JPH10311208A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - 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】 内燃機関のバルブタイミング制御装置１
は、クランクシャフトに駆動連結されたハウジング７
と、バルブを駆動するカムシャフトに駆動連結され前記
ハウジング７に対して同一回転軸心回りに相対回転可能
なロータ６と、前記ハウジング７に設けられ作動油が給
排される進角及び遅角用油室１９，２０等を備える。ま
た、前記ロータ６には、前記油室１９，２０内で前記作
動油の給排により駆動され前記ハウジング７とロータ６
とを相対回動させるベーン１０を設け、このベーン１０
の側面１０ａ，１０ｂの付根部に緩衝体１４，１５を設
ける。

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のできる内燃
機関のバルブタイミング制御装置に係り、詳しくはベー
ン式のバルブタイミング制御装置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
グ制御装置は、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
タイミング制御装置の一例を説明するための要部断面図
である。図４に示すベーン式バルブタイミング制御装置
５０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。同機関のバルブ
を開閉駆動するカムが設けられたカムシャフトは、シリ
ンダヘッドに設けられた軸受に回転可能に支持されてい
る。前記カムシャフトと一体回転するロータ５２は、同
カムシャフトに固定されるとともに、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回転位相が調整される。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
にその相対回転位相が調整される。

【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
イミング制御装置において、クランクシャフトに駆動連
結される第１回転体とカムシャフトに駆動連結される第
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を備える内燃機関のバルブ
タイミング制御装置において、前記ベーンの前記圧力室
壁面に対向する付根部、及び該ベーンの付根部に対向す
る前記圧力室壁面の少なくとも一方に、それらベーンと
圧力室壁面との衝突を緩衝する緩衝体を設けたことをそ
の要旨とする。

【０００９】同構成によれば、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、前記ベーンの圧
力室壁面に対向する付根部、及び該ベーンの付根部に対
向する圧力室壁面の少なくとも一方に設けられる緩衝体
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装置に具体化した一実
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（ダブ
ルオーバーヘッドカム）であるエンジンに設けられたバ
ルブタイミング制御装置１の断面を示している。なお、
この断面は図１に示すＡ−Ａ線による断面である。

【００１２】バルブタイミング制御装置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おり、同制御装置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。

【００１３】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に固定さ
れている。側板５にはボス５ａが突出形成され、同ボス
５ａにはロータ６（第２回転体）が固定されている。

【００１４】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。

【００１５】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ハウジング７（第１回転
体）が摺動可能に外嵌されている。ハウジング７は図１
に示すように、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。同孔部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１
３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。

【００１６】ここで、前記各ベーン１０の時計方向側の
側面１０ａの付根部には、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
緩衝体１４が固定されている。

【００１７】又、前記各ベーン１０の反時計方向側の側
面１０ｂの付根部には、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１２ｂとの衝突を緩衝する第２緩衝体１５が固定さ
れている。

【００１８】前記第１及び第２緩衝体１４，１５は、そ
れぞれ同一の板バネにて形成されている。また図２に示
すように、前記ハウジング７の外周面７ａには外歯７ｂ
が設けられ、同外歯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】そして、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、同
ハウジング７に対して摺動可能に設けられている。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。その際、ロータ６に対
して、ハウジング７が相対回動可能に設けられている。

【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。

【００２２】一方、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。ＯＣＶ２３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、ＯＣＶ２３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。同油通
路２７は図１に示すように、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】他方、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。同油通路３２は図
１に示すように、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バルブタイミング
制御装置１において、前記第１緩衝体１４及び第２緩衝
体１５は次のように作用する。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くと、同ベ
ーン１０は遅角用油室２０内で図３に示す態様で壁面１
２ａに衝突しようとする。 しかし、各ベーンの遅角用油
室２０側の側面１０ａの付根部には第１緩衝体１４が固
定されているため、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に衝突しよ
うとする。しかし、各ベーン１０の進角用油室１９側の
側面１０ｂの付根部には第２緩衝体１５が固定されてい
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。

