JP2873180B2 - 可変バルブタイミング機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に使用される
吸気弁及び排気弁のようなバルブの開閉時期を変化させ
るための、可変バルブタイミング機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関において、吸気弁及び排気弁を
開閉駆動するカムシャフトの軸上に、クランクシャフト
からタイミングベルトのような動力伝達手段によって回
転駆動されるタイミングプーリを相対回転可能に支持
し、内外関係において対向してそれらの間に環状の隙間
を形成しているカムシャフト側の部材と、タイミングプ
ーリ側の部材の対向面のそれぞれに、互いに反対方向の
傾斜角（捩じれ角）を有するヘリカルスプラインを形成
すると共に、この対向面の隙間に挿入されて、それらの
ヘリカルスプラインと噛み合うヘリカルスプラインを内
面及び外面に形成されたピストンを設け、このピストン
を油圧シリンダ内においてピストンの前後の制御油圧の
釣り合いによってカムシャフトの軸線上の前後方向に移
動させることにより、タイミングプーリに対するカムシ
ャフトの相対的な位相を無段階に変化させ、吸気弁及び
排気弁の開閉時期を機関の運転中に自由に変化させるよ
うにした可変バルブタイミング機構は知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に内燃機関のカム
シャフトに設けられたカムが弁を駆動する際に生じる反
力の大きさは変動するため、カムシャフトのトルクの値
も細かく変動するので、前述のような形式の可変バルブ
タイミング機構においては、変動するトルクを油圧シリ
ンダ内のピストンを足掛かりとして、４つのヘリカルス
プラインの噛み合い面を介してタイミングプーリからカ
ムシャフトへ伝達することになるが、ピストンの内外の
ヘリカルスプラインと、それらに噛み合う相手方のヘリ
カルスプラインの面との間には、必然的に多少のバック
ラッシュ（遊隙）が存在するから、機関の高速回転時等
においては、伝達するトルクの変動により、噛み合って
いる相互のヘリカルスプラインの歯の間の衝突と離反が
繰り返されて、バックラッシュ音（又はガタ音、打音）
という騒音が発生することがある。

【０００４】本発明は、前述のような従来技術の問題点
に鑑み、きわめて簡単な手段によってバックラッシュ音
を抑制し得る新規な可変バルブタイミング機構を提供す
ることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、バルブを開閉駆動するカムを備えてい
るカムシャフトと、前記カムシャフト上に相対回転可能
に支持されている回転駆動部材と、前記回転駆動部材と
一体化されている油圧シリンダと、前記油圧シリンダ内
に挿入されて前記カムシャフト上を軸方向に摺動するこ
とができ、前記回転駆動部材側の面に対向する摺動面に
環状のシールリング溝が設けられているピストンと、前
記ピストンのシールリング溝に取り付けられたシールリ
ングと、前記油圧シリンダ側に形成されたヘリカルスプ
ラインと、前記カムシャフト側に形成されたヘリカルス
プラインと、前記ピストンと共に軸方向に移動可能であ
って、前記２つのヘリカルスプラインに同時に噛み合う
ヘリカルスプラインを外面及び内面の双方に備えてい
て、前記２つのヘリカルスプラインの間に挿入されてい
る回転伝達部材と、前記油圧シリンダ内に前記ピストン
によって区画形成される２つの油圧室に対して選択的に
制御油圧を供給する油圧制御装置とよりなり、前記シー
ルリングと前記シールリング溝によって形成される環状
の空間内に粘性流体として作用するオイルを充満させる
と共に、前記空間内に局所的にオイルの流れを絞る狭い
部分を形成したことを特徴とする可変バルブタイミング
機構を提供する。

