JPH04134107A - 可変バルブタイミング装置付内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は吸・排気バルブの開閉時期を調整する可変バル
ブタイミング装置を備えた内燃機関に関するものである
。

「従来の技術］ 従来、例えば実開昭６２−１６７０６号公報に開示され
た可変バルブタイミング装置は、カムシャフト端部に回
動可能に外嵌されたタイミングプーリと、同カムシャフ
ト及びタイミングプーリ間に介在された円筒状ピストン
とを備えている。タイミングプーリにはタイミングベル
トが掛装されており、クランクシャフトの回転が同タイ
ミングベルトを介してタイミングプーリに伝達される。

また、ピストンの内外周にはヘリカルスプラインが形成
されており、同ピストンをカムシャフトの軸方向に移動
させることにより、タイミングプーリとカムシャフトを
相対回動させて、バルブの開閉時期を早くしたり遅くし
たりしている。前記可変バルブタイミング装置は、第３
，４図に示すようにエンジン５１前部（第３図の左側部
）に組付けられる。

すなわち、−数的なエンジン５１では、クランクシャフ
ト５２とカムシャフト５３を駆動連結するためのタイミ
ングベルト（又はタイミングチェーン）５４が、同エン
ジン５１の前部に配置されている。そのため、エンジン
５１の前部上端に膨出部５１ａを形成し、ここに可変バ
ルブタイミング装置５５を配設し、タイミングベルト５
４によってクランクシャフト５２と可変バルブタイミン
グ装置５５とを連結するのである。

そして、前記可変バルブタイミング装置付エンジン５１
が自動車に搭載される際には、同エンジン５１の後部に
トランスミッション６２が連結されるとともに、同エン
ジン５１の前方に補機６１が配設される。

また、特に前記エンジン５１がＦＦ車（エンジンを車両
の前部に搭載し、前輪を駆動するタイプの自動車）に横
置きされる場合には、前記膨出部５１ａがエンジンルー
ムの幅方向中央部から側方へ離間した部分に位置し、同
膨出部５１ａがフード６０の直下で、かつエンジンマウ
ント５８の上方に位置する。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来の可変バルブタイミング装置付エン
ジン５１においては、クランクシャフト５２の後端部に
フライホイール５６が取付けられているので、このフラ
イホイール５６から大きく離間したクランクシャフト５
２の前端部には、同クランクシャフト５２の回転に伴い
大きな捩じり振動が発生する。この捩じり振動はタイミ
ングベルト５４を介し可変バルブタイミング装置５５に
伝達される。従って、前記捩じり振動が可変バルブタイ
ミング装置５５の耐久性に悪影響を及はすという問題が
あった。

また、特に前記エンジン５１がＦＦ車に横置きされる場
合には、可変バルブタイミング装置５５を収容するため
の膨出部５１ａがエンジンマウント５８と干渉するため
、エンジン５１の搭載か困難となる。つまり、一般に車
体へのエンジン５１の搭載時には、予め車体にエンシン
マウンＩ−５８が固定された状態で、同車体の下方から
エンジン５１か持ち上けられ所定の位置に組付けられる
。

このとき、前記膨出部５１ａかエンジンマウント５８に
接触するため、エンジン５１の搭載が困難となるのであ
る。また、膨出部５１ａとフード６０との間にはほとん
ど隙間がない状態となってしまう。さらに、エンジン５
１、補機６１、エンジンマウント５８、トランスミッシ
ョン６２等がエンジンルーム内において占める割合を考
慮した場合、自動車の幅方向に大きなスペースが必要と
なる。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、
その目的は可変バルブタイミング装置への捩じり振動の
伝達を低減して同可変バルブタイミング装置の耐久性の
向上を図ることが可能な可変バルブタイミング装置付内
燃機関を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、クランクシャフト
に対するカムシャフトの回転位相を変化させることによ
りバルブの開閉時期を調整する可変バルブタイミング装
置を備えた内燃機関において、前記クランクシャフト後
端のフライホイールの前方近傍位置にスプロケット又は
タイミングブーりを設けるとともに、前記カムシャフト
の後端部に可変バルブタイミング装置を配設し、前記ス
プロケット又はタイミングプーリと可変バルブタイミン
グ装置とを、タイミングチェーン又はタイミングベルト
により駆動連結している。

