JP2003120225A - 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】 部品点数の削減と、装置全体の小型化を図
る。 【解決手段】 中間回転体２３を回動操作することによ
り、中間回転体２３の渦巻き溝２４に球１９を介して係
合したリンク１４の先端部を径方向溝２４に沿わせて変
位させ、その変位をリンク１４を介して駆動プレート３
とレバー軸１０の相対回動に変換する。このような装置
において、リンク１４をレバー軸１０に連結する枢支ピ
ン１５Ａをカムシャフト方向に延出させ、その枢支ピン
１５Ａの先端部をカムシャフト１の切欠き溝４２に係合
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気側
または排気側の機関弁の開閉時期を運転状況に応じて可
変にする内燃機関のバルブタイミング制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種のバルブタイミング制御装置は、
クランクシャフトからカムシャフトに至る動力伝達経路
において、両シャフトの回転位相を操作することによ
り、機関弁の開閉タイミングを制御するようにしてい
る。即ち、この種の装置は、クランクシャフトにタイミ
ングチェーン等を介して連繋された駆動回転体がカムシ
ャフト側の従動回転体に必要に応じて相対回動できるよ
うに組み付けられると共に、これらの回転体の間に両者
の組付角を操作すべく組付角操作機構が介装され、この
組付角操作機構を適宜駆動制御することによってクラン
クシャフトとカムシャフトの回転位相を変更するように
なっている。

【０００３】組付角操作機構としては、ヘリカルギヤを
用いて油圧ピストンの直進作動を両回転体の回動作動に
変換するもの等種々のものが開発されているが、近年、
軸長を短縮化でき、フリクションロスが少ない等の多く
利点を有するリンクを用いたものが案出されている。

【０００４】組付角操作機構にリンクを用いたバルブタ
イミング制御装置としては、例えば、特開２００１−４
１０１３号公報に開示されるようなものがある。

【０００５】この装置は、クランクシャフトにタイミン
グチェーン等を介して連係されたハウジング（駆動回転
体）がカムシャフトの端部に回動可能に組み付けられ、
ハウジングの内側端面に形成された複数の径方向ガイド
に夫々案内部材（可動案内部）が径方向に沿って摺動自
在に係合支持されると共に、径方向外側に突出するレバ
ーを有するレバー軸(従動回転体)が、カムシャフトの端
部に位置決めピンで位置決めされた状態でボルト結合さ
れ、案内部材とレバー軸の対応するレバーとが夫々リン
クによって枢支連結されている。そして、ハウジングの
前記径方向ガイドに対向する位置には、渦巻き状ガイド
を有する中間回転体がハウジングとレバー軸に対して相
対回動可能に設けられ、前記案内部材の端部に突設され
た略円弧状の突条が前記渦巻き状ガイドに案内係合され
ている。また、この装置は、ゼンマイばねと電磁ブレー
キから成る操作力付与手段を備え、同手段のゼンマイば
ねによって中間回転体に増速側の力（回転を進める方向
の力）を付与すると共に、電磁ブレーキによって減速側
の力（回転を送らせる方向の力）を付与するようになっ
ている。

【０００６】したがって、この装置の場合、電磁ブレー
キがＯＦＦ状態のときには、中間回転体がゼンマイばね
の付勢力を受けハウジングに対して初期位置に位置され
ており、渦巻き状ガイドに突条でもって噛合う案内部材
は径方向外側に最大に変位し、リンクを引き起こしてハ
ウジングとカムシャフトの組付角を最遅角位置または最
進角位置に維持している。そして、この状態から電磁ブ
レーキがＯＮにされると、中間回転体が減速されてハウ
ジングに対して遅れ側に相対回転する結果、渦巻き状ガ
イドに噛合う案内部材が径方向内側に変位し、今まで引
き起こされていたリンクを次第に倒すようにしてハウジ
ングとカムシャフトの組付角を最進角位置または最遅角
位置に変更する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来のバ
ルブタイミング制御装置の場合、従動回転体であるレバ
ー軸に対し、各リンクの基部を連結するための枢支ピン
を組付ける他に、レバー軸をカムシャフトに位置決めす
るための位置決めピンを組付けなければならないため、
装置全体の部品点数が増加し、製造コストが高騰するこ
とが問題となる。また、枢支ピンと位置決めピンの組付
スペースを夫々レバー軸に確保しなければならないた
め、レバー軸の容積が部分的に大きくなり、そのことが
原因で装置全体が大型化することが懸念される。

