JPH0579306A - 内燃機関のバルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 小型で、作動が円滑な内燃機関のバルブタイ
ミング調整装置を提供することを目的とする。 【構成】 クランク軸からチェーン駆動されるスプロケ
ット２とカム軸１との間に位相変更部材７を介装し、ヘ
リカルスプライン５，６を介してカム軸１、スプロケッ
ト２と係合させる。位相変更部材７はボールネジのシャ
フト１７にボールベアリング１６を介して回転自在に連
結される。シャフト１７を支承するナットはその両端部
１８ａ，１８ｂでハウジング１２に回転可能に支持され
る。ナット１８の略中央部にはホイールギヤ１９が一体
に固定され、ウォーム２１と噛合して電動機２０の回転
がナット１８に伝達される。電動機２０によりナット１
８を回転させると、シャフト１７と位相変更部材７とが
軸線方向に移動し、スプロケット２とカム軸１とを相互
に回動させてバルブタイミングが変更される。シャフト
１７はナット１８によってのみ支持されており別途軸受
を設ける必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸排気弁開閉
タイミングを運転条件に応じて変更するバルブタイミン
グ調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の回転速度に応じて吸排気弁の
バルブタイミングを可変制御するための機構として、ク
ランク軸からチェーンやギヤ等を介してカム軸を駆動す
る際に、この駆動力伝達経路にクランク軸とカム軸の位
相を変化させる手段を設けたものが提案されている。

【０００３】この種の装置としては、例えば特開昭５９
−８７２１４号公報に開示されたものがある。同公報の
装置は、クランク軸からベルト駆動されるタイミングプ
ーリに中空円筒上のスリーブを連結し、このスリーブ内
にカム軸に連結されたスリーブを相互に回転可能に嵌合
した構成となっている。この内外両スリーブ周上には互
いに交叉する方向に穿設されたスリットが設けられ、こ
のスリット交叉部分にはボールネジのナットに回転自在
に支承された位相変更部材が挿通され、ナットと共に軸
方向に移動するようになっている。位相変更部材は内外
両方のスリーブのスリット壁面に接触しているためプー
リへの回転トルクは位相変更部材を介して外側スリーブ
から内側スリーブに伝達されカム軸を回転駆動する。ま
た、位相変更部材をカム軸軸線方向に移動させると、そ
れぞれのスリーブはスリットの傾斜方向に回転するため
タイミングプーリ（即ちクランク軸）とカム軸との回転
位相を変化させることができる。

【０００４】また、前記位相変更部材を支承するナット
は軸線方向に設けたキーによりハウジングに対して軸線
方向には移動可能だが回転方向には固定されていると共
に、ボールねじ機構を介してシャフトに連結されてい
る。このボールねじのシャフトは該シャフトのカム軸と
反対側に位置する電動機に連結されている。従って電動
機によりボールねじのシャフトを回転駆動することによ
り、ナットが位相変更部材と共にカム軸軸線方向に移動
し、カム軸とタイミングプーリとの回転位相を変化させ
ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭５９−８７
２１４号公報の装置のように、シャフトを回転させてナ
ットを軸線方向に移動させる構成ではシャフトをハウジ
ングに対して回転自在に支承する軸受が必要となる。こ
のため軸受設置用のスペースが必要となり装置が大型化
して搭載性が悪化する問題があった。また、同公報の装
置では構造上ナット及び位相変更部材はシャフトにより
片持ち支持されることになるため、シャフト突出部分で
シャフトの軸線直角方向の剛性が不足して位相変更部材
が軸線に対して傾斜しやすい傾向があり位相変更部材の
軸線方向への移動が円滑に行われない問題があった。

【０００６】本発明は上記問題に鑑み、位相変更部材を
軸線方向に移動させることによりカム軸回転位相を変化
させるバルブタイミング調整装置において、シャフトを
支承する軸受スペースを低減し装置小型化を可能にする
と共に、位相変更部材が軸心に対して傾斜することを防
止可能なバルブタイミング調整装置を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば内燃機関
のクランク軸とカム軸との間に形成され、同軸上に設け
られた２つの回転部材の間に配置され、軸線方向に移動
することにより２つの前記回転部材を相対回動させてク
ランク軸とカム軸との間の回転位相を変更する位相変更
部材と、該位相変更部材を軸線方向に移動させる位相制
御機構とを備えた内燃機関のバルブタイミング調整装置
において、前記位相制御機構は、外周部を回転自在に支
承され、前記軸線方向への移動を阻止されたナットと、
該ナットを回転駆動する駆動機構と、一端を前記位相変
更部材に連結されると共に、外周部に設けたねじ部を介
して前記ナット内周面のねじ部に係合し、支承されるシ
ャフトとを備え、該シャフトは回転不能に保持され、前
記ナットの回転に応じて前記軸線方向に移動して前記位
相変更部材を前記軸線方向に移動させることを特徴とす
る内燃機関のバルブタイミング調整装置が提供される。