［作用］ スプロケット又はタイミングプーリをクランクシャフト
の捩じり振動の小さいフライホイール近傍に配置したの
で、タイミングチェーン又はタイミングベルトを伝わり
可変バルブタイミング装置に加わる捩じり振動は、同タ
イミングチェーン又はタイミングベルトを内燃機関の前
部に配設した場合よりも小さくなる。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を第１，２図に従っ
て説明する。

第１図は自動車のエンジンルーム１に搭載された内燃機
関としてのエンジン２の内部構成を示す図である。エン
ジンルーム１上部には、周知のフード３が開閉可能に取
付けられており、このフード３は自動車の幅方向中央部
（図の右側部）から側方へ向けて徐々に低くなるように
緩やかに湾曲形成されている。

前記エンジン２はＦＦ車に横置きされるタイプであり、
同エンジン２の上端部が前記フード３から下方へ離間し
た状態で、エンジンルーム１のほぼ中央部に配設されて
いる。そして、エンジン２は複数のエンジンマウント（
第１図では右側エンジンマウントのみ図示）４を介して
車体に取付けられている。エンジン２の後部（第１図右
側部）にはトランスミッション５が連結されるとともに
、その上方にはオルタネータ、エアコン用コンプレッサ
、ウォータポンプ等の補機６が配設されている。この補
機６の駆動軸７は、エンジン２のシリンダブロック８を
後方から貫通し、その前端部に径の異なる２つの中間ス
プロケット９，１０が固定されている。

前記シリンダブロック８下部には、前後方向に細長いク
ランクシャフト１１かその両端部において回転可能に支
持されている。クランクシャフト１１にはコンロッド１
２により複数筒のピストン１３が連結されており、同ピ
ストン１３の往復運動がコンロッド１２にて回転運動に
変えられてクランクシャフト１１に伝達される。前記シ
リンダブロック８から突出するクランクシャフト１１の
後端部にはフライホイール１４か一体回転可能に取付け
られており、このフライホイール１４の回転はクラッチ
（図示しない）の断続により前記トランスミッション５
に伝達される。

そして、シリンダブロック８内のクランクシャフト１１
後端部、すなわちフライホイール１４の前方近傍部分に
はスプロケット１５が取付けられている。このスプロケ
ット１５と前記補機６の中間スプロケット９とはタイミ
ングチェーン１６によって駆動連結されており、これに
よりクランクシャフト１１の回転か補機６に伝達される
。

一方、エンジン２のシリンダヘット１７内には、前後方
向に延ひる吸・排気用のカムシャフト１８（吸気用のみ
図示）が回転可能に支持されており、各カムシャフト１
８上に形成されたカム１９の作用により吸気バルブ２０
及び排気バルブが開閉動作される。このカムシャフト１
８は前記クランクシャフト１１が１回転すると１／２回
転するようになっている。そして、前記カムシャフト１
８の後端部に、吸気バルブ２０の開閉時期を調整するた
めの可変バルブタイミング装置２１が組付けられている
。

第２図は可変バルブタイミング装置２１の拡大断面図で
あり、前記カムシャフト１８の後端部（第２図右端部）
には２重筒状をなす内側ケース２２が設けられている。

この内側ケース２２はカムシャフト１８に回転可能に支
持されたボス部２３と、同ボス部２３よりも大径状の外
筒部２４と、両者を繋ぐ連結部２５とから構成されてお
り、同外筒部２４にスプロケット２６が外嵌固定されて
いる。このスプロケット２６と前記補機６の中間スプロ
ケット１０とはタイミングチェーン２７によって駆動連
結されている。従って、内側ケース２２には、タイミン
グチェーン１６．２７等を介してクランクシャフト１１
の回転が伝達される。

カムシャフト１８の後端面には、有底円筒状をなす外側
ケース２８がボルト２９によって固定されており、この
外側ケース２８は前記内側ケース２２との間に空間Ｓを
形成している。空間Ｓ内には円筒状ピストン３０が配設
されており、このピストン３０によって内外側ケース２
２．２Ｂか相互に連結されている。すなわち、ピストン
３０の内周面及び外周面にはヘリカルスプライン３０ａ
。

