JP4462195B2 - 動弁装置のラッシュアジャスタ - Google Patents

Description

本発明は、動弁装置のラッシュアジャスタに関する。

特許文献１には、カムとバルブステムとの間に軸方向にスライド自在に組み込まれ、カムと接触する端板の下面に閉塞端を有するねじ孔が一体に設けられたリフタボディと、そのリフタボディのねじ孔にねじ係合されたアジャストスクリューと、ねじ孔の閉塞端部内に組み込まれてアジャストスクリューを軸方向に押圧するリターンスプリングと、アジャストスクリューとバルブステムとの間に介装され、リフタボディに対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に設けられたスライド部材と、を有するラッシュアジャスタが開示されている。

このようなラッシュアジャスタにおいて、アジャストスクリューは、リターンスプリングによって付勢されているため、無負荷時に最大突出位置まで突き出した状態にある。この状態でラッシュアジャスタをエンジンに組み込むと、バルブは突き出してしまう。これは、バルブが突き出すように設計しないと、アジャストスクリューがバルブステムエンドとベースサークル間のクリアランス変動を吸収できないからである。

一方、ラッシュアジャスタの原理上、バルブが突き出した状態であっても、強制的にカムシャフトを回転させ、ラッシュアジャスタに外力を加えると、アジャストスクリューは徐々に沈み込み、最終的には適正な位置に落ち着く。

尚、アジャストスクリューの沈み込みの速さは、当該アジャストスクリューに作用する外力の速さ及び大きさに略比例することがわかっている。つまり、カムの回転数が速く、リフトが大きいほどより速く沈み込むとみなしてよい。
特開２００３−２２７３１７号公報

しかしながら、このような従来のラッシュアジャスタにおいては、エンジンにラッシュアジャスタを組み込んだ後に、何らかの方法、例えばモータリングで強制的にカムシャフトを回転させなければならないため、エンジン生産効率の著しい低下を招く虞がある。

そこで、本発明は、バルブステムの軸方向に摺動自在なリフタボディと、リフタボディ内のナット部材の内側に回転可能に螺合し、ナット部材の内側を回転することでバルブステムの軸方向に移動してバルブクリアランスを自動調節するアジャストスクリューと、バルブステムとアジャストスクリューとの間に介装され、アジャストスクリューにバルブステムの軸方向に沿った押し込み力のみの伝達を許容するスペーサと、を有する動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、ナット部材とスペーサとによって構成されるロック機構を有し、ナット部材に対するアジャストスクリューの締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置にて、ロック機構によりアジャストスクリューのバルブステムの軸方向の動きのうち、バルブクリアランスを無くす方向の動きが規制されることを特徴としている。これによって、ラッシュアジャスタを構成する既存の部品、すなわちスペーサとナット部材を利用したロック機構により、締め込み限度近傍となる位置にて、アジャストスクリューのバルブステム軸方向の動きが規制される。

本発明によれば、ラッシュアジャスタを構成する既存の部品を利用して、締め込み限度近傍となる位置にて、アジャストスクリューのバルブステム軸方向の動きが規制されるので、コストの増加を抑制しつつ、エンジンへの組み付け性を向上させ、生産効率の低下を防止することができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図６の図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に係るラッシュアジャスタ１の全体構成を示す説明図、図２はナット部材２の平面図、図３はナット部材２の正面図、図４はラッシュアジャスタ１の内部構成概略を平面視した説明図、図５はラッシュアジャスタ１の内部構成の概略を正面視した説明図、図６は本発明に係るラッシュアジャスタ１が適用される動弁装置としての可変動弁機構２１の概略構成を示す説明図である。

