JPH0642316A - 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】 バルブタイミング調整装置の軸方向長さの延
長を抑え、全体を小型としながら、ヘリカルスプライン
の歯打音を低減する。 【構成】 内燃機関のクランクシャフトによって駆動さ
れるスプロケット２に取り付けられたスリーブ５の内面
には内歯ヘリカルスプライン５ａが形成され、スプロケ
ット２を遊嵌しているカムシャフト１に取り付けられた
スリーブ３の外面には外歯ヘリカルスプライン３ａが形
成される。それらに嵌合する円筒形の歯車集合体８は、
制御用部材６と、弧形歯車７とからなり、これらはコイ
ルスプリング２７によって軸方向に付勢されている。そ
れらのヘリカルスプラインの歯筋が軸方向にずれて見か
けの歯厚が増大することによりバックラッシュが低減さ
れるが、制御用部材６の円周方向の一部を軸方向に切り
欠いた空間に弧形歯車７が収容されているので、歯車集
合体８の軸方向長さの増大を抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸排気弁の
開閉タイミングを運転条件に応じて変更するためのバル
ブタイミング調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、内燃機関には、クランクシャ
フトからタイミングベルト、チェーン、或いはギヤ等の
ような回転伝達部材を介してカムシャフトを回転駆動
し、このカムシャフトによりバルブを作動させるバルブ
駆動機構が広く採用されている。そして、内燃機関の運
転条件に応じて吸排気弁のバルブタイミングを調整する
ために、例えば、カムシャフトと同軸に設けられた回転
伝達部材とカムシャフトとの間に相対的な回転を与える
ことにより、バルブタイミングを変化させるバルブタイ
ミング調整装置が知られている。

【０００３】例えば、特開昭６１−２７９７１３号公
報、特開昭６２−３１１１号公報、及び、特開昭６２−
３１１２号公報等が知られている。これらの従来技術に
おいては、中心歯車と外周歯車との間に制御用部材を軸
方向に移動可能に設け、制御用部材を軸方向に移動させ
ることにより中心歯車と外周歯車とを相対的に回転さ
せ、バルブタイミングを変化させている。

【０００４】また、これらの従来技術においては、制御
用部材の軸方向への移動を中心歯車と外周歯車との相対
的な回転に変換するために、ヘリカルスプラインによる
噛み合い構造を採用している。このため、ヘリカルスプ
ライン同志の噛み合いにバックラッシュがあると、エン
ジンの回転変動などによりヘリカルスプライン同志の噛
み合い状態が変化し、歯打ち音を発生し、騒音となるお
それがあった。

【０００５】そこで、これらの従来技術では、制御用部
材をその軸方向に並べられた２つの円筒状歯車から構成
し、それらを軸方向に互いに逆方向に弾性付勢すること
で、ヘリカルスプライン同志のバックラッシュを低減
し、エンジンの回転変動によるヘリカルスプラインの歯
打ち音を低減している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術による
バルブタイミング調整装置においては、ヘリカルスプラ
イン嵌合部分におけるバックラッシュが解消し、内燃機
関運転時の打音の発生が防止されるという効果がある。

【０００７】ところが、軸方向に複数個の円筒状歯車を
積み重ねて円筒形の制御用部材が構成されるため、制御
用部材の軸方向長さが大となる。更に、それらの歯車の
間に直列に挿入される弾性体が集合体としての制御用部
材の軸方向長さを一層大きくする。このため、バルブタ
イミング調整装置全体が軸方向に長くなるという問題が
あった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、内燃機関のクランクシャフト又はカムシ
ャフトの一方に連結されて回転し、外周に外歯が形成さ
れた中心歯車と、前記クランクシャフト又は前記カムシ
ャフトの他方に連結されて回転すると共に、前記中心部
材と同軸上においてそれに被さるように支持され、内周
に内歯が形成された外周歯車と、前記中心歯車と前記外
周歯車との間の環状空間に軸方向に移動可能に挿入さ
れ、前記中心歯車の外歯と前記外周歯車の内歯とに係合
して回転を伝達するとともに、軸方向への移動により前
記中心歯車と前記外周歯車とを相対的に回転させて、前
記クランクシャフトと前記カムシャフトとの間の回転位
相を変更させる円筒形の歯車集合体とを備える内燃機関
のバルブタイミング調整装置において、前記歯車集合体
は、前記中心歯車と前記外周歯車との間の環状空間のう
ちの第１の角度範囲に設けられ、前記中心歯車の外歯と
前記外周歯車の内歯とに係合する歯を内外面に備えてい
る制御用部材と、前記中心歯車と前記外周歯車との間の
環状空間のうちの前記第１の角度範囲を除く第２の角度
範囲に設けられ、前記中心歯車の外歯と前記外周歯車の
内歯とに係合する歯を内外面に備えている弧形歯車と、
前記制御用部材と前記弧形歯車とを軸方向の逆方向に付
勢する弾性部材とを備える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という技術的手段を採用す
る。

【０００９】

【作用】以上に述べた本発明の構成によると、中心歯車
と外周歯車との間の環状空間のうちの第１角度範囲に渡
って設けられた制御用部材と、環状空間のうちの第１角
度範囲を除く第２角度範囲に設けられた弧形歯車とによ
り歯車集合体が構成され、これら制御用部材と弧形歯車
とが弾性部材によって互いに軸方向の逆方向に付勢され
る。このため、制御用部材と弧形歯車とは、中心歯車の
外歯に対して互いに反対方向に向けて付勢されるととも
に、外周歯車の内歯に対しても互いに反対方向に向けて
付勢される。従って、制御用部材の内外面に形成される
歯と、弧形歯車の内外面に形成される歯との両方を含め
て歯車集合体の歯として見た場合、見かけ上、その歯厚
が増大したのと同様になり、制御用部材と弧形歯車とで
構成される歯車集合体の内面に形成される内歯と、中心
歯車の外歯との間のバックラッシュ、および制御用部材
と弧形歯車とで構成される歯車集合体の外面に形成され
る外歯と、外周歯車の内歯との間のバックラッシュが低
減され、バックラッシュに起因する歯打音の発生が低減
される。る。

