JP3355165B2 - 内燃機関の動弁制御装置 - Google Patents

内燃機関の動弁制御装置

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JP3355165B2 JP35356799A JP35356799A JP3355165B2 JP 3355165 B2 JP3355165 B2 JP 3355165B2 JP 35356799 A JP35356799 A JP 35356799A JP 35356799 A JP35356799 A JP 35356799A JP 3355165 B2 JP3355165 B2 JP 3355165B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本出願発明は、カム軸のクラ
ンク軸に対する相対位相を変更して、吸気弁や排気弁な
どの機関弁の開閉時期を変更する油圧式の位相可変機構
を含む、一般には、機関弁の開閉時期等の作動特性を変
更する油圧式の作動特性可変機構を備えた内燃機関の動
弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、機関出力の向上や燃費の改善を図
るため、機関運転状態に応じてクランク軸に対するカム
軸の相対位相を変更することにより、吸気弁や排気弁の
開閉時期を変更する油圧式位相可変機構を備えた内燃機
関の動弁制御装置が知られている。
【０００３】例えば、特開平１１−１７３１１９号公報
に開示された内燃機関のバルブタイミング制御装置で
は、吸気側カムシャフトの端部に設けられたバルブタイ
ミング調整機構は、クランクシャフトに駆動連結された
ロータハウジングと吸気側カムシャフトに駆動連結され
て複数のベーンを有するベーンロータとを備える。そし
て、各ベーンの両側に形成された遅角室および進角室に
対する作動油の給排が、内燃機関の運転状態に基づいて
制御されるＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）により
制御されて、吸気側カムシャフトのクランクシャフトに
対する相対位相が変更されて、吸気側バルブの開閉タイ
ミングが調整される。
【０００４】ここで、内燃機関により駆動されるオイル
ポンプから供給されて、ＯＣＶにより制御された作動油
は、シリンダヘッドに設けられたヘッド油路、カムシャ
フトを回転自在に支持するシリンダヘッドおよびベアリ
ングキャップにより形成されるジャーナル軸受の内周面
に設けられた環状油溝およびカムシャフトに設けられた
油路を通って、遅角室および進角室に対して給排され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、カムシャフ
トとジャーナル軸受との間には、通常微小間隙が存在し
ている。そのため、従来技術において、内燃機関が停止
すると、オイルポンプが停止して油路には作動油が供給
されないため、吸気側カムシャフトに設けられた油路の
作動油、さらには遅角室・進角室の作動油が、時間の経
過とともに前記微小間隙からごく僅かずつではあるが流
出して、油路、遅角室・進角室の作動油が減少する傾向
にある。
【０００６】そして、このように油路および遅角室・進
角室の作動油が減少した状態からの内燃機関を始動する
とき、内燃機関の運転開始後、オイルポンプが駆動さ
れ、油路および遅角室または進角室が作動油で満たされ
て（一方の室または両室に作動油が満たされるかは、停
止時のバルブタイミング調整機構の設定に依存する）、
バルブタイミング調整機構が作動可能となるまでの待ち
時間は、バルブタイミング調整機構によるバルブタイミ
ング調整を必要とする内燃機関の負荷運転までの時間が
一般に比較的長く、その間に油路および遅角室または進
角室に作動油が満たされることから、さして問題になら
ない。
【０００７】しかしながら、内燃機関が暖機完了状態に
あるときの始動時である再始動時には、内燃機関の負荷
運転までの時間が一般に比較的短いことから、内燃機関
の負荷運転までに、油路および遅角室または進角室が作
動油で満たされた状態に至らないことがあり、その場合
には、油路および遅角室または進角室が作動油で満たさ
れるまでバルブタイミング調整機構の作動ができない。
そして、この作動遅れは、内燃機関の出力低下を招来
し、また車両に搭載される内燃機関ではドライバビリテ
ィを低下させるものであった。
【０００８】本出願発明は、このような事情に鑑みてな
されたものであって、請求項１ないし請求項６記載の発
明は、内燃機関の動弁制御装置において、再始動時に、
作動遅れがないかもしくは作動遅れの時間を短縮した油
圧式の作動特性可変機構を提供すると共に作動油貯留室
を容易に設けることができる構造を提供することを共通
の目的とし、請求項２記載の発明は、さらに、作動油貯
留室と制御油路との連通をコンパクトにかつ容易にする
ことを目的とし、請求項５記載の発明は、さらに、加工
工数を減少させて、コスト削減を図ることを目的とし、
請求項６記載の発明は、さらに、前記目的を有する位相
可変機構を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本出願
の請求項１記載の発明は、カムジャーナルにて、支持部
材により回転自在に支持されてクランク軸により回転駆
動されるカム軸と、該カム軸に設けられて、該カム軸の
カムにより駆動される機関弁の作動特性を変更する油圧
式の作動特性可変機構と、内燃機関により駆動される油
圧供給源から少なくとも前記カム軸と前記支持部材とを
含む複数の部材を経由して設けられて該作動特性可変機
構に至る作動油路と、該作動油路に設けられて該作動特
性可変機構に対する作動油の油圧を制御する油圧制御弁
とを備え、該作動油路は、該作動特性可変機構の作動室
と該油圧制御弁との間で、第１油路および第２油路を有
する制御油路を形成しており、前記カム軸に設けられた
該第１油路の一端は該作動室に連通し、該第１油路の他
端は、前記カムジャーナルと前記支持部材との間に形成
された前記第２油路に連通した内燃機関の動弁制御装置
