(57)【要約】【課題】カムの回転によって揺動されるアームとバルブステム間に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、ラッシュアジャスタの軸方向長さのコンパクト化を図り、バルブステムとの接触部の摩耗を抑制することである。【解決手段】カムの回転によって揺動されるアーム１のバルブステム８の上端面と対応する位置に嵌合孔１４を形成する。嵌合孔１４内に組込まれたラッシュアジャスタ２０をナット部材２１と、そのナット部材２１にねじ係合されたアジャストスクリュ２２と、そのアジャストスクリュ２２をバルブステム側に押圧する弾性体２３と、ボールジョイント２４とで形成して、ラッシュアジャスタ２０の軸方向長さのコンパクト化を図る。また、ボールジョイント２４の下端面をバルブステム８の上端面に面接触させて、接触部の摩耗を抑制する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムの回転によって揺動されるアームの揺動側端部に嵌合孔を設け、その嵌合孔内に組込まれたラッシュアジャスタを介してバルブステムを押し下げるようにしたアーム式動弁装置において、前記ラッシュアジャスタが、前記嵌合孔内に嵌合されたナット部材と、そのナット部材の内周の雌ねじに外周の雄ねじがねじ係合されたアジャストスクリュと、そのアジャストスクリュをバルブステムに向けて付勢する弾性体と、前記ナット部材に上部が回り止めされてアジャストスクリュの下端面を支持し、下端面がバルブステムの上端面に面接触されたボールジョイントとから成り、前記ナット部材の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじのそれぞれをバルブステムからアジャストスクリュに負荷される軸方向の押し込み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としたことを特徴とするアーム式動弁装置。
【請求項２】
前記ボールジョイントが、ナット部材の下部に設けられた円筒部内に組込まれて回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持された円板状のスペーサと、前記円筒部に外径部が係止されて前記スペーサを抜け止めする球形のホルダと、そのホルダに屈曲自在に保持され、前記バルブステムの上端面に下端面が面接触されたプッシャと、そのプッシャと前記スペーサ間に組込まれたボールとから成り、前記スペーサの下面とプッシャの上面にボールの一部が嵌合される凹入状の球面座を設けた構成から成る請求項１に記載のアーム式動弁装置。
【請求項３】
前記嵌合孔が段付き孔から成り、その嵌合孔内に挿入された段付き円筒状のばね座をナット部材の外周上部に圧入し、そのばね座の上側に設けられた孔あき端板とアジャストスクリュの上端面間にコイルばねから成る弾性体を組込んだ請求項１又は２に記載のアーム式動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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アーム式動弁装置には、揺動自在に支持されたアームの下方にカムシャフトを配置し、そのカムシャフトに設けられたカムによりアームを押し下げてバルブを開放させるようにしたスイングアーム式動弁装置と、アームの上方にカムシャフトを配置し、そのカムシャフトに設けられたカムによりアームの一端部を押し上げ、アームの他端部でバルブを開放させるようにしたロッカアーム式動弁装置とが存在する。
【０００３】
これらのアーム式動弁装置においては、ラッシュアジャスタの組込みによってバルブクリアランスを自動調整することが行なわれている。
【０００４】
アーム式動弁装置に組込まれるラッシュアジャスタには、特許文献１に記載された油圧式ラッシュアジャスタと、特許文献２に記載された機械式ラッシュアジャスタが従来から知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２３１７１１号公報
【特許文献２】
実公平５−２１６０２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載された油圧式ラッシュアジャスタにおいては、作動油としてエンジンオイルを用いるようにしているため、下記のような不都合がある。
記
▲１▼  エンジンオイルはクランクシャフトで攪拌されるため、オイル中に気泡が混入することが多く、その気泡混入のオイルがラッシュアジャスタの圧力室に供給されると、バルブの開放時にラッシュアジャスタは気泡を圧縮することにより、バルブのリフト量が変化することになる。
▲２▼  エンジン運転時の温度変化や圧力変化によってエンジンオイル中の溶存空気量が増大し、エンジン停止後の冷却によりオイル中から空気が分離して圧力室内に溜り、前記と同様にバルブのリフト量が変化する。
▲３▼  エンジン再始動時に油圧が確保されるまでラッシュアジャスタの機能を維持するためのリザーバ室を必要とするため、ラッシュアジャスタが大型化し、重量も重くなる。
