JPH0614405U - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルブタイミング制御装置の軸方向の短尺化
を図り、機関のエンジンルーム内でのレイアウトの自由
を向上させる。 【構成】 従動スプロケット２１とカムシャフト２２と
の相対回動を第１油圧回路３５を介して圧力室３４の油
圧により筒状歯車２８の軸方向の移動によって変換す
る。また、第２油圧回路４１を介して可動部材３８を軸
方向へ移動させることにより、筒状歯車２８を中間移動
位置に保持する。そして、前記可動部材３８を、筒状歯
車２８の内周側に並列に設けることによって圧力室３４
に軸方向の長さを可及的に短尺化させる。

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 しては本出願人が先に出願した実開平３−１１０１０６号に記載されたものがあ る。

【０００３】 このバルブタイミング制御装置は、図８に示すように、機関のクランク軸から タイミングチエーンを介して回転力が伝達される円筒状の従動スプロケット１と 、該従動スプロケット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、該カムシャフト２の一端部２ａに固定 ボルト３を介して固定されたスリーブ４と、該スリーブ４と従動スプロケット１ との間に噛合して、左右軸方向の移動に伴い該従動スプロケット１とカムシャフ ト２との相対回動位相を変換する筒状歯車５と、筒状歯車５の前端側に形成され た圧力室６内に軸方向へ摺動自在に設けられた可動部材７と、該筒状歯車５を可 動部材７を介して左右軸方向に移動させる駆動機構８とを備えている。

【０００４】 この駆動機構８は、可動部材７で隔成された圧力室６の第１，第２受圧室６ａ ，６ｂに相対的に油圧を導入する油圧回路９と、筒状歯車５の後端部に弾装され た圧縮スプリング１０とを備えている。また、前記油圧回路９は、上流側に三方 型の電磁弁１１が設けられていると共に、下流側に固定ボルト３の弁孔３ａ内を 摺動するスプール弁１２ａ及び電磁アクチュエータ１２ｂとからなる油圧切替機 構１２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１３から電磁弁１１，電磁アクチュ エータ１２ｂに夫々ＯＦＦ信号（非通電）が出力されて、図示の如く油供給通路 ６ａを閉成すると共に、スプール弁１２ａがコイルスプリング１２ｄのばね力を 介してドレン孔９ｅを閉成する。したがって、オイルポンプ１４から圧送された 圧油は、ドレン通路１５から排出されて第１受圧室８ａに供給されず、筒状歯車 ５は圧縮スプリング１０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１１にＯＮ信号（通電）が 出力されて、オイルポンプ１４からの圧油が連通路９ｂ及び第１油路９ｃを通っ て第１受圧室６ａに導入される。依って、可動部材７が、ストッパ部１６に突き 当たるまで図中右方向に移動して、筒状歯車５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、他方側の中間相対回動位置に 保持される。

【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１２ｂにもＯＮ信号 が出力されて、駆動ロッド１２ｃがスプール弁１２ａをコイルスプリング１２ｄ のばね圧に抗して押圧して該スプール弁１２ａにより連通路９ｂと第２油路部９ ｄとを連通させる一方、ドレン孔９ｅと外部を連通させる。このため、第１受圧 室６ａ内の油圧が外部に排出されると共に、第２受圧室６ｂ内に圧油が導入され て、可動部材７を左方向へ最大に移動させると同時に、筒状歯車５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置でも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、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、可動部材７を筒 状歯車５の前端側に設けているため、該可動部材７の軸方向の摺動距離を確保す る必要上、圧力室６の前後方向の長さ、つまりカムシャフト２軸方向の長さを大 きく設定しなければならない。この結果、装置全体の軸方向の長さが長尺になり 、該装置が取り付けられる内燃機関のエンジンルーム内でのレイアウトの自由度 が制約されてしまうばかりか、重量の増加を招来している。

【００１０】

【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、機関に駆動される回 転体とカムシャフトとの間に介装されて、軸方向の移動に伴い前記両者の相対回 動位相を変換する筒状歯車と、回転体の内端部に有する圧力室に油圧を給排して 前記筒状歯車を一方側軸方向に移動させる油圧回路と、該油圧回路の油圧により 軸方向へ摺動して前記筒状歯車を一方側軸方向の中間位置に保持する可動部材と を備えたバルブタイミング制御装置において、前記可動部材を筒状歯車の内周側 あるいは外周側に軸方向へ摺動自在に設けたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】

