JP3073082B2 - エンジン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】本発明はエンジンの可変バルブタ
イミング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジンには、吸気弁あるいは
排気弁を所定のタイミングで開閉する動弁機構が設けら
れる。そして、かかる動弁機構を備えたエンジンにおい
て、吸気弁あるいは排気弁の最適な開閉タイミングは、
エンジンの運転状態、例えばエンジン負荷、エンジン回
転数に応じて変化する。そこで、エンジンの運転状態に
応じて吸気弁あるいは排気弁の開閉タイミングを変化さ
せる可変バルブタイミング装置が種々提案されている。

【０００３】そして、吸気弁用カムシャフトと排気弁用
カムシャフトとが個別に設けられたエンジン、例えばＤ
ＯＨＣエンジンにおいては、吸気弁用カムシャフトない
し排気弁用カムシャフトの回転位相を変えることによっ
て吸気弁ないし排気弁の開閉タイミングを変化させるよ
うにした可変バルブタイミング装置が多用されている。
このような可変バルブタイミング装置の１つとして、電
磁コイルを用いた可変バルブタイミング装置が従来より
知られている(例えば、特開昭６３−１６２９１０号公
報、特開平２−１０２３０５号公報参照)。

【０００４】このような電磁コイルを用いた従来の可変
バルブタイミング装置においては、普通、クランク軸に
よって回転駆動されるカムプーリと、カムシャフトに取
り付けられたハブとの間に、カムシャフト軸線方向に変
位可能な略環形のアドバンシングプレートが配置され、
このアドバンシングプレートの外周部は、カムプーリの
爪部と、ハブの爪部とに嵌合し、基本的には、カムプー
リとアドバンシングプレートとハブ(カムシャフト)とが
一体回転するようになっている。ここで、ハブの爪部は
軸線方向に対して傾斜してアドバンシングプレート外周
部と嵌合しており、したがってアドバンシングプレート
がカムシャフト軸線方向に変位したときには、該変位量
に応じてハブ(カムシャフト)の、カムプーリに対する回
転位相が変化するようになっている。

【０００５】そして、アドバンシングプレートの内周部
と螺合するドラムが設けられ、このドラムが回転する
と、アドバンシングプレートがカムシャフト軸線方向に
変位するようになっている。このドラムは、基本的には
ハブとともに回転しており、したがってアドバンシング
プレートとともに回転しているが、ブレーキ力(制動力)
が加えられるとアドバンシングプレートに対して相対回
転し、これに伴ってアドバンシングプレートがカムシャ
フト軸線方向に変位させられ、カムシャフトの回転位相
が変化する。ここで、ドラムを制動するために、電磁コ
イルを備えた制動部材が設けられ、電磁コイルが通電さ
れたときには、制動部材がドラム端面に当接・摩擦係合
して摩擦ブレーキ力によってドラムを制動する。なお、
制動部材は、電磁コイルの電磁ブレーキ力によってもド
ラムを制動する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
制動部材が設けられた従来の電磁式の可変バルブタイミ
ング装置では、電磁コイルに通電して制動部材をドラム
に当接させているときにドラムに回転ぶれが生じるの
で、この回転ぶれによって制動部材の接触面とドラム部
材の接触面との間に傾きが生じることがある。このよう
な場合には、制動部材とドラムとが均等に当接せず、い
わゆる片当たり状態となるので、摩擦ブレーキ力が低下
するといった問題がある。また、制動部材の、ドラムと
の摩擦係合部が摩耗するといった問題がある。さらに、
電磁コイルが通電されていないときに、アドバンシング
プレートがドラム部材に対して若干相対回転することが
あり、このような場合にはアドバンシングプレートがカ
ムシャフト軸線方向に変位してカムシャフトの位相ずれ
が生じるといった問題がある。本発明は、上記従来の問
題点を解決するためになされたものであって、電磁コイ
ル通電時にドラムを確実に制動することができ、制動部
材の摩耗を低減することができ、かつカムシャフトの位
相ずれを防止することができる、電磁式の可変バルブタ
イミング装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第１の発明は、（ａ）駆動部の回転力をカムシャフ
トに伝達する一方カムシャフト軸線方向への変位によっ
てカムシャフトの回転位相を変化させるアドバンシング
プレートと、加えられた制動力に応じて上記アドバンシ
ングプレートをカムシャフト軸線方向に変位させるドラ
ム部材と、電磁コイルを備え該電磁コイルが通電された
ときには上記ドラム部材に制動力を加える制動部材とが
設けられたエンジンの可変バルブタイミング装置におい
て、（ｂ）ドラム部材が略円柱形に形成されていてその
外周面に傾きをもった外側溝部が設けられ、アドバンシ
ングプレートが略環形に形成されていてその内周面に傾
きをもった内側溝部が設けられ、外側溝部と内側溝部と
が螺合するようにしてアドバンシングプレートがドラム
部材に外嵌され、電磁コイルが通電されていないときに
はアドバンシングプレートが制動部材側に位置するよう
になっており、（ｃ）制動部材の周縁部が、ドラム部材
外ではアドバンシングプレートの制動部材側の端面と対
向しうる位置まで径方向に延設されていて、（ｄ）カム
シャフト軸線方向にみて、制動部材の、ドラム部材及び
アドバンシングプレートと対向する側の端面に、ドラム
部材の外周部付近の端面とアドバンシングプレートの端
面とに対向する摩擦係合部材が取り付けられ、（ｅ）制
動部材が、電磁コイル通電時には摩擦係合部材をドラム
部材の外周部付近の端面と当接させる一方、電磁コイル
が通電されていないときには摩擦係合部材をアドバンシ
ングプレートの制動部材側の端面に当接させるようにな
っていることを特徴とするエンジンの可変バルブタイミ
ング装置を提供する。

