JPH02185607A - 可変バルブタイミング装置およびその作動流体供給装置 - 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」 本発明は、内燃機関の吸気弁または排気弁の作動タイミ
ングを変化させる可変バルブタイミング装置に関するも
のである。

「従来の技術」 可変バルブタイミング装置として、内周に歯を形成した
タイミングプーリと、外周に歯を形成したカムシャフト
との間に、内外周に形成した歯の少なくとも一方がヘリ
カル歯であるリングギヤを配置し、該リングギヤを軸方
向に移動して、エンジンによって回転されるタイミング
プーリとカムシャフトとを相対回転させることによって
、吸気または排気弁の作動タイミングを変えるようにし
たものは既に提案されて公知である。

また、前記リングギヤの軸方向移動を油圧力を用いて行
うものは、例えば特開昭６１−２６８８１０号公報によ
り開示されている。

「発明が解決しようとする劃１ しかしながら、油圧力を用いる可変バルブタイミング装
置では、 （１）油洩れを生じると、タイミングプーリを駆動する
タイミングベルトへ油が付着して、該ベルトの早期劣化
の原因となり、延いては破断樟至る。

（２）油の粘度は、温度により大きく左右され、低温時
には粘度が大きく油圧配管における管摩擦も大きくなっ
て、単位時間当たりの油流量が低下し、可変バルブタイ
ミング装置の作動速度を遅らせる。

等の問題点がある。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
、リングギヤの軸方向移動を油圧力を用いないで、エン
ジン負圧を利用することにより行う可変バルブタイミン
グ装置を提供することを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 前記目的を達成するための具体的手段は、カムシャフト
と、エンジンによって駆動されるタイミングプーリとの
間を、内外周に形成した歯の少なくとも一方がヘリカル
歯であるリングギヤを介して連繋し、このリングギヤの
軸方向移動でカムシャフトとタイミングプーリとの間に
相対回転を生じさせるようにした可変バルブタイミング
装置において、タイミングプーリに形成したシリンダと
、前記リングギヤを一体形成したピストンと、シリンダ
の負圧導入ポートから導入される負圧により軸方向に移
動したピストンを移動端で吸引保持する電磁コイルとを
設けたことを特徴とするものである。

「作用」 前記具体的手段によれば、負圧導入ポートからシリンダ
に負圧が導入され、その負圧の作用によりピストンが移
動し、その移動端において、電磁ソレノイドを作動させ
て吸引保持すると、該ピストンと一体成形されたリング
ギヤの軸方向移動に伴い、リングギヤの少なくとも一方
に形成したヘリカル歯に噛み合うタイミングプーリ若し
くはカムシャフトが相対回転して、相互の位相を変え吸
気または排気弁の作動タイミングを変化させることがで
きる。

ｒ実施例」 本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は可変バルブタイミング装置Ａの断面図を示す。

カムシャフト１は、エンジン本体２に回転自由に支承さ
れ、その先端面には外周に外歯４ａを形成したスリーブ
体４をボルト５により取着する。

スリーブ体４は、カムシャフト１との位置ずれを生じさ
せないため、ピン６により固定する。さらに、カムシャ
フト１の先端部には、後記するシリンダ１２を構成する
ハウジング７の内側の円筒部８を回動自由に嵌装する。

このハウジング７は、内側の円筒部８と外側の円筒部９
との間に中間壁９ａを設けた二重円筒構造になり、外側
の円筒部９の外周には歯付のタイミングプーリ１ｏを形
成し、内側の円筒部８の内周には内歯８ａを形成する。

前記スリーブ体４の外歯４ａと、ハウジング７の内側の
円筒部８の内歯８ａのいずれが一方を、ヘリカル歯によ
り形成する。

また、タイミングプーリ１ｏには歯付のタイミングベル
ト１０ａを掛は渡して、エンジンの回転を伝達する。

さらにハウジング７の外側の円筒部９の側端部を、エン
ドカバー１１により気密に覆ってシリンダ１２を構成す
る。該シリンダ１２内にはピストン１３を配置する。ピ
ストン１３は、前記スリーブ体４の外歯４ａとハウジン
グの内側の円筒部８の内周に形成した内歯８ａに、それ
ぞれ噛み合う内歯１４ａと外歯１４ｂを、内周及び外周
に形成したリングギヤ１４を一体に形成する。内歯１４
ａと外歯１４ｂのいずれか一方は、前記外歯４ａ又は内
歯８ａのいずれが一方に形成したヘリカル歯に噛み合う
ヘリカル歯とする。

