KR102035074B1 - 동밸브 기구 및 기계식 래시 어저스터 - Google Patents

Abstract

밸브 클리어런스를 자동적으로 또한 확실하게 조정할 수 있는 동밸브 기구 및 기계식 래시 어저스터를 제공한다. 캠(19a)과, 밸브 스프링(14)에 의해 밸브 폐쇄 방향으로 바이어스되는 밸브(10)와, 로커 아암(16)과, 래시 어저스터(20)가 구비되고, 래시 어저스터(20)는 캠(19a)의 압압력 및 밸브 스프링(14)의 바이어스력이 로커 아암(16)을 통하여 전달되는 플런저(24)와, 플런저(24)와의 상대 회전에 기초하여 플런저(24)를 신축시키는 나사 걸어맞춤부(30)를 형성하여 나사 걸어맞춤부(30)의 둘레 방향으로 회전 불능으로 유지되는 하우징(22)과, 플런저(24)를 신장 방향으로 바이어스하는 압축 코일 스프링(26, 26a)을 구비하고, 나사 걸어맞춤부(30)는 플런저(24)에 플런저(24)의 신축 방향의 어느 한 방향으로 하중이 작용했을 때는 나사 걸어맞춤부(30)에서의 미끄러짐 회전을 억제하는 한편, 플런저(24)에 횡하중이 작용했을 때는 나사 걸어맞춤부(30)에서의 미끄러짐 회전의 억제를 완화하도록 설정되어 있다.

Description

동밸브 기구 및 기계식 래시 어저스터

본 발명은 밸브 클리어런스(예를 들면 로커 아암형 동밸브 기구에서는 캠과 로커 아암 사이의 간극, 직동형 동밸브 기구에서는 캠과 밸브 스템을 덮는 태핏(버킷) 사이의 간극)를 자동 조정하는 동밸브 기구 및 그 동밸브 기구에 사용되는 기계식 래시 어저스터에 관한 것이다.

자동차 등의 기관(엔진)에 사용되는 흡기 밸브나 배기 밸브를 실린더 헤드의 흡기구나 배기구에 장착할 때, 예를 들면 밸브 스템에 연계된 로커 아암을 기계식 래시 어저스터를 지점으로 하여 요동하도록 구성하고, 밸브 클리어런스를 기계식 래시 어저스터의 구동(신축 동작)에 의해 자동 조정하는 것이 널리 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1, 2, 비특허문헌 1 참조).

이러한 종류의 기계식 래시 어저스터는 외측에 수나사를 형성한 플런저(피봇 부재)와, 내측에 암나사를 형성한 플런저 걸어맞춤 부재인 통 형상의 하우징을 구비하고, 하우징 내측의 암나사에 플런저 외측의 수나사를 나사결합함으로써 나사 걸어맞춤부를 형성함과 아울러, 플런저 스프링(압축 코일 스프링)을 하우징 내에 수용하고, 그 플런저 스프링에 의해 플런저를 상방의 로커 아암측으로 바이어스하는 구조로 되어 있다. 그리고 하우징측의 암나사와 플런저측의 수나사로 구성하는 「톱니 나사」의 「나사산」의 각도(리드각 및 플랭크각)를 소정의 각도로 설정함으로써, 플런저가 하우징으로부터 돌출하는 방향(이하, 플런저 신장 방향이라고 함)으로는 동 방향의 축하중하에서 나사 걸어맞춤부에서 플런저를 미끄러짐 회전시킴으로써 이동시키고, 플런저가 하우징 내에 가라앉는 방향(이하, 플런저 축소 방향이라고 함)으로는 동 방향의 축하중하에서 나사 걸어맞춤부에 발생하는 마찰에 의해 플런저의 나사 걸어맞춤부에서의 미끄러짐 회전을 억제하는(이하, 이것을 「나사」가 자립한다고 함) 것으로 되어 있고, 이것에 의해 밸브 클리어런스가 자동 조정된다.

일본 특공표 소61-502553(도 1~5) 일본 실개 평3-1203호 공보(도 1~3) WO2013-136508A

NTN TECHNICAL REVIEW No. 75(2007) 논문 「엔드 피봇형 메커니컬 래시 어저스터의 개발」(제78~85페이지, 도 1~4)

그러나 종래의 기계식 래시 어저스터(특허문헌 1, 2 및 비특허문헌 1)는 밸브 클리어런스가 증가한 경우에, 밸브 클리어런스를 감소시키는 방향(플런저 신장 방향)의 동작은 가능하지만, 밸브 클리어런스가 감소한 경우에, 밸브 클리어런스를 증가시키는 방향(플런저 축소 방향)의 동작에 대해서는 나사의 덜컥거림(백래시)분의 조정 공간은 있어도, 밸브 클리어런스를 적극적으로 증가시키는 (밸브 클리어런스를 0으로 조정하는) 어저스트 구조를 가지고 있지 않다.

이 때문에 예를 들면 기관(엔진)이 따뜻해진 상태에서 정지한 후 급격하게 식는 것 같은 경우, 실린더 헤드(알루미늄 합금)와 밸브(철 합금)의 열팽창 계수의 차이에 기인하여, 밸브 클리어런스가 과소(부의 클리어런스) 상태가 되어, 밸브의 페이스면이 밸브 시트로부터 들뜰 우려가 있는데, 이와 같은 사태에 대하여, 종래의 래시 어저스터에서는 플런저 축소 방향(밸브 클리어런스를 증가시키는 방향)으로 동작할 수 없기 때문에, 밸브 클리어런스의 과소(부의 클리어런스) 상태가 방치되어, 냉간시에 기관(엔진)이 재시동할 때, 밸브 리프트량이 과대가 되거나, 밸브의 페이스면과 밸브 시트 사이의 시일성(연소실의 시일성)이 불량하게 되거나 할 우려가 있다.

그래서 본 발명자는 상기 문제점을 고려하여, 특허문헌 3에 나타내는 바와 같이 「나사 걸어맞춤부를 구성하는 「나사」의 나사산의 리드각과 플랭크각을 설정(예를 들면 리드각을 10~40도, 플랭크각을 5~45도의 범위로 설정)함으로써, 플런저에 신장·축소 어느 방향의 축하중이 작용한 경우에도 플런저를 나사 걸어맞춤부에서 미끄러짐 회전시켜 축하중 작용 방향으로 이동시키고, 축하중 전달 부재(로커 아암 등) 및 플런저 스프링에 대한 플런저의 슬라이딩 접촉면에 각각 발생하는 마찰 토크의 총합이 플런저를 나사 걸어맞춤부에서 미끄러짐 회전시키는 추력 토크를 웃돈 경우에, 나사 걸어맞춤부의 나사를 자립시키는(플런저의 나사 걸어맞춤부에서의 미끄러짐 회전이 억제되어 플런저가 이 나사 걸어맞춤부에서 부동이 되는) 내용을 제안하고 있다.

그러나 상기 특허문헌 3에 따른 기계식 래시 어저스터를 사용한 경우, 상기 서술한 문제점에 대해서는 해소되지만, 본 발명자가 계속해서 실험을 거듭한 바, 이하의 새로운 문제가 발견되었다.

즉, 기관(엔진)이 따뜻해진 상태에서 정지한 후 급격하게 식는 것 같은 경우라던가, 밸브 시트면이 마모된 경우에 발생하는 밸브 클리어런스의 과소 상태에서는, 축하중 전달 부재(로커 아암 등) 및 플런저 스프링에 대한 플런저의 슬라이딩 접촉면에 각각 발생하는 마찰 토크의 총합이 플런저를 나사 걸어맞춤부에서 미끄러짐 회전시키는 추력 토크를 웃도는 상태가 되는 소정 위치까지, 플런저가 밸브 클리어런스의 과소 상태를 없애도록 적정량 가라앉아야 하는 바, 플런저가 적정량 이상으로 가라앉아, 캠의 베이스 서클과 캠 노즈 사이의 램프부(밸브의 가속도를 조정하는 부분)가 기능하지 않고, 캠 노즈가 축하중 전달 부재를 두드리는 타음이나, 우산부의 페이스면(밸브 시트 페이스)이 밸브 시트 인서트에 충돌하는 충돌음이 발생한다는 예기치 않은 상태(새로운 문제)가 발생했다.

이 원인에 대해서 본 발명자가 고찰한 바, 나사 걸어맞춤부를 구성하는 수나사와 암나사 사이에는 백래시(수나사와 암나사 사이의 간극)가 반드시 설치되어 있는데, 이 백래시가 「플런저의 가라앉음량 과대」의 원인인 것을 알 수 있었다.

상세하게는 예를 들면 캠의 압압력이 로커 아암을 통하여 플런저에 작용하는 로커 아암식 동밸브 기구에서는, 캠과 로커 아암 사이의 접촉점이 로커 아암 상을 이동할 때, 플런저에는 플런저의 축선을 따른 축하중 이외에 캠의 압압력의 작용 방향의 변화에 기인하여 축선에 대하여 횡방향의 횡하중(도 5의 부호 T1, T2 참조)도 작용한다. 이 횡하중이 플런저에 작용하면, 나사 걸어맞춤부의 백래시(수나사와 암나사 사이의 간극) 상당 플런저가 횡하중 작용 방향으로 요동하고, 이 플런저의 요동에 따라 플런저가 미끄러짐 회전하면서 축하중 작용 방향으로 이동하는 만큼, 플런저는 상정하고 있던 가라앉음량보다 많이 가라앉게 된다.

이 새로운 문제에 대하여, 나사 걸어맞춤부의 백래시를 될 수 있는 한 작게 하여 플런저에 작용하는 횡하중의 영향을 무시할 수 있으면, 즉, 백래시가 작기 때문에 플런저의 요동에 따라 나사 걸어맞춤부에 모먼트가 발생하지 않으면, 나사 걸어맞춤부에 있어서의 플런저의 가라앉음량이 적정량이 되어, 래시 어저스터는 밸브 클리어런스의 과소 상태를 없애도록 정확하게 동작한다. 그러나 백래시가 작아지도록, 나사 걸어맞춤부를 구성하는 수나사와 암나사를 나사 가공하는 것은 매우 어렵고, 양산하는 래시 어저스터에 일정한 품질을 보증하는 것은 실질적으로 곤란하다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 제1 목적은 밸브 클리어런스를 자동적으로 또한 확실하게 조정할 수 있는 동밸브 기구를 제공하는 것에 있다.

제2 목적은 상기 동밸브 기구에 사용되는 기계식 래시 어저스터를 제공하는 것에 있다.

상기 제1 목적을 달성하기 위해서, 다음 (1)~(6)의 구성이 채용되어 있다.

