JPH0726921A - エンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents

エンジンのバルブタイミング制御装置

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JPH0726921A
JPH0726921A JP19403293A JP19403293A JPH0726921A JP H0726921 A JPH0726921 A JP H0726921A JP 19403293 A JP19403293 A JP 19403293A JP 19403293 A JP19403293 A JP 19403293A JP H0726921 A JPH0726921 A JP H0726921A
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JP
Japan
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cam
helical spline
cam shaft
shaft
valve timing
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JP19403293A
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English (en)
Inventor
Masanari Fukuma
真生 福馬
Hiroaki Deguchi
博明 出口
Masami Nishida
正美 西田
Akira Asai
晃 浅井
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ヘリカルスプライン噛合空間とオイルポンプの
ポンプ室とをクリアランスを介して互に連通させること
で、ポンプ室のオイルによりヘリカルスプラインのバッ
クラッシュに起因する打音防止を図る。 【構成】カム軸1と、このカム軸1の一端側に配設され
たカムプーリ2とを備え、カム軸1とカムプーリ2との
相対回転位相を可変して、バルブタイミングを制御する
エンジンのバルブタイミング制御装置であって、カム軸
1を同カム軸1の軸方向に移動させるカム軸移動手段4
と、カム軸1の端部に形成されたヘリカルスプライン軸
24、並びにカムプーリ2に固定されヘリカルスプライ
ン軸24に噛合するヘリカルスプライン孔23を有し、
カム軸1が軸方向に移動することによりカム軸1と上記
カムプーリ2との相対回転位相を可変するヘリカルスプ
ライン機構と、オイルポンプ14の回転部材の一部を形
成するオイルポンプ回転部材18とを備え、上記ヘリカ
ルスプライン機構のヘリカルスプライン噛合空間と、上
記オイルポンプ14のポンプ室26とをクリアランス2
7を介して互に連通させたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、カム軸とカムプーリ
との相対回転位相を可変することで、バルブタイミング
を変更するようなエンジンのバルブタイミング制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、上述例のエンジンのバルブタイミ
ング制御装置いわゆるVVTとしては、例えば、特開昭
63−162910号公報に記載の装置がある。すなわ
ち、カム軸と、このカム軸の一端側に配設されたカムプ
ーリとを備え、上述のカム軸と上述のカムプーリとの相
対回転位相を可変して、バルブタイミングを制御するエ
ンジンのバルブタイミング装置である。
【0003】ところで、上述の相対回転位相を得るため
に、例えば、カム軸の一端にヘリカルスプライン(heli
cal spline)軸を形成する一方、カムプーリ側には上述
のヘリカルスプライン軸に噛合するヘリカルスプライン
孔を形成し、カム軸を軸方向に移動することにより、カ
ム軸とカムプーリとの相対回転位相を可変すべく構成し
た場合、上述のヘリカルスプラインのバックラッシュ
(backlash)によりカム回転に伴うトルク変動時に打音
(歯打ち音)が発生する問題点があった。
【0004】このような問題点を解決するために、ノー
バックラッシュ構造にすると、その摩擦力が大となる関
係上、作動性が悪化して、レスポンスが悪くなる。また
上述のカム軸には、バルブ反力が全て付勢されるので、
このカム軸を軸方向に移動させるアクチュエータ駆動用
のオイルポンプは、比較的高吐出圧のものが要請され、
このオイルポンプを仮りにシリンダヘッドに取付ける
と、シリンダヘッドの全長が長くなるうえ、レイアウト
が比較的困難となる問題点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項1記
載の発明は、ヘリカルスプライン噛合空間とオイルポン
プのポンプ室とをクリアランスを介して互に連通させる
ことで、ポンプ室のオイルによりヘリカルスプラインの
バックラッシュに起因する打音を防止することができる
エンジンのバルブタイミング制御装置の提供を目的とす
る。
【0006】この発明の請求項2記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の目的と併せて、断面椀状のカムプー
