JPH04121403A - バルブタイミング可変機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はエンジンの吸気バルブと排気バルブとの開閉タ
イミングの可変制御を行なうバルブタイミング可変機構
に関する。

［従来技術の説明］ 自動車等のエンジンにおいては一般に、高出力の確保や
燃費の向上を図るために、高速運転時や中低速運転時に
応じて吸気バルブと排気バルブとの開閉タイミングを変
えるようにしたバルブタイミンク可変機構が備えられて
いる。

バルブタイミング可変機構は、タイミングプーリに固定
した部材にインナーヘリカル歯を形成し、カムシャフト
に固定した部材にアウターヘリカル歯を形成し、油圧等
によって前記カムシャフトの軸方向に摺動する筒状のピ
ストンの内周面に前記アウターヘリカル歯と噛み合うヘ
リカル歯を形成し、そのピストンの外周面に前記インナ
ーヘリカル歯と噛み合うヘリカル歯を形成したものであ
る。以上の構成とすることによって、運転状況に応じて
油圧等によってピストンをカムシャフトの軸方向に移動
させ、このピストンの移動位置によってタイミングプー
リとカムシャフトとの相対位相角度を変え、これによっ
て吸気バルブと排気バルブとの開閉タイミングを変える
ものである。

このバルブタイミング可変機構においては、２箇所の噛
み合い箇所にそれぞれガタが生じ、このガタによってピ
ストンの動作中に打音が生じたり、あるいは吸排気バル
ブを開閉するタイミングが不安定になるという欠点があ
った。

この欠点を解消するものとして、例えば特開昭６１−２
７９７１３号等が提供されている。この先行技術によれ
ば、内壁と外壁とに互いに逆向きのヘリカル歯を形成し
た筒状のピストンを、軸方向に垂直な面で２つに切断し
、その切断した２個のピストンを弾性部材を介して互い
の対向する間隔（切断したカッタの幅）を軸方向に変位
可能に連結する。そして、２個のピストンのそれぞれの
内側のヘリカル歯をカムシャフトに固定した部材のアウ
ターヘリカル歯に噛み合わせ、２個のピストンのそれぞ
れの外側のヘリカル歯をタイミングプーリに固定した部
材のインナーヘリカル歯に噛み合わせるようにしたもの
である。

この２個のピストンは弾性部材によって互いに反発する
方向に付勢されているので、ピストンとカムシャフトと
の噛み合わせ箇所の隙間をゼロとすると共に、ピストン
とタイミングプーリとの噛み合わせ箇所の隙間をゼロと
し、これによってガタを無くして打音の発生を防止する
ようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、この従来のバルブタイミング可変機構において
は、ピストンの内壁と外壁とに逆方向のヘリカル歯が形
成されているため、両方のヘリカル歯を加工によって作
らなければならず、製造コストが高くなるものであった
。

また、この従来のバルブタイミング可変機構では、ピス
トンの内壁と外壁のそれぞれに形成されているヘリカル
歯の噛み合い箇所には製作上の誤差が相違するため、内
外の各噛み合い箇所のガタが同じにはならない。この結
果、弾性部材によるガタ取りのストロークは、どちらか
小さい方のガタを吸収するが、大きい方のガタの噛み合
い箇所では依然としてガタが残ってしまい、打音の発生
を防止することが出来なかった。

［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、２箇所の噛
み合い箇所のガタの誤差が相違するものであっても打音
の発生を防止すると共に、製造コストを低減するように
したバルブタイミング可変機構を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、タイミングプーリ
の内周に形成したインナーヘリカル歯と、カムシャフト
に一体固定したシャフトの外周に形成したアウターヘリ
カル歯と、カムシャフトの軸方向に摺動可能なものであ
って、一方を前記タイミングプーリのインナーヘリカル
歯に噛み合うと共に他方を前記シャフトのアウターヘリ
カル歯に噛み合うピストンと、そのピストンの摺動方向
の一方側に形成された油圧室と、そのピストンを油圧室
側に付勢する戻し用スプリングとを有し、油圧によって
前記ピストンを変位させて前記タイミングプーリと前記
カムシャフトとの間の位相を変位させるようにしたバル
ブタイミング可変機構において、前記ピストンを互いに
軸方向に摺動自在な筒状の第一ピストンと筒状の第二ピ
ストンとの２つの部材から構成し、第一ピストンにはそ
の外壁に軸方向に並行なストレート歯を形成すると共に
その内壁に前記シャフトのアウターヘリカル歯と噛み合
うインナーヘリカル歯を形成し、第二ピストンにはその
内壁に前記第一ピストンのストレート歯と噛み合うスト
レート歯を形成すると共にその外壁に前記タイミングプ
ーリのインナーヘリカル歯と噛み合うアウターヘリカル
歯を形成し、それら第一ピストンと第二ピストンとの間
にそれらを互いに離れる方向に付勢させるガタ取りスプ
リングを備えるようにしたものである。

