JPH0960509A - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯車の摩耗や騒音が小さく、位相変換駆動源
の負荷も小さく、安定して動作する可変バルブタイミン
グ装置を得る。 【解決手段】 吸気又は排気バルブ７を開閉するカムシ
ャフト２に連結された直結軸１０には偏心コア２０とウ
ォームホイール３０が一体的に回転可能に装着されてい
る。偏心コア２０には互いに歯数の異なる歯部Ｂ，Ｃを
有する中間歯車７０が回転可能に装着され、歯部Ｂには
入力プーリ６０の歯部Ａが噛合し、歯部Ｃには変換歯車
７０の歯部Ｄが噛合している。変換歯車７０は直結軸１
０に固定されている。入力プーリ６０にはタイミングベ
ルト６６を介してクランクシャフトの回転が伝達され
る。回転位相の変換はウォームホイール３０をモータ４
０で回転させることにより行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変バルブタイミ
ング装置、詳しくは内燃機関の吸／排気バルブの開閉タ
イミングを運転状況に応じて変換するための可変バルブ
タイミング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車のエンジンの分野におい
ては、運転状況、即ち、エンジンの回転数、エンジント
ルクに応じて、吸／排気バルブの開閉タイミングを可変
（進角あるいは遅角）とすることが知られている。

【０００３】この種の可変バルブタイミング装置は、吸
／排気バルブの開閉タイミングを制御するカムシャフト
をエンジンの出力軸（クランクシャフト）で回転駆動
し、回転伝達機構中にクランクシャフトとカムシャフト
の回転位相を変換する手段を組み入れている。従来は油
圧手段を用いて位相を変換する方式が多かった（特開昭
５９−１１５４１３号公報、特開平５−３３６１５号公
報参照）。しかし、近年では装置の小型化のために、遊
星歯車を用いて位相を変換する方式が提供されている
（特開平４−２３２３１２号公報参照）。

【０００４】しかし、従来の遊星歯車方式ではギヤ比が
大きいために歯車の摩耗や騒音が大きいといった問題点
を有している。また、位相を変換するとき太陽歯車を回
転させる必要があり、位相変換用モータに大きな負荷が
加わる。

【０００５】

【発明の目的、要旨及び効果】そこで、本発明の目的
は、歯車の摩耗や騒音が小さく、位相変換駆動源の負荷
も小さく、安定して動作する歯車方式の可変バルブタイ
ミング装置を提供することにある。

【０００６】以上の目的を達成するため、本発明に係る
可変バルブタイミング装置は、カムシャフトに直結され
た軸部材と、この軸部材に対して偏心した偏心部と偏心
しない同軸部とを有し、前記軸部材に回転可能に取り付
けた偏心コアと、この偏心コアの同軸部に固定されたウ
ォームホイールと、このウォームホイールを正逆方向に
回転駆動する駆動手段と、前記偏心コアの偏心部に回転
可能に設置され、外周部に互いに歯数の異なる歯部
（Ｂ），（Ｃ）を形成した中間歯車と、前記偏心コアの
同軸部に回転可能に設置され、内周部に前記歯部（Ｂ）
と噛合する歯部（Ａ）を形成した入力プーリと、前記軸
部材に固定され、内周部に前記歯部（Ｃ）と噛合する歯
部（Ｄ）を形成した変換歯車とを備えたことを特徴とす
る。

【０００７】以上の構成において、エンジンの出力で回
転するクランクシャフトと入力プーリとの間にはタイミ
ングベルトが張り渡され、クランクシャフトの回転は入
力プーリに伝達される。入力プーリの回転は中間歯車を
介して変換歯車に伝達され、さらに、軸部材及びカムシ
ャフトに伝達される。このカムシャフトの回転に基づい
て吸排気バルブが開閉される。

【０００８】一方、クランクシャフトとカムシャフトと
の位相を変換するには、駆動手段（通常は小型モータが
用いられる）によってウォームホイールを回転（例えば
１回転）させる。このとき、ウォームホイールと共に偏
心コアも回転し、さらに中間歯車も回転する。即ち、歯
部（Ｂ）は歯部（Ａ）に沿って偏心しながら、歯部
（Ｃ）は歯部（Ｄ）に沿って偏心しながら回転する。歯
部（Ａ）と歯部（Ｂ）のギヤ比ａ／ｂと、歯部（Ｄ）と
歯部（Ｃ）のギヤ比ｄ／ｃが異なる分、変換歯車が回転
し、これに同期してカムシャフトも回転する。ここでの
カムシャフトの回転角度が位相変換角度に相当する。こ
の位相変換角度αは、ウォームホイールの回転数をｒと
すると、以下の式で表される。

