JPH07139317A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オイルに含まれる不純物をスプール弁とスリ
ーブとの摺動部から取り除き、安定した油圧制御を行う
バルブタイミング調整装置を提供する。 【構成】 スプール弁２４の両端に形成された大径部２
４ａおよび２４ｄを支持するスリーブ２３の軸受け部２
３ｈおよび２３ｉよりも内径の大きな大径孔３１および
３２が、軸受け部２３ｈおよび２３ｉの軸方向外側に形
成されている。内燃機関の停止時、運転時に係わらず、
スプール弁２４の可動範囲内で大径部２４ａおよび２４
ｄの軸方向外側端面は大径孔３１および３２に位置する
ように形成されている。スプール弁２４がスリーブ２３
内を移動するとき、オイルに含まれているスラッジ等の
不純物が大径孔３１および３２に掃き出され、スプール
弁２４の摺動性が低下しないため、高精度の油圧制御を
保持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸排気弁の開
弁タイミングを運転条件に応じて変更するためのバルブ
タイミング調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関のバルブタイミング調整
装置のタイミングプーリとカムシャフトとの間に筒状歯
車を噛合させ、この筒状歯車をカムシャフトの軸方向に
移動することによりタイミングプーリとカムシャフトと
を相対回動させ、吸排気弁の開閉時期を変更させること
が知られている。この歯車のカムシャフトの軸方向の前
後には油圧室が形成され、油圧供給手段から油圧制御弁
を介して２つの油圧室に油圧を供給している。油圧制御
弁は、大径部と小径部を有するスプールが軸方向に摺動
可能にスリーブに支持されている。このスプールがスリ
ーブ内を移動することにより油圧供給手段から２つの油
圧室へ供給する油圧が調整され、筒状歯車は、タイミン
グプーリとカムシャフトとの間を所望の方向へ移動、あ
るいは所望の位置で停止、保持される。これによって、
バルブタイミングは運転状態に応じた所望のタイミング
に調整される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のバル
ブタイミング調整装置では、スリーブがスプールの大径
部の外径とほぼ等しい内径を有するため、油圧制御弁か
ら油圧室に供給されるオイルにエンジン潤滑用のオイル
が使用される場合、オイルの循環しにくいスプールの両
端の大径部とスリーブの内壁に、エンジンオイルに存在
するスラッジ等の不溶分が付着または堆積することによ
り、スプールの摺動性が悪化するという問題がある。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、オイルに含まれる不純物をスプー
ルとスリーブとの摺動部から取り除き、安定した油圧制
御を行うバルブタイミング調整装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のバルブタイミン
グ調整装置は、内燃機関のカムシャフトとタイミングプ
ーリとの間に噛合し、内外周に設けられる歯のうち少な
くともいずれか一方がはす歯であり、前記タイミングプ
ーリの回転を前記カムシャフトに伝達する筒状歯車と、
油圧によって前記カムシャフトの軸方向に前記筒状歯車
を移動させ、前記タイミングプーリに対して前記カムシ
ャフトを進角側に相対回動させる進角側油圧室と、油圧
によって前記カムシャフトの軸方向に前記筒状歯車を移
動させ、前記タイミングプーリに対して前記カムシャフ
トを遅角側に相対回動させる遅角側油圧室と、前記進角
側油圧室および前記遅角側油圧室へオイルを供給する油
圧供給手段と、円柱状に形成された大径部を両端に形成
し、この大径部の間に大径部および小径部を形成したス
プールと、前記スプールを軸方向に摺動可能に支持し、
前記スプールの両端に形成した大径部を支持する軸受け
部の内径よりも大きな内径を有する大径孔を前記軸受け
部の軸方向外側に形成したスリーブとを有し、前記スプ
ールの可動範囲内で前記スプールの両端に形成した大径
部の軸方向外側端面が前記大径孔に位置し、前記進角側
油圧室および前記遅角側油圧室へのオイルの供給および
排出を制御する油圧制御弁と、を備えたことを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】本発明のバルブタイミング調整装置によると、
スプールを摺動可能に支持するスリーブに、スプールの
両端の大径部を支持する軸受け部よりも大きな内径を有
するとともに、スプールの両端の大径部が軸方向外側に
突出可能な大径孔を形成したことにより、オイルに含ま
れる不純物がスプールの両端の大径部とスリーブの軸受
け部との摺動部に付着または堆積することを防止する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明によるバルブタイミング調整装置の一実施
例を図１〜図３に示す。図示しないクランクシャフトの
動力を伝達するタイミングベルトによってクランク軸側
部材であるタイミングプーリ５は回転し、この回転に同
期してカムシャフト１は回転する。なお、タイミングプ
ーリ５およびカムシャフト１は、図１に示す矢印Ｘ方向
からみて時計回りで回転する。以下、この方向を進角方
向とする。

