(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のような動弁装置では、ロッカアームの揺動につれて凸部が凹部の表面を摺動するため、双方の摺接面において摩耗が発生するおそれがある。そこで、摩耗の発生を防ぎ、凸部と凹部とを円滑に摺動させるために、摺接面に潤滑油を供給する機構を設けることがある。
【0005】
ここで、凸部を有する構成部品がアジャストスクリューである場合、ロッカアームを軸支するロッカシャフトに第1の給油通路を設けるとともに、タペットおよびロッカアームに、第1の給油通路と連通する第2の給油通路を設け、第1および第2の給油通路から潤滑油を供給することが一般的である。
【0006】
しかし、凸部を有する構成部品が油圧式のラッシュアジャスタである場合、油圧機構を内蔵するラッシュアジャスタに、潤滑油の給油のための通路をさらに設けることは難しい。また、ラッシュアジャスタの調整機能により、タペットクリアランスが常に0となるため、凸部と凹部との隙間に外部から潤滑油を供給することも期待しにくい。このため、凸部と凹部との摺接面の潤滑不足による異常摩耗が生じるおそれがあった。
【0007】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、異常摩耗を回避できる動弁装置の嵌合構造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】
本発明の動弁装置の嵌合構造は、カムの回転に従動して開閉作動されるバルブを備える内燃機関の動弁装置に設けられるものであって、前記カムの運動を前記バルブに伝達する伝達経路を構成する伝達部材に設けられた装着部と、この装着部に摺動自在に装着されるものであって、半球状の凸部を備えるプランジャとを備えるラッシュアジャスタと、前記凸部を首振り自在に支持する半球状の凹部を備える受け部材と、前記凸部と前記凹部との間に介在する中間部材とを備え、前記凹部と前記中間部材、および、前記中間部材と前記凸部とが互いに異なる位置で接触しており、前記中間部材が、中心位置において厚さ方向に貫通する第1の油供給孔と、前記凹部と前記中間部材の接触位置と前記中間部材と前記凸部との接触位置との間に設けられて厚さ方向に貫通する第2の油供給孔とを備えるものである。
【0009】
上記のような構成によれば、凹部や中間部材の開口部から供給された潤滑油は、第1の油供給孔および第2の油供給孔を通って、凹部と中間部材との隙間、および、中間部材と凸部との隙間全体に行き渡る。これにより、凹凸の嵌合部分における異常摩耗を回避できる。
【0010】
前記中間部材が、前記凸部と前記凹部との間に介在する本体と、前記本体と係合または連結される押さえ部と、この押さえ部に連結されて前記伝達部材に係合する係合部とを備える脱落防止部とを備えるものであってもよい。
【0011】
上記のような構成によれば、凸部と凹部との摺動に伴って、中間部材がずれて脱落してしまうことを防止できる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、異常摩耗を回避できる動弁装置の嵌合構造を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の実施形態を、
図1〜
図4を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態の動弁装置の嵌合構造(以下、「嵌合構造」と略記する)は、動弁装置1において、ロッカアーム20とプッシュロッド34との当接部に設けられるものである。
【0015】
動弁装置1は、車両のエンジン2(内燃機関の一種)において、カム30の回転に従動して開閉作動されるバルブ40を備えるものである。この動弁装置1は、カム30と、このカム30の回転がタペット36およびプッシュロッド34を介して伝達されることにより揺動するロッカアーム20と、このロッカアーム20の揺動に従動して開閉作動されるバルブ40とを備えている。タペット36、プッシュロッド34およびロッカアーム20が、カム30の運動をバルブ40に伝達する伝達経路を構成する。
