(57)【要約】【課題】  過酷な条件下で機能を確保できるとともに、エンジン冷間始動時など低温時に必要なリフトロスも確保でき、同時に摺動部の発熱による作動油の損傷や摺動部の磨耗を抑制できる密封型ラッシュアジャスタを提供する。【解決手段】  密封型ラッシュアジャスタ１００は、機能上必要となる所定の動粘度特性を有するメチルフェニルシリコーン油を作動油として有する。このメチルフェニルシリコーン油は所定の動粘度特性として、動粘度が１３０℃で２０ｃｓｔ以上、且つ−３５℃で２０００ｃｓｔ以下になる動粘度特性を有している。この動粘度特性では動粘度がさらに２５℃で２２５ｃｓｔとなり、このメチルフェニルシリコーン油はフェニル含有量が、４モル％乃至１２モル％に設定される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能上必要となる所定の動粘度特性を有するメチルフェニルシリコーン油を作動油として有することを特徴とする密封型ラッシュアジャスタ。
【請求項２】
前記所定の動粘度特性が、動粘度が１３０℃で２０ｃｓｔ以上、且つ−３５℃で２０００ｃｓｔ以下になる特性であることを特徴とする請求項１記載の密封型ラッシュアジャスタ。
【請求項３】
前記メチルフェニルシリコーン油のフェニル含有量が、４モル％乃至１２モル％であることを特徴とする請求項２記載の密封型ラッシュアジャスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は密封型ラッシュアジャスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の吸排気弁とシリンダヘッドとの間に設けられたバルブクリアランスを自動的に略零に調整するラッシュアジャスタが実用化されている。このラッシュアジャスタによれば、機能面では吸排気弁とシリンダヘッドとの干渉で発生する打音が解消されるとともに、メンテナンス面ではバルブクリアランスを定期的に点検調整する作業が不要化される。ラッシュアジャスタには、例えばエンジンオイルを利用する外部給油型がある。この外部給油型ラッシュアジャスタの場合、エンジンオイルの注入量が不適切であったり、劣化したオイルがそのまま使用されていたりするとエアや異物がオイルに混入する虞が増大し、これらの要因によりラッシュアジャスタの機能が損なわれる場合がある。すなわち、外部給油型ラッシュアジャスタにおいては、エンジンオイルのメンテナンスの良否によってラッシュアジャスタの機能が左右されてしまう。
【０００３】
これに対して、ラッシュアジャスタには作動油が密封された密封型ラッシュアジャスタがあり、係る密封型ラッシュアジャスタによれば、上述の機能阻害要因を排除できる。密封型ラッシュアジャスタとしては、具体的には例えば特許文献１で開示されているものがある。また、密封型ラッシュアジャスタの作動油として、ジメチルシリコーン油やアルキル変性シリコーン油を用いることが特許文献２で提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５４６０９号公報
【特許文献２】特開昭６３−２９５８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで密封型ラッシュアジャスタでは、カムの緩衝部高さを超えるようなリフトロス（縮み量）の増加は、動弁系の打音やバルブステムの過大応力発生の原因となる。しかしながら、このとき正常な着座を保証するために緩衝部高さを過度に大きくすることは、エンジン性能の低下や燃費の悪化を招くことになる。これに対してリフトロスを小さくするために、特許文献２で提案されているようなシリコーン油を作動油に適用することは容易に想到できると考えられる。これは、シリコーン油は一般に温度に対する粘度変化が少ないためである。
【０００６】
一方、リフトロスはボディとプランジャとの間のクリアランスを小さくすることでも小さくできる。このためリフトロスを小さくするためには、クリアランスを製造上、可能な範囲内で極力小さく設定したほうが好ましい。ところが、このクリアランスを小さくすると、高温雰囲気下での摺動部の発熱がより顕著となる。そして係る過酷な条件下においては従来提案されていたシリコーン油では、耐熱性が不足することから油の高粘度化や固化が誘発される結果（作動油の損傷）、摺動部の磨耗が促進され、ラッシュアジャスタの機能が損なわれる虞があることがわかった。さらに、ラッシュアジャスタにはエンジン冷間始動時にある程度のリフトロスが必要とされる。