JP3334399B2 - 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、吸、排気バルブの開
閉時期を内燃機関の運転状態に応じて制御する内燃機関
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】従来、この種の内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置として、特開昭６３−１３１８０８号公報
に提示されるものが公知である。

【０００３】このバルブタイミング制御装置では、カム
シャフトの先端部にタイミングプーリが設けられ、カム
シャフト及びタイミングプーリの間には筒状のリングギ
ヤが設けられている。同リングギヤはヘリカル歯により
前記カムシャフト及びタイミングプーリと噛合されると
ともに、その前後側には進角側油圧室及び遅角側油圧室
が形成されている。かかる構成を備えた同装置では、両
油圧室に作用する油圧を変化させることにより、前記リ
ングギヤをカムシャフト軸方向に移動させる。そして、
同リングギヤの移動に伴って、カムシャフトはタイミン
グプーリに対して相対回動するため、バルブ開閉時期
（バルブタイミング）が調整されるようになっている。

【０００４】さて、同装置において、前記両油圧室の作
動油（エンジン潤滑系の潤滑油）はカムシャフトのカム
ジャーナルを介して供給されるようになっている。かか
る構成について図１２を参照して詳細に説明すると、同
装置においては、カムシャフト６１のカムジャーナル６
１ａがシリンダヘッド６２の軸受部６２ａとベアリング
キャップ６３とにより回転可能に支持されている。ま
た、カムジャーナル６１ａには周方向に延びる２本のジ
ャーナル溝６４ａ，６４ｂが形成されている。カムシャ
フト６１内部には、軸方向に延びる進角側油通路６５ａ
及び遅角側油通路６５ｂが形成され、進角側油通路６５
ａは進角側油圧室（図示しない）と連通される一方で、
遅角側油通路６５ｂは遅角側油圧室（図示しない）と連
通されている。そして、進角側油通路６５ａはカムシャ
フト６１の先端側（図中左側）に形成されたジャーナル
溝６４ａと油孔６６ａを介して連通されている。これに
対して、遅角側油通路６５ｂはカムシャフト６１の基端
側（図中右側）に形成されたジャーナル溝６４ｂと油孔
６６ｂにより連通されている。

【０００５】また、シリンダヘッド６２にはカムジャー
ナル６１ａの摺動面に相対する開口部を有する進角側油
供給路６７ａが設けられ、同油供給路６７ａはカムシャ
フト６１の先端側に設けられたジャーナル溝６４ａと連
通されている。一方、ベアリングキャップ６３にも同様
に遅角側油供給路６７ｂが設けられ、同油供給路６７ｂ
はカムシャフト６１の基端側に設けられたジャーナル溝
６４ｂと連通されている。また、前記進角側油供給路６
７ａ及び遅角側油供給路６７ｂは制御弁（図示しない）
を介して油圧ポンプ（図示しない）に接続されている。
したがって、油圧ポンプ（図示しない）より圧送された
作動油は、両油供給路６７ａ，６７ｂからジャーナル溝
６４ａ，６４ｂ、油孔６６ａ，６６ｂ及び両油通路６５
ａ，６５ｂを介してそれぞれの油圧室（図示しない）に
供給される。

【０００６】以上の構成を備えた従来技術のバルブタイ
ミング制御装置では、油圧ポンプ（図示しない）から潤
滑油が両油圧室（図示しない）に供給されるとともに、
油供給路６７ａ，６７ｂの開口部あるいはジャーナル溝
６４ａ，６４ｂからカムジャーナル６１ａの摺動面に潤
滑油が供給されることになる。すなわち、上記構成によ
ればカムジャーナル６１ａへ潤滑油を供給するための潤
滑系油路を別途設ける必要がなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来技
術においてカムシャフトの先端部に設けられたタイミン
グプーリには、タイミングベルトが掛装され、同タイミ
ングベルトを介してクランクシャフトの回転駆動力がタ
イミングプーリに伝達されている。かかる際、タイミン
グベルトの張力によってカムジャーナルはシリンダヘッ
ドの軸受部に押圧された状態となっている。これに加
え、カムシャフト先端部にはタイミングプーリ等のバル
ブタイミング制御装置を構成する部品が設けられている
ため、これらに作用する重力によっても同様に、カムジ
ャーナルはシリンダヘッドの軸受部に押圧されている。
したがって、カムジャーナルは軸受部との摺動面におい
て、前述した張力及び重力の大きさに応じた反力を受け
ることになる。

【０００８】さらに、前記反力はカムジャーナルの摺動
面全体において一定ではなく、カムシャフト基端側と比
較して、先端側にあるカムジャーナルの摺動面にはより
大きな反力が作用している。すなわち、カムジャーナル
の摺動面における面圧はカムシャフト先端部側が基端部
側より大きくなっている。

【０００９】したがって、カムシャフト先端側にあるカ
ムジャーナルの摺動面は、前記油供給路の開口部及びジ
ャーナル溝から十分な潤滑油が供給されることにより良
好な潤滑状態とされ、潤滑不良による油膜切れあるいは
焼き付き等のトラブルを未然に防止する必要がある。

【００１０】ところが、前記従来技術においては以下に
示す問題点があった。従来のバルブタイミング制御装置
ではエンジンがアイドリング状態にあるとき、バルブ開
閉時期は遅角制御されるようになっている。かかる状態
では、前記遅角側油圧室へ潤滑油が供給される一方で、
前記進角側油圧室の潤滑油はオイルパン側へ排出され
る。すなわち、アイドリング時に遅角側油圧室の油圧は
高圧となる一方で、進角側油圧室の油圧は略「０」の状
態となる。その結果、カムシャフト基端側にあるカムジ
ャーナルの摺動面（図１２のＤ。以下、基端側摺動面Ｄ
という）には遅角側油圧室と連通された油供給路の開口
部から潤滑油が供給されるのに対して、カムシャフト先
端側にあるカムジャーナルの摺動面（図１２のＣ。以
下、先端側摺動面Ｃという）には潤滑油は供給されない
ことになる。

