JP2006336585A

JP2006336585A - アーム式動弁装置

Info

Publication number: JP2006336585A
Application number: JP2005164486A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Bunko; 博志分校
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】アーム式動弁装置のバルブクリアランスを自動調整するラッシュアジャスタがエンジンに使用されるＦＭオイルの侵入によって機能が低下するのを防止することである。
【解決手段】シリンダヘッドＢに形成された支持孔９にねじ式ラッシュアジャスタＡを組付け、そのラッシュアジャスタＡによってスイングアーム２の一端部を支持する。スイングアーム２の一端部に伸縮可能なブーツ２０の一端部を固定し、ブーツ２０の他端部をラッシュアジャスタＡのハウジング１１に固定してハウジング１１の上端開口を密封し、エンジンに使用されるＦＭオイルがハウジング１１内に侵入するのを防止して、ラッシュアジャスタＡの機能を低下を抑制する。
【選択図】図２

Description

この発明は、バルブクリアランスを自動調整するラッシュアジャスタが組込まれたアーム式動弁装置に関するものである。

アーム式動弁装置には、スイングアーム式動弁装置と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は、普通、ラッシュアジャスタを組込んでバルブクリアランスを自動調整している。図６は、スイングアーム式動弁装置に組込まれたねじ式ラッシュアジャスタの従来例を示している。

上記ラッシュアジャスタにおいては、筒状ハウジング４０の閉塞端部の内周に雌ねじ４１を形成し、その雌ねじ４１にアジャストロッド４２の後端部外周に形成された雄ねじ４３をねじ係合し、そのアジャストロッド４２を、ハウジング４０の閉塞端部内に組込んだ弾性部材４４によってハウジング４０の閉塞端から離反する方向に付勢し、上記雌ねじ４１と雄ねじ４３のそれぞれを、アジャストロッド４２に負荷される押し込み荷重を受ける圧力側フランク４５のフランク角が遊び側フランク４６のフランク角より大きい鋸歯状としている。

上記ラッシュアジャスタは、シリンダヘッドＢに形成された支持孔９内に組込まれ、アジャストロッド４２の先端部に形成された球形部４７によってスイングアーム２の一端部を揺動自在に支持する組付けとされる。その組付け状態において、スイングアーム２上に設けられたカム１の回転によってスイングアーム２が押し下げられると、スイングアーム２が球形部４７を中心に揺動し、他端部でバルブステム４をバルブスプリング６の弾性に抗して押し下げるようになっている。

一般に、ねじに軸方向の押し込み荷重が負荷されると、その軸方向荷重の大きさに関係なくねじ面間の摩擦係数μがねじ諸元により決定される自立摩擦係数μｓ（μｓ＝ｔａｎαｃｏｓθ、但し、α：リード角、θ：フランク角）より大きければ、ねじは滑り回転を起こさずに自立する。反対に、ねじ面間の摩擦係数μが自立摩擦係数μｓより小さければ、ねじは滑り回転を起こし、押し込まれていく。

上記従来のラッシュアジャスタでは、鋸歯状ねじの２つのフランクのうち、アジャストロッドに負荷される押し込み荷重を受ける圧力側フランク４５の自立摩擦係数μｓがねじ面間の摩擦係数μより小さく、遊び側フランク４６の自立摩擦係数μｓがねじ面間の摩擦係数μより大きくなるように設計されている。

その結果、上記のようなラッシュアジャスタの内燃機関への組込みにおいて、シリンダヘッドＢの熱膨張等によってバルブ７の閉鎖状態でバルブステム４の上端とスイングアーム２の他端部間にバルブクリアランスが生じようとすると、弾性部材４４の押圧力によりアジャストロッド４２が遊び側フランク４６に沿って回転しつつ軸方向に移動し、スイングアーム２の一端部の押し上げによりスイングアーム２を他端部が下方に移動するよう揺動させて上記バルブクリアランスを吸収する。

また、アジャストロッド４２がスイングアーム２によって押し込み力を受けると、雌ねじ４１と雄ねじ４３のねじ係合部に形成された軸方向のねじ隙間を詰めるまでアジャストロッド４２が後退し、さらに押し込み力がかかると、互に圧接する圧力側フランク４５により上記押し込み力を受けてアジャストロッド４２が回転しつつ後退動するのを防止する。

