JPH1030411A - 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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- JPH1030411A JPH1030411A JP8182253A JP18225396A JPH1030411A JP H1030411 A JPH1030411 A JP H1030411A JP 8182253 A JP8182253 A JP 8182253A JP 18225396 A JP18225396 A JP 18225396A JP H1030411 A JPH1030411 A JP H1030411A
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Abstract
時期制御装置10の軸方向長さを短くすること。 【解決手段】 カムシャフト12の端部に円筒部30を
備えたロータ22を一体に固定して円筒部30の外周部
に弁開閉時期制御装置10を取り付けると共に、カムシ
ャフト12の端壁26とロータ22との間に弁開閉時期
制御装置10へ給排する流体のための環状溝28を設け
たこと。
Description
クプーリからの回転力がタイミングプーリを介して伝達
されるカムシャフトとタイミングプーリとの間で運転状
態に応じた位相の可変を行う内燃機関用の弁開閉時期制
御装置に関するものである。
フトとのタイミングを制御する弁開閉時期制御装置は多
数紹介されている。
イミングプーリとカムシャフトとの間に油圧により作動
するヘリカルピストンを備えたヘリカルピストンタイプ
の弁開閉時期制御装置が開示されている。また、特開平
1−92504号には、タイミングプーリの内周に2つ
の油圧室を形成し、油圧室内にカムシャフトに取り付け
たベーンを挿入して、ベーンの両側の油圧を調整するこ
とでタイミングプーリとカムシャフトとの位相を変換す
るベーンタイプの弁開閉時期制御装置が開示されてい
る。
閉時期制御装置においては、タイミングプーリとカムシ
ャフトとの間にヘリカルピストン又はベーンを配置し
て、ヘリカルピストン又はベーンを作動させるための油
圧を供給する油圧通路をカムシャフトの内部に形成して
いる。弁開閉時期制御装置が、タイミングプーリとカム
シャフトとの位相を変化するもの(相対回転を行わせ
る)ものであることから、カムシャフト内部の油圧通路
とヘリカルピストン又はベーンを作動させるための油圧
室との間には、タイミングプーリとカムシャフトとの位
相変化に影響されない工夫が必要となる。即ち、実開平
6−14403号ではタイミングプーリ側に環状溝を形
成しており、特開平1−92504号ではカムシャフト
の外周側に環状溝を形成しており、環状溝によりタイミ
ングプーリとカムシャフトとの相対位相に関係なく、カ
ムシャフト内部に形成された油圧通路とヘリカルピスト
ン又はベーンを作動させるための油圧室との間を連通し
ている。しかしながら、環状溝がタイミングプーリとカ
ムシャフトとの摺動部に形成され、タイミングプーリと
カムシャフトとの摺動部の軸方向で環状溝に供給される
オイルのシールを行っていることにより、弁開閉時期制
御装置のカムシャフトへの取付け部分の軸方向長さが長
くなってしまう問題がある。
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、弁開閉時
期制御装置を内燃機関のクランクシャフトと、吸気弁又
は排気弁を開閉し、内部に流体給排通路を形成したカム
シャフトと、カムシャフトにクランクシャフトの回転を
伝達する回転伝達部材と、カムシャフトの端面と対向す
る面に流体給排通路と連通する環状溝を形成し、カムシ
ャフトの端面に固定手段によって固定されるロータと、
ロータと回転伝達部材との間に介在し、環状溝から供給
される流体圧によってカムシャフトと回転伝達部材との
位相を変位させる位相変換機構とから構成したことであ
る。請求項1の発明によると、弁開閉時期制御装置を取
り付けるカムシャフトの端部において、カムシャフトの
側面に弁開閉時期制御装置の流体機構へ供給または排出
される流体吸排通路を設ける必要がなく、弁開閉時期制
御装置のカムシャフトの軸方向長さを短くすることが可
能となる。
ムシャフトには第1流体給排通路と第2流体給排通路が
形成されており、第1流体給排通路が環状溝を介して位
