JP3058080B2 - 内燃機関のバルブタイミング変更装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の運転中
に同機関の気筒に設けられた吸気・排気バルブの開閉タ
イミングを変更するためのバルブタイミング変更装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の気筒に設けられた
吸気・排気バルブの開閉タイミングを変更するためのバ
ルブタイミング変更装置に関する技術として種々のもの
が提案されている（例えば、特開平１−９２５０４号公
報に開示された「弁開閉時期制御装置」等）。図１２〜
１３は、従来におけるバルブタイミング変更装置の一構
成例を示している。

【０００３】図１２に示すように、このバルブタイミン
グ変更装置では、バルブを駆動するためのカムシャフト
２０１の外周に、タイミングプーリ２０２が回転可能に
外嵌されおり、同プーリ２０２には図示しないエンジン
のクランクシャフトから回転駆動力が伝達される。又、
タイミングプーリ２０２にはハウジング２０３が一体回
転可能に固定されている。更に、カムシャフト２０１の
先端部にはベーン２０４が一体回転可能に固定されてい
る。又、カムシャフト２０１の最先端部には、前記ベー
ン２０４及びハウジング２０３を覆うようにしてカバー
２０６が取り付けられている。

【０００４】図１３は図１２のXIII−XIII断面図である
（尚、図１２は図１３のXII −XII断面図に相当す
る）。同図に示すように、前記ベーン２０４には、カム
シャフト２０１の軸心回りにおいて略９０°毎の位置
に、放射状に延びる複数の受圧部２０５が形成されてお
り、各受圧部２０５は前記ハウジング２０３の内周部に
形成された溝部２０７内に配設されている。

【０００５】前記溝部２０７内において前記受圧部２０
５の両側には、所定圧の油が供給される圧力室２０８，
２０９が形成されている。そして、各圧力室２０８，２
０９内に供給する油の圧力を変更することにより、ベー
ン２０４をハウジング２０３に対し相対的に回転させて
カムシャフト２０１の回転位相を変更し、バルブの開閉
タイミングを変更することができる。

【０００６】更に、このバルブタイミング変更装置で
は、図１４に示すように、受圧部２０５の一つにカムシ
ャフト２０１の軸方向に延びる貫通孔２１０が形成され
ている。この貫通孔２１０内には、ロックピン２１１が
同軸方向に摺動可能に配設されている。タイミングプー
リ２０２には前記ロックピン２１１が嵌入可能な係止穴
２１２が形成されている。ロックピン２１１とカバー２
０６との間には、同ピン２１１を前記係止穴２１２の方
向へと付勢するスプリング２１３が配設されている。

【０００７】係止穴２１２の内部、及び、貫通孔２１０
とロックピン２１１との間に形成される空間２１４の内
部には、所定圧力の油が供給されるようになっている。
その油圧力と前記スプリング２１３の付勢力との大小関
係に応じてロックピン２１１を貫通孔２１０内で移動さ
せ、前記ロックピン２１１が係止穴２１２内に嵌入され
て係止された状態と、その係止が解除された状態とを切
り替えることができる。そして、ロックピン２１１が係
止穴２１２にて係止された場合には、前記ベーン２０４
とハウジング２０３との相対回転が規制される結果、バ
ルブの開閉タイミングが所定のタイミングに保持される
ようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のバルブ
タイミング変更装置において、各圧力室２０８，２０９
は各溝部２０７の内部が各受圧部２０５によって区画さ
れることにより形成されている。即ち、各受圧部２０５
の外周部分がハウジング２０３の内周部分に、又、各受
圧部２０５の側面がタイミングプーリ２０２及びカバー
２０６の各側面にそれぞれ密接しており、前記各圧力室
２０８，２０９間における油の流通が規制されるように
なっている。

【０００９】ところが、前記貫通孔２１０が形成された
受圧部２０５においては、貫通孔２１０の断面積に相当
する面積分だけタイミングプーリ２０２及びカバー２０
６との接触面積が減少することとなる。その結果、同受
圧部２０５では、他の受圧部２０５と比較して各圧力室
２０８，２０９間における油の流通を規制するのに十分
なシール面積が確保されず、圧力室２０８，２０９から
油が漏出してしまう虞があった。このような、各圧力室
２０８，２０９からの油の漏出が生じると、バルブタイ
ミング制御における制御性を低下させてしまう原因とな
る。

【００１０】本発明は上記事情を鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、バルブの開閉タイミン
グを変更するために設けられた圧力室からの流体の漏出
をを防止することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、同一の回転軸心を有した第
１回転体及び第２回転体のうち第１回転体に形成された
前記回転軸心の径方向に延びる複数の突状部と、前記第
２回転体に形成された複数の凹部と、前記各突状部が前
記各凹部内に配設されることにより前記回転軸心の周方
向において前記突状部の少なくとも片側に区画形成され
た圧力室とを備え、内燃機関のクランクシャフト及び同
機関のバルブを開閉駆動するためのカムシャフトのう
ち、一方が前記第１回転体に駆動連結されると共に、他
方が第２回転体に駆動連結され、各圧力室に供給される
流体の圧力を変更して前記両回転体を相対回転させるこ
とにより、前記クランクシャフトに対するカムシャフト
の回転位相を変更して前記バルブの開閉タイミングを変
更することが可能であり、前記各突状部の一つに形成さ
れた挿通空間内に可動部材を配設し、同可動部材を前記
挿通空間内で移動させて前記第２回転体に形成された係
止部にて係止することにより、前記両回転体の相対回転
を規制してクランクシャフトに対するカムシャフトの回
転位相を所定の位相に保持可能な内燃機関のバルブタイ
ミング変更装置において、前記挿通空間が形成された突
状部の前記回転軸心の周方向における長さを他の突状部
の同方向における長さよりも長く設定するとともに、前
記回転軸心周りにおける各突状部の慣性モーメントを等
しく設定したことをその要旨とするものである。請求項
２記載の発明は、同一の回転軸心を有した第１回転体及
び第２回転体のうち第１回転体に形成された前記回転軸
心の径方向に延びる複数の突状部と、前記第２回転体に
形成された複数の凹部と、前記各突状部が前記各凹部内
に配設されることにより、前記回転軸心の周方向におい
て前記突状部の少なくとも片側に区画形成された圧力室
とを備え、内燃機関のクランクシャフト及び同機関のバ
ルブを開閉駆動するためのカムシャフトのうち、一方が
前記第１回転体に駆動連結されると共に、他方が第２回
転体に駆動連結され、各圧力室に供給される流体の圧力
を変更して前記両回転体を相対回転させることにより、
前記クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相
を変更して前記バルブの開閉タイミングを変更すること
が可能であり、前記各突状部の一つに形成された挿通空
間内に可動部 材を配設し、同可動部材を前記挿通空間内
で移動させて前記第２回転体に形成された係止部にて係
止することにより、前記両回転体の相対回転を規制して
クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を所
定の位相に保持可能な内燃機関のバルブタイミング変更
装置において、前記各突状部を前記回転軸心に対して対
称的に配置するとともに、これら突状部のうち前記挿通
空間が形成された突状部の前記回転軸心の周方向におけ
る長さを他の突状部の同方向における長さよりも長く設
定したことをその要旨とするものである。

