JPH07208125A - Variable valve timing mechanism - Google Patents

Variable valve timing mechanism

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JPH07208125A
JPH07208125A JP408194A JP408194A JPH07208125A JP H07208125 A JPH07208125 A JP H07208125A JP 408194 A JP408194 A JP 408194A JP 408194 A JP408194 A JP 408194A JP H07208125 A JPH07208125 A JP H07208125A
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JP
Japan
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piston
seal ring
hydraulic
control
variable valve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP408194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yorita
浩 頼田
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc filed Critical Nippon Soken Inc
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Publication of JPH07208125A publication Critical patent/JPH07208125A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/3445Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34479Sealing of phaser devices

Landscapes

  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

PURPOSE:To show high responsiveness in response to control without being generating back flash noise by providing a recessed part for receiving control oil pressure so as to change abrasion force of a sliding surface according to the magnitude of control oil pressure and deform a seal ring in radial direction, in the seal ring. CONSTITUTION:In a seal ring 17, oil which is pressurized in oil pressure chambers 11, 14 is received in recessed parts 17d, 17e, so that oil pressure which is shown by the arrow is received, the rim 17a of the outside is push-pressed in radial direction outer side, and it is pushed down on the inner surface of a hydraulic cylinder 4a. Simultaneously, the rim 17b of an inner side is push- pressed in radial direction inner side, and it is pushed on the outer circumference of an annular groove 12d. As a result, braking force of axial direction according to the magnitude of control oil pressure acts from the side of the hydraulic cylinder 4a in relation to the piston 12. Vibration of the piston 12 is thus suppressed, and back lash noise is prevented. Also, responsiveness of a variable valve timing is not reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に使用される
吸気弁及び排気弁のようなバルブの開閉時期を変化させ
るための、可変バルブタイミング機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable valve timing mechanism for changing the opening / closing timing of valves such as intake valves and exhaust valves used in internal combustion engines.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば特開平3−117604号公報に
記載されているように、内燃機関において、吸気弁及び
排気弁を開閉駆動するカムシャフトの軸上に、クランク
シャフトからタイミングベルトのような動力伝達手段に
よって回転駆動されるタイミングプーリを相対回転可能
に支持し、内外関係において対向してそれらの間に環状
の隙間を形成しているカムシャフト側の部材とタイミン
グプーリ側の部材の対向面のそれぞれに、互いに反対方
向の傾斜角(捩じれ角)を有するヘリカルスプラインを
形成すると共に、対向面の隙間に挿入されてそれらのヘ
リカルスプラインと噛み合うヘリカルスプラインを内面
及び外面に形成されたピストンを設け、このピストンを
油圧シリンダ内においてピストンの前後の制御油圧の釣
り合いによってカムシャフトの軸線上の前後方向に移動
させることにより、タイミングプーリに対するカムシャ
フトの相対的な位相を無段階に変化させ、内燃機関に使
用されている吸気弁及び排気弁の開閉時期を機関の運転
中に自由に変化させるようにした可変バルブタイミング
機構は知られている。
2. Description of the Related Art As disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-117604, in an internal combustion engine, power such as a timing belt from a crankshaft is mounted on a shaft of a camshaft that drives an intake valve and an exhaust valve to open and close. The timing pulley, which is rotatably driven by the transmission means, is supported so as to be rotatable relative to each other, and the camshaft side member and the timing pulley side member facing each other in an internal-external relationship and forming an annular gap therebetween are opposed to each other. In each of them, a helical spline having an inclination angle (twisting angle) opposite to each other is formed, and a helical spline that is inserted into a gap between the opposing surfaces and meshes with the helical splines is provided on the inner surface and the outer surface, This piston is controlled in the hydraulic cylinder by balancing the control oil pressure before and after the piston. By moving the shaft in the front-rear direction on the axis, the relative phase of the camshaft with respect to the timing pulley is changed steplessly, and the opening / closing timing of the intake valve and exhaust valve used in the internal combustion engine is changed during operation of the engine. There is known a variable valve timing mechanism which can be freely changed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】一般に内燃機関のカム
シャフトに設けられたカムが弁を駆動する際に生じる反
力の大きさは変動するため、カムシャフトのトルクの値
も細かく変動するが、前述のような形式の可変バルブタ
イミング機構においては、変動するトルクを油圧シリン
ダ内のピストンを足掛かりとして、4つのヘリカルスプ
ラインの噛み合い面を介してタイミングプーリからカム
シャフトへ伝達することになるため、ピストンを油圧に
よって支持する部分に発生する軸方向の反力の大きさも
細かな変動を受けることになる。また、ピストンの内外
のヘリカルスプラインと、それらに噛み合う相手方のヘ
リカルスプラインの面との間には、必然的に多少のバッ
クラッシュ(遊隙)が存在するから、それらの原因によ
り、機関の高速回転時等においては、噛み合っている相
互のヘリカルスプラインの歯の間の衝突と離反が繰り返
されて、バックラッシュ音(又はガタ音、打音)と呼ば
れている騒音が発生することがある。
Generally, since the magnitude of the reaction force generated when the cam provided on the camshaft of the internal combustion engine drives the valve varies, the torque value of the camshaft also varies finely. In the variable valve timing mechanism of the above-described type, the fluctuating torque is transmitted from the timing pulley to the camshaft through the meshing surfaces of the four helical splines with the piston in the hydraulic cylinder as a foothold. The magnitude of the reaction force in the axial direction generated in the portion that supports the hydraulic pressure is also subject to small fluctuations. Also, since there is inevitably some backlash (playing space) between the helical splines inside and outside the piston and the surface of the opposing helical spline that meshes with them, these causes cause high speed rotation of the engine. At times and the like, collisions and disengagements between mutually meshing helical spline teeth may be repeated, and noise called backlash noise (or rattling noise, tapping noise) may be generated.

【0004】ピストンは前述のようにその前後の制御油
圧の釣り合いによって油圧シリンダ内の任意の位置に静
止しているので、大きな外力に対してその位置を完全に
保持することは困難である。そこで、油圧シリンダとピ
ストンの間に何らかの制動手段を設けてピストンの移動
に抵抗(制動力)を加えることが考えられるが、制御油
圧の高い機関の高速回転時には良いとしても、ピストン
前後の制御油圧が共に低くなる機関の低速回転時におい
て制御油圧が変更された場合には、加えられた大きな制
動力のためにピストンが直ちに追従して移動せず、油圧
の差によってピストンを移動させようとする力が、加え
られた制動力を越えた時に初めてピストンが移動を開始
するから、それだけ可変バルブタイミング機構の応答性
が低下することになる。
As described above, the piston is stationary at an arbitrary position in the hydraulic cylinder due to the balance of the control oil pressure before and after the piston, so that it is difficult to completely maintain the position against a large external force. Therefore, it is conceivable to provide some braking means between the hydraulic cylinder and the piston to apply resistance (braking force) to the movement of the piston, but even if it is good at high speed rotation of the engine with high control oil pressure, the control oil pressure before and after the piston When the control oil pressure is changed during low speed rotation of the engine, the piston does not immediately follow due to the large braking force applied, and the piston tries to move due to the difference in oil pressure. The piston starts to move only when the force exceeds the applied braking force, so that the responsiveness of the variable valve timing mechanism is reduced.