(1) 기관 출력축의 회전에 연동하여 회전하는 캠과, 밸브 스프링에 의해 밸브 폐쇄 방향으로 바이어스되는 밸브의 축단부와, 이 밸브의 축단부와 상기 캠 사이에 개재되어 이 캠의 압압력을 밸브 개방력으로서 이 밸브의 축단부에 전달하는 동력 전달 부재와, 이 동력 전달 부재에 연계되어 상기 캠과 상기 동력 전달 부재 사이에 있어서 밸브 클리어런스를 조정하는 기계식 래시 어저스터가 구비되어 있는 동밸브 기구에 있어서,

상기 기계식 래시 어저스터는

상기 동력 전달 부재에 맞닿고, 상기 캠의 압압력 및 상기 밸브 스프링의 바이어스력이 이 동력 전달 부재를 통하여 전달되는 플런저와,

상기 플런저에 대하여 나사 걸어맞춤으로써, 이 플런저와 협동하여 이 플런저와의 상대 회전에 기초하여 이 플런저를 신축시키는 나사 걸어맞춤부를 형성하고, 이 나사 걸어맞춤부의 둘레 방향으로 회전 불능으로 유지되는 플런저 걸어맞춤 부재와,

상기 플런저와 상기 플런저 걸어맞춤 부재에 관계지어져, 이 플런저를 상기 동력 전달 부재가 상기 캠에 맞닿는 방향으로 바이어스하는 압축 코일 스프링을 구비하고,

상기 나사 걸어맞춤부는 상기 플런저에 이 플런저의 신축 방향의 어느 한 방향으로 하중이 작용했을 때는, 이 나사 걸어맞춤부에 발생하는 마찰 토크에 의해 이 나사 걸어맞춤부에서의 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대한 이 플런저의 미끄러짐 회전을 억제하는 한편, 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 이 플런저를 요동시키는 횡하중이 작용했을 때는, 상기 미끄러짐 회전의 억제를 완화하도록 설정되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 나사 걸어맞춤부의 설정에 의해, 플런저에 그 신축 방향의 어느 하나로 하중으로서 축하중이 작용할 때는, 나사 걸어맞춤부가 상대적으로 부동이 되고(나사가 자립하고), 캠의 회전에 따른 구동력이 동력 전달 부재에 전달되게 된다. 이 때문에 동력 전달 부재를 이용하여, 밸브를 적정하게 개폐 동작시킬 수 있다(동력 전달 부재가 로커 아암일 때는 플런저가 로커 아암을 요동시키는 지점으로서 기능).

한편, 플런저에 횡하중이 작용한 경우에는, 플런저는 나사 걸어맞춤부의 백래시 상당만큼 플런저에 대한 축하중의 작용 방향(플런저 신장 방향(밸브 클리어런스를 감소시키는 방향) 또는 플런저 축소 방향(밸브 클리어런스를 증가시키는 방향))으로 동작하여, 밸브 클리어런스가 조정되게 되고, 밸브 클리어런스의 조정에는 백래시에 기초하는 플런저의 횡하중 작용 방향으로의 요동에 의한 플런저의 미끄러짐 회전만이 이용되고, 플런저에 대한 축하중의 작용에 의해 플런저를 미끄러짐 회전시키는 구조(특허문헌 3의 구조)는 이용되지 않는다. 이 때문에 플런저에 축하중을 작용시켜 플런저를 미끄러짐 회전시키는 구조에 의해, 밸브 클리어런스의 조정을 행하는 경우와는 상이하며, 플런저가 상정하는 이동량보다 많이 이동하는 것이 방지된다. 결과, 밸브 클리어런스를 자동적으로 또한 확실하게 조정할 수 있다.

또 래시 어저스터는 플런저에 신장·축소 어느 방향의 축하중이 작용한 경우에도, 나사 걸어맞춤부에 발생하는 마찰 토크에 의해 플런저의 나사 걸어맞춤부에서의 미끄러짐 회전이 억제되어 「나사가 자립」한다는 구성인데, 나사 걸어맞춤부의 백래시 상당만큼 플런저가 횡하중에 의해 요동하는 것을 적극적으로 이용하여, 플런저를 나사 걸어맞춤부에서 미끄러짐 회전시킨다는 구성이기 때문에, 나사 걸어맞춤부의 백래시를 종래보다 작게 할 필요가 없고, 나사 걸어맞춤부를 구성하는 수나사와 암나사의 나사 가공이 그 만큼 용이하다. 따라서 일정한 품질을 보증하는 기계식 래시 어저스터의 양산에 매우 유효하다.

(2) 상기 (1)의 구성하에서

상기 플런저와 상기 플런저 걸어맞춤 부재에 비틀림 스프링이 관계지어져, 이 플런저가 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 신장하기 위한 상대 회전 방향으로 바이어스되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 동밸브 기구로서 상기 서술한 바와 같은 구조(상기 (1)에 나타내는 동밸브 기구)가 채용된다고 해도, 기관(엔진)에 있어서 냉간 시동, 정지, 냉간 재시동이 순차적으로 행해진 경우에, 캠이 동력 전달 부재에 충돌적으로 접촉하는 것에 기초하여 이음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

즉, 기관이 냉간 시동하는 경우, 촉매 활성화를 위한 고온의 배기 가스에 의해 밸브가 신장하고, 밸브 클리어런스가 과소(부의 클리어런스) 상태가 되려고 하는 점에서, 플런저는 밸브 클리어런스를 적정하게 조정하기 위해, 플런저 걸어맞춤 부재에 깊게 들어가(플런저 축소 상태), 밸브 클리어런스의 과소 상태를 해소한다.

그러나 상기 상태에서 기관이 정지되면, 나사 걸어맞춤부에 있어서는 미끄러짐 회전의 억제 상태가 유지되고, 플런저가 플런저 걸어맞춤 부재에 깊게 들어간 상태가 유지되게 되고, 이 후, 냉간시에 그 기관이 재시동된 경우에는, 밸브가 수축하여 원래대로 되돌아가는 한편, 상기 상태(플런저가 플런저 걸어맞춤 부재에 깊게 들어간 상태)가 유지되어 있는 점에서, 그 밸브 클리어런스를 적정하게 조정하기 위해 플런저가 신장하려고 하지만, 캠의 회전에 의해 동력 전달 부재에 횡방향의 하중이 작용하지 않는 한 플런저를 신장할 수 없기 때문에, 플런저는 신속히 적정한 신장 상태로 되돌아가지 않을 우려가 있다. 이 때문에 상기 경우에는 동력 전달 부재에 캠의 베이스 서클이 면했을 때, 그 양자간의 클리어런스가 과대가 되고, 캠은 그 오픈 램프부에서 동력 전달 부재에 충돌적으로 접촉하여 이음이 발생한다.

이 때문에 플런저와 플런저 걸어맞춤 부재에 비틀림 스프링이 관계지어져, 플런저가 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 신장하기 위한 상대 회전 방향으로 바이어스되어 있는 구성으로 함으로써, 밸브 클리어런스가 있는 한, 플런저는 비틀림 스프링의 바이어스력에 기초하여 신장되고, 재시동시에는 동력 전달 부재에 캠의 베이스 서클이 면했을 때, 그 베이스 서클은 항상 동력 전달 부재에 맞닿는다. 이것에 의해 동밸브 기구로서 상기 서술한 바와 같은 구조가 채용된다고 해도, 기관에 있어서 냉간 시동, 정지, 냉간 재시동이 순차적으로 행해진 경우에, 캠이 동력 전달 부재에 충돌적으로 접촉하는 것에 기초하여 이음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

(3) 상기 (2)의 구성하에서

상기 압축 코일 스프링과 상기 비틀림 스프링이 플런저 스프링으로서 하나의 스프링재에 의해 구성되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 상기 서술한 (2)와 마찬가지의 작용을 실현하면서, 그것을 실현하는 스프링재의 부품 점수를 저감할 수 있음과 아울러, 그 스프링재를 배치하기 위한 설치 스페이스를 최대한 적게 할 수 있다.

(4) 상기 (2)의 구성하에서

상기 압축 코일 스프링과 상기 비틀림 스프링이 플런저 스프링으로서 별개 독립하여 설치되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 압축 코일 스프링 및 비틀림 스프링을 스프링 계수 등의 관점에서 개별적으로 선택할 수 있고, 동밸브 기구에 있어서의 각 스프링의 바이어스력 조정을 용이하게 행할 수 있다.

(5) 상기 (1)의 구성하에서

상기 플런저 걸어맞춤 부재가 실린더 헤드에 유지된 원통 형상의 하우징으로 되어 있고,

상기 플런저가 이 플런저의 일단을 상기 동력 전달 부재에 대한 맞닿음단으로 하여, 이 플런저의 일단측을 상기 하우징으로부터 돌출시키면서 이 플런저의 일단측보다 타단측을 이 하우징 내에 수용하도록 배치되고,

상기 나사 걸어맞춤부가 상기 플런저의 외주면에 형성되는 수나사와, 상기 하우징 내주면에 형성되어 상기 수나사를 나사결합하는 암나사에 의해 구성되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 동밸브 기구로서 구체적이며 또한 바람직한 구조의 것을 제공할 수 있다.

(6) 상기 (1)의 구성하에서

상기 나사 걸어맞춤부는 이 나사 걸어맞춤부를 구성하는 나사의 나사산의 리드각과 플랭크각에 의해, 상기 플런저에 이 플런저의 신축 방향의 어느 한 방향으로 하중이 작용했을 때는, 이 나사 걸어맞춤부에 발생하는 마찰 토크에 의해 이 나사 걸어맞춤부에서의 이 플런저 걸어맞춤부에 대한 이 플런저의 미끄러짐 회전을 억제하는 한편, 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 이 플런저를 상대적으로 요동시키는 횡하중이 작용했을 때는, 상기 미끄러짐 회전의 억제를 완화하도록 설정되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 나사 걸어맞춤부를 구성하는 「나사」의 나사산의 리드각과 플랭크각의 특성을 이용하여, 상기 서술한 (1)의 작용을 구체적으로 실현할 수 있다.

상기 제2 목적을 달성하기 위해서, 다음 (7)~(13)의 구성이 채용되어 있다.

(7) 플런저와,

상기 플런저에 대하여 나사 걸어맞춤으로써, 이 플런저와 협동하여 이 플런저와의 상대 회전에 기초하여 이 플런저를 신축시키는 나사 걸어맞춤부를 형성하는 플런저 걸어맞춤 부재와,

상기 플런저와 상기 플런저 걸어맞춤 부재에 관계지어져, 이 플런저를 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 이 플런저를 신장시키는 방향으로 바이어스하는 압축 코일 스프링을 구비하고,

상기 나사 걸어맞춤부는 상기 플런저에 이 플런저의 신축 방향의 어느 한 방향으로 하중이 작용했을 때는, 이 나사 걸어맞춤부에 발생하는 마찰 토크에 의해 이 나사 걸어맞춤부에서의 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대한 이 플런저의 미끄러짐 회전을 억제하는 한편, 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 이 플런저를 상대적으로 요동시키는 횡하중이 작용했을 때는, 상기 미끄러짐 회전의 억제를 완화하도록 설정되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 상기 (1)의 동밸브 기구에 사용되는 기계식 래시 어저스터로서 바람직한 것을 제공할 수 있다.

(8) 상기 (7)의 구성하에서

상기 플런저와 상기 플런저 걸어맞춤 부재에 비틀림 스프링이 관계지어져, 이 플런저가 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 신장하기 위한 상대 회전 방향으로 바이어스되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 상기 (2)의 동밸브 기구에 사용되는 기계식 래시 어저스터로서 바람직한 것을 제공할 수 있다.

(9) 상기 (8)의 구성하에서

상기 압축 코일 스프링과 상기 비틀림 스프링이 플런저 스프링으로서 하나의 스프링재에 의해 구성되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 상기 (3)의 동밸브 기구에 사용되는 기계식 래시 어저스터로서 바람직한 것을 제공할 수 있다.

(10) 상기 (8)의 구성하에서

상기 압축 코일 스프링과 상기 비틀림 스프링이 플런저 스프링으로서 별개 독립하여 설치되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 상기 (4)의 동밸브 기구에 사용되는 기계식 래시 어저스터로서 바람직한 것을 제공할 수 있다.

