JPS60240810A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関の吸気弁及び排気弁の開耐時期（バル
ブタイミング）をカムシャフトの位相調整により制御す
るバルブタイミング制御装置に関する。 〈従来の技術〉 吸・排気弁を開弁リフトする夫々のカムシャ、フトの位
相を変えることにより、吸・排気弁の開閉時期を可変制
御する場合に、動弁系を駆動する巻き掛は伝導装置を調
整することにより行うものが例えば英国特許第１，０２
４，８４６号明細書にみられる。 これを第８図に示すと、機関の出力軸であるクランクシ
ャフト４１に設けたクランクスプロケット４２と、機関
に回動自由に支持された大小径２段の中間スプロケット
のうち小径の中間スプロケット４３に第１のタイミング
チェーン４４が巻き掛けられ、大径の中間スプロケット
４５と吸気弁及び排気弁を夫々開閉制御するオーバーへ
ソドタイプのカムシャフト４６．４７に軸着されたカム
スプロケット４８゜４９とにわたって第２のタイミング
チェーン５０が巻き掛けられている。 １　そしてカムスプロケット４８．４９と大径の中間ス
プロケット４５との間のタイミングチェーン５０両外側
にアイドラブーｌ７５１，５２を押圧接触させ、これら
アイドラプーリ５１．’　５２の回転軸を連結部材５３
の両端に支持させると共に、一方のアイドラプーリ５２
の回転軸には引張スプリング５４を係止させ他方のアイ
ドラプーリ５１の回転軸には油圧シリンダ５５の出力軸
を連結している。 かかる構成により、油圧シリンダ５５を伸縮して、アイ
ドラプーリ５１．５２を図で左右に変位させ、大径の中
間スプロケット４５とカムスプロケット４８との間の張
り側チェーンの長さを調整することにより、カムシャフ
ト４６．４７とクランクシャフト４１との相対位相を変
化させバルブタイミングを制御する。 しかしかかる従来装置によると、両カムスプロケット４
８．４９の相対位相を変化できないために吸・排気弁の
開弁時期のオーバーランプ量を機関運転状態に応じて変
化させることができないし、アイドラブーＩＪ５１，５
２が油圧シリンダ５５と引張スプリング５４とによりフ
ローティング支持されているから、アイドラブーｌ７５
１，５２は、その支持が確実でなく、機関運転時に、タ
イミングチェーン５０の張力変化の反力を受けて上下左
右に遊動し、その結果タイミングチェーン５０の張り側
及び緩み側の長さが変化してバルブタイミング制御が不
安定になり易いという不都合があった。 〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は上記に鑑み、吸・排気弁の相対バルブタイミン
グを安定かつ確実に可能にすることを目的とする。 く問題点を解決するための手段〉 かかる目的達成のために本発明では、前記１対のカムシ
ャフトに夫々軸着した伝導車に巻き掛は伝導媒体を掛は
回し、該巻き掛は伝導媒体の張り側と緩み側に夫々押圧
接触しかつ移動可能に構成された１対の調整車と、前記
伝導車間の巻き掛は伝導媒体の長さを変化させるように
前記１対の調整車を変位させる駆動装置と、を備え、該
駆動装置は、前記調整車の夫々を保持し相互に異なった
位置にある固定支点に揺動自由に支持された張り側レバ
ー及び緩み側レバーと、これら両レバーを連結するリン
クと、前記レバーを前記固定支点のまわりに角度変位さ
せるアクチュエータと、を備えることを特徴とする。 尚巻き掛は伝導媒体がタイミングチェーン又はタイミン
グヘルドであれば、伝導車はカムスプロケットであり、
ベルトであれば、伝導車はプーリである。以下の実施例
では便宜上タイミングベルト−スプロケットからなる巻
き掛は伝導装置を代表させて述べる。 く作用〉 上記構成によれば、カムシャフトの伝導車間の巻き掛は
伝導媒体の張り側及び緩み側の長さを調整車の変位で変
化させることにより両カムシャフトの相対位相を調整し
、機関が要求する吸・排気弁相互間のバルブタイミング
を制御すると共に、１対の調整車は相互に異なる固定支
点のまわりに遊動することなく確実にかつリンク結合の
特定関係を保って変位し、上記バルブタイミング制御を
安定させる。 〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

