JPH08177420A - Backlash measuring device in rolling mechanism - Google Patents

Backlash measuring device in rolling mechanism

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JPH08177420A
JPH08177420A JP32042294A JP32042294A JPH08177420A JP H08177420 A JPH08177420 A JP H08177420A JP 32042294 A JP32042294 A JP 32042294A JP 32042294 A JP32042294 A JP 32042294A JP H08177420 A JPH08177420 A JP H08177420A
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JP
Japan
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rotation
measuring device
camshaft
cam shaft
backlash
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP32042294A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yorita
浩 頼田
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To measure backlash without innovating an internal combustion engine in a backlash measuring device of a rolling mechanism of a variable valve timing mechanism, etc., of the internal combustion engine. CONSTITUTION: A phase computing element 301 generates a signal corresponding to a phase difference of a camshaft and a crankshaft from pulse signals from a cam angle sensor 23 and a crank angle sensor 21, and by passing a phase difference signal from the phase computing element 301 throug a first band-pass filter 302, a frequency component decided by the number of engagement and the number of rotation of the piston with a housing which is a member of the side of a timing pulleyis taken out. Additionally, by passing a second band- pass filter 303, a frequency component decided by the number of teeth and the number of rotation of engagement of the piston and an inner gear which is a member on the side of the camshaft is taken out, and a voltage measuring device 304 displays amplitude=backlash of each of frequency signals.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関の可変バルブ
タイミング装置(VVT) 等の複数の歯車やスプライン等の
噛み合い部材を介して回転を伝達する装置におけるバッ
クラッシ計測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backlash measuring device in a device for transmitting rotation through a plurality of gears such as a variable valve timing device (VVT) of an internal combustion engine or a meshing member such as a spline.

【0002】[0002]

【従来の技術】可変バルブタイミング装置で内周及び外
周にヘリカルスプラインを形成したピストンにカム軸側
に連結されるインナスプライン部材及びタイミングプー
リに連結されるアウタスプライン部材を係合させ、ピス
トンを油圧でカム軸の軸線と平行な方向に沿って移動さ
せることによりカム軸側のインナスプライン部材とタイ
ミングプーリ側(クランク軸側)のアウタスプライン部
材との間に回転位相を変化させることによりバルブタイ
ミングを変化させるものが知られている。
2. Description of the Related Art A variable valve timing device engages an internal spline member connected to the camshaft side and an outer spline member connected to a timing pulley with a piston having helical splines formed on the inner and outer peripheries to hydraulically move the piston. The valve timing is changed by changing the rotational phase between the inner spline member on the cam shaft side and the outer tap spline member on the timing pulley side (crankshaft side) by moving along the direction parallel to the axis line of the cam shaft. It is known to change things.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述タイプの可変バル
ブタイミング装置においては相互に噛合するスプライン
間でバックラッシの管理が運転状態に適合した所期のバ
ルブタイミングを得るため非常に重要である。バックラ
ッシの計測は装置を組み立てた状態で行う以外はない
が、かなり面倒でかつ熟練を要する手作業となり、工程
管理上のネックとなっていた。
In the variable valve timing device of the above-mentioned type, it is very important to control the backlash between the mutually engaged splines in order to obtain the desired valve timing suitable for the operating condition. Backlash is measured only after the device is assembled, but it is a laborious process that requires a lot of skill and is a bottleneck in process control.

【0004】従って、この発明は複数の歯車を介して回
転を伝達する装置(例えば可変バルブタイミング装置)
における歯車部材のバックラッシの計測を効率的に、か
つ可変バルブタイミング装置やこれを搭載するべき内燃
機関に改変を加えることがなく行うことができる装置を
提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention is a device for transmitting rotation via a plurality of gears (eg, variable valve timing device).
It is an object of the present invention to provide a device capable of efficiently measuring the backlash of the gear member in (1) and (2) without modifying the variable valve timing device or the internal combustion engine in which the variable valve timing device is mounted.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明によれば、複数
のかみ合いを持つ部材を有した回転機構において、バッ
クラッシ計測装置は、前記かみ合いの前後の回転信号発
生手段、該回転信号の差分演算器、バンドパスフィル
タ、電圧測定器を有し、上記バンドパスフィルタは、回
転機構の所定の回転数において、上記差分演算器の信号
のうち、上記かみ合いの歯数及び回転数で定まる周波数
成分のみを通過する特性を持ち、上記電圧測定器は、上
記バンドパスフィルタの出力の振幅を測定し、出力する
ことを特徴とする。
According to the present invention, in a rotating mechanism having a member having a plurality of meshes, a backlash measuring device includes a rotation signal generating means before and after the meshing, and a difference calculator of the rotation signals. , A band pass filter, a voltage measuring device, the band pass filter, at a predetermined rotation speed of the rotating mechanism, among the signals of the difference calculator, only the frequency component determined by the number of teeth and the rotation speed of the meshing. The voltage measuring device has a characteristic of passing, and measures and outputs the amplitude of the output of the bandpass filter.

