JPH07224615A - Variable valve timing mechanism - Google Patents

Variable valve timing mechanism

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JPH07224615A
JPH07224615A JP1450394A JP1450394A JPH07224615A JP H07224615 A JPH07224615 A JP H07224615A JP 1450394 A JP1450394 A JP 1450394A JP 1450394 A JP1450394 A JP 1450394A JP H07224615 A JPH07224615 A JP H07224615A
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JP
Japan
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hydraulic
camshaft
piston
cam
valve
Prior art date
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Application number
JP1450394A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yorita
浩 頼田
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To control generation of noises such as back lash noises in a rotation transmission member and a hydraulic control device inserted between two helical splines by relatively controlling the hydraulic pressure to be supplied to two hydraulic chambers correspondingly to fluctuation of cam torque to be applied to a cam shaft. CONSTITUTION:A control unit ECU 19 relatively controls hydraulic pressure to be supplied to hydraulic chambers 11, 14 of a hydraulic cylinder 4a through a hydraulic control valve 18 correspondingly to fluctuation of cam torque to be applied to a cam shaft 2. When an oil amount in the advance-side hydraulic chamber 11 is increased by the operation of the hydraulic control valve 18 and the hydraulic pressure is increased, a piston 12 is moved clockwise in respect to a housing 4 for advancing because a cylindrical part 12a of the piston 12 is meshed with the housing 4 at helical splines 12b, 4b. On the other hand, when the oil is supplied to the hydraulic chamber 14, the piston 12 is moved counterclockwise and a valve timing of the cam shaft 2 is delayed. Generation of collision noises is thus prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に使用される
吸気弁及び排気弁のようなバルブの開閉時期を変化させ
るための、可変バルブタイミング機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable valve timing mechanism for changing the opening / closing timing of valves such as intake valves and exhaust valves used in internal combustion engines.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば特開平3−117604号公報に
記載されているように、内燃機関において、吸気弁及び
排気弁を開閉駆動するカムシャフトの軸上に、クランク
シャフトからタイミングベルトのような動力伝達手段に
よって回転駆動されるタイミングプーリを相対回転可能
に支持し、内外関係において対向してそれらの間に環状
の隙間を形成しているカムシャフト側の部材とタイミン
グプーリ側の部材の対向面のそれぞれに、互いに反対方
向の傾斜角(捩じれ角)を有するヘリカルスプラインを
形成すると共に、対向面の隙間に挿入されてそれらのヘ
リカルスプラインと噛み合うヘリカルスプラインを内面
及び外面に形成されたピストンを設け、このピストンを
油圧シリンダ内においてピストンの前後の制御油圧の釣
り合いによってカムシャフトの軸線上の前後方向に移動
させることにより、タイミングプーリに対するカムシャ
フトの相対的な位相を無段階に変化させ、内燃機関に使
用されている吸気弁及び排気弁の開閉時期を機関の運転
中に自由に変化させるようにした可変バルブタイミング
機構は知られている。
2. Description of the Related Art As disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-117604, in an internal combustion engine, power such as a timing belt from a crankshaft is mounted on a shaft of a camshaft that drives an intake valve and an exhaust valve to open and close. The timing pulley, which is rotatably driven by the transmission means, is supported so as to be rotatable relative to each other, and the camshaft side member and the timing pulley side member facing each other in an internal-external relationship and forming an annular gap therebetween are opposed to each other. In each of them, a helical spline having an inclination angle (twisting angle) opposite to each other is formed, and a helical spline that is inserted into a gap between the opposing surfaces and meshes with the helical splines is provided on the inner surface and the outer surface, This piston is controlled in the hydraulic cylinder by balancing the control oil pressure before and after the piston. By moving the shaft in the front-rear direction on the axis, the relative phase of the camshaft with respect to the timing pulley is changed steplessly, and the opening / closing timing of the intake valve and exhaust valve used in the internal combustion engine is changed during operation of the engine. There is known a variable valve timing mechanism which can be freely changed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】一般に内燃機関のカム
シャフトに設けられたカムが弁を駆動する際に生じる反
力の大きさは変動するため、カムシャフトのトルクの値
も細かく変動するが、前述のような形式の可変バルブタ
イミング機構においては、変動するトルクを油圧シリン
ダ内のピストンを足掛かりとして、4つのヘリカルスプ
ラインの噛み合い面を介してタイミングプーリからカム
シャフトへ伝達することになるため、ピストンを油圧に
よって支持する部分に発生する軸方向の反力の大きさも
細かな変動を受けることになる。
Generally, since the magnitude of the reaction force generated when the cam provided on the camshaft of the internal combustion engine drives the valve varies, the torque value of the camshaft also varies finely. In the variable valve timing mechanism of the above-described type, the fluctuating torque is transmitted from the timing pulley to the camshaft through the meshing surfaces of the four helical splines with the piston in the hydraulic cylinder as a foothold. The magnitude of the reaction force in the axial direction generated in the portion that supports the hydraulic pressure is also subject to small fluctuations.

【0004】また、ピストンの内外の面に形成されたヘ
リカルスプラインと、それらに噛み合っている相手方の
ヘリカルスプラインの面との間には、必然的に多少のバ
ックラッシュ(遊隙)が存在するから、それらの原因が
重畳することにより、機関の高速回転時等においては、
噛み合っている相互のヘリカルスプラインの歯の間の衝
突と離反が繰り返されて、バックラッシュ音(又はガタ
音、打音)と呼ばれている騒音が発生することがある。
Further, since some backlash (play gap) is inevitably present between the helical splines formed on the inner and outer surfaces of the piston and the surface of the opposing helical spline that meshes with them. Due to the overlapping of these causes, when the engine is rotating at high speed,
Repeated collisions and separations between the meshing teeth of the helical splines may cause noise called backlash noise (or rattling noise, tapping noise).

【0005】前述のピストンはその前後の制御油圧の釣
り合いによって油圧シリンダ内の任意の位置に静止して
いるので、大きな外力に対してその位置を完全に保持す
ることは困難である。そこで、油圧シリンダとピストン
の間に何らかの制動手段を設けてピストンの移動に抵抗
(制動力)を加えることが考えられるが、制御油圧が高
くなる機関の高速回転時には良いとしても、ピストン前
後の制御油圧が共に低くなる機関の低速回転時において
制御油圧が変更された場合には、加えられている大きな
制動力のためにピストンが直ちに追従して移動せず、油
圧の差によってピストンを移動させようとする力が、加
えられた制動力を越えた時に初めてピストンが移動を開
始するから、それだけ可変バルブタイミング機構の応答
性が低下することになる。
Since the above-mentioned piston is stationary at an arbitrary position in the hydraulic cylinder due to the balance of the control oil pressure before and after the piston, it is difficult to completely maintain that position against a large external force. Therefore, it is conceivable to provide some braking means between the hydraulic cylinder and the piston to add resistance (braking force) to the movement of the piston. When the control oil pressure is changed during low-speed engine rotation, the piston does not immediately follow due to the large braking force being applied, so move the piston due to the difference in oil pressure. The piston starts to move only when the applied force exceeds the applied braking force, so that the responsiveness of the variable valve timing mechanism is reduced accordingly.

