JP2002115511A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁開閉時期制御装置の切り換えレスポンスが
遅角側へ切り換える場合に比べて進角側へ切り換える場
合は前述の遅角方向の力が働いている分だけ遅くなると
いう問題点を解決すること。 【解決手段】 内周部に複数の油圧室８を形成する仕切
壁を備えたタイミングプーリ１と、油圧室８を区画する
ベーン２を取り付けた吸気弁又は排気弁を開閉させるカ
ムシャフト４と、ベーン２で区画される油圧室８をそれ
ぞれ油圧作動室９、９aとし油圧作動室９、９aへ油圧を
吸排するそれぞれの通路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，１
０，１１と、通路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，１０，１１
に接続する油圧作動室９、９aの油圧調整手段１５と、
タイミングプーリ１とカムシャフト４との位相差を保持
する保持機構からなる弁開閉時期制御装置において、カ
ムシャフト４をタイミングプーリ１に対して進角方向に
付勢する弾性手段３２を介設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用の弁開
閉時期制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、タイミングプーリとカムシャ
フトとのタイミングを制御する弁開閉時期制御装置は多
数紹介されており、その一例としてベーンタイプの弁開
閉時期制御装置が知られている。

【０００３】例えば、ベーンタイプの弁開閉時期制御装
置には、特開平１−９２５０４号に開示されたものがあ
る。

【０００４】この公報に開示された技術を図７及び図７
のＡ−Ａ断面図である図８により説明すると、１はタイ
ミングプーリで図示しない内燃機関のクランクプーリを
駆動源とし、環状ベルト、環状チェーン又はギア等によ
って回転力が伝えられるようになっている。４はカムシ
ャフトでエンジンのシリンダーヘッド１４に支承されて
おり、ベーン２が内部ロータ３を介してカムシャフト４
に固定されている。また、タイミングプーリ１のタイミ
ングプーリ内周部１ａには仕切壁１ｂが形成されてお
り、仕切壁１ｂ、１ｂの間に油圧室８が形成されてい
る。この油圧室８にはそれぞれベーン２が挿入され、該
ベーン２と外側版５とにより圧力作動室９，９ａが形成
され、かつ外側板５はプレート２１及び固定ボルト２０
とにより位置決めされている。すなわち、ベーン２を含
むカムシャフト４側と、油圧室８を含むタイミングプー
リ１の側とは、相対回転可能に支承されている。また、
この相対回転は、ベーン２がタイミングプーリ内周部に
設けられた油圧室８の範囲で回転することによって達成
され、その角度は図８に示すθの角度だけ回転すること
ができる。カムシャフト４とタイミングプーリ１との相
対回転は、ベーン２の両側に設けられた圧力作動室９，
９ａへ吸排する油圧によって、ベーン２を回転すること
によって行われている。なお、図８に矢印で示す回転方
向に対して、ベーン２よりも上流側を圧力作動室９と
し、ベーン２よりも下流側を圧力作動室９ａとした。こ
の油圧は図示しないオイルポンプを油圧源とし、その制
御を切換バルブ１５の制御によって行っている。この切
換バルブ１５は、ソレノイド１３へ通電することによっ
て弁スプール１８をスプリング１６に抗して図示右方向
へ摺動させるものであり、オイルポンプから排出された
オイルを油路１２から切換バルブ１５へ採り入れ、油路
１０、１１を介してベーン２の両側の油圧作動室９，９
ａの油圧を調節するものである。

【０００５】このような構造の従来技術の作動は、油路
１０は圧力作動室９へ連通しており、油路１１は圧力作
動室９ａへ連通している。切換バルブ１５を制御して油
路１０へオイルを供給し圧力作動室９の油圧を高める
と、ベーン２が図８の矢印で示す方向に回転し、カムシ
ャフト４の位相がタイミングプーリ１に対してベーン２
の回転分だけ進ませることができ、カムシャフト４に回
転に伴って開閉する吸気弁又は排気弁の開閉タイミング
を進ませることができる。また、逆に切換バルブ１５を
制御して油路１１へオイルを供給し圧力作動室９ａの油
圧を高めると、ベーン２が図８の矢印と逆方向に回転
し、カムシャフト４の位相がタイミングプーリ１に対し
てベーン２の回転分だけ遅らせることができ、カムシャ
フト４に回転に伴って開閉する吸気弁又は排気弁の開閉
タイミングを遅らせることができる。

