JP2011185150A - ラッシュアジャスタおよび摺動部のシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シール構造の両端で互いに異なる流体が利用される場合に、双方の流体が混ざることを抑制することができるラッシュアジャスタおよび摺動部のシール構造を提供する。
【解決手段】ラッシュアジャスタ１００は、第１ボディ１とプランジャ２との摺動方向に平行する断面の形状が摺動方向に直交する軸に対して対称形状である第１シール部材５と、第１ボディ１とプランジャ２との摺動方向に平行する断面の形状が摺動方向に直交する軸に対して非対称形状である第２シール部材２０と、を備えることにより、ラッシュアジャスタ１００の封入油が外部へ流出すること、および外部油がラッシュアジャスタ１００の内部へ流入することを適切に抑制することができる。よって、シール構造の両端で互いに異なる流体が利用される場合に、双方の流体が混ざることを抑制することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ラッシュアジャスタおよび摺動部のシール構造に関する。

従来、内燃機関の吸排気弁とロッカーアーム、或いはロッカーアームとシリンダヘッド、さらには吸排気弁とカムシャフト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は具体的には、エンジンオイルを利用する外部給油型ラッシュアジャスタのほか、作動油が密封された密封型ラッシュアジャスタがある。

密封型ラッシュアジャスタとしては、例えば特許文献１で開示されているものがある。特許文献１が開示するラッシュアジャスタは、ボディと、プランジャと、プランジャに装着される第１のシール部材と、ボディから露出しているプランジャの一部をシールすると共にボディの開口端部とプランジャとの間に形成される隙間を覆う第２のシール部材とを備えている。この密封型ラッシュアジャスタでは、第１のシール部材が装着されたプランジャ２がボディに嵌挿され、プランジャが上下に摺動する。プランジャとボディとがそれぞれシール部材を備えており、これにより作動油の外部漏れを防止している。

第１シール部材の摺動接触面の圧力分布とボディ及びプランジャの間の油膜の厚さとの関係は、流体潤滑逆理論によって、下記式（１）、（２）のようになる。

ここで、ｈｏｐは、プランジャの押し工程時の油膜の厚さを示し、ｈｏＭは、プランジャの引き工程時の油膜の厚さを示す。また、｜ｄｐ／ｄｘ｜ｍａｘＰは、プランジャの押し工程時の油圧側の最大接触圧力勾配を示し、｜ｄｐ／ｄｘ｜ｍａｘＭは、プランジャの引き工程時の油圧側の最大接触圧力勾配を示す。Ｕは、プランジャの速度（ｃｍ／ｓ）を示し、μは油の粘度（ｐａ・ｓ）を示す。このように、油膜の厚さｈｏｐ，ｈｏＭは、油の粘度、プランジャの速度、及び最大接触圧力勾配で決定される。

密封型ラッシュアジャスタの速度関係は、伸び上がり速度＞縮み速度であり、プランジャの速度関係は、引き工程の速度＞押し工程の速度である。封入油の粘度＞外部油の粘度となるように封入油及び外部油は決定される。従って、この密封型ラッシュアジャスタでは、プランジャの引き工程時の油膜の厚さ（ｈｏＭ）がプランジャの押し工程時の油膜の厚さ（ｈｏｐ）よりも大きくなる（ｈｏＭ＞ｈｏｐ）。

更に、その他本発明と関連性があると考えられる技術が特許文献２および３に開示されている。

特開２００８−２２３４８９号公報 特開昭６３−２６９７５３号公報 特開２００２−２８５８０８号公報

特許文献１の技術では、上記の流体潤滑逆理論によって油膜の厚さを制御することで、封入油が外部に流出すること及び外部油が内部に流入することを抑制している。しかしながら、内燃機関が高速運転の場合、リフトロス（縮み量）は数１０μｍと僅かであり、第１のシール部材は微少変形しか生じない。このため、上記流体潤滑逆理論におけるプランジャの速度差を利用した油膜の厚さの制御が実行しがたく、封入油が外部に流出するおそれ及び外部油が内部に流入するおそれがある。

上記課題を解決すべく、本願発明者らは鋭意研究を重ねた結果、油の吐き出し側が肉盗みされ且つ断面の形状が非対称形状である第１シール部材及び第２シール部材が、油の吐き出し側が互いに逆向きになるようにボディ及びプランジャの摺動部分に配置されることで、シール構造の両端で互いに異なる流体（即ち、プランジャの外部のオイル及び高圧室に封入されるオイル）が利用される場合に、双方の流体が混ざることを抑制することができる「摺動部のシール構造及びラッシュアジャスタ」に係る発明を見出した（未公開，特願２００９−０９５３５６）。