【０００８】カムシャフト１の端部には、カムシャフト
１と一体に回転するようにピン３とボルト２とによって
円筒状のカム軸側部材であるカムシャフトスリーブ４が
固定されている。このカムシャフトスリーブ４の外周面
の一部には、外歯ヘリカルスプライン４ａが形成されて
いる。タイミングプーリ５は、カムシャフト１とカムシ
ャフトスリーブ４との間に挟まれて軸方向移動が規制さ
れるとともにカムシャフト１に対して相対回動可能に支
持されている。

【０００９】段付き筒状のスプロケットスリーブ７は、
ボルト６によってタイミングプーリ５に固定されてい
る。スプロケットスリーブ７のタイミングプーリ５への
取り付け面には溝７ｃが形成され、溝７ｃ内に液密を保
つためのＯリング１６が備えられている。スプロケット
スリーブ７の図１の左側端部に形成されている穴にはボ
ルト１８が取り付けられている。そして、このボルト１
８には溝１８ａが形成され、溝１８ａ内に液密を保つた
めのＯリング１７が備えられている。スプロケットスリ
ーブ７の小径部７ｂは、カムシャフト１の径方向にカム
シャフトスリーブ４と所定隙間を形成して対向し、小径
部７ｂの内周面の一部に内歯ヘリカルスプライン７ａが
形成されている。この内歯ヘリカルスプライン７ａは、
外歯ヘリカルスプライン４ａとは逆方向のねじれ角を有
するように形成されている。なお、外歯ヘリカルスプラ
イン４ａまたは内歯ヘリカルスプライン７ａのいずれか
一方は、ねじれ角をゼロとして、軸方向に平行な直線歯
を有するスプラインとしてもよい。カムシャフトスリー
ブ４とスプロケットスリーブ７の小径部７ｂとで形成さ
れる径方向隙間に、カムシャフト１の軸方向に移動可能
な円筒状の筒状歯車８が噛合している。

【００１０】筒状歯車８は、円筒部８ｃと、この円筒部
８ｃの端部外壁に圧入される穴を備えた円板部８ｄとか
らなる。円筒部８ｃは、タイミングプーリ５に摺動可能
に嵌合されている。この円筒部８ｃの内周面の一部に
は、カムシャフトスリーブ４の外歯ヘリカルスプライン
４ａと噛み合う内歯ヘリカルスプライン８ａが形成され
るとともに、外面の一部にはスプロケットスリーブ７の
内歯ヘリカルスプライン７ａと噛み合う外歯ヘリカルス
プライン８ｂが形成されている。前記スプライン同士の
噛み合いにより、タイミングプーリ５の回転は、スプロ
ケットスリーブ７、筒状歯車８、カムシャフトスリーブ
４を経てカムシャフト１に伝達される。筒状歯車８の円
板部８ｄのスプロケットスリーブ７の内周面と対向する
外周端には溝８ｅが形成され、溝８ｅ内に液密を保つた
めのピストンリング１１が備えられている。

【００１１】本実施例では、筒状歯車８が図１の左方向
へ移動すると、バルブタイミングが遅角側へ変化するよ
うに前記ヘリカルスプラインのねじれ角は設定されてい
る。なお、この筒状歯車８によって、カムシャフトスリ
ーブ４とタイミングプーリ５とスプロケットスリーブ７
とによってできる内部空間は２室に分割され、筒状歯車
８の図１の左側には進角側油圧室１４、右側には遅角側
油圧室１２が形成されている。

【００１２】カムシャフト１に取り付けられるボルト２
には、その軸方向を貫通し、一端が進角側油圧室１４へ
開口する油圧通路２ａが形成されている。そして、この
油圧通路２ａの他端は、カムシャフト１の軸中心部に形
成される油圧通路１ｄと連通している。これにより油圧
通路１ｄは、油圧通路２ａを介して進角側油圧室１４と
連通する。

