JPH10169416A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents
弁開閉時期制御装置Info
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- JPH10169416A JPH10169416A JP8332527A JP33252796A JPH10169416A JP H10169416 A JPH10169416 A JP H10169416A JP 8332527 A JP8332527 A JP 8332527A JP 33252796 A JP33252796 A JP 33252796A JP H10169416 A JPH10169416 A JP H10169416A
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- F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
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Abstract
て、回転伝達部材と回転軸との相対変位を制限する位相
保持用のロックバルブの耐久性を向上させる。 【解決手段】 回転伝達部材18と内部ロータ22(回
転軸)との間に形成された圧力室をベーン52によって
進角室38a、遅角室38bに選択的に流体を供給して
相対変位を可能とし、回転伝達部材18の退避孔40に
配置したロックバルブ44と内部ロータ22の受容孔4
8に配置したピストン60との間に流体を供給する流体
通路62を形成した。
Description
は吸気弁を開閉させる回転軸と回転伝達部材との間に形
成した圧力室をベーンによって進角室と遅角室とに区画
し、進角室と遅角室との選択的な流体の給排によって回
転軸と回転伝達部材との相対位相を可変とすることで、
吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御する内燃機関の弁開
閉時期制御装置に関するものである。
例えば特開平1−92504号公報や実開平2−501
05号公報に開示されている。これらの従来の弁開閉時
期制御装置には、回転軸と回転伝達部材との相対変位を
規制するために、 受容孔、退避孔、退避孔内に収容され
受容孔側にスプリングによって付勢されたロックバルブ
からなる位相保持機構が備わっている。
に示すように、回転軸1の外周に、回転軸1に一体固定
したロータ2と、ロータ2の外周に相対回転可能な回転
伝達部材3とを配置している。ロータ2の外周には、ロ
ータ2の径方向に延びる複数のベーン4が取り付けられ
ている。それぞれのベーン4は、ロータ2の外側と回転
伝達部材3の内側との間に円周上に複数形成された流体
圧室5内に延びており、それぞれの流体圧室5を進角室
5aと遅角室5bとに区画している。回転伝達部材3に
は、放射方向に退避孔6が形成されており、退避孔6内
にはスプリング7によってロータ2側に付勢されたロッ
クバルブ8が収容されている。ロータ2には、ロックバ
ルブ8が挿入可能な受容孔9が形成されている。進角室
5aには流体通路10bを介して流体が給排され、遅角
室5bには流体通路10cを介して流体が給排されてい
る。この弁開閉時期制御装置は、 進角室5aと遅角室5
bとの流体圧の圧力差によって、ベーン4を流体圧室5
の範囲で変位させることによって、回転伝達部材3とロ
ータ2(回転軸1)との位相を変換している。ここに示
した従来技術は、回転伝達部材3とロータ2(回転軸
1)とが、時計の回転方向に回転するものであり、退避
孔6と受容孔9との位置関係が、回転伝達部材3の回転
に対して最遅角の位置に設けられている。受容孔9に挿
入されたロックバルブ8は、連通路10aを介して供給
される流体の流体圧によって、スプリング7の付勢力に
抗して退避孔6に退けられる。連通路10aは流体通路
10bと回転軸1の内部で合流しており、流体通路10
