(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開放端となり他端が閉塞した筒形本体と、
前記筒形本体に摺動可能に内接したプランジャと、
前記プランジャの外周面に形成され前記筒形本体に内接する筒状摺動部と、
前記開放端方向に延出するように前記筒状摺動部の内側に突設されたステム部と、
前記ステム部の前記開放端方向の頂部に冠着され、且つ、カムの回転に伴う押圧力が作用するキャップと、
前記筒形本体と前記キャップとを接合して前記開放端を覆うダイヤフラムと、
を備え、
プランジャと筒形本体の他端との間に高圧室を形成するとともに筒形本体の開放端側にはリザーバ室が設けられ、
前記ステム部には前記高圧室及びリザーバ室に連通する連通路が設けられ、
前記高圧室と前記連通路の間には連通路から高圧室へのみ油の流通を許容するチェックバルブ手段を設け、
前記ステム部は前記筒状摺動部の内側において該筒状摺動部と軸方向にオーバーラップして配置され、且つ、前記キャップに作用した押圧力が前記プランジャに直接作用せずに該ステム部を介してプランジャへと作用するように、該ステム部は前記閉塞した他端側において該筒状摺動部の内側に形成されたフランジ部を介してプランジャと接続されていることを特徴とする油圧ラッシュアジャスタ。
【請求項２】
前記ステム部は前記プランジャと別体に形成され、これらのステム部とプランジャは接合手段により一体化されている請求項１に記載の油圧ラッシュアジャスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラッシュアジャスタに関し、例えば内燃機関の動弁機構等における隙間調整機構として使用可能なコンパクトで軽量な油圧式のラッシュアジャスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の動弁機構における隙間調整機構等としてラッシュアジャスタが用いられるが、これは次のようなものである。
【０００３】
例えば内燃機関のシリンダヘッドが燃焼室での燃焼により高温となり、その熱が動弁機構に伝達されて動弁機構も高温となる。するとシリンダヘッド及び動弁機構の熱容量の相違等に基づき、両者間には熱膨張差が生じ動弁機構の作動が不安定になるので、これを防ぐために所定のタペットクリアランスを設ける必要がある。ラッシュアジャスタは、動弁機構の作動中に変位する一対の部材間に介在して、これらの間隔の変化に追随して間隙の発生を防止するものであり、上記の熱膨張差による部材の伸びの変化を吸収して、動弁機構の作動音及び作動時の摩耗を減少させるものである。
【０００４】
また近年、電磁力を利用して吸気弁及び排気弁を開閉駆動する電磁駆動式の動弁機構の開発が進められている。このような電磁駆動式動弁機構としては、例えば特開平７−３３２０４４号に開示されているものがあり、これは磁性体からなり吸気排気弁に連動して進退動作するアーマチャと、励磁電流が印加されたときに前記アーマチャを閉弁方向へ吸引する閉弁用電磁石と、励磁電流が印加されたときに前記アーマチャを開弁方向へ吸引する開弁用電磁石とを備えている。
【０００５】
このような電磁駆動弁でも熱膨張差が発生し、または摩耗によって弁体が弁座に完全に着座せず、弁体と弁座の間に間隙を生じることがある。よってアーマチャと弁体を軸方向に離間して、これらの間にラッシュアジャスタを設ける必要が生じる。このような部材間の伸びや変化を吸収するラッシュアジャスタは、例えば図７に示すような構造であった。
【０００６】
これは上部に別体のプランジャキャップ１０１を取り付けたプランジャ１０２を筒形のボディ１００内に往復動可能に配置し、プランジャ１０２とボデイ１００とによりリザーバ室１０３を形成し、またプランジャ１０２とボデイ１００は、チェックバルブ１０４を介して連通路１０５によって連通した高圧室１０６を形成している。高圧室１０６にはリテーナ１０７及びスプリング１０８が設けられ、スプリング１０８はプランジャ１０２をリザーバ室１０３方向に付勢し、チェックバルブ１０４はチェックボール１０９及びチェックボールスプリング１１０を備えている。このチェックバルブ１０４は、高圧室１０６がリザーバ室１０３に対して低圧になった場合のみ開く。
【０００７】
