JP4112395B2

JP4112395B2 - バルブクリアランス調整方法及び調整装置

Info

Publication number: JP4112395B2
Application number: JP2003034745A
Authority: JP
Inventors: 久司井上
Original assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Current assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: JP2004245111A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の給排気用バルブと、このバルブを開閉させるロッカーアームの間のバルブクリアランスを自動で調整する調整方法及び調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室にコイルスプリングなどのばね材で附勢保持される給排気用バルブと、カム駆動により揺動してバルブを開閉駆動させるロッカーアームの間には、所定の隙間（バルブクリアランス）が設けてある。このバルブクリアランスが小さくなり過ぎると、バルブの熱膨脹が吸収できずにバルブが正常に閉じず、バルブクリアランスが大きくなり過ぎると異常音（タペット音）が発生することから、内燃機関の製造組立時にバルブクリアランスの調整が手動又は自動で行われる。
【０００３】
一般に、バルブクリアランスの調整は、ロッカーアームに螺合した調整ねじを手動又は自動で正逆回転することで行っている。バルブクリアランス調整を手動で行う場合は、調整ねじを正逆回転させるマイナスドライバーや、ロッカーアームとバルブの間に挿入する隙間ゲージなどの複数の工具類が必要なために作業性が悪く、また、調整精度に個人差があって信頼性に欠ける。そこで、バルブクリアランス調整の完全自動化技術の開発が進められ、各種の自動調整装置が提案されている。
【０００４】
バルブクリアランスを自動調整する場合、ロッカーアームに螺合された調整ねじのバックラッシや、調整ねじをドライバー（ビット）で正逆回転させる際の調整ねじとドライバー間の隙間によるドライバーの空転が問題となって、バルブクリアランスを正確に自動調整することが難しい。また、バルブクリアランスを自動調整する単純で理論的な技術に、ロッカーアームの端部をバルブの頂部に接触させてバルブクリアランスを零と認定した状態から、調整ねじを所定方向に所定の角度だけ回転させてバルブクリアランスを設定する技術がある。例えば、ロッカーアームを外部からの押圧手段の押圧で揺動させて、ロッカーアームをバルブに接触させたときのロッカーアーム位置をクリアランス零の位置として、バルブクリアランスを自動調整する装置がある（特許文献１参照。）。
【０００５】
このバルブクリアランス自動調整装置は、カムに連動して揺動するロッカーアームに螺合した調整ねじ（アジャストボルト）を正逆回転させることで、最終的なバルブクリアランスを設定する。ロッカーアームを外部から押圧手段（シリンダのピストンロッドなど）で一方向に揺動させて、ロッカーアームの端部をバルブの頂部にバルブを変位させることなく接触させたときのロッカーアームの位置を、クリアランス零の零点位置としている。この零点位置に基づいて調整ねじを正逆回転操作して、最終的なバルブクリアランスの設定を行う。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−７３７１８号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記押圧手段でロッカーアームのクリアランス零点位置を設定するようにした自動調整装置の場合、ロッカーアームをバルブに押し当てる押圧手段でロッカーアームの変位量を検出して零点位置を求めているが、押圧手段とロッカーアームとの間の油膜や、バルブを附勢保持するばね材の変動などの不安定要素が影響して、ロッカーアームの零点位置の精度が安定せず、結果的に最終的なバルブクリアランスの精度を安定させることが難しい。また、押圧手段でロッカーアームの零点位置を設定する工程のあと、ロッカーアームに螺合した調整ねじを正転させ、さらに、逆転させて、最終的なバルブクリアランスを求めるため、実質的に工程数が多くなって作業能率を上げることが難しい。
