JPH01275967A - 弁軸シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、全体として、互いに往復運動する部材を密封
する手段に関し、特に余剰の油が弁軸に沿って内燃機関
の燃焼室内に流動するのを防止する手段、より具体的に
は、一般に弁軸ソール装置として知られるソール装置に
関する。

［従来の技術］ 内燃機関は、各々、弁案内に往復運動可能に取り付けら
れた弁ガサ及び弁軸を有する複数の吸気弁及び排気弁を
備えている。該弁案内はンリンダヘノド又はブロックと
一体の部品とするか、又は、ンリンダヘッド又はブロッ
ク内に嵌め込まれた別個の部材として形成することが出
来る。シリンダブロックから最も離れた弁軸の端部には
、通常、頭弁式機関においては揺れ腕が、又は、Ｌ形機
関においては、プランジャが係合する。これら揺れ腕及
びプランジャは共に、カムにより作動される。

浦は、通常、油かきを介して弁軸の上端に、又は局部的
な潤滑装置により揺れ腕を通じて弁軸の端部との接触点
まで供給され、浦は弁軸に沿って流動し、弁軸がガイド
内にて往復運動するときに該弁軸を潤滑する。

［発明が解決しようとする課題］ 弁案内又は弁軸が摩耗するのに伴い、余剰の油は弁案内
を通じて弁ガサに作用し、ここで油は吸気弁の場合には
燃焼室に吸引され、又、排気弁の場合には排気ボートを
通るが、いずれの場合にも、浦が過剰に燃焼し、カーボ
ン堆積が形成される結果となる。

各種のエラストマーにて形成された弁軸シール装置は、
公知であり、幾つかの例が米国特許特許第３．４９８．
６２１号、同第４．１２５．２６５号、及び同第４，３
１７、４３６号に記載されている。かかる弁軸ソール装
置は典型的に、弁軸案内の頂部の周囲及び該頂部上に嵌
合する単一片のエラストマー的部材を備えている。これ
らの弁軸案内の単一片のエラストマー的部材は偏倚手段
により適所に保持され、弁軸を包囲するエラストマー的
部材の密封部分が別の偏倚手段により弁軸に対して抱持
状態に保持される。

別の態様として、従来の弁軸シール装置の幾つかはエラ
ストマー的部材を該エラストマー的部材の密封部分に対
する偏倚手段と組み合わせて、弁案内の頂部に固着する
ための組み合わせ手段を有している。基本的に、これら
従来の弁軸シール装置の実施例は全て、過剰な量の高価
なエラストマー的材料を使用して構成されるという欠点
がある。

従って、自動車エンジンの寿命期間に亙る燃料消費量及
び耐摩耗性を維持するのに必要とされる性能パラメータ
を実現するのみならず、高価なエラストマー的材料の必
要量を削減することにより、より低廉に製造することが
出来、しかも、内燃機関に要求される優れた性能パラメ
ータ及び摩耗特性を保持することが出来る弁軸シール装
置の開発が要望されている。

故に、本発明の主たる目的は、互いに往復運動する部材
を密封するための手段を提供すると共に、耐久性があり
かつ低廉な弁軸シール装置を提供することである。

本発明の別の目的は、余剰な量の油が内燃機関の燃焼室
内に流動するのを防止する弁軸シール装置を提供するこ
とである。

本発明のさらに別の目的は、複数のエラストマー的部材
から成り、一部、その他の耐久性がありしかもより低廉
な材料から成る新規な弁軸シール装置を提供することで
ある。

本発明のさらに別の目的は、従来の弁軸シール装置に使
用されるエラスマー的材料の量を著しく削減すると共に
、該エラスマー的材料の必要とされる耐摩耗性を自動車
エンジンの寿命期間に亙って維持し得る弁軸シール装置
を提供することである。

［課題を達成するための手段］ 本発明は、７−ル装置に使用されるエラストマー的材料
のｍが著しく削減された弁軸シール装置の改良を実現す
ることを目的とするものである。