【００１１】ここで、エンジンの回転数が高回転であっ
て油圧ポンプの吐出圧力が増加している場合には、基端
側摺動面Ｄに十分な潤滑油が供給され、その潤滑油によ
ってカムジャーナルの摺動面全体が潤滑される。したが
って、先端側摺動面Ｃに潤滑油が供給されなくても問題
が生じるおそれは少ない。

【００１２】ところが、エンジンがアイドリング状態で
あって油圧ポンプの圧力が低下している場合には、基端
側摺動面Ｄにのみ潤滑油が供給され、前述したように良
好な潤滑状態に維持する必要がある先端側摺動面Ｃの潤
滑油が不足するようになる。その結果、同先端側摺動面
Ｃには油膜切れによる焼き付き、温度上昇、偏磨耗等が
生じるおそれがあった。

【００１３】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、カムジャーナルの摺動面に
おける潤滑性を向上させることにあり、特に内燃機関が
アイドリング状態にある場合における前記先端側摺動面
の潤滑状態を改善することの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。

【００１４】

【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に記載の発明は、内燃機関のバルブ駆動用
カムシャフトの外周に設けられたプーリと、前記カムシ
ャフト及びプーリ間において両者と噛合されるととも
に、内外周面に歯を有し、かつ、少なくともその一方が
ヘリカル歯である円筒状のリングギヤと、油圧供給源か
らの油をリングギヤの両端に設けられた進角側油圧室及
び遅角側油圧室へ導入し、その油圧を前記リングギヤの
両端側に作用させるための進角制御用油路及び遅角制御
用油路と、を備え、油圧供給源からの油圧の付勢力によ
り、リングギヤをカムシャフトの軸方向へ移動させるこ
とによりプーリとカムシャフトとを相対回転させ、バル
ブ開閉時期を可変とした内燃機関のバルブタイミング制
御装置において、前記進角制御用油路及び遅角制御用油
路はカムシャフトのスラスト軸受に対するカムジャーナ
ルにおいて開口され、遅角制御用油路の開口は進角制御
用油路の開口よりも前記プーリ側に配置され、更にそれ
ら各制御用油路のうち少なくとも遅角制御用油路はカム
シャフトのカム摺動面へ潤滑油を供給するためにカムシ
ャフト内に形成されたカム潤滑油路と連通路によって連
通されていることをその要旨とするものである。

【００１５】

【００１６】請求項２に記載の発明は、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において、連通
路内には絞りが形成されていることをその要旨とするも
のである。

【００１７】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、進角制御用油
路及び遅角制御用油路の開口より、カムジャーナルには
油が供給される。遅角制御用油路は内燃機関がアイドリ
ング状態であるときにその内圧が増加している。したが
って、内燃機関がアイドリング状態であるときは、遅角
制御用油路の開口からカムジャーナルの先端側に油が供
給される。更に、少なくとも遅角制御用油路から連通路
を通じてカム潤滑油路に油が供給される。内燃機関の運
転状態に応じてバルブ開閉時期を変化させる際、遅角制
御用油路は進角制御用油路と比較してその油圧が低圧と
なる状態が少ない。したがって、遅角制御用油路から連
通路を通じてカム潤滑油路に安定して油が供給される。

【００１８】

【００１９】請求項２に記載の発明によれば、上記作用
に加え、連通路内における油の移動が同連通路に設けら
れた絞りによって規制されるようになる。

【００２０】

【実施例】

（第１実施例）以下、本発明におけるバルブタイミング
制御装置を自動車用のエンジンに具体化した第１実施例
について図１〜図５に従って説明する。

【００２１】図１〜図３はこの実施例におけるバルブタ
イミング制御装置の構造とその作用を示す断面図であ
る。この装置はエンジンの図示しない吸気バルブを開閉
するための吸気側カムシャフトに備えられているもので
ある。

【００２２】同装置はカムシャフト１の先端部に設けら
れたタイミングプーリ２等により構成されるバルブタイ
ミング機構（以下、ＶＶＴという）３と、そのＶＶＴ３
に対する油圧の供給を制御するための油圧制御弁（以
下、ＯＣＶという）４とを備えている。前記タイミング
プーリ２は本発明のプーリを構成している。

【００２３】カムシャフト１はそのカムジャーナル５が
シリンダヘッド６の軸受部７とベアリングキャップ８と
により回転可能に支持されている。カムジャーナル５に
はその外周に沿って延びる２本のジャーナル溝９，１０
が形成されている。また、シリンダヘッド６には、進角
側ヘッド油路１１及び遅角側ヘッド油路１２がそれぞれ
形成され、両油路１１，１２のカムジャーナル５側開口
部１１ａ，１２ａは、前記両ジャーナル溝９，１０と相
対するように配設されている。

【００２４】この実施例では、オイルパン１３、オイル
ストレーナ１４、オイルポンプ１５及びオイルフィルタ
１６等によりエンジンの潤滑装置が構成されている。そ
して、エンジンに連動して油圧供給源としてのオイルポ
ンプ１５が駆動されることにより、オイルパン１３から
オイルストレーナ１４を通じて潤滑油が吸い上げられて
オイルポンプ１５から吐出される。吐出された潤滑油は
オイルフィルタ１６を通過した後、エンジンの各部潤滑
系へ圧送されると共に、ＯＣＶ４を介して各ヘッド油路
１１，１２へ圧送される。この実施例では、ＯＣＶ４に
導入される潤滑油を浄化するために、オイルフィルタ１
６とは別のＯＣＶ用オイルフィルタ１６Ａが設けられて
いる。

【００２５】タイミングプーリ２はプーリ本体１７と、
同プーリ本体１７の一側面及びカムシャフト１の先端を
覆うように組付けられたカバー１８とを備えている。プ
ーリ本体１７は略円板状をなし、その外周には複数の外
歯１７ａが形成され、中央にはボス１７ｂが形成されて
いる。プーリ本体１７はそのボス１７ｂにてカムシャフ
ト１に対し相対回動可能に挿着されている。プーリ本体
１７はその外歯１７ａに掛装されたタイミングベルト１
９を介して図示しないクランクシャフトに駆動連結され
ている。カバー１８は有底円筒状をなし、その外周には
フランジ１８ａが形成され、底部中央には連通孔１８ｂ
が形成されている。カバー１８の内周には、複数の内歯
１８ｃが形成されている。カバー１８はそのフランジ１
８ａにて、複数のボルト２０及びピン２１によりプーリ
本体１７の側面に固定されている。連通孔１８ｂには蓋
２２が取外し可能に装着されている。

