JPH0614406U - 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
において、筒状歯車の軸方向の移動速度を向上させて、
バルブタイミングの良好な切換応答性を得る。 【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、筒状歯車２８の軸方向の移動によって変
換するものを前提としている。そして、ばね室３９に油
圧を供給して圧縮スプリング４０のばね力をアシストす
る第３油圧回路４１を設けた。また、可動部材３４の第
１受圧室３５に臨む受圧面３４ｂを、圧縮スプリング４
０のばね力とばね室３９内の油圧の合成力よりも大きな
受圧面積に形成した。

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】 この本出願人が出願したバルブタイミング制御装置は、図２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、前記従動スプロケット１とスリーブ４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、該筒状歯車５を左右軸方向に移動させ る駆動機構８とを備えている。

【０００４】 即ち、この駆動機構８は、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、下流側の固定ボ 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、油供給通路９ａ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６ａに供給されず、筒状歯車５が圧縮スプリング１０の ばね力により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、筒状歯車５を圧縮スプリング１０のばね力に抗し て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を圧縮スプリ ング１０のばね力に抗して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、筒状歯車５と可 動部材７の軸方向の移動を単に圧力室６内の油圧と圧縮スプリング１０のばね力 との相対圧に依存しているため、機関運転状態の変化に応じた筒状歯車５の左右 軸方向の迅速な切換移動速度が得られない。即ち、機関高中負荷運転域から低負 荷域に移行した場合は、電磁アクチュエータ１３によりドレン孔９ｅと連通した 第１受圧室６ａの油圧と電磁弁１１によりドレン通路１５と連通した第２受圧室 ６ｂの油圧を、単に圧縮スプリング１０のばね力で外部に排出しながら筒状歯車 ５を左方向に押圧移動させるため、各受圧室６ａ，６ｂ内の完全排出までの時間 が掛かり、筒状歯車５の左方向への移動速度が低下する。

【００１０】 そこで、圧縮スプリング１０のばね力を大きく設定して筒状歯車５の左方向へ の移動速度を上昇させることも考えられるが、今度はこの大きなばね力によって 機関の低負荷域から中負荷域及び高負荷域に移行した際における第１受圧室６ａ 及び第２受圧室６ｂ内の供給油圧による可動部材７及び筒状歯車５の右方向の中 間位置及び最大の移動位置までの移動速度が低下してしまう。

【００１１】 この結果、機関運転状態の変化に応じたバルブタイミング制御の応答性が低下 する。

【００１２】

【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、該回転体から伝達された回転力により吸気・排気バルブを開閉するカム シャフトと、前後端に設けられた圧力室内の油圧及びばね室内のばね部材のばね 力との相対圧で軸方向へ最大に移動して、前記回転体とカムシャフトとの相対回 動位相を変換する筒状歯車と、前記圧力室内を第１，第２受圧室に隔成しつつ一 方側の軸方向の所定位置まで摺動自在に設けられ、前記筒状歯車を軸方向の略中 間移動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、 前記ばね室に油圧を供給してばね部材のばね力をアシストする油圧回路を設ける と共に、前記可動部材の第１受圧室に臨む受圧面を、前記ばね部材のばね力とば ね室内の油圧の合成力よりも大きな受圧面積に形成したことを特徴としている。

【００１３】

【作用】 機関運転状態に応じて筒状歯車を一方側へ移動させる際には、油圧回路を介し てばね室に油圧が供給され、該油圧とばね部材との大きな合成力が作用して、各 受圧室内の油圧を速やかに排出すると共に、筒状歯車の一方向への移動速度が向 上する。

【００１４】 一方、さらに機関運転状態が変化して筒状歯車を他方側へ移動させるには、第 １受圧室に供給された油圧を可動部材の受圧面積の大きな受圧面で受けるため、 該可動部材がばね部材のばね力に抗して他方側へ移動し、ばね室内の油圧を速や かに排出すると共に、筒状歯車の所定の他方側軸方向の中間位置までの移動速度 が向上する。

【００１５】 また、筒状歯車をさらに他方側へ移動させるには、前述のように可動部材が最 大他方側の移動位置に存する状態で、第２受圧室に油圧を供給すれば可動部材が 一方側へ移動せずにそのままの状態を維持しているため、該第２受圧室の油圧が 速やかに上昇し、筒状歯車の最大他方側への移動速度が向上する。

【００１６】

【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。

【００１７】 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。

【００１８】 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の外周面２７ａに摺動 リング等を介して摺動自在に支持されている。

【００１９】 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、前側の歯車構成部２９ 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２４ｂ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（図中左方向 ）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）の移動位置が規制されるよ うになっている。

