气门杆密封件及密封结构的制作方法

本发明涉及气门杆密封件(valvestemseal)和利用气门杆密封件的密封结构。

背景技术：

现有技术中，在内燃机中，为了对在凸轮侧与气缸侧之间往复运动的进排气门的气门杆与气门导管(valveguide)之间的空间进行密封，使用气门杆密封件。气门杆密封件在内燃机运转过程中一方面要抑制因漏油量(向气门杆与气门导管之间供应润滑油的供应量)少所引起的气门导管和气门杆的损伤，另一方面要防止因漏油量大产生白烟等不良状况，因此调整漏油量，从而向气门导管与气门杆之间供应用于使气门杆的往复运动顺利进行的润滑油，同时防止该润滑油流入孔口、气缸(燃烧室)。

图10是将现有的气门杆密封件100安装于气门导管111的状态与气门杆110一起表示的剖视图。气门杆密封件100包括：金属制的加强环101、以及与加强环101一体设置的由橡胶等弹性体构成的弹性体部102。

加强环101具有沿轴线x方向延伸的圆筒部101a，弹性体部102一体式具有密封部102a和嵌合部102b。密封部102a具有背压唇102c，以使来自气缸侧的背压不会传至凸轮侧。嵌合部102b是在将气门杆密封件100与气门导管111嵌接时发挥作用的部分，并从内侧覆盖加强环101的圆筒部101a。

图11是将现有的气门杆密封件200安装于气门导管211的状态与气门杆210一起表示的剖视图。气门杆密封件200包括：金属制的加强环201、以及与加强环201一体设置的由橡胶等弹性体构成的弹性体部202。

加强环201具有沿轴线x方向延伸的圆筒部201a，该圆筒部201a直接与气门导管211嵌接。

另外，提出了与图10和图11所示的现有的气门杆密封件不同的气门杆密封件，其加强环具有朝凸轮侧沿轴线延伸的圆筒部、以及从圆筒部的一端沿径向延伸的径向部，圆筒部被定位于气缸盖的凹部，径向部被气门弹簧推压而固定(例如，参照专利文献1)。

现有技术

专利文献

专利文献1：jp实开平4-117107号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

近年来，由于以车辆的燃油效率的进一步提升为目的的内燃机的小型化、涡轮增压器的装备等，存在来自气缸侧的压力(背压)随孔口压力的上升而上升的趋势，因此寻求还能够承受背压的上升的气门杆密封件。

然而，在图10所示的气门杆密封件100中，由于弹性体部102的嵌合部102b与气门导管111嵌接，因此嵌合部102b因背压而弹性变形，为了不使气门杆密封件100从气门导管111脱落，需要将圆筒部101a在轴线x方向上至少加长嵌合部102b的长度。

另外，在图11所示的气门杆密封件200中，圆筒部201a与气门导管211直接嵌接，不存在背压所致的脱落，但气门杆密封件200安装时的嵌合载荷大，气门杆密封件200的嵌接作业困难。另外，有必要使气门导管211的长度至少为圆筒部201a的长度。

另外，在专利文献1所示的气门杆密封件中，由于使用气门弹簧来推压加强环，因此不会脱落，但收纳气门杆密封件的空间需要相当于圆筒部的高度的量。

即，在上述任一种气门杆密封件中，加强环均包括沿轴线延伸的圆筒部，因此，轴线方向上的高度增大，要求气门杆密封件的设置空间的减小。

为此，本发明鉴于上述课题而提出，其目的在于，提供能够防止背压的上升所致的脱落，且容易安装至气门导管，并能够减小设置空间的气门杆密封件。用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明提供一种气门杆密封件，用于密封将气缸与孔口之间连通和断开的气门的气门杆与供该气门杆可往复运动地插入的气门导管之间的空间，其特征在于，所述气门杆密封件包括：加强环，其以轴线为中心而形成为环状，并沿该环的径向延伸；以及弹性体部，其以所述轴线为中心而形成为环状，并安装于所述加强环，且具有与所述气门杆抵接的密封唇。