(11) 상기 (7)의 구성하에서

상기 플런저 걸어맞춤 부재가 원통 형상의 하우징으로 되어 있고,

상기 플런저가 이 플런저의 일단측을 상기 하우징으로부터 돌출시키면서 이 플런저의 일단측보다 타단측을 이 하우징 내에 수용하도록 배치되고,

상기 나사 걸어맞춤부가 상기 플런저의 외주면에 형성되는 수나사와, 상기 하우징 내주면에 형성되어 상기 수나사를 나사결합하는 암나사에 의해 구성되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 상기 (5)의 동밸브 기구에 사용되는 기계식 래시 어저스터로서 바람직한 것을 제공할 수 있다.

(12) 상기 (7)의 구성하에서

기관 출력축의 회전에 연동하여 회전하는 캠과, 밸브 스프링에 의해 밸브 폐쇄 방향으로 바이어스되는 밸브의 축단부와, 이 밸브의 축단부와 상기 캠 사이에 개재되어 이 캠의 압압력을 밸브 개방력으로서 이 밸브의 축단부에 전달하는 동력 전달 부재를 구비하는 동밸브 기구에 있어서, 상기 캠과 상기 밸브의 축단부 사이의 밸브 클리어런스를 조정하기 위해서 사용되고,

상기 플런저는 상기 동력 전달 부재에 맞닿아, 상기 캠의 압압력 및 상기 밸브 스프링의 바이어스력이 이 동력 전달 부재를 통하여 전달되도록 배치되고,

상기 플런저 걸어맞춤 부재가 상기 동밸브 기구에 있어서, 이 나사 걸어맞춤부의 둘레 방향으로 회전 불능으로 유지되는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, (1)의 동밸브 기구에 사용되는 기계식 래시 어저스터로서 바람직한 것을 제공할 수 있다.

(13) 상기 (7)의 구성하에서

상기 나사 걸어맞춤부는 이 나사 걸어맞춤부를 구성하는 나사의 나사산의 리드각과 플랭크각에 의해, 상기 플런저에 이 플런저의 신축 방향의 어느 한 방향으로 하중이 작용했을 때는, 이 나사 걸어맞춤부에 발생하는 마찰 토크에 의해 이 나사 걸어맞춤부에서의 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대한 이 플런저의 미끄러짐 회전을 억제하는 한편, 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 이 플런저를 상대적으로 요동시키는 횡하중이 작용했을 때는, 상기 미끄러짐 회전의 억제를 완화하도록 설정되어 있는 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 상기 (6)의 동밸브 기구에 사용되는 기계식 래시 어저스터로서 바람직한 것을 제공할 수 있다.

이상의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 발명에 따른 동밸브 기구에 의하면, 밸브 클리어런스를 자동적으로 또한 확실하게 조정할 수 있다.

또 본 발명에 따른 기계식 래시 어저스터에 의하면, 상기 동밸브 기구에 사용되는 바람직한 것을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명을 로커 아암식 동밸브 기구 사양의 기계식 래시 어저스터에 적용한 제1 실시형태를 나타내며, 로커 아암식 동밸브 기구 전체의 단면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 기계식 래시 어저스터의 주요부를 나타내며, (a)는 플런저에 형성한 수나사의 나사산의 리드각과 플랭크각을 나타내는 도면, (b)는 하우징에 형성한 암나사의 나사산의 리드각과 플랭크각을 나타내는 도면이다.
도 3은 플런저의 요동에 의해 플런저가 나사 걸어맞춤부에서 미끄러짐 회전하여 축하중 작용 방향으로 이동하는 원리를 설명하는 설명도이다.
도 4(a)~(d)는 플런저 상단부에 지면 앞으로부터 안쪽을 향하여 횡하중이 입력(작용)될 때의 플런저의 움직임을 설명하는 도면으로, (a), (b)는 신장 방향의 축하중이 작용하고 있는 플런저에 횡하중이 작용한 경우, (c), (d)는 축소 방향의 축하중이 작용하고 있는 플런저에 횡하중이 작용한 경우이며, (a), (c)는 횡하중의 입력(작용) 방향에 대하여 좌측으로부터 플런저를 본 도면, (b), (d)는 횡하중의 입력(작용) 방향에 대하여 우측으로부터 플런저를 본 도면을 나타낸다.
도 5는 엔진의 회전수가 낮은 경우의 밸브 리프트량, 플런저에 작용하는 횡하중 및 플런저의 움직임(리프트 로스)을 나타내는 도면이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 동밸브 기구에 사용되는 기계식 래시 어저스터를 나타내는 종단면도이다.
도 7은 제2 실시형태에 따른 동밸브 기구에 사용되는 기계식 래시 어저스터를 나타내는 종단면도이다.
도 8은 제2 실시형태에 따른 기계식 래시 어저스터에 사용되는 비틀림 스프링을 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면에 기초하여 설명한다.

1. 도 1~도 6은 제1 실시형태를 나타낸다. 이 제1 실시형태를 나타내는 도 1에 있어서, 부호 1은 실린더 헤드(11)에 부착되는 내연 기관의 동밸브 기구를 나타낸다. 이 동밸브 기구(1)로서는 본 실시형태에 있어서는 로커 아암식 동밸브 기구가 사용되고, 그 동밸브 기구(1)는 연소실(S)에 이어지는 흡기(배기) 포트(P)를 개폐하는 기구로서, 흡기(배기) 포트(P)를 개폐하는 흡기 밸브 또는 배기 밸브(이하, 밸브라고 함)(10)와, 그 밸브(10)의 상방에 배치되는 캠(19a)과, 밸브(10)와 캠(19a) 사이에 배치되는 동력 전달 부재로서의 로커 아암(16)과, 로커 아암(16)을 지지하는 기계식 래시 어저스터(이하, 래시 어저스터라고 함)(20)를 구비하고 있다.

(1-1) 상기 밸브(10)는 이미 알고 있는 바와 같이 밸브 스템(10A)을 일체적으로 구비하고 있고, 그 밸브 스템(10A)은 흡기 포트(또는 배기 포트)(P)에 이어지는 관통 구멍에 유지된 원통 형상의 밸브 슬라이딩 가이드(11b) 내에 슬라이딩이 자유롭게 삽입통과되어 있다. 밸브 스템(10A)은 그 축단부(도 1 중, 상단부)가 실린더 헤드(11)의 상면 상방으로 돌출되어 있고, 그 선단부 외주에는 코터(12a) 및 스프링 리테이너(12b)가 장착되고, 그 코터(12a) 및 스프링 리테이너(12b)의 하방에는 실린더 헤드(11)의 상면 상에 있어서 스프링 시트(11a)가 배치되어 있다. 이 밸브 스템(10A)의 외주에는 밸브 스프링(압축 코일 스프링)(14)이 여유롭게 끼워진 상태로써 감겨 있고, 그 밸브 스프링(14)은 스프링 리테이너(12b)와 스프링 시트(11a) 사이에 끼움장착되어, 밸브(10)를 흡기(배기) 포트(P)의 개구를 밸브 폐쇄하는 방향으로 바이어스하고 있다. 부호 10a는 밸브(10)의 우산부(head) 외주에 형성된 테이퍼 형상의 밸브 시트 페이스, 부호 11c는 흡기(배기) 포트(P)의 연소실(S)로의 개구 주연부에 형성되어, 밸브 시트 페이스(10a)에 대응하는 테이퍼 형상으로 되어 있는 시트 인서트이다.

(1-2) 상기 캠(19a)은 자동차용 엔진의 회전에 동기하여 회전 구동되는 캠 샤프트(19)에 고정되어 있다. 캠(19a)은 캠 샤프트(19)의 회전에 따라 회전 구동된다. 이 캠(19a)의 외주면은 이미 알고 있는 바와 같이 베이스 서클(19a1), 캠 노즈(19a3)에 의해 구성되고, 그 베이스 서클(19a1)과 캠 노즈(19a3)는 오픈측 램프부(19a21) 및 클로즈측 램프부(19a22)에 의해 구획되고, 캠 노즈(19a3)는 캠 탑(19a4)에 있어서 가장 돌출되어 있다.

(1-3) 상기 로커 아암(16)은 캠(3)의 회전 구동에 기초하여 요동된다. 로커 아암은 그 일단측이 밸브 스템(10A)의 축단부에 맞닿고, 그 타단측에는 후술하는 래시 어저스터(20)를 지지하기 위한 소켓부(18)가 형성되어 있다. 이 로커 아암(16)에는 그 길이 방향 중간 정도에 있어서 롤러축(17a)에 지승된 롤러(17b)가 설치되고, 이 롤러(17b)에 상기 캠(19a)이 맞닿는다. 이것에 의해 로커 아암(16)은 캠(3)의 회전 구동력에 기초하여, 래시 어저스터(20)를 지점으로 하여 요동하고, 그 로커 아암(16)의 요동에 의해, 그 캠(19a)의 회전 구동력은 밸브 스템(10A)에 전달된다. 이 결과, 밸브 스템(10A)은 원통 형상의 밸브 슬라이딩 가이드(11b)를 슬라이딩하게 되고, 밸브(10)는 밸브 스템(10A)의 슬라이딩에 따라 흡기 포트(또는 배기 포트)(P)를 개폐한다.

(1-4) 상기 래시 어저스터(20)는 도 1, 도 6에 나타내는 바와 같이 플런저 걸어맞춤 부재로서의 통 형상의 하우징(22) 내에 플런저(24)가 배열설치되고, 그 하우징(22)과 플런저(24)에는 플런저 스프링(26)이 관계지어져 있다.

(1-4-1) 하우징(22)은 그 일단측 개구를 상방을 향하게 하면서 실린더 헤드(11)의 상부측에 형성되어 상하 방향으로 신장되는 보어(13) 내에 삽입되어 있다. 하우징(22)은 그 타단부(하단부)가 보어(13)의 바닥면에 맞닿도록 보어(13)에 삽입되어 있지만, 보어(13)에는 압입되어 있지 않다(적극적인 하우징 회전 방지 수단은 설치되어 있지 않다). 그러나 로커 아암(16)을 통하여 플런저(24)를 밀어내릴 때, 그 하우징(22) 타단부(하단부)와 보어(13)의 바닥면 사이에 마찰 토크가 발생하고, 그 마찰 토크가 보어(13)에 대한 하우징(22)의 회전을 저지한다. 이 때문에 하우징(22)은 보어(13)의 바닥면과의 사이에서 발생하는 마찰 토크에 의해, 보어(13)에 대하여 회전하지 않도록 유지되어 있다.

이 하우징(22)에는 그 내주면에 있어서 암나사(23)가 형성되고, 그 하우징(22) 내에는 그 타단부측(하단부측)에 있어서 원반 형상의 스프링 시트면 플레이트(27a)가 회전 불능으로 수용되고, 그 스프링 시트면 플레이트(27a)는 C링(27b)에 의해 하우징(22)에 그 축선 방향으로 변위 불능으로 고정되어 있다. 이 스프링 시트면 플레이트(27a)에는 후술하는 플런저 스프링(26)을 걸기 위한 걸음 구멍(31)이 형성되어 있다.

(1-4-2) 플런저(24)에는 봉 형상 부재가 사용되어 있다. 이 플런저(24)에는 일단측에 있어서 대략 반구 형상의 피봇부(24a)가 형성되고, 그 타단측 외주면에는 수나사(25)가 형성되어 있다. 이 플런저(24)는 그 일단측이 상기 하우징(22)의 일단측 개구로부터 바깥쪽으로 돌출된 상태에서, 수나사(25)가 하우징(22) 내주면의 암나사(23)에 나사결합되어 있고, 그 피봇부(24a)는 상기 로커 아암(16)의 소켓부(18) 내에 들어가 그 소켓부(18)에 걸어맞춰져 있다. 이 때문에 캠(19a)의 압압력이 축하중으로서 작용하는 플런저(24)와, 둘레 방향으로 회전하지 않도록 유지된 하우징(22)은 플런저(24)측의 수나사(25)와 하우징(22)측의 암나사(23)를 통하여 축 방향으로 걸어맞춰져 있다.

