JP2016160821A - シムの取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロッカアームとシムとを一体的に取り扱うことが可能なシムの取付方法を提供する。
【解決手段】車両用エンジン５が備えるバルブステム１２に対してシム６０を取り付けるシム６０の取付方法であって、ロッカアーム４０が備える一対の側壁部４６Ａ，４６Ｂのうち、一方の側壁部４６Ａに取り付けられたクリップ８０と他方の側壁部４６Ｂによってシム６０を挟持する挟持工程と、挟持工程の後に行われ、シム６０に設けられた嵌合凹部６１にバルブステム１２の上端部１２Ａを嵌合させるシム取付工程と、を備え、シム取付工程では、上端部１２Ａによって嵌合凹部６１の底面６１Ａを押圧し、ロッカアーム４０及びクリップ８０をシム６０に対して嵌合凹部６１の開口側に相対変位させることで、クリップ８０と他方の側壁部４６Ｂによるシム６０の挟持を解除することに特徴を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、シムの取付方法に関する。

従来、車両用エンジンにおいて、カムからの押圧力をバルブに伝達するロッカアームが知られている（例えば、特許文献１）。ロッカアームは、カムに当接するローラ（回動部）を備えている。また、バルブのバルブステムにシムが取り付けられる構成のものが知られている。シムは、バルブステムとロッカアームの間に介在されるスペーサの機能を有している。異なる厚さを有する複数のシムから、適切なシムを選択し、取り付けることで、カムとローラの間のクリアランスを調整することができる。また、ロッカアームとシムとを互いに当接させることで、ロッカアームに当接する際の摩耗対策（熱処理など）をシムに施せばよく、バルブステムに摩耗対策を施す場合と比べて容易に対策を施すことができる。

特開２００８−０７５４８２号公報

ところで、車両用エンジンの組み立て手順としては、バルブステムを組み付けた後、ロッカアーム及びシムを組み付けることが一般的である。このため、ロッカアームとシムとは同じ工程で組み付けることが多く、ロッカアームとシムとを一体的に取り扱うことが可能な取付方法が求められる。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ロッカアームとシムとを一体的に取り扱うことが可能なシムの取付方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、車両用エンジンが備えるバルブステムに対してシムを取り付けるシムの取付方法であって、ロッカアームが備える一対の側壁部のうち、一方の側壁部に取り付けられたクリップと他方の側壁部によって前記シムを挟持する挟持工程と、前記挟持工程の後に行われ、前記シムに設けられた嵌合凹部に前記バルブステムの一端部を嵌合させるシム取付工程と、を備え、前記シム取付工程では、前記一端部によって前記嵌合凹部の底面を押圧し、前記ロッカアーム及び前記クリップを前記シムに対して前記嵌合凹部の開口側に相対変位させることで、前記クリップと前記他方の側壁部による前記シムの挟持を解除することに特徴を有する。

本発明によれば、挟持工程において、シムが挟持される。この結果、ロッカアームとシムとを一体的に取り扱うことができる。そして、シム取付工程においては、クリップと他方の側壁部によるシムの挟持が解除される。これにより、バルブステムにシムが取り付けられた状態では、シムの変位がクリップによって制限されることがなく、ロッカアームの動作に影響を与える事態を抑制することができる。具体的に説明すると、エンジン作動時には、ロッカアームとシムとが互いに摺動する。仮にクリップによってシムの変位が制限されている場合には、ロッカアームとシムとが摺動した際の摩擦が大きくなる。本発明では、クリップによるシムの挟持が解除されるため、ロッカアームとシムとが摺動する際にシムがある程度自由に変位することができ、摩擦を低減することができる。

また、前記シムは、前記クリップの前記相対変位の方向に向かうにつれて前記一方の側壁部側に傾斜するテーパ面を有し、前記シム取付工程では、前記相対変位に伴って、前記シムに対する前記クリップの当接部が前記テーパ面に押圧されることで、前記一方の側壁部側に変位するものとすることができる。テーパ面によってクリップの当接部が変位されることで、クリップと他方の側壁部によるシムの挟持をより確実に解除することができる。

本発明によれば、ロッカアームとシムとを一体的に取り扱うことが可能なシムの取付方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用エンジンを示す断面図 図１においてクリップ付近を拡大した図 ロッカアームを示す断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した図に対応） 挟持工程を示す断面図 ロッカアームを示す断面図（図２のＶ−Ｖ線で切断した図に対応） テーパ面によって当接部が押圧されている状態を示す断面図 シム取付工程を示す断面図 挟持工程を示す断面図（図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した図に対応） バルブ受け面とシムが互いに当接した状態を示す断面図

