JPH11229830A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばエンジンの始動時にも高精度のタイミ
ングで吸排気バルブを開閉するバルブタイミング調整装
置を小型化することにより、バルブタイミング調整装置
のエンジンルームにおける搭載の制約を緩和する。 【解決手段】 スプロケット２４の連結部２４ａに形成
されるピン収納部２４ｆにピン５２を収納する。カムシ
ャフト１７にピン５２が嵌合するピン孔１７ｃを形成す
る。ピン５２をピン孔１７ｃに嵌合することにより、カ
ムシャフト１７にスプロケット２４を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば内燃機関に
設けられ、吸排気バルブの開閉タイミングを制御するバ
ルブタイミング調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来クランクシャフトの回転角位相に対
してカムシャフトの回転角位相を変化させることによ
り、吸排気バルブの開閉タイミングを制御するバルブタ
イミング調整装置が知られている。例えばベーン油圧式
のバルブタイミング調整装置では、スプロケットがカム
シャフトに対して相対回転可能に設けられるとともに、
カムシャフトにベーンが固定され、ベーンに作用する油
圧を制御することによりクランクシャフトに連動するス
プロケットとカムシャフトとの相対位置が調整され、カ
ムシャフトのクランクシャフトに対する回転角位相が変
化せしめられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】エンジンの駆動時に
は、カムシャフトは、ベーンに作用する高油圧によりス
プロケットに対して所定の位置で拘束される。しかしエ
ンジン始動時には、低油圧しかベーンに作用せず、カム
シャフトはスプロケットに対して回転変位する。すなわ
ちカムシャフトの回転角位相が変動し、カムシャフトに
よる吸排気バルブの開閉が不正確なタイミングで行われ
る。

【０００４】低油圧時におけるカムシャフトの回転角位
相の変動を防止する装置が、特開平９−６０５０８号公
報に開示されている。この装置では、低油圧時に、ベー
ンとベーンが収容されるハウジングにそれぞれ設けられ
るノックピンとピン孔を嵌合させることにより、ベーン
すなわちカムシャフトが、ハウジングと一体的に回動す
るスプロケットに対して固定される。しかしながらこの
装置では、ノックピンあるいはピン孔を設けるためにハ
ウジングの壁の厚さをある程度大きくする必要があり、
さらにベーンの構造は複雑になる。このためベーンとハ
ウジングの小型化が困難であり、装置が大型化し、エン
ジン等への搭載には制約が生じるという問題がある。

【０００５】本発明は、例えばエンジンの始動時にも高
精度のタイミングで吸排気バルブを開閉するバルブタイ
ミング調整装置を小型化することにより、バルブタイミ
ング調整装置のエンジンルームにおける搭載の制約を緩
和することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るバルブタイ
ミング調整装置は、駆動源と、駆動源によって回転駆動
される回転伝達部材と、回転伝達部材が相対回転変位可
能に取付けられ、定常運転状態では回転伝達部材と一体
的に回転する従動軸とを備え、従動軸と回転伝達部材の
一方に係合部材が設けられ、従動軸と回転伝達部材の他
方に係合部材が係合可能な凹部が設けられることを特徴
としている。

【０００７】好ましくは、従動軸を回転伝達部材に対し
て相対回転変位させるための油圧を発生させる油圧手段
を備える。さらに好ましくは、係合部材を付勢力により
凹部に係合させる付勢手段を備える。

【０００８】好ましくは、付勢手段は油圧の低下時に係
合部材を凹部に係合させる。この場合係合部材は油圧の
上昇時に油圧により凹部から離脱される。さらに好まし
くは従動軸は回転伝達部材の回転軸を中心に回転し、係
合部材が前記回転伝達部材の径方向に摺動自在に設けら
れる。この場合係合部材は回転伝達部材に設けられる。

【０００９】例えば係合部材はピンであり、凹部はピン
孔である。また回転伝達部材はスプロケットである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である
バルブタイミング調整装置によって制御される内燃機関
の吸気バルブ開閉機構を示す図である。

