JP2573344Y2 - 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、その一例としては本出願人が
先に出願した実開平３−１１０１０６号に記載されたも
のがある。

【０００３】この本出願人が出願したバルブタイミング
制御装置は、図２に示すように、機関のクランク軸から
駆動力が伝達される円筒状の従動スプロケット１と、該
従動スプロケット１の回転力によって例えば吸気バルブ
を開閉作動させる駆動カムを一体に有するカムシャフト
２と、該カムシャフト２の一端部２ａに固定ボルト３を
介して固定されたスリーブ４と、前記従動スプロケット
１とスリーブ４との間に噛合して、左右軸方向の移動に
伴い該従動スプロケット１とカムシャフト２との相対回
動位相を変換する筒状歯車５と、該筒状歯車５を左右軸
方向に移動させる駆動機構８とを備えている。

【０００４】即ち、この駆動機構８は、筒状歯車５の前
端側に形成された圧力室６内に軸方向へ摺動自在に設け
られた可動部材７と、該可動部材７で隔成された圧力室
６の第１，第２受圧室６ａ，６ｂに相対的に油圧を導入
する油圧回路９と、筒状歯車５の後端部に弾装された圧
縮スプリング１０とを備えている。また、前記油圧回路
９は、上流側に三方型の電磁弁１１が設けられていると
共に、下流側の固定ボルト３の弁孔３ａ内を摺動するス
プール弁１２ａ及び電磁アクチュエータ１２ｂとからな
る油圧切替機構１２が設けられている。

【０００５】そして、機関低負荷時には、コントローラ
１３から電磁弁１１，電磁アクチュエータ１２ｂに夫々
ＯＦＦ信号（非通電）が出力されて、油供給通路９ａを
閉成する。したがって、オイルポンプ１４から圧送され
た圧油は、ドレン通路１５から排出されて第１受圧室６
ａに供給されず、筒状歯車５が圧縮スプリング１０のば
ね力により左方向へ最大に移動し、従動スプロケット１
とカムシャフト２との相対回動位相を一方側に変換す
る。

【０００６】一方、低負荷域から中負荷域に移行する
と、電磁弁１１にＯＮ信号（通電）が出力されて、オイ
ルポンプ１４からの圧油が連通路９ｂ及び第１油路９ｃ
を通って第１受圧室６ａに導入される。依って、可動部
材７がストッパ部１６に突き当たるまで図中右方向に移
動し、筒状歯車５を圧縮スプリング１０のばね力に抗し
て所定量だけ右方向に移動させるため、従動スプロケッ
ト１とカムシャフト２とは、他方側へ所定量だけ相対回
動する。

【０００７】さらに、高負荷域に移行した場合は、電磁
アクチュエータ１２ｂにもＯＮ信号が出力されて、駆動
ロッド１２ｃがスプール弁１２ａをコイルスプリング１
２ｄのばね圧に抗して押圧して該スプール弁１２ａによ
り連通路９ｂと第２油路部９ｄとを連通させる一方、ド
レン孔９ｅと外部を連通させる。このため、第１受圧室
６ａ内の油圧が外部に排出されると共に、第２受圧室６
ｂ内に圧油が導入されて、可動部材７を左方向へ最大に
移動させると同時に、筒状歯車５を圧縮スプリング１０
のばね力に抗してさらに右方向へ移動させる。これによ
って、従動スプロケット１とカムシャフト２が、他方側
へ最大に相対回動する。

【０００８】したがって、従動スプロケット１とカムシ
ャフト２とを、単に正逆２段階の相対回動変換ではな
く、任意の中間相対回動位置でも保持することができ
る。

【０００９】

【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５と可
動部材７の軸方向の移動を単に圧力室６内の油圧と圧縮
スプリング１０のばね力との相対圧に依存しているた
め、機関運転状態の変化に応じた筒状歯車５の左右軸方
向の迅速な切換移動速度が得られない。即ち、機関高中
負荷運転域から低負荷域に移行した場合は、電磁アクチ
ュエータ１３によりドレン孔９ｅと連通した第１受圧室
６ａの油圧と電磁弁１１によりドレン通路１５と連通し
た第２受圧室６ｂの油圧を、単に圧縮スプリング１０の
ばね力で外部に排出しながら筒状歯車５を左方向に押圧
移動させるため、各受圧室６ａ，６ｂ内の完全排出まで
の時間が掛かり、筒状歯車５の左方向への移動速度が低
下する。

