JPH0521102U - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、筒状歯車の移動応答性を向上させると共に、部品点
数の削減と製造コストの低廉化を図る。 【構成】 スプロケット２１とカムシャフト２２との相
対回動を変換する筒状歯車２８と、該筒状歯車２８を可
動部材３４を介して油圧回路３５から第１，第２受圧室
３３ａ，３３ｂに給排される油圧により段階的に移動さ
せる駆動機構と、前記油圧回路３５の流路を切り換える
切換手段５３とを備えた装置であって、前記切換手段５
３は、筒状歯車２８の中間移動位置から一方向への最大
移動時に、ドレン通路４３，４４を閉止すると共に、主
通路４０と両分岐通路４１，４２を連通させる切換弁５
４と、該切換弁５４を機関運転状態に応じて作動させる
電磁アクチュエータ５５とを備えている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の吸気・排気バルブの開閉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。

【０００２】

【従来の技術】

従来のバルブタイミング制御装置としては、種々提供されており、その一例と しては米国特許第４，５３５，７３１号公報に開示されたものや、該公報記載の 発明を改良したものとして、本出願人が先に出願した実願平２−１９５３７号に 記載されたものがある。

【０００３】 この本出願人が出願したバルブタイミング制御装置は、図７に示すように、機 関のクランク軸から駆動力が伝達される円筒状の従動スプロケット１と、該スプ ロケット１の回転力によって例えば吸気バルブを開閉作動させる駆動カムを一体 に有するカムシャフト２と、該従動スプロケット１とカムシャフト２との間に噛 合して、左右軸方向の移動に伴い該両者１，２の相対回動位相を変換する筒状歯 車３と、該筒状歯車３を左右軸方向に移動させる駆動機構４とを備えている。

【０００４】 この駆動機構４は、筒状歯車３の前端部側に有する２つの受圧室５ａ，５ａに 相対的に油圧を導入する油圧回路６と、筒状歯車３の後端部に弾装された圧縮ス プリング７とを備えており、油圧回路６の上流側には、三方型の電磁弁８が設け られていると共に、下流側のカムシャフト２前端部にはスプール弁９ａと電磁ア クチュエータ９ｂとからなる油圧切替機構９が設けられている。

【０００５】 そして、機関低負荷時には、コントローラ１０から電磁弁８，電磁アクチュエ ータ９ｂに夫々ＯＦＦ信号（非通電）が出力されて、油供給通路６ａを閉成する 。したがって、オイルポンプ１１から圧送された圧油は、ドレン通路８ａから排 出されて第１受圧室５ａに供給されず、筒状歯車３は圧縮スプリング７のばね力 で左方向へ最大に移動し、従動スプロケット１とカムシャフト２との相対回動位 相を一方側に変換する。

【０００６】 一方、低負荷域から中負荷域に移行すると、電磁弁８にＯＮ信号（通電）が出 力されて、オイルポンプ１１からの圧油が第１受圧室５ａに導入される。依って 、可動部材１２がストッパ部１３に突き当たるまで図中右方向に移動し、筒状歯 車３を所定量だけ右方向に移動させるため、従動スプロケット１とカムシャフト ２とは、他方側へ所定量だけ相対回動する。

【０００７】 さらに、高負荷域に移行した場合は、電磁アクチュエータ９ｂにもＯＮ信号が 出力されて、駆動ロッド９ｃがスプール弁９ａをコイルスプリング９ｄのばね圧 に抗して押圧して該スプール弁９ａにより連通路６ｂと第２油路部６ｄとを連通 させる一方、ドレン孔６ｅと外部を連通させる。このため、第１受圧室５ａ内の 油圧が外部に排出されると共に、第２受圧室５ｂ内に圧油が導入されて、可動部 材１２を左方向へ最大に移動させると同時に、筒状歯車３をさらに右方向へ移動 させる。これによって、従動スプロケット１とカムシャフト２が、他方側へ最大 に相対回動する。