【００１０】また、本発明においては、環状空間に挿入
される円筒形の歯車集合体が第１角度範囲に設けられた
制御用部材と、第１角度範囲を除く第２角度範囲に設け
られた弧形歯車とによって構成され、歯車集合体は周方
向に対して複数の部分から構成されているため、歯車構
成体を軸方向に積み重ねられた複数の円筒状歯車から構
成する場合に比して歯車集合体の軸方向長さが短縮さ
れ、それによってバルブタイミング調整装置全体の体格
も縮小される。

【００１１】

【実施例】図１に、本発明の第１実施例としてのバルブ
タイミング調節装置の全体構成を縦断正面図として示
す。

【００１２】図１において、１は内燃機関の図示しない
吸、排気弁を開閉駆動するカムシャフト、２は図示しな
いクランクシャフトからタイミングチェーンを介して回
転駆動されるスプロケット（回転伝達部材）を示してい
る。

【００１３】スプロケット２は、中央に設けられたボア
２ａの部分によってカムシャフト１の段部１ａに相対回
転可能に嵌合しており、段部１ａ及びカムシャフトスリ
ーブ３（中心の歯車）とボルト４により軸方向の移動を
阻止されている。カムシャフトスリーブ３は、例えば軸
方向に挿入された図示しないピンのような手段により、
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。

【００１４】スプロケット２にはカムシャフト１と同心
に円筒状のスプロケットスリーブ５（最外周の内歯車）
が一体的に取付けられている。カムシャフトスリーブ３
の外周面には外歯ヘリカルスプライン３ａが形成されて
おり、スプロケットスリーブ５の内周面には内歯ヘリカ
ルスプライン５ａが形成されている。外歯ヘリカルスプ
ライン３ａに対して内歯ヘリカルスプライン５ａは逆方
向のねじれ角を有するが、場合によっては、それらの一
方をヘリカルスプラインでなく捩じれ角０の軸方向の直
線歯を有するスプラインとしてもよい。

【００１５】カムシャフトスリーブ３とスプロケットス
リーブ５との間には略円筒形の隙間が形成されるが、こ
の隙間には、従来技術における「円筒形歯車」に対応す
るように、制御用部材６と、その円周方向の一部を軸方
向に切り欠いた空間内に組み付けられた弧形歯車３７、
４７とからなる円筒形の歯車集合体８が、軸方向に進退
し得るように挿入されており、制御用部材６及び弧形歯
車３７、４７のそれぞれの歯車部分の内側円筒面に形成
された内歯ヘリカルスプライン６ａ，７ａが、カムシャ
フトスリーブ３の外歯ヘリカルスプライン３ａと係合す
ると共に、それぞれの歯車部分の外側円筒面に形成され
た外歯ヘリカルスプライン６ｂ，７ｂが、スプロケット
スリーブ５の内歯ヘリカルスプライン５ａと係合してい
る。

【００１６】制御用部材６及び弧形歯車３７、４７から
なる円筒形の歯車集合体８は、その軸方向位置が変化し
ない限り、内外のカムシャフトスリーブ３及びスプロケ
ットスリーブ５のヘリカルスプライン３ａ及び５ａに係
合することにより、スプロケット２とカムシャフト１と
を一体的に回転させて、スプロケット２の回転をカムシ
ャフト１に伝達するが、回転中に円筒形の歯車集合体８
をカムシャフト１の軸線方向に摺動させることにより、
カムシャフトスリーブ３及びスプロケットスリーブ５の
ヘリカルスプラインと円筒形の歯車集合体８のヘリカル
スプラインとの係合位置をずらせることにより、スプロ
ケット２とカムシャフト１をヘリカルスプライン３ａ，
５ａの歯筋に沿って反対方向に相対回転させることがで
きる。

【００１７】従って、円筒形の歯車集合体８の軸方向位
置を制御することにより、スプロケット２、ひいては内
燃機関のクランクシャフトに対する、カムシャフト１の
回転位相を運転中に無段階に調節することができる。円
筒形の歯車集合体８の構造は本発明の特徴に対応するも
のであるから、後に詳細に説明する。

【００１８】このように円筒形の歯車集合体８をカムシ
ャフト１の軸線方向に調整移動させると共に、回転自在
に支承するための位相制御機構としては、シャフト部９
とナット部１０とを備えたボールねじ機構と、シャフト
部９の一部に支持されたボールベアリング１１が用いら
れる。シャフト部９とナット部１０は、それぞれシャフ
ト部９の外周とナット部１０の内周に設けられたねじ溝
が、それらにそって転動する多数のボール１０ａを介し
て相互に係合しており、シャフト部９とナット部１０が
相互に回転するときボール１０ａを循環させる図示しな
い周知の循環機構を備えている。それによって、ボール
ねじ機構は普通のねじに比べて摩擦が少なくなるので、
シャフト部９とナット部１０とを小さな回転力によって
も容易に相対回転させることができる。

