JPH10238318A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁開閉時期制御装置において、ロックピンに
よるロックの耐久性、信頼性を向上させること、弁開閉
時期を応答性良く制御すること、ロックピンの退避孔内
でのバタツキを抑制すること。 【解決手段】 内部ロータ30と外部ロータ50との間に形
成されベーン40によって復帰室R1と作動室R2とに二分さ
れる流体圧室Roと、復帰室R1に流体を給排する通路34
と、作動室R2に流体を給排する通路35と、外部ロータ50
に形成さればね付勢されたロックピン60を収容する退避
孔52と、内部ロータ30に形成され外部ロータ50との相対
位相が所定の位相で同期したときロックピン60の頭部が
挿入される受容孔32と、受容孔32に流体を給排する通路
33とを備えた弁開閉時期制御装置において、通路33が受
容孔32と退避孔52の同期時に復帰室R1に連通し受容孔32
と退避孔52の非同期時に復帰室R1との連通を遮断される
構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の動弁装
置において吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御するため
に使用される弁開閉時期制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の弁開閉時期制御装置の一つとし
て、例えば実開平２−５０１０５号公報に、弁開閉用の
回転軸（カムシャフトとこれに一体的に設けた内部ロー
タからなる）に所定範囲で相対回転可能に外装されクラ
ンクプーリからの回転動力が伝達される回転伝達部材
と、前記回転軸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
て作動室と復帰室とに二分される流体圧室と、前記作動
室に流体を給排する第１流体通路と、前記復帰室に流体
を給排する第２流体通路と、前記回転伝達部材に形成さ
れ内部に前記回転軸に向けてばね付勢されたロックピン
を収容する退避孔と、前記回転軸に形成され前記回転軸
と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相で前記退避
孔と同期したとき前記ロックピンの頭部が挿入される受
容孔と、この受容孔に流体を給排する第３流体通路とを
備えたものが開示されている。

【０００３】上記公報に開示されている弁開閉時期制御
装置においては、受容孔に流体を給排する第３流体通路
が作動室に流体を給排する第１流体通路に接続されて常
時連通しているため、第１流体通路を通して作動室に流
体を供給し復帰室から第２流体通路を通して流体を排出
すると、受容孔にも第１流体通路から第３流体通路を通
して流体が供給されて、ロックピンがばね付勢力に抗し
て退避孔に退避し、ロックピンの頭部が受容孔から外れ
てロックピンによるロックが解除された後に、回転軸が
回転伝達部材に対して作動状態側に相対回転する。ま
た、第２流体通路を通して復帰室に流体を供給し作動室
から第１流体通路を通して流体を排出すると、回転軸が
回転伝達部材に対して復帰状態側に相対回転するととも
に、受容孔からも第３流体通路から第１流体通路を通し
て流体が排出されて、ロックピンがばね付勢力により押
動され、回転軸と回転伝達部材の相対位相が所定の位相
で受容孔と退避孔が同期したときロックピンの頭部がば
ねの付勢力により受容孔に挿入されてロック（回転軸と
回転伝達部材の相対回転が規制）される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
開示されている弁開閉時期制御装置においては、当該装
置によって弁の開閉時期が制御される度にロックピンが
解除動作とロック動作を繰り返すこととなり、ロックピ
ンによるロックの耐久性、信頼性に問題が生じるおそれ
がある。また、第３流体通路が第１流体通路と連通して
いるので、ロックピンが退避孔に収容される前に位相を
変換する力が加わると、回転伝達部材と回転軸との相対
回転によりロックピンの径方向に力が加わり、ロックピ
ンの作動不良が発生する。更に、退避孔へ収容されたロ
ックピンに第３流体通路の流体圧が受容孔を通して作用
すると、作動室及び第１流体通路にて生じる圧力変動が
第３流体通路を通して受容孔に伝わって、その圧力変動
によりロックピンが退避孔内でバタツクことがあり、こ
のロックピンのバタツキにより音が発生することがあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロックピンに
よるロックの目的が主として内燃機関の始動時の始動開
始から所定時間（回転が不安定で回転変動が大きいと
き）における回転軸と回転伝達部材の不必要な相対回転
を規制することであることに着目し、上記した問題に対
処すべくなされたものであり、弁開閉用の回転軸に所定
範囲で相対回転可能に外装されクランクプーリからの回
転動力が伝達される回転伝達部材と、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
によって作動室と復帰室とに二分される流体圧室と、前
記作動室に流体を給排する第１流体通路と、前記復帰室
に流体を給排する第２流体通路と、前記回転伝達部材又
は前記回転軸に形成され内部に前記回転軸又は前記回転
伝達部材に向けてばね付勢されたロックピンを収容する
退避孔と、前記回転軸又は前記回転伝達部材に形成され
前記回転軸と前記回転伝達部材の相対位相が所定の位相
で前記退避孔と同期したとき前記ロックピンの頭部が挿
入される受容孔と、この受容孔に流体を給排する第３流
体通路とを備えて、内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉
時期を制御するために使用される弁開閉時期制御装置に
おいて、内燃機関の始動時に前記受容孔と前記退避孔が
同期するとともに前記復帰室に前記第２流体通路を通し
て流体が供給されるように構成し、また前記受容孔と前
記退避孔の位置が同期時に前記第３流体通路が絞り通路
として前記復帰室に連通し、前記受容孔と前記退避孔と
が非同期時に前記第３流体通路が前記復帰室との連通を
遮断される構成としたことに特徴がある。この場合にお
いて、前記第３流体通路は前記回転軸と前記回転伝達部
材との摺動面に形成されることが望ましい。

