JP5889515B2 - ロッカーアームの保持部 - Google Patents

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Description

本開示は、バルブトレイン組立体の往復レバーに関し、特に少なくとも1つの保持部を含む往復レバーに関する。
オーバーヘッドカムバルブトレイン機構は、カム、バルブ、油圧ラッシュアジャスタ、およびロッカーアームを含むことができる。ロッカーアームは、ローラフィンガフォロアと呼ばれることもあり、カムに接触する軸受またはスライダパッドを含むことができる。ロッカーアームは、バルブに接触する表面と、油圧ラッシュアジュスタのボールプランジャに接触する表面とを含むこともできる。カムが回転すると、ロッカーアームは、カムからの円運動を直線運動に変換することができ、この直線運動を油圧ラッシュアジャスタおよびバルブに伝達することができる。バルブは、気筒に空気を出し入れできるように直線運動するように作動させることができる。バルブに圧縮ばねを付加してロッカーアームを常にバルブ、カム、および油圧ラッシュアジャスタに接触させておくことができる。
高出力多気筒エンジンでは数種のバルブトレイン機構を使用することができる。高出力エンジンは、高加速度または高牽引能力が必要とされる用途で使用することができる。しかし、より低い出力を必要とする用途で高出力エンジンを使用する場合、エンジンからの余分な出力が無駄になる可能性がある。効率を高めて無駄を減らすために、このような高出力エンジンは、少なくともいくつかの低出力動作条件の下で一部の気筒を作動させない気筒の作動停止機能を含むように構成することができる。気筒の作動停止中には、一部の気筒に燃料および空気を送り込むことができなくなる。ある手法では、非作動気筒に対応するバルブを閉じることによって非作動気筒への空気を抑制することができる。これは、部分的に折り畳み可能な種類の油圧ラッシュアジャスタと非作動気筒を組み合わせ、折り畳み可能な油圧ラッシュアジャスタがロッカーアームの直線運動を吸収できるようにすることによって実現することができる。すなわち、気筒の非作動時に、折り畳み可能な油圧ラッシュアジャスタは、ロッカーアームの直線運動を吸収することができ、その結果バルブは閉じたままになる。
ある状況では、気筒の作動停止中にロッカーアームが油圧ラッシュアジャスタのボールプランジャから外れることがあり、それによってバルブトレイン機構が損傷を受ける虞がある。油圧ラッシュアジャスタのボールプランジャとロッカーアームとの分離を制限することのできるいくつかの手法がある。ある手法では、油圧ラッシュアジャスタにクリップが付加される。クリップは油圧ラッシュアジャスタのボールプランジャに係合することができる。クリップは別個の部品であるので、既存のロッカーアームにクリップを付加することに伴う余分なコストがかかることがある。他の手法では、ロッカーと油圧ラッシュアジャスタがピンで互いに固定される。ピンは、油圧ラッシュアジャスタのボールプランジャとロッカーアームとの両方に挿入することができる。クリップ手法と同様に、ピンが別個の部品であるので、ピンを既存の油圧ラッシュアジャスタおよびロッカーアーム組立体に付加することに伴う余分なコストがかかることがある。さらに、そのピンをさらに望ましくないものにする恐れのあるこの構成の補修、包装、または頑健性に関する問題が生じることがある。
したがって、頑健で費用効果の高い保持装置を油圧ラッシュアジャスタとロッカーアームとの間に設けてボールプランジャをロッカーアーム内に保持する必要がある。
本発明によれば、受け部と少なくとも1つの保持部とを含むバルブトレイン組立体の往復レバーが設けられている。受け部は、往復レバーによって作動させられる部材を選択的に受けるための部材である。往復レバーが部材を選択的に作動させる方向である作動方向を作動軸が含み、かつ定めている。往復レバーの受け部には、少なくとも1つの保持部が配置されている。少なくとも1つの保持部は、選択的に部材に係合し、作動軸に沿った、往復レバーに対する部材の相対運動を制限するようにされている。
