JP2020190278A - バルブステムシール - Google Patents

Abstract

【課題】補強環をバルブステムガイドに対して安定的に固定可能にしつつ、補強環のバルブステムガイドへの装着作業性に優れたバルブステムシールを提供する。【解決手段】筒状部１１０における内向きフランジ部１２０が設けられている側とは反対側の端部には、筒状部１１０がバルブステムガイド３０に装着される過程で、当該装着方向に向かって縮径する傾斜面により構成される加締め部形成部３３の表面を摺動しながら折り曲げられて、バルブステムガイド３０に設けられた被加締め部３２に加締められる加締め部１１１が設けられると共に、加締め部１１１の外周面側の先端には面取り部１１１ａが形成されていることを特徴とする。【選択図】図３

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シールするバルブステムシールに関する。

内燃機関における吸排気弁機構には、バルブステムとバルブステムガイドとの間をシールするバルブステムシールが設けられている。このバルブステムシールは、バルブステムガイドに固定されるように構成されており、背圧が作用した場合でも、バルブステムガイドから抜け落ちないようにする必要がある。そこで、バルブステムシールをバルブステムガイドに装着する過程で、バルブステムシールに備えられる補強環の先端がバルブステムガイドに設けられた被加締め部に加締められる技術を採用することが考えられる。図８を参照して、仮想技術について説明する。図８は仮想技術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途中の状態を示す一部破断断面図である。

バルブステムシール５００は、バルブステム２０と、バルブステム２０の軸方向の運動をガイドするバルブステムガイド３０との間をシールする役割を担っている。そして、バルブステムシール５００は、金属製の補強環５１０と、補強環５１０に一体的に設けられる弾性体製のシール本体５２０と、シール本体５２０におけるシールリップ先端をバルブステム２０に押し付けるためのガータスプリング５３０とを備えている。また、補強環５１０の端部には、間隔を空けて複数の突起５１１が設けられている。そして、バルブステムガイド３０は、環状の部材により構成されており、その内周面３１の内側にバルブステム２０の軸部が挿通され、その外周面側には、環状の溝が形成されている。この溝の内周面側は被加締め部３２として機能し、当該溝の外周面側は、加締め部形成部３３として機能する。

すなわち、バルブステムシール５００がバルブステムガイド３０に取り付けられる際においては、補強環５１０がバルブステムガイド３０に対して、図中、矢印Ｓ方向に装着される。この装着過程において、補強環５１０の端部に設けられた突起５１１が加締め部形成部３３の表面を摺動しながら折り曲げられて、バルブステムガイド３０に設けられた被加締め部３２に加締められる。つまり、装着過程で、突起５１１は、図中、矢印Ｒ方向に折れ曲がる。

以上により、補強環５１０をバルブステムガイド３０に装着することで、バルブステムシール５００をバルブステムガイド３０に取り付けることができ、かつ、装着過程において、加締め部として機能する突起５１１が被加締め部３２に加締められる。これにより、背圧が生じた場合でも、バルブステムシール５００がバルブステムガイド３０から外れてしまうことを抑制することができる。

しかしながら、上記の仮想技術の場合には、突起５１１の外周面側の先端（図中、Ｘ部分参照）が、加締め部形成部３３に食い込んでしまい、突起５１１が円滑に折り曲げられなかったり、加締め部形成部３３の一部が削れて金属粉が生じてしまったりするおそれがある。

特開平９−１２６３２３号公報

本発明の目的は、補強環をバルブステムガイドに対して安定的に固定可能にしつつ、補強環のバルブステムガイドへの装着作業性に優れたバルブステムシール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。

