JP4199684B2 - ラッシュアジャスタ - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の動弁機構に組み込まれるラッシュアジャスタに関する。

従来、例えば特開２００２−２８５８０７号公報に開示されているように、内燃機関の電磁駆動式動弁機構に組み込まれたラッシュアジャスタが知られている。より具体的には、このラッシュアジャスタは、電磁駆動式動弁機構の弁軸とアーマチャ軸との間に組み込まれており、弁軸に当接するプランジャボディと、アーマチャ軸に当接するプランジャを備えている。プランジャは、その外周面がプランジャボディの内周面と摺動可能となるように、プランジャボディ内に挿入されている。

特開２００２−２８５８０７号公報

上述したラッシュアジャスタにおいて、プランジャボディとプランジャとの間には、オイルをリークさせるためのクリアランスが設けられている。このクリアランスがあることにより、ラッシュアジャスタがバルブスプリング等の影響を受けた場合には、プランジャボディとプランジャとが、互いに傾斜した状態で摺動することが起こり得る。このような状態でラッシュアジャスタが動作すると、作動不良や摺動部の偏摩耗等の問題が生ずる。これらの問題に対して、プランジャボディとプランジャとの摺動部の長さを長くすることにより、両者の相対的な傾斜を抑制する方法が考えられる。しかしながら、このような方法によると、ラッシュアジャスタの全長が長くなり、更には動弁系の高さが嵩んでしまう。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、全長の増加を抑えつつ、好適な作動を実現することのできるラッシュアジャスタを提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、円筒部と当該円筒部の一端を閉塞する底部とを有するプランジャボディと、
前記プランジャボディの前記円筒部内に配置され、前記プランジャボディの底部と対向する側の一端が開口端とされた円筒部と当該円筒部の他端を閉塞する底部とを有するプランジャと、
前記プランジャの前記円筒部内に配置されたガイド壁と、
前記プランジャボディの前記円筒部の内壁と前記プランジャの前記円筒部の外壁との間に設けられ、オイルの流れを許容するクリアランスが確保されたボディ内壁側摺動部と、
前記プランジャの前記円筒部の内壁と前記ガイド壁の外壁との間に設けられ、オイルの流れを許容するクリアランスが確保されたガイド壁側摺動部とを備え、
前記ラッシュアジャスタに圧縮力が作用する場合には、前記ボディ側内壁側摺動部および前記ガイド壁側摺動部の双方をオイルが流通するように構成されていることを特徴とする。
また、第２の発明は、第１の発明において、前記プランジャの内部に形成され、前記プランジャボディと前記プランジャとにより囲まれた圧力室と、
前記プランジャの前記底部を介して、前記圧力室の反対側に形成されたリザーバ室とを更に備え、
前記ラッシュアジャスタに圧縮力が作用する場合には、前記圧力室内のオイルが、前記ガイド壁側摺動部に流れ、そして、前記ボディ内壁側摺動部に流れた後に前記リザーバ室に流れ込むように構成されていることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記ガイド壁は、周方向の少なくとも一部に形成されることを特徴とする。

第１または第２の発明によれば、ラッシュアジャスタの全長を増加させることなく、プランジャボディとプランジャとの相対的な傾斜を抑制することができる。このため、本発明によれば、動弁系の全高を増加させることなく、作動不良や摺動部の偏摩耗を抑制し得るラッシュアジャスタを提供することができる。また、本発明によれば、２つの摺動部（ボディ内壁側摺動部とガイド壁側摺動部）を備えたことで、ラッシュアジャスタの全長を増加させることなく、ラッシュアジャスタの適切なリークダウン時間を十分に確保することができるようになる。

第３の発明によれば、摺動抵抗の増加を抑制しつつ、プランジャボディとプランジャとの相対的な傾斜を抑制することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のラッシュアジャスタ１０の構造を示す断面図である。図１に示すラッシュアジャスタ１０は、内燃機関の弁体を駆動する電磁駆動式動弁機構に組み込まれているものとする。より具体的には、ラッシュアジャスタ１０は、先端に弁体が固定された弁軸１２と、磁性材料で構成されたアーマチャが固定されたアーマチャ軸１４との間に組み込まれている。ラッシュアジャスタ１０は、ゼロラッシュ状態が形成されるように、弁軸１２とアーマチャ軸１４の相対位置を適当に変化させるべく、必要に応じて適宜伸縮する機能を有している。

