JP2008106617A - 内燃機関のバルブタイミング変更装置およびカムキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との間のシール部におけるシール性を確保し、そのシール部からの空気の吸い込みを防止可能なＶＶＴ装置等を提供する。
【解決手段】ＶＶＴ装置１０では、吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａに被せられるカムキャップ３４に、遅角側油圧室２１および進角側油圧室２２にそれぞれ油圧を供給するための遅角側油孔３５ａおよび進角側油孔３５ｂと、このカムキャップ３４の軸受面３４ａと吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａとのシール部３７ａ，３７ｂにＯＣＶ５０からの作動油の一部を供給するための給油孔３６ａ，３６ｂとが形成されている。給油孔３６ａ，３６ｂの軸受面３４ａの開口３６ｃ，３６ｄは、遅角側油孔３５ａおよび進角側油孔３５ｂの軸受面３４ａの開口３５ｅ，３５ｆよりも、軸方向で両外側の部分にそれぞれ設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関のバルブタイミング変更装置、および、バルブタイミング変更装置が搭載された内燃機関に用いられるカムキャップに関する。

内燃機関には、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させ、機関バルブのバルブタイミングを変更可能とする油圧式のバルブタイミング変更装置（以下、ＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ）装置ともいう。）を搭載したものがある。

このような内燃機関のＶＶＴ装置としては、例えば、ヘリカルスプライン式のものとベーン式のものがある。このうち、ベーン式のＶＶＴ装置は、内周面に凹部が形成されたハウジングと、そのハウジングの凹部を２つの油圧室（遅角側油圧室、進角側油圧室）に区画するベーンを有する内部ロータとを備え、ハウジングがクランクシャフトに連結され、内部ロータが機関バルブ開閉用のカムシャフトに連結されている。各油圧室に供給する油圧をオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）によって調整することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させて、機関バルブのバルブタイミングを連続的に変更するように構成されている。

そして、ＯＣＶからの作動油が、例えば、カムシャフトおよびこのカムシャフトのジャーナル部に被せられるカムキャップに設けられた遅角側油路および進角側油路を通じて、それぞれ各油圧室に供給されて、各油圧室内の油圧が調整されるようになっている（例えば、特許文献１，２参照）。カムシャフトの遅角側油路とカムキャップの遅角側油路との間、および、カムシャフトの進角側油路とカムキャップの進角側油路との間では、それぞれ作動油を流通可能に構成されている。

具体的には、遅角側油圧室へは、カムキャップに設けられた油孔と、カムシャフトのジャーナル部の外周に設けられた油溝と、カムシャフトの内部に設けられた油孔とを経て、ＯＣＶからの作動油が供給されるようになっている。また、進角側油圧室へは、カムキャップに設けられた油孔と、カムシャフトの外周に設けられた油溝と、カムシャフトの内部に設けられた油孔とを経て、ＯＣＶからの作動油が供給されるようになっている。なお、カムキャップにそのような油路が設けられるのは、例えば、カムキャップの上側に直接、ＯＣＶが設けられる場合や、内燃機関のコンパクト化にともなって内燃機関の内部にではなく、シリンダヘッドカバーの上側にＯＣＶが設けられる場合等である。
特開平０９−１７０４１６号公報 特開２００５−４２６５７号公報

上述したようなＶＶＴ装置では、各油圧室にそれぞれ油圧を供給するための遅角側油路および進角側油路がカムキャップおよびカムシャフトに形成されている。内燃機関では、カムシャフトは、シリンダヘッド上に設けられる台座と、この台座上にボルト止めされて取り付けられるカムキャップとの間に挟まれた状態で回転自在に支持される。シリンダヘッドの台座およびカムキャップには、半円凹状の軸受面がそれぞれ設けられ、これら両軸受面で作られる円形孔に、カムシャフトのジャーナル部が支持されるようになっている。

しかし、ＶＶＴ装置では、カムトルク変動にともなう油圧脈動により遅角圧（遅角側油路の油圧）および進角圧（進角側油路の油圧）に負圧が発生する（図１３）。この負圧によって、カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との隙間から外部の空気が吸い込まれる可能性がある。そして、吸い込まれた空気が上述した遅角側油路および進角側油路に入り込み、遅角側油圧室および進角側油圧室への作動油中に混入して、その結果、ＶＶＴ装置の動作不良、制御不能等を引き起こす可能性がある。したがって、カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との間のシール部におけるシール性を十分に確保する必要がある。

ここで、カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との隙間に潤滑用の油が供給されていても、潤滑油が十分に供給される間は上述したシール部におけるシール性を確保できるが、その潤滑油が負圧によって吸い込まれ、潤滑油がなくなったり、不足したりすると、同様の不具合が発生する可能性がある。

近年では、内燃機関の動弁装置のローラロッカアーム化にともない、カムトルク変動が増加し、油圧脈動が増加する傾向にあり、この場合には、上述の空気吸い込みが一層懸念される。また、内燃機関のコンパクト化にともなって、上述したシール部におけるシール幅を十分に確保できなくなってきており、この場合にも、上述の空気吸い込みが一層懸念される。

