JPH10339112A - 内燃機関用バルブタイミング調整装置およびその組付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数部材で構成された中間部材を両回転体に
容易に組付け可能なエンジン用バルブタイミング調整装
置およびその組付方法を提供する。 【解決手段】 リング状歯車１０は、外周側で円筒部材
とはす歯結合し、内周側でカムシャフトスリーブとはす
歯結合している。組付け前の弧型歯車１１と弧型歯車１
２との軸方向のずれ量をａ、外歯ヘリカルスプライン１
２ｂおよび内歯ヘリカルスプライン９ａの歯高をｈ、テ
ーパ面１２ｄ、９ｂが軸線と形成するテーパ角をθとす
る。テーパ面１２ｄ、９ｂの軸方向の最大逃げ量ｘは、
組付け側端面から軸方向長さにして少なくともずれ量ａ
分設けられている。テーパ角θは０＜θ≦ｔａｎ^-1（ｈ
／ａ）を満たす範囲に形成されている。したがって、リ
ング状歯車１０とカムシャフトスリーブとを組付けた
後、リング状歯車１０と円筒部材とを互いの歯山が干渉
することなく組付けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気バルブおよび
排気バルブの少なくともいずれか一方の開閉タイミング
を調整する内燃機関用バルブタイミング調整装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関（以下、「内燃機関」を
エンジンという）の吸気バルブおよび排気バルブの少な
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）を調整するバル
ブタイミング調整装置として、クランクシャフト側回転
体とカムシャフト側回転体との間にリング状歯車を介在
させたものが知られている。

【０００３】リング状歯車は、外周側でクランクシャフ
ト側回転体のスプラインと噛合い、内周側でカムシャフ
ト側回転体のスプラインと噛合っており、そのうち少な
くとも一方はヘリカルスプライン（はす歯）で噛合って
いる。そして、リング状歯車を油圧により軸方向に移動
させることにより、カムシャフトとクランクシャフトと
を相対的に回動させて所定の位相差にし、エンジンの運
転条件に応じて吸気バルブおよび排気バルブの少なくと
もいずれか一方のバルブタイミングを調整している。

【０００４】このようにクランクシャフト側回転体とカ
ムシャフト側回転体との間にリング状歯車を介装したバ
ルブタイミング調整装置では、スプラインで噛合ってい
る結合部において歯同士のバックラッシュを防止するた
め、一つのリング状歯車を複数部材に分割して見かけ上
一つのリング状歯車を構成している。そして、スプリン
グ等で各部材を反対方向に付勢し、ヘリカルスプライン
の歯筋をずらしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、歯筋が
ずれたリング状歯車を例えばカムシャフト側回転体と先
に組付けると、次にクランクシャフト側回転体とリング
状歯車とを組付ける際に、クランクシャフト側回転体と
リング状歯車との歯山同士が干渉して組付けることがで
きないという問題が生じる。

【０００６】本発明の目的は、複数部材で構成された中
間部材を両回転体に容易に組付け可能なエンジン用バル
ブタイミング調整装置およびその組付方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【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、両回転
体と中間部材とのギア結合の内、少なくともいずれか一
方のはす歯結合において、少なくともいずれか一方の歯
山に組付け時の歯山の干渉を防止する逃げ形状を設けて
いる。したがって、例えば外側回転体側に逃げ形状が設
けられている場合、内側回転体と中間部材とを先に組付
けても、外側回転体と中間部材との歯山が干渉すること
なく外側回転体と中間部材とを組付けることができる。

【０００８】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、逃げ形状をテーパ面で形
成することにより、逃げ形状の加工が容易になる。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、はす歯結合する両方の歯山にテーパ面を設
け、一方のテーパ面は組付側端面から拡径するように設
けられ、他方のテーパ面は組付側端面から縮径するよう
に設けられている。したがって、一方の歯山の逃げ量だ
けを大きくする必要がないので、歯山の強度低下を低減
できる。