【００１９】ボールねじ機構のナット部１０は、それに
取り付けられているウオームホイール１２と共に、ボー
ルベアリング１３によって調整装置のハウジング１４内
に回転可能に、しかし、軸方向には移動しないように支
持されている。ハウジング１４は、内燃機関のシリンダ
ヘッド１５のカムシャフト１を略中心とする開口部１５
ａを塞ぐように、ボルト１６のような手段によって締結
されている。ウオームホイール１２には電動モータ１７
によって正逆転方向に駆動されるウオーム１８が噛合し
ており、図示しない制御装置によって回転制御される。

【００２０】ボールねじ機構のシャフト部９は、ボール
１０ａを介してナット部１０に支承されているが、ナッ
ト部１０が電動モータ１７によって、ウオーム１８とウ
オームホイール１２を介して駆動されて回転しても、シ
ャフト部９自体は、その端部にピン１９によって取り付
けられたカップリング２０の半径方向の突起２１と、そ
れを軸方向に案内するようにハウジング１４の突出部の
内面に形成された軸方向の溝２２との係合によって、回
転運動を拘束されているので、ナット部１０の回転方向
によって、軸方向右又は左にナット部１０の回転角に応
じた分だけ移動する。それによって、ナット部１０の内
方先端にボールベアリング１１を介して取り付けられた
円筒形の歯車集合体８の軸方向位置が決まる。

【００２１】なお、図１に示した実施例の構造において
は、ナット部１０の右端部１０ｂは前述のようにボール
ベアリング１３によって軸支されているが、左端部１０
ｃはハウジング１４に形成された円筒形内壁によって回
転可能に支持されている。また２３は固定部材であっ
て、ボールベアリング１３の外輪をボルト２４を用いて
ハウジング１４に固定し、それによってナット部１０の
軸方向移動を阻止するようになっている。更に２５は、
ナット部１０の右端部の雄ねじ部に螺合してボールベア
リング１３の内輪をナット部１０に固定するためのリン
グ状ナットを示している。

【００２２】次に、図１に加えて図２〜図４をも参照し
て、本発明の特徴とする制御用部材６及び弧形歯車３
７、４７等からなる円筒形の歯車集合体８の詳細な構造
を説明する。

【００２３】図示実施例における円筒形の歯車集合体８
の歯車部分は、あたかも従来技術における円筒形歯車
を、軸方向に動く刃物によって円周方向に４つの円弧部
分に切り分けたような形状を有する。対向する一対の歯
車部分３６、４６は制御用部材６の軸方向に延びる部分
であり、その半径方向内面及び外面には前述の内歯ヘリ
カルスプライン６ａと外歯ヘリカルスプライン６ｂが形
成されている。また、それらの一対の歯車部分３６、４
６と９０°ずれた位置で互いに対向している他の一対の
歯車部分１３７、１４７は、前述の２個の弧形歯車３
７、４７の軸方向に延びる部分を構成しており、その半
径方向内面及び外面には、前述の内歯ヘリカルスプライ
ン７ａと外歯ヘリカルスプライン７ｂが形成されてい
る。

【００２４】以上の説明及び図４から明らかなように、
制御用部材６は円筒形の歯車部分の円周方向の一部を軸
方向に切り欠いたような形状のもので、歯車部分３６、
４６が切り欠きによって残った部分であり、切り欠きに
よって生じた二個の空間６ｒには、それらを埋めるよう
にそれぞれ別体の弧形歯車３７、４７が挿入され、その
歯車部分１３７、１４７が制御用部材６の歯車部分３
６、４６と整合可能な位置に置かれることによって、全
体として円筒形をなす歯車集合体８を構成している。

【００２５】制御用部材６の端部６ｃには各弧形歯車３
７、４７の端面に対応して軸方向の孔６ｄが複数個穿孔
されており、それぞれに軸方向のピン２６が緩く嵌合し
ていて、ピン２６の先端が弧形歯車３７、４７の基部７
ｃに穿孔された軸方向の小孔７ｄに圧入固定し、制御用
部材６に対する弧形歯車３７、４７の軸方向移動を許す
と共に、回転方向には連動するように弧形歯車３７、４
７を制御用部材６に拘束している。弧形歯車３７、４７
の基部７ｃにおける軸方向の孔６ｄは弧形歯車３７、４
７に向かう側が拡径されており、小径部分との段部によ
って一端を支持されるようにコイルスプリング２７が拡
径部分にその大部分を収容されていて、コイルスプリン
グ２７の他端は弧形歯車３７、４７の基部７ｃに接触す
ることによってそれを軸方向に押圧し、弧形歯車３７、
４７の歯車部分１３７、１４７の内歯ヘリカルスプライ
ン７ａと外歯ヘリカルスプライン７ｂの歯筋が、制御用
部材６の歯車部分３６、４６の内歯ヘリカルスプライン
６ａと外歯ヘリカルスプライン６ｂの各歯筋からずれる
ように付勢している。

【００２６】次に、本発明の第１実施例を適用した自動
車用エンジンのシステム構成を図５に基づいて説明す
る。図５は、第１実施例のバルブタイミング調整装置を
使用した自動車用エンジンのシステム構成を示す構成図
である。

【００２７】図５において、この実施例ではＤＯＨＣ型
エンジンの吸気側カムシャフト１ａにバルブタイミング
調整装置が設けられている。吸気側スプロケット２ａと
排気側スプロケット２ｂとは、エンジンのクランクシャ
フト５０に設けられたクランクスプロケット５１によ
り、タイミングチェーン５２を介して回転駆動される。
そして、吸気側カムシャフト１ａと排気側カムシャフト
１ｂとが駆動される。なお、５３ａ，５３ｂはガイドで
ある。

