JP2002201919A - バルブタイミング可変機構付内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブタイミング可変機構付内燃機関におい
て、十分なシール性を確保してオイル漏洩を確実に防止
すると共にバルブ開閉タイミングの制御性及び応答性の
向上を図る。 【解決手段】 シリンダヘッド１１にカム軸１２，１３
を配設してビームカムキャップ１４を装着することで複
数のカムキャップ１８によりこのカム軸１２，１３を回
転自在に支持し、吸気弁用カム軸１２に開閉タイミング
を可変とする油圧式バルブタイミング可変機構２１を設
け、ビームカムキャップ１４の上面にバルブタイミング
可変機構２１の駆動油圧を分配する制御弁２３を設ける
と共に、この制御弁２３を除いた部分にロッカカバー５
１，５２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの吸気弁
や排気弁を機関の運転状態に応じたタイミングで開閉制
御するバルブタイミング可変機構を有する内燃機関に関
する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの動弁系において、吸排気弁の
開閉タイミングや開放時間を、カム特性を変えずに変更
できるようにした装置が各種提案されている。このよう
なバルブタイミング可変機構を有する内燃機関では、タ
イミングプーリに一体回転可能なハウジングを装着する
一方、カムシャフトの端部に一体回転可能なベーン部材
を装着してハウジング内に収容し、このハウジングとベ
ーン部材との間に進角用油室及び遅角用油室を形成し、
制御弁によりこの進角用油室と遅角用油室の一方の油室
に作動油を供給すると同時に他方の油室から作動油を排
出することで、タイミングプーリとカムシャフトとの相
対位置を変更してバルブ開閉タイミング及び開放時間を
調整できるようにしている。

【０００３】一般的なDOHCエンジンでは、シリンダヘッ
ドの上面部に２本のカム軸を配設し、シリンダヘッドに
複数のカムキャップをボルトにより固定することで、各
カム軸を回転自在に支持し、シリンダヘッドにガスケッ
トを介してロッカカバーがボルトにより固定されてい
る。このようなエンジンに前述したバルブタイミング可
変機構を適用する場合、制御性を高めるために制御弁を
カム軸のジャーナル近傍に配設したいが、この制御弁は
電気部品であるためにオイルに対して十分にシールされ
た位置に配設することが望ましい。

【０００４】このようなバルブタイミング可変機構を有
する内燃機関には、例えば、特開平４−１０９００７号
公報に記載されたものがある。この公報に記載された
「エンジンのバルブタイミング制御装置」は、シリンダ
ヘッドの上面部に２本のカムシャフトを配設し、複数の
カムキャップをボルトにより固定して各カムシャフトを
回転自在に支持すると共に、このカムシャフトの軸端部
にバルブタイミング可変機構を装着し、シリンダヘッド
にカムシャフトや各カムキャップを覆うようにガスケッ
トを介してヘッドカバーを固定する一方、このヘッドカ
バーの上部に制御弁を配置し、パイプをヘッドカバー及
びカムシャフトを貫通して設け、上端部を制御弁に接続
して下端部をカムシャフトのオイル通路に接続してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この従来の「エンジン
のバルブタイミング制御装置」では、シリンダヘッドに
ガスケットを介してヘッドカバーを固定することで、エ
ンジン内部のオイルの漏洩を防止しているが、ヘッドカ
バーの上側に制御弁を配置しているため、外部からヘッ
ドカバーにパイプを貫通させて制御弁とカムシャフトの
オイル通路とを接続することとなり、ヘッドカバーにお
けるパイプの貫通部分にも別途シール部材が必要にな
る。そのため、オイルの漏洩防止のためのシール箇所が
増加し、確実なシールが困難となる虞がある。また、制
御弁とバルブタイミング可変機構を接続するためにパイ
プが必要となり、組付作業が面倒なものとなり、高い組
付精度が確保できないときにはオイル給排における圧力
損失が発生し、バルブタイミングの可変制御の応答性が
低下してしまうという問題がある。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、十分なシール性を確保してオイル漏洩を確実に
防止すると共にバルブ開閉タイミングの制御性及び応答
性を向上させるバルブタイミング可変機構付内燃機関を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明のバルブタイミング可変機構付内燃
機関では、シリンダヘッドにカム軸を配設し、シリンダ
ヘッドにビームカムキャップを装着することで複数のカ
ムキャップによりカム軸を回転自在に保持し、吸気弁及
び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを可変とす
る油圧式バルブタイミング可変機構の駆動油圧を分配す
る制御弁をビームカムキャップに設けると共に、制御弁
を除いてビームカムキャップにロッカカバーを設けてい
る。