本発明のバルブステムシールは、
バルブステムと、該バルブステムの軸方向の運動をガイドするバルブステムガイドとの間をシールするバルブステムシールにおいて、
前記バルブステムガイドに取り付けられる筒状部と、該筒状部の先端から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部とを有する補強環と、
前記補強環に一体的に設けられ、前記バルブステムの外周面に摺動自在に密着する弾性体製のシール本体と、
を備え、
前記筒状部における前記内向きフランジ部が設けられている側とは反対側の端部には、前記筒状部が前記バルブステムガイドに装着される過程で、当該装着方向に向かって縮径する傾斜面により構成される加締め部形成部の表面を摺動しながら折り曲げられて、前記バルブステムガイドに設けられた被加締め部に加締められる加締め部が設けられると共に、
前記加締め部の外周面側の先端には面取り部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、補強環における筒状部が、バルブステムガイドに装着されることで、筒状部の端部の加締め部が、バルブステムガイドに設けられた被加締め部に加締められる。これにより、補強環をバルブステムガイドに対して安定的に固定することができる。また、加締め部の外周面側の先端には面取り部が形成されているので、加締め部が加締め部形成部の表面に食い込んでしまうことを抑制することができる。従って、補強環のバルブステムガイドへの装着作業性を高めることができる。

前記加締め部は、前記筒状部における前記反対側の端部に、周方向に間隔を空けて複数設けられた突起により構成されるとよい。

前記加締め部は、前記筒状部における前記反対側の端部の全周に亘って設けられていることも好適である。

更に、前記加締め部は、前記筒状部における前記反対側の端部において、１か所に設けられた溝部を除く全周に亘って設けられていることも好適である。

以上説明したように、本発明によれば、補強環をバルブステムガイドに対して安定的に固定可能にしつつ、補強環のバルブステムガイドへの装着作業性を高めることができる。

図１は本発明の実施例１に係るバルブステムシールの底面図である。 図２は本発明の実施例１に係るバルブステムシールの一部破断断面図である。 図３は本発明の実施例１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途中の状態を示す一部破断断面図である。 図４は本発明の実施例１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た状態を示す一部破断断面図である。 図５は本発明の実施例２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は本発明の実施例３に係るバルブステムシールの一部破断断面図である。 図７はバルブステムガイドの変形例を示す模式的断面図である。 図８は仮想技術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途中の状態を示す一部破断断面図である。

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１）
図１〜図４を参照して、本発明の実施例１に係るバルブステムシールについて説明する。図１は本発明の実施例１に係るバルブステムシールの底面図である。図２は本発明の実施例１に係るバルブステムシールの一部破断断面図である。なお、図２においては、バルブステムシールを正面から見た状態において、その一部について断面図を示している。図２中の断面図は、図１中のＡＡ断面図に相当する。図３は本発明の実施例１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途中の状態を示す一部破断断面図である。図４は本発明の実施例１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た状態を示す一部破断断面図である。図３及び図４においては、バルブステムシール等を正面から見た状態において、その一部について断面図を示している。図３及び図４中のバルブステムシールの断面図は、図１中のＡＡ断面図に相当する。

＜吸排気弁機構の概略構成＞
図４を参照して、吸排気弁機構の概略構成について説明する。吸排気弁機構は、不図示のシリンダヘッドに設けられている。そして、吸排気弁機構は、バルブステム２０と、バルブステム２０の軸方向の運動をガイドするバルブステムガイド３０と、バルブステム２０とバルブステムガイド３０との間をシールするバルブステムシール１０とを備えている。バルブステムガイド３０は、金属により構成される。

バルブステムガイド３０は、環状の部材により構成されている。このバルブステムガイド３０の内周面３１の内側にバルブステム２０の軸部が挿通される。また、バルブステムガイド３０の外周面側には、環状の溝が形成されている。この溝の内周面側は被加締め部３２として機能し、当該溝の外周面側は、加締め部形成部３３として機能する。これら被加締め部３２と加締め部形成部３３は、いずれも図中下方（バルブステムシール１０の取付方向（装着方向）に相当）に向かうにつれて縮径するテーパ面により構成されている。

＜バルブステムシールの全体構成＞
特に、図１及び図２を参照して、バルブステムシール１０の全体構成について説明する。バルブステムシール１０は、金属製の補強環１００と、補強環１００に対して一体的に設けられる弾性体製（例えば、フッ素ゴムやアクリルゴムなどのゴム製）のシール本体２００とを備えている。また、バルブステムシール１０は、シール本体２００を内周面側に向かって押圧することで、シール本体２００におけるシールリップ２１０の先端をバルブステム２０に押し付けるためのガータスプリング３００も備えている。なお、例えば、補強環１００をインサート部品として、シール本体をインサート成形することにより、補強
環１００に対してシール本体２００を一体的に設けることができる。