【0006】本発明は、前述のような従来技術を改良す
ることにより、油圧シリンダのピストンによって操作さ
れるヘリカルスプラインを備えている可変バルブタイミ
ング機構におけるバックラッシュ音の発生の問題と、そ
れに対して考えられ得る制動力の一律的な増加という対
策に随伴して生じる応答性の低下という別の問題をも同
時に解決し、内燃機関の種々の運転条件において制御の
応答性を犠牲にすることなくバックラッシュ音のような
騒音を抑制することができ、しかもその手段の構成が簡
単で、コストアップをもたらすことがないような可変バ
ルブタイミング機構を提供することを発明の目的とする
ものである。
The present invention, by improving the above-mentioned prior art, has a problem of occurrence of backlash noise in a variable valve timing mechanism having a helical spline operated by a piston of a hydraulic cylinder, and a problem thereof. At the same time, another problem of deterioration of responsiveness that accompanies the measure of possible uniform increase of braking force is solved, and the control responsiveness is not sacrificed under various operating conditions of the internal combustion engine. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a variable valve timing mechanism that can suppress noise such as rush noise, has a simple structure, and does not increase the cost.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するために、本発明は、バルブを開閉駆動するカムを備
えているカムシャフトと、前記カムシャフト上に相対回
転可能に支持されている回転駆動部材と、前記回転駆動
部材と一体化されている油圧シリンダと、前記油圧シリ
ンダ内に挿入されて前記カムシャフト上を軸方向に摺動
することができるピストンと、前記油圧シリンダ側に形
成されたヘリカルスプラインと、前記カムシャフト側に
形成されたヘリカルスプラインと、前記ピストンと共に
軸方向に移動可能であって、前記2つのヘリカルスプラ
インに同時に噛み合うヘリカルスプラインを外面及び内
面の双方に備えていて、前記2つのヘリカルスプライン
の間に挿入されている回転伝達部材と、前記油圧シリン
ダ内に前記ピストンによって区画形成される2つの油圧
室に対して選択的に制御油圧を供給する油圧制御装置よ
りなり、前記制御装置は、前記カムシャフトに作用する
カムトルクの変動に対応して、前記2つの油圧室へ供給
する油圧を相対的に制御するように構成されていること
を特徴とする可変バルブタイミング機構を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a camshaft having a cam for opening and closing a valve and a rotatably supported on the camshaft. A rotary drive member, a hydraulic cylinder integrated with the rotary drive member, a piston inserted in the hydraulic cylinder and slidable in the axial direction on the camshaft, and on the hydraulic cylinder side. A helical spline formed, a helical spline formed on the camshaft side, and a helical spline that is movable in the axial direction together with the piston and that meshes with the two helical splines simultaneously are provided on both the outer surface and the inner surface. And a rotation transmission member inserted between the two helical splines and the piston in the hydraulic cylinder. A hydraulic control device that selectively supplies control hydraulic pressure to two hydraulic chambers that are partitioned and formed by the control device, and the control device responds to fluctuations in cam torque acting on the camshaft. Provided is a variable valve timing mechanism, which is configured to relatively control a hydraulic pressure supplied to the valve.

【0008】[0008]

【作用】可変バルブタイミング機構としての基本的な作
用は従来のものと同様である。本発明の可変バルブタイ
ミング機構においては、制御装置が、カムシャフトに作
用するカムトルクの変動に対応して、油圧制御弁が油圧
シリンダの2つの油圧室へ供給する油圧を相対的に増減
制御するように構成されているので、回転伝達部材に形
成されたヘリカルスプラインと相手方のヘリカルスプラ
インとの噛み合い部分において、カムトルクの変動によ
って噛み合い部分の歯の間がバックラッシュの分だけ離
れようとする瞬間に、油圧によって軸方向の力を加えて
一方を他方に押しつける。それによって噛み合い部分の
歯の間が離れることがなくなり、離れた歯が衝突して発
生するバックラッシュ音を防止することができる。
The basic operation of the variable valve timing mechanism is the same as the conventional one. In the variable valve timing mechanism of the present invention, the controller relatively increases or decreases the hydraulic pressure supplied to the two hydraulic chambers of the hydraulic cylinder by the hydraulic control valve in response to the fluctuation of the cam torque acting on the camshaft. Therefore, in the meshing portion between the helical spline formed on the rotation transmitting member and the helical spline of the other side, at the moment when the teeth of the meshing portion are separated by the amount of backlash due to the fluctuation of the cam torque, A hydraulic force applies an axial force to push one against the other. As a result, the teeth of the meshing portion are not separated from each other, and it is possible to prevent the backlash noise generated when the separated teeth collide with each other.

【0009】[0009]

【実施例】図1は実施例において本発明の主要な特徴に
対応する要部の一部を概念的に示したもので、図2は図
1に示した要部を含むが、大部分は従来の可変バルブタ
イミング機構と同様な、本発明の実施例としての可変バ
ルブタイミング機構の全体構成を示したものである。図
3は本発明の特徴に対応する他の要部であるカム角セン
サの設置状態を説明するための断面図で、図4は従来技
術の問題点を説明するための模式図、図5は実施例の作
動を説明するための多くの線図を共通の時間軸において
示したもの、図6は図4と同様な手法によって実施例の
効果を示す模式図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 conceptually shows a part of an essential part corresponding to the main feature of the present invention in an embodiment, and FIG. 2 includes the essential part shown in FIG. 1 shows an overall configuration of a variable valve timing mechanism as an embodiment of the present invention, which is similar to a conventional variable valve timing mechanism. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the installation state of a cam angle sensor, which is another main part corresponding to the features of the present invention, FIG. 4 is a schematic view for explaining the problems of the prior art, and FIG. Many diagrams for explaining the operation of the embodiment are shown on a common time axis, and FIG. 6 is a schematic diagram showing the effect of the embodiment by the same method as in FIG.

【0010】図2において、1は機関のシリンダヘッド
の一部を示しており、その内部において軸承されている
カムシャフト2の端部近傍には、相対回転可能にタイミ
ングプーリ3の中心となる円筒形のハブ部分3aが遊嵌
されている。4は深い皿形のハウジングであって、内部
に可変バルブタイミング機構のアクチュエータの部分を
収容しており、その周囲のフランジ部分は数本のボルト
5によってタイミングプーリ3のディスク部分3bに螺
着されている。従って、ハウジング4も、タイミングプ
ーリ3と一体になって、カムシャフト2の軸線上で回転
することができる。なお、組み立てや保守点検、修理等
の便宜を図るために、図2において左端となるハウジン
グ4の底部の中心の開口には、それを閉塞するハウジン
グ4とは別体のキャップ6が螺着されている。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a part of a cylinder head of an engine, and a cylinder around the end of a camshaft 2 which is supported inside thereof is a center of a timing pulley 3 so as to be relatively rotatable. The shaped hub portion 3a is loosely fitted. Reference numeral 4 denotes a deep dish-shaped housing which accommodates an actuator portion of the variable valve timing mechanism therein, and a flange portion around the housing is screwed to a disc portion 3b of the timing pulley 3 by several bolts 5. ing. Therefore, the housing 4 can also rotate integrally with the timing pulley 3 along the axis of the camshaft 2. For convenience of assembly, maintenance and inspection, repair, etc., a cap 6 separate from the housing 4 for closing the same is screwed into the central opening of the bottom of the housing 4 which is the left end in FIG. ing.

【0011】カムシャフト2の端部には、歯車のような
形をしたギアプレート7がヘッドボルト8によって一体
的に取り付けられており、ギアプレート7のカムシャフ
ト2に対する回転方向の相対的な位置は、位置決めピン
9によって確実に固定されている。また、ギアプレート
7をカムシャフト2の端部に固定することによってタイ
ミングプーリ3のハブ部分3aが拘束され、カムシャフ
ト2に対するタイミングプーリ3の軸方向移動も阻止さ
れる。しかし、タイミングプーリ3がカムシャフト2に
対して相対的に回転可能であることは前述の通りであ
る。
A gear plate 7 shaped like a gear is integrally attached to the end of the camshaft 2 by a head bolt 8, and the relative position of the gear plate 7 with respect to the camshaft 2 in the rotational direction. Are securely fixed by the positioning pins 9. Further, by fixing the gear plate 7 to the end portion of the camshaft 2, the hub portion 3a of the timing pulley 3 is restrained and the axial movement of the timing pulley 3 with respect to the camshaft 2 is also prevented. However, as described above, the timing pulley 3 is rotatable relative to the cam shaft 2.

【0012】カムシャフト2とヘッドボルト8には、相
互に連通する油圧通路2a及び8aがそれぞれの中心部
を貫通するように設けられており、それらによって第1
の油圧通路を形成している。第1の油圧通路2a及び8
aの右端はボール10によって閉塞されているが、左端
はハウジング4内の空間11(この空間が後述の「進角
側の油圧室」となる。)に開口している。
The camshaft 2 and the head bolt 8 are provided with hydraulic passages 2a and 8a which communicate with each other so as to penetrate through the respective central portions thereof.
Forming a hydraulic passage. First hydraulic passages 2a and 8
The right end of a is closed by the ball 10, but the left end is open to a space 11 in the housing 4 (this space serves as a “advance-side hydraulic chamber” described later).