【００２６】プーリ本体１７とカバー１８とで囲まれた
空間は環状の収容空間２３となっている。同収容空間２
３において、カムシャフト１の先端にインナキャップ２
４が中空ボルト２５により固定され、ピン２６により回
り止めされている。また、インナキャップ２４の周壁２
４ａの外周には、複数の外歯２４ｂが形成されている。

【００２７】タイミングプーリ２とカムシャフト１との
間にはリングギヤ２７が介在され、同リングギヤ２７に
より両者２，１が連結されている。リングギヤ２７は環
状をなし、収容空間２３にてカムシャフト１の軸方向に
沿って往復動可能に収容されている。このリングギヤ２
７はその内外周に設けられた複数の歯２７ａ，２７ｂの
両方がヘリカル歯となっており、軸方向への移動によっ
てカムシャフト１と相対回動可能になっている。そし
て、リングギヤ２７の内周の歯２７ａはインナキャップ
２４の外歯２４ｂに、リングギヤ２７の外周の歯２７ｂ
はカバー１８の内歯１８ｃにそれぞれ噛合されている。
したがって、タイミングプーリ２が回転されることによ
り、リングギヤ２７によって連結されたプーリ本体１７
とインナキャップ２４とが一体的に回転され、カムシャ
フト１がタイミングプーリ２と一体的に回転される。

【００２８】収容空間２３においてリングギヤ２７の軸
方向一端とカバー１８の底壁との間には、進角側油圧室
２８が形成されている。同じく、収容空間２３において
リングギヤ２７の軸方向他端とプーリ本体１７との間に
は、遅角側油圧室２９が形成されている。

【００２９】進角側油圧室２８に対して潤滑油による油
圧を導入するために、カムシャフト１にはその軸方向に
沿って延びる進角側シャフト油路３０が形成されてい
る。同進角側シャフト油路３０の先端側は中空ボルト２
５の中心孔２５ａを通じて進角側油圧室２８に連通され
ている。また、同油路３０の基端側は、カムシャフト１
の径方向に延びる油孔３１を通じて一方のジャーナル溝
９に連通されている。

【００３０】一方、遅角側油圧室２９に対して潤滑油に
よる油圧を導入するために、カムシャフト１には前記進
角側シャフト油路３０と平行に延びる遅角側シャフト油
路３２が形成されている。また、カムシャフト１の先端
寄りの位置には、その外周に沿って延びる１つの周溝３
３が形成されている。この周溝３３の一部は前記遅角側
シャフト油路３２に連通されている。プーリ本体１７の
ボス１７ｂの一部には、前記周溝３３と遅角側油圧室２
９とを連通する油孔３４が形成されている。また、遅角
側シャフト油路３２の基端側は他方のジャーナル溝１０
に連通されるとともに、その先端側は前記インナキャッ
プ２４によって閉塞されている。

【００３１】上記構成において、進角側ヘッド油路１
１、ジャーナル溝９、油孔３１、進角側シャフト油路３
０及び中心孔２５ａ等により、進角側油圧室２８に油圧
を導入する進角制御用油路が構成されている。

【００３２】これに対して、遅角側ヘッド油路１２、ジ
ャーナル溝１０、遅角側シャフト油路３２、周溝３３及
び油孔３４等により、遅角側油圧室２９に油圧を導入す
る遅角制御用油路が構成されている。

【００３３】また、前記ジャーナル溝９はカムジャーナ
ル５において設けられた進角制御用油路の開口を構成し
ている。同様に、前記ジャーナル溝１０はカムジャーナ
ル５において設けられた遅角制御用油路の開口を構成し
ている。

【００３４】本実施例において、遅角側ヘッド油路１２
の開口部１２ａ及び同油路１２に連通されているジャー
ナル溝１０は、進角側ヘッド油路１１の開口部１１ａ及
び同油路１１に連通されているジャーナル溝９よりカム
シャフト１の先端側に配設されている。そして、両ヘッ
ド油路１１，１２に設けられた開口部１１ａ，１２ａ及
びジャーナル溝９，１０からカムジャーナル摺動面に潤
滑油が供給されるようになっている。

【００３５】前記各ヘッド油路１１，１２より上流側に
は、各油圧室２８，２９に対する油圧の供給を制御する
ために、前述したＯＣＶ４が設けられている。同ＯＣＶ
４はスリーブ３６、スプール３７及びリニアソレノイド
３８を備えている。スリーブ３６は筒状をなし、オイル
ポンプ１５からの潤滑油を導入するための供給ポート３
９を備えている。さらに、前記スリーブ３６は進角及び
遅角側油圧室２８，２９のそれぞれへ油圧を供給するた
めの進角及び遅角側吐出ポート４０，４１と、各油圧室
２８，２９から戻る油をオイルパン１３へドレンするた
めの進角及び遅角側ドレンポート４２，４３とを備えて
いる。前記進角側吐出ポート４０は進角側ヘッド油路１
１に連通され、遅角側吐出ポート４１は遅角側ヘッド油
路１２に連通されている。進角及び遅角側ドレンポート
４２，４３はオイルパン１３に通じており、供給ポート
３９は両オイルフィルタ１６Ａ，１６を介してオイルポ
ンプ１５の吐出口に連通されている。

