JPH07224619A - Ｄｏｈｃ式内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＤＯＨＣ（ダブルオーバヘッドカムシャフト）
式内燃機関全体の小型化を図る。 【構成】駆動側カムシャフト２の先端にタイミングベル
ト１２にて駆動されるタイミングプーリ１１を固定す
る。タイミングプーリ１１の前端にはキャップ１３を固
定する。キャップ１３内には駆動側カムシャフト２に対
して被動側カムシャフト３の回転位相を変換するための
リングギヤ１７及びスペーサ６を設ける。この構成によ
り、駆動ギヤ７及び被動ギヤ８が小型化されるので、駆
動側カムシャフト２の軸心と被動側カムシャフト３の軸
心との間隔が狭められる。従って、内燃機関全体は小型
化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＤＯＨＣ（ダブルオー
バヘッドカムシャフト）式の内燃機関において、吸気・
排気バルブの開閉時期を内燃機関の運転状態に応じて制
御するバルブタイミング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置として例えば特開平４−２０９９１２号公
報に開示された技術が知られている。

【０００３】この種の装置では、内燃機関のシリンダヘ
ッドには駆動側及び被動側カムシャフトが配設されてい
る。両カムシャフト間において、駆動側カムシャフトに
設けられた駆動ギヤと、被動側カムシャフトに設けられ
た被動ギヤとは互いに噛合されている。また、駆動側カ
ムシャフトにはタイミングプーリが設けられ、タイミン
グプーリにて駆動側カムシャフトに伝達された回転力
は、前記駆動ギヤ及び被動ギヤを介して被動側カムシャ
フトに伝達される。この被動ギヤ内にはカムシャフトの
回転位相を変換する位相変換機構が設けられている。そ
して、この位相変換機構により被動側カムシャフトの回
転位相が制御され、被動側カムシャフトにおけるバルブ
の開閉時期は遅れたり、早められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の構成
において、位相変換機構を被動ギヤ内に配置するスペー
スの必要性から、被動ギヤの径は大型化してしまう。こ
のため、駆動側カムシャフトの軸心と被動側カムシャフ
トの軸心との間の距離が長くなり、内燃機関が大型化し
てしまうという問題がある。

【０００５】また、タイミングプーリを位相変換制御す
る側のカムシャフトに装着する場合において、搭載上の
関係によりタイミングプーリが他の制御機器と干渉して
内燃機関に搭載できない場合もある。

【０００６】そこで、本発明の目的とするところは、位
相変換機構をタイミングプーリ内に内蔵して被動側カム
シャフトの回転位相の変換を可能にすることにより、内
燃機関全体のコンパクト化を図るとともに、プーリが他
の部材（エンジンマウント等も含む）と干渉することな
く搭載することができるＤＯＨＣ式内燃機関のバルブタ
イミング制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、二本のカムシャフトを有する内燃機関の一
方のカムシャフトとクランクシャフトとを第一の動力伝
達機構により連結し、前記第一の動力伝達機構を構成す
る一方のカムシャフトと一体的に回転する被駆動部材
に、その被駆動部材に対して相対回動可能な回転位相変
位手段を付設し、前記回転位相変位手段と他方のカムシ
ャフトとを第二の動力伝達機構にて連結したことを要旨
とするものである。

【０００８】

【作用】従って、本発明によれば、クランクシャフトか
らの動力は第一の動力伝達手段を介して一方のカムシャ
フトに伝達される。一方のカムシャフトの回転力は第二
の動力伝達手段を介して他方のカムシャフトに伝達され
る。そして、回転位相変位手段により他方のカムシャフ
トの回転位相は、被駆動部材及び一方のカムシャフトの
回転位相に対してずれる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明における内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置を具体化した実施例を図１に従って説明
する。

【００１０】図１に示すように、ＤＯＨＣ式内燃機関と
してのエンジンのシリンダヘッド１には、前後（図１の
左右）方向へ延びる一方のカムシャフトとしての駆動側
カムシャフト２と、他方のカムシャフトとしての被動側
カムシャフト３とが配設されている。駆動側カムシャフ
ト２には排気カム５が設けられ、一方の被動側カムシャ
フト３には吸気カム４が設けられている。

【００１１】駆動側カムシャフト２の前端外周には筒体
としてのスペーサ６が外嵌され、駆動側カムシャフト２
とスペーサ６とは相対回転可能となっている。スペーサ
６の軸心方向中央付近の外周及び被動側カムシャフト３
の前端外周にはジャーナル部３ａ，６ａが形成されてい
る。このジャーナル部３ａ，６ａがシリンダヘッド１と
図示しないベアリングキャップとによって回転可能に支
承されている。

