(57)【要約】【課題】内燃機関の運転領域の全域で無端伝動部材の張力を低減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。【解決手段】ハウジング２５と一体的に回転し、１歯毎且つ放射方向に複数のスプロケットピース２１に分割されたカムスプロケット１７と、スプロケットピース２１のハウジング２５に対する相対回転を規制するとともに放射方向の移動を許すようスプロケットピース２１をガイドするガイドプレート２２と、ベーン２３の中心且つ軸線方向端部に形成され、外周が非真円形状に形成されるとともにスプロケットピース２１の放射内方端部と外周部で接するベーン軸端部２３ｂと、スプロケットピース２１をベーン軸端部２３ｂの外周に押し付けるバネ２４と、を備えるように構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端伝動部材を介して内燃機関のクランクシャフトの回転と同期回転するハウジングと、
前記ハウジング内に配置された状態でカムシャフトに一体回転可能に取り付けられ、前記内燃機関が発生する油圧により前記ハウジングに対して相対回転することにより前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相を変更するベーンと、を備えた可変バルブタイミング装置であって、
前記ハウジングと一体的に回転し、１歯毎且つ放射方向に複数のスプロケットピースに分割されたカムスプロケットと、
前記スプロケットピースの前記ハウジングに対する相対回転を規制するとともに放射方向の移動を許すよう前記スプロケットピースをガイドするガイド部材と、
前記ベーンの中心且つ軸線方向端部に形成され、外周が非真円形状に形成されるとともに前記スプロケットピースの放射内方端部と外周部で接するベーン軸端部と、
前記スプロケットピースを前記ベーン軸端部の外周に押し付ける付勢部材と、を備えたことを特徴とする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、可変バルブタイミング装置に関し、特に、カムシャフトを駆動するカムスプロケットを非真円形状に形成した可変バルブタイミング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クランクシャフトに固定したクランクスプロケットからカムシャフトに固定したカムスプロケットにタイミングチェーン等の無端伝動部材により駆動伝達して、バルブを開閉するバルブ開閉機構としては、カムスプロケットを楕円やトリオーバル等の非真円形状にするとともにカムノーズがバルブを押し開く際にタイミングチェーンに作用するカムトルク変動を打ち消すようカムスプロケットとカムノーズとの相対角度を設定することにより、無端伝動部材に作用する張力を低減および均等化したり、無端伝動部材の振動を低減するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、従来のバルブ開閉機構のカムトルク変動を示す図である。
【０００４】
図８に示すように、従来のバルブ開閉機構においては、カムノーズがバルブを押し開く際の反力によりカムスプロケットおよび無端伝動部材に発生するカムトルクＴ１に対し、カムスプロケットを非真円形状に形成することによりカムスプロケットおよび無端伝動部材に発生する逆位相のカムトルクＴ２を作用させ、カムトルクＴ１とカムトルクＴ２の合成トルクＴ（１＋２）をカムトルクＴ１より小さくすることで、無端伝動部材に作用する張力を低減および均等化したり、無端伝動部材の振動を低減している。
【特許文献１】特表２００８−５１７２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、カムスプロケットとカムシャフトの相対角度を内燃機関の運転領域に応じて変化させてバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置において、上述の従来のバルブ開閉機構のようにカムスプロケットを非真円形状に形成した場合、非真円形状のカムスプロケットとカムノーズとの相対角度が変化するので、内燃機関の運転領域によっては無端伝動部材の張力低減効果が損われたり、バルブタイミングの変化前よりも張力が増加してしまうという問題があった。
【０００６】
