JPH10141021A - 内燃機関のバルブタイミング制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランクシャフトが駆動連結される第１回転
体とカムシャフトが駆動連結される第２回転体との衝突
による打音の発生を簡単な構造で防止する。 【解決手段】 クランクシャフトに駆動連結されるハウ
ジング７の各ベーン室１２の壁面１２ａ，１２ｂには緩
衝部材１５，１７を貼着する。吸気側カムシャフト３に
駆動連結されるロータ６の各ベーン１０の側面１０ａ，
１０ｂには緩衝部材１４，１６を貼着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クランクシャフト
に駆動連結されたカム駆動部材とカムシャフトとを相対
回転させ、クランクシャフトとカムシャフトとの相対位
相を可変することにより吸排気バルブの開閉タイミン
グ、即ちバルブタイミングを可変することができる内燃
機関のバルブタイミング制御機構に係り、詳しくはベー
ン式のバルブタイミング制御機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のベーン式バルブタイミン
グ制御機構は、例えば、特開平５−１１３１１２号公報
等で種々提案されている。

【０００３】図４は、従来の内燃機関のベーン式バルブ
タイミング制御機構５０の一例を説明するための要部断
面図である。図４において、タイミングギア５１は、図
示しないクランクシャフトに連結されたクランクプーリ
とタイミングチェーンを介して駆動連結されている。カ
ムシャフトはシリンダヘッドに設けた軸受に回転可能に
支持されている。カムシャフトと一体回転するロータ５
２は、該カムシャフトに固着されるとともに、前記タイ
ミングギア５１内に形成され作動油が満たされた圧力室
に収容されている。各圧力室は、収容されたロータ５２
の各ベーン５３により進角用油室５４と遅角用油室５５
に区画されている。

【０００４】そして、各進角用油室５４に作動油が供給
され各遅角用油室５５から作動油が排出されることによ
り、ロータ（カムシャフト）５２はタイミングギア５１
に対して進角方向にその相対位相が調整される。反対
に、各遅角用油室５５に作動油が供給され各進角用油室
５４から作動油が排出されることにより、ロータ（カム
シャフト）５２はタイミングギア５１に対し遅角方向に
その相対位相が調整される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関を
長時間停止した場合、各圧力室（進角用油室及び遅角用
油室）５４，５５内の作動油が抜け落ちてしまう。この
抜け落ちにより、内燃機関の再始動時にロータ５２の各
ベーン５３が遅角用油室５５の壁面５５ａに衝突し打音
が発生するという問題があった。

【０００６】詳述すると、内燃機関が停止して作動油が
抜け落ちた状態においては、ロータ５２は最遅角側に、
即ち進角用油室５４の容積が最も小さく遅角用油室５５
の容積が最も大きな状態に配置されている。この状態か
ら内燃機関の始動とともに作動油が進角用油室５４に供
給されるが急速に進角側に駆動すると遅角室用油室５５
に作動油が充満していないため各ベーン５３が遅角用油
室５５の壁面５５ａに衝突して大きな打音が発生するこ
とになる。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、内燃機関のバルブタ
イミング制御機構において、クランクシャフトが駆動連
結される第１回転体とカムシャフトが駆動連結される第
２回転体との衝突による打音の発生を簡単な構造で防止
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、内燃機関のクランクシャ
フトに駆動連結された第１回転体と、バルブを駆動する
カムシャフトに駆動連結され、前記第１回転体に対して
同一回転軸心回りに相対回転可能な第２回転体と、前記
第１回転体あるいは第２回転体の一方に設けられ、作動
流体が給排される圧力室と、前記第１回転体あるいは第
２回転体の他方に設けられ、前記圧力室内で前記作動流
体の給排により駆動され、前記第１回転体と第２回転体
とを相対回動させるベーンとからなる内燃機関のバルブ
タイミング制御機構において、前記ベーンの圧力室壁面
に対する当接面、あるいは、圧力室壁面のベーンに対す
る当接面の少なくとも一方には、ベーンと圧力室壁面と
の衝突を緩衝する緩衝部材を設けた。

