JP2571417Y2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、内燃機関の吸気・排気
バルブの開閉時期を運転状態に応じて可変制御するバル
ブタイミング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のバルブタイミング制御装置として
は、種々提供されており、その一例としては米国特許第
４，５３５，７３１号公報に開示されたものや、該公報
記載の発明を改良したものとして、本出願人が先に出願
した実願平２−１９５３７号に記載されたものがある。

【０００３】この本出願人が出願したバルブタイミング
制御装置は、図７に示すように、機関のクランク軸から
駆動力が伝達される円筒状の従動スプロケット１と、該
スプロケット１の回転力によって例えば吸気バルブを開
閉作動させる駆動カムを一体に有するカムシャフト２
と、該従動スプロケット１とカムシャフト２との間に噛
合して、左右軸方向の移動に伴い該両者１，２の相対回
動位相を変換する筒状歯車３と、該筒状歯車３を左右軸
方向に移動させる駆動機構４とを備えている。

【０００４】この駆動機構４は、筒状歯車３の前端部側
に有する２つの受圧室５ａ，５ａに相対的に油圧を導入
する油圧回路６と、筒状歯車３の後端部に弾装された圧
縮スプリング７とを備えており、油圧回路６の上流側に
は、三方型の電磁弁８が設けられていると共に、下流側
のカムシャフト２前端部にはスプール弁９ａと電磁アク
チュエータ９ｂとからなる油圧切替機構９が設けられて
いる。

【０００５】そして、機関低負荷時には、コントローラ
１０から電磁弁８，電磁アクチュエータ９ｂに夫々ＯＦ
Ｆ信号（非通電）が出力されて、油供給通路６ａを閉成
する。したがって、オイルポンプ１１から圧送された圧
油は、ドレン通路８ａから排出されて第１受圧室５ａに
供給されず、筒状歯車３は圧縮スプリング７のばね力で
左方向へ最大に移動し、従動スプロケット１とカムシャ
フト２との相対回動位相を一方側に変換する。

【０００６】一方、低負荷域から中負荷域に移行する
と、電磁弁８にＯＮ信号（通電）が出力されて、オイル
ポンプ１１からの圧油が第１受圧室５ａに導入される。
依って、可動部材１２がストッパ部１３に突き当たるま
で図中右方向に移動し、筒状歯車３を所定量だけ右方向
に移動させるため、従動スプロケット１とカムシャフト
２とは、他方側へ所定量だけ相対回動する。

【０００７】さらに、高負荷域に移行した場合は、電磁
アクチュエータ９ｂにもＯＮ信号が出力されて、駆動ロ
ッド９ｃがスプール弁９ａをコイルスプリング９ｄのば
ね圧に抗して押圧して該スプール弁９ａにより連通路６
ｂと第２油路部６ｄとを連通させる一方、ドレン孔６ｅ
と外部を連通させる。このため、第１受圧室５ａ内の油
圧が外部に排出されると共に、第２受圧室５ｂ内に圧油
が導入されて、可動部材１２を左方向へ最大に移動させ
ると同時に、筒状歯車３をさらに右方向へ移動させる。
これによって、従動スプロケット１とカムシャフト２
が、他方側へ最大に相対回動する。

【０００８】したがって、従動スプロケット１とカムシ
ャフト２とを、単に正逆２段階の相対回動変換ではな
く、任意の中間相対回動位相にも安定的に保持すること
ができる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】然し乍ら、前記先願に
係る考案にあっては、前述のように筒状歯車３の中間移
動位置から高負荷域に移行して第２受圧室５ｂ内の圧油
により該筒状歯車３がさらに最大右方向へ移動しようと
する際に、該同じ圧油によって可動部材も同時に左方向
に移動させなければならない。このため、筒状歯車３に
対する油圧による押圧力が低下して、斯かる中間移動位
置から右方向への移動応答性が低下し、スプロケット１
とカムシャフト２との相対回動位相変換の遅れが発生す
る。