【００１０】そこで、圧縮スプリング１０のばね力を大
きく設定して筒状歯車５の左方向への移動速度を上昇さ
せることも考えられるが、今度はこの大きなばね力によ
って機関の低負荷域から中負荷域及び高負荷域に移行し
た際における第１受圧室６ａ及び第２受圧室６ｂ内の供
給油圧による可動部材７及び筒状歯車５の右方向の中間
位置及び最大の移動位置までの移動速度が低下してしま
う。

【００１１】この結果、機関運転状態の変化に応じたバ
ルブタイミング制御の応答性が低下する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本考案は、前記従来の問
題点に鑑みて案出されたもので、機関に駆動される回転
体と、該回転体から伝達された回転力により吸気・排気
バルブを開閉するカムシャフトと、前後端に設けられた
圧力室内の油圧及びばね室内のばね部材のばね力との相
対圧で軸方向へ最大に移動して、前記回転体とカムシャ
フトとの相対回動位相を変換する筒状歯車と、前記圧力
室内を第１，第２受圧室に隔成しつつ一方側の軸方向の
所定位置まで摺動自在に設けられ、前記筒状歯車を軸方
向の略中間移動位置に保持する可動部材とを備えたバル
ブタイミング制御装置において、前記ばね室に油圧を供
給してばね部材のばね力をアシストする油圧回路を設け
ると共に、前記可動部材の第１受圧室に臨む受圧面を、
前記ばね部材のばね力とばね室内の油圧の合成力よりも
大きな受圧面積に形成したことを特徴としている。

【００１３】

【作用】機関運転状態に応じて筒状歯車を一方側へ移動
させる際には、油圧回路を介してばね室に油圧が供給さ
れ、該油圧とばね部材との大きな合成力が作用して、各
受圧室内の油圧を速やかに排出すると共に、筒状歯車の
一方向への移動速度が向上する。

【００１４】一方、さらに機関運転状態が変化して筒状
歯車を他方側へ移動させるには、第１受圧室に供給され
た油圧を可動部材の受圧面積の大きな受圧面で受けるた
め、該可動部材がばね部材のばね力に抗して他方側へ移
動し、ばね室内の油圧を速やかに排出すると共に、筒状
歯車の所定の他方側軸方向の中間位置までの移動速度が
向上する。

【００１５】また、筒状歯車をさらに他方側へ移動させ
るには、前述のように可動部材が最大他方側の移動位置
に存する状態で、第２受圧室に油圧を供給すれば可動部
材が一方側へ移動せずにそのままの状態を維持している
ため、該第２受圧室の油圧が速やかに上昇し、筒状歯車
の最大他方側への移動速度が向上する。

【００１６】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳述
する。尚、本実施例も吸気バルブ側に適用したものを示
している。

【００１７】図１は本考案に係るバルブタイミング制御
装置の一実施例を示し、２１は図外のクランク軸からタ
イミングチェーンにより駆動力が伝達される回転体たる
従動スプロケット、２２は一端部２２ａがシリンダヘッ
ド２３のカム軸受２３ａに回転自在に支持されて従動ス
プロケット２１から伝達された回転力により図外の吸気
バルブを開閉作動させるカムシャフトであって、このカ
ムシャフト２２の一端部２２ａには、従動スプロケット
２１の内部軸方向に挿通されたスリーブ２４が固定ボル
ト２５によって軸方向から固定されている。このスリー
ブ２４は、後端側の筒状部２４ａがカムシャフト一端部
２２ａに嵌合していると共に、外周面の略中央位置にア
ウタ歯２４ｂが形成されている。

