JPH0350308A - バルブタイミング可変機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の吸気弁または排気弁の作動タイミ
ングを変化させるバルブタイミング可変機構に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来、この種の技術として特開昭６１２６８８１０号公
報に示す技術が知られている。この従来技術は、内外周
の少なくとも一方にヘリカル歯を有するリングギアと、
ごのリングギアの外周の歯と噛合するとともに、エンジ
ンによって駆動されるプーリと、リングギアの内周の歯
と噛合するカムシャフトとからなり、リングギアを油圧
アクチュエータによって移動させることによって、プー
リとカムシャフトとを相対的に回転させるものである。

しかしながら、従来のものは、ヘリカル歯と、それに噛
合する歯とが擦られてプーリとカムシャフトとが相対的
に回転する構造のため、ヘリカル歯と、それに噛合する
歯とに、大きな摺動抵抗が加わる。

また、リングギアを駆動する油圧アクチュエータは、油
室を備えるため、油室に作動油を充填するのに僅かだが
時間がかかる。このため、従来のものは、パルプタイミ
ングを可変する際、応答性が悪い問題点を備えていた。

さらに、従来のバルブタイミング可変機構は、ヘリカル
歯とそれに噛合する歯、油圧アクチュエータなど、摺動
部分を多数備えているため、耐久性が悪い問題点を備え
ていた。

そしてさらに、従来のバルブタイミング可変機構は、油
圧源から油圧アクチュエータへ、作動油を導く必要があ
る。このため、従来のバルブタイミング可変機構は、油
圧源からバルブタイミング可変機構へ油圧を導くための
油路や配管壱、エンジンに設ける必要があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ここで、これら油圧源や複雑な配管を必要としない電磁
式カップリングを用いることが考えられるが、プーリと
カムシャフトは互いに回転自在に支持されているため、
いずれかに電磁コイルを設けると電磁コイルに電流を供
給するためのスリップリングやブラシ等の電流供給部材
が必要となり、この電流供給部材の摩耗による破損のた
め、信軌性に問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、油圧を用
いない電磁式のバルブタイミング可変機構であって、電
流供給部材がなく、信転性の高いバルブタイミング可変
機構を捉供することをその目的としている。

（課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明においては、エンジ
ンの出力軸に駆動連結されたプーリと、該プーリに対し
、所定の角度内で回転自在に支持され、エンジンのカム
シャフトに連結されたスリーブと、 前記プーリ及び前記スリーブと別体に設けられる電磁石
と、 前記プーリ及び前記スリーブに設けられ、前記電磁石が
通電された際に吸引し合う第１及び第２の磁性体と を備え、 前記電磁石が通電された際に、前記第１の磁性体と前記
第２の磁性体が吸引し合い、前記プーリと前記スリーブ
とが前記所定の角度内で相対的に回転する構成としてい
る。

〔作用〕

上記構成とした本発明においては、エンジンの運転中、
制御装置の作動により、電磁石への通電が停止されてい
る場合には、エンジンが運転されると回転トルクがプー
リに伝わり、プーリが駆動される。一方、スリーブはカ
ムシャフトと連結されているため、スリーブにはバルブ
開閉の負荷がかかる。そして、プーリとスリーブとは、
所定の角度内で回転自在とされるため、プーリが駆動さ
れると、プーリに対し、スリーブが所定の角度遅れた状
態で、スリーブが回転する。

エンジンの運転中、制御装置の作動により電磁石に通電
されると、プーリまたはスリーブと別体に設けられた電
磁石に磁力が発生し、プーリ及びスリーブに設けられた
第１及び第２の磁性体が吸引し合い、その結果、プーリ
とスリーブとが所定の角度内で相対的に回転し、プーリ
の回転に対してスリーブの進角が進む。つまり、プーリ
に対してスリーブが所定の角度遅れた状態が解消される
。

