JP2003521624A - バルブクリアランス自動調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 雌ねじが切られたハウジング（１）と；このハウジング内に延びる、雄ねじが切られたねじ部材（３）とを備え；このねじ部材（３）のねじ山（４）は、ハウジングの雌ねじ（２）のねじ山の形状と補完的で、軸方向に所定の隙間を空けてハウジング内に嵌まる外形を有しており、その形状は台形状で軸方向断面が対称形であり、軸方向の両方向の移動に対して等しい摩擦抵抗を示し；ねじ山のフランク角、ねじれ角及び条数は、ねじ部材がハウジング内の端部に加えられる軸方向の力の影響のみにより回転して軸方向にハウジングの外側へ進むことを保証するように選択され；ねじ部材の突出側端部（７）は、隣接する構成部材と共に作用して、この構成部材から回転に対する摩擦抵抗を受けるように適合されているバルブクリアランス自動調整装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、内燃機関などにおいて用いられうるバルブ作動機構のためのバルブ
クリアランス自動調整装置に関する。

【０００２】 本発明の調整装置は、雌ねじが切られたハウジングと、このハウジング内に延
びる、雄ねじが切られたねじと、このねじに軸方向に作用して、ねじを回転させ
ハウジングの開放端から外側へ進ませて調整装置を伸長させる加力手段とを備え
ている。そして、ねじとハウジングの協働するねじ山の形状は、ねじが上記軸方
向の力による偏倚により自由に回転してハウジングの外側へ進むような形状とさ
れている。

【０００３】 このようなバルブクリアランス調整装置がバルブ作動機構の相対的に可動な二
つの構成部材間の空間に配置され、ハウジングが一方の構成部材と係合し、ねじ
が他方の構成部材と係合しているとき、この調整装置は伸長することによって、
すなわち、ねじ部材をハウジングの外へ進ませることによって、バルブ作動機構
内の隙間を詰めるように作動し、構成部材間の空間を完全にふさぐ。この調整装
置は、例えば、カムとバルブ又はバルブ作動部材の間に直接又は間接的に配置さ
れていてもよい。別の構成において、この調整装置はレバー型バルブ作動部材の
ための支点を提供することができ、その支点の位置は調整装置によって作動隙間
を詰めるように変更される。

【０００４】 全ての請求項において、対応する部分には対応する参照符号が用いられる。

【０００５】 以下に、先行技術の幾つかの例と本発明自体の側面を含めた本発明の背景を、
添付図面を参照しながら例示によって説明する。

【０００６】 まず、図１、図２及び図３のそれぞれに図示されるバルブクリアランス自動調
整装置は、ハウジング１と、ハウジング内に形成された雌ねじ２と、ハウジング
の雌ねじ２と協働する雄ねじ４を有するねじ部材３とを備えている。参照符号５
は、ばね手段によって、ハウジング内に位置するねじ部材の端部６に加えられる
軸方向の力を表す。この力は、後述するように、ねじ部材と係合する圧縮ばねに
よって加えられることが好ましい。参照符号７は、ハウジング１の外側へ突出し
ているねじ部材の端部を示す。そして、この端部７は、バルブ作動機構の性質に
応じて、バルブ作動力を伝達するため、あるいは、カムシャフト上のカムの作動
によりバルブを閉鎖するばね力に抗してバルブを開放すべき際に必要な反力を与
えるために、バルブ作動機構の協働部分と係合する。

【０００７】 図１に示す例において、調整装置は自容形であり、エンジン本体のソケット内
に固定される。ねじ部材３の突出するバルブ作動端７は、球体状の表面を持つド
ーム形端部を有しており、このドーム形端部がカムフォロア８の穴９の内側に嵌
まり込む。穴９の断面は尖塔アーチ形又は円錐形であるため、穴９とドーム形端
部７は円形細帯状に接触する。カム１０が回転すると、ドーム形端部７によって
与えられる軸を中心にカムフォロア８が振動し、このようにしてバルブステム１
１を介してエンジンバルブを作動させる。

【０００８】 図１において、ハウジング１の下端は開放されている。これは、力５が油圧に
より加えられるとすれば適しているだろう。力５がばねにより加えられるとすれ
ば、後述するように、ハウジングの一端は閉鎖されるだろう。

【０００９】 図２に示される調整装置は、「バケツ」型カムフォロアに組み込まれている。
この調整装置において、ハウジング１はバケツ１３と一体化されていることが好
ましい。ねじ部材３のバルブ作動端７は、バルブステム１４との接触領域が円状
、環状又は円錐状となるような形状とされる。この設計のバルブ作動機構におい
て、バケツ１３はエンジン本体の内径に摺動可能に取り付けられる。カム１０は
、バケツ１３と調整装置を介して、バルブ１４に下方向のバルブ作動動作を与え
るように直接作動する。

【００１０】 図３に示す例において、調整装置は自容形であり、カム１５とロッカーアーム
１７の間の可動プッシュロッドとして作用する。調整装置はエンジン本体の内径
に摺動可能に取り付けられる。調整装置は、カム１５からの運動を、軸４１を中
心に枢動可能なロッカーアーム１７へ伝達することによって、バルブ１８に下方
向のバルブ作動動作を与える。この調整装置において、ロッカーアーム１７とね
じ部材３のバルブ作動端７の間には、押さえパッド１６が取り付けられている。
ハウジング１の中で、この押さえパッドは軸方向に摺動可能であるが、回転は抑
制されている。

【００１１】 上述した設計に加えて、この調整装置を他の種類の動弁機構に組み込むことも
可能であろう。例えば、ロッカーアーム／プッシュロッド機構において、調整装
置のハウジング１をロッカーアームと一体化させることも可能であろう。