【0013】概ね円盤状で、その左側面に円筒部分が一
体化された形状のピストン12が、タイミングプーリ3
の中心の円筒形のハブ部分3a上に相対回転及び軸方向
摺動可能に遊嵌されており、ピストン12の外周部分が
ハウジング4の大径部分の内面に形成された油圧シリン
ダ4aの円筒面に油密に摺動嵌合している。シール性を
高めるために、ピストン12の外周部分の環状溝にはシ
ールリング17が挿入される。このようにしてハウジン
グ4の内部空間が、図2においてピストン12の円盤部
分の左側となる進角側の油圧室11と、円盤部分の右側
となる遅角側の油圧室14との2つの部分に区画され
る。
The timing pulley 3 has a piston 12 which is substantially disc-shaped and has a cylindrical portion integrally formed on its left side surface.
The cylindrical surface of the hydraulic cylinder 4a is loosely fitted on the cylindrical hub portion 3a at the center of the piston so as to be relatively rotatable and axially slidable, and the outer peripheral portion of the piston 12 is formed on the inner surface of the large diameter portion of the housing 4. Is oil-tightly slidingly fitted. A seal ring 17 is inserted in the annular groove of the outer peripheral portion of the piston 12 in order to improve the sealing performance. In this way, the internal space of the housing 4 has two parts, that is, the hydraulic chamber 11 on the advance side which is the left side of the disk part of the piston 12 in FIG. 2 and the hydraulic chamber 14 on the retard side which is the right side of the disk part. Is divided into

【0014】「回転伝達部材」となるピストン12の円
筒部分12aの外面及び内面のそれぞれ一部にはヘリカ
ルスプライン12b及び12cが形成されており、それ
ぞれ軸線方向に対して傾斜した多数の歯からなっている
が、ヘリカルスプライン12bの歯とヘリカルスプライ
ン12cの歯は互いに反対向きに傾斜している。図示実
施例の場合、ヘリカルスプライン12bは右ねじで、ヘ
リカルスプライン12cは左ねじである。このようにヘ
リカルスプライン12b及び12cの傾斜が反対向き
で、それらはカムシャフト2の軸線方向に対する傾斜
角、即ち捩じれ角において正と負の値をとるが、ヘリカ
ルスプライン12b又は12cのいずれか一方の歯筋が
軸線方向であっても同様な作動をするので、本発明にお
いては単にヘリカルスプラインという語を用いているも
のの、いずれか一方のヘリカルスプラインの傾斜角は0
の値をとり得るものである。
Helical splines 12b and 12c are formed on a part of the outer surface and the inner surface of the cylindrical portion 12a of the piston 12 serving as the "rotation transmitting member", and each of them has a large number of teeth inclined with respect to the axial direction. However, the teeth of the helical spline 12b and the teeth of the helical spline 12c are inclined in opposite directions. In the illustrated embodiment, the helical spline 12b has a right-hand thread and the helical spline 12c has a left-hand thread. As described above, the helical splines 12b and 12c have opposite inclinations, and they take positive and negative values in the inclination angle with respect to the axial direction of the camshaft 2, that is, in the twist angle, but either of the helical splines 12b or 12c. Since the same operation is performed even when the tooth trace is in the axial direction, the term "helical spline" is simply used in the present invention, but the inclination angle of either one of the helical splines is 0.
Can take the value of.

【0015】ピストン12の円筒部分12aの外面に形
成されたヘリカルスプライン12bはハウジング4の小
径部分の内面に形成されたヘリカルスプライン4bに噛
み合っていると共に、円筒部分12aの内面に形成され
たヘリカルスプライン12cはギアプレート7の外周面
に形成されたヘリカルスプライン7aと噛み合ってい
る。従って、ハウジング4の内面のヘリカルスプライン
4bはピストン12のヘリカルスプライン12bの歯筋
の傾斜に合わせて右ねじの傾斜角を有しており、ギアプ
レート7の外面のヘリカルスプライン7aは、ヘリカル
スプライン12cの歯筋の傾斜に合わせて左ねじの傾斜
角を有している。
The helical spline 12b formed on the outer surface of the cylindrical portion 12a of the piston 12 meshes with the helical spline 4b formed on the inner surface of the small diameter portion of the housing 4, and at the same time, the helical spline formed on the inner surface of the cylindrical portion 12a. 12c meshes with a helical spline 7a formed on the outer peripheral surface of the gear plate 7. Therefore, the helical spline 4b on the inner surface of the housing 4 has a right-hand thread inclination angle according to the inclination of the tooth trace of the helical spline 12b of the piston 12, and the helical spline 7a on the outer surface of the gear plate 7 is the helical spline 12c. It has a left-hand thread inclination angle according to the inclination of the tooth trace.

【0016】ハウジング4内におけるピストン12の左
側の空間である進角側の油圧室11は、カムシャフト2
とヘッドボルト8の中心部に形成された第1の油圧通路
2a及び8a,カムシャフト2の孔2b,環状の溝2
c,及び機関のシリンダヘッド1内に形成された第1の
油圧通路1aを介して、油圧制御弁18の第1の出力開
口部18aに連通している。
A hydraulic chamber 11 on the advance side, which is a space on the left side of the piston 12 in the housing 4, has a camshaft 2
And the first hydraulic passages 2a and 8a formed in the central portion of the head bolt 8, the hole 2b of the camshaft 2, the annular groove 2
c and the first hydraulic passage 1a formed in the cylinder head 1 of the engine, the hydraulic pressure control valve 18 communicates with the first output opening 18a.

【0017】また、ハウジング4内におけるピストン1
2の右側の空間である遅角側の油圧室14は、タイミン
グプーリ3のハブ部分3aの孔3cと、それに合わせて
カムシャフト2の外周の一部に形成された環状の溝2d
と、孔2eを介してカムシャフト2の中心を外れた位置
に軸方向に形成された第2の油圧通路2fに連通してお
り、更にこの第2の油圧通路2fはカムシャフト2の孔
2g,環状の溝2h,機関のシリンダヘッド1内に形成
された第2の油圧通路1bを介して、油圧制御弁18の
第2の出力開口部18bに連通している。
Further, the piston 1 in the housing 4
The hydraulic chamber 14 on the retarded angle side, which is the space on the right side of 2, has a hole 3c in the hub portion 3a of the timing pulley 3 and an annular groove 2d formed in a part of the outer periphery of the camshaft 2 in accordance therewith.
And a second hydraulic passage 2f axially formed at a position deviated from the center of the camshaft 2 through the hole 2e, and the second hydraulic passage 2f is further connected to the hole 2g of the camshaft 2. The second output opening 18b of the hydraulic control valve 18 communicates with the second hydraulic passage 1b formed in the cylinder head 1 of the engine through the annular groove 2h.

【0018】油圧制御弁18は、スプール18cを備え
ていることから一般にスプール弁と呼ばれているもので
あって、それ自体の構造は周知であるから詳細な説明は
省略するが、スプール18cを駆動するソレノイド18
dは、エンジンのコントロールユニットである周知の電
子式制御装置(ECU)19から供給されるディザー制
御信号を受けて、スプール18cが軸方向の往復運動を
繰り返し、スプール18cに形成された複数個のランド
部が第1の出力開口部18a及び第2の出力開口部18
bを短時間ずつ開閉する。そして、ECU19がそれぞ
れの出力開口部18a及び18bを開いている合計時間
の比率を変化させることにより、オイルポンプ20によ
って加圧されて供給されるオイル即ち機関の潤滑油を、
任意の比率に分配して出力開口部18a及び18bへ吐
出することができる。
The hydraulic control valve 18 is generally called a spool valve because it has a spool 18c, and the structure of the hydraulic control valve 18 is well known, so a detailed description thereof will be omitted. Driven solenoid 18
d is a plurality of units formed on the spool 18c as a result of receiving a dither control signal supplied from a well-known electronic control unit (ECU) 19, which is a control unit of the engine, and causing the spool 18c to reciprocate in the axial direction. The land portion is the first output opening portion 18a and the second output opening portion 18
Open and close b for a short time. Then, by changing the ratio of the total time during which the ECU 19 opens the output openings 18a and 18b, the oil pressurized and supplied by the oil pump 20, that is, the lubricating oil of the engine,
It can be distributed in an arbitrary ratio and discharged to the output openings 18a and 18b.

