JPH0693812A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関の吸気・排気弁の開閉時期を運転状
態に可変制御するバルブタイミング制御装置において、
カムシャフトの正負の回転変動トルクによる各歯間の打
音や摩耗の発生を防止しつつ、製造作業能率の向上とコ
ストの低廉化を図る。 【構成】 スプロケット本体３のインナ歯３ａとカムシ
ャフト２に固定されたスリーブ８のアウタ歯８ａとの間
に、内外歯１１，１２を噛合させた筒状歯車１０を軸方
向に移動させて、タイミングスプロケット１とカムシャ
フト２との相対回動位相を変換する。前記スプロケット
本体３とフロントカバー６との間に、スリーブ８を、カ
ムシャフト２の正の変動トルク方向に回転付勢する捩り
コイルばね２１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気・排気
弁の開閉時期を運転状態に応じて可変制御するバルブタ
イミング制御装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のバルブタイミング制御装置とし
ては、例えば特開平２−２４１９１４号公報等に記載さ
れているものが知られている。

【０００３】概略を説明すれば、この装置は機関のクラ
ンク軸から駆動伝達されるタイミングプーリと、該タイ
ミングプーリから伝達された回転力によって吸気・排気
弁をバルブスプリングのばね力に抗して開作動するカム
を有するカムシャフトと、前記タイミングプーリの内歯
とカムシャフト一端部の外歯との間にはす歯形の内外歯
を介して噛合する筒状歯車とを備え、該筒状歯車を機関
運転状態に応じて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との相対回動
を得て吸気・排気弁の開閉時期を進遅制御するようにな
っている。

【０００４】また、前記タイミングプーリの端部にダン
パーケースが夫々のラビリンス溝により係合しており、
このラビリンス溝内部にシリコンオイル等の粘性流体を
有する粘性ダンパー手段を構成している。

【０００５】そして、機関の作動に伴いカムシャフトに
バルブスプリングのばね力等に起因して正負の回転変動
トルクが発生すると、前記粘性ダンパー手段によって該
変動トルクが吸収される。つまり、カムシャフトと一体
のダンパーケースに形成された前記ラビリンス溝とダン
パーケースに形成されたラビリンス溝とが相対回転し
て、内部の粘性流体により大きな剪断力が作用し、これ
によって変動トルクを吸収する。この結果、筒状歯車の
２分割化等をすることなくタイミングプーリ，カムシャ
フトと筒状歯車との間に有するバックラッシ隙間に起因
した各歯間の打音や摩耗等の発生を防止するようになっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前記従来の
バルブタイミング制御装置にあっては、粘性ダンパー手
段によってカムシャフトの変動トルクを効果的に吸収で
きるものの、シリコンオイルと筒状歯車の作動油との混
合を防止するために、多くのオイルシールやＯリングが
必要になると共に、該オイルシールやＯリングを保持す
る嵌着溝等をタイミングプーリやカバー等に成形加工し
なければならない。また、粘性ダンパー手段の変動トル
ク吸収作用を効率良く行うために、ラビリンス溝等の加
工精度を高くしなければならない。

【０００７】この結果、装置の製造作業能率が低下する
と共に、製造コストの高騰が余儀なくされる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の問
題点に鑑みて案出されたもので、機関により駆動されか
つ内周にインナ歯が形成された回転体と、該回転体から
伝達された回転力により吸排気弁を駆動するカムを有し
かつ外周にアウタ歯が形成されたカムシャフトと、内外
周に少なくとも一方がはす歯形に形成された内外歯が前
記インナ歯とアウタ歯に噛合しかつ軸方向の移動に伴い
前記回転体とカムシャフトとの相対回動位相を変換する
筒状歯車とを備えたバルブタイミング制御装置におい
て、前記カムシャフトを、該カムシャフトに発生する正
負の回転トルク変動の正あるいは負のいずれか一方のト
ルク変動方向に付勢する付勢手段を設けたことを特徴と
している。

