JP6868448B2

JP6868448B2 - バルブステムシール

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Publication number: JP6868448B2
Application number: JP2017076675A
Authority: JP
Inventors: 智田窪
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-04-07
Also published as: JP2018179083A

Description

本発明は、バルブステムシールに関する。

従来から図９に示すように、金属環５２とこの金属環５２に被着されたゴム状弾性体５５とを有し、このゴム状弾性体５５によって、シールリップ５６および副シールリップ５７ならびに内周シール部５８を一体成形したバルブステムシール５１が知られている。

金属環５２は、シールリップ５６および副シールリップ５７を保持する端面部５３と、バルブステムガイド６１の外周側に差し込まれる筒状部５４とを一体に有し、筒状部５４の内周面に内周シール部５８が設けられている。

筒状部５４の内径寸法はバルブステムガイド６１の外径寸法よりも大きく設定され、これに対し、内周シール部５８の内径寸法はバルブステムガイド６１の外径寸法よりも小さく設定されている。

したがって筒状部５４がバルブステムガイド６１の外周側に差し込まれると内周シール部５８が径方向に圧縮されることにより嵌合代が設定され、この嵌合代によって当該バルブステムシール５１がバルブステムガイド６１の外周側に固定的に取り付けられ、抜け止めされる。

また、内周シール部５８の一部内周面に突起部５９が一体に設けられることもあり、この場合には突起部５９も径方向に圧縮されるため、嵌合代が増大し、抜け止め性が高められる。

また、内周シール部５８は、筒状部５４とバルブステムガイド６１との間で径方向に圧縮されることによりシール機能を発揮し、すなわち筒状部５４とバルブステムガイド６１との間から圧力（油）が漏れることがないようにシール機能を発揮する。

特開２００９−２６４４１５号公報特開２００４−１９８５２号公報特開２０１０−２４２８２３号公報

しかしながら上記バルブステムシール５１には、以下の点で改良の余地がある。

すなわち昨今において、車両用エンジンはその出力が増大する傾向にあり、これに伴って、バルブステムガイド６１に取り付けられたバルブステムシール５１に対し従来よりも大きな圧力（背面圧）Ｐ_０が作用する。したがってこのように大きな圧力Ｐ_０が作用してもバルブステムシール５１がバルブステムガイド６１から脱落することがないように嵌合代を一層増大させ、抜け止め性を一層高めることが求められる。

本発明は以上の点に鑑みて、バルブステムガイドに対するバルブステムシールの抜け止め性を一層向上させることを課題とする。

金属のバルブステムガイドに嵌合される金属環と、前記金属環に架橋接着され、バルブステムの外周面に摺動可能に接触するシールリップを一体に成形するゴム状弾性体と、を有するバルブステムシールにおいて、前記金属環は、前記シールリップを保持する環状の端面部と、前記端面部の内周端部から軸方向一方へ向けて設けられ、前記バルブステムガイドの内周側に差し込まれる内筒部と、前記端面部の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられ、前記バルブステムガイドの外周側に差し込まれる外筒部と、を一体に有する金属の環状部材であり、前記内筒部および前記外筒部のうち何れか一方は、前記バルブステムガイドに金属同士で直接嵌合する金属嵌合部をなし、前記内筒部および前記外筒部のうち何れか他方は、架橋接着された前記ゴム状弾性体を介して前記バルブステムガイドに嵌合するゴム嵌合部をなす。

バルブステムガイドに対するバルブステムシールの嵌合代を一層増大させることができ、バルブステムガイドに対するバルブステムシールの抜け止め性を一層向上することが可能とされる。

第１実施の形態に係るバルブステムシールの半裁断面図同バルブステムシールの装着状態を示す半裁断面図第２実施の形態に係るバルブステムシールの半裁断面図同バルブステムシールの装着状態を示す半裁断面図第３実施の形態に係るバルブステムシールの半裁断面図図５におけるＡ方向矢視図同バルブステムシールの装着工程を示す半裁断面図同バルブステムシールの装着状態を示す半裁断面図背景技術に係るバルブステムシールの装着状態を示す断面図