通常、その削減の対象となるエラストマー的材料により
占められていたスペースには、その材料に代えてインサ
ートが使用されている。該インサートは他のエラストマ
ー的材料に作用可能に接続されている。上記インサート
は、例えば、プレス加工金属又は粉末金属、成形プラス
チック、セラミック又はその他の適当な材料にて形成す
ることが出来る。

本発明の１つの形態によると、弁軸シール装置は少なく
とも２つの溝が形成された少なくとも１つの環状のエラ
ストマー的材料を備え、該エラストマー的材料は少な（
とも１つのリブが形成された内壁により画成された軸方
向に伸長する開口部を有している。少なくとも１つのイ
ンサートは、前記接続されたエラストマー的部分に作用
可能に接続されて前記接続されたエラストマー的部分及
び前記インサートに対して剛性を付与する。少な（とも
１つのガータばねが前記２つの溝の一方に位置決めされ
、前記内壁を前記弁軸の方向に偏倚させる。前記組み合
わせたエラストマー的部分と前記インサートとの組み合
わせ体を前記弁軸に対して回り止めするための手段は、
中央に形成した切り欠き部分を有する円形の中央部分と
、及び該中央部分に作用可能に接続された少なくとも３
つの脚部分とを備えている。該脚部分は、前記中央部分
の外周に沿って略等間隔に配設され、かつ前記中央部分
の面に対して略垂直に同一方向に伸長すると共に、前記
脚部分の各々は少なくとも１つの把持部材を何している
。

［実施例］ 本発明の上記以外の目的及び利点は以下の詳細な説明か
ら明らかになるであろう。

以下、本発明がより一層良く理解し得るように、添付図
面に関して詳細に説明する。

第１図には、本発明の弁軸シール装置２０が内燃機関内
の作動環境内にある状態が図示されている。第１図には
、自動車エンジンに使用されているような、内燃機関用
のシリンダヘッド２２の一部が図示されている。このシ
リンダヘッド２２は燃料吸引装置の一部又は排気装置の
一部のいずれかとすることの出来るボート２４を有して
いる。

このボート２４は弁座と境界を接する、燃焼室３０内へ
の開口部２６まで伸長している。第１図に図示するよう
に、シリンダヘッドの一体部分とするか、又は、該シリ
ンダヘッドに適当に固着された別個の部材のいずれかと
することの出来る弁案内ボス３２がポート２４への弁案
内の開口部３６と整合されている。

弁４０は弁案内３６及び弁案内ボス３２内に受け入れら
れた細長い弁軸４２と、及び開口部２６の下方に位置決
めされた拡大弁ガサ４４とを備えている。該弁ガサ４４
は弁座２８と密封可能に係合し、弁４０が往復運動する
ときにシリンダヘッド２２のボート２４と燃焼室３０と
の間の連通を開閉する。弁軸４２は弁案内ボス３２の頂
部を越えて上方に伸長しかつ弁軸４２の上端４６にてカ
ラー又はプレート４８に固着されている。つる巻きばね
５０が弁軸４２及びボス３２を包囲し、その一端はカラ
ー４８に当接する一方、その他端はシリンダヘッド２２
に当接している。

弁４０を作動させるため、揺れ腕のような従来の機構が
通常、シリンダヘッド２２から上方に伸長するブラケッ
ト上に枢動可能に取り付けられて揺動する。従来の揺れ
腕は一端が弁軸４２の上端４６に係合し、その他端には
通常、エンジン駆動のカム手段（図示せず）により適当
に作動されるブシュロッドが係合する。

揺れ腕の端部と弁軸４２の端部との間の摩擦接触箇所に
おける摩耗を軽減し、かつ弁案内３６を潤滑するため、
エンジン内の弁を作動させるために使用される弁駆動列
の各種の構成要素に油を供給して潤滑する。弁軸４２と
弁案内３６間に過度の隙間が存在する場合には、油は弁
軸４２に沿って弁ガサ４４まで下方に流動し続ける。弁
４０が燃焼室３０への吸気を制御するならば、油は燃焼
室３０内に吸引されて燃焼するであろう。同様に、排気
弁の場合、油は高温のガスにより燃焼され、いずれの場
合にも排気中には煙が発生する。

