JP2001107709A

JP2001107709A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置

Info

Publication number: JP2001107709A
Application number: JP28612299A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Io; 伸一猪尾
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】遊星歯車装置を常に潤滑状態に保持し、耐久
性や寿命を向上させると共に、安定したバルブタイミン
グ制御を実現できるようにする。【解決手段】駆動スプロケット１とカムシャフト２と
の間に設けた遊星歯車装置７を、カムシャフト２の段付
軸部２Ａ外周側に設けた入力歯車部材８、出力歯車部材
９、キャリア１１、遊星軸１２および遊星歯車１３，１
４によって構成する。また、入力歯車部材８のドラム
部、リングドラム３およびキャリア１１のドラム部１１
Ｅ間にはスプリングクラッチ１７を巻回して設け、スプ
リングクラッチ１７を緊締状態に保持または解除するこ
とにより、位相保持、遅角または進角制御を行う。そし
て、遊星歯車装置７の各歯車にはカムシャフト２の導入
路４から潤滑油を供給し、それぞれの摺動部を潤滑状態
に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジンの吸気バルブ、排気バルブ等の開閉時期を運転状
態に応じて可変に制御するのに好適に用いられる内燃機
関のバルブタイミング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等の内燃機関
にあっては、運転状態等に応じて吸気バルブ、排気バル
ブ等の開閉タイミングを適宜に変更してエンジンの出力
性能を向上させ、排気ガス中の有害成分を低減するた
め、エンジンのクランクシャフトとカムシャフトとの回
転位相を可変に変化させるバルブタイミング制御装置を
搭載したものが提案されている（例えば、特開平９−２
５０３０９号公報）。

【０００３】この種の従来技術によるバルブタイミング
制御装置は、内燃機関のクランクシャフトによって回転
駆動される回転体と、内燃機関の吸気バルブと排気バル
ブを開，閉弁するため該回転体の回転に従って回転され
るカムシャフトと、該カムシャフトと回転体との間に設
けられ前記回転体に対する該カムシャフトの回転位相を
可変に制御する回転位相可変手段とから構成されてい
る。

【０００４】ここで、回転位相可変手段は、前記回転体
とカムシャフトとの間に設けられた遊星歯車装置と、該
遊星歯車装置の太陽歯車をケーシングに対して締結また
は解除する電磁クラッチと、該電磁クラッチを解除した
状態で前記太陽歯車の回転に制動力を与える電磁ブレー
キとにより構成されている。そして、電磁クラッチを解
除したときには、電磁ブレーキで太陽歯車の回転を制動
するか否かにより、前記カムシャフトを回転体に対して
減速方向または増速方向に相対回転させ、カムシャフト
の回転位相を遅角制御または進角制御するものである。

【０００５】また、前記回転体に対するカムシャフトの
回転位相を保持するときには、ウエーブリング等の板ば
ねを用いて電磁クラッチを締結状態の保持し、遊星歯車
機構の太陽歯車を回転不能に固定することによって、前
記回転体とカムシャフトとの回転位相を一定に保つ構成
としているものである。

【０００６】即ち、内燃機関の排気バルブは、図１２に
例示するようにクランクシャフトのクランク角が排気上
死点に達する前に所定のリフト量をもって開弁すること
により、気筒内の排気ガスを外部に排出させる。また、
吸気バルブはクランク角が排気上死点を通過した後に同
様に開弁することにより、吸入空気を気筒内に吸込ませ
るものである。

【０００７】そして、カムシャフトの回転位相を回転体
よりも進める増速方向に制御したときには、図１２に示
すように排気バルブ、吸気バルブの開弁タイミングが進
角制御され、カムシャフトの回転位相を遅らせる減速方
向に制御したときには、排気バルブ、吸気バルブの開弁
タイミングが遅角制御されるものである。

【０００８】また、これらの排気バルブ、吸気バルブは
コイルばねにより閉弁方向に常時付勢され、開弁時には
コイルばねの付勢力に抗して開弁されるため、カムシャ
フトにはバルブの開，閉弁に応じて回転トルクとしての
負荷トルクが作用し、この負荷トルクは図１３に示す如
くカムシャフトの回転角に対して、例えばサインカーブ
を描くように変動するものである。

【０００９】そして、図１３に示すように負荷トルクが
正，逆の交番トルクとなってカムシャフトに働くと、電
磁クラッチには正，逆方向の回転トルクが繰返し付加さ
れることになる。そこで、電磁クラッチに設けるウエー
ブリング等の板ばねは、可能な限りばね力を大きくする
ことにより、クラッチの締結力が交番トルクの影響で低
下するのを抑えるようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術は、遊星歯車装置を用いて回転体に対するカムシ
ャフトの回転位相を変える構成としており、遊星歯車装
置の太陽歯車、内歯車および遊星歯車間には、各歯車の
噛合部、軸受部等の摺動部分を潤滑しない限りは摺動部
分が早期に摩耗、損傷し易く、耐久性や寿命を向上でき
ないという問題がある。

【００１１】この場合、各歯車の噛合部、軸受部等の摺
動部分にグリス等の潤滑油を塗布等の手段を用いて供給
するのが一般的である。しかし、遊星歯車装置の各歯車
はエンジンのクランクシャフトに追従して高速回転する
ため、グリス等の潤滑油には遠心力が作用して外側へと
飛散することが多く、長時間の運転により潤滑油不足が
発生し易いという問題がある。

【００１２】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的は、回転体に対するカムシ
ャフトの回転位相を遊星歯車装置等の変速歯車機構によ
り可変に制御でき、安定した制御を実現できると共に、
遊星歯車装置等の変速歯車機構を常に潤滑状態に保持で
き、耐久性や寿命を高めることができるようにした内燃
機関のバルブタイミング制御装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、内燃機関のクランクシャフトによっ
て回転駆動される回転体と、内燃機関の吸気バルブと排
気バルブを開，閉弁するため該回転体の回転に従って回
転されるカムシャフトと、該カムシャフトと回転体との
間に設けられ前記回転体に対する該カムシャフトの回転
位相を可変に制御する回転位相可変手段とからなる内燃
機関のバルブタイミング制御装置に適用される。

【００１４】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記回転位相可変手段は少なくとも変速歯車機
構からなり、該変速歯車機構には前記内燃機関に付設の
潤滑油ポンプから吐出される潤滑油を供給する構成とし
たことにある。

【００１５】このように構成することにより、内燃機関
のクランクケース側等に通常設けられている潤滑油ポン
プを用いて当該内燃機関の各摺動部に潤滑油を供給でき
ると共に、このときの潤滑油の一部を変速歯車機構にも
供給でき、各歯車の摺動部分等を常に潤滑状態に保つこ
とができる。

【００１６】また、請求項２の発明によると、変速歯車
機構はカムシャフトの外周側にそれぞれ回転可能に設け
られた複数の歯車からなり、前記カムシャフトには、潤
滑油ポンプの吐出側に接続される潤滑油の導入路と、該
導入路から径方向外側に向けて延び前記各歯車に潤滑油
を給排する複数の給排路とを設けてなる構成としてい
る。

【００１７】これにより、機関の潤滑油ポンプからカム
シャフトの導入路内に供給された潤滑油を、複数の給排
路を介して径方向外側へと遠心力を利用して供給でき、
カムシャフトの外周側に設けた変速歯車機構の各歯車に
対して潤滑油を常に循環させつつ供給し続けることがで
きる。

【００１８】また、請求項３の発明によると、給排路は
各歯車の噛合部に潤滑油を給排する構成としている。こ
れにより、各歯車の噛合部を常に潤滑状態に保持でき、
噛合部での摩耗、損傷を抑えることができる。

【００１９】また、請求項４の発明によると、給排路は
各歯車の軸受部に潤滑油を給排する構成としている。こ
れにより、各歯車の軸受部を常に潤滑状態に保持でき、
軸受部周囲での摩耗、損傷を抑えることができる。そし
て、軸受部にボールベアリング等の高価な軸受部品を用
いる必要がなくなり、軸受部の構造を簡素化することが
できる。

【００２０】さらに、請求項５の発明は、軸受部に潤滑
油を溜める環状の油溝を設けてなる構成としている。こ
れにより、軸受部の周囲で全周に亘って潤滑油を溜めて
おくことができ、摺動面等を均等に潤滑し続けることが
できる。

【００２１】一方、請求項６の発明によると、回転位相
可変手段は、保持状態となったときに回転体とカムシャ
フトとの相対回転を少なくとも一方向で規制し保持状態
を解除したときには両者の相対回転を許すクラッチと、
変速歯車機構とからなり、該変速歯車機構は前記クラッ
チに対して保持可能な方向の力を回転トルクとして発生
させる構成としている。

【００２２】このように構成することにより、クラッチ
の保持状態にあっては、変速歯車機構が保持力を発生
し、クラッチに対して保持方向の回転トルクを付加する
ため、バルブの開，閉弁による負荷トルクが正，逆の交
番トルクとなってカムシャフトに作用しても、クラッチ
の締結力が交番トルクにより瞬間的に低下するのを変速
歯車機構によって抑えることができ、カムシャフトが回
転体に対して相対回転するのを規制できる。

【００２３】また、請求項７の発明によると、変速歯車
機構は、第１の歯車を有し回転体と一体に回転する第１
の回転部材と、第２の歯車を有しカムシャフトと一体に
回転する第２の回転部材と、前記第１の回転部材および
第２の回転部材に対して相対回転可能に設けられ、前記
第１の歯車に噛合する第１の遊星歯車と前記第２の歯車
に噛合する第２の遊星歯車とを遊星軸を介して回転自在
に支持した第３の回転部材と、前記回転体に対するカム
シャフトの回転位相を減速または増速方向に変更するた
め前記第３の回転部材の回転速度を調整する回転速度調
整手段とからなる遊星歯車装置により構成し、クラッチ
は、前記第１の回転部材、カムシャフトおよび第３の回
転部材間に巻回して設けられ前記第３の回転部材がカム
シャフトに対して一方向に相対回転するのを規制し他方
向に相対回転するのを許すと共に前記第１の回転部材と
カムシャフトとの間に発生する増速力または減速力によ
り保持力が付加される第１のスプリングクラッチと、該
第１のスプリングクラッチの外周側に位置して前記第３
の回転部材に設けられ該第３の回転部材がカムシャフト
に対して他方向に回転するときに前記第１のスプリング
クラッチによる保持力を解除する第２のスプリングクラ
ッチとにより構成し、前記第１のスプリングクラッチに
は外部からの解除信号により保持状態を解除するクラッ
チ解除手段を設ける構成としている。

【００２４】これにより、第１，第２の歯車と第１，第
２の遊星歯車との噛合条件等に従って第１，第２の回転
部材間に同方向の増速力または減速力を発生でき、回転
速度調整手段とクラッチ解除手段とを選択的に作動させ
ることにより、カムシャフトの回転位相を遅角方向また
は進角方向に変更することができる。また、第１のスプ
リングクラッチをカムシャフトと第３の回転部材との間
の一方向クラッチとして作動させ、第３の回転部材がカ
ムシャフトに対して一方向に相対回転するのを規制で
き、他方向に相対回転するのを許すことができる。さら
に、第２のスプリングクラッチを第１のスプリングクラ
ッチの解除クラッチとして作動させることにより、特別
な解除手段等を設ける必要がなくなり、全体の構造を簡
素化することができる。

【００２５】また、請求項８の発明によると、第２の遊
星歯車は第１の遊星歯車よりも大なる歯数を有し、カム
シャフトの回転を回転体に対して同方向で減速するとき
には、回転速度調整手段により第３の回転部材を無負荷
で回転させると共にクラッチ解除手段により第１のスプ
リングクラッチを解除し、前記カムシャフトの回転を回
転体に対して同方向で増速するときには、前記回転速度
調整手段で前記第３の回転部材に負荷を与えることによ
り第２のスプリングクラッチによって第１のスプリング
クラッチを解除する構成としている。

