JPH11236807A - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

可変バルブタイミング装置

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JPH11236807A
JPH11236807A JP10038796A JP3879698A JPH11236807A JP H11236807 A JPH11236807 A JP H11236807A JP 10038796 A JP10038796 A JP 10038796A JP 3879698 A JP3879698 A JP 3879698A JP H11236807 A JPH11236807 A JP H11236807A
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camshaft
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カムシャフトの回転位相差を調整する機構と
3次元カムにてバルブのリフト量を調整する機構とを共
に組み込んでも、内燃機関の配置が容易であり良好な搭
載性が得られる可変バルブタイミング装置の提供。 【解決手段】 可変バルブタイミング装置10は、回転
位相差を可変設定可能とする回転位相差可変アクチュエ
ータ24を吸気カムシャフト22のタイミングプーリ2
4aの位置に設け、3次元カムによるバルブリフト量を
可変とするリフト量可変アクチュエータ25を排気カム
シャフト23のタイミングプーリ25aの位置に設けて
いる。すなわち、回転位相差可変アクチュエータ24と
リフト量可変アクチュエータ25とを同一のシャフトに
取り付けるのではなく、異なるシャフトに取り付けたた
め、1つのシャフトが極端に長くなることが防止でき、
エンジン11の大型化を防止できる。したがって良好な
搭載性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に用いら
れる可変バルブタイミング装置に関し、回転位相差可変
アクチュエータとリフト量可変アクチュエータとを備え
ることでカムによる吸気バルブや排気バルブのバルブタ
イミングを調整することができる可変バルブタイミング
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関のクランクシャフトに対
して吸気カムシャフトや排気カムシャフトを同期回転さ
せるタイミングプーリやスプロケット部分に組み込ま
れ、内燃機関の運転状態に応じて吸気バルブや排気バル
ブのバルブタイミングを調整する可変バルブタイミング
装置が知られている。
【0003】例えば、特開平9−60508号公報に記
載の内燃機関の可変バルブタイミング装置は、図18、
図19および図20に示すごとく、カムシャフト120
2の一端に設けられている。なお、図18は図19にお
けるI−I線の断面図、図19は図18におけるII−
II線の断面図、図20は図19におけるIII−II
I線の断面図である。
【0004】ここで、図示していないクランクシャフト
から回転駆動されるスプロケット1204はハウジング
部材1206と一体に構成されている。このハウジング
部材1206の中心部分にはベーンロータ1208が収
納され、このベーンロータ1208は、その回転軸部分
でカムシャフト1202の一端に取り付けられて、カム
シャフト1202と一体に回転する。
【0005】また、ベーンロータ1208の周囲からは
複数のベーン1210が外側へ向かって突出し、ハウジ
ング部材1206の内周面に接している。また、ハウジ
ング部材1206からは内側に向かって複数の隔壁部1
212が突出し、ベーンロータ1208の外周面に接し
ている。隔壁部1212の間は、油圧室1214を形成
していて、その各油圧室1214は、それぞれベーン1
210により第1圧力室1216と第2圧力室1218
とに区画されている。
【0006】この第1圧力室1216および第2圧力室
1218に対する油圧の給排により、ハウジング部材1
206に対してベーンロータ1208を相対的に回動さ
せることができ、ベーンロータ1208とハウジング部
材1206との間の回転位相差を変更することができ
る。このことにより、クランクシャフトに対するカムシ
ャフト1202の回転位相差を調整することができる。
その結果、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング
を調整することができる。
【0007】なお、第1圧力室1216に対する油圧供
給機構1220からの油圧の供給あるいは排出は、シリ
ンダヘッドに設けられた軸受部1222の油路を介し
て、カムシャフト1202のジャーナル部1224に形
成されている外周溝1226、カムシャフト1202内
の油路1227,1228、およびベーンロータ120
8内の油路1230,1232により行われる。また、
第2圧力室1218に対する油圧供給機構1220から
の油圧の供給あるいは排出は、シリンダヘッドに設けら
れた軸受部1222の油路を介して、カムシャフト12
02のジャーナル部1224に形成されている外周溝1
236、カムシャフト1202内の油路1238、およ
びベーンロータ1208内の油路1240,1242,
1244により行われる。
【0008】上述した可変バルブタイミング装置以外
に、3次元カムを用いてバルブのリフト量を変更するこ
とでバルブタイミングを調整する装置が知られている。
たとえば、特開平9−32519号公報記載の可変動弁
機構では、図21に示すごとく、3次元カム1302を
有するカムシャフト1304の一端側を、タイミングプ
ーリ1306に対して、軸方向に摺動可能にかつ一体に
回転するように取り付ける。そして、タイミングプーリ
1306の一面側にシリンダ1308を設け、このシリ
ンダ1308内に、カムシャフト1304の先端部に取
り付けたピストン1310を挿入している。シリンダ1
308とピストン1310とで囲まれた圧力室1312
の油圧が高ければ、圧力室1312とは反対側に圧縮状
態で配置されているスプリング1314に抗して、図示
右方向にカムシャフト1304が移動し、あるいは圧力
室1312の油圧が低ければスプリング1314に押さ
れて図示左方向にカムシャフト1304が移動する。
【0009】したがって、マイクロコンピュータ131
6がオイルコントロールバルブ1318を制御して、軸
受部1320に設けられた油路1322,1324、カ
ムシャフト1304に設けられた油路1326,132
8、およびピストン1310をカムシャフト1304の
先端に固定するボルト1330に設けられた油路133
2を介して、圧力室1312に供給する油圧を調整する
ことで、カムシャフト1304の軸方向での位置を調整
できる。
【0010】このことにより、カムシャフト1304に
設けられている3次元カム1302に対する、バルブリ
フト機構の当接位置が調整できることから、カムプロフ
ィールに応じて変化するリフト量により吸気バルブや排
気バルブの開弁期間が変更できる。このことによりバル
ブタイミングが調整できる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の例で
は、回転位相差を調整する場合、バルブの開閉タイミン
グが共に、同方向に同一の変化をしてしまう。また、後
者の例では、バルブの開弁タイミングと閉弁タイミング
とが逆方向に同一の変化してしまう。このため、開弁タ
イミングと閉弁タイミングとを個々に任意の調整をする
ことができず、バルブタイミングの自由度が低いという
問題が存在した。
【0012】これを解決するために、前者の可変バルブ
タイミング装置と後者の可変動弁機構との両者をカムシ
ャフトに組み付けることにより、回転位相差とリフト量
とを共に変更できるようにして、開弁タイミングと閉弁
タイミングとをもっと自由に設定する構成が考えられ
る。
【0013】例えば、図22に示す吸気カムシャフト1
402と排気カムシャフト1404の平面配置図に示す
ごとく、タイミングスプロケット1406(またはタイ
ミングプーリあるいはタイミングギヤ)が存在する吸気
カムシャフト1402の一端に前者の可変バルブタイミ
ング装置1408を備え、他端に後者の可変動弁機構1
410を備えた構成が考えられる。
【0014】しかし、このように単純に可変バルブタイ
ミング装置1408と可変動弁機構1410とを組み合
わせた構成は、吸気カムシャフト1402の両端に可変
バルブタイミング装置1408と可変動弁機構1410
とが配置されるため、内燃機関において、シャフトの軸
方向が長大となり、狭いエンジンルーム内での配置に支
障を来すことが考えられる。
【0015】本発明は、回転位相差を調整する機構と3
次元カムを用いてリフト量を調整する機構とを共に内燃
機関に組み込むことでバルブタイミングの自由度の高い
可変バルブタイミング装置を実現するとともに、狭いエ
ンジンルーム内における内燃機関の配置が容易となって
良好な搭載性が得られる可変バルブタイミング装置を提
供することを目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の可変バル
ブタイミング装置は、クランクシャフト、吸気バルブを
開閉する吸気カムシャフト、排気バルブを開閉する排気
カムシャフトおよびこれら3つのシャフト間での回転力
の伝達を行う回転伝達機構を備えた内燃機関における前
記吸気バルブまたは前記排気バルブのいずれか一方また
は両方のバルブタイミングを調整する可変バルブタイミ
ング装置であって、前記クランクシャフト、前記吸気カ
ムシャフトおよび前記排気カムシャフトの内の1つまた
は2つのシャフトにおける前記回転伝達機構部分に設け
られて、前記シャフト間の回転位相差を可変設定可能で
ある回転位相差可変アクチュエータと、前記吸気カムシ
ャフトおよび前記排気カムシャフトの内で、前記回転位
相差可変アクチュエータが設けられていない1つまたは
2つのシャフトに設けられて、該シャフトを軸方向へ移
動させることにより、該シャフトに設けられている3次
元カムによるバルブリフト量を可変とするリフト量可変
アクチュエータとを備えることを特徴とする。
【0017】このように、本可変バルブタイミング装置
は、回転位相差を可変設定可能とする回転位相差可変ア
クチュエータと、3次元カムによるバルブリフト量を可
変とするリフト量可変アクチュエータとを同一のシャフ
トに取り付けるのではなく、異なるシャフトに取り付け
たため、1つのシャフトが極端に長くなることが防止で
き、内燃機関の大型化を防止できる。
【0018】しかも、回転位相差可変アクチュエータと
リフト量可変アクチュエータとを異なるシャフトに取り
付けたとしても、吸気バルブと排気バルブとのバルブオ
ーバーラップや吸気バルブの閉弁タイミング等の内燃機
関にとって重要なバルブタイミングの調整については、
1つのシャフトを回転位相差可変アクチュエータで調整
し、他の1つのシャフトをリフト量可変アクチュエータ
で調整することで可能となることから、同一のシャフト
に回転位相差可変アクチュエータとリフト量可変アクチ
ュエータとを取り付けた場合と同じ高い自由度で調整す
ることが可能である。
【0019】また、1つのシャフトに2つのアクチュエ
ータを取り付けていないので、1つのシャフトの質量が
過大になることがなく、シャフトを支える機構の耐久性
に問題を生じないという副次的な作用効果も生じる。
【0020】請求項2に示したごとく、前記回転伝達機
構としては、タイミングベルト、タイミングチェーンあ
るいはタイミングギヤにより前記クランクシャフトの回
転力を直接、前記吸気カムシャフトおよび前記排気カム
シャフトに伝達する構成を挙げることができる。
【0021】この場合は、クランクシャフトの回転位相
に対して、回転位相差可変アクチュエータの取り付けら
れるシャフトや数に応じて、吸気カムシャフトあるいは
排気カムシャフトの一方または両方に対して回転位相差
の調整ができ、更に、リフト量可変アクチュエータの取
り付けられるシャフトや数に応じて、吸気カムシャフト
あるいは排気カムシャフトの一方または両方に対してリ
フト量およびリフト量に伴う開弁期間の調整ができる。
このことにより、1つのシャフトに回転位相差可変アク
チュエータとリフト量可変アクチュエータとの両方を取
り付けなくても、バルブタイミングの高い自由度が得ら
れると共に、内燃機関の大型化を防止できる。
【0022】また、請求項2の構成以外に、請求項3に
示したごとく、前記回転伝達機構は、タイミングベルト