【０００９】α＝ｒ｛１−（ａｃ／ｂｄ）｝×３６０゜ 以上の如く本発明によれば、歯部（Ａ），（Ｂ）及び歯
部（Ｄ），（Ｃ）のギヤ比が小さく、その分だけ歯部の
摩耗が少なく、騒音も小さい。また、位相変換時は比較
的直径の大きいウォームホイールを回転させればよく、
負荷が小さいため、駆動源として小型のモータを使用で
きる。また、位相変換時以外に偏心コアは回転すること
がなく、しかも、入力プーリ、中間歯車、変換歯車は全
て円運動であり、バランスよく、かつ、安定して動作す
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る可変バルブタ
イミング装置の実施形態について添付図面を参照して説
明する。

【００１１】本可変バルブタイミング装置は、図１、図
２に示すように、カムシャフト直結軸１０と、偏心コア
２０と、ウォームホイール３０と、位相変換用駆動源で
あるモータ４０と、中間歯車５０と、入力プーリ６０
と、変換歯車７０とで構成されている。

【００１２】直結軸１０はエンジンルーム１内に設置さ
れているカムシャフト２の一端にエンドカラー３，４を
介してボルト５で結合されている。カムシャフト２はカ
ム６を有し、その回転に基づいて吸気又は排気バルブ７
を一定のタイミングで開閉する。偏心コア２０は直結軸
１０に対して偏心した偏心部２１と偏心しない同軸部２
２とを有し、直結軸１０にベアリング２５を介して回転
可能に取り付けられている。図１において、直結軸１０
の軸心をＬ₁で示し、偏心コア２０の偏心軸心をＬ₂で示
す。

【００１３】ウォームホイール３０は大径の歯部３１を
有し、偏心コア２０の同軸部２２の端面にボルト３５に
よって固定され、直結軸１０に対してはベアリング３６
を介して回転可能とされている。モータ４０はその出力
軸にウォーム歯車４１を固定したもので、ウォーム歯車
４１はウォームホイール３０に噛合している。中間歯車
５０は歯部Ｂと歯部Ｃを有し、ベアリング５５，５６を
介して偏心コア２０の偏心部２１に回転可能に設置され
ている。歯部Ｂ，Ｃは偏心コア２０の周囲で一体的に回
転し、その回転軸心はＬ₂である。

【００１４】入力プーリ６０は、外周部に歯部６１、内
周部に歯部Ａを形成したもので、偏心コア２０の同軸部
２２にベアリング６５を介して回転可能に設置されてい
る。歯部Ａは中間歯車５０の歯部Ｂに対して噛合してい
る。歯部６１に対してはタイミングベルト６６が掛けら
れている。タイミングベルト６６は図示しないクランク
シャフトによって回転駆動され、入力プーリ６０を矢印
ｉ方向に回転させる。この入力プーリ６０の回転軸心は
Ｌ₁である。

【００１５】変換歯車７０は、内周部に歯部Ｄを形成し
たもので、直結軸１０の端部にキー７５を介して固定さ
れており、カムシャフト２及び直結軸１０と軸心Ｌ₁を
中心として回転可能である。歯部Ｄは中間歯車５０の歯
部Ｃに対して噛合している。

【００１６】以上の構成において、エンジンが回転する
と、その回転はクランクシャフトからタイミングベルト
６６を介して入力プーリ６０に伝達され、入力プーリ６
０が矢印ｉ方向に回転する。入力プーリ６０の回転は歯
車Ａ，Ｂの噛合によって中間歯車５０に伝達され、さら
に歯車Ｃ，Ｄの噛合によって変換歯車７０に伝達され
る。変換歯車７０の回転はキー７５を介して直結軸１０
に伝達され、カムシャフト２が回転する。これにて吸気
又は排気バルブ７が一定のタイミングで開閉する。

【００１７】一方、クランクシャフトとカムシャフト２
との位相を変換するには、モータ４０を起動してウォー
ム歯車４１を回転させると、ウォームホイール３０が回
転する。ウォームホイール３０と共に偏心コア２０も回
転し、さらに中間歯車５０も回転することになる。即
ち、中間歯車５０は歯部Ｂが歯部Ａに沿って偏心しなが
ら、歯部Ｃが歯部Ｄに沿って偏心しながら回転する。こ
の中間歯車５０の回転に同期して変換歯車７０も回転
し、これに伴ってカムシャフト２も回転することにな
る。