第１実施の形態・・・・
図１および図２に示すように、バルブステムシール１１は、金属環２１とこの金属環２１に被着（架橋接着）されたゴム状弾性体３１とを有し、ゴム状弾性体３１によって、バルブステム７１の外周面に摺動可能に接触するシールリップ（主シールリップ）３２と、シールリップ３２の背面側（図では下側）でバルブステム７１の外周面に摺動可能に接触する副シールリップ３３と、金属環２１のリップ側端面（図では上側端面）を被覆する端面被覆部３４と、金属環２１の外周面を被覆する外周被覆部３５と、金属環２１の反リップ側端部（図では下側端部）を被覆する先端被覆部３６と、金属環２１の内周面を被覆するとともにバルブステムガイド６１の外周面に接触する内周シール部３７と、内周シール部３７の内周面に設けられた環状の突起部３８が一体に成形されている。シールリップ３２はその内周部に２箇所のリップ摺動端３２ａ，３２ｂを有し、シールリップ３２の外周部にはコイルばね１２が嵌着されている。

金属環２１は、シールリップ３２および副シールリップ３３を保持する環状の端面部２２を有し、この端面部２２の内周端部から軸方向一方（反リップ側、図では下方）へ向けて内筒部２３が一体に設けられるとともに端面部２２の外周端部から同じく軸方向一方へ向けて外筒部２４が一体に設けられ、この外筒部２４の外周面、反リップ側端部および内周面に、上記した外周被覆部３５、先端被覆部３６および内周シール部３７が被着されている。一方、内筒部２３の表面にゴム状弾性体は被着されておらず、特に内筒部２３の外周面にゴム状弾性体は被着されていない。

内筒部２３の外径寸法ｄ_１は、バルブステムガイド６１のリップ側端部（図では上端部）に設けた環状段部６２の内径寸法ｄ_２よりも大きく設定されている（ｄ_１＞ｄ_２）。バルブステムガイド６１は金属によって成形されている。したがって環状段部６２の内周側に内筒部２３が差し込まれると金属同士が嵌合し、かつ所定の大きさの嵌合代が設定されることになる。したがって内筒部２３は、金属に対し金属が直接嵌合する態様の金属嵌合部２５とされている。

一方、外筒部２４の内径寸法ｄ_３は、バルブステムガイド６１の外径寸法ｄ_４よりも大きく設定され（ｄ_３＞ｄ_４）、内周シール部３７の内径寸法ｄ_５はバルブステムガイド６１の外径寸法ｄ_４よりも小さく設定されている（ｄ_５＜ｄ_４）。したがってバルブステムガイド６１の外周側に外筒部２４が差し込まれると内周シール部３７が径方向に圧縮され、外筒部２４が内周シール部３７を介してバルブステムガイド６１に嵌合し、かつ所定の大きさの嵌合代が設定されることになる。したがって外筒部２４は、金属に対し金属がゴム状弾性体を介して嵌合するゴム嵌合部２６とされている。

バルブステムガイド６１については、上記したように内筒部２３を差し込んで嵌合するための環状段部６２がバルブステムガイド６１のリップ側端部の内周部に設けられている。また、内周シール部３７の内周面に設けた突起部３８を嵌め込んで抜け方向（図では上方向）に係合するための環状の凹部６３がバルブステムガイド６１の外周面に設けられている。

上記構成を備えるバルブステムシール１１においては、金属環２１に内筒部２３が設けられてこの内筒部２３がバルブステムガイド６１に対し直接嵌合する金属嵌合部２５とされるとともに、金属環２１に外筒部２４が設けられてこの外筒部２４がバルブステムガイド６１に対しゴム状弾性体製の内周シール部３７を介して嵌合するゴム嵌合部２６とされ、このように金属嵌合部２５およびゴム嵌合部２６が双方設けられてバルブステムガイド６１を内径側および外径側から挟み込むため、いずれか一方が設けられる場合と比較して、バルブステムガイド６１に対するバルブステムシール１１の嵌合代を増大させることが可能とされている。したがってバルブステムガイド６１に対するバルブステムシール１１の抜け止め性を向上することができる。

また、外筒部２４の内周面に被着された内周シール部３７が径方向に圧縮された状態でバルブステムガイド６１の外周面に密接するため、ゴム状弾性体よりなるこの内周シール部３７がシール機能を発揮する。したがって金属環２１とバルブステムガイド６１との間から圧力（油）が漏れるのを防止することができる。

