JPH11218008A - 可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランク軸に伝達要素を介して連結された
回転伝達部材と一体回転可能なハウジングに対して相対
回転可能なベーンロータを遅角位置にロックするロック
機構を有するカム位相可変装置において、ロック解除時
にスプリング室から排出される油分による伝達要素の劣
化を防止して伝達要素をベルトで構成可能とし内燃機関
のコスト低減および軽量化を図る。 【解決手段】 スプリング（８０）のロック方向作用
力に抗してロックピン（７０）がロック穴（２２ｂ）か
ら離脱するとき、スプリング室（７１）内の油は、ベー
ン（４４）に形成した溝（４４ｉ）及び呼吸孔（４４
ｊ）とカムシャフト（１０）に形成した面取り部分（１
０ａ）及び呼吸穴（１０ｂ）とを介して、伝達要素から
隔絶されたシリンダヘッドカバー内の空間に排出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のクラン
ク軸と同期回転可能な回転伝達部材に対するカムシャフ
トの回転位相を油圧により可変調整する可変動弁機構に
関し、特に、ベーン部材を最遅角位置にロック可能なロ
ック機構を有するベーン式カム位相可変装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】油圧ベーン式カム位相可変装置
は、伝達要素を介してクランク軸に連結された回転伝達
部材と一体回転可能な収容部材と、この収容部材内に収
容されたベーンを有しカムシャフトと一体回転可能なベ
ーン部材とを含み、ベーンと収容部材との間に形成され
た油室に対して圧油を給排することによりカム位相を変
化させて吸気弁と排気弁とのバルブオーバラップ期間を
可変調整するもので、エンジン始動性やエンジン出力の
向上に寄与する。この種の装置として、例えば下記のも
のが提案されている。

【０００３】特開平１−９２５０４号公報に記載された
弁開閉時期制御装置は、クランププーリに連結されたタ
イミングプーリ１（この参照符号は公報に記載のもので
ある）を備え、該プーリの内周部１ａにはカムシャフト
４と一体の内部ロータ３が相対回転可能に嵌合され、内
部ロータ３の板状ベーン２は、プーリ内周部１ａに形成
したオイル溝８ａに挿入されている。各ベーンの両側に
形成された圧力室８、８ａの一方へオイルが供給される
と、プーリ内周部の収容穴に配されたノックピン２２ま
たは２２’がスプリング２３の付勢力に抗して内部ロー
タ３の穴２４または２４’から離脱してベーンが回転
し、タイミングプーリに対するカムシャフトの回転位相
が変化する。ノックピン２２または２２’が穴２４また
は２４’に整合する位置までベーンが回転すると、ノッ
クピン２２または２２’がスプリング２３の付勢力を受
けて穴２４または２４’に嵌入して、変化後の回転位相
が維持される。この装置において、ノックピン収容穴の
半径方向外方側はスプリング座により閉じられている。
このため、ロック解除時、ノックピン２２、２２’は、
ノックピン収容穴２４、２４’に充満したオイルをプー
リ内周部とスプリング座との間隙を介して排出しつつ、
穴２４、２４’から離脱することになる。この様に、収
容穴内のオイルによる背圧がノックピンに加わると、ロ
ック解除の円滑さが損なわれる。

【０００４】特開平９−６０５０８号公報に記載された
バルブタイミング調整装置は、ベーンロータ９を最遅角
位置にロックするロック機構を備えている。ベーンロー
タのベーン９ａ、９ｂは、チェーンスプロケット１及び
フロントプレート４と共にハウジング部材を構成するシ
ューハウジング３のシュー３ａ、３ｂにより形成された
扇状空間部に収容されている。ロック機構は、ベーン９
ａ、９ｂに形成した収容孔８に収容される大径部とフロ
ントプレート４に形成したストッパ穴２０に嵌合する小
径部とからなるストッパピストン７と、収容孔内に配さ
れピストン７をフロントプレート側へ付勢するスプリン
グ１８と、収容孔内でピストン小径部とベーン内壁との
間に介在するガイドリング１９とを有している。ガイド
リングとピストン大径部との間においてベーンロータに
は遅角油圧室に連通する油圧室２３が形成され、ストッ
パ穴とピストン小径部との間においてフロントプレート
には進角油圧室に連通する油圧室２４が形成されてい
る。そして、油圧室２３、２４への圧油供給がなくかつ
ベーンが最遅角位置にあるときにスプリング１８の付勢
力によりピストン７がストッパ穴２０に嵌合する一方、
いずれかの油圧室に圧油が供給されたときにピストンが
ストッパ穴から離脱してロックが解除される。収容孔８
の一部であるスプリング側空間部は、ベーンロータが最
遅角状態にあるとき、ベーン側壁に設けたドレン孔２１
を介してチェーンスプロケット１の大気孔２２に連通し
て大気圧相当になる。このため、スプリング側空間部の
オイルによる背圧を受けずにピストン７がストッパ穴２
０から離脱し、ロック解除が円滑に行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、ベーン式カム
位相可変装置の回転伝達部材はカムスプロケットやカム
プーリで構成され、チェーンやタイミングベルト等から
なる伝達要素を介してクランク軸に連結される。ベルト
を用いると、内燃機関の低コスト化や軽量化を図れる。

【０００６】しかしながら、タイミングベルト等は一般
にはゴム製または合成樹脂製であって、油分による劣化
を来たし易い。従って、特開平９−６０５０８号公報の
バルブタイミング調整装置のように、スプリング収容室
を大気に開放するための連通路（大気孔２２）を回転伝
達部材の近くに設けた装置では、連通路から排出される
油分によるベルト劣化が生じてベルトの耐久性が悪化す
る。

