JP4503656B2 - 空気圧タペット調整ツール - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のバルブの駆動を調整するために用いられるようなタペットねじのセッティング、特に、タペットねじを固定するロックナットを嵌め合わせながらタペットねじを調整するツールに関する。

内燃機関のバルブ駆動システムは、通常、バルブを開けるためのロッカーアームを用いており、各バルブごとに一つのロッカーアームが用いられる。各ロッカーアームの一端にはカムシャフトが嵌められ、他端はバルブを操作するためのバルブ棒の上端に接している。ロッカーアームはバルブ棒と嵌合して、バルブを開けるためバルブスプリングに対してバルブ棒を軸方向に動かすものである。ロッカーアームが離れると、スプリングがバルブを閉じる。このようにして、カムシャフトの回転にあわせて、ロッカーアームが前後に動き、バルブを開けたり閉じたりするようにしている。

バルブ棒に嵌合するロッカーアームの端部には、タペット調整ねじ又はタペットがあり、これがバルブ棒と嵌合している。タペット調整ねじは、非常に微細なねじピッチを有しており、これによりバルブ棒の端部に対して正確な位置決めを行うことを可能にしている。タペットねじの位置は、ロッカーアームの上面に近接するねじの上端に配置されたロックナットによって固定されている。タペットクリアランスは、タペットねじの下端とバルブの上端の間の距離である。タペットとバルブ棒の間のクリアランスを正確にセットし、バルブを正確に作動させることが重要であり、タペットクリアランスをセットした後、タペットナットをロッカーアームに対してしっかり締めることで、タペット調整ねじがさらに回転することを防ぐようにする。なお、タペットクリアランスのセッティングは、エンジン組立の最終工程の一つであり、シリンダブロックに装着されたシリンダヘッドを用いて行われる。

手動によりタペットねじを調整する様々な方法や装置が従来より知られている。このような装置を用いる場合、組立作業者は、通常、エンジンが組立ライン上を移動するのに伴って歩き、タペットクリアランスを手動にて調整する。従来の方法によれば、クランクシャフト又はカムを適切な角度方向に置き、フィーラーゲージをカムシャフトとロッカーアームの間に挿入する。次いで、タペットねじをバルブ棒に対して回転又は調整する。タペットねじの回転は、バルブスプリングがタペットねじに対して一定値のバイアス力を発生させるまで続けられる。このような方法はタペットねじを回転させる装置を必要とし、この装置は、フィーラーゲージによって一定のバルブスプリング力が計測され、タペットねじをそれ以上回転させないようなバイアス力又は負荷となるまで作動する。次いで、レンチを用いてナットを締め、タペットねじを目的の位置に正確に保持する。ナットを正確に締めるためトルクレンチが通常用いられる。このような手動の方法では、フィーラーゲージの位置決め、タペットねじの調整、タペットねじの位置に影響を及ぼすことなくナットを締める作業が必要とされる。このような作業のすべてを正確に行うことは困難である場合が多く、必要とされるツールのすべてを同時に正確な位置に置くことは困難である。

タペットクリアランスのセッティングを容易にするためのさまざまな装置が開発されている。例えば、米国特許第6,345,436号のツールでは、ねじをバルブの方向又はバルブから離れる方向にねじを回転させる部材と、正確な位置決めのためにねじにかかる力を測定する手段との組み合わせが開示されている。米国特許第6,450,072号に開示されているツールでは、タペットねじは手動の装置で調整され、この装置はロックナットを緩めたり締めたりするために用いられるトルクレンチにより、一定以上のトルクがかからないようにしている。トルクの適正量は、クラッチ機構を用いて達成されるが、このツールでは、作業者がトルクの適正量に関して適切な感覚を有している必要がある。作業者は、クラッチ機構により一定の数を超えるクリックを行うことにより、あるいはツールを非常に早く回転させることにより、あるいはハンドルに過度の力を加えることにより、あるいはクラッチにかみ合うには不十分な程度にツールを回転させることにより、トルクセッティングを変更する可能性があり、適切なトルクがねじにかけられない場合には、クリアランスのセットは不正確になってしまう。さらに、このようなツールは繰り返しの動作を要求し、人間工学的な欠陥を有するものである。