リの内部空間にオイルポンプを配設することで、カムプ
ーリ内のデッドスペースを有効利用してオイルポンプを
配設することができ、シリンダヘッドの全長増加を抑制
して、コンパクト化を図ることができるエンジンのバル
ブタイミング制御装置の提供を目的とする。
【0007】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項1または2記載の発明の目的と併せて、カム軸移動
手段駆動用のオイルポンプの油圧を有効利用して、上述
のヘリカルスプラインのバックラッシュに起因する打音
を防止することができるエンジンのバルブタイミング制
御装置の提供を目的とする。
【0008】この発明の請求項4記載の発明は、上記請
求項1または3記載の発明の目的と併せて、カム軸に一
体的に形成されるカムをテーパカムとすることで、カム
軸の軸方向への移動によりバルブリフト量を可変するこ
とができるエンジンのバルブタイミング制御装置の提供
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1記載
の発明は、カム軸と、このカム軸の一端側に配設された
カムプーリとを備え、上記カム軸と上記カムプーリとの
相対回転位相を可変して、バルブタイミングを制御する
エンジンのバルブタイミング制御装置であって、上記カ
ム軸を同カム軸の軸方向に移動させるカム軸移動手段
と、上記カム軸の端部に形成されたヘリカルスプライン
軸、並びに上記カムプーリに固定され上記ヘリカルスプ
ライン軸に噛合するヘリカルスプライン孔を有し、上記
カム軸が軸方向に移動することにより上記カム軸と上記
カムプーリとの相対回転位相を可変するヘリカルスプラ
イン機構と、オイルポンプの回転部材の一部を形成する
オイルポンプ回転部材とを備え、上記ヘリカルスプライ
ン機構のヘリカルスプライン噛合空間と、上記オイルポ
ンプのポンプ室とをクリアランスを介して互に連通させ
たエンジンのバルブタイミング制御装置であることを特
徴とする。
【0010】この発明の請求項2記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の構成と併せて、上記カムプーリは断
面椀状に形成され、このカムプーリの内部空間に上記オ
イルポンプが配設させたエンジンのバルブタイミング制
御装置であることを特徴とする。
【0011】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項1または2記載の発明の構成と併せて、上記オイル
ポンプの吐出油圧により上記カム軸移動手段を駆動する
エンジンのバルブタイミング制御装置であることを特徴
とする。
【0012】この発明の請求項4記載の発明は、上記請
求項1または3記載の発明の構成と併せて、上記カム軸
に一体的に形成されるカムを設け、該カムのカムプロフ
ィールは、軸方向への移動によりバルブリフト量を可変
すべくテーパ状に形成されたエンジンのバルブタイミン
グ制御装置であることを特徴とする。
【0013】
【発明の効果】この発明の請求項1記載の発明によれ
ば、カム軸移動手段によりカム軸を軸方向に移動させた
時、ヘリカルスプライン機構によりカム軸とカムプーリ
との相対回転位相が可変され、このためバルブタイミン
グを変更することができる。しかも、上述のヘリカルス
プライン機構のヘリカルスプライン噛合空間と、上述の
オイルポンプのポンプ室とをクリアランスを介して互に
連通させているので、ヘリカルスプライン噛合空間には
ポンプ室のオイルが充満することになり、ダンピンク効
果によりヘリカルスプラインのバックラッシュに起因す
る打音を確実に防止することができる効果がある。
【0014】この発明の請求項2記載の発明によれば、
上記請求項1記載の発明の効果と併せて、断面椀状のカ
ムプーリの内部空間に上述のオイルポンプを配設したの
で、このカムプーリ内のデットスペースを有効利用して
オイルポンプを配設することができる効果がある。
【0015】この発明の請求項3記載の発明によれば、
上記請求項1または2記載の発明の効果と併せて、オイ
ルポンプの吐出油圧により上述のカム軸移動手段を駆動
するので、カム軸移動手段駆動用のオイルポンプの油圧
を有効利用して、上述のヘリカルスプラインのバックラ
ッシュに起因する打音を防止することができる効果があ
る。
【0016】この発明の請求項4記載の発明によれば、
上記請求項1または3記載の発明の効果と併せて、カム
軸に一体的に形成されるカムをテーパカムとしたので、
カム軸の軸方向への移動により、バルブタイミングのみ
ならずバルブリフト量をも可変することができる効果が
ある。
【0017】
【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はエンジンのバルブタイミング制御装置を
示し、図1において、このエンジンのバルブタイミング
制御装置は、カムシャフト1と、このカムシャフト1の
一端側に配設されクランクプーリにタイミングベルトを
介して連動されたカムプーリ2とを備え、カムシャフト
1とカムプーリ2との相対回転位相を可変して、バルブ
タイミングを制御すべく構成している。
【0018】この実施例では吸気2弁、排気2弁のDO
HC構造であるから、上述のカムシャフト1には1気筒
