JPH087045Y2 - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はツインカム式動弁機構等を備えた内燃機関の
吸、排気弁の開閉時期を回転数などに応じて切り換え
て、低回転時の性能を犠牲にすることなく高回転時の高
性能を得るための可変バルブタイミング装置に関する。

〔従来の技術〕

エンジンの吸排気バルブ開閉時期を可変制御してエン
ジン回転数などに応じた最適バルブタイミングを得るこ
とはエンジンの低速性能確保と高出力とを同時に達成す
る上で効果があり、特に高回転、高出力エンジンに多く
採用されているツインカム式動弁機構では、エンジンの
吸、排気バルブをそれぞれ独立のカムシャフトで駆動す
る構造であるため、一方のカムシャフトに対して他方の
カムシャフトの回転位相を変化させることにより、吸、
排気弁のどちらか一方のみの開閉タイミングを独立して
変化させることができ、エンジン性能に対する効果が大
きい。

例えば、実開平1-113111号公報には、カムシャフト
と、該カムシャフトを駆動するタイミングプーリとの間
に筒状歯車を介装し、この筒状歯車をカムシャフト上に
設けたヘリカルスプラインに沿って軸線方向に移動させ
ることによりタイミングプーリとカムシャフトとを相対
回転させてカムシャフトの位相を変化させる可変バルブ
タイミング装置が記載されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

一方、カムシャフトは、バルブを駆動しているためバ
ルブスプリングの反力を受けており、この反力はカムシ
ャフトに、バルブの開弁工程ではカムシャフトの回転と
反対方向に、又開弁工程ではカムを押し上げる方向、つ
まりカムシャフトの回転方向に作用している。従ってカ
ムシャフトには１回転の間に回転方向と反回転方向とに
交互に変化する力が加わりカムシャフトの駆動トルクは
変動している。このため歯車とカムシャフトとを連結す
るスプラインにバックラッシュがあると上記トルク変動
によりスプラインの歯面がバックラッシュの間隙内で振
れて打音を生じるいわゆる噛合騒音が発生する問題があ
った。

この噛合騒音を防止するため、スプライン噛合部のバ
ックラッシュをゼロにする考案がなされており、 また、実開平1-113111号公報の装置では、上記に加
え、タイミングプーリを軸線方向に付勢、押圧するばね
部材を設け、タイミングプーリが軸線方向クリアランス
内で移動することによる打音発生を防止している。

上記方法は、スプラインの噛合騒音を減少する上では
有効であるが、構造が複雑になる難点があり、更に、急
激に変動するカムシャフトのトルクに打ち勝って、歯面
を常時接触させるために強い力で歯面を常時押圧してい
る必要がある。このため、バルブタイミング切換時、ス
プラインを軸方向に移動させる際歯面に大きな摩擦力が
働き切換時間が長くかかる問題があった。

本考案は上述の問題に鑑み、はす歯歯車やタイミング
プーリ等の回転伝達部材を軸方向に前後移動させてバル
ブタイミングを切換える可変バルブタイミング装置のス
プライン噛合騒音を低減すると共に、構造が簡単で切換
作業時にスプライン歯面に摩擦力が働かない改良構造を
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、カムシャフトを駆動する回転伝達部材を軸
線方向に移動させてバルブ開閉時期を切り換える可変バ
ルブタイミング装置において、切換前（バルブタイミン
グ変更前）と切換後（バルブタイミング変更後）の作動
位置で上記回転伝達部材がカムシャフト上に設けたスト
ッパ部に位置するときに回転伝達部材とカムシャフトと
の相対回転を防止する相対回転防止手段とを設け、回転
伝達部材とカムシャフトとが一体になって回転するよう
にしたことを特徴としている。すなわち、本考案によれ
ば、カムシャフトにスプラインを介して取付けられ、軸
線方向に離間して配置された一対の対向ストッパ部の間
を軸線方向に移動可能な回転伝達部材を備え、該回転伝
達部材を介してクランク軸からカムシャフトを回転駆動
すると共に、該回転部材を軸線方向に移動させることに
よりカムシャフトの位相を変化させる可変バルブタイミ
ング装置において、 前記回転伝達部材が前記それぞれのストッパ部に位置
したときに、前記回転伝達部材とカムシャフトとの間の
相対回転を阻止する相対回転防止手段とを備えたことを
特徴とする可変バルブタイミング装置が提供される。

