(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトで開閉駆動される内燃機関のバルブの開閉の特性を制御するバルブ特性制御装置であって、
作動油が供給されるとカムシャフトを第１の方向に変位せしめる力を発生する第１油室と、
作動油が供給されるとカムシャフトを第１の方向とは反対の第２の方向に変位せしめる力を発生する第２油室と、
カムシャフトを支持する軸支部材内に配置され、第１油室と第２油室に供給する作動油を制御する作動油供給制御弁であって、第１油室に作動油を供給するときは第２油室の作動油を排出し、第２油室に作動油を供給するときは第１油室の作動油を排出するように制御する作動油供給制御弁と、
作動油供給制御弁から作動油を第１油室に導く第１油路及び作動油供給制御弁から作動油を第２油室に導く第２油路と、を具備し、
第１油路と第２油路が、
カムシャフトとカムシャフトを軸支する軸支部材の摺動部に設けられた環状第１油路と環状第２油路と、
カムシャフト内に形成され環状第１油路と第１油室とを結ぶカムシャフト内第１油路と、カムシャフト内に形成され環状第２油路と第２油室とを結ぶカムシャフト内第２油路と、
軸支部材内に形成され環状第１油路と作動油供給制御弁とを結ぶ軸支部材内第１油路と、軸支部材内に形成され環状第２油路と作動油供給制御弁とを結ぶ軸支部材内第２油路と、から成り、
軸支部材内第１油路と軸支部材内第２油路が同じ軸方向位置に配設されていて、
環状油路と、軸支部材内油路のカムシャフト側開口部の間の軸支部材側にベアリングメタルが配設されていて、一方の軸支部材内油路は作動油供給制御弁からベアリングメタルの背面に到達した後、ベアリングメタルの背面に沿って軸方向に延びる背面油路を経て、背面到達点と軸方向位置が異なるところで、対応する環状油路と連通しており、他方の軸支部材内油路は、ベアリングメタルのカムシャフト支持面を貫通する貫通穴を介して、対応する環状油路と連通していることを特徴とするバルブ特性制御装置。
【請求項２】
２つの環状油路の内の一方がベアリングメタルの軸方向の中間の位置に設けられ、他方はベアリングメタルの軸方向の端部近傍の位置に設けられていて、
ベアリングメタルの軸方向の中間の位置に設けられた環状の油路は、作動油供給制御弁からベアリングメタルの背面に達している対応する軸支部材内油路と、背面到達点と同じ軸方向位置で、ベアリングメタルのカムシャフト支持面を貫通する貫通穴を介して、連通され、
ベアリングメタルの軸方向の端部近傍の位置に設けられた環状の油路は、ベアリングメタルの端部に沿って形成された迂回油路を介して、対応する軸支部材内油路につながる背面油路に連通されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ特性制御装置。
【請求項３】
ベアリングメタルが２分割され、貫通穴が設けられたベアリングメタルと、迂回油路の設けられたベアリングメタルが異なることを特徴とする請求項２に記載のバルブ特性制御装置。
【請求項４】
ベアリングメタルで被われる領域内に設けられた環状の油路に対応する軸支部材内油路は、ベアリングメタルの背面に到達した後、ベアリングメタルの背面に沿って周方向に延びる背面油路を経て貫通穴に達していることを特徴とする請求項２に記載のバルブ特性制御装置。
【請求項５】
ベアリングメタルの端部にフランジが設けられ、前記迂回油路がフランジの基部を貫通して形成されていることを特徴とする請求項２に記載のバルブ特性制御装置。
【請求項６】
第１油室と第２油室に作動油を供給することによりカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変更し、バルブが開いている開弁期間は変えずに、バルブが開いている開弁期間をずらして、運転状態に応じた最適なバルブ特性に変更することを特徴とする請求項２に記載のバルブ特性制御装置。
【請求項７】
カムシャフトを進角方向に変位させるために油室に要求される力と、カムシャフトを遅角方向に変位させるために油室に要求される力に差があるときには、ベアリングメタルに被われる領域内に設けられている環状油路を通る作動油が、より大きな力が要求される油室に供給されることを特徴とする請求項６に記載のバルブ特性制御装置。
【請求項８】
カムシャフトの変位によって、バルブのオーバーラップの拡大と縮小をおこない、バルブのオーバーラップの縮小のために油室に要求される力がバルブのオーバーラップの拡大のために要求される力と同じあるいは、それ以上の場合は、
ベアリングメタルに被われる領域内に設けられた環状の油路を通る作動油がオーバーラップを縮小する方向にカムシャフトを変位せしめる油室に供給されることを特徴とする請求項２に記載のバルブ特性制御装置。
【請求項９】
ベアリングメタルに被われる領域に設けられる環状油路が、カムシャフトに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ特性制御装置。
【請求項１０】
ベアリングメタルに被われる領域に設けられる環状油路が、ベアリングメタルの内面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ特性制御装置。
【請求項１１】
