JP4384273B2 - チェックバルブ開放装置つき油圧式ラッシュアジャスタ - Google Patents

チェックバルブ開放装置つき油圧式ラッシュアジャスタ Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的には油圧式ラッシュアジャスタに関し、特に逆止め弁が圧力室からレザーバに対し、少なくとも幾らかのリークダウンフローを供給するタイプの油圧式ラッシュアジャスタに関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関のための油圧式ラッシュアジャスタ(時に「リフタ」とも呼ばれる)は、弁列においてその効率を維持しかつ騒音と磨耗とを減少させるために、変化する運転条件の下で機関の弁列構成要素間の間隙あるいはすき間をなくす目的で、長年の間使用されてきた。油圧式ラッシュアジャスタは、圧力室内でプランジャの下に溜められている流体を介して、カムを作動させる弁のエネルギーを伝達するという原理に基づいて作動する。カムの各動作ごとに、弁を活動させる構成要素の長さは温度変化や磨耗のために変化するので、少量の流体が圧力室に入るかまたはそこから出ることによって、プランジャの位置が調整され、その結果弁列の有効全長が調整される。
【0003】
カムの運転周期には、(1)ベースサークルに基づく作動と(2)弁作用に基づく作動との2つの異なる事象がある。ベースサークルに基づく作動はカムの回転の中心とカムフォロアーとの半径が一定であるという特徴を有し、そしてこの事象の間は、カムのエネルギーは伝達されない。弁作用に基づく作動はカムの回転の中心とカムフォロアーとの半径が変動するという特徴を有し、そのためカムのエネルギーが効果的に伝達されて機関の弁を開閉させる。この弁作動事象期間においては、弁ばねより生じる荷重の一部と弁列構成要素の慣性とそしてシリンダ圧とが、弁列を通りそしてラッシュアジャスタを通って伝達される。この荷重は、ラッシュアジャスタの圧力室内における流体の圧力をプランジャ面積に比例して増大させ、そして現在商業ベースで生産されている典型的な油圧式ラッシュアジャスタにおいては、流体はラッシュアジャスタ本体の壁とプランジャとの間から漏れて圧力室から逸出する。このような装置は「従来のリークダウン型」ラッシュアジャスタと呼ばれる。
【0004】
流体が逸出すると、圧力室の容積が減少しそしてプランジャが降下し、ラッシュアジャスタの有効長が短くなる。ベースサークルに基づく作動中においては、弁作動構成要素間に間隙またはすき間が存在しないように、ラッシュアジャスタのプランジャばねによってプランジャを上に押し上げる。こうしたことが起こると、プランジャの上昇につれて生じる圧力室容積の増大に応じて、流体はプランジャの逆止め弁を通り圧力室に引き込まれる。弁作用に基づく作動中に弁列の有効長が短縮されれば、正のすき間が作られそしてラッシュアジャスタは延長され、周期の終末においてその初期よりもプランジャをより高い位置に移動させる。逆に、弁作動周期中に弁列の有効長が延長されれば、負のすき間が作られそしてラッシュアジャスタは縮小され、周期の終末においてその初期よりもプランジャをより低い位置に移動させる。後者の状況は、温度上昇に応じて弁列の構成要素が延びる時に典型的に生じる。
【0005】
上述のように、従来のリークダウン型の市販されているラッシュアジャスタは、本体へのプランジャのはめ込みによってのみ、高圧室からの流体の逸出(すなわち「リークダウン」)を制御しており、したがって本体とプランジャ間のすき間を密にする必要があり、また両者間で選択嵌合を行なう必要があった。このような特に選択嵌合によるプランジャの本体へのはめ込みのための出費と、これに関連する従来技術の他の欠点を克服するために、本発明の譲受人は、リークダウンフローがプランジャの逆止め弁を通過するラッシュアジャスタをすでに開発している。この改良型のラッシュアジャスタは、同時系属出願中のU.S.S.N.613,273号に図示され記載されており、『油圧式ラッシュアジャスタ』としてトーマス・C.イーデルメイヤーの名儀で1996年3月8日付けで出願され、本発明の譲受人に譲渡され、当文書にも参考のためにとり入れられている。
【0006】
