JPS63309704A - 内燃機関のバルブタイミング調整装置 - 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 この発明は、内燃機関の吸・排気バルブの開閉時期等を
運転状態に応じて調整するバルブタイミング調整装置に
関する。

従来の技術 この種従来のバルブタイミング調整装置としては、例え
ば第１３図に示すようなものが知られている（実開昭６
０−３８１０５号公報参照）。

概略を説明すれば、吸気バルブ（あるいは排気バルブ、
以下吸気バルブとして説明する）を開閉するカムシャフ
トｌの一端部に固定された第１回転体２と、上記カムシ
ャフト１に回転力を伝達するタイミングプーリ３に設け
られ」−記第１回転体２に対して軸方向に進退可能な第
２回転体４と、これら両回転体２．４の対向面に夫々形
成されたカム溝５．５との間に係合され、かつ両カム１
苛５゜５に沿って略半径方向に摺動可能な球状のウェイ
ト６と、上記両回転体２．４を互いに接近する方向に押
圧して」−記ウエイト６を深くなったカム溝５．５の内
方端側に求心付勢する弾性体７とを備え、機関の回転ツ
ノて発生ずる遠心力によりウェイト６を外方へ移動させ
て上記両回転体２．４の位相を相互に変化させる構成に
なっている。これによってタイミンクプーリ３とカムン
ヤフトｌが相対回転して、該カムンヤフト１による吸気
バルブの開閉時期を機関の回転数に応じて進遅さ仕るこ
とができろ。したかって、機関低回転時には、吸気バル
ブを閉じろタイミングを１込め圧縮行程初期に可燃混合
気が吸気管に逆流するのを防止し、機関の充填効率を高
める一方、機関高回転時には吸気バルブの閉しろタイミ
ンクを遅らせ、吸気の慣性効果を利用して可燃混合気の
充填効率を高めることにより、低速から高速まで出力の
向上を図ることができるのである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来のバルブタイミンク調整装置に
あっては、吸気バルブの開閉時期制御すなわちタイミン
グプーリ３とカムシャフト１の相対回転制御をウェイト
６に遠心力を付与する機関回転数にのみ依存しているだ
けで機関の負荷等を制御要素に加えていない。このため
、機関の運転状態に応じた最適なバルブタイミンク調整
が困難となる。例えば、機関低速低負荷時には吸気弁の
開く時期が早くなり、排気弁の閉じる時期とのいわゆる
バルブオーバーラツプが過大となり、燃焼室内の残留カ
ス量が増加するため、燃焼が不安定となる３、 また、カム溝５，５とウェイト６は、線接触状態にある
ため、血圧が過大となり摩耗し易く耐久性が低下する。

問題点を解決するだめの手段 この発明は、上記従来の問題点に鑑み案出されたもので
、クランク軸から回転力が伝達される従動側の回転部材
が配置されるカムンヤフトの一端部に固定され、かつ核
力Ｊ・ンヤフトの略半径方向に突出したレバーと、上記
回転部材と」−記カムシャフトとの間に該カムシャフト
の軸方向に進退動可能に収納されたピストンと、該ピス
トンの前端面に設けられて］二記回転部材内の収納溝周
囲を摺動し、かつ傾斜状の側面カ月二記ピストンの進退
動に伴い上記レバーの側端面を押圧する可動部材と、上
記ピストンを機関運転状態に応じて進退動させる駆動機
構とを備えている。

作用 上記構成を有するこの発明によれば、例えば機関低回転
低負荷時には、駆動機構によりピストンが前方に進出す
ると共にこれに伴って可動部材も収納溝内を進出する。

このため、レバーの側端面が、可動部材の傾斜状側面の
最低位に当接する。

これによってカムシャフトが例えば回転部材の回転方向
と逆方向に相対回転して回転位相が遅角側に変化し、し
たがって吸気バルブの閉時期が遅れる。

次に、低回転高負荷時には、駆動機構によってピストン
か後退すると共に可動部材も収納溝内を後退する。この
ため、可動部材の傾斜状側面がレバーの側端面を押圧し
つつ最高位に達し、これによってカムンヤフトが回転部
材の回転方向に相対回転して回転位相が進角側に変化し
、したがって吸気バルブの閉時期が早くなる。

