JPH07139318A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 油圧通路の加工性及び搭載性を向上したバル
ブタイミング装置を提供する。 【構成】 カム軸側部材とクランク軸側部材との位相
（進角量）を変更する油圧ピストン８の位置は、進角側
油圧室１４または遅角側油圧室１２への油の供給量によ
りスプール制御弁１０で調整される。制御弁１０は、そ
のスリーブ２３がカムキャップの上部でかつカムシャフ
ト１の軸に対し直角方向に搭載されている。タイミング
プーリ５とエンジンヘッドカバーとの間に制御弁１０を
配置される。制御弁１０のスリーブ２３は、そのスリー
ブ外周の一部分が軸受部に対しラップする位置に配置さ
れる。油圧通路５３ｄ、５３ｅ、５３ｃについては、ス
トレート状に形成可能となるので型にて成形が容易に行
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気バルブ
または排気バルブの開弁タイミングを調整するバルブタ
イミング調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関のバルブタイミング調整
装置は、タイミングプーリとカムシャフトとの間に移動
可能な歯車を設け、この間を移動することによりタイミ
ングプーリとカムシャフトとを相対回動させ、バルブの
開閉時期を変更させる。また、この歯車の前後には油圧
室が形成され、この２つの油圧室へカムジャーナル部を
介して油圧を供給する油圧供給手段が備えられる。

【０００３】そして、上記油圧供給手段が２つの油圧室
へ供給する油圧を調整することによって、歯車は、カム
プーリとカムシャフトとの間を所望の方向へ移動、ある
いは所望の位置で停止、保持される。これによって、バ
ルブタイミングは運転状態に応じた所望のタイミングに
調整される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の２つ
の油圧制御のバルブタイミング装置によると、スプール
型の制御弁から３種類４本の役割の異なる通路が必要で
ある。すなわち、前記歯車を進角室側に駆動する進角
室側油圧室に連通する通路、前記歯車を遅角室側に駆
動する遅角室側油圧室に連通する通路、２系統のドレ
ン室に連通する通路である。

【０００５】そして、この制御弁をエンジンのシリンダ
ヘッド上部に取付ける場合、制御弁の小型化および搭載
性の向上を考慮すると、前記の通路は制御弁から
ほぼ真下のカムシャフトの周囲に配設することは困難で
ある。そこで、前記通路を斜めに形成すると、前記
の通路はカムシャフトの軸受部と開放部へカムシャフ
ト軸方向にずらして配置する必要がある。両側油圧制御
のバルブタイミング調整装置においては、油圧ポート数
が多くなり、ハウジングの加工工数が煩雑となる。

【０００６】特開平４−１０９００７号公報に示すもの
は、カムキャップ上にバルブタイミング調整装置を搭載
している。この公報に示すようにカム軸と平行に制御弁
を配置すると、上記ポートを軸方向にずらすことに対し
ては解決するが、搭載面からはエンジンシリンダヘッド
カバーの上部に位置することになりエンジンの全高アッ
プとなり車両搭載上の問題が発生する。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、油圧通路の加工性及び搭載性を向上したバ
ルブタイミング装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のバルブタイミング調整装置は、内燃機関の吸
気バルブまたは排気バルブの少なくとも一方のバルブを
駆動するためのカム軸と、このカム軸の一方の端部に設
けられ、内燃機関のクランク軸と同期して回転力を前記
カム軸に伝達するカム軸駆動手段と、クランク軸側部材
とカム軸側部材との間に噛合され、内外周に設けられる
歯のうち少なくともいずれか一方がはす歯であり、前記
クランク軸側部材の回転を前記カム軸側部材に伝達する
筒状の歯車と、油圧によって前記歯車を軸方向移動さ
せ、前記クランク軸側部材に対して前記カム軸側部材を
進角側に相対回動させる進角側油圧室と、前記クランク
軸側部材に対して前記カム軸側部材を遅角側に相対回動
させる遅角側油圧室とを有する歯車駆動手段と、複数の
開口部を有するスリーブとこのスリーブ内を摺動するこ
とにより前記複数の開口部を選択的に開閉するスプール
とからなり、前記カム軸側部材を前記クランク軸側部材
に対して進角側に相対回動させるとき、前記進角側油圧
室へ油を供給するとともに前記遅角側油圧室から油を排
出し、前記カム軸側部材を前記クランク軸側部材に対し
て遅角側に相対回動させるとき、前記遅角側油圧室へ油
を供給するとともに前記進角側油圧室から油を排出し、
前記カム軸側部材を前記クランク軸側部材に対して所望
の位置に保持させるとき、前記両油圧室に油を満たすよ
う供給する制御弁とを備え、前記制御弁は、前記カム軸
の上部に前記カム軸と直交する方向に配置されることを
特徴とする構成を有する。