【０００８】そこで本発明は、従動回転体回りの部品点
数の削減と、従動回転体の小型化を図ることのできる内
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。

【０００９】

【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、本発明は、内燃機関のクランクシャ
フトによって回転駆動される駆動回転体と、カムシャフ
トに回転方向に位置決めした状態で結合されると共に前
記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、前記
駆動回転体に設けられた径方向ガイドと、前記駆動回転
体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、前記
径方向ガイドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有す
る中間回転体と、前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに
変位可能に案内係合される可動案内部と、前記従動回転
体の回転中心から離間した部位と前記可動案内部とを揺
動可能に連結するリンクと、前記中間回転体に駆動回転
体及び従動回転体に対する相対的な回動操作力を付与す
る操作力付与手段と、を備え、前記操作力付与手段によ
って中間回転体を駆動回転体及び従動回転体に対して回
動操作することにより、渦巻き状ガイドに係合した各可
動案内部を径方向ガイドに沿わせて径方向に変位させ、
その変位を前記リンクを介して駆動回転体と従動回転体
の相対回動に変換する内燃機関のバルブタイミング制御
装置において、前記従動回転体とリンクを回転可能に連
結する枢支ピンをカムシャフト側に延出させ、その枢支
ピンによって従動回転体とカムシャフトを位置決めする
ようにした。

【００１０】この発明の場合、リンクを従動回転体に連
結するための枢支ピンを、従動回転体とカムシャフトの
位置決めに利用するようにしたため、従動回転体とカム
シャフトを位置決めするための専用の位置決めピンを設
ける必要がなくなる。

【００１１】このとき、従動回転体とカムシャフトを位
置決めする枢支ピンは一つだけでも良く、他の枢支ピン
は単にリンクの枢支にのみ用いるようにしても良い。こ
の場合には、位置決め部の寸法管理を一ヶ所だけで行え
ば良いため、製造コストの低減が可能となる。

【００１２】また、カムシャフトの端面には、その外周
面から径方向内側方向に延出する切欠き溝を形成し、そ
の切欠き溝に枢支ピンを係合させるようにしても良い。
枢支ピンは強度確保のためにある程度以上に太く形成せ
ざるを得ないが、位置決め用の枢支ピンが係合するカム
シャフトの切欠き溝は径方向外側が開口しているため、
枢支ピンの挿入時における抵抗は非常に小さくなる。ま
た、切欠き溝は径方向に沿って形成されているため、従
動回転体とカムシャフトの間の径方向のある程度の位置
ずれを許容することができる。

【００１３】

【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。尚、この実施形態は、本発明にか
かるバルブタイミング制御装置を内燃機関の吸気側の動
力伝達系に適用したものであるが、内燃機関の排気側の
動力伝達系に同様に適用することも可能である。

【００１４】このバルブタイミング制御装置は、図１に
示すように内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に回
転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフ
ト１の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み
付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャ
フト（図示せず）に連係されるタイミングスプロケット
２を外周に有する駆動プレート３（本発明における駆動
回転体）と、この駆動プレート３とカムシャフト１の前
方側（図１中左側）に配置されて、両者３，１の組付角
を回動操作する組付角操作機構５と、この組付角操作機
構５のさらに前方側に配置されて、同機構５を駆動する
操作力付与手段４と、内燃機関の図外のシリンダヘッド
とロッカカバーの前面に跨って取り付けられて組付角操
作機構５と操作力付与手段４の前面と周域を覆うＶＴＣ
カバー１２と、を備えている。

【００１５】駆動プレート３は、挿通孔６を備えた円板
状に形成され、カムシャフト１の前端部に一体に結合さ
れたレバー軸１０（本発明における従動回転体）が挿通
孔６部分に回転可能に組み付けられている。そして、駆
動プレート３の前面（カムシャフト１と逆側の面）に
は、図２に示すように、３つの径方向溝８(本発明にお
ける径方向ガイド)が同プレート３の半径方向に沿うよ
うに形成されいる。

