JPH0893424A - 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】構造を複雑化することなく、かつカムシャフト
の回転位相変換速度を低下させることなく、歯打音を低
減することを目的とする。 【構成】油圧を制御により、リングギヤ１３をカムシャ
フト２の軸方向へ移動させ、タイミングプーリ６及びカ
ムシャフト２の回転位相を変化させてバルブの開閉時期
を調整するバルブタイミング制御装置において、タイミ
ングプーリ６には所定のクリアランスを介してアウタギ
ヤ１１の外周を覆うカバー１０を設ける。そして、カバ
ー１０とアウタギヤ１１との間には作動油の貯溜室１８
を形成する。この構成により、作動油の油圧力にてリン
グギヤ１３が移動した際、カムシャフト２のトルク変動
によりリングギヤ１３及びアウタギヤ１１同士、もしく
はリングギヤ１３及びインナギヤ４同士は歯打する。こ
の歯打ちに伴う振動は貯溜室１８内の作動油により減衰
される。従って、各ギヤの歯打音は低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は吸・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】従来から、内燃機関の運転状態に応じて
カムシャフトの回転位相を変化させて、バルブの開閉時
期を早めたり、遅らせたりするバルブタイミング制御装
置が提案されている。このバルブタイミング制御装置
は、タイミングプーリとカムシャフト及びプーリ間にリ
ングギヤが介在されている。リングギヤの外周に設けた
アウタ歯はタイミングプーリの内周に設けられたインナ
歯に噛合されるとともに、リングギヤの内周に設けたイ
ンナ歯はカムシャフトの外周に設けたアウタ歯に噛合れ
ている。この噛合により、タイミングプーリの駆動力が
リングギヤを介してカムシャフトに伝達される。そし
て、前記リングギヤのインナ歯もしくはアウタ歯のうち
少なくとの何れか一方はヘリカルスプラインとなってい
る。リングギヤは油圧機構の油圧力やスプリング等の付
勢力によりカムシャフトの軸心方向に沿って移動する
と、カムシャフトに捩りが付与されてタイミングプーリ
との回転位相がずれることにより、吸気バルブのタイミ
ングが制御される。

【０００３】また、リングギヤとタイミングプーリ及び
カムシャフトとは互いに噛合されているため、噛合する
スプラインの歯面と歯面との間にはバックラッシが存在
する。従って、バックラッシが存在するために、カムシ
ャフトがカム駆動トルクの変動により回転変動を生じる
と、リングギヤのインナ歯もしくはアウタ歯と噛合する
歯とが互いに衝突し合い、歯打音による異音の発生を招
く問題がある。

【０００４】そこで、このような問題を解決するため
に、例えば特開平２−２４１９１４号公報に示されるよ
うな構成のものが知られている。すなわち、この従来構
成においては、シリコンオイル等の粘性流体が封入され
た粘性ダンパが用いられている。そして、粘性流体の粘
性剪断力によりカムシャフトのトルク変動が吸収され、
リングギヤに噛合されるヘリカルスプラインの歯打ち力
が低減される。従って、この従来技術においては、バッ
クラッシを低減することなく、カムシャフトのトルク変
動を吸収することにより歯打音は解消される。

【０００５】また、粘性ダンパによりカムシャフトのト
ルク変動を吸収する以外にも、リングギヤをシザーズギ
ヤ化して歯打音を解消するものが提案されている。この
構成によれば、リングギヤは歯車構成体に分割され、歯
車構成体は互いにゴムブッシュを介してスラストピンに
より各歯車構成体のアウタ歯及びインナ歯の歯すじを僅
かにずらすようにして連結されている。そして、このゴ
ムブッシュの弾性力により各歯車構成体が回転方向及び
軸方向に移動可能となるようにするとともに、歯すじを
ずらしたことにより見掛け上の歯厚を増大させている。
そして、リングギヤをタイミングプーリ及びカムシャフ
トに組付けた際、各歯車構成体がそれらのアウタ歯及び
インナ歯に対して噛合される歯車とのバックラッシを零
とする方向へ移動される。従って、この従来技術におい
ては、カムシャフトのトルク変動を吸収することなく、
スプライン噛合するスプライン間のバックラッシを無く
すことにより、歯打音は解消される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者のよう
に粘性ダンパを使用する場合において、粘性流体の粘性
剪断力が抵抗となり、アウタ歯及びインナ歯は動き難く
なる。また、シリコンオイル等の粘性流体は温度により
粘度が変わり、特に低温時には粘度が高くなることによ
り、カムシャフトの回転位相変換速度が低下して、スム
ーズに位相変換されなくなるという問題がある。それと
ともに、粘性ダンパ内には粘性流体を密封する必要があ
るため、構造が複雑化するという問題がある。

