JPH0893423A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】耐久性の低下、コスト上昇及び重量化すること
なく、リングギヤの噛合騒音の発生を防止する。 【構成】油圧を制御することにより、リングギヤ１３を
カムシャフト２の軸方向へ移動させ、タイミングプーリ
６及びカムシャフト２の回転位相を変化させてバルブの
開閉時期を調整するバルブタイミング制御装置におい
て、カムシャフト２とリングギヤ１３との間には、リン
グギヤ１３を油圧力にてカムシャフト２の径方向外方へ
押圧するための溝部１８ａ及び連通孔１９を設ける。こ
の構成により、リングギヤ１３が移動する際、溝部１８
ａ及び連通孔１９を介して供給される作動油の油圧力が
リングギヤ１３に作用し、リングギヤ１３はカムシャフ
ト２の回転軸心から偏心する。従って、リングギヤ１３
とそれに噛合されるギヤ４，１１とのバックラッシが低
減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は吸・排気バルブの開閉
時期を内燃機関の運転状態に応じて制御するバルブタイ
ミング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、内燃機関の運転状態に応じて
カムシャフトの回転位相を変化させて、バルブの開閉時
期を早めたり、遅らせたりするバルブタイミング制御装
置が提案されている。このバルブタイミング制御装置
は、タイミングプーリとカムシャフト及びプーリ間に介
在されたリングギヤを、同リングギヤの外周に設けたア
ウタ歯をタイミングプーリの内周に設けられたインナ歯
に噛合させている。また、リングギヤの内周に設けたイ
ンナ歯をカムシャフトの外周に設けたアウタ歯にそれぞ
れ噛合させている。このことによって、タイミングプー
リの駆動力がリングギヤを介してカムシャフトに伝達さ
れる。前記リングギヤのインナ歯もしくはアウタ歯のう
ち少なくとも何れか一方はヘリカルスプラインとなって
いる。そして、リングギヤは油圧機構の油圧力やスプリ
ング等の付勢力によりカムシャフトの軸心方向に沿って
移動されると、カムシャフトに捩りが付与されてタイミ
ングプーリとの回転位相がずれることにより、吸気バル
ブのタイミングは制御される。

【０００３】ところが、リングギヤとタイミングプーリ
及びカムシャフトとは互いに噛合されているため、噛合
するスプラインの歯面と歯面との間にはバックラッシが
存在する。従って、バックラッシが存在するために、カ
ムシャフトがカム駆動トルクの変動により回転変動を生
じると、リングギヤのインナ歯もしくはアウタ歯と噛合
する歯とが互いに衝突し合い、噛合打音による異音の発
生を招く問題がある。

【０００４】そこで、このような問題を解決するため
に、例えば特開平２−２４１９１４号公報に示されるよ
うな構成のものが知られている。すなわち、この従来構
成においては、シリコンオイル等の粘性流体が封入され
た粘性ダンパが用いられている。そして、粘性流体の粘
性剪断力によりカムシャフトのトルク変動が吸収され、
リングギヤに噛合されるヘリカルスプラインの歯打ち力
が低減される。従って、この従来技術においては、バッ
クラッシを低減することなく、カムシャフトのトルク変
動を吸収することにより歯打音を解消している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リング
ギヤを移動させるための作動油の保有する高熱は粘性ダ
ンパに伝達されるため、粘性ダンパ内に封入された粘性
流体も高温となる。このため、粘性ダンパは粘性流体の
熱劣化により耐久性が低下するという問題がある。ま
た、粘性ダンパは高価な粘性流体が必要となるばかり
か、粘性ダンパ及びタイミングプーリは、複雑かつ加工
精度の高いラビリンス溝により係合している。この結
果、部材点数が増加するとともに、加工工程が増加して
製造コストが上昇するという問題がある。さらに、粘性
ダンパを使用することにより、バルブタイミング制御装
置全体の重量が増加するという問題もある。

