JPH0882205A - 内燃機関のバルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で車両搭載性の良い内燃機関のバルブタ
イミング調整装置を提供する。 【構成】 制御用部材９が軸方向に移動することによ
り、カムシャフト１とカムシャフトスリーブ４とからな
るカム軸側部材と、タイミングプーリ５とスプロケット
スリーブ７とフランジ部材とからなるクランク軸側部材
とが相対回動する。クランク軸側部材の一方の端部では
スプロケットスリーブ７の内筒部７ｂの外側面７ｇがカ
ムシャフトスリーブ４の内側面４ｂに支持され、他方の
端部では、フランジ部材８の円筒部８ｂの内壁面８ｃが
カムシャフト１の外壁面１ｃに支持されている。クラン
ク軸側部材の一方の端部の被支持部の長さｃが制御用部
材９のストローク範囲ｂとオーバーラップしているた
め、被支持部間の距離ａを大きくしながら装置を小型化
できる。

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の
開閉タイミングを運転条件に応じて変更するためのバル
ブタイミング調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のバルブタイミング調整装置と
して、内外周の少なくとも一方にヘリカルスプラインを
有する弧形歯車とピストンとから構成される筒状歯車形
の制御用部材を油圧力もしくはバネ力によって駆動する
ことによって、クランク軸側部材とカム軸側部材とを相
対回動させるものがある。このとき、クランク軸側部材
とカム軸側部材とは通常一体で回転し、制御用部材を軸
方向に移動させたときに両部材の相対回転角を変更して
回転できるように、クランク軸側部材をカム軸側部材に
支持している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このとき、カム軸側部
材に対するクランク軸側部材の傾きが大きいと、クラン
クシャフトからの回転トルクを伝えるタイミングベルト
などの異常摩耗や機関の振動の増大などの問題が発生す
る。したがって、クランク軸側部材の一方の端部と他方
の端部とでクランク軸側部材をカム軸側部材に支持する
ことによって、クランク軸側部材の被支持部間の軸方向
の距離を可能な限り大きくしてクランク軸側部材の傾き
が小さくなるようにすることが有効である。

【０００４】たとえば、図５に示した例では、カム軸側
部材は、カムシャフト１０１とこのカムシャフト１０１
に組付けられたカムシャフトスリーブ１０４とからな
り、クランク軸側部材は、タイミングプーリ１０５とこ
のタイミングプーリ１０５に組付けられるスプロケット
スリーブ１０７とフランジ部材１０８とからなる。クラ
ンク軸側部材の一方の端部では、スプロケットスリーブ
１０７の一方の端部１０７ｂがカムシャフトスリーブ１
０４の一方の端部の外周面１０４ｂに支持されている。
また、クランク軸側部材の他方の端部では、フランジ部
材１０８の円筒部１０８ｂの内側面１０８ｃがカムシャ
フト１０１の外周面１０１ｃに支持されている。これに
より、クランク軸側部材の一方の端部と他方の端部との
被支持部間距離ａを大きくしている。

【０００５】しかし、このように制御用部材１０９に必
要なストローク範囲ｂとクランク軸側部材の一方の端部
および他方の端部の被支持部の長さｃ、ｄとを軸方向に
配置すると、被支持部の長さｃ、ｄの分だけ装置が大型
化するという問題があった。本発明は、クランク軸側部
材の被支持部間の距離を十分とりながら装置を小型化し
て車両への搭載性を向上させた内燃機関のバルブタイミ
ンブ調整装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の請求項１記載のバルブタイミング調整装置
は、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの少なくと
も一方のバルブを駆動するためのカム軸と、前記カム軸
に固定されて前記カム軸と一体に回動する回転伝達部材
とからなるカム軸側部材と、内燃機関のクランク軸と同
期して回転するクランク軸側部材と、前記カム軸側部材
と前記クランク軸側部材との間に噛合し、内外周に設け
られる歯のうち少なくともいずれか一方がはす歯であ
り、軸方向に移動することにより前記クランク軸側部材
と前記カム軸側部材とを相対回動させる制御用部材と、
を有する内燃機関のバルブタイミング調整装置であっ
て、前記クランク軸側部材は、一方の端部と他方の端部
とに設けられた被支持部において前記カム軸側部材に支
持され、前記被支持部の少なくとも一方は、前記カム軸
の軸方向に対して前記制御用部材のストローク範囲とオ
ーバーラップする配置となっていることを特徴とする。