【０００９】

【作用】前述のようなカムシャフトに発生する回転変動
トルクは、吸排気弁を開閉作動させる時点、つまりカム
のベースサークル域からリフト域に移行する時点でバル
ブスプリングのばね反力によってカムシャフトの逆回転
方向に発生する正の変動トルクと、リフト域からベース
サークル域に移行する時点でカムシャフトの回転方向と
回転方向に発生する負の変動トルクがある。

【００１０】したがって、前記付勢手段である例えば捩
りコイルばねによってカムシャフトを回転方向と逆の正
のトルク変動方向に付勢すると、前記インナ歯，アウタ
歯と内外歯との間のバックラッシ隙間を介してカムシャ
フトのアウタ歯が筒状歯車の内歯に正の変動トルク方向
から接触し、正の変動トルク方向の力が増加する。拠っ
て、斯かる状態で作動中にカムシャフトに負の変動トル
クが発生すると、前記捩りコイルばねのばね力で該負の
変動トルクが吸収されて減少するため、各歯間の打音等
の発生を確実に防止できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明による各実施例を図面に基づい
て詳述する。

【００１２】図１は本発明の第１実施例を示し、図中１
は機関のクランク軸からタイミングチェーン（図示せ
ず）を介して駆動力が伝達される回転体たるタイミング
スプロケット、２は該タイミングスプロケット１から回
転力が伝達され、図外のカムによって吸気弁をバルブス
プリングのばね力に抗して開作動させるカムシャフトで
ある。

【００１３】前記タイミングスプロケット１は、筒状の
スプロケット本体３と、該スプロケット本体３の一端部
外周に設けられた歯形４と、スプロケット本体３の他端
部をシール部材５ａ及び環状ベアリング５ｂを介して閉
塞する円板状のフロントカバー６とから構成されてい
る。前記スプロケット本体３は、内周他端側にインナ歯
３ａが形成されていると共に、外周面一端側に段差部３
ｃを有する円筒状の保持溝３ｂが形成されている。ま
た、フロントカバー６は、中央の固定用孔６ａを介して
後述するスリーブ８の先端部に圧入固定されていると共
に、外周に有するフランジ部６ｂの内周面でスプロケッ
ト本体３の他端部を環状ベアリング５ｂを介して回転自
在に支持している。

【００１４】前記カムシャフト２は、一端部に有するフ
ランジ部２ａにフロントカバー６の外方から中心軸方向
に挿通された固定ボルト７によってスリーブ８がフロン
トカバー６とともに固定されている。このスリーブ８
は、カムシャフト２側の内端部外周に前記フランジ部２
ａと嵌合する横断面略コ字形の嵌合部９が設けられてい
ると共に、外周面の他端側にアウタ歯８ａが形成されて
いる。また、前記嵌合部９の外周に、前記スプロケット
本体３の一端部が回転自在に支持されている。

【００１５】また、スプロケット１とスリーブ８との間
には、筒状歯車１０が介装されている。この筒状歯車１
０は、筒状一体に形成され、内外周面に前記スプロケッ
ト１のインナ歯３ａとスリーブ８のアウタ歯８ａとに夫
々噛合するはす歯形の内歯１１と外歯１２とが形成され
ている。また、筒状歯車１０は、前端部がフロントカバ
ー６の内端面に有する環状ストッパ２４に突き当たって
前方向（図中左方向）の最大移動が規制される一方、後
端部が嵌合部９の端面９ａに突き当たって後方向（図中
右方向）の最大移動が規制されるようになっている。