【０００６】

【作用】可変バルブタイミング機構としての基本的な作
用は従来技術の場合と同様であるから、その説明は省略
する。本発明においては、前述のようなシールリングと
シールリング溝によって形成される環状の空間内に粘性
流体として作用するオイルを充満させると共に、この空
間内に局所的にオイルの流れを絞る狭い部分を形成して
いるので、粘性流体であるオイルがこの狭い部分を通過
しようとする時に粘性による抵抗を受けることになる。
従って、この狭い部分を通過するオイルの流れを発生さ
せる運動そのもの、即ち、シールリング溝が設けられた
ピストンの面と、それに対向しているシリンダのような
回転駆動部材側の面との間の相対移動、つまりピストン
とタイミングプーリのような回転駆動部材との相対回転
は抵抗を受けるので、回転駆動部材に対するピストンの
正逆方向の相対回転がいずれも抑制される。その結果、
ヘリカルスプラインの噛み合い部分にバックラッシュが
あっても、トルクの変動によるバックラッシュの間隙の
拡縮が抑制され、バックラッシュ音のような打音の発生
がなくなる。

【０００７】

【実施例】本発明の第１実施例を示す図１及び図２にお
いて、１は機関のシリンダヘッドの一部を示しており、
その内部において軸承されているカムシャフト２の端部
近傍には、相対回転可能にタイミングプーリ３の中心と
なる円筒形のハブ部分３ａが遊嵌されている。４は深い
皿形のハウジングであって、内部に可変バルブタイミン
グ機構のアクチュエータの部分を収容しており、その周
囲のフランジ部分は数本のボルト５によってタイミング
プーリ３のディスク部分３ｂに螺着されている。従っ
て、ハウジング４も、タイミングプーリ３と一体になっ
て、カムシャフト２の軸線上で回転することができるよ
うになっている。なお、組み立てや保守点検、修理等の
便宜を図るために、図１において左端となるハウジング
４の底部の中心の開口には、それを閉塞するハウジング
４とは別体のキャップ６が螺着されている。

【０００８】カムシャフト２の端部には、歯車のような
形をしたギアプレート７がヘッドボルト８によって一体
的に取り付けられており、ギアプレート７のカムシャフ
ト２に対する回転方向の相対的な位置は、位置決めピン
９によって確実に固定されている。また、ギアプレート
７をカムシャフト２の端部に固定することによってタイ
ミングプーリ３のハブ部分３ａが軸方向に拘束され、カ
ムシャフト２に対するタイミングプーリ３の軸方向移動
も阻止される。しかし、タイミングプーリ３がカムシャ
フト２に対して相対的に回転可能であることは前述の通
りである。

【０００９】カムシャフト２とヘッドボルト８には、相
互に連通する油圧通路２ａ及び８ａがそれぞれの中心部
を貫通するように設けられており、それらによって第１
の油圧通路を形成している。第１の油圧通路２ａ及び８
ａの右端はボール１０によって閉塞されているが、左端
はハウジング４内の空間１１（この空間が後述の「進角
側の油圧室」となる。）に開口している。

【００１０】概ね円盤状で、その左側面に円筒部分が一
体化された形状のピストン１２が、タイミングプーリ３
の中心の円筒形のハブ部分３ａ上に相対回転及び軸方向
摺動可能に遊嵌されており、ピストン１２の円盤部分の
外周がハウジング４の大径部分の内面に形成された油圧
シリンダ４ａの内面に摺動可能に緩く嵌合している。こ
の摺動面に形成される微小な環状の隙間１３はシールリ
ング溝１２ｄに嵌合されたシールリングによって閉塞さ
れ、それによってハウジング４の内部空間がピストン１
２の左側の進角側の油圧室１１と、右側の遅角側の油圧
室１４との２つの部分に区画される。

【００１１】従来の可変バルブタイミング機構において
は、環状の隙間１３を閉塞するために、図３及び図４に
示したように、内周円と外周円の中心が一致している半
径方向の厚さが一様なシールリング１５又は１６が使用
されていた。これに対して本発明の第１実施例では、内
周円と外周円の中心をずらしたことによって半径方向の
厚さが変化している２個のシールリング１７ａ，１７ｂ
を内外に重ねて使用した点に特徴があるが、詳細は後述
する。