上記の同時系属出願に開示されている型のラッシュアジャスタは、「密封リークダウン」システムを有することに言及している。密封リークダウン型の開発に伴って、このようなラッシュアジャスタは流体を入れずに機関に組み込む必要があり、(すなわち、ラッシュアジャスタを「乾式」で組み立て)、そして機関が運転開始された後に、当該技術に熟達している者には周知の方法によって、ラッシュアジャスタにオイルをポンプで送り込まなければならないことが決められていた。機関への組み込みの前に、この種のラッシュアジャスタに流体を充填させていれば、組立工程はほとんど不可能になってしまうであろう。密封リークダウン型ラッシュアジャスタでは、逆止め弁が高圧室とレザーバ間の唯一の通路となるので、プランジャにかかる圧縮荷重によって、流体が逆止め弁を通って移動することになる。正規の組立速度で組立工程中において、逆止め弁を通る流体の流れによって発生する流体力学的力は、組立を可能にするだけ充分にラッシュアジャスタが縮小される前に、充分に逆止め弁を閉鎖することができる。
【0007】
逆止め弁がボールを含むことも、そして逆止め弁の座が直線的なテーパのある円錐面を含むことも従来の技術となっている。組み立てられたラッシュアジャスタのテスト中に、典型的には弁座の表面の欠陥により、弁が漏れるものが周期的に出現する。このような場合、このような欠陥を除去するために弁座にホーニング仕上げを施すことが一般的措置であり、そしてこれは典型的にはテーパのある円錐形のホーニングホイールでなされる。当該技術に熟達している者には明らかであるように、ホーニングホイールのテーパが座のテーパとほとんど完全に一致していなければ、このホーニング工程によって、漏れの原因が修復されるまえに相当な量の材料が廃棄される結果になりかねず、座の修繕工程は、時には経済的にも実施するに値しないほど、時間と費用を要することになる恐れがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、機関に組み込む前にラッシュアジャスタに流体を充填することを実効可能にする、密封リークダウン型の改良油圧式ラッシュアジャスタを提供することが本発明の目的である。
【0009】
バルブタイミングにおいて、サイクルの間の変動を減少させるように運転することができる改良油圧式ラッシュアジャスタを提供することも本発明のもう1つの目的である。
【0010】
逆止め弁の弁座の構造が、必要なときはいつでも、この弁座を迅速にかつ経済的に修繕できるようなものになっている改良油圧式ラッシュアジャスタを提供することも更にもう1つの目的である。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的とその他の目的は、その内部に形成されている底のある第1のボアを形成する本体を含む油圧式ラッシュアジャスタを内燃機関に備え付けることよって達成される。この底のある第1のボアの中にはプランジャ組立体が滑動するように収められており、そして底のある第1のボアとプランジャ組立体とによって圧力室が形成されている。油圧室はプランジャ組立体内に配置され、そして流体の供給はこの油圧室内になされる。プランジャ組立体は、圧力室と油圧室との間の流体の連絡を可能にする弁開口を形成し、そして逆止め弁部材は、圧力室においてそれぞれ、圧力の相対的減少と相対的増大に応じて弁開口を開閉するために弁開口と機能的に連結している。偏倚手段は通常、プランジャ組立体を底のある第1のボアの外方に向かって付勢している。
【0012】
改良された油圧式ラッシュアジャスタは、圧力室から逆止め弁部材を通過しそして弁開口を通って油圧室まで流動する流体の力に抗して、逆止め弁部材を開位置に向かって偏倚させるように作動させる手段によって特徴づけられる。このラッシュアジャスタは更に、逆止め弁が、開位置に向かう、弁開口から離れる動きを制限するように作用する手段によって特徴づけられる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について幾つかの図面で説明する。これらの図面は、必ずしも本発明を限定するものではない。先ず図1は本発明の教示にしたがって作られた油圧式ラッシュアジャスタを示している。
【0014】
本発明のラッシュアジャスタは底のあるボア13を形成する本体11を含む。一般的には15の参照番号を付されているプランジャ組立体は、底のあるボア13内に滑動するように配置されており、そして上部プランジャ要素17と下部プランジャ要素19とを含む。これらのプランジャ要素17および19は協同して、低圧室21(以後、「レザーバ」とも呼ばれる)を形成する。底のあるボア13とプランジャ組立体15とは協同して高圧室23(以後、「圧力室」とも呼ばれる)を形成する。一般的には25という参照番号を付されている逆止め弁組立体は、レザーバ21と圧力室23との間における流体の連絡を可能にするように作動させることができる。
