JPH042764B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、カムシヤフトに連結される円筒状の
回転軸と；該回転軸に対する軸方向相対移動を阻
止されるとともに軸線まわりの相対回動を可能と
して回転軸と同軸に配置され、クランク軸から駆
動される調時輪と；軸方向一端を油圧室に臨ませ
て前記回転軸および調時輪と同軸に配置されると
ともに軸方向一方側にばね付勢されるピストン
と；ピストンの軸方向移動に応じて調時輪および
回転軸の回転位相を変化させるべくピストン、調
時輪および回転軸を連動、連結する位相調整機構
と；を備える内燃機関の動弁装置に関する。

(2) 従来の技術 従来、かかる装置は、たとえば特開昭61−
268810号公報により公知である。

(3) 発明が解決しようとする問題点 かかる装置は、位相調整機構により調時輪とカ
ムシヤフトとの位相を変化させることにより、機
関の吸気弁あるいは排気弁の作動タイミングを変
えるものであるが、上記従来のものでは、油圧室
に油圧を供給したときと、油圧を解放したときと
の２位置間をピストンが移動するようにしてお
り、吸気弁あるいは排気弁の開閉タイミングを一
定値だけ早くするか、一定値だけ遅くするかの制
御しかできない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので
あり、開閉タイミングを無段階に制御することを
可能にした内燃機関の動弁装置を提供することを
目的とする。

Ｂ 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明によれば、ピストンの軸方向一端が臨む
油圧室と、油圧供給路および油圧解放路との間に
は、ピストンに連動、連結されるとともに回転軸
内に摺動自在に嵌合されるスリーブと、軸方向相
対移動可能にしてスリーブに摺動可能に嵌合され
るスプールとから成るサーボ弁が介設され、該サ
ーボ弁は、スプールの軸方向移動による油圧室と
油圧供給路あるいは油圧解放路との連通状態を該
スプールの軸方向移動に追従したピストンおよび
スリーブの軸方向移動により遮断状態に切換える
べく構成され、スプールには、流体圧駆動手段が
連結される。

(2) 作用 上記構成によれば、機関の運転状態に応じて流
体圧駆動手段によりスプールを軸方向に駆動し
て、油圧室を油圧供給路あるいは油圧解放路に連
通したときに、油圧室への油圧供給あるいは油圧
解放に応じてピストンが軸方向に移動することに
よりスリーブも軸方向に移動し、それにより油圧
室への油圧供給路あるいは油圧解放路の連通状態
が遮断状態に切換えられ、したがつてピストンは
スプールの軸方向移動量に応じた量だけ軸方向に
移動することになり、調時輪とカムシヤフトとの
位相をスプールの軸方向移動量に応じて無段階に
制御することができる。

(3) 実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説
明すると、先ず第１図において、図示しない吸気
弁あるいは排気弁を開閉駆動するためのカムシヤ
フト１は機関本体２に回転自在に支承されてお
り、機関のクランク軸（図示せず）からの回転動
力を伝達するためのタイミングベルト３が巻懸け
られる調時輪としてのプーリ４と、前記カムシヤ
フト１とは、プーリ４およびカムシヤフト１の位
相をずらせることを可能にしたタイミング変更手
段５を介して連動、連結される。

タイミング変更手段５は、カムシヤフト１に同
軸に連結される回転軸６と、プーリ４に一体に設
けられて回転軸６を同軸に囲繞するハウジング７
と、軸方向一端を油圧室１８に臨ませるとともに
ばね３２により軸方向一方側にばね付勢されなが
らハウジング７および回転軸６と同軸に配置され
るピストン８と、ピストン８の移動量を規制する
サーボ弁９と、ピストン８の軸方向移動に応じて
プーリ４および回転軸６の回転位相を変化させる
べくピストン８、プーリ４および回転軸６を連
動、連結する位相調整機構１０とを備える。

