JPH04112907A - 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 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、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／ナフトの
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煩
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、筒状歯車がカムシャフトの軸方向へ延長されてい
る共に、カムシャフトとスプロケットとの大きな相対回
動角度を得るために該軸方向に大きく移動させるように
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、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので
、回転体の内部周方向に形成された円環状の内周面と、
カムシャフトの回転体内部に臨む端部に設けられたボデ
ィと、該ボディのカムシャフト直径方向の両端部に夫々
枢支されて、外周面が前記回転体の対向内周面を相対的
に押圧して該回転体とカムシャフトとの相対回動位置を
規制する一対のカム部材と、前記ボディに設けられて、
前記両カム部材を回転体の内周面に当接する方向あるい
は離間する方向へ相対的に正逆回転させる一対の作動手
段と、該各作動手段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、切替手段の作用により両方の
作動手段を互いに異なる作動状態とし、これによって第
１カム部材がボディの枢支点を介して一方に回転して円
弧状外周面で回転体の直径方向の内周面一端部に当接す
る一方、第２カム部材が枢支点を介して他方に回転して
回転体の内周面他端部から離間する。これによって、第
１カム部材は、外周面が回転体の内周面一端部に当接し
た状態でカムシャフトの負方向の回動のみを許容する。

したがって、この時点でカムシャフトにバルブスプリン
グのばね力により例えば負の回転トルクが作用すると、
該カムシャフトは負方向に回動するが、最大回転位置に
達した時点で、逆に正の回転トルクが作用すると、第１
カム部材の外周面に回転体の内周面一端部を押し付ける
方向の力が作用するため、該カム部材の外周面が回転体
内周面を圧接し該圧接摩擦力によりカムシャフトの正方
向の回動を阻止する。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、機関が例えば高負荷域に移行した場合は、切替手
段により両作動手段の作動が切り替えられ、第１カム部
材が回転体の内周面一端部から離間する一方、第２カム
部材が内周面他端部に当接する。

したがって、カムシャフトは、前述とは逆の作用によっ
て正方向の相対回動のみが許容され、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が作用すると、今
度は第２カム部材が回転体の内周面他端部から受ける反
力で外周面で内周面を強く圧接し該摩擦力により回転体
の負方向の回動を阻止する。これによって、カムシャフ
ト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。

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Ａ、Ｂ〜第３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はシリンダへノ
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１ａ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
イブスブロケ、。

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略正方形状のボディであっ
て、前記ドリブンスプロケット３は、外周面に２連の歯
車５ａを有する有蓋筒状のスプロケット本体５と、該ス
プロケット本体５の一端開口を閉塞する円形状の端板６
とからなり、前記スプロケット本体５の他側壁５ｂ中央
部に有する筒部５Ｃ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、スプロケット本体５は、外周
筒壁５ｄの内側円周方向に平坦状の内周面７が形成され
ている共に、他側壁５ｂの内面所定位置には第２図に示
すようにボディ４の最大左右回転位置を規制する円柱状
の第１．第２ストノハヒン８，９か突設されている。

前記ボディ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１ａ軸方向に穿設され
たボルト孔１ｂとを夫々挿通した取付ボルト１０によっ
てカムシャフト一端部１ａに固定されている。また、ボ
ディ４は、第２図に示す前記内周面７の直径方向の上下
中心線Ｐ上に位置する上下辺部４ｂ、４ｃの中央に一対
の断面コ字形のブラケッ）１１．１２が突設されている
と共に、該両ブラケット１１．１２に枢支軸１３゜１４
を介して回転自在に支持された一対の第１゜第２カム部
材１５．１６が設けられている。更に、ボディ４の中心
線Ｐより図中右側の位置に前記各カム部材１５．１６を
回転させる一対の作動手段１７．１８が設けられている
。

前記カム部材１５．１６は、略半月状を呈し、略中央に
有する半円形状の基部に前記枢支軸１３゜１４が挿通さ
れている共に、円弧状の各外周面１５ａ、１６ａが路中
心線Ｐ上に位置する内周面７の両端部７ａ、７ｂに対向
して配置されており、また、作動手段１７．１８側の各
一端部側に支持環１９．２０が夫々一体に設けられてい
る。