이 플런저(24)의 내부에는 그 타단측에 있어서 스프링 수용 구멍(32)이 형성되어 있다. 스프링 수용 구멍(32)은 플런저(24)의 신장 방향으로 신장되어 있고, 그 스프링 수용 구멍(32)의 일단(내단)은 스프링 시트면(33)에 의해 구획되고, 그 스프링 시트면(33)에는 후술하는 플런저 스프링(26)을 걸기 위한 걸음 구멍(34)이 형성되어 있다. 스프링 수용 구멍(32)의 타단은 플런저(24)의 타단면으로부터 외부에 개구되어 있고, 스프링 수용 구멍(32)의 내부는 스프링 시트면 플레이트(27a)에 면하고 있다.

(1-4-3) 플런저 스프링(26)은 도 1, 도 6에 나타내는 바와 같이 플런저(24)의 스프링 수용 구멍(32)의 일단을 구획하는 스프링 시트면(33)과 스프링 시트면 플레이트(27a) 사이에 개재장착되어 있다. 플런저 스프링(26)에는 본 실시형태에 있어서는 압축 코일 스프링으로서의 기능 이외에 비틀림 스프링으로서의 기능을 가지는 것이 사용되고 있고, 이 플런저 스프링(26)은 일정한 피치를 두면서 코일 형상으로 형성되어 있음과 아울러, 그 플런저 스프링(26)을 형성하는 선재의 양단부는 걸음부(아암)(35, 36)로서, 플런저 스프링(26)의 축선 방향 바깥쪽을 향하여 절곡되어 있다. 이 플런저 스프링(26)은 그 축선 방향을 스프링 수용 구멍(32)의 신장 방향을 향하게 하면서 이 스프링 수용 구멍(32)에 수용되어 있고, 그 축선 방향 일방측(도 1 중, 하방측)의 걸음부(35)가 스프링 시트면 플레이트(27a)의 걸음 구멍(31)에 걸리고, 그 축선 방향 타방측(도 1 중, 상방측)의 걸음부(36)가 스프링 시트면(33)의 걸음 구멍(34)에 걸려 있다. 이 플런저 스프링(26)은 하우징(22)에 대한 플런저(24)의 상대 회전에 기초하여 비틀림과 그 해방이 가능하게 되어 있음과 아울러, 하우징(22)에 대한 플런저(24)의 상대 회전에 기초하는 양자(22, 24)의 신축에 의해 압축과 그 해방(신장)이 가능하게 되어 있다. 로커 아암(16)에 대하여 캠(19a)의 베이스 서클(19a1)이 맞닿는 형태에 있어서는, 플런저 스프링(26)은 그 압축 코일 스프링으로서의 기능이 플런저(24)를 하우징(22)에 대하여 신장하는 방향으로 바이어스함과 아울러, 비틀림 스프링으로서의 기능이 플런저(24)를 하우징(22)에 대하여 신장하기 위한 상대 회전 방향으로 바이어스하고 있다.

물론, 플런저 스프링(26)의 스프링력은 밸브 스프링(14)의 스프링력보다 약한 것으로 되어 있다.

(1-4-4) 상기 하우징(22)에 있어서의 암나사(23)와 상기 플런저(24)에 있어서의 수나사(25)는 그 양자(23, 25)의 나사결합 관계로써 나사 걸어맞춤부(30)를 구성하고 있다. 이 나사 걸어맞춤부(30)는 플런저(24)에 신장·축소 어느 한 방향의 축하중이 작용했을 때는, 이 나사 걸어맞춤부(30)에 발생하는 마찰 토크에 의해 하우징(22)에 대한 플런저(24)의 미끄러짐 회전을 억제하여 나사를 자립시키고(나사 걸어맞춤부(30)를 상대적으로 부동 상태로 하는 것), 플런저(24)에 횡하중이 작용했을 때는, 이 플런저(24)를 미끄러짐 회전(미끄러짐 회전의 억제의 완화)시켜 축하중 작용 방향으로 이동시키도록 설정되어 있고, 본 실시형태에 있어서는 도 2(a), (b)에 확대하여 나타내는 바와 같이 수나사(25) 및 암나사(23)가 사다리꼴 나사로써 각각 구성되고, 그 수나사(25) 및 암나사(23)의 나사산이 리드각 및 플랭크각으로써 상기 관점을 따르도록 설정되어 있다.

구체적으로는 수나사(25) 및 암나사(23)의 나사산의 나사각은 리드각이 15도 미만, 플랭크각이 5~60도의 범위로 설정되어 있다. 리드각을 15도 미만으로 하는 것은, 리드각이 15도 이상에서는 플런저(24)에 축하중이 작용하면 플런저(24)가 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서 미끄러짐 회전해버려 나사 걸어맞춤부(30)에 발생하는 마찰 토크에 의해 「나사를 확실하게 자립」시키는 것은 곤란한 한편, 리드각이 15도 미만이면 축하중이 작용하는 플런저(24)가 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서 미끄러짐 회전하지 않고, 나사 걸어맞춤부(30)에 발생하는 마찰 토크에 의해 「나사가 자립」하기 때문이다. 플랭크각이 5~60도의 범위로 설정하는 것은, 플랭크각이 5도 미만에서는 나사 걸어맞춤부(30)의 실질적인 마찰각이 작은 각 나사의 범주가 되어, 플랭크각을 변화시키는 의의가 없어지고, 리드 오차 등의 영향을 받지 않는 고정밀도의 가공이 어려운 한편, 플랭크각이 60도를 넘으면 「나사」의 가공은 하기 쉽지만, 실질적인 마찰각이 매우 크기 때문에, 윤활유에 의한 영향이 크고, 엔진 운전중의 리프트 로스가 커져, 실질적으로 사용할 수 없기 때문이다.

보다 구체적으로는 수나사(25)(암나사(23))의 나사산의 리드각(α), 수나사(25)(암나사(23))의 나사산의 상측 플랭크각(θ25a(θ23a)) 및 하측 플랭크각(θ25b(θ23b))에 대해서는 예를 들면 리드각(α)=10도, 상측 플랭크각(θ25a, θ23a)=10도, 하측 플랭크각(θ25b, θ23b)=10도로 설정하는 것이 바람직하다.

(1-4-5) 이와 같은 나사 걸어맞춤부(30)의 설정에 의해, 밸브(10)에 의해 흡기(배기) 포트(P)가 개폐 동작될 때는, 래시 어저스터(20)에 있어서 그 동안 플런저(24)에 로커 아암(16)을 통하여 축하중이 작용하게 되고, 플런저(24)는 나사 걸어맞춤부(30)에 발생하는 마찰 토크에 의해 미끄러짐 회전이 억제되고, 나사 걸어맞춤부(30)의 나사는 자립하여 부동 상태가 된다. 이 때문에 플런저(24) 선단의 피봇부(24a)가 캠 샤프트(19)의 회전에 연계하여 요동하는 로커 아암(16)의 요동 지점으로서 기능(작용)하게 되고, 그 로커 아암(16)의 요동 지점으로서의 기능에 의해 밸브(10)가 상하 방향으로 왕복 동작하고, 이 때, 밸브(10)의 리프트량으로서, 도 5에 나타내는 바와 같은 산형상을 나타내게 된다.

또 캠(19a)이 로커 아암(16)(의 롤러(17b))을 압압함으로써 플런저(24)에 축하중이 작용할 때는, 로커 아암(16)(의 롤러(17b))에 대한 캠(19a1)의 접촉점이 로커 아암(16)(의 롤러(17b)) 상을 이동하여 캠(19a)의 압압력의 작용 방향이 변화하기 때문에, 플런저(24)에 도 5의 부호 T1, T2에 나타내는 바와 같이 횡하중도 작용한다. 이 플런저(24)에 횡하중이 작용할 때는, 나사 걸어맞춤부(30)의 백래시 상당 플런저(24)는 횡하중 작용 방향으로 하우징(22)에 대하여 요동하게 되고, 암나사(23)에 대한 수나사(25)의 접촉점에 있어서, 암나사(23)의 플랭크면을 따르는 방향으로 횡하중에 기초하는 반력이 작용한다. 이 때, 횡하중 작용 방향과 접촉점에서의 반력의 방향이 일치하지 않기 때문에, 이 접촉점에서의 반력은 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서 플런저(24)를 미끄러짐 회전시키는 모먼트로서 작용하고, 플런저(24)는 미끄러짐 회전하면서 축하중 작용 방향으로 이동하여, 밸브 클리어런스의 증가·감소 상태를 해소한다.

2. 플런저(24)에 횡하중이 작용했을 때, 플런저(24)가 미끄러짐 회전하면서 축하중 작용 방향으로 이동하는 원리에 대해서 도 3, 4를 참조하면서 보다 상세하게 설명한다.

(2-1) 예를 들면 도 3의 부호 F1로 나타내는 바와 같이 플런저(24)에 작용하는 축하중이 상방향인 경우(예를 들면 플런저 스프링(26)의 바이어스력만이 작용하는 형태)에는, 수나사(25)의 상측 플랭크면(25a)이 암나사(23)의 하측 플랭크면(23b)에 접촉하고 있다. 접촉점을 부호 P1로 나타낸다. 도 3에 있어서 상하 방향으로 배열설치된 플런저(24) 선단의 피봇부(24a)(도 1 참조)에, 횡하중(T)이 도 3의 지면 앞으로부터 안측을 향하여 작용하면, 플런저(24)는 나사 걸어맞춤부(30)의 하단부, 즉 하우징측 암나사(23)와 나사 걸어맞춰지는 플런저 하단부(24b)(도 1, 4 참조)를 지점으로 하여, 플런저(24) 선단의 피봇부(24a)가 도 3의 지면 앞으로부터 안측을 향하여 요동한다.

이것에 의해, 나사 걸어맞춤부(30)(수나사(25))가 통상의 우나사인 경우에는, 수나사(25)의 좌측 절반(도 3의 좌측 절반)에서는 수나사(25)의 상측 플랭크면(25a)이 우선회(하방향을 기준)하면서 하방으로 진행하는 암나사(23)의 하측 플랭크면(23b)을 밀도록 동작하고, 수나사(25)의 우측 절반(도 3의 우측 절반)에서는 수나사(25)의 상측 플랭크면(25a)이 우선회(상방향을 기준)하면서 상방으로 진행하는 암나사(23)의 하측 플랭크면(23b)으로부터 떨어지는 방향으로 동작한다.

이 때문에 하우징측 암나사(23)는 나사 걸어맞춤부(30)의 둘레 방향으로 회동하지 않도록 유지되어 있기 때문에, 암나사(23)의 하측 플랭크면(23b)에 대한 수나사(25)의 좌측 절반의 상측 플랭크면(25a)의 접촉점(P1)에 있어서, 우선회(상방향 기준)하면서 상방으로 진행하는 암나사(23)의 하측 플랭크면(23b)을 따른 방향으로 횡하중에 기초하는 반력이 작용한다. 이 때, 횡하중(T)의 작용 방향(입력 방향)과 접촉점(P1)에서의 반력의 방향이 일치하지 않기 때문에, 접촉점(P1)에서의 반력이 플런저(24)를 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서 도 3 중 R1 방향으로 미끄러짐 회전시키는 모먼트로서 작용하게 되고, 플런저(24)는 백래시 상당분만큼 미끄러짐 회전하면서 축하중(F1) 작용 방향(상방)으로 이동한다.

