JPH0941918A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中心歯車と外周歯車とに押し当てて双方での
バックラッシュをゼロにし得るとともに、変動トルクの
大きい内燃機関にもコンパクトに適用できる弁開閉時期
制御装置を提供すること。 【解決手段】 中心歯車１４と外周歯車１７との間の環
状空間に組付けられる歯車集合体２０を、中心歯車の外
歯１４ａに内歯２１ａで噛合する円弧状内歯歯車２１
と、この歯車２１の外周に配置されて外周歯車１７の内
歯１７ａに外歯２２ａで噛合する円弧状外歯歯車２２
と、円弧状内歯歯車２１及び円弧状外歯歯車２２の軸方
向移動を規制し径方向移動を許容するホルダと、円弧状
内歯歯車２１と円弧状外歯歯車２２間にトルク伝達可能
かつ軸方向へ移動可能に介装され前記ホルダに向けて軸
方向にばね付勢されて円弧状内歯歯車２１と円弧状外歯
歯車２２を径方向の逆方向に押動するテーパーピン２４
とを備える構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関における
吸気、排気弁の開閉動作時期を変化可能とした弁開閉時
期制御装置（内燃機関のバルブタイミング調整装置）に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の弁開閉時期制御装置の一つとし
て、内燃機関のクランクシャフトまたはカムシャフトの
一方に連結されて回転し、外周に外歯が形成された中心
歯車と、前記クランクシャフトまたは前記カムシャフト
の他方に連結されて回転するとともに、前記中心歯車の
外周に同軸的に組付けられ、内周に内歯が形成された外
周歯車と、前記中心歯車と前記外周歯車との間の環状空
間に軸方向へ移動可能に挿入され、少なくとも一方がは
す歯とされた前記中心歯車の外歯と前記外周歯車の内歯
とに係合して回転を伝達するとともに、軸方向への移動
により前記中心歯車と前記外周歯車とを相対的に回転さ
せて、前記クランクシャフトと前記カムシャフトとの間
の回転位相を変更させる円筒形の歯車集合体と、前記歯
車集合体を軸方向へ移動させる歯車駆動機構を備えて、
前記カムシャフトによる吸気、排気弁の開閉動作時期を
変化可能としたものがあり、例えば特公平５−７７８４
２号公報に示されている。

【０００３】上記した公報の弁開閉時期制御装置におい
ては、前記歯車集合体が、前記中心歯車の外歯と前記外
周歯車の内歯とに係合する内歯と外歯を有して前記歯車
駆動機構によって軸方向へ移動される主歯車と、この主
歯車とは別体で前記中心歯車の外歯と前記外周歯車の内
歯とに係合する内歯と外歯を有して弾性部材を介して前
記主歯車に連結された副歯車とを備える構成となってい
て、主歯車と副歯車が弾性部材の付勢力により軸方向の
逆方向に付勢されることにより、当該歯車集合体の各歯
と前記中心歯車の外歯及び前記外周歯車の内歯との噛合
部においてバックラッシュがゼロとなるように構成され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した公報の弁開閉
時期制御装置においては、主歯車と副歯車の僅かなズレ
でバックラッシュをゼロとするため、主歯車の内外周の
位相を副歯車の内外周の位相と高精度に合わせ込む必要
があり、そのため高価となる。