【0005】本発明は、前述のような従来技術を改良す
ることにより、油圧シリンダのピストンによって操作さ
れるヘリカルスプラインを備えている可変バルブタイミ
ング機構におけるバックラッシュ音の発生の問題と、そ
れに対して考えられ得る制動力の一律的な増加という対
策に随伴して生じる応答性の低下という別の問題をも同
時に解決し、内燃機関の種々の運転条件においてバック
ラッシュ音のような騒音を発生することがないだけでな
く、制御に対して常に高い応答性を示す可変バルブタイ
ミング機構を提供することを発明の目的とするものであ
る。
The present invention, by improving the above-mentioned prior art, has a problem of backlash noise generation in a variable valve timing mechanism having a helical spline operated by a piston of a hydraulic cylinder, and a problem thereof. To simultaneously solve another problem of deterioration of responsiveness that accompanies the measure of possible uniform increase of braking force, and to generate noise such as backlash noise under various operating conditions of the internal combustion engine. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a variable valve timing mechanism which not only has no problem but also always exhibits high responsiveness to control.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するために、本発明は、制御油圧が高くなる機関の所定
値以上の高速回転時にのみ、ピストンと油圧シリンダと
の間に設けられたシールリングと相手方の摺動面との摩
擦力が自動的に大きくなるようにして、ピストンに作用
する制動力を増加させ、それによってバックラッシュ音
の発生を抑制すると共に、それ以外の低速回転時等には
シールリングによる摩擦力が自動的に小さくなるように
して、ピストンに作用する制動力を減少させ、それによ
って制御に対する可変バルブタイミング機構の応答性の
低下をも併せて防止することができるようにした点に特
徴がある。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is provided between the piston and the hydraulic cylinder only when the control oil pressure is high and the engine is rotating at a high speed above a predetermined value. By increasing the frictional force between the seal ring and the sliding surface of the other side automatically, the braking force acting on the piston is increased, thereby suppressing the backlash noise and rotating at other low speeds. At times such as when the frictional force of the seal ring is automatically reduced, the braking force acting on the piston is reduced, thereby preventing the responsiveness of the variable valve timing mechanism from responding to control. The feature is that it is possible.

【0007】その具体的手段として本発明は、バルブを
開閉駆動するカムを備えているカムシャフトと、前記カ
ムシャフト上に相対回転可能に支持されている回転駆動
部材と、前記回転駆動部材と一体化されている油圧シリ
ンダと、前記油圧シリンダ内に挿入されて前記カムシャ
フト上を軸方向に摺動することができるピストンと、前
記ピストンに取り付けられたシールリングと、前記油圧
シリンダ側に形成されたヘリカルスプラインと、前記カ
ムシャフト側に形成されたヘリカルスプラインと、前記
ピストンと共に軸方向に移動可能であって、前記2つの
ヘリカルスプラインに同時に噛み合うヘリカルスプライ
ンを外面及び内面の双方に備えていて、前記2つのヘリ
カルスプラインの間に挿入されている回転伝達部材と、
前記油圧シリンダ内に前記ピストンによって区画形成さ
れる2つの油圧室に対して選択的に制御油圧を供給する
油圧制御弁と、前記油圧制御弁を駆動制御する制御装置
とよりなり、前記シールリングは、前記2つの油圧室の
少なくとも一方の制御油圧を受けて半径方向に変形可能
であり、しかも制御油圧の大きさに応じて相手方の摺動
面に対する摩擦力が変化するように、制御油圧を受け入
れる少なくとも1つの窪み部分を備えていることを特徴
とする可変バルブタイミング機構を提供するものであ
る。
As a concrete means thereof, the present invention relates to a cam shaft provided with a cam for opening and closing a valve, a rotary drive member supported on the cam shaft so as to be relatively rotatable, and an integral body with the rotary drive member. Formed on the hydraulic cylinder side, a piston inserted into the hydraulic cylinder and slidable in the axial direction on the camshaft, a seal ring attached to the piston, A helical spline, a helical spline formed on the camshaft side, and an axially movable together with the piston, the helical spline that meshes with the two helical splines simultaneously is provided on both the outer surface and the inner surface, A rotation transmission member inserted between the two helical splines;
The seal ring includes a hydraulic control valve that selectively supplies control hydraulic pressure to two hydraulic chambers defined by the piston in the hydraulic cylinder, and a control device that drives and controls the hydraulic control valve. Receiving the control oil pressure so that it can be deformed in the radial direction by receiving the control oil pressure of at least one of the two oil pressure chambers, and that the frictional force with respect to the sliding surface of the other party changes according to the magnitude of the control oil pressure. A variable valve timing mechanism is provided which comprises at least one recessed portion.

【0008】[0008]

【作用】可変バルブタイミング機構としての基本的な作
用は従来技術の場合と同様であるから、その説明は省略
する。本発明は、ピストンに取り付けられたシールリン
グが油圧室の少なくとも一方の制御油圧を受けて半径方
向に変形可能であり、しかも制御油圧を受け入れる少な
くとも1つの窪み部分を備えていることを特徴とするも
のであるから、この窪み部分に制御油圧が作用すると、
シールリングの一部をピストンの表面に押しつけると共
に、シールリングの他の一部をピストンと対向している
相手方の摺動面に押しつけるような半径方向の力が発生
する。この半径方向の力の大きさは制御油圧の大きさに
比例しているので、ピストンがカムシャフト上を軸方向
に移動するときに、シールリングと相手方の摺動面との
間には制御油圧の大きさに応じた大きさの軸方向の摩擦
力が発生する。
The basic operation of the variable valve timing mechanism is the same as that of the prior art, so its explanation is omitted. The invention is characterized in that the seal ring attached to the piston is deformable in the radial direction by receiving the control hydraulic pressure of at least one of the hydraulic chambers, and further has at least one recessed portion for receiving the control hydraulic pressure. Therefore, if the control hydraulic pressure acts on this recess,
A radial force is generated that presses a part of the seal ring against the surface of the piston and presses another part of the seal ring against the sliding surface of the opposite side facing the piston. The magnitude of this radial force is proportional to the magnitude of the control oil pressure, so when the piston moves axially on the camshaft, the control oil pressure is between the seal ring and the mating sliding surface. An axial frictional force having a magnitude corresponding to the magnitude of is generated.

【0009】本発明の可変バルブタイミング機構が取り
付けられる内燃機関の高速回転時には制御油圧が高くな
り、シールリングと相手方の摺動面との間に発生する摩
擦力も大きくなるから、この摩擦力が制動力となってピ
ストンの軸方向の移動を妨げるので、ヘリカルスプライ
ンのバックラッシュの間隙において発生するバックラッ
シュ音が抑制される。その反面、機関の低速回転時には
油圧シリンダの油圧室に供給される制御油圧が低下する
ので、シールリングと相手方の摺動面との間に発生する
摩擦力も減少し、比較的小さくなった制御油圧によって
もピストンが容易に軸方向に移動することが可能にな
り、可変バルブタイミング機構の応答性が低下する恐れ
がなくなる。
When the internal combustion engine equipped with the variable valve timing mechanism of the present invention rotates at high speed, the control oil pressure becomes high, and the frictional force generated between the seal ring and the sliding surface of the opposite side also becomes large. Since it serves as power to prevent the axial movement of the piston, the backlash noise generated in the backlash clearance of the helical spline is suppressed. On the other hand, since the control oil pressure supplied to the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder decreases when the engine rotates at low speed, the frictional force generated between the seal ring and the mating sliding surface also decreases, and the control oil pressure becomes relatively small. Also, the piston can be easily moved in the axial direction, and there is no fear that the responsiveness of the variable valve timing mechanism is deteriorated.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、要部を除く大部分が従来の可変バル
ブタイミング機構とも共通な、第1実施例の可変バルブ
タイミング機構の全体の構成を示したものである。後に
説明するが、第1実施例において本発明の特徴に対応し
ている要部は図2に拡大して示されている。また、第2
実施例及び第3実施例については、やはり本発明の特徴
に対応しているそれぞれの要部だけが図3及び図4に示
されている。第2実施例及び第3実施例の全体の構成は
示されていないが、要部を除いた部分の構成は図1に示
した第1実施例のそれと同様なものと考えてよい。そし
て、これらの実施例の要部と対比すべき2つの従来例が
図5及び図6に示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the overall construction of the variable valve timing mechanism of the first embodiment, which is mostly common to the conventional variable valve timing mechanism except for the main part. As will be described later, the essential parts corresponding to the features of the present invention in the first embodiment are shown enlarged in FIG. Also, the second
Regarding the embodiment and the third embodiment, only the respective main parts corresponding to the features of the present invention are shown in FIGS. 3 and 4. Although the overall configurations of the second and third embodiments are not shown, the configuration of the parts other than the main part may be considered to be the same as that of the first embodiment shown in FIG. Two conventional examples to be compared with the essential parts of these embodiments are shown in FIGS. 5 and 6.