【００１６】更に、筒状歯車１０は、駆動機構によって
前記左右軸方向に移動されるようになっている。この駆
動機構は、筒状歯車１０の前端側に形成された圧力室１
３に対して機関の潤滑油を給排する油圧回路１４と、筒
状歯車１０の後端部とを嵌合部９端面９ａとの間に弾装
されて該筒状歯車１０を前方に付勢する圧縮スプリング
１５とから構成されている。前記油圧回路１４は、上流
側がオイルポンプ２０に接続された油圧通路１６と、該
油圧通路１６の途中に配置された３ポート２位置型の電
磁切換弁１７と、圧力室１３内の油圧を図外のオイルパ
ン内に排出するドレン通路１８とを備えている。前記油
圧通路１６は、シリンダヘッド１９及びカム軸受２１ａ
内に上下方向に沿って形成されていると共に、カムシャ
フト２の半径方向及び該カムシャフト２とスリーブ８の
ボルト挿通孔２ｂ，８ｂと固定ボルト７の軸部外周面と
の間に夫々形成され、スリーブ８の半径方向孔８ｃを介
して圧力室１３に連通している。また、前記電磁切換弁
１７は、図外のクランク各センサやエアーフローメータ
等の各センサからの出力信号に基づいて機関の運転状態
を検出するコンピュータユニット（図示せず）によっ
て、ＯＮ−ＯＦＦ的に開閉制御されている。一方、圧縮
スプリング１５は、前記圧力室１３内の油圧の排出時に
筒状歯車１０を前方に移動させるばね力を具有してい
る。そして、前記スプロケット本体３の保持溝３ｂ内に
は、付勢手段たる捩りコイルばね２１が巻装されてい
る。この捩りコイルばね２１は、図１〜図３に示すよう
に保持溝３ｂ底面の外径よりも若干大きく設定され、一
端部２１ａが保持溝３ｂの一端部に有する止着溝２２に
止着されていると共に、他端部２１ｂがフロントカバー
６のフランジ部６ａに有する止着溝２３に止着されて、
捩りばね力によりタイミングスプロケット１に対してカ
ムシャフト２つまりスリーブ８をフロントカバー６を介
してカムシャフト２の回転方向と逆回転方向つまり正の
変動トルク方向に付勢している。これによって、スリー
ブ８のアウタ歯８ａが筒状歯車１０の内歯１１に対して
逆回転方向の歯側面に圧接し正の変動トルク方向の力が
増加する。

【００１７】したがって、この実施例によれば、まず機
関低負荷時などには、電磁弁１７がＯＦＦ状態となり油
圧通路１６を閉成し圧力室１３への油圧の供給を遮断す
る。このため、筒状歯車１０は、図１に示す如く圧縮ス
プリング１５のばね力で前端部が環状ストッパ２４に突
き当たる最大前方位置に保持されている。したがって、
この位置で決定されるスプロケット１とカムシャフト２
との相対回動位相に応じて吸気弁の開時期を遅らせる制
御を行なう。

【００１８】一方、機関運転状態が低負荷域から高負荷
域に移行した場合は、電磁弁１７にＯＮ信号が出力され
て油圧通路１６の上下を連通し、圧力室１３内にオイル
ポンプ３２からの油圧を供給する。このため、筒状歯車
１０は、該圧力室１３内の油圧上昇に伴い圧縮スプリン
グ１５のばね力に抗して後端部が嵌合部端面９ａに突き
当たるまで回転しながら最大後方位置まで移動する。し
たがって、スプロケット１とカムシャフト２が一方向に
相対回動して該カムシャフト２が吸気弁の閉時期を早め
る制御を行なう。

【００１９】ここで、カムシャフト２は、機関の駆動力
とバルブスプリングのばね反力に起因して常に正負の回
転トルク変動が発生して各歯３ａ，８ａ，１１，１２間
のバックラッシ隙間内を急激に正逆回転しようとする
が、前述のようにスリーブ８が捩りコイルばね２１のば
ね力によって正の変動トルク方向に付勢されているた
め、斯かるばね力によって、カムシャフト２に発生する
負の変動トルクが吸収されて減少する。このため、負の
変動トルクによる各歯３ａ，８ａ，１１，１２間の激し
い衝突が回避され、打音や経時的な摩耗の発生が防止さ
れる。

