(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイミングギヤに対してカムシャフトを進角側または遅角側に相対回動させる油圧式または電動式のバルブタイミング調整手段と、
内燃機関本体に形成された取付穴と、
前記取付穴に通じる上流油路と、
前記取付穴から前記バルブタイミング調整手段に通じる複数の下流油路と、を備え、
油圧式の前記バルブタイミング調整手段が設けられた場合には、前記上流油路と前記各下流油路のいずれか一つとの連通状態を切り替え可能な切り替え弁が、前記取付穴内に設けられ、
電動式の前記バルブタイミング調整手段が設けられた場合には、前記上流油路と前記各下流油路の少なくとも一つとの連通状態を固定する連通部材が、前記取付穴内に設けられることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
電動式の前記バルブタイミング調整手段が設けられた場合に、前記取付穴内に設けられる前記連通部材には、
前記上流油路と前記各下流油路の少なくとも一つとを連通させる連通路が形成され、
前記連通路内には、フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記各下流油路は、油圧式の前記バルブタイミング調整手段の進角側油圧室に連通する進角側の前記下流油路と、油圧式の前記バルブタイミング調整手段の遅角側油圧室に連通する遅角側の前記下流油路と、を有し、
電動式の前記バルブタイミング調整手段が設けられた場合には、
進角側および遅角側の前記下流油路が電動式の前記バルブタイミング調整手段に通じるとともに、
前記連通部材によって、前記上流油路と進角側または遅角側の前記下流油路とが連通することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
進角側および遅角側の前記下流油路のうち、前記カムシャフトの軸方向において前記バルブタイミング調整手段側に設けられた方が、前記連通部材によって前記上流油路に連通することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
進角側および遅角側の前記下流油路のうち、経路長が短い方が、前記連通部材によって前記上流油路に連通することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整手段を有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを、駆動状態に応じて調整する内燃機関としては、タイミングギヤに対してカムシャフトを進角側または遅角側に相対回動させる油圧式のバルブタイミング調整手段と、内燃機関本体に形成された取付穴と、取付穴に通じる上流油路と、取付穴からバルブタイミング調整手段に通じる進角側および遅角側の下流油路と、を備え、上流油路と進角側または遅角側の下流油路との連通状態を切り替え可能な切り替え弁が取付穴内に設けられているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１８４３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の内燃機関において、油圧式のバルブタイミング調整手段に換えて、電動式のバルブタイミング調整手段を設ける場合には、電動式のバルブタイミング調整手段に潤滑油を供給するための油路が形成された別の内燃機関本体を用いているため、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記した問題を解決し、油圧式および電動式のバルブタイミング調整手段の両方に対応し、内燃機関本体を共有化することができる内燃機関を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、内燃機関であって、タイミングギヤに対してカムシャフトを進角側または遅角側に相対回動させる油圧式または電動式のバルブタイミング調整手段と、内燃機関本体に形成された取付穴と、前記取付穴に通じる上流油路と、前記取付穴から前記バルブタイミング調整手段に通じる複数の下流油路と、を備えている。
そして、油圧式の前記バルブタイミング調整手段が設けられた場合には、前記上流油路と前記各下流油路のいずれか一つとの連通状態を切り替え可能な切り替え弁が、前記取付穴内に設けられる。
また、電動式の前記バルブタイミング調整手段が設けられた場合には、前記上流油路と前記各下流油路の少なくとも一つとの連通状態を固定する連通部材が、前記取付穴内に設けられる。
【０００７】
この構成では、油圧式または電動式のバルブタイミング調整手段に応じて、切り替え弁または連通部材を取付穴内に設けることで、油圧式および電動式のバルブタイミング調整手段の両方に対応することができるため、内燃機関本体を共有化することができる。