【0006】[0006]

【作用】回転信号発生手段は噛み合い部材の前後の回転
信号を発生し、差分演算器は回転信号発生手段からの噛
み合い部材の前後の回転信号における差分を演算する。
回転機構の回転数を所定値として、バンドパスフィルタ
はかみ合いの歯数及び回転数で定まる周波数成分のみを
通過せしめる。電圧測定器は、バックラッシに対応する
上記バンドパスフィルタの出力の振幅を測定し、出力す
る。
The rotation signal generating means generates a rotation signal before and after the meshing member, and the difference calculator calculates a difference in rotation signals before and after the meshing member from the rotation signal generating means.
The bandpass filter allows only the frequency component determined by the number of meshing teeth and the number of revolutions to pass through, with the number of revolutions of the rotating mechanism being a predetermined value. The voltage measuring device measures and outputs the amplitude of the output of the bandpass filter corresponding to the backlash.

【0007】[0007]

【実施例】以下、この発明を、内周及び外周にヘリカル
スプラインを形成したピストンにカム軸側側のインナス
プライン部材及びタイミングプーリ側のアウタスプライ
ン部材を係合させ、ピストンを油圧でカム軸の軸線と平
行な方向に沿って移動させることによりバルブタイミン
グを変化させる内燃機関の可変バルブタイミング装置に
おいてスプライン間のバックラッシの計測に応用した実
施例について説明する。
Embodiments of the present invention will now be described. In the present invention, a piston having helical splines formed on the inner and outer circumferences thereof is engaged with an inner spline member on the camshaft side and an outer spline member on the timing pulley side, and the piston is hydraulically operated on An embodiment applied to the measurement of backlash between splines in a variable valve timing device for an internal combustion engine in which the valve timing is changed by moving the valve timing along a direction parallel to the axis will be described.

【0008】まず、可変バルブタイミング装置を説明す
ると、図1において、1は内燃機関のクランクシャフト
であり、図示しないシリンダブロックに回転自在に軸支
されている。クランクシャフト1上にタイミングプーリ
2が固定されている。一方、3は中空のカムシャフトで
あり、シリンダヘッド4に回転自在に軸支される。5は
カムシャフト3に対して回転位相を調整可能に連結され
るタイミングプーリであり、タイミングベルト6を介し
てカムシャフト1上のタイミングプーリ2に巻き掛けら
れている。即ち、タイミングプーリ5は円筒状の中心ボ
ス部5aを有し、このボス部5aはカムシャフト3の端
部近傍に嵌合されている。皿形のハウジング7は、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
収容するものであり、その周囲のフランジ部分は数本の
ボルト8によってタイミングプーリ5のハブ部5bに締
結されて、ハウジング7はタイミングプーリ5と一体に
なって、カムシャフト7の軸線上で回転する。なお、組
み立てや保守点検、修理等の便宜を図るために、図1に
おいて左端となるハウジング7の底部の中心の開口に
は、それを閉塞するハウジング7とは別体のキャップ9
がねじ止めされている。
First, the variable valve timing device will be described. In FIG. 1, reference numeral 1 is a crankshaft of an internal combustion engine, which is rotatably supported by a cylinder block (not shown). A timing pulley 2 is fixed on the crankshaft 1. On the other hand, 3 is a hollow cam shaft, which is rotatably supported by the cylinder head 4. Reference numeral 5 is a timing pulley that is connected to the camshaft 3 so that the rotational phase can be adjusted, and is wound around the timing pulley 2 on the camshaft 1 via a timing belt 6. That is, the timing pulley 5 has a cylindrical central boss portion 5 a, and this boss portion 5 a is fitted near the end portion of the cam shaft 3. The dish-shaped housing 7 accommodates the actuator portion of the variable valve timing mechanism inside, and the flange portion around the housing is fastened to the hub portion 5b of the timing pulley 5 by several bolts 8 to form the housing 7. Is integrated with the timing pulley 5 and rotates on the axis of the camshaft 7. For convenience of assembling, maintenance and inspection, repair, etc., the opening at the center of the bottom of the housing 7, which is the left end in FIG.
Is screwed on.

【0009】カムシャフト3の端部にはインナギア10
がヘッドボルト11によって一体的に取り付けられてお
り、かつ位置決めピン12がインナギア10よりカムシ
ャフト3に打ち込まれており、インナギア10のカムシ
ャフト3に対する回転方向の相対的な位置のロックがさ
れている。また、インナギア10をカムシャフト3の端
部に固定することによってタイミングプーリ5のハブ部
分5aが拘束され、カムシャフト3に対するタイミング
プーリ5の軸方向移動も阻止される。しかし、タイミン
グプーリ5のカムシャフト3に対する相対的な回転は阻
害されないようにされている。
An inner gear 10 is provided at the end of the camshaft 3.
Are integrally attached by a head bolt 11, and the positioning pin 12 is driven into the camshaft 3 from the inner gear 10 so that the inner gear 10 is locked at a position relative to the camshaft 3 in the rotational direction. . Further, by fixing the inner gear 10 to the end of the cam shaft 3, the hub portion 5a of the timing pulley 5 is restrained, and the axial movement of the timing pulley 5 with respect to the cam shaft 3 is also prevented. However, the relative rotation of the timing pulley 5 with respect to the camshaft 3 is not disturbed.

