JP2005299674A - エンジンのオイル通路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 可変バルブタイミング機構の動作を安定させることが可能なエンジンのオイル通路構造を提供する。
【解決手段】 タイミングチェーンケース２５にオイルコントロールバルブ取付面２５ｂを設け、該オイルコントロールバルブ取付面２５ｂに取付けられるオイルコントロールバルブの進角ポートに連通される進角側オイル通路５ｂにオイルフィルタ２３を設置した。これにより、該オイルフィルタ２３によって、オイルコントロールバルブとアクチュエータとの間の異物が取り除かれる。したがって、オイルコントロールバルブに異物が噛み込むことによる当該オイルコントロールバルブの動作不良が防止されて、可変バルブタイミング機構の動作を安定させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可変バルブタイミング機構を備えるエンジンのオイル通路構造に関するもので、特に、オイルコントロールバルブとアクチュエータとの間にオイルフィルタを備えるエンジンのオイル通路構造に関する。

従来から、クランクシャフトの回転に対するカムシャフトの回転位相を移行して、吸排気バルブの開閉時期を変化させる可変バルブタイミング機構がエンジンに採用されている。一般に、可変バルブタイミング機構を装備したエンジンでは、図１０ないし図１２に示すように、クランクシャフト１の回転に対するカムシャフト２の回転位相を移行させるアクチュエータ３と該アクチュエータ３の作動油圧の給排を制御するオイルコントロールバルブ４とが装備される。このようなアクチュエータ３とオイルコントロールバルブ４とは、図３に示すように、進角側オイル通路５及び遅角側オイル通路６で連通されており、オイルコントロールバルブ４を切替えて、進角側オイル通路５に作動油圧を負荷することによりアクチュエータ３が進角側に作動されて、また、遅角側オイル通路６に作動油圧を負荷することによりアクチュエータ３が遅角側に作動される。また、オイルコントロールバルブ４には、図４及び図５に示すように、ＥＣＵ（電子制御ユニット）７の制御信号に基づいて作動するソレノイド８が設けられており、オイルコントロールバルブ４は、該ソレノイド８によりハウジング４ａに内装されたスプール４ｂをスライド移動させてアクチュエータ３における作動油圧の給排を制御することにより、クランクシャフト１の回転に対するカムシャフト２の回転位相を移行させてバルブタイミングを変化させる。

また、このような可変バルブタイミング機構のアクチュエータ３では、図４、図５及び図１１に示すように、カムシャフトタイミングスプロケット９と一体で回転するハウジング１０と該ハウジング１０に対してカムシャフトタイミングスプロケット９の回転軸周りに所定範囲で回動可能なベーン１１とを具備したものがある。そして、アクチュエータ３を進角側に作動させるには、オイルコントロールバルブ４のスプール４ｂを図６に示す中間位置の状態から右側に移動させ、図７に示すように、オイルコントロールバルブ４の作動油圧の供給ポート１２と進角側ポート１３とを連通させると共に、ドレンポート１５と遅角側ポート１４とを連通させる。これにより、図４及び図５に示すように、アクチュエータ３の進角側油圧室１６に作動油圧が負荷されると共に、遅角側油圧室１７に充填されているオイルがオイルコントロールバルブ４に戻されてドレンポート１５から排出されて、ベーン１１がハウジング１０、即ちカムシャフトタイミングスプロケット９に対して進角側に回動されることによりバルブタイミングが進角側に移行される。なお、可変バルブタイミング機構の作動油は、図４及び図５に示すように、オイルパン１８に貯留されたオイルをオイルポンプ１９により吸い上げて、オイルフィルタ２２を通過させた後、潤滑油用オイル通路２０を分岐させて設けた作動油用オイル通路２１を経てオイルコントロールバルブ４に圧送される。

このようなオイルコントロールバルブ４における、スプール４ｂ及びスプール４ｂが摺動可能に嵌合されるスプール孔４ｃは精密加工部品であって、作動油中に異物が存在した場合には、異物がスプール４ｂとスプール孔４ｃとの間に噛み込まれてオイルコントロールバルブ４の作動に支障をきたす恐れがある。そこで、オイルコントロールバルブ４の上流側の作動油用オイル通路２１にエンジンの外部に設けた開口部から着脱自在なオイルフィルタを設けた発明が特許文献１に開示されている。

