(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに回転自在に支持され、かつ、内燃機関のクランクプーリからの回転動力がタイミングプーリを介して伝達される第１のカムシャフトと該第１のカムシャフトの回転動力が該第１のカムシャフトに対し移相可能な動力伝達手段を介して伝達される第２のカムシャフトとの間で運転状態に応じた位相の可変を行い上記第１のカムシャフトの各バルブと上記第２のカムシャフトの各バルブとの相対的な開閉時期を変化させる弁開閉時期制御装置において、
放射方向に延びる複数のベーンをもち、上記第１のカムシャフト若しくは第２のカムシャフトのうちの一方のカムシャフトの上記シリンダヘッド内に延びた軸部分に一体化されたロータ及び上記動力伝達手段と一体化され上記ロータを内包して同ロータとの間で上記各ベーンをそれぞれ収嵌するように複数の圧力室を円陣状に形成したハウジング部材からなり、該一方のカムシャフトが軸着される２つの軸受けの間に配置され且つ該シリンダヘッド内に収納される弁開閉時期制御機構と、
上記各ベーンによって上記圧力室が画成されてなる第１圧力室と第２圧力室とが進角用室と遅角用室として機能するように上記軸部分から作動流体を上記圧力室に作用させる手段とを具備したことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
上記弁開閉時期制御機構は、上記シリンダヘッド内に延びた軸部分に隣接して形成されたジャーナル部に上記ロータの一側面が当接し、上記ロータの他側面に対向して該軸部分に締結されたナットと上記ジャーナル部との間に狭圧されていることを特徴とする請求項１記載の弁開閉時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストン型内燃機関の動弁機構における弁開閉時期制御装置に係り、特に、その主体となる機構をシリンダヘッド内に構成して機関の簡潔性の維持と小型化に寄与するようにの改良した弁開閉時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピストン型内燃機関では、機関の特性や用途によってカムシャフトによる動弁機構によって決定しているが、回転速度によって燃焼状態が若干異なるため、全回転域に最適なタイミングを与えることには困難がある。そこで、エンジンの運転状態に合わせてバルブタイミングを変化できる可変バルブタイミング機構（弁開閉時期制御機構）が動弁機構の補助機構として設けられる。
【０００３】
可変バルブタイミング機構の一方式にタイミングプーリとカムシャフト間で相対位相を変えるものがある。この方式による従来の構成として、クランクシャフトからの機関回転動力をタイミングベルト又はタイミングチェーン等の動力伝達手段によりカムシャフトに伝達する内燃機関において、カムシャフト側には放射方向に延びる複数のベーンを組付けたロータを固定するとともに、該ロータに同軸状に嵌合されたタイミングプーリにはその内周部に各油圧室を形成し、該各油圧室に上記各ベーンをそれぞれピストンとして係入してなるベーンタイプの弁開閉時期制御装置が、例えば特開平１−９２５０４号公報に記載されている。
【０００４】
上記公報に記載された方式のものでは、運転状態に応じた進角用の油圧又は遅角用の油圧を、上記ベーンによって第１油圧室と第２油圧室に仕切られる上記各油圧室の上記第１油圧室又は第２油圧室に作用させて、カムシャフトとタイミングプーリ間で相対位相を変えた弁開閉制御を行っている。
また、特開平６−５８１１２号公報には、カムシャフトとタイミングプーリとを、両者間に形成した軸方向の油圧室に内外周の少なくとも一方がヘリカル歯をもつピストンを該油圧室の周壁と噛合形態に収嵌して周方向には一体化しつつ、該ピストンを軸方向に強制移動させるときはカムシャフトとタイミングプーリ間で周方向の相対位相を変えるものが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような弁開閉時期制御機構をシリンダへッド内に収納し、エンジンをコンパクトに設計しようすると、後者のへリカル式では、位相差を確保するためのピストンのストロークと、ヘリカル歯の歯丈とによって、半径方向及び軸方向寸法が大きくなり、かえってエンジン自体を大型化するとともに、カムシャフトへの取付けに際しても、複数の固定具を要し、メインテナンス性が低下する。