【００１１】シリンダヘッド１４には、吸気通路１２が
形成される。吸気通路１２の出口１２ａ、すなわち燃焼
室１９の入り口には、弁座１３が設けられる。またシリ
ンダヘッド１４には、吸気バルブ１０が矢印Ａ方向に進
退可能に設けられる。吸気バルブ１０の下端に形成され
た弁頭部１０ａは、バルブ軸１０ｃより大きな径を有
し、燃焼室１９に臨んでいる。弁頭部１０ａは弁座１３
に着脱可能であり、弁頭部１０ａが弁座１３に接離する
ことにより、吸気通路１２が開閉される。

【００１２】吸気バルブ１０の弁頭部１０ａと反対側の
端部１０ｂには、バネ１１が設けられる。吸気バルブ１
０はこのバネ１１の付勢力により吸気通路１２を閉塞す
る方向（図中左上方向）に付勢される。

【００１３】吸気バルブ１０の端部１０ｂには、ロッカ
アーム１６のバルブ押圧部１６ａが当接している。ロッ
カアーム１６はロッカシャフト１５を支軸として矢印Ｂ
方向に回動可能である。バルブ押圧部１６ａと相対する
端部には、カム係合部１６ｂが形成され、カム１８に係
合している。

【００１４】カム１８は、カムシャフト１７の外周に固
定されており、円形部１８ｂと、円形部１８ｂの径外方
向に突出した突部１８ａとから成る。カム１８は、カム
シャフト１７の回転に伴い、一定方向（矢印Ｃ方向）に
回転する。

【００１５】カム１８の突部１８ａがロッカアーム１６
のカム係合部１６ｂに係合すると、カム係合部１６ｂが
反時計方向に押圧され、ロッカアーム１６が反時計方向
に回動する。これによりバルブ押圧部１６ａがバネ１１
の付勢力に抗し、吸気バルブ１０の端部１０ｂを押圧す
る。したがって吸気バルブ１０が図中右下方向に移動し
て、弁頭部１０ａが弁座１３から離間し、吸気通路１２
が開放される。

【００１６】これに対し、カム１８の円形部１８ａがカ
ム係合部１６ｂに係合すると、吸気バルブ１０が、バネ
１１の付勢力により上昇するとともにロッカアーム１６
が時計方向に回動する。この結果、吸気通路１２は弁頭
部１０ａによって閉塞される。

【００１７】吸気バルブ１０の開閉タイミングを内燃機
関の運転状態に応じて制御するバルブタイミング調整装
置の構成を次に説明する。

【００１８】図２は、本実施形態であるバルブタイミン
グ調整装置の断面図である。図３は図２に示すIII −II
I 線におけるバルブタイミング調整装置の断面図であ
る。なお図２は図３に示すII−II線における断面図に相
当する。

【００１９】バルブタイミング調整装置２０は、カム１
８（図１参照）をクランク軸９０に対して相対回転変位
させることにより吸気バルブ１０（図１参照）の開閉タ
イミングを調整するものである。

【００２０】バルブタイミング調整装置２０は、ハウジ
ング２１、複数のベーン２２を有するベーンロータ２
３、スプロケット２４およびカムシャフト１７により構
成される。

【００２１】カムシャフト１７の図示しない一方の端部
には、カム１８が設けられている。カムシャフト１７の
他方の端部には、スプロケット２４、ベーンロータ２３
が設けられ、ハウジング２１はベーンロータ２３を覆う
とともにスプロケット２４に対して一体的に固定され
る。

【００２２】カムシャフト１７には、ネジ孔１７ａが設
けられ、ベーンロータ２３には、ネジ孔１７ａと同軸的
に貫通孔２３ｂが形成される。ボルト２９は、貫通孔２
３ｂを通ってネジ孔１７ａに螺合されており、ベーンロ
ータ２３とカムシャフト１７は相互に固定され、一体的
に回動可能である。

【００２３】スプロケット２４は、ハウジング２１を固
定するための固定部２４ｃと、歯２４ｅを有するプーリ
部２４ｂと、これらの固定部２４ｃとプーリ部２４ｂを
連結する連結部２４ａとから成る。

