JPH0583303U - 内燃機関の弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関の弁開閉時期制御装置において、部
材の加工及び構造を簡単にし、カムシャフトに作用する
交番トルクによる振動や騒音を防止する。 【構成】 タイミングプーリ４の内側に形成された油圧
室１７には、ベーン２４が支軸２３を中心に回動可能に
配置されている。ベーン２４の一端は、壁部材１６の湾
曲面に内接し、他端のセグメント歯２６はタイミングプ
ーリ４の内歯２５に噛合している。前記カムシャフト１
に固着されたケーシング１２を構成するプレート１０、
１１又は壁部材１６の少なくともいずれか一方と、タイ
ミングプーリ４の内面との間に摩擦材３１が配設されて
いる。ベーン２４のセグメント歯２６とタイミングプー
リ４の内歯２５との間にバックラッシュがあったとして
も、カムシャフト１とタイミングプーリ４の間には摩擦
制動がかかり、交番トルクに基づく振動や騒音は生じな
い。

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弁開閉時期制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、内燃機関のカムシャフトと、該カムシャフトの端部に設けられ、タイミ ングベルトを介してクランクシャフトに同期して回転するタイミングプーリとを 相対回転可能に設けて、回転数や負荷に応じてタイミングプーリに対するカムシ ャフトの位相を変更することにより、吸気弁及び排気弁の開閉時期を最適タイミ ングに制御し、機関出力と燃料消費率を最適化する装置が種々提供されている。 例えば、特開平２−２２７５０６号公報等には、タイミングプーリの内周面と カムシャフト外周面の間に油圧室を形成して、該油圧室に筒状の可動部材を挿通 し、該可動部材の外面及び内面に、それぞれタイミングプーリの内歯、カムシャ フトの外周歯に噛合するヘリカルスプラインを形成して、当該可動部材を油圧で カムシャフトの軸方向に移動可能にするとともに、圧縮コイルばねにより復帰可 能にして、タイミングプーリとカムシャフトを相対回転可能にした装置が開示さ れている。

【０００３】 この種の装置のカムシャフトには、図７に示すように弁ばねを押すトルク（＋ ）と弁によって駆動されるトルク（−）とが交番負荷として作用するため、この カムシャフトへの動力伝達系のどこかにガタつきがあると振動や騒音が発生する 。このため、従来、前述の装置においては、可動部材を軸方向に２分割して両者 を互いに反対の回転方向にねじってガタ付きを防止している。あるいは、その２ 分割した可動部材間に形成したラビリンス隙間にシリコンオイル等の粘着シール 剤を封入することにより摩擦制動をかけるようにしていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の装置では可動部材にヘリカルスプラインを形成する必要 があるので加工が非常に困難であった。また、可動部材の軸方向の移動をヘリカ ルスプラインによってタイミングプーリ及びカムシャフトの相対回転に変換して いるので、可動部材を移動させるための油圧や圧縮コイルばねの作動力を大きく とる必要があり、油圧装置や圧縮コイルばねが大型化していた。これに加えて、 前述の振動や騒音防止のための構造は、いずれも複雑で部材の加工が困難であり 、また高価であるという問題があった。 本考案はかかる問題点に鑑みてなされたもので、部材の加工及び構造が簡単で 、振動や騒音を確実に防止することができる内燃機関の弁開閉時期制御装置を提 供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため、本考案は、内燃機関のカムシャフトの端部にカムシ ャフトに対して相対回転可能に配置されたタイミングプーリの内面に内接し、か つ、軸方向に一定間隔を隔てて配置された一対のプレートからなり、前記カムシ ャフトに固着されたケーシングと、 該ケーシングの内部を放射状に区画して油圧室を形成する壁部材と、 該壁部材で区画された各油圧室内に、前記カムシャフトと平行な支軸を中心に 回動可能に配置され、その一端は前記壁部材の湾曲面に内接し、他端には前記タ イミングプーリの内面に形成された内歯に噛合するセグメント歯が形成されたベ ーンと、 前記カムシャフト及び壁部材の内部に形成され、前記ベーンの一方の側の油圧 室に連通し、油圧の供給排出が可能な油圧路と、 前記カムシャフトに固着されたケーシングを構成するプレート又は壁部材の少 なくともいずれか一方と、タイミングプーリの内面との間に配設された摩擦材と を備えた内燃機関の弁開閉時期制御装置である。

