JPH0521104U - 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】 装置の軸方向の長さを可及的に短尺化して小
型化を図ると共に、構造の簡素化を図り製造作業能率の
向上とコストの低廉化を図る。 【構成】 ドリブンスプロケット１とカムシャフト２と
の相対回動位相を、該カムシャフト２の正負の回転トル
ク変動を利用して変換するバルブタイミング制御装置で
あって、前記カムシャフト２の一端部２ａに直径方向に
沿って設けられたアーム１０の両端部１０ｂ，１０ｂ
に、外周面２１，２２がスプロケット本体４の内周面８
を相対的に押圧して、ストッパ手段１２と共働して前記
ドリブンスプロケット１とカムシャフト２の両者の最大
相対回動位置を規制するワンウェイクラッチ型のカム部
材１７，１８を設けると共に、該各カム部材１７，１８
を遠心力との相対圧で内周面に対して当接あるいは離間
させるコイルスプリング１９，２０を設けた。

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】

従来のこの種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 一例として米国特許第４,５３５,７３１号公報に記載されたものなどが知られて いる。

【０００３】 概略を説明すれば、吸気・排気バルブを開閉制御するカムシャフトは、前端部 の外周に外歯が形成されている。一方、カムシャフト前端部の外側に配置支持さ れた外筒は、外周に機関の回転力がタイミングチェーンを介して伝達されるスプ ロケットを備えていると共に、内周には内歯が形成されている。そして、この内 歯と上記カムシャフトの外歯との間に、内外周の歯のうち少なくともいずれか一 方がはす歯に形成された筒状歯車が噛合しており、この筒状歯車を、機関運転状 態に応じて油圧回路の油圧や圧縮スプリングのばね力によりカムシャフトの軸方 向へ移動させることによって、該カムシャフトをスプロケットに対して相対回動 させて吸気・排気バルブの開閉時期を制御するようになっている。

【０００４】

【考案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、スプロケットと カムシャフトとを、筒状歯車の内外周の少なくともいずれか一方に形成されたは す歯を利用して相対回転させるようにしており、したがって、このはす歯はスプ ロケットの内歯あるいはカムシャフトの外歯との良好な噛合い精度を確保するた めに、高精度な加工が要求される。この結果、該はす歯の加工作業が煩雑となり 、加工作業能率の低下と、加工コストの高騰を招いている。

【０００５】 また、筒状歯車がカムシャフトの軸方向へ延長されている共に、カムシャフト とスプロケットとの大きな相対回動角度を得るために該軸方向に大きく移動させ るようになっているため、装置全体の軸方向の長さが必然的に長尺になってしま い、大型化が余儀なくされる。

【０００６】 更に、筒状歯車を切り換え移動させるために、電磁弁や油圧通路等からなる油 圧制御機構を用いているので、構造が複雑になると共に、部品点数が大巾に増加 する。この結果、制御作業能率の低下と製造コストの高騰が余儀なくされている 。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので、機関の駆動力が伝達 される略筒状の回転体と、該回転体から伝達された回転力によりバルブを開閉作 動させるカムシャフトとを、該カムシャフトに作用する正負の回転トルク変動を 利用して相対回動位相を変換させるバルブタイミング制御装置であって、前記回 転体とカムシャフトとの間に設けられたストッパ手段と、前記回転体内部のカム シャフトの端部に直径方向に沿って設けられたアームと、該アームの両端部に回 動自在に枢支されて、各外周面が回転体の内周面を相対的に押圧して前記ストッ パ手段と共働して回転体とカムシャフトとの正逆の最大相対回動位置を規制する ワンウェイクラッチ型の一対のカム部材と、該各カム部材とアームとの間に弾装 されて、該各カム部材をカムシャフトの回転い伴う遠心力との相対圧で回転体の 内周面に当接あるいは離間する方向に付勢する一対のばね部材とを備えたことを 特徴としている。