【0019】このように、油圧制御弁18のどちらかの
出力開口部18a又は18bがオイルポンプ20に連通
している短時間だけ、前述の油圧通路を介して進角側の
油圧室11又は遅角側の油圧室14の一方にオイルが供
給されることになり、それを繰り返すことによって任意
の量の加圧されたオイルが油圧室11又は油圧室14へ
供給される。一方の油圧室へオイルが供給されるのと同
時に、他方の油圧室から同量のオイルが油圧制御弁18
を通ってドレイン通路21から機関のオイルパン22へ
排出されるから、ピストン12は2つの油圧室11及び
14の制御油圧によって発生する軸方向力が等しくなる
任意の中間位置か、或いは可動範囲の終端まで軸方向に
移動することになる。図示のような構造の場合、左右方
向の軸方向力が釣り合ってピストン12が中間位置に停
止した状態においては、2つの油圧室11及び14の制
御油圧は同じ値になる。
As described above, only one of the output openings 18a or 18b of the hydraulic control valve 18 communicates with the oil pump 20 for a short time, and the hydraulic chamber 11 on the advance side or the retarded side is delayed via the hydraulic passage. Oil is supplied to one of the hydraulic chambers 14 on the corner side, and by repeating this, an arbitrary amount of pressurized oil is supplied to the hydraulic chambers 11 or 14. At the same time as the oil is supplied to one hydraulic chamber, the same amount of oil is supplied from the other hydraulic chamber to the hydraulic control valve 18.
Through the drain passage 21 to the oil pan 22 of the engine. Therefore, the piston 12 is at an intermediate position where the axial forces generated by the control hydraulic pressures of the two hydraulic chambers 11 and 14 become equal, or at the movable range. It will move axially to the end. In the case of the structure shown in the figure, the control hydraulic pressures of the two hydraulic chambers 11 and 14 are the same value in the state where the axial force in the left-right direction is balanced and the piston 12 is stopped at the intermediate position.

【0020】ピストン12が可動範囲内の任意の中間位
置において停止する場合、その停止位置は2つの油圧室
11及び14にそれぞれ残存しているオイルの量によっ
て決まる。従って、ECU19が発生するディザー制御
信号の内容を変更することによって、各油圧室11,1
4へ供給するオイルの量を微調整すれば、ピストン12
の停止位置を無段階に、且つ自由に調整することが可能
になる。それによって内燃機関の吸気弁及び排気弁の開
閉時期を円滑に変更することができる。
When the piston 12 stops at any intermediate position within the movable range, the stop position is determined by the amount of oil remaining in the two hydraulic chambers 11 and 14, respectively. Therefore, by changing the content of the dither control signal generated by the ECU 19, each hydraulic chamber 11, 1
4 can be adjusted by finely adjusting the amount of oil supplied to piston 4.
It becomes possible to freely adjust the stop position of steplessly. Thereby, the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine can be smoothly changed.

【0021】図2において、23はクランクシャフト、
24はこのクランクシャフト23に取り付けられたクラ
ンク側のタイミングプーリ、25はタイミングプーリ2
4と前述のタイミングプーリ3との間に巻きかけられた
タイミングベルト、26はクランクシャフト23の回転
角を検出するクランク角センサ、27はカムシャフト2
の回転角を検出するカム角センサを示している。センサ
26及び27は具体的には磁気式のピックアップであっ
て、クランクシャフト23やカムシャフト2に取り付け
られた歯車形のような回転部材の突起が通過する度に電
気的なパルス信号を発生するので、その数をECU19
においてカウントすれば、それぞれの軸の回転角を検出
することができる。
In FIG. 2, 23 is a crankshaft,
Reference numeral 24 is a crank side timing pulley attached to the crankshaft 23, and 25 is a timing pulley 2
4 is a timing belt wound around the timing pulley 3; 26 is a crank angle sensor for detecting the rotation angle of the crankshaft 23; 27 is the camshaft 2;
2 shows a cam angle sensor for detecting the rotation angle of the. The sensors 26 and 27 are specifically magnetic pickups, and each time a protrusion of a rotating member such as a gear attached to the crankshaft 23 or the camshaft 2 generates an electric pulse signal. Therefore, the number is calculated by the ECU 19
By counting at, the rotation angle of each axis can be detected.

【0022】以上において説明した実施例の構成のうち
で、後に詳しく説明するECU19の内部の構成と、カ
ム角センサ27の設置位置の構成を除いた大部分は従来
の可変バルブタイミング機構のそれと概ね同様である。
このような可変バルブタイミング機構においては、クラ
ンクシャフト23から駆動側のタイミングプーリ24と
タイミングベルト25によって被駆動側のタイミングプ
ーリ3に2分の1の回転数の回転が伝達され、その回転
がハウジング4のヘリカルスプライン4bからピストン
12のヘリカルスプライン12b及び12cを介して、
ヘリカルスプライン7aを有するギアプレート7に伝え
られ、更に、その回転が位置決めピン9からカムシャフ
ト2に伝達されて図3に示すようなカム28を駆動す
る。それによって吸気弁及び排気弁のようなバルブ29
が吸気又は排気ポート30を開閉することになる。
Of the configurations of the embodiments described above, most of the configuration except the internal configuration of the ECU 19 and the configuration of the installation position of the cam angle sensor 27, which will be described in detail later, is almost the same as that of the conventional variable valve timing mechanism. It is the same.
In such a variable valve timing mechanism, the rotation of half the rotational speed is transmitted from the crankshaft 23 to the driven side timing pulley 3 by the driving side timing pulley 24 and the timing belt 25, and the rotation is transmitted to the housing. From the helical spline 4b of 4 through the helical splines 12b and 12c of the piston 12,
The rotation is transmitted to the gear plate 7 having the helical spline 7a, and its rotation is transmitted to the cam shaft 2 from the positioning pin 9 to drive the cam 28 as shown in FIG. Thereby valves 29 such as intake and exhaust valves
Opens and closes the intake or exhaust port 30.

【0023】図3において、31はバルブリフタ、32
はバルブガイド、33はバルブ29を吸気又は排気ポー
ト30の閉塞方向に付勢しているバルブスプリング、3
4はリテーナを示している。カムシャフト2には磁性体
からなる突起35が設けられる。磁性体からなる突起3
5が磁気的なピックアップであるカム角センサ27の直
前を通過することによって、カム角センサ27が出力す
る電気信号の値が正から負へ変化するので、その信号を
入力されているECU19はカムシャフト2の回転方向
の位置(カム位相)を検知することができる。
In FIG. 3, 31 is a valve lifter and 32 is a valve lifter.
Is a valve guide, 33 is a valve spring for urging the valve 29 in the closing direction of the intake or exhaust port 30, 3
Reference numeral 4 indicates a retainer. The camshaft 2 is provided with a protrusion 35 made of a magnetic material. Protrusion 3 made of magnetic material
When 5 passes just before the cam angle sensor 27, which is a magnetic pickup, the value of the electric signal output by the cam angle sensor 27 changes from positive to negative. The position of the shaft 2 in the rotation direction (cam phase) can be detected.

【0024】タイミングプーリ3とカムシャフト2の相
対的な位相関係は、ピストン12を軸方向に移動させる
ことにより、噛み合っている2対のヘリカルスプライン
の働きによって自由に変化させることができる。前述の
ように、ピストン12の軸方向位置は、ECU19の指
令によって操作される油圧制御弁18が、進角側の油圧
室11と遅角側の油圧室14にそれぞれ供給するオイル
の量を制御することによって決まる。ECU19は、カ
ム角センサ27やクランク角センサ26等が発生する信
号を受け入れることによってカム位相や回転数を算出
し、それらを内燃機関の運転条件に対する最適カム位相
のマップデータ等と比較して、現実のカム位相とマップ
データの値との差を縮めるようなディザー制御信号を発
生し、油圧制御弁18のソレノイド18dへ供給する電
流を断続する。
The relative phase relationship between the timing pulley 3 and the cam shaft 2 can be freely changed by the action of the two pairs of helical splines meshing with each other by moving the piston 12 in the axial direction. As described above, the axial position of the piston 12 controls the amount of oil supplied to the hydraulic chamber 11 on the advance side and the hydraulic chamber 14 on the retard side by the hydraulic control valve 18 operated by a command from the ECU 19. It depends on what you do. The ECU 19 receives the signals generated by the cam angle sensor 27, the crank angle sensor 26, and the like to calculate the cam phase and the rotation speed, and compares them with map data of the optimum cam phase for the operating conditions of the internal combustion engine. A dither control signal is generated to reduce the difference between the actual cam phase and the map data value, and the current supplied to the solenoid 18d of the hydraulic control valve 18 is interrupted.