本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであり、カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との間のシール部におけるシール性を確保して、そのシール部からの空気の吸い込みを防止できるような内燃機関のバルブタイミング変更装置、および、そのようなバルブタイミング変更装置が搭載された内燃機関に用いられるカムキャップを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、遅角側油圧室および進角側油圧室にそれぞれ油圧を供給するための遅角側油路および進角側油路が、前記カムシャフトとこのカムシャフトのジャーナル部に被せられるカムキャップとに形成されており、前記カムシャフトの遅角側油路と前記カムキャップの遅角側油路との間、および、前記カムシャフトの進角側油路と前記カムキャップの進角側油路との間でそれぞれ作動油を流通可能に構成された内燃機関のバルブタイミング変更装置において、前記カムキャップには、その遅角側油路の軸受面側の開口、および、その進角側油路の軸受面側の開口よりも、前記カムシャフトの軸方向で両外側の部分へそれぞれ給油を行う給油路が設けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との間のシール部に、給油路を通じて給油が行われるので、上記シール部におけるシール性を確保できる。これにより、外部の空気が上記シール部から吸い込まれることを防止でき、空気の吸い込みによるＶＶＴ装置の動作不良、制御不能等の発生を防ぐことができる。

ここで、前記カムキャップの給油路には、当該バルブタイミング変更装置のオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）からの作動油を供給することが可能である。こうすると、ＯＣＶからの作動油の一部をカムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との間のシール部のシールに利用することができる。なお、ＯＣＶ以外からカムキャップの給油路に給油を行うようにしてもよく、当該バルブタイミング変更装置の遅角側油圧室および進角側油圧室以外の内燃機関の各部に供給される作動油の一部を供給するようにしてもよい。一例として、当該バルブタイミング変更装置のハウジングに固定されたタイミングスプロケットまたはタイミングプーリとクランクシャフトとの間に掛け渡されるタイミングチェーンまたはタイミングベルトの張力を調節するテンショナに供給される作動油の一部を供給することが可能である。

そして、ＯＣＶからの作動油の一部を供給する場合、前記カムキャップの給油路を、このカムキャップの進角側油路から分岐され、軸受面側の開口がカムキャップの遅角側油路の軸受面側の開口よりも前記カムシャフトの軸方向外側に設けられた第１の給油路と、このカムキャップの遅角側油路から分岐され、軸受面側の開口がカムキャップの進角側油路の軸受面側の開口よりも前記カムシャフトの軸方向外側に設けられた第２の給油路により構成することが可能である。

上記構成によれば、カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との間のシール部に、カムキャップの進角側油路および遅角側油路を通じて進角側油圧室および遅角側油圧室に供給されるＯＣＶからの作動油の一部が、それぞれ第１，第２の給油路を通じて供給されるので、上記シール部におけるシール性を確保できる。これにより、外部の空気が上記シール部から吸い込まれることを防止でき、空気の吸い込みによるＶＶＴ装置の動作不良、制御不能等の発生を防ぐことができる。

ここで、例えば、進角圧（進角側油路の油圧）が負圧となる場合、その負圧が作用するカムキャップの進角側油路よりも軸方向外側のシール部の作動油がカムシャフトの進角側油路に吸い込まれる可能性があるが、遅角圧（遅角側油路の油圧）が正圧となっており、そのシール部には十分な作動油が供給されるため、そのシール部で作動油が不足することがなくなる。これにより、そのシール部におけるシール性を十分に確保でき、そのシール部からの空気の吸い込みによるＶＶＴ装置の動作不良、制御不能等の発生を防ぐことができる。このように、カムキャップの遅角側油路および進角側油路のうち、負圧が作用する一方の油路よりも軸方向外側のシール部、つまり、空気吸い込みが発生し得るシール部に、正圧が作用する他方の油路から供給される作動油を供給するようにしている。これにより、上記シール部への給油を効率的に行うことができ、そのシール部におけるシールを効果的に行うことができる。

本発明は、内燃機関のバルブタイミング変更装置に限られることなく、そのようなバルブタイミング変更装置が搭載された内燃機関に用いられるカムキャップも本発明に包含される。本発明のカムキャップの具体構成は、バルブタイミング変更装置が搭載された内燃機関のカムシャフトのジャーナル部に被せられ、前記バルブタイミング変更装置の遅角側油圧室および進角側油圧室にそれぞれ油圧を供給するための遅角側油路および進角側油路が形成され、前記遅角側油路と前記カムシャフトの遅角側油路との間、および、前記進角側油路と前記カムシャフトの進角側油路との間でそれぞれ作動油を流通可能に構成されており、前記遅角側油路の軸受面側の開口および前記進角側油路の軸受面側の開口よりも、前記カムシャフトの軸方向で両外側の部分へそれぞれ給油を行う給油路が設けられている。

上記構成のカムキャップをＶＶＴ装置が搭載された内燃機関に用いれば、カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との間のシール部に、給油路を通じて給油が行われるので、上記シール部におけるシール性を確保できる。これにより、外部の空気が上記シール部から吸い込まれることを防止でき、空気の吸い込みによるＶＶＴ装置の動作不良、制御不能等の発生を防ぐことができる。