反対に、バルブシート８の摩耗等によりバルブステム４からスイングアーム２に押し上げ力が負荷されると、アジャストロッド４２はカム１からスイングアーム２を介して負荷される軸方向の変動荷重により徐々に押し込まれて、カム１のベース円１ａがスイングアーム２に接触する接触時にバルブ７が完全に閉まらなくなることによる圧縮漏れを防止する。このとき、アジャストロッド４２は、前記軸方向の変動荷重の最小値が０となる位置から更にねじのガタの分だけ押し込まれ、それ以上後退しない。

近年、自動車エンジンには摩擦低減と摺動部の直接接触を減らす目的で有機モリブデン入りのエンジンオイル（フリクションモディファイアオイル、以下、ＦＭオイルと言う）が一般にも使われるようになってきた。ＦＭオイルを使うと摺動部には摩擦係数の非常に低い反応膜が生成され、各部の摺動抵抗が減少するため、自動車の燃費向上に効果を挙げることができる。

ＦＭオイルに混入される有機モリブデンの代表的なものとして、ＭｏＤＴＣ（モリブデンジチオカーバメイト）やＭｏＤＴＰ（モリブデンジチオフォスフェート）があり、これらは、摩擦面にＭｏＳ₂（二硫化モリブデン）を含む反応膜を生成し、摩擦係数を低下させることが知られている。

ところで、有機モリブデンを含まないオイル（以下、非ＦＭオイルという）潤滑下での、摺動部における摩擦係数は、実験的に０．１〜０．１５程度であることが確認されており、従来のラッシュアジャスタに組込まれたアジャストロッドの鋸歯状ねじにおいて、例えば、リード角α＝１１．５°、圧力側フランクのフランク角θ₁＝７５°、遊び側フランクのフランク角θ₂＝１５°とすることで、圧力側フランクの自立摩擦係数μｓが０．１より小さく、遊び側フランクの自立摩擦係数μｓが０．１５より大きくなり、これにより、非ＦＭオイル潤滑下においてラッシュアジャスタの機能が実現できる。

しかしながら、上記ラッシュアジャスタが組み込まれたエンジンにおいて、上記ＦＭオイルが使用された場合、ねじ面間の摩擦係数μは０．０４程度にまで極端に低下する可能性があり、摩擦係数μが圧力側フランクの自立摩擦係数μｓを下回った場合、圧力側フランク４５で滑りを生じる恐れがある。圧力側フランク４５での滑りが過大であると、上記ラッシュアジャスタに軸方向荷重が負荷された際にアジャストロッド４２が押込まれ、バルブリフトロスを生じると共にバルブ７が衝撃的に着座し、異音が発生する場合がある。

この発明の課題は、エンジンにＦＭオイル等のねじ面の摩擦係数に影響を与えるようなエンジンオイルが使用された場合においても、アーム式動弁装置に組込まれたラッシュアジャスタを常に安定よく機能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とそのアームによって押し下げられるバルブステムの一方にねじ式のラッシュアジャスタの調整力を負荷してバルブクリアランスを自動調整するようにしたアーム式動弁装置において、前記アームとバルブステムのうちラッシュアジャスタの調整力が負荷される一方の部材とラッシュアジャスタのハウジングの開口端部とを弾性を有する筒状体で連結してハウジングの開口を密封した構成を採用したのである。

ここで、筒状体は、伸縮可能な蛇腹状のブーツであってもよく、あるいは、弾性変形可能な筒状のシール部材であってもよい。ブーツを採用する場合は、その一端部を一方の部材に固定すると共に、他端部をハウジングの開口端部の外径面に固定する。

一方、シール部材を採用する場合は、その一端部を一方の部材とハウジングの一方に固定すると共に、他端部を他方に摺動自在に嵌合する。

この発明に係るアーム式動弁装置において、ラッシュアジャスタは、閉塞端を有し、その閉塞端部の内周に雌ねじが形成された筒状のハウジングと、そのハウジングの雌ねじにねじ係合される雄ねじが一端部外周に形成され、他端部がハウジングの開口端から外部に臨むアジャストロッドと、そのアジャストロッドをハウジングの閉塞端から離反する方向に付勢する弾性部材とを有し、前記雌ねじと雄ねじのねじ山をアジャストロッド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ねじとした構成から成るものであってもよい。あるいは、閉塞端を有し、その閉塞端部の内周に雌ねじが形成された筒状のハウジングと、そのハウジングの雌ねじにねじ係合されたアジャストスクリュと、前記ハウジング内にスライド自在に挿入されて一端がアジャストスクリュに当接し、他端部がハウジングの外部に臨むスライドロッドと、前記アジャストスクリュをハウジングの閉塞端から離反する方向に付勢する弾性部材とを有し、前記雌ねじとアジャストスクリュの外周に形成された雄ねじのねじ山を、スライドロッドから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ねじとした構成から成るものであってもよい。

