JP2001227307A - 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】 ベーン部材やハウジング部材等に設計変更を
加えることなく、回動規制手段を設けたことによる回転
アンバランスを無くす。 【解決手段】 ハウジング部材５に一体に結合されるチ
ェーンスプロケット４に複数の貫通孔５４を部分的に偏
寄させて形成することで、同スプロケット４の質量分布
を回転軸非対称にする。貫通孔５４と回動規制部材９の
回転軸Ｏに対する配置角を略一致させる。貫通孔５４を
設けたことによる慣性モーメントの減少量と回動規制手
段９を設けたことによる慣性モーメントの増加量を略一
致させる。これにより、装置の重心がほぼ回転軸Ｏ上に
位置され、回転アンバランスが生じなくなる。

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（以下、
「エンジン」と言うものとする。）の吸気弁や排気弁の
開閉タイミングを運転条件に応じて制御するためのバル
ブタイミング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンのクランクシャフトと同期回転
するタイミングプーリやチェーンスプロケット等の駆動
力伝達部材と、外周に駆動カムを有するカムシャフトと
の組付角を回動操作することにより、吸気弁や排気弁の
開閉タイミングを可変制御するバルブタイミング制御装
置が従来より案出されており、この技術は、例えば、特
開平１１-１３２０１３号公報等に開示されている。

【０００３】この公報に記載のバルブタイミング制御装
置は、カムシャフトの端部に一体に取付けたベーン部材
を駆動力伝達部材と一体のハウジング部材の内部に収容
配置すると共に、このハウジング部材の内部に進角油圧
室及び遅角油圧室を設け、この各油圧室に選択的に油圧
を吸排することによってベーン部材をハウジング部材に
対して相対的に回動させ、それにより駆動力伝達部材と
カムシャフトとの回転位相を変化させて吸気弁や排気弁
の開閉タイミングを変更するようになっている。

【０００４】このような所謂ベーン式のバルブタイミン
グ制御装置においては、エンジンの回転速度が遅い場合
等の供給油圧が低いときに油圧室内の圧力が吸気弁や排
気弁から受ける反力に負け、ベーン部材がその反力によ
って押し動かされることが知られている。これに対処す
るため上記公報に記載のバルブタイミング制御装置にあ
っては、ベーン部材とハウジング部材に両者の相対位置
を固定する回動規制手段としてのロックピンを設け、こ
のロックピンによって前記ベーン部材の押し戻しを防止
するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロック
ピンによってベーン部材の押し戻しを防止する前記のよ
うなバルブタイミング制御装置においては、ベーン部材
やハウジング部材のロックピン保持部やロックピン嵌合
部の周域が肉盛り等の必要から他の部分に対して異形に
なり、その分質量が部分的に増加する。とりわけ、ロッ
クピンをベーン部材の一部の羽根部に設けるものについ
ては、ロックピンの収容を可能にするために一部の羽根
部の幅を広げざるを得ず、その分大幅な重量増加を来
す。したがって、回転軸に対する重量バランスが崩れ、
円滑な回転が妨げられてしまうという問題がある。特
に、このようなバルブタイミング制御装置では、常にエ
ンジンのクランクシャフトによってハウジング部材やベ
ーン部材が高速回転されるため、重量のアンバランスの
影響が非常に大きい。

【０００６】この問題は、バルブタイミング制御装置の
円滑な回転を阻害するだけでなく、バルブタイミング制
御装置を支えるカムシャフトや軸受けにも悪影響を及ぼ
し、エンジンの振動や構成部材の偏摩耗等の原因になる
虞があった。

【０００７】現在、この問題の対策としては、ハウジン
グ部材の外周面のうちの、前記の重量増加部分と軸対象
の位置にバランス用の肉盛りを設けることが考えられる
が、この対策の場合、ハウジング部材の外形が大きくな
るうえ全体重量が増加するため、エンジンの小型・軽量
化の観点から好ましくない。

【０００８】一方、既に発行されている特開平１０−３
０４１１号公報には、ベーン部材の羽根部との間で進角
油圧室や遅角油圧室を隔成するハウジング部材の仕切壁
に肉抜き部分を設け、これによって装置全体の軽量化と
回転モーメントの減少を図るバルブタイミング制御装置
の技術が示されており、また、特開平１０−３１７９２
０号公報や同１１−１０１１０８号公報には、ハウジン
グ部材の外周面の仕切壁対応部に肉抜き部分を設けるこ
とによって同様に軽量化と回転モーメントの減少を図る
ようにしたものが示されている。

【０００９】これらの技術は、軽量化や回転モーメント
の減少を図るうえでは確かに有効ではあるが、実際に
は、ハウジング部材は既に限界まで軽量化され、肉厚も
相当に薄くなっており、充分な肉抜きを設けることは難
しい。つまり、上記のいずれの技術の場合にも、ハウジ
ング部材に設ける肉抜きを大きくしようとすると、仕切
壁のサイズによって制限を受け、この仕切壁のサイズを
大きくしようとすると、ベーン部材の回動範囲を狭くせ
ざるを得ず、これらがネックになって実際に充分な肉抜
きを設けることは至難である。