【００１０】しかも、油圧回路６の上流側と下流側に電
磁弁８と、スプール弁９ａ及び電磁アクチュエータ９ｂ
とからなる油圧切替機構９とを夫々設けなければならな
いため、部品点数が増加すると共に、製造コストの高騰
が余儀なくされている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本考案は、前記先願に係
る考案の問題点に鑑みて案出されたもので、機関により
駆動される回転体とカムシャフトとの間に介装されて、
該両者の相対回動位相を変換する位相変換手段と、該位
相変換手段の端部側に有する圧力室内に軸方向へ移動可
能に収納されて、該圧力室を第１受圧室と第２受圧室と
に隔成する可動部材と、前記両受圧室に油圧を給排して
可動部材の移動に伴い位相変換手段を作動させる油圧回
路と、前記可動部材の第２受圧室方向への移動を所定位
置で規制するストッパ部と、前記油圧回路の流路を切り
換える切換手段とを備えたバルブタイミング制御装置で
あって、前記油圧回路は上流端がオイルポンプと連通す
る主通路と、該主通路と前記各受圧室とを連通する第
１，第２分岐通路と、前記各分岐通路と外部とを連通す
るドレン通路とを有する一方、切換手段は前記主通路と
各分岐通路及びドレン通路を切り換え前記位相変換手段
の中間移動位置から一方向への最大移動時に、前記主通
路と両分岐通路を連通させる切換弁と、該切換弁を機関
運転状態に応じて切り換え作動させる電磁アクチュエー
タとを備えたことを特徴としている。

【００１２】

【作用】例えば機関低負荷時には、切換手段の電磁アク
チュエータにＯＦＦ信号（非通電）が出力されて切換弁
により主通路の下流側が閉止されると共に、各分岐通路
及びドレン通路が連通される。したがって、オイルポン
プから主通路に圧送された作動油の各受圧室への供給が
停止される一方各受圧室内の作動油がドレン通路から速
やかに排出される。したがって、該各受圧室の内圧が低
下して位相変換手段が一方向に作動し、回転体とカムシ
ャフトとを一方側の相対回動位置に保持する。

【００１３】運転状態が低負荷域から中負荷域に移行し
た場合は、切換弁が電磁アクチュエータを介して主通路
と第１分岐通路とを連通させると共に、第２分岐通路と
ドレン通路を連通させる。このため、主通路内に圧送さ
れた作動油は、第１分岐通路から第１受圧室内にのみ流
入する。したがって、該第１受圧室の内圧の上昇に伴い
可動部材がストッパ部で規制されるまで一方軸方向に移
動して、位相変換手段を一方向の中間移動位置まで押圧
する。このため、回転体とカムシャフトは、斯かる位相
変換手段の中間移動位置で決定される相対回動位相に変
換される。

【００１４】さらに、運転状態が高負荷域に移行する
と、切換弁が主通路と第１分岐通路の他に第２分岐通路
をも連通させると共に、ドレン通路を閉止する。このた
め、主通路内に流入した作動油は、両受圧室に同時に供
給されて、可動部材の第１受圧室方向への戻りが防止さ
れて第２受圧室の内圧が速やかに上昇する。したがっ
て、位相変換手段がさらに一方向へ迅速に移動して最大
移動位置に保持される。したがって、回転体とカムシャ
フトは、２段目位置（中間相対回動位置）から他方側へ
の最大相対回動位置までの変換応答性が向上する。

【００１５】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳述
する。尚、本実施例も吸気バルブ側に適用したものを示
している。