【０００８】
本発明の目的とするところは、ロッカーアームの調整ねじのバックラッシ、油膜などの不安定要素の影響を少なくし、かつ、少ない工程でもって、常に高精度にバルブクリアランスを自動設定するバルブクリアランス調整方法と調整装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上目的を達成する本発明の調整方法は、定位置に附勢保持されたバルブ２と、往復揺動してバルブ２を開閉するロッカーアーム１０との間のバルブクリアランスを、ロッカーアーム１０に螺合した調整ねじ１２で調整するバルブクリアランス調整方法であって、調整ねじ１２を一方向に回転させてロッカーアーム１０を介してバルブ２を押し込む工程と、調整ねじ１２を逆方向に回転させてロッカーアーム１０を介してバルブ２を変位させ、この変位が止まる位置をバルブクリアランス零と認識する零点位置認識工程と、この零点位置認識の時点から調整ねじ１２を逆方向に所定角度だけ回転させてバルブクリアランスを設定する工程とを含むことを特徴としている。
【００１０】
ここで、調整ねじ１２を一方向に回転させると、調整ねじ１２がロッカーアーム１０に対し締め付けられて、ロッカーアーム１０を一方向に揺動させてバルブ２を押し込む動作をする。ロッカーアーム１０がバルブ２を、バルブ２を附勢保持するばね材の附勢力に抗して押し込むと、強い附勢力の反力で微小隙間や油膜などの不安定要素の影響がなくなる。バルブ２を押し込んだ後の調整ねじ１２の逆方向の回転は、ロッカーアーム１０に対し調整ねじ１２を弛める方向の回転で、この回転でロッカーアーム１０がバルブ２の附勢力でもって逆方向に揺動して、バルブ２が元の定位置へと変位を始める。バルブ２が元の定位置まで変位すると、この定位置で変位が停止することから、バルブ２やロッカーアーム１０の変位をリニアセンサなどで検出し、変位量ではなくて変位が停止した時点だけを検出し、この時点のロッカーアーム１０の位置をクリアランス零と認識する。このような変位の停止時点だけを検出する検出手段は、変位量を演算して測定するような変位量検出手段に比べて単純な検出回路が適用でき、高い精度で検出できる。そして、零点位置認識の時点から連続的に調整ねじ１２を弛めてバルブクリアランスを設定することで、調整ねじ１２のバックラッシや調整ねじを回転させるドライバーの空転の影響がなくなり、常に高精度にバルブクリアランスが設定できる。
【００１１】
このバルブクリアランス設定直後に、必要に応じて調整ねじ１２をロッカーアーム１０にロックする。このロックは、調整ねじ１２に螺合したロックナット１３で行う。この場合、バルブクリアランス設定直後の調整ねじ１２をドライバーなどで締め込み方向の回転を阻止した状態で、ロックナット１３を締め込む方向に回転させて行う。
【００１２】
また、上記目的を達成する本発明の調整装置は、定位置に附勢保持されたバルブ２と、往復揺動してバルブ２を開閉するロッカーアーム１０との間のバルブクリアランスを、ロッカーアーム１０に螺合したロックナット付調整ねじ１２で調整する装置であって、調整ねじ１２を正転及び逆転させるねじ回転手段２０と、調整ねじ１２に螺合したロックナット１３を正転及び逆転させるナット回転手段３０と、調整ねじ１２の回転に一時的にブレーキを掛けるブレーキ手段４０と、ロッカーアーム１０の揺動により変位するバルブ２が停止する時点を検出する変位停止検出手段５０とを具備したことを特徴とする。