【００２６】この場合には、回転速度調整手段により第
３の回転部材を無負荷状態で回転させつつ、クラッチ解
除手段で第１のスプリングクラッチを解除することによ
り、カムシャフトの回転を回転体に対して同方向で減速
することができ、カムシャフトの回転位相を遅角方向に
制御できる。また、回転速度調整手段により第３の回転
部材に負荷を与えたときには、第３の回転部材をカムシ
ャフトに対して相対回転させることにより、第１のスプ
リングクラッチを解除することができる。そして、この
ときにはカムシャフトが第２の回転部材と一体に回転
し、カムシャフトの回転を回転体に対して同方向で増速
でき、カムシャフトの回転位相を進角方向に制御するこ
とができる。

【００２７】また、請求項９の発明は、クラッチ解除手
段を、外部からの解除信号により制動力が付与される第
１の歯車部材と、該第１の歯車部材に中間歯車を介して
噛合し第３の回転部材とは逆向きに回転されることによ
って第１のスプリングクラッチに保持状態を解除する回
転トルクを与える第２の歯車部材とにより構成してい
る。

【００２８】この場合には、外部からの解除信号により
第１の歯車部材に制動力を付与すると、第１の歯車部材
から中間歯車を介して第２の歯車部材に制動力が伝えら
れ、第２の歯車部材を第３の回転部材とは逆向きに回転
でき、第１のスプリングクラッチに保持状態を解除する
回転トルクを与えることができる。

【００２９】一方、請求項１０の発明は、クラッチ解除
手段を、第３の回転部材に設けられ圧油が供給されるこ
とにより第１のスプリングクラッチを拡径方向に駆動す
るクラッチ解除シリンダと、外部からの解除信号に応じ
て該クラッチ解除シリンダに対する圧油の給排を制御す
る給排制御バルブとにより構成している。

【００３０】これにより、給排制御バルブを作動させて
クラッチ解除シリンダに圧油を供給すると、第１のスプ
リングクラッチを拡径方向に駆動でき、該第１のスプリ
ングクラッチによる第１の回転部材、カムシャフトおよ
び第３の回転部材間の保持状態を解除することができ
る。

【００３１】また、請求項１１の発明によると、給排制
御バルブは、変速歯車機構の摺動面を潤滑する圧油をク
ラッチ解除シリンダに選択的に給排する構成としてい
る。これにより、変速歯車機構である遊星歯車装置を潤
滑する圧油を用いて給排制御バルブを選択的に作動する
ことができる。

【００３２】さらに、請求項１２の発明は、給排制御バ
ルブは、クラッチ解除シリンダに圧油を給排するためカ
ムシャフト内に摺動可能に設けられたスプールと、前記
カムシャフトの外部に設けられ解除信号に従って該スプ
ールを駆動する電磁アクチュエータとにより構成してい
る。これにより、カムシャフトの外部から電磁アクチュ
エータを用いてスプールの駆動制御を安定して円滑に行
うことができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
内燃機関のバルブタイミング制御装置を、自動車用エン
ジンに適用した場合を例に挙げ添付図面に従って詳細に
説明する。

【００３４】ここで、図１ないし図５は本発明の第１の
実施の形態を示している。図中、１は回転体としての駆
動スプロケットで、該駆動スプロケット１はエンジンの
クランクシャフトにタイミングベルト（いずれも図示せ
ず）等を介して連結され、前記クランクシャフトにより
後述するカムシャフト２の周囲で図２中の矢示Ａ方向
（時計回り方向）に回転駆動されるものである。

【００３５】２はカムシャフトで、該カムシャフト２は
エンジンのシリンダヘッド（図示せず）側に回転可能に
設けられ、駆動スプロケット１の回転に従って同方向
（矢示Ａ方向）に回転されるものである。そして、カム
シャフト２はエンジンの吸気バルブと排気バルブ（図示
せず）のうち、いずれか一方または両方のバルブを開，
閉弁操作するものである。また、カムシャフト２には先
端側に向けて多段に縮径した段付軸部２Ａが設けられて
いる。

【００３６】３はカムシャフト２の一部を構成するリン
グドラムで、該リングドラム３は後述の入力歯車部材８
とキャリア１１との間に位置して段付軸部２Ａの外周側
に廻止め状態で固定されている。そして、リングドラム
３は後述のドラム部８Ｂ，１１Ｅとほぼ同一の外径をも
って形成され、リングドラム３は後述のスプリングクラ
ッチ１７によりドラム部８Ｂ，１１Ｅに対して締結状態
に保持または解除されるものである。

【００３７】４はカムシャフト２の段付軸部２Ａ内に設
けられた潤滑油の導入路で、該導入路４はカムシャフト
２の軸中心側に位置し、その一端側は軸方向に延びる大
径の油穴４Ａとなり、その先端側は後述のボルト１０に
より閉塞されている。また、導入路４の他端側は径方向
に延びる油路４Ｂとなり、該油路４Ｂは後述の潤滑油ポ
ンプ２６に軸受部材５等を介して接続されている。

【００３８】ここで、軸受部材５はカムシャフト２を回
転自在に支持すると共に、その内部には油路５Ａおよび
環状溝５Ｂ等が形成され、油路５Ａは潤滑油ポンプ２６
から吐出された比較的高圧の潤滑油（圧油）を環状溝５
Ｂを介して油路４Ｂ側から導入路４内に流入させるもの
である。

【００３９】６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，…はカムシャフト２に
設けられた圧油の給排路で、該給排路６Ａ〜６Ｃは図
１、図３に示す如くカムシャフト２の径方向および軸方
向等に伸長し、導入路４の油穴４Ａに連通する油路とし
て形成されている。そして、これらの給排路６Ａ〜６Ｃ
は互いに連通し、カムシャフト２の段付軸部２Ａと入力
歯車部材８、キャリア１１との摺動面等に潤滑油を供給
するものである。また、これらの摺動面に供給された潤
滑油は他の給排路（図示せず）等を介して後述のオイル
パン２７等に回収される構成となっている。

【００４０】７は駆動スプロケット１とカムシャフト２
との間に設けられた変速歯車機構としての遊星歯車装置
で、該遊星歯車装置７は後述の入力歯車部材８、出力歯
車部材９、キャリア１１および遊星歯車１３，１４等に
より構成されるものである。そして、遊星歯車装置７は
後述のスプリングクラッチ１７，１８と共に回転位相可
変手段を構成しているものである。

【００４１】８は遊星歯車装置７の第１の回転部材とな
る入力歯車部材で、該入力歯車部材８は断面コ字形状を
なすリング体として形成され、その内周側はカムシャフ
ト２の段付軸部２Ａ外周側に回転可能に挿嵌されてい
る。そして、入力歯車部材８にはボルト等を用いて駆動
スプロケット１が固着され、入力歯車部材８はカムシャ
フト２の段付軸部２Ａ周囲を駆動スプロケット１と一体
に回転駆動されるものである。

【００４２】また、入力歯車部材８には径方向の外側部
位に第１の歯車となる内歯車８Ａが形成され、径方向内
側部位は図３に示すように円筒状のドラム部８Ｂとなっ
ている。そして、該ドラム部８Ｂの内周側はカムシャフ
ト２の段付軸部２Ａとの間が軸受部となり、ドラム部８
Ｂの内周面には潤滑油を溜める環状の油溝８Ｃが断面凹
形状の全周溝として形成されている。

【００４３】さらに、ドラム部８Ｂには径方向内側から
外側へと斜めに延びる潤滑油用の給排路８Ｄが複数個形
成され、これらの給排路８Ｄは油溝８Ｃを介してカムシ
ャフト２の給排路６Ａ〜６Ｃ等に連通している。そし
て、各給排路８Ｄはドラム部８Ｂとスプリングクラッチ
１７との間、内歯車８Ａと遊星歯車１３との噛合部等に
潤滑油を供給するものである。

【００４４】９は遊星歯車装置７の第２の回転部材とな
る出力歯車部材を示し、該出力歯車部材９は断面コ字形
状をなすリング体として形成され、その中心側がカムシ
ャフト２の段付軸部２Ａ先端側にボルト１０を用いて締
着され、これにより、出力歯車部材９はカムシャフト２
と一体に回転するものである。そして、出力歯車部材９
の径方向外側部位には第２の歯車となる内歯車９Ａが形
成され、該内歯車９Ａは入力歯車部材８の内歯車８Ａと
ほぼ同一の歯数を有するものである。

【００４５】また、出力歯車部材９には径方向内側から
外側へと斜めに延びる潤滑油用の給排路９Ｂ等が複数個
形成され、これらの給排路９Ｂはカムシャフト２の給排
路６Ａ〜６Ｃ等に連通している。そして、各給排路９Ｂ
は給排路６Ａ〜６Ｃからの潤滑油を内歯車８Ａと遊星歯
車１４との噛合部等に給排するものである。

【００４６】１１は遊星歯車装置７の第３の回転部材と
なるキャリアで、該キャリア１１はカムシャフト２のリ
ングドラム３と出力歯車部材９との間に位置して段付軸
部２Ａの外周側に回転可能に設けられている。そして、
キャリア１１の外周側には例えば２個の軸挿嵌穴１１Ａ
が穿設され、該各軸挿嵌穴１１Ａ内には各遊星軸１２が
それぞれ摺動可能に挿嵌されている。また、キャリア１
１の外周には径方向外向き突出する環状のディスク部１
１Ｂが一体に形成され、該ディスク部１１Ｂは後述の電
磁ブレーキ１６により制動力が付与されるものである。

【００４７】一方、キャリア１１の内周側はカムシャフ
ト２の段付軸部２Ａとの間が軸受部となり、キャリア１
１の内周面には潤滑油を溜める環状の油溝１１Ｃが断面
凹形状の全周溝として形成されている。また、キャリア
１１の径方向中間部にはリングドラム３に対応した位置
にリング状のクラッチ収容溝部１１Ｄが全周に亘って形
成され、該クラッチ収容溝部１１Ｄの内周側は段付円筒
状のドラム部１１Ｅ，１１Ｆとなっている。

【００４８】そして、該ドラム部１１Ｅ，１１Ｆのうち
小径側のドラム部１１Ｅにはスプリングクラッチ１７が
巻回され、大径側のドラム部１１Ｆ側にはスプリングク
ラッチ１８が巻回されている。また、キャリア１１には
径方向に延びる潤滑油の給排路１１Ｇ等が形成され、こ
れらの給排路１１Ｇはカムシャフト２の給排路６Ａ〜６
Ｃ等に連通している。そして、給排路１１Ｇはキャリア
１１の軸挿嵌穴１１Ａと遊星軸１２との間の軸受部とな
る摺動面に潤滑油を供給するものである。

【００４９】ここで、遊星軸１２は図２に示す如くカム
シャフト２の径方向に離間して例えば２本設けられ、そ
れぞれの遊星軸１２がキャリア１１の軸挿嵌穴１１Ａ内
に回転可能に挿嵌されている。そして、各遊星軸１２は
両端側が図３に示すようにキャリア１１の軸挿嵌穴１１
Ａから突出し、その突出端側にはそれぞれ遊星歯車１
３，１４が一体に設けられている。また、遊星軸１２の
外周面には潤滑油を溜める環状の油溝１２Ａが形成さ
れ、該油溝１２Ａは軸挿嵌穴１１Ａの軸方向中間に位置
してキャリア１１の給排路１１Ｇと連通している。

【００５０】１３は各遊星軸１２の一端側に圧入等の手
段を用いて固着された第１の遊星歯車で、該遊星歯車１
３は入力歯車部材８の内歯車８Ａに噛合し、駆動スプロ
ケット１からの回転トルクを遊星軸１２に伝えるもので
ある。

