JP2864869B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の運転中に
吸気バルブ或いは排気バルブの作動タイミングを可変に
するバルブタイミング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術としては、例えば特
開昭６１−２７９７１３号公報に開示されているよう
に、カムシャフトとタイミングプーリとの間にヘリカル
歯を有する筒状歯車（リングギヤ）を介在させた装置が
一般的に知られている。しかしながら、この技術では、
カムシャフトとタイミングプーリとの回転位相を変える
際に、リングギヤがカムシャフトの軸方向へ移動される
構造となっていた。そのため、カムシャフトとタイミン
グプーリとの回転位相の可変範囲を拡大しようとした場
合に、リングギヤの移動ストロークを拡大させるか、リ
ングギヤにおけるヘリカル歯の捩じり角を大きくする必
要があった。そのことから、カムシャフトの軸方向にお
いて、装置の寸法が大型化して車両に対する装置の搭載
性が損なわれたり、リングギヤの作動抵抗が大きくなっ
て装置としての作動応答性が損なわれたりする問題があ
った。

【０００３】そこで、上記の不具合に対処するために、
本出願人により、特願平３−２２１８８９号において画
期的な技術が提案された。この技術では、カムシャフト
と一体回転可能な外歯ロータと、タイミングプーリと一
体回転可能な内歯ロータとからなるトロコイドギヤ対が
用いられている。そして、カムシャフトとタイミングプ
ーリとの回転位相を変える際に、内歯ロータの外歯ロー
タに対する偏心位置が外歯ロータの中心周りに移動され
るようになっている。即ち、この動作により、リングギ
ヤ等の作動部材を用いてそれをカムシャフトの軸方向へ
移動させることなく、カムシャフトとタイミングプーリ
との回転位相を可変とすることができるようになってい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の特願
平３−２２１８８９号における技術では、トロコイドギ
ヤ対の構造上、内歯ロータの回転中心と外歯ロータの回
転中心とが互い偏心していた。そのため、外歯ロータに
対する内歯ロータの公転運動に伴い、内歯ロータと一体
回転可能なタイミングプーリが、カムシャフトの回転中
心の周りで公転することになった。

【０００５】従って、カムシャフトのタイミングプーリ
とクランクシャフトのプーリとの間にタイミングベルト
が掛け渡された状態では、タイミングプーリの公転に起
因してタイミングベルトの懸架長さが変化し、タイミン
グベルトにかかるベルトテンションが変化することとな
った。この不具合に対処するために、ベルトテンショナ
を付加し、それによりタイミングプーリの公転に伴うベ
ルトテンションの変化を補うことが考えられる。しか
し、この場合には、ベルトテンショナに対し、タイミン
グベルトの懸架長さの変化を吸収し、しかも良好な追従
性を達成させるといった高負担が強いられることにな
り、問題点となっていた。

【０００６】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、作動部材をカムシャフトの
軸方向へ移動させることなく回転位相を可変とすること
と、軸方向の小型化を図るべく、カムシャフトと一体回
転可能な外歯ロータと内歯ロータとから構成されるトロ
コイドギヤ対を用いたバルブタイミング制御装置におい
て、タイミングプーリをカムシャフトと同一な回転中心
で回転させることの可能な内燃機関のバルブタイミング
制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、内燃機関のシリンダヘッド
にて回転可能に支持されたバルブ駆動用のカムシャフト
と、そのカムシャフトの一端部にてそのカムシャフトと
同一の回転中心上にて相対回転可能に設けられ、内燃機
関に駆動連結されたタイミングプーリと、カムシャフト
と一体回転可能に設けられた外歯ロータと、外歯ロータ
に連結されてその外歯ロータと共にトロコイドギヤ対を
構成する内歯ロータと、カムシャフトにタイミングプー
リに対する捩じりを付与すべく、内歯ロータの外歯ロー
タに対する偏心位置を外歯ロータの中心周りに移動させ
るために内歯ロータを公転させる内歯ロータ公転手段
と、内歯ロータをタイミングプーリに対し、その径方向
への移動を許容しながら連結するスライダとを備えてい
る。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、内歯ロータ公転手段の非
作動状態において、内燃機関により駆動されたタイミン
グプーリの回転が、スライダ、内歯ロータ及び外歯ロー
タを介してカムシャフトに伝達される。そして、カムシ
ャフトがタイミングプーリとトロコイドギヤ対のギヤ比
で決定される位相変化（変速比）一定の条件下で所定の
位相関係をもって回転される。