において、前記支持部材は、下部部材と該下部部材の上
部に配置されたカムホルダとで構成され、該カムホルダ
には、前記カムジャーナルの最上部よりも上方で、かつ
前記第２油路よりも前記カム軸の半径方向で外方に作動
油貯留室が設けられた内燃機関の動弁制御装置である。
【００１０】この請求項１記載の発明によれば、カムジ
ャーナルの最上部よりも上方に、かつ第２油路よりもカ
ム軸の半径方向で外方に作動油貯留室が設けられている
ことにより、作動油貯留室に貯留されてカムジャーナル
よりも上方にある作動油の分、従来技術に比べてカムジ
ャーナルと支持部材との間の微小間隙よりも上方にある
作動油の量が多くなっているため、油圧駆動源の駆動が
停止される内燃機関の停止時に、作動特性可変機構の作
動室および制御油路に作動油が供給されない状態におい
て、前記微小間隙から作動油が流出したとしても、作動
室および第１，第２油路の作動油が従来技術と同程度に
減少するまでの時間を長くすることができる。また、下
部部材の上部に配置されてカムジャーナルを上方から支
持するカムホルダを利用して、作動油貯留室を設けるこ
とができる。
【００１１】その結果、作動油貯留室の作動油の貯留量
を適切に設定することにより、アイドリングストップ後
の始動等の再始動時に、作動室および第１，第２油路が
作動油で満たされた状態、もしくは作動室および第１，
第２油路に作動油が比較的多く残っている状態にある頻
度を高くすることができるので、作動特性可変機構の作
動遅れがないか、もしくは作動遅れの時間が短くなり、
比較的早く所望の作動特性となった機関弁で内燃機関を
運転でき、作動特性可変機構の不作動による出力低下を
防止できる頻度が高くなる。また、作動油貯留室がカム
ホルダに設けられるので、別途、カムジャーナルの上方
に作動油貯留室形成用の部材を配置する必要がないう
え、作動特性可変機構を備えた既存の内燃機関のカムホ
ルダを取り換えるのみで、カム軸周りの部材の配置を変
更することなく、作動油貯留室を容易に設けることがで
きる。
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の内
燃機関の動弁制御装置において、前記カムホルダには前
記第２油路が設けられ、前記作動油貯留室と前記第２油
路とが前記カムホルダ内で連通しているものである。
【００１３】この請求項２記載の発明によれば、支持部
材を構成しているカムホルダには、制御油路を構成して
いる第２油路が設けられているため、作動油貯留室と制
御油路との連通も、カムホルダ内で作動油貯留室と第２
油路とを連通させることにより、別途接続通路を要する
ことなくコンパクトにかつ容易にできる。
【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載の内燃機関の動弁制御装置において、前記作
動室の前記支持部材に対する位置は、前記カム軸の回転
に応じて前記カム軸の周方向で変化し、前記作動油貯留
室の上面は、前記作動室の最高位置よりも高い位置にあ
るものである。
【００１５】この請求項３記載の発明によれば、作動室
の支持部材に対する位置がカム軸の回転に応じてカム軸
の周方向で変化するにも拘わらず、内燃機関の停止時
に、前記微小間隙から作動油が流出したとしても、作動
室が、作動油で満たされている状態をより長い時間維持
できるので、再始動時に作動遅れがない状態での作動特
性可変機構の作動頻度を一層高めることができる。
【００１６】請求項４記載の発明は、請求項２または請
求項３記載の内燃機関の動弁制御装置において、前記作
動油貯留室は前記第２油路と一体となたった溝で形成さ
れたものである。
【００１７】この請求項４記載の発明によれば、作動油
貯留室と第２油路とを連通させるための構造が不要とな
るので、カムホルダでの作動油貯留室および第２油路の
形成が一層容易になる。
【００１８】請求項５記載の発明は、請求項２ないし請
求項４のいずれか１項記載の内燃機 関の動弁制御装置に
おいて、前記カムホルダは鋳造品であり、前記作動油貯
留室および前記第２油路は前記カムホルダを鋳造する際
の鋳抜きにより形成されたものである。
【００１９】この請求項５記載の発明によれば、作動油
貯留室および第２油路がカムホルダの製造と同時に形成
されるので、加工工数を減少させて、コスト削減ができ
る。
【００２０】請求項６記載の発明は、請求項１ないし請
求項５のいずれか１項記載の内燃機関の動弁制御装置に
おいて、前記作動特性可変機構は前記クランク軸に対す
る前記カム軸の相対位相を変更する位相可変機構であ
り、前記作動室は遅角室および進角室であり、前記第１
油路は第１遅角側油路および第１進角側油路であり、前
記第２油路は、第２遅角側油路および第２進角側油路で
あり、前記作動油貯留室は遅角用作動油貯留室および進
角用作動油貯留室であり、前記第１遅角側油路の一端は
前記遅角室に連通すると共にその他端は前記第２遅角側
油路に連通し、前記第１進角側油路の一端は前記進角室
に連通すると共にその他端は前記第２進角側油路に連通
し、前記カムホルダには、前記第２遅角側油路と前記第
２進角側油路と前記遅角用作動油貯留室と前記進角用作
動油貯留室とが設けられ、前記カムホルダ内で、前記遅
角用作動油貯留室と前記第２遅角側油路とが連通すると
共に前記進角用作動油貯留室と前記第２進角側油路とが
連通しているものである。
【００２１】この請求項６記載の発明によれば、カムホ
ルダを利用して、遅角用および進角用作動油貯留室を設
けることができるため、別途、カムジャーナルの上方に
作動油貯留室形成用の部材を配置する必要がないうえ、
位相可変機構を備えた既存の内燃機関のカムホルダを取
り換えるのみで、カム軸周りの部材の配置を変更するこ
となく、遅角用および進角用作動油貯留室を容易に設け
ることができる。さらに、カムホルダには、第２遅角側
油路および第２進角側油路も設けられて、遅角用および
進角用作動油貯留室と第２遅角側油路および第２進角側
油路とのそれぞれの連通も、カムホルダ内で、遅角用作
動油貯留室と第２遅角側油路とを連通させると共に進角
用作動油貯留室と第２進角側油路とを連通させることに