【００１８】前記従動スプロケット２１は、筒状本体２
１ａの後端部外周に一体に設けられた歯車２１ｂと、該
歯車２１ｂの位置する内周面にかしめにより固定され
て、内周面がカムシャフト一端部２２ａの外周面に摺動
自在に支持された円環部材２６と、スリーブ２４の前端
縁に固定ボルト２５により共締め固定されて、筒状本体
２１ａの前端開口を閉塞する円板状のフロントカバー２
７とから構成されている。また、筒状本体２１ａの内周
面略中央には、インナ歯２１ｃが形成されている。更
に、筒状本体２１ａの前端部は、フロントカバー２７の
外周面２７ａに摺動リング等を介して摺動自在に支持さ
れている。

【００１９】また、スリーブ２４と筒状本体２１ａとの
間には、後述する駆動機構を介して軸方向に移動する筒
状歯車２８が配置されている。この筒状歯車２８は、長
尺な歯車を軸直角方向に分割して形成された２個の歯車
構成部２９，３０からなり、両歯車構成部２９，３０
は、夫々縦断面略コ字形を呈し、前側の歯車構成部２９
内に装着されたスプリング３１と連結ピン３２とにより
互いに接近する方向へ弾性的に連結されている。また、
各歯車構成部２９，３０の内外周には、両方がはす歯の
内歯と外歯が夫々形成されており、この両内外歯に前記
筒状本体２１ａのインナ歯２１ｃとスリーブ２４のアウ
タ歯２４ｂがスパイラル噛合している。また、この筒状
歯車２８は、前側歯車構成部２９の前端縁が後述する可
動部材を介してフロントカバー２７の内面に突き当たっ
た位置で最大前方向の（図中左方向）への移動が規制さ
れ、一方、後側歯車構成部３０の後端縁が円環部材２６
の内側面に突き当たった位置で最大後方向（図中右方
向）の移動位置が規制されるようになっている。

【００２０】前記駆動機構は、前側歯車構成部２９とフ
ロントカバー２７との間に形成された圧力室３３と、該
圧力室３３の軸方向へ摺動自在に設けられた略円環状の
前記可動部材３４と、該可動部材３４で隔成された圧力
室３３の前端側の円環状の第１受圧室３５及び後側の第
２受圧室３６と、該両受圧室３５，３６に油圧を給排す
る第１，第２油圧回路３７，３８と、後側歯車構成部３
０との円環部材２６との間に形成されたばね室３９内に
弾装されて筒状歯車２８を前方向に付勢するばね部材た
る圧縮スプリング４０と前記ばね室３９内に油圧を給排
して圧縮スプリング４０のばね力をアシストする第３油
圧回路４１とを備えている。

【００２１】前記可動部材３４は、端部の横断面形状が
略第２受圧室３６に臨む一端面３４ａが前側歯車構成体
２９の前端面に当接していると共に、径方向の巾寸法が
筒状歯車２８の径方向の巾寸法よりも十分に大きく設定
され、これによって第１受圧室３５に臨む他端面つまり
受圧面３４ｂ全体の受圧面積が圧縮スプリング４０のば
ね力とばね室３９内の供給油圧との合成力よりも大きく
なるように設定されている。また、この可動部材３４
は、スプロケット本体２１ａの内周面前端部及びスリー
ブ２４の外周面に形成された段差状ストッパ部２１ｄ，
２４ｃでその最大右方向の移動が規制されるようになっ
ている。図中４２，４３は第１，第２受圧室３５，３６
間をシールするシール部材である。

【００２２】前記第１油圧回路３７は、シリンダヘッド
２３の内部に折曲形成されて、上流端がオイルポンプ４
４から油圧が圧送されるオイルメインギャラリ４５と連
通する第１油通路４６と、シリンダヘッド２３の側部に
ボルト４７により固定された略Ｌ字形の通路構成部４８
内に形成された折曲通路４９とを有し、この折曲通路４
９は、一端部が第１油通路４６に連通し、他端部がスプ
ロケット本体２１ａの半径方向孔２１ｄを介して第１受
圧室３５に連通している。