【０００５】また、上記した公報の弁開閉時期制御装置
においては、主歯車と副歯車が弾性部材の付勢力のみで
軸方向の逆方向に付勢されることにより、上記バックラ
ッシュがゼロとされている。ところで、上記した弾性部
材の付勢力には取付スペース等の制約によって限界があ
り、変動トルクの大きい内燃機関に適用した場合には、
上記した弾性部材の付勢力が内燃機関の変動トルクに負
けてバックラッシュによる不具合（噛合騒音の発生、弁
開閉時期の不安定化）が生じるおそれがある。なお、上
記した弾性部材の取付スペースに制約がない場合には、
大きな弾性部材を採用して大きな付勢力を得ることがで
きて、バックラッシュによる不具合を防止することがで
きるものの、当該装置が大型化することとなる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
に対処すべくなされたものであり、内燃機関のクランク
シャフトまたはカムシャフトの一方に連結されて回転
し、外周に外歯が形成された中心歯車と、前記クランク
シャフトまたは前記カムシャフトの他方に連結されて回
転するとともに、前記中心歯車の外周に同軸的に組付け
られ、内周に内歯が形成された外周歯車と、前記中心歯
車と前記外周歯車との間の環状空間に軸方向へ移動可能
に挿入され、少なくとも一方がはす歯とされた前記中心
歯車の外歯と前記外周歯車の内歯とに係合して回転を伝
達するとともに、軸方向への移動により前記中心歯車と
前記外周歯車とを相対的に回転させて、前記クランクシ
ャフトと前記カムシャフトとの間の回転位相を変更させ
る歯車集合体と、前記歯車集合体を軸方向へ移動させる
歯車駆動機構を備えて、前記カムシャフトによる吸気、
排気弁の開閉動作時期を変化可能とした弁開閉時期制御
装置において、前記歯車集合体を、前記中心歯車の外歯
に噛合する内歯を有する円弧状内歯歯車と、この円弧状
内歯歯車の外周に配置されて前記外周歯車の内歯に噛合
する外歯を有する円弧状外歯歯車と、これら円弧状内歯
歯車及び円弧状外歯歯車の軸方向移動を規制し径方向移
動を許容するホルダと、前記円弧状内歯歯車と前記円弧
状外歯歯車間にトルク伝達可能かつ軸方向へ移動可能に
介装され前記ホルダに向けて軸方向にばね付勢されて前
記円弧状内歯歯車と前記円弧状外歯歯車を径方向の逆方
向に押動するテーパーピンとを備える構成とした。

【０００７】

【発明の作用・効果】本発明による弁開閉時期制御装置
においては、歯車集合体において、ホルダとばね付勢さ
れたテーパーピンの協同作用により、円弧状内歯歯車が
径内方に押動されてその内歯にて中心歯車の外歯にバッ
クラッシュがゼロの状態で噛合するとともに、円弧状外
歯歯車が径外方に押動されてその外歯にて外周歯車の内
歯にバックラッシュがゼロの状態で噛合する。かかる噛
合状態は、トルク伝達時の偏荷重あるいは製作誤差等に
より、例えば、中心歯車の外歯と外周歯車の内歯との同
軸度が高精度に得られない場合にも、同様に得られる。
したがって、本発明による弁開閉時期制御装置において
は、如何なる場合においても、各噛合部でのバックラッ
シュをゼロとすることができ、バックラッシュによる不
具合を効果的かつ安価に抑制することができる。

【０００８】また、本発明による弁開閉時期制御装置に
おいては、歯車集合体においてホルダに向けて軸方向に
ばね付勢されたテーパーピンが円弧状内歯歯車と円弧状
外歯歯車を径方向の逆方向に押動することにより、歯車
集合体の各歯と中心歯車の外歯及び外周歯車の内歯との
バックラッシュがゼロとされている。ところで、本発明
においては、ホルダに向けて軸方向にばね付勢されるテ
ーパーピンによって各円弧状歯車を径方向の逆方向に押
動するものであり、テーパーピンのテーパー角を小さく
することにより、テーパーピンをホルダに向けて軸方向
に付勢するばね力が小さくても各円弧状歯車に径方向の
大きな押動力を付与することができて、上記したバック
ラッシュを的確にゼロとすることができる。したがっ
て、テーパーピンをホルダに向けて軸方向に付勢するば
ねの小型化を図って取付スペースの省スペース化を図る
ことができ、変動トルクの大きい内燃機関にもコンパク
トに適用することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明による弁開
閉時期制御装置を示していて、この弁開閉時期制御装置
においては、内燃機関のカムシャフト１１にピン１２と
ボルト１３を用いて中心歯車１４が同軸的かつ一体回転
可能に組付けられている。また、カムシャフト１１には
ハブ１５が回転可能に組付けられていて、このハブ１５
にボルト１６を用いて外周歯車１７とタイミングプーリ
１８が同軸的かつ一体回転可能に組付けられている。タ
イミングプーリ１８は、タイミングベルト（図示省略）
を介して内燃機関のクランクシャフト（図示省略）によ
り駆動されるようになっている。

【００１０】中心歯車１４は所要の軸方向長さを有して
いて、外周にははす歯の外歯１４ａが形成されている。
外周歯車１７は中心歯車１４の外端に至るまで同軸的に
延びていて、中心歯車１４の外歯１４ａに対応する内周
にははす歯の内歯１７ａが形成されており、中心歯車１
４と外周歯車１７との間の環状空間には、歯車駆動機構
３０によって軸方向に移動される歯車集合体２０が軸方
向へ移動可能に挿入されている。なお、外周歯車１７の
端部にはキャップ１９が液密的かつ脱着可能に組付けら
れている。

