JPH0913920A

JPH0913920A - 可変バルブタイミング装置

Info

Publication number: JPH0913920A
Application number: JP16545895A
Authority: JP
Inventors: Susumu Nagai; 進永井; Nobuo Iida; 信雄飯田
Original assignee: Osaka Fuji Corp
Current assignee: Osaka Fuji Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成の油圧手段を使用してカムシャフ
トの位相を遅角、進角及びその中間位置に設定できる可
変バルブタイミング装置を得る。【構成】カムシャフト直結軸にプーリ３０を回転自在
に取り付け、プーリ３０に設けた油圧室４０を直結軸に
突設したベーン１５で仕切った可変バルブタイミング装
置。油圧室４０には第１油圧ポート４１、第２油圧ポー
ト４２、第３油圧ポート４３ａ，４３ｂが形成され、各
ポートを開閉制御することにより、ベーン１５は遅角
（低速位置）、進角（高速位置）、中間（中速位置）に
設定／保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は可変バルブタイミング装
置、詳しくは内燃機関のバルブタイミングを運転状況に
応じて変更するための可変バルブタイミング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車のエンジンの分野におい
ては、運転状況、即ち、エンジンの回転数とエンジント
ルクに応じて、吸気バルブの開閉タイミングを可変（進
角、遅角）とすることが知られている（特開昭５９−１
１５４１３号公報、特開平５−３３６１５号公報参
照）。

【０００３】従来のこの種の可変バルブタイミング装置
は、バルブを駆動するカムシャフトに対してヘリカルギ
ヤを介してクランクシャフトから回転力を伝達すると共
に、カムシャフトの一端に油圧ピストンを設け、この油
圧ピストンの両側の油圧室に作動油を選択的に供給して
ヘリカルギヤを軸方向に移動させている。即ち、ピスト
ンを駆動することによってヘリカルギヤを軸方向に移動
させ、ヘリカルギヤの噛合位置を歯筋に沿って変更する
ことによって、カムシャフトのクランクシャフトに対す
る回転位相を進めるあるいは遅らせるようにしている。

【０００４】しかしながら、従来の可変バルブタイミン
グ装置は、カムシャフトの軸方向に二つの油圧室を設
け、ピストン及びヘリカルギヤを軸方向に移動させるた
め、装置自体に軸方向に大きなスペースを必要とし、そ
の結果、容積が大きく、重量が大きくなるという問題点
を有していた。また、ヘリカルギヤの軸方向の移動によ
るため、位相変換の応答性に問題があった。

【０００５】一方、前述の問題点を解決するために、カ
ムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変換
するベーンをカムシャフトの外周面に取り付け、油圧手
段によってベーンを遅角又は進角に設定する構成の可変
バルブタイミング装置が提案されている（米国特許明細
書第４，８５８，５７２号、同第５，３６１，７３５号
参照）。しかしながら、この種のベーン方式では、ベー
ンの位置は遅角と進角の２位置にのみ制御可能である。
ベーンを中間位置に設定することは油圧手段だけでは困
難であり、ベーンの位置を検出するセンサ類が別途必要
である。

【０００６】

【発明の目的、構成、作用及び効果】そこで、本発明の
目的は、簡単な構成の油圧手段を使用してカムシャフト
の位相を遅角、進角及びその中間位置に設定できる可変
バルブタイミング装置を提供することにある。

【０００７】以上の目的を達成するため、本発明に係る
可変バルブタイミング装置は、カムシャフトに直結され
た軸部材と、この軸部材に回転自在に取り付けたプーリ
と、前記軸部材の外周面を覆うように前記プーリに形成
された油圧室と、前記カムシャフトの外周面に突設さ
れ、前記油圧室を周方向に仕切るベーンと、前記油圧室
のカムシャフト回転方向上流側に開口した第１の油圧ポ
ートと、前記油圧室のカムシャフト回転方向下流側に開
口した第２の油圧ポートと、前記ベーンを中間位置にセ
ットするために前記油圧室の略中央部に開口した第３の
油圧ポートと前記第１及び第２の油圧ポートに選択的に
作動油を供給すると共に排油させる油圧手段と、前記第
３の油圧ポートを開閉する開閉手段とを備えている。

【０００８】以上の構成において、プーリとカムシャフ
トとはベーン及び油圧室に充填された作動油によって一
体的に回転可能に結合され、カムシャフトはプーリと同
期して回転する。カムシャフトの位相を遅らせるには
（低速回転時）、第１の油圧ポートを排油側に連通さ
せ、第２の油圧ポートから給油し、かつ、第３の油圧ポ
ートを閉成する。これによってベーンがプーリの回転方
向上流側に移動する。カムシャフトの位相を進ませるに
は（高速回転時）、第１の油圧ポートから給油し、第２
の油圧ポートを排油側に連通させ、かつ、第３の油圧ポ
ートを閉成する。これによってベーンがプーリの回転方
向下流側に移動する。カムシャフトの位相を中間位置に
設定するには（中速回転時）、第１及び第２の油圧ポー
トから給油し、第３の油圧ポートを開放する。これによ
って左右の油圧室の圧力が釣り合い、ベーンが中間位置
に保持される。

