JP2002097909A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動部を比較的容易に形成できるようにする
と共に、作動油を吸排するための通路構造を簡素化でき
るようにする。 【解決手段】 ハウジング５とロータ１７の間に偏心回
転歯車７を設ける。ハウジング５に第１の内歯４を設
け、この第１の内歯４に噛合しこの内歯４よりも一つ分
歯数の少ない第１の外歯６を偏心回転歯車７に設ける。
この歯車７を偏心機構８を介してロータ１７に偏心回転
可能に係合する。第１の内歯４と外歯６に、歯先と歯底
部分を除いて切欠き３２を設け、同一作動領域内の作動
室９，９相互をこの切欠き３２によって連通させ、異な
る作動領域間を歯先と歯底の接触部と、歯先と歯先の接
触部で隔成する。各作動領域ａ，ｂに対して吸排通路２
２ａ，２２ｂを一つずつ設けるだけで良くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
「エンジン」と言うものとする。）の吸気弁や排気弁の
開閉タイミングを運転条件に応じて制御するためのバル
ブタイミング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンと同期回転するタイミングプー
リやチェーンスプロケット等の駆動力伝達部材と、外周
に駆動カムを有するカムシャフトとの組付角を回動操作
することにより、吸気弁や排気弁の開閉タイミングを可
変制御するバルブタイミング制御装置が開発されてい
る。

【０００３】この種のバルブタイミング制御装置として
は、油圧によって進退操作されるピストンの内外周面に
夫々ヘリカルスプラインを形成し、これらの内外周のス
プラインを、カムシャフト側と駆動力伝達部材側の各ヘ
リカルスプラインに係合したものがある。このバルブタ
イミング制御装置は、油圧操作に伴なうピストンの軸方
向の進退操作によってヘリカルスプラインの噛み合い位
置を変化させ、それによって駆動力伝達部材とカムシャ
フトを相対回動させて両者の組付角を変更するものであ
る（例えば、特開平５-１０１１１号公報参照）。

【０００４】しかし、この所謂ヘリカル式のバルブタイ
ミング制御装置の場合、ヘリカルスプラインの製作が難
しいため、製造コストが高くなるという問題がある。

【０００５】このため、近年これに代わるバルブタイミ
ング制御装置として、例えば、特開平１０-８９０２０
号公報等に開示されるようなものが案出されている。

【０００６】この公報に記載のバルブタイミング制御装
置は、径方向外側に突出する複数枚の羽根部を備えたベ
ーン部材をカムシャトの端部に一体に取付け、前記ベー
ン部材を駆動力伝達部材と一体のハウジングの内部に収
容配置すると共に、このハウジングの内部に各羽根部の
一方の面に臨む進角油圧室と他方の面に臨む遅角油圧室
とを設け、この各油圧室に選択的に油圧を吸排すること
によってベーン部材をハウジングに対して相対的に回動
させ、それにより駆動力伝達部材とカムシャフトの回転
位相を変化させて吸気弁や排気弁の開閉タイミングを変
更するようになっている。

【０００７】この種の所謂ベーン式のバルブタイミング
制御装置の場合、その作動力（ハウジングとベーン部材
を相対回動させるときの作動力）はベーン部材の羽根部
の受圧面積と供給圧力との積によって決定されるが、供
給することのできる作動油の圧力には限界があることか
ら、装置を大型化することなく充分な作動力を発生させ
るには羽根部の枚数を増やして受圧面積を大きくする必
要がある。特に、エンジンの潤滑ポンプからの油圧を利
用しているものにおいては、大きな作動力を得るために
羽根部の枚数をより増やすことが必要とされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この所謂ベー
ン式のバルブタイミング制御装置は、ベーン部材の羽根
部の枚数を増やした場合には、その羽根部の枚数に応じ
た組数の吸排通路を形成しなければならず、例えば、羽
根部の枚数を４枚とした場合には、合計８つの吸排通路
を形成しなければならない。このため、この従来のバル
ブタイミング制御装置においては、羽根部の枚数の増加
に伴なって通路形成のための加工工数が増加し、結局、
製造コストの高騰を招く不具合を生じる。

【０００９】また、ハウジング内で吸排通路を形成でき
るスペースは限られているため、この従来の装置におい
ては、作動油を供給する側の通路と排出する側の通路が
近接し、両者の間で作動油の漏れが生じ易いことも問題
となっている。

【００１０】そこで本発明は、作動部を比較的容易に形
成することができると共に、作動油を吸排するための通
路構造を簡素化できるようにして、低コストでの製造と
作動油の漏れ防止を実現することのできる内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置を提供しようとするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための手段として、請求項１に記載の発明は、内燃機関
のクランクシャフトによって駆動される駆動力伝達部材
と、外周に機関弁を作動させるための駆動カムを有する
一方で前記駆動力伝達部材が必要に応じて相対回転でき
るように組み付けられ、前記駆動力伝達部材から動力を
伝達されて従動回転するカムシャフトと、内周部に創成
曲線から成る第１の内歯を有し、前記駆動力伝達部材と
カムシャフトのいずれか一方と一体化されて回転するハ
ウジングと、外周部に前記第１の内歯よりも一つ分歯数
が少ない第１の外歯を有し、この第１の外歯を第１の内
歯に噛合させつつ偏心回転可能に前記ハウジング内に収
容された偏心回転歯車と、この偏心回転歯車を前記駆動
力伝達部材とカムシャフトの他方に偏心回転可能に連係
する偏心機構と、を備え、前記第１の内歯と第１の外歯
の間に、前記ハウジングに対する偏心回転歯車の偏心回
転に伴なって容積が漸次増減変化する複数の作動室が形
成され、前記偏心回転歯車の第１の外歯上の最外径位置
での内接点を起点として、円周方向片側に配列された略
半分の作動室群から成る第１の作動領域と、残余の略半
分の作動室群から成る第２の作動領域とを供給通路と排
出通路に選択的に切換えることにより、駆動力伝達部材
とカムシャフトを相対回転させて両者の回転位相を変化
させる内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記第１の作動領域の作動室相互と、第２の作動領域の
作動室相互を常時連通させると共に、第１の作動領域と
第２の作動領域を常時隔成するようにした。