【００１２】 ここで、図８、図９及び図１０に言及しながら、公知の先行技術について述べ
る。各図に示されるバルブクリアランス調整装置は、上述したように、雌ねじが
切られたハウジングの中に設けられたねじによって主に構成されている。各図に
おいて、それぞれのバルブクリアランス調整装置は、その調整装置と作動関係に
ある一種のエンジン動弁機構の概略的描写と共に示される。以下に展開される論
理は、他のいかなる動弁機構にも当てはまる。

【００１３】 先行技術の一つの部類において、上述のねじが軸方向の力に作用されずに、ね
じりコイルばねの作用により回転されてハウジングの外側へ進められるという単
純な作動原理には、幾つかの変形が存在する。この原理を図１０を参照しながら
説明する。図１０において、エンジンのカム１０は、エンジンバルブを符号３９
で示すように閉鎖させる角度位置にある。また、図１０は、ねじりコイルばね２
９がねじ３０を回転させた結果、エンジン動弁機構の一つ以上の位置（Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄなど）にそれまで存在していた可能性のある隙間をゼロにするように、ね
じ３０がハウジング３８の外側へ進んだ状態を示している。さらに図１０に示さ
れるように、圧縮力の伝達経路は、ハウジング３８の底３１から、接触している
ねじ山（例えば、符号３３で示される）を通り、さらにＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの位置
を通って、エンジンのバルブステム３４の上端まで途切れずに続いている。従っ
て、様々なエンジン部品の熱膨張率の差によって、バルブが閉鎖されない状況（
例えば、図９の符号４０参照）が起こる可能性があり、部品の摩耗やエンジン性
能の低下につながる。これは、ねじりコイルばねの作用によって機能する全ての
バルブクリアランス調整装置における重大な欠点である。

【００１４】 別の部類の先行技術（英国特許出願公開第２０３３４７２号、ＥＰ−Ｔ−００
３２２８４、英国特許出願公開第２１６０９４５号、英国特許出願公開第２２１
１２６３号、国際出願公開第８９／０５８９８号、国際出願公開第９０／１０７
８６号、国際出願公開第９０／１０７８７号）では、上述の雄ねじと雌ねじが鋸
歯形状をしている。これは、この部類全体に共通する特徴である。このような形
状は、ねじ３とハウジング１の軸方向断面を描いた図８に示されている。軸に垂
直な線に対する傾斜度がＧ_R である鋸歯ねじのフランク２４Ｈ及び２４Ｓを「遊
び側フランク（ｒｕｎｎｉｎｇ ｆｌａｎｋ）」と称する。また、軸に垂直な線
に対する傾斜度がＧ_L である鋸歯ねじのフランク２５Ｈ及び２５Ｓを「圧力側フ
ランク（ｌｏｃｋｉｎｇ ｆｌａｎｋ）」と称する。Ｚはねじれ角を表す。

【００１５】 図８に示されるエンジンカム１０は、エンジンバルブ１１を符号３９で示すよ
うに閉鎖させる角度位置にある。また、図８が示す状態では、エンジン動弁機構
の一つ以上の位置（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄなど）にそれまで存在していた可能性のある
隙間をゼロにするために、圧縮ばね２２によって、ねじの遊び側フランク２４Ｓ
を押してハウジングの遊び側フランク２４Ｈに接触させ、ねじ３をハウジング１
の外側へ進ませている。以下、ねじ３がハウジングの外側へ進むことを、「進出
」動作（“ｔａｋｅ−ｕｐ” ｍｏｖｅｍｅｎｔ）と称する。

【００１６】 図９に示される状況では、エンジンカム１０の角度位置が変化しており、エン
ジンカムが与える力はバルブステム１１とバルブクリアランス調整装置のねじ３
による反作用を受ける。バルブステムへの反作用によって、バルブは符号４０で
示すように開放される。また、ねじへの反作用によって、ねじの圧力側フランク
２５Ｓは、隙間（図８の符号２６）を通ってハウジングの圧力側フランク２５Ｈ
に押し付けられ、これと接触させられる。理論上、圧力側フランクの傾斜角度Ｇ _L が相対的に大きいことに起因する高い摩擦抵抗によって、ねじが回転してハウ
ジング内に後退することは阻止されるはずなので、この場合、ねじ３とハウジン
グ１のアセンブリは一体となって上記の反作用に抵抗するはずである。

【００１７】 要約すると、理論上は、鋸歯ねじを利用すると、軸方向に加えられる力の作用
を受けたとき、ハウジングの内側に押し込まれるねじ３に対する抵抗は大きく、
ハウジングの外側へ進むねじに対する抵抗は小さいことが保証されるはずである
。

【００１８】 しかし、実用試験によって、以上に説明した作動原理を実行に移す試みには幾
つかの問題点があることが証明された。その問題点を以下に説明する。

【００１９】 ねじ側のねじ山とハウジング側のねじ山の間には、予め決められた軸方向の一
定の隙間の存在は必須である。なぜならば、図８に符号２６で示されるように、
この隙間は、バルブの閉鎖を妨害する物が存在しないことを保証するからである
。ハウジング内のねじの自由な移動を保証するため、ねじ山の頂と隣接する谷底
の間には、さらに円周方向の隙間（図４の符号１９）が必要である。従って、ね
じ３が横方向に変位される結果、図１１に示すようにハウジング１に対して偏心
したり、図１２に示すようにハウジングに対して傾斜したりする可能性がある。
これらのいずれかの位置にねじが位置する状態では、ねじのねじ山の遊び側フラ
ンクとハウジングのねじ山の遊び側フランクがばね２２の作用によって互いに押
しつけられるとき、もし遊び側フランク表面の母線３５（図１１）がばね２２に
よって加えられる力の作用線に対して垂直に近すぎると、ねじが同心円上の位置
に復帰する傾向はほとんどない。これに関する基本的図解を図１３及び図１４に
示す。図１３及び図１４は、図１１と図１２において符号Ｆで示される部分の拡
大図である。図１３に示す例では、フランク角Ｇ_R が小さな傾斜度で描かれてい
る。図１４に示すもう一つの例では、フランク角Ｇ_R はこれよりも大きな傾斜度
で描かれている。参照符号３６及び３７は、それぞれ、ねじの遊び側フランク２
４Ｓの要素とハウジングの遊び側フランク２４Ｈの要素を示している。これら二
つの例がそれぞれ同じ摩擦条件下にある場合、力Ｐは、図１４の例よりも図１３
の例において、容易に移動Ｑを発生させることが可能だろう。移動Ｑは、上記ね
じを再びハウジング１の中心に位置させるために必要である。

