JP2552459Y2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、内燃機関の吸気・排気
バルブの開閉時期を運転状態に応じて可変制御するバル
ブタイミング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種バルブタイミング制御装置
としては、種々提供されており、その一例として米国特
許第４,５３５,７３１号公報に記載されたものなどが知
られている。

【０００３】概略を説明すれば、吸気・排気バルブを開
閉制御するカムシャフトは、前端部の外周に外歯が形成
されている。一方、カムシャフト前端部の外側に配置支
持された筒状のスプロケットは、外周に機関の回転力が
タイミングチェーンを介して伝達される歯車を備えてい
ると共に、内周には内歯が形成されている。そして、こ
の内歯と上記カムシャフトの外歯との間に、内外周の歯
のうち少なくともいずれか一方がはす歯に形成された筒
状歯車が噛合しており、この筒状歯車を、機関運転状態
に応じて油圧回路の油圧や圧縮スプリングのばね力によ
りカムシャフトの軸方向へ移動させることによって、該
カムシャフトをスプロケットに対して相対回動させて吸
気・排気バルブの開閉時期を制御するようになってい
る。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】然し乍ら、前記従来の
バルブタイミング制御装置にあっては、筒状歯車を一方
向に移動させるための油圧を導入する圧力室が長尺な油
圧回路と常時連通した状態になっているため、筒状歯車
の一方向への速やかな移動性が得られない。すなわち、
カムシャフトは、吸気・排気バルブの開閉時に正負の回
転トルク変動が発生しており、この回転トルク変動が筒
状歯車に直接伝達されてしまう。したがって、筒状歯車
が、圧力室に導入された油圧によって一方向に移動中に
おいて前記回転トルク変動が筒状歯車に作用して圧力室
内の油圧がスポンジ状となって断続的に押し戻され、前
後移動を繰り返しながら一方向の所定位置に達する。こ
の結果、筒状歯車の機関運転状態の変化に応じた速やか
な移動性が得られず、つまり移動応答性が悪化し、バル
ブタイミングを高精度に制御できない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案は、前記従来の実
情に鑑みて案出されたもので、とりわけ油圧回路の途中
に圧力室からの油圧の逆流を阻止する逆止弁を設けると
共に、前記圧力室に対する油圧の導入停止に伴いばね部
材のばね力で前記逆止弁を開作動させる弁開成手段を設
けたことを特徴としている。

【０００６】

【作用】例えば機関の低負荷時などには、油圧回路から
圧力室への油圧の導入が停止されるため、弁開成手段は
自身のばね部材のばね力で進出して逆止弁を押して開作
動させる。このため、該圧力室内の作動油が油圧回路等
に逆流して外部に排出される。したがって、位相変換手
段は、該圧力室と反対側に配置された例えば圧縮スプリ
ングのばね力によって一方向に移動し、この位置で決定
される回転体とカムシャフトとの相対回転位相に応じて
吸気・排気バルブの開閉時期が制御される。

【０００７】一方、機関が低負荷域から高負荷域に変化
した場合は、油圧回路から圧力室側に作動油が流入して
弁開成手段付近の油圧が上昇すると、該油圧の上昇に伴
い弁開成手段がばね部材のばね力に抗して後退し逆止弁
を速やかに閉作動させる。したがって、油圧回路の作動
油は、逆止弁を押し開きながら速やかに圧力室に導入さ
れる。

【０００８】そして、圧力室内の油圧が上昇し、位相変
換手段を他方向に移動させる際、該移動中にカムシャフ
トからの回転トルク変動が伝達され位相変換手段が逆戻
りしようとしても、該圧力室は逆止弁により密閉状態に
なっているため、位相変換手段の逆戻りが確実に防止さ
れ、該位相変換手段を他方向へ速やかに移動させること
ができる。

【０００９】しかも、弁開成手段は、油圧回路内の油圧
及びばね部材のばね力との相対圧で作動し、つまり電磁
アクチュエータ等の電気的な構造ではなく、機械的な構
造であるため、全体の構造の簡素化が図れる