尚、図３においては、便宜上、リフタボディ３（後述）及び環状板バネ４（後述）以外の部分を描いている。

可変動弁機構２１の揺動カム２９（後述）からバルブステム３０を介してバルブに伝達されるバルブ開閉力の伝達経路にラッシュアジャスタ１が配置されている。

ラッシュアジャスタ１は、バルブステム３０軸方向（図１における上下方向）に摺動自在なリフタボディ３と、リフタボディ３内部に環状板バネ４により固定保持された略円環状のナット部材２と、ナット部材２の内側に回転可能に螺合するアジャストスクリュー５と、アジャストスクリュー５を図１における下方へ付勢する弾性部材としてのコイルスプリング６と、アジャストスクリュー５を保持するスペーサ７と、から大略構成されている。

リフタボディ３は、図示せぬシリンダヘッドのガイド孔に摺動可能に嵌合し、その冠面３ａに駆動軸２２（後述）の揺動カム２９（後述）が当接するとともに、バルブステム３０軸端がスペーサ７の下面に当接する。このラッシュアジャスタ１は、バルブクリアランスを機械的に自動調整するものであって、揺動カム２９がベースサークル区間となったときにバルブクリアランスが存在すると、コイルスプリング６の付勢力によってアジャストスクリュー５が回転しつつ下方へ移動し、バルブクリアランスを零とする。リフタボディ３の冠面３ａの中心部には、リフタボディ３内部へ潤滑油を導くための油孔８が開口形成されている。

アジャストスクリュー５は、ナット部材２の内側を回転することでバルブステム３０の軸方向に移動してバルブクリアランスを自動調節するものである。

尚、アジャストスクリュー５のバルブステム３０方向の動きよって、リフタボディ３もバルブステム３０軸方向に動くことになる。

スペーサ７は、バルブステム３０とアジャストスクリュー５との間に介装され、アジャストスクリュー５にバルブステム３０軸方向に沿った押し込み力のみの伝達を許容している。

ここで、本実施形態のラッシュアジャスタ１には、ナット部材２とスペーサ７とによって、ロック機構９が構成されている。

ロック機構９は、ナット部材２に対するアジャストスクリュー５の締め込み位置が締め込み限度近傍（ナット部材２に対してアジャストスクリュー５が最もねじ込まれた状態）となる位置にて、アジャストスクリュー５のバルブステム３０軸方向のうち、バルブクリアランスを無くす（零にする）方向の動きを規制するものである。

尚、ナット部材２に対してアジャストスクリュー５が最もねじ込まれた状態のときに、バルブ（図示せず）の突き出し量がゼロとなっており、上述したバルブクリアランスを無くす方向とは、このバルブの突き出し量を大きくする方向と同義である。

ナット部材２は、図２及び図３に示すように、外周に一対の切欠き部１２，１２が形成されている。この一対の切欠き部１２，１２は、ナット部材２半径方向外周側に開口する略コ字形状の切欠きであって、ナット部材２中央の貫通穴１３を挟んで互いに対向するよう形成されている。

そして、ナット部材２の上面側（図１における上方側）には、切欠き部１２の一辺、すなわち切欠き部１２の対向する２辺の内の一方の辺に隣接して係合部１４が形成されている。尚、係合部１４，１４は、貫通穴１３を対称の中心とする点対称である。

係合部１４は、略扇形状を呈し、図３に示すように、切欠き部１２に近い位置ほど相対的に薄肉になるよう形成されている。

一方、スペーサ７は、図４及び図５に示すように、略コ字形状の本体部１５と、本体部１５の両端から水平方向に延出した脚部１６，１６とから構成されている。スペーサ７の脚部１６，１６は、先端側が相対的に幅広となるように、略Ｔ字形状に形成されている。

そして、スペーサ７をナット部材２に対して回転させ、ナット部材２の係合部１４にスペーサ７の脚部１６を引っかけることによって、アジャストスクリュー５の締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置にて、アジャストスクリュー５のバルブクリアランスを無くす（零にする）方向の回転が規制され、アジャストスクリュー５がロック（固定）される。

尚、スペーサ７の脚部１６は、先端側が相対的に幅広となっているので、スペーサ７をナット部材２に対して回転させた際に、ナット部材２の係合部１４に対して引っかかり易くなっている。