〔作用〕

本考案は、上記により、回転伝達部材が、バルブタイ
ミング変更前、或いは変更完了後のストッパ部と当接し
た位置にある場合に相対回転防止手段により回転伝達部
材とカムシャフトとの間の相対回転を阻止することによ
り、回転伝達部材とカムシャフトとを連結するスプライ
ン歯面間にバックラッシュを残したままで噛合騒音を低
減することができる。また、スプライン歯面間に適度な
バックラッシュがあるため、バルブタイミング切換動作
時に回転伝達部材の軸方向移動を妨げる大きな摩擦力が
発生することがない。

〔実施例〕

第１図から第３図に本考案による可変バルブタイミン
グ装置の実施例を示す。

第１図において、カムシャフト1,2はそれぞれはす歯
歯車であるドライブギヤ３、タイミング調整ギヤ４を介
して相互に連結されており、カムシャフト１はタイミン
グプーリ５によりエンジンクランクシャフトからタイミ
ングベルト（図示せず）を介して回転駆動されると共に
ドライブギヤ３、タイミング調整ギヤ４を介してカムシ
ャフト２を駆動している。上記ドライブギヤ３は適当な
手段を用いてカムシャフト１に固定されているが、タイ
ミング調整ギヤ４は、カムシャフト２との装着面に設け
たスプライン６（第２図）によりカムシャフト２に対し
て軸方向に移動可能に装着されている。

また、第２図に示すようにカムシャフト２のタイミン
グ調整ギヤ４の装着位置の内側には第１ストッパとして
のフランジ７が形成されている。このストッパフランジ
７の外周部は図に示すようにタイミング調整ギヤ４の内
周面と摺動可能に係合しており、この面にはシール８が
設けられ、後述の油圧室からの油洩れを防止している。
また、カムシャフト２上のタイミング調整ギヤ４の軸端
寄りの側には第２ストッパとしての円板状ストッパディ
スク９がカムシャフト２に嵌装され、適当な手段でカム
シャフト２に固定されている。上記ストッパフランジ７
とストッパディスク９とはそれぞれタイミング調整ギヤ
４のカムシャフト２上の軸方向移動範囲を規制してい
る。又、ストッパディスク９とタイミング調整ギヤ４と
の間にはスプリング10が介装され、タイミング調整ギヤ
４をストッパフランジ７側に押圧している。又前記スト
ッパフランジ７とタイミング調整ギヤ４との間には油圧
室11が形成されていて、この油圧室はカムシャフト２の
中心部に設けられた油圧通路12と連通しており、図示し
ていない油圧発生装置から油圧を供給されている。ま
た、ストッパフランジ７上のタイミング調整ギヤ４と当
接する位置及びタイミング調整ギヤ４のハブ上のストッ
パディスク９と当接する位置には相対回転防止手段とし
て、それぞれ摩擦材料で作られたリング状の摩擦板13,1
4が貼着されている。

