JPH0491308A - エンジンの動弁装置 - 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、吸・排気弁を開閉させるカムシャフトと、ク
ランクシャフトに連動されているカムプーリどの位相を
可変する可変バルブタイミング機構が備えられているエ
ンジンの動弁装置に関する。

（従来の技術） 自動車等のエンジンでは、クランクシャフトの回転力を
カムプーリに伝達して、該カムプーリが取り付けられて
いるカムシャフトを回転させて、該カムシャフトによっ
て吸・排気弁の開閉を行うことがなされるが、その場合
、上記のカムプーリとカムシャフトとの間に、これらカ
ムプーリとカムシャフトとの位相を変化させる可変バル
ブタイミンク機構が備えられることがある。

たとえば、特開昭６２’−１９１６３６号公報には、エ
ンジンの回転数と負荷とを検出し、所定の高回転数域以
下で、かつ所定の高負荷域において、吸・排気弁のバル
ブオーバーラツプを大きくするように上記の可変バルブ
タイミング機構を作動させる技術が開示されている。

これによれば、エンジン回転数に応じて吸・排気弁の開
閉タイミングを変化させることにより、たとえば低速域
と高速域とのそれぞれにおいて加速性能を向上させるこ
とができる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の可変バルブタイミング機構は、油圧駆
動によるものの場合、カムシャフトにカムプーリを外嵌
させた部分において、これらカムシャフトとカムツブ−
りとの間にリングピストンを介在させ、このリングピス
トンの内外周面に形成されているヘリカルギヤをカムシ
ャフトならびにカムプーリに形成されているヘリカルギ
ヤに噛み合わせると共に、該リングピストンをバネ力で
一方向に押圧させている状態から、リングピストンにバ
ネ力に抗する油圧を働かせることにより該リングピスト
ンをカムシャフトとカムツブ−りとの間で螺旋運動させ
、これによってカムシャフトとカムプーリとを相対的に
回転させて位相を変化させるように構成される。

したがって油圧を働かせていないときには、リングピス
トンとカムシャフト、およびリングピストンとカムプー
リとの互いに噛み合っているヘリカルギヤでは、相互の
歯面がバネ力で密着しており、その部分では大きな静摩
擦力が生じているから、上記油圧によってリングピスト
ンを上記の静摩擦力に打ち勝って螺旋運動させることは
非常に困難となる。しかしカムシャフトにおいては吸・
排気弁を開閉させることによるトルク変動が生じており
、該変動に伴う振動とギヤのバックラッシュを利用して
上記歯面の密接が解かれる時期があるので、この時期に
油圧によってリングピストンが動かされ、該移動によっ
て上記の静摩擦力が動摩擦力に変換される。このためリ
ンクビス１〜ンの螺旋運動が可能となり、かつバルブタ
イミング機構が作動する。

この結果、可変バルブタイミング機構の作動時の応答性
はリングピストンに働く油圧の大きさとカムシャフトの
単位時間あたりのトルク変動回数とによって決まる。す
なわち上記機構に供給される油圧はエンジン回転数の増
加と共に上昇し、またカムシャフトのトルク変動の回数
もエンジン回転数の増加と共に増大する（トルク変動の
間隔が短くなる）。したがってエンジンの高回転域では
作動応答性がよくなるが、逆に低回転域では応答性が低
下する不具合が発生することになる。

そのため本発明は、エンジンの低回転域においても可変
バルブタイミング機構の応答性を高めることができる動
弁装置の提供を課題とする。

（課題を解決するための手段） すなわち、本発明の請求項１に記載に発明（以下、第１
発明という）は、カムシャフトと該カムシャフトに外嵌
されたカムプーリとの間に配設されて、内外周面に形成
されたヘリカルギヤが上記一 カムシャフトおよびカムツブ−りにそれぞれ噛み合わさ
れたリングピストンを有する可変バルブタイミング機構
と、上記リングピストンに油圧を作用させることにより
カムシャフトとカムプーリとの位相が変化するように該
ピストンを螺旋運動させる油圧制御手段とが備えられた
エンジンの動弁装置において、上記油圧制御手段から可
変バルブタイミング機構に至る油圧供給経路に、該経路
中の作動油を振動させる加振器が設けられていることを
特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の発明（以下、第２発明
という）は、上記のエンジンの動弁装置において、油圧
制御手段から可変バルブタイミング機構に至る油圧供給
経路に、該機構への油圧供給に先立って駆動されると共
に、経路中の作動油を振動さぜる加振器が設けられてい
ることを特徴とする。