【０００８】

【作用】

例えば、機関低・中回転域では、カムシャフトの回転に伴い各カム部材に発生 する遠心力が比較的小さいため、該両方のカム部材は各ばね部材のばね力により 内方へ回動し、一方側カム部材の外周面が回転体の内周面一端部から離間するの に対し、他方側カム部材の外周面が回転体の内周面他端部に当接する。これによ って、該他方側カム部材は、外周面が回転体の内周面他端部に当接した状態でカ ムシャフトの負方向（回転体の回転方向と逆方向）の回動のみを許容する。

【０００９】 したがって、この時点でカムシャフトにバルブスプリングのばね力により例え ば負の回転トルク変動が作用すると、該カムシャフトはストッパ手段で規制され るまで負方向へ最大に回動する。ここで、逆に正の回転トルク変動が作用すると 、他方側カム部材の外周面に回転体の内周面他端部を押し付ける反力が作用する ため、該圧接摩擦力によりカムシャフトの正方向の回動を阻止する。これによっ て、回転体とカムシャフトとの一方向の相対回動位置が規制される。

【００１０】 一方、機関が高回転域に移行した場合は、各カム部材に発生する遠心力が大き くなり、各カム部材は夫々のばね部材のばね力に抗して外方へ回動し、他方側カ ム部材の外周面が回転体の内周面他端部位から離間する一方、一方側カム部材が 内周面一端部位に当接する。したがって、カムシャフトは、前述とは逆の作用に よって正方向の回動のみが許容され、ストッパ手段で規制されるまで正方向へ最 大に回動する。ここで、逆に負の回転トルク変動が作用すると、今度は一方側カ ム部材が回転体の内周面一端部から受ける反力で該内周面一端部を強く圧接し、 該摩擦力により回転体の負方向の回動を阻止する。これによって、回転体とカム シャフトとの他方向の相対回動位置が規制される。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳述する。

【００１２】 図１〜図５はＤＯＨＣ型動弁機構を備えた自動車用内燃機関に適用した本考案 の一実施例を示し、１は図外のクランク軸からタイミングチェーンを介して駆動 力が伝達される回転体たる略円筒状のドリブンスプロケット、２はシリンダヘッ ド上部のカム軸受３に支承されて、前記ドリブンスプロケット１から伝達される 回転力により吸気バルブを開閉するカムシャフトであって、前記ドリブンスプロ ケット１は、外周に２連の歯車５，５を有する筒状のスプロケット本体４と、該 スプロケット本体４の一端開口を閉塞する円形状のフロントカバー６とを備えて いる。

【００１３】 前記スプロケット本体４は、他端側に一体に有する略円環状の端壁７を介して カムシャフト２のフランジ状一端部２ａに回転自在に支持されていると共に、内 側周方向に平坦状の内周面８を有している。

【００１４】 前記カムシャフト２は、一端部２ａに略円環状の支持部材９と該支持部材９の 前端のスプロケット本体４内に配置されたアーム１０とがカムシャフト軸方向か ら螺着した取付ボルト１１によって共締め固定されている。前記支持部材９は、 後端該に有する略円形状の嵌合溝９ａを介して一端部２ａに嵌合していると共に 、フランジ状前端部９ｂ外周に前記端壁７の中央に有する支持孔７ａ内周面が摺 動自在に嵌合している。

【００１５】 また、前記端壁７の外端面と支持部材９の外周には、図３及び図５に示すよう にストッパ手段１２が設けられている。即ち、このストッパ手段１２は、端壁７ の外端面上部に突設された略円弧状の突起部１３と、支持部材９の外周面に一体 に有する円環部１４の上部を周方向に切欠して形成されて、前記突起部１３が周 方向へ移動可能に係入する円弧状の係止溝１５とから構成されており、突起部１ ３の両端縁１３ａ，１３ｂが夫々係止溝１５の両端縁１５ａ，１５ｂに当接した 位置でドリブンスプロケット１とカムシャフト２との正逆の最大相対回動位置を 規制するようになっている。

【００１６】 前記アーム１０は、図２及び図４にも示すように取付ボルト１１に固定される 略円柱状の基部１０ａと該基部１０ａの両端面から直径方向に延出した細長い延 出部１０ａ，１０ｂとから構成されており、該各延出部１０ａ，１０ｂの各外端 部に、枢支ピン１６，１６を介してワンウェイクラッチ型のカム部材１７，１８ が回動自在に支持されている。

