JP4558938B2 - バルブトレイン組立体 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、内燃エンジンのバルブトレイン組立体およびそのような組立体のロッカーアームに関する。本発明は、限定的ではないが特に、組立体の部品数を減少させ、種々の部品を事前に組立ててエンジンの組立を容易化することができ、種々の部品をさらに簡単に作ることができる構成に関する。
【０００２】
本発明の種々の態様は、既存の構成における多数の独立した問題に対処するためのものである。例えば、シリンダの複数のバルブを有する内燃エンジンは、共通のピボットまたはアクスルに取り付けられ、したがってバルブの種々の位置に適合するように種々の長さを有する必要があるロッカーアームを使用する傾向がある。そのため、異なる２種類のロッカーアームを製造する必要がある。
【０００３】
特に中央ピボット式のロッカーアームに関して、液圧式のラッシュ補償装置をロッカーアームのバルブ端部に取り付けることによって、その装置を連続的に往復運動させることも一般的に行われている。これは、機械オイルの複雑な供給経路を要し、ラッシュアジャスタへのオイルの供給をより困難にする。さらに、ロッカーアームの構成部品は重く、したがって強力なバルブ戻しばねが必要とされ、ロッカーシャフトは、強固でなければならないため直径が大きなものでなくてはならず、また、磨耗に耐えるように表面を硬化するために熱処理されていなくてはならない。
【０００４】
本発明の種々の態様は添付した請求の範囲に説明されている。
【０００５】
好適な実施態様においては、内燃エンジン用のバルブトレイン組立体は、複数の個別のロッカーアーム支点を有するバルブトレイン支持体と、各支点に取付られたロッカーアームとを有している。この支持体は、これに取り付けられる１つまたは２つ以上のカムシャフトを有していてもよい。
【０００６】
そのような構成は、内部にバルブが取り付けられているシリンダヘッドに装着され、したがってエンジンの組立を実質的に容易にする、予め組み立てられたユニットとして提供することができる。
【０００７】
各支点は液圧ラッシュアジャスタの一部を形成していてもよい。したがって、ラッシュアジャスタが支持体に固定的に取り付けられるので、ラッシュアジャスタにはより容易にオイルが供給され、そのため、比較的低い圧力を生成する、より小さいオイルポンプを使用することができる。
【０００８】
特に有利な構成において、各ロッカーアームとその対応する支点は、バルブを作動させるために必要なピボット運動だけでなく、自己調整機能をもたらすためにロッカーアームの長さまわりのある程度の回転も可能にする、協働する部分的な球面を有している。ロッカーアームは、部分的に球状の突出部がはめ込まれる部分的に球状の凹部を有することが好ましい。（実際には、凹部の形状は、いくつかの、例えば３つの、ゴシックソケットと呼ばれることもある、直径がわずかに異なり互いに接する球状の部分を有していてもよい。）ロッカーアームは、ばね鋼で作ることができる、突出部の頭部にはまるクリップによって、突出部に取り付けることもできる。ロッカーアームは、ロッカーアクスルに合うように取り付けられる必要はなく、既存のアルミニウムまたはスチールのロッカーと比較して、より小型でより軽量に作ることもできる。好適な実施態様において、ロッカーは、プレス加工された（適切な重量／強度特性を有するようにプレス作業によって最終厚さを増減させることが可能な）金属板から作られ、その軽さにより、より軽量のバルブばねを使用することができ、その結果、エネルギー消費量がより小さくなる。
【０００９】
前述の自己調整装置により、例えば、ローラ軸と平行な方向に平坦である広い表面を有するローラをロッカーに取り付けることによって、駆動カムとロッカーアームとを長距離にわたって横方向に接触させることが可能である。これにより、アクスルのまわりを回転し、適切な接触を確実なものとする凸面を有するローラを必要とする既存のロッカーよりも広い接触面積が得られる。接触面積を増加させることによって応力が減るため、カムシャフトはさほど強固である必要はなく、さらに、より高価な鋼の代わりに鋳鉄を使用することができる。