前記構成によれば、可動部材を筒状歯車の前端側ではなく内周側あるいは外周 側へ並列に設けたため、圧力室を前後方向に延出させる必要がなく可及的に短く 設定できる。したがって、装置の軸方向の長さを短尺化できる。

【００１２】

【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。

【００１３】 図１は本考案に係るバルブタイミング制御装置の第１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従 動スプロケット、２２は一端部２２ａがシリンダヘッド２３のカム軸受２３ａ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配置されたスリーブ 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 、後端側の筒状部２４ａがカムシャフト一端部２２ａに嵌合していると共に、外 周面の略中央位置にアウタ歯２４ｂが形成されている。

【００１４】 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、該歯車２１ｂの位置する内周面にかしめにより固定されて、内 周面がカムシャフト一端部２２ａの外周面に摺動自在に支持された円環部材２６ と、スリーブ２４の前端縁に固定ボルト２５により共締め固定されて、筒状本体 ２１ａの前端開口を閉塞する円板状のフロントカバー２７とから構成されている 。また、筒状本体２１ａの内周面略中央には、インナ歯２１ｃが形成されている 。更に、筒状本体２１ａの前端部は、フロントカバー２７の外周フランジ部２７ ａに摺動リング等を介して摺動自在に支持されている。

【００１５】 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、この両内外歯が前記筒状本体２１ａの インナ歯２１ｃとスリーブ２４のアウタ歯２４ｂに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の後端縁が円環部材２６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。また、後側 歯車構成部３０は、内周部３０ａの後端部内周に規制用リング３３が嵌着固定さ れている。

【００１６】 前記駆動機構は、フロントカバー２７の内端面の切欠溝２７ｂと前側歯車構成 部２９の前端面との間に形成された圧力室３４と、該圧力室３４に、油圧を給排 する第１油圧回路３５と、後側歯車構成部３０と円環部材２６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と備えている。また、前 記後側歯車構成部３０の内周面とスリーブ２４の外周面に形成された筒状溝２４ ｃとの間には、円環状の受圧室３７が形成されていると共に、該受圧室３７内に 環状の可動部材３８がカムシャフト２２の軸方向へ摺動自在に設けられている。 前記可動部材３８は、横断面略横Ｌ字形を呈し、内外周面に形成された環状溝内 にシール部材３９，４０が嵌着されていると共に、第２油圧回路４１を介して受 圧室３７内に供給される油圧によって、図中右方向つまり前記規制リング３３方 向に移動するようになっている。また、この可動部材３８は、その最大右方向の 移動位置が円環部材２６の内端部に一体に設けられた筒状部２６ａの先端縁で規 制されると共に、最大左方向の移動位置が筒状溝２４ｃの底面前端側に有する環 状突起部２４ｄに保持された環状ストッパ４２の一端面で規制されるよになって いる。この環状ストッパ４２は、内外周溝に嵌着したシールリング４３，４４が 受圧室３７をシールしている。

【００１７】 前記第１油圧回路３５は、シリンダヘッド２３とカム軸受２３ａ内及びカムシ ャフト２２の半径方向に形成されて一端部がオイルメインギャラリ４５を介して オイルポンプ４６と連通する第１油通路４７と、固定ボルト２５の軸部中心軸方 向に形成された軸方向通路４８と、該軸方向通路４８の端部から直径方向に分岐 形成されて、スリーブ２４の前端部に有する連通孔４９を介して圧力室３４と連 通する第１連通路５０とを備えている。

【００１８】 一方、第２油圧回路４１は、第１油通路４７と略並行に設けられて、一端部が オイルメインギャラリ４５に連通する第２油通路５１と、カムシャフト２２の半 径方向に形成されかつ固定ボルト２５の軸部外周面とカムシャフト一端部２２ａ 及びスリーブ２４のボルト孔内周面との間に形成されて、第２油通路５１と連通 する環状通路５２と、スリーブ２４の直径方向に形成されて、環状通路５２と受 圧室３７とを連通する第２連通路５３とから構成されている。

【００１９】 また、第１，第２油通路４７，５１の途中には、３ポート２位置型の切換電磁 弁５４，５５が夫々設けられており、この各切換電磁弁５４，５５は、各第１， 第２油通路４７，５１の上下流を連通させるか、各油通路４７，５１とドレン通 路５６，５７を連通させる切り換えを行い、マイクロコンピュータを内蔵した図 外のコントローラによって切り換え作動するようになっている。このコントロー ラは、機関回転数を検出するクランク角センサや吸入空気量を検出するエアーフ ローメータ等からの各センサ・スイッチ類からの情報信号に基づいて現在の機関 運転状態を検出して、制御信号を各切換電磁弁５４，５５に出力している。