【0011】図1において、1は機関のシリンダヘッド
の一部を示しており、その内部において軸承されている
カムシャフト2の端部近傍には、相対回転可能にタイミ
ングプーリ3の中心となる円筒形のハブ部分3aが遊嵌
されている。4は深い皿形のハウジングであって、内部
に可変バルブタイミング機構のアクチュエータの部分を
収容しており、その周囲のフランジ部分は数本のボルト
5によってタイミングプーリ3のディスク部分3bに螺
着されている。従って、ハウジング4も、タイミングプ
ーリ3と一体になって、カムシャフト2の軸線上で回転
することができるようになっている。なお、組み立てや
保守点検、修理等の便宜を図るために、図1において左
端となるハウジング4の底部の中心の開口には、それを
閉塞するハウジング4とは別体のキャップ6が螺着され
ている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a part of a cylinder head of an engine, in the vicinity of an end of a cam shaft 2 which is supported in the cylinder head, a cylinder around which a timing pulley 3 is rotatably supported. The shaped hub portion 3a is loosely fitted. Reference numeral 4 denotes a deep dish-shaped housing which accommodates an actuator portion of the variable valve timing mechanism therein, and a flange portion around the housing is screwed to a disc portion 3b of the timing pulley 3 by several bolts 5. ing. Therefore, the housing 4 is also integrated with the timing pulley 3 so that it can rotate on the axis of the camshaft 2. For convenience of assembling, maintenance and inspection, repair, etc., a cap 6 which is separate from the housing 4 for closing the same is screwed into the central opening of the bottom of the housing 4, which is the left end in FIG. ing.

【0012】カムシャフト2の端部には、歯車のような
形をしたギアプレート7がヘッドボルト8によって一体
的に取り付けられており、ギアプレート7のカムシャフ
ト2に対する回転方向の相対的な位置は、位置決めピン
9によって確実に固定されている。また、ギアプレート
7をカムシャフト2の端部に固定することによってタイ
ミングプーリ3のハブ部分3aが拘束され、カムシャフ
ト2に対するタイミングプーリ3の軸方向移動も阻止さ
れる。しかし、タイミングプーリ3がカムシャフト2に
対して相対的に回転可能であることは前述の通りであ
る。
A gear plate 7 shaped like a gear is integrally attached to the end of the camshaft 2 by a head bolt 8, and the relative position of the gear plate 7 with respect to the camshaft 2 in the rotational direction. Are securely fixed by the positioning pins 9. Further, by fixing the gear plate 7 to the end portion of the camshaft 2, the hub portion 3a of the timing pulley 3 is restrained and the axial movement of the timing pulley 3 with respect to the camshaft 2 is also prevented. However, as described above, the timing pulley 3 is rotatable relative to the cam shaft 2.

【0013】カムシャフト2とヘッドボルト8には、相
互に連通する油圧通路2a及び8aがそれぞれの中心部
を貫通するように設けられており、それらによって第1
の油圧通路を形成している。第1の油圧通路2a及び8
aの右端はボール10によって閉塞されているが、左端
はハウジング4内の空間11(この空間が後述の「進角
側の油圧室」となる。)に開口している。
The camshaft 2 and the head bolt 8 are provided with hydraulic passages 2a and 8a, which communicate with each other, so as to pass through the respective central portions, and thereby the first
Forming a hydraulic passage. First hydraulic passages 2a and 8
The right end of a is closed by the ball 10, but the left end is open to a space 11 in the housing 4 (this space serves as a “advance-side hydraulic chamber” described later).

【0014】概ね円盤状で、その左側面に円筒部分が一
体化された形状のピストン12が、タイミングプーリ3
の中心の円筒形のハブ部分3a上に相対回転及び軸方向
摺動可能に遊嵌されており、ピストン12の外周部分が
ハウジング4の大径部分の内面に形成された油圧シリン
ダ4aの円筒面と対向している。この環状の隙間13は
シールリングによって閉塞され、それによってハウジン
グ4の内部空間がピストン12の左側の進角側の油圧室
11と、右側の遅角側の油圧室14との2つの部分に区
画される。従来の可変バルブタイミング機構において
は、環状の隙間13を閉塞するために、図5及び図6に
示したようなシールリング15又は16が使用されてい
た。これに対して本発明の第1実施例では図2に示すよ
うなI形断面のシールリング17を使用した点に特徴が
あるが、詳細は後述する。
The timing pulley 3 has a piston 12 which is substantially disc-shaped and has a cylindrical portion integrally formed on its left side surface.
The cylindrical surface of the hydraulic cylinder 4a is loosely fitted on the cylindrical hub portion 3a at the center of the piston so as to be relatively rotatable and axially slidable, and the outer peripheral portion of the piston 12 is formed on the inner surface of the large diameter portion of the housing 4. Is facing. This annular gap 13 is closed by a seal ring, so that the internal space of the housing 4 is divided into two parts, a hydraulic chamber 11 on the left side of the piston 12 on the advance side and a hydraulic chamber 14 on the right side of the retard side. To be done. In the conventional variable valve timing mechanism, the seal ring 15 or 16 as shown in FIGS. 5 and 6 is used to close the annular gap 13. On the other hand, the first embodiment of the present invention is characterized in that the seal ring 17 having an I-shaped cross section as shown in FIG. 2 is used, but the details will be described later.

【0015】「回転伝達部材」となるピストン12の円
筒部分12aの外面及び内面のそれぞれ一部にはヘリカ
ルスプライン12b及び12cが形成されており、それ
ぞれ軸線方向に対して傾斜した多数の歯からなっている
が、ヘリカルスプライン12bの歯とヘリカルスプライ
ン12cの歯は互いに反対向きに傾斜している。図示実
施例の場合、ヘリカルスプライン12bは右ねじで、ヘ
リカルスプライン12cは左ねじである。このようにヘ
リカルスプライン12b及び12cの傾斜が反対向き
で、それらはカムシャフト2の軸線方向に対する傾斜
角、即ち捩じれ角において正と負の値をとるが、ヘリカ
ルスプライン12b又は12cのいずれか一方の歯筋が
軸線方向であっても同様な作動をするので、本発明にお
いては単にヘリカルスプラインという語を用いているも
のの、いずれか一方のヘリカルスプラインの傾斜角は0
の値をとり得るものである。
Helical splines 12b and 12c are formed on a part of the outer surface and the inner surface of the cylindrical portion 12a of the piston 12 serving as a "rotation transmitting member", and each of them has a large number of teeth inclined with respect to the axial direction. However, the teeth of the helical spline 12b and the teeth of the helical spline 12c are inclined in opposite directions. In the illustrated embodiment, the helical spline 12b has a right-hand thread and the helical spline 12c has a left-hand thread. As described above, the helical splines 12b and 12c have opposite inclinations, and they take positive and negative values in the inclination angle with respect to the axial direction of the camshaft 2, that is, in the twist angle, but either of the helical splines 12b or 12c. Since the same operation is performed even when the tooth trace is in the axial direction, the term "helical spline" is simply used in the present invention, but the inclination angle of either one of the helical splines is 0.
Can take the value of.