【0010】13はピストンであり、円盤状部13-1とこ
れに一体の円筒状部13-2とから構成される。円盤状部13
-1は、その内周においてタイミングプーリ5の中心の円
筒形のボス部分5a上に相対回転及び軸方向摺動可能に
嵌合され、また外周においてはハウジング7の大径部分
7−1の内周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13の外周部分の環状溝に
はシールリング15が挿入される。ハウジング13内に
おいてピストン13のタイミングプーリ5に近接した側
に進角側油圧室16Aが形成され、ピストン13のタイ
ミングプーリ5から離間した側に遅角側油圧室16Bが
成される。
Reference numeral 13 denotes a piston, which is composed of a disc-shaped portion 13-1 and a cylindrical portion 13-2 integral with the disc-shaped portion 13-1. Disk-shaped part 13
-1 is fitted on the cylindrical boss portion 5a at the center of the timing pulley 5 at the inner periphery thereof so as to be relatively rotatable and axially slidable, and at the outer periphery of the large diameter portion 7-1 of the housing 7. Slidingly fitted in oil-tightness to the peripheral cylindrical surface. A seal ring 15 is inserted in the annular groove of the outer peripheral portion of the piston 13 in order to improve the sealing performance. An advance-side hydraulic chamber 16A is formed on the side of the piston 13 close to the timing pulley 5 in the housing 13, and a retard-side hydraulic chamber 16B is formed on the side of the piston 13 away from the timing pulley 5.

【0011】ピストン13の円筒状部13-2の内面及び外
面のそれぞれ一部にはヘリカルスプライン13-2A 及び13
-2B 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13
-2A の歯とヘリカルスプライン13-2B 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13-2A は左ねじで、ヘリカルスプライン13-2B は
右ねじである。このようにヘリカルスプライン13-2A 及
び13-2B の傾斜が反対向きで、それらはカムシャフト3
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13-2A 及び13-2B
のいずれか一方の歯筋が軸線方向と平行であっても同様
な作動をするので、いずれか一方のヘリカルスプライン
の傾斜角は0の値ということもある。
Helical splines 13-2A and 13 are provided on a part of the inner surface and the outer surface of the cylindrical portion 13-2 of the piston 13, respectively.
-2B is formed and consists of a large number of teeth, each inclined with respect to the axial direction.
The teeth of -2A and the teeth of helical spline 13-2B are inclined in opposite directions. In the illustrated embodiment, the helical spline 13-2A has a left-hand thread, and the helical spline 13-2B has a right-hand thread. In this way, the helical splines 13-2A and 13-2B are inclined in opposite directions, and the camshaft 3
Helical splines 13-2A and 13-2B have positive and negative values for the inclination angle of the
Even if any one of the tooth traces is parallel to the axial direction, the same operation is performed, so that the inclination angle of one of the helical splines may be zero.

【0012】ピストン13の円筒部分13-2の外面に形成
されたヘリカルスプライン13-2B はハウジング7の小径
部分7−2の内面に形成されたヘリカルスプライン7-2A
に噛み合っていると共に、円筒部分13-2の内面に形成さ
れたヘリカルスプライン13-2A はインナギア10の外周
面に形成されたヘリカルスプライン10-Aと噛み合ってい
る。従って、ハウジング7の内面のヘリカルスプライン
7-2Aはピストン13-2のヘリカルスプライン13-2B の歯筋
の傾斜に合わせて右ねじの傾斜角を有しており、インナ
ギア10の外面のヘリカルスプライン10-Aは、ヘリカル
スプライン13-2A 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 13-2B formed on the outer surface of the cylindrical portion 13-2 of the piston 13 is a helical spline 7-2A formed on the inner surface of the small diameter portion 7-2 of the housing 7.
The helical spline 13-2A formed on the inner surface of the cylindrical portion 13-2 meshes with the helical spline 10-A formed on the outer peripheral surface of the inner gear 10. Therefore, the helical spline on the inner surface of the housing 7
7-2A has a right-hand thread inclination angle according to the inclination of the tooth trace of the helical spline 13-2B of the piston 13-2. The helical spline 10-A on the outer surface of the inner gear 10 is the helical spline 13-2A. It has a left-hand thread inclination angle according to the inclination of the tooth trace.