【０００８】
通常、前記した切り替え弁には、液体を濾過するためのフィルタが設けられている。したがって、切り替え弁に換えて、連通部材を取付穴内に設けた場合には、切り替え弁とともにフィルタも取り外されることになる。そこで、電動式の前記バルブタイミング調整手段が設けられた場合に、前記取付穴内に設けられる前記連通部材には、前記上流油路と前記各下流油路の少なくとも一つとを連通させる連通路が形成され、前記連通路内にフィルタを設けることで、電動式のバルブタイミング調整手段を不純物から保護することが好ましい。
【０００９】
前記した内燃機関において、前記各下流油路は、油圧式の前記バルブタイミング調整手段の進角側油圧室に連通する進角側の前記下流油路と、油圧式の前記バルブタイミング調整手段の遅角側油圧室に連通する遅角側の前記下流油路と、を有し、電動式の前記バルブタイミング調整手段が設けられた場合に、進角側および遅角側の前記下流油路が電動式の前記バルブタイミング調整手段に通じるとともに、前記連通部材によって、前記上流油路と進角側または遅角側の前記下流油路とが連通するように構成してもよい。
この構成では、油圧式のバルブタイミング調整手段に対応した油路を利用して、電動式のバルブタイミング調整手段に潤滑油を供給することができる。
【００１０】
前記した内燃機関において、進角側および遅角側の前記下流油路のうち、前記カムシャフトの軸方向において前記バルブタイミング調整手段側に設けられた方を、前記連通部材によって前記上流油路に連通させることが好ましい。また、進角側および遅角側の前記下流油路のうち、経路長が短い方を前記連通部材によって前記上流油路に連通させてもよい。
【００１１】
これらの構成では、取付穴から電動式のバルブタイミング調整手段に潤滑油を供給するときの応答性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の内燃機関では、油圧式および電動式のバルブタイミング調整手段の両方に対応することができ、内燃機関本体を共有化することができるため、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】油圧式のバルブタイミング調整手段を設けた内燃機関を示した側断面図である。
【図２】油圧式のバルブタイミング調整手段を設けた内燃機関を示した図で、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】油圧式のバルブタイミング調整手段の軸断面図である。
【図４】電動式のバルブタイミング調整手段を設けた内燃機関を示した側断面図である。
【図５】電動式のバルブタイミング調整手段を設けた内燃機関を示した図で、図４のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示す内燃機関１は、吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを、駆動状態に応じて調整する可変バルブタイミング機構（Variable valve Timing Control system）を有するものである。
【００１５】
以下の説明では、油圧式のバルブタイミング調整手段２０を設けた内燃機関１について説明した後に、電動式のバルブタイミング調整手段６０（図４参照）を設けた内燃機関１について説明する。
なお、以下の説明において、上下方向とはシリンダ軸線方向の上下である。
【００１６】
図１に示す内燃機関１は、クランクシャフト（図示せず）に連動して回転するタイミングギヤ４に対して、カムシャフト１０を進角側または遅角側に相対回動させる油圧式のバルブタイミング調整手段２０を備えている。
さらに、図２に示すように、内燃機関本体２に形成された取付穴３、上流油路３０、進角側および遅角側の下流油路４１，４２と、取付穴３内に設けられた切り替え弁５０と、を備えている。
【００１７】
油圧式のバルブタイミング調整手段２０は、図３に示すように、四つの進角側油圧室２２および遅角側油圧室２３が形成されたハウジング２１と、カムシャフト１０に連結され、進角側油圧室２２および遅角側油圧室２３を区画する四つの翼部が形成された回動翼２４と、を備えており、回動翼２４がハウジング２１内で所定の角度を回動するように構成されている。
【００１８】
油圧式のバルブタイミング調整手段２０では、進角側の作動油路２５から進角側油圧室２２に作動油を供給するとともに、遅角側油圧室２３から遅角側の作動油路２６に作動油を排出し、進角側油圧室２２内の圧力によって、回動翼２４を進角側に回動させることで、カムシャフト１０を進角側に回動させる。
