JPH11270319A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents
内燃機関のバルブタイミング制御装置Info
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- JPH11270319A JPH11270319A JP7676198A JP7676198A JPH11270319A JP H11270319 A JPH11270319 A JP H11270319A JP 7676198 A JP7676198 A JP 7676198A JP 7676198 A JP7676198 A JP 7676198A JP H11270319 A JPH11270319 A JP H11270319A
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- F01L1/344—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
- 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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-
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
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Abstract
ベーンの常時円滑な回転作用を得て、バルブタイミング
制御の応答性を向上させる。 【解決手段】 タイミングスプロケット1と相対回動可
能なカムシャフトとを、ハウジング6内の進角側油圧室
32と遅角側油圧室33への相対的な油圧の給排によ
り、ベーン3を正逆回転させてタイミングスプロケット
とカムシャフトとの相対回動位相を変換させて、吸気弁
の開閉時期を可変にする。ハウジングの内周面6aとフ
ロントカバー7の内周面7aにそれぞれ摺接する前記ベ
ーンの前端面3aと各羽根部28の外周面28aに、ド
ライフィルムコート50,51を形成し、このドライフ
ィルムコート50,51によって摺動摩擦抵抗の低減を
図ると共に、両油圧室32,33間をシールする。
Description
弁,排気弁の開閉時期を運転状態に応じて可変にするい
わゆるベーンタイプのバルブタイミング制御装置に関す
る。
は、例えば特開平8−121124号公報に記載されて
いるベーンタイプのものが知られている。
制御装置は、前記開口端がフロントカバーとリアカバー
で閉塞されたタイミングプーリの筒状のハウジング内部
に、カムシャフトの端部に固定されたベーンが回転自在
に収納されていると共に、ハウジングの内周面に直径方
向から互いに内方へ突出されたほぼ台形状の2つの隔壁
部とベーンの2つの羽根部との間に進角側油圧室と遅角
側油圧室が画成されている。そして、機関運転状態に応
じて前記進角側と遅角側の各油圧室に油圧が給排されて
ベーンを正逆回転させることによりタイミングプーリと
カムシャフトとの相対回動位相を変化させて、吸気弁の
開閉時期を可変にするようになっている。
来のバルブタイミング制御装置によれば、進角側油圧室
と遅角側油圧室との間の作動油のリークを防止するため
に、例えばベーンとフロントカバー及びリアカバーとの
間の摺動隙間をきわめて小さく設定している。したがっ
て、該ベーンと各カバーとの間の摺動摩擦抵抗が大きく
なり、該ベーンの円滑な回転が阻害される可能性があ
る。この結果、機関運転状態の変化に応じたバルブタイ
ミングの高い制御精度が得られないおそれがある。
圧室間の作動油のリークを防止するために、ベーンの基
部側の巾長さと各隔壁部の先端側の巾長さとを規定する
ようになっている。すなわち、遅角側油圧室と進角側油
圧室,別異の遅角側油圧室と進角側油圧室との間をそれ
ぞれ軸方向の両端面でシールする各ベーンの最短距離
を、遅角側油圧室と進角側油圧室,別異の遅角側油圧室