【0025】油圧制御弁18の働きによって進角側の油
圧室11のオイル量が増加して制御油圧が上昇した場合
は、ピストン12は図2において右の方向へ押される。
ピストン12の円筒部分12aとハウジング4は、右ね
じのヘリカルスプライン12b及び4bによって噛み合
っているので、ピストン12はハウジング4に対して図
2の左側から見て右回りに回されることになる。また、
ピストン12とギアプレート7はヘリカルスプライン1
2c及び7aによって噛み合っているので、前述のよう
なピストン12の右方向への移動によって、ギアプレー
ト7はカムシャフト2と共にピストン12に対して右回
りに回転させられる。このようにして、カムシャフト2
によって駆動されるバルブのタイミングはピストン12
が軸方向に移動した分だけ進角することになる。
When the amount of oil in the hydraulic chamber 11 on the advance side increases and the control hydraulic pressure rises due to the action of the hydraulic control valve 18, the piston 12 is pushed to the right in FIG.
Since the cylindrical portion 12a of the piston 12 and the housing 4 are engaged with each other by the right-handed helical splines 12b and 4b, the piston 12 is rotated clockwise with respect to the housing 4 as viewed from the left side of FIG. Also,
Piston 12 and gear plate 7 are helical splines 1
Since they are meshed with each other by 2c and 7a, the gear plate 7 is rotated clockwise with respect to the piston 12 together with the cam shaft 2 by the rightward movement of the piston 12 as described above. In this way, the camshaft 2
The timing of the valve driven by the piston 12
Will be advanced by the amount moved in the axial direction.

【0026】反対に、ECU19の制御信号によって油
圧制御弁18のスプール18cが移動して、遅角側の油
圧室14にオイルが供給されると、ピストン12が左方
向に移動して、カムシャフト2によって駆動されるバル
ブのタイミングが遅角されることになる。このようにし
て、タイミングプーリ3、ひいてはクランクシャフト2
3に対するカムシャフト2の位相が無段階に調整され
る。図示実施例においても、以上のような基本的な作動
については従来の可変バルブタイミング機構のそれと同
様である。
On the contrary, when the spool 18c of the hydraulic control valve 18 is moved by the control signal of the ECU 19 and the oil is supplied to the hydraulic chamber 14 on the retard side, the piston 12 is moved leftward and the camshaft is moved. The timing of the valve driven by 2 will be retarded. In this way, the timing pulley 3, and thus the crankshaft 2
The phase of the camshaft 2 with respect to 3 is adjusted steplessly. Also in the illustrated embodiment, the basic operation as described above is the same as that of the conventional variable valve timing mechanism.

【0027】内燃機関の場合は、カム28のカムノーズ
がバルブスプリング33の付勢力に抗してバルブ29を
往復運動させることにより、吸気又は排気ポート30を
開閉させるので、図3に示す6番気筒のカムノーズ28
−6のように、カムノーズがバルブスプリング33を圧
縮してバルブ29の開度を増大させつつある状態におい
ては、カムシャフト2にはバルブスプリング33による
逆方向のトルクが作用する。便宜上これを正トルクと呼
ぶことにする。それと反対に、図3に示す3番気筒のカ
ムノーズ28−3のように、カムノーズがバルブ29を
閉弁させつつあるときには、カムシャフト2の回転方向
と同じ方向にバルブスプリング33によるトルクが作用
する。これを負トルクと呼ぶことにする。このように、
カムシャフト2に設けられた多数のカム28のカムノー
ズがバルブスプリング33によって押されるために、カ
ムシャフト2に作用するトルクは正トルクと負トルクが
繰り返して反転するような形で周期的に変動することに
なる。
In the case of an internal combustion engine, the cam nose of the cam 28 reciprocates the valve 29 against the urging force of the valve spring 33 to open and close the intake or exhaust port 30, so that the sixth cylinder shown in FIG. The cam nose 28
In the state where the cam nose compresses the valve spring 33 to increase the opening degree of the valve 29 as in -6, a reverse torque due to the valve spring 33 acts on the camshaft 2. For convenience, this is called positive torque. On the contrary, when the cam nose is closing the valve 29 like the cam nose 28-3 of the third cylinder shown in FIG. 3, the torque by the valve spring 33 acts in the same direction as the rotation direction of the camshaft 2. . This is called negative torque. in this way,
Since the cam noses of a large number of cams 28 provided on the camshaft 2 are pushed by the valve spring 33, the torque acting on the camshaft 2 periodically fluctuates such that positive torque and negative torque are repeatedly reversed. It will be.

【0028】図3に例示したカムシャフト2は直列6気
筒の機関に使用されるもので、3番気筒のカムノーズ2
8−3と6番気筒のカムノーズ28−6を有し、それら
は矢印の方向に回転する。図3の場合は、3番気筒のバ
ルブ29と6番気筒の相互に同じ大きさのバルブリフト
(開度)において、それぞれが対応しているバルブリフ
タ31の頂面31aに同時に接触する時期がある。つま
り、バルブリフタ31の頂面31aから離れようとして
いるカムノーズ28−3によって、バルブリフトが減少
しつつある3番気筒のバルブ29と、別のバルブリフタ
31の頂面31aに接触してそれを押し下げつつあるカ
ムノーズ28−6によって、バルブリフトが増大しつつ
ある6番気筒のバルブ29とが、バルブリフトの大きさ
において同じ値になる図3のような時期がある。
The camshaft 2 illustrated in FIG. 3 is used for an in-line 6-cylinder engine, and the cam nose 2 of the 3rd cylinder is used.
It has cam noses 28-6 of 8-3 and 6th cylinder, and they rotate in the direction of the arrow. In the case of FIG. 3, there is a time when the valve 29 of the third cylinder and the sixth cylinder have the same valve lift (opening degree) and simultaneously contact the top surface 31a of the corresponding valve lifter 31. . That is, the cam nose 28-3, which is about to separate from the top surface 31a of the valve lifter 31, makes contact with the valve 29 of the third cylinder whose valve lift is decreasing and the top surface 31a of another valve lifter 31 while pushing it down. There is a timing as shown in FIG. 3 in which the valve lift of the sixth cylinder 29, whose valve lift is increasing due to a certain cam nose 28-6, becomes the same value as the valve lift.

【0029】図3に示した状態では、6番気筒のカムノ
ーズ28−6によってカムシャフト2に作用する正トル
クの大きさと、3番気筒のカムノーズ28−3によって
カムシャフト2に作用する負トルクの大きさの絶対値が
同じになり、それらの符号が反対であることから両者が
打ち消し合うことになる。従って、図3の状態になる寸
前においてカムシャフト2に作用するバルブスプリング
33によるトルクは負トルクであり、図3の状態の直後
におけるカムシャフト2のトルクは正トルクとなる。
In the state shown in FIG. 3, the magnitude of the positive torque acting on the camshaft 2 by the cam nose 28-6 of the sixth cylinder and the negative torque acting on the camshaft 2 by the cam nose 28-3 of the third cylinder. Since the magnitudes have the same absolute value and their signs are opposite, they cancel each other out. Therefore, the torque of the valve spring 33 acting on the camshaft 2 is a negative torque immediately before the state of FIG. 3 is reached, and the torque of the camshaft 2 immediately after the state of FIG. 3 is a positive torque.

【0030】そこで、カム角センサ27と突起35の相
対的な位置を前述のように決めることによって、そのと
きにカム28がバルブリフタ31の頂面31aと接触し
ている3番気筒と6番気筒のバルブ29の、2つのバル
ブスプリング33による合計のトルクが、負トルクから
正トルクに反転する時期に、突起35がカム角センサ2
7の直前を横切って、カム角センサ27の出力信号が正
の値から負の値に反転するように設定する。このように
してカムシャフト2に作用するバルブスプリング33に
よるトルクが反転する時期を検出することができる。
Therefore, by determining the relative positions of the cam angle sensor 27 and the projection 35 as described above, the third cylinder and the sixth cylinder in which the cam 28 is in contact with the top surface 31a of the valve lifter 31 at that time. When the total torque of the two valve springs 33 of the valve 29 of FIG.
It is set so that the output signal of the cam angle sensor 27 is inverted from a positive value to a negative value across just before 7. In this way, it is possible to detect the timing at which the torque due to the valve spring 33 acting on the camshaft 2 is reversed.

【0031】図示実施例におけるECU19の内部の構
成のうちで、可変バルブタイミング機構を操作するアク
チュエータのための制御回路の部分は、図1に示してい
るように、本発明の特徴の一つに対応して、従来から設
けられているディザー制御回路36の他に、アンドゲー
ト37とコンパレータ38等を付加したものとなってい
る。なお、図1において、39は基準電圧を発生させる
と共に油圧制御弁18のソレノイド18dに電流を供給
するための電源、40は基準電圧の高さを調整する可変
抵抗器、41はアンドゲート37の出力電圧がハイレベ
ルになったときに導通するトランジスタを示している。
Of the internal configuration of the ECU 19 in the illustrated embodiment, the control circuit portion for the actuator for operating the variable valve timing mechanism is one of the features of the present invention, as shown in FIG. Correspondingly, in addition to the dither control circuit 36 provided conventionally, an AND gate 37, a comparator 38, etc. are added. In FIG. 1, 39 is a power source for generating a reference voltage and supplying a current to the solenoid 18d of the hydraulic control valve 18, 40 is a variable resistor for adjusting the height of the reference voltage, and 41 is an AND gate 37. It shows a transistor that conducts when the output voltage goes high.

