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JPH05272316A - Engine valve timing control device - Google Patents

Engine valve timing control device

Info

Publication number
JPH05272316A
JPH05272316A JP7077492A JP7077492A JPH05272316A JP H05272316 A JPH05272316 A JP H05272316A JP 7077492 A JP7077492 A JP 7077492A JP 7077492 A JP7077492 A JP 7077492A JP H05272316 A JPH05272316 A JP H05272316A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve timing
helical
engine
control device
timing control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7077492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuro Kubo
達郎 久保
Youichi Ookata
洋一 大片
Ichiro Hirose
一郎 広瀬
Norio Mitobe
典朗 水戸部
Isamu Iguchi
勇 井口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp, Toyo Advanced Technologies Co Ltd filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP7077492A priority Critical patent/JPH05272316A/en
Publication of JPH05272316A publication Critical patent/JPH05272316A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34403Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft
    • F01L1/34406Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft the helically teethed sleeve being located in the camshaft driving pulley

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an engine valve timing control device by which the valve timing can be set precisely according to an engine operating condition and engine output torque can be increased uniformly over a wide rotation area. CONSTITUTION:A valve timing control device 27, which transmits rotation of an air intake side timing pulley 23 to an air intake side cam shaft 21 and switches their rotational phases to/from each other, is provided in an engine CE. In this valve timing control device 27, an approximately cylindrical hollow outer member 31, the first and the second approximately ring shape helical pistons 32 and 33 and an approximately cylindrical inner member 29 are arranged in this order acdjacently to each other in concentrically circular form toward the inside from the diametrical directional outside. Supply/discharge conditions of an oil pressure to the first and the second helical pistons 32 and 33 are switched to/from each other by a hydraulic means A, so that rotational phases to the air intake side timing pulley 23 of the air intake side cam shaft 21 can be switched in four stages of 0 deg., 10 deg., 20 deg. and 30 deg..

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine valve timing control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、エンジンには、吸気バルブある
いは排気バルブを所定のタイミングで開閉するバルブ機
構(動弁機構)が設けられる。そして、かかるバルブ機構
を備えたエンジンにおいて、吸気バルブあるいは排気バ
ルブの最適な開閉タイミングは、エンジンの運転状態、
例えばエンジン回転数、エンジン負荷等に応じて変化す
る。そこで、エンジンの運転状態に応じて吸気バルブあ
るいは排気バルブの開閉タイミングを変化させるバルブ
タイミング制御装置が種々提案されている。
2. Description of the Related Art Generally, an engine is provided with a valve mechanism (valve mechanism) for opening and closing an intake valve or an exhaust valve at a predetermined timing. And in an engine equipped with such a valve mechanism, the optimum opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve depends on the operating state of the engine,
For example, it changes according to the engine speed, engine load, and the like. Therefore, various valve timing control devices that change the opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve according to the operating state of the engine have been proposed.

【0003】そして、吸気側カムシャフトと排気側カム
シャフトとが個別に設けられたエンジン、例えばDOH
Cエンジンにおいては、吸気側カムシャフトないし排気
側カムシャフトの回転位相を変えることによって吸気バ
ルブないし排気バルブの開閉タイミングを変化させるよ
うにしたバルブタイミング制御装置が多用されている。
このようなバルブタイミング制御装置の1つとして、油
圧式ヘリカルピストンを用いたバルブタイミング制御装
置が従来より知られている(例えば、実開平1−113
111号公報、実開平2−54307号公報参照)。
An engine provided with an intake side camshaft and an exhaust side camshaft separately, for example, a DOH
In the C engine, a valve timing control device is often used in which the opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve is changed by changing the rotational phase of the intake camshaft or the exhaust camshaft.
As one of such valve timing control devices, a valve timing control device using a hydraulic helical piston has been conventionally known (for example, the actual opening 1-113).
111, Japanese Utility Model Publication No. 2-54307).

【0004】かかる油圧式ヘリカルピストンを用いた従
来のバルブタイミング制御装置においては、普通、タイ
ミングプーリに連結され内周部に内歯が形成された中空
略円柱形の外側部材と、カムシャフトに連結され外周部
に外歯が形成された略円柱形の内側部材との間に、外周
面に上記内歯と噛み合うアウタギヤが形成され内周面に
上記外歯と噛み合うインナギヤが形成された略リング形
のヘリカルピストンが配置される。ここで、外側部材の
内歯とアウタギヤとが噛み合ってなるギヤセットあるい
は内側部材の外歯とインナギヤとが噛み合ってなるギヤ
セットの少なくとも一方は、軸線方向の相対変位により
相対回転を生じさせるヘリカルギヤセットとされる。そ
して、ヘリカルピストンをカムシャフト軸線方向にオン
・オフ動作で変位させることができる油圧手段が設けら
れ、この油圧手段によってヘリカルピストンに油圧がか
けられたときには、ヘリカルピストンがカムシャフト軸
線方向に変位して、外側部材と内側部材との間に相対回
転を生じさせ、タイミングプーリとカムシャフトとの間
の回転位相を変化させ、吸気バルブないし排気バルブの
開閉タイミングを切り替えるようになっている。
In the conventional valve timing control device using such a hydraulic helical piston, a hollow substantially cylindrical outer member having inner teeth formed on its inner peripheral portion is usually connected to a timing pulley, and is connected to a camshaft. And a substantially cylindrical inner member having outer teeth formed on its outer peripheral portion, an outer gear meshing with the inner teeth is formed on the outer peripheral surface, and an inner gear meshing with the outer teeth is formed on the inner peripheral surface. The helical piston of is arranged. Here, at least one of a gear set in which the inner teeth of the outer member mesh with the outer gear or a gear set in which the outer teeth of the inner member mesh with the inner gear is a helical gear set that causes relative rotation by relative displacement in the axial direction. It Further, a hydraulic means for displacing the helical piston in the camshaft axial direction by an on / off operation is provided, and when hydraulic pressure is applied to the helical piston by this hydraulic means, the helical piston is displaced in the camshaft axial direction. Then, relative rotation is generated between the outer member and the inner member, the rotation phase between the timing pulley and the cam shaft is changed, and the opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve is switched.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば吸気
側カムシャフトに対してかかるバルブタイミング制御装
置が設けられた従来のエンジンにおいては、普通、中・
高速域ではヘリカルピストンの油圧がリリースされて、
吸気バルブの開閉タイミングが所定の基本状態(進角0)
に保持される一方、低速域ではヘリカルピストンに油圧
がかけられ、バルブ開閉タイミングが所定値だけ進角さ
せられるようになっている(例えば、クランク角で30
°)。しかしながら、吸気バルブの開閉タイミングをこ
のように切り替えると、高速域と低速域とでは夫々エン
ジンの最大出力トルクが高く保持されるものの、両者の
中間域すなわち中速域では最大出力トルクが落ち込むと
いった現象、いわゆるトルクの谷が発生するといった問
題がある。本発明は、上記従来の問題点を解決するため
になされたものであって、広い回転域にわたって満遍な
くエンジンの最大出力トルクを高めることができ、トル
クの谷の発生を防止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ことを目的とする。
By the way, in a conventional engine provided with such a valve timing control device for the intake side camshaft, for example, a medium-sized engine is usually used.
In the high speed range, the hydraulic pressure of the helical piston is released,
The intake valve opening / closing timing is in a predetermined basic state (advance angle 0)
On the other hand, in the low speed range, hydraulic pressure is applied to the helical piston to advance the valve opening / closing timing by a predetermined value (for example, at a crank angle of 30
°). However, when the opening / closing timing of the intake valve is switched in this manner, the maximum output torque of the engine is kept high in the high speed region and the low speed region, respectively, but the maximum output torque drops in the intermediate region between them, that is, in the medium speed region. There is a problem that a so-called torque valley is generated. The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to uniformly increase the maximum output torque of the engine over a wide rotation range and prevent the occurrence of torque troughs. An object is to provide a valve timing control device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第1の発明は、外周面にアウタギヤを備えるととも
に内周面にインナギヤを備え、少なくとも一方のギヤが
ヘリカルギヤである略リング形のヘリカルピストンと、
クランク軸によって回転駆動され、内周部に上記ヘリカ
ルピストンのアウタギヤと噛み合う内歯を備えた中空略
円柱形の外側部材と、カムシャフトに連結され、外周部
に上記ヘリカルピストンのインナギヤと噛み合う外歯を
備えた略円柱形の内側部材と、上記ヘリカルピストンを
オン・オフ動作でカムシャフト軸線方向に変位させるこ
とにより外側部材と内側部材との間の回転位相を変化さ
せてバルブタイミングを切り替える付勢手段とが設けら
れたエンジンのバルブタイミング制御装置において、外
側部材と内側部材との間に、ヘリカルピストンと該ヘリ
カルピストンを作動させる付勢手段とが複数組設けら
れ、かつこれらのヘリカルピストンの動作状態を切り替
えることによってバルブタイミングを多段で切り替える
ヘリカルピストン制御手段が設けら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を提供す
る。
To achieve the above object, the first invention is a substantially ring-shaped helical gear having an outer gear on the outer peripheral surface and an inner gear on the inner peripheral surface, at least one of which is a helical gear. With a piston,
A hollow, substantially cylindrical outer member, which is rotationally driven by a crankshaft and has inner teeth that mesh with the outer gear of the helical piston on the inner periphery, and external teeth that are connected to the camshaft and mesh with the inner gear of the helical piston on the outer periphery. Urging for switching valve timing by changing the rotational phase between the outer member and the inner member by displacing the substantially cylindrical inner member provided with and the helical piston in the camshaft axial direction by on / off operation. In a valve timing control device for an engine provided with means, a plurality of sets of helical pistons and biasing means for operating the helical pistons are provided between the outer member and the inner member, and the operation of these helical pistons is provided. Helical piston control that switches the valve timing in multiple stages by switching the state Means to provide a valve timing control apparatus for an engine, characterized in that is provided.