とタイミングプーリとによる伝達機構、タイミングチェ
ーンとタイミングスプロケットとによる伝達機構あるい
はタイミングギヤによる伝達機構を有する第1伝達機構
と、ギヤを有する第2伝達機構とを備え、前記第1伝達
機構にて、前記クランクシャフトの回転力を直接、前記
吸気カムシャフトまたは前記排気カムシャフトに伝達
し、前記第2伝達機構にて前記吸気カムシャフトと前記
排気カムシャフトとの間の回転力の伝達を行う構成を挙
げることができる。
【0023】この場合も、クランクシャフトの回転位相
に対して、回転位相差可変アクチュエータの取り付けら
れるシャフトや数に応じて、吸気カムシャフトあるいは
排気カムシャフトの一方または両方に対して回転位相差
の調整ができ、更に、リフト量可変アクチュエータの取
り付けられるシャフトや数に応じて、吸気カムシャフト
あるいは排気カムシャフトの一方または両方に対してリ
フト量およびリフト量に伴う開弁期間の調整ができる。
このことにより、1つのシャフトに回転位相差可変アク
チュエータとリフト量可変アクチュエータとの両方を取
り付けなくても、バルブタイミングの高い自由度が得ら
れると共に、内燃機関の大型化を防止できる。
【0024】更に、前記回転位相差可変アクチュエータ
および前記リフト量可変アクチュエータの、より具体的
な配置としては、例えば、請求項4〜8に示すごとくの
構成を挙げることができる。
【0025】すなわち、請求項4に示したごとく、前記
回転位相差可変アクチュエータは、前記吸気カムシャフ
トにおける前記回転伝達機構部分に設けられ、前記リフ
ト量可変アクチュエータは、前記排気カムシャフトに設
けられた構成が挙げられる。
【0026】この構成により、例えば、吸気カムシャフ
トの位置に取り付けられた回転位相差可変アクチュエー
タにより、吸気バルブの閉弁タイミングが調整できると
ともに、排気カムシャフトの位置に取り付けられたリフ
ト量可変アクチュエータも協働して、バルブオーバーラ
ップが調整できる。
【0027】また、請求項5に示したごとく、前記回転
位相差可変アクチュエータは、前記排気カムシャフトに
おける前記回転伝達機構部分に設けられ、前記リフト量
可変アクチュエータは、前記吸気カムシャフトに設けら
れた構成が挙げられる。
【0028】この構成により、例えば、排気カムシャフ
トの位置に取り付けられた回転位相差可変アクチュエー
タと吸気カムシャフトの位置に取り付けられたリフト量
可変アクチュエータとの協働により、バルブオーバーラ
ップが調整できるとともに、吸気カムシャフトの位置に
取り付けられたリフト量可変アクチュエータにより、吸
気バルブの閉弁タイミングが調整できる。
【0029】また、請求項6に示したごとく、前記回転
位相差可変アクチュエータは、前記クランクシャフトに
おける前記回転伝達機構部分に設けられ、前記リフト量
可変アクチュエータは、前記吸気カムシャフトに設けら
れた構成が挙げられる。
【0030】この構成により、例えば、クランクシャフ
トの位置に取り付けられた回転位相差可変アクチュエー
タと吸気カムシャフトの位置に取り付けられたリフト量
可変アクチュエータとの協働により、吸気バルブの閉弁
タイミングとバルブオーバーラップとが共に調整でき
る。
【0031】また、請求項7に示したごとく、前記回転
位相差可変アクチュエータは、前記クランクシャフトに
おける前記回転伝達機構部分に設けられ、前記リフト量
可変アクチュエータは、前記排気カムシャフトに設けら
れた構成が挙げられる。
【0032】この構成により、例えば、クランクシャフ
トの位置に取り付けられた回転位相差可変アクチュエー
タにより、吸気バルブの閉弁タイミングが調整できると
ともに、排気カムシャフトの位置に取り付けられたリフ
ト量可変アクチュエータも協働して、バルブオーバーラ
ップが調整できる。
【0033】また、請求項8に示したごとく、前記回転
位相差可変アクチュエータは、前記クランクシャフトに
おける前記回転伝達機構部分に設けられ、2つの前記リ
フト量可変アクチュエータが、前記吸気カムシャフトお
よび前記排気カムシャフトに設けられた構成が挙げられ
る。
【0034】この構成により、例えば、クランクシャフ
トの位置に取り付けられた回転位相差可変アクチュエー
タと吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトの位置に
取り付けられた2つのリフト量可変アクチュエータとの
協働により、吸気バルブの閉弁タイミングとバルブオー
バーラップとが共に調整できる。
【0035】次に、請求項3の構成に対して、請求項9
に示したごとく、平行に配置された前記3つのシャフト
の軸方向において、前記第1伝達機構が設けられている
端部とは反対側の端部に、前記第2伝達機構が設けら
れ、前記回転位相差可変アクチュエータおよび前記リフ
ト量可変アクチュエータは、異なるシャフトにおける前
記第2伝達機構部分に取り付けられている構成としても
よい。
【0036】このように、第1伝達機構とは反対側に回
転位相差可変アクチュエータおよびリフト量可変アクチ
ュエータを配置することにより、内燃機関の搭載性を向
上させることができる。例えば、自動車に内燃機関が配
置された場合には、第1伝達機構側にはサスペンション
などが配置されることから、少しでも第1伝達機構側で
の内燃機関の構成を小さくすることが内燃機関の搭載性
を向上させる上で好ましい。したがって、請求項9に示
したごとく、回転位相差可変アクチュエータおよびリフ
ト量可変アクチュエータを、第1伝達機構第とは反対側
に設けられた2伝達機構側に取り付ける構成とすること
で、内燃機関の搭載性を更に向上させることができる。
【0037】また、請求項3の構成に対して、請求項1
0に示したごとく、平行に配置された前記3つのシャフ
トの軸方向において、前記第1伝達機構が設けられてい
る端部とは反対側の端部に、前記第2伝達機構が設けら
れ、前記回転位相差可変アクチュエータまたは前記リフ
ト量可変アクチュエータの一方は、前記第1伝達機構が
取り付けられているシャフトの前記第2伝達機構部分に
取り付けられ、前記回転位相差可変アクチュエータまた
は前記リフト量可変アクチュエータの他方は、前記第1
伝達機構が取り付けられていないシャフトにおける前記
第2伝達機構とは反対側の端部に取り付けられている構
成としてもよい。
【0038】このように回転位相差可変アクチュエータ
またはリフト量可変アクチュエータの一方を、第1伝達
機構第とは反対側に設けられた第2伝達機構側に取り付
ける構成とすることでも、内燃機関の搭載性を向上させ
ることができる。
【0039】また、この場合、回転位相差可変アクチュ
エータまたはリフト量可変アクチュエータの他方は、第
1伝達機構とも第2伝達機構とも組み合わせされていな
いので、シリンダヘッド内にほとんど全体を収納するこ
とができる。このように内燃機関をコンパクトに構成で
きることにより、サスペンションなどが障害とならず、
一層、内燃機関の搭載性を向上させることができる。
【0040】なお、請求項11に示したごとく、内燃機
関が、自動車に搭載されているものであれば、自動車に
おいて上述した作用効果を生じさせることができる。上
述した各請求項では、回転位相差可変アクチュエータお
よびリフト量可変アクチュエータは、異なるシャフトに
取り付けられているが、次のごとく同一のシャフトに取
り付けられていても、内燃機関の搭載性を高めることが
できる。
【0041】すなわち、請求項12に示したごとく、ク
ランクシャフト、吸気バルブを開閉する吸気カムシャフ
ト、排気バルブを開閉する排気カムシャフトおよびこれ
ら3つのシャフト間での回転力の伝達を行う回転伝達機
構を備え、平行に配置された前記3つのシャフトの軸方
向が車体の横方向に配置されるように自動車に搭載され
た内燃機関における前記吸気バルブまたは前記排気バル
ブのいずれか一方または両方のバルブタイミングを調整
する可変バルブタイミング装置であって、前記クランク
シャフトに対する前記吸気カムシャフトまたは前記排気
カムシャフトの回転位相差を可変設定可能である回転位
相差可変アクチュエータと、3次元カムによるバルブリ
フト量を可変とするリフト量可変アクチュエータとを、
前記吸気カムシャフトおよび前記排気カムシャフトの内
で、前記自動車に備えられているサスペンションから最
も離れて存在するシャフトに設けたことを特徴とするも
のである。
【0042】このように、内燃機関を自動車内に搭載す
る場合に、特に搭載の制約となり易いサスペンションか
ら最も離れて存在するシャフトに回転位相差可変アクチ
ュエータおよびリフト量可変アクチュエータを取り付け
ることにより、両アクチュエータの取り付け対象が1つ
のシャフトであっても、内燃機関の搭載がサスペンショ
ンに制約されにくくなるので、自動車への内燃機関の搭
載性を向上させることができる。
【0043】
【発明の実施の形態】[実施の形態1]図1〜図8によ
り、内燃機関としてのエンジンの吸気カムシャフトおよ
び排気カムシャフトに対して設けられた可変バルブタイ
ミング装置10について説明する。
【0044】図1には直列4気筒の車載用ガソリンエン
ジン11(以下、単に「エンジン」という)が示されて
いる。エンジン11は、往復移動するピストン12が設
けられたシリンダブロック13と、シリンダブロック1
3の下側に設けられたオイルパン13aと、シリンダブ
ロック13の上側に設けられたシリンダヘッド14とを
備えている。
【0045】このエンジン11の下部には出力軸である
クランクシャフト15が回転可能に支持され、このクラ
ンクシャフト15にはコンロッド16を介してピストン
12が連結されている。そして、ピストン12の往復移
動は、そのコンロッド16によって、クランクシャフト
15の回転へと変換されるようになっている。また、ピ
ストン12の上側には燃焼室17が設けられ、この燃焼
室17には吸気通路18および排気通路19が接続され
ている。そして、吸気通路18と燃焼室17とは吸気バ
ルブ20により連通・遮断され、排気通路19と燃焼室
17とは排気バルブ21により連通・遮断されるように
なっている。
【0046】一方、シリンダヘッド14には、吸気カム
シャフト22および排気カムシャフト23が平行にかつ
クランクシャフト15に対しても平行に設けられてい
る。吸気カムシャフト22は回転可能であるが軸方向に
は移動不可能にシリンダヘッド14上に支持されてお
り、排気カムシャフト23は回転可能かつ軸方向へ移動
可能にシリンダヘッド14上に支持されている。
【0047】吸気カムシャフト22の一端部には、タイ
ミングプーリ24aを備えた回転位相差可変アクチュエ
ータ24が設けられている。この回転位相差可変アクチ
ュエータ24は、吸気カムシャフト22をタイミングプ
ーリ24aに対して相対的に回転させて、クランクシャ
フト15と吸気カムシャフト22との間の回転位相差を
調整するものである。また、排気カムシャフト23にお
いて、回転位相差可変アクチュエータ24と同方向の端
部にはタイミングプーリ25aを備えたリフト量可変ア
クチュエータ25が設けられている。このリフト量可変
アクチュエータ25は、排気カムシャフト23を軸方向
へ移動させて、後述する3次元カムのカムプロフィール
を変化させて、排気バルブ21のリフト量および開弁期
間を調整するものである。
【0048】これらタイミングプーリ24a,25a
は、タイミングベルト26を介して、クランクシャフト
15に取り付けられたタイミングプーリ15aに連結さ
れている。そして、駆動側回転軸としてのクランクシャ
フト15の回転がタイミングベルト26を介して、従動
側回転軸としての吸気カムシャフト22および排気カム
シャフト23に伝達されることによって、それら吸気カ
ムシャフト22および排気カムシャフト23がクランク
シャフト15の回転に同期して回転するようになってい
る。
【0049】吸気カムシャフト22には、吸気バルブ2
0の上端に当接する吸気カム27が設けられ、排気カム
シャフト23には、排気バルブ21の上端に当接する排
気カム28が設けられている。そして、吸気カムシャフ
ト22が回転すると、吸気カム27により吸気バルブ2
0が開閉駆動され、排気カムシャフト23が回転する
と、排気カム28により排気バルブ21が開閉駆動され
るようになっている。
【0050】ここで、吸気カム27のカムプロフィール
は吸気カムシャフト22の軸方向に対して一定となって
いるが、排気カム28のカムプロフィールは、図2に示
すごとく排気カムシャフト23の軸方向に連続的に変化
している。すなわち、排気カム28は3次元カムとして
構成されている。
【0051】このため、排気カムシャフト23が矢印A