第２実施の形態・・・・
上記第１実施の形態では、金属環２１の内筒部２３を金属嵌合部２５とするとともに外筒部２４をゴム嵌合部２６としたが、反対に、金属環２１の外筒部２４を金属嵌合部２５とするとともに内筒部２３をゴム嵌合部２６としても良い。以下、この形態について説明する。

図３および図４に示すように、バルブステムシール１１は、金属環２１とこの金属環２１に被着（架橋接着）されたゴム状弾性体３１とを有し、ゴム状弾性体３１によって、バルブステム７１の外周面に摺動可能に接触するシールリップ（主シールリップ）３２と、シールリップ３２の背面側（図では下側）でバルブステム７１の外周面に摺動可能に接触する副シールリップ３３と、金属環２１の内筒部２３の内周面を被覆する内周被覆部３９と、内筒部２３の反リップ側端部（図では下側端部）を被覆する先端被覆部４０と、内筒部２３の外周面を被覆するとともにバルブステムガイド６１の環状段部６２の内周面に接触する外周シール部４１が一体に成形されている。シールリップ３２はその内周部に２箇所のリップ摺動端３２ａ，３２ｂを有し、シールリップ３２の外周部にはコイルばね１２が嵌着されている。

金属環２１は、シールリップ３２および副シールリップ３３を保持する環状の端面部２２を有し、この端面部２２の内周端部から軸方向一方（反リップ側、図では下方）へ向けて内筒部２３が一体に設けられるとともに端面部２２の外周端部から同じく軸方向一方へ向けて外筒部２４が一体に設けられ、内筒部２３の内周面、反リップ側端部および外周面に、上記した内周被覆部３９、先端被覆部４０および外周シール部４１が被着されている。一方、外筒部２４の表面にゴム状弾性体は被着されておらず、特に外筒部２４の内周面にゴム状弾性体は被着されていない。

外筒部２４の内径寸法ｄ_３は、バルブステムガイド６１の外径寸法ｄ_４よりも小さく設定されている（ｄ_３＜ｄ_４）。バルブステムガイド６１は金属によって成形されている。したがってバルブステムガイド６１の外周側に外筒部２４が差し込まれると金属同士が嵌合し、かつ所定の大きさの嵌合代が設定される。したがって外筒部２４は、金属に対し金属が直接嵌合する態様の金属嵌合部２５とされている。

一方、内筒部２３の外径寸法ｄ_１は、バルブステムガイド６１のリップ側端部（図では上端部）に設けた環状段部６２の内径寸法ｄ_２よりも小さく設定され（ｄ_１＜ｄ_２）外周シール部４１の外径寸法ｄ_６は環状段部６２の内径寸法ｄ_２よりも大きく設定されている（ｄ_６＞ｄ_２）。したがって環状段部６２の内周側に内筒部２３が差し込まれると外周シール部４１が径方向に圧縮され、内筒部２３が外周シール部４１を介して環状段部６２内周面に嵌合し、かつ所定の大きさの嵌合代が設定される。したがって内筒部２３は、金属に対し金属がゴム状弾性体を介して嵌合するゴム嵌合部２６とされている。

バルブステムガイド６１については、上記したように内筒部２３を差し込んで嵌合するための環状段部６２がバルブステムガイド６１のリップ側端部の内周部に設けられている。

上記構成を備えるバルブステムシール１１においては、金属環２１に外筒部２４が設けられてこの外筒部２４がバルブステムガイド６１に対し直接嵌合する金属嵌合部２５とされるとともに、金属環２１に内筒部２３が設けられてこの内筒部２３がバルブステムガイド６１に対しゴム状弾性体製の外周シール部４１を介して嵌合するゴム嵌合部２６とされ、このように金属嵌合部２５およびゴム嵌合部２６が双方設けられてバルブステムガイド６１を内径側および外径側から挟み込むため、いずれか一方が設けられる場合と比較して、バルブステムガイド６１に対するバルブステムシール１１の嵌合代を増大させることが可能とされている。したがってバルブステムガイド６１に対するバルブステムシール１１の抜け止め性を向上することができる。