【０００９】一方、内歯ロータ公転手段を作動させて内
歯ロータを公転させることにより、トロコイドギヤ対の
機構により内歯ロータの外歯ロータに対する偏心位置が
外歯ロータの中心周りで移動される。この移動により、
内歯ロータと外歯ロータとの噛み合い点が変更され、軸
方向への移動を伴うことなくカムシャフトにタイミング
プーリに対する捩じりが付与される。よって、タイミン
グプーリとカムシャフトとの回転位相が変更されてバル
ブタイミングが変更される。ここでは、内歯ロータとタ
イミングプーリとの連結がスライダにより径方向の動き
を許容されることから、内歯ロータが公転されるときに
は、その径方向への動きがスライダによって吸収され
る。そして、カムシャフトの回転中心を中心とする内歯
ロータの回転力のみが、スライダによってタイミングプ
ーリへと伝達される。

【００１０】

【実施例】以下、この発明における内燃機関のバルブタ
イミング制御装置を具体化した一実施例を図１〜図９に
基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１はこの実施例における内燃機関のバル
ブタイミング制御装置の構造を示す断面図である。図示
しない吸気バルブ或いは排気バルブを駆動するためのカ
ムシャフト１は、そのカムジャーナル２にてシリンダヘ
ッド３の軸受部４とベアリングキャップ５との間で回転
可能に支持されている。そして、カムシャフト１の先端
部にはタイミングプーリアッシィ６が設けられている。

【００１２】このタイミングプーリアッシィ６は、一側
に収容凹部７を有するケーシング８と、そのケーシング
８に隣接して配置され、外周に複数の外歯９を有するタ
イミングプーリ１０と、ケーシング８との間でタイミン
グプーリ１０を挟むように配置されたカバー１１とを備
えている。ケーシング８及びタイミングプーリ１０は、
それぞれカムシャフト１に相対回転可能に支持されてい
る。又、カバー１１はカムシャフト１の先端にてキャッ
プ１２を介してボルト１３により締付け固定されてい
る。カバー１１とカムシャフト１との間、カバー１１と
タイミングプーリ１０とケーシング８との間には、シー
ル部材１４，１５がそれぞれ介在されてシールが施され
ている。

【００１３】ケーシング８の収容凹部７において、カム
シャフト１上には外歯ロータ１６が一体回転可能に設け
られている。又、収容凹部７において、外歯ロータ１６
の周りには内歯ロータ１７が設けられている。図２及び
図３（Ａ），（Ｂ）は図１のＡ−Ａ線におけるタイミン
グプーリアッシィ６の断面を示している。これらの図か
らも分かるように、ケーシング８の収容凹部７の回転中
心Ｐ１はカムシャフト１の回転中心Ｐ２に対して偏心し
て設けられている。そして、そのカムシャフト１上に
て、外周に４つの外歯１６ａを有する外歯ロータ１６が
設けられている。又、その外歯ロータ１６の各外歯１６
ａに噛み合うように、５つの内歯１７ａを有する内歯ロ
ータ１７が設けられている。そして、この内歯ロータ１
７と外歯ロータ１６とによりトロコイドギヤ対１８が構
成されている。

【００１４】このトロコイドギヤ対１８において、内歯
ロータ１７の歯形は円弧で、外歯ロータ１６の歯形はト
ロコイド曲線上に中心を有する円弧群の包絡線により形
成されている。そして、外歯ロータ１６と内歯ロータ１
７との歯面の滑り速度が小さいことから、両者１６，１
７の間の摩擦が少なくなっている。又、外歯ロータ１６
の中心がカムシャフト１の回転中心Ｐ２と同一になって
いる。それに対し、内歯ロータ１７の中心が収容凹部７
の回転中心Ｐ１と同一となっている。この構成により、
内歯ロータ１７が外歯ロータ１６に対して偏心して設け
られている。つまり、外歯ロータ１６と内歯ロータ１７
との噛み合いにおいて、両者１６，１７の間で常に一定
の偏心量ｅが保持されるようになっている。そして、そ
の偏心量ｅを保持しながら、外歯ロータ１６と内歯ロー
タ１７とが互いの噛み合い点を変えながら同方向へ回転
するようになっている。又、タイミングプーリ１０の中
心はカムシャフト１の回転中心Ｐ２と同一になってい
る。