【００２０】 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と、該圧力室３３の軸方向へ摺動自在に設けられた略円環状の前記 可動部材３４と、該可動部材３４で隔成された圧力室３３の前端側の円環状の第 １受圧室３５及び後側の第２受圧室３６と、該両受圧室３５，３６に油圧を給排 する第１，第２油圧回路３７，３８と、後側歯車構成部３０との円環部材２６と の間に形成されたばね室３９内に弾装されて筒状歯車２８を前方向に付勢するば ね部材たる圧縮スプリング４０と前記ばね室３９内に油圧を給排して圧縮スプリ ング４０のばね力をアシストする第３油圧回路４１とを備えている。

【００２１】 前記可動部材３４は、端部の横断面形状が略第２受圧室３６に臨む一端面３４ ａが前側歯車構成体２９の前端面に当接していると共に、径方向の巾寸法が筒状 歯車２８の径方向の巾寸法よりも十分に大きく設定され、これによって第１受圧 室３５に臨む他端面つまり受圧面３４ｂ全体の受圧面積が圧縮スプリング４０の ばね力とばね室３９内の供給油圧との合成力よりも大きくなるように設定されて いる。また、この可動部材３４は、スプロケット本体２１ａの内周面前端部及び スリーブ２４の外周面に形成された段差状ストッパ部２１ｄ，２４ｃでその最大 右方向の移動が規制されるようになっている。図中４２，４３は第１，第２受圧 室３５，３６間をシールするシール部材である。

【００２２】 前記第１油圧回路３７は、シリンダヘッド２３の内部に折曲形成されて、上流 端がオイルポンプ４４から油圧が圧送されるオイルメインギャラリ４５と連通す る第１油通路４６と、シリンダヘッド２３の側部にボルト４７により固定された 略Ｌ字形の通路構成部４８内に形成された折曲通路４９とを有し、この折曲通路 ４９は、一端部が第１油通路４６に連通し、他端部がスプロケット本体２１ａの 半径方向孔２１ｄを介して第１受圧室３５に連通している。

【００２３】 前記第２油圧回路３８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と連通す る第２油通路５０と、固定ボルト２５の軸部２５ａ内部に形成されて、第２油通 路５０と連通する軸方向孔５１及び直径方向孔５２と、スリーブ２４の直径方向 に沿って形成されて、一端部が直径方向孔５２に、他端部が第２受圧室３６に連 通する連通孔５３とを有している。

【００２４】 第３油圧回路４１は、第２油通路５０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３油通路５４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２５ａ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３油通路５４と連通 する環状通路５５と、カムシャフト一端部２２ａ及びスリーブ２４の直径方向に 形成されて、環状通路５５とばね室３９とを連通する連通路５６とから構成され ている。

【００２５】 また、第１油通路４６の途中には、３ポート２位置型の第１切換電磁弁５７が 設けられており、この第１切換電磁弁５７によって、第１油通路４６の上下流を 連通するか、該油通路４６と第１ドレン通路５８を連通するかの切り換えが行わ れる。更に、第２，第３油通路３８，４１の途中には、４ポート２位置型の第２ 切換電磁弁５９が設けられている。これによって、第２油通路５０の上下流を連 通した際には、第３油通路５４と第２ドレン通路６０を連通させ、第３油通路５ ４の上下流を連通した際には第２油通路５０と第２ドレン通路６０を連通する切 換が行われる。

【００２６】 更に、各切換電磁弁５７，５９は、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５７，５９に出力している。

【００２７】 以下、本実施例の作用について説明する。

【００２８】 即ち、例えばアイドリング運転中時には、両切換電磁弁５７，５９にＯＦＦ信 号が出力されて、第１，第２油通路４６，５０と第１，第２ドレン通路５８，６ ０を連通すると同時に、第３油通路５４の上下流を連通する。このため、第１， 第２受圧室３５，３６内の油圧は、各ドレン通路５８，６０から外部に排出され 、内圧が低下し、また、オイルポンプ４４からオイルメインギャラリ４５に圧送 された油圧は、第３油通路５４，環状通路５５，連通路５６を通ってばね室３９ 内に供給され、内圧が上昇する。したがって、筒状歯車２８は、図中一点鎖線で 示すようにばね室３９の油圧と圧縮スプリング４０のばね力との合成力で最大左 方向へ従来よりも短時間で移動する。依って、従動スプロケット２１とカムシャ フト２２は、一方側の最大相対回動位置に迅速に変換され、吸気バルブの閉時期 を遅くするように制御する。