【０００６】

【作用】

前記構成によれば、油圧路を介して各油圧室に油圧を給排すると、ベーンが支 軸を中心に回動して、ベーンのセグメント歯とタイミングプーリの内歯との噛合 位置が変わることにより、カムシャフトがタイミングプーリに対して相対的に回 転し、位相が変化する。プレート又は壁部材の少なくともいずれか一方と、タイ ミングプーリの内面との間に配設された摩擦材により、カムシャフトとタイミン グプーリとの間には摩擦制動がかかるので、ガタつきは生じない。

【０００７】

【実施例】

次に、本考案の実施例を図面に従って説明する。 図１は本考案に係る内燃機関の弁開閉時期制御装置を示し、図において、１は カムシャフトでシリンダヘッド２に回転自在に支持され、その端部はシリンダヘ ッド２の端面に形成された凹部３内に突出している。また、４はタイミングプー リで、嵌合部５と、該嵌合部５の一端側に延設されたタイミングギア部６と、嵌 合部５の他端側に延設されたスプロケット部７とからなる円筒状のものである。 このタイミングプーリ４は、その嵌合部５がシリンダヘッド２の凹部３にオイル シール８を介して嵌合されて回転可能になっている。なお、前記スプロケット部 ７は、カムシャフト１に併設された図示しない第二のカムシャフトにチェーンを 介して駆動力を伝達するものである。

【０００８】 前記タイミングプーリ４の内部には、タイミングギア部６の内周面にオイルシ ール９を介して内接するフロントプレート１０と、タイミングギア部６の内周面 に直接内接し、かつ、前記フロントプレート１０と一定間隔を隔てて配置された リヤプレート１１とからなるケーシング１２が配設されている。このケーシング １２は、締付ボルト１３がフロントプレート１０と後述する壁部材１６とリヤプ レート１１を貫通してカムシャフト１の端面にねじ込まれることにより、またノ ックピン１４がリヤプレート１１とカムシャフト１の端面の間に介在されること により、カムシャフト１と一体回転可能に固着されている。 ケーシング１２のフロントプレート１０とリヤプレート１１とは、図２，図３ に示すように、ベーン２４のストッパを兼用する６本の締付ボルト１５ａ，１５ ｂによって互いに連結されている。また、フロントプレート１０とリヤプレート １１の間の空間は、三方向に放射状に延びる壁部材１６によって三つの油圧室１ ７に区画されている。

【０００９】 前記壁部材１６の各放射状部の内部には、先端近傍の油圧給排口１８から中心 部のボルト穴１９に集合する油圧路２０が形成され、この油圧路２０は締付ボル ト１３の内部に形成された油圧路２１と連通している。そして、図示しない油圧 装置から油圧をこれらの油圧路２０，２１を介して油圧室１７に供給可能になっ ている。 油圧路２０の中央部は拡径されて内部にコイルばね３０が圧縮状態で収容され ている。油圧路２０の先端部は摩擦材収容凹部２２に連通している。摩擦材収容 凹部２２（図２参照）には摩擦材３１と、該摩擦材３１を後方から支持する支持 部材３２とが収容されている。そしてこの摩擦材３１は前記コイルばね３０によ り支持部材３２を介してタイミングプーリ４の内面に圧接している。

【００１０】 各油圧室１７には、タイミングプーリ４の内周面の近傍に、支軸２３が設けら れている。この支軸２３はカムシャフト１に平行で、フロントプレート１０とリ ヤプレート１１の間に両端を支持されている。そして、この支軸２３を中心にベ ーン２４が回動可能に設けられている。ベーン２４は、フロントプレート１０と リヤプレート１１に接触する板幅を有し、その一端は前記壁部材１６の湾曲面１ ６ａに内接し、他端には前記タイミングプーリ４の内面に所要範囲内に形成され た内歯２５に噛合するセグメント歯２６が形成されている。ベーン２４の回動角 度は前記ストッパ兼用締付ボルト１５ａ，１５ｂに当接することにより所定角度 の範囲で回動可能になっている。