以上のような装置は一般的には十分に作動するものである一方、正確に作動させるためには一定の経験を必要とする。タペットクリアランスを正確にセッティングするためには、作業者のスキルが必要であり、エラーの可能性も高いのである。完全に自動化された装置も存在するが、そのような装置は大がかりで、操作が難しく、また購入や維持に費用がかかる。

さらに、既存の機械では、ロックナットを固定したままでタペットねじを正確な位置に保持することが難しい。ナットを締めたままでタペットねじをセット位置から動かすと、タペットクリアランスが正確にセットされなくなるおそれがある。

本発明は、タペットクリアランスをセッティングするための独自のツール及びタペットクリアランスをセッティングする方法を提供するものである。本発明によれば、取り扱いが容易で、また操作も比較的容易なツールを用いて、タペットねじを容易かつ正確に目的のクリアランスにセットすることが可能となる。

本発明に係るタペット調整ツールは、ロックナットを緩めたり締めたりするトルクレンチと、ロックナットが緩められたときに、一定のセッティングでタペットねじを位置決めするトルクレンチのソケットを通過して伸びるねじドライバーを含み、ねじドライバーとトルクレンチの両方を単一のツールに配置することで、タペットねじとロックナットを同時に嵌合させるものである。

本発明に係るタペット調整ツールのねじドライバーは、一定のトルクでツールをシャットダウンさせるように設計されたスプリングクラッチ機構を含んだエアモータによって空気圧で駆動する。その結果、バルブスプリングの対向する力がねじを正確にセットするまでタペットねじを回転させ、調整することが可能となる。タペットねじのセッティングは自動で行われ、トルクの適正量に関する適切な感覚といった作業者の経験は必要とされない。また、タペットねじを過度に又は不十分に回転させることにより、トルクのセッティングを変更するおそれを最小限にしている。

また、ロックナットを締める間にタペットねじのセッティングが影響を受けないようにするために、本発明に係るタペット調整ツールはグリップ機構を含み、ねじドライバービットを停止位置にそのまま保持する。グリップ機構はねじドライバーが外されると自動的に駆動して、タペットねじが動かないようにし、ツールのトルクレンチ部によってロックナットを、タペットねじのセッティングに影響を及ぼすことなく、締めることを可能にしている。

本発明に係るタペット調整ツールは人間工学的な設計が施されており、作業者は、一方の手にねじドライバー部、もう一方の手にトルクねじ部のハンドルを持って、容易に取り扱いを行うことができ、両方を繰り返し快適に操作することができる。

タペットねじの位置をスプリングバイアスバルブに対して調整するためのツールに係る本発明は上記その他のさまざまな利点を有しており、ロックナットをねじに嵌合させることによって、タペットねじを選択的にロックするようにしている。本発明のツールは、ロックナットを嵌合させるのに適したソケットを有するレンチ部、ソケットを回転させるハンドル、ソケットが一定のトルクレベルを受けたときにソケットがハンドルによって更に回転させられないようにするクラッチ機構を備える。本発明のツールはまた、ソケットを通過して伸びるビットを備えている。このビットは、タペットねじと嵌合可能であり、タペットねじをバルブの方向へあるいは逆方向へ回転させるものである。本発明のツールはさらに、ビットに取り付けられる動力回転ドライバーを備え、ビットを回転させ、タペットねじをバルブ棒の方向へあるいは逆方向へ動かすようにしている。ねじドライバーの回転は、一定のトルクを受けたときに停止する。

以下、本発明の好適実施例について述べる。図面を参照して簡潔に述べるが、本発明の範囲を限定するものではない。

図１〜３には、タペット調整ツール１０が示されている。ツール１０は、タペット調整ねじを位置決めするねじ調整部１１と、ロックナットを締めたり緩めたりしてタペット調整ねじの位置決めを止めたり可能にしたりするロックナット嵌合部１２を含んでいる。

