JP2710424B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、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。

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4,535,73
1号公報に記載されたものなどが知られている。

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
と共に、前端部にスリーブが互いの雌雄ねじ部を介して
螺着固定されている。一方、該スリーブ及びカムシャフ
ト前端部の外側に配置支持された外筒は、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スプロ
ケット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。

発明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、スプロケットとカムシャフトとを、筒状歯車の
内外周の少なくともいずれか一方に形成されたはす歯を
利用して相対回転させるようにしており、したがって、
このはす歯はスプロケットの内歯あるいはカムシャフト
の外歯との良好な噛合い精度を確保するために、高精度
な加工が要求される。この結果、該はす歯の加工作業が
煩雑となり、加工 作業能率の低下と、加工コストの高
騰を招いている。

課題を解決するための手段 本発明は、前記従来の実情に鑑みて案出されたもの
で、とりわけ回転体の中間部材側一側面の直径方向対向
位置に夫々形成されて、周方向へ互いに逆向きに傾斜し
た第1,第２傾斜面と、前記中間部材の一側部に前記各傾
斜面に対応して設けられ、供給油圧により前記第1,第２
傾斜面のいずれか一方側をカムシャフト軸方向に押圧し
つつ各傾斜面に沿って摺接する第1,第２可動部材と、該
各可動部材に相対的に油圧を供給する油圧回路を機関運
転状態に応じて切り替える切替機構とを備えたことを特
徴としている。

作用 例えば機関低負荷域では、切替機構によって油圧回路
を切り替えて、第１可動部材側に油圧を供給する一方第
２可動部材側への油圧の供給を遮断する。したがって、
第１可動部材が、回転体側に進出してその先端部で第１
傾斜面を押圧するのに対し、第２可動部材が第２傾斜面
に対して非押圧状態となる。そして、この時点で回転体
に機関の駆動力により正の回転トルクが作用し、第１傾
斜面を介して第１可動部材を逆に後退方向に押し戻そう
とするが、前記供給油圧の作用で後退移動が確実に阻止
される。これによって、回転体とカムシャフトとの相対
回動が規制され、該カムシャフトを例えば吸気バルブの
閉時期を遅らす回動位置に保持する。

一方、機関が高負荷域に移行した場合は、切替機構に
より油圧回路を前述とは逆に切り替えて第２可動部材側
にのみ油圧を供給する。したがって、第２可動部材がそ
の先端部で第２傾斜面を押圧し、第１可動部材が第１傾
斜面に対して非押圧状態となる。そして、カムシャフト
が、カムが吸気バルブを最大リフトさせた以後にバルブ
スプリングの反力を受けて負の回転トルクを受けた時点
において、回転体の回転に伴い第２傾斜面と第２可動部
材の先端部に隙間が発生しようとするが、ここで第２可
動部材が油圧によりさらに進出して第２傾斜面に摺接し
つつ回転体とカムシャフトを円滑に相対回動させる。こ
れによって、カムシャフトを吸気バルブの閉時期を早め
る回動位置に保持する。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図は自動車のDOHC型内燃機関に適用したこの発明
の一実施例を示し、１はシリンダヘッド上部のカム軸受
２に支承されて、吸気バルブを開閉するカムシャフト、
３は該カムシャフト１の一端部側に配置されて図外のク
ランク軸に取り付けられたドライブスプロケットからタ
イミングチェーン４を介して回転力が伝達される回転体
たるドリブンスプロケット、５はカムシャフト１とドリ
ブンスプロケット３との間に介装された略円柱状の中間
部材であって、この中間部材５は、小径円柱状の一端部
5aがカムシャフト１の一端部に有する円筒部1aに嵌着し
てボルト６により固設されていると共に、他端部5bの中
心軸方向に突設された小径円柱部5cに前記ドリブンスプ
ロケット３を支承している。

前記ドリブンスプロケット３は、中間部材５側の一側
面の直径方向の対向した位置に截頭円柱状の突起部7,8
が一体に設けられている。この突起部7,8の上面には、
第２図及び第３図にも示すように周方向に沿って互いに
逆向きに傾斜した第1,第２傾斜面7a,8aが形成されてい
る。すなわち、第１図中上側の第１傾斜面7aと下側の第
２傾斜面8aは、互いに夫々後方から手前側に沿って漸次
低くなるように所定角度で傾斜している。

