JPH068244Y2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、内燃機関の吸・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。

従来の技術 周知のように、近時この種バブルタイミング制御装置と
しては数多くのものが提案されており、その一例として
特開昭５９−１２０７０７号公報に記載されたものがあ
る。

概略を説明すれば、ＤＯＨＣ型内燃機関の吸・排気バル
ブを開閉するカムを有するカムシャフトの一端部に、筒
状歯車や圧力室等からなる位相設定機構を介してタイミ
ングプーリが相対回動自在に設けられている。上記位相
設定機構は、駆動機構により駆動制御されており、この
駆動機構は上記圧力室に機関の潤滑油をオイルポンプに
より圧送して筒状歯車をカムシャフトの一方軸方向に移
動させる油圧回路と、筒状歯車を逆に他方側軸方向に付
勢するスプリングとを備えている。また、油圧回路の途
中には、上記圧力室に供給される潤滑油の流量を制御す
る流量制御弁と、該流量制御弁を機関運転状態に応じて
開閉駆動する電磁アクチュエータとを備えている。

そして、上記流量制御弁は、電磁アクチュエータの非通
電時には油圧回路の油圧供給通路から分岐したリリーフ
通路を開成して、オイルポンプから油圧供給通路に圧送
された潤滑油を圧力室には供給せずに上記リリーフ通路
を介してシリンダヘッド内に放出している。一方、電磁
アクチュエータに通電されると流量制御弁がリリーフ通
路を閉成して潤滑油の油圧を上記圧力室に導き筒状歯車
をカムシャフトの所定軸方向に移動させて該カムシャフ
トをタイミングプーリに対して相対回転させる。これに
よって、吸・排気バルブの開閉時期が可変制御するよう
になっている。

考案が解決しようとする課題 上記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、上述
のように油圧回路を圧力室に油圧を供給する油圧供給通
路の該油圧供給通路から分岐したリリーフ通路を設け、
圧力室への油圧の他に供給時には流量制御弁がリリーフ
通路を閉成してリリーフ通路からの油の放出を停止して
いるが、圧力室への油圧の停止時にはリリーフ通路を開
成してオイルポンプからのオイルメインギャラリを通っ
て油圧回路に圧送された潤滑油を、リリーフ通路からそ
のままシリンダヘッド内へ垂れ流し状態に放出してい
る。これは、油圧回路中に常時潤滑油を供給して筒状歯
車を機関の運転状態の変化に速やかに応動させてバルブ
タイミング調整作用の良好な応答性を確保するためであ
る。

然し乍ら、上記リリーフ通路からシリンダヘッド内へ放
出される潤滑油量は、約１．０〜１．５/minの大流量
であり、Ｖ型機関ではさらに増量化が余儀なくされる。
このため、機関内全体の油圧が低下し、各摺動部等の潤
滑性が悪化する。また、機関内での全循環量が多くなっ
て油貯留室たるオイルパン内の潤滑油量が著しく低下
し、車両旋回時にオイルパン内の油面の傾きよりオイル
ストレーナーからエアを吸い込む虞れがある。

さらに、リリーフ通路からシリンダヘッド内へ大量に放
出された潤滑油がシリンダブロック内のブローバイガス
通路を通ってオイルパン内に戻される際に、上記潤滑油
が通路内のブローバイガスと衝突して潤滑油が霧状とな
り所謂油吹き現象が発生する。

さらにまた、油圧回路へ常時大量の潤滑油を供給しなけ
ればならないため、オイルポンプの大型化が要求され、
コストの高騰を招くといった種々の問題がある。

課題を解決するための手段 本考案は、上記従来装置の問題点に鑑みて案出されたも
ので、従来のようなリリーフ通路を廃止してとりわけ油
圧回路の油圧供給通路に、機関の運転状態に応じて油貯
留室たる例えばオイルパンから油圧回路への潤滑油の流
通を許容あるいは遮断する開閉弁を設けたことを特徴と
している。

