JPH05296011A - 内燃機関の弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関の弁開閉時期制御装置において、部
材の加工及び構造を簡単にし、カムシャフトに作用する
交番トルクによる振動や騒音を防止する。 【構成】 タイミングプーリ４の内側に形成された油圧
室１７には、ベーン２４が支軸２３を中心に回動可能に
配置されている。ベーン２４の一端は、壁部材１６の湾
曲面に内接し、他端のセグメント歯２６はタイミングプ
ーリ４の内歯２５に噛合している。このベーン２４は第
１ベーンと第２ベーンからなり、各ベーンの先端部にｅ
だけオフセットしたノックピン穴を設け、該ノックピン
穴にノックピンを嵌合して少なくとも一方のベーンを弾
性変形させて、そのセグメント歯２６の対向する両歯面
をタイミングプーリ４の内歯２５の歯溝の対向歯面に圧
接させている。

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弁開閉時期制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関のカムシャフトと、該カ
ムシャフトの端部に設けられ、タイミングベルトを介し
てクランクシャフトに同期して回転するタイミングプー
リとを相対回転可能に設けて、回転数や負荷に応じてタ
イミングプーリに対するカムシャフトの位相を変更する
ことにより、吸気弁及び排気弁の開閉時期を最適タイミ
ングに制御し、機関出力と燃料消費率を最適化する装置
が種々提供されている。例えば、特開平２−２２７５０
６号公報等には、タイミングプーリの内周面とカムシャ
フト外周面の間に油圧室を形成して、該油圧室に筒状の
可動部材を挿通し、該可動部材の外面及び内面に、それ
ぞれタイミングプーリの内歯、カムシャフトの外周歯に
噛合するヘリカルスプラインを形成して、当該可動部材
を油圧でカムシャフトの軸方向に移動可能にするととも
に、圧縮コイルばねにより復帰可能にして、タイミング
プーリとカムシャフトを相対回転可能にした装置が開示
されている。

【０００３】この種の装置のカムシャフトには、図７に
示すように弁ばねを押すトルク（＋）と弁によって駆動
されるトルク（−）とが交番負荷として作用するため、
このカムシャフトへの動力伝達系のどこかにガタつきが
あると振動や騒音が発生する。このため、従来、前述の
装置においては、可動部材を軸方向に２分割して両者を
互いに反対の回転方向にねじってガタ付きを防止してい
る。あるいは、その２分割した可動部材間に形成したラ
ビリンス隙間にシリコンオイル等の粘着シール剤を封入
することにより摩擦制動をかけるようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では可動部材にヘリカルスプラインを形成する必要
があるので加工が非常に困難であった。また、可動部材
の軸方向の移動をヘリカルスプラインによってタイミン
グプーリ及びカムシャフトの相対回転に変換しているの
で、可動部材を移動させるための油圧や圧縮コイルばね
の作動力を大きくとる必要があり、油圧装置や圧縮コイ
ルばねが大型化していた。これに加えて、前述の振動や
騒音防止のための構造は、いずれも複雑で部材の加工が
困難であり、また高価であるという問題があった。本発
明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、部材の加工
及び構造が簡単で、振動や騒音を確実に防止することが
できる内燃機関の弁開閉時期制御装置を提供することを
目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、内燃機関のカムシャフトの端部にカムシ
ャフトに対して相対回転可能に配置されたタイミングプ
ーリの内面に内接し、かつ、軸方向に一定間隔を隔てて
配置された一対のプレートからなり、前記カムシャフト
に固着されたケーシングと、該ケーシングの内部を放射
状に区画して油圧室を形成する壁部材と、該壁部材で区
画された各油圧室内に、前記カムシャフトと平行な支軸
を中心に回動可能に配置され、その一端は前記壁部材の
湾曲面に内接し、他端には前記タイミングプーリの内面
に形成された内歯に噛合するセグメント歯が形成された
ベーンと、前記カムシャフト及び壁部材の内部に形成さ
れ、前記ベーンの一方の側の油圧室に連通し、油圧の供
給排出が可能な油圧路とを備えた内燃機関の弁開閉時期
制御装置において、前記ベーンはその回動面に平行に分
割された第１ベーンと第２ベーンからなり、各ベーンの
先端部に、ベーンの回動方向にオフセットしたノックピ
ン穴を設け、該ノックピン穴にノックピンを嵌合して少
なくとも一方のベーンを弾性変形させて、そのセグメン
ト歯の拡張する両歯面をタイミングプーリの内歯の歯溝
の対向歯面に圧接させたものである。