ベアリングメタルに被われる領域に設けられる環状油路が、カムシャフトとベアリングメタルの内面の両方に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ特性制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブ特性制御装置に関する、特に油圧によりカムシャフトを変位させてバルブ特性を変更するバルブ特性制御装置の油路の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バルブ特性を変更するバルブ特性制御装置には、大きく分けて２つの種類がある。一方は、バルブの開弁期間そのものを変化させるものであり、他方は開弁期間は変化させずに開弁期間を移動するものである。前者の場合は、カムシャフトを軸方向に動かすものが多く後者の場合はカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させるものが多いが、いずれも、油圧によりカムシャフトを動かすものが殆どである。
【０００３】
例えば、後者の例として、特開平８−３２６５１５号公報に開示されたバルブ特性制御装置がある。同公報の装置は、プーリとカムシャフトの間に形成され作動油が供給されるとバルブの開閉位相を進角側に移動する様にカムシャフトの回転位相を変更する進角油室と、作動油が供給されるとバルブの開閉位相を進角側に移動する様にカムシャフトの回転位相を変更する遅角油室とを備えていて、カムシャフトを支持する軸支部材内に配置された作動油供給制御弁から、進角油室と遅角油室に作動油が供給される。
【０００４】
そして、作動油は作動油供給制御弁から、軸支部材内に形成された軸支部材内進角油路と軸支部材内遅角油路とを通って、それぞれ、カムシャフトとカムシャフトを軸支する軸支部材の摺動部に設けられた環状進角油路と環状遅角油路に送られ、そこから、カムシャフト内に形成されカムシャフト内進角油路とカムシャフト内遅角油路とを通って、進角油室及び遅角油室に導く遅角油室に導入される。
【０００５】
ここで、軸支部材内進角油路と環状進角油路、および、軸支部材内遅角油路と環状遅角油路はそれぞれ直接に連通されているので、軸支部材内進角油路と軸支部材内遅角油路を離間させねばならない。その結果、環状進角油路と環状遅角油路との間の距離も大きくなってしまう。したがって、エンジンの軸方向の長さが増大し、その結果、エンジンの搭載性が悪く、また、重量が増加する、という問題がある。この問題は位相を変えるタイプのバルブ特性制御装置に限られるものではなく、作動油の給排のために同じ様な構造を有するバルブ特性制御装置に共通の問題である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に鑑み、エンジンの軸方向の長さを増大させないバルブ特性制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、カムシャフトで開閉駆動される内燃機関のバルブの開閉の特性を制御するバルブ特性制御装置であって、
作動油が供給されるとカムシャフトを第１の方向に変位せしめる力を発生する第１油室と、
作動油が供給されるとカムシャフトを第１の方向とは反対の第２の方向に変位せしめる力を発生する第２油室と、
カムシャフトを支持する軸支部材内に配置され、第１油室と第２油室に供給する作動油を制御する作動油供給制御弁であって、第１油室に作動油を供給するときは第２油室の作動油を排出し、第２油室に作動油を供給するときは第１油室の作動油を排出するように制御する作動油供給制御弁と、
作動油供給制御弁から作動油を第１油室に導く第１油路及び作動油供給制御弁から作動油を第２油室に導く第２油路と、を具備し、
第１油路と第２油路が、
カムシャフトとカムシャフトを軸支する軸支部材の摺動部に設けられた環状第１油路と環状第２油路と、
カムシャフト内に形成され環状第１油路と第１油室とを結ぶカムシャフト内第１油路と、カムシャフト内に形成され環状第２油路と第２油室とを結ぶカムシャフト内第２油路と、
軸支部材内に形成され環状第１油路と作動油供給制御弁とを結ぶ軸支部材内第１油路と、軸支部材内に形成され環状第２油路と作動油供給制御弁とを結ぶ軸支部材内第２油路と、から成り、
軸支部材内第１油路と軸支部材内第２油路が同じ軸方向位置に配設されていて、
環状油路と、軸支部材内油路のカムシャフト側開口部の間の軸支部材側にベアリングメタルが配設されていて、一方の軸支部材内油路は作動油供給制御弁からベアリングメタルの背面に到達した後、ベアリングメタルの背面に沿って軸方向に延びる背面油路を経て、背面到達点と軸方向位置が異なるところで対応する環状油路と連通しており、他方の軸支部材内油路は、ベアリングメタルのカムシャフト支持面を貫通する貫通穴を介して、対応する環状油路と連通しているバルブ特性制御装置が提供される。
【０００８】
この様に構成されたバルブ特性制御装置では、作動油を作動油供給制御弁から軸支部材内第１油路、環状第１油路、カムシャフト内第１油路を通って第１油室に供給してカムシャフトを第１の方向に変位せしめて、あるいは、作動油を作動油供給制御弁から軸支部材内第２油路、環状第２油路、カムシャフト内第２油路を通って第２油室に供給してカムシャフトを第２の方向に変位せしめて、バルブ特性を変更する。軸支部材内第１油路と軸支部材内第２油路が同じ軸方向位置に配設されていて、一方の油室に向かう作動油は作動油供給制御弁から一方の軸支部材内油路を通り、環状油路と軸支部材内油路のカム側開口部の間に配設されたベアリングメタルの背面に到達した後、ベアリングメタルの背面に沿って軸方向に延びる背面油路を経て、背面到達点と軸方向位置が異なるところで対応する環状油路に流入する。他方の油室へ向かう作動油は作動油供給制御弁から他方の軸支部材内油路を通り、ベアリングメタルのカムシャフト支持面を貫通する貫通穴を介して、対応する環状油路に流入する。
【０００９】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、２つの環状油路の内の一方がベアリングメタルの軸方向の中間の位置に設けられ、他方はベアリングメタルの軸方向端部近傍の位置に設けられていて、