优选所述加强环被设置于气缸盖的内壁与气门弹簧之间，并具有被所述气门弹簧推压的被推压部。

进而，为了实现上述目的，本发明提供一种密封结构，用于对气门的气门杆与气门导管之间的空间进行密封，所述气门对气缸与孔口之间进行连通和断开，所述气门导管的一端面向凸轮侧，另一端面向气缸侧，且供所述气门杆可往复运动地插入，所述密封结构包括：气缸盖；气门导管，其设置于所述气缸盖；气门杆，其可往复运动地插入所述气门导管；气门弹簧，其被载置于所述气缸盖，并朝将所述气缸与所述孔口之间断开的方向对所述气门杆施力；以及气门杆密封件，其设置于所述气门导管的所述一端侧，所述气门杆密封件具有：加强环，其以轴线为中心而形成为环状，并沿该环的径向延伸；以及弹性体部，其以所述轴线为中心而形成为环状并安装于所述加强环，且具有与所述气门杆抵接的密封唇，所述加强环设置于所述气缸盖的内壁与所述气门弹簧之间，并通过所述气门弹簧的推压而被固定至所述气缸盖。

优选在所述气缸盖，形成有收纳所述加强环的收纳部。

优选所述气门导管的所述一端相对于所述收纳部位于所述气缸侧。

优选所述弹性体部具有背压唇，所述背压唇相对于所述密封唇被设置在所述气门导管侧，并与所述气门杆抵接，所述背压唇位于在所述气门导管的所述一端与所述收纳部之间形成的空间内。

发明效果

根据本发明，能够防止背压的上升所致的脱落，且容易安装至气门导管，并能够减小设置空间。

附图说明

图1是表示在内燃机中所使用的本发明的实施方式涉及的密封结构的示意性剖视图。

图2是第一实施方式中的气门杆密封件的沿轴线的剖视图。

图3是将利用图2所示的气门杆密封件的密封结构的一部分放大表示的剖视图。

图4是第二实施方式中的气门杆密封件的沿轴线的剖视图。

图5是将利用图4所示的气门杆密封件的密封结构的一部分放大表示的剖视图。

图6是第三实施方式中的气门杆密封件的沿轴线的剖视图。

图7是将利用图6所示的气门杆密封件的密封结构的一部分放大表示的剖视图。

图8是第四实施方式中的气门杆密封件的沿轴线的剖视图。

图9是将利用图8所示的气门杆密封件的密封结构的一部分放大表示的剖视图。

图10是利用现有的气门杆密封件的密封结构的剖视图。

图11是利用现有的气门杆密封件的密封结构的剖视图。

具体实施方式

参照附图来说明本发明的优选实施方式。需要说明的是，以下所示的实施方式只是一个例示，在本发明的范围内能够采用各种形态。

[第一实施方式]

＜密封结构的构成＞

图1是表示本发明的第一实施方式涉及的包括气门杆密封件2的密封结构1的示意性剖视图。图2是气门杆密封件2在沿轴线x方向的截面中的剖视图。图3是将包括图2所示的气门杆密封件2的密封结构1的一部分放大表示的剖视图。

密封结构1在内燃机的气门系统中使用，包括：气缸盖3、设置于气缸盖3的气门导管4、可往复运动地插入气门导管4的气门5、载置于气缸盖3并向断开气缸与孔口p之间的方向对气门5施力的气门弹簧6、以及设置于气门导管4的一端侧的气门杆密封件2。

(气门杆密封件)

气门杆密封件2在内燃机中谋求对气门导管4与气门杆51之间的空间进行密封，所述气门导管4的一端面向凸轮侧，另一端面向气缸侧，所述气门杆51在用于对气缸与孔口p之间进行连通或断开的气门5中，可往复运动地被插入气门导管4。气门杆密封件2在安装于气缸盖3的状态下，在气门导管4的一端，具体而言是气门导管4的面向凸轮侧的一端侧，被固定至气缸盖3。