回転軸６は、その閉塞端に軸部６ａを一体に有
して有底円筒状に形成されており、該閉塞端を貫
通するボルト１１をカムシヤフト１に螺合するこ
とにより軸部６ａがカムシヤフト１の端部に同軸
に連結される。プーリ４は、タイミングベルト３
が巻懸けられる外輪部４ａと、該外輪部４ａと同
軸の内輪部４ｂとが連結板部４ｃで相互に連結さ
れて成る。またハウジング７は、プーリ４におけ
る内輪部４ｂの一端に同軸にかつ一体に連設され
て有底円筒状に形成される。前記内輪部４ｂの他
端には回転軸６の閉塞端外縁を覆う環板状の端板
１２が固着されており、この端板１２の内周と回
転軸６における軸部６ａの外周との間にはシール
部材１３が介装される。また端板１２寄りの部分
で前記内輪部４ｂの内面と回転軸６の外面との間
には軸受１４が介装される。この軸受１４は、そ
の外輪の一端を前記内輪部４ｂに係合し、また内
輪の他端を回転軸６に係合するようにして内輪部
４ｂおよび回転軸６間に介設されており、したが
つてプーリ４およびハウジング７は、回転軸６す
なわちカムシヤフト１に対する軸方向相対移動を
阻止されているが、軸線まわりの相対回動を許容
されている。

ハウジング７の閉塞端中央には透孔１５が穿設
されており、ピストン８は、透孔１５の内面に摺
接する円筒部８ａと、ハウジング７の内面に摺接
するリング部８ｂとが皿状の連結板部８ｃで連結
されて成り、円筒部８ａの外面には透孔１５の内
面に摺接するシール部材１６が嵌着され、リング
部８ｂの外面にはハウジング７の内面に摺接する
シール部材１７が嵌着される。これにより両シー
ル部材１６，１７間においてハウジング７および
ピストン８との間に油圧室１８が画成され、該油
圧室１８に油圧が供給されるとピストン８は軸方
向に沿つてカムシヤフト１側に押圧される。しか
も両シール部材１６，１７は、周方向一部に合い
口を有するピストンリングタイプのものが用いら
れ、かかるタイプのシール部材１６，１７を用い
ることによりピストン８の摺動抵抗を小さくする
ことが可能である。

ピストン８には、プーリ４の内輪部４ｂおよび
ハウジング７と回転軸６との間に挿入されるべく
前記リング部８ｂからカムシヤフト１側に延出さ
れる支持筒部８ｄが一体に設けられており、この
支持筒部８ｄと、プーリ４の内輪部４ｂおよび回
転軸６とが位相調整機構１０を介して連動、連結
される。

第２図ａおよびｂにおいて、位相調整機構１０
は、回転軸６の外面に設けられる案内溝１９と、
該案内溝１９に対応してプーリ４の内輪部４ｂに
設けられる案内孔２０と、案内溝１９に嵌合すべ
く支持筒部８ｄに軸支されるローラピン２１と、
案内孔２０に嵌合すべく前記ローラピン２１と同
軸にして支持筒部８ｄに軸支されるローラピン２
２とから成る。しかも案内溝１９および案内孔２
０は、回転軸６およびプーリ４の軸線に対して傾
斜して相互に交差するように形成されており、ピ
ストン８とともにローラピン２１，２２が回転軸
６およびプーリ４の軸方向に移動するのに応じ
て、それらのローラピン２１，２２が案内溝１９
および案内孔２０内を転動して回転軸６およびプ
ーリ４が相互に逆方向に回動する。これにより回
転軸６およびカムシヤフト１と、プーリ４との位
相が変化することになる。すなわちピストン８が
カムシヤフト１に最も近接した位置に移動する
と、回転軸６およびプーリ４の周方向相対位置は
第２図ａで示すようになり、ピストン８がカムシ
ヤフト１から最も離反した位置に移動すると、回
転軸６およびプーリ４の周方向相対位置は第２図
ｂで示すようになる。しかもかかる位相調整機構
１０は、ピストン８の周方向に等間隔をあけた複
数個所たとえば３個所に配設される。

