WO2011074570A1

WO2011074570A1 - アーム式動弁装置

Info

Publication number: WO2011074570A1
Application number: PCT/JP2010/072461
Authority: WO
Inventors: 将司卜藏; 栄二前野
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2011-06-23
Also published as: CN102656341A; US20120227695A1; JP2011127533A; DE112010004871T5

Abstract

　アーム式動弁装置に組込まれるラッシュアジャスタの組込みの容易化を図る。ロッカシャフト（２）を中心にして揺動可能なアーム（３）の一端部に嵌合孔（１２）を設け、その嵌合孔（１２）内に組込まれたバルブクリアランス吸収用のラッシュアジャスタ（２０）を、円筒状のボディ（２１）と、そのボディ（２１）の内周に形成された雌ねじ（２２）にねじ係合されるアジャストスクリュ（２３）と、そのアジャストスクリュ（２３）に下降動する方向の回転モーメントを付与する捩じりコイルばね（３１）とで形成する。ボディ（２１）の雌ねじ（２２）にアジャストスクリュ（２３）をねじ係合し、そのアジャストスクリュ（２３）をねじ込むラッシュアジャスタ（２０）の収縮状態で嵌合孔（１２）内にボディ（２１）を挿入し、そのボディ（２１）の上端部がアーム（３）の端部上面から上方に臨む状態でボディ（２１）をアーム（３）に固定する。ボディ（２１）の固定後、そのボディ（２１）の上部に捩じりコイルばね（３１）の下端部を嵌合し、その捩じりコイルばね（３１）の下端部をボディ（２１）に係止し、更にエンジンへのアームの組込み後に捩じりコイルばね（３１）の上端部の回動操作により、捩じりコイルばね（３１）に捩じりを与え、アジャストスクリュ（２３）の係合溝（３５）に捩じりコイルばねの上端に設けられた係合片（３４）を係合して、捩じりコイルばね（３１）の復元弾性によりアジャストスクリュ（２３）に回転モーメントを負荷する。

Description

アーム式動弁装置

　この発明は、内燃機関におけるアーム式動弁装置に関するものである。

　カムの回転によって吸気バルブあるいは排気バルブ（以下、単にバルブという）を開閉させるようにした動弁装置として、エンジンの上方に設けられたロッカシャフトを中心にしてアームを揺動自在に支持し、そのアームの一端部をカムの回転により押し上げ、アームの他端部でバルブステムを押し下げてバルブを開放させるようにしたアーム式のものが知られている。

　上記アーム式動弁装置においては、特許文献１および特許文献２に記載されているように、アームの端部内に機械式ラッシュアジャスタを組込み、そのラッシュアジャスタによってバルブクリアランスを自動調整するようにしている。

　ここで、上記特許文献１および特許文献２に記載されたラッシュアジャスタにおいては、円筒状のボディの内周に雌ねじを形成し、その雌ねじにアジャストスクリュの外周に形成された雄ねじをねじ係合し、上記ボディとアジャストスクリュの対向部間に捩じりコイルばね等の弾性部材を組込んで、アジャストスクリュに回転モーメントを付与し、そのアジャストスクリュの回転による軸方向への移動によってバルブクリアランスを吸収するようにしている。

実開昭６４－３４４０７号公報特開平５－１０１０９号公報

　ところで、上記ラッシュアジャスタにおいては、エンジンに対する組込み前の状態でボディとアジャストスクリュが伸長状態にあり、その伸長状態でエンジンに組込まれると、エンジンのクランキング時に圧縮漏れを起こして完爆せず、また、吸排気バルブが互いに干渉して破損するおそれがあるため、弾性部材の弾性に抗してアジャストスクリュを押し込み、その押し込み状態を保持して組込む必要が生じ、組込みに非常に手間がかかるという問題があった。