【0016】
エンジン2のシリンダヘッド3には、円筒状に形成されたロッカシャフト10が、軸線を水平に向けた姿勢で取り付けられており、このロッカシャフト10にロッカアーム20(伝達部材に該当)が支持されている。
【0017】
ロッカアーム20は、ロッカシャフト10の軸線方向と交差方向に延びる細長いアーム本体21を備えている。このアーム本体21における長さ方向の中央位置には、シャフト嵌合孔22が貫通形成されている。そして、このシャフト嵌合孔22にロッカシャフト10が挿通されることにより、ロッカアーム20が周方向への変位を許容した状態で軸支される。これにより、ロッカアーム20が、ロッカシャフト10を中心として、その長さ方向の一方の端部と他方の端部とが交互に上下動するように揺動し得るようにされている。
【0018】
ロッカアーム20のアーム本体21における長さ方向の一方の端部(バルブ側端部23)の下方には、バルブブリッジ46が配されており、このバルブブリッジ46を介して2つのバルブ40が接続されている。バルブブリッジ46によって、エンジン2の燃焼のタイミングに合わせて2つのバルブ40を同期的に開閉させることができるようにされている。
【0019】
バルブ40は、円板状の弁部材41と、この弁部材41の上面から上方に延びる丸棒状のバルブステム42とを備えている。弁部材41は、シリンダヘッド3に設けられてシリンダの内部空間と連通する吸気通路4または排気通路5にそれぞれ配され、シリンダと吸気通路4または排気通路5を連通する吸気ポート6または排気ポート7を開閉可能とされている。
【0020】
シリンダヘッド3の内部には、バルブステム42を貫通させる貫通孔8が設けられている。この貫通孔8には、筒状のバルブガイド9が組み込まれている。バルブステム42は、バルブガイド9に対して摺動可能に保持されている。
【0021】
バルブステム42の上端部は、バルブガイド9を貫通してシリンダヘッド3の上方へ突出しており、バルブブリッジ46に下側から当接している。バルブステム42の上端よりもやや下方には、円板状のばね押さえ43が固着されている。一方、シリンダヘッド3の上面において貫通孔8の開口縁部は、ばね受け部44とされており、ばね押さえ43とばね受け部44との間には、バルブスプリング45が圧縮状態で組み込まれている。このバルブスプリング45のばね力によって、バルブ40は、常には上方向に、すなわち弁部材41が吸気ポート6または排気ポート7を閉塞するように付勢されている。
【0022】
一方、アーム本体21における他方の端部(カム側端部24)には、油圧式のラッシュアジャスタ25が設けられている。このラッシュアジャスタ25は、カム側端部24に設けられた有底筒状の装着部26の内部に、プランジャ27を上下移動可能に収容した一般的な構成のものである。プランジャ27は、その下端部がアーム本体21から下方に突出し、ここには、半球状の支承凸部28(凸部に該当)が形成されている。
【0023】
この支承凸部28には、下方からプッシュロッド34(受け部材に該当)が当接している。支承凸部28は、プッシュロッド34の上端面に半球状に凹み形成された支承凹部35(凹部に該当)に対して摺動可能に嵌合されている。
【0024】
プッシュロッド34の下端部には、タペット36を介してカム30が当接されるようになっている。カム30は、略卵型をなしており、円形状をなすカムベース部31と、このカムベース部31から外方へ突出するカムノーズ部32とを備えている。このカム30は、ロッカシャフト10と平行に配されたカムシャフト33に固定されている。カムシャフト33とカム30とは、エンジン2に設けられたクランクシャフト(図示せず)からの出力により一体的に回転するようにされている。
【0025】