【０００９】前記構成において、前記前記スリーブの外
周の一部が前記カム軸の軸受部にラップする位置に前記
制御弁を配置することが望ましい。

【００１０】

【作用および発明の効果】本発明のバルブタイミング調
整装置の構成によると、カム軸の上部に制御弁のスリー
ブを直交するように制御弁を配置する構成にしたため、
油圧通路を加工し形成しやすいように構成でき、制御弁
のシール長さを長く確保できまた搭載性が向上する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明を適用したバルブタイミング装置の実施例
を図１、２、３に示す。図示しないクランクシャフトの
動力を伝達するタイミングベルトによってクランク軸側
部材であるタイミングプーリ５は回転し、この回転に同
期してカムシャフト１は回転する。なお、タイミングプ
ーリ５およびカムシャフト１は、図１中の矢印Ｘ方向か
らみて時計回り（以下、この方向を進角方向とする）で
回転する。

【００１２】このカムシャフト１の端部には、カムシャ
フト１と一体に回転するようにピン３とボルト２とによ
って略円筒形のカム軸側部材であるカムシャフトスリー
ブ４が固定される。このカムシャフトスリーブ４の外周
面の一部には、外歯ヘリカルスプライン４ａが形成され
る。また、タイミングプーリ５は、カムシャフト１とカ
ムシャフトスリーブ４との間に挟まれて軸方向移動が規
制されるとともにカムシャフト１に対して相対回転可能
に支持される。そして、タイミングプーリ５には、段付
き筒状のスプロケットスリーブ７がボルト６によって固
定される。なお、スプロケットスリーブ７のタイミング
プーリ５への取り付け面には溝６ａが形成され、溝６ａ
内に液密を保つためのＯリング１６が備えられる。

【００１３】スプロケットスリーブ７の小径部７ｂは、
上記カムシャフトスリーブ４と径方向に所定隙間を介し
て対向する。そして、小径部７ｂの内周面の一部に内歯
ヘリカルスプライン７ａが形成される。この内歯ヘリカ
ルスプライン７ａは、上記外歯ヘリカルスプライン４ａ
とは逆方向のねじれ角を有するように形成される。な
お、外歯ヘリカルスプライン４ａまたは内歯ヘリカルス
プライン７ａのいずれか一方は、ねじれ角をゼロとし
て、軸方向に平行な直線歯を有するスプラインとしても
よい。

【００１４】そして、カムシャフトスリーブ４とスプロ
ケットスリーブ７の小径部７ｂとの上記径方向隙間に、
カムシャフト１の軸方向移動可能な略円筒状の歯車であ
る油圧ピストン８が挿入される。上記油圧ピストン８
は、円筒部８ｃと、この円筒部８ｃの端部に圧入される
穴を備えた円板部８ｄとによって構成される。円筒部８
ｃは、タイミングプーリ５に摺動可能に嵌合される。こ
の円筒部８ｃの内周面の一部には、カムシャフトスリー
ブ４の外歯ヘリカルスプライン４ａと噛み合う内歯ヘリ
カルスプライン８ａが形成されると共に、外面の一部に
はスプロケットスリーブ７の内歯ヘリカルスプライン７
ａと噛み合う外歯ヘリカルスプライン８ｂが形成され
る。上記スプライン同士の噛み合いにより、タイミング
プーリ５の回転は、スプロケットスリーブ７、油圧ピス
トン８、カムシャフトスリーブ４を経てカムシャフト１
に伝達される。軸方向移動可能に設けられる。

【００１５】なお、本実施例では、油圧ピストン８が図
中左方向へ移動するとバルブタイミングが遅角側へ変化
するように、上記ヘリカルスプラインのねじれ角は設定
されている。また、油圧ピストン８の円板部８ｄのスプ
ロケットスリーブ７の内周面と対向する外周端には溝８
ｅが形成され、溝８ｅ内に液密を保つためのピストンリ
ング１１が備えられる。この油圧ピストン８によって、
タイミングプーリ５とスプロケットスリーブ７とによっ
てできる内部空間は２室に分割され、油圧ピストン８の
図中左側には進角側油圧室１４、右側には遅角側油圧室
１２が形成される。