相変換機構に連通し、第2流体給排通路はロータ内部の
第2供給路を介して位相変換機構に連通しており、流体
機構が第1流体給排通路と第2流体給排通路との流体圧
差によって作動することである。請求項2の発明による
と、カムシャフトと流体機構との間には、第1流体給排
通路と第2流体給排通路の2本の流体通路の接続部を必
要とするが、接続部の増加に伴って弁開閉時期制御装置
のカムシャフトの軸方向長さを延ばす必要がなく、弁開
閉時期制御装置を小型にすることが可能となる。
相変換機構が、回転伝達部材又はロータの一方の部材に
カムシャフトの径方向に設けた複数の仕切壁によって形
成される圧力室と、回転伝達部材又はロータの他方に設
けた圧力室を2つの圧力作動室に区画するベーンと、圧
力作動室の一方に第1流体給排通路を連通し、圧力作動
室の他方に第2流体給排通路を連通したことである。請
求項3の発明によると、ベーンによってカムシャフトの
径方向に2つの圧力作動室を区画するので、位相変換機
構はカムシャフトの径方向に回転する構成となり、弁開
閉時期制御装置のカムシャフトの軸方向長さを短くする
ことが可能である。
切壁の中央域に肉抜きを形成したことである。請求項4
の発明によると、回転部材又はロータを軽量化すること
ができ、弁開閉時期制御装置を軽量化することが可能と
なる。更に、弁開閉時期制御装置の軽量化により、弁開
閉時期制御装置のカムシャフト端部への取り付け構造の
簡素化が可能となる。
定手段を軸方向に中空通路を形成したボルトとし、ボル
トの中空通路を第2流体給排通路としたことである。請
求項5の発明によると、環状溝へ連通する第1流体給排
通路と独立した第2流体給排通路を容易に形成すること
が可能となる。
ータのカムシャフトに固定される端部と反対側端部に円
筒部を設けたことである。請求項6の発明によると、円
筒のの外周で回転部材を支持するともに、円筒部の内部
にロータを固定するボルトを収容することが可能とな
る。
筒部の内部を第2流体給排通路の流体溜としたことであ
る。請求項7の発明によると、位相変換機構の複数の圧
力作動室に均等に油圧を供給することができ、弁開閉時
期制御装置の位相変換レスポンスを良くすることが可能
となる。
筒部の内部にカムシャフトの回転方向に付勢する弾性部
材を配置したことである。請求項8の発明によると、カ
ムシャフトの回転を所望の方向に付勢することができ、
コイルスプリング、スパイラルスプリング等の弾性部材
が流体溜の中に配置されるので弾性部材を腐食、酸化か
ら保護することが可能となる。
図1に基づいて説明する。
の弁開閉時期制御装置10の断面図を示す図面である。
カムシャフト12は、シリンダーヘッド14の内部に回
転自在に収容され、図示しない吸気バルブまたは排気バ
ルブを開閉する図示しないカムを備えている。カムシャ
フト12の内部には、進角油路又は遅角油路16と遅角
油路又は進角油路18が形成されており、遅角油路又は
進角油路18はカムシャフト12の略中央のボルト孔2
0に連通している。なお、遅角、進角の方向について
は、後に説明するカムシャフト12を回転させるタイミ
ングプーリ40の回転方向によって決定されるものであ
り、本実施の形態においては、16を遅角油路、18を
進角油路と称する。
ボルト24によって固定されている。ロータ22の図示
右端には、カムシャフトの端壁26との間に環状溝28
を形成している。環状溝28は、カムシャフト12の端
壁26に端部を備えた遅角油路16と連通する。また、
ロータ22の図示右端には、カムシャフト12の端部を
覆う大きさのフランジ部23が形成されている。ロータ
22の図示左端には、円筒部30を形成している。ボル
ト24の頭部32は、ロータ22の円筒部30の内部に
収容されており、ボルト24の中央部にはボルト24の
軸方向に沿った貫通溝34が形成されている。貫通溝3
4は、カムシャフト12のボルト孔20に連通し、進角
油路18の一部を構成している。
開閉時期制御装置10が取り付けられている。弁開閉時
期制御装置10は、ロータ22の外周に形成した軸方向
溝に嵌合したベーン38と、ベーン38を外側へ付勢す
る板バネ36と、タイミングプーリ40と、タイミング
プーリ40の両端をカムシャフトの軸方向に挟む内側板
42と外側板44とから構成されている。タイミングプ
ーリ40の外周には、歯46がタイミングプーリ40の
外周全体に形成されており、歯46に図示しないタイミ