　その問題点の解決には、ボディとアジャストスクリュに径方向に貫通するピン孔を形成し、そのピン孔にセットピンを挿入してアジャストスクリュをボディ内部に押し込んだ初期セット状態に保持できるようにすることが極めて有効であるが、ラッシュアジャスタの組込み後にセットピンを抜き忘れる場合や、引き抜いたセットピンをエンジン内に落下させる場合があり、また、ピン孔の加工を必要とするため、コスト的にも不利となる。

　この発明の課題は、アーム式動弁装置に組込まれるラッシュアジャスタのエンジンへの組込みの容易化を図ることである。

　上記の課題を解決するために、この発明においては、カムの回転により一端部が押上げられてロッカシャフトを中心に揺動し、他端部でバルブステムを押し下げてバルブを開放させる揺動可能なアームを有し、そのアームの一端部または他端部に上下に貫通する嵌合孔を設け、その嵌合孔内にバルブクリアランスを自動調整するラッシュアジャスタを組込んだアーム式動弁装置において、前記ラッシュアジャスタが、前記嵌合孔内に組込まれ、上部がアームの上面より上方に臨む状態でアームに固定される円筒状のボディと、そのボディの内周に形成された雌ねじにねじ係合される雄ねじを外周に有するアジャストスクリュと、そのアジャストスクリュに下降動する方向の回転モーメントを付与する捩じりコイルばねからなり、前記捩じりコイルばねを、その下端部がボディの上端部に嵌合し、上端部がボディ上に位置する組付けとし、その捩じりコイルばねの下端部をボディに係止し、捩じりコイルばねの上端部に前記アジャストスクリュの上部に形成された係止部に対して係脱可能な係合部を設けた構成を採用したのである。

　上記の構成からなるアーム式動弁装置において、ラッシュアジャスタの組付けに際しては、ボディの雌ねじにアジャストスクリュの雄ねじをねじ係合し、そのアジャストスクリュをねじ込むラッシュアジャスタの収縮状態でアームの端部下方からそのアームに形成された嵌合孔内にボディを挿入し、そのボディの上端部がアームの端部上面から上方に臨む状態で上記ボディをアームに固定する。

　ボディの固定後、そのボディの上部に捩じりコイルばねの下端部を嵌合し、その捩じりコイルばねの下端部をボディに係止し、さらにアームをエンジンに組付けた後、そのボディ上に位置する捩じりコイルばねの上端部の回動操作により、捩じりコイルばねに捩じりを与えて、アジャストスクリュの係止部に捩じりコイルばねの係合部を係合する。その係合により、捩じりコイルばねの復元弾性によりアジャストスクリュに回転モーメントが負荷されることになり、アジャストスクリュが回転しつつ下降してバルブクリアランスを調整する組付け状態となる。

　このように、アームのエンジンへの組付け後、捩じりコイルばねに捩じりを与え、その捩じりコイルばねの係合部をアジャストスクリュの係止部に係合して、アジャストスクリュをバルブクリアランスを自動調整する位置まで移動させるようにすることによって、アジャストスクリュを押込み状態に保持する必要がなく、ラッシュアジャスタをエンジンに簡単に組付けることができる。

　ここで、アームに対するボディの固定は、上記ボディの下端部にアームの端部下面に衝合されるフランジを設け、そのフランジの外周に形成された平坦部をアームの端部下面に形成された垂直状の段差面に係合してボディを回り止めし、アームの上面より上方に臨むボディの上端部外周に止め輪を取付け、その止め輪とアームの端部上面間に波ばねを組込むようにしてもよく、あるいは、アームにボディを接着し、または、溶接してもよい。

　また、ボディの雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじは、押上げ荷重を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状ねじ、三角ねじ、台形ねじのいずれでもよい。その雌ねじおよび雄ねじを多条ねじとすると、ねじ係合部の周方向の等間隔位置でアジャストスクリュに負荷される軸力を受けることができるため、アジャストスクリュが軸方向に傾くのを防止することができ、アジャストスクリュを軸方向に円滑に移動させることができる。