このように、本来は、バルブ（バルブステム３０）の回転がアジャストスクリュー５に伝達されるのを防止する役割を担うスペーサ７を活用して、ロック機構９を実現させることによって、コストの増加を抑制しつつ、エンジンへの組み込み性を向上させ、生産効率の向上を図ることができるのである。

図６は、上述したラッシュアジャスタ１が適用される可変動弁機構２１の概略構成を示す説明図である。

この可変動弁機構２１は、内燃機関のクランクシャフトにより駆動される駆動軸２２と、この駆動軸２２に固定された偏心カム２３と、回転自在に支持された制御軸３２と、この制御軸３２の偏心カム部３８に揺動自在に支持されたロッカアーム２６と、バルブステム３０を上述のラッシュアジャスタ１を介して押圧する揺動カム２９と、を備えており、偏心カム２３とロッカアーム２６とはリンクアーム２４によって連係され、ロッカアーム２６と揺動カム２９とは、リンク部材２８によって連係されている。

ロッカアーム２６は、略中央部が偏心カム部３８によって揺動可能に支持されており、その一端部に、連結ピン２５を介してリンクアーム２４のアーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン２７を介してリンク部材２８の上端部が連係している。偏心カム部３８は、制御軸３２の軸心から偏心しており、従って、制御軸３２の角度位置に応じてロッカアーム２６の揺動中心は変化する。

揺動カム２９は、駆動軸２２の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、連結ピン３７を介してリンク部材２８の下端部が連係している。この揺動カム２９の下面には、駆動軸２２と同心状の円弧をなすベースサークル部分と、該ベースサークル面から所定の曲線を描いて延びるリフト部と、が連続したカム面が形成されており、これらのベースサークル部分ならびにリフト部が、揺動カム２９の揺動位置に応じてラッシュアジャスタ１の冠面（リフタボディ３の冠面３ａ）に当接する。

制御軸３２は、一端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエータ３３によって所定角度範囲内で回転するように構成されている。このリフト・作動角制御用アクチュエータ３３は、例えばウォームギア３５を介して制御軸３２を駆動する電動モータからなり、コントロールユニット１０からの制御信号によって制御される。制御軸３２の回転角度は、制御軸センサ３４によって検出される。

可変動弁機構２１によれば、制御軸３２の回転角度位置に応じてバルブ（例えば吸気弁）のリフトならびに作動角が、両者同時に、連続的に拡大，縮小し、このリフト・作動角の大小変化に伴い、バルブの開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。

尚、図示例では、さらに中心角の位相を可変制御する第２の可変動弁機構４１を備えている。この第２の可変動弁装置４１は、駆動軸２２の前端部に設けられたスプロケット４２と、このスプロケット４２と駆動軸２２とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用アクチュエータ４３と、から構成されている。スプロケット４２は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動しており、位相制御用アクチュエータ４３の作用によって、スプロケット４２と駆動軸２２とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。この第２の可変動弁機構４１の制御状態は、駆動軸２２の回転位置に応答する駆動軸センサ３６によって検出される。

従って、両者の可変制御を組み合わせることにより、バルブの開時期および閉時期をリフト量とともに可変制御でき、例えば吸気弁側に適用すると、スロットル弁に依存せずにシリンダ内に流入する吸気量を負荷に応じて制御することができる。

ここで、上述した可変動弁機構２１と、弁（吸気弁等）のバルブリフト特性を可変としない固定カムの動弁機構とでは、回転に必要ないトルク（フリクショントルク）が異なる。詳述すると、可変動弁機構２１のリフトを、固定カムの動弁機構のように８〜１０ｍｍ程度に設定した場合、低速回転時のフリクショントルクは可変動弁機構２１の方が大きくなる。このことは、例えば本出願人による特開２００２-８９３０３号公報によって公知となっている。

