JPH09329005A - 内燃機関の可変バルブタイミング機構 - Google Patents

内燃機関の可変バルブタイミング機構

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JPH09329005A
JPH09329005A JP9064123A JP6412397A JPH09329005A JP H09329005 A JPH09329005 A JP H09329005A JP 9064123 A JP9064123 A JP 9064123A JP 6412397 A JP6412397 A JP 6412397A JP H09329005 A JPH09329005 A JP H09329005A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】第２回転体と連動する駆動軸または被駆動軸の
強度を向上させることができるとともに、各圧力室、各
圧力供給路のシール特性を向上させることのできる内燃
機関の可変バルブタイミング機構を提供すること。 【解決手段】可変バルブタイミング機構１６は、カムシ
ャフト１４と同カムシャフト３９の先端に固定されたロ
ータ１１とを備える。カムシャフト１４の外径φＡを、
ロータ１１のボス４８の外径φＢよりも小さく設定す
る。カムシャフト１４の先端部に、ボルト孔１４３と、
カムシャフト３９のほぼ軸方向に延びる油路１４５と、
カムシャフト１４の軸心から離間するように延びる油孔
１４８とを形成する。油路１４５はカムシャフト３９の
先端面に開口し、油孔１４８はカムシャフト３９の外周
面１４９に開口する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はエンジンに設けら
れた吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバル
ブタイミングを変更するための可変バルブタイミング機
構に係る。詳しくは、流体圧力を用いて駆動される可変
バルブタイミング機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンに設けられた可変バルブタイミ
ング機構（以下、「ＶＶＴ」と書き表す。）は、カムシ
ャフトの回転位相を変更し、吸気バルブ又は排気バルブ
のバルブタイミングを調節する。このＶＶＴの動作によ
り、バルブタイミングがエンジンの運転状態（負荷、回
転速度等）に応じて最適化され、運転状態の変化の広範
囲にわたってエンジンの燃費、出力及びエミッションが
改善される。
【０００３】特開平６−３３０７１２号公報はこの種の
ＶＶＴの一例を開示する。このＶＶＴはヘリカルギア式
である。同ＶＶＴでは、ヘリカルスプラインを含むリン
グギアを移動することにより、プーリに対するカムシャ
フトの回転位相が変更され、同カムシャフトにより駆動
されるバルブのバルブタイミングが調節される。
【０００４】また、特開平５−１１３１１２号公報はベ
ーン式のＶＶＴの一例を開示する。このベーン式のＶＶ
Ｔでは、油圧を用いてプーリに対してロータを相対的に
回転させることにより、同プーリに対するカムシャフト
の回転位相が変更される。これにより、同カムシャフト
により駆動されるバルブのバルブタイミングが調節され
る。このベーン式ＶＶＴは、ヘリカルギア式のＶＶＴと
比較してカムシャフトの軸方向の長さを低減することが
できるという利点を有している。
【０００５】一般に、ベーン式のＶＶＴは、図１２及び
図１３に示す構造を有する。図１２はそのＶＶＴを示す
縦断面図であり、図１３は図１２の１３−１３線に沿っ
た断面図である。
【０００６】図１２に示すように、ＶＶＴ８０はカムシ
ャフト８４の先端に設けられている。カムシャフト８４
はその先端にボルト孔８４１を有し、同カムシャフト８
４の先端にはボルト８５によりロータ８２が固定されて
いる。スプロケット８１は同ロータ８２を囲むように配
置されており、同スプロケット８１はロータ８２及びカ
ムシャフト８４に対して相対回転可能である。スプロケ
ット８１はチェーン（図示しない）によりクランクシャ
フト（図示しない）に連結されている。
【０００７】図１３に示すように、スプロケット８１は
内方に突出する複数の凸部８１１を備え、隣接する２つ
の凸部８１１は凹部８１２を形成する。ロータ８２は複
数のベーン８２１を備え、各ベーン８２１は凹部８１２
内に収容されている。各ベーン８２１は凹部８１２を区
画し、ベーン８２１の両側にそれぞれ第１及び第２の油
圧室８３１，８３２を形成する。
【０００８】カムシャフト８４内に形成された油路８４
２を通じて第１の油圧室８３１に油圧が供給されること
により、ロータ８２はスプロケット８１に対して相対的
に時計方向へ回転される。これに対して、カムシャフト
８４内に形成された油路８４３を通じて第２の油圧室８
３２に油圧が供給されることにより、ロータ８２はスプ
ロケット８１に対して相対的に反時計方向へ回転され
る。このロータ８２の相対回転に伴い、スプロケット８
１（クランクシャフト）に対するカムシャフト８４の回
転位相が変更され、同カムシャフト８４によって駆動さ
れるバルブ（図示しない）のバルブタイミングが調節さ
れる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ＶＶＴ８０の作動時
に、カムシャフト８４はその先端においてＶＶＴ８０か
らトルクを受ける。しかしながら、カムシャフト８４
は、その内部に油路８４２，８４３及びボルト孔８４１
のような多くの空洞を有しているため、上記のトルクに
対する剛性が不足する傾向にある。特に、ジャーナル８
４４の直径は他の部位の直径よりも小さいため、ジャー
ナル８４４の剛性は他の部分よりも低い。
【００１０】油路８４２，８４３は同一の平面、即ちカ
ムシャフト８４の先端面８６において開口しており、そ
の油路８４２，８４３の開口部が互いに近接している。
従って、油路８４２と油路８４３との間のシール性が低