しかしながら、上記特許文献１に開示された発明においては、アクチュエータ３からオイルコントロールバルブ４に戻される作動油中に異物が存在した場合には該異物を取り除くことができず、異物がスプール４ｂとスプール孔４ｃとの間に噛み込まれ、オイルコントロールバルブ４の作動に支障をきたす恐れがあった。さらに、このオイルフィルタは、互いに直交するオイル通路の交差部に配置され、作動油を円筒状のフィルタの開口部から流入させて側面から流出させるので、作動油圧の圧力損失が大きく可変バルブタイミング機構の性能（応答性）が低下するという問題があった。
実開平７−４２４０２号公報（段落番号００２４及び００２５、図７）

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、可変バルブタイミング機構の動作を安定させることが可能なエンジンのオイル通路構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、クランクスプロケットとカムシャフトタイミングスプロケットとにタイミングチェーンを巻回することによりカムシャフトをクランクシャフトに同期して回転させるエンジンに装着されて、アクチュエータを作動させてクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることによりバルブタイミングを進角側或いは遅角側に移行させる可変バルブタイミング機構を備えて、タイミングチェーンケースにアクチュエータへの作動油圧を制御するオイルコントロールバルブを配設し、作動油用オイル通路にオイルフィルタを設置したエンジンのオイル通路構造において、オイルコントロールバルブの取付面が、タイミングチェーンケースに、クランクシャフトの軸方向からエンジンを透視した場合にシリンダヘッドにおけるタイミングチェーンに囲まれるように配置されて、オイルフィルタが、アクチュエータに対してオイルコントロールバルブの近くに配置されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエンジンのオイル通路構造において、オイルコントロールバルブの取付面が、タイミングチェーンケースにおける、クランクシャフトの軸方向からエンジンを透視した場合に２本のカムシャフトの軸中心とクランクシャフトの軸中心の３点で囲まれた範囲内に設けられることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のエンジンのオイル通路構造において、オイルフィルタが、タイミングチェーンケースに設けられた孔における、クランクシャフトの軸方向からエンジンを透視した場合にシリンダヘッドの燃焼室側の取付面の近くに配置されることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンのオイル通路構造において、オイルフィルタが、有底円筒状に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、可変バルブタイミング機構のアクチュエータと該アクチュエータへの作動油圧の給排を制御するオイルコントロールバルブとの間の作動油に存在する異物がオイルコントロールバルブに入り込み、スプールの摺動部に噛み込んで可変バルブタイミング機構の動作に支障をきたすようなことを防止することができる。また、オイルフィルタをオイル通路の軸方向に延出するように設置したので、フィルタの径を小さくすることができる。

本発明の一実施の形態のオイル通路構造を図１ないし図９に基づいて説明する。まず、本実施の形態のオイル通路構造の概略を説明する。本実施の形態のオイル通路構造は、図１ないし図３に示すように、可変バルブタイミング機構のアクチュエータ３への作動油圧の給排を制御するオイルコントロールバルブ４の下流にオイルフィルタ２３を設置することで、アクチュエータ３とオイルコントロールバルブ４との間の作動油中に存在する異物を取り除く構造になっている。また、本実施の形態のオイル通路構造では、図３に示すように、可変バルブタイミング機構のアクチュエータ３と該アクチュエータ３への作動油圧を制御するオイルコントロールバルブ４との間に、進角側オイル通路５および遅角側オイル通路６が配設されており、各々のオイル通路５，６にオイルフィルタ２３（図９参照）を設置する構成になっている。なお、可変バルブタイミング機構のアクチュエータ３を作動させるための作動油は、オイルポンプ１９（図３参照）によりオイルコントロールバルブ４に圧送されている。

次に、可変バルブタイミング機構について説明する。図３に示すように、クランクスプロケット２４とカムシャフトタイミングスプロケット９とにはタイミングチェーン２６（図１１参照）が巻回されており、カムシャフト２をクランクシャフト１に同期して回転させている。そして、アクチュエータ３を作動させて、クランクシャフト１に対するカムシャフト２の回転位相を変化させることにより、バルブタイミングを進角側或いは遅角側に移行させる構造になっている。