【０００６】

【作用】前記構成によれば、油圧路を介して各油圧室に
油圧を給排すると、ベーンが支軸を中心に回動して、ベ
ーンのセグメント歯とタイミングプーリの内歯との噛合
位置が変わることにより、カムシャフトがタイミングプ
ーリに対して相対的に回転し、位相が変化する。第１ベ
ーンと第２ベーンのセグメント歯の歯面がタイミングプ
ーリの内歯の歯溝の両歯面に圧接してバックラッシュが
ないため、ベーンと一体的に回転するカムシャフトとタ
イミングプーリとの間にガタつきは生じない。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。図１は本発明に係る内燃機関の弁開閉時期制御装置
を示し、図において、１はカムシャフトでシリンダヘッ
ド２に回転自在に支持され、その端部はシリンダヘッド
２の端面に形成された凹部３内に突出している。また、
４はタイミングプーリで、嵌合部５と、該嵌合部５の一
端側に延設されたタイミングギア部６と、嵌合部５の他
端側に延設されたスプロケット部７とからなる円筒状の
ものである。このタイミングプーリ４は、その嵌合部５
がシリンダヘッド２の凹部３にオイルシール８を介して
嵌合されて回転可能になっている。なお、前記スプロケ
ット部７は、カムシャフト１に併設された図示しない第
二のカムシャフトにチェーンを介して駆動力を伝達する
ものである。

【０００８】前記タイミングプーリ４の内部には、タイ
ミングギア部６の内周面にオイルシール９を介して内接
するフロントプレート１０と、タイミングギア部６の内
周面に直接内接し、かつ、前記フロントプレート１０と
一定間隔を隔てて配置されたリヤプレート１１とからな
るケーシング１２が配設されている。このケーシング１
２は、締付ボルト１３がフロントプレート１０と後述す
る壁部材１６とリヤプレート１１を貫通してカムシャフ
ト１の端面にねじ込まれることにより、またノックピン
１４がリヤプレート１１とカムシャフト１の端面の間に
介在されることにより、カムシャフト１と一体回転可能
に固着されている。ケーシング１２のフロントプレート
１０とリヤプレート１１とは、図２，図３に示すよう
に、ベーン２４のストッパを兼用する６本の締付ボルト
１５ａ，１５ｂによって互いに連結されている。また、
フロントプレート１０とリヤプレート１１の間の空間
は、三方向に放射状に延びる壁部材１６によって三つの
油圧室１７に区画されている。

【０００９】前記壁部材１６の各放射状部の内部には、
先端近傍の油圧給排口１８から中心部のボルト穴１９に
集合する油圧路２０が形成され、この油圧路２０は締付
ボルト１３の内部に形成された油圧路２１と連通してい
る。そして、図示しない油圧装置から油圧をこれらの油
圧路２０，２１を介して油圧室１７に供給可能になって
いる。なお、油圧路２０の先端にはシールボール２２が
挿入されている。各油圧室１７には、タイミングプーリ
４の内周面の近傍に、支軸２３が設けられている。この
支軸２３はカムシャフト１に平行で、フロントプレート
１０とリヤプレート１１の間に両端を支持されている。
そして、この支軸２３を中心にベーン２４が回動可能に
設けられている。ベーン２４は、フロントプレート１０
とリヤプレート１１に接触するとともに、その一端は前
記壁部材１６の湾曲面１６ａに内接し、他端には前記タ
イミングプーリ４の内面に所要範囲内に形成された内歯
２５に噛合するセグメント歯２６が形成されている。ベ
ーン２４の回動角度は前記ストッパ兼用締付ボルト１５
ａ，１５ｂに当接することにより所定角度の範囲で回動
可能になっている。

【００１０】前記ベーン２４は、図５，図６に示すよう
に、その回動面に平行に２分割されて、幅狭の第１ベー
ン２４ａと幅広の第２ベーン２４ｂからなっている。各
ベーン２４ａ，２４ｂの先端には、その回動方向にｅだ
け僅かにオフセットしたノックピン穴３０ａ，３０ｂが
形成され、これらのノックピン穴３０ａ，３０ｂにノッ
クピン３１が打ち込まれている。これにより、第１ベー
ン２４ａと第２ベーン２４ｂのノックピン穴３０ａ，３
０ｂが合致し、第１ベーン２４ａは第２ベーン２４ｂに
対して回動方向に相対的にずれが生じている。この結
果、図７に示すように、第１ベーン２４ａのセグメント
歯２６はａ方向に僅かに移動して、その歯面がタイミン
グプーリ４の内歯２５の図において歯溝の右側の歯面に
圧接する一方、第２ベーン２４ｂのセグメント歯２６は
ｂ方向に僅かに移動し、その歯面は内歯２５の図におい
て歯溝の左側の歯面に圧接している。