【００１０】
個々のロッカーアーム支点を適切に配置することにより、すべてのバルブについて等しい長さのロッカーを使用することができる。したがって、ロッカーを実質的に同一のものにすることができ、それによって製造コストが下がる。
【００１１】
本発明を実施する装置を、添付図面を参照しながら一例によって説明する。
【００１２】
図１は、プレス加工されたアルミニウムから作られ、１列に並んで配置されている他のロッカーも支持する固定された軸（７０）に取り付けられた１次てこを有する、従来技術のロッカー（Ｂ’）を示している。ロッカー（Ｂ’）の一方の端部は、ローラ（Ｒ’）によってカム（Ｃ）と接触しており、他方の端部は、タペット（８０）とも呼ばれる、往復直線運動およびピボット運動する液圧式のラッシュアジャスタを有している。タペットは、バルブ（Ｖ）の頭部に作用するスピゴット、すなわち突出部（８１）を底部に有している。２列のカムシャフト（Ａ’）がローラ（Ｒ’）の凸面に作用する。
【００１３】
図２は、本発明によるロッカーアーム構成の一例を示している。
【００１４】
本発明のロッカー（Ｂ）は、やはり１次てこ、すなわち中央ピボット式のロッカーアームである。しかしながら、ロッカー（Ｂ）は、カムシャフト上のカム（Ｃ）に向かって動かされて押し付けられるローラ（Ｒ）がはめ込まれているロッカー（Ｂ）の第１の端部と、圧力を伝達してポペットバルブ（Ｖ）をばね（Ｍ）の弾力に逆らって開く第２の端部との間に配置されたタペット（４）上に取り付けられている。
【００１５】
図３から図６に示したロッカー（Ｂ）は、上側プレート（１３）によって連結され、上側プレート（１３）とともにＵ形の断面を形成する２つの横フランジ（１２）および（１２’）で作られており、鋼板を折り曲げたり押しつぶしたりすることによって形成されている。
【００１６】
ロッカーを鋼板からプレス加工する工程において、ラッシュアジャスタ、すなわちタペット（４）の一部である、スピゴット、すなわち突出部（４２）の半球状の頭部（４１）にはめ合わさるようになっている半球状の凹部（１４）が、プレート（１３）に形成される。タペット（４）は、エンジンヘッドのアルミニウムカバー（Ｌ）に穴をあけることによって形成された、それ自身の固定された座部（４５，図７）にはめ合わされている。カバー（Ｌ）はバルブトレイン支持体を構成しており、詳しくは後述する。
【００１７】
凹部（１４）の部分的な球面とスピゴット（４２）の端部（４１）とが協働することによって、このスピゴットはロッカーアーム（Ｂ）がバルブ（Ｖ）を作動させるように往復運動することができる支点を形成し、また、そのまわりをロッカーアームは横方向に回転することもできる。特に、ロッカーアームは、以下に記載した目的のためにある程度の自己調整を行うために、軸Ｘ（図４）のまわりおよびスピゴット（４２）の軸のまわりを回転することができることがわかる。
【００１８】
ロッカー（Ｂ）は、ピボット回転用のトラニオン（１６）をはめ込む横開口１５を一方の端部に有しており、トラニオン（１６）は背中合わせの２つの凹部（１７）を有しており、一方の凹部はバルブ（Ｖ）の柄の頭部に押し付けられて、エンジンのタイプに応じて変わることがある、バルブシャフトのロッカーアーム（Ｂ）の相対的な動きにより自己調整を行う。
【００１９】
ロッカー（Ｂ）の他方の端分には、針状ころ軸受を有し、フランジ（１２）および（１２’）に設けられた開口（２２）を通って延びている軸（２０）上に配置されたローラ（Ｒ）がはめ込まれている。
【００２０】
上述したように、半球状の凹部（１４）に支点を備えたロッカーが、横方向の動きのあらゆる不十分さを自動的に補償し、したがって通常の設計で要求される凸状の外面が不要となるので、ローラ（Ｒ）は、カム（Ｃ）の外面にぴったり合ったまっすぐな円筒状の外面を有する、非常に単純なものとなる。
【００２１】
