JP2971593B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

弁開閉時期制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、弁開閉時期制御装置に
関するものであり、エンジンの弁開閉時期をエンジンの
各種条件に対してリニアに制御するものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明に係わる従来技術としては、例え
ば特開昭６２−３１１１号公報に開示されたものがあ
る。
【０００３】この従来の弁開閉時期制御装置８０を第２
図に基づいて説明すると、内周部にヘリカルスプライン
を形成したタイミングプーリ８１と外周部にヘリカルス
プラインを形成した伝達部材８２との間に、内外周部に
夫々ヘリカルスプラインを形成したリング状のピストン
手段８３が係合している。また、タイミングプーリ８１
の外周面上にはタイミングベルト８６が係合し、図示し
ないエンジンの図示しないクランクシヤフトにより駆動
される。
【０００４】ここで、伝達部材８２はボルト８４により
カムシヤフト８５に固設され、互いに相対回転しないよ
うになつている。
【０００５】また、ピストン手段８３はその軸方向に２
分割され、その間にスプリング８６を入れることによ
り、所謂シザーズギヤ化が図られている。これにより、
タイミングプーリ８１→ピストン手段８３→伝達部材８
２と回転トルクが伝達する際に、各ヘリカルスプライン
間で生じるバツクラシユ等による噛み合い音を減少でき
る。
【０００６】また、ピストン手段８３の図示右側に配設
された受圧プレート８７はピストン手段８３と共に動
き、油圧ライン８８の油圧に応じてピストン手段８３を
図示左右動させる。
【０００７】ここで、ピストン手段８３の図示右側空間
８９にはスプリング９０が配設され、ピストン手段８３
を初期位置（図示最左方位置）へと付勢している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
弁開閉時期制御装置８０では、油圧ライン８８に供給さ
れる油圧は図示しない油圧制御弁によりＯＮ／ＯＦＦ制
御されるのみであり、従つて、弁開閉時期は２つの時期
しかとることができない。
【０００９】しかし、近年エンジンの高性能化が要求さ
れており、弁開閉時期は常時最適な任意の時期に保たれ
ているのがよく、また高い弁開閉時期制御の応答性が望
まれる。上述の従来の弁開閉時期制御装置８０では、エ
ンジン各所を潤滑するための油圧ポンプから圧送される
オイルの一部を油圧ライン８８に油圧制御弁を介して供
給するようになっており、弁開閉時期の変化量が大きく
必要油量が多い場合にも応答性を確保するためには、油
圧ポンプの容量を大型化する必要がある。
【００１０】そこで、本発明では弁開閉時期制御装置に
おいて、弁開閉時期を任意の時期にできるようにすると
共に、油圧ポンプの大容量化を招くことなく応答性を確
保することを、その技術的課題とする。
【００１１】
【発明の構成】
【００１２】
【課題を解決するための手段】前述した本発明の技術的
課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は、弁
開閉時期制御装置を、カムシャフト及びクランクシャフ
トとを有するエンジンと、該カムシャフトの回転位置を
検出する第１センサと、前記クランクシャフトの回転位
置を検出する第２センサと、前記クランクシャフトによ
り駆動され前記エンジンの各所へ潤滑のためのオイルを
圧送する第１油圧ポンプと、前記クランクシャフトによ
り駆動される第２油圧ポンプと、前記カムシャフトに配
設され前記カムシャフトの回転位相を変化させる回転位
相変化手段と、前記第２油圧ポンプと前記回転位相変化
手段とを接続する油圧ラインと、該油圧ライン上に配設
されるリニア制御弁と、該リニア制御弁と前記第２油圧
ポンプの間の前記油圧ライン上に配設される蓄圧器と、
少なくとも前記第１及び第２センサの出力信号が入力さ
れる電子制御装置とを有し、該電子制御装置は前記リニ
ア制御弁を介して第２油圧ポンプから前記回転位相変化
手段へ供給される油圧を制御して前記回転位相変化手段
をリニア制御するようにしたことである。
【００１３】上述した本発明の技術的手段によれば、回
転位相変化手段は、従来のようにＯＮ／ＯＦＦ制御では
なくリニア制御されることになり、弁開閉時期は常時最
適な任意の時期に設定される。また、リニア制御弁と第
２油圧ポンプとの間の蓄圧器の油圧供給作用により、第
２油圧ポンプを大容量化することなく、回転位相変化手
段が多くの油量を必要とする最遅角状態から最進角状態
への回転位相変化時の応答性が確保される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の技術的手段を具体化した実施