ングベルト、ギヤ又はタイミングチェーンを係合させ
て、クランクシャフトの回転を伝達するようになってい
る。外側板44、タイミングプーリ40および内側板4
2は、内側板42側から挿入したボルト48によって一
体に固定されている。リング形状の外側板44の内周側
は、ロータ22の円筒部30の先端と水密的に係合する
と共に、蓋50を固定するためのネジ溝52が形成され
ている。蓋50は、つまみ54を回転することによって
外側板44の内周側に固定されている。56は、蓋50
とロータ22の円筒部30とによって囲まれた空間であ
り、進角油路18へ連通する進角油溜となっている。5
8は環状溝28と図2、図3に示す遅角油圧作動室60
とを連通する通路であり、62は油溜56と図2、図3
に示す進角油圧作動室64とを連通する通路である。
り、図3は図1のB−B断面を示す図面である。図2、
図3に基づき、弁開閉時期制御装置10の構造を説明す
る。
40の内側には、4つの仕切壁66が突出している。ロ
ータ22の円筒部30の外側と仕切壁66とで区画され
る空間には4つの圧力室68が形成される。4つの圧力
室68は、ベーン38によって遅角油圧作動室60と、
進角油圧作動室64との2つの部屋に区画されている。
ベーン38は、ロータ22の円筒部30の外側に、カム
シャフト12の軸方向に形成した溝31に挿入されてお
り、溝31の内側から板バネ36によって径方向外側に
付勢されている。なお、仕切壁66の略中央には、カム
シャフト12の軸方向に貫通した肉抜き67が設けられ
ており、タイミングプーリ40の軽量化と弁開閉時期制
御装置10の回転時のモーメントの減少を図っている。
プーリ40とロータ22との相対回転を不能にする位相
保持機構70が設けられている。位相保持機構70は、
タイミングプーリ40の仕切壁66の1つに径方向に貫
通する孔72にスプリング74で内側に付勢したピスト
ンピン76を配置し、ピストンピン76の先端がロータ
22の円筒部30の外側の最遅角位置に形成した挿入穴
78に挿入されることによってタイミングプーリ40と
ロータ22との相対位置を固定する。なお、80は、孔
72を閉鎖し、スプリング74の一端を保持する蓋であ
る。挿入穴78の略中央部には、油溜56と連通する通
路82が形成されている。
動について説明する。
ミングチェーン(図示しない)を介してタイミングプー
リ40の歯46に伝達してタイミングプーリ40を例え
ば図2、図3の矢印の方向に回転する。タイミングプー
リ40の回転は、ベーン38を介してカムシャフト12
の端部に固定されるロータ22に伝達され、カムシャフ
ト12を回転させる。特に、内燃機関の始動時には、タ
イミングプーリ40の回転は、ベーン38と共に、位相
保持機構70のピストンピン76を介してカムシャフト
12の端部に固定されるロータ22に伝達され、カムシ
ャフト12を回転させる。
フト12との位相を変換して、タイミングプーリ40の
回転に対して、カムシャフト12の回転を進角させる場
合には、図示しない油圧源から進角油路18へオイルを
供給する。進角油路18へ供給されたオイルは、ボルト
24の貫通溝34を介して油溜56へ送られる。そし
て、油溜56から挿入穴78と連通する通路82および
進角油圧作動室64と連通する4本の通路62へ供給さ
れる。このとき通路82へ供給されたオイルは、ピスト
ンピン76を外側から作用するスプリング74の付勢力
に抗してピストンピン76を挿入穴78から排出する。
このように、油圧によりピストンピン76がタイミング
プーリ40の貫通孔72に戻されると、位相保持機構7
0が解除されタイミングプーリ40とカムシャフト12
との相対回転が可能となる。そして、進角油圧作動室6
4に供給されたオイルがベーン38を図2において時計
の回転方向へ回転させることによって、カムシャフト1
2がタイミングプーリ40の回転に対して進角する。な
お、進角の角度(タイミングプーリ40とカムシャフト
12との相対回転の範囲)は、ベーン38が圧力室68
を形成する仕切壁66,66の間隔を回動範囲で決定さ
れ、仕切壁66,66の間隔を調整することで任意の大
きさとすることができる。
遅角位置に位相を変換する場合には、図示しない油圧源
から遅角油路16へオイルを供給する。このとき、進角
油路18のオイルを排出することが好ましい。遅角油路
16へ供給されたオイルは、環状溝28、通路58を介