本発明は、このような知見に鑑みてなされたものであり、シール構造の両端で互いに異なる流体が利用される場合に、双方の流体が混ざることを抑制することができるラッシュアジャスタおよび摺動部のシール構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のラッシュアジャスタは、筒状のボディと、前記ボディに摺動自在に嵌挿され、前記ボディの底部との間に高圧室を形成するプランジャと、前記プランジャに設けられ、前記ボディと摺接し、前記プランジャと前記ボディとの摺動方向に平行する断面の形状が前記摺動方向に直交する軸に対して対称形状である第１シール部材と、前記ボディに設けられ、前記プランジャと摺接し、前記ボディと前記プランジャとの摺動方向に平行する断面の形状が前記摺動方向に直交する軸に対して非対称形状である第２シール部材と、を備えることを特徴とする。
上記の構成により、摺動方向に平行する断面の形状が摺動方向に直交する軸に対して対称形状である第１シール部材によって、ラッシュアジャスタの封入油が外部へ流出するのを抑制することができる。更に、摺動方向に平行する断面の形状が摺動方向に直交する軸に対して非対称形状である第２シール部材によって、外部油がラッシュアジャスタの内部へ流入するのを抑制することができる。よって、シール構造の両端で互いに異なる流体が利用される場合に、双方の流体が混ざることを抑制することができる。

特に、本発明のラッシュアジャスタは、前記第２シール部材が、前記プランジャが前記ボディの高圧室側に摺動する間に前記プランジャとの接触圧力が最大値をとる構成とすることができる。
上記の構成により、プランジャがボディの高圧室側に摺動する間に第２シール部材によって外部油が内部へ流入するのを抑制することができる。よって、シール構造の両端で互いに異なる流体が利用される場合に、双方の流体が混ざることを抑制することができる。

また、本発明のラッシュアジャスタは、前記第１シール部材が、前記第２シール部材よりも高圧室側に設けられ、前記ボディと摺接する突起を有する断面形状であり、前記第２シール部材が、前記第１シール部材よりも大気側に設けられ、前記プランジャと摺接する側の大気側の一部が肉盗みされた断面形状である構成とすることができる。
上記の構成により、第２シール部材よりも高圧室側に設けられ、ボディと摺接する突起を有する断面形状である第１シール部材によって、封入油が外部へ流出するのを抑制することができる。更に、第１シール部材よりも大気側に設けられ、プランジャと摺接する側の大気側の一部が肉盗みされた断面形状である第２シール部材によって、外部油が内部へ流入するのを抑制することができる。よって、シール構造の両端で互いに異なる流体が利用される場合に、双方の流体が混ざることを抑制することができる。

そして、本発明のラッシュアジャスタは、前記第２シール部材が、前記プランジャと摺接する側の高圧室側の一部が高圧室側に向けて連続的に減少する断面形状である構成とすることができる。
上記の構成により、プランジャがボディの大気側に摺動する際のフリクションを低減させることができるために、例えば冷間始動時のプランジャの伸び上がり性能が改善されることから動弁系の騒音を抑制することができる。

更に、本発明の摺動部のシール構造は、対向する第１面および第２面からなる摺動部にて流体を封止する摺動部のシール構造であって、前記第１面に設けられ、前記第２面と摺接し、前記第１面と前記第２面との摺動方向に平行する断面の形状が前記摺動方向に直交する軸に対して対称形状である第１シール手段と、前記第２面に設けられ、前記第１面と摺接し、前記第２面と前記第１面との摺動方向に平行する断面の形状が前記摺動方向に直交する軸に対して非対称形状である第２シール手段と、を備えることを特徴とする。
上記の構成により、摺動方向に平行する断面の形状が摺動方向に直交する軸に対して対称形状である第１シール手段、および摺動方向に平行する断面の形状が摺動方向に直交する軸に対して非対称形状である第２シール手段によって、シール構造の両端で互いに異なる流体が利用される場合に、双方の流体が混ざることを抑制することができる。

本発明のラッシュアジャスタおよび摺動部のシール構造によれば、シール構造の両端で互いに異なる流体が利用される場合に、双方の流体が混ざることを抑制することができる。

実施例のラッシュアジャスタの一構成例を示した図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は従来のシール部材の断面形状を示している。 実施例の第１シール部材および第２シール部材の断面形状を示している。 プランジャが高圧室側に摺動する際の第１シール部材及び第２シール部材の面圧分布を示している。 （Ａ）は第１シール部材の面圧分布を示しており、（Ｂ）は第２シール部材の面圧分布を示している。 第１シール部材と第１ボディ、および第２シール部材とプランジャとが接触する際の摩擦力と圧力との相関を示している。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明のラッシュアジャスタの一構成例を示した図である。

