JPH0614407U - 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
において、油圧回路の作動油のリークを防止して位相変
換手段の移動応答性を向上させる。 【構成】 従動スプロケット２１とカムシャフト２２の
相対回動位相を筒状歯車２８の軸方向の移動により変換
する。筒状歯車２８は、固定ボルト２５内の半径方向孔
４６，４７とスリーブ２４の連通孔４８，４９を通って
圧力室３３に供給される油圧により軸方向に移動するよ
うになっている。そして、スリーブ２４のボルト挿通孔
２４ｃの内周面に形成された円錐面５７と、固定ボルト
２５の円錐部５８外周面５８ａとの圧着によってシール
手段を構成した。

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、その一例と しては本出願人が先に出願した実開平３−１１０１０６号に記載されたものがあ る。

【０００３】 このバルブタイミング制御装置は、図４に示すように、機関のクランク軸から 駆動力が伝達される円筒状の従動スプロケット１と、該従動スプロケット１の回 転力によって例えば吸気バルブを開閉作動させる駆動カムを一体に有するカムシ ャフト２と、該カムシャフト２の一端部２ａに固定ボルト３を介して固定された スリーブ４と、前記従動スプロケット１とスリーブ４との間に噛合して、左右軸 方向の移動に伴い該従動スプロケット１とカムシャフト２との相対回動位相を変 換する筒状歯車５と、該筒状歯車５を左右軸方向に移動させる駆動機構とを備え ている。

【０００４】 この駆動機構は、筒状歯車５の前端側に形成された圧力室６と、該圧力室６内 に軸方向へ摺動自在に設けられた可動部材７と、該可動部材７で隔成された圧力 室６の第１，第２受圧室６ａ，６ｂに相対的に油圧を導入する油圧回路８と、筒 状歯車５の後端部に弾装された圧縮スプリング９とを備えている。また、前記油 圧回路８は、シリンダヘッドのカム軸受１０，カムシャフト２，固定ボルト３の 内部に形成された油供給通路１１と、後述のスプール弁１７ａ内に形成されて、 油供給通路１１と連通する連通路１２と、固定ボルト３及びスリーブ４の直径方 向に沿って形成されて、連通路１２と第１受圧室６ａあるいは第２受圧室６ｂと を連通する第１油路１３及び第２油路１４と、第１受圧室６ａと外部とを適宜連 通するドレン孔１５とを備えている。また、油供給通路１１の上流側に三方型の 電磁弁１６が設けられていると共に、下流側に固定ボルト３の弁孔３ａ内を摺動 するスプール弁１７ａ及び電磁アクチュエータ１７ｂとからなる油圧切替機構１ ７が設けられている。

【０００５】 そして、機関低負荷時には、コントローラ１８から電磁弁１６，電磁アクチュ エータ１７ｂに夫々ＯＦＦ信号（非通電）が出力されて、油供給通路１１を閉成 する。したがって、オイルポンプ１９から圧送された圧油は、ドレン通路２０か ら排出されて第１受圧室６ａに供給されず、筒状歯車５が圧縮スプリング９のば ね力により左方向へ最大に移動し、従動スプロケット１とカムシャフト２との相 対回動位相を一方側に変換する。

【０００６】 一方、低負荷域から中負荷域に移行すると、電磁弁１６にＯＮ信号（通電）が 出力されて、オイルポンプ１９からの圧油が油供給通路１１と連通路１２及び第 １油路１３を通って第１受圧室６ａに導入される。依って、可動部材７がストッ パ部１ａに突き当たるまで図中右方向に移動し、筒状歯車５を圧縮スプリング９ のばね力に抗して所定量だけ右方向に移動させるため、従動スプロケット１とカ ムシャフト２とは、他方側へ所定量だけ相対回動する。

【０００７】 さらに、高負荷域に移行した場合は、電磁アクチュエータ１７ｂにもＯＮ信号 が出力されて、駆動ロッド１７ｃがスプール弁１７ａをコイルスプリング１７ｄ のばね圧に抗して押圧して該スプール弁１７ａにより連通路１２と第２油路部１ ４とを連通させる一方、第１受圧室６ａとドレン孔１５と外部を連通させる。こ のため、第１受圧室６ａ内の油圧が外部に排出されると共に、第２受圧室６ｂ内 に圧油が導入されて、可動部材７を左方向へ最大に移動させると同時に、筒状歯 車５を圧縮スプリング９のばね力に抗してさらに右方向へ移動させる。これによ って、従動スプロケット１とカムシャフト２が、他方側へ最大に相対回動する。

