JP4976928B2 - ラッシュアジャスタ用シール - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の動弁機構において、油圧を利用して適正なバルブクリアランスを自動的に保つために用いられるラッシュアジャスタに設けられるシールに関する。

内燃機関の動弁機構においては、内燃機関からの伝熱によるバルブステムの熱膨張や、バルブの摩耗等によるバルブクリアランスの変化を吸収するためのラッシュアジャスタが設けられている。

図３は、従来のラッシュアジャスタ用シールを、ラッシュアジャスタと共に示す断面図である。すなわち、ラッシュアジャスタ１００は、例えば内燃機関の動弁機構における不図示のシリンダヘッドとロッカーアームとの間に介装されるものであって、下端が閉塞された有底筒状のボディ１０１内にプランジャ１０２がその上端が突出した状態で往復動可能に挿入された構造を有する。

ボディ１０１の底部とプランジャ１０２の底部との間には油圧室１０３が画成されると共に、プランジャ１０２内にはリザーバ室１０４が画成されている。また、プランジャ１０２は、油圧室１０３内に配置したプランジャスプリング１０５によって、ボディ１０１から突出する方向へ付勢されている。

プランジャ１０２の底部には油圧室１０３と連通する弁孔１０２ａが開設されており、この弁孔１０２ａには、油圧室１０３がリザーバ室１０４よりも低圧になった時に開弁動作するチェック弁１０６が設けられている。一方、ボディ１０１の内周面とプランジャ１０２の外周面との間に僅かな油の流通が可能な微小間隙１０７が形成され、プランジャ１０２の外周面には環状溝１０２ｂが形成され、プランジャ１０２の周壁には、この環状溝１０２ｂからリザーバ室１０４へ向けて油回収孔１０２ｃが開設されている。また、ボディ１０１とプランジャ１０２により画成された、油圧室１０３及びリザーバ室１０４を含む内部空間には、作動油が封入されている。なお、参照符号１０９は、作動油の充填後に充填口１０２ｅを密栓するために嵌め込まれたボールプラグである。

以上のような構造を備えるラッシュアジャスタ１００において、内燃機関のバルブの開弁過程では、プランジャ１０２の上端に形成されてボディ１０１の開放端部１０１ａから突出した上部小径部１０２ｄが、不図示のカムの回転に伴って上方から押圧されることによって、プランジャ１０２をボディ１０１内へ押し下げる荷重が作用すると、油圧室１０３内の作動油が加圧されて、リザーバ室１０４の油圧よりも高圧になるので、弁孔１０２ａはチェック弁１０６により閉じられる。このため、油圧室１０３からリザーバ室１０４への作動油の流出が遮断されるので、プランジャ１０２に入力された押し下げ荷重は、油圧室１０３内の作動油を介してボディ１０１に伝達される。すなわち、前記押し下げ荷重が、実質的に剛体となったラッシュアジャスタ１００を介して、バルブステムに開弁力として伝達される。

ここで、ラッシュアジャスタ１００は、バルブ（バルブステム）を閉弁方向に付勢するバルブスプリングによって、圧縮力（プランジャ１０２をボディ１０１内へ相対的に挿入する方向の荷重）を受けているので、バルブの開弁後は、前記圧縮力によって加圧されている油圧室１０３内の作動油が、プランジャ１０２とボディ１０１との摺動面に存在する微小間隙１０７を通じて徐々に漏洩し、プランジャ１０２に形成された環状溝１０２ｂ及び油回収孔１０２ｃを介してリザーバ室１０４へ回収される。そしてこのような作動油の流れを伴いながら、プランジャ１０２が徐々にボディ１０１内へ挿入されて行く（ラッシュアジャスタ１００が収縮する）。

次に、内燃機関のバルブ（バルブステム）が、カムの回転に伴い、上述の開弁状態からバルブスプリングの付勢力によって押し上げられて閉弁動作し、完全に閉弁すると、ラッシュアジャスタ１００には前記バルブスプリングによる圧縮力が作用しなくなるので、プランジャ１０２は、プランジャスプリング１０５の付勢力によって上向きに相対変位しようとし、これによって、油圧室１０３内の油圧がリザーバ室１０４の油圧よりも低くなる。このため、その差圧によってチェック弁１０６が開弁して弁孔１０２ａを開放するので、リザーバ室１０４から油圧室１０３へ作動油が流入しながら、プランジャ１０２は上向きに変位し、ラッシュアジャスタ１００が伸長する。したがって、カムもしくはロッカーアームとの間に隙間が生じることが防止されるのである。

