JP2003003810A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中間回転体の回動操作時に、渦巻き状ガイド
が一部の可動部材に片当りする不具合を無くす。静粛
性、耐久性を高め、かつ、作動を円滑にする。 【解決手段】 クランクシャフトに連繋される駆動プレ
ート３に径方向溝８を設ける一方で、カムシャフト１側
にレバー９を設ける。駆動プレート３とカムシャフト１
に対して回動可能な中間回転体２３を設け、その中間回
転体２３に断面円弧状の渦巻き溝２４を設ける。径方向
溝８に可動部材１７を径方向に変位可能に係合させ、可
動部材１７の端部に保持した球２０を渦巻き溝２４に係
合させると共に、可動部材１７をリンク１４を介してレ
バー９に連繋させる。中間回転体２３を径方向に変位可
能にし、自動調心機構５０によって球２０との接触点を
基準に中間回転体２３の回転中心を自動調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気側
または排気側の機関弁の開閉タイミングを運転状態に応
じて可変制御す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】この種のバルブタイミング制御装置は、
クランクシャフトからカムシャフトに至る動力伝達経路
において、両シャフトの回転位相を操作することによ
り、機関弁の開閉タイミングを制御するようにしてい
る。即ち、この種の装置は、クランクシャフトにタイミ
ングチェーン等を介して連繋された駆動回転体がカムシ
ャフト側の従動回転体に必要に応じて相対回動できるよ
うに組み付けられると共に、これらの回転体の間に両者
の組付角を操作すべく組付角操作機構が介装され、この
組付角操作機構を適宜駆動制御することによってクラン
クシャフトとカムシャフトの回転位相を変更するように
なっている。

【０００３】組付角操作機構としては、ヘリカルギヤを
用いて油圧ピストンの直進作動を両回転体の回動作動に
変換するもの等種々のものが開発されているが、近年、
軸長を短縮化でき、フリクションロスが少ない等の多く
利点を有するリンクを用いたものが案出されている。

【０００４】組付角操作機構にリンクを用いたバルブタ
イミング制御装置としては、例えば、特開２００１−４
１０１３号公報に開示されるようなものがある。

【０００５】この装置は、図１６，図１７に示すよう
に、クランクシャフト（図示せず。）にタイミングチェ
ーン（図示せず。）等を介して連繋されたハウジング１
０１（駆動回転体）がカムシャフト１０２（従動回転
体）の端部に回動可能に組み付けられ、ハウジング１０
１の内側端面に形成されたガイド溝１０３（径方向ガイ
ド）に複数の可動部材１０４，１０４が夫々径方向に沿
って摺動自在に係合支持されると共に、径方向外側に突
出する複数のレバー１０５，１０５を有するレバー軸１
０６がカムシャフト１０２の端部に取り付けられ、各可
動部材１０４とレバー軸１０６の対応するレバー１０５
とがリンク１０７によって枢支連結されている。そし
て、ハウジング１０１の前記ガイド溝１０３と対向する
位置には、ガイド溝１０３側の側面に渦巻き溝１０８
（渦巻き状ガイド）を有する中間回転体１０９がハウジ
ング１０１とカムシャフト１０２に対して相対回動可能
に設けられ、前記各可動部材１０４の軸方向の一方の端
部に突設された略円弧状の複数の突条１１０（係合部）
が前記渦巻き溝１０８に案内係合されている。また、中
間回転体１０９はハウジング１０１に対して回転を進め
る側にゼンマイばね１１１によって付勢されると共に、
電磁ブレーキ１１２によって回転を遅らせる側の力を適
宜受けるようになっている。尚、カムシャフト１０２の
前端部には支持ロッド１１３が同軸に設けられ、この支
持ロッド１１３に前記中間回転体１０９が回転可能に嵌
合支持されている。

【０００６】この装置の場合、電磁ブレーキ１１２がＯ
ＦＦ状態のときには、中間回転体１０９がゼンマイばね
１１１の付勢力を受けハウジング１０１に対して初期位
置に位置されており、渦巻き溝１０８に突条１１０でも
って噛合う可動部材１０４は径方向外側に最大に変位
し、リンク１０７を引き起こしてハウジング１０１とカ
ムシャフト１０２の組付角を最遅角位置または最進角位
置に維持している。そして、この状態から電磁ブレーキ
１１２がＯＮにされると、中間回転体１０９が減速され
てハウジング１０１に対して遅れ側に相対回転する結
果、渦巻き溝１０８に噛合う可動部材１０４が径方向内
側に変位し、今まで引き起こされていたリンク１０７を
次第に倒すようにしてハウジング１０１とカムシャフト
１０２の組付角を最進角位置または最遅角位置に変更す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のバルブタイ
ミング制御装置においては、中間回転体１０９の回動操
作時に複数の可動部材１０４を径方向に円滑に変位させ
るためには、可動部材１０４の係合部である突条１１０
と中間回転体１０９の渦巻き溝１０８の間に若干の遊び
（隙間）を持たせる必要がある。また、中間回転体１０
９は支持ロッド１１３に嵌合支持され、常時一定位置に
センタリングされた状態で回動操作されるため、上記の
突条１１０と渦巻き溝１０８の間に若干の遊びを持たせ
ていることと相俟って、回動操作初期等に渦巻き溝１０
８が一方の可動部材１０４側のみに片当りすることがあ
る。つまり、可動部材１０４やリンク１０７、渦巻き溝
１０８等の製造誤差や組付誤差、或は、部品相互の一時
的なずれ等があると、中間回転体１０９の渦巻き溝１０
８が一定軌道で回動したときに回動操作力が一方の可動
部材１０４側に集中してしまう。