ベアリングメタルの軸方向の中間の位置に設けられた環状の油路は、作動油供給制御弁からベアリングメタルの背面に達している対応する軸支部材内油路と、背面到達点と同じ軸方向位置で、ベアリングメタルのカムシャフト支持面を貫通する貫通穴を介して、連通され、
ベアリングメタルの軸方向の端部近傍の位置に設けられた環状の油路は、ベアリングメタルの端部に沿って形成された迂回油路を介して、対応する軸支部材内油路につながる背面油路に連通されているバルブ特性制御装置が提供される。
【００１０】
この様に構成されたバルブ特性制御装置では、一方の油室に供給される作動油は、作動油供給制御弁よりベアリングメタルの背面に達した軸支部材内油路から、同じ軸方向位置で、ベアリングメタルのカムシャフト支持面を貫通する穴を介して、ベアリングメタルの軸方向の中間の位置に設けられた環状の油路に流入する。
他方の油室に供給される作動油は、作動油供給制御弁よりベアリングメタルの背面に達した軸支部材内油路から、ベアリングメタルの背面に沿ってベアリングメタルの端部に延びている背面油路、ベアリングメタルの端部に沿って形成された迂回通路を介して、ベアリングメタルの軸方向の端部近傍の位置に設けられた環状の油路に流入する。
【００１１】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明において、ベアリングメタルが２分割され、貫通穴が設けられたベアリングメタルと、迂回油路の設けられたベアリングメタルが異なるバルブ特性制御装置が提供される。
この様に構成されたバルブ特性制御装置では、２つの油室に供給される作動油は、それぞれ、別個のベアリングメタルに設けられた貫通穴と迂回通路を通って各軸支部材内油路から対応する各環状油路に流入する。
【００１２】
請求項４の発明によれば、請求項２の発明において、ベアリングメタルで被われる領域内に設けられた環状の油路に対応する軸支部材内油路は、ベアリングメタルの背面に到達した後、ベアリングメタルの背面に沿って周方向に延びる背面油路を経て貫通穴に達しているバルブ特性制御装置が提供される。
この様に構成されたバルブ特性制御装置では、一方の油室に供給される作動油は、軸支部材内油路でベアリングメタルの背面に到達した後、ベアリングメタルの背面に沿って周方向に延びる背面油路、貫通穴を経て、ベアリングメタルで被われる領域内に設けられた対応する環状の油路に流入する。
【００１３】
請求項５の発明によれば、請求項２の発明において、ベアリングメタルの端部にフランジが設けられ、前記迂回油路がフランジの基部を貫通して形成されているバルブ特性制御装置が提供される。
この様に構成されたバルブ特性制御装置では、一方の油室に供給される作動油は、軸支部材内油路でベアリングメタルの背面に到達した後、ベアリングメタルの背面に沿って軸方向に端部へ延びる背面油路、ベアリングメタルの端部のフランジの基部を貫通して形成された迂回油路を経て、ベアリングメタルで覆われない領域に設けられた対応する環状の油路に流入する。
【００１４】
請求項６の発明によれば、請求項２の発明において、第１油室と第２油室に作動油を供給することによりカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変更し、バルブが開いている開弁期間は変えずに、バルブが開いている開弁期間をずらして、運転状態に応じた最適なバルブ特性に変更するようにしたバルブ特性制御装置が提供される。
この様に構成されたバルブ特性制御装置では、第１油室と第２油室に作動油を供給することによりカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相が変更され、バルブが開いている開弁期間は変えずに、バルブが開いている開弁期間をずらして、運転状態に応じた最適なバルブ特性に変更される。
【００１５】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明において、カムシャフトを進角方向に変位させるために油室に要求される力と、カムシャフトを遅角方向に変位させるために油室に要求される力に差があるときには、ベアリングメタルに被われる領域内に設けられている環状油路を通る作動油が、より大きな力が要求される油室に供給されることを特徴とする請求項６に記載のバルブ特性制御装置が提供される。
【００１６】
上記の様に構成されたバルブ特性制御装置では大きな力が要求されるカムシャフトの変位をおこなう油室に、ベアリングメタルに被われる領域内に設けられている環状油路を通って作動油が供給され、ベアリングメタルの端部を通らないので作動油の洩れが少なく、大きな力が要求されるカムシャフトの変位の応答性がよい。
【００１７】
請求項８の発明によれば、請求項２の発明において、カムシャフトの変位によって、バルブのオーバーラップの拡大と縮小をおこない、バルブのオーバーラップの縮小のために油室に要求される力がバルブのオーバーラップの拡大のために油室に要求される力と同じあるいは、それ以上の場合は、ベアリングメタルに被われる領域内に設けられた環状の油路を通る作動油が、オーバーラップを縮小する方向にカムシャフトを変位せしめる油室に供給されるバルブ特性制御装置が提供される。
吸気バルブと排気バルブが両方とも開いているオーバーラップは小さい方がエンジンの燃焼は安定し、軽負荷ではオーバーラップは小さくするのが好ましい。一方、エンジンは負荷をあげたときよりも、下げたときのほうが変化が早い。したがって、オーバーラップの縮小は素早く実施されねばならない。
上記の様に構成されたバルブ特性制御装置では、ベアリングメタルに被われる領域内に設けられた環状の油路を通り途中の洩れが少なく作動油が供給され、応答性良くカムシャフトを変位する力を発生する油室が、オーバーラップを縮小させるので、ベアリングメタルに被われない領域内に設けられた環状の油路を通り、途中の洩れが大きい作動油が供給される油室によりオーバーラップを縮小させる場合よりもオーバーラップの縮小が素早くおこなわれる。