【０００８】 したがって、従動スプロケット１とカムシャフト２とを、単に正逆２段階の相 対回動変換ではなく、任意の中間相対回動位置でも保持することができる。

【０００９】

【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、油圧回路８の第 １油路１３と第２油路１４を構成する固定ボルト３側の通路部１３ａ，１４ａと スリーブ４側の通路部１３ｂ，１４ｂとの間の接続部のシール性が悪い。即ち、 固定ボルト３は、一般に鍛造によって成形するようになっているため、軸部３ｂ の外径の寸法精度を高くすることが極めて困難であり、該軸部３ｂが挿通するス リーブ４のボルト挿通孔４ａの内径との相対的な寸法精度の管理がむずかしい。 一方、固定ボルト３のスムーズな挿通性を確保するために、該ボルト挿通孔４ａ と固定ボルト３の軸部３ｂとの間に一定のクリアランスが必要になる。したがっ て、前記固定ボルト３側の通路部１３ａ，１４ａとスリーブ４側の通路部１３ｂ ，１４ｂとの接続部から作動油がリークしてしまう。このため、各受圧室６ａ， ６ｂ内の油圧の上昇速度が遅くなり、この結果、可動部材７や筒状歯車５の軸方 向の移動応答性が悪化し、バルブタイミング制御装置精度が低下する惧れがある 。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので、とりわけ、固定ボル トとボルト挿通孔との間に、前記半径方向孔と圧力室との接続部付近をシールす るシール手段を設けたことを設けたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】

前記シール手段によって固定ボルトの通路孔と圧力室との間の接続部が確実に シールされるため、作動油のリークが防止されて、圧力室に対する作動油の供給 作用が安定かつ確実に行われる。したがって、位相変換手段の移動応答性が向上 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。尚、本実施例も吸気バルブ 側に適用したものを示している。

【００１３】 図１は本考案に係るバルブタイミング制御装置の第１実施例を示し、２１は図 外のクランク軸からタイミングチェーンにより駆動力が伝達される回転体たる従 動スプロケット、２２は一端部２２ａがシリンダヘッドのカム軸受２３ａに回転 自在に支持されて従動スプロケット２１から伝達された回転力により図外の吸気 バルブを開閉作動させるカムシャフトであって、このカムシャフト２２の一端部 ２２ａには、従動スプロケット２１の内部軸方向に挿通されたスリーブ２４が固 定ボルト２５によって軸方向から固定されている。

【００１４】 このスリーブ２４は、後端側の筒状部２４ａがカムシャフト一端部２２ａに嵌 合していると共に、外周面の略中央位置にアウタ歯２４ｂが形成されている。ま た、スリーブ２４の内部中央軸方向には、固定ボルト２５が挿通するボルト挿通 孔２４ｃが貫通形成されている。

【００１５】 前記従動スプロケット２１は、筒状本体２１ａの後端部外周に一体に設けられ た歯車部２１ｂと、該歯車部２１ｂの位置する内周面にかしめにより固定されて 、内周面がカムシャフト一端部２２ａの外周面に摺動自在に支持された円環部材 ２６と、スリーブ２４の前端縁に固定ボルト２５により共締め固定されて、筒状 本体２１ａの前端開口を閉塞する円板状のフロントカバー２７とから構成されて いる。また、筒状本体２１ａの内周面略中央には、インナ歯２１ｃが形成されて いる。更に、筒状本体２１ａの前端部は、フロントカバー２７の外周面２７ａに 摺動自在に支持されている。

【００１６】 前記固定ボルト２５は、鍛造によって頭部２５ａと軸部２５ｂが一体に形成さ れ、軸部２５ｂの先端部外周に形成された雄ねじ部がカムシャフト２２のボルト 孔２２ｂの内周面に有する雌ねじ部に螺着している。

【００１７】 また、スリーブ２４と筒状本体２１ａとの間には、後述する駆動機構を介して 軸方向に移動する位相変換手段たる筒状歯車２８が配置されている。この筒状歯 車２８は、長尺な歯車を軸直角方向に分割形成された２個の歯車構成部２９，３ ０からなり、両歯車構成部２９，３０は、夫々縦断面略コ字形を呈し、後側の歯 車構成部３０内に装着されたスプリング３１と連結ピン３２とにより互いに接近 する方向へ弾性的に連結されている。また、各歯車構成部２９，３０の内外周に は、両方がはす歯の内歯と外歯が夫々形成されており、この両内外歯に前記筒状 本体２１ａのインナ歯２１ｃとスリーブ２４のアウタ歯２４ｂがスパイラル噛合 している。また、この筒状歯車２８は、前側歯車構成部２９の前端縁が後述する 可動部材３４を介してフロントカバー２７の内面に突き当たった位置で最大前方 向の（図１の位置）への移動が規制され、一方、後側歯車構成部３０の後端縁が 円環部材２６の内側面に突き当たった位置で最大後方向（図中右方向）への移動 が規制されるようになっている。