本発明によれば、カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との間のシール部におけるシール性を確保でき、これにより、外部の空気が上記シール部から吸い込まれることを防止でき、空気の吸い込みによるＶＶＴ装置の動作不良、制御不能等の発生を防ぐことができる。

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１〜図２に示す油圧式のＶＶＴ装置１０は、内燃機関において、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させ、機関バルブのバルブタイミングを変更可能とするもので、この例では、ベーン式のＶＶＴ装置として構成されている。以下では、ＶＶＴ装置１０を内燃機関の吸気バルブ開閉用の吸気カムシャフト３１に設けた例について説明する。

ＶＶＴ装置１０は、ほぼ中空円盤状のハウジング１１と、このハウジング１１内に回転自在に収容された内部ロータ１４とを備えている。内部ロータ１４には、複数（この例では４つ）のベーン１５が一体形成されている。内部ロータ１４は、センタボルト１６によって吸気カムシャフト３１の一端に固定されている。このため、内部ロータ１４は、吸気カムシャフト３１と一体となって回転する。

ハウジング１１の前面側は、カバー１７によって覆われている。ハウジング１１、カバー１７、および、側板１９ａは、ボルト１８によってタイミングスプロケット１９に固定されている。このため、ハウジング１１、カバー１７、および、側板１９ａは、タイミングスプロケット１９と一体となって回転する。タイミングスプロケット１９にはタイミングチェーンが掛けられており、このタイミングチェーンを介してタイミングスプロケット１９がクランクシャフトに連結されている。

ハウジング１１の内部には、内部ロータ１４のベーン１５と同数の凸部１２が形成されており、各凸部１２間に形成された凹部１３内に内部ロータ１４の各ベーン１５が収容されている。各ベーン１５の先端面は、凹部１３の内周面に摺動可能に接触している。内部ロータ１４は、作動油の圧力（油圧）をベーン１５で受けることによりハウジング１１に対して相対回転する。この相対回転により、クランクシャフトに対する吸気カムシャフト３１の回転位相が変化する。

ハウジング１１の各凹部１３には、内部ロータ１４のベーン１５によって区画された２つの空間が形成されている。これら２つの空間のうち、ベーン１５に対して吸気カムシャフト３１の回転方向（図２の矢印の方向）の前側の空間が遅角側油圧室２１を構成し、吸気カムシャフト３１の回転方向の後側の空間が進角側油圧室２２を構成している。

内部ロータ１４のベーン１５の１つには、段差付きの貫通孔２３が形成されている。この貫通孔２３には、フランジ付きロックピン２４が摺動可能に収容されている。ロックピン２４は、圧縮コイルばね２５の弾性力によってタイミングスプロケット１９側に付勢されている。一方、タイミングスプロケット１９に固定された側板１９ａには、ロックピン２４に対応する位置に係止孔２６が形成されており、内部ロータ１４の相対回転によりロックピン２４が係止孔２６に一致したときには、圧縮コイルばね２５の弾性力によってロックピン２４が突き出し、その先端が係止孔２６に突入する。

このようなロックピン２４の係止孔２６への突入により、内部ロータ１４のハウジング１１に対する相対回転が規制され、その規制状態での相対回転位相を維持した状態で吸気カムシャフト３１とタイミングスプロケット１９とが一体に回転する。なお、ロックピン２４と係止孔２６とは、ロック位相、つまり、吸気カムシャフト３１の回転位相が最遅角位相（または最進角位相）となったときに一致するようになっている。

ロックピン２４のロックを解除するために、そのロックピン２４を有するベーン１５には油通路２７が設けられている。この油通路２７は、進角側油圧室２２および貫通孔２３に連通しており、進角側油圧室２２に供給された油圧が貫通孔２３に導入される。また、ロックピン２４のフランジ部分と貫通孔２３の段差部分との間には、環状油空間２８が形成されている。この環状油空間２８は、油通路２９を介して遅角側油圧室２１と連通しており、遅角側油圧室２１に供給された油圧が環状油空間２８にも導入される。そして、環状油空間２８の油圧が圧縮コイルばね２５の弾性力に打ち勝つと、ロックピン２４が係止孔２６から外れ、ロックピン２４のロックが解除される。このようなロックピン２４のロック解除によって、ハウジング１１および内部ロータ１４間の相対回転が許容され、遅角側油圧室２１および進角側油圧室２２に供給される油圧に基づいて、ハウジング１１に対する内部ロータ１４の回転位相の調整が可能となる。

上述のような構成のＶＶＴ装置１０では、遅角側油圧室２１内と進角側油圧室２２内との各油圧によって内部ロータ１４がハウジング１１に対して相対回転する。すなわち、進角側油圧室２２内の油圧を遅角側油圧室２１内の油圧よりも高くすると、内部ロータ１４は、ハウジング１１に対して吸気カムシャフト３１の回転方向に相対回転する。このとき、吸気カムシャフト３１の回転位相は、クランクシャフトの回転位相に対して進められる（進角）。