そして、電磁石が通電されている間、プーリの回転に対
してスリーブの進角が進んだ状態が保たれる。

また、電磁石はプーリ及びスリーブと別体に設けられて
いるため、プーリ及びスリーブが回転しても電磁石は回
転しない。

〔実施例〕

本発明の第１実施例を第１図乃至第３図を用いて説明す
る。第１図は、本実施例の縦断面図で、第２図は第１図
のＡ−Δ断面図、第３図は第１図の左側面図である。エ
ンジンのバルブ（図示しない）を開閉駆動するカムシャ
フトエは、エンジンボディー２に回転自在に支持されて
いる。スリーブ３はカムシャフトｌにボルト１ａとまわ
り止め１ｂで同軸線上に固定されている。また、スリー
ブ３の外周の一部には、周方向に等間隔に円弧状の軸側
フィン群（第１の磁性体）４があり、軸端には同軸線上
に軸側回転盤５が固定されている。

軸側回転盤５には、軸平行の円弧状の軸側フィン群（第
１の磁性体）６，７が周方向に等間隔で、ボルト６ａ、
７ａにより固定されている。プーリ８は、ボルト８ａに
より内周に同軸に固定したプーリ側回転盤９を介してヘ
アリングＩＯによりスリーブ３の外周に保持されており
、エンジンからの出力かヘルド４１を介して伝えられる
。したがって、カムシャフト１とプーリ８は同軸線上で
互いに回転自在であるが、軸側回転板５の外周部にフィ
ン状の軸側ストッパ４２が配設してあり（第３図）、プ
ーリ８の内周部には、フィン状のプーリ側ストッパ４３
及び４４が配設してあり、ストッパ機構を構成している
。軸側回転板５とプーリ８の位相のずれが０、すなわち
初期状態では、軸側ストッパ４２とプーリ側ストッパ４
３は接触する位置に互いに配設されており、位相のずれ
が最大の状態では、軸側ストッパ４２とプーリ側ストッ
パ４４が接触する位置に互いに配設されている。

この機構により、軸側回転板５とプーリ８は所定の角度
内のみに位相のずれを限定することができる。

また、軸側回転板５の外周部にはフィン状のステー４５
が配設されており、このステー４５にコイルスプリング
５０の一端が、ボルト４７と台座４９によって固定され
ている。同様に、タイミングプーリ８の内周部に配設さ
れたプーリ側ストッパ４４に、スプリングの他端がボル
ト４６と台座４８によって固定されている。軸側回転板
５とプーリ８の位相のずれが０、すなわち初期状態では
、スプリング５０は自由長よりやや引伸されている状態
であり、位相のずれが最大の状態では、スプリング５０
は最も引伸されている状態になる。このように構成され
た戻しトルク機構は、位相のずれの大きさに応じてスプ
リング５０の弾性力により、位相のずれを０に戻す方向
にトルクを発生する。

また、ブーＩＪ　８の内周の一部には、周方向に等間隔
で円弧状のプーリ側フィン群（第２の磁性体）１１が設
けられ、軸側フィン群７の外周部と微小間隙を有してい
る。プーリ側回転盤９には、軸平行の円弧状のプーリ側
フィン群（第２の磁性体）１２．１３が周方向に等間隔
で、ボルト１２ａ１３ａにより固定されており、プーリ
側フィン群１２は、軸側フィン群６及び７の間に、プー
リ側フィン群１３は、軸側フィン群４及び６の間に、微
小間隔をあけて積層構造をなしている。電磁石１４を格
納したハウジングＩ５は、スリーブ３とプーリ８との間
に微小間隙をあけて配設されており、別体としてのエン
ジンボディー２に図示しない固定手段を介して固定され
ている。電磁石１４の端部はリード線を介して制御装置
７０に接続され、車両走行状態に基づく通電制御が行わ
れる。

ここで、スリーブ３及び軸側フィン群６，７、プーリ８
及びプーリ側フィン群Ｉ１．１２．１３とハウジング１
５は、強磁性材料で作製されている。

また、軸側回転板５とプーリ側回転板９は、磁気回路を
構成し難いように弱磁性材料で作製されている。

上記のように、強磁性材料と弱磁性材料とを使い分けた
理由を以下に述べる。

第１図において、軸側回転板５及びブーり測成転板９を
強磁性材料にした場合、電磁石１４に電流を流すと、磁
気回路は、ハウジング１５、スリーブ３、軸側回転板５
、プーリ８、再びハウジング１５と構成されるか、又は
ハウジング１５、スリーブ３、軸側フィン群４、プーリ
側フィン群１３、プーリ側回転板９、プーリ８、再びハ
ウジング１５と構成される。このため、積層したフィン
群を磁気回路の構成に加えられない結果、電磁吸引力に
よるトルクが減少するごとになる。これを０ 避けるための手段の１つとして、回転板５，９には磁石
磁性材料を用いている。