【００１０】ところで、前記のロックピンの追加に伴な
う回転アンバランスの問題を解消する対策として、ハウ
ジング部材に肉抜き部分を設ける前記公報に記載の技術
を利用することも考えられるが、ハウジング部材に肉抜
き設ける場合にはやはり前述同様に仕切壁のサイズの問
題がネックになり、その実現は難しい。

【００１１】そこで本発明は、このような問題を解決す
るためになされたものであり、ベーン部材やハウジング
部材等に設計変更を加えることなく、回動規制手段を設
けたことに伴なう回転アンバランスを無くすことができ
る内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供しようと
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、内燃機関のクランクシャ
フトによって駆動される駆動力伝達部材と、外周に機関
弁を作動させるための駆動カムを有する一方で前記駆動
力伝達部材が必要に応じて相対回転できるように組み付
けられ、前記駆動力伝達部材から動力を伝達されて従動
回転するカムシャフトと、前記駆動力伝達部材と前記カ
ムシャフトのいずれか一方と一体化されて回転するハウ
ジング部材と、前記ハウジング部材内に収容され、前記
駆動力伝達部材と前記カムシャフトの他方と一体化され
て回転するベーン部材と、前記ハウジング部材内に設け
られ、油圧によって前記ベーン部材を回動させる進角油
圧室及び遅角油圧室と、前記進角油圧室及び遅角油圧室
に連通し、これらの油圧室に選択的に油圧を吸排する油
圧吸排手段と、前記ベーン部材とハウジング部材の間に
設けられ、内燃機関の運転状態に応じて前記ベーン部材
とハウジング部材との相対回動を規制する回動規制手段
と、を備える内燃機関のバルブタイミング制御装置にお
いて、前記駆動力伝達部材の質量分布が回転軸非対称に
なるように前記駆動力伝達部材に軽量部を設け、該軽量
部と前記回動規制手段の回転軸に対する配置角を略一致
させるようにした。

【００１３】この発明の場合、回動規制手段を設けたこ
とに伴なう回転軸回りの部分的な重量増加は、駆動力伝
達部材の軽量部による部分的な重量減少によって相殺さ
れる。したがって、装置の重心を回転軸に近づけること
が可能になる。

【００１４】請求項２に記載の発明は、前記軽量部を設
けたことによる前記駆動力伝達部材の慣性モーメントの
減少量と、前記回動規制手段を設けたことによる慣性モ
ーメントの増加量とを略一致させるようにした。

【００１５】この発明の場合、回動規制手段を設けたこ
とによる慣性モーメントの増加分が、軽量部を設けたこ
とによる駆動力伝達部材の慣性モーメントの減少分によ
って相殺される。したがって、装置の重心はほぼ回転軸
上に位置されることとなる。

【００１６】請求項３に記載の発明は、前記軽量部を、
前記駆動力伝達部材の回転軸に垂直な平面に設けられた
貫通孔によって構成するようにした。この発明によれ
ば、軽量部を駆動力伝達部材に簡単な孔あけ加工によっ
て形成することが可能になる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、前記軽量部を、
前記駆動力伝達部材の回転軸に垂直な平面に設けられ、
同平面の一般部よりも薄肉に形成された薄肉部によって
構成するようにした。この発明の場合、軽量部が駆動力
伝達部材の壁を完全に貫通する構造でないことから、駆
動力伝達部材の剛性低下が生じにくくなる。

【００１８】請求項５に記載の発明は、前記貫通孔若し
くは薄肉部を、ほぼ同一形状に複数個設けるようにし
た。この発明の場合、貫通孔や薄肉部を一つ大きく形成
するのに比較して形成が容易になるうえ、貫通孔や薄肉
部の形成位置や個数を変更することで容易に回転バラン
スの調整を行うことが可能になる。

【００１９】請求項６に記載の発明は、前記駆動力伝達
部材を、前記ハウジング部材とベーン部材のうちの前記
回動規制手段の付加に伴なって重量増加する部材に対し
て比重の大きい部材で形成するようにした。

【００２０】この発明の場合、駆動力伝達部材の比重が
大きいことから、同じ容積だけ肉抜き加工した場合であ
っても大きく質量を減少させることが可能になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２２】図１〜図５は本発明の一実施形態を示すも
のであり、図２において、１は、エンジンのカムシャフ
トである。このカムシャフト１は、図外のシリンダヘッ
ドに軸受を介して回転自在に支持されると共に、その基
幹部外周に、機関弁としての吸気弁を開閉するための図
外の駆動カムが設けられている。本発明にかかるバルブ
タイミング制御装置２はこのカムシャフト１の一端側に
設けられている。