前記シリンダ１２のエンドカバー１１及びピストン１３
には、その中心を外側から貫く断面円形のエヤ通路嘴１
５を配設し、エンジン本体２に固定されるベルトカバー
１６に固定する。エンドカバー１１は該エヤ通路嘴１５
上で回転し、ピストン１３は回転及び摺動する。エヤ通
路嘴１５には、２本のエヤ通路１７．１８を穿設し、エ
ヤ通路１７は貫通端に開口し、一方エヤ通路１８はエン
ドカバー１１の内側でかつピストン１３の手前側に開口
する。エヤ通路１７．１８にはポート１９゜２０を設け
る。

前記ハウジング７の内側の円筒部８の外周には、ベアリ
ング２１．２１を嵌装し、そのベアリング２１．２１の
外周には、エンジン本体２にブラケット２２により固定
された電磁コイル２３を嵌着して、ハウジング７の回転
を支承する。

カムシャフト１と内側円筒部８の嵌装面、シリンダ１２
とピストン１３の回転及び摺動面、及びエンドカバー１
１とピストン１３に対するエヤ通路嘴１５の貫通面には
、それぞれ気密を保持するための封止が施されている。

さらに、ピストン１３の移動端の前記ハウジング７の中
間壁９ａには、電磁コイル２３とピストン１３の電磁吸
引力を増大するため非磁性体２４を埋設する。

前記可変バルブタイミング装ｆｉＡは、エンジン負圧を
用いて作動させるもので、第２図にその空気圧回路３０
の概略を示す。

空気圧回路３０は、エンジン負圧ｍ３１．逆止弁３２及
び負圧を蓄圧するタンク３３及びバキュームスイッチン
グバルブ（以下ｖＳｖと称す）３４を直列に介挿したも
ので、前記エヤ通路嘴１５のエヤ通路１７のポート１９
に接続する。エヤ通路嘴１５のエヤ通路１８のポート２
０は大気に連通する。タンク３３はエンジンのアイドリ
ング時等の高負圧時に負圧を蓄圧し、逆止弁３２により
エンジン側が高負荷になった低負圧時にも一定の負圧を
確保して、可変バルブタイミング装置Ａの確実な作動を
行うようにするためのものである。ＶＳＶ３４は、コン
ピュータユニット３５からの０Ｎ−ＯＦＦ信号により作
動する三方電磁弁であって、ＯＮ信号により前記空気圧
回路３０とポート１９を連通し、ＯＦＦ信号によりポー
ト１９と大気を連通ずる。前記コンピュータユニット３
５は、エンジン回転信号、吸入空気量信号、冷却水温信
号及びスロットル開度信号等をフィードバックして、所
定の制御プログラムに従い前記０Ｎ−ＯＦＦ信号及び電
磁コイル２３の０Ｎ−ＯＦＦを制御する制御信号を発す
る。

第３図の空気圧図１１３０ａは、前記空気圧回路３０を
改良してピストン１３の戻りの応答性を高めたものであ
る。

空気圧回路３０ａには、前記エヤ通路嘴１５のエヤ通Ｎ
１８のポート２０に連通するバイパス回路３６を設け、
該バイパス回路３６にＶＳＶ３７を介挿する。三方電磁
弁であるＶＳＶ３７のＯＮ作動時には、前記ポート２０
を大気に連通し、ＯＦＦ作動時にはポート２０とタンク
３３とを連通させる。ＶＳＶ３４．３７の作動によりポ
ート１９と２０とが交互に負圧源と大気とに切り換わる
。

