JP3499070B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

弁開閉時期制御装置

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JP3499070B2
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    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34436Features or method for avoiding malfunction due to foreign matters in oil

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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ピストン型内燃機
関の動弁機構における弁開閉時期制御装置に係り、特
に、その主体となる機構を作動させる作動流体中の異物
による弊害を排除した弁開閉時期制御装置に関する。 【0002】 【従来の技術】ピストン型内燃機関では、機関の特性や
用途によってカムシャフトによる動弁機構によって決定
しているが、回転速度によって燃焼状態が若干異なるた
め、全回転域に最適なタイミングを与えることには困難
がある。そこで、エンジンの運転状態に合わせてバルブ
タイミングを変化できる可変バルブタイミング機構(弁
開閉時期制御機構)が動弁機構の補助機構として設けら
れる。 【0003】この種の可変バルブタイミング機構の一方
式に、例えば特開平1−92504号公報に記載されて
いるように、クランクシャフトからの機関回転動力をタ
イミングベルト又はタイミングチェーン等の動力伝達手
段によりカムシャフトに伝達する内燃機関において、カ
ムシャフト側には放射方向に延びる複数のベーンを組付
けたロータを固定するとともに、該ロータに同軸状に嵌
合されたタイミングプーリにはその内周部に各油圧室を
形成し、該各油圧室に上記各ベーンをそれぞれピストン
として係入してなるベーンタイプの弁開閉時期制御装置
がある。 【0004】上記公報に記載された方式のものでは、運
転状態に応じた進角用の油圧又は遅角用の油圧を、上記
ベーンによって第1油圧室と第2油圧室に仕切られる上
記各油圧室の上記第1油圧室又は第2油圧室に作用させ
て、カムシャフトとタイミングプーリ間で相対位相を変
えた弁開閉制御を行っている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような弁開閉時期制御機構を備えた弁開閉時期制御装置
では、ベーンが第1油圧室又は第2油圧室の容積を最小
とする位置にあるとき、各油圧室の端面にベーンの側面
が密着し、作動油に異物が混入していると、最大進角値
及び最大遅角値の設定ができなくなり、正確な弁開閉時
期の制御が不能となる。 【0006】また、ベーンの先端と油圧室の外周壁との
間に異物が挟まると、ベーンと外周壁との間に隙間が発
生し、第1油圧室と第2油圧室間のシール性が悪化し
て、応答性低下の原因となる。本発明は上記従来技術の
実情に鑑みてなされたもので、弁開閉時期制御機構を作
動させる作動流体中の異物による弊害を排除する技術を
提供することを解決課題とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決した請求
項1に係る発明は、内燃機関のクランプーリからの回
転動力がタイミングプーリを介して伝達されるカムシャ
フトと上記タイミングプーリとの間又は該カムシャフト
と別のカムシャフトとの間で運転状態に応じた位相の可
変を行う弁開閉時期制御装置であって、放射方向に延び
る複数のベーンと各該ベーンの一方の側に位置する進角
用の油通路及び他方の側に位置する遅角用の油通路と
もち、上記カムシャフトに一体化されたロータ、及び、
該ロータを内包して該ロータとの間で上記各ベーンをそ
れぞれ収嵌するように各進角用と遅角用の作動流体が作
用する複数の圧力室を円陣状に形成したハウジング部材
からなる弁開閉時期制御機構と、上記各圧力室の左右位
で上記ロータに対して遠心方向側の外周隅部に形成さ
れた異物溜まりとしての溝とを具備することにある。 【0008】本弁開閉時期制御機構は、カムシャフトに
装着されるので、上記各圧力室に作用する作動流体は常
に遠心力を受け、異物は外周部に溜まる。外周部に溜ま
った異物は、進角・遅角の切換でベーンにより圧力室の
円周方向端面(最進角・遅角端面)にかき集められ、外
周隅部の溝に溜まる。したがって、第1圧力室又は第2
圧力室の容積が最小となるベーン位置(最進角・遅角位
置)において、ベーン側面と圧力室の円周方向端面(最
進角・遅角端面)間に異物は挟まれないので、最進角値
及び最遅角値の位相が狂うことはない。また、ベーン側
面と圧力室の円周方向端面間に挟まれた異物がベーン先
端と第1圧力室又は第2圧力室外周壁面(摺動面)との
間に挟まれないので、良好な応答性が保たれる。 【0009】 【発明の実施の形態】本発明の一実施形態に係る弁開閉
時期制御装置は、図1に示すように、DOHCエンジン
に適用したものであり、シリンダヘッドに回転可能に支
持された排気バルブ用カムシャフト2(第1のカムシャ