【００２３】バルブタイミング制御装置１は、図２及び
図３に示すように、タイミングチェーン３を介してクラ
ンクシャフト（図示せず。）によって回転駆動される駆
動力伝達部材としてのチェーンスプロケット４と、この
チェーンスプロケット４の前端部に一体に結合されたハ
ウジング部材５と、一端部に前記チェーンスプロケット
４とハウジング部材５が必要に応じて回動できるように
組み付けられた前記カムシャフト１と、このカムシャフ
ト１の一端にスリーブ６と共に一体に組み付けられ前記
ハウジング部材５の内部に回動自在に収容されたベーン
部材７と、このベーン部材７をエンジンの運転状態に応
じて油圧によって正逆回転させる油圧吸排手段８と、前
記カムシャフト１に作用する正の回転変動トルクに伴な
うベーン部材７の戻りを運転状態に応じて規制する回動
規制手段９とを備えている。

【００２４】前記ハウジング部材５は、略円筒状のハウ
ジング本体１０と、このハウジング本体１０の前後の端
面にボルト１１によって結合されたフロントカバー１２
及びリアカバー１３を備えており、ハウジング本体１０
の内周面には、図３に示すように、９０°間隔で断面台
形状の仕切壁１４が４つ突設されている。尚、図２中１
５ａ，１５ｂは、チェーンスプロケット４、リアカバー
１３、ハウジング本体１０の三者間と、ハウジング本体
１０とフロントカバー１２の間を夫々位置決めする位置
決めピンである。

【００２５】一方、前記ベーン部材７は、カムシャフト
１にスリーブ６と共にボルト（図示せず。）結合される
略円柱状の胴部１６と、この胴部１６の外周面に９０°
間隔で放射状に突設された４つの羽根部１７…を備えて
おり、胴部１６はハウジング部材１０の軸心位置に配置
され、各羽根部１７はハウジング部材５の隣接する仕切
壁１４，１４間に配置されている。そして、ベーン部材
７の各羽根部１７の一方側の側面とそれに対峙する仕切
壁１４の間は進角油圧室１８とされ、各羽根部１７の他
方側の側面とそれに対峙する仕切壁１４の間は遅角油圧
室１９とされている。したがって、この装置においては
進角油圧室１８と遅角油圧室１９の対が計４組設けられ
ている。尚、各羽根部１７と仕切壁１４の先端部には、
ばね付勢されたシール部材２０が夫々装着され、隣接す
る油圧室１８，１９間の液密が図られている。

【００２６】また、ベーン部材７の胴部１６の前面側に
は円形状の凹部２１が設けられており、前記各進角油圧
室１８に連通する第１径方向孔２２の端部と、各遅角油
圧室１９に連通する第２径方向孔２３の端部がこの凹部
２１の内周面に夫々開口している。第１径方向孔２２と
第２径方向孔２３の各端部は、凹部２１内の軸方向にオ
フセットした位置に開口している。

【００２７】そして、前記ベーン部材７の凹部２１に
は、エンジンの図外のフロントカバーに延設された円柱
状の軸部材２４が相対回動可能に嵌合されており、後に
詳述するが、この軸部材２４を通して進角油圧室１８と
遅角油圧室１９に対する作動油の吸排が行われるように
なっている。

【００２８】前記油圧吸排手段８は、図２に示すように
進角油圧室１８に対して油圧を吸排する第１油圧通路２
５と、遅角油圧室１９に対して油圧を吸排する第２油圧
通路２６の２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路２
５，２６には、供給通路２７とドレン通路２８が夫々通
路切換用の電磁切換弁２９を介して接続されている。前
記供給通路２７には、オイルパン３０内の油を圧送する
オイルポンプ３１が設けられており、ドレン通路２８の
端部は前記オイルパン３０内に連通している。また、電
磁切換弁２９はコントローラ３２によって制御される
が、このコントローラ３２には、エンジンの運転状態を
示す各種信号が入力されるようになっている。

【００２９】図３，図４中の３３は、ハウジング部材５
の外周面に軸方向に沿って複数形成されたクランク角判
定用のフェーズ溝であり、このフェーズ溝３３は、ハウ
ジング部材５の外周上に一定角度ピッチ毎に配列数を変
えて配置され、一定クランク角毎に発生パルスが変化す
るようになっている。そして、ハウジング部材５に近接
した位置には、磁気検出素子等の図外のパルス検出装置
が配置されており、この検出装置によって発生パルスを
検出することによりクランク角を検出できるようになっ
ている。この検出信号は前記のコントローラ３２に入力
される。

【００３０】第１油圧通路２５は、エンジンのフロント
カバー１２から前記軸部材２４の軸心方向に沿って形成
された第１の軸孔３４と、この第１の軸孔３４に交差す
るように軸部材２４の先端部近傍に形成された第１の径
方向孔３５と、第１の径方向孔３５に連通するように軸
部材２４の外周面に形成された第１の環状溝３６と、こ
の第１の環状溝３６と各進角油圧室１８を連通するベー
ン部材７の前記第１径方向孔２２と、によって構成され
ている。そして、第２油圧通路２６は、同様に軸部材２
４の軸心方向に沿って形成された第２の軸孔３７と、こ
の軸孔３７に交差する第２の径方向孔３８と、軸部材２
４の外周面に形成されて第２の径方向孔３８に連通する
第２の環状溝３９と、この第２の環状溝３９と各遅角油
圧室１９を連通するベーン部材７の第２径方向孔２３
と、によって構成されている。尚、この実施形態の場
合、第２の軸孔３７の先端部はベーン部材７の凹部２１
内に向かって開口しているが、この先端部は開口させず
閉塞するようにしても良い。