【００１７】 このカム部材１７，１８は、夫々略半月状を呈し、アーム１０の軸線Ｘを中心 として対称形状となるように配置され、一端部１７ａ，１８ａが枢支ピン１６， １６に支持されていると共に、他端部１７ｂ，１８ｂがばね部材たるコイルスプ リング１９，２０のばね力でアーム１０の基部１０ａ方向（内方向）に引き付け られている。また、カム部材１７，１８の外周面２１，２２は、円弧状に形成さ れてスプロケット本体４の内周面８両端部位８ａ，８ｂに対向配置されていると 共に、各枢支ピン１６，１６の中心から最高部位２１ａ，２２ａまでの位置が互 いに周方向に偏倚している。

【００１８】 前記コイルスプリング１９，２０は、一端が係止ピン２３，２３を介してカム 部材他端部１７ｂ，１８ｂに係止されている一方、他端がアーム１０の基部１０ ａ両側に一体に有する係止孔２４，２４に止着されている。また、この両者１９ ，２０のばねセット荷重は、カムシャフト２回転時に両カム部材１７，１８に発 生する遠心力との相対関係で決定され、該遠心力が機関高回転時などで所定値以 上になった時点で伸長するようになっている。

【００１９】 尚、図中２５，２５は、枢支ピン１６，１６の抜け出しを防止するＣリングで ある。即ち、図中上側の第１カム部材１７の外周面２１最高位部２１ａはアーム 軸線Ｘから若干他端部１７ｂ側寄りに位置しているのに対し、下側の第２カム部 材１８の外周面２２最高位部２２ａは、アーム軸線Ｘから若干一端部１８ａ側に 寄り位置している。

【００２０】 したがって、この実施例によれば、機関低・中回転域では、ドリブンスプロケ ット１から回転力が伝達されたカムシャフト２の回転速度が比較的低く、各カム 部材１７，１８に作用する遠心力も所定値以下である。このため、各カム部材１ ７，１８は、図１及び図２に示すようにコイルスプリング１９，２０のばね力で 、他端部１７ｂ，１８ｂが内方へ引き付けられて夫々図２の反時計方向に回動す る。依って、第１カム部材１７の外周面２１全体がスプロケット本体４の内周面 ８一端部位８ａから離間すると同時に、第２カム部材１８の外周面最高部位２２ ａが内周面８他端部位８ｂに当接する。これによって、第２カム部材１８は、外 周面最高部位２２ａが他端部位８ｂに当接した状態でカムシャフト２の負の方向 （ドリブンスプロケット１の回転方向と逆方向）の回動のみを許容する。

【００２１】 依って、この時点でカムシャフト２に負の回転トルク変動が作用すると、該カ ムシャフト２は該回転トルク変動にしたがって負の方向に相対回動し、図３に示 すように係止溝１５の一端縁１５ａが突起部１３の一端１３ａに突き当たってそ れ以上の回動が規制される。ここで、逆に正の回転トルク変動が作用すると、第 ２カム部材１８の外周面最高位部２２ａにスプロケット本体４の内周面他端部位 ８ｂを押し付ける反力が作用する。このため、該強力な圧接摩擦力によりロック されてカムシャフト２の正方向の回動が確実に阻止され、ドリブンスプロケット １とカムシャフト２との負方向の最大相対回動位置が確実に規制保持される。

【００２２】 一方、機関が高回転域に移行した場合は、各カム部材１７，１８に発生する遠 心力が大きくなり、該各カム部材１７，１８は図４に示すように他端部１７ｂ， １８ｂが夫々のコイルスプリング１９，２０のばね力に抗して時計方向に回動す る。このため、第２カム部材１８の外周面２２全体が内周面他端部位８ｂから離 間すると同時に、第１カム部材１７の外周面最高位部２１ａが内周面一端部位８ ａに当接する。したがって、第１カム部材１７は、最高部位２１ａが一端部位８ ａに当接した状態でカムシャフト２の正方向の回動のみを許容する。

