JP2870427B2 - 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】本発明は、内燃機関の吸気・排気
バルブの開閉タイミングを可変制御するためのバルブタ
イミング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車等のエンジンにおいて、
高出力化や燃費向上を図る手段として、バルブタイミン
グ制御装置を備えることが有効である。同バルブタイミ
ング制御装置は、エンジンの運転状態に応じて吸気・排
気バルブの開閉タイミングを可変制御するためのもので
ある。

【０００３】その一例として、エンジンの回転に同期し
て回転されるプーリに設けられたハウジングと、バルブ
駆動用のカムシャフトとの間にスプールが介在されたも
のがある。スプールの外周に設けられた外側スプライン
は、ハウジングの内周に設けられたスプラインに噛合さ
れている。スプールの内周に設けられた内側スプライン
は、カムシャフトの外周に設けられたスプラインに噛合
されている。この噛合により、プーリの駆動力がスプー
ルを介してカムシャフトに伝達される。

【０００４】前記ハウジングとスプール或いはスプール
とカムシャフトのうちの少なくとも一方はヘリカルスプ
ライン噛合となっている。そして、スプールの前後には
圧力室が形成され、エンジンの運転状態に応じて各圧力
室に供給される作動油の油圧を制御することにより、ス
プールをカムシャフトの軸線方向の前後に移動させ、ヘ
リカルスプラインの作用により同時に捩じり方向へ回動
させる。これにより、プーリに対するカムシャフトの相
対回転位相がずれて、バルブの開閉タイミングが調節さ
れるようになっている。

【０００５】しかし、ヘリカルスプラインの噛合部分に
はバックラッシュが存在する。その結果、カムシャフト
にカム駆動トルクの変動により回転変動が生じると、ヘ
リカルスプラインを構成する各歯間の歯打ちに起因した
異音や振動の発生という問題があった。

【０００６】従来、このような問題点を解決するため
に、例えば、特開昭６３−１３１８０８号公報に開示さ
れたものがある。すなわち、スプールは、その軸線と直
角方向に二分割された、第一スプールと第二スプールと
により構成されている。両スプールの内外周面にはそれ
ぞれスプラインが形成され、各々カムシャフト及びハウ
ジングのスプラインに噛合されている。さらに、ハウジ
ング内の後方側に位置される第二スプールにはその外周
面とハウジングの内周面とをシールするシール部材が設
けられ、同第二スプールにおけるシール部分の前後に圧
力室が形成されている。従って、一方の圧力室内の油圧
が高くなるように制御することで第二スプールがカムシ
ャフトの軸線方向に沿って積極的に移動されるようにな
っている。

【０００７】そして、第一スプールは、同第一スプール
を介して第二スプールに挿嵌された連結ピンと、同連結
ピンと第一スプールとの間に介在されたコイルスプリン
グにより連結されている。同コイルスプリングにより第
一及び第二スプールを互いに近接方向に付勢することに
より、両スプールの歯筋をずらしてヘリカルスプライン
噛合部分におけるバックラッシュをなくすようになって
いた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術においては、バックラッシュをなくすために、連結ピ
ンやコイルスプリング等の付勢手段を必要としており、
部品点数が増加して装置構造が複雑化し、製造コスト増
に繋がっていた。

【０００９】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
に着目してなされたものであって、その目的は、簡単な
構成でヘリカルスプライン噛合部分のバックラッシュを
なくすことができる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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、スプールは、ハウジング内に
おいて前方側に形成された第一圧力室の油圧が作用され
る第一スプールと、同じく後方側に形成された第二圧力
室の油圧が作用される第二スプールとにより構成されて
おり、両スプールの内外周面には前記カムシャフト及び
ハウジングのスプラインにそれぞれ噛合される内側及び
外側スプラインが形成され、さらに、両スプールにはそ
れらが対応される圧力室からの油をシールするシール部
材が設けられた内燃機関のバルブタイミング制御装置。

【００１１】請求項２の発明では、前記第一スプール及
び第二スプール間に形成された空間は、ハウジングの壁
部に貫通形成された排出孔を介して大気に開放されたも
のである。

【００１２】

【作用】上記構成の請求項１の発明において、第一及び
第二スプールには、それぞれ第一及び第二圧力室からの
作動油をシールするシール部材が設けられている。従っ
て、第一圧力室の油圧は第一スプールに、第二圧力室の
油圧は第二スプールにそれぞれ作用されており、両圧力
室の油圧を制御することにより、両スプールが移動され
る。