【００１６】図１は本考案に係るバルブタイミング制御
装置の一実施例を示し、２１は図外のクランク軸からタ
イミングチェーンにより駆動力が伝達される回転体たる
円筒状の従動スプロケット、２２は一端部２２ａがシリ
ンダヘッドのカム軸受２３に回転自在に支持されて従動
スプロケット２１から伝達された回転力により図外の吸
気バルブを開閉作動させるカムシャフトであって、この
カムシャフト２２の一端部２２ａには、従動スプロケッ
ト２１の内部軸方向に挿通されたスリーブ２４が固定ボ
ルト２５によって軸方向から固定されている。このスリ
ーブ２４は、一端部にカムシャフト一端部２２ａのフラ
ンジ部に固定ボルト２５により固着されたフランジ部２
４ａを有していると共に、内部軸方向に円柱状の保持孔
２４ｂが貫通形成されている。また、外周面の略中央位
置にアウタ歯２４ｃが形成されている。

【００１７】前記従動スプロケット２１は、筒状本体２
１ａの後端部外周に一体に設けられた歯車２１ｂと、前
記スリーブ２４の先端部にかしめ固定されて筒状本体２
１ａの前端開口をシール部材２６を介して液密的に閉塞
する円板状のフロントカバー２７とを備えている。ま
た、前記筒状本体２１ａは、内周面略中央部にインナ歯
２１ｃが形成されていると共に、後端部及び前端部が前
記フランジ部２４ａ及び一端部２２ａのフランジ部の各
外周面並びにフロントカバー２７の外周筒部に回転自在
に支持されている。

【００１８】また、スリーブ２４と筒状本体２１ａとの
間には、後述する駆動機構を介して軸方向に移動する位
相変換手段たる筒状歯車２８が配置されている。この筒
状歯車２８は、長尺な歯車を軸直角方向に切断分割して
形成された２個の歯車構成部２９，３０からなり、両歯
車構成部２９，３０は、夫々縦断面略コ字形を呈し、後
側の歯車構成部３０内に装着されたスプリング３１と連
結ピン３２とにより互いに接近する方向へ弾性的に連結
されている。また、各歯車構成部２９，３０の内外周に
は、両方がはす歯の内歯と外歯が夫々形成されており、
この両内外歯に前記筒状本体２１ａのインナ歯２１ｃと
スリーブ２４のアウタ歯２４ｃがスパイラル噛合してい
る。また、この筒状歯車２８は、前側歯車構成部２９の
前端縁が後述する可動部材を介してフロントカバー２７
の内面に突き当たった位置で最大前方向の（図１の位
置）への移動が規制され、一方、後側歯車構成部３０の
後端縁がフランジ部２４ａの内側面に突き当たった位置
で最大後方向（図中右方向）への移動が規制されるよう
になっている。

【００１９】前記駆動機構は、前側歯車構成部２９とフ
ロントカバー２７との間に形成された圧力室３３内に軸
方向摺動自在に設けられた略円環状の可動部材３４と、
該可動部材３４により圧力室３３が前後に隔成されたフ
ロントカバー２７側の第１受圧室３３ａ及び前側歯車構
成部２９側の第２受圧室３３ｂと、該両受圧室３３ａ，
３３ｂに油圧（作動油）を給排する油圧回路３５と、後
側歯車構成部３０とフランジ部２４ａとの間に弾装され
て筒状歯車２８を前方向に付勢する圧縮スプリング３６
とから構成されている。

【００２０】前記可動部材３４は、その最大左方向の移
動位置がフロントカバー２７の内端面で規制される一
方、最大右方向の移動位置が筒状本体２１ａの内周面及
びスリーブ２４の外周面に夫々対向して設けられた段差
円環状のストッパ部３７ａ，３７ｂによって規制される
ようになっている。このストッパ部３７ａ，３７ｂは、
形成位置が筒状歯車２８の最大左右軸方向移動位置の略
中間位置に設定されている。

