JP2009228666A - 動弁装置におけるラッシュアジャスタ - Google Patents

Abstract

【課題】鋸歯状ねじを有するスクリュロッドの軸方向への移動によってバルブクリアランスの調整を行うラッシュアジャスタにおいて、転造により形成された雄ねじと雌ねじのねじ係合部での面圧を低減化することである。
【解決手段】ボディ２１に形成されたねじ孔２２の雌ねじ２３を鋸歯状とし、その鋸歯状の雌ねじ２３にスクリュロッド２４の外周に形成された鋸歯状の雄ねじ２５をねじ係合する。ねじ孔２２の内部にリターンスプリング２７を組込んで、スクリュロッド２４をねじ孔２２の開口端から突出する方向に付勢する。雌ねじ２３と雄ねじ２５を２条ねじとして、スクリュロッド２４に押込み力が負荷された際に、互いに接触する雌ねじ２３の圧力側フランク２８と雄ねじ２５の圧力側フランク２８の接触部の面圧の低減化を図る。
【選択図】図１

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。

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は、アームによってバルブステムを押し下げるアーム型と、カムによってバルブステムを押し下げるダイレクト型とがあり、上記アーム型動弁装置にはスイングアーム式（エンドピボット式）とロッカアーム式とが存在する。

ここで、スイングアーム式動弁装置においては、カムの下方に配置されたアームの端部をピボットで支持し、そのアームをカムの回転によりピボットを中心に揺動させ、その揺動側の端部でバルブステムを押し下げてバルブを開放させるようにしている。

一方、ロッカアーム式動弁装置においては、カムの上方に設けられたロッカシャフトを中心にしてアームを揺動自在に支持し、上記カムの回転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ステムを押し下げてバルブを開放させるようにしている。

上記いずれの動弁装置においても、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。

ここで、スイングアーム式動弁装置に組込まれるラッシュアジャスタとして、特許文献１に記載されたものが知られ、ロッカアーム式動弁装置に組込まれるラッシュアジャスタとして、特許文献２に記載されたものが知られている。また、ダイレクト型動弁装置に組込まれるラッシュアジャスタとして、特許文献３に記載されたものが知られている。

上記いずれのラッシュアジャスタにおいても、ボディに形成されたねじ孔の鋸歯状の雌ねじにスクリュロッドの外周に形成された鋸歯状の雄ねじをねじ係合し、そのスクリュロッドをねじ孔内に組込まれたリターンスプリングによってねじ孔から突出する方向に付勢している。

特開２００５−２７３５１０号公報 特開２００６−１３２４２６号公報 特開平１１−１４８３２０号公報

ところで、上記各種のラッシュアジャスタにおいて、スクリュロッドの雄ねじは１条ねじであり、その１条ねじを切削によって形成すると、製作に時間がかかり、コストも高くなるため、普通、転造によって雄ねじを形成するようにしている。

ところで、転造による雄ねじの加工は、その加工性から高さの高いねじ山を形成することが困難である。特に、鋸歯状ねじの場合、圧力側フランクのフランク角が大きいため、塑性変形の負荷が大きく、三角ねじや台形ねじよりも転造性が悪い。このため、ねじ山の高さは切削によるねじ山より低いものとなり、スクリュロッドが押し込まれて、雌ねじと雄ねじの圧力側フランクが互いに接触した際に、その接触部での面圧が高く、ねじ面が摩耗し易い。また、ねじ面の摩耗によってねじ係合部間にガタが生じ、振動や異音が発生するという不都合が生じる。

その不都合の解消には、ねじ山数を多くすることが有効であるが、この場合、スクリュロッドの軸方向長さが長くなり、限られた軸方向スペース内に組込みが可能なラッシュアジャスタを得ることができないという問題が発生する。

この発明の課題は、上記のような鋸歯状ねじを有するスクリュロッドの軸方向への移動によってバルブクリアランスの調整を行うラッシュアジャスタにおいて、転造により形成された雄ねじと雌ねじのねじ係合部での面圧を低減し、摩耗を抑制することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、ボディに形成されたねじ孔の雌ねじにスクリュロッドの外周に転造された雄ねじをねじ係合し、前記ねじ孔内にスクリュロッドをねじ孔から突出する方向に付勢するリターンスプリングを組込み、前記雌ねじと雄ねじのねじ山をスクリュロッドに負荷される押込み方向の押圧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、その鋸歯状ねじ山にリターンスプリングの押圧によってスクリュロッドが回転しつつ突出方向に移動するリード角を設けた動弁装置におけるラッシュアジャスタにおいて、前記雌ねじと雄ねじのねじ条数を複数とした構成を採用したのである。