【００１２】（作用）以下、本発明の作用について説明
する。本発明では、圧力室に供給される流体の圧力が変
更されると各突状部に作用する回転軸心回りの回転力が
変化する。その結果、前記両回転体は相対的に回転す
る。この相対回転によりクランクシャフトに対するカム
シャフトの回転位相が変更され、バルブの開閉タイミン
グが変更される。

【００１３】又、第１回転体の挿通空間内に配置された
可動部材は駆動手段により駆動されて同空間内を移動す
る。そして、可動部材が第２回転体に形成された係止部
にて係止されると、両回転体の相対回転は規制される。
その結果、クランクシャフトに対するカムシャフトの回
転位相が所定の位相に保持されるとともに、バルブの開
閉タイミングが所定タイミングに保持される。

【００１４】圧力室は、第２回転体に形成された凹部の
内部が各突状部により区画されることにより形成されて
いる。そして、各突状部はシール部材となって圧力室か
らの流体の漏出を抑制する。ここで、前記挿通空間が形
成された突状部は、同空間が形成されていない突状部と
比較して、前記回転軸心周方向における長さが長く設定
されている。その結果、挿通空間が形成された突状部で
は、前記圧力室をシールするためのシール長さが増加
し、圧力室からの流体の漏出が抑制される。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、本発明を内燃機関としての多
気筒ガソリンエンジンに設けられたバルブタイミング変
更装置として具体化した第１の実施形態について説明す
る。

【００１６】図１は、位相変更機構（以下、「ＶＶＴ機
構」という）１１が設けられた吸気側カムシャフト１２
等を示す断面図である。尚、吸気側カムシャフト１２は
本発明におけるカムシャフトに相当する。

【００１７】吸気側カムシャフト１２のジャーナル１２
ａは、シリンダヘッド１８の上端面とベアリングキャッ
プ１９によって回転可能に支持されている。吸気側カム
シャフト１２の基端側（図１の右側）には、図３に示す
ように、その外周部に一対のカム２０が４組形成されて
いる。各カム２０には、気筒毎に設けられた吸気バルブ
（図示しない）の上端部が当接されており、同カム２０
の回転により吸気バルブが開閉駆動される。

【００１８】吸気側カムシャフト１２において、前記シ
リンダヘッド１８及びベアリングキャップ１９によって
支持された部分より先端側（図１の左側）の部分には拡
径部２１が形成されている。この拡径部２１の外周には
円環状をなすドリブンギヤ２２が回転可能に被嵌されて
いる。ドリブンギヤ２２の外周部には複数の外歯２２ａ
が形成されており、この外歯２２ａは図３に示すよう
に、排気側カムシャフト２３に設けられたドライブギヤ
２４の外歯２４ａに噛合されている（図１ではドライブ
ギヤ２４の図示を省略している）。

【００１９】排気側カムシャフト２３には吸気側カムシ
ャフト１２と同様に、一対のカム２５が４組形成されて
いる。これらカム２５によって図示しない排気バルブが
開閉駆動されるようになっている。又、排気側カムシャ
フト２３の端部には、カムプーリ２６が固定されてお
り、同プーリ２６にはタイミングベルト２７が掛装され
ている。タイミングベルト２７は、エンジンのクランク
シャフト（図示しない）に取り付けられたクランクプー
リ（図示しない）に掛装されている。

【００２０】エンジンの運転が開始されると、排気側カ
ムシャフト２３には前記カムプーリ２６を介してクラン
クシャフトの回転駆動力が伝達されるとともに、その回
転駆動力は前記ドライブギヤ２４及びドリブンギヤ２２
を介して吸気側カムシャフト１２に伝達されるようにな
っている。

【００２１】図４は図１のIV−IV断面図である（尚、図
１は図４のI −I 断面図に相当する）。図４に示すよう
に、ＶＶＴ機構１１は、ハウジング２８と、同ハウジン
グ２８内に配置された第１回転体としてのベーン２９
と、吸気側カムシャフト１２の軸心回り方向における回
転力を付与して前記ベーン２９を回転させるための進角
側油圧室１３及び遅角側油圧室１４等を備えている。

