JPH11153009A - 内燃機関用バルブタイミング調整装置 - Google Patents

内燃機関用バルブタイミング調整装置

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JPH11153009A
JPH11153009A JP10117157A JP11715798A JPH11153009A JP H11153009 A JPH11153009 A JP H11153009A JP 10117157 A JP10117157 A JP 10117157A JP 11715798 A JP11715798 A JP 11715798A JP H11153009 A JPH11153009 A JP H11153009A
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JP
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spline
valve timing
spline member
combustion engine
internal combustion
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JP10117157A
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English (en)
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Osamu Sato
佐藤　　修
Atsushi Sugimoto
淳 杉本
Tadao Hasegawa
忠男 長谷川
Yoshito Moriya
嘉人 守谷
Noriyuki Idono
則幸 井殿
Shinichiro Kikuoka
振一郎 菊岡
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Priority to US09/152,270 priority patent/US6014952A/en
Priority to DE19842431A priority patent/DE19842431C2/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426—Oil control valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブタイミングを高精度に制御し、小型化
可能なバルブタイミング調整装置を提供する。 【解決手段】 正スプライン部材４４および負スプライ
ン部材４５はベーンロータ１４とスプライン結合してお
り、ボルト４０でカムシャフト２に固定されている。カ
ムシャフト２はベーンロータ１４に対して軸方向に往復
移動可能である。正スプライン部材４４の外歯スプライ
ン４４ａ、ならびに負スプライン部材４５の外歯スプラ
イン４５ａはそれぞれ回転方向と反対方向および同一方
向でそれぞれベーンロータ１４の内歯スプライン１４ｅ
とバックラッシュを形成せず歯筋をずらして当接してい
る。したがって、カムシャフト２が正・負のトルク変動
を受けてもスプライン歯が互いに衝突することを抑制
し、打音の発生を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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
条件に応じて変更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】従来より、クランクシャフトとカムシャ
フトとの回転位相差を、はす歯によるギア結合またはベ
ーン構造により制御するバルブタイミング調整装置が知
られている。また、軸方向に外形の異なるカムをカムシ
ャフトに取付け、カムシャフトを軸方向に移動すること
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
バルブタイミングやリフト量を変化させるバルブタイミ
ング調整装置として、特開平９−３２５１９号公報に開
示されるものが知られている。特開平９−３２５１９号
公報に開示されるバルブタイミング調整装置では、タイ
ミングプーリとカムシャフトとの間にスリーブを介在さ
せ、このスリーブがタイミングプーリとともに回転し、
かつカムシャフトとスプライン結合することにより、ク
ランクシャフトからの駆動力をカムシャフトに伝達し、
かつカムシャフトを軸方向に往復移動可能にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】エンジン特性に対する
多様な要求に伴い、バルブタイミングをさらに高精度に
制御することが求められている。しかしながら、クラン
クシャフトとカムシャフトとの回転位相差を制御する構
成、あるいは外形の異なるカムを有するカムシャフトを
軸方向に移動する構成だけでは、バルブタイミングをさ
らに高精度に制御することは困難である。
【０００４】また、特開平９−３２５１９号公報に開示
されるようなバルブタイミング調整装置では、吸気弁ま