して遅角油圧作動室60へ供給される。遅角油圧作動室
60へ供給されたオイルの油圧によりベーン38を時計
の回転方向へ回転させることによって、カムシャフト1
2をタイミングプーリ40の回転に対して遅角させる。
そして、図2、図3に示す最遅角位置までベーン38を
回転させると、スプリング74の付勢力によってピスト
ンピン76の先端が挿入穴78に挿入されて、タイミン
グプーリ40とカムシャフト12との相対回転を規制す
る。
保持機構70がカムシャフト12の最遅角位置で係合す
るように配置しているが、カムシャフト12の最進角位
置で係合するように配置することも可能である。また、
上記の説明においては、ベーン38が最進角位置と最遅
角位置との間を移動する様子を説明したが、図示しない
油圧源に例えば3ポートの電磁弁を配置して、遅角油路
16と進角油路18のオイルを所定量の比に保持するな
どして、ベーン38の移動範囲の所望の位置で保持する
こともできる。
ある。環状溝28をカムシャフトの端壁26に対向する
ロータ22に設けたことにより、カムシャフトの端壁2
6によって環状溝28に隣接するカムシャフト12とロ
ータ12との間のシール面(接触部)の長さを確保する
ことができ、ロータ22のフランジ部23を短くするこ
とができる。ロータ22に円筒部30を形成したことに
より、円筒部30の外周部で弁開閉時期制御装置10を
保持すると共に、円筒部30の内周部にボルト24の頭
部32を収容することができ、弁開閉時期制御装置10
のカムシャフト12の軸方向長さを短くすることができ
る。更に、ボルト24の内部に貫通孔34を形成し、こ
の貫通孔を進角油路18の一部として、円筒部30の内
周部を油溜56としたことにより、スペースの効率化を
図ることができる。また、外側板44、タイミングプー
リ40および内側板42を、内側板42側から挿入した
ボルト48によって一体に固定しているので、ボルト2
4を外して弁開閉時期制御装置10を取り外さない限り
ボルト48を取り外すことができないので、内燃機関の
点検、整備のときなどに不用意にボルト48を外すミス
を防止することができる。
態の弁開閉時期制御装置84の断面図を示している。第
2の実施の形態の弁開閉時期制御装置84と第1の実施
の形態の弁開閉時期制御装置10との相違は、第2の実
施の形態がロータ22の円筒部30の内部にコイルスプ
リング90を配置したことである。コイルスプリング9
0の図4における左側の端部はタイミングプーリ40に
固定される外側板44に設けられた穴86に保持されて
おり、図4における右側の端部はカムシャフト12に固
定されるロータ22の円筒部30の内周に設けられた軸
方向穴88に保持されている。
イルスプリング90はカムシャフト12に固定されたロ
ータ22を進角方向に付勢している。コイルスプリング
90によってカムシャフト12を進角方向に付勢するこ
とは、排気バルブを制御するカムシャフトに取り付ける
ことが要求される。詳細には、弁開閉時期制御装置の回
転力がタイミングプーリ40、ベーン38、ロータ22
を介してカムシャフト12に伝達されており、タイミン
グプーリ40の回転に伴ってカムシャフト12は遅角側
に抗力を受けることになる。カムシャフト12を排気バ
ルブを制御するカムシャフトとした場合には、排気バル
ブを開閉するタイミングが遅れることになる。特に、内
燃機関を始動するときに排気バルブを閉鎖するタイミン
グが遅れると、、排気バルブと吸気バルブとが同時に開
放し、吸気側から供給される燃料が燃焼することなく排
気側へ排出されることになり、排気ガスにより大気を汚
染したり、内燃機関の始動が困難となる可能性がある。
従って、最進角位置が望まれる排気バルブを制御するカ
ムシャフト12に取り付ける弁開閉時期制御装置には、
コイルスプリング90によって進角方向に付勢すること
が必要である。また、第2に実施の形態におけるコイル
スプリング90は、ロータ22の円筒部30の内部の油
溜56内に配置されており、コイルスプリング90が進
角油路18のオイルに漬かっており、コイルスプリング
90の酸化防止および作動の確保も良好とすることがで
きる。
においては、本件出願の発明をベーンタイプの弁開閉時
期制御装置に適用した例を示しているが、本件出願の発
明は実開平6−14403号に開示されるヘリカルピス
トンタイプの弁開閉時期制御装置にも適用することがで
きる。
の形態においては、流体としてオイルを用いているが空
