(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸の回転に連動してカム軸上で当該カム軸に対して相対回転可能に支承されている伝動部材と、
前記伝動部材の回転を前記カム軸に伝える伝達経路で、前記カム軸の軸方向に移動することによりヘリカル機構を介して前記伝動部材に対する前記カム軸の回転位相を変える移動部材と、
軸受部材を介して前記カム軸の軸芯線を囲んで配置され、前記移動部材の移動に関わる磁界を発生する電磁ソレノイドと、
この電磁ソレノイドの周囲を囲むケースと、
このケースと前記電磁ソレノイドとの間に介装され前記電磁ソレノイドを前記ケース内に弾性的に保持する弾性手段と、を備え、
前記弾性手段は両端部が切離された帯状のものである可変バルブタイミング装置。
【請求項２】
前記弾性手段における前記電磁ソレノイド側の面には連続的な凸部が形成されている請求項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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関のカム軸の回転位相を変更する可変バルブタイミング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変バルブタイミング装置は、内燃機関の吸気バルブや排気バルブを開閉するカム軸の回転位相を変更して、内燃機関の吸気バルブや排気バルブの開閉のタイミングを調節するものである。
【０００３】
可変バルブタイミング装置は、例えば、特開平４−２７２４１１号公報、特開平５−１７９９０８号公報に開示されている。
【０００４】
従来の可変バルブタイミング装置の機構は次のようなものである。
【０００５】
すなわち、カム軸上には伝動部材（プーリ、スプロケットなど）が、カム軸に対して相対回転可能に支承されている。この伝動部材は内燃機関のクランク軸の回転に連動して回転する。すなわち、クランク軸の回転、又は、ツインカムエンジンの場合は前記とは別のカム軸の回転によりベルトやチェーンなどを介して回転する。
【０００６】
カム軸の軸端部には伝達部材が止め具により固定されている。
【０００７】
伝動部材の回転は所定の機構の伝達経路を介して伝達部材、ひいてはカム軸に伝えられる。すなわち、カム軸と同軸にドラムが設けられ、このドラムと前記伝動部材との間には付勢材が介装されている。伝達部材の軸周にはピストン部材（移動部材）がヘリカル機構により噛み合っている。また、ピストン部材は伝動部材の回転中心部分に形成されている爪部材と係合していて当該伝動部材と同位相で回転する。ピストン部材の外周には雄ねじが形成され、前記ドラムの内周面には雌ねじが形成され、この両者はねじ作用により噛み合っている。
【０００８】
カム軸の回転位相を変更するためには、第１の電磁ソレノイドによりピストン部材をカム軸の軸方向に移動することにより行う。すなわち、第１の電磁ソレノイドの発生磁界によりドラムをカム軸の軸方向に吸引すると、ドラムは付勢材の弾性力に抗してピストン部材に対して相対的に回転する。このとき、ドラムとねじ作用により噛み合っているピストン部材はカム軸の軸方向に摺動する。ピストン部材と伝達部材はヘリカル機構により噛み合っており、また、ピストン部材は伝動部材と同位相で回転するものであるから、ピストン部材の前記移動により、伝動部材の回転に対して、伝達部材、ひいてはカム軸の回転位相が変わる。
【０００９】
第１の電磁ソレノイドをＯＦＦにすると、前記付勢材の弾性力によりドラムとピストン部材との相対的な位置は元に戻り、伝達部材、ひいてはカム軸と伝動部材との相対的な回転位相が元に戻る。
【００１０】
伝達部材には被吸引部材がカム軸の軸方向に摺動可能に噛み合っており、この両者は同位相で回転する。この吸引部材はドラムとギアで噛み合っているが、前記のように第１の電磁ソレノイドでドラムを吸引して回転させるときは、第２の電磁ソレノイドで被吸引部材を吸引し、同部材のドラムとの噛み合いを外して、前記のようにドラムが付勢材の付勢力に抗して回転できるようにしている。
