(57)【要約】【課題】  回転伝達手段とケーシングとの接触を防止することができる可変バルブタイミング装置を提供することを目的とする。【解決手段】  クランクシャフト５に対する吸気カムシャフト９の回転位相の可変制御に供される可変バルブタイミング装置１６であって、クランクシャフト５に駆動ギヤ１４等を介して連結された被動ギヤ１５と、被動ギヤ１５と一体に回転するケーシング２１と、吸気カムシャフト９と一体に回転するとともに、ケーシング２１に所定の角度範囲をもって相対回転可能に収容され、ケーシング２１との間に進角室５５および遅角室５６を画成するロータ２２とを有し、吸気カムシャフト９の軸線方向において、被動ギヤ１５は、少なくともその外周部がケーシング２１に対して離間していることを特徴とする。【選択図】    図２
2010174660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相の可変制御に供される可変バルブタイミング装置であって、
前記クランクシャフトに回転伝達手段を介して連結された被駆動部材と、
前記被駆動部材と一体に回転するケーシングと、
前記カムシャフトと一体に回転するとともに、前記ケーシングに所定の角度範囲をもって相対回転可能に収容され、当該ケーシングとの間に作動油室を画成するロータと
を有し、
前記カムシャフトの軸線方向において、前記被駆動部材は、少なくともその外周部が前記ケーシングに対して離間していることを特徴とする可変バルブタイミング装置。
【請求項２】
前記ケーシングは、前記カムシャフトを外囲するかたちで前記被駆動部材側に延設されたボス部を有し、
前記被駆動部材は、前記ボス部に圧入により外嵌していることを特徴とする、請求項１に記載の可変バルブタイミング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相の可変制御に供される可変バルブタイミング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンでは、エンジンの回転数に応じてバルブタイミングを変更するために、可変バルブタイミング装置が使用されている。可変バルブタイミング装置は、カムシャフトの一端に設けられ、クランクシャフトと同期して回転するケーシングと、カムシャフトに固着されるとともにケーシングに所定の角度範囲をもって相対回転可能に収容されたベーン付きのロータとを有し、ロータとケーシングとの間に画成される進角室および遅角室に作動油（エンジンオイル）を適宜供給することによって、ロータのケーシングに対する回転位相を変化させ、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化させる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２９００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の可変バルブタイミング装置では、クランクシャフトにベルトやチェーン、ギヤ等の回転伝達手段を介して連結されるスプロケットやプーリ、ギヤ等の被駆動部材がケーシングに一体に形成されているため、回転伝達手段がケーシングに接触しないようにフランジ等を設けてケーシングを保護する必要があった。
【０００５】
本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであって、回転伝達手段とケーシングとの接触を防止することができる可変バルブタイミング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の発明は、クランクシャフト（５）に対するカムシャフト（吸気カムシャフト９）の回転位相の可変制御に供される可変バルブタイミング装置（１６）であって、前記クランクシャフトに回転伝達手段（駆動ギヤ１４等）を介して連結された被駆動部材（被動ギヤ１５）と、前記被駆動部材と一体に回転するケーシング（２１）と、前記カムシャフトと一体に回転するとともに、前記ケーシングに所定の角度範囲をもって相対回転可能に収容され、当該ケーシングとの間に作動油室（進角室５５，遅角室５６）を画成するロータ（２２）とを有し、前記カムシャフトの軸線方向において、前記被駆動部材は、少なくともその外周部が前記ケーシングに対して離間していることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、被駆動部材の外周部は、カムシャフトの軸線方向においてケーシングと離間しているため、被駆動部材に噛み合うギヤ、チェーン、ベルト等の回転伝達手段がケーシングに接触することが防止される。