【０００７】また、本発明の請求項２記載の内燃機関の
バルブタイミング調整装置は、請求項１記載のバルブタ
イミング調整装置において、前記クランク軸側部材は、
前記カム軸の軸方向に延びる外筒と、前記外筒の一方の
端部に形成され前記外筒の内部に延びる内筒とを有する
スプロケットスリーブと、前記カム軸の軸方向に延びる
円筒部と、前記円筒部の一方の端部に形成され前記円筒
部から外側に延びる円環部とを有するフランジ部材と、
からなり、前記クランク軸側部材の一方の端部におい
て、前記回転伝達部材の内壁面に前記スプロケットスリ
ーブの内筒の外側面が支持されていることを特徴とす
る。

【０００８】また、本発明の請求項３記載の内燃機関の
バルブタイミング調整装置は、請求項１または２記載の
バルブタイミング調整装置であって、前記クランク軸側
部材は、前記カム軸の軸方向に延びる外筒と、前記外筒
の一方の端部に形成され前記外筒の内部に延びる内筒と
を有するスプロケットスリーブと、前記カム軸の軸方向
に延びる円筒部と、前記円筒部の一方の端部に形成され
前記円筒部から外側に延びる円環部とを有するフランジ
部材と、からなり、前記クランク軸側部材の他方の端部
において、前記カム軸の外側面に前記フランジ部材の円
筒部の内側面が支持されていることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の請求項４記載の内燃機関の
バルブタイミング調整装置は、請求項１または２記載の
バルブタイミング調整装置であって、前記クランク軸側
部材は、前記カム軸の軸方向に延びる外筒と、前記外筒
の一方の端部に形成され前記外筒の内部に延びる内筒と
を有するスプロケットスリーブと、前記カム軸の軸方向
に延びる円筒部と、前記円筒部の一方の端部に形成され
前記円筒部から外側に延びる円環部とを有するフランジ
部材と、からなり、前記クランク軸側部材の他方の端部
において、前記回転伝達部材の内壁面に前記フランジ部
材の円筒部の外側面が支持されていることを特徴とす
る。

【００１０】

【作用および発明の効果】本発明の内燃機関のバルブタ
イミング調整装置によると、クランク軸側部材の一方の
端部と他方の端部との二箇所でクランク軸側部材をカム
軸側部材に支持しているため、支持部間の軸方向距離を
長くしてカム軸側部材に対するクランク軸側部材の傾き
を小さくすることができるので、タイミングベルトなど
の異常摩耗を防ぐとともに機関の振動の増大を防止する
という効果がある。

【００１１】また、クランク軸側部材の被支持部の少な
くとも一方が制御用部材のストローク範囲とオーバーラ
ップする構造となっているため、十分な支持部間スパン
の確保と装置の小型化とを両立することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （第１実施例）本発明の第１実施例による内燃機関のバ
ルブタイミング調整装置を図１〜図３に示す。本発明の
第１実施例においては、図示しないクランクシャフトか
らの回転トルクは、図示しないタイミングベルトによっ
てタイミングプーリ５に伝達される。