【０００８】そして、上記従来の装置の場合、渦巻き溝
１０８が一方の可動部材１０４に片当りすると、異音や
ガタつきを発生し易いうえ、一方側の可動部材１０４や
リンク１０７に大きな負荷が偏って作用するために、作
動時におけるフリクションが増大すると共に、部品の耐
久性の低下を来し易い。また、中間回転体１０９の回動
操作時に渦巻き溝１０８が一方の可動部材１０４側に片
当りすると、可動部材１０４を通してハウジング１０１
とレバー軸１０６の間に作用するトルクが円周方向でア
ンバランスになり、組付角変更のための作動が不安定に
なり易い。

【０００９】そこで本発明は、中間回転体の回動操作力
が常時すべての可動部材に均等に作用するようにして、
静粛性及び耐久性が高く、しかも、円滑作動を得ること
のできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供し
ようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための手段として、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する駆動回転体と、カムシャフト
若しくは同シャフトに結合された別体部材から成る従動
回転体と、前記駆動回転体と従動回転体のいずれか一方
に設けられた径方向ガイドと、前記駆動回転体と従動回
転体に対して相対回転可能に設けられ、前記径方向ガイ
ドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転
体と、前記径方向ガイドに径方向に変位可能に案内係合
されると共に、軸方向の一方の端部に、前記渦巻き状ガ
イドに案内係合される係合部が突設された複数の可動部
材と、前記駆動回転体と従動回転体のいずれか他方のも
のの回転中心から離間した部位と前記可動部材とを枢支
連結するリンクと、前記中間回転体に駆動回転体及び従
動回転体に対する相対的な回動操作力を付与する操作力
付与手段と、を備え、この操作力付与手段によって中間
回転体を駆動回転体及び従動回転体に対して回動操作す
ることにより、渦巻き状ガイドに係合した可動部材を径
方向ガイドに沿わせて径方向に変位させ、その変位を前
記リンクを介して駆動回転体と従動回転体の相対回動に
変換する内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、前記中間回転体を径方向に変位可能に設けるように
した。

【００１１】本発明の場合、中間回転体が径方向に変位
可能となった状態において、渦巻き状ガイドで各可動部
材の係合部を案内係合する。したがって、中間回転体が
操作力付与手段から回動操作力を受けたときに、一部の
可動部材だけに渦巻き状ガイドが片当りしようとする
と、中間回転体が径方向に変位し、渦巻き状ガイドが他
の可動部材に対して速やかに当接することとなる。

【００１２】また、バルブタイミング制御装置には、さ
らに、複数の可動部材の各係合部での接触点を基準に中
間回転体の回転中心を自動調整する自動調心機構を設け
るようにしても良い。具体的には、自動調心機構は、渦
巻き状ガイドの可動部材の係合部との接触部に、渦巻き
状ガイドの理想ガイド軌跡に向かって傾斜するガイド斜
面を設け、このガイド斜面と可動部材の係合部を付勢手
段によって近接方向に押圧する構成とすることが好まし
い。

【００１３】この場合、各可動部材の係合部と渦巻き状
ガイドのガイド斜面は、常時付勢手段の力によって近接
方向に押付けられているため、中間回転体は、複数の可
動部材が渦巻き状ガイドの理想ガイド軌跡にほぼ沿う位
置で接触するように自動調心される。

【００１４】また、渦巻き状ガイドを断面円弧状の渦巻
き溝によって構成すると共に、その渦巻き溝の円弧状断
面によって前記ガイド斜面を構成し、前記各可動部材の
係合部を、前記渦巻き溝の円弧状断面内を転動可能な球
によって構成するようにしても良い。

【００１５】この場合、渦巻き溝の円弧状断面のほぼ中
心を結ぶ線が理想ガイド軌跡となり、中間回転体が回動
操作されるときには、複数の可動部材の各球がほぼ理想
ガイド軌跡上に位置されるように円弧状断面内を転動し
つつ、中間回転体が迅速かつ滑らかに自動調心される。