【００５１】１４は各遊星軸１２の他端側に圧入等の手
段を用いて固着された第２の遊星歯車で、該遊星歯車１
４は出力歯車部材９の内歯車９Ａに噛合し、遊星軸１２
からの回転トルクを出力歯車部材９、カムシャフト２に
伝えるものである。そして、遊星歯車１４は遊星歯車１
３よりも大なる歯数をもって形成され、例えば電磁ブレ
ーキ１６によりキャリア１１の回転を制動した状態で
は、カムシャフト２を駆動スプロケット１よりも前記歯
数差分だけ増速して回転させるものである。

【００５２】１５は支持フレームを示し、該支持フレー
ム１５は、例えばエンジンのシリンダヘッド等によって
構成されるものである。１６は該支持フレーム１５に固
定して設けられた回転速度調整手段としての電磁ブレー
キで、該電磁ブレーキ１６はブレーキ制御コイル１６Ａ
および一対の制動子１６Ｂ，１６Ｂを有している。

【００５３】そして、電磁ブレーキ１６は外部からの制
御信号でブレーキ制御コイル１６Ａを励磁することによ
り、一対の制動子１６Ｂ，１６Ｂ間でキャリア１１のデ
ィスク部１１Ｂを挟持し、キャリア１１に制動力を負荷
として与えるものである。

【００５４】また、電磁ブレーキ１６はブレーキ制御コ
イル１６Ａを消磁したときに、各制動子１６Ｂによる挟
持力を最小化し、この状態ではキャリア１１のディスク
部１１Ｂにほとんど制動力を付加することはなく、キャ
リア１１は実質的に無負荷状態で回転されるものであ
る。

【００５５】即ち、駆動スプロケット１を図２中の矢示
Ａ方向（時計回り方向）に回転駆動すると、この回転は
入力歯車部材８の内歯車８Ａから遊星歯車１３，１４に
伝えられるため、これにより遊星歯車１３，１４は図２
中の矢示Ｂ方向に自転しつつ矢示Ｃ方向の公転力が伝え
られ、この公転力は遊星軸１２を介してキャリア１１に
回転トルクとなって伝達される。

【００５６】そして、キャリア１１が無負荷状態で矢示
Ｃ方向に回転する間は、入力歯車部材８の内歯車８Ａに
噛合した遊星歯車１３が自転しつつ公転し、出力歯車部
材９の内歯車９Ａに噛合した遊星歯車１４についても同
様に自転しつつ公転することになる。そして、この状態
では駆動スプロケット１からの回転トルクが出力歯車部
材９、カムシャフト２に伝達されることはなく、カムシ
ャフト２は駆動スプロケット１に対して回転位相が遅れ
るものである。

【００５７】一方、電磁ブレーキ１６でキャリア１１に
制動力を付与し、キャリア１１の回転速度を遅くする調
整を行うと、キャリア１１の回転（図３中の矢示Ｃ方
向）が制限されるため、遊星歯車１３，１４の矢示Ｂ方
向の自転トルクが、図２に示す内歯車９Ａから出力歯車
部材９、カムシャフト２に伝達される。これにより、カ
ムシャフト２は遊星歯車１４からの自転トルクによって
回転され、駆動スプロケット１に対して回転位相を速め
る方向（進角方向）に制御されるものである。

【００５８】次に、１７はキャリア１１のドラム部１１
Ｅ、カムシャフト２のリングドラム３および入力歯車部
材８のドラム部８Ｂ間に巻回して設けられたクラッチを
構成する第１のスプリングクラッチで、該スプリングク
ラッチ１７は、図３、図４に示す如く左巻きのコイルと
して形成され、その一端側はキャリア１１のドラム部１
１Ｅ外周側に巻回されている。また、スプリングクラッ
チ１７はカムシャフト２のリングドラム３外周側に巻回
されると共に、その他端側は入力歯車部材８のドラム部
８Ｂ外周側に巻回されている。

【００５９】また、スプリングクラッチ１７の一端に
は、図３、図４に示すように軸方向に突出するフック部
１７Ａが設けられ、該フック部１７Ａはキャリア１１の
クラッチ収容溝部１１Ｄ内で後述する内側歯車筒２４の
切欠き２４Ｂに掛止めされている。そして、スプリング
クラッチ１７は、内側歯車筒２４が図４中の矢示Ｄ方向
に回動されたときに、フック部１７Ａ側が同方向に押動
されて拡径し、キャリア１１とリングドラム３（カムシ
ャフト２）とのスプリングクラッチ１７による保持状態
が解除され、両者は相対回転することになる。

【００６０】ここで、スプリングクラッチ１７は左巻き
のコイルであるため、入力歯車部材８が駆動スプロケッ
ト１と一体に時計回り方向に回転駆動されると、下記の
数１によるトルク条件下で、スプリングクラッチ１７は
コイル径を拡径する方向の捩りトルクを受けることにな
る。

【００６１】

【数１】駆動スプロケット１の角速度＞カムシャフト２
の角速度

【００６２】このため、スプリングクラッチ１７はドラ
ム部８Ｂの外周面から僅かに離間するように動作し、入
力歯車部材８のドラム部８Ｂとカムシャフト２のリング
ドラム３との間の保持状態を解除して両者の相対回転を
許すことになる。

【００６３】一方、キャリア１１がカムシャフト２のリ
ングドラム３に対して回転位相を速める方向で回転する
ときには、下記の数２によるトルク条件下で、スプリン
グクラッチ１７はコイル径を縮径する方向の捩りトルク
を受けることになる。

【００６４】

【数２】キャリア１１の角速度≧リングドラム３の角速
度

【００６５】これによって、スプリングクラッチ１７は
キャリア１１のドラム部１１Ｅとリングドラム３との間
に強く巻付くように動作し、両者を緊締状態に保持する
ものである。

【００６６】そして、スプリングクラッチ１７はキャリ
ア１１とカムシャフト２との間で一方向クラッチとして
機能し、キャリア１１がカムシャフト２に対して時計回
り方向に相対回転するのを規制し、逆向きに反時計回り
方向へと相対回転するのを許すものである。

【００６７】１８はキャリア１１のクラッチ収容溝部１
１Ｄ内に設けられた第２のスプリングクラッチで、該第
２のスプリングクラッチ１８は一端側がキャリア１１の
ドラム部１１Ｆ外周側に巻回され、その他端側は後述す
る内側歯車筒２４の縮径ドラム部２４Ａ外周側に巻回さ
れている。

【００６８】ここで、スプリングクラッチ１８は右巻き
のコイルとして形成され、第１のスプリングクラッチ１
７に対する解除クラッチを構成している。そして、キャ
リア１１が電磁ブレーキ１６により制動力が付与されて
反時計回り方向に相対回転されるときに、スプリングク
ラッチ１８は下記の数３によるトルク条件下で、コイル
径を縮径する方向の捩りトルクを受けることになる。

【００６９】

【数３】内側歯車筒２４の角速度≧キャリア１１の角速
度

【００７０】これによって、スプリングクラッチ１８は
キャリア１１のドラム部１１Ｆと内側歯車筒２４との間
に巻付くように動作し、両者を緊締状態に保持するもの
である。

【００７１】これにより、内側歯車筒２４はスプリング
クラッチ１８を介してキャリア１１の回転方向（図２中
の矢示Ｄ方向）に回動されるので、スプリングクラッチ
１７はフック部１７Ａが矢示Ｄ方向に押動されて拡径
し、キャリア１１とリングドラム３（カムシャフト２）
とのスプリングクラッチ１７による保持状態を解除する
ものである。

【００７２】なお、前述したスプリングクラッチ１７，
１８は、例えば特開平６−１０９７７号公報、特開平６
−６６３２８号公報、特開平７−９１４５９号公報、特
開平７−３３２３８５号公報等に記載されたスプリング
クラッチとほぼ同様に構成されるものである。

【００７３】１９は入力歯車部材８の外周側に回転可能
に設けられた第１の歯車部材となる外側歯車筒で、該外
側歯車筒１９は後述の中間歯車２０，２１、内側歯車筒
２４およびクラッチ解除装置２５と共にクラッチ解除手
段を構成するものである。

【００７４】ここで、外側歯車筒１９は、図３、図５に
示すように入力歯車部材８の外周側に微小隙間を介して
回転可能に挿通された筒部１９Ａと、該筒部１９Ａの端
部から径方向外向きに突出した環状のディスク部１９Ｂ
と、入力歯車部材８とキャリア１１との間に位置して筒
部１９Ａの内周側に形成された内歯車１９Ｃとから構成
されている。

【００７５】２０，２１は入力歯車部材８とキャリア１
１との間に位置して外側歯車筒１９、内側歯車筒２４間
に設けられた中間歯車で、該中間歯車２０，２１は図
２、図３に示すように支持ピン２２，２３を介してキャ
リア２２に回動可能に取付けられ、互いに噛合状態に保
持されている。そして、中間歯車２０は外側歯車筒１９
の内歯車１９Ｃに噛合し、中間歯車２１は後述する内側
歯車筒２４の外歯車２４Ｃに噛合しているものである。

【００７６】２４はスプリングクラッチ１７の外周側に
回転可能に挿嵌された第２の歯車部材となる内側歯車筒
で、該内側歯車筒２４はスプリングクラッチ１７よりも
僅かに大径の薄肉円筒体として形成され、スプリングク
ラッチ１７に対する遅角制御ドラムを構成している。そ
して、内側歯車筒２４は図４に示す如く一端側が縮径ド
ラム部２４Ａとなり、該縮径ドラム部２４Ａにはスプリ
ングクラッチ１７のフック部１７Ａを掛止めする径方向
の切欠き２４Ｂが形成されている。

【００７７】また、内側歯車筒２４には縮径ドラム部２
４Ａの外周側にスプリングクラッチ１８が巻回され、該
スプリングクラッチ１８により内側歯車筒２４はキャリ
ア１１のドラム部１１Ｆに対して保持または解除される
ものである。さらに、内側歯車筒２４の外周側には外歯
車２４Ｃが形成され、該外歯車２４Ｃには中間歯車２１
が噛合している。そして、内側歯車筒２４は中間歯車２
１，２０を介して外側歯車筒１９と同方向に回転するも
のである。

【００７８】即ち、後述の位相保持制御時にあっては外
側歯車筒１９がクラッチ解除装置２５により制動力を付
与されることはないので、内側歯車筒２４はスプリング
クラッチ１７と一体にフック部１７Ａ等を介して時計回
り方向に回転し、この回転は中間歯車２１，２０を介し
て外側歯車筒１９に伝達されることにより、該外側歯車
筒１９も時計回り方向（矢示Ａ方向）に回転される。

【００７９】しかし、クラッチ解除装置２５により制動
力が付与されたときには、外側歯車筒１９が反時計回り
方向に制動トルクを受けるため、外側歯車筒１９は図
２、図５中の矢示Ｅ方向に相対回転され、これにより中
間歯車２０が矢示Ｆ方向に回転されると共に、中間歯車
２１は矢示Ｇ方向に回転される。そして、中間歯車２１
の回転は内側歯車筒２４に反時計回り方向（矢示Ｄ方
向）の回転となって伝えられる。

【００８０】このため、内側歯車筒２４は切欠き２４Ｂ
によってスプリングクラッチ１７のフック部１７Ａを図
４中の矢示Ｄ方向に相対移動させる。これにより、スプ
リングクラッチ１７はフック部１７Ａ側がキャリア１１
のドラム部１１Ｅ外周面から僅かに離間するように動作
し、キャリア１１のドラム部１１Ｅとリングドラム３と
はスプリングクラッチ１７による保持状態が解除され、
両者は相対回転することになって後述の遅角制御が行わ
れるものである。

