JP2005273510A - バルブクリアランス自動調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】のこ歯ねじを利用したバルブクリアランス自動調整装置を長期間安定して使用できるようにすることである。
【解決手段】有底筒状の雌ねじ部材１０のストレート部１０ｃ内径とアーム支持部材９の雄ねじ部９ｂ外径との隙間を、ＪＩＳ規格における穴基準はめあいで軸の公差域の位置を表す記号がｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈのいずれかである場合のすきまばめのすきまに相当する大きさとすることにより、雌ねじ部材１０の雌ねじ部１０ａの軸方向長さが比較的短くても、アーム支持部材９が、アーム５から押込荷重を受けたときに、ごく僅かに傾いた状態で雌ねじ部材１０のストレート部１０ｃに傾きを規制されるようにして、アーム支持部材９の姿勢を安定させたのである。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の動弁機構に組み込まれるバルブクリアランス自動調整装置に関する。

内燃機関の動弁機構は、バルブの開閉をその往復運動の軸線上に設けたカムシャフトにより直接的に行うダイレクト型と、バルブの往復運動の軸線上から外れた位置を支点として揺動するアームを介して行うアーム型とに大別できる。アーム型の中には、支点を貫通する固定軸を持たず、アームの一端部をピボットで支持してアーム他端部でバルブを往復運動させる、スイングアーム型と呼ばれるものがある。

上記スイングアーム型動弁機構では、通常、組立精度のばらつきや、バルブシートの摩耗、シリンダヘッドの熱膨張等に対してバルブクリアランス（バルブ軸端部とアーム他端部との隙間）を一定に保つために、ピボット側にラッシュアジャスタと呼ばれるバルブクリアランス自動調整装置を組み込んでいる。このラッシュアジャスタとしては、油圧式のもののほかに、のこ歯ねじを利用したものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

図３は、従来ののこ歯ねじ方式のラッシュアジャスタ５１を組み込んだスイングアーム型動弁機構の一例を示す。この動弁機構では、図３に示すバルブ２閉状態から、カムシャフト３が回転してカム４でアーム５中央部を押すと、アーム５がその一端部をラッシュアジャスタ５１に支持されて揺動し、他端部でバルブ２を押し下げることにより、バルブ２がシリンダヘッド６に取り付けられたバルブシート７から離れて開状態となる。そして、カム４がアーム５から離れると、バルブ２がバルブスプリング８の力で引き戻されて再び閉じられる。

この動弁機構に組み込まれたラッシュアジャスタ５１は、アーム５の一端部を支持するピボット部５２ａと外周面にのこ歯ねじが形成された雄ねじ部５２ｂとを有するアーム支持部材５２と、このアーム支持部材５２とねじ結合する円筒状の雌ねじ部材５３と、アーム支持部材５２をアーム５の一端部に押し付ける方向に付勢するばね部材５４とを備えており、アーム支持部材５２の雄ねじ部５２ｂおよび雌ねじ部材５３内周に形成されたのこ歯ねじが、アーム５から押込荷重を受けたときにロックし、押込荷重が解除されたときにばね部材５４の付勢力により滑り回転を生じるように設計されている。また、雌ねじ部材５３は、下端側開口にばね部材５４を支持する底蓋５５が嵌め込まれ、シリンダヘッド６の保持穴６ａに固定されている。

従って、開弁時には、アーム５から押込荷重を受けたアーム支持部材５２が、ねじのガタ分だけ押し込まれた後、のこ歯ねじのロックにより停止する。のこ歯ねじがロックする際には僅かな滑り回転を生じるが、この滑り回転分は、閉弁時に、押込荷重が解除されたアーム支持部材５２がばね部材５４の付勢力によりねじのガタ分だけ押し上げられた後に滑り回転することによって相殺される。これにより、動弁機構は、アーム５が一定の位置でアーム支持部材５２のピボット部５２ａに支持され、一定のバルブリフト量でバルブ２を開くことができる。

また、バルブ２の軸端部の摩耗やシリンダヘッド６の熱膨張等によりバルブクリアランスが増加した場合は、閉弁時にアーム支持部材５２が上述した滑り回転によりアーム５一端部をクリアランスがなくなるまで押し上げるので、クリアランス増加分が即座に吸収される。一方、バルブ２の熱膨張やバルブシート７の摩耗等によりバルブクリアランスが減少した場合、アーム支持部材５２は、閉弁時にはねじのガタ分押し上げられるまでにアーム５一端部に軸方向移動を阻止されて滑り回転せず、前述の開弁時の僅かな滑り回転により少しずつ雌ねじ部材５３にねじ込まれていくので、クリアランス減少分が徐々に吸収される。これらの動作により、動弁機構のバルブクリアランスは自動的に調整される。