く、油路８４２に供給される油が油路８４３へ漏れた
り、或いは油路８４３に供給される油が油路８４２へ漏
れることがある。そのような場合には、各油圧室８３
１，８３２では所望の油圧が得られないため、ＶＶＴ８
０の応答性が低下するという問題がある。
【００１１】この発明は上述した実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、流体圧力を用いて駆動され
る可変バルブタイミング機構を前提とし、カムシャフト
の剛性を向上させるとともに、応答性を向上することの
可能な内燃機関の可変バルブタイミング機構を提供する
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング機
構は、内周面に少なくとも１つの凹部を有する第１回転
体と、凹部を第１圧力室と第２圧力室とに区画する複数
のベーンを有するとともに相対回動可能に第１回転体と
組み合わせられる第２回転体と、第１回転体または第２
回転体の一方と内燃機関の基準回転位相にて連動する駆
動軸と、第１回転体または第２回転体の他方と連動する
被駆動軸と、被駆動軸によって開弁位置または閉弁位置
に選択的に駆動させられるバルブとを備え、第１圧力室
及び第２圧力室に印加される圧力によって第１回転体と
第２回転体が相対回動し、内燃機関の基準回転位相に対
する被駆動軸の回転位相が変更させられることによって
被駆動軸により駆動させられるバルブのバルブタイミン
グを変更する内燃機関の可変バルブタイミング機構にお
いて、第２回転体と連動する駆動軸または被駆動軸の内
部をその回転軸心に略沿って延伸し、第１圧力室に第１
圧力を供給する第１圧力供給路と、第２回転体と連動す
る駆動軸または被駆動軸の内部をその回転軸心から離間
するように延伸し、第２圧力室に第２圧力を供給する第
２圧力供給路とを備えたことを特徴とする。
【００１３】上記の構成によれば、駆動軸は、第１回転
体、または、第２回転体の一方と内燃機関の基準回転位
相にて連動する。第１回転体と第２回転体とは組み合わ
せられているので、第１回転体、または、第２回転体の
他方もまた基準回転位相にて同期回転させられ、さらに
被駆動軸も基準回転位相にて同期回転させられる。
【００１４】ここで、第１回転体と第２回転体とは、相
対回動が可能であるように組み合わせられており、第１
圧力室に印加される圧力と第２圧力室に印加される圧力
の間に圧力差が発生し、ベーンが、両圧力室のうち圧力
の低い圧力室側へ移動すると第１回転体と第２回転体と
は相対回動する。
【００１５】また、第１圧力室には、第２回転体と連動
する駆動軸または被駆動軸の内部をその回転軸心に概ね
沿って延伸する第１圧力供給路を介して第１圧力が供給
される。一方、第２圧力室には、第２回転体と連動する
駆動軸または被駆動軸の内部をその回転軸心から離間す
るように延伸する第２圧力供給路を介して第２圧力が供
給される。
【００１６】したがって、第１圧力供給路と第２圧力供
給路とは互いに離間することとなり、第２回転体と連動
する駆動軸または被駆動軸の端部近傍における強度の低
下が防止される。また、両圧力供給路の端部（開口部）
が互いに離間しているので、シール特性が向上され、圧
力干渉が防止される。この結果、可変バルブタイミング
機構の高応答性が確保される。
【００１７】そして、第１回転体と第２回転体が相対回
動すると、第１回転体の回転位相と第２回転体の回転位
相の間には位相差が発生する。したがって、駆動軸、及
び、第１回転体、または、第２回転体の一方の回転位相
は、第１回転体と第２回転体とが相対回動することによ
り発生した位相差分だけ変更されて他方の第１回転体、
または、第２回転体に伝達される。
【００１８】また、第１回転体、または、第２回転体の
他方に連結されている被駆動軸の回転位相も変更され、
基準回転位相とは異なることとなる。この結果、被駆動
軸によって駆動されるバルブのバルブタイミングも基準
回転位相に基づいたバルブタイミングから位相差分だけ
変更された回転位相に基づいたバルブタイミングに変更
される。
【００１９】また、請求項２に記載の内燃機関の可変バ
ルブタイミング機構は、請求項１に記載の内燃機関の可
変バルブタイミング機構において、第２回転体と連動す
る駆動軸または被駆動軸の外周面と第１回転体の内周面
とは互いに摺動面を形成し、第２圧力供給路は、摺動面
に開口していることを特徴とする。
【００２０】上記の構成によれば、第２圧力供給路は、
摺動面に開口しているので、第２回転体と連動する駆動
軸または被駆動軸の外周面と第１回転体の内周面とが形
成する摺動面の潤滑性が確保される。
【００２１】さらに、請求項３に係る内燃機関の可変バ
ルブタイミング機構は、請求項１に記載の内燃機関の可
変バルブタイミング機構において、第２回転体と連動す
る駆動軸または被駆動軸の外周面と第１回転体の内周面
とは互いに摺動面を形成し、第２回転体と連動する駆動
軸または被駆動軸の外径は、第２回転体の外径よりも小
さいことを特徴とする。
【００２２】上記の構成によれば、第２回転体と連動す
る駆動軸または被駆動軸の外周面と第１回転体の内周面
との境界線が、第２回転体に隠れて第１圧力室、第２圧
力室に現れないので、かかる境界線からの作動流体の漏
出が防止される。したがって、可変バルブタイミング機
構の高応答性が確保される。
【００２３】また、請求項４に記載の内燃機関の可変バ
ルブタイミング機構は、請求項１に記載の内燃機関の可
変バルブタイミング機構において、第２回転体と連動す
る駆動軸または被駆動軸の外周面と第１回転体の内周面
とは互いに摺動面を形成し、第１回転体は、一端が摺動
面を介して第２圧力供給路と連通しているとともに、他
端が第１回転体の端面を介して第２圧力室と連通してい
る第３圧力供給路を備えていることを特徴とする。
【００２４】上記の構成によれば、第２圧力室へは、第
２圧力供給通路、摺動面、及び第３圧力供給路を介して
第２圧力が供給される。ここで、第３圧力供給路は、第
１回転体の端面にて第２圧力室と連通しているので、シ