気などの流体に置き換えることも可能である。
閉時期制御装置を取り付けるカムシャフトの端部におい
て、カムシャフトの側面に弁開閉時期制御装置の流体機
構へ供給または排出される流体吸排通路を設ける必要が
なく、弁開閉時期制御装置のカムシャフトの軸方向長さ
を短くすることができる。
流体機構との間には、第1流体給排通路と第2流体給排
通路の2本の流体通路の接続部を必要とするが、接続部
の増加に伴って弁開閉時期制御装置のカムシャフトの軸
方向長さを延ばす必要がなく、弁開閉時期制御装置を小
型にすることができる。
カムシャフトの径方向に2つの圧力作動室を区画するの
で、位相変換機構はカムシャフトの径方向に回転する構
成となり、弁開閉時期制御装置のカムシャフトの軸方向
長さを短くすることができる。
ータを軽量化することができ、弁開閉時期制御装置を軽
量化することができる。また、弁開閉時期制御装置の軽
量化により、弁開閉時期制御装置のカムシャフト端部へ
の取り付け構造の簡素化ができる。
る第1流体給排通路と独立した第2流体給排通路を容易
に形成することができる。
回転部材を支持するともに、円筒部の内部にロータを固
定するボルトを収容することができる。
複数の圧力作動室に均等に油圧を供給することができ、
弁開閉時期制御装置の位相変換レスポンスを良くするこ
とができる。
回転を所望の方向に付勢することができ、コイルスプリ
ングが流体溜の中に配置されコイルスプリングを腐食、
酸化から保護することができる。
御装置の断面を示したものである。
御装置を示したもので、図1に対応する断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 内燃機関のクランクシャフトと、吸気弁
又は排気弁を開閉し、内部に流体給排通路を形成したカ
ムシャフトと、該カムシャフトに前記クランクシャフト
の回転を伝達する回転伝達部材と、前記カムシャフトの
端面と対向する面に前記流体給排通路と連通する環状溝
を形成し、前記カムシャフトの端面に固定手段によって
固定されるロータと、該ロータと前記回転伝達部材との
間に介在し、前記環状溝から供給される流体圧によって
前記カムシャフトと前記回転伝達部材との位相を変位さ
せる位相変換機構と、を備えたことを特徴とする弁開閉
時期制御装置。 - 【請求項2】 前記カムシャフトには第1流体給排通路
と第2流体給排通路が形成されており、該第1流体給排
通路が前記環状溝を介して前記位相変換機構に連通し、
前記第2流体給排通路は前記ロータ内部の第2供給路を
介して前記位相変換機構に連通しており、前記位相変換
機構が第1流体給排通路と第2流体給排通路との流体圧
差によって作動す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。 - 【請求項3】 前記位相変換機構は、前記回転伝達部材
又は前記ロータの一方の部材に前記カムシャフトの径方
向に設けた複数の仕切壁によって形成される圧力室と、
前記回転伝達部材又は前記ロータの他方に設けた前記圧
力室を2つの圧力作動室に区画するベーンと、前記圧力
作動室の一方に第1流体給排通路を連通し、前記圧力作
動室の他方に第2流体給排通路を連通したことを特徴と
する請求項2記載の弁開閉時期制御装置。 - 【請求項4】 前記仕切壁の中央域に肉抜きを形成した
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の
弁開閉時期制御装置。 - 【請求項5】 前記固定手段は、軸方向に中空通路を形
成したボルトであり、前記中空通路を第2流体給排通路
としたことをことを特徴とする請求項2から4のいずれ
か1項記載の弁開閉時期制御装置。 - 【請求項6】 前記ロータのカムシャフトに固定される
端部と反対側端部に円筒部を備えていることを特徴とす
る請求項5記載の弁開閉時期制御装置。 - 【請求項7】 前記円筒部の内部が第2流体給排通路の
流体溜となっていることを特徴とする請求項6記載の弁
開閉時期制御装置。 - 【請求項8】 前記円筒部の内部にカムシャフトの回転
方向に付勢する弾性部材を配置したことを特徴とする請
求項6又は7記載の弁開閉時期制御装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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