JP2891050B2 - 内燃機関の可変バルブタイミング装置 - 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・排気バ
ルブの開閉タイミングを運転状態に応じて可変とする内
燃機関の可変バルブタイミング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の可変バルブタイミング装
置としては種々提供されており、その一例として実開平
２−７２３０５号公報に開示されたものなどが知られて
いる。概略を説明すると、内外周の歯のうち少なくとも
一方をはす歯に形成した筒状歯車を、機関に同期回転す
る被回転部を外周に有する外筒のインナ歯と、カムシャ
フトの前端部に連結される内筒のアウタ歯とに夫々噛合
し、油圧を用いて、上記筒状歯車をカムシャフトの軸方
向に移動させることにより、上記被回転部に対してカム
シャフトを相対回転させて吸気、排気バルブの開閉時期
を制御するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
内燃機関の可変バルブタイミング装置にあっては、筒状
歯車の一方の端面への油圧の供給・遮断を切換えて筒状
歯車の軸方向位置を切換えることにより、外筒に対する
内筒の相対回転位置を切換えて吸・排気バルブの開閉タ
イミングを切換える構成であるため、筒状歯車の一方の
端面への油圧が遮断されるときには、作動油を該装置の
外に排出するオイル抜き孔が必要となってくる。

【０００４】ここで、可変バルブタイミング装置の非作
動時・作動時の切換時間を短縮するために、前記作動油
の排出を速やかに行うことが必要となる。このために、
前記オイル抜き孔の有効径を大きくして、作動油を該装
置の外に可及的速やかに排出する構成が必要となる。し
かしながら、オイル抜き孔の有効径を大きくすると、可
変バルブタイミング装置の非作動時、即ち筒状歯車の一
方の端面への油圧の供給が遮断された時の内部の作動油
の保持率が低下し、非作動時から作動時への切換時にお
ける機械摩擦等が大きくなり、筒状歯車の軸方向位置の
切換作動や可変バルブタイミング装置の作動自身に支承
を来したり、また寿命が短くなってしまう惧れも出てく
る。

【０００５】本発明は、このような従来の実情に鑑みな
されたもので、可変バルブタイミング装置の非作動・作
動の切換に係る時間を長くすることなく、可変バルブタ
イミング装置の非作動時における作動油の保持率を上
げ、非作動時から作動時への切換時における機械摩擦等
も低減し、該装置の延命化をも図ることが可能な内燃機
関の可変バルブタイミング装置を提供することを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、機関
に同期回転する被回転部を外周に有する外筒と、カムャ
フトの端部に連結される内筒と、内外周の歯のうち少な
くとも一方をはす歯に形成すると共に前記外筒のインナ
歯と前記内筒のアウタ歯とに夫々噛合する筒状歯車と、
筒状歯車の一方の端面への油圧の供給・遮断を切換えて
筒状歯車の軸方向位置を切換えることにより、外筒に対
する内筒の相対回転位置を切換えて吸・排気バルブの開
閉タイミングを切換える切換手段と、を有する内燃機関
の可変バルブタイミング装置において、筒状歯車の前記
油圧作動面とは反対側にあって外筒と内筒とで画成され
る空間に漏洩する油を排出するためのドレーン孔を外筒
に設け、筒状歯車の外周面に環状の突起を設けると共
に、ドレーン孔と環状の突起との関連構成を、前記油圧
が遮断されるときの切換位置では該環状の突起が該ドレ
ーン孔を閉止する位置とし、前記油圧が供給されるとき
の切換位置では該環状の突起が該ドレーン孔を開放する
位置とする構成とした。

【０００７】

【作用】以上の構成によれば、筒状歯車の一方の端面へ
の油圧の供給・遮断が切換えられると、筒状歯車の軸方
向位置が切換えられ、外筒に対する内筒の相対回転位置
が切換わる。ここで、筒状歯車は内外周の歯のうち少な
くとも一方がはす歯に形成されており、さらに、外筒の
インナ歯と内筒のアウタ歯とに夫々噛合しているので、
外筒に対する内筒の相対回転位置が切換わると、吸・排
気バルブの開閉タイミングが切換えられる。

【０００８】ここで、外筒に設けられるドレーン孔と筒
状歯車に設けられる環状の突起との関連構成を、筒状歯
車の一方の端面への油圧が遮断されるときの切換位置で
は該環状の突起が該ドレーン孔を閉止する位置としてい
るので、このとき、筒状歯車の前記油圧作動面とは反対
側にあって外筒と内筒とで画成される空間に漏洩した油
が保持されることとなる。

【０００９】即ち吸・排気バルブが所定の開閉タイミン
グとなるような、外筒に対する内筒の所定の回転位置に
あっては、外筒と内筒とで画成される空間に漏洩した油
が保持されることとなるので、外筒のインナ歯との噛合
箇所或いは内筒のアウタ歯との噛合箇所等の回転構成部
品や、筒状歯車が軸方向位置を切換えるように移動する
際の摺動部分等を潤滑することが可能となる。

