JPH10317923A - 内燃機関用バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従動側回転体と従動軸とをねじ結合する際、
各部材の摩擦および損傷を防止するとともに、従動軸に
容易に取付け可能なバルブタイミング調整装置を提供す
る。 【解決手段】 ベーンロータ１４はカムシャフトととも
に回転し、クランクシャフトとともに回転するシューハ
ウジング１１に相対回動可能に収容されている。ブッシ
ュ２０はボルト４によりベーンロータ１４およびカムシ
ャフトとねじ結合している。ブッシュ２０の内周壁にス
プライン溝２０ａが形成されており、このスプライン溝
２０ａに保持工具のスプラインを嵌合して保持工具を保
持することにより、ボルト４０をねじ締めする際にブッ
シュ２０およびベーンロータ１４が回転しない。したが
って、各部材が摩耗および損傷することを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁および排気弁
の少なくともいずれか一方の開閉タイミング（以下、
「開閉タイミング」をバルブタイミングという）を運転
条件に応じて調整するためのバルブタイミング調整装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンのクランクシャフトから吸気弁
および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉するカム
シャフトに駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ吸
気弁および排気弁の少なくとも一方のバルブタイミング
を調整するバルブタイミング調整装置として、例えば英
国特許出願公開第２３０２３９１号公報に開示されるよ
うなベーン式のものが知られている。

【０００３】ベーン式のバルブタイミング調整装置は、
タイミングプーリやチェーンスプロケットを介してクラ
ンクシャフトの駆動力をカムシャフトに伝達し、タイミ
ングプーリやチェーンスプロケットとカムシャフトとの
相対回動による位相差により吸気弁および排気弁の少な
くともいずれか一方のバルブタイミングを制御してい
る。

【０００４】ベーン式のバルブタイミング調整装置をカ
ムシャフトに組付ける際、カムシャフトとともに回転す
るカムシャフト側回転体であるベーンロータとカムシャ
フトとをボルト等でねじ結合することが一般的である。
ボルト等でカムシャフトとベーンロータとをねじ結合す
る際、カムシャフトが回転しないようにカムシャフトを
工具で保持する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボルト
等をねじ締めする際にカムシャフトを工具で保持する
と、各部材間に大きな軸力が働くねじ締め最終段階にお
いてねじ締め部位とカムシャフトの保持部位との間でね
じり力が発生し、ベーンロータ、カムシャフトならびに
ベーンロータとカムシャフトとの間に介在する部材に摩
擦力やねじり力が働く。したがって、部材同士がねじ締
め力により摩耗する恐れがある。また、各部材が周方向
に当接した状態でねじ締めによる回転力が加わり、例え
ばベーンの根元が損傷する恐れもある。

【０００６】特に、英国特許出願公開第２３０２３９１
号公報に開示されるバルブタイミング調整装置のよう
に、ベーンロータとベーンロータを回動自在に収容する
ハウジングとの相対回動を拘束するロック部材を有する
バルブタイミング調整装置では、ロック部材がハウジン
グに嵌合した状態でカムシャフトとベーンロータとをね
じ結合することが一般的である。この際、ねじ締め力に
よりハウジングとベーンロータとの位置がずれると、ロ
ック部材やロック部材が嵌合するハウジングの嵌合穴が
変形し、バルブタイミング調整装置を稼働する際にロッ
ク部材がハウジングの嵌合穴に出入り不能になる恐れが
ある。

【０００７】また、バルブタイミング調整装置のカムシ
ャフト側回転体をカムシャフトに取り付ける際、部材に
加わる摩擦力やねじり力から生じる問題は、ベーン式だ
けではなくヘリカルスプライン式のバルブタイミング調
整装置においても生じる。本発明の目的は、従動側回転
体と従動軸とをねじ結合する際、各部材の摩擦および損
傷を防止するとともに、従動軸に容易に取付け可能なバ
ルブタイミング調整装置を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
エンジン用バルブタイミング調整装置によると、従動軸
とともに回転する従動側回転体と従動軸とをねじ結合す
る際、保持工具を嵌合することにより従動側回転体の回
転を規制する保持構造を従動側回転体に設けているの
で、部材間に摩擦力、ならびにねじり力が生じることを
抑制する。したがって、各部材の摩耗および損傷を防止
することができる。また、従動側回転体と従動軸とをね
じ結合する際に従動軸を保持する必要がないので、従動
軸を保持困難なエンジン構成でも従動軸にバルブタイミ
ング調整装置を容易に取付けりことができる。