【０００８】

【作用】シャフトがねじ部を介してナットにより支承さ
れる構造としたため、シャフト支承用の軸受を別途設け
る必要がない。またシャフトはナットとの係合部におい
て外周面長手方向全面が支承されるため張出し部分での
シャフトの軸線直角方向の剛性が増大し、位相変更部材
の軸線に対する傾斜を防止することができる。

【０００９】また、上記ナット外周にホイールギヤを設
け、ウォームを介してナットを駆動することにより電動
機等のナット駆動装置を軸線に直角に配置できるため装
置軸線方向長さを更に短縮できる。更にナットとシャフ
トとをボールねじ機構を介して連結するようにすればシ
ャフト支持精度の一層の向上と作動の円滑化とを図るこ
とができる。

【００１０】

【実施例】図１に本発明のバルブタイミング調節装置の
一実施例を示す。図において１は内燃機関の吸、排気弁
（図示せず）を開閉駆動するカム軸、２は内燃機関のク
ランク軸（図示せず）からチェーンを介して同期回転駆
動されるスプロケットである。

【００１１】スプロケット２は中央に設けたボア２ａ部
分でカムシャフト１に嵌合され、カムシャフトスリーブ
３とボルト４とによりカムシャフト１上に保持される。
カムシャフトスリーブ３はピン３ａによりカムシャフト
１と一体に回転するように固定されているがスプロケッ
ト２はカムシャフト１及びカムシャフトスリーブ３とに
対して摺動回転可能なように保持されている。

【００１２】スプロケット２にはカム軸１と同心に円筒
状のスプロケットスリーブ１０が一体に取付けられてい
る。スプロケットスリーブ１０の内周面とカムシャフト
スリーブ３の外周面にはそれぞれ逆方向のねじれ角を有
するヘリカルスプライン５，６が設けられている。スプ
ロケットスリーブ１０とカムシャフトスリーブ３との間
には外周面と内周面にそれぞれスプロケットスリーブ１
０のスプライン５及びカムシャフトスリーブ３のスプラ
イン６とに係合するスプライン１０ａ，１０ｂが形成さ
れた円筒状の位相変更部材７が設けられている。

【００１３】位相変更部材７はスプライン５と６とに係
合することによりスプロケット２及びカムシャフト１と
共に回転してスプロケット２の回転をカムシャフト１に
伝達すると共に、回転中に位相変更部材７をカム軸軸線
方向にスライドさせることにより、スプライン５及び６
と位相変更部材７の係合位置をずらせてスプロケット２
とカムシャフト１をスプライン５，６の歯筋に沿って互
いに反対方向に相対回転させることができる。従って位
相変更部材７の軸方向位置を制御することによりスプロ
ケット２（及びクランク軸）に対するカムシャフト１の
位相を運転中に調節することができる。

【００１４】位相変更部材７を軸線方向に移動させるた
めの位相制御機構としてはシャフト１７とナット１８と
を備えたボールねじ機構が用いられる。シャフト１７と
ナット１８はそれぞれシャフト１７外周とナット１８内
周とに設けた螺条がボール１８ｃを介して相互に噛合し
た構成で、シャフト１７とナット１８との相互回転によ
りボール１８ｃを循環させる周知の循環機構（図示せ
ず）が備えられている。

【００１５】ナット１８はその両端部１８ａ，１８ｂで
ハウジング１２に対して回転可能に支承されており、こ
れら支持部の略中央外周にはリング状のホイールギヤ１
９が嵌装されている。本実施例ではナット１８の支承部
１８ａはハウジング内面に形成された円筒軸受部１２ａ
により半径方向に支持され、軸直角面１２ｂによりこの
方向へのナット１８の移動が阻止されている。また、ナ
ット１８の支承部１８ｂはハウジング１２にボルト１３
ｃで固定されたストッパ１３を介してハウジング１２に
支承されており、ストッパ１３の円筒軸受部１３ａによ
り半径方向に支持され軸直角面１３ｂにより軸方向移動
が阻止されている。

