JPH08334006A - 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】 各歯間の摺動摩擦抵抗を小さくして、筒状歯
車のスムーズな移動性を確保すると共に、回転体の全長
の増加を防止しつつばね部材のばね反力を大きくする。 【構成】 従動スプロケット１とカムシャフト１のスリ
ーブ４との間に、各歯９ａ，１０ａ、９ｂ，１０ｂを噛
合させた筒状歯車８を、圧力室２１及び受圧室１５内の
油圧と圧縮スプリング２３のばね力との相対圧で前後に
移動させることにより、両者１，２の相対回動位相を変
換する。後側歯車構成部１０の後側に設けられて、前記
油圧とばね力を受ける受圧ピストン１３と支持ピン１６
によって両歯車構成部９，１０を互いに離間状態で移動
させると共に、後側歯車構成部１０の後端部に受圧ピス
トン１３の前端部１３ａを遊嵌する嵌合溝１４を形成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気弁ある
いは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、例えば本出願人が先に出願した実開平６−２８２
０３号公報に記載されたものがある。

【０００３】この装置は、図３に示すように機関のクラ
ンク軸からタイミングチェーンを介して回転駆動される
従動スプロケット４０と、外周に吸気弁を駆動させるカ
ムを有するカムシャフト４１と、該カムシャフト４１の
本体の一端部に取付ボルト４２によって固定されて、従
動スプロケット４０の筒状本体４０ａ内に挿通配置され
たスリーブ４３と、筒状本体４０ａとスリーブ４３との
間に介装された筒状歯車４４とを備えている。

【０００４】前記筒状歯車４４は、内外周に前記筒状本
体４０ａの内周に有するインナ歯４０ｂとスリーブ４３
の外周に有するアウタ歯４３ａに夫々噛合するはす歯形
の内外歯４４ａ，４４ｂが形成されていると共に、略中
央の軸直角方向から２分割形成された前後の歯車構成部
４５，４６を備えている。この両歯車構成部４５，４６
は、連結ピン５５とコイルスプリング５６によって互い
に接近する方向へ弾性的に連結されている。

【０００５】また、後側歯車構成部４６とスリーブ４３
のフランジ部４３ｂとの間に、受圧ピストン４７がカム
シャフト軸方向へ摺動自在に設けられている。この受圧
ピストン４７には、支持ピン４８の頭部４８ａ側軸部が
軸方向から挿通固定されており、この支持ピン４８は、
軸部先端部４８ｂ側が後側歯車構成部４６の挿通孔４６
ａを貫通して、該後側歯車構成部４６を軸方向へ摺動自
在に支持していると共に、軸部先端部４８ｂに嵌着され
たスナップリング４９を介して後側歯車構成部４６を係
止している。

【０００６】更に、筒状歯車４４を軸方向へ移動させる
駆動機構は、受圧ピストン４７の前端側に有する圧力室
５０と、該圧力室５０と受圧ピストン４７の後端側に有
する受圧室５１とに油圧を給排する２経路の第１，第２
油圧回路５２，５３と、両端が受圧ピストン４７の後端
面とフランジ部４３ａの内面とに弾持された圧縮スプリ
ング５４とを備えている。

【０００７】そして、例えば機関低負荷域から高負荷域
に移行した場合は、図外の電磁切換弁の作動により第１
油圧回路５２を介して圧力室５０内に油圧が供給されて
受圧ピストン４７を圧縮スプリング５４のばね力に抗し
て後方向へ押圧する。これにより、スナップリング４９
が後側歯車構成部４６に係止して受圧ピストン４７の摺
動方向に引っ張ると共に、前側歯車構成部４５も連結ピ
ン５５を介して同方向へ引っ張られながら追従移動す
る。したがって、両歯車構成部４５，４６は、コイルス
プリング５６のばね力に抗して互いに離間状態で移動す
るため、各歯間の圧接力が低下して摺動摩擦抵抗が小さ
くなって筒状歯車４４のスムーズな後方移動が得られ
る。