【００２２】ハウジング２８は、全体が略中空円板状を
呈しており、その側面が前記ドリブンギヤ２２の先端側
側面（図１の左側面）に当接されるとともに、複数のボ
ルト３０によって、後述するカバー３８とともに同ギヤ
２２に固定されている。従って、ハウジング２８、ドリ
ブンギヤ２２、及びカバー３８は吸気側カムシャフト１
２を回転軸心として一体回転可能となっている。尚、本
実施形態において、ハウジング２８及びドリブンギヤ２
２は第２回転体に相当するものである。

【００２３】ベーン２９は、その中心に位置した円環状
をなす固定部３１と、同固定部３１の外周部に形成され
た４つの受圧部３２とを備えている。各受圧部３２は、
吸気側カムシャフト１２の径方向に放射状に延びて全体
が略十字状を呈している。又、各受圧部３２は吸気側カ
ムシャフト１２の軸心に対して対称的に配置されてい
る。尚、各受圧部３２は本発明における突状部に相当す
る。

【００２４】ハウジング２８の内部には、吸気側カムシ
ャフト１２の周方向において所定間隔を隔てた位置に、
同シャフト１２の軸心に向けて突出した４つの凸部３３
が形成されている。これら各凸部３３の内周面は前記固
定部３１の外周面に摺接されている。

【００２５】ハウジング２８において各凸部３３の間に
は溝部３４がそれぞれ形成されるとともに、各溝部３４
の内周壁とハウジング２８及び拡径部２１の先端面とに
よって凹部５１が区画形成されている。前記各受圧部３
２はこの凹部５１内に配設されるとともに、その両側面
は図１に示すようにカバー３８と、ドリブンギヤ２２及
び拡径部２１とにそれぞれ摺接されている。又、各受圧
部３２の外周面はハウジング２８の内周面に摺接されて
いる。

【００２６】各受圧部３２の外周部には断面矩形状をな
す外周溝３５が形成されている。この外周溝３５内には
図７に示すようにシール部材３６がそれぞれ配設され、
更に、各シール部材３６は板バネ３７により外周側に向
けて付勢されている。その結果、シール部材３６によっ
て受圧部３２の外周面とハウジング２８の内周面との間
がシールされ、進角側油圧室１３及び遅角側油圧室１４
間での油の移動が規制されるようになっている。

【００２７】吸気側カムシャフト１２の最先端部には、
ハウジング２８及びベーン２９の先端側側面を覆うよう
にして、円板状をなすカバー３８が設けられている。同
カバー３８の中央部には取付用孔３９が形成されてい
る。

【００２８】又、前記固定部３１の中央部には中心孔４
０が形成されている。その中心孔４０内に挿通された取
付ボルト８４が、吸気側カムシャフト１２のボルト孔４
１にて螺着されることにより、ベーン２９は吸気側カム
シャフト１２の先端部に固定されている。更に、ベーン
２９及び吸気側カムシャフト１２は図示しないノックピ
ンにより係合されており、両者２９，１２は一体回転す
るようになっている。

【００２９】前記各凹部５１の内周壁及びカバー３８に
よって囲まれた空間は、各受圧部３２によって２つの圧
力室に区画形成されている。そして、吸気側カムシャフ
ト１２の回転方向（図４にて示す）と同方向側に形成さ
れた圧力室は遅角側油圧室１４となっており、又、前記
回転方向と逆方向側に形成された圧力室は進角側油圧室
１３となっている。

【００３０】前記各油圧室１３，１４の内部には、後述
する進角側、遅角側油圧通路Ｐ１，Ｐ２を通じて油が供
給されるようになっており、ベーン２９は受圧部３２に
作用する各油圧室１３，１４内の油圧の大きさに応じ
て、吸気側カムシャフト１２の回転方向と同方向（以
下、この回転方向を「進角回転方向」とする）、或い
は、同シャフト１２の回転方向と逆方向（以下、この回
転方向を「遅角回転方向」とする）に回転可能である。

【００３１】図６に示すように、受圧部３２の一つには
吸気側カムシャフト１２の軸方向に延びる断面円形状の
貫通孔４２が形成されており、同孔４２内にはロックピ
ン４３が配設されている。より詳細に説明すると、貫通
孔４２は、その途中に段部４２ａを有しており、同段部
４２ａより先端側（図６の左側）の部分が拡径された形
状となっている。尚、本実施形態において、前記貫通孔
４２は挿通空間に相当し、又、ロックピン４３は可動部
材に相当する。

【００３２】前記ロックピン４３は有底円筒状を呈して
おり、その先端側の部分には拡径部４３ａが形成されて
いる。ロックピン４３は、その外周側面が貫通孔４２の
内周側面に摺接した状態で、吸気側カムシャフト１２の
軸方向に移動するようになっている。

【００３３】前記貫通孔４２の内周側面と、前記ロック
ピン４３の外周側面とによって囲まれた環状の空間によ
り、ロックピン４３の係止状態を解除するための油圧室
４４が区画形成されている。この油圧室４４は、ベーン
２９の内部に形成された第１圧力油路４５を介して、後
述する進角側環状通路４６と連通されている。

【００３４】ロックピン４３の内部には軸方向に延びる
収容孔４７が形成されており、同孔４７内には付勢手段
となるスプリング４８が配設されている。このスプリン
グ４８により、前記ロックピン４３は吸気側カムシャフ
ト１２の基端側に向けて付勢されている。

【００３５】ドリブンギヤ２２の先端側側面において、
ロックピン４３の基端面に対向する位置には、同ピン４
３の基端側部分が嵌入可能な係止部としての係止穴４９
が形成されている。スプリング４８により付勢されたロ
ックピン４３が前記係止穴４９内に嵌入すると、ベーン
２９とドリブンギヤ２２との相対回転が規制される。そ
の結果、吸気側カムシャフト１２、ベーン２９、ドリブ
ンギヤ２２、及びハウジング２８は一体的に回転するよ
うになる。又、係止穴４９は図９及び図１０に示すよう
に、前記受圧部３２の側部に形成された第２圧力油路５
０によって遅角側油圧室１４の一つと連通されている。