例について添付図面に基づいて説明する。
【００１５】弁開閉時期制御装置１０はエンジン１１に
配設されており、電子制御装置１２によりそのほとんど
全ての作動をコントロールされている。エンジン１１は
クランクシヤフト１３及びこのクランクシヤフト１３に
より図示しない伝達手段（例えばＶベルトやコグドベル
ト等のベルト部材や歯車部材等）を介して駆動されるカ
ムシヤフト１４を有しており、各シヤフト１３・１４の
回転位置は夫々クランク位置センサ（第２センサ）１５
及びカム位置センサ（第１センサ）１６により検出され
ている。
【００１６】ここで、電子制御装置１２にはクランク位
置センサ１５及びカム位置センサ１６の出力信号の他
に、例えば、エンジン油温信号・エンジン負荷信号・エ
ンジン回転数信号等が入力されている。
【００１７】エンジン１１本体下部に配設されたオイル
パン１７には常時エンジン１１潤滑用のオイルが貯蔵さ
れており、エンジン１１作動中には、クランクシヤフト
１３により駆動される第１油圧ポンプ（油圧ポンプ）１
８により、オイルがエンジン１１の各所へと油圧回路１
９を介して圧送されている。尚、この油圧回路１９には
オイルフイルタ２０・リリーフ弁２１等が配設されてい
る。
【００１８】同じくクランクシャフト１３により駆動さ
れる第２油圧ポンプ（油圧ポンプ）２２は油圧回路１９
よりオイルを吸引して油圧制御手段２３へとオイルを吐
出している。油圧制御手段２３は、第１油圧制御弁（リ
ニア制御弁）２４及び第２油圧制御弁（リニア制御弁）
２５より構成され、電子制御装置によりデユーテイ制御
される。第１油圧制御弁２４の第１ポート２４ａは第２
油圧ポンプ２２の吐出ライン（油圧ライン）２６と、第
２ポート２４ｂは回転位相変化手段２７へつながる作動
ライン（油圧ライン）２８と、第３ポート２４ｃは第２
油圧制御弁２５の第１ポート２５ａと夫々連通し、第２
油圧制御弁２５の第２ポート２５ｂはオイルパン１７と
連通する。また、吐出ライン２６にはリリーフ弁２９及
び蓄圧器５０が配設されている。
【００１９】回転位相変化手段２７はカムシヤフト１４
の一端に配設され、クランクシヤフト１３の回転トルク
をカムシヤフト１４へと伝達すると共に、カムシヤフト
１４の回転位相を変化させる。このカムシヤフト１４に
は図示しない吸排気弁が係合しており、カムシヤフト１
４の回転に伴つて、吸排気弁が吸排気通路の開閉動作を
行う。
【００２０】タイミングプーリ３０はカムシヤフト１４
に相対回転可能に挿入され、その最外周面３０ａ上には
前述の伝達手段が係合している。また、タイミングプー
リ３０の内側外周面３０ｂにはヘリカルスプライン３０
ｃが形成され、このヘリカルスプライン３０ｃと噛合す
るように、リング状ピストン（ピストン手段）３１の内
周面にはヘリカルスプライン３１ａが形成されている。
【００２１】更に、リング状ピストン３１の外周面には
ヘリカルスプライン３１ｂが形成され、このヘリカルス
プライン３１ｂと噛合するように、伝達部材３２の内周
面にはヘリカルスプライン３２ａが形成されている。
【００２２】また、伝達部材３２は一体に固設されるカ
バー３４を介してカムシヤフト１４に、ボルト３５及び
ピン４４により相対回転不能に固定される。
【００２３】従つて、リング状ピストン３１は離間して
位置するタイミングプーリ３０と伝達部材３２との間に
形成された空間３３内を図示左右方向に、各ヘリカルス
プライン３０ｃ・３１ａ・３１ｂ・３２ａに沿つて摺動
することができる。
【００２４】ここで、空間３３内のリング状ピストン３
１図示右側にはスプリング（スプリング手段）３６が配
設され、リング状ピストン３１を初期位置（リング状ピ
ストン３１の図示左端がカバー３４に当接する位置）へ
と付勢している。
【００２５】また、リング状ピストン３１の図示左端と
カバー３４の図示右端とは対向する位置には油圧室３７
が形成され、カムシヤフト１４内の通路１４ａを介して
前述の作動ライン２８と連通している。ここで、油圧室
３７に作用するオイルは作動ライン２８を往復動するも
のであるが、各ヘリカルスプライン３０ｃ・３１ａ・３
１ｂ・３２ａを介して空間３３へと洩れたオイルは、空
間３３内の圧が高圧にならないように、また、カムシヤ
フト１４の外周面上を潤滑できるように、タイミングプ
ーリ３０には通路３０ｄが形成されている。
【００２６】更に、タイミングプーリ３０のフランジ部
３０ｅにはダンパーケース３８が圧入され、一方、ダン
パーケース３８の内周部はシールリング３９を介して伝
達部材３２の外周面と摺接する。ここで、ダンパーケー
ス３８の図示右側面と伝達部材３２のフランジ部３２ｂ
には互いに離間して噛合する環状溝が形成されてラビリ
ンス部４０を形成し、その内部に粘性流体（例えばシリ