【０００９】請求項１に記載の発明によれば、内燃機関
のクランクシャフトに駆動連結される第１回転体が回転
駆動されると、バルブを駆動するカムシャフトに駆動連
結され、第１回転体に対して同一回転軸心回りに相対回
転可能な第２回転体が回転駆動される。従って、クラン
クシャフトにてバルブが駆動される。ここで、第１回転
体あるいは第２回転体の一方に設けられ作動流体が給排
される圧力室に作動流体が給排されると、第１回転体あ
るいは第２回転体の他方に設けられ圧力室内で作動流体
の給排により駆動されるベーンが第１回転体と第２回転
体とを相対回動させる。従って、クランクシャフトに対
するカムシャフトの相対位相が調整される。このとき、
ベーンの圧力室に対する当接面、あるいは、圧力室のベ
ーンに対する当接面の少なくとも一方に設けられる緩衝
部材がベーンと圧力室壁面との衝突を緩衝する。その結
果、第１回転体と第２回転体との衝突が緩衝される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用エンジンに
搭載されるバルブタイミング制御機構に具体化した一実
施の形態を図１〜図３に従って説明する。

【００１１】図２は、バルブ駆動方式がＤＯＨＣである
エンジンに設けられたバルブタイミング制御機構１の断
面を示している。バルブタイミング制御機構１は、シリ
ンダヘッド２に支持されるカムシャフトとしての吸気側
カムシャフト３の端部に設けられている。

【００１２】バルブタイミング制御機構１は、側板５、
ロータ６、ハウジング７、カバー８等から構成されてい
る。前記側板５は円板状に形成され、吸気側カムシャフ
ト３の端部に設けられたフランジ３ａに固着されてい
る。側板５にはボス５ａが突出形成され、同ボス５ａに
は第２回転体としてのロータ６が固着されている。

【００１３】ロータ６は、図１に示すように、前記ボス
５ａに外嵌する円柱状の軸部９を備え、同軸部９の外周
面に３個のベーン１０を等角度間隔に備えている。各ベ
ーン１０は、外周側ほど拡開する扇状に形成されてい
る。

【００１４】図２に示すように、前記側板５の外周面５
ｂには、円筒状に形成される第１回転体としてのハウジ
ング７が摺動可能に外嵌されている。ハウジング７は前
記ロータ６の軸部９を収容可能な孔部１１を備え、同孔
部１１の外周側には前記各ベーン１０をそれぞれ収容可
能な３個のベーン室１２を備えている。各ベーン室１２
は、外周側ほど拡開する扇状に形成されている。該孔部
１１には前記軸部９が摺動可能に嵌挿され、各ベーン室
１２には前記各ベーン１０が軸部９の回動に伴って回転
方向に相対移動可能に収容されている。つまり、各ベー
ン室１２の間に形成される隔壁部１３は、その内周面が
それぞれ軸部９の外周面に摺接されている。一方、各ベ
ーン１０の外周面は、それぞれのベーン１０が収容され
る各ベーン室１２の内周面に摺接されている。従って、
ロータ６とハウジング７とは、各ベーン１０がベーン室
１２内を回転方向に相対移動可能な分の角度だけ互いに
相対回動可能になっている。

【００１５】ここで、前記各ベーン１０の時計方向側の
側面１０ａには、図１においてハウジング７がロータ６
に対して反時計方向に相対回動したときにおける各ベー
ン１０の時計方向側の側面１０ａと各ベーン室１２の時
計方向側の壁面１２ａとの衝突を緩衝する第１緩衝部材
１４が貼着されている。一方、各ベーン室１２の時計方
向側の壁面１２ａには、各ベーン１０の時計方向側の側
面１０ａと各ベーン室１２の時計方向側の壁面１２ａの
衝突を緩衝する第２緩衝部材１５が貼着されている。

【００１６】又、前記各ベーン１０の反時計方向側の側
面１０ｂには、ハウジング７がロータ６に対して時計方
向に相対回動したときに、各ベーン１０の反時計方向の
側面１０ｂと各ベーン室１２の反時計方向側の壁面１２
ｂとの衝突を緩衝する第３緩衝部材１６が貼着されてい
る。一方、各ベーン室１２の反時計方向の壁面１２ｂに
は、各ベーン１０の反時計方向の側面１０ｂに対する各
ベーン室１２の反時計方向側の壁面１２ｂの衝突を緩衝
する第４緩衝部材１７が貼着されている。そして、本実
施の形態では、側面１０ａ，１０ｂ及び壁面１２ａ，１
２ｂを当接面としている。

【００１７】前記第１〜第４緩衝部材１４〜１７は、そ
れぞれ合成ゴム、合成樹脂等にて形成されている。本実
施の形態では、前記第３及び第４緩衝部材１６，１７の
緩衝方向の厚さは、第１及び第２緩衝部材１４，１５も
薄くされている。