逆に、遅角側油圧室２１内の油圧を進角側油圧室２２の油圧よりも高くすると、内部ロータ１４は、ハウジング１１に対して吸気カムシャフト３１の回転方向とは逆方向に相対回転する。このとき、吸気カムシャフト３１の回転位相は、クランクシャフトの回転位相に対して遅らされる（遅角）。このように、吸気カムシャフト３１の回転位相の調整によって、吸気バルブのバルブタイミングを変更可能となっている。

ＶＶＴ装置１０における遅角側油圧室２１内および進角側油圧室２２内の各油圧は、オイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという。）５０によって調整される。この例では、ＯＣＶ５０からの作動油が、吸気カムシャフト３１およびこの吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａに被せられるカムキャップ３４（図３〜図７）に設けられた遅角側油路および進角側油路を通じて、それぞれ各油圧室２１，２２に供給され、各油圧室２１，２２内の油圧が調整されるようになっている。吸気カムシャフト３１の遅角側油路とカムキャップ３４の遅角側油路との間、および、吸気カムシャフト３１の進角側油路とカムキャップ３４の進角側油路との間では、それぞれ作動油を流通可能に構成されている。なお、この場合、ＯＣＶ５０は、例えば、カムキャップ３４の上側、あるいは、シリンダヘッドカバーの上側等に配置される。

ここで、吸気カムシャフト３１は、シリンダヘッド３０上に設けられる台座３０ａと、この台座３０ａ上にボルト止めされて取り付けられるカムキャップ３４との間に挟まれた状態で回転自在に支持されている。シリンダヘッド３０の台座３０ａおよびカムキャップ３４には、半円凹状の軸受面３０ｂ，３４ａがそれぞれ設けられており、この両軸受面３０ｂ，３４ａで作られる円形孔に、吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａが支持されている。カムキャップ３４には、シリンダヘッド３０の台座３０ａへの取り付け用のボルトが挿通される貫通孔３８が形成されている。

そして、吸気カムシャフト３１の内部には、遅角側油孔３２ａおよび進角側油孔３２ｂが形成されており、遅角側油孔３２ａの一端および進角側油孔３２ｂの一端が、それぞれ上述した遅角側油圧室２１および進角側油圧室２２に連通されている。遅角側油孔３２ａの他端および進角側油孔３２ｂの他端は、それぞれ吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａの外周に形成された遅角側油溝３３ａと進角側油溝３３ｂに連通されている。

また、カムキャップ３４の内部には、図３〜図７に示すように、遅角側油孔３５ａおよび進角側油孔３５ｂが形成されており、遅角側油孔３５ａ一端および進角側油孔３５ｂの一端が、それぞれ吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａ外周の遅角側油溝３３ａおよび進角側油溝３３ｂに連通されている。遅角側油孔３５ａの他端および進角側油孔３５ｂの他端は、それぞれＯＣＶ５０に接続された遅角側通路４４および進角側通路４５に連通されている。カムキャップ３４には、後述するシール部３７ａ，３７ｂに作動油を供給するための給油孔３６ａ，３６ｂも設けられている。カムキャップ３４の給油孔３６ａ，３６ｂ等の詳細については後述する。

このように、カムキャップ３４に設けられた遅角側油孔３５ａと、吸気カムシャフト３１に設けられた遅角側油溝３３ａおよび遅角側油孔３２ａとを経て、ＯＣＶ５０からの作動油が遅角側油圧室２１に供給される。こうして、遅角側油圧室２１内の油圧が調整される。また、カムキャップ３４に設けられた進角側油孔３２ｂと、吸気カムシャフト３１に設けられた進角側油溝３３ｂおよび進角側油孔３２ｂとを経て、ＯＣＶ５０からの作動油が進角側油圧室２２に供給される。こうして、進角側油圧室２２内の油圧が調整される。

一方、ＯＣＶ５０へは、オイル供給通路４６が接続されており、このオイル供給通路４６を介して、シリンダブロックの下側に設けられたオイルパン４１に貯溜された作動油が供給される。また、ＯＣＶ５０には、遅角側油圧室２１および進角側油圧室２２への作動油の供給・流出を行うための上述した遅角側通路４４および進角側通路４５が接続されている。さらに、ＯＣＶ５０には、オイルパン４１へオイルを戻すための２つのオイル排出通路４７，４８が接続されている。オイルパン４１内の潤滑油は、内燃機関の運転時、異物除去用のオイルストレーナ４３を介してオイルポンプ４２によって汲み上げられて、オイル供給通路４６からＯＣＶ５０に供給される。オイルポンプ４２は、例えば、クランクシャフトの回転によって駆動される機械式ポンプとして構成される。なお、オイルパン４１内の作動油は、ＶＶＴ装置１０以外の内燃機関の各部にも供給され、潤滑・冷却等に使用されるようになっている。

ここで、ＯＣＶ５０は、例えば、電磁駆動式の流量制御弁として構成されている。具体的には、ＯＣＶ５０は、４ポート弁として構成され、ケーシング５１の内部に往復移動可能に配設されたスプール５２と、このスプール５２に弾性力を付勢する圧縮コイルばね５３と、電磁ソレノイド５４とを備え、この電磁ソレノイド５４に電圧が印加されると、スプール５２が吸引されるようになっている。そして、電磁ソレノイド５４が発生する吸引力と圧縮コイルばね５３の弾性力との釣り合いによって、スプール５２の位置が決定される。