【００１８】
請求項９の発明によれば、請求項１の発明において、ベアリングメタルに被われる領域に設けられる環状油路がカムシャフトに形成されているバルブ特性制御装置が提供される。
この様に構成されたバルブ特性制御装置では、カムシャフトに形成されている環状油路を通る作動油の給排がおこなわれる。
【００１９】
請求項１０の発明によれば、請求項１の発明において、ベアリングメタルに被われる領域に設けられる環状油路が、ベアリングメタルの内面に形成されているバルブ特性制御装置が提供される。
この様に構成されたバルブ特性制御装置では、ベアリングメタルの内面に形成されている環状油路を通る作動油の給排がおこなわれる。
【００２０】
請求項１１の発明によれば、請求項１の発明において、ベアリングメタルに被われる領域に設けられる環状油路が、カムシャフトとベアリングメタルの内面の両方に形成されているバルブ特性制御装置が提供される。
この様に構成されたバルブ特性制御装置では、カムシャフトとベアリングメタルの内面の両方に形成されている環状油路を通る作動油の給排がおこなわれる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１はエンジン（図示しない）の吸気バルブを開閉するカムシャフトに取り付けられた本発明の第１の実施の形態のベーンタイプのバルブ特性制御装置１００をカムシャフト５０の中心軸線Ｘを通る平面で切った断面図である。
図１を参照すると、クランクシャフト（図示しない）によりチェーン（図示しない）を介して１／２の回転比で駆動されるギア１０に、ギア１０と共働して進角油室１１０と遅角油室１２０を形成するハウジング２０とサイドカバ−３０がＢ１（４本の内１本のみ図示）により固定されている。ハウジング２０の内側にはロータ４０が所定角度回動自在に配設されている。ロータ４０はカムシャフト５０にボルトＢ２で固定されている。
【００２２】
図２はサイドカバー３０とボルトＢ１、ボルトＢ２を除去した状態でバルブ特性制御装置１を軸端側（図１の左側）から見た図である。
図２に示されるようにハウジング２０は外周部２１と４つの内側突起部２２からなる。内側突起部２２の内周側にはシール部材２３が配設されている。２４はボルトＢ１が通る穴である。図１においては、ハウジング２０は、カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも上側では外周部２１と内側突起部２２が一体でシール部材２３と共に示され、カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも下側ではハウジング２０は外周部２１が示されている。破線２０ａは外周部２１と内側突起部２２の境目である。
【００２３】
また、ロータ４０はボス４１とそこから放射状に外側に突き出た４つのベーン４２から成る。ベーンの外周側にはシール部材４３が配設されている。図１においては、ロータ４０は、カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも上側ではボス４１のみが示され、カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも下側ではボス４１とベーン４２が一体でシール部材４３と共に示されている。破線４０ａはボス４１とベーン４２の境目である。
ボス４１には進角時にカムシャフト内進角油路５５を通って来た作動油をボス４１の中央部のボルトＢ２の周りに形成される中央油室４４に導く２本の傾斜油路４５と、中央油室４４から、ロータ４０のベーン４２とハウジング２０の内側突起部２２の間に形成される進角油室１１０に作動油を導入する４本の分配油路４６が形成されている。
【００２４】
一方、図１を参照すると、カムシャフト５０は外側フランジ５１と内側フランジ５２の間で、半割りの上側メタルベアリング６０Ａ、下側メタルベアリング６０Ｂを介して、シリンダヘッド７０とカムキャップ８０により回転自在に支持されている。そして、外側フランジ５１と内側フランジ５２の間で、内側フランジ５２に近い方に環状進角油路５３が、外側フランジ５２に近い方に環状遅角油路５４が形成されている。
環状進角油路５３は中心軸線Ｘに平行に形成されたカムシャフト内進角油路５５と短い油路５５ａを介して連通している。そしてカムシャフト内進角油路５５はロータ４０の傾斜油路４５に連通している。
環状遅角油路５４は中心軸線Ｘに平行に形成されたカムシャフト内遅角油路５６と短い油路５６ａを介して連通している。カムシャフト内進角油路５６は外側フランジ５１よりも軸端側に設けられている軸端側環状遅角油路５７に連通している。
軸端側環状遅角油路５７は、ギヤ１０の内周側に設けられたギヤ内環状油路１１とギヤ内分配油路１２を介して、遅角油室１２０に連通している（図２参照）。
【００２５】
一方、シリンダヘッド７０には各油室への作動油の供給を制御するオイルコントロールバルブ９０が嵌入されている。図３にオイルコントロールバルブ９０の詳細を示す。図３に示されているようにオイルコントロールバルブ９０はスリーブ９１内で電磁ソレノイド９２のプランジャ９３とスプリング９４によってスプール弁９５を移動して作動油の流れ方向を切り換える。
【００２６】
スリーブ９１は進角ポート９１ａ、遅角ポート９１ｂ、供給ポート９１ｃ、ドレインポート９１ｄ、９１ｅを有している。一方、スプール弁９５は、４つのランド９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄと、３つの溝通路９５ｅ、９５ｅ、９５ｆを有する。