【００２０】 よって、実用試験で確認されたように、遊び側フランクの傾斜角度が小さい場
合、ねじ３はハウジング１の中で図１１又は図１２に示すような好ましくない位
置に留まる可能性が高い。そして、図１１及び図１２に示す好ましくない位置で
は、ねじのねじ山の遊び側フランクはハウジングのねじ山の遊び側フランクと線
接触又は点接触するのみで、油膜を介した隣接する「面対面」の接触（すなわち
、境界潤滑条件）は発生しえない。その結果、「進出」動作に対抗する（そして
ほとんどの場合、これを阻止する）高い摩擦抵抗が生じる。エンジンの潤滑系か
らの圧力によってねじ山を油で潤滑にすることは一般的に行われているけれども
、上述した点接触又は線接触の条件下では、必要な隣接する油膜潤滑を維持する
ことができないために摩擦が過剰となり、「進出」動作は阻止されるか、せいぜ
い緩慢な動きにしかならない。

【００２１】 逆に、バルブを開放する力によってねじのねじ山の圧力側フランク２５Ｓとハ
ウジングのねじ山の圧力側フランク２５Ｈが共に合わせられるならば（図９参照
）、圧力側フランクの角度は、ねじをハウジングの中心に位置させる上で好まし
い角度である。この場合、隣接する油膜潤滑条件が存在することができ、ハウジ
ング１内部へのねじ３の移動（「後退」動作（“ｂａｃｋ−ｏｆｆ” ｍｏｖｅ
ｍｅｎｔ）と称する）が瞬時に、すなわち、係合する圧力側フランク間で作用す
る圧縮力が油膜を破壊して金属対金属の接触を発生させるまで起こりうる。

【００２２】 要約すると、理論上は圧力側フランク／遊び側フランクがそれぞれ高摩擦性／
低摩擦性であるにもかかわらず、「後退」動作が大きくなりすぎる可能性、及び
／又は、「進出」動作が小さくなりすぎる可能性がある。もし、バルブ閉鎖／バ
ルブ開放サイクルのたびに「後退」動作が「進出」動作よりも過剰になると、ね
じ３は次第にハウジング１の中へ後退し、動弁機構の部材間の接触が失われる。

【００２３】 これまでに述べた性能上の欠点の他にも、製造上の問題点が存在する。また、
鋸歯ねじを用いる際には、使用耐久性の問題もある。これらの問題について以下
に述べる。

【００２４】 上述した軸方向の隙間（図８の符号２６及び図９の符号９）は、雄ねじと雌ね
じを製造する際、厳密な管理によって厳密な範囲内に保たれる必要がある。この
隙間が大きすぎると、バルブは十分に作動せず、騒音が大きくなる。図８、図９
及び図１５に関して、Ｇ_L とＧ_R の典型的な値はそれぞれ７５°と１５°である
。半径方向の隙間（図１５のＫＭ）を符号Ｃで表すと、軸方向の隙間は、 ＪＫ＋ＫＬ＝ （Ｃ×ｔａｎｇｅｎｔ １５）＋（Ｃ×ｔａｎｇｅｎｔ ７５） すなわちＣの４倍となる。これは、例えば、軸方向の隙間の公差が０．１ｍｍの
とき、雄ねじと雌ねじの直径公差の合計を約０．０５ｍｍに設定する必要がある
ことを意味する。これは、大量生産には極めて困難な要件である。

【００２５】 使用中のねじ山表面の摩耗に関しても、同じような状況が存在する。傾斜した
フランクの表面が浸食されたり、表面のざらつきが平坦化したりすることによっ
て半径方向の隙間が少し増加すると、軸方向の隙間が４倍に増加することになる
。この場合も、バルブが十分に作動せず、騒音が大きくなる。

【００２６】 英国特許出願公開第２２１１２６３号には、ねじの圧力側フランクに溝と畝を
設けることが開示されている。この設計の変更は、「後退」動作を許容範囲内に
抑える試みとして導入された。この設計の意図は、表面積の小さな畝は、係合す
る圧力側フランク間の油膜をより簡単に破壊して、金属対金属の条件を一層早く
実現し、それにより「後退」動作の大きさを縮小することである。しかし、この
設計には次のような欠点がある。

【００２７】 ａ．溝と畝を有する圧力側フランクの製造は困難である。

【００２８】 ｂ．接触面積が減少する結果、係合する圧力側フランクにおける摩耗発生速 度が増加する。従って、前のパラグラフで説明したように軸方向の隙間 が増加する。 調整装置の構成部材のねじ山（すなわち、ねじ側のねじ山とハウジング側のねじ
山）に対して厳密な直径公差が要求されるため、これらの構成部材の製造に用い
る道具の製造には、より一層厳密な公差が求められる。特にこれは、ハウジング
内に雌ねじを製造するためのタップにねじを形成することに当てはまる。また、
鋸歯の断面比率では、極端に幅広のタップの歯が要求されるが、これはタッピン
グトルクを高くする可能性があるので好ましくない。