【００１２】この発明の場合、第１の作動領域の作動室
相互と、第２の作動領域の作動室相互が常時連通するた
め、各作動領域の一部に供給通路や排出通路を連通させ
ることにより、同一作動領域内の作動室に同様の油圧を
作用させることが可能になる。したがって、今、第１の
作動領域と第２の作動領域の一方に高圧の作動油が供給
されると、偏心回転歯車がハウジングに内接しつつ一方
の作動領域をより拡大する方向に旋回（公転）し、この
とき、偏心回転歯車は第１の外歯上の最外径位置での内
接点を旋回方向に移動させ、ハウジングに対してその旋
回方向と逆の向きに回転（自転）する。この偏心回転歯
車の回転は偏心機構を介して駆動力伝達部材とカムシャ
フトの他方に伝達され、駆動力伝達部材とカムシャフト
はその結果として設定方向に相対回転する。

【００１３】請求項２に記載の発明は、第１の内歯と第
１の外歯の少なくとも一方の歯面の一部に切欠きを設け
ることにより、同一作動領域内での隣接する作動室相互
を連通させるようにした。

【００１４】この発明の場合、隣接する作動室を切欠き
によって連通するため、通路の形成が容易になる。

【００１５】請求項３に記載の発明は、切欠きを、第１
の内歯と第１の外歯の少なくとも一方の歯面のうちの、
歯先と歯底を除いた部分に形成するようにした。

【００１６】この発明の場合、第１の内歯と第１の外歯
の少なくとも一方の歯面に形成する切欠きの形状のみに
よって同一作動領域内の作動室相互の連通と、異なる作
動領域間の隔成が可能になる。つまり、円周方向で隣接
した二つの作動室は、第１の内歯と第１の外歯が歯先と
歯先で当接しているところと、歯先と歯底で当接してい
るところでは互いに隔成され、その他のところでは連通
する請求項４に記載の発明は、ハウジングに、第１の内
歯の設定位置に臨むように作動油の吸排口を開口形成す
ると共に、この吸排口が第１の作動領域と第２の作動領
域に跨って開口しない範囲で駆動力伝達部材とカムシャ
フトの相対回動を規制する規制手段を設けるようにし
た。

【００１７】この発明の場合、駆動力伝達部材とカムシ
ャフトの相対回動が規制手段によって規制されることに
より、吸排口が第１の作動領域と第２の作動領域に跨っ
て開口するのが防止され、第１の作動領域と第２の作動
領域が連通してしまう不具合が防止される。

【００１８】請求項５に記載の発明は、駆動力伝達部材
とカムシャフトの他方にロータを一体回転可能に取付
け、偏心機構を、前記ロータの外周部に形成された第２
の外歯と、前記偏心回転歯車の内周部に形成され、第２
の外歯と噛合する第２の内歯と、によって構成するよう
にした。

【００１９】この発明の場合、簡単な構造でありなが
ら、偏心回転歯車の偏心旋回を許容しつつ、駆動力伝達
部材とカムシャフトの他方と偏心回転歯車との間で回転
力の伝達を行うことができる。

【００２０】請求項６に記載の発明は、ロータの第２の
外歯を偏心回転歯車の第２の内歯よりも歯数を一つ分少
なく形成して、前記第２の外歯と第２の内歯の間に、ロ
ータに対する偏心回転歯車の偏心回転に伴なって容積が
漸次増減変化する複数の作動室を形成し、前記偏心回転
歯車の第２の内歯上の最内径位置でのロータの内接点を
起点として、円周方向片側に配列された略半分の作動室
群から成る第３の作動領域と、残余の略半分の作動室群
から成る第４の作動領域とを供給通路と排出通路に選択
的に切換えるようにした。

【００２１】この発明の場合、外径側の第１の作動領域
と第２の作動領域、内径側の第３の作動領域と第４の作
動領域の各一方に高圧の作動油が供給されると、偏心回
転歯車がハウジングに内接しつつ外径側と内径側の各一
方の作動領域をより拡大するように旋回（公転）する。
偏心回転歯車はこのとき第１の外歯上の最外径位置での
ハウジングとの内接点と、第２の内歯上の最内径位置で
のロータとの内接点とを旋回方向に移動させ、それに伴
って偏心回転歯車がハウジングに対して旋回方向と逆の
向きに回転すると共に、ロータが偏心回転歯車に対して
旋回方向と逆向きに回転する。したがって、駆動力伝達
部材とカムシャフトは、ハウジングと偏心回転歯車の間
に作用する回転力と、偏心回転歯車とロータの間に作用
する回転力を合わせた力で相対回転する。

【００２２】請求項７に記載の発明は、第３の作動領域
の作動室相互と、第４の作動領域の作動室相互を常時連
通させると共に、第３の作動領域と第４の作動領域を常
時隔成するようにした。

【００２３】この発明の場合、第３の作動領域の作動室
相互と、第４の作動領域の作動室相互が常時連通するた
め、各作動領域の一部に供給通路や排出通路を連通させ
ることにより、同一作動領域内の作動室に同様の油圧を
作用させることが可能になる。

【００２４】請求項８に記載の発明は、第２の内歯と第
２の外歯の少なくとも一方の歯面の一部に切欠きを設け
ることにより、同一作動領域内での隣接する作動室相互
を連通させるようにした。

