JP2005291153A

JP2005291153A - アーム式動弁装置

Info

Publication number: JP2005291153A
Application number: JP2004110026A
Authority: JP
Inventors: Ken Yamamoto; 山本　　憲; Eiji Maeno; 栄二前野
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】アーム式動弁装置のラッシュアジャスタのコンパクト化および軽量化を図り、そのラッシュアジャスタを確実に作動させることができるようにすることである。
【解決手段】カム７の回転によって揺動するスイングアーム１の嵌合孔１４内にバルブステム８を押し下げるラッシュアジャスタ２０を組込む。ラッシュアジャスタ２０を、嵌合孔１４内でスライド可能なナット部材２１と、そのナット部材２１に上部が固定されたプッシャ２２と、ナット部材２１にねじ係合されたアジャストスクリュ２３と、プッシャ２２をバルブステム８に押し付ける弾性部材２４とで形成して、ラッシュアジャスタ２０のコンパクト化と軽量化とを図る。また、ナット部材２１を回り止め手段Ｍにより回り止めして、アーム１の揺動によるバルブ９の開閉時に、バルブステム８の上端の接触によりナット部材２１が回転されるのを防止して、ラッシュアジャスタ２０が確実に作動するようにする。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関におけるアーム式動弁装置に関するものである。

カムの回転によって吸気バルブあるいは排気バルブ（以下、単にバルブという）を開閉するようにしたアーム式動弁装置には、揺動自在に支持されたアームの上方にカムシャフトを配置し、そのカムシャフトに設けられたカムによりアームを押し下げてバルブを開放させるようにしたスイングアーム式動弁装置と、アームの下方にカムシャフトを配置し、そのカムシャフトに設けられたカムによりアームの一端部を押し上げ、アームの他端部でバルブを開放させるようにしたロッカアーム式動弁装置とが存在する。

これらのアーム式動弁装置においては、ラッシュアジャスタの組込みによってバルブクリアランスを自動調整することが行なわれている。

アーム式動弁装置に組込まれるラッシュアジャスタには、特許文献１に記載された油圧式ラッシュアジャスタと、特許文献２に記載された機械式ラッシュアジャスタが従来から知られている。
特開平１０−２３１７１１号公報実公平５−２１６０２号公報

ところで、特許文献１に記載された油圧式ラッシュアジャスタにおいては、作動油としてエンジンオイルを用いるようにしているため、下記のような不都合がある。
（１）エンジンオイルはクランクシャフトで撹拌されるため、オイル中に気泡が混入することが多く、その気泡混入のオイルがラッシュアジャスタの圧力室に供給されると、バルブの開放時にラッシュアジャスタは気泡を圧縮することになるため、バルブのリフト量が変化することになる。
（２）エンジン運転時の温度変化や圧力変化によってエンジンオイル中の溶存空気量が増大し、エンジン停止後の冷却によりオイル中から空気が分離して圧力室内に溜り、前記と同様にバルブのリフト量が変化する。
（３）エンジン再始動時に油圧が確保されるまでラッシュアジャスタの機能を維持するためのリザーバ室を必要とするため、ラッシュアジャスタが大型化し、重量も重くなる。
（４）ラッシュアジャスタに作動油を導くため、アームに小径の給油通路を加工する必要が生じ、加工が極めて困難である。

一方、機械式のラッシュアジャスタにおいては、油圧式ラッシュアジャスタの上記のような不都合はなく、きわめて有利である。しかしながら、底付き筒形リフタボディの内周にプランジャをねじ係合させる雌ねじのタップ加工に際して、リフタボディの閉塞端部に工具の逃げを設ける必要があるため、リフタボディの軸方向長さが長くなり、ラッシュアジャスタが大型化するという不都合がある。

また、アームの揺動によってバルブステムを押し下げるため、リフタボディの閉塞端における表面を球形にしてバルブステムの上端面に点接触させる必要がある。その点接触のため、アームの揺動によって接触点が球面に沿って移動し、その接触点の移動が球面の中心を通る半径方向の直線に対してずれがあると、バルブステムからラッシュアジャスタに回転力が作用して、ラッシュアジャスタを確実に作動させることができないおそれがある。

この発明の課題は、アームとバルブステム間に機械式ラッシュアジャスタを組込んだアーム式動弁装置において、ラッシュアジャスタの軸方向長さのコンパクト化と軽量化とを図ること、およびラッシュアジャスタを確実に作動させることができるようにすることである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、カムの回転によって揺動されるアームの揺動側端部に嵌合孔を設け、その嵌合孔内に組込まれたラッシュアジャスタを介してバルブステムを押し下げるようにしたアーム式動弁装置において、前記ラッシュアジャスタが、前記嵌合孔内にスライド自在に嵌合されたナット部材と、そのナット部材を回り止めする回り止め手段と、上部がナット部材に固定され、前記バルブステムの上端と対向する下面が球面とされたプッシャと、前記ナット部材の内周の雌ねじに外周の雄ねじがねじ係合されたアジャストスクリュと、そのアジャストスクリュとプッシャ間に設けられ、前記プッシャをバルブステムに向けて付勢する弾性部材とから成り、前記ナット部材の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじのそれぞれをバルブステムからアジャストスクリュに負荷される軸方向の押し込み荷重を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状とした構成を採用したのである。