の吸気側および排気側に各2つのカム3,3を一体的に
形成している。このカム3は図2に示すようにベース円
部3Bとリフト部3Lとを有すると共に、図1からも明
らかな如く、そのカムプロフィールはカムシャフト1の
軸方向への移動によりバルブリフト量を可変すべくテー
パ状に形成している。
【0019】また上述のカムシャフト1を同カムシャフ
ト1の軸方向へ移動させるカム軸移動手段としての油圧
シリンダ4を設けている。この油圧シリンダ4は外周に
シール部材5を嵌着し、カムシャフト1の軸方向へ往復
動可能なピストン部材6と、このピストン部材6に一体
形成されてカムシャフト1のスラスト方向の移動を規制
するスラスト規制部材7と、上述のピストン部材6をカ
ムシャフト1の軸方向へ移動すべく該ピストン部材6の
前後に油室8,9を形成し、かつ内部に同ピストン部材
6を往復動可能に挿入したシリンダ部材10とを備えて
いる。
【0020】ここで、上述のシリンダ部材10はシリン
ダチューブ10a、ヘッドカバー10b、ロッドカバー
10cを有し、このロッドカバー10cにはカムシャフ
ト1他端側の軸受部11を形成している。
【0021】また上述のピストン部材6には図3に示す
ような角孔6aを穿設し、ロッドカバー10cとヘッド
カバー10bとの間に張架した回り止め部材12を、上
述の角孔6a内に挿通させて、ピストン部材6の回り止
めを図っている。上述のピストン部材6の角孔6a孔縁
と回り止め部材12との間にはシール部材(図示せず)
を配置する。なお、図示実施例の回り止め構造に代え
て、他の回り止め構造を採用してもよい。
【0022】一方、上述のカムシャフト1の他端側には
小径部1aとフランジ状の大径部1bとを一体形成し、
上述の小径部1aを軸受部11を介して油室8内に臨設
すると共に、この小径部1aをスラスト規制部材7にお
けるU字溝7aに回転自在に配設し、上述の大径部1b
をスラスト規制部材7とピストン部材6との間の空間部
に回転自在に配設している。
【0023】ところで、上述のカムシャフト1の一端側
に配設されたカムプーリ2は図1、図4に示す如く断面
椀状に形成され、このカムプーリ2の内部空間13には
その吐出油圧により油圧方向制御手段(図示せず)を介
して上述の油圧シリンダ4を駆動するためのオイルポン
プ14が配設されている。
【0024】このオイルポンプ14は、インナカバー1
5、アウタカバー16、アウタロータ17、インナロー
タ18を有し、図1、図4に示す如く複数のセットボル
ト19…(但し、図においては1本のセットボルト19
のみを示す)を用いてアウタカバー16およびインナカ
バー15をシリンダヘッドカバー20およびシリンダヘ
ッド21に一体的に取付けている。
【0025】上述のオイルポンプ14の回転部材の一部
を構成するインナロータ18は、締結部材としてのボル
ト22により上述のカムプーリ2に一体的に結合固定さ
れて、カムプーリ2と同期回転し、かつこのインナロー
タ18には図5にも示すようにヘリカルスプライン23
を形成している。
【0026】一方、上述のカムシャフト1の一端側に
は、このヘリカルスプライン孔23に噛合するヘリカル
スプライン軸24を一体形成し、このカムシャフト1が
軸方向に移動することにより該カムシャフト1と上述の
カムプーリ2との相対回転位相を可変するヘリカルスプ
ライン機構25を構成している。
【0027】しかも、上述のヘリカルスプライン機構2
5のヘリカルスプライン噛合空間(但し、図5では図示
の便宜上、噛合空間を省略している)と、上述のオイル
ポンプ14のポンプ室26とをクリアランス27を介し
て互に連通させている。また、このオイルポンプ14の
サクション側は図1、図4に示す如くシリンダヘッド2
1内のオイルギャラリ28に連通させている。さらに、
この実施例では上述のオイルポンプ14はバルブタイミ
ング制御装置専用いわゆるVVT専用とし、例えば、そ
の吐出圧力を15Kgf/cm2 に設定すると共に、既設の吐
出圧力が4Kgf/cm2 のエンジンオイルポンプとは別個に
形成している。なお、図中、29はアウタカバー16と
インナロータ18との間のシール部材、30はインナカ
バー15とカムシャフト1との間のシール部材、31,
32は油圧シリンダ4におけるヘッドカバー10bおよ
びロッドカバー10cにそれぞれ設けられた油圧ポート
である。
【0028】図示実施例は上記の如く構成するものにし
て、以下作用を説明する。エンジンのクランクシャフト
の回転は、クランクプーリ、タイミングベルトを介して
カムプーリ2に伝達され、このカムプーリ2と一体的に
固定されたインナロータ18のヘリカルスプライン孔2
3からカムシャフト1のヘリカルスプライン軸24に回
転力が伝達されるので、カムシャフト1およびカム3,
3が回転すると同時にオイルポンプ14が駆動される。
【0029】バルブタイミングを可変する場合、上述の
オイルポンプ14の吐出油圧を油圧方向制御手段(図示
せず)を介して油圧シリンダ4の何れかの油圧ポート3
1,32に供給すると、この油圧シリンダ4内のピスト
ン部材6がカムシャフト1の軸方向へ移動するので、こ
のピストン部材6によりカムシャフト1が同方向へ移動
し、ヘリカルスプライン機構25により、カムシャフト
1とカムプーリ2との相対回転位相が可変して、バルブ
タイミングを変更することができる。