上述のようなＯＣＶ５０では、スプール５２の移動にともなって、遅角側通路４４および進角側通路４５と、オイル供給通路４６およびオイル排出通路４７，４８との連通量が変化する。これにより、遅角側通路４４および進角側通路４５に対して供給される作動油の量、あるいは、これら遅角側通路４４および進角側通路４５から排出される作動油の量が変化する。そして、進角側通路４５に供給される作動油の供給量が多いほど、吸気カムシャフト３１の回転位相が進角される。逆に、遅角側通路４４に供給される作動油の供給量が多いほど、吸気カムシャフト３１の回転位相が遅角される。このようにして、遅角側油圧室２１内および進角側油圧室２２内の油圧を調整することによって、内部ロータ１４の回転位相を最遅角位相から最進角位相までの範囲で連続的に変更することが可能になっている。

ＶＶＴ装置１０では、上述したように、カムキャップ３４に設けられた遅角側油孔３５ａおよび進角側油孔３５ｂを通じて、遅角側油圧室２１および進角側油圧室２２に油圧を供給するようにしている。そして、この例では、カムキャップ３４の軸受面３４ａと吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａとのシール部３７ａ，３７ｂにＯＣＶ５０からの作動油を供給することによって、遅角側油圧室２１および進角側油圧室２２に空気が入り込まないようにしている。以下、この空気吸い込み防止構造について、図１〜図７により説明する。なお、図６、図７には、カムキャップおよびカムシャフトを示しているが、図６のカムキャップは、図３のＢ−Ｂ断面図となっており、図７のカムキャップは、図３のＣ−Ｃ断面図となっている。

カムキャップ３４の遅角側油孔３５ａおよび進角側油孔３５ｂは、それぞれカムキャップ３４の上面の開口３５ｃおよび開口３５ｄから、軸受面３４ａの開口３５ｅおよび開口３５ｆまで延びる貫通孔となっている。遅角側油孔３５ａの開口３５ｅは、吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａ外周に設けられた遅角側油溝３３ａに臨んでいる。進角側油孔３５ｂの開口３５ｆは、吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａ外周に設けられた進角側油溝３３ｂに臨んでいる。

ここで、カムキャップ３４の開口３５ｅおよび開口３５ｆよりも吸気カムシャフト３１の軸方向（以下、軸方向という。）で両外側の部分が、カムキャップ３４の軸受面３４ａと吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａとの間のシール部３７ａ，３７ｂとなっている。つまり、カムキャップ３４の遅角側油孔３５ａの開口３４ｅよりも軸方向でハウジング１１側にシール部３７ａが設けられており、進角側油孔３５ｂの開口３４ｆよりも軸方向でハウジング１１側の反対側にシール部３７ｂが設けられている。

そして、カムキャップ３４の内部には、上述したシール部３７ａ，３７ｂにＯＣＶ５０からの作動油を供給するための給油路としての給油孔３６ａ，３６ｂが形成されている。給油孔３６ａ，３６ｂは、それぞれ進角側油孔３５ｂおよび遅角側油孔３５ａの上部から分岐され、軸受面３４ａの開口３６ｃ，３６ｄまで延びている。給油孔３６ａ，３６ｂの開口３６ｃ，３６ｄは、それぞれシール部３７ａ，３７ｂに臨んでいる。つまり、給油孔３６ａの開口３６ｃが、遅角側油孔３５ａの開口３５ｅよりも軸方向外側に設けられている。また、給油孔３６ｂの開口３６ｄが、進角側油孔３５ｂの開口３５ｆよりも軸方向外側に設けられている。

シール部３７ａ，３７ｂへは、カムキャップ３４の進角側油孔３５ｂおよび遅角側油孔３５ａを通じて進角側油圧室２２および遅角側油圧室２１に供給されるＯＣＶ５０からの作動油の一部が、それぞれ給油孔３６ａ，３６ｂを通じて供給される。ここで、シール部３７ａ，３７ｂに作動油が供給されなければ、ＶＶＴ装置１０において、カムトルク変動にともなう油圧脈動により発生する負圧によって（図１３参照）、カムキャップ３４の軸受面３４ａと吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａとの隙間から空気が遅角側油溝３３ａおよび進角側油溝３３ｂに吸い込まれる可能性がある。そして、吸い込まれた空気が進角側油孔３５ｂおよび遅角側油孔３５ａへの作動油中に混入して、ＶＶＴ装置１０の動作不良、制御不能等を引き起こす可能性がある。

この例では、そのようなシール部３７ａ，３７ｂからの空気の吸い込みが防止される。具体的には、カムキャップ３４の給油孔３６ａ，３６ｂは、それぞれ進角側油孔３５ｂおよび遅角側油孔３５ａに連通されており、ＯＣＶ５０からの作動油で満たされている。その作動油は、給油孔３６ａ，３６ｂからカムキャップ３４の軸受面３４ａと吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａとの隙間に供給され、シール部３７ａ，３７ｂが作動油で満たされた状態になっている。