【０００８】一方、機関が高負荷域から低負荷域に移行
した場合は、圧力室５０内の油圧が排出されると同時に
第２油圧回路５３から受圧室５１に油圧が供給される。
したがって受圧ピストン４７は、受圧室５１の油圧と圧
縮スプリング５４のばね力によって前方へ摺動する。こ
れにより、支持ピン４８の軸部先端部４８ｂが前側歯車
構成部４５の後端面を前方へ直接押圧し、このため、後
側歯車構成部４６も前側歯車構成部４５に互いに離間状
態で追従移動する。したがって、前述と同様に各歯間の
圧縮力が低下して筒状歯車４４のスムーズな前方移動が
得られる。この結果、バルブタイミング制御応答性の向
上と高精度な制御が可能になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の装置にあっては、受圧ピストン４７と支持ピン４８
によって筒状歯車４４の前後方向のスムーズな移動が確
保できるものの、受圧ピストン４７の存在によって圧縮
スプリング５４の十分なばね力が得られなくなる。即
ち、受圧ピストン４７を有しないものに比較して受圧ピ
ストン４７の肉厚巾分だけ圧縮スプリング５４の自由高
さが小さくなるため、その分、ばね反力が低下してしま
う。この結果、筒状歯車４４の最大後方位置から前方向
への移動応答性つまり復帰応答性が低下する。したがっ
て、バルブタイミング制御応答性に影響を与える惧れが
ある。

【００１０】特に、近時の高出力トルク機関に適用した
場合には、バルブスプリングのばね力に起因する負のト
ルク変動（カムリフト乗り下げ時のばね力）が大きいた
め、前記圧縮スプリング５４のばね力反力を比較的大き
くしないと、斯かる負のトルク変動に十分に対抗し得な
くなり、必然的に筒状歯車４４の復帰応答性が低下して
しまう惧れがある。

【００１１】そこで、従動スプロケット４０の筒状本体
４０ａの全長を長く設定して圧縮スプリング５４の自由
高さを大きくすることも考えられるが、このように筒状
本体４０ａの全長を長くすると、装置全体の大型化や重
量の増加が余儀なくされてしまう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願発明は、前記従来装
置の問題点に鑑みて案出されたもので、機関により回転
駆動されかつ内周にインナ歯を有する回転体と、該回転
体から回転力が伝達されかつ外周にアウタ歯を有するカ
ムシャフトと、該回転体とカムシャフトとの間に少なく
とも一方がはす歯形の内外歯が前記インナ歯とアウタ歯
に噛合し、かつ軸方向に２分割された両歯車構成部を連
結手段を介して互いに接近する方向へ弾性的に連結して
なる筒状歯車と、前記回転体とカムシャフトとの間に、
カムシャフト軸方向へ摺動自在に設けられた受圧ピスト
ンと、一端部が受圧ピストンに軸方向から固定されて、
他端部に受圧ピストン側の前記一方の歯車構成部が摺動
自在に連結された支持ピンと、前記受圧ピストンの一端
側に有する圧力室内の油圧と受圧ピストンの他端面に弾
持したばね部材との相対圧で前記筒状歯車をカムシャフ
ト軸方向へ移動させる駆動機構とを備えたバルブタイミ
ング制御装置において、前記一方の歯車構成部の受圧ピ
ストン側端部に、受圧ピストンの一部をカムシャフト軸
方向から遊嵌させる嵌合溝を形成したことを特徴として
いる。

【００１３】

【作用】前記構成によれば、一方側の歯車構成部の端部
に形成された嵌合溝内に、受圧ピストンの一部、特にば
ね部材を弾持する部位を遊嵌させるようにしたため、該
遊嵌した長さ分だけばね部材の自由高さを大きくするこ
とが可能になる。したがって、ばね部材のばね反力を大
きく設定することができるので、装置の全長を増加させ
ることなく、筒状歯車の復帰応答性の低下を防止するこ
とができる。

【００１４】

【実施例】図２は本発明に係る内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置をＤＯＨＣ型動弁機構の吸気弁側に適用し
た一実施例を示している。