より、別 途接続通路を要することなくコンパクトにかつ
容易にできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本出願発明の一実施形態を
図１ないし図６を参照して説明する。この実施形態にお
いて、内燃機関１は、車両に対して、クランク軸２が左
右方向を指向する横置き配置とされて搭載される火花点
火式のＤＯＨＣ型の４気筒内燃機関である。図１に図示
されるように、各シリンダのボア内に摺動自在に嵌合さ
れたピストン３はコンロッド４を介してクランク軸２に
連結され、クランク軸２の右端部に設けられたドライブ
スプロケット５と、前後に互いに平行に配設されて吸気
カム８および排気カム９がそれぞれ設けられた吸気およ
び排気カム軸10，11の右端部にそれぞれ設けられた吸気
および排気カムスプロケット６，７とに巻き掛けられた
タイミングチェーン12により、両カム軸10，11がクラン
ク軸２の１／２の減速比で回転駆動される。そして、三
つのスプロケット５，６，７およびタイミングチェーン
12は、図２に図示されるように、シリンダヘッドカバー
14と、オイルパンと、シリンダヘッド13およびシリンダ
ブロックの右側に取り付けられたチェーンカバー15とに
より覆われて形成されたチェーン室16に収容されてい
る。
【００２３】なお、この明細書において、特に断らない
限り、「前後左右」は、内燃機関１が搭載された車両に
おいて、図１のＡ矢視方向から見たときの前後左右を意
味し、「上下」は、内燃機関１が車両に搭載された状態
における上下を意味するものとする。
【００２４】図３も併せて参照すると、シリンダヘッド
13には、前後に互いに平行に配設されて、吸気ロッカア
ームおよび排気ロッカアームをそれぞれ揺動自在に支持
する吸気ロッカシャフト17および排気ロッカシャフト18
が固定される複数のロッカシャフトホルダが、シリンダ
配列方向の両端部およびシリンダ間に載置され、さらに
各ロッカシャフトホルダ（図面には右端のロッカシャフ
トホルダ19が示されている）には、対応するカムホルダ
（図面には右端のカムホルダ20が示されている）が載置
されて、各組みのロッカシャフトホルダおよびカムホル
ダが、それぞれボルトによりシリンダヘッド13に固定さ
れている。
【００２５】そして、吸気および排気カム軸10，11をシ
リンダヘッド13に対して回転自在に支持するために、両
カム軸10，11のカムジャーナルは、各ロッカシャフトホ
ルダの上面に形成された半円柱状の凹部からなる下支持
面および対応するカムホルダの下面に形成された半円柱
状の凹部からなる上支持面で形成される円孔内に支持さ
れている（図面には、右端のカムジャーナル10a，11a、
右端のロッカシャフトホルダ19の下支持面19aおよび右
端のカムホルダ20の上支持面20aが示されている）。し
たがって、各ロッカシャフトホルダおよび各カムホルダ
は、カムジャーナルの支持部材を構成しており、各ロッ
カシャフトホルダが支持部材の下部部材となっている。
また、ジャーナル軸受を構成することになるロッカシャ
フトホルダおよびカムホルダとカムジャーナルとの間に
は微小間隙が存している。
【００２６】各シリンダには、吸気ロッカアームにより
開弁駆動される機関弁である一対の吸気弁21、および排
気ロッカアームにより開弁駆動される機関弁である一対
の排気弁22が設けられている。吸気カム軸10と吸気弁21
との間、そして排気カム軸11と排気弁22との間には、そ
れら弁のリフト量および開弁期間を、機関回転数に応じ
て切り換える切換機構23がそれぞれ設けられている。
【００２７】また、吸気カム軸10において、吸気カムス
プロケット６が設けられている右端部には、吸気弁21の
開閉時期を無段階に進角または遅角するために、クラン
ク軸２に対する吸気カム軸10、すなわち吸気カム８の相
対位相を変更する油圧式の作動特性可変機構である位相
可変機構30が設けられている。
【００２８】図２および図４を参照して、吸気カム軸10
の右端部に設けられた位相可変機構30の構造を説明す
る。なお、図２において、吸気カム軸10の一部の断面
は、説明の都合上、他の部分とは異なる断面となってい
る。
【００２９】略円筒状のボス部材31の中心に形成された
支持穴31aが吸気カム軸10の右端部に同軸に嵌合した状
態で、ボス部材31は、吸気カム軸10にピン32およびボル
ト33で結合され、吸気カム軸10と一体となって回転する
ように駆動連結されたカム軸側部材を構成している。
【００３０】タイミングチェーン12が巻き掛けられる吸
気カムスプロケット６は円形の凹部6aを有して略カップ
状に形成されており、その外周にスプロケット歯6bが形
成されている。吸気カムスプロケット６の凹部6aに嵌合
する環状のハウジング34と、その軸方向に重ね合わされ
たプレート35とは、それらを貫通する４本のボルト36で
吸気カムスプロケット６に結合され、クランク軸２とタ
イミングチェーン12を介して一体となって回転するよう
に駆動連結されたクランク軸側部材を構成している。
【００３１】したがって、ボス部材31は、ハウジング34
およびプレート35によって囲まれた空間に、ハウジング
34に対して相対回動自在に収容される。また、ボス部材
31を軸方向に貫通するピン孔にロックピン37が摺動自在
に嵌合しており、ロックピン37はプレート35との間に圧
縮状態で装着されたスプリング38によって、吸気カムス
プロケット６に形成されたロック穴6cに係合する方向に
付勢されている。
【００３２】ハウジング34の内部には、吸気カム軸10の
軸線を中心とする扇状の凹部34aが９０°間隔で４個形
成されており、ボス部材31の外周から放射状に突出する
４枚のベーン31bが、３０°の中心角範囲で相対回動し
得るように凹部34aに嵌合している。４個のベーン31bの
先端に設けられた４個のシール部材39が凹部34aの天井
壁に摺動自在に当接し、かつハウジング34の内周面に設
けられた４個のシール部材40がボス部材31の外周面に摺
動自在に当接することにより、各ベーン31bの両側に、
位相可変機構30の作動室である遅角室41および進角室42