この状態で、油圧脈動により、例えば、進角圧（進角側油路の油圧）が負圧となってその負圧が進角側油溝３３ｂに作用しても、シール部３７ｂには、給油孔３６ｂを通じて、遅角側油圧室２１に供給される作動油がＯＣＶ５０から供給されているので、シール部３７ｂにおけるシール性を確保できる。これにより、外部の空気がシール部３７ｂから吸い込まれることが防止される。この場合、シール部３７ｂの作動油が進角側油溝３３ｂに吸い込まれる可能性があるが、遅角圧（遅角側油路の油圧）が正圧となっており、シール部３７ｂには給油孔３６ｂを通じて十分な作動油が供給されるため、シール部３７ｂで作動油が不足することがなくなる。これにより、シール部３７ｂにおけるシール性を十分に確保でき、シール部３７ｂからの空気の吸い込みによるＶＶＴ装置１０の動作不良、制御不能等の発生を防ぐことができる。

同様に、遅角圧が負圧となってその負圧が遅角側油溝３３ａに作用しても、シール部３７ａには、給油孔３６ａを通じて、進角側油圧室２２に供給される作動油がＯＣＶ５０から供給されているので、シール部３７ａにおけるシール性を確保できる。これにより、外部の空気がシール部３７ａから吸い込まれることが防止される。この場合、シール部３７ａの作動油が遅角側油溝３３ａに吸い込まれる可能性があるが、進角圧が正圧となっており、シール部３７ａには給油孔３６ａを通じて十分な作動油が供給されるため、シール部３７ａで作動油が不足することがなくなる。これにより、シール部３７ａにおけるシール性を十分に確保でき、シール部３７ａからの空気の吸い込みによるＶＶＴ装置１０の動作不良、制御不能等の発生を防ぐことができる。

このように、カムキャップ３４の油孔３５ａ，３５ｂのうち、負圧が作用する一方の油孔３５ａ（または３５ｂ）よりも軸方向外側のシール部３７ａ（または３７ｂ）、つまり、空気吸い込みが発生し得るシール部３７ａ（または３７ｂ）に、正圧が作用する他方の油孔３５ｂ（または３５ａ）から供給される作動油を供給するようにしている。これにより、シール部３７ａ，３７ｂへの給油を効率的に行うことができ、そのシール部３７ａ，３７ｂにおけるシールを効果的に行うことができる。

そして、内燃機関の動弁装置のローラロッカアーム化にともない、カムトルク変動が増加し、油圧脈動が増加した場合であっても、上述したように、シール部３７ａ，３７ｂには十分な作動油が供給されるため、シール部３７ａ，３７ｂからの空気の吸い込みを防止できる。これにより、そのような内燃機関におけるＶＶＴ装置１０の動作不良、制御不能等の発生を防止できる。また、内燃機関のコンパクト化にともない、シール部３７ａ，３７ｂにおけるシール幅（軸方向の幅）を十分に確保できない場合であっても、上述したように、シール部３７ａ，３７ｂには十分な作動油が供給されるため、シール部３７ａ，３７ｂからの空気の吸い込みを防止できる。これにより、そのような内燃機関におけるＶＶＴ装置１０の動作不良、制御不能等の発生を防止できる。したがって、上述した空気吸い込み防止構造は、内燃機関の動弁装置のローラロッカアーム化にも、内燃機関のコンパクト化にも対応したものになっている。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。

上述した例では、ＶＶＴ装置１０を内燃機関の吸気バルブ開閉用の吸気カムシャフト３１に設けた例について説明したが、これに限られることなく、ＶＶＴ装置を排気バルブ開閉用の排気カムシャフトに設ける構成としてもよいし、あるいは、ＶＶＴ装置を吸・排気カムシャフトの双方に設ける構成としてもよい。ＶＶＴ装置を排気カムシャフトに設ける場合には、排気カムシャフトのジャーナル部に被せられるカムキャップを上述した場合と同様の構成とし、ＶＶＴ装置を吸・排気カムシャフトの双方に設ける場合には、吸・排気カムシャフトのそれぞれのジャーナル部に被せられるカムキャップを上述した場合と同様の構成とする。

カムキャップに設けられる給油路は、カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との間のシール部に給油を行えるものであれば、上述した場合だけに限定されない。つまり、カムキャップは、遅角側油路の軸受面側の開口および進角側油路の軸受面側の開口よりも、カムシャフトの軸方向で両外側の部分へそれぞれ給油を行うための給油路が設けられている構成であればよい。

また、上述した例では、カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との間のシール部へ、ＯＣＶ５０からの作動油の一部を供給する場合の空気吸い込み防止構造について説明したが、そのシール部へは、ＯＣＶ５０以外から給油を行うようにしてもよい。つまり、ＶＶＴ装置以外の内燃機関の各部に供給される作動油の一部をそのシール部へ供給することが可能である。ＯＣＶ５０以外から給油を行う場合、カムキャップには、ＯＣＶ５０以外から給油を行うための給油路が設けられる。