【０００８】第２の発明は、第１の発明にかかるエンジ
ンの可変バルブタイミング装置において、ドラム部材の
外周部付近の端面と対向する位置において、制動部材
に、通電されたときにドラム部材に制動力を加える第２
の電磁コイルが設けられていることを特徴とするエンジ
ンの可変バルブタイミング装置を提供する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図１に示すように、可変バルブタイミング装置ＣＳは、
クランク軸(図示せず)によって回転駆動されるカムプー
リ１の回転力を、進角機構Ｖを介して、ベアリング２に
よって回転自在に支持されたカムシャフト３に伝達する
といった基本構成となっている。以下では便宜上、図１
において右側を「前」といい、左側を「後」という。なお、
本実施例では、カムシャフト３が、前側からみて反時計
回りに回転するものとする。

【００１０】カムシャフト３の前端部には、取付ねじ４
と止めピン５とを用いて、略円柱形のハブ６が取り付け
られている。そして、ハブ６のすぐ前側において、カム
プーリ１の中空部には略環形のアドバンシングプレート
１０が配置されている。このアドバンシングプレート１
０の外周部には、カムシャフト軸線方向(図１では左右
方向)に延びる複数のカムプーリ用溝部１０a(１つのみ
図示)と、カムシャフト軸線方向に対して所定の傾斜角
だけ傾斜した方向に延びる複数のハブ用溝部１０b(１つ
のみ図示)とが形成されている。また、アドバンシング
プレート１０の内周面には傾きをもった内側溝部１０c
が形成されている。そして、カムプーリ１の内周面には
カムシャフト軸線方向に延びるカムプーリ爪部１aが設
けられ、このカムプーリ爪部１aは、アドバンシングプ
レート１０のカムプーリ用溝部１０aと嵌合している。
また、ハブ６の周縁部にはハブ軸線方向に対して上記所
定の傾斜角だけ傾斜して延びるハブ爪部６aが設けら
れ、このハブ爪部６aは、アドバンシングプレート１０
のハブ用溝部１０bと嵌合している。 なお、カムプー
リ１は、請求項１に記載された「駆動部」に相当する。

【００１１】したがって、基本的には、カムプーリ１と
アドバンシングプレート１０とハブ６(カムシャフト３)
とが一体的に回転するようになっている。しかしなが
ら、前記のとおり、ハブ用溝部１０bとハブ爪部６aとが
カムシャフト軸線方向に対して傾斜して嵌合しているの
で、アドバンシングプレート１０がカムシャフト軸線方
向に変位すると、ハブ６(カムシャフト３)のカムプーリ
１に対する回転位相が変化する。そして本実施例では、
アドバンシングプレート１０が最前部(実線１０で示す)
に位置するときにはカムシャフト３が最も遅角し、最後
部(仮想線１０'で示す)に位置するときには最も進角す
るようになっている。なお、ここで進角とは、カムシャ
フト３の回転位相が回転方向に進むことであり、換言す
ればカムシャフト３の回転位相が前側からみて反時計回
り方向にずれることである。

【００１２】ハブ６の前方において、カムプーリ１の中
空部には、さらに略円柱形のドラム７が配置され、この
ドラム７の外周部には傾きをもった外側溝部７aが形成
され、この外側溝部７aに、アドバンシングプレート１
０の内側溝部１０cが嵌合している。ここで、前側から
みて、ドラム７がアドバンシングプレート１０に対して
時計回りに相対回転したときには、アドバンシングプレ
ート１０が後方に変位してカムシャフト３が進角するよ
うになっている。なお、ドラム７は、請求項１,２に記
載された「ドラム部材」に相当する。