【0015】
下部プランジャ要素19とボア13との間に動的密封部材27が配置されており、一般的にはカップ形のリテーナ31から半径方向外側に向かって延びているフランジ29がこの密封部材27に接して配置されている。本実施例は密封レザーバ型であるが、本発明は従来のリークダウン型のラッシュアジャスタにも有利に用いられることを理解すべきである。リテーナ31と、下部プランジャ要素19の直径の小さい部分との間は、締りばめであることが好ましい。プランジャ組立体15とリテーナ31とはプランジャばね33によって示されている位置に保持される。
【0016】
この実施例では、ボア13に開口しそしてコレクタ溝37と交差しているポート35を通って流体が低圧室21に供給される。この溝37は上部プランジャ要素17によって形成されているポート39とも交差しており、そして下部プランジャ要素19に開口している。キャップ部材41は当該技術に熟達している者には周知の方法でプランジャ組立体15を保持する。計量された流体は、一般的には43の参照番号を付されている弁組立体によって機関のロッカーアーム(図示されていない)に供給され、この弁組立体は、プランジャ組立体15から外側に向かう流体の限定された流れを可能にするが、また低圧室21内が低圧または負圧状況の場合に、空気の流入を防止するための逆止め弁としても作用する。弁組立体43は、その詳細については本発明の一部をなすわけではないが、外側に延びている部分47を有するピン45を含んで図に示されており、この部分47は、上部プランジャ要素17の端末に形成されているポート49を通してピン45をスナップするために圧縮されている。ヘッド51がピン45の上端に形成され、そして隣接する面に接してすわることができ、かつ逆止め弁として働くことが好ましい。
【0017】
図1に示されている実施例は好ましい一つの例ではあるが、低圧室すなわちレザーバ21に流体を供給するために様々な他の手段、例えば自然流下や自給式による手段も可能であり、また様々な他の手段によっても流体は供給でき、それらは全て本発明の範囲であることは、当該技術に熟達している者には理解できるであろう。
【0018】
さて次に図1と共に図2を説明すると、逆止め弁組立体25には、弁開口57とボア59との間に作られる面によって形成される弁座55と係合するように動作することができる逆止めボール53が含まれ、上記ボア59は下部プランジャ要素19の底部によって形成されている。プランジャばね33の作用で、プランジャ組立体15が上方に移動しつつあり、流体がレザーバ21から弁開口57とボア59とを通って高圧室23に流れることが可能になっている時、逆止めボール53は、逆止め弁としての正規の状態にあり、弁座55から離れた位置に配置されている。この様な流動を容易にするために、リテーナ31は複数の切欠き部分61を形成するが、弁座55から離れている逆止めボール53の運動を図1に示されている全開位置に制限するために、リテーナ31には、上面63aを備えた中実の中央部63が含まれていることが好ましい。
【0019】
下部プランジャ要素19は、弁座55の上端に配置されているばね座65を形成し、このばね座は弁開口57と同心円であることが好ましい。ばね座65には、その下端が逆止めボール53に係合しているら旋形の圧縮ばね69が配置されている。【従来の技術】の項で言及したように、知られている密封リークダウン型ラッシュアジャスタは機関に「乾式」で組み込まれるが、これは、低圧室21と高圧室23と双方から全ての空気が追い出されるまでラッシュアジャスタが適正に作動しないので、望ましくない。
【0020】
したがって本発明の1側面によると、逆止めボール53に作用する流体力学的な力が存在しない場合、逆止めボール53が弁座55からの予め定められた反復可能な距離を維持するように、ばね69はその弾性率、巻き数などに関して選択される。プランジャ組立体15がロッカーアームからの外力を受けるとき、このプランジャ組立体15は下方に移動し始め、その結果高圧室23の容積が減少し、そして先ずボア59を通り、次にボール53と弁座55との間に形成されるオリフィスを通って、高圧室23からのリークダウンフローが生じる。リークダウン流体は次いで弁開口57を通りそしてレザーバ21に流れ込む。本発明の重要な1側面によると、ばね69は、逆止めボール53と弁座55との間の周知の予測できるリークダウンオリフィスになり、その結果、より矛盾のないリークダウンフローとラッシュアジャスタ作用をもたらす。