【００１６】さらに、自動調心機構の付勢手段は、各可
動部材に対応させて夫々独立して設けるようにしても良
い。

【００１７】この場合、各可動部材の係合部は夫々個別
の付勢手段によって渦巻き状ガイドのガイド斜面に押し
付けられるため、この夫々の係合部は常時ガイド斜面に
沿って正確に追従作動し、より理想ガイド軌跡上に近づ
くこととなる。したがって、中間回転体はより正確に自
動調心されることとなる。

【００１８】また、中間回転体の可動部材と逆側の面
に、可動部材から中間回転体に作用する押圧力を受ける
と共に、中間回転体の径方向の変位を許容するスラスト
軸受を設けるようにしても良い。

【００１９】この場合、中間回転体に作用する付勢手段
による力をスラスト軸受において受け、中間回転体の回
転時におけるフリクションを低減することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。尚、この実施形態は、本発明にか
かるバルブタイミング制御装置を内燃機関の吸気側の動
力伝達系に適用したものであるが、内燃機関の排気側の
動力伝達系に同様に適用することも可能である。

【００２１】このバルブタイミング制御装置は、図１に
示すように内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に回
転自在に支持されたカムシャフト１（本発明における従
動回転体）と、このカムシャフト１の前端部に必要に応
じて相対回動できるように組み付けられ、クランクシャ
フト（図示せず）に連繋されるタイミングスプロケット
２を外周に有する駆動プレート３（本発明における駆動
回転体）と、この駆動プレート３とカムシャフト１の前
方側（図１中左側）に配置されて、両者３，１の組付角
を回動操作する組付角操作機構５と、この組付角操作機
構５のさらに前方側に配置されて、同機構５を駆動操作
する操作力付与手段４と、を備えている。

【００２２】駆動プレート３は、中心部に段差状の支持
孔６を備える円板状に形成され、その支持孔６部分が、
カムシャフト１の前端部に一体に結合されたフランジリ
ング７に回転自在に支持されている。そして、駆動プレ
ート３の前面（カムシャフト１と逆側の面）には、断面
円弧状の３つの径方向溝８（径方向ガイド）が図２に示
すようにほぼ径方向に沿うように形成されている。

【００２３】また、前記フランジリング７の前面側に
は、放射状に突出する三つのレバー９を有するレバー軸
１０と、支持フランジ１１を有する保持リング１２が重
合状態で配置され、これらのレバー軸１０と保持リング
１２がフランジリング７と共にボルト１３によってカム
シャフト１に結合されている。そして、レバー軸１０の
各レバー９には、リンク１４の一端がピン１５によって
回動自在に枢支されており、各リンク１４の他端には、
軸方向に貫通する収容孔１６が形成され、その収容孔１
６に、以下の構成要素から成る可動部材１７が収容され
ている。

【００２４】即ち、可動部材１７は、駆動プレート３側
で球１８を保持する第１リテーナ１９と、駆動プレート
３と逆側で別の球２０を保持する第２リテーナ２１と、
第１リテーナ１９と第２リテーナ２１の間に介装され
て、両リテーナ１９，２１を相反方向に付勢する波形の
板ばね２２とによって構成されている。

【００２５】第１，第２リテーナ１９，２１は板ばね２
２と共にリンク１４の収容孔１６内に配置されるが、こ
れらのリテーナ１９，２１は、夫々厚肉の円板状に形成
されると共に、前面側の各中心部に前記球１８，２０を
保持する半球状の窪み１９ａ，２１ａが形成されてい
る。したがって、各リテーナ１９，２１に保持された球
１８，２０は互いが軸方向で同軸となるようにリンク１
４の端部に配置され、リンク１４の他端において軸方向
の両端部から夫々突出するようになっている。

【００２６】また、第１リテーナ１９に保持された一方
の球１８は、駆動プレート３の前記径方向溝８に対して
転動可能に係合され、第２リテーナ２１に保持された球
２０は、後述する中間回転体２３に形成された断面円弧
状の渦巻き溝２４（渦巻き状ガイド）に対して同様に転
動可能に係合されている。可動部材１７は、駆動プレー
ト３の径方向溝８によって径方向に案内された状態で、
リンク１４とレバー９を介してカムシャフト１に連結さ
れているため、可動部材１７が中間回転体２３側から外
力を受けて径方向溝８に沿って変位すると、リンク１４
とレバー９によるリンク作用により、駆動プレート３と
カムシャフト１が可動部材１７の変位に応じた方向及び
角度だけ相対回動する。