보다 구체적으로 설명하면, 횡하중(T)의 입력(작용) 방향에 대하여 플런저(24)의 좌측 절반에서는, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이 플런저(24)가 횡하중의 입력에 따라 요동할 때, 수나사(25)의 상측 플랭크면(25a)이 둘레 방향으로 회동하지 않도록 유지되어 있는 하우징측 암나사(23)의 하측 플랭크면(23b)에 맞닿고, 더 이상 동작(도 4(a) 좌방향으로 이동)할 수 없다. 한편, 횡하중(T)의 입력(작용) 방향에 대하여 플런저의 우측 절반에서는, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이 플런저(24)가 횡하중의 입력에 따라 요동할 때, 수나사(25)의 상측 플랭크면(25a)은 암나사(23)의 하측 플랭크면(23b)으로부터 멀어지고(도 4(b) 우방향으로 이동), 제약을 받는 일이 없어진다. 이 결과, 수나사(25)의 상측 플랭크면(25a)이 하우징측 암나사(23)의 하측 플랭크면(23b)으로부터 반력을 받고, 플런저(24)는 백래시 상당분만큼 도 3 중 R1 방향으로 미끄러짐 회전하면서 신장 방향(상방)으로 이동한다.

이 점에서 예를 들면 나사 걸어맞춤부(30)(수나사(25))가 통상의 우나사로서, 플런저(24)에 작용하는 축하중(F1)이 상방향인 경우는, 플런저(24)가 횡하중(T)으로 요동할 때, 반드시 도 3 중 R1 방향으로 회전하면서, 축하중(F1) 작용 방향(신장 방향)으로 이동한다.

(2-2) 한편, 도 3 화살표 F2로 나타내는 바와 같이, 플런저(24)에 작용하는 축하중이 하방향인 경우(예를 들면 밸브 스프링(14)의 바이어스력이 로커 아암(16)을 통하여 플런저(24)에 작용하는 형태)에서는, 수나사(25)의 하측 플랭크면(25b)이 암나사(23)의 상측 플랭크면(23a)에 접촉하고 있다. 접촉점을 부호 P2로 나타낸다. 플런저(24) 선단의 피봇부(24a)에 횡하중(T)이 도 3의 지면 앞으로부터 안측을 향하여 작용하면, 플런저(24)는 나사 걸어맞춤부(30)의 하단부(플런저 하단부)(24b)를 지점으로 하여. 플런저(24) 선단의 피봇부(24a)가 도 3의 지면 앞으로부터 안측을 향하여 요동한다.

이것에 의해, 나사 걸어맞춤부(30)(수나사(25))가 통상의 우나사인 경우는, 수나사(25)의 우측 절반(도 3의 우측 절반)에서는, 수나사(25)의 하측 플랭크면(25b)이 우선회(상방향을 기준)하면서 상방으로 진행하는 암나사(23)의 상측 플랭크면(23a)을 밀도록 동작하고, 수나사(25)의 좌측 절반(도 3의 좌측 절반)에서는, 수나사(25)의 하측 플랭크면(25b)이 우선회(하방향을 기준)하면서 하방으로 진행하는 암나사(23)의 상측 플랭크면(23a)으로부터 떨어지는 방향으로 동작한다.

이 때문에 하우징측 암나사(23)는 나사 걸어맞춤부(30)의 둘레 방향으로 회동하지 않도록 유지되어 있기 때문에, 하우징측 암나사(23)의 상측 플랭크면(23a)에 대한 플런저측 수나사(25)의 우측 절반의 하측 플랭크면(25b)의 접촉점(P2)에 있어서, 우선회(하방향을 기준)하면서 하방으로 진행하는 암나사(23)의 상측 플랭크면(23a)을 따른 방향으로 횡하중에 기초하는 반력이 작용한다. 이 때, 횡하중(T)의 작용 방향과 접촉점(P2)에서의 반력의 방향이 일치하지 않기 때문에, 접촉점(P2)에서의 반력이 플런저(24)를 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서 도 3 중 R2 방향으로 미끄러짐 회전시키는 모먼트로서 작용하게 되고, 플런저(24)는 백래시 상당분만큼 미끄러짐 회전하면서 축하중(F2) 작용 방향(하방)으로 이동한다.

보다 구체적으로 설명하면, 횡하중(T)의 입력(작용) 방향에 대하여 플런저(24)의 우측 절반에서는, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이 횡하중(T)에 의해 플런저(24)가 요동할 때, 수나사(25)의 하측 플랭크면(25b)이 암나사(23)의 상측 플랭크면(23a)에 맞닿고, 더 이상 동작(도 4(d) 우방향으로 이동)할 수 없다. 한편, 횡하중(T)의 입력(작용) 방향에 대하여 플런저(24)의 좌측 절반에서는, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이 횡하중(T)에 의해 플런저(24)가 요동할 때, 수나사(25)의 하측 플랭크면(25b)은 암나사(23)의 상측 플랭크면(23a)으로부터 멀어지고, 제약을 받는 일이 없어진다(도 4(c) 좌방향으로 이동). 이 결과, 수나사(25)의 하측 플랭크면(25b)이 하우징측 암나사(23)의 상측 플랭크면(23a)으로부터 반력을 받고, 플런저(24)는 백래시 상당분만큼 도 3 중 R2 방향으로 미끄러짐 회전하면서 축소 방향(하방)으로 이동한다.

이 점에서 예를 들면 나사 걸어맞춤부(30)(수나사(25))가 통상의 우나사로서, 플런저(24)에 작용하는 축하중(F2)이 하방향인 경우는, 플런저(24)가 횡하중(T)으로 요동할 때, 반드시 도 3 중 R2 방향으로 회전(우회전)하면서, 축하중(F2) 작용 방향(축소 방향)으로 이동한다.

(2-3) 이와 같이 나사 걸어맞춤부(30)를 구성하는 「나사」의 나사산의 리드각과 플랭크각이 소정의 값(예를 들면 리드각(α)=10도, 상측 플랭크각(θ25a, θ23a)=10도, 하측 플랭크각(θ25b, θ23b)=10도)으로 설정됨으로써, 축하중이 작용하는 플런저(24)는 원칙적으로는 나사 걸어맞춤부(30)가 상대적으로 부동이 되어(나사가 자립하여), 로커 아암(16)의 요동 지점으로서 기능(작용)하고, 플런저(24)에 횡하중(T)이 작용한 경우에, 나사 걸어맞춤부(30)의 백래시 상당만큼 플런저(24) 신장 방향(밸브 클리어런스를 감소시키는 방향)으로는 물론, 플런저(24)축소 방향(밸브 클리어런스를 증가시키는 방향)으로도 동작한다.

3. 이어서 상기 래시 어저스터(20)가 편입된 동밸브 기구의 동작에 대해서 설명한다.

(3-1) 도 1, 5에 나타내는 바와 같이, 캠 샤프트(19)(캠(19a))가 회전함으로써, 로커 아암(16)(의 롤러(17b))에 대한 캠(19a)의 접촉점은 캠 각도가 약-60도로부터 약+60도까지는 캠 노즈(19a3) 상에 있고, 그 이외의 캠 각도(약-60도 이하 및 약+60도 이상)에서는 캠(19a)의 베이스 서클(19a1) 상에 있다. 그리고 캠 각도가 약-60도로부터 약+60도까지 중 캠 각도가 약-60도로부터 0도까지에 대해서는, 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점은 캠의 오픈측 램프부(19a21)로부터 캠 탑(19a4)까지의 캠 노즈(19a3)의 일측면 상에 있고, 캠 각도가 0도로부터 약+60도까지에 대해서는, 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점은 캠 탑(19a4)으로부터 캠(19a)의 클로즈측 램프부(19a22)까지의 캠 노즈(19a3)의 타측면 상에 있다.

(3-2) 우선, 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 베이스 서클(19a1) 상에 있을 때는(캠 각도가 -60도 이하에서는), 플런저(24)에 대하여 플런저 스프링(26)의 소정의 바이어스력이 작용하고 있고, 이 바이어스력은 나사 걸어맞춤부(30)(나사면)에 발생하는 마찰력과 밸런스를 이루어, 플런저(24)는 신장·축소 방향으로 이동하지 않고, 밸브 클리어런스(캠(19a)과 로커 아암(16) 사이의 간극)는 0으로 유지되어 있다. 이 때문에 플런저(24)는 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서 「나사가 자립」하여 부동이 되고, 래시 어저스터(20)는 로커 아암(16)의 요동 지점으로서 기능한다.

(3-3) 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점이 캠의 오픈측 램프부(19a21)로부터 캠 탑(19a4)을 거쳐 반대측의 클로즈측 램프부(19a22) 사이에 있을 때는(도 5의 캠 각도가 -60도로부터 +60도까지의 범위에서는), 플런저(24)에 대하여 로커 아암(16)을 통하여 캠(19a)에 의한 압압력이 축하중으로서 작용한다. 이 때문에 플런저(24)는 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서 「나사가 자립」하여 부동이 되고, 래시 어저스터(20)는 로커 아암(16)의 요동 지점으로서 기능하게 되고, 캠(19a)의 1회전에 대응하는 밸브(10)의 리프트량은 도 5의 파선으로 나타내는 바와 같이 Max 리프트 약10mm의 산형상이 된다. 또한 도 5에 나타내는 밸브(10)의 리프트량에는 나중에 상세하게 설명하지만 플런저(24)와 하우징(22) 사이의 나사 걸어맞춤부(30)에 백래시가 있기 때문에, 플런저(24)가 자동적으로 미끄러짐 회전하여 축소 방향으로 이동하는 것에 따라 발생하는 리프트 로스(δ)(예를 들면 약0.2mm)가 포함되어 있다.

(3-4) 또 이 캠(19a)에 의한 압압력이 로커 아암(16)을 통하여 플런저(24)에 축하중으로서 작용할 때는, 로커 아암(16)(의 롤러(17b))에 대한 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 회동에 따라 이동하여, 캠(19a)의 로커 아암(16)(의 롤러(17b))에 대한 압압력 작용 방향이 바뀌기 때문에, 도 5에 나타내는 바와 같이 약250~150N의 횡하중(T1, T2)이 플런저(24)에 작용한다. 동밸브 기구(1)에 있어서는 이 횡하중(T1, T2)을 이용하여, 동밸브 기구(1)에 발생하는 정(부)의 밸브 클리어런스가 조정된다.

(3-4-1) 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점이 오픈측 램프부(19a21)로부터 캠 노즈(19a3)로 이행할 때는, 동밸브 기구(1)에 발생하고 있는 정(부)의 밸브 클리어런스는 다음과 같이 조정된다.

(3-4-1-1) 동밸브 기구(1)에 있어서의 정의 밸브 클리어런스는 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 베이스 서클(19a1) 상에 있을 때, 캠(19a)과 로커 아암(16)의 롤러(17b) 사이의 간극으로서 현재화(顯在化)하고 있다. 이 때, 플런저(24)에는 플런저 스프링(26)의 바이어스력이 작용하고 있는데, 이 바이어스력은 나사 걸어맞춤부(30)(나사면)에 발생하는 마찰력과 밸런스를 이루어, 나사 걸어맞춤부(30)의 나사는 자립한 상태로 유지되어 있다.

