JP2007154851A - 動弁装置におけるラッシュアジャスタ - Google Patents

Abstract

【課題】バルブリフト開始時にアジャストスクリュが動的に押込まれるのを防止し、バルブリフト終了時にアジャストスクリュがバルブクリアランスを吸収する方向に過剰に回転するのを防止するラッシュアジャスタの提供。
【解決手段】アジャストスクリュの下面に分割溝を形成し、バルブリフト開始時にアジャストスクリュが動的に押込まれた場合、油膜を分割溝に押し出し、スライド部材の上面に対するアジャストスクリュの下面の接触により、回転抵抗を負荷して、アジャストスクリュが動的に押込まれることを抑制する。また、アジャストスクリュに負荷される回転抵抗により、バルブリフト終了時にアジャストスクリュがバルブクリアランスを吸収する方向に過剰に回転してアジャストスクリュとナット部材のねじ係合部に形成される軸方向のねじ隙間が減少するのを防止し、バルブリフトが正確に伝達されるようにする。
【選択図】図３

Description

この発明は、内燃機関における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）を開閉させる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している。

上記ラッシュアジャスタとして、特許文献１および２に記載されたものが従来から知られている。このラッシュアジャスタは、リフタボディに閉塞端を有するねじ孔を形成し、そのねじ孔にねじ係合されたアジャストスクリュを、ねじ孔の閉塞端部内に組込んだ弾性部材によって軸方向に押圧し、上記ねじ孔の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじのそれぞれを、アジャストスクリュに負荷される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ている。

上記ラッシャアジャスタは、例えば、カムとバルブに設けられたバルブステム間に組込まれ、上記バルブステムをカム側に押圧するバルブスプリングの弾力によってバルブステムの端面がアジャストスクリュの端面に押し付けられると、その力をリフタボディを通してカムに伝え、カムの回転によってバルブが開閉するようにする。

なお、特許文献２に記載されたラッシュアジャスタにおいては、アジャストスクリュとバルブステム間にスライド部材を組込み、そのスライド部材をナット部材に回り止めし、かつ軸方向にスライド自在に支持して、リフタボディとバルブステムの相対的な回転時にアジャストスクリュが回転して軸方向に変位するのを防止し、バルブリフト量が変化するのを防止するようにしている。

一般に、ねじに軸方向の圧縮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、アジャストスクリュに負荷される押し込み荷重を受ける圧力側フランクの自立摩擦係数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、シリンダヘッドの熱膨張などによってバルブステムとアジャストスクリュ間にバルブクリアランスが生じようとすると、弾性部材の押圧力によりアジャストスクリュが遊び側フランク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。

また、アジャストスクリュがバルブステムによって押し込み力を受けると、雄ねじと雌ねじ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スクリュが後退し、さらに押し込み力が掛かると互いに圧接する圧力側フランクにより上記押し込み力を受けてアジャストスクリュが回転しつつ後退動するのを防止する。

反対に、バルブシートの摩耗等によりバルブステムエンドとカム軸間の距離が縮まると、アジャストスクリュはバルブステム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て、カムのベース円が接触するバルブリフト終了時にバルブ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、アジャストスクリュ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、それ以上は後退しない。
米国特許第４５４８１６８号明細書 特開２００３−２２７３１９号公報

ところで、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、アジャストスクリュのねじ面間の摩擦係数μが静的自立摩擦係数μｓよりも大きく、アジャストスクリュが自立する場合であっても、カムの突起がラッシュアジャスタを押し下げるバルブリフト開始時において雌雄ねじ面が衝突的に接触するとき、圧力側フランク間に存在する油膜によって上記圧力側フランク間の摩擦係数μが一時的に静的自立摩擦係数μｓよりも小さくなることがある。このとき、雌雄ねじ間に相対滑りが生じ、カムのプロファイルによって表現されるバルブリフト量が正確に伝達されないという問題が発生する。

一方、カムのベース円がラッシュアジャスタに接触し始めるバルブリフト終了時、弾性部材の押圧力によってアジャストスクリュの接触面は圧力側フランクから遊び側フランクへと移行し、その際、バルブステムとアジャストスクリュ間にバルブクリアランスが生じている場合は、アジャストスクリュが遊び側フランクに沿って回転しつつ軸方向に移動してバルブクリアランスを吸収する。