【００１１】 前記ケーシング１２のフロントプレート１０の外方には、タイミングプーリ４ の周縁で囲まれた空間が形成され、この空間内にプリロード付与ねじりばね２７ が配設されている。このプリロード付与ねじりばね２７の一端は図４に示すよう に、締付ボルト１３の頭に形成された係合穴２８に係合し、他端はタイミングプ ーリ４の周縁に形成された切欠き２９に係合している。これにより、タイミング プーリ４とカムシャフト１との間に予めプリロードが付与され、カムシャフト１ を図において反時計回り方向に付勢している。

【００１２】 以上の構成からなる弁開閉時期制御装置において、図示しないクランクシャフ トよりタミングベルトを介してタイミングプーリ４に伝達される駆動力は、タイ ミングプーリ４の内歯２５と噛合するベーン２４のセグメント歯２６を介して支 軸２３に伝達され、さらにこの支軸２３からケーシング１２のリヤプレート１１ を介してカムシャフト１に伝達される。これと同時に、タイミングプーリ４の駆 動力はスプロケット部７を介して図示しない第二のカムシャフトに伝達される。 これにより、カムシャフト１はタイミングプーリ４と一体的に回転し、クラン クシャフトと同期する。また、図示しない第二のカムシャフトもチェーンを介し てタイミングプーリ４と連動し、クランクシャフトと同期する。

【００１３】 カムシャフト１には、前述したように＋−の交番トルクが作用するが、カムシ ャフト１と一体的に回転する壁部材１６の先端の摩擦材収容凹部２２に収容され た摩擦材３１がコイルばね３０及び油圧によって付勢されてタイミングプーリ４ の内面に圧接しているため、ベーン２４のセグメント歯２６とタイミングプーリ ４の内歯２５との間にバックラッシュがあったとしても、カムシャフト１とタイ ミングプーリ４の間には摩擦制動がかかり、交番トルクに基づく振動や騒音は生 じない。 カムシャフト１の軸芯より制動をかける位置までの距離をｒ、摩擦材３１とタ イミングプーリ４の内面との摩擦係数をμ、コイルばね３０及び油圧による摩擦 材３１の付勢力をＦとすると、摩擦制動トルクＴはＴ＝μＦｒである。ここで、 ｒはカムシャフト１より摩擦材３１がタイミングプーリ４の内面と圧接している 位置までの距離であって大きいため、Ｆが小さくても大きな制動力が得られる。 なお、摩擦材３１は前述のように制動をかけるだけでなく、油圧室１７の相互 間をシールしている。

【００１４】 タイミングプーリ４とカムシャフト１とは、油圧室１７への油圧の供給排出、 及びプリロード付与ねじりばね２７の付勢力によるベーン２４の回動により相対 的に回転可能であり、これによりカムシャフト１の位相を変更して弁開閉時期を 制御することができる。以下、この動作を詳細に説明する。 図示しない油圧装置により油圧が油圧室１７に供給されていない場合には、プ リロード付与ねじりばね２７の付勢力によってカムシャフト１は図２において反 時計回り方向に付勢され、このカムシャフト１のベーン２４のセグメント歯２６ がタイミングプーリ４の内歯２５に噛み合っているので、ベーン２４は図２中２ 点鎖線で示すように、支軸２３を中心に時計回り方向に回動してストッパ１５ａ に当接していて、カムシャフト１は位相後退状態にある。

【００１５】 この状態から図示しない油圧装置を駆動して、油圧を締付ボルト１３の油圧路 ２１及び壁部材１６の油圧路２０を介して油圧給排口１８より油圧室１７に供給 すると、その油圧により各油圧室１７のベーン２４が支軸２３を中心に図２中反 時計回りに回動し、実線で示すように、ストッパ１５ｂに当接して停止する。す なわち、ベーン２４のセグメント歯２６がプリロード付与ねじりばね２７の付勢 力に抗してタイミングプーリ４の内歯２５との噛合位置を変えるので、カムシャ フト１はタイミングプーリ４に対して所定角度だけ相対的に回転する。また、こ のカムシャフト１の相対回転により、図示しない第二のカムシャフトは、影響は 受けず相対回転しない。この結果、カムシャフト１は位相前進状態になり、弁開 閉時期が変化し、第二のカムシャフトは同位相状態にとどまる。

【００１６】 次に、油圧装置により油圧をＯＦＦにすると、プリロード付与ねじりばね２７ の付勢によりベーン２４を図２中時計回り方向に回動させる。この結果、ベーン ２４は油圧室１７内のオイルを油圧給排口１８より油圧路２０、２１を通って図 示しない油圧装置に排出しつつ、反時計回り方向に回動して２点鎖線に示す位置 でストッパ１５ａに当接して停止する。このベーン２４の回動に伴い、カムシャ フト１がタイミングプーリ４に対して所定角度だけ相対的に回転し、カムシャフ ト１は当初の位相後退状態に復帰する。