ねじ調整部１１は、空気圧で駆動するねじドライバー１３を含んでおり、このねじドライバー１３はベース１４の上部に戴置されている。ねじドライバー１３はエアモータを備え、一定のトルクでツールをシャットダウンさせるように設計されたスプリングクラッチ機構を備えている。また、中空細長スリーブ１５がベース１４の底部から伸びている。細長ビット１６はねじドライバー１３のドライブに取り付けられ、スリーブ１５を通過して伸びている。ビット１６の底部には、ねじ嵌合フラットエンド１７が設けられ、タペット調整ねじ１８の上部に形成されたスロットに嵌合するようにしている（図３）。
ロックナット嵌合部１２は、概ねトルクレンチに類似するものであり、スリーブ１５を覆ってフィットするヘッド１９、ヘッドの底部に取り付けられたソケット２０、及びソケット２０の上部に取り付けられたハンドル２１を備えている。また、ソケット２０はセットねじ２２によってヘッドの底部に取り付けられている。ソケット２０の底部には六角レンチ開口部２３があり、ロックナット２４に嵌合するように設計されている。ヘッド１９はスリーブ１５に沿って縦方向にスライド可能であり、その結果、図３に示すように、ヘッドを上方に移動させることができるため、ドライバービット１６をねじ１８の上に配置することが容易になり、次いでヘッドを下方に図２に示す位置まで移動させると、ソケット２０がロックナット２４に嵌合する。また、円筒形ＰＴＦＥブシュ２５をスリーブ１５の外側とヘッド１９の内側の間に配置し、ヘッドのスリーブに沿う動きを容易にしておくのが好ましい。

ロックナット嵌合部のヘッド１９をねじドライバーのビット１６と同軸に配置することで、ビットがレンチソケット２０を支障なく通過して伸びるようにし、ビットの正回転及び逆回転でタペットねじ１８の位置を上方向又は下方向に調整して目的の位置に正確に配置するようにしている。

また、コントロールボックス２６をねじドライバー１３の上端に設けている。コントロールボックス２６は、空気圧をツールに供給するライン２８に接続するためのフィッティング２７を含んでいる。コントロールボックス２６はまた、ライン３０に接続するためのフィッティング２９を含み、空気圧を供給してねじドライバー１３を正方向に動かすようにしており、ライン３２に接続するためのフィッティング３１を含み、空気圧を供給してねじドライバー１３を逆方向に動かすようにしている。コントロールボックス２６の内部には三方バルブ３３があり、ねじドライバー１３に供給する空気圧をコントロールしている。

図２に示すように、二つのコントロールプッシュボタン３４及び３５がコントロールボックス２６から伸びている。第一のコントロールプッシュボタン３４はコントロールボックス２６のバルブ３３に接続され、バルブを駆動して空気圧を供給し、ねじドライバーを正方向に動かす。コントロールプッシュボタン３４が駆動されると、バルブ３３を移動させてライン３０を空気供給ライン２８に接続させ、ねじドライバーを正方向すなわち上方から見て時計回りに回転させることで、タペット調整ねじ１８を下方に動かす。第二のコントロールプッシュボタン３５はコントロールボックス２６のバルブ３３に接続され、バルブを駆動して空気圧を供給し、ねじドライバーを逆方向に動かす。コントロールプッシュボタン３５が駆動されると、バルブ３３を移動させてライン３２を空気供給ライン２８に接続させ、ねじドライバーを逆方向すなわち上方から見て反時計回りに回転させることで、タペット調整ねじ１８を上方に動かす。コントロールプッシュボタン３４及び３５は異なった色とすることが好ましく、例えば、正方向プッシュボタン３４は緑色、逆方向プッシュボタン３５は赤色とする。

ロックナット２４を締め付ける間、ビット１６の位置はグリップ機構３６によって保持しておく。図４に示すように、グリップ機構３６は空気圧で操作される平行グリップアクチュエータ３７を備え、これはベース１４内に配置されている。アクチュエータ３７は空気圧ライン３８に接続され、開位置にスプリングでバイアスされている。アクチュエータ３７は空気圧を受けると閉じるように操作でき、圧力がないと開くように操作できる。一対のグリップフィンガー３９及び４０が、アクチュエータ３７からビット１６の各側面に伸びており、フィンガーエクステンション４１及び４２がグリップフィンガー３９及び４０のそれぞれに設けられ、各フィンガーエクステンションはビット１６の外周に最大限接触するように構成されている。