【００１６】またホイールギヤ１９はキー１９ａとナッ
ト１９ｂとによりボールねじのナット１８に一体に固定
されている。図に２１で示すのはホイールギヤ１９に噛
合するウォームである。ウォーム２１はハウジング１２
に支持されたステッパモータ等の電動機２０の回転軸に
連結されており、電動機２０の回転トルクをホイールギ
ヤ１９を介してナット１８に伝達し、ナット１８を回転
駆動する。

【００１７】一方、ボールねじのシャフト１７はカムシ
ャフト１側の端部でボールベアリング１６を介して位相
変更部材７に連結され、位相変更部材７を保持してい
る。ボールベアリング１６のインナレースはシャフト１
７に設けた段付部１７ａとサークリップ１７ｂとにより
シャフト１７に固定されている。従って位相変更部材７
はシャフト１７に対して回転自在に保持されると共に軸
線方向に対してはシャフト１７と一体に移動するように
なっている。

【００１８】シャフト１７の、ボールベアリング１６と
は反対側の端部には軸線に垂直にストッパピン１４が圧
入されており、該ストッパピン１４の突出端はハウジン
グ１２に設けたキー溝１２ｃと係合してシャフト１７を
ハウジング１２に対してカム軸軸線方向への移動を可能
に保持すると共にシャフト１７の回転を阻止している。

【００１９】又、ハウジング１２は内燃機関のシリンダ
ヘッド１５にボルト１５ａにより固定され、上記のボー
ルねじ機構を支持している。次に本実施例のバルブタイ
ミング調整装置の作動について説明する。運転中、バル
ブタイミング変更操作を行っていない場合には位相変更
部材７はスプロケットスリーブ１０とカムシャフトスリ
ーブ３と共に回転し、スプロケット２とカムシャフト１
とは一体に回転する。運転条件に応じてバルブタイミン
グを変更する必要が生じた場合、電動機２０を駆動し、
ウォーム２１を所定量回転させる。ウォーム２１の回転
はホイールギヤ１９を介してナット１８に伝達され、こ
れにより所定の減速比でナット１８がハウジング１２に
対して回転する。前述のようにナットは軸垂直面１２
ｂ，１３ｂにより軸方向移動を阻止されているため、回
転によりナットが軸方向に移動することはない。ナット
１８の回転はボール１８ｃによりシャフト１７に伝達さ
れるがシャフト１７はストッパピン１４により回転を阻
止されているためナット１８が回転するとシャフト１７
はカム軸１の軸線方向に移動する。従ってシャフト１７
にボールベアリング１６を介して連結された位相変更部
材７はシャフト１７に対して回転しながらシャフト１７
と共に軸方向に移動し、ヘリカルスプライン５，６と１
０ａ，１０ｂとの噛合作用によりスプロケット２（即ち
クランク軸）カム軸１との回転位相が変化し、バルブタ
イミングの変更が行われる。

【００２０】なお、機関運転中は、機関の潤滑油ポンプ
（図示せず）から潤滑油供給孔２２に潤滑油が供給され
ており潤滑油通路２２ａ，２２ｂを介してキー溝１２ｃ
及びナット１８支持部１８ａ，１８ｂ、ウォーム２１と
ホイールギヤ１９の噛合部を潤滑した後、潤滑油ドレン
孔２３を介して排出される強制潤滑が行われるため、各
摺動部での摺動抵抗は低減され、ボールねじの採用の効
果と相まって位相変更操作が円滑に行われる。

【００２１】本実施例ではボールねじのナット１８を回
転駆動してシャフト１７を軸線方向に移動させて位相変
更を行うようにしたことによりシャフト１７をナット１
８により支承することが可能となっており、シャフト１
７のために別途軸受を設ける必要がなく、装置の軸線方
向長さを低減することができる。また、ナット１８は両
端部１８ａ，１８ｂでハウジング１２により支承され、
略中央部でホイールギヤ１９を介して回転駆動される構
成であるため、ホイールギヤ１９に加わる駆動力により
ナット１８に加わる傾斜モーメントを両端部１８ａ，１
８ｂで受けることができ、ナット１８の軸心を高精度に
保持することができる。