【００１３】図１に示すように、カムシャフト１と一体
に回動するようにボルト２およびピン３により円筒状の
カムシャフトスリーブ４がカムシャフト１の一方の端部
に固定されている。このカムシャフトスリーブ４の外周
壁の一部には、外歯ヘリカルスプライン４ａが形成され
ている。クランク軸側部材であるスプロケットスリーブ
７は、小径部７ｄおよび大径部７ｅとを有する外筒と、
大径部７ｅの反小径部側から径方向外側に延びる円環状
のフランジ部７ｃと、内筒７ｂと、小径部７ｄの反大径
部側から径方向内側に延び外筒と内筒７ｂとをつなぐ円
環部７ｆとが一体に形成されている。小径部７ｄの内周
壁の一部には、内歯ヘリカルスプライン７ａが形成され
ている。この内歯ヘリカルスプライン７ａは、カムシャ
フトスリーブ４の外歯ヘリカルスプライン４ａとは逆方
向のねじれ角を有するように形成されている。なお、外
歯ヘリカルスプライン４と内歯ヘリカルスプライン７ａ
のいずれか一方は、ねじれ角をゼロとして、軸方向に平
行な直線状のスプラインとしても良い。

【００１４】クランク軸側部材であるフランジ部材８
は、カムシャフト１の径方向に延びる円環部８ａとカム
シャフト１の軸方向にカムシャフト１の後端側に向かっ
て延びる円筒部８ｂとから形成されている。タイミング
プーリ５には、フランジ部材８の円環部８ａとスプロケ
ットスリーブ７のフランジ部７ｃとがボルト６によって
組付られている。クランク軸側部材の一方の端部におい
てスプロケットスリーブ７の内筒部７ｂの外側面７ｇは
カムシャフトスリーブ４の内側面４ｂに支持され、また
クランク軸側部材の他方の端部においてタイミングプー
リ５がカムシャフトフランジ部材８の円筒部８ｂの内側
面８ｃはカムシャフト１の外側面１ｃに支持されている
ことにより、タイミングプーリ５がカムシャフト１に相
対回動自在に支持されている。

【００１５】カムシャフトスリーブ４とスプロケットス
リーブ７との間に、タイミングプーリ５とカムシャフト
１とを相対回動させる制御用部材９が設けられている。
図２に示す制御用部材９のピストン部１３に二つの弧形
歯車１０および二つの弧形歯車１４を互い違いに組付け
ることにより、見かけ上ひとつの円筒状歯車を形成す
る。弧形歯車１０、１４の上端部には弧形の溝１０ｅ、
１４ｅにより円環状の溝が形成されており、この円環状
の溝にリテーナリング１２が納められている。弧形歯車
１０、１４は、リテーナリング１２を通して貫通孔１０
ｄ、１４ｄに挿入したピン１１によって、互い違いにピ
ストン部１３に組付けられている。ピン１１はピストン
部１３に圧入固定されており、組付け時の誤差を吸収す
るため、弧形歯車１０、１４との間に軸方向および回転
方向に若干のクリアランスが設けられている。弧形歯車
１０、１４の内周壁にはそれぞれ内歯ヘリカルスプライ
ン１０ａ、１４ａが形成され、外周壁には外歯ヘリカル
スプライン１０ｂ、１４ｂが形成されている。

【００１６】弧形歯車１４の貫通孔１４ｄの回転方向の
両側には二つのスプリングホルダ１４ｃが形成され、リ
テーナリング１２の下のスプリングホルダ１４ｃの中に
はスプリング１５が納められている。弧形歯車１４の軸
方向の移動は、スプリング１５の圧縮範囲で可能であ
る。リテーナリング１２に一端を支持されるスプリング
１５の弾性力によって、ピストン１３と接近する方向に
弧形歯車１４は押し付けられている。