【第１実施例】 構成 第１図において、往復動式内燃機関１の出力軸であるク
ランクシャフト２に軸着されたクランクスプロケット３
とオーバーヘッド式の排気弁駆動用カムシャフト４に軸
着された第１のカムスプロケット５との間に第１のタイ
ミングヘルド６を掛は回し、その張り側に、機関１に支
持されるスプリング７の弾性力を受けたテンショナプー
リ８を押圧接触させて、該第１のタイミングベルト６の
張力を最適値に保持する。 ここにおいてクランクスプロケット３と第１のカムスプ
ロケット５との径の比は１対２とし、クランクシャフト
２の１／２の回転速度でカムシャフト４を回転させる。 前記カムシャフト４には更に第１のカムスプロケット５
よりも充分小径の第２のカムスプロケット１１を軸着し
、該第２のカムスプロケット１１と吸気弁駆動用のカム
シャフト１２に軸着した前記カムスプロケット５と同径
の第３のカムスプロケット１３との間に第２のタイミン
グベルト１４を掛は回す。 ここにおいて両カムスプロケット５．１３は等しい径と
する。 第２のタイミングベルト１４の張り側ａ及び緩み側す外
面には夫々バルブタイミングの調整車として機能する１
対のアジャストプーリ１５．１６を押圧接触させる。 夫々のアジャストプーリ１５．１６を一端に回転自由に
支承する張り側及び緩み側レバー１７．１８は、機関１
に固定された支点としてのビン１７ａ、１８ａを介して
揺動自由に支承される。このうち張り側のレバー１７の
他端には機関１に支持されたリターンスプリング２１が
係止されており、またアーム１７ｂの先端にはワイヤ２
２を介してステップモータ２３の出力端が連結されてい
る。 ステップモータ２３には、機関運転状態を入力信号とす
る制御回路２４０制御パルス信号が入力される。ここで
機関運転状態信号としては、例えばクランクシャフト２
の回転速度を検出するクランク角センサ２５より出力さ
れる機関回転速度信号、吸入空気量或いは吸気絞り弁開
度等の機関負荷信号、機関冷却水温度信号及びスタータ
モータ作動信号等、が挙げられ、本実施例としては機関
回転速度信号が制御回路２４に入力されている。この場
合、制御回路２４は、機関回転速度が増大したときにス
テップモータ２３を介してワイヤ２２を引張り、後述す
る作用に基づいてタイミングベルト１４の張り側ａを長
（するように作用する。 緩み側のレバー１８はリンク２６を介して張り側のレバ
ー１７と連動する。その詳細は第２図に示しである。即
ち、ビン１７ａとアジャストプーリ１５の回転軸との間
の張り側レバー１７にリンク２６の一端が回転自由に連
結され、該リンク２６の他端に設けた所定長さのスリッ
ト２７に緩み側レバー１８に設けたガイドビン２８が摺
動自由に挿入されていて、該ピン２８とリンク２６に設
けたピン２９とに引張スプリング３０が介装されている
。また緩み側レバー１８にはダンパ３１が設けてあって
アジャストプーリ１６の振動を減衰する。 尚本実施例でいうアジャストプーリ１５．１６　（調整
車）の駆動装置とは、レバー１７．１８．　ワイヤ２２
゜ステンプモーク２３．制御回路２４．リンク２６及び
各種の機関運転状態検出手段を含んで構成されるもので
ある。 旦 上記構成に係る作用を次に説明する。 機関１が運転されるとクランクシャフト２が回転し、ク
ランクスプロケット３．第１のタイミングヘルド６、第
１のカムスプロケット５を介して排気弁用のカムシャフ
ト４を回転させる。クランクスプロケット３に対して第
１のカムスプロケット５の径は２倍であるので、後者の
回転速度は前者の１／２である。 排気弁用のカムシャフト４の上記回転は、第２のカムス
プロケット１１．第２のタイミングヘルド１４及び第３
のカムスプロケット３を介して吸気弁用のカムシャツ目
２を回転させる。カムシャフト１２の回転速度は２つの
カムスプロケット１１．１３の径を同一にしているため
等しい。 全機関１が低速で回転されている場合に、第３図に示す
ように、排気弁と吸気弁とが所定の位相でもって開閉駆
動されているとし、この状態から機関１が増速回転され
所定値を越えて高速領域に入ったとする。この高速状態
はクランク角センサ２５を介して制御回路２４に入力さ
れ、これより制御信号がステップモータ２３に入力され