図１に示すラッシュアジャスタ１００は、基本構成として第１ボディ１と、第２ボディ７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、第１シール部材５と、ボールプラグ６と、第２シール部材２０とを有している。

第１ボディ１は円筒状の部材で構成されており、第１ボディ１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。本実施例におけるラッシュアジャスタ１００は、プランジャ２を大気側から第１ボディ１に嵌挿する構成である。第１ボディ１の先端部には第２ボディ７が圧入されており、第２ボディ７にはプランジャ２の突出を規制するための引っかかり部２２が配設されている。この引っかかり部２２がプランジャ２の抜け止めとして機能する。また、第２ボディ７は、かしめや溶接によって第１ボディ１に保持されてもよい。

プランジャ２は、略円柱状の部材で構成されており、その内部にはリザーバ室１０が形成されている。なお、リザーバ室１０は適宜の形状に形成されていてよい。プランジャ２の先端側にはオイル（流体）を注入するための注入孔２ａが形成されており、さらにこの注入孔２ａには注入したオイルや気体を密封するためのボールプラグ６が圧入されている。オイルは規定量注入されており、リザーバ室１０の残りの空間には気体（例えば製造雰囲気から得た空気など）が存在する。密封するオイルとしては、例えばシリコンオイルが適用される。

プランジャ２の後端部には、高圧室１１と連通する連通孔２ｂが形成されており、さらにこの連通孔２ｂにはチェック弁３が配設されている。プランジャ２の後端側には高圧室１１が形成され、この高圧室１１にはプランジャスプリング４が配設されている。チェック弁３は、プランジャスプリング４がプランジャ２をその大気側（図１の上方向）へ突出するように付勢する際に開いて、リザーバ室１０から高圧室１１へのオイルの移動のみを許容し、その逆方向のオイルの移動を遮断する。

また、プランジャ２には、摺動面１２からリザーバ室１０に通じるリサイクル孔２ｃが、リザーバ室１０側の開口部２ｆが使用状態で常にオイルの油面Ｌよりも高圧室１１側になるように形成されている。なお、本実施の形態に係るラッシュアジャスタ１００は、鉛直方向に対して４５度傾斜した状態で内燃機関（図示しない）に取り付けられるため、図１では油面Ｌを４５度傾斜した状態で示している。

リサイクル孔２ｃは、中心軸線に向かって中心軸線と直交するように形成されており、プランジャ２の摺動面１２には、リサイクル孔２ｃと同じ高さ（摺動方向における位置）で一周に亘って溝部２ｄが形成されている。さらに、プランジャ２の先端側の摺動面１２には溝部２ｅが一周に亘って形成されており、この溝部２ｅには外部からのオイルの進入を防止するための第１シール部材５が設けられている。第１シール部材５は、第１ボディ１とプランジャ２との間の隙間をリサイクル孔２ｃの位置よりもプランジャ２の先端（大気側）に近い位置でシールしている。第１シール部材５には、例えばＸシール（具体的には、断面がＸ文字状である複数のリップを有するオイルシール）を適用できるが、これに限られずその他のシール用部品など適宜のシール手段を適用してよい。尚、Ｘシールの具体例は、特公昭６２−２９６０５号公報に開示されている。

第１ボディ１の内周面には、一周に亘って溝部１ａが形成されており、この溝部１ａには外部からのオイルの流入を防止するための第２シール部材２０が設けられている。第２シール部材２０の材質としては、例えばゴムが適用されるが、これに限らず、適宜の材質が適用されてもよい。

ラッシュアジャスタ１００では、まず、第１シール部材５を組み付けたプランジャ２を第１ボディ１に嵌挿し、つづいて、溝部１ａに第２シール部材２０を組み付けた後に、第２ボディ７を圧入する構成である。このように、ラッシュアジャスタ１００の筐体を第１ボディ１および第２ボディ７に別体化したことにより、ラッシュアジャスタ１００の組立て時に第１シール部材５及び第２シール部材２０が互いに接触せずに、プランジャ２を第１ボディ１に嵌挿することができる。よって、ラッシュアジャスタ１００の組立て時に第１シール部材５及び／又は第２シール部材２０が破損することを回避することができる。また、ラッシュアジャスタ１００の筐体を別体化したことにより、溝部１ａの加工も容易となる。