【００２９】 バルブクリアランス自動調整装置を有するエンジンの効率の増加を試みて、カ
ム１０とカムフォロア８の接触面の摩擦を低減することに重点を置く。

【００３０】 本発明の一つの目的は、特に以下に言及される改良構造の機械式バルブクリア
ランス調整装置を提供することである。

【００３１】 ａ．「進出」動作の信頼性を改善する。

【００３２】 ｂ．カムとカムフォロアの間の摩擦を低減する。

【００３３】 ｃ．ねじ山が鋸歯形状である場合に、嵌合する雄ねじと雌ねじの間に発生す る半径方向の隙間／軸方向の隙間の比が好ましくない値にならないよう にする。この比が好ましくない場合、非常に厳密な製造公差が要求され るだけでなく、嵌合するねじ山の間の軸方向の隙間が急激に増加する。

【００３４】 本発明の一側面によるバルブクリアランス調整装置は、雌ネジが切られたハウ
ジングを備えるとともに、このハウジングの雌ネジの形状と略補完的で、軸方向
に所定の間隔を空けてハウジング内に嵌まる形状の雄ネジを持つネジ部材を、こ
のハウジング内に備えている。このねじ山は台形状で軸方向断面が対称形であり
、軸方向の両方向の移動に対して等しい摩擦抵抗を示す。ねじ山のフランク角、
ねじれ角及び条数は、ねじ部材がその非突出側端部に加えられる軸方向の力の影
響のみにより回転して軸方向にハウジングの外側へ進むことを保証するように決
定される。このねじ部材の突出側端部は、隣接する構成部材（例えば、ＩＣエン
ジンの動弁機構）と共に作用し、この隣接する構成部材から回転に対する摩擦抵
抗を受けるような形状とされている。このねじの非突出側端部は、上述の軸方向
の力による作用を受けたとき、ねじ部材の軸方向の移動を補助するような形状と
されている。

【００３５】 「進出」動作が緩慢になる理由の一つとして考えられるのは、図１１及び図１
２に示すように、ねじ３がハウジング１に対して偏心した位置へ移動する傾向を
示すことである。本発明では、図１３及び図１４を参照しながら既に述べたよう
に、遊び側フランクの傾斜角度Ｇ_R を大きくすることによって、この傾向を低減
している。

【００３６】 ねじ山の直径に対して非常に厳密な公差が要求されないようにするには、図１
５を参照しながら既に述べたように、 軸方向の隙間÷半径方向の隙間＝ ｔａｎｇｅｎｔ Ｇ_L ＋ｔａｎｇｅｎｔ Ｇ_R の比を実質的に減少させることが非常に望ましい。例えば、Ｇ_R を１５°から３
０°に増加させ、Ｇ_L を例示した７５°から３０°に減少させると、軸方向の隙
間÷半径方向の隙間の比は、（ｔａｎｇｅｎｔ １５°＋ｔａｎｇｅｎｔ ７５
°）から（２×ｔａｎｇｅｎｔ ３０°）に、すなわち、４から１．１５に下が
る。

【００３７】 このように、本発明では、ねじ部材側とハウジング側の各ねじ山のフランクが
、軸方向断面から見たとき、ねじ山の軸に対する垂直線の各側において３０°の
角度で傾斜していることが好ましい。これらのフランク角は、標準的なボルトと
ナットなどに用いられる現代のねじ山に見られるものであり、一般に６０°のね
じ山と呼ばれている。これは、検査の際に一般に利用可能な装置（例えば、顕微
鏡のレチクル、ねじ山測定針、ねじ山測定機、隙間ゲージ及び光学投影スクリー
ン）を使用できるという利点を有する。

【００３８】 従って、遊び側フランクの角度Ｇ_R は、圧力側フランクの角度Ｇ_L と等しくな
る（すなわち、Ｇ＝Ｇ_R ＝Ｇ_L ＝３０°）。ねじれ角を符号Ｚ、摩擦係数を符号
μとすると、軸方向の負荷によってねじを回転させ軸方向に進ませるための条件
は、以下の式で表される。

【００３９】 ｔａｎｇｅｎｔ Ｚ＞μ÷ｃｏｓｉｎｅ Ｇ これは、軸方向の力を受ける側のねじ端部への摩擦を、無視できる程度と想定し
ている。概略的な例として、外径８ｍｍ、リード４ｍｍのねじは、摩擦係数の値
が約０．１４未満であれば、軸方向の負荷により回転して進むだろう。リードを
５ｍｍに増やすと、摩擦係数がさらに大きくなっても（すなわち、０．１７）十
分な動作が可能になるだろう。

【００４０】 このように、フランク角Ｇが３０°の対称形のねじ山を持ち、軸方向の力の影
響のみにより回転して軸方向に進むことができるねじ部材を得ることが可能とな
る。さらに、フランク角を３０°とすることで、ねじ部材はハウジングに対して
同心円上の位置に留まることができるので、先に説明したようにフランク角がよ
り小さいときに発生する点接触条件を避けることが可能となる。このようにして
、軸方向の力の影響により「進出」動作を達成することができる。このような軸
方向の力は、例えば、エンジンの潤滑系からの油圧によって、または、端部にボ
ールを備えたプランジャーを媒体としてねじの端部に作用することが好ましい小
さなばねによって与えることができる。

【００４１】 実用試験によって、ねじ部材を対称的な「Ｖ」字型にすると、外部摩擦トルク
抵抗をエンジンの動弁機構の協働部材と接触する側のねじ端部に与えることによ
って、ねじ部材には「後退」動作に対する十分な抵抗が与えられることが証明さ
れた。