一方、動弁機構における弁体の開弁時に、プランジャキャップ１０１が加圧されてプランジャ１０２をボディ１００内に押し込む力が作用すると、高圧室１０６内の油が加圧され、高圧室１０６内の油圧がリザーバ室１０３の油圧に対して高圧になり、かつ連通路１０５がチェックバルブ１０４により閉じられる。すると高圧室１０６とリザーバ室１０３との間の油の授受は禁止されるので、プランジャ１０２の押圧力は高圧室１０６を介してボディ１００に伝達されラッシュアジャスタ１２０は実質的に剛体となる。さらに高圧室１０６の油が加圧されると、プランジャ１０２とボディ１００との摺動面１１１を介して高圧室１０６から油が徐々に漏出し、ラッシュアジャスタ１２０は油の漏出分に相当する量だけ収縮する。
【０００８】
弁体が閉弁する過程ではラッシュアジャスタ１２０が伸長して間隙変化を吸収することになるが、前記のラッシュアジャスタ１２０の収縮分は、弁体が開く際のリフト量の減少となりリフトロスとして認識される。前記の電磁駆動弁ではこのリフトロスが必要以上に大きくなると、弁体と弁座の衝突とアーマチャと電磁石の衝突との間の時間差が拡大し、アーマチャの電磁石への衝突音が大きくなる。したがってできるだけ収縮量の小さいラッシュアジャスタの提供が望まれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
かかる状況では、一般的にもプランジャ１０２及びプランジャキャップ１０１は高圧室１０６内に充填された油を圧縮する押圧力に耐える剛性が要求され、かつプランジャ１０２には、ボディ１００との摺動面１１１の僅かな間隙からの油の漏出量を調整してラッシュアジャスタ１２０の収縮量を適正なものとする機能が要求される。
【００１０】
さらに上記の電磁駆動弁における使用のために、ラッシュアジャスタ１２０の収縮量を少なくして油が漏出する摺動面１１１の間隙を小さくすると（例えば数ミクロン）、この間隙を保持しながらプランジャ１０２に作用する押圧力に耐え得るような設計をすることは容易ではない。
【００１１】
これらの機能を満足するためプランジャ１０２を肉厚にして剛性を高めようとすれば、ラッシュアジャスタ１２０全体の重量の増大や大型化を招き、また高速作動を阻害することになりかねない。
【００１２】
本発明はかかる事情に鑑みてされたものであり、小型かつ軽量で作動性に優れた構造の油圧ラッシュアジャスタを提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題の達成のため本発明は次のような構成とした。すなわち、一端が開放端となり他端が閉塞した筒形本体と、前記筒形本体に摺動可能に内接したプランジャと、前記プランジャの外周面に形成され前記筒形本体に内接する筒状摺動部と、前記開放端方向に延出するように前記筒状摺動部の内側に突設されたステム部と、前記ステム部の前記開放端方向の頂部に冠着されたキャップと、前記筒形本体と前記キャップとを接合して前記開放端を覆うダイヤフラムと、を備え、プランジャと筒形本体の他端との間に高圧室を形成するとともに筒形本体の開放端側にはリザーバ室が設けられ、前記ステム部には前記高圧室及びリザーバ室に連通する連通路が設けられ、前記高圧室と前記連通路の間には連通路から高圧室へのみ油の流通を許容するチェックバルブ手段を設けたことを特徴とする。このラッシュアジャスタは外部から油を供給することなく伸縮を繰り返すことができる、いわゆる密封型のものである。
【００１４】
前記ステム部は前記プランジャと別体に形成して、このステム部とプランジャは接合手段により一体化するようにしてもよい。接合手段としては、例えばかしめ加工や溶接が用いられる。
【００１５】
前記筒形本体または筒状摺動部は、それらの断面が円形ものには限定されず、楕円や多角形であってもよい。
本発明のラッシュアジャスタは、チェックバルブスプリングの付勢力を越えてプランジャを筒形本体内に押し込む力が作用すると、高圧室内の油が加圧され、高圧室内の圧力がリザーバ室の圧力に比べて高圧となり、かつ連通路がチェックバルブにより閉じられる。すると高圧室とリザーバ室との間の油の授受は禁止されるので、プランジャの押圧力は高圧室を介して筒形本体に伝達されラッシュアジャスタは実質的に剛体となる。さらに高圧室の油が加圧されると、プランジャと筒形本体との間の摺動面を介して高圧室から油が徐々にリザーバ室に漏出し、ラッシュアジャスタは油の漏出分に相当する量だけ収縮する。