過剰の油が燃焼室３０に漏洩しないようにするため、弁
軸シール装置２０が弁案内ボス３２の上端に設けられて
いる。第２図及び第６図に図示した実施例において、弁
軸シール装置２０は弁案内ボス３２の頂部に位置決めさ
れた適当なエラストマー的材料部分６４と、該エラスト
マー的材料部分６４に作用可能に接続されてこの料部分
６４に剛性を付与するインサート６６と、溝７８内に受
け入れられてエラストマー的材料部分６４の内壁を内方
向に偏倚させるガータばね６８と、及びエラストマー的
材料及びインサートを弁軸４２に対して適所に回り止め
する保持部材７０とを備えている。

環状のエラストマー的部分６４は弁軸４２を受け入れる
中央開口部７２を備えている（第６図参照）。該中央開
口部７２を画成する内壁７４はその表面に形成された一
連のリブ７６を有し、弁軸４２に摩擦係合する。エラス
トマー的部分６４はｖｉｔｏｎふっ素ゴムにて形成する
ことが望ましい。

さらに、弁案内ボス３２に接触するエラストマー的部分
６４の表面は、又、弁案内ボス３２の頂部を密封する一
連のリブ７７を備えている。

溝７８内に位置決めされたが−タばね６８が図示されて
いる一方、その製造中、内方向偏倚手段をエラストマー
的部分６４の上部８４内に組み込み、ガータばね６８を
不要にすることも可能である。

弁軸／−ル装置２０に必要とされるエラストマー的材料
の量を削減するための手段が設けられている。第２図及
び第６図に図示した実施例において、上記手段は環状の
インサート６６から成っている。このインサート６６は
適当な任意の材料にて形成し、例えば、プレス加工金属
又は粉末金属、又は成形セラミックあるいはプラスチッ
クにて形成することが出来る。しかし、具体的な材料は
本発明の範囲内において変更することが出来ることは勿
論である。選択された材料に関係なく、インサート６６
はスロット８６の形態とすることの出来る接続手段によ
りエラストマー的部分６４に作用可能に接続される。環
状のインサート６６を使用することにより、シール装置
２０の剛性、耐摩耗性、その他の性能パラメータを犠牲
にすることなく、エラストマー的材料の使用量を削減す
ることが可能となる。

インサート６６は座金の形状とし、例えば、成形プラス
チックにて形成する場合には、第８図に符号８７で図示
するように、穴を有するように変形させて変形インサー
ト６６′と変形エラストマ−的部分６４′の材料間の結
合の強化を図ることが出来る。

互いに接続されたエラストマー的材料部分６４．６４′
及びインサート６６．６６′を弁ガイド３６及びボス３
２の頂部表面８８上の適所に回り止めするための手段が
設けられている。図示した実施例において、上記回り止
め手段は保持部材７０から成っている。該保持部材７０
は中央の概ね円形の部分９０と、及び３つの脚部分とい
う４つの異なる部分を有している。この円形部分９０は
弁軸４２がＩｉして伸長するための中央切り欠き部分９
８を有している。

保持部材７０と一体に形成することの出来る３つの脚部
分９２．９４．９６は円形部分９０の外周に沿って約１
２００の角度にて離間させて配設することが望ましい。

各脚部分９２．９４．９６には追加的な把持部材１００
．１０２がプレス加工されている。これら把持部材１０
０，１０２は弁案内ボス３２に係合することにより、弁
軸シール装置２０を該ボス３２の頂部の適所に回り止め
している。

保持部材７０は第３図に図示するように平らにプレス加
工し、後で、使用に適した形状とすることが出来る。保
持部材７０が作用可能である形状は、第７図に図示する
ように、円形部分９０から同一方向に伸長する３つの脚
部９２．９４及び９６を備える形状である。

