(57)【要約】      （修正有）【課題】シールリップに正面圧のほかに背面圧が作用する密封装置において、シールの小型化および低フリクション化を実現し、しかも背面圧がシールリップに直接作用してもシールリップが開きにくい構造の密封装置を提供する。【解決手段】軸４１の周面に摺動可能に接触することにより密封流体をシールするシールリップ１４を有し、シールリップ１４には、密封流体による正面圧のほかに、背面圧が作用する。シールリップ１４の外周側に、シールリップ１４が背面圧に押圧されて径方向外方へ向け弾性変形するのを所定量までに制限するストッパ部２４を設ける。シールリップ１４は、リップ端の外周部に環状のスプリング１８を嵌着したスプリング付きのシールリップであり、スプリング１８とストッパ部２４との間に径方向間隙ｃが設定される。ストッパ部２４は、シールリップ１４を備える密封装置本体に対し組み付けられるストッパ環２１の一部として設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸の周面に摺動可能に接触することにより密封流体をシールするシールリップを有し、
前記シールリップには、前記密封流体による正面圧が作用するほかに、背面圧が作用する密封装置において、
前記シールリップの外周側に、前記シールリップが前記背面圧に押圧されて径方向外方へ向け弾性変形するのを所定量までに制限するストッパ部を設けたことを特徴とする密封装置。
【請求項２】
請求項１記載の密封装置において、
前記シールリップは、リップ端の外周部に環状のスプリングを嵌着したスプリング付きのシールリップであり、
前記スプリングと前記ストッパ部との間に径方向間隙が設定されていることを特徴とする密封装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の密封装置において、
前記ストッパ部は、前記シールリップを備える密封装置本体に対し組み付けられるストッパ環の一部として設けられていることを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、自動車等の車両の内燃機関におけるバルブステムシールとして用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来から密封装置の一種として図３に示すように、バルブステム４１を往復動可能に挿通するバルブステムガイド３１に装着されるバルブステムシール１１が知られており、このバルブステムシール１１には、バルブステム４１の周面（外径面）に摺動可能に接触することによりオイル室（カム室）側Ｏのオイルをシールするシールリップ１４と、ポート圧負荷時のオイル漏れ量を安定化させるため、シールリップ１４のポート側Ｐにて同じくバルブステム４１の周面に摺動可能に接触する背圧リップ１９とが設けられている（特許文献１参照）。
【０００３】
シールリップ１４は、そのリップ端（リップ先端部）１４ａをオイル室側Ｏのほうへ向けて設けられ、反対に背圧リップ１９は、そのリップ端１９ａをポート側Ｐのほうへ向けて設けられている。また、シールリップ１４のリップ端１４ａの外周部にスプリング装着溝１４ｂが設けられるとともにこのスプリング装着溝１４ｂに環状のスプリング１８が装着され、このスプリング１８がその径方向バネ性によってリップ端１４ａを締め付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４２８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バルブステムシールは、エンジン燃焼室への吸排気ポートの開閉弁であるバルブステムとそのガイドであるバルブステムガイドとの間に適切な油潤滑を供給するために、バルブステムガイドのオイル室側端部に取り付けられる。
【０００６】
しかしながら、昨今の傾向として、エンジンのターボ化やＥＧＲ機構の追加により、吸排気圧力（ポート圧力）条件が従来よりも増加する傾向となっている。
【０００７】
したがって、ポート圧の上昇により、シールリップに高圧の背面圧が作用するため、シールリップが開弁し（シールリップのリップ端がバルブステムの周面から離れる）、これによりシール性（オイルリーク量コントロール性を含む）が不安定となったり、排気がオイル室側に抜けてしまったりすることが懸念される。