【０００６】
これに対し、上記ベーンタイプの弁開閉時期制御機構は、ベーンの必要受圧面積を確保できれば足りるので、半径方向及び軸方向の小型化が前者に比し容易となるが、弁開閉時期制御機構をシリンダヘッド内でカムシャフトに固定するには、軸方向の寸法が短くカムジャーナル、カムシャフトとの同軸度の不良を招く。本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、弁開閉時期制御機構を容易にシリンダヘッド内に組付け可能とする弁開閉時期制御装置を提供することを解決する課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した請求項１に係る発明は、シリンダヘッドに回転自在に支持され、かつ、内燃機関のクランクプーリからの回転動力がタイミングプーリを介して伝達される第１のカムシャフトと該第１のカムシャフトの回転動力が該第１のカムシャフトに対し移相可能な動力伝達手段を介して伝達される第２のカムシャフトとの間で運転状態に応じた位相の可変を行い上記第１のカムシャフトの各バルブと上記第２のカムシャフトの各バルブとの相対的な開閉時期を変化させる弁開閉時期制御装置において、放射方向に延びる複数のベーンをもち、上記第１のカムシャフト若しくは第２のカムシャフトのうちの一方のカムシャフトの上記シリンダヘッド内に延びた軸部分に一体化されたロータ及び上記動力伝達手段と一体化され上記ロータを内包して同ロータとの間で上記各ベーンをそれぞれ収嵌するように複数の圧力室を円陣状に形成したハウジング部材からなり、該一方のカムシャフトが軸着される２つの軸受けの間に配置され且つ該シリンダヘッド内に収納される弁開閉時期制御機構と、上記各ベーンによって上記圧力室が画成されてなる第１圧力室と第２圧力室とが進角用室と遅角用室として機能するように上記軸部分から作動流体を上記圧力室に作用させる手段とを具備している。
【０００８】
クランクプーリと同期して回転するタイミングプーリによって第１のカムシャフトが駆動されると、この第１のカムシャフトの回転が動力伝達手段を介して第２のカムシャフトに伝達され、各カムシャフトにおけるバルブ群を作動させる。その際、弁開閉時期制御機構は、圧力室への作動流体の作用により、動力伝達手段に対して第２のカムシャフトの位相を可変し、第１のカムシャフトと第２のカムシャフトとの間で相対位相を変化させる。
【０００９】
請求項２の発明は、上記弁開閉時期制御機構が、上記シリンダヘッド内に延びた軸部分に隣接して形成されたジャーナル部に上記ロータの一側面が当接し、上記ロータの他側面に対向して該軸部分に締結されたナットと上記ジャーナル部との間に狭圧されていることを特徴とする。弁開閉時期制御機構がナットとジャーナル部との間に狭圧されていずれかのカムシャフトに装着されることにより、装着されたカムシャフトとの同軸度が容易に得られるともに、ナットの締結と取り外しだけで、弁開閉時期制御機構を組付け、分解し得る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係る弁開閉時期制御装置は、図１に示すように、ＤＯＨＣエンジンに適用したものであり、シリンダヘッド１に回転可能に支持された排気バルブ用カムシャフト２（第１のカムシャフト）及び吸気バルブ用カムシャフト３（第２のカムシャフト）は、シリンダヘッド１内において、それぞれ排気バルブ用カムシャフト２の外周に相対回転可能に装着されたギヤ４と吸気バルブ用カムシャフト３の外周に相対回転不能に装着されたギヤ５とが噛合してなる動力伝達手段６を介して連結されている。なお、以下に説明する弁開閉時期制御機構は、ここでは上記排気バルブ用カムシャフト２に装着される。
【００１１】