と進角側油圧室との間を軸方向の両端面でシールする各
隔壁部の最短距離とほぼ等しく設定することによって、
ベーンとフロントカバー及びリアカバーとの間を通る各
油圧室間の油の漏れを防止するようになっている。
さを必然的に大きく設定せざるを得ず、この結果、ベー
ンの羽根部を枚数やタイミングプーリとカムシャフトと
の位相変換角度に自ずと制限が生じ、ベーンの羽根部の
枚数を3つ以上に増加させることが困難になる。したが
って、羽根部の枚数の制約に伴い該ベーンの回転による
位相変換の応答性が低下し易くなると共に、位相変換角
度の制約に伴ってバルブタイミング制御範囲が制約を受
けて機関性能を十分に発揮させることができなくなる。
ハウジングの内周面との摺接面積が大きくなるため、両
者間で摩擦抵抗がさらに大きくなるおそれがある。
の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項1記載
の発明は、機関のクランクシャフトによって回転駆動す
る回転体と、該回転体と相対回動可能なカムシャフト
と、該カムシャフトの端部に固定されて、外周側に回転
体のハウジング内を摺動回転する複数の羽根部を有する
ベーンと、前記ハウジングの一端開口を閉塞する蓋体
と、ハウジングの内周面に内方へ突設された複数の隔壁
部と、該隔壁部と前記各羽根部の両側面との間に画成さ
れた遅角側油圧室及び進角側油圧室と、該両油圧室に相
対的に油圧を給排して前記ベーンを正逆回転させる油圧
回路とを備えたバルブタイミング制御装置であって、前
記ベーンと該ベーンが摺動する少なくとも前記蓋体の内
端面あるいはハウジングの内周面との間に、潤滑材をコ
ーティングしたことを特徴としている。
ライフィルムコートで形成したことを特徴としている。
ムコートを格子状に形成したことを特徴としている。
発明によれば、潤滑材であるドライフィルムコートによ
って、ベーンと少なくともハウジングとの間の摺動摩擦
抵抗が大巾に低減されるので、ベーンの常時円滑な回転
作用が得られると共に、ドライフィルムコートによりシ
ール作用も得られる。
ルムコートによってベーンの摺動摩擦抵抗が低減される
と共に、ドライフィルムコートを格子状に形成したこと
により、該格子間に作動油を貯留できるので、潤滑性が
さらに良好になる。
関のバルブタイミング制御装置の実施形態を示し、吸気
弁側に適用したものを示している。
により合成樹脂製のタイミングチェーンを介して回転駆
動される回転体たるタイミングスプロケット1と、該タ
イミングスプロケット1に対して相対回動可能に設けら
れたカムシャフト2と、該カムシャフト2の端部に固定
されてタイミングスプロケット1内に回転自在に収容さ
れたベーン3と、該ベーン3を油圧によって正逆回転さ
せる油圧回路4と、タイミングスプロケット1とベーン
3との相対回動を所定位置でロックするか、あるいはロ
ックを解除するロック機構10とを備えている。
も示すように、外周にタイミングチェーンが噛合する歯
部5aを有する回転部材5と、該回転部材5の前方に配
置されてベーン3を回転自在に収容したハウジング6
と、該ハウジング6の前端開口を閉塞する蓋体たる円板
状のフロントカバー7と、ハウジング6と回転部材5と
の間に配置されてハウジング6の後端開口を閉塞するほ
ぼ円板状のリアカバー8とから構成され、これら回転部
材5とハウジング6及びフロントカバー7,リアカバー
8は、4本の小径ボルト9によって軸方向から一体的に
結合されている。
方向の約90°の等間隔位置に各小径ボルト9が螺着す
る4つの雌ねじ孔5bが前後方向へ貫通形成されている
と共に、内部中央位置に後述する通路構成用のスリーブ
25が嵌合する段差径状の嵌合孔11が貫通形成されて
いる。さらに、前端面には、前記リアカバー8が嵌合す
る円板状の嵌合溝12が形成されている。
口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の90°位
置には4つの隔壁部13が突設されている。この隔壁部
