JPH11141312A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相変換手段の移動速度を高めてバルブタイ
ミングの制御応答性を向上させる。 【解決手段】 タイミングスプロケット２１とカムシャ
フト２２との間に噛合した筒状歯車３９を油圧回路４７
によって各受圧室４４，４５に相対的に給排された油圧
によって軸方向へ移動させることにより、両者２１，２
２の相対回動位相を変換させて、バルブタイミングを可
変制御する。筒状本体２３の後端部２３ａの外径を前端
部２３ｂよりも大きく形成すると共に、前記両受圧室内
の油圧を受ける後側歯車構成部３９ｂのピストン４２を
後端部２３ａの大径化した内径と同じく大径に形成し
て、受圧面積を大きくした。また、スナップリング２６
によって、筒状本体２３の左方向への自由移動を規制し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の運転状
態に応じて吸排気バルブの開閉時期を可変制御するバル
ブタイミング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の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、その一例として本出
願人が先に出願した特開平２−２２７５０７号公報等に
記載されたものがある。

【０００３】図２に基づいて概略を説明すれば、機関の
クランク軸によりタイミングベルトを介して回転駆動す
る筒状のタイミングスプロケット１と、外周に吸排気バ
ルブを開閉作動するカムを有するカムシャフト２と、該
カムシャフト２の一端部に固定ボルト６によって固定さ
れかつタイミングスプロケット１の筒状本体１ａ内に挿
通配置されたスリーブ３と、はす歯形の内外歯４ａ，４
ｂが筒状本体１ａの内周に形成されたインナ歯１ｂとス
リーブ３の外周に形成されたアウタ歯３ａとに噛合しつ
つカムシャフト軸方向へ移動自在な筒状歯車４と、該筒
状歯車４を機関運転状態に応じて軸方向へ移動させる駆
動機構５とを備えている。

【０００４】前記タイミングスプロケット１は、前端側
にスリーブ３にかしめ固定されたフロントカバー７を備
えている。

【０００５】また、前記筒状歯車４は、前後に２分割形
成され、前側歯車構成部の前端とフロントカバー７との
間に形成された圧力室８に前記駆動機構５の油圧回路９
から供給された油圧と圧縮コイルスプリング１０のばね
力とによって前後方向へ回転しながら移動するようにな
っている。

【０００６】すなわち、例えば機関低負荷時には、油圧
回路９に有する電磁切換弁１１がＯＦＦされて、圧力室
８内の油圧を油圧回路９を介して外部に排出して、該圧
力室８内を低圧にさせる。これによって、筒状歯車４
は、圧縮コイルスプリング１０のばね力によって最大前
方位置に移動して、タイミングスプロケット１とカムシ
ャフト２との相対回動位相を一方側に変換し、図外の吸
気バルブの閉時期を遅角制御する。

【０００７】一方、機関高負荷時には、電磁切換弁１１
にＯＮ信号が出力されて油圧回路９を通って圧力室８に
高油圧が供給され、該圧力室８の内圧が上昇する。これ
によって、筒状歯車４は、圧縮コイルスプリング１０の
ばね力に抗して最大後方位置に移動して、タイミングス
プロケット１とカムシャフト２の相対回動位相を他方側
に変換し、吸気バルブの閉時期を進角制御するようにな
っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のバルブタイミング制御装置にあっては、タイミング
スプロケット１の筒状本体１ａが、インナ歯１ｂを形成
する関係から剛性を確保するために比較的肉厚に形成さ
れ、しかも筒状歯車４の外径との相対関係で全体が比較
的小径かつ均一な外径に設定されている。したがって、
圧力室８内の油圧を受ける筒状歯車４の後端部に有する
フランジ状の受圧部４ｃの外径も小さく設定されてい
る。このため、受圧部４ｃの受圧面積が自ずと制約され
て、油圧回路９から供給される油圧による筒状歯車４の
移動速度が低下し、結果的に機関運転状態の変化に応じ
たバルブタイミング制御の応答性が十分に確保できない
おそれがある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来のバ
ルブタイミング制御装置の実情に鑑みて案出されたもの
で、請求項１記載の発明は、機関によって回転駆動する
回転体と、該回転体から伝達された回転力によって吸排
気バルブを作動させるカムを有するカムシャフトと、該
カムシャフトの一端部に固定され、かつ前記回転体の筒
状本体内に挿通配置されたスリーブと、該スリーブと筒
状本体との間に介装され、カムシャフト軸方向への移動
によって回転体とカムシャフトとの相対回動位相を変換
する位相変換手段と、該位相変換手段の後端部に一体に
有する受圧用のピストンと、該ピストンの少なくとも前
端側に画成された受圧室に油圧を給排して位相変換手段
をカムシャフト軸方向へ移動させ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、前記筒状本体の後
端部を前端部よりも大径に形成すると共に、前記スリー
ブの後端部に設けられて筒状本体の後端側を回転自在に
支持する支持部の外径を筒状本体の後端部内径に合わせ
て大径状に形成し、かつ前記ピストンの外径を支持部の
外径とほぼ同一に形成したことを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の発明は、前記筒状本体の後
端部内周に、前記スリーブの支持部を介して筒状本体の
スラスト方向の自由移動を規制する規制部材を設けたこ
とを特徴としている。

