JPH0436004A - 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 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。

従来の技術 従来のこの種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−例として米国特許第４，５３５
．７３１号公報に記載されたものなどが知られている。

概略を説明すれば、吸気・排気バルブを開閉制御するカ
ムシャフトは、前端部の外周に外歯が形成されている。

一方、カムシャフト前端部の外側に配置支持された外筒
は、外周に機関の回転力がタイミングチェーンを介して
伝達されるスプロケットを備えていると共に、内周には
内歯が形成されている。そして、この内歯と上記カムシ
ャフトの外歯との間に、内外周の歯のうち少なくともい
ずれか一方がはす歯に形成された筒状歯車が噛合してお
り、この筒状歯車を、機関運転状態に応じて油圧回路の
油圧や圧縮スプリングのばね力によりカムシャフトの軸
方向へ移動させることによって、該カムシャフトをスプ
ロケットに対して相対回動させて吸気・排気バルブの開
閉時期を制御するようになっている。

発明が解決しようとする課題 然し乍ら、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっ
ては、圧力室内の油圧を、筒状歯車を圧縮スプリングの
ばね力に抗して一方向に移動させるための高油圧制御と
、逆に筒状歯車を圧縮スプリングのばね力によって他方
向に移動させるための低油圧制御との０Ｎ−ＯＦＦ的な
２段階の切替制御だけになっている。したがって、カム
シャフトとスプロケットとの相対回動位置も最大正逆回
動位置の２個所のみとなるため、バルブタイミングを機
関運転状態に応じて精度良く制御できない。

そこで、前記圧力室内の油圧を制御して筒状歯車を任意
の中間位置で停止させ、これによってバルブタイミング
を多段階に制御することも考えられているが、潤滑油（
制御油）はその温度や機関回転数の変化によって粘性等
の特性が変化し易く、したがって、その油圧を一定に保
持することが極めて困難である。このため、中間位置に
おける筒状歯車の確実な移動位置制御が困難となり、バ
ルブタイミング制御の不安定化を招く虞がある。

また、斯かる油圧制御による場合は、カムシャフトとス
プロケットとの位相差を演算して油圧力比例制御つまり
フィードバック制御を行なわなければならず、制御の複
雑化を招来する。

課題を解決するための手段 本発明は、前記従来の実情に鑑みて案出されたもので、
機関に駆動される被回転体とカムシャフトとの相対回動
位置を軸方向の移動により決定する筒状歯車と、該筒状
歯車を軸方向に移動させる駆動機構と、前記筒状歯車に
連結されて、該筒状歯車の軸方向移動と同期移動する可
動部材と、該可動部材の軸方向の移動を所定の位置で規
制する規制機構と、機関運転状態に応じて前記規制機構
の作動を制御する制御機構とを備えたことを特徴として
いる。

作用 筒状歯車が、機関運転状態に応じて駆動機構を介して一
方側軸方向に移動し、所定の目標移動位置に達すると、
規制機構が制御機構により作動して可動体の軸方向の移
動を規制する。したがって、筒状歯車は、可動体の移動
規制に伴ってその軸方向の移動が規制される。これによ
って、筒状歯車を任意の移動位置に確実に停止させるこ
とが可能となり、被回転体とカムシャフトとを機関運転
状態に応じた最適な相対回動位置に保持することができ
る。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて詳
述する。尚、本実施例も前記従来例と同様にＤＯＨＣ型
内燃機関に適用されたものを示している。

すなわち、第１図の１はンリンダヘソド２のカム軸受２
ａに軸受されたカムシャフト、３は該カムシャフト１の
一端部ｌａ側に、取付ボルト４により固定された筒状の
支持部材、５は該支持部材３とカムシャフト一端部１ａ
の外周に配置され、図外のクランク軸からタイミングベ
ルトにより駆動力が伝達される被回転体たるタイミング
プーリであって、前記支持部材３は、基端部がカムシャ
フト一端部１ａに嵌着していると共に、自由端部の外周
面にアウタ歯が形成されている。

前記タイミングプーリ５は、外筒６と該外筒６の外周に
有する歯車部７とからなり、外筒６の内端部にかしめ固
定された略円筒状のリテーナ８を介してカムシャフト１
の一端部１ａに回転自在に支持されている。前記外筒６
は、前端側に円板状の閉塞板９が螺着固定されている。