上記のように構成された動弁装置1においては、カム30及びカムシャフト33の回転により、プッシュロッド34が上下方向に往復運動し、この往復運動によって、ロッカアーム20が、ロッカシャフト10を支点としてシーソー状に揺動する。この揺動によってバルブブリッジ46が上下に往復動し、この往復動によって、2つのバルブ40が、バルブスプリング45の付勢に抗して開弁方向(下方向)に変位する動作と、バルブスプリング45の付勢にしたがって閉弁方向(上方向)に変位する動作とを交互に繰り返す。このとき、カム30からのロッカアーム20への押圧力の変化に追従してラッシュアジャスタ25のプランジャ27が上下動することにより、バルブブリッジ46とロッカアーム20のバルブ側端部23との隙間(タペットクリアランス)が常に0に保たれる。
【0026】
さて、プランジャ27の支承凸部28とプッシュロッド34の支承凹部35との間には、中間カップ50が介在している。これらの支承凸部28、支承凹部35および中間カップ50が、動弁装置1の嵌合構造を構成する。中間カップ50は、金属板材により、外側面が半球状の凸面51A、内側面が半球状の凹面51Bとされた半球形のカップ状に形成されたカップ本体51を備えている。
【0027】
ここで、上記のように半球状をなす凸部と凹部による嵌合構造では、凹部と凸部とを同一の曲率半径を持つように形成するには高度な加工精度が要求され、現実には困難である。そして、凹部よりも凸部の方が大きい曲率半径を有する場合は、凸部は凹部の開口縁に接触することになる。これに対して、凸部よりも凹部の方が大きい曲率半径を有する場合には、凸部における半球の頂部と凹部の底部とが点接触してしまう。何れの場合においても凹部と凸部との接触が不安定となってしまう。
【0028】
そこで、凹部を中心位置の異なる複数の球面を接合した形状とし、凹部と凸部とが環状に線接触するように設計するという対応策が取られることが多い。本実施形態では、プランジャ27における支承凸部28の凸面28Aがほぼ完全な球面であるのに対し、中間カップ50の凸面51Aおよび凹面51Bは単純な球面ではなく、中心位置の異なる複数の球面を接合した形状をなしている。また、プッシュロッド34における支承凹部35の凹面35Aも単純な球面ではなく、中心位置の異なる複数の球面を接合した形状をなしている。これにより、中間カップ50の凸面51Aは、支承凹部35の凹面35Aに対して、最下部(半球の頂点位置)よりもやや上側(半球の平面に近づく側)の位置で環状に線接触している。また、支承凸部28の凸面28Aも、中間カップ50の凹面51Bに対して、最下部よりもやや上側の位置で環状に線接触している。
【0029】
さらに、支承凹部35の凹面35Aと中間カップ50の凸面51Aとの接触位置、および中間カップ50の凹面51Bと支承凸部28の凸面28Aとの接触位置が、互いに上下方向(半球の平面と交差方向)について異なる位置となるようにされている。すなわち、支承凹部35の凹面35Aと中間カップ50の凸面51Aとは、最下部(半球の頂点位置)よりもやや上側(半球の平面に近づく側)の位置(第1の接触位置L1)で環状に線接触している。そして、中間カップ50の凹面51Bと支承凸部28の凸面28Aとは、第1の接触位置L1よりもさらに上側位置(第2の接触位置L2)で環状に線接触している。
【0030】
そして、第1の接触位置L1、および第2の接触位置L2以外の領域では、支承凹部35の凹面35Aと中間カップ50の凸面51Aとの間、および中間カップ50の凹面51Bと支承凸部28の凸面28Aとの間にクリアランスCが設けられている。以下、支承凹部35と中間カップ50との間のクリアランスCのうち、第1の接触位置L1よりも内側(半球の頂点側)領域を第1クリアランスC1、第1の接触位置L1よりも外側を第2クリアランスC2という。また、以下、中間カップ50と支承凸部28との間のクリアランスCのうち、第2の接触位置L2よりも内側(半球の頂点側)領域を第3クリアランスC3、第2の接触位置L2よりも外側を第4クリアランスC4という。
【0031】
中間カップ50の最下部(半球状の凹面51Bおよび凸面51Aの中心位置)には、板厚方向に貫通する第1の油供給孔52が形成されている。また、中間カップ50において、2つの接触位置L1、L2に挟まれた領域には、板厚方向に貫通する第2の油供給孔53が形成されている。第2の油供給孔53は、周方向(半球の平面に沿う方向)に等間隔に複数(本実施形態では4つ)が設けられている。