補強環１００は、バルブステムガイド３０に取り付けられる筒状部１１０と、筒状部１１０の先端から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部１２０とを有する。なお、バルブステムガイド３０は略円筒形状であり、筒状部１１０も略円筒形状である。このように構成される補強環１００は、内向きフランジ部１２０とは反対側からバルブステムガイド３０に対して筒状部１１０が装着される。

シール本体２００は、シールリップ２１０と、嵌合部２２０とを一体に備えている。シールリップ２１０は、補強環１００における内向きフランジ部１２０の先端から、内向きフランジ部１２０を介して筒状部１１０とは反対側に向かって伸び、バルブステム２０の外周面に摺動自在に密着するように構成されている。そして、嵌合部２２０は、バルブステムガイド３０の外周面に嵌合固定されるように構成されている。この嵌合部２２０を設けることによって、バルブステムガイド３０に対する補強環１００のガタツキを抑制することができる。

また、筒状部１１０における内向きフランジ部１２０が設けられている側とは反対側の端部には、複数の突起により構成される加締め部１１１が設けられている。以下、この加締め部１１１に関して詳細に説明する。

＜加締め部＞
特に、図３及び図４を参照して、加締め部１１１について、より詳細に説明する。筒状部１１０における内向きフランジ部１２０が設けられている側とは反対側の端部には、周方向に間隔を空けて複数の突起が設けられている。これら複数の突起は、加締め部１１１として機能する。なお、図示の例では、突起は等間隔に２か所設けられているが、突起の個数は筒状部１１０の大きさや求められる加締め力等に応じて適宜設定される。また、突起の間隔は、通常、等間隔にするのが望ましいが、必要に応じて等間隔に配置しなくてもよい。

以上のように構成される複数の突起が、加締め部１１１として機能する理由について説明する。バルブステムシール１０をバルブステムガイド３０に取り付ける際においては、補強環１００の筒状部１１０が、バルブステムガイド３０に対して、図３中矢印Ｓ方向に装着される。この装着過程で、加締め部１１１は、装着方向（矢印Ｓ方向）に向かって縮径する傾斜面により構成される加締め部形成部３３の表面を摺動しながら折り曲げられて、被加締め部３２に加締められる。なお、本実施例においては、バルブステムガイド３０における円柱面状の外周面と、被加締め部３２との境界部付近が、加締め部１１１により加締められる（図４参照）。

これにより、背圧等によって、バルブステムシール１０に対してバルブステムガイド３０から抜ける方向（図３中矢印Ｓ方向と反対方向）に力が作用しても、加締め部１１１が被加締め部３２に突き当たる。従って、バルブステムシール１０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。

ここで、本実施例に係る加締め部１１１の外周面側の先端には、面取り部１１１ａが形成されている。なお、本実施例に係る面取り部１１１ａは、テーパ面の一部となるような湾曲した傾斜面により構成される。ただし、この面取り部１１１ａは、平面状の傾斜面によって構成することもできる。

＜本実施例に係るバルブステムシールの優れた点＞
本実施例に係るバルブステムシール１０によれば、補強環１００における筒状部１１０
が、バルブステムガイド３０に装着されることで、筒状部１１０の端部の加締め部１１１が、バルブステムガイド３０に設けられた被加締め部３２に加締められる。これにより、補強環１００をバルブステムガイド３０に対して安定的に固定することができる。また、加締め部１１１の外周面側の先端には面取り部１１１ａが形成されているので、加締め部１１１が加締め部形成部３３の表面に食い込んでしまうことを抑制することができる。従って、補強環１００のバルブステムガイド３０への装着力が高まってしまうことを抑制することができ、装着作業性を高めることができる。また、加締め部形成部３３の表面が削れてしまうことを抑制することができ、金属粉の発生を抑制することができる。