【００３１】したがって、ハウジング部材５の内部の進
角油圧室１８と遅角油圧室１９には、軸部材２４からベ
ーン部材７にかけて形成された第１油圧通路２５と第２
油圧通路２６を通して作動油が選択的に吸排される。

【００３２】また、回動規制手段９は、エンジン始動時
等のベーン部材７が遅角側に回動制御されるときにハウ
ジング部材５とベーン部材７の相対的な回動を機械的に
ロックするものであり、ベーン部材７に放射方向に沿っ
て進退自在に収容支持されたロックピン４０と、このロ
ックピン４０を突出方向（径方向外側）に付勢するばね
部材４１と、ハウジング部材５の内周面に形成され、ベ
ーン部材７がハウジング部材５に対して遅角方向に最大
に変位した位置でロックピン４０の先端が嵌合される嵌
合穴４２とを備えている。

【００３３】ロックピン４０は、ベーン部材７の４つ羽
根部１７…のうちの一つに収容配置されている。より詳
しくは、図３に示すように、ベーン部材７の一つの羽根
部１７は進角油圧室１８側に向かって段差状に膨出して
おり、この膨出部４３の外面に放射方向に沿ってシリン
ダ穴４４が形成され、そのシリンダ穴４４にカラー４５
を介してロックピン４０が摺動自在に収容されている。
カラー４５はベーン部材７よりも硬い材質の材料によっ
て形成され、シリンダ穴４４の開口部側に偏寄するよう
に圧入固定されている。尚、ハウジング部材５には、ベ
ーン部材７が遅角方向（進角油圧室１８方向）に最大に
変位したときにベーン部材７の膨出部４３に対して設定
微小隙間ｄをもって対峙するように膨出部４３に対応し
た段差部４６が設けられている。

【００３４】そして、ロックピン４０は、全体がほぼ有
底円筒状に形成されており、シリンダ穴４４に収容され
る基端部の外周には、前記カラー４５の端面に当接可能
なストッパフランジ４７が延設されている。このストッ
パフランジ４７はカラー４５の端面に当接することによ
ってロックピン４０の突出方向の変位を規制し、それに
よってベーン部材７から同ピン４０が抜脱するのを防止
すると共に、ベーン部材７が進角側に回動したときにロ
ックピン４０の先端がハウジング部材５の内周面に接触
するのを防止する。

【００３５】また、ロックピン４０は先端部を残し中空
に形成されているが、この中空部４８には同ピン４０を
突出方向に付勢する前記ばね部材４１が配置されてい
る。そして、シリンダ穴４４から突出するロックピン４
０の先端部は裁頭円錐状に形成されており、その先端面
には後述する油圧を受けるための窪み４９が形成されて
いる。ロックピン４０は前記の中空部４８と窪み４９に
よって軽量化も図られている。尚、ベーン部材７の胴部
１６には、図２に示すようにシリンダ穴４４の底部と装
置外部を連通する通気孔５０が形成され、シリンダ穴４
４の底部が大気圧に維持されるようになっている。

【００３６】一方、ロックピン４０の先端の嵌合される
嵌合穴４２はハウジング部材５（ハウジング本体１０）
に直接形成されているのではなく、硬質材料からなる別
体のプラグ５１に形成されている。このプラグ５１はハ
ウジング部材５の前記段差部４６に径方向に沿うように
嵌着固定されている。そして、プラグ５１の嵌合穴４２
はロックピン４０の先端部が嵌合できるように先開きの
カップ状に形成されており、この嵌合穴４２には段差部
４６と膨出部４３の隙間ｄと嵌合穴４２の底部とを連通
する油圧導入溝５２が形成されている。したがって、嵌
合穴４２の底部はこの油圧導入溝５２と隙間ｄを通して
常時進角油圧室１８と導通している。

【００３７】また、ハウジング部材５の段差部４６は、
ベーン部材７の羽根部１７の変位する一般部の内周面か
ら軸心方向に向かって立ち上がっているが、その立ち上
がり壁は前記嵌合穴４２の配設位置に向かって緩やかな
テーパ面５３となっている。したがって、ベーン部材７
が進角側（遅角油圧室１９側）から遅角側（進角油圧室
１８側）に向かって変位する場合であっても、ロックピ
ン４０は前記テーパ面５３にガイドされてスムーズに後
退方向に押し縮められ、嵌合穴４２の穴縁を乗り越えて
最終的に嵌合穴４２に嵌合される。

【００３８】ここで、このバルブタイミング制御装置は
上述のようにベーン部材７とハウジング部材５の間に回
動規制手段９を設けたことから、ベーン部材７の膨出部
４３とハウジング部材５の段差部４６の分だけ部分的に
質量が増加し、その結果、ベーン部材７とハウジング部
材５の回転軸Ｏ回りの質量分布は均一ではなく回動規制
手段９の設置側に大きく偏寄している。