【０００６】この発明の目的は、耐久性の低下、コスト
上昇及び重量化を招くことなく、バックラッシを無くし
て噛合騒音を低減することの可能な内燃機関のバルブタ
イミング制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、バルブ駆動用カムシャフトと、そのカム
シャフトを駆動するためのプーリとの間に内外周面にス
プラインを有し、そのうち一方はヘリカルスプラインで
あるリングギヤをスプライン嵌合により介在させ、その
リングギヤの端部に作動油の油圧を作用させてカムシャ
フト軸方向へ移動させることでプーリとカムシャフトの
回転位相を変化させ、バルブの開閉時期を可変とした内
燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記カム
シャフトとリングギヤとの間には同リングギヤを作動油
の油圧力にてカムシャフトの径方向外方へ押圧するため
の油圧経路を設けたことを要旨とするものである。

【０００８】

【作用】上記の構成により、本発明は、リングギヤがカ
ムシャフトの軸方向へ移動する際、油圧経路を介して作
動油が同リングギヤの内周面に対して供給される。この
供給により、リングギヤに油圧力が作用する。そして、
リングギヤはカムシャフト外径方向に押圧されることに
より、カムシャフトの回転軸心から偏心する。このた
め、リングギヤとプーリ側のギヤとのスプラインが密接
状態で噛合され、両者のバックラッシが低減される。こ
の結果、リングギヤとプーリ側のギヤとの噛合により生
じる噛合騒音の発生が防止される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明における内燃機関のバルブタイ
ミング装置を具体化した一実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１０】図１に示すように、内燃機関としてのエン
ジンのシリンダヘッド１には、前後（図１の左右）方向
へ延びる吸気バルブ用のカムシャフト２が設けられてい
る。カムシャフト２の外周にはカムジャーナル部２ａが
形成され、このカムジャーナル部２ａがシリンダヘッド
１とベアリングキャップ３とによって回転可能に支承さ
れている。カムシャフト２の前端には筒状のインナギヤ
４がボルト５により締付け固定されている。カムシャフ
ト２の前端外周にはタイミングプーリ６が回転可能に設
けられている。タイミングプーリ６のボス部６ａはカム
シャフト２の前端に遊挿されている。ボス部６ａの前端
面はインナギヤ４の後端面に摺動可能に当接されている
とともに、ボス部６ａの後端面はカムシャフト２の外周
から突出したフランジ２ｂに摺動可能に当接されてい
る。

【００１１】タイミングプーリ６にはタイミングベルト
８が掛装され、クランクシャフト（図示しない）の回転
がこのタイミングベルト８を介してタイミングプーリ６
に伝達される。タイミングプーリ６の前端面にはアウタ
ギヤ１１がボルト９にて締付け固定されている。

【００１２】前記タイミングプーリ６とアウタギヤ１１
とによって囲まれる空間が環状空間１２とされ、同環状
空間１２にはリングギヤ１３が配設されている。リング
ギヤ１３の後端外周には、同リングギヤ１３の径方向外
方へ延びる環状のフランジ７が一体に形成されている。
フランジ７の外周面にはその周方向へ延びる周溝７ａが
形成され、周溝７ａ内には環状のパッキン７ｂが収容さ
れている。そして、前記パッキン７ｂによりフランジ７
の外周とアウタギヤ１１の内周とは密接されている。

【００１３】前記リングギヤ１３によりタイミングプー
リ６とインナギヤ４とが駆動連結されている。すなわ
ち、リングギヤ１３の最外周及び最内周にはそれぞれヘ
リカルスプライン１３ａ，１３ｂが形成されている。一
方、前記インナギヤ４の外周及びアウタギヤ１１の内周
にはヘリカルスプライン４ａ，１１ａが形成されてい
る。そして、ヘリカルスプライン１３ａ，１１ａ同士が
噛み合い、また、ヘリカルスプライン１３ｂ，４ａ同士
が相互に噛み合っている。

【００１４】従って、クランクシャフトの回転がタイミ
ングベルト８を介してタイミングプーリ６に伝達される
と、リングギヤ１３によって連結されたタイミングプー
リ６とインナギヤ４とが一体的に回転され、カムシャフ
ト２が回転駆動される。