【０００７】本発明は、内燃機関のクランク軸と回転伝
達部材との連結に用いる伝達要素をタイミングベルトな
どで構成可能とする可変動弁機構を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の可変動弁機構
は、内燃機関のクランク軸から伝達要素を介して回転力
が伝達される回転伝達部材と一体回転可能な収容部材
と、カムシャフトと一体回転可能かつ収容部材に対して
相対回転可能なベーン部材と、付勢手段の付勢力を受け
てロック穴に嵌入される可動体を有したロック機構と、
可動体または収容部材に形成され付勢手段を収容する収
容室とシリンダヘッドカバーが画成する空間とを連通さ
せる連通路とを備えることを特徴とする。

【０００９】上記の可変動弁機構では、ベーン部材と収
容部材との間の油室への油圧供給に応じて可動体が付勢
手段の付勢力に抗してロック穴から離脱する際、収容室
内の油は連通路を介してシリンダヘッドカバーが画成す
る空間へ容易に排出される。このため、可動体は、収容
室内の油による背圧を受けずにロック穴から離脱し、ロ
ック解除が円滑に行われる。しかも、収容室内の油が、
シリンダヘッドカバーにより画成され伝達要素から隔絶
された空間へ排出されるので、収容室から排出される油
が伝達要素に影響を及ぼすことがない。このため、油分
による劣化が生じ易い構成材料からなるが内燃機関のコ
スト低減や軽量化を可能とするタイミングベルトなどを
伝達要素として用いることが可能になる。

【００１０】カムシャフトを軸支する軸受け部分を有し
たカムジャーナルによってシリンダヘッドカバーの一部
を構成すると共にカムジャーナルの軸受け部分に関して
カムシャフト先端側で回転伝達部材をカムシャフトに嵌
合させ、更に、回転伝達部材の嵌合部とカムジャーナル
との対向面間にオイルシールを配してなる内燃機関に本
発明の可変動弁機構を適用する場合、オイルシールとカ
ムジャーナルとカムシャフトとにより画成される環状空
間に上記連通路を連通させることが好ましい。

【００１１】より具体的には、ベーン部材およびカムシ
ャフト先端部にそれぞれ形成され互いに連通する２つの
連通孔により、上記連通路を構成する。そして、ベーン
部材の連通孔およびカムシャフト先端部の連通孔を収容
室および環状空間にそれぞれ連通させる。上記の好適態
様では、連通路の形成に際してカムシャフトに形成すべ
き連通路の長さを短くでき、従って、油圧供給源から油
室への油圧供給のための圧油通路を例えばカムシャフト
に形成し或いはカムシャフトとカムジャーナルの軸受け
部分との対向面に形成する場合にも、上記の連通孔と圧
油通路とを充分に離隔して設けることができる。この結
果、連通路形成のための連通路の加工が簡易になる。連
通孔の加工に精度を要しないので、加工時にドリルに芯
ぶれが生じても問題がない。また、連通孔と圧油通路と
の間に鋳造巣があっても両者が連通するという不都合は
生じない。

【００１２】より好ましくは、カムシャフト先端面の周
縁を面取りしておき、この面取り部分を利用してベーン
部材の連通孔とカムシャフト先端部の連通孔とを連通さ
せる。この好適態様によれば、カムシャフトに対するベ
ーン部材の回転方向取付位置と無関係に両連通孔を確実
に連通させることができ、ベーン部材取付けの要件が緩
和される。また、両連通孔を連通させるための通路を設
ける必要がなく、通路形成に伴う製造コスト増大やカム
シャフトやベーン部材の強度低下を来すことがない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
可変動弁機構としてのベーン式カム位相可変装置を説明
する。本実施形態のカム位相可変装置は、ＤＯＨＣエン
ジンの吸気側カムシャフトに付設されて排気弁に対する
吸気弁のオーバラップ量を可変制御するもので、以下の
説明では吸気弁側の構成を主に説明する。但し、本装置
は、エンジンの排気側または吸排気側の双方に配設可能
である。

【００１４】図１において、ＤＯＨＣエンジンのシリン
ダヘッドとロッカーカバー２（二点鎖線で模式的に示
す）との接合部位には、吸気側のカムシャフト１０を回
転自在に支持するカムジャーナル１５が設けられてい
る。ロッカーカバー２はシリンダヘッドカバーの一部を
構成する。カムシャフト１０には、ロッカアームを介し
て吸気弁に当接するカム４が形成され、カムシャフト１
０の回転につれて吸気弁が開閉するようになっている。

【００１５】エンジンのクランク軸（図示略）は、ベル
トやチェーンなどの回転力伝達要素を介して吸気側のカ
ムプーリやカムスプロケット（回転伝達部材２０）に連
結されている。本実施形態の回転力伝達要素は、軽量化
及びコスト低減を図るため例えば合成樹脂製の歯付きベ
ルト６（図２）により構成され、回転伝達部材２０はカ
ムプーリで構成されている。カムプーリ２０は、円板状
の主体部２２と、歯付きベルト６と噛み合う歯付きフラ
ンジ２４と、カムシャフト１０の端部に外嵌されたボス
部２６とを有している。すなわち、カムプーリ２０は、
カムシャフト１０と同軸に配されると共にカムシャフト
１０により回転可能に支持され、歯付きベルト６を介し
て伝達されるクランク軸の回転力を受けて回転するよう
になっている。

【００１６】本実施形態のカム位相可変装置は、後で詳
述するように装置各部の回転慣性、重量及び外形寸法の
低減ならびに装置の回転バランスの向上をも企図してい
る。これに関連して、カムプーリ主体部２２の外周側に
は、カムプーリ２０の回転慣性及び重量の低減のため、
例えば４つの溝孔２２ａ（図２）が形成されている。図
２中、参照符号２０ａは、クランク軸との位相差決めに
供されるマークを示す。