【0007】第2の発明は、第1の発明にかかるエンジ
ンのバルブタイミング制御装置において、外側部材の中
空部内において、各ヘリカルピストンが順次同心円状に
径方向に隣接して配置され、かつ径方向最内側のヘリカ
ルピストンの中空部内に内側部材が配置されていて、外
側部材の内歯と径方向最外側のヘリカルピストンのアウ
タギヤとが噛み合い、隣接する2つのヘリカルピストン
同士においては径方向外側のヘリカルピストンのインナ
ギヤと径方向内側のヘリカルピストンのアウタギヤとが
噛み合い、径方向最内側のヘリカルピストンのインナギ
ヤと内側部材の外歯とが噛み合っ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を提供する。
According to a second aspect of the invention, in the engine valve timing control device according to the first aspect of the invention, the helical pistons are arranged concentrically adjacent to each other in the radial direction in the hollow portion of the outer member, and in the radial direction. The inner member is arranged in the hollow portion of the innermost helical piston, the inner teeth of the outer member mesh with the outer gear of the radially outermost helical piston, and the two adjacent helical pistons have a radially outer helical gear. (EN) Provided is a valve timing control device for an engine, characterized in that an inner gear of a piston meshes with an outer gear of a helical piston radially inside, and an inner gear of a helical piston radially innermost meshes with outer teeth of an inner member. ..

【0008】第3の発明は、第2の発明にかかるエンジ
ンのバルブタイミング制御装置において、ヘリカルピス
トンが2つだけ設けられていて、径方向外側に配置され
た方のヘリカルピストンともう一方のヘリカルピストン
とが、油圧がかけられる方向が互いに逆方向となるよう
に対向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を提供する。
According to a third aspect of the invention, in the valve timing control device for an engine according to the second aspect, only two helical pistons are provided, the helical piston arranged on the radially outer side and the other helical piston. Provided is a valve timing control device for an engine, wherein a piston and a piston are arranged so as to face each other so that the directions in which hydraulic pressure is applied are opposite to each other.

【0009】第4の発明は、第3の発明にかかるエンジ
ンのバルブタイミング制御装置において、ヘリカルピス
トン制御手段が、バルブタイミングを基本状態から所定
の状態に切り替える際、径方向外側に配置された方のヘ
リカルピストンを作動させることによって第1段目の切
り替え動作を行なわせるようになっ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を提供する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the engine valve timing control device according to the third aspect, the helical piston control means is arranged radially outward when the valve timing is switched from the basic state to the predetermined state. A valve timing control device for an engine, wherein the first-stage switching operation is performed by operating the helical piston.

【0010】第5の発明は、第3または第4の発明にか
かるエンジンのバルブタイミング制御装置において、バ
ルブタイミングを基本状態から所定の状態に切り替える
際に第1段目の切り替え動作を行なう方のヘリカルピス
トンの回転位相変換角が、もう一方のヘリカルピストン
の回転位相変換角よりも小さく設定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を提供す
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the engine valve timing control device according to the third or fourth aspect of the invention, the first stage switching operation is performed when the valve timing is switched from the basic state to a predetermined state. A valve timing control device for an engine, wherein a rotational phase conversion angle of a helical piston is set to be smaller than a rotational phase conversion angle of another helical piston.

【0011】第6の発明は、第3または第4の発明にか
かるエンジンのバルブタイミング制御装置において、バ
ルブタイミングを基本状態から所定の状態に切り替える
際に第1段目に切り替え動作を行なう方のヘリカルピス
トンが、エンジン外方側から油圧を受けるように形成さ
れ、もう一方のヘリカルピストンが、エンジン内方側か
ら油圧を受けるように形成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を提供する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the engine valve timing control device according to the third or the fourth aspect of the present invention, when the valve timing is switched from the basic state to the predetermined state, the switching operation is performed in the first stage. A valve timing control device for an engine, characterized in that the helical piston is formed so as to receive hydraulic pressure from the outside of the engine, and the other helical piston is formed so as to receive hydraulic pressure from the inside of the engine. provide.

【0012】第7の発明は、第6の発明にかかるエンジ
ンのバルブタイミング制御装置において、バルブタイミ
ングを基本状態から所定の状態に切り替える際に第1段
目に切り替え動作を行なう方のヘリカルピストンが、エ
ンジン外方側から作動油が供給されるように形成され、
もう一方のヘリカルピストンが、エンジン内方側から作
動油が供給されるように形成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を提供する。
According to a seventh aspect of the invention, in the valve timing control device for an engine according to the sixth aspect, when the valve timing is switched from the basic state to a predetermined state, the helical piston that performs the switching operation in the first stage is , Is formed so that hydraulic oil is supplied from the outside of the engine,
Provided is a valve timing control device for an engine, wherein the other helical piston is formed so that hydraulic oil is supplied from the inside of the engine.

【0013】第8の発明は、第2の発明にかかるエンジ
ンのバルブタイミング制御装置において、作動油がリリ
ースされたときに各ヘリカルピストンを夫々基本位置に
復帰させるリターンスプリングが設けられ、これらのリ
ターンスプリングの、ヘリカルピストンとは当接しない
方の端部が外側部材側に固定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を提供する。
According to an eighth aspect of the present invention, in the engine valve timing control device according to the second aspect of the present invention, a return spring is provided for returning each helical piston to its basic position when the hydraulic oil is released. (EN) Provided is a valve timing control device for an engine, wherein an end of the spring, which is not in contact with the helical piston, is fixed to the outer member side.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図2に示すように、エンジンCEは、吸気バルブ1が開
かれたときに吸気ポート2から燃焼室3内に混合気を吸
入し、この混合気をピストン4で圧縮して点火プラグ
(図示せず)で着火・燃焼させ、排気バルブ5が開かれた
ときに燃焼ガスを排気ポート6を介して排気通路7に排
出するようになっている。これに伴ってピストン4がシ
リンダ軸線方向に往復運動をし、このピストン4の往復
運動が、コンロッド8とクランクピン(図示せず)とクラ
ンクアーム(図示せず)とを介して、回転運動に変換され
つつクランク軸9に伝達されるようになっている。
EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below.
As shown in FIG. 2, the engine CE draws the air-fuel mixture from the intake port 2 into the combustion chamber 3 when the intake valve 1 is opened, and compresses the air-fuel mixture with the piston 4 to spark plug.
Ignition / combustion is performed (not shown), and when the exhaust valve 5 is opened, the combustion gas is discharged to the exhaust passage 7 via the exhaust port 6. Along with this, the piston 4 reciprocates in the cylinder axis direction, and the reciprocating motion of the piston 4 is rotated by the connecting rod 8, the crank pin (not shown) and the crank arm (not shown). It is adapted to be transmitted to the crankshaft 9 while being converted.

