JPH11101108A - 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】 内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、バルブタイミング可変機構自体の回転から生じる内
部ロータの進角・遅角方向への運動性の不均等を改善
し、ひいてはその制御性を向上する。 【解決手段】 バルブタイミング可変機構１１は、互い
に同一軸心を有する第１の回転体（ハウジング）２８と
そのハウジング２８内部に在して吸気側カムシャフトと
一体に連結され、３枚のベーン３２を備える第２の回転
体（内部ロータ）２９とを有して構成される。各ベーン
３２は、その左右の側面のうち、一方を直線状、他方を
段状とし、ハウジング２８内を進角側油圧室１３（直線
状の側面側）と、遅角側油圧室１４ａ及び空気室１４ｂ
（段状の側面側）とに区画する。各油圧室１３，１４ａ
への油圧制御に基づきバルブタイミングが制御される。
空気室１４ｂは、通気孔７５を介して機構１１外部と連
通している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の気筒に
設けられた吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方
のバルブタイミングを変更制御するためのバルブタイミ
ング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の気筒に設けられた
吸気バルブや排気バルブの開閉時期、すなわちバルブタ
イミングを変更可能とする制御装置が種々提案されてい
る（例えば、特開平８−１２１１２３号公報に開示され
た「内燃機関用バルブタイミング調節装置」等）。図５
は、従来におけるバルブタイミング制御装置の一構成例
を示している。

【０００３】同図に示すように、このバルブタイミング
制御装置は、そのバルブタイミングの可変機構として、
カムシャフト１０１の先端部に設けられた内部ロータ１
０２と、同シャフト１０１に対して相対回転可能に設け
られたギア又はタイミングプーリに連結されてこの内部
ロータ１０２を収容するハウジング１０３とを備える。
上記ギア又はタイミングプーリには、内燃機関の出力軸
であるクランクシャフト（図示略）の回転力が伝達され
る。

【０００４】一方、ハウシング１０３内に収容された内
部ロータ１０２はその外周部において、径方向に延びる
ベーン１０４を複数個（同例では２個）有し、ハウジン
グ１０３は、その内周側に突出した複数個（同例では２
個）の凸部１０５を有する。そして同機構１１０にあっ
ては、ハウジング１０３のこれら凸部１０５間が内部ロ
ータ１０２の各ベーン１０４により区画されて第１油圧
室１０７及び第２油圧室１０８が形成されている。これ
ら油圧室１０７及び１０８は、カムシャフト内部に設け
られた油通路１０９と連通しており、ポンプ１１１から
圧送される油１１４の流通が切替バルブ１１２及び逆止
弁１１３により制御されることによって、同油圧室１０
７あるいは１０８に選択的に油圧が供給されるようにな
る。

【０００５】すなわち、同機構１１０において、バルブ
タイミングを遅らせる場合、切替バルブ１１２を図面左
方向に操作して第２油圧室１０８内の油圧を増加させる
ことにより、内部ロータ１０２をカムシャフト１０１の
回転方向（図５に矢指）とは逆方向（以下、この方向を
「遅角方向」という）に相対回転させる。この相対回転
により、カムシャフト１０１によって開閉されるバルブ
（図示略）のバルブタイミングが遅らせられる。

【０００６】これに対して、バルブタイミングを進める
場合、切替バルブ１１２を図面右方向に操作して第１油
圧室１０７内の油圧を増加させることにより、内部ロー
タ１０２をカムシャフト１０１の回転方向と同方向（以
下、この方向を「進角方向」という）に相対回転させ
る。この相対回転によってバルブタイミングが進められ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうしたバ
ルブタイミング制御装置にあっては上述のように、第
１、第２油圧室１０７及び１０８に油圧を送り込み、そ
れら両油圧室１０７及び１０８の油圧を切替バルブ１１
２により適度にバランスさせてバルブタイミングを制御
している。

【０００８】ところが、同装置にあっては、機関の運転
に伴い、上記バルブタイミング可変機構自体が図５に矢
指した方向に高速に回転するため、上記内部ロータ１０
２の自重による慣性力が常に働き、同内部ロータ１０２
の特に進角方向への応答性が悪化する傾向にある。また
ベーン１０４は、カムシャフト１０１と連結されてお
り、進角させるためには同カムシャフト１０１の駆動ト
ルク以上の力が必要となる。このため、進角方向のある
目的とするバルブタイミングに制御すべく上記切替バル
ブ１１２を切替えても同バルブタイミングが即座に進角
制御されないなど、制御性において尚課題を残すものと
なっている。前記内部ロータ１０２の運動性及び制御性
は、たとえ機関の運転中であろうとも、遅角・進角方向
共に高く互いにほぼ均等であることが理想である。