【００２１】前記油圧回路３５はシリンダヘッドとカム
軸受２３内及びカムシャフト２２の半径方向に形成され
て、上流部がオイルメインギャラリ３８を介してオイル
ポンプ３９と連通する主通路４０と、スリーブ２４の先
端部側に半径方向に沿って形成されて、各一端部が第１
受圧室３３ａと第２受圧室３３ｂに夫々開口した第１，
第２分岐通路４１，４２と、各受圧室３３ａ，３３ｂと
外部とを適宜連通させるドレン通路４３，４４とから主
として構成されている。前記主通路４０と各分岐通路４
１，４２との間には、カムシャフト一端部２２ａの中心
軸方向に形成された軸方向通路４５と、フランジ部２４
ａの外端面中央に形成された円板状通路４６と、該円板
状通路４６からスリーブ２４の内部軸方向に沿って形成
された環状通路４７と、該環状通路４７の下流端側の保
持孔２４ｂ内周面に形成された円環通路４８と、後述す
る切換弁５４の内部軸方向に形成されて、屈曲状の一端
部が円環通路４８に開口した供給通路４９と、切換弁５
４の半径方向に穿設されて、前記供給通路４９と各分岐
通路４１，４２を夫々適宜連通させる第１，第２連通孔
５０，５１とが設けられている。また、前記第１のドレ
ン通路４３は、切換弁５４の基端側外周に形成されて第
１分岐通路４１と外部とを適宜連通し、第２のドレン通
路４４は、切換弁５４の内部軸方向に形成されて、排出
孔５２を介して第２分岐通路４２と外部とを適宜連通す
るようになっている。

【００２２】また、油圧回路３５の途中には、流路を切
り換える切換手段５３が設けられている。この切換手段
５３は、保持孔２４ｂの一端側から内部に挿通された前
記切換弁５４と、チェーンカバー等に固定されて、前記
切換弁５４を軸方向に移動させる電磁アクチュエータ５
５とから構成されている。

【００２３】前記切換弁５４は、略円筒状を呈し、外周
面５４ａ及び内部軸方向に前述の各通路孔が形成されて
いると共に、該各通路孔以外の外周面５４ａで各第１，
第２分岐通路４１，４２を適宜閉止するようになってい
る。また、該切換弁５４は、先端部が保持孔２４ｂ内周
面の嵌合溝に嵌合した環状ストッパ５６に突き当たって
その最大右方向の移動位置が規制されるようになってお
り、該最大右方向の移動位置で第１分岐通路４１と第１
のドレン孔４３とを連通させると共に、第２分岐通路４
２と排出孔５２を介して第２ドレン孔４４とを連通させ
るように設定されている。また、最大左方向の移動位置
で、図３に示すように各連通孔５０，５１と各分岐通路
４１，４２とを夫々連通させ、さらに略中間位置で図２
に示すように第１分岐通路４１と第１連通孔５０を、第
２分岐通路４２と排出孔５２とを夫々連通させるように
設定されている。

【００２４】前記電磁アクチュエータ５５は、供給電流
量に応じて作動量を変化させる所謂電流比例型のものが
用いられ、ボディ５５ａ内部に電磁コイル５５ｂや可動
コア５５ｃが収納されていると共に、該可動コア５５ｃ
に前記切換弁５４の突出端部がボルト５７により連結さ
れおり、マイクロコンピュータを内蔵したコントローラ
５８から電磁コイル５５ｂに供給される電流によって作
動が制御されている。このコントローラ５８は、図外の
クランク角センサやエアーフローメータ等からの機関回
転数信号や負荷信号等に基づいて現在の機関運転状態を
検出し、この機関運転状態に応じて電磁アクチュエータ
５５にＯＦＦ（非通電）あるいは所定の電流量を供給す
るようになっている。