また、前記中間部材５は、小径円柱部5c側から内部中
央軸方向に比較的大径な円柱孔９が穿設されていると共
に、ドリブンスプロケット３側一側部の前記各傾斜面7
a,8aに対向した位置にシリンダ10,11と小径孔12,13が軸
方向に連続して形成されている。そして、前記各シリン
ダ10,11内には、第１図上側の第１可動部材たる第１プ
ランジャ14と、下側の第２可動部材たる第２プランジャ
15とが各傾斜面7a,8a方向に進退動自在に収納されてい
る。この各プランジャ14,15は、略有底円筒状を呈し、
開口された内部に第1,第２受圧室16,17が形成されてい
ると共に、先端に前記各傾斜面7a,8aを適宜押圧する截
頭円柱状の押圧部18,19が設けられている。この押圧部1
8,19の先端には、第２図及び第３図に示すように各傾斜
面7a,8aと夫々対向するように傾斜した押圧面18a,19aが
形成されている。また、各プランジャ14,15は、小径孔1
2,13の端部に圧入固定された円環部20,20に各一端が弾
持された圧縮スプリング21,22の小さなばね力により各
傾斜面7a,8a方向に付勢されていると共に、油圧回路23
を介してオイルポンプ24により圧送された油圧が第1,第
２受圧室16,17に供給されるようになっており、この油
圧回路23は切替機構25によ切り替えられるようになって
いる。前記油圧回路23は、図外のオイルメインギャラリ
ーから分岐してカム軸受２とカムシャフト１の半径方向
及び軸方向に貫通形成されて中間部材５の通孔5dを介し
て円柱孔９内に臨む主通路26と、前記中間部材５の略半
径方向に穿設されて、円柱孔９から各小径孔12,13を介
して受圧室16,17内に油圧を供給する第1,第２供給通路2
7,28と、該第1,第２供給通路27,28の側部に穿設され
て、受圧室16,17内の油圧を小径孔12,13を介して円柱孔
９内に排出する第1,第２排出通路29,30と、各小径孔12,
13内に設けられて、第1,第２供給通路27,28から各受圧
室16,17に供給された油圧の逆流を阻止するチェックバ
ルブ31,32とを備えている。

前記切替機構25は、円柱孔９内に軸方向へ摺動自在に
収納されたスプール弁33と、該スプール弁33をコイルス
プリング34のばね力に抗して図中右方向に移動させる電
磁アクチュエータ35とから構成されている。前記スプー
ル弁33は、一端部の内部軸方向と半径方向とに連続して
形成されて、前記主通路26と各供給通路27,28とを摺動
位置に応じて連通・遮断する導入通路36と、他端部の半
径方向と内部軸方向とに連続して形成されて、各排出通
路29,30と円柱部９を介して外部とを摺動位置に応じて
連続・遮断する導出通路37とを備えている。つまり、ス
プール弁33が図示の如くストッパリング38に突き当たっ
た図中左側位置では、主通路26と第１供給通路27を連通
して第２供給通路28を遮断し、第２排出通路30と導出通
路37とを連通して第１排出通路29を遮断する一方、逆に
スプール弁33の図中右側位置では、主通路26と第２供給
通路28とを連通して第１供給通路27を遮断し、第１排出
通路29と導出通路37とを連通して第２排出通路30を遮断
するようになっている。

更に、前記電磁アクチュエータ35は、ロッカカバー39
に固着されて、駆動ロッド35aの先端部がスプール弁33
の他端突起部33aに連結されており、図外のマイクロコ
ンピュータを備えたコントローラからのON−OFF信号に
よって作動が制御されている。このコントローラは、ク
ランク角センサからの機関回転数信号やエアーフローメ
ータからの吸入空気量信号等に基づいて現在の機関運転
状態を検出して、電磁アクチュエータ35に制御信号を出
力する。