【００１３】
ここでのブレーキ手段４０は、ねじ回転手段２０で調整ねじ１２を弛めてバルブクリアランスを設定した直後に、ねじ回転手段２０にブレーキを掛けて、調整ねじ１２が締まる方向に回転しないようにする。この状態でロックナット１３をナット回転手段３０で締まる方向に回転させて、調整ねじ１２をロッカーアーム１０にロックすると、調整ねじ２がロックナット１３と同方向に回る、いわゆる連れ回りが確実に防止されて、一旦設定されたバルブクリアランスが変動せず、バルブクリアランス調整精度が安定する。
【００１４】
また、変位停止検出手段５０は、バルブ２又はバルブ２と一体に変位する変位部材の変位が一時停止するときの変位停止だけを検出ればよく、単純な回路構成のものが適用できる。この変位停止検出手段５０は、バルブ２に連接されてバルブ２と一体に変位するバルブリテーナー３などの変位部材に接触して、この変位部材に従動して変位する変位ロッド５２と、この変位ロッド５２の変位を連続して検出する変位検出手段５１を有して、変位検出手段５１からの変位信号が一時停止する時点を検出する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１乃至図４を参照して説明する。
【００１６】
図１乃至図３は、ロッカーアーム１０をプッシュロッド７を介してカム駆動させたＯＨＶタイプの動弁機構が示され、ロッカーアーム１０は略中央の軸１１を支点に揺動して、給排気用バルブ２を開閉駆動する。図面のバルブ２は、左右一対の２本が示されるが、基本的には１本でもよい。バルブ２は、シリンダブロック１にばね材４で附勢保持される。バルブ２の上端部に固定したバルブリテーナ３とシリンダブロック１の間に圧縮コイルスプリングのばね材４が挿入され、このばね材４による附勢力でバルブ２の下端部が給排気ポートを閉じて、バルブ２が所定高さ位置の閉成位置に附勢保持される。左右一対の各バルブ２のバルブリテーナ３がブリッジ部材５に連結され、ブリッジ部材５の頂部とロッカーアーム１０のバルブ側端部１０ｂとの間に所望のバルブクリアランスが設定される。
【００１７】
なお、バルブ２が１本の場合は、ブリッジ部材が省略されて、１本のバルブ２の上端部のバルブリテーナ３とロッカーアーム１０のバルブ側端部１０ｂとの間に所望のバルブクリアランスが設定される。
【００１８】
ロッカーアーム１０のカム側端部１０ａに調整ねじ１２が螺合され、調整ねじ１２にロックナット１３が螺合される。調整ねじ１２の上端部にマイナス溝１２ａが形成され、調整ねじ１２の下端部がプッシュロッド７の上端部に係合させてある。プッシュロッド７の下端部がカム６と係合する。カム６が回転するとプッシュロッド７が上下動して、ロッカーアーム１０が往復揺動し、バルブ２が開閉する。なお、図１乃至図３は、カム６の真円外周部にプッシュロッド７が係合して、バルブ２が閉成位置に附勢保持された状態が示される。
【００１９】
以上の動弁機構のバルブクリアランスを自動調整する装置は、ねじ回転手段２０、ナット回転手段３０、ブレーキ手段４０、及び、変位停止検出手段５０を備える。
【００２０】
ねじ回転手段２０は、調整ねじ１２のマイナス溝１２ａにマイナスドライバー先端部のビット２１を嵌挿して、調整ねじ１２を正転及び逆転させるもので、例えば調整ねじ１２をビット２１で正転させると調整ねじ１２がロッカーアーム１０の端部１０ａに締め付けられる動きをして、ロッカーアーム１０を図１で時計方向に揺動させる。ビット２１で調整ねじ１２を逆転させると、ロッカーアーム１０がばね材４の附勢力で反時計方向に揺動する。ビット２１の正転及び逆転の回転駆動は、サーボモータ２２と減速機２３を介して行われる。サーボモータ２２の図示しない回転部にブレーキ手段４０が係脱可能に連結されて、ビット２１の回転に適宜ブレーキが掛けられる。
【００２１】
