JPH08270413A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】カムシャフト１の変動トルクが発生した場合等
における歯部間のバックラッシュを防止する弁開閉時期
制御装置を提供する。 【構成】ピストン手段１７はピストン本体１８と歯部保
有部材１９とを備えている。歯部保有部材１９は外周部
にピストン外歯部１９ａをもち、内周部にピストン内歯
部１９ｂをもつ。係止ピン２６の鍔部２６ｃに当たる第
１バネ２４により、ピストン本体１８と歯部保有部材１
９とが接触する方向に付勢され、第２バネ２９によりピ
ストン本体１８と歯部保有部材１９とが離れる方向に付
勢されている。ピストン本体１８の軸芯Ｚ２に対して歯
部保有部材１９の軸芯Ｚ１は傾く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弁の開閉時期を制御する
弁開閉時期制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】弁開閉時期制御装置として、油圧室に配
置されるピストンにヘリカル状をなすピストン歯部を形
成し、そのピストン歯部をヘリカル状の相手歯部に噛合
させた構造を備えたものが知られている。このものでは
油圧力でピストンがその軸長方向に移動することによ
り、ヘリカル状をなすピストン歯部及び相手歯部を介し
て、タイミングプーリに対してカムシャフトを周方向に
相対回転させ、これにより内燃機関の運転状況に応じて
弁の開閉時期を制御し、弁の開閉のタイミングを進めた
り遅らしたりしている。

【０００３】ところで上記装置では、ピストン歯部の歯
面と相手歯部の歯面との間には噛合隙間であるバックラ
ッシュが存在するのが一般的である。そのため弁開閉時
期制御装置の使用時において、歯面同士が当たる打音が
発生するおそれがある。特にカムシャフトに作用するト
ルクは変動し易いため、変動トルクの影響で打音が発生
し易い。カムシャフトで変動トルクが発生するのは、図
７に示す様にカムシャフト６００に装備されているカム
６０２の長径Ｄ１と短径Ｄ２との差であるカムリフトの
影響と考えられている。

【０００４】そこで近年、特公平５−７７８４３号公報
には次の技術が開示されている。この技術によれば、図
５に示す様にピストン手段２００を軸長方向に分割す
る。即ち、ヘリカルスプライン状のピストン外歯部２０
２ａ及びピストン内歯部２０２ｂをもつ第１分割体２０
２と、ヘリカルスプライン状のピストン外歯部２０４ａ
及びピストン内歯部２０４ｂをもつ第２分割体２０４と
に分割しており、そして、２個の分割体２０２、２０４
の間に軸長方向に付勢力を発揮するコイルバネ３００を
介装し、コイルバネ３００の軸長方向に沿う付勢力で第
１分割体２０２及び第２分割体２０４を軸長方向と平行
な方向つまり矢印Ｋ１及びＫ２方向にそれぞれ付勢し、
これによりバックラッシュをゼロ化する技術が開示され
ている。

【０００５】この公報技術によれば、図６から理解でき
る様にピストン外歯部２０２ａ、２０４ａはタイミング
プーリ５００の相手内歯部５００ｂに噛合し、ピストン
内歯部２０２ｂ、２０４ｂはカムシャフト６００側の相
手外歯部６００ａに噛合しており、前述同様に油圧力で
ピストン手段２００がその軸長方向つまり矢印Ｋ１及び
Ｋ２方向に移動することにより、タイミングプーリ５０
０に対してカムシャフト６００を周方向に相対回転さ
せ、これにより内燃機関の運転状況に応じて弁の開閉時
期を制御すると記載している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した特公平５−７
７８４３号公報に係る技術は、２個の分割体２０２及び
２０４を軸長方向と平行な方向つまり矢印Ｋ１及びＫ２
方向に付勢するものである。従ってスプライン状のピス
トン外歯部２０２ａ、２０４ａの歯筋が軸長方向に平行
のままずれ、これによりバックラッシュを抑える方式が
採用されている。

【０００７】本発明は上記公報に係る方式とは異なる方
式を採用し、ピストン歯部と相手歯部との間におけるバ
ックラッシュを抑え、打音の低減、回避に有利な弁開閉
時期制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

