KR20140142128A - 기계식 래시 어저스터 - Google Patents

Abstract

[과제] 밸브 유격의 증가·감소를 자동적으로 조정할 수 있는 기계식 래시 어저스터를 제공한다.
[해결 수단] 밸브 스프링(14)에 의해 밸브 닫힘 방향으로 가압된 밸브(10)의 축단부와, 캠(19a)과의 사이에 개재되어, 밸브 유격을 조정하는 래시 어저스터(20)에서, 캠(19a)의 누름력이 작용하는 플런저(24)와, 플런저(24)와 나사 결합부를 통하여 축 방향으로 결합되고, 둘레방향으로 회전하지 않도록 유지된 하우징(22)과, 밸브 스프링(14)과 역방향으로 플런저(24)를 가압하는 플런저 스프링(26)을 구비하고, 나사 결합부는 축 하중 작용 방향으로 미끄럼 회전할 수 있지만, 플런저(24)에 작용하는 추력 토크(TF)≤플런저(24)의 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면(F2)에 발생하는 마찰 토크(TB)로, 상대적으로 부동으로 되도록, 나사산의 리드각과 플랭크각을 설정했다. 밸브 유격의 변화를 제거하는 방향으로 플런저(24)가 이동하여, 밸브 유격의 증가·감소를 자동적으로 또한 확실하게 조정한다.

Description

기계식 래시 어저스터{MECHANICAL LASH ADJUSTER}

본 발명은 내연기관의 동(動)밸브 기구에 있어서의 밸브 유격(클리어런스, 캠과 밸브 스템 간의 거리로서, 예를 들면, 로커암형 동밸브 기구에서는, 밸브 스템과 로커암과의 간극, 직동형 동밸브 기구에서는, 밸브 스템과 플런저와의 간극)을 자동 조정하기 위하여 사용되는 기계식 래시 어저스터에 관한 것이다.

자동차 등의 엔진에 사용되는 흡기 밸브나 배기 밸브를 실린더헤드의 흡기구나 배기구에 장착할 때에, 예를 들면, 밸브 스템에 연결된 로커암이 기계식 래시 어저스터를 지지점으로 하여 요동하도록 구성하고, 밸브 유격을 기계식 래시 어저스터의 구동(신축 동작)에 의해 자동 조정하는 것이 널리 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2, 비특허문헌 1 참조).

이 종류의 기계식 래시 어저스터는, 내측에 암나사를 형성한 통 형상의 하우징 내에, 외측에 수나사를 형성한 피봇 부재 하방 영역이 수용되고, 하우징 내에 수용한 플런저 스프링(압축 코일 스프링)에 의해 피봇 부재가 상방의 로커암측으로 가압된 구조이며, 암나사와 수나사로 구성되는 「톱니나사」의 「나사산」의 각도(리드각 및 플랭크각)을, 축 하중에 대하여 피봇 부재 신장 방향으로는 나사 결합부(係合部)가 미끄럼 회전하고, 피봇 부재 축소 방향으로는 「나사」가 자립하는(나사 결합부에 발생하는 마찰에 의해 나사 결합부의 미끄럼 회전이 억제됨) 소정의 각도로 설정함으로써 밸브 유격을 자동조정할 수 있다. 이하, 나사 결합부에 발생하는 마찰에 의해 나사 결합부의 미끄럼 회전이 억제되는 것을 「나사가 자립한다」고 한다.

일본 특공표 소61-502553(도 1∼5) 일본 실개 평3-1203호 공보(도 1∼3)

NTN TECHNICAL REVIEW No. 75(2007) 논문 「엔드 피봇형 메카니컬 래시 어저스터의 개발」(제78∼85쪽, 도 1∼4)

(발명의 개요)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

그러나, 종래의 기계식 래시 어저스터는 밸브 유격이 증가한 경우에, 밸브 유격을 감소시키는 방향(피봇 부재가 신장하는 방향)의 동작은 가능하지만, 밸브 유격이 감소한 경우에, 밸브 유격을 증가시키는 방향(피봇 부재가 축소하는 방향)의 동작에 대해서는, 나사의 덜걱거림 분량의 조정 여유는 있어도, 밸브 유격을 적극적으로 증가시키는(밸브 유격을 0로 조정하는) 어저스트 구조를 가지고 있지 않다.

상세하게는, 도 9는 종래의 기계식 래시 어저스터를 구성하는 피봇 부재의 수나사(톱니나사)의 형상을 확대하여 나타내는 도면인데, 피봇 부재의 수나사의 「나사산」의 리드각(α')은 피봇 부재 축소 방향(도 9 하방향)·신장 방향(도 9 상방향) 어느 방향으로 작용하는 축 하중에 대해서도, 나사 결합부가 미끄럼 회전 가능한 소정 각도로 설정되어 있다.

또한 상측 플랭크각(θ2)도, 나사산의 리드각(α')과의 조합으로, 피봇 부재신장 방향의 축 하중에 대하여, 나사 결합부가 미끄럼 회전 가능한 소정 각도(예를 들면, 15도)로 설정되어 있다. 한편, 하측 플랭크각(θ1)은 나사산의 리드각(α')과의 조합으로, 피봇 부재 축소 방향의 축 하중에 대하여, 나사 결합부에 발생하는 마찰 토크에 의해 「나사가 자립하는」 소정 각도(예를 들면, 75도)로 설정되어 있다.

이 때문에, 밸브 유격이 증가한 경우에는, 피봇 부재는 플런저 스프링의 스프링력에 의해 나사 결합부에서 미끄럼 회전하여 신장 방향(밸브 유격을 감소시키는 방향)으로 이동할 수 있지만, 밸브 유격이 감소한 경우에는, 나사 결합부에 발생하는 큰 마찰 토크 때문에, 피봇 부재는 나사 결합부에서 미끄럼 회전할 수 없어 축소 방향(밸브 유격을 증가시키는 방향)으로 이동할 수 없다.

예를 들면, 기관(엔진)이 따뜻해진 상태에서 정지한 후, 급격하게 차가워지는 것과 같은 경우, 실린더헤드(알루미늄 합금)과 밸브(철합금)의 열팽창계수의 차이에 기인하여, 래시 어저스터에 의한 어저스트 상태가 밸브 유격 과소(마이너스) 상태로 되어, 밸브의 페이스면이 밸브 시트로부터 떠오를 우려가 있다. 또한 밸브 시트면이 마모된 경우에도, 동일한 일(밸브 유격이 과소 상태로 되어, 밸브의 페이스면의 밸브 시트로부터의 떠오름)이 일어난다.

이러한 사태에 대하여, 종래의 래시 어저스터에서는, 피봇 부재가 축소하는 방향(밸브 유격을 증가시키는 방향)으로 동작할 수 없기 때문에, 밸브 유격 과소(마이너스) 상태가 방치되어, 냉간시에 기관(엔진)이 재시동할 때, 밸브 리프트량이 과대하게 되거나, 밸브의 페이스면과 밸브 시트 사이의 실링성(연소실의 실링성)이 불량하게 되거나 하는 것이 염려된다.

또한 이 종류의 기계식 래시 어저스터에 대해서는, 오랜 세월에 걸쳐 수많은 제안이 이루어지고 있지만, 제품으로서는 아직도 실시되고 있지 않는 점에서도, 상기한 과제는 여전히 해결되지 않고 있다고 생각된다.

그래서, 발명자는, 수나사와 암나사로 구성된 나사 결합부에 발생하는 마찰 토크에 의해 「나사가 자립한다」고 하는 종래의 「톱니나사」 대신에, 나사 결합부에서의 미끄럼 회전을 저지하기 위하여, 피봇 부재의 나사 결합부 이외의 부위, 예를 들면, 피봇 부재의 로커암 등의 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크를 이용할 수 없을지 생각했다.

즉, 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 피봇 부재에 작용해도, 「나사가 자립」하지 않고 나사 결합부가 미끄럼 회전하지만, 피봇 부재의 주로 축 하중 전달 부재(예를 들면, 로커암)와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크에 의해, 나사 결합부의 미끄럼 회전이 억제(이하, 이것을, 「나사 결합부가 상대적으로 부동(不動)으로 된다」고 함)되도록, 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 「나사산」의 각도(리드각 및 플랭크각)를 설정하면, 나사 결합부가 상대적으로 부동이 되는 상태(피봇 부재가 축 방향으로 정지한 상태)에서는, 래시 어저스터(의 피봇 부재)는 캠축의 회전에 연계하여 로커암이 요동(밸브가 개폐 동작)하는 지지점으로서 기능(작용)함과 아울러, 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되는 상태 이외에서는, 피봇 부재가 신장하는 방향(밸브 유격을 감소시키는 방향)으로 동작하는 것은 물론, 종래의 구조에서는 동작하지 않았던 피봇 부재가 축소하는 방향(밸브 유격을 증가시키는 방향)으로도 동작한다고 생각했다.

상세하게는, 로커암식 동밸브 기구에서의 래시 어저스터의 피봇 부재에는 축 하중(캠의 누름력(押壓力)=밸브 스프링압의 반력과 플런저 스프링의 반력의 합력)이 작용한다. 그리고, 이 축 하중에 의해, 나사 결합부에는, 피봇 부재를 미끄럼 회전시키는 추력 토크와, 이 미끄럼 회전을 억제하는 제 1 마찰 토크가 발생한다. 동시에, 피봇 부재의 로커암과의 슬라이딩면에도, 나사 결합부의 미끄럼 회전을 억제하는 제 2 마찰 토크가 발생한다. 그리고, 상기 추력 토크가 상기 제 1, 제 2 마찰 토크의 총합보다 큰 경우에, 나사 결합부가 미끄럼 회전하고, 반대로 상기 추력 토크가 제 1, 제 2 마찰 토크의 총합보다 작은 경우에, 나사 결합부의 미끄럼 회전이 저지된다.

그리고, 피봇 부재에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도 나사 결합부가 미끄럼 회전할 수 있도록, 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 나사산의 리드각 및 플랭크각을 설정하면, 제 1 마찰 토크를 무시할 수 있으므로, 상기 추력 토크와 제 2 마찰 토크의 대소 관계만으로, 나사 결합부가 미끄럼 회전할 수 있는 상태와, 미끄럼 회전이 저지되는 상태(나사 결합부가 상대적으로 부동 상태)로 된다. 즉, 추력 토크≤제 2 마찰 토크로 나사 결합부가 상대적으로 부동이 되는 리드각 및 플랭크각을 설정하면 된다고 생각했다.

그리고, 발명자는 기계식 래시 어저스터를 시험 제작하여 그 효과를 검증한 바, 유효한 것이 확인된 것을 받아들여, 이번의 특허출원에 이른 것이다.