方向へ移動すると、排気カム28による排気バルブ21
のバルブリフト量が徐々に大きくなるとともに、排気バ
ルブ21の開タイミングが進角し閉タイミングが遅角す
ることにより開弁期間が徐々に長くなる。また、矢印A
方向とは逆方向に排気カムシャフト23が移動すると、
排気カム28による排気バルブ21のバルブリフト量が
徐々に小さくなるとともに、排気バルブ21の開タイミ
ングが遅角し閉タイミングが進角することにより開弁期
間が徐々に短くなる。したがって、排気カムシャフト2
3をその軸方向へ移動させることにより、排気バルブ2
1の開弁期間およびバルブリフト量の調整を行うことが
できる。
【0052】次に、回転位相差可変アクチュエータ2
4、および回転位相差可変アクチュエータ24を油圧に
より駆動するための給油構造について図3〜図6に基づ
き説明する。
【0053】図3は、吸気カムシャフト22の一端に設
けられた回転位相差可変アクチュエータ24を示す断面
図である。図4は図3のA−A線に沿った断面を示す。
なお、図3に示す内部ロータ34およびその関連部分の
図は、この図4のB−B線に沿った断面図として描かれ
ている。
【0054】図3に示すように、シリンダヘッド14の
上端部の軸受部14aおよびベアリングキャップ30
は、吸気カムシャフト22のジャーナル22aを回転可
能に支持する。吸気カムシャフト22の先端面にボルト
32により固定された内部ロータ34は、ノックピン
(図示しない)により吸気カムシャフト22に対して回
り止めされ、吸気カムシャフト22と一体的に回転す
る。内部ロータ34はその外周面に複数のベーン36を
有する。
【0055】一方、吸気カムシャフト22の先端部に、
吸気カムシャフト22に対して相対回動可能に設けられ
たタイミングプーリ24aは、その外周に複数の外歯2
4bを有する。そして、タイミングプーリ24aの先端
側の面に、順に取り付けられた側板38、ハウジング本
体40およびカバー42はいずれもハウジングの一部と
してボルト44によりタイミングプーリ24aに固定さ
れ、同タイミングプーリ24aと一体に回転する。ま
た、カバー42はハウジング本体40および内部ロータ
34の先端側の面を覆っている。ハウジング本体40は
内部ロータ34を内包するように設けられ、その内周面
に複数の突条46を有する。
【0056】ベーン36の1つは、吸気カムシャフト2
2の軸方向に沿って延びる貫通孔48を有する。貫通孔
48内において移動可能に収容されたロックピン50
は、その内部に収容孔50aを有する。この収容孔50
a内に設けられたスプリング54は、ロックピン50を
側板38へ向かって付勢する。ロックピン50が側板3
8に設けられた係止穴52に対向していた場合には、ロ
ックピン50がスプリング54の付勢力により係止穴5
2に係止し、側板38に対する内部ロータ34の相対回
動位置が固定される。これにより、ハウジング本体40
に対する内部ロータ34の相対回動が規制され、相対回
動位置関係を維持して吸気カムシャフト22とタイミン
グプーリ24aとが一体に回転する。
【0057】また、内部ロータ34はその先端側の面に
形成された油溝56を有する。この油溝56はカバー4
2に形成された長穴58と、貫通孔48とを連通する。
油溝56および長穴58は、貫通孔48の内部において
ロックピン50よりも先端側にある空気あるいは油を外
部に排出する機能を有する。
【0058】図4に示すように、内部ロータ34は、そ
の中央部に位置する円筒状のボス60と、同ボス60を
中心に例えば90°毎の等間隔をもって形成された4つ
のベーン36とを備える。
【0059】一方、ハウジング本体40は、その内周面
において、上記ベーン36同様、互いにほぼ等間隔をも
って配置された4つの突条46を有する。各突条46の
間に4つ形成された凹部62は各ベーン36が挿入され
ている。各ベーン36の外周面は各凹部62の内周面に
接し、各突条46の先端面はボス60の外周面に接して
いる。このように各凹部62がベーン36により区画さ
れることによって、回転方向における各ベーン36の両
側にはそれぞれ第1油圧室64および第2油圧室66が
形成される。これらベーン36は隣接する2つの突条4
6の間を移動可能とされており、このため、内部ロータ
34はベーン36が両側の突条46に当接する位置を相
対回動の限界位置として、その2つの限界位置とその間
の中間領域とが内部ロータ34の相対回動の許容領域と
なっている。
【0060】タイミングプーリ24aの回転方向(図4
において矢印で示す。)と逆方向(以下、この方向を
「遅角方向」と定義する。)の側に位置する第1油圧室
64には、バルブタイミングを進める(進角させる)際
に作動油が供給される。回転方向と同方向(以下、この
方向を「進角方向」 と定義する)の側に位置する第2
油圧室66には、バルブタイミングを遅らせる(遅角さ
せる)際に作動油が供給される。
【0061】また、各ベーン36および各突条46はそ
の先端にそれぞれ溝68,70を有する。各ベーン36
の溝68内には、シールプレート72と、同シールプレ
ート72を付勢する板バネ74とが配設されている。同
様に、各突条46の溝70内には、シールプレート76
と、同シールプレート76を付勢する板バネ78とが配
設されている。
【0062】ロックピン50は図5および図6に示すご
とく動作する。図5および図6は図4のC−C線に沿っ
た断面図である。図5においては、内部ロータ34は最
遅角位置にあり、ベーン36が突条46と接して静止状
態にある。このときには、ロックピン50は係止穴52
に対向していないので、ロックピン50の先端部50b
は係止穴52には挿入されていない。
【0063】エンジンが始動時などの場合、あるい後述
する電子制御装置180(ECU)による油圧制御が開
始されていない場合などで、第1油圧室64の油圧がゼ
ロあるいは十分に上昇していないときに、始動時のクラ
ンキング動作により、逆トルクが生じて、内部ロータ3
4がハウジング本体40に対して進角方向に相対回動す
ると、ロックピン50が係止穴52に挿入できる相対回
動位置に到達し、図6に示すごとくロックピン50が係
止穴52に挿入し係止する。このようにロックピン50
が係止穴52に係止した場合には、内部ロータ34とハ
ウジング本体40との相対回動が禁止され、内部ロータ
34とハウジング本体40とは一体となって回転するこ
とができる。
【0064】なお、係止穴52に係止されたロックピン
50の解除は、図5および図6に示す油路80を介して
第2油圧室66から環状油空間82に油圧が供給される
ことにより行われる。すなわち、環状油空間82に供給
される油圧が上昇することにより、スプリング54の付
勢力に抗してロックピン50が係止穴52から外れ、同
ロックピン50の係止が解除される。また、油路84を
介して第1油圧室64から係止穴52に油圧が供給され
て、ロックピン50の解除状態が確実に保持される。こ
のように、ロックピン50の係止が解除された状態で、
ハウジング本体40および内部ロータ34間の相対回動
が許容され、第1油圧室64および第2油圧室66に供
給される油圧に対応して、ハウジング本体40に対する
内部ロータ34の相対回転位相が調整可能となる。
【0065】次に、図3に基づき各第1油圧室64およ
び各第2油圧室66に対して作動油の給排を行うための
油給排構造について説明する。シリンダヘッド14は、
その内部に形成された第1油路86、第2油路88を有
する。第1油路86は、吸気カムシャフト22の全周に
形成された油溝90、ジャーナル22aの内部に形成さ
れた油孔92を介して、吸気カムシャフト22の内部に
形成された油通路94に通じている。同油通路94の先
端側は、環状空間96に開口する。ボス60の内部にお
いて、放射状に形成された4つの油孔98は、環状空間
96と各第1油圧室64とを連通し、環状空間96内に
供給された作動油を各第1油圧室64に供給する。
【0066】第2油路88は、吸気カムシャフト22の
全周に形成された油溝100に通じている。吸気カムシ
ャフト22内に形成された油孔102、油通路104、
油孔106および油溝108は、上記油溝100と、タ
イミングプーリ24aに形成された環状の油溝110と
を連通する。側板38は、図3および図4に示すように
各突条46の側面近傍にて開口する4つの油孔112を
有する。各油孔112は、油溝110と各第2油圧室6
6とを連通し、各第2油圧室66内に油溝110内の作
動油を供給する。
【0067】第1油路86、油溝90、油孔92、油通
路94、環状空間96および各油孔98は、各第1油圧
室64に油を供給するための油路P1を構成する。第2
油路88、油溝100、油孔102、油通路104、油
孔106、油溝108、油溝110および各油孔112
は、各第2油圧室66に作動油を供給するための油路P
2を構成する。ECU180は、第1オイルコントロー
ルバルブ114を駆動して、これら油路P1,P2を通
じて第1油圧室64および第2油圧室66へ供給される
油圧を制御する。
【0068】一方、貫通孔48を有するベーン36に
は、図4,図5等に示すように油路84が設けられ、同
油路84は第1油圧室64および前記係止穴52に連通
しており、第1油圧室64に供給された油圧が係止穴5
2にも供給可能となっている。
【0069】また、貫通孔48において、ロックピン5
0とベーン36との間には環状油空間82が形成されて
いる。この環状油空間82は図4,図5等に示す油路8
0を介して第2油圧室66と連通しており、第2油圧室
66に供給された油圧は同環状油空間82にも供給可能
となっている。
【0070】図3に示すごとく、第1オイルコントロー
ルバルブ114はケーシング116を備え、ケーシング
116には、第1給排ポート118、第2給排ポート1
20、第1排出ポート122、第2排出ポート124、
および供給ポート126が設けられている。第1給排ポ
ート118には油路P1が接続され、第2給排ポート1
20には油路P2が接続されている。更に、供給ポート
126にはオイルポンプPから作動油が供給される供給
通路128が接続され、第1排出ポート122および第
2排出ポート124にはオイルパン13aに作動油を排
出する排出通路130が接続されている。また、ケーシ
ング116内には、4つの弁部132を有してコイルス
プリング134および電磁ソレノイド136によりそれ
ぞれ逆の方向に付勢されるスプール138が設けられて
いる。
【0071】そして、電磁ソレノイド136の消磁状態
においては、スプール138がコイルスプリング134
の付勢力によりケーシング116の一端側(図3におけ
る右側)に配置されて、第1給排ポート118と第1排
出ポート122とが連通し、第2給排ポート120と供
給ポート126とが連通する。この状態では、オイルパ
ン13a内の作動油が供給通路128、第1オイルコン
トロールバルブ114および油路P2を介して、第2油
圧室66へ供給される。また、第1油圧室64内にあっ
た作動油は油路P1、第1オイルコントロールバルブ1
14および排出通路130を介してオイルパン13a内
へ戻される。その結果、内部ロータ34と吸気カムシャ
フト22とがタイミングプーリ24aに対して回転方向
とは反対方向に相対回転する。すなわち吸気カムシャフ
ト22は遅角される。
【0072】一方、電磁ソレノイド136が励磁された
ときには、スプール138がコイルスプリング134の
付勢力に抗してケーシング116の他端側(図3におい
て左側)に配置されて、第2給排ポート120が第2排
出ポート124と連通し、第1給排ポート118が供給
ポート126と連通する。この状態では、オイルパン1
3a内の作動油が供給通路128、第1オイルコントロ
ールバルブ114および油路P1を介して第1油圧室6
4へ供給される。また、第2油圧室66内にあった作動
油は油路P2、第1オイルコントロールバルブ114お
よび排出通路130を介してオイルパン13a内に戻さ
れる。その結果、内部ロータ34と吸気カムシャフト2
2とがタイミングプーリ24aに対して回転方向と同方
向に相対回転する。すなわち吸気カムシャフト22は進
角される。図4の状態から進角した場合は、例えば、図
7に示すごとくとなる。
【0073】更に、電磁ソレノイド136への給電を制
御し、スプール138をケーシング116の中間に位置
させると、第1給排ポート118および第2給排ポート
120が閉塞され、それら給排ポート118,120を
通じての作動油の移動が禁止される。この状態では、第
1油圧室64および第2油圧室66に対して作動油の給
排が行われず、第1油圧室64および第2油圧室66内
に作動油が充填保持されて、内部ロータ34および吸気