【００１５】上記のように、カムシャフト１及びタイミ
ングプーリ１０と回転中心Ｐ２を同じくする外歯ロータ
１６に対し、内歯ロータ１７が偏心量ｅだけずれた状態
を保持するように、外歯ロータ１６と内歯ロータ１７と
が収容凹部７に装着されている。この構成により、収容
凹部７が回転中心Ｐ２に対して偏心量ｅだけ偏心されて
いる。そのため、トロコイドギヤ対１８の回転におい
て、外歯ロータ１６及びタイミングプーリ１０はカムシ
ャフト１の回転中心Ｐ２を中心に回転され、内歯ロータ
１７は収容凹部７の回転中心Ｐ１を中心に回転される。

【００１６】図４及び図５（Ａ），（Ｂ）は図１のＢ−
Ｂ線におけるタイミングプーリアッシィ６の断面を示し
ている。図１，４，５において、回転中心Ｐ２，Ｐ１を
異にするタイミングプーリ１０と内歯ロータ１７とを一
体的に回転駆動させるために、タイミングプーリ１０の
中間部分には、半径方向へ延びる長穴１９が形成されて
いる。又、内歯ロータ１７の一側面には、ピン２０が圧
入固定され、その先端が長穴１９に組み付けられると共
に、その長穴１９に沿って移動可能となっている。更
に、ピン２０の先端にはスライド駒２１が相対回転可能
に取り付けられている。このスライド駒２１により、長
穴１９とピン２０との間の摺動性と耐摩耗性の向上が図
られている。そして、長穴１９、ピン２０及びスライド
駒２１により、内歯ロータ１７をタイミングプーリ１０
に対し、その径方向への移動を許容しながら連結するス
ライダ２２が構成されている。

【００１７】前述したトロコイドギヤ対１８において、
内歯ロータ１７と外歯ロータ１６との間の歯室２３には
潤滑油が供給充填されており、トロコイドギヤ対１８が
トロコイドポンプとしての作用を呈するようになってい
る。

【００１８】即ち、図６は図１のＡ−Ａ線におけるケー
シング８のみの断面を示している。この図からも分かる
ように、収容凹部７の底壁には、カムシャフト１を貫通
させるシャフト穴７ａが形成されており、そのシャフト
穴７ａを挟んで吸入溝７ｂ及び吐出溝７ｃが形成されて
いる。又、それら各溝７ｂ，７ｃには、潤滑油の吸入ポ
ート２４及び吐出ポート２５がそれぞれ開口されてい
る。これら吸入ポート２４及び吐出ポート２５はタイミ
ングプーリ１０、つまりは内歯ロータ１７の回転方向Ｚ
に対応して、潤滑油の吸入・吐出が行われるように配置
されている。図７は図１のＣ−Ｃ線におけるケーシング
８の断面を示している。この図からも分かるように、吸
入ポート２４と吐出ポート２５との間には、吐出ポート
２５から吸入ポート２４へ潤滑油を循環をさせるための
循環油路２６が形成されている。又、その循環油路２６
の途中には、潤滑油の流れをある程度だけ制限する絞り
２７が形成されている。

【００１９】従って、内歯ロータ１７が回転されて外歯
ロータ１６が同方向へ回転されることにより、内歯ロー
タ１７と外歯ロータ１６の噛み合いのズレにより歯室２
３にて潤滑油が加圧され、その加圧された潤滑油が吐出
ポート２５から循環油路２６を通じて吸入ポート２４へ
と循環供給される。

【００２０】このように、このトロコイドギヤ対１８で
はそれ自体で潤滑油の吸入・吐出が循環するようになっ
ている。それに加え、この実施例では、歯室２３や収容
凹部７の各部からの多少の潤滑油洩れに対処すべく、歯
室２３へ潤滑油を補充してその油量を常に満たしておく
ための構成が設けられている。

【００２１】即ち、図１に示すように、カムシャフト１
には、その軸線方向に沿ってシャフト油路２８が形成さ
れている。このシャフト油路２８の先端側はボール２９
により閉鎖されており、その近傍にはシャフト油路２８
からケーシング８側へ延びる分岐油路３０が形成されて
いる。又、図６，８に示すように、ケーシング８の吸入
溝７ｂには、トロコイドギヤ対１８の歯室２３に潤滑油
を補充するための補充ポート３１が形成されている。
又、ケーシング８には、その補充ポート３１に連通する
補充油路３２が形成されており、その補充油路３２がカ
ムシャフト１の分岐油路３０を介してシャフト油路２８
に連通されている。そして、それら各油路３０，３２，
３１を通じ、各歯室２３にはシャフト油路２８から補充
のための潤滑油が供給されるようになっている。