がそれぞれ区画されている。
【００３３】吸気カム軸10の右端部の内部には、右端の
カムジャーナル10aの外周に開口43a，44aを有する一対
の油路43および一対の油路44が、それぞれ吸気カム軸10
の軸線と略平行に形成されており、両油路43は、吸気カ
ム軸10の外周に形成された環状溝からなる油路45とボス
部材31を半径方向に貫通する４本の油路47とを介して４
個の遅角室41にそれぞれ連通し、両油路44は、吸気カム
軸10の外周に形成された環状溝からなる油路46とボス部
材31を半径方向に貫通する４本の油路48とを介して４個
の進角室42にそれぞれ連通している。また、ロックピン
37の頭部が嵌合する吸気カムスプロケット６のロック穴
6cは、図示されない油路を介していずれかの進角室42に
連通している。
【００３４】進角室42に作動油が供給されていないと
き、ロックピン37の頭部はスプリング38の付勢力で吸気
カムスプロケット６のロック穴6cに嵌合し、図４に図示
される、吸気カムスプロケット６に対して吸気カム軸10
が反時計方向に回動した最も遅角した状態にロックされ
る。この状態から進角室42に供給される作動油の油圧を
高めてゆくと、進角室42の油圧でロックピン37がスプリ
ング38の付勢力に抗してロック穴6cから離脱するととも
に、遅角室41および進角室42の油圧差でベーン31bが押
されることにより吸気カムスプロケット６に対して吸気
カム軸10が時計方向に回動して、クランク軸２に対する
吸気カム軸10の相対位相が進角方向に変更され、クラン
ク軸２に対して吸気カム８の位相が一体的に進角して、
吸気弁21の開弁時期および閉弁時期が同じ進み側に変化
する。したがって、遅角室41および進角室42の油圧を制
御することにより、吸気弁21の開閉時期を無段階に変更
することができる。それゆえ、遅角室41および進角室42
の、ロッカシャフトホルダ19およびカムホルダ20に対す
る位置は、吸気カム軸10の回転に応じて吸気カム軸10の
周方向で変化する。
【００３５】次に、図５を参照して、動弁制御装置の作
動油路について説明する。クランク軸２からの動力で駆
動されて作動油供給源となるオイルポンプ50がオイルパ
ン51から油路52を介して汲み上げたオイルは、内燃機関
１のクランク軸２まわりや動弁機構の潤滑油として、ま
た位相可変機構30および切換機構23の作動油として吐出
される。
【００３６】そして、このオイルポンプ50から吐出され
た作動油が通る作動油路は、オイルポンプ50から油圧制
御弁60および油圧切換弁58に至る供給油路と、制御油路
55と切換油路57とからなる。さらに、供給油路は、共通
供給油路53と、位相用供給油路54と、切換用供給油路56
とからなる。
【００３７】オイルポンプ50から吐出された作動油が供
給される内燃機関１のシリンダブロックおよびシリンダ
ヘッド13に形成された共通共給油路53には、遅角室41お
よび進角室42の油圧を無段階に制御する油圧制御弁60に
至る位相用供給油路54が分岐して接続され、さらに油圧
制御弁60には、位相可変機構30に至る制御油路55が接続
される。また、共通供給油路53には、油圧切換弁58に至
る切換用供給油路56が分岐して接続され、さらに油圧切
換弁58には、切換機構23に至る切換油路57が接続され
る。
【００３８】吸気カム軸10の回転位置θ Ｉ を検出する吸
気カム軸センサ、排気カム軸11の回転位置を検出する排
気カム軸センサに基づいてピストン３の上死点θ ＴＤ を
検出するＴＤＣセンサ、クランク軸２の回転位置θＣを
検出するクランク軸センサ、吸気負圧Ｐを検出する吸気
負圧センサ、冷却水温Ｔ Ｗ を検出する冷却水温センサ、
スロットル開度Θ ＴＨ を検出するスロットル開度セン
サ、内燃機関１の回転数Ｎｅを検出する回転数センサの
各機関運転状態検出手段からの信号が電子制御ユニット
59に入力される。
【００３９】図２、図３および図６を参照して、各油
路、油圧制御弁60の各構造について、さらに詳細に説明
する。右端のロッカシャフトホルダ19よりもチェーン室
16寄りのシリンダヘッド13の右端部において、共通供給
油路53が、図３に図示されるように、シリンダブロック
との合わせ面から上方に向かって形成されている。そし
て、共通供給油路53からは、略直交する方向に延びる切
換用供給油路56が分岐し、油圧切換弁58に連通してい
る。
【００４０】電子制御ユニット59からの指令で作動され
る油圧切換弁58は、常閉型のソレノイド弁58aを備え、
切換油路57の作動油を、機関回転数に応じて低油圧また
は高油圧に切り換えて、切換機構23を作動させる。
【００４１】また、共通供給油路53において、切換用供
給油路56の分岐部より下流の位置に、位相用供給油路54
が接続されている。共通共給油路53から油圧制御弁60に
至る位相用供給油路54は、共通共給油路53から略直交す
る方向に延びてシリンダヘッド13の前面13aに設けられ
た取付面に開口する油路54aと、取付面に取り付けられ
たカバー24に形成された油路54bと、油路54aと略平行に
延びて油圧制御弁60に至る油路54cとから構成される。
【００４２】タイミングチェーン12の内側において、シ
リンダヘッド13の右端面から形成された収容孔13bに挿
入された油圧制御弁60は、図６に図示されるように、円
筒状のスリーブ61と、スリーブ61の内部に摺動自在に嵌
合するスプール62と、スリーブ61に固定されてスプール
62を駆動するデューティソレノイド63と、スプール62を
デューティソレノイド63に向けて付勢するスプリング64
とを備える。電子制御ユニット59からの指令で、デュー
ティソレノイド63への供給電流量をＯＮデューティでデ
ューティ制御することにより、スプリング64の付勢力に
抗してスプール62の軸方向位置が無段階に変化させられ
る。
【００４３】スリーブ61には、中央に位置して位相用供
給油路54と連通する流入ポート61aと、その両側の遅角
ポート61bおよび進角ポート61cと、それら両ポート61
b，61cの両側の一対のドレンポート61d，61eとが形成さ
れている。一方、スプール62には、中央グルーブ62a