【0016】ピストン12の円筒部分12aの外面に形
成されたヘリカルスプライン12bはハウジング4の小
径部分の内面に形成されたヘリカルスプライン4bに噛
み合っていると共に、円筒部分12aの内面に形成され
たヘリカルスプライン12cはギアプレート7の外周面
に形成されたヘリカルスプライン7aと噛み合ってい
る。従って、ハウジング4の内面のヘリカルスプライン
4bはピストン12のヘリカルスプライン12bの歯筋
の傾斜に合わせて右ねじの傾斜角を有しており、ギアプ
レート7の外面のヘリカルスプライン7aは、ヘリカル
スプライン12cの歯筋の傾斜に合わせて左ねじの傾斜
角を有している。
The helical spline 12b formed on the outer surface of the cylindrical portion 12a of the piston 12 meshes with the helical spline 4b formed on the inner surface of the small diameter portion of the housing 4, and at the same time, the helical spline formed on the inner surface of the cylindrical portion 12a. 12c meshes with a helical spline 7a formed on the outer peripheral surface of the gear plate 7. Therefore, the helical spline 4b on the inner surface of the housing 4 has a right-hand thread inclination angle according to the inclination of the tooth trace of the helical spline 12b of the piston 12, and the helical spline 7a on the outer surface of the gear plate 7 is the helical spline 12c. It has a left-hand thread inclination angle according to the inclination of the tooth trace.

【0017】ハウジング4内におけるピストン12の左
側の空間である進角側の油圧室11は、カムシャフト2
とヘッドボルト8の中心部に形成された第1の油圧通路
2a及び8a,カムシャフト2の孔2b,環状の溝2
c,及びシリンダヘッド1内に形成された第1の油圧通
路1aを介して、油圧制御弁18の第1の出力開口部1
8aに連通している。
A hydraulic chamber 11 on the advance side, which is a space on the left side of the piston 12 in the housing 4, has a camshaft 2
And the first hydraulic passages 2a and 8a formed in the central portion of the head bolt 8, the hole 2b of the camshaft 2, the annular groove 2
c and the first hydraulic passage 1a formed in the cylinder head 1, the first output opening 1 of the hydraulic control valve 18
It communicates with 8a.

【0018】また、ハウジング4内におけるピストン1
2の右側の空間である遅角側の油圧室14は、タイミン
グプーリ3のハブ部分3aの孔3cと、それに合わせて
カムシャフト2の外周の一部に形成された環状の溝2d
と、孔2eを介してカムシャフト2の中心を外れた位置
に軸方向に形成された第2の油圧通路2fに連通し、こ
の第2の油圧通路2fは、更にカムシャフト2の孔2
g,環状の溝2h,シリンダヘッド1内に形成された第
2の油圧通路1bを介して、油圧制御弁18の第2の出
力開口部18bに連通している。
Further, the piston 1 in the housing 4
The hydraulic chamber 14 on the retarded angle side, which is the space on the right side of 2, has a hole 3c in the hub portion 3a of the timing pulley 3 and an annular groove 2d formed in a part of the outer periphery of the camshaft 2 in accordance therewith.
And a second hydraulic passage 2f axially formed at a position deviated from the center of the camshaft 2 through the hole 2e. The second hydraulic passage 2f is further connected to the hole 2 of the camshaft 2.
g, the annular groove 2h, and the second hydraulic passage 1b formed in the cylinder head 1 to communicate with the second output opening 18b of the hydraulic control valve 18.

【0019】油圧制御弁18は、スプール18cを備え
ていることから一般にスプール弁と呼ばれているもので
あって、それ自体の構造は周知であるから詳細な説明は
省略するが、スプール18cを駆動するソレノイド18
dは、エンジンのコントロールユニットである周知の電
子式制御装置(ECU)19から供給されるディザー制
御信号を受けて、スプール18cが軸方向の往復運動を
繰り返し、スプール18cに形成された複数個のランド
部が第1の出力開口部18a又は第2の出力開口部18
bを短時間ずつ開閉する。そのとき、ECU19がそれ
ぞれの出力開口部18a及び18bを開いている合計時
間の比率を変化させることにより、オイルポンプ20に
よって加圧されて供給されるオイル即ち機関の潤滑油
を、任意の比率に分配して出力開口部18a及び18b
へ吐出することができる。
The hydraulic control valve 18 is generally called a spool valve because it has a spool 18c. The structure of the hydraulic control valve 18 is well known, so a detailed description thereof will be omitted. Driven solenoid 18
d is a plurality of units formed on the spool 18c as a result of receiving a dither control signal supplied from a well-known electronic control unit (ECU) 19, which is a control unit of the engine, and causing the spool 18c to reciprocate in the axial direction. The land portion is the first output opening portion 18a or the second output opening portion 18
Open and close b for a short time. At that time, by changing the ratio of the total time during which the ECU 19 opens the output openings 18a and 18b, the oil pressurized and supplied by the oil pump 20, that is, the lubricating oil of the engine, is adjusted to an arbitrary ratio. Distribute and output openings 18a and 18b
Can be discharged to.

【0020】このように、油圧制御弁18のどちらかの
出力開口部18a又は18bがオイルポンプ20に連通
している短時間だけ、前述の油圧通路を介して進角側の
油圧室11又は遅角側の油圧室14の一方にオイルが供
給されることになり、それを繰り返すことによって任意
の量の加圧されたオイルが油圧室11又は油圧室14へ
供給される。一方の油圧室へオイルが供給されるのと同
時に、他方の油圧室から同量のオイルが油圧制御弁18
を通ってドレイン通路21から機関のオイルパン22へ
排出されるから、ピストン12は2つの油圧室11及び
14の制御油圧によって発生する軸方向力が等しくなる
任意の中間位置か、或いは可動範囲の終端まで軸方向に
移動することになる。図示のような構造の場合、左右方
向の軸方向力が釣り合ってピストン12が中間位置に停
止した状態においては、2つの油圧室11及び14の制
御油圧は同じ値になる。
As described above, only one of the output openings 18a or 18b of the hydraulic control valve 18 communicates with the oil pump 20 for a short time, and the hydraulic chamber 11 on the advance side or the retarded side is delayed via the hydraulic passage. Oil is supplied to one of the hydraulic chambers 14 on the corner side, and by repeating this, an arbitrary amount of pressurized oil is supplied to the hydraulic chambers 11 or 14. At the same time as the oil is supplied to one hydraulic chamber, the same amount of oil is supplied from the other hydraulic chamber to the hydraulic control valve 18.
Through the drain passage 21 to the oil pan 22 of the engine. Therefore, the piston 12 is at an intermediate position where the axial forces generated by the control hydraulic pressures of the two hydraulic chambers 11 and 14 become equal, or at the movable range. It will move axially to the end. In the case of the structure shown in the figure, the control hydraulic pressures of the two hydraulic chambers 11 and 14 are the same value in the state where the axial force in the left-right direction is balanced and the piston 12 is stopped at the intermediate position.

【0021】ピストン12が可動範囲の中間位置におい
て停止する場合、その停止位置は2つの油圧室11及び
14にそれぞれ残存しているオイルの量によって決ま
る。従って、ECU19が発生するディザー制御信号の
内容を変更することによって、2つの油圧室11,14
へ供給するオイルの量を微調整すれば、ピストン12の
停止位置を無段階に自由に調整することが可能になる。
それによって内燃機関の吸気弁及び排気弁の開閉時期を
円滑に変更することができる。
When the piston 12 stops at an intermediate position in the movable range, the stop position is determined by the amount of oil remaining in the two hydraulic chambers 11 and 14, respectively. Therefore, by changing the content of the dither control signal generated by the ECU 19, the two hydraulic chambers 11, 14 are changed.
By finely adjusting the amount of oil supplied to the piston 12, the stop position of the piston 12 can be freely adjusted in a stepless manner.
Thereby, the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine can be smoothly changed.

【0022】なお、図1において、23はクランクシャ
フト、24はクランクシャフト23に取り付けられたク
ランク側のタイミングプーリ、25はタイミングプーリ
24と前述のタイミングプーリ3との間に巻きかけられ
たタイミングベルト、26はクランクシャフト23の回
転角を検出するクランク角センサ、27はカムシャフト
2の回転角を検出するカム角センサを示している。セン
サ26及び27は具体的には磁気式のピックアップであ
って、クランクシャフト23やカムシャフト2に設けら
れた歯車形のような回転部材の突起が通過する時に電気
的なパルス信号を発生して、それぞれの軸の回転角を検
出する。
In FIG. 1, reference numeral 23 is a crankshaft, 24 is a timing pulley on the crank side attached to the crankshaft 23, and 25 is a timing belt wound between the timing pulley 24 and the timing pulley 3 described above. Reference numeral 26 denotes a crank angle sensor that detects the rotation angle of the crankshaft 23, and 27 denotes a cam angle sensor that detects the rotation angle of the camshaft 2. The sensors 26 and 27 are specifically magnetic pickups, which generate an electrical pulse signal when a protrusion of a rotating member such as a gear-shaped member provided on the crankshaft 23 or the camshaft 2 passes through. , Detect the rotation angle of each axis.