【００１５】前記環状空間１２におけるリングギヤ１３
の前側は第一の圧力室１４とされ、リングギヤ１３の後
側は第二の圧力室１５とされている。この圧力室１４，
１５には作動油が供給される。すなわち、カムシャフト
２の前端部及びタイミングプーリ６のボス部６ａには遅
角制御用通路１６が形成されている。カムシャフト２に
おける遅角側制御用通路１６の一端はボス部６ａの開口
を介して第二の圧力室１５と連通され、他端はカムジャ
ーナル部２ａの幅方向の中央部に設けた図示しない開口
部に連通されている。そして、その開口部はシリンダヘ
ッド１の軸受部に開口する遅角制御用通路１６に連通さ
れている。

【００１６】また、カムシャフト２の前端部軸芯及びボ
ルト５には進角制御用通路１７が形成されている。すな
わち、カムシャフト２における進角側制御用通路１７の
一端はボルト５の軸芯に沿って穿設された透孔５ａを介
して第一の圧力室１４と連通され、他端はカムジャーナ
ル部２ａのスラスト面側に設けた図示しない開口部に連
通されている。そして、その開口部はシリンダヘッド１
の軸受部においてカムジャーナル２ａのスラスト面側に
開口する進角制御用通路１７に連通されている。

【００１７】また、この実施例では、オイルポンプ２
２、オイルパン２３、オイルフィルタ２４、動弁機構及
びクランク機構等によりエンジンの潤滑系が構成されて
いる。すなわち、遅角制御通路１６及び進角制御通路１
７の他端は、電磁制御式のオイルコントロールバルブ
（以下、単にＯＣＶという）２５に接続され、このＯＣ
Ｖ２５はオイルフィルタ２４、オイルポンプ２２、オイ
ルストレーナ２６を介してオイルパン２３に接続されて
いる。オイルポンプ２２はエンジンに駆動連結されてお
り、エンジンの作動に連動してオイルパン２３内に作動
油を汲み上げ、吐出する。

【００１８】そして、オイルポンプ２２が駆動されるこ
とにより、オイルパン２３からオイルストレーナ２６を
介して作動油が汲み上げられる。その作動油がオイルフ
ィルタ２４を通過した後、ＯＣＶ２５の動作により選択
された遅角制御用通路１６、あるいは進角制御用通路１
７を介していずれかの油圧室へ供給される。この供給に
より、リングギヤ１３に油圧が作用するようになってい
る。

【００１９】次に、本実施例の特徴部分について説明す
る。図１〜図３に示すように、カムシャフト２の前端部
にはその軸方向に沿って作動油供給通路１８が形成され
ている。また、作動油供給通路１８の前端におけるカム
シャフト２の周面には、同カムシャフト２の周方向に延
びる溝部１８ａが凹設され、溝部１８ａのリングギヤ１
３側は開口されている。そして、作動油供給通路１８の
一端は、作動油供給通路１８の前端に透設された開口を
介して溝部１８ａに連通されている。また、作動油供給
通路１８の他端は、前記ＯＣＶ２５に接続されている。
すなわち、作動油はオイルポンプ２２の駆動により前記
オイルパン２３から汲み上げられ、ＯＣＶ２５により遅
角制御用通路１６、もしくは進角制御用通路１７に供給
されるとともに、作動油供給通路１８にも供給される。

【００２０】溝部１８ａのリングギヤ１３側開口におけ
るボス部６ａの前端には、その径方向へ延びる連通孔１
９が形成されている。この連通孔１９の直径は前記溝部
１８ａの幅と同一になっている。そして、連通孔１９は
前記溝部１８ａを介して作動油供給通路１８と連通され
ている。なお、作動油供給通路１８、溝部１８ａ及び連
通孔１９から油圧経路が構成されている。また、連通孔
１９はリングギヤ１３が最進角位置及び最遅角位置のい
ずれの位置に位置してもリングギヤ１３の後部内周面に
対向するように配置されている。すなわち、リングギヤ
１３が最進角位置あるいは最遅角位置に位置しても連通
孔１９を介して油圧が作用するようになっている。