气门杆密封件2如图2所示，包括：形成为以轴线x为中心的环状且沿该环的径向延伸的金属制的加强环7、以及安装于加强环7的由弹性体形成的以轴线x为中心的环状的弹性体部8。

加强环7例如通过冲压加工、锻造来制造。弹性体部8例如由氟橡胶等橡胶材料形成，使用成型模具并通过交联(硫化)成型而成型。在该交联成型时，将加强环7配置于成型模具中，弹性体部8通过交联粘接而与加强环7粘接，从而与加强环7一体成型。

加强环7呈中空圆盘状，其主面具有沿与轴线x正交的方向延伸的平面，其厚度形成为一致。即，加强环7中途不会弯折，主面仅具有一个平面。加强环7被设置于气缸盖3的内壁与气门弹簧6之间，并具有被气门弹簧6推压的被推压部71。

弹性体部8具有在其内周侧与气门杆51抵接且以轴线x为中心呈环状的密封基部81。密封基部81一体具有密封唇82和背压唇83，所述密封唇82沿轴线x方向延伸，且与被插通的气门杆51抵接，背压唇83相对于密封唇82被设置在气门导管4侧(气缸侧)。

如图2所示，密封唇82从密封基部81向上侧延伸，在内周侧的上侧的端部，形成有以轴线x为中心呈环状的前端部。该前端部朝着轴线x向径向内侧突出，也就是说，具有截面形状朝内周侧呈凸出状的楔形。如后所述，在使用状态下，密封唇82在前端部与气门杆51抵接。

背压唇83是从密封基部81的下侧向气门导管4延伸的唇，具体而言，是以轴线x为中心而形成为环状且相对于密封唇82设置在下侧而与气门杆51抵接的唇。

弹性体部8通过弹簧84而朝气门杆51收紧。弹簧84与密封基部81的外周侧嵌接，向朝轴线x的方向对密封唇82施力，从而对密封唇82的前端部赋予针对气门杆51的紧固力，使得密封唇82的前端部追随气门杆51的移位。

弹性体部8在弹簧84的下侧且在背压唇83的上侧的外周面，安装于加强环7的内周缘部。

(气缸盖)

气缸盖3如图1所示，包括孔口p，具体而言，包括吸气孔口和排气孔口。如图3所示，在气缸盖3的面向凸轮侧的内壁31，形成有对气门杆密封件2的加强环7进行收纳的以轴线x为中心呈环状的收纳部32。收纳部32具有：从内壁31向气缸侧延伸的环状侧面部32a、以及从侧面部32a的气缸侧的端部向轴线x延伸的底面部32b。

在底面部32b，形成有以轴线x为中心呈环状的槽32c。在该槽32c内，设置有对气缸盖3与加强环7之间进行密封的o型圈34。o型圈34的外径通常从底面部32b朝轴线x方向稍微突出，但是，o型圈34在已安装到加强环7时，发生弹性变形直至与收纳部32的底面部32b大致共面，从而发挥密封功能。

(气门导管)

气门导管4如图3所示，剖面形状呈沿轴线x方向延伸的圆筒状，并被压入而固定至气缸盖3。气门导管4具有供气门5的气门杆51在轴线x方向上可往复运动地插入的沿轴线x方向延伸的贯通孔即导向孔41。导向孔41在气门导管4的凸轮侧的一端与气门导管4的气缸侧的另一端之间延伸，导向孔41的内径大于气门杆51的外径。

(气门)

气门5是相对燃烧室使与燃烧室连通的孔口打开或关闭，从而控制内燃机的吸气、排气的阀，在气门杆51的凸轮侧的一端由未图示的凸轮传递动力，从而在轴线x方向上往复运动。如图1所示，气门5包括杆状的气门杆51以及与气门杆51的气缸侧的下端一体形成的气门头52。

