JPH0460101A

JPH0460101A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置

Info

Publication number: JPH0460101A
Application number: JP2171019A
Authority: JP
Inventors: Seiji Suga; 聖治菅; Hideaki Onishi; 秀明大西
Original assignee: Atsugi Unisia Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-26
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JP2760637B2

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・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。

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７ヤフトの軸
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、スプロケットとカムシャフトとを、筒状歯車の内
外周の少なくともいずれか一方に形成されたはす歯を利
用して相対回転させるようにしており、したがって、こ
のはす歯はスプロケットの内歯あるいはカムシャフトの
外歯との良好な噛合い精度を確保するために、高精度な
加工が要求される。この結果、該はす歯の加工作業が傾
雑となり、加工作業能率の低下と、加工コストの高騰を
招いている。

また、筒状歯車をカムシャフトの軸方向に移動させるよ
うになっているため、装置全体の長さが必然的に長尺に
なってしまい、大型化が余儀なくされる。

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、
とりわけカム７ヤフトの回転体内部に臨む端部に設けら
れて回転体とカムシャフトの相対回動位置を規制する一
対の油圧ロック機構と、該各油圧ロック機構に対して相
対的に油圧を給排する油圧回路と、該油圧回路の流路を
機関運転状態に応じて切り替える切替手段とを備えたこ
とを特徴としている。

作用例えば機関低負荷域では、切替手段によって油圧回路を
切り替えて、第１の油圧ロック機構に油圧を供給し、同
時に第２の油圧ロック機構内の油を排出させる。したが
って、第１の油圧口７り機構が、回転体側に進出して回
転体を押圧するのに対し、第２の油圧ロック機構が回転
体に対して非押圧状態となる。そして、この時点でカム
シャフトに機関の駆動力により正の回転トルクが作用す
ると、第１の油圧ロック機構が、回転体を介して該第１
の油圧ロック機構を後退方向に押し戻そうとする力に抗
して回転体を強く押圧してカムシャフトの正方向の回転
を規制する。これによって、回転体とカムシャフトとの
相対回動が規制され、該カムシャフトを例えば吸気バル
ブの閉時期を遅らす回動位置に保持する。

一方、機関が高負荷域に移行した場合は、切替手段によ
り油圧回路を前述とは逆に切り替えて第２の油圧ロック
機構にのみ油圧を供給し、第１の油圧ロック機構内の油
圧を排出させる。したがって、第２の油圧ロック機構が
、回転体を押圧するのに対し、第１の油圧ロック機構が
回転体に対して非押圧状態となる。したがって、カムシ
ャフトは、正方向への回転が許容され、該正方向への最
大回転位置に達した時点で負の回転トルクを受けると、
今度は第２の油圧ロック機構が、油圧により回転体を強
く押圧してカムシャフトの負方向の回転を規制する。こ
れによって、カムシャフトを吸気バルブの閉時期を早め
る回動位置に保持する。

実施例以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図及び第２図は自動車のＤＯＨＣ型内燃機関に適用
したこの発明の一実施例を示し、１はシリンダヘッド上
部のカム軸受２に支承されて、吸気バルブを開閉するカ
ムシャフト、３は該カムシャフト１の一端部ｌａ側に配
置されて、図外のクランク軸に取り付けられたドライブ
スプロケットからタイミングチェーンを介して回転力が
伝達される回転体たるドリブンスプロケット、４はドリ
ブンスプロケット３の内部に配置された円形状のボディ
であって、該ボディ４は、中実軸方向に穿設された段差
状の貫通孔４ａとカムシャフト１の一端部ｌａ軸方向に
穿設されたボルト孔１ｂとを夫々挿通した取付ポルト５
によってカムシャフト一端部１ａに固定されている。

前記ドリブンスプロケット３は、有蓋筒状の本体６と、
該本体６の外周面に一体に設けられた２連の歯車７ａと
、本体６の一端開口を閉塞する円形状の端板７ｂとから
なり、前記本体６の他端壁６ａ中央部に有する筒部６ｂ
を介してカムシャフト１に回転自在に支承されている。

また、本体６の周方向の内周面直径方向位置には、第３
図にも示すように略楔状の一対の突起部８，９が周方向
に沿って延設されている。この突起部８，９の上面には
、周方向に沿って互いに逆向きに湾曲状に傾斜した第１
．第２傾斜面８ａ、９ａが形成されている。すなわち、
第３図中上側の第１傾斜面８ａと下側の第２傾斜面９ａ
は、互いに夫々図中右方向から左方向に沿って漸次低く
なるように所定角度で傾斜している。また、前記本体６
の他端壁６ａには、第３図に示すようにボディ４の後述
する最大左右回転位置を規制するストッパ１０，１１・
・・が突設されている。

