(57)【要約】【課題】バルブガイドに対するバルブステムシールの固定力を向上させる。【解決手段】バルブガイド４の外周面に密接される筒状嵌合部１１，１２と、筒状嵌合部１１から延在され、バルブガイド４に挿通されたバルブステム３の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ１３と、筒状嵌合部１１，１２の外周に一体に接合された補強筒体１５と、バルブガイド４の外周面に形成された環状凹部４１に係止可能であって筒状嵌合部１１，１２よりも剛性の高い材料からなる被係止リング１７とを備え、被係止リング１７が、補強筒体１５の内周に、軸方向両側から筒状嵌合部１１，１２に挟持された状態で取り付けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブガイドの外周面に密接される筒状嵌合部と、この筒状嵌合部の端部から延在され、前記バルブガイドに挿通されたバルブステムの外周面に摺動可能に密接されるシールリップと、前記筒状嵌合部の外周に一体に接合された補強筒体と、前記バルブガイドの外周面に形成された環状凹部に係止可能であって前記筒状嵌合部よりも剛性の高い材料からなる被係止リングとを備え、前記被係止リングが、前記補強筒体の内周に、軸方向両側から前記筒状嵌合部に挟持された状態で取り付けられたことを特徴とするバルブステムシール。
【請求項２】
補強筒体が、シールリップと軸方向反対側で大径となるように環状段差部が形成された補強筒体本体と、前記環状段差部の大径側に圧入嵌着された副筒体からなり、被係止リングの外径部が、前記環状段差部と前記副筒体との間に挟持された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。
【請求項３】
被係止リングが筒状嵌合部と一体に接合され、前記被係止リングの軸方向両側の前記筒状嵌合部が、前記被係止リングに形成された切欠を介して互いに連続し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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車エンジンのバルブ装置のバルブステムと、これを軸方向移動自在に支持するバルブガイドとの間を密封するバルブステムシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンの吸排気バルブにおいては、バルブステムとこれを軸方向移動自在に支持するバルブ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。
【０００３】
図８はエンジンの排気バルブ装置を示すものであり、この図８において、参照符号１１０はエンジンのシリンダヘッド、１１１はシリンダヘッド１１０に形成された排気ポート、１１２は排気ポート１１１を開閉するバルブ、１１３はバルブ１１２から延びるバルブステム、１１４はバルブステム１１３を軸方向移動自在に支持するバルブガイド、１１５はバルブステム１１３を介してバルブ１１２を閉弁方向へ付勢するコイルスプリング、１１６は、バルブステム１１３を、１回転毎にコイルスプリング１１５の付勢力に抗してバルブ１１２の開弁方向へ押し下げるカムである。
【０００４】
バルブステムシール１００は、バルブガイド１１４の上端部に装着されていて、図９に示すように、バルブガイド１１４の上端部外周面に密嵌されるゴム弾性体からなる筒状嵌合部１０１と、その上端に設けられてバルブステム１１３の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ１０２及び背圧リップ１０３と、筒状嵌合部１０１に一体に接合された補強筒体１０４とを備え、バルブガイド１１４の上側に存在する油室内から、バルブステム１１３の外周面とバルブガイド１１４の内周面との摺動部へのエンジンオイルの流入による適度な潤滑状態を保持し、エンジンオイルの過剰な流入を制限するものである。
【０００５】
また、このバルブステムシール１００は、筒状嵌合部１０１の内周面に形成された嵌合突起１０１ａを、バルブガイド１１４の外周面に形成された環状溝１１４ａに嵌合させることによって、バルブガイド１１４からの抜け止めが行われている（例えば下記の先行技術文献参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３４３７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、バルブガイド１１４の上側にバルブステムシール１００によって画成された空間には、図８に示す排気ポート１１１から、排ガス圧力が、バルブステム１１３の外周面とバルブガイド１１４の内周面との間の微小隙間を通じてバルブステムシール１００の抜け方向への背圧Ｐとして作用しており、近年、エンジンの高出力化によって、背圧Ｐも上昇するため、バルブガイド１１４に対するバルブステムシール１００の固定力を向上させ、確実に抜け止めを図ることが求められる。