そして電磁ソレノイド９２は電子コントロールユニット（以下ＥＣＵ）２００からの信号によりデューテイ制御で励磁されるがそのデューティ比を変えることによりスプール弁９５の位置が変化させて作動油の進角油室１１０、遅角油室１２０への給排を制御する。
【００２７】
例えば、デューティ比１００％で励磁されるとスプール弁９５は最も左側まで移動し進角ポート９１ａが供給ポート９１ｃと連通され、遅角ポート９１ｂがドレインポート９１ｅと連通され、バルブ特性制御装置１００の進角油室１１０に向けて作動油が供給されカムシャフト５０はクランクシャフトに対して進角方向に移動する。
また、デューテイ比０％（励磁されない）の場合は、スプール弁９５は最も右側まで移動し供給ポート９１ｃと遅角ポート９１ｂが連通され、進角ポート９１ａがドレインポート９１ｄと連通され、バルブ特性制御装置１の進角油室１２０に向けて作動油が供給されカムシャフト５０はクランクシャフトに対して遅角方向に移動する。図３はこの供給ポート９１ｃと遅角ポート９１ｂが連通された状態を示している。
【００２８】
後述するがカムシャフト５０のクランクシャフトに対する位相差を検出するカム角センサ２１２を有していて、予め定めた位相差になると、電磁ソレノイド９２は中間のデューテイ比で励磁されスプール弁９５はランド９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄによって、進角ポート９１ａと供給ポート９１ｃ、ドレインポート９１ｄとの連通をそれぞれ遮断し、遅角ポート９１ｂと供給ポート９１ｃ、ドレインポート９１ｄとの連通をそれぞれ遮断する位置で停止し、カムシャフト５０はクランクシャフトに対してその位相差を保つ。
【００２９】
図１に戻って、７１で示されるのはオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａとカムシャフト５０に形成された環状進角油路５３を連通するためのシリンダヘッド内進角油路である。また、７２で示されるのはオイルコントロールバルブ９０の遅角ポート９１ｂとカムシャフト５０に形成された環状遅角油路５４を連通するためのシリンダヘッド内遅角油路である。
同じく、図１において７３で示されるのはオイルコントロールバルブ９０の供給ポート９１ｃとオイルポンプ（図示しない）を連通するための供給油路であり７４、７５で示されるのはオイルコントロールバルブ９０のドレーンポート９１ｄ、９１ｅとオイルパンを連通するためのドレーン油路である。
【００３０】
図４は図１の４−４線に沿って見た断面図であって、環状進角油路５３とシリンダヘッド内進角油路７１との連通、および、環状遅角油路５４とシリンダヘッド内遅角油路７２との連通を示している。
図４に示されるように、シリンダヘッド内進角油路７１はオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａからカムキャップ８０に向かって上方に延伸しシリンダヘッド７０の上面７６に突き抜けている。このシリンダヘッド内進角油路７１と上側ベアリングメタル６０Ａの外側を結ぶようにカムキャップ８０の下面８１に溝８２が形成されている。一方、上側ベアリングメタル６０Ａには穴６１が形成されていて、穴６１の径は環状進角油路５３の幅よりも大きく設定されている。そして、この穴６１とカムキャップ８０の下面８１に溝８２を連通するように傾斜油路８３が形成されている。なお、図５は上記の構成を分かりやすく示す上側ベアリングメタル６０Ａとカムキャップ８０の分解組み立て図である。
【００３１】
一方、シリンダヘッド内遅角油路７２はオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａからカムキャップ８０に向かって上方に延伸するが途中で斜めに曲がって下側ベアリングメタル６０Ｂの外側の開口７２ａに達している。
ここで、下側ベアリングメタル６０Ｂとシリンダヘッド７０の構造を分解組み立て図で示した図６を参照すると、上記の開口７２ａの径よりも幅の大きな断面三日月状の溝７８が、この開口７２ａから軸端方向に向かって、下側ベアリングメタル６０Ｂを受けるシリンダヘッド７０の半円断面受け部７７に形成されている。
【００３２】
一方、下側ベアリングメタル６０Ｂには、そのフランジ部６０Ｆが立ち上がる角部に切り欠き６２が形成されている。切り欠きを軸方向から見た大きさは少なくとも溝７８の三日月状の断面よりも大きく、切り欠きを軸に直角な方向から見た時の幅は、この部分に内接するカムシャフト５０の環状遅角油路５４の幅よりも大きい。
なお、ベアリングメタルにフランジを設けずに同じ作用をする別体の部品を設けることもできる。
【００３３】
したがって、進角用の作動油はオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａから、シリンダヘッド内油路７１、カムキャップ８０の溝８２、傾斜油路８３、上側ベアリングメタル６０Ａの穴６１を通って、カムシャフト５０の環状進角油路５３に達する。環状進角油路５３からは短い連絡油路５５ａを通ってカムシャフト内進角油路５５に入って軸端方向に進み、ロータ４０の傾斜油路４５を通って中央油室４４に達し、そこから分配油路４６を通って各進角油室１１０に分配される。
【００３４】
また、遅角用の作動油はオイルコントロールバルブ９０の遅角ポート９１ｂからシリンダヘッド内油路７２から、断面三日月状の溝７８と下側ベアリングメタル６０Ｂの背面の間に形成される油路７９に入って軸端方向に進み、下側ベアリングメタル６０Ｂの軸端の角部に形成された切り欠き６２を通ってカムシャフト５０の環状遅角油路５４に達する。環状遅角油路５４からは短い連絡油路５６ａを通ってカムシャフト内遅角油路５６に入って軸端方向に進み、短い連絡油路５６ｂを通って軸端側環状遅角油路５７に達する。そこからは、軸端側環状遅角油路５７に対向してギヤ１０に形成された環状油路１１を経て傾斜分配油路１２に入り、各遅角油室１２０に分配される。