本可変バルブタイミング装置は以下に述べるように作
動する。すなわち、通常時にはタイミング調整ギヤ４は
スプリング10によりストッパフランジ７に軸方向に押圧
され、第１図に示す状態でドライブギヤ３と噛合して駆
動されている（第２図）。バルブタイミング切換時には
油圧発生装置からの油圧が油圧通路12を通って油圧室11
に導入されると、油圧室11にはタイミング調整ギヤ４を
ストッパディスク９に向けて押圧する力が発生し、この
力がスプリング10の押圧力に打ち勝つとタイミング調整
ギヤ４はカムシャフト２上をスプライン６にガイドさ
れ、ドライブギヤ３と噛合を保ったまま移動し、油圧に
よりストッパディスク９に押圧され、第１図に鎖線で示
した位置でドライブギヤ３と噛合する。このタイミング
調整ギヤ４の移動によるカムシャフト２の回転位相の変
化は、第３図のようになる。すなわち、第１図の実線及
び第２図に示した状態ではドライブギヤ３とタイミング
調整ギヤ４とは第４図に実線で示した位置で噛合してい
る。この状態からタイミング調整ギヤ４を軸方向に沿っ
て移動させ第１図の鎖線で示した位置又は第３図に示し
た状態になると噛合位置はドライブギヤ３の歯すじに沿
って移動し、第４図に鎖線で示した位置になる。ドライ
ブギヤ３の歯面はカムシャフト軸線に対して図にφで示
すねじれ角をもったはす歯歯車であるため、タイミング
調整ギヤ４はドライブギヤ３に対して軸方向だけでなく
回転方向にもφだけ移動することなる。ここでθはねじ
れ角φと移動距離により決まり、この結果カムシャフト
２はカムシャフト１に対してドライブギヤ３の歯面でθ
で表わされる距離だけ相対的な回転位相が変化する。し
かしカムシャフト１はエンジンクランクシャフトからタ
イミングベルトを介して駆動され、クランクシャフトに
対する回転位相は不変であるため、カムシャフト１と２
との間の上記位相変化は、カムシャフト２のクランク軸
に対する位相の遅れ（又は進み）となって現われ、カム
シャフト２が駆動するバルブの開閉時期のみが変化する
ことになる。

本考案では、バルブタイミング変更後（第３図）の位
置でタイミング調整ギヤ４は、油圧室11に発生する油圧
力によってストッパディスク９に摩擦板14を介して押圧
される。この状態ではタイミング調整ギヤ４からカムシ
ャフト２への回転駆動力の伝達はスプライン６のみでな
く、摩擦板14を介しても行なわれている。このため前述
のカムシャフト２の回転トルク変動は摩擦板14とストッ
パディスク９との間の摩擦力により減衰され、スプライ
ン６での噛合音が低減される。第３図の状態から油圧室
11内の油圧を抜くと、タイミング調整ギヤ４はスプリン
グ９に押動され、第１図の実線若しくは第２図に示した
状態に復帰するが、この場合もタイミング調整ギヤ４は
摩擦板13を介してストッパフランジ７に押圧されてお
り、カムシャフトの回転トルク変動によりスプラインで
の噛合音が発生することはない。

また、上述の説明からわかるように本考案による可変
バルブタイミング装置では、スプライン６は適当なバッ
クラッシュを有するようにしても噛合音発生を防止で
き、しかもスプライン歯面に対しては、回転駆動トルク
による力以外は押圧力を付加していない。このため、タ
イミング調整ギヤを移動させる際にスプライン歯面に働
く摩擦力は小さく、ギヤの軸方向移動は円滑に行なわれ
る。

また、上記摩擦板13,14に適当な弾性を有する摩擦ゴ
ムを使用すればスプライン６の噛合音防止だけでなく、
弾性体による変動トルクの吸収効果も利用できる。

第５図に本考案の別の実施例を示す。本実施例は第１
図の実施例と同様に、油圧室11内の油圧とスプリング10
とによりタイミング調整ギヤ４をストッパフランジ７と
ストッパディスク９との間で移動させてバルブタイミン
グを切換える構造であり、相対回転防止手段として第１
図の実施例に用いた摩擦板の代わりにピン20が備えられ
ている。ピン20は円錐状の先端を備え、ストッパフラン
ジ７の取付孔に圧入固定されており、油圧室11に油圧が
加わっていない状態でタイミング調整ギヤ４がスプリン
グ10によりストッパフランジ７に押圧されるとタイミン
グ調整ギヤ４のハブ4aのストッパフランジ７対向面に設
けた円錐状の凹部21とピン20とが係合し、カムシャフト
１とタイミング調整ギヤ４とを固定し、相対回転を防止
する。また、本実施例ではストッパディスク９の側には
特にカムシャフトとタイミング調整ギヤ４との相対回転
を規制する部材を設けていない。これは油圧室11に油圧
を供給してタイミング調整ギヤ４をストッパディスク９
に押圧すると、油圧室に供給された高圧の作動油はスプ
ライン６部分に充満し、カムシャフト２とタイミング調
整ギヤ４とのスプライン歯面の間に介在する油がスプラ
インとタイミング調整ギヤ４との相対運動に対し粘性抵
抗を発生してスプラインとタイミング調整ギヤ４との相
対運動を減衰させるためである。従ってストッパディス
ク９側に摩擦板等の相対回転を防止する部材を設けなく
ても或る程度タイミング調整ギヤ４とスプラインとの相
対運動が抑制され噛合騒音の低減効果を得ることができ
る。もちろん、本実施例においてもストッパディスク９
にピン20或いは摩擦板のような手段を設け、カムシャフ
ト１とタイミング調整ギヤ４とを固定するようにするこ
ともできる。第６図と第７図はタイミング調整ギヤ４と
ストッパフランジ７間の相対回転防止手段の別の実施例
を示す。