【００２２】この実施例において、潤滑油は図示しない
オイルパン、オイルポンプ及びオイルフィルタ等を含む
油圧回路からシャフト油路２８に供給されるようになっ
ている。一方、トロコイドギヤ対１８の歯室２３や収容
凹部７の各部から洩れる潤滑油を回収するために、図１
に示すように、カバー１１、タイミングプーリ１０、ケ
ーシング８及びシリンダヘッド３には、互いに連通する
ドレン油路３３，３４，３５，３６がそれぞれ形成され
ている。又、ケーシング８とシリンダヘッド３との間に
は、ケーシング８のドレン油路３５からシリンダヘッド
３のドレン油路３６へ導出される潤滑油の洩れを防ぐべ
く、シール部材３７が設けられている。そして、シリン
ダヘッド３のドレン油路３６が、図示しないオイルパン
に連通されている。

【００２３】従って、内燃機関の運転中に油圧回路から
シャフト油路２８へ潤滑油が供給されることにより、分
岐油路３０、補充油路３２及び補充ポート３１を通じて
潤滑油がトロコイドギヤ対１８の歯室２３へと供給さ
れ、補充される。そして、その歯室２３や収容凹部７の
各部から洩れる潤滑油は、各ドレン油路３３〜３６を通
じて油圧回路のオイルパンへとドレンされる。

【００２４】そして、この実施例では、上記の構成にお
けるトロコイドギヤ対１８を作動させ、任意のタイミン
グでカムシャフト１にタイミングプーリ１０に対する捩
じりを付与して、両者１，１０の間の回転位相を可変と
するための機構が設けられている。即ち、図１に示すよ
うに、ケーシング８の外周縁には外歯３８が形成されて
いる。又、シリンダヘッド３には、同ヘッド３を覆うヘ
ッドカバー３９が設けられている。このヘッドカバー３
９の内側にはモータ４０が支持固定されており、その出
力軸４０ａがヘッドカバー３９を貫通してケーシング８
側へ突出配置されている。そして、その出力軸４０ａ上
には、ケーシング８の外歯３８に噛み合うピニオンギヤ
４１が設けられている。そして、このようにピニオンギ
ヤ４１及び外歯３８で連結されるモータ４０及びケーシ
ング８により、内歯ロータ１７の外歯ロータ１６に対す
る偏心位置を外歯ロータ１６の中心周りに移動させるた
めに内歯ロータ１７を公転させる内歯ロータ公転手段が
構成されている。

【００２５】従って、モータ４０が所定量駆動されるこ
とにより、ピニオンギヤ４１及び外歯３８の噛み合いに
よってケーシング８が所定量だけ廻される。それに伴
い、内歯ロータ１７の回転中心が外歯ロータ１６の回転
中心の周りで公転され、内歯ロータ１７と外歯ロータ１
６との回転位相が可変となる。更に、内歯ロータ１７に
よりスライダ２２を介してタイミングプーリ１０が所定
量だけ回転され、それに伴ってタイミングプーリ１０と
カムシャフト１との回転位相が進角又は遅角される。

【００２６】図１に示すように、タイミングプーリ１０
の外歯９にはタイミングベルト４２が掛装されており、
そのタイミングベルト４２を介してタイミングプーリ１
０が内燃機関に駆動連結されている。図９はタイミング
ベルト４２の掛装レイアウトを示している。この図から
も分かるように、本実施例では、内燃機関がダブルオー
バヘッドカムタイプのものであるとして、その右側に前
述したカムシャフト１が設けられており、同シャフト１
にバルブタイミング制御装置を構成するタイミングプー
リアッシィ６（タイミングプーリ１０）が設けられてい
る。又、左側に設けられたカムシャフト４３には別のタ
イミングプーリ４４が設けられている。そして、それら
タイミングプーリ１０，４４が、クランクシャフト４５
に設けられたクランクプーリ４６に対してタイミングベ
ルト４２を介して駆動連結されている。

