JPH0512608U - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関のバルブタイミング制御装置に使用
される作動油の消費量を可及的に減少させつつ、位相変
換手段の良好な作動応答性を確保する。 【構成】 カムシャフト１とタイミングスプロケット４
との相対回動位相変換する位相変換手段５を、油圧回路
２５を介して駆動させる駆動手段を備えたバルブタイミ
ング制御装置において、前記油圧回路２５は油圧室２４
内の油圧を電磁弁３５を介して排出する油圧排出通路２
７と、油圧供給通路２６に設けられて、前記電磁弁３５
の開閉に応じて通路面積を可変にする可変オリフィス機
構３４を備えている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の吸気・排気バルブの開閉時期を機関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。

【０００２】

【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、例えば実開昭６２−１６７ ０６号公報等に記載されたものが知られている。

【０００３】 概略を説明すれば、ＤＯＨＣ型内燃機関の吸気・排気バルブを開閉するカムを 有するカムシャフトに、筒状歯車を介してタイミングプーリが相対回動自在に軸 支されており、この筒状歯車は、駆動手段によってカムシャフト軸方向に移動す るようになっている。

【０００４】 前記駆動手段は、筒状歯車の端部に形成された油圧室内に作動油圧を給排する 油圧回路と、油圧室内の低圧時に筒状歯車を前方に移動させる圧縮スプリングと を備えている。前記油圧回路は、オイルポンプから圧送された作動油を油圧室内 に供給する油圧供給通路と、カムシャフトの内部軸方向に形成されて油圧室内の 作動油をリリーフ弁を介して外部に排出する油圧排出通路とを備えている。

【０００５】 そして、マイクロコンピュータを内蔵したコントローラにより機関運転状態に 応じて前記リリーフ弁を開閉作動させて油圧室内の作動油圧を制御し、これによ って、筒状歯車を、油圧室内の作動油圧と圧縮スプリングのばね力との相対圧で カムシャフト軸方向に移動させる。因って、カムシャフトとタイミングプーリと の相対回動位相を変換させて、吸・排気バルブの開閉時期を可変制御するように なっている。

【０００６】

【考案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、前述のようにカ ムシャフトとタイミングプーリの相対回動位相を、油圧排出通路のリリーフ弁の 開閉によって変換させるようになっており、リリーフ弁の開時にはオイルポンプ から圧送された多量の作動油（潤滑油）が油圧排出通路からそのまま外部に排出 される。つまり、多量の作動油がリリーフ弁を介して循環する。したがって、オ イルパン内の潤滑油が斯かるバルブタイミング制御装置で無用に消費され、他の 機関摺動部への潤滑油供給量が減少し、潤滑性能の低下を招いている。

【０００７】 そこで、該バルブタイミング制御装置に対して無用な潤滑油の供給量を減少さ せるためには、油圧供給通路に固定オリフィスを設けて供給量を絞り込むことも 考えられるが、このような固定オリフィスを用いると、高負荷時などにおいて油 圧室に高油圧が必要な場合に、該作動油の油圧室に対する供給速度が遅くなり、 筒状歯車の作動応答性つまりカムシャフトとタイミングプーリの一方側の相対回 動位相変換の応答性が悪化し、バルブタイミング制御精度が低下してしまう。

【０００８】 本考案は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので、バルブタイミング制 御装置での作動油の消費量を減少させつつ位相変換手段の良好な作動応答性を確 保することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、機関により駆動される回転体とカムシャフトとの間に、該両者の相 対回動位相を変換する位相変換手段を設けると共に、該位相変換手段を油圧回路 を介して給排される油圧により駆動させる駆動手段を設けてなるバルブタイミン グ制御装置において、前記油圧回路は位相変換手段の端部に有する油圧室に油圧 を供給する油圧供給通路と、前記油圧室内の油圧を外部に排出する油圧排出通路 と、前記油圧供給通路に設けられて、前記油圧排出通路の圧力に応じて通路面積 を可変にする可変オリフィス機構とを備えたことを特徴としている。

【００１０】

【作用】 例えば、機関低負荷域では油圧室内の作動油が外部に排出されて該油圧室の内 圧が低下する。このため、位相変換手段は、駆動機構によって一方向へ駆動して カムシャフトと回転体の相対回動位相を一方側に変換させる。同時に、可変オリ フィス機構が油圧供給通路を小さな通路面積つまり小オリフィスに切り換えるた め、オイルポンプから圧送された作動油は可変オリフィス機構でその流量が絞ら れて、油圧排出通路からの排出量が可及的に減少する。