カムシャフト22が固定される。例えば、図4や図7の
状態が固定されて、吸気カムシャフト22がクランクシ
ャフト15から回転力を受けて回転することになる。
【0074】なお、ここで、例えば、吸気カムシャフト
22は、エンジン11の低回転時および高負荷高回転時
に遅角されることにより、吸気バルブ20の開閉タイミ
ングが遅らされ、エンジン11の低中負荷時には吸気カ
ムシャフト22は進角されることにより吸気バルブ20
の開閉タイミングが早められる。これはエンジン11の
低回転時にはオーバーラップを小さくしてエンジン回転
の安定を図るとともに、エンジン11の高回転時に吸気
バルブ20を遅く閉じることにより燃焼室17への混合
ガスの吸入効率を向上させるためである。また、低中負
荷時には、吸気バルブ20の開時期を早め、オーバーラ
ップを大とすることでポンピングロスを減らし、燃費を
向上させるためである。
【0075】次に、リフト量可変アクチュエータ25、
およびリフト量可変アクチュエータ25を油圧により駆
動するための給油構造について図8に基づき説明する。
図8に示すように、リフト量可変アクチュエータ25は
タイミングプーリ25aを備える。このタイミングプー
リ25aは、排気カムシャフト23が貫通する筒部15
1と、筒部151の外周面から突出する円板部152
と、円板部152の外周面に設けられた複数の外歯15
3とから構成されている。タイミングプーリ25aの筒
部151は、シリンダヘッド14の軸受部14bに回転
可能に支持されている。そして、排気カムシャフト23
は、その軸方向へ移動できるように筒部151を貫通し
ている。
【0076】また、タイミングプーリ25aには排気カ
ムシャフト23の端部を覆うように設けられたカバー1
54が、ボルト155により固定されている。カバー1
54の内周面において排気カムシャフト23の端部に対
応する位置には、排気カムシャフト23の軸方向に直線
状に延びる内歯157が、周方向に沿って複数配列され
て設けられている。
【0077】一方、排気カムシャフト23の先端には、
中空ボルト158およびピン159により、筒状に形成
されたリングギヤ162が固定されている。リングギヤ
162の外周面には、カバー154の内歯157と噛み
合う平歯163が設けられている。この平歯163は排
気カムシャフト23の軸線方向へ直線状に延びている。
すなわち、リングギヤ162は排気カムシャフト23の
軸方向に、排気カムシャフト23と共に移動可能となっ
ている。
【0078】このように構成されたリフト量可変アクチ
ュエータ25において、エンジン11の駆動によりクラ
ンクシャフト15が回転し、その回転がタイミングベル
ト26を介してタイミングプーリ25aに伝達される
と、タイミングプーリ25aおよび排気カムシャフト2
3が一体に回転する。この排気カムシャフト23の回転
に伴なって排気バルブ21が開閉駆動される。
【0079】そして、リングギヤ162が、後述するご
とくの機構により、タイミングプーリ25a側(図面右
方)へ移動すると、排気カムシャフト23も一体となっ
て(図面右方:矢印A方向)へ移動する。このことによ
り、排気バルブ21のカムフォロア21aが当接する3
次元カムとして形成されている排気カム28のカムプロ
フィールは、リフト量が大きくかつ開弁期間が長くなる
方へ変化する。すなわち、排気バルブ21の開タイミン
グが進角し、閉タイミングが遅角する。
【0080】また、リングギヤ162がカバー154側
(図面左方)へ移動すると、排気カムシャフト23も一
体となって(図面左方:矢印Aとは逆方向)へ移動す
る。このことにより、排気バルブ21のカムフォロア2
1aが当接する排気カム28のカムプロフィールは、リ
フト量が小さくかつ開弁期間が短くなる方へ変化する。
すなわち、排気バルブ21の開タイミングが遅角し、閉
タイミングが進角する。
【0081】次に、リフト量可変アクチュエータ25に
あって、こうしたリングギヤ162の移動を油圧制御す
るための構造について説明する。カバー154の内側
は、リングギヤ162の円盤状リング部162aの外周
面がカバー154の内周面に軸方向へ摺動可能に密着さ
れていることにより、高リフト側油圧室165と低リフ
ト側油圧室166とに区画されている。そして、排気カ
ムシャフト23の内部には、これら高リフト側油圧室1
65および低リフト側油圧室166にそれぞれ接続され
る高リフト制御油路167および低リフト制御油路16
8が通っている。
【0082】高リフト制御油路167は、中空ボルト1
58の内部を通って高リフト側油圧室165に連通する
とともに、シリンダヘッド14の内部を通って第2オイ
ルコントロールバルブ170に繋がっている。また、低
リフト制御油路168は、タイミングプーリ25aの筒
部151内の油路172を通って低リフト側油圧室16
6に連通するとともに、シリンダヘッド14の内部を通
って第2オイルコントロールバルブ170に繋がってい
る。
【0083】一方、第2オイルコントロールバルブ17
0には、供給通路174および排出通路176が接続さ
れている。そして、供給通路174は、回転位相差可変
アクチュエータ24にて用いられていたと同じオイルポ
ンプPを介してオイルパン13aに繋がっており、排出
通路176は直接オイルパン13aに繋がっている。
【0084】第2オイルコントロールバルブ170は、
第1オイルコントロールバルブ114と同様に構成され
ている。従って、電磁ソレノイド170aの消磁状態に
おいては、内部のポートの連通状態により、オイルパン
13a内の作動油が、供給通路174、第2オイルコン
トロールバルブ170および低リフト制御油路168を
介して、リフト量可変アクチュエータ25の低リフト側
油圧室166へ供給される。また、リフト量可変アクチ
ュエータ25の高リフト側油圧室165内にあったオイ
ルは、高リフト制御油路167、第2オイルコントロー
ルバルブ170および排出通路176介してオイルパン
13a内へ戻される。その結果、リングギヤ162が高
リフト側油圧室165へ向かって移動され、前述したよ
うに排気バルブ21のリフト量が小さくなり、開弁期間
が短くなる。図8は最小リフト量の状態を示している。
【0085】一方、電磁ソレノイド170aが励磁され
たときには、内部のポートの連通状態により、オイルパ
ン13a内の作動油が、供給通路174、第2オイルコ
ントロールバルブ170および高リフト制御油路167
を介してリフト量可変アクチュエータ25の高リフト側
油圧室165へ供給される。また、リフト量可変アクチ
ュエータ25の低リフト側油圧室166内にあった作動
油は、低リフト制御油路168、第2オイルコントロー
ルバルブ170および排出通路176を介してオイルパ
ン13a内へ戻される。その結果、リングギヤ162が
低リフト側油圧室166へ向かって移動され、前述した
ように排気バルブ21のリフト量が大きくなり、開弁期
間が長くなる。
【0086】更に、電磁ソレノイド170aへの給電を
制御し、ポート間の作動油の移動を禁止すると、高リフ
ト側油圧室165および低リフト側油圧室166に対し
て作動油の給排が行われず、高リフト側油圧室165お
よび低リフト側油圧室166内に作動油が充填保持され
て、リングギヤ162は固定される。その結果、排気バ
ルブ21のリフト量および開弁期間は、リングギヤ16
2が固定されたときの状態に保持される。
【0087】上述した第1オイルコントロールバルブ1
14および第2オイルコントロールバルブ170の制御
を行っているECU180は、図1に示したごとく、C
PU182、ROM183、RAM184およびバック
アップRAM185等を備える理論演算回路として構成
されている。
【0088】ここで、ROM183は各種制御プログラ
ムや、その各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されるメモリである。CPU182は
ROM183に記憶された各種制御プログラムに基づい
て所望される演算処理を実行する。また、RAM184
はCPU182での演算結果や各センサから入力された
データ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアッ
プRAM185はエンジン11の停止時に保存すべきデ
ータを記憶する不揮発性のメモリである。そして、CP
U182、ROM183、RAM184およびバックア
ップRAM185は、バス186を介して互いに接続さ
れるとともに、外部入力回路187および外部出力回路
188と接続されている。
【0089】外部入力回路187には、図示しない回転
数センサ、吸気圧センサ及びスロットルセンサ等、エン
ジン11の運転状態を検出するための各種センサと、ク
ランク側電磁ピックアップ190、吸気カム側電磁ピッ
クアップ192および排気カム側電磁ピックアップ19
4が接続されている。ここで、クランク側電磁ピックア
ップ190はクランクシャフト15の回転位相や回転速
度を検出し、吸気カム側電磁ピックアップ192は吸気
カムシャフト22の回転位相や回転速度を検出し、排気
カム側電磁ピックアップ194は排気カムシャフト23
の回転位相、回転速度および軸方向位置を検出する。ま
た、外部出力回路188には、第1オイルコントロール
バルブ114および第2オイルコントロールバルブ17
0が接続されている。
【0090】本実施形態では、こうした構成のECU1
80を通じて、吸気バルブ20および排気バルブ21の
バルブ特性制御が行われる。即ち、ECU180は、エ
ンジン11の運転状態を検出するための図示しない各種
センサからの検出信号に基づき、エンジン11を適切な
運転状態にするために吸気バルブ20の開閉タイミング
を調整する必要がある場合には、第1オイルコントロー
ルバルブ114を駆動制御する。また、エンジン11を
適切な運転状態にするために排気バルブ21のリフト量
および開弁期間を調整する必要がある場合には、第2オ
イルコントロールバルブ170を駆動制御する。
【0091】そして、この駆動制御の際に、ECU18
0は、クランク側電磁ピックアップ190、吸気カム側
電磁ピックアップ192および排気カム側電磁ピックア
ップ194からの検出信号を入力する。これらの検出信
号に基づいて、クランクシャフト15に対する吸気カム
シャフト22の回転位相差を求めて、吸気カムシャフト
22の回転位相差が目的とする吸気バルブ20の開閉タ
イミングを実現するように、第1オイルコントロールバ
ルブ114を介して回転位相差可変アクチュエータ24
に対するフィードバック制御を行い、また、排気カムシ
ャフト23の軸方向での位置を求めて、目的とする排気
バルブ21のリフト量および開弁期間を実現するよう
に、第2オイルコントロールバルブ170を介してリフ
ト量可変アクチュエータ25に対するフィードバック制
御を行う。
【0092】以上説明した本実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ).本実施の形態の可変バルブタイミング装置10
は、回転位相差を可変設定可能とする回転位相差可変ア
クチュエータ24を吸気カムシャフト22のタイミング
プーリ24aの位置に設け、3次元カムによるバルブリ
フト量を可変とするリフト量可変アクチュエータ25を
排気カムシャフト23のタイミングプーリ25aの位置
に設けている。すなわち、回転位相差可変アクチュエー
タ24とリフト量可変アクチュエータ25とを同一のシ
ャフトに取り付けるのではなく、異なるシャフトに取り
付けたため、1つのシャフトが極端に長くなることが防
止でき、エンジン11の大型化を防止できる。したがっ
て搭載性が良好なエンジン11を提供できる。
【0093】(ロ).しかも、回転位相差可変アクチュ
エータ24とリフト量可変アクチュエータ25とを異な
るシャフトに取り付けていても、吸気バルブ20と排気
バルブ21とのバルブオーバーラップや吸気バルブ20
の閉弁タイミング等のエンジン11にとって重要なバル
ブタイミングについては、同一のシャフトに回転位相差
可変アクチュエータ24とリフト量可変アクチュエータ
25とを取り付けた場合と同じ高い自由度で調整するこ
とが可能である。例えば、エンジン11の運転状態に応
じて、吸気カムシャフト22の位置に取り付けられた回
転位相差可変アクチュエータ24により、吸気バルブ2
0の閉弁タイミングが調整できるとともに、排気カムシ
ャフト23の位置に取り付けられたリフト量可変アクチ
ュエータ25も協働することにより、バルブオーバーラ
ップが調整できる。
【0094】(ハ).いずれか1つのシャフト15,2
2,23に2つのアクチュエータ24,25を取り付け