【００２１】また、ボス部６ａには前記連通孔１９のリ
ングギヤ１３側開口周囲に沿ってリング状の溝２０が形
成されている。溝２０内には環状の弾性材からなるシー
ル部材としてのＯリング２１が収容されている。そし
て、前記Ｏリング２１により連通孔１９のリングギヤ１
３側開口周囲におけるボス部６ａの外周とリングギヤ１
３の内周後部とは互いに密接されている。この密接によ
り連通孔１９に供給される作動油はボス部６ａから漏れ
ないようになっている。

【００２２】次に、上記のように構成されたバルブタイ
ミング制御装置の作用及び効果について説明する。オイ
ルポンプ２２の駆動によりオイルパン２３から作動油が
汲み上げられると、ＯＣＶ２５により作動油は進角制御
通路１７を介して第一の圧力室１４に供給される。する
と、リングギヤ１３に油圧が作用して、その押圧力にて
同リングギヤ１３はその軸方向の一方（図１の右方向）
へ移動される。この結果、カムシャフト２に捩じりが付
与されてアウタギヤ１１との回転位相がずれる。すなわ
ち、吸気バルブの閉じ・開きが早められ、吸気工程にお
ける吸気バルブと排気バルブとのオーバラップが大きく
なる方向へ変えられる。

【００２３】反対に、オイルポンプ２２の駆動によりオ
イルパン２３から作動油が汲み上げられると、ＯＣＶ２
５により作動油は遅角制御通路１６を介して第二の圧力
室１５に供給される。すると、リングギヤ１３に油圧が
作用して、その押圧力にて同リングギヤ１３はその軸方
向の一方（図１の左方向）へ移動される。この結果、カ
ムシャフト２に前記とは逆の捩じりが付与されてアウタ
ギヤ１１との回転位相がずれる。すなわち、吸気バルブ
の開き・閉じが遅らせられ、吸気工程における吸気バル
ブと排気バルブとのオーバラップが小さくなる方向へ変
えられる。

【００２４】リングギヤ１３が移動する際、ＯＣＶ２５
によりオイルパン２３から作動油が進角制御通路１７も
しくは遅角制御通路１６に供給されるとともに、作動油
供給通路１８にも供給される。作動油供給通路１８に供
給された作動油は、溝部１８ａを介して連通孔１９に供
給される。すると、リングギヤ１３の内周に対して油圧
が作用して、同リングギヤ１３はカムシャフト２の径方
向外方へ押付けられる。すなわち、リングギア１３の回
転中心からインナギヤ４及びアウタギヤ１１の回転中心
から図１に示す矢印方向に偏心する。そして、リングギ
ヤ１３は偏心した状態で回転する。この結果、リングギ
ヤ１３及びアウタギヤ１１のヘリカルスプライン１３
ａ，１１ａとの噛み合いは密接状態となり、両者１３
ａ，１１ａのバックラッシはなくなる。また、リングギ
ヤ１３及びインナギヤ４のヘリカルスプライン１３ａ，
４ａとの噛み合いも密接状態となり、両者１３ａ，４ａ
のバックラッシはなくなる。さらに、偏心した側のリン
グギヤ１３後部の内側面はタイミングプーリ６のボス部
６ａに対して押付けられ、密接状態となる。

【００２５】従って、本実施例におけるバルブタイミン
グ制御装置は、作動油供給通路１８、溝部１８ａ及び連
通孔１９に供給される油圧力により、リングギヤ１３と
各ギヤ４，１１とのバックラッシを無くことができる。
この結果、従来と異なり、耐久性の低下、コスト上昇及
び重量化を招くことなく、バックラッシを無くして噛合
騒音を低減することができる。しかも、リングギヤ１３
の加工精度を低くしてリングギヤ１３と各ギヤ４，１１
とバックラッシの許容範囲を広くできるので、リングギ
ヤ１３の加工が容易になる。。