气门杆51插入气门导管4的导向孔41内。在气门杆51的凸轮侧的上端，固定有对气门弹簧6的上端部进行支承的保持器(retainer)53。

(气门弹簧)

气门弹簧6设置于加强环7与保持器53之间，从而朝断开气缸与孔口p之间的关闭方向对气门5施力。凸轮的动力被传递至气门杆51，气门杆51通过保持器53而被压向气缸侧，从而气门弹簧6被压缩，使得气门头52进入燃烧室内。在凸轮的作用消失的情况下，气门弹簧6基于自身的弹力复原，从而将保持器53向凸轮侧抬升，使得气门5将气缸与孔口p之间断开。

＜密封结构＞

接下来，说明利用气门杆密封件2的密封结构1。

如图3所示，气门导管4被压入并固定于气缸盖3，气门杆51插入气门导管4的导向孔41内。气门导管4的凸轮侧的上端部相对于气缸盖3的收纳部32的底面部32b位于气缸侧。由此，在气门导管4的凸轮侧的上端部与收纳部32更具体而言收纳部32的底面部32b之间，形成有空间s。

气门杆密封件2以与气门杆51同心的方式安装于气门杆51，加强环7收纳在气缸盖3的收纳部32内。更具体而言，加强环7在径向外侧的周面与侧面部32a抵接，在与底面部32b对置的面与底面部32b和o型圈34(密封构件)抵接。另外，背压唇83位于上述空间s内。在加强环7的面向凸轮侧的面(被推压部71)，设置有作为对气门弹簧6的下端部进行支承的支承构件的弹簧垫圈33。弹簧垫圈33的沿轴线x的截面的形状(以下也称为截面形状)呈大致l字状的形状，弹簧垫圈33包括沿轴线x方向延伸的圆筒状的圆筒部33a、以及从圆筒部33a的气缸侧的端部向径向外侧延伸的法兰盘部33b。

法兰盘部33b的径向外侧的周面与收纳部32的侧面部32a抵接，且法兰盘部33b的上表面与气缸盖3的内壁31共面。即，加强环7与弹簧垫圈33的厚度的总和等于收纳部32的侧面部32a的高度。

气门弹簧6的下端部由弹簧垫圈33的法兰盘部33b支承，加强环7设置于气缸盖3的内壁31与气门弹簧6之间，通过气门弹簧6的推压而被固定于气缸盖3。也就是说，气门杆密封件2在使用状态下，加强环7收纳于气缸盖3的收纳部32，经由弹簧垫圈33被气门弹簧6朝底面部32b推压。另外，在加强环7的上方始终存在气门弹簧6，因此加强环7不会从收纳部32脱离。由此，气门杆密封件2被固定于气缸盖3的收纳部32内。

＜作用、效果＞

根据具有以上的构成的气门杆密封件2，加强环7以轴线x为中心而形成为环状，且沿该环的径向延伸，因此，能够使沿轴线x的高度方向上的气门杆密封件2的尺寸与现有的气门杆密封件相比小型化。

根据具有以上的构成的密封结构1，加强环7设置于气缸盖3的内壁31与气门弹簧6之间，并通过气门弹簧6的推压而被固定至气缸盖3，因此，安装简单且能够排除气门杆密封件2的脱落，能够在密封结构1长期维持稳定的密封性。另外，加强环7沿径向延伸，因此，气门杆密封件2的轴线x方向上的尺寸小，还能够实现密封结构1自身在高度方向上的小型化。由此，还能够在气缸盖3侧节省空间，有利于内燃机的小型化。

另外，在气缸盖3形成有收纳加强环7的收纳部32，因此，密封结构1的组装作业变得更简易，且能够实现气门杆密封件2的稳定的安装状态。

另外，气门导管4的凸轮侧的端部比收纳部32更靠气缸侧，因此能够将背压唇83配置于在气门导管4的凸轮侧的一端与收纳部32之间形成的空间s内，并且，即使在气门杆密封件2具有背压唇83的情况下，也能够抑制密封结构1整体在轴线x方向上的高度，从而能够实现小型化的密封结构1。