【００１０】また、筒状歯車の一方の端面への油圧が供
給されるときの切換位置では該環状の突起が該ドレーン
孔を開放する位置としているので、このとき、筒状歯車
の前記油圧作動面とは反対側にあって外筒と内筒とで画
成される空間に保持されていた油は、外筒に設けたドレ
ーン孔より速やかに外部に排出される。即ち、吸・排気
バルブが他の所定の開閉タイミングとなるように、外筒
に対する内筒の回転位置が他の所定の位置に切換わる際
には、筒状歯車の一方の端面へ該筒状歯車を移動させる
ための油圧が供給される一方、圧縮されることによって
筒状歯車の移動を妨げるような、外筒と内筒とで画成さ
れる空間に漏洩した油が、該ドレーン孔よりいち早く外
部に排出されることとなり、油圧の供給が効率的に行わ
れると共に、該油圧による筒状歯車の移動もスムーズに
行われることとなる。もって、吸・排気バルブの開閉タ
イミングの切換がいち早くなされることとなり、応答性
が向上することとなる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。カムシャフト１はシリンダヘッド２にブラケット３
を介して軸支され、かつ外周に吸気バルブ開閉駆動用の
カム（図示せず）を有している。このカムシャフト１
は、前端部に円環部４を一体に有していると共に、内部
軸方向に雌ねじ部５が形成されている。

【００１２】外筒６は前部に円環状の端板７が液密的に
嵌合しており、この外筒６は前部側内周にインナ歯10が
形成され、後部側外周にタイミングチェーン８により機
関クランク軸の回転力が伝達される被回転部たるスプロ
ケット９が一体に設けられている。また、外筒６にあっ
ては、該スプロケット９近傍に、外周と内周とを連通す
るドレーン孔11が同一面内に複数設けられている。

【００１３】また、内筒12は外周にアウタ歯13が形成さ
れていると共に、後端部には比較的大径なフランジ部14
が一体に設けられている。このフランジ部14は、外側面
14ａがカムシャフト１の円環部４の前面４ａと液密的に
嵌合する一方、外周面14ｂが上記外筒６の内周面に僅か
なクリアランスＣを介して摺接し外筒６を回転自在に支
持している。

【００１４】また、内筒12と外筒６との間には歯車機構
15が介装されており、この歯車機構15は、長尺な歯車を
軸直角方向に切断分割して形成された２個の歯車構成体
16ａ，16ｂからなる軸方向移動可能な筒状歯車16と、前
側の歯車構成体16ａ内に装着されて該歯車構成体16ａと
後側の歯車構成体16ｂとを連結ピン18を介して弾着させ
るスプリング17とを備えている。また各歯車構成体16
ａ，16ｂの内外周には，両方がはす歯の内歯16ｃと外歯
16ｄが夫々形成されており、この両内外歯16ｃ，16ｄに
上記インナ歯10とアウタ歯13がスパイラル噛合してい
る。さらに、前側の歯車構成体16ａは、前端外縁が上記
端板７の内端縁に突き当たって最大前方向（図中左方
向）への移動が規制されるようになっていると共に、前
端側に端板７や後述の取付ボルト20によって形成された
環状の圧力室19内の油圧により後方向（図中右方向）へ
移動可能となっている。一方、後側歯車構成体16ｂは、
後端部が上記フランジ部14の内端面14ｃに突き当たって
歯車16の最大後方移動が規制されるようになっている。

【００１５】ここで、本発明に係る構成として、後側歯
車構成体16ｂの外歯16ｄより後端側の外周部には、シー
ル溝41及び連通溝43が円周方向に設けられると共に、該
連通溝43に連続する後端縁部には環状の突起45が設けら
れている。そして、シール溝41には、シールリング42等
が嵌入され、該シールリング42より前側の歯車構成体16
ａ側の空間（図中左側の空間）と、該シールリング42よ
り後ろ側のフランジ部14側の空間（図中右側の空間）と
を液密的に分離している。

【００１６】また、連通溝43には、後側歯車構成体16ｂ
の内外周を連通する連通孔44が所定の間隔で複数設けら
れている。さらに、環状の突起45はその外周面45ａが上
記外筒６の内周面に殆どクリアランス無しに摺接してい
ると共に、その軸方向の設置位置は、後述する低圧状態
にあっては、外周面45ａが前記ドレーン孔11を閉止する
位置に設けられている。