【００１８】 前記駆動機構は、前側歯車構成部２９とフロントカバー２７との間に形成され た圧力室３３と、該圧力室３３の軸方向へ摺動自在に設けられた略円環状の前記 可動部材３４と、該可動部材３４で隔成された圧力室３３の前端側つまり可動部 材３４とフロントカバー２７の間の第１受圧室３５及び後側つまり可動部材３４ と前側歯車構成部２９間の第２受圧室３６と、該両受圧室３５，３６に油圧を給 排する２経路の第１，第２油圧回路３７，３８と、後側歯車構成部３０と円環部 材２６との間に弾装されて筒状歯車２８を前方向に付勢する圧縮スプリング３９ とを備えている。

【００１９】 前記可動部材３４は、内周面３４ａに圧縮スプリング３９のばね圧で前側歯車 構成部２９の前端面が当接していると共に、第１受圧室３５内の圧力上昇に伴う 右方向の最大移動位置が筒状本体２１ａの内周面及びスリーブ２４の外周面に対 向して設けられた段差部４０，４１によって規制されるようになっている。この 段差部４０，４１は、形成位置が筒状歯車２８の最大左右移動位置の略中間位置 となるように設定されている。

【００２０】 前記第１油圧回路３７は、シリンダヘッドとカム軸受２３内及びカムシャフト ２２の半径方向に形成されて一端部がオイルメインギャラリ４２を介してオイル ポンプ４３と連通する第１油通路４４と、固定ボルト２５の軸部２５ｂ中心軸方 向に形成されて第１油通路４４と連通する軸方向孔４５と、該軸方向孔４５の端 部側から分岐形成された通路孔たる一対の半径方向孔４６，４７と、スリーブ２ ４の前端部に形成されて、前記半径方向孔４６，４７と第１受圧室３５とを連通 する連通孔４８，４９とから構成されている。

【００２１】 一方、第２油圧回路３８は、第１油通路４４と略並行に設けられて、一端部が オイルメインギャラリ４２に連通する第２油通路５０と、カムシャフト２２の半 径方向に形成されかつ固定ボルト２５の軸部２５ｂ外周面とカムシャフト２２の ボルト孔２２ｂ及びスリーブ２４のボルト挿通孔２４ｃ内周面との間に形成され て、第２油通路５０と連通する環状通路５１と、スリーブ２４の直径方向に形成 されて、環状通路５１と第２受圧室３６とを連通する連通路５２とから構成され ている。

【００２２】 また、第１，第２油通路４４，５０の途中には、切換弁たる３ポート２位置型 の切換電磁弁５３，５４が夫々設けられており、この各切換電磁弁５３，５４は 、各第１，第２油通路４４，５０の上下流を連通させるか、各油通路４４，５０ とドレン通路５５，５６を連通させる切り換えを行い、マイクロコンピュータを 内蔵した図外のコントローラによって切り換え作動するようになっている。この コントローラは、機関回転数を検出するクランク角センサや吸入空気量を検出す るエアーフローメータ等からの各センサ・スイッチ類からの情報信号に基づいて 現在の機関運転状態を検出して、制御信号を各切換電磁弁５３，５４に出力して いる。

【００２３】 そして、前記スリーブ２４の連通孔４８と固定ボルト２５の半径方向孔４６， ４７との接続部付近には、シール手段が設けられている。このシール手段は、ス リーブ２４のボルト挿通孔２４ｃの前端部内周面に形成された円錐面５７と、固 定ボルト２５の頭部２５ａと軸部２５ｂとの連結部外周に膨出形成されて、前記 円錐面５７に圧着する円錐部５８とから構成されている。前記円錐面５７は、ボ ルト挿通孔２４ｃの前端縁から連通孔４８，４９の端縁方向へ縮径状に形成され ている。一方、円錐部５８は、外周面５８ａが円錐面５７と略同一傾斜角度に設 定されて、半径方向孔４６，４７の外端縁と連通孔４８，４９の内端縁が対向配 置されるようになっている。したがって、各構成部品の組み立て時に、固定ボル ト２５をボルト挿通孔２４ｃ及びボルト孔２２ｂ内に挿入して締め付ければ、円 錐面５７と円錐部５８の外周面５８ａが水密的に圧着してシール機能を発揮する 。