と、その両側の一対のランド62b，62cと、それらランド
62b，62cの両側の一対のグルーブ62d，62eとが形成され
ている。そして、ドレンポート61eがあるスリーブ61の
先端部は、収容孔13bを貫通して、シリンダヘッド13内
に形成された空間に突出し、ドレンポート61dは、シリ
ンダヘッド13に形成されたドレン油路49に連通してい
る。
【００４４】そして、デューティソレノイド63のデュー
ティ比を、中立位置の設定値、例えば５０％より増加さ
せると、図６においてスプール62がスプリング64に抗し
て中立位置よりも右側に移動し、流入ポート61aがグル
ーブ62aを介して進角ポート61cに連通するとともに、遅
角ポート61bがグルーブ62dを介してドレンポート61dに
連通する。その結果、位相可変機構30の進角室42に作動
油が供給されて、図４において吸気カムスプロケット６
に対して吸気カム軸10が時計方向に回動し、吸気カム軸
10の位相が進角側に連続的に変化する。そして、目標と
する相対位相が得られたときに、デューティソレノイド
63のデューティ比を５０％に設定してスプール62を図６
に示す中立位置、すなわち流入ポート61aを一対のラン
ド62b，62c間に閉塞し、かつ遅角ポート61bおよび進角
ポート61cをそれぞれランド62b，62cで閉塞する位置に
停止させることにより、吸気カムスプロケット６および
吸気カム軸10を一体化して相対位相を一定に保持する。
【００４５】吸気カム軸10の相対位相を遅角側に連続的
に変化させるには、デューティソレノイド63のデューテ
ィ比を５０％より減少させて、図６においてスプール62
を中立位置から左側に移動させ、流入ポート61aをグル
ーブ62aを介して遅角ポート61bに連通させるとともに、
進角ポート61cをグルーブ62eを介してドレンポート61e
に連通させて、位相可変機構30の遅角室41に作動油が供
給されるようにする。そして、目標とする相対位相が得
られたときに、デューティソレノイド63のデューティ比
を５０％に設定してスプール62を図６に示す中立位置に
停止させて、相対位相を一定に保持する。
【００４６】次に、図２および図３を参照して、油圧制
御弁60から位相可変機構30に至る制御油路55について説
明する。制御油路55は遅角側制御油路70および進角側制
御油路71からなる。遅角側制御油路70は、遅角ポート61
bからシリンダヘッド13内およびロッカシャフトホルダ1
9内を上方に延びる油路70aと、油路70aと連通すると共
にカムホルダ20との合わせ面においてロッカシャフトホ
ルダ19に形成された油路70bと、油路70bと連通すると共
にロッカシャフトホルダ19の下支持面19aに形成された
半環状溝により吸気カム軸10のカムジャーナル10aの外
周に沿って設けられた油路70cと、油路70bおよび油路70
cと連通すると共にカムホルダ20の上支持面20aおよびカ
ムホルダ20のロッカシャフトホルダ19との合わせ面に開
口する遅角用作動油貯留室72と一体となった油路70d
と、油路70dと各開口43aを介して連通する油路43と、油
路45とから構成される。
【００４７】一方、進角側制御油路71は、進角ポート61
cからシリンダヘッド13内およびロッカシャフトホルダ1
9内を上方に延びる油路71aと、油路71aと連通すると共
にカムホルダ20との合わせ面においてロッカシャフトホ
ルダ19に形成された油路71b（図３参照）と、油路71bと
連通すると共にロッカシャフトホルダ19の下支持面19a
に形成された半環状溝により吸気カム軸10のカムジャー
ナル10aに沿って設けられた油路71cと、油路71bおよび
油路71cと連通すると共にカムホルダ20の上支持面20aお
よびカムホルダ20のロッカシャフトホルダ19との合わせ
面に開口する進角用作動油貯留室73と一体となった油路
71dと、油路71dと各開口44aを介して連通する油路44
と、油路46とから構成される。なお、油路71bは、進角
側制御油路71において、遅角側制御油路70の油路70bに
対応するものである。
【００４８】したがって、遅角側制御油路70および進角
側制御油路71は、シリンダヘッド13、ロッカシャフトホ
ルダ19、カムホルダ20および吸気カム軸10からなる複数
の部材を経由して形成される作動油路である。
【００４９】ところで、各作動油貯留室72，73は、前述
のように、吸気カム軸10に形成された油路43，44の各開
口43a，44aと油路70b，71bとを連通させるために、カム
ホルダ20の上支持面20aに形成されるべき半環状であっ
て油路70c，71cの深さと略同じ深さの溝からなる図２お
よび図３において二点鎖線で示される油路70d，71dと一
体になった深い溝から形成され、この深い溝は、カムホ
ルダ20を鋳造する際に鋳抜きにより形成される。それゆ
え、各作動油貯留室72，73は、油路70d，71dよりも吸気
カム軸10の半径方向で外方に位置する。
【００５０】そして、カムホルダ20において、少なくと
もその一部がカムジャーナル10aの最上部よりも上方に
形成された各作動油貯留室72，73の上面72a，73aは、カ
ムジャーナル10aよりも所定の間隔Ａ（図３参照）をお
いて上方に位置しており、位相可変機構30の遅角室41ま
たは進角室42が最高位置にあるときの各室41，42の最上
部の位置と略同じ位置とされている。また、各作動油貯
留室72，73の吸気カム軸10の軸線方向の幅は、油路70
c，71cのそれと略同じに設定され、かつその前後方向の
奥行きは、油路70b，71bの後端と略同じ位置にあり、吸
気カム軸10と排気カム軸11との間隔の略中央に達してい
る。
【００５１】上面72a，73aとカムジャーナル10aの最上
部との間のこの間隔Ａは、各作動油貯留室72，73のカム
ジャーナル10aの最上部よりも上方にある上部容積に依
存して設定され、この上部容積は、内燃機関１が一旦停
止してから再始動するまでの時間のうち統計的にみて最
も発生頻度の高い時間を考慮して設定された設定時間内
に、作動油が前記微小間隙から流出したとしても、内燃
機関１の停止直後に作動油が満たされていた吸気カム軸