【0032】前述のような構成のECU19において、
カムシャフト2に設けられた突起35の通過を検出する
カム角センサ27の出力信号は先ずコンパレータ38に
入力される。カム角センサ27の出力電圧が所定の正の
ハイレベル値になった時に、コンパレータ38がハイレ
ベルの電圧を出力する。そしてコンパレータ38の出力
とディザー制御回路36の出力(ディザー制御信号)が
共にハイレベルになった時だけ、アンドゲート37が開
いてトランジスタ41が導通し、油圧制御弁18のソレ
ノイド18dへ断続的に電流が流され、それによってス
プール18cが往復動をして第1の出力開口部18a及
び第2の出力開口部18bを開閉し、オイルポンプ20
によって加圧されたオイルを2つの油圧室11及び14
へ任意の割合に供給して、ピストン12を軸方向に移動
させ、バルブ29の開閉のバルブタイミングを変更する
ようになっている。
In the ECU 19 having the above-mentioned structure,
The output signal of the cam angle sensor 27 that detects the passage of the projection 35 provided on the cam shaft 2 is first input to the comparator 38. When the output voltage of the cam angle sensor 27 reaches a predetermined positive high level value, the comparator 38 outputs a high level voltage. Only when both the output of the comparator 38 and the output of the dither control circuit 36 (dither control signal) become high level, the AND gate 37 opens and the transistor 41 becomes conductive, and the solenoid 18d of the hydraulic control valve 18 is intermittently connected. An electric current is applied, whereby the spool 18c reciprocates to open and close the first output opening 18a and the second output opening 18b, and the oil pump 20
The oil pressurized by the two hydraulic chambers 11 and 14
The piston 12 is moved in the axial direction to change the valve timing for opening and closing the valve 29.

【0033】図4は、カムシャフト2が負トルクを受け
た時と正トルクを受けた時のそれぞれについて、4つの
ヘリカルスプラインの位置を模式的に示したものであ
る。図4においては上方をフロント側と定め、下方をリ
ア側と定めている(後述の図6も同様)。(a)及び
(b)はバルブスプリング33による負トルクがカムシ
ャフト2に作用した状態を示すもので、(a)はハウジ
ング4のヘリカルスプライン4bとピストン12のヘリ
カルスプライン12bとの関係を示し、(b)はピスト
ン12のヘリカルスプライン12cとギアプレート7の
ヘリカルスプライン7aとの関係を示している。このよ
うにカムシャフト2に負トルクが作用した時は、ハウジ
ング4、従ってタイミングプーリ3の回転方向とギアプ
レート7のトルクの方向が同じであるため、ピストン1
2のヘリカルスプライン12b,12cに対するハウジ
ング4のヘリカルスプライン4bやギアプレート7のヘ
リカルスプライン7aからの拘束が弱く、しかもヘリカ
ルスプライン相互の歯の間には必然的にバックラッシュ
があるから、図4の(a)や(b)に示したように、ヘ
リカルスプライン12b,12cの歯がヘリカルスプラ
イン4bやヘリカルスプライン7aの歯の間に浮いたよ
うな状態になる瞬間がある。このような状態ではヘリカ
ルスプラインの歯同士が接触していない。
FIG. 4 schematically shows the positions of the four helical splines when the camshaft 2 receives a negative torque and when it receives a positive torque. In FIG. 4, the upper side is defined as the front side and the lower side is defined as the rear side (the same applies to FIG. 6 described later). (A) and (b) show the state where the negative torque by the valve spring 33 acts on the camshaft 2, (a) shows the relationship between the helical spline 4b of the housing 4 and the helical spline 12b of the piston 12, (B) shows the relationship between the helical spline 12 c of the piston 12 and the helical spline 7 a of the gear plate 7. When a negative torque acts on the camshaft 2 in this way, the rotational direction of the housing 4, and hence the timing pulley 3, and the torque direction of the gear plate 7 are the same, so that the piston 1
Since the helical splines 4b of the housing 4 and the helical splines 7a of the gear plate 7 are weakly restrained with respect to the two helical splines 12b and 12c, there is necessarily backlash between the teeth of the helical splines. As shown in (a) and (b), there is a moment when the teeth of the helical splines 12b and 12c become floating between the teeth of the helical splines 4b and 7a. In such a state, the teeth of the helical spline are not in contact with each other.

【0034】その後、図3に示したような状態からカム
シャフト2が回転して、カムシャフト2に作用するバル
ブスプリング33によるトルクが負トルクから正トルク
に反転すると、その方向はカムシャフト2の回転方向と
反対であるため、従来の可変バルブタイミング機構にお
いては、図4の(c)や(d)に示したように、ヘリカ
ルスプライン12b,12cの歯の面が、それぞれ相手
のヘリカルスプライン4b,7cの歯の面に衝突するこ
とになるので、バルブスプリング33の付勢によってカ
ムシャフト2に作用する合計のトルク即ちカムトルクが
負トルクから正トルクに反転するたびに、ヘリカルスプ
ラインの歯の間には打音であるバックラッシュ音が発生
する可能性があった。
After that, when the camshaft 2 rotates from the state shown in FIG. 3 and the torque by the valve spring 33 acting on the camshaft 2 reverses from negative torque to positive torque, the direction is that of the camshaft 2. Since it is opposite to the rotation direction, in the conventional variable valve timing mechanism, as shown in FIGS. 4 (c) and 4 (d), the tooth surfaces of the helical splines 12b and 12c are respectively opposite helical splines 4b. , 7c collide with the tooth surfaces of the helical splines, because the total torque acting on the camshaft 2 by the bias of the valve spring 33, that is, the cam torque, is reversed from negative torque to positive torque. There was a possibility that a backlash sound, which was a tapping sound, was generated.

【0035】図示実施例の場合は、カムトルクが負の
時、即ち、バルブスプリング33によってカムシャフト
2に作用するトルクの合計が負の値に変わったときに
は、カム角センサ27の出力信号は正の値に変わるか
ら、コンパレータ38の出力はハイレベルになり、アン
ドゲート37の出力はディザー制御回路36の信号と同
じになる。従って油圧制御弁18のソレノイド18dに
は、従来の可変バルブタイミング機構と同様にディザー
制御回路36からディザー制御信号が供給され、ピスト
ン12は油圧によって図2において右側へ、即ち進角側
へ押される。これは図4の(a)及び(b)において、
ピストン12のヘリカルスプライン12b,12cが図
の下方へ押されるということである。それによって、ヘ
リカルスプライン12b,12cは図4の(c)及び
(d)のように相手方のヘリカルスプラインに接触し、
図4の(a)及び(b)のような浮動状態が解消する。
In the illustrated embodiment, when the cam torque is negative, that is, when the total torque acting on the camshaft 2 is changed to a negative value by the valve spring 33, the output signal of the cam angle sensor 27 is positive. Since it changes to a value, the output of the comparator 38 becomes high level, and the output of the AND gate 37 becomes the same as the signal of the dither control circuit 36. Therefore, the solenoid 18d of the hydraulic control valve 18 is supplied with a dither control signal from the dither control circuit 36 as in the conventional variable valve timing mechanism, and the piston 12 is hydraulically pushed to the right side in FIG. 2, that is, to the advance side. . This is as shown in (a) and (b) of FIG.
This means that the helical splines 12b and 12c of the piston 12 are pushed downward in the figure. As a result, the helical splines 12b and 12c come into contact with the other helical spline as shown in (c) and (d) of FIG.
The floating state as shown in FIGS. 4A and 4B is resolved.

【0036】これに対して、カムトルクが正の時、即
ち、バルブスプリング33によってカムシャフト2に作
用するトルクの合計が正の値になった時には、カム角セ
ンサ27の出力信号は負の値になるから、コンパレータ
38の出力信号はローレベルになり、その結果、アンド
ゲート37の出力もローレベルとなって、油圧制御弁1
8のソレノイド18dには通電が行われない。従って、
ピストン12は油圧によって遅角側、即ち図2において
左側のフロント側へ押される。
On the other hand, when the cam torque is positive, that is, when the total torque acting on the camshaft 2 by the valve spring 33 has a positive value, the output signal of the cam angle sensor 27 has a negative value. Therefore, the output signal of the comparator 38 becomes low level, and as a result, the output of the AND gate 37 also becomes low level, and the hydraulic control valve 1
The solenoid 18d of No. 8 is not energized. Therefore,
The piston 12 is pushed by the hydraulic pressure to the retard side, that is, the front side on the left side in FIG.