【０００８】従って、シリンダヘッドにビームカムキャ
ップを装着してカム軸を回転自在に保持し、このビーム
カムキャップにバルブタイミング可変機構の駆動油圧を
分配する制御弁を設けると共に、制御弁を除いた部分に
ロッカカバーを装着することで、エンジン内部のオイル
の漏洩が確実に防止されると共に、制御弁とバルブタイ
ミング可変機構とのオイル通路を容易に確保することが
でき、別途接続用パイプ等が不要となり、圧力損失が防
止されて制御性、応答性を向上できる。

【０００９】また、請求項２の発明のバルブタイミング
可変機構付内燃機関では、シリンダヘッドの内部にカム
軸を装着し、このカム軸に吸気弁及び排気弁の少なくと
も一方の開閉タイミングを可変とする油圧式バルブタイ
ミング可変機構の駆動油圧を分配する制御弁をシリンダ
ヘッドに設けると共に、制御弁を除いてシリンダヘッド
にロッカカバーを設けている。

【００１０】従って、カム軸が装着されたシリンダヘッ
ドにバルブタイミング可変機構の駆動油圧を分配する制
御弁を設けると共に、制御弁を除いた部分にロッカカバ
ーを装着することで、エンジン内部のオイルの漏洩が確
実に防止されると共に、制御弁とバルブタイミング可変
機構とのオイル通路を容易に確保することができ、圧力
損失が防止されて制御性、応答性を向上できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１２】図１に本発明の第１実施形態に係るバルブ
タイミング可変機構付内燃機関における制御弁の装着部
を表す要部平面視、図２に本実施形態の内燃機関の要部
正面視、図３に図２のIII−III断面、図４にビームカム
キャップの平面視、図５にバルブタイミング可変機構の
概略を示す。

【００１３】本実施形態のバルブタイミング可変機構付
内燃機関は４気筒DOHCエンジンであって、図１乃至図５
に示すように、図示しないシリンダブロックの上部には
シリンダヘッド１１が締結されており、このシリンダヘ
ッド１１の上面部には互いに平行をなす吸気弁用カム軸
１２と排気弁用カム軸１３がそれぞれ配設され、ビーム
カムキャップ１４により回転自在に支持されている。こ
の各カム軸１２，１３にはそれぞれ各気筒毎に所定のリ
フト量をもつ図示しない吸気カム及び排気カムが一体に
形成されると共に、一端部にカムスプロケット１５，１
６が装着され、図示しないクランクスプロケットとの間
にタイミングベルト１７が掛け回されている。

【００１４】ビームカムキャップ１４は枠状をなし、吸
気側及び排気側に対応して複数のカムキャップ１８，１
９が４つの吸気ポート２０を挟んで両側に一体に形成さ
れており、この各カムキャップ１８，１９により左右の
カム軸１２，１３が回転自在に支持されている。そし
て、この吸気弁用カム軸１２の端部に吸気弁の開閉タイ
ミングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構２
１が設けられている。

【００１５】油圧式バルブタイミング可変機構２１に近
接して、ビームカムキャップ１４の上面には、吸気弁用
カム軸１２のカムスプロケット１５側の上方に位置して
平坦部２２が形成されており、この平坦部２２に油圧式
バルブタイミング可変機構２１の駆動油圧を分配する制
御弁２３がシールリング２４を介して固定されている。
この制御弁２３は、オイルパン２５に貯留されているオ
イルを油圧ポンプ２６によって油圧式バルブタイミング
可変機構２１における後述する進角側油室３４及び遅角
側油室３５に給排するものであって、平坦部２２と対向
する下面に進角送給路２７と遅角送給路２８と排出路２
９が開口している。