13は、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング6の
軸方向に沿って設けられて、各両端縁がハウジング6の
両端縁と同一面になっていると共に、基端側には、小径
ボルト9が挿通する4つのボルト挿通孔14が軸方向へ
貫通形成されている。さらに、各隔壁部13の内端面中
央位置に軸方向に沿って切欠形成された保持溝13a内
にコ字形のシール部材15と該シール部材15を内方へ
押圧する板ばね16が嵌合保持されている。
比較的大径なボルト挿通孔17が穿設されていると共
に、前記ハウジング6の各ボルト挿通孔14と対応する
位置に4つのボルト孔18が穿設されている。
部材5の嵌合溝12内に嵌合保持される円板部8aを有
していると共に、中央にスリーブ25の小径な円環部2
5aが嵌入する嵌入孔8cが穿設され、さらに前記ボル
ト挿通孔14に対応する位置に4つのボルト孔19が同
じく形成されている。
2の上端部にカム軸受23を介して回転自在に支持さ
れ、外周面所定位置に吸気弁をバルブリフターを介して
開作動させる図外のカムが一体に設けられていると共
に、前端部にはフランジ部24が一体に設けられてい
る。
され、フランジ部24と嵌合孔11に夫々前後部が嵌合
した前記スリーブ25を介して軸方向から挿通した固定
ボルト26によってカムシャフト2の前端部に固定され
ており、中央に前記固定ボルト26が挿通するボルト挿
通孔27aを有する円環状の基部27と、該基部27の
外周面の周方向の90°位置に一体に設けられた4つの
羽根部28とを備えている。
ぼ逆台形状を呈し、各隔壁部13間に配置されていると
共に、各外周面の中央に軸方向に切欠された保持溝29
にハウジング6の内周面6aに摺接するコ字形のシール
部材30と該シール部材30を外方に押圧する板ばね3
1が夫々嵌着保持されている。また、この各羽根部28
の両側と各隔壁部13の両側面との間に夫々4つの進角
側油圧室32と遅角側油圧室33が隔成されている。
ィルムコート50,51がコーティングされている。具
体的には、このドライフィルムコート50,51は、テ
フロンあるいは二硫化モリブデンなどの材料から形成さ
れ、ベーン3のフロントカバー7の内端面7aと摺動す
る前端面3a全体と、各羽根部28のハウジング6の内
周面6aと摺動する外周面28aとに夫々コーティング
されている。また、このドライフィルムコート50,5
1は、図4及び図5に示すようにちどり格子状に形成さ
れて、その格子間に矩形状の複数の凹部52が形成され
ている。
嵌合溝12の外周側所定位置に形成された係合溝20
と、前記係合溝20に対応した前記リアカバー8の所定
位置に貫通形成されて、内周面がテーパ状の係合孔21
と、該係合穴21に対応した前記1つの羽根部28のほ
ぼ中央位置に内部軸方向に沿って貫通形成された摺動用
孔35と、該1つの羽根部28の前記摺動用孔35内に
摺動自在に設けられたロックピン34と、該ロックピン
34の後端側に弾装されたばね部材であるコイルスプリ
ング39と、ロックピン34と摺動用孔35との間に形
成された受圧室40とから構成されている。
図1〜図3に示すように中央側の中径状の本体34a
と、該本体34aの先端側にほぼ先細り円錐状に形成さ
れた係合部34bと、本体34aの後端側に形成された
段差大径状のストッパ部34cとから構成されており、
ストッパ部34cの内部凹溝34dの底面とフロントカ
バー7の内端面との間に弾装された前記コイルスプリン
グ39のばね力によって係合穴21方向へ付勢されるよ
うになっていると共に、前記本体34aとストッパ34
cとの間の外周面及び摺動用孔35の内周面との間に形
成された前記受圧室40内の油圧によって係合穴21か
ら抜け出る方向に摺動するようになっている。また、こ
の受圧室40は、前記羽根部28の側部に形成された通
孔36によって前記遅角側油圧室33に連通している。
また、ロックピン34の係合部34bは、ベーン3の最
大遅角側の回動位置において係合部34bが係合穴21
内に係入するようになっている。
は、4枚の羽根部28のうちの一つの羽根部28を、こ