【0037】この油圧の作用する方向は、図6の(a)
及び(b)に示したように、カムトルクが負の場合に
は、図4の(a)及び(b)に示したピストン12のヘ
リカルスプライン12b及び12cの浮動状態を抑える
と共に、カムトルクが正の場合には、ピストン12のヘ
リカルスプライン12b,12cの歯に向かって衝突し
てくるハウジング4とギアプレート7のヘリカルスプラ
イン4b及び7aの歯から逃げる方向であるから、各ヘ
リカルスプラインの歯の衝突が弱められ、バックラッシ
ュ音が小さく抑えられることになる。
The direction in which this hydraulic pressure acts is shown in FIG.
4B, when the cam torque is negative, the floating state of the helical splines 12b and 12c of the piston 12 shown in FIGS. 4A and 4B is suppressed, and the cam torque is positive. In this case, since it is a direction to escape from the teeth of the helical splines 4b and 7a of the housing 4 and the gear plate 7 which collide toward the teeth of the helical splines 12b and 12c of the piston 12, the collision of the teeth of each helical spline occurs. It will be weakened and the backlash noise will be reduced.

【0038】以上のような図示実施例の可変バルブタイ
ミング機構の作動を纏める意味で、図5に各部分の状態
の変化を示す。即ち、機関のクランク角を監視している
クランク角センサ26の出力信号の変化を(a)に、カ
ム角センサ27の出力信号の変化を(b)に、コンパレ
ータ38の出力信号の変化を(c)に、ディザー制御回
路36の出力信号であるディザー制御信号を(d)に、
アンドゲート37、従って、トランジスタ41の出力信
号を(e)に、進角側の油圧室11の油圧の変化を
(f)に、バルブスプリング33によってカムシャフト
2に作用するカムトルクの変化を(g)に、それぞれ時
間的に対応した状態で示されている。
In order to summarize the operation of the variable valve timing mechanism of the illustrated embodiment as described above, FIG. 5 shows changes in the state of each part. That is, a change in the output signal of the crank angle sensor 26 that monitors the crank angle of the engine is shown in (a), a change in the output signal of the cam angle sensor 27 is shown in (b), and a change in the output signal of the comparator 38 is shown in (a). In (c), the dither control signal which is the output signal of the dither control circuit 36 is shown in (d),
The output signal of the AND gate 37, that is, the transistor 41 is set to (e), the change in hydraulic pressure in the hydraulic chamber 11 on the advance side is set to (f), and the change in cam torque applied to the camshaft 2 by the valve spring 33 is set to (g). ), Respectively, in a state corresponding to each time.

【0039】図示実施例では6気筒の内燃機関に可変バ
ルブタイミング機構を適用する場合について述べたが、
他の気筒数の機関に対しても本発明を適用することがで
きることは言うまでもない。6気筒よりも気筒数の少な
い機関に対して本発明を適用する場合には、油圧制御弁
18等は高速の応答を要求されないので、制御が更に容
易になり、一層安価な部品を使用することが可能にな
る。
In the illustrated embodiment, the case where the variable valve timing mechanism is applied to the 6-cylinder internal combustion engine has been described.
It goes without saying that the present invention can be applied to engines having other numbers of cylinders. When the present invention is applied to an engine having a smaller number of cylinders than six cylinders, the hydraulic control valve 18 and the like are not required to have a high-speed response, so that the control becomes easier and the cheaper parts are used. Will be possible.

【0040】また、図示実施例では作動原理を分かりや
すくするために、コンパレータ38の出力信号をとる時
期をカムシャフト2の回転と同期させて固定している
が、実際には各摺動部分の摩擦等の影響で、回転速度に
よってカムトルクが反転する時期が前後にずれたり、油
圧制御弁18に応答遅れが生じたりするので、カム角セ
ンサ27の出力信号に対して、コンパレータ38の出力
に対応するカムシャフト2の回転に同期した信号をずら
してもよい。具体的に言うと、例えばECU19のメモ
リに回転数に対してコンパレータ38の出力に対する信
号の最適なタイミングとデューティ比のマップデータを
記憶させておき、回転数の変化に応じてカムシャフト2
の回転に同期した信号を発生するようにする。
Further, in the illustrated embodiment, the timing of taking the output signal of the comparator 38 is fixed in synchronization with the rotation of the camshaft 2 in order to make the operating principle easy to understand. Due to the influence of friction or the like, the timing at which the cam torque reverses is shifted forward or backward depending on the rotation speed, or the response delay occurs in the hydraulic control valve 18, so that the output signal of the comparator 38 corresponds to the output signal of the cam angle sensor 27. The signal synchronized with the rotation of the camshaft 2 may be shifted. Specifically, for example, the map data of the optimum timing and the duty ratio of the signal for the output of the comparator 38 with respect to the rotation speed is stored in the memory of the ECU 19, and the camshaft 2 is changed according to the change of the rotation speed.
Generate a signal in synchronization with the rotation of.

【0041】図示実施例では、単純化して説明を容易に
するために、カムトルクが正の値を示している時には油
圧制御弁18のソレノイド18dへの通電を止めるよう
にしているが、通電を停止しないでディザー制御のデュ
ーティ比を切り換えるなど、ソレノイド18dに通電す
る電流(電力)量を変化させるようにしてもよい。
In the illustrated embodiment, for simplification and easy description, the solenoid 18d of the hydraulic control valve 18 is deenergized when the cam torque has a positive value, but the energization is stopped. Alternatively, the amount of current (electric power) supplied to the solenoid 18d may be changed by switching the duty ratio of dither control.

【0042】更に、図示実施例では、可変バルブタイミ
ング機構における油圧制御系統の作動油として機関のエ
ンジンオイル(潤滑油)を利用しているので、オイルポ
ンプ20も潤滑油供給用のものをそのまま利用すること
ができるが、本発明においては可変バルブタイミング機
構の油圧制御系統を機関の潤滑油供給系統から切り離し
て、別の作動油とオイルポンプ20を使用する独立した
油圧系統としてもよいことは言うまでもない。
Further, in the illustrated embodiment, the engine oil (lubricating oil) of the engine is used as the operating oil of the hydraulic control system in the variable valve timing mechanism, so that the oil pump 20 for lubricating oil supply is also used. However, it goes without saying that in the present invention, the hydraulic control system of the variable valve timing mechanism may be separated from the lubricating oil supply system of the engine to form an independent hydraulic system using another hydraulic oil and the oil pump 20. Yes.

【0043】また、カムシャフト2はクランクシャフト
23からクランク側のタイミングプーリ24と、タイミ
ングベルト25と、タイミングプーリ3とを介して駆動
されるようになっているが、タイミングベルト25はタ
イミングチェーンであってもよいので、その場合はタイ
ミングプーリ3及び24相当するものとしてスプロケッ
トを使用することになる。更に、タイミングプーリ3は
タイミングギアであってもよい。従って、タイミングプ
ーリ3は、一般的には可変バルブタイミング機構に対す
る「回転駆動部材」と呼ぶべきものである。
The camshaft 2 is driven from the crankshaft 23 via the timing pulley 24 on the crank side, the timing belt 25, and the timing pulley 3. The timing belt 25 is a timing chain. Since it may be present, in that case, the sprocket is used as the one corresponding to the timing pulleys 3 and 24. Further, the timing pulley 3 may be a timing gear. Therefore, the timing pulley 3 should generally be called a "rotational drive member" for the variable valve timing mechanism.

【0044】以上の実施例では、油圧制御弁の作用によ
ってカムシャフト2に作用するトルク変化に同期した油
圧を得ているが、油圧制御弁用の油圧通路の他に、カム
シャフトの回転にともなって開閉する油圧通路を設ける
ことによりトルク変化に同期した油圧を得るようにして
も良い。
In the above embodiment, the hydraulic pressure synchronized with the change in the torque acting on the camshaft 2 is obtained by the action of the hydraulic control valve. However, in addition to the hydraulic passage for the hydraulic control valve, the rotation of the camshaft is accompanied. By providing a hydraulic passage that opens and closes, the hydraulic pressure synchronized with the torque change may be obtained.