【００１８】前記ハウジング７の外周面７ａには外歯７
ｂが設けられ、該外歯７ｂには図示しないクランクシャ
フトのクランクプーリに駆動連結するタイミングチェー
ン４が掛装されている。

【００１９】図２に示すように、ハウジング７の端面に
は同ハウジング７の各ベーン室１２を密封する前記カバ
ー８が固着されている。前記側板５、ロータ６、ハウジ
ング７及びカバー８は、各部材５〜８を貫通するボルト
１８にて前記吸気側カムシャフト３の端部に取着されて
いる。つまり、側板５及びロータ６に対して、ハウジン
グ７及びカバー８が相対回動可能に支持されている。

【００２０】図１に示すように、前記各ベーン室１２内
には、各ベーン１０にて２つの油圧室１９，２０が区画
形成されている。すなわち、各ベーン室１２において、
各ベーン１０の反時計方向側には進角用油室１９が形成
され、各ベーン１０の時計方向側には遅角用油室２０が
形成されている。

【００２１】ここで、各進角用油室１９の容積が大きく
なり各遅角用油室２０の容積が小さくなるとき、すなわ
ち各ベーン１０がそれぞれのベーン室１２内で遅角用油
室２０側に移動すると、ハウジング７に対するロータ６
の相対位相が進角方向に調整される。反対に、各遅角用
油室２０の容積が大きくなり各進角用油室１９の容積が
小さくなるとき、すなわち、各ベーン１０がベーン室１
２内で進角用油室１９側に移動すると、ハウジング７に
対するロータ６の相対位相が遅角方向に調整される。そ
して、本実施の形態では、進角用油室１９及び遅角用油
室２０を圧力室としている。

【００２２】図２に示すように、前記吸気側カムシャフ
ト３が支持されるシリンダヘッド２の軸受部２ａには、
進角用油路２１及び遅角用油路２２が設けられている。
各油路２１，２２は、図示しないエンジン電子制御装置
にて制御され各油路２１，２２に選択的に作動油を供給
するＯＣＶ（方向制御弁）２３に接続されている。ＯＣ
Ｖ２３は進角用油路２１に作動油を供給するときには遅
角用油路２２から作動油を排出させる。反対に、ＯＣＶ
２３は遅角用油路２２に作動油を供給するときには進角
用油路２１から作動油を排出させる。

【００２３】前記進角用油路２１は、シリンダヘッド２
側の油溝２４を介して吸気側カムシャフト３の内部に形
成される油路２５に連通されている。同油路２５は、吸
気側カムシャフト３の端部から側板５に形成される切欠
２６を介してボルト１８とボス５ａ及び軸部９との間に
形成される環状の油通路２７に連通されている。該油通
路２７は、軸部９の先端面に形成された３個の油溝２８
にて前記各進角用油室１９に連通されている。

【００２４】一方、前記遅角用油路２２は、シリンダヘ
ッド２側の油溝２９を介して吸気側カムシャフト３の内
部に形成される油路３０に連通されている。同油路３０
は、吸気側カムシャフト３の端部から側板５に形成され
る油孔３１を介して軸部９とボス５ａの間に形成される
環状の油通路３２に連通されている。該油通路３２は、
軸部９の基端側に形成された３個の油溝３３にて前記各
遅角用油室２０に連通されている。

【００２５】従って、前記ＯＣＶ２３により、進角用油
路２１に作動油が供給され遅角用油路２２から作動油が
排出されると、各進角用油室１９に作動油が供給される
とともに各遅角用油室２０から作動油が排出される。す
ると、ハウジング７に対する前記ロータ６の相対位相が
進角方向に調整される。その結果、クランクシャフトに
対する吸気側カムシャフト３の相対位相が進角側に調整
される。反対に、遅角用油室２１に作動油が供給され進
角用油室２０から作動油が排出されると、各遅角用油室
２０に作動油が供給されるとともに各進角用油室１９か
ら作動油が排出される。すると、ハウジング７に対する
ロータ６の相対位相が遅角方向に調整される。その結
果、クランクシャフトに対する吸気側カムシャフト３の
相対位相が遅角側に調整されるようになっている。

【００２６】バルブタイミング制御装置１はクランクシ
ャフトにて時計方向に回転駆動され、吸気側カムシャフ
ト３を同方向に回転駆動する。吸気側カムシャフト３
は、図示しない吸気側カムを介して吸気側バルブを駆動
する。