이 상태에서 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점(간극이 있는 접촉점)이 오픈측 램프부(19a21)로부터 캠 노즈(19a3)로 이행할 때, 그 접촉점의 이행에 따라 플런저(24)에는 횡하중(T1)(도 5 참조)이 작용한다. 이 횡하중(T1)이 캠(19a)의 압압력이 축하중으로서 작용하기 직전으로서, 플런저 스프링(26)의 바이어스력에 의한 신장 방향의 축하중이 작용하고 있는 부동 상태의 플런저(24)에 로커 아암(16)을 통하여 작용하게 되고, 그것에 기초하여 플런저(24)가 축하중 작용 방향인 신장 방향으로 이동한다. 이것에 의해, 플런저(24)가 미끄러짐 회전하면서 로커 아암(16)을 밀어올리게 되고, 동밸브 기구(1)에 발생하고 있는 정의 밸브 클리어런스가 0으로 조정된다.

상세하게는 로커 아암(16)을 통하여 플런저(24)에 횡하중(T1)(도 5 참조)이 작용하면, 플런저(24)는 암나사(23)와 수나사(25) 사이의 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서의 백래시 상당 플런저(24)의 하단부(24b)를 지점으로 하여 횡하중(T1)의 작용 방향으로 요동하게 되고, 암나사(23)에 대한 수나사(25)의 접촉점(P1)(도 3 참조)에 있어서, 암나사(23)의 하측 플랭크면(23b)에 따른 방향으로 횡하중에 기초하는 반력이 작용하게 된다. 이 접촉점(P1)에서의 반력이 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서 플런저(24)를 미끄러짐 회전시키는 모먼트로서 작용하고, 플런저(24)는 미끄러짐 회전하면서 축하중 작용 방향(플런저 스프링(26)의 바이어스력 작용 방향, 플런저 신장 방향)으로 이동하고, 정의 밸브 클리어런스를 0으로 조정한다.

(3-4-1-2) 한편, 동밸브 기구(1)에 있어서의 부의 밸브 클리어런스는 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 베이스 서클(19a1) 상에 있을 때, 로커 아암(16)(롤러(17b))이 밸브 스프링(14)의 바이어스력에 의해 캠(19a)의 베이스 서클(19a1)에 압압됨으로써, 캠(19a)과 롤러(17b) 사이의 과소한 간극(부의 간극)으로서 현재화하고 있다. 이 때, 플런저(24)에는 로커 아암(16)을 통하여 밸브 스프링(14)의 바이어스력이 축소 방향의 축하중으로서 작용하고 있는데, 이 바이어스력은 나사 걸어맞춤부(30)(나사면)에 발생하는 마찰력과 밸런스를 이루어, 나사 걸어맞춤부(30)의 나사가 자립한 상태로 유지되어 있다.

이 상태에서 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점(부의 간극)이 오픈측 램프부(19a21)로부터 캠 노즈(19a3)로 이행할 때, 그 접촉점의 이행에 따라 플런저(24)에는 횡하중(T1)이 작용한다. 이 횡하중(T1)이 캠(19a)의 압압력이 축하중으로서 작용하기 직전으로서, 밸브 스프링(14)의 바이어스력만이 축하중으로서 작용하고 있는 부동 상태의 플런저(24)에 로커 아암(16)을 통하여 작용하게 되고, 그것에 기초하여 플런저(24)가 미끄러짐 회전하면서 축하중 작용 방향인 축소 방향으로 이동한다. 이것에 의해 캠(19a)이 로커 아암(16)을 밀어내리게 되고, 동밸브 기구(1)에 발생하고 있는 부의 밸브 클리어런스가 0으로 조정된다.

상세하게는 로커 아암(16)을 통하여 플런저(24)에 횡하중(T1)(도 5 참조)이 작용하면, 플런저(24)는 암나사(23)와 수나사(25) 사이의 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서의 백래시 상당 그 하단부(24b)을 지점으로 하여 횡하중(T1)의 작용 방향으로 요동하게 되고, 암나사(23)에 대한 수나사(25)의 접촉점(P2)(도 3 참조)에 있어서, 암나사(23)의 상측 플랭크면(23a)을 따른 방향으로 횡하중에 기초하는 반력이 작용하게 된다. 이 접촉점(P2)에서의 반력이 플런저(24)를 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서 미끄러짐 회전시키는 모먼트로서 작용하고, 플런저(24)는 미끄러짐 회전하면서 축하중(밸브 스프링(14)의 바이어스력) 작용 방향인 플런저 축소 방향으로 이동하고, 밸브 클리어런스를 0으로 조정한다.

(3-4-2) 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점이 캠 노즈(19a3)로부터 클로즈측 램프부(19a22)로 이행할 때는, 동밸브 기구(1)에 발생하고 있는 정(부)의 밸브 클리어런스는 다음과 같이 조정된다.

(3-4-2-1) 우선, 캠(19a)의 베이스 서클(19a1) 상에 정의 밸브 클리어런스가 존재하는 경우에 있어서, 플런저(24)에 도 5의 횡하중(T2)이 작용했을 때에 대해서 설명한다.

로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점(간극을 내재하는 접촉점)이 캠 노즈(19a3)로부터 클로즈측 램프부(19a22)로 이행할 때, 그 접촉점의 이행에 따라 플런저(24)에는 횡하중(T2)이 작용한다. 상세하게는 캠(19a)의 회전에 따라 롤러(17b)에 대한 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 클로즈측 램프(19a2)에 근접할수록 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 압압력이 약해지고, 접촉점이 클로즈측 램프(19a2)로 이행하기 전에 캠(19a)과 롤러(17b) 사이에 간극이 발생한다(접촉점에 내재하고 있던 간극이 현재화한다). 이 간극이 발생(현재화)하기 직전의, 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 압압력이 약해지고, 플런저(24)에 작용하는 축하중(밸브 스프링(14)의 반력)이 거의 없어진 상태에서, 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점의 이행에 따라 횡하중(T2)(도 5 참조)이 플런저(24)에 작용한다. 이 때문에 플런저 스프링(26)의 바이어스력에 의해 신장 방향의 축하중이 작용하고 있는 플런저(24)에 로커 아암(16)을 통하여 횡하중(T2)(도 5 참조)이 작용하게 되고, 플런저(24)는 축하중 작용 방향인 신장 방향으로 이동한다. 이것에 의해, 플런저(24)가 로커 아암(16)을 밀어올리게 되고, 캠(19a)의 베이스 서클(19a1) 상의 정의 밸브 클리어런스(동밸브 기구(1)에 발생하고 있는 정의 밸브 클리어런스)는 0으로 조정된다.

(3-4-2-2) 한편, 동밸브 기구(1)에 있어서의 부의 밸브 클리어런스는 밸브(10)가 흡기(배기) 포트(P)를 닫은 상태, 즉, 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 베이스 서클(19a1) 상에 있을 때, 밸브(10)의 시트 페이스(10a)와 시트 인서트(11c) 사이에 간극이 발생하는 형태로서 현재화하고 있다. 이 때, 로커 아암(16)의 롤러(17b)가 밸브 스프링(14)의 바이어스력에 의해 캠(19a)에 압압되기 때문에, 래시 어저스터(20)의 플런저(24)에는 로커 아암(16)을 통하여 밸브 스프링(14)의 바이어스력이 축소 방향의 축하중으로서 작용하고 있다.

이 때문에 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점이 캠 노즈(19a3)로부터 클로즈측 램프부(19a22)로 이행하기 직전으로서, 캠의 압압력이 감소하고 밸브 스프링(14)의 바이어스력이 축소 방향의 축하중으로서 작용하는 플런저(24)에 로커 아암(16)을 통하여 횡하중(T2)(도 5 참조)이 작용하면, 플런저(24)가 축하중 작용 방향인 축소 방향으로 이동하고, 캠(19a)이 로커 아암(16)을 밀어내림으로써, 동밸브 기구(1)에 발생하고 있는 부의 밸브 클리어런스는 0으로 조정된다.

(3-4-2-3) 예를 들면 기관(엔진)이 따뜻해진 상태에서 정지한 후 급격하게 식는 것 같은 경우, 실린더 헤드(알루미늄 합금)와 밸브(철 합금)의 열팽창 계수의 차이에 기인하여, 밸브 클리어런스 과소(부) 상태가 되어, 밸브의 페이스면이 밸브 시트로부터 들뜰 우려가 있다. 또 밸브 시트면이 마모한 경우에도 마찬가지의 일(밸브 클리어런스가 과소 상태가 되어, 밸브의 페이스면의 밸브 시트로부터의 떠오름)이 일어난다. 이와 같은 밸브 클리어런스의 과소(부) 상태에서, 기관(엔진)을 시동, 구동시키면, 연소실이 밀폐되지 않고, 적정한 출력이 얻어지지 않는다.

그러나 본 실시형태에서는 밸브 클리어런스의 과소 상태에 있어서는, 밸브의 리프트 개시 직후나 리프트 종료 직전으로서, 밸브 스프링(14)의 바이어스력만이 축하중으로서 작용하여 자립하고 있는 플런저(24)에 로커 아암(16)을 통하여 횡하중이 작용하고, 플런저(24)가 횡하중 작용 방향으로 요동할 때, 나사 걸어맞춤부(30)에서는 접촉점(P2)에서 반력이 작용함으로써 모먼트가 발생한다. 이 결과, 플런저(24)는 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서 미끄러짐 회전하면서 축하중 작용 방향인 플런저 축소 방향, 즉 밸브 클리어런스를 증가시키는 방향으로 이동하게 되고, 밸브 클리어런스의 과소 상태가 해소된다.

이 때문에 기관(엔진)의 구동시에는 밸브(10)에 의해 연소실을 확실하게 밀폐할 수 있고, 적정한 출력이 얻어진다.

(3-5) 따라서 본 실시형태에 있어서의 동밸브 기구(1)에 있어서는, 플런저(24)에 그 신축 방향의 어느 하나로 하중으로서 축하중이 작용할 때는, 나사 걸어맞춤부(30)를 상대적으로 부동으로 하여(나사를 자립시켜), 플런저(24)를 로커 아암(16)을 요동시키는 지점으로서 기능시킬 수 있는 한편, 플런저(24)에 횡하중이 작용한 경우에는, 플런저(24)는 나사 걸어맞춤부(30)의 백래시 상당만큼 플런저(24)에 대한 축하중의 작용 방향을 따른 방향(플런저 신장 방향(밸브 클리어런스를 감소시키는 방향) 또는 플런저 축소 방향(밸브 클리어런스를 증가시키는 방향))으로 동작하여, 밸브 클리어런스가 조정되게 되고, 밸브 클리어런스의 조정에는 백래시에 기초하는 플런저(24)의 횡하중 작용 방향으로의 요동에 의한 플런저(24)의 미끄러짐 회전만이 이용되고, 플런저(24)에 대한 축하중의 작용에 의해 플런저(24)를 미끄러짐 회전시키는 구조(특허문헌 3의 구조)는 이용되지 않는다. 이 때문에 플런저(24)에 축하중을 작용시켜 플런저(24)를 미끄러짐 회전시키는 구조에 의해 밸브 클리어런스의 조정을 행하는 경우와는 상이하며, 플런저가 상정하는 이동량보다 많이 이동하는 것이 방지되고, 밸브 클리어런스를 자동적으로 또한 확실하게 조정할 수 있게 된다.

4. 또 래시 어저스터(20)의 플런저(24)와 하우징(22) 사이의 나사 걸어맞춤부(30)에 백래시가 있기 때문에, 캠(19a)의 회전에 연계하여 밸브(10)가 하강 동작할 때, 플런저(24)가 자동적으로 축소 방향으로 이동하여 리프트량이 적어짐으로써 리프트 로스(δ)가 발생하는데, 그 리프트 로스(δ)는 래시 어저스터(20)의 보정 기능에 의해 자동적으로 소실된다.