ール特性がさらに向上し、圧力干渉が防止される。した
がって、可変バルブタイミング機構の高応答性が確保さ
れる。
【００２５】また、請求項５に記載の内燃機関の可変バ
ルブタイミング機構は、請求項４に記載の内燃機関の可
変バルブタイミング機構において、第１回転体の端面に
は、第３圧力供給路の開口部に対応する開口部を有する
プレートが隣接されていることを特徴とする。
【００２６】上記の構成によれば、各々の目的に合わせ
て、プレートと第１回転体を異なる製造手法により所望
の特性を持たせることが可能となる。また、第３圧力供
給路の形成も容易となる。
【００２７】請求項６に記載の内燃機関の可変バルブタ
イミング機構は、内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブ
の少なくとも一方のバルブタイミングを調節するための
可変バルブタイミング機構であって、吸気バルブ及び排
気バルブの何れか一方を駆動するためのカムシャフト
と、そのカムシャフトの先端に固定され、外方へ突出す
るベーンを有する第１の回転体と、第１の回転体を囲む
とともに、内周に凹部を有し、同第１の回転体に対して
相対的に回転可能な第２の回転体と、ベーンはその凹部
を第１の圧力室と第２の圧力室とに区画することと、第
２の回転体とカムシャフトとの回転位相を変更すべく第
１の圧力室に流体圧力を供給するための第１の通路と、
第２の回転体とカムシャフトとの回転位相を変更すべく
第２の圧力室に流体圧力を供給するための第２の通路と
を備えた可変バルブタイミング機構において、第１の通
路はカムシャフトの先端面に開口し、第２の通路はカム
シャフトの先端面とは異なる面に開口することを特徴と
する。
【００２８】上記の構成によれば、第１の通路を通じて
第１の圧力室に対して流体圧力が供給され、第２の通路
を通じて第２の圧力室に対して流体圧力が供給される。
このとき、第１の通路と第２の通路はカムシャフト上の
異なる面に開口部を有するため、第１の通路から第２の
通路への流体の漏れ、或いは第２の通路から第１の通路
への流体の漏れが抑制される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）以下、この発明の第１の実施形態に
基づく可変バルブタイミング機構（以下ＶＶＴという）
を図１〜図３を参照して説明する。
【００３０】図１は、この実施形態のＶＶＴを含む動弁
機構を示す平面図である。同図に示すように、吸気側カ
ムシャフト１４及び排気側カムシャフト７０はシリンダ
ヘッド７９上に回転可能に支持されている。以下、図１
の左側をカムシャフト１４，７０の先端側、右側をカム
シャフト１４，７０の基端側と定義する。
【００３１】両カムシャフト１４，７０は複数のカム７
５を有する。カムシャフト１４のカム７５の下方には吸
気バルブ７７が配置され、カムシャフト７０のカム７５
の下方には排気バルブ７８が配置されている。ＶＶＴ１
０は吸気側カムシャフト１４の先端に設けられている。
排気側カムシャフト７０の先端に設けられた駆動ギア７
４と、吸気側カムシャフト１１の先端に設けられた被動
ギア１３とは互いに噛み合っている。排気側カムシャフ
ト７０の基端にはプーリ７１が設けられ、同プーリ７１
はタイミングベルト７２を介してクランクシャフト７３
のプーリ７６に連結されている。
【００３２】クランクシャフト７３が回転されることに
より、プーリ７６，７１及びベルト７２を介して排気側
カムシャフト７０が回転される。排気側カムシャフト７
０のトルクはギア７４，１３を介して吸気側カムシャフ
ト１１に伝わり、同カムシャフト１１が回転される。こ
のように、両カムシャフト１１，７０が回転されること
により、吸気バルブ７７及び排気バルブ７８がそれぞれ
所定のバルブタイミングで開閉される。
【００３３】図２はＶＶＴ１０を示す断面図であり、図
３は図２の３−３線に沿った断面図である。図３に示す
ように、ＶＶＴ１０は、カムシャフト１４と、同カムシ
ャフト１４の先端に固定されたロータ１１と、同ロータ
１１を囲むハウジング１２と、同ハウジング１２に固定
された被動ギア１３と、ハウジング１２を覆うカバー１
５とを備えている。
【００３４】カムシャフト１４はジャーナル１４１を有
し、カムシャフト１４はそのジャーナル１４１において
シリンダヘッド７９及びベアリングキャップ６７により
支持されている。カムシャフト１４はその先端にボルト
孔１４３を有する。ロータ１１及びカバー１５はボルト
３０によりカムシャフト１４の先端に固定され、両者１
１，１５はカムシャフト１４と一体的に回転される。ハ
ウジング１２はロータ１１を囲むように配置され、同ハ
ウジング１２はカムシャフト１４及びロータ１１に対し
て相対回転可能である。カバー１５はハウジング１２を
覆うフランジ１５１を有する。
【００３５】被動ギア１３はボルト３１によりハウジン
グ１２の一側面に固定され、同被動ギア１３はカムシャ
フト１４及びロータ１１に対して相対回転可能である。
被動ギア１３は肉厚のリング状をなし、その外周面には
複数の歯１３２が形成されている。被動ギア１３の内周
面１３３は、カムシャフト１４の外周面１４９と摺動可
能である。
【００３６】図２に示すように、ハウジング１２及びロ
ータ１１は組み付けられ、両者１２，１１は時計方向に
回転される。図２に示すハウジング１２及びロータ１１
の位置は、吸気バルブ７７（図１）のバルブタイミング
が最も遅らせられる初期位置である。ハウジング１２は
内方に突出する４つの凸部１２１を有し、隣接する２つ
の凸部１２１の間には凹部１２２が形成されている。被
動ギア１３は各凸部１２１と対応する位置において上記
ボルト３１により固定されている。
【００３７】ロータ１１は、ボス４８と、外方に突出す
る４つのベーン１１２とからなる。ボス４８の外周面は
凸部１２１の先端面に接する。４つのベーン１１２は略
９０度間隔で設けられ、各ベーン１１２はハウジング１
２の凹部１２２内に収容されている。ベーン１１２は凹
部１２２を区画しており、ベーン１１２の回転方向の両
側に第１及び第２の油圧室１０１，１０２が形成され
