(57)【要約】【課題】共振によるタイミングチェーンやタイミングベルトの耐久性の低下を抑制する内燃機関の動弁系を提供する。【解決手段】吸気カムシャフト３０の端部に機関バルブのバルブ特性を可変とする可変バルブタイミング装置３６が装着されている。吸気カムシャフト３０の回転方向における回転振動を抑制するためのダイナミックダンパ５０を吸気カムシャフト３０において可変バルブタイミング装置３６が装着される側の端部に設ける。【選択図】図１
2007107507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のカムシャフトの端部に装着されて機関バルブの開閉時期を可変とする可変バルブタイミング装置を備える内燃機関の動弁系において、
前記カムシャフトの回転方向における回転振動を抑制するためのダイナミックダンパを前記可変バルブタイミング装置が装着される側に設けた
ことを特徴とする内燃機関の動弁系。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の動弁系において、
前記ダイナミックダンパは前記可変バルブタイミング装置の外周面に装着される
ことを特徴とする内燃機関の動弁系。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の動弁系において、前記ダイナミックダンパは油の粘性力に基づき振動を減衰する粘性減衰部を含む
ことを特徴とする内燃機関の動弁系。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の動弁系において、
前記粘性減衰部に潤滑油を供給する潤滑油供給手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の動弁系。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の動弁系において、
前記潤滑油供給手段は前記カムシャフトと同カムシャフトを回転可能に支持するベアリングとの間から排出される潤滑油を前記可変バルブタイミング装置のハウジングに形成された通路を通じて前記ダイナミックダンパに供給する
ことを特徴とする内燃機関の動弁系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の動弁系に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の動弁系では、クランクシャフトの回転を利用してカムシャフトを回転させ、カムシャフトのカムによって吸気バルブや排気バルブ（以下、単に「バルブ」と称する）を開閉させる。具体的には、クランクシャフトとカムシャフトとがタイミングチェーン（又はタイミングベルト）を介して機械的に連結されており、カムシャフトはクランクシャフトと同期して回転する。そして、カムシャフトの回転に伴って各カムのノーズがそれぞれのバルブを押下することにより通路のポートが開放される。更にカムが回転してカムのノーズを乗り越えると、圧縮されたバルブスプリングによりバルブは押し戻されて、通路のポートが閉鎖される。
【０００３】
ところで、近年ではこうした内燃機関の動弁系において、内燃機関の燃費や出力を向上させるために、吸気カムシャフトに可変バルブタイミング装置を設けるようにしたものが増加している。この可変バルブタイミング装置は、例えば油圧を利用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変更することにより、バルブの開閉時期（バルブタイミング）を変更するようにしている。そして、これにより、機関運転状態に応じて最適なバルブタイミングを設定することができ、燃費や出力の向上を図ることができるようになる。
【特許文献１】実開平２−３１３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、内燃機関の動弁系においては、クランクシャフトの回転速度が常に変動しているため、その動弁系のカムシャフトやタイミングチェーン等の各部材に振動が発生することとなる。また、内燃機関の回転速度が変化すると、その回転速度によっては入力トルクの振動数が動弁系の固有振動数に一致して共振が発生するおそれがある。そうした共振が生じると、タイミングチェーンには大きな張力が作用し、タイミングチェーンの耐久性が低下するおそれがある。
【０００５】
ここで、可変バルブタイミング装置を有していない動弁系においては、通常、動弁系に共振が発生する時の内燃機関の回転速度（以下、共振回速度と称する）が比較的高く（例えば７０００ｒｐｍ以上）、内燃機関を常用域で運転するときに、共振が発生する可能性は低い。