上記構造により、該シール装置２０は弁ボス３２及び弁
案内３６が中心にあるか否かに関係なく、それ自体で弁
軸４２上に中心決めされる。これは、効果的な油定量供
給装置及びシール装置の実現を可能にすると共に、弁案
内３６に対する弁案内ボス３２の関係において、より大
きい製造公差を許容するものである。

次に第５図を参照すると、本発明の別の実施例が図示さ
れている。第５図に図示するように、エラストマー的部
分６４′が弁案内ボス３２の側壁３３上方にて上面８８
の上に受け入れられている。

環状溝７８′がエラストマー的部分６４′の上面に形成
されており、ガータばね６８′を受け入れてその内壁７
４′を偏倚させ、弁軸シール装置４２に係合させる。イ
ンサート６６′は相補的形状の丁字形の開口部８０’内
に受け入れられており、その一部分はエラストマー的部
分６４′の外方向に伸長している。

エラストマー的部分６４″、インサート６６′及びばね
６８′から成る複合弁軸シール装置は、ボス３２の上面
８８と保持部材７０間に拘束されている。該保持部材７
０は第２図の実施例に関して上述したと同一の方法によ
り機能する。

第９図には、さらに別の実施例が図示されており、該実
施例において、エラストマー的部分は第２図に符号６４
で図示したものと同一であるが、インサート６６”が使
用されている点が異なっている。該インサート６６″は
、上方に伸長すると共に、エラストマー的部分６４の上
面１０６に対して平行な上面１０４を備えている。その
他の点では、弁軸シール装置は第２図に図示したものと
同様であるが、保持部材７０′は保持部材７０よりも奥
行きを幾分深くし、インサート６６″の肉厚を受け入れ
得るようにしである。

しかし、両方の保持部材７０及び７０′共、シール装置
本体の全体が組み立てられ、かつ第２図、第５図及び第
９図に図示するように、作用位置にあるとき、該インサ
ートは保持部材７０がエラストマー的部分を過度に圧縮
するのを防止する。