【０００９】本発明は前述した実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、内燃機関のバルブ
タイミング制御装置において、バルブタイミング可変機
構自体の回転から生じる内部ロータの進角・遅角方向へ
の運動性の不均等を改善し、ひいてはその制御性を向上
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、内燃機関の出力軸及び
カムシャフトの一方に連動して回転するとともに内部に
凹部を有するハウジングと、同機関出力軸及びカムシャ
フトの他方に連結されてこのハウジング内に回動自在に
収容されるとともに、同ハウジングの前記凹部を区画す
る受圧羽根を有してその両側に第１及び第２の圧力室を
形成する内部ロータとを備え、該形成される圧力室への
液圧制御に基づくそれらハウジング及び内部ロータの相
対回転位相の変更に応じて前記カムシャフトにより開閉
駆動されるバルブのバルブタイミングを制御する内燃機
関のバルブタイミング制御装置において、前記ハウジン
グは前記凹部の前記バルブタイミングを遅角せしめる側
の圧力室に対応する一部が段状に突設されてなるととも
に、同凹部を区画する前記受圧羽根も、ハウジングの同
形状に対応してその一部が前記突設部に摺接されつつ回
動対向面がハウジングと各々同時当接される切欠き部を
有し、ハウジング及び受圧羽根の該摺接部を介して区画
される一方の空間には外気と連通する連通孔が設けら
れ、同区画される残りの空間にて前記バルブタイミング
を遅角せしめる側の圧力室が形成されることを要旨とす
る。

【００１１】同構成によれば、第１及び第２の圧力室の
うちの前記バルブタイミングを進角せしめる側の圧力室
に面する受圧羽根の液圧受圧面積が、同バルブタイミン
グを遅角せしめる側の圧力室に面する同受圧羽根の液圧
受圧面積よりも大きくなる。このため、内部ロータの進
角方向への応答性が改善され、ひいては同装置としての
制御性も大きく高められることとなる。また同構成によ
れば、バルブタイミングが最進角制御されるとき、同バ
ルブタイミングを遅角せしめる側の圧力室にあって上記
段に分離されている受圧羽根の受圧面はそれぞれが対向
する圧力室壁面に同時に当接されるようにもなる。この
ため、一方の受圧面が先に当接されるような場合に比べ
てその面圧は低く抑えられ、ひいては該バルブタイミン
グの最進角制御時における着座の衝撃並びに着座音も低
く抑えられるとともに、それら受圧面や圧力室壁面の耐
久性も好適に維持される。さらに、上記連通孔が設けら
れる空間には、当該空間内に在する余剰空気の圧縮抵抗
や伸張抵抗が受圧羽根に加わることもなく、内部ロータ
の好適な運動性が維持される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照して、本
発明を内燃機関としてのエンジンに設けられた吸気バル
ブの開閉タイミングを可変とす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について説明する。

【００１３】はじめに図４を参照して、同実施の形態が
適用されるエンジンの動弁構造について説明する。同図
４に示すように、本実施形態が適用される動弁装置は、
エンジンのシリンダヘッドに設けられた軸受部１７ａ，
１７ｂ上部に平行にかつ回転自在に支持された吸気側カ
ムシャフト１２及び排気側カムシャフト２３を有して構
成される。そして、吸気側カムシャフト１２にはカム２
０が、また排気側カムシャフト２３にはカム２５がそれ
ぞれ設けられており、同カムシャフト１２，２３の回転
に伴ってそれらカム２０，２５が回転することにより、
当該エンジンの各気筒に設けられている図示しない吸気
バルブ及び排気バルブがそれぞれ開閉駆動される。

【００１４】排気側カムシャフト２３の基端側（図４の
右側）には、カムプーリ２６が固定されており、同プー
リ２６にはタイミングベルト２７が掛装されている。こ
のタイミングベルト２７は、エンジン出力軸であるクラ
ンクシャフト（図示しない）に取り付けられたクランク
プーリ（図示しない）にも掛装されており、排気側カム
シャフト２３は同ベルト２７を通じてクランクシャフト
に駆動連結されている。

【００１５】また、同排気側カムシャフト２３の先端側
（図４の左側）にはドライブギヤ２４が固定されてい
る。このドライブギヤ２４は、上記吸気側カムシャフト
１２の同じく先端側に設けられたドリブンギヤ２２に噛
合連結されており、この連結により、ドリブンギヤ２２
及びドライブギヤ２４が一体回転するようになってい
る。すなわち、エンジンの運転が開始されると、排気側
カムシャフト２３には前記タイミングベルト２７及びカ
ムプーリ２６を介してクランクシャフトの回転駆動力が
伝達されるとともに、その回転駆動力は前記ドライブギ
ヤ２４及びドリブンギヤ２２を介して吸気側カムシャフ
ト１２に伝達される。