【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緩衝体１４にて緩衝される。

【００３１】また各緩衝体１４，１５が各ベーン側面１
０ａ，１０ｂの付根部に設けられるのは以下の理由によ
る。すなわち、ロータ６とハウジング７とが相対移動す
る際、ベーン１０の回転に伴なう周速度（単位角度当た
りの移動量）は同ベーン１０の先端部から付根部へと向
かう程小さくなり、その周速度に依存する同ベーン１０
の運動エネルギーも先端部から付根部へと向かう程小さ
なものとなる。そのため、ベーン１０の側面１０ａ，１
０ｂとベーン室１２の壁面１２ａ，１２ｂとの衝突の際
に生じる衝撃も同ベーン１０の先端部に比べ付根部の方
が小さものとなり、各緩衝体１４，１５の構造も簡素な
ものとすることができる。

【００３２】次に、以上説明した実施の形態によって得
られる効果について以下に記載する。 ・エンジン始動時における各遅角用油室２０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との衝突が第１緩衝体１４によっ
て緩衝される。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。

【００３３】・エンジン運転中における各進角用油室１
９内でのベーン１０とベーン室１２の壁面１２ｂとの衝
突が第２緩衝体１５によって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。

【００３４】・各緩衝体１４，１５が各ベーン側面１０
ａ，１０ｂの付根部に設けられるため、各緩衝体１４，
１５の構造を簡素なものとすることができる。なお、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。

【００３５】・上記実施の形態では、各ベーン１０に第
１緩衝体１４及び第２緩衝体１５を設けた例を示したが
これに限定されるものではない。例えば反対に、各ベー
ン室１２の壁面１２ａ，１２ｂにおける各々ベーン１０
の付根に対向する位置にそれら緩衝体を設けた構成でも
よい。また、前記各ベーン１０及び各ベーン室１２の壁
面１２ａ，１２ｂの双方に緩衝体を設けた構成でもよ
い。

【００３６】・第１緩衝体１４のみを設けた構成でもよ
い。この場合、少なくとも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。 ・上記実施の形態では、第１緩衝体１４及び第２緩衝体
１５として同一の板バネを使用したがこれに限定される
ものではない。例えば、第１緩衝体１４と第２緩衝体１
５とでは異なる形状の板バネを使用してもよいし、第１
緩衝体１４を板バネで構成し、一方第２緩衝体１５を樹
脂等で構成してもよい。

【００３７】・上記実施の形態では、吸気側カムシャフ
ト３にバルブタイミング制御装置１を設けた例を示した
が、排気側カムシャフトあるいは両方のカムシャフトに
同バルブタイミング制御装置１を設けてもよい。

【００３８】・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。

【００３９】・上記実施の形態では、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
装置にこの発明を適用した場合について示したが、この
発明は、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装置に適用して
もよい。

【００４０】・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。 ・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。
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。

【００４１】その他、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。 （１） 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング
制御装置において、前記緩衝体は、板バネにて形成され
たものである。

【００４２】同構成によれば、緩衝体を簡単に実現する
ことができる。 （２） 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング
制御装置を備えた車両用内燃機関。

【００４３】同構成によれば、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。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置において、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】 この発明のバルブタイミング制御装置の一実
施の形態を示す正面側断面図。

【図２】 図１におけるＡ−Ａ線断面図。

【図３】 バルブタイミング制御装置の一作動状態を示
す正面側断面図。

【図４】 従来例のバルブタイミング制御装置の正面側
断面図。

【符号の簡単な説明】

３…吸気側カムシャフト、６…ロータ（第２回転体）、
７…ハウジング（第１回転体）、１０…ベーン、１０
ａ，１０ｂ…ベーン側面、、１２ａ，１２ｂ…ベーン室
壁面、１４…第１緩衝体（板バネ）、１５…第２緩衝体
（板バネ）、１９…進角用油室、２０…遅角用油室。

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
   るベーンとを備える内燃機関のバルブタイミング制御装
   置において、 前記ベーンの前記圧力室壁面に対向する付根部、及び該
   ベーンの付根部に対向する前記圧力室壁面の少なくとも
   一方に、それらベーンと圧力室壁面との衝突を緩衝する
   緩衝体を設けたことを特徴とする内燃機関のバルブタイ
   ミング制御装置。