再び第１図において、プーリ４における内輪部
４ｂのハウジング７寄り外周には、前記案内孔２
０からのローラピン２２の脱落を阻止すべく円筒
状のカバー２３が嵌挿されており、このカバー２
３は前記内輪部４ｂに固着される。しかも案内孔
２０の両側で内輪部４ｂおよび連結板部４ｃとカ
バー２３との間にはシール部材２５，２６が介装
される。また回転軸６には、その内部を回転軸６
およびハウジング７間に連通するブリーズ孔２４
が穿設される。

サーボ弁９は、回転軸６に摺動自在に嵌合され
る円筒状のスリーブ２９と、該スリーブ２９内に
摺動自在に嵌合される円筒状のスプール３０とを
備える。またスリーブ２９と回転軸６の閉塞端と
の間にはばね３２が縮設されており、このばね３
２のばね力によりスリーブ２９はその一端がピス
トン８における連結板部８ｃに当接する方向に付
勢され、したがつてピストン８も油圧室１８の油
圧力に抗して油圧室１８を収縮する方向に付勢さ
れる。

機関本体２には、油圧ポンプ３６に連なる第１
油圧供給路３７が穿設され、カムシヤフト１には
第１油圧供給路３７に連通する環状溝３８が外面
に穿設されるとともに環状溝３８に通じる第２油
圧供給路３９が穿設される。また回転軸６には第
２油圧供給路３９に常時連通する第３油圧供給路
４０が穿設され、回転軸６の内面には第３油圧供
給路４０に連通する環状溝４１が設けられる。カ
ムシヤフト１の環状溝３８を間に挾むようにして
カムシヤフト１および機関本体２間には一対の環
状シール部材４２，４３が介装され、カムシヤフ
ト１および回転軸６間には第２および第３油圧供
給路３９，４０間の連通状態を維持するための環
状シール部材４４が介装される。

スリーブ２９には、回転軸６に対する軸方向位
置に拘らず環状溝４１に常時連通する油孔４５が
穿設されるとともに、その油孔４５の内面側開口
端にカムシヤフト１側で隣接した位置の内面には
環状溝４６が穿設される。またスリーブ２９なら
びに該スリーブ２９に当接した連結板部８ｃには
環状溝４６を油圧室１８に連通せしめる油路４７
が穿設される。さらにボルト１１およびカムシヤ
フト１には、油タンク４８に通じる油圧解放路４
９が穿設される。

スプール３０の外面には環状溝５０が穿設され
ており、スプール３０の軸方向に沿う環状溝５０
の幅は、油孔４５および環状溝４６間を環状溝５
０で連通し得る程度に設定される。このスプール
３０は、油孔４５のみを環状溝５０に連通させる
遮断位置と、環状溝５０を介して油孔４５および
環状溝４６間を連通する供給位置と、環状溝４６
を油圧解放路４９に連通させる解放位置との３つ
の軸方向相対位置間を移動可能である。またスリ
ーブ２９のカムシヤフト１側端部には半径方向内
方に張出したストツパ５１が一体に設けられてお
り、このストツパ５１はスプール３０に当接して
相互の軸方向相対移動を規制する。

またタイミング変更手段５を覆うようにして機
関本体２には支持部材５２が固着されており、こ
の支持部材５２にはタイミング変更手段５と同軸
上に流体圧駆動手段５３が固定され、この流体圧
駆動手段５３の駆動軸５４が前記スプール３０に
連結される。さらにハウジング７における閉塞端
には透孔１５を覆うキヤツプ５５が固着されてお
り、このキヤツプ５５の中央部を前記駆動軸５４
が軸方向移動自在に貫通し、駆動軸５４およびキ
ヤツプ５５間にはシール部材５６が介装される。

流体圧駆動手段５３は、両端が閉塞した円筒状
のケーシング５７を有するものであり、このケー
シング５７が前記支持部材５２にカムシヤフト１
と同軸に固着される。このケーシング５７には両
端が閉塞したシリンダ孔５８が設けられており、
該シリンダ孔５８に駆動ピストン５９が摺動可能
に嵌合され、前記駆動軸５４は駆動ピストン５９
に一体に連結される。すなわち駆動ピストン５９
に連結された駆動軸５４は、ケーシング５７を移
動自在に貫通してスプール３０に連結され、駆動
軸５４およびケーシング５７間にはシール部材６
０が介装される。