【００１３】両スプールには互いに近接する方向に油圧
が作用されており、その油圧により押された両スプール
はそのヘリカルスプラインの歯筋がずれることになる。
これにより、スプライン噛合部分におけるバックラッシ
ュがなくなり、カム変動トルクに起因した歯打ちによる
振動及び騒音を防止できる。

【００１４】請求項２の発明においては、第一スプール
及び第二スプール間に形成された空間が大気圧であるた
め、第一、第二圧力室内の圧力に抗する力は生じること
がなく、カム変動トルクが大きい場合でもバックラッシ
ュをなくした状態を保持できる。

【００１５】

【第１実施例】以下、本発明を具体化した第１実施例に
ついて図面に従って説明する。図１に示すように、吸気
バルブ駆動用のカムシャフト１は、内燃機関としてのエ
ンジンのシリンダヘッド２に支持されており、前後方向
（紙面の左右方向を指す。以下、各図面において左側を
前方側、右側を後方側とする）に延びている。フランジ
部１αはカムシャフト１の外周面においてシリンダヘッ
ド２寄りに周設されている。

【００１６】円筒状のスリーブ３は、前記カムシャフト
１の先端部に外嵌されており、ボルト４により締め付け
固定されている。ヘリカルスプライン３αはスリーブ３
の後部側の外周面に形成されている。

【００１７】回転体としてのスプロケット５は、その中
心部に形成された円筒状のボス部５αを以て前記カムシ
ャフト１の前部外周に外嵌されている。そして、同ボス
部５αの前端面はスリーブ３の後端面に当接されるとと
もに、後端面はカムシャフト１のフランジ部１αに当接
されて、スプロケット５はこのスリーブ３とフランジ部
１αとの間において保持されている。

【００１８】チェン６は、前記スプロケット５と、図示
しないエンジンのクランクシャフトに取着されたスプロ
ケットとの間に掛けられており、クランクシャフトの回
転がこのチェン６を介して前記スプロケット５に伝達さ
れる。

【００１９】ハウジング７はスプロケット５の前側面に
おいてカムシャフト１を包囲するようにして一体形成さ
れ、このハウジング７の内周面とスプロケット５の前側
面とにより囲まれた空間が環状空間Ｋをなしている。ヘ
リカルスプライン７αは同ハウジング７の内周面中央部
に形成されている。

【００２０】そして、前記環状空間Ｋ内にはスプール
８、９が配置されている。すなわち、円筒状をなす第一
スプール８は、その前部に周設された摺動部８αを以て
前記スリーブ３の前部外周面に外嵌されている。また、
同摺動部８αの外周面にはシール収容溝８βがその周方
向に沿って凹設されている。シール部材としてのパッキ
ン１０は同収容溝８β内に収容され、第一スプール８の
外周面とハウジング７の前部内周面とがシールされてい
る。内側ヘリカルスプライン８γは前記第一スプール８
の後部内周面に形成され、スリーブ３のスプライン３α
の前部側に噛合されている。外側ヘリカルスプライン８
δは同第一スプール８の後部外周面に形成され、前記ハ
ウジング７のスプライン７αの前部側に噛合されてい
る。

【００２１】円筒状をなす第二スプール９は、前記第一
スプール８の後方に配置され、その後部に周設された摺
動部９αの内周面を以て前記スプロケット５におけるボ
ス部５αの外周面に外嵌されている。同摺動部９αの外
周面にはシール収容溝９βがその周方向に沿って凹設さ
れている。パッキン１１は同収容溝９β内に収容され、
第二スプール９の外周面とハウジング７の後部内周面と
がシールされている。内側ヘリカルスプライン９γは前
記第二スプール９の前部内周面に形成され、スリーブ３
のスプライン３αの後部側に噛合されている。外側ヘリ
カルスプライン９δは同第二スプール９の前部外周面に
形成され、前記ハウジング７のスプライン７αの後部側
に噛合されている。

【００２２】前記のように、第一及び第二スプール８、
９がスリーブ３とハウジング７との間に介在されること
により、スプロケット５に伝達されたクランクシャフト
の回転力により、両スプール８、９及びスリーブ３を介
してカムシャフト１が回転駆動される。

【００２３】前記環状空間Ｋは、第一及び第二スプール
８、９の摺動部８α、９αによりそれぞれ区画され、そ
の第一スプール８のパッキン１０によるシール部分から
前方側の空間が第一圧力室１２となっている。また、第
二スプール９のパッキン１１によるシール部分から後方
側の空間が第二圧力室１３となっている。前記第一圧力
室１２は、ボルト４及びカムシャフト１の中心部に貫通
形成された進角制御用通路１４に連通されている。ま
た、前記第二圧力室１３は、スプロケット５のボス部５
α及びカムシャフト１に貫通形成された前記進角制御用
通路１４とは別の遅角制御用通路１５に連通されてい
る。