【００１７】弧形歯車１０、１４の内歯ヘリカルスプラ
イン１０ａ、１４ａがカムシャフトスリーブ４の外歯ヘ
リカルスプライン４ａと嵌合し、外歯ヘリカルスプライ
ン１０ｂ、１４ｂがスプロケットスリーブ７の内歯ヘリ
カルスプライン７ａと嵌合する。このとき、弧形歯車１
４は弧形歯車１０に対してバックラッシュを吸収する分
だけカムシャフト１の軸方向および径方向に微少距離変
移して嵌合する。つまり、弧形歯車１０と弧形歯車１４
とは、カムシャフト１の軸方向に対して互いに反対方向
にスプリング１５の弾性力を受けている。この弾性力に
より、弧形歯車１０によってタイミングプーリ５に対し
てカムシャフト１を遅角方向に、また弧形歯車１４によ
ってタイミングプーリ５に対してカムシャフト１を進角
方向に相対回転させるトルクを与える。したがって、各
々の弧形歯車１０、１４によってカムシャフト１の正、
負の変動トルクを吸収することが可能となり、バックラ
ッシュ間での歯打ち音が抑制される。

【００１８】このようなスプライン同士の噛み合いによ
り、タイミングプーリ５の回転は、スプロケットスリー
ブ７、制御用部材９、カムシャフトスリーブ４を経てカ
ムシャフト１に伝達される。

【００１９】カムシャフトスリーブ４とスプロケットス
リーブ７との間には、ピストン１３の溝１３ｂに嵌合さ
れるピストンリング１８とピストン１３の摺動部１３ａ
とによって仕切られた進角側油圧室１９および遅角側油
圧室２０が形成されている。進角側油圧室１９および遅
角側油圧室２０は、ボルト２３のＯリング２４とフラン
ジ部材８のＯリング２５によって液封され、フランジ部
材８の円筒部８ｂによって略液封されている。オイルシ
ール２６によって、円筒部８ｂから漏れた作動油の装置
外部への漏れを防いでいる。

【００２０】制御装置１６の制御信号で制御弁１７を切
替制御することにより、進角側油圧室１９および遅角側
油圧室２０に通じる油路への制御油の流れが制御され
る。具体的には、進角側油圧室１９に通じるカムシャフ
トスリーブ４に構成された油路４ｃ、ボルト２に構成さ
れた油路２ａおよびカムシャフト１に構成された油路１
ａを、オイルポンプ２１、ドレン２２と導通または遮断
することにより、進角側油圧室１９内の油圧を制御す
る。また、遅角側油圧室２０に通じるカムシャフトスリ
ーブ４に構成された油路４ｄおよびカムシャフトに構成
された油路１ｂをオイルポンプ２１、ドレン２２と導通
または遮断することにより、遅角側油圧室２０内の油圧
を制御する。進角側油圧室１９と遅角側油圧室２０との
油圧のバランスにより、制御用部材９を軸方向に移動も
しくは停止する。

【００２１】進角側油圧室１９に比べて遅角側油圧室２
０の油圧を高くすると、制御用部材９は図１に示す矢印
Ｐ方向に移動する。このとき、ヘリカルスプラインのね
じれ作用により、図３に示すようにスプロケットスリー
ブ７の内歯ヘリカルスプライン７ａには回転方向の力が
作用し、カムシャフトスリーブ４の外歯ヘリカルスプラ
イン４ａには回転方向と逆向き（正トルク）の力が作用
する。したがって、タイミングプーリ５の回転位相に対
してカムシャフト１の回転位相が遅れる方向（遅角方
向）へと、タイミングプーリ５とカムシャフト１とが相
対回動する。

【００２２】一方、遅角側油圧室２０に比べて進角側油
圧室１９の油圧を高くすると、制御用部材９は図１に示
す矢印Ｑ方向に移動する。このとき、図３に示すよう
に、スプロケットスリーブ７の内歯ヘリカルスプライン
７ａには回転方向と逆向きの力が作用し、カムシャフト
スリーブ４の外歯ヘリカルスプライン４ａには回転方向
（負トルク）の力が作用する。したがって、タイミング
プーリ５の回転位相に対してカムシャフト１の回転位相
が進む方向（進角方向）へと、タイミングプーリ５とカ
ムシャフト１とが相対回動する。