【００１１】 一方、高負荷時などには、油圧室内の作動油の排出が停止されるため、油圧供 給通路から油圧室に作動油が供給されて内圧が高くなる。同時に、可変オリフィ ス機構が大オリフィスに切り換えるため、前記油圧供給通路を通った多量の作動 油は可変オリフィス機構で絞られることなく、油圧室内に速やかに供給される。 したがって、位相変換手段は、該油圧室内の高油圧によって他方向に速やかに駆 動するためカムシャフトと回転体との他方側への相対回動位相変換の応答性が向 上する。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳述する。

【００１３】 図１〜図３は本考案を吸気バルブ側に適用した一実施例を示し、吸気バルブを 開閉作動するカムシャフト１の一端部１ａにスリーブ２がボルト３により軸方向 から固着されていると共に、該スリーブ２の外周にクランク軸から回転力が伝達 される回転体たるタイミングスプロケット４が支承されている。また、スリーブ ２とタイミングスプロケット４との間には、カムシャフト１とタイミングスプロ ケット４との相対回動位相を変換する位相変換手段５が介装されている。

【００１４】 前記スリーブ２は、肉厚筒状のスリーブ本体２ａと、該スリーブ本体２ａの先 端側に有する薄肉筒状の小径部２ｂと、後端側に有しカムシャフト一端部１ａの 小径フランジ部１ｂと嵌着する大径フランジ部２ｃとから構成されている。

【００１５】 前記タイミングスプロケット４は、図２及び図３にも示すように筒状本体４ａ の後端側外周面にタイミングチェーンが巻装される歯車４ｂを有すると共に、前 端側内周面に略台形状の突起部８，９が対向配置されている。

【００１６】 前記位相変換手段５は、スリーブ２の小径部２ｂ外周にタイミングスプロケッ ト４のフロントカバー１１と一緒にボルト３により共締めされたアーム１２と、 スリーブ２とタイミングスプロケット４との間にカムシャフト１軸方向へ進退動 自在に介装された円環状のピストン１３と、該ピストン１３の前面に周方向へ等 間隔で設けられた４つのスライダー１４，１５，１６，１７とを備えている。

【００１７】 前記アーム１２は、図２に示すように固定端から延出した扇状の各延出部１８ ，１９の両側端面１８ａ，１８ｂ、１９ａ，１９ｂが互いに反対方向へ傾斜状に 形成されている。前記スライダー１４〜１７は、図２及び図３に示すように夫々 が略矩形片状を呈し、内部軸方向に貫通したピン２０…を介してピストン１３の 前端部に回転自在に支持されている。また、夫々の延出部１８，１９の各側端面 １８ａ〜１９ｂに当接する一側面１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａが各側端面１ ８ａ〜１９ｂと同一傾斜角度に形成されている一方、各円弧状の他側面１４ｂ， １５ｂ，１６ｂ，１７ｂが突起部８，９の凹状両側面８ａ，８ｂ、９ａ，９ｂに 摺接している。更に、対向する一対のスライダー１４，１６は、各ピン２０，２ ０の外周に巻装されたコイルスプリング２１，２２のばね力で一側面１４ａ，１ ６ａが側端面１８ａ，１９ａに常時当接して隙間つまりバックラッシの発生が防 止されている。

【００１８】 また、前記ピストン１３を進退動させる駆動手段は、該ピストン１３をアーム １２方向に付勢する圧縮スプリング２３と、フロントカバー１１とピストン１３ の前面との間に形成された油圧室２４に油圧を給排する油圧回路２５とを備えて いる。

【００１９】 前記油圧回路２５は、機関本体内に形成された上流側が油圧供給通路２６と油 圧排出通路２７とに分岐形成されていると共に、下流側が両通路２６，２７を集 合する集合通路２８になっている。前記油圧供給通路２６は、上流端がオイルス トレーナ２９を介してオイルパン３０内に開口し、下流端が集合通路２８に接続 されている一方、油圧排出通路２７は上流端が集合通路２８に接続され、下流端 がオイルパン３０に開口している。また、前記油圧供給通路２６は、上流側にオ イルポンプ３１が設けられていると共に、途中のリリーフ通路３２にオイルポン プ３１の吐出圧を一定に保つ圧力調整弁３３が設けられ、さらにその下流側には 該油圧供給通路２６の通路断面積を可変にする可変オリフィス機構３４が設けら れている。一方、油圧排出通路２７の途中には、リリーフ弁たる電磁弁３５が設 けられている。前記集合通路２８は、シリンダヘッド３６及び該シリンダヘッド 上部のカム軸受３７内とカムシャフト１の内部半径方向に沿って穿設された主通 路部２８ａと、カムシャフト１及びスリーブ２のボルト孔とボルト３との外周に 形成されて、主通路部２８ａと油圧室２４とを連通する環状通路部２８ｂとを備 えている。