【０００６】
しかしながら、可変バルブタイミング装置を有する動弁系においては、動弁系の質量が増加するため、慣性モーメントの増加により内燃機関の共振回転速度が低くなる傾向にある。また最近では、インテークカムシャフトのみならず、排気カムシャフトにも可変バルブタイミング装置が設けられることがあり、こうした構成では共振回転速度は一層低くなる。従って、可変バルブタイミング装置を有した動弁系にあっては、共振回転速度が内燃機関の常用域（例えば５０００ｒｐｍ以下）に入るようになり、内燃機関を常用域で運転するときにも、動弁系の共振が発生する可能性が高くなる。その結果、動弁系の共振によりタイミングチェーンに大きな張力が作用し、タイミングチェーンの耐久性が低下するおそれがある。
【０００７】
なお、特許文献１には、上記カムシャフトにねじりに起因する振動を抑えるため、カムシャフトにおいて、タイミングチェーンが接続される端部とは反対側の端部にトーションナルダンパを設けるようにした発明が記載されている。しかし、これはカムシャフト単体のねじり振動を抑制するためのものであり、こうした可変バブルタイミング装置を含めた動弁系全体の回転振動を好適に抑制し得るものではない。
【０００８】
本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変バルブタイミング装置を備える内燃機関の動弁系において、共振によるタイミングチェーンやタイミングベルトの耐久性の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関のカムシャフトの端部に装着されて機関バルブの開閉時期を可変とする可変バルブタイミング装置を備える内燃機関の動弁系において、前記カムシャフトの回転方向における回転振動を抑制するためのダイナミックダンパを前記カムシャフトにおいて前記可変バルブタイミング装置が装着される側の端部に設けたことを特徴とする。
【００１０】
同構成によれば、カムシャフトにおいて可変バルブタイミング装置が装着される側の端部にダイナミックダンパを装着するようにしているため、動弁系の共振による振動の大きさを効果的に低減することができる。その結果、可変バルブタイミング装置を備える内燃機関の動弁系において、内燃機関の常用域で共振が発生する可能性が高くなったとしても、共振によるタイミングチェーンやタイミングベルトの耐久性の低下を抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の動弁系において、前記ダイナミックダンパは前記可変バルブタイミング装置の外周面に装着されることを特徴とする。
同構成によれば、ダイナミックダンパは可変バルブタイミング装置の外周面に装着されるため、ダイナミックダンパの質量とその回転軸との距離が大きくなり、同ダイナミックダンパの質量（慣性モーメント）を不必要に大きくすることなく動弁系における回転振動を一層効果的に抑制することができる。その結果、タイミングチェーンやタイミングベルトの耐久性の低下を更に好適に抑制することができるようになる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の動弁系において、前記ダイナミックダンパは油の粘性力に基づき振動を減衰する粘性減衰部を含むことを特徴とする。
【００１３】
同構成によれば、動弁系からダイナミックダンパに入力される振動を熱に変換することにより、動弁系の振動をより効果的に減衰させることができる。
またこうした粘性減衰部としては、油が封入された構造を有したものを採用することができるが、その他にも請求項４に記載の発明によるように、潤滑油供給手段を通じて前記粘性減衰部に潤滑油が供給される構造を有したものを採用することができる。同構成によれば、潤滑油供給手段を通じて供給される潤滑油を粘性減衰部における粘性抵抗を発生するための油として利用する他、これをダイナミックダンパの各摺動部分に供給してその潤滑に供することができ、そうした摺動部分における摩耗を抑制することができる。その結果、動弁系の振動を抑制すべく種々調整されたダイナミックダンパの特性がそうした摩耗の進行に起因して経時変化してしまうのを極力抑制することができ、その振動抑制機能を長期間にわたって維持することができるようになる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の動弁系において、前記潤滑油供給手段は前記カムシャフトと同カムシャフトを回転可能に支持するベアリングとの間から排出される潤滑油を前記可変バルブタイミング装置のハウジングに形成された通路を通じて前記ダイナミックダンパに供給することを特徴とする。