【００１７】カムプーリ２０のボス部２６及びカムジャ
ーナル１５の対向周面間には、エンジン外部への油漏れ
を防止するリング状のオイルシール１７が配されてい
る。カムシャフト１０回りの潤滑などに用いられた油
は、カムシャフト１０、カムジャーナル１５及びオイル
シール１７により画成された環状空間１０ｄとカムジャ
ーナル１５に形成された油路１５ｃとを介して、エンジ
ン内部に戻される。

【００１８】カム位相可変装置は、例えば４本のボルト
２３（図３）によりカムプーリ主体部２２の外方端面に
固定されてカムプーリ２０と一体回転可能なベーンハウ
ジング（収容部材）３０と、ボルト１４によりカムシャ
フト１０の端面に固定されカムシャフト１０と一体に回
転可能なベーンロータ（ベーン部材）４０とを有し、各
要素３０、４０はカムシャフト１０およびカムプーリ２
０と同軸に配されている。ベーンハウジング３０および
ベーンロータ４０は、例えばアルミニウムなどを基材と
する軽合金からなる素材を押し出し成形したもので、重
量及び回転慣性の低減が図られている。この様に回転慣
性が小さいカム位相可変装置にあっては、クランク軸と
カムプーリ２０とを連結する回転力伝達要素に加わる負
荷が小さくなり、従って、この回転力伝達要素を上記の
ような歯付きベルト６で構成可能になる。なお、以下に
おいて、カム位相可変装置での要素配列や回転バランス
等に関連して、要素１０，２０，３０及び４０を一括し
てカム駆動系と称することがある。

【００１９】ベーンロータ４０は、これを収容するベー
ンハウジング３０との間に供給される圧油を介してベー
ンハウジング３０と駆動的に連結された状態でハウジン
グ３０と一体に回転するようにされている。クランク軸
の回転力は、カムプーリ２０、ベーンハウジング３０お
よびベーンロータ４０を介してカムシャフト１０へ伝達
される。

【００２０】カムプーリ２０は、カムシャフト１０に嵌
合する上記のボス部２６を有し、カムシャフト１０に対
して相対回転可能になっている。また、ベーンロータ４
０は、ハウジング３０内で該ハウジングに対して例えば
約４０度の所定角度範囲内で回動可能になっている。そ
して、ベーンロータ４０がハウジング３０内で回動する
と、カムプーリ２０に対するカムシャフト１０の回転位
相が変化して、吸気弁と排気弁とのバルブオーバラップ
量が変化することになる。本実施形態では、ベーンロー
タ４０が図６に示す最遅角側の回動位置をとったときに
バルブオーバラップ量を略ゼロにしてエンジンの始動性
向上を図る一方、エンジン回転の上昇につれてバルブオ
ーバラップ量を増大させて吸気効率向上を図るようにし
ている。

【００２１】詳しくは、ベーンロータ４０は、円筒状の
主体部４２と、ロータ主体部４２の周面に互いに直径方
向に対向して設けられた２つのベーン４４とを有してい
る（図２）。ロータ主体部４２のカムシャフト側の端面
にはピン穴４２ｂ（図３）が形成され、このピン穴４２
ｂに整合してカムシャフト１０の対向端面にピン孔が形
成されている。そして、両ピン穴に配されるピン８（図
３）により、カムシャフト１０に対するベーンロータ４
０の取付位置を位置決めするようにしている。

【００２２】ベーン４４は、ベーンロータ主体部４２か
ら半径方向外方へ延びている。各ベーン４４は、縦断面
でみて先細形状（本実施形態では略台形状）に形成さ
れ、これにより、半径方向外方部位でのベーン４４の重
量が低減され、従って、ベーン４４の回転慣性が大幅に
低減される。先細形状のベーン４４を設けたベーンロー
タ４０は、回転慣性が小さく、しかも、ベーンロータ回
転中心ひいてはカム駆動系１０、２０、３０及び４０の
回転軸線まわりの回転バランスに富み、回転振動が抑制
される。

【００２３】ベーンハウジング３０は、ハウジング本体
３２とハウジング端壁３４とを有している。ハウジング
本体３２はベーン数と同数（例えば２つ）の周壁部３２
ａを有し、各ハウジング周壁部３２ａの両縁から一対の
隔壁３２ｂ、３２ｃが互いに平行にベーンロータ半径方
向内方へ延びている。また、各ベーンの隔壁３２ｂの内
面は他方のベーンの隔壁３２ｃの内面と面一をなし、両
隔壁は隔壁結合部３２ｄを介して互いに結合されてい
る。隔壁結合部３２ｄの内周面は縦断面円弧状に形成さ
れてベーンロータ主体部４２の外周面に摺接しており、
ベーンロータ４０を回転自在に支持している。隔壁結合
部３２ｄには、ボルト２３が挿通するボルト孔２３ａが
形成されている。