グリップ機構３６の空気圧ライン３８はコントロールボックス２６のフィッティング４３を介してコントロールバルブ３３に接続されている。バルブ３３は、コントロールプッシュボタン３４も３５も駆動しておらず、バルブが休止状態にあるときに、ライン３８を介して空気圧をグリップ機構３６に供給してグリップフィンガー３９及び４０を閉じ、ねじドライバービット１６を現在位置にしっかりと保持するように構成されている。コントロールプッシュボタン３４及び３５のいずれかが駆動してバルブ３３の位置を移動させ、空気圧をねじドライバー１３に供給してねじドライバービット１６をいずれかの方向に回転させる場合、グリップ機構３６への空気圧は遮断されて、グリップフィンガー３９及び４０が開き、ねじドライバービットの回転が可能となる。

こうして、タペット調整ねじ１８が正確な目的の位置にセットされると、ライン３８によってアクチュエータ３７に空気圧が供給され、グリップフィンガー３９及び４０がともに閉じられて、ビット１６をタペット調整ねじが目的のセッティングにある位置で正確に保持する。グリップ機構３６がビット１６を保持する間、ロックナット嵌合部１２はロックナット２４を締めてねじ１８をこの位置に固定するために用いられる。

グリップ機構３６からの空気圧ライン３８は、ねじドライバー１３に沿ってグリップ機構からコントロールボックス２６まで伸びており、ねじドライバー１３と平行に伸びるスリーブ４４によって保護されている。ねじドライバー１３とスリーブ４４の外側はともに、作業者がツールを容易に把持することを可能にしている。

本発明のタペット調整ツール１０を操作する場合、作業者は、タペットロックナット２４を用意して、ツールをナット上に配置し、ソケット２０をナットに嵌合させる。作業者は次いで、シムストックを用意する。シムストックの大きさは、バルブ棒とタペット調整ねじの端部との間のギャップによる。ツールのねじドライバー部を左手で持つ場合には、作業者はハンドル２１を右手で持ってソケット２０を回転させてロックナットを緩めることができ、このようにして、タペット調整ねじ１８を自由に回転させることができる。次いで、作業者はコントロールプッシュボタン３４を駆動させてねじドライバー１３を正方向に移動させる。ねじドライバー１３は、タペット調整ねじ１８が目的のタペットクリアランスに関して正確なセッティングにあることを示すトルクシャットオフポイントに到達するまで回転する。この状態になると、ねじドライバー１３に供給される空気圧は、ねじドライバーをさらに駆動させるには不十分となり、ねじドライバーは一定の位置で停止することになる。次いで、作業者はコントロールプッシュボタン３４を緩め、グリップ機構３６を駆動させてドライバービット１６を固定し、ねじドライバー１３を止める。次いで、作業者はハンドル２１を使ってソケット２０を回転させ、ねじドライバー部を把持することによってツールを保持しながら、ロックナット２４を所定の位置に手動でロックする。レンチ１２のクラッチ機構は、ロックナットにかかるトルクの量を制限し、ロックナットを適切な強さで締めるようにしている。ロックナットからツールを取り外すと、タペットクリアランスのセットが完了する。

タペットねじをリセットするため戻す必要がある場合には、ツール１０を再び配置し、ロックナットを緩めた状態で、もう一方のコントロールプッシュボタン３５を駆動させてねじドライバー１３を逆に動かし、上記の手順を用いてタペットねじ１８をリセットできる位置に動かすようにする。

以上、本発明について具体的に記載したが、本発明の範囲や趣旨から外れることなく、数多くの改良、置換、アレンジが可能なことは明らかである。したがって、本発明は上記に特定された実施例に限定されるものではなく、添付の請求項によってのみ特定されるものである。