作用 上記構成の本考案によれは、機関運転状態に応じて開閉
弁を開作動させて油圧供給通路を開成すると、オイルポ
ンプにより圧送された潤滑油の油圧が油圧供給通路を通
って位相設定機構に作用し、カムシャフトと被駆動体と
の相対回転位相を変える。一方、開閉弁が閉作動して油
圧供給通路を閉成すると、位相設定機構への潤滑油の供
給が遮断されることは勿論のこと、油圧回路それ自体に
も潤滑油の供給が遮断されるので、従来のような油圧回
路からシリンダヘッドへの放出がなくなり、したがっ
て、機関内の油圧の低下やオイルパンの潤滑油の過剰消
費が防止される。

実施例 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳述する。

第３図中１は前端部が端板２によって液密的に閉塞さ
れ、かつ内周にインナ歯１ａが形成されたタイミングプ
ーリ、３は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３の外周には、外周に
アウタ歯４ａを有するスリーブ４がピンを介して一体に
結合されている。５はタイミングプーリ１とスリーブ４
との間に介装された位相設定機構であって、この位相設
定機構５は、長尺な歯車を軸直角方向に切断分割して形
成された２個の歯車構成体６ａ，６ｂからなる軸方向移
動可能な筒状歯車６と、前側の歯車構成体６ａに嵌合さ
れて該歯車構成体６ａと後側の歯車構成体６ｂとを連結
するスプリング７及び連結ピン８とを備えている。ま
た、各歯車構成体６ａ，６ｂの内外周には、両方がはす
歯の内歯６ｃと外は６ｄが夫々形成されており、この両
内外歯６ｃ，６ｄに上記インナ歯１ａとアウタ歯４ａが
スパイラル噛合している。更に、前側の歯車構成体６ａ
は、前端外縁がタイミングプーリ１の内端縁１ｂに突き
当たって最大前方向（図中左方向）への移動が規制され
るようになっていると共に、前端側に形成された環状の
圧力室９内の油圧により後方向（図中右方向）へ移動可
能になっている。一方、後側の歯車構成体６ｂは、後端
部がタイミングプーリ１の後端部にかしめ固定されたリ
テーナ１０に突き当たって歯車６の最大後方移動が規制
されるようになっている。

また、上記歯車６は、駆動機構１１によって駆動されよ
うになっており、この駆動機構１１は、第１図及び第２
図に示すように上記圧力室９に対し油圧を供給する油圧
回路１２と、後側歯車構成体６ｂとリテーナ１０との間
に装着されて上記歯車６を前方へ付勢する圧縮スプリン
グ１３と、シリンダヘッド１４に設けられて上記油圧回
路１２を開閉する開閉弁１５と、該開閉弁１５を駆動制
御する電磁アクチュエータ１６とを備えている。上記油
圧回路１２は、油圧供給通路１７と、油通路１８とを備
え、油圧供給通路１７はシリンダブロック１９内の上流
部１７ａが図外のメインギャラリを介して図外のオイル
ポンプ及び油貯留室たるオイルパンに連通して、一方シ
リンダヘッド１４内に上下方向に偏倚して穿設された大
小径の下流部１７ｂ，１７ｃがカムシャフト３とシリン
ダヘッド１４及びブラケット２０との間に形成された環
状通路２１を介して油通路１８に連通している。上記油
通路１８は、一端部１８ａがカムシャフト３の内部半径
方向に形成されて上記環状通路２１に開口している一
方、上記スリーブ４固定用のボルト２２内を軸方向に沿
って貫通形成された他端部１８ｂが上記圧力室９に開口
している。