【００１１】
前記第２の電磁ソレノイドは、前記カム軸の軸芯線を囲むように配置されている。より具体的には、カム軸の軸端部に固定されている伝達部材や、この伝達部材を固定している止め具の外周面を囲むように、これらと同軸で軸受部材を介して配置されている。第２の電磁ソレノイドの周囲はケースにより囲まれ、この第２の電磁ソレノイドはケースにボルトなどで固定されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の可変バルブタイミング装置では、以下のような問題があった。
【００１３】
すなわち、第２の電磁ソレノイドをケースに対してボルトなどで固定しているため、伝動部材からの荷重、カム軸からの荷重、各部材の寸法のバラツキによる荷重などは、伝達部材をカム軸に固定している止め具との間に介装されている軸受部材により吸収せざるを得ず、この軸受部材の受ける負担が過大となり、軸受部材の寿命が著しく短くなってしまうという問題である。
【００１４】
また、この場合に、軸受部材の受ける負担を軽減するため各部材の寸法のバラツキを低減しようとすると、各部材の製造コストを釣り上げてしまうという問題もある。
【００１５】
また、ボルトなどで第２の電磁ソレノイドをケースに固定しているので、ケースにはボルト孔などを形成する必要があり、そのボルト孔などに油洩れを防止するための何等かの手段を施さないと油洩れしてしまうという問題もある。
【００１６】
そこで、この発明の目的は、前記の課題を解決し、可変バルブタイミング装置における電磁ソレノイドの取付けに関して、各部材のある程度の寸法のバラツキを許容しても軸受部材の負担を低減できるようにして軸受部材の寿命を向上させ、しかも、油洩れを防止するための格別の手段を不要とすることにある。
【００１７】
また、この発明の別の目的は、さらに、上記の目的達成のために使用される弾性体の取付け作業を容易とすることにある。
【００１８】
この発明の別の目的は、カム軸のスラスト方向の荷重も、容易に吸収できるようにすることにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段を、後述する発明の実施の形態における対応する部材や符号などもカッコ書きで付記して説明する。
【００２０】
(１)請求項１に記載の発明は、
内燃機関のクランク軸の回転に連動してカム軸（１１０）上で当該カム軸に対して相対回転可能に支承されている伝動部材（２）と、
前記伝動部材の回転を前記カム軸に伝える伝達経路で、前記カム軸の軸方向に移動することにより（ギア４３３とギア３２とによる）ヘリカル機構を介して前記伝動部材に対する前記カム軸の回転位相を変える移動部材（ピストン部材４３）と、
軸受部材を介して前記カム軸の軸芯線を囲んで配置され、前記移動部材の移動に関わる（具体的には被吸引部材４６を吸引する）磁界を発生する電磁ソレノイド（第２の電磁ソレノイド５ａ）と、
この電磁ソレノイドの周囲を囲むケース（８）と、
このケースと前記電磁ソレノイドとの間に介装され前記電磁ソレノイドを前記ケース内に弾性的に保持する弾性手段（弾性体７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｆ、７ｇ）と、を備え、
前記弾性手段（弾性体７、７ｂ、７ｃ）は両端部（７１と７１、７１ｂと７１ｂ、７１ｃと７１ｃ）が切離された帯状のものである可変バルブタイミング装置（１）である。
【００２１】
請求項１に記載の可変バルブタイミング装置によれば、軸受部材を介してカム軸の軸芯線を囲んで配置された電磁ソレノイドと、その周囲を囲むケースとの間には弾性手段が介装され、電磁ソレノイドは、従来のようにケースにボルトなどで固定しなくても、弾性手段によりケース内に弾性的に保持されるから、伝動部材からの荷重、カム軸からの荷重、各部材の寸法のバラツキによる荷重などは弾性手段に吸収されるので、各部材のある程度の寸法のバラツキを許容しても、カム軸の軸芯線と電磁ソレノイドとの間の軸受部材に過度の荷重負担をかけることを防止できる。すなわち、電磁ソレノイドは軸受部材側からの荷重に合わせてある程度振れて、電磁ソレノイドの振れは弾性手段に吸収される。