▲４▼  ラッシュアジャスタに作動油を導くため、アームに小径の給油通路を加工する必要が生じ、加工が極めて困難である。
【０００７】
一方、機械式のラッシュアジャスタにおいては、油圧式ラッシュアジャスタの上記のような問題点はなく、きわめて有利である。しかしながら、底付き筒形リフタボディの内周に雄ねじ部材をねじ係合させる雌ねじを形成する構成であり、その雌ねじのタップ加工に際してリフタボディの閉塞端部に工具の逃げを設ける必要があるため、リフタボディの軸方向長さが長くなり、ラッシュアジャスタが大型化するという不都合がある。
【０００８】
また、アームの揺動によってバルブステムを押し下げるため、リフタボディの閉塞端における表面を球形にしてバルブステムの上端面に点接触させる必要がある。このため、リフタボディとバルブステムの接触部の面圧が高く、その接触部において摩耗が生じ易いという不都合もある。
【０００９】
この発明の課題は、アームとバルブステム間に機械式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、ラッシュアジャスタの軸方向長さのコンパクト化と軽量化とを図ると共に、バルブステムとの接触部の摩耗を抑制することを技術的課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、カムの回転によって揺動されるアームの揺動側端部に嵌合孔を設け、その嵌合孔内に組込まれたラッシュアジャスタを介してバルブステムを押し下げるようにしたアーム式動弁装置において、前記ラッシュアジャスタが、前記嵌合孔内に嵌合されたナット部材と、そのナット部材の内周の雌ねじに外周の雄ねじがねじ係合されたアジャストスクリュと、そのアジャストスクリュをバルブステムに向けて付勢する弾性体と、前記ナット部材に上部が回り止めされてアジャストスクリュの下端面を支持し、下端面がバルブステムの上端面に面接触されたボールジョイントとから成り、前記ナット部材の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじのそれぞれをバルブステムからアジャストスクリュに負荷される軸方向の押し込み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とした構成を採用したのである。
【００１１】
上記のように、アジャストスクリュとバルブステム間にボールジョイントを組込むことによって、アジャストスクリュとバルブステムの相互間に押し込み力が作用すると、ボールジョイントの下端面はバルブステムの上端面に面接触する状態を保って滑り、その滑りによって上記押し込み力のアジャストスクリュに垂直な方向の成分を吸収する。
【００１２】
このため、アジャストスクリュとバルブステムの相互間には軸方向荷重のみが負荷されることになり、アジャストスクリュおよびバルブステムを軸方向にスムーズに移動させることができ、ラッシュアジャスタを確実に動作させることができる。
【００１３】
また、ボールジョイントの下端面とバルブステムの上端面を面接触させることにより、接触部の面圧は小さく、接触部の摩耗を抑制することができる。
【００１４】
また、ラッシュアジャスタは、嵌合孔内に嵌合したナット部材にアジャストスクリュをねじ係合させた構成であるため、嵌合孔の内周に雌ねじを形成してアジャストスクリュをねじ係合させる場合に比較して軸方向長さのコンパクト化と軽量化を図ることができる。
【００１５】
この発明に係るアーム式動弁装置において、ボールジョイントとして、ナット部材の下部に設けられた円筒部内に組込まれて回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持された円板状のスペーサと、前記円筒部に外径部が係止されて前記スペーサを抜け止めする球形のホルダと、そのホルダに屈曲自在に保持され、前記バルブステムの上端面に下端面が面接触されたプッシャと、そのプッシャと前記スペーサ間に組込まれたボールとから成り、前記スペーサの下面とプッシャの上面にボールの一部が嵌合される凹入状の球面座を設けた構成を採用することができる。
【００１６】
上記の構成から成るボールジョイントにおいて、ボールとして人手が容易であって精度が高い玉軸受用のボールを採用することにより、コストの低減を図ることができる。
【００１７】
ここで、アームに形成された嵌合孔を段付き孔とし、その嵌合孔内に挿入された段付き円筒状のばね座をナット部材の外周上部に圧入し、そのばね座の上側に設けられた孔あき端板とアジャストスクリュの上端面間にコイルばねから成る弾性体を組込むことによって、アジャストスクリュ上に軸方向長さの長いコイルばね組込み用スペースを確保することができる。このため、ばね定数の大きい長さの長いコイルばねを組込むことができると共に、ばね座はプレス成形によって簡単に形成することができるので、アジャストスクリュの上端面にばね収容孔を穿設する場合に比較してコストの低減を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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、２つのバルブを同時に開閉させるようにしたスイングアーム式動弁装置を示す。スイングアーム１は図２に示すアーム支持軸２を中心にして揺動自在に支持されている。スイングアーム１の揺動側端部には切欠部３が形成され、その切欠部３の両側壁によって両端部が支持されたローラピン４を中心にしてローラ５が回転自在に支持されている。