たは排気弁を駆動するときにカムおよびカムシャフトが
正・負のトルク変動を受けると、カムシャフトとスリー
ブとのスプライン結合部におけるバックラッシュにより
スプライン歯同士の打音が発生するという問題がある。
さらに、カムの外形の違いだけでバルブタイミングを高
精度に制御することは困難である。
【０００５】本発明の目的は、バルブタイミングを高精
度に制御し、小型化可能なバルブタイミング調整装置を
提供することにある。本発明の他の目的は、応答性に優
れるバルブタイミング調整装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、従動軸と従動側回転体とのスプラ
イン結合部における打音の発生を抑制するバルブタイミ
ング調整装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
バルブタイミング調整装置によると、従動軸を往復移動
可能にする構成と、駆動側回転体と従動側回転体との回
転位相差を液圧制御する構成とを一つの装置で実現して
いる。したがって、バルブタイミングを高精度に制御す
るとともに、装置の小型化を図ることができる。
【０００７】本発明の請求項２記載のバルブタイミング
調整装置によると、ベーン構造で駆動側回転体と従動側
回転体との回転位相差を制御するので、はす歯によるギ
ア結合で回転位相差を制御する構成に比べ液圧の変動に
対し回転位相差が素早く変動し応答性に優れている。本
発明の請求項３記載の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第１のスプライン部材およ
び第２のスプライン部材のスプライン歯は回転方向と反
対方向および同一方向でそれぞれ従動側回転体のスプラ
イン歯と当接しバックラッシュを形成しないので、従動
軸が正・負のトルク変動を受けても各スプライン部材と
従動側回転体とのスプライン歯の衝突により打音が発生
することを防止できる。
【０００８】本発明の請求項４記載のバルブタイミング
調整装置によると、第１のスプライン部材および第２の
スプライン部材を回転方向と反対方向および同一方向に
それぞれ付勢する付勢手段を有することにより、各スプ
ライン部材のスプライン歯は従動側回転体のスプライン
歯とバックラッシュを形成しないように歯筋をずらして
確実に当接する。したがって、従動軸が正・負のトルク
変動を受けてもスプライン歯の衝突により打音が発生す
ることを確実に防止できる。
【０００９】本発明の請求項５記載のバルブタイミング
調整装置によると、両スプライン部材の一方は、他方の
スプライン部材の一部である小径部材と内周側でヘリカ
ルスプライン結合し、かつ従動側回転体と外周側でスプ
ライン結合し、一方のスプライン部材を軸方向に付勢す
るばね部材を備えているので、第１のスプライン部材お
よび第２のスプライン部材が回転方向と反対方向および
同一方向に確実に付勢される。したがって、各スプライ
ン部材のスプライン歯が従動側回転体のスプライン歯と
歯筋をずらして確実に当接しバックラッシュを形成しな
いので、従動軸が正・負のトルク変動を受けてもスプラ
イン歯の衝突により打音が発生することを防止できる。
【００１０】本発明の請求項６記載のバルブタイミング
調整装置によると、両スプライン部材に当接し両スプラ
イン部材を回転方向と反対方向および同一方向に付勢す
るくさび部材と、くさび部材を軸方向に付勢するばね部
材とを有することにより、第１のスプライン部材および
第２のスプライン部材が回転方向と反対方向および同一
方向に確実に付勢される。したがって、各スプライン部
材のスプライン歯が従動側回転体のスプライン歯と歯筋
をずらして確実しバックラッシュを形成しないので、従
動軸が正・負のトルク変動を受けてもスプライン歯の衝
突により打音が発生することを防止できる。
【００１１】本発明の請求項７記載のバルブタイミング
調整装置によると、従動軸と従動軸の軸受部との摺動部
が二系統の流体通路のシールを兼ねているので、従動軸
が軸方向へ移動しても簡単な構成で駆動液圧室に作動流
体を供給する二系統の流体通路の間をシールできる。し
たがって、装置の体格を小型化できる。本発明の請求項
８記載のバルブタイミング調整装置によると、従動軸の
軸方向移動、ならびに駆動側回転体に対する従動軸の相
対回動に係わらず調整室と環状通路とが直接連通してい
るので、流体通路の構成が簡単化され装置の軸長を短縮
することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１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〜図７に示す。第１実施
例のバルブタイミング調整装置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ものである。バルブ
タイミング調整装置はシリンダヘッド１に取付けられて
いる。
【００１３】図１に示すタイミングプーリ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。リア部材
３はプレート部３ａおよび軸受部３ｂからなり、ボルト
４１によりプレート部３ａとタイミングプーリ１０と後
述するシューハウジング１１とが結合されている。タイ