즉, 로커 아암(16)에 대한 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 오픈측 램프부(19a21)로부터 캠 노즈(19a3)로 이행할 때, 래시 어저스터(20)에는 도 1, 3, 4, 5에 나타내는 바와 같이 축하중과 횡하중의 양쪽이 반드시 작용한다. 그리고 횡하중(T1)(도 5 참조)이 작용한 경우에 플런저(24)가 움직이는 방향은 축하중 작용 방향으로 정해진다. 상세하게는 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 베이스 서클(19a1) 상에 있을 때는(캠 각도가 -60도 미만에서는) 플런저 스프링(26)의 바이어스력이 플런저(24)에 작용하고 있는데, 나사 걸어맞춤부(30)의 나사면에는 이 바이어스력과 밸런스를 이루는 마찰력이 발생하고 있다. 이 때문에 플런저(24)는 신장·축소 방향으로 이동하지 않고, 부동 상태로 유지되고, 밸브 클리어런스(캠(19a)과 로커 아암(16) 사이의 간극)는 0으로 유지되어 있다.

이 후, 캠(19a)의 접촉점이 베이스 서클(19a1)로부터 오픈측 램프부(19a21)로 이행하면, 플런저(24)에는 밸브(10)의 세트 하중(캠(19a)의 압압력, 즉 밸브 스프링(14)의 바이어스력)(F2)이 축하중으로서 급격하게 작용한다.

이 플런저(24)에 축소 방향의 축하중(F2)이 작용한 상태에서, 로커 아암(16)을 통하여 도 5의 부호 T1로 나타내는 횡하중이 플런저(24)에 작용하면, 플런저(24)는 횡하중(T1) 작용 방향으로 요동할 때 나사 걸어맞춤부(30)에서 미끄러짐 회전하여 축소 방향(도 5 상방)으로 이동한다. 이 때문에 플런저(24)의 축소 방향으로의 이동량 상당만큼 로커 아암(16)의 소켓부(18)가 하강(로커 아암(16)의 타단측이 상승)하고, 밸브(10)의 리프트량이 줄어, 이것이 리프트 로스(δ)(도 5 참조)가 된다.

이 리프트 로스(δ)가 발생한 후는 플런저(24)는 더 이상 요동할 수 없기 때문에, 캠(19a)의 접촉점이 캠 노즈(19a3)의 탑(19a4)으로 이행할 때까지, 밸브(10)의 리프트량은 서서히 증가하는데, 래시 어저스터(20)는 축소된 상태로 유지되어, 리프트 로스(δ)가 그대로 유지된다. 더욱 캠(19a)이 회전하고, 밸브(10)의 리프트량이 Max 리프트로부터 서서히 감소하는 중에, 플런저(24)에는 로커 아암(16)을 통하여 횡하중(T1)과는 역방향의 횡하중(T2)(도 5 참조)이 작용하는데, 플런저(24)에 작용하는 축하중은 캠(19a)의 압압력(밸브 스프링(14)의 바이어스력)이 지배적이기 때문에, 횡하중(T2)이 작용해도 래시 어저스터(20)는 축소된 상태 그대로이다. 즉, Max 리프트 부근에서는 플런저에 작용하는 횡하중의 값은 매우 작은(거의 횡하중이 작용하지 않는) 것에 대해, 캠(19a)의 압압력(밸브 스프링(14)의 바이어스력)은 최대값에 가깝기 때문에, 플런저(24)는 요동·미끄러짐 회전하지 않고, 래시 어저스터(20)는 축소된 상태로 유지된다.

그러나 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 클로즈측 램프부(19a22)로 이행하면, 플런저(24)에 작용하는 축하중(캠(19a)의 압압력, 즉, 밸브 스프링(14)의 바이어스력)이 감소하고, 플런저 스프링(26)에 의한 바이어스력이 축하중(F1)으로서 작용한다. 이와 같이 축하중이 작용하는 방향이 바뀐 상태에서, 로커 아암(16)을 통하여 횡하중(T2)이 작용하면, 즉, 플런저 스프링(26)에 의한 바이어스력이 축하중(F1)으로서 작용하는 플런저(24)에 횡하중(T2)이 작용하면, 그 때까지 축소 상태에 있던 플런저(24)는 도 4(a), (b)에 나타내는 바와 같이 요동·미끄러짐 회전하여 축하중(F1) 작용 방향(신장 방향)으로 이동하고, 리프트 로스(δ)가 소실된다.

즉, 본 실시형태에서는 래시 어저스터(20)의 플런저(24)와 하우징(22) 사이의 나사 걸어맞춤부(30)에 백래시가 있기 때문에, 로커 아암(16)과 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 오픈측 램프부(19a21)로부터 캠 노즈(19a3)로 이행할 때, 리프트 로스(δ)가 발생하는데, 로커 아암(16)과 캠(19a)의 접촉점이 캠 노즈(19a3)로부터 클로즈측 램프부(19a22)로 이행할 때, 리프트 로스(δ)가 자동적으로 소실된다.

이와 같이, 래시 어저스터(20)의 밸브 클리어런스 자동 조정 기능에서는, 캠 1회전의 입력 변동에 대하여, 래시 어저스터(20)가 축소·신장하기 때문에, 동밸브 기구(1)에 리프트 로스(δ)가 반드시 발생한다. 반대로 엔진의 통상 운전중, 동밸브 기구(1)에 리프트 로스(δ)가 발생하면, 엔진의 운전중에 조우하는 밸브 클리어런스의 정·부의 변동을 래시 어저스터(20)가 보정할 수 있는 것을 나타내고 있다.

5. 또한 본 실시형태에 있어서는 상기 서술한 바와 같은 동밸브 기구 구조하 기관에 있어서, 예를 들면 냉간 시동, 정지, 냉간 재시동이 순차적으로 행해지는 경우에도, 재시동시까지는 밸브 클리어런스 조정이 적정하게 행해지고, 그 재시동시에는 로커 아암(16)에 캠(19a)의 베이스 서클이 면했을 때, 그 베이스 서클은 항상 로커 아암(16)에 맞닿는다.

(5-1) 구체적으로 설명한다. 기관이 냉간 시동하는 경우, 촉매 활성화를 위한 고온의 배기 가스에 의해 밸브가 신장하고, 밸브 클리어런스가 과소(부의 클리어런스) 상태가 되려고 하기 때문에, 플런저(24)는 밸브 클리어런스를 적정하게 조정하기 위해 하우징(22) 내에 깊게 들어가(플런저 축소 상태), 밸브 클리어런스의 과소 상태를 해소한다.

그러나 상기 상태에서 기관이 정지되면, 나사 걸어맞춤부(30)에 있어서는 미끄러짐 회전의 억제 상태가 유지되고, 플런저(24)가 하우징(22)에 깊게 들어간 상태가 유지되게 되고, 이 후, 냉간시에 그 기관이 재시동되었을 때는 밸브(10)가 수축하여 원래대로 되돌아가고 있는 한편, 상기 상태(플런저(24)가 하우징(22)에 깊게 들어간 상태)가 유지되어 있다. 이 때문에 그 밸브 클리어런스를 적정하게 조정하기 위해 플런저(24)는 신장하려고 하지만, 캠(19a)의 회전에 의해 로커 아암(16)에 횡방향의 하중이 작용하지 않는 한 플런저(24)를 신장할 수 없는 점에서, 플런저(24)는 신속히 적정한 신장 상태로 되돌아가지 않을 우려가 있다. 이 결과, 플런저(24)가 적정한 신장 상태로 되돌아갈 때까지의 동안, 로커 아암(16)에 캠(19a)의 베이스 서클이 면했을 때, 그 양자간(16, 19a)의 클리어런스가 과대 상태가 되어 있는 점에서, 캠(19a)은 그 오픈 램프부에서 로커 아암(16)에 충돌적으로 접촉하고 이음이 발생한다.

(5-2) 이 때문에 본 실시형태에 있어서는 상기 문제점을 고려하여, 플런저 스프링(26)으로서 비틀림 스프링으로서의 기능도 가지는 것이 사용되고, 그 비틀림 스프링으로서의 기능에 기초하여, 플런저(24)는 항상 하우징(22)에 대하여 상대 회전함으로써 신장하는 방향으로 바이어스되어 있다. 이것에 의해, 밸브 클리어런스가 있는 한, 플런저(24)는 플런저 스프링(24)에 있어서의 비틀림 스프링으로서의 기능에 기초하는 바이어스력에 의해 상대 회전되어 신장되게 되고, 재시동시에는 로커 아암(16)에 캠(19a)의 베이스 서클이 면했을 때, 그 베이스 서클은 항상 로커 아암(16)에 맞닿는다. 이 결과, 동밸브 기구로서 상기 서술한 바와 같은 구조하에서, 기관이 냉간 시동, 정지, 냉간 재시동을 순차적으로 행한다고 해도, 캠(19a)이 로커 아암(16)에 충돌적으로 접촉하는 것에 기초하여 이옴이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

(5-3) 게다가 본 실시형태에 있어서는 플런저 스프링(26)이 하나의 스프링재로써 압축 코일 스프링과 비틀림 스프링을 겸하는 구성으로 되어 있는 점에서, 필요하게 되는 스프링재의 부품 점수를 저감할 수 있음과 아울러, 그 스프링재를 배치하기 위한 설치 스페이스를 최대한 적게 할 수 있다. 이것에 의해, 플런저(24)에 있어서의 좁은 스프링 수용 구멍(32)에 스프링재를 수납함에 있어서 바람직한 것으로 할 수 있다.

6. 도 7, 도 8은 제2 실시형태를 나타낸다. 이 제2 실시형태에 있어서, 상기 제1 실시형태와 동일 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

(6-1) 도 7, 도 8에 나타내는 제2 실시형태는 상기 제1 실시형태의 변형예를 나타낸다. 이 제2 실시형태에 있어서는 플런저 스프링(26)으로서 압축 코일 스프링(26a)과 비틀림 스프링(26b)이 별개 독립하여 설치되어 있다.

압축 코일 스프링(26a)으로서는 통상의 것이 사용되고 있고, 그 압축 코일 스프링(26a)은 플런저(24)의 스프링 수용 구멍(32)의 일단을 구획하는 스프링 시트면(33)과 스프링 시트면 플레이트(27a) 사이에 개재장착됨으로써, 플런저(24)를 하우징(22)으로부터 신장하는 방향으로 바이어스하고 있다.

비틀림 스프링(26b)으로서는 도 8에 나타내는 바와 같이 밀착 코일 스프링 형상으로 되어 있음과 아울러, 그것을 형성하는 선재의 양단부를 그 축선 방향 바깥쪽을 향하여 절곡함으로써 걸음부(아암)(35, 36)로 한 것이 사용되고 있다. 이 비틀림 스프링(26b)은 압축 코일 스프링(26a)의 외주측에 있어서 그 축선 방향을 플런저(24)의 축선 방향을 향한 상태에서 스프링 시트면 플레이트(27a) 상에 배치되어 있고, 플런저 스프링(26)의 축선 방향 일방측(도 1 중, 하방측)의 걸음부(35)가 스프링 시트면 플레이트(27a)의 걸음 구멍(31)에 걸리고, 그 축선 방향 타방측(도 1 중, 상방측)의 걸음부(36)가 플런저(24)에 걸려 있다.