【００１２】スペーサ６の後端は駆動側カムシャフト２
の外周から突出したフランジ２ａに当接されている。ス
ペーサ６の前端外周には駆動ギヤ７が相対回転不能に固
定されている。一方、被動側カムシャフト３の前端外周
には被動ギヤ８及びシザーズギヤ９の対向面が互いに当
接するように固着されている。両ギヤ８，９の歯８ａ，
９ａと前記駆動ギヤ７の歯７ａとは噛合されている。前
記駆動ギヤ７及び被動ギヤ８にて第二の動力伝達機構が
構成されている。被動側カムシャフト３と被動ギヤ８と
は相対回転不能に固定されている。

【００１３】被動ギヤ８の前端面には環状の周溝８ｂが
形成され、同周溝８ｂ内には側面形略Ｃ字状をなす板バ
ネ１０が収容されている。板バネ１０の一端は被動ギヤ
８に連結され、板バネ１０の他端はシザーズギヤ９に連
結されている。この板バネ１０により、被動ギヤ８の歯
８ａとシザーズギヤ９の歯９ａとの歯すじは僅かにずれ
ている。そして、両ギヤ８，９の歯８ａ，９ａは、板バ
ネ１０の付勢力により前記駆動ギヤ７の歯７ａを双方の
歯８ａ，９ａにて挟み込むようになっており、被動ギヤ
８及びシザーズギヤ９と、駆動ギヤ７とのバックラッシ
はなくなる。

【００１４】前記スペーサ６の前端外周にはタイミング
プーリ１１が回転可能に設けられている。タイミングプ
ーリ１１のボス部１１ａの後端はスペーサ６の外周に対
して相対回転可能に嵌合されるとともに、ボス部１１ａ
の後端面はスペーサ６の外周から突出したフランジ６ｂ
に摺動可能に当接されている。

【００１５】タイミングプーリ１１にはタイミングベル
ト１２が掛装され、図示しないクランクシャフトの回転
がこのタイミングベルト１２を介してタイミングプーリ
１１に伝達される。なお、前記タイミングプーリ１１
と、タイミングベルト１２とから第一の動力伝達機構が
構成されている。

【００１６】タイミングプーリ１１の前端面には被駆動
部材としてのキャップ１３がノックピン１４ｂにより位
置決めされるとともに、ボルト１４ａにて締付け固定さ
れている。そして、同キャップ１３によりスペーサ６の
前端が覆われている。キャップ１３の前端面中央はボル
ト１５により前記駆動側カムシャフト２の前端面に締付
固定され、キャップ１３と駆動側カムシャフト２は一体
的に回転可能となっている。

【００１７】キャップ１３及びスペーサ６によって囲ま
れる空間が環状空間１６とされ、同環状空間１６にはほ
ぼ二重円筒状をなすリングギヤ１７が配設されている。
リングギヤ１７の後端外周には、同リングギヤ１７の径
方向外方へ延びる環状のフランジ１８が形成されてい
る。フランジ１８の周縁にはその周方向へ延びる周溝１
８ａが形成され、周溝１８ａ内には環状のパッキン１９
が収容されている。そして、前記パッキン１９によりフ
ランジ１８の周縁とキャップ１３内周とは密接されてい
る。

【００１８】前記リングギヤ１７によりタイミングプー
リ１１とスペーサ６とが駆動連結されている。すなわ
ち、リングギヤ１７の最外周及び最内周にはそれぞれヘ
リカルスプライン１７ａ，１７ｂが形成されている。一
方、前記スペーサ６の前端外周及びキャップ１３の内周
にはヘリカルスプライン１３ａ，６ｃが形成されてい
る。そして、ヘリカルスプライン１３ａ，１７ａ同士が
噛み合い、また、ヘリカルスプライン１７ｂ，６ｃ同士
が相互に噛み合っている。前記ヘリカルスプライン１７
ａ，１７ｂ，１３ａ，６ｃは同一波形となっている。こ
こで、同一歯形とは圧力角、モジュール、歯数及び捩じ
れ角が同一のことである。なお、前記ヘリカルスプライ
ン１７ａ，１７ｂ，１３ａ，６ｃ、スペーサ６及びリン
グギヤ１７から回転位相変位手段が構成されている。

【００１９】従って、クランクシャフトの回転がタイミ
ングベルト１２を介してタイミングプーリ１１に伝達さ
れると、キャップ１３を介して駆動側カムシャフト２は
回転される。また、タイミングプーリ１１の回転力はリ
ングギヤ１７を介してスペーサ６に伝達され、両者１
１，６は一体的に回転される。そして、スペーサ６の回
転力は駆動ギヤ７に伝達され、被動ギヤ８を介して被動
側カムシャフト３が回転される。