また、アーム式動弁装置は、スイングアーム式動弁装置であってもよく、ロッカアーム式動弁装置であってもよい。スイングアーム式動弁装置の場合は、バルブステムをスライド自在に支持するシリンダヘッドに支持孔を形成し、その支持孔内にラッシュアジャスタを組付け、そのラッシュアジャスタでスイングアームの一端部を摺動自在に支持してスイングアームにラッシュアジャスタの調整力を負荷する。

一方、ロッカアーム式動弁装置の場合は、ロッカアームのバルブステムと対向する端部に取付孔を形成し、その取付孔内にラッシュアジャスタを組付けてバルブステムにラッシュアジャスタの調整力を負荷する。

上記のように、ラッシュアジャスタの調整力が負荷される一方の部材とラッシュアジャスタのハウジングとを弾性を有する筒状体で連結してハウジングの開口を密封したことにより、エンジンにＦＭオイルなどねじ面の摩擦係数に影響を与えるようなエンジンオイルが使用された場合でも、そのエンジンオイルがハウジングの開口から内部に侵入するのを防止することができるため、ねじ式ラッシュアジャスタの機能の低下を抑制し、安定した機能の維持を図ることができる。

また、エンジンオイルにすすが混入し、ラッシュアジャスタを含む動弁系の摩耗が懸念される場合においても、ハウジングの開口を密封したことで、ラッシュアジャスタの耐久性の維持を図ることができる。

さらに、ラッシュアジャスタの調整力が負荷される部材とラッシュアジャスタのハウジングの開口端部とを筒状体で連結したことにより、ねじ式ラッシュアジャスタのねじ部の回転に影響を与えるような抵抗を生じさせず、アジャスト機能を良好に保ったまま密閉構造を採ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、スイングアーム式の動弁装置を示し、カム１の下方に設けられたスイングアーム２には、カム１と接触するローラ３が回転自在に支持されている。スイングアーム２はシリンダヘッドＢに支持されたねじ式ラッシュアジャスタＡによって一端部が揺動自在に支持され、そのスイングアーム２の他端はバルブステム４の上端と対向している。

バルブステム４は、上端にスプリングリテナ５を有し、そのスプリングリテナ５に付与されるバルブスプリング６の弾性力によってバルブステム４は、下端のバルブ７がバルブシート８に密着する方向に付勢されていると共に、そのバルブステム４によりスイングアーム２はローラ３がカム１と接触する方向に付勢されている。

図２に示すように、ラッシュアジャスタＡは、筒状のハウジング１１を有している。ハウジング１１の一端はキャップ１２の取付けによって閉塞され、その閉塞端部の内周に雌ねじ１３が形成されている。

ハウジング１１内には、アジャストロッド１４が組込まれている。アジャストロッド１４はハウジング１１の雌ねじ１３にねじ係合される雄ねじ１５を一端部の外周に有し、他端部にはスイングアーム２の一端部を揺動自在に支持する球形突部１６が設けられている。このアジャストロッド１４は、ハウジング１１の閉塞端部内に組込まれた弾性部材１７によってハウジング１１の閉塞端から離反する方向に付勢されている。

ハウジング１１に形成された雌ねじ１３とアジャストロッド１４に形成された雄ねじ１５は、アジャストロッド１４に負荷される押し込み力を受ける圧力側フランク１８のフランク角が遊び側フランク１９のフランク角より大きい鋸歯状ねじとされ、その鋸歯状ねじに前記弾性部材１７の押圧によってアジャストロッド１４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。

上記の構成から成るラッシュアジャスタＡは、シリンダヘッドＢに形成された支持孔９内に挿入されて、アジャストロッド１４の他端部に形成された球形突部１６でスイングアーム２の一端部を揺動自在に支持する組付けとされる。このとき、ラッシュアジャスタＡは、ハウジング１１の上側の開口端部がシリンダヘッドＢの上面より上方に位置する組付けとされる。