【００２５】この発明の場合、隣接する作動室を切欠き
によって連通することから、通路の形成が容易になる。

【００２６】請求項９に記載の発明は、切欠きを、第２
の内歯と第２の外歯の少なくとも一方の歯面のうちの、
歯先と歯底を除いた部分に形成するようにした。

【００２７】この発明の場合、第２の内歯と第２の外歯
の少なくとも一方の歯面に形成する切欠きの形状のみに
よって、同一作動領域内の作動室相互の連通と、異なる
作動領域間の隔成が可能になる。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００２９】図２において、１は、エンジンの吸気側若
しくは排気側のカムシャフトであり、このカムシャフト
１は、図外のシリンダヘッドに軸受を介して回転自在に
支持されると共に、その基幹部外周に、機関弁（吸気弁
若しくは排気弁）を開閉するための図外の駆動カムが設
けられている。本発明にかかるバルブタイミング制御装
置２はこのカムシャフト１の一端側に設けられている。

【００３０】バルブタイミング制御装置２は、図１，図
２に示すように、タイミングチェーン（図示せず。）を
介してクランクシャフト（図示せず。）によって回転駆
動される駆動力伝達部材としてのチェーンスプロケット
３と、このチェーンスプロケット３がリヤ側外周に形成
されると共に、内周面に、第１の内歯４を有するハウジ
ング５と、外周面に、このハウジング５の第１の内歯４
よりも一つ分歯数が少ない第１の外歯６を有し、その第
１の外歯６を第１の内歯４に噛合させつつ偏心回転可能
に前記ハウジング５内に収容された偏心回転歯車７と、
一端部に前記ハウジング５が必要に応じて回動できるよ
うに組み付けられた前記カムシャフト１と、偏心回転歯
車７をカムシャフト１に対して偏心回転可能に連係する
偏心機構８と、前記ハウジング５の第１の内歯４と偏心
回転歯車７の第１の外歯６の歯面間に形成される複数の
作動室９にエンジンの運転状態に応じて適宜に油圧を吸
排する油圧吸排手段１０とを備えている。

【００３１】ハウジング５は、内周面に前記第１の内歯
４が形成された略円筒状のハウジング本体１１と、この
ハウジング本体１１の前端部（図２中左側端部）に重合
配置されたサイドプレート１２及びフロントカバー１３
と、ハウジング本体１１の後端部に重合配置されると共
に、外周面に前記チェーンスプロケット３が形成された
リヤカバー１４とを備えており、これらの四つの部材は
軸方向に貫通する複数のボルト１５によって一体に結合
されている。この実施形態の場合、ハウジング本体１１
の第１の内歯４は１２枚の歯面を有し、その歯面形状は
トロコイド曲線を成すように形成されている。

【００３２】そして、この第１の内歯４に噛合する偏心
回転歯車７側の外歯６は１１枚の歯面を有し、その歯面
形状は同様にトロコイド曲線を成すように形成されてい
る。また、偏心回転歯車７は略円環状に形成され、その
内周面には第１の外歯６と同歯数（１１枚）の第２の内
歯１６が外歯６と同心に形成されている。この第２の内
歯１６は第１の内歯４や外歯６と同様にトロコイド曲面
を成すように形成されている。

【００３３】また、カムシャフト１の端部には、ハウジ
ング５内の前記偏心回転歯車７の内側部分に配置される
ロータ１７が一体に取付けられている。このロータ１７
は、外周面に、偏心回転歯車７の前記第２の内歯１６よ
りも一つ分歯数の少ない（１０枚）第２の外歯１８が形
成され、この第２の外歯１８が第２の内歯１６に噛合さ
れるようになっている。この第２の外歯１８も他の内歯
４，１６や外歯６と同様にトロコイド曲線を成すように
形成されている。尚、この実施形態においては、偏心機
構８は第２の外歯１８と第２の内歯１６によって構成さ
れている。

【００３４】ここで、ハウジング５の第１の内歯４はロ
ータ１７の第２の外歯１６に対して同心に形成されてお
り、一方、偏心回転歯車７の第１の外歯６と第２の内歯
１６は前述のように同心に形成されている。したがっ
て、第１の外歯６上の最外径位置での第１の内歯４との
内接点Ｐは、第２の内歯１６上の最内径位置での第２の
外歯１８との内接点Ｐ’に対して常時回転中心Ｏを挟ん
で１８０°反対側に位置されている。尚、図中、ハウジ
ング５とロータ１７の回転中心は符号Ｏで示し、第１の
外歯６と第２の内歯１６の中心は符号Ｏ’で示してあ
る。

【００３５】また、ハウジング５の第１の内歯４と偏心
回転歯車７の第１の外歯６の間には、前述のように複数
の作動室９が形成されるが、この各作動室９は偏心回転
歯車７の偏心回転に伴って容積が漸次増減変化するよう
になっている。この各作動室９は第１の外歯６上の最外
径位置での内接点Ｐを起点として円周方向に沿って略半
分のものが第１の作動領域ａを構成し、残余の略半分の
ものが第２の作動領域ｂを構成する。そして、第１の作
動領域ａと第２の作動領域ｂは、偏心回転歯車７の旋回
に伴う第１の外歯６上の前記内接点Ｐの移動と共に円周
方向に沿って移動する。

【００３６】偏心回転歯車７の旋回は第１の作動領域ａ
と第２の作動領域ｂの一方に高圧の作動油が導入される
ことによって為されるものであり、一方の作動領域ａ
（ｂ）に高圧の作動油が導入されてその作動領域ａ
（ｂ）が拡大しようとすると、図７〜図１２に順次示す
ように内接点Ｐが円周方向に沿って一方側に移動して偏
心回転歯車７が同側に旋回（公転）し、このとき偏心回
転歯車７がハウジング５に対して旋回方向と逆の向きに
回転（自転）する。尚、他方の作動領域ｂ（ａ）に高圧
の作動油が供給されたときには、偏心回転歯車７は同様
の原理によってさらに前述とは逆の向きに回転する。

【００３７】一方、偏心回転歯車７の第２の内歯１６と
ロータ１７の第２の外歯１８の間にも同様に複数の作動
室１９が形成されている。この各作動室１９は第２の内
歯１６上の最内径位置での内接点Ｐ’を起点として円周
方向に沿って略半分のものが第３の作動領域ｃを構成
し、残余の略半分のものが第４の作動領域ｄを構成す
る。この第３，第４の作動領域ｃ，ｄは、前述の第１，
第２の作動領域ａ，ｂと同様に、第２の内歯１６上の最
内径位置での内接点Ｐ’の移動と共に円周方向に沿って
移動する。