【0015】そして、エンジンCEにエアを供給するた
めに、吸気ポート2と連通する吸気通路11が設けら
れ、この吸気通路11には、アクセルペダル(図示せず)
と連動して開閉されるスロットル弁12が介設されてい
る。また、スロットル弁12より下流側において、吸気
通路11に臨んで、エア中に燃料を噴射する燃料噴射弁
13が設けられている。
In order to supply air to the engine CE, an intake passage 11 communicating with the intake port 2 is provided, and the intake passage 11 has an accelerator pedal (not shown).
A throttle valve 12 that is opened and closed in conjunction with is interposed. Further, a fuel injection valve 13 that injects fuel into the air is provided facing the intake passage 11 on the downstream side of the throttle valve 12.

【0016】吸気バルブ1の上端部は、スプリング16
の付勢力により、HLA14を介して吸気側カム15の
周面(カム面)と係合している。そして、吸気バルブ1
は、基本的には、吸気側カム15によって、クランク軸
9と同期して所定のタイミングで開閉されるようになっ
ている。同様に、排気バルブ5の上端部は、スプリング
19の付勢力により、HLA17を介して排気側カム1
8の周面と係合している。そして、排気バルブ5は、排
気側カム18によって、クランク軸9と同期して所定の
タイミングで開閉されるようになっている。
A spring 16 is provided at the upper end of the intake valve 1.
Is engaged with the peripheral surface (cam surface) of the intake side cam 15 via the HLA 14. And intake valve 1
Is basically opened and closed by the intake side cam 15 at a predetermined timing in synchronization with the crankshaft 9. Similarly, the upper end portion of the exhaust valve 5 is urged by the spring 19 and is passed through the HLA 17 to the exhaust side cam 1
8 is engaged with the peripheral surface. The exhaust valve 5 is opened and closed by the exhaust cam 18 at a predetermined timing in synchronization with the crankshaft 9.

【0017】吸気側カム15は吸気側カムシャフト21
に取り付けられ、排気側カム18は排気側カムシャフト
22に取り付けられている。そして、吸気側カムシャフ
ト21は、後で説明するバルブタイミング制御装置27
を介して、吸気側タイミングプーリ23に連結され、他
方排気側カムシャフト22は排気側タイミングプーリ2
4に連結されている。クランク軸9にはクランクプーリ
25が同軸に取り付けられ、このクランクプーリ25と
吸気側タイミングプーリ23と排気側タイミングプーリ
24とにまたがってタイミングベルト26が巻きかけら
れ、両タイミングプーリ23,24は、クランク軸9に
よって駆動されるようになっている。
The intake side cam 15 is the intake side camshaft 21.
The exhaust side cam 18 is attached to the exhaust side cam shaft 22. The intake-side camshaft 21 has a valve timing control device 27 which will be described later.
Via the intake side timing pulley 23, while the exhaust side camshaft 22 is connected to the exhaust side timing pulley 2
It is connected to 4. A crank pulley 25 is coaxially attached to the crankshaft 9, and a timing belt 26 is wound around the crank pulley 25, the intake side timing pulley 23, and the exhaust side timing pulley 24, and both timing pulleys 23, 24 are It is adapted to be driven by the crankshaft 9.

【0018】前記したとおり、吸気側カムシャフト21
と吸気側タイミングプーリ23との間には、吸気バルブ
1の開閉タイミングを4段で切り替える、油圧式ヘリカ
ルピストンタイプのバルブタイミング制御装置27が設
けられている。次に、図1,図3,図4を参照しつつバル
ブタイミング制御装置27を詳しく説明するが、以下で
は便宜上、図1,図4において左方向をエンジン前側で
あるので単に「前」といい、右方向を単に「後」という。ま
た、略円柱形のバルブタイミング制御装置27ないし吸
気側カムシャフト21の径方向外側を単に「外側」とい
い、径方向内側を単に「内側」という。
As described above, the intake side camshaft 21
Between the intake side timing pulley 23 and the intake side timing pulley 23, a hydraulic helical piston type valve timing control device 27 that switches the opening / closing timing of the intake valve 1 in four stages is provided. Next, the valve timing control device 27 will be described in detail with reference to FIGS. 1, 3, and 4. However, for convenience sake, the leftward direction in FIGS. 1 and 4 is simply referred to as “front” because it is the front side of the engine. , The right direction is simply called "rear". Further, the radially outer side of the substantially columnar valve timing control device 27 or the intake side camshaft 21 is simply referred to as “outer side”, and the radially inner side is simply referred to as “inner side”.

【0019】図1に示すように、バルブタイミング制御
装置27は、実質的に、吸気側カムシャフト21の前端
部に取付ボルト30を用いて同軸に取り付けられた略円
柱形の内側部材29と、吸気側タイミングプーリ23と
連結された中空略円柱形の外側部材31と、外側部材3
1と内側部材29との間の略環形の空間部に配置された
油圧式の第1,第2ヘリカルピストン32,33と、第
1,第2ヘリカルピストンへの作動油の給排を行なう油
圧手段Aとで構成されている。なお、以下では実質的に
吸気側のみを説明することになるので、とくに必要でな
いかぎり、吸気側カムシャフト21を単に「カムシャフ
ト21」といい、吸気側タイミングプーリ23を単に「タ
イミングプーリ23」という。
As shown in FIG. 1, the valve timing control device 27 includes a substantially cylindrical inner member 29 substantially coaxially attached to the front end portion of the intake camshaft 21 by using an attachment bolt 30. An outer member 31 having a hollow cylindrical shape and connected to the intake side timing pulley 23, and an outer member 3
1 and the inner member 29, the hydraulic type 1st and 2nd helical pistons 32 and 33, which are arranged in a substantially annular space, and the hydraulic pressure for supplying and discharging hydraulic oil to and from the 1st and 2nd helical pistons. And means A. Since only the intake side will be substantially described below, the intake side camshaft 21 is simply referred to as the "camshaft 21" and the intake side timing pulley 23 is simply referred to as the "timing pulley 23" unless otherwise required. That.

【0020】バルブタイミング制御装置27は、タイミ
ングプーリ23の回転を、順に、外側部材31と第1ヘ
リカルピストン32と第2ヘリカルピストン33と内側
部材29とを介してカムシャフト21に伝達する一方、
油圧手段Aによって第1,第2ヘリカルピストン32,3
3への油圧の給排パターンを変えることにより、外側部
材31(タイミングプーリ23)と内側部材29(カムシ
ャフト21)との間の回転位相を変化させ、吸気バルブ
1(図2参照)の開閉タイミングを4段で切り替えるよう
になっている。
The valve timing control device 27 transmits the rotation of the timing pulley 23 to the camshaft 21 through the outer member 31, the first helical piston 32, the second helical piston 33 and the inner member 29 in this order.
By the hydraulic means A, the first and second helical pistons 32, 3
3 changes the hydraulic pressure supply / discharge pattern to change the rotation phase between the outer member 31 (timing pulley 23) and the inner member 29 (camshaft 21) to open / close the intake valve 1 (see FIG. 2). The timing is switched in 4 steps.

【0021】外側部材31は全体としては中空略円柱形
をなす組立体であって、実質的に、その本体部をなす略
円筒形の外筒部31bと、外筒部31bの後端部に取り付
けられシリンダヘッド28によって回転自在に支持され
た支持部31cとで構成されている。そして、外筒部3
1bの外周部にはタイミングプーリ23が取り付けら
れ、他方内周部には所定の傾斜を有するヘリカル状の内
歯31a(はす歯)が形成されている。
The outer member 31 is an assembly having a hollow and generally cylindrical shape as a whole, and is substantially formed into a substantially cylindrical outer cylinder portion 31b which constitutes a main body thereof and a rear end portion of the outer cylinder portion 31b. It is composed of a support portion 31c attached and rotatably supported by the cylinder head 28. And the outer cylinder part 3
A timing pulley 23 is attached to the outer peripheral portion of 1b, and helical inner teeth 31a (helical teeth) having a predetermined inclination are formed on the other inner peripheral portion.