【００２０】前記環状空間１６におけるリングギヤ１７
の前側は第一の圧力室２０とされ、リングギヤ１７の後
側は第二の圧力室２１とされている。この圧力室２０，
２１には作動油が供給される。すなわち、駆動側カムシ
ャフト２の前端部軸心には進角側制御用通路２２が形成
されている。進角側制御用通路２２の一端はスペーサ６
の前部に形成した開口部２４を介して第二の圧力室２１
と連通され、他端はスペーサ６の後部に形成した開口部
２５に連通されている。そして、その開口部２５はシリ
ンダヘッド１の軸受部に開口するシリンダヘッド１側の
図示しない進角側制御用通路に連通されている。

【００２１】また、駆動側カムシャフト２の前端部には
その軸心方向に沿って遅角側制御用通路２３が形成され
ている。すなわち、駆動側カムシャフト２における遅角
側制御用通路２３の一端は第一の圧力室２０と連通さ
れ、他端はスペーサ６のジャーナル部６ａに形成した開
口部２６に連通されている。そして、その開口部２６は
シリンダヘッド１の軸受部に開口するシリンダヘッド１
側の図示しない遅角側制御用通路に連通されている。

【００２２】前記進角側制御通路２２及び遅角側制御用
通路２３は電磁切換弁、オイルポンプを介してオイルパ
ン（何れも図示しない）に接続されている。前記オイル
ポンプはエンジンのクランクシャフトに駆動連結されて
おり、エンジンの作動に連動してオイルパン内の作動油
を汲み上げ、電磁切換弁にて選択された進角側制御用通
路２２、あるいは遅角側制御用通路２３を介していずれ
かの油圧室２０，２１へ供給される。この供給により、
リングギヤ１７に油圧が作用するようになっている。

【００２３】次に、このように構成されたエンジンのバ
ルブタイミング制御装置の作用について説明する。図示
しないオイルパンからオイルが遅角側制御用通路２３を
介して第一の圧力室２０に供給されると、リングギヤ１
７に作動油の油圧が作用して、その押圧力にて同リング
ギヤ１７はその軸心方向の一方（図１の右方向）へ移動
される。この結果、スペーサ６に捩じりが付与されるこ
とによりキャップ１３との回転位相がずれる。すなわ
ち、この捩じり力は駆動ギヤ７及び被動ギヤ８を介して
被動側カムシャフト３に伝達され、吸気カム４の回転位
相がずれる。従って、吸気バルブの開き・閉じが遅らせ
られ、吸気行程における吸気バルブと排気バルブとのオ
ーバラップが小さくなる方向へ変えられる。

【００２４】このとき、駆動側カムシャフト２とスペー
サ６とは相対回転するが、スペーサ６の捩じり力は駆動
側カムシャフト２に伝達されない。反対に、図示しない
オイルパンからオイルが進角側制御通路２２を介して第
二の圧力室２１に供給されると、リングギヤ１７に油圧
が作用して、その押圧力にて同リングギヤ１７はその軸
方向の一方（図１の左方向）へ移動される。この結果、
スペーサ６に前記とは逆の捩じりが付与されることによ
りキャップ１３との回転位相がずれる。すなわち、この
捩じり力は駆動ギヤ７及び被動ギヤ８を介して被動側カ
ムシャフト３に伝達され、吸気カム４の回転位相がずれ
る。よって、吸気バルブの開き・閉じが早められ、吸気
行程における吸気バルブと排気バルブとのオーバラップ
が大きくなる方向へ変えられる。

【００２５】このとき、駆動側カムシャフト２とスペー
サ６とは相対回転するため、スペーサ６の捩じり力は駆
動側カムシャフト２に伝達されない。従って、スペーサ
６及びリングギヤ１７は駆動側カムシャフト２に設けら
れたタイミングプーリ１１内に配置されているため、駆
動ギヤ７もしくは被動ギヤ８の径を小さくするすること
ができる。このため、駆動側カムシャフト２の軸心及び
被動側カムシャフト３の軸心間の距離が短くなる。この
結果、エンジン全体を小型化することができる。

【００２６】また、キャップ１３と駆動側カムシャフト
２を駆動連結し、両者１３，２との間にはスペーサ６を
介在させ、リングギヤ１７が回転移動された際に同スペ
ーサ６と駆動側カムシャフト２とは相対回転するように
した。このため、タイミングプーリ１１を有しない被動
側カムシャフト３の回転位相を変換制御することができ
る。このため、位相変換する被動側カムシャフト３の前
方付近は余スペースができて、タイミングプーリ１１と
他の部材とが干渉しないように配置することができる。
この結果、エンジンの搭載性を向上することができる。

【００２７】また、リングギヤ１７及びスペーサ６を駆
動ギヤ７もしくは被動ギヤ８内に設ける場合と異なり、
両ギヤ７，８の耐久性を向上するために駆動ギヤ７及び
被動ギヤ８の熱処理による熱歪み等の影響がヘリカルス
プライン１７ａ，１７ｂ，１３ａ，６ｃに何ら影響しな
い。このため、リングギヤ１７及びスペーサ６の組付け
構成を簡素化できて、製造コストを低減することができ
る。