【００３８】そして、この第３，第４の作動領域ｃ，ｄ
部分においても、一方の作動領域ｃ（ｄ）に高圧の作動
油が導入されてその作動領域ｃ（ｄ）が拡大されようと
すると、図７〜図１２に順次示すように、内接点Ｐ’が
円周方向に沿って一方側に移動して偏心回転歯車７が同
側に旋回し、このときロータ１７が偏心回転歯車７に対
して旋回方向と逆の向きに回転する。尚、他方の作動領
域ｄ（ｃ）に高圧の作動油が供給されたときには、ロー
タ１７は同様の原理によって前述とは逆の向きに回転す
る。

【００３９】また、第１の内歯４と第１の外歯６、第２
の内歯１６と第２外歯１８の各側部はリヤカバー１４と
サイドプレート１２によって閉塞されているが、図４，
図６に示すように、サイドプレート１２には第１〜第４
の各作動領域ａ〜ｄに作動油を吸排するための円弧状の
第１〜第４ポート２０ａ〜２０ｄ（吸排口）が夫々開口
形成されている。これらの各ポート２０ａ〜２０ｄは対
応する作動領域ａ〜ｄと略同心円上に配置され、第１ポ
ート２０ａと第２ポート２０ｂ、第３ポート２０ｃと第
４ポート２０ｄは夫々ハウジング５の回転中心Ｏに対し
て略対象位置となるように形成されている。また、サイ
ドプレート１２の内周縁部には円弧状の接続孔２１ａ〜
２１ｄが形成され、カムシャフト１からロータ１７の端
面にかけて形成された第１〜第４の吸排通路２２ａ〜２
２ｄがこれらの接続孔２１ａ〜２１ｄに対して常時連通
するようになっている。

【００４０】また、サイドプレート１２に重合されるフ
ロントカバー１３の内側面には、図５，図６に示すよう
に４つの通路溝２３ａ〜２３ｄが形成され、第１〜第４
の吸排通路２２ａ〜２２ｄに対応する各接続孔２１ａ〜
２１ｄがこれらの通路溝２３ａ〜２３ｄを介して第１ポ
ート２０ａ〜第４ポート２０ｄに夫々連通するようにな
っている。

【００４１】前記第１〜第４の吸排通路２２ａ〜２２ｄ
は油圧吸排手段１０に接続されている。油圧吸排手段１
０は、前記第１，第３の吸排通路２２ａ，２２ｃに作動
油を吸排する第１油圧通路２４と、第２，第４の吸排通
路２２ｂ，２２ｄに作動油を吸排する第２油圧通路２５
の２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路２４，２５
には供給通路２６と排出通路２７が夫々通路切換用の電
磁切換弁２８を介して接続されている。前記供給通路２
６には、オイルパン２９内の作動油を圧送するオイルポ
ンプ３０が設けられており、排出通路２７の端部は前記
オイルパン２９内に連通している。また、電磁切換弁２
８はコントローラ３１によって制御されるが、このコン
トローラ３１には、エンジンの運転状態を示す各種の信
号が入力されるようになっている。

【００４２】また、内歯４，１６と外歯６，１８の各歯
面は、前述のようにトロコイド曲線を成すように形成さ
れているが、これらの各歯面の両側のコーナ部分には、
図１，図３に示すように夫々切欠き３２が形成され、第
１の作動領域ａ内と第２の作動領域ｂ内の各隣接する作
動室９，９と、第３の作動領域ｃ内と第４の作動領域ｄ
内の各隣接する作動室１９，１９がこれらの切欠き３２
を通して連通するようになっている。つまり、対を成す
内歯と外歯４と６，１６と１８は、夫々隣接する二つの
歯面当接部間において両側のサイドプレート１２及びリ
ヤカバー１４と共に作動室１９を形成しているが、各歯
面の両側のコーナ部分には切欠き３２が形成されている
ため、隣接する二つの作動室１９，１９は歯面当接部の
左右両側にできた切欠き３２による隙間によって連通す
る。

【００４３】ただし、切欠き３２は、各歯面の歯先と歯
底以外の部分に形成されていて、対向する内歯と外歯４
と６，１６と１８の各歯先と歯底、若しくは、歯先と歯
先が当接する部分では隣接する作動室９，９間と１９，
１９間を連通しないようになっている。

【００４４】具体的には、第１の内歯４と第１の外歯６
においては、第１の外歯６上の最外径位置での内接点Ｐ
で歯先と歯底が当接する一方で、回転中心Ｏを挟んでそ
れとほぼ１８０°反対側位置の一点若しくは二点の内接
点Ｑで歯先と歯先が当接し、それによって第１の作動領
域ａと第２の作動領域ｂが互いに隔成されると共に同一
作動領域内の作動室９相互が切欠き３２を通して連通し
ている。また、第２の内歯１６と第２の外歯１８におい
ては、第２の内歯１６上の最内径位置での内接点Ｐ’で
歯先と歯底が当接する一方で、回転中心Ｏを挟んでそれ
とほぼ１８０°反対側位置の一点若しくは二点の内接点
Ｑ’で歯先と歯先が当接している。これにより、第３の
作動領域ｃと第４の作動領域ｄは隔成され、同一作動領
域内の作動室１９は切欠き３２を通して互いに連通して
いる。

【００４５】また、ハウジング５とロータ１７の間に
は、両者の相対回動角を設定角度範囲に規制する図示し
ない回動規制手段が設けられている。この実施形態の場
合、回動規制手段によって規制されるハウジング５とロ
ータ１７の最大回動角は図１２に示す約３０°の角度に
設定されている。

