JP2010196686A

JP2010196686A - リテーナコッタ組付方法

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Publication number: JP2010196686A
Application number: JP2009045976A
Authority: JP
Inventors: 良伸 ▲高▼石; Yoshinobu Takaishi; Hidenori Yamazaki; 秀徳山崎
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP5224596B2

Abstract

【課題】カムキャップを取り付けたまま、シリンダヘッドにリテーナ及びコッタを組み付けることができる方法を提供する。
【解決手段】リテーナ１３１及びコッタ１３２をバルブスプリング１４０の上に載置する際、リテーナ１３１の軸心Ｍとバルブステム１１１の軸心Ｎとをオフセットさせることでカムキャップ１６０との干渉を回避する。また、リテーナ１３１のテーパ状外周面１３１ｂをバルブスプリング１４０の開口部の内周に当接させることで、オフセットさせて載置したリテーナ１３１をバルブスプリング１４０の軸心へ向けてガイドする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダヘッドへのバルブの組付工程において、シリンダヘッドに挿入されたバルブステムにリテーナ及びコッタを組み付けるための方法に関する。

エンジンのシリンダヘッドの給排気口には、バルブが開閉自在に組み付けられる。具体的には、図１２に示すように、バルブ１１０のバルブステム１１１を内周に嵌合挿入したバルブガイド１２０と、バルブステムの外周に装着されたバルブスプリング１４０と、バルブスプリング１４０とシリンダヘッド１００との間に装着されたスプリングシート１５０と、バルブステム１１１に嵌挿されると共にバルブガイド１２０の上端部に嵌着されたステムオイルシール１２１と、バルブガイド１２０から上方に飛び出したバルブステム１１１の端部に取り付けられたリテーナ１３１及びコッタ１３２とが設けられる。リテーナ１３１とシリンダヘッド１００（スプリングシート１５０）との間にはバルブスプリング１４０が圧縮状態で保持され、このバルブスプリング１４０の弾性力により、バルブ１１０に図中上向きの力、すなわちシリンダヘッド１００の給排気口１０１を閉じる方向の力が付勢される。

エンジンの組付ラインでは、図１３に示すように、シリンダヘッド加工工程（ＳＨ加工工程）で加工されたシリンダヘッド１００がシリンダヘッドサブアッシ工程（ＳＨサブアッシ工程）に搬入され、ここでシリンダヘッド１００にバルブが組みつけられる。一方、シリンダブロック３００は、シリンダブロックサブアッシ工程（ＳＢサブアッシ工程）でクランクシャフトやピストン等が組み付けられる。そして、ＳＨサブアッシ工程を経たシリンダヘッド１００とＳＢサブアッシ工程を経たシリンダブロック３００とが組みつけられ（ＳＨ／ＳＢ組付工程）、その後、カムシャフト組付工程でシリンダヘッド１００にカムシャフトが組み付けられる。

上記工程のうち、ＳＨサブアッシ工程は、図１４に示すように、バルブガイドの内周にバルブを挿入する工程と、バルブステムの外周にスプリングシート、ステムオイルシール、及びバルブスプリングを装着する工程と、バルブステムの端部にリテーナ及びコッタを組み付ける工程とを順に経て行われる。このうち、リテーナコッタ組付工程として、例えば特許文献１には、バルブスプリングの上にリテーナ及びコッタを載置した後、リテーナ及びコッタを押下パンチにより押圧することにより、バルブスプリングを圧縮しながらリテーナ及びコッタをバルブステムに装着する方法が示されている。

特開平６−３２０４４１号公報

ところで、ＳＨ加工工程では、図１５に示すようにシリンダヘッド１００にカムキャップ１６０をボルト１６１で固定した状態で、カムシャフト案内面１７０に仕上げ加工が施される。これにより、シリンダヘッド１００とカムキャップ１６０との組付誤差に関わらず、カムシャフト案内面１７０が高精度に仕上げられる。こうしてカムキャップ１６０が装着されたシリンダヘッド１００が、ＳＨサブアッシ工程に搬入される。