ここで、雄ねじと雌ねじのねじ条数を２条とすると、一方のねじの圧力側フランクと他方のねじの圧力側フランクは、スクリュロッドの軸中心を対称線として対称位置に配置されるため、スクリュロッドが押込まれた際に、雄ねじの圧力側フランクは雌ねじの圧力側フランクに楔係合することになり、その楔効果により圧力側フランクの接触部での滑りを防止し、摩耗の抑制に大きな効果を挙げることができる。

また、アーム型動弁装置への組込み時、アームの揺動によってスクリュロッドに傾動させるようなモーメント荷重が負荷されても、そのモーメント荷重は対称配置の圧力側フランクの接触部で確実に受け止められることになり、圧力側フランクが偏摩耗するのを防止することができる。

この発明に係るラッシュアジャスタにおいて、ねじ山のリード角を９°以上とすることにより、複数条のねじの形成を可能とすることができる。そのねじ山の圧力側フランクのフランク角を７０°以上とすると、より大きな楔効果を得ることができる。

この発明に係るラッシュアジャスタにおいて、スクリュロッドに突出性を付与するリターンスプリングは、圧縮コイルばねであってもよく、あるいは、捩じりコイルばね、ゼンマイばね、渦巻きばねおよび竹の子ばね等の捩じりばねであってもよい。

この発明に係るラッシュアジャスタは、スイングアーム式動弁装置用のものであってもよく、あるいは、ロッカアーム式動弁装置用のものであってもよい。また、ダイレクト型動弁装置用のものであってもよい。

スイングアーム式動弁装置用として使用する場合は、スクリュロッドのボディ外部に位置する先端部にアームの一端部を揺動自在に支持するピボット部を設けるようにし、また、ロッカアーム式動弁装置用として使用する場合は、スクリュロッドのボディ外部に位置する先端にバルブステムの上端に当接される球面を設けるようにする。

さらに、ダイレクト型動弁装置用として使用する場合は、ボディを円筒状とし、その上部にカムと対向される端板を設け、その端板にスクリュロッドがねじ係合されるねじ孔を設け、上記ねじ孔内にリターンスプリングを組込む構成とする。

上記のように、この発明においては、ボディのねじ孔に形成された雌ねじとスクリュロッドの外周に転造加工された雄ねじのねじ条数を複数としたことにより、スクリュロッドが押込まれた際に、その押込み力を各条ねじの圧力側フランクで受けることができ、ねじ係合面の面圧を低減することができる。

このため、圧力側フランクの摩耗を抑制し、振動や異音の発生を防止することができる。

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を組込んだスイングアーム式動弁装置を示す。スイングアーム式動弁装置においては、シリンダヘッド１に形成された嵌合孔２にラッシュアジャスタＡを組込み、そのラッシュアジャスタＡによって一端部が支持された揺動可能なアーム３の中途にローラ４を回転自在に支持し、そのローラ４をカムシャフト５に設けられたカム６の回転により押し下げてアーム３を揺動させ、そのアーム３の他端部でバルブステム７を押し下げて、バルブステム７の下端に設けられたバルブ８を開放させるようにしている。

ここで、バルブステム７は、上端にスプリングリテナ９を有し、そのスプリングリテナ９に負荷されるバルブスプリング１０の押圧力によってバルブステム７は下端のバルブ８がバルブシート１１に密着する方向に付勢されている。また、アーム３の一端部の下面には半球状の球面座１２が形成されている。

図２に示すように、ラッシュアジャスタＡは、嵌合孔２に嵌合される円柱状のボディ２１を有し、そのボディ２１には下部が閉塞するねじ孔２２が形成され、そのねじ孔２２の雌ねじ２３にスクリュロッド２４の外周に形成された雄ねじ２５をねじ係合している。

また、ねじ孔２２の内部には、スプリングシート２６と、圧縮コイルばねからなるリターンスプリング２７とが組込まれ、上記リターンスプリング２７によってスクリュロッド２４はねじ孔２２の上端開口から突出する方向に付勢されている。

スクリュロッド２４の上記ねじ孔２２の上端開口から外部に位置する端部にはアーム３の一端部に形成された球面座１２を支持する半球状のピボット部２４ａが形成されている。

ここで、ねじ孔２２の雌ねじ２３とスクリュロッド２４の雄ねじ２５におけるねじ山は、スクリュロッド２４に負荷される押込み力を受ける圧力側フランク２８のフランク角が遊び側フランク２９のフランク角より大きい鋸歯状とされ、その鋸歯状ねじ山にリターンスプリング２７の押圧によってスクリュロッド２４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。