【００１１】請求項３記載の発明は、前記規制部材を、
筒状本体の対して着脱自在なスナップリングで構成した
ことを特徴としている。

【００１２】請求項４記載の発明は、前記ピストンの前
後に受圧室を形成したことを特徴としている。

【００１３】前記構成の本発明によれば、筒状本体の後
端部の大径化に伴いピストンの外径も大きくすることが
できるため、受圧面積が大きくなり、この結果、位相変
換手段の移動応答性の向上が図れる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るバルブタイミ
ング制御装置の一実施形態を示し、図中２１は機関のク
ランク軸によりタイミングチェーンを介して回転駆動す
る回転体たるタイミングスプロケット、２２は外周にタ
イミングスプロケット２１から伝達された回転力により
吸気バルブを開閉作動させるカムを有するカムシャフト
であって、前記タイミングスプロケット２１は、段差径
状の筒状本体２３と、該筒状本体２３の前端部に設けら
れたほぼ円環状のフロントカバー２４とを備え、前記筒
状本体２３は、ほぼ中央位置から前後の外径が相違し、
後端部２３ａの外径が前端部２３ｂの外径よりも十分に
大きく設定されていると共に、後端部２３ａの肉厚は前
端部２３ｂよりも薄肉に形成されている。

【００１５】また、後端部２３ａの後部外周に、図外の
タイミングチェーンが巻回される歯車２１ａが一体に設
けられている一方、前端部２３ｂの内周面全域には、は
す歯形のインナ歯２３ｃが形成されている。筒状本体２
３の後端部２３ａ内周面ほぼ中央位置に形成された環状
溝内にスナップリング２６が着脱自在に嵌着固定されて
おり、このスナップリング２６によって後述するスリー
ブ２９の大径部２９ａを介して筒状本体２３の図中左方
向の自由移動を規制するようになっている。

【００１６】前記カムシャフト２２は、シリンダヘッド
２７上端部のカム軸受溝とカムブラケット２８によって
回転自在に支持され、一端部に前記筒状本体２３内に収
納配置されたスリーブ２９が固定ボルト３０により軸方
向から固定されている。このスリーブ２９は、筒状本体
２３の後端部２３ａ内周を回転自在に支持する後端側の
支持部である大径部２９ａと、フロントカバー２４をか
しめ固定した小径部２９ｂとから構成され、大径部２９
ａが位置決め用ピン３１によってカムシャフト２２に周
方向の位置決めがなされていると共に、小径部２９ｂの
外周面前端部にアウタ歯２９ｃが形成されている。

【００１７】前記大径部２９ａは、その外径が筒状本体
２３の後端部２３ａの内周面の内径よりも若干小さく形
成されていると共に、外周面に形成された環状シール溝
内に前記内周面に圧接するシールリング３３が嵌着保持
されている。

【００１８】また、スリーブ２９の内部軸方向には、カ
ムシャフト２２の内部軸方向に形成された雌ねじ孔２２
ａと連続するボルト挿通孔３２が貫通形成されていると
共に、該ボルト挿通孔３２のフロントカバー２４側の外
端部には固定ボルト３０の頭部３０ａを嵌挿する嵌挿穴
３４が小径部２９ｂの軸方向のほぼ中央位置の深部まで
穿設されている。