【００２８】モータ１７は、バルブタイミング制御装置
５６によってその回転位置が制御され、所望のバルブタ
イミングが得られるようフィードバック制御される。こ
の実施例では、カムシャフト１ａの回転に同期して所定
回転角毎に信号を発生するカムシャフト回転センサ５４
と、クランクシャフト５０の回転に同期して所定回転角
毎に信号を発生するクランクシャフト回転センサ５５と
を備え、両センサ５４、５５の信号を制御装置５６に入
力している。そして、制御装置５６は両センサ５４、５
５からの信号の位相差を演算し、その検出位相差を目標
とする位相差とするようにモータ１７をフィードバック
制御する。なお、目標位相差は、燃料噴射弁５８を制御
する燃料噴射制御装置５７などから吸気量信号Ｑとエン
ジン回転数信号Ｎｅとを入力し、これら両信号で示され
るエンジン負荷に応じた最適なバルブタイミングとなる
よう設定される。

【００２９】次に、図１〜図５に示した第１実施例の作
動について説明する。機関の運転中で、バルブタイミン
グの変更操作を行っていない場合には、円筒形の歯車集
合体８はその軸方向位置を維持したまま、ボールベアリ
ング１１上においてスプロケットスリーブ５とカムシャ
フトスリーブ３と共に回転するので、スプロケット２ａ
とカムシャフト１ａとは一体的に回転することになり、
円筒形の歯車集合体８は一体の伝動部分になっていて、
それによってバルブタイミングが変更されることはな
い。

【００３０】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、制御装置５６が制御信号を変化
させることによって、モータ１７が正又は逆方向に指定
された回転角度だけウオーム１８を回転駆動する。モー
タ１７の回転は、ウオーム１８およびウオームホイール
１２により減速され、ウオームホイール１２はボールね
じのナット部１０と共に、シャフト部９及びハウジング
１４に対して回転する。前述のようにナット部１０は軸
方向移動を阻止されており、しかも、シャフト部９は軸
方向の溝２２に係合するカップリング２０によって回転
運動を阻止されているため、ナット部１０の回転により
ボール１０ａを介してねじ溝の軸方向移動成分だけがシ
ャフト部９に伝達される。

【００３１】このように、モータ１７の回転方向と回転
角度に応じてシャフト部９は左右に移動し、ボールベア
リング１１を介して円筒形の歯車集合体８の軸方向位置
を変更させる。それによって円筒形の歯車集合体８は、
カムシャフトスリーブ３及びスプロケットスリーブ５に
対する挿入深さが変化し、それらの係合面に設けられた
ヘリカルスプラインの作用によって、カムシャフトスリ
ーブ３とスプロケットスリーブ５の間に相対的な回転が
生じる。その結果、スプロケット２ａとクランクシャフ
ト５０に対するカムシャフト１の回転位相が変化し、カ
ムシャフト１ａによって駆動される吸気弁のバルブタイ
ミングが変化する。

【００３２】この場合、スプロケット２ａの回転は、ス
プロケットスリーブ５から、内歯ヘリカルスプライン５
ａと、円筒形の歯車集合体８の制御用部材６の歯車部分
３６、４６及び弧形歯車３７、４７の歯車部分１３７、
１４７の外歯ヘリカルスプライン６ｂ，７ｂとの嵌合部
分によって円筒形の歯車集合体８に伝えられ、更に歯車
集合体８の回転は、内歯ヘリカルスプライン６ａ，７ａ
と、カムシャフトスリーブ３の外歯ヘリカルスプライン
３ａとの嵌合部分によってカムシャフト１に伝えられる
が、それらの嵌合部分に遊隙があると、その部分におい
て打音が発生するととになる。

【００３３】これに対して、第１実施例では、弧形歯車
３７、４７が制御用部材６の切欠き６ｒに収容されてい
て、コイルスプリング２７によって常に軸方向に制御用
部材６から離間するように付勢されているので、制御用
部材６の歯車部分３６、４６の歯筋に対して弧形歯車３
７、４７の歯車部分１３７、１４７の歯筋は常にずれよ
うとしており、それによって歯車部分３６、４６の内外
のヘリカルスプライン６ａ，６ｂの見かけの歯厚が増大
し、カムシャフトスリーブ３及びスプロケットスリーブ
５のヘリカルスプライン３ａ，５ａに対する遊隙がなく
なって打音の発生が防止される。

【００３４】次に、本発明を適用した第２実施例を説明
する。図６及び図７は第２実施例の歯車集合体の構造を
示している。第２実施例の構造は第１実施例のそれと比
べて、円筒形の歯車集合体２０８において、制御用部材
２０６に形成された２個の歯車部分２３６、２４６と、
それとは別体のものとして制御用部材２０６の切欠き２
０６ｒに挿入されている２個の弧形歯車２３７、２４７
にそれぞれ形成された歯車部分２５７、２６７とを有す
る点は同じであるが、異なる点は、それらの歯車部分２
３６、２４６、２５７及び２６７を円周方向に連結する
共通のリング２８を設けたことである。なお、図６、図
７に図示された以外の構成は第１実施例と同じである。

【００３５】リング２８は、歯車部分２３６、２４６の
端面に形成された円周方向の溝２０６ｅに圧入固定され
ており、歯車部分２５７、２６７の端面に形成された円
周方向の溝２０７ｅに対しては摺動可能に嵌合してい
る。このため、弧形歯車２３７、２４７がピン２２６を
支点として半径方向に傾くのが防止され、歯車部分２３
６、２４６に形成された内外のヘリカルスプライン２０
６ａ，２０６ｂの歯筋が、歯車部分２５７、２６７に形
成された内外のヘリカルスプライン２０７ａ，２０７ｂ
の歯筋に対して半径方向にずれるのを抑え、それらを共
通の円の円周上に整合させる。これにより、歯車集合体
２０８とカムシャフトスリーブ３との組付け時、及び歯
車集合体２０８とスプロケットスリーブ５との組付け時
の変形を防止して作業性が向上する。また、組付け後に
歯車集合体２０８をカムシャフト１の軸方向に調整移動
させるときに起こり得る摩擦によるモータ１７の負荷の
増大を防止することができる。