このため、密封型ラッシュアジャスタの作動油は、上記のような過酷な条件下での耐熱性だけでなく、同時に低温時に必要なリフトロスを確保できるものでなければならない。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、過酷な条件下で機能を確保できるとともに、エンジン冷間始動時など低温時に必要なリフトロスも確保でき、同時に摺動部の発熱による作動油の損傷や摺動部の磨耗を抑制できる密封型ラッシュアジャスタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の密封型ラッシュアジャスタは機能上必要となる所定の動粘度特性を有するメチルフェニルシリコーン油を作動油として有することを特徴とする。ここでメチルフェニルシリコーン油とは、図１０に示すようにジメチルシリコーン油のメチル基の一部がフェニル基に置換されたものであり、一般にフェニル基が多いものは耐熱性に優れ、少ないものは耐寒性に優れるという性質を有している。これに対して本発明は、このメチルフェニルシリコーン油の性質に着目し、メチルフェニルシリコーン油であれば、上記課題を解決すべく機能上必要となる所定の動粘度特性を有することができることを見出したメチルフェニルシリコーン油の用途発明であって、本発明によれば、過酷な条件下でも機能を確保でき、さらに低温時に必要なリフトロスも確保できる。同時に本発明によれば、摺動部の発熱による封入油の損傷や摺動部の磨耗も抑制できる。
【０００９】
なお、本発明は機能上必要となる所定の動粘度特性を有することを規定しているが、これは、メチルフェニルシリコーン油を単に有するだけでは必ずしも密封型ラッシュアジャスタに適したものにはならず、そのメチルフェニルシリコーン油が所定の動粘度特性を有することで初めて密封型ラッシュアジャスタに適したものとなる点に鑑みたものである。すなわち上記規定は、密封型ラッシュアジャスタに適さないメチルフェニルシリコーン油までもが本発明に含まれることを概念上、除外する趣旨である。
【００１０】
また本発明は前記所定の動粘度特性が、動粘度が１３０℃で２０ｃｓｔ以上、且つ−３５℃で２０００ｃｓｔ以下になる特性であることが好ましい。ここで、特にプランジャとボディとの間のクリアランスがより小さく設定され、高温雰囲気下での摺動部の発熱がより顕著になる過酷な条件下でも機能を確保できるようにするとともに、低温時に必要なリフトロスも確保できるようにするにあたっては、機能上必要となる動粘度特性は、具体的には例えば本発明のような動粘度特性であることが好ましい。なお、上記特定した動粘度の値は厳格に特定されるものではなく、多少の相違があっても同等の効果が得られる範囲は上記動粘土特性に含まれる。また、動粘度特性は作動による摺動部の磨耗も考慮した上で決定することが好ましい。
【００１１】
また本発明は前記メチルフェニルシリコーン油のフェニル含有量が、４モル％乃至１２モル％であることが好ましい。また上記動粘度特性を得るにあたっては、さらには極低温時のメチルフェニルシリコーン油の流動性を確保するにあたっては、フェニル含有量が具体的には例えば本発明のようなフェニル含有量であることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、過酷な条件下で機能を確保できるとともに、低温時に必要なリフトロスも確保でき、同時に摺動部の発熱による作動油の損傷や摺動部の磨耗も抑制できる密封型ラッシュアジャスタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１４】
図１は密封型ラッシュアジャスタ（以下、単にラッシュアジャスタと称す）１００の構成を示す図である。このラッシュアジャスタ１００は、直打方式の動弁機構のほか、ローラロッカ式やスイングアーム式などの動弁機構にも使用できる。ラッシュアジャスタ１００は、ボディ１と、プランジャ２と、チェック弁３と、プランジャスプリング４と、リテーナ５と、ボールプラグ６と、リザーバキャップ７とを有して構成されている。
【００１５】
ボディ１は上端側が開口した円筒部を有し、円筒部の内部にはプランジャ２が中心軸線と平行な方向で摺動自在に嵌挿されている。ボディ１及びプランジャ２の素材としては、例えばクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ材）が用いられる。ボディ１とプランジャ２との間の摺動部には、オイルの流れを許容するクリアランスＬが確保されている。このクリアランスＬは製造上、可能な範囲内で十分小さく設定されており、これによりリフトロスを小さくすることができる。プランジャ２には作動油を封入するための封入孔２ａが形成されている。リザーバキャップ７に一体化された部材の孔には、封入した作動油を密封するためのボールプラグ６が圧入されており、この状態で封入孔２ａはボールプラグ６によって密封される。本実施例ではこの作動油にメチルフェニルシリコーン油が適用されている。