このとき、アジャストスクリュが過剰に回転して遊び側フランクから離れ、ナット部材の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじのねじ係合部間に設けられた軸方向のねじ隙間が減少し、次のバルブリフト行程においてバルブリフト量が増大するという問題がある。

この発明の課題は、カムの突起が接触し始めるバルブリフト開始時にアジャストスクリュが動的に押込まれるのを防止すると共に、カムのベース円が接触し始めるバルブリフト終了時にアジャストスクリュがバルブクリアランスを吸収する方向に過剰に回転するのを防止することができるようにしたラッシュアジャスタを提供することである。

上記の課題を解決するために、第１の発明においては、端板を上側に有するリフタボディと、そのリフタボディの端板下面側に設けられたナット部材と、そのナット部材のねじ孔に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の下側に設けられてリフタボディの軸方向に移動可能なスライド部材と、このスライド部材に向けて前記アジャストスクリュを付勢する弾性部材とから成り、前記ねじ孔の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、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ねじとした動弁装置におけるラッシュアジャスタにおいて、前記アジャストスクリュとスライド部材の衝合面の少なくとも一方の面に、衝合面を分割する溝を形成した構成を採用したのである。

また、第２の発明においては、端板を上側に有するリフタボディと、そのリフタボディの端板下面側に設けられたナット部材と、そのナット部材のねじ孔に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の下側に設けられてリフタボディの軸方向に移動可能なスライド部材と、このスライド部材に向けて前記アジャストスクリュを付勢する弾性部材とから成り、前記ねじ孔の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、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ねじとした動弁装置におけるラッシュアジャスタにおいて、前記アジャストスクリュとスライド部材の衝合面における少なくとも一方にショットピーニングを施して凹凸面を形成した構成を採用したのである。

上記第1の発明のように、アジャストスクリュとスライド部材の衝合面における少なくとも一方の面に対して、衝合面を分割する溝を形成したことにより、カムの突起が接触し始めるバルブリフト開始時にアジャストスクリュが動的に押込まれた際、アジャストスクリュとスライド部材の衝合面間に介在する油膜は衝合面に形成された溝に押し出され、アジャストスクリュの下面はスライド部材の上面に直接に接触する。

このため、アジャストスクリュとスライド部材の衝合面での摩擦抵抗が増大し、その摩擦抵抗はアジャストスクリュの回転抵抗となるため、バルブリフト開始時にアジャストスクリュが動的に押込まれることを抑制し、バルブリフトを正確に伝達することができる。

また、アジャストスクリュに抵抗力を負荷することにより、カムのベース円が接触するバルブリフト終了時にアジャストスクリュがバルブクリアランスを吸収する方向に過剰に回転してアジャストスクリュとナット部材のねじ係合部に形成される軸方向のねじ隙間が減少するのを防止することができ、バルブリフトを正確に伝達することができる。

第２の発明のように、アジャストスクリュとスライド部材の衝合面における少なくとも一方の面に対してショットピーニングを施して凹凸面を形成したことにより、バルブリフト開始時にアジャストスクリュが動的に押込まれた際に、アジャストスクリュとスライド部材の衝合面間に介在する油膜が上記衝合面間に形成される微小な隙間から排除される。また、ショットピーニングによる加工硬化により、衝合面に形成された凹凸が摩滅するのを防止することができる。

したがって、第１の発明と同様に、アジャストスクリュとスライド部材の接触部における摩擦抵抗が増大し、アジャストスクリュに回転抵抗が負荷されることになるため、バルブリフト開始時にアジャストスクリュが動的に押込まれることを抑制し、バルブリフトを正確に伝達することができる。

また、カムのベース円が接触するバルブリフト終了時にアジャストスクリュがバルブクリアランスを吸収する方向に過剰に回転してアジャストスクリュとナット部材のねじ係合部に形成される軸方向のねじ隙間が減少するのを防止することができ、バルブリフトを正確に伝達することができる。

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、この発明に係るラッシュアジャスタＡをダイレクト型動弁装置のカム１とバルブステム２間に組込んだ状態を示している。

バルブステム２は、上端にスプリングリテナ３を有し、そのスプリングステナ３に負荷されるバルブスプリング４の押圧力によってバルブステム２は下端のバルブ５がバルブシート６に密着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は円筒状のリフタボディ１１を有している。リフタボディ１１は、図１に示すように、シリンダヘッドＢに形成されたガイド孔８内においてスライド自在とされる。このリフタボディ１１はカム１と接触する端板１２を上側に有し、その端板１２の下面側にナット部材１３が設けられている。ナット部材１３は、上部外周にフランジ１３ａを有している。このナット部材１３はリフタボディ１１の内周に取付けた皿ばねからなる止め輪１４によってリフタボディ１１の端板１２下面に当接する状態に保持されている。