【００１８】ここで、ウォームホイール３０の回転に基
づくカムシャフト２の回転角度αについて考察する。歯
車Ａの歯数をａ、歯車Ｂの歯数をｂ、歯車Ｃの歯数を
ｃ、歯車Ｄの歯数をｄとすると、歯車Ａ，Ｂのギヤ比は
ａ／ｂであり、歯車Ｄ，Ｃのギヤ比はｄ／ｃである。ウ
ォームホイール３０の回転数をｒとすると、カムシャフ
ト２の回転角度αは次式（１）で表される。

【００１９】 α＝ｒ｛１−（ａｃ／ｂｄ）｝×３６０゜ ……（１） この式（１）で表されるαが位相変換角度に相当する。

【００２０】具体的には、歯数ａを６０、歯数ｂを５
０、歯数ｃを４０、歯数ｄを５０とし、ウォームホイー
ル３０を１回転（３６０゜）させると、中間歯車５０は
歯車Ａの歯数６０だけ回転するので１．２回転（６０／
５０）する。歯車Ｃは歯数４８（４０×１．２）だけ回
転するが、歯車Ｄの歯数は５０であるため、その歯数差
２だけ変換歯車７０が回転することになる。この歯数差
２がカムシャフト２の位相変換角度αに相当する。

【００２１】この位相変換角度は（２／５０）×３６０
゜＝１４．４゜となる。前記式（１）で検算すると、 α＝１×｛１−（６０×４０）／（５０×５０）｝×３６０゜ ＝１４．４゜ 即ち、位相変換角度αはウォームホイール３０の回転方
向と同方向に１４．４゜となる。

【００２２】カムシャフト２の回転方向（矢印ｉ）に対
して位相が上流側に設定されているときを遅角と称し、
エンジンの低速回転時は遅角に設定される。位相が下流
側に設定されているときを進角と称し、エンジンの高速
回転時は進角に設定される。このような制御はエンジン
の運転状態に応じてモータ４０を正逆いずれかの方向に
所定量回転させ、変換歯車７０と共にカムシャフト２を
回転させることにより行うことができる。モータ４０の
回転数を任意に制御することにより、位相変換角度αを
遅角と進角の中間位置に設定することも可能であり、エ
ンジンの種々の運転状況に応じて任意の位相に制御する
こともできる。

【００２３】次に、クランクシャフトとカムシャフト２
の速度比について説明する。本実施形態において、歯車
Ａ，Ｄの回転比は（６０／５０）×（４０／５０）＝
０．９６であるため、入力プーリ６０の回転に対してカ
ムシャフト２の回転は１：０．９６で減速される。クラ
ンクシャフトとカムシャフト２の回転比は４サイクルエ
ンジンでは２：１であるため、クランクシャフト側の出
力プーリ（図示せず）と入力プーリ６０との回転比を
１．９２（２×０．９６）：１に設定すれば、クランク
シャフトとカムシャフト２との回転比は丁度２：１にな
る。例えば、クランクシャフト側の出力プーリの歯数を
２５とし、入力プーリ６０の歯部６１の歯数を４８に設
定すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である可変バルブタイミン
グ装置を示す断面図。

【図２】前記装置の斜視図、部分的に切り欠かれてい
る。

【符号の説明】

２…カムシャフト １０…直結軸 ２０…偏心コア ２１…偏心部 ２２…同軸部 ３０…ウォームホイール ４０…モータ ５０…中間歯車 ６０…入力プーリ ７０…変換歯車 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…歯部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のバルブを駆動するカムシャフ
   トの位相を変換させる可変バルブタイミング装置におい
   て、 前記カムシャフトに直結された軸部材と、 前記軸部材に対して偏心した偏心部と偏心しない同軸部
   とを有し、前記軸部材に回転可能に取り付けた偏心コア
   と、 前記偏心コアの同軸部に固定されたウォームホイール
   と、 前記ウォームホイールを正逆方向に回転駆動する駆動手
   段と、 前記偏心コアの偏心部に回転可能に設置され、外周部に
   互いに歯数の異なる歯部（Ｂ），（Ｃ）を形成した中間
   歯車と、 前記偏心コアの同軸部に回転可能に設置され、内周部に
   前記歯部（Ｂ）と噛合する歯部（Ａ）を形成した入力プ
   ーリと、 前記軸部材に固定され、内周部に前記歯部（Ｃ）と噛合
   する歯部（Ｄ）を形成した変換歯車と、 を備えたことを特徴とする可変バルブタイミング装置。