본 발명은, 상기 종래기술의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 밸브 유격을 자동적으로 조정할 수 있는, 종래와는 전혀 상이한 구조의 기계식 래시 어저스터를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 기계식 래시 어저스터에서는, 밸브 스프링에 의해 밸브 닫힘 방향으로 가압된 밸브의 축단부와, 동밸브 기구 구성 부재인 캠 사이에 개재(介裝)되어, 밸브 유격을 조정하는 기계식 래시 어저스터에 있어서,

상기 래시 어저스터는 캠의 누름력이 축 하중으로서 작용하는 플런저와, 상기 플런저와 나사 결합부를 통하여 축 방향으로 결합되고, 둘레 방향으로 회전하지 않도록 유지된 플런저 결합 부재와, 상기 밸브 스프링의 가압력(付勢力) 작용 방향과 역방향으로 상기 플런저를 가압하는 플런저 스프링을 구비하고,

상기 플런저에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도, 상기 나사 결합부가 미끄럼 회전하여 플런저가 축 하중 작용 방향으로 이동할 수 있음과 아울러, 상기 플런저의 주로 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크에 의해 상기 나사 결합부의 미끄럼 회전이 억제되어 이 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되도록, 상기 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 나사산의 리드각과 플랭크각을 설정하도록 구성했다.

또한, 기계식 래시 어저스터에는 밸브의 축단부와 캠 사이에 간접적으로 개재되는 로커암식 동밸브 기구 사양과, 밸브의 축단부와 캠 사이에 직접적으로 개재되는 직동식 동밸브 기구 사양이 있다.

즉, 전자(로커암식 동밸브 기구 사양의 래시 어저스터)는 캠의 누름력과 밸브 스프링의 가압력이 로커암을 통하여 래시 어저스터(의 플런저)에 작용하도록, 밸브의 축단부와 캠 사이에 로커암을 통하여 간접적으로 개재된 구조인 것에 반해, 후자(직동식 동밸브 기구 사양의 래시 어저스터)는 캠의 누름력과 밸브 스프링의 가압력이 래시 어저스터(의 플런저와 플런저 결합 부재)에 직접 작용하도록, 밸브의 축단부와 캠 사이에 직접적으로 개재된 구조이다.

또한 동밸브 기구에 대한 사양과는 별도로, 나사 결합부를 구성하는 수나사(암나사)를, 플런저와 플런저 결합 부재 중 어디에 형성하는지에 따라, 이하의 제 1 구조와 제 2 구조를 생각할 수 있다.

즉, 실시예 1, 2, 4에 나타내는 바와 같이, 내측에 암나사가 형성되고, 둘레방향으로 회전하지 않도록 유지된 플런저 결합 부재인 통형의 하우징과, 상기 암나사와 결합되는 수나사가 외측에 형성되고, 상기 하우징과 축 방향에 나사 결합하는 플런저와, 상기 하우징 내에 장전되어, 상기 플런저를 밸브 스프링의 가압력 작용 방향과 역방향으로 가압하는 플런저 스프링을 구비한 제 1 구조(도 1, 6, 8 참조)를 생각할 수 있다.

또한 실시예 3에 나타내는 바와 같이, 외측에 수나사가 형성되고, 둘레방향으로 회전하지 않도록 유지된 플런저 결합 부재인 로드 부재와, 상기 수나사와 결합되는 암나사가 내측에 형성되고, 상기 로드 부재와 축 방향으로 나사 결합하는 플런저와, 상기 로드 부재와 상기 플런저 사이에 개재되어, 상기 플런저를 밸브 스프링의 가압력 작용 방향과 역방향으로 가압하는 플런저 스프링을 구비한 제 2 구조(도 7 참조)를 생각할 수 있다.

(작용)

동밸브 기구를 구성하는 래시 어저스터의 플런저에는 축 하중(캠의 누름력=밸브 스프링의 반력과 플런저 스프링의 반력의 합력)이 작용한다. 그리고, 이 축 하중에 의해, 수나사와 암나사에서 구성된 나사 결합부에는 나사 결합부를 미끄럼 회전시키려고 하는 추력 토크와, 이 미끄럼 회전을 억제하려고 하는 제 1 마찰 토크가 발생하고, 동시에, 플런저의 주로 축 하중 전달 부재(예를 들면, 로커암식 동밸브 기구에서는 로커암, 직동식 동판 기구에서는 밸브 축단부측)와의 슬라이딩면에도, 나사 결합부의 미끄럼 회전을 억제하려고 하는 제 2 마찰 토크가 발생한다.

그리고, 엔진의 운전중(밸브 개폐 동작 중)에, 나사 결합부가 미끄럼 회전(플런저가 축 하중 작용 방향으로 이동)하는지 아닌지는 상기 제 1, 제 2 마찰 토크의 총합과 상기 추력 토크와의 대소 관계에 의해 결정된다.

그러나, 플런저에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도, 나사 결합부가 미끄럼 회전하여 플런저가 축 하중 작용 방향으로 이동할 수 있으므로, 밸브 개폐 동작 중의 플런저와 플런저 결합 부재(실시예에서는, 하우징(22, 122); 로드 부재(114)) 사이의 나사 결합부에 발생하는 마찰 토크(제 1 마찰 토크)를 무시할 수 있다.

이 때문에, 밸브 개폐 동작 중에, 나사 결합부가 미끄럼 회전 가능(플런저가 축 하중 작용 방향으로 이동 가능)인지 아닌(나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되는)지는, 플런저에 작용하는 축 하중에 의해 나사 결합부에 발생하는 추력 토크(TF)와, 플런저에 작용하는 축 하중에 의해 플런저의 주로 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 제 2 마찰 토크(이하, 브레이크 토크라고 함)(TB)와의 대소 관계에 의해 결정된다.

상세하게는, 캠의 회동에 의해, 밸브의 리프트량은 0(밸브 닫힘 상태)부터 서서히 증가하고, 최대값(밸브 열림 상태)을 거쳐 서서히 감소하여 0(밸브 닫힘 상태)으로 되는데, 플런저에 작용하는 축 하중이 서서히 증가하는 밸브 열림 과정(플런저 스프링의 가압력만이 축 하중으로서 작용하는 밸브 닫힘 상태로부터 최대의 축 하중이 작용하는 리프트량 최대의 상태까지) 및 플런저에 작용하는 축 하중이 서서히 감소하는 밸브 닫힘 과정(최대의 축 하중이 작용하는 리프트량 최대의 상태로부터 플런저 스프링의 가압력만이 축 하중으로서 작용하는 밸브 닫힘 상태까지)의 각각에 있어서, 플런저에 작용하는 축 하중에 의해 나사 결합부에 발생하는 추력 토크(TF)와, 동축 하중에 의해 플런저의 주로 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크(브레이크 토크)(TB)가, 추력 토크(TF)≤브레이크 토크(TB)에서는, 나사 결합부가 상대적으로 부동의 상태(플런저가 축 방향으로 정지하는 상태)가 된다. 이 「나사 결합부가 상대적으로 부동의 상태」에서는, 래시 어저스터(의 플런저)는 캠축의 회전에 연계하여, 예를 들면, 로커암이 요동(밸브가 개폐)하는 지지점으로서 기능(작용)한다. 한편, 브레이크 토크(TB)<추력 토크(TF)에서는, 나사 결합부가 미끄럼 회전하여, 플런저는 축 하중 작용 방향으로 이동할 수 있는 상태가 된다.

따라서, 밸브 유격이 증가한 경우에는, 밸브 개폐 동작 시(예를 들면, 밸브 리프트 종료 직전 등의 플런저 스프링의 가압력만이 플런저에 축 하중으로서 작용할 때)에, 플런저가 밸브 유격을 감소시키는 방향(플런저가 신장하는 방향)으로 이동하여, 밸브 유격 증가 상태가 해소된다.

한편, 밸브 유격이 감소한 경우에는, 밸브 개폐 동작 시(예를 들면, 캠의 누름력이 최대값 근처의 축 하중으로서 플런저에 작용할 때)에, 플런저가 밸브 유격을 증가시키는 방향(플런저가 축소하는 방향)으로 이동하여, 밸브 유격 감소 상태가 해소된다.

예를 들면, 기관(엔진)이 따뜻해진 상태에서 정지한 후, 급격하게 차가워지는 것과 같은 경우, 실린더헤드(알루미늄 합금)와 밸브(철 합금)의 열팽창계수의 차이로 인해, 래시 어저스터에 의한 어저스트 상태가 밸브 유격 과소(마이너스)의 상태로 되어, 기관(엔진) 재시동시에 밸브의 페이스면이 밸브 시트로부터 떠오를 우려가 있다. 또한 밸브 시트면이 마모된 경우에도, 동일한 일(밸브 유격이 과소 상태로 되어, 기관 재시동시에 밸브의 페이스면의 밸브 시트로부터의 떠오름)이 일어난다.

이러한 사태에 대하여, 본 발명에 따른 래시 어저스터에서는, 기관 재시동시의 밸브 열림 동작 시(예를 들면, 캠의 누름력이 최대값 근처의 축 하중으로서 플런저에 작용할 때)에, 플런저가 밸브 유격을 증가시키는 방향(플런저가 축소하는 방향)으로 이동하여, 밸브 유격 과소(마이너스) 상태가 해소되므로, 냉간시에 기관을 재시동할 때, 밸브 리프트량이 과대하게 되거나, 밸브의 페이스면과 밸브 시트 사이의 실링성(연소실의 실링성)이 불량하게 되거나 하는 문제가 없다.

청구항 2에서는, 청구항 1에 기재된 기계식 래시 어저스터에 있어서, 상기 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 나사산의 각도를 리드각이 10∼40도, 플랭크각이 5∼45도의 범위로 설정하도록 했다.

또한, 나사 결합부를 구성하는 「나사」, 즉, 수나사(암나사)로서는 사다리꼴 나사와 삼각 나사의 어느 것이어도 된다. 또한 상측 플랭크와 하측 플랭크의 각도가 동일한 「등플랭크 나사」, 혹은 상측 플랭크와 하측 플랭크의 각도가 상이한 「부등플랭크 나사」이어도 된다.

(작용)

나사 결합부를 구성하는 「나사」의 나사산의 리드각이 10도 미만에서는, 마찰각의 영향에 의해, 나사 결합부의 원활한 미끄럼 회전이 곤란하게 되고, 한편, 40도를 초과하면, 플런저의 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크에 의해, 나사 결합부의 미끄럼 회전을 억제하여 나사 결합부를 상대적으로 부동으로 하는 것이 곤란하게 된다.

이 때문에, 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 나사산의 리드각은 플런저에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도, 나사 결합부가 원활하게 미끄럼 회전할 수 있음과 아울러, 플런저의 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크에 의해 나사 결합부의 미끄럼 회전을 억제(나사 결합부를 상대적으로 부동으로) 할 수 있는, 10도∼40도의 범위가 바람직하다. 구체적으로는, 플런저에 작용하는 소정의 축 하중에 대하여 플런저의 주로 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크가 비교적 클(작을) 때는, 작은(큰) 리드각을 설정하도록, 플런저의 주로 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크에 대응한 크기의 리드각을 설정한다.

