JP2018155196A - ラッシュアジャスタ - Google Patents

Abstract

【課題】バルブの閉じ渋りを抑制することが可能なラッシュアジャスタを提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、プランジャと、前記プランジャを摺動可能に収納し、前記プランジャの底面とともに作動油を貯留する油室を区画するボディと、前記摺動方向における前記ボディの端部に取り付けられ、端部が前記プランジャの外周面と対向するキャップと、を具備し、前記プランジャの外周面と前記ボディの内壁との間の隙間は、前記油室から外部へと前記作動油が流れる通路として機能し、前記キャップは、前記作動油の温度が所定の温度より低い場合に、前記キャップの端部と前記プランジャの外周面との間の距離が大きくなるように変形する形状記憶合金で形成されているラッシュアジャスタである。【選択図】図３

Description

本発明はラッシュアジャスタに関する。

内燃機関において、カムがロッカーアームを押圧すると、ロッカーアームがバルブを押し下げ、バルブが開弁する。バルブとロッカーアームとのクリアランスを調節するために、油圧式ラッシュアジャスタを用いることがある。ラッシュアジャスタは、ボディと、ボディ内で摺動するプランジャとを有する（例えば特許文献１）。

特開２０１３−２３４６３１号公報

しかし、バルブが高温になることで熱膨張し、バルブの閉じ渋りが発生することがある。特に内燃機関の急速暖気を行う際には閉じ渋りが発生しやすい。そこで、バルブの閉じ渋りを抑制することが可能なラッシュアジャスタを提供することを目的とする。

上記目的は、プランジャと、前記プランジャを摺動可能に収納し、前記プランジャの底面とともに作動油を貯留する油室を区画するボディと、前記摺動方向における前記ボディの端部に取り付けられ、端部が前記プランジャの外周面と対向するキャップと、を具備し、前記プランジャの外周面と前記ボディの内壁との間の隙間は、前記油室から外部へと前記作動油が流れる通路として機能し、前記キャップは、前記作動油の温度が所定の温度より低い場合に、前記キャップの端部と前記プランジャの外周面との間の距離が大きくなるように変形する形状記憶合金で形成されているラッシュアジャスタによって達成できる。

バルブの閉じ渋りを抑制することが可能なラッシュアジャスタを提供できる。

図１は内燃機関を例示する模式図である。 図２はラッシュアジャスタを例示する断面図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）はキャップ付近を拡大した断面図である。

以下、図面を参照して本実施形態のラッシュアジャスタについて説明する。図１は内燃機関１００を例示する模式図である。内燃機関１００は例えば自動車などの車両に搭載されるガソリンエンジンを例とするが、ディーゼルエンジンなどでもよい。内燃機関１００は例えば４気筒エンジンなどの多気筒エンジンとすることができる。図１には１つの気筒を図示している。また、車両は内燃機関１００とともに、モータを備えるハイブリッド車両でもよい。

図１に示すように、内燃機関１００はシリンダブロック１０およびシリンダヘッド１１を備える。シリンダヘッド１１はシリンダブロック１０の上に取り付けられ、シリンダブロック１０内にはシリンダ１０ａが形成される。シリンダ１０ａ内にはピストン１９が摺動可能に配置されている。コンロッド２０の一端はピストン１９に連結され、他端はクランクシャフト２２に連結されている。

シリンダヘッド１１には、吸気ポート１２、吸気バルブ１３、排気ポート１４、排気バルブ１５、２つのラッシュアジャスタ１６、および点火プラグ２６が設けられている。吸気バルブ１３は吸気ポート１２を開閉する。排気バルブ１５は排気ポート１４を開閉する。

吸気ポート１２には燃料噴射弁２４が設けられ、さらに上流側には、例えば不図示のエアクリーナ、エアフローメータ、およびスロットルバルブなどを設けてもよい。排気ポート１４の下流側には、排気を浄化する触媒およびフィルタなどを設けてもよい。燃料噴射弁２４は、燃料を噴射する。吸気バルブ１３が開弁することで、燃料と空気との混合気はシリンダ１０ａ内に導入される。点火プラグ２６の先端はシリンダ１０ａ内に位置している。点火プラグ２６により、混合気は点火され燃焼する。このとき、ピストン１９はシリンダ１０ａ内で上下に往復運動し、クランクシャフト２２が回転する。

ラッシュアジャスタ１６、ロッカーアーム１７およびカム１８は、吸気バルブ１３および排気バルブ１５に対応して２つずつ設けられている。吸気バルブ１３および排気バルブ１５のそれぞれは、不図示のバルブスプリングにより閉弁方向に付勢され、ロッカーアーム１７およびカム１８により開閉される。カム１８は回転し、ロッカーアーム１７に作用する。ロッカーアーム１７は、カム１８の駆動力を受けて揺動し、吸気バルブ１３または排気バルブ１５を押圧し、開弁させる。吸気バルブ１３および排気バルブ１５（これらをバルブと総称することがある）は、バルブスプリングの弾性力により閉弁する。