ミングプーリ１０、シューハウジング１１およびリア部
材３は駆動側回転体を構成している。
【００１４】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は軸方向に外形の異
なる図示しないカムを有し、タイミングプーリ１０に対
し所定の位相差をおいて相対回動可能である。さらに、
図示しない軸方向移動機構により軸受部３ｂに対し図１
に示す位置と図４に示す位置との間で矢印Ｘ、Ｙで示す
軸方向に往復移動可能である。タイミングプーリ１０お
よびカムシャフト２は図１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。
【００１５】シューハウジング１１は周壁１２とフロン
ト部１３とが一体に形成されており、リア部材３のリア
プレート３ａとともに後述するベーンロータ１４を収容
するハウジング部材を構成している。フロント部１３の
開口部はカバー２１で閉塞されている。図２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１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ
を有している。シュー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ
の周方向の四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、１４ｄを収容する収
容室としての扇状空間部１５が形成されており、シュー
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの内周面は断面円弧状
に形成されている。
【００１６】従動側回転体としてのベーンロータ１４の
軸方向両端面はシューハウジング１１のフロント部１３
およびリア部材３のプレート部３ａにより覆われてい
る。ベーンロータ１４は周方向にほぼ等間隔にベーン１
４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを有し、このベーン１４
ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄがシュー１１ａ、１１ｂ、
１１ｃ、１１ｄの周方向の間隙に形成されている扇状空
間部１５に回動可能に収容されている。図２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において、各ベーンは各扇状空間部１５の一
方の周方向端部に位置し、ベーンロータ１４はシューハ
ウジング１１に対し最遅角位置にある。最遅角位置は、
ベーン１４ａの遅角側側面がシュー１１ａの進角側側面
に係止されることにより規定されている。ベーンロータ
１４の内周壁には内歯スプライン１４ｅが形成されてい
る。
【００１７】図１に示す第１のスプライン部材としての
正スプライン部材４４、および第２のスプライン部材と
しての負スプライン部材４５はベーンロータ１４とスプ
ライン結合しており、カムシャフト２、正スプライン部
材４４および負スプライン部材４５はベーンロータ１４
と回転するとともに、ベーンロータ１４に対して軸方向
に往復移動可能である。
【００１８】正スプライン部材４４はピン４２により回
転方向の位置を位置決めされ、カムシャフト２の軸方向
端面に取り付けられている。正スプライン部材４４の外
周壁に外歯スプライン４４ａが形成されている。負スプ
ライン部材４５は正スプライン部材４４の反カムシャフ
ト側に取り付けられており、負スプライン部材４５の外
周壁に外歯スプライン４５ａが形成されている。正スプ
ライン部材４４および負スプライン部材４５よりも小径
の押圧部材４６は負スプライン部材４５の反カムシャフ
ト側に取り付けられている。正スプライン部材４４、負
スプライン部材４５および押圧部材４６はボルト４０に
よりカムシャフト２に対し回動不能に固定されている。
【００１９】正スプライン部材４４、負スプライン部材
４５および押圧部材４６は、図３に示すように外歯スプ
ライン４４ａ、４５ａが回転方向と反対方向および同一
方向でそれぞれベーンロータ１４の内歯スプライン１４
ｅとバックラッシュを形成せず歯筋をずらして当接する
ように正スプライン部材４４および負スプライン部材４
５の周方向の位置決めを行いながらカムシャフト２への
組付け前に互いに圧入されており、この圧入構成体はボ
ルト４０でカムシャフト２に固定されている。
【００２０】カムシャフト２およびブッシュ２０はそれ
ぞれ軸受部３ｂおよびフロント部１３の内周壁に相対回
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１１に対して同軸に相対回動可能であ
る。図２に示すように、シール部材１６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１４の外周
壁とシューハウジング１１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１６により
防止している。シール部材１６はそれぞれ板ばねの付勢
力により周壁１２の内周壁に向けて押されている。