【０００９】本発明の請求項４記載のエンジン用バルブ
タイミング調整装置によると、テーパ面は軸方向長さに
して少なくともずれ量ａ設けられ、０＜θ≦ｔａｎ
^-1（ｈ／ａ）の範囲でテーパ面を形成することにより、
はす歯の斜向角度に関係なく組付け時の歯山の干渉を防
止できる。本発明の請求項５記載のエンジン用バルブタ
イミング調整装置の組付方法によると、逃げ形状を設け
ていない両回転体の一方と中間部材とを組付けた後、逃
げ形状を設けた回転体の他方と中間部材とを組付けるこ
とにより、組付け時の歯山の干渉を防止することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】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２に示す。図２
に示すバルブタイミング調整装置１は排気バルブ用であ
る。図２に示すバルブタイミング調整装置１は、カムシ
ャフトに組付ける前の状態を示している。図２におい
て、図示しない駆動軸としてのクランクシャフトから、
図示しないタイミングベルトによって外側回転体である
タイミングプーリ５に回転トルクが伝達される。

【００１１】従動軸である図示しないカムシャフトと一
体に回動するようにボルトおよびピンにより内側回転体
としての円筒状のカムシャフトスリーブ４がカムシャフ
トの一方の端部に固定されている。カムシャフトスリー
ブ４の外周壁の一部に、外歯ヘリカルスプライン４ａが
形成されている。タイミングプーリ５およびカムシャフ
トは図２の左側からみて時計方向に回転する。

【００１２】スプロケットスリーブ７およびフランジ部
材８は、ボルト６によってタイミングプーリ５に組付け
られており、タイミングプーリ５とともに外側回転体を
構成している。フランジ部材８の内側面８ａがカムシャ
フトの外周壁に相対回動自在に組付けられているので、
タイミングプーリ５はカムシャフトに対して相対回動自
在である。

【００１３】外側回転体としての円筒部材９はスプロケ
ットスリーブ７の内筒７ａに溶接等で固定されており、
円筒部材９の内周壁に内歯ヘリカルスプライン９ａが形
成されている。図３に示すように、後述する中間部材と
してのリング状歯車１０との組付け側端部の内歯ヘリカ
ルスプライン９ａに、逃げ形状としてのテーパ面９ｂが
組付け側端面から縮径するように形成されている。テー
パ面９ｂは、リング状歯車１０と円筒部材９とを組付け
る際の歯山の干渉を防止するものである。

【００１４】図２に示すように、カムシャフトスリーブ
４と円筒部材９との径方向の間に、タイミングプーリ５
とカムシャフトとを相対回動させるリング状歯車１０が
介装されている。リング状歯車１０は、各２個の弧型歯
車１１、１２をピストン１３の周方向に交互に配置する
ことにより、見かけ上一つのリング状歯車として構成さ
れている。弧型歯車１１、１２は、一つのリング状歯車
を軸を含んだ平面で縦に分割して形成されている。リン
グ状歯車１０が図２の矢印で示す進角側に移動すると、
カムシャフトはタイミングプーリ５に対して進角し、矢
印で示す遅角側に移動するとカムシャフトはタイミング
プーリ５に対して遅角する。弧型歯車１１、１２の上端
部には円弧状の溝１１ｃ、１２ｃが形成されており、こ
の溝１１ｃ、１２ｃにリテーナリング１４が収容されて
いる。

【００１５】リング状歯車１０およびピストン１３は円
筒部材９からカムシャフトスリーブ４に駆動力を伝達す
る駆動力伝達手段を構成しており、ピストン１３が進角
油圧室１９および遅角油圧室２０から油圧を受けること
によりリング状歯車１０およびピストン１３はとともに
往復移動する。進角油圧室１９と遅角油圧室２０との油
圧のバランスにより、リング状歯車１０およびピストン
１３を軸方向に移動もしくは停止させ、タイミングプー
リ５に対するカムシャフトの相対位相差を制御すること
ができる。収容穴１３ａはピストン１３の弧型歯車１１
と対応する位置に形成されている。収容穴１３ａに収容
されているスプリング１８は、環状部材１７および弧型
歯車１１を図２の左方向、つまりピストン１３から離れ
る方向に付勢している。

【００１６】ピン１５はスプリング１６の付勢力により
図２の右側に付勢されているので、リテーナリング１４
および弧型歯車１２も図２の右方向、つまり、スプリン
グ１８による弧型歯車１１の付勢方向と反対方向のピス
トン１３に近づく方向に付勢されている。スプリング１
６、１８は弧型歯車１１、１２を反対方向に付勢する付
勢手段を構成している。

