JP2007192065A - 動弁装置のラッシュアジャスタ - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンへの組み付け性に優れ、生産効率の低下が防止された動弁装置のラッシュアジャスタを提供する。
【解決手段】バルブステム３０の軸方向に摺動自在なリフタボディ３と、リフタボディ３内のナット部材２の内側に回転可能に螺合し、ナット部材２の内側を回転することでバルブステム３０の軸方向に移動してバルブクリアランスを自動調節するアジャストスクリュー５と、を有する動弁装置のラッシュアジャスタ１において、ナット部材２とアジャストスクリュー５とによって構成されるねじ機構９は、ナット部材２に対するアジャストスクリュー５の締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置（不完全ねじ部１３）の摩擦係数が、他の部位（完全ねじ部１２）の摩擦係数よりも相対的に大きくなるよう形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、動弁装置のラッシュアジャスタに関する。

特許文献１には、カムとバルブステムとの間に軸方向にスライド自在に組み込まれ、カムと接触する端板の下面に閉塞端を有するねじ孔が一体に設けられたリフタボディと、そのリフタボディのねじ孔にねじ係合されたアジャストスクリューと、ねじ孔の閉塞端部内に組み込まれてアジャストスクリューを軸方向に押圧するリターンスプリングと、アジャストスクリューとバルブステムとの間に介装され、リフタボディに対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に設けられたスライド部材と、を有するラッシュアジャスタが開示されている。

このようなラッシュアジャスタにおいて、アジャストスクリューは、リターンスプリングによって付勢されているため、無負荷時に最大突出位置まで突き出した状態にある。この状態でラッシュアジャスタをエンジンに組み込むと、バルブは突き出してしまう。これは、バルブが突き出すように設計しないと、アジャストスクリューがバルブステムエンドとベースサークル間のクリアランス変動を吸収できないからである。

一方、ラッシュアジャスタの原理上、バルブが突き出した状態であっても、強制的にカムシャフトを回転させ、ラッシュアジャスタに外力を加えると、アジャストスクリューは徐々に沈み込み、最終的には適正な位置に落ち着く。

尚、アジャストスクリューの沈み込みの速さは、当該アジャストスクリューに作用する外力の速さ及び大きさに略比例することがわかっている。つまり、カムの回転数が速く、リフトが大きいほどより速く沈み込むとみなしてよい。
特開２００３−２２７３１７号公報

しかしながら、このような従来のラッシュアジャスタにおいては、エンジンにラッシュアジャスタを組み込んだ後に、何らかの方法、例えばモータリングで強制的にカムシャフトを回転させなければならないため、エンジン生産効率の著しい低下を招く虞がある。

そのため、ラッシュアジャスタをエンジンに組み込む際には、バルブが突き出さない位置までアジャストスクリューを引っ込ませておきたいという要望がある。

そこで、本発明は、バルブステムの軸方向に摺動自在なリフタボディと、リフタボディ内のナット部材の内側に回転可能に螺合し、ナット部材の内側を回転することでバルブステムの軸方向に移動してバルブクリアランスを自動調節するアジャストスクリューと、を有する動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、ナット部材とアジャストスクリューとによって構成されるねじ機構は、ナット部材に対するアジャストスクリューの締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置の摩擦係数が、他の部位の摩擦係数よりも相対的に大きくなるよう形成されていることを特徴としている。これによって、ナット部材に対するアジャストスクリューの締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置でアジャストスクリューのバルブステム軸方向の動きが規制されるので、アジャストスクリューがナット部材から相対的に引っ込んだ状態で保持される。

本発明によれば、アジャストスクリューをナット部材から相対的に引っ込んだ状態で保持することができるので、コストの増加を抑制しつつ、エンジンへの組み付け性を向上させ、生産効率の低下を防止することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明に係るラッシュアジャスタ１の全体構成を示す説明図。

ラッシュアジャスタ１は、バルブステム３０軸方向（図１における上下方向）に摺動自在なリフタボディ３と、リフタボディ３内部に環状板バネ４により固定保持された略円環状のナット部材２と、ナット部材２の内側に回転可能に螺合するアジャストスクリュー５と、アジャストスクリュー５を図１における下方へ付勢する弾性部材としてのコイルスプリング６と、アジャストスクリュー５を保持するスペーサ７と、から大略構成されている。