スクリュロッド２４の雄ねじ２５は転造によって形成されている。また、雄ねじ２５は２条ねじからなり、その雄ねじ２５がねじ係合する雌ねじ２３も２条ねじとされている。

実施の形態で示すラッシュアジャスタＡは上記の構造からなり、図１に示すスイングアーム式動弁装置に対する組込み状態において、シリンダヘッド１の熱膨張によってバルブ８の閉鎖状態でカム６のベース円６ａとローラ４間にクリアランスが生じると、リターンスプリング２７の押圧によりスクリュロッド２４が遊び側フランク２９に沿って回転しつつ突出する方向に移動し、アーム３の端部を持ち上げて上記クリアランスを吸収する。

また、スクリュロッド２４がバルブステム７からアーム３を介して押し込み力を受けると、雌ねじ２３とスクリュロッド２４の雄ねじ２５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スクリュロッド２４が軸方向に移動する。さらに押し込み力が負荷されると、互いに圧接する圧力側フランク２８により上記押し込み力を受け、スクリュロッド２４が回転しつつボディ２１内に没入する方向に向けて移動するのを防止する。

反対に、バルブシート１１の摩耗等によりバルブステム７の上端とカムシャフト５間の距離が縮まると、スクリュロッド２４はバルブステム７からアーム３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回転しつつボディ２１のねじ孔２２内に没入する方向に向けて移動し、カム６のベース円６ａがローラ４と接触するバルブ閉鎖時にバルブ８が不完全に閉鎖するのを防止する。このとき、スクリュロッド２４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、スクリュロッド２４は殆ど回転せず、雌ねじ２３とスクリュロッド２４の雄ねじ２５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。

上記のように、ラッシュアジャスタＡにおいては、アーム３からスクリュロッド２４に押込み力が負荷されると、雌ねじ２３と雄ねじ２５の圧力側フランク２８が互いに接触して上記押込み力を受け、スクリュロッド２４が回転しつつボディ２１内に没入する方向に向けて移動するため、互いに接触する圧力側フランク２８の面圧が高い場合、その圧力側フランク２８が摩耗し、ねじ係合部間にガタが生じて、振動や異音が発生することになる。

しかし、実施の形態で示すラッシュアジャスタＡにおいては、ねじ孔２２に形成された雌ねじ２３とスクリュロッド２４の外周に転造加工された雄ねじ２５のそれぞれを２条ねじとしているため、スクリュロッド２４が押込まれた際に、その押込み力は各条ねじの圧力側フランク２８によって受けられることになり、雌ねじ２３と雄ねじ２５を１条ねじとした場合に比較して、ねじ係合面の面圧は半減されることになる。

このため、圧力側フランクが摩耗することは少なく、その摩耗に起因する振動や異音の発生を防止することができる。

また、雌ねじ２３と雄ねじ２５を２条ねじとすると、一方のねじの圧力側フランク２８と他方のねじの圧力側フランク２８は、スクリュロッド２４の軸中心を対称線として対称位置に配置されることになる。

このため、スクリュロッド２４が押込まれた際に、雄ねじ２５の圧力側フランク２８は雌ねじ２３の圧力側フランク２８に楔係合することになり、その楔効果により圧力側フランク２８の接触部での滑りを防止し、摩耗の抑制に大きな効果を挙げることができる。

また、スクリュロッド２４はアーム３の揺動によって傾動させるようなモーメント荷重が負荷されるが、そのモーメント荷重は対称配置の圧力側フランク２８の接触部で受け止められることになり、圧力側フランク２８が偏摩耗するようなことはない。

ここで、圧力側フランク２８のフランク角が小さいと、優れた楔効果を得ることができないため、実施の形態では、圧力側フランク２８のフランク角を７０°以上としている。

また、圧力側フランク２８の摩擦係数が小さいと、スクリュロッド２４に押込み力が作用した際に、互いに接触する圧力側フランク２８の接触部で滑りが生じ、バルブクリアランスを調整することができなくなる。

そこで、そのような不都合の発生を防止するため、スクリュロッド２４にショットピーニングを施して、上記雄ねじ２５の面粗さをＲａ０．４以上として、摩擦係数の向上を図るようにしている。

図２では、ボディ２１に形成された雌ねじ２３およびスクリュロッド２４の雄ねじ２５を２条ねじとしたものを示したが、ねじの条数は２条に限定されるものではなく、２条以上であればよい。