このような可変バルブタイミング機構のアクチュエータ３では、図４および図５に示すように、カムシャフトタイミングスプロケット９と一体で回転するハウジング１０と、ハウジング１０に対してカムシャフト２の回転軸回りに回動することでクランクシャフト１に対するカムシャフト２の回転位相を移行させるベーン１１とを具備している。そして、バルブタイミングを進角側に移行させる場合には、オイルコントロールバルブ４を切替えて、図４に示すように、アクチュエータ３内部に形成された進角側油圧室１６に作動油圧を負荷させると共に遅角側油圧室１７の作動油を遅角側オイル通路６から排出させる。これにより、ベーン１１がハウジング１０に対して図４中の時計回りに相対回転して、図５に示すように、クランクシャフト１に対するカムシャフト２の回転位相を進角側に移行させる構造になっている。なお、バルブタイミングを遅角側に移行させる場合には、オイルコントロールバルブ４を切替えて、アクチュエータ３内部に形成された遅角側油圧室１７に作動油圧を負荷させると共に進角側油圧室１６の作動油を進角側オイル通路５から排出することにより、ベーン１１がハウジング１０に対して図４中の反時計回りに相対回転して、クランクシャフト１に対するカムシャフト２の回転位相を遅角側に移行させる構造になっている。

次に、アクチュエータ３への作動油圧の給排を制御するオイルコントロールバルブ４の構造について説明する。オイルコントロールバルブ４は、図６ないし図８に示すように、ハウジング４ａと、ハウジング４ａのスプール孔４ｃに摺動可能に内装されるスプール４ｂと、ＥＣＵ（電子制御ユニット）７（図４および図５参照）の信号に基づいてスプール４ｂを摺動動作させる３位置式のソレノイド８を具備している。また、ハウジング４ａには、オイルポンプ１９（図３参照）により圧送された作動油が供給される供給ポート１２、進角側オイル通路５に接続された進角側ポート１３、遅角側オイル通路６に接続された遅角側ポート１４、進角側油圧室１６或いは遅角側油圧室１７から排出された作動油をタイミングチェーンケース２５（図３参照）に戻すためのドレンポート１５が設けられており、各々のポートは、スプール孔４ｃで連通されている。そして、ソレノイド８の中間位置の状態（図６参照）から、スプール４ｂをハウジング４ａに対して図６中の右方向に移動させることにより、図７に示すように、進角ポート１３と供給ポート１２とが連通されると共に、遅角側ポート１４とドレンポート１５とが連通される構造になっている。また、ソレノイド８の中間位置の状態（図６参照）から、スプール４ｂをハウジング４ａに対して図６中の左方向に移動させることにより、図８に示すように、遅角側ポート１４と供給ポート１２とが連通されると共に、進角ポート１３とドレンポート１５とが連通される構造になっている。なお、図６に示すように、ソレノイド８が中間位置に位置された場合には、進角ポート１３並びに遅角側ポート１４および供給ポート１２が遮断された状態になっている。

次に、作動油圧回路におけるオイル通路構造について説明する。まず、オイルコントロールバルブ４に作動油圧を供給するための作動油用オイル通路２１について説明する。作動油用オイル通路２１は、図４および図５に示すように、タイミングチェーンケース２５に潤滑油用オイル通路２０を分岐させて設けられており、タイミングチェーンケース２５の所定の位置に設置されたオイルコントロールバルブ４の供給ポート１２に連通される構造になっている。また、オイルコントロールバルブ４の下流においては、図１および図３に示すように、タイミングチェーンケース２５に、一方の開口部がシリンダヘッド２７に形成された進角側オイル通路５ａに連通されると共に他方の開口部がオイルコントロールバルブ４の進角ポート１３に連通される進角側オイル通路５ｂが設けられている。さらに、タイミングチェーンケース２５には、図２および図３に示すように、一方の開口部がシリンダヘッド２７に形成された遅角側オイル通路６ａに連通されると共に他方の開口部がオイルコントロールバルブ４の遅角側ポート１４に連通される遅角側オイル通路６ｂが設けられている。