【００２７】この実施例では、内歯ロータ１７の歯数が
「５」であるのに対し、カムシャフト１と一体回転され
る外歯ロータ１６の歯数が「４」となっている。そのた
め、タイミングプーリ１０が回転駆動されることによ
り、スライダ２２、内歯ロータ１７を介して外歯ロータ
１６へは、変速比「５／４」のもとで回転が伝えられ
る。この動作により、内歯ロータ１７と外歯ロータ１６
との間で変速が起こり、両者１７，１６の回転位相が常
に移り変わることになる。つまり、タイミングプーリ１
０が１回転される間に、カムシャフト１は外歯ロータ１
６の１歯分の角度だけ回転が進むことになり、タイミン
グプーリ１０とカムシャフト１との間の回転にズレが生
じる。そこで、この実施例では、内歯ロータ１７と外歯
ロータ１６との間の変速比をキャンセルさせさるべく、
クランクプーリ４６と左側のタイミングプーリ１０との
間の歯数の比を設定し、クランクシャフト４５と右側の
カムシャフト１との間で定常的な位相変化を生じさせな
いようにしている。即ち、タイミングプーリ１０とカム
シャフト１との間の回転ズレを補うために、左側のタイ
ミングプーリ１０の外径（歯数）を右側のタイミングプ
ーリ４４のそれに対して「５／４倍」とし、両者１０，
４４に対する入力の回転速度を調整するようにしてい
る。

【００２８】更に、この実施例では、タイミングベルト
４２に掛かるベルトテンションの変化を補ってほぼ一定
に保つためのベルトテンショナ４７が設けられている。
このベルトテンショナ４７は、タイミングベルト４２に
係合するテンションアイドラ４８と、同アイドラ４８を
タイミングベルト４２へ押圧付勢するスプリング４９と
から構成されている。

【００２９】従って、クランクプーリ４６からタイミン
グベルト４２を介して各タイミングプーリ４４，１０に
駆動力が伝達されることにより、左側のタイミングプー
リ４４では、同プーリ４４とカムシャフト４３とが一体
的に回転駆動される。又、右側のタイミングプーリ１０
では、スライダ２２とトロコイドギヤ対１８の噛み合い
を介して、同プーリ１０とカムシャフト１とがトロコイ
ドギヤ対１８のギヤ比で決定される位相変化（変速比）
一定の条件下で所定の位相関係をもって回転駆動され
る。

【００３０】次に、上記のように構成した内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置の作用について説明する。図３
（Ａ）は内歯ロータ１７と外歯ロータ１６との偏心位置
が固定された状態であり、タイミングプーリ１０とカム
シャフト１との回転位相関係が同一のまま固定された状
態を示している。ここでは、上記の状態から、内燃機関
の運転中にタイミングプーリ１０とカムシャフト１の回
転位相を変化させる場合について説明する。

【００３１】今、図３（Ａ）の状態において、モータ４
０を駆動せてケーシング８を時計方向Ｘへ「１８０°」
だけ廻すと、内歯ロータ１７と外歯ロータ１６との噛み
合い点が移り変わりながら、両者１７，１６の間の歯数
の差に起因して外歯ロータ１６がわずかに自転する。こ
の場合、ケーシング８を「１８０°」だけ廻しているこ
とから、図３（Ｂ）に示すように、外歯ロータ１６に内
歯ロータ１７の１歯の半分に相当する所定角度（この実
施例では「３６°」）θの自転が生じる。この時、タイ
ミングプーリ１０の回転方向も時計方向Ｘであることか
ら、内歯ロータ１７を基準にして、外歯ロータ１６が１
歯の半分に相当する位相遅れを生じることになる。

【００３２】その結果、カムシャフト１に捩じりが付与
され、カムシャフト１とタイミングプーリ１０との回転
位相が変えら、吸気バルブ或いは排気バルブの作動タイ
ミング、即ちバルブタイミングが遅角される。しかも、
このとき、内歯ロータ１７とタイミングプーリ１０との
連結がスライダ２２により径方向の動きを許容されるこ
とから、内歯ロータ１７が公転されるときには、その径
方向への動きがスライダ２２によって吸収される。そし
て、カムシャフト１の回転中心Ｐ２を中心とする内歯ロ
ータ１７の回転力のみがスライダ２２によってタイミン
グプーリ１０へと伝達される。

【００３３】図５（Ａ），（Ｂ）に２点鎖線で示すスラ
イダ２２はその基準位置を示し、図３（Ａ）において内
歯ロータ１７と外歯ロータ１６との偏心位置が固定され
た状態に対応するものである。そして、図５（Ａ）に実
線で示すスライダ２２はその作用位置（「第１作用位
置」とする）を示し、基準位置から内歯ロータ１７を時
計方向Ｘへ「９０°」だけ廻したときの状態に相当して
いる。この図からも明らかなように、第１作用位置にお
けるスライド駒２１は基準位置におけるそれよりも回転
中心Ｐ２へ向けて若干スライドしていることが分かる。
そして、この状態で、内歯ロータ１７とタイミングプー
リ１０との間には若干の揺動βが発生しているのである
が、その揺動βはピン２０とスライド駒２１との相対回
動によって吸収されている。一方、図５（Ｂ）に実線で
示すスライダ２２はその作用位置（「第２作用位置」と
する）を示し、基準位置から内歯ロータ１７を時計方向
Ｘへ「１８０°」だけ廻したときの状態に相当してい
る。この図から明らかなように、第２作用位置における
スライド駒２１は基準位置におけるそれよりも回転中心
Ｐ２へ向けて更にスライドしていることが分かる。そし
て、このときのスライド量は最大となっており、偏心量
ｅの２倍に相当している。