ところで、このラッシュアジャスタ５１では、アーム支持部材５２がアーム５から受ける押込荷重は、円筒状の雌ねじ部材５３を介してシリンダヘッド６の保持穴６ａ底面で支えられる。従って、雌ねじ部材５３下端面とシリンダヘッド６の保持穴６ａ底面との間の面圧はかなり大きく、シリンダヘッド６が軽量化のためにアルミニウムで形成されている場合には、その保持穴６ａの底面に異常摩耗が生じるおそれがある。

これに対して、前記特許文献１に記載されたラッシュアジャスタのように、雌ねじ部材（固定部材）が有底筒状に一体成形されている場合は、シリンダヘッドの保持穴に異常摩耗が生じる心配はない。しかしながら、雌ねじ部材は、内燃機関のコンパクト化のためになるべく短く設計することが望ましいので、有底筒状に形成した場合には、タップ加工の際にタップを底部に突き当たるまでねじ込んでも雌ねじ部の軸方向長さを十分に取れないことが多い。

図４（ａ）に示すように、雌ねじ部材５３を有底筒状に形成することにより、雌ねじ部５３ａの軸方向長さが短くなった場合、アーム支持部材５２は、アーム５から押込荷重を受けるときに傾きやすい。これは、押込荷重の方向がアーム支持部材５２の軸方向とずれていることに加えて、図４（ｂ）に示すように、雌ねじ部材５３の雌ねじ部５３ａと底部５３ｂとの間のストレート部５３ｃが、一般にアーム支持部材５２の雄ねじ部５２ｂとの間に接触を生じない大きさの隙間δ_1Bを取るように形成されており、図３の例に比べて、アーム支持部材５２の傾きを規制する部分が少ないからである。アーム支持部材５２の傾きがある程度大きくなると、アーム支持部材５２がスムーズな回転動作を行えなくなったり、アーム支持部材５２や雌ねじ部材５３のねじ面が偏摩耗するという問題が生じる。

特に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、アーム支持部材５２が雌ねじ部材５３にねじ込まれると、両者のねじの噛み合う長さが短くなるうえ、雌ねじ部材５３内に進入したアーム支持部材５２のストレート部５２ｃと雌ねじ部５３ａとの隙間δ_2Bが広いため、アーム支持部材５２の傾きを規制する部分がさらに少なくなり、アーム支持部材５２はより傾きやすくなる。従って、この状態では、上記のような問題が生じる可能性が高くなる。
米国特許第４９８１１１７号明細書 実開平４−４４４０７号公報

この発明の課題は、のこ歯ねじを利用したバルブクリアランス自動調整装置を長期間安定して使用できるようにすることである。

この発明は、上記の課題を解決するための一つの手段として、一端部を支持されたアームの揺動によりバルブの開閉を行う動弁機構に組み込まれ、前記アームの一端部を支持するピボット部と有底筒状の固定部材の内面にねじ結合する雄ねじ部とを有するアーム支持部材と、このアーム支持部材を前記アームの一端部に押し付ける方向に付勢するばね部材とを備え、前記アーム支持部材の雄ねじ部および固定部材の雌ねじ部に、前記アームから押込荷重を受けたときにロックし、前記押込荷重が解除されたときに前記ばね部材の付勢力により滑り回転を生じるのこ歯ねじが形成されたバルブクリアランス自動調整装置において、前記固定部材がその雌ねじ部と底部との間にストレート部を有するものであり、この固定部材のストレート部内径と前記アーム支持部材の雄ねじ部外径との隙間を、ＪＩＳ規格（JIS B 0401）における穴基準はめあいで軸の公差域の位置を表す記号がｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈのいずれかである場合のすきまばめのすきまに相当する大きさとした構成を採用した。

すなわち、有底筒状の固定部材のストレート部内径とアーム支持部材の雄ねじ部外径との隙間をすきまばめ程度に小さくすることにより、固定部材の雌ねじ部の軸方向長さが比較的短くても、アーム支持部材が、アームから押込荷重を受けるときに、ごく僅かに傾いた状態で固定部材のストレート部に傾きを規制されるようにして、アーム支持部材の姿勢を安定させたのである。

また、この発明では、前記課題を解決する他の手段として、前記バルブクリアランス自動調整装置において、前記アーム支持部材が前記ピボット部と雄ねじ部との間にストレート部を有するものであり、このアーム支持部材のストレート部外径と前記固定部材の雌ねじ部内径との隙間を、ＪＩＳ規格（JIS B 0401）における穴基準はめあいで軸の公差域の位置を表す記号がｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈのいずれかである場合のすきまばめのすきまに相当する大きさとした構成を採用した。