図２（Ａ）〜（Ｃ）は従来のシール部材の断面形状を示しており、図３は実施例の第１シール部材５及び第２シール部材２０の断面形状を示している。

図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、従来のシール部材の断面形状は、円形、Ｄ字形、又は、プランジャの摺動面に接触する突起を有する矩形のいずれかで構成されており、各断面形状は、第１ボディ１とプランジャ２との摺動方向に直交する軸（即ち、中心線Ｃ）に対して対称形状である。

一方、図３に示すように、第１シール部材５の断面形状は図２（Ｃ）と類似し、第１ボディ１の摺動面に接触する突起を有する（又は、第１ボディ１と摺接する側の大気側および高圧部１１側が部分的に肉盗みされた）矩形であり、中心線Ｃに対して対称形状である。これに対して、第２シール部材２０は、プランジャ２と摺接する側の大気側（即ち、面圧を高める側であって、オイルの吐き出し側２１）が部分的に肉盗みされた断面形状であり、中心線Ｃに対して非対称形である。また、第２シール部材２０は、プランジャ２と摺接する側の高圧室１１側（面圧を低下させる側）の一部が高圧室１１側に向けて連続的に（テーパ状に）減少する断面形状である。そして、図３に示すように、第２シール部材２０の油の吐き出し側２１が第１シール部材５の方向と反対向きになるように、第１シール部材５及び第２シール部材２０が配置されている。

図４は、プランジャ２が高圧室１１側に摺動する際の第１シール部材５及び第２シール部材２０の面圧分布を示している。

図４に示すように、第１シール部材５はその断面形状が中心線Ｃに対して対称形状であるために、第１ボディ１との接触面積を充分に確保することができる。そのため、第１シール部材５と第１ボディ１との接触圧力（面圧）分布は、プランジャ２の摺動方向に関わらず半楕円形状になる。これにより、第１シール部材５は、プランジャ２の摺動によって生じる高圧室１１側の流体の圧力と、第１シール部材５及び第２シール部材２０の距離変化に伴う圧力との両方に耐えることができる。そのため、ラッシュアジャスタ１００の内部に封入されたオイル（流体）が外部へ流出することをより適切に抑制することができる。

一方、図４に示すように、第２シール部材２０はその断面形状が中心線Ｃに対して非対称形状であるために、オイルの吐き出し側２１の面圧が高くなる。即ち、プランジャ２が第１ボディ１の高圧室１１側に摺動する間に第２シール部材２０とプランジャ２との接触圧力が最大値を示すことから、吐き出し側２１の最大接触圧力勾配が上がる。これにより、オイルの吐き出し側２１の油膜の厚さは薄くなり、プランジャ２が高圧室１１側に摺動する過程でオイル（即ち、プランジャ２の外部のオイル）をラッシュアジャスタ１００の外部へより適切に掻き出すことができる。

図５（Ａ）は第１シール部材５の面圧分布を示しており、（Ｂ）は第２シール部材２０の面圧分布を示している。

図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１シール部材５の面圧分布は、半楕円形状であるが、第２シール部材２０の面圧分布は偏りを有する半徳利形状である。このため、第２シール部材２０の面圧は、第１シール部材５の面圧よりも吐き出し側２１の最大接触圧力勾配が上がる。

図６は、第１シール部材５と第１ボディ１、および第２シール部材２０とプランジャ２とが接触する際の摩擦力と圧力との相関を示している。

図３に示すように、第２シール部材２０は、プランジャ２と摺接する側の高圧室１１側（面圧を低下させる側）の一部が高圧室１１側に向けて連続的に（テーパ状に）減少する断面形状である。そのため、図６に示すように、第２シール部材２０とプランジャ２とが摺接する際の摩擦力は、プランジャ２が第１ボディ１の大気側に摺動する際のフリクションが大幅に低減するために、第１シール部材５と第１ボディ１とが摺接する際の摩擦力よりも７〜１２％低下する。従って、図３に示すような断面形状を有する第１シール部材５及び第２シール部材２０を利用したラッシュアジャスタ１００は、図２（Ｃ）の従来のシール部材を利用したラッシュアジャスタよりも伸び上がり性に優れ、ゼロラッシュ機能が保たれ、動弁系の騒音を抑制することができる。

以上のように、本実施例のラッシュアジャスタは、第１ボディとプランジャとの摺動方向に平行する断面の形状が摺動方向に直交する軸に対して対称形状である第１シール部材と、第１ボディとプランジャとの摺動方向に平行する断面の形状が摺動方向に直交する軸に対して非対称形状である第２シール部材と、を備えることにより、ラッシュアジャスタの封入油が外部へ流出すること、および外部油がラッシュアジャスタの内部へ流入することを適切に抑制することができる。よって、シール構造の両端で互いに異なる流体が利用される場合に、双方の流体が混ざることを抑制することができる。