【０００９】以上説明した本発明によれば、ベーン方式
であるため、従来のヘリカルギヤを軸方向に移動させる
方式に比べて、極めて簡単な構成からなり、容積も小さ
く、軽量となる。しかも、第３の油圧ポートを設けたた
め、油圧室の圧力を左右均等に設定してベーンを中間位
置に保持でき、カムシャフトの位相を遅角、進角のみな
らずその中間位置にも設定できる。

【００１０】さらに、本発明に係る可変バルブタイミン
グ装置にあっては、さらに、前記ベーンと一体的に移動
し、第１及び第２の油圧ポートの開口量を調整するバル
ブプレートを備えている。特に、このバルブプレートに
よって油圧ポートの開口量を狭くすることで、ベーンの
中間位置への移動がスムーズになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る可変バルブタイミング装
置の実施例について添付図面を参照して説明する。

【００１２】可変バルブタイミング装置は、概略、図１
に示すカムシャフト直結軸１０とプーリ３０と、図４に
示す油圧機構５０とによって構成されている。カムシャ
フト直結軸１０はエンジンルーム１内に位置するカムシ
ャフト２の一端にエンドカラー３，１１を介して結合さ
れている。また、直結軸１０の他端はブラケット２９に
よってメカニカルシール２８を介して回転自在に支承さ
れている。

【００１３】プーリ３０は第１ハウジング３１と第２ハ
ウジング３５をねじで一体化したもので、前記直結軸１
０に対して回転自在に装着されている。第１ハウジング
３１の外周面に形成した歯部３２にはタイミングベルト
４９が架けられている。タイミングベルト４９は図示し
ないクランクシャフトによって回転駆動され、プーリ３
０を矢印Ａ方向に回転させる。

【００１４】また、プーリ３０は、図２に示すように、
周方向に三つのブロック３９で区切られた三つの油圧室
４０を有し、各油圧室４０には前記直結軸１０に突設し
たベーン１５が位置し、ベーン１５は油圧室４０を周方
向に仕切っている。各油圧室４０には、油圧ポート４
１，４２，４３ａ，４３ｂが形成されている。第１油圧
ポート４１は各油圧室４０内においてプーリ３０の回転
方向（矢印Ａ）上流側に位置し、直結軸１０に形成した
油路１６を介してブラケット２９に設けたポート２９ａ
と連通している。第２油圧ポート４２は各油圧室４０内
においてプーリ３０の回転方向（矢印Ａ）下流側に位置
し、直結軸１０に形成した油路１７を介してブラケット
２９に設けたポート２９ｂと連続している。第３油圧ポ
ート４３ａ，４３ｂは油圧室４０内においてポート４
１，４２と対向する側にスリット状に２本ずつ形成され
ており、それぞれ直結軸１０に形成した油路１８を介し
てブラケット２９に設けたポート２９ｃと連通してい
る。２本のスリット状の第３油圧ポート４３ａ，４３ｂ
は油圧室４０の略中央部であってベーン１５の幅より若
干大きい間隔で形成されている。

【００１５】さらに、油圧室４０内には油圧ポート４
１，４２側にバルブプレート２０が周方向に回転自在に
設置されている。このバルブプレート２０は油圧ポート
４１，４２に対応する長孔２１，２２を有し、かつ、長
孔２３にベーン１５に突設したピン１９が係合してい
る。即ち、バルブプレート２０はベーン１５と同期して
一定の角度で移動可能であり、移動した位置を正確に決
めるため、凹部２０ａに鋼球３８が嵌合するように構成
されている。鋼球３８はブロック３９にコイルばね３７
で付勢された状態で取り付けられている。

【００１６】図４は油圧機構５０とその制御部を示す。
第１油圧ポート４１は電磁弁５１を介して作動油供給部
５６に連通すると共に、電磁弁５２を介して作動油排出
部５７に連通している。第２油圧ポート４２は電磁弁５
３を介して作動油供給部５６に連通すると共に、電磁弁
５４を介して作動油排出部５７に連通している。第３油
圧ポート４３ａ，４３ｂは電磁弁５５を介して作動油排
出部５７に連通している。