【0045】以下、その構成を説明する。カムシャフト
2には、前記実施例の油圧通路の他に図7に示す孔2i
が設けられている。また、エンジンヘッド1には、オイ
ルポンプ20に連通する油圧通路1c,ドレン通路21
に連通する油通路1dが設けられている。カムシャフト
2に作用するトルクが正の時には、孔2iは、油通路1
dに連通し、トルクが負の時は、孔2iは、油圧通路1
cに連通する。
The structure will be described below. In addition to the hydraulic passage of the above embodiment, the camshaft 2 has a hole 2i shown in FIG.
Is provided. Further, the engine head 1 has a hydraulic passage 1c communicating with the oil pump 20 and a drain passage 21.
Is provided with an oil passage 1d. When the torque acting on the camshaft 2 is positive, the hole 2i is closed by the oil passage 1
When the torque is negative, the hole 2i is connected to the hydraulic passage 1
communicate with c.

【0046】以下、作動を説明する。カムシャフト2に
作用するトルクが正の時には、進角側油圧室11の油は
油通路2a,孔2i,油通路1dを介して抜けていくの
で、ピストン4は遅角側に移動する。カムシャフト2に
作用するトルクが負の時には、進角側油圧室11は油通
路2a,孔2i,油圧通路1cを介してポンプ20に連
通するので、ピストン4は進角側に移動する。上記の様
にして、この場合も前記実施例と同様な効果が得られ
る。
The operation will be described below. When the torque acting on the camshaft 2 is positive, the oil in the advance-side hydraulic chamber 11 escapes through the oil passage 2a, the hole 2i, and the oil passage 1d, so that the piston 4 moves to the retard side. When the torque acting on the camshaft 2 is negative, the advance side hydraulic chamber 11 communicates with the pump 20 via the oil passage 2a, the hole 2i, and the hydraulic passage 1c, so that the piston 4 moves to the advance side. As described above, also in this case, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、油圧シリンダのピスト
ンによって操作されるヘリカルスプラインを備えている
可変バルブタイミング機構において、バックラッシュ音
の発生の問題を応答性の低下を招くことなく、比較的簡
単で低コストの手段によって解決することができる。
According to the present invention, in a variable valve timing mechanism having a helical spline operated by a piston of a hydraulic cylinder, the problem of backlash noise is relatively reduced without causing deterioration of responsiveness. It can be solved by simple and low cost means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の要部の一部を示す概念図であ
る。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a part of an essential part of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例としての可変バルブタイミング
機構の全体構成を示す一部断面を含む側面図である。
FIG. 2 is a side view including a partial cross-section showing the entire configuration of a variable valve timing mechanism as an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例の要部の他の一部を示す断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another part of the main part of the embodiment of the present invention.

【図4】従来技術の問題点を説明するための模式図であ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining problems of the conventional technique.

【図5】本発明の実施例の作動を説明するために時間軸
を共通として示した線図群である。
FIG. 5 is a group of diagrams showing a common time axis for explaining the operation of the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例の効果を示すための模式図であ
る。
FIG. 6 is a schematic view showing the effect of the embodiment of the present invention.

【図7】他の実施例を示す略示図である。FIG. 7 is a schematic view showing another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…カムシャフト 3…タイミングプーリ(回転駆動部材) 3a…ハブ部分 4…ハウジング 4a…油圧シリンダ 4b…ヘリカルスプライン 7…ギアプレート 7a…ヘリカルスプライン 11…進角側の油圧室 12…ピストン 12a…円筒部分(回転伝達部材) 12b,12c…ヘリカルスプライン 14…遅角側の油圧室 18…油圧制御弁 18c…スプール 18d…ソレノイド 19…ECU(制御装置) 20…オイルポンプ 22…オイルパン 23…クランクシャフト 24…クランク側のタイミングプーリ 25…タイミングベルト 26…クランク角センサ 27…カム角センサ 28…カム 29…バルブ(機関の吸気弁又は排気弁) 31…バルブリフタ 31a…頂面 33…バルブスプリング 35…突起 36…ディザー制御回路 37…アンドゲート 38…コンパレータ 2 ... Camshaft 3 ... Timing pulley (rotational drive member) 3a ... Hub part 4 ... Housing 4a ... Hydraulic cylinder 4b ... Helical spline 7 ... Gear plate 7a ... Helical spline 11 ... Advance hydraulic chamber 12 ... Piston 12a ... Cylinder Part (rotation transmitting member) 12b, 12c ... Helical spline 14 ... Hydraulic chamber on retard side 18 ... Hydraulic control valve 18c ... Spool 18d ... Solenoid 19 ... ECU (control device) 20 ... Oil pump 22 ... Oil pan 23 ... Crankshaft 24 ... Crank side timing pulley 25 ... Timing belt 26 ... Crank angle sensor 27 ... Cam angle sensor 28 ... Cam 29 ... Valve (intake valve or exhaust valve of engine) 31 ... Valve lifter 31a ... Top surface 33 ... Valve spring 35 ... Projection 36 ... Dither control circuit 37 ... AND gate 38 ... Comparator

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バルブを開閉駆動するカムを備えている
カムシャフトと、 前記カムシャフト上に相対回転可能に支持されている回
転駆動部材と、 前記回転駆動部材と一体化されている油圧シリンダと、 前記油圧シリンダ内に挿入されて前記カムシャフト上を
軸方向に摺動することができるピストンと、 前記油圧シリンダ側に形成されたヘリカルスプライン
と、 前記カムシャフト側に形成されたヘリカルスプライン
と、 前記ピストンと共に軸方向に移動可能であって、前記2
つのヘリカルスプラインに同時に噛み合うヘリカルスプ
ラインを外面及び内面の双方に備えていて、前記2つの
ヘリカルスプラインの間に挿入されている回転伝達部材
と、 前記油圧シリンダ内に前記ピストンによって区画形成さ
れる2つの油圧室に対して選択的に制御油圧を供給する
油圧制御装置よりなり、 前記制御装置は、前記カムシャフトに作用するカムトル
クの変動に対応して、前記2つの油圧室へ供給する油圧
を相対的に制御するように構成されていることを特徴と
する可変バルブタイミング機構。
1. A camshaft having a cam for opening and closing a valve, a rotary drive member rotatably supported on the camshaft, and a hydraulic cylinder integrated with the rotary drive member. A piston that is inserted into the hydraulic cylinder and can slide axially on the camshaft; a helical spline formed on the hydraulic cylinder side; and a helical spline formed on the camshaft side; Is movable in the axial direction together with the piston,
A helical spline that meshes with two helical splines at the same time is provided on both the outer surface and the inner surface, and a rotation transmission member inserted between the two helical splines and two pistons defined by the piston in the hydraulic cylinder. The control device selectively supplies control hydraulic pressure to the hydraulic chambers, and the control device relatively controls the hydraulic pressures to be supplied to the two hydraulic chambers in response to fluctuations in cam torque acting on the camshaft. A variable valve timing mechanism characterized in that it is configured to be controlled to.
【請求項2】 前記油圧制御装置が、ヘリカルスプライ
ンの噛み合いによって前記回転伝達部材が受ける力の軸
方向成分と同じ方向に前記油圧を作用させることを特徴
とする請求項1に記載された可変バルブタイミング機
構。
2. The variable valve according to claim 1, wherein the hydraulic control device causes the hydraulic pressure to act in the same direction as an axial component of a force received by the rotation transmitting member due to meshing of helical splines. Timing mechanism.
【請求項3】 前記油圧制御装置が油圧制御弁と、その
駆動制御回路からなり、前記カムシャフトに対して設置
されたカム角センサが出力する信号によって前記油圧を
制御することを特徴とする請求項1に記載された可変バ
ルブタイミング機構。
3. The hydraulic control device comprises a hydraulic control valve and a drive control circuit for the hydraulic control valve, and controls the hydraulic pressure by a signal output from a cam angle sensor installed on the camshaft. The variable valve timing mechanism described in Item 1.
【請求項4】 前記油圧の作用を、前記カムシャフトに
設けられた油通路のカムシャフトの回転による開閉によ
って得ることを特徴とする請求項1に記載された可変バ
ルブタイミング機構。
4. The variable valve timing mechanism according to claim 1, wherein the action of the hydraulic pressure is obtained by opening and closing an oil passage provided in the cam shaft by rotation of a cam shaft.
JP1450394A 1994-02-08 1994-02-08 Variable valve timing mechanism Withdrawn JPH07224615A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109630282A (en) * 2018-11-30 2019-04-16 潍坊力创电子科技有限公司 The automatically controlled adjustment device of engine oil advance angle

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