【0022】油圧式の第1ヘリカルピストン32は略リ
ング形に形成され、外側部材31の中空部内に同心円状
に収容されている。そして、第1ヘリカルピストン32
の外周面には外側部材31の内歯31aと噛み合うヘリ
カル状の第1アウタギヤ32aが形成され、他方内周面
には所定の傾斜を有するヘリカル状の第1インナギヤ3
2bが形成されている。この第1ヘリカルピストン32
は油圧がかけられる面(受圧面)が前側に位置するように
して、外側部材31(外筒部31b)に形成された第1油
圧室35内に嵌入されている。そして、第1ヘリカルピ
ストン32を常時前向きに付勢する第1リターンスプリ
ング36が設けられている。この第1リターンスプリン
グ36の後端部は、バックラッシュによる振動ないし歯
打ち音の発生を防止するために、外側部材31(支持部
31c)に固定されている。
The hydraulic first helical piston 32 is formed in a substantially ring shape and is concentrically housed in the hollow portion of the outer member 31. Then, the first helical piston 32
A helical first outer gear 32a that meshes with the inner teeth 31a of the outer member 31 is formed on the outer peripheral surface of the, while the helical first inner gear 3 having a predetermined inclination is formed on the inner peripheral surface.
2b is formed. This first helical piston 32
Is fitted into the first hydraulic chamber 35 formed in the outer member 31 (outer cylinder portion 31b) such that the surface to which hydraulic pressure is applied (pressure receiving surface) is located on the front side. A first return spring 36 that constantly biases the first helical piston 32 in a forward direction is provided. The rear end portion of the first return spring 36 is fixed to the outer member 31 (support portion 31c) in order to prevent vibration or rattling noise due to backlash.

【0023】ここで、第1ヘリカルピストン32は、第
1油圧室35内に油圧がかけられていないときには第1
リターンスプリング36の付勢力によって基本位置に保
持され(図1はこの状態を示している)、第1油圧室35
内に油圧がかけられると油圧によって第1リターンスプ
リング36の付勢力に抗して所定の位置まで後退させら
れ、該油圧がリリースされたときには第1リターンスプ
リング36によって基本位置に戻されるようになってい
る。つまり、第1ヘリカルピストン32は、油圧の給排
に対応して前後方向(カムシャフト軸線方向)に二値的
(オン・オフ状)に変位する。
Here, the first helical piston 32 has the first helical piston 32 when the hydraulic pressure is not applied to the first hydraulic chamber 35.
The return spring 36 is held in the basic position by the urging force (FIG. 1 shows this state), and the first hydraulic chamber 35
When the hydraulic pressure is applied to the inside, the hydraulic pressure causes the first return spring 36 to withdraw to a predetermined position against the urging force of the first return spring 36, and when the hydraulic pressure is released, the first return spring 36 returns the basic position. ing. That is, the first helical piston 32 is binary in the front-rear direction (camshaft axis direction) corresponding to the supply and discharge of hydraulic pressure.
Displaces (on / off).

【0024】油圧式の第2ヘリカルピストン33は、第
1ヘリカルピストン32よりは小径で略リング形に形成
され、第1ヘリカルピストン32の中空部内に同心円状
に収容されている。そして、第2ヘリカルピストン33
の外周面には、第1ヘリカルピストン32の第1インナ
ギヤ32bと噛み合うヘリカル状の第2アウタギヤ33a
が形成され、他方内周面には所定の傾斜を有するヘリカ
ル状の第2インナギヤ33bが形成されている。第2ヘ
リカルピストン33は受圧面が後側に位置するようにし
て、すなわち第1ヘリカルピストン32とはカムシャフ
ト軸線方向に対向するようにして、外側部材31(支持
部31c)と内側部材29との間に形成された第2油圧室
37内に嵌入されている。そして、第2ヘリカルピスト
ン33を常時後向きに付勢する第2リターンスプリング
38が設けられている。この第2リターンスプリング3
8の前端部は、バックラッシュによる振動ないし歯打ち
音の発生を防止するために、外側部材31(外筒部31
b)に固定されている。
The hydraulic second helical piston 33 has a smaller diameter than the first helical piston 32 and is formed in a substantially ring shape, and is concentrically housed in the hollow portion of the first helical piston 32. And the second helical piston 33
The outer peripheral surface of the second helical outer gear 33a meshes with the first inner gear 32b of the first helical piston 32.
And a helical second inner gear 33b having a predetermined inclination is formed on the other inner peripheral surface. The second helical piston 33 is arranged so that the pressure receiving surface is located on the rear side, that is, the first helical piston 32 faces the axial direction of the camshaft, and the outer member 31 (support portion 31c) and the inner member 29 are connected to each other. It is fitted in the second hydraulic chamber 37 formed between the two. A second return spring 38 that constantly biases the second helical piston 33 backward is provided. This second return spring 3
The front end portion of 8 has an outer member 31 (outer cylinder portion 31) in order to prevent vibration or gear rattling noise due to backlash.
It is fixed to b).

【0025】ここで、第2ヘリカルピストン33は、第
2油圧室37内に油圧がかけられていないときには、第
2リターンスプリング38の付勢力によって基本位置に
保持され(図1はこの状態を示している)、第2油圧室3
7内に油圧がかけられると油圧によって第2リターンス
プリング38の付勢力に抗して所定の位置まで前進させ
られ、該油圧がリリースされたときには基本位置に戻さ
れるようになっている。つまり、第2ヘリカルピストン
33は、油圧の給排に対応して前後方向に二値的に変位
する。
Here, the second helical piston 33 is held at the basic position by the urging force of the second return spring 38 when no hydraulic pressure is applied to the second hydraulic chamber 37 (FIG. 1 shows this state. The second hydraulic chamber 3
When a hydraulic pressure is applied inside 7, the hydraulic pressure causes the second return spring 38 to move forward to a predetermined position against the urging force of the second return spring 38, and when the hydraulic pressure is released, the basic position is restored. That is, the second helical piston 33 is binaryly displaced in the front-rear direction in response to the supply and discharge of hydraulic pressure.

【0026】内側部材29は略円柱形に形成され、第2
ヘリカルピストン33の中空部に収容されている。そし
て、内側部材29の外周部には、第2ヘリカルピストン
33の第2インナギヤ33bと噛み合うヘリカル状の外
歯29aが形成されている。なお、内側部材29の前端
開口部は前板34によって閉じられている。
The inner member 29 is formed in a substantially cylindrical shape, and
It is housed in the hollow portion of the helical piston 33. Further, on the outer peripheral portion of the inner member 29, helical outer teeth 29a that mesh with the second inner gear 33b of the second helical piston 33 are formed. The front end opening of the inner member 29 is closed by the front plate 34.