さらに、本発明の請求項３に記載の発明（以下、第３発
明という）は、上記のエンジンの動弁装置において、油
圧制御手段が可変バルブタイミング機構の近傍位置に配
設されると共に、該油圧制御手段から可変バルブタイミ
ング機構に至る油圧供給経路に、該経路中の作動油を振
動させる加振器が設けられていることを特徴とする。

（作　　　用） 上記の第１発明によれば、可変バルブタイミング機構の
作動時、油圧制御手段から該機構に供給される作動油が
加振器によって振動されるので、リングピストンに働く
油圧が激しく変動することになって、この油圧の変動と
、該変動に基づく振動が、エンジン高回転域における高
い油圧と短いトルク変動間隔と同様な作用をリングピス
トンに加え、リングピストンとカムシャフトおよびカム
プーリとのヘリカルギヤによる噛合部の静摩擦力に打ち
勝ってリングピストンが速やかに摺動される。したがっ
てエンジン低回転域において可変バルブタイミング機構
を作動させる際に加振器を駆動させれば、該低回転域に
おいても高回転域と同様な迅速な作動応答性が得られる
。

また、第２発明によれば、上記加振器が可変バルブタイ
ミング機構の作動に先立って駆動されるから、該機構の
作動と共に、油圧変動を伴った作動油をリングピストン
に働かせることができて、−層作動応答性が改善される
。

さらに、第３発明によれば、油圧制御手段が可変バルブ
タイミング機構の近傍に配設されることによって、加振
器が該機構に接近して位置するから、該加振器によって
加えられた振動が減衰しないままリングピストンに印加
されることになって、速い作動応答性が確実に期待でき
ることになる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明にがかる動弁装置を適用した直列４気筒
エンジンｌを示し、気筒毎に２つの吸気弁２．２（第２
図に示す）と２つの排気弁（図示せず）とが備えられる
と共に、これらの吸・排気弁を開閉させるための一対の
カムシャフト３（実施例図面では吸気側のカムシャフト
のみ図示している）がシリンダヘッド４の上にカムキャ
リア５によって平行に取り付けられる。

その場合、カムシャフト３（吸気側ならびに排気側のカ
ムシャフトを意味している）は第２図に示すように、カ
ムキャリア５に形成された軸受は部６によって回転自由
に支持され、該カムキャリアらをシリンダヘッド４に固
定した状態でカム部７．７が動弁機構におけるタペット
８．８の頂面に接触される。すなわち動弁機構ではシリ
ンダヘッド４に、吸気弁２に対応するタペットホール９
．９が設けられ、該タペットホール９，９にパケット型
タペット８，８が挿嵌されると共に、吸気弁２のバルブ
ステム１０，１０がタペット８゜８に連結され、かつシ
リンダヘッド４とタペツ１へ８．８との間にスプリング
１１．１１が介装されて、タペッ１〜８，８に上方への
押」二げ付勢力が加えられている。これによってタペッ
ト８．８がタペットホール９，９からシリンダヘッド４
の上面に突出し、かつ上記スプリング１１．１１の力に
よってカムシャツ１−３のカム部７．７に圧接されてい
る。また吸気弁２，２は各気筒の燃焼室１２に連通ずる
吸気ボートに位置され、上記スプリング１１．１１の力
によって該吸気ボーＩ・を閉弁している。

このなめカムシャフト３が回転するならば、カム部７，
７によってタペット８，８ならびに吸気弁２が上下に摺
動して燃焼室１２に対する吸気作用が行われる。これは
図示しない排気弁側においても同様である。そしてカム
シャツ１−３の回転による吸・排気弁の開閉により該カ
ムシャフトに１ヘルク変動が生起される。また、このト
ルク変動はエンジン１の回転数が低いときは変動間隔が
長くなり、回転数が増大するに伴って変動間隔が短くな
る。

吸気側カムシャフト３ならびに図示しない排気側カムシ
ャフトはこれらの一端がシリンダヘッド４から外方に突
出され、これらの突出端に可変バルブタイミング機＃１
１３，１３を介してカムプーリ１４．１４が取り付けら
れる。

上記バルブタイミング機構１３は第２図に示すように、
カムシャフト３の端部にボルト１５て連結された中心ブ
ロック１６と、該中心ブロック１６に外嵌されたリンク
ビス１〜ン］７と、中心ブロック１６およびリングビス
１ヘン１７を覆うカバ一体１８とを有して構成され、カ
バ一体１８の外面全周に形成されたフランジ１つに前述
のカムプーリ１４がボルト・ナツトによる締結具２゜２
０を用いて固定されている。