すなわち、図８に示すように、バルブタイミング変更後においては、カムトルクＴ１の位相が変化してカムトルクＴ１´となるため、カムスプロケットを非真円形状に形成することにより発生するカムトルクＴ２がカムトルクＴ１´を打ち消すことができず、カムトルクＴ１´とカムトルクＴ２の合成トルクＴ（１´＋２）はバルブタイミング変更前の合成トルクＴ（１＋２）より大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、内燃機関の運転領域の全域で無端伝動部材の張力を低減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】
【０００８】
本発明に係る可変バルブタイミング装置は、上記目的達成のため、（１）無端伝動部材を介して内燃機関のクランクシャフトの回転と同期回転するハウジングと、前記ハウジング内に配置された状態でカムシャフトに一体回転可能に取り付けられ、前記内燃機関が発生する油圧により前記ハウジングに対して相対回転することにより前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相を変更するベーンと、を備えた可変バルブタイミング装置であって、前記ハウジングと一体的に回転し、１歯毎且つ放射方向に複数のスプロケットピースに分割されたカムスプロケットと、前記スプロケットピースの前記ハウジングに対する相対回転を規制するとともに放射方向の移動を許すよう前記スプロケットピースをガイドするガイド部材と、前記ベーンの中心且つ軸線方向端部に形成され、外周が非真円形状に形成されるとともに前記スプロケットピースの放射内方端部と外周部で接するベーン軸端部と、前記スプロケットピースを前記ベーン軸端部の外周に押し付ける付勢部材と、を備えるよう構成したものである。
【０００９】
この構成により、ハウジングとベーンとの相対角度が変化してバルブタイミングが変化した後も、カムスプロケットがベーン軸端部の非真円の外周形状と相似する状態を維持するので、カムスプロケットの形状に対するカムシャフトの角度（位相）をバルブタイミング変更前の適切な角度に保つことができる。したがって、内燃機関の運転領域の全域で無端伝動部材の張力を低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ハウジングと一体的に回転し、１歯毎且つ放射方向に複数のスプロケットピースに分割されたカムスプロケットと、スプロケットピースのハウジングに対する相対回転を規制するとともに放射方向の移動を許すようスプロケットピースをガイドするガイド部材と、ベーンの中心且つ軸線方向端部に形成され、外周が非真円形状に形成されるとともにスプロケットピースの放射内方端部と外周部で接するベーン軸と、スプロケットピースをベーン軸の外周に押し付ける付勢部材と、を備えるよう構成しているので、バルブタイミングが変化した後もカムスプロケットがベーン軸端部の非真円の外周形状と相似する状態を維持し、カムスプロケットの形状に対するカムシャフトの角度をバルブタイミング変更前の適切な角度に保つことができる。その結果、内燃機関の運転領域の全域で無端伝動部材の張力を低減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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置を備えた内燃機関の概略斜視図である。
【００１３】
まず、構成について説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態の可変バルブタイミング装置２０は、エンジン１０のカムシャフト１４の端部にボルト１９により固定されており、エンジン１０のクランクシャフト１１に固定されたクランクスプロケット１２から無端伝動部材としてのタイミングチェーン１３により伝達された駆動力によりカムシャフト１４をクランクシャフト１１と同期回転させるとともに、エンジン１０の運転領域に応じてカムスプロケット１７とカムシャフト１４との相対角度を変化させるようになっている。
カムシャフト１４には、複数のカム１５が設けられており、カムシャフト１４の回転によりカム１５のカムノーズ１５ａが図示しないバルブを押し開くようになっている。
【００１５】
タイミングチェーン１３は、チェーンガイド部材１８ａ、１８ｂに摺動して回転するようになっており、チェーンガイド部材１８ａ、１８ｂは、チェーンスリッパとしてタイミングチェーン１３の経路を規定したり、チェーンダンパとしてタイミングチェーン１３の張力変動を緩衝するようになっている。
【００１６】