【００３６】以上に述べた第１実施例および第２実施例
の構成においては、いずれも弧形歯車３７、４７、２３
７、２４７を制御用部材６、２０６に形成された切欠き
６ｒ、２０６ｒの空間に収容し、弧形歯車３７、４７、
２３７、２４７と制御用部材６、１０６とを軸方向に付
勢しているため、短い軸方向全長で歯筋をずらすことが
できる。また、コイルスプリング２７、２２７の大部分
を制御用部材６、２０６の端部６ｃ、２０６ｃに穿孔さ
れている軸方向の孔６ｄ、２０６ｄの中に装填したた
め、軸方向の長さが著しく短縮される。

【００３７】これにより、バルブタイミング調整装置全
体の軸方向長さも従来のものに比して短くすることが可
能になり、装置の体格を縮小して小型化することができ
る。また、コイルスプリング２７、２２７も制御用部材
６、２０６の端部６ｃ、２０６ｃ内に収容するため、比
較的大径のスプリングを用いても、それによって円筒形
の歯車集合体８、２０８の直径が増大することはない。

【００３８】次に、本発明を適用した第３実施例を説明
する。なお、この第３実施例では、制御用部材が油圧に
よってカムシャフトの軸方向に移動される。図８は本発
明を適用した第３実施例の断面構造と油圧制御機構とを
示す構成図である。吸気側カムシャフト３０１内には、
２つの油圧供給通路３１１、３１２が形成されている。
カムシャフト３０１の外周にはプーリ３０２が回転可能
に装着されている。このプーリ３０２は、図示せぬコグ
ベルトを介してエンジンのクランクシャフトにより駆動
される。また、カムシャフト３０１の端部にはカムスリ
ーブ３０３がピン３１３とボルト３０４とにより固定さ
れている。このカムスリーブ３０３外周には、ヘリカル
スプライン３０３ａが形成されている。

【００３９】プーリ３０２には、カップ状のプーリスリ
ーブ３０５がボルト３１４により組付けられ、プーリス
リーブ３０５とプーリ３０２との間にはＯリング３１５
が介装され、油密に組付けられている。プーリスリーブ
３０５内のカムスリーブ３０３と対向する内周面の図中
Ｌ１の範囲には、ヘリカルスプライン３０５ａが形成さ
れている。プーリスリーブ３０５の底面には、作業孔３
１８が形成され、Ｏリング３１６を介して蓋３１７がね
じ込まれている。

【００４０】プーリスリーブ３０５内には、この実施例
の歯車集合体３０８が設けられている。歯車集合体３０
８は、全体としてＬ型の断面を有し、径方向に広がるピ
ストン部３０９と、軸方向に延びる歯車部３１０とを形
成している。

【００４１】歯車集合体３０８のピストン部３０９は制
御用部材３０６により構成され、外周に油密用シールリ
ング３１８を備える。そしてピストン部３０９は、プー
リ３０２の円筒部３０２ａとプーリスリーブ３０５の円
筒部３０５ｂとの間に形成される環状のシリンダを図中
左右に仕切るように収容されている。ピストン部３０９
より図中左側のシリンダ室３１９は、プーリ３０２の円
筒部３０２ａに形成された孔３０２ｂを介して油圧供給
通路３１１に連通している。一方、ピストン部３０９よ
り図中右側のシリンダ室３２０は、プーリスリーブ３０
５と制御部材３０８とカムスリーブ３０３との間の隙間
から、ボルト３０４に形成された孔３０４ａを介して油
圧供給通路３１２に連通している。

【００４２】油圧供給路３１１、３１２は、油圧制御弁
３２１に接続され、作動油ポンプ３２２からの作動油供
給と、作動油タンク３２３への作動油排出とに切り換え
られる。この油圧制御弁３２１は、バルブタイミング制
御装置３５６により駆動される。そして、油圧制御弁３
２１により、シリンダ室３１９、３２０の作動油の供
給、排出が制御されることで歯車集合体３０８がカムシ
ャフト３０１の軸方向へ駆動される。

【００４３】次に、歯車集合体３０８の構成を図９、図
１０に基づきさらに詳細に説明する。図９は歯車集合体
３０８を図８右側から見た平面図、図１０は図９のＣ−
Ｃ断面図である。

【００４４】歯車集合体３０８の歯車部３１０は、円筒
を４分割した４つの弧形部分からなる。歯車部３１０
は、ピストン部３０９を構成する制御用部材３０６から
延びる２本の歯車部分３３６、３４６と、２個の弧形歯
車３３７、３４７とからなる。２本の歯車部分３３６、
３４６の内周には、ヘリカルスプライン３０３ａと噛み
合うヘリカルスプライン３３６ａ、３４６ａが形成さ
れ、外周にはヘリカルスプライン３０５ａと噛み合うヘ
リカルスプライン３３６ｂ、３４６ｂが形成される。２
本の歯車部分３３６、３４６と、２個の弧形歯車３３
７、３４７とは、全体として見かけ上一つの円筒状歯車
を構成している。この実施例では、歯車集合体３０８の
内側に２８歯分、外側に４０歯分のヘリカルスプライン
が形成される。