○請求項１に係る弁開閉時期制御装置は、弁を開閉作動
させるカムシャフトと、カムシャフトに周方向に相対変
位可能に保持されたタイミングプーリと、タイミングプ
ーリとカムシャフトとの間に配置された油圧室と、油圧
室に配置され該油圧室の油圧に応じて該カムシャフトの
軸長方向にそって移動可能なピストン手段と、ピストン
手段の内周部及び外周部のうちの少なくとも一方に設け
られたヘリカル状をなすピストン歯部と、タイミングプ
ーリ及び該カムシャフトのうちの少なくとも一方に設け
られピストン手段のピストン歯部と噛合するヘリカル状
をなす相手歯部とを具備し、ピストン手段の軸長方向の
移動に伴い、ピストン歯部及び相手歯部を介して該カム
シャフトを該タイミングプーリに対して周方向に相対回
転させる弁開閉時期制御装置であって、ピストン手段
は、油圧室に移動可能に配置されたピストン本体と、ピ
ストン本体に対して別体をなし、ピストン本体に軸長方
向において隣設して配置され、ピストン歯部をもつ歯部
保有部材と、ピストン本体の軸芯に対して歯部保有部材
の軸芯を傾かせてピストン本体に歯部保有部材を連結
し、連結によりピストン歯部の歯面と相手歯部の歯面と
が接触する向きにピストン歯部の歯筋方向を相手歯部の
歯筋方向に対してずらせる連結具とを具備していること
を特徴とするものである。 ○請求項２に係る弁開閉時期制御装置弁によれば、請求
項１において、連結具は、ピストン本体と歯部保有部材
とを互いに接近させる方向に付勢する接近付勢手段と、
接近付勢手段に対して離れた位置に配置されピストン本
体と歯部保有部材とを互いに遠ざける方向に付勢する離
遠付勢手段とのうちの、少なくとも一方を備えているこ
とを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】請求項１によれば、ピストン手段のピストン本
体は、油圧室の油圧に応じて油圧室内をカムシャフトの
軸長方向にそって移動する。このときピストン本体に連
結されている歯部保有部材も、ピストン本体と共に同方
向に移動する。すると、歯部保有部材のヘリカル状のピ
ストン歯部に噛合するヘリカル状の相手歯部は回転す
る。これによりタイミングプーリに対してカムシャフト
は周方向に相対回転し、以てカムシャフトに保持されて
いるカムの位相が周方向に変位し、弁の開閉時期のタイ
ミングが制御され、弁の開閉時期が進んだり、遅れたり
する。

【００１０】ここで請求項１によれば、ピストン本体の
軸芯に対して歯部保有部材の軸芯を傾かせた状態で、ピ
ストン本体に歯部保有部材は連結具により連結されてお
り、ピストン歯部の歯筋方向は相手歯部の歯筋方向に対
して傾いている。そのためヘリカル状のピストン歯部の
歯面とヘリカル状の相手歯部の歯面とが接触する領域が
生じる。これによりピストン歯部の歯面と相手歯部の歯
面との間の隙間は軽減または回避される。

【００１１】請求項２によれば、接近付勢手段により、
ピストン本体と歯部保有部材とを互いに接近させる方向
に付勢する。離遠付勢手段により、ピストン本体と歯部
保有部材とを互いに遠ざける方向に付勢する。従ってピ
ストン本体に対して歯部保有部材は傾く。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る第１実施例を図１〜図４
を参照して説明する。この例は車両の内燃機関の動弁機
構に適用したものである。図１は全体構成を示す。図１
においてカムシャフト１は、動弁機構の弁を開閉させる
ものであり、基部としてのシリンダヘッドに図略の軸受
を介して回転可能に保持されている。カムシャフト１の
先端部にはノックピン２及び固定ボルト３を介して端ス
リーブ４が固定されている。端スリーブ４の外周部の略
全域には相手歯部としてのヘリカル状の相手外歯部４ａ
が形成されている。

【００１３】カムシャフト１の外周部には円盤体６が周
方向に回転可能に保持されている。円盤体６には取付ボ
ルト７を介してケース８及びタイミングプーリ９が同軸
的に固定されている。従って円盤体６、ケース８及びタ
イミングプーリ９は一体となって回転する。タイミング
プーリ９はタイミングベルトの歯と噛合する様に、周方
向にそって多数個のベルト歯９ａをもつ。ケース８は、
内周部に相手歯部としてのヘリカル状の相手内歯部１０
ｂをもつ円筒体１０と、円筒体１０の端から遠心方向に
延設された径大な固定フランジ部１１と、円筒体１０の
先端面に取付ボルト１２で固定された蓋体１３とを備え
ている。ケース８には、ピストン手段１７の移動を規制
する段状のストッパ部８ｍが形成されている。