【００１６】
ボディ１の上端部にはリザーバキャップ７が配設されている。リザーバ室１０はボディ１、プランジャ２及びリザーバキャップ７とで囲われた空間として形成されている。一方、プランジャ２の下端側にはボディ１とプランジャ２とで囲われた空間として高圧室１１が形成されている。リザーバ室１０と高圧室１１とは、プランジャ２に形成された連通孔２ｂを介して連通しており、ともにメチルフェニルシリコーン油で満たされている。高圧室１１にはリテーナ５が配設されており、リテーナ５はプランジャスプリング４によってプランジャ２に向けて付勢されている。リテーナ５内にはチェック弁３が配設されている。チェック弁３はプランジャ２が突出する方向に移動する際に連通孔２ｂを開いて、リザーバ室１０から高圧室１１への作動油の移動のみを許容し、その逆の移動を遮断する。
【００１７】
上述の構成で、次にメチルフェニルシリコーン油について詳述する。メチルフェニルシリコーン油は前述の通り、図１０に示すような構造を有している。ここで例えばフェニル含有量が４モル％であるとは、図１０に示すジフェニルシロキサン単位（Ｙで表される値）が全体の重合度（Ｘ＋Ｙの値）に対して４％であることをいう。メチルフェニルシリコーン油の動粘度特性は、全体の重合度とフェニル含有量とで決定され、これら２つのファクターのバランスを取ることでコントロールできる。なお、基本的には重合度が大きくなれば高粘度のオイルとなり、またフェニル含有量が大きくなれば、この場合も同様に高粘度のオイルとなる。逆にこれら夫々の値が小さくなれば低粘度のオイルとなる。
【００１８】
次に、試験で得られた作動油の損傷状況について図２を用いて詳述する。図２は作動油として試料１を封入したラッシュアジャスタ１００を高温１２０℃下で６０００万回作動させる試験を行った後の油の様子を示している。試料１はフェニル含有量が２０モル％のメチルフェニルシリコーン油であり、このメチルフェニルシリコーン油は上記試験の結果、図２に示すように固化した。
【００１９】
ここで、シリコーン油は一般的に１５０℃以下の場合には空気中にあっても酸化による影響がほとんどないといわれている。ところが、１８０℃以上になると酸化が促進され、メチル基の酸化生成物であるホルムアルデヒド、ぎ酸などが発生するとともに粘度が上昇し、長時間の加熱ではゲル化に至る。これに関連し、参考として空気中での一般的なシリコーン油の粘度変化を図３に示す。この点、先の試験では試料１が空気と接触したため高粘度化して、やがて図２に示すように固化したものと考えられる。これは、リザーバキャップ７の気密性などに起因して外部の空気が試料１と接触したものと考えられる。
【００２０】
これに対してフェニル含有量が５モル％のメチルフェニルシリコーン油で、同様の試験を行ったところ、図２に示すような固化は見られなかった。これは、フェニル含有量の大小で高温度下での摺動部の発熱状態に差があり、フェニル含有量が５モル％のメチルフェニルシリコーン油のほうがよい結果を生んだと考えられる。次にこの点に関し、以下のように検証した。
【００２１】
図４は、常温で同じ動粘度（２５℃で２２５ｃｓｔ）になるようにしてフェニル含有量を変化させたメチルフェニルシリコーン油夫々について、温度変化に対する動粘度の変化の様子を調べた結果を示す図である。図４から、フェニル含有量が大きくなるにしたがって、高温側で動粘度が低下する傾向にあることがわかる。逆に低温側ではフェニル含有量が大きくなるにしたがって、高粘度化することがわかる。
ここで、先の試験ではフェニル含有量が２０モル％の試料１で固化が発生したが、図４から１２０℃のときにフェニル含有量が５モル％である場合と、２０モル％である場合との動粘度を比較すると、２０モル％である場合のほうが５モル％である場合よりも動粘度がおよそ２５ｃｓｔ程度低いことがわかる。
【００２２】
すなわち、フェニル含有量５モル％のメチルフェニルシリコーン油よりも、１２０℃における動粘度が低い試料１を使用したほうが摺動部の潤滑状態が悪くなり、また発熱も大きくなることから固化したものと考えられる。なお、実際に摺動部においてメチルフェニルシリコーン油がさらされる温度は、雰囲気温度１２０℃よりも高くなることが想定されることから、この温度で考えると粘度差はさらに大きいことになる。