【００１６】そして、吸気側カムシャフト１２の更に先
端側（図４の左側）には、上記ドリブンギヤ２２及び同
カムシャフト１２に対して一体に組み付けられたバルブ
タイミング可変機構（以下、「ＶＶＴ機構」という）１
１が設けられている。

【００１７】以下、図１及び図２を参照して、上記ＶＶ
Ｔ機構１１の構造を説明する。図１は、ＶＶＴ機構１１
及び同ＶＶＴ機構１１が設けられたドリブンギヤ２２並
びに吸気側カムシャフト１２の断面構造を示す。

【００１８】吸気側カムシャフト１２は、シリンダヘッ
ド１７の上端面及び前記軸受部１７ａによって回転可能
に支持されている。また、同吸気側カムシャフト１２に
おいて、その先端には拡径部２１が設けられており、こ
の拡径部２１の外周に前記ドリブンギヤ２２が被嵌され
ている。

【００１９】一方、ＶＶＴ機構１１は、基本的には、ボ
ルト５３によって上記ドリブンギヤ２２に一体に連結さ
れたハウジング２８と、このハウジング２８内に回動自
在に収容され、ボルト５４によって上記吸気側カムシャ
フト１２に一体に連結された内部ロータ２９とによって
構成されている。

【００２０】ここで、ハウジング２８は、そのカバー３
０共々、全体が有底円筒状を呈しており、その底面とな
るカバー３０の側面を内部ロータ２９の先端側側面が摺
動するようになっている。そして、このハウジング２８
とドリブンギヤ２２とは、上記ボルト５３による連結に
よって、吸気側カムシャフト１２を回転軸とした一体回
転が可能となっている。

【００２１】図２は図１の２−２線に沿った断面図であ
る（なお、図１は図２の１−１線に沿った断面図に相当
する）。次に、この図２を併せ参照して、上記ハウジン
グ２８及び内部ロータ２９の構造を更に詳述する。

【００２２】図２に示すように、ＶＶＴ機構１１の内部
ロータ２９は、同内部ロータ２９の中心に位置するとと
もに円環状をなして前記吸気側カムシャフト１２（図１
において図示）に固定される固定部３１と、同固定部３
１の外周部に形成された３つのベーン（受圧羽根）３２
を備えている。

【００２３】ハウジング２８の内部には、吸気側カムシ
ャフト１２の周方向に所定間隔を隔てて、同カムシャフ
ト１２の軸心に向けて突出した３つの突状部３３が形成
されている。これら各突状部３３の内周面は前記固定部
３１の外周面に摺接されるようになる。各突状部３３の
間は凹部３４となっており、前記各ベーン３２は各凹部
３４内に配置されており、各ベーン３２の外周面はハウ
ジング２８の内周面に摺接されるようになる。そして、
各ベーン３２によって凹部３４は、更に２つの油圧室に
区画されている。このうち、吸気側カムシャフト１２の
回転方向（図中の矢印Ａ）と同方向側に形成された油圧
室１４ａは遅角側油圧室となっており、また、前記回転
方向と逆方向側に形成された油圧室１３は進角側油圧室
となっている。さらに、油圧室１４ａの上段（ハウジン
グ２８の外周方向）には、通気孔７５によってＶＶＴ機
構１１の外部と連通した空気室１４ｂが形成されてい
る。

【００２４】また、各ベーン３２は、同図２に示すよう
に非対称な形状を有して、吸気側カムシャフト１２の径
方向に放射状に延びている。詳しくは、ベーン３２の油
圧室１３側の側面は内部ロータ２９の中心から外周に向
かって直線的に延びた平面形状からなるのに対し、油圧
室１４ａ側の側面は先端部から基端部に向かってベーン
３２の回転方向の幅が広くなる段状に形成されている。
さらにベーン３２の段状に形成された側面と向かい合う
油圧室１４ａの側面もまた、段状に形成されており、こ
れら互いに向かい合う２つの側面は、着座の際には互い
に同時に当接するように構成されている。

【００２５】前記各油圧室１３，１４ａの内部には、後
述する各油圧通路Ｐ１，Ｐ２を通じて油が供給されるよ
うになっており、内部ロータ２９は、各油圧室１３，１
４ａに供給された油の油圧の大きさに応じて、吸気側カ
ムシャフト１２の軸回りの双方向に回動可能となってい
る。