【００１６】一方、エンジン側にて、吸気弁用カム軸１
２の軸端に装着されたカムスプロケット１５には十字形
の収容部を有するハウジング３０が一体に固定されてお
り、このハウジング３０内には十字形のベーンロータ３
１が収容され、中心部がカム軸１２の軸端部にボルト３
２によって固定されている。このベーンロータ３１は先
細形状をなす４つのベーン３３を有しており、各ベーン
３３の先端部がハウジング３０の収容部の内周面に摺接
することで、対向する４組の進角側油室３４及び遅角側
油室３５を区画している。

【００１７】カム軸１２の軸端には中心部に沿って第１
オイル孔３６が形成され、この第１オイル孔３６の一端
部はボルト３２の中心部に沿って形成された第２オイル
孔３７を介して前述した遅角側油室３５に連通し、他端
部は径方向貫通孔３８に連通している。また、カム軸１
２の軸端には第１、第２オイル孔３６，３７と平行をな
して第３オイル孔３９が形成され、この第３オイル孔３
９の一端部は径方向に沿って形成された第４オイル孔４
０を介して進角側油室３４に連通し、他端部は径方向貫
通孔４１に連通している。そして、ビームカムキャップ
１４には上下方向に沿って進角連通路４２と遅角連通路
４３と排出連通路４４が形成され、上端部は油圧式バル
ブタイミング可変機構２１の進角送給路２７と遅角送給
路２８と排出路２９に連通するように、それぞれ上面に
開口している。また、進角連通路４２と遅角連通路４３
の各下端部は各貫通孔３８，４１に連通し、排出連通路
４４の下端部はシリンダヘッド１１内に連通している。

【００１８】この制御弁２３は、円筒形状のケーシング
４５の端部にアクチュエータ４６が装着されており、ケ
ーシング４５内に延出された作動ロッド４７には、進角
送給路２７と遅角送給路２８と排出路２９を閉塞する第
１、第２作動弁４８，４９が取付けられると共に、この
作動ロッド４７は圧縮ばね５０により一方方向に付勢さ
れている。

【００１９】従って、アクチュエータ４６の非通電時に
は、作動ロッド４７が圧縮ばね５０により図５にて左方
に位置しており、油圧ポンプ２６によりオイルパン２５
内のオイルがケーシング４５内に供給され、通路２８，
４３，３８，３６，３７を介して遅角側油室３５に供給
される。すると、ハウジング３０に対してベーンロータ
３１が図５にて反時計回り方向（遅角側）に回動し、カ
ムスプロケット１５とカム軸１２との位相を遅角側に変
更できる。このとき、進角側油室３４内のオイルは通路
４０，３９，４１，４２からケーシング４５内に押し出
され、各通路２９，４４からシリンダヘッド１１内に放
出され、オイルパン２５に戻される。

【００２０】一方、アクチュエータ４６の通電時には、
作動ロッド４７が圧縮ばね５０の付勢力により図５にて
右方に移動し、油圧ポンプ２６によりオイルがケーシン
グ４５内に供給され、通路２７，４２，４１，３９，４
０を介して進角側油室３４に供給される。すると、ハウ
ジング３０に対してベーンロータ３１が図５にて時計回
り方向（進角側）に回動し、カムスプロケット１５とカ
ム軸１２との位相を進角側に変更できる。このとき、遅
角側油室３５内のオイルは通路３７，３６，３８，４３
からケーシング４５内に押し出され、各通路２９，４４
からシリンダヘッド１１内に放出され、オイルパン２５
に戻される。

【００２１】そして、ビームカムキャップ１４の上面に
は、前述したように、吸気弁用カム軸１２のカムスプロ
ケット１５側の上方に位置した平坦部２２に制御弁２３
がシールリング２４を介して固定されると共に、この制
御弁２３を除いた部分に左右一対のロッカカバー５１，
５２がガスケット５３を介して締結されている。

【００２２】このように本実施形態のバルブタイミング
可変機構付内燃機関にあっては、シリンダヘッド１１に
カム軸１２，１３を配設し、このシリンダヘッド１１に
ビームカムキャップ１４を装着することで複数のカムキ
ャップ１８によりこのカム軸１２，１３を回転自在に支
持し、吸気弁用カム軸１２に開閉タイミングを可変とす
る油圧式バルブタイミング可変機構２１を設け、このバ
ルブタイミング可変機構２１の駆動油圧を分配する制御
弁２３をビームカムキャップ１４の上面にバルブタイミ
ング可変機構２１に近接して設けると共に、この制御弁
２３を除いてビームカムキャップ１４にロッカカバー５
１，５２を設けている。