【０００８】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、バルブガイドに対するバルブステムシールの固定力を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した技術的課題を解決するため、請求項１の発明に係るバルブステムシールは、バルブガイドの外周面に密接される筒状嵌合部と、この筒状嵌合部の端部から延在され、前記バルブガイドに挿通されたバルブステムの外周面に摺動可能に密接されるシールリップと、前記筒状嵌合部の外周に一体に接合された補強筒体と、前記バルブガイドの外周面に形成された環状凹部に係止可能であって前記筒状嵌合部よりも剛性の高い材料からなる被係止リングとを備え、前記被係止リングが、前記補強筒体の内周に、軸方向両側から前記筒状嵌合部に挟持された状態で取り付けられたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２の発明に係るバルブステムシールは、請求項１に記載の構成において、補強筒体が、シールリップと軸方向反対側で大径となるように環状段差部が形成された補強筒体本体と、前記環状段差部の大径側に圧入嵌着された副筒体からなり、被係止リングの外径部が、前記環状段差部と前記副筒体との間に挟持されたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３の発明に係るバルブステムシールは、請求項１に記載の構成において、被係止リングが筒状嵌合部と一体に接合され、前記被係止リングの軸方向両側の前記筒状嵌合部が、前記被係止リングに形成された切欠を介して互いに連続していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るバルブステムシールによれば、補強筒体の内周に、筒状嵌合部よりも剛性の高い材料からなる被係止リングが、軸方向両側から筒状嵌合部に挟持された状態で取り付けられ、この被係止リングが、バルブガイドの外周面に形成された環状凹部に係止されるため、バルブガイドに対するバルブステムシールの固定力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るバルブステムシールの第一の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。
【図２】本発明に係るバルブステムシールの第一の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
【図３】本発明に係るバルブステムシールの第一の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す組立前の分離状態の半断面図である。
【図４】本発明に係るバルブステムシールの第二の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。
【図５】本発明に係るバルブステムシールの第二の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で図４の断面と異なる位置で切断して示す半断面図である。
【図６】本発明に係るバルブステムシールの第二の実施の形態を、図４及び図５におけるＡ−Ａ’位置で軸心と直交する平面で切断して示す半断面図である。
【図７】本発明に係るバルブステムシールの第二の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で図４の断面と同じ位置で切断して示す装着状態の半断面図である。
【図８】エンジンのバルブをバルブステムシールと共に示す断面図である。
【図９】従来のバルブステムシールの一例を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るバルブステムシールの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、第一の実施の形態を示すものである。
【００１５】