【００２６】ここで、内部ロータ２９が吸気側カムシャ
フト１２の回転方向と同方向（以下、この回転方向を
「進角回転方向」とする）に回動すると、同内部ロータ
２９が固定された吸気側カムシャフト１２の回転位相が
ドリブンギヤ２２に対して進められ、排気バルブに対す
る吸気バルブの相対的な開閉タイミング、すなわちバル
ブタイミングが早められる。

【００２７】これに対して、内部ロータ２９が吸気側カ
ムシャフト１２の回転方向と逆方向（以下、この回転方
向を「遅角回転方向」とする）に回動すると、吸気側カ
ムシャフト１２の回転位相がドリブンギヤ２２（図１及
び図４において図示）に対して遅れ、バルブタイミング
が遅らされることとなる。

【００２８】次に、図１及び図２を併せ参照して、前記
進角側油圧室１３及び遅角側油圧室１４ａに油を供給す
るための油圧通路を構成する進角側・遅角側油圧通路Ｐ
１，Ｐ２、並びにこれら油圧通路Ｐ１，Ｐ２を通じて油
を供給するためのオイルポンプ１５及び前記油圧通路Ｐ
１，Ｐ２の途中に設けられたオイルコントロールバルブ
（以下、「ＯＣＶ」という）１６等について説明する。

【００２９】シリンダヘッド１７の内部には図示しない
進角側ヘッド油路及び遅角側ヘッド油路が形成されてお
り、各ヘッド油路はＯＣＶ１６、オイルポンプ１５、及
びオイルストレーナ５６を介してオイルパン５７に接続
可能となっている。エンジンの運転に伴ってオイルポン
プ１５が駆動されると、オイルパン５７に貯留されてい
る油はオイルストレーナ５６を介してオイルポンプ１５
内に吸引されるとともに、同ポンプ１５により加圧され
て吐出される。そして、吐出された油はＯＣＶ１６によ
って上記各ヘッド油路へ選択的に圧送されるようにな
る。

【００３０】吸気側カムシャフトジャーナル１２ａに
は、上記各ヘッド油路の開口位置に対応して同カムシャ
フト１２の周方向に延びる油溝５８，５９がそれぞれ形
成されており、これら各油溝５８，５９はシリンダヘッ
ド１７の上端部及び軸受部１７ａによって囲まれてい
る。

【００３１】吸気側カムシャフト１２の内部には、その
軸線方向に延びる遅角側シャフト油路６１が形成されて
いる。この遅角側シャフト油路６１の先端側はボルト５
４により閉鎖されている。また、前記カムシャフト１２
内部には、前記遅角側シャフト油路６１から内部ロータ
２９の遅角側供給油路６３に延びる１本の遅角側油路６
２が穿設されており、同油路６２によって遅角側シャフ
ト油路６１と前記遅角側供給油路６３とが連通されてい
る。

【００３２】内部ロータ２９の内部には、前記遅角側供
給油路６３が設けられており、基端側は前記遅角側油路
６２に連通されているとともに、先端側は、遅角側環状
油路６４に連通し、さらに前記遅角側環状油路６４から
３本の遅角側連通油路６５を介して前記各遅角側油圧室
１４ａに連通される。

【００３３】ジャーナル１２ａの内部には吸気側カムシ
ャフト１２の径方向に延びる遅角側油孔６０が形成され
ている。遅角側シャフト油路６１は、この遅角側油孔６
０によって前記一方の油溝５９に通じており、同遅角側
シャフト油路６１内には、油溝５９及び遅角側油孔６０
を介して遅角側ヘッド油路の油が供給されるようになっ
ている。したがって、遅角側ヘッド油路から供給される
油は油溝５９、遅角側油孔６０、遅角側シャフト油路６
１、遅角側油路６２、遅角側供給油路６３、遅角側環状
油路６４、遅角側連通油路６５を通じて前記各遅角側油
圧室１４ａに供給可能となる。

【００３４】さらに、吸気側カムシャフト１２の内部に
は、その軸線方向に対し斜めに延びる進角側シャフト油
路６７が形成されている。内部ロータ２９の内部には、
進角側環状油路６８が設けられており、基端側は前記進
角側シャフト油路６７に連通されているとともに、先端
側は、前記進角側環状油路６８から３本の進角側連通油
路６９を介して前記各進角側油圧室１３と連通される。