シリンダヘッド１００に取り付けられたカムキャップ１６０は、図１６に示すように、上面視でバルブステム１１１に近接した位置に配され、これにより、カムシャフトのうち、バルブから負荷を受けるカムの近くをカムキャップで支持するようになっている。この場合、バルブスプリング１４０とカムキャップ１６０とが上面視で部分的に重なるため、特許文献１に示されている方法のようにリテーナ及びコッタをバルブスプリングの真上から載置したり押圧しようとすると、リテーナや押圧具がカムキャップと干渉してしまう。このため、ＳＨサブアッシ工程の前で、シリンダヘッドに装着されたカムキャップが一旦取り外される。

ＳＨサブアッシ工程の前で取り外されたカムキャップ１６０は、図１３に示すように、カムシャフト組付工程まで搬送され、カムシャフトを組み付けたシリンダヘッドに固定される。このため、ＳＨサブアッシ工程からカムシャフト組付工程までカムキャップ１６０を搬送する搬走装置が必要となる。また、カムキャップ１６０をシリンダヘッド１００から取り外してから再び装着するまでの間、カムキャップ１６０及びシリンダヘッド１００はそれぞれ分離して搬送されるため、カムキャップ及びシリンダヘッドの固定面に異物が付着し、両者の組付に支障を来たす恐れがある。

このような不具合は、シリンダヘッドにカムキャップを取り付けたままリテーナコッタ組付工程（ＳＨサブアッシ工程）を行えば、解消される。しかし、上記のように、従来の方法では、カムキャップを取り付けたままリテーナ及びコッタをバルブに組み付けることは困難であった。

本発明の解決すべき課題は、シリンダヘッドにカムキャップを取り付けたまま、シリンダヘッドに挿入したバルブにリテーナ及びコッタを組み付けることができる方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、カムキャップを装着したシリンダヘッドにバルブを組み付けるに際し、シリンダヘッドに挿入されたバルブステムにリテーナ及びコッタを組み付けるための方法であって、シリンダヘッドにバルブスプリングを装着するステップと、リテーナにコッタを載せるステップと、リテーナの軸心を、カムキャップから離反する方向にバルブスプリングの軸心に対してオフセットさせるステップと、リテーナ及びコッタをバルブスプリングの上方から相対的に降下させ、下方に向けて徐々に縮径したリテーナのテーパ状外周面をバルブスプリングの開口部の内周に当接させることで、リテーナの軸心とバルブスプリングの軸心とが一致する方向にリテーナをガイドしながら、リテーナ及びコッタをバルブスプリングの上に載置するステップと、リテーナ及びコッタを上方から押圧してバルブステムに装着するステップとを経て行われるリテーナコッタ組付方法を提供する。

このように、本発明のリテーナコッタ組付方法では、リテーナ及びコッタをバルブスプリングの上方から降下させる際、リテーナの軸心とバルブステムの軸心とをオフセットさせることで、リテーナとカムキャップとの干渉を回避できる。また、リテーナに形成されたテーパ状外周面をバルブスプリングの開口部の内周に当接させることにより、リテーナ及びバルブスプリングの軸心が一致する方向にリテーナがガイドされ、リテーナ及びコッタをバルブスプリングの軸心位置に載置することができる。従って、上記の方法によれば、シリンダヘッドにカムキャップを装着した状態であっても、カムキャップと干渉することなくリテーナ及びコッタをバルブスプリングの軸心位置に載置することができる。

上記の方法において、リテーナ及びコッタを上方から押圧するにあたり、図１７に示すようにリテーナ押圧部材２３３’とカムキャップ１６０とが軸方向で干渉すると（Ｐ部参照）、リテーナ１３１を押圧することができない。例えば、図１８に示すように、外径寸法の小さいリテーナ押圧部材２３３’’を用いれば、カムキャップ１６０との干渉を回避することは可能であるが、リテーナ押圧部材２３３’’自身の強度が低下すると共に、リテーナ押圧部材２３３’’によるリテーナ１３１の押圧面積が小さくなるため、押圧力が不足する恐れがある。そこで、カムキャップ１６０と干渉する領域を除去したリテーナ押圧部材を用いれば、リテーナ押圧部材の強度の低下や押圧面積の縮小を抑えつつ、押圧具とカムキャップとの干渉を確実に回避できる（図５参照）。