そして、上記開閉弁１５は第１図及び第２図に示すよう
に有底円筒状のバルブボディ２４と、該バルブボディ２
４の内部に軸方向へ摺動可能に収納された弁体２５を備
えている。上記バルブボディ２４は、シリンダヘッド１
４の側部に水平方向に形成された油圧供給通路１７を横
断する収納孔１４ａ内に、２つのシールリング２３ａ，
２３ｂを介して収納されており、また上記油圧供給通路
１７の大小径下流部１７ｂ，１７ｃと対応した位置に第
１，第２通孔２４ａ，２４ｂが貫通形成されていると共
に、先端側部にスプール弁２５と後述の調圧弁との間に
形成された油圧２６とシリンダヘッド１４のアッパデッ
キ上に有する空洞部１４ｂとを連通する第３通孔２４ｃ
が形成されている。上記スプール弁体２５は、上記第
１，第２通孔２４ａ，２４ｂを連通あるいは遮断する略
円板状の弁部２５ａと、バルブボディ内部をシールリン
グ２７を介して摺動案内する摺動部２５ｂとを備え、該
摺動部２５ｂとバルブボディ２４の後端との間に装置さ
れたリターンスプリング２８のばね力で図中左方向（第
１，第２通孔２４ａ，２４ｂを連通する方向）に付勢さ
れている。また、弁部２５ａ外周面とバルブボディ内周
面との間には、微小なクリアランスＣ_１が形成されてい
る。また、上記バルブボディ２４の内部先端側には、調
圧弁２９が軸方向へ摺動可能に収納されている。この調
圧弁２９はバルブボディ２４の内径より小径な外径を有
す略有底円筒状の弁体３０と、該弁体３０とバルブボデ
ィ２４の先端壁２４ｂ間に装着されたスプリング３１と
を備え、バルブボディ２４内を摺動する上記弁体３０の
外周面とバルブボディ２４の内周面との間には微小クリ
アランスＣ_２が形成されている。上記弁体３０は油室２
６に臨む先端面３０ａに作用する油圧と上記スプリング
３１のばね圧との相対関係で上記第３通孔２４ｃを開閉
し、通常は第３通孔２４ｃを閉止する位置に付勢されて
おり、その開弁圧は約０．１kg/cm²に設定されている。

上記電磁アクチュエータ１６は、上記開閉弁１５のバル
ブボディ２４後端に固定されたケーシング３２内に、電
磁コイル３３と先端に小径な駆動軸３４を有するブラン
ジャ３５等が収納されていると共に、外端には機関運転
状態を検出するコントローラからの出力信号を入力する
端子コネクタ３６が設けられている。また、上記駆動軸
３４は先端が上記スプール弁２５の後端に連結軸２５ｃ
を介して連結されている。

以下、この実施例の作用について説明する。まず、機関
運転状態が例えば低負荷域から高負荷域に変化した場合
などにおいて電磁アクチュエータ１６にコントローラか
らＯＦＦ信号（非通電）が出力されている場合は、第２
図Ａに示すようにスプール弁体２５が圧縮スプリング２
８により最大方向位置に付勢されるため、弁部２５ａが
第１，第２通孔２４ａを連通させ油圧供給通路１７を開
成させる。このため、図外のオイルパンから油圧供給通
路１７に圧送された潤滑油は、環状通路２１及び油通路
１８を通って圧力室９に供給され、該圧力室９が高圧と
なるので前側歯車構成体６ａを介して筒状歯車６全体が
圧縮スプリング１３のばね力に抗して第３図右方向に移
動する。このため、タイミングプーリ１に対してカムシ
ャフト３が所定角度相対回転し、吸・排気バルブの開閉
時期を変更する。ここで、バルブボディ２４の内部に有
する潤滑油の一部は、バルブボディ内周面と弁部２５ａ
及び弁体３０間の微小クリアランスＣ_１，Ｃ_２を夫々通
過して第３通孔２４ｃから空洞１４ｂ内に流入し、ここ
から油戻し通路（図示せず）を介してオイルパンに戻さ
れる。尚、この戻り量は極めて少量である。

一方、機関低負荷時などにおいて、電磁アクチュエータ
１６にコントローラからＯＮ信号（通電）が出力される
と第２図Ｂに示すように駆動軸３４が図中右方向に移動
してスプール弁体２５をリターンスプリング２８のばね
力に抗して右方向に移動させる。このため、弁部２５ａ
が第１通孔２４ａと第２通孔２４ｂ間に配置されて両者
２４ａ，２４ｂの連通を略完全に遮断する。したがっ
て、油圧供給通路１７への潤滑油の供給が停止され、圧
力室９内が低圧状態となる。したがって、筒状歯車６は
圧縮スプリング１３のばね力で最左端位置に付勢され、
この位置で決定されるタイミングプーリ１とカムシャフ
ト３との相対回転角度位相に応じて吸・排気バルブの開
閉時期が制御される。