【００４２】 エンジンの動弁機構の設計によると、ねじ部材の端部と動弁機構の協働部材と
の接触部分は、例えば、以下のような形状となりうる。

【００４３】 ａ．円形の線 ｂ．環状の領域 ｃ．薄い円錘台の湾曲面における一領域 ｄ．球体の薄片の湾曲面における一領域 ｂ．ｃ．又はｄ．の場合、その幅寸法は、接触条件は円形の接触線であるとい
う仮定を満たす程度に小さくてもよい。全ての場合において、円の軸は平面に対
して垂直であり、ねじ部材の回転の中心軸と一致する。上記四つの例のそれぞれ
において、摩擦抵抗が接線的に作用する円の直径を値Ｄで表すことにする。ねじ
山の平均直径を符号ｄとすると、「後退」動作に対する外部摩擦抵抗は主にＤ÷
ｄの比に依存する。よって、この摩擦抵抗は、次のＩ〜IIIの設計によって制御
することができる。

【００４４】 Ｉ．ねじの平均直径 II．ねじ部材のバルブ作動端 III．動弁機構の部材において、ねじ部材と接触する部分 例えば、Ｄ÷ｄの比が２で、ねじ山のねじれ角が１０°のとき、調整装置の「
後退」動作が適切に制御されることがエンジン試験によって証明された。これに
伴い、信頼性が高く反応性の良い「進出」動作が得られる。

【００４５】 次に、本発明による調整装置の作動方式について、図１などに対応する図５（
ａ）、図５（ｂ）、図６（ａ）、図６（ｂ）、及び図７（ａ）、図７（ｂ）を参
照しながら説明する。図５（ａ）は、エンジンの動弁機構の部材間に隙間が生じ
た場合における、ハウジング１内でのねじ部材３の概念上の位置を示す。説明を
容易にするため、全体の隙間量を、ねじ部材３の端部７とカムフォロア８の穴９
との間に形成される単一の間隙４２として示す。この状況において、カム１０は
、図５（ｂ）に図式的に示されるように、一定の半径部分がカムフォロア８に接
触している角度位置であれば、どのような位置にあることも可能である。ねじれ
角が比較的大きいため、そして、ボール２９とねじ部材の端部６の球状凹部との
間の摩擦トルク抵抗が低いために、ばね２２は、「進出」動作を発生させること
、すなわち、図６（ａ）に示すように球状の端部７がカムフォロア８の穴９の表
面と接触するまで、ねじ部材３をハウジング１の外側（図中上側）に進ませるこ
とが可能である。

【００４６】 図６（ａ）に示す状況において、次の三点に着目する必要がある。

【００４７】 ａ）カム１０は、図６（ｂ）に図式的に示されるように、一定の半径部分がカ
ムフォロア８に接触している角度位置であれば、依然としてどのような位置にあ
ることも可能であるとみなすことができる。

【００４８】 ｂ）ねじ部材３のねじ山の図中下側には、図５（ａ）に示す状況と同様に、間
隙４３が維持されている。

【００４９】 ｃ）球状の端部７によってカムフォロア８の穴９の表面に加えられる力は小さ
い。この力は、ばね２２の力から「進出」動作を発生させるために必要な力を差
し引いた力に限定される。

【００５０】 図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す状況では、カム１０の位置が変化しており、
ねじ部材３をそれまで存在していた間隙４３を通って下降させる分だけカムフォ
ロア８を押した状態である。すなわち、今度は間隙がねじ部材３のねじ山の上（
符号４４で示す）に位置している。この時、嵌合するねじ山の間には連続的な油
膜があり、その結果、ねじ部材３の上側への「後退」動作に対するハウジング１
内側からの抵抗が小さくなる。従って、「後退」動作に対する抵抗は、ねじ部材
の端部７とカムフォロア８の穴９の表面との間の接触部における摩擦によって、
外側から与えられる。

【００５１】 引き続きカム１０を少し回転させると、エンジンバルブをバルブシートに押さ
えつけている力を克服するために、動弁機構全体への負荷が急激に増加する。嵌
合するねじ山の間の上述した油膜が破壊され、ねじ山における摩擦が「後退」動
作に対して内側からの抵抗となる。

【００５２】 所定のねじ山形状と摩擦条件によれば、「後退」動作に対する上述した外側か
らの抵抗は、主にＤ÷ｄの比に依存する（Ｄは、ねじの端部７とカムフォロア８
の穴９の表面が摩擦接触する円の有効直径であり、ｄは、ねじ山の平均直径であ
る）。従って、「後退」動作に対する所要の抵抗は、次のＩ〜IIIの設計によっ
て与えられる。

【００５３】 Ｉ．ねじ山（有効直径に関して） II．ねじ部材３のバルブ作動端７ III．動弁機構の部材において、ねじ部材３の端部７と接触する部分 また、「後退」動作に対する抵抗は、角度Ｗ（図６（ａ））を大きくすること
によって増加させることができる。この角度Ｗとは、穴９と球状の端部７の接触
面に対する共通接線と、水平面との間の角度のことである。

【００５４】 カム１０をさらに回転させると、エンジンバルブが開放され、次に閉鎖され、
その後、動弁機構が図５（ａ）又は図６（ａ）に対応する状態に戻る。

【００５５】 本発明のバルブクリアランス自動調整装置がバルブ作動機構に組み込まれず（
すなわち、エンジンに組み込まれず）、従って、係合するバルブ作動機構の構成
部材によって抑制されない場合、加力手段は、ねじ部材を最大限までハウジング
の外側へ進ませてもよい。この状態では調整装置をエンジンに組み込むことは不
可能なため、ねじ部材をハウジングに対して回転移動させることによりハウジン
グ内へ後退させて、関連する構成部材の間に調整装置が配置される程度に調整装
置の全長を短くする必要がある。複数のバルブを有するエンジンのバルブ作動機
構について、このような複数個の調整装置を個々の部品の所定位置に組み込む際
には、組込作業が容易となるようにこれらの調整装置を一時的に収縮状態に保持
する何らかの手段があることが明らかに望ましい。