本発明の一実施形態を図１ないし図９によって説明する。本実施形態の車両用エンジン５は、図１に示すように、シリンダヘッド１と、シリンダヘッド１の上部に取り付けられるカムハウジング１７と、動弁装置２０と、を少なくとも備えている。シリンダヘッド１には、吸気ポート３を開閉する吸気バルブ１０と、排気ポートを開閉する排気バルブ（図示せず）と、がそれぞれ取り付けられている。以下、吸気バルブ１０及びこの吸気バルブ１０を開閉する吸気側の動弁装置２０について詳しく説明する。なお、排気バルブ及び排気側の動弁装置については、吸気側と同様の構成である。

吸気バルブ１０は、円板状の弁部材１１と、この弁部材１１の上面から上方に延びる丸棒状のバルブステム１２と、を備えている。弁部材１１は、シリンダヘッド１に設けられてシリンダ（図示せず）の内部空間と連通する吸気通路２に配され、シリンダと吸気通路２とを連通する吸気ポート３を開閉可能となっている。バルブステム１２は、吸気通路２の外壁を貫通しており、弁部材１１側とは逆側の端部が外側（図１の上側）に突出している。

バルブステム１２の上端付近には、円板状のスプリングリテーナ１３が取り付けられている。シリンダヘッド１の外面（上面）とスプリングリテーナ１３との間には、バルブスプリング１４が自然長よりも圧縮された状態で組み込まれている。このバルブスプリング１４の弾性力によって、吸気バルブ１０は、ロッカアーム４０側（図１の上側）に付勢され、弁部材１１が吸気ポート３を閉塞するように付勢されている。

動弁装置２０は、吸気バルブ１０の開閉を行うものとされる。動弁装置２０は、カム３１を有するカムシャフト３０と、ロッカアーム４０と、ピボット５０と、を備えている。ロッカアーム４０は、カム３１の回転に従って揺動し、カム３１の回転運動を上下運動に変換して吸気バルブ１０に伝達する部材である。ピボット５０は、ロッカアーム４０の揺動支点を支える部材であり、例えば、カムハウジング１７に取り付けられている。なお、ピボット５０の代わりにラッシュアジャスタが設けられていてもよい。

カムシャフト３０は、中空の丸棒であって、バルブステム１２の先端からやや離れた位置に、バルブステム１２に対して垂直に配置され、カムハウジング１７とカムキャップ（図示せず）との間で回動可能に支持されている。カムシャフト３０には、カム３１が固定されている。カム３１は、正面視略卵形状をなす板状のカムであって、カムシャフト３０を挿通するためのシャフト孔３２を備えている。シャフト孔３２は、カム３１の一方の板面から他方の板面まで貫通する貫通孔である。カム３１は、カムシャフト３０に固定され、カムシャフト３０と共に回転可能となっている。カム３１は、回転中心（シャフト孔３２の中心）から外周面までの距離が一定の円形であるベース円部３３と、回転中心（シャフト孔３２の中心）から外周面までの距離がベース円部３３よりも大きなカムノーズ部（図示せず）とを有している。

ロッカアーム４０は、カム３１の回転軸と直交する方向（図１の左右方向）に長い形状をなし、カム３１とバルブステム１２との間に配されている。ロッカアーム４０は、ローラ４９と、ローラ４９を回転可能に保持するアーム本体４１と、を備えている。アーム本体４１の一端部は、ピボット５０に揺動可能に支持される揺動支点部４２とされる。一方、アーム本体４１の他端部は、シム６０を介して吸気バルブ１０に当接するバルブ当接部４４とされる。

シム６０は、バルブステム１２とバルブ当接部４４の間に介在されるスペーサ部材である。シム６０は、厚さの異なる複数のシムのうち、適切なものが選択される。シム６０の厚さを調整することで、カム３１とローラ４９の間のクリアランスＳ１を調整することができる。なお、本実施形態のようなバルブステム１２に取り付けられるシム６０は、ステムキャップやステムエンドキャップとも呼ばれる。

揺動支点部４２は、ピボット５０の先端形状に倣う形状をなしており、その下面には、球状凹部４３（図１において破線で示す）が形成されている。球状凹部４３には、ピボット５０の先端部５１が嵌合される。バルブ当接部４４の下面は、図９に示すように、シム６０に当接するバルブ受け面４５とされる。バルブ受け面４５は、シム６０側にわずかに突き出す曲面とされる。