【００１３】一方、カムシャフト１には、油圧通路１ｄ
の他に別の油圧通路１ａが形成され、この油圧通路１ａ
は、カムシャフト１に形成される環状溝１ｂに繋げられ
ている。環状溝１ｂは、タイミングプーリ５に形成され
る油圧通路５ａに連通し、この油圧通路５ａが遅角側油
圧室１２に開口することにより、油圧通路１ａは、環状
溝１ｂおよび油圧通路５ａを介して遅角側油圧室１２と
連通する。

【００１４】カムシャフト１に形成される油圧通路１
ａ、１ｄは油圧制御弁１０に連通している。油圧制御弁
１０には、オイルポンプ１３によって圧送されるオイル
パン２８内のオイルを供給する油圧供給路３０と、オイ
ルパン２８にオイルを戻す２つの油圧開放路１５ａ、１
５ｂとが連通している。次に、制御弁１０の構成を説明
する。

【００１５】筒状で磁性材料で形成されたヨーク２０内
には、巻線部２１とヨーク２０内を摺動可能な棒状のム
ービングコア２２とが備えられる。円筒状のスリーブ２
３は、ヨーク２０の端部に取り付けられている。スリー
ブ２３には、オイルを通過させる複数の通路と連通する
複数の開口部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ
が所定の壁面位置に形成されている。開口部２３ａは油
圧供給路３０、開口部２３ｂは油圧通路１ａ、開口部２
３ｃは油圧通路１ｄ、開口部２３ｄは油圧開放路１５
ｂ、開口部２３ｅは油圧開放路１５ａにそれぞれ連通し
ている。後述するスプール２４の大径部２４ａ、２４ｄ
を支持するスリーブ２３の軸受け部２３ｈおよび２３ｉ
よりも内径の大きな大径孔３１および３２が、軸受け部
２３ｈおよび２３ｉの軸方向外側に形成されている。

【００１６】スプール２４は、スリーブ２３の内壁に摺
動可能に支持され、スリーブ２３の内径とほぼ同径の大
径部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄと、これら大径部
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを連結する小径部２４
ｅ、２４ｆ、２４ｇとによって構成されている。スプー
ル２４の一端はムービングコア２２と当接し、他端はス
リーブ２３に固定されたスプリング２５と当接してい
る。これにより、スプール２４とムービングコア２２と
はスプリング２５により図１の左方向へ付勢されてい
る。

【００１７】図１は、ソレノイド２１への供給電流値が
ゼロの状態であり、図２は、所定最大値の電流がソレノ
イド２１に供給されている状態を示している。この供給
電流値は制御回路９によって制御される。供給電流値が
ゼロの図１の状態のとき、スプール２４の大径部２４ｂ
の右側端部は開口部２３ｂを所定クリアランスＡで開口
し、大径部２４ｃの右側端部は開口部２３ｃを所定クリ
アランスＢで開口するように形成されている。大径部２
４ａおよび２４ｄの軸方向外側端面は、それぞれ大径孔
３１および３２に位置している。

【００１８】一方、供給電流値が所定の最大値である図
２の状態のとき、スプール２４の大径部２４ｂの左側端
部は開口部２３ｂを所定クリアランスＤで開口し、大径
部２４ｃの左側端部は開口部２３ｃを所定クリアランス
Ｃで開口するように形成されている。なお、クリアラン
スＣ、ＤはＣ＞Ｄとなるように設定されている。このと
きも図１の供給電流値がゼロの場合と同様に、大径部２
４ａおよび２４ｄの軸方向外側端面は、それぞれ大径孔
３１および３２に位置している。つまり、内燃機関の停
止時、運転時に係わらず、大径部２４ａおよび２４ｄの
軸方向外側端面はそれぞれ大径孔３１および３２に常に
位置している。

【００１９】以下、本実施例の作動を説明する。スプー
ル２４はソレノイド２１に供給される電流値に比例して
移動する。ソレノイド２１に電流が供給されると、ヨー
ク２０とムービングコア２２との空隙部２７に吸引力が
発生する。この吸引力によりムービングコア２２および
スプール２４は、スプリング２５の付勢力に抗して図１
の右方向へ移動する。また、ソレノイド２１への電流供
給を遮断すると、ムービングコア２２およびスプール２
４は、スプリング２５の付勢力により図１の左方向へ移
動する。