リフタボディ３は、図示せぬシリンダヘッドのガイド孔に摺動可能に嵌合し、その冠面３ａに駆動軸２２（後述）の揺動カム２９（後述）が当接するとともに、バルブステム３０軸端がスペーサ７の下面に当接する。このラッシュアジャスタ１は、バルブクリアランスを機械的に自動調整するものであって、揺動カム２９がベースサークル区間となったときにバルブクリアランスが存在すると、コイルスプリング６の付勢力によってアジャストスクリュー５が回転しつつ下方へ移動し、バルブクリアランスを零とする。リフタボディ３の冠面３ａの中心部には、リフタボディ３内部へ潤滑油を導くための油孔８が開口形成されている。

アジャストスクリュー５は、ナット部材２の内側を回転することでバルブステム３０の軸方向に移動してバルブクリアランスを自動調節するものである。

尚、アジャストスクリュー５のバルブステム３０方向の動きよって、リフタボディ３もバルブステム３０軸方向に動くことになる。

スペーサ７は、バルブステム３０とアジャストスクリュー５との間に介装され、アジャストスクリュー５にバルブステム３０軸方向に沿った押し込み力のみの伝達を許容している。

ここで、本実施形態のラッシュアジャスタ１には、ナット部材２とアジャストスクリュー５とによってねじ機構９が構成されている
そして、このねじ機構９を構成するアジャストスクリュー５の外表面には、図２に示すように、完全ねじ部１２と不完全ねじ部１３とが形成されている。

不完全ねじ部１３は、アジャストスクリュー５の先端、すなわち図１における上方側の端部に形成されている。完全ねじ部１２は、不完全ねじ部１３の下方（図１における下方）に形成されている。

不完全ねじ部１３の摩擦係数μ１は、完全ねじ部１２の摩擦係数μ２よりも大きくなるよう設定されている。

ここで、アジャストスクリュー５において、不完全ねじ部１３の摩擦係数μ１と、完全ねじ部１２の摩擦係数μ２とを、μ１＞μ２となるようにする方法としては、不完全ねじ部１３の表面粗さＲａ１が完全ねじ部１２の表面粗さＲａ２よりも大きくなるように形成する方法がある。この場合には、例えば、アジャストスクリュー５の加工の仕上げ段階で、ショットブラスト加工の有無によって容易に異なる表面粗さを実現可能である。

不完全ねじ部１３は、ナット部材２に対するアジャストスクリュー５の締め込み位置が締め込み限度（ナット部材２に対してアジャストスクリュー５が最もねじ込まれた状態）近傍となる位置にてナット部材２に対して密接する。

つまり、ねじ機構９は、ナット部材２に対するアジャストスクリュー５の締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置の摩擦係数が、他の部位の摩擦係数よりも相対的に大きくなっており、ナット部材２に対するアジャストスクリュー５の締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置で、アジャストスクリュー５のバルブステム３０軸方向の動きが実質的に規制されている。

このように、アジャストスクリュー５に完全ねじ部１２と不完全ねじ部１３とを形成し、ナット部材２に対してアジャストスクリュー５を締め込み限度まで締め込むことで、不完全ねじ部１３とナット部材２との間に生じる摩擦抵抗によりアジャストスクリュー５の動きが規制され、アジャストスクリュー５がナット部材２から相対的に引っ込んだ状態で保持される。

つまり、ラッシュアジャスタ１をエンジンに組み込む際には、バルブが突き出さない位置までアジャストスクリュー５を引っ込ませた状態となっているので、コストの増加を抑制しつつ、エンジンへの組み込み性を向上させ、生産効率の向上を図ることができるのである。

図３は、上述したラッシュアジャスタ１が適用される動弁装置としての可変動弁機構２１の概略構成を示す説明図である。ラッシュアジャスタ１は、可変動弁機構２１の揺動カム２９からバルブステム３０を介してバルブに伝達されるバルブ開閉力の伝達経路に配置されている。

この可変動弁機構２１は、内燃機関のクランクシャフトにより駆動される駆動軸２２と、この駆動軸２２に固定された偏心カム２３と、回転自在に支持された制御軸３２と、この制御軸３２の偏心カム部３８に揺動自在に支持されたロッカアーム２６と、バルブステム３０を上述のラッシュアジャスタ１を介して押圧する揺動カム２９と、を備えており、偏心カム２３とロッカアーム２６とはリンクアーム２４によって連係され、ロッカアーム２６と揺動カム２９とは、リンク部材２８によって連係されている。

ロッカアーム２６は、略中央部が偏心カム部３８によって揺動可能に支持されており、その一端部に、連結ピン２５を介してリンクアーム２４のアーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン２７を介してリンク部材２８の上端部が連係している。偏心カム部３８は、制御軸３２の軸心から偏心しており、従って、制御軸３２の角度位置に応じてロッカアーム２６の揺動中心は変化する。