【００２５】尚、図中５９は円板状通路４６と保持孔２
４ｂの連通を遮断する盲栓。６０も保持孔２４ｂと各通
路４４，４９との連通を遮断する盲栓である。

【００２６】以下、本実施例の作用について説明する。
まず、機関低負荷時には、コントローラ５７から電磁ア
クチュエータ５５にＯＦＦ信号（非通電）が出力される
と、切換弁５４は図１及び図４に示すようにコイルスプ
リング５５ｄのばね力でストッパ５６に当たった最大右
方向の移動位置に保持される。これによって、第１，第
２分岐通路４１，４２と第１のドレン通路４３及び排出
孔５２が夫々連通すると共に、第１，第２連通孔５０，
５１がスリーブ２４の保持孔２４ｂ内周面でかつ円環通
路４８が切換弁５４の外周面５４ａで夫々閉止される。
したがって、オイルポンプ３９から圧送されて主通路４
０に流入した作動油は、矢印で示すように第１，第２受
圧室３３ａ，３３ｂに対する供給が停止され、各受圧室
３３ａ，３３ｂ内の作動油が外部へ速やかに排出されて
内部圧力が低下する。これにより、筒状歯車２８は、図
１に示すように圧縮スプリング３６のばね力で左方向に
移動し、前側歯車構成部２９が可動部材３４を介してフ
ロントカバー２７に突き当たって、その最大左方向の移
動位置に保持される。依って、従動スプロケット２１と
カムシャフト２２は、一方側へ最大に相対回動し、吸気
バルブの閉時期を遅くするように制御する。

【００２７】一方、機関運転状態が低負荷域から例えば
中負荷域に移行すると、図２及び図５に示すように、電
磁アクチュエータ５５にコントローラ５８から所定量の
電流が供給されて、切換弁５４を略中間位置に保持す
る。これにより、第１連通孔５０と第１分岐通路４１が
連通し、第２分岐通路４２と排出孔５２が連通状態を維
持する。したがって、主通路４０に流入した作動油は、
軸方向通路４５，円板状通路４６，環状通路４７，円環
通路４８，供給通路４９，第１連通孔５０，第１分岐通
路４１を通って第１受圧室３３ａに供給される。したが
って、該第１受圧室３３ａの内圧の速やかな上昇に伴っ
て可動部材３４が圧縮スプリング３６のばね力に抗して
ストッパ部３７ａ，３７ｂで規制されるまで右方向に移
動して、筒状歯車２８を図示の如く右方向の中間移動位
置まで押圧する。依って、従動スプロケット２１とカム
シャフト２２は、筒状歯車２８の該中間移動位置で決定
される相対回動位相に応じて吸気バルブの開閉時期を最
適に制御することができる。

【００２８】さらに、機関運転状態が高負荷域に移行し
た場合は、図３及び図６に示すように電磁アクチュエー
タ５５に最大の電流が供給されて、切換弁５４を最大左
方向の移動位置に保持する。これにより、第１連通孔５
０と第１分岐通路４１の連通状態が維持されると共に、
第２連通孔５１と第２分岐通路４２も連通する。このた
め、主通路４０に流入した作動油は、前記の経路を通っ
て第１受圧室３３ａ内に供給されると共に、第２受圧室
３３ｂにも同時に供給される。依って、該第２受圧室３
３ｂの内圧が速やかに上昇して今度は、該高油圧により
筒状歯車２８は圧縮スプリング３６のばね力に抗して後
側歯車構成部３０がフランジ部２４ａに突き当たるまで
さらに右方向へ迅速に移動する。依って、従動スプロケ
ット２１とカムシャフト２２は、さらに他方側へ相対回
動して吸気バルブの閉時期を早めるように制御する。

【００２９】このように、本実施例では、中負荷域から
高負荷域に移行する際に、主通路４０から各受圧室３３
ａ，３３ｂに供給され、特に、可動部材３４が第１受圧
室３３ａ方向つまり前方向へ戻ることなく、第１受圧室
３３ａ内の油圧によって最大右方向の移動位置に保持さ
れた状態で、第２受圧室３３ｂに作動油が集中的に供給
されるため、該第２受圧室３３ｂの内圧が速やかに上昇
し、筒状歯車２８の右方向への移動応答性が向上する。

【００３０】尚、高負荷域から中負荷域に移行した場合
は、図２及び図５に示すように切換弁５４が中間位置に
移動して、第２受圧室３３ｂへの作動油の供給を即座に
停止させると共に、該第２受圧室３３ｂ内の作動油を速
やかに排出させるため、該第２受圧室３３ｂの内圧が速
やかに低下して、筒状歯車２８の中間移動位置までの移
動応答性が向上する。