【００１６】また、レバー軸１０は、図１に示すよう
に、カムシャフト１の前端部に突き合わされる基部側外
周に大径フランジ部７が形成されると共に、その大径フ
ランジ部７よりも所定距離前方側の外面に放射状に突出
する三つのレバー９が一体に形成され、軸心部を貫通す
るボルト１３によってカムシャフト１に結合されてい
る。レバー軸１０の各レバー９には、リンク１４の基端
が枢支ピン１５Ａまたは１５Ｂによって枢支連結され、
各リンク１４の先端には前記各径方向溝８に摺動自在に
係合する円柱状のボス１７が一体に形成されている。

【００１７】各リンク１４は、ボス１７が対応する径方
向溝８に係合した状態において、枢支ピン１５Ａまたは
１５Ｂを介してレバー軸１０に連結されているため、リ
ンク１４の先端側が外力を受けて径方向溝８に沿って変
位すると、駆動プレート３とレバー軸１０はリンク１４
の作用でもってボス１７の変位に応じた方向及び角度だ
け相対回動する。

【００１８】また、各リンク１４の先端部にはリンク本
体部からボス１７部分にかけて軸方向に貫通する保持孔
１８が設けられ、この保持孔１８に球１９と略円柱状の
リテーナ２０が収容されると共に、リテーナ２０を前方
側に付勢するためのコイルばね２１と、このコイルばね
２１の他端を支持する一方で径方向溝８の底面に接触す
る摺動プレート１６とが収容されている。尚、この実施
形態の場合、本発明における可動案内部はリンク１４の
先端のボス１７と球１９によって構成されている。

【００１９】一方、レバー軸１０のレバー９の突設位置
よりも前方側には、略円板状の中間回転体２３が回転可
能に支持されている。この中間回転体２３の後部側の面
には断面半円状の渦巻き溝２４（本発明における渦巻き
状ガイド）が形成され、この渦巻き溝２４に、各リンク
１４の先端に保持された球１９が転動自在に係合されて
いる。渦巻き溝２４の渦巻きは、図２及び図５，図６に
示すように駆動プレート３の回転方向Ｒに沿って次第に
縮径するように形成されている。したがって、各リンク
１４の球１９が渦巻き溝２４に係合した状態で中間回転
体２３が駆動プレート３に対して遅れ方向に相対回転す
ると、リンク１４の先端部は渦巻き溝２４の渦巻き形状
に沿って半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体２３
が進み方向に相対回転すると、半径方向外側に移動す
る。

【００２０】この実施形態の組付角操作機構５は、以上
説明した駆動プレート３の径方向溝８、ボス１７、球１
９、リンク１４、レバー９、中間回転体２３の渦巻き溝
２４等によって構成されている。この組付角操作機構５
は、操作力付与手段４から中間回転体２３にカムシャフ
ト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その
操作力が渦巻き溝２４と球１９の係合部を通してリンク
１４の先端を径方向に変位させ、このときリンク１４と
レバー９の作用でもって駆動プレート３とカムシャフト
１に相対的な回動力を伝達する。

【００２１】一方、操作力付与手段４は、一対の電磁ブ
レーキ２６，２７と遊星歯車機構２８を備え、電磁ブレ
ーキ２６，２７の作動の切換えによって中間回転体２３
に対して減速方向の力と増速方向の力を適宜選択的に付
与できるようになっている。

【００２２】遊星歯車機構２８は、図１と図３，図４に
示すように、中間回転体２３の内周縁部に軸方向前方に
突出するように一体形成されたサンギヤ２９と、このサ
ンギヤ２９の外周側に回転可能に配置されたアウタギヤ
３０と、レバー軸１０の先端部に圧入固定された円板状
のキャリアプレート３１と、このキャリアプレート３１
に回転自在に支持されると共にサンギヤ２９とアウタギ
ヤ３０に噛合された複数のプラネタリギヤ３２とによっ
て構成されている。尚、中間回転体２３は、サンギヤ２
９の内周面に断面略Ｌ字状のブッシュ３３が圧入固定さ
れ、そのブッシュ３３を介してレバー軸１０の先端側外
周面に回転自在に支持されている。

【００２３】したがって、この遊星歯車機構２８は、今
アウタギヤ３０がフリー回転状態となっており、プラネ
タリギヤ３２が自転せずにキャリアプレート３１と共に
公転したとすると、このときアウタギヤ３０とサンギヤ
２９はキャリアプレート３１（レバー軸１０）と同速度
で一体回転するが、この状態からアウタギヤ３０のみに
制動力が付与されると、アウタギヤ３０がキャリアプレ
ート３１に対して遅れ方向に相対回転することによって
プラネタリギヤ３２が自転し、このプラネタリギヤ３２
の自転がサンギヤ２９を増速させて、中間回転体２３を
駆動プレート３に対して増速側に相対回転させる。