カムと、ロッカーアームと、油圧ラッシュアジャスタとを含むバルブトレイン機構の部分断面図である。 ショルダを形成する切り欠きを有するボールプランジャを含む、図1の油圧ラッシュアジャスタの拡大図である。 ロッカーアームに係合している油圧ラッシュアジャスタの斜視図である。 くぼみの互いに反対側に位置する2つのタブを含むロッカーアーム組立体の下側の斜視図である。 油圧ラッシュアジャスタのボールプランジャがロッカーアームに組み付けられた、ロッカーアーム組立体の下側の斜視図である。 図4のロッカーアームの他の構成図である。
次に、以下の説明を参照し、かつ図面を参照すると、開示される機構および方法に対する例示的な手法が詳しく示されている。各図面はいくつかの可能な手法を表しているが、図面は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではなく、本開示をよりよく図示し説明するためにある部材が誇張されるか、削除されるか、または部分的に区分されている。さらに、以下の説明は、網羅的なものでも、各図面に示されかつ以下の詳細な説明で開示されている形態および構成に特許請求の範囲を厳密に制限するものでもない。
さらに、以下の説明にはいくつかの定数が導入されることがある。場合によっては、定数の例示的な値が与えられる。特定の値が与えられない場合もある。定数の値は、関連する機器の特性およびこのような特性同士の相互関係と、環境条件および開示される機構に関連する動作条件とに依存する。
図1は、例示的なバルブトレイン機構20を示している。図1は、エンジンのオーバーヘッドカム構成でのバルブトレイン20を示しているが、たとえば、エンジンブロック内に配置されたカムシャフトを含むエンジンのような任意の種類のエンジン構成にバルブトレイン機構20を含めることができることに留意されたい。バルブトレイン20は、バルブ作動カム32からの半径方向の運動を概ね直線状の運動に変換する往復レバーであってよいロッカーアームを含むことができる。特に、ロッカーアーム30は、作動部材36に係合し、直線運動を作動部材36に伝達することができる。一例では、作動部材36は、ボールプランジャ56を含む作動停止油圧ラッシュアジャスタであってよい。
ロッカーアーム30は、タブとして例示され、ロッカーアーム30と作動部材36との分離または相対運動を選択的に制限する、少なくとも1つの保持部74を含んでよい。具体的には、保持部74を選択的に作動部材36のボールプランジャ56のショルダ70に係合させ、それによって作動部材36をロッカーアーム30内に固定的に位置させることができる。ロッカーアーム30の保持部74と作動部材36のショルダ70との間に保持組立体を形成することができるので、バルブトレイン機構20は、少なくともいくつかの他の種類のバルブトレイン機構と異なる機構であってよい。保持組立体は、下向きの、ロッカーアーム30から離れる方向への、ロッカーアーム30と作動部材36との相対運動を選択的に制限することができる。
図1のバルブトレイン機構20は、ロッカーアーム30と、バルブ作動カム32と、バルブ34と、作動部材36とを含んでいる。カム32は、ロッカーアーム30のローラ軸受44の所で、ロッカーアーム30の外側面と半径方向に連通することができる。ロッカーアーム30は、カム32の半径方向の運動を概ね直線状の運動に変換する任意の往復レバーであってよい。このため、ロッカーアーム30は、概ね直線状の運動を作動部材36とバルブ34の両方に伝達することができる。図1は、オーバーヘッドバルブトレイン構成で利用されるバルブトレイン機構20の例示的な図であり、この場合、カム32は、バルブ34および作動部材36の上方で動作するオーバーヘッドカムである。
カム32がカムシャフト38の周りを回転すると、ロッカーアーム30はピボット軸P−Pの周りを選択的に回転することができ、この場合、ピボット軸P−Pはロッカーアーム30のローラ軸受44に配置することができる。特に、ロッカーアーム30は、カム32によって作用線42に沿って作動させることができる。カム32が回転すると、力Fを選択的に作動部材36に加え、概ね長手方向であってよくかつ作動軸A−Aによって定めることができる作動方向に沿って作動部材36を移動させることができる。