また、遅角側の作動油路２６から遅角側油圧室２３に作動油を供給するとともに、進角側油圧室２２から進角側の作動油路２５に作動油を排出し、遅角側油圧室２３内の圧力によって、回動翼２４を遅角側に回動させることで、カムシャフト１０を遅角側に回動させる。
【００１９】
内燃機関本体２は、図２に示すように、シリンダヘッド２ａと、シリンダヘッド２ａの上面に取り付けられたカムホルダ２ｂと、カムホルダ２ｂの上面に取り付けられたカムキャップ２ｃと、を備えている。シリンダヘッド２ａとカムホルダ２ｂとの合わせ面は、シリンダ軸線に直交する方向に延びている。
カムホルダ２ｂの上面には、軸受け穴２ｄの下半分が形成され、カムキャップ２ｃの下面には、軸受け穴２ｄの上半分が形成されている。
軸受け穴２ｄの内周面には、進角側および遅角側のシリンダヘッド溝２ｅ，２ｆが形成されている。図１に示すように、軸受け穴２ｄの軸方向において、遅角側のシリンダヘッド溝２ｆの方が、進角側のシリンダヘッド溝２ｅよりも後記する油圧式のバルブタイミング調整手段２０側（内燃機関本体２の外面側）に設けられている。
【００２０】
カムシャフト１０内には、図２に示すように、進角側の作動油路２５に連通する二つの進角側のシャフト油路１１と、遅角側の作動油路２６に連通する二つの遅角側のシャフト油路１２と、が軸方向に形成されている。
図１に示すように、進角側のシャフト油路１１の一端は、カムシャフト１０の外周面の全周に形成された進角側のシャフト溝１３の底面に開口している。
また、遅角側のシャフト油路１２の一端は、カムシャフト１０の外周面の全周に形成された遅角側のシャフト溝１４の底面に開口している。
カムシャフト１０が軸受け穴２ｄに挿通された状態では、進角側のシャフト溝１３は進角側のシリンダヘッド溝２ｅに対向し、遅角側のシャフト溝１４は遅角側のシリンダヘッド溝２ｆに対向している。
【００２１】
取付穴３は、図２に示すように、シリンダヘッド２ａの側面に開口した円形断面の穴である。
【００２２】
上流油路３０は、シリンダヘッド２ａ内に形成された油路であり、取付穴３よりも下方に形成されている。上流油路３０の下端部は、内燃機関１の下部に設けられた油圧ポンプに通じている。また、上流油路３０の上端部は、取付穴３の内周面において軸方向の略中間位置に開口している。
【００２３】
進角側および遅角側の下流油路４１，４２は、シリンダヘッド２ａおよびカムホルダ２ｂの内部に形成された油路であり、取付穴３よりも上方に形成されている。
【００２４】
進角側の下流油路４１の下端部は、取付穴３の内周面において軸方向の奥側の位置に開口している。進角側の下流油路４１は、シリンダヘッド２ａ内において取付穴３から上方に延ばされ、シリンダヘッド２ａとカムホルダ２ｂとの分割位置で屈曲して、カムホルダ２ｂ内で軸受け穴２ｄに向けて斜め上方に延ばされている。進角側の下流油路４１の上端部は、進角側のシリンダヘッド溝２ｅ（図１参照）の底面に開口している。
【００２５】
遅角側の下流油路４２の下端部は、取付穴３の内周面において軸方向の開口側の位置に開口している。遅角側の下流油路４２は、シリンダヘッド２ａ内において取付穴３から斜め上方に延ばされている。また、シリンダヘッド２ａとカムホルダ２ｂとの分割位置で屈曲し、シリンダヘッド２ａとカムホルダ２ｂとの合わせ面に沿って、シリンダ軸線に直交する方向に延ばされている（区間４２ａ）。さらに、遅角側の下流油路４２は、軸受け穴２ｄの下方で屈曲して、カムホルダ２ｂ内で軸受け穴２ｄに向けて、シリンダ軸線に沿って上方に延ばされている（区間４２ｂ）。そして、遅角側の下流油路４２の上端部は、遅角側のシリンダヘッド溝２ｆの底面に開口している。
【００２６】
本実施形態では、遅角側の下流油路４２の一部である遅角側のシリンダヘッド溝２ｆの方が、進角側の下流油路４１の一部である進角側のシリンダヘッド溝２ｅよりもカムシャフト１０の軸方向において、油圧式のバルブタイミング調整手段２０側に設けられている。
【００２７】
切り替え弁５０は、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって制御される電磁弁である。切り替え弁５０の先端部は取付穴３に挿入されており、切り替え弁５０はシリンダヘッド２ａに固定されている。
【００２８】
切り替え弁５０の先端部には、上流油路３０に連通する上流連通口５１と、進角側の下流油路４１に連通する進角側の下流連通口５２と、遅角側の下流油路４２に連通する遅角側の下流連通口５３と、図示しないドレン穴に連通するドレン連通口５４と、が形成されている。
【００２９】
切り替え弁５０では、上流連通口５１と進角側または遅角側の下流連通口５２，５３との連通状態を切り替え自在であるとともに、ドレン連通口５４と進角側または遅角側の下流連通口５２，５３との連通状態を切り替え自在である。