【００２３】
次に、密閉下で長時間放置した場合のメチルフェニルシリコーン油の粘度変化について図５を用いて詳述する。図５ではこの粘度変化を滴下時間変化率で表しており、さらに図５ではこの粘度変化をフェニル含有量が異なる２種類のメチルフェニルシリコーン油（試料Ｂと試料Ｃ）について２４０℃及び３００℃で確認した。なお、比較のためにフェニル含有量が０（ゼロ）モル％のもの（試料Ａ）についても同様に粘度変化を確認した。
ここで、縦軸の滴下時間変化率は次のようにして定義されている。すなわち、まず試験前に一定体積の試料を容器（例えば注射器）に入れ、一定温度で一定時間放置した後に自重で滴下させ、この滴下のインターバルを滴下時間として計測する。続いて試験として温度を変えた上で試料の滴下時間を同様に計測し、この結果得られた試験前後の滴下時間の変化率を滴下時間変化率と定義している。
【００２４】
図５から、２４０℃の雰囲気下で２４０時間放置した場合と、３６０時間放置した場合とを比較すると、フェニル含有量が０モル％の試料Ａでは、３６０時間放置した場合に滴下時間変化率が１６．９％から２０．４％へと動粘度が低くなる側に変化したが、フェニル含有量が５モル％の試料Ｂでは、滴下時間変化率が１０．７％から７．７％へと動粘度が高くなる側に変化した。またフェニル含有量が３０モル％の試料Ｃでは、滴下時間変化率が１８．５％から１９．０％へと変化し、試料Ａと同等の滴下時間変化率を示した。
【００２５】
さらに３００℃で２４０時間放置した場合と確認すると、試料Ａや試料Ｃでは２４０℃の場合の滴下時間変化率を上回る値を示したが、試料Ｂでは２４０℃の場合の滴下時間変化率と同等の小さい値を示した。これらの結果から、フェニル含有量５モル％の試料Ｂのほうが、フェニル含有量３０モル％の試料Ｃよりも粘度変化が少ないことがわかる。
また、一般的にシリコーン油は耐熱性があると言われているものの、高温密封下の条件に置かれたジメチルシリコーン油（試料Ａ）では、大幅な粘度低下が起こることもわかる。
【００２６】
なお、図２では固化という動粘度が大きくなる変化が発生したのに対して、図５では全体的に粘度が小さくなる変化が発生しているが、この違いはシリコーン油が空気中で加熱されたか、密閉下（酸素が少ない条件）で加熱されたかの差である。ここで、密閉下で高温加熱した場合、シリコーン油では主鎖の切断、解重合が起こり、またＤ４など環状シロキサンの低分子成分が生成されるため、動粘度が低粘度化すると考えられている。すなわち、密閉下で高温加熱した場合には、分子鎖（重合度）が短くなることによる粘度減少と、環状シロキサン成分がシリコーン油に含まれることによる粘度減少とが発生すると考えられている。
実際、酸素の存在しない真空中や不活性ガス中では、シリコーン油の粘度は２００℃まではほとんど変化しないが、さらに高温になると粘度低下を示す。これは、シリコーン油の主鎖であるポリシロキ酸の切断、再配列（解重合）が起こり、環状シロキサンなどの低分子成分が生成されるためである。これに関連し、参考として密閉下でのシリコーン油の粘度変化を図６に示す。
【００２７】
一方、メチルフェニルシリコーン油はジメチルシリコーン油と比較して耐熱性に優れており、フェニル基が多いほどその傾向は一般に顕著である。しかしながら、同条件下に置かれたフェニル含有量５モル％と３０モル％のメチルフェニルシリコーン油（例えば試料Ｂと試料Ｃ）を比較した場合、密閉された系では生成された環状シロキサンが留まることから、図５の試験結果に示すように試料Ｃのほうが試料Ｂよりも粘度減少が大きくなったと考えられる。
【００２８】
この点、さらに次に示す方法で実証を試みた。図７は環状シロキサンを常温下でフェニル含有量５モル％の試料Ｂと、フェニル含有量３０モル％の試料Ｃとに夫々５％加えた場合の動粘度変化率を示す図である。図７から試料Ｃは試料Ｂよりも３倍以上高い動粘度変化率を示した。このことからも、環状シロキサンが生成された結果、図５に示す試験結果で試料Ｃのほうが試料Ｂよりも粘度変化が大きくなったと考えられる。
【００２９】
次にラッシュアジャスタ１００に要求されるリフトロスについて図８を用いて詳述する。図８に示すように、リフトロス要求値は最大側と最小側とに夫々存在する。最大側のリフトロス要求値は、高温時にリフトロス増加に伴い発生するタペット音を許容範囲内に収めることができる値に決定される。一方最小側のリフトロス要求値は、エンジン冷間始動時にプランジャ２が少なくとも吸排気弁が膨張する分は縮む必要があることから、この縮み量により決定される。これに対して、ラッシュアジャスタ１００はボディ１とプランジャ２の間のクリアランスＬと、封入する油の動粘度特性とを要件として、最大リフトロス要求値及び最小リフトロス要求値を満足する必要がある。