【０００６】なお、図８に示す２２はノックピンで、内
部ロータ３に設けた穴２４内にスプリング２３の付勢力
により挿入されている。この穴２４の位置は、ベーン２
のオイル溝８内の相対回転可能範囲の端部であり、タイ
ミングプーリ１の回転方向に対して最も遅れた位置に設
けられている。また、２２ａもノックピンでありノック
ピン２２と対称位置に設けられており、図８に示す状態
から角度θだけ相対回転すると、ノックピン２２ａは穴
２４ａにスプリング２３ａの付勢力により挿入されるよ
うになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術におい
ては、エンジンが運転中は、図示しないオイルポンプか
ら油路１２、切換バルブ１５、油路１０，１１を介して
弁開閉時期制御装置に油圧の供給することができるの
で、ベーン２の位置を図８における角度θの範囲内の任
意の位置に回転させたり、任意の位置において保持する
ことが可能である。ところが、エンジンを停止するとオ
イルポンプも停止し、弁開閉時期制御装置への油圧の供
給も停止する。また、油路１０，１１に設けたチェック
バルブ（逆止弁）７，７ａや切換バルブ１５の制御を用
いることより弁開閉時期制御装置内の油圧を保持しよう
としても、時間の経過と共に油圧は減少していく。この
ことは、弁開閉時期制御装置の潤滑を目的として弁開閉
時期制御装置内のオイルの通路からオイルが洩れて図示
しないオイルパンへ還流することを許容していることに
起因している。油圧室の油圧が低下した状況において、
次にエンジンを始動するときには、弁開閉時期制御装置
がタイミングプーリからカムシャフトへ回転力を伝達す
る経路に配置されていることから、タイミングプーリ１
の回転にベーン２の回転が同期しない場合には、ベーン
２は油圧室８を形成する仕切壁１ｂに当接する位置（図
８に示す最遅角の位置）まで回転する。この時に、ベー
ン２が仕切壁１ｂに当接する打音が発生し運転者に不快
感を与えることとなる。

【０００８】また、エンジンが駆動している間は、タイ
ミングプーリ１に取り付けられる図示しないタイミング
ベルトの駆動力によってタイミングプーリ１を図８に示
す矢印の方向に回転させる。そして、このタイミングプ
ーリ１の回転をカムシャフト４に伝達する伝達通路にベ
ーン２，圧力作動室９，９ａが配置していることから、
エンジンが駆動している間は常に遅角方向への力が働い
ている。従って、弁開閉時期制御装置を吸気弁側のカム
シャフトに取り付けても、排気弁側のカムシャフトに取
り付けても、図示しないオイルポンプから切換バルブ１
５へ所定の油圧が供給されることにより、弁開閉時期制
御装置により所望のエンジン特性を得ることができる
が、弁開閉時期制御装置の切り換えレスポンスは、遅角
側へ切り換える場合に比べて進角側へ切り換える場合は
前述の遅角方向の力が働いている分だけ遅くなる。

【０００９】本発明は、上記の従来技術の問題点を解決
した弁開閉時期制御装置を開示するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明において
講じた手段は、内周部に複数の油圧室を形成する仕切壁
を備えたタイミングプーリと、前記油圧室を区画するベ
ーンを取り付けた吸気弁又は排気弁を開閉させるカムシ
ャフトと、前記ベーンで区画される油圧室をそれぞれ油
圧作動室とし該油圧作動室へ油圧を吸排するそれぞれの
通路と、該通路に接続する油圧作動室の油圧調整手段
と、前記タイミングプーリと前記カムシャフトとの位相
差を保持する保持機構からなる弁開閉時期制御装置にお
いて、前記カムシャフトを前記タイミングプーリに対し
て進角方向に付勢する弾性手段を介設したことである。