【００４６】次に、このバルブタイミング制御装置２の
作動について説明する。

【００４７】今、ハウジング５とカムシャフト１が図
１，図７に示すような回動位置にあり、この状態から電
磁切換弁２８の制御によって第１油圧通路２４が供給通
路２６側に、第２油圧通路２５が排出通路２７側に夫々
連通したとすると、供給通路２６の高圧の作動油は第１
の吸排通路２２ａから接続孔２１ａと通路溝２３ａ、第
１ポート２０ａを順次通って外径側の第１の作動領域ａ
に導入されると共に、第３の吸排通路２２ｃから接続孔
２１ｃと通路溝２３ｃ、第３ポート２０ｃを順次通って
内径側の第３の作動領域ｃに導入され、その一方で第２
の作動領域ｂと第４の作動領域ｄの作動油が夫々ポート
２０ｂ，２０ｄ、通路溝２３ｂ，２３ｄ、接続孔２１
ｂ，２１ｄ、吸排通路２２ｂ，２２ｄを通して排出通路
２７に排出される。

【００４８】すると、このとき第１の作動領域ａと第３
の作動領域ｃが高圧の作動油によって次第に拡大され、
図８〜図１２に順次示すように、第１の外歯６上の最外
径位置での内接点Ｐと、第２の内歯１６上の最内径位置
での内接点Ｐ’が円周方向に沿って移動することによっ
て偏心回転歯車７が旋回し、このとき偏心回転歯車７が
ハウジング５に対して旋回方向と逆の向きに回転すると
共に、ロータ１７が偏心回転歯車７に対して同様に旋回
方向と逆の向きに回転する。したがって、ロータ１７
は、ハウジング５に対する偏心回転歯車７の回転角と、
偏心回転歯車７に対するロータ１７の回転角を合わせた
角度分だけハウジング５に対して相対回転する。

【００４９】そして、ロータ１７が、図１２に示すよう
に、ハウジング５に対して設定角度回転すると、そこで
回動規制手段によって両者の相対回動が規制され、ここ
でチェーンスプロケット３とカムシャフト１の相対回動
操作を完了する。機関弁はこの結果開閉タイミングを変
更されることとなる。尚、チェーンスプロケット３とカ
ムシャフト１の回転位相を元に戻す場合には、電磁切換
弁２８の制御によって第２油圧通路２５を供給通路２６
側、第１油圧通路２４を排出通路２７側に夫々連通さ
せ、第２，第４の作動領域ｂ，ｄに高圧の作動油を導入
すると共に第１，第３の作動領域ａ，ｃの作動油を排出
し、それによってロータ１７をハウジング５に対して逆
向きに相対回転させる。

【００５０】このバルブタイミング制御装置２は以上の
ようにして機関弁の開閉タイミングを変更することがで
きるが、ハウジング５と偏心回転歯車７、偏心回転歯車
７とロータ１７の各間で発生する油圧によるトルクによ
ってハウジング５とロータ１７を相対回転させるため、
作動油の圧力を高めることなく、ロータ１７をハウジン
グ５に対して大きな力で回転させることができ、したが
って、バルブタイミングの変更時における作動応答性を
高めることができる。また、内外二重の歯車構造によっ
て受圧面積を大きく稼ぐことができるため、ハウジング
５やロータ１７の軸長を短くして装置の小型化を図り、
エンジンへの搭載性を高めることができる。

【００５１】また、このバルブタイミング制御装置２
は、同一作動領域内の作動室相互９，９または１９，１
９が各歯４，６，１６，１８に形成した切欠き３２を通
して常時連通するため、各作動領域ａ〜ｄに一つずつ対
応するように作動油吸排用のポート２０ａ〜２０ｄを設
けるだけで良く、したがって、これらに連通する通路溝
２３ａ〜２３ｄ、接続孔２１ａ〜２１ｄ、吸排通路２２
ａ〜２２ｄ等からなる吸排用の通路も各作動領域ａ〜ｄ
に対応する数だけ設けるだけで良い。したがって、通路
構造が簡素化されることから、製造コストをより低減す
ることができると共に、通路相互を充分に離間して隣接
する通路間での作動油の漏れを確実に防止することがで
きる。

【００５２】さらに、このバルブタイミング制御装置２
においては、作動部を成すハウジング５や偏心回転歯車
７、ロータ１７の各歯面をトロコイド曲面に形成したた
め、作動部にヘリカルスプラインを採用した従来構造の
ものと異なり、型成形による成形が可能である。したが
って、これらを型成形によって形成することにより、さ
らに低コストでの製造を実現することができる。

【００５３】また、このバルブタイミング制御装置２
は、各内歯４，１６と外歯６，１８に歯先と歯底を残す
ように切欠き３２を形成することにより、同一作動領域
内における作動室９，９（１９，１９）相互の連通と、
作動領域ａ，ｂ相互の確実な隔成を実現しているため、
各歯に対する僅かな加工のみによって作動室９，９（１
９，１９）間の通路を造形することができる。

【００５４】さらにまた、この装置の場合、油圧によっ
てチェーンスプロケット３とカムシャフト１の組付角を
回動操作する際に、ハウジング５とロータ１７の相対回
動角を回動規制手段によって機械的に制限するようにし
ているため、吸排用の一つのポート２０ａ（２０ｂ〜２
０ｄ）が隣接する二つの作動領域に跨って連通する不具
合を無くすことができる。つまり、一つのポート２０ａ
（２０ｂ〜２０ｄ）が隣接する二つの作動領域に万一跨
って連通してしまうと、高圧側の作動領域の圧力が抜け
て作動が不安定になると共に、油圧の損失が増大して燃
費の低下を招く等の不具合を生じるが、この実施形態の
装置においては、このような不具合を確実に回避するこ
とができる。

【００５５】尚、本明細書においては、「切欠き部」
は、必ずしも切削によって後加工するものに限るもので
はなく、型成形等によって一体に形成する場合も含むも
のとする。