【００３５】
ここで、ベアリングメタルが配設されていない従来技術と比較すると、従来技術では、シリンダヘッド内の２本の油路の軸方向の位置が重ならないようにしなければならないのに対して、本発明では、図１に示されているようにシリンダヘッド内の２本の通路の軸方向の位置を重ねて配置することができ、２つ環状油路の間の距離も必要最低限にされている。結果的にエンジンの軸方向長さの増大が抑制されている。
【００３６】
上述した進角用の作動油が辿る経路と、遅角用の作動油が辿る経路を比較すると、遅角用に供給される作動油が辿る経路は各ベアリングメタルのフランジ部とカムの外側フランジ５１の間からの洩れが大きい。
【００３７】
次に、図４を参照して、上記の様に構成されたバルブ特性制御装置１００の制御について説明する。この制御は運転条件に応じたバルブ特性、すなわち、クランクシャフト回転に対するカムシャフト５０の回転の位相差を求め、カムシャフト５０の実際の位相差が要求された値になるようにオイルコントロールバルブ９０でフィードバック制御するものである。
そこで、ＥＣＵ２００によりこの制御をおこなうわけであるが、ＥＣＵ２００は相互に連結された入力インターフェイス２１０、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２２０、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２３０、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２４０、出力インターフェイス２５０から成るデジタルコンピュータである。
【００３８】
ＥＣＵ２００の入力インターフェイス２１０には、上記の制御に必要な各センサからの信号が入力される。
まず、クランクポジションセンサ２１１から信号が入力される。クランクポジションセンサ２１１の構造の詳細は省略するが、例えば、クランクシャフトに取り付けられた信号発生円板の突起に近接して電磁ピックアップが配され、この電磁ピックアップが突起が通過する毎に信号電圧を発生する。信号発生円板の突起は１０°毎に設けられているが、２つ欠歯しているので３４個ある。欠歯箇所は例えば１番気筒の上死点に対して所定の角度位置に設けられているので、欠歯箇所が発した信号から上死点を正確に求めるもとができる。そして、１０°おきに発生される信号はさらに分周され計測時点の上死点からのクランク角度を精確にもとめることができる。
【００３９】
カム角センサ２１２は、カムシャフト５０の適切な場所に信号発生突起が設けられ、その突起に近接して電磁ピックアップが配され、この電磁ピックアップが突起を通過する毎に信号電圧を発生する。この突起は、カムシャフト５０の１回転につき１回、すなわちクランクシャフト２回転につき１回信号を発生する。この突起は、例えば、第１気筒のカムシャフトの最大リフト時に信号を発生する様に設けられている。
吸気管圧力センサ２１３は負荷としての吸気管圧力ＰＭを検出する。
これらの信号は入力インターフェイス２１０でＣＰＵ２２０での演算処理に適した形に変換されてＣＰＵ２２０に送られる。
【００４０】
ＣＰＵ２２０は、バルブタイミングの制御に関して以下のような制御をおこなう。
まず、クランクポジションセンサ２１１からの信号と、カム角センサ２１２からの信号に基づき、現在のカムシャフトの位相をもとめる。この位相をあらわすパラメータとして第１気筒の圧縮上死点からカム角センサが信号を発生する時点、すなわち第１気筒のカム山の最大リフト時点、までのクランク角を計算する。圧縮上死点は前述のようにクランクポジションセンサが欠歯部の信号を発生してから所定のクランク角を過ぎた点としてもとめる。
また、クランクポジションセンサ２１１からの信号に基づき、エンジン回転数ＮＥを演算する。このエンジン回転数ＮＥと、吸気管圧力センサ２１３が検出した吸気管圧力ＰＭにで規定される運転条件に対応する目標のカムシャフトの位相をバルブタイミングをＲＯＭ２４０に予め記憶しておいたマップから読み込む。マップには前述のカムシャフトの位相の測定に用いたのと同じパラメータで記憶されている。
【００４１】
図７に示すのがマップに記憶されている運転条件に対応した吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する位相である。軽負荷では燃焼の安定性を優先してオーバーラップが少なくなるように最大に遅角させる。負荷が大きくなるにつれ進角させてオーバーラップを大きくして内部ＥＧＲ率を高めポンピングロスをなくし燃費の向上とエミッションの向上をはかる。そして、高回転高負荷では体積効率が向上するように、吸気バルブの閉じのタイミングをやや早めるようにされている。
【００４２】
そして、マップからもとめたカムシャフトの目標位相値に対して、実測したカムシャフトの位相が遅れていた場合は、オイルコントロールバルブ９０の電磁ソレノイド９２にデューテイ比１００％の励磁電流を送る指令を出し、バルブタイミング制御装置１００の進角油室１１０に作動油が流れるようにして、カムシャフトの位相を進めて目標の位相に近づける。逆に、マップからもとめたカムシャフトの目標位相値に対して、実測したカムシャフトの位相が進んでいた場合は、オイルコントロールバルブ９０の電磁ソレノイド９２を消磁する指令を出して、バルブタイミング制御装置１００の遅角油室１２０に作動油が流れるようにして、カムシャフトの位相を遅らせ目標の位相に近づける。そして、カムシャフトの位相が目標値と一致したら中間のデューテイ比の励磁電流を送り、その位相を保持する。
【００４３】