【００１１】上記した手段によれば、弾性手段によって
吸気弁又は排気弁を開閉作動させるカムシャフトを進角
方向に付勢することができる。

【００１２】また、請求項２の発明において講じた手段
は、内周部に複数の油圧室を形成する仕切壁を備えたタ
イミングプーリと、前記油圧室を区画するベーンを取り
付けた排気弁を開閉させるカムシャフトと、前記ベーン
で区画される油圧室をそれぞれ油圧作動室とし該油圧作
動室へ油圧を吸排するそれぞれの通路と、該通路に接続
する油圧作動室の油圧調整手段と、前記タイミングプー
リと前記カムシャフトとの位相差を保持する保持機構か
らなる弁開閉時期制御装置において、前記カムシャフト
を前記タイミングプーリに対して進角方向に付勢する弾
性手段を介設したことである。

【００１３】上記した手段によれば、弾性手段によって
排気弁を開閉させるカムシャフトを進角方向に付勢する
ことができる。

【００１４】また、前記ベーンは前記カムシャフトと一
体となった内部ロータに固定され、前記弾性部材は、そ
の一端が前記タイミングプーリに固定されていると共
に、他端が前記ロータに固定されていることが望まし
く、さらには、前記弾性手段はスプリングであることが
望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係る第１の実施の形態を
図１〜３に基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明を用いた第１の実施の形態
の弁開閉時期制御装置３１ａを示す図面である。図２
は、図１のＢ−Ｂ断面図であり、弁開閉時期制御装置３
１ａによりカムシャフト４の回転が最進角となった状態
を示している。図３は、図１のＢ−Ｂ断面図であり、弁
開閉時期制御装置３１ａによりカムシャフト４の回転が
最遅角となった状態を示している。なお、前述の図７及
び図８で説明した従来技術と同一部材については、同一
番号を付けている。

【００１７】この第１の実施の形態においては、カムシ
ャフト４の内部に軸方向に沿って４ａ，４ｂの油路を形
成し、油路４ａは油路１０と連通しており、油路４ｂは
油路１１と連通している。また、油路４ａ，４ｂは、そ
れぞれカムシャフト４内の形成した連結部４ｃ，４ｄを
介して内部ロータ３内に形成した油路３ａ，３ｂに連通
している。油路３ａ，３ｂは、それぞれ圧力作動室９，
９ａと連通している。また、ノックピン２２ａはスプリ
ング２３ａにより内周側に付勢されており、内部ロータ
３の外周に形成した孔２４ａと位相が一致したときに挿
入されるようになっている。この孔２４ａは、タイミン
グプーリ１とカムシャフト４との位相が最進角となった
ときにノックピン２２ａが挿入される位置に設けられて
いる。一方、孔２４の先端部は、ベーン２を遅角方向へ
回転させるときに圧力作動室９ａに供給されるオイルの
油路３ｂに連通しており、圧力作動室９ａに供給される
オイルの油圧がスプリング２３ａに抗して作用し、ノッ
クピン２２ａと孔２４ａとの係合を解除できるようにス
プリング２３ａの弾性力は、圧力作動室９，９ａへ供給
される油圧よりも小さくなっている。ロータ３の外周側
にはスプリング３２が配置されており、スプリング３２
の一端はタイミングプーリ１に固定されており、他端は
カムシャフト４と一体になった内部ロータ３に固定され
ており、スプリング３２の弾性力は圧力作動室９，９ａ
に供給される油圧よりも小さく設定されている。

【００１８】なお、１４ａはシリンダーヘッド１４内に
設けたドレン通路であり、切換バルブ１５から図示しな
いオイルパンへオイルを排出する通路である。また、油
路１２は、図示しないオイルポンプから切換バルブ１５
へオイルを供給する油路である。