【００２４】また、各電磁ブレーキ２６，２７は全体が
略円環状に形成されており、一方の電磁ブレーキ２６は
他方の電磁ブレーキ２７の径方向内側に配置されてい
る。そして、外側に配置される第１電磁ブレーキ２６と
内側に配置される第２電磁ブレーキ２７は共にほぼ同様
の構成とされているが、第１電磁ブレーキ２６は中間回
転体２３の外周縁部に一体に取り付けられた第１制動フ
ランジ３４の前端面に対峙し、第２電磁ブレーキ２７は
前記アウタギヤ３０の前端部に延設された第２制動フラ
ンジ３５の前端面に対峙している。

【００２５】また、両電磁ブレーキ２６，２７はＶＴＣ
カバー１２の内面に固定設置され、対峙する制動フラン
ジ３４，３５に磁気的吸引力を作用させることにより、
各制動フランジ３４，３５に制動力を付与する。

【００２６】ところで、この装置の場合、図１，図３に
示すように、リンク１４をレバー９に連結する枢支ピン
１５Ａ，１５Ｂは一つのもの１５Ａが他の二つのもの１
５Ｂ，１５Ｂよりも軸長が長く形成されており、その一
つの枢支ピン１５Ａはレバー軸１０の大径フランジ部７
を貫通してカムシャフト１方向に延出している。そし
て、これに対しカムシャフト１の端面には、図３，図８
に示すように同シャフト１の外周面から径方向内側方向
に延出する一定幅の切欠き溝４２が形成されており、レ
バー軸１０をカムシャフト１の端部にボルト結合するに
際に、枢支ピン１５Ａの先端部を切欠き溝４２に挿入係
合することにより、レバー軸１０とカムシャフト１を円
周方向に正確に位置決めできるようになっている。

【００２７】尚、図１中４０は、潤滑液を遊星歯車機構
２８の噛合部に供給するためにカムシャフト１とレバー
軸１０のボルト螺合部の周域からレバー軸１０の端面と
キャリアプレート３１の背面にかけて形成された供給通
路である。

【００２８】以下、この実施形態の作用を説明する。

【００２９】機関始動時及びアイドル運転時には、第１
電磁ブレーキ２６の通電がオフにされる一方で、第２電
磁ブレーキ２７の通電がオンにされ、第２制動フランジ
３５側にのみ制動力が付与される。これにより、遊星歯
車機構２８のアウタギヤ３０に制動力が作用する結果、
駆動プレート３の回転に伴なって中間回転体２３が増速
側に回転させられ、各リンク１４の先端側が図２に示す
ように径方向外側端に維持されることとなる。したがっ
て、各リンク１４にレバー９を介して枢支連結されたレ
バー軸１０（カムシャフト１）は、駆動プレート３に対
して最遅角側の組付角度に維持される。この結果、クラ
ンクシャフトとカムシャフト１の回転位相が最遅角側に
制御され、機関回転の安定化と燃費の向上が図られる。

【００３０】また、この状態から機関が通常運転に移行
すると、第１電磁ブレーキ２６がオンにされる一方で、
第２電磁ブレーキ２７がオフにされ、第１制動フランジ
３４側にのみ制動力が付与される。これにより、アウタ
ギヤ３０がフリー回転状態になる一方で、中間回転体２
３に制動力が作用し、中間回転体２３が駆動プレート３
に対して減速側に相対回転する。この結果、各リンク１
４の先端部の球１９が図５，図６に順次示すように渦巻
き溝２４に沿って径方向内側に変位し、リンク１４の倒
れ込みによって駆動プレート３とレバー軸１０の組付角
度が最進角側に変更される。したがって、これにより機
関の高出力化が図られる。

【００３１】このバルブタイミング制御装置の場合、前
述のようにリンク１４の基端部とレバー軸１０のレバー
９を連結する一つの枢支ピン１５Ａをカムシャフト１方
向に延出させ、その枢支ピン１５Ａの先端部をカムシャ
フト１の端面の切欠き溝４２に係合させることによって
レバー軸１０とカムシャフト１を円周方向に位置決して
いるため、別途専用の位置決めピンを設けなくて良い
分、部品点数が削減される。したがって、この部品点数
の削減によって部品管理や組付作業が容易になり、より
低コストでの製造が可能となる。また、レバー軸１０に
専用の位置決めピンを組付けるためのスペースを確保す
る必要もないため、レバー軸１９自体も小型化すること
ができる。