すなわち第一の実施の形態のバルブステムシール１は、上下（軸方向）に並んで配置されたゴム弾性体からなる筒状嵌合部１１，１２と、上側の筒状嵌合部１１と連続したゴム弾性体からなるシールリップ１３及び背圧リップ１４と、筒状嵌合部１１，１２を外周側から補強する金属からなる補強筒体１５と、この補強筒体１５の内周に取り付けられ筒状嵌合部１１，１２よりも剛性が高くかつ適度な弾性を有する材料からなる被係止リング１７と、シールリップ１３の外周に装着されたガータスプリング１８と、を備える。
【００１６】
補強筒体１５は、補強筒体本体１５１と副筒体１５２からなる。このうち補強筒体本体１５１は、相対的に小径の上側円筒部１５１ａと、その下側の相対的に大径の下側円筒部１５１ｂと、上側円筒部１５１ａと下側円筒部１５１ｂの間の環状段差部１５１ｃと、上側円筒部１５１ａの上端から内径側へ延びる内向き鍔部１５１ｄと、を有し、副筒体１５２は単純な円筒状であって、補強筒体本体１５１における下側円筒部１５１ｂの内周面に適当な締め代をもって嵌着されている。
【００１７】
筒状嵌合部１１，１２は、図２に示すように、例えばエンジンのバルブ装置における円筒状のバルブガイド４の外周面に適当なつぶし代をもって密接状態で装着されるものであって、この筒状嵌合部１１，１２のうち、上側の筒状嵌合部１１は、補強筒体１５における補強筒体本体１５１の上側円筒部１５１ａの内周面に加硫接着されており、下側の筒状嵌合部１２は、補強筒体１５における副筒体１５２の内周面に加硫接着されており、筒状嵌合部１１，１２は、内周面が互いに同径の円筒面状に形成されている。
【００１８】
補強筒体本体１５１の内向き鍔部１５１ｄの内側面（下面）には、筒状嵌合部１１の上端から径方向内側へ向けて延びる径方向部１１ａが加硫接着されており、シールリップ１３及び背圧リップ１４は、この径方向部１１ａの内径端から、軸方向両側へ分岐するように設けられている。
【００１９】
このうち、シールリップ１３は、基部が補強筒体本体１５１の内向き鍔部１５１ｄの内径端部近傍に接合されていて、そこから軸方向上側へ延び、その上端近傍の内周面が、図２に示すように、バルブガイド４に挿通されたバルブステム３の外周面に摺動可能に密接されることによって、バルブガイド４の上側に存在する油室（不図示）内のエンジンオイルが、バルブステム３の外周面とバルブガイド４の内周面との摺動部へ流入するのを制限するものである。言い換えれば、バルブステム３とバルブガイド４との摺動部へ適量のエンジンオイルの流入を許容することによって、バルブステム３とバルブガイド４の摺動部の潤滑を維持すると共に、不図示のバルブの摩耗の抑制を図っている。
【００２０】
また、背圧リップ１４は、シールリップ１３の基部から軸方向下側へ分岐するように、円錐筒状に延び、その下端近傍の内周面が、バルブステム３の外周面に摺動可能に密接されることによって、不図示の排気ポート側からの排ガスの圧力がバルブステム３とバルブガイド４の摺動部の微小隙間を介してシールリップ１３の内周に負荷されないように、これを遮断するものである。
【００２１】
被係止リング１７は、内径部が、バルブガイド４の外周面に形成された環状凹部４１に嵌合されることによって、バルブステムシール１をバルブガイド４に抜け止め状態に固定するものであって、筒状嵌合部１１，１２よりも剛性が高くかつ適度な弾性を有する材料、例えば合成樹脂からなる。
【００２２】
そしてこの被係止リング１７は、補強筒体１５における補強筒体本体１５１の下側円筒部１５１ｂの内周に配置され、外径部が補強筒体１５における補強筒体本体１５１の環状段差部１５１ｃと補強筒体１５における副筒体１５２の上端部との間に軸方向両側（上下）から挟持されると共に、径方向中間部が、環状段差部１５１ｃの下面と面一にある筒状嵌合部１１の下端部と、副筒体１５２の上端部と面一にある筒状嵌合部１２の上端との間に挟持された状態で取り付けられており、内径端部が筒状嵌合部１１，１２の内径よりも、かつバルブガイド４の外径よりも適宜小径となっている。
【００２３】
ガータスプリング１８は、金属製の細長いコイルスプリングを環状に繋げたものであって、シールリップ１３の外周面に形成された環状溝に嵌着され、バルブステム３の外周面に対するシールリップ１３の緊迫力を補償するものである。
【００２４】
被係止リング１７は、まず図３に示す組立前の状態から、補強筒体本体１５１の下側円筒部１５１ｂの内周に挿入し、さらにこの下側円筒部１５１ｂの内周に副筒体１５２を圧入することによって、図２に示す状態に固定することができる。
【００２５】