【０００８】
この懸念に対し上記図３のバルブステムシール１１は、シールリップ１４のポート側Ｐに背圧リップ１９を設けることで対応しているが、以下の点で更なる改良の余地がある。
【０００９】
すなわち上記図３のバルブステムシール１１では、シールリップ１４のポート側Ｐに背圧リップ１９が設けられ、２つのリップ１４，１９が並設されているため、シール１１の軸方向長さが拡大し、シール１１が大型化する。したがってエンジンの構造上、シール設置スペースを確保することができず、シール１１を設置できないことがある。
【００１０】
また、２つのリップ１４，１９が共にバルブステム４１の周面と摺動するため、摺動抵抗（フリクション）が増大する。これに対し昨今、エンジンの省燃費化を目的としてリップを低フリクション化することが求められており、上記図３のシール１１ではこの要求に応えることができない。
【００１１】
このため、背圧リップ１９を省略することによりシール１１の小型化および低フリクション化を実現し、しかも背圧リップ１９を省略してもシールリップ１４が開きにくい構造のシールが求められる。
【００１２】
本発明は以上の点に鑑みて、シールリップに正面圧のほかに背面圧が作用する密封装置において、背圧リップを省略することによりシールの小型化および低フリクション化を実現し、しかも背圧リップの省略により背面圧がシールリップに直接作用することになってもシールリップが開きにくい構造のシール（密封装置）を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の密封装置は、軸の周面に摺動可能に接触することにより密封流体をシールするシールリップを有し、前記シールリップには、前記密封流体による正面圧が作用するほかに、背面圧が作用する密封装置において、前記シールリップの外周側に、前記シールリップが前記背面圧に押圧されて径方向外方へ向け弾性変形するのを所定量までに制限するストッパ部を設けたことを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
上記構成を備える本発明の密封装置においては、シールリップに密封流体による正面圧が作用するほかに背面圧が作用するようになっており、すなわち上記図３の技術における背圧リップに相当する第２リップが設けられておらず、よって背面圧がシールリップに直接作用する。したがって本発明では、リップの数がシールリップ１つのみとされ、従来対比でリップの数が減じられているため、シールの小型化および低フリクション化を実現することが可能とされる。
【００１５】
また、唯一のリップであるシールリップに対しその外周側に、シールリップが背面圧に押圧されて径方向外方へ向け弾性変形するのを所定量までに制限するストッパ部が設けられているため、シールリップは所定量弾性変形した段階でストッパ部に当接し、それ以上弾性変形するのが停止される。したがってシールリップが過大に弾性変形して開いてしまう（シールリップのリップ端が軸の周面から離れてしまう）のを抑制することが可能とされる。
【００１６】
シールリップとしては、そのリップ端の外周部に環状のスプリングを嵌着したものがあり、この場合、スプリングはリップ端の外周面より径方向外方へ突出するように配置されることが多い。したがってこの態様では、シールリップが背面圧に押圧されて径方向外方へ向け弾性変形したときに、スプリングがストッパ部に当接することによりシールリップの弾性変形が停止されることになるので、この態様では、スプリングおよびストッパ部間に径方向間隙を設定し、この径方向間隙の大きさによってシールリップの弾性変形量を規定する。
【００１７】
