JPH04171205A

JPH04171205A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置

Info

Publication number: JPH04171205A
Application number: JP2294942A
Authority: JP
Inventors: Seiji Suga; 聖治菅
Original assignee: Atsugi Unisia Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1990-10-31
Publication date: 1992-06-18
Also published as: DE4135992C2; DE4135992A1; FR2668538B1; FR2668538A1; US5150671A

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・排気バルブの開閉動作時期
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。

従来の技術例えば自動車用内燃機関の従来のバルブタイミング制御
装置としては、例えば特開平１−３００００６号公報等
に記載されたものが知られている。

これは、機関のクランク軸から駆動力が伝達されるタイ
ミングブーりと該タイミングブーりと同軸上に配置され
たカムシャフトとの間に、内外周に設けられた歯のうち
少な（とも一方がはす歯である筒状歯車を配置しており
、この筒状歯車は、外周に設けられた外歯をタイミング
ブーりの内周に有するインナ歯に、内周に設けられた内
歯をカムシャフトの外周に有するアウタ歯に夫々噛合さ
せてタイミングプーリの回転力をカムシャフトに伝達す
るようになっている。また、この筒状歯車の前後に形成
された各圧力室には、スプール弁によって切り替えられ
る２経路の油圧回路から油圧が給排されるようになって
おり、前記スプール弁は、カムシャフトの端部に有する
スリーブの先端側に設けられた電磁アクチュエータによ
って直接その切替え作動が行なわれるようになっている
。

そして、斯かる電磁アクチュエータによるスプール、弁
、の切替え作動により、前記各圧力室への油圧が選択的
に給排されて筒状歯車がカムシャフトの左右軸方向に移
動してタイミングブーりとカムシャフトの相対回転を得
て、該カムシャフトによる吸気・排気バルブの開閉時期
を機関の運転状態に応じて進遅制御するようになってい
る。

また、前述のように筒状歯車の軸方向への移動を２経路
の油圧回路によって行なうことにより、筒状歯車の良好
な移動応答性を確保できると共に、バルブタイミングの
有効可変中を大きくすることが可能になるなどの優れた
効果が得られるものである。

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、前述のようにスプール弁の切替え作動を電磁アク
チュエータによって直接行なっており、したがって該電
磁アクチュエータをスリーブの先端側つまりカムシャフ
トの軸方向の延長線上に配置せざるを得ない。このため
、バルブタイミング制御装置の全長が長尺化し、機関の
大型化が余儀なくされる。この結果、機関のエンジンル
ーム内でのレイアウトの自由度が制約され、車体形状や
大きさ等の自由度も制約されてしまう。

課題を解決するための手段本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので
、とりわけ各−油圧回路の切替手段を、油圧制御手段の
制御弁で制御された信号油圧を介して切替え作動させた
ことを特徴としている。

作用前記構成の本発明によれば、切替手＆の切替え作動を従
来のように電磁アクチュエータによって行なうのではな
く、信号油圧によって行なうようにしたため、該信号油
圧を制御する油圧制御手段の制御弁を切替手段に直結す
る必要がなく、信号油圧回路上流側の任意の位置に設け
ることが可能となる。したがって、バルブタイミング制
御装置の全長を可及的に短尺化することができる。

実施例第１図及び第２図はＤＯＨＣ型動弁機構に適用されたバ
ルブタイミング制御装置の一実施例を示し、図中１は機
関のクランク軸から駆動力が伝達された回転体たるスプ
ロケット、２はシリンダヘッド３上端部のカム軸受３ａ
に軸支されかつ該スプロケット１と同軸上に配置されて
図外の吸気バルブを開閉作動させるカムシャフトであっ
て、前記スプロケット１は、略円筒状を呈し、カムシャ
フト２側の後端部外周に図外のタイミングチェーンが巻
装される歯形１ａから形成されていると共に、前端部の
内周面にはインナー歯１ｂが形成されている。

前記カムシャフト２は、一端部に有する７ラング部２ａ
に、該フランジ部２ａと対接するフランジ部４ａを介し
てボルト５によりスリーブ４が固着されている。

前記スリーブ４は、外周に前記スプロケット１が被嵌さ
れており、内部軸方向に弁孔６が形成されていると共に
、外周にはアウタ歯４ｂが形成されている。また、前記
弁孔６のカムシャフト２側先端部には、該弁孔６よりも
小径な貫通孔７が形成されている一方、弁孔６の後端部
孔縁には、後述の切替用スプール弁１８の後端部を摺動
案内する円環部８が設けられている。