【０００８】
第２の発明は第１の発明において、前記ケーシングは、前記カムシャフトを外囲するかたちで前記被駆動部材側に延設されたボス部（４５）を有し、前記被駆動部材は、前記ボス部に圧入により外嵌していることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、被駆動部材をケーシングに一体的に固定し、モジュール化することができるため、可変バルブタイミング装置のカムシャフトへの取り付けが容易になる。また、被駆動部材をケーシングに直接取り付けるため、被駆動部材とケーシングとの相対位置関係を精度良く構成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上の構成によれば、回転伝達手段とケーシングとの接触を防止することができる可変バルブタイミング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るエンジンの要部透視斜視図である。
【図２】実施形態に係る可変バルブタイミング装置を示す断面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明を自動車用エンジンに適用した一実施形態を詳細に説明する。図１は、実施形態に係るエンジンの要部透視斜視図である。図１に示すエンジン１は、ＤＯＨＣ４バルブ型の４サイクル直列４気筒ガソリンエンジンである。エンジン１のシリンダブロック２は４つの気筒を備え、各気筒にはピストン３が摺動自在に収容されている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介して、シリンダブロック２に回転自在に軸支されたクランクシャフト５に連結されている。
【００１３】
シリンダブロック２の上部に設けられたシリンダヘッド６には、各気筒２本ずつの吸気バルブ７および排気バルブ８と、吸排気バルブ７，８を駆動する吸気カムシャフト９および排気カムシャフト１０とが設けられている。クランクシャフト５の一端には、クランクシャフト５と一体に回転するクランクプーリ１１が設けられ、排気カムシャフト１０のクランクプーリ１１に対応する一端には排気カムシャフト１０と一体に回転するカムプーリ１２が設けられている。クランクプーリ１１とカムプーリ１２とには、無端状かつ歯付きのタイミングベルト（コグドベルト）１３が掛け渡されている。カムプーリ１２は、クランクシャフト５が１回転する間に排気カムシャフト１０が１／２回転するように、その径が設定されている。
【００１４】
排気カムシャフト１０は、カムプーリ１２から所定距離離れた位置に排気カムシャフト１０と一体に回転する駆動ギヤ１４を備え、吸気カムシャフト９は駆動ギヤ１４に噛み合う被動ギヤ（被駆動部材）１５を有する可変バルブタイミング装置１６を備えている。被動ギヤ１５は、クランクシャフト５に回転伝達手段としての、クランクプーリ１１、タイミングベルト１３、カムプーリ１２、排気カムシャフト１０、駆動ギヤ１４を介して連結され、クランクシャフト５の回転に応じて回転する。
【００１５】
また、エンジン１は、その下部にオイルポンプ１７を備えている。オイルポンプ１７の駆動軸と、クランクシャフト５に設けられたスプロケット（図示しない）とには無端状のチェーン１８が掛け渡されており、オイルポンプ１７はクランクシャフト５の回転によってオイルパンに貯留されたエンジンオイルをエンジン１の各部に圧送する。
【００１６】
図２は実施形態に係る可変バルブタイミング装置１６を示す断面図であり、図３は図２のIII−III断面図である。図２および図３に示すように、可変バルブタイミング装置１６は、被動ギヤ１５と、被動ギヤ１５に固着されたケーシング２１と、ケーシング２１内に収容されるとともに吸気カムシャフト９に固着されたロータ２２とを主要構成要素として備えている。以下、説明の便宜上、吸気カムシャフト９の軸線方向を基準として、可変バルブタイミング装置１６が設けられた側（図２中における左側）を前方側とし、他方側（図２中における右側）を後方側として説明する。