【００２３】従って、ビームカムキャップ１４の上平面
にシールリング２４を介して制御弁２３を締結すると共
に、制御弁２３を除いた部分にガスケット５３を介して
ロッカカバー５１，５２を締結することで、ロッカカバ
ー５１，５２のシール面が同一平面で構成され、エンジ
ン内部のオイルの漏洩が確実に防止されると共に、メン
テナンス性が向上し、また、この制御弁２３とバルブタ
イミング可変機構２１とが近接しているため、両者間の
オイル通路をビームカムキャップ１４に形成することで
容易に確保することができ、別途接続用パイプ等を不要
として構造の簡素化が図れる。

【００２４】そして、制御弁２３とビームカムキャップ
１４との締結面にオイル通路として各通路２７〜２９，
４２〜４４を形成することで、設計の自由度が高くなる
と共に、このオイル通路を短縮することができ、この場
合、排出路２９，４４をカム軸１２から離して設けるこ
とでエンジン内部でのブローバイガスの増大を防止でき
る。また、各オイル通路２７〜２９，４２〜４４を囲繞
するようにシールリング２４を設けることで、オイルの
漏洩防止が容易となり、その結果、圧力損失が防止され
て応答性を向上できる。

【００２５】図６(ａ)に本発明の第２実施形態に係るバ
ルブタイミング可変機構付内燃機関の概略平面視、図６
(ｂ)にこのバルブタイミング可変機構付内燃機関の概略
側面視を示す。

【００２６】本実施形態のバルブタイミング可変機構付
内燃機関は４気筒SOHCエンジンであって、図６に示すよ
うに、図示しないシリンダブロックの上部にはシリンダ
ヘッド６１が締結されており、このシリンダヘッド６１
にはカム軸６２が軸方向に挿入されて回転自在に支持さ
れている。このカム軸６２には各気筒毎に所定のリフト
量をもつ図示しない吸気カム及び排気カムが一体に形成
されると共に、一端部にカムスプロケット６３が装着さ
れ、図示しないクランクスプロケットとの間にタイミン
グベルトが掛け回されている。そして、このカム軸６２
の端部に吸気弁の開閉タイミングを可変とする油圧式バ
ルブタイミング可変機構６４が設けられている。

【００２７】このシリンダヘッド６１の上面には、カム
軸６２のカムスプロケット６３側の上方に位置して平坦
部６５が形成されており、この平坦部６５に油圧式バル
ブタイミング可変機構６４の駆動油圧を分配する制御弁
６６がこの油圧式バルブタイミング可変機構６４に近接
して図示しないシールリングを介して固定され、この制
御弁６６と油圧式バルブタイミング可変機構６４の図示
しない進角側油室及び遅角側油室とを接続するオイル通
路が制御弁６６本体及びシリンダヘッド６１に形成され
ている。なお、この油圧式バルブタイミング可変機構６
４は油圧式バルブタイミング可変機構２１とほぼ同様で
あるため、詳細な説明は省略する。また、シリンダヘッ
ド６１の上面には、制御弁６６を除く部分にロッカカバ
ー６７が図示しないガスケットを介して締結されてい
る。

【００２８】このようにカムキャップを用いずにカム軸
６２をシリンダヘッド６１に挿入して回転自在に支持さ
れた、所謂、カムインヘッド型のエンジンであっても、
シリンダヘッド６１の上面に平坦部６５を設け、この平
坦部６５にバルブタイミング可変機構６４の制御弁６６
を固定し、それ以外の部分にロッカカバー６７を固定す
ることで、ロッカカバー６７のシール面が同一平面で構
成され、エンジン内部のオイルの漏洩を確実に防止でき
ると共に、制御弁６６とバルブタイミング可変機構６４
とが近接しているため、両者間にオイル通路を容易に確
保でき、別途接続用パイプ等を不要として圧力損失が防
止されて応答性を向上できる。

