JPH08334007A - 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】 筒状歯車の移動中における各歯間の摺動摩擦
抵抗を小さくして、筒状歯車のスムーズな移動性を確保
し、バルブタイミング制御応答性を向上させる。 【解決手段】 従動スプロケット１とカムシャフト２の
間に各歯９ａ，１０ａ、９ｂ，１０ｂを介して噛合させ
た筒状歯車８を駆動機構によって軸方向に移動させるこ
とにより両者１，２の相対回動位相を変換する。両者
１，２間に設けられた受圧ピストン１３及び支持ピン１
６によって両歯車構成部９，１０を互いに離間した状態
で軸方向へ移動させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気・
排気バルブの開閉時期を運転状態に応じて可変制御する
バルブタイミング制御装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のバルブタイミング制御装置とし
ては、例えば本出願人が先に出願した特開昭６１−２７
９７１３号公報に記載されたものがある。

【０００３】この装置は、機関のクランク軸から駆動伝
達されるタイミングプーリと、該タイミングプーリから
回転力が伝達されるカムシャフトとの間に、内外周に設
けた歯のうち少なくともいずれか一方がはす歯である筒
状歯車を、前記タイミングプーリの内歯とカムシャフト
の外歯とに噛合させながら介装し、機関運転状態に応じ
て前記筒状歯車を駆動機構を介してカムシャフトの軸方
向に移動させることにより、タイミングプーリとカムシ
ャフトとの相対回動を得て吸気・排気バルブの開閉時期
を進遅制御するようになっている。

【０００４】また、前記筒状歯車は、略中央から軸直角
方向に切断して２分割され、はす歯に形成された同一歯
形の外歯と内歯とを夫々有する前後２個の歯車構成部を
備えている。この両歯車構成部は、両者に跨がって内部
軸方向に挿通された連結ピンによって互いに離間あるい
は接近する方向へ移動自在に連結されていると共に、前
側歯車構成部と連結ピン頭部との間に弾装されたコイル
スプリングによって相互に接近する方向に付勢されて、
弾性的に連結されている。

【０００５】そして、斯かる両歯車構成部の弾性的な連
結作用により、各歯車構成部相互の軸方向の移動時に、
これらの内外歯の見掛け上の歯厚を増大させて歯すじを
ずらして該内外歯の歯側面をインナ歯とアウタ歯の各歯
側面に圧接させることにより、タイミングプーリとカム
シャフトとの各内外歯に対する噛合移動時におけるバッ
クラッシュを十分に減少させることが可能となる。これ
によって、バルブスプリングのばね反力に起因して発生
するカムシャフトの正逆回転トルク変動に伴う各歯間の
衝突による打音の発生を十分に抑制するようになってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前記従来の
バルブタイミング制御装置にあっては、機関が低負荷域
から高負荷域に移行して、例えば前側歯車構成部の前端
側に有する圧力室内の油圧によって該前側歯車構成部が
後方に移動すると、同時に後側歯車構成部も前側歯車構
成部の後端面で後押しされながら、該両者が常に接近し
た状態で後方移動する。即ち、該両歯車構成部は、前記
コイルスプリングのばね力と圧力室内の油圧との強い合
成力で常に接近しながら後方へ移動する。このため、両
歯車構成部の各外歯のインナ歯に対する圧接力及び各内
歯のアウタ歯に対する圧接力が一段と強くなり、したが
って、各歯間の摺動摩擦抵抗が増加する。この結果、筒
状歯車全体の後方移動速度が低下し、タイミングプーリ
とカムシャフトとの相対回動の位相変換速度が緩慢とな
り、バルブタイミング制御応答性が悪化する。

【０００７】また、機関運転状態が高負荷域から低負荷
域に移行して駆動機構の圧縮スプリングのばね力で後側
歯車構成部で前側歯車構成部が後押しされながら筒状歯
車全体を前方に移動させる場合も同様な問題を招く。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の問
題点に鑑みて案出されたもので、とりわけ回転体とカム
シャフトとの間に、受圧ピストンをカムシャフト軸方向
へ摺動自在に設けると共に、該受圧ピストンに軸方向か
ら固定された支持ピンに受圧ピストン側の一方の歯車構
成部を軸方向へ摺動自在に連結したことを特徴としてい
る。