【００２４】連結部２４ａは環状部材であり、その円筒
内壁面２４ｄはカムシャフト１７に嵌合される。すなわ
ちスプロケット２４はカムシャフト１７に対して回転可
能である。

【００２５】また連結部２４ａには、ピン収納部２４ｆ
が形成され、ピン収納部２４ｆの一方の開口端はプラグ
５１により閉塞される。ピン収納部２４ｆ内には、ピン
（係合部材）５２が収納され、ピン５２とプラグ５１の
間には、スプリング５３が設けられる。スプリング５３
の付勢力により、ピン５２の先端はピン収納部２４ｆか
ら連結部２４ａの内側に突出可能である。一方カムシャ
フト１７のピン５２に対応する位置には、ピン孔（凹
部）１７ｃが形成される。すなわちピン５２はスプリン
グ５３の付勢力によりピン孔１７ｃに嵌合可能である。

【００２６】スプロケット２４の固定部２４ｃには、ハ
ウジング２１の平板部２１ｂが密着し、固定部２４ｃと
平板部２１ｂとはボルト２８により一体的に連結され
る。プーリ部２４ｂの歯２４ｅには、図示しないチェー
ンが巻回され、これによりクランク軸９０の回転がスプ
ロケット２４に伝達される。

【００２７】ベーンロータ２３は、ハウジング２１にお
いて、平板部２１ｂに対して隆起させて成形された隆起
部２１ａの中に収容される。隆起部２１ａは十字型の形
状を有し、ベーンロータ２３の各ベーン２２は、この十
字型に対応して四方に放射状に延びる。ハウジング２１
の隆起部２１ａと、スプロケットの固定部２４ｃと、ベ
ーンロータ２３およびベーン２２により４個の油圧室２
５が形成される。ベーン２２は、油圧室２５内において
矢印Ｄにより示される範囲内、すなわち第１および第２
の壁面２１ｄ、２１ｃによって規定される範囲内を回動
可能である。

【００２８】コントロールバルブＰから供給された圧油
がベーン２２の第１の面２２ｂ側に供給されると、ベー
ン２２は回転変位して、ハウジング２１の第１の壁面２
１ｄに当接し、ベーン２２の第２の面２２ｃ側に圧油が
供給されると、ベーン２２は隆起部２１ａの第２の壁面
２１ｃに当接する。

【００２９】ベーン２２は、油圧室２５に作用する油圧
によりハウジング２１の第１および第２の壁面２１ｄ、
２１ｃに当接した位置で固定され、クランク軸９０の回
転に伴いスプロケット２４とハウジング２１が回転する
と、ベーンロータ２３はカムシャフト１７とともにハウ
ジング２１に対する相対位置を保持しながら回転する。
すなわちカムシャフト１７はクランク軸９０の回転角位
相に対して、所定の回転角位相だけ差を有して回転す
る。

【００３０】ベーン２２の第１の面２２ｂ側および第２
の面２２ｃ側に圧油を供給するための油路について説明
する。

【００３１】ベーン２２の第１の面２２ｂ側には、第１
の油穴２２ａが開口され、第１の油穴２２ａは環状通路
２３ｃまで連通している。環状通路２３ｃは、ベーンロ
ータ２３の貫通孔２３ｂの内壁面とボルト２９の外面の
間に形成された通路であって、第１の油穴２２ａとは異
なる部位において連通部２３ｄに連通する。連通部２３
ｄは、ベーンロータ２３に形成された段差部２３ｆとカ
ムシャフト１７とにより形成され、この連通部２３ｄに
はカムシャフト１７内に形成された第１の通路１７ｄが
連通する。第１の通路１７ｄは、カムシャフト１７の外
周に設けられる第１の外周溝１７ｆを経て、コントロー
ルバルブＰへと連通している。