【００１９】一方、前記固定ボルト３０は、頭部３０ａ
が前記嵌挿穴３４の内径より若干小径な円柱状に形成さ
れて、外周面が嵌挿穴３４の内周面３４ａに密着するよ
うになっていると共に、ボルト挿通孔３２に挿通する軸
部３５の先端に雌ねじ孔２２ａに螺着する雄ねじ３５ａ
が形成されている。また、頭部３０ａと軸３５との間に
は、頭部３０ａの外径よりも若干小さな外形の円柱部３
６が一体に形成されており、この円柱部３６の内端面３
６ａと嵌挿孔３４の底面３４ｂが密着している。また、
固定ボルト３０内には、後述する油圧回路４７の第１油
通路４９の一部を構成する通路孔５１が形成されてい
る。すなわち、この通路孔５１は、頭部３０ａを除く軸
部３５の内部軸方向及び円柱部３６の内部径方向に連続
的に形成されている。さらに、この固定ボルト３０の頭
部３０ａ外周面に形成された環状シール溝３７には、シ
ールリング３８が嵌着固定されており、このシールリン
グ３８の外周面が嵌挿穴３４の内周面３４ａに圧着して
シール機能を発揮している。

【００２０】また、前記筒状本体２３とスリーブ２９と
の間には、カムシャフト２２の軸方向へ移動自在な筒状
歯車３９が介装されている。この筒状歯車３９は、軸直
角方向から２分割された前後の歯車構成部３９ａ，３９
ｂからなり、この該両歯車構成部３９ａ，３９ｂは、連
結ピン４０とコイルスプリング４１とによって互いに接
近する方向へ付勢されつつ連結されていると共に、内外
周面に前記インナ歯２３ｃとアウタ歯２９ｃとにスパイ
ラル噛合するはす歯形の内外歯３９ｃ，３９ｄが形成さ
れている。

【００２１】さらに、前記後側歯車構成部３９ｂの後端
には、ピストン４２が一体に設けられている。このピス
トン４２は、筒状本体２３の段差部２３ｄとスリーブ２
９の大径部２９ａとの間を前後方向に摺動自在に設けら
れていると共に、その外径がスリーブ２９の大径部２９
ａの外径とほぼ同一に設定されている。また、筒状歯車
３９は、前側歯車構成部３９ａがフロントカバー２４の
内端面に突き当たった位置で最大前方向（図中左方向）
の移動位置が規制される一方、ピストン４２がスナップ
リング２５に突き当たった位置で最大後方向（図中右方
向）の移動位置が規制されるようになっている。尚、後
側歯車構成部３９ｂとスリーブ２９の大径部２９ａとの
間には、機関停止中に筒状歯車３９を最大前方向位置に
付勢するばね力の小さなコイルスプリング４３が弾装さ
れている。

【００２２】また、前記ピストン４２は、筒状本体２３
の段差部２３ｄと共働して第１受圧室４４を画成すると
共に、後面とスリーブ２９の大径部２９ａとの間に第２
受圧室４５を画成している。また、このピストン４２の
外周面に形成された環状溝内には、両受圧室４４，４５
間をシールするシールリング４６が嵌着固定されてい
る。

【００２３】更に、筒状歯車３９は、駆動機構によって
軸方向（前後方向）へ移動されるようになっている。こ
の駆動機構は、前記第１受圧室４４と第２受圧室４５と
に油圧を相対的に給排する油圧回路４７と、該油圧回路
４７の途中に設けられた電磁切換弁４８とを有してい
る。

【００２４】前記油圧回路４７は、第１受圧室４４に油
圧を給排する第１油通路４９と、第２受圧室４５に油圧
を給排する第２油通路５０とを備えている。前記第１油
通路４９は、シリンダヘッド２７及びカムシャフト２２
の径方向から貫通して軸心方向へ延び、さらに前記通路
孔５１と、円柱部３６の外周面に形成された環状溝５２
とを備えている。また、スリーブ２９のボルト円柱部３
６付近の周壁には、環状溝５２と連通する４つの第１通
孔５３が十字直径方向に沿って貫通形成されており、こ
の第１通孔５３がその外周に形成された円環溝５４を介
して第１受圧室４４に連通している。

【００２５】一方、第２油通路５０は、シリンダヘッド
２７とカムシャフト２２の内部軸方向一側及びスリーブ
２９の内部にＬ字形に折曲して形成されて、スリーブ２
９の外周面に開口して第２受圧室４５に連通している。