【０００６】

【発明の作用・効果】本発明による弁開閉時期制御装置
においては、内燃機関の始動時、受容孔と退避孔が同期
し、ばね付勢されたロックピンの頭部が受容孔に挿入し
たロック状態にて長時間放置後のエンジン始動時など即
座に流体が供給されない状態などに、回転軸と回転伝達
部材の不必要な相対回転に伴う不具合（例えば、ベーン
による打音）を解消することができる。また、この始動
時には、第２流体通路を通して流体が供給される復帰室
から第３流体通路を通して受容孔に流体が供給されるた
め、内燃機関の始動開始から所定時間（第３流体通路を
通して受容孔に流体が所要量供給されるに要する時間）
経過後には、ロックピンの頭部が受容孔から退避孔に退
避して、ロックピンによるロックが解除される。したが
って、内燃機関の始動開始から所定時間経過した後に
は、回転軸と回転伝達部材を相対回転可能とすることが
できて、当該内燃機関の駆動状態に応じて、復帰室から
流体を排出するとともに作動室へ流体を供給することに
より、回転軸と回転伝達部材を相対回転させて、内燃機
関の動弁装置において吸気弁又は排気弁の開閉時期を的
確に制御することができる。

【０００７】ところで、上記した弁開閉時期の制御時に
おいて、受容孔と退避孔が同期状態から非同期状態とな
るのは、作動室から第１流体通路を通して流体が排出さ
れかつ第２流体通路を通して復帰室に流体が供給されて
受容孔と退避孔が同期している状態から第１流体通路を
通して作動室に流体が供給されかつ復帰室から第２流体
通路を通して流体が排出される状態に切り替えられて、
回転軸が回転伝達部材に対して相対回転し、受容孔と退
避孔が同期状態から非同期状態となるまでの僅かな時間
であって、このときには絞り通路とした第３流体通路の
絞り作用により、受容孔から復帰室への流体の排出が規
制されるため、ロックピンの頭部が受容孔に挿入される
ことはない。

【０００８】また、受容孔と退避孔が非同期状態から同
期状態となるのは、作動室から第１流体通路を通して流
体が排出されかつ第２流体通路を通して復帰室に流体が
供給されている状態であり、このときには受容孔と退避
孔が同期することにより復帰室から第３流体通路を通し
て流体が受容孔に供給されるため、ロックピンの頭部が
受容孔に挿入されることはない。

