10に取り付けられている。バルブステム20は、バルブステムガイド30に設けられた挿通孔31に挿通され、挿通孔31の内周面により案内されるように設けられている。バルブステムシール100は、バルブステムガイド30の挿通孔31とバルブステム20との間の環状の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。
バルブステムシール100は、補強環110と、補強環110の一端に一体的に設けられているゴム等の弾性体から形成されるシールリップ120とを備えている。本実施形態では、バルブステムシール100は、補強環110の内向きフランジ112をインサート部品としてシールリップ120をインサート成形して、補強環110に対して一体的にシールリップ120を設けることによって構成されている。
補強環110は、バルブステム20を挿通するバルブステムガイド30の外周側に設けられ、ステンレス鋼等の金属により構成されている。本実施形態では、補強環110は、図1及び図2に示すように、筒状の本体111と、本体111の一端側に設けられている内向きフランジ112と、本体111の他端側に設けられている外向きフランジ113とを備える。
シールリップ120は、バルブステム20に摺動自在なシール部120Aと、補強環110の本体111の内周面側に設けられ、かつ、バルブステムガイド30に嵌合固定される嵌合部120Bとを備えている。
シール部120Aは、補強環110における内向きフランジ112の先端付近に設けられている。シール部120Aは、潤滑油室側(O)に設けられているメインリップ121と、ポート側(P)に設けられている背圧リップ122と、メインリップ121の根元付近に設けられている補助リップ123とを備えている。
本実施形態では、シール部120Aは、メインリップ121によって潤滑油室側(O)からポート側(P)へのオイル(潤滑油)の浸入が抑制されている。また、シール部120Aは、背圧リップ122によって、ポート側(P)から潤滑油室側(O)へのガス漏れが抑制されている。さらに、メインリップ121の外周面側には、メインリップ121をバルブステム20に対して押し付けるガータスプリング130が取り付けられる環状凹部124が設けられている。
嵌合部120Bの内周面には、環状のシール突起125が設けられている。本実施形態では、嵌合部120Bの内周面に設けられた環状のシール突起125によって、バルブステムシール100の嵌合部120Bとバルブステムガイド30との間の環状の隙間からのオイルの浸入及びガス漏れを抑制することができる。
本実施形態では、バルブステムシール100は、嵌合部120Bが補強環110の外向きフランジ113側からバルブステムガイド30に嵌合されることにより、バルブステムガイド30に固定される。また、補強環110の外向きフランジ113は、シリンダヘッド10の上面10aに密着した状態となる。
また、本実施形態では、バルブを付勢するバルブスプリング40によって、外向きフランジ113がシリンダヘッド10の上面10aに押し付けられるように構成されてスプリングリテーナとして機能している。すなわち、外向きフランジ113は、バルブステムガイド30の外周側に設けられるバルブスプリング40によって押圧されて、バルブスプリング40を支持するスプリングリテーナとして動作する。このため、吸排気圧力(ポート圧力)によって、バルブステムシール100がバルブステムガイド30から外れてしまうことが抑制される。
このように、本実施形態のバルブステムシール100は、図1及び図2に示すように、補強環110の下端側にフランジ状のスプリングリテーナ113が一体的に設けられている構成となっている。本実施形態では、スプリングリテーナ113のバルブスプリング40との接触面113bに所定の段差を有する凹部113aが連続的に形成されていることを特徴とする。具体的には、接触面113bの全面に亘って複数の窪み113aが分散されるように形成されて、接触面113bが連続的な凹凸面となっている。
次に、バルブステムシール100の一実施形態に備わるスプリングリテーナの構成及び動作の詳細について、図3及び図4を使用しながら説明する。なお、図3は、本実施形態のバルブステムシール100の補強環110の下端側を拡大した斜視図であり、図4は、スプリングリテーナ113にバルブスプリング40が当接した状態を示す断面図となっている。
本実施形態では、スプリングリテーナ113は、図3に示すように、補強環110が本体111の下端から外側に向けてフランジ状に展開されて構成されている。そして、スプリングリテーナ113のバルブスプリング40との接触面113bは、所定の段差を有する凹部となる複数の微小な窪み113aがブラスト加工等によって全面に亘って分散されて設けられ、いわゆる梨地状に形成されている。すなわち、本実施形態では、スプリングリテーナ113は、ブラスト加工等によって容易に複数の微小な窪み113aが設けられる梨地状の接触面113bを有する構成となっている。
このように、本実施形態では、スプリングリテーナ113の表面側の接触面113bに複数の微小な窪み113aが分散されることによって、所定の段差を有する凹部が連続的に設けられている。このため、図4に示すように、各窪み113aに潤滑油室側に残留するオイルによる油膜Ofが保持されるので、スプリングリテーナ113のバルブスプリング40との接触面113bが常に流体潤滑状態となる。
すなわち、スプリングリテーナ113の接触面113bに設けられる窪み113aに残留するオイルが各窪み113aの間の隙間面にも広がって、接触面113bの全体に油膜Ofが保持された状態となる。これによって、押圧力が働くバルブスプリング40との接触部を滑らせて摺動させられるので、バルブスプリング40からの押圧力を分散させて、スプリングリテーナ113の摩耗を抑制できるようになる。
なお、スプリングリテーナ113の表面側の接触面113bに設けられる所定の段差を有する凹部の態様は、図3及び図4に示すような分散された複数の窪み113aに限定されない。すなわち、スプリングリテーナの接触面に油膜を保持し易い形態の所定の段差を有する凹部が設けられていれば、同様の作用・効果を奏する。
例えば、図5に示すように、スプリングリテーナ213に設けられる所定の段差を有する凹部として、補強環210の本体211の軸心側から放射状に形成される溝213aを切削等により接触面213bに形成してもよい。この場合、油膜をより均等に、かつ、確実に保持できるようにするために、放射状の溝213aが複数設けられて、各溝213aが等間隔に形成されることが好ましい。
このように、スプリングリテーナ213の接触面213bに放射状の溝213aを設けることによって、各溝213aに残留するオイルが各溝213aの間の隙間面にも広がって、接触面213bの全体に油膜が保持された状態となる。このため、押圧力が働くバルブスプリング40との接触部を滑らせて摺動させられるので、バルブスプリング40からの押圧力を分散させて、スプリングリテーナ213の摩耗を抑制できるようになる。