【００３６】前記係止穴４９にてロックピン４３が係止
されると、ベーン２９は、図４に示す吸気側カムシャフ
ト１２の回転位相がハウジング２８に対して最も遅れた
状態となる位置（以下、このベーン２９の位置を「最遅
角位置」という）から図９に示すように２°CA（クラン
クアングル）程進んだ位置に固定される。尚、本実施形
態において、前記係止穴４９、油圧室４４、第１圧力油
路４５、第２圧力油路５０、及びスプリング４８によっ
て駆動手段が構成されている。

【００３７】図８は、前記ベーン２９のみを示す正面図
である。本実施形態においてベーン２９に形成された各
受圧部３４のうち、前記貫通孔４２が形成された受圧部
３２（以下「受圧部Ａ」という）の、吸気側カムシャフ
ト１２の軸心回りにおける長さは、他の３つの受圧部３
２（以下「受圧部Ｂ」という）の長さよりも長くなって
いる。即ち、図８に示すように、吸気側カムシャフト１
２の軸心（同図においてその位置をＣで示す）から等距
離の位置にある受圧部Ａ３２の長さＬ1 は、受圧部Ｂ３
２の長さＬ2 〜Ｌ4 （Ｌ2 ＝Ｌ3 ＝Ｌ4 ）よりも長くな
っている（図８では、距離ｒ1 ，ｒ2，ｒ3 における長
さＬ1 〜Ｌ4 のみを示す）。

【００３８】更に、このように受圧部Ａ３２の長さＬ1
を長くすることにより、前記軸心Ｃ回りにおける各受圧
部Ｂ３２の慣性モーメントが等しくなるように設定され
ている。

【００３９】より詳細に説明すると、貫通孔４２内には
前述したようにロックピン４３及びスプリング４８が配
設されているものの、前記受圧部Ａ３２では図６に示す
ように、油圧室４４やロックピン４３の収容孔４７等の
中空部分が形成されているため、その中空部分の慣性モ
ーメントに相当する分だけ前記慣性モーメントが減少す
ることとなる。そこで、本実施形態では、前記長さＬ1
を長く設定することによって、その慣性モーメントの減
少分を相殺させ、受圧部Ａ３２の慣性モーメントが他の
受圧部３２と等しくなるようにしている。

【００４０】次に、前記進角側油圧室１３に及び遅角側
油圧室１４に油を供給するための圧力通路を構成する進
角側、遅角側油圧通路Ｐ１，Ｐ２、及び前記ＯＣＶ１６
等の構成について説明する。

【００４１】図１に示すように、シリンダヘッド１８の
内部には進角側ヘッド油路５３及び遅角側ヘッド油路５
４が形成されている。各ヘッド油路５３，５４は前記Ｏ
ＣＶ１６、オイルフィルタ５５、オイルポンプ１５、及
びオイルストレーナ５６を介してオイルパン５７に接続
可能となっている。エンジンの運転に伴ってオイルポン
プ１５が駆動されると、オイルパン５７に貯留されてい
る油は同ポンプ１５によって吸引される。そして、油は
前記オイルストレーナ５６を介してオイルポンプ１５内
に導入されるとともに、同ポンプ１５から加圧されて吐
出される。そして、吐出された油はオイルフィルタ５５
を介してＯＣＶ１６によって前記各ヘッド油路５３，５
４へと選択的に圧送されるようになっている。

【００４２】シリンダヘッド１８の上端部及びベアリン
グキャップ１９には、前記ジャーナル１２ａの外周を囲
むように油溝５８，５９がそれぞれ形成されており、前
記各ヘッド油路５３，５４は各油溝５８，５９に開口さ
れている。

【００４３】吸気側カムシャフト１２の内部には、その
軸心方向に延びる遅角側シャフト油路６０が形成されて
おり、その先端側は前記ボルト孔４１に通じている。
又、前記拡径部２１の外周部には周方向に延びる周溝６
１が形成されており、同溝６１と前記遅角側シャフト油
路６０の先端側とは連通油路６２により連通されてい
る。

【００４４】ジャーナル１２ａの内部には、吸気側カム
シャフト１２の径方向に延びる遅角側油孔６３が形成さ
れている。遅角側シャフト油路６０は、この遅角側油孔
６３によって前記一方の油溝５９に通じている。

【００４５】又、吸気側カムシャフト１２の内部には、
軸心方向に対して傾斜した方向に延びる進角側シャフト
油路６４が形成されている。ジャーナル１２ａの内部に
は吸気側カムシャフト１２の径方向に延びる進角側油孔
６５が形成されている。前記進角側シャフト油路６４の
基端側は、この進角側油孔６５を介して前記他方の油溝
５８に通じている。

【００４６】ドリブンギヤ２２には、図１に示すよう
に、断面扇形状をなす切溝６６が４つ形成されている。
各切溝６６によって前記周溝６１と各遅角側油圧室１４
とが連通されている。

【００４７】又、前記拡径部２１の先端側側面には、図
１に示すように先端側に突出した円筒状の突出部６７が
形成されている。ベーン２９の基端側部分には前記突出
部６７を囲むようにして段部６８が形成されている。そ
して、この段部６８の内周壁と、前記突出部６７及び拡
径部２１によって囲まれた空間によって円環状をなす進
角側環状通路４６が形成されている。前記進角側シャフ
ト油路６４の先端側はこの進角側環状通路４６に開口し
ている。

【００４８】更に、ベーン２９の内部には、図４に示す
ように、放射状に延びる４つの進角側供給油孔６９が形
成されており、同油孔６９の内周側は前記進角側環状通
路４６に通じている。又、各進角側供給油孔６９の外周
側は前述した各進角側油圧室１３に開口している。