てワイヤ２２を引き込む。このためリターンスプリング
２１のばね力に抗して張り側レバー１７をピン１７ａの
まわりに時計方向に所定量揺動させ、第２のタイミング
ベルト１４の張り側ａの張力を増大する。このとき排気
弁用のカムシャフト４は、クランクスプロケット３と第
１のカムスプロケット５との位相関係が特定されている
から、前記張り側ａの張力増大は張り側ａを図で右方向
に引き込むこととなり、その引き込み長さの分だけ第３
のカムスプロケット１３を図示矢印の方向に進み側に回
動させて第３図に示すように吸気弁開閉時期を進角する
。これにより、吸・排気弁の開弁時期のオーバーランプ
量が増大し、吸入空気の慣性に基づく燃焼室内への導入
遅れを防止して充填効率の低下を防ぎ、燃費。 排気性状、出力の悪化を防止する。 一方策２のタイミングベルト１４の張り側ａの長さが長
くなった分、緩み側すが短くなるが、張り側レバー１７
の上記時計方向の回動につれてリンク２６を介し緩み側
のレバー１８も時計方向に回動してアジャストブー１月
６を図で下動させ緩み側すのベルト張力増大を防止する
。 ここにおいて、引張りスプリング３０の弾性力は、タイ
ミングベルト１４の緩み側すの張力とバランスし、該張
力を所定値に保持する作用を営む。 機関回転速度が高速から低速側に移行した場合には、上
記とは逆に作用して吸気弁を遅角側に切り換える。これ
により第３図に示すように吸・排気弁開弁時期のオーバ
ーランプ量を減少し、燃焼室に吸入した空気の逆流を防
止して吸気充填効率の低下を防ぎ、排気性状の悪化防止
、燃費の向上を図る。 上記作用において、ピン１７ａ、１８ａを中心としてレ
バー１７．１８を介しアジャストプーリ１’５．１６゜
を摺動自由に支持すると共にこれらレバー１７．１８を
リンク２６で結合するのに、ガイドビン２８とスリット
２７とを介して引張スプリング３０によりリンク結合し
ている。従ってアジャストブー１月５，１６が固定支点
に確実に支持されてその保持が安定し、両アジャストブ
ー１月５．１６との距離も略一定となる。このためバル
ブタイミング切換時のベルト反力によるアジャストブー
１月５．１６の遊動が防止でき、バルブタイミング制御
が安定しかつ精度が向上する。また引張スプリング３０
の伸縮により、レバー１７．１８間の距離変動を吸収で
きるから、リンク機構を厳密に寸法管理する必要はなく
、各リンク寸法のある程度のバラツキをガイドビン２８
とスリット２７との摺動で吸収できる。両アジャストブ
ーｌ７１５，１６がバルブタイミングの切換時に過度に
大きく振動しようとしたときには−、ガイドビン２８が
スリット２７の両端面に当接して該振動を抑制するから
、タイミングヘルド１４のカムスプロケット１１、１３
の歯に対する目飛びを充分に防止できる効果がある。こ
こにおいてダンパ３１は緩み側アジャストプーリ１６の
過度の振動を減衰しひいては張、り側のアジャストプー
リ１５の過振をも減衰してオーバーシュート及びアンダ
ーシュートを防止する。 これによりタイミングベルト１４の耐久性が向上する。 タイミングへルト１４の装着組付は、ガイドビン２日を
スリット２７内でスライドして図で下方にアジャストプ
ーリ１６をずらして行えるがら、該装置作業は容易であ
る。 また２つのカムスプロケソ目１，１３間の軸間距離はク
ランクスプロケット３との間よりも小さく、然もカムス
プロケット１１．１３は共に小径に形成されているため
前記軸間距離を充分小さくとることができる。従って第
２のタイミングヘルド１４の長さが短いから、アジャス
トプーリ１５の小さな変位で張り側ａのベルト長が大き
く変化し、ひいてはカムシャフト４，１２の相対位相変
化が大きくなっ吸気弁の進角量を大きく調整することが
できる。 その結果吸気弁の進角位相変化を従来と等しく設定した
場合には、アジャストプーリ１５．１６のストローフ量
が小さくて済み、その駆動装置を含めた全体機構を充分
小型とすることができる。 また第２のタイミングベルト１４の長さが短いから、タ
イミングベルトの経年変化等による伸び量が小さくなり
、バルブタイミングの変化量を少なくできるから、バル
ブタイミング制御の精度向上を図り、出力、燃費、排気
性状の悪化を防止する。 特に第２のタイミングベルト１４の緩み側すの長さが短