更に、機関高回転時には、前述の低回転低負荷時と同様
な作用により吸気バルブの閉時期を遅らＵることかでき
る。

実施例 以下、この発明の各実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図は４気筒以」−のガソリン機関のＤ　ＯＨＣ型動
弁機構に適用されたこの発明の第１実施例を示し、１１
は吸気バルブを開閉するカムンヤフト、１２は該カムシ
ャフト１．　Ｉの一端部１１ａに設（３られで図外のク
ランク軸タイミングプーリからゴム製等のタイミングベ
ルト１３を介して回転力が伝達される従動側の回転部材
たるタイミングプーリであって、このタイミングプーリ
１２の中央内部には、外端が円板状のフロントキャップ
１４で密閉された油室１５が形成されている。また、上
記油室１５に臨むカムシャフトＩＩの一端部１１ａには
、カムシャフト１１の一端軸心方向から螺着したボルト
１６によってレバー１７がワッシャ１８を介して固定さ
れている。このレバー１７は、第２図にも示すようにカ
ムシャフト１１の一端部１１ａに嵌合する筒部１７ａと
、該筒部１７ａの外端フランジ１７ｂ上部から略半径方
向に突出した突出部１９とから構成されている。この突
出部１９は、カムンヤフト１１の回転方向と逆の側端面
＋９ａが第３図に示すように外側が低くなるような傾斜
状に形成されている。

また、上記突出部１９が位置するタイミングプーリ１２
の内部に形成された円形状のシリンダ２０内に、有底円
筒状のピストン２１がカムンヤフト１１の軸方向に進退
動可能に収納されており、このピストン２１の前端面２
１ａの外端付近に、円柱をその軸方向に対して斜めに切
断した形状の可動部材２２が一体に設けられている。こ
の可動部材２２は、横断面略半円状の一側面２２ａが上
記フリツク２０の周囲に延長形成された収納溝周囲２３
を上記ピストン２１の進退動に伴って摺動可能に配置さ
れている。一方、他側面２２ｂは、基端側から先端側に
亘って斬次高くなるように傾斜状に形成され、上記突出
部Ｉ９の側端面１９ａに面接触状態で当接している。

更に、上記ピストン２１を進退動させる駆動機構は、ピ
ストン２１の後端面２１ｂとタイミングプーリＩ２の後
壁１２ａ内面との間に装着されてピストン２１を突出部
１９方向（進出方向）に付勢する圧縮スプリング２４と
、ピストン２１の前端側に油圧を供給して圧縮スプリン
グ２４に抗してピストン２１を後退勤させる油圧供給手
段２５と、該油圧供給手段２５の油圧を機関運転状態に
応じて制御するコンピュータユニット２６とから大略構
成されている。上記圧縮スプリング２４は、摺動抵抗及
び油圧を排除してピストン２Ｉの進出速度を確保できる
程度のばね力で十分であり、太きなばね力に設定する必
要はない。」上記油圧供給手段２５は、一端がオイルパ
ン２７に接続されたメインギヤラリ２８と、カムシャフ
ト１１及びボルト１６の内部軸心方向に形成されて」上
記メインギヤラリ２８と油室１５とを連通ずる油通路２
９と、オイルパン２７内の潤滑油を圧送する機械式オイ
ルポンプ３０とを備えており、メインギヤラリ２８に接
続されたリリーフ通路２８ａには、油圧を調整する圧力
調整弁３１が設けられている。

また、リリーフ通路３１上流のメインギヤラリ２８に接
続されたリターン通路３２には、−上記コンビコータユ
ニット２６により開閉制御される電磁弁３３が設けられ
ている。