例えば、タイミングスプロケット１９とクランクシャフトとの間に掛け渡されるタイミングチェーンの張力を調整するチェーンテンショナに供給される作動油の一部をそのシール部へ供給することが可能である。この場合、カムキャップには、その作動油の一部を供給するための給油路が設けられる。具体的には、カムキャップ１３４は、図８〜図１０に示すような構成となっており、カムキャップ１３４の給油路１３６ａ，１３６ｂには、チェーンテンショナに供給される作動油の一部がシリンダヘッド側から供給される。そして、その作動油がカムキャップ１３４の軸受面１３４ａと吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａとのシール部１３７ａ，１３７ｂに供給されて、遅角側油圧室２１および進角側油圧室２２に空気が入り込まないようになっている。以下では、この空気吸い込み防止構造について、上述した例と異なる点を中心に説明する。なお、図１２には、カムキャップ１３４およびカムシャフト３１を示しているが、図１２のカムキャップは、図９のＤ−Ｄ断面図となっている。

この場合、カムキャップ１３４が取り付けられるシリンダヘッドの台座として、図１１に示すようなカムハウジング１４０が用いられている。図１１には、カムハウジング１４０のうち吸気側の部分だけを示している。カムキャップ１３４およびカムハウジング１４０は、シリンダヘッド上にボルト止めされて取り付けられている。カムハウジング１４０およびカムキャップ１３４には、半円凹状の軸受面１４０ａ，１３４ａがそれぞれ設けられており、この両軸受面１４０ａ，１３４ａで作られる円形孔に、吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａが支持されている。カムキャップ１３４およびカムハウジング１４０には、シリンダヘッドへの取り付け用のボルトが挿通される貫通孔１３８，１４１がそれぞれ形成されている。カムハウジング１４０には、油孔１４２が形成されている。油孔１４２は、貫通孔１４１の上部から分岐され、カムハウジング１４０の下面まで延びている。そして、油孔１４２は、シリンダヘッド内部に設けられた油路に連通されている。カムハウジング１４０の油孔１４２および貫通孔１４１を通じて、チェーンテンショナに供給される作動油の一部がカムキャップ１３４の貫通孔１３８に送られる。なお、貫通孔１３８，１４１にはそれぞれボルトが挿通されるため、貫通孔１３８，１４１の内面とボルトとの隙間が油路となっている。

カムキャップ１３４の内部には、上述した例の場合と同様に、遅角側油孔１３５ａおよび進角側油孔１３５ｂが形成されており、これら遅角側油孔１３５ａおよび進角側油孔１３５ｂを通じて、遅角側油圧室２１および進角側油圧室２２に油圧を供給するようにしている。遅角側油孔１３５ａおよび進角側油孔１３５ｂは、それぞれカムキャップ１３４の上面の開口１３５ｃおよび開口１３５ｄから、軸受面１３４ａの開口１３５ｅおよび開口１３５ｆまで延びる貫通孔となっている。遅角側油孔１３５ａの開口１３５ｅは、吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａ外周に設けられた遅角側油溝３３ａに臨んでいる。進角側油孔１３５ｂの開口１３５ｆは、吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａ外周に設けられた進角側油溝３３ｂに臨んでいる。

そして、カムキャップ１３４の内部には、シール部１３７ａ，１３７ｂにチェーンテンショナに供給される作動油の一部を供給するための給油路としての給油孔１３６ａ，１３６ｂが形成されている。給油孔１３６ａ，１３６ｂは、それぞれ貫通孔１３８の内面の開口１３６ｃ，１３６ｄから、軸受面１３４ａの開口１３６ｅ，１３６ｆまで延びている。つまり、給油孔１３６ａ，１３６ｂを介して、貫通孔１３８と軸受面１３４ａとが連通されている。給油孔１３６ａ，１３６ｂの開口１３６ｅ，１３６ｆは、それぞれシール部１３７ａ，１３７ｂに臨んでいる。つまり、給油孔１３６ａの開口１３６ｅが、遅角側油孔１３５ａの開口１３５ｅよりも軸方向外側に設けられている。また、給油孔１３６ｂの開口１３６ｆが、進角側油孔１３５ｂの開口１３５ｆよりも軸方向外側に設けられている。

シール部１３７ａ，１３７ｂへは、チェーンテンショナに供給される作動油の一部が、カムハウジング１４０の油孔１４２および貫通孔１４１、カムキャップ１３４の貫通孔１３８および給油孔１３６ａ，１３６ｂを通じてそれぞれ供給される。そして、給油孔１３６ａ，１３６ｂからカムキャップ１３４の軸受面１３４ａと吸気カムシャフト３１のジャーナル部３１ａとの隙間に供給され、シール部１３７ａ，１３７ｂが作動油で満たされた状態になっている。これにより、シール部１３７ａ，１３７ｂにおけるシール性を確保でき、外部の空気がシール部１３７ａ，１３７ｂから吸い込まれることが防止される。そして、シール部１３７ａ，１３７ｂからの空気の吸い込みによるＶＶＴ装置の動作不良、制御不能等の発生を防ぐことができる。