前記作動手段１７．１８は、互いに反対向きに設けられ
、ボディ４の上下片部４ｂ、４ｃから内部へ穿設された
シリンダ孔２１．２２と、該シリンダ孔２］、２２の開
口端を閉塞する円板状の閉塞板２３．２４と、該シリン
ダ孔２１．２２内を第１．第２油圧室２１ａ、２２ａと
第１．第２大気室２１ｂ、２２ｂとに隔成しつつ摺動す
る円板状の第１．第２ピストン２５．２６と、一端部か
該ピストン２５．２６の中央に固定された作動ロッド２
７，２８とを有している。前記閉塞板２３゜２４は、各
内面中央に前記ピストン２５．２６の各大気室２１ｂ、
２２ｂ側への最大移動を規制する小径円筒状の規制部材
２３ａ、２４ａが一体に突設されている。また、作動ロ
ッド２７，２８は、他端部２７ａ、２８ａが規制部材２
３ａ、２４ａの中央孔と閉塞板２３．２４の中央貫通孔
を夫々貫通していると共に、先端部に有する各一対の抜
止部材２９．３０・・・を介して前記支持環１９．２０
に連結している。前記ピストン２５．２６は、大気室２
１ｂ、２２ｂ内に弾装された圧縮スプリング３１．３２
のばね力によって各油圧室２１ａ。

２２ａ側に、各油圧室２１ａ、２２ａに油圧回路３３を
介して相対的に圧送された高油圧によって大気室２１ｂ
、２２ｂ側に夫々移動するようになっている。

前記油圧回路３３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３４から油圧が圧送される主通路３５と、カム
シャフト１のボルト孔１ｂと取付ボルト１０の軸部内部
軸方向に形成されて、上流端が前記主通路３５に連通ず
る供給通路３６と、取付ポル）１０の頭部側軸方向に貫
通形成されて供給通路３６に連通する制御孔３７と、該
制御孔３７が位置する取付ボルト１０の軸部半径方向及
びボディ４内に略り字形に屈曲形成されて、夫々上流端
が制御孔３７に下流端が各油圧室２１ａ、２２ａに夫々
連通した第１．第２油圧通路３８．３９とを備えている
。また、各油圧室２１ａ、２２ａ内の油圧は、ピストン
２５，２６及び閉塞板２３．２４に夫々軸方向へ貫通形
成された複数のオリフィス４０．４１・・・を介して漸
次外部に排出されるようになっている。更に、この油圧
回路３３は、切替手段４２によって適宜切替え制御され
るようになっている。

即ち、この切替手段４２は、制御孔３７内に軸方向へ摺
動自在に収納されたスプール弁４３と、該スプール弁４
３をフィルスプリング４４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４５とから構成されて
いる。前記スプール弁４３は、摺動位置に応じて前記制
御孔３７と第１油圧通路３８あるいは第２油圧通路３９
を相対的に連通・遮断する有蓋円筒状の弁体４３ａと、
該弁体４３ａの基端部内に形成されて、制御孔３７と第
１油圧通路３８とを適宜連通させる略Ｔ字形の連通孔４
３ｂとを備えている。

更に、前記電磁アクチユエータ４５は、ロッカカバー４
６に固着されて、駆動ロッド４５ａの先端部がスプール
弁４３の弁体４３ａ基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−ＯＦ　Ｆ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４５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、例えば機関高
負荷域では、電磁アクチュエータ４５にＯＦＦ信号が出
力され、したがって、スプール弁４３は、コイルスプリ
ング４４のばね力で第１図Ａ、Ｈに示すように左側位置
に保持され、弁体４３ａが第２油圧通路３９を開成する
と同時に、第１油圧通路３８を閉塞し、つまり第２油圧
通路３９と第２油圧室２２ａとを連通ずる一方、第１油
圧通路３８と第１油圧室２１ａとの連通を遮断する。し
たがって、オイルポンプ３４によって主通路３５から供
給通路３６を経て制御孔３７内に流入した高油圧は、第
２油圧通路３９のみを通って、第２油圧室２２ａ内に流
入し、内圧を上昇させる。

このため、ピストン２６は、第２図に示すように圧縮ス
プリング３２のばね力に抗して規制部材２４ａ先端に突
き当たるまで大気室２２ｂ側へ摺動し、これに伴い第２
作動ロッド２８が所定位置まで進出して抜止部材２９．
３０を介して第２カム部材１６の一端部を押圧する。こ
れによって、該第２カム部材１６は、枢支軸１４を中心
に第２図中時計方向に回転し、外周面１６ａがスプロケ
ット本体５の内周面７他端部７ｂから離間する。

