JP2760637B2 - 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。一方、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。

また、筒状歯車をカムシャフトの軸方向に移動させる
ようになっているため、装置全体の長さが必然的に長尺
になってしまい、大型化が余儀なくされる。

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、機関のクランク軸によって回転駆動する回転体と、
該回転体が伝達された回転力によって外周のカムが吸気
・排気バルブを開作動させるカムシャフトとを備え、該
回転体とカムシャフトとを相対回動自在に設けると共
に、カムシャフトに発生する正回転あるいは逆回転方向
の回転トルク変動を利用して、回転体とカムシャフトと
を相対回動させ、かつ回転体とカムシャフトとを所定の
相対回動位置を規制する一対の油圧ロック機構を設けて
なるバルブタイミング制御装置であって、前記各油圧ロ
ック機構は、回転体の筒状本体の内周面直径方向位置に
各上面が互いに周方向の反対方向へ傾斜した少なくとも
一対の突起部と、カムシャフトの筒状本体内部に臨む端
部に有するボディに前記各突起部に対して進退自在に設
けられて、いずれか一方の先端部が対応する前記突起部
上面の低位部に圧接して、前記回転トルク変動によって
一方向あるいは他方向へ相対回動した回転体とカムシャ
フトとの最大相対回動位置を規制する少なくとも一対の
プランジャ部とを備えてなり、該各プランジャを進退動
させる油圧を給排する油圧回路を設けると共に、該油圧
回路の流路を機関運転状態に応じて切り替える切替手段
を設けたことを特徴としている。

作用 例えば機関低負荷域では、切替手段によって油圧回路
を切り替えて、第１の油圧ロック機構に油圧を供給し、
同時に第２の油圧ロック機構内の油を排出させる。した
がって、第１の油圧ロック機構のプランジャが、回転体
の一方の突起部側に進出して突起部上面を押圧するのに
対し、第２の油圧ロック機構が回転体に対して非押圧状
態となる。そして、この時点でカムシャフトに機関の駆
動力により正の回転トルクが作用すると、第１の油圧ロ
ック機構が、回転体を介して該第１の油圧ロック機構の
プランジャを後退方向に押し戻そうとする力に抗して回
転体を強く押圧してカムシャフトの正方向の回転を規制
する。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、切替手段に
より油圧回路を前述とは逆に切り替えて第２の油圧ロッ
ク機構にのみ油圧を供給し、第１の油圧ロック機構内の
油圧を排出させる。したがって、第２の油圧ロック機構
のプランジャが、回転体を押圧するのに対し、第１の油
圧ロック機構が回転体に対して非押圧状態となる。した
がって、カムシャフトは、正方向への回転が許容され、
該正方向への最大回転位置に達した時点で負の回転トル
クを受けると、今度は第２の油圧ロック機構のプランジ
ャが、油圧により回転体の他方の突起部上面を強く押圧
してカムシャフトの負方向の回転を規制する。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図及び第２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1a側に相対回
転自在に配置されて、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、４はドリブンスプロケット３の内部に配置された円
形状のボディであって、該ボディ４は、中央軸方向に穿
設された段差状の貫通孔4aとカムシャフト１の一端部1a
に軸方向に沿って穿設されたボルト孔1bとを夫々挿通し
た取付ボルト５によってカムシャフト一端部1aに固定さ
れている。

前記ドリブンスプロケット３は、有蓋筒状の本体６
と、該本体６の外周面に一体に設けられた２連の歯車7a
と、本体６の一端開口を閉塞する円形状の端板7bとから
なり、前記本体６の他端壁6a中央部に有する筒部6bを介
してカムシャフト１に回転自在に支承されている。ま
た、本体６の周方向の内周面直径方向位置には、第３図
にも示すように略楔状の一対の突起部8,9が周方向に沿
って延設されている。この突起部8,9の上面には、周方
向に沿って互いに逆向きに湾曲状に傾斜した第1,第２傾
斜面8a,9aが形成されている。すなわち、第３図中上側
の第１傾斜面8aと下側の第２傾斜面9aは、互いに夫々図
中右方向から左方向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、前記本体６の他端壁6aには、
第３図に示すようにボディ４の後述する最大左右回転位
置を規制するストッパ10,11…が突設されている。