なお、貫通孔１３８を利用してシール部１３７ａ，１３７ｂに作動油を供給する場合について説明したが、貫通孔１３８を利用せずにシール部１３７ａ，１３７ｂに作動油を供給する構成としてもよい。また、カムキャップ１３４を取り付けるシリンダヘッドの台座として、カムハウジング１４０を用いた場合について説明したが、カムハウジング１４０を用いずにカムキャップ１３４をシリンダヘッドに取り付ける構成としてもよい。

上述した例では、ＶＶＴ装置１０のハウジング１１に固定されたタイミングスプロケット１９にタイミングチェーンが掛けられた場合について説明したが、ＶＶＴ装置のハウジングにタイミングプーリを固定してこのタイミングプーリにタイミングベルトを掛け、このタイミングベルトを介してタイミングプーリをクランクシャフトに連結する構成としてもよい。タイミングプーリおよびタイミングベルトを用いる場合、タイミングベルトの張力を調節するベルトテンショナに供給される作動油の一部を、カムキャップの軸受面とカムシャフトのジャーナル部との間のシール部へ供給する構成とすることが可能である。

また、上述した例では、ＶＶＴ装置１０としてベーン式のものを採用した場合について説明したが、ヘリカルスプライン式のＶＶＴ装置を採用する構成としてもよい。

本発明を適用する内燃機関のＶＶＴ装置の概略構成を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 カムキャップを示す平面図である。 カムキャップを示す側面図である。 カムキャップを示す底面図である。 カムキャップの遅角側油孔および給油孔とカムシャフトの油溝との位置関係を示す断面図である。 カムキャップの進角側油孔および給油孔とカムシャフトの油溝との位置関係を示す断面図である。 カムキャップの変形例を示す平面図である。 カムキャップの変形例を示す側面図である。 カムキャップの変形例を示す底面図である。 カムキャップを取り付けるカムハウジングを示す側面図である。 カムキャップの遅角側油孔、進角側油孔および給油孔とカムシャフトの油溝との位置関係を示す断面図である。 カムトルク変動にともなう油圧脈動によりＶＶＴ装置で発生する負圧を説明するための図である。

符号の説明

１０ ＶＶＴ装置
１１ ハウジング
１４ 内部ロータ
１５ ベーン
１９ タイミングスプロケット
２１ 遅角側油圧室
２２ 進角側油圧室
３１ 吸気カムシャフト
３１ａ ジャーナル部
３２ａ 遅角側油孔
３２ｂ 進角側油孔
３３ａ 遅角側油溝
３３ｂ 進角側油溝
３４ カムキャップ
３４ａ 軸受面
３５ａ 遅角側油孔
３５ｃ，３５ｅ 開口
３５ｂ 進角側油孔
３５ｄ，３５ｆ 開口
３６ａ，３６ｂ 給油孔
３６ｃ，３６ｄ 開口
３７ａ，３７ｂ シール部
５０ ＯＣＶ

Claims (5)

1. 遅角側油圧室および進角側油圧室にそれぞれ油圧を供給するための遅角側油路および進角側油路が、前記カムシャフトとこのカムシャフトのジャーナル部に被せられるカムキャップとに形成されており、前記カムシャフトの遅角側油路と前記カムキャップの遅角側油路との間、および、前記カムシャフトの進角側油路と前記カムキャップの進角側油路との間でそれぞれ作動油を流通可能に構成された内燃機関のバルブタイミング変更装置において、
   前記カムキャップには、その遅角側油路の軸受面側の開口、および、その進角側油路の軸受面側の開口よりも、前記カムシャフトの軸方向で両外側の部分へそれぞれ給油を行う給油路が設けられていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング変更装置。
2. 前記カムキャップの給油路には、当該バルブタイミング変更装置のオイルコントロールバルブからの作動油が供給され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変更装置。
3. 前記カムキャップの給油路が、このカムキャップの進角側油路から分岐され、軸受面側の開口がカムキャップの遅角側油路の軸受面側の開口よりも前記カムシャフトの軸方向外側に設けられた第１の給油路と、このカムキャップの遅角側油路から分岐され、軸受面側の開口がカムキャップの進角側油路の軸受面側の開口よりも前記カムシャフトの軸方向外側に設けられた第２の給油路により構成されている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変更装置。
4. 前記カムキャップの給油路には、当該バルブタイミング変更装置の遅角側油圧室および進角側油圧室以外の内燃機関の各部に供給される作動油の一部が供給され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変更装置。
5. バルブタイミング変更装置が搭載された内燃機関のカムシャフトのジャーナル部に被せられ、
   前記バルブタイミング変更装置の遅角側油圧室および進角側油圧室にそれぞれ油圧を供給するための遅角側油路および進角側油路が形成され、前記遅角側油路と前記カムシャフトの遅角側油路との間、および、前記進角側油路と前記カムシャフトの進角側油路との間でそれぞれ作動油を流通可能に構成されたカムキャップであって、
   前記遅角側油路の軸受面側の開口および前記進角側油路の軸受面側の開口よりも、前記カムシャフトの軸方向で両外側の部分へそれぞれ給油を行う給油路が設けられていることを特徴とするカムキャップ。

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