JP2864870B2 - 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、その外歯ロ
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、内歯ロータとタイミングプーリとの間に介在さ
れ、タイミングプーリの回転を内歯ロータに伝達する内
接噛み合い形式のギヤ対とを備えている。

【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、内接噛み合い形式のギヤ対、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と、内接噛み合い形式のギヤ対のギ
ヤ比と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、内歯ロータとタイ
ミングプーリとの間に内接噛み合い形式のギヤ対が介在
されていることから、内歯ロータが公転されている間
は、その内歯ロータとタイミングプーリとの間で回転力
の伝達が常に維持される。そして、タイミングプーリが
カムシャフトの回転中心を中心に回転される。

【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７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、リム１０ａの外周に複数の外歯
９を有するタイミングプーリ１０と、ケーシング８とタ
イミングプーリ１０との間に配置されて収容凹部７を覆
うカバー１１とを備えている。ケーシング８はカムシャ
フト１に相対回転可能に支持されている。又、カバー１
１はそのボス１１ａがカムシャフト１に相対回転可能に
支持されている。更に、タイミングプーリ１０はそのボ
ス１０ｂがカバー１１のボス１１ａの外周にて相対回転
可能に支持されている。そして、ケーシング８、タイミ
ングプーリ１０及びカバー１１等は、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により抜け止
めされている。その状態で、カバー１１とカムシャフト
１との間には、シール部材１４が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１５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１５
の周りには内歯ロータ１６が設けられている。内歯ロー
タ１６の周縁は、ケーシング８とカバー１１との間から
両者８，１１の外に露出して設けられている。又、カバ
ー１１と内歯ロータ１６との間、内歯ロータ１６とケー
シング８との間には、シール部材１７がそれぞれ介在さ
れてシールが施されている。図２及び図３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１５ａを有す
る外歯ロータ１５が設けられている。又、その外歯ロー
タ１５の各外歯１５ａに噛み合うように、５つの内歯１
６ａを有する内歯ロータ１６が設けられている。そし
て、この内歯ロータ１６と外歯ロータ１５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１６の歯形は円弧で、外歯ロータ１５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１５と内歯ロータ１
６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１５
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１６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１６が外歯ロータ１５に対して偏心して設け
られている。つまり、外歯ロータ１５と内歯ロータ１６
との噛み合いにおいて、両者１５，１６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１５と内歯ロー
タ１６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
１５に対し、内歯ロータ１６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１５と内歯ロータ１６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１５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
１６は収容凹部７の回転中心Ｐ１を中心に回転される。

【００１６】図１〜３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１６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に
おけるリム１０ａの内周には内歯ギヤ１９が形成されて
いる。又、内歯ロータ１６の外周には、内歯ギヤ１９に
内接するように一部で噛み合わされた外歯ギヤ２０が形
成されている。即ち、内歯ギヤ１９の内径よりも小さく
その歯数よりも少ない外径及び歯数を有する外歯ギヤ２
０が、内歯ロータ１６の周縁に形成されている。そし
て、これら内歯ギヤ１９及び外歯ギヤ２０により、タイ
ミングプーリ１０の回転を内歯ロータ１６に伝達する内
接噛み合い形式のギヤ対２１が構成されている。即ち、
内歯ギヤ１９はカムシャフト１の回転中心Ｐ２を中心に
回転され、外歯ギヤ２０は収容凹部７の回転中心Ｐ１を
中心に回転されることから、両者１９，２０の間の偏心
位置と偏心量ｅは外歯ロータ１５と内歯ロータ１６との
間のそれと同じになっている。そして、外歯ギヤ２０は
内歯ギヤ１９に沿って転動され、その転動点で噛み合い
ながら両者１９，２０の間で動力伝達が行われるように
なっている。