【００１６】
押圧力が作用しなくなればプランジャが反対方向に変位し、チェックバルブが開いて油がリザーバ室から高圧室に流入し、ラッシュアジャスタが伸長する。
本発明の油圧ラッシュアジャスタによれば、高圧室からの油の漏出量は筒状摺動部と筒形本体との間の間隙で調整するが、このときプランジャに加わる押圧力をステム部で受けることができるため、筒状摺動部を肉薄にすることが可能となる。そのためラッシュアジャスタ全体の収縮量をより小さくする等、要求される性能を満たすための設計の自由度が拡大する。
【００１７】
また従来のようにプランジャキャップと筒状摺動部をそれぞれ別体に形成せずに、筒状摺動部とキャップが取り付けられるステム部を一体とし、筒状摺動部の内側において、ステム部を軸方向にオーバーラップさせて配置することで、全高を低くして小型化及び軽量化されたラッシュアジャスタが提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のラッシュアジャスタについて図面を参照して説明する。図１は本発明のラッシュアジャスタの内部構造を示す断面図、図２はプランジャが押圧され全体が収縮した状態を示す断面図である。ラッシュアジャスタ１内には油が充填され、図面において上方が開放端となり、下端が閉塞している筒形本体２内に往復動可能にプランジャ３が配されている。このプランジャ３の中央部にはステム部７が突設され、このステム部７の上端と筒形本体２の間には、これらを互いに接合して開放端を覆うダイヤフラム８が配設されている。このダイヤフラム８とプランジャ３によりリザーバ室９が画定されている。またプランジャ下面３ｃとスプリング保持部２ａの底面２ｃの間には、高圧室４が形成される。
【００１９】
前記ステム部７の軸方向に配されリザーバ室９に連通する中空路７ａと、前記高圧室４との間にはチェックバルブ手段１０が設けられている。
次にラッシュアジャスタの各構成部分を詳細に説明する。
【００２０】
ラッシュアジャスタ１の筒形本体２は一端（図面では下端）が閉じた円筒状であり、その下端部に形成されたスプリング保持部２ａと、その上方にスプリング保持部２ａよりも大径のプランジャ保持部２ｂがそれぞれ形成されている。このプランジャ保持部２ｂには、円筒状のプランジャ３が軸方向に摺動自在に配設されている、このプランジャ３の外周面は筒状摺動部３ａとなり、筒形本体２の内周面である前記プランジャ保持部２ｂに数ミクロンの極く小さな間隙（リーククリアランス）をおいて設けられている。このプランジャ保持部２ｂの上端部の内周面にはプランジャ３のストッパとして機能するリテーナクリップ１１が装着されている。したがってプランジャ３のプランジャ保持部２ａ内における変位は、前記スプリング保持部２ａ及びプランジャ保持部２ｂとの間の段差１２と、前記リテーナクリップ１１により規制される。図１はプランジャ３が最大限に上昇した状態を示し、図２はプランジャ３が最大限に下降した状態を示している。
【００２１】
前記高圧室４には、リテーナ５及びプランジャスプリング６が設けられている。リテーナ５はチェックボールスプリング１０ｂを介してチェックボール１０ａを保持し、かつプランジャスプリング６の上端が外周縁に当設している。
【００２２】
一方、プランジャスプリング６の下端は底面２ｃに当設し、リテーナ５を常時、上方に付勢している。前記チェックボール１０ａ及びチェックボールスプリング１０ｂは、高圧室４がリザーバ室９に比べて低圧になった場合のみ開弁するチェックバルブとして機能する。
【００２３】
前記ステム部７は、円筒状の前記プランジャ３の軸心部において開放端方向に立設されたパイプ状をなし、この実施の形態ではその上端は筒形本体２から突出している。ステム部７の中心には、軸方向に前記高圧室４に連通する連通路７ａを備えており、この連通路７ａの下端側は内径が拡大し、プランジャ３の底面まで連通しており、その底面の開口部７ｂの縁部にはチェックボール１０ａが当設している。また連通路７ａの下端側には軸方向に直交する方向に連通する貫通路１３が、連通路７ａから外周方向に向かって設けられ、そのため連通路７ａはリザーバ室９にも連通している。なお、プランジャ３に貫通路１３を形成するにあたり、その側部から開削加工をする関係上、プランジャ３の側面には捨て孔１９が形成されているが、この捨て孔１９から筒状摺動部３ａに油が授受されることはない。