さらに、上記の可変バルブタイミング機構１３において
は、中心ブロック１６とリンクビスＩ・ン１７とがこれ
らの対接面に形成されているヘリカルギヤ２１．２２を
噛み合わせて係合されると共に、リングピストン１７と
カバ一体１８とがこれらの対接面に形成されているヘリ
カルギヤ２３２４を噛み合わせて係合される。一方、カ
ムシャツ１へ３に中心フロック１６を連結するポル）へ
１５の中心に連通路２５が開設されている。該連通路２
５は後述するソレノイドバルブ２６がらホルト１５が螺
着されているカムシャフト中心通路２７に供給された作
動油をバルブタイミング機構１３の内部に導くためのも
のて、機構内部に、この導かれた作動油をリングピスト
ン１７の一方の端面に案内して該ピストン１７に油圧を
印加させる導通路２８が形成されると共に、該油圧に抗
する方向にリングピストン１７にバネ圧を作用させるリ
ターンスプリング２つが上記導通路２８とは反対位置に
装備されている。

上記の可変バルブタイミング機構１３に対する作動油の
供給はメインギヤラリから持ち上げた作動油を前述のソ
レノイドバルブ２６を通し行われると共に、該バルブ２
６からカムシャフト中心通路２７に降ろされる作動油に
対し加振器３０によって振動が加えられるようになされ
ている。

すなわち、作動油は第１図に示す供給パイプ３１により
上記メインギヤラリからカムキャリア５の上方に持ち上
けられ、該カムキャリア５の上面に装着されたソレノイ
ドバルブ２６に送り込まれる。ソレノイドバルブ２６は
カムキャリア５に形成されたボス部３２に内嵌して取り
付けられており、筒状の弁室３３に２つのランド３４ａ
、３４ｂを備えた弁体３５がスライド可能に挿嵌される
と共に、弁体３５の一端がソレノイド３６内に突入され
、該ソレノイド３６のＯＮ　ＯＦＦによって弁体３５か
押し引きされるように構成されている。つまりソレノイ
ド３６のＯＦＦ状態では第４図に示すようにコイルスプ
リング３７の力で図面右方に押され、ＯＮ状態ては第５
図に示すように図面左方に引かれる。

また、ソレノイドバルブ２６には、弁室３３に連通して
作動油の供給ボート部３８と排出ボート部３９が形成さ
れると共に、弁室３３からカムシャフト中空通路２７に
むけて作動油を送り出ず送出ボート部４０が設けられ、
この送出ボート部４０かカムキャリア５に貫設した連通
路４１に連通されると共に、弁室３３の両端をむすぶバ
イパス路４２か゛形成されている。なお、上記の連通路
４１は送出ボート部４０と前述のカムシャツｔ・中心通
路２７とをむずぶものである。

そして、ソレノイド３６のＯＦＦ時ではラント３４ａに
よって供給ボー）〜部３８と送出ボート部］４ ４０とが遮断されると共に、供給ボー１〜部３８と排出
ボート部３９がランド３４ｂにより遮断され、送出ボー
ト部４０が弁室３３→バイパス路４２→弁室３３を経て
排出ボート部３９に連通され、これが閉弁状態とされる
。またソレノイド３６のＯＮ時には供給ボート部３８が
送出ボー１一部４０に連通され、送出ボート部４ｏと排
出ボート部３９との連通が遮断され、これ、が開弁状態
とされる。

上記のソレノイドバルブ２６に対しては、その供給ボー
ト部３８に前述の供給パイプ３１が連結され、排出ボー
ト部３９には排出パイプ４３が連結されて、排出作動油
がカムキャリア５とシリンダヘッド４との間に導かれる
ように構成されている。

既述のようにソレノイドバルブ２６の送出ボート部４０
から連通路４１を通してカムシャフト中心通路２７に作
動油が供給されるように構成されているが、カムキャリ
ア５の上面に加振器３ｏが固定され、この加振器３０が
分岐通路４４を介して上記の連通路４１に連通され、該
加振器３０を駆動することによって連通路４１内を流れ
る作動油に高周波による振動が加えられ、したがって作
動油の油圧が変動するようになされている。