【００２０】 前記可変オリフィス機構３４は、図１に示すようにシリンダブロック３８の油 圧供給通路２６と直交する方向に沿って穿設された円柱状の弁孔３９と、該弁孔 ３９内に摺動自在に設けられたスプール弁４０と、油圧供給通路２６の下流側の 油圧をスプール弁４０の一端部の受圧面４０ａに作用させる屈曲状のパイロット 通路４１とを備えている。前記スプール弁４０は、一端部側の外周に環状の大オ リフィス４２を構成する円環状の大溝部４０ｂが形成されていると共に、その側 部に環状の小オリフィス４３を構成する円環状の小溝部４０ｃが夫々形成されて いる。また、このスプール弁４０は、弁孔３９の開口端付近に固設された円環状 リテーナ４４とスプール弁４０の凹部との間に弾装されたリターンスプリング４ ５のばね力で油圧供給通路２６と小オリフィス４３とを連通させる方向に付勢さ れていると共に、受圧面４０ａに作用する油圧によって最大右方向に移動した位 置で油圧供給通路２６と大オリフィス４２が連通するようになっている。

【００２１】 前記電磁弁３５は、マイクロコンピュータを内蔵したコントローラ４６からの 制御信号に基づき油圧排出通路２７を開閉作動するようになっており、前記コン トローラ４６は図外のクランク角センサやエアーフローメータ等からの機関回転 数や負荷等の情報信号により現在の機関運転状態を検出している。

【００２２】 したがって、この実施例によれば、例えば機関低負荷時には、コントローラ４ ６からの制御信号により電磁弁３５が開作動して油圧排出通路２７を開成する。 このため、油圧室２４及び集合通路２８内の作動油が油圧排出通路２７を通って オイルパン３０内に排出されて、油圧室２４及び可変オリフィス機構３４下流側 の油圧が低下する。したがって、可変オリフィス機構３４の受圧面４０ａに作用 するパイロット圧が小さくなり、スプール弁４０はリターンスプリング４５のば ね力で図示位置に保持され油圧供給通路２６と小オリフィス４３を連通させる。 依って、オイルポンプ３１から圧送された作動油は、油圧供給通路２６の途中で 小オリフィス４３によりその流量が絞られる。したがって、そのまま油圧排出通 路２７からオイルパン３０内に戻される作動油の流量が可及的に減少する。

【００２３】 ここで、ピストン１３は、油圧室２４の油圧低下に伴い圧縮スプリング２３の ばね力で図示の如く前方に進出移動する。したがって、各スライダー１４，１６ の一側面１４ａ，１６ａが、アーム１２の対向側端面１８ａ，１９ａを押圧しつ つ該アーム１２をタイミングスプロケット４の回転方向と逆方向に回動させる。 これにより、カムシャフト１が、タイミングスプロケット４に対して一方向に相 対回動して吸気バルブの閉時期を遅れ側に制御する。依って、燃焼の安定化と燃 費の向上が図れる。

【００２４】 一方、機関高負荷時には、コントローラ４６からの制御信号により電磁弁３５ が油圧排出通路２７を閉成する。このため、油圧室２４，集合通路２５及び油圧 供給通路２６内の作動油の排出が停止されて、オイルポンプ３１から圧送された 作動油が油圧供給通路２６から集合通路２８を経て油圧室２４内に供給され、夫 々の内圧が高くなる。したがって、パイロット通路４１を通るパイロット圧も高 くなり、スプール弁４０の受圧面４０ａに大きな油圧が作用し、該スプール弁４ ０をリターンスプリング４５のばね力に抗して図中右方向へ即座に最大移動させ る。依って、油圧供給通路２６と大オリフィス４２が連通し、オイルポンプ３１ から圧送された多量の作動油は絞られることなく、その全てが油圧室２４内に供 給され、内部圧力が速やかに上昇する。

【００２５】 これによって、ピストン１３は、圧縮スプリング２３を圧縮しながら後方（図 中左方向）へ速やかに後退移動し、別異のスライダー１５，１７の一側面１５ａ ，１７ａが今度はアーム１２の異なる対向側端面１８ｂ，１９ｂを押圧して該ア ーム１２をタイミングスプロケット４の回転方向に回動させる。これにより、カ ムシャフト１がタイミングスプロケット４に対して他方向に相対回動して吸気バ ルブの閉時期を進み側に制御する。依って、吸気充填効率が高まり出力を向上さ せることができる。