次に、進角側オイル通路５ｂおよび遅角側オイル通路６ｂの構造を詳細に説明する。まず、進角側オイル通路５ｂについて説明する。進角側オイル通路５ｂは、図１に示すように、タイミングチェーンケース２５の取付面２５ａ側からオイルコントロールバルブ取付面２５ｂに向けてカムシャフト２と略平行に形成した孔２８ａと、タイミングチェーンケース２５のオイルコントロールバルブ取付面２５ｂ側から孔２８ａの軸方向に延出させた孔２８ｂとを交差させた構造になっている。また、図１に示すように、孔２８ｂは、オイルコントロールバルブ取付面２５ｂから所定角度の傾斜を有するようにして上方に向けて形成されており、開口部２８ｄの径が他の部位の径よりも大きく形成されている。そして、孔２８ｂには、図１に示すように、オイルフィルタ２３が設置されており、該オイルフィルタ２３は、図９に示すように、側面２３ａがメッシュ２３ｃの有底円筒状に形成され、該開口部に形成されたスリーブ２３ｂを孔２８ｂに嵌合することにより、側面２３ａが孔２８ａと孔２８ｂとの交差部２８ｃに臨むようにして進角側オイル通路５ｂに設置されている。

次に、遅角側オイル通路６ｂについて説明する。遅角側オイル通路６ｂは、図２に示すように、タイミングチェーンケース２５の取付面２５ａ側からオイルコントロールバルブ取付面２５ｂに向けてカムシャフト２と略平行に形成した孔２９ａと、タイミングチェーンケース２５のオイルコントロールバルブ取付面２５ｂ側から孔２９ａの軸方向に延出させた孔２９ｂとを交差させた構造になっている。また、図２に示すように、孔２９ｂは、オイルコントロールバルブ取付面２５ｂから所定角度の傾斜を有するようにして上方に向けて形成されており、開口部２９ｄの径が他の部位の径よりも大きく形成されている。そして、孔２９ｂには、図２に示すように、オイルフィルタ２３が設置されている。このオイルフィルタ２３は、進角側オイル通路５ｂの孔２８ｂに設置したオイルフィルタ２３（図１参照）と同じオイルフィルタ２３であり、該開口部に形成されたスリーブ２３ｂを孔２９ｂに嵌合することにより、側面２３ａが孔２９ａと孔２９ｂとの交差部２９ｃに臨むようにして遅角側オイル通路６ｂに設置されている。

このような構成において、本実施の形態のオイル通路構造の作用を説明する。まず、バルブタイミングが進角側に移行される際の作用について説明する。バルブタイミングが進角側に移行される場合には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）７（図４および図５参照）の制御信号によりソレノイド８が駆動され、オイルコントロールバルブ４のスプール４ｂが図６の中間位置の状態から図６中の右側に移動されることにより、図７に示すように、オイルコントロールバルブ４の供給ポート１２と進角ポート１３とが連通されると共にドレンポート１５と遅角側ポート１４とが連通される。これにより、進角側オイル通路５の作動油が可変バルブタイミング機構のアクチュエータ３に形成された進角側油圧室１６に流入すると共に、遅角側油圧室１７の作動油は、遅角側オイル通路６を流下して、孔２９ｂに設置されたオイルフィルタ２３の側面２３ａを通過した後オイルコントロールバルブ４に流入し、ドレンポート１５からタイミングチェーンケース２５の内側に排出される。

また、バルブタイミングが遅角側に移行される場合には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）７（図４および図５参照）の制御信号によりソレノイド８が駆動され、オイルコントロールバルブ４のスプール４ｂが図６の中間位置の状態から図６中の左側に移動されることにより、図８に示すように、オイルコントロールバルブ４の供給ポート１２と遅角側ポート１４とが連通されると共にドレンポート１５と進角ポート１３とが連通される。これにより、遅角側オイル通路６の作動油が可変バルブタイミング機構のアクチュエータ３に形成された遅角側油圧室１７に流入すると共に、進角側油圧室１６の作動油は、進角側オイル通路５を流下して、孔２８ｂに設置されたオイルフィルタ２３の側面２３ａを通過した後オイルコントロールバルブ４に流入し、ドレンポート１５からタイミングチェーンケース２５の内側に排出される。

したがって、可変バルブタイミング機構のアクチュエータ３からオイルコントロールバルブ４に戻される作動油は、オイルフィルタ２３を通過してからオイルコントロールバルブ４に流入されるので、アクチュエータ３とオイルコントロールバルブ４との間に存在する異物がオイルコントロールバルブ４のスプール４ｂの摺動部に噛み込まれ、可変バルブタイミング機構の動作に支障をきたすようなことを防止することができる。