［作　用］ カムシャフトと噛み合う第一ピストンとタイミングプー
リと噛み合う第二ピストンとを、ガタ取りスプリングに
よって離れる方向に付勢させる。

第一ピストンと第二ピストンには１箇所のヘリカル歯し
か形成されていないので、ガタ取りスプリングによって
第一ピストンと第二ピストンとがそれぞれの噛み合わせ
箇所のガタを吸゛収し、打音が発生しな（なる。

第一ピストンと第二ピストンには、内壁と外壁の両方に
噛み合わせ歯を備えるが、これらの歯は、逆方向のヘリ
カル歯ではないので、両方の歯を加工とせずに、一方の
歯を焼結で作ることが可能となる。

［実施例］ 次に、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係わるバルブタイミング可変機構の一
実施例断面図、第２図は第１図の分解斜視図である。

吸気弁や排気弁を開閉させるためのカムシャフト１０の
先端には、筒状の連結シャフト１２がボルト１４によっ
て固定されている。この筒状の連結シャフト１２の外壁
には、アウターヘリカルスプライン１６が形成されてい
る。前記連結シャフト１２をボルト１４によって、カム
シャフト１０に固定する際に、連結シャフト１２に形成
された鍔部１８によって、タイミングプーリ２ｏはカム
シャフト１０の軸方向に移動しないように、カムシャフ
ト１０の周囲に取付けられる。但し、タイミングプーリ
２０は、カムシャフト１ｏや連結シャフト１２に固定さ
れないものである。

前記連結シャフト１２の外側に筒状の第一ピストン２２
が備えられる。この第一ピストン２２の内壁にはインナ
ーヘリカルスプライン２４が形成されており、このイン
ナーヘリカルスプライン２４を前記連結シャフト１２の
アウターヘリカルスプライン１６と噛み合わせることに
よって、第一ピストン２２が連結シャフト１２の外側に
回転かつ軸方向に移動可能に取り付けられる。この第一
ピストン２２の外周には、ストレートスプライン２６が
形成されている。

この第一ピストン２２の外側には筒状の第二ピストン２
８が備えられる。この第二ピストン２８の内壁にはスト
レートスプライン３０が形成されており、このストレー
トスプライン３０は前記第一ピストン２２のストレート
スプライン２６と噛み合わせられる。これによって、第
一ピストン２２と第二ピストン２８とは軸方向に相対的
に変位可能であるが、それら両者における軸を中心とす
る相対位相角度は変わらない。この第二ピストン２８の
外周には、アウターヘリカルスプライン３２が形成され
ている。ここで、連結シャフト１２のアウターヘリカル
スプライン１６と、第二ピストン２８のアウターヘリカ
ルスプライン３２とは、その向きが逆となるよう設定さ
れる。

第二ピストン２８の外側にはキャップ状のカバー３４が
備えられる。このカバー３４の筒部の内壁には、インナ
ーヘリカルスプライン３６が形成されている。このイン
ナーヘリカルスプライン３６に前記第二ピストン２８の
アウターヘリカルスプライン３２を噛み合わせることに
よって、第二ピストン２８はカバー３４に対して回転か
つ軸方向に移動可能に取り付けられる。このキャップ状
のカバー３４の開口部には、そこより外側に広がる鍔部
３８が一体に形成され、その鍔部３８（即ちカバー３４
）と前言己タイミングプーリ２０とが、ボルト４０で固
定される。