【００３６】スプール３７は円筒状の４つの弁体３７
ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄを有する串状をなし、スリ
ーブ３６の内周に沿って軸方向へ往復動可能に設けられ
ている。弁体３７ｂ，３７ｃの軸方向の長さは、進角側
吐出ポート４０、遅角側吐出ポート４１の開口部におけ
る軸方向の長さより大きく設定されている。したがっ
て、弁体３７ｂ，３７ｃにより、前記進角及び遅角側吐
出ポート４０，４１のそれぞれの開口部の閉塞が可能で
ある。ここで、図４（ｄ）に示すように、スプール３７
がスリーブ３６の中央に配置され、進角及び遅角側吐出
ポート４０，４１の両開口部を閉塞する状態において、
スリーブ３６と弁体３７ｂ，３７ｃとのラップ代の関係
はδ１＝δ２＞δ３＝δ４、で表される。したがって、
リニアソレノイド３８により、スプール３７が図中左方
に移動すると、まず、進角側吐出ポートが開口４０さ
れ、所定の遅延時間の後、遅角側吐出ポート４１が開口
される。逆に、リニアソレノイド３８により、スプール
３７が図中右方に移動すると、まず、遅角側吐出ポート
４１が開口され、所定の遅延時間の後、進角側吐出ポー
ト４０が開口される。このように、スリーブ３６と弁体
３７ｂ，３７ｃとのラップ代δ１，δ２，δ３，δ４が
δ１＝δ２＞δ３＝δ４の関係となるように形成された
スプール３７によって、後述するようにバルブ開閉時期
を中間位相としたときの両油圧室２８，２９の油圧が高
められることになる。

【００３７】また、前記リニアソレノイド３８は通電に
より作動するものであり、スプール３７を移動するため
にスリーブ３６の一端に取り付けられている。スリーブ
３６の他端には、スプール３７をリニアソレノイド３８
へ向けて付勢するためのスプリング４４が取り付けられ
ている。

【００３８】上記構成を備えたバルブタイミング制御装
置の作用は以下に示すようになる。図２に示すように、
リングギヤ２７がカムシャフト１の先端側に保持されて
いるとき、すなわちバルブ開閉時期が最遅角状態とされ
ているとき、ＯＣＶ４のスプール３７は図４（ａ）に示
す状態に保持されている。同図に示すように、遅角側吐
出ポート４１と供給ポート３９とは連通され、遅角側ヘ
ッド油路１２に潤滑油が供給されている。したがって、
遅角側油圧室２９及び遅角制御用油路１２，１０，３
２，３３，３４の油圧は高圧の状態となっている。

【００３９】これに対して、進角側吐出ポート４０と進
角側ドレンポート４２は連通されているため、進角側油
圧室２８内の潤滑油は進角側ドレンポート４２を介して
オイルパン１３側へ排出されている。したがって、進角
側油圧室２８及び進角制御用油路１１，９，３１，３
０，２５ａの油圧は略「０」の状態となっている。

【００４０】かかる際、リニアソレノイド３８を励磁す
る励磁電圧のデューティ比（励磁電圧のＯＮ／ＯＦＦ比
を示す）は定常状態（５０％）と比較して減少してい
る。尚、このデューティ比は図示しないＥＣＵによって
制御されている。

【００４１】かかる状態から、リングギヤ２７をカムシ
ャフト１の基端側に移動させる、すなわちバルブ開閉時
期を進角制御するには、まず、リニアソレノイド３８を
励磁する励磁電圧のデューティ比を５０％より増加させ
る。スプール３７はデューティ比の増加に伴い、スプリ
ング４４の付勢力に抗して図４（ａ）の左方に移動し、
図４（ｂ）に示す状態となる。したがって、進角側吐出
ポート４０と供給ポート３９とが連通され、進角側ヘッ
ド油路１１に潤滑油が供給される。そして、潤滑油はジ
ャーナル溝９、油孔３１、進角側シャフト油路３０及び
中空ボルト２５の中心孔２５ａを通じて進角側油圧室２
８に供給される。

【００４２】これに対して、遅角側吐出ポート４１と遅
角側ドレンポート４３は連通されているため、遅角側油
圧室２９の潤滑油は油孔３４、周溝３３、遅角側シャフ
ト油路３２、ジャーナル溝１０及び遅角側ヘッド油路１
２を通じてオイルパン１３へと排出される。その結果、
進角側油圧室２８及び進角制御用油路１１，９，３１，
３０，２５ａの油圧は高圧となるのに対して、遅角側油
圧室２９及び遅角制御用油路１２，１０，３２，３３，
３４の油圧は略「０」となる。

【００４３】このため、リングギヤ２７の一端に加えら
れた進角側油圧室２８の油圧によって、同リングギヤ２
７は遅角側油圧室２９に油圧に抗して軸方向に移動す
る。リングギヤ２７が軸方向へ移動すると、同リングギ
ヤ２７の内外周に設けられたヘリカル歯２７ａ，２７ｂ
と、インナキャップ２４の外歯２４ｂ、カバー１８の内
歯１８ｃとの噛合により、リングギヤ２７は回動され、
カムシャフト１に捩じりが付与される。

【００４４】その結果、カムシャフト１とタイミングプ
ーリ２との回転方向における相対位置が変えられ、吸気
バルブの作動タイミングが進角されることになる。次
に、バルブ開閉時期を進角制御している状態から、中間
位相の状態に保持する場合について説明する。尚、ここ
で「中間位相の状態」とは、前記リングギヤ２７がバル
ブ開閉時期を最遅角状態とする位置（図２に示す）ある
いは最進角状態とする位置（図３に示す）以外に停止し
ている状態をいうものとする。また、「進角制御時」あ
るいは「遅角制御時」とはバルブ開閉時期を進角あるい
は遅角させるために前記両油圧室２８，２９に油圧を作
用させ、前記リングギヤ２７を移動させている途中の状
態をいうものとする。

【００４５】前述したように進角制御時において、リニ
アソレノイド３８を励磁する励磁電圧のデューティ比は
増加しており、スプール３７は図４（ｂ）に示すように
左方に移動した状態となっている。

【００４６】ここで、デューティ比を５０％にまで減少
させると、スプール３７はスプリング４４の付勢力によ
り図中右方に、図４（ｃ）の位置まで移動し、最初に遅
角側吐出ポート４１と遅角側ドレンポート４３との連通
が遮断される。かかる状態では、進角側吐出ポート４０
は供給ポート３９と連通されており、進角側油圧室２８
の油圧は上昇している。一方、遅角側油圧室２９には潤
滑油が残留しているため、遅角側油圧室２９の油圧も進
角側油圧室２８とともに上昇する。