図１に示すように、ラッシュアジャスタ１０は、プランジャボディ１６を備えている。プランジャボディ１６は、円筒部１６aと、円筒部１６aの一端を閉塞する底部１６bとを有している。その円筒部１６aの内部には、プランジャ１８が配置されている。プランジャ１８は、プランジャボディ１６の底部１６bと対向する下端側が開口端とされた円筒部１８aを有している。つまり、ラッシュアジャスタ１０は、プランジャボディ１６の円筒部１６aの内壁とプランジャ１８の円筒部１８aの外壁とが摺動可能となるように構成されている。以下、その摺動部を「ボディ内壁側摺動部２０」と称する。そして、ボディ内壁側摺動部２０には、オイルの流れを許容するクリアランスが確保されている。また、上述した弁軸１２は、プランジャボディ１６の底部１６bに当接されている。

本実施形態において用いられるプランジャボディ１６には、環状に形成されたガイド壁２２が設けられている。ガイド壁２２は、プランジャボディ１６の底部１６bからプランジャ１８の内部側に向けて突出するように形成されている。言い換えれば、プランジャ１８は、その円筒部１８aが、プランジャボディ１６の円筒部１６aの内壁とガイド壁２２とにより挟まれるように構成されている。つまり、ラッシュアジャスタ１０は、上記ボディ内壁側摺動部２０に加え、プランジャ１８の円筒部１８aの内壁とガイド壁２２の外壁との間にも摺動部を備えている。以下、その摺動部を「ガイド壁側摺動部２４」と称する。このガイド壁側摺動部２４においても、オイルの流れを許容するクリアランスが確保されている。

ラッシュアジャスタ１０には、上記の伸縮機能を実現するため、プランジャ１８の円筒部１８aの内部に、プランジャボディ１６とプランジャ１８とにより囲まれた圧力室２６が形成されている。また、プランジャボディ１６の上端部には、リザーバキャップ２８とダイヤフラム２９とが配置されており、プランジャ１８とリザーバキャップ２８およびダイヤフラム２９とにより囲まれたリザーバ室３０が形成されている。また、上述したアーマチャ軸１４は、リザーバキャップ２８に当接されている。

圧力室２６とリザーバ室３０とは、プランジャ１８に設けられた連通路３２を介して連通されている。圧力室２６には、リテーナ３４が配置されている。リテーナ３４は、スプリング３６によりプランジャ１８に向けて付勢されている。更に、リテーナ３４内には、チェック弁３８が配置されている。チェック弁３８は、スプリング４０によりプランジャ１８の連通路３２に向けて付勢されている。圧力室２６は、チェック弁３８が連通路３２を閉塞することで、リザーバ室３０と切り離される。

以上のように、本実施形態のラッシュアジャスタ１０では、プランジャ１８の円筒部１８aを、プランジャボディ１６の円筒部１６aの内壁とガイド壁２２とにより挟むように構成している。このような構成によれば、弁軸１２とアーマチャ軸１４との相対位置関係を変えることなく、すなわち、ラッシュアジャスタ１０の全長を増加させることなく、プランジャボディ１６とプランジャ１８とが相対的に傾斜した状態で摺動するのを抑制できる。このため、本実施形態のラッシュアジャスタ１０によれば、動弁系の高さを増加させることなく、ラッシュアジャスタ１０の作動不良や、ボディ内壁側摺動部２０およびガイド壁側摺動部２４の偏摩耗を効果的に抑制することができる。

また、図１に示すラッシュアジャスタ１０に伸張力、つまり、プランジャボディ１６とプランジャ１８とを相対的に離れさせようとする力が作用すると、圧力室２６の内圧がリザーバ室３０の内圧より低下する。その結果、チェック弁３８がプランジャ１８から離れることで連通路３２が開放され、リザーバ室３０内のオイルが、連通路３２を介して圧力室２６に流れる。

一方、ラッシュアジャスタ１０に圧縮力、つまり、プランジャボディ１６とプランジャ１８とを相対的に近づけようとする力が作用すると、チェック弁３８により連通路３２は閉塞されているため、圧力室２６の内圧がリザーバ室３０の内圧より上昇する。その結果、圧力室２６内のオイルが、ガイド壁側摺動部２４に流れ、そして、ボディ内壁側摺動部２０に流れた後にリザーバ室３０に流れ込む。それに伴い、ラッシュアジャスタ１０の全長が縮小する。