バルブトレイン機構20は、燃料の節約を推進するために少なくともいくつかの動作条件では一部の気筒を作動させずにおくことができる気筒作動停止機能を含むエンジンの一部であってよい。すなわち、ロッカーアーム30は、ロッカーアーム30が、作動部材36およびバルブ34を選択的に作動させるように動作可能である作動モードと、カム32からバルブ34への運動が作動部材36によって抑制される非作動モードとの間で選択的に動作可能であってよい。ロッカーアーム30が非作動モードであるとき、カム32からの回転運動をバルブ34に伝達することはできない。具体的には、作動軸A−Aに沿ってロッカーアーム30から作動部材36にかけられる力Fを抑制することができ、作動部材36内に配置された2本のラッチピン77が作動軸A−Aに沿った運動を制限することができる。ロッカーアーム30および作動部材36を非作動停止型エンジンで使用することもできることに留意されたい。
一例では、ロッカーアーム30は、心棒46とローラ軸受44とを含むロッカーフィンガフォロア型のロッカーアームであってよい。ロッカーフィンガフォロアの中心に心棒46が位置している。心棒46は、滑らかな外装仕上げを含み、ロッカーアーム30の回転中心または回転点として働くシリンダであってよく、ピボット軸P−Pを含んでよい。ローラ軸受44は、心棒46の周りに配置することができ、1組のニードルまたは玉軸受48を含んでいる。図1はロッカーフィンガフォロアをロッカーアーム30として示しているが、たとえば軸取付けロッカーアームや、ローラ軸受の代わりにスライディングパッドを含むロッカーアームのような他の種類のロッカーアームを使用することもできることを理解されたい。
ロッカーアーム30は内側部分50を含んでいる。内側部分50は受け部52を含んでおり、ロッカーアーム30の受け部52は選択的に作動部材36に係合する。図1は、作動部材36のボールプランジャ56を受けるくぼみ54として受け部52を示している。特に、くぼみ54は、ボールプランジャ56の外側面58にほぼ整合する概ね半球状の表面を含んでよい。図1は、半球状の外側面58を有する作動部材36を示しているが、外側面58が他の構成を含んでもよいことを理解されたい。たとえば、ボールプランジャ56の外側面58は放物線状であってよく、くぼみ54は放物線状の外側面58にほぼ整合することができる。
一例では、作動部材36は、ボールプランジャ56を含む油圧ラッシュアジャスタであってよいが、作動部材36は、ロッカーアーム30によって選択的に作動させられる任意の構成部材であってもよいことを理解されたい。たとえば、一例では、作動部材36はプッシュロッドであってよい。他の構成では、油圧ラッシュアジャスタは折り畳み式であってよい。作動部材36のボールプランジャ56はショルダ70を含んでもよい。図2を参照すると、ショルダ70は、外側面58に沿って配置された切り欠きであってよい。一例では、ショルダ70は、外側面58全体の周りに形成された概ね環状の切り欠きであってよい。あるいは、ショルダ70は、外側面58の一部の周りを延びるだけでよい。ショルダ70は、ロッカーアーム30の保持部に接触する接触面72を含んでいる。
図3は、作動部材26に組み付けられたロッカーアーム30の斜視図である。ロッカーアーム30は、受け部52の所に少なくとも1つの保持部74を含んでおり、保持部は、作動軸A−Aの半径方向内側に向かって突き出ることのできる少なくとも1つのタブであってよい。保持部74は、ボールプランジャ56のショルダ70の接触面72に接触することができ、作動軸A−Aに沿ったロッカーアーム30と作動部材36との相対運動を選択的に制限する。
図4は、くぼみ54に沿った保持部74の位置を示す、ロッカーアーム30の内側部分50を示している。特に、ロッカーアーム30は、くぼみ54の概ね互いに反対側に位置する2つの保持部74を含んでいる。例示的な一手法では、保持部74をスタンピング処理の一部としてロッカーアーム30と一体的に形成することができる。しかし、保持部74はたとえば、別個の部品として形成し、次に接合処理(たとえば、溶接)によってロッカーアーム30に付加することもできる。