ケーシング５７の外端壁と駆動ピストン５９と
の間には第１油圧室６１が画成され、駆動ピスト
ン５９とケーシング５７の内端壁との間には第２
油圧室６２が画成される。しかも第２油圧室６２
には、駆動ピストン５９を軸方向外方に付勢する
ばね６３が収納される。第１油圧室６１には、電
磁弁６４を介して油圧源６５が接続され、第１お
よび第２油圧室６１，６２間は電磁弁６６を介し
て接続される。さらに第２油圧室６２は、ケーシ
ング５７に設けられた絞り６７を介して油タンク
４８に連通される。また両電磁弁６４，６６の作
動は制御手段６８により制御される。

かかる流体圧駆動手段５３では、電磁弁６４を
開弁した状態で、電磁弁６６を開閉制御すること
により駆動ピストン５９すなわち駆動軸５４の軸
方向位置を自在に調整することができ、それによ
りスプール３０の軸方向位置を自在に定めること
ができる。

次にこの実施例の作用について説明すると、機
関のクランク軸からタイミングベルト３を介して
伝達される回転動力は、プーリ４からタイミング
変更手段５を介してカムシヤフト１に伝達され、
そのカムシヤフト１の回転に応じて吸気弁あるい
は排気弁が開閉駆動される。

吸気弁あるいは排気弁の開閉タイミングを変化
させるためには、流体圧駆動手段５３により駆動
軸５４を所望の位置まで移動させる。たとえば第
１図では、スリーブ２９およびスプール３０の軸
方向相対位置は環状溝５０のみが油孔４５に連通
した遮断位置にあり、位相調整機構１０は第２図
ａで示す状態にある。そこで駆動軸５４を左動せ
しめてスプール３０を軸方向一方側（第１図の左
方側）に移動させると、環状溝４６が油圧解放路
４９に連通した解放位置となる。このため油圧室
１８の油圧が解放され、スリーブ２９およびピス
トン８はばね３２のばね力により軸方向一方に移
動し、位相調整機構１０により回転軸６とプーリ
４とが相対回動し、吸気弁あるいは排気弁の開閉
タイミングが変化する。しかもスリーブ２９の軸
方向一方への移動に応じて、スプール３０はスリ
ーブ２９に対して軸方向他方側に相対移動するこ
とになり、スプール３０およびスリーブ２９の軸
方向相対位置は遮断位置となる。したがつてスプ
ール３０の軸方向移動量に応じてピストン８の移
動量が定まり、それに応じて開閉タイミングの進
み量あるいは遅れ量が定まるので、スプール３０
の移動量に応じて開閉タイミングの変化量を無段
階に制御可能となる。

かかる作動時に、ピストン８に嵌着されている
シール部材１６，１７がピストンリングタイプの
ものであることから摺動抵抗が低く、したがつて
ピストン８の作動すなわち位相調整機構１０の調
整作動を速やかにすることができる。

またサーボ弁９が遮断位置にあるときに、駆動
軸５４を軸方向他方側に移動せしめ、スプール３
０を遮断位置から軸方向他方側に相対作動させる
と、環状溝５０を介して油孔４５および環状溝４
６が連通された供給位置となり、油圧ポンプ３６
からの油圧が油圧室１８に供給されるので、ピス
トン８がばね３２のばね力に抗して軸方向他方側
に押圧駆動される。而してそのピストン８の軸方
向他方側への移動に応じて位相調整機構１０の働
きにより回転軸６およびプーリ４が相対回動し、
吸気弁あるいは排気弁の開閉タイミングが変化す
る。しかもピストン８の軸方向移動に応じてスリ
ーブ２９も移動するので、スプール３０およびス
リーブ２９の軸方向相対位置は遮断位置となる。
したがつてスプール３０の移動量に応じてピスト
ン８の移動量が定まり、開閉タイミングが無段階
に制御される。しかも回転軸６に設けられたブリ
ーズ孔２４により、ピストン８および回転軸６間
にある背圧が速やかに逃がされ、ピストン８の作
動をより早くすることができる。