【0021】
プランジャ組立体15が更に下方に移動するにしたがって、高圧室23における圧力は増大し続けそして流体が逆止めボール53を通過して流れ出す。流体が逆止めボール53を通って流れることによって生じる流体力学的な抵抗力は、ばね69の下方への偏倚力に抗して逆止めボールを上方に移動させ、その結果次第にリークダウンフローを減少させる。この抵抗力は、流体の速度、流体の粘性、そして逆止めボールの前面域の面積に比例する。逆止めボールを開状態に保持するために作用する力には、逆止めボールの慣性、逆止めボールに作用する重力、そしてばね荷重が含まれる。結局、逆止めボールは、弁座55と係合して、その閉位置、すなわちこのボールが図2において達しつつある位置に到達する。ラッシュアジャスタの動作におけるこの時点において、ラッシュアジャスタが効果的に「中実」の部材になるように、高圧室23からレザーバ21までの流体の連絡は効果的に閉鎖され、予圧流体を高圧室23内に閉じ込める。
【0022】
本発明の重要な利点の1つは、逆止め弁組立体25を含むラッシュアジャスタがサイクル間の変化に関してその作動に悪影響を及ぼすことなく、様々な方向と動作角度で使用できるということである。従来技術のラッシュアジャスタでは、自身の重量によってのみ、開に変わる。また「フリー」逆止めボールを用いるので、ほぼ垂直な方向から偏ったきには、より大きな動作の不整合さえも生じることになりかねない。しかし、本発明の逆止めボール53は、逆止めボール53と弁座55との間に予測可能でかつ反復可能なリークダウンオリフィスが存在するように、図1に示す開位置に向かって効果的に「強制され」または偏倚される。
【0023】
この実施例は逆止めボール53を図1の開位置に向かって偏倚するら旋形の圧縮ばね69を含むが、本発明はこれに限定されるものではないことは、当該技術に熟達している者には、明らかであろう。本発明の範囲内において、様々な他の構造を用いることも可能であり、例えばそれは板ばねでもよく、この板バネの一方の端末はこの場合、下部プランジャ要素19に支持されており、他方の端末は逆止めボール53の上に配置されており、そしてこのボール53は好ましい当実施例と同じ方法で下方に偏倚されている。双方の場合とも、この特定のラッシュアジャスタと機関への応用のための適宜な偏倚部材を選択し、これによってラッシュアジャスタの所望の動作を達成することは、当該技術に熟達している者の能力の範囲であると考えられる。
【0024】
上述のU.S.S.N.613,273号に示されているように、逆止め弁部材に、逆止めボール以外に円筒形の部材や他の適宜な部材が含まれていてもよく、そしてこれは本発明に関する場合でも当てはまる。密封リークダウン型ラッシュアジャスタと共に用いることができるどのような逆止め弁構成要素も、本発明と共に利用することが可能である。
【0025】
組立作業中に逆止めボール53を通る流体の流れによって発生する流体力学的な力が逆止めボール53を閉じるには不十分であるように、ばね69を選択することは、本発明の重要な1側面である。このようにして、本発明のラッシュアジャスタは機関への組み込みの前に流体を充填することができ、その場合でも組立工程は正規の速度で実施することできる。他方では、正規の機関運転中に上述のようにプランジャ組立体15が下方に移動するとき、ばね69の力は、逆止め弁25が閉じられるのを妨げるようなものであってはならない。
【0026】
ここで図3を説明すると、この図には本発明のもう一つの重要な側面が示されている。これに限定されるわけではない単なる例証としての当実施例における弁座55には、断面図で見た場合、半径Rの円の一部が含まれている。様々な他の曲面も弁座55のために使用できることを、当該技術に熟達している者は以下の記述から認識するであろう。逆止めボール53と弁座55との間の接触線は、プランジャの軸にそって見れば、円である。
【0027】