【００２２】また、シャフト１７はボールねじによりナ
ットに対して高い軸受精度で保持され、更にシャフト１
７はナット１８との係合部の長手方向全領域にわたり支
承されているため、従来の２点支持による片持ち構造に
比較してシャフト突出部分の半径方向剛性が増大する。
また、本実施例ではウォーム２１を用いてナットを駆動
するようにしたことにより電動機２０を軸線直角方向に
配置することができるため、装置の軸線方向寸法を更に
短縮することが可能となっている。

【００２３】更に本実施例ではウォーム２１を採用した
ことにより、ナット１８回転の減速比を大きく設定でき
ること、ボールねじの採用により駆動抵抗が低減される
こと等により電動機２０のトルクを小さく設定すること
ができ、小型の電動機を用いて極めて円滑な位相変更操
作を行うことが可能となる。次に図２に本発明のバルブ
タイミング調整装置の別の実施例を示す。前述の実施例
ではナット１８の支持部１８ａ，１８ｂは油潤滑による
すべり軸受で構成することにより構造の簡易化とコスト
の低減を図っていたが、本実施例ではナット１８の支持
部１８ａ，１８ｂをアンギュラ形ボールベアリング２
５，２６で支承する構造とした点が相違している。本実
施例によればボールベアリング２５，２６を使用したこ
とにより駆動抵抗、特に起動トルクが大幅に低減される
ため位相変更操作を更に円滑に行うことができる利点が
ある。

【００２４】また、図示していないがナット１８の支持
部１８ａ，１８ｂを支承するために安価な焼結含油軸受
を用いた構成も可能であり、生産コストや要求操作精度
に応じた軸受構造の選択が可能である。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、バルブタイミング調整装置の
位相変更部材の軸線方向移動をシャフトを用いて行い、
該シャフトとねじ部を介して連結されたナットによりシ
ャフトを支持する構成としたことにより、シャフト支持
用の軸受を別途設ける必要がなく、装置の小型化が可能
となると共に位相変更部材の軸心に対する傾斜を防止し
て装置の作動を円滑に行うことができる利点がある。

【００２６】また、ナットの駆動をウォームを介して行
うように構成することにより、電動機の小型化と装置軸
線方向長さの低減が可能になり、装置の一層の小型化が
達成できる。更に、ナットとシャフトとの連結をボール
ねじ機構を用いて行うように構成すれば装置作動を更に
円滑化し、シャフト支持精度を一層向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバルブタイミング調整装置の一実施例
構造を示す断面図である。

【図２】本発明のバルブタイミング調整装置の別の実施
例構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１…カム軸 ２…スプロケット ７…位相変更部材 １２…ハウジング １４…ストッパピン １６…ボールベアリング １７…シャフト １８…ナット １８ａ，１８ｂ…軸受部 １９…ホイールギヤ ２０…電動機 ２１…ウォーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランク軸とカム軸との間に
   形成され、同軸上に設けられた２つの回転部材の間に配
   置され、軸線方向に移動することにより２つの前記回転
   部材を相対回動させてクランク軸とカム軸との間の回転
   位相を変更する位相変更部材と、該位相変更部材を軸線
   方向に移動させる位相制御機構とを備えた内燃機関のバ
   ルブタイミング調整装置において、 前記位相制御機構は、外周部を回転自在に支承され、前
   記軸線方向への移動を阻止されたナットと、該ナットを
   回転駆動する駆動機構と、一端を前記位相変更部材に連
   結されると共に、外周部に設けたねじ部を介して前記ナ
   ット内周面のねじ部に係合し、支承されるシャフトとを
   備え、該シャフトは回転不能に保持され、前記ナットの
   回転に応じて前記軸線方向に移動して前記位相変更部材
   を前記軸線方向に移動させることを特徴とする内燃機関
   のバルブタイミング調整装置。
2. 【請求項２】 前記ナットはその外周両端部に設けた軸
   受により回転自在に支承され前記軸線方向への移動を阻
   止されると共に、該ナット外周に設けたホイールギヤ
   と、該ホイールギヤに噛合するウォームとを介して駆動
   源から回転駆動されることを特徴とする請求項１記載の
   内燃機関のバルブタイミング調整装置。
3. 【請求項３】前記ナット内周面と前記シャフト外周面と
   はボールねじ機構を介して係合することを特徴とする請
   求項１記載の内燃機関のバルブタイミング調整装置。