【００４９】前述した、進角側ヘッド油路５３、油溝５
８、進角側油孔６５、進角側シャフト油路６４、進角側
環状通路４６、及び各進角側供給油孔６９によって進角
側油圧通路Ｐ１が構成され、又、遅角側ヘッド油路５
４、油溝５９、遅角側油孔６３、遅角側シャフト油路６
０、連通油路６２、周溝６１、及び各切溝６６によって
遅角側油圧通路Ｐ２が構成されている。

【００５０】本実施形態では、ＯＣＶ１６によって各油
圧通路Ｐ１，Ｐ２と、オイルポンプ１５及びオイルパン
５７との連通状態を切り換えることによってオイルポン
プ１５から各油圧室１３，１４内へ油を供給し、或いは
各油圧室１３，１４内から油を排出してオイルパン５７
に戻すようにしている。尚、前記各油圧通路Ｐ１，Ｐ
２、オイルポンプ１５、ＯＣＶ１６によって流体供給手
段が構成されている。

【００５１】前記ＯＣＶ１６は、その開度がデューティ
制御されることにより、各進角側、遅角側油圧室１３，
１４に供給される油圧を制御するものである。以下、こ
のＯＣＶ１６の構成について説明する。

【００５２】図１に示すように、ＯＣＶ１６を構成する
ケーシング７０は、第１〜第５のポート７１〜７５を有
している。第１のポート７１は進角側ヘッド油路５３に
連通され、第２のポート７２は遅角側ヘッド油路５４に
連通されている。又、第３及び第４のポート７３，７４
はオイルパン５７に連通され、第５のポート７５はオイ
ルフィルタ５５を介してオイルポンプ１５の吐出側に連
通されている。

【００５３】ケーシング７０の内部には串形のスプール
７６が設けられている。このスプール７６は円筒状をな
す４つの弁体７７を有しており、その軸方向に往復動可
能となっている。ケーシング７０には、スプール７６を
図１に示す第１の作動位置と、図２に示す第２の作動位
置との間で移動させるための電磁ソレノイド７８が設け
られている。ケーシング７０内にはスプリング７９が設
けられており、このスプリング７９によりスプール７６
は第１の作動位置側へ向けて付勢されている。

【００５４】ＯＣＶ１６は図１に示す電子制御装置（以
下、「ＥＣＵ」という）１７によって制御される。この
ＥＣＵ１７にはエンジンの運転状態を検出するための回
転数センサ８０及び吸気圧センサ８１、更に、吸気側カ
ムシャフト１２の回転位相を検出するためのクランク角
センサ８２及びカム角センサ８３が接続されており、Ｅ
ＣＵ１７は各センサ８０〜８３の検出信号に基づいて、
エンジンの運転状態、及び吸気側カムシャフト１２の回
転位相を検出するようになっている。そして、ＥＣＵ１
７は、吸気側カムシャフト１２における実際の回転位相
と、エンジンの運転状態に適合する目標回転位相との偏
差を判断し、同偏差が所定値以下となるように前記ＯＣ
Ｖ１６を制御する。尚、本実施形態におけるＥＣＵ１７
は制御手段に相当するものである。

【００５５】次に、上記のように構成された本実施形態
における作用について説明する。エンジンの運転が開始
されると、オイルポンプ１５が駆動されて同ポンプ１５
から油が吐出される。吐出された油は、前記ＯＣＶ１６
によって選択された前記各油圧通路Ｐ１，Ｐ２の一方か
ら、進角側油圧室１３或いは遅角側油圧室１４のいずれ
かの油圧室１３，１４内に供給される。この際、前記油
圧室４４或いは係止穴４９の内部には、第１圧力油路４
５、或いは第２圧力油路５０を通じて油が供給される。

【００５６】そして、油圧室４４或いは係止穴４９の内
部における油圧が所定値以上に増加すると、ロックピン
４３はその油圧力によりスプリング４８の付勢力に抗し
て吸気側カムシャフト１２の先端側に移動する。この移
動により、図６に示すようにベーン２９の係止が解除さ
れ、ハウジング２８に対するベーン２９の相対回転が可
能となる。

【００５７】そして、図２に示すように、スプリング７
９の付勢力に抗してスプール７６が第２の作動位置に配
置されると、オイルポンプ１５の吐出側と進角側ヘッド
油路５３とが連通され、遅角側ヘッド油路５４とオイル
パン５７とが連通される。従って、各進角側油圧室１３
には進角側油圧通路Ｐ１を介して油が供給される一方
で、各遅角側油圧室１４内の油は遅角側油圧通路Ｐ２を
介してオイルパン５７に戻される。

【００５８】その結果、前記受圧部３２は、各遅角側油
圧室１４の油圧よりも相対的に増加した各進角側油圧室
１３内の油圧により付勢されるため、ベーン２９はハウ
ジング２８に対して、図５の矢印にて示す進角回転方向
に回転する。このようにベーン２９がハウジング２８に
対して回転することにより、吸気側カムシャフト１２の
回転位相がドリブンギヤ２２よりも進む結果、吸気バル
ブの開閉タイミングが早められる。

【００５９】一方、図１に示すように、スプリング７９
の付勢力によりスプール７６が第１の作動位置に配置さ
れると、オイルポンプ１５の吐出側と遅角側ヘッド油路
５４とが連通され、進角側ヘッド油路５３とオイルパン
５７とが連通される。従って、各遅角側油圧室１４には
遅角側油圧通路Ｐ２を通じて油が供給される一方で、各
進角側油圧室１３の油は進角側油圧通路Ｐ１を介してオ
イルパン５７に戻される。

【００６０】その結果、前記受圧部３２は各進角側油圧
室１３の油圧よりも相対的に増加した各遅角側油圧室１
４内の油圧により付勢されるため、ベーン２９はハウジ
ング２８に対して、図４の矢印にて示す遅角回転方向に
回転する。このようにベーン２９がハウジング２８に対
して回転することにより、吸気側カムシャフト１２の回
転位相がドリブンギヤ２２よりも遅れる結果、吸気バル
ブの開閉タイミングが遅れるようになる。