前記ボディ４は、前記各傾斜面８ａ、９ａに対応した外
周に、円柱状の凸部１２．１３が直径方向に沿って延設
されていると共に、該各画部１２゜１３に一対の収納穴
１２ａ、１３ａが軸方向に沿って穿設されている。また
、この各収納穴１２ａ。

１３ａには、油圧回路１４の油圧によって作動する油圧
ロック機構１５．１６が配置されている。

この油圧ロック機構１．５．１６は、第４図にも示すよ
うに収納穴１２ａ、１３ａの底部に圧入固定された略円
柱状のリテーナ１．７．１８と、該リテーナ１７．１８
外周面と収納穴１２ａ、１３ａの内周面との間に配置さ
れて、該収納穴１２ａ、］３ａから第１．第２傾斜面８
ａ、９ａに対して進退動する第１．第２プランジャ１．
９．２０と、該プランジャ１９．２０とリテーナ１７，
１８上面とに依って画成された第１．第２高圧室２１．
２２とを備えている。前記リテーナ１７．１８は、内部
軸方向に油圧回路１４の後述する供給通路３５と高圧室
２１．２２とを連通ずる連通路２３゜２４が貫通形成さ
れている。前記第１．第２プランジャ１９．２０は、有
蓋円筒状を呈し、先端に前記各傾斜面８ａ、９ａを適宜
押圧する球状の押圧部１９ａ、２０ａが形成されている
と共に、周壁に高圧室２１，２２と外周壁に有する排出
溝２５．２６とを連通ずる小孔２７．２８が半径方向に
沿って穿設されており、また高圧室２１，２２内に弾装
された圧縮スプリング２９．３０の小さなばね力によっ
て進出方向（各傾斜面８ａ、９ａ方向）に付勢されてい
る。また、高圧室２１，２２内には、前記連通路２３．
２４内の油圧を高圧室２］、、２２にのみ流入を許容す
るチエツクバルブ３］、３２が設けられている。

前記油圧回路１４は、第１図及び第２図に示すように図
外のオイルメインギヤラリから分岐してカム軸受２とカ
ムシャフト１の半径方向に貫通形成されて、上流のオイ
ルポンプ３３から圧油が圧送される主通路３４と、カム
シャフト１のボルト孔１ｂと取付ポルト５との間に形成
されて、−１Ｊが主通路３４に、他端が連通路２３．２
４に夫々接続された円環状の供給通路３５と、ボディ４
の内部に略り字形に屈曲形成されて、一端が前記各排出
溝２５．２６に、他端が取付ポルト５の頭部５ａ側前後
位置に半径方向に沿って形成された第１、第２通孔３６
．３７に接続された排出通路３８．３９と、頭部５ａの
内部軸方向に形成されて、第１．第２通孔３６．３７の
各下流端が開口する制御穴４０とを備えている。該制御
穴４０は、拡開状に形成された開口端４０ａがドリブン
スプロケット３の内部を介して外部に連通している。ま
た、油圧回路１４は、排出側の流路が切替手段４１によ
って適宜切替え制御されるようになっている。

前記切替手段４１は、制御穴４０内に軸方向へ摺動自在
に収納されたスプール弁４２と、該スプール弁４２をコ
イルスプリング４３のばね力に抗して図中右方向に移動
させる電磁アクチュエータ４４とから構成されている。

前記スプール弁４２は、摺動位置に応じて前記制御穴４
０と第１通孔３６あるいは第２通孔３７を相対的に連通
・遮断する有蓋円筒状の弁体４２ａと、該弁体４２ａの
先端部内に形成されて、制御穴４０を介して外部と第１
通孔３６あるいは第２通孔３７とを適宜連通させる略丁
字形の連通孔４２ｂとを備えている。

更に、前記電磁アクチュエータ４４は、ロッカカバー４
５に固着されて、駆動ロッド４４ａの先端部がスプール
弁４２の弁体４２ａ先端部を押圧あるいは離間するよう
になっており、図外のマイクロコンピュータを備えたコ
ントローラからの０Ｎ−ＯＦＦ信号によって作動が制御
されている。

このコントローラは、クランク角センサからの機関回転
数信号やエアーフローメータからの吸入空気量信号等に
基づいて現在の機関運転状態を検出して、電磁アクチュ
エータ４４に制御信号を出力する。

以下、本実施例の作用を説明する。まず、例えば機関低
負荷域では、電磁アクチュエータ４４にＯＦＦ信号が出
力され、したがって、スプール弁４２は、コイルスプリ
ング４３のばね力で第１図に示す左側位置に保持され、
弁体４２ａが第２通孔３７を開成すると同時に、第１通
孔３６を閉塞し、つまり第２高圧室２２と外部とを連通
ずる−方、第２高圧室２１と外部との連通を遮断する。