コンオイル）が封入されて粘性ダンパー手段４１を形成
する。
【００２７】また、４２・４３は粘性流体封入用のシー
ルリング（シールリング３９と協動）である。
【００２８】以上の構成を有する弁開閉時期制御装置１
０の作動について以下に説明する。
【００２９】まず、電子制御装置１２がエンジン１１の
運転状態をエンジン回転数信号等により検出すると、最
適な弁開閉時期となるようにカムシヤフト１４の制御目
標値を演算（ＰＩＤ演算等）する。
【００３０】次に、電子制御装置１２は、クランク位置
センサ１５とカム位置センサ１６の出力信号により現状
の弁開閉時期を検出し、制御目標値と比較してカムシヤ
フト１４の回転位相変化量を決める。
【００３１】そこで、電子制御装置１２は第１油圧制御
弁２４及び第２油圧制御弁２５を公知のデユーテイ制御
方法により制御する。
【００３２】例えば、弁開閉時期を現状よりも進角させ
る場合には、第２油圧制御弁２５を全閉（デユーテイ
比、開：閉＝０：１００／第１ポート２５ａと第２ポー
ト２５ｂとは非連通）とした上で、演算されたデユーテ
イ比で第１油圧制御弁２４を制御する。従つて、作動ラ
イン２８に第２油圧ポンプ２２の吐出する高圧オイルが
供給され、その圧力が油圧室３７に作用することで、リ
ング状ピストン３１はスプリング３６の付勢力に抗して
図示右方へと移動し、タイミングプーリ３０とカムシヤ
フト１４との回転位相を変化させる。従つて、弁開閉時
期は進角する。
【００３３】そして、回転位相の変化量が目標値となる
と、第２油圧制御弁２５と共に第１油圧制御弁２４も全
閉とすることで、作動ライン２８を密閉状態に保ち、回
転位相の変化量を保持する。
【００３４】ここで、作動ライン２８のオイルは各部よ
り洩れが生じるため、徐々に位相が変化しようとする。
そこで、電子制御装置１２は常時弁開閉時期を検出する
ことで、油圧制御手段２３を用いてフイードバツク制御
を行う。
【００３５】また、カムシヤフト１４は吸排気弁に配設
された図示しないバルブスプリングにより、正負両方向
の変動トルクを受けてリング状ピストン３１を軸方向
（図示左右方向）に移動させて回転位相を変えようとす
るが、粘性ダンパー手段４１が変動トルクを吸収するた
めに、回転位相に変化は生じない。
【００３６】一方、弁開閉時期を現状よりも遅角させる
場合には、第１油圧制御弁２４を全閉（第１ポート２４
ａと第２ポート２４ｂ・第３ポート２４ｃとは非連通）
とした上で、演算されたデユーテイ比で第２油圧制御弁
２５を制御する。従つて、油圧室３７に作用する油圧が
減圧されることで、リング状ピストン３１はスプリング
３６の付勢力により図示左方へと移動し、タイミングプ
ーリ３０とカムシヤフト１４との回転位相を変化させ
る。従つて、弁開閉時期は遅角する。
【００３７】そして、回転位相の変化量が目標値となる
と、第１油圧制御弁２４と共に第２油圧制御弁２５も全
閉とすることで、作動ライン２８を密閉状態に保ち、回
転位相の変化量を保持する。尚、その後のフイードバツ
ク制御については、前述のとおりである。
【００３８】但し、弁開閉時期を最遅角状態から最進角
状態に移行させる場合には油圧室３７に供給されるべき
油圧量は多い必要があり、第２油圧ポンプ２２の吐出油
圧量では不足するおそれがある。そこで、本実施例では
蓄圧器５０に蓄えられた油圧を、このような場合に油圧
室３７へと供給する。この後、進角が完了すると第２油
圧ポンプ２２から油圧室３７への油圧供給がほとんど必
要なくなるので、第２油圧ポンプ２２の吐出油圧は蓄圧
器５０に蓄えられる。
【００３９】以上のように電子制御装置１２は、常時カ
ムシヤフト１４とクランクシヤフト１３の位置を検知し
て、エンジン回転数・エンジン負荷・エンジン油温等の
エンジン状態に応じて最適な弁開閉時期となるように、
回転位相変化手段２７をリニア制御する。従つて、弁開
閉時期は従来のように２値的なものではなく、任意の時
期をとることが可能である。
【００４０】尚、本実施例では粘性ダンパー手段とし
て、ラビリンス溝によるものを示したが、プレートタイ
プのものでもよく、特にランビリンス溝のものに限定さ
れない。
【００４１】
【発明の効果】以上に示した様に本発明では、回転位相
変化手段をリニア制御弁によりリニア制御することで、
弁開閉時期を常時最適な任意の時期に設定することが可
能となる。
【００４２】また、蓄圧器の油圧供給作用により、弁開
閉時期の変化量が多く必要油量が多い場合にも第２油圧
ポンプの大容量化をすることなく、応答性を確保するこ
とが可能となる。即ち、回転位相変化手段をリニアに制
御する場合には、任意な位置で保持する場合と位相変化
させる場合とで必要油量が異なり、保持時が最も少なく
位相変化量又は位相変化速度により＋αの油量が必要と
なることから、第２油圧ポンプの容量を必要最大油量よ