【００２６】前記電磁切換弁４８は、通常の４ポート２
位置タイプのものであって、内部にソレノイド，通路構
成部及びスプール弁等が収納されており、また、オイル
パン５５に連通するドレン通路５６が接続されていると
共に、オイルポンプ５７にオイルメインギャラリ５８を
介して接続されている。また、この電磁切換弁４８は、
機関運転状態を検出するコントローラ５９によって切換
制御されている。すなわち、機関回転数と負荷に応じて
オイルメインギャラリ５８と第１油通路４９あるいは第
２油通路５０と連通すると同時に、第２油通路５０ある
いは第１油通路４９とドレン通路５６をそれぞれ適宜連
通する制御を行うようになっている。また、中回転等の
所定回転域では、電磁切換弁４８により各油通路４９，
５０等の開度量を制御して、各受圧室４４，４５の油圧
給排量を適宜調整するようになっている。

【００２７】したがって、この実施形態によれば、例え
ば、機関始動後の低回転低負荷域では、コントローラ５
９が電磁切換弁４８に制御信号を出力して作動させ、オ
イルメインギャラリ５８と第２油通路５０を連通すると
同時に、第１油通路４９とドレン通路５６を連通する。
このため、ピストン４２は、図１に示すように第２受圧
室４５に供給された高油圧によって左方向に押圧され
て、筒状歯車３９全体を最大左方向（前方向）位置に保
持させる。このため、各歯を介してタイミングスプロケ
ット２１とカムシャフト２２との相対回動位相が一方側
に変換された状態に維持され吸気バルブの閉時期を遅角
制御する。

【００２８】また、機関が低回転低負荷域から高回転高
負荷域に移行した場合は、電磁切換弁４８によって今度
はオイルメインギャラリ５８と第１油通路４９が連通
し、第２油通路５０とドレン通路５６が連通する。この
ため、第２受圧室４５内の油圧が第２油通路５０を介し
てドレン通路５６を通りオイルパン５５内に戻される一
方、第１油通路４９に流入した高油圧は通路孔５１，環
状溝５２，通孔５３，円環溝５４を通って第１受圧室４
４内に供給されて、該第１受圧室４４が高圧となる。し
たがって、筒状歯車３９は、後側歯車構成部３９ｂのピ
ストン４２がスナップリング２６に突き当たるまで右方
向（後方向）へ移動する。したがって、タイミングスプ
ロケット２１とカムシャフト２２との相対回動位相が他
方側に変換されて、吸気バルブの閉時期を進角制御す
る。

【００２９】そして、本実施形態では、筒状本体２３の
後端部２３ａの大径化に伴いピストン４２の外径を従来
例に比較して十分に大きく形成できたため、各受圧室４
４，４５の油圧に対する受圧面積が大きくなる。したが
って、各受圧室４４，４５内に供給された油圧によるピ
ストン４２の移動性、つまり筒状歯車３９の移動速度が
速くなり、前記機関運転状態の変化に応じたバルブタイ
ミング制御応答性が向上する。

【００３０】また、ピストン４２は、最大右方向移動位
置においては、一端面の外周部がスナップリング２６の
一側面に突き当たるだけで、一端面全体がスリーブ２９
の大径部２９ａ内端面に密着することがないため、左方
向への移動性に支障を来すことはない。

【００３１】さらに、スナップリング２６によって、筒
状本体２３の右方向への自由な移動が規制されるため、
筒状歯車３９の外歯３９ｄと筒状本体２３のインナ歯２
３ｃとの各歯側面の圧接が回避されて、筒状歯車３９の
移動摩耗抵抗の増加を抑制できる。しかも、スナップリ
ング２６は着脱自在になっているため、筒状本体２３内
への筒状歯車３９の組み付け作業が容易になる。

【００３２】また、この実施形態によれば、第１油通路
４９の一部を通路孔５１によって構成すると共に、ボル
ト頭部３０ａの外周面と嵌挿穴３４の内周面３４ａ並び
に円柱部３６の内端面３６ａと嵌挿穴３４の底面３４ｂ
との各密着シール及び両周面間のシールリング３８によ
って２重にシールしたため、シール性能が一段と向上
し、ボルト頭部３３と嵌挿穴３４との間からの油圧のリ
ークが確実に防止される。したがって、第１受圧室４４
への油圧の供給が確実となり、この点でも筒状歯車３９
の移動応答性が向上する。とりわけ、油圧経路が円柱部
３６から直接的に受圧室４４に連通するため、第１受圧
室４４への圧力損失を抑制できる。この結果、筒状歯車
３９の移動応答性が一層向上する。