また、内筒部２３の外周面に被着された外周シール部４１が径方向に圧縮された状態で環状段部６２の内周面に密接するため、ゴム状弾性体よりなるこの外周シール部４１がシール機能を発揮する。したがって金属環２１とバルブステムガイド６１との間から圧力（油）が漏れるのを防止することができる。

第３実施の形態・・・・
上記第１実施の形態では、金属環２１の内筒部２３を金属嵌合部２５とすることによりバルブステムシール１１の抜け止め性を向上したが、内筒部２３に爪状の係合部を設けてこの爪状の係合部をバルブステムガイド６１に係合することにより抜け止め性を一層向上することが考えられる。以下、この形態について説明する。

すなわち図５および図６に示すように、バルブステムシール１１の金属環２１に設けた内筒部２３がその根元部から先端部へかけて漸次拡径するテーパー筒状とされるとともに、このテーパー筒状の内筒部２３の先端部から径方向外方であってかつ端面部２２側へ向けて斜めに爪状の係合部２７が設けられている。

一方、図７および図８に示すように、バルブステムガイド６１の環状段部６２の内周面に溝状の係合部６４が設けられ、この溝状の係合部６４に対し爪状の係合部２７が抜け方向（図では上方向）に係合することにより抜け止め性が一層向上されている。

また、このように溝状の係合部６４に爪状の係合部２７を係合させる構成によると、図７に示したようにバルブステムガイド６１の端面部に爪状の係合部２７を接触させた状態でシールリップ３２側（図では上側）から圧入荷重Ｐを加えると、爪状の係合部２７が環状段部６２の内周面に沿って径寸法を縮小するように弾性変形し、図８に示したように爪状の係合部２７が溝状の係合部６４に達した時点で弾性復帰して、溝状の係合部６４に係合する。したがって小さな圧入荷重Ｐで爪状の係合部２７を溝状の係合部６４に係合させることができ、しかもバルブステムガイド６１からバルブステムシール１１が抜けにくい構造を提供することができる。

尚、このように爪状の係合部２７を環状段部６２の内周面に沿って径寸法を縮小するように弾性変形しやすくするには、爪状の係合部２７を円周上複数に分割することが好ましい。このような観点から当該実施の形態では図６に示すように爪状の係合部２７が円周上複数（例えば１２等配）に分割され、互いに隣り合う係合部２７の間にスリット２８が設けられている。

この第３実施の形態に係る他の構成および作用効果は、上記第１実施の形態と同じである。したがって図面に同じ符号番号を付すことによりその説明を省略する。

１１バルブステムシール
１２コイルばね
２１金属環
２２端面部
２３内筒部
２４外筒部
２５金属嵌合部
２６ゴム嵌合部
２７爪状係合部
２８スリット
３１ゴム状弾性体
３２シールリップ
３３副シールリップ
３４，３５，３６，３９，４０被覆部
３７内周シール部
３８突起部
４１外周シール部
６１バルブステムガイド
６２環状段部
６３凹部
６４溝状係合部
７１バルブステム

Claims

金属のバルブステムガイドに嵌合される金属環と、
前記金属環に架橋接着され、バルブステムの外周面に摺動可能に接触するシールリップを一体に成形するゴム状弾性体と、
を有するバルブステムシールにおいて、
前記金属環は、
前記シールリップを保持する環状の端面部と、
前記端面部の内周端部から軸方向一方へ向けて設けられ、前記バルブステムガイドの内周側に差し込まれる内筒部と、
前記端面部の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられ、前記バルブステムガイドの外周側に差し込まれる外筒部と、
を一体に有する金属の環状部材であり、
前記内筒部および前記外筒部のうち何れか一方は、前記バルブステムガイドに金属同士で直接嵌合する金属嵌合部をなし、
前記内筒部および前記外筒部のうち何れか他方は、架橋接着された前記ゴム状弾性体を介して前記バルブステムガイドに嵌合するゴム嵌合部をなす、
ことを特徴とするバルブステムシール。
請求項１記載のバルブステムシールにおいて、
前記内筒部は前記金属嵌合部をなし、前記外筒部は前記ゴム嵌合部をなし、
前記バルブステムガイドに設けた溝状の係合部に係合する爪状の係合部を前記内筒部に設けたことを特徴とするバルブステムシール。