いこと及び張り側ａ、並びに緩み側すの両方に１対のア
ジャストプーリを押圧接触させることは、パルプタイミ
ング切換時のベルト振動を抑制でき、もってタイミング
ベルトのカムスプロケットの歯に対する目飛びを確実に
防止できる。 更に第２及び第３のカムスプロケット１１．１３の１対
を小径にしてカムシャフト軸間距離を小さくしたことは
、そのまわりのスペースを大きくとることを可能とする
。このためアジャストプーリ１５゜１６及びその駆動装
置の配設が容易となると共に機関寸法を小型とすること
ができる。

【第２実施例】 第４図及び第５図に本発明の他の実施例を示す。 このものはリンク２６と緩み側のレバー１８とを回動自
由に固定する固定装置を設けたものである。 即ちガイドピンとなるボルト２８ａをワッシャ３２を介
してスリット２７に挿通する。ボルト２８ａにはカラー
３３を挿通し、該カラー３３にスラスト受３４゜ブンシ
ュ３５を圧入した緩み側レバー１８．スラスト受３４を
順に挿通する。そしてワッシャ３６を介してナツト３７
を緊定して固定装置を構成する。このとき、ナツト３７
の緊定状態では、ナツト３７とワッシャ３６との間にわ
ずかな隙間が残るようにしである。 ただしスラスト受３４をナイロン等の柔軟性のある材料
で形成した場合にはわずかに締め代を与えてもよい。こ
のようにしてナツト３７を緊定した状態では、カラー３
３とワッシャ３２との間にリンク２６をきつく挟持する
から、ポル）２８ａがスリット２７内とを移動しな（な
るが、リンク２６と緩み側レバー１８とはボルト２８ａ
のまわりに回動自由になる。 従ってタイミングベルト１４の組付時には、ナツト３７
を締めてボルト２８ａがスリット２７内をスライド自由
にして行えるから、ヘルド組付が容易となり、緩み側の
アジャストブー１月６を適当に押圧してタイミングベル
ト１４に所定の張力を付与した後にナツト３７を緊定す
れば、両アジャストプーリ１６は確実にリンク結合され
無用の遊動かなくなる。 ここにおいて、ナツト３７緊定後はリンク２６の実質的
長さが固定されるから、固定支点であるピン１７ａ、１
８ａとレバー１７．１８及びリンク２６の軸支点（１７
ｂ、２８ａ）との距離を適切に選んで、アジャストプー
リ１５．１６をストロークさせた時にタイミングベルト
１４の張力変化が小さくなるようにする必要がある。こ
の場５合、第６図に示すように、ピン１７ａ、１８ａと
軸支点１７ｂ、２８ａとの距離Ｒ，，Ｒ。 は、張り側及び緩み側アジャストプーリ１５．１６のス
トローク量をＹ　ｒ　、Ｙ　ｚとしたとき、Ｒ１とＲ２
の比をＹｌとＹ２の逆比付近とするのがよい。 第７図はアジャストプーリ１５．１６のストローク量Ｙ
　＋　、Ｙ　ｚに対するタイミングベルトの所要周長変
化量り、を示す。 アジャストプーリの位置制御をストロークＯ（ＳＯ）　
とフルストローク（Ｓｌ）の２段階制御とすれば、使用
される時間の長いストローク０位置（Ｓｏ）とフルスト
ローク位置（Ｓ＋　）との所要ベルト周長の差Ｌ２が小
さくなり張力の増減割合が小さくなってタイミングベル
ト１４の耐久性が向上する。 このように本実施例によればタイミングベルトの装着が
容易になり、また機関運転時に吸・排気弁がカムのノー
ズによりリフトされる時と、弁ばね（図示せず）により
吸・排気弁が着座する時とでカムシャフトに発生するト
ルク変動に起因する緩み側アジャストプーリの振動を防
止できパルプタイミング制御が正確に行えると共にタイ
ミングベルトの耐久性が向上する。 向上記実施例において、カムシャフトは目的に応じてい
ずれを吸気弁用若しくは排気弁用にしても構わない。ま
たステップモータ２３は実施例のごとく２段切模式でな
く無段的に制御する構成であってもよい。 〈発明の効果ン 以上述べたように本発明によれば、１対のカムシャフト
に夫々軸着した伝導車（カムスプロケット）に巻き掛は
伝導体（タイミングヘルド）を掛は回し、その張り側及
び緩み側に調整車（アジャストプーリ）を押圧接触させ
、該調整車を変位させたので、吸・排気弁の相対位相を
制御でき、もって機関要求にあった吸・排気弁の相対バ
ルブタイミングを得ることができると共に調整車のスト
ロークに対するカムシャフトの位相変化量を太きくとる