トラニオン（１６）をロッカーの第１の端部の位置に固定させておくために、弾性薄板（２５）が、下側部分がロッカーフランジに取り付けられるように、フランジ（２６）を折り返して使用されている（図５参照）。弾性薄板は、トラニオン（１６）を潤滑するために頂部に入口（２７）を有している。
【００２２】
フランジ（３１）が折り返されている第２の弾性薄板（３０）が、タペット（４）のスピゴット（４２）の相対的な横運動を制限するために、半球状の凹部（１４）の上に取付けられている。薄板（３０）は、ばね鋼で作ることもでき、スピゴット（４２）の頭部（４１）を覆って簡単にパチンとはまることによりロッカーアーム（Ｂ）をカバー（Ｌ）に取り付けられるようにする開口を有している。このようにして、薄板（３０）は、ロッカーアーム（Ｂ）が動作中に意図された運動をすることを阻害することなく、ロッカーアーム（Ｂ）をカバー（Ｌ）に接した状態に保持する。
【００２３】
本実施形態では、突出部、すなわちスピゴット（４２）は、大きくなった部分的に球状の頭部（４１）に至る比較的せまい首部を有しており、それにより、首部の直径よりわずかに大きな直径を有する薄板（３０）の開口を、ロッカーアームを所定の位置に保持するために使用することができるようになっている。図４に示されているように、この開口は、ロッカーアームをタペット（４）にはめ込みやすくして、カムシャフトとバルブとの適切な係合を確実なものとするために縦方向にある程度の自由な運動ができるように、縦軸がロッカーアームの長さとほぼ平行に延びた細長い開口であることが好ましい。しかしながら、他の構成も可能である。例えば、ロッカーアームは、ロッカーアームを貫いて頭部（４１）の端部にある凹部内に延び、多分ねじ山によって、または、凹部内の環状の***部に係合する弾性のある大きくされた部分によって凹部に係合するリベット、または、他の部材によって、頭部（４１）に固定することができる。いずれにしても、ロッカーアームを支点に取り付ける手段は、かなり緩く、ロッカーアームの動作中の意図された運動を妨げないように配置されていることが望まれる。
【００２４】
図７は、ロッカー（Ｂ）を、ピボット運動するトラニオン（１６）によってバルブヘッド（Ｖ）の一方の端部に押し当て続け、他方の端部をローラ（Ｒ）によってカム（Ｃ）に押し当てた状態に保つタペット（４）の詳細図である。ロッカーの支点を形成する、半球状の頭部（４１）を支持するスピゴット（４２）は、エンジンブロックのカバー（Ｌ）に穴をあけることによって形成された座部（４５）内に正確に挿入されたスリーブ（４４）内に滑り込むチャンバ（４３）に取り付けられたプランジャを形成する。チャンバ（４３）の下側部分内には高圧のタペットチャンバ（４７）があるのに対して、その上には低圧のオイルタンク（４９）を収容するプランジャ（４８）がある。オイルは、カバー（Ｌ）内の入口（５０）および流路（５１）を通って供給されている。
【００２５】
入口（４６）および（４６’）が、支点として作用する半球状の端部（４１）を潤滑するために、スピゴット（４２）内に設けられている。
【００２６】
例として、図８および図９は、単一の中央カムシャフト（Ａ）を備えた内燃エンジンのバルブＶ１，Ｖ２，...を動作させる、前述のロッカー（Ｂ１），（Ｂ２）, ...を用いたバルブ制御トレインの構成を、それぞれ側方および上方から示している。
【００２７】
このような構成を用いることにより、エンジンの組立が容易になる。エンジンのシリンダヘッドは、バルブ（Ｖ１）および（Ｖ２）が取り付けられる下側のヘッド部（６５）を有している。これらのばね（Ｍ）は、下側ヘッド（６５）の凹部（６０）内に配置されている。
【００２８】
カバー（Ｌ）によって形成されたバルブトレイン支持体には、ロッカーアーム（Ｂ１）および（Ｂ２）が、エンジンに必要なあらゆる他のロッカーアームとともに、別の工程で取り付けられている（図９参照）。したがって、これにより、エンジンの他の部分と別に製造および販売することができ、エンジンにすぐに装着できる組立済みの状態で提供できる自立型の組立体が構成される。このように、バルブ支持体を予め組立てることによって全体の組立が容易になるだけでなく、ロッカーアームの個々の取り付けを別の工程として行うことができるので、エンジンの最終組立が著しくより簡単になる。