３０ｂがそれぞれ形成されており、各ヘリカルスプライ
ン３０ａ、３０ｂは、内伸１ケース２２におけるボス部
２３の外周、及び外側ケース２８の内周に形成されたヘ
リカルスプライン２３ａ、２８ａにそれぞれ噛合してい
る。

そのため、クランクシャツ１−１１の回転か内側ケース
２２に伝達されると、同内側ケース２２、ピストン３０
、外側ケース２８及びカムシャフト１８が一体となって
回転駆動される。このとき、ピストン３０か軸方向へ移
動すると、内側ケース２２に対し外側ケース２８及びカ
ムシャフト１８が相対回動し、回転位相か変化する。

前記内外両ケース２２．２８間の空間Ｓはピストン３０
によって前後に区画され、同ピストン３０の後方が加圧
室３１に、前方かばね収容室３２になっている。そして
、シリンダヘッド１７及びカムシャフト１８に形成され
た油路３３を介して潤滑油が加圧室３１に供給され、同
潤滑油によってピストン３０後端に油圧が作用する。す
なわち、オイルパン内の潤滑油がオイルポンプによって
吸い上げられ、電子制御装置にて制御される油圧ソレノ
イ）・の駆動タイミングに基づき、前記油路３３に潤滑
油が供給されるようになっている。また、前記はね収容
室３２内には圧縮コイルばね３４が収容されており、ピ
ストン３０を常に後方へ付勢している。

そのため、潤滑油が油路３３を通じて加圧室３１へ導か
れ、ピストン３０後端に油圧が加えられると、同ビス１
〜ン３０が圧縮コイルばね３４の付勢力に抗して軸方向
前方へ移動し、外側ケース２８及びカムシャフト１８に
捩しり力が付与される。

その結果、内側ケース２２に対しカムシャフト１８が相
対回動（〜、前記吸気バルブ２０の開閉時期が変えられ
る。

なお、内側ケース２２の外筒部２４と外側ケース２８外
周との間には、緩衝用の粘性継手（ビスカスカップリン
グ）３５が設けられており、外側ケース２８が内側ケー
ス２２に対し相対回動したときに生ずるガタ等を吸収し
て異音の発生を防止するようになっている。

次に、上記のように構成された本実施例の作用及び効果
を説明する。

エンジン２の運転時には、クランクシャフト１１の回転
がスプロケット１５、中間スプロケット９゜１０、タイ
ミングチェーン１６．２７等を介して可変バルブタイミ
ング装置２１の内側ケース２２に伝達される。この内側
ケース２２にはピストン３０によって外側ケース２８及
びカムシャフト１８か連結されているので、これらは一
体となって回転する。

前記カムシャフト１８等の回転中に、油圧ソレノイドの
駆動によって潤滑油か供給されると、その潤滑油は第２
図に矢印で示すように、油路３３を通って加圧室３１内
へ導かれ、ピストン３０後端に油圧が加えられる。する
と、ピストン３０が圧縮コイルばね３４の付勢力に抗し
て輪方向前方へ移動しながら回動する。その結果、外側
ケース２８を介してカムシャフト１８に捩じり力が付与
され、同カムシャフト１８が内側ケース２２に対し相対
回動する。この回転により、内外両ケース２２．２８の
回転位相が変化し、吸気バルブ２０の開閉時期が変えら
れる。

一方、油圧ソレノイドによる潤滑油の供給が停止される
と、潤滑油の加圧からピストン３０が開放される。その
結果、ピストン３０は圧縮コイルはね３４の付勢力によ
って加圧前の位置に復帰しようとする。このときには、
内外両ケース２２゜２８間の空間Ｓ内に大気圧か導入さ
れで、前記ピストン３０の復帰が円滑に行われる。

ところで、本実施例では第１図に示すように、クランク
シャフト１１のスプロケット１５をフライホイール１４
の前方近傍位置に取付けるとともに、可変バルブタイミ
ング装置２１をカムシャフト１８の後端部に組付け、前
記スプロケッ１−１５と可変バルブタイミング装置２１
のスプロケット２６をタイミングチェーン１６．２７等
によって駆動連結した。前記したフライホイール１４の
近傍位置は、クランクシャフト１１の回転により発生す
る捩じり振動が最も小さい部位である。