図８、９、１０はそれぞれカムシャフトの位相を、最も進角する場合、最も遅角する場合、その中間にする場合のバルブ特性制御装置１００のバルブハウジング２０の内側突起部２２とロータ４０のベーン４２の相対位置関係を示している。
なお、各図において、ハウジング２０、および、ハウジング２０により駆動されるロータ４０は図中矢印の様に時計周りに回転する。また各図においては見やすくするために最小限の符号しか示していない。
【００４４】
まず、図８の様にバルブの開閉位相を最も進角する場合は、オイルコントロールバルブ９０の電磁ソレノイド９２をデューテイ比１００％で励磁し太い破線の矢印で示されるように導入された作動油で進角油室１１０を満たし、逆に遅角油室１２０の作動油をすべて排出し、デューテイ比を中間の値にしてその状態を保持する。
一方、図９の様にバルブの開閉位相を最も遅角する場合は、オイルコントロールバルブ９０の電磁ソレノイド９２を消磁し、太い破線の矢印で示されるように導入された作動油で遅角油室１２０を満たし、逆に進角油室１１０の作動油をすべて排出し、デューテイ比を中間の値にしてその状態を保持する。
【００４５】
なお、オイルコントロールバルブ９０は電磁ソレノイド９２をデューテイ比を１００％に励磁してはじめて進角ポート９１ａが開く、また、０％（消磁）で初めて遅角ポート９１ｂが開く，というものではなく、１００％よりも低い、あるいは０％よりも大きい、デューテイ比から徐々に開き始め、１００％、０％（消磁）で最大開度に達するというものであり、常に、１００％、０％にする必要はない。むしろ、常に、１００％、０％で制御しようとすると、オーバーシュートが発生し目標位相に到達するのに時間がかかるので望ましくない。そこで、この実施の形態においては、目標位相との差に応じてデューテイ比を変更するようにさているが詳細は省略する。
【００４６】
また、図１０の様にバルブの開閉位相を中間にする場合は、より遅角状態から変化させる場合は上述の前者の様にして進角油室１１０に作動油を導き遅角油室１２０の作動油を抜いて所望の状態に達したところで保持し、より進角状態から変化させる場合は上述の後者の様にして遅角油室１２０に作動油を導き進角油室１１０の作動油を抜いて所望の状態に達したところで保持する。
【００４７】
ところで、進角油室１１０への作動油の導入はハウジング２０の内側突出部２２がロータ４０のベーン４２に近づこうとするのに抗して行わねばならず高い油圧が要求される。一方、遅角油室１２０への作動油の導入はハウジング２０の内側突出部２２自体がギヤ１０を介してクランクシャフトの力によりロータ４０のベーン４２に近づこうとするのを助勢するものであるので高い油圧は要求されない。
そこで、高い油圧が要求されない遅角用の作動油が洩れの大きい経路を辿り、高い油圧が要求される進角用の作動油が洩れの小さい経路を辿る様にされているわけである。
【００４８】
また、この第１の形態は、吸気バルブを駆動するカムシャフトに適用されているので、このカムシャフトの位相を進角させるということは、吸気バルブの開きが早く排気バルブと吸気バルブが両方とも開いているオーバーラップ期間を増大するということである。逆に、このカムシャフトの位相を遅角させるということは、オーバーラップ期間を縮小するということである。
オーバーラップを小さくすると、吸気管側への混合気の吹き返しを減らし、内部ＥＧＲを減らし、エンジンの燃焼を安定させる。
一方、オーバーラップを大きくすると、内部ＥＧＲが増大しポンピングロスが減少して、燃費が向上する。
【００４９】
したがって、燃焼の安定性が要求されるアイドリング、および、軽負荷では、カムシャフトの位相を遅角させ、高負荷ではカムシャフトの位相を進角させている。
ここで高負荷から低負荷への変化の速さと、低負荷から高負荷への変化を比較すると高負荷から低負荷への変化の速さの方が速い。したがって、オーバーラップを縮小する遅角の動作の方が速さを要求される。
この第１の実施の形態において、進角時の動作と、遅角時の動作を、比較すると、遅角時はハウジング２０の内側突出部２２自体がギヤ１０を介してクランクシャフトの大きな力でロータ４０のベーン４２に近づこうとするので動作が速い。
したがって、この第１の実施の形態における、進角用と、遅角用の油室の選択は、上記の要求に適っているということである。
【００５０】
次に、第１の実施の形態と同様なベーンタイプのバルブ特性制御装置を排気バルブに応用した場合を考える。排気バルブに応用した場合は、オーバーラップを縮小させるためには、排気バルブ用のカムシャフトを進角させねばならなず、オーバーラップを縮小させるために油室は大きな力を発生することが要求される。逆に、オーバーラップを拡大させるために、カムシャフトを遅角させるので、前述のように油室は大きな力を発生することが要求されない。
オーバーラップの縮小はできるだけ素早くおこなわなければならないから、環状油路がベアリングメタルに被われ洩れが少ない経路を通る作動油によりオーバーラップの縮小がおこなわれる。
【００５１】
次に、第２の実施の形態として、駆動プーリとカムシャフトの間にヘリカルギヤを介装して、このヘリカルギヤを、第１の実施の形態と同様な、２つの環状油路を通る作動油で移動せしめてカムシャフトを変位せしめる場合を考える。
図１１が上記の第２の実施の形態の構造を示す図である。図１１において、５１０はクランクシャフト（図示しない）により駆動されるプーリである。プーリ５１０にはハウジング５２０が固定されている。一方、５５０はカムシャフトであって、カムシャフト５５０にはピストン受け部材５４０がボルトＢ３により固定されている。
【００５２】
５３０はピストンであって、外周側と内周側にそれぞれヘリカルスプライン５３１と５３２が形成されていて、外周側のヘリカルスプライン５３１はハウジング５２０に形成されたヘリカルシプライン５２１と噛み合い、内周側のヘリカルスプライン５３２はピストン受け部材５４０に形成されたヘリカルシプライン５４２と噛み合っている。