【００２３】前記第２油圧回路３８は、シリンダヘッド
２３とカム軸受２３ａ内及びカムシャフト２２の半径方
向に形成されて一端部がオイルメインギャラリ４５と連
通する第２油通路５０と、固定ボルト２５の軸部２５ａ
内部に形成されて、第２油通路５０と連通する軸方向孔
５１及び直径方向孔５２と、スリーブ２４の直径方向に
沿って形成されて、一端部が直径方向孔５２に、他端部
が第２受圧室３６に連通する連通孔５３とを有してい
る。

【００２４】第３油圧回路４１は、第２油通路５０と略
並行に設けられて、一端部がオイルメインギャラリ４５
に連通する第３油通路５４と、カムシャフト２２の半径
方向に形成されかつ固定ボルト２５の軸部２５ａ外周面
とカムシャフト一端部２２ａ及びスリーブ２４のボルト
孔内周面との間に形成されて、第３油通路５４と連通す
る環状通路５５と、カムシャフト一端部２２ａ及びスリ
ーブ２４の直径方向に形成されて、環状通路５５とばね
室３９とを連通する連通路５６とから構成されている。

【００２５】また、第１油通路４６の途中には、３ポー
ト２位置型の第１切換電磁弁５７が設けられており、こ
の第１切換電磁弁５７によって、第１油通路４６の上下
流を連通するか、該油通路４６と第１ドレン通路５８を
連通するかの切り換えが行われる。更に、第２，第３油
通路３８，４１の途中には、４ポート２位置型の第２切
換電磁弁５９が設けられている。これによって、第２油
通路５０の上下流を連通した際には、第３油通路５４と
第２ドレン通路６０を連通させ、第３油通路５４の上下
流を連通した際には第２油通路５０と第２ドレン通路６
０を連通する切換が行われる。

【００２６】更に、各切換電磁弁５７，５９は、マイク
ロコンピュータを内蔵した図外のコントローラによって
切り換え作動するようになっている。このコントローラ
は、機関回転数を検出するクランク角センサや吸入空気
量を検出するエアーフローメータ等からの各センサ・ス
イッチ類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、制御信号を各切換電磁弁５７，５９に出力
している。

【００２７】以下、本実施例の作用について説明する。

【００２８】即ち、例えばアイドリング運転中時には、
両切換電磁弁５７，５９にＯＦＦ信号が出力されて、第
１，第２油通路４６，５０と第１，第２ドレン通路５
８，６０を連通すると同時に、第３油通路５４の上下流
を連通する。このため、第１，第２受圧室３５，３６内
の油圧は、各ドレン通路５８，６０から外部に排出さ
れ、内圧が低下し、また、オイルポンプ４４からオイル
メインギャラリ４５に圧送された油圧は、第３油通路５
４，環状通路５５，連通路５６を通ってばね室３９内に
供給され、内圧が上昇する。したがって、筒状歯車２８
は、図中一点鎖線で示すようにばね室３９の油圧と圧縮
スプリング４０のばね力との合成力で最大左方向へ従来
よりも短時間で移動する。依って、従動スプロケット２
１とカムシャフト２２は、一方側の最大相対回動位置に
迅速に変換され、吸気バルブの閉時期を遅くするように
制御する。

【００２９】一方、機関運転状態が低，中速域に移行す
ると、第１，第２切換電磁弁５７，５９の両方にＯＮ信
号が出力されて、第３油通路５４と第２ドレン通路６０
とを連通させると共に、第１，第２油通路４６，５０の
各上下流を連通させる。したがって、ばね室３９内の油
圧が外部に排出されて低圧になると同時に、オイルメイ
ンギャラリ４５から各油通路４６，５０に圧送された油
圧が、折曲通路４９，連通孔２１ｄを通って第１受圧室
３５に供給されると共に、軸方向通路５１，直径方向通
路５２，連通路５３を通って第２受圧室３６内に夫々供
給され、第１，第２受圧室３５，３６の内圧が上昇す
る。このため、可動部材３４がスットパ部２１ｄ，２４
ｃに突き当たるまで最大右方向に移動すると共に、筒状
歯車２８も該可動部材３４の右方向の押圧力と第２受圧
室３６内の高油圧によって圧縮スプリング４０のばね力
に抗して円環部材２６に突き当たるまで最大右方向に移
動する。特に、この筒状歯車２８は、受圧面積の大きな
可動部材３４によって右方向の中間位置まで速やかに移
動し、さらに可動部材３４の移動によって第２受圧室３
６の容積が減少して該第２受圧室３６の油圧の上昇速度
も速くなるので、中間位置から最大右方向への移動速度
も向上する。