【0027】以下、油圧手段Aを説明する。第1油圧室
35へは、順に、カムシャフト21内に形成された第
1,第2カムシャフト内油圧通路41,42と、締結ボル
ト30内に形成されたボルト内油圧通路43と、内側部
材29の前部に形成された内側部材内油圧通路44と、
外側部材31(外筒部31b)内に形成された外側部材内
油圧通路45とを介して、前側から作動油(油圧)が給排
されるようになっている。他方、第2油圧室37へはカ
ムシャフト21内に形成された第3カムシャフト内油圧
通路46を介して後側から作動油が給排されるようにな
っている。このような、各油圧通路41〜46の配置に
よれば、シールを要する箇所が非常に少なくなり、バル
ブタイミング制御装置27のシール性が高められる。ま
た、各油圧通路41〜46が、カムシャフト21、締結
ボルト30、内側部材29、外側部材31の肉部を掘削
することにより形成され、作動油を給排するための管路
をとくには必要としないので、バルブタイミング制御装
置27がコンパクト化される。
The hydraulic means A will be described below. To the first hydraulic chamber 35, in order, first and second camshaft internal hydraulic passages 41 and 42 formed in the camshaft 21, a bolt internal hydraulic passage 43 formed in the fastening bolt 30, and an inner member. An inner member hydraulic passage 44 formed at the front of 29;
The hydraulic oil (hydraulic pressure) is supplied and discharged from the front side via an outer member internal hydraulic passage 45 formed in the outer member 31 (outer cylinder portion 31b). On the other hand, hydraulic oil is supplied to and discharged from the rear side to the second hydraulic chamber 37 via a third camshaft internal hydraulic passage 46 formed in the camshaft 21. With such an arrangement of the hydraulic passages 41 to 46, the number of places requiring sealing is extremely reduced, and the sealing performance of the valve timing control device 27 is improved. Further, each hydraulic passage 41 to 46 is formed by excavating the meat portion of the cam shaft 21, the fastening bolt 30, the inner member 29, and the outer member 31, and a pipe line for supplying and discharging hydraulic oil is particularly required. Therefore, the valve timing control device 27 is made compact.

【0028】そして、第1カムシャフト内油圧通路41
へは、第1作動油供給通路51を通して油圧機構52か
ら作動油が給排されるようになっており、この第1作動
油供給通路51には、第1ソレノイド弁53が介設され
ている。ここで、第1ソレノイド弁53はコントロール
ユニット56によってオン・オフ制御され、この第1ソ
レノイド弁53がオンされたときには、油圧機構52か
ら第1油圧室35に作動油(油圧)が供給される。他方、
第1ソレノイド弁53がオフされたときには、第1油圧
室35内の作動油(油圧)が第1リリース通路58にリリ
ースされる。同様に、第3カムシャフト内油圧通路46
へは、第2作動油供給通路54を通して油圧機構52か
ら作動油が給排されるようになっており、この第2作動
油供給通路54には、コントロールユニット56によっ
て制御される第2ソレノイド弁55が介設されている。
そして、第2ソレノイド弁55がオンされたときには、
油圧機構52から第2油圧室37に作動油が供給され、
オフされたときには第2油圧室37内の作動油が第2リ
リース通路59にリリースされる。
Then, the first camshaft internal hydraulic passage 41
Hydraulic oil is supplied to and discharged from the hydraulic mechanism 52 through the first hydraulic oil supply passage 51. In the first hydraulic oil supply passage 51, a first solenoid valve 53 is provided. .. Here, the first solenoid valve 53 is on / off controlled by the control unit 56, and when the first solenoid valve 53 is turned on, hydraulic oil (hydraulic pressure) is supplied from the hydraulic mechanism 52 to the first hydraulic chamber 35. .. On the other hand,
When the first solenoid valve 53 is turned off, the hydraulic oil (hydraulic pressure) in the first hydraulic chamber 35 is released to the first release passage 58. Similarly, the third camshaft internal hydraulic passage 46
Hydraulic oil is supplied to and discharged from the hydraulic mechanism 52 through the second hydraulic oil supply passage 54. In the second hydraulic oil supply passage 54, a second solenoid valve controlled by the control unit 56 is supplied. 55 is provided.
When the second solenoid valve 55 is turned on,
Hydraulic oil is supplied from the hydraulic mechanism 52 to the second hydraulic chamber 37,
When turned off, the hydraulic oil in the second hydraulic chamber 37 is released to the second release passage 59.

【0029】以下、外側部材31から内側部材29まで
の動力伝達機構ないし両部材30,29間の回転位相変
換機構を説明する。図3と図4とに示すように、外側部
材31と第1ヘリカルピストン32と第2ヘリカルピス
トン33と内側部材29とは、この順に、前者の中空部
に直後者が同心円状に隣接して収容されるといった位置
関係で配置されている。そして、前記したとおり、径方
向に互いに隣接する部材同士は、その隣接部において双
方のヘリカルギヤを噛み合わせることによって互いに係
合している。このように各部材31,32,33,29が
同心円状に配置されているので、バルブタイミング制御
装置27がコンパクトな構成となる。ここにおいて、互
いに噛み合う外側部材31の内歯31aと第1ヘリカル
ピストン32の第1アウタギヤ32aとは左ねじ型ヘリ
カルギヤであって等しい傾斜角を有しており、互いに噛
み合う第1ヘリカルピストン32の第1インナギヤ32
bと第2ヘリカルピストン33の第2アウタギヤ33aと
は右ねじ型ヘリカルギヤであって等しい傾斜角を有して
おり、互いに噛み合う第2ヘリカルピストン33の第2
インナギヤ33bと内歯部材29の外歯29aとは左ねじ
型ヘリカルギヤであって等しい傾斜角を有している。
The power transmission mechanism from the outer member 31 to the inner member 29 or the rotational phase conversion mechanism between the members 30, 29 will be described below. As shown in FIGS. 3 and 4, the outer member 31, the first helical piston 32, the second helical piston 33, and the inner member 29 are concentrically adjacent to the former hollow portion in this order. They are arranged in a positional relationship such that they are housed. Then, as described above, the members adjacent to each other in the radial direction are engaged with each other by meshing the helical gears at the adjacent portions. Since the members 31, 32, 33, 29 are arranged concentrically in this way, the valve timing control device 27 has a compact structure. Here, the inner teeth 31a of the outer member 31 and the first outer gear 32a of the first helical piston 32 that mesh with each other are left-hand screw type helical gears and have the same inclination angle, and the first teeth of the first helical piston 32 that mesh with each other are the same. 1 inner gear 32
b and the second outer gear 33a of the second helical piston 33 are right-hand screw type helical gears and have the same inclination angle, and the second helical piston 33 of the second helical piston 33 meshes with each other.
The inner gear 33b and the outer teeth 29a of the inner tooth member 29 are left-handed helical gears and have the same inclination angle.

【0030】ここで、第1油圧室35(図1参照)に油圧
がかけられ、第1ヘリカルピストン32が矢印Xで示す
ように基本位置から後向きに変位すると、内歯31aお
よび第1アウタギヤ32aの作用により、第1ヘリカル
ピストン32と第2ヘリカルピストン33と内側部材2
9とが、外側部材31に対して相対的に、ピストン変位
量および傾斜角に対応する変換角θ1だけ矢印Y方向に
回転する。これと同時に、第1インナギヤ32bおよび
第2アウタギヤ33aの作用により、第2ヘリカルピス
トン33と内側部材29とが、第1ヘリカルギヤ32に
対して相対的に、ピストン変位量および傾斜角に対応す
る変換角θ2だけ矢印Y方向に回転する。したがって、
内側部材29は、外側部材31に対して相対的に(θ1
θ2)だけY方向に回転する。つまり、カムシャフト21
(図1参照)がタイミングプーリ23(図1参照)に対して
クランク角で(θ1+θ2)だけ進角することになる。
Here, when hydraulic pressure is applied to the first hydraulic chamber 35 (see FIG. 1) and the first helical piston 32 is displaced rearward from the basic position as shown by arrow X, the internal teeth 31a and the first outer gear 32a. By the action of the first helical piston 32, the second helical piston 33, and the inner member 2
9 and 9 rotate in the arrow Y direction relative to the outer member 31 by a conversion angle θ 1 corresponding to the piston displacement amount and the inclination angle. At the same time, by the action of the first inner gear 32b and the second outer gear 33a, the second helical piston 33 and the inner member 29 are converted relative to the first helical gear 32 in accordance with the piston displacement amount and the inclination angle. Rotate in the direction of arrow Y by angle θ 2 . Therefore,
The inner member 29 is relatively (θ 1 +
Rotate in the Y direction by θ 2 ). That is, the camshaft 21
(See FIG. 1) advances the timing pulley 23 (see FIG. 1) by a crank angle of (θ 1 + θ 2 ).