このカバー３４とタイミングプーリ２０と連結シャフト
１２とによって環状の空間領域が形成され、この環状の
空間領域は、第一ピストン２２と第二ピストン２８とに
よって、油圧室４２と空気室４４とに区画される。この
油圧室４２へは、カムシャフト１０と連結シャフト１２
とを通して形成される油圧導入通路４５を通じて油圧が
導入される。この油圧室４２内には、第一ピストン２２
と第二ピストン２８との間にガタ取りスプリング４６が
備えられる。このガタ取りスプリング４６は、第一ピス
トン２２と第二ピストン２８とを互いに離れる方向に付
勢する働きをする。一方、空気室４４内には、第一ピス
トン２２とカバー３４との間に、第一ピストン２２を油
圧室４２側に付勢するための戻しスプリング４８が備え
られる。

以上のように構成された本発明においては、第一ピスト
ン２２と第二ピストン２８はガタ取りスプリング４６に
よって互いに反対方向へ付勢されている。第一ピストン
２２と第二ピストン２８には、へりカル歯の噛み合わせ
箇所が１箇所しか形成されていないので、ガタ取りスプ
リング４６のばね力によって、第一ピストン２２が連結
シャフト１２との噛み合わせ箇所に付勢されてガタを無
（し、第二ピストン２８がカバー３４との噛み合わせ箇
所に付勢されてガタを無くする。従って、第一ピストン
２２と第二ピストン２８における各ヘリカル歯の噛み合
わせ箇所からは、打音が発生することはない。

次に、第１図の状態から、油圧室４２に油圧が導入され
てこの油圧室４２内の圧力が高くなった場合には、この
油圧によって第一ピストン２２は戻しスプリング４８に
抗して、空気室４４側（第１図で圧側）へ移動させられ
る。この際、第一ピストン２２と第二ピストン２８とは
軸方向における相対位置が変化してガタ取りスプリング
４６の全長が伸びるが、ガタ取りスプリング４６による
２箇所の噛み合わせ箇所のガタを無くす効果はそのまま
有効である。また、第一ピストン２２と第二ピストン２
８とは、ストレートスプライン２６．３０によって噛み
合っているので、第一ピストン２２と第二ピストン２８
との軸を中心とする互いの位相角度は変化しない。

油圧の働きによって第一ピストン２２が軸方向に移動す
る（第二ピストン２８が固定位置にあるとして、その第
二ピストン２８に対して第一ピストン２２が移動すると
仮定する）と、第一ピストン２２は第二ピストン２８と
はヘリカルスプライン１６．２４で噛み合っているので
、軸に対して位相角度が変化することなく、軸に並行に
移動することになる。この第一ピストン２２が軸に並行
に移動すると、その第一ピストン２２と噛み合っている
連結シャフト１２（カムシャフト１ｏと固定されている
）は軸を中心とする位相角度が変化する。この結果、カ
ムシャフト１０とタイミングプーリ２０との相対位相角
度が変化する。

次に、油圧室４２内の圧力が高い状態から低い状態に変
化すると、第一ピストン２２が油圧室４２側に移動して
、その第一ピストン２２と噛み合っている連結シャフト
１２を軸中心に前とは逆方向に回転させ、第二ピストン
２８に対する連結シャフト１２の相対位相角度を元の位
置に戻す。

即ち、カムシャフト１０とタイミングプーリ２゜の軸を
中心とする位相角度を元に戻す。

このように、油圧室４２内の油圧の変化によってピスト
ンを移動させて、カムシャフト１ｏとタイミングプーリ
２０との相対位相角度を変化させる。

本発明においては、内壁と外壁との両方に噛み合わせ用
の歯を有する部材は、第一ピストン２２と第二ピストン
２８である。これら第一ピストン２２と第二ピストン２
８は共に、−刃側がへりカルスプラインであるが、他方
側がストレートスプラインである。即ち、内壁と外壁を
逆方向のヘリカル歯としないようにしたものである。こ
の結果、第一ピストン２２と第二ピストン２８は、刃側
の歯を成型によって作り、他方側の歯を加工によって作
ることができる。この結果、本発明では、両側の歯を加
工しなければならない従来のものと比べて、製造コスト
を低減することができる。