【0023】以上説明した第1実施例の構成のうちで、
I形断面のシールリング17の部分を除いた大部分は従
来の可変バルブタイミング機構のそれと概ね同様であ
る。このような可変バルブタイミング機構においては、
クランクシャフト23から駆動側のタイミングプーリ2
4とタイミングベルト25によって被駆動側のタイミン
グプーリ3に2分の1の回転数の回転が伝達され、その
回転がハウジング4のヘリカルスプライン4bからピス
トン12のヘリカルスプライン12b及び12cを介し
て、ヘリカルスプライン7aを有するギアプレート7に
伝えられ、更に、位置決めピン9からカムシャフト2に
伝達されて図示しないカムを回転駆動し、吸気弁及び排
気弁のようなバルブを開閉させることになる。
Of the configuration of the first embodiment described above,
Most of the I-shaped section except the seal ring 17 is substantially the same as that of the conventional variable valve timing mechanism. In such a variable valve timing mechanism,
Timing pulley 2 from the crankshaft 23 to the drive side
The rotation of half the number of rotations is transmitted to the timing pulley 3 on the driven side by means of 4 and the timing belt 25, and the rotation is transmitted from the helical spline 4b of the housing 4 to the helical splines 12b and 12c of the piston 12 by the helical spline 12b and 12c. It is transmitted to the gear plate 7 having the spline 7a and further transmitted from the positioning pin 9 to the cam shaft 2 to rotationally drive a cam (not shown) to open and close valves such as an intake valve and an exhaust valve.

【0024】タイミングプーリ3とカムシャフト2の相
対的な位相関係は、ピストン12を軸方向に移動させる
ことによって、噛み合っている2対のヘリカルスプライ
ンの働きで自由に変化させることができる。前述のよう
に、ピストン12の軸方向位置は、ECU19の指令に
よって操作される油圧制御弁18が、進角側の油圧室1
1と遅角側の油圧室14にそれぞれ供給するオイルの量
を制御することによって決まる。ECU19は、カム角
センサ27やクランク角センサ26等が発生する信号を
受け入れることによってカム位相や回転数を算出し、そ
れらを内燃機関の運転条件に対する最適カム位相のマッ
プデータ等と比較して、現実のカム位相とマップデータ
の値との差を縮めるようなディザー制御信号を発生し、
油圧制御弁18のソレノイド18dへの電流を断続す
る。
The relative phase relationship between the timing pulley 3 and the camshaft 2 can be freely changed by the action of the two pairs of helical splines meshing with each other by moving the piston 12 in the axial direction. As described above, the axial position of the piston 12 is determined by the hydraulic control valve 18 operated by the command of the ECU 19 when the hydraulic chamber 1 on the advance side is set.
It is determined by controlling the amount of oil supplied to each of the hydraulic pressure chambers 1 and 1 on the retard side. The ECU 19 receives the signals generated by the cam angle sensor 27, the crank angle sensor 26, and the like to calculate the cam phase and the rotation speed, and compares them with map data of the optimum cam phase for the operating conditions of the internal combustion engine. Generates a dither control signal that reduces the difference between the actual cam phase and the map data value,
The electric current to the solenoid 18d of the hydraulic control valve 18 is turned on and off.

【0025】油圧制御弁18の働きによって進角側の油
圧室11のオイル量が増加して制御油圧が上昇した場合
は、ピストン12は図1において右の方向へ押される。
ピストン12の円筒部分12aとハウジング4は、右ね
じのヘリカルスプライン12b及び4bによって噛み合
っているので、ピストン12はハウジング4に対して図
1の左側から見て右回りに回されることになる。また、
ピストン12とギアプレート7はヘリカルスプライン1
2c及び7aによって噛み合っているので、前述のよう
なピストン12の右方向への移動によって、ギアプレー
ト7はカムシャフト2と共にピストン12に対して右回
りに回転させられる。このようにして、カムシャフト2
によって駆動されるバルブのタイミングはピストン12
が軸方向に移動した分だけ進角することになる。
When the amount of oil in the hydraulic chamber 11 on the advance side increases and the control hydraulic pressure rises due to the action of the hydraulic control valve 18, the piston 12 is pushed to the right in FIG.
Since the cylindrical portion 12a of the piston 12 and the housing 4 are engaged with each other by the right-handed helical splines 12b and 4b, the piston 12 is rotated clockwise with respect to the housing 4 as viewed from the left side of FIG. Also,
Piston 12 and gear plate 7 are helical splines 1
Since they are meshed with each other by 2c and 7a, the gear plate 7 is rotated clockwise with respect to the piston 12 together with the cam shaft 2 by the rightward movement of the piston 12 as described above. In this way, the camshaft 2
The timing of the valve driven by the piston 12
Will be advanced by the amount moved in the axial direction.

【0026】反対に、ECU19の制御信号によって油
圧制御弁18のスプール18cが移動して、遅角側の油
圧室14にオイルが供給されると、ピストン12が左方
向に移動して、カムシャフト2によって駆動されるバル
ブのタイミングが遅角されることになる。このようにし
て、タイミングプーリ3、ひいてはクランクシャフト2
3に対するカムシャフト2の位相が無段階に調整され
る。第1実施例のこのような基本的な作動も従来の可変
バルブタイミング機構と同じである。
On the contrary, when the spool 18c of the hydraulic control valve 18 is moved by the control signal of the ECU 19 and the oil is supplied to the hydraulic chamber 14 on the retard side, the piston 12 is moved leftward and the camshaft is moved. The timing of the valve driven by 2 will be retarded. In this way, the timing pulley 3, and thus the crankshaft 2
The phase of the camshaft 2 with respect to 3 is adjusted steplessly. The basic operation of the first embodiment is the same as that of the conventional variable valve timing mechanism.

【0027】前述のように、ピストン12と油圧シリン
ダ4aとの環状の隙間13を閉塞するためにシールリン
グを使用する場合、図5に示した第1の従来例では、ピ
ストン12の外周に形成された環状の溝12dに、フッ
素樹脂からなる断面長方形のシールリング15を嵌合し
ている。この場合は、シールリング15の外径を油圧シ
リンダ4aの内径と等しくすると共に、シールリング1
5の内径を環状の溝12dの外径と略等しくする。
As described above, when the seal ring is used to close the annular gap 13 between the piston 12 and the hydraulic cylinder 4a, it is formed on the outer circumference of the piston 12 in the first conventional example shown in FIG. A seal ring 15 made of fluororesin and having a rectangular cross section is fitted in the formed annular groove 12d. In this case, the outer diameter of the seal ring 15 is made equal to the inner diameter of the hydraulic cylinder 4a, and the seal ring 1
The inner diameter of 5 is made substantially equal to the outer diameter of the annular groove 12d.