る。第１の油圧室１０１はベーン１１２の回転方向と反
対側に位置し、第２の油圧室１０２はベーン１１２の回
転方向の側に配置されている。ベーン１１２を相対的に
回転させるために、油圧が各油圧室１０１，１０２に供
給される。ベーン１１２の先端には、シール１２３と、
同シール１２３をハウジング１２の内周面に向かって付
勢する板バネ１２４とが設けられている。それらシール
１２３及び板バネ１２４は第１の油圧室１０１と第２の
油圧室との間をシールする。
【００３８】次に、第１及び第２の油圧室１０１，１０
２に油圧を供給するための構造を説明する。図３に示す
ように、カムシャフト１４内には、軸方向に延びる２本
の油路１４５，１４７が形成されている。同様に、シリ
ンダヘッド７９内には２本の油路３６，３７が形成され
ている。シリンダヘッド７９及びベアリングキャップ６
７の内周面にはリング状の油溝１８，１９が形成されて
いる。カムシャフト１４内に形成された油孔１４４は油
路１４５と油溝１８とを連通し、同カムシャフト１４内
に形成された油孔１４６は油路１４７と油溝１９とを連
通する。カムシャフト１４の先端には環状のチャンバー
１１４が形成されている。ロータ１１のボス４８には放
射状に延びる４つの連結路１１５が形成され、各連結路
１１５はチャンバー１１４と第１の油圧室１０１（図
２）とを連通する。カムシャフト１４の外周面１４９に
はリング状の油溝１４２が形成されている。カムシャフ
ト１４内に形成された油孔１４８は油路１４７と油溝１
４２とを連通する。被動ギア１３内には放射状に延びる
４本の連結路１３４が形成され、同連結路１３４は油溝
１４２と第２の油圧室１０２（図２）とを連通する。油
路３６、油溝１８、油孔１４４、油路１４５、チャンバ
ー１１４及び連結路１１５を通じて、第１の油圧室１０
１に油圧が供給される。これに対して、油路３７、油溝
１９、油孔１４６、油路１４７、油孔１４８、油溝１４
２及び連結路１３４を通じて第２の油圧室１０２に油圧
が供給される。
【００３９】上述したように、カムシャフト１４の先端
部にはいくつかの空洞が形成されているが、カムシャフ
ト１４の先端面には油路１４５及びボルト孔１４３のみ
が開口し、カムシャフト１４の外周面１４９には油溝１
４２が開口している。
【００４０】ここで、カムシャフト１４の外周面１４９
と被動ギア１３の内周面１３３との間には、カムシャフ
ト１４と被動ギア１３との相対回転を許容する若干のク
リアランスが形成されている。
【００４１】次に、第１及び第２の油圧室１０１，１０
２に対して油圧を供給するためのオイルコントロールバ
ルブ（以下ＯＣＶという）４０と、ＶＶＴ１０の動作に
ついて説明する。
【００４２】図３に示すように、ＯＣＶ４０は複数のポ
ート４５ａ，４５ｂ，４５ｒ，４５ｔを有し、油の供給
及び排出の方向を切り換え、第１及び第２のポート４５
ａ，４５ｂから各油圧室１０１，１０２に供給される油
圧を調整する。ＯＣＶ４０は、電磁式アクチュエータ４
１と、ケーシング４５と、同ケーシング４５内に設けら
れたスプール４４と、同スプール４４に連結されたプラ
ンジャ４３と、スプール４４を付勢するコイルスプリン
グ４２とを備える。アクチュエータ４１をデューティ制
御することにより、スプール４４は軸方向に往復移動さ
れる。このスプール４４の移動により、油の供給量が調
整される。
【００４３】供給ポート４５ｔは油圧ポンプ４６を介し
てオイルパン４７に接続されており、第１及び第２のポ
ート４５ａ，４５ｂはそれぞれ油路３６，３７に接続さ
れている。ドレインポート４５ｒはオイルパン４７に連
通する。スプール４４は円筒状の弁体であり、油の流れ
を妨げるランド４４ａと、油の流れを許容するパセージ
４４ｂ，４４ｃとを有している。
【００４４】ＯＣＶ４０の作動により、ポンプ４６によ
って吸引及び吐出された油は、供給ポート４５ｔ及び第
１のポート４５ａを通じて油路３６へ供給されたり、供
給ポート４５ｔ及び第２のポート４５ｂを通じて油路３
７へ供給されたりする。第１のポート４５ａから油が供
給された場合、その油は第１の油圧室１０１に対して供
給され、同第１の油圧室１０１内の油圧が増大される。
これと同時に、第２の油圧室１０２内の油は油路３７を
通じて第２のポート４５ｂへ排出され、同第２の油圧室
１０２内の油圧は低減される。同様に、第２のポート４
５ｂから油が供給された場合、第２の油圧室１０２内の
油圧が増大される。同時に、第１の油圧室１０１内の油
は油路３６を通じて第１のポート４５ａへ排出され、同
第１の油圧室１０１内の油圧が低減される。また、第１
及び第２のポート４５ａ，４５ｂを閉塞することによ
り、両ポート４５ａ，４５ｂからの油の供給、或いは両
ポート４５ａ，４５ｂへの油の排出が停止される。
【００４５】上述したように、第１の油圧室１０１に油
圧を供給することにより、ロータ１１及びカムシャフト
１４には捻り力が付与され、両者１１，１４は図２に示
す初期位置から図２の時計方向へ相対的に回転される。
この結果、被動ギア１３及びクランクシャフト７３（図
１）に対するカムシャフト１４の回転位相は変更され、
同カムシャフト１４により駆動される吸気バルブ７７
（図１）のバルブタイミングが進められる。ベーン１１
２が凸部１２１と当接することにより、ロータ１１の相
対回転は規制される。この場合、吸気バルブ７７（図
１）のバルブタイミングは最も進められた状態となる。
【００４６】これに対して、第２の油圧室１０２に油圧
を供給することにより、ロータ１１及びカムシャフト１
４には捻り力が付与され、両者１１，１４は図２の反時
計方向へ相対的に回転される。この結果、被動ギア１３
及びクランクシャフト７３（図１）に対するカムシャフ
ト１４の回転位相は変更され、吸気バルブ７７（図１）
のバルブタイミングが遅らせられる。ロータ１１が図２
に示す初期位置まで回転するので、吸気バルブ７７（図
１）のバルブタイミングは最も遅らされた状態となる。
【００４７】ここで、カムシャフト１４の油溝１４２に
供給された油は、カムシャフト１４の外周面１４９と被