【００１６】また、スプロケットスリーブ７の図中左側
端部に形成される穴にはボルト１８が取り付けられる。
そして、このボルト１８には溝１８ａが形成され、溝１
８ａ内に液密を保つためのＯリング１７が備えられる。
カムシャフト１に取り付けられるボルト２には、その軸
方向を貫通し、一端が進角側油圧室１４へ開口する油圧
通路２ａが形成される。そして、この油圧通路２ａの他
端は、カムシャフト１の軸中心部に形成される油圧通路
１ｄと連通する。これにより油圧通路１ｄは、油圧通路
２ａを介して進角側油圧室１４と連通する。

【００１７】一方、カムシャフト１には、上記油圧通路
１ｄの他に別の油圧通路１ａが形成される。この油圧通
路１ａは、カムシャフト１に形成される環状溝１ｂに繋
げられる。そして、環状溝１ｂは、タイミングプーリ５
に形成される油圧通路５ａに連通する。この油圧通路５
ａは遅角側油圧室１２に開口し、これにより油圧通路１
ａは、環状溝１ｂおよび油圧通路５ａを介して遅角側油
圧室１２と連通する。

【００１８】そして、上述のカムシャフト１に形成され
る２つの油圧通路１ａ，１ｄは制御弁１０に連通する。
また、制御弁１０には、オイルポンプ１３によって圧送
されるオイルパン２９内のオイルを供給する油圧供給路
３０と、オイルパン２９にオイルを戻す２つの油圧開放
路１５ａ、１５ｂとが連通する。次に、制御弁１０の構
成を説明する。

【００１９】略筒状で磁性材料で形成されたヨーク２０
内には、巻線部２１とヨーク２０内を摺動可能な棒状の
ムービングコア２２とが備えられる。また、ヨーク２０
の端部には、円筒状のスリーブ２３が取り付けられる。
このスリーブ２３は所定の壁面位置に、上記のオイルを
通過させる複数の通路と連通する複数の開口部２３ａ、
２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅが形成される。

【００２０】そしてスリーブ２３内には、内部を摺動可
能なスプール２４が設けられる。このスプール２４は、
スリーブ２３の内径とほぼ同じ径を有する大径部２４
ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄと、これら大径部を連結す
る小径部とによって構成される。そして、スプール２４
の一端はムービングコア２２と当接し、他端はスリーブ
２３に設けられた圧縮コイルスプリング２５と当接す
る。これにより、スプール２４とムービングコア２２と
は圧縮コイルスプリング２５により図中左方向へ付勢さ
れる。

【００２１】このスプール２４は巻線部２１に供給され
る電流値に比例して移動する。詳しくは、巻線部２１に
電流が供給されると、ヨーク２０とムービングコア２２
との空隙部２８に吸引力が発生する。この吸引力により
ムービングコア２２およびスプール２４は、図２及び図
３に示すように、圧縮コイルスプリング２５の付勢力に
抗して図中右方向へ移動する。また、巻線部２１への電
流供給を遮断すると、ムービングコア２２およびスプー
ル２４は、圧縮コイルスプリング２５の付勢力により左
方向へ移動し、図１の状態に戻る。

【００２２】なお、巻線部２１への供給電流値は、図１
ではゼロであり、図２では所定最大値となるように設定
される。そして、この供給電流値は制御回路９によって
制御される。そして、制御弁１０のスプール２４および
スリーブ２３は、図１の状態（すなわち供給電流ゼロ）
のとき、スプール２４の大径部２４ｂの右側端部が開口
部２３ｂを所定クリアランスＡで開口する一方で、大径
部２４ｃの右側端部が開口部２３ｃを所定クリアランス
Ｂで開口するように設定される。

【００２３】一方、図２の状態（すなわち供給電流所定
最大値）のとき、スプール２４の大径部２４ｂの左側端
部が開口部２３ｂを所定クリアランスＤで開口する一方
で、大径部２４ｃの左側端部が開口部２３ｃを所定クリ
アランスＣで開口するように設定される。なお、上記ク
リアランスＣ、ＤはＣ＞Ｄとなるように設定される。そ
して、上記スプール２４がスリーブ２３内を移動する
と、スプール２４の大径部２４ａ〜ｄによって開口部２
３ａ〜ｅは選択的に連通されたり、閉鎖される。これに
より油圧通路１ａ、１ｄと、油圧供給路３０、油圧開放
路１５ａ、１５ｂとの連通状態が変化して、進角側油圧
室１４や遅角側油圧室１２へオイルが供給されたり、排
出される。したがって、油圧ピストン８の両側に作用す
る油圧が変化し、油圧ピストン８は軸方向に移動した
り、所定の位置で保持される。