【００１３】そして、ドラム７は、リターンスプリング
９を介して、ハブ６に固定されたストッププレート８に
連結されている。ここで、ドラム７は、前側からみて、
リターンスプリング９によって常時反時計回り方向に付
勢され、ドラム７にブレーキ力(制動力)が作用していな
いときには、ドラム７はタグ(図示していない)によって
係止される地点まで最大限反時計回りに回動させられて
いる。この状態のときには、アドバンシングプレート１
０が最前部(遅角位置)に位置する。ここで、ドラム７に
ブレーキ力が作用すると、ドラム７がブレーキ力によっ
て、リターンスプリング９の付勢力に抗して、アドバン
シングプレート１０に対して、前側からみて時計回りに
相対回転させられ、これに伴ってアドバンシングプレー
ト１０が後方に変位して、カムシャフト３が進角するよ
うになっている。

【００１４】ドラム７の前端面の前側には、シリンダヘ
ッド壁１２に固定された固定シャフト１３によってカム
シャフト軸線方向に変位可能に支持された略円柱形の制
動部材１４が支持されている。なお、制動部材１４がカ
ムシャフト軸線まわりに回転するのを防止するために、
回転止め部材１５が設けられている。この制動部材１４
は、後部(ドラム７側)の小径部１４aでは比較的小径に
形成され、小径部１４aはドラム７の中空部内に収容さ
れている。そして、制動部材１４は、ドラム７の前端面
より前側の大径部１４bでは、径が比較的大きく設定さ
れ、その周縁部がアドバンシングプレート１０の前端面
と対向できるように延設されている。

【００１５】そして、制動部材１４の小径部１４aのリ
ング状の後端面には、適度な摩擦係数をもつ第１摩擦係
合部材１７(クラッチ)が取り付けられ、この第１摩擦係
合部材１７のすぐ前側に、第１電磁コイル１６が配置さ
れている。そして、第１電磁コイル１６には、図示して
いない電源および電圧調整手段によって、制動状態に応
じて所定の電圧が印加されるようになっている。また、
制動部材１４の大径部１４bのリング状の周縁部後面に
は、適度な摩擦係数をもつ第２摩擦係合部材１９(ライ
ニング)が取り付けられ、この第２摩擦係合部材１９の
すぐ前側に、第２電磁コイル１８が配置されている。こ
の第２電磁コイル１８にも、図示していない電源および
電圧調整手段によって、制動状態に応じて所定の電圧が
印加されるようになっている。

【００１６】ここで、第１,第２電磁コイル１６,１８が
通電されていないときには、制動部材１４とドラム７と
の間にわずかな間隙が保たれ、第１,第２摩擦係合部材
１７,１９とドラム７とは摩擦係合せず、ドラム７にブ
レーキ力が加えられず、アドバンシングプレート１０は
最前部(遅角位置)に位置する。このとき、アドバンシン
グプレート１０の前端面は、制動部材１４の第２摩擦係
合部材１９(大径部１０b)に軽く接触する。前記したと
おり、従来の電磁式可変バルブタイミング装置では、ア
ドバンシングプレートがドラムに対して進角側に若干相
対回転することがあり、このような場合にはカムシャフ
トの回転位相にずれが生じるという問題があった。しか
しながら、本発明にかかる可変バルブタイミング装置Ｃ
Ｓでは、上記のとおりアドバンシングプレート１０と第
２摩擦係合部材１９とが軽く接触するので、第２摩擦係
合部材１９がアドバンシングプレート１０のスットパと
して機能し、アドバンシングプレート１０がドラム７に
対して反時計回り(進角側)に相対回転するのが防止さ
れ、カムシャフト３に回転位相のずれが生じない。

【００１７】他方、第１,第２電磁コイル１６,１８が所
定の電圧で通電されたときには、第１,第２電磁コイル
１６,１８とドラム７との間に作用する電磁力(引力)に
よって、制動部材１４が微妙に後方(ドラム７側)に変位
する。このため、第１摩擦係合部材１７がドラム７の本
体部の前端面と当接して摩擦係合する。かつ、第２摩擦
係合部材１８が、ドラム７の周縁部７bの前端面と当接
して摩擦係合する。このとき、第１,第２摩擦係合部材
１７,１９とドラム７とが摩擦係合し、ドラム７に摩擦
ブレーキ力が加えられる。さらに第１,第２電磁コイル
１６,１８によって、ドラム７に、電磁制動作用(うず電
流)による電磁ブレーキ力が加えられる。このため、ド
ラム７がアドバンシングプレート１０に対して、前側か
らみて時計回りに相対回転させられ、これに伴ってアド
バンシングプレート１０が仮想線１０'で示す位置まで
後退し、カムシャフト３が進角する。

