JPH05133208A - 内燃機関のバルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関のバルブタイミング調整装置の運転
時の打音発生を防止する。 【構成】 スプロケット２とカム軸１との間に介装され
る位相変更部材７をボールねじのシャフト１７により軸
線方向に移動させバルブタイミングの変更を行う。シャ
フト１７はナット１８により支承され、回転防止機構１
４により回転を防止されてナット１８の回転により、軸
線方向に移動する。回転防止機構１４はシャフト１７端
部外周にピン１４ｂにより取着されたスリーブ１４ａを
備え、スリーブ１４ａ外周に設けたキー１４ｃはハウジ
ング１２のキー溝１２ｃと係合する。スリーブ１４ａは
ピン１４ｂに沿って軸線直角方向に移動可能であるため
シャフト１７のハウジング１２に対する偏心が吸収され
る。このため、キー１４ｃとキー溝１２ｃ側壁との間に
偏心吸収用のクリアランスを設ける必要がなく、この部
分にガタや打音を生じない。

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弁開閉
タイミングを運転条件に応じて変更するバルブタイミン
グ調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の回転速度に応じて吸排気弁の
バルブタイミングを可変制御するための機構として、ク
ランク軸からチェーンやギヤ等を介してカム軸を駆動す
る際に、この駆動力伝達経路にクランク軸とカム軸の位
相を変化させる手段を設けたものが提案されている。

【０００３】この種の装置としては、例えば特開昭５９
−８７２１４号公報に開示されたものがある。同公報の
装置は、クランク軸からベルト駆動されるタイミングプ
ーリに中空円筒上のスリーブを連結し、このスリーブ内
にカム軸に連結されたスリーブを相互に回転可能に嵌合
した構成となっている。この内外両スリーブ周上には互
いに交叉する方向に穿設されたスリットが設けられ、ス
リット交叉部分にはボールネジのナットに回転自在に支
承された位相変更部材が挿通され、ナットと共に軸方向
に移動するようになっている。位相変更部材は内外両方
のスリーブのスリット壁面に接触しているためプーリへ
の回転トルクは位相変更部材を介して外側スリーブから
内側スリーブに伝達されカム軸を回転駆動する。また、
位相変更部材をカム軸軸線方向に移動させると、それぞ
れのスリーブはスリットの傾斜方向に回転するためタイ
ミングプーリ（即ちクランク軸）とカム軸との回転位相
を変化させることができる。

【０００４】また、前記位相変更部材を支承するナット
はナットとハウジングとに設けた軸線方向キー溝とキー
とから成る回転防止機構によりハウジングに対して軸線
方向には移動可能だが回転方向には固定されていると共
に、ボールねじ機構を介してシャフトに連結されてい
る。このボールねじのシャフトは該シャフトのカム軸と
反対側に位置する電動機に連結されている。従って電動
機によりボールねじのシャフトを回転駆動することによ
り、ナットが位相変更部材と共にカム軸軸線方向に移動
し、カム軸とタイミングプーリとの回転位相を変化させ
ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記特昭５９−８７２
１４号公報の装置のようにナット等の位相制御部材を軸
線方向に移動させて位相変更部材の位置を制御する場合
には、キーとキー溝等により位相制御部材をハウジング
に対して回転不能かつ軸線方向には移動可能に保持する
必要がある。このような形式ではハウジングのキー取付
部分（又はキー溝部分）等の加工公差やシャフト等のア
ライメント調整の際に生じる誤差等の集積により、位相
制御部材の取付位置がハウジングのキー（又はキー溝）
に対して偏心する場合が生じることがある。従って上記
キーとキー溝の間には、位相制御部材が偏心して取り付
けられた場合でもキー溝内にキーを挿入できるようにあ
る程度大きな回転方向のクリアランスを予め設けておく
ことが必要がある。

【０００６】ところが、キーとキー溝との間にこのよう
な回転方向のクリアランスがあると、カム軸から伝達さ
れる回転変動や振動等により、クリアランス内でキーが
振れるため、キー溝内でのキーのガタつきやキーとキー
溝側壁との衝突による打音等が発生する問題が生じる。
ハウジング加工精度や各部品の寸法精度を向上させれば
上記クリアランスは或る程度小さくすることは可能だ
が、これも限度があり、更に、加工や組立工数の増大に
よりコスト上昇を生じることになるため好ましくない。