【０００８】 したがって、従動スプロケット１とカムシャフト２とを、単に正逆２段階の相 対回動変換ではなく、任意の中間相対回動位相にも安定的に保持することができ る。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

然し乍ら、前記先願に係る考案にあっては、前述のように筒状歯車３の中間移 動位置から高負荷域に移行して第２受圧室５ｂ内の圧油により該筒状歯車３がさ らに最大右方向へ移動しようとする際に、該同じ圧油によって可動部材も同時に 左方向に移動させなければならない。このため、筒状歯車３に対する油圧による 押圧力が低下して、斯かる中間移動位置から右方向への移動応答性が低下し、ス プロケット１とカムシャフト２との相対回動位相変換の遅れが発生する。

【００１０】 しかも、油圧回路６の上流側と下流側に電磁弁８と、スプール弁９ａ及び電磁 アクチュエータ９ｂとからなる油圧切替機構９とを夫々設けなければならないた め、部品点数が増加すると共に、製造コストの高騰が余儀なくされている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記先願に係る考案の問題点に鑑みて案出されたもので、機関によ り駆動される回転体とカムシャフトとの間に介装されて、該両者の相対回動位相 を変換する位相変換手段と、該位相変換手段の端部側に有する圧力室内に軸方向 へ移動可能に収納されて、該圧力室を第１受圧室と第２受圧室とに隔成する可動 部材と、前記両受圧室に油圧を給排して可動部材の移動に伴い位相変換手段を作 動させる油圧回路と、前記可動部材の第２受圧室方向への移動を所定位置で規制 するストッパ部と、前記油圧回路の流路を切り換える切換手段とを備えたバルブ タイミング制御装置であって、前記油圧回路は上流端がオイルポンプと連通する 主通路と、該主通路と前記各受圧室とを連通する第１，第２分岐通路と、前記各 分岐通路と外部とを連通するドレン通路とを有する一方、切換手段は前記主通路 と各分岐通路及びドレン通路を切り換え前記位相変換手段の中間移動位置から一 方向への最大移動時に、前記主通路と両分岐通路を連通させる切換弁と、該切換 弁を機関運転状態に応じて切り換え作動させる電磁アクチュエータとを備えたこ とを特徴としている。

【００１２】

【作用】

例えば機関低負荷時には、切換手段の電磁アクチュエータにＯＦＦ信号（非通 電）が出力されて切換弁により主通路の下流側が閉止されると共に、各分岐通路 及びドレン通路が連通される。したがって、オイルポンプから主通路に圧送され た作動油の各受圧室への供給が停止される一方各受圧室内の作動油がドレン通路 から速やかに排出される。したがって、該各受圧室の内圧が低下して位相変換手 段が一方向に作動し、回転体とカムシャフトとを一方側の相対回動位置に保持す る。

【００１３】 運転状態が低負荷域から中負荷域に移行した場合は、切換弁が電磁アクチュエ ータを介して主通路と第１分岐通路とを連通させると共に、第２分岐通路とドレ ン通路を連通させる。このため、主通路内に圧送された作動油は、第１分岐通路 から第１受圧室内にのみ流入する。したがって、該第１受圧室の内圧の上昇に伴 い可動部材がストッパ部で規制されるまで一方軸方向に移動して、位相変換手段 を一方向の中間移動位置まで押圧する。このため、回転体とカムシャフトは、斯 かる位相変換手段の中間移動位置で決定される相対回動位相に変換される。

【００１４】 さらに、運転状態が高負荷域に移行すると、切換弁が主通路と第１分岐通路の 他に第２分岐通路をも連通させると共に、ドレン通路を閉止する。このため、主 通路内に流入した作動油は、両受圧室に同時に供給されて、可動部材の第１受圧 室方向への戻りが防止されて第２受圧室の内圧が速やかに上昇する。したがって 、位相変換手段がさらに一方向へ迅速に移動して最大移動位置に保持される。し たがって、回転体とカムシャフトは、２段目位置（中間相対回動位置）から他方 側への最大相対回動位置までの変換応答性が向上する。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳述する。尚、本実施例も吸気バルブ 側に適用したものを示している。