【００２７】尚、レバー軸１０の３つのレバー９は円周
方向等間隔に配置され、３つのレバー９と、これに対応
する３つのリンク１４は夫々が等長に形成されている。

【００２８】一方、保持リング１２は、支持フランジ１
１の軸方向前後に夫々ボス部２５，２６を有し、その後
部側のボス部２６の周域には略円板状の前記中間回転体
２３が配置されている。中間回転体２３は、前記ボス部
２６よりも大径の遊挿孔２７が形成されてボス部２６に
対して非接触とされると共に、後部側（駆動プレート３
側）の面に、各可動部材１７に対して１対１で対応する
ように前記渦巻き溝２４が３つ形成されている。この各
渦巻き溝２４の渦巻きは、図３〜図５に示すように（図
４，図５において、渦巻き溝２４は中心線のみ示してあ
る。）駆動プレート３の回転方向Ｒに沿って次第に縮径
するように形成されている。したがって、可動部材１７
の球２０が渦巻き溝２４に係合した状態で中間回転体２
３が駆動プレート３に対して遅れ方向に相対回転する
と、可動部材１７は渦巻き溝２４の渦巻き形状に沿って
半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体２３が進み方
向に相対回転すると、半径方向外側に移動する。

【００２９】また、保持リング１２の支持フランジ１１
と中間回転体２３の内周縁部の間には、図６に示すよう
なニードルタイプのスラスト軸受２８が介装されてお
り、中間回転体２３はこの軸受２８を介して保持リング
１２に回転可能にスラスト支持されると共に、径方向に
ついては保持リング１２のボス部２６と干渉しない範囲
で自由に変位できるようになっている。

【００３０】ここで、前記中間回転体２３の渦巻き溝２
４は前述のように円弧状断面に形成されているが、具体
的には、図７に示すように可動部材１７の球２０の半径
に対して若干径の大きい円弧状断面に形成され、渦巻き
溝２４の断面幅方向における球２０の自由な転動を許容
するようになっている。そして、渦巻き溝２４の円弧状
断面は、溝２４の最深部ｐに向かって湾曲傾斜する一対
のガイド斜面を成し、その最深部ｐを溝長手方向に沿っ
て繋ぐ中心線が可動部材１７の球２０に対する理想ガイ
ド軌跡を成すようになっている。

【００３１】また、各可動部材１７の板ばね２２は、球
２０を渦巻き溝２４の円弧状断面（ガイド斜面）に向け
て押圧する付勢手段を成し、渦巻き溝２４の円弧状断面
（ガイド斜面）と共に中間回転体２３の自動調心機構５
０を構成している。したがって、中間回転体２３には、
渦巻き溝２４の円弧形状と、各可動部材１７の板ばね２
２及び球２０との協働による調心力が作用し、中間回転
体２３は、すべての可動部材１７の球２０がバランス良
く渦巻き溝２４の理想ガイド軌跡上に位置されるように
径方向に位置調整される。

【００３２】この実施形態の場合、組付角操作機構５
は、以上説明した駆動プレート３の径方向溝８、可動部
材１７、リンク１４、レバー９、中間回転体２３の渦巻
き溝２４等によって構成されている。この組付角操作機
構５は、操作力付与手段４から中間回転体２３にカムシ
ャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、
渦巻き溝２４を介して可動部材１７を径方向に変位さ
せ、さらに径方向溝８と、リンク１４及びレバー９を介
してその回動力を設定倍率に増幅し、駆動プレート３と
カムシャフト１に相対的な回動力を作用させる。

【００３３】一方、操作力付与手段４は、前記中間回転
体２３の前面側（駆動プレート３と逆側）の外周縁部に
接合された円環プレート状の永久磁石ブロック２９と、
保持リング１２に径方向外側にフランジ状に張り出すよ
うに取り付けられた薄肉の円環プレート状のヨークブロ
ック３０と、シリンダヘッドとロッカカバー（図示せ
ず）に跨って取り付けられたＶＴＣカバー３１（本発明
における非回転部材）内に固定設置された電磁コイルブ
ロック３２と、を備えて成り、この電磁コイルブロック
３２の備える複数の電磁コイル３３Ａ，３３Ｂは、励磁
回路やパルス分配回路等を含む駆動回路３４に接続さ
れ、この駆動回路３４がコントローラ３５によって制御
されるようになっている。尚、コントローラ３５は、ク
ランク角、カム角、機関回転数、機関負荷等の各種の入
力信号を受け、随時機関の運転状態に応じた制御信号を
駆動回路３４に出力する。

【００３４】永久磁石ブロック２９は、図９に示すよう
に、軸方向と直交する面に放射方向に延出する磁極（Ｎ
極，Ｓ極）が、異磁極が交互になるように円周方向に沿
って複数着磁されている。尚、図９においては、Ｎ極の
磁極面を３６ｎで示し、Ｓ極の磁極面を３６ｓで示して
いる。

【００３５】ヨークブロック３０は、後述する第１，第
２極歯リング３７，３８が対にされて成る二組のヨーク
３９Ａ，３９Ｂを備え、その内周縁部が、保持リング１
２の支持フランジ１１と、同リング１２の前部側のボス
部２５に螺合されたナット４０によって挟持固定されて
いる。