【００２３】 依って、この時点でカムシャフト２に正の回転トルク変動が作用すると、該カ ムシャフト２は、図５に示すように係止溝１５の他端縁１５ｂが突起部１３の他 端１３ｂに突き当たるまで正方向へ回動する。ここで、負の回転トルク変動が作 用すると、第１カム部材１７の外周面最高位部２１ａに内周面一端部位８ａを押 し付ける反力が作用する。このため、斯かる強力な圧接摩擦力によりロックされ てカムシャフト２の負方向の回動が確実に阻止され、ドリブンスプロケット１と カムシャフト２との正方向の最大相対回動位置が規制保持される。この結果、吸 気バルブの閉時期を所定量だけ遅くして吸入効率を高めることが可能となる。

【００２４】 したがって、この実施例では、ドリブンスプロケット１とカムシャフト２との 相対回動変換が円滑かつ確実に行なわれることは勿論のこと、装置の軸方向の長 さが可及的に短尺化され、小型化と軽量化を図ることができる。

【００２５】 また、特に油圧制御機構等が不要となるため、構造が大巾に簡素化されると共 に、製造作業能率の向上とコストの低廉化が図れる。更に、各カム部材１７，１ ８のスプロケット本体４に対する相対的なロック及びロック解除の切り換えが同 時に行われて、一時的にも両方のロック解除状態の発生が回避されるため、カム シャフト２のガタ付きの発生が確実に防止される。

【００２６】 本考案は、前記実施例に限定されるものではなく、例えばストッパ手段１２を ピンや長溝等で構成することも可能であり、また排気バルブ側あるいは吸気，排 気バルブの両方側に適用することも可能である。

【００２７】

【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、回転体とカムシャフトとの相 対回動を従来のような筒状歯車ではなく、ワンウェイクラッチつまり回転体の内 周面に対する各カム部材の遠心力及びばね力を利用した相対的な押圧により行な うようにしたため、高精度かつ円滑な制御が得られることは勿論のこと、特には す歯が不要になるため構造が簡素化され、製造作業能率の向上とコストの低廉化 が図れる。

【００２８】 しかも、軸方向へ移動する筒状歯車を廃止すると共に、単に直径方向に延びる アームとカム部材を用いるだけであるから装置の軸方向の長さを可及的に短尺化 でき、装置の小型化と軽量化が図れる。

【００２９】 また、電磁弁や油圧通路等からなる油圧制御機構が全く不要となるため、構造 の簡素化が図れると共に、部品点数が大巾に削減され、製造作業能率の向上と製 造コストの低廉化が一層助長される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す縦断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図。

【図４】本実施例の作用を示す図１のＡ−Ａ線断面図。

【図５】本実施例の作用を示す図１のＢ−Ｂ線断面図。

【符号の説明】

１…ドリブンスプロケット（回転体）、２…カムシャフ
ト、２ａ…一端部、８…内周面、１０…アーム、１０
ｂ，１０ｂ…両端部、１２…ストッパ手段、１７，１８
…カム部材、１９，２０…コイルスプリング（ばね部
材）、２１，２２…外周面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の駆動力が伝達される略筒状の回転
   体と、該回転体から伝達された回転力によりバルブを開
   閉作動させるカムシャフトとを、該カムシャフトに作用
   する正負の回転トルク変動を利用して相対回動位相を変
   換させるバルブタイミング制御装置であって、前記回転
   体とカムシャフトとの間に設けられたストッパ手段と、
   前記回転体内部のカムシャフトの端部に直径方向に沿っ
   て設けられたアームと、該アームの両端部に回動自在に
   枢支されて、各外周面が前記回転体の内周面を相対的に
   押圧して前記ストッパ手段と共働して回転体とカムシャ
   フトとの正逆の最大相対回動位置を規制するワンウェイ
   クラッチ型の一対のカム部材と、該各カム部材とアーム
   との間に弾装されて、該各カム部材をアームの回転に伴
   う遠心力との相対圧で回転体の内周面に当接あるいは離
   間する方向に付勢する一対のばね部材とを備えたことを
   特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。