この閉塞板９は、中央の膨出部に貫通孔９ａが穿設され
ていると共に、内周面と前記本体３ａとの間に後述する
圧力室１３を画成している。

また、前記支持部材３と外筒６との間には、駆動機構を
介して軸方向に移動する筒状歯車１０が配置されている
。この筒状歯車１０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１０ａ、１０ｂか
らなり、両歯車構成部ｉｏａ、１０ｂは、前側の歯車構
成部１０ａ内に装着されたスプリング１１と連結ビン１
２とにより連結されている。また、各歯車構成部１０ａ
。

１０ｂ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外筒６のインナ歯
と支持部材３のアウタ歯がスパイラル噛合している。更
に、筒状歯車１０は、後側の歯車構成部１０ｂがリテー
ナ８の外周側内端面に突き当たって最大後方向（図中右
方向）への移動が規制されるようになっている。

前記駆動機構は、外周側が前側歯車構成部１０ａに臨設
されて、内部の油圧によって筒状歯車１０を後方向に移
動させる円形状の圧力室１３と、該圧力室１３に対して
油圧を導入する油圧回路１４と、後側歯車構成部１０ｂ
とリテーナ８との間に弾装されて筒状歯車１０を前方向
に付勢する圧縮スプリングＩ５とを備えている。

前記油圧回路１４は、シリンダへラド２及びカム軸受２
ａを貫通してカムシャフト１の半径方向通路１６ａに開
口した油通路１６ｂと、前記取付ボルト４の内部軸方向
に貫通形成されて、一端が油通路１６ｂに他端が圧力室
１３に夫々臨む連通路１７とを備えている。前記油通路
１６ｂは、上流側が２方向型電磁弁１８を介して図外の
オイルポンプに連通している。

そして、図中１９は筒状歯車１０と軸方向へ同期移動す
る可動体、２０は該可動体１９の軸方向の移動を所定の
位置で規制する規制機構、２】は該規制機構２０の作動
を制御する制御機構であって、前記可動体１９は、圧力
室１３内に配置されて、カムシャフト１の軸方向に移動
可能な円形状の可動板２２と、基端部が該可動板２２の
外端部に連結され、自由端部が前側歯車構成体１０ａの
中央孔を貫通して後側歯車構成体１０ｂの中央孔内に圧
入により連結された連結杆２３と、基端部が可動板２２
の中央に連結され、自由端部が前記閉塞板９の貫通孔９
ａを介して前記規制機構２０の内部を貫通する可動ロッ
ド２４とから構成されている。

前記規制機構２０は、機関の外端部に取り付けられたベ
ルトケース２５の外側面に固定された段差円筒状のケー
シング２６と、該ケーシング２６の内部に内周面に沿っ
て収納された略段差円柱状のボディ２７と、該ボディ２
７の内部に有する収納穴２８内に収納されて、縦割状に
２分割された挾持部材２９．３０と、前記収納穴２８の
後端側に有する大径な円形穴３１内に軸方向へ移動可能
に収納された作動部材３２と、該作動部材３２の前後に
隔成された第１．第２受圧室３３ａ、３３ｂとから主と
して構成されている。

前記ケーシング２６は、先端側に可動ロッド２４の軸方
向移動量を検出するストロークセンサ３４が設けられて
おり、これはケーシング２６の先端側開口端に嵌着する
合成樹脂材の端板３４ａと該端板３４ａの外端面に一体
に突設されて内部に可動ロッド２４の先端部２４ａを挿
通配置した筒部３４ｂと、該筒部３４ｂの外周に巻装さ
れて先端部２４ａの移動に応じて磁力を発生するコイル
３４Ｃとからなっている。

前記ボディ２７は、先後端壁に可動ロッド２４が挿通す
る貫通孔２７ａ、２７ｂが穿設されていると共に、前記
収納穴２８の前壁面２８ａが截頭テーバ状に形成され、
円形穴３１側の周壁面２８ｂが均一内径の円筒状に形成
されている。また、前壁面２８ａと周壁面２８ｂとの境
界部に段差規制部３５が形成されている。