」−記コンピュータユニット２６は、図外の機関回転数
センサやエアフローセンサ等からの信号を入力して現在
の機関運転状態を検出し、低回転低負荷時または高回転
時には電磁弁３３を開、低回転高負荷時には閉成する信
号を出力している。

尚、図中３４はタイミングプーリ１２の後部とカムシャ
フト１１をシールする円環状のシール部材、３５は油室
１５からピストン２１とシリンダ２０間をリークした油
を後方に排出する油排出通路である。

以下、この実施例の作用について説明する。まず、機関
低回転低負荷時は、電磁弁３３が開成されてオイルポン
プ３０から圧送された潤滑油は、メインギヤラリ２８か
らリターン通路３２を通ってオイルパン２７に戻される
ため、ＭＪ室１５には供給されない。したがって、ピス
トン２１は、第１図〜第３図に示すように圧縮スプリツ
タ２４のばね力によって前方に進出すると共に可動部材
２２も収納溝周囲２３を摺接しつつ前方に進出する。こ
のため、突出部１９の側端面１９ａが、可動部材２２の
傾斜状側面２２ｂの最低位に当接する（第３図参照）。

これによって、タイミングプーリ１２の回転力をカムシ
ャフト１１に伝達できると共に、カムシャフトＩＩがタ
イミングプーリ１２の回転方向（第２図中時計方向）と
逆方向に相対回転して回転位相が遅角側に変化し、した
がって吸気バルブの閉時期が遅れる。この結果、ポンプ
損失が低減すると共に、吸気弁の開時期も遅れ排気弁閉
時期とのバルブオーバーラツプを小さくするので、燃焼
室内の残留ガスを低減し燃焼を安定させることにより、
機関の正味熱効率が向上し、燃費等が改善される。

次に、低回転高負荷時には、電磁弁３３が閉じられ、オ
イルポンプ３０からの油圧がメインギヤラリ２８．油通
路２９を経て油圧１５内に供給され、ここからピストン
２１の前端側か押圧されて該ピストン２１及び可動部材
２２が後退する。このため、可動部材２２の側面２２ｂ
が、突出部１９の側端面１９ａを傾斜角にしたがって摺
りながら最高位まで押圧してレバー１７をタイミングプ
ーリ１２の回転方向に回動させる。これにより、カムシ
ャフト１１が相対回転して回転位相が進角側に変化し、
したがって吸気バルブの閉時期も進む。この結果、吸気
の充填効率が向」ニし例えば加速時に必要な低速トルク
が向上する。

更に、高回転時には、上記低回転低負荷時と同様な作用
を行い、ピストン２１が圧縮スプリング２４のばね力に
より進出してレバー１７を逆回動させ、カムシャフト１
１の回転位相が遅角側に変化して、吸気バルブの閉時期
を遅らす。これにより、吸気の充填効率が向上して高速
出力を向上させることができる。

第４図はこの発明を直列４気筒以下のガソリン機関に適
用した第２実施例を示し、レバー１７のフランツ＋７ｂ
の終端縁１７ｃとタイミングプーリ１２の突壁１２ｂと
の間に、レバー１７を反時計方向に付勢するスプリング
３６を装着する構成である。したがって、突出部１９の
側端面１９ａが、可動部材２２の側面２２ｂに常時当接
した状態となり、カムシャツｌ−１１の駆動トルク変動
によるレバーＩ７の時計方向の回動を規制している。

ずなイつち、特に直列４気筒以下の小数気筒機関にあっ
では、カムシャフト１１の駆動トルクが第５図に示すよ
うに周期的に正−負に大きく変動し易く、このため、レ
バー１７が激しく自由回動（振動）して突出部１９が可
動部材２２や油室１５の側面に衝突して大きな衝突音を
発生する。そこで、」上記スプリング３６のばね力でレ
バー１７を可動部材２２の反対側から押圧して突出部１
９を可動部材２２に押し付けるため振動が抑制されて衝
突音の発生が十分に防止される。尚、可動部材２２の進
退動は負のトルクの際に行われるので、」−記スプリン
グ３６のばね力は少なくとも可動部材２２との相対関係
でレバー１７の振動を抑制できる程度の小さな設定荷重
で十分である。