【０００９】本発明の請求項２記載のエンジン用バルブ
タイミング調整装置によると、ベーン式のバルブタイミ
ング調整装置に請求項１記載の構成を用いるので、従動
軸と従動側回転体とをねじ結合する際、ハウジング部材
とベーン部材とが周方向で当接し、ベーン部材のベーン
に力が加わることを抑制する。したがって、ベーン部材
の損傷を防止できる。

【００１０】本発明の請求項３記載のエンジン用バルブ
タイミング調整装置によると、ハウジング部材に対する
ベーン部材の相対回動を拘束する拘束手段をベーン式の
バルブタイミング調整装置に用いている。したがって、
当接部や被当接部が変形することを防止するので、バル
ブタイミング調整装置の稼働中、所定の拘束位置で当接
部が被当接部と滑らかに当接および離隔する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例に
よるエンジン用バルブタイミング調整装置を図１および
図２に示す。本実施例のバルブタイミング調整装置１は
油圧制御式であり、吸気弁のバルブタイミングを制御す
る。

【００１２】図２に示すハウジング部材の一方の側壁で
あるタイミングプーリ１０は、図示しないタイミングベ
ルトにより図示しないエンジンの駆動軸としてのクラン
クシャフトと結合して駆動力を伝達され、クランクシャ
フトと同期して回転する。従動軸としてのカムシャフト
２は、タイミングプーリ１０から駆動力を伝達され、図
示しない吸気弁を開閉駆動する。カムシャフト２は、タ
イミングプーリ１０に対し所定の位相差をおいて回動可
能である。タイミングプーリ１０およびカムシャフト２
は図２の左方向からみて時計方向に回転する。以下この
回転方向を進角方向とする。

【００１３】タイミングプーリ１０およびシューハウジ
ング１１は駆動側回転体としてハウジング部材を構成
し、ボルト４１、４２により同軸上に固定されている。
シューハウジング１１は周壁１２とハウジング部材の他
方の側壁であるフロント部１３とからなり一体に形成さ
れている。図１に示すように、シューハウジング１１は
周方向にほぼ等間隔に台形状に形成されたシュー１１
ａ、１１ｂ、１１ｃを有している。シュー１１ａ、１１
ｂ、１１ｃの周方向の三箇所の間隙にはそれぞれベーン
部材としてのベーン１４ａ、１４ｂ、１４ｃを収容する
収容室としての扇状空間部が形成されている。シュー１
１ａ、１１ｂ、１１ｃの内周面は断面円弧状に形成され
ている。

【００１４】ベーンロータ１４は周方向にほぼ等間隔に
ベーン１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有している。図１に示
す遅角方向、進角方向を表す矢印は、シューハウジング
１１に対するベーンロータ１４の遅角方向、進角方向を
表している。図２に示すように、ベーンロータ１４およ
びブッシュ２０は、ボルト４０によりカムシャフト２に
一体に固定されており、従動側回転体を構成している。
カバー４３はボルト４４によりフロント部１３に取付け
られており、ブッシュ２０とフロント部１３との摺動部
等から漏れ出た作動油がバルブタイミング調整装置１か
ら排出されることを防止している。

【００１５】図１に示すように、ブッシュ２０の内周壁
には、保持構造としてのスプライン溝２０ａが等間隔に
六箇所形成されている。スプライン溝２０ａは、ボルト
４０によりブッシュ２０、ベーンロータ１４をカムシャ
フト２にねじ結合する際、図３および図４に示す工具７
０のスプライン７２ａを嵌合するためのものである。図
２に示すように、カムシャフト２およびブッシュ２０は
それぞれタイミングプーリ１０の内周壁１０ａおよびフ
ロント部１３の内周壁１３ａに相対回動可能に嵌合して
いる。したがって、カムシャフト２およびベーンロータ
１４はタイミングプーリ１０およびシューハウジング１
１に対して同軸に相対回動可能である。

【００１６】図１に示すように、シール部材２２はベー
ンロータ１４の外周壁に嵌合している。ベーンロータ１
４の外周壁と周壁１２の内周壁との間には微小クリアラ
ンスが設けられており、このクリアランスを介して油圧
室間に作動油が漏れることをシール部材２２により防止
している。シール部材２２はそれぞれ板ばね２３の付勢
力により周壁１２に向けて押されている。