【００２１】図１に示すように、ガイドリング３０はベ
ーン１４ａの内壁に圧入保持され、このガイドリング３
０に当接部としてのストッパピストン３１が挿入されて
いる。ストッパピストン３１は有底円筒状に形成されて
おり、カムシャフト２の軸方向に摺動可能にガイドリン
グ３０に収容されている。ストッパピストン３１はスプ
リング３２によりフロント部１３側に付勢されている。
嵌合リング３３はフロント部１３に形成した嵌合穴に嵌
合しており、嵌合リング３３の内周壁に被当接部として
のテーパ穴３３ａが形成されている。ストッパピストン
３１は最遅角位置においてテーパ穴３３ａに嵌合可能で
ある。ストッパピストン３１がテーパ穴３３ａに嵌合
し、ストッパピストン３１がテーパ穴３３ａに回転方向
で当接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る。つまり、ストッ
パピストン３１とテーパ穴３３ａとは最遅角位置におい
て拘束位置にある。ストッパピストン３１、スプリング
３２およびテーパ穴３３ａは拘束手段を構成している。
【００２２】また、ストッパピストン３１の外周壁とガ
イドリング３０の内周壁との間には解除油圧室としての
油圧室３４が形成されている。油圧室３４は図２に示す
ように、油路５９を介して後述する遅角油圧室２２と連
通している。ストッパピストン３１の受圧面が油圧室３
４の作動油から受ける力はテーパ穴３３ａからストッパ
ピストン３１を抜け出させる方向に働く。遅角油圧室２
２に所定圧以上の作動油が供給されると、作動油圧によ
りスプリング３２の付勢力に抗しストッパピストン３１
はテーパ穴３３ａから抜け出す。
【００２３】図１においてストッパピストン３１の先端
部の左側に形成される解除圧力室としての油圧室３５
は、図２に示すように油路６９を介し後述する進角油圧
室２６と連通している。ストッパピストン３１の先端部
の受圧面が油圧室３５の作動油から受ける力はテーパ穴
３３ａからストッパピストン３１を抜け出させる方向に
働く。進角油圧室２６に所定圧以上の作動油が供給され
ると、作動油圧によりスプリング３２の付勢力に抗しス
トッパピストン３１はテーパ穴３３ａから抜け出す。
【００２４】ストッパピストン３１の位置とテーパ穴３
３ａ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３２の付勢力によりストッパピストン３１
がテーパ穴３３ａに嵌合可能な位置に設定されている。
【００２５】図１に示すように、ベーン１４ａのリア部
材３側にストッパピストン３１の背圧室３６と連通する
連通路３７が形成されている。連通路３７は最遅角位置
においてリア部材３に形成した連通路３８と連通する。
連通路３８はオイルシール４３の周囲に沿って連通路３
９と連通しており、連通路３９は図示しないエンジンの
油潤滑空間に大気開放されている。したがって、最遅角
位置において背圧室３６は大気開放されているので、最
遅角位置においてストッパピストン３１の移動が妨げら
れない。ベーンロータ１４が最遅角位置から進角側に回
転する、つまりストッパピストン３１とテーパ穴３３ａ
とが嵌合不能な非拘束位置にベーンロータ１４が回転す
ると、連通路３７と連通路３８との連通は遮断される。
【００２６】図２に示すように、シュー１１ｄとベーン
１４ａとの間に遅角油圧室２２が形成され、シュー１１
ａとベーン１４ｂとの間に遅角油圧室２３が形成され、
シュー１１ｂとベーン１４ｃとの間に遅角油圧室２４が
形成され、シュー１１ｃとベーン１４ｄとの間に遅角油
圧室２５が形成されている。また、シュー１１ａとベー
ン１４ａとの間に進角油圧室２６が形成され、シュー１
１ｂとベーン１４ｂとの間に進角油圧室２７が形成さ
れ、シュー１１ｃとベーン１４ｃとの間に進角油圧室２
８が形成され、シュー１１ｄとベーン１４ｄとの間に進
角油圧室２９が形成されている。各油圧室は駆動液圧室
を構成している。
【００２７】図５に示すように、シリンダヘッド１の内
周壁に環状の油路５０、６０が形成されている。油路５
０、６０は切換弁７０を介して駆動源としての油圧ポン
プ７１またはドレイン７２に接続される。切換弁７０は
エンジン制御装置（ＥＣＵ）７３からの指示により油路
５０、６０と油圧ポンプ７１およびドレイン７２との接
続状態を切り換える。
【００２８】図６に示す軸受部３ｂに三箇所形成した連
通孔５１、カムシャフト２の外周壁に形成した断面弓状
の調整室としての油圧室５２、図５に示す軸受部３ｂの
内周壁に形成された環状通路としての油路５３、プレー
ト部３ａに形成された複数の油路５４を介して油路５０
から遅角油圧室２２、２３、２４、２５に作動油が供給
される。調整室としての油圧室５２と環状通路としての
油路５３とは、図１および図４に示すように軸受部３ｂ
に対しカムシャフト２が軸方向に移動しても常に直接連
通している。さらに油圧室５２と油路５３とは軸受部３
ｂに対しカムシャフト２が所定範囲で相対回動しても直
接連通している。各遅角油圧室に作動油を供給する油路
５３と各進角油圧室に作動油を供給する油圧室６４と
は、カムシャフト２の外周壁と軸受部３ｂの内周壁との
摺動部５によりシールされている。この摺動部５による
シール長は、カムシャフト２が軸方向に移動する範囲内
では長さが変化しない。