【００１５】図中１は図外のクランク軸からタイミング
チェーンにより駆動力が伝達される回転体たる従動スプ
ロケット、２は本体の一端部２ａがシリンダヘッド３の
カム軸受３ａに回転自在に支持されて、従動スプロケッ
ト１から伝達された回転力により図外の吸気弁をバルブ
スプリングのばね力に抗して開作動させるカムを有する
カムシャフトであって、このカムシャフト２の本体の一
端部２ａには、従動スプロケット１の筒状本体１ａの内
部軸方向に挿通されたスリーブ４が固定ボルト５によっ
て軸方向から固定されている。このスリーブ４は、後端
側の大径フランジ部４ａがカムシャフト本体の一端部２
ａに嵌合していると共に、外周面の略中央位置にアウタ
歯４ｂが形成されている。

【００１６】前記従動スプロケット１は、前記筒状本体
１ａと、該筒状本体１ａの後端部外周に一体に設けられ
た歯車１ｂと、スリーブ４の前端縁に固定ボルト５によ
り共締め固定されて、筒状本体１ａの前端開口を閉塞す
る円板状のフロントカバー７とから構成されている。ま
た、筒状本体１ａは、前端部がフロントカバー７の外周
面に摺動自在に支持されていると共に、内周面略中央に
インナ歯１ｃが形成されている。

【００１７】また、スリーブ４と筒状本体１ａとの間に
は、後述する駆動機構を介して軸方向に移動する筒状歯
車８が介装されている。この筒状歯車８は、長尺な歯車
を軸直角方向に切断分割して形成された２個の歯車構成
部９，１０からなり、両歯車構成部９，１０は、夫々縦
断面略コ字形を呈し、後側の歯車構成部１０内に装着さ
れた連結手段たるコイルスプリング１１と連結ピン１２
とにより互いに接近する方向へ弾性的に連結されてい
る。また、各歯車構成部９，１０の内外周には、両方が
はす歯の内歯９ａ，１０ａと外歯９ｂ，１０ｂが夫々形
成されており、この両内外歯９ａ，１０ａ、９ｂ，１０
ｂに前記筒状本体１ａのインナ歯１ｃとスリーブ４のア
ウタ歯４ｂがスパイラル噛合している。また、後側歯車
構成部１０は、図１に示すように内部軸方向に貫通孔１
０ｃが形成されていると共に、後端部には、後述する受
圧ピストン１３の前端部１３ａが遊嵌状態に収容される
嵌合溝１４が形成されている。この嵌合溝１４は、円環
状を呈し、その深さが前記受圧ピストン１３の前端部１
３ａの軸方向の長さと略同一に設定されている。更に、
この筒状歯車８は、前側歯車構成部９の前端縁がフロン
トカバー７の内端面に突き当たった位置で最大前方向へ
の移動が規制され、一方、後側歯車構成部１０の後端縁
が後述する受圧ピストン１３を介して大径フランジ部４
ａの内側面に突き当たった位置で最大後方向（図中右方
向）への移動が規制されるようになっている。

【００１８】また、前記筒状本体１ａの後端部内周とス
リーブ４に後端部外周との間には、円環状の受圧ピスト
ン１３がカムシャフト軸方向へ摺動自在に設けられてい
る。この受圧ピストン１３は、図１にも示すように略円
筒状を呈し、後端部１３ｂの内部軸方向に環状溝１３ｃ
が形成されていると共に、前端部１３ａが前記嵌合溝１
４の内部に遊嵌自在な巾に設定されている。また、後端
部１３ｂの外周面に形成された円環溝と、スリーブ４の
略中央外周に形成された円環溝には受圧ピストン１３の
内外周に形成された受圧室１５をシールするシールリン
グ１８，１９が嵌着固定されている。さらに、受圧ピス
トン１３の前端部１３ａには、周方向の所定個所に支持
ピン１６を挿通固定する固定用孔１７が軸方向に貫通形
成されている。

【００１９】前記支持ピン１６は、比較的長尺に形成さ
れ、軸部１６ａ先端側が固定用孔１７に圧入固定されて
いると共に、頭部１６ｂ側軸部１６の外周面に前記貫通
孔１０ｃを介して後側歯車構成部１０を軸方向へ摺動自
在に支持している。また、頭部１６ｂが貫通孔１０ｃの
前端側孔縁に有する係止用溝２０底面に係止するように
なっている。