タイミングプーリ７は、シリンダヘッド１内より突出した排気バルブ用カムシャフト２（以下、単にカムシャフト２という）の端部に締着されたボルト８によって該カムシャフト２に締結されている。ボルト８の偏心位置には、回り止め機能を果たすストッパピン９が設けられている。
シリンダヘッド１内に延びるカムシャフト２の円筒部１０は、フロント側より雄螺子部１１と、装着進角用及び遅角用の作動油の周状油路１２、１３が形成された部分とからなり、該周状油路１２、１３が形成された部分よりリヤ側には、ジャーナル部１４が形成され、該ジャーナル部１４はカム形成部分１５へと続いている。尚、ギヤ４は、ジャーナル部１４の外周に前述したように相対回転可能に装着されている。
【００１２】
しかして、上記周状油路１２、１３が形成された部分には、弁開閉時期制御装置の主体となる弁開閉時期制御機構１６が装着される。弁開閉時期制御機構１６は、図２に示すように、内周のロータ１７と、該ロータ１７に形成された溝に一端が係留され放射方向に延びるベーン１８と、内周部に凹溝１９ａを円陣状に有してロータ１７を同軸状に内包し上記凹溝１９ａ間の凸面がロータ１７の外周面と摺接した環状ハウジング部材１９と、図１に示すように、上記ロータ１７、ベーン１８及び環状ハウジング１９を軸方向に挟み、上記凹溝１９ａを上記ベーン１８をピストンとして収嵌した圧力室２０とするフロントプレートハウジング部材２１及びリヤプレートハウジング部材２２とからなり、ギヤ４に螺入したボルト２３によって上記フロントプレートハウジング部材２１とリヤプレートハウジング部材２２との間が圧接されている。なお、フロントプレートハウジング部材２１と環状ハウジング部材１９のフロント側面の間と、リヤプレートハウジング部材２２と環状ハウジング部材１９のリヤ側面の間は、それぞれメタルタッチでシールされているが、シール部材が介装されても良く、その際にはボルト２３がシール面の外側になるように屈曲したシールを用いる。
【００１３】
また、上記弁開閉時期制御機構１６は、ロータ１７のリヤ側に向く側面が上記ジャーナル部１４に当接しており、この当接状態において、ロータ１７のフロント側に向く側面から上記雄螺子部１１に締結されたナット２５と上記ジャーナル部１４との間に狭圧されている。これにより、ロータ１７はカムシャフト２と一体的に回転される。
【００１４】
また、上記弁開閉時期制御機構１６は、円筒部１０に放射方向に打ち込まれたピン３２がロータ１７の内周部に形成した位置決め溝３３と係合して、周方向の位置決めがなされている。
次に、圧力室２０には油圧供給装置３６から作動油圧が供給される。油圧供給装置３６は、弁開閉時期制御機構１６を制御する油圧制御弁３７及びバルブタイミング制御装置３９等によって構成されていて、カムシャフト２内に形成された油路２７はシリンダへッド１に形成された周溝４２を介して油圧制御弁３７のＡポートに接続され、カムシャフト２内に形成された通路２６はカムシャフト２上に形成された周溝４１を通して油圧制御弁３７のＢポートに接続されている。また、油圧制御弁３７のＰポートには例えばエンジンにより駆動される油圧ポンプ３８が接続され、Ｒポートにはリザーバ４０が形成されていて、油圧制御弁３７がバルブタイミング制御装置３９によって作動を制御されることにより、後述するように弁開閉時期制御機構１６が進角及び遅角作動及び、中立位置保持を行うようになっている。油路２６は上記周状油路１２を介してロータ１７に形成された各油路２９に連通し、油路２７は周状油路１３を介してロータ１７に形成された各油路２８に連通している。そして、上記各油路２９は、ベーン１８によって画成される各圧力室２０の第１油圧室３０及び第２油圧室３１のうち、第１油圧室３０に作動油を導き、上記各油路２８は第２油圧室３１に導くようになっている。ここで、軸方向に形成された油路２７は、両端のボールシール３４、３５によって他の通路と遮断されている。
【００１５】