【００２２】
従って、請求項１に記載の可変バルブタイミング装置によれば、可変バルブタイミング装置における電磁ソレノイドの取付けに関して、各部材のある程度の寸法のバラツキを許容しても軸受の負担を低減できるようにして軸受の寿命を向上させることができ、また、油洩れを防止するための格別の手段を必要としない。
【００２３】
なお、以上の説明からも明らかなように、この発明にいう「弾性手段」の「弾性」とは、伝動部材やカム軸からの荷重、各部材の寸法のバラツキによる荷重などによる電磁ソレノイドの振れを吸収でき、しかも、このような振れにもかかわらず電磁ソレノイドをケース内に保持できるような弾性である。
【００２５】
また、弾性手段は両端部が切離された帯状であるため、弾性体を電磁ソレノイドの周囲に巻つけるようにして両端部同士を合わせることで装着できるので、弾性手段を円環状に形成した場合に比べて、その取付け作業が容易なものとなる。
【００２６】
(２)請求項２に記載の発明は、
前記弾性手段（弾性体７、７ｂ、７ｆ）における前記電磁ソレノイド側の面には連続的な凸部（７２…、７２ｂ…、波形が形成する内周面側の凸部）が形成されている請求項１に記載の可変バルブタイミング装置である。
【００２７】
請求項２に記載の可変バルブタイミング装置によれば、弾性手段における電磁ソレノイド側の面には連続的な凸部が形成されているから、内側のカム軸側から圧力を受け、連続的な凸部により、カム軸の径方向の荷重のみならず、スラスト方向の荷重も吸収しやすくすることができる。
【００２８】
なお、前記弾性手段（弾性体７ｃ）は、この弾性体を前記電磁ソレノイドに係止する係止部材（７３ｃ……）を形成して、激しい振動を受けても弾性体が脱落しないようにしてもよい。
【００２９】
また、前記弾性手段（弾性体７ｄ）は、弾性手段（弾性体７ａ）周囲に、この弾性体が発生する圧力を分散させる緩衝部材（プロテクタ７１ｄ）を装着して、この弾性手段に傷、破損、変形などが生じないようにしてもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
まず、構成について説明する。
【００３１】
図１は、この発明の実施の一形態である可変バルブタイミング装置１の断面図であり、図２は、同分解斜視図である。
【００３２】
図１、図２に示すように、可変バルブタイミング装置１は、カム軸１１０（車載用エンジンなどの内燃機関のシリンダーヘッド１２０から一端部１１１が延出している）上に回転可能に支承されるプーリ、スプロケットなどの（図１、図２の例ではプーリ）伝動部材２が設けられている。
【００３３】
この伝動部材２はカム軸１１０上に、カム軸１１０に対して相対回転可能に支承され、内燃機関のクランク軸の回転に連動して回転する。すなわち、クランク軸の回転、又は、ツインカムエンジンの場合は前記とは別のカム軸の回転により、ベルトやチェーンなどを介して回転する（何れも図示省略）。
【００３４】
カム軸１１０の軸端部１１１には、伝達部材３が止め具３１によりねじ止め固定されている。
【００３５】
伝動部材２の回転は所定の機構の伝達経路を介して伝達部材３に伝えられる。
【００３６】
すなわち、カム軸１１０と同軸にドラム４１が設けられ、このドラム４１と伝達部材３との間には付勢材（この例ではコイルばね）４２が介装されている。すなわち、伝達部材３にはケース部材４４が固定され、付勢材４２の外周側端部４２１は、このケース部材４４の内周面部分に固定され、付勢材４２の内周側端部４２２は、ドラム４１の外周面に固定されている。
【００３７】