【００３６】各ヨーク３９Ａ，３９Ｂの第１，第２極歯
リング３７，３８は透磁率の高い金属材料によって形成
され、図１０に示すように、平板リング状の基部３７
ａ，３８ａと、その基部３７ａ，３８ａから径方向内側
または外側に延出する略台形状の複数の極歯３７ｂ…，
３８ｂ…とを備えている。この実施形態の場合、径方向
外側に位置されるものが第１極歯リング３７、径方向内
側に位置されるものが第２極歯リング３８とされている
が、各極歯リング３７，３８の極歯３７ｂ，３８ｂは、
円周方向に等間隔に、かつ、歯先が相手極歯リング側に
指向するように、つまり、第１極歯リング３７の歯先は
径方向内側に、第２極歯リング３８の歯先は径方向外側
に夫々指向するように延出している。そして、第１極歯
リング３７と第２極歯リング３８は、互いの極歯３７
ｂ，３８ｂが円周方向に交互に、かつ、等ピッチとなる
ように絶縁体である樹脂材料４０によって結合されてい
る。

【００３７】ヨークブロック３０を構成する２つのヨー
ク３９Ａ，３９Ｂは、径方向外側と内側に全体がほぼ円
板状を成すように並べられると共に、図１５の励磁シー
ケンス図に示すように、互いの極歯３７ｂ，３８ｂが円
周方向に沿って４分の１ピッチずれるように組み付けら
れている。尚、図１５に示したピッチの記載は、一つの
極歯リング３７（または、３８）上の隣接する極歯３７
ｂ，３７ｂ（または、３８ｂ，３８ｂ）間のピッチを１
ピッチと考えた場合であるが、一つのヨーク３９Ａ（３
９Ｂ）上の隣接する極歯３７ｂ，３８ｂ間のピッチを１
ピッチと考えるならば、ヨーク３９Ａ，３９Ｂ相互の極
歯３７ｂ…，３８ｂ…は円周方向に沿って２分の１ピッ
チずれているものと言える。

【００３８】また、ヨークブロック３０は、図１に示す
ように、その両側面が永久磁石ブロック２９と電磁コイ
ルブロック３２に軸方向で対向するように配置されてい
るが、各ヨーク３９Ａ，３９Ｂの第１，第２極歯リング
３７，３８は、図８及び図１１，図１２に示すように、
リング状の基部３７ａ，３８ａが電磁コイルブロック３
２側（図中左側）に位置され、台形状の各極歯３７ｂ，
３８ｂが永久磁石ブロック２９側（図中右側）に位置さ
れるように極歯３７ｂ，３８ｂと基部３７ａ，３８ａの
連接部が屈曲して形成されている。そして、ヨークブロ
ック３０のヨーク３９Ａ，３９Ｂ相互は第１，第２極歯
リング３７，３８と同様に絶縁体である樹脂材料４０に
よって結合されている。

【００３９】一方、電磁コイルブロック３２は、ＶＴＣ
カバー３１内に固定され、ヨークブロック３０側に開口
するハウジング４１に、図１及び図８、図１３に示すよ
うに、２相の電磁コイル３３Ａ，３３Ｂが径方向内外に
並べて収容されて成り、各電磁コイル３３Ａ，３３Ｂ
は、円環状のボビン４２に巻装されたコイル本体４３
と、このコイル本体４３の周域に配置されてコイル本体
４３で発生した磁束をヨークブロック３０側の磁気入出
端４４，４５に誘導するコイルヨーク４６とを備えた構
成とされている。そして、各電磁コイル３３Ａ，３３Ｂ
の磁気入出端４４，４５は、図８に拡大して示すよう
に、ヨークブロック３０の対応するヨーク３９Ａ，３９
Ｂのうちの、第１，第２極歯リング３７，３８のリング
状の基部３７ａ，３８ａに対し、軸方向のエアギャップ
ａを介して対面している。したがって、電磁コイル３３
Ａ，３３Ｂが励磁されて所定の向きの磁界が生じると、
ヨークブロック３０の回転の如何に拘らず、エアギャッ
プａを介して対応するヨーク３９Ａ，３９Ｂに磁気誘導
が生じ、その結果として、ヨーク３９Ａ，３９Ｂの各極
歯リング３７，３８に磁界の向きに応じた磁極が現れ
る。

【００４０】また、電磁コイル３３Ａ，３３Ｂの発生磁
界は、駆動回路３４のパルスの入力に対して所定パター
ンで順次切換えられるようになっている。つまり、電磁
コイル３３Ａ，３３Ｂの発生磁界の切換えパターンは、
例えば、図１５の励磁シーケンス図に順次示すようにな
っている。