【００２０】一方、カムシャフト２に負から正のトルク
変動が発生する際には、該カムシャフト２は予め捩りコ
イルばね２１のばね力で正のトルク変動方向に押し付け
られるため、激しい衝突は回避される。つまり、捩りコ
イルばね２１のばね力でカムシャフト２の負のトルク変
動によるバックラッシ隙間内での負方向への回転量が小
さくなるので、正方向の戻り量も小さくなる。したがっ
て、各歯３ａ，８ａ，１１，１２間の大きな打音の発生
も防止される。

【００２１】このように、本実施例では、従来のような
シリコンオイル等の粘性ダンパー手段を用いずに単に捩
りコイルばね２１によってカムシャフト２の正負の回転
変動トルクに伴う各歯３ａ，８ａ，１１，１２間の打音
を防止できるため、高精度な加工等が要求されず製造作
業能率の向上とコストの低廉化が図れる。また、捩りコ
イルばね２１により各歯３ａ，８ａ，１１，１２間の打
音等が防止されることにより、筒状歯車１０を２分割化
してバックラッシ隙間を減少する必要がなく、したがっ
て、該筒状歯車１０を短尺な一本状にすることができる
ため、装置全体の小型化が図れる。

【００２２】また、製造上の大きな変更がなく、簡単な
製造であるため、前記良好な製造作業性やコストの低廉
化等が一層助長される。

【００２３】更に、捩りコイルばね２１のばね力によっ
て筒状歯車１０の左方向への復帰応答性が向上する。

【００２４】尚、カムシャフト２は、一般に負の変動ト
ルクよりも正変動トルクの方が大きいため、捩りコイル
ばね２１によって正の変動トルク方向に付勢させれば、
各歯３ａ，８ａ，１１，１２間の打音の発生を防止でき
ることは勿論のこと、捩りコイルばね２１のばね力を小
さくすることが可能となる。

【００２５】図４及び図５は本発明の第２実施例を示
し、付勢手段を主としてスプロケット本体３とフロント
カバー６の各外周面にカムシャフト軸方向及び周方向へ
摺動自在に設けられたカラー部材３１と、該カラー部材
３１を前方向（図中左方向）に付勢する圧縮コイルばね
３２とによって主として構成した。即ち、前記スプロケ
ット本体３の一端側外周面に回転規制用の突起部３３が
一体に設けられている一方、前記フロントカバー６の外
周面にガイド用の凸部３４が一体に設けられている。前
記カラー部材３１は、一端側に前記突起部３３が係合す
る細長い係合溝３５がカムシャフト軸方向に沿って形成
されていると共に、係合溝３５と対向する他端側に前記
凸部３４が係合する傾斜溝３６が形成されている。この
傾斜溝３６は、カムシャフト２の回転方向と逆方向に向
かって所定角度で傾斜状に切欠されている。前記圧縮コ
イルばね３２は、保持溝３ｂの段差状一端部とカラー部
材３１の一端縁との間に弾装されて、該カラー部材３１
の傾斜溝３６の一側縁３６ａで凸部３４を押圧してい
る。つまり、圧縮コイルばね３２のばね力によって、カ
ラー部材３１が前方向に押し出されると、突起部３３が
係合溝３５を介してカラー部材３１を前方向へ直線的に
案内移動する、と同時に、傾斜溝３５の一側縁３６ａに
沿って凸部３４をカムシャフト２の回転方向と逆方向に
摺動させる。このため、フロントカバー６を介してスリ
ーブ８がカムシャフト２の正の変動トルク方向へ回転付
勢される。

【００２６】したがって、この実施例も前述と同様に負
の変動トルクによるカムシャフト２の急激な負方向の回
転が抑制されて、各歯３ａ，８ａ，１１，１２間の衝撃
打音等を効果的に防止することができる。また、カムシ
ャフト２の正の変動トルクについても圧縮コイルばね３
２の付勢力によって各歯３ａ，８ａ，１１，１２間の打
音の発生を十分に防止できる。尚、傾斜溝３６を逆向き
に形成すれば、スリーブ８を負の回転方向に付勢するこ
とができる。