前記挾持部材２９．３０は、第３図にも示すように全体
が略樽型状を呈し、収納穴２８の前後端側に配置された
截頭状前後端部の各外周面２９ａ。

２９ｂ、３０ａ、３０ｂが夫々テーバ状ニ形成すれてい
ると共に、対向する各内端面の軸方向に前記可動ロッド
２４を挾持する半円形の挾持溝２９ｃ、３０ｃが夫々形
成されている。また、該挾持溝２９ｃ、３０ｃの長手方
向中央部に形成された大径な半円柱穴２９ｄ、３０ｄ内
には、各挟持部材２９．３０を互いに離間する方向に付
勢するＣ字形の金属製筒状ばね部材３６が収納されてい
る。

更に、各挾持部材２９．３０は、第１図及び第２図に示
すように前端面とボディ２７の前壁内端面との間に弾装
されたスプリング３７のばね力で作動部材３２方向（図
中右方向）に付勢されていると共に、その最大右方向移
動が中央部位の外周面２９ｅ、３０ｅ前端側に有する段
差部３８が前記段差規制部３５に突き当たって規制され
るようになっている。

前記作動部材３２は、円形穴３１の内周面を摺接しつつ
左右軸方向に移動する円板部３９と、該円板部３９の前
端面に一体に突設された略円環状の抑圧部４０とからな
り、円板部３９の中央には可動ロッド２４の挿通孔３９
ａが穿設されている。

また、押圧部４０は、断面楔状を呈し、平坦な外周面が
ボディ２７の周壁面２８ｂに摺接自在に配置されている
と共に、内周面４０ａが前記挟持部材２９．３０の後端
部外周面２９ｂ、３０ｂと略同−角度の円錐テーバ状に
形成され、鋭角状の先端部が周壁面２８ｂと挟持部材２
９．３０の後端部外周面２９ｂ、３０ｂとの間を進退自
在に配置されている。

前記制御機構２１は、前記第１受圧室３３ａと第２受圧
室３３ｂとに夫々油圧を給排するための油圧回路４２を
介して夫々油圧を適宜供給するオイルポンプ４１と、油
圧回路４２の途中に介装されて、各受圧室３３ａ、３３
ｂに対する第１．第２流路４２ａ、４２ｂを切り換える
４方同型電磁弁４３とを備えており、この４方同型電磁
弁４３は、コンビコータを内蔵した図外の電子コントロ
ーラからの出力信号によって切替作動する。

この電子コントローラは、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情報信号に基づいて現在の機
関運転状態を検出すると共に、前記ストロークセンサ３
４からの情報信号に基ツいてカムシャフト１とタイミン
グプーリ５の現在の相対角度を演算し、機関運転状態に
応じた最適な相対角度位置となるように４方型電磁弁４
３に切替制御信号を出力し、また２方型電磁弁１８にも
運転状態に応じて制御信号を出力するようになっている
。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、現在の機関運転状態を電子コントローラが判断し
、例えば低負荷域にある場合は、２方型電磁弁１８を閉
作動させて圧力室１３への油圧の供給を遮断すると、筒
状歯車１０は圧縮スプリング１５のばね力で図中左方向
に付勢され、可動体１９の可動板２２が閉塞板９の内端
面に突き当たった最大左方向位置に保持される。依って
、カムシャフト１とタイミングプーリ５は、−刃側の最
大相対回動位置まで相対回動じて、カムシャフト１を例
えば吸気バルブの閉時期を遅らす回動位置に保持するこ
とができる。

一方、機関が高負荷域に移行した場合は、２方型電磁弁
１８を開作動させてポンプ油圧を油圧回路１４を介して
圧力室１３に供給する。これによって、筒状歯車１０は
、圧縮スプリング１５のばね力に抗して逆に図中右方向
に移動して後側歯車構成体１０ｂがリテーナ８に突き当
たった最大右方向位置に保持される。依って、カムシャ
ツ）１とタイミングプーリ５は、他方側の最大相対回動
位置まで相対回動じて、カムシャフト１を例えば吸気バ
ルブの閉時期を早める回動位置に保持することができる
。