【００２３】本発明の第１実施例によると、クランク軸
側部材の一方の端部においてスプロケットスリーブ７の
内筒部７ｂの外側面７ｇをカムシャフトスリーブ４の内
側面４ｂに支持し、クランク軸側部材の他方の端部にお
いてフランジ部８の円筒部８ｂの内側面８ｃをカムシャ
フト１の外周面１ｃに支持することによって、クランク
軸側部材の被支持部間の距離ａが大きくなり、支持部と
被支持部との間の隙間に対するタイミングプーリ５の傾
きを小さくしてタイミングベルトの異常摩耗および機関
の振動の増大を防止することが可能である。

【００２４】また、カムシャフト１の軸方向に対して、
クランク軸側部材の一方の端部の被支持部の長さｃが制
御用部材９のストローク範囲ｂとオーバーラップした配
置となっているため、十分な被支持部間の距離ａを確保
しながら装置を小型化することができる。さらに、クラ
ンク軸側部材の一方の端部において、クランク軸側部材
がカムシャフトスリーブ４の内側面４ｂに支持されてい
るため、制御用部材９の弧形歯車１０、１４のストロー
ク範囲内の全体にわたってカムシャフト４の外側面にヘ
リカルスプライン４ｂを形成することが可能となり、制
御用部材９の安定した作動を確保することが可能であ
る。

【００２５】（第２実施例）本発明の第２実施例を図４
に示す。この第２実施例は、クランクシャフトからのト
ルク伝達をチェーンによって行う場合の例である。フラ
ンジ部材２０８は、カムシャフト１の径方向に延びる円
環部２０８ａとカムシャフト１の軸方向にスプロケット
スリーブ７側に向かって延びる円筒部２０８ｂとから形
成されている。

【００２６】クランクシャフトからの回転トルクは、図
示しないチェーンによってチェーンスプロケット２０５
に伝達される。チェーンスプロケット２０５には、フラ
ンジ２０８の円環部２０８ａとスプロケットスリーブ７
のフランジ部７ｃとがボルト６によって組付けられてい
る。第１実施例と同様に、スプロケットスリーブ７の内
筒７ｂの外側面７ｇが円筒状のカムシャフトスリーブ４
の一方の端部の内側面４ｂに支持されている。一方、カ
ムシャフトスリーブ２０４の他方の端部は内径が広くな
っており、この他方の端部の内側面２０４ａとカムシャ
フト１の外壁面１ｃとの間に円筒部２０８ｂが摺動自在
に嵌合されている。これにより、フランジ部材２０８の
円筒部２０８ｂの内側面２０８ｃがカムシャフト１の外
側面１ｃに支持されるか、または円筒部２０８ｂの外側
面２０８ｄがカムシャフトスリーブ４の他方の端部の内
側面２０４ａに支持されている。

【００２７】このほかの部分の構成は、第１実施例と同
様である。本発明の第２実施例によると、カムシャフト
１の軸方向に対してクランク軸側部材の一方の端部の被
支持部の長さｃが制御用部材９のストローク範囲とオー
バーラップし、さらに他方の端部の被支持部の長さｄの
一部も制御用部材９のストローク範囲ｂとオーバーラッ
プした構成となっているため、第１実施例と同様に十分
な被支持部間の距離ａを確保しながら装置を小型化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による内燃機関のバルブタ
イミング調整装置を示す縦断面図である。