【００１７】弧型歯車１１、１２の内周壁にはそれぞれ
内歯ヘリカルスプライン１１ａ、１２ａが形成され、外
周壁には外歯ヘリカルスプライン１１ｂ、１２ｂが形成
されている。内歯ヘリカルスプライン１１ａ、１２ａと
外歯ヘリカルスプライン１１ｂ、１２ｂとは、逆方向の
斜向角度に形成されている。また弧型歯車１１、１２は
互いに離れる方向に付勢されているので、円筒部材９と
カムシャフトスリーブ４との間にリング状歯車１０を介
装する前の状態では、外歯ヘリカルスプライン１１ｂ、
１２ｂ、内歯ヘリカルスプライン１１ａ、１２ａの軸方
向位置は図２に示す組付け後よりも軸方向のずれ量が大
きく、図１に示すようにそのずれ量はａである。

【００１８】図１の（Ａ）に示すように、円筒部材９と
の組付け側端部の外歯ヘリカルスプライン１１ｂ、１２
ｂに、逃げ形状としてのテーパ面１１ｄ、１２ｄが組付
け側端面から拡径するように形成されている。実際には
外歯ヘリカルスプライン１２ｂだけにテーパ面１２ｄを
形成すればよいのだが、弧型歯車１１、１２は一つのリ
ング状歯車を分割して形成されるので、弧型歯車１２部
分だけにテーパ面１２ｄを形成するよりも分割前のリン
グ状歯車全体にテーパ面を形成し、結果として外歯ヘリ
カルスプライン１１ｂにもテーパ面１１ｄを形成した方
が製造が容易である。テーパ面１１ｄ、１２ｄは、前述
した円筒部材９とリング状歯車１０とを組付ける際の歯
山の干渉を防止するものである。

【００１９】ここで、図１の（Ａ）および（Ｂ）に示す
ように、組付け前の弧型歯車１１と弧型歯車１２との軸
方向のずれ量をａ、外歯ヘリカルスプライン１２ｂおよ
び内歯ヘリカルスプライン９ａの歯高をｈ、テーパ面１
２ｄ、９ｂが軸線と形成するテーパ角をθとする。テー
パ面１２ｄ、９ｂの軸方向の最大逃げ量ｘは、組付け側
端面から軸方向長さにして少なくともずれ量ａ分設けら
れている（ｘ≧ａ）。テーパ角θは０＜θ≦ｔａｎ
^-1（ｈ／ａ）を満たす範囲に形成されている。テーパ面
１１ｄもテーパ面１２ｄと同じ条件で形成されている。

【００２０】弧型歯車１１、１２がスプライン間のバッ
クラッシュを吸収する分だけカムシャフトの軸方向およ
び回転方向に微小距離変位し、介装前の状態よりも軸方
向のずれを小さくすることにより、リング状歯車１０は
円筒部材９とカムシャフトスリーブ４との間に介装され
る。スプリング１８およびスプリング１６は、それぞれ
弧型歯車１１、１２をピストン１３に対して軸方向の反
対方向に付勢しているので、排気バルブを開閉駆動する
ときにカムシャフトが正負の駆動トルクを受けても、ス
プライン間のバックラッシュによる歯打ち音を抑制する
ことができる。

【００２１】このようなスプライン同士の噛合いによ
り、タイミングプーリ５の回転は、スプロケットスリー
ブ７、円筒部材９、リング状歯車１０、カムシャフトス
リーブ４を経てカムシャフトに伝達される。スプリング
２１は、スプロケットスリーブ７と円筒部材９との間に
収容されており、図２の右方向、つまり進角側にピスト
ン１３を付勢している。このスプリング２１の付勢力に
より弧型歯車１１、１２およびピストン１３が図２の右
側に付勢されているので、カムシャフトスリーブ４を介
してカムシャフトはタイミングプーリ５に対して進角側
に付勢されている。