【００１４】ケース８の円筒体１０の内周部及び円盤体
６を利用して、リング状の油圧室１４が形成されてい
る。油圧室１４にはリング状のピストン手段１７が配置
されている。ピストン手段１７は、油圧室１４の油圧に
応じてカムシャフト１の軸長方向つまり矢印Ｘ１及びＸ
２方向にそって移動可能とされており、油圧室１４を第
１油圧室１４ｓと第２油圧室１４ｔとに分けている。

【００１５】カムシャフト１には第１油路１ｓ及び第２
油路１ｔが形成されており、第１油路１ｓは第１油圧室
１４ｓに矢印Ｎ１方向に作動油を送給する。第２油路１
ｔは油路３ｔを介して第２油圧室１４ｔに矢印Ｎ２方向
に作動油を送給する。図２に示す様にこのピストン手段
１７は、リング盤状をなすと共に断部１８ｉをもつ大径
のピストン本体１８と、ピストン本体１８に対して別体
をなすリング状の歯部保有部材１９とを備えている。ピ
ストン本体１８の外周部の外リング溝１８ｘには、弾性
材料例えばゴムからなるリング状の第１シール部材２１
が保持されている。

【００１６】歯部保有部材１９の外周部の略全域には、
ヘリカル状をなすピストン歯部としてのピストン外歯部
１９ａが形成されている。このピストン外歯部１９ａは
ケース８の円筒体１０の相手内歯部１０ｂと噛合する。
歯部保有部材１９の内周部の略全域には、ヘリカル状を
なすピストン歯部としてのピストン内歯部１９ｂが形成
されている。図２ではピストン内歯部１９ｂは一部のみ
示されている。図１に示す様にこのピストン内歯部１９
ｂは端スリーブ４の相手外歯部４ａと噛合する。

【００１７】図２から理解できる様に歯部保有部材１９
には、円孔状の第１空洞部１９ｍ、第１空洞部１９ｍに
連通するピン穴１９ｐが形成されている。第１空洞部１
９ｍの開口１９ｎは内径Ｄａをもち、ピストン本体１８
に背向している。第１空洞部１９ｍ及びピン穴１９ｐ
は、カムシャフト１の軸芯と平行な方向にのびている。
ピン穴１９ｐはピストン本体１８の圧入孔１８ｐと対面
している。そして鍔部２６ｃを備えた係止ピン２６が第
１空洞部１９ｍ及びピン穴１９ｐを通り、係止ピン２６
の先端２６ｘがピストン本体１８の圧入孔１８ｐに圧入
されて固定されており、これにより歯部保有部材１９と
ピストン本体１８とは一体的に連結されている。なお歯
部保有部材１９とピストン本体１８とは、螺子構造や溶
接構造等の他の連結手段で連結することもできる。

【００１８】鍔部２６ｃと第１空洞部１９ｍの底面との
間には、第１付勢手段として機能するコイル状の第１バ
ネ２４が介装されている。コイル状の第１バネ２４の軸
芯は、カムシャフト１の軸芯方向と略平行に沿うもので
ある。第１バネ２４の付勢力により歯部保有部材１９は
矢印Ｘ１方向に付勢され、これにより歯部保有部材１９
の軸端面１９ｘはピストン本体１８に接触する方向に付
勢されている。従って係止ピン２６及び第１バネ２４
は、ピストン本体１８と歯部保有部材１９とを互いに接
近する方向に付勢する接近付勢手段として機能する。

【００１９】更に歯部保有部材１９には、第１空洞部１
９ｍに対して歯部保有部材１９の周方向において１８０
度ずらした位置に、円孔状の第２空洞部２８が形成され
ている。第２空洞部２８はピストン本体１８に対面する
内径Ｄｂをもつ開口２８ｎをもち、カムシャフト１の軸
芯と平行な方向にのびている。第２空洞部２８には、第
２付勢手段として機能する第２バネ２９が嵌め込まれて
いる。コイル状の第２バネ２９の軸芯は、カムシャフト
１の軸芯方向と略平行に沿うものである。第２バネ２９
の付勢力により歯部保有部材１９は矢印Ｘ２方向に付勢
されると共に、ピストン本体１８は逆方向である矢印Ｘ
１方向に付勢され、これによりピストン本体１８と歯部
保有部材１９とは互いに連結されつつも、互いに遠ざか
る方向に付勢されている。従って第２バネ２９は、ピス
トン本体１８と歯部保有部材１９とは互いに遠ざかる方
向に付勢する離遠付勢手段として機能する。