【００８１】２５は図１に示すように支持フレーム１５
に固定して設けられ、外側歯車筒１９、中間歯車２０，
２１および内側歯車筒２４と共にクラッチ解除手段を構
成するクラッチ解除装置で、該クラッチ解除装置２５は
クラッチ制御コイル２５Ａを有し、先端側が外側歯車筒
１９のディスク部１９Ｂを軸方向両側から挟むように配
設されている。そして、クラッチ解除装置２５はクラッ
チ制御コイル２５Ａを外部からの解除信号により励磁す
ると、図５に示すようにディスク部１９Ｂの表面に向け
て矢示Ｈ方向の磁界を生じさせる。

【００８２】これにより、ディスク部１９Ｂの表面には
図５中に点線で示す渦電流Ｉ，Ｉが発生する。このた
め、外側歯車筒１９は渦電流Ｉによって生起する磁界
を、図５中に示す矢示Ｅ方向の制動力として受けること
になり、この制動力により前述の如くスプリングクラッ
チ１７を解除方向に動作させるものである。

【００８３】２６はエンジンに付設された潤滑油ポンプ
で、該潤滑油ポンプ２６は図１に示す如くエンジンのオ
イルパン２７内に収容された潤滑油を吸込みつつ、この
潤滑油をエンジンの各摺動部位等に供給するものであ
る。そして、潤滑油ポンプ２６から吐出される潤滑油の
一部は管路２８を介して軸受部材５の油路５Ａにも供給
される。

【００８４】さらに、２９は潤滑油ポンプ２６と軸受部
材５との間を接続する管路２８の途中に設けられた制御
弁で、該制御弁２９は電磁弁等からなり、例えばエンジ
ンの作動、停止等に応じて管路２８を連通，遮断し、こ
れによって、遊星歯車装置７に対する潤滑油の供給を制
御するものである。

【００８５】本実施の形態による内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置は上述の如き構成を有するもので、次
に、その作動について説明する。

【００８６】まず、電磁ブレーキ１６のブレーキ制御コ
イル１６Ａを下記の表１に示す如く消磁した状態で、駆
動スプロケット１を時計回り方向に回転駆動すると、こ
の回転は入力歯車部材８の内歯車８Ａから遊星歯車１３
に伝えられる。これによって遊星歯車１３は自転しつつ
公転し、この公転力はキャリア１１に回転トルクとなっ
て伝達される。

【００８７】なお、このときにスプリングクラッチ１７
は、前記数１によるトルク条件下でコイル径を拡径する
方向の捩りトルクを受けることになるため、スプリング
クラッチ１７は入力歯車部材８のドラム部８Ｂ外周面か
ら僅かに離間するように動作し、入力歯車部材８とリン
グドラム３（カムシャフト２）との間の相対回転を許す
ことになる。

【００８８】しかし、遊星歯車１３側からの公転力がキ
ャリア１１に伝わり、キャリア１１が時計回り方向に回
転しようとすると、この回転は前記数２によるトルク条
件下で、スプリングクラッチ１７を縮径する方向の捩り
トルクとして伝わり、スプリングクラッチ１７はカムシ
ャフト２のリングドラム３に強く巻付くように動作し、
キャリア１１とカムシャフト２との間を緊締状態に保持
する。

【００８９】そして、カムシャフト２とキャリア１１と
の間では、スプリングクラッチ１７が一方向のワンウエ
イクラッチとして働くことにより、キャリア１１の時計
回り方向での回転を規制し、カムシャフト２が回転し始
めるまでは遊星歯車１３，１４が公転することなく、自
転することになり、出力歯車部材９には遊星歯車１４の
回転が内歯車９Ａを通じて伝達される。

【００９０】また、遊星歯車１４は遊星歯車１３よりも
歯数が多く、この歯数差分だけ遊星歯車１４は遊星歯車
１３よりも速く回転しようとするため、カムシャフト２
が出力歯車部材９と一体に時計回り方向に回転する。そ
して、カムシャフト２の回転が駆動スプロケット１の回
転よりも僅かでも速くなると、下記の数４によるトルク
条件下で、スプリングクラッチ１７はコイル径を縮径す
る方向の捩りトルクを受け、スプリングクラッチ１７は
リングドラム３とドラム部８Ｂとの間に強く巻付くよう
に動作し、両者を緊締状態に保持する。

【００９１】

【数４】カムシャフト２の角速度≧駆動スプロケット１
の角速度

【００９２】この結果、駆動スプロケット１の回転は遊
星歯車装置７およびスプリングクラッチ１７を通じてカ
ムシャフト２へと伝達され、この間はカムシャフト２が
駆動スプロケット１に対して回転位相を保持した状態で
回転することになる（位相保持制御）。

【００９３】

【表１】

【００９４】そして、この状態では内歯車８Ａ，９Ａと
遊星歯車１３，１４とが互いに噛合し、両者の歯面は接
触状態を保ち続けると共に、スプリングクラッチ１７は
緊締状態を保持する関係におかれる。このため、図１３
に示す如き正，逆の交番トルクとなった負荷トルクがカ
ムシャフト２に作用しても、スプリングクラッチ１７を
締結状態に保持でき、バックラッシュの影響を除去でき
ると共に、交番トルクによる歯面間等での打音の発生を
良好に抑えることができる。

【００９５】次に、この状態でクラッチ解除装置２５の
クラッチ制御コイル２５Ａを、表１に示す如く励磁して
外側歯車筒１９のディスク部１９Ｂに制動力を付与する
と、外側歯車筒１９が反時計回り方向に制動トルクを受
けるため、外側歯車筒１９は図２中の矢示Ｅ方向に相対
回転され、これにより中間歯車２０が矢示Ｆ方向に回転
されると共に、中間歯車２１は矢示Ｇ方向に回転され、
内側歯車筒２４は矢示Ｄ方向（反時計回り方向）に相対
回転する。

【００９６】かくして、スプリングクラッチ１７はフッ
ク部１７Ａが内側歯車筒２４の切欠き２４Ｂによって反
時計回り方向（図４中の矢示Ｄ方向）に相対移動され、
キャリア１１のドラム部１１Ｅ外周面から僅かに離間す
るように動作する。そして、キャリア１１のドラム部１
１Ｅとリングドラム３とはスプリングクラッチ１７によ
る保持状態が解除されて相対回転可能となり、キャリア
１１のドラム部１１Ｅ、リングドラム３および入力歯車
部材８のドラム部８Ｂ間のトルク伝達を遮断することが
できる。

【００９７】この結果、キャリア１１は時計回り方向に
フリーで回転することになり、遊星歯車１３は入力歯車
部材８の内歯車８Ａに沿って自転しつつ公転し、遊星歯
車１４についても出力歯車部材９の内歯車９Ａに沿って
自転しつつ公転する。また、キャリア１１のクラッチ収
容溝部１１Ｄ内に設けたスプリングクラッチ１８は、右
巻きのコイルとして形成されているので、キャリア１１
の時計回り回転に対して拡径し、ドラム部１１Ｆの外周
側から離間するように動作し、保持力を発生することは
ない。

【００９８】このため、駆動スプロケット１からの回転
トルクは、クラッチ解除装置２５の作動中に遊星歯車装
置７、スプリングクラッチ１７，１８を通じてカムシャ
フト２に伝達されることはなくなり、カムシャフト２の
回転位相を駆動スプロケット１に対して遅らせる遅角制
御を実現することができる。そして、エンジンがどのよ
うな回転状態にあっても、外周側のクラッチ解除装置２
５を用いてスプリングクラッチ１７の解除を確実に行う
ことができ、応答性を向上することができる。

【００９９】また、クラッチ解除装置２５の作動を停止
させたときには、外側歯車筒１９に対する制動力が解除
され、内側歯車筒２４は時計回り方向に回転可能となる
ために、キャリア１１の時計回り回転に追従してスプリ
ングクラッチ１７がドラム部１１Ｅの外周面に巻き付く
ように動作し、スプリングクラッチ１７はキャリア１
１、リングドラム３および入力歯車部材８間を再び緊締
状態に保持することになる。これにより、キャリア１
１、リングドラム３および入力歯車部材８間は、スプリ
ングクラッチ１７によって再びトルク伝達され、前述し
た位相保持制御に自動的に戻すことができる。

【０１００】次に、電磁ブレーキ１６のブレーキ制御コ
イル１６Ａを表１に示すように励磁した状態で、キャリ
ア１１に反時計回り方向の回転トルク（制動力）を付与
すると、スプリングクラッチ１８は、前記数３のトルク
条件下で縮径方向のトルクを受け、キャリア１１のドラ
ム部１１Ｆと内側歯車筒２４との間に巻付くように動作
する。

【０１０１】そして、このときに内側歯車筒２４はスプ
リングクラッチ１８を介してキャリア１１の回転方向
（図４中の矢示Ｄ方向）に回動されるので、スプリング
クラッチ１７はフック部１７Ａが矢示Ｄ方向に押動され
て拡径し、キャリア１１とリングドラム３（カムシャフ
ト２）とのスプリングクラッチ１７による保持状態を解
除することができる。

【０１０２】そして、キャリア１１は電磁ブレーキ１６
からの制動力により反時計回り方向に相対回転するた
め、出力歯車部材９（カムシャフト２）は遊星歯車１
３，１４間の歯数差分だけ入力歯車部材８よりも速く回
転し、駆動スプロケット１に対するカムシャフト２の回
転位相を速める方向の進角制御が実現される。また、電
磁ブレーキ１６の作動を停止させることにより、前述し
た位相保持制御に自動的に戻すことができる。

【０１０３】かくして、本実施の形態によれば、遊星歯
車装置７、電磁ブレーキ１６、スプリングクラッチ１
７，１８およびクラッチ解除装置２５等を用いることに
より、駆動スプロケット１に対するカムシャフト２の回
転位相を可変に制御でき、回転位相の遅角、進角、保持
制御を高精度に行うことができる。

【０１０４】そして、スプリングクラッチ１７による回
転位相の保持動作を安定させ、バルブ開，閉時の交番ト
ルクによってスプリングクラッチ１７の締結力が低下す
るのを防止できると共に、トルク変動による異音等の発
生を抑えることができ、駆動スプロケット１に対するカ
ムシャフト２の回転位相が僅かにずれる等の問題を解消
することができる。

【０１０５】この結果、従来技術で用いている電磁クラ
ッチのように、カムシャフトに働く交番トルクを受承す
る電磁クラッチの板ばねを、ばね力の大きい大型のばね
部材等で形成する必要がなく、また電磁クラッチを解除
するときの電磁力を高める必要もなくなるので、例えば
クラッチ解除装置２５のクラッチ制御コイル２５Ａに比
較的小型なコイルを使用でき、装置全体を小型、軽量化
することができる。

【０１０６】また、本実施の形態にあっては、カムシャ
フト２の軸中心側に潤滑油の導入路４を形成し、エンジ
ンに付設の潤滑油ポンプ２６から吐出される潤滑油の一
部を管路２８、軸受部材５の油路５Ａ等を介して導入路
４内に導くと共に、カムシャフト２には導入路４に連通
する潤滑油の給排路６Ａ〜６Ｃを形成し、遊星歯車装置
７の入力歯車部材８、出力歯車部材９およびキャリア１
１にはそれぞれ給排路６Ａ〜６Ｃに連通する給排路８
Ｄ，９Ｂ，１１Ｇを設ける構成としている。

【０１０７】これにより、潤滑油ポンプ２６からカムシ
ャフト２の導入路４内に供給された潤滑油を、複数の給
排路６Ａ〜６Ｃ，８Ｄ，９Ｂ，１１Ｇ等を介して径方向
外側へと遠心力を利用して供給でき、カムシャフト２の
外周側に設けた遊星歯車装置７の入力歯車部材８、出力
歯車部材９およびキャリア１１等に対して潤滑油を常に
循環させつつ供給し続けることができる。

【０１０８】そして、このときの潤滑油を遊星歯車装置
７の内歯車８Ａ，９Ａと遊星歯車１３，１４との噛合部
等にも給排することができるので、各歯車８Ａ，９Ａ，
１３，１４の噛合部を常に潤滑状態に保持でき、それぞ
れの噛合部での摩耗、損傷を抑え、耐久性、寿命を確実
に延ばすことができる。