【００１０】

【実施例】図１〜図４は４気筒以上のガソリン機関のＤ
ＯＨＣ型動弁機構の吸気バルブ側に適用されたこの考案
の一実施例を示し、１は吸気バルブを開閉する駆動カム
を有するカムシャフト、２は該カムシャフト１の一端部
１ａに設けられて図外のクランク軸の駆動スプロケット
から図外のタイミングチェーンを介して回転力が伝達さ
れる回転体たる従動スプロケットであって、この従動ス
プロケット２は、筒状のスプロケット本体３と、該スプ
ロケット本体３の後端部外周に有する歯車部４と、スプ
ロケット本体３の前端開口をシール部材を介して閉塞す
るフロントカバー６とを備えている。

【００１１】前記スプロケット本体３は、段差状前端部
３ａがフロントカバー６の外周フランジに回転自在に支
持されていると共に、図３に示すように内周面の略中央
位置に略台形状の突起部７，８が対向して設けられてい
る。また、フロントカバー６は、中央部の開口外周縁に
鍔部６ａが設けられていると共に、該開口内周縁に筒状
部１４が一体に設けられている。更に、この筒状部１４
内には、後述する逆止弁と弁開成手段とを一体的に収納
する段差有底筒状のボディ部材３６が鍔部６ａを介して
圧入固定されており、また該ボディ部材３６の外端側大
径内部には、有底筒状の保持部材３７が圧入固定されて
いる。

【００１２】前記カムシャフト１は、一端部１ａがシリ
ンダヘッドに設けられたカム軸受９に支持されていると
共に、該一端部１ａにスリーブ１０とアーム１１及びフ
ロントカバー６がカムシャフト１の一端部軸方向から螺
着したボルト１２によって共締めにより取り付けられて
いる。前記スリーブ１０は、後端側の大径フランジ部１
０ａがノックピン１３を介してカムシャフト一端部１ａ
に位置決めされていると共に、該大径フランジ部１０ａ
の外周でスプロケット本体３の後端部を相対回転自在に
支持している。また、アーム１１は、図３にも示すよう
に前記両突起部７，８と略同一平面上に配置され、スリ
ーブ１０の外端部に位置決め固定された基部１５と、該
基部１５の直径方向に延出して両突起部７，８間に位置
する夫々略扇形状の一対の延出部１６，１７とから構成
されている。この各延出部１６，１７は、図３及び図４
に示すように従動スプロケット２の回転方向（図３実線
矢印方向）側に位置する各側端面１６ａ，１７ａが外端
側から内側へ下り傾斜状に形成されている。一方、回転
方向の後方側に位置する各側端面１６ｂ，１７ｂが前記
各側端面１６ａ，１７ａと同一方向へ傾斜状に形成さ
れ、したがって各延出部１６，１７の外側縁の４辺が略
菱形状に形成されている。

【００１３】また、スプロケット本体３の内側には、位
相変換手段５が設けられている。この位相変換手段５
は、フロントカバー６と各延出部１６，１７間をカムシ
ャフト１の軸方向に進退動自在に収納された円環状のピ
ストン１８と、該ピストン１８の前端面に周方向へ等間
隔で設けられた４つのスライダ１９〜２２とから主とし
て構成されている。このスライダ１９〜２２は、図２に
示すように夫々突起部７，８の各両側と延出部１６，１
７の各側端面１６ａ〜１７ｂ間に配置され、夫々が略矩
形片状を呈し、内部軸方向に貫通形成された段差状のピ
ン孔１９ａ〜２２ａ内を挿通したピン２３〜２６を介し
てピストン１８の前端部に回動自在に支持されている。
また、円弧状に形成された後端面１９ｂ〜２２ｂは、各
突起部７，８の凹状両側面７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂに摺
接するようになっている一方、延出部１６，１７に向か
って対向する各前端面１９ｃ〜２２ｃは、延出部１６，
１７の対向各側端面１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの
傾斜角度と同一角度で傾斜状に形成され、各側端面１６
ａ〜１７ｂに面接触状態で当接している。また、図４に
示すように前端面２０ｃ，２２ｃがピストン１８に向か
って内方へ下り傾斜状に形成されたスライダ２０，２２
は、ピン２４，２６の頭部とピン孔２０ａ（２２ａ）の
内部段差部との間に弾装されたコイルスプリング２６，
２７のばね力でピストン１８方向つまり前端面１９ｃ，
２１ｃが側端面１６ｂ，１７ｂに常時当接状態に付勢さ
れている。