【００１９】３３は、油路４ａの先端（図示右端）を封
鎖するボールである。

【００２０】上記の構成の弁開閉時期制御装置３１ａの
作用について説明する。

【００２１】図示しない吸気弁又は排気弁は、カムシャ
フト４の回転に連動して開閉している。この吸気弁又は
排気弁の開閉タイミングを進めたい場合には、図示しな
い制御装置によって切換バルブ１５を制御して、油路１
２より供給されるオイルを油路１０へ連通して圧力作動
室９へ油圧を供給する。一方、油路１１のオイルをドレ
ン１４ａへ連通して圧力作動室９ａの油圧を排出する。
すると、ベーン２の両側に形成された圧力作動室９，９
ａの圧力に差ができ、ベーン２がタイミングプーリ１に
対して図２，図３に示す矢印の方向に回転する。このと
き、タイミングプーリ１に固定されたノックピン２２ａ
が内部ロータ３に形成された孔２４ａと一致する位置
（最進角の位置）において、スプリング２３ａの付勢力
によりノックピン２２ａが孔２４ａに挿入される（図２
に示す状態）。

【００２２】逆に、吸気弁又は排気弁の開閉タイミング
を遅らせたい場合には、図示しない制御装置によって切
換バルブ１５を制御して、油路１２より供給されるオイ
ルを油路１１へ連通して圧力作動室９ａへ油圧を供給す
る。一方、油路１０のオイルをドレン１４ａへ連通して
圧力作動室９の油圧を排出する。すると、圧力作動室９
ａに連通した油路３ｂに油圧が供給されることにより、
孔２４ａの内周側よりノックピン２２ａにも油圧が作用
し、スプリング２３ａの付勢力に抗してノックピン２２
ａを外周側へ押し退ける、これと共に、ベーン２の両側
に形成された圧力作動室９，９ａの圧力に差ができ、ベ
ーン２がタイミングプーリ１に対して図２，図３に示す
矢印の反対方向に回転し、ベーン２が油圧室８に当接す
る位置まで回転することができる（図３に示す状態）。

【００２３】また、切換バルブ１５の制御によって、位
相変化の途中で圧力作動室９，９ａへの油圧を均等に保
持し、位相変化範囲の任意の位置でベーン２を保持する
ことも可能である。

【００２４】エンジンが駆動している間は、タイミング
プーリ１に取り付けられる図示しないタイミングベルト
の駆動力によってタイミングプーリ１を図２及び図３に
示す矢印の方向に回転させる。そして、このタイミング
プーリ１の回転をカムシャフト４に伝達する伝達通路に
ベーン２，圧力作動室９，９ａが配置していることか
ら、エンジンが駆動している間は常に遅角方向への力が
働いている。従って、弁開閉時期制御装置３１ａを吸気
弁側のカムシャフトに取り付けても、排気弁側のカムシ
ャフトに取り付けても、図示しないオイルポンプから切
換バルブ１５へ所定の油圧が供給されることにより、弁
開閉時期制御装置３１ａにより所望のエンジン特性を得
ることができるが、弁開閉時期制御装置３１ａの切り換
えレスポンスは、遅角側へ切り換える場合に比べて進角
側へ切り換える場合は前述の遅角方向の力が働いている
分だけ遅くなる。しかしながら、排気弁側のカムシャフ
トと吸気弁のカムシャフトの一方のみに弁開閉時期制御
装置３１ａを取り付けるエンジンも多数あるが、前述の
如くエンジンが駆動している間は常に遅角方向への力が
働いていることもあり、本発明の好ましい効果を得るた
めには、カムシャフト４を排気弁側のカムシャフトとし
て、スプリング３２は、カムシャフト４を進角方向に付
勢し、前述の遅角方向の力に対抗する力を発生させるこ
とが好ましい。

【００２５】次に、図１から図３の実施の形態が、排気
側のカムシャフト４に弁開閉時期制御装置３１ａを取付
け、スプリング３２はカムシャフト４を進角方向に付勢
しているものとすると、エンジンを停止すると、オイル
ポンプも停止し切換バルブ１５への油圧の供給も停止す
る。弁開閉時期制御装置３１ａにおいては、オイルポン
プから供給されるオイルが、ベーン２の回転のための油
圧制御の目的以外に、シリンダーヘッド１４とカムシャ
フト４との摺動面及びタイミングプーリ１に取り付けら
れる環状チェーンの潤滑なども兼ねており、ベーン２の
回転のための油路のシール性は高い設定となっていな
い。従って、エンジンの停止後、時間の経過と共に弁開
閉時期制御装置３１ａに設けた油路の油圧は下がってい
く。このような状況になると、タイミングプーリ１とカ
ムシャフト４との間に配置したスプリング３２の付勢力
によりカムシャフト４を進角方向へ位相を回転させ、図
２に示すノックピン２２ａを孔２４ａに挿入させる位置
に固定する。従って、次にエンジンを始動する際に、油
圧室９，９ａに供給された油圧が少なくても、ベーン２
が回転することはなくオイル溝との間で打音を発生させ
ることがない。また、弁開閉時期制御装置３１ａを排気
弁側のカムシャフトに取り付けても、オーバーラップの
領域を大きくすることがないので、エンジン始動の際に
も正常な燃焼が可能となる。