したがって、オイルポンプ３３によって主通路３４から
供給通路３５．各連通路２３，２４．チーツクバルブ３
１．３２を介して第１及び第２高圧室２１．２２の両方
に供給された圧油は、第１高圧室２１内にのみ留どまる
。即ち、第２高圧室２２内に流入した圧油は、小孔２８
．排出溝２６゜排出通路３９．第２通孔３７．制御穴４
０．連通孔４２ｂを介して外部に排出されるため、第２
プランジヤ２０は押圧部２０ａが圧縮スプリング３０の
小さなばね力のみで第２傾斜面９ａを押圧する一方、第
１プランジヤ１９は、圧縮スプリング２９と第１高圧室
２１内の高油圧との合成力により収納穴１２ａから進出
して押圧部１９ａが第１傾斜面８ａの低位部を押圧する
。したがって、この時点で、カムシャフト１に第３図中
時計方向の回転力（正の回転トルク）が作用すると、第
１プランジヤ１９は、第１傾斜面８ａから後退方向の力
を受けるが、前述の合成力によって該第１傾斜面８ａを
逆に強く押圧してそれ以上のカムシャフト１の正方向の
回転（正回転）を阻止する。一方、同時にボディ４の各
凸部１２．１３が対応するストッパ１．Ｌｌｌに突き当
たって負の回転（逆回転）を阻止する。依って、カムシ
ャフト１１とスプロケット３との相対回動位置が第３図
に示す位置に確実に規制され、カムシャフト１を吸気バ
ルブの閉時期が遅くなる回動位置に保持する。

一方、機関が高負荷域に移行した場合は、電磁アクチュ
エータ４４にＯＮ信号が出力され、したがって、スプー
ル弁４２かコイルスプリング４３のばね力に抗して右方
向に移動して油圧回路１４を切り替える。つまり、弁体
４２ａにより第１通孔３６を開成すると同時に、第２通
孔３７を閉塞する。したがって、第２プランジヤ２０は
、第２高圧室２２内の高油圧と圧縮スプリング３０の合
成力で進出して抑圧部２０ａで第２傾斜面９ａを押圧す
る一方、第１プランジヤ１９は、第１傾斜面８ａを圧縮
スプリング２９の小さなばね力のみで押圧している。し
たがって、この時点でカムシャツｌ−］に正の回転トル
クが発生すると、該カムシャフト１は凸部１２．１３が
ストッパ１０，１０に突き当たるまで正方向に回転する
（第３図−点鎖線位置）。この状態でカムシャフト１が
カムにより吸気バルブを最大リフトさせた以後に、バル
ブスプリングの反力を受けて第３図の反時計方向に負の
回転トルクを受けても、前述のように第２プランジヤ２
０が合成力で第２傾斜面９ａの低位部を強く押圧してカ
ムシャフト１の負方向の回転（逆回転）を阻止する。一
方、同時にストッパ１０．１０がカムシャフト１の正回
転を阻止している。依って、カムシャフト１とスプロケ
ット３との相対回動位置が、第３図の一点鎖線位置に確
実に規制され、カムシャフト１を吸気バルブの閉時期が
早くなる回動位置に保持する。

尚、機関が高負荷域から低負荷域に移行した場合は、前
述の低負荷域における作用となり、カムシャフトｌがス
トッパ１１．１１に規制される負方向の最大回転後に、
第】プランジャ１９の押圧力で正方向の回転を確実に阻
止する。

本発明は、前記実施例に限定されず、例えば切替機構を
別異の構成とすることが可能である。また、本実施例で
は吸気バルブ側に本装置を適用した例について説明した
が、排気バルブ側に本装置を適用することも可能である
。

発明の効果以北の説明で明らかなように、本発明によれば、回転体
とカムシャフトとの相対回動を従来のような筒状歯車で
はなく、回転体に対する各油圧ロック機構の相対的な押
圧制御により行なうようにしたため、高精度かつ円滑な
制御が得られることは勿論のこと、特にはす歯が不要に
なるため構造が簡素化され、製造作業能率の向上とコス
トの低廉化が図れる。

また、軸方向へ移動する筒状歯車を廃止したため、装置
全体の長さを短尺化でき、小型化が図れる。

【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断面
図、第２図は本実施例の作用を示す装置の断面図、第３
図は第１図のＩ−］線断面図、第４図は第３図のＡ部拡
大図である。１・・・カムシャフト、３・・・ドリブンスプロケット
（回転体）、４・・・ボディ、１４・・・油圧回路、１
５１６・・・第１．第２油圧ロック機構、４１・・切替
手段。外３名第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）機関の駆動が伝達される内部中空状の回転体とカ
ムシャフトとを、該カムシャフトの正負の回転トルク変
動を利用して相対回動させて吸気・排気バルブの開閉時
期を制御するバルブタイミング制御装置であって、前記
カムシャフトの回転体内部に臨む端部に設けられて回転
体とカムシャフトの相対回動位置を規制する一対の油圧
ロック機構と、該各油圧ロック機構に対して相対的に油
圧を給排する油圧回路と、該油圧回路の流路を機関運転
状態に応じて切り替える切替手段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。