【００１２】「回転伝達部材」となるピストン１２の円
筒部分１２ａの外面及び内面のそれぞれ一部にはヘリカ
ルスプライン１２ｂ及び１２ｃが形成されており、それ
ぞれ軸線方向に対して傾斜した多数の歯からなっている
が、ヘリカルスプライン１２ｂの歯とヘリカルスプライ
ン１２ｃの歯は互いに反対向きに傾斜している。図示実
施例の場合、ヘリカルスプライン１２ｂは右ねじで、ヘ
リカルスプライン１２ｃは左ねじである。このようにヘ
リカルスプライン１２ｂ及び１２ｃの傾斜が反対向き
で、それらはカムシャフト２の軸線方向に対する傾斜
角、即ち捩じれ角において正と負の値をとるが、ヘリカ
ルスプライン１２ｂ又は１２ｃのいずれか一方の歯筋が
軸線方向であっても同様な作動をするので、本発明にお
いては単にヘリカルスプラインという語を用いているも
のの、いずれか一方のヘリカルスプラインの傾斜角は０
の値をとり得るものである。

【００１３】ピストン１２の円筒部分１２ａの外面に形
成されたヘリカルスプライン１２ｂはハウジング４の小
径部分の内面に形成されたヘリカルスプライン４ｂに噛
み合っていると共に、円筒部分１２ａの内面に形成され
たヘリカルスプライン１２ｃはギアプレート７の外周面
に形成されたヘリカルスプライン７ａと噛み合ってい
る。従って、ハウジング４の内面のヘリカルスプライン
４ｂはピストン１２のヘリカルスプライン１２ｂの歯筋
の傾斜に合わせて右ねじの傾斜角を有しており、ギアプ
レート７の外面のヘリカルスプライン７ａは、ヘリカル
スプライン１２ｃの歯筋の傾斜に合わせて左ねじの傾斜
角を有している。

【００１４】ハウジング４内におけるピストン１２の左
側の空間である進角側の油圧室１１は、カムシャフト２
とヘッドボルト８の中心部に形成された第１の油圧通路
２ａ及び８ａ，カムシャフト２の孔２ｂ，環状の溝２
ｃ，及びシリンダヘッド１内に形成された第１の油圧通
路１ａを介して、図示しない油圧制御装置に設けられた
油圧制御弁の第１の出力開口部に連通している。

【００１５】また、ハウジング４内におけるピストン１
２の右側の空間である遅角側の油圧室１４は、タイミン
グプーリ３のハブ部分３ａの孔３ｃと、それに合わせて
カムシャフト２の外周の一部に形成された環状の溝２ｄ
と、孔２ｅを介してカムシャフト２の中心を外れた位置
に軸方向に形成された第２の油圧通路２ｆに連通してい
ると共に、この第２の油圧通路２ｆは、更にカムシャフ
ト２の孔２ｇ，環状の溝２ｈ，シリンダヘッド１内に形
成された第２の油圧通路１ｂを介して、図示しない前述
の油圧制御弁における第２の出力開口部に連通してい
る。

【００１６】前述のように、ピストン１２と油圧シリン
ダ４ａとの環状の隙間１３を閉塞するためにシールリン
グを使用する場合、図３に示した第１の従来例において
は、ピストン１２の外周に形成された環状のシールリン
グ溝１２ｄに、フッ素樹脂からなる断面長方形の、半径
方向の厚さが全周にわたって一様なシールリング１５を
嵌合している。この場合は、シールリング１５の外径を
油圧シリンダ４ａの内径と等しくすると共に、シールリ
ング１５の内径を環状のシールリング溝１２ｄの外径と
略等しくする。