【００２０】この様な本実施例によれば、第１バネ２４
の付勢力と第２バネ２９の付勢力とにより、図２に示す
様に歯部保有部材１９の軸芯Ｚ１はピストン本体１８の
軸芯Ｚ２に対して微小量傾く。傾いた状態を図２に誇張
して示す。カムシャフト１へのトルク伝達は次の様にし
てなされる。即ち、図略のタイミングベルトによりタイ
ミングプーリ９が回転すると、タイミングプーリ９に取
付ボルト７により固定されたケース８が同方向に回転
し、相手内歯部１０ｂ及びピストン外歯部１９ａを介し
てピストン手段１７が同方向に回転する。これによりピ
ストン内歯部１９ｂ及び端スリーブ４の相手外歯部４ａ
を介して端スリーブ４が同方向に回転し、端スリーブ４
をロックピン２で係止しているカムシャフト１が回転す
る。この様にしてカムシャフト１ひいてはカムへのトル
ク伝達はなされる。

【００２１】弁開閉時期のタイミングの制御は次の様に
して行われる。第１油圧室１４ｓの油圧に応じてピスト
ン手段１７に矢印Ｘ２方向へ作用する油圧力に基づく駆
動力をＦ１とし、第２油圧室１４ｔの油圧に応じてピス
トン手段１７に矢印Ｘ１方向へ作用する油圧力に基づく
駆動力をＦ２とする。Ｆ１＞Ｆ２のときにはピストン手
段１７はカムシャフト１の軸長方向にそって矢印Ｘ２方
向に移動する。これによりピストン手段１７は周方向に
変位する。よってタイミングプーリ９に対してカムシャ
フト１はその周方向の一方に相対回転する。

【００２２】またＦ２＞Ｆ１のときにはピストン手段１
７はカムシャフト１の軸長方向にそって矢印Ｘ１方向に
移動する。これによりタイミングプーリ９に対してカム
シャフト１は周方向の他方向に相対回転する。この様に
カムシャフト１が周方向に相対回転すれば、カムシャフ
ト１に保持されているカムの位相が周方向に変位する。
この様にして内燃機関の弁開閉時期のタイミングを進め
たり、遅らしたりする制御を実行できる。

【００２３】以上説明した様に本実施例によれば、第１
バネ２４の付勢力と第２バネ２９の付勢力とにより、歯
部保有部材１９の軸芯Ｚ１はピストン本体１８の軸芯Ｚ
２に対して微小量傾いている。図４はこの噛み合い状態
を誇張して模式的に示す。図４から理解できる様に歯部
保有部材１９のピストン外歯部１９ａの歯筋方向は、相
手歯内部１０ｂの歯筋方向に対して傾き、従って歯部保
有部材１９のピストン外歯部１９ａの歯面と相手内歯部
１０ｂの歯面とが接触する領域が生じる。これによりバ
ックラッシュは規制される。同様にしてピストン内歯部
１９ｂの歯筋方向も、相手外内部４ａの歯筋方向に対し
て傾き、バックラッシュは規制される。

【００２４】この様な本実施例によれば、本装置の使用
の際における歯面の当たりに起因する打音の軽減、回避
に有利である。特にカムシャフト１からの変動トルクに
より生じる打音の軽減、回避に有利である。この様に本
実施例によればバックラッシュのゼロ化を図り得るの
で、ヘリカル状のピストン外歯部１９ａ及びこれに噛合
する相手内歯部１０ｂの歯形精度を過剰に高精度化とす
る必要はなくなり、コストの低減に有利である。同様
に、ヘリカル状のピストン内歯部１９ｂ及びこれに噛合
する相手外歯部４ａの歯形精度を過剰に高精度化とする
必要はなくなり、ピストン内歯部１９ｂ、これに噛合す
る相手外歯部４ａについても同様である。

【００２５】なお第１バネ２４及び第２バネ２９による
付勢がなされない場合には、バックラッシュは加工精度
を良くしても一般的には１００〜２００μｍ程度とされ
ている。 （他の例）上記した例では第１バネ２４及び第２バネ２
９はコイル状のバネであるが、これに限らず板バネ等の
他の種の付勢バネでも良いものである。

