JP4900593B2 - 可変バルブタイミング機構付エンジンのオイル通路構造 - Google Patents

Description

本発明は、カムシャフトに取り付けられた油圧アクチュエータに油圧制御弁によって作動油を給排することによってバルブタイミングを変更するようにした可変バルブタイミング機構付エンジンのオイル通路構造に関するものである。

可変バルブタイミング機構付エンジンは、バルブタイミングを変更する油圧アクチュエータをカムシャフトに取り付け、該油圧アクチュエータに作動油を給排する油圧制御弁をエンジンの運転状態に応じて制御することによってバルブタイミングを進角又は遅角させ、吸・排気バルブのオーバーラップ量を大きくして掃気効率向上によるトルクアップや内部ＥＧＲ向上による燃費の改善とＮＯＸ
の低減等を図ったものである。

斯かる可変バルブタイミング機構付エンジンにおいては、鋳造によって一体成型されたチェーンケースに油圧制御弁を取り付け、該チェーンケースに、エンジン本体に接合されたボス部を突設し、該ボス部に制御用オイル通路が形成される。ここで、制御用オイル通路は，油圧源である油圧ポンプから油圧制御弁に作動油を供給する供給用オイル通路と、油圧制御弁から油圧アクチュエータに作動油を給排する進角用オイル通路及び遅角用オイル通路とで構成されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記制御用オイル通路１２３は、図１０（ａ）に示すようにチェーンケース１１８に鋳抜きによって形成された下穴１１８ａに対して図の斜線部分をドリル加工することによって図１０（ｂ）に示すように形成されていた。

尚、鋳造製のチェーンケース等には鋳巣等の鋳造欠陥が不可避的に発生するため、このようなチェーンケース等に複数のオイル通路を機械加工によって形成するとオイル通路同士が鋳巣によって短絡する、所謂オイル通路抜けが発生することは特許文献２において指摘されている。

従来のように鋳造製のチェーンケースに機械加工によって制御用オイル通路を形成すると、オイル通路の機械加工面に鋳巣が発生し易く、オイル通路同士が鋳巣によって連通してオイルがリークし、可変バルブタイミング機構の応答性が悪化するという問題が発生する。又、オイル通路を形成するための機械加工代が大きいために生産性が悪いという問題もあった。

従って、本発明は、鋳巣によるオイル通路同士の連通を防いで可変バルブタイミング機構の応答性の低下を防ぐとともに、機械加工代を減らして生産性の向上を図ることができる可変バルブタイミング機構付エンジンのオイル通路構造を提供することを目的とする。

又、従来のオイル通路構造では、チェーンケースへの挿入部の形状や寸法が異なる油圧制御弁を使用する場合には、その挿入部の形状や寸法に合わせてボス部の形状を変更する必要があったため、チェーンケースの生産性が悪く、コストアップを招くという問題もあった。

従って、本発明は、チェーンケースへの挿入部に形状や寸法が異なる油圧制御弁を使用する場合であっても、各油圧制御弁に合わせてボス部の形状や寸法を変更することなく共通のチェーンケースに各油圧制御弁を取り付けることができ、チェーンケースの生産性の向上とコストダウンを図ることができる可変バルブタイミング機構付エンジンのオイル通路構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、バルブタイミングを変更する油圧アクチュエータをカムシャフトに取り付け、該油圧アクチュエータに作動油を給排する油圧制御弁を、鋳造によって成形されたチェーンケースに取り付けるとともに、該チェーンケースに、エンジン本体に接合されるボス部を突設し、該ボス部に、油圧源から前記油圧制御弁に作動油を供給する供給用オイル通路と前記油圧制御弁から前記油圧アクチュエータに作動油を給排する進角用オイル通路及び遅角用オイル通路とから成る制御用オイル通路を形成した可変バルブタイミング機構付エンジンのオイル通路構造において、
前記制御用オイル通路を、前記チェーンケースのボス部の端面に開口する大径部と該大径部の底壁と前記油圧制御弁とを連通させる小径部とから成る段付孔で構成するとともに、該段付孔の前記大径部をその軸線方向の長さが前記小径部の軸線方向の長さよりも長くなるよう深底に形成し、該大径部を鋳抜きによって形成し、前記小径部を切削加工によって形成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記段付孔の小径部の中心を前記大径部の中心に対して径方向において前記油圧制御弁の軸中心線側にオフセットさせたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、チェーンケースのボス部に形成される制御用オイル通路を大径部と小径部とから成る段付孔で構成し、深底の大径部を鋳抜きによって形成するようにしたため、ボス部のボリュームが減少して鋳巣の発生が抑えられるとともに、大径部の内部に鋳巣が現れにくく、鋳巣によるオイル通路同士の連通が防がれて可変バルブタイミング機構に高い応答性が維持される。