図中９はスプロケット１とスリーブ４との間に介装され
た筒状歯車で、この筒状歯車９は、一般に長尺な歯車を
軸直角方向に切断分割して形成され、はす歯に形成され
た同一歯形の外歯９ｃと内歯９ｄとを有する２個の歯車
構成部９ａ、９ｂと、両歯車構成部９ａ、９ｂを連結ビ
ン１０を介して弾性的に連結するコイルスプリング１１
とからなり、前記外歯９ｃがスプロケット１のインナー
歯１ａに、内歯９ｄがスリーブ４のアウタ歯４ａに夫々
噛合しつつ全体が前後軸方向に移動可能になっている。

また、筒状歯車９は、前側の歯車構成部９ａの前端部が
スプロケット１の開口端をシールリング１２を介して液
密的に閉塞する環状端板Ｉ３の内端面に突き当たってそ
れ以上の前方移動が規制され、後側の歯車構成部９ｂの
カムシャフト２側後端部がスリーブ４の７ラング部４ａ
側段差部４Ｃに突き当たってそれ以上の後方移動が規制
されるようになっている。前記端板１３は、内周部がス
リーブ４の一端部外周面にかしめ固定されている。更に
、前記後側の歯車構成部９ｂは、後端部の外周面にスプ
ロケット１の内周面に摺接する２連の環状部１４．１４
が一体に形成されており、該環状部１４．１４間に嵌着
されたシール部材５０の前後両側に円環状の第１圧力室
１５と第２圧力室１６が画成されている。また、この第
１圧力室１５内には、例えば機関停止時に筒状歯車９を
前方（端板１３方向）に付勢するばね力の小さな圧縮ス
プリング１７が弾装されている。

更に、前記筒状歯車９は、２経路の第１．第２油圧回路
から各圧力室１５．１６に相対的に給排される潤滑油の
作動油圧によってカムシャフト２の前後軸方向に移動す
るようになっており、前記各油圧回路は、スリーブ４内
に設けられた切替手段たる切替用スプール弁１８によっ
て油路の切り替えが行なわれる。そして、この切替用ス
プール弁１８は、油圧制御手段１９の後述する制御弁た
る２方型の電磁弁２０によって制御された作動油圧によ
って切替え作動するようになっている。

前記第１．第２油圧回路は、オイルポンプ２１から前記
弁孔６まては共通の回路が用いられ、該弁孔６から各圧
力室１５．１６に分岐されている。

即ち、オイルポンプ２１に接続されたオイルメインギヤ
ラリ２２から分岐してシリンダへノド３の上端部上下方
向に穿設された油通路２３と、カムシャフト２及びスリ
ーブ４の内部軸方向に連続的に穿設され、一端部が油通
路２３の下流端に接続された縦方向通路２４と、切替用
スプール弁１８の軸部１８ａとスリーブ４の内周面で画
成されて、前記縦方向通路２４の上流端にスリーブ４内
周面の環状溝２５を介して連通した筒状通路２６とによ
って共通回路が構成されている。そして、斯がる共通回
路と、スリーブ４のフランジ部４ａ近傍の半径方向に沿
って貫通形成されて、筒状通路２６と第１圧力室１５と
を連通ずる第１連通路２７とによって第１油圧回路が構
成されている。また、共通回路とスリーブ４の略中夫に
半径方向に沿って貫通形成されて、筒状通路２６と第２
圧力室１６とを連通ずる第２連通路２８とにより第２油
圧回路が構成されている。

前記切替用スプール弁１８は、前記弁孔６内に前記円環
部８を介して軸方向へ摺動自在に収納され、比較的長尺
な軸部１８ａと、該軸部１８ａの先端部に有し、前記第
１圧力室１５と筒状通路２６とを適宜連通・遮断する第
１弁体１８ｂと、軸部１８ａの略中夫に設けられて、第
１圧力室Ｉ６と筒状通路２６とを適宜連通・遮断する第
２弁体１８Ｃとを備えている。前記軸部１８ａは、先端
部から後端部に亘って内部中空状に形成され、外部に臨
む後端部に前記中空部２９と外部とを連通するドレン孔
３０が半径方向に貫通形成されていると共に、ドレン孔
３０と第２弁体１８ｃとの間に該第２弁体１８Ｃと円環
部８の間に有する環状排出路３１を介して中空部２９と
第２連通路２８とを連通ずる半径方向孔３２が半径方向
に沿って形成されている。また、この切替用スプール弁
１８は、第１弁体１８ｂの外周縁が弁孔６と貫通孔７と
の段差部４ｃに突き当たった位置で最大右方向の移動が
規制され、斯かる位置で、第１弁体１８ｂが第１連通路
２７と開口端２９ａを遮断すると共に、第１連通路２７
と筒状通路２６とを連通ずる。同時に、第２弁体１８ｃ
が第２通路２８と筒状通路２９との連通を遮断すると同
時に第２連通路２８と排出路３１とを連通ずるようにな
っている。また、軸部１８Ｈの後端部側外周に形成され
た段差部位１８ｄが円環部８の内端縁に突き当たった位
置で最大左方向の移動が規制され、斯かる位置で第１弁
体１８ｂが第１連通路２７と筒状通路２９との連通を遮
断すると共に、第１連通路２７と中空部２９の先端側の
大径開口端２９ａを連通ずる。同時に、第２弁体１８Ｃ
が第２連通路２８と排出路３１との連通を遮断すると共
に、第２連通路２８と筒状通路２９を連通するようにな
っている。更に、この切替用スプール弁１８は、排出路
３１内に弾装されたリターンスプリング３３により図中
右方向に付勢されている。