【００２４】さらに、前記環状空間Ｋ内において、両圧
力室１２、１３を区画するパッキン１０、１１によるシ
ール部分間には第三圧力室１７が形成されている。排出
孔１８はハウジング７の周壁に貫通形成されており、前
記第三圧力室１７は同排出孔１８を介して大気圧開放さ
れている。

【００２５】前記進角制御用通路１４及び遅角制御用通
路１５は、オイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶと
する）１６に接続されている。このＯＣＶ１６は、図示
しない切換バルブ、リリーフバルブ等を有し、油路の切
換機能及び圧力調節機能を有している。そして、同ＯＣ
Ｖ１６はオイルポンプ１９を介してオイルパン２０に接
続されている。オイルポンプ１９はクランクシャフトに
連結され、エンジン運転時においては常に、オイルパン
２０内の作動油を汲み上げる。同オイルポンプ１９によ
り汲み上げられた作動油は、ＯＣＶ１６及び進角制御用
通路１４或いは遅角制御用通路１５を介して、各圧力室
１２、１３に供給される。

【００２６】前記ＯＣＶ１６には制御装置２１が接続さ
れ、同制御装置２１により、エンジンの運転状態に応じ
て第１及び第２圧力室１２、１３への作動油の供給圧が
変更される。この制御装置２１による作動油の供給圧の
可変制御により、両スプール８、９に対して、カム軸方
向への移動力が付与されるようになっている。

【００２７】前記第三圧力室１７内には、第一スプール
８の摺動部８αの内周面とスリーブ３の前部外周面との
間隙及び第二スプール９の摺動部９αの内周面とスプロ
ケット５のボス部５αの外周面との間の間隙をそれぞれ
介して第一及び第二圧力室１２、１３内の作動油が流入
される。

【００２８】さて、制御装置２１により第一圧力室１２
内の油圧が第二圧力室１３より高くなるように制御され
ると、両スプール８、９はカムシャフト１の軸線に沿っ
て図１において右方向に移動される。両スプール８、９
はその移動と同時にヘリカル噛合の作用により捩じり方
向に回動され、この結果、カムシャフト１とスプロケッ
ト５との回転位相が進角方向にずれて、吸気バルブの開
閉タイミングが早められる。

【００２９】また、第二圧力室１３内の油圧が高くなる
ように制御されると、両スプール８、９はカムシャフト
１の軸線に沿って図１において左方向に移動される。そ
して、両スプール８、９は前記とは逆方向に捩じられ、
カムシャフト１とスプロケット５との回転位相が遅角方
向にずれて、吸気バルブの開閉タイミングが遅らせられ
る。

【００３０】この両スプール８、９の移動時には、油圧
の低い方の圧力室１２、１３内の油圧が大気圧以上に保
たれる。ところで、前記バルブ開閉タイミングの変更
時、カムシャフト１に回転変動が生じる。しかし、本実
施例において両スプール８、９には、それぞれ対応され
る圧力室１２、１３からの作動油をシールするパッキン
１０、１１が装着されている。従って、圧力室１２、１
３内の大気圧以上の油圧が両スプール８、９にそれぞれ
作用されて互いに近接方向に押しつけ合う力となる。こ
のため、ヘリカルスプラインに対して相反する方向から
スプール８、９が押しつけられることになり、スプライ
ン噛合部分のバックラッシュがなくなる。その結果、前
記カム変動トルクに起因した歯打ちによる振動及び騒音
が防止されることとなる。

【００３１】このように、本実施例によれば、前記のよ
うなパッキン１０、１１を設けたのみの簡単な構成でス
プライン噛合部分のバックラッシュをなくすことができ
る。その結果、従来技術と異なり、バックラッシュをな
くすための連結ピンやコイルスプリング等の付勢手段を
必要とせず、装置構造の複雑化やそれにともなう製造コ
スト増を防止することができる。

【００３２】また、第三圧力室１７は排出孔１８を介し
て大気に開放されている。従って、第三圧力室１７を圧
することによる反発力の発生がない。その結果、両スプ
ール８、９に作用される油圧がそのまま互いに押しつけ
合う力となり、前記カム変動トルクが大きい場合におい
ても、それに抗することができ、各スプライン噛合部分
のバックラッシュをなくした状態を保持できる。

【００３３】

【第２実施例】以下、本発明を具体化した第２実施例に
ついて図面に従って説明する。なお、上記第１実施例と
の相違点のみ説明する。

【００３４】図２に示すように、本実施例において排出
孔２２は、ハウジング７における周壁部の厚み方向に対
して斜めに貫通形成されており、スプロケット５の外周
縁端部に形成された歯５βに向かって開口されている。