ナット回転手段３０は、ロックナット１３に挿脱可能に嵌合する筒体で、この筒体内にねじ回転手段２０が挿通される。ナット回転手段３０の下端部がロックナット１３に嵌合し、上端部が駆動ギヤ３１と噛合する。駆動ギヤ３１は、駆動モータ３２の回転軸に連結される。駆動モータ３２が駆動ギヤ３１、ナット回転手段３０を正転及び逆転駆動させる。ナット回転手段３０とねじ回転手段２０の各々が、例えば上下動する可動フレーム３３に支持されて、可動フレーム３３に対してナット回転手段３０とねじ回転手段２０の各々が独自に上下動し、回転駆動する。
【００２２】
変位停止検出手段５０は、バルブクリアランス調整時のバルブ２の変位が一時停止するときを検出する。図１乃至図３には、ロッカーアーム１０が揺動して左右一対のバルブ２と共に変位する変位部材であるブリッジ部材５の変位をリニアセンサなどの変位検出手段５１で連続して検出し、変位検出手段５１の変位検出が停止したときを変位停止検出手段５０が検知して、後述するようにねじ回転手段２０とナット回転手段３０に制御信号を出力する。変位検出手段５１は変位ロッド５２を下方に伸縮自在に延在し、変位ロッド５２の下端がブリッジ部材５上に当接する。ロッカーアーム１０が揺動すると、ブリッジ部材５の上下動に応じて変位ロッド５２が上下動して、この変位ロッド５２の変位が変位検出手段５１で連続して検出され、検出された変位信号が変位停止検出手段５０に出力される。
【００２３】
なお、バルブ２が１本だけの場合、図１の鎖線で示すように、１本のバルブ２の上端に固定されてバルブ２と共に変位する変位部材であるバルブリテーナ３に変位ロッド５２を当接させて、変位ロッド５２の変位を変位検出手段５１で連続して検出し、検出された変位信号を変位停止検出手段５０に出力するようにすればよい。
【００２４】
次に、上記バルブクリアランス調整装置を使った本発明の調整方法を、図１乃至図３の各動作時の正面図と、図４の調整ねじ変位量−時間関係の概要を示すグラフ図を参照して説明する。
【００２５】
図１に示すように、バルブ２が所定の閉成位置に附勢保持された状態において、調整ねじ１２のマイナス溝１２ａにねじ回転手段２０のビット２１を嵌挿し、ロックナット１３にナット回転手段３０を嵌合させ、ロッカーアーム１０のバルブ側端部１０ｂ上に変位検出手段５１の変位ロッド５２を当接させる。
【００２６】
以上のバルブクリアランス調整のための準備が終了すると、まず、ナット回転手段３０を左方向に少し回転させてロックナット１３を逆転させ、ロッカーアーム１０に対しロックナット１３を弛めて、調整ねじ１２が回転自在となるようにしておく。その後、ねじ回転手段２０を右方向に回転させて、調整ねじ１２をロッカーアーム１０に締め付ける方向に正転させ、ロッカーアーム１０を図１で時計方向に揺動させる。この揺動でバルブ側端部１０ｂがブリッジ部材５を下方に押圧し、閉成位置にあるバルブ２を押し下げる。バルブ２の下端部が図１の鎖線で示すようにバルブクリアランスを超える変位量（０．５ｍｍ程度）でバルブ２をロッカーアーム１０で押し下げると、ねじ回転手段２０の正転を停止する。このとき、ばね材４が圧縮されて、強い附勢力の反力でロッカーアーム１０とブリッジ部材５の間の油膜や、他の可動部の微小隙間などの不安定要素の影響がなくなる。
【００２７】
ねじ回転手段２０のビット２１で調整ねじ１２を正転させるとき、図４のステップＳ１で示すように、調整ねじ１２のマイナス溝１２ａの中でビット２１が少し空転してから、ビット２１の両端がマイナス溝１２ａの内壁面に係合して調整ねじ１２を正転させる。このときのビット２１の空転は、バルブ２を押し下げるときの変位に影響しない。そして、図４のステップＳ２で調整ねじ１２の正転が停止した後、ビット２１が逆転して少し空転してから、ステップＳ３に示すようにビット２１の両端がマイナス溝１２ａに係合して、調整ねじ１２の逆転による弛め動作が開始される。この調整ねじ１２の逆転による弛め動作中に、後述するように、ロッカーアーム１０のクリアランス零の零点位置が認識され、引き続いてバルブクリアランスの設定が行われてから、ロックナット１３による調整ねじ１２のロックが行われて、バルブクリアランス調整の全工程が終了する。
