JP2839672B2 - エンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧により作動されるバルブタイミング可変
機構がシリンダヘッド上のカムシャフトに対して具備さ
れたエンジンのバルブタイミング制御装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、例えば実開昭62−69005号公報に示されるよう
に、吸，排気バルブを開閉作動するためのカムシャフト
がシリンダヘッド上に配置され、その一端側に、タイミ
ングベルト等を介してクランクシャフトにより駆動され
るカムプーリがカムシャフトと相対回転可能に軸支され
るとともに、このカムプーリとカムシャフトとの間に、
油圧により作動されてバルブタイミング（吸，排気バル
ブの開閉タイミング）を変更するバルブタイミング可変
機構が設けられることにより、運転状態に応じたバルブ
タイミングの調整が可能となっているエンジンは知られ
ている。上記バルブタイミング可変機構は、例えば、カ
ムシャフトおよびカムプーリにそれぞれ噛合してそのう
ちの少なくとも一方がスパイラル状の噛合となっている
スライド部材（リングピストン）と、これに油圧を作用
させるための油圧室を備え、油圧の給排に応じて上記ス
ライド部材が軸方向に移動することにより、カムプーリ
とカムシャフトとの相対位相が変化してバルブタイミン
グが変るように構成されている。

そして、このバルブタイミング可変機構に対し、油圧
の給排を行うための通路や制御弁等が設けられ、上記公
報に示された装置では、上記油圧室に通じてカムシャフ
トの中心部を通るオイル通路と、オイルポンプによって
圧送されたオイルを上記オイル通路に送る油圧供給用通
路と、上記オイル通路からオイルをリリーフするリリー
フ通路と、このリリーフ通路に設けられたリリーフ量の
制御弁等が具備されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来装置では、油圧供給用通路がカムシャフト
の下方のシリンダヘッドに形成され、オイルが下方から
カムシャフトのオイル通路へ導かれるようになっている
が、この構造によると、オイルポンプによって圧送され
たオイルに気泡が混入している場合に、この気泡がオイ
ルとともに、上記油圧供給通路からカムシャフトのオイ
ル通路を経てバルブタイミング可変機構の油圧室にまで
持込まれ、油圧室に溜る。このような状態になると、上
記油圧室に持込まれた気泡の影響により、バルブタイミ
ング可変機構の作動の応答性が悪くなる。従って、運転
状態に応じてバルブタイミング可変機構が制御されるよ
うな場合に、運転状態の変化に対してバルブタイミング
の変化に応答遅れが生じるという問題がある。

なお、上記公報に示された装置では、リリーフ量の制
御弁がカムシャフトに対して上側の軸受に配置されてい
るが、この制御弁はリリーフ通路のリリーフ量を制御す
るだけであり、油圧供給用通路からバルブタイミング可
変機構へ供給されるオイルに混入する気泡を除去するよ
うな機能は得られない。

本発明はこのような事情に鑑み、オイルポンプから圧
送されるオイルに気泡が混入した場合でもこの気泡がバ
ルブタイミング可変機構にまで運び込まれることを防止
し、これによってバルブタイミング可変機構の応答性を
向上することができるエンジンのバルブタイミング制御
装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記のような目的を達成するため、シリンダ
ヘッド上に配置されたカムシャフトに対し、油圧により
作動されてバルブタイミングを変更するバルブタイミン
グ可変機構が具備され、このバルブタイミング可変機構
に通じるオイル通路がカムシャフトに設けられているエ
ンジンにおいて、油圧供給用通路と上記オイル通路とに
接続されて上記バルブタイミング可変機構への油圧の供
給をコントロールする制御弁を備え、この制御弁が上記
カムシャフト配置部分よりも上方に配置されている構成
としたものである。

カムシャフトを覆うヘッドカバーを備えたエンジンに
適用する場合は、上記構成において、ヘッドカバーの上
方に上記制御弁が位置し、該制御弁と上記オイル通路と
を接続するパイプがヘッドカバーを貫通するとともに、
該パイプとヘッドカバーとの間がフローティング構造で
シールされている構成とすることが好ましい。

さらに、シリンダヘッドの軸受部とこの軸受部にボル
ト締結されたカムキャップとによりカムシャフトのジャ
ーナル部が回転自在に軸支されている構造にあっては、
このカムキャップ上方に上記制御弁が配置され、このカ
ムキャップに上記制御弁の給排用ポートとカムシャフト
に形成されたオイル通路とを接続するオイル通路が形成
されている構成とすればよい。なお、上記バルブタイミ
ング可変機構は、例えば、クランクシャフトにより駆動
されるカムプーリとカムシャフトとの相対位相を変化さ
せるものであって、上記カムキャップよりもエンジン本
体外側に突出したカムシャフト端部に設けられている。