[第二实施方式]

接下来，使用图4和图5来说明本发明的第二实施方式中的气门杆密封件21和密封结构11。以下，仅针对与第一实施方式不同的部分进行说明，针对与第一实施方式相同的构成，赋予同一标号并省略说明。

图4是气门杆密封件21的沿轴线x的剖视图。图5是将包括图4所示的气门杆密封件21的密封结构11的一部分放大表示的剖视图。

气门杆密封件21的弹性体部8a具有被覆部85，即、在加强环7的与气缸盖3的内壁的对置位置处具有对气缸盖3与加强环7之间进行密封的密封部。也就是说，弹性体部8a如图4所示，包括被覆部85作为密封部，该密封部覆盖加强环7的面向下侧的主面，更具体而言，覆盖在安装于气缸盖3的安装状态下与气缸盖3的收纳部32的底面部32b对置的面，且沿径向延伸。被覆部85形成为均匀的厚度，与密封唇82和背压唇83同样，与密封基部81一体形成。

被覆部85如图5所示，在将气门杆密封件21安装于气缸盖3的状态下位于气缸盖3的收纳部32内，在与底面部32b对置的位置上对气缸盖3与加强环7之间进行密封。

被覆部85在图4中覆盖加强环7的面向下侧的整个主面，但只要能够确保气缸盖3与加强环7之间的密封性即可，也可以仅覆盖与收纳部32的底面部32b接触的加强环7的主面的至少一部分。

需要说明的是，在图5中，在收纳部32的底面部32b，没有像第一实施方式那样形成环状的槽，所以，未配设o型圈，但为了提高气缸盖3与加强环7之间的密封性，可以在底面部32b形成槽并在槽内设置o型圈。

＜作用、效果＞

在第二实施方式中，弹性体部8a具有被覆部85作为密封部，因此无需为了确保加强环7与气缸盖3的密封而在气缸盖3设置槽或密封构件，能够减少构筑密封结构11的作业工序。

＜第三实施方式＞

接下来，使用图6和图7来说明本发明的第三实施方式中的气门杆密封件22和密封结构12。以下，仅针对与上述实施方式不同的部分进行说明，针对与上述实施方式相同的构成，赋予同一标号并省略说明。

图6是气门杆密封件22的沿轴线x的剖视图。图7是将包括图6所示的气门杆密封件22的密封结构12的一部分放大的剖视图。

气门杆密封件22的加强环7b如图6所示，在其面向上侧的主面，在将气门杆密封件22安装于气缸盖3的状态下，形成有被气门弹簧6推压的被推压部即凹部72。

凹部72形成于加强环7的径向外侧的周缘部。凹部72形成为比加强环7的其他部分薄，在加强环7形成有阶梯部，使得径向外侧比径向内侧薄。具体而言，凹部72具有：从加强环7的凹部72以外的部分的、面向上侧的表面71a朝被覆部85延伸的环状侧面部72a、以及从环状的侧面部72a朝远离轴线x的方向、即径向外侧延伸的底面部72b。

弹性体部8b与第二实施方式同样，具有覆盖加强环7的下侧的主面的被覆部85。

如图7所示，在密封结构12中，与上述实施方式不同，气门杆密封件22直接支承气门弹簧6的气缸侧的端部。也就是说，不包括上述弹簧垫圈，气门弹簧6被支承于加强环7的凹部72的底面部72b。

凹部72的底面部72b相对于气缸盖3的面向凸轮侧的内壁31位于气缸侧，因此，气门弹簧6在径向外侧的移动被收纳部32的侧面部32a和凹部72的侧面部72a限制。

需要说明的是，如图7所示，加强环7的面向气缸侧的面被作为密封部的被覆部85覆盖，但加强环7也可以与收纳部32的底面部32b直接接触。另外，虽然在收纳部32的底面部32b未形成环状的槽且未设置o型圈，但为了提高气缸盖3与加强环7之间的密封性，可以在底面部32b形成槽并在槽内设置o型圈。