また、オイルフィルタ２３は、構造がシンプルであると共にスリーブ２３ｂを孔２８ｂおよび２９ｂに嵌合することで設置することができるので、フィルタの径を小さくして占有体積を小さくすることができ、進角側オイル通路５と遅角側オイル通路６との両方にオイルフィルタ２３を設置することができる。

さらに、オイルフィルタ２３を側面２３ａが進角側オイル通路５および遅角側オイル通路６の交差部２８ｃおよび２９ｃに臨むように設置したので、フィルタの有効面積を広くとることができ、作動油圧の圧力損失を極力低減させることができると共に、フィルタの目詰まりを防止してオイルフィルタ２３のメンテナンスサイクルを延長することができる。また、オイルフィルタ２３を上方に向くように傾斜を持たせて設置したので、フィルタのメンテナンス時には捕集、あるいは、オイルフィルタが設置された孔内にたまった異物を容易に取り除くことができる。

本実施の形態のオイル構造を示す図で、特に、タイミングチェーンケースの一部の進角側オイル通路の軸断面図である。 本実施の形態のオイル構造を示す図で、特に、タイミングチェーンケースの一部の遅角側オイル通路の軸断面図である。 可変バルブタイミング機構を具備したエンジンの作動油のオイル通路の説明図である。 可変バルブタイミング機構の作動油圧回路の概略を示す説明図である。 可変バルブタイミング機構の作動油圧回路の概略を示す説明図である。 オイルコントロールバルブの機能説明図で、特に、ソレノイドが中間位置に位置した際の図である。 オイルコントロールバルブの機能説明図で、特に、供給ポートと進角側ポートとが連通された状態を示す図である。 オイルコントロールバルブの機能説明図で、特に、供給ポートと遅角側ポートとが連通された状態を示す図である。 可変バルブタイミング機構の作動油圧回路中に設けられたオイルフィルタの説明図である。 可変バルブタイミング機構を具備したエンジンの正面図で、一部を断面で示したものである。 可変バルブタイミング機構を具備したエンジンの側面図で、一部を断面で示したものである。 可変バルブタイミング機構を具備したエンジンの平面図で、一部を断面で示したものである。

符号の説明

１ クランクシャフト、２ カムシャフト、３ アクチュエータ、４ オイルコントロールバルブ、５ 進角側オイル通路、６ 遅角側オイル通路、２３ オイルフィルタ、２５ タイミングチェーンケース、２５ｂ オイルコントロールバルブ取付面、２６ タイミングチェーン、２７ シリンダヘッド

Claims (4)

1. クランクスプロケットとカムシャフトタイミングスプロケットとにタイミングチェーンを巻回することによりカムシャフトをクランクシャフトに同期して回転させるエンジンに装着されて、アクチュエータを作動させて前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相を変化させることによりバルブタイミングを進角側或いは遅角側に移行させる可変バルブタイミング機構を備えて、タイミングチェーンケースに前記アクチュエータへの作動油圧を制御するオイルコントロールバルブを配設し、作動油用オイル通路にオイルフィルタを設置したエンジンのオイル通路構造において、
   前記オイルコントロールバルブの取付面が、前記タイミングチェーンケースに、前記クランクシャフトの軸方向から前記エンジンを透視した場合にシリンダヘッドにおける前記タイミングチェーンに囲まれるように配置されて、前記オイルフィルタが、前記アクチュエータに対して前記オイルコントロールバルブの近くに配置されることを特徴とするエンジンのオイル通路構造。
2. 前記オイルコントロールバルブの取付面が、前記タイミングチェーンケースにおける、前記クランクシャフトの軸方向から前記エンジンを透視した場合に２本の前記カムシャフトの軸中心と前記クランクシャフトの軸中心の３点で囲まれた範囲内に設けられることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのオイル通路構造。
3. 前記オイルフィルタが、前記タイミングチェーンケースに設けられた孔における、前記クランクシャフトの軸方向から前記エンジンを透視した場合に前記シリンダヘッドの燃焼室側の取付面の近くに配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのオイル通路構造。
4. 前記オイルフィルタが、有底円筒状に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンのオイル通路構造。

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