【００２０】前記駆動機構は、図２に示すように前側歯
車構成部９とフロントカバー７との間に形成されて、前
記受圧室１５に各歯１ｃ，４ｂ，９ａ，９ｂ，１０ａ，
１０ｂ間の隙間を介して連通する圧力室２１と、該圧力
室２１に油圧を給排する油圧回路２２と大径フランジ部
４ａの内面と受圧ピストン１３の前端部１３ａつまり環
状溝１３ｃの底面に弾持されて受圧ピストン１３を前方
に付勢する圧縮スプリング２３とを備えている。

【００２１】前記油圧回路２２は、シリンダヘッド３と
カム軸受３ａ内及びカムシャフト２の半径方向に沿って
形成されて、一端部がオイルポンプ２４と連通する油通
路２５と、固定ボルト５とスリーブ４のボルト孔４ｃと
の間に形成されて、一端部が油通路２５に連通し、かつ
他端部がスリーブ４の直径方向孔２６を介して圧力室２
１に連通する環状通路２７とを備えている。また、油通
路２５とオイルポンプ２４との間には、油通路２５の上
下流とドレン通路２８を切り換える電磁切換弁２９が設
けられている。

【００２２】また、前記電磁切換弁２９は、クランク角
センサやエアーフローメータ等から出力された機関回転
数や吸入空気量信号に基づいて現在の機関運転状態を検
出する図外のコントロールユニットからの制御信号に基
づいて相対的に切り換え作動するようになっている。

【００２３】以下、本実施例の作用について説明する。
まず、機関低負荷域から高負荷域に移行した場合は、電
磁切換弁２９にＯＮ信号が出力されてドレン通路２８を
閉成すると共に、油通路２５の上下流を連通する。した
がって、圧力室２１内に油圧が供給されて受圧室１５の
内圧が上昇して、後端部１３ｂに作用した油圧によって
受圧ピストン１３が圧縮スプリング２３のばね力に抗し
て後方向へ摺動する。これにより、支持ピン１６の頭部
１６ｂが貫通孔１０ｃの孔縁に有する係止用溝２０底面
に係止して後側歯車構成部１０を受圧ピストン１３が後
方へ引っ張ると共に、前側歯車構成部９も連結ピン１２
を介して同方向へ引っ張られながら追従移動する。

【００２４】ここで、前側歯車構成部９は、各歯１ｃ，
４ｂ，９ａ，９ｂ間の摺動抵抗によりコイルスプリング
１１のばね力に抗して後側歯構成部１０から離れる方向
に力が作用する。このため、両歯車構成部９，１０の各
内歯９ａ，１０ａとスリーブ４のアウタ歯４ｂとの歯側
面同士の圧接力が低下するとと共に、各外歯９ｂ，１０
ｂと従動スプロケット１のインナ歯１ｃとの歯側面同志
の圧接力が低下する。したがって、各歯１ｃ，４ｂ，９
ａ，１０ａ，９ｂ，１０ｂ間の摺動摩擦抵抗が小さくな
り、筒状歯車８全体を後方向へスムーズに移動させるこ
とができる。この結果、従動スプロケット１とカムシャ
フト２との一方側への相対回動の位相変換速度が上昇
し、バルブタイミングの制御応答性が向上する。

【００２５】一方、機関が高負荷域から低負荷域に移行
した場合は、第１電磁切換弁３１にＯＦＦ信号が出力さ
れて、油通路２５とドレン通路２８が連通して、圧力室
２１及び受圧室１５内の油圧が逆流してドレン通路２８
から排出されて、両室１５，２１が低圧になる。したが
って、受圧ピストン１３が圧縮スプリング２３のばね力
によって前方へ移動する。これにより、支持ピン１６の
頭部１６ｂの前端面で前側歯車構成部９の後端面を前方
に直接押圧する。したがって、前側歯車構成部９が前方
へ移動すると共に、後側歯車構成部１０も連結ピン１２
を介して前方へ引っ張られながら同方向へ追従移動す
る。ここで、両歯車構成部９，１０は、互いに離れる方
向に力が作用し、各歯９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂとイ
ンナ歯１ｃ，アウタ歯４ｂとの歯側面同士の圧接力が低
下して摺動摩擦抵抗が小さくなり、筒状歯車８全体を前
方へスムーズに移動させることができる。これによっ
て、両者１，２の他方側への相対回動位相変換速度が上
昇する。