揺動カム２９は、駆動軸２２の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、連結ピン３７を介してリンク部材２８の下端部が連係している。この揺動カム２９の下面には、駆動軸２２と同心状の円弧をなすベースサークル部分と、該ベースサークル面から所定の曲線を描いて延びるリフト部と、が連続したカム面が形成されており、これらのベースサークル部分ならびにリフト部が、揺動カム２９の揺動位置に応じてラッシュアジャスタ１の冠面（リフタボディ３の冠面３ａ）に当接する。

制御軸３２は、一端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエータ３３によって所定角度範囲内で回転するように構成されている。このリフト・作動角制御用アクチュエータ３３は、例えばウォームギア３５を介して制御軸３２を駆動する電動モータからなり、コントロールユニット１０からの制御信号によって制御される。制御軸３２の回転角度は、制御軸センサ３４によって検出される。

可変動弁機構２１によれば、制御軸３２の回転角度位置に応じてバルブ（例えば吸気弁）のリフトならびに作動角が、両者同時に、連続的に拡大，縮小し、このリフト・作動角の大小変化に伴い、バルブの開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。

尚、図示例では、さらに中心角の位相を可変制御する第２の可変動弁機構４１を備えている。この第２の可変動弁装置４１は、駆動軸２２の前端部に設けられたスプロケット４２と、このスプロケット４２と駆動軸２２とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用アクチュエータ４３と、から構成されている。スプロケット４２は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動しており、位相制御用アクチュエータ４３の作用によって、スプロケット４２と駆動軸２２とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。この第２の可変動弁機構４１の制御状態は、駆動軸２２の回転位置に応答する駆動軸センサ３６によって検出される。

従って、両者の可変制御を組み合わせることにより、バルブの開時期および閉時期をリフト量とともに可変制御でき、例えば吸気弁側に適用すると、スロットル弁に依存せずにシリンダ内に流入する吸気量を負荷に応じて制御することができる。

ここで、上述した可変動弁機構２１と、弁（吸気弁等）のバルブリフト特性を可変としない固定カムの動弁機構とでは、回転に必要ないトルク（フリクショントルク）が異なる。詳述すると、可変動弁機構２１のリフトを、固定カムの動弁機構のように８〜１０ｍｍ程度に設定した場合、低速回転時のフリクショントルクは可変動弁機構２１の方が大きくなる。このことは、例えば本出願人による特開２００２-８９３０３号公報にはよって公知となっている。

このことから、可変動弁機構２１と組み合わせるラッシュアジャスタ１を、固定カムの動弁機構の場合と同等の時間で沈み込ませるためには、より強力なモータでモータリングしなければならない。換言すると、固定カムの動弁機構に用いたものと同じモータを用いると、リフトか回転数を下げなければならない分、沈み込みに要する時間が増大し、エンジン生産効率が一層低下する。

しかしながら、上述したラッシュアジャスタ１を可変動弁機構２１に適用すれば、アジャストスクリュー５の締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置にて、不完全ねじ部１３とナット部材２との間に生じる摩擦抵抗によりアジャストスクリュー５の動きが規制され、アジャストスクリュー５がナット部材２から相対的に引っ込んだ状態へ保持される。つまり、固定カムの動弁機構に用いたものと同じモータを用いてモータリングを行っても、沈み込みに要する時間が増大することもなく、エンジン生産効率が低下することもない。

また、図４に示すように、リフタボディ３の冠面３ａの偏摩耗防止のため、リフタボディ３に対して揺動カム２９はオフセットして配置されている。そのため、リフタボディ３はリフタボア（図示せず）に対して相対的に回転運動することになり、この回転運動を利用して、不完全ねじ部１３の摩擦力により締め込み限度近傍となる位置に保持されているアジャストスクリュ５の保持を解除することが可能となる。尚、このようなリフタボディ３の回転運動を利用するまでもなく、リフト時に揺動カム２９から加えられる衝撃荷重でも解除可能である。

また、アジャストスクリュー５の不完全ねじ部１３の摩擦係数μ１を完全ねじ部１２の摩擦係数μ２よりも大きくする方法としては、アジャストスクリュー５の外表面に、ダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣと略す）膜の施工部分と非施工部分とを混在させるようにしてもよい。