　この発明に係るアーム式動弁装置において、アジャストスクリュの上部に形成された係止部は、径方向の係合溝であってもよく、あるいは、外周対向位置に平坦面を有する突軸部であってもよい。係止部を係合溝とする場合は、捩じりコイルばねの上端部の内方向への折曲げによって係合部としての係合片を形成し、一方、係止部を突軸部とする場合は、捩じりコイルばねの上端部に、平面形状を長円形とする係合部としての螺旋状巻回部を設けるようにする。

　係合溝を係合部とする場合において、その係合溝を複数とし、その複数の係合溝を十字状または放射状に設けることにより、捩じりコイルばねの捩じり量の選択肢が増え、捩じり力を適切な大きさに設定することができる。

　ここで、係合部の端部に上方に向く回転操作部を連設すると、捩じりコイルばねの捩じり操作を工具を用いることなく手動で簡単に行なうことができる。

　上記のように、この発明においては、アームのエンジンへの組込み後に捩じりコイルばねに捩じりを与え、その捩じりコイルばねの係合部をアジャストスクリュの係止部に係合して、アジャストスクリュをバルブクリアランスを自動調整する位置まで移動させるようにしたため、アジャストスクリュを押込み状態に保持する必要がなく、エンジンに対してアームを簡単に組付けることができる。

この発明に係るアーム式動弁装置の実施の形態を示す縦断正面図図１のラッシュアジャスタの組込み部を拡大して示す断面図図２の平面図図２のIV－IV線に沿った断面図アジャストスクリュの上部に形成される係止部の他の例を示す平面図係止部のさらに他の例を示す平面図係止部のさらに他の例を示す平面図図７の一部切欠正面図捩じりコイルばねの他の例を示す断面図

　以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、アーム式動弁装置を示す。このアーム式動弁装置においては、シリンダヘッド１の上側に配置されたロッカシャフト２によってアーム３の長さ方向中央部を支持し、そのアーム３の一端部をカム４の回転により押し上げてロッカシャフト２を中心にアーム３を揺動させ、そのアーム３の他端部でバルブステム５を押し下げてバルブ６を開放させるようにしている。

　ここで、バルブステム５は、上端にスプリングリテナ７を有し、そのスプリングリテナ７に負荷されるバルブスプリング８の押圧力によってバルブステム５は下端のバルブ６がバルブシート９に密着する方向に付勢されている。

　なお、図１では、カム４の回転によりタペット１０およびプッシュロッド１１を介してアーム３の一端部を押し上げるようにしたＯＨＶエンジンを示しているが、アーム３の一端部をカム４によって直接押し上げるようにしたＯＨＣエンジンであってもよい。

　図１に示すように、アーム３の一端部には、プッシュロッド１１の上端と対向する位置に上下に貫通する嵌合孔１２が形成され、その嵌合孔１２内にバルブクリアランスを自動調整する機械式のラッシュアジャスタ２０が組込まれている。

　図２に示すように、ラッシュアジャスタ２０は、嵌合孔１２に嵌合されボディ２１を有している。ボディ２１は円筒状をなし、その内周には雌ねじ２２が形成され、その雌ねじ２２にアジャストスクリュ２３の外周に形成された雄ねじ２４がねじ係合されている。

　図２および図４に示すように、ボディ２１は、アーム３の一端部下面に衝合されるフランジ２５を下端部に有し、そのフランジ２５の外周は多角形とされて複数の平坦面２６が形成され、その平坦面２６の一つがアーム３の一端部下面に形成された垂直状の段差面２７に係合し、その係合によってボディ２１は回り止めされている。

　図２および図３に示すように、ボディ２１の上部は嵌合孔１２を貫通し、アーム３の一端部上面より上方に位置する上部外周にはリング溝２８が形成され、そのリング溝２８に取付けた止め輪２９とアーム３の一端部上面間に対する波ばね３０の組込みによってボディ２１はアーム３に固定されている。