ストッパ部としては、シールリップを備える密封装置に対し一体に設けられるものであっても良いが、別体で成形して密封装置本体に対し後付けするものであっても良い。後者の場合、ストッパ部をストッパ環にその一部として備えるようにすると、密封装置本体に対しストッパ環を嵌着することによりストッパ部をシールリップの外周側に設置することが可能とされる。ストッパ部乃至ストッパ環はその機能上、剛性を備える材質（金属または硬質樹脂など）によって製作される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、シールリップに正面圧のほか背面圧が作用する密封装置において、シールの小型化および低フリクション化を実現することができ、しかも背面圧がシールリップに直接作用してもシールリップが開きにくい構造の密封装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に係る密封装置（バルブステムシール）の装着状態を示す半裁断面図
【図２】同密封装置の作動を示す図であって、（Ａ）は正面圧作用時の断面図、（Ｂ）は背面圧作用時の断面図
【図３】従来例に係る密封装置の装着状態を示す半裁断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施例に係る密封装置（オイルシール）の断面を示している。当該実施例に係る密封装置は、自動車等の車両の内燃機関におけるバルブステムシール１１として用いられるものであって、オイル室（カム室）側Ｏからオイル等による正面圧が作用するほかに、ポート側Ｐから排気等による背面圧が作用する。
【００２２】
当該実施例に係るバルブステムシール１１は、内径軸孔３２にバルブステム４１を軸方向往復動可能に挿通する筒状のバルブステムガイド３１のオイル室側端部に装着されるものであって、バルブステムガイド３１の外径面に嵌合される筒状の嵌合部１２と、嵌合部１２のオイル室側端部から径方向内方へ向けて一体成形された内向きフランジ状のリップ保持部１３とを有し、このリップ保持部１３によって、バルブステム４１の周面（外径面）に摺動可能に接触するシールリップ１４が一体的に保持されている。上記図３の技術における背圧リップに相当する第２リップは設けられておらず、よってシールリップ１４は当該シール１１における唯一のリップとされている。
【００２３】
また、バルブステムシール１１はその構成部品として、筒状部１５ａおよびフランジ部１５ｂを一体に備えて半裁断面略Ｌ字形とされた金属環１５と、金属環１５に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体１６とを有し、このゴム状弾性体１６によって、バルブステムガイド３１の外径面に所定の嵌合代をもって嵌合される内径ゴム部１７と上記シールリップ１４が一体に成形されている。
【００２４】
シールリップ１４は、そのリップ端（リップ先端部）１４ａをオイル室側Ｏへ向けた形状とされ、オイル室側Ｏから正面圧が作用したときにリップ端１４ａがバルブステム４１の周面に押し付けられる形状とされている。リップ端１４ａの外周面に環状のスプリング装着溝１４ｂが設けられ、このスプリング装着溝１４ｂに、径方向バネ性によってリップ端１４ａを締め付ける環状のスプリング（ガータスプリング）１８が嵌着されている。したがってシールリップ１４はスプリング１８付きのシールリップとされ、スプリング１８はシールリップ１４の一部とされている。リップ端１４ａは自らのしめしろによってバルブステム４１の周面に圧接し、またスプリング１８によって締め付けられることにより一層強くバルブステム４１の周面に圧接する。
【００２５】
上記シールリップ１４の外周側に、所定の径方向間隙ｃを介して環状のストッパ部２４が設けられている。
【００２６】
このストッパ部２４は、シールリップ１４に背面圧が作用してシールリップ１４のリップ端１４ａが背面圧に押圧されて径方向外方へ向け弾性変形するときにその弾性変形量（径方向変位量）を所定量までに制限するために設けられており、このためストッパ部２４はシールリップ１４の弾性変形を停止できるように金属等の剛材によって成形され、またシールリップ１４およびストッパ部２４間に初期隙間として所定の大きさの径方向間隙ｃが設定されている。
【００２７】
また、上記したように当該実施例では、シールリップ１４がスプリング１８付きのシールリップとされて、リップ端１４ａの外周面よりもスプリング１８の外周部のほうが径方向外方に突出して配置されているため、シールリップ１４に背面圧が作用してシールリップ１４のリップ端１４ａが径方向外方へ向け弾性変形すると、スプリング１８がストッパ部２４に当接する。したがってスプリング１８およびストッパ部２４間に上記径方向間隙ｃが設定されている。