れに対向する隔壁部13に当接させ、他の羽根部28,
28とこれに対向するそれぞれの隔壁部13との間を微
小隙間sをもって離間状態となるように、ロックピン3
4とその係合穴21との相対的な位置関係が設定されて
いる。ここで、微小隙間sは、平均トルクや摺動フリク
ション及びベーン3の大きさによって決定されるように
なっている。したがって、他のベーン3と隔壁部13と
の張り付きが防止されて、回転時の応答性を向上させる
ことができる。尚、4枚の羽根部28の全てを離間状態
に設定することも可能である。
遅角側油圧室33に連通し、該遅角側油圧室33から導
入された油圧によってロックピン34をコイルスプリン
グ39のばね力に抗して図中左方向、つまり係合部34
bを係止穴21から抜け出す後退方向へ作動させるよう
になっている。
力が機関作動中にカムシャフト2及びベーン3に発生す
る正負の交番変動トルクと前記受圧室40に供給される
油圧との関係で設定されている。すなわち、コイルスプ
リング39のばね力は、正の変動トルクの最大ピーク値
と負の変動トルクの最大ピーク値の平均値よりも高い油
圧が受圧室40に作用した場合、つまり、平均値から正
あるいは負の最大ピーク値までの範囲内のトルク値に等
しい油圧が作用したときにはじめて圧縮変形するばね力
に設定されている。
動する際において、摺動用孔35から空気が流入、流出
する空気流通溝である。
に進角側油圧室32に対して油圧を給排する第1油圧通
路41と、遅角側油圧室33に対して油圧を給排する第
2油圧通路42との2系統の油圧通路を有し、この両油
圧通路41,42には、供給通路43とドレン通路44
とが夫々通路切替用の電磁切替弁45を介して接続され
ている。前記供給通路43には、オイルパン46内の油
を圧送するオイルポンプ47が設けられている一方、ド
レン通路44の下流端がオイルパン46に連通してい
る。
22内からカムシャフト2の軸心内部に形成された第1
通路部41aと、固定ボルト26の内部軸線方向を通っ
て頭部26a内で分岐形成されて第1通路部41aと連
通する第1油路41bと、該頭部26aの小径な外周面
とベーン3の基部27内のボルト挿通孔27aの内周面
との間に形成されて第1油路41bに連通する油室41
cと、ベーン3の基部27内にほぼ放射状に形成されて
油室41cと各進角側油圧室32に連通する4本の分岐
路41dとから構成されている。
ド22内及びカムシャフト2の内部一側に形成された第
2通路部42aと、前記スリーブ25の内部にほぼL字
形状に折曲形成されて第2通路部42aと連通する第2
油路42bと、回転部材5の嵌合孔11の外周側孔縁に
形成されて第2油路42bと連通する4つの油通路溝4
2cと、リアカバー8の周方向の約90°の位置に形成
されて、各油通路溝42cと遅角側油圧室33とを連通
する4つの油孔42dとから構成されている。
であって、内部の弁体が各油圧通路41,42と供給通
路43及びドレン通路44とを相対的に切り替え制御す
るようになっていると共に、コントローラ48からの制
御信号によって切り替え作動されるようになっている。
コントローラ48は、機関回転数を検出するクランク角
センサや吸入空気量を検出するエアフローメータからの
信号によって現在の運転状態を検出すると共に、クラン
ク角及びカム角センサからの信号によってタイミングス
プロケット1とカムシャフト2との相対回動位置を検出
している。
ず、機関始動時及びアイドリング運転時には、コントロ
ーラ48から制御信号が出力された電磁切替弁48が供
給通路43と第2油圧通路42を連通させると共に、ド
レン通路44と第1油圧通路41とを連通させる。この
ため、オイルポンプ47から圧送された油圧は第2油圧
通路42(油通路溝42c→油孔42d)を通って遅角
側油圧室33に供給される一方、進角側油圧室32に
は、機関停止時と同じく油圧が供給されず低圧状態を維
持している。
に各羽根部28が進角側油圧室32側の各隔壁部13の
一側面に当接した状態になる。したがって、タイミング
スプロケット1とカムシャフト2との相対回動位置が一