このことから、可変動弁機構２１と組み合わせるラッシュアジャスタ１を、固定カムの動弁機構の場合と同等の時間で沈み込ませるためには、より強力なモータでモータリングしなければならない。換言すると、固定カムの動弁機構に用いたものと同じモータを用いると、リフトか回転数を下げなければならない分、沈み込みに要する時間が増大し、エンジン生産効率が一層低下する。

しかしながら、上述したラッシュアジャスタ１を可変動弁機構２１に適用すれば、アジャストスクリュー５の締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置にて、ロック機構９の働きにより、アジャストスクリュー５のバルブクリアランスを無くす（零にする）方向の回転が規制され、この位置でアジャストスクリュー５がロックされる。つまり、固定カムの動弁機構に用いたものと同じモータを用いてモータリングを行っても、沈み込みに要する時間が増大することもなく、エンジン生産効率が低下することもない。

以下、本発明の第２実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一構成の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図７〜図９は本発明の第２実施形態のラッシュアジャスタ５１を示している。この第２実施形態におけるラッシュアジャスタ５１は、上述した第１実施形態のラッシュアジャスタ１と略同一構成となっているが、ナット部材２とスペーサ７とのかみ合わせによって得られるロック機構９のロック状態を、ピン形状のピン部材５２によって保持できるように構成したことのみが異なっている。

ピン部材５２は、リフタボディ３の冠面３ａに形成された貫通孔５３に挿入され、ラッシュアジャスタ５１内を貫通し、図９に示すように、スペーサ７の脚部１６の側方を通り、スペーサ７の脚部１６よりも下方に突出するよう設定されている。そして、ピン部材５２とナット部材２の係合部１４との間にスペーサ７の脚部１６を挟み込むことで、スペーサ７のナット部材２に対する回転を規制している。

これによって、過誤や運搬中の振動に起因するといった予期せぬロック機構９の解除を防止することができる。また、エンジンに当該ラッシュアジャスタ５１を組み込み、上述した可変動弁機構２１の駆動軸２２を取り付けた後にピン部材５２を除去すれば、ロックが解除されたことを目視で確実に認識することができる。

ロックが解除されなければ、ラッシュアジャスタ５１は本来の機能を果たさないため、この第２実施形態のように、ロック機構９が解除されたことを確実に認識できる手段は不可欠である。さらに，ピン部材５２を除去した後の孔は、ラッシュアジャスタ５１内部への潤滑油の供給にも奏功する。

尚、ピン部材５２の形状は，図７〜図９で提示したものに限定されない。つまり、ピン部材５２は、ピン部材５２が挿入されたラッシュアジャスタ５１に可変動弁機構２１の駆動軸２２を装着でき、また駆動軸２２装着後に除去が容易になるような形状にすべきである。例えば、ピン部材５２を適当な角度に曲げておくようにしてもよい（図はなし）。

また、ラッシュアジャスタ５１の機能上，ラッシュアジャスタ５１は、駆動軸２２に取り付けた後、カムベースサークルの区間でピン部材５２によるロックを解除することが望ましい。

上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１） 動弁装置のカムからバルブステムを介してバルブに伝達されるバルブ開閉力の伝達経路に配置されるラッシュアジャスタであって、バルブステムの軸方向に摺動自在なリフタボディと、リフタボディ内のナット部材の内側に回転可能に螺合し、ナット部材の内側を回転することでバルブステムの軸方向に移動してバルブクリアランスを自動調節するアジャストスクリューと、バルブステムとアジャストスクリューとの間に介装され、アジャストスクリューにバルブステムの軸方向に沿った押し込み力のみの伝達を許容するスペーサと、リフタボディとアジャストスクリューとの間に介装され、アジャストスクリューをバルブステムの軸方向に付勢する弾性部材と、を有する動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、ナット部材とスペーサとによって構成されるロック機構を有し、ナット部材に対するアジャストスクリューの締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置にて、ロック機構によりアジャストスクリューのバルブステムの軸方向の動きのうち、バルブクリアランスを無くす方向の動きが規制される。これによって、ラッシュアジャスタを構成する既存の部品を利用して、締め込み限度近傍となる位置にて、アジャストスクリューのバルブステム軸方向の動きが規制されるので、コストの増加を抑制しつつ、エンジンへの組み付け性を向上させ、生産効率の低下を防止することができる。