【００２４】
ステム部７の開放端側の頂部７ｃにはキャップ１４が冠着され、かつ当該部分の連路内にはボール１５が圧入されて連通路７ａが閉塞されている。
また頂部７ｃと筒形本体２の上端部とを連結するように、変形可能なダイヤフラム８が設けられリザーバ室９と外界とを画している。ダイヤフラム８は例えばゴム製とすることができ、リザーバ室９内に封入された油の容積変化に応じて変形可能である。このとき油が外部に漏れないように取り付ける必要があるので、筒形本体２の外側面に設けた溝２ｄ内に嵌合するホルダ１６を設け、このホルダ１６にダイヤフラム８の一端を加硫接着することによりダイヤフラム８を筒形本体２に取り付けている。
【００２５】
他方、キャップ１４の側面から突出した突出片１４ａがダイヤフラム８に一体に加硫成形されており、ダイヤフラム８とキャップ１４が接合されている。
筒形本体２の下端には保持孔１７が形成され、例えば直動型動弁系の場合にはバルブ軸端部がこれに嵌合する。
【００２６】
次に、ラッシュアジャスタ１の動作を説明する。
この実施の形態において、キャップ１４に対しては、図示しないカムの回転に応じて、図１、図２において下向きの力が作用する。また前記保持孔１７には内燃機関のバルブ軸端部が嵌合し、このバルブはバルブスプリングにより閉弁方向、すなわち筒形本体２の方向に付勢されている。
【００２７】
図１は、プランジャ３が最上点にある伸びきった状態を示し、内燃機関に組み付けられる前の状態にある。ラッシュアジャスタが内燃機関に組み付けられる状態では、プランジャ３はプランジャストロークの半分（図１と図２の中間高さ）にあり、この状態からカムシャフトが回転してカムがリフトを始めると開弁方向の力がキャップ１４を押圧し、この押圧力がプランジャ３に作用する。プランジャ３に作用した力がプランジャスプリング６の付勢力を越えると、プランジャ３が下向きに押圧されて高圧室４内の油が加圧される。このため高圧室４の油圧はリザーバ室９の油圧より高圧になり、連通路７ａはチェックボール１０ａにより閉塞される。連通路７ａが閉塞されると、高圧室４とリザーバ室９との間の油の授受が停止される。このためプランジャ３に作用した力は高圧室４を介して筒形本体２に伝達され、プランジャ３はバルブスプリング６の反力を受けながら下向きに変位すると共に、プランジャと筒形本体２との摺動面を介して高圧室４から油が徐々にリザーバ室９内に漏出してプランジャ３は次第に収縮する。
【００２８】
カムが最大リフトを過ぎ、さらに回転を続けるとプランジャ３は今度は上向きに変位するようになる。バルブが全閉位置に到達すると、筒形本体２にバルブスプリング６からの反力が作用しなくなる。バルブが全閉位置に達した後にもキャップ１４がカムのランプ部と摺動しながら比較的緩やかに上向きに変位を持続する。このときプランジャ３は、プランジャスプリング６の付勢力により筒形本体２に対して上向きに摺動しようとし、高圧室４の油圧は低下する。
【００２９】
高圧室４内の圧力がリザーバ室９のそれよりも低圧になると、チェックボール１０ａが連通路７ａの開口部７ｂから離れることで、高圧室４とリザーバ室９が連通し、油はリザーバ室９から高圧室４に戻り、バルブの間隙を０（零）に補正する。
【００３０】
このようにバルブが開弁した状態では、筒形本体２がバルブスプリング６の反力を受けながら変位し、高圧室４から油が少しずつリザーバ室９に漏出し、ラッシュアジャスタ１の全体が収縮する。またバルブが全閉位置に達するとプランジャ３が上向きに摺動することで、ラッシュアジャスタ１は上記の収縮分だけ伸長する。
【００３１】
このようにしてラッシュアジャスタ１は、作動中には常時、一定の伸縮を繰り返し、弁体が閉弁する過程ではラッシュアジャスタ１が伸長するので、シリンダヘッドと動弁機構の間の間隙変化等が吸収される。この伸縮に伴いリザーバ室９内の圧力が変化するが、その変化に伴ってダイヤフラム８が変形し、リザーバ室９内の圧力が調整される。図２はプランジャ３が最下降して、ラッシュアジャスタ１が最下点にある状態を示す。この状態は、内燃機関が通常の運転状態では起こり得ないもので、長時間の内燃機関の停止時に起こり得る状態である。
【００３２】
次にプランジャ３の別の形態について説明する。