ラッシュアジャスタの全長が縮小するのに要する時間、すなわち、リークダウン時間Ｔ（単位長あたり）は、次式により算出される。
Ｔ＝１／Ｋ・｛２４μ／（Ｐ−Ｐ₀）・（ＬＤ／Ｃ^３ ＋Ｌ’Ｄ’／Ｃ’^３）｝・・・（１）
但し、（１）式において、μは粘性係数、Ｌはプランジャボディ内壁側摺動部２０の長さ、Ｌ’はガイド壁側摺動部２４の長さ、Ｄはプランジャ１８の外径、Ｄ’はガイド壁２２の外径、Ｃはプランジャボディ１６内径とプランジャ１８外径との直径クリアランス、Ｃ’はプランジャ１８内径とガイド壁２２外径との直径クリアランス、Ｐは高圧室内圧力、Ｐ₀は大気圧である。

本実施形態のラッシュアジャスタ１０は、ガイド壁２２を備えたことにより、ラッシュアジャスタ１０の全長を増加させることなく、プランジャボディ１６とプランジャ１８との間の摺動部長さを長くすることができる。上記（１）式によれば、摺動部長さＬおよびＬ’の値が大きいほどリークダウン時間Ｔが長くなる。従って、本実施形態のラッシュアジャスタ１０によれば、ラッシュアジャスタ１０の全長を増加させることなく、リークダウン時間Ｔを長く確保することができる。

また、上記（１）式によれば、プランジャボディ１６とプランジャ１８との間のクリアランスＣが小さくなるほど、リークダウン時間Ｔが長くなる。しかしながら、上記クリアランスＣを小さくしようとすれば、プランジャボディ１６とプランジャ１８に高い加工精度を与える必要があり、コストを増大させる要因となる。また、ラッシュアジャスタ１０内に封入されるオイルは、温度変化に伴い粘度が変化する特性を有するため、通路面積が一定であれば、温度によりオイル流量が変化することとなる。従って、低温時と常温時に適正なオイル流量を確保するという点においても、上記クリアランスＣを過剰に小さく設定することは好ましくない。本実施形態のラッシュアジャスタ１０は、ガイド壁２２を備えたことにより、上記クリアランスＣを小さくしなくても、適度なリークダウン時間を確保することができる。

ラッシュアジャスタが組み込まれた電磁駆動式動弁機構において、弁体の開弁動作が行われる際には、ラッシュアジャスタは、弁軸およびアーマチャ軸から圧縮力を受けて縮小する。ラッシュアジャスタが縮小した状態となった後に、弁体の閉弁動作が行われると、弁体が着座するタイミングとアーマチャが電磁石に到達するタイミングにずれが生じることがある。このタイミングのずれは、事前のラッシュアジャスタの縮小量が大きいほど大きくなる。そして、その縮小量が大きいほど、より勢い良くアーマチャが電磁石に到達し、作動音が大きくなってしまう。

本実施形態のラッシュアジャスタ１０によれば、上記の如く、適度なリークダウン時間Ｔの確保が容易となることで、上記縮小量を小さくすることができる。このため、本実施形態のラッシュアジャスタ１０によれば、閉弁時の作動音を精度良く抑制することができる。

また、本実施形態のラッシュアジャスタ１０によれば、既述した通り、ボディ内壁側摺動部２０およびガイド壁側摺動部２４の偏摩耗を抑制できるため、上記クリアランスＣの経時変化を抑え、その結果として、リークダウンＴの経時変化を抑制することが可能となる。このため、このラッシュアジャスタ１０によれば、経時変化に伴う電磁駆動式動弁機構の作動音変化を抑制することができる。

また、本実施形態のラッシュアジャスタ１０によれば、リークダウン時間Ｔを所定の値に設定する場合には、従来のラッシュアジャスタに比して全長を小さくすることが可能となる。このため、ラッシュアジャスタ１０の車両搭載性を向上させることができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、プランジャボディ１６のガイド壁２２が環状に形成されたものとして説明したが、ラッシュアジャスタ１０の軸方向の長さを増加させることなく、プランジャボディ１６とプランジャ１８との相対的な傾斜を抑制するための構成はこれに限らない。すなわち、ガイド壁は、プランジャの円筒部の内部において、周方向の少なくとも一部に形成されるものであってもよい。以下、図２にその一例を示す。