上記構成において、クランクプーリの回転動力が伝達されるタミングプーリ７によってカムシャフト２が駆動されると、このカムシャフト２の回転がロータ１７、ベーン１８、環状ハウジング部材１９及びボルト２３を介してギヤ４へ伝達され、更に、ギヤ４及びギヤ５を介してカムシャフト３に伝達され、カムシャフト２の各バルブとカムシャフト３の各バルブが作動する。
【００１６】
ここで、ギヤ４は、カムシャフト２のジャーナル部１４に対し周方向の移相が可能となっており、油圧供給装置３６の油圧制御弁３７を介して油圧ポンプ３８からの作動油圧が第２油圧室３１に作用すると、環状ハウジング部材１９と共にギヤ４がロータ１７及びカムシャフト２に対して、図２上時計方向に回転し、最大ベーン１８の位相角度分θ（図２）だけ、カムシャフト２に対するカムシャフト３の相対位相を進ませる。また、油圧ポンプ３８からの作動油圧が第１油圧室３０に作用すると、環状ハウジング部材１９と共にギヤ４がロータ１７及びカムシャフト２に対して、上記した最大進角位置にて図２上反時計方向に回転し、上記した最大進角位置から最大ベーン１８の位相角度分θ（図２）だけ、カムシャフト２に対するカムシャフト３の相対位相を遅らせる。これにより、進角時と遅角時には、カムシャフト３における各バルブの開閉時期とカムシャフト２における各バルブの開閉時期とを調整することができる。
【００１７】
本発明は、弁開閉時期制御機構１６以外に軸方向の寸法を費やす部材がナット２５だけであり、内燃機関のボディを大きくすることなく、弁開閉時期制御機構１６をシリンダヘッド１内に収納した構成となり、内燃機関に弁開閉時期制御機構が外付け装置として突出せず、内燃機関の外観を簡潔化、小型化し得て、例えば自動車のエンジンルームにおける空きスペースが増加し、他部品の配置の自由度、或いは新規部品の配置性が良好となる。
【００１８】
また、上記弁開閉時期制御装置は、弁開閉時期制御機構１６がナット２５によってカムシャフト２のジャーナル部１４に狭圧されているので、弁開閉時期制御機構１６のカムシャフト２への装着方向と、ナット２５の締結方向が一致し、組付け性が極めて容易である。これは、メインテナンスを行う場合も、シリンダヘッドカバーを開き、カムシャフト２を取り出して、ナット２５を外すだけで、弁開閉時期制御機構１６をカムシャフト２から取り外しでき容易に分解できる。
【００１９】
また、ナット２５によるカムシャフト２のジャーナル部１４への狭圧により、カムシャフト２との同軸度が容易に得られ、正確な位相可変動作が期待できる。更に、メインテナンスを行う場合、シリンダカバーを開き、カムシャフト２を取り出して、ナット２５を外すだけで、弁開閉時期制御機構１６をカムシャフト２から取り外しでき容易に分解でき、作業性が良好である。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、特許請求の範囲に記載された構成の採用により、内燃機関のボディを大きくすることなく、弁開閉時期制御機構をシリンダヘッド内に収納でき、内燃機関の外観を簡潔化、小型化し得て、他部品の配置の自由度、或いは新規部品の配置性が良好となる。
【００２１】
特に、請求項２の発明によれば、弁開閉時期制御機構をカムシャフトのジャーナル部にナットによって狭圧したので、該ナットが弁開閉時期制御機構のカムシャフトへの装着方向と一致して、シリンダヘッド内に収納しても、分解、組付け性が良好であるとともに、カムシャフトとの同軸度が容易に確保されて正確な位相可変制御を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る弁開閉時期制御装置を示す断面図である。
【図２】上記一実施形態による弁開閉時期制機構の一部を取出した断面図であり、Ａ−Ａ線は、図１における弁開閉時期制機構の破断線を示している。
【符号の説明】
１はシリンダヘッド、２は第１のカムシャフト、３は第２のカムシャフト、６は動力伝達手段、７はタイミングプーリ、１６は弁開閉時期制機構、１８はベーン、１０は円筒部、１７はロータ、１９、２１、２２はハウジング部材、２０は圧力室、２５はナット。
【図１】
0003562075.tif 000002
【図２】
0003562075.tif 000003