又、深底の大径部を鋳抜きによって形成したため、小径部の切削加工代が小さく抑えられて生産性が高められる。

更に、油圧制御弁と油圧アクチュエータの間に設けられた制御用オイル通路に深底でボリュームの大きな大径部が存在するため、カムシャフトの駆動反力によって発生する油圧変動を大径部で減衰させることができ、油圧制御弁への油圧変動の伝播を防いで油圧制御性を高めることができる。

請求項２記載の発明によれば、チェーンケースへの挿入部の形状や寸法が異なる油圧制御弁を使用する場合には、段付孔の小径部の中心を大径部の中心に対して径方向において前記油圧制御弁の軸中心線側にオフセットさせることによって、各油圧制御弁に合わせてボス部の形状や寸法を変更することなく共通のチェーンケースに各油圧制御弁を取り付けることができ、チェーンケースの生産性の向上とコストダウンを図ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るオイル通路構造を備えた可変バルブタイミング機構付エンジンの右側面図、図２は同エンジンのヘッドカバーとチェーンケースを取り外して示す斜視図、図３はチェーンケースを内側から見た内面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５は可変バルブタイミング機構の油圧経路図、図６は図４の矢視Ｂ方向の図、図７は図６のＣ−Ｃ線断面図である。

本実施の形態に係る可変バルブタイミング機構付エンジン（以下、単に「エンジン」と略称する）１は、車両用のＤＯＨＣ直列４気筒エンジンであって、クランクシャフト２を車両の左右方向（図１の紙面垂直方向）に配するとともに、図１に示すように、シリンダ軸線Ｌを鉛直線Ｎに対して図示の角度θだけ車両の前方に傾斜させた状態で車両に搭載される。

図１及び図２に示すように、前記クランクシャフト２は、シリンダブロック３に回転可能に支持されており、シリンダブロック３には不図示の４つのシリンダが車幅方向（図１の紙面垂直方向）に並設されている。尚、図示しないが、シリンダブロック３の各シリンダにはピストンがそれぞれ摺動可能に嵌挿されており、各ピストンはコンロッドを介して前記クランクシャフト２に連結されており、各ピストンのシリンダに沿う往復直線運動はコンロッドによってクランクシャフト２の回転運動に変換される。

又、シリンダブロック３の上面にはシリンダヘッド４が被着され、該シリンダブロック４の下面にはオイルパン５が取り付けられており、シリンダヘッド４には各気筒毎に吸気ポートと排気ポート（何れも不図示）がそれぞれ形成されている。そして、シリンダヘッド４の吸気側端面（後端面）には、図１に示すように、前記吸気ポートに連なる吸気マニホールド６が接続されている。ここで、４本の吸気マニホールド４は集合してサージタンク７に接続されており、図示しないが、サージタンク７の上流側にはスロットルボディを介してエアクリーナが接続されている。

他方、シリンダヘッド４の排気側端面（前端面）には、図１に示すように、前記排気ポートに連なる排気マニホールド８が接続されており、４本の排気マニホールド８は集合して触媒コンバータ９に接続されている。そして、触媒コンバータ９には排気管１０が接続されており、この排気管１０には車体後方に向かって延び、その後端部は大気中に開口している。

ところで、シリンダヘッド４に各気筒毎に形成された前記吸気ポートと排気ポートは、不図示の吸気バルブと排気バルブによってそれぞれ適当なタイミングで開閉され、これによって各シリンダ内で所要のガス交換がなされる。