ナット部材１３に形成されたねじ孔１５にはアジャストスクリュ１６がねじ係合され、そのアジャストスクリュ１６の下方にスライド部材１７が設けられている。

スライド部材１７はナット部材１３の下部を覆うキャップ状をなし、その上側の開口端には外向きに一対の係合片１７ａが設けられている。一対の係合片１７ａは、ナット部材１３のフランジ１３ａに形成された径方向に延びるガイド孔１８内に挿入され、そのガイド孔１８に対する係合片１７ａの係合によってスライド部材１７は回り止めされ、かつ軸方向に移動自在とされている。また、一対の係合片１７ａは、前記止め輪１４によってガイド孔１８から抜け出るのが防止されている。

アジャストスクリュ１６は、その上側に組込まれた弾性部材１９によりスライド部材１７に向けて付勢され、上記スライド部材１７に衝合する下面は溝２０により分割されている。

衝合面を分割する溝２０として、図３では径方向に延びる直線状のものが示されているが、図４(Ｉ)に示すように、十字状のものであってもよく、あるいは図４(ＩＩ)に示すように、放射状の溝と円周溝の組み合わせからなるものであってもよい。

上記の分割溝２０は、アジャストスクリュ１６の下面に代えて、図５に示すように、スライド部材１７の上面に形成してもよく、あるいは図６に示すように、アジャストスクリュ１６の下面とスライド部材１７の上面の双方に形成してもよい。

ねじ孔１５の雌ねじ１５ａとアジャストスクリュ１６の外周に形成された雄ねじ１６ａのねじ係合部およびアジャストスクリュ１６とスライド部材１７の衝合面はオイル潤滑される。

また、ねじ孔１５の雌ねじ１５ａとアジャストスクリュ１６の雄ねじ１６ａはナット部材１３からアジャストスクリュ１６に負荷される押し込み力を受ける圧力側フランク２１のフランク角が遊び側フランク２２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１９の押圧によってアジャストスクリュ１６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の動弁装置への組込みにおいて、シリンダヘッドＢの熱膨張によってバルブステム２とアジャストスクリュ１６間にバルブクリアランスが生じると、弾性部材１９の押圧によりアジャストスクリュ１６が遊び側フランク２２に沿って回転しつつ軸方向に移動してバルブクリアランスを吸収する。

また、アジャストスクリュ１６がバルブステム２によって押し込み力を受けると、ナット部材１３の雌ねじ１５ａとアジャストスクリュ１６の雄ねじ１６ａ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スクリュ１６が端板１２に向けて移動し、さらに押し込み力がかかると、互いに圧接する圧力側フランク２１により上記押し込み力を受け、アジャストスクリュ１６が回転しつつ端板１２側に向けて移動するのを防止する。

反対に、バルブシート６の摩耗等によりバルブステム２の上端とカム１間の距離が縮まると、アジャストスクリュ１６はバルブステム２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て回転しつつ端板１２側に移動し、カム１のベース円１ｂがリフタボディ１１の端板１２と接触するバルブ閉鎖時にバルブ５が不完全に閉鎖するのを防止する。このとき、アジャストスクリュ１６は前記軸方向の変動荷重の最小値が０となる位置からさらにねじ隙間分だけ押し込まれ、それ以上は後退しない。

一方、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、アジャストスクリュ１６は殆ど回転せず、ねじ孔１５の雌ねじ１５ａとアジャストスクリュ１６の雄ねじ１６ａのねじ係合部間に形成された軸方向のねじ隙間の範囲内で軸方向変位を繰り返す。

実施の形態で示すラッシュアジャスタＡのように、アジャストスクリュ１６とスライド部材１７の衝合面における少なくとも一方に衝合面を分割する溝２０を形成することにより、カム１の突起１ａがリフタボディ１１を押し下げるバルブリフトの開始時にアジャストスクリュ１６が動的に押込まれると、アジャストスクリュ１６とスライド部材１７の衝合面間に介在する油膜が分割溝２０に押し出されることになる。

そのため、アジャストスクリュ１６の下面はスライド部材１７の上面に直接に接触することになり、その接触面での摩擦抵抗が増大し、この摩擦抵抗がアジャストスクリュ１６の回転抵抗となる。