【００２２】次に、バルブタイミング調整装置１の組付
方法について説明する。図３においておよびは組付
け順序を示している。図３に示すように、本実施例で
は、まず組付け側端部に逃げ形状としてのテーパ面が設
けられていないカムシャフトスリーブ４とリング状歯車
１０とを組付ける。スプリング１６、１８の付勢力によ
り弧型歯車１１、１２は軸方向の反対方向に付勢され、
内歯ヘリカルスプライン１１ａ、１２ａの歯筋がずれて
いるので、このままでは内歯ヘリカルスプライン１１
ａ、１２ａは外歯ヘリカルスプライン４ａに噛合わな
い。そこで、弧型歯車１１、１２を周方向に変位させ、
歯筋のずれ量を調整して外歯ヘリカルスプライン４ａと
噛合わせる。

【００２３】リング状歯車１０とカムシャフトスリーブ
４とを組付けた後、組付け側端部に逃げ形状としてのテ
ーパ面を設けた円筒部材９とリング状歯車１０とを組付
ける。このとき、図４の（Ａ）に示すように、外歯ヘリ
カルスプライン１１ｂは円筒部材９の内歯ヘリカルスプ
ライン９ａと最大でずれ量ａ分だけ噛合う。しかし、歯
筋のずれを調整して先に内歯ヘリカルスプライン１１
ａ、１２ａが外歯ヘリカルスプライン４ａと噛合ってい
るので、外歯ヘリカルスプライン１２ｂおよび内歯ヘリ
カルスプライン９ａにそれぞれテーパ面１２ｄ、９ｂが
形成されていないと、図４の（Ａ）に示す状態で、内歯
ヘリカルスプライン９ａの歯山は外歯ヘリカルスプライ
ン１２ｂの歯山と組付け側端面で干渉し当接する。した
がって、リング状歯車１０側に円筒部材９を押し込むこ
とができず、組付け不能になる。

【００２４】しかし本実施例では、前述したように、テ
ーパ面１２ｄ、９ｂの軸方向の最大逃げ量ｘは、組付け
側端面から軸方向長さにして少なくともずれ量ａ分設け
られており、テーパ角θは０＜θ≦ｔａｎ^-1（ｈ／ａ）
を満たす範囲に形成されているので、弧型歯車１１、１
２の端面が揃うまで円筒部材９で弧型歯車１１を押し込
み、弧型歯車１１と弧型歯車１２との周方向に隙間が形
成される。これにより、図４の（Ｂ）に示すように外歯
ヘリカルスプライン１２ｂが内歯ヘリカルスプライン９
ａと噛合い、円筒部材９とリング状歯車１０とが組付け
可能になる。

【００２５】（変形例）図５に本実施例の変形例を示
す。変形例では、円筒部材９と弧型歯車１１、１２との
組付け部分ではなく、弧型歯車１１、１２とカムシャフ
トスリーブ４との組付け側端部にテーパ面１１ｅ、１２
ｅ、４ｃが形成されている。テーパ面１１ｅ、１２ｅ、
４ｃの形成条件は前述した実施例のテーパ面１１ｄ、１
２ｄ、４ｂの形成条件と同じである。

【００２６】まず組付け側端部に逃げ形状としてのテー
パ面が設けられていない円筒部材９とリング状歯車１０
とを組付ける。その後、組付け側端部に逃げ形状として
のテーパ面が設けられたカムシャフトスリーブ４とリン
グ状歯車１０とを組付ける。以上説明した本発明の上記
実施例では、リング状歯車１０と円筒部材９とのはす歯
結合、あるいはリング状歯車１０とカムシャフトスリー
ブ４とのはす歯結合の内、後から組付けるヘリカルスプ
ラインの組付け側端部にテーパ面を設けているので、後
から組付ける部材間で歯山の干渉が起こらず、容易にバ
ルブタイミング調整装置を組付けることができる。

【００２７】本実施例では、後から組付ける両方の部材
の歯山に逃げ形状としてテーパ面を設けたが、テーパ面
の逃げ量を大きくすることにより、片方の部材だけにテ
ーパ面を形成してもよい。逃げ形状はテーパ状に限ら
ず、例えばＲ状になっていても歯山の干渉を防止するこ
とができる。また、歯山自体を逃げ量分だけ削除しても
よい。

【００２８】また上記実施例では、リング状歯車１０の
内歯ヘリカルスプライン１１ａ、１２ａと、外歯ヘリカ
ルスプライン１１ｂ、１２ｂとは互いに逆方向に斜向し
て形成したが、リング状歯車１０の内歯ヘリカルスプラ
インおよび外歯ヘリカルスプラインを同一方向に異なる
斜向角度で形成してもよい。また、リング状歯車１０の
内歯および外歯の内一方をヘリカルスプラインで形成
し、他方を軸線に平行なスプラインで形成してもよい。
円筒部材９およびカムシャフトスリーブ４のギア歯はリ
ング状歯車１０のギア歯に合わせて形成する。