なお、第３図に示すようにカムシャフト３の軸受は部分
に該シャフトを囲む環状溝４５が形成され、該環状溝４
５に上記の連通路４１が連通されると共に、カムシャツ
ｌ−３に中空通路２７と環状溝４５とをつなぐ孔４６．
４６が貫設されている。

次に、動作を説明すると、メインギヤラリから持ち上げ
られた作動油が供給パイプ３１からソレノイドバルブ２
６の供給ボート部３８に供給される。そして該バルブ２
６が第４図の閉弁状態にあるときは供給ボート部３８と
送出ボート部４０との連通が断たれているため、カムシ
ャフト３側への作動油の送り出しがなく、可変バルブタ
イミング機構１３の作動もない。

これに対してソレノイドバルブ２６がＯＮされたならば
、供給ボート部３８から弁室３３に送り込まれる作動油
が送出ボート部４０から連通路４１→環状溝４５→孔４
６を経てカムシャフト中心通路２７に送り込まれ、これ
がボルト１５の連通路２５から可変バルブタイミング機
構１３内に流入し、かつ導通路２８に流入することによ
ってリングピストン１７の端面に油圧が働く。そして該
油圧によってリングピストン１７がリターンスプリング
２９に抗して螺旋運動し、このなめカムシャフト３とカ
ムプーリ１４どの位相が変化され、吸気弁２ならびに排
気弁の開閉タイミングが調整される。

また、上記のように可変バルブタイミング機構１３を作
動させている状態からソレノイドバルブ２６を閉弁させ
れば、該機［１３への作動油の供給がなくなると共に、
該機構１３内の作動油がソレノイドバルブ２６側と流れ
て送出ボート部４０から弁室３３に流入し、かつバイパ
ス路４２から弁室３３および排出ボート部３９へと流動
し、バルブ２６から排出される。したかつて可変バルブ
タイミング機構１３においては、その作動が停止され、
リングピストン１７が元の位置へ復帰し、吸気弁２等の
開閉タイミングも元に戻される。

ところで、可変バルブタイミング機構１３の作動は冒頭
で述べたように、リングピストン１７に働く油圧の高さ
とカムシャフト３の吸気弁等の開閉に伴うトルク変動を
利用するので、油圧が高く、かつ単位時間あたりのトル
ク変動回数が多いエンジン高回転域ではソレノイド３６
のＯＮ操作によりリングピストン１７がヘリカルギヤ２
１と２２．２３と２４との噛合部における静摩擦力に打
ち勝って速やかに運動するから、上記機１ｆｔ４１３の
作動応答性はよい。しかし低回転域においては上記油圧
が低く、かつトルク変動回数が少ないので、どうしても
作動応答性が悪くなる。

そこで、特にエンジン１が低回転域にあるときに可変バ
ルブタイミング１％［１３を作動させる際、前述の加振
器３０を駆動させた状態で、ソレノイド３６をＯＮさせ
、かつソレノイドバルブ２６を開弁させれば、該バルブ
２６から連通路４］に送り出されて可変バルブタイミン
グ機構１３に＝１７ 供給される作動油に振動が加えられることに７なる。し
たがってリングピストン１７に働く油圧が激しく変動す
ることになって、この油圧の変動と、該変動に基づく振
動が、エンジン高回転域における油圧とトルク変動と同
様な作用をリングピストン１７に加え、ヘリカルギヤ２
１と２２．２３と２４との各噛合部における静摩擦力に
打ち勝ってリングピストン１７が速やかに螺旋運動する
。

この結果、上記の加振器３０を備えたエンジン１では、
高回転域と低回転域とのいずれにおいても可変バルブタ
イミング機構１３の作動応答性が速くなる。

また、上記の加振器３０の駆動は可変バルブタイミング
機構１３の作動（ソレノイドバルブ２６のＯＮ動作）に
先立って行えば、該作動と同時に機ｆｆ８１３に油圧の
変動がある作動油が供給できて一層作動応答性が改善さ
れるので、低回転域で作動させる場合に特に有用である
。

さらに、前記ソレノイドバルブ２６は可変バルブタイミ
ング機構１３の近傍上方に配設されていると共に、上記
加振器３０がバルブ２６と機ｆ１１１３との間で、連通
路４１に連通して設りられており、バルブタイミング機
構１３に極めて近い箇所で作動油に振動が加えられるか
ら、該作動油がリングピストン１７に働くまでの振動の
減衰が少なく、したがって加振器３０の働きが有効なも
のになって、確実な作動応答性が得られる。