ていないので、1つのシャフトの質量が過大になること
がなく、シャフトを支えるジャーナル等の機構の耐久性
に問題を生じないという副次的な効果も生じる。
【0095】[実施の形態2]実施の形態2における各
シャフトと、回転位相差可変アクチュエータおよびリフ
ト量可変アクチュエータとの関係を図9に示す。本実施
の形態が実施の形態1と異なるのは、吸気カムシャフト
222の一端のタイミングプーリ225aに、リフト量
可変アクチュエータ225が取り付けられ、排気カムシ
ャフト223の一端のタイミングプーリ224aに、回
転位相差可変アクチュエータ224が取り付けられてい
る点である。更に、実施の形態1と異なるのは、吸気カ
ムシャフト222は回転可能かつ軸方向(図示矢印B方
向)に移動可能にシリンダヘッド上に配置され、吸気カ
ムシャフト222に設けられている吸気カム227は3
次元カムとして構成され、更に、排気カムシャフト22
3は回転可能だが軸方向へは移動不可能にシリンダヘッ
ド上に配置され、排気カムシャフト223に設けられて
いる排気カム228は軸方向にカムプロフィールが変化
しない通常のカムとして構成されている点である。な
お、クランクシャフト215は実施の形態1と同じであ
る。
【0096】したがって、吸気カムシャフト222は、
第2オイルコントロールバルブにより軸方向の位置が調
整されることで、エンジンの運転状態に応じて吸気バル
ブ220のリフト量と開弁期間の調整を行うことができ
る。また、排気カムシャフト223は、第1オイルコン
トロールバルブによりクランクシャフト215との回転
位相差が調整されることで、エンジンの運転状態に応じ
て排気バルブ221の開閉タイミングの調整を行うこと
ができる。
【0097】以上説明した本実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ).すなわち、実施の形態1の(イ)、(ロ)およ
び(ハ)と同じ効果を生じる。実施の形態1の(ロ)に
ついては、例えば、排気カムシャフト223の位置に取
り付けられた回転位相差可変アクチュエータ224と吸
気カムシャフト222の位置に取り付けられたリフト量
可変アクチュエータ225との協働により、バルブオー
バーラップが調整できるとともに、吸気カムシャフト2
22の位置に取り付けられたリフト量可変アクチュエー
タ225により、吸気バルブ220の閉弁タイミングが
調整できる。
【0098】[実施の形態3]実施の形態3における各
シャフトと、回転位相差可変アクチュエータおよびリフ
ト量可変アクチュエータとの関係を図10に示す。本実
施の形態が実施の形態1と異なるのは、吸気カムシャフ
ト322の一端のタイミングプーリ325aに、リフト
量可変アクチュエータ325が取り付けられ、排気カム
シャフト323の一端のタイミングプーリ323aはリ
フト量可変アクチュエータも回転位相差可変アクチュエ
ータも設けられていない点であり、その代わり、クラン
クシャフト315の一端のタイミングプーリ324a
に、回転位相差可変アクチュエータ324が取り付けら
れている点である。
【0099】更に、実施の形態1と異なるのは、吸気カ
ムシャフト322は回転可能かつ軸方向(図示矢印C方
向)に移動可能にシリンダヘッド上に配置され、吸気カ
ムシャフト322に設けられている吸気カム327は3
次元カムとして構成され、更に、排気カムシャフト32
3は回転可能だが軸方向へは移動不可能にシリンダヘッ
ド上に配置され、排気カムシャフト323に設けられて
いる排気カム328は軸方向にカムプロフィールが変化
しない通常のカムとして構成されている点である。な
お、クランクシャフト315は回転のみ可能であり、軸
方向には移動しない点は実施の形態1と同じである。
【0100】したがって、吸気カムシャフト322は、
第2オイルコントロールバルブにより軸方向の位置が調
整されることで、エンジンの運転状態に応じて吸気バル
ブ320のリフト量と開弁期間の調整を行うことができ
る。また、クランクシャフト315は、第1オイルコン
トロールバルブにより吸気カムシャフト322および排
気カムシャフト323との回転位相差が調整されること
で、エンジンの運転状態に応じて吸気バルブ320およ
び排気バルブ321の開閉タイミングの調整を行うこと
ができる。
【0101】以上説明した本実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ).すなわち、実施の形態1の(イ)、(ロ)およ
び(ハ)と同じ効果を生じる。実施の形態1の(ロ)に
ついては、例えば、クランクシャフト315におけるタ
イミングプーリ324aの位置に取り付けられた回転位
相差可変アクチュエータ324と吸気カムシャフト32
2におけるタイミングプーリ324aの位置に取り付け
られたリフト量可変アクチュエータ325との協働によ
り、吸気バルブ320の閉弁タイミングとバルブオーバ
ーラップとが共に調整できる。
【0102】[実施の形態4]実施の形態4における各
シャフトと、回転位相差可変アクチュエータおよびリフ
ト量可変アクチュエータとの関係を図11に示す。本実
施の形態が実施の形態1と異なるのは、吸気カムシャフ
ト422の一端のタイミングプーリ422aはリフト量
可変アクチュエータも回転位相差可変アクチュエータも
設けられていない点であり、その代わり、クランクシャ
フト415の一端のタイミングプーリ424aに、回転
位相差可変アクチュエータ424が取り付けられている
点である。なお、排気カムシャフト423の一端のタイ
ミングプーリ425aに、リフト量可変アクチュエータ
425が取り付けられ、その排気カム428が3次元カ
ムとして構成されている点は実施の形態1と同じであ
る。また、吸気カムシャフト422の吸気カム427も
実施の形態1と同じく軸方向にカムプロフィールが変化
しない通常のカムとして構成されている。
【0103】したがって、排気カムシャフト423は、
第2オイルコントロールバルブにより軸方向(図示矢印
D方向)の位置が調整されることで、エンジンの運転状
態に応じて排気バルブ421のリフト量と開弁期間の調
整を行うことができる。また、クランクシャフト415
は、第1オイルコントロールバルブにより吸気カムシャ
フト422および排気カムシャフト423との回転位相
差が調整されることで、エンジンの運転状態に応じて吸
気バルブ420および排気バルブ421の開閉タイミン
グの調整を行うことができる。
【0104】以上説明した本実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ).すなわち、実施の形態1の(イ)、(ロ)およ
び(ハ)と同じ効果を生じる。実施の形態1の(ロ)に
ついては、例えば、クランクシャフト415の位置に取
り付けられた回転位相差可変アクチュエータ424によ
り、吸気バルブ420の閉弁タイミングが調整できると
ともに、排気カムシャフト423の位置に取り付けられ
たリフト量可変アクチュエータ425も協働して、バル
ブオーバーラップが調整できる。
【0105】[実施の形態5]実施の形態5における各
シャフトと、回転位相差可変アクチュエータおよびリフ
ト量可変アクチュエータとの関係を図12に示す。本実
施の形態が実施の形態1と異なるのは、吸気カムシャフ
ト522の一端のタイミングプーリ526aにはリフト
量可変アクチュエータ526が設けられ、吸気カムシャ
フト522が回転可能かつ軸方向(図示矢印E1方向)
に移動可能とされていると共に吸気カム527が3次元
カムとして構成されている点であり、更に、クランクシ
ャフト515の一端のタイミングプーリ524aに、回
転位相差可変アクチュエータ524が取り付けられてい
る点である。なお、排気カムシャフト523の一端のタ
イミングプーリ525aに、リフト量可変アクチュエー
タ525が取り付けられ、その排気カム528が3次元
カムとして構成されれている点は実施の形態1と同じで
ある。
【0106】したがって、排気カムシャフト523は、
第2オイルコントロールバルブにより軸方向(図示矢印
E2方向)の位置が調整されることで、エンジンの運転
状態に応じて排気バルブ521のリフト量と開弁期間の
調整を行うことができる。また、吸気カムシャフト52
2は、もう1つ設けられた第2オイルコントロールバル
ブにより軸方向の位置が調整されることで、エンジンの
運転状態に応じて吸気バルブ520のリフト量と開弁期
間の調整を行うことができる。
【0107】また、クランクシャフト515は、第1オ
イルコントロールバルブにより吸気カムシャフト522
および排気カムシャフト523との回転位相差が調整さ
れることで、エンジンの運転状態に応じて吸気バルブ5
20および排気バルブ521の開閉タイミングの調整を
行うことができる。
【0108】以上説明した本実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ).すなわち、実施の形態1の(イ)、(ロ)およ
び(ハ)と同じ効果を生じる。実施の形態1の(ロ)に
ついては、例えば、クランクシャフト515の一端のタ
イミングプーリ524aの位置に取り付けられた回転位
相差可変アクチュエータ524と吸気カムシャフト52
2および排気カムシャフト523の一端のタイミングプ
ーリ525a,526aの位置に取り付けられた2つの
リフト量可変アクチュエータ525,526との協働に
より、吸気バルブ520の閉弁タイミングとバルブオー
バーラップとが共に調整できる。
【0109】[実施の形態6]図13の平面配置図に、
実施の形態6における吸気カムシャフト622および排
気カムシャフト623と、回転位相差可変アクチュエー
タ624およびリフト量可変アクチュエータ625との
関係を示す。なお、クランクシャフトは実施の形態1と
同じ構成である。
【0110】ここで、吸気カムシャフト622、排気カ
ムシャフト623および図示していないクランクシャフ
トの3つのシャフトは平行に配置され、軸方向の一端側
(図示左側)には、図示していないタイミングベルト、
クランクシャフトの一端側に設けられたタイミングプー
リ、および排気カムシャフト623の一端側に設けられ
たタイミングプーリ624aを備えた第1伝達機構69
0が設けられている。クランクシャフトのタイミングプ
ーリの回転力は、タイミングベルトにより直接、排気カ
ムシャフト623のタイミングプーリ624aに伝達さ
れる。吸気カムシャフト622には直接は伝達されな
い。
【0111】また前記軸方向の他端側(図示右側)に
は、吸気カムシャフト622の他端側に設けられたカム
ギヤ625bおよび排気カムシャフト623の他端側に
設けられたカムギヤ624bを備えた第2伝達機構69
2が設けられている。このカムギヤ624b,625b
とが噛み合うことにより、第1伝達機構690によりク
ランクシャフトから排気カムシャフト623へ伝達され
た回転力は、第2伝達機構692により、排気カムシャ
フト623から、直接、吸気カムシャフト622へ伝達
される。
【0112】回転位相差可変アクチュエータ624は、
第2伝達機構692の内、排気カムシャフト623の端
部に設けられたカムギヤ624bに取り付けられてい
る。また、リフト量可変アクチュエータ625は、第2
伝達機構692の内、吸気カムシャフト622の端部に
設けられたカムギヤ625bに取り付けられている。な
お、回転位相差可変アクチュエータ624およびリフト
量可変アクチュエータ625の構成は、実施の形態1の
構成と基本的に同じである。
【0113】また、吸気カムシャフト622はシリンダ
ヘッドに回転可能にかつ軸方向に移動可能に支持され、
吸気カムシャフト622に設けられている吸気カム62
7は3次元カムとして構成されている。また、排気カム
シャフト623はシリンダヘッドに回転可能に移動可能
に支持され、排気カムシャフト623に設けられている
排気カム628は軸方向でのプロフィールは変化しない
通常のカムとして構成されている。
【0114】以上説明した本実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ).すなわち、実施の形態1の(イ)、(ロ)およ
び(ハ)と同じ効果を生じる。
【0115】(ロ).更に、上述したごとく、第1伝達
機構690とは反対側に回転位相差可変アクチュエータ
624およびリフト量可変アクチュエータ625を配置
したので、エンジンの搭載性を向上させることができ
る。すなわち、自動車に本エンジンが配置された場合に
は、第1伝達機構690側には、破線で示すごとく、コ
イルスプリングやショックアブソーバなどからなるサス