＜作用、效果＞

在第三实施方式中，在加强环7的表面71a形成有凹部72，因此在将气门杆密封件22安装于气缸盖3的状态下，能够在不使用弹簧垫圈的情况下，限制气门弹簧6在尤其径向的移动，同时对其进行支承。

＜第四实施方式＞

接下来，使用图8和图9来说明本发明的第四实施方式中的气门杆密封件23和密封结构13。以下，仅针对与上述实施方式不同的部分进行说明，针对与上述实施方式相同的构成，赋予同一标号并省略说明。

图8是气门杆密封件23的沿轴线x的剖视图。图9是将包括图8所示的气门杆密封件23的密封结构13的一部分放大的剖视图。

气门杆密封件23的加强环7c如图8所示，其沿轴线x的剖面形状呈大致曲柄形状。加强环7与第三实施方式同样，具有气门弹簧6所作用的被推压部即凹部72。加强环7c在面向下侧的背面71b、即在安装于气缸盖3的状态下与收纳部32的底面部32b对置的面的径向内侧，具有环状的凹部73。

凹部73具有：从凹部73以外的背面71b向上侧朝轴线x倾斜的环状的斜面部73a、以及从环状的斜面部73a朝轴线x延伸的底面部73b。

弹性体部8c具有覆盖背面71b的被覆部85，被覆部85在凹部73覆盖其底面部73b，径向外侧的前端延伸至斜面部73a。也就是说，被覆部85未覆盖加强环7的整个背面71b。

被覆部85的径向外侧的前端部具有向下侧突出的凸起85a。该凸起85a在轴线x方向上比背面71b更向下侧突出，并在将气门杆密封件23安装于气缸盖3的状态下与气缸盖3的内壁，更具体而言收纳部32的底面部32b抵接。

如图9所示，气门杆密封件23在安装于气缸盖3的状态下，以加强环7c的背面71b和弹性体部8c的被覆部85与气缸盖3的内壁接触。更具体而言，加强环7中，未形成凹部73(即，未被被覆部85覆盖)的背面71b与气缸盖3的收纳部32的底面部32b抵接，在凹部73覆盖背面71b的被覆部85与气缸盖3的收纳部32的底面部32b抵接。另外，被覆部85的凸起85a如上所述从背面71b向气缸侧突出，因此，在将气门杆密封件23安装于气缸盖3的状态下，被覆部85的凸起85a与收纳部32的底面部32b抵接而弹性变形。

需要说明的是，如图9所示，在收纳部32的底面部32b，未形成环状的槽，且未设置o型圈，但为了提高气缸盖3与加强环7之间的密封性，可以在未被被覆部85覆盖的加强环7的背面71b所接触的底面部32b形成槽并在槽内设置o型圈。

＜作用、效果＞

在第四实施方式中，作为密封部的被覆部85具有与气缸盖3的内壁尤其是收纳部32的底面部32b抵接的凸起85a，因此，在气门杆密封件23向气缸盖3安装时凸起85a发生弹性变形，从而能够在气缸盖3与加强环7之间确保更高的密封性。

＜其他＞

尽管在上述第一～第四实施方式中，气门杆密封件2、21、22、23包括背压唇83，但也可以是不包括背压唇83的气门杆密封件。

标号说明

1、11、12、13密封结构；2、21、22、23气门杆密封件；3气缸盖；4气门导管；5气门；6气门弹簧；7加强环；8弹性体部；33支承构件(弹簧垫圈)；34o型圈(密封构件)；51气门杆；72凹部；82密封唇；83背压唇；85密封部；85a凸起；x轴线；p孔口；s空间。