【０００７】また、後者のようにリングギヤのシザーズ
ギヤ化した場合においては、リングギヤのバックラッシ
を無くしたことにより、アウタ歯及びインナ歯に対する
リングギヤの摺動抵抗が増大してリングギヤの移動がス
ムーズに行われなくなる。このため、前者と同様にカム
シャフトの回転位相変換速度が低下して、スムーズに位
相変換されなくなるという問題がある。

【０００８】この発明の目的は、構造を複雑化すること
なく、かつカムシャフトの回転位相変換速度を低下させ
ることなく、歯打音を低減することの可能な内燃機関の
バルブタイミング制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、バルブ駆動用カムシャフトと、カムシャ
フトを駆動するためのプーリに設けられ、スプラインを
有するアウタギヤと、カムシャフトの前端に一体回動可
能に設けられ、スプラインを有するインナギヤと、アウ
タギヤ及びインナギヤ間に設けられ、内外周面にスプラ
インを有し、そのうち少なくとも一方はヘリカルスプラ
インである円筒状のリングギヤとを備え、前記アウタギ
ヤの内周面及びリングギヤの外周面と、インナギヤの外
周面及びリングギヤの内周面とをスプライン嵌合し、そ
のリングギヤの端部に作動油の油圧を作用させてカムシ
ャフト軸方向へ移動させることでプーリとカムシャフト
の回転位相を変化させ、バルブの開閉時期を可変とした
バルブタイミング制御装置において、前記タイミングプ
ーリにはアウタギヤの外周を所定のクリアランスを介し
て覆い、作動油の貯溜室を形成するためのカバーを設け
たことを要旨とするものである。

【００１０】

【作用】上記の構成において、作動油の油圧力にてリン
グギヤがカムシャフトの軸方向へ移動した際、カムシャ
フトのトルク変動によりヘリカルスプラインでスプライ
ン嵌合されたリングギヤ及びアウタギヤ同士、もしくは
リングギヤ及びインナギヤ同士は歯打する。この歯打ち
に伴う振動は貯溜室内の作動油により減衰される。従っ
て、各ギヤの歯打音は低減される。

【００１１】また、貯溜室内の作動油はアウタギヤの外
周とカバーとの間のクリアランスにも充填されてアウタ
ギヤの外周に接しているので、高温である作動油からの
熱はアウタギヤに伝達される。このため、アウタギヤは
外気にさらされて冷却されることがない。よって、アウ
タギヤとリングギヤとのスプライン嵌合部分に作動油の
劣化物が付着し難くなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明における内燃機関のバルブタイ
ミング装置を具体化した一実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１３】図１に示すように、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
へ延びる吸気バルブ用のカムシャフト２が設けられてい
る。カムシャフト２の外周にはカムジャーナル部２ａが
形成され、このカムジャーナル部２ａがシリンダヘッド
１とベアリングキャップ３とによって回転可能に支承さ
れている。カムシャフト２の前端には筒状のインナギヤ
４がボルト５により締付け固定されている。カムシャフ
ト２の前端外周にはタイミングプーリ６が回転可能に設
けられている。タイミングプーリ６のボス部６ａはカム
シャフト２の前端に遊挿されている。ボス部６ａの前端
面はインナギヤ４の後端面に摺動可能に当接されている
とともに、ボス部６ａの後端面はカムシャフト２の外周
から突出したフランジ２ｂに摺動可能に当接されてい
る。

【００１４】タイミングプーリ６にはタイミングベルト
８が掛装され、クランクシャフト（図示しない）の回転
がこのタイミングベルト８を介してタイミングプーリ６
に伝達される。タイミングプーリ６の前端面にはカバー
１０及びアウタギヤ１１がボルト９にて共に締付け固定
され、カバー１０によりカムシャフト２の前端が覆われ
ている。なお、カバー１０及びアウタギヤ１１の接合部
の間には環状のガスケット１９が介在されている。

【００１５】前記タイミングプーリ６とアウタギヤ１１
とによって囲まれる空間が環状空間１２とされ、同環状
空間１２にはほぼ円筒状をなすリングギヤ１３が配設さ
れている。リングギヤ１３の後端外周には、同リングギ
ヤ１３の径方向外方へ延びる環状のフランジ７が一体に
形成されている。フランジ７の周縁にはその周方向へ延
びる周溝７ａが形成され、周溝７ａ内には環状のパッキ
ン７ｂが収容されている。そして、前記パッキン７ｂに
よりフランジ７の周縁とアウタギヤ１１の内周とは密接
されている。

【００１６】前記リングギヤ１３によりタイミングプー
リ６とインナギヤ４とが駆動連結されている。すなわ
ち、リングギヤ１３の前端の外周及び内周にはそれぞれ
ヘリカルスプライン１３ａ，１３ｂが形成されている。
一方、前記インナギヤ４の外周及びアウタギヤ１１の内
周にはヘリカルスプライン４ａ，１１ａが形成されてい
る。そして、ヘリカルスプライン１３ａ，１１ａ同士が
噛み合い、また、ヘリカルスプライン１３ｂ，４ａ同士
が相互に噛み合っている。