ところで、この種のラッシュアジャスタ１００は、油圧室１０３内の作動油にエアが混入すると、バルブの開弁過程で、プランジャ１０２を押し下げる荷重が作用することによって、油圧室１０３内の作動油が加圧されてチェック弁１０６が閉弁しても、油圧室１０３内の作動油に混入したエアの圧縮性によって、ラッシュアジャスタ１００が実質的な剛体とならず、その機能が損なわれてしまう。このため、ボディ１０１の開放端部（上端部）１０１ａと、プランジャ１０２の上部小径部１０２ｄとの間には、ラッシュアジャスタ用シール１０８が設けられている。このラッシュアジャスタ用シール１０８は、上向きのシールリップ１０８ａを上部小径部１０２ｄの外周面に摺動可能に密接させたものである（例えば下記の特許文献参照）。
特開昭６１−９６１１０号公報

ところが、従来のラッシュアジャスタ用シール１０８は、シールリップ１０８ａの摺動部の摩耗等によってシール性能が経時的に劣化するので、やはり、プランジャ１０２がボディ１０１から押し上げられる過程でリザーバ室１０４が負圧になると、エアがシール摺動部を介してラッシュアジャスタ１００の内部へ吸引され、エアの混入を来してしまうおそれがある。また、作動油として、エアの混入しにくいシリコンオイルなどの高粘度油を用いても、ラッシュアジャスタ１００の上部へ飛来するミスト状のエンジンオイルが、上向きのシールリップ１０８ａの摺動部から、エアと共に吸引されて作動油に混入すると、結局作動油の粘性が低下してエアの混入を来してしまうおそれがある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、外部のオイルミストが浸入して内部の作動油に混入するのを有効に防止可能なラッシュアジャスタ用シールを提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係るラッシュアジャスタ用シールは、下端が閉塞され上端が開放された有底筒状のボディと、このボディ内に上下方向往復摺動可能に挿入され上部が前記ボディの上方へ突出したプランジャと、前記ボディの底壁と前記プランジャの底壁との間に画成された油圧室と、前記プランジャを上方へ付勢するプランジャスプリングと、前記プランジャの底壁に開設されて前記油圧室と前記プランジャの内部のリザーバ室とを連通する弁孔を、前記油圧室より前記リザーバ室が高圧となった場合に開弁するチェック弁とを備えるラッシュアジャスタに設けられるラッシュアジャスタ用シールであって、前記ボディの上部外周に筒状のカバーが遊嵌状態に外挿され、このカバーの上端が、前記ボディの上方へ突出した前記プランジャの上部の外周面に固定シールを介して密嵌固定され、前記油圧室から前記プランジャと前記ボディの摺動面間の隙間へ漏出する作動油を前記リザーバ室へ回収するために前記プランジャに開設された油回収孔より上側に位置して前記プランジャの外周面に設けられ前記ボディの内周面と摺動可能に密接されるパッキンを備えるものである。

上記構成において、プランジャの外周面に設けられ前記ボディの内周面と摺動可能に密接されるパッキンは、内部へ浸入しようとするオイルに対するシール機能を有するものであるが、摩耗によって経時的にシール性が低下するおそれがあるので、これを補償するために、カバーを、固定シールを介してプランジャに固定している。したがって、ラッシュアジャスタの上部へ降りかかるミスト状のエンジンオイルは、ラッシュアジャスタ用シールにおけるカバーの上端とプランジャの外周面との間に介在する固定シールによって内部への浸入が阻止される。また、もし、僅かなオイルがボディの外周面とカバーの間の隙間を下側から上昇して浸入するようなことがあっても、このオイルは、プランジャの外周面に設けられてボディの内周面と摺動可能に密接されるパッキンによって、リザーバ室や油圧室への浸入が阻止されるので、内部の作動油の粘性低下が有効に防止される。

本発明に係るラッシュアジャスタ用シールによれば、外部のオイルミストが浸入して内部の作動油に混入してその粘性が低下するのを有効に防止することができ、その結果、作動油へのエア混入によるラッシュアジャスタの機能低下が防止される。

以下、本発明に係るラッシュアジャスタ用シールの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、第一の形態をラッシュアジャスタと共に示す断面図である。

図１に示されるラッシュアジャスタ１は、例えば内燃機関の動弁機構における不図示のシリンダヘッドとロッカーアームとの間に介装されるものであって、下端が閉塞された有底円筒状のボディ１１と、このボディ１１内に上下方向往復摺動可能に挿入された中空円筒状のプランジャ１２と、前記ボディ１１の底壁とプランジャ１２の底壁との間に画成された油圧室Ａと、この油圧室Ａ内に配置されて前記プランジャ１２を前記ボディ１１から抜き出す方向（上方）へ付勢するプランジャスプリング１３と、前記プランジャ１２の下端に開設されて前記油圧室Ａと前記プランジャ１２の内部のリザーバ室Ｂとを連通する弁孔Ｃを、油圧室Ａよりリザーバ室Ｂが高圧となった場合に開弁するチェック弁１４とを備える。