【００３９】このバルブタイミング制御装置２において
は、このベーン部材７とハウジング部材５の質量分布の
不均一を相殺するため、ハウジング部材５の後端面に結
合されるチェーンスプロケット４に貫通孔５４を形成
し、それによってチェーンスプロケット４に部分的に軽
量部を設けるようにしている。

【００４０】この実施形態の場合、貫通孔５４は、図１
に示すように略長方形状のものがチェーンスプロケット
４の円周方向に沿って三つ設けられており、その配置は
同図中の右斜め上側に偏っている。この貫通孔５４は、
図５に示すように一様厚みのチェーンスプロケット４を
軸方向に貫通するように（回転軸Ｏに垂直な平面を貫通
するように）形成されているため、チェーンスプロケッ
ト４の重心位置は回転軸Ｏに対して図１中の左斜め下側
に偏っている。即ち、チェーンスプロケット４は貫通孔
５４が設けられた分だけチェーンスプロケット４の右斜
め上側が軽くなっている。

【００４１】前記貫通孔５４は、チェーンスプロケット
４を図４に示すようにハウジング部材５に結合したとき
に、前記回動規制手段９を設けたことによるベーン部材
７とハウジング部材５の回転軸Ｏ回りの質量分布の不均
一を相殺するように設けられている。詳しくは、三つの
貫通孔５４，５４，５４のうちの中央のものが回動規制
手段９の配設位置にほぼ対応する位置にくるようにチェ
ーンスプロケット４をハウジング部材５に取り付け、ベ
ーン部材７に膨出部４３を設けたことによる質量増加分
とハウジング部材５に段差部４６を設けたことによる質
量増加分を貫通孔５４の質量減少分で相殺している。

【００４２】また、この実施形態においては、回転軸Ｏ
から貫通孔５４までの距離も正確に設定し、ベーン部材
７とハウジング部材５に膨出部４３と段差部４６を設け
たことによる慣性モーメントの増加分を、チェーンスプ
ロケット４に貫通孔５４を設けたことによる慣性モーメ
ントの減少分でほぼ完全に相殺するようになっている。

【００４３】さらに説明すると、回転軸Ｏから貫通孔５
４までの距離は、その距離を広げるほど、つまりチェー
ンスプロケット４の外周側に貫通孔５４を近づけるほど
その影響力は大きくなる。したがって、貫通孔５４によ
る減少質量をｍａ、回転軸Ｏから貫通孔５４の中心まで
の距離をｌａとしたときのｍａ×ｌａ²なる慣性モーメ
ントの減少量と、ベーン部材７の膨出部４３とハウジン
グ部材５の段差部４６による慣性モーメントの増加量と
を合致させることにより、バルブタイミング制御装置２
の重心と回転軸Ｏとをほぼ一致させることができる。

【００４４】また、この実施形態の場合、ハウジング部
材５とベーン部材７はアルミニウム合金によって形成さ
れ、チェーンスプロケット４はアルミニウム合金よりも
比重の重い鉄系の材料によって形成されている。したが
って、比重の大きいチェーンスプロケット４に形成した
貫通孔５４が装置全体に与える効果が非常に大きくな
り、貫通孔５４の開口面積や設置数を最小にしてチェー
ンスプロケット４の強度低下を最小限に抑えることが可
能になっている。

【００４５】また、上述したように、この実施形態の場
合、ハウジング部材５（ハウジング本体１０）の外周面
にフェーズ溝３３が形成されているが、このフェーズ溝
３３の配置数は、回動規制手段９の配設位置に対応する
部分が最大になるように設定されている。つまり、この
実施形態においては、図３及び図４に示すように約９０
°の間隔でハウジング部材５の外周面のフェーズ溝３３
の配列数を１，２，４，２と変化させているが、配列数
が４つになる部分がほぼ回動規制手段９の配設位置にく
るように設定されている。したがって、ハウジング部材
５は回動規制手段に対応する部分がこのフェーズ溝３３
によっても部分的に軽量化されている。

【００４６】つづいて、この実施形態の作用について説
明する。

【００４７】かかる構造において、エンジン始動時でオ
イルポンプ３１から作動油が充分に供給されないとき
や、電磁切換弁２９の操作によって遅角油圧室１９に高
圧の作動油が供給されたときには、ベーン部材７がハウ
ジング部材５に対して図３に示す最遅角位置にあり、回
動規制手段９のロックピン４０はこのときばね部材４１
の付勢力と遠心力を受けその先端部が嵌合穴４２に嵌合
し、ベーン部材７とハウジング部材５を機械的に連結し
ている。このため、図外のクランクシャフトからタイミ
ングチェーン３を介してチェーンスプロケット４に入力
された回転駆動力は、最遅角状態で機械的に連結された
ハウジング部材５とベーン部材７を介してカムシャフト
１に伝達され、図外の駆動カムを介して吸気弁を遅角タ
イミングで開閉する。尚、このときベーン部材７の膨出
部４３の側面はこれに対峙する仕切壁１４の側面に当接
せずに僅かに離間した状態に維持されている。