10内の油路43，44が、依然として作動油で満たされてい
るように設定される。
【００５２】一方、内燃機関１の運転中、位相可変機構
30は、機関運転状態に応じて作動する油圧制御弁60によ
り細かく制御されることから、遅角側および進角側制御
油路70，71が長時間に渡って閉塞されることは少ない。
そのため、吸気カム軸10の相対位相が目標位相に保持さ
れているときの前記微小間隙からの作動油の流出量は、
内燃機関１の停止時のそれに比べて少ないので、前記設
定時間により、吸気カム軸10の相対位相保持時の作動油
の流出にも対応できる。
【００５３】なお、各作動油貯留室72，73の上面72a，7
3aは、シリンダヘッドカバー14内に収容される範囲で、
位相可変機構30において、ロッカシャフトホルダ19およ
びカムホルダ20に対する位置が吸気カム軸10の回転に応
じて吸気カム軸10の周方向で変化する遅角室41または進
角室42に対して、遅角室41または進角室42の最高位置よ
りも高い位置とするのが好ましく、これにより、遅角室
41または進角室42のロ ッカシャフトホルダ19およびカム
ホルダ20に対する位置が吸気カム軸10の回転に応じて吸
気カム軸10の周方向で変化するにも拘わらず、内燃機関
１の停止時に、油路43および油路44よりも上方に位置す
ることがある遅角室41および進角室42が、作動油で満た
されている状態をより長い時間維持できるので、再始動
時に作動遅れがない状態での位相可変機構30の作動頻度
を一層高めることができる。
【００５４】次に、このように構成された実施形態の作
用および効果について説明する。内燃機関１の停止時に
は、オイルポンプ50は停止しており、位相可変機構30は
遅角室41が最大容積になり、かつ進角室42の容積が略ゼ
ロになった状態にあり、ロックピン37が吸気カムスプロ
ケット６のロック穴6cに嵌合して、最遅角位置に保持さ
れる。また、油圧制御弁60は、スプリング64によりスプ
ール62が付勢されて、流入ポート61aが遅角ポート61bに
連通し、進角ポート61cがドレンポート61eに連通してい
る。
【００５５】そして、内燃機関１が停止してから、遅角
側制御油路70、進角側制御油路71および進角室42には、
作動油が略存在しない状態にあるほど時間が経過してい
るとする。
【００５６】この冷機状態にある内燃機関１が始動して
クランキング状態にあるとき、オイルポンプ50が作動し
て、吐出されたオイルが作動油として、共通供給油路53
に供給され、位相用供給油路54を経て油圧制御弁60に至
る。
【００５７】始動時は、目標位相が０（ゼロ）、すなわ
ち最遅角状態にセットされるため、油圧制御弁60は、電
子制御ユニット59からの指令により、内燃機関１の停止
時の状態を維持している。このとき、流入ポート61aに
連通している遅角室41は、遅角側制御油路70を経た作動
油で満たされ、略同時に遅角側作動油貯留室72も作動油
で満たされる。一方、進角室42は作動油が略存在しない
状態にある。そして、内燃機関１の始動が完了して、ア
イドリング状態となったときも、この状態が維持され
る。
【００５８】その後、内燃機関１が負荷運転に移行する
と、電子制御ユニット59からの指令により、吸気カム８
の位相が、そのときの機関負荷および機関回転数により
設定された目標位相であって、最遅角位置よりも進角側
にある目標位相に等しくなるように、デューティソレノ
イド63のデューティ比が制御されて、流入ポート61aが
進角ポート61cに連通するようにスプール62が移動し、
進角室42は進角側制御油路71を経た作動油で満たされ、
略同時に進角用作動油貯留室73も作動油で満たされる。
【００５９】そして、進角室42の油圧が所定値を越える
と、その油圧によりロックピン37がロック穴6cから離脱
して位相可変機構30は作動可能な状態になって、吸気カ
ムスプロケット６に対して吸気カム軸10が回動し、吸気
カム軸10の位相が進角側に変化する。そして、目標位相
が得られたときに、デューティソレノイド63のデューテ
ィ比は５０％に設定されてスプール62が中立位置を占め
る。
【００６０】その後は、位相可変機構30は、電子制御ユ
ニット59からの指令により、吸気カム軸10の相対位相が
そのときの機関負荷および機関回転数により設定される
目標位相に等しくなるように、デューティソレノイド63
のデューティ比を制御して、スプール62を中立位置より
も左方または右方に移動させて、遅角側制御油路70およ
び進角側制御油路71の一方の作動油の供給と他方の作動
油のドレンを制御することで、遅角室41および進角室42
の油圧を制御して、吸気カム軸10の位相を連続的に変化
させる。そして、目標位相が得られたときに、デューテ
ィソレノイド63のデューティ比を５０％に設定して油圧
制御弁60のスプール62を中立位置に停止させることによ
り、遅角側制御油路70および進角側制御油路71からなる
制御油路55を閉塞して吸気カム軸10の相対位相を一定に
保持する。
【００６１】そして、アイドリングストップ等により内
燃機関１が一旦停止されると、油圧制御弁60は、流入ポ
ート61aが遅角ポート61bに連通し、進角ポート61cがド
レンポート61eに連通する状態となり、位相可変機構30
では、遅角室41が最大容積となって作動油で満たされ、
進角室42の容積が略ゼロとなる。このときは、オイルポ
ンプ50も停止しているため、遅角側制御油路70、進角側
制御油路71、遅角室41および進角室42には作動油が供給
されない。一方、カムジャーナル10aとロッカシャフト
ホルダ19およびカムホルダ20との前記微小間隙からは、
作動油がごく僅かずつ流出する。
【００６２】しかしながら、カムジャーナル10aの上方
に遅角側作動油貯留室72が設けられていることにより、
遅角側作動油貯留室72に貯留されてカムジャーナル10a
よりも上方にある作動油の分、従来技術に比べて前記微
小間隙よりも上方にある作動油の量が多くなっているた
め、遅角室41、油路43および油路70dの作動油が従来技
術と同程度に減少するまでの時間を長くすることができ
る。