【００１１】歯車集合体２０は、中心歯車１４の外歯１
４ａと外周歯車１７の内歯１７ａとに係合して回転を伝
達するとともに、軸方向への移動により中心歯車１４と
外周歯車１７とを相対的に回転させて、クランクシャフ
ト（図示省略）とカムシャフト１１との間の回転位相を
変更させるものであり、中心歯車１４の外歯１４ａに噛
合する内歯２１ａを有する一対の円弧状内歯歯車２１
と、各円弧状内歯歯車２１の外周に配置されて外周歯車
１７の内歯１７ａに噛合する外歯２２ａを有する一対の
円弧状外歯歯車２２と、これら各円弧状内歯歯車２１及
び円弧状外歯歯車２２の軸方向移動を規制し径方向移動
を許容する環状のホルダ２３と、各円弧状内歯歯車２１
と円弧状外歯歯車２２間にトルク伝達可能かつ軸方向へ
移動可能に介装された一対のテーパーピン２４によって
構成されている。

【００１２】各テーパーピン２４は、そのテーパー頭部
にて円弧状内歯歯車２１の外周部に形成した半テーパー
孔と円弧状外歯歯車２２の内周部に形成した半テーパー
孔とに係合していて、脚部にて圧縮コイルスプリング２
５に係合しテーパー頭部をホルダ２３に向けて軸方向に
ばね付勢されて円弧状内歯歯車２１と円弧状外歯歯車２
２を径方向の逆方向に押動している。なお、圧縮コイル
スプリング２５は、ホルダ２３に設けた軸方向の段付孔
の大径部内に収容されていて、一端にてホルダ２３に係
合し他端にてスプリング受２６及び止め輪２７を介して
テーパーピン２４の脚部先端に係合している。

【００１３】歯車駆動機構３０は、中心歯車１４とハブ
１５と外周歯車１７等によって構成されるシリンダ３１
と、上記したホルダ２３に一体的に形成されてシリンダ
３１内にシールリング３２を介して軸方向へ摺動可能に
組付けたピストン３３と、このピストン３３の軸方向移
動を制御する油圧制御弁３４及びバルブタイミング制御
装置３５等によって構成されていて、ピストン３３の図
示右側に形成された油室はハブ１５とカムシャフト１１
に設けた油路３６を通して油圧制御弁３４のＡポートに
接続され、ピストン３３の図示左側に形成された油室は
中心歯車１４及び外周歯車１７と歯車集合体２０との隙
間とボルト１３とカムシャフト１１に設けた油路３７を
通して油圧制御弁３４のＢポートに接続されている。ま
た、油圧制御弁３４のＰポートには油圧ポンプ３８が接
続されＲポートにはリザーバ３９が接続されていて、油
圧制御弁３４がバルブタイミング制御装置３５によって
作動を制御されることにより、ピストン３３が軸方向に
駆動されて、歯車集合体２０が軸方向に駆動されるよう
になっている。

【００１４】上記のように構成した本実施形態において
は、歯車集合体２０において、ホルダ２３とばね付勢さ
れたテーパーピン２４の協同作用により、円弧状内歯歯
車２１が径内方に押動されてその内歯２１ａにて中心歯
車１４の外歯１４ａにバックラッシュがゼロの状態で噛
合するとともに、円弧状外歯歯車２２が径外方に押動さ
れてその外歯２２ａにて外周歯車１７の内歯１７ａにバ
ックラッシュがゼロの状態で噛合する。かかる噛合状態
は、トルク伝達時の偏荷重あるいは製作誤差等により、
例えば、中心歯車１４の外歯１４ａと外周歯車１７の内
歯１７ａとの同軸度が高精度に得られない場合にも、同
様に得られる。したがって、本実施形態においては、如
何なる場合においても、各噛合部でのバックラッシュを
ゼロとすることができ、バックラッシュによる不具合を
効果的かつ安価に抑制することができる。