詳しくは、ボディ１１は下端が閉塞された有底円筒状のボディ本体１１１と、その上部開放端１１１ａに嵌着された環状のストッパ１１２からなる。

プランジャ１２は、ボディ１１におけるボディ本体１１１の内周に挿入された有底円筒状のプランジャ本体１２１と、その上端中央から延在されて、ボディ１１におけるストッパ１１２の内周を貫通してボディ１１の上方へ突出した上部小径部１２２からなり、プランジャ本体１２１と上部小径部１２２との間のフランジ部１２３が、前記ストッパ１１２に下側から対向している。

プランジャ１２におけるプランジャ本体１２１の外径は、ボディ１１におけるボディ本体１１１の内径よりも僅かに小さく、したがって両者間には全周に微小な隙間Ｄが形成されている。そしてプランジャ本体１２１の上部外周面には、その円周方向に連続した油回収溝１２１ａが形成され、プランジャ本体１２１の周壁には、前記油回収溝１２１ａの円周方向複数箇所からプランジャ１２の内部のリザーバ室Ｂへ貫通した油回収孔Ｅが開設されている。

油圧室Ａ内に配置されたプランジャスプリング１３は、コイルスプリングからなるものであって、ボディ１１におけるボディ本体１１１の底壁１１１ｂとプランジャ１２におけるプランジャ本体１２１の底壁１２１ｂとの間に、適宜圧縮状態で介在している。

油圧室Ａとリザーバ室Ｂとを連通する弁孔Ｃは、プランジャ１２におけるプランジャ本体１２１の底壁１２１ｂの中央部に開設されていて、これを開閉するチェック弁１４は、プランジャスプリング１３の内周に位置して、油圧室Ａ内に配置されている。

詳しくは、チェック弁１４は、弁孔Ｃの下側に配置されてこの弁孔Ｃの下端縁に相当する弁座に接離可能な球状弁体１４１と、その下側に配置されたコイルスプリング１４２と、このコイルスプリング１４２を下側から押さえるリテーナ１４３からなる。リテーナ１４３はカップ状であって、その内側と外側とを連通するための所要数の窓部を有し、外周の被支持フランジ部１４３ａがプランジャスプリング１３の上端によって、プランジャ１２におけるプランジャ本体１２１の底壁１２１ｂに押し付けられた状態に支持され、コイルスプリング１４２は、球状弁体１４１とリテーナ１４３の底部との間に、適宜圧縮された状態で介在している。すなわち、このチェック弁１４は、コイルスプリング１４２によって球状弁体１４１が常時上向きに付勢されて弁孔Ｃを閉塞しており、油圧室Ａ側がリザーバ室Ｂよりも低圧になってその差圧が所定以上となった時に、コイルスプリング１４２の付勢力に抗して開弁動作し、弁孔Ｃを開放するものである。

参照符号２は、ラッシュアジャスタ用シールである。このラッシュアジャスタ用シール２は、ボディ１１の上部外周に遊嵌状態に外挿された筒状のカバー２１と、このカバー２１の上端を、前記プランジャ１２の外周面に密嵌固定する固定シール２２と、油回収孔Ｅの上側（外側）に位置してプランジャ本体１２１の上部外周面に円周方向に連続して形成された溝１２１ｃに装着されると共にボディ本体１１１の内周面に摺動可能に密接されたゴム状弾性材料からなるパッキン（例えばＯリング）２３を備える。

カバー２１は、円筒状本体部２１ａと、その上端から内周側へ延びる内向き鍔部２１ｂと、更にその内周端から上方へ屈曲形成された取付筒部２１ｃからなり、円筒状本体部２１ａは、ボディ１１の上部外周面（ボディ本体１１１の上部外周面及びストッパ１１２の外周面）を、僅かな隙間Ｆを介して包囲している。

固定シール２２はゴム状弾性材料からなるものであって、カバー２１の取付筒部２１ｃに一体的に成形され、プランジャ１２の上部小径部１２２の外周面に適当な締め代をもって密嵌されている。したがって、カバー２１は、固定シール２２を介してプランジャ１２の上部小径部１２２に密嵌状態に取り付けられ、ボディ１１に対して移動可能となっている。