伝動部材３の軸周にはピストン部材４３（この発明の「移動部材」に相当する）が、ヘリカル機構により噛み合っている。すなわち、いずれもはすに形成されている、伝動部材３の軸周に形成されたギア３２と、ピストン部材４３の内周に形成されたギア４３３とにより、噛み合っている。ピストン部材４３の両側からは係合部材４３１、４３１が延出していて、伝動部材２の回転中心部分からカム軸１１０の軸方向に延出している爪部材２１、２１の間に係合している。この係合によりピストン部材４３と伝動部材２とは同位相で回転する。ピストン部材４３の係合部材４３１、４３１には雄ねじ４３２が各々形成され、ドラム４１の内周面には雌ねじ４１１が形成されていて、この両者はねじ作用により噛み合っている。
【００３８】
ドラム軸受部材４５は伝達部材３の外周とドラム４１の内周との間に介装され、この両者の相対回転を軸受する。被吸引部材４６は、その回転中心部分に雌ねじ４６１が形成され、この雄ねじ４６１は伝動部材３の先端部に形成されている雄ねじ３３に噛み合っている。これにより、被吸引部材４６は伝達部材３に対し、その軸方向に摺動可能である。また、ねじ３３と４６１との噛み合いにより、被吸引部材４６と伝達部材３とは同位相で回転する。ドラム４１のフランジ部分４１２の側面にはギア４１３が形成され、被吸引部材４６の一方の面４６２に形成されているギア４６３と対峙していて、この両ギアは噛み合うことができる。
【００３９】
第１の電磁ソレノイド５ｂと第２の電磁ソレノイド５ｂは、カム軸１１０の軸芯線を囲むように配置されている。より具体的には、カム軸１１０の軸端部１１１に固定されている伝達部材３や、この伝達部材を固定している止め具３１の外周面を囲むように軸受部材６を介して配置されている。すなわち、スペーサ部材４７が、止め具３１の頭部３１１と伝達部材３の先端部との間に嵌合固定されていて、このスペーサ部材４７の外周側には、第２の電磁ソレノイド５ａがスペーサ部材４７との間に軸受部材６を介して配置されている。さらに第２の電磁ソレノイド５ａと被吸引部材４６の外周側には第１の電磁ソレノイド５ｂが配置されている。
【００４０】
第２の電磁ソレノイド５ａの周囲はケース８により囲まれ、このケース８と電磁ソレノイド５ａとの間には、この発明の特徴をなす弾性体７が介装されている。この弾性体７により、電磁ソレノイド５ａはケース８内に弾性的に保持されている。
【００４１】
弾性体７は、例えば、図３に示すような構成である。
【００４２】
すなわち、弾性体７は、両端部７１、７１が切離された帯状であり、円環状に形成されている。また、この弾性体７は内周側の面に連続的な凸形状部７２……を形成している。
【００４３】
次に、作用について説明する。
【００４４】
カム軸１１０の回転位相を変更するためには、第１の電磁ソレノイド５ｂが発生する磁界によりピストン部材４３をカム軸１１０の軸方向に移動することにより行う。すなわち、まず、第２の電磁ソレノイド５ａの発生磁界により、被吸引部材４６が吸引されて、被吸引部材４６のギア４６３と、ドラム４１のギア４１３とが離れ、ドラム４１が伝動部材２に対して相対的に回転できるようになる。そして、第１の電磁ソレノイド５ｂの発生磁界により、ドラム４１を吸引する。これによりドラム４１は付勢材４２の弾性力に抗して伝動部材２に対して相対回転し、ねじ４１１とねじ４３２とで噛み合っているピストン部材４３はカム軸１１０の軸方向に移動する。ピストン部材４３と伝達部材３とは前記のヘリカル機構により噛み合っているので、ピストン部材４３の移動により、伝達部材３、ひいてはカム軸１１０の回転位相が伝動部材２に対して変わることとなる。
【００４５】
なお、電磁ソレノイド５ｂをＯＦＦにすると、付勢材４２の弾性力により伝達部材３は元の位置に戻り、カム軸１１０と伝動部材２との相対的な回転位相も元に戻る。
【００４６】
軸受部材６を介してカム軸１１０と同軸に配置された第２の電磁ソレノイド５ａと、その周囲を囲むケース８との間には弾性体７が介装されている。そのため、第２の電磁ソレノイド５ａは、従来のようにケース８にボルトなどで固定しなくても、弾性体７によりケース８内に弾性的に保持されるから、伝動部材２からの荷重、カム軸１１０からの荷重、各部材の寸法のバラツキによる荷重などは弾性体７に吸収されるので、各部材のある程度の寸法のバラツキを許容しても、カム軸１１０と第２の電磁ソレノイド５ａとの間の軸受部材６に過度の荷重負担をかけることを防止できる。すなわち、第２の電磁ソレノイド５ａは軸受部材６側からの荷重に合わせてある程度振れ、この第２の電磁ソレノイド５ａの振れは弾性体７に吸収される。