【００４５】２個の弧形歯車３３７、３４７は摺動性に
優れた樹脂材料により形成される。２個の弧形歯車３３
７、３４７には、それぞれ３個の穴３３７ｃ、３４７ｃ
が形成され、これら穴３３７ｃ、３４７ｃの中にスプリ
ング３２７が圧縮されて収容されている。そして、２本
の弧形歯車３３６、３４６の端部には、図１０に図示さ
れるように径方向に開いた溝３３６ｃ、３４６ｃが形成
され、ここにスナップリング３２６が装着されている。
このため、２個の弧形歯車３３７、３４７は、その端部
がスナップリング３２６に当接することよって軸方向へ
の移動が規制され、図９の状態に組み立てられる。この
状態では、２本の歯車部分３３６、３４６の内外に形成
されたヘリカルスプラインと、２個の弧形歯車３３７、
３４７の内外に形成されたヘリカルスプラインとの歯筋
は、互いにずれている。

【００４６】この実施例では、図９の状態に組付けた歯
車集合体３０８がプーリ３０２に装着された後に、カム
スリーブ３０３がヘリカルスプラインを噛み合わせなが
ら組付けられる。そして、プーリスリーブ３０５がヘリ
カルスプラインを噛み合わせながら組付けられる。この
組付け過程で、スプリング３２７は図９の状態からさら
に圧縮され、図９の状態で存在した歯筋のずれが縮小さ
れ、図８に図示した組付け後の状態では、スナップリン
グ３２６と２個の弧形歯車３３７、３４７との間にはＬ
２の隙間が生じる。

【００４７】図１１は、各ヘリカルスプラインの噛み合
い状態を模式的に示した説明図である。図１１上段の
（ａ）には、歯車部分３４６、弧形歯車３３７を実線で
図示し、プーリスリーブ３０５を破線で図示した平面図
が図示されている。図１１中段の（ｂ）には、歯車部分
３４６、弧形歯車３３７、カムスリーブ３０３およびプ
ーリスリーブ３０５の噛み合い状態を模式化した断面図
が図示されている。また、図１１下段の（ｃ）には、歯
車部分３４６、弧形歯車３３７を実線で図示し、カムス
リーブ３０３を破線で図示した平面図が図示されてい
る。なお、図１１（ｂ）の断面図は、図１１（ａ）、
（ｂ）のＤ−Ｄ矢視方向断面を示している。なお、図１
１では説明を簡単にするため、内歯と外歯の歯数を同じ
にして図示されている。

【００４８】組付け後、図１１に図示されるように、２
個の弧形歯車３３７、３４７のヘリカルスプライン３３
７ａ、３４７ａと、２本の歯車部分３３６、３４６のヘ
リカルスプライン３３６ａ、３４６ａは、スプリング３
２７によって、互いにカムスリーブ３０３のヘリカルス
プライン３０３ａの一方の歯面と他方の歯面とに向けて
付勢される。また、２個の弧形歯車３３７、３４７のヘ
リカルスプライン３３７ｂ、３４７ｂと、２本の歯車部
分３３６、３４６のヘリカルスプライン３３６ｂ、３４
６ｂは、スプリング３２７によって、互いにプーリスリ
ーブ３０５のヘリカルスプライン３０５ａの一方の歯面
と他方の歯面とに向けて付勢される。

【００４９】このため、プーリスリーブ３０５の矢印Ｒ
方向への回転は、ヘリカルスプライン３０５ａとヘリカ
ルスプライン３３６ｂ、３４６ｂとの当接により２本の
歯車部分３３６、３４６に伝達され、さらにヘリカルス
プライン３３６ａ、３３６ａとヘリカルスプライン３０
３ａとの当接によりカムスリーブ３０３に伝達される。
このとき２本の歯車部分３３６、３４６には、ヘリカル
スプラインの捩じれ方向に応じて矢印Ｐ方向への推進力
が生じる。

【００５０】一方、２個の弧形歯車３３７、３４７はス
プリング３２７によって図１１に図示されるように矢印
Ｐ方向にＬ３だけずれており、図１１（ａ）に図示され
るようにヘリカルスプライン３０５ａとヘリカルスプラ
イン３０３ａとに対して当接している。このため、プー
リスリーブ３０５の矢印Ｒ方向への回転は２個の弧形歯
車３３７、３４７には伝達されず、専ら２本の歯車部分
３３６、３４６を介してプーリ３０２の回転がカムシャ
フト３０１に伝達される。

【００５１】このような実施例によると、スプリング３
２７の付勢方向を矢印Ｐ方向に一致させているため、ヘ
リカルスプラインの捩じれにより発生する推進力に抗し
てスプリングが２個の弧形歯車３３７、３４７を付勢す
る必要がない。このため、スプリングの付勢力を小さく
することができる。

【００５２】また、２個の弧形歯車３３７、３４７のス
プライン歯面にかかる歯面圧力も小さくなるため、２個
の弧形歯車３３７、３４７を歯面の摺動が滑らかな樹脂
材料製とすることができ、歯車集合体３０８の軸方向へ
の移動を滑らかにすることができる。

【００５３】次に、この第３実施例の作動を説明する。
制御装置３５６からの指令により制御弁３２１が図８図
示の状態にあるとき、ポンプ３２２からの作動油は通路
３１１、孔３０２ｂを通してシリンダ室３１９に導入さ
れる。一方、シリンダ室３２０内の作動油は、孔３０４
ａ、通路３１２を通してタンク３２３に戻される。この
ため、歯車集合体３０８は図８の右側へ向けて移動し、
バルブタイミングが変化する。