而して、上記吸気バルブと排気バルブは、図２に示すように、シリンダヘッド４に回転可能に軸支された吸気カムシャフト１１と排気カムシャフト１２にそれぞれ一体に形成された吸気カム１１ａと排気カム１２ａによって開閉される。ここで、吸気カムシャフト１１と排気カムシャフト１２は、シリンダヘッド４の吸気側（車体後側）と排気側（車体前側）において左右方向に平行に配されており、これらの吸気カムシャフト１１と排気カムシャフト１２の右端部には吸気カムスプロケット１３と排気カムスプロケット１４がそれぞれ取り付けられている。

そして、図２に示すように、クランクシャフト２の右端部には小径のクランクスプロケット１５が取り付けられており、このクランクスプロケット１５と前記吸気カムスプロケット１３及び排気カムスプロケット１４には無端状のタイミングチェーン１６が巻装されている。尚、図１に示すように、シリンダヘッド４の上部にはヘッドカバー１７が被着されており、このヘッドカバー１７内に形成されたカム室内に吸気カムシャフト１１と排気カムシャフト１２及び吸気カムスプロケット１３と排気カムスプロケット１４等の一部が収容されている。

而して、クランクシャフト２の回転は、クランクスプロケット１５、タイミングチェーン１６、吸気カムスプロケット１３と排気カムスプロケット１４を経て減速されて吸気カムシャフト１１と排気カムシャフト１２にそれぞれ伝達され、これらの吸気カムシャフト１１と排気カムシャフト１２がクランクシャフト２の１／２の速度で回転駆動されることによって、前述のように吸気バルブと排気バルブがそれぞれ適当なタイミングで開閉されて各シリンダ内で所要のガス交換がなされる。

ここで、前記タイミングチェーン１６は、シリンダブロック３とシリンダヘッド４の各右端面に取り付けられたエンジンカバーとしてのチェーンケース１８によって覆われており、このチェーンケース１８内においてタイミングチェーン１６がチェーンガイド１９によってガイドされつつ、テンショナ２０によって所定のテンションを付与された状態で回転する。

ところで、本実施の形態では、吸気バルブの開閉タイミングをエンジン回転数等に応じて変化させる可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）が設けられている。この可変バルブタイミング機構は、図２及び図５に示すように、吸気カムシャフト１１の一端に取り付けられた油圧アクチュエータ２１と、該油圧アクチュエータ２１に作動油を給排する油圧制御弁（ＯＣＶ）２２を含んで構成されており、油圧制御弁２２は、図１及び図４に示すように、チェーンケース１８に取り付けられている。

又、可変バルブタイミング機構には、図５に示すように、油圧源である前記オイルパン５から油圧制御弁２２に作動油を供給する供給用オイル通路２３と、油圧制御弁２２から油圧アクチュエータ２１に作動油を供給する進角用オイル通路２４及び遅角用オイル通路２５と、油圧制御弁２２から作動油をオイルパン５に戻すドレン通路２６が設けられており、供給用オイル通路２３と進角用オイル通路２４及び遅角用オイル通路２５は制御用オイル通路を構成している。尚、供給用オイル通路２３の途中にはオイルポンプ２７とオイルフィルタ２８が設けられている。

ここで、図２に示すように、シリンダヘッド４の右端面の前記油圧アクチュエータ２１に近接する部位であって、タイミングチェーン１６で囲まれる領域には、ヘッド側ボス部２９が一体に突設されており、このヘッド側ボス部２９には前記供給用オイル通路２３と進角用オイル通路２４及び遅角用オイル通路２５が形成されている。

他方、図４に示すように、チェーンケース１８の上部内面には制御弁取付用筒３０が一体に形成されており、図３及び図４に示すように、チェーンケース１８の内面の制御弁取付用筒３０に重なる部分にはボス部３１が一体に突設されている。尚、チェーンケース１８は、アルミニウム合金の鋳造によって成形されている。

上記ボス部３１には供給用オイル通路２３と進角用オイル通路２４及び遅角用オイル通路２５が形成されており、チェーンケース１８をシリンダブロック３とシリンダヘッド４の端面に取り付けると、該チェーンケース１８に突設されたボス部３１はシリンダヘッド４に突設された前記ヘッド側ボス部２９（図２参照）に接合され、該ボス部３１に形成された供給用オイル通路２３と進角用オイル通路２４及び遅角用オイル通路２５は、ヘッド側ボス部２９に形成された供給用オイル通路２３と進角用オイル通路２４及び遅角用オイル通路２５にそれぞれ接合される。尚、図３に示すように、チェーンケース１８の内面のボス部３１の両側には前記ドレン通路２６が開口している。