【００５３】
ピストン５３０の軸方向内側の油室５３３に油路５５５を通った作動油を供給し、また、軸方向外側の油室５３４に油路５５６を通った作動油を供給することにより、カムシャフト５５０のプーリ５１０に対する位相を変化せしめることができる。カムシャフト５５０のプーリ５１０に対する位相を変化させるときに、加えられる力は、油室５３３と油室５３４に供給された作動油による力のみであって、ピストン５５０の受圧面の面積もほぼ等しくされている。
この第２の実施の形態においては、第１の実施の形態とは異なり、進角するのにピストンに要求される力と、遅角するのにピストンに要求される力は変わらない。
【００５４】
ここで、油路５５５、５５６までの、オイルコントロールバルブからの経路は省略してあるが、第１の実施の形態におけるカム内第１油路５５、カム内第２油路までの油路と同じである。したがって、油路５５５に到達した作動油の方が途中の洩れが少なくピストン５３０の動きが早く、カムシャフトの変位も早くなるなるので、この油室５３３に作動油が供給された場合にオーバーラップが縮小するようにされている。
【００５５】
なお、以上説明してきた、第１、第２の実施の形態はいずれも、バルブの開弁期間を変えずに移動するようにカムシャフトの位相をずらすものであるが、本発明は例えばカムシャフトを軸方向に変位させて開弁期間を変える場合にも適用できるものである。
【００５６】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、エンジンの軸方向の長さを増大させないバルブ特性制御装置が提供され、バルブ特性制御装置を取り付けたエンジンの重量増が抑制され、また、車両への搭載性も悪化しない。
特に請求項７の発明のようにすれば、応答性よくカムシャフトのクランクシャフトに対する位相の変化を実現できる。
特に請求項８の発明のようにすれば、オーバーラップの縮小が素早くおこなわれる。
特に請求項９の発明のようにすれば、環状油路がカムシャフトに形成されるので環状油路をベアリングメタルに形成する必要がなくベアリングメタルの厚さを薄くすることができる。
特に請求項１０の発明のようにすれば、環状油路がベアリングメタルに形成されるのでカムシャフトの径を大きくする必要がなく重量の増大が抑制される。
特に請求項１１の発明のようにすれば、環状油路がカムシャフトとベアリングメタルに形成されるので大きな油路を確保することが可能であり応答性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブタイミング制御装置の構造をカム中心軸を通る平面で切った断面図である。
【図２】図１の装置を軸方向から見た図である。
【図３】オイルコントロールバルブ９０の構造を示す図である。
【図４】図１の４−４線に沿って見たオイルコントロールバルブ９０とカムシャフト５０内の油路の連通を示す断面図である。
【図５】カムキャップ８０と上側ベアリングメタル６０Ａに設けられた油路を説明する分解組立て図である。
【図６】シリンダヘッドと下側ベアリングメタル６０Ｂに設けられた油路を説明する分解組立て図である。
【図７】運転条件に対する吸気カムの位相のマップである。
【図８】カムシャフトの位相を、最も進角する場合のバルブ特性制御装置１００のバルブハウジング２０とロータ４０の相対位置関係を示している。
【図９】カムシャフトの位相を、最も遅角する場合のバルブ特性制御装置１００のバルブハウジング２０とロータ４０の相対位置関係を示している。
【図１０】カムシャフトの位相を、最も進角する場合と最も遅角する場合の中間にする場合のバルブ特性制御装置１００のバルブハウジング２０とロータ４０の相対位置関係を示している。
【図１１】第２の実施の形態の構造を説明する図である。
【符号の説明】
１０…ギヤ
１１…ギヤ内環状油路
１２…ギヤ内分配油路
２０…ハウジング
２１…外周部
２２…内側突出部
２３…シール部材
３０…サイドカバー
４０…ロータ
４１…ボス
４２…ベーン
４３…シール部材
４４…中央油室
４５…傾斜油路
５０…カムシャフト
５３…環状進角油路
５４…環状遅角油路
５５…カムシャフト内進角油路
５６…カムシャフト内遅角油路
５７…軸端側環状遅角油路
６０Ａ…上側ベアリングメタル
６０Ｂ…下側ベアリングメタル
６１…穴
６２…切り欠き
７０…シリンダヘッド
７１…シリンダヘッド内進角油路
７２…シリンダヘッド内遅角油路
７３…供給油路
７４、７５…ドレーン油路
７８…溝
８０…カムキャップ
８２…溝
８３…傾斜油路
９０…オイルコントロールバルブ
９１…スリーブ
９１ａ…進角ポート
９１ｂ…遅角ポート
９１ｃ…供給ポート
９１ｄ、９１ｅ…ドレーンポート
９２…電磁ソレノイド
９３…プランジャ
９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄ…ランド
９５ｅ、９５ｆ、９５ｇ…溝
１１０…進角油室
１２０…遅角油室
５１０…プーリ
５２０…ハウジング
５３０…ピストン
５２１、５３１…外側ヘリカルスプライン
５３２、５４２…内側ヘリカルスプライン
５３３…遅角油室
５３４…進角油室
５５０…カムシャフト
５５５…カム内進角油路
５５６…カム内遅角油路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004070857.tif 000008
【図８】
0004070857.tif 000009
【図９】
0004070857.tif 000010
【図１０】
0004070857.tif 000011
【図１１】
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