【０００９】このように、本発明による弁開閉時期制御
装置においては、上記した弁開閉時期の制御時におい
て、当該装置に一端流体が供給されロックピンの係合が
解除された後では、ロックピンの頭部が受容孔に挿入・
退避することがなく、ロックピンの頭部が受容孔に挿入
・退避する繰り返し回数を大幅に減少することができ
て、ロックピンによるロックの耐久性及び信頼性を大幅
に向上させることができる。

【００１０】また、本発明による弁開閉時期制御装置に
おいては、受容孔と退避孔の非同期時に第３流体通路へ
の流体の給排が遮断されて、受容孔が密封化されるた
め、かかる状態では復帰室と受容孔間での流体の流動は
なく、作動室及び復帰室への流体の給排を的確に制御す
ることができて、吸気弁又は排気弁の開閉時期を応答性
良く制御することができるとともに、仮に復帰室内の流
体圧が変動しても、その圧力変動は受容孔に及ばず、ロ
ックピンが退避孔内でバタツクことがなくて、ロックピ
ンのバタツキによる音の発生を抑制することができる。

【００１１】また、本発明による弁開閉時期制御装置に
おいて、第３流体通路が回転軸と回転伝達部材との摺動
面に形成されるようにした場合には、第３流体通路を容
易に製作することができて、当該装置を安価に製作する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１〜図４に示した本発明によ
る弁開閉時期制御装置は、カムシャフト１０と回転位置
検出用部材２０と内部ロータ３０及び内部ロータ３０に
取付けたベーン４０とからなる弁開閉用の回転軸側部材
と、この回転軸側部材に所定範囲で相対回転可能に外装
された外部ロータ５０、ロックピン６０及びタイミング
プーリ７０等回転伝達側部材によって構成されていて、
カムシャフト１０の外周にて当該内燃機関のシリンダヘ
ッド８０に回転自在に支持されている。なお、タイミン
グプーリ７０には、周知のように、クランクプーリから
タイミングベルト（共に図示省略）を介して図２及び図
３の時計方向に回転動力が伝達されるように構成されて
いる。

【００１３】カムシャフト１０は、吸気弁（図示省略）
を開閉する周知のカム（図示省略）を有していて、図１
に示したように、軸心に作動油圧（弁開閉時期を進角側
とする油圧）の給排通路１１が設けられるとともに、こ
の給排通路１１に対して平行に復帰油圧（弁開閉時期を
遅角側とする油圧）の給排通路１２が設けられている。
作動油圧の給排通路１１は、カムシャフト１０に設けた
径方向の通路１３と環状通路１４を通してシリンダヘッ
ド８０に設けた給排通路８１に連通している。復帰油圧
の給排通路１２は、カムシャフト１０に設けた環状通路
１５を通してシリンダヘッド８０に設けた給排通路８２
に連通している。各給排通路８１，８２は、周知のよう
に当該内燃機関の駆動状態に応じて切換作動を制御され
る切換弁（図示省略）を介して当該内燃機関によって駆
動されるオイルポンプ（図示省略）とリザーバ（図示省
略）に選択的に接続されるように構成されていて、内燃
機関の始動時には給排通路８２に少なくとも所定時間オ
イルが供給されるようになっている。

【００１４】内部ロータ３０は、ボルト１０１によって
回転位置検出用部材２０と共にカムシャフト１０に一体
的に固着されていて、各ベーン４０をそれぞれ径方向に
取付けるためのベーン溝３１を有するとともに、図１〜
図３に示した状態、すなわちカムシャフト１０、内部ロ
ータ３０等回転軸と外部ロータ５０、タイミングプーリ
７０等回転伝達部材の相対位相が所定の位相で同期した
ときロックピン６０の頭部が所定量挿入される受容孔３
２と、この受容孔３２の開口端部から周方向に所定量延
びてベーン４０によって区画された復帰室Ｒ１に連通す
る絞り通路３３（図３及び図４参照）と、復帰室Ｒ１と
復帰油圧の給排通路１２を接続する接続通路３４と、ベ
ーン４０によって区画された作動室Ｒ２と作動油圧の給
排通路１１を接続する接続通路３５（図３参照）を有し
ている。なお、各ベーン４０は、各ベーン溝３１の底部
に収容した各スプリング４１によって径外方に付勢され
ている。