【0028】シールリング15はその材質の特徴とし
て、油圧シリンダ4aの面に対する摩擦係数が小さく耐
摩耗性に富んでいるので、ピストン12は油圧シリンダ
4a内を円滑に軸方向に摺動することができる。しかし
ながら、前述のようにしてタイミングプーリ3の回転が
カムシャフト2へ伝達されるときに、ピストン12のヘ
リカルスプライン12b及び12cに大きさが変動する
軸方向の反力が作用すると、摩擦係数が小さいフッ素樹
脂製のシールリング15によっては殆ど制動力が発生し
ないので、高速回転時には、ヘリカルスプライン12b
及び12cと、それらに噛み合っているハウジング4の
ヘリカルスプライン4b及びギアプレート7のヘリカル
スプライン7aとの間のバックラッシュの間隙(遊隙)
においてピストン12が軸方向に振動し、バックラッシ
ュ音が発生することがある。
The seal ring 15 is characterized by its material, which has a small friction coefficient against the surface of the hydraulic cylinder 4a and abundant wear resistance, so that the piston 12 can smoothly slide in the hydraulic cylinder 4a in the axial direction. it can. However, when the rotation of the timing pulley 3 is transmitted to the camshaft 2 as described above, when the reaction force in the axial direction of the helical splines 12b and 12c of the piston 12 of varying magnitude acts, the friction coefficient is small. Almost no braking force is generated by the seal ring 15 made of fluororesin, so the helical spline 12b is used during high-speed rotation.
And 12c and the backlash gap (playing clearance) between the helical spline 4b of the housing 4 and the helical spline 7a of the gear plate 7 which mesh with them.
At, the piston 12 may vibrate in the axial direction and a backlash noise may be generated.

【0029】図6に示した第2の従来例では、ピストン
12の外周の環状の溝12dの底部にまずゴム製のOリ
ング28を装着し、その外側に重ねて断面長方形のフッ
素樹脂からなるシールリング16を嵌合して環状の隙間
13を閉塞している。シールリング16の外径は油圧シ
リンダ4aの内径と等しくする。また、装着しない状態
でのOリング28の外径はシールリング16の内径より
も大きくすると共に、Oリング28の内径は環状の溝1
2dの外径よりも小さくする。
In the second conventional example shown in FIG. 6, a rubber O-ring 28 is first attached to the bottom of the annular groove 12d on the outer circumference of the piston 12, and the O-ring 28 is superposed on the outer side of the O-ring 28 and is made of a fluororesin having a rectangular cross section. The seal ring 16 is fitted to close the annular gap 13. The outer diameter of the seal ring 16 is made equal to the inner diameter of the hydraulic cylinder 4a. Further, the outer diameter of the O-ring 28 when not mounted is made larger than the inner diameter of the seal ring 16, and the inner diameter of the O-ring 28 is the annular groove 1.
It is smaller than the outer diameter of 2d.

【0030】このようにすると、シールリング16によ
って圧縮されたOリング28が、シールリング16を外
方に向かって押し出すような半径方向の力を発生するの
で、シールリング16の外周は油圧シリンダ4aの内面
に押しつけられる。それによって、油圧シリンダ4aと
シールリング16の摺動面間の摩擦力が増大し、それが
ピストン12の振動に対する制動力となるので、バック
ラッシュ音の発生が抑制される。
In this way, the O-ring 28 compressed by the seal ring 16 generates a radial force that pushes the seal ring 16 outward, so that the outer periphery of the seal ring 16 is hydraulic cylinder 4a. Pressed against the inner surface of the. As a result, the frictional force between the sliding surfaces of the hydraulic cylinder 4a and the seal ring 16 increases, which serves as a braking force for the vibration of the piston 12, so that the backlash noise is suppressed.

【0031】しかしながら、第2の従来例の場合の制動
力は、機関の回転数、従ってカムシャフト2の回転数と
は関係なく常に大きいので、バックラッシュ音が発生し
ない機関の低速回転時においても無用の大きな制動力が
ピストン12に作用し、その軸方向移動を妨げることに
なる。低速回転時には2つの油圧室11及び14に作用
する油圧が共に小さくなるので、それらの差も小さくな
り、その圧力差によって発生する力も当然小さくなる。
従って、この力が大きな制動力に打ち勝つようになるま
でに比較的長い時間を要し、その間はピストン12の軸
方向移動が遅れることになり、第2の従来例においては
可変バルブタイミング機構の応答性が低下するという問
題がある。
However, the braking force in the case of the second conventional example is always large irrespective of the rotational speed of the engine, that is, the rotational speed of the camshaft 2, so that the backlash noise is not generated even at the low speed rotation of the engine. Unnecessarily large braking force acts on the piston 12 and hinders its axial movement. Since the hydraulic pressures acting on the two hydraulic chambers 11 and 14 are both small at the time of low speed rotation, the difference between them is also small, and the force generated by the pressure difference is naturally small.
Therefore, it takes a relatively long time until this force overcomes the large braking force, and the axial movement of the piston 12 is delayed during that time. In the second conventional example, the response of the variable valve timing mechanism is increased. There is a problem that the sex is lowered.

【0032】これらの従来例に対して、本発明の第1実
施例においては、図2に示したようなI形断面のシール
リング17をピストン12の環状の溝12dに嵌合して
使用している。シールリング17は環状の外側のリム1
7aと、同じく環状の内側のリム17bとを中間部分1
7cによって接続した形状を有する。それによってシー
ルリング17は、2つの油圧室11及び14の側にそれ
ぞれ制御油圧を受け入れる窪み17d及び17eを形成
する。シールリング17の外径は油圧シリンダ4aの内
径と同程度とし、シールリング17の内径はピストン1
2の環状の溝12dの外径と同程度とする。また、シー
ルリング17の材質はフッ素樹脂のような耐摩耗性に富
んだ材料から適宜選択する。
In contrast to these conventional examples, in the first embodiment of the present invention, the seal ring 17 having an I-shaped cross section as shown in FIG. 2 is used by fitting it into the annular groove 12d of the piston 12. ing. The seal ring 17 is an annular outer rim 1.
7a and an inner rim 17b which is also annular in shape
It has a shape connected by 7c. Thereby, the seal ring 17 forms recesses 17d and 17e on the sides of the two hydraulic chambers 11 and 14 for receiving the control hydraulic pressure, respectively. The outer diameter of the seal ring 17 is approximately the same as the inner diameter of the hydraulic cylinder 4a, and the inner diameter of the seal ring 17 is the piston 1
The outer diameter is the same as the outer diameter of the second annular groove 12d. The material of the seal ring 17 is appropriately selected from materials having high wear resistance such as fluororesin.

【0033】第1実施例におけるI形断面のシールリン
グ17は、2つの油圧室11及び14にある加圧された
オイルを窪み17d及び17e内に受入れることによっ
て図2に矢印で示したように油圧を受け、外側のリム1
7aは半径方向外方へ押圧されて油圧シリンダ4aの内
面に押しつけられる。それと同時に、内側のリム17b
は半径方向内方へ押圧されてピストン12の環状の溝1
2dの外面に押しつけられる。その結果、油圧シリンダ
4aの側からピストン12に対して制御油圧の大きさに
応じた軸方向の制動力が作用するようになる。この制動
力の大きさは制御油圧の大きさに比例しているから、制
御油圧が高くなる機関の高速回転時には大きな制動力が
発生してピストン12の振動を抑止し、バックラッシュ
音の発生を防止する。このようにして機関の高速回転時
にピストン12に作用する制動力が大きくなっても、ピ
ストン12を動かす制御油圧が大きいから、可変バルブ
タイミング機構の応答性が低下するようなことはない。
The seal ring 17 of I-section in the first embodiment receives the pressurized oil in the two hydraulic chambers 11 and 14 into the recesses 17d and 17e, as shown by the arrow in FIG. Hydraulic rim, outer rim 1
7a is pressed outward in the radial direction and pressed against the inner surface of the hydraulic cylinder 4a. At the same time, the inner rim 17b
Is pushed inward in the radial direction and the annular groove 1 of the piston 12 is
It is pressed against the outer surface of 2d. As a result, the braking force in the axial direction according to the magnitude of the control hydraulic pressure acts on the piston 12 from the hydraulic cylinder 4a side. Since the magnitude of the braking force is proportional to the magnitude of the control oil pressure, a large braking force is generated at the time of high-speed rotation of the engine where the control oil pressure is high, the vibration of the piston 12 is suppressed, and the backlash noise is not generated. To prevent. In this way, even if the braking force acting on the piston 12 at the time of high speed rotation of the engine becomes large, the responsiveness of the variable valve timing mechanism does not deteriorate because the control hydraulic pressure for moving the piston 12 is large.