【００４７】さらに、スプール３７は、図４（ｄ）の位
置まで移動し、両吐出ポート４０，４１は閉じられる。
したがって、バルブ開閉時期が中間位相の状態となった
とき、進角及び遅角側油圧室２８，２９内の油圧は高圧
の状態に保持されることになる。また、進角制御用油路
１１，９，３１，３０，２５ａ及び遅角制御用油路１
２，１０，３２，３３，３４の油圧も高圧の状態に保持
される。この時、最初に遅角側吐出ポート４１と遅角側
ドレンポート４３との連通が遮断されるため、遅角側油
圧室２９に空気が混入するおそれはない。

【００４８】続いて、図３に示すようにリングギヤ２７
がカムシャフト１の最も基端側に保持されている状態、
すなわちバルブ開閉時期が最進角状態となっている状態
から、これを遅角制御する場合について説明する。かか
る場合には、まず、リニアソレノイド３８を励磁する励
磁電圧のデューティ比を減少させる。すると、スプール
３７はデューティ比の減少に伴い、図５（ａ）に示す状
態からスプリング４４の付勢力によって図５（ａ）の右
方に移動し、図５（ｂ）に示す状態となる。したがっ
て、遅角側吐出ポート４１と供給ポート３９とが連通さ
れ、遅角側ヘッド油路１２に潤滑油が供給される。そし
て、潤滑油はジャーナル溝１０、遅角側シャフト油路３
２、周溝３３及び油孔３４を通じて遅角側油圧室２９に
供給される。これに対して、進角側吐出ポート４０と進
角側ドレンポート４２は連通されているため、進角側油
圧室２８の潤滑油は中空ボルト２５の中心孔２５ａ、進
角側シャフト油路３０、油孔３１、ジャーナル溝９及び
進角側ヘッド油路１１を通じてオイルパン１３へと排出
される。

【００４９】したがって、遅角側油圧室２９及び遅角制
御用油路１２，１０，３２，３３，３４の油圧は高圧と
なるのに対して、進角側油圧室２８及び進角制御用油路
１１，９，３１，３０，２５ａの油圧は略「０」とな
る。このため、リングギヤ２７の一端に加えられた遅角
側油圧室２９の油圧によって、同リングギヤ２７は進角
側油圧室２８に油圧に抗して軸方向に移動する。リング
ギヤ２７が軸方向へ移動すると、同リングギヤ２７の内
外周に設けられたヘリカル歯２７ａ，２７ｂと、インナ
キャップ２４の外歯２４ｂ、カバー１８の内歯１８ｃと
の噛合により、リングギヤ２７は回動され、カムシャフ
ト１に捩じりが付与される。

【００５０】その結果、カムシャフト１とタイミングプ
ーリ２との回転方向における相対位置が変えられ、吸気
バルブの作動タイミングが遅角されることになる。次
に、バルブ開閉時期を遅角制御している状態から、中間
位相の状態に保持する場合について説明する。前述した
ように遅角制御時において、リニアソレノイド３８を励
磁する励磁電圧のデューティ比は減少しており、スプー
ル３７は図５（ｂ）に示すように右方に移動した状態と
なっている。

【００５１】ここで、デューティ比を５０％に戻すと、
スプール３７はスプリング４４の付勢力に抗して図中左
方に、図５（ｃ）の位置まで移動する。そして、最初に
進角側吐出ポート４０と進角側ドレンポート４２との連
通が遮断される。かかる状態では、遅角側吐出ポート４
１は供給ポート３９と連通されており、遅角側油圧室２
９の油圧は上昇している。一方、進角側油圧室２８には
潤滑油が残留しているため、進角側油圧室２８の油圧も
遅角側油圧室２９とともに上昇する。

【００５２】さらに、スプール３７は、図５（ｄ）の位
置まで移動し、両吐出ポート４０，４１は閉じられる。
したがって、バルブ開閉時期が中間位相の状態となった
とき、進角及び遅角側油圧室２８，２９内の油圧は高い
状態に保持されることになる。また、進角制御用油路１
１，９，３１，３０，２５ａ及び遅角制御用油路１２，
１０，３２，３４，３３の油圧も高圧の状態に保持され
る。この時、最初に進角側吐出ポート４０と進角側ドレ
ンポート４２との連通が遮断されるため、進角側油圧室
２８に空気が混入するおそれはない。

【００５３】さて、本実施例におけるバルブタイミング
装置では、前述したようなバルブ開閉時期の制御をエン
ジンの運転状態に応じておこなっている。例えば、エン
ジンがアイドリング状態にある場合にはバルブ開閉時期
を最大限に遅角させる最遅角状態とする。そして、アイ
ドリング状態からエンジンの回転数が増加するに従っ
て、最遅角状態からバルブ開閉時期を進角制御する。さ
らに、高回転時において再びバルブ開閉時期を最遅角状
態に変化させるようにしている。そして、上記のように
バルブ開閉時期を制御することにより、燃焼の安定性、
あるいは燃費の向上等が図られている。

【００５４】以上説明したバルブ開閉時期の制御と両油
圧室２８，２９の内圧及びエンジンの運転状態との関係
を表１に示す。

【００５５】

【表１】

【００５６】表１に示すように進角側油圧室２８の油圧
はバルブ開閉時期が最遅角状態となっている場合及び遅
角制御時である場合を除き、高圧の状態となっている。
これに対して、遅角側油圧室２９の油圧はバルブ開閉時
期が最進角状態となっている場合及び進角制御時である
場合を除き、高圧の状態となっている。また、エンジン
がアイドリング状態である場合及び高回転である場合に
バルブ開閉時期は最遅角状態とされ、このとき遅角側油
圧室２８の油圧は高圧の状態となっていることがわか
る。

【００５７】さて、本実施例のバルブタイミング制御装
置において、バルブ開閉駆動は前記カムシャフト１によ
ってなされている。また、同カムシャフト１の回転駆動
力はその先端部にあるプーリ本体１７に掛装されたタイ
ミングベルト１９により伝達されている。ここで、カム
シャフト１の先端側はタイミングベルト１９の張力によ
って図１１における矢印の方向に付勢され、カムジャー
ナル５はシリンダヘッド６の軸受部７に押圧される。ま
た、カムシャフト１の先端側にはタイミングプーリ２等
のＶＶＴ３を構成する部品が備えられているため、それ
らの部品に作用する重力によっても同様に、カムジャー
ナル５はシリンダヘッド６側に押圧されている。したが
って、カムジャーナル５は前記軸受部７との摺動面にお
いて、前述した張力及び重力の大きさに応じた反力を受
けることになる。