【００１７】従って、クランクシャフトの回転がタイミ
ングベルト８を介してタイミングプーリに伝達される
と、リングギヤ１３によって連結されたタイミングプー
リ６とインナギヤ４とが一体的に回転され、カムシャフ
ト２が回転駆動される。

【００１８】前記環状空間１２におけるリングギヤ１３
の前側は第一の圧力室１４とされ、リングギヤ１３の後
側は第二の圧力室１５とされている。この圧力室１４，
１５には作動油が供給される。すなわち、カムシャフト
２の前端部、タイミングプーリ６のボス部６ａ及びベア
リングキャップ３には遅角制御用通路１６が形成されて
いる。カムシャフト２における遅角側制御用通路１６の
一端はボス部６ａの開口を介して第二の圧力室１５と連
通され、他端はカムジャーナル部２ａの幅方向の中央部
に設けた開口部１６ａに連通されている。そして、その
開口部１６ａはシリンダヘッド１の軸受部に開口するベ
アリングキャップ３側の遅角制御用通路１６に連通され
ている。

【００１９】また、カムシャフト２の前端部軸芯、ボル
ト５及びシリンダヘッド１には進角制御用通路１７が形
成されている。すなわち、カムシャフト２における進角
側制御用通路１７の一端はボルト５の軸芯に沿って穿設
された透孔５ａを介して第一の圧力室１４と連通され、
他端はカムジャーナル部２ａのスラスト面側に設けた開
口部１７ａに連通されている。そして、その開口部１７
ａはシリンダヘッド１の軸受部においてカムジャーナル
２ａのスラスト面側に開口するシリンダヘッド１側の進
角制御用通路１７に連通されている。

【００２０】前記遅角制御通路１６及び進角制御通路１
７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に作動油を汲み
上げ、電磁切換弁にて選択された遅角制御用通路１６、
あるいは進角制御用通路１７を介していずれかの油圧室
へ供給される。この供給により、リングギヤ１３に油圧
が作用するようになっている。

【００２１】次に、本実施例の特徴部分について説明す
る。カバー１０の内周面とアウタギヤ１１の外周面との
間はほぼ一定の間隔のクリアランスを有しており、この
クリアランス部分が貯溜室１８となっている。すなわ
ち、貯溜室１８はアウタギヤ１１の前端から後端にかけ
て延びる環状空間となっている。貯溜室１８はアウタギ
ヤ１１の前端面に設けた開口を介して前記第一の圧力室
１４と連通されており、同貯溜室１８及び第一の圧力室
１４内には作動油が常に貯溜されるようになっている。
そして、エンジンが作動中はアウタギヤ１１の外周面に
対して高温の作動油が接触されることにより、作動油か
らの熱はアウタギヤ１１に伝達される。このため、アウ
タギヤ１１のヘリカルスプライン１１ａと、リングギヤ
１３のヘリカルスプライン１３ａとのスプライン嵌合部
は外気にさらされて冷却されることがない。

【００２２】次に、上記のように構成されたバルブタイ
ミング制御装置の作用及び効果について説明する。図示
しないオイルパンからオイルが進角制御通路１７を介し
て第一の圧力室１４に供給されると、リングギヤ１３に
油圧が作用して、その押圧力にて同リングギヤ１３はそ
の軸方向の一方（図１の右方向）へ移動される。この結
果、カムシャフト２に捩じりが付与されてアウタギヤ１
１との回転位相がずれる。すなわち、吸気バルブの閉じ
・開きが早められ、吸気工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。

【００２３】反対に、図示しないオイルパンからオイル
が遅角制御通路１６を介して第二の圧力室１５に供給さ
れると、リングギヤ１３に油圧が作用して、その押圧力
にて同リングギヤ１３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、カムシャフト２に前記と
は逆の捩じりが付与されてアウタギヤ１１との回転位相
がずれる。すなわち、吸気バルブの開き・閉じが遅らせ
られ、吸気工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】リングギヤ１３が移動した際、カムシャフ
ト２のトルク変動により生じるリングギヤ１３のヘリカ
ルスプライン１３ａと、アウタギヤ１１のヘリカルスプ
ライン１１ａとの歯打ちによる振動は貯溜室１８内に貯
溜された作動油により減衰される。また、リングギヤ１
３のヘリカルスプライン１３ｂと、インナギヤ４のヘリ
カルスプライン４ａとの歯打ちによる振動についても貯
溜室１８内に貯溜された作動油により減衰される。この
ため、各ギヤ４，１１，１３同士の歯打音を低減するこ
とができる。