【００４８】そして、ベーン部材７がこのように最遅角
側に回動変位しているときには、上述のようにロックピ
ン４０が嵌合穴４２に嵌合してハウジング部材５とベー
ン部材７を機械的に結合するため、吸気弁からカムシャ
フト１に正または負の変動トルクが入力されてもベーン
部材７はハウジング部材５に対して相対回動することが
なく、したがって、ベーン部材７の膨出部４３や羽根部
１７が仕切壁１４に衝突して打音等を発生する不具合は
生じない。

【００４９】また、この状態からコントローラ３２によ
る電磁切換弁２９の制御によって進角油圧室１８が供給
通路２７に連通し、遅角油圧室１９がドレン通路２８に
連通するようになると、進角油圧室１８には高圧の作動
油が導入され、このときロックピン４０の先端側（嵌合
穴４２の底部）にも膨出部４３と段差部４６の隙間ｄと
油圧導入溝５２を介してその高圧の作動油が導入され
る。これにより、ロックピン４０は作動油の圧力を受け
て後退方向の押圧力を受けることとなり、この押圧力が
ロックピン４０に作用する遠心力とばね部材４１の付勢
力に抗してロックピン４０をベーン部材７のシリンダ穴
４４内に押し込めるようになる。これによってロックピ
ン４０の先端部がハウジング部材５側の嵌合穴４２から
完全に離脱し、ロックピン４０によるハウジング部材５
とベーン部材７の機械的な回動規制は解除されるように
なる。

【００５０】一方、ベーン部材７の各羽根部１７は進角
油圧室１８と遅角油圧室１９の差圧を受け、ベーン部材
７全体はハウジング部材５に対して進角方向（遅角油圧
室１９方向）に回動し、最進角位置で停止する。これに
より、チェーンスプロケット４とカムシャフト１が相対
回動し、チェーンスプロケット４に対するカムシャフト
１の回転位相が進角側に制御される。

【００５１】こうして、チェーンスプロケット４に対す
るカムシャフト１の回転位相が進角側に制御されている
間、進角油圧室１８にはオイルポンプ３１の高圧が作用
しつづけるため、ロックピン４０はこの圧力によってシ
リンダ穴４４内に後退した状態に維持される。

【００５２】つづいて、この状態からコントローラ３２
による電磁切換弁２９の制御によって遅角油圧室１９が
供給通路２７に、進角油圧室１８がドレン通路２８に夫
々連通するようになると、遅角油圧室１９に高圧の作動
油が導入されると共に進角油圧室１８の作動油がオイル
パン３０内に排出される。

【００５３】これにより、ベーン部材７の各羽根部１７
には遅角油圧室１９と進角油圧室１８の差圧が作用し、
ベーン部材７全体はこの差圧を受けてハウジング部材５
に対して遅角方向（進角油圧室１８方向）に回動するよ
うになる。このとき、ロックピン４０の先端部の臨む進
角油圧室１８は大気圧とされるためにロックピン４０は
遠心力とばね部材４１の付勢力を受けて突出するように
なるが、ロックピン４０の突出高さはストッパフランジ
４７とカラー４５の当接によって規制されるため、ベー
ン部材７はロックピン４０がテーパ面５３の位置に達す
るまでは同ピン４０の先端部をハウジング部材５に対し
非接触に維持して回動する。

【００５４】そして、ハウジング部材５に対するベーン
部材７の回動が進み、ロックピン４０の先端部がテーパ
面５３に接すると、ロックピン４０はそのテーパ面５３
に徐々にガイドされて段差部４６に乗り上げ、嵌合穴４
２の穴縁を乗り越えて同穴４２に嵌合される。この結
果、ベーン部材７は最遅角位置で再度ハウジング部材５
に機械的に連結され、チェーンスプロケット４に対する
カムシャフト１の回転位相は遅角側に制御されることと
なる。

【００５５】また、以上では最遅角と最進角の状態のバ
ルブタイミング制御について説明したが、ベーン部材７
が最遅角位置と最進角位置の間の任意の位置にあるとき
に電磁切換弁で第１油圧通路２５と第２油圧通路２６を
共に閉塞するようにすれば、吸気弁をベーン部材７の回
動位置に応じた任意のバルブタイミングで開閉すること
ができる。尚、このときに、進角油圧室１８は密閉状態
に維持されているためにロックピン４０の先端部には油
圧が作用し、ロックピン４０によるベーン部材７とハウ
ジング部材５の係合は解除されている。