【0031】他方、第2油圧室37(図1参照)に油圧が
かけられ、第2ヘリカルピストン33が矢印Zで示すよ
うに基本位置から前向きに変位すると、第1インナギヤ
32bおよび第2アウタギヤ33aの作用により、第2ヘ
リカルピストン33と内側部材29とが、第1ヘリカル
ピストン32に対して相対的に、ピストン変位量および
傾斜角に対応する変換角θ3だけ矢印Y方向に回転す
る。これと同時に、第2インナギヤ33bおよび外歯2
9aの作用により、内側部材29が、第2ヘリカルギヤ
33に対して相対的に、ピストン変位量および傾斜角に
対応する変換角θ4だけ矢印Y方向に回転する。したが
って、内側部材29は、外側部材31に対して相対的に
3+θ4)だけY方向に回転する。つまり、カムシャフ
ト21(図1参照)がタイミングプーリ23(図1参照)に
対して(θ3+θ4)だけ進角することになる。
On the other hand, when hydraulic pressure is applied to the second hydraulic chamber 37 (see FIG. 1) and the second helical piston 33 is displaced forward from the basic position as shown by the arrow Z, the first inner gear 32b and the second outer gear 33a. By this action, the second helical piston 33 and the inner member 29 rotate in the arrow Y direction relative to the first helical piston 32 by the conversion angle θ 3 corresponding to the piston displacement amount and the inclination angle. At the same time, the second inner gear 33b and the outer teeth 2
By the action of 9a, the inner member 29 rotates in the arrow Y direction relative to the second helical gear 33 by the conversion angle θ 4 corresponding to the piston displacement amount and the inclination angle. Therefore, the inner member 29 is relatively positioned with respect to the outer member 31.
Rotate in the Y direction by (θ 3 + θ 4 ). That is, the camshaft 21 (see FIG. 1) advances by (θ 3 + θ 4 ) with respect to the timing pulley 23 (see FIG. 1).

【0032】さらに、第1,第2油圧室35,37(図1
参照)の両方に油圧がかけられ、第1,第2ヘリカルピス
トン32,33が夫々矢印X,Zで示すように変位する
と、内側部材29のY方向への上記2種の回転が相加さ
れ、内側部材29は、外側部材31に対して相対的に、
1+θ2+θ3+θ4)だけY方向に回転する。つまり、
カムシャフト21(図1参照)がタイミングプーリ23
(図1参照)に対して(θ1+θ2+θ3+θ4)だけ進角する
ことになる。そして、本実施例においては、各ギヤ31
a,32a,32b,33a,33b,29aの傾斜角と、第1,第
2ヘリカルピストン32,33の変位量とは、第1ヘリ
カルピストン32のみに油圧がかけられたときにはカム
シャフト21(図1参照)が10°進角し(θ1+θ2=1
0°)、第2ヘリカルピストン33に油圧がかけられた
ときにはカムシャフト21(図1参照)が20°進角する
3+θ4=20°)ように設定されている。したがっ
て、両ヘリカルピストン32,33に油圧がかけられた
ときにはカムシャフト21(図1参照)が30°進角する
ことになる。なお、両ヘリカルピストン32,33とも
油圧がかけられていないときは基本状態であって、この
状態ではカムシャフト21(図1参照)の進角量は0であ
る。なお、第1,第2ヘリカルピストン32,33の変位
量が等しく設定されている場合は、前記のθ2とθ3は等
しくなる。また、θ1+θ2=10°、θ3+θ4=20°
の関係を満たす限り、一部の噛み合い部が単なるスプラ
イン嵌合により噛み合うようになっていてもよい(変換
角0°)。
Further, the first and second hydraulic chambers 35 and 37 (see FIG. 1)
When the first and second helical pistons 32 and 33 are displaced as indicated by arrows X and Z, respectively, the two types of rotation of the inner member 29 in the Y direction are added. , The inner member 29 relative to the outer member 31,
Rotate in the Y direction by (θ 1 + θ 2 + θ 3 + θ 4 ). That is,
The camshaft 21 (see FIG. 1) is the timing pulley 23.
The angle is advanced by (θ 1 + θ 2 + θ 3 + θ 4 ) with respect to (see FIG. 1). Then, in the present embodiment, each gear 31
The inclination angles of a, 32a, 32b, 33a, 33b and 29a and the displacement amounts of the first and second helical pistons 32 and 33 are determined by the camshaft 21 (Fig. 1) is advanced by 10 ° (θ 1 + θ 2 = 1
0 °), when the hydraulic pressure is applied to the second helical piston 33, the camshaft 21 (see FIG. 1) advances by 20 °.
It is set as (θ 3 + θ 4 = 20 °). Therefore, when hydraulic pressure is applied to both helical pistons 32 and 33, the camshaft 21 (see FIG. 1) advances by 30 °. It should be noted that when the hydraulic pressure is not applied to both helical pistons 32 and 33, it is in the basic state, and in this state, the advance amount of the camshaft 21 (see FIG. 1) is zero. When the displacement amounts of the first and second helical pistons 32 and 33 are set to be equal, θ 2 and θ 3 are equal to each other. In addition, θ 1 + θ 2 = 10 °, θ 3 + θ 4 = 20 °
As long as the above relationship is satisfied, some of the meshing portions may mesh with each other by simple spline fitting (conversion angle 0 °).

【0033】以下、適宜図1〜図4を参照しつつ、コン
トロールユニット56によるバルブタイミング制御装置
27によるバルブタイミング制御方法を説明する。本実
施例においては、進角量0の状態から、多段で進角量を
増加させる場合、まず第1段では、第1ヘリカルピスト
ン32のみに油圧がかけられ、進角量が10°となる。
続いて、第2段では第2ヘリカルピストン33のみに油
圧がかけられ、進角量が20°となる。さらに、第3段
では両ヘリカルピストン32,33に油圧がかけられ、
進角量が30°となる。このように第1段目の進角が、
受圧面積の大きい第1ヘリカルピストン32によって行
なわれ、かつ第1ヘリカルピストン32による変換角
(進角量)が小さく設定されているので(10°)、進角時
の応答性が高められる。
Hereinafter, a valve timing control method by the valve timing control device 27 by the control unit 56 will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, when the advance amount is increased in multiple stages from the state where the advance amount is 0, first, in the first stage, hydraulic pressure is applied only to the first helical piston 32, and the advance amount becomes 10 °. ..
Subsequently, in the second stage, hydraulic pressure is applied only to the second helical piston 33, and the advance amount becomes 20 °. Furthermore, in the third stage, hydraulic pressure is applied to both helical pistons 32 and 33,
The amount of advance becomes 30 °. In this way, the advance angle of the first step is
The conversion angle performed by the first helical piston 32 having a large pressure receiving area and by the first helical piston 32.
Since the (advance amount) is set small (10 °), the responsiveness at the time of advancing is enhanced.

【0034】カムシャフト21の進角量を0°,10°,
20°,30°としたときの、エンジンCEの最大出力
トルクの、エンジン回転数Nに対する特性の一例を、夫
々、図5中の曲線G4,G3,G2,G1に示す。図5から明
らかなように、N≦N1の領域(低速域)では進角量を3
0°としたときの最大出力トルクが最も大きく、N1
N≦N2の領域(中速域低速部分)では進角量を20°と
したときの最大出力トルクが最も大きく、N2<N≦N3
の領域(中速域高速部分)では進角量を10°としたとき
の最大出力トルクが最も大きく、N>N3の領域(高速
域)では進角量を0としたときの最大出力トルクが最も
大きくなる。
The advance amount of the camshaft 21 is set to 0 °, 10 °,
An example of the characteristics of the maximum output torque of the engine CE with respect to the engine speed N at 20 ° and 30 ° is shown by curves G 4 , G 3 , G 2 , and G 1 in FIG. 5, respectively. As is clear from FIG. 5, the advance amount is 3 in the region of N ≦ N 1 (low speed region).
The maximum output torque is the largest when 0 ° and N 1 <
In the region of N ≦ N 2 (medium speed region, low speed portion), the maximum output torque is largest when the advance amount is 20 °, and N 2 <N ≦ N 3
The maximum output torque when the advance amount is 10 ° is the largest in the region (high speed region of the medium speed region), and the maximum output torque when the advance amount is 0 in the region of N> N 3 (high speed region) Is the largest.