【００１１】前記ケーシング１２のフロントプレート１
０の外方には、タイミングプーリ４の周縁で囲まれた空
間が形成され、この空間内にプリロード付与ねじりばね
２７が配設されている。このプリロード付与ねじりばね
２７の一端は図４に示すように、締付ボルト１３の頭に
形成された係合穴２８に係合し、他端はタイミングプー
リ４の周縁に形成された切欠き２９に係合している。こ
れにより、タイミングプーリ４とカムシャフト１との間
に予めプリロードが付与され、カムシャフト１を図にお
いて反時計回り方向に付勢している。

【００１２】以上の構成からなる弁開閉時期制御装置に
おいて、図示しないクランクシャフトよりタミングベル
トを介してタイミングプーリ４に伝達される駆動力は、
タイミングプーリ４の内歯２５と噛合するベーン２４の
セグメント歯２６を介して支軸２３に伝達され、さらに
この支軸２３からケーシング１２のリヤプレート１１を
介してカムシャフト１に伝達される。これと同時に、タ
イミングプーリ４の駆動力はスプロケット部７を介して
図示しない第二のカムシャフトに伝達される。これによ
り、カムシャフト１はタイミングプーリ４と一体的に回
転し、クランクシャフトと同期する。また、図示しない
第二のカムシャフトもチェーンを介してタイミングプー
リ４と連動し、クランクシャフトと同期する。

【００１３】カムシャフト１には、前述したように＋−
の交番トルクが作用するが、カムシャフト１と一体的に
回転する第１，第２ベーン２４ａ，２４ｂのセグメント
歯２６の歯面が、図７に示すように、タイミングプーリ
４の内歯２５の歯溝の両歯面にそれぞれ圧接していて、
ベーン２４とタイミングプーリ４の間にはバックラッシ
ュによるガタつきがないため、交番トルクに基づく振動
や騒音は生じない。

【００１４】タイミングプーリ４とカムシャフト１と
は、油圧室１７への油圧の供給排出、及びプリロード付
与ねじりばね２７の付勢力によるベーン２４の回動によ
り相対的に回転可能であり、これによりカムシャフト１
の位相を変更して弁開閉時期を制御することができる。
以下、この動作を詳細に説明する。図示しない油圧装置
により油圧が油圧室１７に供給されていない場合には、
プリロード付与ねじりばね２７の付勢力によってカムシ
ャフト１は図２において反時計回り方向に付勢され、こ
のカムシャフト１のベーン２４のセグメント歯２６がタ
イミングプーリ４の内歯２５に噛み合っているので、ベ
ーン２４は図２中２点鎖線で示すように、支軸２３を中
心に時計回り方向に回動してストッパ１５ａに当接して
いて、カムシャフト１は位相後退状態にある。

【００１５】この状態から図示しない油圧装置を駆動し
て、油圧を締付ボルト１３の油圧路２１及び壁部材１６
の油圧路２０を介して油圧給排口１８より油圧室１７に
供給すると、その油圧により各油圧室１７のベーン２４
が支軸２３を中心に図２中反時計回りに回動し、実線で
示すように、ストッパ１５ｂに当接して停止する。すな
わち、ベーン２４のセグメント歯２６がプリロード付与
ねじりばね２７の付勢力に抗してタイミングプーリ４の
内歯２５との噛合位置を変えるので、カムシャフト１は
タイミングプーリ４に対して所定角度だけ相対的に回転
する。また、このカムシャフト１の相対回転により、図
示しない第二のカムシャフトは、影響は受けず相対回転
しない。この結果、カムシャフト１は位相前進状態にな
り、弁開閉時期が変化し、第二のカムシャフトは同位相
状態にとどまる。