ペンション694が配置されることから、少しでも第1
伝達機構690側でのエンジンの構成を小さくすること
がエンジンの自動車への搭載性を向上させることにつな
がるからである。
【0116】[実施の形態7]図14の平面配置図に、
実施の形態7における吸気カムシャフト722および排
気カムシャフト723と、回転位相差可変アクチュエー
タ724およびリフト量可変アクチュエータ725との
関係を示す。なお、クランクシャフト等の図示していな
い構成は実施の形態6と同じ構成である。
【0117】ここで、吸気カムシャフト722、排気カ
ムシャフト723および図示していないクランクシャフ
トの3つのシャフトは平行に配置され、軸方向の一端側
(図示左側)には、図示していないタイミングベルト、
クランクシャフトの一端側に設けられたタイミングプー
リ、および排気カムシャフト723の一端側に設けられ
たタイミングプーリ724aを備えた第1伝達機構79
0が設けられている。クランクシャフトのタイミングプ
ーリの回転力は、タイミングベルトにより直接、排気カ
ムシャフト723のタイミングプーリ724aに伝達さ
れる。吸気カムシャフト722には直接は伝達されな
い。また前記軸方向の他端側(図示右側)には、吸気カ
ムシャフト722の他端側に設けられたカムギヤ725
bおよび排気カムシャフト723の他端側に設けられた
カムギヤ724bを備えた第2伝達機構792が設けら
れている。このカムギヤ724b,725bとが噛み合
うことにより、第1伝達機構790によりクランクシャ
フトから排気カムシャフト723へ伝達された回転力
は、第2伝達機構792により、排気カムシャフト72
3から、直接、吸気カムシャフト722へ伝達される。
このように第1伝達機構790および第2伝達機構79
2の構成と機能とは実施の形態6と同じである。
【0118】また、実施の形態6と同様に、回転位相差
可変アクチュエータ724は、第2伝達機構792の
内、排気カムシャフト723の端部に設けられたカムギ
ヤ724bに取り付けられている。
【0119】一方、実施の形態6とは異なり、リフト量
可変アクチュエータ725は、第2伝達機構792には
取り付けられておらず、第2伝達機構792とは反対側
(図示左側)の吸気カムシャフト722の一端に設けら
れて、シリンダヘッド714に対して固定されている。
【0120】このように取り付けられるリフト量可変ア
クチュエータの構成の一例を図15に示す。ここで、リ
フト量可変アクチュエータ825は、シリンダヘッド8
14の上端部の嵌合孔部814cにそのハウジング83
0にて嵌合し、複数のボルト832にてシリンダヘッド
814に固定されている。また、ハウジング830には
複数のボルト834にて取り付けられたカバー836に
より内部空間が密閉状に形成されている。
【0121】ハウジング830内部空間にはピストン8
38が吸気カムシャフト822の軸方向に摺動可能に配
置され、ハウジング830の内部空間を、高リフト油圧
室840と低リフト油圧室842とに区画している。そ
してピストン838の中心には、ボルト844により、
吸気カムシャフト822の先端が、ベアリング846を
介して軸周りに回転可能に取り付けられている。なお、
ボルト844とベアリング846とはキャップ848が
ピストン838に螺合されることにより覆われている。
【0122】高リフト油圧室840の油圧は、シリンダ
ヘッド814に設けられた高リフト制御油路850とハ
ウジング830に設けられた高リフト制御油路852と
を介して第2オイルコントロールバルブ854により制
御され、低リフト油圧室842の油圧は、シリンダヘッ
ド814に設けられた低リフト制御油路856とハウジ
ング830に設けられた低リフト制御油路858とを介
して第2オイルコントロールバルブ854により制御さ
れる。
【0123】なお、第2オイルコントロールバルブ85
4へのオイルポンプPからの作動油の供給は、シリンダ
ヘッド814に設けられた供給通路860,862等を
介して行われるが、シリンダヘッド814に設けられた
ベアリング部814eに形成されている油路864にも
作動油を供給することで、この作動油を、ベアリング部
814eにて回転可能かつ軸方向に移動可能に支持され
ている吸気カムシャフト822との間の潤滑油として利
用している。なお、第2オイルコントロールバルブ85
4からオイルパンへの排出通路は図示していない。
【0124】このような構成により、高リフト油圧室8
40に第2オイルコントロールバルブ854から作動油
が供給され、低リフト油圧室842から作動油が排出さ
れると、図15に示すごとく、吸気バルブ820のカム
フォロア820aが当接する3次元カムとしての吸気カ
ム827のカムプロフィールは、リフト量が大きくかつ
開弁期間が長くなる方へ変化する。すなわち、吸気バル
ブ820の開タイミングが進角し、閉タイミングが遅角
する。
【0125】また、低リフト油圧室842に第2オイル
コントロールバルブ854から作動油が供給され、高リ
フト油圧室840から作動油が排出されると、図16に
示すごとく、カムフォロア820aが当接する吸気カム
827のカムプロフィールは、リフト量が小さくかつ開
弁期間が短くなる方へ変化する。すなわち、吸気バルブ
820の開タイミングが遅角し、閉タイミングが進角す
る。
【0126】以上説明した本実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ).すなわち、実施の形態1の(イ)、(ロ)およ
び(ハ)と同じ効果を生じる。
【0127】(ロ).更に、上述したごとく、リフト量
可変アクチュエータ725(825)は第1伝達機構7
90側であるが、回転位相差可変アクチュエータ724
は第1伝達機構790とは反対側に配置したので、エン
ジンの搭載性を向上させることができる。また、リフト
量可変アクチュエータ725(825)は伝達機構79
0,792と組み合わせされていないので、特に、図1
4に示すリフト量可変アクチュエータ725のごとく、
シリンダヘッド714内にほとんどを収納することがで
きる。このようにできることにより、サスペンション7
94が障害とならず、実施の形態6の(ロ)と同じ効果
を生じさせることができる。
【0128】[実施の形態8]上述した各実施の形態で
は、回転位相差可変アクチュエータおよびリフト量可変
アクチュエータは、異なるシャフトに取り付けられてい
たが、本実施の形態では、同一のシャフトに取り付けら
れることで、エンジンの搭載性を高めることができる例
を示す。
【0129】すなわち、図17に示すごとく、クランク
シャフト(図示していない)、このクランクシャフトか
ら間接駆動されて回転する吸気カムシャフト922、お
よびクランクシャフトから直接駆動されて回転する排気
カムシャフト923の、平行に配置された3つのシャフ
トの軸方向が車体の横方向となるように、エンジンが自
動車に搭載されている。この場合、排気カムシャフト9
23が自動車の前方側に、吸気カムシャフト922が後
方側に配置されている。
【0130】ここで、排気カムシャフト923の一端側
(図では左側)に、クランクシャフトに対する排気カム
シャフト923の回転位相差を可変設定可能である回転
位相差可変アクチュエータ924が設けられ、排気カム
シャフト923の他端側(図では右側)に、排気カムシ
ャフト923に設けられている3次元カムである排気カ
ム928によるバルブリフト量を可変とするリフト量可
変アクチュエータ925が設けられている。
【0131】このように、排気カムシャフト923には
回転位相差可変アクチュエータ924とリフト量可変ア
クチュエータ925とが共に取り付けられ、吸気カムシ
ャフト922には、いずれも取り付けられていない。す
なわち、吸気カムシャフト922および排気カムシャフ
ト923の内で、自動車に備えられているサスペンショ
ン994から最も離れて存在するシャフト(ここでは排
気カムシャフト923)における回転伝達機構部分に回
転位相差可変アクチュエータ924とリフト量可変アク
チュエータ925とを設けた構成を示している。
【0132】ここで、回転伝達機構は、図示していない
クランクシャフトのタイミングプーリ、図示していない
タイミングベルトおよび排気カムシャフト923の一端
に設けられたタイミングプーリ924aによるクランク
シャフトから排気カムシャフト923へ回転を伝達する
機構と、カムギヤ925b,926bからなる排気カム
シャフト923から吸気カムシャフト922へ回転を伝
達する機構との組み合わせであり、回転位相差可変アク
チュエータ924はタイミングプーリ924aに取り付
けられ、リフト量可変アクチュエータ925はカムギヤ
925bに取り付けられている。
【0133】以上説明した本実施の形態によれば、以下
の効果が得られる。 (イ).すなわち、本実施の形態の可変バルブタイミン
グ装置を組み込んだエンジンを自動車内に搭載する場合
に、特に搭載の制約となり易いサスペンション994か
ら最も離れて存在するシャフト(ここでは排気カムシャ
フト923)に回転位相差可変アクチュエータ924お
よびリフト量可変アクチュエータ925を取り付けてい
ることにより、前述した各実施の形態と異なり、両アク
チュエータ924,925の取り付け対象が1つのシャ
フトであっても、エンジンの搭載がサスペンション99
4に制約されにくくなり、自動車へのエンジンの搭載性
を向上させることができる。
【0134】(ロ).しかも、同一のシャフト(ここで
は排気カムシャフト923)に両アクチュエータ92
4,925を設けていることから、実施の形態1の
(ロ)で述べた効果またはそれ以上に高いバルブタイミ
ングの自由度を有している。
【0135】[その他の実施の形態] ・各実施の形態において、回転位相差可変アクチュエー
タはベーンタイプのものを用いたが、ヘリカルスプライ
ンタイプのものを用いてもよい。
【0136】・実施の形態6,7において、吸気カムシ
ャフト622,722側にリフト量可変アクチュエータ
625,725を用い、排気カムシャフト623,72
3側に回転位相差可変アクチュエータ624,724を
用いたが、吸気カムシャフト622,722側に回転位
相差可変アクチュエータ624,724を用い、排気カ
ムシャフト623,723側にリフト量可変アクチュエ
ータ625,725を用いてもよい。
【0137】・実施の形態8において、吸気カムシャフ
ト922がサスペンション994側であったので、吸気
カムシャフト922にはアクチュエータを設けず、回転
位相差可変アクチュエータ924およびリフト量可変ア
クチュエータ925は共に、排気カムシャフト923側
に設けたが、排気カムシャフト923側がサスペンショ
ン994側、あるいは他の構成に対して配置の障害とな
る側に存在すれば、排気カムシャフト923にはアクチ
ュエータを設けず、回転位相差可変アクチュエータ92
4およびリフト量可変アクチュエータ925は共に、吸
気カムシャフト922側に設ける。
【0138】・実施の形態8において、回転位相差可変
アクチュエータ924をタイミングプーリ924a側に
設け、リフト量可変アクチュエータ925をカムギヤ9
25b側に設けたが、逆に、回転位相差可変アクチュエ
ータ924をカムギヤ925b側に設け、リフト量可変
アクチュエータ925をタイミングプーリ924a側に
設けてもよい。
【0139】・実施の形態8では、回転伝達機構は、ク
ランクシャフトのタイミングプーリ、タイミングベルト
および排気カムシャフト923の一端に設けられたタイ
ミングプーリ924aによる機構と、カムギヤ925
b,926bからなる機構との組み合わせであったが、
実施の形態1と同様にクランクシャフトのタイミングプ
ーリ、タイミングベルト、排気カムシャフトの一端に設
けられたタイミングプーリおよび吸気カムシャフトの一
端に設けられたタイミングプーリを備えた機構のみでも
よい。
【0140】・前記各実施の形態においては、クランク
シャフトからの駆動力を伝達するものは、タイミングベ
ルトとタイミングプーリとによるものであったが、これ
以外のものでもよい。例えば、タイミングチェーンとタ
イミングスプロケットとの組み合わせやタイミングギヤ
によるものでもよい。
【0141】・前記各実施の形態において、3次元カム
としては図2に示したごとく、リフト量可変アクチュエ
ータの駆動により、リフト量が変化すると共に、開弁期
間の長さが変化する構成のものを用いたが、3次元カム
の軸方向でのカムプロフィールにより、リフト量が変化
せず、開弁期間全体が進角したり遅角したりするものを
用いてもよく、また、3次元カムの軸方向でのカムプロ
フィールにより、閉タイミングのみ進角あるいは遅角し