【００５８】さらに、前記反力はカムジャーナル５全体
において一定ではなく、前記張力及び重力の作用点に近
い側、すなわち、カムシャフト１の先端側にあるカムジ
ャーナル５の摺動面（図１１のＡ。以下、先端側摺動面
Ａという）にはより大きな反力が作用している。したが
って、先端側摺動面Ａの面圧は増加しているため、同摺
動面は十分な潤滑油が供給されることにより良好な潤滑
状態に維持されていなければならない。とくに、アイド
リング状態においては、エンジンの回転数の低下に伴い
オイルポンプ１５の吐出圧力が減少しているため、先端
側摺動面Ａに供給される潤滑油を十分に確保する必要が
ある。

【００５９】本実施例では遅角側ヘッド油路１２の開口
部１２ａ及びジャーナル溝１０をカムシャフト１の先端
側に配設することにより先端側摺動面Ａの潤滑状態を良
好な状態に維持している。すなわち、エンジンがアイド
リング状態にある場合、前記リングギヤ２７は遅角側油
圧室２９の油圧によって図２に示すように左方に移動し
た状態となり、バルブ開閉時期が最遅角状態となってい
る。かかる際、遅角側油圧室２９及び遅角制御用油路１
２，１０，３２，３３，３４の油圧は増加しているた
め、遅角側ヘッド油路１２の開口部１２ａ及びジャーナ
ル溝１０から十分な潤滑油が先端側摺動面Ａに供給され
る。さらに、同開口部１２ａからカムジャーナル５に供
給された潤滑油はカムジャーナル５の回転に伴い、その
全周に供給され潤滑作用を奏することになる。

【００６０】以上のように本実施例においては、エンジ
ンがアイドリング状態にあり、オイルポンプ１５の吐出
圧力が低下している場合においても、先端側摺動面Ａの
潤滑油量を十分に確保することができ、同摺動面を良好
な潤滑状態とすることができる。

【００６１】また、本実施例では、エンジンが高回転と
なった場合にバルブ開閉時期は最遅角状態となってい
る。したがって、エンジンの高回転時においても前記遅
角側ヘッド油路１２及びジャーナル溝１０の油圧は増加
しており、先端側摺動面Ａには十分な潤滑油が供給され
ている。その結果、カムシャフト１の回転速度の増加と
ともに、前記先端側摺動面Ａにおける摺動速度が増加し
ても潤滑不良によるカムジャーナル５の焼き付き、磨耗
等が発生することがなく、同部分の温度が上昇し高温と
なるおそれもない。以上のように本実施例では、先端側
摺動面Ａが良好な潤滑状態となっている必要があるエン
ジンのアイドリング時及び高回転時において、同摺動面
に十分な潤滑油が供給されているわけである。

【００６２】さらに、本実施例では、スプール３７の弁
体３７ｂ，３７ｃに設けられたラップ代にはδ１＝δ２
＞δ３＝δ４の関係がある。したがって、前述したよう
な作用により、バルブ開閉時期を中間位相の状態とした
場合、進角側油圧室２８及び遅角側油圧室２９の内圧は
いずれも高圧の状態に保持されることになる。すなわ
ち、バルブ開閉時期が最進角及び最遅角状態である場
合、あるいはバルブ開閉時期を変化させる途中の過渡的
な状態にある場合（進角制御時または遅角制御時）を除
いて、進角制御用油路１１，９，３１，３０，２５ａ及
び遅角制御用油路１２，１０，３２，３３，３４の内圧
は高圧となっている。そのため、進角及び遅角側ヘッド
油路１１，１２の開口部１１ａ，１２ａ及びジャーナル
溝９，１０からカムジャーナル５の摺動面に対して安定
して潤滑油を供給することができ、潤滑性が更に向上し
ている。

【００６３】次に、本発明を具体化した第２実施例およ
び第３実施例について説明する。尚、第１実施例と同様
な構成については同一符号を付し、その説明を省略す
る。 （第２実施例）第２実施例において、ＶＶＴ３、ＯＣＶ
４等の構成については第１実施例と略同様であるため、
両者の相違点を中心に図６及び図８を参照して説明す
る。

【００６４】第２実施例におけるバルブタイミング制御
装置では、図６に示すようにカムシャフト１内に前記進
角側シャフト油路３０と同軸上に延びるカム潤滑油路４
５が設けられている。このカム潤滑油路４５はエンジン
動弁系へ潤滑油を供給するための潤滑油路を構成してい
る。同カム潤滑油路４５によりカムシャフト１の基端側
にあるカム摺動面等に潤滑油が供給されている。また、
カム潤滑油路４５の先端側にはシール材４６が設けら
れ、同シール材４６により進角側シャフト油路３０内の
潤滑油がカム潤滑油路４５側に流入しないようになって
いる。

【００６５】前記遅角側シャフト油路３２の基端側には
カムシャフト１の軸方向に延びる絞り通路４７が開口し
て設けられている。同絞り通路４７は遅角側シャフト油
路３２よりその通路断面積が縮小されているため同通路
４７の流路抵抗は増加している。また、カムシャフト１
には前記絞り通路４７と略等しい通路断面積を有する油
孔４８がカムシャフト１の外周面より径方向内部に穿設
されている。同油孔４８の一端は前記カム潤滑油路４５
に開口して接続されるとともに、他端はシール材４９に
より閉塞されている。また、前記絞り通路４７の基端側
は同油孔４８の途中に開口して接続されている。したが
って、前記遅角側シャフト油路３２は絞り通路４７及び
油孔４８を介してカム潤滑油路４５と連通されている。
前記絞り通路４７及び油孔４８により本発明の連通路及
び絞りが構成されている。