図２は、本実施の形態１において用いられるプランジャボディに形成されるガイド壁形状の変形例を示す断面図である。図２は、プランジャボディの軸方向に直交する方向で、ラッシュアジャスタの要部を切断し、リザーバ室側から見た断面図を示している。図２に示すように、ガイド壁４２は、プランジャ１８の円筒部１８aの内側に、合計４ヶ所に等間隔に設けられている。このような構成によれば、摺動抵抗の増加を最小限に抑えつつ、プランジャボディ４４とプランジャ１８とが相対的に傾斜した状態で摺動するのを抑制することができる。

図２に示す構成では、ガイド壁４２が形成される部分の割合が増えるほど、プランジャ１８との摺動抵抗が増加することとなる。その一方で、その割合が増えるほど、リークダウン時間Ｔを長く確保することができる。このため、ガイド壁４２が形成される部分とガイド壁４２がない部分の比率は、プランジャボディ４４とプランジャ１８との間の摺動抵抗と、リークダウン時間とのバランスを考慮して適宜変更してもよい。

また、上述した実施の形態１においては、プランジャボディ１６のガイド壁２２が、底部１６bと一体に形成された例を示したが、ガイド壁はこのように形成されるものに限らない。すなわち、ガイド壁は、図３に示す例のように構成してもよい。

図３は、プランジャボディと別体で構成されたガイド部材を備えるラッシュアジャスタ５０を示す図である。図３に示すように、プランジャボディ５２には、環状に形成されたガイド壁５４を有するガイド部材５６が配設されている。ガイド部材５６の一端には、プランジャボディ５２の底部５２bの中央に設けられたガイド部材用穴５２cに対応して、突起５６bが設けられている。ガイド部材５６は、この突起５６bがガイド部材用穴５２cと係合することにより、プランジャボディ５２内に位置決めされる。このような構成によれば、プランジャボディ５２の形状が簡素化されるため、プランジャボディ５２の加工性を向上させつつ、ガイド壁５４を配設することができる。更に付け加えると、図３に示す構成によれば、プランジャボディ５２の円筒部５２aの内壁とガイド部材用穴５２cとを一度に同軸加工することにより、両者の同軸度を高精度にすることができ、プランジャボディ５２とガイド部材５６の組み付け精度を高くすることができる。

また、上述した実施の形態１においては、ガイド壁２２を備えたことにより、プランジャボディ１６とプランジャ１８との摺動部には、ボディ内壁側摺動部２０に加え、ガイド壁側摺動部２４が相当することとなる。そこで、摺動抵抗を下げるべく、これらの摺動部に対して、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜をコーティングすることとしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、ラッシュアジャスタ１０の内部にオイルが封入された密閉油式のラッシュアジャスタへの適用例を示したが、本発明はこのような構造のラッシュアジャスタに限らず、外部からオイルが供給される外部供給式のラッシュアジャスタに適用してもよい。

また、上述した実施の形態１においては、ラッシュアジャスタ１０を電磁駆動式動弁機構に適用した例を示したが、本発明にラッシュアジャスタはこれに限らず、カム駆動式動弁機構のラッシュアジャスタに適用してもよい。

実施の形態２．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図４は、本発明の実施の形態２のラッシュアジャスタ６０の構造を示す断面図である。本実施形態のラッシュアジャスタ６０は、リテーナ３４の代わりにチェックボールストッパ６２が用いられている点を除き、実施の形態１におけるラッシュアジャスタ１０と同様である。すなわち、図４に示すように、本実施形態のラッシュアジャスタ６０においても、プランジャボディ６４の底部６４bに、プランジャ１８の円筒部１８aの内壁と摺動可能となるようにガイド壁６６が形成されている。

図４に示すように、チェックボールストッパ６２は、ガイド壁６６の内部に配設されている。チェックボールストッパ６２は、異なる径からなる棒状の外形を有し、中央に大径部６２aが設けられている。大径部６２aの一端側には、突起６２bが設けられている。そして、チェックボールストッパ６２は、この突起６２bがプランジャボディ６４の底部６４bの中央に設けられたストッパ用穴６４cと係合することにより、プランジャボディ６４内に位置決めされる。大径部６２aの他端側には、小径部６２cが設けられている。小径部６２cの外周には、チェック弁３８を連通路３２に向けて付勢するためのスプリング６８が嵌め込まれている。また、ガイド壁６６と大径部６２aとの間には、プランジャボディ６４とプランジャ１８との間に生ずる圧縮力に抗するように作用するスプリング７０が配置されている。