【0013】カムシャフト3とヘッドボルト11には油
圧通路3a及び11a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3a及び11aは一端は
ボール14によって閉塞されているが、他端は進角側の
油圧室16Bに開口している。この油圧通路はカムシャ
フト3の孔3b、環状の溝3c、及び機関のシリンダヘ
ッド4内に形成された第1の油圧通路4aを介して、油
圧制御弁17の第1の出力開口部17aに連通してい
る。一方、遅角側の油圧室16Aは、タイミングプーリ
5のボス部5aの孔5a-1と、それに合わせてカムシャフ
ト3の外周の一部に形成された環状の溝3dと、孔3e
を介してカムシャフト3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3fに連通しており、更にこ
の第2の油圧通路3fはカムシャフト3の孔3g、環状
の溝3h、機関のシリンダヘッド4内に形成された第2
の油圧通路4bを介して、油圧制御弁17の第2の出力
開口部17bに連通している。
The camshaft 3 and the head bolt 11 are provided with hydraulic passages 3a and 11a so as to penetrate through their respective central portions, and they form a first hydraulic passage. One end of each of the first hydraulic passages 3a and 11a is closed by the ball 14, but the other end is open to the advance-side hydraulic chamber 16B. This hydraulic passage is connected to the first output opening 17a of the hydraulic control valve 17 through the hole 3b of the camshaft 3, the annular groove 3c, and the first hydraulic passage 4a formed in the cylinder head 4 of the engine. It is in communication. On the other hand, the hydraulic chamber 16A on the retard side has a hole 5a-1 in the boss portion 5a of the timing pulley 5, an annular groove 3d corresponding to the hole 5a-1 formed in a part of the outer periphery of the camshaft 3, and a hole 3e.
Through the camshaft 3 is communicated with a second hydraulic passage 3f axially formed at a position deviated from the center of the camshaft 3, and the second hydraulic passage 3f is further provided with a hole 3g of the camshaft 3 and an annular groove. 3h, the second formed in the cylinder head 4 of the engine
The hydraulic pressure control valve 17 communicates with the second output opening 17b via the hydraulic passage 4b.

【0014】油圧制御弁17は、スプール17c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17cを駆動するソレノイド17
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)18から供給されるディザー制
御信号を受けて、スプール17cが軸方向の往復運動を
繰り返し、スプール17cに形成された複数個のランド
部が第1の出力開口部17a及び第2の出力開口部17
bを短時間ずつ開閉する。そして、ECU18がそれぞ
れの出力開口部17a及び17b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19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17a及び17bへ吐
出することができる。
The hydraulic control valve 17 is generally called a spool valve because it has a spool 17c. The structure of the hydraulic control valve 17 is well known, so a detailed description thereof will be omitted. Solenoid 17 to drive
d is a plurality of plural spools 17c formed on the spool 17c by receiving a dither control signal supplied from a well-known electronic control unit (ECU) 18 which is a control unit of the engine, and causing the spool 17c to reciprocate in the axial direction. The land portion has the first output opening portion 17a and the second output opening portion 17a.
Open and close b for a short time. Then, by changing the ratio of the total time during which the ECU 18 opens the output openings 17a and 17b, the oil pressurized and supplied by the oil pump 19, that is, the lubricating oil of the engine,
It can be distributed in an arbitrary ratio and discharged to the output openings 17a and 17b.

【0015】図1において、クランクシャフト1に回転
方向に多数の等間隔の被検出突起20が固定され、この
被検出突起20と対向してクランクシャフト1の回転角
を検出するクランク角センサ21が設けられ、一方、カ
ムシャフト3上にも同様に回転方向に多数の等間隔の被
検出突起22が固定され、これと対向してカムシャフト
3のカム角センサ23が配置される。センサ21及び2
3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1及びカムシャフト3に取り付けられた突起
20,22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ECU18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. 1, a large number of projections 20 to be detected are fixed to the crankshaft 1 at equal intervals in the rotation direction, and a crank angle sensor 21 for detecting the rotation angle of the crankshaft 1 is provided facing the projections 20 to be detected. On the other hand, on the other hand, a large number of detected projections 22 are equally fixed in the rotational direction on the camshaft 3, and a cam angle sensor 23 of the camshaft 3 is arranged opposite to this. Sensors 21 and 2
Numeral 3 is a magnetic pickup specifically, which generates an electric pulse signal every time the protrusions 20 and 22 attached to the crankshaft 1 and the camshaft 3 pass, so that the number is counted by the ECU 18. if,
The rotation angle of each axis can be detected.

【0016】電子式制御装置18によるバルブタイミン
グの制御作動を説明すると、油圧制御弁17のどちらか
の出力開口部17a又は17bがオイルポンプ18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16B又は遅角側の油圧室16A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16A又は油圧
室16B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17を通ってドレイン通路17eから機関のオイ
ルパンへ排出されるから、ピストン13は2つの油圧室
16A及び16B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13が
中間位置に停止した状態においては、2つの油圧室16
A及び16Bの制御油圧は同じ値になる。
The control operation of the valve timing by the electronic control unit 18 will be described. The aforementioned hydraulic passage is opened for a short time when either output opening 17a or 17b of the hydraulic control valve 17 communicates with the oil pump 18. The oil is supplied to one of the advance side hydraulic chamber 16B and the retard side hydraulic chamber 16A via the above, and by repeating this, an arbitrary amount of pressurized oil is supplied to the hydraulic chamber 16A or the hydraulic chamber. 16B is supplied. At the same time as the oil is supplied to one hydraulic chamber, the same amount of oil is discharged from the other hydraulic chamber through the hydraulic control valve 17 and from the drain passage 17e to the oil pan of the engine. It moves axially to an arbitrary intermediate position where the axial forces generated by the control hydraulic pressures of the hydraulic chambers 16A and 16B become equal, or to the end of the movable range. In the case of the structure shown in the figure, the two hydraulic chambers 16 are provided in a state where the axial forces in the left and right directions are balanced and the piston 13 is stopped at the intermediate position.
The control hydraulic pressures of A and 16B have the same value.