【００１５】
内燃機関においては、油圧ポンプにより圧送される潤滑油がカムシャフトとそのベアリングとの間に供給され、それらの潤滑に供される。その後、潤滑油は、カムシャフトとベアリングとの間から排出され、オイルパンに流れ落ちて回収される。
【００１６】
この点、上記構成によれば、このような従来オイルパンに流れ落ちていた潤滑油を利用することができる。その結果、ダイナミックダンパに潤滑油を供給するための構成を別途設ける必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。ここで、図１は内燃機関の動弁系についてその全体を示す正面図であり、図２は同動弁系の可変バルブタイミング装置に装着されたダイナミックダンパ５０を示す断面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
図１に示されるように、内燃機関のクランクシャフト１０の端部には、クランクスプロケット１１が設けられている。また、吸気カムシャフト３０、排気カムシャフト３２の端部には、カムスプロケット３１，３３がそれぞれ設けられている。これらクランクスプロケット１１及び各カムスプロケット３１，３３にはタイミングチェーン２０が巻装されている。このタイミングチェーン２０によりクランクスプロケット１１の回転力が各カムスプロケット３１，３３に伝達され、それらカムスプロケット３１，３３とともに各カムシャフト３０，３２が回転する。また、各カムシャフト３０、３２には吸気バルブ、排気バルブ（図示略）を開閉駆動するためのカムが形成されている。
【００１９】
吸気カムシャフト３０の端部には、可変バルブタイミング装置３６が装着されている。この可変バルブタイミング装置３６は、吸気カムシャフト３０のカムスプロケット３１に固定されたハウジング（図示略）と、吸気カムシャフト３０に固定されたベーン（図示略）とによって構成されている。これらハウジング及びベーンの間には進角室又は遅角室（いずれも図示略）が形成されており、これら進角室又は遅角室に油圧ポンプから作動油が供給されることにより、ハウジングとベーンとの相対回転位相が変更される。その結果、クランクシャフト１０に対する吸気カムシャフト３０の相対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ようになる。
【００２０】
図２又は図３に示されるように、ダイナミックダンパ５０は全体が略環状を呈しており、可変バルブタイミング装置３６の外周を囲むようにしてその外周面に装着されている。このダイナミックダンパ５０の内周リング５４は、可変バルブタイミング装置３６の外周面に圧入されており、可変バルブタイミング装置３６と一体回転する。更に、この内周リング５４の外周には、同内周リング５４を覆うようにして外周リング５５が設けられている。内周リング５４の外周面には、三つのリテーナ５２がその周方向において１２０°毎に固定されている。同様に、外周リング５５の内周面には、三つのリテーナ５１がその周方向において１２０°毎に固定されており、これらリテーナ５１は内周リング５４の各リテーナ５２の間に位置している。内周リング５４のリテーナ５２と外周リング５５のリテーナ５１との間には、スプリング５３が配設されている。このスプリング５３が伸縮することにより、外周リング５５は内周リング５４に対して相対回転することできる。また、図３に示されるように、外周リング５５の両側面には、スプリング５３及び各リテーナ５１，５２を挟むようにして一対の側面リング５７が取り付けられている。ここで、各側面リング５７、スプリング５３は、それぞれダイナミックダンパ５０の質量系、ばね系に相当する。なお、側面リング５７の質量及びスプリング５３の弾性係数は、可変バルブタイミング装置３６、吸気カムシャフト３０、排気カムシャフト３２、各スプロケット１１，３１，３３、並びにタイミングチェーン２０等により構成される動弁系の固有振動数に基づいて、その振動を抑制し得る値にそれぞれ設定されている。
【００２１】
内燃機関の運転に伴ってクランクシャフト１０が回転すると、クランクシャフト１０の回転力は、タイミングチェーン２０及び各スプロケット１１，３１，３３を介して吸気カムシャフト３０及び排気カムシャフト３２に伝達される。この際、クランクシャフト１０、カムシャフト３０，３２の回転速度は変動するため、これに起因して可変バルブタイミング装置３６、吸気カムシャフト３０、排気カムシャフト３２、各スプロケット１１，３１，３３、並びにタイミングチェーン２０等により構成される動弁系には振動が発生する。しかしながら、このような振動がダイナミックダンパ５０に入力されると、その質量系に相当する側面リング５７がその振動を打ち消すように変位する。その結果、ダイナミックダンパ５０の減衰機能が作用して動弁系に生じる回転振動の振幅が小さく抑えられるようになる。