動ギア１３の内周面１３３との間のクリアランスに供さ
れ、その油は被動ギア１３に対するカムシャフト１４の
相対回転を円滑にする。
【００４８】ＯＣＶ４０の制御により、上記各油圧室１
０１，１０２内の油圧を２値的に調節することにより、
吸気バルブ７７のバルブタイミングは最遅角位相又は最
進角位相に変更される。または、上記各油圧室１０１，
１０２内の油圧を連続的に調節することにより、吸気バ
ルブ７７のバルブタイミングは最遅角位相又は最進角位
相との間で連続的に変更されてもよい。
【００４９】以上詳述したように、この実施形態では、
カムシャフト１４の先端面には、油路１４５及びボルト
孔１４３のみが開口し、油溝１４２はカムシャフト１４
の外周面１４９に開口している。２つの油圧室に連通す
る全ての油路と、ボルト孔とがカムシャフトの先端面に
開口する従来のカムシャフトと異なり、このカムシャフ
ト１４は先端部に形成された空洞が低減されているた
め、同カムシャフト１４の剛性を向上させることができ
る。
【００５０】この実施形態では、第１の油圧室１０１に
開口する連結路１１５と、第２の油圧室１０２に開口す
る連結路１３４との間の間隔が、従来のＶＶＴのそれよ
りも広げられている。したがって、連結路１３４から第
１の油圧室１０１への油漏れ、或いは連結路１１５から
第２の油圧室１０２への油漏れが低減され、各油圧室１
０１，１０２間の油圧干渉を防止することができる。こ
のため、各油圧室１０１，１０２に対して所望の油圧を
供給し、ＶＶＴ１０の応答性を向上させることができ
る。
【００５１】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
に基づくＶＶＴを図４及び図５を参照して説明する。こ
の実施形態では、上記第１の実施形態のＶＶＴ１０と同
一の部材には同一の番号を付し、上記第１の実施形態と
異なる点についてのみ説明する。この実施形態では、カ
ムシャフト１４の先端部の外径と、ロータ１１のボス４
８の外径とが第１の実施形態とは異なる。
【００５２】図５に示すように、カムシャフト１４の先
端部の外径φＢは、ロータ１１のボス４８の外径φＡよ
りも小さく設定されている。これにより、カムシャフト
１４の先端面において、同カムシャフト１４の外周面１
４９と被動ギア１３の内周面１３３との境界は、ボス４
８の一側面によりシールされる。従って、その境界は、
第１及び第２の油圧室１０１，１０２（図４）に露出し
ない。
【００５３】この実施形態においても、カムシャフト１
４の外周面１４９と被動ギア１３の内周面１３３との間
には、カムシャフト１４と被動ギア１３との相対回転を
許容する若干のクリアランスが形成されている。このク
リアランスに油が供給されることにより、被動ギア１３
に対するカムシャフト１４の相対回転が円滑化される。
【００５４】この実施形態では、カムシャフト１４の先
端面において上記クリアランスがシールされているた
め、そのクリアランスからの油漏れを防止することがで
きる。このため、各油圧室１０１，１０２に対して所望
の油圧を供給し、その正確な油圧の供給により、ＶＶＴ
１６の応答性及び作動性を更に向上することができる。
【００５５】（第３の実施形態）以下、第３の実施形態
に基づくＶＶＴを図６〜図８を参照して説明する。図６
は、この実施形態のＶＶＴを有するエンジンを示す正面
図である。
【００５６】同図に示すように、吸気側カムシャフト２
５、排気側カムシャフト７０及びクランクシャフト７３
はチェーン２９により連結され、チェーン２９はアイド
ラ５８，５９により所定のテンションが付与されてい
る。この実施形態のＶＶＴ２０は吸気側カムシャフト２
５の先端に設けられている。クランクシャフト７３が回
転することにより、チェーン２９及びスプロケット４
９，２１，５７を介して両カムシャフト２５，７０がク
ランクシャフト７３と同期して回転され、吸気バルブ７
７及び排気バルブ７８は所定のバルブタイミングで駆動
される。
【００５７】図７及び図８は、ＶＶＴ２０を示す断面図
である。図７に示すように、ＶＶＴ２０は、同カムシャ
フト２５に固定されたロータ２２と、同ロータ２２を囲
むハウジング２４と、同ハウジング２４に固定されたス
プロケット２１と、ハウジング２４を覆うカバー２６と
を備える。
【００５８】シリンダヘッド７９に支持されたカムシャ
フト１４は、その先端にボルト孔２５３を有する。ロー
タ２２はボルト３２によりカムシャフト１４の先端に固
定され、同ロータ２２はカムシャフト１４と一体的に回
転される。ロータ１１を囲むハウジング１２は、カムシ
ャフト１４及びロータ１１に対して相対回転可能に設け
られている。カバー２６、プレート２３及びスプロケッ
ト２１は、ボルト３３によりハウジング２４に固定され
ており、カバー２６、ハウジング２４、プレート２３及
びスプロケット２１は一体的に回転される。
【００５９】図８に示すように、ロータ２２はボス２７
と４つのベーン２２２とを有し、そのベーン２２２はハ
ウジング２４の凹部２４２を第１及び第２の油圧室１０
１，１０２に区画する。カムシャフト２５の先端とロー
タ２２との間には環状のチャンバー２２１が形成されて
いる。ロータ２２のボス２７には、放射状に延びる４つ
の連結路２２５が形成され、同連結路２２５はチャンバ
ー２２１と第１の油圧室１０１とを連通する。
【００６０】図７に示すように、ロータ２２のボス２７
の直径φＡは、カムシャフト２５の先端部の直径φＢよ
りも大きく設定されているため、カムシャフト２５の先
端面において、カムシャフト２５の外周面２３１とプレ
ート２３の内周面２１１との間の境界はボス２７により
シールされている。
【００６１】カムシャフト２５内に形成された油路２５
５は、軸方向に延びる。同油路２５５の先端はチャンバ
ー２２１に開口し、その基端は油孔２５４に連通する。
プレート２３の一側面は第１及び第２の油圧室１０１，
１０２の壁面をなし、同プレート２３は第２の油圧室１
０２に連通する４つの油孔２３２を有する。スプロケッ
ト２１とプレート２３との間には、環状のチャンバー２