【００６３】したがって、一旦停止後、内燃機関１を再
始動したとき、遅角室41、油路43および油路70dが作動
油で満たされた状態にあるか、もしくは遅角室41、油路
43および油路70dに残留している作動油の量が、技術に
比べて多くなっているため、位相可変機構30の作動遅れ
がないか、もしくは比較的短い作動遅れ時間で、目標位
相である所望の相対位相となった吸気弁21で内燃機関１
を運転でき、位相可変機構30の作動遅れによる出力低下
を防止できる頻度が高くなる。
【００６４】また、前述のように、目標位相が得られた
ときに、油圧制御弁60のスプール62は中立位置を占め
て、遅角側制御油路70および進角側制御油路71を閉塞し
て相対位相を一定に保持する。このときも、遅角側制御
油路70、進角側制御油路71、遅角室41および進角室42に
は作動油が供給されない。このとき、吸気弁21から受け
る反力および付勢力に基づく吸気カム軸10のトルク変動
により、位相可変機構30のボス部材31が遅角室41および
進角室42の作動油を繰り返し圧縮して、作動油が油路4
3，44および油路70c，70d，71c，71dを通じて前記微小
間隙からごく僅かずつ流出する。
【００６５】しかしながら、遅角側および進角側作動油
貯留室72，73に貯留されてカムジャーナル10aよりも上
方にある作動油の分、従来技術に比べて前記微小間隙よ
りも上方にある作動油の量が多くなっているため、油路
43，44および油路70c，70d，71c，71dからの作動油の流
出分は、両作動油貯留室72，73の作動油により補充され
るので、前記微小間隙からの流出により油路43，44およ
び油路70c，70d，71c，71dの作動油が徐々に少なくなっ
て、吸気弁21から受ける付勢力に基づく吸気カム軸10の
トルクにより遅角室41および進角室42が膨張するとき、
油路43，44および油路70c，70d，71c，71dの作動油の減
少により前記微小間隙から空気が吸入される状態になる
までの時間を長くすることができる。
【００６６】したがって、吸気カム軸10の相対位相が目
標位相に保持されている間、油路43，44および油路70
c，70d，71c，71dへ空気が吸入される頻度、さらにはそ
の空気が位相可変機構30の遅角室41および進角室42に達
する頻度を低くすることができ、吸気カム軸10のトルク
変動に同期して、吸気カム軸10の位相が遅角側および進
角側に交互に振れる現象は発生することがなく、機関出
力の変動や低下を防止できる頻度が高くなる。
【００６７】また、ロッカシャフトホルダ19の上部に配
置されてカムジャーナル10aを上方から支持するカムホ
ルダ20を利用して、両作動油貯留室72，73を設けること
ができるため、別途、カムジャーナル10aの上方に作動
油貯留室形成用の部材を配置する必要がないうえ、位相
可変機構を備えた既存の内燃機関のカムホルダ20を取り
換えるのみで、吸気および排気カム軸10，11周りの部材
の配置を変更することなく、両作動油貯留室72，73を容
易に設けることができる。
【００６８】さらに、カムホルダ20には、遅角側制御油
路70および進角側制御油路71を構成している油路70d，7
1dが設けられているため、両作動油貯留室72，73と遅角
側制御油路70および進角側制御油路71との連通も、カム
ホルダ20内で両作動油貯留室72，73と油路70d，71dとを
連通させることにより、別途接続通路を要することなく
コンパクトにかつ容易にできる。
【００６９】各作動油貯留室72，73の上面72a，73aは、
ロッカシャフトホルダ19およびカムホルダ20に対する位
置が吸気カム軸10の回転に応じて吸気カム軸10の周方向
で変化する遅角室41または進角室42に対して、遅角室41
または進角室42の最高位置よりも高い位置にあることに
より、遅角室41または進角室42のロッカシャフトホルダ
19およびカムホルダ20に対する位置が吸気カム軸10の回
転に応じて吸気カム軸10の周方向で変化するにも拘わら
ず、内燃機関１の停止時に、油路43および油路44よりも
上方に位置することがある遅角室41および進角室42が、
作動油で満たされている状態をより長い時間維持できる
ので、再始動時に作動遅れがない状態での位相可変機構
30の作動頻度を一層高めることができる。
【００７０】そして、両作動油貯留室72，73と両油路70
d，71dとは、カムホルダ20を鋳造する際に鋳抜きにより
同時に形成されるため、加工工数を減少させることがで
きて、コスト削減ができる。さらに、各作動油貯留室7
2，73は、それぞれ油路70d，71dと一体となった深い溝
で形成されるため、作動油貯留室72，73と油路70d，71d
とを連通させるための構造が不要となり、両者の形成が
一層容易になる。
【００７１】前記実施形態では、位相可変機構30は吸気
カム軸10のみに設けられたが、位相可変機構30を排気カ
ム軸11のみに設けること、または吸気カム軸10および排
気カム軸11に設けることもできる。また、前記実施形態
では、支持部材は、カムホルダ20とロッカシャフトホル
ダ19とから構成されていたが、カムホルダとシリンダヘ
ッドから構成されていてもよい。
【００７２】前記実施形態では、カムホルダ20に形成さ
れるべき半環状の油路70d，71dは、遅角用および進角用
作動油貯留室72，73と一体の深い溝から形成されていた
が、作動油貯留室と油路とを分離して形成し、それらを
カムホルダ内で連通させる連通路をカムホルダに形成し
てもよい。
【００７３】前記実施形態では、作動特性可変機構は、
クランク軸２に対する吸気カム軸10の相対位相を変更す
る位相可変機構30であったが、クランク軸２とカム軸と
を一体に回転するように駆動連結して、カム軸に対して
吸気カムまたは排気カムを回動自在に設け、そのカムを
油圧により回動させて吸気弁または排気弁のクランク軸
２に対する位相を変更する位相可変機構であってもよ
い。
【００７４】前記実施形態では、遅角側制御油路70の油
路70c，70dおよび進角側制御油路71の油路71c，71dは、
ロッカシャフトホルダ19およびカムホルダ20にそれぞれ