また、被係止リング１７は、円周方向１か所に切断部１７ａを設けて径方向への弾性変形を可能とすることによって、補強筒体本体１５１における下側円筒部１５１ｂの内周への挿入を容易に行うことができる。また、被係止リング１７の内径下部に、面取り１７ｂを形成することが好ましく、さらに、被係止リング１７の切断部１７ａは、径方向及び軸方向に対して傾斜面をなすものとすることができる。
【００２６】
一方、図２に示すバルブガイド４の外周面には環状凹部４１が形成されており、バルブステムシール１における被係止リング１７の内径部が、この環状凹部４１に嵌合可能となっており、これによってバルブステムシール１は、バルブガイド４からの抜け出し方向（上方向）に対して係止されるようになっている。また、環状凹部４１の上側の上部外周面４２と環状凹部４１の下側の下部外周面４３は同径であり、上部外周面４２の上端部には面取り４４が形成されている。
【００２７】
以上の構成を備えるバルブステムシール１をバルブガイド４に装着するには、補強筒体１５の下端部すなわち補強筒体本体１５１及び副筒体１５２の下端部を先頭にしてバルブガイド４の上方から外挿するが、その過程で、まず下側の筒状嵌合部１２がバルブガイド４の面取り４４へ乗り上がって外径側へ圧縮されながら上部外周面４２を経由して下部外周面４３側へ外挿されていき、次に被係止リング１７が、面取り４４へ乗り上がって外径側へ圧縮されながらバルブガイド４の上部外周面４２へ移動し、さらに、上側の筒状嵌合部１１が、面取り４４へ乗り上がって外径側へ圧縮されながらバルブガイド４の上部外周面４２へ外挿されていく。また、被係止リング１７の内径部に形成された面取り１７ｂによって、バルブガイド４への外挿時の抵抗を一層小さくすることができる。
【００２８】
そして、被係止リング１７がバルブガイド４の環状凹部４１の外周に達した時点で、この被係止リング１７は圧縮に対する内径側への復元力によって、内径部がバルブガイド４の環状凹部４１に嵌まり込み、装着が完了する。したがってこのバルブステムシール１は、バルブガイド４の上方から外挿するだけで容易に装着することができる。
【００２９】
また、バルブガイド４の上端部とバルブステムシール１の背圧リップ１４との間に画成された空間に、バルブガイド４の下方にある不図示のポートからの排ガスの圧力が、バルブステム３の外周面とバルブガイド４の内周面との摺動部の微小隙間を介して導入され、この圧力がバルブステムシール１の背圧リップ１４及び補強筒体本体１５１の内向き鍔部１５１ｄ（径方向部１１ａ）に背圧Ｐとして作用することによって、バルブステムシール１には抜け出し方向（上方）への荷重が加わるが、上方へのバルブステムシール１の移動は、被係止リング１７の内径部が、環状凹部４１に嵌合していることによって規制される。しかもこの被係止リング１７は、ゴム弾性体からなる筒状嵌合部１１，１２よりも剛性が高く、補強筒体本体１５１の環状段差部１５１ｃと副筒体１５２の間、及び筒状嵌合部１１，１２の間に軸方向両側（上下）から挟持された状態で固定されているため、抜け出し方向への荷重を受けても容易に環状凹部４１から外れたり損傷したりすることがなく、したがってバルブステムシール１の固定力を著しく向上することができる。
【００３０】
次に図４〜図７は、本発明に係るバルブステムシールの第二の実施の形態を示すものであって、この実施の形態において、第一の実施の形態と異なるところは、補強筒体１５は円筒部１５ａ及びその上端から内径側へ屈曲形成された内向き鍔部１５ｂを有する単一の部材であって、円筒部１５ａは環状段差部が存在しない単純な円筒状であり、被係止リング１７は、補強筒体１５における円筒部１５ａの軸方向中間の内周に配置されると共に、外径部が、ゴム弾性体からなる筒状嵌合部１６に一体的に接合されている点にある。
【００３１】
詳しくは、筒状嵌合部１６は、補強筒体１５の円筒部１５ａの内周面に加硫接着されており、被係止リング１７より上側に位置する上側筒状嵌合部１６１と、被係止リング１７より下側に位置する下側筒状嵌合部１６２からなり、上側筒状嵌合部１６１の上端から径方向内側へ向けて延びると共に補強筒体１５の内向き鍔部１５ｂの内側面（下面）に加硫接着された径方向部１６ａの内径端から、シールリップ１３及び背圧リップ１４が軸方向両側へ分岐するように設けられている。シールリップ１３及び背圧リップ１４、ガータスプリング１８の構成は、第一の実施の形態と同様である。
【００３２】
被係止リング１７は、図４〜図６に示すように、内径部から外径側へ向けてえぐった形状の切欠溝１７ｃが周方向複数カ所に形成されており、この切欠溝１７ｃの外径端（溝底）は、筒状嵌合部１６（上側筒状嵌合部１６１及び下側筒状嵌合部１６２）の内周面よりも外径側にあり、筒状嵌合部１６の上側筒状嵌合部１６１と下側筒状嵌合部１６２は、切欠溝１７ｃの底部を覆うように形成されたゴム弾性体からなる連続部１６３を介して互いに連続している。