【００５６】以上のように、このバルブタイミング制御
装置２はエンジンのクランクシャフトによって高速回転
され、大抵の場合その高速回転中にバルブタイミングの
制御を行うため、装置２の重心が回転軸Ｏに対して偏心
していることは好ましくない。しかし、この実施形態の
バルブタイミング制御装置２は、チェーンスプロケット
４の回転軸Ｏと垂直な平面に複数の貫通孔５４を円周方
向の一部に編寄させて設けることによって同スプロケッ
ト４の質量分布を回転軸非対称にし、さらにこの貫通孔
５４の配置角度と回動規制手段９の配置角度を略一致さ
せ、かつ、貫通孔５４によるスプロケット４の慣性モー
メントの減少量が、ベーン部材７とハウジング部材５に
膨出部４３と段差部４６を設けたことによる慣性モーメ
ントの増加量と一致するように設定してあるため、装置
２の重心がほぼ回転軸Ｏ上に位置され、回転アンバラン
スはほとんど生じることがない。

【００５７】したがって、この装置２においてはベーン
部材７やハウジング部材５に何ら手を加えなくても回転
バランスを適正に保つことができる。ただし、この実施
形態においては、ハウジング部材７の外周上のフェーズ
溝３３の配置数が最大になる部分がほぼ回動規制手段９
の配設位置にくるように設定してあるため、フェーズ溝
３３も回転バランスの調整に寄与している。この実施形
態のようにフェーズ溝３３の配置を工夫するようにすれ
ば、チェーンスプロケット４に対する部分的な肉抜き量
（加工量）を少なくし、同スプロケット４の剛性低下を
より少なくすることができる。

【００５８】尚、本発明の実施形態は以上で説明したも
のに限るものではなく、チェーンスプロケット４等の駆
動力伝達部材に軽量部を設ける手段として貫通孔５４を
形成するのに代えて図６に示すようにスプロケット４等
の表裏両面、若しくは、片側面に薄肉部５５を設けるよ
うにしても良い。このように薄肉部５５を設けることで
軽量部を構成するようにした場合には、貫通孔５４を設
ける場合に比較してチェースプロケット４等の駆動伝達
部材の剛性低下を少なくし、変形の少ない構造とするこ
とができるという利点がある。ただし、上述実施形態の
ように貫通孔５４によって軽量部を構成する場合には、
加工が容易である分製造コストの低減を図ることができ
るという利点がある。

【００５９】また、上述した実施形態ではチェーンスプ
ロケット４に略長方形状の貫通孔５４を円周方向の一部
に編寄させて複数形成したが、貫通孔１５４は図７に示
すようにチェーンスプロケット４上に一つだけ形成する
ようにしても良い。この場合には、貫通孔１５４の数を
少なくすることができる分、製造が容易になるという利
点がある。

【００６０】さらに、図８に示すようにチェーンスプロ
ケット４に形成する貫通孔２５４を略長方形状ではなく
円形状に形成するようにしても良い。上述した実施形態
のものについても言えることであるが、貫通孔２５４
（５４）を一つでなく同形状のものを複数形成するよう
にした場合には、形成する貫通孔２５４（５４）の数や
配置を変更することによって微妙なバランス調整や設計
変更に容易に対応することができるという有利な効果が
得られる。特に,図８に示したもののように複数形成す
る貫通孔２５４を円形にする場合には、チェーンスプロ
ケット４にボルト結合用の挿通孔５６を穿設する際に、
同時に貫通孔２５４をボール盤等によって容易に形成す
ることができるという利点がある。したがって、既存の
チェーンスプロケット４に簡単な孔あけ加工を施すだけ
で本願の装置を得ることができる。

【００６１】また、以上ではチェーンスプロケット４に
貫通孔５４や薄肉部５５を設けることによって軽量部を
構成する例について説明したが、チェーンスプロケット
４に比重の小さい材料を部分的に設けることによって軽
量部を構成するようにしても良い。そして、チェーンス
プロケット４等の駆動力伝達部材に部分的に軽量部を設
けることに加え、ハウジング部材５の内部のレイアウト
を変更することによって装置の回転バランスをとるよう
にしても良いのは勿論である。

【００６２】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載の発明は、
回動規制手段を設けたことに伴なう回転軸回りの部分的
な重量増加を、駆動力伝達部材の軽量部による部分的な
重量減少によって相殺し、ベーン部材やハウジング部材
等に何ら設計変更を加えることなく、装置の重心を回転
軸に近づけることができるため、装置の大型化や重量増
加等の不具合を招くことなく回転軸に対する重量バラン
スを良好にし、装置作動の安定性を高め、かつ、振動騒
音の発生や軸受等の構成部品の早期摩耗を未然に防止す
ることができる。さらに、本発明においては、既に限界
近くまで軽量化されたハウジング部材に肉抜き加工する
必要がないため、ハウジング部材の必要強度を保つこと
ができる。

【００６３】請求項２に記載の発明は、回動規制手段を
設けたことによる慣性モーメントの増加分を、軽量部を
設けたことによる駆動力伝達部材の慣性モーメントの減
少分によって相殺することができるため、回動規制手段
を設けたことによる回転アンバランスをほぼ完全に無く
すことができる。

【００６４】請求項３に記載の発明は、軽量部を、駆動
力伝達部材の回転軸に垂直な平面に設けられた貫通孔に
よって構成するようにしたため、軽量部を駆動力伝達部
材に簡単な孔あけ加工によって形成することができ、低
コストでの製造が可能になるという利点がある。