【００３２】一方ベーン２２の第２の面２２ｃ側には、
第２の油穴２４ｇがスプロケット２４とベーンロータ２
３により形成される。第２の油穴２４ｇは連通孔１７ｊ
により環状通路１７ｍと連通される。環状通路１７ｍは
カムシャフト１７の円周方向に沿って環状に形成され、
カムシャフト１７内に形成される第２の通路１７ｉに連
通している。第２の通路１７ｉはカムシャフト１７の外
周に設けられる第２の外周溝１７ｎを経て、コントロー
ルバルブＰへと連通している。

【００３３】ベーン２２のハウジング２１に対する相対
位置を調整する際、圧油はコントロールバルブＰから例
えば第１の外周溝１７ｆに供給される。この圧油がベー
ン２２の第１の面２２ｂ側に供給され、ベーン２２は図
３において時計方向に回転する。これによりベーン２２
の第２の面２２ｃ側に充填されていた圧油は、コントロ
ールバルブＰまで戻される。この結果ベーン２２はハウ
ジング２１の第１の壁面２１ｄに接した状態で固定され
る。

【００３４】これに対し、圧油が第２の外周溝１７ｎか
らベーン２２の第２の面２２ｃ側に供給されると、ベー
ン２２は図３において反時計方向に回転する。これによ
りベーン２２の第１の面２２ｂ側に充填されていた圧油
は、コントロールバルブＰまで戻されて、ベーン２２は
ハウジング２１の第２の壁面２１ｃに接した状態で固定
される。

【００３５】以上のように圧油をベーン２２の第１の面
２２ｂ側あるいは第２のベーン２２ｃ側のいづれかに供
給することにより、ベーン２２のハウジング２１に対す
る相対位置が調整される。

【００３６】図２、図４を参照してスプロケット２４を
カムシャフト１７に対して固定するロック機構について
説明する。図４はロック機構を拡大して示す図である。

【００３７】連結部２４ａに形成されたピン収納部２４
ｆは、相対的に小さい径を有する第１の円筒壁面２４ｈ
と、相対的に大きい径を有する第２の円筒壁面２４ｊと
を有し、これらの壁面２４ｈ、２４ｊの間には環状の段
部２４ｋが形成される。ピン５２は、円筒壁面２４ｈに
摺動自在に支持される円柱状の先頭部５２ａと、円筒壁
面２４ｊに摺動自在に支持される基部５２ｂとから成
る。

【００３８】基部５２ｂには凹部５２ｃが形成され、こ
の凹部５２ｃにはスプリング５３の一方の端が係合す
る。スプリング５３の他方の端はプラグ５１の固定面５
１ｂにより支持される。このスプリング５３により、ピ
ン５２は図４の上方へ付勢される。

【００３９】先頭部５２ａと基部５２ｂとピン収納部２
４ｆの壁面２４ｊおよび段部２４ｋとにより、油圧空間
Ｓが形成される。油圧空間Ｓには、油圧通路２４ｉを介
して第２の油穴２４ｇが連通し、圧油が供給される。

【００４０】カムシャフト１７に形成されるピン孔１７
ｃは、ピン５２の先頭部５２ａに嵌合可能であり、油圧
穴１７ｐを介して第１の通路１７ｄに連通する。

【００４１】エンジンの停止時には、スプロケット２４
はカムシャフト１７に対してピン孔１７ｃにピン５２が
嵌合可能となるような位置で停止しており、圧油が油圧
室２５に供給されず、油圧が低下している。この状態で
は、油圧室２５内および油路内は低油圧状態にある。し
たがって、油圧空間Ｓ内および油圧穴１７ｐ内の油圧が
低下しており、矢印Ｈ方向および矢印Ｇ方向の油圧力が
小さい。この油圧力にスプリング５３の付勢力が抗し
て、ピン５２は図４における上方に付勢され、ピン５２
の先頭部５２ａがピン孔１７ｃに嵌合する。これにより
スプロケット２４はカムシャフト１７に固定される。な
お図４には、先頭部５２ａがピン孔１７ｃに嵌合した状
態を示す。