【００１６】次に、油圧装置により油圧をＯＦＦにする
と、プリロード付与ねじりばね２７の付勢によりベーン
２４を図２中時計回り方向に回動させる。この結果、ベ
ーン２４は油圧室１７内のオイルを油圧給排口１８より
油圧路２０、２１を通って図示しない油圧装置に排出し
つつ、反時計回り方向に回動して２点鎖線に示す位置で
ストッパ１５ａに当接して停止する。このベーン２４の
回動に伴い、カムシャフト１がタイミングプーリ４に対
して所定角度だけ相対的に回転し、カムシャフト１は当
初の位相後退状態に復帰する。

【００１７】なお、前記実施例では、第１ベーン２４ａ
を幅狭にし第２ベーン２４ｂを幅広にしたが、いずれも
幅狭にして弾性変形可能にすることも可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、従来のような内外面にヘリカルスプラインを
有する可動部材等の複雑な部材は設けられておらず、単
に、タイミングプーリの内歯に噛合するセグメント歯を
有するベーンや、そのベーンの一端が内接する湾曲面を
有する放射状の壁部材等、単純な形状の部材で構成され
ているため、部材の加工が容易で、構造が簡単である。
また、従来のように可動部材の軸方向の移動をタイミン
グプーリ及びカムシャフトの回転に変換するものではな
く、ベーンの回動をそのままタイミングプーリに伝達し
ているので、ベーンを回動させる油圧の作動力は小さく
てよく、油圧装置が小型化される。さらに、ベーンの回
動角度を変えるだけでタイミングプーリとカムシャフト
の相対回転角度を変更できるので、装置の大きさを変え
ることなく、弁開閉時期の制御量を変更することができ
る。

【００１９】また、本発明は、ベーンを第１ベーンと第
２ベーンに分割して、それらの先端に設けたノックピン
穴にノックピンを嵌合するだけの簡単な構造であるか
ら、ベーンの加工，組立てが容易であり、安価である。
さらにまた、第１，第２ベーンのセグメント歯の歯面が
それぞれタイミングプーリの内歯の歯溝の両歯面に圧接
していてガタつきがないので、これらの第１，第２ベー
ンと一体的に回転するカムシャフトに交番トルクが作用
しても、振動や騒音が確実に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る弁開閉時期制御装置の断面図で
ある。

【図２】 図１のＩ−Ｉ線断面図である。

【図３】 図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図４】 図１の左側面図である。

【図５】 図１に示すベーンのセット前の拡大図であ
る。

【図６】 図５のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図７】 セグメント歯と内歯の噛み合いの拡大図であ
る。

【図８】 カムシャフトに作用する交番トルクを示す図
である。

【符号の説明】

１…カムシャフト、 ４…タイミングプー
リ、１０…フロントプレート、 １１…リヤプレー
ト、１２…ケーシグ、 １３…締付ボル
ト、１６…壁部材、 １７…油圧室、２
０，２１…油圧路、 ２３…支軸、２４…ベー
ン、 ２４ａ，２４ｂ…第１，第２ベー
ン、２５…内歯、 ２６…セグメント
歯、３０ａ，３０ｂ…ノックピン穴、３１…ノックピ
ン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のカムシャフトの端部にカムシ
   ャフトに対して相対回転可能に配置されたタイミングプ
   ーリの内面に内接し、かつ、軸方向に一定間隔を隔てて
   配置された一対のプレートからなり、前記カムシャフト
   に固着されたケーシングと、 該ケーシングの内部を放射状に区画して油圧室を形成す
   る壁部材と、 該壁部材で区画された各油圧室内に、前記カムシャフト
   と平行な支軸を中心に回動可能に配置され、その一端は
   前記壁部材の湾曲面に内接し、他端には前記タイミング
   プーリの内面に形成された内歯に噛合するセグメント歯
   が形成されたベーンと、 前記カムシャフト及び壁部材の内部に形成され、前記ベ
   ーンの一方の側の油圧室に連通し、油圧の供給排出が可
   能な油圧路とを備えた内燃機関の弁開閉時期制御装置に
   おいて、 前記ベーンはその回動面に平行に分割された第１ベーン
   と第２ベーンからなり、各ベーンの先端部に、ベーンの
   回動方向にオフセットしたノックピン穴を設け、該ノッ
   クピン穴にノックピンを嵌合して少なくとも一方のベー
   ンを弾性変形させて、そのセグメント歯の拡張する両歯
   面をタイミングプーリの内歯の歯溝の対向歯面に圧接さ
   せたことを特徴とする内燃機関の弁開閉時期制御装置。