【００２９】図７に示す軸受部３ｂに三箇所形成した連
通孔６１、カムシャフト２の外周壁に形成した断面弓状
の油圧室６２、カムシャフト２の軸中央部に形成された
油路６３、図５に示すボルト４０に形成した油路４０
ａ、カムシャフト２の端部に形成された油圧室６４、図
２に示すベーンロータ１４に形成した油路６５、６６、
６７、６８を介して油路６０から進角油圧室２６、２
７、２８、２９に作動油が供給される。
【００３０】次に、バルブタイミング調整装置１の作動
を説明する。エンジン始動時、油圧ポンプから作動油が
油圧室３４、３５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および図２に示す最遅角位置に
ある。ストッパピストン３１の先端部はスプリング３２
の付勢力によりテーパ穴３３ａ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が図８に示すように正・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１１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。
【００３１】また、カムシャフト２が正のトルク変動を
受けると回転方向と反対方向で外歯スプライン４４ａが
内歯スプライン１４ｅに当接していることにより正トル
クを受け止め、カムシャフト２が負のトルク変動を受け
ると回転方向と同一方向で外歯スプライン４５ａが内歯
スプライン１４ｅに当接して負トルクを受け止める。し
たがって、カムシャフト２が正・負のトルク変動を受け
てもスプライン歯が互いに衝突することを抑制し、打音
の発生を抑制する。
【００３２】エンジン始動後、まず油圧ポンプ７０から
各遅角油圧室に作動油が供給される。油圧室３４にも油
路５９を介して遅角油圧室２２から作動油が供給される
ので、油圧室３４の油圧が所定圧以上になるとスプリン
グ３２の付勢力に抗してストッパピストン３１がテーパ
穴３２ａから抜け出す。これにより、ベーンロータ１４
はシューハウジング１１に対し相対回動自在になる。し
かし、ベーンロータ１４は各遅角油圧室から遅角側に油
圧を受け図２に示す最遅角位置に保持されるので、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
を受けてもシューハウジング１１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。
【００３３】次に、図１に示す最遅角位置から進角側に
ベーンロータ１４を回転させるために、切換弁７１を切
換えて各遅角油圧室を大気開放し、各進角油圧室に作動
油を供給する。このとき、油路６９を介して進角油圧室
２６から油圧室３５に作動油が供給されるのでストッパ
ピストン３１がテーパ穴３３ａから抜け出した状態を保
持する。そして、各進角油圧室の油圧が所定圧以上に上
昇するとストッパピストン３１がテーパ穴３３ａから抜
け出た状態でベーンロータ１４が最遅角位置から進角側
に回転しストッパピストン３１とテーパ穴３３ａとの周
方向位置がずれることにより、ストッパピストン３１は
テーパ穴３３ａに嵌合しなくなる。
【００３４】これ以後、エンジン運転状態に応じたＥＣ
Ｕからの指示により切換弁７１を切り換えて各遅角油圧
室および各進角油圧室の油圧を制御し、シューハウジン
グ１１に対するベーンロータ１４の回転位相差、つまり
クランクシャフトに対するカムシャフト２の回転位相差
を制御する。これにより、吸気弁のバルブタイミングを
高精度に制御できる。さらに、図示しない軸方向移動機
構によりカムシャフト２を軸方向に移動することによ
り、吸気弁のバルブタイミングおよびリフト量を制御で
きる。
【００３５】第１実施例では、正スプライン部材４４お
よび負スプライン部材４５の各外歯スプラインをベーン
ロータ１４の内歯スプライン１４ｅとバックラッシュを
形成しないように歯筋をずらして回転方向と反対方向お
よび同一方向で当接するように、正スプライン部材４４
および負スプライン部材４５の周方向位置を決めカムシ
ャフト２に回動不能に取付けている。したがって、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と正スプライン部材４４および負スプライン部材
４５とのスプライン結合部において、スプライン歯同士
の衝突による打音の発生を防止できる。
【００３６】（第２実施例）本発明の第２実施例を図
９、図１０および図１１に示す。第１実施例と実質的に
同一構成部分には同一符号を付す。図９に示す正スプラ
イン部材４４および小径部材４７は第１のスプライン部
材を構成しており、ボルト４０により相対回動不能にカ
ムシャフト２に固定されている。小径部材４７は正スプ
ライン部材４４よりも外径が小さく、外周壁に外歯ヘリ
カルスプライン４７ａを設けている。第２のスプライン
部材としての負スプライン部材４８は内周壁に内歯ヘリ
カルスプライン４８ｂを設け、小径部材４７とヘリカル
スプライン結合している。また、負スプライン部材４８
は外周壁に外歯スプライン４８ａを設け、ベーンロータ
１４とスプライン結合している。図１０の（Ｂ）および
図１１の（Ｂ）に示すように、負スプライン部材４８は