【００６１】以上のようにして、吸気側カムシャフト１
２の回転位相が変更され、その回転位相とエンジンの運
転状態に適応する目標回転位相との偏差が所定値以下と
なると、ＥＣＵ１７はＯＣＶ１６の第１のポート７１及
び第２のポート７２の両ポート７１，７２が、前記弁体
７７によって閉塞された状態となるように、スプール７
６の位置を制御する（以下、このスプール７６の位置を
「中間保持位置」という）。このように、スプール７６
の位置が「中間保持位置」となると、各油圧室１３，１
４への油の供給、或いは各油圧室１３，１４からの油の
排出は行われなくなる。そして、各受圧部３２は各油圧
室１３，１４における油圧によって両側から保持される
ため、同ベーン２９の回転が規制され、ハウジング２８
に対するベーン２９の回転方向における位置が固定され
る。その結果、吸気バルブの開閉タイミングが所定のタ
イミングに保持される。

【００６２】以上、説明したように本実施形態における
バルブタイミング変更装置では、ＯＣＶ１６の開度を制
御することにより、吸気バルブの開閉タイミングを連続
的（無段階）に変更するとともに、その開閉タイミング
を保持することができる。

【００６３】更に、本実施形態では、エンジンが所定の
運転状態にある場合に、前記ロックピン４３が前記係止
穴４９にて係止されることにより、ベーン２９とハウジ
ング２８との相対回転が規制され、ベーン２９の回転方
向における位置が、図４に示す「最遅角位置」近傍の位
置に固定されるようになっている。

【００６４】より詳細に説明すると、エンジンが停止す
るとＯＣＶ１６のスプール７６はスプリング７９の付勢
力により図１に示す第１の作動位置に移動する。その結
果、各進角側油圧室１３は進角側油圧通路Ｐ１によりオ
イルパン５７と連通され、又、各遅角側油圧室１４は遅
角側油圧通路Ｐ２によりオイルポンプ１５の吐出側と連
通される。そして、クランクシャフトの回転が停止する
と、オイルポンプ１５からの油の吐出が停止し、更に、
吸気側カムシャフト１２の回転も停止する。この際、ベ
ーン２９は、ドリブンギヤ２２に対して前記遅角回転方
向に相対回転して、その回転位相が遅れる。その結果、
ハウジング２８に対するベーン２９の回転方向における
位置は「最遅角位置」近傍の位置となる。これは、オイ
ルポンプ１５から油が吐出されなくなるため、各進角側
油圧室１３及び遅角側油圧室１４内の油圧が低下して、
各受圧部３２が各油圧室１３，１４の油圧により保持さ
れなくなるためである。

【００６５】更に、オイルポンプ１５の駆動が停止する
と、前記油圧室４４及び係止穴４９内における油圧が低
下する。その結果、前記ロックピン４３は、スプリング
４８の付勢力によって吸気側カムシャフト１２の基端側
に移動し、その基端側部分が図７に示すように係止穴４
９内に嵌入する。

【００６６】従って、ベーン２９とドリブンギヤ２２と
の相対回転が規制され、吸気バルブの開閉タイミングは
クランクシャフトの回転位相に対して最も遅れた状態か
ら若干進んだ状態に固定される。本実施形態では、再び
エンジンの運転が開始され、各油圧通路Ｐ１，Ｐ２内の
油圧が所定値以上となるまで、吸気バルブの開閉バルブ
タイミングはその状態に保持される。

【００６７】以上説明した本実施形態は以下に示す特徴
を有するものである。 （ａ）本実施形態では、貫通孔４２が形成された受圧部
Ａ３２は、吸気側カムシャフト１２の軸心回りにおける
長さＬ1 が、他の受圧部Ｂ３２の長さＬ2 よりも長く設
定されている。従って、受圧部Ａ３２の両側に形成され
た各油圧室１３，１４間の距離は、他の受圧部Ｂ３２の
両側に形成された各油圧室１３，１４間の距離よりも増
加する。そして、受圧部Ａ３２がハウジング２８、或い
はカバー３８に接触するシール面積が増加する結果、各
油圧室１３，１４からの油の漏出を防止することができ
る。更に、各油圧室１３，１４間における油の移動が防
止されるため、バルブの開閉タイミングを制御する際に
おける制御性の低下を防止することができる。

【００６８】（ｂ）本実施形態では、吸気側カムシャフ
ト１２の軸心回りにおける受圧部Ａ３２の長さＬ1 を他
の受圧部Ｂ３２の長さＬ2 よりも長く設定することによ
り、その内部に形成された中空部分による慣性モーメン
トの減少分を相殺させて、前記軸心回りの慣性モーメン
トを各受圧部３２とも等しくしている。

【００６９】前記軸心回りにおける慣性モーメントが各
受圧部３２において異なっていると、ベーン２９が吸気
側カムシャフト１２と共に回転した場合、同シャフト１
２にはその回転速度に比例した遠心力が前記ベーン２９
が設けられた位置において作用するようになる。このよ
うな遠心力が吸気側カムシャフト１２に作用すると、同
シャフト１２はその遠心力により変形する虞があるた
め、同シャフト１２の径を増加させてその剛性を増大さ
せる必要が生じる。しかしながら、このような設計変更
は製造コストの増加を招くこととなり好ましくない。

【００７０】本実施形態では、各受圧部３２の慣性モー
メントを全て等しくし、更に、各受圧部３２を吸気側カ
ムシャフト１２の軸心に対して対称的に配置したため、
ベーン２９から吸気側カムシャフト１２に対して遠心力
が作用することがない。従って、吸気側シャフト１２の
径を増大させる必要がなく、前述したように製造コスト
の増加を回避することができる。