１３が形成され、同チャンバー２１３はカムシャフト２
５の外周面に形成された油溝２５２と油孔２３２とを連
通する。カムシャフト２５内には、ほぼ径方向に延びる
油路２５８が形成され、同油路２５８は油溝２５２とボ
ルト孔２５３とを連通する。カムシャフト２５のジャー
ナル２５１には、径方向に延びる油路２５６が形成さ
れ、同油路２５６はボルト孔２５３と連通する。
【００６２】ＯＣＶ４０から油孔２５４、油路２５５、
チャンバー２２１及び連結路２２５を通じて第１の油圧
室１０１内に油圧を供給することにより、ロータ２２及
びカムシャフト２５は図８の時計方向に相対的に回転さ
れる。これにより、同カムシャフト２５により駆動され
る吸気バルブ７７（図６）のバルブタイミングが進めら
れる。これに対して、ＯＣＶ４０から油路２５６、ボル
ト孔２５３、油路２５８、油溝２５２、チャンバー２１
３及び油孔２５２を通じて第２の油圧室１０２に油圧を
供給することにより、ロータ２２及びカムシャフト２５
は図８の反時計方向に相対的に回転される。これによ
り、同カムシャフト２５により駆動される吸気バルブ７
７（図６）のバルブタイミングが遅らせられる。
【００６３】この実施形態においても、カムシャフト２
５の先端面において、カムシャフト２５の外周面２３１
とプレート２３の内周面２１１との間のクリアランスは
ボス２７によりシールされているため、同クリアランス
からの油漏れを防止することができる。従って、各油圧
室１０１，１０２に所望の油圧を供給し、ＶＶＴ２０の
応答性及び作動性を向上することができる。
【００６４】この実施形態では、第１の油圧室１０１に
開口する連結路２２５と、第２の油圧室１０２に開口す
る油孔２３２との間の間隔が、従来のＶＶＴのそれより
も広げられているため、連結路２２５及び油孔２３２間
での油圧の干渉が防止される。これにより、ＶＶＴ２０
の応答性及び作動性を向上することができる。
【００６５】この実施形態では、プレート２３が各油圧
室１０１，１０２の一壁面をなすため、スプロケット２
１の直径を拡大することなく、同プレート２３の直径を
拡大することにより、ハウジング２４の直径は拡大可能
となる。このように、ハウジング２４を拡大するととも
に、各ベーン２２２の径方向の長さを長くすることによ
り、各ベーン２２２が受ける力が増大される。従って、
ＶＶＴ２０の駆動力が増大し、カムシャフト２５のトル
ク変動に起因するロータ２２の振動を抑制することがで
きるとともに、ＶＶＴ２０の応答性を向上することがで
きる。
【００６６】（第４の実施形態）以下、第４の実施形態
に基づくＶＶＴを図９及び１０を参照し、特に上記第３
の実施形態と異なる点について説明する。この実施形態
のＶＶＴは、図６と同様の動弁機構に適用される。
【００６７】図１０に示すように、この実施形態のＶＶ
Ｔ５０は、ベーン５２２のうちの１つにロックピン６０
を備える。エンジン２８（図６）の始動時に、ロックピ
ン６０はスプロケット５１に対するロータ５２の相対回
転を規制し、同ロックピン６０はロータ５２を初期位置
に保持する。
【００６８】放射状に延びる４本の連通路５２５は環状
のチャンバー２２１と第１の油圧室１０１とを互いに連
通する。連通路５２５のうちの１つは、第１の油圧室１
０１に開口するとともに、後述する解除室６７に開口す
る。
【００６９】図９に示すように、ロックピン孔５２３に
はロックピン６０が収容されている。ロックピン６０は
円柱状をなし、大径部６１及び小径部６２を有する。ロ
ックピン６０内にはスプリング６４が収容され、同スプ
リング６４は、ロックピン６０をプレート５３に向かっ
て付勢する。ロックピン６０は大径部６１と小径部６２
との境界に第１の受圧面６５を有し、小径部６２の端面
には第２の受圧面６６を有する。第１の受圧面６５は第
１の油圧室１０１に供給される油圧を受け、第２の受圧
面６６は第２の油圧室１０２に供給される油圧を受け
る。
【００７０】ロックピン孔５２３内において、ロックピ
ン６０は環状の解除室６７を区画し、第１の受圧面６５
は同第１の解除室６７に面する。この解除室６７には連
通路５２５を通じて油圧が供給される。
【００７１】プレート５３には円形の係合孔５３３が形
成され、ロックピン６０は同係合孔５３３に係合可能で
ある。ロックピン６０の第２の受圧面６６は、この係合
孔５３３に面する。
【００７２】プレート５３の一側面とカムシャフト５５
の先端面との間には、環状のチャンバー５３４が形成さ
れている。同チャンバー５３４は油孔５３２を通じて第
２の油圧室１０２に連通するとともに、係合孔５３３に
連通する。油路５５８はチャンバー５３４と連通してい
る。この油路５５８はカムシャフト５５内に形成された
別の油路（図示しない）を介してＯＣＶ４０と連結され
ている。
【００７３】エンジン２８（図６）の停止時には、油は
オイルパン４７へ排出されているため、各油圧室１０
１，１０２内には油圧が供給されない。このとき、ロッ
クピン６０はスプリング６４の弾性力によってプレート
５３に向かって付勢され、同ロックピン６０は係合孔５
３３に係合した状態に保たれる。したがって、エンジン
の停止時には、スプロケット５１に対するロータ５２の
相対回転が規制される。
【００７４】エンジンの始動時には、ロータ５２はスプ
ロケット５１と一体的に回転される。このとき、各油圧
室１０１，１０２に対して除々に油が供給されるが、同
油圧室１０１，１０２が完全に油で満たされるまで同油
圧室１０１，１０２内の油圧は不安定な状態にある。ま
た、ロータ５２はカムシャフト５５のトルク変動を受け
る。ところが、この実施形態では、ロックピン６０によ
りロータ５２の動きが規制されているため、同ロータ５
２のがたつきを防止することができる。
【００７５】このようにロータ５２の相対回転を規制す
る際、係合孔５３３を形成するプレート５３の内壁には
大きな荷重がかかる。このＶＶＴ５０では、その内壁に
表面硬化処理が施されている。そのプレート５３の材料
としては、高周波焼入処理が施されたボロン鋼、焼入れ
焼戻し処理と浸炭焼入処理とが施されたクロム鋼、クロ