【００２９】また本実施例では、一つのリング状歯車を
軸線を含む平面で縦に分割して見かけ上一つのリング状
歯車１０を構成したが、一つのリング状歯車を軸線と直
交する平面で横に分割して見かけ上一つのリング状歯車
を構成することも可能である。この場合も、後から組付
ける部材の組付け時に干渉する歯山に逃げ形状を設ける
ことにより、バルブタイミング調整装置を容易に組付け
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本実施例のリング状歯車を示す縦断面
図でり、（Ｂ）は本実施例の歯山に形成したテーパ面を
示す模式的説明図である．

【図２】本実施例によるバルブタイミング調整装置を示
す縦断面図である。

【図３】本発明の一実施例によるバルブタイミング調整
装置の組付け前の状態を示す縦断面図である。

【図４】（Ａ）は円筒部材と弧型歯車との端面が当たっ
ている状態を示す模式的説明図であり、（Ｂ）は円筒部
材に弧型歯車が組付いた状態を示す模式的説明図であ
る。

【図５】本実施例の変形例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ バルブタイミング調整装置 ４ カムシャフトスリーブ（内側回転体） ４ａ 外歯ヘリカルスプライン ４ｂ、４ｃ テーパ面（逃げ形状） ５ タイミングプーリ（外側回転体） ７ スプロケットスリーブ（外側回転体） ８ フランジ部材（外側回転体） ９ 円筒部材（外側回転体） ９ａ 内歯ヘリカルスプライン ９ｂ テーパ面（逃げ形状） １０ リング状歯車（中間部材） １１、１２ 弧型歯車（中間部材） １１ａ、１２ａ 内歯ヘリカルスプライン １１ｂ、１２ｂ 外歯ヘリカルスプライン １１ｄ、１１ｅ、１２ｄ、１２ｅ テーパ面（逃げ形
状） １６、１８ スプリング（付勢手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブ
   の少なくともいずれか一方を開閉する従動軸に駆動軸の
   駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気バ
   ルブおよび前記排気バルブの少なくともいずれか一方の
   開閉時期を調整するバルブタイミング調整装置であっ
   て、 前記両軸の一方とともに回転する外側回転体と、 前記外側回転体内に収容され、前記両軸の他方とともに
   回転する内側回転体と、 複数の部材から構成されて前記外側回転体と前記内側回
   転体との間に介装され、外周側および内周側において前
   記両回転体とそれぞれギア結合する中間部材であって、
   前記両回転体の少なくともいずれか一方とはす歯結合
   し、軸方向に移動することにより前記両回転体の位相差
   を制御する中間部材と、 前記中間部材を構成する各部材を反対方向に付勢する付
   勢手段と、 前記両回転体と前記中間部材との少なくともいずれか一
   方のはす歯結合において、少なくともいずれか一方の歯
   山に組付け時の歯山の干渉を防止する逃げ形状を設けた
   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】 前記逃げ形状はテーパ面であることを特
   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】 前記両回転体と前記中間部材との少なく
   とも一方のはす歯結合において、両方の歯山に前記テー
   パ面を設け、一方のテーパ面は組付側端面から拡径する
   ように設けられ、他方のテーパ面は組付側端面から縮径
   するように設けられてい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。
4. 【請求項４】 中間部材の軸方向の歯筋のずれ量をａ、
   ギア歯の歯高をｈ、前記テーパ面と軸線とが形成するテ
   ーパ角をθとすると、前記テーパ面は軸方向長さにして
   少なくともずれ量ａ設けられ、０＜θ≦ｔａｎ^-1（ｈ／
   ａ）であることを特徴とする請求項３記載の内燃機関用
   バルブタイミング調整装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項記載の内燃
   機関用バルブタイミング調整装置の組付方法であって、 逃げ形状を設けていない前記両回転体の一方と前記中間
   部材とを組付けた後、逃げ形状を設けた前記両回転体の
   他方と前記中間部材とを組付け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の組付方法。