保持部74は、バルブトレイン機構20の動作時にボールプランジャ56(図1〜3に示されている)とロッカーアーム30との間に概ね一定の隙間を維持するように横方向に斜めに位置させることができる。具体的には、ロッカーアーム30の対称軸を対称軸S−Sと定めることができる。対称軸S−Sに概ね垂直である線Pを含めることもできる。保持部74は、線Pに対して測定される角度Aに位置させることができる。すなわち、保持部74を線Pに揃えることはできず、ロッカーアーム30の対称軸S−Sに概ね垂直に位置させることはできない。しかし、他の例では、この代わりに保持部74を線Pに揃えることができる。作動部材36へのロッカーアーム30の組み付け時の干渉量を減らすために保持部74をくぼみ54の周りに位置させることもできる。すなわち、組み付け時のボールプランジャ56に対する保持部74の接触を最小限に抑えるように保持部74をくぼみ54の周りに角度Aに位置させることができる(図5参照)。
図4は、互いに概ね等距離に配置された2つのタブを示している。タブを互いに概ね等距離に位置させると、ボールプランジャ56のショルダ70から保持部74にかかる圧力をほぼ一様に分散させることができる(図3参照)。しかし、2つのタブを他の所望の位置に位置させることができることを理解されたい。2つの保持部74しか示されていないが、1つあるいは2つまたは3つ以上の保持部を含めてよいことを理解されたい。さらに、図3は保持部74をタブとして示しているが、他の種類の保持部を使用して作動部材36とロッカーアーム30との相対運動を選択的に制限することもできる。一例では、保持部74は、くぼみ54の少なくとも一部を形成することのできるフランジであってよい。すなわち、保持部74は、フランジとして形成された単一の一体型タブであってよい。
再び図1を参照すると、保持部74は、ボールプランジャ56のショルダ70、特にショルダ70の接触面72に接触する表面76を含んでよい。表面76は、作動軸A−Aに概ね垂直に向けることができる。しかし、表面76は、作動軸A−Aに対して他の角度に位置させることもできる。保持部74がボールプランジャ56の底部接触面72に接触するので、ロッカーアーム30と作動部材36との相対運動を下向きに、ロッカーアーム30から離れる方向に選択的に制限することができる。したがって、ボールプランジャ56をくぼみ54と受け部52の保持部74との間に固定的に位置させ、ロッカーアーム30と作動部材36との間に保持組立体を形成することができる。
さらに、保持部74が互いに等距離に位置しているので、ショルダ70が表面76にかける圧力は概ね一様であってよい。一例では、保持部74の表面76は、保持部74に沿って均等に分散させるようにボールプランジャ56のショルダ70に概ね平行であってもよい。しかし、バルブトレイン組立体20の動作時に表面76とショルダ70が接触するかぎり、ショルダ70の表面76を傾斜させてもよい。特に、保持部74の表面76は、ロッカーアーム30と作動部材36との相対運動を少なくとも部分的に制限すべきである。
保持部74とロッカーアーム30を組み合わせると、特に気筒作動停止型のバルブトレイン機構では有利であることがある。これは、気筒作動停止型バルブトレインでは、ロッカーアーム30が、カム32の半径方向への移動をバルブ34に伝えるのを抑制するのに十分な力を伝達できる必要があるからである。言い換えれば、作動部材36は、気筒の作動停止中にバルブ34を作動させることができないように作動軸A−Aに沿った移動を抑制できる必要がある。この状況では、ロッカーアーム30は、非作動停止型のバルブトレインで通常生じる力より一般に大きい力を伝達することができる。その結果、保持部74は、作動停止型バルブトレイン機構で生じるより大きい力に耐えるように構成することができる。これに対して、ロッカーアーム30を作動部材36に保持するのに利用できる少なくともいくつかの他の保持装置は、作動停止型バルブトレイン機構で生じるより大きい力に耐えることができない。
保持部74とロッカーアーム30を組み合わせることの他の利点は図3に示されている。図3は、ロッカーアーム30およびボールプランジャ56を示しており、ボールプランジャ56はロッカーアーム30の受け部52の内側で作動軸A−Aの周りを自由に回転する。すなわち、ボールプランジャ56は、ロッカーアーム30に固定された状態で、受け部52の内側で自由に回転する。特に、ボールプランジャは、作動軸A−Aの周りを逆時計回り方向Rおよび時計回り方向R’に回転することができる。これに対して、少なくともいくつかの他の市販の保持装置は、作動軸A−Aの周りの回転を制限し、それによってくぼみ54の概ね半球状の表面とボールプランジャ56の外側面58との相対運動の程度を低下させる虞がある(図1参照)。ロッカーアーム30は、ロッカーアーム30の側面82に沿って配置された切り欠き80を含んでもよい。特に、切り欠き80は、受け部52の少なくとも一部の周りに配置することができ、受け部52の内側への作動部材36の組み付けを容易にするためのものであってよい。切り欠き80は、ロッカーアーム30の前端84に沿って配置することができ、概ね弧状の形状を含んでよい。