【０００７】本発明は上記問題に鑑み、加工精度や組立
工数を大幅に上昇させることなく、簡易な手段で上記位
相制御部材の偏心の問題を解決することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、内燃機
関のクランク軸とカム軸との間のカム軸駆動力伝達経路
上に配置され、軸線方向に移動することによりクランク
軸とカム軸との間の回転位相を変化させる位相変更部材
と、一端を前記位相変更部材に連結されると共に、前記
軸線方向に移動して前記位相変更部材の前記軸線方向位
置を制御する位相制御部材と、該位相制御部材の前記軸
線方向運動を許容しながら該位相制御部材の回転を防止
する回転防止機構とを備えた内燃機関のバルブタイミン
グ調整装置において、前記回転防止機構は、前記位相制
御部材に対し、前記軸線方向に直角な方向には移動可能
かつ、相対回転不能に取着された偏心吸収部材と、該偏
心吸収部材をハウジングに対して回転不能かつ前記軸線
方向には移動可能に連結する回転防止部材とを備えたこ
とを特徴とする内燃機関のバルブタイミング調整装置が
提供される。

【０００９】

【作用】偏心吸収部材は、位相制御部材に対して軸線直
角方向に移動可能に取着されているため、位相制御部材
が偏心して取付けられた場合であっても、偏心吸収部材
はハウジングに対して整合位置を保持できる。このた
め、偏心吸収部材の回転を防止する回転防止部材とハウ
ジングとの係合部には大きな回転方向クリアランスを設
ける必要がない。また、偏心吸収部材は位相制御部材に
対して相対回転を防止されているため、位相制御部材は
偏心吸収部材を介してハウジングに対して回転を阻止さ
れる。

【００１０】

【実施例】図１に本発明のバルブタイミング調整装置の
一実施例を示す。図において１は内燃機関の吸、排気弁
（図示せず）を開閉駆動するカム軸、２は内燃機関のク
ランク軸（図示せず）からチェーンを介して同期回転駆
動されるスプロケットである。

【００１１】スプロケット２は中央に設けたボア２ａ部
分でカムシャフト１に嵌合され、カムシャフトスリーブ
３とボルト４とによりカムシャフト１上に保持される。
カムシャフトスリーブ３はピン３ａによりカムシャフト
１と一体に回転するように固定されているがスプロケッ
ト２はカムシャフト１及びカムシャフトスリーブ３とに
対して摺動回転可能なように保持されている。

【００１２】スプロケット２にはカム軸１と同心に円筒
状のスプロケットスリーブ１０が一体に取付けられてい
る。スプロケットスリーブ１０の内周面とカムシャフト
スリーブ３の外周面にはそれぞれ逆方向のねじれ角を有
するヘリカルスプライン５，６が設けられている。スプ
ロケットスリーブ１０とカムシャフトスリーブ３との間
には外周面と内周面にそれぞれスプロケットスリーブ１
０のスプライン５及びカムシャフトスリーブ３のスプラ
イン６とに係合するスプライン１０ａ，１０ｂが形成さ
れた円筒状の位相変更部材７が設けられている。

【００１３】位相変更部材７はスプライン５と６とに係
合することによりスプロケット２及びカムシャフト１と
共に回転してスプロケット２の回転をカムシャフト１に
伝達すると共に、回転中に位相変更部材７をカム軸軸線
方向にスライドさせることにより、スプライン５及び６
と位相変更部材７の係合位置をずらせてスプロケット２
とカムシャフト１をスプライン５，６の歯筋に沿って互
いに反対方向に相対回転させることができる。従って位
相変更部材７の軸方向位置を制御することによりスプロ
ケット２（及びクランク軸）に対するカムシャフト１の
位相を運転中に調節することができる。

【００１４】位相変更部材７を軸線方向に移動させるた
めの位相制御機構としては位相制御部材としてのシャフ
ト１７とナット１８とを備えたボールねじ機構が用いら
れる。シャフト１７とナット１８はそれぞれシャフト１
７外周とナット１８内周とに設けた螺条がボール１８ｃ
を介して相互に噛合した構成で、シャフト１７とナット
１８との相互回転によりボール１８ｃを循環させる周知
の循環機構（図示せず）が備えられている。

【００１５】ナット１８はその両端部１８ａ，１８ｂで
ハウジング１２に対して回転可能に支承されており、こ
れら支持部の略中央外周にはリング状のホイールギヤ１
９が嵌装されている。本実施例ではナット１８の支承部
１８ａはハウジング内面に形成された円筒軸受部１２ａ
により半径方向に支持され、軸直角面１２ｂによりこの
方向へのナット１８の移動が阻止されている。また、ナ
ット１８の支承部１８ｂはハウジング１２にボルト１３
ｃで固定されたストッパ１３を介してハウジング１２に
支承されており、ストッパ１３の円筒軸受部１３ａによ
り半径方向に支持され軸直角面１３ｂにより軸方向移動
が阻止されている。