【００５４】また、制御装置３５６からの指令により制
御弁３２１が図８図示の状態から切り換えられると、ポ
ンプ３２２からの作動油は通路３１２、孔３０４ａを通
してシリンダ室３２０に導入される。一方、シリンダ室
３１９内の作動油は、孔３０２ｂ、通路３１１を通して
タンク３２３に戻される。このため、歯車集合体３０８
は図８の左側へ向けて移動し、バルブタイミングが変化
する。

【００５５】このような作動中も、２個の弧形歯車３３
７、３４７はスプリング３２７により図中矢印Ｐ方向に
付勢され、スプライン同志の噛み合いのバックラッシュ
を減少させて、エンジンの回転変動などに伴う歯打ち音
の発生を低減する。

【００５６】以上に述べた第３実施例によると、スプリ
ング３２７が弧形歯車３３７、３４７の中に収容される
ため、全体の体格を小型化できる。特に、軸方向の全長
を短くすることができ、エンジンのカムシャフトの端部
に取り付けた場合の突出量を少なくできる。

【００５７】また、スナップリング３２６によって、図
９図示の仮組状態への組付けを可能としたため、第１実
施例のようにピンを使用する場合と比べて構成を簡単に
できる。

【００５８】また、上記実施例では、２個の弧形歯車３
３７、３４７を設けるにあたり、歯車集合体３０８の円
周上に１８０°間隔で２個の弧形歯車３３７、３４７を
配置した。このため、スプリング３２７を歯車集合体３
０８の円周上にバランスよく配置し、スプラインの噛み
合いのこじりを低減することができる。

【００５９】なお、上記実施例の構成に代えて、ｎ個の
独立弧形歯車を配置する場合、各独立弧形歯車は、３６
０°／ｎ毎の間隔をもって配置されることが望ましく、
例えば３個の独立弧形歯車を配置する場合には１２０°
間隔とすることが望ましい。

【００６０】また、上記実施例では、２個の弧形歯車３
３７、３４７が、約９０°の範囲に渡って形成されるも
のを説明したが、弧形歯車３３７、３４７の形成範囲
を、約３０°とし、歯車部分３３６、３４６の形成範囲
を約１５０°としてもよい。

【００６１】また、この実施例では歯車集合体３０８の
内歯の総歯数と外歯の総歯数とを公約数ｎ（ｎは２以
上）を有する歯数としている。このため、歯車集合体３
０８上の内歯と外歯との位置関係が、３６０°／ｎ毎に
同じになる。このため、ｎ個の独立した弧形歯車を３６
０°／ｎ毎の間隔をもって配置する場合に、各弧形歯車
に形成されるヘリカルスプラインの形状を同一とするこ
とができる。

【００６２】この実施例では、歯車集合体３０８の内側
に２８歯分、外側に４０歯分のヘリカルスプラインが形
成され、ｎ（＝２）が内歯と外歯との公約数である。こ
のため、１８０°毎に配置される２個の弧形歯車３３
７、３４７の歯形状を同一とすることができる。このた
め、ヘリカルスプラインの形成工程、２個の弧形歯車３
３７、３４７の組付け工程が容易になる。

【００６３】なお、この実施例では４個の弧形歯車を９
０°毎に配置する場合でも、４個の独立した弧形歯車の
形状を同一のものとすることができる。また、２ｎが公
約数の１つであるとき、１つの円筒歯車を等ｎ分割する
ことによってできる孤形歯車がすべて３３６及び３４６
と円形状となるので、孤形歯車の製作もより容易に可能
となる。

【００６４】また、ヘリカルスプラインが内外周に形成
されたひとつの円筒歯車を分割して２本の歯車部分３３
６、３４６と、２個の弧形歯車３３７、３４７とを製作
することも可能である。

【００６５】なお、制御弁３２１は、図８図示のような
２位置切り換え弁に限らず、さらに両通路を遮断する遮
断位置を有する３位置切り換え弁としてもよい。次に、
本発明を適用した第４実施例を説明する。

【００６６】この第４実施例では、第３実施例の各部に
形成されたヘリカルスプラインの捩じれ方向を逆方向と
し、さらにスプリングの付勢方向も逆方向としたもので
ある。以下、第４実施例の歯車集合体の構成を図１２、
図１３により説明する。なお、他の構成は、ヘリカルス
プラインの捩じれ方向を除いて第３実施例と同じであ
る。図１２は歯車集合体４０８を図８右側から見た平面
図、図１３は図１２のＥ−Ｅ断面図である。

【００６７】歯車集合体４０８は、全体としてＬ型の断
面を有し、径方向に広がるピストン部４０９と、軸方向
に延びる歯車部４１０とを形成している。歯車集合体４
０８のピストン部４０９は制御用部材４０６により構成
され、外周に油密用シールリング４１８を備える。歯車
集合体４０８の歯車部４１０は、円筒を４分割した４つ
の弧形部分からなる。歯車部４１０は、ピストン部４０
９を構成する制御用部材４０６から延びる２本の歯車部
分４３６、４４６と、２個の弧形歯車４３７、４４７と
からなる。２本の歯車部分４３６、４４６の内周には、
ヘリカルスプライン４０３ａと噛み合うヘリカルスプラ
イン４３６ａ、４４６ａが形成され、外周にはヘリカル
スプライン４０５ａと噛み合うヘリカルスプライン４３
６ｂ、４４６ｂが形成される。２本の歯車部分４３６、
４４６と、２個の弧形歯車４３７、４４７とは、全体と
して見かけ上一つの円筒状歯車を構成している。