フト)及び吸気バルブ用カムシャフト3(第2のカムシ
ャフト)は、シリンダヘッド内において、それぞれ排気
バルブ用カムシャフト2の外周に相対回転可能に装着さ
れたギヤ4と吸気バルブ用カムシャフト3の外周に相対
回転不能に装着されたギヤ5とが噛合してなる動力伝達
手段6を介して連結されている。なお、以下に説明する
弁開閉時期制御機構は、ここでは上記排気バルブ用カム
シャフト2に装着される。 【0010】タイミングプーリ7は、シリンダヘッド内
より突出した排気バルブ用カムシャフト2(以下、単に
カムシャフト2という)の端部に締着されたボルト8に
よって該カムシャフト2に締結されている。ボルト8の
偏心位置には、回り止め機能を果たすストッパピン9が
設けられている。シリンダヘッド内に延びるカムシャフ
ト2の円筒部10は、フロント側より雄螺子部11と
角用及び遅角用の作動油の周状油路12、13が形成
された部分とからなり、該周状油路12、13が形成さ
れた部分よりリヤ側には、ジャーナル部14が形成さ
れ、該ジャーナル部14はカム形成部分15へと続いて
いる。尚、ギヤ4は、ジャーナル部14の外周に前述し
たように相対回転可能に装着されている。 【0011】しかして、上記周状油路12,13が形成
された部分には、弁開閉時期制御装置の主体となる弁開
閉時期制御機構16が装着される。弁開閉時期制御機構
16は、図2に示すように、内周のロータ17と、該ロ
ータ17に形成された溝に一端が係留され放射方向に延
びるベーン18と、内周部に凹溝19aを円陣状に有し
てロータ17を同軸状に内包し上記凹溝19a間の凸面
がロータ17の外周面と摺接した環状ハウジング部材1
9と、図1に示すように、上記ロータ17、ベーン18
及び環状ハウジング部材19を軸方向に挟み、上記凹溝
19aを上記ベーン18をピストンとして収嵌した圧力
室20とするフロントプレートハウジング部材21及び
リヤプレートハウジング部材22とからなり、ギヤ4に
螺入したボルト23によって上記フロントプレートハウ
ジング部材21とリヤプレートハウジング部材22との
間が圧接されている。 【0012】そして、上記各凹溝19aの左右の外周隅
部には圧力室20の軸方向に貫通してそれぞれ溝36、
37が形成されている。これら各圧力室20に設けられ
た溝36、37は、作動油中の異物溜まりとなる。な
お、フロントプレートハウジング部材21と環状ハウジ
ング部材19のフロント側面の間と、リヤプレートハウ
ジング部材22と環状ハウジング部材19のリヤ側面の
間には、それぞれシール部材が介装されている。 【0013】また、上記弁開閉時期制御機構16は、ロ
ータ17のリヤ側に向く側面が上記ジャーナル部14に
当接しており、この当接状態において、ロータ17のフ
ロント側に向く側面から上記雄螺子部11に締結された
ナット25と上記ジャーナル部14との間に狭圧されて
いる。これにより、ロータ17はカムシャフト2と一体
的に回転される。 【0014】また、上記弁開閉時期制御機構16は、円
筒部10に放射方向に打ち込まれたピン32がロータ1
7の内周部に形成した位置決め溝33と係合して、周方
向の位置決めがなされている。次に、上記圧力室20に
作動油を作用させる手段は、エンジンの回転数によって
作動する油圧アクチュエータ(図示略)を主とするが、
その油圧アクチュエータからの進角用作動油は、カムシ
ャフト2内であって軸方向に形成された油路26に導出
され、遅角用作動油は同様に軸方向に形成された油路2
7に導出される。圧力室20には、油圧供給装置38か
ら作動油圧が供給される。油圧供給装置38は、弁開閉
時期制御機構16を制御する油圧制御弁39及びバルブ
タイミング制御装置41等によって構成されていて、カ
ムシャフト2内に形成された油路27はシリンダーヘッ
ド7に形成された周溝44を介して油圧制御弁38のA
ポートに接続され、カムシャフト2内に形成された油路
26はカムシャフト2上に形成された周溝43を通して
油圧制御弁38のBポートに接続されている。また、油
圧制御弁38のPポートには例えばエンジンにより駆動
される油圧ポンプ40が接続され、Rポートにはリザー
バ42が形成されていて、油圧制御弁38がバルブタイ
ミング制御装置41によって作動を制御されることによ
り、後述するように弁開閉時期制御機構16が進角及び
遅角作動及び、中立位置保持を行うようになっている。
油路26は上記周状油路12を介してロータ17に形成
された各油路29に連通し、油路27は周状油路13を
介してロータ17に形成された各油路28に連通してい
る。そして、上記各油路29は、ベーン18によって画
成される各圧力室20の第1油圧室30及び第2油圧室
31のうち、第1油圧室30(遅角用室)に作動油を導
き、上記各油路28は第2油圧室31(進角用室)に導
くようになっている。ここで、軸方向に形成された油路
27は、両端のボールシール34、35によって他の通
路と遮断されている。 【0015】上記構成において、クランクプーリの回転
動力が伝達されるタミングプーリ7によってカムシャフ
ト2が駆動されると、このカムシャフト2の回転がロー
タ17、ベーン18、環状ハウジング部材19及びボル
ト23を介してギヤ4へ伝達され、更にギヤ4及びギヤ
5を介してカムシャフト3に伝達され、カムシャフト2