【００３１】また、本実施例では、電磁アクチュエータ
５５と切換弁５４とからなる１つの切換手段５３を設け
るだけであるから、部品点数の削減とコストの低廉化が
図れる。

【００３２】更に、電磁アクチュエータ５５を電流量比
例型としたため、切換弁５４を軸方向へ連続的に移動さ
せることができるため、各通路の切り換えを段階的では
なく連続的に行なえるため、筒状歯車２８を軸方向へ連
続的に移動させることが可能となり、バルブタイミング
の高精度な制御が可能となる。

【００３３】しかも、カムシャフト２２とカム軸受２３
との間には、オイルポンプ３９から圧送された作動油が
主通路４０を介して常時供給されているため、良好な潤
滑性能が維持される。

【００３４】尚、本考案は、前記実施例に限定されるも
のではなく、この装置を排気バルブ側あるいは排気バル
ブと吸気バルブの両方側に適用することも可能である。

【００３５】

【考案の効果】以上の説明で明らかなように、本考案に
よれば、とりわけ位相変換手段の中間移動位置から一方
向へ最大移動させる際に、作動油を油圧回路から各分岐
通路を介して第１，第２受圧室へ集中的に供給するよう
にしたため、特に第２受圧室の内圧が速やかに上昇して
位相変換手段を中間移動位置から一方側への移動応答性
が向上する。この結果、回転体とカムシャフトとの相対
回動位相変換速度が上昇し、バルブタイミング制御精度
が向上する。

【００３６】しかも、切換手段を先願のように、電磁切
換弁を複数設けるのではなく、１つの電磁アクチュエー
タと切換弁で構成したため、部品点数の削減と製造コス
トの低廉化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す全体構成図。

【図２】本実施例の作用説明図。

【図３】本実施例のさらに異なる作用説明図。

【図４】本実施例の要部拡大断面図。

【図５】本実施例の作用を示す要部拡大断面図。

【図６】本実施例のさらに異なる作用を示す要部拡大断
面図。

【図７】先願に係るバルブタイミング制御装置を示す全
体構成図。

【符号の説明】

２１…従動スプロケット（回転体）、２２…カムシャフ
ト、２２ａ…一端部、２８…筒状歯車（位相変換手
段）、３３ａ，３３ｂ…第１，第２受圧室、３４…可動
部材、３５…油圧回路、３７ａ，３７ｂ…ストッパ部、
３９…オイルポンプ、４０…主通路、４１，４２…第
１，第２分岐通路、４３，４４…ドレン通路、５３…切
換手段、５４…切換弁、５５…電磁アクチュエータ。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関により駆動される回転体とカムシャ
   フトとの間に介装されて、該両者の相対回動位相を変換
   する位相変換手段と、該位相変換手段の端部側に有する
   圧力室内に軸方向へ移動可能に収納されて、該圧力室を
   第１受圧室と第２受圧室とに隔成する可動部材と、前記
   両受圧室に油圧を給排して可動部材の移動に伴い位相変
   換手段を作動させる油圧回路と、前記可動部材の第２受
   圧室方向への移動を所定位置で規制するストッパ部と、
   前記油圧回路の流路を切り換える切換手段とを備えたバ
   ルブタイミング制御装置であって、前記油圧回路は、上
   流端がオイルポンプと連通する主通路と、該主通路と前
   記各受圧室とを連通する第１，第２分岐通路と、前記各
   分岐通路と外部とを連通するドレン通路とを有する一
   方、前記切換手段は前記主通路と各分岐通路及びドレン
   通路を切り換え、前記位相変換手段の中間移動位置から
   一方向への最大移動時に、前記主通路と両分岐通路を連
   通させる切換弁と、該切換弁を機関運転状態に応じて切
   り換え作動させる電磁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。