【００４１】尚、図１５中、下向き矢印（↓）は、ヨー
クブロック３０の第１極歯リング３７にＮ極、第２極歯
リング３８にＳ極が夫々現れるときの電磁コイル３３
Ａ，３３Ｂの発生磁界を示し、上向き矢印（↑）は、こ
れと逆の向きの電磁コイル３３Ａ，３３Ｂの発生磁界を
示す。また、図１５は、電磁コイル３３Ａ，３３Ｂの巻
線形式としてモノファイラ巻きを採用したときのもので
あるが、同図中「励磁」の「正」，「負」は、電磁コイ
ル３３Ａ，３３Ｂの発生磁界が（↓）のときと（↑）の
ときの励磁電流の向きを示す。

【００４２】ここで、図１５に示す切換えパターンにつ
いて、ステップを追って説明すると、ステップ１では、
電磁コイル３３Ａ，３３Ｂの励磁電流を「正」，「正」
とすることにより、コイル３３Ａ，３３Ｂで夫々
（↓），（↓）の磁界を発生する。これにより、両ヨー
ク３９Ａ，３９Ｂの第１，第２極歯リング３７，３８に
同様にＮ極，Ｓ極が現れ、破線で示す位置にあった永久
磁石ブロック２９の磁極面３６ｎが、極歯３７ｂ，３８
ｂとの吸引反発作用を受け、Ｓ極となっている両ヨーク
３９Ａ，３９Ｂの極歯３８ｂ，３８ｂに跨って対向する
ように一方向に４分の１ピッチ移動する。

【００４３】同様にステップ２では、電磁コイル３３
Ａ，３３Ｂの励磁電流を「逆」，「正」として（↑），
（↓）の磁界を発生し、ステップ３では励磁電流を
「逆」，「逆」、ステップ４では「正」，「逆」とする
ことにより、（↑），（↑）の磁界と（↓），（↑）の
磁界を夫々発生する。この結果、Ｓ極となる極歯３７
ｂ，３８ｂの位置（正確には、極歯３７ｂ…，３８ｂ…
のうちの、４分の１ピッチずれて隣り合うもの同士がＳ
極とＳ極になるものの位置。）が４分の１ピッチずつ一
方向に移動し、この極歯３７ｂ，３８ｂ上のＳ極の移動
に磁極面３６ｎが追従するように永久磁石ブロック２９
が回転する。

【００４４】したがって、永久磁石ブロック２９は、こ
の発生磁界の切換えパターンを繰り返すことにより、ヨ
ークブロック３０に対して一方向の回転を続け、この切
換えパターンを逆向きに辿り繰り返すことによって逆向
きの回転を続けることとなる。また、電磁コイルブロッ
ク３２での発生磁界の切換えを停止した場合には、永久
磁石ブロック２９がヨークブロック３０に対する回転を
停止すると共に、その回転停止位置が、ヨークブロック
３０の各極歯３７ｂ，３８ｂと永久磁石ブロック２９の
磁極面３６ｎ，３６ｓの間に作用し続ける磁気的な吸引
反発力によって確実に維持される。

【００４５】このバルブタイミング制御装置は、以上の
ようにヨークブロック３０（カムシャフト１）の回転の
有無に関係なく、電磁コイル３３Ａ，３３Ｂの発生磁界
を所定パターンで切換えることによって、クランクシャ
フトとカムシャフト１の回転位相を任意に変更すること
ができる。

【００４６】即ち、内燃機関の始動時やアイドル運転時
には、図５に示すように、駆動プレート３とレバー軸１
０の組付角を予め最遅角側に維持しておくことにより、
クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相（機関弁
の開閉タイミング）を最遅角側にし、機関回転の安定化
と燃費の向上を図ることができるが、例えば、この状態
から機関の運転が通常運転に移行し、前記回転位相を最
進角側に変更すべく指令がコントローラ３５から電磁コ
イル３３Ａ，３３Ｂの駆動回路３４に発されると、電磁
コイルブロック３２はその指令に従って発生磁界を所定
パターンで切換え、永久磁石ブロック２９を中間回転体
２３と共に進み側に最大に相対回動させる。これによ
り、可動部材１７は中間回転体２３の渦巻き溝２４に案
内されて図４に示すように径方向外側に最大に変位し、
リンク１４とレバー９を介して駆動プレート３とレバー
軸１０の組付角を最進角側に変更する。この結果、クラ
ンクシャフトとカムシャフト１の回転位相が最進角側に
変更され、それによって機関の高出力化が図られること
となる。

【００４７】また、この状態から前記回転位相を最遅角
側に変更すべく指令がコントローラ３５から発される
と、電磁コイルブロック３２が発生磁界を逆パターンで
切換えることによって中間回転体２３を遅れ側に最大に
相対回動させ、渦巻き溝２４による案内作用によって可
動部材１７を図５に示すように径方向内側に最大に変位
させる。これにより、可動部材１７はリンク１４とレバ
ー９を介して駆動プレート３とレバー軸１０を相対回動
させ、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相を
最遅角側に変更する。