【0035】そこで、本実施例では、基本的には、N>
3の領域では両ソレノイド弁53,55をオフにし、両
油圧室35,37に油圧をかけずカムシャフト21(吸気
バルブ1)の進角量を0とするようにしている。N2<N
≦N3の領域では第1ソレノイド弁53のみをオンに
し、第1油圧室35のみに油圧を供給してカムシャフト
21の進角量を10°とするようにしている。N1<N
≦N2の領域では第2ソレノイド弁55のみをオンにし
て第2油圧室37のみに油圧を供給し、カムシャフト2
1の進角量を20°とするようにしている。N≦N1
領域では第1,第2ソレノイド弁53,55をオンにし、
第1,第2油圧室35,37に油圧を供給し、カムシャフ
ト21の進角量を30°とするようにしている。このよ
うなバルブタイミング制御方法によれば、広い回転領域
にわたって満遍なく最大出力トルクが高められ、トルク
の谷が生じない。
Therefore, in this embodiment, basically, N>
In the region of N 3 , both solenoid valves 53, 55 are turned off, and the advance amount of the camshaft 21 (intake valve 1) is set to 0 without applying hydraulic pressure to the hydraulic chambers 35, 37. N 2 <N
In the region of ≦ N 3 , only the first solenoid valve 53 is turned on and the hydraulic pressure is supplied only to the first hydraulic chamber 35 so that the advance amount of the camshaft 21 is 10 °. N 1 <N
In the region of ≦ N 2 , only the second solenoid valve 55 is turned on to supply the hydraulic pressure only to the second hydraulic chamber 37.
The advance amount of 1 is set to 20 °. In the region of N ≦ N 1 , the first and second solenoid valves 53, 55 are turned on,
Hydraulic pressure is supplied to the first and second hydraulic chambers 35 and 37 so that the advance amount of the camshaft 21 is set to 30 °. According to such a valve timing control method, the maximum output torque is evenly increased over a wide rotation range, and a valley of torque does not occur.

【0036】[0036]

【発明の作用・効果】第1の発明によれば、外側部材と
内側部材との間に、複数のヘリカルピストンが設けられ
るので、各ヘリカルピストンの作動状態を好ましく切り
替えることにより、バルブの開閉タイミングを多段で切
り替えることができる。したがって、バルブの開閉タイ
ミングの設定をきめ細かく行なうことができ、広い運転
領域にわたって満遍なくエンジンの出力トルクを高める
ことができる。また、中速域でトルクの谷が生じない。
According to the first aspect of the invention, since a plurality of helical pistons are provided between the outer member and the inner member, the valve opening / closing timing can be achieved by preferably switching the operating state of each helical piston. Can be switched in multiple stages. Therefore, the opening / closing timing of the valve can be finely set, and the output torque of the engine can be uniformly increased over a wide operating range. In addition, there is no torque valley in the medium speed range.

【0037】第2の発明によれば、基本的には第1の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、外側部材
と、各ヘリカルピストンと、内側部材とが、各部材の中
空部を有効に利用しつつ同心状に配置されるので、各部
材の配置が容易となり、かつバルブタイミング制御装置
がコンパクト化される。
According to the second invention, basically the same action and effect as the first invention can be obtained. Furthermore, since the outer member, each helical piston, and the inner member are arranged concentrically while effectively utilizing the hollow portion of each member, the arrangement of each member becomes easy, and the valve timing control device is compact. Be converted.

【0038】第3の発明によれば、基本的には第2の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、両ヘリカル
ピストンが対向配置され、油圧がかけられたときには、
互いに近付く方向に変位するので、バルブタイミング制
御装置のピストン変位方向の長さが短くなり、バルブタ
イミング制御装置が一層コンパクト化される。
According to the third invention, basically the same action and effect as the second invention can be obtained. Furthermore, when both helical pistons are arranged facing each other and hydraulic pressure is applied,
Since the valve timing control devices are displaced toward each other, the length of the valve timing control device in the piston displacement direction is shortened, and the valve timing control device is made more compact.

【0039】第4の発明によれば、基本的には第3の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、第1段目の
バルブタイミングの切り替え動作が、受圧面積が大きい
外側のヘリカルピストンによって行なわれるので、バル
ブタイミング切り替え時の応答性が高められる。
According to the fourth invention, basically, the same action and effect as the third invention can be obtained. Further, since the switching operation of the valve timing of the first stage is performed by the outer helical piston having a large pressure receiving area, the responsiveness at the time of switching the valve timing is enhanced.

【0040】第5の発明によれば、基本的には第3また
は第4の発明と同様の作用・効果が得られる。さらに、
第1段目のバルブタイミングの切り替え動作が、変換角
が小さい方のヘリカルピストンによって行なわれるの
で、バルブタイミング切り替え時の応答性が一層高めら
れる。
According to the fifth invention, basically, the same operation and effect as those of the third or fourth invention can be obtained. further,
Since the switching operation of the valve timing of the first stage is performed by the helical piston having the smaller conversion angle, the responsiveness when switching the valve timing is further enhanced.

【0041】第6の発明によれば、基本的には第3また
は第4の発明と同様の作用・効果が得られる。さらに、
第1段目に切り替え動作を行なう方のヘリカルピストン
がエンジン外方側から油圧を受けるように形成されてい
るので、該ヘリカルピストンのリターンスプリングから
バルブタイミング制御装置への荷重が低減され、バルブ
タイミング制御装置の耐久性が高められる。
According to the sixth invention, basically, the same operation and effect as those of the third or fourth invention can be obtained. further,
Since the helical piston that performs the switching operation in the first stage is formed so as to receive the hydraulic pressure from the outside of the engine, the load from the return spring of the helical piston to the valve timing control device is reduced, and the valve timing is reduced. The durability of the control device is improved.

【0042】第7の発明によれば、基本的には第6の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、第1段目に
切り替え動作を行なう方のヘリカルピストンがエンジン
外方側から作動油が供給されるように形成され、もう一
方のヘリカルピストンがエンジン内方側から作動油が供
給されるように形成されているので、シールを要する箇
所が少なくなり、バルブタイミング制御装置のシール性
が高められる。また、油圧手段がコンパクト化される。
According to the seventh invention, basically, the same action and effect as the sixth invention can be obtained. Further, the helical piston that performs the switching operation in the first stage is formed so that the hydraulic oil is supplied from the outside of the engine, and the other helical piston is supplied with the hydraulic oil from the inside of the engine. Since the valve timing control device is formed, the number of places requiring sealing is reduced and the sealing performance of the valve timing control device is improved. Further, the hydraulic means is made compact.

【0043】第8の発明によれば、基本的には第2の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、リターンス
プリングの一端が外側部材側に固定されているので、バ
ックラッシュによる振動ないし歯打ち音の発生が防止さ
れる。
According to the eighth invention, basically the same action and effect as the second invention can be obtained. Further, since one end of the return spring is fixed to the outer member side, vibration or rattling noise due to backlash is prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明にかかるバルブタイミング制御装置を
備えたエンジンのバルブタイミング制御装置まわりの一
部断面平面説明図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional plan view around a valve timing control device of an engine equipped with a valve timing control device according to the present invention.

【図2】 本発明にかかるバルブタイミング制御装置を
備えたエンジンの立面断面説明図である。
FIG. 2 is an elevation sectional view of an engine including a valve timing control device according to the present invention.

【図3】 バルブタイミング制御装置の立面模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic elevational view of a valve timing control device.

【図4】 バルブタイミング制御装置の側面模式図であ
る。
FIG. 4 is a schematic side view of a valve timing control device.