【００１６】 図１は本考案に係るバルブタイミング制御装置の一実施例を示し、２１は図外 のクランク軸からタイミングチェーンにより駆動力が伝達される回転体たる円筒 状の従動スプロケット、２２は一端部２２ａがシリンダヘッドのカム軸受２３に 回転自在に支持されて従動スプロケット２１から伝達された回転力により図外の 吸気バルブを開閉作動させるカムシャフトであって、このカムシャフト２２の一 端部２２ａには、従動スプロケット２１の内部軸方向に挿通されたスリーブ２４ が固定ボルト２５によって軸方向から固定されている。このスリーブ２４は、一 端部にカムシャフト一端部２２ａのフランジ部に固定ボルト２５により固着され たフランジ部２４ａを有していると共に、内部軸方向に円柱状の保持孔２４ｂが 貫通形成されている。また、外周面の略中央位置にアウタ歯２４ｃが形成されて いる。

【００１７】 前記従動スプロケット２１は、筒状本体２１ａの後端部外周に一体に設けられ た歯車２１ｂと、前記スリーブ２４の先端部にかしめ固定されて筒状本体２１ａ の前端開口をシール部材２６を介して液密的に閉塞する円板状のフロントカバー ２７とを備えている。また、前記筒状本体２１ａは、内周面略中央部にインナ歯 ２１ｃが形成されていると共に、後端部及び前端部が前記フランジ部２４ａ及び 一端部２２ａのフランジ部の各外周面並びにフロントカバー２７の外周筒部に回 転自在に支持されている。

【００１８】 また、スリーブ２４と筒状本体２１ａとの間には、後述する駆動機構を介して 軸方向に移動する位相変換手段たる筒状歯車２８が配置されている。この筒状歯 車２８は、長尺な歯車を軸直角方向に切断分割して形成された２個の歯車構成部 ２９，３０からなり、両歯車構成部２９，３０は、夫々縦断面略コ字形を呈し、 後側の歯車構成部３０内に装着されたスプリング３１と連結ピン３２とにより互 いに接近する方向へ弾性的に連結されている。また、各歯車構成部２９，３０の 内外周には、両方がはす歯の内歯と外歯が夫々形成されており、この両内外歯に 前記筒状本体２１ａのインナ歯２１ｃとスリーブ２４のアウタ歯２４ｃがスパイ ラル噛合している。また、この筒状歯車２８は、前側歯車構成部２９の前端縁が 後述する可動部材を介してフロントカバー２７の内面に突き当たった位置で最大 前方向の（図１の位置）への移動が規制され、一方、後側歯車構成部３０の後端 縁がフランジ部２４ａの内側面に突き当たった位置で最大後方向（図中右方向） への移動が規制されるようになっている。

【００１９】 前記駆動機構は、前側歯車構成部２９とフロントカバー２７との間に形成され た圧力室３３内に軸方向摺動自在に設けられた略円環状の可動部材３４と、該可 動部材３４により圧力室３３が前後に隔成されたフロントカバー２７側の第１受 圧室３３ａ及び前側歯車構成部２９側の第２受圧室３３ｂと、該両受圧室３３ａ ，３３ｂに油圧（作動油）を給排する油圧回路３５と、後側歯車構成部３０とフ ランジ部２４ａとの間に弾装されて筒状歯車２８を前方向に付勢する圧縮スプリ ング３６とから構成されている。

【００２０】 前記可動部材３４は、その最大左方向の移動位置がフロントカバー２７の内端 面で規制される一方、最大右方向の移動位置が筒状本体２１ａの内周面及びスリ ーブ２４の外周面に夫々対向して設けられた段差円環状のストッパ部３７ａ，３ ７ｂによって規制されるようになっている。このストッパ部３７ａ，３７ｂは、 形成位置が筒状歯車２８の最大左右軸方向移動位置の略中間位置に設定されてい る。