【０１０９】また、遊星歯車装置７の入力歯車部材８お
よびキャリア１１にはカムシャフト２との軸受部となる
内周面側に環状の油溝８Ｃ，１１Ｃを形成し、これらの
油溝８Ｃ，１１Ｃ内には給排路６Ａ，６Ｃ，１１Ｇから
の潤滑油を全周に亘って均等に溜める構成としているの
で、それぞれの摺動面となる軸受部を常に潤滑状態に保
持でき、軸受部周囲での摩耗、損傷を抑えることができ
る。そして、これらの軸受部にボールベアリング等の高
価な軸受部品を用いる必要がなくなり、軸受部の構造を
簡素化することができる。

【０１１０】さらに、このときの潤滑油を入力歯車部材
８の給排路８Ｄ、スプリングクラッチ１７等を介して内
側歯車筒２４、中間歯車２１，２０および外側歯車筒１
９等にも供給でき、これらの軸受部および噛合部等を潤
滑状態に保ち、摩耗、損傷等の発生を良好に抑えること
ができる。

【０１１１】従って、本実施の形態によれば、駆動スプ
ロケット１に対するカムシャフト２の回転位相を遊星歯
車装置７およびスプリングクラッチ１７，１８等を用い
て可変に制御でき、安定したバルブタイミング制御を実
現できる。また、遊星歯車装置７の入力歯車部材８およ
びキャリア１１等を常に潤滑状態に保持でき、バルブタ
イミング制御装置全体の耐久性や寿命を確実に高めるこ
とができる。

【０１１２】さらに、エンジンに予め付設された潤滑油
ポンプ２６を利用しているので、遊星歯車装置７に対し
て潤滑油を常に循環させつつ供給でき、大幅な設計変更
等を不要にして安価な構造とすることができる。そし
て、車両用エンジン等の定期点検時等には潤滑油を交換
するので、遊星歯車装置７に新しい潤滑油を供給でき、
摺動部分等を良好な潤滑状態に保つことができる。

【０１１３】次に、図６ないし図１１は本発明の第２の
実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、クラッチ解
除手段を、潤滑油ポンプからの圧油が供給されることに
より第１のスプリングクラッチを拡径方向に駆動するク
ラッチ解除シリンダと、外部からの解除信号に応じて該
クラッチ解除シリンダに対する圧油の給排を制御する給
排制御バルブとにより構成し、スプリングクラッチを油
圧制御により解除すると共に、構造を簡素化し、位相保
持と遅角、進角との切替制御を高精度に実現する構成と
したことにある。

【０１１４】なお、本実施の形態では前記第１の実施の
形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。

【０１１５】図中、３１は回転体としての駆動スプロケ
ットで、該駆動スプロケット３１は第１の実施の形態で
述べた駆動スプロケット１と同様に構成されるものであ
る。３２はカムシャフトで、該カムシャフト３２も第１
の実施の形態とほぼ同様に構成され、該カムシャフト３
２の先端側には多段に縮径した段付軸部３２Ａが設けら
れている。

【０１１６】３３はカムシャフト３２の一部を構成する
リングドラムで、該リングドラム３３は後述の入力歯車
部材３８とキャリア４１との間に位置して段付軸部３２
Ａの外周側に廻止め状態で固定されている。そして、リ
ングドラム３３は後述のドラム部３８Ｂ，４１Ｅとほぼ
同一の外径をもって形成され、リングドラム３３は後述
のスプリングクラッチ４６によりドラム部３８Ｂ，４１
Ｅに対して締結状態に保持または解除されるものであ
る。

【０１１７】３４はカムシャフト３２の段付軸部３２Ａ
内に設けられたバルブ収容穴で、該バルブ収容穴３４は
カムシャフト３２の軸中心側に位置して軸方向に延び、
その大径部側には後述のスプール５２が摺動可能に挿嵌
されている。そして、バルブ収容穴３４の大径部側とな
る一端側は後述のボルト４０により閉塞され、他端側は
後述の導入路３５に連通している。

【０１１８】３５はバルブ収容穴３４と共にカムシャフ
ト３２の軸中心側に形成された潤滑油の導入路で、該導
入路３５は一端側がバルブ収容穴３４に連通する大径の
油穴３５Ａとなり、他端側は径方向に延びる油路３５Ｂ
となっている。そして、導入路３５の油路３５Ｂは、第
１の実施の形態で述べたカムシャフト２の導入路４と同
様に軸受部材５の油路５Ａ、環状溝５Ｂ等を介してエン
ジンの潤滑油ポンプ２６に接続されている。

【０１１９】３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，…はカ
ムシャフト３２に設けられた潤滑油の給排路で、該給排
路３６Ａ〜３６Ｄ等は図８、図９に示すようにカムシャ
フト３２の径方向および軸方向等に伸長した油路として
形成されている。しかし、これらの給排路３６Ａ〜３６
Ｄ等のうち給排路３６Ａは、他の給排路３６Ｂ〜３６Ｄ
等とは独立した油路として形成され、給排路３６Ａは後
述のクラッチ解除シリンダ４８に圧油状態の潤滑油を給
排するものである。

【０１２０】一方、給排路３６Ｂ〜３６Ｄ等は互いに連
通し、カムシャフト３２の段付軸部３２Ａと入力歯車部
材３８、キャリア４１との摺動面（軸受部）および後述
の油溝３８Ｃ，４１Ｃ等に圧油状態の潤滑油を供給する
ものである。そして、これらの軸受部に供給された圧油
は他の給排路（図示せず）等を介してエンジンのオイル
パン２７側に回収される構成となっている。

【０１２１】３７は駆動スプロケット３１とカムシャフ
ト３２との間に設けられた変速歯車機構としての遊星歯
車装置で、該遊星歯車装置３７は後述の入力歯車部材３
８、出力歯車部材３９、キャリア４１および遊星歯車４
３，４４等によって構成されている。また、遊星歯車装
置３７は後述のスプリングクラッチ４６，４７等と共に
回転位相可変手段を構成するものである。

【０１２２】３８は遊星歯車装置３７の第１の回転部材
となる入力歯車部材で、該入力歯車部材３８は断面コ字
形状をなすリング体として形成され、カムシャフト３２
の段付軸部３２Ａ外周側に回転可能に配設されている。
そして、入力歯車部材３８にはボルト等を用いて駆動ス
プロケット３１が固着され、入力歯車部材３８はカムシ
ャフト３２の段付軸部３２Ａ周囲を駆動スプロケット３
１と一体に回転駆動されるものである。

【０１２３】また、入力歯車部材３８には径方向の外側
部位に第１の歯車となる内歯車３８Ａが形成され、径方
向内側部位には図８に示すように円筒状のドラム部３８
Ｂが形成されている。そして、該ドラム部３８Ｂの内周
側はカムシャフト３２の段付軸部３２Ａとの間が軸受部
となり、ドラム部３８Ｂの内周面には潤滑油を溜める環
状の油溝３８Ｃが全周溝として形成されている。

【０１２４】さらに、ドラム部３８Ｂには径方向内側か
ら外側へと斜めに延びる潤滑油用の給排路３８Ｄが複数
個形成され、これらの給排路３８Ｄはカムシャフト３２
の給排路３６Ｂ〜３６Ｄ等に連通している。そして、各
給排路３８Ｄはドラム部３８Ｂとスプリングクラッチ４
６との間、内歯車３８Ａと遊星歯車４３との噛合部等に
潤滑油を供給するものである。

【０１２５】３９は遊星歯車装置３７の第２の回転部材
となる出力歯車部材を示し、該出力歯車部材３９は断面
コ字形状をなすリング体として形成され、その中心側が
カムシャフト３２の段付軸部３２Ａ先端側にボルト４０
を用いて締着され、これにより、出力歯車部材３９はカ
ムシャフト３２と一体に回転するものである。また、出
力歯車部材３９の径方向外側部位には第２の歯車となる
内歯車３９Ａが形成され、該内歯車３９Ａは入力歯車部
材３８の内歯車３８Ａとほぼ同一の歯数を有するもので
ある。

【０１２６】さらに、出力歯車部材３９には図８、図９
に示すように径方向内側から外側へと斜めに延びる潤滑
油用の給排路３９Ｂが複数個形成され、これらの給排路
３９Ｂはカムシャフト３２の給排路３６Ｂ〜３６Ｄ等に
連通している。そして、各給排路３９Ｂは内歯車３８Ａ
と遊星歯車４４との噛合部等に潤滑油を供給するもので
ある。一方、ボルト４０には軸方向にロッド摺動穴４０
Ａが穿設され、該ロッド摺動穴４０Ａ内には後述の小径
ロッド５５が挿嵌されている。

【０１２７】４１は遊星歯車装置３７の第３の回転部材
となるキャリアで、該キャリア４１は第１の実施の形態
で述べたキャリア１１とほぼ同様に構成され、カムシャ
フト３２のリングドラム３３と出力歯車部材３９との間
に位置して段付軸部３２Ａの外周側に回転可能に設けら
れている。そして、キャリア４１の外周側には例えば２
個の軸挿嵌穴４１Ａが穿設され、該各軸挿嵌穴４１Ａ内
には各遊星軸４２がそれぞれ摺動可能に挿嵌されてい
る。また、キャリア４１の外周には径方向外向き突出す
る環状のディスク部４１Ｂが一体に形成され、該ディス
ク部４１Ｂは後述の電磁ブレーキ４５により制動力が付
与されるものである。

【０１２８】一方、キャリア４１の内周側はカムシャフ
ト３２の段付軸部３２Ａとの間が軸受部となり、キャリ
ア４１の内周面には潤滑油を溜める環状の油溝４１Ｃが
全周溝として形成されている。また、キャリア４１の径
方向中間部には、リングドラム３３に対応した位置にリ
ング状のクラッチ収容溝部４１Ｄが全周に亘って形成さ
れ、該クラッチ収容溝部４１Ｄの内周側は円筒状のドラ
ム部４１Ｅとなっている。

【０１２９】また、キャリア４１のドラム部４１Ｅには
径方向に延びるシリンダ穴４１Ｆが形成され、該シリン
ダ穴４１Ｆは油穴４１Ｇを介してカムシャフト３２の給
排路３６Ａと常時連通している。さらに、キャリア４１
にはシリンダ穴４１Ｆから軸方向に離間して潤滑油の給
排路４１Ｈ等が形成され、該各給排路４１Ｈはカムシャ
フト３２の給排路３６Ｂ〜３６Ｄ等に連通している。そ
して、各給排路４１Ｈは後述する遊星軸４２の油溝４２
Ａ等に潤滑油を供給するものである。

【０１３０】ここで、キャリア４１はカムシャフト３２
の段付軸部３２Ａ外周側に回転可能に配設され、その外
周側には図８に示すように一対の遊星軸４２，４２が回
転可能に設けられている。そして、該各遊星軸４２は両
端側がキャリア４１から突出し、その突出端側にはそれ
ぞれ第１，第２の遊星歯車４３，４４が一体に設けられ
ている。

【０１３１】また、遊星軸４２の外周面には潤滑油を溜
める環状の油溝４２Ａが形成され、該油溝４２Ａは軸挿
嵌穴４１Ａの軸方向中間に位置してキャリア４１の給排
路４１Ｈと連通している。そして、第１の遊星歯車４３
は入力歯車部材３８の内歯車３８Ａに噛合し、駆動スプ
ロケット３１からの回転トルクを遊星軸４２に伝えるも
のである。

【０１３２】また、第２の遊星歯車４４は出力歯車部材
３９の内歯車３９Ａに噛合し、遊星軸４２からの回転ト
ルクを出力歯車部材３９およびカムシャフト３２に伝え
るものである。さらに、遊星歯車４４は遊星歯車４３よ
りも大なる歯数をもって形成され、例えば後述の電磁ブ
レーキ４５によりキャリア４１の回転を制動した状態で
は、出力歯車部材３９を入力歯車部材３８（駆動スプロ
ケット３１）よりも前記歯数差分だけ増速して回転させ
るものである。