【００２９】
望むならば、製造業者は、いずれも同じエンジンヘッドに取り付けられるが、別仕様に作られている、種々の種類のバルブ支持体を供給することができる。例えば、ある種類は、液圧式のラッシュアジャスタと、ローラを備えたロッカーアームとを有していてもよく、より安価なものは、機械式のラッシュアジャスタと、ロッカーアーム上の、ローラではない固定されたカム係合面とを有していてもよい。これにより、組立手順の単純化を可能にしつつ、顧客に適した種々のタイプのエンジンの製造が容易になる。
【００３０】
カバー（Ｌ）上の各支点の位置は、全てのロッカーアームが同じ長さになるように選択でき、したがって、望むのであれば、全く同じに構成することもできる。
【００３１】
また、カムシャフトは事前組立て工程の間にカバー（Ｌ）に取り付けられることが好ましい。
【００３２】
同じ参照符号が同じ整数を表している図１０および図１１は、ツインカムシャフト（Ａ１，Ａ２）が各々のロッカーアーム（Ｂ）列を駆動する、本発明の他の実施形態を示している。アルミニウム製のバルブトレイン支持体（Ｌ）は、２列に取り付けられた全く同じロッカーアーム（Ｂ）を示す図１１に最も良く示されており、各列内のアームは、吸気および排気バルブを駆動するために適切に位置するように、互い違いに配置されている。図１１には示されていないが、組立体全体をエンジンの下側シリンダヘッドに装着する前に、カムシャフト（Ａ１，Ａ２）も支持体（Ｌ）に取り付けることが好ましい。
【００３３】
いずれの実施形態の支持体（Ｌ）もバルブトレインにオイルを分配するための流路を有することが好ましく、実際、すべてのオイル流路を支持体内に配置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術のロッカーアームの側面図である。
【図２】 バルブに適用した本発明によるロッカーアーム装置の、部分的に断面を示した側面図である。
【図３】 図２のロッカーアームの側面図である。
【図４】 図３に示したロッカーアームの平面図である。
【図５】 図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】 図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】 ロッカーアームの支点を形成する液圧式タペットを通る断面図である。
【図８】 単一の中央カムシャフトで２列のバルブを制御する本発明のバルブトレイン支持体を示す横断面図である。
【図９】 図７に示したバルブトレイン支持体の平面図である。
【図１０】 本発明によるバルブトレイン組立体の他の実施形態を示す側面図である。
【図１１】 図１０の組立体のバルブトレイン支持体を下から見た斜視図である。

Claims (18)

1. 複数の個別のロッカーアーム支点を有しているバルブトレイン支持体と、
   各々が各ロッカーアーム支点に取り付けられ、前記ロッカーアーム支点のまわりをピボット運動可能な複数のロッカーアームと、
   を有するバルブトレイン組立体であって、
   各ロッカーアームは、前記ロッカーアームを前記ロッカーアーム支点に取り付けるために、対応する前記ロッカーアーム支点を覆ってはまる、弾性部材からなる穴あき薄板を備え、自立型の前記バルブトレイン組立体を形成し、
   各ロッカーアームは、該ロッカーアームが取り付けられるロッカーアーム支点の対応する面にはめ合わされる部分的な球面を有し、自己調整を可能とするように該ロッカーアームの長手方向に沿った軸の周りを回転可能であり、
   前記バルブトレイン組立体は、内燃エンジンとは分離して製造され、また、前記ロッカーアームが内燃エンジンのバルブを作動させるためにカムによって運動可能であるように、前記内燃エンジンに作動可能に取り付けできるように製造されている、バルブトレイン組立体。
2. 各ロッカーアーム支点はラッシュアジャスタの一部を形成している、請求項１に記載のバルブトレイン組立体。