【００１７】図２に示すように、ガイドリング３３はベ
ーン１４ａの内壁に圧入保持され、このガイドリング３
３に当接部としてのストッパピストン３０が挿入されて
いる。ストッパピストン３０は有底の円筒部３１と円筒
部３１の開口端部に設けられたフランジ部３２とからな
る。ストッパピストン３０はカムシャフト２の軸方向に
摺動可能にガイドリング３３に収容され、かつ付勢手段
としてのスプリング３５によりフロント部１３側に付勢
されている。フロント部１３に形成された嵌合穴に被当
接部としてのテーパ穴３４ａを有する嵌合リング３４が
圧入保持されており、ストッパピストン３０はテーパ穴
３４ａに嵌合可能である。ストッパピストン３０がテー
パ穴３４ａに嵌合した状態ではシューハウジング１１に
対するベーンロータ１４の相対回動は拘束されている。
ストッパピストン３０、テーパ穴３４ａおよびスプリン
グ３５は拘束手段を構成している。

【００１８】フランジ部３２とガイドリング３３との間
に形成される油圧室３６は、図１に示す油路６７を介し
て遅角油圧室６１と連通している。また、円筒部３１の
先端部３１ａ側に形成された油圧室３７は、油路６８を
介して進角油圧室６４と連通している。油圧室３６およ
び油圧室３７の作動油からストッパピストン３０が受け
る力はテーパ穴３４ａからストッパピストン３０を抜け
出させる方向に働く。遅角油圧室６１または進角油圧室
６４に所定圧以上の作動油が供給されると、これら作動
油の油圧によりスプリング３５の付勢力に抗してストッ
パピストン３０はテーパ穴３４ａから抜け出す。

【００１９】ストッパピストン３０の位置とテーパ穴３
４ａの位置とは、シューハウジング１１に対してベーン
ロータ１４が最遅角位置にあるとき、つまりクランクシ
ャフトに対してカムシャフト２が最遅角位置にあるとき
にスプリング３５の付勢力によりストッパピストン３０
がテーパ穴３４ａに嵌合可能なように設定されている。

【００２０】図２に示すように、ストッパピストン３０
の背圧室３８はベーン１４ａに形成された連通路５０と
連通している。タイミングプーリ１０に形成された連通
路５１は、図示しないエンジンの油潤滑空間と連通して
おり、シューハウジング１１に対してベーンロータ１４
が最遅角位置にあるとき、つまりストッパピストン３０
がテーパ穴３４ａに嵌合可能な位置のときだけ連通路５
０を介して背圧室３８と連通する。したがって、ストッ
パピストン３０がテーパ穴３４ａに嵌合可能な位置にあ
るとき背圧室３８は油潤滑空間と連通するので、ストッ
パピストン３０の移動が妨げられない。ベーンロータ１
４が最遅角位置から進角側に移動すると、連通路５０と
連通路５１との連通は遮断される。

【００２１】図２に示すように、シュー１１ａとベーン
１４ａとの間に遅角油圧室６１が形成され、シュー１１
ｂとベーン１４ｂとの間に遅角油圧室６２が形成され、
シュー１１ｃとベーン１４ｃとの間に遅角油圧室６３が
形成されている。また、シュー１１ｃとベーン１４ａと
の間に進角油圧室６４が形成され、シュー１１ａとベー
ン１４ｂとの間に進角油圧室６５が形成され、シュー１
１ｂとベーン１４ｃとの間に進角油圧室６６が形成され
ている。

【００２２】図１に示す油路５２は切換弁を介して駆動
手段としての油圧ポンプまたはドレインと連通してい
る。油圧ポンプはエンジン潤滑油の駆動源を兼ねてい
る。油路５２は、図示しない油路により遅角油圧室６
１、６２、６３と連通しており、遅角油圧室６１、油路
６７を介して油圧室３６に連通している。油路５３は切
換弁を介して油圧ポンプまたはドレインと連通してお
り、図示しない油路を介して進角油圧室６４、６５、６
６と連通している。さらに、油路５３は進角油圧室６
４、油路６８を介して油圧室３７と連通している。

【００２３】カムシャフト２にバルブタイミング調整装
置１を取り付ける工具を図３および図４に示す。保持工
具７０は把手７１の先端に円筒部７２が形成され、円筒
部７２の周囲に等間隔に六個のスプライン７２ａが形成
されている。円筒部７２の外周に六角レンチ７５を貫挿
できるように貫通孔７２ｂが形成されている。次に、カ
ムシャフト２にバルブタイミング調整装置１を取付ける
手順について説明する。