【００２４】次に、油圧ピストン８を油圧制御するスプ
ール弁の構造及び油圧通路の構成について詳述する。図
４はエンジンに搭載したスプール弁を示す図であり、図
５は図４に示すＶ−Ｖ線断面図である。スプール２４に
は軸方向孔２４ｆと径方向孔２４ｇとが形成される。軸
方向孔２４ｆは、スプール２４の軸心部に軸方向に延
び、一方の端部が圧縮コイルスプリング２５側の室３６
と連通し、他方の端部が閉塞している。径方向孔２４ｇ
は、スプール２４の径方向に貫通し、ソレノイド側の室
２６と連通している。またスリーブ２３の端部に嵌合さ
れる調整ねじ３５にはその中央部に貫通孔３５ａが形成
されている。

【００２５】カムキャップ５０は、図示しないエンジン
シリンダヘッドにボルトにより固定され、カムシャフト
１の軸受および制御弁１０からバルブタイミング調整機
構１００へのオイル供給の役割を兼ねている。このカム
キャップ５０には制御弁１０のスリーブ２３の大径部の
外径とほぼ同径の挿入孔５３を有し、この挿入孔５３に
挿入される制御弁１０は、取付ステー６１によってボル
ト６０で固定されている。さらに制御弁１０の各ポート
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅは、カムキャ
ップ５０に形成される油圧通路５３ａ、５３ｂ、５３
ｃ、５３ｄ、５３ｅに連通されている。

【００２６】この油圧通路５３ａはエンジンのオイルポ
ンプ１３と連通し、油圧通路５３ｂはカムシャフト１の
油圧通路１ａと連通し、油圧通路５３ｃはカムシャフト
１の油圧通路１ｄと連通する。油圧通路５３ｄ、５３ｅ
は排出ポートでエンジンシリンダヘッド５１内と連通し
ている。スリーブ２３の先端外周部には、挿入孔５３と
油圧通路５３ｅとを連通する絞り２３ｆが形成されてい
る。

【００２７】エンジンヘッドカバー２００はカムキャッ
プ５０の円弧部５４との間でシール部材２０１を介して
シールされている。制御弁１０は、そのスリーブ２３が
カムキャップ５０の上部でかつカムシャフト１の軸に対
し直角方向に搭載されている。この構成により、タイミ
ングプーリ５とエンジンヘッドカバー２００との間に制
御弁１０を配置することができるため、エンジン全高に
ついては従来品と大差ない。

【００２８】制御弁のスリーブ２３は、そのスリーブ外
周の一部分が軸受部５５に対しラップする位置に配置さ
れる。これにより、図５及び図６に示すように、２本
のドレン通路としての油圧通路５３ｄ、５３ｅは、スト
レート状に形成可能となるため、型にて成形することが
可能となり、排管長を短くできるため油排出が円滑に行
える。油圧通路５３ｃについては、これも同様にスト
レート状に形成可能となるので型にて成形が容易に行え
る。油圧通路５３ｂについては、唯一斜め孔であるこ
とから、傾き角度が大きくなると、開放部で楕円形とな
るため、軸受部５５のシール長５５ａ、５５ｂが短くな
るが、しかし本実施例のような配置にすることで油圧通
路５３ｂの傾き角度を小さくできるのでシール長も十分
確保できることからシール性が向上する。

【００２９】次に、本実施例の作動を説明する。制御回
路９によって巻線部２１への電流が供給されないとき、
スプール２４はスリーブ２３内を図１に示す位置へ移動
する。すると、開口部２３ａは開口部２３ｂに連通する
とともに開口部２３ｃは開口部２３ｅに連通するため、
油圧供給路３０は油圧通路１ａと連通する一方で、油圧
開放路１５ａは油圧通路１ｄと連通する。したがって、
オイルが遅角側油圧室１２へ供給される一方で進角側油
圧室１４のオイルが排出される。

【００３０】これにより遅角側油圧室１２内の油圧は進
角側油圧室１４内の油圧より高くなるため、油圧ピスト
ン８は図中左方向へ移動し、カムシャフト１はタイミン
グプーリ５に対して遅角するように相対回動し、バルブ
タイミングは遅角側に変更される。なお、図１では、油
圧ピストン８が油圧力により最も図中左方向へ移動し、
カムシャフト１が最遅角状態となっている状態を示して
いる。

【００３１】一方、制御回路９によって巻線部２１へ所
定最大電流が供給されるとき、スプール２４はスリーブ
２３内を図２に示す位置へ移動する。すると、開口部２
３ａは開口部２３ｃに連通するとともに開口部２３ｄは
開口部２３ｂに連通するため、油圧供給路３０は油圧通
路１ｄと連通する一方で、油圧開放路１５ｂは油圧通路
１ａと連通する。したがって、オイルが進角側油圧室１
４へ供給される一方で遅角側油圧室１２のオイルが排出
される。