【００２４】上述のようにベーン４４が先細形状である
ので、カム位相可変範囲を所要のものにしつつ、ハウジ
ング周壁部３２ａの周方向長さを短くすることができ
る。このため、ハウジング３０の回転慣性を低減するべ
く、隔壁結合部３２ｄ回りでハウジング３０の半径方向
外方部分を除肉可能になる。ベーンハウジング３０の各
対の隔壁３２ｂ、３２ｃは、ハウジング周壁部３２ａ、
ハウジング端壁３４及びカムプーリ主体部２２と協働し
てベーン４４を収容するベーン収容室を画成している。
換言すれば、本実施形態のカムプーリ主体部２２は、ハ
ウジング要素３２及び３４と共に収容部材を構成してい
る。ベーン４４の先端周面とハウジング周壁部３２ａの
内周面との間にはシール４９が配され、このシール４９
とベーン４４とにより、ベーン収容室は進角側油室４７
と遅角側油室４８との２つに区分されている（図２）。
即ち、ベーンハウジング３０とベーンロータ４０との間
には各ベーン４４を挟んで２対の油室４７，４８が画成
されている。そして、両油室４７、４８の所要の一方に
圧油を供給することにより、ハウジング３０内でベーン
ロータ４０を回動させるようにしている。

【００２５】本実施形態によるベーンハウジング３０及
びベーンロータ４０は、上記のように押し出し成形によ
り得られるもので、両要素３０、４０の対向面などは必
要に応じてブローチ盤などを用いて切削加工される。上
記のように各ベーンの隔壁３２ｂ、３２ｃを互いに平行
に設けると共に両隔壁の内面がベーンロータ直径方向に
対向する他方のベーンの隔壁３２ｃ、３２ｂの内面と面
一をなすように設けることにより、ブローチ加工が容易
になると共に加工精度が向上し、また、加工面の検査が
容易になる。

【００２６】次に、油室４７、４８に対する圧油の給排
について説明する。図１に示すように、カムジャーナル
１５には、カムシャフト１０の長手方向軸線に略直交し
てそれぞれ延びる第１及び第２油路１５ａ、１５ｂが形
成されている。油路１５ａ、１５ｂの外方端は、オイル
コントロールバルブ（ＯＣＶ）５０の第１及び第２出口
ポート５１、５２にそれぞれ連通している。ＯＣＶ５０
の第１入口ポート５３は、油タンク６０から汲み上げた
油を加圧する油ポンプ６２の吐出側に連通する油供給パ
イプ６３に接続され、第２入口ポート５４はリターンパ
イプ６４に接続されている。後述のように第１油路１５
ａは遅角側油室４７に連通しており、ＯＣＶ５０が図１
に示す切換位置（遅角位置）５０ａをとって第１入口ポ
ート５３と第１出口ポート５１とが連通すると共に第２
入口ポート５４と第２出口ポート５２とが連通したと
き、油ポンプ６２からの圧油が遅角側油室４８に供給さ
れるようになっている。一方、ＯＣＶ５０が別の切換位
置（進角位置）５０ｂをとって第１入口ポート５３と第
２出口ポート５２とが連通すると共に第２入口ポート５
４と第１出口ポート５１とが連通したとき、進角側油室
４７への圧油供給が行われる。そして、ＯＣＶ５０を例
えば電子制御ユニット（図示略）によりエンジン回転数
に応じてデューティ制御して油室４７，４８に対する圧
油の給排を制御し、カムシャフト１０に対するカムプー
リ２０の回転位相を可変制御するようにしている。ま
た、ＯＣＶ５０が中立位置５０ｃをとって入口ポート５
３、５４と出口ポート５１、５２との連通が遮断される
と、回転位相が維持されることになる。即ち、ＯＣＶ
は、油ポンプ６２等と共にベーンロータ４０を必要に応
じて油圧により遅角側または進角側へ回転させる油圧供
給手段を構成している。

【００２７】カムジャーナル１５に形成され圧油給排経
路の一部を構成する第１及び第２油路１５ａ、１５ｂの
内方端は、カムシャフト１０の周面に形成された第１及
び第２環状溝１１ａ、１１ｂにそれぞれ開口している。
カムシャフト１０には、第１環状溝１１ａからカムシャ
フト軸線の手前までそれぞれ延びる第１半径方向孔１２
ａと、第２環状溝１１ｂからカムシャフト軸線まで延び
る第２半径方向孔１２ｂとがカムシャフト半径方向に形
成されている。第１半径方向孔１２ａはベーン数と同数
設けられている。カムシャフト１０が如何なる回転位置
をとったときにも、孔１２ａは第１環状溝１１ａに連通
し、孔１２ｂは第２環状溝１１ｂに連通している。ま
た、カムシャフト１０には、孔１２ａ、１２ｂの内方端
からカムシャフト端面までそれぞれ延びる第１及び第２
長手方向孔１３ａ、１３ｂがカムシャフト軸線方向に形
成されている。第２長手方向孔１３ｂはカムシャフト軸
線上に一つ設けられ、第１長手方向孔１３ａはカムシャ
フト軸線から偏倚した半径方向位置においてベーン数と
同数設けられている。

【００２８】第２長手方向孔１３ｂは段付き孔であっ
て、第２半径方向孔１２ｂに連通する小径部と、六角穴
付きの中空ボルト１４が螺着される大径部とを有してい
る。中空ボルト１４は、ベーンロータ主体部４２にこれ
と同軸に形成された段付き貫通孔４２ａ内に配され、中
空ボルト１４の頭部は、段付き貫通孔４２ａの大径部に
収容されている。中空ボルト１４の中空部１４ａは、ベ
ーンロータ主体部４２の内周面（段付き貫通孔４２ａ形
成面）と、ハウジング端壁３４の中央部のネジ孔３５に
螺着された六角穴付きボルト３６の内方端面と、中空ボ
ルト１４の頭部外面とにより画成される断面Ｕ字状の油
路４１に連通している（図１）。