【００２０】スプール２４がスリーブ２３内を移動する
と、スプール２４の大径部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２
４ｄによって開口部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、
２３ｅは選択的に連通または閉鎖される。これにより油
圧通路１ａ、１ｄと、油圧供給路３０、油圧開放路１５
ａ、１５ｂとの連通状態が変化し、進角側油圧室１４や
遅角側油圧室１２へオイルが供給または排出される。し
たがって、筒状歯車８の両側に作用する油圧が変化し、
筒状歯車８は軸方向に移動したり、所定の位置で保持さ
れる。

【００２１】制御回路９によってソレノイド２１への電
流が供給されないとき、スプール２４はスリーブ２３内
を図１の左方向に移動し、図１に示す位置に戻る。する
と、開口部２３ａは開口部２３ｂに連通するとともに開
口部２３ｃは開口部２３ｅに連通するため、油圧供給路
３０は油圧通路１ａと連通する一方で、油圧開放路１５
ａは油圧通路１ｄと連通する。したがって、オイルが遅
角側油圧室１２へ供給される一方で進角側油圧室１４の
オイルが排出される。

【００２２】これにより遅角側油圧室１２内の油圧は進
角側油圧室１４内の油圧より高くなるため、筒状歯車８
は図１の左方向へ移動し、カムシャフト１はタイミング
プーリ５に対して遅角するように相対回動し、バルブタ
イミングは遅角側に変更される。一方、制御回路９によ
ってソレノイド２１へ所定最大電流が供給されるとき、
スプール２４はスリーブ２３内を図２に示す位置へ移動
する。すると、開口部２３ａは開口部２３ｃに連通する
とともに開口部２３ｄは開口部２３ｂに連通するため、
油圧供給路３０は油圧通路１ｄと連通する一方で、油圧
開放路１５ｂは油圧通路１ａと連通する。したがって、
オイルが進角側油圧室１４へ供給される一方で遅角側油
圧室１２のオイルが排出される。

【００２３】これにより進角側油圧室１４内の油圧は遅
角側油圧室１２内の油圧より高くなるため、筒状歯車８
は図１の右方向へ移動し、カムシャフト１はタイミング
プーリ５に対して進角するように相対回動し、バルブタ
イミングは進角側に変更される。なお、図２では、筒状
歯車８が油圧力により最も右方向へ移動し、カムシャフ
ト１が最進角状態となっている状態を示している。

【００２４】さらに、制御回路９によってソレノイド２
１はある一定の所定電流が供給されるとき、ムービング
コア２２を吸引する吸引力とスプリング２５の付勢力と
が釣り合い、スプール２４は、スリーブ２３内の所定位
置で保持される。すると、大径部２４ｂは開口部２３ｂ
を閉鎖するとともに、大径部２４ｃは開口部２３ｃを閉
鎖し、遅角側油圧室１２および進角側油圧室１４へのオ
イルの供給、排出を遮断する。これにより、筒状歯車８
はこのときの位置で保持される。

【００２５】以下、比較例と対比して本発明の実施例の
作動および効果について説明する。比較例は図４に示す
ように、スプール１２４の両端の大径部１２４ａおよび
１２４ｄと摺動するスリーブ１２３の軸受け部１２３ｈ
および１２３ｉは大径部１２４ａおよび１２４ｄの外径
とほぼ同径の内径を軸方向に有している。このため、図
５に示すように、たとえば一方の大径部１２４ｄが軸受
け部１２３ｉの内壁と摺動しながら移動するとき、この
摺動部にはオイルが僅かしか供給されないので、オイル
に含まれているスラッジ１３０等がオイル循環により除
去されないため、スリーブ１２４の内壁またはスプール
１２４にスラッジ１３０が付着または堆積することがあ
る。制御回路１０９からソレノイド１２１に供給される
電流は微小であり、この微小電流の変化によりスプール
１２４の遅角方向または進角方向への動きが制御される
ため、付着または堆積したスラッジ１３０はスプール１
２４の摺動性を低下させる。大径部１２４ａと軸受け部
１２３ｈとの摺動部においても同様にスラッジが付着ま
たは堆積することがある。