ことができ、調整車の駆動装置を小型化できる。 また両４カムシャフトの軸間距離が短いことから、調整
車によるカムシャフト位相切換時の伝導媒体の大きな振
動を抑制することができ、例えば伝導媒体がタイミング
ベルトのような場合はベルトの歯の目飛び等を防止でき
る。 また調整車を変位する駆動装置を、相互に異なった位置
にある固定支点（ピン）に揺動自由に支持された１対の
レバーに調整車を支持させ、これらレバーをリンクで連
結すると共にこれらリンク） 機構をアクチュエータで駆動する構成としたので、１対
の調整車が固定支点のまわりに特定の移動を行うことが
できる。このため調整車の無用な遊動を防止でき、巻き
掛は伝導媒体を安定させることができるから所望のバル
ブタイミングの制御を確実にかつ安定して行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す内燃機関の正面図、第
２図は同上要部の拡大図、第３図は前記本実施例におけ
るバルブタイミングの制御特性を示したグラフ、第４図
は本発明の第２の実施例を示すバルブタイミング制御装
置の要部の拡大図、第５図は同上Ｖ−Ｖ断面図、第６図
は第４図における各部寸法関係を示す説明図、第７図は
第２実施例のタイミングヘルド所用周長変化量とアジャ
ストプーリストローク量との関係を示すグラフ、第８図
は従来装置の一例を示す正面図である。 ｌ・・・内燃機関　１３・・・第３のカムスプロケット
（伝Ｒ車）　１４・・・第２のタイミングヘルド（巻き
掛は伝導媒体）　１５．１６・・・アジャストプーリ（
ａｌ整車）　１７．１８・−１ｚバー　１７ａ、１３ａ
・・・ピン　２２・・・ワイヤ　２３・・・ステ・ノブ
モータ２４・・・制御回Ｂ　ａ・・・タイミングヘルド
の張り側ｂ・・・タイミングベルトの緩み側　２６・・
・リンク２７・・・スリット　２８・・・ガイドピン　
２８ａ・・・ポルト２９・・・ピン　３０・・・引張ス
プリング　３３・・・カラー３５・・・ブツシュ　３７
・・・す・ノド特許出願人　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　富二雄 第１図 Ｊ２図 第３図 −クランク角 第４図 第５図 １６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｉｌ吸気弁と排気弁とを夫々開閉する１対のカムシャ
   フトを備えた内燃機関において、 前記１対のカムシャフトに夫々軸着した伝導車に巻き掛
   は伝導媒体を掛は回し、該巻き掛は伝導媒体の張り側と
   緩み側に夫々押圧接触しかつ移動可能に構成された１対
   の調整車と、前記伝導車間の巻き掛は伝導媒体の長さを
   変化させるように前記１対の調整車を変位させる駆動装
   置と、を備え、該駆動装置は、前記調整車の夫々を保持
   し相互に異なった位置にある固定支点に揺動自由に支持
   された張り側レバー及び緩み側レバーと、これら両レバ
   ーを連結するリンクと、前記レバーを前記固定支点のま
   わりに角度変位させるアクチュエータと、を備えたこと
   を特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 （２）駆動装置は、張り側及び緩み側レバーの少なくと
   も片方と前記リンクの端部とが、一方に形成したスリッ
   トに対し他方に設けたガイドピンを摺動自由に係止する
   ように連結構成され、かつ前記一方と前記他方のガイド
   ビンとが巻き掛は伝導媒体の張力に抗する方向に弾性力
   を有するスプリングによって連結されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関のバルブタイ
   ミング制御装置。 （３）駆動装置は、張り側及び緩み側レバーの少なくと
   も片方と前記リンクの端とが、一方に形成したスリット
   に対し他方に設けたガイドビンを摺動自由に係止するよ
   うに連結構成され、かつガイドピンに対し前記一方を、
   回動自由に固定連結可能な固定装置を設けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関のバルブ
   タイミング制御装置。