【００６８】２個の弧形歯車４３７、４４７は摺動性に
優れた樹脂材料により形成される。２個の弧形歯車４３
７、４４７には、第３実施例と同様にそれぞれ３個の穴
が形成され、これら穴の中にスプリングが圧縮されて収
容されている。図１３には、穴４４７ｃと、その中に収
容されたスプリング４２７とが図示されている。

【００６９】２本の歯車部分４３６、４４６の端部に
は、図１３に図示されるように径方向に開いた溝４３６
ｃ、４４６ｃが形成され、ここにスナップリング４２６
が装着されている。さらにスナップリング４２６とスプ
リング４２７との間には、ワッシャ４２８が介装されて
いる。このため、スプリング４２７の一端がスナップリ
ング４２６により固定され、２個の弧形歯車４３７、４
４７が、制御用部材４０６に当接することで図１３の状
態に組み立てられる。この状態では、２本の歯車部分４
３６、４４６の内外に形成されたヘリカルスプライン
と、２個の弧形歯車４３７、４４７の内外に形成された
ヘリカルスプラインとの歯筋は、互いにずれている。

【００７０】この実施例では、ヘリカルスプラインの捩
じり方向を第３実施例の逆としたため、プーリの回転に
伴って、制御用部材４０６には図１３の矢印Ｐ方向への
推進力が発生する。一方、２個の弧形歯車４３７、４４
７はスプリング４２７によって矢印Ｐ方向へ付勢されて
いるため、上記第３実施例と同様の効果が得られる。

【００７１】

【発明の効果】本発明のバルブタイミング調整装置にお
いては、中心歯車と外周歯車との間に軸方向に挿入され
る円筒形の歯車集合体が、円周方向に対して分離された
制御用部材と弧形歯車とで構成されるため、円筒形の歯
車集合体の軸方向長さを延長することなく、歯車集合体
の内側、外側に位置する歯車との歯打ち音を低減するこ
とができる。

【００７２】このため、バルブタイミング調整装置全体
の体格を小型とすることが可能となり、内燃機関への搭
載性がよいバルブタイミング調整装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としてのバルブタイミング
調整装置の全体構成を示す縦断面図である。

【図２】図１の実施例の要部を示す平面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線による縦断面図である。

【図４】図２及び図３に示す第１実施例の要部の分解斜
視図である。

【図５】本発明の第１実施例の制御システムを説明する
ブロック図である。

【図６】本発明の第２実施例の要部を示す平面図であ
る。

【図７】図６のＢ−Ｂ線による縦断面図である。

【図８】本発明の第３実施例としてのバルブタイミング
調整装置の全体構成を示す縦断面図である。

【図９】図８の実施例の要部を示す平面図である。

【図１０】図９のＣ−Ｃ線による縦断面図である。

【図１１】ヘリカルスプラインの噛み合い状態を模式的
に図示した模式図である。

【図１２】本発明の第４実施例の要部を示す平面図であ
る。

【図１３】図１２のＥ−Ｅ線による縦断面図である。

【符号の説明】

１ カムシャフト ２ スプロケット ３ カムシャフトスリーブ ３ａ 外歯ヘリカルスプライン ５ スプロケットスリーブ ５ａ 内歯ヘリカルスプライン ６ 制御用部材 ３６，４６ 歯車部分 ６ａ 内歯ヘリカルスプライン ６ｂ 外歯ヘリカルスプライン ６ｃ 底部 ６ｄ 軸方向の孔 ２０６ｅ 円周方向の溝 ６ｒ 切欠き ７ 弧形歯車 ７ａ 内歯ヘリカルスプライン ７ｂ 外歯ヘリカルスプライン ７ｃ 基部 ７ｄ 軸方向の小孔 ２０７ｅ 円周方向の溝 ８ 円筒形の歯車集合体 ９ ボールねじのシャフト部 １０ ボールねじのナット部 １０ａ ボール １１ ボールベアリング １２ ウオームホイール １３ ボールベアリング １４ バルブタイミング調整装置のハウジング １５ 内燃機関のシリンダヘッド １７ 電動モータ １８ ウオーム １９ ピン ２０ カップリング ２１ 半径方向の突起 ２２ 軸方向の溝 ２６ ピン ２７ コイルスプリング ２８ リング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランクシャフト又はカムシ
   ャフトの一方に連結されて回転し、外周に外歯が形成さ
   れた中心歯車と、 前記クランクシャフト又は前記カムシャフトの他方に連
   結されて回転すると共に、前記中心部材と同軸上におい
   てそれに被さるように支持され、内周に内歯が形成され
   た外周歯車と、 前記中心歯車と前記外周歯車との間の環状空間に軸方向
   に移動可能に挿入され、前記中心歯車の外歯と前記外周
   歯車の内歯とに係合して回転を伝達するとともに、軸方
   向への移動により前記中心歯車と前記外周歯車とを相対
   的に回転させて、前記クランクシャフトと前記カムシャ
   フトとの間の回転位相を変更させる円筒形の歯車集合体
   とを備える内燃機関のバルブタイミング調整装置におい
   て、 前記歯車集合体は、 前記中心歯車と前記外周歯車との間の環状空間のうちの
   第１の角度範囲に設けられ、前記中心歯車の外歯と前記
   外周歯車の内歯とに係合する歯を内外面に備えている制
   御用部材と、 前記中心歯車と前記外周歯車との間の環状空間のうちの
   前記第１の角度範囲を除く第２の角度範囲に設けられ、
   前記中心歯車の外歯と前記外周歯車の内歯とに係合する
   歯を内外面に備えている弧形歯車と、 前記弧形歯車と前記制御用部材とを軸方向の逆方向に付
   勢する弾性部材とを備える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。