【００２０】 以下、本実施例の作用について説明する。即ち、例えば機関のアイドリング運 転中時には、図１に示すように両切換電磁弁５４，５５にＯＦＦ信号が出力され て、第１，第２油通路４７，５１の上流側を閉成すると同時に各油通路４７，５ １の下流側とドレン通路５６，５７を連通させる。このため、オイルポンプ４６ からオイルメインギャラリ４５を介して各油通路４７，５１に圧送された作動油 と、圧力室３４及び受圧室３７内の作動油が、ドレン通路５６，５７から外部に 排出されて圧力室３４及び受圧室３７の内圧が低下する。したがって、筒状歯車 ２８は、図１に示すように圧縮スプリング３６のばね力で前方向（左方向）に移 動し、前側歯車構成部２９がフロントカバー２７に突き当たって、その最大移動 位置に保持される。依って、従動スプロケット２１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。

【００２１】 一方、機関運転状態が低中速域に移行すると、図２に示すように第２切換電磁 弁５５がＯＦＦ状態を維持する一方、第１切換電磁弁５４にＯＮ信号が出力され て、第１油通路４７とオイルメインギャラリ４５を連通させる。このため、オイ ルポンプ４６から圧送された作動油は、第１油通路４７，軸方向通路４８、第１ 連通路５０を通って圧力室３４内に供給される。したがって、斯かる圧力室３４ の内圧の上昇に伴い筒状歯車２８が圧縮スプリング３６のばね力に抗して後方向 （右方向）へ移動し、後側歯車構成部３０が円環部材２６に突き当たってその最 大移動が規制される。依って、従動スプロケット２１とカムシャフト２２は、他 方側へ最大に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。

【００２２】 更に、機関が高速域に移行すると、図３に示すように第１切換電磁弁５４にＯ ＦＦ信号が出力される一方、第２切換電磁弁５５にＯＮ信号が出力されて、第１ 油通路４７とドレン通路５６を連通すると共に、第２油通路５１とオイルメイン ギャラリ４５を連通させる。このため、圧力室３４内の作動油が、ドレン通路５ ６から外部に排出されて内圧が低下する一方、オイルポンプ４６から圧送された 作動油が第２油通路５１から環状通路５２、第２連通路５３を通って受圧室３７ 内に供給される。このため、筒状歯車２８が圧縮スプリング３６のばね力で前方 に移動すると共に、可動部材３８が受圧室３７の内圧の上昇に伴い筒状部２６ａ に突き当たるまで最大右方向に移動する。したがって、筒状歯車２８は、移動中 に規制用リング３３が可動部材３８の内周部に突き当たってそれ以上の左方向の 移動が規制され、斯かる中間位置に保持される。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。

【００２３】 更にまた、前記高速域から低中速域に移行した場合は、図４に示すように第１ 切換電磁弁５４もＯＮ信号が出力されて、各油通路４７，５１とオイルメインギ ャラリ４５が連通して圧力室３４及び受圧室３７の両方に作動油圧が供給されて 、筒状歯車２８が前記と同様に円環部材２６に突き当たるまで最大右方向に移動 して、両者２１，２２を他方側へ最大に相対回動させる。また、この制御時には 、前述のように受圧室３７に予め作動油圧が供給されて可動部材３８が最大右方 向位置に存しているため、筒状歯車２８の右方向の移動性が良好になる。

【００２４】 また、高速運転域からアイドリング運転に移行した場合は、前記図１に示すよ う両切換電磁弁５４，５５にＯＦＦ信号を出力して、筒状歯車２８を最大左方向 に移動させ、両者２１，２２を一方側へ最大に相対回動させる。

【００２５】 このように、本実施例では、筒状歯車２８を機関運転状態に応じて左右軸方向 へ３段階に移動させることができるため、バルブタイミングの高精度な制御が可 能になることは勿論のこと、可動部材３８を筒状歯車２８の内周側へ並列に設け たため、圧力室３４を前後方向に延出させる必要がなく可及的に短く設定できる 。したがって、装置の軸方向の長さを短尺化できる。この結果、バルブタイミン グ制御装置を一端側に備えた内燃機関のエンジンルーム内のレイアウトの自由度 が向上する。