【0017】ピストン13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
16A及び16B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、ECU18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16
A,16Bへ供給するオイルの量を微調整すれば、ピス
トン13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 13 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 16A and 16B. Therefore, by changing the content of the dither control signal generated by the ECU 18, each hydraulic chamber 16
By finely adjusting the amount of oil supplied to A and 16B, the stop position of the piston 13 can be adjusted steplessly and freely. Thereby, the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine can be smoothly changed.

【0018】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1から駆動側のタイミングプ
ーリ2とタイミングベルト6によって被駆動側のタイミ
ングプーリ5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7のヘリカルスプライン7-2Aからピ
ストン13のヘリカルスプライン13-2B 及び13-2A を介
して、ヘリカルスプライン10-Aを有するインナギア10
に伝えられ、更に、その回転が位置決めピン12からカ
ムシャフト3に伝達されてカムを駆動する。それによっ
て吸気弁及び排気弁のようなバルブが吸気又は排気ポー
トを開閉することになる。
In such a variable valve timing mechanism, the rotation of half the rotational speed is transmitted from the crankshaft 1 to the timing pulley 5 on the driven side by the timing pulley 2 on the driving side and the timing belt 6. Rotation is from the helical spline 7-2A of the housing 7 through the helical splines 13-2B and 13-2A of the piston 13 to the inner gear 10 having the helical spline 10-A.
And the rotation thereof is transmitted from the positioning pin 12 to the cam shaft 3 to drive the cam. This causes valves such as the intake and exhaust valves to open and close the intake or exhaust ports.

【0019】タイミングプーリ5とカムシャフト3の相
対的な位相関係は、ピストン13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13の軸方向位置は、ECU18の指
令によって操作される油圧制御弁17が、進角側の油圧
室16Bと遅角側の油圧室16A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。ECU18
は、カム角センサ23やクランク角センサ21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17のソレノイド17dへ供給す
る電流を断続する。
The relative phase relationship between the timing pulley 5 and the cam shaft 3 can be freely changed by the action of the two pairs of helical splines meshing with each other by moving the piston 13 in the axial direction. As described above, the axial position of the piston 13 controls the amount of oil supplied to the hydraulic chamber 16B on the advance side and the hydraulic chamber 16A on the retard side by the hydraulic control valve 17 operated by a command from the ECU 18. It depends on what you do. ECU18
Receives the signals generated by the cam angle sensor 23, the crank angle sensor 21 and the like to calculate the cam phase and the rotational speed, compare them with map data of the optimum cam phase for the operating conditions of the internal combustion engine, and A dither control signal is generated to reduce the difference between the cam phase and the value of the map data, and the current supplied to the solenoid 17d of the hydraulic control valve 17 is interrupted.

【0020】油圧制御弁17の働きによって進角側の油
圧室16B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13は図1において右の方向へ押され
る。ピストン13の円筒部分13-2とハウジング7は、右
ねじのヘリカルスプライン13-2B 及び7-2Aによって噛み
合っているので、ピストン13はハウジング7に対して
図1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13とインナギア10はヘリカルスプライ
ン13-2A 及び10-Aによって噛み合っているので、前述の
ようなピストン13の右方向への移動によって、インナ
ギア10はカムシャフト3と共にピストン13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3によって駆動されるバルブのタイミングはピストン
13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 16B on the advance side increases and the control hydraulic pressure rises due to the action of the hydraulic control valve 17, the piston 13 is pushed to the right in FIG. Since the cylindrical portion 13-2 of the piston 13 and the housing 7 are engaged with each other by the right-handed helical splines 13-2B and 7-2A, the piston 13 rotates clockwise relative to the housing 7 when viewed from the left side of FIG. Will be done. Further, since the piston 13 and the inner gear 10 are meshed with each other by the helical splines 13-2A and 10-A, the inner gear 10 moves rightward with respect to the piston 13 together with the camshaft 3 by the rightward movement of the piston 13 as described above. Can be rotated around. In this way, the timing of the valve driven by the camshaft 3 is advanced by the amount of movement of the piston 13 in the axial direction.

【0021】反対に、ECU18の制御信号によって油
圧制御弁17のスプール17cが移動して、遅角側の油
圧室16Aにオイルが供給されると、ピストン13が左
方向に移動して、カムシャフト7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5、ひいてはクランクシャフト
1に対するカムシャフト3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 17c of the hydraulic control valve 17 is moved by the control signal of the ECU 18 and the oil is supplied to the hydraulic chamber 16A on the retard side, the piston 13 is moved leftward and the camshaft is moved. The timing of the valve driven by 7 will be retarded. In this way, the phase of the timing pulley 5, and thus of the camshaft 3 with respect to the crankshaft 1, 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.