このため、タイミングチェーン１６．２７に加わる捩じ
り振動が従来技術よりも小さ（なるばかりか、同タイミ
ングチェーン１６．２７を伝わり可変バルブタイミング
装置２１に加わる捩じり振動も小さくなる。従って、タ
イミングチェーン１６゜２７及び可変バルブタイミング
装置２１の耐久性は、タイミングベルト５４をエンジン
５１の前側に配置した従来技術よりも向上する。

また、本実施例のエンジン２はＦＦ車に横置きされてい
るので、次のような作用及び効果も発揮する。

すなわち、本実施例では可変バルブタイミング装置２１
を収容するための膨出部１７ａはエンジンマウンド４か
ら大きく離間したエンジン２の後部上端に位置する。こ
のため、前記膨出部Ｌ７ａがエンジンマウント４と干渉
することがなく、車体へのエンジン２の搭載作業が容易
となる。また、膨出部１７ａはフード３の中央部分に位
置することになるので、同膨出部１７ａとフード３との
間の隙間が大きくなる。

さらに、本実施例ではエンジン２の後部にタイミングチ
ェーン１６．２７を配置したので、トランスミッション
５上方の空いたスペースに補機６を設置しこれを駆動す
ることができる。これにより、エンジン２等が自動車幅
及び長さ方向にコンパクトとなる。なお、補機６の一部
をエンジン２の後方に配置し、残りの補機をエンジン２
の前方に配置すれば、後者の補機のベルトレイアウトの
設計自由度が増す。

本発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、
例えば以下のように発明の趣旨から逸脱しない範囲で任
意に変更してもよい。

（１）排気側のカムシャフトにも、前記実施例と同様の
可変バルブタイミング装置２１を設けてもよい。

（２）クランクシャフト１１後端のフライホイール１４
の前方位置に、スプロケット１５に代えてタイミングプ
ーリを設けるとともに、可変バルブタイミング装置２１
のスプロケット２６をタイミングプーリに変更し、両タ
イミングプーリをタイミングベルトで駆動連結してもよ
い。

（３）本発明をＦＦ車以外の自動車のエンジンに具体化
したり、さらには縦置きタイプのエンジンに具体化した
りしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の可変バルブタイミンク装
置付内燃機関によれは、クランクシャフト後端のフライ
ホイールの前方近傍位置にスプロケット又はタイミング
プーリを設けるとともに、カムシャフトの後端部に可変
バルブタイミンク装置を配設し、前記スプロケット又は
タイミンクプーリと可変バルブタイミンク装置とを、タ
イミンクプーリーン又はタイミングベルトにより駆動連
結したので、クランクシャフトの回転に基づき発生する
捩じり振動が可変バルブタイミング装置に伝達されるの
を抑制して、同可変バルブタイミング装置の耐久性の向
上を図ることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明を具体化した一実施例を示し、第１
図はエンジンの内部構成を示す図、第２図は可変バルブ
タイミング装置の拡大断面図、第３．４図は従来技術を
示し、第３図はエンジンの内部構成を示す図、第４図は
エンジンの内部構成を第３図の左方から見た状態を示す
図である。 １１・・・クランクシャフト、１４・・・フライホイー
ル、１５・・・スプロケット、１６．２７・・・タイミ
ングチェーン、１８・・・カムシャフト、２０・・・吸
気バルブ、２１・・・可変バルブタイミング装置。 特許出願人　　　トヨタ自動車株式会社代理人　弁理士
　恩田博宣（は力用名）一部７ 味へ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相
   を変化させることによりバルブの開閉時期を調整する可
   変バルブタイミング装置を備えた内燃機関において、 前記クランクシャフト後端のフライホイールの前方近傍
   位置にスプロケット又はタイミングプーリを設けるとと
   もに、前記カムシャフトの後端部に可変バルブタイミン
   グ装置を配設し、前記スプロケット又はタイミングプー
   リと可変バルブタイミング装置とを、タイミングチェー
   ン又はタイミングベルトにより駆動連結したことを特徴
   とする可変バルブタイミング装置付内燃機関。