【００２７】以上のように構成された各緩衝部材１４〜
１７の作用について説明する。エンジン始動時、進角用
油室１９及び遅角用油室２０に作動油が満たされていな
い状態で各ベーン１０が進角方向に急激に動き遅角用油
室２０内で壁面１２ａに衝突する。 しかし、各ベーンの
遅角用油室２０側の側面１０ａには第１緩衝部材１４が
貼着され、各ベーン室１２の遅角用油室２０側の壁面１
２ａには第２緩衝部材１５が貼着されているため、各ベ
ーン１０と各ベーン室１２の壁面１２ａとの衝突が緩衝
される。

【００２８】一方、エンジン始動後、各進角用油室１９
及び遅角用油室２０に作動油が充満した状態で、進角側
に制御されている吸気側カムシャフト３を最遅角側に制
御すべく各遅角用油室２０に作動油が供給され各進角用
油室１９から作動油が排出されると、各ベーン１０が進
角用油室１９側に駆動されロータ６がハウジング７に対
して遅角方向に相対回動する。この動きが急激な場合、
各ベーン１０の進角用油室１９側の側面１０ｂが、各ベ
ーン室１２の進角用油室１９側の壁面１２ｂに衝突す
る。しかし、各ベーン１０の進角用油室１９側の側面１
０ｂには第３緩衝部材１６が貼着され、各ベーン室１２
の進角用油室１９側の壁面１２ｂには第４緩衝部材１７
が貼着されているため、各ベーン１０と各ベーン室１２
の壁面１２ｂとの衝突が緩衝される。

【００２９】このとき、エンジン始動時と異なり、各進
角用油室１９及び遅角用油室２０には作動油が充満して
いるため、進角用油室１９内での各ベーン１０と壁面１
２ｂとの衝突は緩やかなものである。従って、前記第１
及び第２緩衝部材１４，１５よりも緩衝方向の厚さが薄
い第３及び第４緩衝部材１６，１７にて、各進角用油室
１９内での衝突は十分に緩衝される。

【００３０】同様に、各進角用油室１９及び各遅角用油
室２０にそれぞれ作動油が充満した状態で、遅角側に制
御されている吸気側カムシャフト３が最進角側に制御さ
れるときには、各ベーン１０と各ベーン室１２の壁面１
２ａとの衝突が前記第１及び第２緩衝部材１４，１５に
て緩衝される。

【００３１】次に、以上のように構成された各緩衝部材
１４〜１７の効果を記載する。 （ａ） 各ベーン１０の遅角用油室２０側の側面１０ａ
には第１緩衝部材１４を貼着し、各ベーン室１２の遅角
用油室２０側の壁面１２ａには第２緩衝部材１５を貼着
した。従って、エンジン始動時における各遅角用油室２
０内に作動油がない状態での遅角用油室２０内でのベー
ン１０とベーン室１２の壁面１２ａとの衝突が緩衝され
ることになる。又、エンジン運転中における各遅角用油
室２０内でのベーン１０とベーン室１２の壁面１２ａと
の衝突が緩衝されることになる。その結果、エンジン始
動時及び運転中における遅角用油室２０内での衝突によ
る打音の発生を防止することができる。

【００３２】（ｂ） 各ベーン１０の進角用油室１９側
の側面１０ｂには第３緩衝部材１６を貼着し、各ベーン
室１２の進角用油室１９側の壁面１０ｂには第４緩衝部
材１７を貼着した。従って、エンジン運転中における各
進角用油室１９内でのベーン１０とベーン室１２の壁面
１２ｂとの衝突が緩衝されることになる。その結果、エ
ンジン運転中における進角用油室１９内での衝突による
打音の発生を防止することができる。

【００３３】（ｃ） 第３及び第４緩衝部材１６，１７
の緩衝方向の厚さは、第１及び第２緩衝部材１４，１５
よりも薄いものとした。その結果、各緩衝部材１４〜１
７の厚さを必要最小限とすることができるため、各緩衝
部材１４〜１７を新たに設けたことによるバルブタイミ
ング制御機構１の大型化を抑制することができる。

【００３４】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、以下のように構成することもできる。 （１） 上記実施の形態では、ハウジング７をクランク
シャフトにて駆動し、ロータ６を吸気側カムシャフト３
に連結する構造としたが、反対に、ハウジング７を吸気
側カムシャフト３に連結し、ロータ６をクランクシャフ
トにて駆動する構造としてもよい。この構成において
も、上記実施の形態の効果を得ることができる。