この場合、雄ねじ２５のリード角が小さいと複数条の雄ねじ２５を形成することができないため、上記リード角は９°以上としておくようにする。

図３（I）、（II）は、ロッカアーム式動弁装置用のラッシュアジャスタＡを示す。ここで、ロッカアーム式動弁装置においては、ロッカシャフト３０を中心にして揺動自在に支持されたアーム３１の一端部にカム３２に接触されるローラ３３を回転自在に支持し、上記カム３２の回転によりロッカシャフト３０を中心にアーム３１を揺動させ、そのアーム３１の他端部でバルブステム３４を押し下げて、バルブ３５を開放させるようにしている。

上記のようなロッカアーム式動弁装置においては、アーム３１の上記バルブステム３４の上端と対向する端部に嵌合孔３６を形成し、その嵌合孔３６にラッシュアジャスタＡを組込んでバルブクリアランスを調整する。

ここで、ラッシュアジャスタＡは、嵌合孔３６に嵌合固定される円柱状ボディ４１の軸心上にねじ孔４２を形成し、そのねじ孔４２の内周の雌ねじ４３を鋸歯状とし、その鋸歯状雌ねじ４３にスクリュロッド４４の外周に形成された鋸歯状の雄ねじ４５をねじ係合し、上記ねじ孔４２内にスプリングシート４６と、圧縮コイルばねからなるリターンスプリング４７とを組込み、そのリターンスプリング４７によりスクリュロッド４４をねじ孔４２から突出する方向に付勢している。

上記ラッシュアジャスタＡは、アーム３１の嵌合孔３６にボディ４１を嵌合し、スクリュロッド４４の先端に形成された球面４８でバルブステム３４を押圧する組付けとされ、アーム３１の揺動によってスクリュロッド４４に押込み力が負荷された際に、その押込み力を鋸歯状雌ねじ４３と鋸歯状雄ねじ４５のねじ係合部における圧力側フランク４９で受けるようにしている。５０は遊び側フランクを示す。

上記ラッシュアジャスタＡにおいても、雌ねじ４３と雄ねじ４５のねじ条数を複数として、スクリュロッド４４の押込み時に互いに接触する圧力側フランク４９の面圧の低減化を図るようにしている。

図４（I）、（II）は、ダイレクト型動弁装置用のラッシュアジャスタＡを示す。ここで、ダイレクト型動弁装置においては、カム６０の回転によりバルブステム６１を押し下げてバルブ６２を開放させるようにしている。

上記のようなダイレクト型動弁装置においては、カム６０とバルブステム６１との間にラッシュアジャスタＡを組込んで、バルブクリアランスを調整する。

ここで、ラッシュアジャスタＡは、シリンダヘッド６３に形成されたガイド孔６４内にスライド自在に嵌合される円筒状のボディ７１の上側の閉塞端板７２にねじ孔７３を設け、そのねじ孔７３の内周の雌ねじ７４を鋸歯状とし、その鋸歯状雌ねじ７４にスクリュロッド７５の外周に形成された鋸歯状の雄ねじ７６をねじ係合し、上記ねじ孔７３内にスリングシート７７と、圧縮コイルばねからなるリターンスプリング７８とを組込み、そのリターンスプリング７８によりスクリュロッド７５をねじ孔７３から突出する方向に向けて付勢している。

上記ラッシュアジャスタＡは、ガイド孔６４内でボディ７１がスライド自在となる組付けとされると共に、端板７２の上面に重ね合わせたシム７９がカム６０と接触し、スクリュロッド７５の先端がバルブステム６１を押圧する組付けとされ、カム６０の回転によりスクリュロッド７５に押込み力が負荷された際に、その押込み力を鋸歯状雌ねじ７４と鋸歯状雄ねじ７６のねじ係合部における圧力側フランク８０で受けるようにしている。８１は遊び側フランクを示す。

上記ラッシュアジャスタＡにおいても、雌ねじ７４と雄ねじ７６のねじ条数を複数として、スクリュロッド７５の押込み時に互いに接触する圧力側フランク８０の面圧の低減化を図るようにしている。

図２、図３および図４（II）に示すラッシュアジャスタＡにおいては、リターンスプリング２７、４７、７８として圧縮コイルばねから成るものを示したが、リターンスプリング２７、４７、７８は圧縮コイルばねに限定されるものではない。