また、カムシャフトのジャーナル部に対応する軸受部
分を形成する部材に、上記制御弁が一体的に組込まれる
とともに、上記制御弁の給排用ポートとカムシャフトに
形成されたオイル通路とを接続するオイル通路が形成さ
れている構成としてもよい。例えば、カムシャフトを覆
うとともにカムジャーナル部に対する軸受部分を一体に
備えるカムキャリヤがシリンダヘッドに取付けられてい
るエンジンに適用する場合、上記軸受部分を形成する部
材であるカムキャリヤに上記制御弁が一体的に組込まれ
ている構成とすることが好ましい。

上記軸受部分を形成する部材に制御弁が一体的に組込
まれる構成としては、例えば、上記軸受部分を形成する
部材に制御弁保持部が形成され、この制御弁保持部に上
記制御弁が嵌め込まれて固定される。

なお、上記バルブタイミング可変機構は、例えば、ク
ランクシャフトにより駆動されるカムプーリとカムシャ
フトとの相対位相を変化させるものであって、上記軸受
部分を形成する部材よりもエンジン本体外側に突出した
カムシャフト端部に設けられている。

〔作用〕

本発明の装置によると、油圧供給通路に接続された制
御弁がカムシャフト配置部分よりも上方に配置されてい
ることにより、上記制御弁を経てバルブタイミング可変
機構に供給されるオイルが、一旦カムシャフトより上方
に運び上げられ、ここでオイル中に混入する気泡が分離
されてからバルブタイミング可変機構へ送られる。

カムシャフトがヘッドカバーで覆われているエンジン
ではヘッドカバー上に上記制御弁を位置させればよく、
この場合に、上記パイプがヘッドカバーを貫通すること
となるが、該パイプとヘッドカバーとの間がフローティ
ング構造でシールされている構成とすることにより、ヘ
ッドカバー内からのオイル漏れが防止されつつ、振動が
ヘッドカバーに伝わることが抑制される。

また、カムシャフトのジャーナル部に対応する軸受部
分を形成する部材、例えばカムキャリヤがシリンダヘッ
ドに取付けられているエンジンにあっては、このカムキ
ャリヤに上記制御弁が一体的に組込まれることが、組付
け剛性の面で有利となる。

〔実施例〕 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、これ
らの図において、シリンダヘッド１上にはカムシャフト
２が配置され、例えば吸気用と排気用の一対のカムシャ
フト２が平行に配置されている。各カムシャフト２は、
複数箇所にジャーナル部2aを有し、シリンダヘッド１の
軸受部とこれにボルト締結されたカムキャップ３とによ
ってジャーナル部2aが回転自在に軸支されている。そし
て、各カムシャフト２に配設されたカム2bにより、カム
シャフト２の回転に伴って吸，排気バルブ4,5が開閉さ
れるようになっている。また、各カムシャフト２はヘッ
ドカバー６で覆われており、通常、ヘッドカバー６の振
動による騒音を防止するため、ヘッドカバー６の防振性
を有するガスケット７を介してシリンダヘッド１に取付
けられている。

上記カムキャップ３よりもエンジン本体外側に突出し
たカムシャフト端部、つまりカムシャフト２の前端側に
は、図外のクランクシャフトによりタイミングベルトま
たはチェーンを介して駆動されるカムプーリ８が配置さ
れるとともに、バルブタイミング可変機構10が具備され
ている。このバルブタイミング可変機構10は、油圧に応
じて作動し、カムプーリ８とカムシャフト２との相対位
相を変化させることによりバルブタイミングを変更する
ものである。例えば、カムシャフト２に固着された軸部
11と、カムプーリ８を有する外筒部12とが相対回転可能
に結合されるとともに、両者の間にスライド部材13が設
けられ、軸部11とスライド部材13とがスプラインで結合
されるとともに、スライド部材13と外筒部12とがヘリカ
ルスプラインで結合されることにより、スライド部材13
のスライドに伴ってカムプーリ８とカムシャフト２との
相対位相が変化する。そして、上記スライド部材13がス
プリング14によって一定方向に付勢されるとともに、ス
ライド部材13の片側に油圧室15が形成されることによ
り、その油圧室15への油圧の給排に応じてスライド部材
13がスライドするようになっている。