以上のように、本発明のリテーナコッタ組立方法によれば、シリンダヘッドにカムキャップを取り付けたまま、シリンダヘッドに挿入したバルブにリテーナ及びコッタを装着することができる。

（ａ）は、バルブスプリングの上にリテーナ及びコッタを載置する様子を示す軸方向断面図であり、（ｂ）は同平面図である。バルブスプリングの上にリテーナ及びコッタを載置する様子を示す断面図である。リテーナコッタ圧入装置の断面図である。押圧具の断面図である。（ａ）はリテーナ押圧部材の軸方向断面図であり、（ｂ）は同平面図である。リテーナコッタ圧入工程を示す断面図である。リテーナコッタ圧入工程を示す断面図である。押圧具による圧入手順を示す断面図である。押圧具による圧入手順を示す断面図である。押圧具による圧入手順を示す断面図である。押圧具による圧入手順を示す断面図である。シリンダヘッドにバルブを組み付けた状態を示す断面図である。エンジンの組付ラインの平面図である。シリンダヘッドのサブアッシ工程のブロック図である。シリンダヘッド及びカムキャップの断面図である。バルブスプリング及びカムキャップの平面図（上面視）である。リテーナ押圧部材とカムキャップが干渉する様子を示す平面図である。小径なリテーナ押圧部材でリテーナを押圧する様子を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、図１４に示すシリンダヘッドのサブアッシ工程のうち、リテーナコッタ組付工程を示している。このサブアッシ工程に搬入されるシリンダヘッド１００には、カムキャップ１６０が装着されている。シリンダヘッド１００のバルブガイド１２０の内周にはバルブ１１０のバルブステム１１１が挿入され、バルブガイド１１０から上方に飛び出したバルブステム１１１の外周にスプリングシート１５０、ステムオイルシール１２１、及びバルブスプリング１４０が装着される。

以下、本発明の一実施形態に係るリテーナコッタ組付方法を説明する。まず、リテーナ１３１にコッタ１３２を載せる。リテーナ１３１は、図１に示すように、下方へ向けて漸次縮径したテーパ状内周面１３１ａと、同じく下方へ向けて漸次縮径したテーパ状外周面１３１ｂと、テーパ状外周面１３１ｂの上端部から外径側に水平に延びたスプリング受け面１３１ｃとを有する。コッタ１３２は、略円筒形の部材を中心軸に沿って２分割した一対の部材からなり、円筒状内周面１３２ａと、円筒状内周面から内径向きに突出した環状の凸部１３２ｂと、リテーナ１３１のテーパ状内周面１３１ａと嵌合するテーパ状外周面１３２ｃとを有する。コッタ１３２をリテーナ１３１の内周に配すると、コッタ１３２同士が互いに当接すると共に、コッタ１３２のテーパ状外周面とリテーナ１３１のテーパ状内周面１３１ａとが嵌合し、これによりコッタ１３２がリテーナ１３１の内周に保持される。

次に、リテーナ１３１及びコッタ１３２をバルブスプリング１４０の上方から降下させる。このとき、図１に示すように、リテーナ１３１の軸心Ｍとバルブステム１１１の軸心Ｎとを、リテーナ１３１がカムキャップ１６０から離反する方向にオフセットさせることにより、リテーナ１３１とカムキャップ１６０との干渉を回避できる。