【００１７】また環状の突起45に連続する連通溝43の設
置位置は、後述する高圧状態にあっては、前記環状の突
起45が前記ドレーン孔11よりフランジ部14側に位置し
て、環状の突起45に連続する連通溝43が前記ドレーン孔
11と連通するような位置に設けられている。そして、上
記内筒12は、該内筒12内を貫通した取付ボルト20によっ
てカムシャフト１の縁環部４に連結されている。この取
付ボルト20は、軸部20ｂの先端に上記カムシャフト１の
雌ねじ部と螺合するリーマ化した雄ねじ部20ｃが形成さ
れていると共に、頭部20ａに隣接した軸部20ｂの付け根
部に内筒12の前端面を押圧する比較的肉厚な環状支持部
22を有している。

【００１８】また内筒12の前端外面12ｆは前記端板７の
内周切欠溝面７ａに摺接して、結果として外筒６の前部
６ａを回転自在に支持している。さらに、上記内筒12の
フランジ部14とカムシャフト１の円環部４の対向面夫々
に形成されたピン収納孔に角度位置決め用のピン23が圧
入されている。また、上記歯車16は、駆動機構によって
駆動されるようになっており、この駆動機構は、上記圧
力室19に対し油圧を供給する油圧回路24と、後側歯車構
成体16ｂとフランジ部14との間に装着されて上記歯車16
を前方へ付勢する圧縮スプリング25とから主として構成
されている。

【００１９】上記油圧回路24は、下流側でメインギャラ
リ26から分岐した油圧供給通路27と、該油圧供給通路27
に介装された二方型の電磁弁28とを備えている。さらに
油圧供給通路31を取付ボルト20の外周に形成している。
即ち、内筒12の内径とカムシャフト１前端部１ａ内のボ
ルト孔１ｂの前端側内径を取付ボルト20の軸部20ｂ外径
よりも若干大きく設定し、該取付ボルト20の軸部20ｂ外
周面と内筒12の内周面並びにカムシャフト１のボルト孔
１ａ内周面との間に油圧供給通路31を形成している。ま
た、内筒12の圧力室19に対向した部分に、直径方向に該
圧力室19と前記油圧供給通路31とを連通する連通孔29が
形成されている。

【００２０】また、上記電磁弁28は、図外のクランク角
センサやエアフローメータ等の各センサからの出力信号
に基づいて機関の運転状態を検出するコントロールユニ
ット（図示せず）によってＯＮ−ＯＦＦ的に開閉制御さ
れている。一方、上記圧縮スプリング25は、圧力室19に
油圧が作用しない時に歯車16を前方位置へ移動させる程
度にそのばね力が設定されている。

【００２１】以下、本実施例に係る作用について説明す
る。まず、例えば機関低負荷時において電磁弁28にコン
トロールユニットからＯＦＦ信号（非通電）が出力され
ている場合は、圧力室19への油圧の供給が遮断されて圧
力室19は低圧状態になっている。従って、図１に示すよ
うに、筒状歯車16は、圧縮スプリング25のばね力で最左
端位置（前方位置）に付勢され、この位置で決定される
スプロケット９とカムシャフト１との相対回転位置に応
じて吸・排気バルブの開閉時期が制御される。

【００２２】ここで、本発明に係る作用として、図１に
示すような筒状歯車16が最左端位置にあるときには、環
状の突起45の外周面45ａが上記外筒６の内周面に殆どク
リアランス無しに摺接していると共に、外周面45ａが前
記ドレーン孔11を閉止する位置に設けられる構成である
ので、外筒６と内筒12とにより圧力室19や内部空間49が
画成されることとなる。一方、歯車構成体16ａ、歯車構
成体16ｂ、連結ピン18、内歯16ｃ、外歯16ｄ、インナ歯
10またはアウタ歯13等の構成部品間の摺動、噛合部分に
おいては、圧力室19から内部空間49に作動油が漏洩する
こととなる。従って、圧力室19への油圧の供給が遮断さ
れるときの切換位置では、それまで供給された作動油
が、前記内部空間49から排出されることが無く、保持さ
れることとなる。もって歯車構成体16ｂと連結ピン18と
の摺動部分や、内歯16ｃとインナ歯10とのスパイラル噛
合部や、外歯16ｄとアウタ歯13とのスパイラル噛合部
や、環状の突起45の外周面45ａと外筒６の内周面との摺
接面等において、潤滑用の油膜が保たれることとなり、
それらが摺動、あるいは噛合する際の動きがスムーズに
行えると共に、各部品の寿命の延命化が図れることとな
る。

【００２３】一方、低負荷域から高負荷域に変化し、電
磁弁28にＯＮ信号（通電）が出力されると、図外のオイ
ルポンプからメインギャラリ26に圧送された作動油は油
圧供給通路27及び油圧供給通路31を通って圧力室19に供
給され、圧力室19が高圧となって前側歯車構成体16ａと
連結ピンに作用する。そして、圧縮スプリング25の設定
ばね圧以上になると、図２に示すように、該ばね力に抗
して筒状歯車16全体が図中右方向（後方）に移動する。
このため、外筒６とカムシャフト１とが内筒12のフラン
ジ部14及び支持部22を介して所定角度相対回動し、吸・
排気バルブの開閉時期が変更される。