逆止めボール53と弁座55間の夾角Aが図3に示されている。逆止め弁組立体を設計する際には、弁座55内における逆止めボール53のくさび止めを避けるように、夾角Aを選択することが重要である。特定の逆止めボールと弁座の構造のために、くさび止めを防止するのに必要な最小夾角Aを決定することは、当該技術に熟達している者の能力の範囲内であると考えられる。
【0028】
弁座55がテスト中に漏れを許すような欠陥を有している場合に、本発明の弁座の構造は、迅速かつ経済的にこれを修繕できるようになっている。このような修繕を実施するには、図3に示されている夾角Aとほぼ等しい円錐角を有するホーニングホイールを用いることが好ましいであろう。このようにして、接触線で弁座に逆止めボールを接触させることができると確認すれば、弁座55はホーニングホイールによって、この弁座からほんの少量の素材を研磨することにより、修繕することができる。更に、弁座55の曲率は、弁座から欠陥を除去するのにほんの少量の素材しか取り除く必要がないように設計されている。
【0029】
本発明は上述のように詳細に説明されたが、当該技術に熟達している者にとっては当明細書を読んで理解すれば、様々な変更や修正が本発明にもあり得ることは明らかであろうと思われる。こうした変更や修正は、それらが添付の請求の範囲内にある限りは、全て本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にしたがって作られたラッシュアジャスタの軸方向の断面図であり、この場合プランジャの逆止め弁は全開位置になっている。
【図2】閉位置にあるプランジャ逆止め弁を示す、図1と同様な軸方向の一部断面の拡大図である。
【図3】本発明の逆止め弁の弁座の構造を示す、図1および2と同様な更にもう一つの軸方向の一部断面の拡大図である。
【符号の説明】
11 本体
13 第1のボア
15 プランジャ組立体
17 上部プランジャ要素
19 下部プランジャ要素
21 低圧室(レザーバ)
23 高圧室(圧力室)
25 逆止め弁組立体
27 動的密封部材(密封手段)
29 フランジ
31 リテーナ(制限手段)
33 プランジャばね
35 ポート
37 コレクタ溝
39 ポート
41 キャップ部材
43 弁組立体
45 ピン
47 外側に延びている部分
49 ポート
51 ヘッド
53 逆止めボール(逆止め部材)
55 弁座
57 弁開口
59 ボア
61 切欠き部分
63 中実の中央部分(制限手段)
63a 上面
65 ばね座
69 ら旋形圧縮ばね

Claims (13)

  1. 内燃機関用油圧式ラッシュアジャスタであって、内部に底のある第1のボア(13)を形成する本体(11)と、該底のある第1のボア(13)内に滑動するように収められているプランジャ組立体(15)と、前記底のある第1のボア(13)と前記プランジャ組立体(15)とによって形成されている圧力室(23)と、前記プランジャ組立体(15)内に配置されている油圧室(21)と、該油圧室(21)内にある油圧流体の供給源とを含み、前記プランジャ組立体(15)は前記圧力室(23)と前記油圧室(21)との間の流体の連絡を可能にする弁開口(57)を形成し、前記圧力室(23)における圧力の相対的減少と相対的増大のそれぞれに応答して、前記弁開口(57)を開閉する、該弁開口(57)に機能的に付属している逆止め弁部材(53)と、通常は前記プランジャ組立体(15)を前記底のある第1のボア(13)の外方に向かって付勢する偏倚手段(33)とを含む油圧式ラッシュアジャスタにおいて、
    (a)前記圧力室(23)から前記逆止め弁部材(53)を通過し、そして前記弁開口(57)を通って前記油圧室(21)へ流れる流体の力に抗して、前記逆止め弁部材(53)を開位置に向かって偏倚させるように作用する偏倚手段(69)と、
    (b)前記逆止め弁部材(53)が、前記開位置に向かう、前記弁開口(57)から離れる動きを制限するように作用する制限手段(31、63)と
    を有し、
    (c)前記偏倚手段(69)は、前記油圧式ラッシュアジャスタの組立作業中、前記逆止め弁部材(53)を開いた状態に維持する十分な力であるが、前記内燃機関の正規の運転中には前記逆止め弁部材(53)を開いた状態に維持するには不十分な力を及ぼす
    ことを特徴とする内燃機関用油圧式ラッシュアジャスタ。
  2. 前記底のある第1のボア(13)と前記プランジャ組立体(15)との間に配置され、前記両者間を通る流体の流れを実質的に妨げるように作用する密封手段(27)を有する、請求項1記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