上記カムシャフト２の一端側ジャーナル部2a付近から
上記軸部11にわたる範囲の中心部には、上記油圧室15に
連通するオイル通路16が形成されている。また、カムシ
ャフト２の一端側を軸支するシリンダヘッド１の軸受部
およびカムキャップ３にはオイル導入溝17が形成され、
このオイル導入溝17と上記オイル通路16とがカムシャフ
ト２の径方向に形成された通路18を介して連通してい
る。

上記オイル導入溝17に通じる油圧経路には、バルブタ
イミング可変機構10への油圧の供給をコントロールする
制御弁20が設けられている。この制御弁20は、上記カム
シャフト２が配置されている部分よりも上方に配置さ
れ、当実施例ではカムキャップ３の上方においてヘッド
カバー６上に配置されている。この制御弁20と上記オイ
ル通路16とを接続するためのパイプ30は、上記オイル導
入溝17に連通した状態で下端がカムキャップ３に固着さ
れるとともに、ヘッドカバー６を貫通して上方に突出し
ており、このパイプ30の上端に上記制御弁20が連結され
ている。なお、カムキャップ３には、上記パイプ30をオ
イル溝17に連通させることによりにパイプ30を介して制
御弁20と上記オイル通路16とを接続するように、パイプ
30に通じて内周面に開口するオイル通路が形成されてい
る。

上記パイプ30とヘッドカバー６との間はフローティン
グ構造でシールされており、例えば第２図のように、パ
イプ30より大径のパイプ挿通孔31がヘッドカバー６に形
成されるとともに、ゴム等の弾性材料からなるシール部
材32が、パイプ30の周面およびカムキャップ３の上面に
密着した状態で上記パイプ挿通孔31に装着されている。

第３図（ａ）（ｂ）は上記制御弁20の具体構造を示し
ている。この制御弁20は、中心部に中空部21aを有する
ケーシング21と、このケーシング21内に位置して軸方向
に移動可能となった弁軸22と、この弁軸22を後方に付勢
するスプリング23と、弁軸22を作動させるソレノイド24
とを備えており、図外の制御回路により運転状態に応じ
て上記ソレノイド24に対する通電が制御されるようにな
っている。

上記ケーシング21には、中空部21aの前端（図の左
端）の近傍に開口するオイル給排用ポート25と、その後
方において中空部21aに開口するオイル流入ポート26
と、さらにその後方において中空部21aに開口するオイ
ル流出ポート27と、中空部21aの先端側をオイル流出ポ
ート27に連通する連通路28とが形成されており、弁軸22
には軸方向の２箇所に仕切り板22a,22bが設けられてい
る。そして、非通電時には第３図（ａ）のように上記弁
軸22が後退位置にあって、この状態ではオイル給排用ポ
ート25がオイル流入ポート26から遮断されるとともに連
通路28を介してオイル流出ポート27と連通し、また、ソ
レノイド24へ通電されたときには第３図（ｂ）のように
上記弁軸22が所定の前進位置となって、この状態ではオ
イル給排用ポート25が連通路28から遮断されるとともに
オイル流入ポート26と連通するように構成されている。

第１図、第２図中に示したように、上記オイル給排用
ポート25はパイプ30に連結され、オイル通路16等を介し
てバルブタイミング可変機構10の油圧室15に通じてい
る。また、オイル流入ポート26は図外のオイルポンプに
通じる油圧供給用通路33に接続され、オイルポンプによ
って圧送されたオイルがオイル流入ポート26に導入され
るようになっている。オイル流出ポート27はシリンダヘ
ッド１上の適宜箇所にオイルを排出するようになってい
る。

なお、上記バルブタイミング可変機構10とこれに対す
るオイルの通路や制御弁20等は、第１図および第２図に
示す例では吸気側、排気側の各カムシャフト２に対して
それぞれ設けられているが、いずれか一方のカムシャフ
ト２に対してのみ設けておいてもよい。

このような当実施例の装置によると、運転状態に応じ
て上記制御弁20が制御されることによりバルブタイミン
グ可変機構10に対するオイルの供給、排出が行われ、そ
れに応じてバルブタイミング可変機構10が作動する。例
えば制御弁20が第３図（ｂ）に示すようなオイル供給状
態とされたときは、オイルポンプによって圧送されたオ
イルが上記制御弁20を通り、パイプ30、オイル導入溝1
7、通路18およびオイル通路16を経てバルブタイミング
可変機構10の油圧室15に送込まれることにより、その油
圧を受けてスライド部材13が第１図における右方向へ移
動する。