【0022】以上述べたように、図1の装置において
は、クランクシャフト1上のタイミングプーリ2に巻き
掛けられるタイミングプーリ5と一体回転するハウジン
グ7と、カムシャフト3に連結されこれと一体回転する
インナギヤ10との間にタイミングピストン13が配置
され、同ピストン13の円筒部分13-2のヘリカルスプラ
イン13-2B とハウジング7のヘリカルスプライン7-2Aと
の噛み合い及び円筒部分13-2のヘリカルスプライン13-2
A とインナギヤ10のヘリカルスプライン10-Aとの噛み合
いによってタイミングプーリ5の回転はカムシャフト3
に伝達される。従って、これらの噛み合い部のバックラ
ッシが一定に管理されていることが所期のバルブタイミ
ング特性を得るために重要である。以下に、この2組の
かみあいのバックラッシを計測するこの発明のバックラ
ッシ計測装置30の構成について述べる。
As described above, in the apparatus shown in FIG. 1, the housing 7 that rotates integrally with the timing pulley 5 that is wound around the timing pulley 2 on the crankshaft 1 and the camshaft 3 that is integrally rotated with the housing 7. The timing piston 13 is arranged between the inner gear 10 and the helical spline 13-2B of the cylindrical portion 13-2 of the piston 13 and the helical spline 7-2A of the housing 7 and the helical spline 13 of the cylindrical portion 13-2. -2
The timing pulley 5 is rotated by the camshaft 3 by the meshing of A with the helical spline 10-A of the inner gear 10.
Is transmitted to Therefore, it is important to obtain a desired valve timing characteristic that the backlash of these meshing portions is controlled to be constant. The configuration of the backlash measuring device 30 of the present invention for measuring the backlash of these two sets of meshes will be described below.

【0023】図2に示すようにバックラッシ計測装置3
0は位相差演算器301と、第1バンドパスフィルタ3
02と、第2バンドパスフィルタ303と、電圧測定器
304とから構成される。位相差演算器301はそれ自
体は公知のものであるが、その第1の入力301-1 がクラ
ンク角センサ21に接続され、第1の入力301-2 がカム
角センサ23に接続され、2組のパルス信号からヒルベ
ルト変換によってそれぞれ位相を算出した後、位相差に
応じた信号を出力するように構成される。第1のバンド
パスフィルタ302はピストン13の円筒部分13-2のヘ
リカルスプライン13-2B とハウジング7のヘリカルスプ
ライン7-2Aとの噛み合い部の噛み合いの歯数にカムシャ
フト3の所定の回転数の周波数を乗した周波数の信号s
1 のみ通過するように構成される。第2のバンドパスフ
ィルタ303はピストン13の円筒部分13-2のヘリカル
スプライン13-2A とインナギヤ10のヘリカルスプライン
10-Aとの噛み合い部の噛み合いの歯数にカムシャフト3
の所定の回転数の周波数を乗した周波数の信号s2 のみ
通過するように構成される。電圧測定器304はで、バ
ンドパスフィルタ302, 303からの信号s1 ,s 2のそれ
ぞれの振幅を読み取り、それぞれ表示するように構成さ
れる。
As shown in FIG. 2, the backlash measuring device 3
0 is the phase difference calculator 301 and the first bandpass filter 3
02, a second bandpass filter 303, and a voltage measuring device 304. Although the phase difference calculator 301 is known per se, its first input 301-1 is connected to the crank angle sensor 21 and its first input 301-2 is connected to the cam angle sensor 23. The phase is calculated from the pair of pulse signals by the Hilbert transform, and then a signal corresponding to the phase difference is output. The first bandpass filter 302 has a predetermined number of rotations of the camshaft 3 depending on the number of teeth of the meshing portion of the helical spline 13-2B of the cylindrical portion 13-2 of the piston 13 and the helical spline 7-2A of the housing 7. Frequency signal s multiplied by frequency
It is configured to pass only 1 . The second bandpass filter 303 includes a helical spline 13-2A of the cylindrical portion 13-2 of the piston 13 and a helical spline of the inner gear 10.
Camshaft 3 for the number of teeth of the meshing part with 10-A
It is configured so that only the signal s 2 having a frequency obtained by multiplying the frequency of the predetermined rotation speed of is passed. The voltage measuring device 304 is configured to read and display the respective amplitudes of the signals s 1 and s 2 from the bandpass filters 302 and 303.