ハウジング１１の上端の開口部は、ハウジング１１の上端部とスイングアーム２の一端部間に設けられた筒状体としての伸縮可能な蛇腹状のブーツ２０によって密封されている。

ブーツ２０はゴム等の弾性体から成り、その一端部はスイングアーム２の一端部下面に設けられた環状突出部２ａの外径面に圧入されている。また、ブーツ２０の他端部はハウジング１１の上端部外径面に圧入され、その外側に設けられたガータスプリング２０ａによって締付けられている。

実施の形態で示すスイングアーム式動弁装置は上記の構造から成り、シリンダヘッドＢの支持孔９内に組付けられたラッシュアジャスタＡは、動弁装置の熱膨張やバルブシート８の摩耗等に起因して動弁装置に発生するバルブクリアランスの変化を自動的に調整する。そのバルブクリアランスの調整については従来のラッシュアジャスタと同様であるため、説明を省略する。

なお、バルブクリアランスの調整が必要のない定常的な運転状態のときは、アジャストロッド１４は殆ど回転せず、ハウジング１１の雌ねじ１３とアジャストロッド１４の雄ねじ１５のねじ係合部間に形成されたねじ隙間の範囲内で軸方向変位を繰り返す。

実施の形態で示すスイングアーム式動弁装置においては、スイングアーム２の一端部とラッシュアジャスタＡのハウジング１１の上端部間にブーツ２０を組込んでハウジング１１の上端開口を密封しているため、エンジンにＦＭオイルなどねじ面の摩擦係数に影響を与えるようなエンジンオイルが使用されても、そのエンジンオイルはハウジング１１の雌ねじ１３とアジャストロッド１４の雄ねじ１５のねじ係合部間に侵入するようなことはなく、ねじ面の摩擦係数が変化することがないので、安定した機能の維持を図ることができる。

また、ブーツ２０は、アジャストロッド１４の回転に影響を与えることがないため、ラッシュアジャスタＡのアジャスト機能を良好に保った状態でハウジング１１の開口の密閉構造を採ることができる。

図３は、ラッシュアジャスタＡの他の例を示している。この例では、図２に示すラッシュアジャスタＡのアジャストロッド１４を、雌ねじ１３にねじ係合するアジャストスクリュ２１と、球形突部１６を有するスライドロッド２２とに分離し、そのスライドロッド２２の一端に形成した球面２３をアジャストスクリュ２１に点接触させるようにしている。他の構成は図２に示すラッシュアジャスタと同一であるため、同一部品には同一符号を付して説明を省略する。

上記のラッシュアジャスタＡを組込んだスイングアーム式動弁装置においても、スイングアーム２の一端部とハウジング１１の上端部間にブーツ２０を組込んでハウジング１１の上端開口を密封し、上記ブーツ２０によってエンジンオイルがハウジング１１の内部に侵入するのを防止している。

図３に示すラッシュアジャスタＡのように、アジャストスクリュ２１とスライドロッド２２とを点接触させることにより、揺動を繰り返すスイングアーム２との接触によって上記スライドロッド２２が万一回転しても、その回転はアジャストスクリュ２１に伝達されることはないため、アジャストスクリュ２１は軸方向に変位せず、バルブリフト量を常に一定に保持することができる。

図２および図３では、スイングアーム２に設けられた環状突出部２ａとハウジング１１の開口端部とに両端部が圧入によって固定されるブーツ２０によりハウジング１１の上端開口を密封したが、図４に示すように、弾性を有する筒状のシール部材２４の一端部をスイングアーム２の環状突出部２ａに圧入固定し、シール部材２４の他端部をハウジング１１の開口端部の外径面に摺動自在に嵌合してハウジング１１の開口を密封してもよい。

図５は、この発明に係るアーム式動弁装置の他の実施の形態を示す。この実施の形態で示されるアーム式動弁装置は、ロッカアーム式動弁装置であって、軸３０を中心にして揺動自在に支持されたロッカアーム３１の一端部のローラ３２をカム３３に接触し、そのカム３３の回転により軸３０を中心にロッカアーム３１を揺動させ、そのロッカアーム３１の他端部でバルブステム４を押し下げるようにしている。