図３はステム部７と円筒状のプランジャ３を別体としたものを示す。この例ではプランジャ３の中央部に貫通孔３ｂを設け、この貫通孔３ｂにステム部７を挿入し、ステム部の下端のフランジ部７ｄがプランジャ３の底面に接合するようにして両者が固定されている。なお連通路７ａに連通する水平の貫通路１３の開口部はプランジャ３の内底面に設けた溝部１８に対応するように位置させることで連通路７ａとリザーバ室９の連通を確保する。このような構成とすればプランジャ３とステム部７を別体でなく一体に形成する場合に比べて製造が容易となる。
【００３３】
図４は、同様にステム部７と円筒状のプランジャ３を別体としたものを示す。この例ではプランジャ３の中央部に段部３ｄを形成した貫通孔３ｂを設け、その周縁部にステム部７より僅かに径大なリング状のステム部７の受け部３ｅを形成している。この受け部３ｅには透孔３ｆを設けてこれが貫通路１３と対応する位置にステム部７を設置し、段部３ｄをステム部７の下端に当接するストッパとして受け部３ｅ内に挿入し、両者を、例えばレーザ溶接することでプランジャ３とステム部７を一体にする。
【００３４】
図５は、ステム部７と円筒状のプランジャ３を別体とした別の実施の形態を示す。プランジャ３は下端に段部３ｇが形成された円筒状として容易に形成でき、一方、ステム部７の下端のフランジ部７ｄは前記段部３ｇに嵌合させ、例えばかしめ加工により一体にする。
【００３５】
図６はステム部をプランジャ３の中央部に一体に形成しているが、その高さは筒状摺動部３ａよりも低くなっている。かかる構成ではラッシュアジャスタ全体の高さを大きく低減でき、よりコンパクトで軽量なものが提供できる。
【００３６】
本発明のラッシュアジャスタは、直打方式の動弁系に使用できる他、ローラロッカ式、スイングアーム式等の動弁機構においても使用可能であり、いわゆる従来のプランジャ部とキャップ（プランジャロッド）を別体とすることなく一体にし、しかもこれらを軸方向にオーバーラップさせるように配置したので、ラッシュアジャスタ１の全高を大幅に低減することができ、またキャップに付加される押圧力をステム部７で受け止め、プランジャ部が直接に受けることがないのでこれを薄肉にできるため全体の小型化及び軽量化が図られる。特にプランジャと筒形本体の間のクリアランスを小さくすることができ、収縮量の小さいラッシュアジャスタが提供できるので、電磁駆動弁に適用するのに好適なものとなる。
【００３７】
また直動型の動弁機構ではキャップやプランジャ等の運動部の重量を軽減できるので、内燃機関の高回転域でもカムの動きに容易に追従可能なラッシュアジャスタが得られる。
【００３８】
さらにキャップを従来のようなフランジタイプではなく棒状のものとしたので、ダイヤフラムの形状等が限定的でなくなり、設計の自由度も拡大する。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、小型かつ軽量で作動性に優れたラッシュアジャスタが提供され、ラッシュアジャスタの適用可能範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のラッシュアジャスタの内部構造を示し、プランジャが最大に上昇した状態を示す断面図である。
【図２】本発明のラッシュアジャスタの内部構造を示し、プランジャが最大に下降した状態を示す断面図である。
【図３】ステム部がプランジャと別体である例を示す断面図である。
【図４】ステム部がプランジャと別体である他の例を示す断面図である。
【図５】ステム部がプランジャと別体であるさらに他の例を示す断面図である。
【図６】ステム部の高さがプランジャの外周部よりも低く形成された例を示す断面図である。
【図７】従来のラッシュアジャスタの構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ラッシュアジャスタ
２  筒形本体
３  プランジャ
４  高圧室
５  リテーナ
６  プランジャスプリング
７  ステム部
８  ダイヤフラム
９  リザーバ室
１０  チェックバルブ機構
１１  リテーナクリップ
１２  段差
１３  貫通路
１４  キャップ
１５  ボール
１６  ホルダ
１７  保持孔
【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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