すなわち、アーム支持部材のストレート部外径と固定部材の雌ねじ部内径との隙間をすきまばめ程度に小さくすることにより、アーム支持部材が、固定部材にねじ込まれて両者のねじの噛み合う長さが短くなった状態でアームから押込荷重を受けるときにも、そのストレート部が固定部材の雌ねじ部に当接して傾きを規制され、安定した姿勢を保てるようにしたのである。

この発明は、上述したように、バルブクリアランス自動調整装置の固定部材のストレート部内径とアーム支持部材の雄ねじ部外径との隙間をすきまばめ程度に小さくして、固定部材の雌ねじ部の軸方向長さが比較的短くても、アーム支持部材が押込荷重を受けるときの傾きを極めて小さく抑えられるようにしたので、アーム支持部材を常に安定した姿勢に保つことができる。

また、アーム支持部材のストレート部外径と固定部材の雌ねじ部内径との隙間をすきまばめ程度に小さくすることにより、固定部材にねじ込まれた状態のアーム支持部材の傾きを抑えることができる。

従って、この発明を適用したバルブクリアランス自動調整装置は、アーム支持部材のスムーズな動作が保障されるとともに、アーム支持部材および固定部材のねじ面に偏摩耗が生じることもなく、長期間安定して使用することができる。

以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１（ａ）は、第１の実施形態のバルブクリアランス自動調整装置としてのラッシュアジャスタ１を示す。このラッシュアジャスタ１は、前述の図３に示したスイングアーム型の動弁機構に従来のものと同様に組み込まれ、動弁機構のアーム５の一端部を支持するピボット部９ａと外周面にのこ歯が形成された雄ねじ部９ｂとを有するアーム支持部材９と、このアーム支持部材９とねじ結合する有底円筒状の雌ねじ部材１０と、アーム支持部材９をアーム５一端部に押し付ける方向に付勢するばね部材１１と、雌ねじ部材１０の上端部外周に嵌め込まれてアーム支持部材９を抜け止めするストッパ１２とから成る。雌ねじ部材１０は、動弁機構を取り付けたアルミニウム製のシリンダヘッド６の保持穴６ａに埋め込まれて固定される。

前記アーム支持部材９は、ピボット部９ａがアーム５一端部の凹部５ａに摺動可能に嵌め込まれるようになっており、ピボット部９ａと雄ねじ部９ｂとの間に、雌ねじ部材１０内へ進入可能に形成されたストレート部９ｃを有している。

一方、前記雌ねじ部材１０は、上部にアーム支持部材９の雄ねじ部９ｂとねじ結合する雌ねじ部１０ａが形成され、雌ねじ部１０ａと底部１０ｂとの間には、一部でアーム支持部材９の雄ねじ部９ｂと対向するストレート部１０ｃを有している。これは、この雌ねじ部材１０が有底円筒状に一体成形されているため、タップ加工の際にタップを底部１０ｂに突き当たるまでねじ込んでも、雌ねじ部１０ａの軸方向長さを雄ねじ部９ｂ全体と噛み合うほど長く取ることができないからである。

アーム支持部材９の雄ねじ部９ｂおよび雌ねじ部材１０の雌ねじ部１０ａに形成されるのこ歯ねじは、アーム５から伝達される押込荷重を受ける圧力側フランク面のフランク角が、ばね部材１１の付勢力を受ける滑り側フランク面のフランク角よりも大きく形成され、アーム５から押込荷重を受けたときにロックし、押込荷重が解除されたときには、ばね部材１１の付勢力により滑り回転を生じるようになっている。これにより、このラッシュアジャスタ１は、前述した従来のものと同じメカニズムで動弁機構のアーム５の支持およびバルブクリアランスの調整を行うことができる。

また、図１（ｂ）に示すように、雌ねじ部材１０のストレート部１０ｃは、その内径と雄ねじ部９ｂ外径との間の隙間δ_1Aが、ＪＩＳ規格（JIS B 0401）における穴基準はめあいで軸の公差域の位置を表す記号がｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈのいずれかである場合のすきまばめのすきまに相当する大きさとなるように形成されている。

このラッシュアジャスタ１は、上記の構成であり、雌ねじ部材１０を有底円筒状に形成したため、底のない円筒状とする場合に比べて、雌ねじ部材１０下端面とシリンダヘッド６の保持穴６ａ底面との間の面圧が低く、保持穴６ａに異常摩耗が生じる心配はない。