【００１７】図４に示した第２の従来例では、ピストン
１２の外周の環状の溝１２ｄの底部にまずゴム製のＯリ
ング２８を装着し、その外側に重ねて断面長方形のフッ
素樹脂からなるシールリング１６を嵌合して環状の隙間
１３を閉塞している。シールリング１６の半径方向の厚
さは全周にわたって一様で、その外径は油圧シリンダ４
ａの内径と等しくする。また、装着しない状態でのＯリ
ング２８の外径はシールリング１６の内径よりも大きく
すると共に、Ｏリング２８の内径は環状のシールリング
溝１２ｄの外径よりも小さくする。

【００１８】上述の二つの従来例では、いずれもシール
リング溝１２ｄとシールリング１５或いは１６との軸方
向（溝幅方向）のクリアランスは、シール性確保のため
に通常は５０μｍ以下になっている。

【００１９】これらの従来例に対して、本発明の第１実
施例においては、図１及び図２に示したような内周円と
外周円の中心がずれた形状（三日月形）の二本のシール
リング１７ａ，１７ｂをピストン１２のシールリング溝
１２ｄ内に嵌合して使用している。

【００２０】二本のシールリング１７のうち、アウタリ
ング１７ａはシールリング溝１２ｄと油圧シリンダ４ａ
の円筒面とによって形成される環状の空間１３ａの外側
を占めるように嵌合され、インナリング１７ｂは、上記
環状の空間１３ａの内側を占めるように嵌合される。ア
ウタリング１７ａの内径はインナリング１７ｂの外径よ
りも僅かに大きくしてある。従って、アウタリング１７
ａとインナリング１７ｂとの間には、環状の空間１３ａ
内で更に細い（狭い）環状の空間１３ｂが形成される。
なおこの場合は、アウタリング１７ａ及びインナリング
１７ｂと、シールリング溝１２ｄとの軸方向（溝幅方
向）のクリアランスは５０〜１５０μｍとなっている。

【００２１】図示しない油圧制御弁により前述の油圧通
路を介して進角側の油圧室１１又は遅角側の油圧室１４
の一方にオイルが供給される。一方の油圧室へオイルが
供給されるのと同時に、他方の油圧室から同量のオイル
が油圧制御弁を通って排出され、ピストン１２は２つの
油圧室１１及び１４の制御油圧によって発生する軸方向
力が等しくなる任意の中間位置か、或いは可動範囲の終
端まで軸方向に移動することになる。図示のような構造
の場合、左右方向の軸方向力が釣り合ってピストン１２
が中間位置に停止した状態においては、２つの油圧室１
１及び１４の制御油圧は同じ値になる。

【００２２】ピストン１２が可動範囲内の中間位置にお
いて停止する場合、その停止位置は２つの油圧室１１及
び１４にそれぞれ残存しているオイルの量によって決ま
る。従って、二つの油圧室１１，１４へ供給するオイル
の量を微調整すれば、ピストン１２の停止位置を無段階
に、且つ自由に調整することが可能になる。それによっ
て内燃機関の吸気弁及び排気弁の開閉時期を円滑に変更
することができる。

【００２３】このような可変バルブタイミング機構にお
いては、タイミングプーリ３の回転がハウジング４のヘ
リカルスプライン４ｂからピストン１２のヘリカルスプ
ライン１２ｂ及び１２ｃを介して、ヘリカルスプライン
７ａを有するギアプレート７に伝えられ、更に、位置決
めピン９からカムシャフト２に伝達されて、図示しない
カムを回転駆動し、それによって吸気弁及び排気弁のよ
うなバルブを開閉させることになる。

【００２４】タイミングプーリ３とカムシャフト２の相
対的な位相関係は、ピストン１２を軸方向に移動させる
ことによって、噛み合っている２対のヘリカルスプライ
ンの働きで自由に変化させることができる。前述のよう
に、ピストン１２の軸方向位置は、油圧制御装置の油圧
制御弁が、進角側の油圧室１１と遅角側の油圧室１４に
それぞれ供給するオイルの量を制御することによって決
まる。