또한 플랭크각이 5도 미만에서는, 사각 나사의 범주로 되어 마찰각이 작으므로, 플랭크각을 변화시키는 의의가 없어져, 리드 오차 등의 영향을 받지 않는 고정밀도의 가공이 어렵다. 한편, 플랭크각이 45도를 초과하면, 「나사」의 가공은 하기 쉽지만, 마찰각이 대단히 크기 때문에, 리드각을 바꾸어도 「나사」는 극히 자립하기 쉬워지므로, 플랭크각을 조정 패러미터로서 이용하는 의의가 없어진다.

즉, 플런저의 주로 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크의 크기에 대응하여, 우선 리드각을 설정한다. 다음에 플랭크각을 설정하는 것이지만, 플랭크각이 크(작으)면, 나사 결합부가 미끄러지기 쉬우(어려우)므로, 나사 결합부의 미끄럼 회전하는 타이밍이나 활동성을 미세 조정하기 위하여, 적절한 플랭크각을 설정한다.

청구항 3에서는, 청구항 1 또는 2에 기재된 기계식 래시 어저스터에서, 상기 나사 결합부를 구성하는 「나사」를 다줄(多條) 나사로 구성하도록 했다.

(작용)

나선형으로 연장되는 「나사」의 리드를 축 방향 등간격으로 복수 병설한 다줄 나사는, 「나사」의 리드가 한줄인 한줄 나사와 비교하여, 예를 들면, 「나사」의 리드의 피치를 크게 할 수 있다. 특히, 본 발명과 같이, 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 리드각으로서, 「플런저에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도, 나사 결합부가 미끄럼 회전한다」고 하는 조건에 대응한 큰 리드각을 채용하는 경우에는, 다줄 나사로 함으로써 「나사」의 직경에 대응한 피치를 설정할 수 있어, 나사산의 형상이나 각도로서 JIS 등의 표준적인 설계값을 사용할 수 있다.

따라서, 「나사」의 나사산의 각도(리드각 및 플랭크각)를 설계할 때에, 「나사」의 줄 수를 고려함으로써 「나사」의 바람직한 각도(리드각 및 플랭크각)의 설정범위를 확대할 수 있다.

또한 플런저에 작용하는 축 하중에 대하여, 나사 결합부에 발생하는 면압이 내려가, 그만큼 「나사」가 마모되기 어렵다.

이상의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 발명에 따른 기계식 래시 어저스터에 의하면, 밸브 유격이 증가·감소 어느 쪽으로 변화되어도, 밸브 개폐 동작 중에 나사 결합부가 미끄럼 회전하여, 플런저가 밸브 유격의 변화를 제거하는 방향으로 이동하므로, 밸브 유격을 자동적으로 또한 확실하게 조정할 수 있다.

청구항 2에 의하면, 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 나사산의 리드각 및 플랭크각이 플런저의 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크에 대응한 각도로 설정되어, 밸브 유격이 변화된 경우에는, 플런저가 그 변화를 제거하는 방향으로 원활하게 이동하므로, 밸브 유격을 자동적으로 또한 확실하게 게다가 신속하게 조정할 수 있다.

청구항 3에 의하면, 「나사」의 줄 수를 고려함으로써 나사산의 바람직한 각도(리드각 및 플랭크각)의 설정 범위가 확대되어, 추력 토크 특성 및 브레이크 토크 특성이 상이한 기계식 래시 어저스터를 제공할 수 있다.

또한 플런저에 작용하는 축 하중이 큰 경우도, 「나사」가 마모되기 어려우므로, 플런저에 작용하는 축 하중이 큰 동밸브 기구에 사용가능한 기계식 래시 어저스터를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명을 로커암식 동밸브 기구사양의 기계식 래시 어저스터에 적용한 제 1 실시예를 도시하며, 로커암식 동밸브 기구 전체의 단면도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 기계식 래시 어저스터의 주요부를 나타내며, (a)는 플런저에 형성한 수나사의 나사산의 리드각과 플랭크각을 도시하는 도면, (b)는 하우징에 형성한 암나사의 나사산의 리드각과 플랭크각을 도시하는 도면이다.
도 3(a)는 나사 결합부에 발생하는 추력 토크(플런저에 작용하는 추력 토크)를 도시하는 도면, (b)는 나사 결합부의 미끄럼 회전을 억제하는 브레이크 토크(플런저에 작용하는 브레이크 토크)를 도시하는 도면, (c)는 축 하중에 대한 추력 토크 및 브레이크 토크의 변화의 모습을 도시하는 도면이다.
도 4는 엔진의 회전수가 낮은 경우의 밸브 리프트량, 축 하중 및 플런저의 움직임을 도시하는 도면이다.
도 5는 엔진의 회전수가 높은 경우의 밸브 리프트량, 축 하중 및 플런저의 움직임을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예인 직동식 동밸브 기구 사양의 기계식 래시 어저스터의 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예인 직동식 동밸브 기구 사양의 기계식 래시 어저스터의 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예인 로커암식 동밸브 기구 사양의 기계식 래시 어저스터의 종단면도이다.
도 9는 종래의 기계식 래시 어저스터의 주요부인 피봇 부재의 확대 측면도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명을 로커암식 동밸브 기구 사양의 기계식 래시 어저스터에 적용한 제 1 실시예를 도 1∼5에 기초하여 설명한다.

로커암식 동밸브 기구를 도시하는 도 1에서, 부호 10은 실린더헤드(11)에 설치된 흡기(배기) 포트(P)를 가로지르도록 배열 설치된 흡기 밸브(배기 밸브)로, 밸브(10)의 축단부 외주에는 코터(12a) 및 스프링 리테이너(12b)가 장착되어 있다. 그리고, 스프링 좌면(11a)과 스프링 리테이너(12b) 사이에 밸브 스프링(14)이 개재되고, 밸브(10)는 밸브 닫힘 방향(도 1 상방향)으로 가압되어 있다. 부호 11b는 원통 형상의 밸브 슬라이딩 가이드, 부호 10a는 밸브(10)의 우산부 외주에 형성된 페이스면, 부호 11c는 흡기(배기) 포트(P)의 연소실(S)로의 개구 주연부에 형성된 밸브 시트이다.

부호 16은 로커암으로, 그 일단측이 밸브(10)의 축단부에 맞닿음과 아울러, 그 타단측에 형성된 소켓부(18)가 기계식 래시 어저스터(20)의 플런저(24) 선단의 피봇부(24a)에 결합되어 있다.

로커암(16)의 길이 방향 중간에는, 롤러 축(17a)에 지지된 롤러(17b)가 설치되고, 이 롤러(17b)에는 캠 샤프트(19)에 설치한 캠(19a)이 맞닿아 있다.

기계식 래시 어저스터(20)는, 실린더헤드(11)에 설치한 상하방향으로 연장되는 보어(13)에 삽입된, 내측에 암나사(23)가 형성된 플런저 결합 부재인 통형의 하우징(22)과, 외측에 수나사(25)가 형성되고, 이 수나사(25)가 암나사(23)와 결합되도록 하우징(22) 내에 배열 설치된 플런저(24)와, 하우징(22) 내에 장전되어, 플런저(24)를 하우징(22)으로부터 신장하는 방향(도 1 상방향)으로 가압하는 플런저 스프링(26)을 구비하고 있다. 부호 27a는 하우징(22) 내 하단부측에 수용된 원반 형상의 스프링 좌면 플레이트, 부호 27b는 스프링 좌면 플레이트(27a)를 하우징(22)에 고정하는 C링이다.

즉, 캠(19a)의 누름력이 축 하중으로서 작용하는 플런저(24)와, 둘레방향으로 회전하지 않도록 유지된 플런저 결합 부재인 하우징(22)이 나사 결합부(플런저(24)측의 수나사(25)와 하우징(22)측의 암나사(23))를 통하여 축 방향으로 결합되어 있다.

또한, 하우징(22)은 그 하단부가 보어(13)의 바닥면에 맞닿도록 보어(13)에 삽입되어 있지만, 보어(13)에 압입되어 있지 않다(적극적인 하우징 회전 방지 수단은 설치되어 있지 않음). 그러나, 로커암(16)을 통하여 플런저(24)를 밀어 내리는 방향의 축 하중이 플런저(24)에 작용할 때에, 하우징(22) 하단부와 보어(13)의 바닥면 사이에 발생하는 마찰 토크가 하우징(22)의 보어(13)에 대한 회전을 저지한다. 즉, 하우징(22)은, 보어(13)의 바닥면과의 사이에서 발생하는 마찰 토크에 의해, 보어(13)에 대하여 회전하지 않도록 유지되고 있다.

또한 캠(19a)의 베이스 서클이 로커암(16)(의 롤러(17b))에 맞닿는 형태(캠 노즈가 로커암(16)의 롤러(17b)에 맞닿지 않는 형태)에서는, 플런저(24)에는 플런저 스프링(26)의 가압력만이 작용하도록 구성되어 있다.

그리고, 도 2(a), (b)에 확대하여 나타내는 바와 같이, 플런저(24)와 하우징(22) 사이의 나사 결합부를 구성하는 플런저(24)측의 수나사(25)(하우징(22)측의 암나사(23))는 각각 사다리꼴 나사로 구성되고, 수나사(23)(암나사(23))의 나사산의 리드각(α)은, 예를 들면, 30도로, 플런저(24)측의 수나사(25)(하우징(22)측의 암나사(23))의 나사산의 상측 플랭크각(θ25a(θ23a)) 및 하측 플랭크각(θ25b(θ23b))은, 각각, 예를 들면, 30도로 설정되어, 플런저(24)에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도, 플런저(24)는, 나사 결합부에서 미끄럼 회전하면서 축 하중 작용 방향으로 이동할 수 있음과 아울러, 플런저(24)의 로커암(16)과의 슬라이딩면(피봇부(24a)의 소켓부(18)와의 슬라이딩면)(F2)(도 1 참조) 및 플런저(24)의 플런저 스프링(26)과의 슬라이딩면(F3)(도 1 참조)에 각각 발생하는 마찰 토크의 총합에 의해, 나사 결합부의 미끄럼 회전이 억제되어, 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되(플런저(24)가 정지함)도록 구성되어 있다.

즉, 래시 어저스터(20)는 플런저(24)에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도, 플런저(24)가 나사 결합부에서 미끄럼 회전하여 하중 작용 방향으로 이동할 수 있음과 아울러, 플런저(24)의 슬라이딩면(F2) 및 플런저(24)의 슬라이딩면(F3)에 발생하는 마찰 토크의 총합(나사 결합부의 미끄럼 회전을 억제하는 브레이크 토크)이, 플런저(24)에 작용하는 축 하중에 의해 나사 결합부를 미끄럼 회전시키는 추력 토크를 상회한 경우에, 나사 결합부의 미끄럼 회전이 억제되어(나사 결합부가 부동 상태가 되어), 플런저(24) 선단의 피봇부(24a)가 캠 샤프트(19)의 회전에 연계하여 요동하는 로커암(16)의 요동 지지점으로서 기능(작용)하도록, 나사 결합부를 구성하는 수나사(25)(암나사(23))의 나사산의 리드각이, 예를 들면, 30도로, 플랭크각이, 예를 들면, 30도로 각각 설정되어 있다.