ムマンガン鋼が好適である。
【００７６】油圧ポンプ４６により十分な大きさの油圧
が供給されると、その油圧は解除室６７或いは係合孔５
３３にも供給される。従って、ロックピン６０は第１の
受圧面６５、又は第２の受圧面６６においてその油圧を
受け、スプリング６４の付勢力に抗して係合孔５３３か
ら外れる。これにより、ロックピン６０の係合は解除さ
れ、ロータ５２はスプロケット５１に対して相対的に回
転可能となる。一旦、充分な油圧が供給されれば、エン
ジンが停止するまで、ロックピン６０の係合は解除され
た状態に保たれる。
【００７７】この状態で、第１の油圧室１０１、又は第
２の油圧室１０２に油圧を供給することにより、ロータ
５２及びカムシャフト５５はスプロケット５１に対して
相対的に回転され、同カムシャフト５５により駆動され
る吸気バルブ７７（図６）のバルブタイミングが変更さ
れる。
【００７８】エンジンが停止すると、油圧ポンプ４６に
よる油圧の供給が停止され、ＯＣＶ４０のスプール４４
は、第２の油圧室１０２に油圧を供給する位置にて停止
し、第１の油圧室１０１内の油は、オイルパン４７に排
出される。これにより、ロータ５２は図１０に示す初期
位置へ相対的に回転される。このとき、解除室６７及び
係合孔５３３内の油圧は低下するため、同ロックピン６
０は係合孔５３３に、はまり込み、ロータ５２の相対回
転が規制される。
【００７９】以上のように、このＶＶＴは、表面強化処
理が施されたプレート５３を備えているため、ロックピ
ン６０と、係合孔５３３を形成するプレート５３の内壁
との接触が頻繁に発生しても、プレート５３の損傷を防
止することができる。
【００８０】この実施形態では、一旦ロックピン６０の
ロックが解除されれば、解除室６７及び係合孔５３３に
は油圧が常に供給されるため、ロックピン６０はロック
ピン孔５３２内に完全に収容される。従って、ロックピ
ン６０とプレート５３との接触が防止され、両者６０、
５３の磨耗を防止することができる。
【００８１】この実施形態では、スプロケット５１、ハ
ウジング５４、プレート５３はボルト３０によって固定
されている。これに対して、プレート５３を焼結材と
し、プレート５３の焼結時に、スプロケット５１、プレ
ート５３及びハウジング５４がロウ材にて接合されても
よい。この場合には、スプロケット５１とプレート５３
との間、ハウジング５４とプレート５３との間のシール
性が向上される。
【００８２】尚、上記各実施形態は次のような他の実施
形態に具体化することもできる。以下の別の実施形態で
も、前記実施形態と同等の作用及び効果を得ることがで
きる。
【００８３】図１１に示すように、上記第３及び第４の
実施形態のプレート２３、５３を省略してもよい。この
場合、スプロケット２１の厚みを増すことにより、チャ
ンバー６９が形成可能となる。
【００８４】上記各実施形態では、吸気バルブ７７のバ
ルブタイミングを変更したが、排気側カムシャフトにＶ
ＶＴを設けることにより、排気バルブのバルブタイミン
グを変更してもよい。
【００８５】また、上記各実施形態では、ＶＶＴを備え
た吸気側カムシャフトの回転位相をクランクシャフトに
対して変更したが、ＶＶＴを備えないカムシャフトの回
転位相がクランクシャフトに対して変更してもよい。例
えば、図１において、プーリ７１は吸気側カムシャフト
１４の基端に設け、同プーリ７１はクランクシャフト７
３のプーリ７６とベルト７２により連結する。この構成
により、吸気側カムシャフト１４はクランクシャフト７
３と同期して回転される。ＶＶＴ１０の作動により、排
気側カムシャフト７０の回転位相がクランクシャフト７
３に対して変更される。
【００８６】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、駆動軸
又は被駆動軸の先端部において、第１及び第２圧力供給
路間の間隔が広がるため、両圧力供給路間でのシール性
を向上することができる。これにより、各圧力室に対し
て所望の圧力を供給することができ、可変バルブタイミ
ング機構の応答性を向上することができる。また、第１
及び第２圧力供給路のような空洞部が互いに離れるた
め、同供給路が形成される軸の剛性を向上することがで
きる。
【００８７】請求項２に記載の発明によれば、第２圧力
供給路を通じて流れる流体が摺動面に供給されるため、
駆動軸又は被駆動軸と第１回転体との相対回転を潤滑す
ることができる。
【００８８】請求項３に記載の発明によれば、外径の違
いにより摺動面の開口部は第２回転体によってシールさ
れるため、同摺動面に供給される流体の漏出を防止する
ことができる。
【００８９】請求項４に記載の発明によれば、第３圧力
供給路は、第１回転体の端面にて第２圧力室と連通して
いるので、シール性がさらに向上し、圧力干渉が防止さ
れる。したがって、可変バルブタイミング機構の応答性
を向上することができる。
【００９０】請求項５に記載の発明によれば、各々の目
的に合わせて、プレートと第１回転体を異なる製造手法
により所望の特性を持たせることが可能となる。また、
第３圧力供給路の形成も容易となる。
【００９１】請求項６に記載の発明によれば、第１及び
第２の通路の開口部がカムシャフトの同一の面にないた
め、両通路間での流体の漏れが低減される。従って、各
圧力室に対して所望の圧力を供給し、可変バルブタイミ
ング機構の応答性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく可変バルブタイミング機構（Ｖ
ＶＴ）を含む動弁機構を示す平面図。
【図２】第１の実施形態に基づくＶＶＴを示す断面図。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図。
【図４】第２の実施形態のＶＶＴを示す断面図。
【図５】図４の５−５線に沿った断面図。
【図６】第３の実施形態のＶＶＴを含むエンジンを示す
正面図。
【図７】同ＶＶＴを示す断面図。
【図８】図７の８−８線に沿った断面図。
【図９】第４の実施形態に基づくＶＶＴを示す断面図。