かかるタイミング変更手段５において、ハウジ
ング７は、軸受１４を介して回転軸６に支承され
るプーリ４に一体に連設されており、位相調整機
構１０もプーリ４に対応する部分に配設されてい
るので、ハウジング７の先端側に掛かる荷重を軽
減し、ハウジング７の閉塞端側すなわち先端側を
回転軸６で支持することを不要として、片持ち支
持構造が可能となる。したがつて回転軸６にピス
トン８の連結板部８ｃを貫通してハウジング７の
先端部を支持する部分を設ける必要がなくなり、
油圧室１８に臨むピストン８の受圧面積を比較的
広くすることができ、それによりピストン８の作
動すなわち位相調整機構１０の作動を速やかにす
ることができる。

尚、流体圧駆動手段としては、上記実施例の油
圧を用いたものだけでなく、空気圧等を用いたも
のであつてもよく、スプール３０の軸方向位置を
流体圧で無段階に調節し得るものであれば、形式
を問わない。

さらに本発明の他の実施例として、回転軸６お
よびピストン８間ならびにピストン８およびプー
リ４間の一方を、相対回動を阻止する構造で連結
し、他方をピストン８の軸方向移動に応じて相対
回動する構造で連結するようにして位相調整機構
を構成してもよい。

Ｃ 発明の効果 以上のように本発明によれば、ピストンの軸方
向一端が臨む油圧室と、油圧供給路および油圧解
放路との間には、ピストンに連動、連結されると
ともに回転軸内に摺動自在に嵌合されるスリーブ
と、軸方向相対移動可能にしてスリーブに摺動可
能に嵌合されるスプールとから成るサーボ弁が介
設され、該サーボ弁は、スプールの軸方向移動に
よる油圧室と油圧供給路あるいは油圧解放路との
連通状態を該スプールの軸方向移動に追従したピ
ストンおよびスリーブの軸方向移動により遮断状
態に切換えるべく構成され、スプールには、流体
圧駆動手段が連結されるので、流体圧駆動手段を
作動せしめることにより、ピストンをスプールの
移動量に対応する量だけ移動させて、調時輪とカ
ムシヤフトとの相対回動量を無段階に調節して、
吸気弁あるいは排気弁の開閉タイミングを無段階
に制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
は縦断面図、第２図は第１図の−線拡大断面
図である。 １……カムシヤフト、４……調時輪としてのプ
ーリ、６……回転軸、８……ピストン、９……サ
ーボ弁、１０……位相調整機構、１８……油圧
室、２９……スリーブ、３０……スプール、３
７，３９，４０……油圧供給路、４９……油圧解
放路、５３……流体圧駆動手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カムシヤフトに連結される円筒状の回転軸
   と；該回転軸に対する軸方向相対移動を阻止され
   るとともに軸線まわりの相対回動を可能として回
   転軸と同軸に配置され、クランク軸から駆動され
   る調時輪と；軸方向一端を油圧室に臨ませて前記
   回転軸および調時輪と同軸に配置されるとともに
   軸方向一方側にばね付勢されるピストンと；ピス
   トンの軸方向移動に応じて調時輪および回転軸の
   回転位相を変化させるべくピストン、調時輪およ
   び回転軸を連動、連結する位相調整機構と；を備
   える内燃機関の動弁装置において、ピストンの軸
   方向一端が臨む油圧室と、油圧供給路および油圧
   解放路との間には、ピストンに連動、連結される
   とともに回転軸内に摺動自在に嵌合されるスリー
   ブと、軸方向相対移動可能にしてスリーブに摺動
   可能に嵌合されるスプールとから成るサーボ弁が
   介設され、該サーボ弁は、スプールの軸方向移動
   による油圧室と油圧供給路あるいは油圧解放路と
   の連通状態を該スプールの軸方向移動に追従した
   ピストンおよびスリーブの軸方向移動により遮断
   状態に切換えるべく構成され、スプールには、流
   体圧駆動手段が連結されることを特徴とする内燃
   機関の動弁装置。