【００２８】
ステップＳ３でビット２１の逆転による調整ねじ１２の弛めが開始されると、ロッカーアーム１０がばね材４の附勢力で反時計方向に揺動を開始し、バルブ２が上昇する方向に変位を始める。このバルブ２の変位は、ブリッジ部材５を介して変位検出手段５１で連続して検出される。そして、バルブ２が元の閉成位置まで変位すると、図２に示すように、バルブ２の下端部がシリンダブロック１の給排気ポートに当接してバルブ２の変位が停止する。この変位停止の瞬間を変位停止検出手段５０が検出し、その検出信号でロッカーアーム１０がバルブクリアランス零の位置にあると認識する。ステップＳ４で零点位置認識が行われたとき、逆転動作時のビット２１はマイナス溝１２ａに係合したままである。したがって、零点位置認識は、ビット２１の空転や調整ねじ１２のバックラッシの影響なく、常に安定した精度で行える。
【００２９】
ロッカーアーム１０の零点位置が認識されると、引き続いてステップＳ５からビット２１を逆転させて調整ねじ１２の弛め動作を続行する。ステップＳ５からビット２１の逆転を所望のバルブクリアランスに相当する回転角だけ行って、ステップＳ６でビット２１の回転を停止させる。すると、図３に示すように、ステップＳ５からステップＳ６までのビット２１の回転角に応じてロッカーアーム１０が反時計方向に揺動して、所定のバルブクリアランスが設定される。このバルブクリアランスの設定は、ロッカーアーム１０の零点位置の精度がよく、かつ、ビット２１がマイナス溝１２ａで空転することなく調整ねじ１２を連続して所定の角度だけ逆転させるので、常に高精度に実行される。
【００３０】
ステップＳ６でビット２１の逆転が停止して、一応のバルブクリアランス設定が終了する。ここで、ナット回転手段３０を正転させてロックナット１３を締め付け、調整ねじ１２をロッカーアーム１０に回転不能なようにロックすることも可能であるが、次のようにする。ステップＳ６で調整ねじ１２の弛めが終了した時点で、ブレーキ手段４０を作動させて、ビット２１の回転にブレーキを掛けて、図４のステップＳ６で示すように、ビット２１をマイナス溝１２ａに係合させたままに保持する。この後、ナット回転手段３０を正転させてロックナット１３を締め付け、調整ねじ１２をロッカーアーム１０に回転不能なようにロックする。このロックナット１３を正転させるとき、図４のステップＳ７で示すように、調整ねじ１２のマイナス溝１２ａにビット２１が係合して調整ねじ１２を正転させないようにロックしているので、正転するロックナット１３に調整ねじ１２が連れ回りすることがなくなり、一旦設定されたバルブクリアランスが変動する虞がない。
【００３１】
なお、本発明は、ＯＨＶタイプの動弁機構のバルブクリアランス調整装置に限らず、例えば、カムで直接にロッカーアームを揺動させるＯＨＣタイプやＤＯＨＣタイプの動弁機構におけるバルブクリアランス調整装置に適用することも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、ロッカーアームの調整ねじを一方向に回転させて締め付け、ロッカーアームを一方向に揺動させて定位置にあるバルブを押し込んでから、調整ねじを逆方向に回転させて弛め、バルブが元の定位置へと変位を始めて元の定位置に達して変位が停止した時点を、ロッカーアームがクリアランス零の位置であると認識することで、ロッカーアームのクリアランス零点位置が油膜やねじ類のバックラッシなどの影響を受けることなく常に安定して出せて、最終的なバルブクリアランスの設定が高精度に行えるようになる。また、ロッカーアームの調整ねじを一方向に回転させ、その後、逆方向に２段階的に回転させるだけで、一連のバルブクリアランス設定が行えるので、工程数少なくして高能率でバルブクリアランスの調整が行える。