상세하게는, 래시 어저스터(20)의 플런저(24)에는 축 하중(W)(캠(19a)의 누름력=밸브 스프링(14)의 반력과 플런저 스프링(26)의 반력의 합력)이 작용하고, 이 축 하중(W)에 의해, 플런저(24)의 수나사(25)와 하우징(22)의 암나사(23) 사이의 나사 결합부에는 이 나사 결합부를 미끄럼 회전시키려고 하는 추력 토크(TF)와, 이 미끄럼 회전을 억제하려고 하는 제 1 마찰 토크가 발생하고, 동시에, 플런저(24)의 로커암(16)과의 슬라이딩면(피봇부(24a)의 소켓(18)과의 슬라이딩면)(F2) 및 플런저(24)의 플런저 스프링(26)과의 슬라이딩면(F3)에도 나사 결합부의 미끄럼 회전을 억제하려고 하는 제 2, 제 3 마찰 토크가 발생한다.

그리고, 엔진의 운전 중(밸브 개폐 동작 중)에, 나사 결합부가 미끄럼 회전(플런저(24)가 축 하중 작용방향으로 이동)하는지 아닌지는 상기 제 1, 제 2, 제 3 마찰 토크의 총합과 추력 토크(TF)와의 대소 관계에 의해 결정된다.

그러나, 나사 결합부는 플런저(24)에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도 미끄럼 회전하여, 플런저(24)는 축 하중 작용 방향으로 이동할 수 있으므로, 밸브 개폐 동작 중의 플런저(24)와 하우징(22) 간의 나사 결합부에 발생하는 제 1 마찰 토크는 무시할 수 있다. 즉, 플런저(24)의 축력(축 하중)의 분력에 의한 나사의 구동 토크를 생각하면, 「추력 토크=구동 토크-마찰 토크」가 되어, 마찰 토크가 나타나지 않게 되기 때문에, 제 1 마찰 토크는 무시할 수 있다.

이 때문에, 밸브 개폐 동작 중에, 나사 결합부가 미끄럼 회전 가능(플런저(24)가 축 하중 작용 방향으로 이동 가능)한지 아닌(나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되는)지는, 나사 결합부에서 발생하는(나사 결합부를 미끄럼 회전시키려고 하는) 추력 토크(TF)와, 플런저(24)의 로커암(16)과의 슬라이딩면(피봇(24a)의 소켓(18)과의 슬라이딩면)(F2) 및 플런저(24)의 플런저 스프링(26)과의 슬라이딩면(F3)에 각각 발생하는 제 2, 제 3 마찰 토크의 총합(브레이크 토크)(TB)과의 대소 관계에 의해 결정된다.

그리고, 나사 결합부를 미끄럼 회전시키려고 하는 추력 토크(TF)는 밸브 스프링(14)의 반력(가압력) 및 플런저 스프링(26)의 반력(가압력)에 의해 각각 발생하는 추력 토크(TFbs, TFps)의 총합이며, 도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 축 하중(W)에 비례한다.

또한 나사 결합부의 미끄럼 회전을 억제하는 브레이크 토크(TB)는 플런저(24)(의 피봇부(24a))의 로커암(16)과의 슬라이딩면(F2) 및 플런저(24)의 플런저 스프링(26)과의 슬라이딩면(F3)에 각각 발생하는 제 2, 제 3 마찰 토크의 총합(TB=TB2+TB3)이며, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 축 하중(W)에 비례한다.

또한, 제 3 마찰 토크(TB3)는 플런저 스프링(26)의 반력(가압력)에 의해 발생하는 마찰 토크이지만, 스프링 상수가 작은 플런저 스프링(26)의 반력(가압력)은 밸브 스프링(14)의 반력(가압력)에 비해 작기 때문에, 제 2 마찰 토크(TB2)와 같이 축 하중(W)에 비례하지 않고, 축 하중(W)이 증가해도 거의 일정하다(도 3(b) 참조).

그리고, 밸브(10)의 개폐 동작 중의 플런저(24)에 작용하는 추력 토크(TF) 및 브레이크 토크(TB)는 플런저(24)에 작용하는 축 하중(W)을 가로축, 플런저(24)에 작용하는 토크를 세로축으로 하여, 도 3(c)에서의 직선(TF, TB(+), TB(-))으로 나타낼 수 있다.

즉, 밸브(10)의 밸브 열림 동작 중의 플런저(24)에 작용하는 추력 토크(TF)는, 축 하중(W)의 증가에 따라, 부(최소값)으로부터 정(최대값)까지 우측 상승으로 증가하는 직선으로 나타낼 수 있고, 한편, 밸브(10)의 밸브 닫힘 동작 중의 플런저(24)에 작용하는 추력 토크(TF)는 정(최대값)으로부터 부(최소값)까지 좌측 하강으로 감소하는 직선으로 나타낼 수 있다.

또한 추력 토크(TF)는 나사의 리드각 및 플랭크각과 상관 관계가 있고, 예를 들면, 리드각이 증가하거나(리드각이 서거나), 플랭크각이 줄어(삼각 나사→사다리꼴 나사→사각 나사)들면, 추력 토크(TF)의 특성(직선)의 기울기가 급해지고, 반대로 리드각이 감소하거나(리드각이 눕거나), 플랭크각이 증가(사각 나사→사다리꼴 나사→삼각 나사)하면, 추력 토크(TF)의 특성(직선)의 기울기가 완만하게 된다.

한편, 브레이크 토크(TB)는 추력 토크(TF)가 부(플런저 신장 방향, 도 1의 상향)인 경우에는, 우측 하강의 직선(TB(-))으로 표시되고, 추력 토크(TF)가 정(플런저 축소 방향, 도 1의 하향)인 경우에는 우측 상승의 직선(TB(+))으로 표시된다.

플런저(24)에 작용하는 축 하중(W)에 대한 추력 토크(TF) 및 브레이크 토크(TB)의 변화의 모습을 나타내는 도 3(c)에서, 캠(19a)이 1회전(밸브(10)가 개폐 동작)하면, 플런저(24)에 작용하는 축 하중은 캠의 누름력이 작용하지 않고 플런저 스프링(26)의 가압력만 작용하는 상태→캠의 누름력이 작용하여 Wmax(캠의 누름력 최대값)가 작용하는 상태→다시 캠의 누름력이 작용하지 않고 플런저 스프링(26)의 가압력만 작용하는 상태로 이행하지만, 밸브(10)가 밸브 열림 방향 및 밸브 닫힘 방향의 어느 방향으로 동작하는 경우도, 래시 어저스터(10)가 밸브 유격을 제로로 조정하는 것을 알 수 있다.

즉, 우선, 추력 토크(TF)가 부(도 1의 상향)의 영역(캠의 누름력이 작용하지 않고 플런저 스프링의 가압력만이 작용하는 영역으로부터, 캠(19a)이 로커암을 밀기 시작하여 어느 정도 밸브가 리프트 할 때까지의 영역)에서, 추력 토크(TF)가 브레이크 토크(TB(-))에 일치하는 P2까지는, 브레이크 토크(TB(-))의 절대값<추력 토크(TF)의 절대값이기 때문에, 나사 결합부가 미끄럼 회전하여, 플런저(24)는 축 하중(플런저 스프링(26)의 반력) 작용 방향인 신장 방향(도 1 상방향)으로 이동할 수 있다(도 3(c)의 (1)의 상태).

다음에 추력 토크(TF)가 브레이크 토크(TB(-))와 일치(P2점)한 후, 정(도 1의 하향)의 영역에서 브레이크 토크(TB(+))와 일치(P4-1점)할 때까지는, 추력 토크(TF)가 부, 정 어느 영역((2)-1, (2)-2)에 있어도, 추력 토크(TF)의 절대값≤브레이크 토크(TB(-)) 또는 TB(+)의 절대값이기 때문에, 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 된다(도 3(c)의 (2)의 상태). 이 때문에, 플런저(24)의 피봇부(24a)는 캠 샤프트(19)의 회전에 연계하여 요동하는 로커암(16)의 요동 지지점으로서 기능한다. 또한, 이 P2로부터 P4-1까지의 동안은 도 4에서의 P3로 나타내는 (2)의 상태에 상당한다.

또한 추력 토크(TF)가 브레이크 토크(TB(+))와 일치(P4-1)한 후, 최대축 하중(리프트량이 최대, 예를 들면, 도 3(c)의 우단)이 될 때까지는, 브레이크 토크(TB(+))의 절대값<추력 토크(TF)의 절대값이기 때문에, 나사 결합부가 미끄럼 회전하여, 플런저(24)는 축 하중(캠(19a)의 누름력) 작용 방향인 축소 방향으로 이동할 수 있다(도 3(c)의 (3)의 상태).

이와 같이, 밸브 열림 동작시의 플런저(24)에 작용하는 추력 토크(TF)와 브레이크 토크(TB)는, 플런저(24)에 캠의 누름력이 작용하지 않고 플런저 스프링(26)의 가압력만 작용하는 도 3(c)의 (1)의 상태로부터, 플런저(24)에 작용하는 축 하중의 증가에 따라, (2)의 상태((2)-1의 상태→(2)-2의 상태)→(3)의 상태로 순차 이행한다. 그리고, 잠시 (3)의 상태가 유지된 후, 축 하중이 서서히 감소하는 밸브 닫힘 동작으로 이행하는데, 밸브 닫힘 동작 시의 플런저(24)에 작용하는 추력 토크(TF)와 브레이크 토크(TB)는, 플런저(24)에 작용하는 축 하중의 감소에 따라, 도 3(c)의 (3)의 상태→(2)의 상태((2)-2의 상태→(2)-1의 상태)→(1)의 상태를 거쳐→다시 (2)의 상태라고 하는 형태로, 순차 이행한다.

상세하게는, P2는 추력 토크 직선(TF)과 마찰 토크 직선(TB(-))의 교점이며, 플런저(24)에 작용하는 축 하중이 증가(감소)하는 경우에 도 3(c)의 (1)의 영역으로부터 (2)의 영역((2)의 영역으로부터 (1)의 영역)으로 바뀌는 점이다. 또한 P4-1(P4-2)은 도 3(c)의 추력 토크 직선(TF)과 마찰 토크 직선(TB(+))의 교점이며, 플런저(24)에 작용하는 축 하중이 증가(감소)하는 경우에 (2)의 영역으로부터 (3)의 영역((3)의 영역으로부터 (2)의 영역)으로 바뀌는 점이다.