【００７１】（第２の実施形態）次に本発明を具体化し
た第２の実施形態について図１１を参照して説明する。
本実施形態は、排気側カムシャフト２３に前記ＶＶＴ機
構１１が設けられた構成を採用している点で上記第１の
実施の形態における構成と相違している。

【００７２】尚、本実施形態におけるＶＶＴ機構１１、
及び同機構１１内に形成された各進角側及び遅角側油圧
室１３，１４に対して油を供給するための進角側及び遅
角側油圧通路Ｐ１，Ｐ２、或いはＯＣＶ１６等の構成に
ついては上記第１の実施の形態と同様であるため、これ
らについては説明を省略する。

【００７３】図１１に示すように、排気側カムシャフト
２３の一端部にはカムプーリ２６が一体回転可能に固定
されており、同プーリ２６の外周にはタイミングベルト
２７が掛装されている。排気側カムシャフト２３には、
このタイミングベルト２７によってクランクシャフトの
回転駆動力が伝達される。

【００７４】排気側カムシャフト２３の他端部にはＶＶ
Ｔ機構１１が取り付けられている。同機構１１には上記
第１の実施形態にて説明したドリブンギヤ２２に換え、
第２回転体としてのドライブギヤ９１が設けられてい
る。又、吸気側カムシャフト１２の端部には外歯９２ａ
を有したドリブンギヤ９２が設けられており、この外歯
９２ａは前記ドライブギヤ９１の外歯９１ａに噛合され
ている。

【００７５】上記構成を備えた本実施形態によれば、ク
ランクシャフトの回転駆動力は排気側カムシャフト２３
に伝達されるとともに、同シャフト２３からドライブギ
ヤ９１及びドリブンギヤ９２を介して吸気側カムシャフ
ト１２に伝達される。そして、吸気側カムシャフト１２
の回転に伴って図示しない吸気バルブが前記カム２０に
よって開閉駆動される。尚、本実施形態において、前記
吸気側カムシャフト１２は本発明におけるカムシャフト
に相当するものである。

【００７６】又、排気側カムシャフト２３に対するドラ
イブギヤ９１の相対的な回転位相がＶＶＴ機構１１によ
って変更される。従って、クランクシャフトに対する吸
気側カムシャフト１２の回転位相が変更され、吸気バル
ブの開閉タイミングが変更される。

【００７７】本実施形態は、ＶＶＴ機構１１が設けられ
ていない吸気側カムシャフト１２のバルブ開閉タイミン
グを変更する構成とした点を除けば、上記第１の実施形
態と同様の構成を有している。従って、本実施形態は、
上記実施形態と同様の作用を奏するものであり、前述し
た特徴と同様の特徴を有する。

【００７８】以上説明した各実施形態は、以下のように
構成を変更して実施することができる。 （１）上記各実施形態では、ベーン２９を吸気側カムシ
ャフト１２に固定し、更に、ハウジング２８をドリブン
ギヤ２２或いはドライブギヤ９１に固定する構成とした
が、以下のような構成とすることもできる。即ち、ベー
ン２９をドリブンギヤ２２或いはドライブギヤ９１に一
体回転可能に固定する一方で、ハウジング２８を吸気側
カムシャフト１２に一体回転可能に固定する。そして、
ハウジング２８に前記貫通孔４２に相当する孔を形成し
て、同孔内にロックピンを配設するとともに、同ロック
ピンを係止穴４９にて係止する構成とする。このような
構成としても上記実施形態と同様の作用効果を奏するこ
とができる。

【００７９】（２）上記各実施形態において本発明にお
ける係止部を係止穴４９によって構成するようにした
が、この係止穴４９を省略し、ロックピン４３の基端側
端面をドリブンギヤ２２、或いはドライブギヤ９１の先
端側側面に対して前記スプリング４８の付勢力により押
圧することによって、ベーン２９とハウジング２８との
相対回転を規制するようにしてもよい。又、複数のロッ
クピン４３及び係止穴４９によってベーン２９とハウジ
ング２８との回転を規制する構成としてもよい。

【００８０】（３）上記第１の実施形態において、ドリ
ブンギヤ２２をカムプーリに変更するとともに、同プー
リにタイミングベルトが掛装された構成にＶＶＴ機構１
１を変更し、同プーリをクランクシャフトの回転駆動力
によって直接回転駆動するようにしてもよい。

【００８１】（４）上記各実施形態では、ベーン２９に
４つの受圧部３２が形成される構成を採用したが、同受
圧部３２を３つ以下、或いは５つ以上有した構成とする
こともできる。受圧部３２の数を上記各実施形態より少
なくした場合には、前記各油圧通路Ｐ１，Ｐ２の構成を
簡略化することができ、上記実施形態より多くした場合
には、ベーン２９に対してより大きな回転トルクを付与
することができる。

【００８２】（５）上記各実施形態において、ハウジン
グ２８とドリブンギヤ２２或いはドライブギヤ９１とは
別部材によって構成されているが、例えば、これらを一
体に構成することも可能である。同様に、吸気側カムシ
ャフト１２と、ベーン２９とを一体に構成するようにし
てもよい。

【００８３】（６）上記各実施形態において、カムプー
リ２６をタイミングスプロケットに変更し、タイミング
ベルト２７をタイミングチェーンに変更した構成を有す
るＶＶＴ機構１１を採用するようにしてもよい。

【００８４】（７）上記各実施形態はいずれも吸気バル
ブの開閉タイミングを変更するものであったが、排気バ
ルブの開閉タイミングを変更するようにしてもよい。
又、ＶＶＴ機構１１が吸気側カムシャフト１２及び排気
側カムシャフト２３の双方に設け、吸気バルブ及び排気
バルブの双方のバルブ開閉タイミングを変更するように
してもよい。

