JPH0953417A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変動トルクの違う内燃機関でもチューニング
が不要であり、歯車駆動機構による歯車集合体の良好な
応答性が長期間安定して得られ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を二分割されてばねＳによ
って径外方へ付勢された円弧状中心歯車１４Ａ，１４Ｂ
で構成するとともに、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、円弧状
中心歯車１４Ａ，１４Ｂの外歯１４ａ，１４ｂと外周歯
車１７の内歯１７ａとに噛合する内歯と外歯を有する円
弧状中間歯車２１，２２と、歯車駆動機構の一構成部材
３３と一体的に軸方向へ移動するホルダ２３と、円弧状
中心歯車１４Ａ，１４Ｂがカムシャフトに非連結の状態
にて円弧状中間歯車２１，２２をホルダ２３に一体的に
連結する連結手段（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、
上記バックラッシュがゼロとされているため、適用する
内燃機関の変動トルクに応じて弾性部材の付勢力をチュ
ーニングする必要があり、また上記弾性部材のへたりに
より上記バックラッシュをゼロとすることができなくな
っ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）が生じるようになる。また、歯車
駆動機構が弾性部材の付勢力によって生じる主歯車及び
副歯車と中心歯車及び外周歯車間の摩擦係合力に抗して
歯車集合体を軸方向へ移動させることとなり、歯車集合
体の円滑な軸方向移動が得られなくて応答性が悪い。

【０００５】

【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、前記中心歯車を少なくとも二分割されて
ばねによって径外方へ付勢された円弧状中心歯車で構成
するとともに、前記歯車集合体を、前記円弧状中心歯車
の外歯と前記外周歯車の内歯とに噛合する内歯と外歯を
有する円弧状中間歯車と、前記歯車駆動機構の一構成部
材と一体的に軸方向へ移動するホルダと、前記円弧状中
心歯車が前記クランクシャフトまたはカムシャフトの一
方に非連結の状態にて同円弧状中心歯車と前記外周歯車
間に組付けられた前記円弧状中間歯車を前記ホルダに一
体的に連結する連結手段とを備える構成とした。

【０００６】

【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、ばねによって径外方へ付勢された円弧状中
心歯車がクランクシャフトまたはカムシャフトの一方に
非連結の状態にて、同円弧状中心歯車と前記外周歯車間
に組付けられてばねにより径方向にて弾撥的に挟持され
ている円弧状中間歯車を連結手段によりホルダに一体的
に連結するものであるため、かかる状態（円弧状中心歯
車及び外周歯車と歯車集合体とを組付けた状態）では円
弧状中心歯車及び外周歯車の各歯と歯車集合体の各歯と
の噛合部におけるバックラッシュがゼロ近辺とされてい
る。したがって、この状態で円弧状中心歯車をクランク
シャフトまたはカムシャフトの一方に連結すれば、円弧
状中心歯車及び外周歯車の各歯と歯車集合体の各歯との
噛合部におけるバックラッシュがゼロ近辺に固定維持さ
れ、変動トルクの大きい内燃機関に適用した場合にも、
バックラッシュによる不具合は生じない。

【０００７】また、上述したように円弧状中心歯車をク
ランクシャフトまたはカムシャフトの一方に連結した状
態では、円弧状中心歯車が径方向に移動できず、円弧状
中心歯車を径外方に付勢するばねの機能が無効とされて
いて、円弧状中心歯車及び外周歯車の各歯と歯車集合体
の各歯との噛合部にばねによる無用な摩擦係合力は生じ
ないため、組付時においてバックラッシュをゼロ近辺と
するに足るばね力のばねを採用すれば、組付後から長期
間にわたって歯車集合体の円滑な軸方向移動が保証され
て、歯車駆動機構による歯車集合体の良好な応答性が長
期間安定して得られるとともに、長期間にわたってバッ
クラッシュをゼロ近辺に調整した状態が保持されてバッ
クラッシュによる不具合は生じない。