この発明に係るアーム式動弁装置において、前記回り止め手段として、嵌合孔の内周とナット部材の外周に軸方向に延びる回り止め溝を形成し、その回り止め溝間に回り止めピンを挿入した構成から成るものを採用することができる。

この発明は以上のように構成したので、下記に示す効果を奏する。
（Ｉ）アームに形成された嵌合孔内にナット部材をスライド自在に嵌合し、そのナット部材を回り止め手段によって回り止めしたので、アームの揺動によるバルブの開閉時、プッシャの下端の球面とバルブステムの上端の接触点が球面に沿って移動してナット部材に回転力が付与されるような場合でもナット部材は回転せず、アジャストスクリュには軸方向荷重のみを負荷させることができるため、ラッシュアジャスタを確実に作動させることができる。

（II）ラッシュアジャスタは、嵌合孔内に嵌合したナット部材にアジャストスクリュをねじ係合させた部品点数の少ない簡単な構成であるため、底付き筒形リフタボディの内周に雌ねじを形成して雄ねじ部材をねじ係合させるようにしたラッシュアジャスタに比較して、軸方向長さのコンパクト化と軽量化を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、２つのバルブを同時に開閉させるようにしたスイングアーム式動弁装置を示す。スイングアーム１は図２に示すアーム支持軸２を中心にして揺動自在に支持されている。スイングアーム１の揺動側端部には切欠部３が形成され、その切欠部３の両側壁によって両端部が支持されたローラピン４を中心にしてローラ５が回転自在に支持されている。

図１および図２に示すように、スイングアーム１の揺動側端部の上方にはカムシャフト６が配置され、そのカムシャフト６に設けられたカム７の回転によりローラ５が押し下げられると、スイングアーム１が下向きに揺動し、その揺動時に、２本のバルブステム８が同時に押し下げられてバルブ９が開放するようになっている。

ここで、２本のバルブステム８のそれぞれはシリンダヘッド１０に設けられたガイド筒１１内にスライド自在に挿入されている。バルブステム８は上端部にスプリングリテナ１２を有し、そのスプリングリテナ１２に付与されるバルブスプリング１３の弾力によってバルブステム８はバルブ９が閉鎖する方向に付勢されている。

図２および図３に示すように、スイングアーム１には、各バルブステム８の上端と対応する位置に嵌合孔１４が設けられている。その嵌合孔１４内にラッシュアジャスタ２０が組込まれている。

ラッシュアジャスタ２０は、嵌合孔１４内にスライド自在に嵌合されたナット部材２１と、そのナット部材２１に上部が固定されたプッシャ２２と、前記ナット部材２１にねじ係合されたアジャストスクリュ２３と、そのアジャストスクリュ２３を嵌合孔１４の上端面に押し付けると共に、プッシャ２２をバルブステム８の上端面に押し付ける弾性部材２４を有している。

ここで、ナット部材２１は、嵌合孔１４との間に設けられた回り止め手段Ｍによって回り止めされている。図２および図４に示すように、回り止め手段Ｍは、ナット部材２１の外周および嵌合孔１４の内周に軸方向に延びる回り止め溝２５、２６を形成し、その回り止め溝２５、２６間に回り止めピン２７を組込んでナット部材２１を回り止めしている。回り止めピン２７として、ここでは、入手の容易なニードル軸受のニードルを用いるようにしている。

上記ナット部材２１は嵌合孔１４の開口端部の内周に取付けられた止め輪２８によって抜け止めされている。

ナット部材２１は塑性加工により形成され、その内周に形成された雌ねじ２９にアジャストスクリュ２３の外周に設けられた雄ねじ３０がねじ係合されている。

ナット部材２１の雌ねじ２９とアジャストスクリュ２３の雄ねじ３０は、バルブステム８からアジャストスクリュ２３に負荷される軸方向の押し込み荷重を受ける圧力側フランク３１のフランク角が遊び側フランク３２のフランク角より大きい鋸歯状とされ、その鋸歯状ねじに弾性部材２４の押圧によってアジャストスクリュ２３が回転しつつ軸方向に移動するリード角が設けられている。

プッシャ２２は球面３３を下端に有し、その球面３３がバルブステム８の上端面に点接触している。

実施の形態で示すアーム式動弁装置は上記の構造から成り、カムシャフト６が回転し、カム７の突出部７ａによってローラ５が押し下げられると、スイングアーム１が下方向に揺動し、ラッシュアジャスタ２０を介して２本のバルブステム８が同時に押し下げられ、バルブ９が開放する。

カム７が回転してベース円７ｂがローラ５に接触すると、バルブスプリング１３の弾性力によりバルブステム８が上昇し、バルブ９が閉鎖する。

上記のようなバルブ９の開閉において、図２に示すプッシャ２２には斜め方向の押し込み力が付与される。このとき、ナット部材２１は、アーム嵌合孔１４の内周により案内される。プッシャ２２はその下端の球面３３がバルブステム８の上端面に案内されてバルブステム８の半径方向に移動する。