このようなオイル供給が行われる場合に、オイルポン
プから油圧供給用通路33に圧送されたオイル中には気泡
が混入することがあるが、上記制御弁20がカムシャフト
２よりも上方のヘッドカバー６上に配置されていること
により、上記オイルが一旦上方へ運び上げられ、制御弁
20が位置する部分で気泡が浮いてオイルから分離された
上で、この制御弁20を経たオイルがバルブタイミング可
変機構10へ送られる。従って、バルブタイミング可変機
構10の油圧室15への気泡の侵入が避けられ、スライド部
材13の移動が応答性良く行なわれることとなる。

また、カムシャフト２がヘッドカバー６で覆われてい
る構造において上記の気泡分離作用を持たせるようにヘ
ッドカバー６の上方に制御弁20を位置させ、ヘッドカバ
ー６を貫通するパイプ30によって制御弁20をカムシャフ
ト軸支部分に連結する場合に、ヘッドカバー６内からの
オイル漏れを防止するため上記パイプ30とヘッドカバー
６との間のシール性を確保する必要があるが、パイプ30
とヘッドカバー６とを剛体的に結合すると、エンジン振
動がパイプ30を介してヘッドカバー６に伝わり、振動騒
音が生じる。これに対し、弾性材料からなるシール部材
32によりパイプ30とヘッドカバー６との間をフローティ
ング構造とした当実施例によると、ヘッドカバー６へエ
ンジン振動が伝わることが抑制される。

なお、制御弁20とカムシャフト軸支部分とを連結する
パイプ30がヘッドカバー６を貫通している部分の具体的
構造は上記実施例に限定されず、種々変更可能である。
例えば第４図のように、パイプ30とパイプ挿通孔周縁と
の間には隙間を残しておいて、パイプ30の周囲のカムキ
ャップ３上面とヘッドカバー６下面との間に弾性材料か
らなるシール部材35を装着し、あるいは第５図のよう
に、弾性材料からなるシール部材36を、カムキャップ３
から離間させた状態でパイプ30とパイプ挿通孔周縁との
間に装着しても、パイプ30およびカムキャップ３とヘッ
ドカバー６との間がフローティング構造でシールされ
る。

第６図は本発明の別の実施例を示し、この実施例で
は、カムシャフト２を覆うとともに複数箇所のカムジャ
ーナル部2aに対応する軸受部材を一体に備えたカムキャ
リヤ40（カムシャフトのジャーナル部に対応する軸受部
分を形成する部材）がシリンダヘッド１に取付られた構
造のエンジンにおいて、上記カムキャリヤ40に制御弁20
が一体的に組込まれている。すなわち、上記カムキャリ
ヤ40の前端側の上部に制御弁保持部41が一体に形成さ
れ、この制御弁保持部41に制御弁20が嵌込まれて固定さ
れている。さらにカムキャリヤ40には、カムシャフト２
のオイル通路16を介してバルブタイミング可変機構10の
油圧室15に連通するオイル導入溝17が軸受部分内周面に
形成されるとともに、このオイル導入溝17と制御弁20の
オイル給排用ポート25とを連通する通路42が形成されて
いる。また、制御弁20のオイル流入ポート26にオイルポ
ンプから圧送されたオイルを導く通路（図示せず）、お
よびオイル流出ポート27に通じる通路43もカムキャリヤ
40に形成されており、通路43の下端はカムキャリヤ40の
内方の空間に開口している。

この実施例によると、バルブタイミング可変機構10へ
の油圧の供給を制御する制御弁20が上記カムキャリヤ40
に一体的に組込まれているので、この制御弁20の組付け
部分の剛性が高められる。そしてこの実施例による場合
も、カムシャフト２より上方に上記制御弁20が位置する
ことにより、バルブタイミング可変機構10の油圧室15へ
の気泡の侵入が防止される等の作用は第１の実施例と同
様に得られる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、油圧供給通路に接続されてバ
ルブタイミング可変機構への油圧の供給をコントロール
する制御弁がカムシャフト配置部分よりも上方に配置さ
れていることにより、バルブタイミング可変機構に供給
されるオイルが一旦上方に運び上げられて上記制御弁で
気泡が分離され、バルブタイミング可変機構への気泡の
侵入が避けられるため、気泡による悪影響を除去してバ
ルブタイミング可変機構の作動の応答性を向上すること
ができる。

さらに、カムシャフトを覆うヘッドカバーの上方に上
記制御弁が位置し、該制御弁とカムシャフトのオイル通
路とを接続するパイプがヘッドカバーを貫通するととも
に、該パイプとヘッドカバーとの間がフローティング構
造でシールされるようにすれば、ヘッドカバー上に制御
弁を配置する場合に、上記パイプとヘッドカバーとの間
のシール性を確保しつつヘッドカバーの振動騒音の増大
を防止することができる。