アーム本体４１は、図７に示すように、ローラ４９を挟む形で対向配置される一対の側壁部４６Ａ、４６Ｂを有している。各側壁部４６Ａ，４６Ｂは、ローラ４９の回転軸に対して垂直に配されている。一対の側壁部４６Ａ、４６Ｂの間には、支持軸４７が渡されている。支持軸４７の両端部は、各側壁部４６Ａ，４６Ｂに形成された貫通孔４８（図１参照）にそれぞれ圧入されている。支持軸４７には、図示しない軸受（ニードルベアリングなど）を介してローラ４９が回転自在に装着されている。ローラ４９の上端は、側壁部４６Ａ，４６Ｂの上面よりも高い位置に配されている。これにより、ローラ４９は、その上端において、カム３１の外周面に当接するものとされる。

本実施形態では、カム３１のベース円部３３がローラ４９に対向している状態（ベース状態）では、吸気バルブ１０はバルブスプリング１４の付勢力により上方向に付勢され、閉状態（弁部材１１が吸気ポート３を塞いだ状態）となる。また、カム３１のカムノーズ部がローラ４９に当接している状態（リフト時）には、カム３１によりロッカアーム４０が押し下げられる。これに伴い、バルブ当接部４４により、吸気バルブ１０が押し下げられ、吸気バルブ１０が開状態となる。

図７に示すように、シム６０は、一対の側壁部４６Ａ、４６Ｂの間に配されている。図３に示すように、ロッカアーム４０の一対の側壁部４６Ａ、４６Ｂのうち、一方の側壁部４６Ａには、クリップ８０が取り付けられている。このクリップ８０は、例えば、合成樹脂や金属によって構成され、シム６０をロッカアーム４０に固定する機能を担っている。これにより、ロッカアーム４０とシム６０とを一体的に取り扱うことができる。また、シム６０がバルブステム１２に取り付けられた状態では、図７に示すように、クリップ８０からシム６０が取り外される構成となっている。

次に、シム６０及びクリップ８０の構成について説明する。保持部材であるクリップ８０は、図３に示すように、全体として側壁部４６Ａの外側（図２の下側）に開口された形状をなしており、弾性的に撓み変形が可能な形状をなしている。クリップ８０は、側壁部４６Ａの内側に配されシム６０に当接する当接部８１と、側壁部４６Ａに係止する一対の係止部８２，８３と、係止部８２と当接部８１とを連結する連結部８４と、係止部８３と当接部８１とを連結する連結部８５と、を有している。側壁部４６Ａにおけるシム６０と反対側の面には、図２に示すように、正面視において方形状をなす凹部５２，５３が形成されている。凹部５２には、係止部８２の先端に形成された係止突部８２Ａが嵌合されており、凹部５３には、係止部８３の先端に形成された係止突部８３Ａが嵌合されている。

また、側壁部４６Ａの下面には、下方に開口された溝部５４が形成されている。溝部５４には連結部８４が嵌合される。また、側壁部４６Ａにおいてローラ４９から遠い側の端面５５には、溝部５６が形成されている。溝部５６には連結部８５が嵌合される。当接部８１は、図３に示すように、側壁部４６Ｂに向けて突き出す湾曲形状をなしており、側壁部４６Ｂ側に開口された取付凹部８１Ａを有している。取付凹部８１Ａは、シム６０の一部（中間部）が嵌合可能となっている。当接部８１は、側壁部４６Ａとの間に隙間を空けて配されている。これにより、当接部８１は、側壁部４６Ａ側に弾性的に撓み変形が可能となっている。なお、クリップ８０は、側壁部４６Ｂに対して、例えば、下方から組み付けることができる。

シム６０は、略円柱状をなしており、その下面には、図７に示すように、嵌合凹部６１が形成されている。嵌合凹部６１にバルブステム１２の上端部１２Ａ（一端部）を嵌合させることで、シム６０がバルブステム１２の上端部１２Ａに取り付けられる構成となっている。また、嵌合凹部６１の直径は、バルブステム１２の外径よりもわずかに大きく設定されている。このため、バルブステム１２に取り付けられた状態のシム６０は、水平方向においてわずかに変位可能となっている。