【００２２】
以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）吸気カムシャフト３０において可変バルブタイミング装置３６が装着される側の端部にダイナミックダンパ５０を装着するようにしているため、動弁系の共振による振動の大きさを効果的に低減することができる。その結果、可変バルブタイミング装置３６を備える内燃機関の動弁系において、内燃機関の常用域で共振が発生する可能性が高くなったとしても、共振によるタイミングチェーン２０の耐久性の低下を抑制することができる。
【００２３】
（２）特に、ダイナミックダンパ５０は可変バルブタイミング装置３６の外周面に装着されるため、ダイナミックダンパ５０の質量系、すなわち側面リング５７の質量を不必要に大きくすることなく動弁系における回転振動を一層効果的に抑制することができ、タイミングチェーン２０の耐久性の低下を更に抑制することができるようになる。
【００２４】
（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる第２の実施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に図４〜図６を参照して説明する。ここで、図４は本実施形態にかかるダイナミックタンパの断面図であり、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
本図４に示されるように、本実施形態では内周リング５４と外周リング５５との間には、その周方向において１２０°毎に油粘性減衰部６０が設けられている。そして、吸気カムシャフト３０とこれを回転可能に支持するベアリング３７との間に供給される潤滑油が更にこの油粘性減衰部６０にも供給される。
【００２６】
次に、図６を参照して油粘性減衰部６０の構成について説明する。ここで、図６は油粘性減衰部６０の拡大断面図である。図６に示されるように、外周リング５５には、一端が同外周リング５５の内周面に固定され、他端が内周リング側に延伸する３つのフィン６１が設けられている。一方、内周リング５４には、一端がリテーナ５２に固定され、他端が外周リング５５に設けられたフィン６１の間を外周リング５５側に延伸する２つのフィン６２が設けられている。これらフィン６１，６２との間には、ラビリンス状の油貯留部６３が形成されている。この油貯留部６３は、可変バルブタイミング装置３６、カムスプロケット３１、並びに吸気カムシャフト３０に形成された通路３９を介して吸気カムシャフト３０のジャーナル３８とベアリング３７との間に形成された隙間Ｃに連通されている。この隙間Ｃには、ジャーナル３８の外周面にその全周にわたって形成された環状の溝３５及びジャーナル３８の内部に形成された通路４０により油圧ポンプ（図示略）から所定圧力の潤滑油が供給されている。このようにして隙間Ｃに供給された潤滑油はジャーナル３８とベアリング３７との潤滑に供された後、通路３９を通じて油貯留部６３にも供給される。そしてこのように、油貯留部６３に供給された後、潤滑油は同油貯留部６３から漏出する。そして更に、潤滑油はダイナミックダンパ５０の各種の摺動部分に供給され、その潤滑に供された後、オイルパン（図示略）に戻される。
【００２７】
可変バルブタイミング装置３６からダイナミックダンパ５０に回転振動が入力されると、外周リング５５に固定されたフィン６１と内周リング５４に固定されたフィン６２とはその周方向における相対的な位置が変化する。その結果、それらフィン６１，６２には潤滑油からその相対的な位置変位速度に比例してせん断力が作用するようになる。そして、ダイナミックダンパ５０において、このせん断力が減衰力として作用することとなり、粘性減衰機能が発揮されることとなる。
【００２８】
以上説明した本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）及び（２）に加えて以下の効果が得られるようになる。
（１）動弁系からダイナミックダンパ５０に入力される振動を熱に変換することにより、動弁系の振動をより効果的に減衰させることができる。また、こうした油粘性減衰部６０としては、潤滑油供給手段を通じて潤滑油が供給される構造を有したものを採用している。そのため、通路３９を通じて供給される潤滑油を油粘性減衰部６０における粘性抵抗を発生するための油として利用する他、これをダイナミックダンパ５０の各摺動部分に供給してその潤滑に供することができ、そうした摺動部分における摩耗を抑制することができる。その結果、動弁系の振動を抑制すべく調整されたダイナミックダンパ５０の減衰特性がそうした摩耗の進行に起因して経時変化してしまうのを極力抑制することができ、その振動抑制機能を長期間にわたって維持することができるようになる。