なお、第３図及び第４図に示すように、油圧室５０をカ
ムシャフト１０の先端側に設け、空気室５２をカムシャ
フト１ｏの根元側に設けるようにしてもよい。この場合
は、前記実施例と形状は異なるが、第一ピストン５４も
第二ピストン５６も同じ構成とする。即ち、第一ピスト
ン５４には、内壁に連結シャフト５８のアウターヘリカ
ルスプライン６０と噛み合うインナーヘリカルスプライ
ン６２を形成し、外壁にストレートスプライン６４を形
成する。第二ピストン５６には、内壁に前記ストレート
スプライン６４と噛み合うストレートスプライン６６を
形成し、外壁にカバー６８のインナーヘリカルスプライ
ン７０と噛み合うアウターヘリカルスプライン７２を形
成する。

前記油圧室５０へ油圧を導入するために、カムシャフト
１０とボルト７４とに油圧導入通路７６が形成される。

前記油圧室５０内において、第一ピストン５４と第二ピ
ストン５６とに互いに反対方向に移動するように付勢す
るガタ取りスプリング４６が備えられる。また、空気室
５２内には第一ピストン５４を油圧室５０側へ付勢する
戻しスプリング４８が備えられる。

以上のように第３図及び第４図に示すものは、前記実施
例と同じ機構を有するので、油圧室５０への油圧の変化
に応じて、カムシャフト１０とタイミングプーリ２０と
の相対位相角度を変化させることができる。また、第一
ピストン５４も第二ピストン５６は、内壁と外壁を逆方
向のヘリカル歯としないものなので、一方側の歯を成型
により、他方側の歯を加工によって作ることができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明に係わるバルブタイミング可変機
構によれば、２個の各ピストンにヘリカル歯を１個だけ
形成するようにしたので、各ヘリカル歯の噛み合わせ箇
所のガタを吸収することができ、打音の発生を防止する
ことが出来る。

更に、内壁と外壁の両方に噛み合わせ箇所を備える部材
において、逆向きのヘリカル歯を備えないようにしたの
で、一方側の歯を成型で作ることが可能となり、内側の
歯と外側の歯の両方を加工によって製造する従来のもの
と比べて、製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるバルブタイミング可変機構の一
実施例を示す断面図、第２図は第１図の分解斜視図、第
３図は本発明に係わるバルブタイミング可変機構の他の
実施例を示す断面図、第４図は第３図の分解斜視図であ
る。 １０・・・・・・カムシャフト、 １６・・・・・・アウターヘリカルスプライン、２０・
・・・・・タイミングプーリ、 ２２・・・・・・第一ピストン、 ２４・・・・・・インナーヘリカルスプライン、２６・
・・・・・ストレートスプライン、３２・・・・・・ア
ウターヘリカルスプライン、３６・・・・・・インナー
ヘリカルスプライン、４２・・・・・・油圧室、 ４６・・・・・・ガタ取りスプリング、４８・・・・・
・戻しスプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タイミングプーリの内周に形成したインナーヘリカル歯
   と、カムシャフトに一体固定したシャフトの外周に形成
   したアウターヘリカル歯と、カムシャフトの軸方向に摺
   動可能なものであって、一方を前記タイミングプーリの
   インナーヘリカル歯に噛み合うと共に他方を前記シャフ
   トのアウターヘリカル歯に噛み合うピストンと、そのピ
   ストンの摺動方向の一方側に形成された油圧室と、その
   ピストンを油圧室側に付勢する戻し用スプリングとを有
   し、油圧によって前記ピストンを変位させて前記タイミ
   ングプーリと前記カムシャフトとの間の位相を変位させ
   るようにしたバルブタイミング可変機構において、前記
   ピストンを互いに軸方向に摺動自在な筒状の第一ピスト
   ンと筒状の第二ピストンとの２つの部材から構成し、第
   一ピストンにはその外壁に軸方向に並行なストレート歯
   を形成すると共にその内壁に前記シャフトのアウターヘ
   リカル歯と噛み合うインナーヘリカル歯を形成し、第二
   ピストンにはその内壁に前記第一ピストンのストレート
   歯と噛み合うストレート歯を形成すると共にその外壁に
   前記タイミングプーリのインナーヘリカル歯と噛み合う
   アウターヘリカル歯を形成し、それら第一ピストンと第
   二ピストンとの間にそれらを互いに離れる方向に付勢さ
   せるガタ取りスプリングを備えたことを特徴とする可変
   動弁機構。