「作動」 前記第１〜３図に基づいて、可変バルブタイミング装置
Ａの作動を説明する。

エンジンの回転がタイミングベルト１０ａにより伝達さ
れ、タイミングプーリ１０が回転すると、ハウジング７
の内側の円筒部８の内歯８ａと、スリーブ体４の外歯４
ａとに噛み合うリングギヤ１４を介して該スリーブ体４
が回転する。スリーブ体４は、カムシャフト１に固定さ
れているので、タイミングプーリ１０とカムシャフト１
とは一体となって回転する。カムシャフト１は、図示し
ない吸気家たけ排気弁の開閉制御を行う、このときコン
ピュータユニット３５からＶＳＶ３４に対して、ＯＮ信
号が発せられると空気圧回路３０とエヤ通路嘴１５のポ
ート１９が連通し、エヤ通路１７によりシリンダ１２の
ピストン１３の右側に負圧が導入される。またピストン
１３の左側はポート２０が開放され大気に連通ずる。こ
のため。

ピストン１３は負圧の作用により軸方向右側へ移動する
。ピストン１３には前記したように、リングギヤ１４が
一体形成され、その内歯１４ａと外歯１４ｂの少なくと
も一方がヘリカル歯であるので、この内歯１４ａと外＊
１４ｂとに噛み合う外歯４ａを形成したリング体４即ち
カムシャフト１と、内歯８ａを形成したハウジング７即
ちタイミングプーリ１０との間で、前記ピストン１３の
軸方向移動により相対回転を生じ、吸気または排気弁の
作動タイミングが変化する。！！たこの時、電磁コイル
２３に対してコンピュータユニット３５からＯＮ信号を
送って通電すると、ピストン１３はハウジング７の中間
壁９ａに接する移動端で、電磁コイル２３の電磁吸引力
樟より吸引保持される。従って、ＶＳＶ３４をコンピュ
ータユニット３５のＯＦＦ信号により切り換えて、空気
圧回路３０とポート１９との連通を遮断し、ポート１９
を大気に連通して負圧が作用しなくなっても、電磁コイ
ル２３の作動中はピストン１３は前記移動端に保持され
る。ＶＳＶ３４のＯＮ時間は、電磁コイル２３の電磁吸
引力が作用して吸引を開始する位置までピストン１３を
移動させる時間とすることにより、タンク３３に蓄えら
れる負圧の消費を最小限に抑えることができる。

電磁コイル２３への通電が断たれ、電磁吸引力が消滅す
ると、カムシャフト１へ回転を伝達するタイミングプー
リｌＯの回転トルクにより、前記ヘリカル歯にスラスト
力が生じ、ピストン１３をエンドカバー１１へ接触させ
るまで軸方向左側へ移動させ、カムシャフトｌとタイミ
ングプーリｌＯとの間に相対逆回転を生じさせ、吸気ま
たは排気弁の作動タイミングを元に戻す。

以上の作動により、タンク３３の圧力低下はボイル・シ
ャルルの法則により、空気圧回路３０の配管及びピスト
ン１３の行程容積の体積増加分となる。従って、タンク
３３の容積を大きくすることにより、複数回作動させる
に必要な負圧を蓄圧して確保することができる。

また、前記ピストン１３の戻り移動は、カムシャフト１
へ回転を伝達するタイミングプーリ１０の回転トルクに
より、前記ヘリカル歯に生ずるスラスト力で行うように
しているため、回転トルクつまりカムシャフト１の駆動
トルクが小さい場合には、ピストン１３の戻り速度（応
答遠度）が遅くなる。この場合には、第３図の空気圧回
路３０ａに示すように、バイパス回路３６を設け、該バ
イパス回路３６に介挿したＶＳＶ３７をコンピュータユ
ニット３５のＯＦＦ信号により切り換えて、ポート２０
から負圧を導入してピストン１３の復帰移動（軸方内在
への移動）の速度即ち応答速度を速めることができる。