【００１６】またホイールギヤ１９はキー１９ａとナッ
ト１９ｂとによりボールねじのナット１８に一体に固定
されている。図に２１で示すのはホイールギヤ１９に噛
合するウォームである。ウォーム２１はハウジング１２
に支持されたステッパモータ等の電動機２０の回転軸に
連結されており、電動機２０の回転トルクをホイールギ
ヤ１９を介してナット１８に伝達し、ナット１８を回転
駆動する。

【００１７】一方、ボールねじのシャフト１７はカムシ
ャフト１側の端部でボールベアリング１６を介して位相
変更部材７に連結され、位相変更部材７を保持してい
る。ボールベアリング１６のインナレースはシャフト１
７に設けた段付部１７ａとサークリップ１７ｂとにより
シャフト１７に固定されている。従って位相変更部材７
はシャフト１７に対して回転自在に保持されると共に軸
線方向に対してはシャフト１７と一体に移動するように
なっている。

【００１８】また、シャフト１７のボールベアリング１
６と反対側の端部には後述する本発明の回転防止機構１
４が装着されておりシャフト１７をハウジング１２に対
して軸線方向への移動を可能に保持すると共にシャフト
１７の回転を防止している。又、ハウジング１２は内燃
機関のシリンダヘッド１５にボルト１５ａにより固定さ
れ、上記のボールねじ機構を支持している。

【００１９】運転中、バルブタイミング変更操作を行っ
ていない場合には位相変更部材７はスプロケットスリー
ブ１０とカムシャフトスリーブ３と共に回転し、スプロ
ケット２とカムシャフト１とは一体に回転する。運転条
件に応じてバルブタイミングを変更する必要が生じた場
合、電動機２０を駆動し、ウォーム２１を所定量回転さ
せる。ウォーム２１の回転はホイールギヤ１９を介して
ナット１８に伝達され、これにより所定の減速比でナッ
ト１８がハウジング１２に対して回転する。前述のよう
にナットは軸垂直面１２ｂ，１３ｂにより軸方向移動を
阻止されているため、回転によりナットが軸方向に移動
することはない。ナット１８の回転はボール１８ｃによ
りシャフト１７に伝達されるがシャフト１７は回転防止
機構１４により回転を阻止されているためナット１８が
回転するとシャフト１７はカム軸１の軸線方向に移動す
る。従ってシャフト１７にボールベアリング１６を介し
て連結された位相変更部材７はシャフト１７に対して回
転しながらシャフト１７と共に軸方向に移動し、ヘリカ
ルスプライン５，６と１０ａ，１０ｂとの噛合作用によ
りスプロケット２（即ちクランク軸）カム軸１との回転
位相が変化し、バルブタイミングの変更が行われる。

【００２０】なお、機関運転中は、機関の潤滑油ポンプ
（図示せず）からカムシャフト１内の潤滑油供給孔１ａ
を通じて供給される潤滑油は、ボア２ａとカムシャフト
１ａの嵌合部及びヘリカルスプライン５と１０ａ、６と
１０ｂの噛合部を潤滑しハウジング１２に送り込まれ
る。更にこの潤滑油はナット１８支持部１８ａ，１８ｂ
及びウォーム２１とホイールギヤ１９との噛合部を潤滑
し、潤滑油経路２２ａ，２２ｂを介してキー１４ｃとキ
ー溝１２ｃを潤滑する。潤滑油経路のボール２２は潤滑
油経路２２ａのハウジング外部への開口を閉塞するため
ハウジング１２に圧入固定されている。このように強制
潤滑が行われるため、各摺動部での摺動抵抗は低減さ
れ、ボールねじの採用の効果と相まって位相変更操作が
円滑に行われる。

【００２１】上記のように、位相変更部材７は、シャフ
ト１７上にベアリング１６を介して取着され、カム軸１
と共に回転している。このためシャフト１７にはベアリ
ング１６における摩擦損失に相当する回転トルクが作用
している。またカム軸１には、バルブスプリングの反力
による回転トルクが作用しており、この反力はバルブ開
弁行程と閉弁行程とでは逆向きに変化するため、カム軸
の回転速度はこの反力トルクの変化につれて変動してい
る。このため、シャフト１７にはベアリング１６を介し
てカム軸１の回転変動が伝達され、キーとキー溝を用い
てシャフト１７の回転を防止するような場合に回転方向
のクリアランスがあると前述のガタや打音の問題が生じ
ることになる。

【００２２】本実施例では、この打音の問題を以下に説
明する回転防止機構１４により解決している。図２は図
１のII−II線に沿った断面図である。本実施例では回転
防止機構１４は、シャフト１７端部に装着された偏心吸
収部材としての円筒状のスリーブ１４ａと、該スリーブ
１４ａをシャフト１７に相対回転不能に係止するピン１
４ｂとを備えている。またスリーブ１４ａ外周部には上
記ピン１４ｂに対して直角方向に回転防止部材としての
キー１４ｃか形成され、ハウジング１２に形成された軸
線方向キー溝１２ｃと係合してスリーブ１４ａのハウジ
ング１２に対する軸線方向への移動を許容しつつ回転を
阻止している。