【００１５】また、本実施形態においては、歯車集合体
２０においてホルダ２３に向けて軸方向にばね付勢され
たテーパーピン２４のテーパー頭部が円弧状内歯歯車２
１と円弧状外歯歯車２２を径方向の逆方向に押動するこ
とにより、歯車集合体２０の各歯２１ａ，２２ａと中心
歯車１４の外歯１４ａ及び外周歯車１７の内歯１７ａと
のバックラッシュがゼロとされている。ところで、本実
施形態においては、ホルダ２３に向けて軸方向にばね付
勢されるテーパーピン２４のテーパー頭部によって各円
弧状歯車２１，２２を径方向の逆方向に押動するもので
あり、テーパーピン２４のテーパー角を小さくすること
により、テーパーピン２４をホルダ２３に向けて軸方向
に付勢するばね力が小さくても各円弧状歯車２１，２２
に径方向の大きな押動力を付与することができて、上記
したバックラッシュを的確にゼロとすることができる。
したがって、テーパーピン２４のテーパー頭部をホルダ
２３に向けて軸方向に付勢する圧縮コイルスプリング２
５の小型化を図って取付スペースの省スペース化を図る
ことができ、変動トルクの大きい内燃機関にもコンパク
トに適用することができる。

【００１６】上記した実施形態においては、周方向にて
一対の円弧状歯車２１，２２及びこれらを径方向の逆方
向に押動するテーパーピン２４を備える歯車集合体２０
を採用したが、歯車集合体を構成する円弧状歯車（円弧
状内歯歯車と円弧状外歯歯車）及びテーパーピンの数は
それぞれ適宜増減変更可能である。また、上記した実施
形態においては、中心歯車１４の外歯１４ａと外周歯車
１７の内歯１７ａを共にはす歯として実施したが、何れ
か一方のみをはす歯として実施することも可能である。
また、上記した実施形態においては、本発明による弁開
閉時期制御装置をカムシャフト側に設けたが、クランク
シャフト側に設けて実施することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による弁開閉時期制御装置の一実施形
態を示す縦断側面図である。

【図２】 図１に示した弁開閉時期制御装置の要部拡大
断面図である。

【図３】 図１に示した弁開閉時期制御装置の中心歯
車、外周歯車及び歯車集合体の関係を示す図である。

【符号の説明】

１１…カムシャフト、１４…中心歯車、１４ａ…外歯、
１７…外周歯車、１７ａ…内歯、２０…歯車集合体、２
１…円弧状内歯歯車、２１ａ…内歯、２２…円弧状外歯
歯車、２２ａ…外歯、２３…ホルダ、２４…テーパーピ
ン、２５…圧縮コイルスプリング、３０…カム駆動機
構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランクシャフトまたはカム
   シャフトの一方に連結されて回転し、外周に外歯が形成
   された中心歯車と、前記クランクシャフトまたは前記カ
   ムシャフトの他方に連結されて回転するとともに、前記
   中心歯車の外周に同軸的に組付けられ、内周に内歯が形
   成された外周歯車と、前記中心歯車と前記外周歯車との
   間の環状空間に軸方向へ移動可能に挿入され、少なくと
   も一方がはす歯とされた前記中心歯車の外歯と前記外周
   歯車の内歯とに係合して回転を伝達するとともに、軸方
   向への移動により前記中心歯車と前記外周歯車とを相対
   的に回転させて、前記クランクシャフトと前記カムシャ
   フトとの間の回転位相を変更させる歯車集合体と、前記
   歯車集合体を軸方向へ移動させる歯車駆動機構を備え
   て、前記カムシャフトによる吸気、排気弁の開閉動作時
   期を変化可能とした弁開閉時期制御装置において、前記
   歯車集合体を、前記中心歯車の外歯に噛合する内歯を有
   する円弧状内歯歯車と、この円弧状内歯歯車の外周に配
   置されて前記外周歯車の内歯に噛合する外歯を有する円
   弧状外歯歯車と、これら円弧状内歯歯車及び円弧状外歯
   歯車の軸方向移動を規制し径方向移動を許容するホルダ
   と、前記円弧状内歯歯車と前記円弧状外歯歯車間にトル
   ク伝達可能かつ軸方向へ移動可能に介装され前記ホルダ
   に向けて軸方向にばね付勢されて前記円弧状内歯歯車と
   前記円弧状外歯歯車を径方向の逆方向に押動するテーパ
   ーピンとを備える構成としたことを特徴とする弁開閉時
   期制御装置。