【００１４】更に、前記ピストン１８を進退動させる駆
動機構は、図１及び図２に示すようにピストン１８の後
端面とフロントカバー６の内端面との間に弾装されてピ
ストン１８をアーム１１方向（進出方向）に付勢する圧
縮スプリング２８と、ピストン１８の前面とスリーブ１
０の大径フランジ部１０ａとの間に形成された圧力室２
９と該圧力室２９にオイルポンプ３０から圧送された油
圧を供給する油圧回路３１とを備えている。この油圧回
路３１はシリンダヘッド及びカム軸受９を貫通して、一
端がオイルポンプ３０に、他端がカムシャフト１の半径
方向通路３２に夫々連通した油通路３３と、前記ボルト
１２の内部軸方向に貫通形成されて、一端が半径方向通
路３２に、他端がボルト１２頭部内の凹室３４に開口し
た軸方向通路３５とを備えている。前記凹室３４は、ボ
ディ部材３６の一側部に設けられた縦孔３８と、保持部
材３７の側壁に設けられた半径孔３９及び保持部材３７
内の受圧室４０と保持部材３７底部の連通孔４１、さら
に小径部３６ａ内及びボディ部材３６の他端部に設けら
れた傾斜孔４２，筒状部１４の内部軸方向に形成された
軸方向孔４３を介して圧力室２９に連通している。

【００１５】また、この油圧回路３１の途中つまり前記
ボディ部材３６内には、前述の逆止弁４４と弁開成手段
４５が設けられていると共に、油圧回路３１のオイルポ
ンプ３０側一端には３方型の電磁切換弁４６が設けられ
ている。

【００１６】前記逆止弁４４は、ボディ部材３６の小径
部３６ａ内に設けられて、保持部材３７の連通孔４１を
開閉するチェックボール４７と、該チェックボール４７
を連通孔４１の閉塞する方向に付勢するリターンスプリ
ング４８とから構成されている。

【００１７】一方、前記弁開成手段４５は、保持部材３
７内を軸方向へ摺動自在に設けられたプランジャ４９
と、該プランジャ４９の前端面中央に一体に突設され
て、前記チェックボール４７を連通孔４１を介して押圧
する凸部５０と、保持部材３７の後端部に支持リングを
介して固定された円板状のスプリングシート５１とプラ
ンジャ４９との間に弾装されて該プランジャ４９をチェ
ックボール４７の開成方向に付勢するばね部材たるコイ
ルスプリング５２とから構成されている。このコイルス
プリング５２は、前記リターンスプリング４８のばね力
よりも大きく設定されている。

【００１８】前記電磁切換弁４６は、コンピュータを内
蔵したコントローラ５３からのＯＮ−ＯＦＦ信号によっ
て切換え制御され、油通路３３を連通させるかあるいは
該油通路３３とリターン通路５４を連通するようになっ
ている。前記コントローラ５３は、図外のクランク角セ
ンサやエアーフローメータなどからの情報信号に基づい
て現在の機関運転状態を検出している。

【００１９】尚、オイルポンプ３０と電磁切換弁４６と
の間に配設されたリリーフ通路５５には、オイルポンプ
３０の吐出圧を一定に調整する調整弁５６が設けられて
いる。