【0024】以下に上記構成のかみあい部分のバックラ
ッシを計測する構成の作動を説明する。位相演算器30
1は、カム角センサ23、クランク角センサ21から、
カム回転位相、クランク回転位相を算出し、位相差を求
める。即ち、カムシャフト3、ピストン13、タイミン
グプーリ5は、組み付けの都合上、各摺動部、かみあい
部に、わずかなクリアランス、バックラッシを持たせて
あるため、組み付けた状態で、それぞれの回転の軸も少
しずつずれている。そのため、ピストン13の円筒部分
13-2のヘリカルスプライン13-2B とハウジング7のヘリ
カルスプライン7-2Aとの噛み合い及び円筒部分13-2のヘ
リカルスプライン13-2A とインナギヤ10のヘリカルスプ
ライン10-Aとの噛み合いとの2組のかみ合いは、夫々の
かみ合い円周上の1点のみでかみ合っている。その結
果、一定の回転数で運転した場合かみ合いのバックラッ
シによる回転位相差の変動は、1/(かみ合い歯数×回
転数)の周波数成分を持つ。
The operation of the structure for measuring the backlash of the meshing portion of the above structure will be described below. Phase calculator 30
1 is from the cam angle sensor 23 and the crank angle sensor 21,
The cam rotation phase and the crank rotation phase are calculated, and the phase difference is obtained. That is, since the camshaft 3, the piston 13, and the timing pulley 5 have slight clearance and backlash at the sliding parts and the meshing parts for the convenience of assembly, the shafts of the respective rotations in the assembled state. Is also slightly shifted. Therefore, the cylindrical portion of the piston 13
13-2 of the helical spline 13-2B and the housing 7 of the helical spline 7-2A and the cylindrical portion 13-2 of the helical spline 13-2A and the inner gear 10 of the helical spline 10-A meshing of two sets of The meshing is only one point on the circumference of each meshing. As a result, the fluctuation of the rotational phase difference due to the backlash of meshing has a frequency component of 1 / (meshing teeth number × rotational speed) when operating at a constant rotation speed.

【0025】バンドパスフィルタ302,303は、2
組のかみ合いのそれぞれ上述の周波数成分のみを通過さ
せるので、その出力信号s1 の振幅はピストン13の円
筒部分13-2のヘリカルスプライン13-2B とハウジング7
のヘリカルスプライン7-2Aとの噛み合い部の噛み合いを
示し、出力信号s 2の振幅はピストン13の円筒部分13
-2のヘリカルスプライン13-2A とインナギヤ10のヘリカ
ルスプライン10-Aとの噛み合い部の噛み合いのバックラ
ッシを示す。
The bandpass filters 302 and 303 have two
Since only the above-mentioned frequency components of the meshes of the set are passed, the amplitude of the output signal s 1 thereof is equal to the helical spline 13-2B of the cylindrical portion 13-2 of the piston 13 and the housing 7.
Shows the meshing of the meshing part with the helical spline 7-2A, and the amplitude of the output signal s 2 is the cylindrical part 13 of the piston 13.
The backlash of the meshing portion between the helical spline 13-2A of -2 and the helical spline 10-A of the inner gear 10 is shown.

【0026】上述の出力の振幅は、電圧測定器304で
測定、表示される。バックラッシに起因する歯打ち音を
予防するために上記測定の結果、2組のかみあいのどち
らか一方のバックラッシが所定の値を越えた場合、該当
のかみ合いに関係する部品の交換が行われることにな
る。上記実施例では、可変バルブタイミング機構のバッ
クラッシを測定したが、複数のかみ合いを持ち、かみ合
いの前後の回転位相の計測が可能な機構であれば同様に
計測することができる。
The amplitude of the above output is measured and displayed by the voltage measuring device 304. In order to prevent gear rattling noise caused by backlash, if the backlash of one of the two sets of meshing exceeds the specified value as a result of the above measurement, parts related to the meshing will be replaced. Become. In the above embodiment, the backlash of the variable valve timing mechanism was measured, but it can be measured in the same manner as long as it has a plurality of meshes and can measure the rotational phase before and after meshing.

【0027】上記実施例では、磁気式のカム角センサ、
クランク角センサで回転の位相を検出したが、センサの
検出方式は、光式等の回転検出でも良く、また回転の検
出は、角速度や角加速度でも良い。
In the above embodiment, a magnetic cam angle sensor,
Although the phase of the rotation is detected by the crank angle sensor, the detection method of the sensor may be rotation detection such as optical detection, and the rotation detection may be angular velocity or angular acceleration.

【0028】[0028]

【発明の効果】この発明によれば、歯車、またはスプラ
イン機構に対し、上記かみ合いの前後の回転信号を発生
し、夫々の回転信号の位相差より、バンドパスフィルタ
を利用して噛み合い歯数に応じた変動成分を取り出し、
振幅を計測することにより噛み合い部のバックラッシを
計測することができ、歯車装置を取り付けるべき内燃機
関等の改造を伴うことがない。
According to the present invention, rotation signals before and after the above meshing are generated with respect to a gear or a spline mechanism, and the number of meshing teeth is determined by using a bandpass filter from the phase difference of each rotation signal. Take out the variable component according to
By measuring the amplitude, the backlash of the meshing portion can be measured, and there is no need to modify the internal combustion engine or the like to which the gear device is attached.

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

【図1】図1はこの発明が応用される内燃機関用の可変
バルブタイミング装置の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a variable valve timing device for an internal combustion engine to which the present invention is applied.