【００２４】(1) 図２に示す状態からカバー４３を外し
たバルブタイミング調整装置をカムシャフト２に嵌め込
む。ブッシュ２０およびベーンロータ１４とカムシャフ
ト２との周方向の位置決めはノックピン４５で行われ
る。 (2) 図３に示す保持工具７０のスプライン７２ａをブッ
シュ２０のスプライン溝２０ａに嵌合し、ブッシュ２
０、ベーンロータ１４、カムシャフト２にボルト４０を
挿入する。

【００２５】(3) 保持工具７０の貫通孔７２ｂに六角レ
ンチ７５を貫挿する。ブッシュ２０が回転しないように
保持工具７０の把手７１を手で保持しながら六角レンチ
７５でボルト４０をねじ締めし、ブッシュ２０、ベーン
ロータ１４、カムシャフト２を締付け固定する。 次に、バルブタイミング調整装置１の作動を説明する。

【００２６】エンジン始動時、油圧ポンプから作動油が
油圧室３６および３７にまだ導入されていないとき、ク
ランクシャフトの回転に伴いベーンロータ１４はシュー
ハウジング１１に対して図１に示す最遅角位置にある。
ストッパピストン３０の先端部３１ａはスプリング３５
の付勢力によりテーパ穴３４ａに嵌合しており、この嵌
合によりベーンロータ１４とシューハウジング１１とは
強固に拘束されている。したがって、吸気弁を駆動する
際にカムシャフト２が正・負のトルク変動を受けても、
ベーンロータ１４はシューハウジング１１に対して遅角
側および進角側への動きを規制されることにより相対的
な回転振動を発生することはなく、シューハウジング１
１とベーンロータ１４とが衝突して打音を発生すること
を防止する。

【００２７】エンジン始動後、まず各遅角油圧室に作動
油が供給される。油圧ポンプから作動油が供給される
と、油路５２から図示しない油路を介して遅角油圧室６
１、６２、６３に作動油が導入される。さらに遅角油圧
室６１から油路６７を介して油圧室３６に作動油が導入
される。遅角油圧室６１に供給される作動油の油圧が所
定圧以上になると、油圧室３６からストッパッピストン
３０の受圧面が受ける力により、スプリング３５の付勢
力に抗してストッパピストン３０はテーパ穴３４ａから
抜け出し、ベーンロータ１４はシューハウジング１１と
の拘束を解除される。

【００２８】ストッパピストン３０がテーパ穴３４ａか
ら抜け出しても、ベーンロータ１４は遅角油圧室６１、
６２、６３から遅角方向に油圧を受けるとともに、カム
シャフト２が受ける正・負のトルク変動の平均はシュー
ハウジング１１に対してベーンロータ１４を遅角側に付
勢するので、ベーンロータ１４はシューハウジング１１
に対して依然として図１に示す最遅角位置、つまり扇状
空間部の一方の周方向端部に保持される。このため、ベ
ーンロータ１４とシューハウジング１１との打音の発生
は抑制される。

【００２９】次に、図１に示す状態から切換弁を切換え
て遅角油圧室６１、６２、６３を大気開放し、進角油圧
室６４、６５、６６に作動油を供給すると油圧室３７に
も作動油が供給され、ストッパピストン３０がテーパ穴
３４ａから抜け出た状態でシューハウジング１１に対し
てベーンロータ１４が図１の時計回り方向、つまり進角
方向に移動する。このように各油圧室の油圧を調整する
ことにより、シューハウジング１１に対するベーンロー
タ１４の相対位相差、つまりクランクシャフトに対する
カムシャフト２の相対位相差を制御することができる。

【００３０】シューハウジング１１に対してベーンロー
タ１４が最遅角位置から進角側に回転するとストッパピ
ストン３０とテーパ穴３４ａとの周方向位置がずれるこ
とにより、ストッパピストン３０はテーパ穴３４ａに嵌
合しなくなる。以上説明した本発明の上記実施例では、
六角レンチ７５でボルト４０をねじ締めする際にブッシ
ュ２０のスプライン溝２０ａに保持工具７０のスプライ
ン７２ａを嵌合し、保持工具７０でブッシュ２０の回転
を規制している。したがって、ボルト４０の締付け力が
直接加わるブッシュ２０が回転しないので、ボルト４０
の締付け力により各部材が摩擦により摩耗することを防
止する。また、カムシャフト２とブッシュ２０との間で
ボルト４０の締付けに伴うねじり力が働かないので、例
えばノックピン４５等が損傷することを防止する。