内歯ヘリカルスプライン４８ｂが外歯ヘリカルスプライ
ン４７ａに回転方向の反対方向で当接するようにばね部
材としてのスプリング４９により軸方向に付勢されてい
る。負スプライン部材４８と小径部材４７とのヘリカ
ルスプライン結合、ならびにスプリング４９が負スプ
ライン部材４８を軸方向に付勢していることにより付勢
手段が構成されている。
【００３７】このスプリング４９の付勢力により小径部
材４７および正スプライン部材４４は回転方向と反対方
向に付勢されるので、図１０の（Ａ）および図１１の
（Ａ）に示すように正スプライン部材４４の外歯スプラ
イン４４ａは回転方向と反対方向でベーンロータ１４の
内歯スプライン１４ｅと当接する。負スプライン部材４
８は小径部材４７を回転方向と反対方向に押しつけると
ともに、自身は回転方向と同一方向に付勢されるので、
外歯スプライン４８ａは回転方向と同一方向でベーンロ
ータ１４の内歯スプライン１４ｅと当接する。
【００３８】第２実施例では、負スプライン部材４８が
小径部材４７とヘリカルスプライン結合し、スプリング
４９が負スプライン部材４８を軸方向に付勢することに
より、正スプライン部材４４および負スプライン部材４
８の各外歯スプラインが従動側回転体であるベーンロー
タ１４の内歯スプライン１４ｅと回転方向の反対方向お
よび同一方向で歯筋をずらしてバックラッシュを形成す
ることなく当接する。したがって、カムシャフト２が正
・負のトルク変動を受けても正スプライン部材４４およ
び負スプライン部材４８とベーンロータ１４とのスプラ
イン結合部においてスプライン歯同士の衝突による打音
の発生を防止できる。
【００３９】スプリング４９の付勢力は、カムシャフト
２が受ける負のトルクにより負スプライン部材４８がス
プリング４９の付勢力と反対方向に移動しないように設
定されている。 （第３実施例）本発明の第３実施例を図１２に示す。第
１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【００４０】第３実施例では、負スプライン部材７６を
ばね部材としての皿ばね７８で付勢する点が第２実施例
と異なっている。小径部材７５および押圧部材７７の形
状は第２実施例と異なっているが、各部材の作動は第２
実施例と同一である。負スプライン部材７６を皿ばね７
８で付勢することにより、第２実施例と比較して装置の
軸長を短縮することができる。
【００４１】（第４実施例）本発明の第４実施例を図１
３および図１４に示す。第１実施例と実質的に同一構成
部分には同一符号を付す。図１３に示す正スプライン部
材４４および小径部材８０は第１のスプライン部材を構
成しており、ボルト４０により相対回動不能にカムシャ
フト２に固定されている。小径部材８０は正スプライン
部材４４よりも外径が小さく、外周壁に外歯ヘリカルス
プラインは設けられていない。第２のスプライン部材と
しての負スプライン部材８１は小径部材８０の外周に回
動自在に組付けられている。
【００４２】図１４の（Ｂ）および（Ｃ）に示すよう
に、小径部材８０および負スプライン部材８１には切欠
８０ａおよび８１ｂが形成されており、切欠８０ａおよ
び８１ｂに皿ばね７８で付勢されたくさび部材８２が押
し込まれている。切欠８０ａは断面矩形の切欠であり、
切欠８１ｂにはくさび部材８２の斜面８２ａと当接する
ように斜面８１ｃが形成されている。
【００４３】図１４の（Ｃ）に示すように、皿ばね７８
がくさび部材８２を付勢することにより斜面８２ａが斜
面８１ｃを回転方向と同一方向に付勢するので、負スプ
ライン部材８１の外歯スプライン８１ａは回転方向と同
一方向でベーンロータ１４の内歯スプライン１４ｅと当
接する。小径部材８０はくさび部材８２と回転方向と反
対方向で当接するので、正スプライン部材４４および小
径部材８０は回転方向と反対方向に付勢されている。
【００４４】このように、くさび部材８２と、くさび部
材８２を軸方向に付勢する皿ばね７８とを有し、くさび
部材８２が正スプライン部材４４および負スプライン部
材８１をそれぞれカムシャフト２の回転方向と反対方向
および同一方向に付勢することにより付勢手段が構成さ
れている。第４実施例では、ボルト４０により正スプラ
イン部材４４とともにカムシャフト２に固定された小径
部材８０と負スプライン部材８１とがくさび部材８２に
より回転方向と反対方向および同一方向にそれぞれ付勢
されることにより、正スプライン部材４４および負スプ
ライン部材８１の各外歯スプラインが従動側回転体であ
るベーンロータ１４の内歯スプライン１４ｅと回転方向
の反対方向および同一方向で歯筋をずらして当接する。
したがって、カムシャフト２が正・負のトルク変動を受
けても正スプライン部材４４および負スプライン部材８
１とベーンロータ１４とのスプライン結合部においてス
プライン歯同士の衝突による打音の発生を防止できる。
【００４５】以上説明した本発明の上記複数の実施例で
は、カムシャフト２を軸方向に往復移動させることによ
りカムシャフト２に設けた軸方向に外形の異なるカムが
吸気弁を開閉する際のリフト量およびバルブタイミング
を調整できる。さらに、シューハウジング３に対するベ
ーンロータ１４の回転位相差を油圧で調整することによ
り、吸気弁のバルブタイミングをさらに高精度に制御で