たり、開タイミングのみ進角あるいは遅角したりするも
のを用いてもよい。
【0142】・前記実施 の形態1,2,6,7,8において、更にクランクシャ
フトに回転位相差可変アクチュエータを設けてもよい。
このようにすると、より自由度の高いバルブタイミング
制御が可能となる。
【0143】
【発明の効果】・請求項1記載の可変バルブタイミング
装置は、回転位相差を可変設定可能とする回転位相差可
変アクチュエータと、3次元カムによるバルブリフト量
を可変とするリフト量可変アクチュエータとを同一のシ
ャフトに取り付けるのではなく、異なるシャフトに取り
付けたため、1つのシャフトが極端に長くなることが防
止でき、内燃機関の大型化を防止できる。したがって搭
載性が良好な内燃機関を提供できる。
【0144】しかも、回転位相差可変アクチュエータと
リフト量可変アクチュエータとを異なるシャフトに取り
付けたとしても、吸気バルブと排気バルブとのバルブオ
ーバーラップや吸気バルブの閉弁タイミング等の内燃機
関にとって重要なバルブタイミングの調整については、
1つのシャフトを回転位相差可変アクチュエータで調整
し、他の1つのシャフトをリフト量可変アクチュエータ
で調整することで可能となることから、同一のシャフト
に回転位相差可変アクチュエータとリフト量可変アクチ
ュエータとを取り付けた場合と同じ高い自由度で調整す
ることが可能である。
【0145】また、1つのシャフトに2つのアクチュエ
ータを取り付けていないので、1つのシャフトの質量が
過大になることがなく、シャフトを支える機構の耐久性
に問題を生じないという副次的な作用効果も生じる。
【0146】・請求項2に示したごとく、前記回転伝達
機構として、タイミングベルト、タイミングチェーンあ
るいはタイミングギヤにより前記クランクシャフトの回
転力を直接、前記吸気カムシャフトおよび前記排気カム
シャフトに伝達する構成とした場合には、クランクシャ
フトの回転位相に対して、回転位相差可変アクチュエー
タの取り付けられるシャフトや数に応じて、吸気カムシ
ャフトあるいは排気カムシャフトの一方または両方に対
して回転位相差の調整ができ、更に、リフト量可変アク
チュエータの取り付けられるシャフトや数に応じて、吸
気カムシャフトあるいは排気カムシャフトの一方または
両方に対してリフト量およびリフト量に伴う開弁期間の
調整ができる。このことにより、1つのシャフトに回転
位相差可変アクチュエータとリフト量可変アクチュエー
タとの両方を取り付けなくても、バルブタイミングの高
い自由度が得られると共に、内燃機関の大型化を防止で
きる。したがって搭載性が良好な内燃機関を提供でき
る。
【0147】・請求項3に示したごとく、前記回転伝達
機構として、タイミングベルトとタイミングプーリとに
よる伝達機構、タイミングチェーンとタイミングスプロ
ケットとによる伝達機構あるいはタイミングギヤによる
伝達機構を有する第1伝達機構と、ギヤを有する第2伝
達機構とを備え、前記第1伝達機構にて、前記クランク
シャフトの回転力を直接、前記吸気カムシャフトまたは
前記排気カムシャフトに伝達し、前記第2伝達機構にて
前記吸気カムシャフトと前記排気カムシャフトとの間の
回転力の伝達を行う構成とした場合には、クランクシャ
フトの回転位相に対して、回転位相差可変アクチュエー
タの取り付けられるシャフトや数に応じて、吸気カムシ
ャフトあるいは排気カムシャフトの一方または両方に対
して回転位相差の調整ができ、更に、リフト量可変アク
チュエータの取り付けられるシャフトや数に応じて、吸
気カムシャフトあるいは排気カムシャフトの一方または
両方に対してリフト量およびリフト量に伴う開弁期間の
調整ができる。このことにより、1つのシャフトに回転
位相差可変アクチュエータとリフト量可変アクチュエー
タとの両方を取り付けなくても、バルブタイミングの高
い自由度が得られると共に、内燃機関の大型化を防止で
きる。したがって搭載性が良好な内燃機関を提供でき
る。
【0148】・更に、請求項4に示したごとく、前記回
転位相差可変アクチュエータが、前記吸気カムシャフト
における前記回転伝達機構部分に設けられ、前記リフト
量可変アクチュエータが、前記排気カムシャフトに設け
られた構成とした場合には、例えば、吸気カムシャフト
の位置に取り付けられた回転位相差可変アクチュエータ
により、吸気バルブの閉弁タイミングが調整できるとと
もに、排気カムシャフトの位置に取り付けられたリフト
量可変アクチュエータも協働して、バルブオーバーラッ
プが調整できる。
【0149】・また、請求項5に示したごとく、前記回
転位相差可変アクチュエータが、前記排気カムシャフト
における前記回転伝達機構部分に設けられ、前記リフト
量可変アクチュエータが、前記吸気カムシャフトに設け
られた構成とした場合には、例えば、排気カムシャフト
の位置に取り付けられた回転位相差可変アクチュエータ
と吸気カムシャフトの位置に取り付けられたリフト量可
変アクチュエータとの協働により、バルブオーバーラッ
プが調整できるとともに、吸気カムシャフトの位置に取
り付けられたリフト量可変アクチュエータにより、吸気
バルブの閉弁タイミングが調整できる。
【0150】・また、請求項6に示したごとく、前記回
転位相差可変アクチュエータが、前記クランクシャフト
における前記回転伝達機構部分に設けられ、前記リフト
量可変アクチュエータが、前記吸気カムシャフトに設け
られた構成とした場合には、例えば、クランクシャフト
の位置に取り付けられた回転位相差可変アクチュエータ
と吸気カムシャフトの位置に取り付けられたリフト量可
変アクチュエータとの協働により、吸気バルブの閉弁タ
イミングとバルブオーバーラップとが共に調整できる。
【0151】・また、請求項7に示したごとく、前記回
転位相差可変アクチュエータが、前記クランクシャフト
における前記回転伝達機構部分に設けられ、前記リフト
量可変アクチュエータが、前記排気カムシャフトに設け
られた構成とした場合には、例えば、クランクシャフト
の位置に取り付けられた回転位相差可変アクチュエータ
により、吸気バルブの閉弁タイミングが調整できるとと
もに、排気カムシャフトの位置に取り付けられたリフト
量可変アクチュエータも協働して、バルブオーバーラッ
プが調整できる。
【0152】・また、請求項8に示したごとく、前記回
転位相差可変アクチュエータが、前記クランクシャフト
における前記回転伝達機構部分に設けられ、2つの前記
リフト量可変アクチュエータが、前記吸気カムシャフト
および前記排気カムシャフトに設けられた構成とした場
合には、例えば、クランクシャフトの位置に取り付けら
れた回転位相差可変アクチュエータと吸気カムシャフト
および排気カムシャフトの位置に取り付けられた2つの
リフト量可変アクチュエータとの協働により、吸気バル
ブの閉弁タイミングとバルブオーバーラップとが共に調
整できる。
【0153】・次に、請求項3の構成に対して、請求項
9に示したごとく、平行に配置された前記3つのシャフ
トの軸方向において、前記第1伝達機構が設けられてい
る端部とは反対側の端部に、前記第2伝達機構が設けら
れ、前記回転位相差可変アクチュエータおよび前記リフ
ト量可変アクチュエータは、異なるシャフトにおける前
記第2伝達機構部分に取り付けられている構成とした場
合には、第1伝達機構とは反対側に回転位相差可変アク
チュエータおよびリフト量可変アクチュエータが配置さ
れるので、内燃機関の搭載性を向上させることができ
る。例えば、自動車に内燃機関が配置された場合には、
第1伝達機構側にはサスペンションなどが配置されるこ
とから、少しでも第1伝達機構側での内燃機関の構成を
小さくすることが内燃機関の搭載性を向上させる上で好
ましい。したがって、請求項9に示したごとく、回転位
相差可変アクチュエータおよびリフト量可変アクチュエ
ータを、第1伝達機構第とは反対側に設けられた2伝達
機構側に取り付ける構成とすることで、内燃機関の搭載
性を更に向上させることができる。
【0154】・また、請求項3の構成に対して、請求項
10に示したごとく、平行に配置された前記3つのシャ
フトの軸方向において、前記第1伝達機構が設けられて
いる端部とは反対側の端部に、前記第2伝達機構が設け
られ、前記回転位相差可変アクチュエータまたは前記リ
フト量可変アクチュエータの一方は、前記第1伝達機構
が取り付けられているシャフトの前記第2伝達機構部分
に取り付けられ、前記回転位相差可変アクチュエータま
たは前記リフト量可変アクチュエータの他方は、前記第
1伝達機構が取り付けられていないシャフトにおける前
記第2伝達機構とは反対側の端部に取り付けられている
構成とした場合には、少なくとも回転位相差可変アクチ
ュエータまたはリフト量可変アクチュエータの一方を、
第1伝達機構第とは反対側に設けられた第2伝達機構側
に取り付ける構成としているので、内燃機関の搭載性を
向上させることができる。
【0155】また、この場合、回転位相差可変アクチュ
エータまたはリフト量可変アクチュエータの他方は、第
1伝達機構とも第2伝達機構とも組み合わせされていな
いので、シリンダヘッド内にほとんど全体を収納するこ
とができる。このように内燃機関をコンパクトに構成で
きることにより、サスペンションなどが障害とならず、
一層、内燃機関の搭載性を向上させることができる。
【0156】・なお、請求項11に示したごとく、内燃
機関が、自動車に搭載されているものであれば、自動車
において上述した作用効果を生じさせることができる。 ・上述した各請求項では、回転位相差可変アクチュエー
タおよびリフト量可変アクチュエータは、異なるシャフ
トに取り付けられているが、次のごとく同一のシャフト
に取り付けられていても、内燃機関の搭載性を高めるこ
とができる。
【0157】すなわち、請求項12に示したごとく、内
燃機関を自動車内に搭載する場合に、特に搭載の制約と
なり易いサスペンションから最も離れて存在するシャフ
トに回転位相差可変アクチュエータおよびリフト量可変
アクチュエータを取り付けることにより、両アクチュエ
ータの取り付け対象が1つのシャフトであっても、内燃
機関の搭載がサスペンションに制約されにくくなるの
で、自動車への内燃機関の搭載性を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1としての可変バルブタイミング
装置を組み込んだエンジンの主要部説明図。
【図2】 実施の形態1において、排気カムシャフトに
用いられる3次元カムとしての排気カムの形状を説明す
る斜視図。
【図3】 実施の形態1としての可変バルブタイミング
装置に備えられている回転位相差可変アクチュエータの
構成説明図。
【図4】 実施の形態1の回転位相差可変アクチュエー
タにおける内部構成説明図。
【図5】 実施の形態1の回転位相差可変アクチュエー
タにおけるロックピン周辺の構成説明図。
【図6】 実施の形態1の回転位相差可変アクチュエー
タにおけるロックピン周辺の構成説明図。
【図7】 実施の形態1の回転位相差可変アクチュエー
タにおける内部ロータの回転状態説明図。
【図8】 実施の形態1としての可変バルブタイミング
装置に備えられているリフト量可変アクチュエータの構
成説明図。
【図9】 実施の形態2としての可変バルブタイミング
装置を組み込んだエンジンの主要部説明図。
【図10】 実施の形態3としての可変バルブタイミン
グ装置を組み込んだエンジンの主要部説明図。
【図11】 実施の形態4としての可変バルブタイミン
グ装置を組み込んだエンジンの主要部説明図。
【図12】 実施の形態5としての可変バルブタイミン
グ装置を組み込んだエンジンの主要部説明図。
【図13】 実施の形態6としての可変バルブタイミン
グ装置を組み込んだエンジンの主要部説明図。
【図14】 実施の形態7としての可変バルブタイミン
グ装置を組み込んだエンジンの主要部説明図。
【図15】 実施の形態7の変形例を示すリフト量可変
アクチュエータ部分の構成説明図。
【図16】 実施の形態7の変形例を示すリフト量可変
アクチュエータ部分の動作状態説明図。
【図17】 実施の形態8としての可変バルブタイミン
グ装置を組み込んだエンジンの主要部説明図。
【図18】 回転位相差可変アクチュエータに対応する
従来の可変バルブタイミング装置の構成説明図。
【図19】 回転位相差可変アクチュエータに対応する
従来の可変バルブタイミング装置の構成説明図。
【図20】 回転位相差可変アクチュエータに対応する
従来の可変バルブタイミング装置の構成説明図。
【図21】 リフト量可変アクチュエータに対応する従
来の可変動弁機構の構成説明図。
【図22】 従来の方式を踏襲して試作した例を示す可
変バルブタイミング装置の構成説明図。
【符号の説明】