【００２６】 図４〜図６は、本考案の第２実施例を示し、可変オリフィス機構３４の構成を 変更したもので、シリンダブロック３８の上端部に油圧供給通路２６に沿って穿 設された円柱状の保持孔５０内に雌雄ねじ部５０ａ，５１ａを介して螺着した有 蓋円筒状のボディ５１と、該ボディ５１の内部軸方向に摺動自在に収納されたス プール弁５２と、一端部がボディ５１の上端部を貫通して形成されたパイロット 通路５３とを備えている。前記ボディ５１は、軸方向の略中央部に断面略Ｌ字形 の可変オリフィス５４，５５が直径方向に穿設されていると共に、上下の各側部 には油圧供給通路２６の上下流と各可変オリフィス５４，５５とを連通する連通 溝５６，５７が軸方向に沿って形成されている。前記スプール弁５２は、外周面 に前記各可変オリフィス５４，５５を連通させる環状通路５８が形成されて、一 方側の弁体５９外周縁５９ａで可変オリフィス５４，５５の通路断面積を適宜大 小制御するようになっている。また、ボディ５１の内部下端に固着されたリテー ナ６０と弁体５９との間に弾装されたリターンスプリング６１のばね力で一端部 の受圧面５２ａがボディ５１の端壁５１ａに突き当たるまで上方に付勢され、斯 かる最大上方移動位置で可変オリフィス５４，５５の開口面積が最小になるよう に形成されている。

【００２７】 したがって、この実施例によれば油圧排出通路２７が電磁弁３５によって開成 されると、油圧室２４等の油圧が排出されてパイロット圧も小さくなるため、ス プール弁５２はリターンスプリング６０のばね力で図示の如く最大上方位置に保 持される。このため、可変オリフィス５４，５５の開口面積が最小となり、油圧 供給通路２６から連通溝５６を通った作動油は可変オリフィス５４で十分に絞ら れるので、油圧排出通路２７からオイルパン３０への戻し量を可及的に減少でき る。

【００２８】 一方、油圧排出通路２７が閉成されると、パイロット圧が高くなって受圧面５ ２ａに大きな油圧が作用し、スプール弁５２をリターンスプリング６０のばね力 に抗して下方へ最大に移動させる。このため、可変オリフィス５４，５５は、そ の開口面積が最も大きくなり、オイルポンプ３１から圧送されて油圧供給通路２ ６上流側から連通溝５６に流入した多量の作動油は、絞られることなく大きな可 変オリフィス５４と環状通路５８，他方の可変オリフィス５５及び他方の連通溝 ５７をを通って集合通路２８から油圧室２４内へ速やかに供給される。したがっ て、油圧室２４内の内圧が速やかに上昇してピストン１３を応答性良く移動させ ることができる。

【００２９】 前記各実施例によれば、油圧回路２５を従来のようにカムシャフト１の軸方向 全体に形成する必要がなく、またシリンダヘッド３６内にも単一の集合通路２８ を形成するだけであるから、構造が簡素化でき、製造作業能率の向上と、製造コ ストの低廉化が図れる。

【００３０】 また、本考案は、前記実施例に限定されるものではなく、例えば可変オリフィ ス機構３４をパイロット圧により作動させるのではなく、コントローラで制御さ れる電磁アクチュエータなどを利用して開閉制御することも可能である。また、 位相変換手段５は、従来のような筒状歯車を利用したものであってもよい。更に 、この装置を排気バルブ側あるいは吸気・排気バルブの両方側に適用することも 可能である。

【００３１】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案によれば、とりわけ油圧供給通路に、該 油圧供給通路の圧力に応じて通路面積を切り換える可変オリフィス機構を設けた ため、作動油の消費量を可及的に少なくしつつ位相変換手段の良好な作動応答性 を確保できる。この結果、機関各摺動部の潤滑性能が向上すると共に、バルブタ イミング制御精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す全体構成図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図。

【図４】本考案の第２実施例を示す要部拡大断面図。

【図５】図４のＣ矢視図。

【図６】図４のＤ矢視図。

【符号の説明】

１…カムシャフト、４…タイミングスプロケット（回転
体）、５…位相変換手段、２４…油圧室、２５…油圧回
路、２６…油圧供給通路、２７…油圧排出通路、３４…
可変オリフィス機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関により駆動される回転体とカムシャ
   フトとの間に、該両者の相対回動位相を変換する位相変
   換手段を設けると共に、該位相変換手段を油圧回路を介
   して給排される油圧により駆動させる駆動手段を設けて
   なるバルブタイミング制御装置において、前記油圧回路
   は位相変換手段の端部に有する油圧室に油圧を供給する
   油圧供給通路と、前記油圧室内の油圧を外部に排出する
   油圧排出通路と、前記油圧供給通路に設けられて、前記
   油圧排出通路の圧力に応じて通路面積を可変にする可変
   オリフィス機構とを備えたことを特徴とする内燃機関の
   バルブタイミング制御装置