【００１７】前述したトロコイドギヤ対１８において、
内歯ロータ１６と外歯ロータ１５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４は図１のＢ−Ｂ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１６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５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１６が回転されて外歯
ロータ１５が同方向へ回転されることにより、内歯ロー
タ１６と外歯ロータ１５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４，６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、内歯ロータ１６、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１６の外歯ロータ１５に対す
る偏心位置を外歯ロータ１５の中心周りに移動させるた
めに内歯ロータ１６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１６の回転中心が外歯ロータ１５の回転
中心の周りで公転され、内歯ロータ１６と外歯ロータ１
５との回転位相が可変となる。更に、内歯ロータ１６に
よりギヤ対２１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７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、内接噛み合い形式のギヤ
対２１において、タイミングプーリ１０に形成された内
歯ギヤ１９の歯数のほうが、内歯ロータ１６に形成され
た外歯ギヤ２０の歯数よりも多くなっている。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、内歯ギヤ１９から外歯ギヤ２０への動力の伝達は、
その歯数の比の分だけ増速されて更にトロコイドギヤ対
１８へと回転が伝えられる。一方、トロコイドギヤ対１
８において、内歯ロータ１６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１５
の歯数が「４」となっている。そのため、内接噛み合い
形式のギヤ対２１によって内歯ロータ１６が回転駆動さ
れることにより、内歯ロータ１６から外歯ロータ１５及
びカムシャフト１への動力伝達は、変速比「５／４」の
もとで増速されて回転が伝えられる。つまり、総合する
と、タイミングプーリ１０に伝えられた回転は、内接噛
み合い形式のギヤ対２１及びトロコイドギヤ対２１の双
方で２段に増速されてカムシャフト１へと伝えられる。

【００２８】そこで、この実施例では、内接噛み合い形
式のギヤ対２１及びトロコイドギヤ対２１における２段
の増速分の変速比をキャンセルさせるべく、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と左側のカムシャフ
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
それに対して必要分だけ大きく設定し、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。併
せて、クランクシャフト４５の回転速度に対するカムシ
ャフト１の回転速度の比において「２：１」の関係を保
証すべく、前述した２段の増速分の速度比をキャンセル
させるように、クランクプーリ４６の外径に対するタイ
ミングプーリ１０，４４の外径の比が設定されている。

【００２９】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。

【００３０】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、右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、左側のタイミングプーリ１０
では、ギヤ対２１の噛み合い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のギヤ比と、内接噛み合い形式の
ギヤ対２１のギヤ比と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。

【００３１】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２
はトロコイドギヤ対１８における内歯ロータ１６と外歯
ロータ１５との偏心位置、内接噛み合い形式のギヤ対２
１における内歯ギヤ１９と外歯ギヤ２０との偏心位置が
それぞれ固定された状態を示し、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。

【００３２】先ず、タイミングプーリ１０を基準にし、
同プーリ１０を静止状態で固定させた場合におけるタイ
ミングプーリ１０とカムシャフト１の回転位相変化につ
いて説明する。

【００３３】今、図２の固定状態から、モータ４０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１６は収容凹部７の回転中心Ｐ１に倣
ってカムシャフト１の回転中心Ｐ２を中心に公転されよ
うとする。この時、内歯ロータ１６と一体な外歯ギヤ２
０がタイミングプーリ１０の内歯ギヤ１９と内接して噛
み合っていることから、内歯ロータ１６は内歯ギヤ１９
を反力部材として回転を伴った公転を起こすことにな
る。それに伴い、外歯ギヤ２０が内歯ギヤ１９に沿って
転動し、内接噛み合い形式のギヤ対２１において位相遅
れが生じる。ここでは、ケーシング８が「１８０°」だ
け廻されていることから、図３に示すように、その分に
対応する所定角度（この実施例では「３６°」）θの位
相遅れを生じることになる。

【００３４】次に、タイミングプーリ１０に対して位相
遅れの生じたトロコイドギヤ対１８の内歯ロータ１６を
基準にし、同ロータ１６を静止状態で固定させた場合に
おけるタイミングプーリ１０とカムシャフト１の回転位
相変化について説明する。

【００３５】今、図２の固定状態から、モータ４０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１６と外歯ロータ１５との噛み合い点
が移り変わりながら、両者１６，１５の間の歯数の差に
起因して外歯ロータ１５がわずかに自転する。この場
合、ケーシング８が「１８０°」だけ廻されていること
から、図３に示すように、外歯ロータ１５に内歯ロータ
１６の１歯の半分に相当する所定角度θの自転が生じ
る。又、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１６を基準にして、外歯ロ
ータ１５が１歯の半分に相当する位相遅れを生じること
になる。