cは連通路10a及び流体通路10bと独立している。
5(A)に示す最進角位置から、図示しない流体制御装
置により流体通路10cを介して供給することにより、
進角室5aと遅角室5bとの流体圧差によりベーン4が
図5(A)にBで示す矢印の方向へ回転する。これによ
って、ロータ2が回転伝達部材3との間で相対回転し
て、図5(B)に示す最遅角位置まで位相を変換する。
最遅角位置になると、退避孔6と受容孔9の位置が合致
し、スプリング7の付勢力によりロックバルブ8が受容
孔9に挿入され、ロータ2と回転伝達部材3との相対回
転を規制する。次に、最遅角位置から進角させる場合に
は、図5(C)に示すように、図示しない流体制御装置
により流体通路10bを介して流体を進角室5aに供給
し、遅角室5bの流体を流体通路10cを介して排出す
ると共に、連通路10aにも流体を供給して、ロックバ
ルブ8を受容孔9から退避孔6へ排出することにより、
図5(C)にAで示す矢印の方向へベーン4を回転する
ものである。
期制御装置によれば、ロックバルブ8は回転伝達部材3
とロータ2とが最遅角位置になる度に受容孔9に挿入さ
れ、進角方向に位相を変換するときにロックバルブ8を
退避孔6へ離脱させると共に進角室5aと遅角室5bと
の流体圧差によって回転伝達部材3とロータ2とを進角
させている。連通路10aと流体通路10bとを、回転
軸1の内部で合流させている技術的なねらいは、遅角方
向へ作用させる流体通路10cを独立させて、最遅角位
置となったときに受容孔9内の流体を排出しておきロッ
クバルブ8を受け入れる体制を整えておくため、並びに
ロックバルブ8を受容孔9から排出する流体と、進角方
向へ位相を変換するための流体とを同時に供給すること
で、ロックバルブ8の排出処理と、進角方向への位相の
変換処理とのレスポンスを向上させるためのものであ
る。しかしながら、上記の従来のロックバルブ8は、弁
開閉時期制御装置を作動させて最遅角位置となる度に受
容孔9に係合するので、ロックバルブ8の作動回数が膨
大な回数となり、ロックバルブ8の摩耗に対する耐久
性、この耐久性を達成するための材料や材料の加工方法
の開発及び選定、ロックバルブ8の作動を支える退避孔
6および受容孔9の摩耗に対する耐久性、この耐久性を
達成するための材料や材料の加工方法の開発及び選定な
ど、さまざまな条件を検討のうえ、これらの耐久性を確
保するために非常に高価な材料を用いなければならない
などの問題があった。
ロックバルブ8を設けて、回転伝達部材3とロータ2
(回転軸1)との位相の変換を規制する最大の目的は次
のとおりである。すなわち、エンジンの停止時など、流
体の圧力源が停止することにより、進角室5aと遅角室
5bとの内部の流体圧が低下した後、次にエンジンを始
動させると、エンジンの始動と同時に進角室5aと遅角
室5bとの内部の流体圧を確保できないことにより、ベ
ーン4が流体室5内を自由に回転することができる。こ
のベーン4の移動に伴って、ベーン4が流体室5の内壁
に当接して打音を発生する。この打音を防止するために
ベーン4も移動を規制する必要があり、少なくともエン
ジン始動直後の進角室5aと遅角室5bとの内部の流体
圧が確保されるまで、回転伝達部材3とロータ2(回転
軸1)との位相の変換を規制するためにロックバルブ8
を設けている。逆に、エンジンの通常運転中は、少なく
とも進角室5aと遅角室5bとの一方には流体が満たさ
れていることにより、ベーン4が流体室5内を自由に回
転することができないので打音の発生の問題は起きるも
のではない。
されたもので、ロックバルブの耐久性を向上させること
を目的として、ロックバルブによる回転伝達部材とロー
タ(回転軸)との係合をエンジンの始動時にのみ作用さ
せるようにし、エンジンの通常運転中はロックバルブが
受容孔に挿入されないようにした弁開閉時期制御装置を
開示するものである。
ために請求項1の発明において講じた手段は、クランク
プーリからの回転動力が伝達されるバルブ開閉用の回転
軸と、回転軸と所定範囲で相対回転可能に外装された回