ラッシュアジャスタ１の内部にボディ１１とプランジャ１２により画成された、油圧室Ａ及びリザーバ室Ｂを含む内部空間には、不図示の作動油が封入されている。この作動油は、エア等による気泡が混入しにくい所定の粘度を有する、たとえばシリコンオイルが採用され、プランジャ１２の上部小径部１２２の内周にリザーバ室Ｂから連続して形成された充填口１２２ａから充填されたものである。なお、参照符号１２５は、作動油の充填後に充填口１２２ａを密栓するために嵌め込まれたボールプラグである。

ラッシュアジャスタ１は、次のような動作を行うものである。

まず、内燃機関の不図示のバルブが閉弁した状態から、動弁機構におけるカムの回転に伴って、前記バルブが開弁動作へ移行する過程では、プランジャ１２の上部小径部１２２の上端に、カムによる押し下げ荷重がロッカーアームを介して入力され、すなわちプランジャ１２が下向きに押圧される。すると、プランジャ１２におけるプランジャ本体１２１の底壁１２１ｂと、ボディ１１におけるボディ本体１１１の底壁１１１ｂとの間で作動油が加圧されることになるから、油圧室Ａ内の油圧が上昇してリザーバ室Ｂの油圧より高圧となり、このためチェック弁１４の球状弁体１４１は、油圧室Ａとリザーバ室Ｂの差圧とコイルスプリング１４２の付勢力によって、弁孔Ｃの下端の弁座に押し付けられ、この弁孔Ｃを閉塞する。

このため、加圧により高圧となった油圧室Ａ内の作動油が、弁孔Ｃを介してリザーバ室Ｂへ流出することはできず、しかもプランジャ本体１２１とボディ本体１１１の摺動面間の隙間Ｄが狭く、油圧室Ａからこの隙間Ｄへ漏れ出す作動油の流量は制限されているので、プランジャ１２に入力された押し下げ荷重は、油圧室Ａ内の作動油を介してボディ１１（ボディ本体１１１の底壁１１１ｂ）へ伝達され、更に不図示のバルブ（バルブステム）へ伝達される。したがって、バルブは、これを閉弁方向（上方）へ付勢している不図示のバルブスプリングを圧縮しながら、ラッシュアジャスタ１と共に押し下げられて開弁動作する。

バルブの開弁後は、ラッシュアジャスタ１は、バルブスプリングによってボディ１１が上向きの荷重を受けているので、油圧室Ａ内の作動油の加圧及びチェック弁１４による弁孔Ｃの閉塞状態が継続している。このため、プランジャ本体１２１とボディ本体１１１の摺動面間の隙間Ｄを介して油圧室Ａから作動油が徐々に漏出し、すなわち油圧室Ａの容積を徐々に縮小するようにプランジャ１２がボディ１１内へ挿入されて行く（ラッシュアジャスタ１が収縮する）。また、油圧室Ａから隙間Ｄへ漏出した作動油は、油回収溝１２１ａから油回収孔Ｅを通じてリザーバ室Ｂに回収される。プランジャ本体１２１の外周には、ボディ本体１１１の内周面と摺動可能に密接されるパッキン２３が、油回収孔１２１ａより外側に位置して設けられているので、油圧室Ａから隙間Ｄ、油回収溝１２１ａを通じてリザーバ室Ｂへ還流する作動油が、外部へ漏洩することはない。

次に、上述のバルブの開弁状態から、更に動弁機構におけるカムの回転に伴って、バルブがバルブスプリングによって押し上げられて閉弁すると、バルブスプリングによるラッシュアジャスタ１への収縮方向の荷重が解除されるので、プランジャ１２はプランジャスプリング１３の付勢力によって油圧室Ａの容積を拡大するように上方への押圧力を受ける。このため、油圧室Ａがリザーバ室Ｂよりも低圧になり、その差圧によってチェック弁１４の球状弁体１４１がコイルスプリング１４２を圧縮しながら押し下げられて弁孔Ｃを開放するので、リザーバ室Ｂから油圧室Ａへ作動油が流入しながら、プランジャ１２は上向きに変位し、ラッシュアジャスタ１が伸長し、バルブステムの熱膨張やバルブの摩耗等に起因するシリンダヘッドと動弁機構の間の間隙変化等を吸収する。