【００５６】 広い意味で、本発明のもう一つの側面の目的は、調整装置を一時的に収縮状態
に保持するための上記要件を満たすことである。

【００５７】 よって出願人は、本発明のもう一つの側面に従い、雌ねじを有するハウジング
と、ハウジングの開口端からハウジング内へ延び、ハウジング側のねじ山と係合
する雄ねじを有するねじ部材と、ねじ部材の長手軸方向に、ねじ部材に作用する
ばね手段とを備え；ねじ部材とハウジングの協働するねじ山の形状が、ばね手段
の影響でねじ部材が回転してハウジングの外側へ進むような形状であり；ねじ部
材がハウジング内の内側位置にねじ込まれたときにねじ部材とハウジングの間で
動作可能な当接手段が設けられており、これによって、ねじ部材とハウジングと
当接手段の間に、ばね手段の作用に抗してねじ部材を内側位置に保持するための
十分な摩擦力が生じうるバルブクリアランス調整装置を提供する。

【００５８】 本発明のこの側面によるバルブクリアランス調整装置では、ねじ部材とハウジ
ングの間で動作可能な当接手段と係合するハウジング内の内側位置まで、ねじ部
材をねじ込むことが可能である。その後、ねじ部材と当接手段とハウジングの間
に加わる力を増大させるためにねじ部材が締められると、これら三者の間には、
ねじ部材をハウジングの外側へ進ませる傾向を持つばね手段の作用に抵抗するた
めの十分な大きさの摩擦力が生じる。バルブクリアランス調整装置の寸法につい
ては、ねじ部材が内側位置にあるとき、調整装置をエンジンバルブの作動機構内
の必要な位置に容易に組み込むことができる程度に小さな全長に構成すべきであ
る。これにより、複数個のバルブクリアランス調整装置を備えたエンジンを容易
に組み立てることが可能となる。試験によって証明されたように、エンジンが始
動されると、各調整装置では、特定のバルブを作動させるカムからの衝突によっ
てねじとハウジングの間の摩擦固定を解除するのに十分な衝撃が引き起こされる
ので、ねじ部材は調整装置のハウジングに対して直ちに正しい作動位置をとる。

【００５９】 調整装置のねじ部材は、当接手段を上述したように作動させるためにねじ部材
をハウジング内にねじ込むことができる道具が係合するように適合されていても
よい。以下に述べる調整装置の実施例では、ねじ部材は部分球体状の表面を持つ
頭部を有し、この頭部がロッカーアームなどに設けられた補完的な部分球体状の
ソケット部と係合する。この実施例において、ねじ部材と係合するための道具は
、特定の表面形状を有するソケット又は凹部を備えていてもよい。このソケット
又は凹部の表面形状は、ねじが内側位置にあるときに当接手段と係合するように
ねじが締められる程度に、ねじ部材の頭部と摩擦係合が可能な形状とされる。

【００６０】 当接手段は、ハウジング内に備えられており、ねじ部材が内側位置にあるとき
にその最内側の端面と係合可能な肩部を有するハウジング内に備えていてもよい
。このような肩部は、ハウジング自体によって提供されてもよい。あるいは、そ
のような肩部を提供する別部材（例えば、スリーブ）がハウジング内に挿入され
ていてもよい。

【００６１】 これに代えて、ハウジングの端面と係合可能な当接部がねじ部材に設けられて
いてもよい。そのような当接部は、ねじ部材の頭部の下に設けられる鍔を備えて
いてもよい。このような鍔は、ねじ部材をハウジングにねじ込む際にねじ部材を
保持するとともに、鍔がハウジングと係合してからは、ねじ部材を締めるために
利用できるものであってもよい。そうすれば、この場合に別の道具を用いる必要
がなくなる。

【００６２】 バルブクリアランス調整装置は、本発明の第一の側面によることが好ましい。
しかし、これに代えて、先行技術に関する上記記述で言及されたような鋸歯ねじ
を組み込んだ調整装置であってもよい。

【００６３】 図１６は、図５（ａ）、図６（ａ）又は図７（ａ）に図示されたような調整装
置を、エンジンに組み込まれていない時にとりうる状態で示す。ねじ部材はハウ
ジングの外側へ進み出ており、調整装置の全長は、エンジン内で調整装置が占有
できる空間よりも実質的に大きい。

【００６４】 従って、この調整装置をエンジンに組み込むには、組込みが容易となる大きさ
まで調整装置の全長が短くなるように、ねじ部材３をハウジング１の中へねじ込
む必要がある。そのような調整装置の全長は、図６（ａ）及び図７（ａ）に示さ
れる調整装置の典型的な作動長よりも僅かに短い。

【００６５】 調整装置のねじ部材とハウジングの間で作用するねじ山の特性によっては、ね
じ部材が摩擦によってそのような設置位置に留まらない場合がある。そのような
場合、本発明に従って、ねじ部材が図５（ａ）に示される位置と同様の最内位置
にあるときに、ねじ部材とハウジングの間で動作可能な当接手段を設けてもよい
。そのような当接手段の一形態は、図１７に示すように、ハウジング内に設けら
れ、ばね２２を取り囲む円筒形のスリーブ５０によって提供される。スリーブ５
０の一端は、ハウジング下側の閉鎖端５１と係合し、スリーブの他端は、ねじ部
材の端面６の凹部を囲む環状部分と当接する。

【００６６】 ねじ部材がハウジングにねじ込まれ、締め付けられることによって当接スリー
ブ５０と係合するとき、ねじ部材とスリーブの間及びねじ部材とハウジングの協
働するねじ山の間には、ばね２２がねじ部材に加える力に抗してねじ部材を摩擦
により最内位置に保持するための力が生じる。これによって、調整装置の取付を
容易に行うことが可能となる。しかし、この調整装置が取り付けられたエンジン
が始動されると、ねじ部材とハウジングの間の摩擦固定を解除するのに十分な衝
突がカムから与えられるので、ねじは直ちに上述の正しい作動位置をとる。