【００２５】しかも、従来と異なり歯打音を低減するた
めに粘性ダンパを使用していないので、粘性流体の粘性
剪断力がアウタギヤ１１の回転抵抗となることはない。
この結果、カムシャフト２の回転位相変換速度が向上
し、スムーズな位相変換を行うことができる。それとと
もに、粘性ダンパ内に粘性流体を密封する構造を要しな
いので、バルブタイミング制御装置全体の構造を簡略化
することができる。

【００２６】また、従来と異なり歯打音を低減するため
にリングギヤ１３をシザーズギヤ化し、リングギヤ１３
及びインナギヤ４間のバックラッシと、リングギヤ１３
及びアウタギヤ１１間のバックラッシとを無くす必要が
ない。この結果、リングギヤ１３の摺動抵抗を軽減でき
て、リングギヤ１３の移動がスムーズに行われる。よっ
て、カムシャフト２の回転位相変換速度が向上し、スム
ーズな位相変換を行うことができる。

【００２７】さらに、エンジンの作動中において、貯溜
室１８内には第一の圧力室１４内から高温の作動油が貯
溜されるので、アウタギヤ１１の外周面に対して高温の
作動油が接触されて、作動油からの熱はアウタギヤ１１
に伝達される。このため、アウタギヤ１１のヘリカルス
プライン１１ａと、リングギヤ１３のヘリカルスプライ
ン１３ａとのスプライン嵌合部は、外気にさらされて冷
却されることがない。このため、アウタギヤ１１のヘリ
カルスプライン１１ａにエンジンオイルからの劣化物が
付着し難くなり、リングギヤ１３の移動に支障をきたす
ことがない。この結果、バルブタイミング制御装置の作
動不良性の可能性を減少することができる。

【００２８】また、カバー１０の内周面とアウタギヤ１
１の外周面との間に形成されたクリアランスに対して進
角制御通路１７を介して第一の圧力室１４に入ってきた
加工時の削り粒がトラップされるため、削り粒によるリ
ングギヤ１３の作動不良を少なくすることができる。

【００２９】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば下
記のように任意に変更することも可能である。 （１）上記実施例では、リングギヤ１３の外周及び内周
にヘリカルスプライン１３ａ，１３ｂを形成したが、外
周及び内周のうち少なくともいづれか一方にヘリカルス
プラインを形成してもよい。

【００３０】（２）上記実施例ではカバー１０の内周面
とアウタギヤ１１の外周面との間はほぼ一定の間隔の隙
間を有するようにしたが、一定間隔を有することに限ら
ず不規則な間隔となるようにしてもよい。

【００３１】以上、この発明の各実施例について説明し
たが、各実施例から把握できる請求項以外の技術的思想
について、以下にそれらの効果と共に記載する。 （ａ）請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制
御装置において、前記カバー１０はアウタギヤ１１とと
もに、プーリ６にボルト９にて共締めされている内燃機
関のバルブタイミング制御装置。この構成によれば、カ
バー１０及びプーリ６を共通のボルト９にて共締めする
ため部品点数が少なくて済む。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
構造を複雑化することなく、かつカムシャフトの回転位
相変換速度を低下させることなく、リングギヤの歯打音
を低減することができる。また、エンジン作動中は貯溜
室内に貯溜された高温の作動油にてアウタギヤが冷却さ
れないため、アウタギヤとリングギヤとのスプライン嵌
合部分に作動油の劣化物が付着し難くすることができ、
バルブタイミング制御装置の作動不良の可能性を低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を具体化した一実施例におけるバルブ
タイミング制御装置の断面図である。

【符号の説明】

２…カムシャフト、４…インナギヤ、６…タイミングプ
ーリ（プーリ）、１０…カバー、１１…アウタギヤ、１
３ａ，１３ｂ…ヘリカルスプライン、１３…リングギ
ヤ、１８…貯溜室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バルブ駆動用カムシャフトと、 カムシャフトを駆動するためのプーリに設けられ、スプ
   ラインを有するアウタギヤと、 カムシャフトの前端に一体回動可能に設けられ、スプラ
   インを有するインナギヤと、 アウタギヤ及びインナギヤ間に設けられ、内外周面にス
   プラインを有し、そのうち少なくとも一方はヘリカルス
   プラインである円筒状のリングギヤとを備え、前記アウ
   タギヤの内周面及びリングギヤの外周面と、インナギヤ
   の外周面及びリングギヤの内周面とをスプライン嵌合
   し、そのリングギヤの端部に作動油の油圧を作用させて
   カムシャフト軸方向へ移動させることでプーリとカムシ
   ャフトの回転位相を変化させ、バルブの開閉時期を可変
   としたバルブタイミング制御装置において、 前記タイミングプーリにはアウタギヤの外周を所定のク
   リアランスを介して覆い、作動油の貯溜室を形成するた
   めのカバー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。