【００２０】以下、本実施例の作用について説明する。
まず、機関低回転低負荷時は、電磁切換弁４６にＯＦＦ
信号が出力されて油通路３３とリターン通路５４とを連
通させる。したがって、オイルポンプ３０から圧送され
て一旦油通路３３に流入した作動油は、そのままリター
ン通路５４を通ってオイルパン５７内に戻されるため、
圧力室２９側には供給されず、該圧力室２９及び受圧室
４０内が低圧となる。、このため、プランジャ４９が、
図１に示すようにコイルスプリング５２のばね力で進出
して凸部５０先端によりチェックボール４７をリターン
スプリング４８のばね力に抗して図中右方向に押圧し、
連通孔４１を開成する。依って、圧力室２９内の作動油
は、各油孔及び受圧室４０等を通って軸方向通路３５及
び油通路３３を逆流しながらリターン通路５４かオイル
パン５７内に排出され、圧力室２９内が低圧となる。

【００２１】したがって、ピストン１８は図１に示すよ
うに圧縮スプリング２８のばね力によって図示位置に進
出すると共に、各スライダ１９〜２０も各突起部７，８
の各側端面７ａ〜８ｂに摺接案内されつつ右方向に進出
する。このため、夫々一方側のスライダ２０，２２の前
端面２０ｃ，２２ｃがアーム１１の対向側端面１６ａ，
１７ａを押圧しつつ該アーム１１を従動スプロケット２
の回転方向と逆方向に回動させる。これによって、カム
シャフト１が、従動スプロケット２の回転方向と逆方向
に相対回転して回転位相が遅角側に変化し、したがっ
て、吸気バルブの開時期及び閉時期が遅れる。斯かる吸
気バルブの開時期の遅延制御によって排気バルブの閉時
期とのオーバラップを小さくすることが可能となり、シ
リンダ内の残留ガスを減少させて燃焼を安定させること
により機関の正味熱効率が向上し、燃費が改善される。
また、吸気バルブの閉時期の遅延制御により、機関のポ
ンプ損失を低下させることが可能となる。

【００２２】また、高回転高負荷時には、前記低回転低
負荷時と同様な作用を行ない、ピストン１８が圧縮スプ
リング２８のばね力により進出してアーム１１を従動ス
プロケット２と逆回動させ、カムシャフト１の回転位相
が遅角側に変化して、吸気バルブの閉時期を遅らす。こ
れにより、吸気の充填効率が向上して出力を向上させる
ことができる。

【００２３】次に、低回転高負荷時には、電磁切換弁４
６がリターン通路５４を閉成して油通路３３を連通させ
るため、オイルポンプ３０から圧送された作動油は図２
の矢印で示すように油通路３３から軸方向通路３５を経
て、凹室３４，縦孔３８，半径孔３９から受圧室４０内
に流入する。このため、該受圧室４０の内圧が上昇し、
プランジャ４９が該油圧及びリターンスプリング４８の
ばね力との合成力によりコイルスプリング５２のばね力
に抗して速やかに後退し、凸部５０先端によるチェック
ボール４７の押圧力が解除される。したがって、チェッ
クボール４７がリターンスプリング４８のばね力で連通
孔４１を即座に閉塞する。依って、受圧室４０に流入し
た作動油は、チェックボール４７を押し開きながら、傾
斜孔４２，軸方向孔４３を通って圧力室２９に流入し、
該圧力室２９の内圧を上昇させる。

【００２４】したがって、ピストン１８は、図２に示す
ように該油圧により前端側が押圧されてスライダ１９〜
２２と共に圧縮スプリング２８のばね力に抗して後退移
動するが、該移動中にカムシャフト１からの正負の回転
トルク変動が伝達されてピストン１８に断続的な押戻し
力が作用しても、該圧力室２９は逆止弁４４により密閉
状態となっているため、作動油の油圧回路３１内への逆
流が防止され高油圧状態が保持される。したがって、ピ
ストン１８を、前方移動を確実に規制しつつ後方向へ安
定かつ速やかに移動させることができる。このため、他
方側のスライダ１９，２１の各前端面１９ｃ，２１ｃ
が、各延出部１６，１７の各側端面１６ｂ，１７ｂを傾
斜角にしたがって摺りながら最低位まで押圧してアーム
１１を従動スプロケット２の回転方向に回動させる。こ
れにより、カムシャフト１が相対回転して回転位相が進
角側に変化する。したがって、吸気バルブの閉時期が早
くなり、吸気の充填効率が向上し、低速トルクが向上す
る。