【００２９】なお、上述した実施形態にあっては、ビー
ムカムキャップ１４の上面に左右一対のロッカカバー５
１，５２を締結したが、このロッカカバー５１，５２を
一体に形成してもよい。また、油圧式バルブタイミング
可変機構２１，６４をベーン式としたが、ヘリカルス式
やテンショナ式などを適用してもよい。更に、吸気弁用
カム軸１２に油圧式バルブタイミング可変機構２１を設
けて説明したが、排気弁用カム軸１３に設けても同様の
作用効果を奏することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明のバルブタイミング可変機構付内
燃機関によれば、シリンダヘッドにビームカムキャップ
を装着してカム軸を回転自在に保持し、吸気弁及び排気
弁の少なくとも一方の開閉タイミングを可変とする油圧
式バルブタイミング可変機構を設け、ビームカムキャッ
プにバルブタイミング可変機構の駆動油圧を分配する制
御弁を設けると共に、制御弁を除いたビームカムキャッ
プにロッカカバーを設けたので、エンジン内部のオイル
の漏洩を確実に防止することができると共に、制御弁と
バルブタイミング可変機構とのオイル通路を容易に確保
することができ、圧力損失が防止されて制御性及び応答
性を向上することができる。

【００３１】また、請求項２の発明のバルブタイミング
可変機構付内燃機関によれば、シリンダヘッドの内部に
カム軸を装着し、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の
開閉タイミングを可変とする油圧式バルブタイミング可
変機構を設け、シリンダヘッドにバルブタイミング可変
機構の駆動油圧を分配する制御弁を設けると共に、制御
弁を除いたシリンダヘッドにロッカカバーを設けたの
で、エンジン内部のオイルの漏洩を確実に防止すること
ができると共に、制御弁とバルブタイミング可変機構と
のオイル通路を容易に確保することができ、圧力損失が
防止されて制御性及び応答性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るバルブタイミング
可変機構付内燃機関における制御弁の装着部を表す要部
平面図である。

【図２】本実施形態の内燃機関の要部正面図である。

【図３】図２のIII−III断面図である。

【図４】ビームカムキャップの平面図である。

【図５】バルブタイミング可変機構の概略図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係るバルブタイミング
可変機構付内燃機関の概略図である。

【符号の説明】

１１ シリンダヘッド １２ 吸気弁用カム軸 １４ ビームカムキャップ １８，１９ カムキャップ ２１ 油圧式バルブタイミング可変機構 ２３ 制御弁 ３４ 進角側油室 ３５ 遅角側油室 ５１，５２ ロッカカバー ６１ シリンダヘッド ６２ カム軸 ６４ 油圧式バルブタイミング可変機構 ６６ 制御弁 ６７ ロッカカバー

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｑ Ｆターム(参考） 3G016 AA08 AA12 AA19 BA28 BA30 BA31 BB26 CA03 CA05 CA12 CA17 CA19 CA22 CA23 CA24 CA31 CA36 CA44 CA51 CA57 DA06 DA17 DA23 DA26 EA02 FA40 GA01 3G018 AA05 AB02 AB16 BA33 CA20 DA67 DA68 DA69 DA73 DA85 DA86 FA07 GA02 GA14 GA17 GA25 3G024 AA72 DA10 DA18 FA08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドのシリンダブロックとは
   反対側の面に配設されるカム軸と、前記シリンダヘッド
   に装着されて前記カム軸を回転自在に保持する複数のカ
   ムキャップを一体にしたビームカムキャップと、吸気弁
   及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを可変と
   する油圧式バルブタイミング可変機構と、前記ビームカ
   ムキャップの前記シリンダヘッドとは反対側の面に設け
   られて前記バルブタイミング可変機構の駆動油圧を分配
   する制御弁と、該制御弁を除いて前記ビームカムキャッ
   プの前記シリンダヘッドとは反対側の面を覆うロッカカ
   バーとを具えたことを特徴とするバルブタイミング可変
   機構付内燃機関。
2. 【請求項２】 シリンダヘッドの内部に装着されるカム
   軸と、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミ
   ングを可変とする油圧式バルブタイミング可変機構と、
   前記シリンダヘッドの前記シリンダブロックとは反対側
   の面に設けられて前記バルブタイミング可変機構の駆動
   油圧を分配する制御弁と、該制御弁を除いて前記シリン
   ダヘッドの前記シリンダブロックとは反対側の面を覆う
   ロッカカバーとを具えたことを特徴とするバルブタイミ
   ング可変機構付内燃機関。