また、カムシャフトを覆うとともにカムジャーナル部
に対する軸受部分を一体に備えるカムキャリヤがシリン
ダヘッドに取付けられ、このカムキャリヤに上記制御弁
が一体的に組込まれている構造とすれば、組付け剛性を
高め、耐久性等を向上することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置におけるシリンダヘッ
ド上のカムシャフトおよびバルブタイミング可変機構配
置部分の一部切欠平面図、第２図は第１図のII−II線に
沿った部分の断面図、第３図（ａ）（ｂ）は制御弁の具
体構造を示す拡大水平断面図、第４図および第５図はそ
れぞれ制御弁に連結されたパイプとヘッドカバーとの間
のフローティング構造の別の例を示す断面図、第６図は
本発明の装置の別の実施例を示す縦断側面図である。 １……シリンダヘッド、２……カムシャフト、６……ヘ
ッドカバー、10……バルブタイミング可変機構、16……
オイル通路、20……制御弁、30……パイプ、31,35,36…
…シール部材、33……油圧供給用通路、40……カムキャ
リヤ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−201804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−43295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−121314（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−249315（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−69005（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−103706（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01L 1/34 F01L 13/00 301 F01L 1/04

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッド上に配置されたカムシャフ
   トに対し、油圧により作動されてバルブタイミングを変
   更するバルブタイミング可変機構が具備され、このバル
   ブタイミング可変機構に通じるオイル通路がカムシャフ
   トに設けられているエンジンにおいて、油圧供給用通路
   と上記オイル通路とに接続されて上記バルブタイミング
   可変機構への油圧の供給をコントロールする制御弁を備
   え、この制御弁が上記カムシャフト配置部分よりも上方
   に配置されていることを特徴とするエンジンのバルブタ
   イミング制御装置。
2. 【請求項２】カムシャフトを覆うヘッドカバーの上方に
   上記制御弁が位置し、該制御弁と上記オイル通路とを接
   続するパイプがヘッドカバーを貫通するとともに、該パ
   イプとヘッドカバーとの間がフローティング構造でシー
   ルされていることを特徴とする請求項１記載のエンジン
   のバルブタイミング制御装置。
3. 【請求項３】シリンダヘッドの軸受部とこの軸受部にボ
   ルト締結されたカムキャップとによりカムシャフトのジ
   ャーナル部が回転自在に軸支されており、このカムキャ
   ップ上方に上記制御弁が配置され、このカムキャップに
   上記制御弁の給排用ポートとカムシャフトに形成された
   オイル通路とを接続するオイル通路が形成されているこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のエンジンのバル
   ブタイミング制御装置。
4. 【請求項４】バルブタイミング可変機構は、クランクシ
   ャフトにより駆動されるカムプーリとカムシャフトとの
   相対位相を変化させるものであって、上記カムキャップ
   よりもエンジン本体外側に突出したカムシャフト端部に
   設けられていることを特徴とする請求項３記載のエンジ
   ンのバルブタイミング制御装置。
5. 【請求項５】カムシャフトのジャーナル部に対応する軸
   受部分を形成する部材に、上記制御弁が一体的に組込ま
   れるとともに、上記制御弁の給排用ポートとカムシャフ
   トに形成されたオイル通路とを接続するオイル通路が形
   成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジン
   のバルブタイミング制御装置。
6. 【請求項６】上記軸受部分を形成する部材は、カムシャ
   フトを覆うとともにカムジャーナル部に対する軸受部分
   を一体に備えるカムキャリヤであり、このカムキャリヤ
   がシリンダヘッドに取付けられ、このカムキャリヤに上
   記制御弁が一体的に組込まれていることを特徴とする請
   求項５記載のエンジンのバルブタイミング制御装置。
7. 【請求項７】上記軸受部分を形成する部材に制御弁保持
   部が形成され、この制御弁保持部に上記制御弁が嵌め込
   まれて固定されていることを特徴とする請求項５または
   ６記載のエンジンのバルブタイミング制御装置。
8. 【請求項８】バルブタイミング可変機構は、クランクシ
   ャフトにより駆動されるカムプーリとカムシャフトとの
   相対位相を変化させるものであって、上記軸受部分を形
   成する部材よりもエンジン本体外側に突出したカムシャ
   フト端部に設けられていることを特徴とする請求項５乃
   至７のいずれかに記載のエンジンのバルブタイミング制
   御装置。