（発明の効果） 以上の記載から明らかなように、本発明の第１発明によ
れば、可変バルブタイミング機構の作動時、油圧制御手
段から該機構に供給される作動油を加振器によって振動
させるので、リングピストンに働く油圧が激しく変動し
、この油圧の変動と、該変動に基つく振動が、エンジン
高回転域における油圧とトルク変動と同様な作用をリン
グピストンに加えるから、リングピストンとカムシャツ
１〜およびにカムツブ−りとのヘリカルギヤによる噛合
部の静摩擦力に打ち勝ってリングピストンが速やかに螺
旋運動する。したがってエンジン低回転域において可変
バルブタイミング機構を作動させる際に加振器を駆動さ
せれば、該低回転域においても高回転域と同様な作動応
答性か得られる。

また、第２発明によれは、上記加振器が可変バルブタイ
ミング機構の作動に先立って駆動されるから、該機構の
作動と共に、油圧変動を伴った作動油をリングピストン
に働かせることができて、−層作動応答性が改善される
。

さらに、第３発明によれは、油圧制御手段が可変バルブ
タイミング機構の近傍に配設され、かつ加振器が該機構
に極めて接近配置されるから、該加振器によって加えら
れた振動が減衰しないままリングピストンに印加される
ことになって、速い作動応答性が確実に期待できること
になる。

これらの結果、本発明では、エンジンの低回転域と高回
転域とにわたる広い範囲で可変バルブタイミング機構の
作動応答性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にかかるエンジンの動弁装置の実施例を示
すもので、第１図は本発明を適用した直列４気筒エンジ
ンの一部破断平面図、第２図は第１図の■−■線矢視切
断拡大図、第３図は第２図のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視切断
図、第４図は閉弁時のソレノイドバルブの断面図、第５
図は開弁時のソレノイドバルブの断面図である。 １・・・エンジン、３・・・カムシャツ１〜．１３・・
・可変バルブタイミング機構、１４・・・カムプーリ、
１７・・・リングピストン、２１，２２，２３．２４・
・・ヘリカルギヤ、２６・・・油圧制御手段（ソレノイ
ドバルブ）、３０・・・加振器、油圧供給経路（連通路
）。 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）カムシャフトと該カムシャフトに外嵌されたカム
   プーリとの間に配設されて、内外周面に形成されたヘリ
   カルギヤが上記カムシャフトおよびカムプーリにそれぞ
   れ噛み合わされたリングピストンを有する可変バルブタ
   イミング機構と、上記リングピストンに油圧を作用させ
   ることによりカムシャフトとカムプーリとの位相が変化
   するように該ピストンを螺旋運動させる油圧制御手段と
   が備えられたエンジンの動弁装置であって、上記油圧制
   御手段から可変バルブタイミング機構に至る油圧供給経
   路に、該経路中の作動油を振動さぜる加振器が設けられ
   ていることを特徴とするエンジンの動弁装置
2. （２）カムシャフトと該カムシャフトに外嵌されたカム
   プーリとの間に配設されて、内外周面に形成されたヘリ
   カルギヤが上記カムシャフトおよびカムプーリにそれぞ
   れ噛み合わされたリングピストンを有する可変バルブタ
   イミング機構と、上記リングピストンに油圧を作用させ
   ることによりカムシャフトとカムプーリとの位相が変化
   するように該ピストンを螺旋運動させる油圧制御手段と
   が備えられたエンジンの動弁装置であって、上記油圧制
   御手段から可変バルブタイミング機構に至る油圧供給経
   路に、該機構への油圧供給に先立って駆動されると共に
   、経路中の作動油を振動させる加振器が設けられている
   ことを特徴とするエンジンの動弁装置。
3. （３）カムシャフトと該カムシャフトに外嵌されたカム
   プーリとの間に配設されて、内外周面に形成されたヘリ
   カルギヤが上記カムシャフトおよびカムプーリにそれぞ
   れ噛み合わされたリングピストンを有する可変バルブタ
   イミング機構と、上記リングピストンに油圧を作用させ
   ることによりカムシャフトとカムプーリとの位相が変化
   するように該ピストンを螺旋運動させる油圧制御手段と
   が備えられたエンジンの動弁装置であって、上記油圧制
   御手段が可変バルブタイミング機構の近傍位置に配設さ
   れると共に、該油圧制御手段から可変バルブタイミング
   機構に至る油圧供給経路に、該経路中の作動油を振動さ
   せる加振器が設けられていることを特徴とするエンジン
   の動弁装置。