【0032】
この中間カップ50は、バルブスプリング45の取り付け荷重によって支承凹部35と支承凸部28との間で中間カップ50が撓まされる力に抗して、支承凹部35と中間カップ50との間、および中間カップ50と支承凸部28との間に設定されているクリアランスCをある程度保持することができ、かつ、割れにくいことが求められる。このため、中間カップ50の材料としては、ある程度の剛性及びばね性のある材料が好ましく、例えば冷間圧延鋼材(SPCC)、ばね鋼鋼材(SUP)が好ましく用いられる。
【0033】
支承凸部28、中間カップ50、および支承凹部35には、例えばロッカアーム20の近傍に設けたシャワーパイプ(図示せず)等を用いて潤滑油が供給される。供給された潤滑油は、支承凹部35および中間カップ50の開口部から、第1クリアランスC1および第3クリアランスC3に進入する。進入した潤滑油は、第2の油供給孔53を通って、第1クリアランスC1から第4クリアランスに入り込み、さらに第1の油供給孔52を通って第3クリアランスC3に入り込む。
【0034】
そして、バルブ40の開閉に伴い、クリアランスCに対する潤滑油の吸入−排出が繰り返される。
【0035】
バルブ開弁時には、カムノーズ部32がプッシュロッド34に当接し、カム30がプッシュロッド34を介してカム側端部24をリフトする。これに伴い、バルブ側端部23が、バルブブリッジ46を介してバルブ40を押し下げる。このとき、支承凹部35−支承凸部28間にかかる荷重が増大し、中間カップ50が撓むことにより、クリアランスCが減少し、潤滑油が外部に排出される。
【0036】
一方、バルブ閉弁時には、カムベース部31がプッシュロッド34に当接しており、カム30がプッシュロッド34を介してロッカアーム20のカム側端部24を下側から押し上げる力、および、バルブ40がバルブブリッジ46を介してロッカアーム20のバルブ側端部23を下側から押圧する力は、基本的に0である。このとき、支承凹部35−支承凸部28間にかかる荷重は小さくなり、中間カップ50が弾性復元することにより、クリアランスCが大きくなり、潤滑油が外部から吸入される。
【0037】
このようにして、支承凹部35と中間カップ50との界面、および中間カップ50と支承凸部28との界面に潤滑油が行き渡る。
【0038】
また、支承凹部35−支承凸部28間の摺動面の相対速度は、中間カップ50が介在することにより、支承凹部35の凹面35Aと中間カップ50の凹面51Bとの相対速度、および中間カップ50の凹面51Bと支承凸部28の凸面28Aとの相対速度に分散される。このため、それぞれの相対速度は中間カップ50が介在しない場合に比べて小さくなる。
【0039】
さらに、支承凹部35と支承凸部28との嵌合部分に大きな荷重が加えられる際には、中間カップ50が撓むことにより支承凹部35の凹面35Aと中間カップ50の凹面51B、および中間カップ50の凹面51Bと支承凸部28の凸面28Aが面接触するようになり、面圧増加を緩和することができる。
これらにより、凹凸の嵌合部分における異常摩耗を回避できる。
【0040】
以上のように本実施形態によれば、動弁装置の嵌合構造は、カム30の回転に従動して開閉作動されるバルブ40を備える内燃機関の動弁装置1に設けられるものであって、カム30の運動をバルブ40に伝達する伝達経路を構成する伝達部材の一つであるロッカアーム20に設けられた装着部26と、この装着部26に摺動自在に装着されるものであって、半球状の支承凸部28を備えるプランジャ27とを備えるラッシュアジャスタ25と、支承凸部28を首振り自在に支持する半球状の支承凹部35を備えるプッシュロッド34と、支承凸部28と支承凹部35との間に介在する中間カップ50とを備えている。支承凹部35と中間カップ50との接触位置(第1の接触位置L1)と中間カップ50と支承凸部28との接触位置(第2の接触位置L2)とは、互いに異なっている。そして、中間カップ50は、中心位置において厚さ方向に貫通する第1の油供給孔52と、第1の接触位置L1と第2の接触位置L2との間に設けられて厚さ方向に貫通する第2の油供給孔53とを備える。