【００３５】（２） 各ベーン１０にのみ第１緩衝部材
１４及び第３緩衝部材１６を貼着した構成でもよい。反
対に、各ベーン室１２の壁面１２ａ，１２ｂにのみ第２
及び第４緩衝部材１５，１７を貼着した構成でもよい。
この各場合でも、上記実施の形態の効果を得ることがで
き、しかも、より簡単な構造とすることができる。

【００３６】（３） 第１及び第２緩衝部材１４，１５
のみを設けた構成でもよい。この場合、エンジン始動時
における大きな打音の発生を防止することができる。 （４） 各ベーン１０の両側に油室１９，２０が形成さ
れるバルブタイミング制御機構に実施したが、各ベーン
１０の一方にのみ油室が形成され、他方に設けた圧縮コ
イルばね等の付勢手段との均衡により、ロータ６をハウ
ジング７に対して両方向に相対回動させるようにしたバ
ルブタイミング制御機構に実施してもよい。

【００３７】（５） ベーン１０及びベーン室１２の形
状は、扇状に限らず、例えば、ベーン室１２のみを扇状
とし、ベーン１０を板状としてもよい。 （６） 緩衝部材の材料は、ニトリルゴム、アクリルゴ
ム、フッ素ゴム等の耐油性、耐熱性を備えた合成ゴム、
あるいは、合成樹脂等のいずれでもよく、又、異なる材
料の複合材であってもよい。

【００３８】（７） ハウジング７は、タイミングチェ
ーン４にて駆動されるものに限らず、その他、タイミン
グベルト、ギアトレイン、シャフト等にて駆動されるも
のであってもよい。

【００３９】又、 上記駆動手段を介して直接クランクシ
ャフトにて駆動されるものに限らず、他方のカムシャフ
トを介して駆動されるものであってもよい。前記実施の
形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、
以下にその効果とともに記載する。

【００４０】（１） 請求項１に記載の内燃機関のバル
ブタイミング制御機構において、前記緩衝部材１４〜１
７は、単一の合成ゴムあるいは合成樹脂にて形成する。
このような構成によれば、緩衝部材１４〜１７を簡単に
実現することができる。

【００４１】（２） 請求項１に記載の内燃機関のバル
ブタイミング制御機構を備えた車両用内燃機関。このよ
うな構成によれば、カムシャフトの進角制御時あるいは
遅角制御時における打音の発生を防止することができ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、内燃機関のバルブタイミング制御機構に
おいて、クランクシャフトが駆動連結される第１回転体
とカムシャフトが駆動連結される第２回転体との衝突に
よる打音の発生を簡単な構造で防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 バルブタイミング制御機構の正面側断面図。

【図２】 図１におけるＡ−Ａ線断面図。

【図３】 作動状態を示すバルブタイミング機構の正面
側断面図。

【図４】 従来例のバルブタイミング制御機構の正面側
断面図。

【符号の簡単な説明】

３…カムシャフトとしての吸気側カムシャフト、６…第
２回転体としてのロータ、７…第１回転体としてのハウ
ジング、１０…ベーン、１０ａ…当接面としての側面、
１０ｂ…同じく側面、１２ａ…同じく壁面、１２ｂ…同
じく壁面、１９…圧力室としての進角用油室、２０…同
じく遅角用油室、１４…第１緩衝部材、１５…第２緩衝
部材、１６…第３緩衝部材、１７…第４緩衝部材。

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に駆動連結
   された第１回転体と、 バルブを駆動するカムシャフトに駆動連結され、前記第
   １回転体に対して同一回転軸心回りに相対回転可能な第
   ２回転体と、 前記第１回転体あるいは第２回転体の一方に設けられ、
   作動流体が給排される圧力室と、 前記第１回転体あるいは第２回転体の他方に設けられ、
   前記圧力室内で前記作動流体の給排により駆動され、前
   記第１回転体と第２回転体とを相対回動させるベーンと
   からなる内燃機関のバルブタイミング制御機構におい
   て、 前記ベーンの圧力室壁面に対する第１当接面、あるい
   は、圧力室壁面のベーンに対する第２当接面の少なくと
   も一方には、ベーンと圧力室壁面との衝突を緩衝する緩
   衝部材を設けた内燃機関のバルブタイミング制御機構。