【００８５】以上、本発明を具体化した各実施形態につ
いて説明したが、上各実施形態から把握できる技術的思
想について、その効果と共に以下に記載する。 （イ）請求項１に記載した内燃機関のバルブタイミング
変更装置において、各突状部は前記回転軸心に対して対
称位置となるように第１回転体に形成されるものであ
り、且つ、挿通空間が形成された突状部の前記回転軸心
の周方向における長さを、その突状部と対称位置にある
他の突状部の長さよりも長くすることによって前記回転
軸心回りにおける両突状部の慣性モーメントを等しく設
定したことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング変
更装置。

【００８６】上記（イ）に記載した構成によれば、第１
回転体が前記回転軸心回りに回転した場合、両突状部の
慣性モーメントによる遠心力が相殺されるため、同遠心
力がカムシャフトに作用することがない。従って、径を
増大させてカムシャフトの剛性を剛性を増加させるとい
った設計変更が不要となり、バルブタイミング変更装置
における製造コストの増加を回避できる。

【００８７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明では、挿通
空間が形成された突状部において、両回転体の回転軸心
の周方向における長さを、同空間が形成されていない突
状部と比較して長く設定した。その結果、挿通空間が形
成された突状部では、圧力室をシールするためのシール
長さが増加し、圧力室からの流体の漏出を抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸気側カムシャフト、ＶＶＴ機構等を示す断面
図。

【図２】ＯＣＶ等を示す部分断面図。

【図３】吸気側、排気側カムシャフト等を示す平面図。

【図４】図１のIV−IV断面図。

【図５】ベーン及びハウジング等を示す断面図。

【図６】ロックピン、貫通孔等を示す拡大断面図。

【図７】ロックピン、貫通孔等を示す拡大断面図。

【図８】ベーンを示す正面図。

【図９】受圧部を示す拡大断面図。

【図１０】図９のX −X 断面図。

【図１１】吸気側、排気側カムシャフト等を示す平面
図。

【図１２】従来技術におけるバルブタイミング変更装置
を示す断面図。

【図１３】図１２のXIII−XIII断面図。

【図１４】ロックピン、貫通孔等を示す拡大断面図。

【符号の説明】

１２…吸気側カムシャフト（カムシャフト）、１３…進
角側油圧室（圧力室）、１４…遅角側油圧室（圧力
室）、１８…シリンダヘッド（内燃機関の一部を構成す
る）、２２…ドリブンギヤ（第２回転体）、２８…ハウ
ジング（第２回転体）、２９…ベーン（第１回転体）、
４２…貫通孔（挿通空間）、４３…ロックピン（可動部
材）、４４…油圧室（駆動手段）、４５…第１圧力油路
（駆動手段）、４８…スプリング（駆動手段）、４９…
係止穴（係止部、駆動手段）、５０…第２圧力油路（駆
動手段）、９１…ドライブギヤ（第２回転体）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の回転軸心を有した第１回転体及び
   第２回転体のうち第１回転体に形成された前記回転軸心
   の径方向に延びる複数の突状部と、前記第２回転体に形
   成された複数の凹部と、前記各突状部が前記各凹部内に
   配設されることにより前記回転軸心の周方向において前
   記突状部の少なくとも片側に区画形成された圧力室とを
   備え、内燃機関のクランクシャフト及び同機関のバルブ
   を開閉駆動するためのカムシャフトのうち、一方が前記
   第１回転体に駆動連結されると共に、他方が第２回転体
   に駆動連結され、各圧力室に供給される流体の圧力を変
   更して前記両回転体を相対回転させることにより、前記
   クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変
   更して前記バルブの開閉タイミングを変更することが可
   能であり、前記各突状部の一つに形成された挿通空間内
   に可動部材を配設し、同可動部材を前記挿通空間内で移
   動させて前記第２回転体に形成された係止部にて係止す
   ることにより、前記両回転体の相対回転を規制してクラ
   ンクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を所定の
   位相に保持可能な内燃機関のバルブタイミング変更装置
   において、 前記挿通空間が形成された突状部の前記回転軸心の周方
   向における長さを他の突状部の同方向における長さより
   も長く設定するとともに、前記回転軸心周りにおける各
   突状部の慣性モーメントを等しく設定したことを特徴と
   する内燃機関のバルブタイミング変更装置。
2. 【請求項２】 同一の回転軸心を有した第１回転体及び
   第２回転体のうち第１回転体に形成された前記回転軸心
   の径方向に延びる複数の突状部と、前記第２回転体に形
   成された複数の凹部と、前記各突状部が前記各凹部内に
   配設されることにより前記回転軸心の周方向において前
   記突状部の少なくとも片側に区画形成された圧力室とを
   備え、内燃機関のクランクシャフト及び同機関のバルブ
   を開閉駆動するためのカムシャフトのうち、一方が前記
   第１回転体に駆動連結されると共に、他方が第２回転体
   に駆動連結され、各圧力室に供給される流体の圧力を変
   更して前記両回転体を相対回転させることにより、前記
   クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変
   更して前記バルブの開閉タイミングを変更することが可
   能であり、前記各突状部の一つに形成された挿通空間内
   に可動部材を配設 し、同可動部材を前記挿通空間内で移
   動させて前記第２回転体に形成された係止部にて係止す
   ることにより、前記両回転体の相対回転を規制してクラ
   ンクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を所定の
   位相に保持可能な内燃機関のバルブタイミング変更装置
   において、 前記各突状部を前記回転軸心に対して対称的に配置する
   とともに、これら突状部のうち前記挿通空間が形成され
   た突状部の前記回転軸心の周方向における長さを他の突
   状部の同方向における長さよりも長く設定したことを特
   徴とする内燃機関のバルブタイミング変更装置。