【００５６】ところで、以上では対を成す内歯と外歯４
と６（１６と１８）の左右両側のコーナ部分に切欠き３
２を形成した場合について説明したが、この切欠き３２
は、図１３に示すように一方の歯４の左右のコーナ部分
だけに形成しても良く、さらに、図１４に示すように内
歯４と外歯６の左右一方側のみ形成したり、図１５に示
すように一方の歯４の左右一方側のみに形成するように
しても良い。また、切欠き３２は各歯４，６のコーナ部
分に限らず、図１６や図１７に示すもののように各歯
４，６の略中央部に形成するようにしても良い。

【００５７】また、以上ではトロコイド曲線を成す歯面
の幅方向の一部に切欠き３２を設けることによって隣接
する作動室相互を連通させたが、図１８に示すように、
破線で示すトロコイド曲線ｒに対して歯先と歯底を残す
ようにして幅方向全体を適宜曲面で切欠くようにしても
良い。

【００５８】つづいて、本発明の第２の実施形態を図１
９〜図２２に基づいて説明する。尚、図１〜図１２に示
した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、重
複する部分については説明を省略するものとする。

【００５９】この実施形態のバルブタイミング制御装置
１０２は、ハウジング５内に配置された偏心回転歯車７
がロータ１７に偏心機構８を介して連係され、ハウジン
グ５と偏心回転歯車７が、ハウジング５の内周部に形成
された第１の内歯４と、偏心回転歯車７の外周部に第１
の内歯４よりも一つ分歯数が少なく形成された第１の外
歯６との噛合によって連係される点、第１の内歯４と第
１の外歯６がトロコイド曲線を成す歯面形状に形成され
ると共に、第１の内歯４と第１の外歯６の間に複数の作
動室９が形成される点、第１の内歯４と第１の外歯６の
各歯面の両側コーナ部に歯先と歯底部分を除いて切欠き
が形成される点、偏心回転歯車７の第１の外歯６上の最
外径位置での内接点Ｐを起点として、円周方向片側に配
列された略半分の作動室群から成る第１の作動領域ａ
と、残余の略半分の作動室群から成る第２の作動領域ｂ
とを油圧吸排手段１０の電磁切換弁２８を介して供給通
路２６と排出通路２７に選択的に切換える点等の基本的
な構成は第１の実施形態のものと同様となっている。

【００６０】この実施形態の場合、偏心機構８を成す偏
心回転歯車７の第２の内歯１１６と、ロータ１７の第２
の外歯１１８の各歯面形状と噛み合いの点で第１の実施
形態のものと大きく異なっている。即ち、第２の外歯１
１８の歯面は略三角形状に形成され、第２の内歯１１６
の歯面は歯先側が略三角形状に形成されると共に、歯底
側が略台形状に形成されている。そして、第２の外歯１
１８と第２の内歯１１６は、噛合する歯が１対１で対応
するように同歯数に形成され、偏心回転歯車７の偏心旋
回を許容し得るように常時一部の歯で噛合するようにな
っている。

【００６１】この実施形態の第２の内歯１１６と外歯１
１８は第１の実施形態のものとは異なり、歯面間に回転
作動力を得るための作動室を形成するものではなく、あ
くまで偏心回転歯車７の偏心旋回を許容しつつ偏心回転
歯車７からロータ１７に回転動力を伝達するものであ
る。

【００６２】したがって、この装置１０２の内部には、
第１の作動領域ａと第２の作動領域ｂに作動油を吸排す
べく二系統の通路が形成されている。具体的には、ハウ
ジング本体１１の側部に重合されるサイドプレート１２
には、図２１に示すように、第１の作動領域ａと第２の
作動領域ｂに開口する第１ポート２０ａ及び第２ポート
２０ｂと、ロータ１７を貫通する第１の吸排通路２２ａ
と第２の吸排通路２２ｂに夫々連通する二つの接続孔２
１ａ，２１ｂが形成されており、フロントカバー１３の
内側面には、図２２に示すように、サイドプレート１２
の対応する接続孔２１ａ，２１ｂとポート２０ａ，２０
ｂを夫々接続する二つの通路溝２３ａ，２３ｂが形成さ
れている。

【００６３】このバルブタイミング制御装置１０２は、
以上のような構成であるため、電磁切換弁２８の作動に
よって一方の作動領域ａに高圧の作動油が供給される
と、第１の外歯６上の最外径位置での内接点Ｐが円周方
向に沿って移動することによって偏心回転歯車７が旋回
し、このとき偏心回転歯車７がハウジング５に対して旋
回方向と逆の向きに回転すると共に、その回転力が第２
の内歯１１６と第２の外歯１１８の噛み合いを通してロ
ータ１７に伝達される。

【００６４】このバルブタイミング制御装置１０２の場
合、第１の内歯４と第１の外歯６の間に形成される複数
の作動室９は、第１の実施形態と同様に、これら内歯４
と外歯６に形成した切欠き３２により、同一作動領域内
においては互い連通し、異なる作動領域間では隔成され
るようになっているため、通路構造を簡素化できる等の
同様の基本的な効果を得ることができる。

【００６５】ただし、この実施形態の装置１０２の場
合、第２の内歯１１６と外歯１１８は油圧による作動力
の発生には寄与せず、単に、偏心回転歯車７からロータ
１７に回動力を伝達するものであることから、第１の実
施形態に比較すれば、得られる回動力は小さくなる。し
かし、この装置１０２においては、第１の実施形態のも
のに比較して通路数が半減することから、装置内部の通
路構造がより簡素化され、より低コストでの製造が可能
になる。また、第２の内歯１１６と外歯１１８の間では
油圧による作動力を得ないため、第２の内歯１１６と外
歯１１８の各歯面の形状を簡単なものとして、より製造
コストを低減できる、という利点もある。

【００６６】尚、本発明の実施形態は以上で説明したも
のに限るものでなく、例えば、図１９〜図２２に示した
第２の実施形態のものは、偏心回転歯車７の第２の内歯
１１６とロータ１７の第２の外歯１１８の歯数を同じに
すると共に、各歯の歯先側形状を略三角形状にしたが、
図２３，図２４に示した第３の実施形態のように、ロー
タ１７の第２の外歯２１８の歯数を偏心回転歯車７の第
２の内歯２１６の歯数よりも一つ分少なくし、各歯の歯
面をトロコイド曲線で形成するようにしても良い。尚、
同図中、第１，第２の実施形態と同一部分には同一符号
を付してある。