【図１０】図９の１０−１０線に沿った断面図。
【図１１】第５の実施形態に基づくＶＶＴを示す断面
図。
【図１２】従来のＶＶＴを示す断面図。
【図１３】図１２の１３−１３線に沿った断面図。
【符号の説明】
１０，１６，２０，５０…内燃機関の可変バルブタイミ
ング機構、１１，２２，５２…ロータ、１２，２４，５
４…ハウジング、１３…被動ギア、１４，２５，５５…
カムシャフト、２３，５３…プレート、４８…ボス、４
０…オイルコントロールバルブ、４６…ポンプ、１２
１，２４１，５４１…凸部、１２２，２４２，５４２…
凹部、１０１，１０２…油圧室、１１２，２２２，５２
２…ベーン、１３３…内周面、１３４…連結路、１４１
…ジャーナル、１４５，２５５，２５８，５５５，５５
８…油路、１４８…油孔、１４９…外周面。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内周面に少なくとも１つの凹部を有する
    第１回転体と、凹部を第１圧力室と第２圧力室とに区画
    する複数のベーンを有するとともに相対回動可能に第１
    回転体と組み合わせられる第２回転体と、第１回転体ま
    たは第２回転体の一方と内燃機関の基準回転位相にて連
    動する駆動軸と、第１回転体または第２回転体の他方と
    連動する被駆動軸と、被駆動軸によって開弁位置または
    閉弁位置に選択的に駆動させられるバルブとを備え、第
    １圧力室及び第２圧力室に印加される圧力によって第１
    回転体と第２回転体が相対回動し、内燃機関の基準回転
    位相に対する被駆動軸の回転位相が変更させられること
    によって被駆動軸により駆動させられるバルブのバルブ
    タイミングを変更する内燃機関の可変バルブタイミング
    機構において、 前記第２回転体と連動する前記駆動軸または前記被駆動
    軸の内部をその回転軸心に略沿って延伸し、前記第１圧
    力室に第１圧力を供給する第１圧力供給路と、前記第２
    回転体と連動する前記駆動軸または前記被駆動軸の内部
    をその回転軸心から離間するように延伸し、前記第２圧
    力室に第２圧力を供給する第２圧力供給路とを備えたこ
    とを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング機構。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関の可変バルブ
    タイミング機構において、 前記第２回転体と連動する前記駆動軸または前記被駆動
    軸の外周面と前記第１回転体の内周面とは互いに摺動面
    を形成し、 前記第２圧力供給路は、前記摺動面に開口していること
    を特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング機構。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の内燃機関の可変バルブ
    タイミング機構において、 前記第２回転体と連動する前記駆動軸または前記被駆動
    軸の外周面と前記第１回転体の内周面とは互いに摺動面
    を形成し、 前記第２回転体と連動する前記駆動軸または前記被駆動
    軸の外径は、前記第２回転体の外径よりも小さいことを
    特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング機構。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の内燃機関の可変バルブ
    タイミング機構において、 前記第２回転体と連動する前記駆動軸または前記被駆動
    軸の外周面と前記第１回転体の内周面とは互いに摺動面
    を形成し、 前記第１回転体は、一端が前記摺動面を介して前記第２
    圧力供給路と連通しているとともに、他端が前記第１回
    転体の端面を介して前記第２圧力室と連通している第３
    圧力供給路を備えていることを特徴とする内燃機関の可
    変バルブタイミング機構。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の内燃機関の可変バルブ
    タイミング機構において、 前記第１回転体の端面には、前記第３圧力供給路の開口
    部に対応する開口部を有するプレートが隣接されている
    ことを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング機
    構。
  6. 【請求項６】 内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの
    少なくとも一方のバルブタイミングを調節するための可
    変バルブタイミング機構であって、 吸気バルブ及び排気バルブの何れか一方を駆動するため
    のカムシャフトと、 そのカムシャフトの先端に固定され、外方へ突出するベ
    ーンを有する第１の回転体と、 前記第１の回転体を囲むとともに、内周に凹部を有し、
    同第１の回転体に対して相対的に回転可能な第２の回転
    体と、 前記ベーンはその凹部を第１の圧力室と第２の圧力室と
    に区画することと、 前記第２の回転体と前記カムシャフトとの回転位相を変
    更すべく前記第１の圧力室に流体圧力を供給するための
    第１の通路と、 前記第２の回転体と前記カムシャフトとの回転位相を変
    更すべく前記第２の圧力室に流体圧力を供給するための
    第２の通路とを備えた内燃機関の可変バルブタイミング
    機構において、 前記第１の通路は前記カムシャフトの先端面に開口し、
    前記第２の通路は前記カムシャフトの先端面とは異なる
    面に開口することを特徴とする内燃機関の可変バルブタ
    イミング機構。
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