【図5】 エンジンの最大出力トルクの、進角量とエン
ジン回転数とに対する特性を示す図である。。
FIG. 5 is a diagram showing a characteristic of a maximum output torque of an engine with respect to an advance amount and an engine speed. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

CE…エンジン A…油圧手段 1…吸気バルブ 9…クランク軸 15…吸気側カム 21…吸気側カムシャフト 27…バルブタイミング制御装置 29…内側部材 29a…外歯 31…外側部材 31a…内歯 32…第1ヘリカルピストン 33…第2ヘリカルピストン 32a,33a…第1,第2アウタギヤ 32b,33b…第1,第2インナギヤ 36,38…第1,第2リターンスプリング 56…コントロールユニット CE ... Engine A ... Hydraulic means 1 ... Intake valve 9 ... Crankshaft 15 ... Intake side cam 21 ... Intake side camshaft 27 ... Valve timing control device 29 ... Inner member 29a ... Outer teeth 31 ... Outer member 31a ... Inner teeth 32 ... 1st helical piston 33 ... 2nd helical piston 32a, 33a ... 1st, 2nd outer gear 32b, 33b ... 1st, 2nd inner gear 36, 38 ... 1st, 2nd return spring 56 ... Control unit

フロントページの続き (72)発明者 広瀬 一郎 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 水戸部 典朗 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 井口 勇 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内Front page continuation (72) Inventor Ichiro Hirose, 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture Mazda Co., Ltd. (72) Inventor, Noriro Mito, 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture Mazda Corporation ( 72) Inventor Isamu Iguchi 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture Mazda Motor Corporation

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外周面にアウタギヤを備えるとともに内
周面にインナギヤを備え、少なくとも一方のギヤがヘリ
カルギヤである略リング形のヘリカルピストンと、クラ
ンク軸によって回転駆動され、内周部に上記ヘリカルピ
ストンのアウタギヤと噛み合う内歯を備えた中空略円柱
形の外側部材と、カムシャフトに連結され、外周部に上
記ヘリカルピストンのインナギヤと噛み合う外歯を備え
た略円柱形の内側部材と、上記ヘリカルピストンをオン
・オフ動作でカムシャフト軸線方向に変位させることに
より外側部材と内側部材との間の回転位相を変化させて
バルブタイミングを切り替える付勢手段とが設けられた
エンジンのバルブタイミング制御装置において、 外側部材と内側部材との間に、ヘリカルピストンと該ヘ
リカルピストンを作動させる付勢手段とが複数組設けら
れ、かつこれらのヘリカルピストンの動作状態を切り替
えることによってバルブタイミングを多段で切り替える
ヘリカルピストン制御手段が設けら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。
1. A substantially ring-shaped helical piston having an outer gear on an outer peripheral surface and an inner gear on an inner peripheral surface, at least one of which is a helical gear, and a helical piston rotatably driven by a crankshaft, and the helical piston on an inner peripheral portion. A substantially hollow cylindrical outer member having internal teeth that mesh with the outer gear, and a substantially cylindrical inner member having outer teeth that are connected to the cam shaft and that mesh with the inner gear of the helical piston on the outer periphery, and the helical piston. In a valve timing control device for an engine, which is provided with an urging means for switching the valve timing by changing the rotational phase between the outer member and the inner member by displacing in the camshaft axial direction by on / off operation Operate the helical piston and the helical piston between the outer member and the inner member. Biasing means and is provided with a plurality of sets that, and the valve timing control apparatus for an engine, wherein a helical piston control means is provided for switching the valve timing in a multi-stage by switching the operating states of these helical piston.
【請求項2】 請求項1に記載されたエンジンのバルブ
タイミング制御装置において、 外側部材の中空部内において、各ヘリカルピストンが順
次同心円状に径方向に隣接して配置され、かつ径方向最
内側のヘリカルピストンの中空部内に内側部材が配置さ
れていて、外側部材の内歯と径方向最外側のヘリカルピ
ストンのアウタギヤとが噛み合い、隣接する2つのヘリ
カルピストン同士においては径方向外側のヘリカルピス
トンのインナギヤと径方向内側のヘリカルピストンのア
ウタギヤとが噛み合い、径方向最内側のヘリカルピスト
ンのインナギヤと内側部材の外歯とが噛み合っているこ
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. The engine valve timing control device according to claim 1, wherein in the hollow portion of the outer member, the helical pistons are sequentially arranged concentrically adjacent to each other in the radial direction and at the innermost side in the radial direction. The inner member is arranged in the hollow portion of the helical piston, the inner teeth of the outer member mesh with the outer gear of the radially outermost helical piston, and the inner gear of the radially outer helical piston is formed between two adjacent helical pistons. And a radially inner outer gear of a helical piston mesh with each other, and an inner gear of the radially innermost helical piston meshes with an outer tooth of an inner member.
【請求項3】 請求項2に記載されたエンジンのバルブ
タイミング制御装置において、 ヘリカルピストンが2つだけ設けられていて、径方向外
側に配置された方のヘリカルピストンともう一方のヘリ
カルピストンとが、油圧がかけられる方向が互いに逆方
向となるように対向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。
3. The engine valve timing control device according to claim 2, wherein only two helical pistons are provided, and the helical piston disposed on the radially outer side and the other helical piston are provided. A valve timing control device for an engine, wherein the valve timing control devices are arranged so as to face each other so that the directions in which hydraulic pressure is applied are opposite to each other.
【請求項4】 請求項3に記載されたエンジンのバルブ
タイミング制御装置において、 ヘリカルピストン制御手段が、バルブタイミングを基本
状態から所定の状態に切り替える際、径方向外側に配置
された方のヘリカルピストンを作動させることによって
第1段目の切り替え動作を行なわせるようになっている
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。
4. The engine valve timing control device according to claim 3, wherein, when the helical piston control means switches the valve timing from the basic state to a predetermined state, the helical piston located on the outer side in the radial direction. A valve timing control device for an engine, characterized in that a first-stage switching operation is performed by operating the valve timing control device.
【請求項5】 請求項3または請求項4に記載されたエ
ンジンのバルブタイミング制御装置において、 バルブタイミングを基本状態から所定の状態に切り替え
る際に第1段目の切り替え動作を行なう方のヘリカルピ
ストンの回転位相変換角が、もう一方のヘリカルピスト
ンの回転位相変換角よりも小さく設定されていることを
特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
5. The engine valve timing control device according to claim 3 or 4, wherein one of the helical pistons performs a first stage switching operation when switching a valve timing from a basic state to a predetermined state. The valve timing control device for an engine, wherein the rotational phase conversion angle of is set smaller than the rotational phase conversion angle of the other helical piston.
【請求項6】 請求項3または請求項4に記載されたエ
ンジンのバルブタイミング制御装置において、 バルブタイミングを基本状態から所定の状態に切り替え
る際に第1段目に切り替え動作を行なう方のヘリカルピ
ストンが、エンジン外方側から油圧を受けるように形成
され、もう一方のヘリカルピストンが、エンジン内方側
から油圧を受けるように形成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。
6. A valve timing control device for an engine according to claim 3 or 4, wherein a helical piston that performs a switching operation at a first stage when switching a valve timing from a basic state to a predetermined state. Is formed to receive hydraulic pressure from the outside of the engine, and the other helical piston is formed to receive hydraulic pressure from the inside of the engine.
【請求項7】 請求項6に記載されたエンジンのバルブ
タイミング制御装置において、 バルブタイミングを基本状態から所定の状態に切り替え
る際に第1段目に切り替え動作を行なう方のヘリカルピ
ストンが、エンジン外方側から作動油が供給されるよう
に形成され、もう一方のヘリカルピストンが、エンジン
内方側から作動油が供給されるように形成されているこ
とを特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
7. The valve timing control device for an engine according to claim 6, wherein when the valve timing is switched from a basic state to a predetermined state, the helical piston that performs the switching operation in the first stage is outside the engine. A valve timing control device for an engine, characterized in that the hydraulic oil is supplied from one side, and the other helical piston is formed so that the hydraulic oil is supplied from the inside of the engine.
【請求項8】 請求項2に記載されたエンジンのバルブ
タイミング制御装置において、 作動油がリリースされたときに各ヘリカルピストンを夫
々基本位置に復帰させるリターンスプリングが設けら
れ、これらのリターンスプリングの、ヘリカルピストン
とは当接しない方の端部が外側部材側に固定されている
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。
8. The engine valve timing control device according to claim 2, further comprising return springs for returning each helical piston to a basic position when hydraulic oil is released. A valve timing control device for an engine, wherein an end portion that does not come into contact with the helical piston is fixed to an outer member side.
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