　図２に示すように、ボディ２１の上部には捩じりコイルばね３１の下端部が嵌合されている。捩じりコイルばね３１の下端には内向きの係止片３２が形成され、その係止片３２がボディ２１の上端部外周に形成された径方向の係止孔３３に係合されている。

　捩じりコイルばね３１の上端には、図２および図３に示すように、内方向への折曲げによって係合部としての係合片３４が形成され、その係合片３４はアジャストスクリュ２３の上面に形成された径方向の係止部としての係合溝３５に係合されており、上記捩じりコイルばね３１の捩じりによってアジャストスクリュ２３は回転しつつ下降動する方向の回転モーメントが負荷されて、下端の球面部３６がプッシュロッド１１の上面に形成された球面座３７に押し付けられている。

　図２に示すように、ボディ２１の雌ねじ２２およびアジャストスクリュ２３の雄ねじ２４におけるねじは、プッシュロッド１１からの押上げ力を受ける圧力側フランク３８のフランク角が遊び側フランク３９のフランク角より大きい鋸歯状ねじとされ、その鋸歯状ねじに捩じりコイルばね３１の捩じり力によってアジャストスクリュ２３が回転するリード角が設けられている。

　アジャストスクリュ２３の下端部には、ボディ２１のフランジ２５下面に対する当接によってラッシュアジャスタ２０の収縮量を最小値に規制するフランジ４０が設けられている。

　実施の形態で示すアーム式動弁装置は上記の構造からなり、ラッシュアジャスタ２０の組付けに際しては、ボディ２１の雌ねじ２２にアジャストスクリュ２３の雄ねじ２４をねじ係合し、そのアジャストスクリュ２３をねじ込み、下端部に設けられたフランジ４０をボディ２１のフランジ２５の下面に当接させたラッシュアジャスタ２０の収縮状態でアーム３の一端部下方から嵌合孔１２内にボディ２１を挿入し、そのボディ２１の上端部がアーム３の一端部上面から上方に臨む状態で上記ボディ２１をアーム３に固定する。

　ボディ２１の固定に際しては、そのボディ２１の上端部に波ばね３０を嵌合し、リング溝２８に止め輪２９を取付ける。上記波ばね３０の取付けにより、ボディ２１は上方に向けて付勢され、アーム３の一端部下面に対するフランジ２５の当接によって、ボディ２１は軸方向に非可動の支持とされ、また、フランジ２５の外周に形成された平坦面２６とアーム３の一端部下面に形成された段差面２７の係合により、ボディ２１は回り止めされる。

　ボディ２１の固定後、そのボディ２１の上部に捩じりコイルばね３１の下端部を嵌合し、その捩じりコイルばね３１の下端に設けられた係止片３２をボディ２１の上部外周に形成された係止孔３３に係合する。

　捩じりコイルばね３１の下端を係止し、さらにアームをエンジンに組付けた後、ボディ２１上に位置する捩じりコイルばね３１の上端部の回動操作により、捩じりコイルばね３１に捩じりを与える。このとき、捩じりコイルばね３１の捩じりによる復元弾性力をアジャストスクリュ２３に負荷した際に、そのアジャストスクリュ２３が回転しつつ下降するような捩じりを捩じりコイルばね３１に与えるようにする。

　捩じりコイルばね３１に対する捩じり力の負荷後、アジャストスクリュ２３の上面に形成された係合溝３５に係合片３４を係合する。その係合により、捩じりコイルばね３１の復元弾性によりアジャストスクリュ２３に回転モーメントが負荷されることになり、アジャストスクリュ２３は回転しつつ下降して、下端の球面部３６がプッシュロッド１１の上面に形成された球面座３７を押圧し、ラッシュアジャスタ２０はバルブクリアランスを調整する組付け状態とされる。