【００４７】
従って、可変バルブタイミング装置１における第２の電磁ソレノイド５ａの取付けに関して、各部材のある程度の寸法のバラツキを許容しても軸受部材６の負担を低減できるようにして軸受部材６の寿命を向上させることができる。
【００４８】
また、第２の電磁ソレノイド５ａのボルトなどの固定を不要とするので、油洩れを防止するための格別の手段を不要にできる。
【００４９】
さらに、各部材の寸法バラツキによる芯ずれ、偏重心の緩和や、第２の電磁ソレノイド５ａと被吸引部材４６とのクリアランスばらつきを軽減することもできる。
【００５０】
弾性体７は両端部７１、７１が切離された帯状であるため（図３参照）、向き合った両端部７１、７１を開いて、弾性体７を第２の電磁ソレノイド５ａの周囲に巻つけるようにして両端部７１、７１同士を合わせることで装着できるので、弾性体７を円環状に形成した場合に比べて、その取付け作業が容易なものとなる。
【００５１】
さらに、弾性体７における第２の電磁ソレノイド５ａ側の面（内周面）には連続的な凸部７２……が形成されているから、カム軸１１０側から圧力を受け、凸部７２……により、カム軸１１０の径方向の荷重のみならず、スラスト方向の荷重も吸収しやすくすることができる。
【００５２】
なお、前記発明の実施の形態は、いうまでもなく、この発明を限定するものではない。例えば、弾性体７は図３に示したもの以外に種々のものを用いることができる。以下では、弾性体７の他の例についていくつか説明する。
【００５３】
図４に示す弾性体７ａは、連続的な円環状の帯状体としたものであり、連続的な凸部７２ａ……を外周面に形成したので、ケース８側から圧力を受ける。
【００５４】
図５に示す弾性体７ｂは、図３に示す弾性体７と異なり、円環状には形成されておらず、平板的な帯状体に形成されている。装着のときは、両端部７１ｂ、７１ｂを合わせるようにして、ケース８の内周面に装着する。内周側となる面に連続的な凸部７２ｂ……を形成したので、前記弾性体７と同様、カム軸１１０側から圧力を受ける。
【００５５】
図６に示す弾性体７ｃは、両端部７１ｃ、７１ｃが切断された円環状の帯状体であり、連続的な凸部７２ｃ……が外周面に形成されている。また、一方の側縁部には、抜け止め７３ｃ……が所定間隔で形成されている。ケース８に、この弾性体７ｃを装着し、その後、第２の電磁ソレノイド５ａをケース８に装着することで、抜け止め７３ｃ……が第２の電磁ソレノイド５ａに係合した状態となる。これにより、激しい振動が発生したような場合でも、弾性体７ｃはケース８と第２の電磁ソレノイド５ａとの間から離脱しにくくすることができる。
【００５６】
図７に示す弾性体７ｄは、図４に示す弾性体７ａの外周部分に両端が切断された円環状のプロテクタ７１ｄを装着したもので、弾性体７ａに発生する弾性的な圧力をプロテクタ７１ｄで分散し、弾性体７ａの傷つき、破損、変形を防止したものである。
【００５７】
図８に示す弾性体７ｅは、連続的な円環状の帯状体とした点は、図４に示す弾性体７ａと同様であるが、連続的な凸部７２ｅ……を外周面に２列に形成したもので、弾性体７ａに比べて弾性的な圧力を倍増することができる。
【００５８】
図９に示す弾性体７ｆは、連続的な円環状の帯状体で、この帯状体を連続的な波形形状にしたもので、帯状体の内周面にも外周面にも連続的な凸部が形成されるようにしたものである。これにより、弾性体７ｆは外周面側（ケース８側）からの圧力も、内周面側（カム軸１１０側）からの圧力も受けることができる。
【００５９】
なお、図３〜図９に示す弾性体は、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ６３１、ＳＫ材、Ｓ８０Ｃ、ハステロイなどを材料とすることができる。