【００２６】 図５〜図８は本考案の第２実施例を示し、可動部材３８を筒状歯車２８の外周 側に並列に設けたものである。即ち、筒状本体２１ａの後端部２１ｄが径方向へ 膨出形成されている一方、円環部材を廃止してスリーブ２４の前端部に筒状本体 ２１ａの一端側を摺動自在に支持する大径フランジ部２４ｅが形成されている。 また、筒状本体２１ａの後端部２１ｄ内周面と後側歯車構成部３０の外周面に円 環状の受圧部３７が形成されていると共に、この受圧部３７内に軸方向へ摺動自 在な円環状の可動部材３８が設けられている。前記後側歯車構成部３０の外周部 ３０ｂの外周面後端部に規制用リング３３が嵌着されている一方、後端部２１ｄ の内周面の略中央にストッパリング５８が嵌着固定されている。

【００２７】 更に、前記受圧部３７内に作動油圧を給排する第２油圧回路４１の一部が、前 記大径フランジ部２４ｅの半径方向に形成されて一端部が環状通路５２に連通す る半径方向孔５９と、後端部２１ｄの軸方向に沿って形成されて、一端部が半径 方向孔５９に連通し、他端部が傾斜孔６１を介して受圧室３７に連通する軸方向 孔６０とから構成されている。

【００２８】 また、前記可動部材３８は、内外周面に有する嵌合溝内に受圧室３７をシール する環状シール部材３９，４０が嵌合固定されている。

【００２９】 したがって、この実施例によれば、前記第１実施例と同様な作用によって筒状 歯車２８が左右軸方向に移動し、アイドリング運転時は図５に示すように両切換 電磁弁５４，５５にＯＦＦ信号が出力されて、筒状歯車２８は圧縮スプリング３ ６のばね力で最大左方向に位置している。

【００３０】 また、低中速運転域では、第１切換電磁弁５４がＯＮされ、第２切換電磁弁５ ５がＯＦＦ状態を維持しているため、圧力室３４内の高圧化で筒状歯車２８は圧 縮スプリング３６のばね力に抗して最大右方向に移動する。

【００３１】 更に、高速運転域では、図６に示すように第１切換電磁弁５４がＯＦＦされ、 第２切換電磁弁５５がＯＮされるため、受圧室３７の内圧の上昇に伴って可動部 材３８がストッパリング５８で規制されるまで右方向に動して、規制用リング３ ３を介して筒状歯車２８を中間移動位置に保持する。

【００３２】 更に、高速運転域から低中速域に移行した場合は、図７に示すように第１切換 電磁弁５４もＯＮされて、圧力室３４の高圧化により筒状歯車２８は最大右方向 に移動する。

【００３３】 更にまた、高速運転域からアイドリング運転に移行した場合は、図５に示すよ うに両切換電磁弁５４，５５にＯＦＦ信号を出力して筒状歯車２８を最大左方向 に移動させる。

【００３４】 このように、本実施例も第１実施例と同様な作用効果が得られ、特に可動部材 ３８を筒状歯車２８の外周側に並列に設けたため、圧力室３４の短尺化ひいては 装置全体の短尺化が図れる。

【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、とりわけ可動部材を筒状歯車 の内周側あるいは外周側に設けたため、圧力室を前後方向へ延出させる必要がな く可及的に短く設定できる。したがって、装置の軸方向の長さを短尺化でき、該 装置を備えた内燃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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す縦断面図。

【図２】本実施例の作用を示す縦断面図。

【図３】本実施例の異なる作用を示す縦断面図。

【図４】本実施例の更に異なる作用を示す縦断面図。

【図５】本考案の第２実施例を示す縦断面図。

【図６】本実施例の作用を示す縦断面図。

【図７】本実施例の異なる作用を示す縦断面図。

【図８】従来のバルブタイミング制御装置を示す縦断面
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 ３４…圧力室 ３５…第１油圧回路 ３７…受圧室 ３８…可動部材 ４１…第２油圧回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関に駆動される回転体とカムシャフト
   との間に介装されて、軸方向の移動に伴い前記両者の相
   対回動位相を変換する筒状歯車と、回転体の内端部に有
   する圧力室に油圧を給排して前記筒状歯車を一方側軸方
   向に移動させる油圧回路と、該油圧回路の油圧により軸
   方向へ摺動して前記筒状歯車を一方側軸方向の中間位置
   に保持する可動部材とを備えたバルブタイミング制御装
   置において、前記可動部材を筒状歯車の内周側あるいは
   外周側に軸方向へ摺動自在に設け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。