【００１８】この場合、ドラム７の周縁部７bの前端面
が、制動部材１４の大径部１４b(第２摩擦係合部材１
９)と当接し、かつドラム７の本体部前端面が小径部１
４a(第１摩擦係合部材１７)と当接するので、ドラム７
の回転ぶれが抑制される。このため、第１,第２摩擦係
合部材１７,１９がドラム７と均等に当接し、片当たり
が生じない。したがって、摩擦ブレーキ力が十分に得ら
れ、ドラム７が確実に制動される。また、第１,第２摩
擦係合部材１７,１９が設けられ、摩擦係合面積が大き
くなっているので、摩擦係合面の接触面圧が低減され、
第１,第２摩擦係合部材１７,１９の耐久性が高められ
る。

【００１９】

【発明の作用・効果】第１の発明によれば、電磁コイル
が通電されていないときには、制動部材の延設された部
分に取り付けられた摩擦係合部材によって、アドバンシ
ングプレートのドラム部材に対する相対回転が抑制され
るので、カムシャフトの回転位相ずれが生じない。ま
た、電磁コイル通電時には、制動部材の延設部に取り付
けられた摩擦係合部材がドラム部材の周縁部に当接して
ドラム部材の回転ぶれを抑制するので、ドラム部材と制
動部材（摩擦係合部材）とが均等に当接し、片当たりが
起こらず、十分な摩擦ブレーキ力が得られ、ドラム部材
が確実に制動される。

【００２０】第２の発明によれば、基本的には第１の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、第２の電磁
コイルによってもドラム部材が制動されるので、ドラム
部材と制動部材との間の摩擦接触面積が大きくなり、こ
のため接触面圧が低減され、制動部材の耐久性が高めら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す可変バルブタイミング
装置の側面断面説明図である。

【符号の説明】

ＣＳ…可変バルブタイミング装置 Ｖ…進角機構 １…カムプーリ ３…カムシャフト ７…ドラム ７a…外側溝部 ７b…周縁部 １０…アドバンシングプレート １０c…内側溝部 １４…制動部材 １４a…小径部 １４b…大径部 １６,１８…第１,第２電磁コイル １７,１９…第１,第２摩擦係合部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 1/34

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動部の回転力をカムシャフトに伝達す
   る一方カムシャフト軸線方向への変位によってカムシャ
   フトの回転位相を変化させるアドバンシングプレート
   と、加えられた制動力に応じて上記アドバンシングプレ
   ートをカムシャフト軸線方向に変位させるドラム部材
   と、電磁コイルを備え該電磁コイルが通電されたときに
   は上記ドラム部材に制動力を加える制動部材とが設けら
   れたエンジンの可変バルブタイミング装置において、 ドラム部材が略円柱形に形成されていてその外周面に傾
   きをもった外側溝部が設けられ、アドバンシングプレー
   トが略環形に形成されていてその内周面に傾きをもった
   内側溝部が設けられ、外側溝部と内側溝部とが螺合する
   ようにしてアドバンシングプレートがドラム部材に外嵌
   され、電磁コイルが通電されていないときにはアドバン
   シングプレートが制動部材側に位置するようになってお
   り、 制動部材の周縁部が、ドラム部材外ではアドバンシング
   プレートの制動部材側の端面と対向しうる位置まで径方
   向に延設されていて、 カムシャフト軸線方向にみて、制動部材の、ドラム部材
   及びアドバンシングプレートと対向する側の端面に、ド
   ラム部材の外周部付近の端面とアドバンシングプレート
   の端面とに対向する摩擦係合部材が取り付けられ、 制動部材が、電磁コイル通電時には摩擦係合部材をドラ
   ム部材の外周部付近の端面と当接させる一方、電磁コイ
   ルが通電されていないときには摩擦係合部材をアドバン
   シングプレートの制動部材側の端面に当接させるように
   なっていることを特徴とするエンジンの可変バルブタイ
   ミング装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたエンジンの可変バ
   ルブタイミング装置において、 ドラム部材の外周部付近の端面と対向する位置におい
   て、制動部材に、通電されたときにドラム部材に制動力
   を加える第２の電磁コイルが設けられていることを特徴
   とするエンジンの可変バルブタイミング装置。