【００２４】 以下、本実施例の作用について説明する。即ち、例えば機関低負荷時には、図 １に示すように両切換電磁弁５３，５４にＯＦＦ信号が出力されて、第１，第２ 油通路４４，５０の上流側を閉成すると同時に、各油通路４４，５０の下流側と ドレン通路５５，５６を連通させる。このため、オイルポンプ４３から各油通路 ４４，５０に圧送された作動油と、第１，第２受圧室３５，３６内の作動油が、 ドレン通路５５，５６から外部に排出されて各受圧室３５，３６の内圧が低下す る。したがって、筒状歯車２８は、圧縮スプリング３９のばね力で前方向に移動 し、前側歯車構成部２９が可動部材３４を介してフロントカバー２７に突き当た って、その最大移動位置に保持される。依って、従動スプロケット２１とカムシ ャフト２２は、一方側へ最大に相対回動し、吸気バルブの閉時期を遅くするよう に制御する。

【００２５】 一方、機関運転状態が低負荷域から例えば中負荷域に移行すると、図１に示す ように第２切換電磁弁５４がＯＦＦ状態を維持する一方、第１切換電磁弁５３に ＯＮ信号が出力されて、第１油通路４４とオイルメインギャラリ４２を連通させ る。このため、オイルポンプ４３から圧送された作動油は、第１油通路４４，軸 方向孔４５，両半径方向孔４６，４７，連通孔４８，４９を通って第１受圧室３ ５内に供給される。したがって、第１受圧室３５の内圧の上昇に伴い可動部材３ ４及び筒状歯車２８が圧縮スプリング３９のばね力に抗して後方向へ移動し、各 段差部４０，４１に可動部材３４が突き当たった時点でその移動が規制されて、 筒状歯車２８は斯かる中間位置に保持される。依って、従動スプロケット２１と カムシャフト２２は、筒状歯車２８の該中間移動位置で決定される相対回動位相 に応じて吸気バルブの開閉時期を最適に制御することができる。

【００２６】 さらに、機関が高負荷域に移行した場合は、第１切換電磁弁５３はＯＮ状態を 継続しつつ第２切換電磁弁５４にもＯＮ信号が出力されて、ドレン通路５６を閉 成すると同時に第２油通路５０の上下流も連通させる。このため、作動油は、第 １，第２油圧回路３７，３８の両方を通って第１受圧室３５と第２受圧室３６の 両方に供給され、したがって、第２受圧室３６の内圧が即座に上昇して筒状歯車 ２８は後側歯車構成部３０が円環部材２６に突き当たるまでさらに後方向へ速や かに最大移動する。依って、従動スプロケット２１とカムシャフト２２は、さら に他方側へ相対回動して吸気バルブの閉時期を早めるように制御する。

【００２７】 このように、本実施例では、中負荷域から高負荷域に移行する際に、両油圧回 路３７，３８から各受圧室３５，３６に供給され、特に、可動部材３４が前方向 へ戻ることなく第１受圧室３５内の油圧によって最大右方向の移動位置に保持さ れた状態で、第２受圧室３６に作動油が集中的に供給されるため、該第２受圧室 ３６の内圧が速やかに上昇し、筒状歯車２８の後方向への移動応答性が向上する 。

【００２８】 また、高負荷域から中負荷域に移行した場合は、第２切換電磁弁５４のみにＯ ＦＦ信号が出力されて、第２受圧室３６内の作動油が第２油圧回路３８を逆流し てドレン通路５６から外部へ速やかに排出されるため、該第２受圧室３６内が速 やかに低下して、筒状歯車２８が中間移動位置まで速やかに移動する。

【００２９】 さらに、低負荷域に移行した場合は、第１切換電磁弁５３にもＯＦＦ信号が出 力されて、第１受圧室３５の内圧が速やかに低下し、筒状歯車２８が最大前方向 へ速やかに移動する。