【００１７】なお、作動油供給部５６のポンプはクラン
クシャフトによって駆動される。各電磁弁５１〜５５は
マイクロコンピュータ６０によってオン、オフ制御され
る。マイクロコンピュータ６０はエンジンの運転状況の
種々を検出するセンサ、即ち、回転数センサ、吸気圧セ
ンサ、車速センサ、クランク角度センサ、ノックセン
サ、水温センサ、排気温度センサからの情報が入力さ
れ、これらの情報に基づいてエンジンの運転状況を制御
する。

【００１８】次に、以上の構成からなる可変バルブタイ
ミング装置の動作について説明する。ベーン１５は図５
に示す遅角（エンジンの低速回転時）、図６に示す中間
位置（エンジンの中速回転時）、図７に示す進角（エン
ジンの高速回転時）に設定され、これらのベーン１５の
設定位置に応じてカムシャフト２の回転位相が変化す
る。電磁弁５１〜５５の開閉状態は以下の表に示すとお
りである。

【００１９】

【表１】

【００２０】即ち、低速回転時においては、電磁弁５
２，５３が開、電磁弁５１，５４，５５が閉とされ、作
動油は第２油圧ポート４２から油圧室４０へ充填され
る。これにて、ベーン１５が図５に示すように遅角位置
に設定／保持される。この状態で第２油圧ポート４２は
バルブプレート２０によって隙間ｍに狭められる。この
隙間ｍは第３油圧ポート４３ｂの幅ｎよりも小さい。

【００２１】中速回転時においては、電磁弁５１，５
３，５５が開、電磁弁５２，５４が閉とされ、作動油は
油圧ポート４１，４２から油圧室４０へ流入し、かつ、
第３油圧ポート４３ａ，４３ｂから排出部５７へ流出す
る。この場合、ベーン１５は図６に示すように、油圧ポ
ート４１，４２から流入する作動油で左右均等に押圧さ
れ、油圧室４０の中間位置に設定／保持される。

【００２２】高速回転時においては、電磁弁５１，５４
が開、電磁弁５２，５３，５５が閉とされ、作動油は第
１油圧ポート４１から油圧室４０へ充填される。これに
て、ベーン１５が図７に示すように進角位置に設定／保
持される。この状態で第１油圧ポート４１はバルブプレ
ート２０によって隙間ｍに狭められる。この隙間ｍは第
３油圧ポート４３ａの幅ｎよりも小さい。

【００２３】本実施例においては、低速回転又は高速回
転から中速回転へ移行する際、油圧ポート４１，４２の
隙間ｍは第３油圧ポート４３ａ，４３ｂの幅ｎよりも小
さく設定され、隙間ｍの流量は幅ｎの流量よりも少な
い。従って、ベーン１５が中間位置へ移動するとき、作
動油が第３ポート４３ａ，４３ｂから排出されやすく、
ベーン１５の移動がスムーズである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である可変バルブタイミング
装置を示す断面図。

【図２】図１のII−II断面図。

【図３】図１のIII−III断面図。

【図４】前記可変バルブタイミング装置の油圧機構と制
御部を示す説明図。

【図５】前記可変バルブタイミング装置の低速回転時の
ベーンの移動を示す展開断面図。

【図６】前記可変バルブタイミング装置の中速回転時の
ベーンの移動を示す展開断面図。

【図７】前記可変バルブタイミング装置の高速回転時の
ベーンの移動を示す展開断面図。

【符号の説明】

２…カムシャフト１０…直結軸１５…ベーン２０…バルブプレート３０…プーリ４０…油圧室４１，４２，４３ａ，４３ｂ…油圧ポート５０…油圧機構５１，５２，５３，５４，５５…電磁弁

【手続補正書】

【提出日】平成７年７月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のバルブを駆動するカムシャフ
トの位相を変換させる可変バルブタイミング装置におい
て、前記カムシャフトに直結された軸部材と、前記軸部材に回転自在に取り付けたプーリと、前記軸部材の外周面を覆うように前記プーリに形成され
た油圧室と、前記カムシャフトの外周面に突設され、前記油圧室を周
方向に仕切るベーンと、前記油圧室のカムシャフト回転方向上流側に開口した第
１の油圧ポートと、前記油圧室のカムシャフト回転方向下流側に開口した第
２の油圧ポートと、前記ベーンを中間位置にセットするために前記油圧室の
略中央部に開口した第３の油圧ポートと、前記第１及び第２の油圧ポートに選択的に作動油を供給
すると共に排油させる油圧手段と、前記第３の油圧ポートを開閉する開閉手段と、を備えたことを特徴とする可変バルブタイミング装置。
【請求項２】前記ベーンと一体的に移動し、前記第１
及び第２の油圧ポートの開口量を調整するバルブプレー
トを備えたことを特徴とする請求項１記載の可変バルブ
タイミング装置。