　上記のように、ラッシュアジャスタ２０は、アームのエンジンへの組付け後に捩じりコイルばね３１に捩じりを与え、その捩じりコイルばね３１の係合部としての係合片３４をアジャストスクリュ２３の係止部としての係合溝３５に係合して、アジャストスクリュ２３をバルブクリアランスを自動調整する位置まで移動させる組付けであるため、アジャストスクリュ２３を押込み状態に保持する必要がなく、ラッシュアジャスタ２０をエンジンに簡単に組付けることができる。

　ラッシュアジャスタ２０が組み付けられた状態でエンジンを駆動し、カム４の回転によってバルブ６を開閉させる運転状態において、シリンダヘッド１の熱膨張によってバルブステム５とアーム３の他端部間にバルブクリアランスが生じると、捩じりコイルばね３１からアジャストスクリュ２３に負荷される回転モーメントにより、アジャストスクリュ２３が遊び側フランク３９に沿って回転しつつ下降するような動きとなる。

　このとき、アジャストスクリュ２３はプッシュロッド１１に当接して非可動の支持であるため、アーム３の一端部が持ち上げられることになり、上記アーム３がロッカシャフト２の中心に揺動してバルブクリアランスを吸収する。

　また、アジャストスクリュ２３がバルブステム５からアーム３を介して押し込み力を受けると、互いに圧接する圧力側フランク３８により上記押し込み力を受け、アジャストスクリュ２３が回転しつつボディ２１内に没入する方向に向けて移動するのを防止する。

　反対に、バルブシート９の摩耗等によりカム４とアジャストスクリュ２３の下端間の距離が縮まると、アジャストスクリュ２３はプッシュロッド１１から負荷される軸方向の変動荷重により徐々に押し込まれて回転しつつボディ２１内に没入する方向（上方向）に向けて移動し、カム４のベース円４ａがタペット１０と接触するバルブ閉鎖時にバルブ６が不完全に閉鎖するのを防止する。このとき、アジャストスクリュ２３は前記軸方向の変動荷重の最小値が０となる位置まで押し込まれ、それ以上は後退しない。

　実施の形態では、アーム３の一端部に形成された嵌合孔１２内にラッシュアジャスタ２０を組付けるようにしたが、アーム３の他端部に嵌合孔を形成して、その嵌合孔内にラッシュアジャスタ２０を組付けるようにしてもよい。

　また、ボディ２１の固定に際し、ボディ２１の上部に取付けた止め輪２９とアーム３の一端部間に波ばね３０を組込むようにしたが、ロックタイトのような金属用接着剤を用いてボディ２１をアーム３に接着してもよく、あるいは、溶接により固定するようにしてもよい。

　さらに、実施の形態では、ボディ２１の雌ねじ２２およびアジャストスクリュ２３の雄ねじ２４を鋸歯状ねじとしたが、三角ねじとしてもよく、あるいは、台形ねじとしてもよい。そのねじを多条ねじにすると、ねじ係合部の周方向の等間隔位置でアジャストスクリュ２３に負荷される軸力を受けることができるため、アジャストスクリュ２３が軸方向に傾くのを防止することができ、アジャストスクリュ２３を軸方向に円滑に移動させることができる。

　図３では、係止部としての係合溝３５を単一としたが、図５に示すように、２本の係合溝３５を十字状に形成してもよく、あるいは、図６に示すように、複数の係合溝３５を放射状に形成してもよい。係合溝３５を十字状や放射状に形成すると、捩じりコイルばね３１の捩じり量の選択肢が増え、捩じり力を適切な大きさに設定することができる。

　ここで、係止部は係合溝３５に限定されない、例えば、図７および図８に示すように、外周対向位置に平坦面４２を有する角軸状の突軸部４１であってもよい。係止部を突軸部４１とする場合は、捩じりコイルばね３１の上端部に、平面形状を長円形とする係合部としての螺旋状巻回部４３を設け、上記突軸部４１に対する螺旋状巻回部４３の嵌合により、その螺旋状巻回部４３の対向平面を平坦面４２に係合させるようにする。