自動車用エンジンに摩擦低減と、摺動部の直接接触を減らす目的で有機モリブデン入りのモータオイル（フリクションモディフィアオイル、以下ＦＭオイルと略す）を使用した場合、ラッシュアジャスタ１は、その摺動面にトライボケミカル反応により生じるトライボケミカル膜が生成され、摺動面の摩擦係数が極端に低下してしまう虞がある。

例えば、特開２００４−２４５０５４号公報には、ラッシュアジャスタのアジャストスクリューの表面にＤＬＣ膜を形成することで、ＤＬＣ膜の施された摺動面に生じるトライボケミカル膜生成を防止し、アジャストスクリューとアジャストスクリューが螺合するナット部材との間の不正な滑りを防止するようにした技術が開示されている。

ここで、ラッシュアジャスタの摺動面に上述のＤＬＣ膜を形成しない場合には、アジャストスクリューをナット部材に対して強く締め込むことにより、摺動面（ねじ面）の摩擦力で固定することができ、この状態でエンジンに組み込み、リフタボディの冠面に軽い衝撃を加えることで、上記の固定状態を解除することができていた。

しかしながら、ラッシュアジャスタの摺動面に上述のＤＬＣ膜を形成したものにおいては、ＤＬＣ膜により摩擦係数が低下してしまうため、アジャストスクリューをナット部材に対して強く締め込んだ状態で固定することができないという問題がある。

ところが、上述したように、アジャストスクリュー５の完全ねじ部１２にＤＬＣ膜を形成し、不完全ねじ部１３にＤＬＣ膜が形成しないようにすれば、不完全ねじ部１３においては摩擦係数が低下することはない。つまり、完全ねじ部１２にのみＤＬＣ膜を形成することにより、ＦＭオイルによるトライボケミカル膜生成を防止し、アジャストスクリュー５とナット部材２間の不正な滑りを防止しつつも、ラッシュアジャスタ１の機能に影響を与えることなく、アジャストスクリュー５を締め込み限度近傍となる位置に保持できる。

このような構成のアジャストスクリュー５は、例えば、ＤＬＣ施工前に、不完全ねじ部１３に適当なマスキングを施すか、あるいはＤＬＣ施工後に当該不完全ねじ部１３表面を切削加工することにより製作することが可能である。

また、図５に示すように、アジャストスクリュー５の上端面に、接着剤を塗布し、当該アジャストスクリュ５上面とリフタボディ３の冠面３ａの裏面とを接着するようにしてもよい。このようにすれば、アジャストスクリュー５をエンジンに組み付ける際に、より確実に、アジャストスクリュー５の締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置に保持することができる。そのため、運搬中、あるいは組み込み時の振動等により、アジャストスクリュー５の係止状態が解除されてしまうことを効果的に防止できる。尚、接着剤の代わりに両面テープなどを用いてももちろんよい。より好ましくは、接着剤は油溶性で、潤滑油に溶解しつつ、潤滑油の性能に影響を及ぼさないものとするのがよい。

上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１） 動弁装置のカムからバルブステムを介してバルブに伝達されるバルブ開閉力の伝達経路に配置されるラッシュアジャスタであって、バルブステムの軸方向に摺動自在なリフタボディと、リフタボディ内のナット部材の内側に回転可能に螺合し、ナット部材の内側を回転することでバルブステムの軸方向に移動してバルブクリアランスを自動調節するアジャストスクリューと、を有する動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、ナット部材とアジャストスクリューとによって構成されるねじ機構は、ナット部材に対するアジャストスクリューの締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置の摩擦係数が、他の部位の摩擦係数よりも相対的に大きくなるよう形成されている。ナット部材に対するアジャストスクリューの締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置でアジャストスクリューのバルブステム軸方向の動きが規制されるので、アジャストスクリューがナット部材から相対的に引っ込んだ状態で保持される。これによって、アジャストスクリューをナット部材から相対的に引っ込んだ状態で保持することができるので、コストの増加を抑制しつつ、エンジンへの組み付け性を向上させ、生産効率の低下を防止することができる
（２） 上記（１）に記載の動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、ねじ機構は、ナット部材及びアジャストスクリューの完全ねじ部が螺合してなる完全ねじ部分と、ナット部材及びアジャストスクリューの不完全ねじ部が螺合してなる不完全ねじ部分と、を有し、ねじ機構の不完全ねじ部分におけるナット部材とアジャストスクリューとの間の摩擦係数が、ねじ機構の完全ねじ部分におけるナット部材とアジャストスクリューとの間の摩擦係数よりも大きくなるよう形成されている。