【００３３】さらに、固定ボルト３０の頭部３０ａがス
リーブ２９の嵌挿穴３４内に嵌挿配置されて、固定ボル
ト３０全体がカムシャフト２２寄りとなるため、カムシ
ャフト２２に対するスリーブ２９の結合強度が高くなっ
てタイミングスプロケット２１等を含む装置全体の径方
向への倒れを抑制できる。

【００３４】また、ピストン４２の前後の各受圧室４
４，４５に相対的に油圧を作用させるようにしたため筒
状歯車３９を任意の移動位置に保持することができ、機
関運転状態の変化に応じたバルブタイミングの制御精度
が向上する。

【００３５】尚、本発明は前記実施形態の構成に限定さ
れるものではなく、位相変換手段として筒状歯車３９に
代えて、他の構造のものとしても良く、またスナップリ
ング２６に代えて、筒状本体２３の内周面に突起部を設
けることも可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るバルブタイミング制御装置によれば、筒状本体の後
端部の大径化に伴いピストンの外径を大きく設定できる
ため、受圧面積が拡大され、したがって、位相変換手段
の移動速度が速くなる。この結果、機関運転状態の変化
に応じたバルブタイミングの制御応答性が向上する。

【００３７】請求項２記載の発明によれば、規制部材に
よって回転体のスラスト方向の自由な移動を規制できる
ため、回転体とスリーブとの位相変換手段の移動性に影
響が与えられず、常時スムーズな移動性を確保できる。

【００３８】請求項３記載の発明によれば、規制部材を
着脱自在なスナップリングによって構成したため、各構
成部品の組み立て作業性が良好となり、該作業能率の向
上が図れる。

【００３９】請求項４記載の発明によれば、位相変換手
段を、ピストン前後の２つの受圧室内の油圧を介して移
動位置を制御するようにしたため、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】本発明の一実施形態を示す断面図。

【図２】従来のバルブタイミング制御装置を示す断面
図。

【符号の説明】

２１…タイミングスプロケット（回転体） ２２…カムシャフト ２３…筒状本体 ２３ａ…後端部 ２３ｂ…前端部 ２３ｃ…インナ歯 ２６…スナップリング（規制部材） ２９…スリーブ ２９ａ…大径部（支持部） ３０…固定ボルト ３３…シールリング ４２…ピストン ４４，４５…受圧室 ４７…油圧回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関によって回転駆動する回転体と、該
   回転体から伝達された回転力によって吸排気バルブを作
   動させるカムを有するカムシャフトと、該カムシャフト
   の一端部に固定され、かつ前記回転体の筒状本体内に挿
   通配置されたスリーブと、該スリーブと筒状本体との間
   に介装され、カムシャフト軸方向への移動よって回転体
   とカムシャフトとの相対回動位相を変換する位相変換手
   段と、該位相変換手段の後端部に一体に有する受圧用の
   ピストンと、該ピストンの少なくとも前端側に画成され
   た受圧室に油圧を給排して位相変換手段をカムシャフト
   軸方向へ移動させ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、 前記筒状本体の後端部を前端部よりも大径に形成すると
   共に、前記スリーブの後端部に設けられて筒状本体の後
   端側を回転自在に支持する支持部の外径を筒状本体の後
   端部内径に合わせて大径状に形成し、かつ前記ピストン
   の外径を支持部の外径とほぼ同一に形成したことを特徴
   とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 【請求項２】 前記筒状本体の後端部内周に、前記スリ
   ーブの支持部を介して筒状本体のスラスト方向の自由移
   動を規制する規制部材を設けたことを特徴とする請求項
   １記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 【請求項３】 前記規制部材を、筒状本体の対して着脱
   自在なスナップリングで構成したことを特徴とする請求
   項２記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 【請求項４】 前記ピストンの前後に受圧室を形成した
   ことを特徴とする請求項１，２または３記載の内燃機関
   のバルブタイミング制御装置。