【００３０】
図８では、ボディ１とプランジャ２の間の設定クリアランスに対する要求動粘度特性が示されている。また図８は、新品時の設定クリアランスに作動による磨耗が生じた場合には、要求粘度が高い側にシフトすることも併せて示している。
ここで、耐熱性向上のためにフェニル基を増大させると、図４に示したようにフェニル含有量が増えるほど高温側の粘度は下がる傾向にあり、低温側の粘度は上がる傾向にある。これに対して、図８に示す最大リフトロス要求値及び最小リフトロス要求値を満たすメチルフェニルシリコーン油は、極低温では上限粘度を上回らず、高温側では下限粘度を下回らないようにするといった観点から以下のように定めた。
【００３１】
ここで、図４は２５℃で２２５ｃｓｔの動粘度になるようにしてフェニル含有量を変えた場合の温度変化に対する粘度変化を示しているが、メチルフェニルシリコーン油に要求される粘度は、温度変化に対して粘度変化が少ないことと、さらには通常のエンジンオイルよりも高めの粘度とすること（すなわち、例えばボディ１とプランジャ２との間の設定クリアランスがより小さく設定され、高温雰囲気下での摺動部の発熱がより顕著になる過酷な条件下でも機能を確保できるようにすること）であり、これによってよりリフトロスの小さなエンジンを提供することにある。
したがって高温側１３０℃では動粘度が、通常のエンジンオイルの動粘度よりも高い２０ｃｓｔ程度以上であることが好ましい。また極低温側−３５℃での動粘度は、エンジン始動時の必要縮み量を考慮すると２０００ｃｓｔ程度以下であることが好ましい。これに対して図４からこれら２つの条件を満たす動粘度特性を有するメチルフェニルシリコーン油は、フェニル含有量が１２モル％以下のメチルフェニルシリコーン油となる。すなわち、このようにして機能上必要となる動粘度特性を有するメチルフェニルシリコーン油を具体的に特定できる。
【００３２】
次にメチルフェニルシリコーン油の低温特性について図９を用いて詳述する。図９ではメチルフェニルシリコーン油の低温特性が流動点によって示されており、この流動点はフェニル含有量によって変化する。シリコーン油の流動性がよいことは一般に知られるところであるが、メチルフェニルシリコーン油の場合、図９に示すようにフェニル含有量によって流動点を低く設定することができる。したがって流動点も低くするという観点から、フェニル含有量はさらに４モル％以上であることが好ましい。以上により、過酷な条件下で機能を確保できるとともに、エンジン冷間始動時など低温時に必要なリフトロスも確保でき、同時に摺動部の発熱による作動油の損傷や摺動部の磨耗を抑制できるラッシュアジャスタ１００を実現できる。
【００３３】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ラッシュアジャスタ１００の構成を示す図である。
【図２】作動油として試料１を封入したラッシュアジャスタ１００を高温１２０℃下で６０００万回作動させる試験を行った後の油の様子を示す図である。
【図３】空気中での一般的なシリコーン油の粘度変化を示す図である。
【図４】２５℃で２２５ｃｓｔになるようにしてフェニル含有量を変化させたメチルフェニルシリコーン油夫々について、温度変化に対する動粘度の変化の様子を調べた結果を示す図である。
【図５】密閉下で長時間放置した場合のメチルフェニルシリコーン油の粘度変化を示す図である。
【図６】密閉下でのシリコーン油の粘度変化を示す図である。
【図７】環状シロキサンを常温下でフェニル含有量５モル％の試料Ｂと、フェニル含有量３０モル％の試料Ｃとに夫々５％加えた場合の動粘度変化率を示す図である。
【図８】ラッシュアジャスタ１００に要求されるリフトロスをグラフで模式的に示す図である。
【図９】メチルフェニルシリコーン油の低温特性を示す図である。
【図１０】メチルフェニルシリコーン油の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ボディ
２  プランジャ
１０  リザーバ室
１１  高圧室
１００  密封型ラッシュアジャスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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