第６図はこの発明の第３実施例を示し、この実施例も上
記第２実施例と同様に例えば直列４気筒以下の内燃機関
におけるカムシャフトの駆動トルク変動に伴うレバーの
振動を抑制するための改良技術に関するものである。具
体的に説明ずれば、レバー１７の筒部１７ａ外周囲とタ
イミングプーリ１２の油室１５を形成する内周囲との間
に、円環状のシリンダ２０が形成されていると共に、こ
のシリンダ２０内に環状のピストン２１が進退動可能に
収納されている。また、レバー１７は第７図にも示すよ
うにカムシャフト１１の軸心を中心とした上下略対称位
置に、２つの突起部１９゜１９を有している。そして、
各突出部１９．１９と対応したタイミングプーリ１２の
内部に形成された２つの収納溝周囲２３．２３にレバー
１７を介して互いに逆方向に進退動する楔状の可動部材
２２と規制部材３７が収納されている。すなわち、下側
の収納溝周囲２３を摺動する可動部材２２は、第８図（
Ａ）に示すように基端部が上記ピストン２１の前端面２
］ａに当接支持されていると共に、突出部１９側の側面
２２ｂが基端側から先端側に亘って新法低くなるように
傾斜状に形成され、上記突出部１９の傾斜状側端面１９
ａに面接触状態で当接している。一方、上側の収納溝周
囲２３を摺動する規制部材３７は、第８図（Ｂ）にも示
すように突出部１９の傾斜状側端面１９ａと当接する側
面３７２Ｌがフロントキャップ１４側の基端側から先端
側に亘って新法低くなるように傾斜状に形成されている
と共に、フロントキャップ１４の内面と基端側に有する
スプリング受溝３７ｂとの間に装着されたスプリング３
８によってピストン２１方向に付勢されている。したが
って、レバー１７は、Ｊ−８己スプリング３８のばね力
１こよりピストン２１方向へ押圧される規制部材３７を
介して時計方向へ回動付勢され、依って下側の突出部１
９側端面１９ａが可動部材２２の側面２２ｂに常時当接
するようになっている。

尚、図中３９はタイミングプーリ１２の後端部にかしめ
によって固定された略円筒状の支持部材てある。その他
部動機構などの構成は、上記第１実施例と同一であるか
ら、重複する説明を省略する。

以下、この実施例の作用について説明する。まず、低回
転低負荷時は、コンビコータユニット２６により、電磁
弁３３か開かれてｌｌｌ′１１室１５への浦の供給が停
止されるため、ピストン２１か圧縮スプリング２４のば
ね力により前方へ進出し、これに伴い可動部材２２も第
９図（Ａ）に示すように前方に進出する。このため、可
動部材２２の傾斜状側面２２ｂが、突出部１９の側端面
１９３を最高位まで抑圧すると同時にこの可動部材２２
の押圧力により規制部材３７が第９図（Ｂ）に示すよう
にスプリング３８のばねツノに抗してフロントキャップ
１４方向へ後退し、レバー１７が第７図の反時計方向へ
回動する。これにより、カムンヤフｌ−１１も反時計方
向へ相対回転し、回転位相が遅角側に変化し、吸気バル
ブの閉時期が遅れる。

次に、低回転高負荷時は、電磁弁３３が閉じられて４（
１圧が油室Ｉ５に供給され、ここからピストン２１の前
端側か押圧されて後退すると、同時に今度は規制部材３
７が第８図（Ｂ）に示すようにスプリング３８のばね力
でピストン２１側に押し−１９〜 出されて側面３７ａで突出部１９の側端面１９ａを押圧
する。このため、可動部材２２が第８図（Ａ）の如くピ
ストン２１方向に後退すると共に、レバー１７が時計方
向に回動する。これにより、カムシャフト１１が時計方
向に相対回転して回転位相が進角側に変化し、したがっ
て吸気バルブの閉時期も進む。