きる。また、外形の異なるカムを有するカムシャフト２
を軸方向に移動可能に収容する構造と、クランクシャフ
トとカムシャフト２との回転位相差を液圧制御する構造
とを一つの装置で実現しているので、装置を小型化する
ことができる。
【００４６】また上記複数の実施例では、クランクシャ
フトとカムシャフトとの回転位相差をベーン構造で制御
しているので、はす歯によるギア結合の構造で回転位相
差を制御する場合にくらべ、回転位相の制御構造に摩擦
が少なく、油圧の変動に対し回転位相差が素早く変動し
応答性に優れている。また上記複数の実施例では、カム
シャフト２を軸方向に往復移動可能にするために設けた
正スプライン部材および負スプライン部材とベーンロー
タ１４とのスプライン結合において、正スプライン部材
および負スプライン部材の外歯スプラインが回転方向と
反対方向および同一方向でそれぞれベーンロータ１４の
内歯スプライン１４ｅと当接しバックラッシュを形成し
ないので、スプライン歯同士の衝突による打音の発生を
抑制または防止できる。
【００４７】上記複数の実施例では、はす歯によるギア
結合の構造でクランクシャフトとカムシャフトとの回転
位相差を液圧制御してもよい。また、正スプライン部材
および負スプライン部材とベーンロータ１４とはストレ
ートスプラインによる結合であったが、ヘリカルスプラ
インによる結合としてもよい。また、正スプライン部材
および負スプライン部材を一つのスプライン部材にして
もよい。
【００４８】また本発明の上記複数の実施例では、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、チェーンスプ
ロケットやタイミングギア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
駆動力をベーンロータで受け、従動軸としてのカムシャ
フトとシューハウジングとを一体に回転させることも可
能である。
【００４９】また本発明の上記複数の実施例では、吸気
弁または排気弁のいずれか一方を駆動するバルブタイミ
ング調整装置について説明したが、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
バルブタイミング調整装置を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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２】図１のII−II線断面図である。
【図３】（Ａ）は第１実施例によるベーンロータと正ス
プライン部材とのスプライン結合の状態を示す径方向模
式図であり、（Ｂ）は第１実施例によるベーンロータと
負スプライン部材とのスプライン結合の状態を示す模式
図である。
【図４】第１実施例においてカムシャフトが軸方向に移
動した状態を示す縦断面図である。
【図５】第１実施例によるベーンを駆動する油圧室への
油路を示す縦断面図である。
【図６】カムシャフトおよび軸受部に形成した油路を示
す横断面図である。
【図７】カムシャフトおよび軸受部に形成した油路を示
す横断面図である。
【図８】第１実施例においてカムシャフトに加わるトル
ク変動を示す特性図である。
【図９】本発明の第２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１０】（Ａ）は第２実施例によるベーンロータと正
スプライン部材およびと負スプライン部材とのスプライ
ン結合の状態を示す軸方向模式図であり、（Ｂ）は第２
実施例による負スプライン部材と小径部材とのヘリカル
スプライン結合の状態を示す軸方向模式図である。
【図１１】（Ａ）は第２実施例によるベーンロータと正
スプライン部材とのスプライン結合の状態を示す径方向
模式図であり、（Ｂ）は第２実施例によるベーンロータ
と負スプライン部材、ならびに負スプライン部材と小径
部材とのヘリカルスプライン結合の状態を示す径方向模
式図である。
【図１２】本発明の第３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１３】本発明の第４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１４】（Ａ）は第４実施例によるベーンロータと正
スプライン部材とのスプライン結合の状態を示す径方向
模式図であり、（Ｂ）はくさび部材と負スプライン部材
および小径部材との当接状態を示す径方向模式図であ
り、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ方向矢視図である。
【符号の説明】
２ カムシャフト（従動軸） ３ リア部材（駆動側回転体） ５ 摺動部 １０ タイミングプーリ（駆動側回転体） １１ シューハウジング（駆動側回転体） １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ シュー １４ ベーンロータ（従動側回転体） １４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ ベーン ２２、２３、２４、２５ 遅角油圧室（駆動液圧
室） ２６、２７、２８、２９ 進角油圧室（駆動液圧