そして、機関運転状態が低負荷〜高負荷域の間にあり、
筒状歯車１０が圧力室１３内の油圧あるいは圧縮スプリ
ング１５のばね力で左右のいずれか一方向に移動すると
、連結杆２３及び可動板２２を介して可動ロッド２４の
先端部２４ａが筒部３４ｂ内を左右いずれかに移動する
。したがって、この可動ロッド２４の移動量を検出した
ストロークセンサ３４の情報信号に基づいて電子コント
ローラが、カムシャフト１とタイミングプーリ５の現在
の相対角度を判断すると共に、各運転状態に応じた相対
角度目標値か否かを判断する。目標値に達したと判断し
た場合は、４方型電磁弁４３に出力して第１．第２流路
４２ａ、４２ｂの切替を行ない、第２流路４２ｂを介し
て第２受圧室３３ｂ内の油を外部に排出する一方、オイ
ルポンプ４１からの高油圧を第１流路４２ａを介して第
】受圧室３３ａに供給する。このため、作動部材３２は
、第２図に示すように第１受圧室３３ａ内の高油圧によ
り図中左方向に移動して押圧部４０の内周面４０ａが各
挾持部材２９．３０の後端部外周面２９ｂ、３０ｂを摺
接しつつ左方向に押圧する。

したがって、挟持部材２９．３０は、前端部外周面２９
ａ、３０ａが収納穴２８の前壁面２８ａに突き当たって
左方向の移動が規制されると同時に、対向内端面がばね
部材３６のばね力に抗して互いに接近して各挾持溝２９
ｃ、３０ｃの周面で可動ロッド２４を上下から強く締め
付けてその軸方向の移動を即座に規制する。依って、筒
状歯車１０の軸方向の移動も所望の任意の位置で規制さ
れ、カムシャフト１とタイミングプーリ５の相対回動位
置を運転状態に応じた最適な位置に保持することができ
る。

ここで、機関運転状態が変化した場合は、第１図に示す
ように４方型電磁弁４３を切替作動させて第１受圧室３
３ａ内の油圧を第１流路４２ａを介して外部に排出し、
第２受圧室３３ｂに第２流路４２ｂを介してポンプ４１
から高油圧を供給して作動部材３２を図中右方向に移動
させる。これによって、挟持部材２９．３０に対する押
圧作用が解除され、該挾持部材２９．３０は、スプリン
グ３７のばね力で図中右方向に移動すると同時に、ばね
部材３６のばね力で拡開して可動ロッド２４に対する締
め付けを解除する。したがって、筒状歯車１０は、左右
軸方向への自由な移動が許容される。

尚、前記規制機構２０等は、筒状歯車１０の左右軸方向
のいかなる移動位置においても作動させることができ、
前述のような低・高負荷域における最大移動位置でも作
動させて可動体１９を介して筒状歯車１０の移動を確実
に規制することも可能である。

尚、本実施例では、吸気バルブ側に本装置を適用した場
合について説明したが、排気バルブ側に適用することも
可能である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、筒状歯
車の軸方向の移動を規制機構等によって任意の位置に確
実に規制することができるため、カムシャフトと被回転
体の相対回動位置を無段階に制御することができる。し
たがって、機関運転状態に応じた最適なバルブタイミン
グ制御が可能になる。

また、筒状歯車の移動規制あるいは規制解除を油圧では
なく機械的に制御するようにしたため、移動の切替応答
性が良好となる。

更に、前述のように機械的制御であるため、フィードバ
ック制御が不要となり、制御の簡素化が図れ、コストの
点でも有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るバルブタイミング制御装置の一実
施例を示す縦断面図、第２図は本実施例の作用を示す装
置の縦断面図、第３図は本実施例に供される挟持部材を
示す斜視図である。 １・・・カムシャフト、５−・・タイミングプーリ（被
回転体）、１０・・・筒状歯車、１３・・・圧力室、１
４・・・油圧回路、１５・・・圧縮スプリング、１９・
・・可動体、２０・・規制機構、２１・・制御機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関に駆動される被回転体とカムシャフトとの相
   対回動位置を軸方向の移動により決定する筒状歯車と、
   該筒状歯車を軸方向に移動させる駆動機構と、前記筒状
   歯車に連結されて、該筒状歯車の軸方向移動と同期移動
   する可動体と、該可動体の軸方向の移動を所定の位置で
   規制する規制機構と、機関運転状態に応じて前記規制機
   構の作動を制御する制御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制御装置。