リテーナ１３１及びコッタ１３２の降下を進めて、リテーナ１３１をバルブスプリング１４０に当接させる。このとき、リテーナ１３１のテーパ状外周面１３１ｂが、バルブスプリング１４０の上端開口部の内周に当接することにより、リテーナ１３１がバルブスプリング１４０の軸心Ｎ側にガイドされる（図２参照）。また、リテーナ１３１及びコッタ１３２がバルブスプリング１４０に当接することで、バルブスプリング１４０に振動が発生する。この振動により、リテーナ１３１を、途中で引っかかることなくバルブスプリング１４０の軸心位置まで確実に移動させることができる。そして、リテーナ１３１がバルブスプリング１４０の上端開口部に嵌り込んだら、リテーナ１３１のスプリング受け面１３１ｃとバルブスプリング１４０の上端開口部とが当接し、載置が完了する。このとき、リテーナ１３１の軸心Ｍ及びバルブスプリング１４０の軸心Ｎは一致している。

上記のようにしてバルブスプリング１４０の上にリテーナ１３１及びコッタ１３２を載置したら、シリンダヘッド１００がリテーナコッタ圧入工程に搬送される。

このリテーナコッタ圧入工程で使用されるリテーナコッタ圧入装置２００は、図３に示すように、シリンダヘッド１００を位置決めする位置決め部２２０と、リテーナ１３１及びコッタ１３２を上方から押圧する押圧具２３０と、シリンダヘッド１００を昇降させる昇降手段（図示省略）とを有する。位置決め手段２２０は下方に突出した位置決めピン２２１を有し、本実施形態では、シリンダヘッド１００のプラグ穴１０３に嵌合する位置決めピン２２１が、プラグ穴１０３と同数だけ設けられる。

押圧具２３０は、図４に示すように、バルブステム１１１と略同径をなしたガイドピン２３１と、ガイドピン２３１の外周に配された円筒状のコッタ押圧部材２３２と、コッタ押圧部材２３２の外周に配された略円筒状のリテーナ押圧部材２３３とを有する。押圧具２３０は、自身の軸心Ｌ方向（本実施形態では鉛直方向）で全体が昇降可能であると共に、ガイドピン２３１、コッタ押圧部材２３２、及びリテーナ押圧部材２３３は互いに摺動可能に設けられ、軸心Ｌ方向で相対移動可能とされる。

リテーナ押圧部材２３３は、図５に示すように、カムキャップ１６０と干渉する領域を除去した形状を成している。具体的には、全体として略中空円筒形状を成し、図５（ｂ）に示す上面視でカムキャップ１６０と重なる部分を切り欠いている。リテーナ押圧部材２３３の切り欠き部２３３ａは、少なくともカムキャップ１６０と干渉し得る軸方向領域において形成される。このようにリテーナ押圧部材２３３に切り欠き部２３３ａを設けることにより、リテーナ押圧部材２３３の強度の低下や、リテーナ１３１を押圧する面積の縮小を招くが、除去されるのはカムキャップ１６０との干渉を回避する最小限の領域だけであるため、例えばリテーナ押圧部材の外径を小さくする場合（図１８参照）と比べて、リテーナ押圧部材２３３の強度の低下や押圧面積の縮小を抑えることができる。また、切り欠き部２３３ａを設けることにより、リテーナ押圧部材２３３の内孔の位置や形状等は変わらない。従って、切り欠き部２３３ａを設けない場合と同様に、リテーナ押圧部材２３３の内孔に円筒形状のコッタ押圧部材２３２をバルブ１００と同軸上に配することができるため、コッタ押圧部材２３２によりコッタ１３２の上端面の全周をバランスよく押圧することができる。

このリテーナコッタ圧入工程では、まず、パレット２１０に載置されたシリンダヘッド１００がリテーナコッタ圧入装置２００内に搬入された後、パレット２１０及びシリンダヘッド１００が昇降手段により持ち上げられ（図３の矢印参照）、シリンダヘッド１００のプラグ穴１０３に位置決めピン２２１が嵌合挿入される（図６参照）。これにより、シリンダヘッド１００がリテーナコッタ圧入装置２００内で所定位置に位置決めされる。その後、シリンダヘッド１００、パレット２１０、及び位置決め部２２０を一体にチルトさせ、押圧具２３０の軸心Ｌとバルブ１１０の軸心Ｎとを一致させる（図７参照）。図示例では、押圧具２３０の軸心Ｌが鉛直方向に設けられており、上記のチルトによりバルブ１１０の軸心Ｎが鉛直方向とされる。