の各バルブとカムシャフト3の各バルブが作動する。 【0016】ここで、ギヤ4は、カムシャフト2のジャ
ーナル部14に対し周方向の移相が可能となっており、
油圧供給装置38の油圧制御弁39を介して油圧ポンプ
40からの作動油圧が第2油圧室31に作用すると、環
状ハウジング部材19と共にギヤ4がロータ17及びカ
ムシャフト2に対して、図2上時計方向に回転し、最大
ベーン18の位相角度分θ(図2)だけ、カムシャフト
2に対するカムシャフト3の相対位相を進ませる。ま
た、油圧ポンプ40からの作動油圧が第1油圧室30に
作用すると、環状ハウジング部材19と共にギヤ4がロ
ータ17及びカムシャフト2に対して、上記した最大進
角位置にて図2上反時計方向に回転し、上記した最大進
角位置から最大ベーン18の位相角度分θ(図2)だ
け、カムシャフト2に対するカムシャフト3の相対位相
を遅らせる。これにより、進角時と遅角時には、カムシ
ャフト3における各バルブの開閉時期とカムシャフト2
における各バルブの開閉時期とを調整することができ
る。 【0017】そして、本実施形態によれば、カムシャフ
ト2の回転により、各圧力室20に作用する作動流体中
の異物は、常に遠心力で各圧力室20の左右に隅部に集
まり、溝36内に停滞する。このため、第1圧力室30
又は第2圧力室31の容積が最小となるベーン位置(最
進角・遅角位置)において、ベーン18側面と圧力室の
円周方向端面(最進角・遅角端面)間に異物は挟まれな
いので、最進角値及び最遅角値の位相が狂うことはな
い。また、ベーン18側面と圧力室の円周方向端面間に
挟まれた異物が蓄積されてベーン先端と第1圧力室又は
第2圧力室外周壁面(摺動面)との間に到達し、該部分
に挟まれることを防止できるので、良好な応答性が保た
れる。尚、溝36、37の容積は、通常エンジン側で定
められている異物量の規格値よりも大きく設定される。
また、上記のように圧力室20に溝36を設けることに
よって、図3に示すようにベーン先端が角状の縁部37
をもつ場合の該縁部37と環状ハウジング部材19の外
周隅部との干渉を完全に排除し、設計通りの進角及び遅
角操作を行うことができる。 【0018】本発明は、特開平1−92504号公報に
記載されているような、クランクシャフトからの機関回
転動力をタイミングベルト又はタイミングチェーン等の
動力伝達手段によりカムシャフトに伝達し、弁開閉制御
機構がシリンダヘッド外にてカムシャフトの端部に装着
される内燃機関に適用できる。 【0019】 【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、特
許請求の範囲に記載された構成の採用により、カムシャ
フトが回転することで、作動流体中の異物が遠心力を受
けて圧力室における左右の外周隅部に集まり溝に溜まる
ので、異物によるベーンへの弊害を可及的に防止して、
応答性が良好で円滑なバルブ可変動作を達成する。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施形態に係る弁開閉時期制御装置
を示す断面図である。 【図2】上記一実施形態による弁開閉時期制機構の一部
を取出した断面図であり、A−A線は、図1における弁
開閉時期制機構の破断線を示している。 【図3】本発明による効果を説明する説明図である。 【符号の説明】 1はシリンダヘッド、2は第1のカムシャフト、3は第
2のカムシャフト、6は動力伝達手段、7はタイミング
プーリ、16は弁開閉時期制機構、18はベーン、10
は円筒部、17はロータ、19、21,22はハウジン
グ部材、20は圧力室、25はナット、36は溝であ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−175738(JP,A) 特開 昭62−292902(JP,A) 特開 昭55−40328(JP,A) 特開 昭51−133617(JP,A) 特開 昭61−1833(JP,A) 特開 平7−238806(JP,A) 実開 昭51−99292(JP,U) 実開 昭57−182605(JP,U) 特表 平7−506885(JP,A) 国際公開95/31633(WO,A1)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 内燃機関のクランプーリからの回転動
    力がタイミングプーリを介して伝達されるカムシャフト
    と上記タイミングプーリとの間又は該カムシャフトと別
    のカムシャフトとの間で運転状態に応じた位相の可変を
    行う弁開閉時期制御装置であって、 放射方向に延びる複数のベーンと各該ベーンの一方の側
    に位置する進角用の油通路及び他方の側に位置する遅角
    用の油通路とをもち、上記カムシャフトに一体化された
    ロータ、及び、該ロータを内包して該ロータとの間で上
    記各ベーンをそれぞれ収嵌するように各進角用と遅角用
    の作動流体が作用する複数の圧力室を円陣状に形成した
    ハウジング部材からなる弁開閉時期制御機構と、 上記各圧力室の左右位置で上記ロータに対して遠心方向
    側の外周隅部に形成された異物溜まりとしての溝とを具
    備することを特徴とする弁開閉時期制御装置。
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