예를 들면, 도 3(c)의 추력 토크 직선(TF)의 우단을 리프트량 최대(Max Lift) 위치로 하면, 도 3(c)의 가로축에 표시되는 축 하중은, 일단, 리프트량 최대(Max Lift) 위치까지 상승한 후, 리프트량 최대(Max Lift) 위치를 넘은 시점에서 하강하기 시작하므로, 토크와 축 하중의 관계는 다음은 추력 토크 직선(TF) 상을 좌측 방향으로 진행한다. 이 최대 축 하중 위치를 포함하는 P4-1 위치로부터 P4-2 위치까지의 동안은 도 4에서의 P4로 표시하는 상태이다.

그리고, 추력 토크 직선(TF)과 마찰 토크 직선(TB(+))의 교점인 P4-2 위치에서, (3)의 영역으로부터 (2)의 영역으로 전환되고, 이 P4-2점 이후가 도 4에서의 P5의 상태가 된다. 또한, 리프트량이 줄어들어 축 하중이 줄어들면 추력 토크(TF)는 좌측 방향으로 계속해서 하강하여, 추력 토크 직선(TF)이 마찰 토크 직선(TB(-))과의 교점(P2)을 통과하면, 여기부터 도 4에서의 P6의 상태가 된다.

이 P6의 상태에서는, 플런저(24)를 신장할 수 있는 상태므로, P4의 영역에서 플런저(24)가 줄어든 분량을 자동적으로 보정한다. 즉, 일단, 추력 토크(TF)가 마찰 토크(TB(-))와의 교점(P2)을 우측에서 좌측으로 통과한 후, 발생한 밸브 유격의 상황 에 따라(반전하여), 축 하중은 추력 토크 직선(TF) 상을 좌에서 우로 진행한다. 이 상태가 (1)이다.

이 결과, 밸브 유격이 조정되어, 추력 토크 직선(TF)과 마찰 토크 직선(TB(-))의 교점(P2)까지 축 하중이 증가한(축 하중의 절대값이 내려간) 시점에서, 플런저(24)는 신장 방향으로의 이동을 정지한다. 이것이 (2)의 상태, 즉, 도 4의 P1의 상태이다.

이 때문에, 밸브 유격이 증가한 경우에는, 브레이크 토크(TB(-))의 절대값<추력 토크(TF)의 절대값이 되는 (1)의 상태에서, 플런저(24)가 나사 결합부에서 미끄럼 회전하여 플런저 신장 방향(밸브 유격 감소 방향)으로 이동함으로써 밸브 유격의 증가를 해소(조정)한다.

한편, 밸브 유격이 감소한 경우에는, 브레이크 토크(TB(+))의 절대값<추력 토크(TF)의 절대값이 되는 (3)의 상태에서, 플런저(24)가 나사 결합부에서 미끄럼 회전하여 플런저 축소 방향(밸브 유격 증가 방향)으로 이동함으로써 밸브 유격의 감소를 해소(조정)한다.

또한 도 4(a), (b), (c)는 엔진의 회전수가 낮은(예를 들면, 매분 3000회전 미만) 경우의 밸브 리프트량, 축 하중 및 플런저의 움직임을 나타내는 도면인데, 이 도 4에 기초하여 캠(19a)이 회전하는 경우의 기계식 래시 어저스터(20)의 동작을 더욱 상세하게 설명한다.

우선, 로커암(16)(의 롤러(17b))과 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 베이스 서클 위에 있을 때(도 4의 부호 P1으로 나타내는 범위)는, 플런저(24)에는 캠(19a)에 의한 누름력이 축 하중으로서 작용하지 않고, 플런저 스프링(26)의 소정의 반력(가압력)만이 플런저 신장 방향으로 축 하중으로서 작용하고 있다.

그리고, 동밸브 기구에 정의 밸브 유격이 발생해 있으면, 플런저(24)에 밸브 스프링(14)의 반력(가압력)이 작용하지 않기 때문에, 플런저(24)의 로커암(16)과의 슬라이딩면(F2)은 압접되지 않아, 슬라이딩면(F2)에 발생하는 마찰력은 작다. 또한 플런저 스프링(26)의 소정의 반력은 원래 작으(도 3(b))므로, 슬라이딩면(F3)에 발생하는 마찰력도 작다. 즉, 브레이크 토크(TB(-))의 절대값<추력 토크(TF)의 절대값이 되기 때문에, 플런저(24)는 나사 결합부에서 미끄럼 회전하여 신장 방향(도 1 상방향)으로 이동한다.

이 때문에, 플런저(24)가 로커암(16)을 밀어 올려, 로커암(16) 타단측이 내려가고, 밸브 유격이 감소하여 0으로 된 시점에서, 플런저(24)의 로커암(16)과의 슬라이딩면(F2) 및 플런저(24)의 플런저 스프링(26)과의 슬라이딩면(F3)에 마찰력(제 2, 제 3 마찰력)이 발생한다. 그리고, 이 마찰력에 의한 브레이크 토크(TB)와 플런저 스프링(26)에 의한 추력 토크(TF)가 추력 토크(TF)≤브레이크 토크(TB)가 되면, 플런저(24)의 신장 방향의 이동이 멈춘다(도 4의 P1으로 나타내는 범위의 (2)의 상태).

이와 같이, 로커암·밸브 축단부 사이의 밸브 유격이 증가한 경우에는, 로커암(16)(의 롤러(17b))과 캠(19a)의 접촉점이 캠(19a)의 베이스 서클 위에 있을 때에, 플런저(24)가 신장 방향(밸브 유격 감소 방향)으로 이동하여, 플런저(24)가 로커암(16)을 밀어 올리고, 로커암(16) 타단측이 내려가, 밸브 유격을 0으로 조정한다.

다음에 캠(19a)이 회전하여, 로커암(16)과 캠(19a)의 접촉점이 베이스 서클로부터 램프부로 이행할 때(도 4의 부호 P2로 나타내는 위치)는, 플런저(24)에는 캠(19a)에 의해 로커암(16)을 밀어 내리는 힘(로커암(16)으로부터의 하향의 축 방향 하중)이 작용한다. 이 때, 플런저(24)는, 우선, 나사의 덜걱거림 분량(수십 마이크론 단위의 거리)만큼 직선적으로 밀어 내릴 수 있다.

또한, 이 플런저(24)를 밀어 내리는 힘(로커암(16)으로부터의 하향의 축 방향 하중)에 의해 나사 결합부가 미끄럼 회전하려고 하지만, 플런저(24)의 로커암(16)과의 슬라이딩면(F2) 및 플런저(24)의 플런저 스프링(26)과의 슬라이딩면(F3)에 발생하는 마찰력(제 2, 제 3 마찰력)이 플런저(24)를 밀어 내리는 방향의 회전의 발생(로커암(16)으로부터 전달되는 축 하중이 나사 결합부에 의해 추력 토크(TF)로 변환되는 것)을 방해한다. 즉, 슬라이딩면(F2, F3)에 발생하는 마찰력에 의한 브레이크 토크(TB)가 나사 결합부에서 발생하는 추력 토크(TF) 이상이 되기(TF≤TB) 때문에, 플런저(24)는 축 하중 작용 방향(도 1 하방향)으로 나사 결합부의 덜걱거림 분량만큼 직선적으로 이동한 후, 플런저(24)의 수나사(25)의 하측 플랭크와 하우징(22)의 암나사(23)의 상측 플랭크가 접촉한 상태에서 정지한다((2)의 상태가 계속됨).

캠(19a)이 더 회전하여, 밸브(10)의 리프트(도 1에서의 하강)가 시작되면, 플런저(24)에 작용하는 로커암(16)으로부터의 축 하중은 더욱 증가한다. 플런저(24)를 통하여 하우징(22)에 작용하는 축 하중도 커지고, 나사 결합부에서 발생하는 추력 토크(TF)도 커진다. 그러나, 플런저(24)의 로커암(16)이나 플런저 스프링(26)과의 슬라이딩면(F2, F3)에 발생하는 마찰력(브레이크 토크(TB))도 플런저(24)에 작용하는 축 하중에 비례하여 커지기(추력 토크(TF)≤브레이크 토크(TB)) 때문에, 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되어, 플런저(24)는 축 방향으로 이동할 수 없는 상태(도 4의 부호 P3로 나타내는 범위에서, (2)의 상태)가 계속된다.

캠(19a)이 더 회전하여, 로커암(16)과 캠(19a)과의 접촉점이 Max Lift 근방(도 4의 부호 P4- 1로 나타냄)까지 오면, 나사 결합부에서 발생하는 플런저(24)를 회전시키려고 하는 추력 토크(TF)가 슬라이딩면(F2, F3)에 발생하는 마찰력에 의한 브레이크 토크(플런저(24)의 회전을 억제하는 브레이크 토크)(TB)를 상회(TB<TF)하기 때문에, 플런저(24)가 축 하중 작용 방향(도 1 하방향)으로 이동할 수 있는 상태((3)의 상태)로 된다.

캠(19)이 더 회전하여, 로커암(16)과 캠(19)과의 접촉점이 Max Lift를 초과한 Max Lift 근방(도 4의 부호 P4-2로 나타냄)까지는, 나사 결합부에서 발생하는 플런저(24)를 회전시키려고 하는 추력 토크(TF)가 슬라이딩면(F2, F3)에 발생하는 마찰력에 의한 브레이크 토크(TB)를 상회(TB<TF)하기 때문에, 플런저(24)가 축 하중 작용 방향으로 이동할 수 있는 상태((3)의 상태)가 계속된다.

이 로커암(16)과 캠(19a)과의 접촉점이 Max Lift를 포함하는 Max Lift 근방(도 4의 부호 P4로 나타냄)의 (3)의 상태에서는, 플런저(24)가 축 하중 작용 방향으로 이동할 수 있기(브레이크 토크(TB)<추력 토크(TF)) 때문에, 캠(19a) 본래의 Max Lift에 대하여, 플런저(24)가 축소 방향으로 약간 이동하여 리프트량의 감소(리프트 로스(δ))를 초래한다. 즉, 캠(19a)의 누름력으로 이동해야 할 리프트량보다도, 플런저(24)가 축소 방향으로 이동하는 양 상당만큼 리프트량이 적어짐으로써 리프트 로스(δ)가 발생한다.

캠(19a)이 더 회전하여, 로커암(16)과 캠(19a)과의 접촉점이 Max Lift를 초과한 Max Lift 근방(도 4의 부호 P4-2로 나타냄)을 더 초과(도 4의 부호 P5로 나타냄)하면, 플런저(24)에 작용하는 축 하중이 감소함으로써 플런저(24)의 슬라이딩면(F2, F3)에 발생하는 제 2, 제 3 마찰력에 의한 브레이크 토크(TB)가 나사 결합부에 발생하는 추력 토크(TF) 이상(TF≤TB)으로 되고, 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되어, 플런저(24)는 축 방향으로 이동할 수 없는 상태((2)의 상태)로 된다.