前記ボディ４は、前記各傾斜面8a,9aに対した外周
に、軸方向に長い凸部12,13が放射外方向に突設されて
いると共に、該各凸部12,13に一対の収納穴12a,13aが軸
方向に沿って穿設されている。また、この各収納穴12a,
13aには、油圧回路14の油圧によって作動する油圧ロッ
ク機構15,16が配置されている。この油圧ロック機構15,
16は、第４図にも示すように収納穴12a,13aの底部に圧
入固定された略円柱状のリテーナ17,18と、該リテーナ1
7,18外周面と収納穴12a,13aの内周面との間に配置され
て、該収納穴12a,13aから第1,第２傾斜面8a,9aに対して
進退動する第1,第２プランジャ19,20と、該プランジャ1
9,20とリテーナ17,18上面とに依って画成された第1,第
２高圧室21,22とを備えている。前記リテーナ17,18は、
内部軸方向に油圧回路14の後述する供給通路35と高圧室
21,22とを連通する連通路23,24は貫通形成されている。
前記第1,第２プランジャ19,20は、有蓋円筒状を呈し、
先端に前記各傾斜面8a,9aを適宜押圧する球状の押圧部1
9a,20aが形成されていると共に、周壁に高圧室21,22と
外周壁に有する排出溝25,26とを連通する小孔27,28が半
径方向に沿って穿設されており、また高圧室21,22内に
弾装された圧縮スプリング29,30の小さなばね力によっ
て進出方向（各傾斜面8a,9a方向）に付勢されている。
また、高圧室21,22内には、前記連通路23,24内の油圧を
高圧室21,22にのみ流入を許容するチェックバルブ31,32
が設けられている。

前記油圧回路14は、第１図及び第２図に示すように図
外のオイルメインギャラリから分岐してカム軸受２とカ
ムシャフト１の半径方向に貫通形成されて、上流のオイ
ルポンプ33から圧油が圧送される主通路34と、カムシャ
フト１のボルト孔1bと取付ボルト５との間に形成され
て、一端が主通路34に、他端が連通路23,24に夫々接続
された円環状の供給通路35と、ボディ４の内部に略Ｌ字
形に屈曲形成されて、一端が前記各排出溝25,26に、他
端が取付ボルト５の頭部5a側前後位置に半径方向に沿っ
て形成された第1,第２通孔36,37に接続された排出通路3
8,39と、頭部5aの内部軸方向に形成されて、第1,第２通
孔36,37の各下流端が開口する制御穴40とを備えてい
る。該制御穴40は、拡開状に形成された開口端40aがド
リブンスプロケット３の内部を介して外部に連通してい
る。また、油圧回路14は、排出側の流路が切替手段41に
よって適宜切替え制御されるようになっている。

前記切替手段41は、制御穴40内に軸方向へ摺動自在に
収納されたスプール弁42と、該スプール弁42をコイルス
プリング43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44とから構成されている。前記スプー
ル弁42は、摺動位置に応じて前記制御穴40と第１通孔36
あるいは第２通孔37を相対的に連通・遮断する有蓋円筒
状の弁体42aと、該弁体42aの先端部内に形成されて、制
御穴40を介して外部と第１通孔36あるいは第２通孔37と
を適宜連通させる略Ｔ字形の連通孔42bとを備えてい
る。