【００１９】
図１および図３に示すように、スイングアーム１の揺動側端部の上方にはカムシャフト６が配置され、そのカムシャフト６に設けられたカム７の回転によりローラ５が押し下げられると、スイングアーム１が下向きに揺動し、その揺動時に、２本のバルブステム８が同時に押し下げられてバルブ９を開放させるようになっている。
【００２０】
ここで、２本のバルブステム８のそれぞれはシリンダヘッド１０に設けられたガイド孔１１内にスライド自在に挿入されている。バルブステム８は上端部にスプリングリテナ１２を有し、そのスプリングリテナ１２に付与されるバルブスプリング１３の弾力によってバルブステム８はバルブ９が閉鎖する方向に付勢されている。
【００２１】
図２および図４に示すように、スイングアーム１には、各バルブステム８の上端と対応する位置に嵌合孔１４が設けられている。嵌合孔１４は段付き孔から成り、その嵌合孔１４内にラッシュアジャスタ２０が組込まれている。
【００２２】
ラッシュアジャスタ２０は、嵌合孔１４内に嵌合されたナット部材２１と、そのナット部材２１にねじ係合されたアジャストスクリュ２２と、そのアジャストスクリュ２２をバルブステム８側に向けて押圧する弾性体２３と、前記アジャストスクリュ２２の下端面とバルブステム８の上端面間に組込まれたボールジョイント２４とを有している。
【００２３】
ナット部材２１は塑性加工により形成され、その内周に形成された雌ねじ２５にアジャストスクリュ２２の外周に設けられた雄ねじ２６がねじ係合されている。
【００２４】
ナット部材２１の雌ねじ２５とアジャストスクリュ２２の雄ねじ２６は、バルブステム８からアジャストスクリュ２２に負荷される軸方向の押し込み荷重を受ける圧力側フランク２７のフランク角が遊び側フランク２８のフランク角より大きい鋸歯状とされ、その鋸歯状ねじに弾性体２３の押圧によってアジャストスクリュ２２が回転しつつ軸方向に移動するリード角が設けられている。
【００２５】
ナット部材２１の外周上部にはばね座２９が圧入され、そのばね座２９の上側に設けられた孔あき端板とアジャストスクリュ２２の上端面間にコイルばねから成る前記弾性体２３が組込まれている。その弾性体２３の組込みスペースを確保するため、ばね座２９は嵌合孔１４の小径孔部１４ａに挿入される小径筒部３０が設けられた段付き円筒状とされている。
【００２６】
図４および図５に示すように、ナット部材２１の下部には円筒部３１が一体に設けられ、その円筒部３１の対向位置に下端面から軸方向に延びる切欠部３２が形成されている。
【００２７】
ボールジョイント２４は、スペーサ３３と、ホルダ３４と、プッシャ３５およびボール３６から成る。
【００２８】
スペーサ３３はナット部材２１の円筒部３１内に組込まれてアジャストスクリュ２２の下端面を支持している。このスペーサ３３は円板状をなし、その外周対向位置には突片３７が設けられ、各突片３７が円筒部３１に形成された前記切欠部３２内にスライド自在に挿入されている。
【００２９】
スペーサ３３は突片３７と切欠部３２の係合によって回り止めされ、かつ軸方向に移動可能とされている。また、スペーサ３３の下端面にはボール３６の一部が嵌合される凹入状の球面座３８が設けられている。
【００３０】
ホルダ３４は上下端が開口する球形とされ、その上側の大径開口端には外向きにフランジ３９が設けられている。フランジ３９には複数のスリット４０が放射状に形成されている。
【００３１】
ホルダ３４は、円筒部３１の内周に形成された環状溝４１に対するフランジ３９の嵌合によってナット部材２１に取付けられ、そのホルダ３４によってスペーサ３３が抜け止めされている。
【００３２】
プッシャ３５は、ホルダ３４の球形内面４２に接触案内される球形外面４３を外周上部に有し、上記球形内面４２によりプッシャ３５が保持されて脱落の防止とされ、平坦な下端面がバルブステム８の上端面に接触する状態に保持されている。
【００３３】
また、プッシャ３５の上端面には凹入状の球面座４４が設けられ、その球面座４４とスペーサ３３の下面の球面座３８間にボール３６が組込まれている。
【００３４】
実施の形態で示すアーム式動弁装置は上記の構造から成り、カムシャフト６が回転し、カム７の突出部７ａによってローラ５が押し下げられると、スイングアーム１が下方向に揺動し、ラッシュアジャスタ２０を介して２本のバルブステム８が同時に押し下げられ、バルブ９が開放する。
【００３５】
カム７が回転してベース円７ｂがローラ５に接触すると、バルブスプリング１３の弾性力によりバルブステム８が上昇し、バルブ９が閉鎖する。
【００３６】