【００２８】
上記ストッパ部２４は、金属等の剛材よりなるストッパ環２１にその一部として設けられている。
【００２９】
ストッパ環２１は、上記嵌合部１２、リップ保持部１３およびシールリップ１４を一体に備えるシール１１の本体部（シール本体）に対し別体で成形され、後付けすることが可能なものとして成形されている。このためストッパ環２１は、シール１１の嵌合部１２の外径面であって金属環１５の筒状部１５ａの外径面に嵌着される環状の嵌着部２２と、嵌着部２２のオイル室側端部に連続して設けられた環状の段差部２３と、段差部２３のオイル室側端部に連続して設けられた環状のストッパ部２４とを一体に備え、嵌着部２２をもってシール１１本体部に嵌着され、このように嵌着されたときにストッパ部２４がシールリップ１４のリップ端１４ａの外周側に配置されるように構成されている。
【００３０】
ストッパ環２１は、シールリップ１４の外周側に配置されるため、シールリップ１４を保護する機能を有する。したがってストッパ環２１は保護環とも称される。また、図示するようにストッパ環２１の軸方向オイル室側端部２１ｃがシールリップ１４の軸方向オイル室側端部１４ｃよりオイル室側Ｏへ突出するよう設定することにより、径方向からシールリップ１４を保護するだけでなく、軸方向からシールリップ１４を保護することもできる。
【００３１】
上記構成のバルブステムシール１１は、以下のように作動する。
【００３２】
正面圧作用時・・・・
バルブステムシール１１に正面圧が作用し、背面圧が作用していないときは図２（Ａ）に示すように、シールリップ１４のリップ端１４ａがバルブステム４１の周面に摺動可能に接触するとともに、シールリップ１４およびストッパ部２４間に径方向間隙ｃが残されている。
【００３３】
背面圧作用時・・・・
図２（Ａ）の状態からシールリップ１４に背面圧Ｐ１が作用すると図２（Ｂ）に示すように、シールリップ１４のリップ端１４ａが背面圧Ｐ１に押圧されて径方向外方へ向け弾性変形するが（矢印Ｄ）、弾性変形量（径方向変位量）が所定量に達して径方向間隙ｃが消失するとシールリップ１４がストッパ部２４に当接し、それ以上リップ端１４ａが径方向外方へ向け弾性変形しなくなる。このとき、リップ端１４ａはバルブステム４１の周面に摺動可能に接触した状態を維持している。したがって、シールリップ１４が背面圧Ｐ１に押圧されて開く（シールリップ１４のリップ端１４ａがバルブステム４１の周面から離れる）のが抑制される。
【００３４】
上記構成のバルブステムシール１１においては上記したように、リップの数がシールリップ１４、１つのみとされ、従来対比でリップの数が減じられているため、シール１１の小型化および低フリクション化を実現することができる。
【００３５】
また、唯一のリップであるシールリップ１４に対しその外周側に、シールリップ１４が背面圧Ｐ１に押圧されて径方向外方へ向け弾性変形するのを所定量までに制限するストッパ部２４が設けられているため、シールリップ１４が過大に弾性変形して開いてしまうのを抑制することができる。
【００３６】
したがって以上により、背圧リップを省略することによりシールの小型化および低フリクション化を実現するシール１１を提供することができ、しかも、背圧リップの省略により背面圧Ｐ１がシールリップ１４に直接作用してもシールリップ１４が開きにくい構造のシール１１を提供することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１１  バルブステムシール（密封装置）
１２  嵌合部
１３  リップ保持部
１４  シールリップ
１４ａ  リップ端
１４ｂ  スプリング装着溝
１４ｃ，２１ｃ  軸方向オイル室側端部
１５  金属環
１５ａ  筒状部
１５ｂ  フランジ部
１６  ゴム状弾性体
１７  内径ゴム部
１８  スプリング
２１  ストッパ環
２２  嵌着部
２３  段差部
２４  ストッパ部
３１  バルブステムガイド
３２  内径軸孔
４１  バルブステム（軸）
ｃ  径方向間隙
Ｐ１  背面圧
Ｏ  オイル室側
Ｐ  ポート側
【図１】
2017009047.tif 000003
【図２】
2017009047.tif 000004
【図３】
2017009047.tif 000005