更に、前記電磁アクチュエータ44は、ロッカカバー45
に固着されて、駆動ロッド44aの先端部がスプール弁42
の弁体42a先端部を押圧あるいは離間するようになって
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44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44にOFF信号が出力
され、したがって、スプール弁42は、コイルスプリング
43のばね力で第１図に示す左側位置に保持され、弁体42
aが第２通孔37を開成すると同時に、第１通孔36を閉塞
し、つまり第２高圧室22と外部とを連通する一方、第１
高圧室21と外部との連通を遮断する。したがって、オイ
ルポンプ33によって主通路34から供給通路35,各連通路2
3,24,チェックバルブ31,32を介して第１及び第２高圧室
21,22の両方に供給された圧油は、第１高圧室21内にの
み留どまる。即ち、第２高圧室22内に流入した圧油は、
小孔28,排出溝26,排出通路39,第２通孔37,制御穴40,連
通孔42bを介して外部に排出されるため、第２プランジ
ャ20は押圧部20aが圧縮スプリング30の小さなばね力の
みで第２傾斜面9aを押圧する一方、第１プランジャ19
は、圧縮スプリング29と第１高圧室21内の高油圧との合
成力により収納穴12aから進出して押圧部19aが第１傾斜
面8aの低位部を押圧する。したがって、この時点で、カ
ムシャフト１に第３図中時計方向の回転力（正の回転ト
ルク）が作用すると、第１プランジャ19は、第１傾斜面
8aから後退方向の力を受けるが、前述の合成力によって
該第１傾斜面8aを逆に強く押圧してそれ以上のカムシャ
フト１の正方向の回転（正回転）を阻止する。一方、同
時にボディ４の各凸部12,13が対応するストッパ11,11に
突き当たって負の回転（逆回転）を阻止する。依って、
カムシャフト11とスプロケット３との相対回動位置が第
３図に示す位置に確実に規制され、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44にON信号が出力され、したがって、スプール
弁42がコイルスプリング43のばね力に抗して右方向に移
動して油圧回路14を切り替える。つまり、弁体42aによ
り第１通孔36を開成すると同時に、第２通孔37を閉塞す
る。したがって、第２プランジャ20は、第２高圧室22内
の高油圧と圧縮スプリング30の合成力で進出して押圧部
20aで第２傾斜面9aを押圧する一方、第１プランジャ19
は、第１傾斜面8aを圧縮スプリング29の小さなばね力の
みで押圧している。したがって、この時点でカムシャフ
ト１に正の回転トルクが発生すると、該カムシャフト１
は凸部12,13がストッパ10,10に突き当たるまで正方向に
回転する（第３図一点鎖線位置）。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第３図の反時計方
向に負の回転トルクを受けても、前述のように第２プラ
ンジャ20が合成力で第２傾斜面9aの低位部を強く押圧し
てカムシャフト１の負方向の回転（逆回転）を阻止す
る。一方、同時にストッパ10,10がカムシャフト１の正
回転を阻止している。依って、カムシャフト１とスプロ
ケット３との相対回動位置が、第３図の一点鎖線位置に
確実に規制され、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。

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、カムシャフト１が
ストッパ11,11に規制される負方向の最大回転後に、第
１プランジャ19の押圧力で正方向の回転を確実に阻止す
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、回転体に対する各油圧ロック機構の相対的な
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。

また、軸方向へ移動する筒状歯車を廃止したため、装
置全体の長さを短尺化でき、小型化が図れる。

【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図は本実施例の作用を示す装置の断面図、第３
図は第１図のＩ−Ｉ線断面図、第４図は第３図のＡ部拡
大図である。 １……カムシャフト、３……ドリブンスプロケット（回
転体）、４……ボディ、8,9……突起部、8a,9a……上
面、14……油圧回路、15,16……第1,第２油圧ロック機
構、19,20……プランジャ、19a,20a……押圧部（先端
部）、41……切替手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関のクランク軸によって回転駆動する回
   転体と、該回転体が伝達された回転力によって外周のカ
   ムが吸気・排気バルブを開作動させるカムシャフトとを
   備え、該回転体とカムシャフトとを相対回動自在に設け
   ると共に、カムシャフトに発生する正回転あるいは逆回
   転方向の回転トルク変動を利用して、回転体とカムシャ
   フトとを相対回動させ、かつ回転体とカムシャフトとを
   所定の相対回動位置を規制する一対の油圧ロック機構を
   設けてなるバルブタイミング制御装置であって、 前記各油圧ロック機構は、回転体の筒状本体の内周面直
   径方向位置に各上面が互いに周方向の反対方向へ傾斜し
   た少なくとも一対の突起部と、カムシャフトの筒状本体
   内部に臨む端部に有するボディに前記各突起部に対して
   進退自在に設けられて、いずれか一方の先端部が対応す
   る前記突起部上面の低位部に圧接して、前記回転トルク
   変動によって一方向あるいは他方向へ相対回動した回転
   体とカムシャフトとの最大相対回動位置を規制する少な
   くとも一対のプランジャ部とを備えてなり、該各プラン
   ジャを進退動させる油圧を給排する油圧回路を設けると
   共に、該油圧回路の流路を機関運転状態に応じて切り替
   える切替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。