（２） 上記（１）に記載の動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、ロック機構は、具体的には、ナット部材とスペーサとをナット部材の周方向に噛み合わせ、ナット部材とスペーサとの相対回転を規制することでアジャストスクリューのバルブステムの軸方向の動きを規制するものである。

（３） 上記（１）または（２）に記載の動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、リフタボディを貫通するピン部材によって、アジャストスクリューがロック機構によりバルブステムの軸方向の動きが規制された状態に保持される。

これによって、過誤や運搬中の振動に起因するといった予期せぬロック機構の解除を防止することができる。

（４） 上記（３）に記載の動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、ラッシュアジャスタが動弁装置に組み付けられ、カムシャフトが取り付けられた後に、ピン部材は除去される。

（５） 上記（１）〜（４）のいずれかに記載の動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、動弁装置は、機関運転状態に応じて弁のリフト作動角を連続的に拡大・縮小制御することで内燃機関の吸気量を制御可能な可変動弁機構である。

本発明に係るラッシュアジャスタの全体構成を示す説明図。 ナット部材の平面図。 ナット部材の正面図。 本発明に係るラッシュアジャスタの内部構成の概略を平面視した説明図。 本発明に係るラッシュアジャスタの内部構成の概略を正面視した説明図。 本発明に係るラッシュアジャスタが適用される可変動弁機構の概略構成を示す説明図。 本発明の第２実施形態に係るラッシュアジャスタの説明図。 本発明の第２実施形態に係るラッシュアジャスタの説明図。 本発明の第２実施形態に係るラッシュアジャスタの説明図。

符号の説明

１…ラッシュアジャスタ
２…ナット部材
３…リフタボディ
５…アジャストスクリュー
７…スペーサ

Claims (5)

1. 動弁装置のカムからバルブステムを介してバルブに伝達されるバルブ開閉力の伝達経路に配置されるラッシュアジャスタであって、バルブステムの軸方向に摺動自在なリフタボディと、リフタボディ内のナット部材の内側に回転可能に螺合し、ナット部材の内側を回転することでバルブステムの軸方向に移動してバルブクリアランスを自動調節するアジャストスクリューと、バルブステムとアジャストスクリューとの間に介装され、アジャストスクリューにバルブステムの軸方向に沿った押し込み力のみの伝達を許容するスペーサと、リフタボディとアジャストスクリューとの間に介装され、アジャストスクリューをバルブステムの軸方向に付勢する弾性部材と、を有する動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、
   ナット部材とスペーサとによって構成されるロック機構を有し、ナット部材に対するアジャストスクリューの締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置にて、ロック機構によりアジャストスクリューのバルブステムの軸方向の動きのうち、バルブクリアランスを無くす方向の動きが規制されることを特徴とする動弁装置のラッシュアジャスタ。
2. ロック機構は、ナット部材とスペーサとをナット部材の周方向に噛み合わせ、ナット部材とスペーサとの相対回転を規制することでアジャストスクリューのバルブステムの軸方向の動きを規制するものであることを特徴とする請求項１に記載の動弁装置のラッシュアジャスタ。
3. リフタボディを貫通するピン部材によって、アジャストスクリューがロック機構によりバルブステムの軸方向の動きが規制された状態に保持されることを特徴とする請求項１または２に記載の動弁装置のラッシュアジャスタ。
4. ラッシュアジャスタが動弁装置に組み付けられ、カムシャフトが取り付けられた後に、ピン部材は除去されることを特徴とする請求項３に記載の動弁装置のラッシュアジャスタ。
5. 動弁装置は、機関運転状態に応じて弁のリフト作動角を連続的に拡大・縮小制御することで内燃機関の吸気量を制御可能な可変動弁機構であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の動弁装置のラッシュアジャスタ。

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