一方、高回転時は、上記低回転低負荷時と同様な作用に
よって吸気バルブの閉時期が遅制御される。

したがって、この実施例では、機関運転状態に応じた高
精度なバルブタイミング制御が可能となるばかりか、レ
バー１７が可動部材２２と規制部材３７の相対的な進退
動によって駆動ｌ・ルク変動に伴い発生ずる振動が抑制
されるため、衝突音等を効果的に防止できる。尚、可動
部材２２と規制部材３７の各側面２２ｂ、３７ａは各突
出部１９゜１９の側端面＋９ａ、１９ａとの摺接による
速やかな進退動を確保するために、適宜最適な傾斜角度
が選択されている。また、各側面２２ｂ、３７ａまたは
側端面１９ａ、１９ａの少なくともいずれか一方を凸面
状に形成して血圧を高め、摺接によるフリクションを調
整することも可能である。

第１０図はこの発明の第４実施例を示し、この実施例も
第２．第３実施例と同様に駆動トルクの変動に伴うレバ
ーの振動を抑制するものである。

すなわち、カムシャフト１１の一端部１１ａに固定され
たレバー１７は、第３実施例と略同様に上下に突出部１
９．１９を有している。一方、該突出部１９．１９と対
応するタイミングプーリ１２の内部」上下位置には、２
つのシリンダ２０．２０と、該各ソリンダ２０．２０内
を前後に進退動する２つのピストン２１．２１が収納さ
れていると共に、該各ピストン２１．２１の前端面２＋
ａ。

２１１には、収納溝周囲２３．２３を摺動しつつ進退す
る可動部材２２と規制部＋４３７が一体に設けられてい
る。」−記可動部材２２と規制部材３７は、第１２図（
Ａ）、（１−３）に示すように各突出部１９．．１９の
傾斜状側端面１９λ、１９ａに当接する各側面２２ｂ、
３７ａが夫々基端側から先端側に亘って新法低くなるよ
うに傾斜状に形成されている。また、」上記両ピストン
２１．２１は、該各ピストン２１．２１の後端面２１ｂ
、２１ｂとタイミングプーリ１２の後壁１２ａ内面との
間に夫々装着された圧縮スプリンタ２４及びコイルスプ
リング３８の各ばね力によってフロントキャップ１４側
すなわち進出方向にイ」勢されている。

上記コイルスプリング３８は、圧縮スプリング２４のば
ね力よりも大きなばね力に設定されている。

更に、この実施例では、上記第１実施例〜第３実施例に
おけるボルト１６内の油通路を廃止して、一端が上記カ
ムシャフト１１の内部軸方向の油通路２９２Ｌに接続さ
れ、他端が」上記」二側シリンダ２０の後部に接続され
た油通路２９ｂを設け、」二側ピストン２１の後端面２
１ｂに面圧が作用するようになっている。

尚、図中３４はンール部材、３５は油排出通路である。

したがって、この実施例によれば低回転低負荷　２Ａ一 時には電磁弁３３が開かれて−４−側ノリシダ２０内へ
の浦の供給か停止されるため、第１Ｏ図中、下側のピス
トン２Ｉがコイルスプリンク３８のばね力により進出し
、これに伴い規制部材３７も０ｆ１方に進出オろ。この
たぬ、規制部材３７の傾斜状側面３７ａが突出部１９の
側端面１９ａを最高位まで押圧オろと同時に可動部材２
２が」−側ピストン２１を介して圧縮スプリング２４の
ばね力に抗して後壁１２ａ方向に後退し、レバー１７が
第１１図の反時計方向へ回動する。このため、カムシャ
フト１１も反時計方向へ相対回転して回転位相が遅角側
に変化し、吸気バルブの閉時期が遅くなる。