【００２６】

【発明の効果】上記した請求項１の発明によれば、吸気
弁又は排気弁を開閉するカムシャフトをタイミングプー
リに対して進角方向に付勢する弾性手段を介設したの
で、この弾性手段によって、カムシャフトを進角方向に
付勢し、遅角方向の力に対抗する力を発生させることが
できる。

【００２７】また、上記した請求項２の発明によれば、
排気弁を開閉するカムシャフトをタイミングプーリに対
して進角方向に付勢する弾性手段を介設したので、この
弾性手段によって、カムシャフトを進角方向に付勢し、
遅角方向の力に対抗する力を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である弁開閉時期制
御装置の断面を示したものである。

【図２】図１のＢ−Ｂ断面図を示したもので、カムシャ
フトが最進角位置にある状態を示したものである。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図を示したもので、カムシャ
フトが最遅角位置にある状態を示したものである。

【図４】本発明の従来技術の弁開閉時期制御装置の断面
を示したものである。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図を示したものである。

【符号の説明】

１・・・タイミングプーリ １ｂ・・・仕切壁 ２・・・ベーン ３・・・トップリング溝 ４・・・カムシャフト ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，１０，１１・・・油路（通
路） ８・・・油圧室 ９，９ａ・・・油圧作動室 １５・・・切換バルブ（油圧調整手段） ２２・・・ノックピン ２３・・・スプリング ２４・・・孔 ３１ａ，３１ｂ・・・弁開閉時期制御装置 ３２・・・スプリング（弾性手段） ３５・・・逆止弁 ３８・・・電磁弁（油圧調整手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周部に複数の油圧室を形成する仕切壁
   を備えたタイミングプーリと、 前記油圧室を区画するベーンを取り付けた吸気弁又は排
   気弁を開閉させるカムシャフトと、 前記ベーンで区画される油圧室をそれぞれ油圧作動室と
   し該油圧作動室へ油圧を吸排するそれぞれの通路と、 該通路に接続する油圧作動室の油圧調整手段と、 前記タイミングプーリと前記カムシャフトとの位相差を
   保持する保持機構からなる弁開閉時期制御装置におい
   て、 前記カムシャフトを前記タイミングプーリに対して進角
   方向に付勢する弾性手段を介設したことを特徴とする弁
   開閉時期制御装置。
2. 【請求項２】 内周部に複数の油圧室を形成する仕切壁
   を備えたタイミングプーリと、 前記油圧室を区画するベーンを取り付けた排気弁を開閉
   させるカムシャフトと、 前記ベーンで区画される油圧室をそれぞれ油圧作動室と
   し該油圧作動室へ油圧を吸排するそれぞれの通路と、 該通路に接続する油圧作動室の油圧調整手段と、 前記タイミングプーリと前記カムシャフトとの位相差を
   保持する保持機構からなる弁開閉時期制御装置におい
   て、 前記カムシャフトを前記タイミングプーリに対して進角
   方向に付勢する弾性手段を介設したことを特徴とする弁
   開閉時期制御装置。
3. 【請求項３】 前記ベーンは前記カムシャフトと一体と
   なった内部ロータに固定され、 前記弾性部材は、その一端が前記タイミングプーリに固
   定されると共に、他端が前記ロータに固定されることを
   特徴とする請求項１または２に記載の弁開閉時期制御装
   置。
4. 【請求項４】 前記弾性手段はスプリングであることを
   特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の弁開
   閉時期制御装置。