【００６６】かかる構成を備えた第２実施例の作用につ
いて説明する。図８は本実施例における潤滑油路系の概
略構成を示している。同図に示すように、オイルパン１
３からオイルストレーナ１４を介してオイルポンプ１５
に導入された潤滑油は同オイルポンプ１５によりオイル
フィルタ１６側に圧送される。同オイルフィルタ１６を
通過した潤滑油はエンジンの潤滑系５１に供給されると
ともに、ＯＣＶ用オイルフィルタ１６Ａに供給される。
そして、同ＯＣＶ用オイルフィルタ１６Ａを通過した潤
滑油はＯＣＶ４に導入される。

【００６７】ここで、ＯＣＶ４のスプール３７が図８の
右側に移動すると、その潤滑油は遅角制御用油路１２，
１０，３２，３３，３４を通じて遅角用油圧室２９に供
給されるとともに、前記絞り通路４７及び油孔４８を介
してカム潤滑油路４５に供給される。一方、進角側油圧
室２８内の潤滑油は進角制御用油路１１，９，３１，３
０，２５ａ及びＯＣＶ４を介してオイルパン１３に戻さ
れる。

【００６８】これに対して、前記スプール３７が左側に
移動すると、潤滑油は進角制御用油路１１，９，３１，
３０，２５ａを通じて進角側油圧室２８に供給されると
ともに、遅角用油圧室２８内の潤滑油は遅角制御用油路
１２，１０，３２，３３，３４及びＯＣＶ４を介してオ
イルパン１３に戻される。この時、カム潤滑油路４５内
の潤滑油は絞り通路によりオイルパン１３側に戻ること
が規制される。

【００６９】また、スプール３７が図８に示す位置にあ
る場合にも遅角用油圧室２９及び遅角制御用油路１２，
１０，３２，３３，３４内の油圧は高圧であるため、絞
り通路４７及び油孔４８を介してカム潤滑油路４５には
潤滑油が供給される。

【００７０】かかるように本実施例では、遅角側油圧室
２９に潤滑油が供給される一方で、その潤滑油は遅角側
シャフト油路３２から前記絞り通路４７及び油孔４８を
介してカム潤滑油路４５にも供給されるようになってい
る。従来、カムジャーナル５に開口部を設けて、同開口
部から前記カム潤滑油路４５に対して潤滑油を供給する
構造とする必要があったが、本実施例によれば同開口部
を省略することができる。

【００７１】その結果、カムジャーナル５幅及びシリン
ダヘッド６全長を縮小することができるとともに、エン
ジン潤滑系が複雑化することを防止することができる。
また、遅角側油圧室２９の油圧はバルブ開閉時期が最進
角状態である場合、あるいは進角制御を行っている過渡
的な状態にある場合を除いて高圧の状態となっているた
め、前記カム潤滑油路４５に供給される潤滑油量を十分
確保することができる。

【００７２】また、遅角側シャフト油路３２からカム潤
滑油路４５に至る潤滑油流路は流路面積が前記絞り通路
４７及び油孔４８により縮小されているため、その部分
において大きな流路抵抗を有している。したがって、絞
り通路４７及び油孔４８の流路抵抗によって遅角側シャ
フト油路３２からカム潤滑油路４５側へ過大な潤滑油が
供給されることが抑止されるようになっている。かかる
構成としたのは、第１に、遅角側シャフト油路３２から
大量の潤滑油がカム潤滑油路４５側に流出することによ
り遅角制御用油路１２，１０，３２，３３，３４内の油
圧が低下して、バルブ開閉時期制御の応答性が悪化する
ことを防止するためであり、第２に、カム潤滑等は少量
の潤滑油によって行うことが可能であるからである。

【００７３】また、上記作用とは逆に、遅角側シャフト
油路３２の油圧が低下した場合、すなわち遅角側油圧室
２９の潤滑油が排出される場合においては、絞り通路４
７及び油孔４８の流路抵抗によりカム潤滑油路４５内に
ある潤滑油が遅角側シャフト油路３２側に逆流すること
が抑止されることになるようになっている。

【００７４】（第３実施例）次に、第３実施例について
上記第２実施例との相違点を中心に図７、図９及び図１
０を参照して説明する。

【００７５】第３実施例では第２実施例において進角側
シャフト油路３０とカム潤滑油路４５との間に設けられ
ていたシール材４６に代えて絞り管５０が配設されてい
る。同絞り管５０は略円筒状をなし、その中央部分の内
径は前記進角側シャフト油路３０の径より小さくなって
いる。また、絞り管５０の両側部分はその中央部分から
連続的に拡径されるとともに、その両端面は進角側シャ
フト油路３０の内周壁面に当接されている。そして、進
角側シャフト油路３０内は同絞り管５０を介してカム潤
滑油路４５内と連通されている。

【００７６】絞り管５０の外周面と遅角側シャフト油路
３２の内周壁面とによって囲まれる空間は筒状の油通路
５０ａとされ、同油通路５０ａに前記油孔４８の一端部
が開口している。また、油通路５０ａ内は絞り管５０に
設けられた開口部５０ｂにより絞り管５０内部と連通さ
れている。尚、絞り管５０は本発明の連通路及び絞りを
構成している。

【００７７】かかる構成を備えた第３実施例の作用につ
いて説明する。図９は潤滑油路系の概略構成を示してい
る。同図に示すように本実施例におけるカム潤滑油路４
５は前記絞り通路４７、油孔４８及び絞り管５０によっ
て進角制御用油路１１，９，３１，３０，２５ａ及び遅
角制御用油路１２，１０，３２，３３，３４の双方と連
通され、潤滑油が供給されるようになっている。

【００７８】ここで、前述したように進角制御用油路１
１，９，３１，３０，２５ａ及び遅角制御用油路１２，
１０，３２，３３，３４のいずれか一方の油路はバルブ
開閉時期制御の状態に関わらず高圧の状態となってい
る。したがって、カム潤滑油路４５には進角あるいは遅
角側シャフト油路３０，３２から常に安定して潤滑油が
供給されることになる。また、前記絞り通路４７と同様
に、絞り管５０の流路抵抗によって進角側シャフト油路
３０の潤滑油がカム潤滑油路４５側へ大量に流出するこ
とが抑止されるとともに、潤滑油の逆流が防止されてい
る。