なお、可変バルブタイミング装置２０は、エンジン１０の運転状態に応じて図示しないオイルコントロールバルブがカムシャフト１４のジャーナル部１６の図示しない軸受隙間を介して供給するオイルにより、カムスプロケット１７とカムシャフト１４との相対角度を変化させるようになっている。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置の背面図である。図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。図４は、図３のＢ−Ｂ矢視図である。図５は、図３のＣ−Ｃ矢視図である。
【００１８】
図２〜図５に示すように、可変バルブタイミング装置２０は、タイミングチェーン１３により駆動されるカムスプロケット１７とともにクランクシャフト１１の回転と同期回転するハウジング２５と、ハウジング２５内に配置された状態でカムシャフト１４に一体回転可能に取り付けられ、エンジン１０が発生する油圧によりハウジング２５に対して相対回転することによりクランクシャフト１１に対するカムシャフト１４の回転位相を変更するベーン２３とを備えている。
【００１９】
ハウジング２５は、その内周部でオイルシール３０を介してベーン２３の外周端に接しており、放射内方に突出したハウジング突出部２５ａにおいてオイルシール３０を介してベーン軸２３ａの外周に接している。
【００２０】
ベーン２３は、中心部の円柱状のベーン軸２３ａにおいてボルト１９によりカムシャフト１４の端部に固定されており、ベーン軸２３ａから放射外方に突出している。
【００２１】
ハウジング２５の前方（図３の左方向）にはフロントハウジングカバー２６が設けられており、フロントハウジングカバー２６がハウジング２５の前方におけるハウジング２５とベーン軸２３ａとの間の開口を遮蔽している。
【００２２】
ハウジング２５の後方（図３の右方向）にはリアハウジングカバー２７が設けられており、リアハウジングカバー２７がハウジング２５の後方におけるハウジング２５とベーン軸２３ａとの間の開口を遮蔽している。ベーン軸２３ａの後方のベーン軸端部２３ｂは、リアハウジングカバー２７の外側、すなわちリアハウジングカバー２７よりも軸線方向に更に後方に位置しており、楕円、トリオーバル等の非真円の外周形状を有している。本実施の形態では、ベーン軸端部２３ｂの外周形状が図５に示すように長径と短径を有する楕円であるものとして以下説明する。また、ベーン軸端部２３ｂの長径方向とカムノーズ１５ａとの双方の回転方向の相対角度は、バルブタイミング変更前において、カムノーズ１５ａがバルブを押し開く際の反力によりカムスプロケット１７およびタイミングチェーン１３に発生するカムトルクを、ベーン軸端部２３ｂの外周形状と相似形状となるカムスプロケット１７によりカムスプロケット１７およびタイミングチェーン１３に発生する逆位相のカムトルクが打ち消すように設定されている。
【００２３】
ハウジング２５の内部には、ハウジング突出部２５ａ、ベーン２３、フロントハウジングカバー２６、およびリアハウジングカバー２７によって複数組の遅角室２８および進角室２９が形成されている。遅角室２８および進角室２９は、ベーン２３の先端とハウジング２５の内周との間、およびハウジング突出部２５ａとベーン軸２３ａの外周との間に設けられたオイルシール３０により液密的に区画されている。遅角室２８および進角室２９には、不図示のオイルコントロールバルブにより経路と流量を制御されたオイルがカムシャフト１４のジャーナル部１６の不図示の軸受隙間を介して流入または流出するようになっている。このため、オイルが進角室２９に流入しつつ遅角室２８から流出するとバルブタイミングが進角側に変化するようハウジング２５とベーン２３との相対角度が変化し、オイルが遅角室２８に流入しつつ進角室２９から流出するとバルブタイミングが遅角側に変化するようハウジング２５とベーン２３との相対角度が変化するようになっている。
【００２４】
リアハウジングカバー２７の後方には、カムスプロケット１７を構成しハウジング２５と一体的に回転する複数のスプロケットピース２１が配置されている。スプロケットピース２１は、通常の円盤状のカムスプロケット（不図示）を１歯毎且つ放射方向に分割した形状（図６（ａ）、（ｂ）参照）となっている。スプロケットピース２１の後方にはハウジング２５と一体的に回転するガイドプレート２２が設けられている。ガイドプレート２２は、リアハウジングカバー２７との間にスプロケットピース２１を挟んだ状態で、スプロケットピース２１のハウジング２５に対する相対回転を規制するとともに放射方向の移動を許すようスプロケットピース２１をガイドするようになっている。ガイドプレート２２は本発明におけるガイド部材を構成する。
【００２５】