つまり、切り替え弁５０では、上流油路３０を進角側または遅角側の下流油路４１，４２に連通させ、上流油路３０に連通していない進角側または遅角側の下流油路４１，４２を、図示しないドレン穴に連通させることができ、その連通状態を切り替え自在となっている。
【００３０】
図１に示す内燃機関１において、タイミングギヤ４に対して、カムシャフト１０を進角側に相対回動させる場合には、図２に示すように、切り替え弁５０の上流連通口５１と進角側の下流連通口５２とを連通させるとともに、遅角側の下流連通口５３とドレン連通口５４とを連通させる。
【００３１】
これにより、上流油路３０が進角側の下流油路４１に連通し、遅角側の下流油路４２が図示しないドレン穴に連通する。そして、図示しない油圧ポンプから上流油路３０に供給された作動油は、進角側の下流油路４１、シリンダヘッド溝２ｅ（図１参照）およびシャフト溝１３を通じてシャフト油路１１に流入する。
【００３２】
図３に示すように、作動油は進角側のシャフト油路１１から作動油路２５を通じて、進角側油圧室２２内に流入する。これにより、進角側油圧室２２内の圧力が大きくなり、回動翼２４の翼部が進角側に押されることで、回動翼２４が進角側に回動する。
また、遅角側油圧室２３内の作動油は、遅角側の作動油路２６を通じてシャフト油路１２に排出される。さらに、作動油は、図２に示す遅角側のシャフト溝１４、シリンダヘッド溝２ｆおよび下流油路４２を通じて、図示しないドレン穴に流入し、油圧ポンプ側に戻される。
【００３３】
図１に示す内燃機関１において、タイミングギヤ４に対して、カムシャフト１０を遅角側に相対回動させる場合には、図２に示すように、切り替え弁５０の上流連通口５１と遅角側の下流連通口５３とを連通させるとともに、進角側の下流連通口５２とドレン連通口５４とを連通させる。
【００３４】
これにより、上流油路３０が遅角側の下流油路４２に連通し、進角側の下流油路４１が図示しないドレン穴に連通する。そして、図示しない油圧ポンプから上流油路３０に供給された作動油は、遅角側の下流油路４２、シリンダヘッド溝２ｆおよびシャフト溝１４を通じてシャフト油路１２に流入する。
【００３５】
図３に示すように、作動油は遅角側のシャフト油路１２から作動油路２６を通じて、遅角側油圧室２３内に流入する。これにより、遅角側油圧室２３内の圧力が大きくなり、回動翼２４の翼部が遅角側に押されることで、回動翼２４が遅角側に回動する。
また、進角側油圧室２２内の作動油は、進角側の作動油路２５を通じてシャフト油路１１に排出される。さらに、作動油は、図１に示す進角側のシャフト溝１３、シリンダヘッド溝２ｅおよび図２に示す下流油路４１を通じて、図示しないドレン穴に流入し、油圧ポンプ側に戻される。
【００３６】
次に、図１に示す内燃機関１の油圧式のバルブタイミング調整手段２０に替えて、図４に示す電動式のバルブタイミング調整手段６０を設けた構成について説明する。本実施形態の内燃機関１では、油圧式のバルブタイミング調整手段２０（図１参照）または電動式のバルブタイミング調整手段６０を、カムシャフト１０の端部に選択的に取り付けることができる。
【００３７】
電動式のバルブタイミング調整手段６０は、図４に示すように、出力軸６１ａを有するモータ６１と、出力軸６１ａおよびカムシャフト１０に連結された回動部材を有する位相変換機構部６２と、を備えている。
モータ６１は、図示しないＥＣＵによって出力軸６１ａの回動が制御されている。そして、出力軸６１ａを進角側または遅角側に回動させることで、タイミングギヤ４に対して、カムシャフト１０を進角側または遅角側に相対回動させることができる。
【００３８】
電動式のバルブタイミング調整手段６０を設けた内燃機関１では、図５に示すように、連通部材７０が取付穴３に設けられている。連通部材７０は、先端部が取付穴３に挿入されており、シリンダヘッド２ａに固定されている。
【００３９】
連通部材７０の先端部には、上流油路３０と遅角側の下流油路４２とを連通させる連通路７１が形成されている。
連通部材７０では、上流油路３０と遅角側の下流油路４２との連通状態が固定されている。つまり、連通部材７０は、上流油路３０と進角側または遅角側の下流油路４１，４２との連通状態を切り替え不能な部材である。
連通路７１内には、潤滑油を濾過するためのフィルタ７２が収容されている。また、連通路７１において、フィルタ７２が収容される部位よりも下流側の部位は縮径されており、オリフィス７３が形成されている。
【００４０】
図５に示す内燃機関１では、上流油路３０に潤滑油が供給されると、潤滑油は連通部材７０の連通路７１を通過し、遅角側の下流油路４２、シリンダヘッド溝２ｆおよびシャフト溝１４を通じて、電動式のバルブタイミング調整手段６０（図４参照）に供給される。
【００４１】