【００２４】尚、この時、シールリング42より前側の歯
車構成体16ａ側の空間が、後側であるフランジ部14側の
空間に対して液密的に分離されているので、圧力室19内
に導かれた作動油は、当該空間に効率的に作用し、効率
的に筒状歯車16を図中右方向（後方）に移動させる作用
を奏する。ところで、本発明に係る作用として、環状の
突起45が高圧状態すなわち後側歯車構成体16ｂが後方に
移動すると、前記環状の突起45が前記ドレーン孔11より
フランジ部14側に位置して、環状の突起45に連続する連
通溝43が前記ドレーン孔11と連通するような位置に設け
られているので、該連通溝43が前記ドレーン孔11が設け
られる位置に移行してくることとなり、もって連通溝43
及びドレーン孔11により外筒６の内外が連通する。従っ
て、該後側歯車構成体16ｂが後方に移動した直後に、圧
力室19から内部空間49に漏洩していた作動油或いはシー
ルリング42より後側の空間に充満していた作動油は、連
通孔44、連通溝43及びドレーン孔11を介して、速やかに
外筒６の外部に排出される。

【００２５】即ち、供給によって筒状歯車16を後方に移
動させる油圧は効率的に作用すると共に、圧縮されるこ
とによって該移動を妨げることのないように、内部空間
49に漏洩していた作動油等がいち早く外部に排出される
こととなり、電磁弁28にＯＮ信号（通電）が出力されて
から、筒状歯車16の移動がスムーズに行われることとな
り、スプロケット９とカムシャフト１との相対回転位置
が可変となるまでの実際の吸・排気バルブの開閉タイミ
ングの切換がいち早くなされることとなる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、筒状歯車の一方の端面への油圧の供給・遮断を切換
えて筒状歯車の軸方向位置を切換えることにより、外筒
に対する内筒の相対回転位置を切換えて吸・排気バルブ
の開閉タイミングを切換える切換手段と、を有する内燃
機関の可変バルブタイミング装置において、筒状歯車の
前記油圧作動面とは反対側にあって外筒と内筒とで画成
される空間に漏洩する油を排出するためのドレーン孔を
外筒に設け、筒状歯車の外周面に環状の突起を設けると
共に、ドレーン孔と環状の突起との関連構成を、前記油
圧が遮断されるときの切換位置では該環状の突起が該ド
レーン孔を閉止する位置とし、前記油圧が供給されると
きの切換位置では該環状の突起が該ドレーン孔を開放す
る位置とする構成としたので、吸・排気バルブの開閉タ
イミングの切換がいち早くなされることとなると共に、
外筒と内筒とで画成される空間に漏洩した油が保持され
ることとなるので、外筒のインナ歯との噛合箇所或いは
内筒のアウタ歯との噛合箇所等の回転構成部品や、筒状
歯車が軸方向位置を切換えるように移動する際の摺動部
分等を潤滑することが可能となり、非作動時から作動時
への切換時における機械摩擦等も低減し、該装置の延命
化をも図ることが可能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す要部断面図

【図２】同上実施例の作用を説明する部分断面図

【符号の説明】

１ カムシャフト ６ 外筒 10 インナ歯 11 ドレーン孔 12 内筒 13 アウタ歯 14 フランジ部 16 筒状歯車 43 連通溝 44 連通孔 45 突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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】機関に同期回転する被回転部を外周に有す
   る外筒と、 カムャフトの端部に連結される内筒と、 内外周の歯のうち少なくとも一方をはす歯に形成すると
   共に前記外筒のインナ歯と前記内筒のアウタ歯とに夫々
   噛合する筒状歯車と、 筒状歯車の一方の端面への油圧の供給・遮断を切換えて
   筒状歯車の軸方向位置を切換えることにより、外筒に対
   する内筒の相対回転位置を切換えて吸・排気バルブの開
   閉タイミングを切換える切換手段と、 を有する内燃機関の可変バルブタイミング装置におい
   て、 筒状歯車の前記油圧作動面とは反対側にあって外筒と内
   筒とで画成される空間に漏洩する油を排出するためのド
   レーン孔を外筒に設け、筒状歯車の外周面に環状の突起
   を設けると共に、ドレーン孔と環状の突起との関連構成
   を、前記油圧が遮断されるときの切換位置では該環状の
   突起が該ドレーン孔を閉止する位置とし、前記油圧が供
   給されるときの切換位置では該環状の突起が該ドレーン
   孔を開放する位置としたことを特徴とする内燃機関の可
   変バルブタイミング装置。