而して、図５に示す可変バルブタイミング機構において、クランクシャフト２によって駆動される前記オイルポンプ２７によってオイルパン５から作動油が供給用オイル通路２３を経て油圧制御弁２２に供給されると、油圧制御弁２２は、この作動油を分配制御して油圧アクチュエータ２１を駆動し、吸気バルブの開閉タイミングをエンジン回転数等に応じて適切に制御する。

即ち、進角用オイル通路２４から油圧アクチュエータ２１の進角側の油室Ｓ１に作動油が供給されると、吸気カムシャフト１１の回転位相が進角されて吸気バルブの開閉タイミングが早められ、このとき、油圧アクチュエータ２１内の遅角側の油室Ｓ２からは作動油がドレン通路２６を通ってオイルパン５へと戻される。

同様に、遅角用オイル通路２５から油圧アクチュエータ２１の遅角側の油室Ｓ２に作動油が供給されると、吸気カムシャフト１１の回転位相が遅角されて吸気バルブの開閉タイミングが遅らされ、このとき、油圧アクチュエータ２１内の進角側の油室Ｓ１からは作動油がドレン通路２６を通ってオイルパン５へと戻される。

ところで、図６に詳細に示すように、チェーンケース１８の内面に一体に突設されたボス部３１には前述のように供給用オイル通路２３と進角用オイル通路２４及び遅角用オイル通路２５が形成されているが、例えば進角用オイル通路２４は図７に示すように形成されている。

即ち、進角用オイル通路２４は、チェーンケース１８のボス部３１の端面に開口する深底の大径部２４ａと該大径部２４ａの底壁と前記油圧制御弁２２とを連通させる小径部２４ｂとから成る段付孔で構成されており、該段付孔の前記大径部２４ａは鋳抜きによってチェーンケース１８の鋳造時に形成され、前記小径部２４ｂはドリル加工等の切削加工によって大径部２４ａと同心に形成されている。同様に、図６に示すように、他の供給用オイル通路２３と遅角用オイル通路２５も進角用オイル通路２４と同様に、大径部２３ａ，２５ａと小径部２３ｂ，２５ｂとから成る段付孔で構成されている。

以上のように、本実施の形態においては、チェーンケース１８のボス部３１に形成される供給用オイル通路２３と進角用オイル通路２４及び遅角用オイル通路２５を大径部２３ａ，２４ａ，２５ａと小径部２３ｂ，２４ｂ，２５ｂとから成る段付孔で構成し、深底の大径部２３ａ，２４ａ，２５ａを鋳抜きによって形成するようにしたため、ボス部３１のボリュームが減少して鋳巣の発生が抑えられるとともに、大径部２３ａ，２４ａ，２５ａの内面に鋳巣が現れにくく、鋳巣による供給用オイル通路２３と進角用オイル通路２４及び遅角用オイル通路２５同士の連通が防がれて可変バルブタイミング機構に高い応答性が維持される。

又、各段付孔の深底の大径部２３ａ，２４ａ，２５ａを鋳抜きによって形成したため、小径部２３ｂ，２４ｂ，２５ｂの切削加工代が小さく抑えられて生産性が高められる。

更に、油圧制御弁２２と油圧アクチュエータ２１の間に設けられた供給用オイル通路２３と進角用オイル通路２４及び遅角用オイル通路２５に深底でボリュームの大きな大径部２３ａ，２４ａ，２５ａが存在するため、吸気カムシャフト１１の駆動反力によって発生する油圧変動を大径部２３ａ，２４ａ，２５ａで減衰させることができ、油圧制御弁２２への油圧変動の伝播を防いで油圧制御性を高めることができる。

ここで、チェーンケース１８への挿入部の形状や寸法が異なる油圧制御弁を使用する場合の対応を図８及び図９に基づいて説明する。尚、図８は別の油圧制御弁を使用した場合の図６と同様の図、図９は図８のＤ−Ｄ線断面図である。