転伝達部材と、回転軸又は回転伝達部材の一方に取り付
けられたベーンと、回転軸と回転伝達部材との間に形成
されベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される
流体圧室と、進角用室に流体を給排する第1流体通路
と、遅角用室に流体を給排する第2流体通路と、回転軸
又は回転伝達部材の一方に形成され、 内部に回転軸又は
回転伝達部材の他方側に付勢されたロックバルブを収容
する退避孔と、回転軸又は回転伝達部材の他方に形成さ
れ、回転軸と回転伝達部材との相対位相が所定の位相で
同期したときにロックバルブが挿入され、底部にロック
バルブを排出可能なピストンを配置した受容孔と、ピス
トンを作動させるための流体を給排する第3流体通路
と、退避孔と受容孔とが同期する位置に流体を給排する
第4流体通路とから構成したことである。上記の構成と
することにより、第4流体通路から供給される流体によ
ってロックバルブとピストンとの間に流体溜りを形成す
ることができ、ロックバルブが退避孔から受容孔に挿入
することができなくなり、ロックバルブにより回転軸と
回転伝達部材との相対回転を規制することを防止するこ
とが可能となる。
避孔と受容孔とが同期する位置を回転伝達部材の回転に
対し回転軸が最も遅れた位置としたことである。エンジ
ンを停止し流体通路の内部、進角室、遅角室などの内部
流体圧が低下した後にエンジンを始動するときには、流
体圧源からの流体圧が十分な値となる前にクランクシャ
フトの回転がタイミングベルト又はタイミングチェーン
を介して回転伝達部材に伝達し、この回転がベーンを介
して回転軸を回転することになる。このとき、ベーンの
両端に形成される進角室及び遅角室の流体圧が低下して
いることから、上記の回転力によってベーンが最遅角の
位置まで変位し、回転伝達部材と回転軸とを遅角側へ位
相を変化する。請求項2の発明においては、エンジンの
始動時など十分な油圧が供給されていない場合に、上記
の如くのメカニズムにより回転伝達部材と回転軸とが最
遅角位置へ変位したときに、ロックバルブを受容孔に挿
入して回転伝達部材と回転軸との相対回転を規制するこ
とによって、打音の発生を防止することが可能となる。
1流体通路と第4流体通路、及び第2流体通路と第3流
体通路をそれぞれ連通させたことである。この構成とす
ることによって、ピストンの外側(退避孔側)に流体を
作用させる第4流体通路と進角用室と連通する第1流体
通路とが連通し、進角側へ位相を変換する場合にピスト
ンとロックバルブとの間に流体を作用させてロックバル
ブが受容孔に係合しないように作用する。一方、ピスト
ンの内側に流体を作用させる第3流体通路と遅角用室と
連通する第2流体通路とが連通し、遅角側へ位相を変換
する場合にピストンをロックバルブ側に作用させて(受
容孔をピストンで塞ぐことで)ロックバルブが受容孔に
係合しないように作用する。従って、少なくとも第1流
体通路又は第2流体通路の一方へ流体を供給することに
よって、ロックバルブは受容孔に係合することができな
くなり、通常運転中の回転軸と回転伝達部材との相対回
転の規制を阻止することが可能となる。
4流体通路を回転軸と回転伝達部材との摺動面に形成し
たことである。第4流体通路を流れる流体が供給される
先は、回転軸と回転伝達部材との摺動面であり、第4流
体通路を回転軸と回転伝達部材との摺動面の一方に溝を
形成することで非常に簡単に形成することが可能とな
る。なお、第4流体通路の形成は、切削したり、溶融金
属を型内に注入して形成したりすることなどができる。
参照して説明する。
ンダヘッドに回転自在に支持された吸気弁を開閉するカ
ム(図示していない)を取り付けたカムシャフト(回転
軸)である。本発明に係る弁開閉時期制御装置は、この
カムシャフト12の先端部に次に詳細を説明するように
取り付けられている。この実施の形態における回転伝達
部材は、ベルト又はチェーンによって図示しないクラン
クシャフトの回転力が伝達されるタイミングプーリ1