【００２５】ここで、他方側のスライダ１９，２１は、
コイルスプリング２６，２７のばね力で前端面１９ｃ，
２１ｃが対向する側端面１６ｂ，１７ｂに常時当接して
スライダ１９，２１とアーム１１間の隙間を吸収するた
め、カムシャフト１のトルク変動に起因して各スライダ
１９，２１とアーム１１との打音による騒音の発生が防
止される。

【００２６】前述のように、本実施例では、従来のよう
な筒状歯車を用いずにカムシャフト１と従動スプロケッ
ト２との相対回転位相を応答性良くかつ確実に変換させ
ることができるので、製造作業が向上すると共に、コス
トの低廉化が図れる。

【００２７】しかも、弁開成手段４５は、単に受圧室４
０内の油圧とコイルスプリング５２のばね力との相対圧
で逆止弁４４を開閉作動させるようになっており、即
ち、電磁アクチュエータ等の電気的な構造ではなく機械
的な構造であるため、全体の構造が簡素化される。した
がって、製造作業能率の向上と製造コストの低廉化が図
れる。特に、ボディ部材３６内に、逆止弁４４と一体的
に収納したため、構造の簡素化が一層助長されると共
に、コンパクト化が図れ、軸方向の長さを可及的に短尺
化できる。

【００２８】尚、本実施例では、ピストン１８の前方移
動を圧縮スプリング２８によって行なっているが、これ
に限定されず、圧縮スプリング２８の配置個所に別異の
圧力室を設けて該圧力室内の油圧によって行なうことも
可能である。この場合、該圧力室へ油圧を導入させる油
圧回路に前述と同様な逆止弁や弁開成手段を設けること
も可能である。このようにすれば、ピストン１８の前後
両方向の移動応答性が向上する。

【００２９】

【考案の効果】以上の説明で明らかなように、本考案に
よれば、逆止弁によって圧力室内の作動油の逆流を防止
して高油圧状態で保持できるため、位相変換手段はカム
シャフトの回転トルク変動に影響を受けずに所定方向へ
確実かつ速やかに移動することが可能になる。この結
果、機関運転状態変化に対するバルブタイミング制御の
応答性が向上し高精度な制御が得られる。

【００３０】しかも、弁開成手段を機械的な構造とし、
単に油圧回路内の圧力とばね部材のばね力により作動さ
せるようにしたため、構造の簡素化が図れ、製造作業能
率の向上と製造コストの低廉化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す全体構成図。

【図２】本実施例の作用を示す全体構成図。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【符号の説明】

１…カムシャフト、２…従動スプロケット（回転体）、
５…位相変換手段、２９…圧力室、３１…油圧回路、４
４…逆止弁、４５…弁開成手段、４９…プランジャ、５
２…コイルスプリング（ばね部材）。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関により駆動される回転体と、該回転
   体から伝達された回転力によりバルブを開閉するカムを
   有するカムシャフトと、該両者の相対回動位相を変換す
   る位相変換手段と、該位相変換手段を油圧回路により圧
   力室に導入された油圧を介して駆動させる駆動機構とを
   備えたバルブタイミング制御装置において、前記油圧回
   路の途中に前記圧力室からの油圧の逆流を阻止する逆止
   弁を設けると共に、前記圧力室に対する油圧の導入停止
   に伴いばね部材のばね力で前記逆止弁を開作動させる弁
   開成手段を設けたことを特徴とする内燃機関のバルブタ
   イミング制御装置。