【００２５】油圧制御弁の働きによって進角側の油圧室
１１のオイル量が増加して制御油圧が上昇した場合は、
ピストン１２は図１において右の方向へ押される。ピス
トン１２の円筒部分１２ａとハウジング４は、右ねじの
ヘリカルスプライン１２ｂ及び４ｂによって噛み合って
いるので、ピストン１２はハウジング４に対して図１の
左側から見て右回りに回されることになる。また、ピス
トン１２とギアプレート７はヘリカルスプライン１２ｃ
及び７ａによって噛み合っているので、前述のようなピ
ストン１２の右方向への移動によって、ギアプレート７
はカムシャフト２と共にピストン１２に対して右回りに
回転させられる。このようにして、カムシャフト２によ
って駆動されるバルブのタイミングはピストン１２が軸
方向に移動した分だけ進角することになる。

【００２６】反対に、油圧制御弁の働きによって遅角側
の油圧室１４にオイルが供給されると、ピストン１２が
左方向に移動して、カムシャフト２によって駆動される
バルブのタイミングが遅角されることになる。このよう
にして、タイミングプーリ３に対するカムシャフト２の
位相が無段階に調整される。

【００２７】しかしながら、前述のようにしてタイミン
グプーリ３の回転がカムシャフト２へ伝達されるとき
に、ピストン１２のヘリカルスプライン１２ｂ及び１２
ｃに大きさが変動する回転方向の反力が作用すると、摩
擦係数が小さいフッ素樹脂製のシールリング１５によっ
ては殆ど制動力が発生しないので、高速回転時には、ヘ
リカルスプライン１２ｂ及び１２ｃと、それらに噛み合
っているハウジング４のヘリカルスプライン４ｂ及びギ
アプレート７のヘリカルスプライン７ａとの間のバック
ラッシュの間隙（遊隙）においてピストン１２が軸回転
方向に振動し、バックラッシュ音が発生することがあ
る。

【００２８】また、図４に示した第２の従来例では、シ
ールリング１６によって圧縮されたＯリング２８が、シ
ールリング１６を外方に向かって押し出すような半径方
向の力を発生するので、シールリング１６の外周は油圧
シリンダ４ａの内面に押しつけられる。それによって、
油圧シリンダ４ａとシールリング１６の摺動面間の摩擦
力が増大し、それがピストン１２の振動に対する制動力
となるので、バックラッシュ音の発生が抑制される。

【００２９】しかしながら、第２の従来例の場合の制動
力は、機関の回転数、従ってカムシャフト２の回転数と
は関係なく常に大きいので、バックラッシュ音が発生し
ない機関の低速回転時においても無用の大きな制動力が
ピストン１２に作用し、その軸方向移動を妨げることに
なる。低速回転時には２つの油圧室１１及び１４に作用
する油圧が共に小さくなるので、それらの差も小さくな
り、その圧力差によって発生する力も当然小さくなる。
従って、この力が大きな制動力に打ち勝つようになるま
でに比較的長い時間を要し、その間はピストン１２の軸
方向移動が遅れることになり、第２の従来例においては
可変バルブタイミング機構の応答性が低下するという問
題がある。

【００３０】これに対して本発明の第１実施例における
アウタリング１７ａとインナリング１７ｂの間の細い環
状の空間１３ｂでは、アウタリング１７ａの内周円の中
心とインナリング１７ｂの外周円の中心がずれているの
で、両リング１７ａ，１７ｂの相対的な回転にともなっ
て、両リングの合体形状が急激に変化しようとする。し
かしながら、細い環状の空間１３ｂには可変バルブタイ
ミング機構を作動させるためのオイルが充満しているの
で、前述のような急激な形状変化に対して大きな粘性抵
抗が作用して変化を阻止しようとする。従って、タイミ
ングプーリ３の回転がカムシャフト２へ伝達されるとき
に、ピストン１２のヘリカルスプライン１２ｂに大きさ
が変動する回転方向の反力が作用しても、上記の粘性抵
抗が制動力として作用するので、ハウジング４のヘリカ
ルスプライン４ｂ及びピストン１２のヘリカルスプライ
ン１２ｂとの間のバックラッシュの間隙におけるピスト
ン１２の回転方向の振動が抑えられ、バックラッシュ音
を抑えることができる。