【0034】このように、ピストン12に作用する制動
力の大きさは、油圧室11及び14にあるオイルの圧力
(制御油圧)の大きさに応じて変化するから、バックラ
ッシュ音の発生の恐れがない機関の低速回転時には、制
御油圧が小さくなる結果として制動力も自動的に小さく
なる。従って、低速回転時にはピストン12の移動を妨
げる抵抗が少なくなるので、ピストン12を動かす制御
油圧が小さくなっていてもタイミング調整は円滑に行わ
れ、可変バルブタイミング機構の応答性が低下するよう
な恐れはない。
As described above, since the magnitude of the braking force acting on the piston 12 changes according to the magnitude of the pressure of oil (control oil pressure) in the hydraulic chambers 11 and 14, there is a risk of backlash noise. When the engine is running at low speed, the control oil pressure is reduced and the braking force is automatically reduced. Therefore, the resistance that hinders the movement of the piston 12 at the time of low speed rotation is reduced, so that the timing adjustment is smoothly performed even if the control hydraulic pressure for moving the piston 12 is small, and the responsiveness of the variable valve timing mechanism may deteriorate. There is no.

【0035】なお、第1実施例では、可変バルブタイミ
ング機構における油圧制御系統の作動油として機関のエ
ンジンオイル(潤滑油)を利用しているので、オイルポ
ンプ20も潤滑油供給用のものをそのまま利用すること
ができるが、本発明においては可変バルブタイミング機
構の油圧制御系統を機関の潤滑油供給系統から切り離し
て、別の作動油とオイルポンプ20を使用する独立した
油圧系統としてもよいことは言うまでもない。
In the first embodiment, the engine oil (lubricating oil) of the engine is used as the hydraulic oil of the hydraulic control system in the variable valve timing mechanism, so that the oil pump 20 is the same as that for supplying lubricating oil. However, in the present invention, the hydraulic control system of the variable valve timing mechanism may be separated from the lubricating oil supply system of the engine to be an independent hydraulic system using another hydraulic oil and the oil pump 20. Needless to say.

【0036】また、カムシャフト2はクランクシャフト
23からクランク側のタイミングプーリ24と、タイミ
ングベルト25と、タイミングプーリ3とを介して駆動
されるようになっているが、タイミングベルト25はタ
イミングチェーンであってもよいので、その場合はタイ
ミングプーリ3及び24相当するものとしてスプロケッ
トを使用することになる。更に、タイミングプーリ3は
タイミングギアであってもよい。従って、タイミングプ
ーリ3は、一般的には可変バルブタイミング機構に対す
る「回転駆動部材」と呼ぶべきものである。
The camshaft 2 is driven from the crankshaft 23 via the timing pulley 24 on the crank side, the timing belt 25, and the timing pulley 3. The timing belt 25 is a timing chain. Since it may be present, in that case, the sprocket is used as the one corresponding to the timing pulleys 3 and 24. Further, the timing pulley 3 may be a timing gear. Therefore, the timing pulley 3 should generally be called a "rotational drive member" for the variable valve timing mechanism.

【0037】図1及び図2に示した第1実施例では、I
形断面のシールリング17をピストン12の外周の環状
の溝12d内に装着しているが、シールリング17はこ
の位置に限らず、例えばピストン12の内周部分に装着
してもよい。それを第2実施例として要部の構造を図3
に略示する。第2実施例においては、ピストン12の外
周部分を油圧シリンダ4aの内面に直接に摺動接触させ
ると共に、環状のピストン12の内周部分と、タイミン
グプーリ3のハブ部分3aの外面との間に環状の隙間2
9を形成し、その隙間29を閉塞するように第1実施例
の場合と同様なI形断面のシールリング17を、ピスト
ン12の内周部分に形成された環状の溝12eの中に装
着して、タイミングプーリ3のハブ部分3aに摺動接触
させている点に特徴がある。
In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, I
Although the seal ring 17 having a shaped cross section is mounted in the annular groove 12d on the outer periphery of the piston 12, the seal ring 17 is not limited to this position and may be mounted on the inner peripheral portion of the piston 12, for example. The structure of the main part is shown in FIG.
It is abbreviated to. In the second embodiment, the outer peripheral portion of the piston 12 is brought into direct sliding contact with the inner surface of the hydraulic cylinder 4a, and between the inner peripheral portion of the annular piston 12 and the outer surface of the hub portion 3a of the timing pulley 3. Annular gap 2
9 is formed, and a seal ring 17 having an I-shaped cross section similar to that of the first embodiment is mounted in the annular groove 12e formed in the inner peripheral portion of the piston 12 so as to close the gap 29. It is characterized in that it is in sliding contact with the hub portion 3a of the timing pulley 3.

【0038】第2実施例は第1実施例に比べてI形断面
のシールリング17の設置位置が異なるだけで他の構成
は図1に示した第1実施例のそれと同様であるから、第
2実施例の構成についての第1実施例と重複する説明は
省略する。また、第2実施例の作用、効果も第1実施例
と略同様であって、油圧室11及び14の制御油圧の大
きさに応じて、I形断面のシールリング17の内側のリ
ム17bとタイミングプーリ3のハブ部分3aとの摺動
摩擦力の大きさが変化するので、ピストン12に対する
制動力の大きさも自動的に無段階に変化して、第1実施
例の場合と同様な好ましい効果が得られる。
The second embodiment is different from the first embodiment only in the installation position of the seal ring 17 having the I-shaped cross section, and the other structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG. The description of the configuration of the second embodiment that is the same as that of the first embodiment will be omitted. Further, the operation and effect of the second embodiment are also substantially the same as those of the first embodiment, and the rim 17b inside the seal ring 17 having an I-shaped cross section is formed according to the magnitude of the control hydraulic pressure of the hydraulic chambers 11 and 14. Since the magnitude of the sliding frictional force with the hub portion 3a of the timing pulley 3 changes, the magnitude of the braking force with respect to the piston 12 also changes continuously steplessly, and the same preferable effect as in the case of the first embodiment is obtained. can get.

【0039】次に本発明の第3実施例として、I形断面
のシールリング17を使用しない実施例の要部のみを図
4に示す。第3実施例において使用するシールリング3
0は断面C形のもので、外側のリム30aと内側のリム
30bを、可撓性を有するように多少薄肉とした中間部
分30cによって接続した形状になっている。それによ
って断面C形のシールリング30は進角側の油圧室11
の制御油圧を受け入れる窪み30dを形成する。シール
リング30の材質はやはりフッ素樹脂のようなものでよ
い。第3実施例では断面C形のシールリング30が第1
実施例と同様にピストン12の外周の環状の溝12d内
に装着されて環状の隙間13を閉塞しているが、第2実
施例と同様にピストン12の内周の環状の溝12eに装
着して環状の隙間29を閉塞するようにしてもよい。
Next, as a third embodiment of the present invention, FIG. 4 shows only a main part of an embodiment in which the seal ring 17 having an I-shaped cross section is not used. Seal ring 3 used in the third embodiment
Reference numeral 0 denotes a C-shaped cross section, which has a shape in which an outer rim 30a and an inner rim 30b are connected by an intermediate portion 30c which is somewhat thin to have flexibility. As a result, the seal ring 30 having a C-shaped cross section is provided in the hydraulic chamber 11 on the advance side.
The depression 30d for receiving the control hydraulic pressure is formed. The material of the seal ring 30 may also be fluororesin. In the third embodiment, the seal ring 30 having a C-shaped cross section is the first.
Like the second embodiment, the piston 12 is mounted in the annular groove 12d on the outer periphery to close the annular gap 13. However, as in the second embodiment, the piston 12 is mounted in the annular groove 12e on the inner periphery. Alternatively, the annular gap 29 may be closed.