【００２６】しかも、前記受圧ピストン１３の前端部１
３ａが、後側歯車構成部１０の嵌合溝１４内に遊嵌状態
に収納されて、環状溝１３ｃの底面１３ｄと大径フラン
ジ部４ａの内面との間の長さを大きくすることが可能に
なる。したがって、この長さ分だけ圧縮スプリング２３
の自由高さを増加させることができる。このため、圧縮
スプリング２３のばね反力を従来よりも大きく設定する
ことができる。

【００２７】したがって、前記高負荷域から低負荷域へ
の移行における圧縮スプリング２３のばね力による受圧
ピストン１３及び筒状歯車８の前方移動つまり復帰移動
応答性が前記各歯１ｃ，４ｂ、９ａ，１０ｂ感の摺動抵
抗の低下と相俟って大巾に向上する。このため、回転体
とカムシャフトとの相対回動位相変換速度がさらに上昇
し、バルブタイミングの制御応答性が向上する また、受圧ピストン１３の前端部１３ａを嵌合溝１４に
嵌合させることによって、筒状本体１ａ等の全長を増長
させることなく、圧縮スプリング２３のばね反力を大き
くすることができることにより、装置の大型化を防止し
つつ正のトルク変動の大きな高出力トルクの機関にも十
分に適用することが可能になる。

【００２８】本発明は、前記実施例の構成に限定される
ものではなく、例えば受圧ピストン１３の軸方向の長さ
を短くすることによって筒状歯車８の前後のストローク
量をさらに大きくすることができる。また、受圧ピスト
ン１３を前側歯車構成部９の前側に配置することも可能
である。

【００２９】

【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、受圧ピストン及び支持ピンによって前後の歯車
構成部を互いに離間状態で軸方向へ移動させることによ
り、各歯間の摺動摩擦抵抗を低減できることは勿論のこ
と、受圧ピストンの端部を一方側歯車構成部の嵌合溝内
に遊嵌させるようにしたため、この分ばね部材の自由高
さを大きくすることが可能になり、これによって、ばね
反力を増加させることができる。

【００３０】この結果、前記各歯間の摺動摩擦抵抗の低
減と相俟って筒状歯車の移動応答性が向上する。

【００３１】また、回転体の全長を大きくすることな
く、ばね反力を増加させることができるので、装置の大
型化を防止できると共に、高出力トルクの機関にも適用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の要部断面図。

【図２】本実施例の縦断面図。

【図３】従来のバルブタイミング制御装置を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１…従動スプロケット（回転体） １ｃ…インナ歯 ２…カムシャフト ４…スリーブ ４ｂ…アウタ歯 ８…筒状歯車 ９…前側歯車構成部 １０…後側歯車構成部 ９ａ，１０ａ…内歯 ９ｂ，１０ｂ…外歯 １１…コイルスプリング １２…連結ピン １３…受圧ピストン １３ａ…前端部 １４…嵌合溝 １６…支持ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関により回転駆動されかつ内周にイン
   ナ歯を有する回転体と、該回転体から回転力が伝達され
   かつ外周にアウタ歯を有するカムシャフトと、該回転体
   とカムシャフトとの間に少なくとも一方がはす歯形の内
   外歯が前記インナ歯とアウタ歯に噛合し、かつ軸方向に
   ２分割された両歯車構成部を連結手段を介して互いに接
   近する方向へ弾性的に連結してなる筒状歯車と、 前記回転体とカムシャフトとの間に、カムシャフト軸方
   向へ摺動自在に設けられた受圧ピストンと、一端部が受
   圧ピストンに軸方向から固定されて、他端部に受圧ピス
   トン側の前記一方の歯車構成部が摺動自在に連結された
   支持ピンと、前記受圧ピストンの一端側に有する圧力室
   内の油圧と受圧ピストンの他端面に弾持したばね部材と
   の相対圧で前記筒状歯車をカムシャフト軸方向へ移動さ
   せる駆動機構とを備えたバルブタイミング制御装置にお
   いて、 前記一方の歯車構成部の受圧ピストン側端部に、受圧ピ
   ストンの一部をカムシャフト軸方向から遊嵌させる嵌合
   溝を形成し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。