【００３１】また、本実施例において可変バルブタイミ
ング機構の応答にともなうピストン１２の移動（回転）
速度は、バックラッシュ音に対応するピストン１２の回
転方向の振動の速度（角速度）に比べて小さいので、上
記制動力によって可変バルブタイミング機構の応答性が
損なわれることはない。

【００３２】なお、従来例および実施例は、どちらも、
低温時のようにオイルの粘性が高い時にはバックラッシ
ュ音が小さく、オイルの粘性が低い時にはバックラッシ
ュ音が大きくなる傾向がある。従来例において上記のよ
うな傾向が比較的顕著に現れる理由は、ハウジング４及
びピストン１２等には組み付けの都合上、相互にクリア
ランスが設けられており、組み付けた状態ではタイミン
グベルトのテンションのような回転軸に対して垂直な方
向の力を受けることにより、それぞれの回転の軸線がわ
ずかにずれて、実施例のように明確ではないが、局所的
に細い部分を持つ環状の空間ができるためである。

【００３３】言うまでもなく上記実施例のタイミングプ
ーリ３はタイミングギアであってもよい。従って、タイ
ミングプーリ３は一般的には可変バルブタイミング機構
に対する「回転駆動部材」と呼ぶべきものである。

【００３４】図１及び図２に示した第１実施例では、シ
ールリング１７ａ，１７ｂをピストン１２の外周の環状
のシールリング溝１２ｄ内に装着しているが、シールリ
ング１７ａ，１７ｂはこの位置に限らず、例えばピスト
ン１２の内周部分に装着してもよい。それを第２実施例
として要部の構造を図５に略示する。第２実施例におい
ては、ピストン１２の外周部分を油圧シリンダ４ａの内
面に直接に摺動接触させると共に、環状のピストン１２
の内周部分と、タイミングプーリ３のハブ部分３ａの外
面との間に環状の隙間２９を形成し、その隙間２９を閉
塞するように第１実施例の場合と同様なシールリング１
７ａ’及び１７ｂ’を、ピストン１２の内周部分に形成
された環状の溝１２ｅの中に装着して、タイミングプー
リ３のハブ部分３ａに摺動接触させている点に特徴があ
る。

【００３５】第２実施例は、第１実施例に比べてシール
リング１７ａ’，１７ｂ’の設置位置が異なるだけで、
他の構成は図１及び図２に示した第１実施例のそれと同
様であるから、第２実施例の構成についての第１実施例
と重複する説明は省略する。また、第２実施例の作用、
効果も第１実施例と略同様である。

【００３６】以上の実施例ではアウタリング１７ａ又は
１７ａ’と、インナリング１７ｂ又は１７ｂ’の２つの
リングの相対回転によって形成される環状空間１３ｂ又
は１３ｂ’の更に細かくなった部分が、相対回転による
粘性抵抗をもたらす絞り部分として働くが、図６に示す
第３実施例では、アウタリング１７ｃの内側又はインナ
リング１７ｄの外側に突起１７ｃ’又は１７ｄ’を設け
ることにより、環状空間１３ｂ”の細い部分を複数個形
成している。この場合は、その細い部分が２つのリング
１７ｃ及び１７ｄの相対回転によるオイルの粘性抵抗を
もたらす絞り部分として働くため、第１実施例及び第２
実施例と同様の効果が得られる。