尚、軸側回転板５とプーリ側回転板９の磁気抵抗を大き
くして、磁気回路に加わりにくい構成とすれば、全ての
フィン群４，６，７，１１．１２１３を通って磁気回路
が構成されるため、軸側回転板５とプーリ側回転板９を
強磁性体として各フィン群と一体的に構成すると共に、
穴を開ける等により部材の断面積を小さくするようにし
ても、前述した軸側回転板５とプーリ側回転板９を弱磁
性体で構成した例と同様の効果を奏することができる。

次に、上記構成とした本実施例について、その作動を説
明する。エンジンの運転中、制御装置７０の作動により
電磁石１４への通電が停止されている場合には、エンジ
ンが運転されると回転トルクがベルト４１を介してブー
ＩＪ　８に伝達され、ブーＩＪ８が駆動される。一方、
スリーブ３は、図示しないエンジンの吸気バルブや排気
バルブを駆動するカムシャフト１と連結されているため
、スリ１ −ブ３にはバルブ開閉の負荷がかかる。そして、プーリ
８とスリーブ３とは所定の角度内で回転自在とされるた
め、プーリ８が駆動されると、プーリ８に対しスリーブ
３が所定の角度遅れた状態で、ブーＩＪ　８とカムシャ
フト１が同期して回転する。

制御装置７０により電磁石１４に通電されると、ハウジ
ング１５、スリーブ３、軸側フィン群４、プーリ側フィ
ン群１３、軸側フィン群６、プーリ軸フィン群１２、軸
側フィン群７、プーリ側フィン群１１、プーリ８、そし
て再びハウジング１５と磁気回路を構成し、軸側フィン
群４，６７とプーリ側フィン群１１，１２．１３の間に
電磁吸引力を生・しる。よって、カムシャフト１とプー
リ８間に電磁的トルクを、第２図において軸側フィン群
４，６．７が右方向へ回るように生じる。この電磁的ト
ルクは電磁石１４に印加する電流に応じて変化する。戻
しトルク機構によるトルクと電磁的トルクは逆向きであ
るため、電磁石１４に印加する電流を制御してプーリ８
とカムシャフト１の位相のずれを制御し、バルブの開閉
のタイミン２ グを変えることができる。また、ストッパ機構により、
位相変化の最大量を制御できるようにしている。

以上説明したように、本実施例によれば、電磁石はカム
シャフト及びプーリと一緒に回転しないため、スリップ
リング等の電流供給部材が不要なバルブタイミング可変
機構を得ることができることに加えて、第１及び第２の
磁性体を積層構造としたため、発生するトルクも大きい
という効果を奏する。

尚、本実施例においては、別体としてエンジンボディー
としたが、これに限らず代わりにラジェータやオルタネ
ータ等、車両の他の部分でもよい。

次に、本発明の第２実施例を、第４図及び第５図を用い
て説明する。

第４図、第５図は各々縦断面図とそのＡ−Ａ断面図を表
す。第１の実施例との主な相違点は、軸側フィン群２０
．２１とプーリ側フィン群２６゜２７が回転軸に直角に
配設されていることである。