【００２９】
（２）内燃機関においては、油圧ポンプにより圧送される潤滑油が吸気カムシャフト３０とそのベアリング３７との間に供給され、それらの潤滑に供される。その後、潤滑油は、吸気カムシャフト３０とベアリング３７との間から排出され、オイルパンに流れ落ちて回収される。
【００３０】
この点、上記構成によれば、このような従来オイルパンに流れ落ちていた潤滑油を利用することができる。その結果、ダイナミックダンパ５０に潤滑油を供給するための構成を別途設ける必要がなくなる。
【００３１】
なお、上記各実施の形態は、以下のように構成を変更することができる。
・第２の実施形態では、油粘性減衰部６０に潤滑油を供給するようにしたが、油が油貯留部６３に封入される構成を採用することもできる。
【００３２】
・第２の実施形態では、吸気カムシャフト３０とベアリング３７との間から排出される潤滑油をダイナミックダンパ５０に供給するようにしたが、ダイナミックダンパ５０に油圧ポンプから潤滑油を直接供給するようにしてもよい。
【００３３】
・第２の実施形態では、油粘性減衰部６０を周方向において１２０°毎に設けるようにしたが、内周リング５４の外周面の全周に油粘性減衰部を設ける構造を採用することもできる。図７に示されるように、環状のフィン６２は、内周リング５４の外周面に沿って設けられており、その断面がＵ字形を呈している。リテーナ５１、５２及びスプリング５３は、フィン６２が形成した空間に設けられている。
【００３４】
このような構造によれば、潤滑油は通路３９から油貯留部６３に供給され、フィン６２と側面リング５７との間の隙間に進入する。可変バルブタイミング装置３６からダイナミックダンパ５０に回転振動が入力されると、内周リング５４に固定されたフィン６２と外周リング５５に固定された側面リング５７とはその周方向における相対的な位置が変化する。その結果、それらフィン６２と側面リング５７とには潤滑油からその相対的な位置変位速度に比例してせん断力が作用するようになる。そして、ダイナミックダンパ５０において、このせん断力が減衰力として作用することとなり、粘性減衰機能が発揮されることとなる。
【００３５】
・上記各実施形態では、ダイナミックダンパ５０を可変バルブタイミング装置３６の外周面に装着するようにしたが、たとえばこれをスプロケット３１に設けるなど、吸気カムシャフト３０において可変バルブタイミング装置３６が装着される側の端部におけるその他の位置に設けるようにしてもよい。
【００３６】
・排気カムシャフト３２の端部に可変バルブタイミング装置が設けられる構成にあっては、その端部にダイナミックダンパを設けるようにすることもできる。なおこの場合にあっても、可変バルブタイミング装置にダイナミックダンパを直接装着する構成を採用するのが望ましい。
【００３７】
・上記の実施形態では、タイミングチェーン２０を用いる動弁系に本発明を適用するようにしたが、タイミングベルトを用いる動弁系に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】内燃機関の動弁系についてその全体を示す正面図。
【図２】第１の実施形態にかかるダイナミックダンパの断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】第２の実施形態にかかるダイナミックダンパの断面図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【図６】油粘性減衰部の拡大断面図。
【図７】油粘性減衰部について他の変更例の拡大断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１０…クランクシャフト、１１…クランクスプロケット、２０…タイミングチェーン、３０…吸気カムシャフト、３１…カムスプロケット、３２…排気カムシャフト、３３…カムスプロケット、３５…溝、３６…可変バルブタイミング装置、３７…ベアリング、３８…ジャーナル、３９…通路、４０…通路、５０…ダイナミックダンパ、５１…リテーナ、５２…リテーナ、５３…スプリング、５４…内周リング、５５…外周リング、５７…側面リング、６０…油粘性減衰部、６１…フィン、６２…フィン、６３…油貯留部。
【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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