【図2】図2は図1におけるバックラッシ計測装置の構
成を表すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the backlash measuring device in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…クランクシャフト 2…タイミングプーリ 3…カムシャフト 5…タイミングプーリ 7…ハウジング 7−A…スプライン 10…インナギア 10−A…スプライン 13…ピストン 13−2A…スプライン 13−2B…スプライン 21…クランク角センサ 23…カム角センサ 30…バックラッシ計測装置 301…位相差演算器 302…第1バンドパスフィルタ 303…第2バンドパスフィルタ 304…電圧測定器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Crankshaft 2 ... Timing pulley 3 ... Camshaft 5 ... Timing pulley 7 ... Housing 7-A ... Spline 10 ... Inner gear 10-A ... Spline 13 ... Piston 13-2A ... Spline 13-2B ... Spline 21 ... Crank angle sensor 23 ... Cam angle sensor 30 ... Backlash measuring device 301 ... Phase difference calculator 302 ... First bandpass filter 303 ... Second bandpass filter 304 ... Voltage measuring device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のかみ合いを持つ部材を有した回転
機構において、前記かみ合いの前後の回転信号発生手
段、該回転信号の差分演算器、バンドパスフィルタ、電
圧測定器を有し、 上記バンドパスフィルタは、回転機構の所定の回転数に
おいて、上記差分演算器の信号のうち、上記かみ合いの
歯数及び回転数で定まる周波数成分のみを通過する特性
を持ち、 上記電圧測定器は、上記バンドパスフィルタの出力の振
幅を測定し、出力することを特徴とする回転機構におけ
るバックラッシ計測装置。
1. A rotation mechanism having a member having a plurality of meshes, comprising rotation signal generating means before and after the meshing, a difference calculator of the rotation signals, a bandpass filter, and a voltage measuring device, The filter has a characteristic of passing only a frequency component determined by the number of teeth and the number of revolutions of the meshing in the signal of the difference calculator at a predetermined number of revolutions of the rotating mechanism. A backlash measuring device in a rotating mechanism, which measures and outputs the output amplitude of a filter.
【請求項2】 内燃機関のクランクシャフトからカムシ
ャフトへの動力伝達部材をカムシャフト上に回転自在に
設け、 動力伝達部材とカムシャフトとの間に可変バルブタイミ
ング機構が配置され、可変バルブタイミング機構は、カ
ムシャフトの軸線に平行な方向に移動する移動部材と、
移動部材と動力伝達部材との間及び移動部材とカムシャ
フトとの間に設けられ、回転部材の回転はカムシャフト
側に伝達しつつ移動部材の回転部材及びカムシャフトに
対する前記方向に沿った移動は許容しこの移動により動
力伝達部材とカムシャフトとの相対回転を惹起させる噛
合部とを具備してなり、 更に、クランクシャフトの回転に応じた信号を発生する
第1の回転信号発生手段と、カムシャフトの回転に応じ
た信号を発生する第2の回転信号発生手段と、第1及び
第2の回転信号発生手段からの回転信号の差分の演算器
と、差分演算器の信号のうち、移動部材と動力伝達部材
側との噛合部の歯数及び回転数に対応した周波数成分の
みを通過する特性を持つ第1のバンドパスフィルタと、
差分演算器の信号のうち、移動部材とカム軸側との噛合
部の歯数及び回転数に対応した周波数成分のみを通過す
る特性を持つ第2のバンドパスフィルタと、バンドパス
フィルタの出力の振幅を測定し、出力する電圧測定器と
を具備したことを特徴とする内燃機関用可変バルブタイ
ミング装置のバックラッシ計測装置。
2. A variable valve timing mechanism is provided between the power transmission member and the cam shaft, wherein a power transmission member from the crank shaft of the internal combustion engine to the cam shaft is rotatably provided on the cam shaft. Is a moving member that moves in a direction parallel to the axis of the camshaft,
The rotary member is provided between the moving member and the power transmitting member and between the moving member and the cam shaft, and the rotation of the rotating member is transmitted to the cam shaft side while the moving member does not move along the direction with respect to the rotating member and the cam shaft. A cam portion which allows the relative rotation between the power transmission member and the cam shaft by this movement, and further, a first rotation signal generating means for generating a signal according to the rotation of the crankshaft; and a cam. Of the signals of the second rotation signal generating means for generating a signal according to the rotation of the shaft, the calculator of the difference between the rotation signals from the first and second rotation signal generating means, and the signal of the difference calculator, the moving member A first band-pass filter having a characteristic of passing only frequency components corresponding to the number of teeth and the number of rotations of the meshing portion between the power transmission member side and
Of the signals of the difference calculator, the second bandpass filter having the characteristic of passing only the frequency component corresponding to the number of teeth and the number of rotations of the meshing portion of the moving member and the camshaft side, and the output of the bandpass filter A backlash measuring device for a variable valve timing device for an internal combustion engine, comprising: a voltage measuring device for measuring and outputting an amplitude.
JP32042294A 1994-12-22 1994-12-22 Backlash measuring device in rolling mechanism Withdrawn JPH08177420A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009537800A (en) * 2006-05-15 2009-10-29 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Method and production machine or robot for backlash inspection

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