図5を参照すると、ロッカーアーム30の内側部分50が示されており、作動部材36は、組み立て時にロッカーアーム30のくぼみ54に選択的に係合する。作動部材36をロッカーアーム30に組み付けると、ロッカーアーム30の保持部74によって形成される、ボールプランジャ56がくぼみ54に進入する前にボールプランジャ56のショルダ70とロッカーアーム30との望ましくない干渉が生じるのを回避する寸法を有する空間内を、ボールプランジャ56の外側面58が滑るようにボールプランジャ56を傾けて位置させることができる。図5の例では、ボールプランジャ56は、組み立て時にくぼみ54に角度Aで進入し、次に(図1〜3を見ると分かるように)作動軸A−Aに揃うようにくぼみ54内で回転させることができる。
図6は、図4に示されている図と同様な、ロッカー130の他の例の図である。ロッカーアーム130は、くぼみ154の裏面190に位置する2面保持部174を含んでよい。これに対して、図4のロッカーアーム30は、くぼみ54の概ね相対する両側に位置する保持部74を示している。図6を参照すると、ロッカーアーム130は、くぼみ154の側面に沿った切り欠き(図3〜5に示されている切り欠き80と同様の切り欠き)を含まなくてよい。これは、保持部174を裏面190に沿って位置させると、組み立て時にボールプランジャ56(図1〜3参照)をロッカーアーム130に取り付けるのに十分な隙間をくぼみ154の内側に設けることができ、したがって、組み立てを容易にする切り欠きが不要になるからである。しかし、保持部174は、図4を見ると分かるようにくぼみ154内で保持部74より先まで延びることができる。すなわち、図6に示されている保持部174は、図4を見ると分かるように、作動軸A−A’に向かって保持部74より先まで延びることができる。その結果、図5のロッカーアーム130に組み付けられたボールプランジャは、外側面に切り欠かれたより深いショルダを含めることが必要になることがある。ボールプランジャ56のショルダ70に沿ったより深い切り欠きを含めると、ボールプランジャ56の剛性が低下する可能性がある。したがって、ロッカーアーム130は、ボールプランジャ56がより高い剛性を必要とすることがある少なくともある種の用途では使用することができない。
本開示を特に、本開示を実施する最良の形態を例示するものに過ぎない上記の例を参照して図示し説明した。当業者には、特許請求の範囲に定義された開示の趣旨および範囲から逸脱せずに本明細書に記載された開示の例に代わる様々な例を使用できることを理解されたい。特許請求の範囲は本開示の範囲を定めるものであり、特許請求の範囲の範囲内の方法および装置ならびにその均等物が特許請求の範囲の対象とされるものである。この開示の説明は、本明細書に記載された要素の自明でないすべての新規の組み合わせを含むものと理解すべきであり、これらの要素のあらゆる自明でない新規の組み合わせについてのこの出願または以後の出願において特許請求の範囲を提示することができる。さらに、上記の例は例示的なものであり、どの単一の部材または要素も、この出願または以後の出願において請求することのできるすべての可能な組み合わせに必須であるわけではない。

Claims (20)

  1. バルブトレイン組立体の往復レバーであって、
    受け部と、
    前記往復レバーの前記受け部に配置され、選択的にアジャスタ部材に係合し、作動軸に沿った前記往復レバーに対する前記アジャスタ部材の相対運動を制限するようにされた少なくとも1つの保持部と、を有し、
    前記少なくとも1つの保持部は、前記往復レバーと一体的でありかつ前記往復レバーから突き出している、往復レバー。
  2. 前記往復レバーが選択的に前記アジャスタ部材を作動させる作動方向であって、前記作動軸によって定められている作動方向をさらに含み、
    前記受け部は、前記往復レバーによって作動させられる前記アジャスタ部材を選択的に受け、