3. 各ラッシュアジャスタは液圧式のラッシュアジャスタである、請求項２に記載のバルブトレイン組立体。
4. 各ロッカーアームは第１種てこを構成している、請求項１から３のいずれか１項に記載のバルブトレイン組立体。
5. 各ロッカーアームは、薄板を変形させることによって形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のバルブトレイン組立体。
6. 各ロッカーアームは薄板を変形させることによって形成されており、前記変形によって、前記ロッカーアームが取り付けられる前記ロッカーアーム支点の対応する面にはめ合わされる前記部分的な球面も形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のバルブトレイン組立体。
7. 前記ロッカーアームは、すべて長さが実質的に同じである、請求項１から６のいずれか１項に記載のバルブトレイン組立体。
8. 前記ロッカーアームは、すべて実質的に同一である、請求項７に記載のバルブトレイン組立体。
9. 各ロッカーアームはバルブに係合するピボット運動部材を有している、請求項１から８のいずれか１項に記載のバルブトレイン組立体。
10. 前記バルブトレイン組立体に取り付けられた少なくとも１つのカムシャフトも有している、請求項１から９のいずれか１項に記載のバルブトレイン組立体。
11. 前記バルブトレイン支持体には、前記ロッカーアーム支点にオイルを送るための流路が内部に形成されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載のバルブトレイン組立体。
12. 各ロッカーアームは、カムシャフトのカムと係合するローラを支持しており、各ローラは、実質的に平らな円筒状の外面を有している、請求項１から１１のいずれか１項に記載のバルブトレイン組立体。
13. 前記バルブトレイン支持体は、複数のシリンダ用の吸気および排気バルブ用のロッカーアームを支持している、請求項１から１２のいずれか１項に記載のバルブトレイン組立体。
14. 各々が吸気および排気バルブを有する複数のシリンダを有しており、前記バルブトレイン支持体が、前記吸気および排気バルブ用のロッカーアームを支持している、請求項１から１３のいずれか１項に記載のバルブトレイン組立体を有している内燃エンジン。
15. （ａ）複数の個別のロッカーアーム支点を有しているバルブトレイン支持体を設けることと、
    （ｂ）各ロッカーアームが、対応する前記ロッカーアーム支点を覆ってはまる弾性部材からなる穴あき薄板によって各ロッカーアーム支点に搭載されて、自立型の前記バルブトレイン組立体が形成され、かつ、各ロッカーアームは、該ロッカーアームが取り付けられるロッカーアーム支点の対応する面にはめ合わされる部分的な球面を有し、自己調整を可能とするように該ロッカーアームの長手方向に沿った軸の周りを回転可能であるように、各ロッカーアーム支点に前記ロッカーアームを取り付けることと、
    （ｃ）各ロッカーアームが各々のエンジンバルブと作動関係になるように、前記ロッカーアームが取り付けられた前記バルブトレイン支持体を、前記バルブトレイン支持体とは分離して製造された内燃エンジンのシリンダヘッドに取り付けるステップと、
    を有する、内燃エンジンを組み立てる方法。
16. 前記バルブトレイン支持体を前記シリンダヘッドに取り付ける前に、少なくとも１つのカムシャフトを前記支持体に取り付けるステップを有している、請求項１５に記載の方法。
17. 各ロッカーアームを、薄板を変形させることによって形成することを有している、請求項１５または１６に記載の方法。
18. 前記部分的な球面が前記ロッカーアーム支点の前記対応する面にはめ合わされるように前記薄板を変形させることによって、前記部分的な球面を各ロッカーアームに形成することを有している、請求項１７に記載の方法。

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