【００１５】外部ロータ５０は、内部ロータ３０の外周
に所定範囲で相対回転可能に組付けられていて、図１に
示したように、その両側には側板９０とタイミングプー
リ７０がボルト１０２によって一体的に連結されてい
る。また、外部ロータ５０には、各ベーン４０を収容し
各ベーン４０によって復帰室Ｒ１と作動室Ｒ２とに二分
される流体圧室Ｒｏを内部ロータ３０とによって形成す
る凹所５１が形成されるとともに、ロックピン６０とこ
れを内部ロータ３０に向けて付勢するスプリング６１を
収容する退避孔５２が外部ロータ５０の径方向に形成さ
れている。なお、側板９０と内部ロータ３０間には、図
１に示したように、一端にて側板９０に係合し他端にて
内部ロータ３０に係合して、外部ロータ５０、タイミン
グプーリ７０及び側板９０等に対してカムシャフト１
０、内部ロータ３０及び各ベーン４０等を図３の反時計
方向へ付勢するトーションスプリングＳが介装されてい
る。

【００１６】ロックピン６０は、退避孔５２に外部ロー
タ５０の径方向にて移動可能に嵌合されていて、スプリ
ング６１によって内部ロータ３０に向けて付勢されてお
り、頭部（内周側端部）が受容孔３２に挿入・退避可能
となっている。スプリング６１は、ロックピン６０とリ
テーナ６２間に介装した圧縮スプリングであり、リテー
ナ６２は外部ロータ５０に組付けたクリップ６３にて抜
け止めされている。

【００１７】上記のように構成した本実施形態の弁開閉
時期制御装置においては、当該内燃機関の停止時、各部
材が図１〜図３に示した状態（復帰室Ｒ１の容積が最大
となる最遅角の状態でロックピン６０によるロックがな
されている状態）にあり、またオイルポンプが停止して
いて両給排通路８１，８２にオイルが供給されない状態
にある。このため、内燃機関の始動時には、大きな回転
変動に伴うカムシャフト１０、内部ロータ３０及び各ベ
ーン４０等回転軸側部材と外部ロータ５０、タイミング
プーリ７０及び側板９０等回転伝達側部材の不必要な相
対回転が規制され、回転軸側部材と回転伝達側部材の不
必要な相対回転に伴う不具合（例えば、ベーン４０によ
る打音）を解消することができる。

【００１８】また、この始動時には、オイルポンプから
切換弁を介して給排通路８２に少なくとも所定時間オイ
ルが供給されることにより、カムシャフト１０の環状通
路１５及び給排通路１２と内部ロータ３０の接続通路３
４を通して復帰室Ｒ１にオイルが供給されるとともに、
復帰室Ｒ１から絞り通路３３を通して受容孔３２にオイ
ルが供給されるため、ロックピン６０がスプリング６１
に抗して移動し、内燃機関の始動開始から所定時間（絞
り通路３３を通して受容孔３２にオイルが所要量供給さ
れるに要する時間）経過後には、図５に示したように、
ロックピン６０の頭部が受容孔３２から退避孔５２に退
避して、ロックピン６０によるロックが解除される。