【００２６】一方、本実施例では、スプール２４の両端
の大径部２４ａおよび２４ｄを支持する軸受け部２３ｈ
および２３ｉよりも大きな内径を有する大径孔３１およ
び３２を軸受け部２３ｈおよび２３ｉの軸方向外側に形
成し、最もスラッジの堆積しやすいオイルの全く流れな
い状態で長時間放置されることの多い内燃機関停止時、
すなわち電流オフ時においてスプール２４の両端に形成
した大径部２４ａおよび２４ｄの軸方向外側端面が大径
孔３１および３２に位置する構成である。このため、内
燃機関停止時、軸受け部２３ｈおよび２３ｉの内壁にオ
イルに含まれているスラッジ等の不純物が堆積しにく
く、堆積したとしても、内燃機関運転時、スプール２４
がスリーブ２３内を往復動すると、図３に示すように、
スラッジ３０が大径孔３２に掃き出され、スプール２４
の摺動性が低下しない。大径孔３１においてもスラッジ
３０等の不純物が同様に大径孔３１に掃き出され、スプ
ール２４の摺動性を低下させることがない。

【００２７】本実施例では、内燃機関の停止時、運転時
に係わらず、スプール２４の両端に形成した大径部２４
ａおよび２４ｄの軸方向外側端面が大径孔３１および３
２に位置する構成にしたが、本発明の構成はこれに限る
ものではなく、内燃機関停止時、スプールの両端に形成
した大径部の軸方向外側端面の少なくともいずれか一方
が軸受け部に位置し、内燃機関運転時、前記軸受け部に
位置している大径部の軸方向外側端面がスプールの可動
範囲内で軸受け部と大径孔内とを往復動する構成も可能
である。また本発明では、内燃機関停止時、大径孔に位
置している大径部の軸方向外側端面が、内燃機関運転
時、スプールの可動範囲内で軸受け部と大径孔内とを往
復動する構成も可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のバルブタ
イミング調整装置によると、スプールを摺動可能に支持
するスリーブに、スプールの両端に形成した大径部を支
持する軸受け部よりも大きな内径を有する大径孔を軸受
け部の軸方向外側に形成し、スプールの両端に形成した
大径部の軸方向外側端面がスプールの可動範囲内で大径
孔に到達可能な構成にしたことにより、スプールの両端
に形成した大径部とスリーブとの摺動部にオイルに含ま
れる不純物が付着または堆積することを防止できる。そ
のため、スプールの摺動性を良好に保持し、安定した高
精度のバルブタイミング制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるバルブタイミング調整
装置の最遅角状態時を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例によるバルブタイミング調整
装置の最進角状態時を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施例によるスプールの端部と大径
孔を示す断面図である。

【図４】比較例による油圧制御弁を示す断面図である。

【図５】比較例によるスプールの一方の大径部と大径孔
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ カムシャフト ４ カムシャフトスリーブ ５ タイミングプーリ ７ スプロケットスリーブ ８ 筒状歯車 ９ 制御回路 １０ 油圧制御弁 １２ 遅角側油圧室 １３ オイルポンプ １４ 進角側油圧室 ２３ スプール ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ開口部 ２３ｈ、２３ｉ軸受け部 ２４ スリーブ ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ大径部 ２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ小径部 ３１、３２ 大径孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のカムシャフトとタイミングプ
   ーリとの間に噛合し、内外周に設けられる歯のうち少な
   くともいずれか一方がはす歯であり、前記タイミングプ
   ーリの回転を前記カムシャフトに伝達する筒状歯車と、 油圧によって前記カムシャフトの軸方向に前記筒状歯車
   を移動させ、前記タイミングプーリに対して前記カムシ
   ャフトを進角側に相対回動させる進角側油圧室と、 油圧によって前記カムシャフトの軸方向に前記筒状歯車
   を移動させ、前記タイミングプーリに対して前記カムシ
   ャフトを遅角側に相対回動させる遅角側油圧室と、 前記進角側油圧室および前記遅角側油圧室へオイルを供
   給する油圧供給手段と、 円柱状に形成された大径部を両端に形成し、この大径部
   の間に大径部および小径部を形成したスプールと、前記
   スプールを軸方向に摺動可能に支持し、前記スプールの
   両端に形成した大径部を支持する軸受け部の内径よりも
   大きな内径を有する大径孔を前記軸受け部の軸方向外側
   に形成したスリーブとを有し、前記スプールの可動範囲
   内で前記スプールの両端に形成した大径部の軸方向外側
   端面が前記大径孔に到達可能であり、前記進角側油圧室
   および前記遅角側油圧室へのオイルの供給および排出を
   制御する油圧制御弁と、 を備えたことを特徴とするバルブタイミング調整装置。