また、図6に示すように、スプリングリテーナ313に設けられる所定の段差を有する凹部として、補強環310の本体311の軸心方向に対して周回する円周状の溝313aを接触面313bに形成してもよい。図6に示す実施形態では、円周状の溝313aが1つのみ形成されているが、油膜をより均等に、かつ、確実に保持できるようにするために、円周状の溝313aを複数設けて、各溝313aが等間隔に形成されることが好ましい。
このように、スプリングリテーナ313の接触面313bに円周状の溝313aを設けることによって、溝313aに残留するオイルが接触面313bの全体に広がって、油膜が保持された状態となる。このため、押圧力が働くバルブスプリング40との接触部を滑らせて摺動させられるので、バルブスプリング40からの押圧力を分散させて、スプリングリテーナ313の摩耗を抑制できるようになる。
以上説明したように、本実施形態のバルブステムシールは、スプリングリテーナのバルブスプリングとの接触面に所定の段差を有する凹部が形成されて、表面に残留するオイルの油膜が凹凸面によって保持され易く構成されている。このため、スプリングリテーナのバルブスプリングとの接触面に保持された油膜によって、バルブスプリングとの接触部を滑らせるので、バルブスプリングの押圧力をスプリングリテーナの接触面の一部に集中させずに、分散させることができる。これによって、バルブスプリングによるスプリングリテーナの回動摩耗が抑制されるので、スプリングリテーナの耐久性が向上する。
特に、補強環の下端にフランジ状のスプリングリテーナが一体的に設けられているバルブステムシールでは、バルブステムの往復動作に伴ってバルブスプリングの微小回転による作用が双方向に働くことから、スプリングリテーナのバルブスプリングとの接触面が摩耗し易かった。このため、本実施形態のバルブステムシールでは、スプリングリテーナの表面側に所定の段差を有する凹部を連続的に設けて凹凸面とすることによって、バルブスプリングとの接触面に油膜を確実に保持し易くなる。これによって、バルブスプリングの双方向への微小な回転・振動によるスプリングリテーナの摩耗を抑制できるようになる。
また、本実施形態のバルブステムシールは、補強環の製造工程でブラスト加工や切削等によって比較的容易に所定の段差を有する凹凸面を形成できる。このように、本実施形態では、スプリングリテーナの接触面に凹凸面をブラスト加工や切削等によって容易に油膜を保持可能な構成とすることによって、スプリングリテーナの耐久性を確実に向上させられる。例えば、自動車エンジンや一般産業機械に備わるバルブ装置に、本実施形態のバルブステムシールやその製造方法を適用することによって、スプリングリテーナの摩耗を抑制して耐久性を高められるので、極めて大きな工業的価値を有する。
なお、上記のようにバルブステムシールの各実施形態について詳細に説明したが、多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、バルブステムシールの構成、動作も各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
10 シリンダヘッド
20 バルブステム
30 バルブステムガイド
31 挿通孔
40 バルブスプリング
100 バルブステムシール
110、210、310 補強環
111、211、311 本体
112 内向きフランジ
113、213、313 外向きフランジ(スプリングリテーナ)
113a 窪み(凹部)
120 シールリップ
120A シール部
120B 嵌合部
121 メインリップ
122 背圧リップ
123 補助リップ
124 環状凹部
125 シール突起
130 ガータスプリング
213a、313a 溝(凹部)
20 バルブステム
30 バルブステムガイド
31 挿通孔
40 バルブスプリング
100 バルブステムシール
110、210、310 補強環
111、211、311 本体
112 内向きフランジ
113、213、313 外向きフランジ(スプリングリテーナ)
113a 窪み(凹部)
120 シールリップ
120A シール部
120B 嵌合部
121 メインリップ
122 背圧リップ
123 補助リップ
124 環状凹部
125 シール突起
130 ガータスプリング
213a、313a 溝(凹部)
Claims (4)
- バルブステムを挿通するバルブステムガイドの外周側に設けられる補強環と、
前記補強環の一端側に固定され、前記バルブステムの外周面に対して密接する弾性体から形成されているシールリップと、
前記補強環の他端から外側に向けてフランジ状に展開され、前記バルブステムガイドの外周側に設けられるバルブスプリングを支持し、かつ、前記バルブスプリングとの接触面に所定の段差を有する凹部が設けられているスプリングリテーナと、を備えることを特徴とするバルブステムシール。 - 前記凹部は、前記接触面の全面に分散された複数の窪み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。
- 前記凹部は、前記補強環の軸心側から放射状に形成されている溝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。
- 前記凹部は、前記補強環の軸心方向に対して周回する円周上に形成されている溝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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018230377A JP2020090954A (ja) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | バルブステムシール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018230377A JP2020090954A (ja) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | バルブステムシール |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020090954A true JP2020090954A (ja) | 2020-06-11 |
Family
ID=71012603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018230377A Pending JP2020090954A (ja) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | バルブステムシール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020090954A (ja) |
-
2018
- 2018-12-07 JP JP2018230377A patent/JP2020090954A/ja active Pending
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