【０００９】前記構成の本発明によれば、機関運転状態
の変化に伴い例えば前側歯車構成部の前端側に有する圧
力室内に油圧が供給されると、該油圧は各歯車構成部と
回転体及びカムシャフトとの各歯間の隙間を通って受圧
ピストンの一端面に作用し、該受圧ピストンを一方軸方
向へ摺動させる。これにより、支持ピンが後側歯車構成
部を受圧ピストンの摺動方向に引っ張ると共に、前側歯
車構成部も連結手段を介して同方向に引っ張られながら
一方軸方向へ移動する。

【００１０】一方、圧力室の内圧が低下し受圧ピストン
の他端面に例えば圧縮スプリングのばね力が作用する
と、今度は受圧ピストンが他方軸方向へ摺動するのに伴
い、支持ピンが後側歯車構成部から一方向に突出して先
端部で前側歯車構成部を押し出す。このため、後側歯車
構成部も連結手段を介して前側歯車構成部に引っ張られ
ながら他方軸方向へ移動する。

【００１１】つまり、筒状歯車全体が一方あるいは他方
軸方向へ移動する際には、両歯車構成部が互いに離間す
る方向に力が作用する。このため、両歯車構成部に内外
周に有する各内外歯による回転体のインナ歯及びカムシ
ャフトのアウタ歯に対する挾持力（圧接力）が低下して
各歯間の摺動摩擦抵抗が小さくなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置をＤＯＨＣ型動弁機構の吸気バ
ルブ側に適用した一実施例を示している。

【００１３】図中１は図外のクランク軸からタイミング
チェーンにより駆動力が伝達される回転体たる円筒状の
従動スプロケット、２は一端部２ａがシリンダヘッド３
のカム軸受３ａに回転自在に支持されて、従動スプロケ
ット１から伝達された回転力により図外の吸気弁をバル
ブスプリングのばね力に抗して開作動させるカムを有す
るカムシャフトであって、このカムシャフト２の一端部
２ａには、従動スプロケット１の内部軸方向に挿通され
たスリーブ４が固定ボルト５によって軸方向から固定さ
れている。このスリーブ４は、後端側の大径フランジ部
４ａがカムシャフト一端部２ａに嵌合していると共に、
外周面の略中央位置にアウタ歯４ｂが形成されている。

【００１４】前記従動スプロケット１は、筒状本体１ａ
の後端部外周に一体に設けられた歯車１ｂと、スリーブ
４の前端縁に固定ボルト５により共締め固定されて、筒
状本体１ａの前端開口を閉塞する円板状のフロントカバ
ー７とから構成されている。また、筒状本体１ａは、前
端部がフロントカバー７の外周面に摺動自在に支持され
ていると共に、内周面略中央にインナ歯１ｃが形成され
ている。

【００１５】また、スリーブ４と筒状本体１ａとの間に
は、後述する駆動機構を介して軸方向に移動する筒状歯
車８が介装されている。この筒状歯車８は、長尺な歯車
を軸直角方向に切断分割して形成された２個の歯車構成
部９，１０からなり、両歯車構成部９，１０は、夫々縦
断面略コ字形を呈し、後側の歯車構成部１０内に装着さ
れた連結手段たるコイルスプリング１１と連結ピン１２
により互いに接近する方向へ弾性的に連結されている。
また、各歯車構成部９，１０の内外周には、両方がはす
歯の内歯９ａ，１０ａと外歯９ｂ，１０ｂが夫々形成さ
れており、この両内外歯９ａ，１０ａ、９ｂ，１０ｂに
前記筒状本体１ａのインナ歯１ｃとスリーブ４のアウタ
歯４ｂがスパイラル噛合している。また、後側歯車構成
部１０の内部軸方向には貫通孔１０ｃが形成されてい
る。更に、この筒状歯車８は、前側歯車構成部９の前端
縁がフロントカバー７の内端面に突き当たった位置で最
大前方向への移動が規制され、一方、後側歯車構成部１
０の後端縁がピストン１３と圧縮スプリング２４を介し
て大径フランジ部４ａの内側面に突き当たった位置で最
大後方向（図中右方向）への移動が規制されるようにな
っている。