【００６５】請求項４に記載の発明は、軽量部を、駆動
力伝達部材の回転軸に垂直な平面に設けられ、同平面の
一般部よりも薄肉に形成された薄肉部によって構成する
ようにしたため、駆動力伝達部材の剛性低下を招くこと
なく装置の回転アンバランスを無くすことができる。

【００６６】請求項５に記載の発明は、貫通孔若しくは
薄肉部を、ほぼ同一形状に複数個設けるようにしたた
め、加工が容易になり低コストでの製造が可能になると
共に、貫通孔や薄肉部の形成位置や個数の変更によって
容易に回転バランスの調整や設計変更に対応することが
できる。

【００６７】請求項６に記載の発明は、駆動力伝達部材
を、ハウジング部材とベーン部材のうちの回動規制手段
の付加に伴なって重量増加する部材に対して比重の大き
い部材で形成するようにしたため、駆動力伝達部材に対
する僅かな肉抜き加工によって確実に回転バランスを調
整することができる。また、駆動力伝達部材はチェーン
やベルトによって駆動され、高強度を要求されるが、駆
動力伝達部材を鉄等の比重が大きく高強度の材料によっ
て形成し、ハウジング部材やベーン部材をアルミ等の比
重の小さい材料によって形成することで、駆動力伝達部
材の充分な強度確保と装置全体の軽量化の両立をも同時
に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すチェーンスプロケッ
トの図２のＡ矢視に対応の正面図。

【図２】同実施形態を示す図３のＣ−Ｃ線に沿う断面
図。

【図３】同実施形態を示す図２のＢ−Ｂ線に沿う断面
図。

【図４】同実施形態を示す要部の斜視図。

【図５】同実施形態を示す図１のＤ−Ｄ線に沿う断面
図。

【図６】本発明の他の実施形態を示す図１のＤ−Ｄ線に
沿う断面に対応の断面図。

【図７】本発明のさらに他の実施形態を示すチェーンス
プロケットの図２のＡ矢視に対応の正面図。

【図８】本発明のさらに別の実施形態を示すチェーンス
プロケットの図２のＡ矢視に対応の正面図。

【符号の説明】

１…カムシャフト ２…バルブタイミング制御装置 ４…チェーンスプロケット（駆動力伝達部材） ５…ハウジング部材 ７…ベーン部材 ８…油圧吸排手段 ９…回動規制手段 １８…進角油圧室 １９…遅角油圧室 ５４…貫通穴（軽量部） ５５…薄肉部（軽量部）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランクシャフトによって駆
   動される駆動力伝達部材と、 外周に機関弁を作動させるための駆動カムを有する一方
   で前記駆動力伝達部材が必要に応じて相対回転できるよ
   うに組み付けられ、前記駆動力伝達部材から動力を伝達
   されて従動回転するカムシャフトと、 前記駆動力伝達部材と前記カムシャフトのいずれか一方
   と一体化されて回転するハウジング部材と、 前記ハウジング部材内に収容され、前記駆動力伝達部材
   と前記カムシャフトの他方と一体化されて回転するベー
   ン部材と、 前記ハウジング部材内に設けられ、油圧によって前記ベ
   ーン部材を回動させる進角油圧室及び遅角油圧室と、 前記進角油圧室及び遅角油圧室に連通し、これらの油圧
   室に選択的に油圧を吸排する油圧吸排手段と、 前記ベーン部材とハウジング部材の間に設けられ、内燃
   機関の運転状態に応じて前記ベーン部材とハウジング部
   材との相対回動を規制する回動規制手段と、を備える内
   燃機関のバルブタイミング制御装置において、 前記駆動力伝達部材の質量分布が回転軸非対称になるよ
   うに前記駆動力伝達部材に軽量部を設け、該軽量部と前
   記回動規制手段の回転軸に対する配置角を略一致させた
   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。
2. 【請求項２】 前記軽量部を設けたことによる前記駆動
   力伝達部材の慣性モーメントの減少量と、前記回動規制
   手段を設けたことによる慣性モーメントの増加量とを略
   一致させたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
   のバルブタイミング制御装置。
3. 【請求項３】 前記軽量部を、前記駆動力伝達部材の回
   転軸に垂直な平面に設けられた貫通孔によって構成した
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の
   バルブタイミング制御装置。
4. 【請求項４】 前記軽量部を、前記駆動力伝達部材の回
   転軸に垂直な平面に設けられ、同平面の一般部よりも薄
   肉に形成された薄肉部によって構成したことを特徴とす
   る請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミン
   グ制御装置。
5. 【請求項５】 前記貫通孔若しくは薄肉部を、ほぼ同一
   形状に複数個設けたことを特徴とする請求項３又は４に
   記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
6. 【請求項６】 前記駆動力伝達部材を、前記ハウジング
   部材とベーン部材のうちの前記回動規制手段の付加に伴
   なって重量増加する部材に対して比重の大きい部材で形
   成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載
   の内燃機関のバルブタイミング制御装置。