方側(遅角側)に保持されて、吸気弁の開閉時期を遅角
側に制御する。これによって、慣性吸気の利用による燃
焼効率が向上して機関回転の安定化と燃費の向上が図れ
る。
33内の油圧は、今まだ十分に高くならずに比較的低い
状態になっているため、ベーン3は図示の位置に保持さ
れるもののロックピン34は、通孔36から受圧室40
へ供給される油圧よりもコイルスプリング39のばね力
が打ち勝って係合部34aがリアプレート8の係合穴2
1内に係合した状態を維持する。したがって、ベーン3
は、当該遅角側の位置に安定かつ確実に保持されて、遅
角側油圧室33内の油圧の変動やカムシャフト2に発生
する正負の変動トルクによる揺動振動の発生を防止で
き、ひいては、各羽根部28と隔壁部13との衝突音を
防止できる。
低負荷域に移行すると、電磁切替弁45は現状の作動状
態を維持し、遅角側油圧室33内の油圧が高くなると、
同じく受圧室40内の油圧も高くなって、ロックピン3
4がコイルスプリング39を圧縮変形させながらばね力
に抗して後退動し、係合部34aが係合穴21から抜け
出して係合を解除する。このため、ベーン3は、自由な
回動が許容されることになるが、遅角側油圧室33内の
油圧が高くなっているので、図2に示す位置に安定に保
持される。
と、コントローラ48からの制御信号によって電磁切替
弁45が作動して、供給通路43と第1油圧通路41を
連通させる一方、ドレン通路44と第2油圧通路42を
連通させる。したがって、今度は遅角側油圧室33内の
油圧が第2油圧通路42を通ってドレン通路44からオ
イルパン46内に戻されて遅角側油圧室33内が低圧に
なる一方、進角側油圧室32内に油圧が第1油路41a
→41b→分岐路41dを経由して供給されて高圧とな
る。このため、ベーン3は、図2に示す位置から時計方
向に回転して各羽根部28が反対側(遅角側油圧室側)
の各隔壁部13の他側面に当接する位置まで最大に回転
する。
れた時点では、遅角側油圧室33の油圧が排出されて低
圧になるものの、ベーン3の回転に伴って該遅角側油圧
室33内の油圧が押圧されて該油圧も比較的高くなって
いるため、受圧室40内も高油圧に維持され、したがっ
て、ロックピン34は、コイルスプリング39のばね力
に抗して後退位置に保持された状態になっている。した
がって、ベーン3は、自由な回転が規制されることな
く、遅角側油圧室33方向へ速やかに回転する。
カムシャフト2とは、他方側へ相対回動して吸気弁の開
閉時期を進角側へ制御する。これによって、機関のポン
プ損失が低減して出力の向上が図れる。
と、電磁切替弁45が作動してアイドリング運転時など
と同じように供給通路43と第2油圧通路42,ドレン
通路44と第1油圧通路41とを夫々連通させて、進角
側油圧室32を低圧、遅角側油圧室33を高圧にするた
め、ベーン3は、図2に示すように反時計方向へ回動し
て、タイミングスプロケット1とカムシャフト2とを一
方側へ相対回動させ、吸気弁の開閉時期を遅角側へ制御
する。これによって、吸気充填効率の向上による出力の
向上が図れる。
を経るためベーン3は、進角側油圧室32方向へ回転し
て図3に示す状態となり、ロックピン34の係合部34
bがコイルスプリング39のばね力で係合孔21に係合
する。また、万一アイドリング運転等を経ないで機関が
停止しても、カムシャフト2に発生する変動トルクによ
りベーン3が進角側油圧室32方向へ回動して、ロック
ピン34が係合穴21に係合する。
転状態に応じて油圧を適宜給排することによりベーン3
を所望の中間位置に保持することも可能である。
3の前端面3aと各羽根部28の外周面28aにコーテ
ィングされたドライフィルムコート50,51によって
ベーン3とハウジング6及びフロントカバー7との間の
摺動摩擦抵抗が大巾に低減される。したがって、ベーン
3の常時円滑な回転作用が得られ、この結果、機関運転
状態の変化に対するバルブタイミング制御応答性が向上
する。
は、ちどり格子状に配置されているため、該格子状の内
側に作動油を貯留することができる。したがって、かか