【００２９】油室４７，４８への圧油給排経路に関連し
て、ベーンロータ４０において、ロータ主体部４２に
は、カムシャフト１０の２つの第１長手方向孔１３ａに
整合して２つの短い第１長手方向孔４５ａがベーンロー
タ軸線方向に形成され、また、それぞれの孔４５ａから
ベーンロータ半径方向外方に延びる２つの第１半径方向
孔４６ａが形成されている。孔４６ａの外方端は、ベー
ン４４の根元付近でロータ主体部４２の外周面に開口し
て遅角側油室４８に連通している（図２）。また、第１
半径方向孔４６ａに関して反カムシャフト側に偏倚した
ベーンロータ厚さ方向位置において、ベーンロータ主体
部４２には第２半径方向孔４６ｂがベーンロータ半径方
向に形成されている（図１）。孔４６ｂは、その内方端
がロータ主体部４２の段付き貫通孔４２ａの大径部に開
口し、その外方端がベーン４４の根元付近においてロー
タ主体部４２の外周面に開口して進角側油室４７に連通
している（図２）。

【００３０】上記の環状溝、半径方向孔および長手方向
孔は、油路１５ａまたは１５ｂと油室４８または４７と
を連通させる油路を構成している。図２から明らかなよ
うに、２つの半径方向孔４６ａはベーンロータ回転中心
を通る一つの直線上に設けられている。このため、一回
の孔加工で２つの孔４６ａを同時に形成して加工コスト
を低減できる。また、ベーンロータ４０に孔４６ａを形
成しても、ベーンロータ回転中心に対するベーンロータ
４０の回転バランス（カム駆動系の回転バランス）が損
なわれることがない。孔４６ｂについても同様である。

【００３１】カム位相可変装置は、吸気弁と排気弁との
オーバラップ量を最小値（たとえばゼロ）にするべくベ
ーン４４を最遅角側回転位置にロックするためのロック
機構を有している。図２ないし図４に示すように、本実
施形態のロック機構は、ベーン数と同数（例えば２つ）
のロックピン（可動体）７０およびスプリング（付勢手
段）８０を有している。各ロックピン７０は、ベーン厚
さ方向に各ベーン４４を貫通して形成されたロックピン
孔４４ａ内に移動自在に配されている。ロックピン７０
のハウジング端壁側半部には、スプリング８０を収容す
るスプリング室（収容室）７１がロックピン長手方向に
形成されている。ロックピン７０は、スプリング８０に
より、カムプーリ主体部２２に形成されたロック穴２２
ｂ側（ロック方向）へ常時付勢されており、ベーンロー
タ４０が最遅角側回転位置まで移動したとき、ロック穴
への油圧供給がなければ、ロックピン先端部７０ａがロ
ック穴２２ｂに嵌入して、ベーンロータ４０を最遅角位
置にロックするようになっている（図４及び図６）。こ
のロック状態では、ベーンハウジング３０からベーンロ
ータ４０に加えられる回転トルクは２つのロックピン７
０で分担される。このときにロックピン７０に加わる剪
断力に耐えるように、ロックピン７０は例えば鉄系材料
で構成されている。

【００３２】ロックピン７０は、進角側及び遅角側油室
４７、４８のいずれか一方への圧油供給に応じてハウジ
ング端壁３４側へ移動して、ロックを解除するようにな
っている。本実施形態では、進角側油室４７への圧油供
給および遅角側油室４８への圧油供給に応動する切替バ
ルブにより、進角側油室４７と遅角側油室４８との連通
を遮断しつつ、進角側油室４７または遅角側油室４８か
らの圧油をロック穴２２ｂ内へロック解除用油圧として
選択的に導入するようにしている。この様に、油室４
７、４８からのロック解除用油圧をロック機構の同一部
位（ロック穴）に導入する構成によれば、ロック解除用
油圧経路の相当部分を一系統に集約でき、ロック機構を
コンパクトにでき、設計自由度が向上し、また、加工が
簡便になり、回転アンバランスを低減できる。

【００３３】図４に示すように、切替バルブはストレー
トピンからなるバルブピストン（弁体）９０を有し、バ
ルブピストン９０は、ロックピン孔４４ａよりも半径方
向外方位置においてベーン厚さ方向（カムシャフト軸線
方向）にベーン４４を貫通して延びるバルブピストン孔
４４ｂ内に移動自在に配されている。バルブピストン９
０をストレートピンで構成すると、バルブピストン孔４
４ｂを例えば直円筒状の孔にでき、従って、ピストン９
０及びピストン孔４４ｂの加工が容易になると共に回転
アンバランスを低減でき、また、要素９０、４４ｂ間か
らの圧油漏れが少なくなるので、ピストン９０の圧油選
択動作（ピストン孔内でのピストン移動）が迅速に行わ
れる。バルブピストン９０をベーン４４内部に配置した
構成では、ピストン孔４４ｂをベーン４４を貫通して設
けることができ、ピストン孔４４ｂの加工が更に容易に
なる。そして、ピストン９０をカムシャフト軸線方向に
配置すると、ベーンロータ４０の回転に伴ってピストン
９０に加わる遠心力はピストン直径方向に作用するの
で、ピストンはベーンにより支持され、この遠心力に起
因してピストン孔４４ｂ内で移動することがない。すな
わち、圧油選択のためのピストン９０のピストン孔内で
の移動は遠心力の影響を受けずに的確かつ円滑に行われ
る。また、ピストン９０はその移動限界位置ではハウジ
ング端壁３４またはプーリ主体部２２に当接するので、
ピストンの抜け止めを設ける必要もない。