【００７９】尚、本発明は上記実施例以外にも、以下の
ように構成を変更して実施することも可能である。 （１）上記実施例では、リングギヤ２７の内外周にヘリ
カル歯２７ａ，２７ｂを備える構成としたがこれを一方
のみをヘリカル歯としてもよい。

【００８０】（２）上記実施例におけるジャーナル溝
９，１０を、シリンダヘッド６及びベアリングキャップ
８に設けられた油溝により置き換えた構成としてもよ
い。 （３）第２実施例において、遅角側シャフト油路３２か
らカム潤滑油路４５へ潤滑油を供給する絞り通路４７及
び油孔４８に換え、途中の通路断面積が縮小されること
により絞りが形成されている油路を採用してもよい。

【００８１】（４）第３実施例において、油孔４８は絞
り管５０の外周にある油通路に開口して設けられている
が、これをカム潤滑油路４５側に開口するように変更し
てもよい。

【００８２】

【００８３】

【００８４】

【００８５】

【００８６】

【００８７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、内燃機
関がアイドリング状態にあって油圧供給源の吐出圧力が
低下している場合でも、カムシャフト先端側にあるカム
ジャーナルの摺動面を良好な潤滑状態とすることができ
る。したがって、同カムジャーナルの摺動面において、
潤滑不良による焼き付き、偏磨耗等のトラブルを未然に
防ぐことが可能となる。

【００８８】更に、カムシャフトのカム摺動面へ潤滑油
を供給するためにカムシャフト内に形成されたカム潤滑
油路に対して、カムジャーナルを介して潤滑油を供給す
る油供給路を別途設ける必要がない。したがって、カム
ジャーナル幅、ひいてはシリンダヘッド全長を縮小する
ことができるとともに、内燃機関潤滑系が複雑化するこ
とを防止することができる。さらに、遅角制御油路はバ
ルブ開閉時期制御において低圧の状態となることが少な
いため、同遅角制御油路から連通路を通じてカム潤滑油
路に油が十分に供給される。したがって、カムシャフト
のカム摺動面に対して安定した油の供給を行うことが可
能となる。

【００８９】請求項２に記載の発明によれば、上記効果
に加えて、連通路に絞りが設けられているため、バルブ
開閉時期制御のための油路から大量の油が潤滑油路側に
流出することがない。したがって、バルブ開閉時期制御
における応答性の低下を防止することができる。加え
て、潤滑油路から絞りを通じて油が逆流することを防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例におけるバルブタイミング制御装
置を示す断面図。

【図２】 同じく、最遅角状態におけるバルブタイミン
グ制御装置を示す断面図。

【図３】 同じく、最進角状態におけるバルブタイミン
グ制御装置を示す断面図。

【図４】 （ａ）〜（ｄ）は各バルブタイミング制御時
における油圧制御弁の状態を示すものであり、（ａ）は
最遅角状態、（ｂ）及び（ｃ）は進角制御中、（ｄ）は
中間位相状態をそれぞれ示す断面図。

【図５】 （ａ）〜（ｄ）は各バルブタイミング制御時
における油圧制御弁の状態を示すものであり、（ａ）は
最進角状態、（ｂ）及び（ｃ）は遅角制御中、（ｄ）は
中間位相状態をそれぞれ示す断面図。

【図６】 第２実施例におけるバルブタイミング制御装
置を示す断面図。

【図７】 第３実施例におけるバルブタイミング制御装
置を示す断面図。

【図８】 第２実施例における潤滑油路系の概略構成を
示す図。

【図９】 第３実施例における潤滑油路系の概略構成を
示す図。

【図１０】 第３実施例において絞り管が配設された状
態を示す断面図。

【図１１】 第１実施例におけるカムジャーナル周辺を
示す断面図。

【図１２】 従来技術におけるカムジャーナル周辺を示
す断面図。

【符号の説明】

１…カムシャフト、２…タイミングプーリ、３…バルブ
タイミング機構、４…油圧制御弁、５…カムジャーナ
ル、６…シリンダヘッド、９…ジャーナル溝（進角制御
用油路及び開口）、１０…ジャーナル溝（遅角制御用油
路及び開口）、１１…進角用ヘッド油路（進角制御用油
路）、１１ａ…開口部、１２…遅角用ヘッド油路（遅角
制御用油路）、１２ａ…開口部、２５ａ…中心孔（進角
制御用油路）、２８…リングギヤ、２８…進角側油圧
室、２９…遅角側油圧室、３０…進角側シャフト油路
（進角制御用油路）、３１…油孔（進角制御用油路）、
３２…遅角側シャフト油路（遅角制御用油路）、３３…
周溝（遅角制御用油路）、３４…油孔（遅角制御用油
路）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のバルブ駆動用カムシャフトの
   外周に設けられたプーリと、 前記カムシャフト及びプーリ間において両者と噛合され
   るとともに、内外周面に歯を有し、かつ、少なくともそ
   の一方がヘリカル歯である円筒状のリングギヤと、 油圧供給源からの油をリングギヤの両端に設けられた進
   角側油圧室及び遅角側油圧室へ導入し、その油圧を前記
   リングギヤの両端側に作用させるための進角制御用油路
   及び遅角制御用油路と、 を備え、油圧供給源からの油圧の付勢力により、リング
   ギヤをカムシャフトの軸方向へ移動させることによりプ
   ーリとカムシャフトとを相対回転させ、バルブ開閉時期
   を可変とした内燃機関のバルブタイミング制御装置にお
   いて、 前記進角制御用油路及び遅角制御用油路はカムシャフト
   のスラスト軸受に対するカムジャーナルにおいて開口さ
   れ、遅角制御用油路の開口は進角制御用油路の開口より
   も前記プーリ側に配置され、更にそれら各制御用油路の
   うち少なくとも遅角制御用油路はカムシャフトのカム摺
   動面へ潤滑油を供給するためにカムシャフト内に形成さ
   れたカム潤滑油路と連通路によって連通されていること
   を特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 【請求項２】 前記連通路内には絞りが形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタ
   イミング制御装置。