【００３６】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。ここで
は、タイミングプーリ１０とカムシャフト１との間で、
内接噛み合わせ形式のギヤ対２１による位相遅れ分と、
トロコイドギヤ対１８による位相遅れ分とが相俟って作
用することになる。

【００３７】しかも、この位相変換時には、内歯ロータ
１６とタイミングプーリ１０との間に内接噛み合い形式
のギヤ対２１が介在されていることから、内歯ロータ１
６が公転されている間に、その内歯ロータ１６とタイミ
ングプーリ１０との間の回転力の伝達が常に維持され
る。そして、タイミングプーリ１０がカムシャフト１の
回転中心Ｐ２を中心に回転される。即ち、図２の固定状
態から、内歯ロータ１６が回転中心Ｐ２の周りを「１８
０°」だけ公転されると、ギヤ対２１の外歯ギヤ２０も
それに伴って内歯ギヤ１９に内接して噛み合いながら転
動し、図３に示すように、回転中心Ｐ２の周りで「１８
０°」だけ公転された状態となる。

【００３８】上記のように、この実施例では、内歯ロー
タ１６と外歯ロータ１５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１６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１５との間で噛み合い点が変えられ、内歯ロ
ータ１６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１５と内歯ロータ１６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。

【００３９】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。

【００４０】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１５と、内接噛み合い形式のギヤ
対２１を介してタイミングプーリ１０に連結された内歯
ロータ１６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１６の外歯ロータ１
５に対する偏心位置を外歯ロータ１５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１６と外歯ロータ１５
との噛み合い点を変更させるようにしている。

【００４１】従って、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。

【００４２】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。

【００４３】又、この実施例では、内歯ロータ１６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、その回転力のみがギヤ対２１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。

【００４４】そのため、図７に示すタイミングベルト４
２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。

【００４５】又、ギヤ対２１では内歯ギヤ１９に対する
外歯ギヤ２０の転動によって、タイミングプーリ１０と
内歯ロータ１６との間の回転力伝達が確保される。その
ため、動力伝達面における強度、耐久性等の信頼性向上
を計ることができる。しかも、内歯ギヤ１９に対する外
歯ギヤ２０の転動では、両者１９，２０の間に相対的小
さい転がり抵抗が作用するだけである。よって、バルブ
タイミングの制御のために使用されるモータ４０につい
ては、その負荷の軽減を図ったり、或いは小出力による
小型化を図ったりすることが可能となる。

【００４６】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１５ａ及び内歯１６ａ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。

【００４７】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
６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。

【００４８】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１６と
外歯ロータ１５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１５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。

【００４９】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。

【００５０】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、タイミングプーリ１０のリム１
０ａの内周に形成された内歯ギヤ１９と、内歯ロータ１
６の外周に形成された内歯ギヤ１９とにより内接噛み合
い形式のギヤ対２１を構成したが、タイミングプーリの
リム外周に形成した外歯ギヤと、内歯ロータ外周に設け
たリム内周における内歯ギヤとにより内接噛み合い形式
のギヤ対を構成してもよい。

【００５１】（２）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１０，４４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。

【００５２】（３）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１６の歯数を「５」とし、外
歯ロータ１５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。

【００５３】（４）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。

【００５４】（５）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。

【００５５】

【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で、内接噛み合い形式のギヤ対によ
り回転力を伝達するようにしているので、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】一実施例において同じく図１のＡ−Ａ線断面図
であり、トロコイドギヤ対と内接噛み合い形式のギヤ対
の作用を説明する図である。

【図４】一実施例において図１のＢ−Ｂ線におけるケー
シングの断面図である。

【図５】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６】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７】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、１５…外歯ロータ、１６…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…内歯ギヤ、２０…外歯ギヤ、２１…ギヤ対。

───────────────────────────────────────────────────── 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) (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、 前記内歯ロータと前記タイミングプーリとの間に介在さ
   れ、前記タイミングプーリの回転を前記内歯ロータに伝
   達する内接噛み合い形式のギヤ対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。