【００３４】図５に示すように、各ベーン４４のハウジ
ング端壁３４側の端面及びカムプーリ主体部２２側の端
面には、ロック解除油圧供給用の油通路４４ｃ、４４ｄ
がそれぞれ形成されている。油通路４４ｃの両端は進角
側油室４７及びバルブピストン孔４４ｂに開口し、油通
路４４ｄの両端は遅角側油室４８及びバルブピストン孔
４４ｂに開口している。このバルブ４４ｂは、ロック穴
２２ｂに連通している。すなわち、ロック解除油圧供給
用の油通路４４ｅがベーン４４に形成され、油通路７２
及び７３がロックピン７０に形成されている。油通路４
４ｅはベーン長手方向軸線に沿って延び、その両端はバ
ルブピストン孔４４ｂおよびロックピン孔４４ａにそれ
ぞれ開口している。油通路７２はロックピン直径方向に
形成され、その両端はロックピン７０の外周面にそれぞ
れ開口している。油通路７２の開口端は拡径されてお
り、ロックピン７０が図３に示すロック解除位置にある
か或いは図４に示すロック位置にあるかにかかわらず、
油通路４４ｅと油通路７２とが連通するようになってい
る。油通路７３はロックピン長手方向軸線に沿って延
び、その両端は油通路７２およびロック穴２２ｂにそれ
ぞれ開口している。

【００３５】ロック解除時の背圧除去のため、各ベーン
４４のハウジング端壁側にはスプリング室７１に連通す
る溝４４ｉが形成され、また、この溝４４ｉに連通する
呼吸孔４４ｊがベーン４４に形成されている（図４）。
呼吸孔４４ｊはベーン厚さ方向に延びて、カムシャフト
１０の先端面周縁に環状に形成された面取り部分１０ａ
に開口している。この面取り部分１０ａは、カムシャフ
ト１０の先端部にカムシャフト軸線方向に形成された呼
吸穴１０ｂとこの呼吸穴１０ｂからカムシャフト外周面
に向けて半径方向外方へ延びる呼吸穴１０ｃ（図３）と
を介して、環状空間１０ｄに連通している。上記要素４
４ｉ、４４ｊ、１０ａ、１０ｂ及び１０ｃは、スプリン
グ室７１を環状空間１０ｄに連通させる連通路を構成し
ている。上述のように、環状空間１０ｄは、カムジャー
ナル１５の油路１５ｃを介してエンジン内部に連通して
いる。

【００３６】上記構成において、油通路４４ｃを介して
進角側油室４７からバルブピストン孔４４ｂに圧油が供
給されると、バルブピストン９０がカムプーリ主体部２
２側へ移動し（図５）、圧油は、ベーン４４の油通路４
４ｅとロックピン７０の油通路７２、７３とを介してロ
ック穴２２ｂ内に流入する。また、油通路４４ｄを介し
て遅角側油室４８からバルブ４４ｂに圧油が供給される
と、バルブピストン９０がハウジング端壁３４側へ移動
し、圧油が油通路４４ｅ、７２及び７３を介してロック
穴２２ｂ内に流入する。油室４７または４８からロック
穴へ供給された圧油は、ロックピン７０をスプリング８
０のバネ力に抗してハウジング端壁側へ付勢する。この
とき、スプリング室７１内の油は、ベーン４４の溝４４
ｉ及び呼吸孔４４ｊとカムシャフト１０の面取り部分１
０ａ、呼吸穴１０ｂ、１０ｃとを介して環状空間１０ｄ
へ排出され、更に、カムジャーナル１５の油路１５ｃを
介してエンジン内部へ戻される。この結果、ロックピン
７０は、スプリング室７１内の油による背圧を受けずに
ロック穴２２ｂから離脱し、ロック解除が円滑に行われ
る。また、スプリング室７１内の油がシリンダヘッドカ
バー内の環状空間１０ｄに排出されるので、油分による
歯付きベルト６の劣化は生じない。また、カムシャフト
１０内に呼吸穴１０ｂを設けたので、オイルシール１７
の径拡大が不要で、コンパクトにできる。

【００３７】図４中、参照符号４４ｈは、ロック解除油
圧供給用の油通路４４ｅを加工するときの加工孔を表
す。すなわち、孔４４ｈ及び油通路４４ｅを一回のドリ
ル加工でベーン４４の頂面側から形成可能である。加工
孔４４ｈの両端はベーン４４の頂面およびピストン孔４
４ｂに開口しており、進角側または遅角側油室４７、４
８からピストン孔４４ｂに供給された圧油は加工孔４４
ｈを介してベーンシール４９の直下に作用し、ベーンシ
ール４９のシール性を向上させる。

【００３８】上記の２つのロックピン孔４４ａはベーン
ロータ回転中心に関して互いに対称に配され、ロックピ
ン孔４４ａに収容されるロックピン７０同士もベーンロ
ータ回転中心に関して対称に配されている。上記のロッ
ク穴２２ｂ、油通路４４ｃ及び４４ｄもベーンロータ回
転中心に関して対称に配されている。この様に、ロック
機構の各種要素を好ましくは油路を含めてロータベーン
回転中心に関して対称に設けることにより、ロック機構
の配設に伴うベーンロータ４０の回転バランス悪化を回
避することができる。

【００３９】以下、上記構成のカム位相可変装置の作用
を説明する。エンジン運転中、カム位相（吸排気弁のオ
ーバラップ量）が適正であれば、オイルコントロールバ
ルブ５０は、その入口ポート５３、５４と出口ポート５
１、５２との連通が遮断される中立位置５０ｃに保持さ
れる。この場合、進角側及び遅角側油室４７、４８に対
する圧油の給排がなされず、カム位相可変装置のベーン
４４は油室４７、４８に満たされた油により移動不能に
拘束される。この結果、ベーンハウジング３０とベーン
ロータ４０との相対回転位置が固定されてカム位相が維
持された状態で、クランク軸の回転に同期してカムプー
リ２０、ベーンハウジング３０、ベーンロータ４０及び
カムシャフト１０が回転し、カムシャフト１０のカム４
により吸気弁が開閉される。上述のように、ベーンハウ
ジング３０およびベーンロータ４０の各部は、ベーンロ
ータ回転中心に関する回転バランスを考慮して構成され
ており、従って、要素３０及び４０の回転に伴う回転振
動は充分に抑制される。