したがって、バルブ９の開放時、バルブステム８には軸方向荷重のみが作用することになり、バルブステム８は軸方向にスムーズに移動すると共に、バルブ９の閉鎖時にはアジャストスクリュ２３に軸方向荷重が作用し、その軸方向荷重は互に衝合する圧力側フランク３１で支持されることになる。

内燃機関の温度上昇に伴うシリンダヘッド１０等の熱膨張によってバルブステム８の上端面とプッシャ２２の下端の球面３３間にバルブクリアランスが生じようとすると、弾性部材２４の押圧によりアジャストスクリュ２３が遊び側フランク３２に沿って回転しつつ軸方向に移動して上記バルブクリアランスを吸収する。

反対に、バルブ９が接触するバルブシートの摩耗等によりバルブステム８の上端面とカムシャフト６間の距離が縮まると、アジャストスクリュ２３はバルブステム８から負荷される軸方向の変動荷重により徐々に押し込まれ、その押込みにより、アジャストスクリュ２３は圧力側フランク３１に沿って回転しつつナット部材２１内に侵入する方向に移動し、カム７のベース円７ｂがローラ５と接触するバルブ閉鎖時に、バルブ９はバルブシートに密着する状態とされ、圧縮漏れが生じるのを防止する。

ここで、バルブステム８からプッシャ２２、ナット部材２１を介してアジャストスクリュ２３に押し込み力が負荷されるとき、プッシャ２２はバルブステム８の上端面に点接触する状態で半径方向に移動する。このとき、上記接触点がプッシャ２２の球面３３の中心を通る半径方向の直線からずれがあると、プッシャ２２に回転力が負荷され、ナット部材２１は回転しようとするが、ナット部材２１と嵌合孔１４の相互間には回り止め手段Ｍが設けられているため、ナット部材２１は回転することはない。このため、アジャストスクリュ２３はスムーズに回転して軸方向に移動することになり、バルブステム８の上端面とカムシャフト６間の距離の縮まりを確実に吸収する。

このように、ナット部材２１を回り止めすることによってアジャストスクリュ２３に軸方向荷重のみを負荷させることができ、ラッシュアジャスタを確実に作動させることができる。

また、ラッシュアジャスタ２０は、アーム１に形成された嵌合孔１４内にナット部材２１をスライド自在に嵌合し、そのナット部材２１にアジャストスクリュ２３をねじ係合し、上記ナット部材２１に上部が固定されたプッシャ２２とアジャストスクリュ２３間に弾性部材２４を組込んだ部品点数の少ない簡単な構成であるため、ラッシュアジャスタ２０の軸方向長さのコンパクト化と軽量化を図り、コストの低減を図ることができる。

実施の形態では、スイングアーム式の動弁装置を例にとって説明したが、アーム式動弁装置はこれに限定されない。例えば、ロッカアーム式動弁装置であってもよい。ロッカアーム式動弁装置の場合は、ロッカアームのステム押圧側の端部に嵌合孔を設け、その嵌合孔内にラッシュアジャスタを組込むようにする。

この発明に係るアーム式動弁装置の実施形態を示す縦断正面図図１のラッシュアジャスタの組込み部分を拡大して示す一部切欠正面図図１のラッシュアジャスタの組込み部分を拡大して示す断面図図３の横断平面図

符号の説明

１スイングアーム
７カム
８バルブステム
１４嵌合孔
２０ラッシュアジャスタ
２１ナット部材
２２プッシャ
２３アジャストスクリュ
２４弾性部材
Ｍ回り止め手段
２５回り止め溝
２６回り止め溝
２７回り止めピン
２９雌ねじ
３０雄ねじ
３１圧力側フランク
３２遊び側フランク
３３球面

Claims

カムの回転によって揺動されるアームの揺動側端部に嵌合孔を設け、その嵌合孔内に組込まれたラッシュアジャスタを介してバルブステムを押し下げるようにしたアーム式動弁装置において、前記ラッシュアジャスタが、前記嵌合孔内にスライド自在に嵌合されたナット部材と、そのナット部材を回り止めする回り止め手段と、上部がナット部材に固定され、前記バルブステムの上端と対向する下面が球面とされたプッシャと、前記ナット部材の内周の雌ねじに外周の雄ねじがねじ係合されたアジャストスクリュと、そのアジャストスクリュとプッシャ間に設けられ、前記プッシャをバルブステムに向けて付勢する弾性部材とから成り、前記ナット部材の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじのそれぞれをバルブステムからアジャストスクリュに負荷される軸方向の押し込み荷重を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状としたことを特徴とするアーム式動弁装置。
前記回り止め手段が、嵌合孔の内周とナット部材の外周に軸方向に延びる回り止め溝を形成し、その回り止め溝間に回り止めピンを挿入した構成から成る請求項１に記載のアーム式動弁装置。