カムシャフト１６はエンジンボディー１７に回転３ 自在に取付けてあり、スリーブ１８はカムシャフト１６
と同軸線上に固定されている。さらに、スリーブ１８の
外周にはホルダ１９が固定されており、ホルダ１９は軸
直角の軸側フィン群２０を周方向に等間隔に配設してい
る。また、スリーブ１８の端部には、軸直角の軸側フィ
ン群２１が周方向に等間隔に配設されている。プーリ２
２は、内周に固定した回転円筒２３とさらに回転円筒２
３内周に固定した回転板２４を介してベアリング２５に
よりホルダ１９の外周に保持されている。したがって、
カムシャフト１６とプーリ２２は同軸線上で互いに回転
自在である。また、回転円筒２３の内周の一部には周方
向に等間隔に軸直角のプーリ側フィン群２６が配設され
ており、ブーＩＪ　２２の端部には軸直角のプーリ側フ
ィン群２７が周方向に等間隔に配設されている。軸側フ
ィン群２０は、プーリ側フィン群２６．２７の間に、軸
側フィン群２１は、プーリ側フィン群２７に隣接して、
微小間隔をあけて積層構造をなしている。電磁石２８を
格納したハウジング２９は、スリーブ４ １８と回転円筒２３の間に微小間隙をあけて配設されて
おり、エンジンボディー１７に固定されている。電磁石
２８の端部はリード線を介して電源と接続している。こ
こで、スリーブ１８、軸側フィン群２０，２１、回転円
筒２３、プーリ側フィン群２６，２７、ハウジング２９
は強磁性材料で作製されており、ホルダ１９、プーリ２
２、回転板２４は弱磁性材料で作製されている。

この第２実施例においては、電磁石２８に電流を流すと
、ハウジング２９、スリーブ１８、軸側フィン群２１、
プーリ側フィン群２７、軸側フィン群２０、プーリ側フ
ィン群２６、回転円筒２３、再びハウジング２９と磁気
回路を構成し、第５図においては軸側フィン群２１が右
方向へ回るようなトルクを生じて、カムシャフト１６と
プーリ２２の位相を変えることができる。

次に、本発明の第３実施例を、第６図乃至第８図を用い
て説明する。第６図は本実施例の縦断面図であり、第７
図及び第８図はそのＡ−Ａ断面図である。第１実施例と
異なる点は、２個のベアリング４２．４４を介してスリ
ーブ３と回転円筒３２が接続されている点であり、この
ため１個のベアリングを介した第１実施例と比べて、偏
心等の影響が少ない本実施例において、電磁石３０に通
電されていない時には、第７図に示すように軸側フィン
群（第１の磁性体）３４．３６と、プーリ側フィン群（
第２の磁性体）３３，３５．３７は対向せずにずれた位
置にある。コイル３０に電流を印加すると、強磁性材料
製の各要素、ハウジング３１、回転円筒３２、プーリ側
フィン群３３、軸側フィン３４、プーリ側フィン群３５
、軸側フィン群３６、プーリ側フィン群３７、ブーＩＪ
　３　Ｂ、再びハウジング３１へと磁気回路３９が構成
される。磁気回路３９が構成されると共に、軸側フィン
群３４はプーリ側フィン群３３とプーリ側フィン群３５
の間に、軸側フィン群３６はプーリ側フィン群３５．３
７の間に電磁吸引力により引き込まれ、カムシャフト４
０の位相が変化する。第８図はカムシャフトの位相変化
が最大の状態を示している。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電磁石が回転し
ないため、電流供給部材がなく信顛性の高いバルブタイ
ミング可変機構を得ることができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の縦断面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図において矢印Ｂ側か
ら見た正面図、第４図は本発明の第２実施例の縦断面図
、第５図は第４図のＡ−Ａ断面図、第６図は本発明の第
３実施例の縦断面図、第７図及び第８図は第６図のＡ−
Ａ断面図である。 １・・・カムシャフト　３・・・スリーブ、４，６．７
・・・軸側フィン群（第１の磁性体）、８・・・プーリ
１１．１２．１３・・・プーリ側フィン群（第２の磁性
体）、１４・・・電磁石、７０・・・制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンの出力軸に駆動連結されたプーリと、該プーリ
   に対し、所定の角度内で回転自在に支持され、エンジン
   のカムシャフトに連結されたスリーブと、 前記プーリ及び前記スリーブと別体に設けられる電磁石
   と、 前記プーリ及び前記スリーブに設けられ、前記電磁石が
   通電された際に吸引し合う第１及び第２の磁性体と を備え、 前記電磁石が通電された際に、前記第１の磁性体と前記
   第２の磁性体が吸引し合い、前記プーリと前記スリーブ
   とが前記所定の角度内で相対的に回転することを特徴と
   するバルブタイミング可変機構。