【００６７】この第３の実施形態のものは、要するに、
第２の内歯２１６や外歯２１８の歯面の基本形状や歯数
は図１〜図１２に示した第１の実施形態とほぼ同様であ
るが、第２の内歯２１６と外歯２１８の間には、第２の
実施形態と同様に油圧による作動力を発生するため構造
が設けられていない。しかし、第２の内歯２１６と外歯
２１８の間に積極的に作動油を吸排しないにしても、内
歯２１６と外歯２１８の間には、偏心回転歯車７の旋回
に伴なって容積変化する複数の部屋が形成されるため、
この各部屋間の作動油の流通を許容できるようにしない
と、偏心回転歯車７の旋回が不可能となってしまう。こ
のため、ロータ１７の前端部には環状に段差部３５が設
けられ、この段差部３５を通して各部屋間の作動油の流
通を許容するようになっている。

【００６８】この実施形態のバルブタイミング制御装置
は、基本的には第２の実施形態と同様の機能を有する
が、第２の内歯２１６と外歯２１８の歯面はトロコイド
曲線を成すように形成されているため、歯面相互の接触
は常に複数ヶ所での線接触となる。したかって、この実
施形態の装置の場合、第２の実施形態に比較してがた付
き音が発生し難いという利点がある。

【００６９】

【発明の効果】以上のように本発明は、第１の作動領域
の作動室相互と、第２の作動領域の作動室相互を常時連
通させると共に、両作動領域間を常時隔成するようにし
たため、各作動領域に対して吸排通路を各一つずつ連通
させただけの極めて簡単な通路構造とすることができ
る。したがって、通路の加工が容易であることから、製
造コストの低減を図ることが可能であると共に、限られ
たスペース内に通路が密集することがないことから、通
路相互間の作動油の漏れをより少なくすることができ
る。

【００７０】また、この発明は、各歯がヘリカルスプラ
インのような捩りを伴なう形状でないことから、型成形
によって安価に形成することができ、また、作動油の圧
力を偏心回転歯車の外周域に亙って形成される複数の作
動室で受ける構造であることから、装置の大型化を招く
ことなく大きな作動力を得ることができる。

【００７１】さらに、偏心機構を、ロータの外周部に形
成された第２の外歯と、偏心回転歯車の内周部に形成さ
れて第２の外歯と噛合する第２の内歯とによって構成し
た場合には、極めて簡単な構造によって偏心回転歯車の
偏心回転を得ることができ、より低コストでの製造が可
能となる。

【００７２】このとき、さらにロータの第２の外歯を偏
心回転歯車の第２の内歯よりも歯数を一つ分少なく形成
して、第２の外歯と第２の内歯の間に形成される略半分
の作動室群から成る第３の作動領域と、残余の略半分の
作動室群から成る第４の作動領域とを供給通路と排出通
路に選択的に切換えるようにした場合には、外径側の第
１の内歯と外歯の間に作用する作動力と、内径側の第２
の内歯と外歯の間に作用する作動力を合わせた力で駆動
力伝達部材とカムシャフトを相対回動させることができ
るため、コンパクトな構造でありながら大きな作動力を
得ることができる。

【００７３】そして、この構造を採用するにあたって、
さらに同一作動領域内の作動室相互を常時連通させると
共に、両作動領域間を常時隔成するようにした場合に
は、第３の作動領域と第４の作動領域に連通させる吸排
通路を各一つずつにすることができることから、通路構
造を簡素化することができる。

【００７４】また、対を成す内歯と外歯の少なくとも一
方の歯面に切欠きを形成することによって、同一作動領
域内での隣接する作動室相互を連通させるようにした場
合には、作動室相互を連通させるための通路の形成が容
易になり、低コストでの製造が可能になる。

【００７５】そして、さらに前記切欠きを、対を成す内
歯と外歯の少なくとも一方の歯面の歯先と歯底を除いた
部分に形成するようにした場合には、切欠きの形状の工
夫のみによって同一作動領域内の作動室相互の連通と、
異なる作動領域間の隔成を実現することができ、より低
コストでの製造が可能になる。

【００７６】また、第１の内歯の設定位置に臨むように
作動油の吸排口を開口形成し、さらに規制手段を設けて
駆動力伝達部材とカムシャフトの相対回動を規制するよ
うにした場合には、吸排口が第１の作動領域と第２の作
動領域に跨って開口することが確実に阻止され、常時安
定かつ確実な作動を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す図２のＡ−Ａ線
に沿う断面図。