【００２９】 一方、機関運転状態が低，中速域に移行すると、第１，第２切換電磁弁５７， ５９の両方にＯＮ信号が出力されて、第３油通路５４と第２ドレン通路６０とを 連通させると共に、第１，第２油通路４６，５０の各上下流を連通させる。した がって、ばね室３９内の油圧が外部に排出されて低圧になると同時に、オイルメ インギャラリ４５から各油通路４６，５０に圧送された油圧が、折曲通路４９， 連通孔２１ｄを通って第１受圧室３５に供給されると共に、軸方向通路５１，直 径方向通路５２，連通路５３を通って第２受圧室３６内に夫々供給され、第１， 第２受圧室３５，３６の内圧が上昇する。このため、可動部材３４がスットパ部 ２１ｄ，２４ｃに突き当たるまで最大右方向に移動すると共に、筒状歯車２８も 該可動部材３４の右方向の押圧力と第２受圧室３６内の高油圧によって圧縮スプ リング４０のばね力に抗して円環部材２６に突き当たるまで最大右方向に移動す る。特に、この筒状歯車２８は、受圧面積の大きな可動部材３４によって右方向 の中間位置まで速やかに移動し、さらに可動部材３４の移動によって第２受圧室 ３６の容積が減少して該第２受圧室３６の油圧の上昇速度も速くなるので、中間 位置から最大右方向への移動速度も向上する。

【００３０】 依って、従動スプロケット２１とカムシャフト２２は、他方側の最大相対回動 位置に迅速に変換され、吸気バルブの閉時期を速めるように制御する。

【００３１】 次に、高速域に移行した場合は、第１切換電磁弁５７がＯＮ状態を維持する一 方、第２切換電磁弁５９にＯＦＦ信号が出力されて、ばね室３９に油圧が供給さ れると共に、第２受圧室３６と第２ドレン通路６０が連通して低圧となる。した がって、可動部材３４は、図示の如く、右方向位置に保持されている一方、筒状 歯車２８は、圧縮スプリング４０のばね力とばね室３９の油圧との大きな合成力 で左方向へ速やかに移動して前側歯車構成体２９が可動部材３４の一端面３４ａ に突き当たる位置つまり中間移動位置まで速やかに移動する。これによって、従 動スプロケット２１及びカムシャフト２２は、所定の中間相対回動位置に保持さ れ、機関運転状態に応じた最適なバルブタイミング特性が得られる。

【００３２】 このように、本実施例では、筒状歯車２８の軸方向の移動を３段階に制御でき ることにより、バルブタイミング制御精度が向上することは勿論のこと、ばね室 ３９への油圧の供給と、可動部材３４の受圧面積の拡大によって筒状歯車２８の 左右軸方向の移動速度が従来に比較して一段と上昇し、バルブタイミング制御の 切換応答性が向上する。

【００３３】 尚、本考案は、前記実施例に限定されるものではなく、第２切換電磁弁５９を ２つの３ポート位置型切換電磁弁で構成することも可能であり、また、従来のよ うな電磁アクチュエータやスプール弁を用いたものにも適用が可能である。

【００３４】

【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、ばね室に油圧を供 給してばね部材のばね力をアシストする油圧回路を設けると共に、可動部材の第 １受圧室に臨む受圧面を、前記ばね部材のばね力とばね室内の油圧の合成力より も大きな受圧面積に形成したため、筒状歯車の左右軸方向の切換移動速度が速く なる。この結果、機関運転状態の変化に伴うバルブタイミングの良好な切換応答 性が得られる。

【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】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 ３３…圧力室 ３４…可動部材 ３４ｂ…受圧面 ３５，３６…第１，第２受圧室 ３９…ばね室 ４０…圧縮スプリング（ばね部材） ４１…第３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、該回転体か
   ら伝達された回転力により吸気・排気バルブを開閉する
   カムシャフトと、前後端に設けられた圧力室内の油圧及
   びばね室内のばね部材のばね力との相対圧で軸方向へ最
   大に移動して、前記回転体とカムシャフトとの相対回動
   位相を変換する筒状歯車と、前記圧力室内を第１，第２
   受圧室に隔成しつつ一方側の軸方向の所定位置まで摺動
   自在に設けられ、前記筒状歯車を軸方向の略中間移動位
   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、前記ばね室に油圧を供給してばね部材の
   ばね力をアシストする油圧回路を設けると共に、前記可
   動部材の第１受圧室に臨む受圧面を、前記ばね部材のば
   ね力とばね室内の油圧の合成力よりも大きな受圧面積に
   形成し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。