【0041】
上記のような構成によれば、支承凹部35や中間カップ50の開口部から供給された潤滑油は、第1の油供給孔52および第2の油供給孔53を通って、支承凹部35と中間カップ50との隙間、および、中間カップ50と支承凸部28との隙間全体に行き渡る。これにより、凹凸の嵌合部分における異常摩耗を回避できる。
【0042】
<変形例1>
図5には、変形例1の動弁装置における支承凸部28と支承凹部35との嵌合構造を示した。なお、本変形例において、中間カップ60以外の構成は上記実施形態と同様であるから、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【0043】
本変形例の中間カップ60は、カップ本体51と、このカップ本体51と一体に形成された脱落防止部61とを備えている。カップ本体51の構成は、上記実施形態と同様であるから、同一の符号を付して説明を省略する。
【0044】
脱落防止部61は、カップ本体51の開口縁から、プッシュロッド34の上端面に沿って外側へ延設される上板部62と、この上板部62の延設端から、さらにプッシュロッド34の側面に沿って下方へ延設される側板部63とを備えている。
【0045】
上記のような構成によれば、実施形態と同様に、凹凸の嵌合部分における異常摩耗を回避できる。さらに、脱落防止部61が支承凹部35の縁部に引っ掛かることにより、カップ本体51が支承凹部35から脱落することを防止できる。
【0046】
<変形例2>
図6には、変形例2の動弁装置における支承凸部28と支承凹部35との嵌合構造を示した。なお、本変形例において、中間カップ70以外の構成は上記実施形態と同様であるから、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【0047】
本変形例の中間カップ70は、カップ本体51と、このカップ本体51と別体に形成された脱落防止部材71とを備えている。カップ本体51の構成は、上記実施形態と同様であるから、同一の符号を付して説明を省略する。
【0048】
脱落防止部材71は、プッシュロッド34の上面を覆う上板部72と、この上板部72の外周縁からプッシュロッド34の側面に沿って下方へ延設される側板部73とを備えている。上板部72には、支承凹部35の開口部と整合する位置に、支承凸部28を挿通可能な挿通孔74が貫通形成されている。この挿通孔74は、中間カップ50におけるカップ本体51の開口縁の大きさよりも小さく形成されており、上板部72によって、カップ本体51の開口縁を上側から押さえることができるようにされている。
【0049】
上記のような構成によれば、実施形態と同様に、凹凸の嵌合部分における異常摩耗を回避できる。さらに、脱落防止部材71が支承凹部35の縁部に引っ掛かることにより、カップ本体51が支承凹部35から脱落することを防止できる。
【0050】
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、中間カップ50に第1の油供給孔52が1つ、第2の油供給孔53が4つ設けられていたが、第1の油供給孔および第2の油供給孔の数に特に制限はなく、第1の油供給孔が複数設けられていてもよく、第2の油供給孔が3つ以下、あるいは5個以上設けられていても構わない。
【0051】
(2)上記実施形態では、半球状の支承凹部35と、これと嵌合する半球状の支承凸部28とが、プッシュロッド34とラッシュアジャスタ25との当接部に設けられていたが、本発明の動弁装置の嵌合構造は、動弁装置のどの部分に適用されてもよく、例えばタペット36とプッシュロッド34との当接部に適用されていてもよい。
【0052】
(3)上記実施形態の動弁装置では、ロッカアーム20がロッカシャフトによって軸支されるいわゆるシーソー式のものであったが、ロッカアームは、その一方の端部がピボットによって支承されるいわゆるスイングアーム式のものであっても構わない。この場合、本発明の動弁装置の嵌合構造が、ピボットと、このピボットを受ける受け部との当接部に適用されていてもよい。