【００１９】したがって、内燃機関の始動開始から所定
時間経過した後には、図５に示したように、カムシャフ
ト１０、内部ロータ３０等回転軸と外部ロータ５０、タ
イミングプーリ７０等回転伝達部材を相対回転可能とす
ることができて、当該内燃機関の駆動状態に応じた切換
弁の切換作動に伴い、復帰室Ｒ１からオイルを排出する
とともに作動室Ｒ２へオイルを供給することにより、カ
ムシャフト１０、内部ロータ３０等回転軸と外部ロータ
５０、タイミングプーリ７０等回転伝達部材を相対回転
させて、図５の状態から図６の状態を経て図７の状態と
することができるとともに、作動室Ｒ２からオイルを排
出するとともに復帰室Ｒ１へオイルを供給することによ
り、カムシャフト１０、内部ロータ３０等回転軸と外部
ロータ５０、タイミングプーリ７０等回転伝達部材を相
対回転させて、図７の状態から図６の状態を経て図５の
状態とすることができて、内燃機関の動弁装置において
吸気弁の開閉時期を的確に制御することができる。

【００２０】ところで、上記した弁開閉時期の制御時に
おいて、受容孔３２と退避孔５２が同期状態から非同期
状態となるのは、作動室Ｒ２から各通路３５，１１，１
３，１４，８１を通してオイルが排出されかつ各通路８
２，１５，１２，３４を通して復帰室Ｒ１にオイルが供
給されて受容孔３２と退避孔５２が同期している状態か
ら各通路８１，１４，１３，１１，３５を通して作動室
Ｒ２にオイルが供給されかつ復帰室Ｒ１から各通路３
４，１２，１５，８２を通してオイルが排出される状態
に切換弁が切り替えられて、カムシャフト１０、内部ロ
ータ３０等回転軸が外部ロータ５０、タイミングプーリ
７０等回転伝達部材に対して例えば図５の状態から図６
の状態に相対回転し、受容孔３２と退避孔５２が同期状
態から非同期状態となるまでの僅かな時間であって、こ
のときには絞り通路３３の絞り作用及び絞り通路３３が
復帰室Ｒ１との連通を遮断されることにより、受容孔３
２から復帰室Ｒ１へのオイルの排出が規制されるため、
ロックピン６０の頭部が受容孔３２に挿入されることは
ない。

【００２１】また、受容孔３２と退避孔５２が非同期状
態から同期状態となるのは、作動室Ｒ２から各通路３
５，１１，１３，１４，８１を通してオイルが排出され
かつ各通路８２，１５，１２，３４を通して復帰室Ｒ１
にオイルが供給されている状態であり、このときには受
容孔３２と退避孔５２が同期することにより復帰室Ｒ１
から絞り通路３３を通してオイルが受容孔３２に供給さ
れるため、ロックピン６０の頭部が受容孔３２に挿入さ
れることはない。

【００２２】このように、本実施形態の弁開閉時期制御
装置においては、上記した弁開閉時期の制御時におい
て、当該装置に一端圧油が供給されロックピン６０の係
合が解除された後では、ロックピン６０の頭部が受容孔
３２に挿入・退避することがなく、ロックピン６０の頭
部が受容孔３２に挿入・退避する繰り返し回数を大幅に
減少することができ、ロックピン６０によるロックの耐
久性及び信頼性を大幅に向上させることができる。

【００２３】また、本実施形態の弁開閉時期制御装置に
おいては、受容孔３２と退避孔５２の非同期時に図６及
び図７に示したように絞り通路３３へのオイルの給排が
遮断されて、受容孔３２が密封化されるため、かかる状
態では復帰室Ｒ１と受容孔３２間でのオイルの流動はな
く、作動室Ｒ２及び復帰室Ｒ１へのオイルの給排を的確
に制御することができて、吸気弁の開閉時期を応答性良
く制御することができるとともに、仮に復帰室Ｒ１内の
オイル圧が変動しても、その圧力変動は受容孔３２に及
ばず、ロックピン６０が退避孔５２内でバタツクことが
なくて、ロックピン６０のバタツキによる音の発生を抑
制することができる。

【００２４】また、本実施形態の弁開閉時期制御装置に
おいては、絞り通路３３が回転軸と回転伝達部材との摺
動面で内部ロータ３０の外周面に形成されているため、
絞り通路３３を容易に製作することができて、当該装置
を安価に製作することができる。