【００６７】 スリーブ５０に代えて、最内位置にあるねじ部材と係合可能な当接部をハウジ
ングと一体的に設けることも可能である。このような当接部は、例えば、ハウジ
ングの雌ねじの下端より下の、ばね２２が収容される部分の内径を小さくするこ
とによって提供することができる。さらに別の可能性として、ねじ部材の頭部の
下に、ハウジングの外端面５５と係合可能な外鍔を設けることもできる。このよ
うな鍔は、鍔がハウジングと当接するまでねじをハウジング内にねじ込む必要が
ある場合、ねじを回転させるための手段として用いてもよい。

【００６８】 このような方法でねじ部材をハウジング内にねじ込むことを可能とする鍔又は
その他の構成体をねじ部材に設けない場合には、ねじ部材の部分球体状の頭部を
有する端部７と係合してねじ部材を回転させるための道具として、図１７に符号
５２で示すような道具を用いてもよい。道具５２の一端には先細のソケット５３
が設けられ、その角度は、この道具を手で押してねじ部材の頭部と係合させたと
き、ばね２２の作用に抗してねじ部材がハウジング内にねじ込まれて、当接スリ
ーブ５０と係合するのに十分な力で、ねじ部材が摩擦的に把持されるような角度
とされる。道具５２には、使用者が道具を持ったり容易に回転させたりすること
を可能にする把持部５４が設けられている。

【００６９】 先に述べたように、ねじ部材を軸方向にハウジングの外側へ進ませるためのば
ね手段を組み込んだ調整装置の設計のうち、一部の設計においては、調整装置の
エンジンへの組込を容易にするために上記した手段は必要ないかもしれない。先
に述べたように、Ｄ／ｄの比が２で、ねじ山のねじれ角が１０°のとき、調整装
置の「後退」動作が適切に制御され、これに伴って、信頼性が高く反応性の良い
調整装置の「進出」動作が得られることが、エンジン試験によって証明された。
しかし、エンジン全体の設計を考慮して、Ｄ／ｄの値を低くしなければならない
ような制限が課された場合には、ねじ山のねじれ角を小さくすることを考える必
要がある。例えば、ねじれ角を６°とする必要のある調整装置は、エンジン中で
有効な潤滑を受けたときに適当な「進出」動作を生み出すはずであるが、組立装
置が必要ない場合でも、ねじをハウジング内の内側位置に保持するために十分な
ねじ山の摩擦が存在しているべきである。

【００７０】 本明細書において、“ｃｏｍｐｒｉｓｅ”は、“ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｏｒ ｃ
ｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ”を意味し、“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”は、“ｉｎｃｌｕ
ｄｉｎｇ ｏｒ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ”を意味する。

【００７１】 以上の説明又は下記請求項又は添付図面において開示される特徴は、具体的な
形態によって、又は開示される機能を遂行するための手段もしくは開示される結
果を達成するための方法もしくは過程に関して示されているけれども、これらの
特徴は、適宜、単独で又は組み合わされて、本発明を様々な形態で実現するため
に用いられてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 内燃機関のバルブ作動機構における、バルブクリアランス自動調整装置の可能
な配置を示す図である。

【図２】 内燃機関のバルブ作動機構における、バルブクリアランス自動調整装置の可能
な配置を示す図である。

【図３】 内燃機関のバルブ作動機構における、バルブクリアランス自動調整装置の可能
な配置を示す図である。

【図４】 ある調整装置（本発明によるものであってもよい）におけるねじ山の拡大断面
図である。

【図５】 （ａ）図は本発明によるバルブクリアランス自動調整装置によって動弁機構の
隙間を詰めることが求められる場合における、調整装置とカムフォロアの一部を
示す図であり、（ｂ）図は図５（ａ）に関連するカム位置を示す図である。

【図６】 （ａ）図は図５のバルブクリアランス調整装置が動弁機構の隙間をゼロにした
直後の状態における、調整装置を示す図であり、（ｂ）図は図６（ａ）に関連す
るカム位置を示す図である。

【図７】 （ａ）図は動弁機構がバルブの開放を始めた直後の状態における、図５及び図
６のバルブクリアランス調整装置とカムフォロアの一部を示す図であり、（ｂ）
図は図７（ａ）に関連するカム位置を示す図である。

【図８】 先行技術によるバルブクリアランス自動調整装置を示す図であり、エンジン動
弁機構の一つ以上の位置（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄなど）にそれまで存在していた可能性
のある隙間が、調整装置によって詰められた直後の状態を示す。

【図９】 図８の調整装置のバルブ開放動作中の状態を示す図である。

【図１０】 先行技術の別の実施態様によるバルブクリアランス自動調整装置を示す図であ
る。

【図１１】 図８及び図９のバルブクリアランス調整装置において、ねじが調整装置のハウ
ジング内で横方向に変位された状態を示す図である。

【図１２】 図８及び図９の調整装置において、ねじがハウジング内で斜めに変位された状
態を示す図である。

【図１３】 嵌合するねじ山のフランク角が比較的小さな場合において、接触するフランク
の一部を示す図である。

【図１４】 嵌合するねじ山のフランク角が比較的大きな場合において、接触するフランク
の一部を示す図である。

【図１５】 嵌合するねじ山の一部を示す図であり、軸方向と半径方向のねじ山の隙間の関
係を示す。

【図１６】 本発明の調整装置がエンジンに組み込まれる前にとりうる位置を示す図である
。

【図１７】 本発明の別の側面によるバルブクリアランス自動調整装置をエンジンに組み込
む用意が整った状態で示す図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年２月１４日（２００２．２．１４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3G016 AA05 AA06 AA19 BA18 BA19 BB04 BB09 BB18 BB23 BB30 BB31 BB32 BB39 BB40 CA05 CA07 CA10 CA11 CA12 CA16 CA25 CA27 CA33 CA45 CA46 CA52 DA13 DA17 DA18 DA19 DA20 DA22 FA27 FA37 FA38 GA01 GA02 GA04