【００２１】 前記油圧回路３５はシリンダヘッドとカム軸受２３内及びカムシャフト２２の 半径方向に形成されて、上流部がオイルメインギャラリ３８を介してオイルポン プ３９と連通する主通路４０と、スリーブ２４の先端部側に半径方向に沿って形 成されて、各一端部が第１受圧室３３ａと第２受圧室３３ｂに夫々開口した第１ ，第２分岐通路４１，４２と、各受圧室３３ａ，３３ｂと外部とを適宜連通させ るドレン通路４３，４４とから主として構成されている。前記主通路４０と各分 岐通路４１，４２との間には、カムシャフト一端部２２ａの中心軸方向に形成さ れた軸方向通路４５と、フランジ部２４ａの外端面中央に形成された円板状通路 ４６と、該円板状通路４６からスリーブ２４の内部軸方向に沿って形成された環 状通路４７と、該環状通路４７の下流端側の保持孔２４ｂ内周面に形成された円 環通路４８と、後述する切換弁５３の内部軸方向に形成されて、屈曲状の一端部 が円環通路４８に開口した供給通路４９と、切換弁５３の半径方向に穿設されて 、前記供給通路４９と各分岐通路４１，４２を夫々適宜連通させる第１，第２連 通孔５０，５１とが設けられている。また、前記第１のドレン通路４３は、切換 弁５３の基端側外周に形成されて第１分岐通路４１と外部とを適宜連通し、第２ のドレン通路４４は、切換弁５４の内部軸方向に形成されて、排出孔５２を介し て第２分岐通路４２と外部とを適宜連通するようになっている。

【００２２】 また、油圧回路３５の途中には、流路を切り換える切換手段５３が設けられて いる。この切換手段５３は、保持孔２４ｂの一端側から内部に挿通された前記切 換弁５４と、チェーンカバー等に固定されて、前記切換弁５４を軸方向に移動さ せる電流アクチュエータ５５とから構成されている。

【００２３】 前記切換弁５４は、略円筒状を呈し、外周面５４ａ及び内部軸方向に前述の各 通路孔が形成されていると共に、該各通路孔以外の外周面５４ａで各第１，第２ 分岐通路４１，４２を適宜閉止するようになっている。また、該切換弁５４は、 先端部が保持孔２４ｂ内周面の嵌合溝に嵌合した環状ストッパ５６に突き当たっ てその最大右方向の移動位置が規制されるようになっており、該最大右方向の移 動位置で第１分岐通路４１と第１のドレン孔４３とを連通させると共に、第２分 岐通路４２と排出孔５２を介して第２ドレン孔４４とを連通させるように設定さ れている。また、最大左方向の移動位置で、図３に示すように各連通孔５０，５ １と各分岐通路４１，４２とを夫々連通させ、さらに略中間位置で図２に示すよ うに第１分岐通路４１と第１連通孔５０を、第２分岐通路４２と排出孔５２とを 夫々連通させるように設定されている。

【００２４】 前記電磁アクチュエータ５５は、供給電流量に応じて作動量を変化させる所謂 電流比例型のものが用いられ、ボディ５５ａ内部に電磁コイル５５ｂや可動コア ５５ｃが収納されていると共に、該可動コア５５ｃに前記切換弁５４の突出端部 がボルト５７により連結されおり、マイクロコンピュータを内蔵したコントロー ラ５８から電磁コイル５５ｂに供給される電流によって作動が制御されている。 このコントローラ５８は、図外のクランク角センサやエアーフローメータ等から の機関回転数信号や負荷信号等に基づいて現在の機関運転状態を検出し、この機 関運転状態に応じて電磁アクチュエータ５５にＯＦＦ（非通電）あるいは所定の 電流量を供給するようになっている。