「変形実施例」 第４図は、本発明の変形実施例を示した断面図である。

この変形実施例は、カムシャフトｌとタイミングプーリ
ｌＯとの間を、内外周に形成した歯１４ａ、１４ｂの少
なくとも一方がヘリカル歯であるリングギヤ１４を介し
て連繋し、このリングギヤ１４の軸方向移動を、該リン
グギヤ１４を一体形成したピストン１３に負圧を作用さ
せて行い、カムシャフト１とタイミングプーリ１０の間
に相対回転を生じさせて、吸排気弁の作動タイミングを
変化させるとともに、前記軸方向の移動端で電磁コイル
２３の通電により吸引保持するようにしたものであり、
この構成は前記実施例と同一である。

以下、前記実施例と異なる点を説明する。

シリンダ１２のエンドカバー１１は、カムシャフト１の
先端部に取着されたスリーブ体４の先端内周にねじ込ん
で固定する。シリンダ１２のピストン１３の左側は、大
気に開放しである。このため、ピストン１３の右側に負
圧を導入するエヤ通路１７のみが設けられ、該エヤ通路
１７は前記エンドカバー１１の中心を貫通してスリーブ
体４に開口する。スリーブ体４及びカムシャフト１には
エヤ通Ｒ４１を形成して、エヤ通路１７により導入され
る負圧をピストン１３の右側に作用させる。

ピストン１３とシリンダ１２の右側エンドフレーム１１
　ａｌ’１ｆｌＧこは復帰ばね４２を掛ける。負圧の作
用により軸方向右側へ移動して、電磁コイル２３の電磁
吸引力に保持されるピストン１３が、負圧の作用及び電
磁吸引力の消滅により、軸方向左側へ戻り移動する際は
、復帰ばね４２のばね弾力の作用により復帰速度を速め
る。前記右側エンドフレームｌｌａは、カムシャフト１
に嵌着したベアリング４３を介して該カムシャフトｌ上
で回転するようにしたものであり、外側の環状溝４４に
電磁コイル２３を遊嵌する。その電磁コイル２３はブラ
ケット２２によりエンジン本体２へ固定する。

前記変形実施例は、復帰ばね４２のばね弾力により、ピ
ストン１３の戻り速度を速めて応答性を向上させること
ができるとともに、負圧導入のためのエヤ通路１７を設
けるのみでよいから、空気圧回路３０の構成が簡単にな
る。

「発明の効果」 本発明は、前記具体的手段及び作用の説明で明らかにし
たように、カムシャフトとタイミングプーリとの間に相
対回転を生じさせて、エンジンの吸気または排気弁の作
動タイミングを変化させるためのリングギヤの軸方向移
動を、該リングギヤを一体形成したピストンに負圧を作
用させて行うとともに、移動したピストンを電磁コイル
により吸引保持して作動状態を保持するようにしたから
、負圧の消費を最小限に抑えることができる。また、油
圧を用いて行う従来例に比して、温度条件により作動速
度が遅くなることもなく、油洩れによりタイミングベル
トの劣化を速めたり、装置を汚したりすることもない等
の効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を示し、第１図は本発明を適
用した可変バルブタイミング装置Ａの断面図、第２図は
空気圧回路３ｏを示した回路図、第３図は空気圧回路３
０ａを示した回路図、第４図は変形実施例を示した断面
図である。 １００．カムシャフト、　　１０　、、、タイミングプ
ーリ、　１１．、、エンドカバー　　１２．、、シリン
ダ、１３、、、ピストン、　　１４　、、、リングギヤ
、　　１５゜６．エア通路嘴、　１７．１８．、、エア
通路、１９．２０．、、ポート、　２３．、、電磁コイ
ル、Ａｏｏ、可変バルブタイミング装置。 第１図 第４図 ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 カムシャフトと、エンジンによって駆動されるタイミン
   グプーリとの間を、内外周に形成した歯の少なくとも一
   方がヘリカル歯であるリングギヤを介して連繋し、この
   リングギヤの軸方向移動でカムシャフトとタイミングプ
   ーリとの間に相対回転を生じさせるようにした可変バル
   ブタイミング装置において、 タイミングプーリに形成したシリンダと、前記リングギ
   ヤを一体形成したピストンと、シリンダの負圧導入ポー
   トから導入される負圧により軸方向に移動したピストン
   を移動端で吸引保持する電磁コイルとを設けたことを特
   徴とする可変バルブタイミング装置。