【００１６】また、前記筒状本体１ａの後端部内周とス
リーブ４に後端部外周との間に、円環状の受圧ピストン
１３がカムシャフト軸方向へ摺動自在に設けられてい
る。この受圧ピストン１３は、一端面１３ａと後側歯車
構成部１０の後端面との間に形成された環状の第１受圧
室１４と他端面１３ｂと大径フランジ部４ａの内側面と
の間に形成された円筒状の第２受圧室１５とに隔成して
いると共に、周方向の所定個所に支持ピン１６を挿通固
定する固定用孔１７が軸方向に貫通形成されている。前
記支持ピン１６は、比較的長尺に形成され、頭部１６ａ
側が固定用孔１７に圧入固定されていると共に、軸部１
６ｂの外周面に前記貫通孔１０ｃを介して後側歯車構成
部１０を軸方向へ摺動自在に支持している。また、軸部
１６ｂの先端外周に有する嵌着溝内に径方向から嵌着し
たスナップリング１８によって後側歯車構成部１０に係
止すると共に、軸部１６ｂの先端縁１６ｃが前側歯車構
成部９の後端面に適宜当接するようになっている。尚、
受圧ピストン１３の内外周には、両受圧室１４，１５間
をシールするシールリング１９，２０が設けられてい
る。

【００１７】前記駆動機構は、前側歯車構成部９とフロ
ントカバー７との間に形成されて、前記第１受圧室１４
に各歯１ｃ，４ｂ，９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ間の隙
間を介して連通する圧力室２１と、該圧力室２１と第２
受圧室１５に油圧を給排する２経路の第１，第２油圧回
路２２，２３と、第２受圧室１５内に弾装されて受圧ピ
ストン１３を前方に付勢する圧縮スプリング２４とを備
えている。

【００１８】前記第１油圧回路２２は、シリンダヘッド
３とカム軸受３ａ内及びカムシャフト２の半径方向に沿
って形成されて一端部がオイルポンプ２５と連通する第
１油通路２６と、固定ボルト５の軸部内に軸方向に沿っ
て形成されて、一端部が第１油路２６に、他端部が軸部
の直径方向孔２７及びスリーブ４の通孔２８を介して圧
力室２１に夫々連通する連通路２９とを備えている。ま
た、第１油通路２６とオイルポンプ２５との間に第１油
通路２６の上下流と第１ドレン通路３０を切り換える３
方向型の第１電磁切換弁３１が設けられている。

【００１９】第２油圧回路２３は、シリンダヘッド３と
カム軸受３ａ内及びカムシャフト２の半径方向に沿って
形成されて一端部がオイルポンプ２５と連通する第２油
通路３２と、固定ボルト５の軸部外周面とカムシャフト
２及びスリーブ４のボルト挿通孔の内周面との間に形成
されて、一端部が第２油通路３２に、他端部がスリーブ
４の直径方向孔３３を介して第２受圧室１５に連通する
環状通路３４とを備えている。また、第２油通路３２と
オイルポンプ２５との間に、第２油通路３２の上下流と
第２ドレン通路３５を切り換える３方向型の第２電磁切
換弁３６が設けられている。

【００２０】また、前記第１，第２電磁切換弁３１，３
６は、クランク角センサやエアーフローメータ等から出
力された機関回転数や吸入空気量信号に基づいて現在の
機関運転状態を検出する図外のコントロールユニットか
らの制御手段に基づいて相対的に切り換え作動するよう
になっている。

【００２１】以下、本実施例の作用について説明する。
まず、例えば機関低負荷域から高負荷域に移行した場合
は、図２に示すように第２電磁切換弁３５にＯＦＦ信号
が出力されて、第２油通路３２と第２ドレン通路３５と
を連通する一方、第１電磁切換弁３１にＯＮ信号が出力
されて第１ドレン通路３０を閉成して第１油通路２６の
上下流を連通する。したがって、第２受圧室１５の内圧
が低下すると共に、圧力室２１を介して第１受圧室１４
の内圧が上昇し、一端面１３ａに作用した油圧によって
受圧ピストン１３が圧縮スプリング２４のばね力に抗し
て最大後方向へ摺動する。これにより、支持ピン１６の
スナップリング１８が貫通孔１０ｃの孔縁に係止して後
側歯車構成部１０を受圧ピストン１３の摺動方向に引っ
張ると共に、前側歯車構成部９も連結ピン１２を介して
同方向へ引っ張られながら追従移動する。ここで、前側
歯車構成部９は、各歯１ｃ，４ｂ，９ａ，９ｂ間の摺動
抵抗によりコイルスプリング１１のばね力に抗して後側
歯構成部１０から離れる方向に力が作用する。このた
め、両歯車構成部９，１０の各内歯９ａ，１０ａとスリ
ーブ４のアウタ歯４ｂとの歯側面同士の圧接力が低下す
るとと共に、各外歯９ｂ，１０ｂと従動スプロケット１
のインナ歯１ｃとの歯側面同志の圧接力が低下する。し
たがって、各歯１ｃ，４ｂ，９ａ，１０ａ，９ｂ，１０
ｂ間の摺動摩擦抵抗が小さくなり、筒状歯車８全体を後
方向へスムーズに移動させることができる。この結果、
従動スプロケット１とカムシャフト２との一方側への相
対回動の位相変換速度が上昇し、バルブタイミングの制
御応答性が向上する。