具体的には、スプロケットピース２１のガイドプレート２２側の面に第１突起部２１ａが設けられるとともに、ガイドプレート２２には放射方向に延在する溝穴２２ａが設けられており、スプロケットピース２１の第１突起部２１ａがガイドプレート２２の溝穴２２ａに沿ってスライドすることにより、スプロケットピース２１がガイドプレート２２により回転方向の移動が規制されるとともに溝穴２２ａと第１突起部２１ａとの隙間の範囲内で放射方向に移動できるようになっている。
【００２６】
また、図３に示すように、スプロケットピース２１の後方にはスプロケットピース２１をベーン軸端部２３ｂの外周に押し付ける環状のバネ２４が設けられており、スプロケットピース２１の放射内方端にはバネ２４が接触して作用する第２突起部２１ｂが形成されている。バネ２４は本発明における付勢部材を構成する。
【００２７】
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のバネを示す図である。
【００２８】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、バネ２４は、スプロケットピース２１の放射内方端に設けられた第２突起部２１ｂを放射外方から放射内方に付勢することにより、スプロケットピース２１をベーン軸端部２３ｂの外周に押し付けるようになっている。このため、複数のスプロケットピース２１からなるカムスプロケット１７のピッチ円および歯底円の形状は、ベーン軸端部２３ｂの外周形状と相似する。本実施の形態では、ベーン軸端部２３ｂの外周形状が非真円形状であるため、カムスプロケット１７のピッチ円および歯底円もベーン軸端部２３ｂの外周形状に相似する非真円形状となる。なお、バネ２４の断面形状は、矩形であっても円形であっても構わない。
【００２９】
次に、動作について説明する。
【００３０】
図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置の動作を示す図である。なお、図７（ａ）は、バルブタイミング変更前のカムスプロケットを示し、図７（ｂ）は、バルブタイミング変更後のカムスプロケットを示す。なお、図７（ａ）、（ｂ）ともに、カムノーズが図面上方を向いた状態に姿勢を統一してカムスプロケットを図示している。
【００３１】
図７（ａ）に示すように、バルブタイミング変更前は、カムスプロケット１７のピッチ円は長径ａおよび短径ｂを有する非真円形状となっている。これは、図６（ａ）で前述したように、カムスプロケット１７を構成するスプロケットピース２１が非真円形状の外周形状を有するベーン軸端部２３ｂにバネ２４により押し付けられ、カムスプロケット１７のピッチ円がベーン軸端部２３ｂの外周形状と相似するためである。
【００３２】
また、ベーン軸２３ａがボルト１９によりカムシャフト１４に固定されているため、カムスプロケット１７の長径ａの方向とカムノーズ１５ａとの相対角度が角度θで一定のまま、カムスプロケット１７とカム１５とが一体的に回転する。
【００３３】
このとき、図８に示すように、カムノーズ１５ａがバルブを押し開く際の反力によりカムスプロケット１７およびタイミングチェーン１３に発生するカムトルクＴ１を、カムスプロケット１７を非真円形状に形成することによりカムスプロケット１７およびタイミングチェーン１３に発生する逆位相のカムトルクＴ２が打ち消すため、カムトルクＴ１とカムトルクＴ２の合成トルクＴ（１＋２）がカムトルクＴ１より小さいものとなり、タイミングチェーン１３に作用する張力を低減および均等化したり、タイミングチェーン１３の振動を低減することができる。
【００３４】
図７（ｂ）に示すように、バルブタイミング変更後は、ベーン２３と一体的に回転するカムノーズ１５ａと、ハウジング２５と一体的に回転するカムスプロケット１７との相対角度が変化する。例えば、図７（ａ）においてカムノーズ１５ａの方向から角度θの位置にあった特定のスプロケットピース２１は、図７（ｂ）ではカムノーズ１５ａ上に移動している。
【００３５】
このとき、カムスプロケット１７とベーン軸端部２３ｂとの相対角度も変化しているため、カムスプロケット１７を構成するスプロケットピース２１の放射内方端が、ベーン軸端部２３ｂの外周に接したまま相対角度の変化分だけ変化方向に摺動する。また、スプロケットピース２１は、ガイドプレート２２にガイドされることによりカムスプロケット１７がベーン軸端部２３ｂの外周形状と相似形状となるよう放射方向にスライドする。
【００３６】
このため、カムノーズ１５ａとカムスプロケット１７の長径ａの方向との相対角度はバルブタイミング変更前後で角度θのまま変化しない。換言すると、バルブタイミングが変わっても、カムスプロケット１７の形状とカムノーズ１５ａの相対角度は変化しない。