前記油圧制御手段１９は、オイルメインギヤラリ２２か
ら分岐して下流端が貫通孔７内に臨む信号油圧通路３４
と、前記貫通孔７内に軸方向へ摺動自在に設けられて、
前記信号油圧通路３４内の信号油圧に応じてスプール弁
１８を適宜押圧スル押圧部３５と、前記信号油圧通路３
４の上流側に介装されて信号油圧通路３４内の油圧を制
御する電磁弁２０とから構成されている。

前記信号油圧通路３４は、前記共通の油圧回路と略平行
に形成され、シリンダヘッド３の上端部内に穿設され、
かつカムシャフト２の半径方向及び中心軸方向に穿設さ
れてオイルポンプ２１と貫通孔７を連通している。

前記押圧部３５は、第３図にも示すように有底円筒状つ
まり略カップ状を呈し、周壁３５ａの軸方向の長さが貫
通孔７の長さと路間−に設定されていると共に、周壁３
５ａの開口端部に、前記切替用スプール弁１８の左方向
の移動に伴い第１連通路２７と前記開口端２９ａを連通
ずる矩形状の切欠路３５ｂ・・・が周方向の４ケ所に形
成されている。また、押圧部３５の底壁３５ｃの外面が
、前記信号油圧通路３４から導入される油圧の受圧面と
なっている。

前記電磁弁２０は、円筒状のバルブボディ３６と、該バ
ルブボディ３６の内部一端側に収納された一般的な構成
の電磁コイル３７．コア３８．軸方向に移動する駆動ロ
ッド３９等と、該駆動口、ラド３９の先端に連結されて
、バルブボディ３６先端側の弁孔４０内を摺動自在に移
動するスプール弁４１とを備えている。また、前記バル
ブボディ３６の先端側周壁には、信号油圧通路３４の途
中端部を連通ずる第１．第２通孔４２．４３が互いに軸
方向へオフセットした位置に穿設されている。

前記弁孔４０は、一端側に潤滑油を排出するドレン孔４
４が開口形成されている。前記スプール弁４１は、弁孔
４０先端側にスプリングリテーナ４５を介して設けられ
た環状規制部４６に突き当たって最大左方向の移動が規
制され、この時点で第１通孔４２と第２通孔４３とを弁
通路４７を介して連通ずるようになっている一方、最大
右方向の移動位置で第１通孔４２と第２通孔４３との連
通を遮断すると共に、第２通孔４３とドレン孔４４とを
連通ずるようになっている。また、スプリングリテーナ
４５とスプール弁４１との間に弾持された圧縮スプリン
グ４８により図中右方向位置に付勢されている。

更に、前記電磁弁２０は、図外のクランク角センサやエ
アーフローメータ等の各センサからの出力信号に基づい
て機関の運転状態を検出するコンピュータユニット４９
からの制御信号によって０Ｎ−ＯＦ　Ｆ制御されている
。

したがって、この実施例によれば、例えば機関低負荷時
には、コンピュータユニット４９により電磁弁２０がＯ
ＦＦ　（非通電）状態になり、スプール弁４１が第１図
に示すように圧縮スプリング４８のばね力で最大右方向
に位置する。したがって、オイルメインギヤラリ２２か
ら信号油圧通路３４に流入した信号油圧は、スプール弁
４１によって下流方向への流入が遮断される一方、信号
油圧通路３４下流内の潤滑油が第２通孔４３を通ってド
レン孔４４から排出されて押圧部３５には信号油圧が作
用しない。このため、切替用スプール弁１８は、リター
ンスプリング３３のばね力で図示の位置つまり段差部４
Ｃに突き当たった最大右方向に位置している。