このため、バルブリフト開始時にアジャストスクリュ１６が動的に押込まれることを抑制することができ、バルブリフトを正確に伝達することができる。

また、アジャストスクリュ１６に回転抵抗が負荷されることにより、カム１のベース円１ｂが接触するバルブリフト終了時にバルブステム２とアジャストスクリュ１６間にバルブクリアランスが生じ、アジャストスクリュ１６が遊び側フランク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際に、アジャストスクリュ１６が過剰に回転してアジャストスクリュ１６とナット部材１３のねじ係合部に形成される軸方向のねじ隙間が減少するのを防止することができ、バルブリフトを正確に伝達することができる。

図７は、この発明に係るラッシュアジャスタの他の例を示す。この例におけるラッシュアジャスタと、先に述べたラッシュアジャスタとは、アジャストスクリュ１６の下面にショットピーニングを施して凹凸面２３としている点で相違している。

このため、図１乃至図６に示すラッシュアジャスタと同一の部分には、同一の符号を付して説明を省略する。

図７に示すラッシュアジャスタのように、アジャストスクリュ１６の下面を凹凸面２３とすることにより、バルブリフト開始時にアジャストスクリュ１６が動的に押込まれて、アジャストスクリュ１６の下面がスライド部材１７に押付けられた場合、アジャストスクリュ１６の下面とスライド部材１７の接触面間に介在する油膜は、上記凸凹面２３とスライド部材１７の衝合面間に形成された微細な隙間に押し出されることになり、アジャストスクリュ１６の下面はスライド部材１７の上面に直接に接触することになる。

したがって、この場合も、アジャストスクリュ１６に回転抵抗が負荷され、バルブリフト開始時にアジャストスクリュ１６が動的に押込まれることを抑制することができると共に、バルブリフト終了時にアジャストスクリュ１６がバルブクリアランスを吸収する方向に過剰に回転してアジャストスクリュ１６とナット部材１３のねじ係合部に形成される軸方向のねじ隙間が減少するのを防止することができ、バルブリフトを正確に伝達することができる。

なお、図７では、アジャストスクリュ１６の下面を凹凸面２３としたが、スライド部材１７の上面を凹凸面としてもよく、あるいはアジャストスクリュ１６の下面およびスライド部材１７の上面の双方を凹凸面としてもよい。

この発明に係るラッシュアジャスタが組込まれた動弁装置の縦断正面図 図１に示すラッシュアジャスタの縦断正面図 アジャストスクリュの底面図 (Ｉ)および(II)はアジャストスクリュの他の例を示す底面図 この発明に係るラッシュアジャスタの他の例を示す断面図 この発明に係るラッシュアジャスタの他の例を示す断面図 この発明に係るラッシュアジャスタのさらに他の例を示す断面図

符号の説明

１１ リフタボディ
１２ 端板
１３ ナット部材
１５ ねじ孔
１５ａ 雌ねじ
１６ アジャストスクリュ
１６ａ 雄ねじ
１７ スライド部材
１９ 弾性部材
２０ 分割溝
２１ 圧力側フランク
２２ 遊び側フランク
２３ 凹凸面

Claims (2)

1. 端板を上側に有するリフタボディと、そのリフタボディの端板下面側に設けられたナット部材と、そのナット部材のねじ孔に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の下側に設けられてリフタボディの軸方向に移動可能なスライド部材と、このスライド部材に向けて前記アジャストスクリュを付勢する弾性部材とから成り、前記ねじ孔の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、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ねじとした動弁装置におけるラッシュアジャスタにおいて、
   前記アジャストスクリュとスライド部材の衝合面の少なくとも一方の面に、衝合面を分割する溝を形成したことを特徴とする動弁装置におけるラッシュアジャスタ。
2. 端板を上側に有するリフタボディと、そのリフタボディの端板下面側に設けられたナット部材と、そのナット部材のねじ孔に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の下側に設けられてリフタボディの軸方向に移動可能なスライド部材と、このスライド部材に向けて前記アジャストスクリュを付勢する弾性部材とから成り、前記ねじ孔の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、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ねじとした動弁装置におけるラッシュアジャスタにおいて、
   前記アジャストスクリュとスライド部材の衝合面における少なくとも一方にショットピーニングを施して凹凸面を形成したことを特徴とする動弁装置におけるラッシュアジャスタ。

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