ラッシュアジャスタ１６は例えば油圧式ラッシュアジャスタであり、ロッカーアーム１７を支持することで、ロッカーアーム１７と吸気バルブ１３または排気バルブ１５との間のクリアランスを調整する。

図２はラッシュアジャスタ１６を例示する断面図である。図２に示すように、ラッシュアジャスタ１６はボディ３０およびプランジャ３２を備える。ボディ３０およびプランジャ３２は例えばアルミダイカストなどの金属で形成された、円筒形の部材である。ボディ３０は底面を有し、上部は解放されている。プランジャ３２はボディ３０に収納され、ボディ３０に対して図の上下方向に摺動可能である。プランジャ３２の上端はドーム形状であり、ロッカーアーム１７に接触することができる。また、ボディ３０の上端には、プランジャ３２の抜け落ちを防止するキャップ４２が取り付けられている。キャップ４２は例えばリング状の部材であり、形状記憶合金で形成されている。

ボディ３０の内壁とプランジャ３２の外周面との間、およびキャップ４２の端部とプランジャ３２の外周面との間には、プランジャ３２を囲むリーク通路３３が形成される。後述のように、作動油は、高圧室３０ａからリーク通路３３を通じて外部に排出される。

プランジャ３２の内部には、作動油を貯留する低圧室３２ａが設けられている。ボディ３０とプランジャ３２の底面とは、低圧室３２ａの下側に高圧室３０ａを区画する。高圧室３０ａと低圧室３２ａとは、プランジャ３２の連通路３２ｂにより連通することができる。プランジャ３２に穴３２ｃが設けられ、ボディ３０に穴３０ｂが設けられている。不図示のオイルポンプから吐出される作動油は、穴３０ｂおよび３２ｃを通じて低圧室３２ａに流れ込み、さらに高圧室３０ａへと導入される。

高圧室３０ａには、スプリング３４および３６、リテーナ３８、およびチェックボール４０が設けられている。スプリング３４はボディ３０の底面に配置され、リテーナ３８を介してプランジャ３２に上向きの弾性力を加える。つまりプランジャ３２はスプリング３４により上向きに付勢される。スプリング３６はリテーナ３８の底面に配置され、チェックボール４０に上向きの弾性力を加える。チェックボール４０はプランジャ３２の連通路３２ｂに対向しており、スプリング３６により上向きに付勢される。チェックボール４０が連通路３２ｂから離間すると、高圧室３０ａと低圧室３２ａとが連通し、作動油は高圧室３０ａから低圧室３２ａへ、または低圧室３２ａから高圧室３０ａへと流れることが可能となる。一方、チェックボール４０が連通路３２ｂに接触することで、高圧室３０ａと低圧室３２ａとの連通は遮断される。

図１に示したカム１８がロッカーアーム１７を押圧するとき、押圧力がロッカーアーム１７を介して、ラッシュアジャスタ１６のプランジャ３２に伝達される。このため、プランジャ３２はボディ３０内に進入しようとする。連通路３２ｂがチェックボール４０により遮断されることで、高圧室３０ａから低圧室３２ａへの作動油の流入が抑制される。高圧室３０ａ内の油圧が上昇することにより、プランジャ３２の沈み込みが抑制され、プランジャ３２がロッカーアーム１７に押し付けられる。したがって吸気バルブ１３または排気バルブ１５とロッカーアーム１７との間にクリアランスが発生することが抑制される。このとき、高圧室３０ａ内の作動油は、ボディ３０の内壁とプランジャ３２の外周面との間のリーク通路３３を通り、わずかにラッシュアジャスタの外部に流出し、プランジャ３２はわずかにボディ３０内に進入する。こうした作動油の排出をリークダウンと呼ぶ。

また、カム１８が回転し、ロッカーアーム１７からの押圧力が減少すると、ロッカーアーム１７はプランジャ３２から離れようとする。このときプランジャ３２はスプリング３４の弾性力により押し上げられ、ボディ３０から突出する。このため、ロッカーアーム１７との間にクリアランスが発生することが抑制される。

温度変化などに応じて、バルブの閉じ渋りが発生することがある。吸気バルブ１３および排気バルブ１５は例えば耐熱鋼（ＳＵＨ：Steel Use Heat Resisting）などの金属で形成されている。熱膨張により吸気バルブ１３および排気バルブ１５が伸びると、バルブリフト量がゼロでも吸気ポート１２および排気ポート１４を閉じることができない、いわゆる閉じ渋りが発生する。例えば冷間始動時などには、排気ガスを浄化する触媒を早期に活性化させるため、内燃機関１００の急速な暖気を行うことがある。この場合、吸気バルブ１３および排気バルブ１５はシリンダ１０ａ内の熱などにより急激に加熱され、シリンダヘッド１１などに比べて大きく熱膨張する。この結果、閉じ渋りが発生する恐れがある。本実施形態によれば、キャップ４２が変形することで、閉じ渋りを抑制することができる。