10…可変バルブタイミング装置、11…直列4気筒の
車載用ガソリンエンジン、12…ピストン、13… シ
リンダブロック、13a…オイルパン、14…シリンダ
ヘッド、14a…軸受部、14b…軸受部、15…クラ
ンクシャフト、15a…タイミングプーリ、16…コン
ロッド、17…燃焼室、18…吸気通路、19…排気通
路、20…吸気バルブ、21…排気バルブ、21a…カ
ムフォロア、22…吸気カムシャフト、22a…ジャー
ナル、23…排気カムシャフト、24…回転位相差可変
アクチュエータ、24a…タイミングプーリ、24b…
外歯、25…リフト量可変アクチュエータ、25a…タ
イミングプーリ、26…タイミングベルト、27…吸気
カム、28…排気カム、30…ベアリングキャップ、3
2…ボルト、34…内部ロータ、36…ベーン、38…
側板、40…ハウジング本体、42…カバー、44…ボ
ルト、46…突条、48…貫通孔、50…ロックピン、
50a…収容孔、50b…先端部、52…係止穴、54
…スプリング、56…油溝、58… 長穴、60…ボ
ス、62…凹部、64…第1油圧室、66…第2油圧
室、68,70…溝、72…シールプレート、74…板
バネ、76…シールプレート、78…板バネ、80…油
路、82…環状油空間、84…油路、86…第1油路、
88…第2油路、90…油溝、92…油孔、94…油通
路、96…環状空間、98…油孔、100…油溝、10
2…油孔、104… 油通路、106…油孔、108…
油溝、110…油溝、112…油孔、114…第1オイ
ルコントロールバルブ、116…ケーシング、118…
第1給排ポート、120…第2給排ポート、122…第
1排出ポート、124…第2排出ポート、126…供給
ポート、128…供給通路、130…排出通路、132
…弁部、134…コイルスプリング、136…電磁ソレ
ノイド、138…スプール、151…筒部、152…円
板部、153…外歯、154…カバー、155…ボル
ト、157…内歯、158…中空ボルト、159…ピ
ン、162…リングギヤ、162a…円盤状リング部、
163…平歯、165…高リフト側油圧室、166…低
リフト側油圧室、167…高リフト制御油路、168…
低リフト制御油路、170…第2オイルコントロールバ
ルブ、170a…電磁ソレノイド、172…油路、17
4…供給通路、176…排出通路、180…電子制御装
置(ECU)、182…CPU、183…ROM、18
4…RAM、185…バックアップRAM、186…バ
ス、187…外部入力回路、188…外部出力回路、1
90…クランク側電磁ピックアップ、192…吸気カム
側電磁ピックアップ、194…排気カム側電磁ピックア
ップ、215…クランクシャフト、220…吸気バル
ブ、221…排気バルブ、222…吸気カムシャフト、
223…排気カムシャフト、224…回転位相差可変ア
クチュエータ、224a…タイミングプーリ、225…
リフト量可変アクチュエータ、225a…タイミングプ
ーリ、227…吸気カム、228…排気カム、315…
クランクシャフト、320…吸気バルブ、321…排気
バルブ、322…吸気カムシャフト、323…排気カム
シャフト、323a…タイミングプーリ、324…回転
位相差可変アクチュエータ、324a…タイミングプー
リ、325…リフト量可変アクチュエータ、325a…
タイミングプーリ、327…吸気カム、328…排気カ
ム、415…クランクシャフト、420…吸気バルブ、
421…排気バルブ、422…吸気カムシャフト、42
2a…タイミングプーリ、423…排気カムシャフト、
424…回転位相差可変アクチュエータ、424a…タ
イミングプーリ、425…リフト量可変アクチュエー
タ、425a…タイミングプーリ、427…吸気カム、
428…排気カム、515…クランクシャフト、520
…吸気バルブ、521…排気バルブ、522…吸気カム
シャフト、523…排気カムシャフト、524…回転位
相差可変アクチュエータ、524a…タイミングプー
リ、525…リフト量可変アクチュエータ、525a…
タイミングプーリ、526…リフト量可変アクチュエー
タ、526a…タイミングプーリ、527…吸気カム、
528…排気カム、622…吸気カムシャフト、623
…排気カムシャフト、624…回転位相差可変アクチュ
エータ、624a…タイミングプーリ、624b…カム
ギヤ、625…リフト量可変アクチュエータ、625b
…カムギヤ、627…吸気カム、628…排気カム、6
90…第1伝達機構、692…第2伝達機構、694…
サスペンション、714…シリンダヘッド、722…吸
気カムシャフト、723…排気カムシャフト、724…
回転位相差可変アクチュエータ、724a…タイミング
プーリ、724b…カムギヤ、725…リフト量可変ア
クチュエータ、725b…カムギヤ、790…第1伝達
機構、792…第2伝達機構、794…サスペンショ
ン、814…シリンダヘッド、814c…嵌合孔部、8
14e…ベアリング部、820… 吸気バルブ、820
a…カムフォロア、822…吸気カムシャフト、825
…リフト量可変アクチュエータ、827…吸気カム、8
30…ハウジング、832,834…ボルト、836…
カバー、838…ピストン、840…高リフト油圧室、
842…低リフト油圧室、844…ボルト、846…ベ
アリング、848…キャップ、850…高リフト制御油
路、852…高リフト制御油路、854…第2オイルコ
ントロールバルブ、856…低リフト制御油路、858
…低リフト制御油路、860,862…供給通路、86
4…油路、922…吸気カムシャフト、923…排気カ
ムシャフト、924…回転位相差可変アクチュエータ、
924a…タイミングプーリ、925…リフト量可変ア
クチュエータ、925b,926b…カムギヤ、928
…排気カム、994…サスペンション、P…オイルポン
プ、P1,P2…油路。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クランクシャフト、吸気バルブを開閉す
    る吸気カムシャフト、排気バルブを開閉する排気カムシ
    ャフトおよびこれら3つのシャフト間での回転力の伝達
    を行う回転伝達機構を備えた内燃機関における前記吸気
    バルブまたは前記排気バルブのいずれか一方または両方
    のバルブタイミングを調整する可変バルブタイミング装
    置であって、 前記クランクシャフト、前記吸気カムシャフトおよび前
    記排気カムシャフトの内の1つまたは2つのシャフトに
    おける前記回転伝達機構部分に設けられて、前記シャフ
    ト間の回転位相差を可変設定可能である回転位相差可変
    アクチュエータと、 前記吸気カムシャフトおよび前記排気カムシャフトの内
    で、前記回転位相差可変アクチュエータが設けられてい
    ない1つまたは2つのシャフトに設けられて、該シャフ
    トを軸方向へ移動させることにより、該シャフトに設け
    られている3次元カムによるバルブリフト量を可変とす
    るリフト量可変アクチュエータと、 を備えることを特徴とする可変バルブタイミング装置。
  2. 【請求項2】 前記回転伝達機構は、タイミングベル
    ト、タイミングチェーンあるいはタイミングギヤにより
    前記クランクシャフトの回転力を直接、前記吸気カムシ
    ャフトおよび前記排気カムシャフトに伝達することを特
    徴とする請求項1記載の可変バルブタイミング装置。
  3. 【請求項3】 前記回転伝達機構は、タイミングベルト
    とタイミングプーリとによる伝達機構、タイミングチェ
    ーンとタイミングスプロケットとによる伝達機構あるい
    はタイミングギヤによる伝達機構を有する第1伝達機構
    と、ギヤを有する第2伝達機構とを備え、 前記第1伝達機構にて、前記クランクシャフトの回転力
    を直接、前記吸気カムシャフトまたは前記排気カムシャ
    フトに伝達し、前記第2伝達機構にて前記吸気カムシャ
    フトと前記排気カムシャフトとの間の回転力の伝達を行
    う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。
  4. 【請求項4】 前記回転位相差可変アクチュエータは、
    前記吸気カムシャフトにおける前記回転伝達機構部分に
    設けられ、前記リフト量可変アクチュエータは、前記排
    気カムシャフトに設けられたことを特徴とする請求項1
    〜3のいずれか記載の可変バルブタイミング装置。
  5. 【請求項5】 前記回転位相差可変アクチュエータは、
    前記排気カムシャフトにおける前記回転伝達機構部分に
    設けられ、前記リフト量可変アクチュエータは、前記吸
    気カムシャフトに設けられたことを特徴とする請求項1
    〜3のいずれか記載の可変バルブタイミング装置。
  6. 【請求項6】 前記回転位相差可変アクチュエータは、
    前記クランクシャフトにおける前記回転伝達機構部分に
    設けられ、前記リフト量可変アクチュエータは、前記吸
    気カムシャフトに設けられたことを特徴とする請求項1
    〜3のいずれか記載の可変バルブタイミング装置。
  7. 【請求項7】 前記回転位相差可変アクチュエータは、
    前記クランクシャフトにおける前記回転伝達機構部分に
    設けられ、前記リフト量可変アクチュエータは、前記排
    気カムシャフトに設けられたことを特徴とする請求項1
    〜3のいずれか記載の可変バルブタイミング装置。
  8. 【請求項8】 前記回転位相差可変アクチュエータは、
    前記クランクシャフトにおける前記回転伝達機構部分に
    設けられ、2つの前記リフト量可変アクチュエータが、
    前記吸気カムシャフトおよび前記排気カムシャフトに設
    けられたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載
    の可変バルブタイミング装置。
  9. 【請求項9】 平行に配置された前記3つのシャフトの
    軸方向において、前記第1伝達機構が設けられている端
    部とは反対側の端部に、前記第2伝達機構が設けられ、 前記回転位相差可変アクチュエータおよび前記リフト量
    可変アクチュエータは、異なるシャフトにおける前記第
    2伝達機構部分に取り付けられていることを特徴とする
    請求項3記載の可変バルブタイミング装置。
  10. 【請求項10】 平行に配置された前記3つのシャフト
    の軸方向において、前記第1伝達機構が設けられている
    端部とは反対側の端部に、前記第2伝達機構が設けら
    れ、 前記回転位相差可変アクチュエータまたは前記リフト量
    可変アクチュエータの一方は、前記第1伝達機構が取り
    付けられているシャフトの前記第2伝達機構部分に取り
    付けられ、前記回転位相差可変アクチュエータまたは前
    記リフト量可変アクチュエータの他方は、前記第1伝達
    機構が取り付けられていないシャフトにおける前記第2
    伝達機構とは反対側の端部に取り付けられていることを
    特徴とする請求項3記載の可変バルブタイミング装置。
  11. 【請求項11】 前記内燃機関は、自動車に搭載されて
    いることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載
    の可変バルブタイミング装置。
  12. 【請求項12】 クランクシャフト、吸気バルブを開閉
    する吸気カムシャフト、排気バルブを開閉する排気カム
    シャフトおよびこれら3つのシャフト間での回転力の伝
    達を行う回転伝達機構を備え、平行に配置された前記3
    つのシャフトの軸方向が車体の横方向に配置されるよう
    に自動車に搭載された内燃機関における前記吸気バルブ
    または前記排気バルブのいずれか一方または両方のバル
    ブタイミングを調整する可変バルブタイミング装置であ
    って、 前記クランクシャフトに対する前記吸気カムシャフトま
    たは前記排気カムシャフトの回転位相差を可変設定可能
    である回転位相差可変アクチュエータと、3次元カムに
    よるバルブリフト量を可変とするリフト量可変アクチュ
    エータとを、前記吸気カムシャフトおよび前記排気カム
    シャフトの内で、前記自動車に備えられているサスペン
    ションから最も離れて存在するシャフトに設けたことを
    特徴とする可変バルブタイミング装置。
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