【００４８】ところで、操作力付与手段４から力を受け
て中間回転体２３が回動操作されるときには、中間回転
体２３の渦巻き溝２４が可動部材１７の各球２０に接触
してこれらを径方向に案内するが、このときには、自動
調心機構５０が作動することによって中間回転体２３が
径方向に位置調整される。

【００４９】即ち、中間回転体２３の回動操作初期等
に、例えば、１つの可動部材１７の球２０のみが渦巻き
溝２４の理想ガイド軌跡上（溝の最深部ｐ）にあり、残
余の可動部材１７の球２０が理想ガイド軌跡から外れて
いたとすると、このとき残余の可動部材１７の球２０が
夫々板ばね２２の力を受けて、渦巻き溝２４の円弧状断
面のうちの傾斜部分（最深部ｐから外れた部分）に押し
付けられる。このとき、各球２０から渦巻き溝２４に作
用する径方向の分力のバランスによって中間回転体２３
が径方向に自動的に位置調整され、その結果、すべて可
動部材１７の球２０が渦巻き溝２４の理想ガイド軌跡に
ほぼ沿うように速やかに整列されることとなる。したが
って、このとき３つあるすべての可動部材１７の球２０
は中間回転体２３の渦巻き溝２４に対してほぼ均等に接
触し、中間回転体２３から各可動部材１７にはほぼ均等
な力が作用することとなる。

【００５０】よって、このバルブタイミング制御装置に
おいては、中間回転体２３の回動操作時に渦巻き溝２４
が一部の可動部材１７のみに片当りすることが無くなる
ため、この片当りに起因するガタつき音、打音等の騒音
の発生を未然に防止することができると共に、一部の可
動部材１７やリンク１４、レバー９に荷重が集中するこ
とによる部品耐久性の低下やフリクションの増大等も防
止することができる。また、各可動部材１９からレバー
軸１０へのトルク伝達が常時円周方向で均等となるた
め、バルブタイミングの変更作動を円滑かつ迅速に行う
ことができる。

【００５１】また、この実施形態のバルブタイミング制
御装置においては、自動調心機構５０のガイド斜面を渦
巻き溝２４の円弧状断面によって構成すると共に、係合
部を球２０によって構成したため、中間回転体２３の自
動調心時には、可動部材１７の球２０が渦巻き溝２４の
円弧状断面を滑らかに転動することにより、中間回転体
２３をスムーズに、かつ、迅速に変位させることができ
る。

【００５２】さらに、この実施形態の場合、可動部材１
７の球２０を渦巻き溝２４に押圧する付勢手段である板
ばね２２を、各可動部材１７に対して夫々一つずつ設け
るようにしているため、可動部材１７の各球２０を、中
間回転体２３の渦巻き溝２４の断面形状に沿わせて常時
正確に追従させることができ、中間回転体２３の自動調
心をより正確に行うことができる。また、中間回転体２
３の変動、ふらつき等に対しても強く、常時、各可動部
材１７の球２０を渦巻き溝２４に対して確実に接触させ
ることができる。

【００５３】さらに、この実施形態の装置は、中間回転
体２３の渦巻き溝２４のある側と逆側の面にスラスト軸
受２８を設け、各可動部材１７の板ばね２２から渦巻き
溝２４に作用する軸方向の押付け力を、中間回転体２３
の径方向の変位と回転を許容した状態で支持できるよう
にしたため、中間回転体２３の回動操作に伴なうフリク
ションを大幅に低減し、作動をより円滑にすることがで
きる。

【００５４】尚、この実施形態においては、中間回転体
２３の渦巻き状ガイドを円弧状断面の渦巻き溝２４によ
って構成する一方、可動部材１７の板ばね２２に付勢さ
れた係合部としての球２０を渦巻き溝２４の円弧状断面
に接触させて中間回転体２３の自動調心機構５０を構成
したが、渦巻き状ガイドを円弧状以外の断面形状に形成
したり、係合部を球２０以外で構成することも可能であ
る。ただし、このときも渦巻き状ガイドには、同ガイド
の理想ガイド軌跡に向かって傾斜するガイド斜面を設け
るようにすれば、上記の実施形態と同様に中間回転体２
３の正確な自動調心を行うことができる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように本発明は、中間回転体の渦
巻き状ガイドが一部の可動部材の係合部に片当りしよう
としたときに、中間回転体全体を径方向に変位させるこ
とができるため、中間回転体の回動操作力をすべての可
動部材に偏りなく均等に作用させることができる。した
がって、中間回転体の回動操作時に、渦巻き状ガイドが
一部の可動部材に片当りする不具合が生じなくなり、そ
の結果、操作時におけるガタつき音の発生や部品耐久性
の低下を防止することが可能になると共に、一部の可動
部材に回動操作力が集中することによるフリクションの
増大や伝達トルクのアンバランスを回避することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図。