図４に示す構成によれば、ラッシュアジャスタ６０の全長を増加させることなく、プランジャボディ６４とプランジャ１８とが相対的に傾斜するのを抑制することができる。その他、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図５は、本発明の実施の形態３のラッシュアジャスタ８０の構造を示す断面図である。本実施形態のラッシュアジャスタ８０は、ガイド壁８２がチェックボールストッパ８４と一体で構成されている点を除き、実施の形態２におけるラッシュアジャスタ６０と同様である。すなわち、図５に示すように、本実施形態のラッシュアジャスタ８０においても、プランジャボディ８６の底部８６bに、プランジャ１８の円筒部１８aの内壁と摺動可能となるようにガイド壁８２が配設されている。

チェックボールストッパ８４の一端側には、プランジャボディ８６の底部８６bの中央に設けられたストッパ用穴８６cに対応して、突起８４bが設けられている。チェックボールストッパ８４は、この突起８４bがストッパ用穴８６cと係合することにより、プランジャボディ８６内に位置決めされる。チェックボールストッパ８４の他端側には、小径部８４cが設けられている。小径部８４cの外周には、チェック弁３８を連通路３２に向けて付勢するためのスプリング８８が嵌め込まれている。また、ガイド壁８２の内周側には、プランジャボディ８６とプランジャ１８との間に生ずる圧縮力に抗するように作用するスプリング９０が配置されている。

図５に示す構成によれば、実施の形態２の構成に対し、プランジャボディ８６の形状が簡素化されるため、プランジャボディ８６の加工性を向上させつつ、ガイド壁８２を配設することができる。

本発明の実施の形態１のラッシュアジャスタの構造を示す断面図である。 本実施の形態１において用いられるプランジャボディに形成されるガイド壁形状の変形例を示す断面図である。 プランジャボディと別体で構成されたガイド部材を備えるラッシュアジャスタを示す図である。 本発明の実施の形態２のラッシュアジャスタの構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態３のラッシュアジャスタの構造を示す断面図である。

符号の説明

１０、５０、６０、８０ ラッシュアジャスタ
１６、４４、５２、６４、８６ プランジャボディ
１６a プランジャボディの円筒部
１６b、５２b、６４b、８６b プランジャボディの底部
１８ プランジャ
１８a プランジャの円筒部
２２、５４、６６、８２ ガイド壁

Claims (3)

1. 円筒部と当該円筒部の一端を閉塞する底部とを有するプランジャボディと、
   前記プランジャボディの前記円筒部内に配置され、前記プランジャボディの底部と対向する側の一端が開口端とされた円筒部と当該円筒部の他端を閉塞する底部とを有するプランジャと、
   前記プランジャの前記円筒部内に配置されたガイド壁と、
   前記プランジャボディの前記円筒部の内壁と前記プランジャの前記円筒部の外壁との間に設けられ、オイルの流れを許容するクリアランスが確保されたボディ内壁側摺動部と、
   前記プランジャの前記円筒部の内壁と前記ガイド壁の外壁との間に設けられ、オイルの流れを許容するクリアランスが確保されたガイド壁側摺動部とを備え、
   前記ラッシュアジャスタに圧縮力が作用する場合には、前記ボディ側内壁側摺動部および前記ガイド壁側摺動部の双方をオイルが流通するように構成されていることを特徴とするラッシュアジャスタ。
2. 前記プランジャの内部に形成され、前記プランジャボディと前記プランジャとにより囲まれた圧力室と、
   前記プランジャの前記底部を介して、前記圧力室の反対側に形成されたリザーバ室とを更に備え、
   前記ラッシュアジャスタに圧縮力が作用する場合には、前記圧力室内のオイルが、前記ガイド壁側摺動部に流れ、そして、前記ボディ内壁側摺動部に流れた後に前記リザーバ室に流れ込むように構成されていることを特徴とする請求項１記載のラッシュアジャスタ。
3. 前記ガイド壁は、周方向の少なくとも一部に形成されることを特徴とする請求項１または２記載のラッシュアジャスタ。

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