【００２５】 尚、図中５９は円板状通路４６と保持孔２４ｂの連通を遮断する盲栓。６０も 保持孔２４ｂと各通路４４，４９との連通を遮断する盲栓である。

【００２６】 以下、本実施例の作用について説明する。まず、機関低負荷時には、コントロ ーラ５７から電磁アクチュエータ５５にＯＦＦ信号（非通電）が出力されると、 切換弁５４は図１及び図４に示すようにコイルスプリング５５ｄのばね力でスト ッパ５６に当たった最大右方向の移動位置に保持される。これによって、第１， 第２分岐通路４１，４２と第１のドレン通路４３及び排出孔５２が夫々連通する と共に、第１，第２連通孔５０，５１がスリーブ２４の保持孔２４ｂ内周面でか つ円環通路４８が切換弁５４の外周面５４ａで夫々閉止される。したがって、オ イルポンプ３９から圧送されて主通路４０に流入した作動油は、矢印で示すよう に第１，第２受圧室３３ａ，３３ｂに対する供給が停止され、各受圧室３３ａ， ３３ｂ内の作動油が外部へ速やかに排出されて内部圧力が低下する。これにより 、筒状歯車２８は、図１に示すように圧縮スプリング３６のばね力で左方向に移 動し、前側歯車構成部２９が可動部材３４を介してフロントカバー２７に突き当 たって、その最大左方向の移動位置に保持される。依って、従動スプロケット２ １とカムシャフト２２は、一方側へ最大に相対回動し、吸気バルブの閉時期を遅 くするように制御する。

【００２７】 一方、機関運転状態が低負荷域から例えば中負荷域に移行すると、図２及び図 ５に示すように、電磁アクチュエータ５５にコントローラ５８から所定量の電流 が供給されて、切換弁５４を略中間位置に保持する。これにより、第１連通孔５ ０と第１分岐通路４１が連通し、第２分岐通路４２と排出孔５２が連通状態を維 持する。したがって、主通路４０に流入した作動油は、軸方向通路４５，円板状 通路４６，環状通路４７，円環通路４８，供給通路４９，第１連通孔５０，第１ 分岐通路４１を通って第１受圧室３３ａに供給される。したがって、該第１受圧 室３３ａの内圧の速やかな上昇に伴って可動部材３４が圧縮スプリング３６のば ね力に抗してストッパ部３７ａ，３７ｂで規制されるまで右方向に移動して、筒 状歯車２８を図示の如く右方向の中間移動位置まで押圧する。依って、従動スプ ロケット２１とカムシャフト２２は、筒状歯車２８の該中間移動位置で決定され る相対回動位相に応じて吸気バルブの開閉時期を最適に制御することができる。

【００２８】 さらに、機関運転状態が高負荷域に移行した場合は、図３及び図６に示すよう に電磁アクチュエータ５５に最大の電流が供給されて、切換弁５４を最大左方向 の移動位置に保持する。これにより、第１連通孔５０と第１分岐通路４１の連通 状態が維持されると共に、第２連通孔５１と第２分岐通路４２も連通する。この ため、主通路４０に流入した作動油は、前記の経路を通って第１受圧室３３ａ内 に供給されると共に、第２受圧室３３ｂにも同時に供給される。依って、該第２ 受圧室３３ｂの内圧が速やかに上昇して今度は、該高油圧により筒状歯車２８は 圧縮スプリング３６のばね力に抗して後側歯車構成部３０がフランジ部２４ａに 突き当たるまでさらに右方向へ迅速に移動する。依って、従動スプロケット２１ とカムシャフト２２は、さらに他方側へ相対回動して吸気バルブの閉時期を早め るように制御する。

【００２９】 このように、本実施例では、中負荷域から高負荷域に移行する際に、主通路４ ０から各受圧室３３ａ，３３ｂに供給され、特に、可動部材３４が第１受圧室３ ３ａ方向つまり前方向へ戻ることなく、第１受圧室３３ａ内の油圧によって最大 右方向の移動位置に保持された状態で、第２受圧室３３ｂに作動油が集中的に供 給されるため、該第２受圧室３３ｂの内圧が速やかに上昇し、筒状歯車２８の右 方向への移動応答性が向上する。