【図２】同実施形態を示す図１のＢ−Ｂ線に沿う断面
図。

【図３】同実施形態を示す図１のＣ−Ｃ線に沿う断面
図。

【図４】同実施形態を示す図２のＤ−Ｄ線に沿う断面
図。

【図５】同実施形態を示す図２のＥ−Ｅ線に沿う断面
図。

【図６】同実施形態を示す分解斜視図。

【図７】同実施形態の作動基準位置を示す図１と同様の
模式断面図。

【図８】同実施形態の作動基準位置からの作動状態を示
す模式断面図。

【図９】同実施形態の作動基準位置からの作動状態を示
す模式断面図。

【図１０】同実施形態の作動基準位置からの作動状態を
示す模式断面図。

【図１１】同実施形態の作動基準位置からの作動状態を
示す模式断面図。

【図１２】同実施形態の作動基準位置からの作動状態を
示す模式断面図。

【図１３】同実施形態の歯面の変形例を示す図３に対応
の断面図。

【図１４】他の変形例を示す図３に対応の断面図。

【図１５】さらに他の変形例を示す図３に対応の断面
図。

【図１６】さらに他の変形例を示す図３に対応の断面
図。

【図１７】さらに他の変形例を示す図３に対応の断面
図。

【図１８】さらに他の変形例を示す部分破断側面図。

【図１９】本発明の第２の実施形態を示す図２０のＦ−
Ｆ線に沿う断面図。

【図２０】同実施形態を示す図１９のＧ−Ｇ線に沿う断
面図。

【図２１】同実施形態を示す図２０のＨ−Ｈ線に沿う断
面図。

【図２２】同実施形態を示す図２０のＩ−Ｉ線に沿う断
面図。

【図２３】本発明の第３の実施形態を示す図２４のＪ−
Ｊ線に沿う断面図。

【図２４】同実施形態を示す図２３のＫ−Ｋ線に沿う断
面図。

【符号の説明】

１…カムシャフト ２，１０２，２０２…バルブタイミング制御装置 ３…チェーンスプロケット（駆動力伝達部材） ４…第１の内歯 ５…ハウジング ６…第１の外歯 ７…偏心回転歯車 ８…偏心機構 ９…作動室 １６，１１６，２１６…第２の内歯 １７…ロータ １８，１１８，２１８…第２の外歯 １９…作動室 ２０ａ…第１ポート（吸排口） ２０ｂ…第２ポート（吸排口） ２６…供給通路 ２７…排出通路 ３２…切欠き Ｐ…最外径位置での内接点 Ｐ’…最内径位置での内接点 ａ…第１の作動領域 ｂ…第２の作動領域 ｃ…第３の作動領域 ｄ…第４の作動領域

フロントページの続き (72)発明者 山室 重明 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 Ｆターム(参考） 3G018 AB02 BA10 BA33 CA19 DA51 DA52 DA63 DA73 DA74

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランクシャフトによって駆
   動される駆動力伝達部材と、 外周に機関弁を作動させるための駆動カムを有する一方
   で前記駆動力伝達部材が必要に応じて相対回転できるよ
   うに組み付けられ、前記駆動力伝達部材から動力を伝達
   されて従動回転するカムシャフトと、 内周部に創成曲線から成る第１の内歯を有し、前記駆動
   力伝達部材とカムシャフトのいずれか一方と一体化され
   て回転するハウジングと、 外周部に前記第１の内歯よりも一つ分歯数が少ない第１
   の外歯を有し、この第１の外歯を第１の内歯に噛合させ
   つつ偏心回転可能に前記ハウジング内に収容された偏心
   回転歯車と、 この偏心回転歯車を前記駆動力伝達部材とカムシャフト
   の他方に偏心回転可能に連係する偏心機構と、を備え、 前記第１の内歯と第１の外歯の間に、前記ハウジングに
   対する偏心回転歯車の偏心回転に伴なって容積が漸次増
   減変化する複数の作動室が形成され、 前記偏心回転歯車の第１の外歯上の最外径位置での内接
   点を起点として、円周方向片側に配列された略半分の作
   動室群から成る第１の作動領域と、残余の略半分の作動
   室群から成る第２の作動領域とを供給通路と排出通路に
   選択的に切換えることにより、駆動力伝達部材とカムシ
   ャフトを相対回転させて両者の回転位相を変化させる内
   燃機関のバルブタイミング制御装置であって、 前記第１の作動領域の作動室相互と、第２の作動領域の
   作動室相互を常時連通させると共に、第１の作動領域と
   第２の作動領域を常時隔成することを特徴とする内燃機
   関のバルブタイミング制御装置。
2. 【請求項２】 第１の内歯と第１の外歯の少なくとも一
   方の歯面の一部に切欠きを設けることにより、同一作動
   領域内での隣接する作動室相互を連通させることを特徴
   とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制
   御装置。
3. 【請求項３】 切欠きを、第１の内歯と第１の外歯の少
   なくとも一方の歯面のうちの、歯先と歯底を除いた部分
   に形成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関
   のバルブタイミング制御装置。
4. 【請求項４】 ハウジングに、第１の内歯の設定位置に
   臨むように作動油の吸排口を開口形成すると共に、この
   吸排口が第１の作動領域と第２の作動領域に跨って開口
   しない範囲で駆動力伝達部材とカムシャフトの相対回動
   を規制する規制手段を設けたことを特徴とする請求項３
   に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 【請求項５】 駆動力伝達部材とカムシャフトの他方に
   ロータを一体回転可能に取付け、偏心機構を、前記ロー
   タの外周部に形成された第２の外歯と、前記偏心回転歯
   車の内周部に形成され、第２の外歯と噛合する第２の内
   歯とによって構成したことを特徴とする請求項１〜４の
   いずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装
   置。
6. 【請求項６】 ロータの第２の外歯を偏心回転歯車の第
   ２の内歯よりも歯数を一つ分少なく形成して、前記第２
   の外歯と第２の内歯の間に、ロータに対する偏心回転歯
   車の偏心回転に伴なって容積が漸次増減変化する複数の
   作動室を形成し、前記偏心回転歯車の第２の内歯上の最
   内径位置でのロータの内接点を起点として、円周方向片
   側に配列された略半分の作動室群から成る第３の作動領
   域と、残余の略半分の作動室群から成る第４の作動領域
   とを供給通路と排出通路に選択的に切換えることを特徴
   とする請求項５に記載の内燃機関のバルブタイミング制
   御装置。
7. 【請求項７】 第３の作動領域の作動室相互と、第４の
   作動領域の作動室相互を常時連通させると共に、第３の
   作動領域と第４の作動領域を常時隔成することを特徴と
   する請求項６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御
   装置。
8. 【請求項８】 第２の内歯と第２の外歯の少なくとも一
   方の歯面の一部に切欠きを設けることにより、同一作動
   領域内での隣接する作動室相互を連通させることを特徴
   とする請求項７に記載の内燃機関のバルブタイミング制
   御装置。
9. 【請求項９】 切欠きを、第２の内歯と第２の外歯の少
   なくとも一方の歯面のうちの、歯先と歯底を除いた部分
   に形成したことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関
   のバルブタイミング制御装置。