また、ロッカアーム３１の他端部に上下に貫通する取付孔３４を形成し、その取付孔３４に図２に示すラッシュアジャスタＡのハウジング１１を閉塞端を上にして圧入し、そのハウジング１１の下端部外径面に設けられた突起３５とロッカアーム３１の下面に形成された切欠部３６の係合によってハウジング１１を回り止めし、アジャストロッド１４の下端の球形突部１６に取付けた座板３７をバルブステム４の上端面に当接させて、ラッシュアジャスタＡの調整力をバルブステム４に負荷している。

さらに、ハウジング１１の取付孔３４から下方に突出する下端部にブーツ２０の一端部を固定し、ブーツ２０の他端部をバルブステム４の上端部外径面に圧入して、その他端部外周に取付けたガータスプリング３８により締付け、上記ブーツ２０によってハウジング１１の下端開口を密封している。

上記の構成から成るロッカアーム式動弁装置においても、エンジンオイルがハウジング１１内に侵入するのを防止することができ、ラッシュアジャスタ内に侵入するのを防止することができ、ラッシュアジャスタＡに安定した機能の維持を図ることができる。

なお、ロッカアーム３１の取付孔３４に図３に示すようなラッシュアジャスタＡを組付けるようにしてもよい。

また、ハウジング１１の開口を図４に示すシール部材２４によって密封してもよい。この場合、シール部材２４の一端部をハウジング１１の開口端部の外径面に圧入固定し、他端部をバルブステム４の上端部外径面に摺動自在に嵌合するのが好ましい。

この発明に係るアーム式動弁装置の実施の形態を示す縦断正面図図１のラッシュアジャスタ組付け部の拡大断面図ラッシュアジャスタの他の例を示す断面図ハウジングの開口をシール部材で密封した状態の断面図この発明に係るアーム式動弁装置の他の実施形態を示す縦断正面図従来のアーム式動弁装置を示す縦断正面図

符号の説明

１カム
２スイングアーム（アーム）
４バルブステム
１１ハウジング
１３雌ねじ
１４アジャストロッド
１５雄ねじ
１７弾性部材
１８圧力側フランク
１９遊び側フランク
２０ブーツ（筒状体）
２１アジャストスクリュ
２２スライドロッド
２４シール部材（筒状体）
３１ロッカアーム（アーム）
Ａラッシュアジャスタ

Claims

カムの回転によって揺動されるアームとそのアームによって押し下げられるバルブステムの一方にねじ式のラッシュアジャスタの調整力を負荷してバルブクリアランスを自動調整するようにしたアーム式動弁装置において、前記アームとバルブステムのうちラッシュアジャスタの調整力が負荷される一方の部材とラッシュアジャスタのハウジングの開口端部とを弾性を有する筒状体で連結してハウジングの開口を密封したことを特徴とするアーム式動弁装置。
前記筒状体が、伸縮可能な蛇腹状のブーツから成り、そのブーツの一端部を前記一方の部材に固定し、ブーツの他端部を前記ハウジングの開口端部の外径面に固定した請求項１に記載のアーム式動弁装置。
前記筒状体が、弾性変形可能な筒状のシール部材から成り、そのシール部材の一端部を前記一方の部材とハウジングの一方に固定し、かつシール部材の他端部を他方に対して摺動自在に嵌合した請求項１に記載のアーム式動弁装置。
前記ラッシュアジャスタが、閉塞端を有し、その閉塞端部の内周に雌ねじが形成された筒状のハウジングと、そのハウジングの雌ねじにねじ係合される雄ねじが一端部外周に形成され、他端部がハウジングの開口端から外部に臨むアジャストロッドと、そのアジャストロッドをハウジングの閉塞端から離反する方向に付勢する弾性部材とを有し、前記雌ねじと雄ねじのねじ山をアジャストロッド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ねじとした構成から成る請求項１乃至３のいずれかに記載のアーム式動弁装置。
前記ラッシュアジャスタが、閉塞端を有し、その閉塞端部の内周に雌ねじが形成された筒状のハウジングと、そのハウジングの雌ねじにねじ係合されたアジャストスクリュと、前記ハウジング内にスライド自在に挿入されて一端がアジャストスクリュに当接し、他端部がハウジングの外部に臨むスライドロッドと、前記アジャストスクリュをハウジングの閉塞端から離反する方向に付勢する弾性部材とを有し、前記雌ねじとアジャストスクリュの外周に形成された雄ねじのねじ山を、スライドロッドから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ねじとした構成からなる請求項１乃至３のいずれかに記載のアーム式動弁装置。