（実施例２）
図５には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、加締め部の構成が、上記実施例１とは異なる場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図５は本発明の実施例２に係るバルブステムシールの一部破断断面図である。なお、図５においては、バルブステムシールを正面から見た状態において、その一部について断面図を示している。図５中の断面図は、上記実施例１で示した図１中のＡＡ断面図に相当する。

本実施例に係るバルブステムシール１０Ｘについては、補強環１００Ｘの構成のみが実施例１とは異なっており、その他の構成については、上記実施例１で説明した構成をそのまま採用すればよいので、その説明は省略する。本実施例に係る補強環１００Ｘも、上記実施例１の場合と同様に、バルブステムガイド３０に取り付けられる筒状部１１０Ｘと、筒状部１１０Ｘの先端から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部１２０とを有する。また、本実施例においても、筒状部１１０Ｘは略円筒形状である。

そして、本実施例においては、筒状部１１０Ｘにおける内向きフランジ部１２０が設けられている側とは反対側の端部の全周によって、加締め部１１１Ｘが構成されている。つまり、筒状部１１０Ｘにおける内向きフランジ部１２０が設けられている側とは反対側の端部全体が加締め部１１１Ｘとして機能する。

なお、バルブステムシール１０Ｘのバルブステムガイド３０への取り付け方、及び、筒状部１１０Ｘがバルブステムガイド３０に対して装着される過程で加締め部１１１Ｘが折り曲げられて被加締め部３２に加締められるメカニズムについては、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明は省略する。

そして、本実施例に係る加締め部１１１Ｘの外周面側の先端においても、面取り部１１１Ｘａが形成されている。なお、本実施例に係る面取り部１１１Ｘａは、テーパ面により構成される。

以上のように構成される本実施例に係るバルブステムシール１０Ｘにおいても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例の場合には、上記実施例１の場合のように、加締め部１１１を突起により構成する場合に比べて、補強環１００Ｘの製作コストを軽減できるメリットがある。

（実施例３）
図６には、本発明の実施例３が示されている。本実施例においては、加締め部の構成が、上記実施例１とは異なる場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図６は本発明の実施例３に係るバルブステムシールの一部破断断面図である。なお、図６においては、バルブステムシールを正面から見た状態において、その一部について断面図を示している。図６中の断面図は、上記実施例１で示した図１中のＡＡ断面図に相当する。

本実施例に係るバルブステムシール１０Ｙについては、補強環１００Ｙの構成のみが実施例１とは異なっており、その他の構成については、上記実施例１で説明した構成をそのまま採用すればよいので、その説明は省略する。本実施例に係る補強環１００Ｙも、上記実施例１の場合と同様に、バルブステムガイド３０に取り付けられる筒状部１１０Ｙと、筒状部１１０Ｙの先端から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部１２０とを有する。また、本実施例においても、筒状部１１０Ｙは略円筒形状である。

そして、本実施例においては、筒状部１１０Ｙにおける内向きフランジ部１２０が設けられている側とは反対側の端部において、１か所に設けられた溝部１１１Ｙｂを除く全周によって、加締め部１１１Ｙが構成されている。つまり、筒状部１１０Ｙにおける内向きフランジ部１２０が設けられている側とは反対側の端部の略全体が加締め部１１１Ｙとして機能する。

なお、バルブステムシール１０Ｙのバルブステムガイド３０への取り付け方、及び、筒状部１１０Ｙがバルブステムガイド３０に対して装着される過程で加締め部１１１Ｙが折り曲げられて被加締め部３２に加締められるメカニズムについては、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明は省略する。

そして、本実施例に係る加締め部１１１Ｙの外周面側の先端においても、面取り部１１１Ｙａが形成されている。なお、本実施例に係る面取り部１１１Ｙａは、テーパ面（ただし、溝部１１１Ｙｂの部分を除く）により構成される。

以上のように構成される本実施例に係るバルブステムシール１０Ｙにおいても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例の場合には、上記実施例１の場合のように、加締め部１１１を突起により構成する場合に比べて、補強環１００Ｙの製作コストを軽減できるメリットがある。