また、雌ねじ部材１０の雌ねじ部１０ａの軸方向長さは比較的短いが、雌ねじ部材１０のストレート部１０ｃ内径とアーム支持部材９の雄ねじ部９ｂ外径との隙間δ_1Aがすきまばめ程度に小さくなっているため、アーム支持部材９は、アーム５から押込荷重を受けるときも、ごく僅かに傾いた状態で雄ねじ部９ｂが雌ねじ部材１０のストレート部１０ｃに当接して傾きを規制され、安定した姿勢が保たれる。

次に、第２の実施形態のバルブクリアランス自動調整装置としてのラッシュアジャスタについて説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、このラッシュアジャスタのアーム支持部材９が雌ねじ部材１０にねじ込まれ、両者のねじの噛み合う長さが短くなった状態を示す。

この実施形態では、雄ねじ部材９のストレート部９ｃは、図２（ｂ）に示すように、その外径と雌ねじ部１０ａ内径との間の隙間δ_2Aが、ＪＩＳ規格（JIS B 0401）における穴基準はめあいで軸の公差域の位置を表す記号がｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈのいずれかである場合のすきまばめのすきまに相当する大きさとなるように形成されている。

従って、アーム支持部材９は、この状態でアーム５から押込荷重を受けても、そのストレート部９ｃが雌ねじ部材１０の雌ねじ部１０ａに当接して傾きを規制され、安定した姿勢を保つことができる。

なお、図２（ａ）には、雌ねじ部材１０のストレート部１０ｃと雄ねじ部９ｂとの隙間を従来と同様に広く取った例を示したが、この隙間は、第１の実施形態と同様に、すきまばめ程度に小さくしてもよい。その他の部分の構成は、第１の実施形態と同じである。

ａは第１の実施形態のラッシュアジャスタの正面断面図、ｂはａの要部の拡 大図 ａは第２の実施形態のラッシュアジャスタのアーム支持部材がねじ込まれた 状態を示す正面断面図、ｂはａの要部の拡大図 従来のラッシュアジャスタを組み込んだ動弁機構の正面断面図 ａは従来の他のラッシュアジャスタの正面断面図、ｂはａの要部の拡大図 ａは図４のラッシュアジャスタのアーム支持部材がねじ込まれた状態を示す 正面断面図、ｂはａの要部の拡大図

符号の説明

１ ラッシュアジャスタ
５ アーム
５ａ 凹部
６ シリンダヘッド
６ａ 保持穴
９ アーム支持部材
９ａ ピボット部
９ｂ 雄ねじ部
９ｃ ストレート部
１０ 雌ねじ部材
１０ａ 雌ねじ部
１０ｂ 底部
１０ｃ ストレート部
１１ ばね部材
１２ ストッパ

Claims (2)

1. 一端部を支持されたアームの揺動によりバルブの開閉を行う動弁機構に組み込まれ、前記アームの一端部を支持するピボット部と有底筒状の固定部材の内面にねじ結合する雄ねじ部とを有するアーム支持部材と、このアーム支持部材を前記アームの一端部に押し付ける方向に付勢するばね部材とを備え、前記アーム支持部材の雄ねじ部および固定部材の雌ねじ部に、前記アームから押込荷重を受けたときにロックし、前記押込荷重が解除されたときに前記ばね部材の付勢力により滑り回転を生じるのこ歯ねじが形成されたバルブクリアランス自動調整装置において、前記固定部材がその雌ねじ部と底部との間にストレート部を有するものであり、この固定部材のストレート部内径と前記アーム支持部材の雄ねじ部外径との隙間を、ＪＩＳ規格における穴基準はめあいで軸の公差域の位置を表す記号がｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈのいずれかである場合のすきまばめのすきまに相当する大きさとしたことを特徴とするバルブクリアランス自動調整装置。
2. 一端部を支持されたアームの揺動によりバルブの開閉を行う動弁機構に組み込まれ、前記アームの一端部を支持するピボット部と有底筒状の固定部材の内面にねじ結合する雄ねじ部とを有するアーム支持部材と、このアーム支持部材を前記アームの一端部に押し付ける方向に付勢するばね部材とを備え、前記アーム支持部材の雄ねじ部および固定部材の雌ねじ部に、前記アームから押込荷重を受けたときにロックし、前記押込荷重が解除されたときに前記ばね部材の付勢力により滑り回転を生じるのこ歯ねじが形成されたバルブクリアランス自動調整装置において、前記アーム支持部材が前記ピボット部と雄ねじ部との間にストレート部を有するものであり、このアーム支持部材のストレート部外径と前記固定部材の雌ねじ部内径との隙間を、ＪＩＳ規格における穴基準はめあいで軸の公差域の位置を表す記号がｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈのいずれかである場合のすきまばめのすきまに相当する大きさとしたことを特徴とするバルブクリアランス自動調整装置。

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