【００２８】さらに、リングギヤ１７と駆動側カムシャ
フト２との間には、同駆動側カムシャフト２と相対回転
可能なスペーサ６の前端をリングギヤ１７の内周面に対
し噛合し、スペーサ６の後端を駆動ギヤ７に駆動連結し
た。このため、被動側カムシャフト３の前端を駆動側カ
ムシャフト２の前端よりも後端側に配置できて、エンジ
ン全体を小型化することができる。

【００２９】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
となく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、例えば以
下のように適宜変更してもよい。 （ａ）前記実施例では駆動側カムシャフト２に排気カム
５を設け、被動側カムシャフト３に吸気カム４を設け
た。これに対し、駆動側カムシャフト２に吸気カム４を
設け、被動側カムシャフト３に排気カム５を設けてもよ
い。

【００３０】（ｂ）前記実施例ではエンジンのクランク
の回転力をタイミングベルト１２を介してタイミングプ
ーリ１１を駆動するようにした。これ以外にも、タイミ
ングプーリ１１の代わりにスプロケットを用いて、スプ
ロケットにクランクの回転力を伝達するチェーンを噛合
させてもよい。

【００３１】（ｃ）前記実施例では駆動側カムシャフト
２及び被動側カムシャフト３を駆動ギヤ７及び被動ギヤ
８により連結した。これに対し駆動側カムシャフト２及
び被動側カムシャフト３にスプロケットを設け、両スプ
ロケットをチェーンで掛装してもよい。

【００３２】以上の実施例によって把握されるその他の
技術的思想について、その効果とともに以下に記載す
る。 （１）請求項１に記載のＤＯＨＣ式内燃機関のバルブタ
イミング制御装置において、前記回転位相変換手段は被
駆動部材１３と一方のカムシャフト２との間に介在さ
れ、作動油の油圧を作用させて一方のカムシャフト２の
軸方向へ回転移動して他方のカムシャフト３の位相を変
換するリングギヤ１７と、前記リングギヤ１７と一方の
カムシャフト２との間に介在され、一方のカムシャフト
２に対し他方のカムシャフト３との回転位相を変位すべ
く、リングギヤ１７の回転力を他方のカムシャフト３に
伝達する筒体６とから構成されていることを特徴とする
ＤＯＨＣ式内燃機関のバルブタイミング制御装置。

【００３３】このように構成すれば、回転位相変換手段
をシンプルな構成にすることができる。 （２）前記（１）に記載のＤＯＨＣ式内燃機関のバルブ
タイミング制御装置において、前記筒体１６の一端はリ
ングギヤ１７の内周面にスプライン嵌合にて設け、筒体
６の他端は第二の動力伝達機構を介して他方のカムシャ
フト３に駆動連結したことを特徴とするＤＯＨＣ式内燃
機関のバルブタイミング制御装置。

【００３４】このように構成すれば、他方のカムシャフ
ト３の端部を一方のカムシャフト２の端部が位置すると
ころまで延出しないようにできて、内燃機関全体を小型
化できるとともに、内燃機関の搭載性を向上することが
できる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、回
転位相変位手段を被駆動部材に設けたので、第二の動力
伝達機構を小型化することができる。このため、一方の
カムシャフトの軸心と他方のカムシャフトの軸心との間
隔が狭められるので、内燃機関全体を小型化することが
できるという優れた効果を奏する。また、回転位相変位
手段を被駆動部材に配置したので、搭載上の関係により
プーリと他の部材とが干渉しなくなり、内燃機関の搭載
性を向上す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】

【図１】本発明を具体化したバルブタイミング制御装置
の平断面図を示す。

【符号の説明】

２…駆動側カムシャフト（一方のカムシャフト）、３…
被動側カムシャフト（他方のカムシャフト）、１１…タ
イミングプーリ（第一の動力伝達機構）、１２…タイミ
ングベルト（第一の動力伝達機構）、１３…キャップ
（被駆動部材）、６…スペーサ、１７…リングギヤ、６
ｃ，１３ａ，１７ａ，１７ｂ…ヘリカルスプライン、
（６，１７，６ｃ，１３ａ，１７ａ，１７ｂにより回転
位相変位手段が構成されている。）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二本のカムシャフトを有する内燃機関の一
   方のカムシャフトとクランクシャフトとを第一の動力伝
   達機構により連結し、 前記第一の動力伝達機構を構成する一方のカムシャフト
   と一体的に回転する被駆動部材に、その被駆動部材に対
   して相対回動可能な回転位相変位手段を付設し、 前記回転位相変位手段と他方のカムシャフトとを第二の
   動力伝達機構にて連結したことを特徴とするＤＯＨＣ式
   内燃機関のバルブタイミング制御装置。