【００３４】上記のように、この実施例では、内歯ロー
タ１７と外歯ロータ１６との偏心位置を決定するケーシ
ング８を、偏心位置固定状態からモータ４０によって廻
すことにより、カムシャフト１の回転中心Ｐ２を中心に
して公転させるようにしている。この構成により、ケー
シング８の収容凹部７がカムシャフト１の回転中心Ｐ２
に対して振り廻され、即ちその収容凹部７の回転中心Ｐ
１の偏心位置が、カムシャフト１の回転中心Ｐ２に対し
て公転される。この時、内歯ロータ１７は収容凹部７で
拘束されていることから、その偏心位置の公転に伴って
外歯ロータ１６との間で噛み合い点が変えられ、内歯ロ
ータ１７には公転に伴う所定角度θの自転が強要され
る。そして、トロコイドギヤ対１８では、公転１回転に
対する外歯ロータ１６と内歯ロータ１７との相対回転関
係において、歯数の差で１個分の回転位相差が生まれ
る。

【００３５】従って、この実施例では、モータ４０によ
りケーシング８を時計方向Ｘ或いは反時計方向Ｙへ廻す
ことにより、その偏心位置を公転させて、カムシャフト
１にタイミングプーリ１０に対する捩じりを付与し、も
って、カムシャフト１におけるバルブタイミング位相を
遅角或いは進角させることができる。しかも、この実施
例では、ケーシング８の回転方向に加わえ、その回転角
をモータ４０の駆動量によって任意に可変制御すること
ができるので、これによってその回転角に見合った位相
変化量をうることができる。その結果、カムシャフト１
におけるバルブタイミング位相を任意の量だけ連続的に
可変制御することができる。又、この実施例では、バル
ブタイミングを可変にするための駆動源をモータ４０と
している。そのため、この実施例では、油圧を駆動源と
した一般的な従来例とは異なり、装置の作動応答性が速
やかとなり、バルブタイミング制御の応答性を向上させ
ることができる。

【００３６】そして、この実施例では、一般的な従来例
におけるリングギヤを廃止して、カムシャフト１と一体
回転可能な外歯ロータ１６と、スライダ２２を介してタ
イミングプーリ１０に連結された内歯ロータ１７とによ
りトロコイドギヤ対１８を構成している。そして、カム
シャフト１とタイミングプーリ１０との回転位相を可変
にする際には、モータ４０によるケーシング８の公転に
よって内歯ロータ１７の外歯ロータ１６に対する偏心位
置を外歯ロータ１６の中心周りに移動させるようにして
いる。つまり、カムシャフト１とタイミングプーリ１０
との回転位相を可変にするために、カムシャフト１の周
りで内歯ロータ１７と外歯ロータ１６との噛み合い点を
変更させるようにしている。

【００３７】そのため、この実施例では、カムシャフト
とタイミングプーリとの回転位相を可変にするために、
リングギヤをカムシャフトの軸方向へ移動させる構造の
一般的な従来例とは異なり、カムシャフト１の軸方向に
沿った作動ストロークを考慮する必要がなくなる。よっ
て、バルブタイミング制御装置としての軸方向の小型化
を図ることができる。しかも、この実施例では、カムシ
ャフト１の周りにおけるケーシング８の回転角を制御す
るだけでカムシャフト１とタイミングプーリ１０との回
転位相の可変範囲を拡大することができ、装置として軸
方向のサイズアップを伴うことなく可変範囲の拡大を実
現することができる。即ち、この実施例では、カムシャ
フト１におけるバルブタイミング位相の可変幅を拡大す
る要求に対し、ケーシング８を廻すこと自体にスペース
上の拘束条件はほとんどない。そのため、リングギヤの
使用から搭載性の観点で制限のあった一般的な従来例と
は異なり、バルブタイミング位相の可変幅を容易に拡大
させることができる。