【００１７】
ロータ２２は、中心部に吸気カムシャフト９の端部９ａが嵌入する貫通孔２３を備えた円柱状の本体部２４と、本体部２４の外周部から径方向外方に突出した４つのベーン２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄとを備えている。各ベーン２５ａ〜２５ｄは、それぞれ周方向に約９０°の角度間隔をもって配置されている。第１のベーン２５ａは、他の第２〜４のベーンに比較して幅広に形成されており、その概ね中央部に軸線方向に延びる貫通孔２６を備えている。以下、ベーン２５ａ〜２５ｄを総称して表すときは、ベーン２５と省略する。
【００１８】
吸気カムシャフト９の前方側の端部９ａは、段部２７を有して縮径されており、ロータ２２の貫通孔２３には段部２７に当接する段部２８が形成されている。吸気カムシャフト９の端部９ａの外周部にはキー２９が突設されており、貫通孔２３にはキー２９が嵌合するキー溝３０が形成されている。吸気カムシャフト９の先端面には、貫通孔２３の径よりも大径のカバープレート３１がボルト３２によって締結されている。ロータ２２は、吸気カムシャフト９の段部２７と、カバープレート３１との間に挟持されて、吸気カムシャフト９の軸線方向における位置が固定され、キー２９がキー溝３０に嵌合することによって、吸気カムシャフト９と一体に回転するようになっている。また、貫通孔２６の後方側の周縁部には、ボス部３３が後方側に向けて突設されている。
【００１９】
ケーシング２１は、ロータ２２の後方側に配置されたリアプレート４１と、ロータ２２の径方向外方に配置された円筒体４２と、ロータ２２の前方側に配置されたフロントプレート４３とを備え、ロータ２２を外囲している。リアプレート４１と、円筒体４２と、フロントプレート４３とは、ボルト６７により一体に締結されており、各部材の接合部は液密となっている。
【００２０】
リアプレート４１は、円形状の板状体であり、その中心部にロータ２２のボス部３３に外嵌する貫通孔４４が形成されている。貫通孔４４の周縁には、ボス部３３の先端へと回り込み、かつ吸気カムシャフト９の外周部に沿って後方側に延びるボス部４５が形成されている。
【００２１】
ボス部４５は吸気カムシャフト９を外囲し、ボス部４５の内周面が吸気カムシャフト９の外周面と摺接している。これにより、リアプレート４１は吸気カムシャフト９に回転自在に軸支されている。また、貫通孔４４がロータ２２のボス部３３と摺接することにより、吸気カムシャフト９と一体に回転するロータ２２と相対回転可能となっている。
【００２２】
ボス部４５の先端は、吸気カムシャフト９の外周面に突設された段部４６に当接し、リアプレート４１の軸線方向における位置が固定されている。また、リアプレート４１は、ボス部４５が段部４６に当接した状態で、その前方側の面はロータ２２に液密に摺接している。
【００２３】
ボス部４５の基端部には、ボス部４５の外周にわたって径方向外方に突出した段部４６が形成されている。段部４６は、その外周部がボス部４５の外周とリアプレート４１の外周との概ね中間位置まで突出している。
【００２４】
円筒体４２は、内周部に内方へと突出する４つの突部４７を有し、隣接する２つの突部４７の間には凹部４８が形成されている。ロータ２２が円筒体４２に配置された状態で、各ベーン２５は凹部４８の内部に配置され、突部４７の先端部はロータ２２の外周面に摺接し、ベーン２５の先端部は円筒体４２の内周面に摺接している。これにより、凹部４８は、ベーン２５によって周方向に２分割され、進角室５５と遅角室５６とを形成している。
【００２５】
突部４７のロータ２２との摺接面には軸線方向に沿った溝４７ａが形成されており、溝４７ａには、板ばね４９によってロータ２２側に付勢された直方体状の金属片であるシール５０が設けられている。同様に、ベーン２５の円筒体４２との摺接面には軸線方向に沿った溝２５ｅが形成されており、溝２５ｅには、板ばね４９によって円筒体４２側に付勢された直方体状の金属片であるシール５０が設けられている。これらのシール５０により、進角室５５と遅角室５６との液密に分離されている。
【００２６】