図７に示すように、シム６０はバルブ当接部４４との当接面（上面）を有する上端部６２と、上端部６２よりも直径が小さい中間部６３と、下方に向かうにつれて直径が大きくなるテーパ部６４と、中間部６３よりも直径が小さい下端部６５と、を備えている。クリップ８０の取付凹部８１Ａは、中間部６３の外周面に倣う形状をなしている。これにより、図４に示すように、取付凹部８１Ａに中間部６３を嵌合させることができる。テーパ部６４において、側壁部４６Ａ側の外周面は、下側に向かうにつれて、側壁部４６Ａ側に傾斜するテーパ面６４Ａとされる。テーパ部６４の直径の最小値（テーパ部６４の上端の直径）は、中間部６３の直径と同じ値で設定されている。また、テーパ部６４の直径の最大値（テーパ部６４の下端の直径）は、中間部６３の直径よりも大きい値で設定されている。上端部６２の直径は、例えば、テーパ部６４の下端の直径と同じ値で設定されている。なお、上端部６２の直径は、テーパ部６４の下端の直径よりも大きい値で設定されていてもよい。

また、図３に示すように、平面視において、当接部８１における側壁部４６Ｂ側の端部と側壁部４６Ｂとの対向間隔Ｌ１は、中間部６３における側壁部４６Ａ側の端部からテーパ部６４（又は上端部６２）における側壁部４６Ｂ側の端部までの長さＬ２よりも小さく設定されている。そして、取付凹部８１Ａにおける側壁部４６Ａ側の端部と側壁部４６Ｂとの対向間隔Ｌ３は、長さＬ２とほぼ同じ値（又は長さＬ２よりもわずかに小さい値）で設定されている。また、図７に示すように、下端部６５の直径Ｄ５は、対向間隔Ｌ３よりも小さい値で設定されている。

次に、シム６０の取付方法について説明する。シム６０の取付方法は、クリップ８０によってシム６０をロッカアーム４０に固定する挟持工程と、シム６０をバルブステム１２に取り付けるシム取付工程と、を備える。

（挟持工程）
挟持工程では、図３及び図８に示すように、シム６０の中間部６３とクリップ８０の当接部８１とを同じ高さに配し、当接部８１と側壁部４６Ｂの間にロッカアーム４０の一端側（図３の右側）からシム６０を挿入する。ここで、図３に示すように、当接部８１におけるロッカアーム４０一端側の面８１Ｂは、シム６０の挿入方向（図３の左側）に向かうにつれて、側壁部４６Ａから遠ざかる傾斜面とされる。これにより、シム６０の挿入過程では、中間部６３の外周面によって押圧された当接部８１が側壁部４６Ａ側に撓み変形する。この結果、当接部８１と側壁部４６Ｂの対向間隔が大きくなり、当接部８１と側壁部４６Ｂの間にシム６０の中間部６３を挿入することができ、中間部６３を取付凹部８１Ａに嵌合させることが可能となる。

中間部６３が取付凹部８１Ａに嵌合された状態では、図４に示すように、取付凹部８１Ａの内面が中間部６３の外周面に当接し、図５に示すように、上端部６２と側壁部４６Ｂ（他方の側壁部）とが当接した状態となる。これにより、クリップ８０の当接部８１と、側壁部４６Ｂによってシム６０が挟持された状態となる。また、この状態では、上端部６２は、上下方向においてバルブ当接部４４との間に隙間Ｓ２を空けて配されている。なお、上下方向における隙間Ｓ２の大きさは、図５に示すように、上下方向における中間部６３とテーパ部６４の高さを合計した値Ｔ１よりも大きく設定されている。

（シム取付工程）
次に、ロッカアーム４０をピボット５０に取り付け、シム６０をバルブステム１２の上端部１２Ａに取り付ける。シム６０を取り付ける際には、図６に示すように、シム６０の嵌合凹部６１にバルブステム１２の上端部１２Ａを嵌合させ、その後、ロッカアーム４０をバルブステム１２側（下側）に押し付けるようにする。これにより、上端部１２Ａによって、嵌合凹部６１の底面６１Ａが押圧され、ロッカアーム４０及びクリップ８０がシム６０に対して、バルブステム１２側（下側、嵌合凹部６１の開口側）に相対変位する。ここで、テーパ面６４Ａは、中間部６３の下方に配されており、クリップ８０の変位の方向（下側、クリップの相対変位の方向）に向かうにつれて側壁部４６Ａ側（一方の側壁部側）に傾斜する傾斜面とされる。

これにより、クリップ８０の下方への変位に伴って、当接部８１がテーパ部６４のテーパ面６４Ａに押圧され、側壁部４６Ａ側に撓み変位する。そして、図７に示すように、当接部８１がシム６０の下端部６５に達すると、テーパ面６４Ａによる当接部８１の押圧が解除され、当接部８１が初期状態に復帰する。これにより、当接部８１が下端部６５と同じ高さに配され、クリップ８０と側壁部４６Ｂによるシム６０の挟持が解除された状態となる。また、この状態では、図９に示すように、シム６０の上面がバルブ受け面４５に当接されている。