形成されたが、カムジャーナル10aに形成されるもので
あってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願発明が適用される内燃機関の概略全体図
である。
【図２】図１の正面断面図である。
【図３】図２の主としてＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図で
ある。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線での断面図である。
【図５】動弁制御装置の油路の概略図である。
【図６】油圧制御弁の部分断面図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…クランク軸、３…ピストン、４…コ
ンロッド、５…ドライブスプロケット、６…吸気カムス
プロケット、７…排気カムスプロケット、８…吸気カ
ム、９…排気カム、10…吸気カム軸、10a…右端のカム
ジャーナル、11…排気カム軸、12…タイミングチェー
ン、13…シリンダヘッド、14…シリンダヘッドカバー、
15…チェーンカバー、16…チェーン室、17…吸気ロッカ
シャフト、18…排気ロッカシャフト、19…ロッカシャフ
トホルダ、20…カムホルダ、21…吸気弁、22…排気弁、
23…切換機構、24…カバー、30…位相可変機構、31…ボ
ス部材、32…ピン、33…ボルト、34…ハウジング、35…
プレート、36…ボルト、37…ロックピン、38…スプリン
グ、39，40…シール部材、41…遅角室、42…進角室、4
3，44，45，46，47，48…油路、49…ドレン油路、 50
…オイルポンプ、51…オイルパン、52，53，54…油路、
55…制御油路、56，57…油路、58…油圧切換弁、59…電
子制御ユニット、60…油圧制御弁、61…スリーブ、62…
スプール、63…デューティソレノイド、64…スプリン
グ、65…ブラケット、70…遅角側制御油路、71…進角側
制御油路、72…遅角用作動油貯留室、73…進角用作動油
貯留室、Ａ…間隔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02F 1/24 F01L 1/34

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カムジャーナルにて、支持部材により回
    転自在に支持されてクランク軸により回転駆動されるカ
    ム軸と、該カム軸に設けられて、該カム軸のカムにより
    駆動される機関弁の作動特性を変更する油圧式の作動特
    性可変機構と、内燃機関により駆動される油圧供給源か
    ら少なくとも前記カム軸と前記支持部材とを含む複数の
    部材を経由して設けられて該作動特性可変機構に至る作
    動油路と、該作動油路に設けられて該作動特性可変機構
    に対する作動油の油圧を制御する油圧制御弁とを備え、
    該作動油路は、該作動特性可変機構の作動室と該油圧制
    御弁との間で、第１油路および第２油路を有する制御油
    路を形成しており、前記カム軸に設けられた該第１油路
    の一端は該作動室に連通し、該第１油路の他端は、前記
    カムジャーナルと前記支持部材との間に形成された前記
    第２油路に連通した内燃機関の動弁制御装置において、
    前記支持部材は、下部部材と該下部部材の上部に配置さ
    れたカムホルダとで構成され、該カムホルダには、前記
    カムジャーナルの最上部よりも上方で、かつ前記第２油
    路よりも前記カム軸の半径方向で外方に作動油貯留室が
    設けられたことを特徴とする内燃機関の動弁制御装置。
  2. 【請求項２】 前記カムホルダには前記第２油路が設け
    られ、前記作動油貯留室と前記第２油路とが前記カムホ
    ルダ内で連通していることを特徴とする請求項１記載の
    内燃機関の動弁制御装置。
  3. 【請求項３】 前記作動室の前記支持部材に対する位置
    は、前記カム軸の回転に応じて前記カム軸の周方向で変
    化し、前記作動油貯留室の上面は、前記作動室の最高位
    置よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１また
    は請求項２記載の動弁制御装置。
  4. 【請求項４】 前記作動油貯留室は前記第２油路と一体
    となたった溝で形成されたことを特徴とする請求項２ま
    たは請求項３記載の内燃機関の動弁制御装置。
  5. 【請求項５】 前記カムホルダは鋳造品であり、前記作
    動油貯留室および前 記第２油路は前記カムホルダを鋳造
    する際の鋳抜きにより形成されたことを特徴とする請求
    項２ないし請求項４のいずれか１項記載の内燃機関の動
    弁制御装置。
  6. 【請求項６】 前記作動特性可変機構は前記クランク軸
    に対する前記カム軸の相対位相を変更する位相可変機構
    であり、前記作動室は遅角室および進角室であり、前記
    第１油路は第１遅角側油路および第１進角側油路であ
    り、前記第２油路は、第２遅角側油路および第２進角側
    油路であり、前記作動油貯留室は遅角用作動油貯留室お
    よび進角用作動油貯留室であり、前記第１遅角側油路の
    一端は前記遅角室に連通すると共にその他端は前記第２
    遅角側油路に連通し、前記第１進角側油路の一端は前記
    進角室に連通すると共にその他端は前記第２進角側油路
    に連通し、前記カムホルダには、前記第２遅角側油路と
    前記第２進角側油路と前記遅角用作動油貯留室と前記進
    角用作動油貯留室とが設けられ、前記カムホルダ内で、
    前記遅角用作動油貯留室と前記第２遅角側油路とが連通
    すると共に前記進角用作動油貯留室と前記第２進角側油
    路とが連通していることを特徴とする請求項１ないし請
    求項５のいずれか１項記載の内燃機関の動弁制御装置。
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