【００３０】 尚、高負荷域から中負荷域に移行した場合は、図２及び図５に示すように切換 弁５４が中間位置に移動して、第２受圧室３３ｂへの作動油の供給を即座に停止 させると共に、該第２受圧室３３ｂ内の作動油を速やかに排出させるため、該第 ２受圧室３３ｂの内圧が速やかに低下して、筒状歯車２８の中間移動位置までの 移動応答性が向上する。

【００３１】 また、本実施例では、電磁アクチュエータ５５と切換弁５４とからなる１つの 切換手段５３を設けるだけであるから、部品点数の削減とコストの低廉化が図れ る。

【００３２】 更に、電磁アクチュエータ５５を電流量比例型としたため、切換弁５４を軸方 向へ連続的に移動させることができるため、各通路の切り換えを段階的ではなく 連続的に行なえるため、筒状歯車２８を軸方向へ連続的に移動させることが可能 となり、バルブタイミングの高精度な制御が可能となる。

【００３３】 しかも、カムシャフト２２とカム軸受２３との間には、オイルポンプ３９から 圧送された作動油が主通路４０を介して常時供給されているため、良好な潤滑性 能が維持される。

【００３４】 尚、本考案は、前記実施例に限定されるものではなく、この装置を排気バルブ 側あるいは排気バルブと吸気バルブの両方側に適用することも可能である。

【００３５】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案によれば、とりわけ位相変換手段の中間 移動位置から一方向へ最大移動させる際に、作動油を油圧回路から各分岐通路を 介して第１，第２受圧室へ集中的に供給するようにしたため、特に第２受圧室の 内圧が速やかに上昇して位相変換手段を中間移動位置から一方側への移動応答性 が向上する。この結果、回転体とカムシャフトとの相対回動位相変換速度が上昇 し、バルブタイミング制御精度が向上する。

【００３６】 しかも、切換手段を先願のように、電磁切換弁を複数設けるのではなく、１つ の電磁アクチュエータと切換弁で構成したため、部品点数の削減と製造コストの 低廉化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す全体構成図。

【図２】本実施例の作用説明図。

【図３】本実施例のさらに異なる作用説明図。

【図４】本実施例の要部拡大断面図。

【図５】本実施例の作用を示す要部拡大断面図。

【図６】本実施例のさらに異なる作用を示す要部拡大断
面図。

【図７】先願に係るバルブタイミング制御装置を示す全
体構成図。

【符号の説明】

２１…従動スプロケット（回転体）、２２…カムシャフ
ト、２２ａ…一端部、２８…筒状歯車（位相変換手
段）、３３ａ，３３ｂ…第１，第２受圧室、３４…可動
部材、３５…油圧回路、３７ａ，３７ｂ…ストッパ部、
３９…オイルポンプ、４０…主通路、４１，４２…第
１，第２分岐通路、４３，４４…ドレン通路、５３…切
換手段、５４…切換弁、５５…電磁アクチュエータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関により駆動される回転体とカムシャ
   フトとの間に介装されて、該両者の相対回動位相を変換
   する位相変換手段と、該位相変換手段の端部側に有する
   圧力室内に軸方向へ移動可能に収納されて、該圧力室を
   第１受圧室と第２受圧室とに隔成する可動部材と、前記
   両受圧室に油圧を給排して可動部材の移動に伴い位相変
   換手段を作動させる油圧回路と、前記可動部材の第２受
   圧室方向への移動を所定位置で規制するストッパ部と、
   前記油圧回路の流路を切り換える切換手段とを備えたバ
   ルブタイミング制御装置であって、前記油圧回路は、上
   流端がオイルポンプと連通する主通路と、該主通路と前
   記各受圧室とを連通する第１，第２分岐通路と、前記各
   分岐通路と外部とを連通するドレン通路とを有する一
   方、前記切換手段は前記主通路と各分岐通路及びドレン
   通路を切り換え、前記位相変換手段の中間移動位置から
   一方向への最大移動時に、前記主通路と両分岐通路を連
   通させる切換弁と、該切換弁を機関運転状態に応じて切
   り換え作動させる電磁アクチュエータとを備えたことを
   特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。