【００３１】通常、ストッパピストン３０はテーパ穴３
４ａに嵌合した状態で組付けられているので、シューハ
ウジング１１に対しベーンロータ１４がボルト４０の締
付け時に回転すると、ストッパピストン３０に回転方向
の力が加わる。ストッパピストン３０がテーパ穴３４ａ
に周方向に押しつけられストッパピストン３０またはテ
ーパ穴３４ａが損傷すると、テーパ穴３４ａへのストッ
パピストン３０の出入りが円滑に行われなく恐れがあ
る。しかしながら本実施例では、ボルト４０の締付け時
ブッシュ２０に設けたスプライン溝２０ａに保持工具７
０のスプライン７２ａを嵌合し、六角レンチ７５でボル
ト４０をねじ締めする際のブッシュ２０およびベーンロ
ータ１４の回転を防止するので、ストッパピストン３０
およびテーパ穴３４ａが損傷しない。これにより、テー
パ穴３４ａにストッパピストン３０が円滑に出入でき
る。

【００３２】上記実施例では、ベーン式のバルブタイミ
ング調整装置に本発明の保持構造を適用したが、駆動側
回転体と従動側回転体とがヘリカルスプラインで嵌合す
るバルブタイミング調整装置に本発明の保持構造を適用
することも可能である。また上記実施例では吸気弁を駆
動するバルブタイミング調整装置に本発明の保持構造を
適用したが、排気弁を駆動するバルブタイミング調整装
置に本発明の保持構造を適用することも可能である。さ
らに、吸気弁および排気弁の両方を駆動するバルブタイ
ミング調整装置に本発明の保持構造を適用することも可
能である。

【００３３】また本発明の複数の実施例では、ストッパ
ピストンが軸方向に移動してテーパ穴に嵌合したが、ス
トッパピストンが径方向に移動してテーパ穴に嵌合する
構成にすることも可能である。シューハウジングにスト
ッパピストンを収容することも可能である。また本発明
の上記実施例では、タイミングプーリによりクランクシ
ャフトの回転駆動力をカムシャフトに伝達する構成を採
用したが、タイミングギアやチェーンスプロケット等を
用いる構成にすることも可能である。また、駆動軸とし
てのクランクシャフトの駆動力をベーン部材で受け、従
動軸としてのカムシャフトとハウジング部材とを一体に
回転させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるバルブタイミング調整
装置を示す図２のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】本実施例のバルブタイミング調整装置を示す縦
断面図である。

【図３】本実施例の保持工具および六角レンチを示す正
面図である。

【図４】図３のIV方向矢視図である。

【符号の説明】

１ バルブタイミング調整装置 ２ カムシャフト（従動軸） １０ タイミングプーリ（駆動側回転体、ハウジン
グ部材） １１ シューハウジング（駆動側回転体、ハウジン
グ部材） １１ａ、１１ｂ、１１ｃ シュー（駆動側回転体） １４ ベーンロータ（従動側回転体） １４ａ、１４ｂ、１４ｃ ベーン（従動側回転体、ベ
ーン部材） ２０ ブッシュ（従動側回転体） ２０ａ スプライン溝（保持構造） ３０ ストッパピストン（当接部） ３４ａ テーパ穴（被当接部） ３５ スプリング（付勢手段） ４０ ボルト ７０ 保持工具

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の駆動軸から内燃機関の吸気弁
   および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉する従動
   軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、吸気弁
   および排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整
   するバルブタイミング調整装置であって、 前記駆動軸とともに回転する駆動側回転体と、 前記従動軸とともに回転し前記駆動側回転体に対し相対
   回動可能な従動側回転体とを備え、 前記従動軸と前記従動側回転体とをねじ結合する際、保
   持工具を嵌合することにより前記従動側回転体の回転を
   規制する保持構造を前記従動側回転体に設けていること
   を特徴とする内燃機関用バルブタイミング調整装置。
2. 【請求項２】 前記駆動軸または前記従動軸のいずれか
   一方とともに回転するハウジング部材と、 前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前
   記ハウジング部材内に形成された収容室に所定角度範囲
   に限って前記ハウジング部材に対して相対回動可能に収
   容されるベーン部材とを備えることを特徴とする請求項
   １記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
3. 【請求項３】 前記ハウジング部材と前記ベーン部材と
   にそれぞれ設けられる当接部および被当接部であって、
   互いに当接することにより前記ハウジング部材に対する
   前記ベーン部材の相対回動を拘束する当接部および被当
   接部、ならびに前記被当接部との当接方向に前記当接部
   を付勢する付勢手段を有し、前記付勢手段の付勢力に抗
   して前記当接部が変位することにより拘束状態を解除可
   能に構成される拘束手段を備えることを特徴とする請求
   項２記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。