なお、上記実施例２の構成を採用した場合には、筒状部１１０Ｘにおける内向きフランジ部１２０が設けられている側とは反対側の端部全体で構成される加締め部１１１Ｘを折り曲げる必要があるため、補強環１００Ｘの肉厚によっては、装着力が高すぎてしまうことがある。そのような場合に、本実施例のように、１か所に溝部１１１Ｙｂを設けることで、加締め部１１１Ｙは無理なく折り曲げられるため、装着力を抑制することが可能となる。

（その他）
上記実施例においては、バルブステムガイド３０の外周面側に形成された環状の溝の内周面側が被加締め部３２として機能し、当該溝の外周面側が加締め部形成部３３として機能する場合の構成を示した。しかしながら、被加締め部３２と加締め部形成部３３については、そのような構成に限定されることはない。

その他の一例について、図７を参照して説明する。図７はバルブステムガイドの変形例を示す模式的断面図である。図７に示すバルブステムガイド３０Ｘは、内周面側の環状の第１ガイド部材３０Ａと、外周面側の環状の第２ガイド部材３０Ｂの２部材により構成される。そして、第１ガイド部材３０Ａの内周面３１の内側にバルブステム２０の軸部が挿通される。また、第１ガイド部材３０Ａの外周面に設けられた環状溝の図中上方側の側面
が被加締め部３２として機能するように構成される。また、第２ガイド部材３０Ｂの先端に形成されたテーパ面が加締め部形成部３３として機能する。

以上のように構成されるバルブステムガイド３０Ｘに対して、上記実施例１〜３に示すバルブステムシール１０，１０Ｘ，１０Ｙを装着させる場合でも、各補強環１００，１００Ｘ，１００Ｙにおける加締め部１１１，１１１Ｘ，１１１Ｙが加締め部形成部３３により折り曲げられて被加締め部３２に加締められるメカニズムが同様であることは言うまでもない。

また、図７に示す例では、第１ガイド部材３０Ａと第２ガイド部材３０Ｂによって、バルブステムガイド３０Ｘが構成される場合を示したが、第２ガイド部材３０Ｂに相当する部材が、バルブステムガイド以外の部材によって構成されてもよい。例えば、シリンダヘッドに、加締め部形成部３３が設けられていても、本発明を適用することができる。

１０，１０Ｘ，１０Ｙ バルブステムシール
２０ バルブステム
３０，３０Ｘ バルブステムガイド
３１ 内周面
３２ 被加締め部
３３ 加締め部形成部
１００，１００Ｘ，１００Ｙ 補強環
１１０，１１０Ｘ，１１０Ｙ 筒状部
１１１，１１１Ｘ，１１１Ｙ 加締め部
１１１ａ，１１１Ｘａ，１１１Ｙａ 面取り部
１１１Ｙｂ 溝部
１２０ 内向きフランジ部
２００ シール本体
２１０ シールリップ
２２０ 嵌合部
３００ ガータスプリング

Claims (4)

1. バルブステムと、該バルブステムの軸方向の運動をガイドするバルブステムガイドとの間をシールするバルブステムシールにおいて、
   前記バルブステムガイドに取り付けられる筒状部と、該筒状部の先端から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部とを有する補強環と、
   前記補強環に一体的に設けられ、前記バルブステムの外周面に摺動自在に密着する弾性体製のシール本体と、
   を備え、
   前記筒状部における前記内向きフランジ部が設けられている側とは反対側の端部には、前記筒状部が前記バルブステムガイドに装着される過程で、当該装着方向に向かって縮径する傾斜面により構成される加締め部形成部の表面を摺動しながら折り曲げられて、前記バルブステムガイドに設けられた被加締め部に加締められる加締め部が設けられると共に、
   前記加締め部の外周面側の先端には面取り部が形成されていることを特徴とするバルブステムシール。
2. 前記加締め部は、前記筒状部における前記反対側の端部に、周方向に間隔を空けて複数設けられた突起により構成され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. 前記加締め部は、前記筒状部における前記反対側の端部の全周に亘って設けら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。
4. 前記加締め部は、前記筒状部における前記反対側の端部において、１か所に設けられた溝部を除く全周に亘って設けら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。

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