【００２３】本実施例では、ピン１４ｂはシャフト１７
のピン孔に圧入固定されているが、その両端部は、スリ
ーブ１４ａのピン孔１４ｄに摺動可能に挿入されてい
る。またスリーブ１４ａの内径はシャフト１７端部の外
径との間に所定のクリアランスを生じるようにシャフト
１７端部外径より大きく設定されている。このため、ス
リーブ１４ａはシャフト１７の軸線に対して直角方向に
ピン１４ｂ上を摺動して移動することができるが、スリ
ーブ１４ａのシャフト１７に対する回転と軸線方向移動
はピン１４ｂにより阻止されている。

【００２４】また、スリーブ１４ａのキー１４ｃとハウ
ジング１２のキー溝１２ｃとは相互の摺動を許容する程
度の嵌合状態になっており、従来のように大きなクリア
ランスは設けられていない。また、スリーブ１４ａとシ
ャフト１７端部外径との間のクリアランスは、各部品の
寸法公差やハウジングの加工公差により生じるシャフト
１７の軸心のキー溝１２ｃに対する偏心量の最大値より
大きく設定されている。 このためシャフト１７軸心が
キー溝１２ｃとの整合位置から偏心して組立てられた場
合でもスリーブ１４ａはピン１４ｂに沿って移動し、キ
ー溝１２ｃとの整合位置を保持することができる。

【００２５】またスリーブ１４ａはシャフト１７に対し
て軸線方向と回転方向への移動をピン１４ｂにより拘束
されており、キー１４ｃとキー溝１２ｃとの係合によ
り、スリーブ１４ａを介してシャフト１７の回転が阻止
される。このため、シャフト１７の偏心を許容しながら
回転方向のクリアランスを設けずにシャフト１７の回転
を防止することができ、カム軸１の回転変動によるシャ
フト１７の振れを防止し、前述のガタや打音発生の問題
を解決できる。

【００２６】なお、本実施例ではボールねじのシャフト
１７を位相制御部材として用いた例を示しているが、本
実施例とは逆に、ボールねじのシャフト１７を電動機で
回転駆動してナット１８を位相制御部材として用いるこ
ともできる。この場合、ナット１８を軸線方向に移動可
能かつ回転不能に保持し、ナット１８により位相変更部
材７を軸線方向に移動させる必要がある。この場合も、
ナット１８にスリーブ１４ａを設けることにより、本発
明を適用することができる。

【００２７】また、本実施例ではキー１４ｃとキー溝１
２ｃは１個所のみに設けているがキー１４ｃ、キー溝１
２ｃの数を増やし、複数のキーを用いる構成とすること
も可能である。このようにキーの数を増すことにより、
キーの強度上の余裕を持たせることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、上述のように位相制御部材の
偏心を許容する回転防止機構を設け、位相制御部材の回
転を阻止したことにより、各部品の加工精度や組立精度
を必要以上に上げることなく、前述のガタや打音の発生
を効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバルブタイミング調整装置の一実施例
を示す断面図である。

【図２】図１のII−II線に沿った拡大断面図である。

【符号の説明】

１…カム軸 ２…スプロケット ７…位相変更部材 １２…ハウジング １２ｃ…キー溝 １４…回転防止機構 １４ａ…スリーブ １４ｂ…ピン １４ｃ…キー １６…ボールベアリング １７…シャフト（位相制御部材） １８…ナット １８ａ，１８ｂ…軸受部 ２０…電動機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランク軸とカム軸との間の
   カム軸駆動力伝達経路上に配置され、軸線方向に移動す
   ることによりクランク軸とカム軸との間の回転位相を変
   化させる位相変更部材と、一端を前記位相変更部材に連
   結されると共に、前記軸線方向に移動して前記位相変更
   部材の前記軸線方向位置を制御する位相制御部材と、該
   位相制御部材の前記軸線方向運動を許容しながら該位相
   制御部材の回転を防止する回転防止機構とを備えた内燃
   機関のバルブタイミング調整装置において、 前記回転防止機構は、前記位相制御部材に対し、前記軸
   線方向に直角な方向には移動可能かつ、相対回転不能に
   取着された偏心吸収部材と、該偏心吸収部材をハウジン
   グに対して回転不能かつ前記軸線方向には移動可能に連
   結する回転防止部材とを備えたことを特徴とする内燃機
   関のバルブタイミング調整装置。