また、油圧供給通路１７の小径下流部１７ｃは、上流端
の油室２６が弁部２５ａと弁体３０により略密閉されて
いるため、小径下流部１７ｃ及び圧力室９内に潤滑油が
低圧で貯留される。そして、油圧２６内の潤滑油がクリ
アランスＣ_２から第３通孔２４ｃを通って空洞１４ｂ内
に排出されて圧力室９内の油圧が低下すると、弁体３０
がスプリング３１のばね力で図中右方向に移動して油圧
２６を介して圧力室９内の油圧を一定圧に調整する。同
時に大径下流部１７ｂ内の潤滑油が第１通孔２４ａから
クリアランスＣ_１を通って油室２６内に供給され、該油
室２６内の油圧が高くなると弁体３０がスプリング３１
のばね力に抗して図中左方向に移動して油室２６内つま
り圧力室９内の油圧を一定圧に調整する。したがって、
機関運転状態が例えば高負荷域に変化した場合には、圧
力室内の油圧が速やかに上昇するため、バルブタイミン
グ調整の応答性が良好になる。

上述のように、本実施例では機関低負荷時などにおいて
は、油圧供給通路１７への潤滑油の供給を略完全に停止
したため、オイルメインギャラリに圧送された潤滑油は
油圧回路１２を循環供給されることなく他の摺動部等へ
供給される。このため、各摺動部等の潤滑性が良好にな
ると共に、オイルパン内の潤滑油の消費量も全流量の約
１/min程度少なくすることができる。しかも、調圧弁
２９によって圧力室９内の油圧を常時一定に保つことが
できるため、バルブタイミング制御装置の応答性が従来
よりも十分に向上する。

またバルブタイミングの制御装置から潤滑油の戻り量も
少なくなるため、その戻し作用も容易になる。

さらに、開閉弁１５と電磁アクチュエータ１６とを一体
に連結したため、コンパクト化が図れ、また開閉弁１５
をシリンダヘッド１４の収納孔１４ａに収納するだけで
あるから、その孔開け加工や組付け作業性が容易にな
る。

尚、本考案は上記実施例における位相設定機構や駆動機
構に限定されるものではない。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、本考案によれば油圧回路
の油圧供給通路に、機関運転状態に応じて油貯留室から
上記油圧回路への潤滑油の流通を許容あるいは遮断する
開閉弁を設けたため、開閉弁の閉作動時においては、油
貯留室の潤滑油が油圧回路に循環供給されることなく機
関の各摺動部に要求量だけ供給される。したがって、各
摺動部等の潤滑性が良好になり、また機関全循環量が少
なくなり油貯留室内の潤滑油消費量が抑制される。した
がって、油貯留室内の油面が高く維持されて車両旋回時
などにおけるエアの吸い込み等が確実に防止される。

しかも、油圧回路への供給作用が不要になるため、オイ
ルポンプを可及的に小型化でき、コストの低兼化が図れ
る。

さらに、油圧回路からの潤滑油の戻り量が減少するた
め、所謂油吹き現象が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す内燃機関の断面図、第
２図Ａはこの実施例の作用を示す要部拡大図、同図Ｂは
同実施例の作用を示す要部拡大図、第３図は第１図のII
I−III線断面図である。 １…タイミングプーリ（被駆動体）、３…カムシャフ
ト、５…位相設定機構、１１…駆動機構、１２…油圧回
路、１５…開閉弁、１７…油圧供給通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被駆動体と該被駆動体によって回転するカ
   ムシャフトとの間に配置されて、該両者の相対角度位相
   を設定する位相設定機構と、該位相設定機構を油貯留室
   から油圧回路を介して圧送された油圧により駆動制御す
   る駆動機構とを備えたバルブタイミング制御装置におい
   て、上記油圧回路の油圧供給通路に、機関の運転状態に
   応じて上記油貯留室から油圧回路への潤滑油の流通を許
   容あるいは遮断する開閉弁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。