　図９に示すように、係合部としての係合片３４の端部に上方に向く円弧状の回転操作部４４を連設することにより、捩じりコイルばね３１の捩じり操作を工具を用いることなく手動で簡単に行なうことができる。

２　　ロッカシャフト
３　　アーム
４　　カム
５　　バルブステム
６　　バルブ
１２　嵌合孔
２０　ラッシュアジャスタ
２１　ボディ
２２　雌ねじ
２３　アジャストスクリュ
２４　雄ねじ
２５　フランジ
２６　平坦面
２７　段差面
２８　リング溝
２９　止め輪
３０　波ばね
３４　係合片（係合部）
３５　係合溝（係止部）
３８　圧力側フランク
３９　遊び側フランク
４１　突軸部（係止部）
４２　平坦面
４３　螺旋状巻回部（係合部）
４４　回転操作部

Claims

　カムの回転により一端部が押上げられてロッカシャフトを中心に揺動し、他端部でバルブステムを押し下げてバルブを開放させる揺動可能なアームを有し、そのアームの一端部または他端部に上下に貫通する嵌合孔を設け、その嵌合孔内にバルブクリアランスを自動調整するラッシュアジャスタを組込んだアーム式動弁装置において、
　前記ラッシュアジャスタが、前記嵌合孔内に組込まれ、上部がアームの上面より上方に臨む状態でアームに固定される円筒状のボディと、そのボディの内周に形成された雌ねじにねじ係合される雄ねじを外周に有するアジャストスクリュと、そのアジャストスクリュに下降動する方向の回転モーメントを付与する捩じりコイルばねからなり、前記捩じりコイルばねを、その下端部がボディの上端部に嵌合し、上端部がボディ上に位置する組付けとし、その捩じりコイルばねの下端部をボディに係止し、捩じりコイルばねの上端部に前記アジャストスクリュの上部に形成された係止部に対して係脱可能な係合部を設けたことを特徴とするアーム式動弁装置。
　前記ボディをアームに固定する手段が、ボディの下端部に前記アームの端部下面に衝合されるフランジを設け、そのフランジの外周に形成された平坦部をアームの端部下面に形成された垂直状の段差面に係合してボディを回り止めし、前記アームの上面より上方に臨むボディの上端部外周に止め輪を取付け、その止め輪とアームの端部上面間に波ばねを組込んだ構成からなる請求項１に記載のアーム式動弁装置。
　前記ボディをアームに固定する手段が、接着による請求項１に記載のアーム式動弁装置。
　前記ボディをアームに固定する手段が、溶接による請求項１に記載のアーム式動弁装置。
　前記ボディの雌ねじおよびアジャストスクリュの雄ねじが、押上げ荷重を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状ねじ、三角ねじ、台形ねじの一種からなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載のアーム式動弁装置。
　前記ボディの雌ねじおよびアジャストスクリュの雄ねじが、多条ねじからなる請求項１乃至５のいずれかの項に記載のアーム式動弁装置。
　前記係止部が、アジャストスクリュの上面に形成された径方向の係合溝からなり、前記係合部が、捩じりコイルばねの上端部の内方向への折曲げにより形成された係合片からなる請求項１乃至６のいずれかの項に記載のアーム式動弁装置。
　前記係合溝を複数とし、その複数の係合溝を放射状に配置した請求項７に記載のアーム式動弁装置。
　前記係止部が、外周対向位置に平坦面を有する突軸部からなり、前記係合部が、平面長円形とされて前記突軸部の外側に対する嵌合によって対向内面が前記平坦面に係合する螺旋状巻回部からなる請求項１乃至６のいずれかの項に記載のアーム式動弁装置。
　前記係合部の端部に上方に向く回転操作部を連設した請求項１乃至９のいずれかの項に記載のアーム式動弁装置。