例えば、捩じりコイルばねをリターンスプリング２７、４７、７８として採用してもよい。図５は、リターンスプリング２７として捩じりコイルばねを採用したラッシュアジャスタＡを示す。この場合、リターンスプリング２７の両端に軸方向の折曲げ片２７ａ、２７ｂを設け、その折曲げ片２７ａ、２７ｂの一方をボディ２１の閉塞端に設けられた係合孔９０に係合し、他方をスクリュロッド２４の端面に形成された係合孔９１に係合して、リターンスプリング２７の捩じり力をスクリュロッド２４に付与し、その捩じり力によってスクリュロッド２４が回転しつつ外方に移動するようにする。

なお、捩じりコイルばねに代えて、ゼンマイばね、渦巻きばねあるいは竹の子ばねを用いるようにしてもよい。

この発明に係るラッシュアジャスタが組込まれたスイングアーム式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組付け部を拡大して示す断面図 （I）は、この発明に係るラッシュアジャスタが組込まれたロッカアーム式動弁装置の縦断正面図、（II）は、雌ねじと雄ねじの係合部を拡大して示す断面図 （I）は、この発明に係るラッシュアジャスタが組込まれたダイレクト型動弁装置の縦断正面図、（II）は、ラッシュアジャスタの一部分を拡大して示す断面図 ラッシュアジャスタの他の例を示す断面図

符号の説明

３ アーム
２１ ボディ
２２ ねじ孔
２３ 雌ねじ
２４ スクリュロッド
２４ａ ピボット部
２５ 雄ねじ
２７ リターンスプリング
２８ 圧力側フランク
２９ 遊び側フランク
３４ バルブステム
４１ ボディ
４２ ねじ孔
４３ 雌ねじ
４４ スクリュロッド
４５ 雄ねじ
４７ リターンスプリング
４８ 球面
４９ 圧力側フランク
５０ 遊び側フランク
６０ カム
６１ バルブステム
７１ ボディ
７２ 端板
７３ ねじ孔
７４ 雌ねじ
７５ スクリュロッド
７６ 雄ねじ
７８ リターンスプリング
８０ 圧力側フランク
８１ 遊び側フランク

Claims (10)

1. ボディに形成されたねじ孔の雌ねじにスクリュロッドの外周に転造された雄ねじをねじ係合し、前記ねじ孔内にスクリュロッドをねじ孔から突出する方向に付勢するリターンスプリングを組込み、前記雌ねじと雄ねじのねじ山をスクリュロッドに負荷される押込み方向の押圧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、その鋸歯状ねじ山にリターンスプリングの押圧によってスクリュロッドが回転しつつ突出方向に移動するリード角を設けた動弁装置におけるラッシュアジャスタにおいて、
   前記雌ねじと雄ねじのねじ条数を複数としたことを特徴とするラッシュアジャスタ。
2. 前記雌ねじと雄ねじを２条ねじとした請求項１に記載の動弁装置におけるラッシュアジャスタ。
3. 前記ねじ山のリード角を９°以上とした請求項１又は２に記載の動弁装置におけるラッシュアジャスタ。
4. 前記ねじ山の圧力側フランクのフランク角を７０°以上とした請求項１乃至３のいずれかの項に記載の動弁装置におけるラッシュアジャスタ。
5. 前記リターンスプリングが、圧縮コイルばねから成る請求項１乃至４のいずれかの項に記載の動弁装置におけるラッシュアジャスタ。
6. 前記リターンスプリングが、捩じりばねからなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載の動弁装置におけるラッシュアジャスタ。
7. 前記捩じりばねが、捩じりコイルばね、ゼンマイばね、渦巻きばねおよび竹の子ばねの一種からなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載の動弁装置におけるラッシュアジャスタ。
8. 前記スクリュロッドが、スイングアーム式動弁装置のアームの一端部を揺動自在に支持するピボット部を先端に有する請求項１乃至７のいずれかの項に記載の動弁装置におけるラッシュアジャスタ。
9. 前記スクリュロッドが、ロッカアーム式動弁装置のバルブステムの上端に当接される球面を先端に有する請求項１乃至７のいずれかの項に記載の動弁装置におけるラッシュアジャスタ。
10. 前記ボディが、カムとその下方に配置されたバルブステムの上端間に組込み込まれて軸方向にスライド可能に支持される円筒状をなし、その上部にカムと対向配置される端板が形成され、その端板に前記スクリュロッドがねじ係合されるねじ孔が形成されたダイレクト型動弁装置用である請求項１乃至７のいずれかの項に記載の動弁装置におけるラッシュアジャスタ。

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