第６図は、タイミング調整ギヤ４のハブ面に歯面25を形
成し、同様にストッパフランジ７の対応する面に形成し
た歯面に押圧して係合させることにより相対回転を防止
する構造を示す。第７図は第６図の実施例において歯面
を形成する代わりに、プレス加工により放射状の凹凸部
26を設けた例を示している。又、本考案の相対回転防止
手段は上記実施例に限定されるわけではなく、他にも種
々の形状のものが考えられる。

以上説明した実施例は吸、排気カム軸を別々に設けた
ツインカム式動弁機構について示したが、本考案は１本
のカム軸で吸、排気弁の両方を駆動するシングルカム式
動弁機構についても応用可能である。この場合もエンジ
ンクランク軸側から一対の噛合するはす歯歯車によりカ
ム軸を駆動する構成とされるが、吸、排気弁の開閉時期
は同時に変化し、バルブオーバラップは一定に保たれ
る。更に、上記実施例は回転伝達部材として歯車を使用
する例について示したが、本考案はタイミングプーリ等
の他の回転伝達部材を用いる場合にも適用でき、カムシ
ャフトと回転伝達部材を連結するスプラインも軸方向ス
プラインばかりでなく、ヘリカルスプラインにも適用可
能であることはいうまでもない。

〔考案の効果〕 本考案は可変バルブタイミング装置において、タイミ
ング切換前後の位置において回転伝達部材とカムシャフ
トとの相対回転を防止する相対回転防止手段を設けたこ
とにより、簡単な構造でスプライン噛合騒音を防止で
き、部品点数の削減、組立作業の効率化が可能となる。
又、バルブタイミング切換作業時には、スプライン歯面
に働く摺動摩擦が小さいため、作業時間の短縮、作動の
信頼性向上等に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による可変バルブタイミング装置の第１
の実施例を示す略示図、第２図、第３図は同上実施例の
可変バルブタイミング装置の作動状態を示す断面図、第
４図はタイミング調整ギヤの移動によるバルブタイミン
グ変化の原理説明図、第５図は本考案による可変バルブ
タイミング装置の第２の実施例を示す略示図、第６図及
び第７図は相対回転防止手段の別の実施例を示す斜視図
である。 1,2……カムシャフト、３……ドライブギヤ、４……タ
イミング調整ギヤ、５……タイミングプーリ、６……ス
プライン、７……ストッパフランジ、８……シール、９
……ストッパディスク、10……スプリング、11……油圧
室、12……油圧通路、13,14……摩擦板、20……ピン、2
1……凹部、25……歯面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】カムシャフトにスプラインを介して取付け
   られ、軸線方向に離間して配置された一対の対向ストッ
   パ部の間を軸線方向に移動可能な回転伝達部材を備え、
   該回転伝達部材を介してクランク軸からカムシャフトを
   回転駆動すると共に、該回転部材を軸線方向に移動させ
   ることによりカムシャフトの位相を変化させる可変バル
   ブタイミング装置において、 前記回転伝達部材が前記それぞれのストッパ部に位置し
   たときに、前記回転伝達部材とカムシャフトとの間の相
   対回転を阻止する相対回転防止手段を備えたことを特徴
   とする可変バルブタイミング装置。