【０００８】更に、クランクシャフトまたはカムシャフ
トの一方に非連結状態の円弧状中心歯車及び外周歯車と
歯車集合体とを組付けた状態でばねにより各歯の噛合部
におけるバックラッシュがゼロ近辺とされるものであ
り、当該弁開閉時期制御装置の全数が組付時に自動的に
バックラッシュをゼロ近辺に調整されるものであるた
め、各歯車の製作精度をラフ化することができ、コスト
低減を図ることができる。また、歯車集合体の構成歯車
が円弧状中間歯車だけであって軸方向寸法を短くするこ
とが可能であり、これに伴って円弧状中心歯車及び外周
歯車の軸方向寸法も短くすることが可能であるため、当
該弁開閉時期制御装置の軸方向寸法を短くして搭載性の
向上を図ることができる。

【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に回り止め用
のピン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、図２及び図３に詳細に示したように、図の上下に
二分割されて一対のばねＳによって径外方へ付勢された
円弧状（半円形の）中心歯車１４Ａ，１４Ｂで構成され
ており、各円弧状中心歯車１４Ａ，１４Ｂの外周にはは
す歯の外歯１４ａ，１４ｂ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、各円弧状中心歯車１４Ａ，１４Ｂの外歯１４ａ，１
４ｂ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１４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、各円弧状中心歯車１４
Ａ，１４Ｂの外歯１４ａ，１４ｂと外周歯車１７の内歯
１７ａとに噛合する内歯２１ａ，２２ａと外歯２１ｂ，
２２ｂを有する一対の円弧状中間歯車２１，２２と、歯
車駆動機構３０の一構成部材であるピストン３３に一体
的に形成されてピストン３３と一体的に軸方向へ移動す
る環状のホルダ２３と、両円弧状中心歯車１４Ａ，１４
Ｂからなる中心歯車１４がカムシャフト１１に非連結の
状態、すなわち図２及び図３に示した状態にて、各円弧
状中心歯車１４Ａ，１４Ｂと外周歯車１７間に組付けら
れてばねＳにより径方向にて弾撥的に挟持されている各
円弧状中間歯車２１，２２をホルダ２３に一体的に連結
する連結手段としての連結ピン２４によって構成されて
いる。

【００１２】各連結ピン２４は、各円弧状中間歯車２
１，２２の略中央に設けた貫通孔２１ｃ，２２ｃ（各円
弧状中間歯車２１，２２の径方向移動量に対し、大きめ
に形成されている）を貫通してホルダ２３に圧入固定さ
れていて、各円弧状中間歯車２１，２２の軸方向移動を
規制し僅かな径方向移動を許容している。なお、各連結
ピン２４がホルダ２３に圧入固定されるときには、ばね
Ｓに抗して外歯１４ａ，１４ｂが軸に平行に保てるよう
に、かつ連結ピン２４の圧入荷重を受けるように治具４
１，４２（図３に仮想線にて示してある）によって円弧
状中心歯車１４Ａ，１４Ｂが挟持されるようになってい
る。

【００１３】歯車駆動機構３０は、ハブ１５と外周歯車
１７によって構成されるシリンダ３１と、このシリンダ
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この実施形態におい
ては、ばねＳによって径外方へ付勢された円弧状中心歯
車１４Ａ，１４Ｂがカムシャフト１１に非連結の状態
（図２及び図３に示した状態）にて、円弧状中心歯車１
４Ａ，１４Ｂと外周歯車１７間に組付けられてばねＳに
より径方向にて弾撥的に挟持されている円弧状中間歯車
２１，２２を連結ピン２４によりホルダ２３に一体的に
連結するものであるため、かかる状態（円弧状中心歯車
１４Ａ，１４Ｂ及び外周歯車１７と歯車集合体２０とを
組付けた状態）では円弧状中心歯車１４Ａ，１４Ｂ及び
外周歯車１７の各歯と歯車集合体２０の各歯との噛合部
におけるバックラッシュがゼロ近辺とされている。した
がって、この状態で円弧状中心歯車１４Ａ，１４Ｂをピ
ン１２及びボルト１３を用いてカムシャフト１１に連結
すれば、円弧状中心歯車１４Ａ，１４Ｂ及び外周歯車１
７の各歯と歯車集合体２０の各歯との噛合部におけるバ
ックラッシュがゼロ近辺に固定維持され、変動トルクの
大きい内燃機関に適用した場合にも、バックラッシュに
よる不具合は生じない。