【００４０】その後、エンジン回転が上昇すると、オイ
ルコントロールバルブ５０は、第１入口ポート５３と第
２出口ポート５２とが連通すると共に第２入口ポート５
４と第１出口ポート５１とが連通する進角位置５０ｂに
切り換えられる。この結果、油ポンプ６２からの圧油
は、カムジャーナル１５の第２油路１５ｂとカムシャフ
ト１０の第２環状溝１１ｂ、第２半径方向孔１２ｂ及び
第２長手方向孔１３ｂとを介して中空ボルト１４の中空
部１４ａへ流入し、更に、油路４１とベーンロータ主体
部４２の第２半径方向孔４６ｂとを介して進角側油室４
７に供給される。油室４７への圧油供給により、ベーン
４４に進角方向（ハウジング隔壁３２ｃ側）への付勢力
が作用し、ベーン４４は遅角側油室４８内の油を排出し
つつベーンハウジング３０のベーン収容室内で進角方向
へ移動する。この結果、ベーンロータ４０はベーンハウ
ジング３０と共に回転しつつ、ハウジング３０に対して
進角方向へ相対回転し、カム位相が進角される。

【００４１】進角方向へのベーン４４の移動中、遅角側
油室４８内の油は、ベーンロータ主体部４２の第１半径
方向孔４６ａ及び第１長手方向孔４５ａを介してカムシ
ャフト１０の第１長手方向孔１３ａに流入し、次いで、
カムシャフト１０の第１半径方向孔１２ａおよび第１環
状溝１１ａとカムジャーナル１５の第１油路１５ａとオ
イルコントロールバルブ５０を介してシリンダヘッド内
へ排出され、油タンク６０へ戻る。

【００４２】また、上記のように進角側油室４７へ圧油
が供給されると、既に述べたように、油室４７内の圧油
は、油通路４４ｃ、４４ｅ、７２及び７３を介してロッ
ク穴２２ｂ内に流入して、ロックピン７０をロック解除
方向へ付勢する。このとき、ロックピン７０は既にロッ
ク解除状態にあるので、このロック解除状態が維持され
る（図２および図３）。

【００４３】その後、エンジン回転が低下すると、オイ
ルコントロールバルブ５０は、第１入口ポート５３と第
１出口ポート５１とが連通すると共に第２入口ポート５
４と第２出口ポート５２とが連通する図１に示す遅角位
置５０ａに切り換えられる。この結果、油ポンプ６２か
らの圧油は、オイルコントロールバルブ５０が進角位置
にある場合の油排出経路に対応する経路を逆方向に辿っ
て遅角側油室４８に供給される。油室４８への圧油供給
により、ベーン４４に遅角方向（ハウジング隔壁３２ｂ
側）への付勢力が作用し、ベーン４４は進角側油室４７
内の油を排出しつつベーンハウジング３０のベーン収容
室内で遅角方向へ移動する。この結果、ベーンロータ４
０はベーンハウジング３０と共に回転しつつ、ハウジン
グ３０に対して遅角方向へ相対回転し、カム位相が遅角
される。進角側油室４７からの油排出は、オイルコント
ロールバルブ５０が進角位置にある場合の圧油供給経路
に対応する経路を逆方向に辿って行われ、圧油が油タン
ク６０へ戻る。

【００４４】また、遅角側油室４８への圧油供給時、既
に述べたように、油室４８内の圧油は、油通路４４ｄ、
４４ｅ、７２及び７３を介してロック穴２２ｂ内に流入
して、ロックピン７０をロック解除方向へ付勢し、これ
によりロック解除状態にされる（図２および図３）。エ
ンジンを運転停止させる直前では、エンジンはアイドル
運転されている。このアイドル運転中、ベーン収容室内
でベーン４４が最遅角位置まで回動するように、図１に
示す遅角位置にあるオイルコントロールバルブ５０を介
して油ポンプ６２から遅角側油室４８へ圧油が供給され
る。この結果、ベーンロータ４０が最遅角位置に保持さ
れる。このときロックピン７０はロック穴２２ｂに略整
合するが、油室４８からロック穴２２ｂへの圧油供給に
よりロック解除状態が維持される。

【００４５】エンジンが運転停止状態にある間、ロック
ピン７０はスプリング８０のバネ力を受けてロック穴２
２ｂに嵌入し（図６）、ベーン４４は最遅角位置にロッ
クされる。このエンジン停止中、カムジャーナル１５よ
りも上方位置にある進角側および遅角側油室４７、４８
内の油はシリンダヘッド内に抜けるが、ベーン４４のロ
ック状態は維持される。従って、次のエンジン始動時、
ベーン４４はエンジン始動に適した最遅角位置にロック
されており、エンジンは失火発生を伴うことなく円滑に
始動する。

【００４６】本発明の可変動弁機構は上記実施形態のも
のに限定されず、種々に変形可能である。例えば、上記
実施形態では２枚ベーンのカム位相可変装置を説明した
が、ベーン数は２つに限定されない。４枚ベーンの装置
を図７に例示する。この装置はベーン４４が４つである
点を除き上記実施形態のものと略同一構成であり、実施
形態のものに対応する要素を図７に同一符号で示し、説
明を省略する。エンジンに通常装備される油ポンプを圧
油供給源として利用した場合、油圧増大によるベーンロ
ータ回転力の増大には制約があるが、ベーン数を増加さ
せると、ベーン全体の合計受圧面が広くなり、圧油の給
排に伴って発生するベーンロータ回転力を大きなものに
できる。図７の変形例では直径方向に対向する２つのベ
ーンのみにロック機構を設けたが、全てのベーンにロッ
ク機構を設けても良い。