以下、本実施例の作用を説明する。まず、例えば機関
低負荷域では電磁アクチュエータ35がOFFされてスプー
ル弁33はコイルスプリング34のばね力で第１図に示す左
側位置に保持され、したがって、オイルポンプ24によっ
て圧送された圧油は、主通路26から通孔5d,円柱孔9,導
入通路36,第１供給通路27,チェックバルブ31を介して第
１受圧室16に供給される。このため、第１プランジャ14
は、圧縮スプリング21と第１受圧室16内の高油圧との合
成力によりシリンダ10から進出して押圧面18aが第１傾
斜面7aを押圧する。一方、第２プランジャ15は、第２受
圧室17に油圧の供給が遮断されていると共に、第２排出
通路30と導出通路37が連通して第２受圧室17内の圧油が
排出されるため、圧縮スプリング22の小さなばね力のみ
で第２傾斜面8aを押圧しているだけである。そして、こ
の時点でドリブンスプロケット３に図中Ａ矢視図方向か
らみて時計方向の回転力（正の回転トルク）が作用し、
第１傾斜面7aを介して第１プランジャ14を押し戻そうと
するが、前述の合成力で後退移動が確実に阻止される。
これによって、ドリブンスプロケット３とカムシャフト
１との相対回動が規制され、現状位置つまりカムシャフ
ト１を吸気バルブの閉時期が遅くなる回動位置に保持す
る。

一方、機関が高負荷域に移行した場合は、電磁アクチ
ュエータ35がONされてスプール弁33をコイルスプリング
34のばね力に抗して右方向に移動させて油圧回路23を切
り替える。つまり、第２受圧室17にのみ油圧を供給する
一方、第１排出通路29と導出通路37とを連通する。した
がって、第２プランジャ15が、第２受圧室17内の高油圧
と圧縮スプリング22の合成力で進出して第２押圧面19a
で第２傾斜面8aを押圧する一方、第１プランジャ14は第
１傾斜面7aを圧縮スプリング21の小さなばね力のみで押
圧している。そして、この状態でカムシャフト１がカム
により吸気バルブを最大リフトさせた以後に、バルブス
プリングの反力を受けて負の回転トルクを受けた時点
で、ドリブンスプロケット３の正回転に伴い第２傾斜面
8aと第２押圧面19aとの間に隙間が瞬間的に発生しよう
とするが、ここで第２押圧面19aが前述の合成力でさら
に進出して第２傾斜面8aに摺接しつつドリブンスプロケ
ット３とカムシャフト１とを円滑に相対回動させる。こ
れによってカムシャフト１を吸気バルブの閉時期が早く
なる回動位置に保持する。ここで、第２プランジャ15の
進出移動中に、カムシャフト１の回転トルクが正から負
に変動しても、第２受圧室17内がチェックバルブ32を介
して高圧になっているため、圧油がシリンダ11と第２プ
ランジャ15との間から僅かにリークダウンするだけでカ
ムシャフト１とドリブンスプロケット３との円滑な相対
回動に支障を来すことはない。

尚、機関が高負荷域から低負荷域に移行した場合は、
前述の低負荷域における作用となり、第１プランジャ14
の押圧力でカムシャフト１とドリブンスプロケット３と
の相対回動を得ることができる。

本発明は、前記実施例に限定されず、例えば切替機構
を別異の構成とすることが可能である。また、本実施例
では吸気バルブ側に本装置を適用した例について説明し
たが、排気バルブ側に本装置を適用することも可能であ
る。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、回転
体とカムシャフトとの相対回動を従来のような筒状歯車
ではなく、回転体の各傾斜面に対する各可動部材の相対
的な押圧制御により行なうようにしたため、高精度かつ
円滑な制御が得られることは勿論のこと、特にはす歯が
不要になるため構造が簡素化され、製造作業能率の向上
とコストの低廉化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るバルブタイミング制御装置の断面
図、第２図は第１図のII−II線断面図、第３図は第１図
のIV−IV線断面図である。 １……カムシャフト、３……ドリブンスプロケット（回
転体）、５……中間部材、7a……第１傾斜面、8a……第
２傾斜面、14,15……第1,第２プランジャ（第1,第２可
動部材）、23……油圧回路、24……オイルポンプ、25…
…切替機構。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の駆動が伝達される回転体とカムシャ
   フトとを中間部材を介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バルブタイミング制御装置で
   あって、前記回転体の中間部材側一側面の直径方向対向
   位置に夫々形成されて、周方向へ互いに逆向きに傾斜し
   た第1,第２傾斜面と、前記中間部材の一側部に前記各傾
   斜面に対応して設けられ、供給油圧により前記第1,第２
   傾斜面のいずれか一方側をカムシャフト軸方向に押圧し
   つつ各傾斜面に沿って摺接する第1,第２可動部材と、該
   各可動部材に相対的に油圧を供給する油圧回路を機関運
   転状態に応じて切り替える切替機構とを備えたことを特
   徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。