【００３８】その結果、バルブタイミング制御装置とし
て非常にコンパクトなものにすることができ、車両に対
する装置の搭載性を容易に向上させることができる。
尚、この実施例において、ケーシング８を廻すためにモ
ータ４０を設けたが、そのモータ４０はヘッドカバー３
９の内側に位置しているので、モータ４０によって搭載
性が損なわれることは全くない。

【００３９】又、この実施例では、内歯ロータ１７がカ
ムシャフト１の回転中心Ｐ２の周りで公転されるとき
に、その回転のみがスライダ２２を介してタイミングプ
ーリ１０へと伝達され、タイミングプーリ１０が廻され
る。その結果、タイミングプーリ１０がカムシャフト１
の回転中心Ｐ２の周りで公転することはなく、タイミン
グプーリ１０をカムシャフト１と同一な回転中心Ｐ２で
回転させることができる。このため、図９に示すタイミ
ングベルト４２の掛装状態において、タイミングプーリ
１０の回転によってタイミングベルト４２の懸架長さが
変化することはない。その結果、タイミングベルト４２
にかかるベルトテンションが変化することはなく、ベル
トテンショナ４７に対し、タイミングベルト４２の懸架
長さの変化を吸収したり、良好な追従性を達成させたり
するといった高負担が強いられることは全くない。

【００４０】しかも、この実施例では、特願平３−２２
１８８９号に提案された技術とは異なり、タイミングプ
ーリ１０と内歯ロータ１７とが分離されて別部材により
構成されている。そのため、内歯ロータ１７の加工精度
を高めることができ、もってトロコイドギヤ対１８とし
ての形成精度を保証し易いものとすることができ、加工
作製上の管理を容易にすることができる。又、トロコイ
ドギヤ対１８、タイミングプーリ１０のそれぞれについ
て、機能、環境及び各種負荷条件下に対し、各々最適な
材質、表面仕上げ等の技術を自由に選択することができ
る。

【００４１】更に、この実施例では、バルブタイミング
制御装置がトロコイドギヤ対１８における比較的大型の
外歯１６ａ及び内歯１７ａの噛み合いの上で成立してい
る。そのため、タイミングプーリ１０とカムシャフト１
との間で、比較的大きくて確実なトルク伝達を実現する
ことができ、バルブタイミング制御に狂いが生じる観点
での信頼性に低下のおそれがない。

【００４２】併せて、この実施例では、トロコイドギヤ
対１８の歯室２３において潤滑油を吸入・吐出させる吸
入ポート２４、吐出ポート２５及び循環油路２６を形成
して、運転時の歯室２３の変化に伴い潤滑油の吸入・吐
出の循環を図っている。そして、ここでは内歯ロータ１
７の回転方向に対応して吸入ポート２４と吐出ポート２
５を配置していることから、潤滑油の吐出側に位置する
歯室２３が高圧になるのを回避することができる。

【００４３】ここで、カムシャフト１の回転はトルク脈
動を伴うのであるが、その脈動成分が内歯ロータ１７と
外歯ロータ１６との間のトルク伝達の噛み合い点で歯打
ち騒音となるおそれもある。しかし、この実施例では、
循環油路２６の途中の絞り２７が脈動ダンパとして機能
し、所定の圧力発生のもとでカムシャフト１のトルク脈
動を抑えることができ、歯打ち騒音の発生を抑えること
ができる。しかも、カムシャフト１に固着された外歯ロ
ータ１６は、潤滑油の吸入側と吐出側との二つの歯室２
３に挟まれることになるので、双方の歯室２３をトルク
脈動を抑えるダンパとして機能させることができる。つ
まり、トロコイドポンプの作用を呈するトロコイドギヤ
対１８を、カムシャフト１のトルク脈動を緩衝するため
のダンパとして機能させることができ、新たなダンパ機
構を付与する必要がなくなる。従って、その意味から
も、バルブタイミング制御装置としてのコンパクト化、
低コスト化を図ることができる。

【００４４】加えて、この実施例では、トロコイドギヤ
対１８の歯室２３等を常に満たすだけの潤滑油を補充す
るだけでよい。そのため、潤滑油の供給のためにその油
圧を高くする必要がない。又、この実施例では、リング
ギヤに潤滑油を制御油圧として供給するようにした一般
的な従来例とは異なり、潤滑油を供給制御するための制
御回路等が不要となり、それらを省略することかでき
る。