4、外部ロータ18及び外板20をボルト16によって
共締されており、これらの部材が相対回転不能に且つ一
体に固定されている。略円筒形状をした外部ロータ18
内側には、内部ロータ22がカムシャフト12の先端部
にボルト17によって相対回転不能に取り付けられてい
る。従って、外部ロータ18を主たる部材とする回転伝
達部材とカムシャフト12とは、内部ロータ22の外周
面と外部ロータ18の内周面との間で相対回転が可能に
形成されている。カムシャフト12の内部には、それぞ
れカムシャフト12の軸方向に延びる遅角通路28と進
角通路30とが配設されている。遅角通路28と進角通
路30は、一端を弁開閉時期制御装置側の外周オイル給
排口35、36に連通しており、他端を外周オイル給排
口32、34と連通している。外周オイル給排口32、
34は、図示しないオイルポンプから供給される流体と
してのオイルが切換バルブ111を介して選択的に給排
状態となって通流する。なお、流体はオイルなどの液体
の媒体以外にエアーなどの気体の媒体に置き換えること
も可能である。
通電することによってスプール113をスプリング11
4に抗して図示右方向へ摺動されるものであり、オイル
ポンプから供給されるオイルを油路115から取り入
れ、一方のポート通路117を外周オイル給排口32に
連通し、他方のポート通路116を外周オイル排出口3
4に連通している。119はドレンであり、ソレノイド
112の非通電時にはポート通路117が給圧状態、ポ
ート通路116が排圧状態となり、ソレノイド112の
通電時にはその逆になる。従って、通電時に進角通路2
8にオイルが供給され、非通電時に遅角通路30にオイ
ルが供給される。
ように、外部ロータ18の内周側には仕切壁33によっ
て形成された5個の圧力室38と、1つの退避孔40が
形成されている。それぞれの圧力室38は、内部ロータ
22に固定され放射方向に突設したベーン52により、
作動室38a(進角室)と作動室38b(遅角室)とに
区画されている。ベーン52は、内部ロータ22側の端
部に配置されたバネ部材49によって遠心方向に付勢さ
れている(図1参照)。作動室38aは内部ロータ22
に形成された中間通路54を介して進角通路28の外周
オイル給排口35に連通され、作動室38bは内部ロー
タ22に形成された中間通路56を介して遅角通路30
の外周オイル給排口36に連通されている。
た退避孔40は、外側にエア抜きを有する蓋材42によ
り封栓され、その内部には外側に付勢手段を構成するス
プリング46が配置され、このスプリング46は退避孔
40の内部に位置されたロックバルブ44を内側(内部
ロータ22側)へ付勢している。この退避孔40とほぼ
同径で内部ロータ22の外周には受容孔48が形成され
ている。この受容孔48の底部略中央には更に内部ロー
タ22の中央側へ延びる連通路50が形成され、この連
通路50はカムシャフト12の外周オイル給排口36に
連通している。従って、連通路50は外周オイル給排口
36を介して遅角通路30および中間通路56に連通し
ている。また、受容孔48の内部には、ピストン60が
ロックバルブ44に対向して配置されており、このピス
トン60は遅角通路30、連通路50を介して受容孔4
8に供給されるオイルの流体圧によってロックバルブ4
4を内部ロータ22側へ付勢するスプリング46の付勢
力に抗して受容孔48から排出することができる。
避孔40とが同相になるときのカムシャフト12と外部
ロータ18との位相が最遅角状態に設定されている。即
ち、図1に示すようにベーン52が進角時に給圧側とな
る作動室38aを最小化しているときに受容孔48と退
避孔40との位相が一致する。
8aのオイルを給排する5つの中間通路54のうち受容
孔48に隣接する中間通路54aのみは、作動室38a
に連通すると共に内部ロータ22の外周を切削され受容
孔48の外周端へ分岐する連通路62と連通している。
特に、連通路62の受容孔48側の端部62aは、内部
ロータ22の内側に切れ込んでおり、図1に示すように