【００３５】ジャーナル１２ａの内部には吸気側カムシ
ャフト１２の径方向に延びる進角側油孔６６が形成され
ている。進角側シャフト油路６７は、この進角側油孔６
６によって前記他方の油溝５８に通じており、同進角側
シャフト油路６７内には、油溝５８及び進角側油孔６６
を介して進角側ヘッド油路の油が供給されるようになっ
ている。したがって、進角側ヘッド油路から供給される
油は油溝５８、進角側油孔６６、進角側シャフト油路６
７、進角側環状油路６８、進角側連通油路６９を通じて
前記各進角側油圧室１３に供給可能となる。

【００３６】同ＶＶＴ機構１１にあってはこのように、
進角側ヘッド油路、油溝５８、進角側油孔６６、進角側
シャフト油路６７、進角側環状油路６８及び進角側連通
油路６９によって進角側油圧通路Ｐ１が構成され、ま
た、遅角側ヘッド油路、油溝５９、遅角側油孔６０、遅
角側シャフト油路６１、遅角側油路６２、遅角側供給油
路６３、遅角側環状油路６４及び遅角側連通油路６５に
よって遅角側油圧通路Ｐ２が構成されている。そして本
実施形態では、前記ＯＣＶ１６によって前記各油圧通路
Ｐ１，Ｐ２と、オイルポンプ１５及びオイルパン５７と
の連通状態を切り換えることによってオイルポンプ１５
から前記各油圧室１３，１４ａ内へ油を供給し、あるい
は同各油圧室１３，１４ａ内から油を排出してオイルパ
ン５７に戻すようにしている。なおＯＣＶ１６は、電子
制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）７０を通じてデュ
ーティ制御され、上記進角側、遅角側の各油圧室１３，
１４ａに供給される油圧を制御する周知の油圧制御弁で
ある。

【００３７】また、同図１及び図２に示すように、内部
ロータ２９における各ベーン３２の外周部には、断面矩
形状をなす溝３５ａ（外周側）及び溝３５ｂ（内周側）
が形成され、これらの溝３５ａ，３５ｂ内には板バネ３
７ａ，３７ｂによって外周側に向けて付勢されるシール
部材３６ａ，３６ｂが各々配設されている。さらにハウ
ジング２８の突状部３３において、固定部３１の外周面
との摺接面にも溝３５ｃが形成されており、同様に板バ
ネ３７ｃ及びシール部材３６ｃが配設されている（図２
のみにおいて図示）。そして、これらシール部材３６
ａ，３６ｂ及び３６ｃによってベーン３２の外周面とハ
ウジング２８の内周面との間がシールされ、上記各進角
側油圧室１３，各遅角側油圧室１４ａ及び各空気室１４
ｂ間での油又は空気の移動（漏れ）が規制されるように
なっている。

【００３８】次に、上記のように構成されたバルブタイ
ミング制御装置の作用を説明する。本実施形態によれ
ば、エンジンが始動されると当該エンジンの駆動力がカ
ムプーリ２６、排気側カムシャフト２３、ドライブギヤ
２４、及びドリブンギヤ２２を順次介して吸気側カムシ
ャフト１２まで伝達される。一方、ドリブンギヤ２２は
前記ＶＶＴ機構１１のハウジング２８と一体に連結さ
れ、吸気側カムシャフト１２は同ＶＶＴ機構１１の内部
ロータ２９と一体に連結されているため、同機構１１を
構成する両回転体２８，２９が相対回転することによ
り、バルブタイミングが微妙に変化されることになる。

【００３９】たとえばＥＣＵ７０は、バルブタイミング
を進めるためには、ＯＣＶ１６を１００％のデューティ
比で駆動する。その結果、各油圧室１３に油が供給さ
れ、各油圧室１４ａ内の油はオイルパン４３に戻され
る。従って、各油圧室１３内の油圧が各油圧室１４ａ内
の油圧よりも相対的に増加するため、各ベーン３２には
前記「進角方向」の回転力が作用する。そして、この回
転力により内部ロータ２９はドリブンギヤ２２に対して
「進角方向」に相対的に回転して、カムシャフト１２の
回転位相がドリブンギヤ２２の回転位相に対して相対的
に進角されることにより、吸気バルブのバルブタイミン
グが現状よりも進められる。本実施形態において、内部
ロータ２９がドリブンギヤ２２に対して「進角方向」に
相対回転し、各ベーン３２が各突状部３３に当接した状
態になると、バルブタイミングは最も進んだ状態とな
る。