【００２６】また上記した例では第１バネ２４及び第２
バネ２９の双方が装備されているが、いずれか一方でも
良い。つまりピストン本体１８と歯部保有部材１９とを
互いに接近させる方向に付勢する接近付勢手段と、ピス
トン本体１８と歯部保有部材１９とを互いに遠ざける方
向に付勢する離遠付勢手段とのうちの、少なくとも一方
を備えていれば良いものである。

【００２７】

【発明の効果】請求項１に係る装置によれば、歯部保有
部材のピストン歯部の歯面と相手歯部の歯面とが接触す
る領域が生じる。これによりピストン歯部と相手歯部と
の間におけるバックラッシュは抑止される。従って本装
置の使用の際における歯面の当たりに起因する打音の軽
減、回避に有利である。特にカムシャフトからの変動ト
ルクにより生じる打音の軽減、回避に有利である。従っ
て、ヘリカル状のピストン歯部、これに噛合する相手歯
部の歯形精度を過剰に高精度化する必要はなくなり、コ
ストの低減に有利である。

【００２８】請求項２に係る装置によれば、ピストン本
体と歯部保有部材とを互いに接近させる方向に付勢する
接近付勢手段と、接近付勢手段に対して離れた位置に配
置されピストン本体と歯部保有部材とを互いに遠ざける
方向に付勢する離遠付勢手段とのうちの、少なくとも一
方を備えている。そのためピストン本体の軸芯に対して
歯部保有部材の軸芯を容易に傾かせ得、バックラッシュ
を規制するのに有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】弁開閉時期制御装置の断面図である。

【図２】要部の拡大断面図である。

【図３】ピストン手段の側面図である。

【図４】歯すじの傾きを示す構成図である。

【図５】従来公報技術に係るピストン手段の斜視図であ
る。

【図６】従来公報技術に係る弁開閉時期制御装置の断面
図である。

【図７】カムの構成図である。

【符号の説明】

図中、１はカムシャフト、４は端スリーブ、４ａは相手
外歯部（相手歯部）、、９はタイミングプーリ、１０ｂ
は相手内歯部（相手歯部）、１４は油圧室、１７はピス
トン手段、１９ａはピストン外歯部（ピストン歯部）、
１９ｂはピストン内歯部（ピストン歯部）、２４は第１
バネ、２６は係止ピン、２９は第２バネ、を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁を開閉作動させるカムシャフトと、 該カムシャフトに周方向に相対変位可能に保持されたタ
   イミングプーリと、 該タイミングプーリとカムシャフトとの間に配置された
   油圧室と、 該油圧室に配置され該油圧室の油圧に応じて該カムシャ
   フトの軸長方向にそって移動可能なピストン手段と、 該ピストン手段の内周部及び外周部のうちの少なくとも
   一方に設けられたヘリカル状をなすピストン歯部と、 該タイミングプーリ及び該カムシャフトのうちの少なく
   とも一方に設けられ該ピストン手段の該ピストン歯部と
   噛合するヘリカル状をなす相手歯部とを具備し、 該ピストン手段の軸長方向の移動に伴い、該ピストン歯
   部及び該相手歯部を介して該カムシャフトを該タイミン
   グプーリに対して周方向に相対回転させる弁開閉時期制
   御装置であって、 該ピストン手段は、 該油圧室に移動可能に配置されたピストン本体と、 該ピストン本体に対して別体をなし、該ピストン本体に
   軸長方向において隣設して配置され、該ピストン歯部を
   もつ歯部保有部材と、 該ピストン本体の軸芯に対して該歯部保有部材の軸芯を
   傾かせて該ピストン本体に該歯部保有部材を連結し、連
   結により該ピストン歯部の歯面と該相手歯部の歯面とが
   接触する向きに該ピストン歯部の歯筋方向を該相手歯部
   の歯筋方向に対してずらせる連結具とを具備しているこ
   とを特徴とする弁開閉時期制御装置。
2. 【請求項２】連結具は、 ピストン本体と歯部保有部材とを互いに接近させる方向
   に付勢する接近付勢手段と、該接近付勢手段に対して離
   れた位置に配置され該ピストン本体と該歯部保有部材と
   を互いに遠ざける方向に付勢する離遠付勢手段とのうち
   の、少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求
   項１に記載の弁開閉時期制御装置。