一方、第１ピストン２５は、第１油圧室２１ａへの油圧
の供給が遮断されているため、圧縮スプリング３１のば
ね力で第１油圧室２１ａ側に摺動し、これに伴い第１作
動ロッド２７が所定位置まで後退して第１カム部材１５
の一端部を手前に弓き戻す。これによって、該第１カム
部材１５は、図中時計方向に回転して外周面１５ａがス
プロケット本体５の内周面７一端部７ａに当接し、枢支
軸１３を介してカムシャフト１の正方向の回動を許容す
る。したがって、この時点でカムシャフト１に図外のバ
ルブスプリングのばね力により正の回転トルク（第２図
中有回転方向）が作用すると、該カムシャフト１は、ボ
ディ４側部がストッパピン８に突き当たってそれ以上の
回動が規制されるまで正方向に回動する。そして、斯か
る最大正回動位置で逆に負の回転トルクが作用すると、
外周面１５ａに枢支軸１３を介して内周面一端部７ａを
押し付ける方向へ力が作用するため、この外周面１５ａ
が内周面７に強く圧接して大きな摩擦力が発生し、カム
シャフト１の負方向の回動を阻止する。これにより、ス
プロケット３とカムシャフト１の正負方向の相対回動が
確実に規制され、該カムシャフト１は、吸気バルブの閉
時期を早める回動位置に保持される。

一方、機関が低負荷域に移行した場合は、電磁アクチュ
エータ４５によって油圧回路３３が切り替えられ、今度
は第２油圧室２２ａへの油圧の供給が遮断され、第１油
圧室２１ａに油圧供給されて内圧が上昇する。このため
、第１ピストン２５は大気室２１ｂ側へ、第２ピストン
２６は第２油圧室２２ｂ側へ夫々摺動し、これに伴って
第１作動ロッド２７が進出し、第２作動ロッド２８が後
退する。したがって、第３図に示すように前述とは逆の
作用により第１カム部材１５が、内周面一端部７ａから
離間し、第２カム部材１６が内周面他端部７ｂに当接し
てカムシャフト１の負方向の回転のみを許容する。依っ
て、カムシャフト１は、負方向の回転トルクによって同
方向へ回転し第２スト、バピン９で最大回動位置が規制
される一方、この位置でカムシャフト１に正の回転トル
クか作用すると、第２カム部材１６の外周面１６ａに内
周面他端部７ｂを押圧する力が作用し、斯かる両者１６
．１７の圧接摩擦力でカムシャフト１の正方向の回動を
阻止する。これにより、カムシャフト１は、吸気バルブ
の閉時期を遅らせる回動位置に保持される。

尚、各油圧室２１ａ、２２ａに油圧が供給されて内圧が
上昇すると、大気室２１ｂ、２２ｂ内に存する油は閉塞
板２３．２４の比較的大径な各オリフィス４１・・・か
ら外部に排出されることになる。

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 以上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（、回転体の内周面に対する各カム部材の相対的な
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Ａ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、同図Ｂは同制御装置の異なる方
向からの縦断面図、第２図は本実施例の作用を示す第１
図の■−■線断面図、第３図は本実施例の異なる作用を
示す第１図の■−■線断面図である。 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、７・・・内周面、７ａ・
−一端部、７ｂ・・・他端部、１５．１６・・・カム部
材、１７．１８・・・作動手段、４２・・・切替手段。 外３名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の駆動力が伝達される内部中空状の回転体と
   カムシャフトとを、該カムシャフトに作用する正負の回
   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、前記回転体の内部周方向に形成された円環状の内
   周面と、前記カムシャフトの回転体内部に臨む端部に設
   けられたボディと、該ボディのカムシャフト直径方向の
   両端部に夫々枢支されて、外周面が前記回転体の内周面
   の対向両端部を相対的に押圧して該回転体とカムシャフ
   トとの相対回動位置を規制する一対のカム部材と、前記
   ボディに設けられて、前記両カム部材を回転体の内周面
   に当接する方向あるいは離間する方向へ相対的に正逆回
   転させる一対の作動手段と、該各作動手段を機関運転状
   態に応じて切り替える切替手段とを備えた内燃機関のバ
   ルブタイミング制御装置。