【0040】断面C形のシールリング30は、断面形が
I形断面のシールリング17の半分に相当するから、図
4の場合は進角側の油圧室11の制御油圧を窪み30d
内に受入れて、第1実施例や第2実施例の場合と概ね同
様な作用効果を奏する。言うまでもなく、断面C形のシ
ールリング30の装着の方向を図4と反対にすれば、遅
角側の油圧室14の制御油圧を受けて同様な作用効果を
奏することになる。ピストン12は常に2つの油圧室1
1及び14の制御油圧が同じ値になるように移動するの
で、それらの制御油圧のいずれか一方の大きさに応じて
ピストン12の制動力が変化すれば、十分に本発明の目
的を達成することができる。
Since the seal ring 30 having the C-shaped cross section corresponds to half the cross-sectional shape of the seal ring 17 having the I-shaped cross section, in the case of FIG. 4, the control hydraulic pressure in the hydraulic chamber 11 on the advance side is depressed 30 d.
When received in, the same operational effects as those of the first and second embodiments are achieved. Needless to say, if the mounting direction of the seal ring 30 having a C-shaped cross section is set to be opposite to that shown in FIG. 4, the control oil pressure in the hydraulic chamber 14 on the retard angle side is received and the same operational effect is obtained. Piston 12 always has two hydraulic chambers 1
Since the control hydraulic pressures 1 and 14 move so as to have the same value, if the braking force of the piston 12 changes according to the magnitude of one of the control hydraulic pressures, the object of the present invention can be sufficiently achieved. be able to.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、油圧シリンダのピスト
ンによって操作されるヘリカルスプラインを備えている
可変バルブタイミング機構において、バックラッシュ音
の発生の問題と応答性の低下の問題を同時に解決するこ
とができる。
According to the present invention, in a variable valve timing mechanism having a helical spline operated by a piston of a hydraulic cylinder, it is possible to simultaneously solve the problem of backlash noise and the problem of deterioration of responsiveness. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す可変バルブタイミン
グ機構全体の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an entire variable valve timing mechanism showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例の要部を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a main part of the first embodiment.

【図3】第2実施例の要部を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the main parts of the second embodiment.

【図4】第3実施例の要部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the main parts of the third embodiment.

【図5】従来例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional example.

【図6】他の従来例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1… 2…カムシャフト 3…タイミングプーリ(回転駆動部材) 3a…ハブ部分 4…ハウジング 4a…油圧シリンダ 4b…ヘリカルスプライン 7…ギアプレート 7a…ヘリカルスプライン 11…進角側の油圧室 12…ピストン 12a…円筒部分(回転伝達部材) 12b,12c…ヘリカルスプライン 12d,12e…環状の溝 13…環状の隙間 14…遅角側の油圧室 15,16…従来のシールリング 17…I形断面のシールリング 17a…外側のリム 17b…内側のリム 17d,17e…窪み 18…油圧制御弁 18c…スプール 18d…ソレノイド 19…ECU(制御装置) 20…オイルポンプ 22…オイルパン 23…クランクシャフト 24…クランク側のタイミングプーリ 25…タイミングベルト 26…クランク角センサ 27…カム角センサ 28…Oリング 29…環状の隙間 30…断面C形のシールリング 30a…外側のリム 30b…内側のリム 30d…窪み 1 ... 2 ... Camshaft 3 ... Timing pulley (rotational drive member) 3a ... Hub part 4 ... Housing 4a ... Hydraulic cylinder 4b ... Helical spline 7 ... Gear plate 7a ... Helical spline 11 ... Advance hydraulic chamber 12 ... Piston 12a ... Cylindrical part (rotation transmitting member) 12b, 12c ... Helical splines 12d, 12e ... Annular groove 13 ... Annular gap 14 ... Retardation side hydraulic chamber 15, 16 ... Conventional seal ring 17 ... Seal ring of I-shaped cross section 17a ... Outer rim 17b ... Inner rim 17d, 17e ... Recess 18 ... Hydraulic control valve 18c ... Spool 18d ... Solenoid 19 ... ECU (control unit) 20 ... Oil pump 22 ... Oil pan 23 ... Crank shaft 24 ... Crank side Timing pulley 25 ... Timing belt 26 ... Crank angle sensor 27 ... cam angle sensor 28 ... O-ring 29 ... of the annular gap 30 ... cross-section C-shaped seal ring 30a ... outer rim 30b ... inner rim 30d ... recess

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バルブを開閉駆動するカムを備えている
カムシャフトと、 前記カムシャフト上に相対回転可能に支持されている回
転駆動部材と、 前記回転駆動部材と一体化されている油圧シリンダと、 前記油圧シリンダ内に挿入されて前記カムシャフト上を
軸方向に摺動することができるピストンと、 前記ピストンに取り付けられたシールリングと、 前記油圧シリンダ側に形成されたヘリカルスプライン
と、 前記カムシャフト側に形成されたヘリカルスプライン
と、 前記ピストンと共に軸方向に移動可能であって、前記2
つのヘリカルスプラインに同時に噛み合うヘリカルスプ
ラインを外面及び内面の双方に備えていて、前記2つの
ヘリカルスプラインの間に挿入されている回転伝達部材
と、 前記油圧シリンダ内に前記ピストンによって区画形成さ
れる2つの油圧室に対して選択的に制御油圧を供給する
油圧制御弁と、 前記油圧制御弁を駆動制御する制御装置とよりなり、 前記シールリングは、前記2つの油圧室の少なくとも一
方の制御油圧を受けて半径方向に変形可能であり、しか
も制御油圧の大きさに応じて相手方の摺動面に対する摩
擦力が変化するように、制御油圧を受け入れる少なくと
も1つの窪み部分を備えていることを特徴とする可変バ
ルブタイミング機構。
1. A camshaft having a cam for opening and closing a valve, a rotary drive member rotatably supported on the camshaft, and a hydraulic cylinder integrated with the rotary drive member. A piston that is inserted into the hydraulic cylinder and can slide axially on the cam shaft; a seal ring attached to the piston; a helical spline formed on the hydraulic cylinder side; A helical spline formed on the shaft side, and movable in the axial direction together with the piston,
A helical spline that meshes with two helical splines at the same time is provided on both the outer surface and the inner surface, and a rotation transmission member inserted between the two helical splines and two pistons defined by the piston in the hydraulic cylinder. A hydraulic control valve that selectively supplies a control hydraulic pressure to the hydraulic chambers, and a control device that drives and controls the hydraulic control valve, wherein the seal ring receives the control hydraulic pressure of at least one of the two hydraulic chambers. Is deformable in the radial direction, and at least one recessed portion for receiving the control oil pressure is provided so that the frictional force with respect to the sliding surface of the other party changes according to the magnitude of the control oil pressure. Variable valve timing mechanism.
【請求項2】 前記シールリングがI形断面を有する請
求項1に記載された可変バルブタイミング機構。
2. The variable valve timing mechanism of claim 1, wherein the seal ring has an I-shaped cross section.
【請求項3】 前記シールリングがC形断面を有する請
求項1に記載された可変バルブタイミング機構。
3. The variable valve timing mechanism of claim 1, wherein the seal ring has a C-shaped cross section.
【請求項4】 前記シールリングが前記ピストンの外周
面に装着されている請求項1ないし3のいずれか1に記
載された可変バルブタイミング機構。
4. The variable valve timing mechanism according to claim 1, wherein the seal ring is mounted on the outer peripheral surface of the piston.
【請求項5】 前記シールリングが前記ピストンの内周
面に装着されている請求項1ないし3のいずれか1に記
載された可変バルブタイミング機構。
5. The variable valve timing mechanism according to claim 1, wherein the seal ring is mounted on an inner peripheral surface of the piston.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1314917A2 (en) 2001-11-21 2003-05-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Seal ring and seal structure at flange joint used for composite tanks and pipes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1314917A2 (en) 2001-11-21 2003-05-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Seal ring and seal structure at flange joint used for composite tanks and pipes
US6769698B2 (en) 2001-11-21 2004-08-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Seal ring and seal structure at flange joint used for composite tanks and pipes

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