【００２７】図６及び図７は本発明の第３実施例を示
し、付勢手段の構成をさらに変更したものである。即
ち、嵌合部９に摺接するスプロケット本体３の一端側内
周面に傾斜状の被押圧溝４１，４２が直径方向対称位置
に形成されている。一方、該各被押圧溝４１，４２と対
向する嵌合部９の外周部に一対のシリンダ部４３，４４
が形成されていると共に、該各シリンダ部４３，４４内
に圧縮コイルスプリング４５，４６のばね力で被押圧溝
４１，４２方向に付勢されたピストン４７，４８が摺動
自在に設けられている。

【００２８】前記被押圧溝４１，４２は、底面４１ａ，
４２ａがカムシャフト２の回転方向側から逆回転方向側
へ所定角度で下り傾斜状に形成されている。また、前記
ピストン４７，４８は、前記各底面４１ａ，４２ａに圧
接する先端面４７ａ，４８ａが底面４１ａ，４２ａの角
度と同一の傾斜角度で切欠形成されている。したがっ
て、各コイルスプリング４５，４６のばね力でピストン
４７，４８を押し出すと、先端面４７ａ，４８ａが底面
４１ａ，４２ａに沿って上り位置から下り方向へ押圧し
ながら摺接する。このため、スリーブ８は、前記コイル
スプリング４５，４６のばね力によりカムシャフト２の
正の変動トルク方向（図中破線矢印方向）へ回転付勢さ
れる。

【００２９】依って、この実施例においても、前記各実
施例と同様な作用効果が得られる。尚、底面４１ａ，４
２ａや先端面４７ａ，４８ａの下り傾斜方向を逆に設定
すれば、負の変動トルク方向に付勢することができる。

【００３０】本発明は、前記各実施例の構成に限定され
るものではない。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、とりわけ、カムシャフトを、正あるいは負のい
ずれか一方の変動トルク方向へ付勢する付勢手段を設け
たため、カムシャフトの正負の変動トルクによる該カム
シャフトの急激な正逆回転が抑制され、各歯間の衝突に
よる打音や経時的な摩耗の発生を防止できる。

【００３２】しかも、前記付勢手段は、従来の粘性ダン
パー手段に比較して高い加工精度等が要求されないばか
りか構造が簡素化される。したがって、製造作業能率の
向上と製造コストの低廉化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すバルブタイミング制
御装置の縦断面図。

【図２】本実施例に供される捩りコイルばねを示す側面
図。

【図３】同捩りコイルばねの正面図。

【図４】本発明の第２実施例を示す図５のＡ−Ａ線断面
図。

【図５】同第２実施例を示す平面図。

【図６】本発明の第３実施例を示す縦断面図。

【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図。

【符号の説明】

１…タイミングスプロケット（回転体） ２…カムシャフト ３ａ…インナ歯 ８…スリーブ ８ａ…アウタ歯 １０…筒状歯車 １１…内歯 １２…外歯 ２１…捩りコイルばね（付勢手段） ３１…カラー部材 ３２…圧縮コイルばね ３３…突起部 ３４…凸部 ３５…係合溝 ３６…傾斜溝 ４１，４２…被押圧溝、 ４５，４６…コイルスプリング ４７，４８…ピストン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関により駆動されかつ内周にインナ歯
   が形成された回転体と、該回転体から伝達された回転力
   により吸排気弁を駆動するカムを有しかつ外周にアウタ
   歯が形成されたカムシャフトと、内外周に少なくとも一
   方がはす歯形に形成された内外歯が前記インナ歯とアウ
   タ歯に噛合しかつ軸方向の移動に伴い前記回転体とカム
   シャフトとの相対回動位相を変換する筒状歯車とを備え
   たバルブタイミング制御装置において、前記カムシャフ
   トを、該カムシャフトに発生する正負の回転トルク変動
   の正あるいは負のいずれか一方のトルク変動方向に付勢
   する付勢手段を設けた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。