【０１３３】４５は支持フレーム１５に固定して設けら
れた回転速度調整手段としての電磁ブレーキで、該電磁
ブレーキ４５は第１の実施の形態で述べた電磁ブレーキ
１６と同様に構成され、ブレーキ制御コイル４５Ａおよ
び一対の制動子４５Ｂ，４５Ｂを有している。

【０１３４】次に、４６はキャリア４１のドラム部４１
Ｅ、カムシャフト３２のリングドラム３３および入力歯
車部材３８のドラム部３８Ｂ間に巻回して設けられたク
ラッチを構成する第１のスプリングクラッチで、該スプ
リングクラッチ４６は、第１の実施の形態で述べた図４
に示すスプリングクラッチ１７と同様に左巻きのコイル
として形成され、その一端側はキャリア４１のドラム部
４１Ｅ外周側に巻回されている。また、スプリングクラ
ッチ４６はカムシャフト３２のリングドラム３３外周側
に巻回されると共に、その他端側は入力歯車部材３８の
ドラム部３８Ｂ外周側に巻回されている。

【０１３５】また、スプリングクラッチ４６の一端に
は、図１０、図１１に示す如く例えば軸方向に突出する
フック部４６Ａが設けられ、該フック部４６Ａはキャリ
ア４１のクラッチ収容溝部４１Ｄ内で後述する解除ピス
トン４９の先端側に当接されると共に、後述するスプリ
ングクラッチ４７の屈曲部４７Ａに係合されている。

【０１３６】そして、スプリングクラッチ４６は、クラ
ッチ解除シリンダ４８の解除ピストン４９が図１０中の
矢示Ｊ方向に駆動されたときに、フック部４６Ａ側が径
方向外向きに押動されて拡径し、キャリア４１とリング
ドラム３３（カムシャフト３２）とのスプリングクラッ
チ４６による保持状態が解除され、両者は相対回転する
ことになる。

【０１３７】ここで、スプリングクラッチ４６は左巻き
のコイルであるため、入力歯車部材３８が駆動スプロケ
ット３１と一体に時計回り方向に回転駆動されると、下
記の数５によるトルク条件下で、スプリングクラッチ４
６はコイル径を拡径する方向の捩りトルクを受けること
になる。

【０１３８】

【数５】駆動スプロケット３１の角速度＞カムシャフト
３２の角速度

【０１３９】このため、スプリングクラッチ４６はドラ
ム部３８Ｂの外周面から僅かに離間するように動作し、
入力歯車部材３８のドラム部３８Ｂとカムシャフト３２
のリングドラム３３との間の保持状態を解除して両者の
相対回転を許すことになる。

【０１４０】一方、キャリア４１がカムシャフト３２の
リングドラム３３に対して回転位相を速める方向で回転
するときには、下記の数６によるトルク条件下で、スプ
リングクラッチ４６はコイル径を縮径する方向の捩りト
ルクを受けることになる。

【０１４１】

【数６】キャリア４１の角速度≧リングドラム３３の角
速度

【０１４２】これによって、スプリングクラッチ４６は
キャリア４１のドラム部４１Ｅとリングドラム３３との
間に強く巻付くように動作し、両者を緊締状態に保持す
るものである。

【０１４３】そして、スプリングクラッチ４６はキャリ
ア４１とカムシャフト３２との間で一方向クラッチとし
て機能し、キャリア４１がカムシャフト３２に対して時
計回り方向に相対回転するのを規制し、逆向きに反時計
回り方向へと相対回転するのを許すものである。

【０１４４】４７はキャリア４１のクラッチ収容溝部４
１Ｄ内に設けられた第２のスプリングクラッチで、該第
２のスプリングクラッチ４７は一端側が図１０、図１１
に示す如くクランク状に折曲げられた屈曲部４７Ａとな
り、該屈曲部４７Ａは第１のスプリングクラッチ４６の
フック部４６Ａに係合されている。そして、第２のスプ
リングクラッチ４７は第１のスプリングクラッチ４６の
外周側に位置し、その他端側はクラッチ収容溝部４１Ｄ
内でキャリア４１に掛止めされている。

【０１４５】また、第２のスプリングクラッチ４７は右
巻きのコイルとして形成され、第１のスプリングクラッ
チ４６の外周側に小さい隙間を介して巻回されている。
そして、スプリングクラッチ４７はキャリア４１のクラ
ッチ収容溝部４１Ｄ内に位置し、キャリア４１とスプリ
ングクラッチ４６との間で拡径方向のトルクを受けたと
きにクラッチ収容溝部４１Ｄの外周側に押付けられるも
のである。

【０１４６】さらに、第２のスプリングクラッチ４７は
第１のスプリングクラッチ４６に対する解除クラッチを
構成し、キャリア４１が電磁ブレーキ４５により制動力
が付与されて反時計回り方向に相対回転されるときに、
屈曲部４７Ａによりフック部４６Ａを図１１中の矢示Ｋ
方向に移動させ、キャリア４１のドラム部４１Ｅ、カム
シャフト３２のリングドラム３３および入力歯車部材３
８のドラム部３８Ｂ間のスプリングクラッチ４６による
保持状態を解除するものである。

【０１４７】４８はスプリングクラッチ４６の径方向内
側に位置してキャリア４１内に設けられたクラッチ解除
シリンダで、該クラッチ解除シリンダ４８は、図８〜図
１１に示す如くキャリア４１のシリンダ穴４１Ｆ内に摺
動可能に挿嵌された解除ピストン４９と、該解除ピスト
ン４９とシリンダ穴４１Ｆとの間に画成された油室５０
とにより大略構成されている。

【０１４８】ここで、クラッチ解除シリンダ４８は後述
の給排制御バルブ５１と共にクラッチ解除手段を構成
し、給排制御バルブ５１を通じて油室５０内に圧油が給
排されることにより解除ピストン４９をシリンダ穴４１
Ｆ内で摺動変位させ、スプリングクラッチ４６をフック
部４６Ａ側から保持状態を解除する方向に駆動するもの
である。

【０１４９】即ち、解除ピストン４９には図８〜図１１
に示す如く略台形状をなす突出部４９Ａが設けられ、該
突出部４９Ａはスプリングクラッチ４６の内周側に当接
可能となっている。そして、突出部４９Ａの先端側端面
はスプリングクラッチ４６の一端側から他端側に向けて
僅かに傾斜して形成され、スプリングクラッチ４６のフ
ック部４６Ａ側には常時当接するものの、これ以外の部
分ではスプリングクラッチ４６の内周面から僅かに後退
（離間）した位置に置かれている。

【０１５０】そして、解除ピストン４９は図１０中の矢
示Ｊ方向に駆動されたときに、突出部４９Ａの先端側で
スプリングクラッチ４６のフック部４６Ａを径方向外向
きに押動すると共に、これに続くコイル部位も漸次径方
向に押動し、スプリングクラッチ４６によるキャリア４
１とカムシャフト３２との間の保持状態をフック部４６
Ａ側から漸次解除してゆくものである。

【０１５１】５１はクラッチ解除シリンダ４８と共にク
ラッチ解除手段を構成する給排制御バルブで、該給排制
御バルブ５１は、カムシャフト３２のバルブ収容穴３４
内に摺動可能に挿嵌されたスプール５２と、該スプール
５２をボルト４０の端面側に向けて常時付勢した付勢手
段としてのスプリング５３と、後述の電磁アクチュエー
タ５４とから大略構成されている。

【０１５２】ここで、給排制御バルブ５１のスプール５
２はスプリング５３により図８に示す初期位置に付勢さ
れているときに、スプール５２の油穴５２Ａをカムシャ
フト３２の給排路３６Ｂ〜３６Ｄおよびキャリア４１の
油溝４１Ｃ、給排路４１Ｈ等に連通させる。これによ
り、導入路３５側からの潤滑油（圧油）は遊星歯車装置
３７の入力歯車部材３８、出力歯車部材３９およびキャ
リア４１の軸受部、噛合部等に供給されるものである。

【０１５３】また、給排制御バルブ５１はスプール５２
がスプリング５３に抗して図９に示す解除位置に摺動変
位したときに、油穴５２Ａをカムシャフト３２の給排路
３６Ａ、キャリア４１の油穴４１Ｇを介してクラッチ解
除シリンダ４８の油室５０に連通させ、該油室５０内に
導入路３５側からの潤滑油を圧油として供給する。これ
により、クラッチ解除シリンダ４８は解除ピストン４９
を図１０中の矢示Ｊ方向に駆動し、前述の如くスプリン
グクラッチ４６の保持状態を強制的に解除するものであ
る。

【０１５４】５４はカムシャフト３２から軸方向に離間
して外部に設けられた電磁アクチュエータで、該電磁ア
クチュエータ５４は支持フレーム１５等に固定して設け
られ、制御コイル５４Ａを内蔵している。また、電磁ア
クチュエータ５４は制御コイル５４Ａを励磁することに
より軸方向に駆動される可動鉄心５４Ｂを有し、該可動
鉄心５４Ｂには給排制御バルブ５１のスプール５２との
間に小径ロッド５５が設けられている。

【０１５５】ここで、小径ロッド５５はボルト４０のロ
ッド摺動穴４０Ａ内に挿嵌され、その先端側はバルブ収
容穴３４内のスプール５２に当接されている。そして、
電磁アクチュエータ５４は外部からの通電により制御コ
イル５４Ａを励磁したときに可動鉄心５４Ｂにより小径
ロッド５５を図８、図９中の矢示Ｌ方向に駆動し、バル
ブ収容穴３４内のスプール５２をスプリング５３に抗し
て図９に示す解除位置に摺動変位させるものである。

【０１５６】また、電磁アクチュエータ５４は外部から
の通電を停止して制御コイル５４Ａを消磁させたとき
に、小径ロッド５５が可動鉄心５４Ｂと共に制御コイル
５４Ａ側に後退するのを許す。そして、バルブ収容穴３
４内のスプール５２は、スプリング５３によりボルト４
０の端面に当接する位置まで付勢され、図６、図８に示
す初期位置に復帰されるものである。

【０１５７】かくして、このように構成される本実施の
形態にあっても、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効
果を得ることができるが、特に本実施の形態では、下記
のような作用効果を奏する。

【０１５８】即ち、電磁ブレーキ４５のブレーキ制御コ
イル４５Ａを下記の表２に示すように消磁した状態で、
駆動スプロケット３１を時計回り方向に回転駆動する
と、この回転は入力歯車部材３８の内歯車３８Ａから遊
星歯車４３に伝えられる。これによって、遊星歯車４３
は自転しつつ公転し、この公転力はキャリア４１に回転
トルクとなって伝達される。

【０１５９】なお、このときにスプリングクラッチ４６
は、前記数５によるトルク条件下でコイル径を拡径する
方向の捩りトルクを受けることになるため、スプリング
クラッチ４６は入力歯車部材３８のドラム部３８Ｂ外周
面から僅かに離間するように動作し、入力歯車部材３８
とリングドラム３３（カムシャフト３２）との間の相対
回転を許すことになる。

【０１６０】しかし、遊星歯車４３側からの公転力がキ
ャリア４１に伝わり、キャリア４１が時計回り方向（図
１１中の矢示Ａ方向）に回転しようとすると、この回転
は前記数６によるトルク条件下で、スプリングクラッチ
４６を縮径する方向の捩りトルクとして伝わり、スプリ
ングクラッチ４６はカムシャフト３２のリングドラム３
３に強く巻付くように動作し、キャリア４１とカムシャ
フト３２との間を緊締状態に保持する。