【図２】（Ａ）は本発明の第１実施例の制御用部材を示
す平面図であり、（Ｂ）はそのＢ−Ｏ−Ｂ線断面図、
（Ｃ）はそのＣ−Ｏ−Ｃ線断面図である。

【図３】本発明の第１実施例による内燃機関のバルブタ
イミング調整装置の作動を示す説明図である。

【図４】本発明の第２実施例による内燃機関のバルブタ
イミング調整装置を示す縦断面図である。

【図５】従来の内燃機関のバルブタイミング調整装置の
一例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ カムシャフト（カム軸） ４ カムシャフトスリーブ（回転伝達部材） ４ａ 外歯ヘリカルスプライン ５ タイミングプーリ（クランク軸側部材） ７ スプロケットスリーブ（クランク軸側部材） ７ａ 内歯ヘリカルスプライン ７ｂ 内筒 ７ｇ 外側面 ８ フランジ部材（クランク軸側部材） ８ｂ 円筒部 ９ 制御用部材 １０、１４ 弧形歯車 １０ａ、１４ａ 内歯ヘリカルスプライン １０ｂ、１４ｂ 外歯ヘリカルスプライン １１ ピン １２ リテーナリング １３ ピストン部 １４ｃ スプリングホルダ １５ スプリング １９ 油圧室 ２０ 油圧室 ２１ オイルポンプ ２２ ドレン ２０４ カムシャフトスリーブ ２０５ チェーンスプロケット ２０８ フランジ部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブ
   の少なくとも一方のバルブを駆動するためのカム軸と、
   前記カム軸に固定されて前記カム軸と一体に回動する回
   転伝達部材とからなるカム軸側部材と、 内燃機関のクランク軸と同期して回転するクランク軸側
   部材と、 前記カム軸側部材と前記クランク軸側部材との間に噛合
   し、内外周に設けられる歯のうち少なくともいずれか一
   方がはす歯であり、軸方向に移動することにより前記ク
   ランク軸側部材と前記カム軸側部材とを相対回動させる
   制御用部材と、 を有する内燃機関のバルブタイミング調整装置であっ
   て、 前記クランク軸側部材は、一方の端部と他方の端部とに
   設けられた被支持部において前記カム軸側部材に支持さ
   れ、前記被支持部の少なくとも一方は、前記カム軸の軸
   方向に対して前記制御用部材のストローク範囲とオーバ
   ーラップする配置となってい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】 前記クランク軸側部材は、 前記カム軸の軸方向に延びる外筒と、前記外筒の一方の
   端部に形成され前記外筒の内部に延びる内筒とを有する
   スプロケットスリーブと、 前記カム軸の軸方向に延びる円筒部と、前記円筒部の一
   方の端部に形成され前記円筒部から外側に延びる円環部
   とを有するフランジ部材と、 からなり、 前記クランク軸側部材の一方の端部において、前記回転
   伝達部材の内壁面に前記スプロケットスリーブの前記内
   筒の外側面が支持されてい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】 前記クランク軸側部材は、 前記カム軸の軸方向に延びる外筒と、前記外筒の一方の
   端部に形成され前記外筒の内部に延びる内筒とを有する
   スプロケットスリーブと、 前記カム軸の軸方向に延びる円筒部と、前記円筒部の一
   方の端部に形成され前記円筒部から外側に延びる円環部
   とを有するフランジ部材と、 からなり、 前記クランク軸側部材の他方の端部において、前記カム
   軸の外側面に前記フランジ部材の円筒部の内側面が支持
   されていることを特徴とする請求項１または２記載の内
   燃機関のバルブタイミング調整装置。
4. 【請求項４】 前記クランク軸側部材は、 前記カム軸の軸方向に延びる外筒と、前記外筒の一方の
   端部に形成され前記外筒の内部に延びる内筒とを有する
   スプロケットスリーブと、 前記カム軸の軸方向に延びる円筒部と、前記円筒部の一
   方の端部に形成され前記円筒部から外側に延びる円環部
   とを有するフランジ部材と、 からなり、 前記クランク軸側部材の他方の端部において、前記回転
   伝達部材の内壁面に前記フランジ部材の円筒部の外側面
   が支持されていることを特徴とする請求項１または２記
   載の内燃機関のバルブタイミング調整装置。