【００６０】
図１０に示す弾性体７ｇは、ゴム系材料（ＮＢＲ、テフロン、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム）や樹脂で製造された連続的な円環状の部材であり、前記弾性体のような連続的な凸部は形成されていない。この弾性体７ｇはケース８と電磁ソレノイド７ａとの間に圧入され、ゴム系材料や樹脂の弾性力により圧力を吸収する。
【００６１】
図１１に示す弾性体７ｈは、電磁ソレノイド７ａの全周にあたって複数個介装されたコイルばねであり、このコイルばねの弾性力により圧力を吸収するものである。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、可変バルブタイミング装置における電磁ソレノイドの取付けに関して、各部材のある程度の寸法のバラツキを許容しても軸受の負担を低減できるようにして軸受の寿命を向上させることができる。
【００６３】
また、油洩れを防止するための格別の手段を必要としない。
【００６４】
さらに、各部材の寸法バラツキによる芯ずれ、偏重心の緩和や、電磁ソレノイドと被吸引部材とのクリアランスばらつきの軽減も可能となる。
【００６５】
また、このほか、上記の目的達成のために使用される弾性手段の取付け作業を容易とすることができる。
【００６６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏するほか、カム軸のスラスト方向の荷重も容易に吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態である可変バルブタイミング装置の断面図。
【図２】この発明の実施の一形態である可変バルブタイミング装置の斜視図。
【図３】この発明の実施の一形態である可変バルブタイミング装置の弾性体を示す斜視図。
【図４】前記弾性体の他の例を示す図。
【図５】前記弾性体の他の例を示す図。
【図６】前記弾性体の他の例を示す図。
【図７】前記弾性体の他の例を示す図。
【図８】前記弾性体の他の例を示す図。
【図９】前記弾性体の他の例を示す図。
【図１０】前記弾性体の他の例を示す図。
【図１１】前記弾性体の他の例を示す図。
【符号の説明】
１                                      可変バルブタイミング装置
２                                      伝動部材
３                                      伝達部材
４３                                    ピストン部材（移動部材）
５ａ                                    第２の電磁ソレノイド
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｆ、７ｇ  弾性体
７１、７１ｂ、７１ｃ                    弾性体の切断された端部
７２、７２ｂ                            弾性体の凸部
８                                      ケース
１１０                                  カム軸
【図１】
0003904641.tif 000002
【図２】
0003904641.tif 000003
【図３】
0003904641.tif 000004
【図４】
0003904641.tif 000005
【図５】
0003904641.tif 000006
【図６】
0003904641.tif 000007
【図７】
0003904641.tif 000008
【図８】
0003904641.tif 000009
【図９】
0003904641.tif 000010
【図１０】
0003904641.tif 000011
【図１１】
0003904641.tif 000012