図３（ａ）および図３（ｂ）はキャップ４２付近を拡大した断面図である。図３（ａ）は作動油が高温の例、図３（ｂ）は作動油が低温の例である。なお、高温とは作動油の温度が所定の温度以上であり、低温とは作動油が所定の温度未満であることを意味する。内燃機関１００の急速暖気を行う際、シリンダヘッド１１およびラッシュアジャスタ１６は十分に温まっておらず、油温も低い。一方、高温の排気に接触するバルブは高温になり、大きく熱膨張する。

図３（ａ）に示すように、キャップ４２は、水平に延伸する第１部分４２ａと、ボディ３０の外周面に沿う第２部分４２ｂとを含む。第１部分４２ａは、第２部分４２ｂと直交するように、ボディ３０からプランジャ３２に向けて延伸する。第１部分４２ａの端部４２ｃはプランジャ３２の外周面と対向する。キャップ４２の端部（第１部分４２ａのプランジャ３２に最も近い部分）と、プランジャ３２との間の距離はＤ１である。

図３（ｂ）に示すように、作動油の温度（油温）が所定の温度より低くなるとキャップ４２が変形し、第１部分４２ａはボディ３０から離れるように上側に曲がる。キャップ４２は形状記憶合金で形成されており、予め図３（ａ）および図３（ｂ）のような形状が記憶されている。このため、油温の変化に応じて、キャップ４２は変形する。図３（ｂ）におけるキャップ４２の端部４２ｃとプランジャ３２との距離はＤ２であり、図３（ａ）における距離Ｄ１より大きい。すなわち、図３（ａ）に比べて図３（ｂ）の例ではリーク通路３３が拡大し、作動油の流出量が増大する。

以上のように、本実施形態によれば、キャップ４２は形状記憶合金で形成されており、作動油の温度が所定の温度より低い場合に、プランジャ３２との距離が大きくなるように変形する。このため、図３（ｂ）に示したように、リーク通路３３が拡大し、高圧室３０ａからリーク通路３３を通じての作動油の流出量が増大し、高圧室３０ａ内の油圧が低下する。これにより、プランジャ３２がボディ３０内に速やかに下降する。プランジャ３２が速やかに沈み込むことで、バルブの伸びをラッシュアジャスタ１６により吸収し、閉じ渋りを抑制することができる。

作動油の温度が所定の温度以上まで高くなれば、キャップ４２は図３（ａ）の形状に変形し、リーク通路３３は縮小する。

キャップ４２の形状は変更可能である。キャップ４２は、図３（ｂ）に示したようにキャップ４２の第１部分４２ａが上方向に曲がる以外に、プランジャ３２との距離が大きくなるように変形すればよい。また、キャップ４２は、２つの形状の間で変形する形状記憶合金で形成されればよい。使用状況に応じた適切な温度（変態点）で変形する形状記憶合金を用いることができる。

高圧室３０ａと低圧室３２ａとを遮断（チェック）する部材はチェックボール４０としたが、他の弁部材を用いてもよい。スプリング３６はコイルスプリングとしたが、それ以外の弾性部材でもよい。

本実施形態のラッシュアジャスタ１６は、吸気バルブ１３および排気バルブ１５の両方に対応して設けてもよいし、これらの少なくとも一方に対応して設けてもよい。高温の排気にさらされる排気バルブ１５は熱膨張しやすい。このため排気バルブ１５に対応するラッシュアジャスタ１６に本実施形態を適用することで、閉じ渋りを効果的に抑制することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ シリンダブロック
１０ａ シリンダ
１１ シリンダヘッド
１２ 吸気ポート
１３ 吸気バルブ
１４ 排気ポート
１５ 排気バルブ
１６ ラッシュアジャスタ
１７ ロッカーアーム
１８ カム
１９ ピストン
２０ コンロッド
２２ クランクシャフト
２４ 燃料噴射弁
２６ 点火プラグ
３０ ボディ
３０ａ 高圧室
３０ｂ、３２ｃ 穴
３２ プランジャ
３２ａ 低圧室
３２ｂ 連通路
３３ リーク通路
３４、３６ スプリング
３８ リテーナ
４０ チェックボール
４２ キャップ
４２ａ 第１部分
４２ｂ 第２部分
４２ｃ 端部
１００ 内燃機関

Claims (1)

1. プランジャと、
   前記プランジャを摺動可能に収納し、前記プランジャの底面とともに作動油を貯留する油室を区画するボディと、
   前記摺動方向における前記ボディの端部に取り付けられ、端部が前記プランジャの外周面と対向するキャップと、を具備し、
   前記プランジャの外周面と前記ボディの内壁との間の隙間は、前記油室から外部へと前記作動油が流れる通路として機能し、
   前記キャップは、前記作動油の温度が所定の温度より低い場合に、前記キャップの端部と前記プランジャの外周面との間の距離が大きくなるように変形する形状記憶合金で形成されているラッシュアジャスタ。

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