（３） 上記（２）に記載の動弁機構のラッシュアジャスタは、具体的には、ねじ機構の不完全ねじ部分の表面粗さが、ねじ機構の完全ねじ部分の表面粗さよりも粗くなるよう形成されている。

（４） 上記（２）に記載の動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、ねじ機構は、ダイヤモンドライクカーボン膜処理が施された部分と、ダイヤモンドライクカーボン膜処理が施されていない部分と、を有している。これによって、ＦＭ（フリクションモディフィアオイル）オイルが適用された場合であっても、ＦＭオイルによるトライボケミカル膜生成を防止できる。

（５） 上記（４）に記載の動弁装置のラッシュアジャスタは、具体的には、アジャストスクリューの不完全ねじ部に、ダイヤモンドライクカーボン膜処理が施されていない。

（６） 上記（１）〜（５）のいずれかに記載の動弁装置のラッシュアジャスタは、ナット部材に対するアジャストスクリューの締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置において、アジャスタトスクリューが他部材に対して接着されている。これおによって、ラッシュアジャスタは、より確実に、アジャストスクリューをアジャストスクリューの締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置に保持することができる。

（７） 上記（１）〜（６）のいずれに記載の動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、動弁装置は、機関運転状態に応じて弁のリフト作動角を連続的に拡大・縮小制御することで内燃機関の吸気量を制御可能な可変動弁機構である。

本発明に係るラッシュアジャスタの全体構成を示す説明図。 アジャストスクリューの正面図。 本発明に係るラッシュアジャスタが適用される可変動弁機構の概略構成を示す説明図。 （ａ）はラッシュアジャスタに当接する揺動カムを模式的に示した正面図に相当する説明図、（ｂ）はラッシュアジャスタに当接する揺動カムを模式的に示した平面図に相当する説明図。 （ａ）は他の実施形態におけるアジャストスクリューの正面図、（ｂ）は他の実施形態におけるアジャストスクリューの平面図。

符号の説明

１…ラッシュアジャスタ
２…ナット部材
３…リフタボディ
５…アジャストスクリュー
１２…完全ねじ部
１３…不完全ねじ部

Claims (7)

1. 動弁装置のカムからバルブステムを介してバルブに伝達されるバルブ開閉力の伝達経路に配置されるラッシュアジャスタであって、バルブステムの軸方向に摺動自在なリフタボディと、リフタボディ内のナット部材の内側に回転可能に螺合し、ナット部材の内側を回転することでバルブステムの軸方向に移動してバルブクリアランスを自動調節するアジャストスクリューと、を有する動弁装置のラッシュアジャスタにおいて、
   ナット部材とアジャストスクリューとによって構成されるねじ機構は、ナット部材に対するアジャストスクリューの締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置の摩擦係数が、他の部位の摩擦係数よりも相対的に大きくなるよう形成されていることを特徴とする動弁装置のラッシュアジャスタ。
2. ねじ機構は、ナット部材及びアジャストスクリューの完全ねじ部が螺合してなる完全ねじ部分と、ナット部材及びアジャストスクリューの不完全ねじ部が螺合してなる不完全ねじ部分と、を有し、ねじ機構の不完全ねじ部分におけるナット部材とアジャストスクリューとの間の摩擦係数が、ねじ機構の完全ねじ部分におけるナット部材とアジャストスクリューとの間の摩擦係数よりも大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の動弁機構のラッシュアジャスタ。
3. ねじ機構の不完全ねじ部分の表面粗さが、ねじ機構の完全ねじ部分の表面粗さよりも粗くなるよう形成されていることを特徴とする請求項２に記載の動弁装置のラッシュアジャスタ。
4. ねじ機構は、ダイヤモンドライクカーボン膜処理が施された部分と、ダイヤモンドライクカーボン膜処理が施されていない部分と、を有していることを特徴とする請求項２に記載の動弁装置のラッシュアジャスタ。
5. アジャストスクリューの不完全ねじ部には、ダイヤモンドライクカーボン膜処理が施されていないことを特徴とする請求項４に記載の動弁装置のラッシュアジャスタ。
6. ナット部材に対するアジャストスクリューの締め込み位置が締め込み限度近傍となる位置において、アジャスタトスクリューが他部材に対して接着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれに記載の動弁装置のラッシュアジャスタ。
7. 動弁装置は、機関運転状態に応じて弁のリフト作動角を連続的に拡大・縮小制御することで内燃機関の吸気量を制御可能な可変動弁機構であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の動弁装置のラッシュアジャスタ。

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