【００４０】これに対して、ＥＣＵ７０は、吸気バルブ
のバルブタイミングを遅らせるために、ＯＣＶ１６に対
する通電を停止する（デューティ比が０％）。この結
果、各油圧室１４ａには油が供給され、各油圧室１３内
の油はオイルパン５７に戻される。従って、各油圧室１
４ａ内の油圧が各油圧室１３内の油圧よりも相対的に増
加するため、各ベーン３２には前記「遅角方向」の回転
力が作用する。そして、この回転力により内部ロータ２
９はドリブンギヤ２２に対して「遅角方向」に相対的に
回転し、吸気側カムシャフト１２の回転位相がドリブン
ギヤ２２の回転位相に対して相対的に遅角されることに
より、吸気バルブのバルブタイミングが現状よりも遅ら
せられる。本実施形態において、内部ロータ２９がドリ
ブンギヤ２２に対して「遅角方向」に相対回転し、各ベ
ーン３２が各突状部３３に当接した状態となると、バル
ブタイミングは最も遅れた状態となる。

【００４１】ＥＣＵ７０は、吸気バルブのバルブタイミ
ングを現状のバルブタイミングに保持するために、ＯＣ
Ｖ１６を５０％のデューティ比で駆動する。この結果、
各油圧室１３，１４ａへの油の供給及び各油圧室１３，
１４ａからの油の排出は行われなくなる。従って、内部
ロータ２９とドリブンギア２２との相対回転は停止する
ため、吸気バルブのバルブタイミングは現状のタイミン
グに保持される。

【００４２】上記のように、ＥＣＵ７０がＯＣＶ１６を
通電制御することにより、吸気バルブのバルブタイミン
グを最遅角のタイミングと最進角のタイミングとの間で
所定のタイミングに連続的（無段階）に変更することが
でき、更にそのバルブタイミングを保持することができ
る。

【００４３】ここで、本実施形態に係るＶＶＴ機構を構
成する内部ロータ２８の有するベーン３２の作用につい
て、図３を併せ参照して詳述する。図３（ａ）及び
（ｂ）は、図２において示した同ＶＶＴ機構１１の作動
中におけるベーン３２の動作態様を模式的に示してい
る。図３（ａ）は、吸気バルブのバルブタイミングが最
遅角である場合、一方図３（ｂ）は、最進角である場合
のＶＶＴ機構１１におけるハウジング２９と内部ロータ
２８との回転位相を示している。

【００４４】図３（ａ）に示すように、両回転体２８，
２９の位相が最遅角にあるときには、各遅角側油圧室１
４ａに油圧用油が満たされている。一方図３（ｂ）に示
すように、吸気バルブのバルブタイミングを進角させる
べく各進角側油圧室１３に油圧用油が供給されると、ベ
ーン３２の進角側油圧室１３に面した受圧面に油圧が作
用して内部ロータ２９は、ハウジング２９に対してに矢
印の方向に相対回転する。このとき、空気室１４ｂ内の
空気は通気孔７５を介してＶＶＴ機構１１の外部へと逃
がされることになるため、内部ロータ２９の回転に対し
て空気の圧縮抵抗が生じることはない。そして、ベーン
３２の段状に形成された受圧面がそれと対応した形状に
形成されたハウジングの内壁と均等に当接することによ
り、同図３（ｂ）に示すようにバルブタイミングが最進
角の状態となる。

【００４５】このように、バルブタイミングの最遅角か
ら最進角状態への動作過程においてハウジング２９内に
おける内部ロータ２９の相対回転は、同内部ロータ２９
が備えた３枚のベーン３２の両側に設けられた油圧室１
３及び１４ａへ供給排出される油圧用油の作用、すなわ
ち各油圧室１３，１４ａ内にそれぞれ露呈したベーン３
２両側の受圧面に係る油圧の作用によって実行される。

【００４６】ここで、上述したように、エンジンの運転
に伴い、ハウジング２８と一体に設けられたドリブンギ
ア２２の駆動力（吸気側カムシャフト１２の駆動トル
ク）によってＶＶＴ機構１１は絶えず図２において矢指
する方向に回転運動を行っている。このため、内部ロー
タ２９はハウジング２８に対しては遅角側（矢指と逆方
向）に相対回転しようとする。結局ベーン３２両側の受
圧面に同等の力（油圧）がかかる場合、見かけ上内部ロ
ータ２９には遅角側に回動する際により大きな力が作用
することになる。従来この種のＶＶＴ機構にあっては、
上記のような内部ロータに対する見かけ上の力（内部ロ
ータを遅角側に引っ張る力）により、内部ロータ２９の
進角側への応答性が遅角側への応答性に比して低くなる
傾向があった。このため、同内部ロータの進角方向への
応答性を所定以上のレベルに保持すべく両油圧室へ送り
込む油圧を制御すると、遅角方向への応答性が過度に高
くなり制御に支障をきたすというような問題があった。