【００３２】また、この装置の場合、枢支ピン１５Ａの
先端部が係合されるべくカムシャフト１側の切欠き溝４
２は同シャフト１の外周面から径方向内側に向かって形
成されているため、レバー軸１０とカムシャフト１の円
周方向の確実な位置決めを実現しつつも、枢支ピン１５
Ａの係合時における挿入抵抗を小さくし、組付作業性を
向上させることができる。さらに、切欠き溝４２は径方
向に沿って一定幅に形成されているため、レバー軸１０
とカムシャフト１の径方向のある程度の位置ずれを許容
することができ、この点も組付作業性の向上に寄与して
いる。

【００３３】尚、カムシャフト１に対してレバー軸１０
を位置決めする枢支ピン１５Ａは一つに限らず任意数で
あって良いが、この実施形態のように一つの枢支ピン１
５Ａのみを位置決めに用いるようにした場合には、位置
決めに供する部分の寸法管理が一ヶ所だけで良くなるこ
とから、製造コスト面においてより有利となる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明は、従動回転体とリ
ンクを回転可能に連結する枢支ピンをカムシャフト側に
延出させ、その枢支ピンによって従動回転体とカムシャ
フトを位置決めするようにしたため、従動回転体とカム
シャフトを位置決めするための専用の位置決めピンを設
けなくて良い分、部品点数を削減することができ、さら
に従動回転体上に専用の位置決めピンを取付けるための
スペースを確保しなくて良い分、従動回転体の小型化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す縦断面図。

【図２】同実施形態を示す図１Ａ−Ａ線に沿う断面図。

【図３】同実施形態を示す分解斜視図。

【図４】同実施形態を示す図１のＢ−Ｂ線に沿う断面
図。

【図５】同実施形態の作動状態を示す図２と同様の断面
図。

【図６】同実施形態の作動状態を示す図２と同様の断面
図。

【図７】同実施形態を示す図１のＣ矢視図。

【図８】同実施形態を示すカムシャフトの端面図。

【符号の説明】

１…カムシャフト ３…駆動プレート（駆動回転体） ４…操作力付与手段 ７…大径フランジ部 ８…径方向溝（径方向ガイド） １０…レバー軸（従動回転体） １４…リンク １５Ａ…枢支ピン ２３…中間回転体 ２４…渦巻き溝（渦巻き状ガイド） ４２…切欠き溝

Claims (3)

【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回
   転駆動される駆動回転体と、カムシャフトに回転方向に
   位置決めした状態で結合されると共に前記駆動回転体か
   ら動力を伝達される従動回転体と、前記駆動回転体に設
   けられた径方向ガイドと、前記駆動回転体と従動回転体
   に対して相対回転可能に設けられ、前記径方向ガイドに
   対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転体
   と、前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに変位可能に案
   内係合される可動案内部と、前記従動回転体の回転中心
   から離間した部位と前記可動案内部とを揺動可能に連結
   するリンクと、前記中間回転体に駆動回転体及び従動回
   転体に対する相対的な回動操作力を付与する操作力付与
   手段と、を備え、 前記操作力付与手段によって中間回転体を駆動回転体及
   び従動回転体に対して回動操作することにより、渦巻き
   状ガイドに係合した各可動案内部を径方向ガイドに沿わ
   せて径方向に変位させ、その変位を前記リンクを介して
   駆動回転体と従動回転体の相対回動に変換する内燃機関
   のバルブタイミング制御装置において、前記従動回転体
   とリンクを回転可能に連結する枢支ピンをカムシャフト
   側に延出させ、その枢支ピンによって従動回転体とカム
   シャフトを位置決めした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】 任意のリンクを枢支する一つの枢支ピン
   のみをカムシャフト側に延出させ、その枢支ピンによっ
   て従動回転体とカムシャフトを位置決めしたことを特徴
   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】 カムシャフトの端面に、外周面から径方
   向内側方向に延出する切欠き溝を形成し、その切欠き溝
   に枢支ピンを係合させたことを特徴とする請求項１また
   は２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。