図８に示すように、チェーンケース１８への挿入部の形状や寸法が前記油圧制御弁２２とは異なる小径の油圧制御弁２２’を使用する場合には、例えば供給用オイル通路２３と遅角用オイル通路２５の小径部２３ｂ，２５ｂの中心を大径部２３ａ，２５ａの中心に対して径方向にオフセットさせれば、油圧制御弁２２’に合わせてボス部３１の形状や寸法を変更することなく共通のチェーンケース１８に油圧制御弁２２’を取り付けることができるため、チェーンケース１８の生産性の向上とコストダウンを図ることができる。尚、図９は遅角用オイル通路２５の小径部２５ｂを大径部２５ａの中心に対して図示のεだけオフセットさせた状態を示している。

尚、以上の実施の形態では、本発明を吸気側に可変バルブタイミング機構を設けたエンジンに対して適用した形態について説明したが、本発明は、可変バルブタイミング機構を排気側又は吸気側と排気側の双方に設けたエンジンに対しても同様に適用可能であることは勿論である。

可変バルブタイミング機構付エンジンの右側面図である。 可変バルブタイミング機構付エンジンのヘッドカバーとチェーンケースを取り外して示す斜視図である。 可変バルブタイミング機構付エンジンのチェーンケースを内側から見た内面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 可変バルブタイミング機構の油圧経路図である。 図４の矢視Ｂ方向の図である。 図６のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の別形態を示す図６と同様の図である。 図６のＤ−Ｄ線断面図である。 （ａ），（ｂ）は従来の制御用オイル通路の加工方法を示す断面図である。

符号の説明

１ 可変バルブタイミング機構付エンジン
２ クランクシャフト
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
５ オイルパン
６ 吸気マニホールド
７ サージタンク
８ 排気マニホールド
９ 触媒コンバータ
１０ 排気管
１１ 吸気カムシャフト
１１ａ 吸気カム
１２ 排気カムシャフト
１２ａ 排気カム
１３ 吸気カムスプロケット
１４ 排気カムスプロケット
１５ クランクスプロケット
１６ タイミングチェーン
１７ ヘッドカバー
１８ チェーンケース（エンジンカバー）
１９ チェーンガイド
２０ テンショナ
２１ 油圧アクチュエータ
２２，２２’ 油圧制御弁
２３ 供給用オイル通路
２３ａ 供給用オイル通路の大径部
２３ｂ 供給用オイル通路の小径部
２４ 進角用オイル通路
２４ａ 進角用オイル通路の大径部
２４ｂ 進角用オイル通路の小径部
２５ 遅角用オイル通路
２５ａ 遅角用オイル通路の大径部
２５ｂ 遅角用オイル通路の小径部
２６ ドレン通路
２７ オイルポンプ
２８ オイルフィルタ
２９ ヘッド側ボス部
３０ 制御弁取付用筒
３１ ボス部
Ｓ１ 油圧アクチュエータの進角側の油室
Ｓ２ 油圧アクチュエータの遅角側の油室

Claims (2)

1. バルブタイミングを変更する油圧アクチュエータをカムシャフトに取り付け、該油圧アクチュエータに作動油を給排する油圧制御弁を、鋳造によって成形されたチェーンケースに取り付けるとともに、該チェーンケースに、エンジン本体に接合されるボス部を突設し、該ボス部に、油圧源から前記油圧制御弁に作動油を供給する供給用オイル通路と前記油圧制御弁から前記油圧アクチュエータに作動油を給排する進角用オイル通路及び遅角用オイル通路とから成る制御用オイル通路を形成した可変バルブタイミング機構付エンジンのオイル通路構造において、
   前記制御用オイル通路を、前記チェーンケースのボス部の端面に開口する大径部と該大径部の底壁と前記油圧制御弁とを連通させる小径部とから成る段付孔で構成するとともに、該段付孔の前記大径部をその軸線方向の長さが前記小径部の軸線方向の長さよりも長くなるよう深底に形成し、該大径部を鋳抜きによって形成し、前記小径部を切削加工によって形成したことを特徴とする可変バルブタイミング機構付エンジンのオイル通路構造。
2. 前記段付孔の小径部の中心を前記大径部の中心に対して径方向において前記油圧制御弁の軸中心線側にオフセットさせたことを特徴とする請求項１記載の可変バルブタイミング機構付エンジンのオイル通路構造。
   

Images