る貯留油によってベーン3とハウジング6及びフロント
カバー7との間の潤滑性能が向上し、該ベーン3の回転
摺動摩擦抵抗が一層低減され、ベーン3の回転性がより
良好になる。
存在によって、ベーン3とハウジング6内周面6aやフ
ロントカバー7内端面7aとの間のシール作用が得られ
るため、各進角側油圧室32と各遅角側油圧室33との
間の作動油のリークが防止される。
示すような菱形やリボン状に配置することも可能であ
り、また、図7に示すように各羽根部28の外周面28
bの周方向に沿って複数の直線帯状に配置することも可
能である。
10のコイルスプリング39のばね力を前述のように特
異な設定値としたため、ロック解除初期における変動ト
ルクによるベーン3の振動が抑制されて、隔壁部13と
の振動打音の発生が防止されると共に、ベーン3等の耐
久性の向上が図れる。
ライフィルムコート53,54を羽根部28ではなく、
ベーン3基部27の外周面27aとハウジング6の内周
面6aにそれぞれコーティングしたものである。
ート53,54によってベーン3の常時円滑な摺動性が
確保できるとともに、シール機能をも十分に発揮させる
ことができるので、各突起部13のシール機構15,1
6や各羽根部28のシール機構30,31を廃止するこ
とが可能になる。この結果、製造作業能率の向上とコス
トの低廉化が図れる。
ものではなく、例えばロック機構10の受圧室40に供
給される油圧を遅角側油圧室33からではなく、これら
とは独立した油圧回路を利用することも可能である。ま
た、ドライフィルムコートは、その形状を種々変更する
ことが可能である。ただし、その材料および接着力は、
外周面28aなどから簡単に剥がれずに、長期にわたり
コーティング状態が維持できるできるものでなければな
らない。
よれば、潤滑材であるドライフィルムコートによって、
ベーンと蓋体の内端面やハウジングの内周面との間の摺
動摩擦抵抗が大巾に低減されるので、ベーンの常時円滑
な回転が得られる。この結果、機関運転状態の変化に対
するバルブタイミング制御応答性が向上し、該制御精度
が向上する。
ーンと少なくともハウジングとの間のシール作用が得ら
れ、各進角側油圧室と遅角側油圧室間の作動油のリーク
が防止できる。
格子状のドライフィルムコートの内側の凹部に作動油を
貯留できるため、ベーンに対する潤滑性能が向上して、
該ベーンをより一層円滑に回転させることができる。
断面図。
視図。
図2のC矢視図。
矢視図。
材) 52…凹部
Claims (3)
- 【請求項1】 機関のクランクシャフトによって回転駆
動する回転体と、該回転体と相対回動可能なカムシャフ
トと、該カムシャフトの端部に固定されて、外周側に回
転体のハウジング内を摺動回転する複数の羽根部を有す
るベーンと、前記ハウジングの一端開口を閉塞する蓋体
と、ハウジングの内周面に内方へ突設された複数の隔壁
部と、該隔壁部と前記各羽根部の両側面との間に画成さ
れた遅角側油圧室及び進角側油圧室と、該両油圧室に相
対的に油圧を給排して前記ベーンを正逆回転させる油圧
回路とを備えたバルブタイミング制御装置であって、 前記ベーンと該ベーンが摺動する少なくとも前記蓋体の
内端面あるいはハウジングの内周面との間に、潤滑材を
コーティングしたことを特徴とする内燃機関のバルブタ
イミング制御装置。 - 【請求項2】 前記潤滑材を、ドライフィルムコートで
形成したことを特徴とする請求項1記載の内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置。 - 【請求項3】 前記ドライフィルムコートを格子状に形
成したことを特徴とする請求項2記載の内燃機関のバル
ブタイミング制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07676198A JP3688459B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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