【００３７】
すなわち、本実施の形態の可変バルブタイミング装置２０では、図８において、カムトルクＴ１の位相が一定に保たれ、カムトルクＴ１と、カムスプロケット１７を非真円形状に形成したことにより発生するタイミングチェーン１３の張力変動によってカムスプロケット１７に作用するカムトルクＴ２とが常に打ち消し合うため、カムトルクＴ１とカムトルクＴ２の合成トルクＴ（１＋２）をカムトルクＴ１より小さい状態に保持することができる。
【００３８】
したがって、可変バルブタイミング装置２０が作動してバルブタイミングが変化した後も、カムノーズ１５ａとカムスプロケット１７の長径ａとの相対角度を、可変バルブタイミング装置２０の作動前に設定されていた適切な角度に保つことができ、エンジン１０の運転領域全域でタイミングチェーン１３の張力を低減することができる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置２０は、ハウジング２５と一体的に回転し、１歯毎且つ放射方向に複数のスプロケットピース２１に分割されたカムスプロケット１７と、スプロケットピース２１のハウジング２５に対する相対回転を規制するとともに放射方向の移動を許すようスプロケットピース２１をガイドするガイドプレート２２と、ベーン２３の中心且つ軸線方向端部に形成され、外周が非真円形状に形成されるとともにスプロケットピース２１の放射内方端部と外周部で接するベーン軸端部２３ｂと、スプロケットピース２１をベーン軸端部２３ｂの外周に押し付けるバネ２４と、を備えるよう構成したので、バルブタイミングが変化した後も、カムスプロケット１７がベーン軸端部２３ｂの非真円の外周形状と相似する状態を維持するので、カムスプロケット１７の形状に対するカムシャフト１４の角度をバルブタイミング変更前の適切な角度に保つことができ、エンジン１０の運転領域全域でタイミングチェーン１３の張力を低減することができる。
【００４０】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって例示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００４１】
例えば、無端伝動部材としてのタイミングチェーン１３に代えてタイミングベルトを用いるとともに、カムスプロケット１７およびクランクスプロケット１２に代えて歯付プーリを用いてもよい。
【００４２】
以上説明したように、本発明に係る可変バルブタイミング装置は、内燃機関の運転領域の全域で無端伝動部材の張力を低減することができるという効果を奏するものであり、カムシャフトを駆動するカムスプロケットを非真円形状に形成した可変バルブタイミング装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置を搭載したエンジンの概略斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置の背面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のバネを示す図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置の動作を示す図である。
【図８】従来のバルブ開閉機構のカムトルク変動を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  エンジン（内燃機関）
１１  クランクシャフト
１２  クランクスプロケット
１３  タイミングチェーン（無端伝動部材）
１４  カムシャフト
１５  カム
１５ａ  カムノーズ
１６  ジャーナル部
１７  カムスプロケット
１８ａ、１８ｂ  チェーンガイド部材
１９  ボルト
２０  可変バルブタイミング装置
２１  スプロケットピース
２１ａ  第１突起部
２１ｂ  第２突起部
２２  ガイドプレート（ガイド部材）
２２ａ  溝穴
２３  ベーン
２３ａ  ベーン軸
２３ｂ  ベーン軸端部
２４  バネ（付勢部材）
２５  ハウジング
２５ａ  ハウジング突出部
２６  フロントハウジングカバー
２７  リアハウジングカバー
２８  遅角室
２９  進角室
３０  オイルシール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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