【0030】このバルブタイミングの変更と同時に、カ
ムシャフト1の図1の左方への移動時にはテーパカム3
によりバルブリフト量が大となり、逆にカムシャフト1
の図1の右方への移動時にはテーパカム3によりバルブ
リフト量が小となる。
【0031】ところで、上述のヘリカルスプライン機構
25のヘリカルスプライン噛合空間と、上述のオイルポ
ンプ14のポンプ室26とをクリアランス27を介して
互に連通させたので、ヘリカルスプライン噛合空間(さ
らに詳しくは各シール部材29,30の空間内)にはポ
ンプ室26のオイルが上述のクリアランス27を通過し
て充満することになり、ダンピング(damping 、減衰)
効果によりヘリカルスプライン23,24のバックラッ
シュに起因する打音を確実に防止することができる効果
がある。
【0032】また断面椀状のカムプーリ2の内部空間に
上述のオイルポンプ14を配設したので、このカムプー
リ2内のデッドスペースを有効利用して、オイルポンプ
14を配設することができ、この結果、シリンダヘッド
21の全長増加を抑制しつつ、オイルポンプ14をコン
パクトに配設することができる効果がある。
【0033】さらに、上述のオイルポンプ14の吐出油
圧によりカム軸移動手段としての油圧シリンダ4を駆動
するので、油圧シリンダ4駆動用のオイルポンプ14の
油圧を有効利用して、上述のヘリカルスプライン23,
24のバックラッシュに起因する打音を防止することが
できる効果がある。
【0034】加えて、上述のカムシャフト1に一体的に
形成されるカム3をテーパカムとしたので、カムシャフ
ト1の軸方向への移動により、バルブタイミングのみな
らずバルブリフト量をも可変することができる効果があ
る。なお、上述のカム3をテーパカムとすると、バルブ
反力に起因するスラスト力を打ち消す力と、カムシャフ
ト1を移動させる力との双方が必要となるが、上述のオ
イルポンプ14の吐出圧力は例えば15Kgf/cm2 の高圧
に設定しているので、充分な力を得ることができる。
【0035】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明のカム軸は、実施例のカムシャフト
1に対応し、以下同様に、カム軸移動手段は、油圧シリ
ンダ4に対応し、オイルポンプは、トロコイド式オイル
ポンプ14に対応し、オイルポンプ回転部材は、インナ
ロータ18に対応するも、この発明は、上述の実施例の
構成のみに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエンジンのバルブタイミング制御装置
を示す縦断面図。
【図2】図1のA−A線矢視断面図。
【図3】ピストン部材の斜視図。
【図4】図1の要部拡大断面図。
【図5】図1のB−B線に沿う要部拡大断面図。
【符号の説明】
1…カムシャフト 2…カムプーリ 3…カム 4…油圧シリンダ(カム軸移動手段) 13…内部空間 14…オイルポンプ 18…インナロータ 23…ヘリカルスプライン孔 24…ヘリカルスプライン軸 25…ヘリカルスプライン機構 26…ポンプ室 27…クリアランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅井 晃 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カム軸と、このカム軸の一端側に配設され
    たカムプーリとを備え、上記カム軸と上記カムプーリと
    の相対回転位相を可変して、バルブタイミングを制御す
    るエンジンのバルブタイミング制御装置であって、上記
    カム軸を同カム軸の軸方向に移動させるカム軸移動手段
    と、上記カム軸の端部に形成されたヘリカルスプライン
    軸、並びに上記カムプーリに固定され上記ヘリカルスプ
    ライン軸に噛合するヘリカルスプライン孔を有し、上記
    カム軸が軸方向に移動することにより上記カム軸と上記
    カムプーリとの相対回転位相を可変するヘリカルスプラ
    イン機構と、オイルポンプの回転部材の一部を形成する
    オイルポンプ回転部材とを備え、上記ヘリカルスプライ
    ン機構のヘリカルスプライン噛合空間と、上記オイルポ
    ンプのポンプ室とをクリアランスを介して互に連通させ
    たエンジンのバルブタイミング制御装置。
  2. 【請求項2】上記カムプーリは断面椀状に形成され、こ
    のカムプーリの内部空間に上記オイルポンプが配設され
    た請求項1記載のエンジンのバルブタイミング制御装
    置。
  3. 【請求項3】上記オイルポンプの吐出油圧により上記カ
    ム軸移動手段を駆動する請求項1または2記載のエンジ
    ンのバルブタイミング制御装置。
  4. 【請求項4】上記カム軸に一体的に形成されるカムを設
    け、該カムのカムプロフィールは、軸方向への移動によ
    りバルブリフト量を可変すべくテーパ状に形成された請
    求項1または3記載のエンジンのバルブタイミング制御
    装置。
JP19403293A 1993-07-09 1993-07-09 エンジンのバルブタイミング制御装置 Pending JPH0726921A (ja)

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