【００４５】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記実施例では、ダブルオーバヘッドカムタイプ
の内燃機関において、二つのタイミングプーリ１０，４
４をタイミングベルト４２によって一体的に回転駆動さ
せるように構成したが、タイミングプーリ１０が公転し
ないことから、そのタイミングプーリ１０をシザーズギ
ヤを構成する一方のギヤに置き換えて、シザーズギヤを
使用したタイプの内燃機関にバルブタイミング制御装置
を適用することもできる。

【００４６】（２）前記実施例では、トロコイドギヤ対
１８を構成する内歯ロータ１７の歯数を「５」とし、外
歯ロータ１６の歯数を「４」としたが、内歯ロータと外
歯ロータとの間に１歯の差を持たせながら、両ロータの
歯数を任意に増減することもできる。

【００４７】（３）前記実施例では、ケーシング８をモ
ータ４０の駆動によって廻すようにしたが、ケーシング
８をモータ以外のアクチュエータによって廻すようにし
てもよい。

【００４８】（４）前記実施例では、タイミングプーリ
１０をタイミングベルト４２を介してクランクプーリ４
６に駆動連結する場合に具体化したが、タイミングプー
リをチェーンを介してクランクプーリに駆動連結する場
合に具体化してもよい。又、それに合わせて、タイミン
グプーリ１０、ケーシング８及びカムシャフト１等の形
状を適宜に変更してもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、カムシャフトと一体回転可能に設けられた外歯ロー
タと、内歯ロータとによりトロコイドギヤ対を構成し、
カムシャフトにタイミングプーリに対する捩じりを付与
して両者の間の回転位相を可変とする際には、内歯ロー
タ公転手段により内歯ロータの外歯ロータに対する偏心
位置を外歯ロータの中心周りに移動させるようにしてい
るので、リングギヤ等の作動部材をカムシャフトの軸方
向へ移動させることなく回転位相を可変とすることがで
き、軸方向の小型化を図ることができ、もって車両の搭
載性を向上させることができる。又、内歯ロータとタイ
ミングプーリとの間を、スライダにより径方向への移動
を許容しながら連結しているので、タイミングプーリを
カムシャフトと同一な回転中心で回転させることができ
るという優れた効果を併せて発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した一実施例における内燃機
関のバルブタイミング制御装置の構造を示す断面図であ
る。

【図２】一実施例において図１のＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図３】一実施例において図１のＡ−Ａ線断面図であ
り、（Ａ）は内歯ロータと外歯ロータとの偏心位置固定
状態を示す図であり、（Ｂ）は内歯ロータにその１歯の
半分に相当する所定角度の自転が生じた状態を示す図で
ある。

【図４】一実施例において図１のＢ−Ｂ線断面である。

【図５】一実施例において図１のＢ−Ｂ線断面であり、
（Ａ）はタイミングプーリを図４の状態から「９０°」
だけ回転させた状態を示す図であり、（Ｂ）はタイミン
グプーリを図４の状態から「１８０°」だけ回転させた
状態を示す図である。

【図６】一実施例において図１のＡ−Ａ線におけるケー
シングの断面図である。

【図７】一実施例において図１のＣ−Ｃ線におけるケー
シングの断面図である。

【図８】一実施例においてケーシングの補助ポート及び
補助油路等を示す部分断面図である。

【図９】一実施例においてタイミングベルトの掛装レイ
アウトを示す図である。

【符号の説明】

１…カムシャフト ３…シリンダヘッド １０…タイミ
ングプーリ、１６…外歯ロータ、１７…内歯ロータ、１
８…トロコイドギヤ対、８…ケーシング、４０…モータ
（８，４０は内歯ロータ公転手段を構成している）、１
９…長穴、２０…ピン、２１…スライダ駒、２２…スラ
イダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−206209（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−67405（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−59915（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01L 1/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のシリンダヘッドにて回転可能
   に支持されたバルブ駆動用のカムシャフトと、 前記カムシャフトの一端部にてそのカムシャフトと同一
   の回転中心上にて相対回転可能に設けられ、前記内燃機
   関に駆動連結されたタイミングプーリと、 前記カムシャフトと一体回転可能に設けられた外歯ロー
   タと、 前記外歯ロータに連結されてその外歯ロータと共にトロ
   コイドギヤ対を構成する内歯ロータと、 前記カムシャフトに前記タイミングプーリに対する捩じ
   りを付与すべく、前記内歯ロータの前記外歯ロータに対
   する偏心位置を前記外歯ロータの中心周りに移動させる
   ために前記内歯ロータを公転させる内歯ロータ公転手段
   と、 前記内歯ロータを前記タイミングプーリに対し、その径
   方向への移動を許容しながら連結するスライダとを備え
   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。