りも少なく設定し、蓄圧器で補うことで応答性を確保す
ることができると共に第２油圧ポンプの必要駆動力の低
減を図ることができる。
【００４３】更に、回転位相変化手段には粘性流体ダン
パー手段が配設されることで、カムシヤフトがバルブス
プリングより受ける変動トルクを効果的に吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の弁開閉時期制御装置１０の構成
図を示す。
【図２】従来技術の弁開閉時期制御装置８０の断面図を
示す。
【符号の説明】
１０ 弁開閉時期制御装置、 １１ エンジン、 １２ 電子制御装置、 １３ クランクシャフト、 １４ カムシャフト、 １５ クランク位置センサ（第２センサ）、 １６ カム位置センサ（第１センサ）、 １８ 第１油圧ポンプ、 ２２ 第２油圧ポンプ、 ２６ 吐出ライン（油圧ライン）、 ２７ 回転位相変化手段、 ２８ 作動ライン（油圧ライン）、 ３０ タイミングプーリ、 ３１ リング状ピストン（ピストン手段）、 ３２ 伝達部材、 ３６ スプリング（スプリング手段）、 ４１ 粘性ダンパー手段、 ５０ 蓄圧器。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−65004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−1833（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−241914（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−61106（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01L 1/34 F01M 1/16 F01M 11/02 F02D 13/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】カムシャフト及びクランクシャフトとを有
    するエンジンと、 該カムシャフトの回転位置を検出する第１センサと、 前記クランクシャフトの回転位置を検出する第２センサ
    と、 前記クランクシャフトにより駆動され前記エンジンの各
    所へ潤滑のためのオイルを圧送する第１油圧ポンプと、前記クランクシャフトにより駆動される第２油圧ポンプ
    と、 前記カムシャフトに配設され前記カムシャフトの回転位
    相を変化させる回転位相変化手段と、 前記第２油圧ポンプと前記回転位相変化手段とを接続す
    る油圧ラインと、 該油圧ライン上に配設されるリニア制御弁と、 該リニア制御弁と前記第２油圧ポンプの間の前記油圧ラ
    イン上に配設される蓄圧器と、 少なくとも前記第１及び第２センサの出力信号が入力さ
    れる電子制御装置とを有し、 該電子制御装置は前記リニア制御弁を介して第２油圧ポ
    ンプから前記回転位相変化手段へ供給される油圧を制御
    して前記回転位相変化手段をリニア制御することを特徴
    とする弁開閉時期制御装置。
  2. 【請求項２】前記回転位相変化手段は、タイミングプー
    リと、該タイミングプーリとピストン手段を介して係合
    し、前記カムシヤフトに固設される伝達部材と、前記ピ
    ストン手段を初期位置へと付勢するスプリング手段と、
    前記タイミングプーリと前記伝達部材との間に配設され
    る粘性ダンパー手段からなることを特徴とする請求項１
    記載の弁開閉時期制御装置。
JP3040301A 1991-03-06 1991-03-06 弁開閉時期制御装置 Expired - Lifetime JP2971593B2 (ja)

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JP3040301A JP2971593B2 (ja) 1991-03-06 1991-03-06 弁開閉時期制御装置
US07/846,929 US5243935A (en) 1991-03-06 1992-03-06 Valve opening and closing timing control apparatus

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JP3040301A JP2971593B2 (ja) 1991-03-06 1991-03-06 弁開閉時期制御装置

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JPH04279706A JPH04279706A (ja) 1992-10-05
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