ロックバルブ44が受容孔48に挿入された状態のロッ
クバルブ44とピストン60との接触面にオイルを供給
することができる。また、ロックバルブ44とピストン
60の先端部の端面はR形状をしており、連通路62を
介して供給されるオイルがロックバルブ44とピストン
60との接触面に作用するようになっている。
の形態の作用を説明する。
ないオイルポンプが停止することにより遅角通路28、
進角通路30、作動室38a、38b、連通路50、中
間通路54、56内のオイル圧力が低下して、スプリン
グ46の付勢力によってロックバルブ46が受容孔48
に挿入された状態、即ちロック状態を示している。この
ようにロックバルブ46が受容孔48に挿入されること
によって、内部ロータ22と外部ロータ18との相対回
転を規制する。なお、エンジンの停止時に退避孔40と
受容孔48との位置が一致していないことにより、ロッ
クバルブ46が受容孔48に挿入できない場合であって
も、エンジンの始動時に作動室38a、38bのオイル
圧力が低下していることによりベーン52が遅角側に相
対回転することにより、最遅角位置となると同時にロッ
クバルブ46が受容孔48に係合する。
合には、切換バルブ111を通電状態として進角通路2
8にオイルを供給する。従って、進角通路28と連通す
る中間通路54を介して作動室38aにオイルが供給さ
れる。このとき、ロックバルブ44が受容孔48に挿入
されており、外部ロータ18と内部ロータ22との相対
回転ができない。しかしながら、図4(B)に示すよう
に、受容孔48に隣接する中間通路54aから受容孔4
8へ延びる連通路62を介してオイルの一部がロックバ
ルブ44とピストン60との接合部に流入することによ
って、このオイルの圧力がスプリング46の付勢力に抗
してロックバルブ44を受容孔48から退避孔40へ排
出する。
44を退避孔40へ排出し、内部ロータ22が外部ロー
タ18とに対し進角方向に相対回転している状態を示し
ている。
相対位置が進角状態から遅角状態に切り換える場合に
は、切換バルブ111を非通電状態として遅角通路3
0、中間通路56を介して作動室38bへオイルを供給
する。ここで、中間通路56と連通路50とが連通して
いることにより、作動室38bへオイルを供給し内部ロ
ータ22を遅角側へ相対回転させる場合には、オイルは
連通路50を介して受容孔48にも充填されている。従
って、図4(D)に示す最遅角位置となっても、受容孔
48に充填されたオイルがピストン60を外側に付勢
し、スプリング46により付勢されたロックバルブ44
の受容孔48への挿入を阻止することができる。
受容孔48に隣接する中間通路54aから受容孔48へ
延びる連通路62を形成したことにより中間通路54a
にオイルを供給する場合、中間通路56へオイルを供給
する場合のいづれの場合にもロックバルブ44が受容孔
48へ挿入することを阻止できるので、図示しないオイ
ルポンプ等の駆動源が作動するエンジンの回転中はロッ
クバルブ44が作動することがなく、ロックバルブ44
の不必要な作動を防止することができると共に、ロック
バルブ44の耐久性を向上させることができる。
ンクプーリからの回転動力が伝達されるバルブ開閉用の
回転軸と、回転軸と所定範囲で相対回転可能に外装され
た回転伝達部材と、回転軸又は回転伝達部材の一方に取
り付けられたベーンと、回転軸と回転伝達部材との間に
形成されベーンによって進角用室と遅角用室とに二分さ
れる流体圧室と、進角用室に流体を給排する第1流体通
路と、遅角用室に流体を給排する第2流体通路と、回転
軸又は回転伝達部材の一方に形成され、 内部に回転軸又
は回転伝達部材の他方側に付勢されたロックバルブを収
容する退避孔と、回転軸又は回転伝達部材の他方に形成
され、 回転軸と回転伝達部材との相対位相が所定の位相
で同期したときにロックバルブが挿入され、底部にロッ
クバルブを排出可能なピストンを配置した受容孔と、ピ
ストンを作動させるための流体を給排する第3流体通路
と、退避孔と受容孔とが同期する位置に流体を給排する