ここに記載したシール装置の形態は本発明の好適な実施
例を構成するものであるが、本発明はこれら正確な形態
のシール装置にのみ限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく
変更を加えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の弁軸シール装置が設けられた頭上式弁
組立体の一部断面図とした部分側面図、第２図は弁軸シ
ール装置を平面図で示した、シール装置及び弁案内ボス
の第１実施例の拡大部分縦断面図、第３図はプレス加工
した後の弁保持部材の平面図、第４図は弁軸を断面図で
示した本発明の弁軸シール装置の平面図、第５図は本発
明の弁軸シール装置の別の実施例を示す拡大部分断面図
、第６図は第２図の弁軸シール装置の分解図、第７図は
仕上がった形状の第３図の保持部材の斜視図、第８図は
本発明の追加的な実施例の部分断面図、及び第９図は本
発明の弁軸シール装置のさらに別の変形例を示す図であ
る。 ２０：弁軸シール装置 ２２：ンリングヘッド ２４：ポート　　　２６：開口部 ３０・燃焼室　　　３２：弁案内ボス ３６・弁案内　　　４０・弁 ４２：弁軸　　　　４４．拡大弁ガサ ４６、弁軸の上端 ７Ｉ８・カラー（プレート） ５０・つる巻きばね ６４　エラストマー的材料部分 ６６・インサート　６８：ガータばね ７０：保持部材（回り止め手段） ７２、中央開口部 ７４　内壁　　　　７６．７７：リブ ７８溝 ８４：エラストマー的部分の上部 ８６：スロット 外４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンのシリンダヘッド（２２）と、前記シリン
   ダヘッド（２２）から上方に伸長しかつ上面及び円筒状
   の側面を有する弁案内ボス手段（３２）と、前記シリン
   ダヘッド（２２）に形成された弁案内（３６）と、前記
   弁案内（３６）と略整合する開口部（２６）を前記ボス
   手段（３２）に形成する手段と、前記弁案内（３６）及
   びボス手段の開口部（２６）内に摺動可能に受け入れら
   れた弁軸（４２）と、前記ボス手段の開口部（２６）及
   び前記弁案内（３６）と略整合されてかつ前記弁軸（４
   ２）を受け入れる貫通開口部を画成する内壁（７４、７
   ４′）を有する環状のエラストマー的部分（６４、６４
   ′、６４″）を備える弁軸シール装置（２０）と、の組
   立体であって、 前記エラストマー的部分（６４、６４′、６４″）が、
   前記ボス手段（３２）の上方の前記上面（８８）にのみ
   着座するようにし、 前記エラストマー的部分（６４、６４′、６４″）の上
   部（８４）と関係して、前記内壁（７４、７４′）を偏
   倚させ前記弁軸（４２）と摩擦係合させる手段（７６）
   と、 前記エラストマー的部分（６４、６４′、６４″）に対
   して剛性な材料にて形成された環状のインサート（６６
   、６６′、６６″、６″′）と、をさらに備え、 前記インサート及び前記エラストマー的部分の外側部分
   が、相補的形状を備えかつ互いにロックし合う関係にあ
   り、 中央部分（９０）、前記中央部分（９０）を貫通する開
   口部（９８）を画成する手段、及び垂下してボス手段に
   係合する部分を有する回り止め手段（７０、７０′）を
   さらに備え、 前記ボス手段に係合する部分が前記ボス手段の側壁（３
   ３）に係合し、前記エラストマー的部分（６４、６４′
   、６４″）及びインサート（６６、６６′、６６″、６
   ６″′）が前記回り止め手段（７０、７０′）と前記ボ
   ス手段の上面（８８）との間に拘束された状態にて、前
   記回り止め手段（７０）が、前記ボス手段（３２）上に
   受け入れられることを特徴とする組立体。 ２、前記インサート（６６、６６′、６６″、６６″′
   ）及びエラストマー的部分（６４、６４′、６４″）の
   前記相補的形状部分が、前記インサートの下面に形成さ
   れた溝（７８、７８′）を備え、前記エラストマー的部
   分の上方に伸長する壁（７４、７４′）が前記溝（７８
   、７８′）及び前記インサート内に受け入れられること
   を特徴とする請求項１記載の組立体。 ３、前記エラストマー的部分（６４、６４′、６４″）
   の前記上部（８４）が、円周溝（７８、７８′）を画成
   する手段を有する一方、前記偏倚手段が、前記円周溝内
   に受け入れられたばね（６８、６８′）を備えることを
   特徴とする請求項１記載の組立体。 ４、前記インサート（６６″）及び前記エラストマー的
   部分（６４″）の前記相補的形状部分が、前記エラスト
   マー的部分（６４″）に形成された略Ｔ字形のスロット
   （８０′）と、及び前記Ｔ字形のスロット（８０′）内