【００４７】この点、本実施の形態におけるＶＶＴ機構
１１によれば、各ベーン３２の遅角側油圧室１３に面し
た受圧面が進角側油圧室１４ａに面した受圧面に比して
大きく形成されており、同ベーン３２を進角方向へ回転
させるべく供給される油圧の作用を高め、ひいては同ベ
ーン３２の進角方向への応答性を高めている。また、ベ
ーン３２が最進角の状態に回動した際には、段状に形成
されたベーン３２の各受圧面が、これと同様の形状に形
成されたハウジング２９の各内壁とそれぞれ同時当接さ
れる態様をとる。このため、ベーン３２の一側面におい
て段状に形成された受圧面のうち、一方が先に当接され
るような場合に比べてその面圧は低く抑えられ、ひいて
は該バルブタイミングの最進角制御時における着座の衝
撃並びに着座音も低く抑えられるとともに、それら受圧
面や圧力室壁面の耐久性も好適に維持される。さらに、
シール材３６ａ，ｂで油圧を封止することによって形成
された空気室１４ｂは、通気孔７５を介してＶＶＴ機構
外部と連通している。このため、ベーン３２の回転運動
によって、前記空気室１４ｂ内部の空気が圧縮又は伸張
することもなく、同ベーン３２の動作に抵抗を付与する
こともない。また、各ベーン３２は、従来の例えば扇形
形状に形成されたベーンと比べると、その一部を削除し
て一側壁を段状に形成し、その形状に合わせてハウジン
グの外周輪郭には凹部を設けた構成となっているため、
内部ロータ２９全体としての駄肉軽減、ひいてはＶＶＴ
機構の軽量化も図られる。さらに、ＶＶＴ機構自体の軽
量化は、その慣性力の減少等から同機構に連結されたカ
ムシャフト１２等を含む動弁系の耐久性向上にも貢献す
ることになる。

【００４８】以上詳述したように、本実施の形態によれ
ば、以下に示す効果が得られる。 ・ベーン３２の遅角側圧力室に面する側壁を段形状に形
成してその受圧部分、すなわち実質上の受圧面積を小さ
くし、ベーン３２の進角方向への動作に供される油圧作
用を相対的に向上させたことにより内部ロータの遅角・
進角方向への運動性の均等が図られる。

【００４９】・ハウジング２９の遅角側油圧室１４ａに
面する側壁をベーン３２の側壁に対応させて、ベーン３
２が最進角の状態になる際には両部材３２，２９の着座
面３２ｂ，３３ｂが同時当接するようになる。このため
両部材３２，２９の着座の際の衝撃が最小限に抑えられ
る。結局、ベーン３２の遅角側油圧室１４ａに面する受
圧面が小さくなっても、ベーン３２とハウジング２９内
壁との衝激や着座音は低く抑えられ、それら受圧面や圧
力室壁面の耐久性も好適に維持される。

【００５０】・ベーン３２の遅角側油圧室１４ａに面し
た側壁のうち受圧部を構成しない部分とハウジング２９
の内壁とから形成される余剰空間は空気室７５とし、通
気孔を形成して大気と連通させている。このため、空気
室７５内の空気が圧縮伸張を生じてベーン３２の運動性
や制御性を悪化させることもない。

【００５１】・ＶＶＴ機構１１の軽量化により動弁系全
体の耐久性向上も図られる。 なお、本実施の形態は上記に限定されるものではなく、
次のように変更してもよい。

【００５２】・本実施の形態における、遅角側油圧室１
４ａと空気室１４ｂとの位置関係は、相互に入れ替えて
もよい。 ・本実施の形態では、吸気側カムシャフト１２にＶＶＴ
機構１１を設ける場合について示したが、排気側カムシ
ャフト２３に同ＶＶＴ機構１１を設ける構成を採用して
もよい。

【００５３】・吸気側バルブまたは排気側バルブの一方
の開閉タイミングを変更する構成に限らず、ＶＶＴ機構
１１を吸気側カムシャフト１２及び排気側カムシャフト
２３の双方に設け、吸気バルブ及び排気バルブの双方の
バルブ開閉タイミングを変更するようにしてもよい。

【００５４】・本実施の形態では、内部ロータ２９に３
つのベーン３２が形成される構成を採用したが、同ベー
ンを２つ、あるいは４つ以上有した構成とすることもで
きる。

【００５５】・本実施の形態における、カムプーリ２６
をタイミングスプロケットに変更し、タイミングベルト
２７をタイミングチェーンに変更した構成を採用するよ
うにしてもよい。