【００４７】上記実施形態では、付勢手段収容室（スプ
リング室７１）と環状空間１０ｄとを連通させる連通路
を、要素４４ｉ、４４ｊ、１０ａ、１０ｂ及び１０ｃに
より構成したが、連通路の構成はこれに限定されない。
また、連通路を環状空間１０ｄに開口させることも必須
ではない。すなわち、付勢手段収容室内の油をシリンダ
ヘッドカバーの内部空間に排出可能とする連通路を設け
て、油分による伝達要素（例えば歯付きベルト６）の劣
化を防止しつつ背圧除去を行えるようにすれば良い。

【００４８】図８および図９に示す変形例では、呼吸穴
１０ｂは、カムシャフト１０の内部にではなく、カムシ
ャフト１０の外周面に形成されている。呼吸穴１０ｂの
一端は環状空間１０ｄに直接に連通している。すなわ
ち、実施形態での呼吸穴１０は不要になる。図１０に示
す変形例では、呼吸穴１０ｂはカムプーリのボス部２６
の内周面に形成され、呼吸穴１０ｂの一端は環状空間１
０ｄに直接に連通している。呼吸穴１０ｂをカムシャフ
ト側に形成する場合に比べ、ボス部２６はやや径大にさ
れる。

【００４９】上記実施形態のロック機構では、ロック穴
２２ｂをベーン４４の最遅角側回動位置に合致するよう
な位置に設けたが、ベーン４４の最遅角側回動位置より
も僅かに進角側へ偏倚した位置にロック穴２２ｂに形成
すると共にロックピン先端部７０ａの周面及びロック穴
２２ｂの周面にテーパを付けても良い。この場合、ロッ
ク状態においてベーン４４とベーンハウジング隔壁３２
ｂとの間にクリアランスが付与され、ロック機構のロッ
ク解除作動特性が向上し、エンジン始動時の打音の発生
が防止される。

【００５０】

【発明の効果】本発明の可変動弁機構では、ベーン部材
と収容部材との間の油室への油圧供給に応じて可動体が
付勢手段の付勢力に抗してロック穴から離脱する際、シ
リンダヘッドカバーにより画成され伝達要素から隔絶さ
れた空間へ収容室内の油を連通路を介して容易に排出で
き、収容室内の油による背圧を受けずに可動体をロック
穴から離脱させてロック解除を円滑に行え、また、油分
による劣化が生じやすい構成材料からなるタイミングベ
ルトなどを伝達要素として使用でき、内燃機関のコスト
低減および軽量化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるカム位相可変装置を
図２のＩ−Ｉ線に沿って示す長手方向断面図である。

【図２】カム位相可変装置を図３のＩＩ−ＩＩ線に沿っ
て示す横断面図である。

【図３】ロック解除状態のカム位相可変装置を図２のＩ
ＩＩ−ＩＩＩ線に沿って示す断面図である。

【図４】カム位相可変装置の部分拡大断面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図６】カム位相可変装置をロック状態で示す横断面図
である。

【図７】本発明の変形例による４枚ベーン式カム位相可
変装置を示す横断面図である。

【図８】本発明の別の変形例によるカム位相可変装置の
部分長手方向断面図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う部分断面図である。

【図１０】本発明の更に別の変形例によるカム位相可変
装置の呼吸穴形成部分の断面図である。

【符号の説明】

２ ロッカーカバー ４ カム ６ 歯付きベルト １０ カムシャフト １０ｂ、１０ｃ 呼吸穴 １０ｄ 環状空間 １５ カムジャーナル １７ オイルシール ２０ カムプーリ ２２ｂ ロック穴 ３０ ベーンハウジング ４０ ベーンロータ ４４ ベーン ４４ａ ロックピン孔 ４４ｂ バルブピストン孔 ４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ 油通路 ４４ｈ 加工孔 ４４ｉ 溝 ４４ｊ 呼吸孔 ４７ 進角側油室 ４８ 遅角側油室 ４９ シール ５０ オイルコントロールバルブ ６２ 油ポンプ ７０ ロックピン ７１ スプリング室 ７２、７３ 油通路 ８０ スプリング ９０ バルブピストン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランク軸から伝達要素を介
   して回転力が伝達される回転伝達部材と一体回転可能な
   収容部材と、 上記収容部材内に配されて上記収容部材との間に遅角側
   油室及び進角側油室を画成するベーン部を有し、上記内
   燃機関の吸気弁または排気弁の一方を開閉するカム部が
   形成されたカムシャフトと一体回転可能でかつ上記収容
   部材に対して相 対回転可能なベーン部材と、上記遅角側油室または上記
   進角側油室に油圧を供給して上記ベーン部材を上記回転
   伝達部材に対して遅角側または進角側へ相対回転させる
   油圧供給手段と、 上記ベーン部材または上記収容部材に形成した孔に配さ
   れた可動体を付勢手段により付勢して上記収容部材また
   は上記ベーン部材に形成したロック穴へ嵌入させる一
   方、上記遅角側油室または上記進角側油室への油圧供給
   が行われたときに上記可動体を上記ロック穴から離脱さ
   せるロック機構と、 上記可動体または上記収容部材に設けられ上記付勢手段
   を収容する収容室と上記内燃機関のシリンダヘッドカバ
   ーが画成する空間とを連通させる連通路とを備えること
   を特徴とする可変動弁機構。