次に、低回転高負荷時には、電磁弁３３が閉じられてＭ
１圧がノリシタ２０内に供給され、ここから第１０図中
、上側のピストン２１の後端面２１ｂが曲用と圧縮スプ
リング２４のばね力との合成された力で抑圧されると第
１０図中、」二側のピストン２１の前方進出に伴い、可
動部材２２が第１２図（Ａ）に示す如く進出して側面２
２ｂて突出部１９の側端面＋９ａを押圧ずろ。このため
、規制部材３７が第１２図（Ｂ）に示す如くピストン２
１と一緒に後壁１２ａ方向へ後退すると共にレバー１７
が時計方向に回動する。これによりカムシャフトＩＩの
回転位相が進角側に変化し、したがって吸気バルブの閉
時期も進む。

一方、高回転時は、低回転低負荷時と同様な作用によっ
て吸気バルブの閉時期が遅角制御される。

よって、この実施例も第２．第３実施例と同様な効果が
得られる。

尚、上記各実施例ではガソリン機関に適用しているが、
ディーゼル機関に適用することも可能である。また、第
２〜第４実施例は、直列４気筒以下の小数気筒機関ばか
りでなく４気筒以上の機関に適用できることは勿論のこ
と、Ｖ型機間などにも適用できろ。

発明の効果 以」二の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機
関のバルブタイミング調整装置によれば、クランク軸に
対するカムシャフトの進遅回転位相を、レバーやピスト
ン及び可動部材を介して機関回転数のみならず機関の負
荷をし考慮した駆動機構によって変化させるようにした
ため、機関運転状態に応じた最適かつ高精度なバルブタ
イミング調整か可能となる。この結果、斯ろバルブタイ
ミング調整による燃費や出力の向」二などの制御効果を
十分に得ることができる。

また、レバーと可動部材が面接触により当接するため、
従来に比較して面圧が十分に低下し、したがって激しい
摩耗などによる寿命の低下が防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す全体構成図、第２
図は第１図の■−■線断面図、第３図は第１図のＩＩＩ
−ＩＴＩ線断面図、第４図はこの発明の第２実施例を示
す要部正面図、第５図はカムシャフトの駆動トルク変動
を示す波形図、第６図はこの発明の第３実施例を示す全
体構成図、第７図は第６図の■−■線断面図、第８図（
Ａ）及び第９図（Ａ）は第６図の■−■線断面図、第８
図ＣＢ）及び第９図（Ｂ）は第６図のＩＸ　−ＩＸ線断
面図、第１０図はこの発明の第４実施例を示す全体構成
図、第１１図は第１０図のＭ−Ｍ線断面図、第１２図（
Ａ）は第１０図の■−■線断面図、第１２図（Ｂ）は第
１Ｏ図ノＸＩＩ−ＸＩ線断面図、第１３図は従来のバル
ブタイミング調整装置を示す要部断面図である。 １１・・・カムシャフト、１２・・タイミングプーリ（
回転部材）、１７・・・レバー、１９ａ・・・側端面、
２１・　ピストン、２１ａ　　前端面、２２・・可動部
材、２２ｂ・側面、２３−収納溝周囲、２４・、・圧縮
スプリング（駆動機構）、２５　・油圧供給手段（駆動
機構）。 外２名 第８図（Ａ）　　　　　第９図（Ａ） １’：１ 第８図（Ｂ）　　　　　第９図（Ｂ） 第１２図（Ａ）　　　　　第１２図（Ｂ）第１１図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク軸から回転力が伝達される従動側の回転
   部材と、該回転部材が配置されるカムシャフトの一端部
   に固定され、かつ該カムシャフトの略半径方向に突出し
   たレバーと、上記回転部材と上記カムシャフトとの間に
   収納されて該カムシャフトの軸方向に進退動するピスト
   ンと、該ピストンの前端面に設けられて上記回転部材内
   の収納溝周囲を摺動し、かつ傾斜状の側面が上記ピスト
   ンの進退動に伴い上記レバーの側端面を押圧する可動部
   材と、上記ピストンを機関運転状態に応じて駆動する駆
   動機構とを備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタ
   イミング調整装置。