【００１７】 なお、前記実施例では、油圧路２０と連通する摩擦材収容凹部２２に摩擦材３ １を収容して、該摩擦材３１をコイルばね３０及び油圧によって付勢したが、油 圧路２０とは別個に摩擦材収容凹部を形成してその摩擦材収容凹部に収容される 摩擦材をばねのみによって付勢するようにしてもよい。 また、図５に示すように、皿ばね３３によって摩擦材３１を付勢することも可 能である。 さらに、図６に示すように、タイミングプーリ４の周縁の内面に摩擦材３１を 配設するとともに、この摩擦材３１とフロントプレート１０の外面に設けたリブ ３４との間に板ばね３５を装着して、この板ばね３５の付勢力により摩擦材３１ をタイミングプーリ４の周縁の内面に圧接するようにすることもできる。要は、 カムシャフト１側とタイミングプーリ４との間に摩擦材を配設すればよいのであ る。

【００１８】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案によれば、従来のような内外面にヘリ カルスプラインを有する可動部材等の複雑な部材は設けられておらず、単に、タ イミングプーリの内歯に噛合するセグメント歯を有するベーンや、そのベーンの 一端が内接する湾曲面を有する放射状の壁部材等、単純な形状の部材で構成され ているため、部材の加工が容易で、構造が簡単である。また、従来のように可動 部材の軸方向の移動をタイミングプーリ及びカムシャフトの回転に変換するもの ではなく、ベーンの回動をそのままタイミングプーリに伝達しているので、ベー ンを回動させる油圧の作動力は小さくてよく、油圧装置が小型化される。さらに 、ベーンの回動角度を変えるだけでタイミングプーリとカムシャフトの相対回転 角度を変更できるので、装置の大きさを変えることなく、弁開閉時期の制御量を 変更することができる。 また、本考案は、カムシャフト側とタイミングプーリの間に摩擦材を配設する だけの簡単な構造で、カムシャフトに作用する交番トルクに起因する振動や騒音 を防止することができる。そして、カムシャフトから離れた位置すなわちタイミ ングプーリの内面に摩擦材を圧接しているので、僅かな圧接力で最大の制動力を 得ることができる等の効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案に係る弁開閉時期制御装置の断面図で
ある。

【図２】 図１のＩ−Ｉ線断面図である。

【図３】 図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図４】 図１の左側面図である。

【図５】 本考案の他の実施例を示す断面図である。

【図６】 本考案のさらに他の実施例を示す断面図であ
る。

【図７】 カムシャフトに作用する交番トルクを示す図
である。

【符号の説明】

１…カムシャフト、 ４…タイミングプー
リ、１０…フロントプレート、 １１…リヤプレー
ト、１２…ケーシグ、 １３…締付ボル
ト、１６…壁部材、 １７…油圧室、２
０，２１…油圧路、 ２３…支軸、２４…ベー
ン、 ２５…内歯、２６…セグメント
歯、 ３１…摩擦材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のカムシャフトの端部にカムシ
   ャフトに対して相対回転可能に配置されたタイミングプ
   ーリの内面に内接し、かつ、軸方向に一定間隔を隔てて
   配置された一対のプレートからなり、前記カムシャフト
   に固着されたケーシングと、 該ケーシングの内部を放射状に区画して油圧室を形成す
   る壁部材と、 該壁部材で区画された各油圧室内に、前記カムシャフト
   と平行な支軸を中心に回動可能に配置され、その一端は
   前記壁部材の湾曲面に内接し、他端には前記タイミング
   プーリの内面に形成された内歯に噛合するセグメント歯
   が形成されたベーンと、 前記カムシャフト及び壁部材の内部に形成され、前記ベ
   ーンの一方の側の油圧室に連通し、油圧の供給排出が可
   能な油圧路と、 前記カムシャフトに固着されたケーシングを構成するプ
   レート又は壁部材の少なくともいずれか一方と、タイミ
   ングプーリの内面との間に配設された摩擦材とを備えた
   ことを特徴とする内燃機関の弁開閉時期制御装置。