このとき、連通路７１のオリフィス７３を潤滑油が通過することで、電動式のバルブタイミング調整手段６０の潤滑に必要な油量の潤滑油が、遅角側の下流油路４２に流入するように構成されている。また、潤滑油がオリフィス７３を通過することで、上流油路３０の油圧が低下するのを防ぐことができる。
【００４２】
以上のような内燃機関１では、図２および図５に示すように、油圧式または電動式のバルブタイミング調整手段２０，６０（図１，図４参照）に応じて、切り替え弁５０または連通部材７０を取付穴３に設けることで、油圧式および電動式のバルブタイミング調整手段２０，６０の両方に対応することができ、内燃機関本体２を共有化することができるため、製造コストを低減することができる。
なお、本実施形態では、図１に示す油圧式のバルブタイミング調整手段２０に対応した油路を利用して、図４に示す電動式のバルブタイミング調整手段６０に潤滑油を供給している。
【００４３】
また、図５に示すように、カムシャフト１０の軸方向において、進角側の下流油路４１よりも電動式のバルブタイミング調整手段６０（図４参照）側に設けられた遅角側の下流油路４２を、連通部材７０によって上流油路３０に連通させることで、取付穴３から電動式のバルブタイミング調整手段６０に潤滑油を供給するときの応答性を高めることができる。
【００４４】
本実施形態の内燃機関１を車両に搭載する際には、通常、シリンダ軸線方向の上側が下側に対して図５の左側に配置されるように、内燃機関本体２が傾斜している。このように内燃機関本体２を設置した場合には、内燃機関１の停止時に、進角側の下流油路４１内の潤滑油は重力によって下方に流れ落ちる。
また、遅角側の下流油路４２は、カムシャフト１０の軸心位置を中心として、内燃機関本体２の傾斜方向と反対側に延ばされた状態となる。そして、シリンダヘッド２ａとカムホルダ２ｂとの合わせ面に形成されたシリンダ軸線に直交する区間４２ａと、カムホルダ２ｂ内に形成されたシリンダ軸線に沿った区間と４２ｂとによってＶ字形状の屈曲部４２ｃが形成され、この屈曲部４２ｃに潤滑油が溜まるため、内燃機関１を速やかに始動させることができる。
【００４５】
また、通常、図２に示す切り替え弁５０には、作動油を濾過するためのフィルタが設けられている。したがって、切り替え弁５０に換えて、図５に示す連通部材７０を取付穴３に設けた場合には、切り替え弁５０とともにフィルタも取り外されることになる。本実施形態の連通部材７０では、連通路７１内にフィルタ７２が設けられているため、電動式のバルブタイミング調整手段６０を不純物から保護することができる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、本実施形態では、図５に示すように、カムシャフト１０の軸方向において、進角側の下流油路４１よりも電動式のバルブタイミング調整手段６０（図４参照）側に設けられた遅角側の下流油路４２を上流油路３０に連通させているが、進角側の下流油路４１を上流油路３０に連通させてもよい。さらには、進角側および遅角側の下流油路４１，４２の両方を上流油路３０に連通させてもよい。
【００４７】
また、進角側および遅角側の下流油路４１，４２のうち、経路長が短い方を、連通部材７０によって上流油路３０に連通させることで、取付穴３から電動式のバルブタイミング調整手段６０（図４参照）に潤滑油を供給するときの応答性を高めてもよい。
【００４８】
また、連通部材７０の連通路７１内にフィルタ７２を設けることなく、油路の他の部位にフィルタを設けてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１      内燃機関
２      内燃機関本体
２ａ    シリンダヘッド
２ｂ    カムホルダ
２ｃ    カムキャップ
２ｄ    軸受け穴
３      取付穴
４      タイミングギヤ
１０    カムシャフト
１１    進角側のシャフト油路
１２    遅角側のシャフト油路
２０    油圧式のバルブタイミング調整手段
２２    進角側油圧室
２３    遅角側油圧室
２４    回動翼
３０    上流油路
４１    進角側の下流油路
４２    遅角側の下流油路
５０    切り替え弁
５１    上流連通口
５２    進角側の下流連通口
５３    遅角側の下流連通口
５４    ドレン連通口
６０    電動式のバルブタイミング調整手段
６１    モータ
６１ａ  出力軸
６２    位相変換機構部
７０    連通部材
７１    連通路
７２    フィルタ
【図１】
0005351947.tif 000002
【図２】
0005351947.tif 000003
【図３】
0005351947.tif 000004
【図４】
0005351947.tif 000005
【図５】
0005351947.tif 000006