【００１５】また、上述したように円弧状中心歯車１４
Ａ，１４Ｂをピン１２及びボルト１３を用いてカムシャ
フト１１に連結した状態では、円弧状中心歯車１４Ａ，
１４Ｂが径方向に移動できず、円弧状中心歯車１４Ａ，
１４Ｂを径外方に付勢するばねＳの機能が無効とされて
いて、円弧状中心歯車１４Ａ，１４Ｂ及び外周歯車１７
の各歯と歯車集合体２０の各歯との噛合部にばねＳによ
る無用な摩擦係合力は生じないため、組付時においてバ
ックラッシュをゼロ近辺とするに足る弱いばね力のばね
Ｓを採用すれば、組付後から長期間にわたって歯車集合
体２０の円滑な軸方向移動が保証されて、歯車駆動機構
３０による歯車集合体２０の良好な応答性が長期間安定
して得られるとともに、長期間にわたってバックラッシ
ュをゼロ近辺に調整した状態が保持されてバックラッシ
ュによる不具合は生じない。

【００１６】更に、カムシャフト１１に非連結状態の円
弧状中心歯車１４Ａ，１４Ｂ及び外周歯車１７と歯車集
合体２０とを組付けた状態でばねＳにより各歯の噛合部
におけるバックラッシュがゼロ近辺とされるものであ
り、当該弁開閉時期制御装置の全数が組付時に自動的に
バックラッシュをゼロ近辺に調整されるものであるた
め、各歯車の製作精度をラフ化することができ、コスト
低減を図ることができる。また、歯車集合体２０の構成
歯車が円弧状中間歯車２１，２２だけであって軸方向寸
法を短くすることが可能であり、これに伴って円弧状中
心歯車１４Ａ，１４Ｂ及び外周歯車１７の軸方向寸法も
短くすることが可能であるため、当該弁開閉時期制御装
置の軸方向寸法を短くして搭載性の向上を図ることがで
きる。

【００１７】上記した実施形態においては、中心歯車１
４を二分割した円弧状中心歯車１４Ａ，１４Ｂで構成し
たが、これを三個以上に分割した円弧状中心歯車で構成
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、円弧状中心歯車１４Ａ，１４Ｂの外歯１
４ａ，１４ｂ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円弧状中
心歯車、外周歯車及び歯車集合体の関係を示す正面図で
ある。

【図３】 図１に示した弁開閉時期制御装置の円弧状中
心歯車、外周歯車及び歯車集合体の組付時の関係を示す
縦断側面図である。

【符号の説明】

１１…カムシャフト、１４…中心歯車、１４Ａ，１４Ｂ
…円弧状中心歯車、１４ａ，１４ｂ…外歯、１７…外周
歯車、１７ａ…内歯、２０…歯車集合体、２１，２２…
円弧状中間歯車、２１ａ，２２ａ…内歯、２１ｂ，２２
ｂ…外歯、２３…ホルダ、２４…連結ピン、Ｓ…ばね、
３０…カム駆動機構、３３…ピストン。

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
   中心歯車を少なくとも二分割されてばねによって径外方
   へ付勢された円弧状中心歯車で構成するとともに、前記
   歯車集合体を、前記円弧状中心歯車の外歯と前記外周歯
   車の内歯とに噛合する内歯と外歯を有する円弧状中間歯
   車と、前記歯車駆動機構の一構成部材と一体的に軸方向
   へ移動するホルダと、前記円弧状中心歯車が前記クラン
   クシャフトまたはカムシャフトの一方に非連結の状態に
   て同円弧状中心歯車と前記外周歯車間に組付けられた前
   記円弧状中間歯車を前記ホルダに一体的に連結する連結
   手段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。