【０１６１】そして、カムシャフト３２とキャリア４１
との間では、スプリングクラッチ４６が一方向のワンウ
エイクラッチとして働くことにより、キャリア４１の時
計回り方向での回転を規制し、カムシャフト３２が回転
し始めるまでは遊星歯車４３，４４が公転することな
く、自転することになり、出力歯車部材３９には遊星歯
車４４の回転が内歯車３９Ａを通じて伝達される。

【０１６２】また、遊星歯車４４は遊星歯車４３よりも
歯数が多く、この歯数差分だけ遊星歯車４４は遊星歯車
４３よりも速く回転しようとするため、カムシャフト３
２が出力歯車部材３９と一体に時計回り方向に回転す
る。そして、カムシャフト３２の回転が駆動スプロケッ
ト３１の回転よりも僅かでも速くなると、下記の数７に
よるトルク条件下で、スプリングクラッチ４６はコイル
径を縮径する方向の捩りトルクを受け、スプリングクラ
ッチ４６はリングドラム３３とドラム部３８Ｂとの間に
強く巻付くように動作し、両者を緊締状態に保持する。

【０１６３】

【数７】カムシャフト３２の角速度≧駆動スプロケット
３１の角速度

【０１６４】この結果、駆動スプロケット３１の回転は
遊星歯車装置３７およびスプリングクラッチ４６を通じ
てカムシャフト３２へと伝達され、この間はカムシャフ
ト３２が駆動スプロケット３１に対して回転位相を保持
した状態で回転することになる（位相保持制御）。

【０１６５】

【表２】

【０１６６】そして、この状態では内歯車３８Ａ，３９
Ａと遊星歯車４３，４４とが互いに噛合し、両者の歯面
は接触状態を保ち続けると共に、スプリングクラッチ４
６は緊締状態を保持する関係におかれる。このため、図
１３に示す如き正，逆の交番トルクとなった負荷トルク
がカムシャフト３２に作用しても、スプリングクラッチ
４６を締結状態に保持でき、バックラッシュの影響を除
去できると共に、交番トルクによる歯面間等での打音の
発生を良好に抑えることができる。

【０１６７】次に、この状態で電磁アクチュエータ５４
の制御コイル５４Ａを、表２に示すように励磁して可動
鉄心５４Ｂにより小径ロッド５５を矢示Ｌ方向に駆動
し、給排制御バルブ５１のスプール５２をスプリング５
３に抗して図９に示す解除位置に摺動変位したときに
は、スプール５２の油穴５２Ａがカムシャフト３２の給
排路３６Ａ、キャリア４１の油穴４１Ｇを介してクラッ
チ解除シリンダ４８の油室５０に連通する。

【０１６８】そして、クラッチ解除シリンダ４８は油室
５０内に導入路３５側からの圧油が供給されることによ
り、解除ピストン４９をキャリア４１の径方向外向き
（図１０中の矢示Ｊ方向）に駆動し、スプリングクラッ
チ４６の保持状態を強制的に解除して、キャリア４１の
ドラム部４１Ｅ、リングドラム３３および入力歯車部材
３８のドラム部３８Ｂ間のトルク伝達を遮断することが
できる。

【０１６９】この結果、キャリア４１は時計回り方向に
フリーで回転することになり、遊星歯車４３は入力歯車
部材３８の内歯車３８Ａに沿って自転しつつ公転し、遊
星歯車４４についても出力歯車部材３９の内歯車３９Ａ
に沿って自転しつつ公転する。また、キャリア４１のク
ラッチ収容溝部４１Ｄ内に設けたスプリングクラッチ４
７は右巻きのコイルとして形成され、キャリア４１の時
計回り回転に対して縮径し、クラッチ収容溝部４１Ｄの
外周側から離間するように動作し、保持力を発生するこ
とはない。

【０１７０】このため、駆動スプロケット３１からの回
転トルクは、電磁アクチュエータ５４（クラッチ解除シ
リンダ４８）の作動中に遊星歯車装置３７、スプリング
クラッチ４６，４７を通じてカムシャフト３２に伝達さ
れることはなくなり、カムシャフト３２の回転位相を駆
動スプロケット３１に対して遅らせる遅角制御を実現す
ることができる。

【０１７１】また、電磁アクチュエータ５４を消磁して
クラッチ解除シリンダ４８の作動を停止させたときに
は、解除ピストン４９がスプリングクラッチ４６のフッ
ク部４６Ａ等により図１１に示す初期位置に押し戻さ
れ、スプリングクラッチ４６はキャリア４１のドラム部
４１Ｅ、リングドラム３３および入力歯車部材３８のド
ラム部３８Ｂ間を再び緊締状態に保持することになる。

【０１７２】これにより、キャリア４１のドラム部４１
Ｅ、リングドラム３３および入力歯車部材３８のドラム
部３８Ｂ間は、スプリングクラッチ４６によって再びト
ルク伝達され、前述した位相保持制御に自動的に戻すこ
とができる。

【０１７３】次に、電磁ブレーキ４５のブレーキ制御コ
イル４５Ａを表２に示すように励磁した状態で、キャリ
ア４１に反時計回り方向の回転トルク（制動力）を付与
すると、スプリングクラッチ４７が拡径方向のトルクを
受け、屈曲部４７Ａによりスプリングクラッチ４６のフ
ック部４６Ａを図１１中の矢示Ｋ方向に移動させる。こ
れにより、スプリングクラッチ４６のフック部４６Ａは
キャリア４１のドラム部４１Ｅの外周面から僅かに離間
するように動作し、キャリア４１、リングドラム３３
（カムシャフト３２）および入力歯車部材３８はスプリ
ングクラッチ４６による保持状態が解除される。

【０１７４】そして、キャリア４１は電磁ブレーキ４５
からの制動力により反時計回り方向に相対回転するた
め、出力歯車部材３９（カムシャフト３２）は遊星歯車
４３，４４間の歯数差分だけ入力歯車部材３８よりも速
く回転し、駆動スプロケット３１に対するカムシャフト
３２の回転位相を速める方向の進角制御が実現される。
また、電磁ブレーキ４５の作動を停止させることによ
り、前述した位相保持制御に自動的に戻すことができ
る。

【０１７５】また、本実施の形態によれば、カムシャフ
ト３２の回転中心側に設けた給排制御バルブ５１のスプ
ール５２を電磁アクチュエータ５４を用いて駆動制御す
ることにより、キャリア４１内のクラッチ解除シリンダ
４８に圧油（潤滑油）を給排し、スプリングクラッチ４
６の保持，解除を制御する構成としている。

【０１７６】これにより、カムシャフト３２の回転中心
側から圧油を給排してスプリングクラッチ４６を円滑に
制御でき、油洩れによる応答性の低下等を防止すること
ができる。そして、カムシャフト３２内にスプール５２
を収納し、キャリア４１内にはクラッチ解除シリンダ４
８を収納することにより、全体をコンパクトに形成して
小型化を図ることができると共に、電磁アクチュエータ
５４によりスプール５２を高い応答性をもって駆動制御
でき、バルブタイミングの制御を円滑に安定して行うこ
とができる。

【０１７７】また、電磁アクチュエータ５４の制御コイ
ル５４を消磁し、給排制御バルブ５１のスプール５２を
スプリング５３により初期位置に復帰させたときには、
スプール５２の油穴５２Ａをカムシャフト３２の給排路
３６Ｂ〜３６Ｄおよびキャリア４１の油溝４１Ｃ、給排
路４１Ｈ等に連通できるので、導入路３５側からの潤滑
油（圧油）を遊星歯車装置３７の入力歯車部材３８、出
力歯車部材３９およびキャリア４１の軸受部、噛合部等
に供給でき、これらを潤滑状態に保持することができ
る。

【０１７８】なお、前記各実施の形態では、入力歯車部
材８（３８）、出力歯車部材９（３９）に内歯車８Ａ
（３８Ａ），９Ａ（３９Ａ）を設けた場合を例に挙げて
説明したが、本発明はこれに限らず、例えば遊星歯車に
噛合する外歯車を設ける構成としてもよいものである。

【０１７９】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１に記載の発
明によれば、回転体に対するカムシャフトの回転位相を
変える回転位相可変手段の変速歯車機構に、内燃機関に
付設の潤滑油ポンプから吐出される潤滑油を供給する構
成としているので、変速歯車機構に潤滑油を円滑に供給
でき、各歯車の摺動部分等を常に潤滑状態に保つことが
できる。従って、回転体に対するカムシャフトの回転位
相を変速歯車機構により可変に制御でき、安定したバル
ブタイミング制御を実現できると共に、変速歯車機構を
常に潤滑状態に保持し、耐久性や寿命を高めることがで
きる。

【０１８０】また、内燃機関に予め付設されている潤滑
油ポンプを利用しているので、変速歯車機構に対して潤
滑油を常に循環させつつ供給でき、大幅な設計変更等を
不要にして安価な構造とすることができる。そして、内
燃機関の定期点検時等には潤滑油を交換するので、変速
歯車機構に新しい潤滑油を供給でき、摺動部分等を良好
な潤滑状態に保つことができる。

【０１８１】また、請求項２に記載の発明によると、カ
ムシャフトに、潤滑油ポンプの吐出側に接続される潤滑
油の導入路と、該導入路から径方向外側に向けて延び各
歯車に潤滑油を給排する複数の給排路とを設ける構成と
しているため、機関の潤滑油ポンプからカムシャフトの
導入路内に供給された潤滑油を、複数の給排路を介して
径方向外側へと遠心力を利用して供給でき、カムシャフ
トの外周側に設けた変速歯車機構の各歯車に対して潤滑
油を常に循環させつつ供給し、各歯車の摩耗、損傷等を
長期に亘って防止することができる。

【０１８２】また、請求項３に記載の発明によると、給
排路は各歯車の噛合部に潤滑油を給排する構成としてい
るので、各歯車の噛合部を常に潤滑状態に保持でき、噛
合部での摩耗、損傷を抑えることができる。

【０１８３】また、請求項４に記載の発明によると、給
排路は各歯車の軸受部に潤滑油を給排する構成としてい
るので、各歯車の軸受部を常に潤滑状態に保持でき、軸
受部周囲での摩耗、損傷を抑えることができる。そし
て、軸受部にボールベアリング等の高価な軸受部品を用
いる必要がなくなり、軸受部の構造を簡素化することが
できる。

【０１８４】さらに、請求項５に記載の発明は、軸受部
に潤滑油を溜める環状の油溝を設けてなる構成としてい
るので、軸受部の周囲で全周に亘って均等に潤滑油を溜
めておくことができ、摺動面等を均等に潤滑し続けるこ
とができ、軸受部の長寿命化を図ることができる。

【０１８５】一方、請求項６に記載の発明によると、回
転位相可変手段を、保持状態となったときに回転体とカ
ムシャフトとの相対回転を少なくとも一方向で規制する
クラッチと、該クラッチに対して保持可能な方向の力を
回転トルクとして発生させる変速歯車機構とにより構成
しているため、バルブの開，閉弁による交番トルクがカ
ムシャフトに作用しても、クラッチの締結力が交番トル
クによって瞬間的に低下するのを抑えることができ、カ
ムシャフトが回転体に対して相対回転するのを規制する
ことができる。従って、クラッチによる保持動作を安定
させることができ、回転体に対するカムシャフトの回転
位相を高い精度をもって保持し続けることができる。

【０１８６】また、請求項７に記載の発明は、変速歯車
機構を第１の回転部材、第２の回転部材、第３の回転部
材および回転速度調整手段からなる遊星歯車装置により
構成し、第３の回転部材がカムシャフトに対して他方向
に回転するときに第１のスプリングクラッチによる保持
力を第２のスプリングクラッチにより解除すると共に、
前記第１のスプリングクラッチにはクラッチ解除手段を
設ける構成としているので、第１，第２の歯車と第１，
第２の遊星歯車との噛合条件等に従って第１，第２の回
転部材間に同方向の増速力または減速力を発生でき、回
転速度調整手段とクラッチ解除手段とを選択的に作動さ
せることにより、カムシャフトの回転位相を遅角または
進角方向に変更することができる。また、第１のスプリ
ングクラッチをカムシャフトと第３の回転部材との間の
一方向クラッチとして作動させ、第３の回転部材がカム
シャフトに対して一方向に相対回転するのを規制でき、
他方向に相対回転するのを許すことができる。さらに、
第２のスプリングクラッチを第１のスプリングクラッチ
の解除クラッチとして作動させ、特別な解除手段等を設
ける必要がなく、構造を簡素化することができる。