本発明に係るタペット調整ツールの側面図である。 図１の２−２線に沿って見た側面図であり、ソケットが下方にある状態を示している。 図２と同様の側面図であり、ソケットが上方にある状態を示している。 図１の４−４線に沿って見た断面図であり、グリップ機構が駆動またはグリップ位置にある状態を示している。 図４と同様の図であり、グリップ機構が非駆動または非グリップ位置にある状態を示している。

Claims (8)

1. スプリングバイアスバルブに対してタペットねじの位置を調整するツールであって、タペットねじはロックナットをねじに嵌合させることで所定の位置に選択的にロックされるようにしており、ロックナットを嵌合させるのに適したソケットを有するレンチ部、ソケット部を回転させるハンドル、ソケットが一定のトルクレベルを受けたときにハンドルによってソケットがさらに回転することを防ぐクラッチ機構、ソケットを通過して伸び、タペットねじと嵌合可能でタペットねじをバルブの方向へ又はバルブと離れる方向へ回転させるビット、ビットに取り付けられ、ビットを回転させることでねじをバルブの方向へ又はバルブと離れる方向へ移動させ、一定のトルクレベルを受けたときに回転を中止する動力回転ドライバー、及び一対のグリップフィンガーを有する平行グリップアクチュエータを備えるグリップ機構からなり、前記グリップ機構は選択的に駆動されかつ駆動停止されることで前記ビットを把持してビットの回転を防止したり、前記ビットを解放してビットの回転を可能にしたりすることを特徴とするツール。
2. 請求項１記載のツールであって、前記グリップ機構は、前記動力回転ドライバーの駆動時には自動的に駆動停止され、前記動力回転ドライバーが駆動していないときには自動的に駆動されることを特徴とするツール。
3. 請求項２記載のツールであって、前記動力回転ドライバーおよび前記グリップ機構は空気圧で駆動されることを特徴とするツール。
4. 請求項１記載のツールであって、前記動力回転ドライバーは空気圧で駆動されるねじドライバーであることを特徴とするツール。
5. 請求項３記載のツールであって、このツールは複数位置バルブを備え、加圧空気を前記動力回転ドライバー又は前記グリップ機構に送るように構成されていることを特徴とするツール。
6. スプリングバイアスバルブに対してタペットねじの位置を調整する方法であって、タペットねじはロックナットをねじに嵌合させることで所定の位置に選択的にロックされるようにしており、ロックナットを嵌合させるのに適したソケットを有するレンチ部、ソケット部を回転させるハンドル、ソケットが第一の一定のトルクを受けたときにハンドルによってソケットがさらに回転することを防ぐクラッチ機構、ソケットを通過して伸び、タペットねじと嵌合可能でタペットねじをバルブの方向へ又はバルブと離れる方向へ回転させるビット、ビットに取り付けられ、ビットを回転させることでねじをバルブの方向へ又はバルブと離れる方向へ移動させ、第二の一定のトルクを受けたときに回転を中止する動力回転ドライバー、及び一対のグリップフィンガーを有する平行グリップアクチュエータを備えるグリップ機構からなり、前記グリップ機構は選択的に駆動されかつ駆動停止されることで前記ビットを把持してビットの回転を防止したり、前記ビットを解放してビットの回転を可能にしたりするツールを用意する工程、前記ビットを前記タペットねじに嵌合させる工程、前記動力回転ドライバーを操作して前記タペットねじをバルブの方向へ動かす工程、前記第二の一定のトルクを受けたときに前記動力回転ドライバーの操作を中止する工程、前記グリップ機構を駆動させて前記ビットを保持する工程、及び前記第一の一定のトルクを受けるまで前記レンチ部でロックナットを締める工程からなることを特徴とする方法。
7. 請求項６記載の方法であって、前記ツールは空気圧で操作され、また前記ツールは複数位置バルブを含み、前記バルブは加圧空気を前記動力回転ドライバー又は前記グリップ機構に供給するように構成され、加圧空気の供給は、前記第二の一定のトルクを受けたことにより前記グリップ機構が駆動されたときに、前記動力回転ドライバーから前記グリップ機構に自動的に切り替えられることを特徴とする方法。
8. 請求項６記載の方法であって、前記動力回転ドライバーを操作する工程はさらに前記グリップ機構を駆動停止することを含むことを特徴とする方法。