依って、オイルポンプ２１からオイルメインギヤラリ２
２．油通路２３．縦方向通路２４．環状溝２５を通って
筒状通路２６内に流入した潤滑油は、第１連通路２７を
介して第１圧力室１５内に流入する。一方、第２圧力室
１６内の潤滑油は、第２連通路２８から排出路３１．半
径方向孔３２゜中空部２９を通ってドレン孔３０から外
部に排出され、該第２圧力室１６が低圧となる。したが
って、筒状歯車９は、圧縮スプリング１７のばね力と第
１圧力室１５内の高油圧との合成力で最大左方向に位置
した状態となる。このため、カムシャフト２は、スプロ
ケットｌに対して一方向に相対回動じて吸気バルブの閉
時期を遅らせる。この結果、吸気慣性により充填効率が
向上する。

また、機関が高負荷域に移行した場合は、電磁弁２０が
ＯＮ（通電）状態となりスプール弁４１が第２図に示す
ように圧縮スプリング４８のばね力に抗して左方向に移
動し、第２通孔４３とドレン孔４４との連通を遮断する
と同時に第１．第２通孔４２．４３を連通させる。した
かって、オイルメインギヤラリ２２から信号油圧通路３
４に流入した信号油圧は、各通路４２，４７．４３を通
って貫通孔７内に流入し、ここで押圧部３５の底壁３５
ｃ受圧面３５ｄを押圧して、切替用スプール弁１８をリ
ターンスプリング３３のばね力に抗して最大左方向位置
に移動させる。

このため、同時に前記共通回路から筒状通路２６内に流
入した潤滑油は、開成された第２連通路２８から第２圧
力室１６内に流入する一方、第１圧力室１５内の潤滑油
は、第１連通路２７から押圧部３５の切欠路３５ｂ・・
・及び開口端２９ａを通って中空部２９内に流入し、ド
レン孔３０から外部に排出され、第１圧力室１５が低圧
となる。したがって、筒状歯車９は、第２図に示すよう
に第２圧力室１６内の高油圧によって圧縮スプリング１
７のばね力に抗して図示の如く最大右方向に移動する。

このため、カムシャフト２は、スプロケット１に対して
他方向に相対回動して吸気バルブの開時期を堅める。こ
の結果、吸気充填効率の向上が図られ、良好な燃焼状態
による出力の向上か図れる。

また、前記切替用スプール弁１８を、信号油圧を利用し
て切替え作動させるようにしたため、該信号油圧制御用
の電磁弁２０をカムシャフト２の延長方向ではなく、信
号油圧通路３４か形成されたシリンダヘッド３あるいは
シリンダブロック（図示せず）等の任意個所に設けるこ
とができる。

また、切替用スプール弁１８の切替え作動時には、第１
圧力室１５あるいは第２圧力室１６に潤滑油を供給する
と同時に、他方の圧力室１５．１６の潤滑油を強制的に
排出するようにしたため、筒状歯車９の切替え移動が速
やかに行なわれ、機関運転状態の変化に応じたバルブタ
イミング制御の切替え応答性が向上する。

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、とりわ
け各油圧回路の切替手段を、従来のように電磁アクチュ
エータではなく油圧制御手段の制御弁で制御された信号
油圧を介して切替え作動させるようにしたため、前記油
圧制御手段の制御弁をカムシャフトの延長方向以外の任
意の個所に設けることか可能となる。このため、カムシ
ャフトの軸方面の長さが可及的に短尺化され、機関の小
型化が図れる。この結果、該機関のエンジンルーム内へ
のレイアウトの自由度が向上すると共に、車体形状や大
きさの自由度も向上する。

【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一実
施例を示す縦断面図、第２図は本実施例の作用を示す縦
断面図、第３図は本実施例に供される抑圧部を示す斜視
図である。 ■・・・スプロケット（回転体）、２・・・カムシャフ
ト、９・・・筒状歯車、１８・・・切替用スプール弁（
切替手段）、１９・・・油圧制御手段、２０・・・電磁
弁（制御弁）、２３・・・油通路、２４・−・縦方同孔
、２５・−・環状溝、２６・・・筒状通路、２７・・・
第２連通路（第１油圧回路）、２８・・・第２連通路（
第２油圧回路）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）機関により駆動される回転体とカムシャフトとの
間に筒状歯車を噛合させると共に、該筒状歯車を、二経
路の油圧回路を切替手段により選択的に切り替えて前記
カムシャフトの軸方向に移動させることにより、前記回
転体とカムシャフトとの相対回動を得て吸気・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、前記各油圧回路の切替手段を、油圧制御手段の制
御弁で制御された信号油圧を介して切替え作動させたこ
とを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。