本発明によれば、挟持工程において、シム６０が挟持される。この結果、ロッカアーム４０とシム６０とを一体的に取り扱うことができる。そして、シム取付工程においては、クリップ８０と他方の側壁部４６Ｂによるシム６０の挟持が解除される。これにより、バルブステム１２にシム６０が取り付けられた状態では、シム６０の動きがクリップ８０によって制限されることがなく、ロッカアーム４０の動作に影響を与える事態を抑制することができる。

具体的に説明すると、本実施形態では、嵌合凹部６１の直径が、バルブステム１２の外径よりもわずかに大きく設定されており、バルブステム１２に取り付けられた状態のシム６０は、水平方向においてわずかに変位可能となっている。エンジン作動時には、ロッカアーム４０のバルブ受け面４５とシム６０とが互いに摺動する。仮にクリップ８０によってシム６０の動きが制限されている場合には、バルブ受け面４５がシム６０に摺動した際の摩擦が大きくなる。本実施形態では、シム６０がバルブステム１２に取り付けられる過程で、クリップ８０によるシム６０の保持が解除されるため、シム６０の水平方向の変位がクリップ８０によって制限されることがない。このため、バルブ受け面４５とシム６０とが摺動する際にシム６０がある程度自由に変位することができ、摩擦を低減することができる。

また、シム６０は、テーパ面６４Ａを有し、シム取付工程では、クリップ８０の変位に伴って、シム６０に対するクリップ８０の当接部８１がテーパ面６４Ａに押圧されることで、側壁部４６Ａ側に変位するものとされる。テーパ面６４Ａによってクリップ８０の当接部８１が変位されることで、クリップ８０と他方の側壁部４６Ｂによるシム６０の挟持をより確実に解除することができる。

また、一般的にシム６０は小さい部品であり、組み付け忘れについては、特に留意する必要がある。本実施形態では、挟持工程において、ロッカアーム４０にシム６０を取り付けておけば、次のシム取付工程において、ロッカアーム４０の組み付けと同時にシム６０をバルブステム１２に取り付けることができる。つまり、本実施形態では、シム取付工程でシム６０の組み付け状況を確認できることに加え、シム取付工程の前工程である挟持工程においてもシム６０が取り付けられていることを確認でき、シム６０の組み付け忘れをより確実に抑制することができる。また、本実施形態では、クリップ８０の当接部８１が弾性的に撓み変形可能となっており、当接部８１を撓み変形させることで、シム６０を当接部８１と側壁部４６Ｂの間に容易に挿入することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、ロッカアーム４０とクリップ８０が別体であるものを例示したが、これに限定されない。ロッカアーム４０とクリップ８０が一体的に設けられていてもよい。
（２）上記実施形態では、シム取付工程において、クリップ８０を下方に変位させることで、クリップ８０と側壁部４６Ｂによるシム６０の挟持が解除される構成としたが、これに限定されない。シム取付工程におけるクリップ８０の変位方向は、嵌合凹部６１に対するバルブステム１２の嵌合方向（バルブステム１２の長手方向に沿う方向）と反対方向であればよい。

５…車両用エンジン、１２…バルブステム、１２Ａ…上端部（バルブステムの一端部）、４０…ロッカアーム、４６Ａ…側壁部（一方の側壁部）、４６Ｂ…側壁部（他方の側壁部）、６０…シム、６１…嵌合凹部、６１Ａ…嵌合凹部の底面、６４Ａ…テーパ面、８０…クリップ、８１…当接部

Claims (2)

1. 車両用エンジンが備えるバルブステムに対してシムを取り付けるシムの取付方法であって、
   ロッカアームが備える一対の側壁部のうち、一方の側壁部に取り付けられたクリップと他方の側壁部によって前記シムを挟持する挟持工程と、
   前記挟持工程の後に行われ、前記シムに設けられた嵌合凹部に前記バルブステムの一端部を嵌合させるシム取付工程と、を備え、
   前記シム取付工程では、前記一端部によって前記嵌合凹部の底面を押圧し、前記ロッカアーム及び前記クリップを前記シムに対して前記嵌合凹部の開口側に相対変位させることで、前記クリップと前記他方の側壁部による前記シムの挟持を解除するシムの取付方法。
2. 前記シムは、前記クリップの前記相対変位の方向に向かうにつれて前記一方の側壁部側に傾斜するテーパ面を有し、
   前記シム取付工程では、前記相対変位に伴って、前記シムに対する前記クリップの当接部が、前記テーパ面に押圧されることで前記一方の側壁部側に変位する請求項１に記載のシムの取付方法。

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