上記のようなバルブ９の開閉において、図４に示すボールジョイント２４には斜め方向の押し込み力が付与される。このとき、スペーサ３３とプッシャ３５はボール３６に案内されて相対的に傾き、プッシャ３５はその下端面がバルブステム８の上端面に案内されてバルブステム８の半径方向に移動する。
【００３７】
このため、ボールジョイント２４に負荷される斜め方向の押し込み力のアジャストスクリュ２２に垂直な方向の成分はプッシャ３５の半径方向の移動により吸収される。
【００３８】
したがって、バルブ９の開放時、バルブステム８には軸方向荷重のみが作用することになり、バルブステム８は軸方向にスムーズに移動すると共に、バルブ９の閉鎖時にはアジャストスクリュ２２に軸方向荷重が作用し、その軸方向荷重は互に衝合する圧力側フランク２７で支持されることになる。
【００３９】
内燃機関の温度上昇に伴うシリンダヘッド１０等の熱膨張によってバルブステム８の上端面とアジャストスクリュ２２の下端面間にバルブクリアランスが生じようとすると、弾性体２３の押圧によりアジャストスクリュ２２が遊び側フランク２８に沿って回転しつつ軸方向に移動して上記バルブクリアランスを吸収する。
【００４０】
反対に、バルブ９が接触するバルブシートの摩耗等によりバルブステム８の上端面とカムシャフト６間の距離が縮まると、アジャストスクリュ２２はバルブステム８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後退し、その後退によってカム７のベース円７ｂがローラ５と接触するバルブ閉鎖時に、バルブ９はバルブシートに密着する状態とされ、圧縮漏れが生じるのを防止する。
【００４１】
ここで、バルブステム８からボールジョイント２４を介してアジャストスクリュ２２に押し込み力が負荷されるとき、プッシャ３５はバルブステム８の上端面に面接触する状態で半径方向に移動するため、アジャストスクリュ２２には前記と同様に軸方向荷重のみが作用することになり、そのため、アジャストスクリュ２２はスムーズに回転して軸方向に移動し、確実に動作する。
【００４２】
実施の形態では、スイングアーム式の動弁装置を例にとって説明したが、アーム式動弁装置はこれに限定されない。例えば、ロッカアーム式動弁装置であってもよい。ロッカアーム式動弁装置の場合は、ロッカアームのステム押圧側の端部に嵌合孔を設け、その嵌合孔内にラッシュアジャスタを組込むようにする。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、アジャストスクリュとバルブステム間にボールジョイントを組込んだことにより、バルブステムおよびアジャストスクリュに軸方向荷重のみを負荷させることができ、アームの揺動によるバルブの開閉時にバルブステムを軸方向にスムーズに移動させることができると共に、アジャストスクリュもスムーズに回転させつつ軸方向に移動させることができるのでラッシュアジャスタを確実に動作させることができる。
【００４４】
また、ボールジョイントとバルブステムの接触が面接触であるため、接触部の面圧も小さく、上記接触部の摩耗を抑制することができる。
【００４５】
さらに、ラッシュアジャスタが嵌合孔にナット部材を嵌合し、そのナット部材にねじ係合したアジャストスクリュとバルブステム間にボールジョイントを組込んだ部品点数の少ない簡単な構成であるため、ラッシュアジャスタの軸方向長さのコンパクト化と軽量化を図り、コストの低減を図ることができる。
【００４６】
また、嵌合孔を段付き孔とし、その嵌合孔内に挿入される段付き円筒状のばね座をナット部材に圧入したことによって、そのばね座の上側の孔あき端板とアジャストスクリュの上端面間に軸方向長さの長いばね収納空間を確保することができる。このため、アジャストスクリュを押圧する弾性体として軸方向長さの長いばね定数の大きいコイルばねを採用することができると共に、アジャストスクリュの上端面にばね収納用の孔を形成してばね収納空間を確保する場合に比較して、加工コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】図１に示すスイングアームの縦断側面図
【図３】図１に示すスイングアームのカムとローラの接触部での縦断側面図
【図４】図２に示すラッシュアジャスタの組込み部の拡大断面図
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図
【符号の説明】
１  スイングアーム（アーム）
７  カム
８  バルブステム
１４  嵌合孔
２０  ラッシュアジャスタ
２１  ナット部材
２２  アジャストスクリュ
２３  弾性体
２４  ボールジョイント
２５  雌ねじ
２６  雄ねじ
２７  圧力側フランク
２８  遊び側フランク
２９  ばね座
３１  円筒部
３３  スペーサ
３４  ホルダ
３５  プッシャ
３６  ボール
３８  球面座
４４  球面座
【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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