【００３２】これにより進角側油圧室１４内の油圧は遅
角側油圧室１２内の油圧より高くなるため、油圧ピスト
ン８は図中右方向へ移動し、カムシャフト１はタイミン
グプーリ５に対して進角するように相対回動し、バルブ
タイミングは進角側に変更される。なお、図２では、油
圧ピストン８が油圧力により最も図中右方向へ移動し、
カムシャフト１が最進角状態となっている状態を示して
いる。

【００３３】さらに、制御回路９によって巻線部２１は
ある一定の所定電流が供給されるとき、スプール２４
は、ムービングコア２２を吸引する吸引力と圧縮コイル
スプリング２５の付勢力とが釣り合い、スリーブ２３内
を図３に示す所定位置（以下、中間位置と呼ぶ）で保持
される。すると、大径部２４ｂは開口部２３ｂを閉鎖す
るとともに、大径部２４ｃは開口部２３ｃを閉鎖し、両
油圧室１２、１４へのオイルの供給、排出を遮断する。
これにより、油圧ピストン８はこのときの位置で保持さ
れる。

【００３４】以上に述べた本実施例によると、制御弁１
０は、両油圧室１２、１４内に油を満たして油圧ピスト
ン８を所望の位置に保持するとき、進角側油圧室１４内
へ所定油量を供給するとともに、遅角側油圧室１２への
油供給、排出を遮断する。したがって、これによって、
カムシャフト１をクランク軸側部材に対して所望の位置
に保持させるとき、カムシャフト１の駆動トルク反力に
よる油圧ピストンの進角側油圧室１４方向への移動を低
減できる。したがって、安定的に油圧ピストン８を所望
の位置で保持でき、バルブタイミングを所望のタイミン
グで開閉することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のバルブタイミング調整装置の
最遅角状態時の断面図である。

【図２】本発明の実施例のバルブタイミング調整装置の
最進角状態時の断面図である。

【図３】本発明の実施例のバルブタイミング調整装置の
中間保持時の断面図である。

【図４】本発明の実施例のバルブタイミング調整装置の
断面図である。

【図５】図４に示すＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】本発明の実施例のカムキャップの底面図であ
る。

【符号の説明】

１ カムシャフト（カム軸） ４ カムシャフトスリーブ ５ タイミングプーリ（カム軸駆動手段） ７ スプロケットスリーブ ８ 油圧ピストン ９ 制御回路 １０ 制御弁 １２ 遅角側油圧室 １４ 進角側油圧室 ２３ スリーブ ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ 開口部 ２４ スプール ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ 油圧通路 ５５ 軸受部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブ
   の少なくとも一方のバルブを駆動するためのカム軸と、 このカム軸の一方の端部に設けられ、内燃機関のクラン
   ク軸と同期して回転力を前記カム軸に伝達するカム軸駆
   動手段と、 クランク軸側部材とカム軸側部材との間に噛合され、内
   外周に設けられる歯のうち少なくともいずれか一方がは
   す歯であり、前記クランク軸側部材の回転を前記カム軸
   側部材に伝達する筒状の歯車と、 油圧によって前記歯車を軸方向移動させ、前記クランク
   軸側部材に対して前記カム軸側部材を進角側に相対回動
   させる進角側油圧室と、前記クランク軸側部材に対して
   前記カム軸側部材を遅角側に相対回動させる遅角側油圧
   室とを有する歯車駆動手段と、 複数の開口部を有するスリーブとこのスリーブ内を摺動
   することにより前記複数の開口部を選択的に開閉するス
   プールとからなり、前記カム軸側部材を前記クランク軸
   側部材に対して進角側に相対回動させるとき、前記進角
   側油圧室へ油を供給するとともに前記遅角側油圧室から
   油を排出し、前記カム軸側部材を前記クランク軸側部材
   に対して遅角側に相対回動させるとき、前記遅角側油圧
   室へ油を供給するとともに前記進角側油圧室から油を排
   出し、前記カム軸側部材を前記クランク軸側部材に対し
   て所望の位置に保持させるとき、前記両油圧室に油を満
   たすよう供給する制御弁とを備え、 前記制御弁は、前記カム軸の上部に前記カム軸と直交す
   る方向に配置されることを特徴とするバルブタイミング
   調整装置。
2. 【請求項２】前記スリーブの外周の一部が前記カム軸の
   軸受部にラップする位置に前記制御弁を配置することを
   特徴とする請求項１記載のバルブタイミング装置。