캠(19a)이 더 회전하면, 스프링(26, 14)의 가압력이 감소하지만, 추력 토크(TF)<브레이크 토크(TB)의 상태가 계속되어, 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되어, 플런저(24)가 축 방향으로 이동할 수 없는 상태((2)의 상태)가 계속된다. 즉, Max 리프트 근방(도 4의 부호 P4로 나타냄)에서 발생한 리프트 로스(δ)가 그대로 유지된다.

그리고, 로커암(16)과 캠(19a)과의 접촉점이 램프부로부터 베이스 서클로 이행할 때(도 4의 부호 P6으로 나타냄)는, 플런저(24)에는 밸브 스프링(14)의 반력(가압력)이 거의 소실되어, 주로 플런저 스프링(26)의 소정의 반력(가압력)만이 축 하중으로서 작용하는 상태가 된다. 이 때, 플런저(24)는 나사의 덜걱거림 분량(수십 마이크론 단위의 거리)과 Max Lift 근방에서 축소된(리프트 로스(δ)) 분량만큼 밀어 올려진다((1)의 상태).

즉, 로커암(16)과 캠(19a)의 접촉점이 베이스 서클로 이행할 때(도 4의 부호 P6로 나타냄)는 Max Lift 근방에서 플런저(24)가 축소 방향으로 이동한 분량과 나사의 덜걱거림 분량(수십 마이크론 단위의 거리) 상당의 정의 밸브 유격이 발생하고 있지만, 이 밸브 유격은 리프트 로스(δ)로 상쇄된 상태이며, 플런저(24)의 로커암(16)과의 슬라이딩면(F2)에 발생하는 마찰력은 작아지고, 슬라이딩면(F3)에 발생하는 마찰력은 원래 작다. 즉, 로커암(16)과 캠(19a)의 접촉점이 베이스 서클로 이행할 때(도 4의 부호 P6으로 나타냄)는 브레이크 토크(TB(-))의 절대값<추력 토크(TF)의 절대값이 되기 때문에, 플런저(24)는 나사 결합부에서 미끄럼 회전하여 신장 방향(밸브 유격을 제거하는 방향인, 도 1 상방향)으로 이동한다.

그리고, 플런저(24)가 밀어 올려짐으로써 밸브 유격이 없어지면, 슬라이딩면(F2, F3)에 마찰력이 발생하고, 이 마찰력이 플런저(24)를 밀어 올리는 방향의 회전의 발생(플런저 스프링(26)으로부터 전달되는 축 하중이 나사 결합부에 의해 추력 토크(TF)로 변환되는 것)을 방해한다.

즉, 슬라이딩면(F2, F3)에 발생하는 마찰력에 의한 브레이크 토크(TB)가 나사 결합부에서 발생하는 추력 토크(TF) 이상(TF≤TB)으로 되기 때문에, 플런저(24)는, 상기한 바와 같이 (1)의 상태에서, 밸브 유격 분량만큼 신장 방향으로 이동한 후, 플런저(24)의 수나사(25)의 상측 플랭크와 하우징(22)의 너트(23)의 하측 플랭크가 접촉한 상태에서 정지한다((1)의 상태로부터 (2)의 상태로 이행함).

그리고, 다시, 로커암(16)과 캠(19a)과의 접촉점이 베이스 서클상이 되는 당초의 상태(도 4의 부호 P1로 나타냄)로 되고, 캠(19a)의 회동에 연계하여, (2)의 상태→(3)의 상태→(2)의 상태→(1)의 상태→(2)의 상태가 반복된다.

이와 같이, 본 실시예의 래시 어저스터(20)에서는, 동밸브 기구에서 밸브 유격이 증가한 경우에는, 제 1로는, 밸브 개폐 동작의 밸브 리프트 종료 직전의 플런저 스프링(26)의 가압력만이 플런저(24)에 축 하중으로서 작용할 때(도 4의 부호 P6으로 나타냄)에, 플런저(24)가 밸브 유격을 감소시키는 방향(플런저(24)가 신장하는 방향)으로 이동하여, 밸브 유격 증가 상태가 해소된다.

또한 제 2는, 로커암(16)(의 롤러(17b))과 캠(19a)과의 접촉점이 캠(19a)의 베이스 서클 위에 있을 때(도 4의 부호 P1으로 나타냄)도, 플런저 스프링(26)의 소정의 반력(가압력)만이 플런저(24)에 축 하중으로서 작용함으로써 플런저(24)가 밸브 유격을 감소시키는 방향(플런저(24)가 신장하는 방향)으로 이동하여, 밸브 유격 증가 상태가 해소된다.

또한, 예를 들면, 기관(엔진)이 따뜻해진 상태에서 정지한 후, 급격하게 차가워지는 것과 같은 경우에는, 실린더헤드(11)와 밸브(10)의 열팽창계수의 차이에 기인하여, 래시 어저스터(20)에 의한 어저스트 상태가 밸브 유격 과소(마이너스) 상태로 되어, 기관(엔진) 재시동시에 밸브(10)의 페이스면(10a)이 밸브 시트(11b)로부터 떠오를 우려가 있다. 또한 밸브 시트면(10a)이 마모된 경우에도, 동일한 일(밸브 유격이 과소 상태로 되어, 기관 재시동시에 밸브(10)의 페이스면(10a)의 밸브 시트(11c)로부터의 떠오름)이 일어난다.

이러한 사태에 대하여, 본 실시예에 따른 래시 어저스터(20)에서는, 밸브 개폐 동작으로, 캠(19a)의 누름력이 최대값 근처의 축 하중으로서 플런저(24)에 작용할 때에(도 4의 부호 P4로 나타내는, 브레이크 토크(TB)<추력 토크(TF)로 된 상태에서), 플런저(24)가 밸브 유격을 증가시키는 방향(플런저(24)가 축소하는 방향)으로 이동하여, 밸브 유격 과소(마이너스) 상태가 해소되므로, 냉간시에 기관을 재시동할 때, 밸브 리프트량이 과대하게 되거나, 밸브(10)의 페이스면(10a)과 밸브 시트(11c) 사이의 실링성(연소실의 실링성)이 불량으로 되거나 하는 문제가 없다.

또한 도 5(a), (b), (c)는 엔진의 회전수가 높은 경우(예를 들면, 매분 3000회전 이상)의 밸브 리프트량, 축 하중 및 플런저의 움직임을 도시하는 도면으로, 엔진 고속 회전시는, 도 4에 도시하는 엔진 저회전시와 같이, 밸브 스프링(14)의 반력(가압력)에 의한 축 하중이 지배적이지 않고, 동밸브계를 구성하는 주로 로커암(16)이나 밸브(10) 등의 관성력이 지배적으로 된다(동밸브계의 관성력의 영향을 강하게 받음).

즉, 래시 어저스터(20)의 플런저(24)에 최대의 축 하중이 작용하는 타이밍은 엔진 저회전시에는 Max Lift 시인 것에 반해, 엔진 고속 회전 시에는, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 밸브(10)가 열리기 시작할 때와, 완전히 닫힐 때이다.

상세하게는, 초기 상태에서 밸브 유격이 조정된 (2)의 상태로부터, 밸브 리프트가 시작되면, 동밸브계(로커암(16)이나 밸브(10) 등)의 관성력에 의해 축 하중이 급격하게 상승한다.

이 축 하중이 급격하게 상승하는 상태에서는, 나사 결합부에서 발생하는, 플런저(24)를 회전시키려고 하는 추력 토크(TF)가 슬라이딩면(F2, F3)에 발생하는 마찰력에 의한 브레이크 토크(플런저(24)의 회전을 억제하는 브레이크 토크)(TB)를 상회하기(TB<TF) 때문에, 플런저(24)가 축 하중 작용 방향(도 1 하방향, 플런저 축소 방향)으로 이동할 수 있는 상태((3)의 상태)가 된다.

이 축 하중이 급격하게 상승하는 (3)의 상태에서는, 도 4에 도시하는 저회전의 경우와 마찬가지로, 캠(19a) 본래의 Max Lift에 대하여, 플런저(24)가 축소 방향으로 약간 이동하여 리프트량의 감소(리프트 로스(δ))를 초래한다. 즉, 캠(19a)의 누름력으로 이동할 리프트량보다도, 플런저(24)가 축소 방향으로 이동하는 양 상당만큼 리프트량이 적어짐으로써 리프트 로스(δ)가 발생한다.

그리고, 축 하중이 (3)의 영역을 지나 (1)의 상태에 달하면, 밸브 스프링(14)의 반력(가압력)이 거의 소실되고, 주로 플런저 스프링(26)의 소정의 반력(가압력)만이 축 하중으로서 작용하는 상태로 됨으로써 (3)의 상태에서 플런저(24)가 축소 방향으로 이동한 분량(밸브측에서 보면 리프트 로스(δ))와 나사의 덜걱거림 분량만큼, 플런저(24)가 밀어 올려진다.

또한, 플런저(24)의 움직임으로서는, 엔진의 회전수가 높은 경우도, (3)의 상태로부터 (2)의 상태를 거쳐 (1)의 상태로 이행하는 것은 회전수가 낮은 경우(도 4 참조)와 동일하지만, (3)의 상태와 (2)의 상태 사이에서의 축 하중의 감소 속도가 빠르고, (2)의 상태를 거의 0시간(무시할 수 있는 시간)에 통과하기 때문에, (3)의 상태→(1)의 상태로 직접 이행하는 것처럼 보인다.

그리고, (1)의 상태에서, 플런저(24)의 이동에 의해 밸브 유격(리프트 로스(δ)와 나사의 덜걱거림 분량의 거리)이 조정되면, 플런저(24)의 슬라이딩면(F2, F3)에 발생하는 제 2, 제 3 마찰력에 의한 브레이크 토크(TB)가 나사 결합부에 발생하는 추력 토크(TF) 이상(TF≤TB)으로 된다((2)의 상태).

이 (2)의 상태에서는, 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되고, 다음에 축 하중이 상승할 때까지, 플런저(24)는 이동할 수 없는 상태로 유지된다. 그리고, (2)의 상태에서, Max Lift를 지나, 밸브가 완전히 닫히기 직전이 되면, 동밸브계(로커암(16)이나 밸브(10) 등)의 관성력에 의해 축 하중이 급격하게 상승한다.

이 때의 플런저(24)의 움직임은 밸브 리프트가 시작될 때의 축 하중이 급격하게 상승하는 (3)의 상태와 동일하며, 플런저(24)가 축소 방향으로 약간 이동하여 리프트량의 감소(리프트 로스(δ))를 초래한다. 그리고, 거의 무시할 수 있는(특성으로서는 나타나지 않는) (2)의 상태를 거쳐, 밸브 스프링(14)의 반력(가압력)이 거의 소실되고, 주로 플런저 스프링(26)의 소정의 반력(가압력)만이 축 하중으로서 작용하는 (1)의 상태로 됨으로써 (3)의 상태에서 플런저(24)가 축소 방향으로 이동한 만큼, 플런저(24)가 밀어 올려지고, 밸브 유격이 조정된 (2)의 상태로 되돌아온다.