【００４２】これに対し、エンジン駆動時には油圧室２
５内および油路内の油圧は上昇して、油圧空間Ｓ内およ
び油圧穴１７ｐ内には圧油が充填され、矢印Ｈ方向およ
び矢印Ｇ方向の油圧力が増加する。この油圧力はスプリ
ング５３の付勢力に抗して、ピン５２を図４における下
方に押圧する。これによりピン５２の先頭部５２ａがピ
ン孔１７ｃから離脱して、スプロケット２４はカムシャ
フト１７から解放される。

【００４３】以上の本実施形態のバルブタイミング調整
装置によれば、エンジン始動時等の低油圧状態では、ス
プロケット２４に設けられるピン５２がカムシャフト１
７のピン孔１７ｃに嵌合され、カムシャフト１７がクラ
ンク軸９０に連動するスプロケット２４に固定される。
このためクランク軸９０に対するカムシャフト１７の回
転角位相が変動せず、高精度のタイミングで吸気バルブ
１０が開閉される。またピン５２はスプロケット２４の
連結部２４ａ内に収納され、ピン孔１７ｃはカムシャフ
ト１７に設けられるため、スプロケット２４とカムシャ
フト１７を大型化する必要がなく、またベーンロータ２
３とハウジング２１の構成は単純であり小型化可能であ
る。したがってバルブタイミング調整装置は、小型化可
能となり、エンジンルームへ容易に搭載される。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、例えばエ
ンジンの始動時にも高精度のタイミングで吸排気バルブ
を開閉するバルブタイミング調整装置を小型化すること
により、バルブタイミング調整装置のエンジンルームに
おける搭載の制約が緩和される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態であるバルブタイミング調整
装置によって制御される内燃機関の吸気バルブ開閉機構
を示す図である。

【図２】本実施形態のバルブタイミング調整装置を示す
断面図である。

【図３】図２に示すIII −III 線におけるバルブタイミ
ング調整装置の断面図である。

【図４】本実施形態のバルブタイミング調整装置に設け
られるロック機構を拡大して示す図である。

【符号の説明】

９０ クランク軸（駆動源） ２４ スプロケット（回転伝達部材） １７ カムシャフト（従動軸） １７ｃ ピン孔（凹部） ５２ ピン（係合部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 高裕 神奈川県小田原市久野2480番地 株式会社 ミクニテクニカルセンター内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動源と、前記駆動源によって回転駆動
   される回転伝達部材と、 前記回転伝達部材が相対回転変位可能に取付けられ、定
   常運転状態では前記回転伝達部材と一体的に回転する従
   動軸とを備え、 前記従動軸と前記回転伝達部材の一方に係合部材が設け
   られ、前記従動軸と前記回転伝達部材の他方に前記係合
   部材が係合可能な凹部が設けられることを特徴とするバ
   ルブタイミング調整装置。
2. 【請求項２】 前記従動軸を前記回転伝達部材に対して
   相対回転変位させるための油圧を発生させる油圧手段を
   備えることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミ
   ング調整装置。
3. 【請求項３】 前記係合部材を付勢力により前記凹部に
   係合させる付勢手段を備えることを特徴とする請求項２
   に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 【請求項４】 前記付勢手段が前記油圧の低下時に前記
   係合部材を前記凹部に係合させることを特徴とする請求
   項３に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 【請求項５】 前記係合部材が、前記油圧の上昇時に前
   記油圧により前記凹部から離脱されることを特徴とする
   請求項４に記載のバルブタイミング調整装置。
6. 【請求項６】 前記従動軸が前記回転伝達部材の回転軸
   を中心に回転し、前記係合部材が前記回転伝達部材の径
   方向に摺動可能に設けられることを特徴とする請求項５
   に記載のバルブタイミング調整装置。
7. 【請求項７】 前記係合部材が前記回転伝達部材に設け
   られることを特徴とする請求項６に記載のバルブタイミ
   ング調整装置。
8. 【請求項８】 前記係合部材がピンであり、前記凹部が
   ピン孔であることを特徴とする請求項７に記載のバルブ
   タイミング調整装置。
9. 【請求項９】 前記回転伝達部材がスプロケットである
   ことを特徴とする請求項８に記載のバルブタイミング調
   整装置。