【００２５】上記実施形態においては、側板９０と内部
ロータ３０間にトーションスプリングＳを介装して、内
燃機関の始動前（停止時）に各部材が図３に示した状態
となるようにしたが、タイミングプーリ７０には図２及
び図３の時計方向に回転動力が伝達されるように構成さ
れているため、上記トーションスプリングＳを無くして
も、内燃機関の始動時には始動直後（このときには、復
帰室Ｒ１と受容孔３２にはオイルがまだ供給されていな
い）に各部材が図３に示した状態となるため、上記トー
ションスプリングＳを無くして本発明を実施することも
可能である。また、上記実施形態においては、吸気弁を
開閉するカムシャフト１０に本発明を実施したが、本発
明は排気弁を開閉するカムシャフトにも同様にまたは適
宜変更して実施し得るものである。

【００２６】また、上記実施形態においては、内部ロー
タ３０にベーン４０を取り付けるとともに、外部ロータ
５０にロックピン６０とスプリング６１を収容して実施
したが、内部ロータにロックピンとスプリングを収容す
るとともに、外部ロータにベーンを取り付けるようにし
て実施することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による弁開閉時期制御装置の一実施形
態を示す図であり、カムシャフト、内部ロータ、外部ロ
ータ、ベーン、ロックピン、タイミングプーリ等の関係
を示す縦断側面図である。

【図２】 図１に示した弁開閉時期制御装置の正面図で
ある。

【図３】 図１に示した内部ロータ、外部ロータ、ベー
ン、ロックピン等の関係を示す縦断正面図である。

【図４】 図１及び図３に示した内部ロータ及びベーン
の部分斜視図である。

【図５】 図３に示したロックピンがスプリングに抗し
て移動した状態の作動説明図である。

【図６】 図５に示した状態から回転軸側部材が回転伝
達側部材に対して時計方向に僅かに相対回転した状態を
示す作動説明図である。

【図７】 図６に示した状態から回転軸側部材が回転伝
達側部材に対して時計方向に更に所定量相対回転した状
態を示す作動説明図である。

【符号の説明】

１０…カムシャフト、１１，１３，１４，３５，８１…
通路（第１流体通路）、１２，１５，３４，８２…通路
（第２流体通路）、３３…絞り通路（第３流体通路）、
３０…内部ロータ、３２…受容孔、４０…ベーン、５０
…外部ロータ、５２…退避孔、６０…ロックピン、６１
…スプリング、７０…タイミングプーリ、Ｒｏ…流体圧
室、Ｒ１…復帰室、Ｒ２…作動室。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁開閉用の回転軸に所定範囲で相対回転
   可能に外装されクランクプーリからの回転動力が伝達さ
   れる回転伝達部材と、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作動室
   と復帰室とに二分される流体圧室と、前記作動室に流体
   を給排する第１流体通路と、前記復帰室に流体を給排す
   る第２流体通路と、前記回転伝達部材又は前記回転軸に
   形成され内部に前記回転軸又は前記回転伝達部材に向け
   てばね付勢されたロックピンを収容する退避孔と、前記
   回転軸又は前記回転伝達部材に形成され前記回転軸と前
   記回転伝達部材の相対位相が所定の位相で前記退避孔と
   同期したとき前記ロックピンの頭部が挿入される受容孔
   と、この受容孔に流体を給排する第３流体通路とを備え
   て、内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御する
   ために使用される弁開閉時期制御装置において、内燃機
   関の始動時に前記受容孔と前記退避孔が同期するととも
   に前記復帰室に前記第２流体通路を通して流体が供給さ
   れるように構成し、また前記受容孔と前記退避孔の位置
   が同期時に前記第３流体通路が絞り通路として前記復帰
   室に連通し、前記受容孔と前記退避孔とが非同期時に前
   記第３流体通路が前記復帰室との連通を遮断される構成
   としたことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
2. 【請求項２】 前記第３流体通路が前記回転軸と前記回
   転伝達部材との摺動面に形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の弁開閉時期制御装置。