다음에 본 발명의 제 2 실시예를 도 6에 기초하여 설명한다.

상기한 제 1 실시예에서는, 로커암식 동밸브 기구 사양의 기계식 래시 어저스터(20)를 나타냈지만, 이 제 2 실시예에서는, 직동식 동밸브 기구 사양의 기계식 래시 어저스터(20A)를 나타내고 있다.

부호 10은, 실린더헤드(11)에 설치된 흡기(배기) 포트(도 1의 부호 P 참조)를 가로지르도록 배열 설치된 흡기 밸브(배기 밸브)로, 그 축단부에는 코터(12a) 및 스프링 리테이너(12b)가 장착되고, 스프링 좌면(도 1의 부호 11a 참조)과 스프링 리테이너(12b) 사이에 밸브 스프링(14)이 개재되고, 밸브(10)는 밸브 닫힘 방향(도 6 상방향)으로 가압되어 있다.

한편, 밸브(10)의 바로 위에는, 캠 샤프트(19)에 설치한 캠(19a)이 배치되어 있고, 캠(19a)과 밸브(10)의 축단부(의 코터(12a)) 사이에는, 실린더헤드(11)에 설치한 상하로 연장되는 보어(13)에 삽입된 기계식 래시 어저스터(20A)가 개재되어 있다.

즉, 기계식 래시 어저스터(20A)는 실린더헤드(11)에 설치한 보어(13)에 결합된다. 하방이 개구되는 원통형의 버킷(110)과, 내측에 암나사(23)가 형성되고, 버킷(110)의 천정 하면에 고정 일체화된 플런저 결합 부재인 원통형의 하우징(122)과, 외측에 형성된 수나사(25)를 하우징(122)측의 암나사(23)와 결합시킴으로써 하우징(122) 내에 배열 설치된, 상방이 개구되는 컵형의 플런저(124)와, 플런저(124)와 버킷(110)의 천정 사이에 개재되어, 플런저(124)를 하우징(122)으로부터 신장하는 방향(도 6의 하방향인, 밸브 스프링(14)의 가압력이 작용하는 방향과 반대 방향)으로 가압하는 플런저 스프링(26)을 구비하여 구성되어 있다.

버킷(110)의 내측에는, 원반 형상으로 뻗어 있는 격벽(111)이 일체화됨과 아울러, 격벽(111) 중앙에 형성된 수직 원통부(112)가 하우징(122)의 외주에 고정 일체화되어, 버킷(110)과 하우징(122)과의 부착 강도가 확보되어 있다.

또한, 버킷(110)은, 도시하지 않은 회전 방지 수단에 의해, 보어(13)에 대하여 둘레방향으로 회전하지 않도록 유지되어 있고, 버킷(110)(래시 어저스터(20A))은 캠(19a)의 회동에 연계하여 보어(13)의 축 방향으로만 슬라이딩 동작한다.

또한 플런저(124)의 하단면은 밸브(10)의 축단부에 장착된 축 하중 전달 부재인 코터(12a)의 상단면에 맞닿음으로써 플런저(124)의 밸브(10)와의 슬라이딩면(F4)의 면적이 확대되어, 슬라이딩면(F4)에 발생하는 제 2 마찰 토크가 커지도록 구성되어 있다.

그리고, 플런저(124)의 수나사(25)(하우징(122)의 암나사(23))의 나사산의 각도(리드각 및 플랭크각)는, 상기한 제 1 실시예의 래시 어저스터(20)에서의 플런저(24)의 수나사(23)(하우징(22)의 암나사(23))의 나사산의 각도(리드각 및 플랭크각)와 동일한 각도(예를 들면, 리드각이 30도, 플랭크각이 30도)로 설정되어, 플런저(124)에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도, 나사 결합부가 미끄럼 회전하여 플런저(124)가 축 하중 작용방향으로 이동할 수 있음과 아울러, 플런저(124)의 밸브(10)의 축단부(측의 코터(12b))와의 슬라이딩면(F4) 및 플런저(124)의 플런저 스프링(126)과의 슬라이딩면(F5)에 발생하는 마찰 토크(브레이크 토크)에 의해, 나사 결합부가 상대적으로 부동이 되도록(플런저(124)가 정지함) 구성되어 있다.

캠(19a)이 회전하는 경우의 래시 어저스터(20A)의 동작은 상기한 제 1 실시예의 래시 어저스터(20)의 동작을 도시하는 도 4, 5와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.

다음에 본 발명의 제 3 실시예를 도 7에 기초하여 설명한다.

이 도 7에 도시하는 기계식 래시 어저스터(20B)는 상기한 제 2 실시예와 같이 직동식 동밸브 기구 사양의 기계식 래시 어저스터를 나타내고 있다.

상기한 제 2 실시예의 래시 어저스터(20A)에서는 버킷(110)에 일체화된 하우징(122)의 내주에 형성된 암나사(23)와, 컵형 플런저(124)의 외주에 형성된 수나사(25)가 축 방향으로 결합되도록 배열 설치되어 있다.

한편, 이 제 3 실시예의 기계식 래시 어저스터(20B)에서는, 버킷(110)의 천정부에 하방으로 뻗어 나오는 플런저 결합 부재인 로드 부재(114)가 일체로 형성되고, 로드 부재(114)의 외주에 수나사(25)가 형성되며, 한편, 상방이 개구되는 컵형 플런저(124)의 둘레벽 내주에 암나사(23)가 형성되고, 로드 부재(114)의 수나사(25)와 플런저(124)의 암나사(23)가 축 방향으로 결합되어 있다.

또한 플런저(124)에는 플랜지 형상의 스프링 받이(125)가 형성되고, 스프링 받이(125)와 버킷(110)의 천정 사이에는, 플런저 스프링(26)이 개재되고, 플런저(124)의 플런저 스프링(126)과의 슬라이딩면(F5)이 스프링 받이(125)에 의해 구성되어 있다.

그 밖은 상기한 제 2 실시예의 래시 어저스터(20A)와 동일하므로, 동일한 부호를 붙임으로써 그 중복된 설명은 생략한다.

이 제 3 실시예에서는, 플런저 스프링(126)의 직경이 제 2 실시예에서의 플런저 스프링(26)의 직경보다도 상당히 크므로, 예를 들면, 플런저 스프링(126)의 스프링력을 크게 하여, 슬라이딩면(F4)에 발생하는 마찰 토크를 크게 설정할 수 있는 등, 스프링 특성의 선택 사항이 확대되어, 예를 들면, 상기 제 2 실시예보다도 축 방향의 크기를 컴팩트하게 할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 4 실시예를 도 8에 기초하여 설명한다.

이 도 8에 도시하는 기계식 래시 어저스터(20C)는, 상기한 제 1 실시예와 마찬가지로, 로커암식 동밸브 기구 사양이지만, 하우징(22) 내에 배열 설치된 플런저(24A)가 수나사(25)가 형성된 플런저 기단부(24A1)와, 피봇(24a)이 형성된 플런저 선단부(24A2)로 분할된 구조로 되어 있다. 또한, 하우징(22)은, 제 1 실시예와 마찬가지로, 하우징(22) 하단부와 보어(13)의 바닥면 사이에 발생하는 마찰 토크에 의해, 둘레 방향으로 회전하지 않도록 유지되어 있다.

상세하게는, 플런저 기단부(24A1)는 하우징(22)측의 암나사(23)에 결합되는 수나사(25)가 외측에 형성된, 하방으로 개구되는 컵형으로 구성되고, 하우징(22) 내측 하방에 배열 설치되어 있다. 그리고, 수나사(25)와 암나사(23)는 등 플랭크각의 삼각 나사로 구성되고, 나사 결합부를 구성하는 수나사(25)(암나사(23))의 나사산의 각도는 상기한 제 1, 제 2, 제 3 실시예의 경우와 마찬가지로, 리드각이, 예를 들면, 30도, 플랭크각(상측 플랭크각, 하측 플랭크각)이, 예를 들면, 30도로 각각 설정되어 있다. 플런저 기단부(24A1)의 천정 내면(24A1a)과 하우징(22) 내측 바닥면(22a) 사이에는, 플런저 스프링(26)이 개재되어, 플런저 기단부(24A1)를 상방으로 가압하고 있다.

한편, 플런저 선단부(24A2)는 상단부에 피봇부(24a)를 형성한 하방으로 개구되는 통형으로 구성되고, 플런저 선단부(24A2)의 외주에 설치한 단차부(24A2a)가 하우징(22)의 상단 개구부에 장착된 둥근 고리 형상 캡(28)의 내주 가장자리부에 결합되어, 빠짐방지되어 있다. 이 때문에, 플런저 스프링(26)에 의해, 플런저 기단부(24A1)와 플런저 선단부(24A2)가 축 방향으로 압접 상태로 유지됨과 아울러, 플런저(24A)(플런저 선단부(24A2))가 하우징(22)으로부터 돌출하는 상방향(신장 방향)으로 가압 유지되어 있다.

즉, 래시 어저스터(20C)의 플런저(24A)에 캠(19a)의 누름력이 축 하중으로서 작용하면, 플런저 기단부(24A1)의 수나사(25)와 하우징(22)의 암나사(23) 사이의 나사 결합부에는, 플런저(24A)를 미끄럼 회전시키는 추력 토크(TF)가 발생함과 아울러, 플런저(24A)의 로커암(16)과의 슬라이딩면(피봇부(24a)의 소켓(18)과의 슬라이딩면)(F6), 플런저 기단부(24A1)(의 상단면(24A1b))에 있어서의 플런저 선단부(24A2)(의 하단면(24A2b))와의 슬라이딩면(F7) 및 플런저 기단부(24A1)(의 천정부 내면(24A1a))에 있어서의 플런저 스프링(26)과의 슬라이딩면(F8)에는, 각각 나사 결합부의 미끄럼 회전을 억제하려고 하는 마찰 토크(브레이크 토크)(TB6, TB7, TB8)가 발생한다.

그리고, 이 래시 어저스터(20C)에서는 플런저 기단부(24A1)의 수나사(25)(하우징(22)의 암나사(23))의 나사산의 리드각이, 예를 들면, 30도이고, 수나사(25)(암나사(23))의 나사산의 상측(하측) 플랭크각도 30도인 등 플랭크각으로 설정되어, 플런저(24A)(플런저 기단부(24A1))에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도, 플런저(24A)(플런저 기단부(24A1))가 나사 결합부에서 미끄럼 회전하면서 축 하중 작용 방향으로 이동할 수 있음과 아울러, 슬라이딩면(F6), 슬라이딩면(F7) 및 슬라이딩면(F8)에 각각 발생하는 마찰 토크(브레이크 토크)(TB6, TB7, TB8)에 의해, 플런저(24A)(플런저 기단부(24A1))의 나사 결합부의 미끄럼 회전이 억제되어, 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되도록(플런저(24A)가 정지하도록) 구성되어 있다.