【００３７】以上の実施例では、シールリング１７は、
アウタリング１７ａ，１７ａ’又は１７ｃと、インナリ
ング１７ｂ，１７ｂ’又は１７ｄの２本を用いたが、本
発明の第４実施例では、ピストン１２’の断面を示した
図７のように、シールリング溝１２ｄ′をその中心がピ
ストン１２’の回転中心Ｏに対して偏心しているように
設ける。それによって、外周円と内周円の中心がずれて
いる（偏心している）シールリング１７が１本であって
も、シールリング１７とシールリング溝１２ｄ’によっ
て環状空間の細い部分が形成され、相対回転による粘性
抵抗をもたらす絞り部分として働くため、他の実施例と
同様の効果が得られる。この場合、シールリング１７の
内周面とシールリング溝１２ｄ’の外周面との間に環状
の空間を形成する必要上、シールリングの内周円の直径
はシールリング溝１２ｄ’の外周円の直径よりも僅かに
大きくする。以上の実施例では、シールリング溝１２
ｄ，１２ｄ’あるいは１２ｅはいずれも１本としたが、
シールリング溝を複数条設けることによって、より大き
な効果をあげることができる。

【００３８】以上の実施例では、シールリング１７等と
シールリング溝１２ｄ等との間に形成される環状空間
に、意図的に細い（狭い）部分を設けた。しかし、直列
６気筒エンジンのように、１本のカムシャフトに多数の
カムノーズが設けられる場合には、ある気筒において開
弁のトルクが作用している時期に、別の気筒では逆方向
の閉弁のトルクが作用しており、それらのトルクが相殺
されてカムシャフト全体ではトルク変動の振幅は小さく
なる。そこで、本発明の第５実施例として、上述のよう
なトルク変動の振幅の小さいエンジンにおいては、シー
ルリング１７等とシールリング溝１２ｄ等との軸方向
（溝幅方向）のクリアランスを５０〜１５０μｍとする
ことにより、シールリング１７等とシールリング溝１２
ｄ等とによって形成される環状空間に意図的に細い部分
を設けなくても、前述のようなヘリカルスプライン相互
間における歯打音の発生を抑えることができる。

【００３９】図８は、回転数２８００rpm で、図３に示
す従来例と同様にシールリング１５とシールリング溝１
２ｄによって形成される環状空間に意図的な細い部分を
形成しない場合において、軸方向（溝幅方向）クリアラ
ンスの違いによる騒音レベルの大きさを実測して、結果
を比較しやすく示したものである。最も静かなクリアラ
ンス１００μｍに対して、クリアランス０及び２００μ
ｍでは騒音レベルが３〜４．５dB高くなっており、クリ
アランスが大きい場合は勿論、小さ過ぎても騒音レベル
が高くなるので、クリアランスには最適範囲のあること
が判る。

【００４０】図９は、制御油圧１５０kPa 、回転数１０
００rpm において、クリアランスの違いによって最遅角
から最進角までバルブタイミングを変化させるのに要す
る時間の違いを比較して示したものである。図９から明
らかなように、クリアランス１５０μｍ以下では、シー
ル不良による応答の遅れは、目標時間以内に収まってい
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、油圧シリンダのピスト
ンによって操作されるヘリカルスプラインを備えている
可変バルブタイミング機構において、応答性の低下を伴
うことなしに、バックラッシュ音の発生の問題をきわめ
て簡単な手段によって解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可変バルブタイミング機構の第１実施
例の縦断正面図である。