第4流体通路とから構成したことである。上記の構成と
することにより、第4流体通路から供給される流体によ
ってロックバルブとピストンとの間に流体溜りを形成す
ることができ、ロックバルブが退避孔から受容孔に挿入
することができなくなり、ロックバルブにより回転軸と
回転伝達部材との相対回転を規制することを防止するこ
とができる。
とが同期する位置を回転伝達部材の回転に対し回転軸が
最も遅れた位置としたことである。エンジンの始動時な
ど十分な油圧が供給されていない場合に、回転伝達部材
と回転軸とが最遅角位置へ変位したときに、ロックバル
ブを受容孔に挿入して回転伝達部材と回転軸との相対回
転を規制することによって、打音の発生を防止すること
ができる。
第4流体通路、及び第2流体通路と第3流体通路をそれ
ぞれ連通させたことである。この構成とすることによっ
て、ピストンの外側(退避孔側)に流体を作用させる第
4流体通路と進角用室と連通する第1流体通路とが連通
し、進角側へ位相を変換する場合にピストンとロックバ
ルブとの間に流体を作用させてロックバルブが受容孔に
係合しないように作用する。一方、ピストンの内側に流
体を作用させる第3流体通路と遅角用室と連通する第2
流体通路とが連通し、遅角側へ位相を変換する場合にピ
ストンをロックバルブ側に作用させて(受容孔をピスト
ンで塞ぐことで)ロックバルブが受容孔に係合しないよ
うに作用する。従って、少なくとも第1流体通路又は第
2流体通路の一方へ流体を供給することによって、ロッ
クバルブは受容孔に係合することができなくなり、通常
運転中の回転軸と回転伝達部材との相対回転の規制を阻
止することができる。
回転軸と回転伝達部材との摺動面に形成したことであ
る。第4流体通路を流れる流体が供給される先は、回転
軸と回転伝達部材との摺動面であり、第4流体通路を回
転軸と回転伝達部材との摺動面の一方に溝を形成するこ
とで非常に簡単に形成することができる。
を示す図面である。
断面図であり、(A)はオイルポンプが停止した状態の
最遅角状態、(B)は進角状態に移った状態、(C)は
若干進角動作を行っている状態、(D)はオイルポンプ
が作動している状態の最遅角状態を示している。
である。
Claims (4)
- 【請求項1】 クランクプーリからの回転動力が伝達さ
れるバルブ開閉用の回転軸と、 該回転軸と所定範囲で相対回転可能に外装された回転伝
達部材と、 前記回転軸又は前記回転伝達部材の一方に取り付けられ
たベーンと、 前記回転軸と前記回転伝達部材との間に形成され前記ベ
ーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧
室と、 前記進角用室に流体を給排する第1流体通路と、 前記遅角用室に流体を給排する第2流体通路と、 前記回転軸又は前記回転伝達部材の一方に形成され、 内
部に前記回転軸又は前記回転伝達部材の他方側に付勢さ
れたロックバルブを収容する退避孔と、 前記回転軸又は前記回転伝達部材の他方に形成され、 前
記回転軸と前記回転伝達部材との相対位相が所定の位相
で同期したときに前記ロックバルブが挿入され、底部に
前記ロックバルブを排出可能なピストンを配置した受容
孔と、 前記ピストンを作動させるための流体を給排する第3流
体通路と、 前記退避孔と前記受容孔とが同期する位置に流体を給排
する第4流体通路とからなる弁開閉時期制御装置。 - 【請求項2】 前記退避孔と前記受容孔とが同期する位
置を前記回転伝達部材の回転に対し前記回転軸が最も遅
れた位置とした請求項1記載の弁開閉時期制御装置。 - 【請求項3】 前記第1流体通路と前記第4流体通路
と、前記第2流体通路と前記第3流体通路とをそれぞれ
連通させた請求項1又は請求項2記載の弁開閉時期制御
装置。 - 【請求項4】 前記第4流体通路を前記回転軸と前記回
転伝達部材との摺動面に形成した請求項1から請求項3
の何れか1項記載の弁開閉時期制御装置。
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