【００２６】また、ボス部６ａにはＯリング２１を設け
たので、連通孔１９から作動油が漏れることはない。こ
の結果、第一の圧力室１４もしくは第二の圧力室１５に
所定量の作動油を確実に供給できて、供給されるリング
ギヤ１３に対して作用する油圧に悪影響を及ぼすのを防
止できる。

【００２７】さらに、作動油漏れを防ぐことにより、リ
ングギヤ１３に対して作用する作動油の油圧力は高圧状
態に保持される。このため、確実にリングギヤ１３を迅
速かつ確実に偏心させることができるので、リングギヤ
１３と各ギヤ４，１１との噛合騒音を確実に低減するこ
とができる。

【００２８】加えて、リングギヤ１３が移動する際、Ｏ
リング２１とリングギヤ１３の後部の内周面とが互いに
摺接する。このため、その摺接が抵抗力となり、リング
ギヤ１３の移動が規制され、同リングギヤ１３は移動中
にガタツクことがない。よって、リングギヤ１３と各ギ
ヤ４，１１との噛合騒音をより一層低減できる。

【００２９】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば下
記のように任意に変更することも可能である。 （１）上記実施例では、Ｏリング２１を用いたが、これ
以外にもシールリング、ガスケット等を用いてもよい。

【００３０】（２）前記溝部１８ａはボス部６ａの周方
向に沿って延出したが、連通孔１９をボス部６ａの周方
向に沿って延びる細長状に形成してもよい。 （３）カムシャフト２からタイミングプーリ６を介して
リングギヤ１３にかける油圧をＯＣＶ２５により制御し
てもよい。すなわち、リングギヤ１３の移動時において
油圧力を弱くし、リングギヤ１３の非移動時において油
圧力を強くすれば、タイミングプーリ６とカムシャフト
２との位相変換の応答性を損なうことなく、リングギヤ
１３の噛合騒音を低減することができる。また、リング
ギヤ１３の非移動時において油圧力を強くすれば、リン
グギヤ１３はガタツキにくくなり、所定の位相に保持さ
れ易くなる。この結果、位相変換の制御性が向上する。

【００３１】以上、この発明の各実施例について説明し
たが、各実施例から把握できる請求項以外の技術的思想
について、以下にそれらの効果と共に記載する。 （ａ）請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制
御装置において、前記カムシャフトとリングギヤとの間
には油圧経路上の作動油が外部へ漏れるのを防止するた
めのシール部材が設けられている内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置。この構成によれば、シール部材により
油圧経路上の作動油が外部に漏れることがないので、リ
ングギヤが移動する際、リングギヤを確実に偏心させる
ことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
既存の油圧系統を使用したので耐久性の低下、コスト上
昇及び重量化することなく、リングギヤの噛合騒音の発
生を防止することができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例におけるバルブタ
イミング制御装置の断面図である。

【図２】同じく、要部を示す断面図である。

【図３】同じく、図２のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

２…カムシャフト、６…タイミングプーリ（プーリ）、
１３ａ，１３ｂ…ヘリカルスプライン、１８…作動油供
給通路、１８ａ…溝部、１９…連通孔（１８，１８ａ，
１９とから油圧経路が構成されている。）、２１…Ｏリ
ング（シール部材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バルブ駆動用カムシャフトと、そのカムシ
   ャフトを駆動するためのプーリとの間に内外周面にスプ
   ラインを有し、そのうち一方はヘリカルスプラインであ
   るリングギヤをスプライン嵌合により介在させ、そのリ
   ングギヤの端部に作動油の油圧を作用させてカムシャフ
   ト軸方向へ移動させることでプーリとカムシャフトの回
   転位相を変化させ、バルブの開閉時期を可変とした内燃
   機関のバルブタイミング制御装置において、 前記カムシャフトとリングギヤとの間には同リングギヤ
   を作動油の油圧力にてカムシャフトの径方向外方へ押圧
   するための油圧経路を設け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。