【００３３】
また、バルブの変位停止を検出する変位停止検出手段は、バルブの一連の変位量を演算して測定するような変位量検出手段に比べて、単純で安価な検出回路が適用できる有利さがある。
【００３４】
また、ねじ回転手段で調整ねじを弛めてバルブクリアランスを設定した後に、ブレーキ手段で調整ねじが締まる方向に回転しないようにすることで、ロックナットによる調整ねじのロック時に調整ねじがロックナットと連れ回りすることがなくなり、一旦設定されたバルブクリアランスが安定して、信頼性の高いバルブクリアランス調整装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るバルブクリアランス調整装置の実施の形態を示す要部の正面図である。
【図２】図１の調整装置の零点位置認識時の正面図である。
【図３】図１の調整装置のバルブクリアランス設定時の正面図である。
【図４】図１の調整装置のバルブクリアランス調整時の調整ねじ変位量−時間のグラフ図である。
【符号の説明】
１シリンダブロック
２バルブ
３変位部材（バルブリテーナ）
５変位部材（ブリッジ部材）
６カム
７プッシュロッド
１０ロッカーアーム
１２調整ねじ
１２ａマイナス溝
１３ロックナット
２０ねじ回転手段
２１ビット
２２サーボモータ
２３減速機
３０ナット回転手段
３１駆動ギヤ
３２駆動モータ
３３可動フレーム
４０ブレーキ手段
５０変位停止検出手段
５１変位検出手段
５２変位ロッド

Claims

定位置に附勢保持されたバルブと、往復揺動してバルブを開閉動作させるロッカーアームとの間のバルブクリアランスを、ロッカーアームに螺合した調整ねじで調整するバルブクリアランス調整方法であって、
調整ねじを一方向に回転させてロッカーアームを介しバルブを押し込む工程と、
調整ねじを逆方向に回転させてロッカーアームを介しバルブを変位させ、この変位が止まる位置をクリアランス零と認識する零点位置認識工程と、
この零点位置認識の時点から調整ねじを前記逆方向に所定角度だけ回転させてバルブクリアランスを設定する工程と、
を含むことを特徴とするバルブクリアランス調整方法。
定位置に附勢保持されたバルブと、往復揺動してバルブを開閉動作させるロッカーアームとの間のバルブクリアランスを、ロッカーアームに螺合したロックナット付調整ねじで調整するバルブクリアランス調整方法であって、
調整ねじを一方向に回転させてロッカーアームを介しバルブを押し込む工程と、
調整ねじを逆方向に回転させてロッカーアームを介しバルブを変位させ、この変位が止まる位置をクリアランス零と認識する零点位置認識工程と、
この零点位置認識の時点から調整ねじを前記逆方向に所定角度だけ回転させてバルブクリアランスを設定する工程と、
調整ねじの一方向回転を阻止した状態で調整ねじに螺合した前記ロックナットを同じ一方向に回転させてロッカーアームに締め付けて、ロッカーアームに調整ねじをロックする工程と、
を含むことを特徴とするバルブクリアランス調整方法。
定位置に附勢保持されたバルブと、往復揺動してバルブを開閉動作させるロッカーアームとの間のバルブクリアランスを、ロッカーアームに螺合したロックナット付調整ねじで調整する装置であって、
調整ねじを正転及び逆転させるねじ回転手段と、調整ねじに螺合した前記ロックナットを正転及び逆転させるナット回転手段と、調整ねじの回転に一時的にブレーキを掛けるブレーキ手段と、ロッカーアームの揺動により変位するバルブが停止する時点を検出する変位停止検出手段とを具備したことを特徴とするバルブクリアランス調整装置。
前記変位停止検出手段は、バルブに連接されてバルブと一体に変位する変位部材に接触して、この変位部材に従動して変位する変位ロッドと、この変位ロッドの変位を連続して検出する変位検出手段を有することを特徴とする請求項３記載のバルブクリアランス調整装置。