また、本実施例のラッシュアジャスタは、第１シール部材が、第２シール部材よりも高圧室側に設けられ、ボディと摺接する突起を有する断面形状であることにより、第１ボディとの接触面積を充分に確保することができることから、プランジャの摺動によって生じる高圧室側の流体の圧力と、第１シール部材及び第２シール部材の距離変化に伴う圧力との両方に耐えることができる。よって、ラッシュアジャスタの封入油が外部へ流出することをより適切に抑制することができる。

そして、本実施例のラッシュアジャスタは、第２シール部材が、第１シール部材よりも大気側に設けられ、プランジャと摺接する側の大気側の一部が肉盗みされた断面形状であることにより、プランジャがボディの高圧室側に摺動する間に第２シール部材とプランジャとの接触圧力が最大値をとる。よって、プランジャが高圧室側に摺動する過程でプランジャの外部のオイルをラッシュアジャスタの外部へより適切に掻き出すことができる。

更に、本実施例のラッシュアジャスタは、第２シール部材２０が、プランジャと摺接する側の高圧室側の一部が高圧室側に向けて連続的に減少する断面形状であることにより、プランジャがボディの大気側に摺動する際のフリクションを低減させることができる。よって、例えば冷間始動時のプランジャの伸び上がり性能が改善されるために、動弁系の騒音をより抑制することができる。

上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、本実施例のラッシュアジャスタ１００の筐体は、第１ボディ１と第２ボディ７とを組み合わせる別体型としたが、これに限られず一体型であってもよい。

また、本実施例のラッシュアジャスタ１００の筐体を、ボディおよび蓋部からなる筐体として、プランジャ２を高圧室１１側からボディに嵌挿した後に蓋部をボディに圧入し、溶接により蓋部およびボディを合体させる構成としてもよい。これにより、第１シール部材及び第２シール部材が互いに接触せずに、プランジャ２をボディに嵌挿することができることから、第１シール部材５及び／又は第２シール部材２０の破損を回避することができる。

更に、本発明はラッシュアジャスタに限定されるものではなく、２つのシール部材を用いるシール構造の両側で異なる流体を使用する構成物に使用されてもよい。

１ 第１ボディ
２ プランジャ
３ チェック弁
４ プランジャスプリング
５ 第１シール部材
６ ボールプラグ
７ 第２ボディ
１１ 高圧室
２０ 第２シール部材
２１ 吐き出し側
２２ 引っかかり部
１００ ラッシュアジャスタ

Claims (5)

1. 筒状のボディと、
   前記ボディに摺動自在に嵌挿され、前記ボディの底部との間に高圧室を形成するプランジャと、
   前記プランジャに設けられ、前記ボディと摺接し、前記プランジャと前記ボディとの摺動方向に平行する断面の形状が前記摺動方向に直交する軸に対して対称形状である第１シール部材と、
   前記ボディに設けられ、前記プランジャと摺接し、前記ボディと前記プランジャとの摺動方向に平行する断面の形状が前記摺動方向に直交する軸に対して非対称形状である第２シール部材と、
   を備えることを特徴とするラッシュアジャスタ。
2. 前記第２シール部材は、前記プランジャが前記ボディの高圧室側に摺動する間に前記プランジャとの接触圧力が最大値をとることを特徴とする請求項１記載のラッシュアジャスタ。
3. 前記第１シール部材は、前記第２シール部材よりも高圧室側に設けられ、前記ボディと摺接する突起を有する断面形状であり、
   前記第２シール部材は、前記第１シール部材よりも大気側に設けられ、前記プランジャと摺接する側の大気側の一部が肉盗みされた断面形状であることを特徴とする請求項１または２記載のラッシュアジャスタ。
4. 前記第２シール部材は、前記プランジャと摺接する側の高圧室側の一部が高圧室側に向けて連続的に減少する断面形状であることを特徴とする請求項３記載のラッシュアジャスタ。
5. 対向する第１面および第２面からなる摺動部にて流体を封止する摺動部のシール構造であって、
   前記第１面に設けられ、前記第２面と摺接し、前記第１面と前記第２面との摺動方向に平行する断面の形状が前記摺動方向に直交する軸に対して対称形状である第１シール手段と、
   前記第２面に設けられ、前記第１面と摺接し、前記第２面と前記第１面との摺動方向に平行する断面の形状が前記摺動方向に直交する軸に対して非対称形状である第２シール手段と、
   を備えることを特徴とする摺動部のシール構造。
   
   

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