【００５６】・本実施の形態では、吸気側カムシャフト
１２と排気側カムシャフト２３とは、ドリブンギア２２
とドライブギア２４とを介してギア連結されているが、
両カムシャフト１２，２３にプーリを取り付けて、互い
にベルト連結させてもよい。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、内部ロータの進角方向
への応答性が改善され、ひいてはバルブタイミング制御
装置としての制御性も大きく高められることとなる。ま
た、本発明によれば、バルブタイミングが最進角制御さ
れるとき、同バルブタイミングを遅角せしめる側の圧力
室にあって段状として分離されている受圧羽根の受圧面
はそれぞれが対向する圧力室壁面に同時当接されるよう
にもなる。このため、一方の受圧面が先に当接されるよ
うな場合に比べてその面圧は低く抑えられ、ひいては当
該バルブタイミングの最進角制御時における着座の衝撃
並びに着座も低く抑えられるとともに、それら受圧面や
圧力室壁面の耐久性も好適に維持される。さらに、連通
孔が設けられた空間には、余剰空気の圧縮抵抗や伸張抵
抗が受圧羽根に加わることもなく、内部ロータの好適な
運動性が維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るＶＶＴ機構の一実施の形態を示
す断面図。

【図２】図１の２−２線に沿った断面図。

【図３】同実施の形態に備えられたベーンの力学的構造
を示す概略断面図。

【図４】同実施の形態に係る動弁構造を示す平面図。

【図５】従来のＶＶＴ機構の一例を示す概略断面図。

【符号の説明】

１１…ＶＶＴ機構（バルブタイミング可変機構）、１２
…吸気側カムシャフト、１３…進角側油圧室、１４ａ…
遅角側油圧室、１４ｂ…空気室、１５…オイルポンプ、
１６…ＯＣＶ、１７…シリンダヘッド、１７ａ，１７ｂ
…軸受部、２０…カム、２２…ドリブンギヤ、２３…排
気側カムシャフト、２４…ドライブギヤ、２５…カム、
２６…カムプーリ、２７…タイミングベルト、２８…ハ
ウジング、２９…内部ロータ、３０…カバー、３２…ベ
ーン、３３…突状部、３４…凹部、３５ａ，３５ｂ，３
５ｃ…溝、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…シール部材、３７
ａ，３７ｂ，３７ｃ…板バネ、５３…ボルト、５４…ボ
ルト、５６…オイルストレーナ、５７…オイルパン、５
８，５９…油溝、６０…遅角側油孔、６１…遅角側シャ
フト油路、６２…遅角側油路、６３…遅角側供給油路、
６４…遅角側環状油路、６５…遅角側連通油路、６６…
進角側油孔、６７…進角側シャフト油路、６８…進角側
環状油路、６９…進角側連通油路、７０…電子制御装置
（ＥＣＵ）、７５…通気孔、１０１…カムシャフト、１
０２…内部ロータ、１０３…ハウジング、１０４…ベー
ン、１０５…凸部、１０７…第１油圧室、１０８…第２
油圧室、１０９…油通路、１１０…１１１…ポンプ、１
１２…切替バルブ、１１３…逆止弁、１１４…油、１１
５…封止材、Ｐ１…進角側油圧通路、Ｐ２…遅角側油圧
通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の出力軸及びカムシャフトの一方
   に連動して回転するとともに内部に凹部を有するハウジ
   ングと、同機関出力軸及びカムシャフトの他方に連結さ
   れてこのハウジング内に回動自在に収容されるととも
   に、同ハウジングの前記凹部を区画する受圧羽根を有し
   てその両側に第１及び第２の圧力室を形成する内部ロー
   タとを備え、該形成される圧力室への液圧制御に基づく
   それらハウジング及び内部ロータの相対回転位相の変更
   に応じて前記カムシャフトにより開閉駆動されるバルブ
   のバルブタイミングを制御する内燃機関のバルブタイミ
   ング制御装置において、 前記ハウジングは前記凹部の前記バルブタイミングを遅
   角せしめる側の圧力室に対応する一部が段状に突設され
   てなるとともに、同凹部を区画する前記受圧羽根も、ハ
   ウジングの同形状に対応してその一部が前記突設部に摺
   接されつつ回動対向面がハウジングと各々同時当接され
   る切欠き部を有し、ハウジング及び受圧羽根の該摺接部
   を介して区画される一方の空間には外気と連通する連通
   孔が設けられ、同区画される残りの空間にて前記バルブ
   タイミングを遅角せしめる側の圧力室が形成されること
   を特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。