【図２】第１実施例の要部の横断側面図である。

【図３】従来例を示す断面図である。

【図４】他の従来例を示す断面図である。

【図５】第２実施例の要部を示す断面図である。

【図６】第３実施例の要部を示す側面図である。

【図７】第４実施例の要部を示す横断側面図である。

【図８】軸方向クリアランスと騒音レベルの関係を示す
線図である。

【図９】軸方向クリアランスと、バルブタイミングを変
化させるのに要する応答時間の関係を示す線図である。

【符号の説明】

１…シリンダヘッド ２…カムシャフト ３…タイミングプーリ（回転駆動部材） ３ａ…ハブ部分 ４…ハウジング ４ａ…油圧シリンダ ４ｂ…ヘリカルスプライン ７…ギアプレート ７ａ…ヘリカルスプライン １１…進角側の油圧室 １２…ピストン １２ａ…ピストンの円筒部分（回転伝達部材） １２ｂ，１２ｃ…ヘリカルスプライン １２ｄ，１２ｄ’，１２ｅ…環状のシールリング溝 １３…環状の隙間 １３ａ，１３ａ’…環状の空間 １３ｂ，１３ｂ’，１３ｂ”…環状の細い空間 １４…遅角側の油圧室 １５，１６…従来のシールリング １７…シールリング １７ａ，１７ａ’，１７ｃ…アウタリング １７ｂ，１７ｂ’，１７ｄ…インナリング ２８…Ｏリング ２９…環状の隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉原 裕二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−330712（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−26992（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−299812（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01L 1/34

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブを開閉駆動するカムを備えている
   カムシャフトと、 前記カムシャフト上に相対回転可能に支持されている回
   転駆動部材と、 前記回転駆動部材と一体化されている油圧シリンダと、 前記油圧シリンダ内に挿入されて前記カムシャフト上を
   軸方向に摺動することができ、前記回転駆動部材側の面
   に対向する摺動面に環状のシールリング溝が設けられて
   いるピストンと、 前記ピストンのシールリング溝に取り付けられたシール
   リングと、 前記油圧シリンダ側に形成されたヘリカルスプライン
   と、 前記カムシャフト側に形成されたヘリカルスプライン
   と、 前記ピストンと共に軸方向に移動可能であって、前記２
   つのヘリカルスプラインに同時に噛み合うヘリカルスプ
   ラインを外面及び内面の双方に備えていて、前記２つの
   ヘリカルスプラインの間に挿入されている回転伝達部材
   と、 前記油圧シリンダ内に前記ピストンによって区画形成さ
   れる２つの油圧室に対して選択的に制御油圧を供給する
   油圧制御装置とよりなり、前記シールリングと前記シー
   ルリング溝によって形成される環状の空間内に粘性流体
   として作用するオイルを充満させると共に、前記空間内
   に局所的にオイルの流れを絞る狭い部分を形成したこと
   を特徴とする可変バルブタイミング機構。
2. 【請求項２】 前記シールリングは、半径方向の幅が円
   周方向に変化している内外２本のシールリングから構成
   されていると共に、それら２本のシールリングの間には
   局所的に半径方向の細い隙間が形成され、その細い隙間
   が前記オイルの流れを絞る狭い部分を形成していること
   を特徴とする請求項１記載の可変バルブタイミング機
   構。
3. 【請求項３】 前記２本のシールリングがいずれも、外
   周円の中心と内周円の中心がずれていることによって半
   径方向の幅が円周方向に変化しているシールリングから
   構成されていることを特徴とする請求項２記載の可変バ
   ルブタイミング機構。
4. 【請求項４】 前記２本のシールリングがいずれも、互
   いに相手に向かって突出する半径方向の突起を備えてい
   ることを特徴とする請求項２記載の可変バルブタイミン
   グ機構。
5. 【請求項５】 前記シールリング溝の中心が前記ピスト
   ンの中心に対して偏心していることを特徴とする請求項
   １記載の可変バルブタイミング機構。
6. 【請求項６】 環状の空間内に局所的にオイルの流れを
   絞る狭い部分を形成するために、前記シールリングと前
   記シールリング溝との軸方向のクリアランスの大きさを
   ５０〜１５０μｍとしたことを特徴とする請求項１記載
   の可変バルブタイミング機構。
7. 【請求項７】 前記シールリング溝を設ける前記摺動面
   を前記ピストンと前記回転駆動部材のハブ部分との間に
   形成したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか
   に記載の可変バルブタイミング機構。
8. 【請求項８】 前記シールリング溝を２条以上設けたこ
   とを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の可
   変バルブタイミング機構。