【０１８７】また、請求項８に記載の発明は、第２の遊
星歯車を第１の遊星歯車よりも大なる歯数に形成し、カ
ムシャフトの回転を回転体に対して同方向で減速または
増速するときに、回転速度調整手段とクラッチ解除手段
を選択的に作動させる構成としているため、回転速度調
整手段により第３の回転部材を無負荷状態で回転させつ
つ、クラッチ解除手段で第１のスプリングクラッチを解
除することにより、カムシャフトの回転位相を遅角方向
に制御できる。また、回転速度調整手段により第３の回
転部材に負荷を与えたときには、第３の回転部材をカム
シャフトに対して相対回転させることにより、第１のス
プリングクラッチを解除でき、第２の回転部材と一体に
回転するカムシャフトの回転位相を進角方向に制御する
ことができる。

【０１８８】また、請求項９に記載の発明は、クラッチ
解除手段を、外部からの解除信号により制動力が付与さ
れる第１の歯車部材と、該第１の歯車部材に中間歯車を
介して噛合する第２の歯車部材とにより構成しているの
で、外部からの解除信号により第１の歯車部材に付与し
た制動力を、第１の歯車部材から中間歯車を介して第２
の歯車部材に伝達でき、これによって第２の歯車部材を
第３の回転部材とは逆向きに回転させ、第１のスプリン
グクラッチに保持状態を解除する回転トルクを容易に与
えることができると共に、スプリングクラッチを解除す
るときの応答性を向上できる。

【０１８９】一方、請求項１０に記載の発明は、クラッ
チ解除手段をクラッチ解除シリンダと給排制御バルブと
により構成しているので、例えばカムシャフトの回転中
心側で給排制御バルブを作動させてクラッチ解除シリン
ダに圧油を供給することにより、第１の回転部材、カム
シャフトおよび第３の回転部材間に設けた第１のスプリ
ングクラッチを容易に解除でき、スプリングクラッチの
解除を油圧力により円滑に行うことができる。

【０１９０】また、請求項１１に記載の発明は、変速歯
車機構の摺動面を潤滑する圧油を給排制御バルブにより
クラッチ解除シリンダに対して選択的に給排する構成と
しているので、変速歯車機構を潤滑する圧油を用いて給
排制御バルブによりクラッチ解除シリンダを作動制御で
きると共に、変速歯車機構の摺動面を潤滑状態に保持す
ることができる。

【０１９１】さらに、請求項１２に記載の発明は、給排
制御バルブを、カムシャフト内に摺動可能に設けたスプ
ールと、該スプールを駆動する電磁アクチュエータとに
より構成しているため、カムシャフト内にスプールをコ
ンパクトに収納して油洩れ等による応答性の低下を防止
でき、全体を小型化できると共に、外部の電磁アクチュ
エータによりスプールを高い応答性をもって駆動制御す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるエンジンのバ
ルブタイミング制御装置を図２中の矢示Ｉ−Ｉ方向から
示す縦断面図である。

【図２】バルブタイミング制御装置の一部を破断して示
す図１の左側面図である。

【図３】図１に示すバルブタイミング制御装置の要部拡
大図である。

【図４】図１に示す第１，第２のスプリングクラッチお
よび内側歯車筒の分解斜視図である。

【図５】クラッチ解除装置により外側歯車筒に付与する
制動力の原理を説明するための斜視図である。

【図６】第２の実施の形態によるエンジンのバルブタイ
ミング制御装置を示す縦断面図である。

【図７】バルブタイミング制御装置を図６中の矢示 VII
−VII 方向から示す断面図である。

【図８】図７に示すバルブタイミング制御装置の要部拡
大図である。

【図９】図７中の電磁アクチュエータでスプールを駆動
した状態を示す要部拡大図である。

【図１０】クラッチ解除シリンダによりスプリングクラ
ッチを解除した状態を図９中の矢示Ｘ−Ｘ方向から示す
拡大断面図である。

【図１１】スプリングクラッチを解除する前の状態を示
す図１０と同様位置の拡大断面図である。

【図１２】排気バルブと吸気バルブの開，閉弁動作を示
す特性線図である。

【図１３】カムシャフトに働く負荷トルクを示す特性線
図である。

【符号の説明】１，３１駆動スプロケット（回転体）２，３２カムシャフト３，３３リングドラム４，３５導入路６Ａ〜６Ｃ，８Ｄ，９Ｂ，１１Ｇ，３６Ａ〜３６Ｄ，３
８Ｄ，３９Ｂ，４１Ｈ給排路７，３７遊星歯車装置（回転位相可変手段）８，３８入力歯車部材（第１の回転部材）８Ａ，３８Ａ内歯車（第１の歯車）８Ｃ，１１Ｃ，１２Ａ，３８Ｃ，４１Ｃ，４２Ａ油溝９，３９出力歯車部材（第２の回転部材）９Ａ，３９Ａ内歯車（第２の歯車）１１，４１キャリア（第３の回転部材）１１Ａ，４１Ａ軸挿嵌穴（軸受部）１２，４２遊星軸１３，１４，４３，４４遊星歯車１６，４５電磁ブレーキ（回転速度調整手段）１７，４６第１のスプリングクラッチ１８，４７第２のスプリングクラッチ１９外側歯車筒（第１の歯車部材）２０，２１中間歯車２４内側歯車筒（第２の歯車部材）２５クラッチ解除装置（クラッチ解除手段）２６潤滑油ポンプ２７オイルパン４８クラッチ解除シリンダ（クラッチ解除手段）５１給排制御バルブ５２スプール５４電磁アクチュエータ５５小径ロッド

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 ＧＦターム(参考） 3G013 AA05 BA01 BA02 BB32 BC06 BC11 BD14 BD38 BD41 CA00 EA01 3G016 AA07 AA08 BA45 BA46 BA50 CA05 CA12 CA22 CA24 CA25 CA27 CA28 CA29 CA36 CA59 DA03 DA22 DA23 GA02 3G092 AA11 DA01 DA02 DA09 DF04 DF09 DG02 DG05 DG09 EA13 EA15 EA22 EA26 EA27 EA28 EA29 FA06 FA13 FA50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のクランクシャフトによって回
転駆動される回転体と、内燃機関の吸気バルブと排気バ
ルブを開，閉弁するため該回転体の回転に従って回転さ
れるカムシャフトと、該カムシャフトと回転体との間に
設けられ前記回転体に対する該カムシャフトの回転位相
を可変に制御する回転位相可変手段とからなる内燃機関
のバルブタイミング制御装置において、前記回転位相可変手段は少なくとも変速歯車機構からな
り、該変速歯車機構には前記内燃機関に付設の潤滑油ポ
ンプから吐出される潤滑油を供給する構成としたことを
特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】前記変速歯車機構は前記カムシャフトの
外周側にそれぞれ回転可能に設けられた複数の歯車から
なり、前記カムシャフトには、前記潤滑油ポンプの吐出
側に接続される潤滑油の導入路と、該導入路から径方向
外側に向けて延び前記各歯車に潤滑油を給排する複数の
給排路とを設けてなる請求項１に記載の内燃機関のバル
ブタイミング制御装置。
【請求項３】前記給排路は各歯車の噛合部に潤滑油を
給排する構成としてなる請求項１または２に記載の内燃
機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】前記給排路は各歯車の軸受部に潤滑油を
給排する構成としてなる請求項１，２または３に記載の
内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項５】前記軸受部には潤滑油を溜める環状の油
溝を設けてなる請求項４に記載の内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置。
【請求項６】前記回転位相可変手段は、保持状態とな
ったときに前記回転体とカムシャフトとの相対回転を少
なくとも一方向で規制し保持状態を解除したときには両
者の相対回転を許すクラッチと、前記変速歯車機構とか
らなり、該変速歯車機構は前記クラッチに対して保持可
能な方向の力を回転トルクとして発生させる構成として
なる請求項１，２，３，４または５に記載の内燃機関の
バルブタイミング制御装置。
【請求項７】前記変速歯車機構は、第１の歯車を有し
前記回転体と一体に回転する第１の回転部材と、第２の歯車を有し前記カムシャフトと一体に回転する第
２の回転部材と、前記第１の回転部材および第２の回転部材に対して相対
回転可能に設けられ、前記第１の歯車に噛合する第１の
遊星歯車と前記第２の歯車に噛合する第２の遊星歯車と
を遊星軸を介して回転自在に支持した第３の回転部材
と、前記回転体に対するカムシャフトの回転位相を減速また
は増速方向に変更するため前記第３の回転部材の回転速
度を調整する回転速度調整手段とからなる遊星歯車装置
により構成し、前記クラッチは、前記第１の回転部材、カムシャフトお
よび第３の回転部材間に巻回して設けられ前記第３の回
転部材がカムシャフトに対して一方向に相対回転するの
を規制し他方向に相対回転するのを許すと共に前記第１
の回転部材とカムシャフトとの間に発生する増速力また
は減速力により保持力が付加される第１のスプリングク
ラッチと、該第１のスプリングクラッチの外周側に位置
して前記第３の回転部材に設けられ該第３の回転部材が
カムシャフトに対して他方向に回転するときに前記第１
のスプリングクラッチによる保持力を解除する第２のス
プリングクラッチとにより構成し、前記第１のスプリングクラッチには外部からの解除信号
により保持状態を解除するクラッチ解除手段を設ける構
成としてなる請求項６に記載の内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置。
【請求項８】前記第２の遊星歯車は第１の遊星歯車よ
りも大なる歯数を有し、前記カムシャフトの回転を回転
体に対して同方向で減速するときには、前記回転速度調
整手段により前記第３の回転部材を無負荷で回転させる
と共に前記クラッチ解除手段により第１のスプリングク
ラッチを解除し、前記カムシャフトの回転を回転体に対
して同方向で増速するときには、前記回転速度調整手段
で前記第３の回転部材に負荷を与えることにより前記第
２のスプリングクラッチによって第１のスプリングクラ
ッチを解除する構成としてなる請求項７に記載の内燃機
関のバルブタイミング制御装置。
【請求項９】前記クラッチ解除手段は、外部からの解
除信号により制動力が付与される第１の歯車部材と、該
第１の歯車部材に中間歯車を介して噛合し前記第３の回
転部材とは逆向きに回転されることにより前記第１のス
プリングクラッチに保持状態を解除する回転トルクを与
える第２の歯車部材とにより構成してなる請求項７また
は８に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１０】前記クラッチ解除手段は、前記第３の
回転部材に設けられ圧油が供給されることにより前記第
１のスプリングクラッチを拡径方向に駆動するクラッチ
解除シリンダと、外部からの解除信号に応じて該クラッ
チ解除シリンダに対する圧油の給排を制御する給排制御
バルブとにより構成してなる請求項７または８に記載の
内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１１】前記給排制御バルブは、前記変速歯車
機構の摺動面を潤滑する圧油を前記クラッチ解除シリン
ダに選択的に給排する構成としてなる請求項１０に記載
の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項１２】前記給排制御バルブは、前記クラッチ
解除シリンダに圧油を給排するため前記カムシャフト内
に摺動可能に設けられたスプールと、前記カムシャフト
の外部に設けられ前記解除信号に従って該スプールを駆
動する電磁アクチュエータとにより構成してなる請求項
１０または１１に記載の内燃機関のバルブタイミング制
御装置。