ベーン２５は、その両側に配置された突部４７に規制されない範囲で移動可能となっており、ロータ２２が円筒体４２に対して所定の角度範囲をもって相対回転可能となっている。ベーン２５が凹部４８内を移動することにより、進角室５５および遅角室５６の大きさが変化する。ベーン２５の遅角室５６側の面と突部４７の遅角室５６側の面との間には、圧縮コイルばね５７が配置され、ベーン２５は進角室５５側に付勢されている。そのため、初期状態においては、ベーン２５の進角室５５側の面と、突部４７の進角室５５側の面とは当接し、進角室５５の体積は最小となっている。
【００２７】
フロントプレート４３は、円形の板状体であり、中心部に貫通孔４３ａが形成されている。フロントプレート４３は、円筒体４２の前方側の端面に固定され、ロータ２２の本体部２４およびベーン２５の前方側の端面と液密に摺接している。
【００２８】
進角室５５の体積が最小となる初期状態において、リアプレート４１のベーン２５ａの貫通孔２６と対応する位置には、貫通孔２６よりも小径の凹部５８が形成されている。貫通孔２６には、凹部５８に嵌入可能な突部５９ａを一端に備えたロックピン５９が摺動可能に収容されている。ロックピン５９は、フロントプレート４３との間に設けられた圧縮コイルばね６０に付勢されて、初期状態においては、ロックピン５９の突部５９ａが凹部５８に嵌入している。なお、凹部５８の深さは突部５９ａの突出量よりも大きく、突部５９ａが凹部５８に嵌入した状態で、凹部５８の底部には空間が形成されている。
【００２９】
被動ギヤ１５は、中央部に貫通孔６１を備えて環状に形成されており、その外周部に駆動ギヤ１４と噛み合う歯６２が形成されている。被動ギヤ１５の外径は、リアプレート４１の外径と概ね同一の大きさとなっている。被動ギヤ１５は、貫通孔６１がリアプレート４１のボス部４５に圧入により外嵌することによってリアプレート４１に固着されている。これにより、リアプレート４１は被動ギヤ１５と一体に回転する。
【００３０】
被動ギヤ１５は、その前面の内周側が段部４６の後面に当接することによって圧入深さが規制され、歯６２を含むその外周部はリアプレート４１から離間している。すなわち、被動ギヤ１５をボス部４５に外嵌することにより、被動ギヤ１５とリアプレート４１との間に周方向にわたって延在する溝６３が形成される。溝６３の深さおよび幅は、段部４６の寸法形状によって定まる。本実施形態では、溝６３の底部はリアプレート４１の外周とボス部４５の外周との概ね中間に位置している。
【００３１】
被動ギヤ１５の前面および後面には肉抜き部（肉盗み部）６５，６６が形成されている。前面の肉抜き部６５は、その径方向内側における面が溝６３の底部と概ね一致するように形成されている。
【００３２】
次に、進角室５５および遅角室５６に作動油（エンジンオイル）を供給する油路構造について説明する。図２に示すように、吸気カムシャフト９は可変バルブタイミング装置１６が取り付けられた部分よりも後方側に、シリンダヘッド６と、ベアリングキャップ７１との間に軸支されたジャーナル部９ｂを備えている。シリンダヘッド６には、オイルポンプ１７に連通する第１油路７２および第２油路７３が形成されており、それぞれの一端は吸気カムシャフト９のジャーナル部９ｂとの摺接面に延びている。シリンダヘッド６およびベアリングキャップ７１のジャーナル部９ｂとの摺接面には、ジャーナル部９ｂの外周に沿って延在する油溝７４，７５が形成されている。油溝７４は第１油路７２と連通し、油溝７５は第２油路７３と連通している。
【００３３】
第１油路７２および第２油路７３には、ＥＣＵ（図示しない）に駆動制御されたオイルコントロールバルブ（図示しない）が介装されている。オイルコントロールバルブは、第１油路７２または第２油路７３のいずれか一方を選択的にオイルポンプ１７に連通してエンジンオイルを供給すると同時に、他方をオイルパンと連通させ、その油路内の油圧を低下させる。
【００３４】
吸気カムシャフト９は、軸線方向に延在する２つの独立した油路７６，７７を備えている。油路７６は径方向に延在する油路７８を介して油溝７４に連結し、油路７７は径方向に延在する油路７９を介して油溝７５に連結している。また、吸気カムシャフト９は、ロータ２２のボス部３３および本体部２４と接触する部分に、それぞれ周方向にわたって延在する油溝８１，８２を備えている。油溝８１は径方向に延在する油路８３を介して油路７６と連通し、油溝８２は径方向に延在する油路８４を介して油路７７と連通している。
【００３５】