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雌ねじが切られたハウジング（１）と； このハウジング内に延びる、雄ねじが切られたねじ部材（３）とを備え； このねじ部材（３）のねじ山（４）は、ハウジングの雌ねじ（２）のねじ山の
   形状と補完的で、軸方向に所定の隙間を空けてハウジング内に嵌まる外形を有し
   ており、その形状は台形状で軸方向断面が対称形であり、軸方向の両方向の移動
   に対して等しい摩擦抵抗を示し； ねじ山のフランク角、ねじれ角及び条数は、ねじ部材がハウジング内の端部に
   加えられる軸方向の力の作用のみにより回転して軸方向にハウジングの外側へ進
   むことを保証するように選択され；ねじ部材の突出側端部（７）は、隣接する構
   成部材と共に作用して、この構成部材から回転に対する摩擦抵抗を受けるように
   適合されているバルブクリアランス自動調整装置。
2. 【請求項２】 ねじ部材側及びハウジング側の各ねじ山のフランクが、ねじ山
   の軸に垂直な線に対して３０°の角度で傾斜している請求項１に記載のバルブク
   リアランス自動調整装置。
3. 【請求項３】 ねじ部材の付勢側端部が、上記隣接する構成部材と、（ａ）円
   形の線、（ｂ）環状の領域、（ｃ）薄い円錘台の湾曲面における一領域、及び、
   （ｄ）球体の薄片の湾曲面における一領域のいずれか一つの部分において接触す
   るように適合されている請求項１又は請求項２に記載の調整装置。
4. 【請求項４】 上記隣接する構成部材とｂ、ｃ又はｄにおいて接触する場合、
   接触領域が線接触に近似する請求項３に記載の調整装置。
5. 【請求項５】 上記接触線又は接触領域の直径が調整装置のねじ山の平均直径
   よりも大きい請求項３又は請求項４に記載の調整装置。
6. 【請求項６】 ねじ部材に作用して、ねじ部材が軸方向にハウジングの外側へ
   進むように付勢するばね手段を備えた先行するいずれか一つの請求項に記載の調
   整装置。
7. 【請求項７】 上記ばね手段が、端部にボールを備えた部材を介して、ハウジ
   ング内のねじ部材端部に作用する請求項６に記載の調整装置。
8. 【請求項８】 上記ねじ部材が、ねじ部材を軸方向にハウジングの外側へ付勢
   する油圧の作用を受けるように適合されている請求項１〜５のいずれか一項に記
   載の調整装置。
9. 【請求項９】 ねじ部材がハウジング内の内側位置にねじ込まれたときにねじ
   部材とハウジングの間で動作可能な当接手段が設けられており、これによって、
   ねじ部材とハウジングとの当接手段の間に、ばね手段の作用に抗してねじ部材を
   内側位置に保持するための十分な摩擦力が生じうる請求項６又は請求項７に記載
   の調整装置。
10. 【請求項１０】 雌ねじを有するハウジングと、 ハウジングの開口端からハウジング内へ延び、ハウジング側のねじ山と係合す
    る雄ねじを有するねじ部材と、 ねじ部材の長手軸方向に、ねじ部材に作用するばね手段とを備え； ねじ部材とハウジングの協働するねじ山の形状が、ばね手段の作用によりねじ
    部材が回転してハウジングの外側へ進むような形状であり； ねじ部材がハウジング内の内側位置にねじ込まれたときにねじ部材とハウジン
    グの間で動作可能な当接手段が設けられており、これにより、ねじ部材とハウジ
    ングとの当接手段の間に、ばね手段の作用に抗してねじ部材を内側位置に保持す
    るための十分な摩擦力が生じうるバルブクリアランス調整装置。
11. 【請求項１１】 上記当接手段が、ハウジング内に設けられ、ねじ部材の最内
    側の端面と係合可能な肩部によって構成される請求項９又は請求項１０に記載の
    調整装置。
12. 【請求項１２】 上記肩部がハウジングによって提供される請求項１１に記載
    の調整装置。
13. 【請求項１３】 上記肩部がハウジング内に配された部材によって提供される
    請求項１１に記載の調整装置。
14. 【請求項１４】 上記ねじ部材が、ハウジングの端面と係合可能な当接部を有
    している請求項９又は請求項１０に記載の調整装置。
15. 【請求項１５】 上記当接部が、ねじ部材の頭部の下に設けられる鍔を備えて
    いる請求項１４に記載の調整装置。
16. 【請求項１６】 上記鍔が、ねじ部材をハウジング内にねじ込むために、ねじ
    部材を保持するように備えられている請求項１５に記載の調整装置。
17. 【請求項１７】 ねじ部材が、このねじ部材をハウジング内へねじ込むととも
    に、上記当接手段を作動させるための道具によって係合されるように適合されて
    いる請求項９〜１６のいずれか一項に記載の調整装置。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の調整装置と、この装置と係合可能な上記
    道具との組み合わせ。
19. 【請求項１９】 上記道具が上記ねじ部材の頭部と摩擦係合することが可能で
    ある請求項１８に記載の組み合わせ。
20. 【請求項２０】 バルブ作動機構の各構成部材の間の隙間を詰めるために、こ
    れらの構成部材の間に配置される請求項１〜１７のいずれか一項に記載のバルブ
    クリアランス自動調整装置を含むバルブ作動機構。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載のバルブ作動機構を多数含む内燃機関。
22. 【請求項２２】 実質的に、添付図面の図５〜図７又は図１７を参照しながら
    以上に説明されるようなバルブクリアランス自動調整装置。
23. 【請求項２３】 本明細書及び／又は添付図面において説明される一切の新規
    な特徴又は特徴の新規な組み合わせ。