【００３０】 しかも、前述のように固定ボルト２５の締め付け時の軸力によって円錐面５７に 円錐部５８が圧着してシール機能を発揮するため、半径方向孔４６，４７の外端 縁と連通孔４８，４９の内端縁との接続部が確実にシールされて、作動油のリー クを防止する。このため、第１受圧室３５に対する作動油の供給作用が安定かつ 確実に行われ、該第１受圧室３５内の圧力上昇速度が速くなり、可動部材３４の 右方向の移動性が良好になる。この結果、筒状歯車２８の移動応答性が一層向上 する。

【００３１】 図２は本考案の第２実施例を示し、固定ボルト２５の軸部２５ｂ外周面つまり 半径方向孔４６，４７からカムシャフト２２側寄りの外周面に円環状の嵌合溝５ ９を形成すると共に、該嵌合溝５９内にシール手段たるゴム製のシールリング６ ０を嵌着したものである。したがって、固定ボルト２５の軸部２５ａをボルト挿 通孔２４ｃに挿通した際にシールリング６０の外周面がボルト挿通孔２４ｃの内 周面に圧接して、シール機能を発揮するようになっている。尚、連通孔４８，４ ９は、スリーブ２４の前端縁とフロントカバー２７の内端縁切欠部との間に形成 されている。

【００３２】 依って、この実施例もシールリング６０によって半径方向孔４６，４７と連通 孔４８，４９との接続部が確実にシールされて、作動油のリークが防止できるこ とは勿論のこと、単に嵌合溝５９内にシールリング６０を嵌着するだけであるか ら製造作業性が良好になると共に、コストの点で有利になる。尚、ボルト挿通孔 ２４ｃの内周面に嵌着溝を形成して、ここにシールリングを嵌着することも可能 である。

【００３３】 図３は本考案の第３実施例を示し、スリーブ２４のボルト挿通孔２４ｃの内周 面に雌ねじ部６１が形成されている一方、固定ボルト２５の軸部２５ｂ外周面に 雌ねじ部６１に螺合する雄ねじ部６２が形成されており、この雌雄ねじ部６１， ６２の螺合によってシール手段を構成している。

【００３４】 したがって、前記雌雄ねじ部６１，６２の螺合によりシール機能が発揮されて 、半径方向孔４６，４７と連通孔４８，４９との接続部を確実にシールできる。 尚、雌雄ねじ部６１，６２間に液状シール（シーラント）を充填したり、シール テープを巻装すればシール効果が一層向上する。

【００３５】 尚、本考案は、前記実施例に限定されるものではなく、可動部材２４を用いな いものにも適用可能であると共に、筒状歯車２８以外の位相変換手段に適用する ことも可能である。また、スリーブ２４を、カムシャフト２２に一体に設けても よい。

【００３６】

【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、とりわけ固定ボルトとカムシ ャフトのボルト挿通孔との間に、通路孔と圧力室との接続部付近をシールするシ ール手段を設けたため、油圧回路を介して圧力室へ供給される作動油のリークが 防止されて、該圧力室に対する作動油の供給作用を安定かつ確実に行うことがで きる。したがって、該圧力室内の圧力上昇速度が速くなる。この結果、位相変換 手段の移動応答性が向上し、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】本考案に係るバルブタイミング制御装置の第１
実施例を示す縦断面図。

【図２】本考案の第２実施例を示す縦断面図。

【図３】本考案の第３実施例を示す縦断面図。

【図４】従来のバルブタイミング制御装置を示す縦断面
図。

【符号の説明】

２１…従動スプロケット（回転体） ２２…カムシャフト ２２ａ…一端部 ２４…スリーブ ２４ｃ…ボルト挿通孔 ２５…固定ボルト ２８…筒状歯車（位相変換手段） ３３…圧力室 ４６，４７…半径方向孔（通路孔） ５７…円錐面 ５８…円錐部 ６０…シールリング ６１…雌ねじ部 ６２…雄ねじ部

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、該回転
   体から伝達された回転力により吸気・排気バルブを開閉
   するカムシャフトと、前記回転体とカムシャフトとの間
   に介装されて、一端側に有する圧力室内の作動油圧によ
   り作動して前記両者の相対回動位相を変換する位相変換
   手段と、前記カムシャフトの一端部内部軸方向に形成さ
   れたボルト挿通孔に挿通する固定ボルトと、該固定ボル
   ト内に有する半径方向孔を介して前記圧力室に作動油圧
   を給排する油圧回路とを備えたバルブタイミング制御装
   置において、前記固定ボルトとボルト挿通孔との間に、
   前記半径方向孔と圧力室との接続部付近をシールするシ
   ール手段を設け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。