室） ４４ 正スプライン部材（第１のスプライン部
材） ４５ 負スプライン部材（第２のスプライン部
材） ４７、７５、８０ 小径部材 ４７ａ 外歯ヘリカルスプライン（付勢手段） ４８、７６、８１ 負スプライン部材（第２
のスプライン部材） ４８ｂ 内歯ヘリカルスプライン（付勢手段） ４９ スプリング（ばね部材、付勢手段） ５２ 油圧室（調整室） ５３ 油路（環状油路） ６４ 油圧室 ７８ 皿ばね（ばね部材、付勢手段） ８２ くさび部材（付勢手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 忠男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 守谷 嘉人 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 井殿 則幸 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 菊岡 振一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸方向に外形の異なるカムを有し、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
    開閉し、かつ軸方向に移動可能な従動軸に駆動軸から駆
    動力を伝達する駆動力伝達系に設けられた内燃機関用バ
    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するスプライン部材と、 前記駆動側回転体に対して相対回動可能に組付けられ、
    前記駆動側回転体に対する回転位相差を液圧制御される
    従動側回転体であって、前記従動軸が軸方向に移動可能
    に前記スプライン部材と内周側でスプライン結合し、前
    記従動軸とともに回転する従動側回転体と、 を備え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】 前記駆動側回転体または前記従動側回転
    体の一方はベーンロータであり、他方は所定角度範囲内
    において相対回動可能に前記ベーンロータを収容するハ
    ウジング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】 前記スプライン部材は第１のスプライン
    部材および第２のスプライン部材を有し、前記第１のス
    プライン部材および前記第２のスプライン部材のスプラ
    イン歯は回転方向と反対方向および同一方向でそれぞれ
    前記従動側回転体のスプライン歯と当接することを特徴
    とする請求項１または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】 前記第１のスプライン部材および前記第
    ２のスプライン部材をそれぞれ回転方向と反対方向およ
    び同一方向に付勢する付勢手段を有することを特徴とす
    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】 前記付勢手段は、前記両スプライン部材
    の一方が他方のスプライン部材の一部である小径部材と
    内周側でヘリカルスプライン結合し、かつ前記一方のス
    プライン部材を軸方向に付勢するばね部材を備えること
    により構成されることを特徴とする請求項４記載の内燃
    機関用バルブタイミング調整装置。
  6. 【請求項６】 前記付勢手段は、前記第１のスプライン
    部材および前記第２のスプライン部材を相対回動自在に
    組付け、前記両スプライン部材に当接し前記両スプライ
    ン部材をそれぞれ回転方向と反対方向および同一方向に
    付勢するくさび部材、ならびに前記くさび部材を軸方向
    に付勢するばね部材を備えることにより構成されること
    を特徴とする請求項４記載の内燃機関用バルブタイミン
    グ調整装置。
  7. 【請求項７】 前記駆動側回転体に対し前記従動側回転
    体を遅角側および進角側にそれぞれ駆動する液圧を加え
    る駆動液圧室を有し、前記従動軸と前記従動軸の軸受部
    との摺動部によって前記駆動液圧室に作動流体を供給す
    る二系統の流体通路の間をシールすることを特徴とする
    請求項１〜６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。
  8. 【請求項８】 前記軸受部の内周壁に形成され前記駆動
    液圧室と連通する環状通路と、一方の前記流体通路中に
    前記従動軸を切欠いて設けられ前記従動軸の軸方向移動
    ならびに前記駆動側回転体に対する前記従動軸の相対回
    動に係わらず前記環状通路と直接連通する調整室とを備
    えることを特徴とする請求項７記載の内燃機関用バルブ
    タイミング調整装置。
JP10117157A 1997-09-16 1998-04-27 内燃機関用バルブタイミング調整装置 Pending JPH11153009A (ja)

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