이 경우, 비틀림 스프링(26b)으로서 밀착 코일 스프링 형상의 것을 사용하는 한편, 그 비틀림 스프링력을 유지하면서 플런저(24)의 신축동(스트로크)을 확보해야 하는 점에서, 플런저(24)에 그 플런저(24)의 축선 방향으로 비교적 길게 신장하는 걸음 홈(37)이 형성되어, 그 걸음 홈(37)에 걸음부(36)가 걸림과 아울러, 그 걸음부(37)는 걸음 홈(37)과의 걸림 관계를 유지하면서 플런저(24)의 신축 방향으로 비교적 길게 신장되는 것으로 되어 있다. 이 비틀림 스프링(26b)은 상기 제1 실시형태와 마찬가지로 플런저(24)를 하우징(22)에 대하여 신장하기 위한 상대 회전 방향으로 바이어스하고 있다. 물론 이 비틀림 스프링(26b)의 스프링 계수를 나사 걸어맞춤부(30)에 의해 축하중으로 환산한 값은 밸브 스프링(14)의 스프링 계수보다 작다.

(6-2) 이 제2 실시형태에 있어서도 상기 제1 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 발생시키는 것 외에, 압축 코일 스프링(26a) 및 비틀림 스프링(26b)을 스프링 계수 등의 관점에서 개별적으로 선택할 수 있고, 동밸브 기구(1)에 있어서의 각 스프링의 바이어스력 조정을 용이하게 행할 수 있다.

7. 이상 실시형태에 대해서 설명했는데 본 발명에 있어서는 다음의 태양을 포함한다.

(i) 우선권 주장의 기초가 되는 국제출원(PCT/2016/068045)에 기재되어 있는 직동식 동밸브 기구(도 6, 도 7), 로커 아암식 동밸브 기구(도 8)에 본 발명에 따른 동밸브 기구 또는 기계식 래시 어저스터를 적용하는 것.

(ii) 수나사(25), 암나사(23)를 삼각 나사로써 구성하는 것.

(iii) 수나사(25) 및 암나사(23)를 상측 플랭크각과 하측 플랭크각이 상이한 부등 플랭크각의 사다리꼴 나사나 삼각 나사로 구성하는 것.

(iv) 수나사(25) 및 암나사(23)를 리드가 복수개 있는 2조 나사나 3조 나사 등의 다조 나사로 구성하는 것.

(v) 나사 걸어맞춤부(30)의 백래시를 플런저(24)의 축 방향으로 연속적 또는 단계적으로 변화하도록 구성하는 것.

10…밸브
11…실린더 헤드
14…밸브 스프링
16…로커 아암(동력 전달 부재)
19a…캠
20…기계식 래시 어저스터
22…하우징(플런저 걸어맞춤 부재)
23…암나사
24…플런저
25…수나사
26…플런저 스프링
26a…압축 코일 스프링(플런저 스프링)
26b…비틀림 스프링(플런저 스프링)
F1, F2…플런저에 작용하는 축하중
T, T1, T2…플런저에 작용하는 횡하중
α…나사산의 리드각
θ23a…암나사의 나사산의 상측 플랭크각
θ23b…암나사의 나사산의 하측 플랭크각
θ25a…수나사의 나사산의 상측 플랭크각
θ25b…수나사의 나사산의 하측 플랭크각

Claims (13)

1. 기관 출력축의 회전에 연동하여 회전하는 캠과, 밸브 스프링에 의해 밸브 폐쇄 방향으로 바이어스되는 밸브의 축단부와, 이 밸브의 축단부와 상기 캠 사이에 개재되어 이 캠의 압압력을 밸브 개방력으로서 이 밸브의 축단부에 전달하는 동력 전달 부재와, 이 동력 전달 부재에 연계되어 상기 캠과 상기 동력 전달 부재 사이에 있어서 밸브 클리어런스를 조정하는 기계식 래시 어저스터가 구비되어 있는 동밸브 기구에 있어서,
   상기 기계식 래시 어저스터는
   상기 동력 전달 부재에 맞닿고, 상기 캠의 압압력 및 상기 밸브 스프링의 바이어스력이 이 동력 전달 부재를 통하여 전달되는 플런저와,
   상기 플런저에 대하여 나사 걸어맞춤으로써, 이 플런저와 협동하여 이 플런저와의 상대 회전에 기초하여 이 플런저를 신축시키는 나사 걸어맞춤부를 형성하고, 이 나사 걸어맞춤부의 둘레 방향으로 회전 불능으로 유지되는 플런저 걸어맞춤 부재와,
   상기 플런저와 상기 플런저 걸어맞춤 부재에 관계지어져, 이 플런저를 상기 동력 전달 부재가 상기 캠에 맞닿는 방향으로 바이어스하는 압축 코일 스프링을 구비하고,
   상기 나사 걸어맞춤부는 상기 플런저에 이 플런저의 신축 방향의 어느 한 방향으로 하중이 작용했을 때는, 이 나사 걸어맞춤부에 발생하는 마찰 토크에 의해 이 나사 걸어맞춤부에서의 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대한 이 플런저의 미끄러짐 회전을 억제하는 한편, 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 이 플런저를 요동시키는 횡하중이 작용했을 때는, 상기 미끄러짐 회전의 억제를 완화하도록 설정되어 있는
   것을 특징으로 하는 동밸브 기구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 플런저와 상기 플런저 걸어맞춤 부재에 비틀림 스프링이 관계지어져, 이 플런저가 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 신장하기 위한 상대 회전 방향으로 바이어스되어 있는
   것을 특징으로 하는 동밸브 기구.
3. 제2항에 있어서,
   상기 압축 코일 스프링과 상기 비틀림 스프링이 플런저 스프링으로서 하나의 스프링재에 의해 구성되어 있는
   것을 특징으로 하는 동밸브 기구.
4. 제2항에 있어서,
   상기 압축 코일 스프링과 상기 비틀림 스프링이 플런저 스프링으로서 별개 독립하여 설치되어 있는
   것을 특징으로 하는 동밸브 기구.
5. 제1항에 있어서,
   상기 플런저 걸어맞춤 부재가 실린더 헤드에 유지된 원통 형상의 하우징으로 되어 있고,
   상기 플런저가 이 플런저의 일단을 상기 동력 전달 부재에 대한 맞닿음단으로 하여, 이 플런저의 일단측을 상기 하우징으로부터 돌출시키면서 이 플런저의 일단측보다 타단측을 이 하우징 내에 수용하도록 배치되고,
   상기 나사 걸어맞춤부가 상기 플런저의 외주면에 형성되는 수나사와, 상기 하우징 내주면에 형성되어 상기 수나사를 나사결합하는 암나사에 의해 구성되어 있는
   것을 특징으로 하는 동밸브 기구.
6. 제1항에 있어서,
   상기 나사 걸어맞춤부는 이 나사 걸어맞춤부를 구성하는 나사의 나사산의 리드각과 플랭크각에 의해, 상기 플런저에 이 플런저의 신축 방향의 어느 한 방향으로 하중이 작용했을 때는, 이 나사 걸어맞춤부에 발생하는 마찰 토크에 의해 이 나사 걸어맞춤부에서의 이 플런저 걸어맞춤부에 대한 이 플런저의 미끄러짐 회전을 억제하는 한편, 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 이 플런저를 상대적으로 요동시키는 횡하중이 작용했을 때는, 상기 미끄러짐 회전의 억제를 완화하도록 설정되어 있는
   것을 특징으로 하는 동밸브 기구.
7. 플런저와,
   상기 플런저에 대하여 나사 걸어맞춤으로써, 이 플런저와 협동하여 이 플런저와의 상대 회전에 기초하여 이 플런저를 신축시키는 나사 걸어맞춤부를 형성하는 플런저 걸어맞춤 부재와,
   상기 플런저와 상기 플런저 걸어맞춤 부재에 관계지어져, 이 플런저를 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 이 플런저를 신장시키는 방향으로 바이어스하는 압축 코일 스프링을 구비하고,
   상기 나사 걸어맞춤부는 상기 플런저에 이 플런저의 신축 방향의 어느 한 방향으로 하중이 작용했을 때는, 이 나사 걸어맞춤부에 발생하는 마찰 토크에 의해 이 나사 걸어맞춤부에서의 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대한 이 플런저의 미끄러짐 회전을 억제하는 한편, 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 이 플런저를 상대적으로 요동시키는 횡하중이 작용했을 때는, 상기 미끄러짐 회전의 억제를 완화하도록 설정되어 있는
   것을 특징으로 하는 기계식 래시 어저스터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 플런저와 상기 플런저 걸어맞춤 부재에 비틀림 스프링이 관계지어져, 이 플런저가 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 신장하기 위한 상대 회전 방향으로 바이어스되어 있는
   것을 특징으로 하는 기계식 래시 어저스터.
9. 제8항에 있어서,
   상기 압축 코일 스프링과 상기 비틀림 스프링이 플런저 스프링으로서 하나의 스프링재에 의해 구성되어 있는
   것을 특징으로 하는 기계식 래시 어저스터.
10. 제8항에 있어서,
    상기 압축 코일 스프링과 상기 비틀림 스프링이 플런저 스프링으로서 별개 독립하여 설치되어 있는
    것을 특징으로 하는 기계식 래시 어저스터.
11. 제7항에 있어서,
    상기 플런저 걸어맞춤 부재가 원통 형상의 하우징으로 되어 있고,
    상기 플런저가 이 플런저의 일단측을 상기 하우징으로부터 돌출시키면서 이 플런저의 일단측보다 타단측을 이 하우징 내에 수용하도록 배치되고,
    상기 나사 걸어맞춤부가 상기 플런저의 외주면에 형성되는 수나사와, 상기 하우징 내주면에 형성되어 상기 수나사를 나사결합하는 암나사에 의해 구성되어 있는
    것을 특징으로 하는 기계식 래시 어저스터.
12. 제7항에 있어서,
    기관 출력축의 회전에 연동하여 회전하는 캠과, 밸브 스프링에 의해 밸브 폐쇄 방향으로 바이어스되는 밸브의 축단부와, 이 밸브의 축단부와 상기 캠 사이에 개재되어 이 캠의 압압력을 밸브 개방력으로서 이 밸브의 축단부에 전달하는 동력 전달 부재를 구비하는 동밸브 기구에 있어서, 상기 캠과 상기 밸브의 축단부 사이의 밸브 클리어런스를 조정하기 위해서 사용되고,
    상기 플런저는 상기 동력 전달 부재에 맞닿아, 상기 캠의 압압력 및 상기 밸브 스프링의 바이어스력이 이 동력 전달 부재를 통하여 전달되도록 배치되고,
    상기 플런저 걸어맞춤 부재가 상기 동밸브 기구에 있어서 이 나사 걸어맞춤부의 둘레 방향으로 회전 불능으로 유지되는
    것을 특징으로 하는 기계식 래시 어저스터.
13. 제7항에 있어서,
    상기 나사 걸어맞춤부는 이 나사 걸어맞춤부를 구성하는 나사의 나사산의 리드각과 플랭크각에 의해, 상기 플런저에 이 플런저의 신축 방향의 어느 한 방향으로 하중이 작용했을 때는, 이 나사 걸어맞춤부에 발생하는 마찰 토크에 의해 이 나사 걸어맞춤부에서의 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대한 이 플런저의 미끄러짐 회전을 억제하는 한편, 이 플런저 걸어맞춤 부재에 대하여 이 플런저를 상대적으로 요동시키는 횡하중이 작용했을 때는, 상기 미끄러짐 회전의 억제를 완화하도록 설정되어 있는
    것을 특징으로 하는 기계식 래시 어저스터.

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