【００３３】
すなわち、筒状嵌合部１６とこれに連続したシールリップ１３及び背圧リップ１４を、補強筒体１５に一体成形する際に、予め補強筒体１５の円筒部１５ａの内周に被係止リング１７を位置決め固定し、補強筒体１５及び被係止リング１７と不図示の金型内面との間に画成されるキャビティ内に成形用ゴム材料を充填することによって、この成形用ゴム材料が被係止リング１７の軸方向両側へ切欠溝１７ｃを通じて賦形され、これによって、筒状嵌合部１６が、図示のように、上側筒状嵌合部１６１と下側筒状嵌合部１６２が連続部１６３を介して互いに連続すると共に、被係止リング１７を軸方向両側から挟持する形状に成形されたものである。
【００３４】
また、被係止リング１７は、第一の実施の形態と同様、円周方向１か所に切断部１７ａを設けることによって径方向への弾性変形を可能とすることや、内径下部に面取り１７ｂを形成することも好ましい。
【００３５】
以上の構成を備えるバルブステムシール１は、図７に示すようにバルブガイド４へ装着するには、補強筒体１５の下端部を先頭にしてバルブガイド４の上方から外挿するが、その過程で、まず下側筒状嵌合部１６２がバルブガイド４の面取り４４へ乗り上がって外径側へ圧縮されながら上部外周面４２を経由して下部外周面４３側へ外挿されていき、次に被係止リング１７が、面取り４４へ乗り上がって外径側へ圧縮されながらバルブガイド４の上部外周面４２へ移動し、さらに、上側筒状嵌合部１６１が、面取り４４へ乗り上がって外径側へ圧縮されながらバルブガイド４の上部外周面４２へ外挿されていく。
【００３６】
そして、被係止リング１７がバルブガイド４の環状凹部４１の外周に達した時点で、この被係止リング１７は圧縮に対する内径側への復元力によって、内径部がバルブガイド４の環状凹部４１に嵌まり込み、装着が完了する。したがってこのバルブステムシール１も第一の実施の形態と同様、バルブガイド４の上方から外挿するだけで容易に装着することができる。
【００３７】
また、バルブガイド４の上端部とバルブステムシール１の背圧リップ１４との間に画成された空間に、バルブガイド４の下方にある不図示のポートからの排ガスの圧力が、バルブステム３の外周面とバルブガイド４の内周面との摺動部の微小隙間を介して導入され、この圧力がバルブステムシール１の背圧リップ１４及び補強筒体１５の内向き鍔部１５ｂ（径方向部１１ａ）に背圧Ｐとして作用することによって、バルブステムシール１には抜け出し方向（上方）への荷重が加わるが、上方へのバルブステムシール１の移動は、被係止リング１７の内径部が、環状凹部４１に嵌合していることによって規制される。しかもこの被係止リング１７は、ゴム弾性体からなる筒状嵌合部１６よりも剛性が高く、筒状嵌合部１６（上側筒状嵌合部１６１と下側筒状嵌合部１６２）に軸方向両側から挟持された状態で一体化されているため、抜け出し方向への荷重を受けても容易に環状凹部４１から外れたり損傷したりすることがなく、したがってバルブステムシール１の固定力を著しく向上することができる。
【００３８】
なお、被係止リング１７の切欠溝１７ｃは、外径部から内径側へ向けてえぐった形状としても良く、すなわちこのようにしても上側筒状嵌合部１６１及び下側筒状嵌合部１６２の成形に際して、成形用ゴム材料を、切欠溝１７ｃを通じて被係止リング１７の軸方向両側へ賦形することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  バルブステムシール
１１，１２  筒状嵌合部
１３  シールリップ
１４  背圧リップ
１５  補強筒体
１５ａ  円筒部
１５１  補強筒体本体
１５１ａ  上側円筒部
１５１ｂ  下側円筒部
１５１ｃ  環状段差部
１５２  副筒体
１６  筒状嵌合部
１６１  上側筒状嵌合部
１６２  下側筒状嵌合部
１６３  連続部
１７  被係止リング
１７ｃ  切欠溝
１８  ガータスプリング
３  バルブステム
４  バルブガイド
４１  環状凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018071567.tif 000009
【図８】
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【図９】
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