【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う端面
図。

【図３】同実施形態を示す図１のＢ−Ｂ線に沿う端面
図。

【図４】同実施形態を示す図１のＣ−Ｃ線に沿う端面
図。

【図５】同実施形態の作動状態を示す図１のＣ−Ｃ線に
沿う端面図。

【図６】同実施形態を示す図１のＩ−Ｉ線に沿う断面
図。

【図７】同実施形態を示す図１のＫ部分の拡大断面図。

【図８】同実施形態を示す図１のＪ部分の拡大断面図。

【図９】同実施形態を示す図１のＤ−Ｄ線に沿う端面
図。

【図１０】同実施形態を示す図１のＥ−Ｅ線に沿う端面
図。

【図１１】同実施形態を示す図１０のＧ−Ｇ線に沿う断
面図。

【図１２】同実施形態を示す図１０のＨ−Ｈ線に沿う断
面図。

【図１３】同実施形態を示す図１のＦ−Ｆ線に沿う端面
図。

【図１４】永久磁石ブロック２９の磁極面３６ｎ，３６
ｓを仮想線で重ね合わせたヨークブロック３０の概略側
面図。

【図１５】同実施形態を示す励磁シーケンス図であり、
図中左側に作動ステップ毎の各電磁コイル３３Ａ，３３
Ｂの励磁電流と磁界の向きを示し、右側に対応する作動
ステップでのヨーク３９Ａ，３９Ｂの磁極と永久磁石ブ
ロック２９の磁極面を模式的に示した図。

【図１６】従来の技術を示す縦断面図。

【図１７】同技術を示す分解斜視図。

【符号の説明】

１…カムシャフト（従動回転体） ３…駆動プレート（駆動回転体） ４…操作力付与手段 ８…径方向溝（径方向ガイド） １４…リンク １７…可動部材 ２０…球（係合部） ２２…板ばね（付勢手段） ２３…中間回転体 ２４…渦巻き溝（渦巻き状ガイド） ２８…スラスト軸受 ５０…自動調心機構

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランクシャフトによって回
   転駆動する駆動回転体と、カムシャフト若しくは同シャ
   フトに結合された別体部材から成る従動回転体と、前記
   駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に設けられた径
   方向ガイドと、前記駆動回転体と従動回転体に対して相
   対回転可能に設けられ、前記径方向ガイドに対峙する側
   の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転体と、前記径方
   向ガイドに径方向に変位可能に案内係合されると共に、
   軸方向の一方の端部に、前記渦巻き状ガイドに案内係合
   される係合部が突設された複数の可動部材と、前記駆動
   回転体と従動回転体のいずれか他方のものの回転中心か
   ら離間した部位と前記可動部材とを枢支連結するリンク
   と、前記中間回転体に駆動回転体及び従動回転体に対す
   る相対的な回動操作力を付与する操作力付与手段と、を
   備え、 この操作力付与手段によって中間回転体を駆動回転体及
   び従動回転体に対して回動操作することにより、渦巻き
   状ガイドに係合した可動部材を径方向ガイドに沿わせて
   径方向に変位させ、その変位を前記リンクを介して駆動
   回転体と従動回転体の相対回動に変換する内燃機関のバ
   ルブタイミング制御装置において、 前記中間回転体を径方向に変位可能に設けたことを特徴
   とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 【請求項２】 複数の可動部材の各係合部での接触点を
   基準に中間回転体の回転中心を自動調整する自動調心機
   構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
   のバルブタイミング制御装置。
3. 【請求項３】 渦巻き状ガイドの可動部材の係合部との
   接触部に、渦巻き状ガイドの理想ガイド軌跡に向かって
   傾斜するガイド斜面を設けると共に、このガイド斜面と
   可動部材の係合部を近接方向に押圧する付勢手段を設
   け、前記ガイド斜面と付勢手段によって自動調心機構を
   構成するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の
   内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 【請求項４】 渦巻き状ガイドを断面円弧状の渦巻き溝
   によって構成すると共に、その渦巻き溝の円弧状断面に
   よって前記ガイド斜面を構成し、前記各可動部材の係合
   部を、前記渦巻き溝の円弧状断面内を転動可能な球によ
   って構成したことを特徴とする請求項３に記載の内燃機
   関のバルブタイミング制御装置。
5. 【請求項５】 自動調心機構の付勢手段を、各可動部材
   に対応させて夫々独立して設けたことを特徴とする請求
   項３または４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御
   装置。
6. 【請求項６】 中間回転体の可動部材と逆側の面に、可
   動部材から中間回転体に作用する押圧力を受けると共
   に、中間回転体の径方向の変位を許容するスラスト軸受
   を設けたことを特徴とする請求項３〜５に記載の内燃機
   関のバルブタイミング制御装置。