ここで、ラッシュアジャスタ１の外部は、カム等の潤滑のために供給されるエンジンオイルが飛来する環境にあり、ボディ１１の上部外周面を包囲しているカバー２１及びこれをプランジャ１２の上部小径部１２２に固定している固定シール２２は、上方から降り注ぐミスト状のエンジンオイルに対して、傘のように作用し、これによってラッシュアジャスタ１内へのエンジンオイルの浸入及び作動油との混合を防止するものである。また、上述のように、ラッシュアジャスタ１は、内燃機関のバルブの開閉動作に伴って、ボディ１１とプランジャ１２の相対変位（ラッシュアジャスタ１の伸縮）を繰り返すが、カバー２１及び固定シール２２は、上述のラッシュアジャスタ１の伸縮に伴ってボディ１１に対して相対変位するものであり、固定シール２２は、プランジャ１２の上部小径部１２２と摺動しないので、摩耗によって経時的にシール性が損なわれることはない。

また、バルブの閉弁動作において、ラッシュアジャスタ１が伸長する過程では、カバー２１及び固定シール２２も、ボディ１１に対して、プランジャ１２と共に上方へ相対変位するので、ボディ１１と、プランジャ１２と、カバー２１及び固定シール２２とで囲まれた空間Ｇが拡大されて負圧になる。したがって、この空間Ｇには、ボディ本体１１１の上部外周面とカバー２１との隙間Ｆを通じて外部のエアが吸引されるが、隙間Ｆは下方へ向けて開放されているため、ミスト状のエンジンオイルがこの隙間Ｆを遡って空間Ｇに浸入する可能性が低くなる。仮に、オイルの微小な液滴が、エアと共に空間Ｇへ吸引されたとしても、それ以上の浸入は、油回収溝１２１ａ及び油回収孔Ｅの上側でプランジャ本体１２１とボディ本体１１１の摺動面間に介在しているパッキン２３によって遮断され、プランジャ１２が押し下げられることによって空間Ｇが収縮される過程で隙間Ｆから外部へ排出される。

したがって、外部のオイルミストが内部の作動油に混入するのを有効に防止することができ、その結果、作動油の適度な粘度が保持されてエアの混入によるラッシュアジャスタ１の機能低下が防止される。

図２は、本発明に係るラッシュアジャスタ用シールの第二の形態を、ラッシュアジャスタと共に示す要部断面図である。すなわち、上述した第一の形態では、プランジャ１２の上部小径部１２２の外周面に対する固定シール２２の固定を、固定シール２２の締め代にのみ依存しているのに対し、図２に示される第二の形態では、プランジャ１２の上部小径部１２２の外周面に、円周方向に連続した嵌合溝１２２ｂを形成し、固定シール２２の内周部を、この嵌合溝１２２ｂに密嵌したものである。このようにすれば、プランジャ１２に対するカバー２１及び固定シール２２の位置決めが容易であると共に、経時的なすべり等も有効に防止される。

本発明に係るラッシュアジャスタ用シールの第一の形態を、ラッシュアジャスタと共に示す断面図である。 本発明に係るラッシュアジャスタ用シールの第二の形態を、ラッシュアジャスタと共に示す要部断面図である。 従来の技術によるラッシュアジャスタ用シールを、ラッシュアジャスタと共に示す断面図である。

符号の説明

１ ラッシュアジャスタ
１１ ボディ
１２ プランジャ
１２１ａ 油回収溝
１２２ｂ 嵌合溝
１２４ パッキン
１３ プランジャスプリング
１４ チェック弁
２ ラッシュアジャスタ用シール
２１ カバー
２２ 固定シール
２３ パッキン
Ａ 油圧室
Ｂ リザーバ室
Ｃ 弁孔
Ｄ，Ｆ 隙間
Ｅ 油回収孔

Claims (1)

1. 下端が閉塞され上端が開放された有底筒状のボディと、このボディ内に上下方向往復摺動可能に挿入され上部が前記ボディの上方へ突出したプランジャと、前記ボディの底壁と前記プランジャの底壁との間に画成された油圧室と、前記プランジャを上方へ付勢するプランジャスプリングと、前記プランジャの底壁に開設されて前記油圧室と前記プランジャの内部のリザーバ室とを連通する弁孔を、前記油圧室より前記リザーバ室が高圧となった場合に開弁するチェック弁とを備えるラッシュアジャスタに設けられるラッシュアジャスタ用シールであって、前記ボディの上部外周に筒状のカバーが遊嵌状態に外挿され、このカバーの上端が、前記ボディの上方へ突出した前記プランジャの上部の外周面に固定シールを介して密嵌固定され、前記油圧室から前記プランジャと前記ボディの摺動面間の隙間へ漏出する作動油を前記リザーバ室へ回収するために前記プランジャに開設された油回収孔より上側に位置して前記プランジャの外周面に設けられ前記ボディの内周面と摺動可能に密接されるパッキンを備えることを特徴とするラッシュアジャスタ用シール。

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