【００３０】依って、従動スプロケット２１とカムシャ
フト２２は、他方側の最大相対回動位置に迅速に変換さ
れ、吸気バルブの閉時期を速めるように制御する。

【００３１】次に、高速域に移行した場合は、第１切換
電磁弁５７がＯＮ状態を維持する一方、第２切換電磁弁
５９にＯＦＦ信号が出力されて、ばね室３９に油圧が供
給されると共に、第２受圧室３６と第２ドレン通路６０
が連通して低圧となる。したがって、可動部材３４は、
図示の如く、右方向位置に保持されている一方、筒状歯
車２８は、圧縮スプリング４０のばね力とばね室３９の
油圧との大きな合成力で左方向へ速やかに移動して前側
歯車構成体２９が可動部材３４の一端面３４ａに突き当
たる位置つまり中間移動位置まで速やかに移動する。こ
れによって、従動スプロケット２１及びカムシャフト２
２は、所定の中間相対回動位置に保持され、機関運転状
態に応じた最適なバルブタイミング特性が得られる。

【００３２】このように、本実施例では、筒状歯車２８
の軸方向の移動を３段階に制御できることにより、バル
ブタイミング制御精度が向上することは勿論のこと、ば
ね室３９への油圧の供給と、可動部材３４の受圧面積の
拡大によって筒状歯車２８の左右軸方向の移動速度が従
来に比較して一段と上昇し、バルブタイミング制御の切
換応答性が向上する。

【００３３】尚、本考案は、前記実施例に限定されるも
のではなく、第２切換電磁弁５９を２つの３ポート位置
型切換電磁弁で構成することも可能であり、また、従来
のような電磁アクチュエータやスプール弁を用いたもの
にも適用が可能である。

【００３４】

【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、とりわけ、ばね室に油圧を供給してばね部材の
ばね力をアシストする油圧回路を設けると共に、可動部
材の第１受圧室に臨む受圧面を、前記ばね部材のばね力
とばね室内の油圧の合成力よりも大きな受圧面積に形成
したため、筒状歯車の左右軸方向の切換移動速度が速く
なる。この結果、機関運転状態の変化に伴うバルブタイ
ミングの良好な切換応答性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す縦断面図。

【図２】従来のバルブタイミング制御装置を示す縦断面
図。

【符号の説明】

２１…従動スプロケット（回転体） ２２…カムシャフト ２２ａ…一端部 ２８…筒状歯車 ３３…圧力室 ３４…可動部材 ３４ｂ…受圧面 ３５，３６…第１，第２受圧室 ３９…ばね室 ４０…圧縮スプリング（ばね部材） ４１…第３油圧回路

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関に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吸気・排気バルブを開閉する
   カムシャフトと、前後端に設けられた圧力室内の油圧及
   びばね室内のばね部材のばね力との相対圧で軸方向へ最
   大に移動して、前記回転体とカムシャフトとの相対回動
   位相を変換する筒状歯車と、前記圧力室内を第１，第２
   受圧室に隔成しつつ一方側の軸方向の所定位置まで摺動
   自在に設けられ、前記筒状歯車を軸方向の略中間移動位
   置に保持する可動部材とを備えたバルブタイミング制御
   装置において、前記ばね室に油圧を供給してばね部材の
   ばね力をアシストする油圧回路を設けると共に、前記可
   動部材の第１受圧室に臨む受圧面を、前記ばね部材のば
   ね力とばね室内の油圧の合成力よりも大きな受圧面積に
   形成し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。