【００３５】従って、スプール８、９の移動にともな
い、第三圧力室１７内の作動油は、スプロケット５の歯
５βに向けて排出され、同歯５βとそれに噛み合うチェ
ン６との噛合部分に給油されることになる。この給油に
より、騒音防止や同チェン６及び歯５βの磨耗防止に貢
献される。

【００３６】なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で
以下のような態様で実施できる。 （１）本発明を排気バルブのバルブタイミング制御装置
に具体化すること。 （２）ハウジング７とスプール８、９或いはスプール
８、９とスリーブ３の一方のみをヘリカルスプライン噛
合とすること。 （３）排出孔１８を設けないこと。 （４）上記第１実施例の排出孔１８の外側開口に、例え
ば、曲折形成されたパイプ材等のガイド部材を設け、同
ガイド部材により作動油の排出方向をスプロケット５の
歯５βに向けること。

【００３７】上記実施例から把握できる請求項以外の技
術思想について記載する。 （１）前記回転体はスプロケット５であり、排出孔２２
はスプロケット５が有する歯５βに向かって開口形成さ
れた請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御
装置。

【００３８】このようにすれば、スプロケット５に噛合
されるチェン６の駆動騒音の低減やその噛合部分の磨耗
防止等に貢献できる。 （２）前記排出孔１８と回転体としてのスプロケット５
の歯５βとの間には油を同歯５βに導くためのガイドが
設けられた請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置。

【００３９】このようにすれば、歯５βと、それに噛み
合うチェン６との噛合部分に給油されることになり、騒
音防止や同チェン６及び歯５βの磨耗防止に貢献され
る。

【００４０】

【発明の効果】上記構成の請求項１の発明によれば、ス
プライン噛合部分のバックラッシュをなくすための連結
ピンやコイルスプリング等の付勢手段を必要とせず、装
置構成の複雑化やそれにともなう製造コスト増を防止で
きる。

【００４１】請求項２の発明によれば、第一及び第二ス
プールの押しつけ合う力が減少されることはなく、カム
変動トルクが大きい場合においても、前記スプライン噛
合部分のバックラッシュをなくした状態を保持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 バルブタイミング制御装置の縦断面図。

【図２】 別例を示す図であり、排出孔付近の拡大図。

【符号の説明】

１…カムシャフト、３α…カムシャフトのスプラインと
してのスリーブのヘリカルスプライン、５…回転体とし
てのスプロケット、５α…スプロケットのヘリカルスプ
ライン、７…ハウジング、７α…ハウジングのヘリカル
スプライン、８…第一スプール、８γ…内側ヘリカルス
プライン、８δ…外側ヘリカルスプライン、９…第二ス
プール、９γ…内側ヘリカルスプライン、９δ…外側ヘ
リカルスプライン、１０，１１…シール部材としてのパ
ッキン。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブ駆動用のカムシャフトと、内燃機
   関のクランクシャフトに連結され前記カムシャフトに外
   嵌された回転体と、同回転体の側面に回転体と一体に回
   転されるように設けられ、カムシャフトを包囲するハウ
   ジングと、同ハウジング内において前記回転体とハウジ
   ングとの間に介装されたスプールとを有し、カムシャフ
   トとスプール及びスプールとハウジングとをそれぞれス
   プライン結合するとともに、少なくとも一組のスプライ
   ンをヘリカルスプラインにより構成し、スプールの前後
   に作用される油圧を内燃機関の運転状態に応じて可変制
   御し、同スプールをカムシャフトの軸線方向へ移動させ
   ることにより、回転体に対するカムシャフトの回転位相
   を変化させ、バルブの開閉タイミングを制御するように
   したバルブタイミング制御装置において、 前記スプールは、ハウジング内において前方側に形成さ
   れた第一圧力室の油圧が作用される第一スプールと、同
   じく後方側に形成された第二圧力室の油圧が作用される
   第二スプールとにより構成されており、両スプールの内
   外周面には前記カムシャフト及びハウジングのスプライ
   ンにそれぞれ噛合される内側及び外側スプラインが形成
   され、さらに、両スプールにはそれらが対応される圧力
   室からの油をシールするシール部材が設けられた内燃機
   関のバルブタイミング制御装置。
2. 【請求項２】 前記第一スプール及び第二スプール間に
   形成された空間は、ハウジングの壁部に貫通形成された
   排出孔を介して大気に開放された請求項１に記載の内燃
   機関のバルブタイミング制御装置。