   に受け入れられた前記インサート（６６″）の前記内側
   部分に形成されたＴ字形の拡大部とを備えることを特徴
   とする請求項１記載の組立体。 ５、前記エラストマー的部分（６４、６４′、６４″）
   が、その上面に形成された環状溝（７８７８′）を有し
   、前記偏倚手段（６８、６８′）が前記溝内に受け入れ
   られることを特徴とする請求項１記載の組立体。 ６、前記回り止め手段（７０、７０′）の前記ボス手段
   に係合する部分が、前記ボス手段の円筒状の側面（３３
   ）上に配設された複数の下方に垂下する脚部分（９２、
   ９４、９６）を備えることを特徴とする請求項１記載の
   組立体。 ７、前記脚部分（９２、９４、９６）には、前記ボス手
   段の側面（３３）に係合する把持手段（１００、１０２
   ）が設けられることを特徴とする請求項６記載の組立体
   。 ８、前記エラストマー的材料がふっ素重合体系のエラス
   トマーであることを特徴とする請求項１記載の組立体。 ９、前記ふっ素重合体系のエラストマーがふっ素ゴムで
   あることを特徴とする請求項８記載の組立体。 １０、前記インサート（６６、６６′、６６″、６６″
   ′）がプレス加工金属にて形成されることを特徴とする
   請求項１記載の組立体。 １１、前記インサート（６６、６６′、６６″、６６″
   ′）が成形プラスチックにて形成されることを特徴とす
   る請求項１記載の組立体。 １２、前記インサート（６６′）が、貫通する開口部（
   ８７）を画成する手段を有する一方、前記エラストマー
   的部分（６４′）の一部分が前記開口部内に成形されて
   いることを特徴とする請求項１記載の組立体。 １３、前記インサート（６６、６６′、６６″、６６″
   ′）が、前記エラストマー的部分（６４、６４′、６４
   ″）より大きい径であることを特徴とする請求項１記載
   の組立体。１４、少なくとも２つの溝（７８）が形成さ
   れた少なくとも１つのエラストマー的材料部分（６４、
   ６４′、６４″）であって、少なくとも１つのリブ（７
   ６）が形成された内壁（７４、７４′）により画成され
   た軸方向に伸長する開口部（７２）を有する、前記エラ
   ストマー的材料部分（６４、６４′、６４″）と、 前記エラストマー的部分に作用可能に接続されて、該接
   続されたエラストマー的材料部分及び前記インサートに
   対して剛性を付与する少なくとも１つのインサート（６
   ６、６６′、６６″、６６″′）と、 前記２つの溝（７８）の一方の内部に位置決めされて前
   記内壁を前記弁軸（４２）に向けて内方向に偏倚させる
   少なくとも１つのガータばね（６８、６８′）と、 前記組み合わされたエラストマー的部分と前記インサー
   トとを前記弁軸（４２）に対する適所に回り止めするた
   めの手段と、を備える弁軸（４２）であって、 中央に形成された切り欠き部分（９８）を有する円形の
   中央部分（９０）と、 前記中央部分（９０）に作用可能に接続された少なくと
   も３つの脚部分（９２、９４、９６）であって、前記中
   央部分の外周に沿って略等間隔に配設されかつ前記中央
   部分の面に対して略垂直に該中央部分から同一方向に伸
   長すると共に、各々、少なくとも１つの把持部材が形成
   された前記少なくとも３つの脚部分（９２、９４、９６
   ）と、を備えることを特徴とする弁軸（４２）。 １５、弁軸を受け入れる貫通開口部（７２）を画成する
   内壁（７４、７４′）を有する環状のエラストマー的部
   材（６４、６４′、６４″）と、剛性で環状のインサー
   ト（６６、６６′、６６″、６６″′）とを備え、 前記エラストマー的部材及び前記剛性で環状のインサー
   トが、互いにロックし合う相補的部分を備え、 前記エラストマー的部材の前記内壁を半径内方に偏倚さ
   せる手段と、 前記互いにロックされたエラストマー的部材及び剛性な
   インサートを弁軸（４２）の周囲の適所に固着するため
   の回り止め手段（７０、７０′）とをさらに備えること
   を特徴とする弁軸（４２）。 １６、前記剛性なインサート（６６、６６′、６６″、
   ６６″′）が前記エラストマー的部材（６４、６４′、
   ６４″）の半径方向外方に伸長することを特徴とする請
   求項１５記載の弁軸（４２）。 １７、前記回り止め手段が、前記エラストマー的部材（
   ６４、６４′、６４″）及び前記インサート（６６、６
   ６′、６６″、６６″′）上に位置決めされた中央開口
   部（９０）と、 前記エラストマー的部材及び剛性なインサートの外方向
   に伸長すると共に下方に垂下する脚部（９２、９４、９
   ６）と、を備えることを特徴とする請求項１５記載の弁
   軸（４２）。