상세하게는, 슬라이딩면(F6, F7, F8)에 발생하는 마찰 토크(TB6, TB7, TB8) 중, 마찰 토크(TB6, TB8)의 총합 또는 마찰 토크(TB7, TB8)의 총합 중 어느 작은 쪽의 마찰 토크(브레이크 토크)(TB)가 추력 토크(TF) 이상으로 된 경우에, 플런저(24A)(플런저 기단부(24A1))의 나사 결합부의 미끄럼 회전이 억제되어, 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되도록(플런저(24A)가 정지하도록) 구성되어 있다.

더욱 상세하게는, 슬라이딩면(F6, F7)에는 캠(19a)의 누름력이 작용하는 것에 대하여, 슬라이딩면(F8)에는 플런저 스프링(26)의 가압력밖에 작용하지 않기 때문에, 슬라이딩면(F8)에 발생하는 마찰 토크(TB8)는 슬라이딩면(F6, F7)에 발생하는 마찰 토크(TB6, TB7)에 비해 현저하게 작다. 따라서, 플런저(24)에 작용하는 축 하중에 의해 나사 결합부가 미끄럼 회전하는 경우에는, 우선 슬라이딩면(F8)이 최초에 미끄러지고, 계속해서 슬라이딩면(F6, F7) 중 마찰 토크가 작은 슬라이딩면이 미끄러지게 된다.

이 때문에, 본 실시예에서, 예를 들면, 슬라이딩면(F6, F7)에 발생하는 마찰 토크(TB6, TB7)가 TB7<TB6이면, 추력 토크(TF)≤브레이크 토크(TB)(마찰 토크(TB7, TB8)의 총합)에서, 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되도록(플런저(24A)가 정지하도록) 구성되어 있다. 바꾸어 말하면, 추력 토크(TF)≤브레이크 토크(TB)(마찰 토크(TB7, TB8)의 총합)에서, 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되도록(플런저(24A)가 정지하도록), 나사 결합부를 구성하는 수나사(25)(암나사(23))의 리드각 및 플랭크각이 각각 30도로 설정되어 있다.

한편, 브레이크 토크(TB)<추력 토크(TF)에서는, 나사 결합부가 미끄럼 회전하여, 플런저(24A)는 축 하중 작용 방향으로 이동할 수 있는 상태로 되어, 밸브 유격이 조정된다.

상세하게는, 엔진 구동시의 플런저(24A)의 동작 특성은 상기한 제 1 실시예의 래시 어저스터에서의 플런저(24)의 동작 특성(도 4, 5)과 동일하며, 밸브 유격이 증가한 경우에는, 밸브 개폐 동작 시, 예를 들면, 밸브 리프트 종료 직전 등의 플런저 스프링(26)의 가압력만이 플런저(24A)에 축 하중으로서 작용할 때(도 4, 5의 (1) 참조)에, 플런저(24A)가 밸브 유격을 감소시키는 방향(플런저(24A)가 신장하는 방향)으로 이동하여, 밸브 유격 증가 상태가 해소된다.

또한 밸브 유격이 감소한 경우에는, 밸브 개폐 동작 시, 예를 들면, 캠(19a)의 누름력이 플런저(24A)에 최대값 근처의 축 하중으로서 작용할 때(도 4, 5의 (3) 참조)에, 플런저(24A)가 밸브 유격을 증가시키는 방향(플런저(24A)가 축소되는 방향)으로 이동하여, 밸브 유격 감소 상태가 해소된다.

그 밖은 상기한 제 1 실시예의 래시 어저스터(20)와 동일하므로, 동일한 부호를 붙임으로써 그 중복된 설명은 생략한다.

또한, 상기한 제 1∼제 4 실시예에서는, 나사 결합부를 구성하는 수나사(25)(암나사(23))의 각도가 리드각 30도, 플랭크각(상측 플랭크각, 하측 플랭크각) 30도로 각각 설정되어 있지만, 리드각은 10∼40도, 플랭크각은 5∼45도의 범위로 설정되어 있어도 된다.

즉, 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 나사산의 리드각이 10도 미만에서는, 마찰각의 영향에 의해, 나사 결합부의 원활한 미끄럼 회전이 곤란하게 되고, 한편, 40도를 초과하면, 플런저의 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크에 의해 나사 결합부의 미끄럼 회전을 억제하는 것이 곤란하게 된다.

이 때문에, 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 나사산의 리드각은 플런저에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도, 나사 결합부가 원활하게 미끄럼 회전할 수 있음과 아울러, 플런저의 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크에 의해 나사 결합부의 미끄럼 회전을 억제할 수 있는, 10도∼40도의 범위가 바람직하다.

구체적으로는 플런저(24, 124, 24A)에 작용하는 소정의 축 하중에 대하여 플런저(24, 124, 24A)의 주로 축 하중 전달 부재(로커암(16), 코터(12a))와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크가 비교적 클(작을) 때는, 작은(큰) 리드각을 설정하도록, 플런저(24, 124, 24A)의 주로 축 하중 전달 부재(로커암(16), 코터(12a))와의 슬라이딩면(F2, F4, F6)에 발생하는 마찰 토크에 대응한 크기의 리드각을 설정한다.

또한 플랭크각이 5도 미만에서는, 사각 나사의 범주로 되어 마찰각이 작으므로, 플랭크각을 변화시키는 의의가 없어져, 리드 오차 등의 영향을 받지 않는 고정밀도의 가공이 어렵다. 한편, 플랭크각이 45도를 초과하면, 「나사」의 가공은 하기 쉽지만, 마찰각이 대단히 크기 때문에, 리드각을 바꾸어도 「나사」는 극히 자립하기 쉬워지므로, 플랭크각을 조정 패러미터로서 이용하는 의의가 없어진다.

즉, 플런저(24, 124, 24A)의 주로 축 하중 전달 부재(로커암(16), 코터(12a))와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크의 크기에 대응하여, 우선 리드각(α)을 설정한다. 다음에 플랭크각을 설정하는 것이지만, 플랭크각이 크(작으)면, 나사 결합부가 미끄러지기 쉬(어려)우므로, 나사 결합부의 미끄럼 회전하는 타이밍이나 활동성을 미세 조정하기 위해서, 적절한 플랭크각을 설정한다.

또한 상기한 제 1∼제 4 실시예에서는, 수나사(25)(암나사(23))가 등 플랭크각(상측 플랭크각와 하측 플랭크각이 동일함)의 사다리꼴 나사나 삼각 나사로 구성되어 있지만, 수나사(25)(암나사(23))는 상측 플랭크각과 하측 플랭크각이 상이한 부등 플랭크각의 사다리꼴 나사나 삼각 나사로 구성되어 있어도 된다.

또한 상기한 제 1, 2, 4의 실시예에서는 플런저(24, 124, 24A1(24A1))의 수나사(25) 및 하우징(22, 122)의 암나사(23)가, 제 3 실시예에서는 로드 부재(114)의 수나사(25) 및 플런저(124)의 암나사(23)가 각각 리드가 1개인 1줄 나사로 구성되어 있지만, 리드가 복수 개 있는 2줄 나사나 3줄 나사 등의 다줄 나사로 구성해도 된다.

리드를 축 방향 등간격으로 복수 나란히 설치한 다줄 나사는, 리드가 1줄인 한줄 나사와 비교하여, 리드의 피치를 크게 할 수 있다. 특히, 상기한 실시예와 같이, 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 리드각으로서 「플런저에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도, 나사 결합부가 미끄럼 회전한다」고 하는 조건을 만족하는 큰 리드각(예를 들면, 30도)을 채용하는 경우에는, 다줄 나사로 함으로써 「나사」의 직경에 따른 피치를 설정할 수 있어, 나사산의 형상이나 각도로서 JIS 등의 표준적인 설계값을 사용할 수 있다.

따라서, 다줄 나사에서는, 「나사」의 나사산의 각도(리드각 및 플랭크각)를 설계할 때에, 「나사」의 줄 수를 고려함으로써 「나사」의 바람직한 각도(리드각 및 플랭크각)의 설정 범위를 확대할 수 있다.

또한 다줄 나사에서는, 플런저에 작용하는 축 하중에 대하여, 나사 결합부에 발생하는 면압이 내려가, 그만큼 「나사」가 마모되기 어려우므로, 플런저에 작용하는 축 하중이 큰 동밸브 기구에 특히 유효한 기계식 래시 어저스터를 제공할 수 있다.

10 밸브(밸브 본체)
11 실린더헤드
12a 코터
14 밸브 스프링
20, 20A, 20B, 20C 기계식 래시 어저스터
22, 122 플런저 결합 부재인 하우징
23 암나사
24, 124, 24A 플런저
24a 피봇부
24A1 플런저 기단부
24A2 플런저 선단부
25 수나사
26, 126 플런저 스프링
114 플런저 결합 부재인 로드 부재
F2, F6 플런저의 하중 전달 부재인 로커암과의 슬라이딩면
F3, F5, F8 플런저의 플런저 스프링과의 슬라이딩면
F4 플런저의 하중 전달 부재인 밸브 축단부(의 코터)와의 슬라이딩면
F7 플런저 기단부에서의 플런저 선단부와의 슬라이딩면
W 플런저에 작용하는 축 하중
α 나사산의 리드각
θ23a, θ25a 나사산의 상측 플랭크각
θ23b, θ25b 나사산의 하측 플랭크
TF 추력 토크
TB 브레이크 토크(마찰 토크)

Claims (3)

1. 밸브 스프링에 의해 밸브 닫힘 방향으로 가압된 밸브의 축단부와, 동밸브 기구 구성 부재인 캠과의 사이에 개재되어, 밸브 유격을 조정하는 기계식 래시 어저스터에 있어서,
   상기 래시 어저스터는 캠의 누름력이 축 하중으로서 작용하는 플런저와, 상기 플런저와 나사 결합부를 통하여 축 방향으로 결합되고, 둘레방향으로 회전하지 않도록 유지된 플런저 결합 부재와, 상기 밸브 스프링의 가압력 작용 방향과 역방향으로 상기 플런저를 가압하는 플런저 스프링을 구비하고,
   상기 플런저에 신장·축소 어느 방향의 축 하중이 작용한 경우에도, 상기 나사 결합부가 미끄럼 회전하여 플런저가 축 하중 작용 방향으로 이동할 수 있음과 아울러, 상기 플런저의 주로 축 하중 전달 부재와의 슬라이딩면에 발생하는 마찰 토크에 의해 상기 나사 결합부의 미끄럼 회전이 억제되어 이 나사 결합부가 상대적으로 부동으로 되도록, 상기 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 나사산의 리드각과 플랭크각이 설정된 것을 특징으로 하는 기계식 래시 어저스터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 나사 결합부를 구성하는 「나사」의 나사산의 각도는 리드각이 10∼40도, 플랭크각이 5∼45도의 범위로 설정된 것을 특징으로 하는 기계식 래시 어저스터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 나사 결합부를 구성하는 「나사」는 다줄 나사로 구성된 것을 특징으로 하는 기계식 래시 어저스터.

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