【００２２】一方、機関が高負荷域から低負荷域に移行
した場合は、第１電磁切換弁３１にＯＦＦ信号が、第２
電磁切換弁３６にＯＮ信号が夫々出力されて、第２油通
路３２の上下流が連通すると共に、第１油通路２６と第
１ドレン通路３０とが夫々連通する。したがって、第１
受圧室１４及び圧力室２１内の油圧が第１ドレン通路３
０から排出されて低圧状態になる一方、第２受圧室１５
内に油圧が供給されて高圧状態となり、斯かる油圧が他
端面１３ｂに作用して受圧ピストン１３が図１に示すよ
うに前方に摺動する。これにより、支持ピン１６が、貫
通孔１０ｃ内を摺動して先端縁１６ｃで前側歯車構成部
９の後端面を前方に直接押圧する。したがって、圧縮ス
プリング１５のばね力との合成力で前側歯車構成部９の
前方移動に伴い後側歯車構成部１０も連結ピン１２及び
コイルスプリング１１のばね力を介して前方へ引っ張ら
れながら同方向へ追従移動する。ここで、両歯車構成部
９，１０は、互いに離れる方向に力が作用し、各歯９
ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂとインナ歯１ｃ，アウタ歯４
ｂとの歯側面同士の圧接力が低下して摺動摩擦抵抗が小
さくなり、筒状歯車８全体を前方へスムーズに移動させ
ることができる。これによって、両者１，２の他方側へ
の相対回動位相変換速度が上昇する。

【００２３】また、筒状歯車８の最大前方向への移動後
は、第２電磁切換弁３６にもＯＦＦが出力されて、第２
受圧室１５の内圧も低下し、筒状歯車８を最大前方向位
置に保持すると共に、移動待機状態にする。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、各歯間のバックラッシュによるカムシャフトの
回転トルク変動に起因する衝突打音の発生を十分に抑制
できることは勿論のこと、受圧ピストン及び支持ピンに
よって前後の歯車構成部を互いに離間状態で軸方向へ移
動させることができるため、該筒状歯車の軸方向の移動
中における各歯間の摺動摩擦抵抗が小さくなる。この結
果、筒状歯車のスムーズな移動性が得られ、回転体とカ
ムシャフトとの相対回動位相変換速度が上昇し、バルブ
タイミングの制御応答性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す縦断面図。

【図２】本実施例の作用を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…従動スプロケット（回転体） １ｃ…インナ歯 ２…カムシャフト ４…スリーブ ４ｂ…アウタ歯 ８…筒状歯車 ９…前側歯車構成部 １０…後側歯車構成部 ９ａ，１０ａ…内歯 ９ｂ，１０ｂ…外歯 １１…コイルスプリング １２…連結ピン １３…受圧ピストン １６…支持ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関により駆動されかつ内周にインナ歯
   を有する回転体と、該回転体から回転力が伝達されかつ
   外周にアウタ歯を有するカムシャフトと、該回転体とカ
   ムシャフトとの間に少なくとも一方がはす歯形の内外歯
   が前記インナ歯とアウタ歯に噛合し、かつ軸方向に２分
   割された両歯車構成部を連結手段を介して互いに接近す
   る方向へ弾性的に連結してなる筒状歯車と、該筒状歯車
   をカムシャフト軸方向に移動させて前記回転体とカムシ
   ャフトとの相対回動位相を変換する駆動機構とを備えた
   バルブタイミング制御装置において、前記回転体とカム
   シャフトとの間に、受圧ピストンをカムシャフト軸方向
   へ摺動自在に設けると共に、該受圧ピストンに軸方向か
   ら固定された支持ピンに受圧ピストン側の一方の歯車構
   成部を軸方向へ摺動自在に連結した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。