    前記少なくとも1つの保持部は、前記作動軸に向かって半径方向内側に突き出ている、請求項1に記載の往復レバー。
  3. 前記少なくとも1つの保持部は、前記受け部の概ね相対する両側に配置された2つのタブを有する、請求項1に記載の往復レバー。
  4. 前記2つのタブは、前記作動軸に概ね垂直な係合面を含む、請求項3に記載の往復レバー。
  5. 前記受け部に配置され、前記往復レバーによって作動させられる前記アジャスタ部材を受けるくぼみをさらに有する、請求項2に記載の往復レバー。
  6. 前記往復レバーは、前記受け部の少なくとも一部の周りに配置され、前記受け部の内側への前記アジャスタ部材の組み付けを容易にする切り欠きをさらに含む、請求項1に記載の往復レバー。
  7. 前記アジャスタ部材は、作動位置と非作動位置とに選択的に係合され、前記非作動位置のときに作動軸に沿って働く力を吸収し該力が前記往復レバーの第2の端部に配置されたバルブへ伝達しないようにする、請求項1に記載の往復レバー。
  8. ショルダを含む第1のアジャスタ部材と、
    作動方向を含むロッカーアームと、
    前記ロッカーアームに配置され、前記第1のアジャスタ部材の前記ショルダに選択的に係合する少なくとも1つの保持部と、を有し、
    前記少なくとも1つの保持部が、前記作動方向に沿った、前記第1のアジャスタ部材の前記ロッカーアームから離れる下向きの相対運動を選択的に制限し、
    前記少なくとも1つの保持部は、前記ロッカーアームと一体的でありかつ前記ロッカーアームから突き出している、保持組立体。
  9. 前記第1のアジャスタ部材は油圧ラッシュアジャスタである、請求項に記載の保持組立体。
  10. 前記油圧ラッシュアジャスタはボールプランジャを含み、前記ボールプランジャは前記ショルダを含む、請求項に記載の保持組立体。
  11. 前記少なくとも1つの保持部は、前記ロッカーアームが前記第1のアジャスタ部材を作動させる前記作動方向を定める作動軸に向かって半径方向内側に突き出している、請求項に記載の保持組立体。
  12. 前記少なくとも1つの保持部は、前記第1のアジャスタ部材を選択的に受ける受け部の概ね相対する両側に配置された2つのタブを有する、請求項に記載の保持組立体。
  13. 前記2つのタブは、作動軸に概ね垂直な係合面を含む、請求項1に記載の保持組立体。
  14. 前記少なくとも1つの保持部は、前記第1のアジャスタ部材を選択的に受ける受け部の裏側に配置された2つのタブを有する、請求項に記載の保持組立体。
  15. 前記ロッカーアームの表面に沿って配置され、前記第1のアジャスタ部材を受けるくぼみをさらに有する、請求項に記載の保持組立体。
  16. 前記ロッカーアームは、前記くぼみの少なくとも一部の周りに配置され、前記くぼみの内側への前記第1のアジャスタ部材の組み付けを容易にする切り欠きをさらに含む、請求項1に記載の保持組立体。
  17. バルブトレイン機構の保持組立体において、
    ショルダを含む油圧ラッシュアジャスタと、
    ロッカーアームであって、該ロッカーアームが前記油圧ラッシュアジャスタを作動させる方向を定める作動方向を含むロッカーアームと、
    保持面を含み、前記ロッカーアームに配置され、前記保持面の所で前記油圧ラッシュアジャスタの前記ショルダに係合する少なくとも1つの保持部と、を有し、
    前記少なくとも1つの保持面は、前記作動方向に沿った第1の方向の、前記油圧ラッシュアジャスタの前記ショルダの前記ロッカーアームとの相対運動を選択的に制限し、
    前記少なくとも1つの保持部は、前記ロッカーアームと一体的でありかつ前記ロッカーアームから突き出している、保持組立体。
  18. 前記少なくとも1つの保持部は、作動軸に向かって半径方向内側に突き出ている、請求項1に記載の保持組立体。
  19. 前記少なくとも1つの保持部は、前記油圧ラッシュアジャスタを選択的に受ける受け部の概ね相対する両側に配置された2つのタブを有し、
    前記2つのタブは、作動軸に概ね垂直な前記保持面を含む、請求項1に記載の保持組立体。
  20. 前記ロッカーアームの表面に沿って配置され、前記油圧ラッシュアジャスタを受けるくぼみをさらに有する、請求項1に記載の保持組立体。
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