  3. 前記プランジャ組立体(15)は、該プランジャ組立体(15)の底部に、前記弁開口(57)と自由に連絡している第2のボア(59)を形成し、そして前記逆止め弁部材(53)は前記第2のボア(59)内に配置されている、請求項1記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
  4. 前記逆止め弁部材(53)の運動を制限するように作用する前記制限手段(31、63)は、前記プランジャ組立体(15)の底部と係合している第1の面と、前記逆止め弁部材(53)とその全開位置において係合している第2の面(63a)とを含むリテーナ(31)を含む、請求項3記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
  5. 前記リテーナ(31)は、前記プランジャ組立体(19)の底部に支えられている部材(31)であって、かつ上に形成されている外側に延びているフランジ(29)を有する一般的にはカップ形の部材(31)を含み、前記プランジャ組立体を偏倚する前記偏倚手段は、前記底のある第1のボア(13)の底部と前記フランジ(29)との間で作用するコイルばね(33)を含む、請求項4記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
  6. 前記プランジャ組立体(15、19)はばね座(65)を形成し、そして前記逆止め弁部材(53)を偏倚するように作用する前記偏倚手段は、上端が前記ばね座(65)と係合し下端が前記逆止め弁部材(53)と係合している、圧縮コイルばね(69)を含む、請求項1記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
  7. 前記弁開口(57)と前記プランジャ組立体(15、19)は共働して、前記圧縮コイルばね(69)の外側に配置されている弁座(55)を形成し、前記プランジャ組立体(15、19)が前記底のある第1のボア(13)内を下方に移動するにしたがって、前記圧力室(23)からの流体力学的流れが前記圧縮コイルばね(69)の偏倚力に打ち勝ち、そして前記逆止め弁部材(53)を閉位置に移動させて、前記弁座(55)と係合させることができるように前記圧縮コイルばね(69)が選択されている、請求項6記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
  8. 前記プランジャ組立体(15、19)が弁座(55)を形成し、該弁座は該弁座(55)と前記逆止め弁部材(53)との間に円形の接触線を形成するように、前記逆止め弁部材(53)の方に向かって湾曲した、湾曲した輪郭線をその断面に有している、請求項1記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
  9. 記プランジャ組立体(15、19)は弁座(55)を形成し、該弁座は前記弁座(55)と前記逆止め弁部材(53)との間に円形の接触線を形成するように、前記逆止め弁部材(53)の方に向かって湾曲した、湾曲した輪郭線をその断面に有している、請求項1記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
  10. 前記底のある第1のボア(13)と前記プランジャ組立体(15)との間に配置され、前記両者間を通る流体の流れを実質的に妨げるように作用する密封手段(27)を含む、請求項9記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
  11. 前記逆止め弁部材が逆止めボール(53)を含む、請求項9記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
  12. 前記弁座(55)と前記逆止め弁部材(53)は協働して少なくとも30°の接触夾角(A)を形成する、請求項11記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
  13. 前記弁座(55)は、断面が半径Rの円の一部を形成している、請求項9記載の油圧式ラッシュアジャスタ。
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