ロータ２２のボス部３３における油溝８１に対応する部分には、径方向に延在するとともに内周面と外周面とを連通する油路９１が、周方向に約９０°の角度間隔をおいて４つ穿設されている。また、ロータ２２の本体部２４における油溝８２に対応する部分には、径方向に延在するとともに本体部２４の外周面と貫通孔２３とを連通する油路９２が穿設されている。
【００３６】
リアプレート４１のボス部３３との摺接面であって、油路９１に対応する部分には、周方向にわたって油溝９３が凹設されている。油溝９３は、リアプレート４１の前面に到っている。また、リアプレート４１の前面には、油溝９３から径方向外方に延びる油溝９４が、周方向に約９０°の角度間隔をおいて４つ形成されている。各油溝９４は、突部４７の進角室５５側の面に沿って延在している。また、初期状態において第１のベーン２５ａに当接する突部４７に沿って形成された油溝９４には、一端において凹部５８に連通する油溝９５の他端が連通している。
【００３７】
次に、実施形態に係る可変バルブタイミング装置１６の作用について説明する。初期状態（遅角位相）においては、オイルコントロールバルブによって第２油路７３がオイルポンプ１７に接続され、油溝７５、油路７９、油路７７、油路８４、油溝８２、油路９２を介して遅角室５６にエンジンオイルが供給されている。また、ベーン２５には圧縮コイルばね５７の付勢力も加わって、遅角室５６の容積が最大となっている。この初期状態においては、ロックピン５９は凹部５８に突入し、ロータ２２とケーシング２１との回転位相が固定されている。
【００３８】
初期状態から進角位相に変化させる際には、オイルコントロールバルブによって第１油路７２がオイルポンプ１７に接続され、油溝７４、油路７８、油路７６、油路８３、油溝８１、油路９１、油溝９３、油溝９４を介して進角室５５にエンジンオイルが供給される。このとき、油溝９５を介して凹部５８にエンジンオイルが供給され、ロックピン５９は圧縮コイルばねの付勢力に抗して貫通孔２６内へと押し戻される。これにより、ロックピン５９と凹部５８との係合が解除され、ロータ２２はケーシング２１に対して相対回転可能となる。進角室５５にエンジンオイルが供給されることにより、ロータ２２は圧縮コイルばね５７の付勢力に抗しつつケーシング２１に対して相対回転する。すなわち、ケーシング２１に対するロータ２２の回転位相が変化する。これにより、クランクシャフト５に対する吸気カムシャフト９の回転位相が進角側に変化する。
【００３９】
本実施形態では、被動ギヤ１５とリアプレート４１との間には溝６３を形成し、被動ギヤ１５の外周部に配置された歯６２とリアプレート４１とを離間させたため、被動ギヤ１５に噛み合う駆動ギヤ１４とリアプレート４１との接触を防止することができる。また、溝６３の存在により、被動ギヤ１５をケーシング２１に固定した後においても、リアプレート４１に接触することなく、歯６２を研削するための砥石を歯６２にアクセスさせることができるようになる。すなわち、被動ギヤ１５をケーシング２１に取り付けた後においても歯６２を研削加工することが可能となる。また、溝６３に潤滑油が保持されるため、歯６２に潤滑油が安定的に供給されやすくなる。
【００４０】
可変バルブタイミング装置１６は被動ギヤ１５、ケーシング２１、ロータ２２からなる一体のモジュールとして供給されるため、吸気カムシャフト９への取り付けが容易になる。
【００４１】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、本実施形態では被駆動部材をギヤとしたが、被駆動部材はスプロケットやプーリ等であってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
５・・クランクシャフト、９・・吸気カムシャフト（カムシャフト）、１０・・排気カムシャフト（回転伝達部材）、１１・・クランクプーリ（回転伝達部材）、１２・・カムプーリ（回転伝達部材）、１３・・タイミングベルト（回転伝達部材）、１４・・駆動ギヤ（回転伝達部材）、１５・・被動ギヤ（被駆動部材）、１６・・可変バルブタイミング装置、２１・・ケーシング、２２・・ロータ、４５・・ボス部、５５・・進角室、５６・・遅角室
【図１】
2010174660.tif 000003
【図２】
2010174660.tif 000004
【図３】
2010174660.tif 000005