この状態で、押圧具２３０を上方から降下させ、リテーナ１３１及びコッタ１３２を鉛直方向上方から押圧することで、リテーナ１３１及びコッタ１３２をバルブステム１１１に圧入する。この押圧具２３０による圧入手順を図８〜図１１を用いて説明する。尚、こられの図は、リテーナ押圧部材２３３のうち、切り欠き部２３３ａを含まない軸方向断面を示している。

まず、押圧具２３０全体を降下させ、リテーナ押圧部材２３３の下端部をリテーナ１３１の上端面に当接させ、バルブスプリング１４０の弾性力に抗してリテーナ１３１を押し下げる。さらに押圧具２３０を降下させ、ガイドピン２３１をコッタ１３２の内周に挿入してコッタ１３２を外径側に押し広げながら、コッタ押圧部材２３２でコッタ１３２の上端面を押圧する（図８参照）。さらに押圧具２３０を降下させてリテーナ１３１及びコッタ１３２を押し下げられ、コッタ１３２の内周面の凸部１３２ｂがバルブステム１１１に設けられた環状溝１１１ａを越えて下方に配される（図９参照）。

その後、押圧具２３０を上昇させると、リテーナ１３１がバルブスプリング１４０の弾性力により持ち上げられる。これに伴って、リテーナ１３１の内周面とテーパ嵌合したコッタ１３２が、内径向きの力を受けながら持ち上げられる。コッタ１３２の凸部１３２ｂがバルブステム１１１の環状溝１１１ａの位置に達したら、両者が嵌合する（図１０参照）。さらに押圧具２３０を上昇させると、コッタ１３２とバルブステム１１１とが軸方向に係合した状態でリテーナ１３１のみが上昇し、リテーナ１３１のテーパ状内周面１３１ａとコッタ１３２のテーパ状外周面１３２ｃとがテーパ嵌合する（図１１参照）。これにより、リテーナ１３１の上昇が規制され、リテーナ１３１とシリンダヘッド１００（スプリングシート１５０）との間にバルブスプリング１４０が圧縮状態で保持される。以上により、リテーナ１３１及びコッタ１３２の組付が完了する。

１００シリンダヘッド
１１０バルブ
１１１バルブステム
１３１リテーナ
１３２コッタ
１４０バルブスプリング
１５０スプリングシート
１６０カムキャップ
２００リテーナコッタ圧入装置
２３０押圧具
２３１ガイドピン
２３２コッタ押圧部材
２３３リテーナ押圧部材

Claims

カムキャップを装着したシリンダヘッドにバルブを組み付けるに際し、シリンダヘッドに挿入されたバルブステムにリテーナ及びコッタを組み付けるための方法であって、
シリンダヘッドにバルブスプリングを装着するステップと、
リテーナにコッタを載せるステップと、
リテーナの軸心を、カムキャップから離反する方向にバルブスプリングの軸心に対してオフセットさせるステップと、
リテーナ及びコッタをバルブスプリングの上方から相対的に降下させ、下方に向けて徐々に縮径したリテーナのテーパ状外周面をバルブスプリングの開口部の内周に当接させることで、リテーナの軸心とバルブスプリングの軸心とが一致する方向にリテーナをガイドしながら、リテーナ及びコッタをバルブスプリングの上に載置するステップと、
リテーナ及びコッタを上方から押圧してバルブステムに装着するステップとを経て行われるリテーナコッタ組付方法。
カムキャップと干渉する領域を除去した押圧具で、リテーナ及びコッタを上方から押圧してバルブステムに装着する請求項１記載のリテーナコッタ組付方法。