JP2005098142A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転位相の変化方向を短時間で切換可能なバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】 回転中心線Ｏからの径方向距離が変化するように延伸する案内通路６４を形成し、駆動回転体に対し相対回転して案内通路６４の長手方向に可動体２６を案内する案内回転体２５と、可動体２６が回転中心線Ｏから離れるとき駆動軸に対する従動軸の回転位相を遅角側に変化させ、可動体２６が回転中心線Ｏに近づくとき回転位相を進角側に変化させる位相変化機構１０を設ける。案内通路６４は、案内回転体２５の径方向軸線に対し傾斜して延伸し案内通路６４の長手方向において当該通路一端６４ａに近づくに従い径方向距離が漸減する漸減領域６６と、案内回転体２５の径方向軸線に対し傾斜して延伸し案内通路６４の長手方向において一端６４ａに近づくに従い径方向距離が漸増する漸増領域６８とを長手方向に連続して有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の弁の開閉タイミング（以下、バルブタイミングという）を調整する内燃機関（以下、エンジンという）のバルブタイミング調整装置に関する。

従来、バルブタイミング調整装置は、エンジンにおいて吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の弁を開閉駆動する従動軸に駆動軸の駆動トルクを伝達する伝達系に設けられ、駆動軸に対する従動軸の回転位相（以下、単に回転位相という）を変化させることでバルブタイミングを調整する。例えば、特許文献１のバルブタイミング調整装置では、駆動軸と同期回転するスプロケットと従動軸と同期回転するレバー部材とを有する位相変化機構を用い、その位相変換機構により可動操作部材の運動をスプロケットに対するレバー部材の相対回転運動に変換して回転位相を変化させている。

特許文献１の装置において、可動操作部材の運動はガイドプレートを用いて制御されている。具体的に可動操作部材は、ガイドプレートのガイド壁に嵌合されており、スプロケットに対するガイドプレートの相対回転に伴ってガイド壁内の通路の長手方向に案内される。ここで可動操作部材が案内される通路は、長手方向の一端に近づくほどガイドプレートの回転中心線からの径方向距離が漸増する渦巻状である。特許文献１の装置では、可動操作部材が渦巻状通路の一端側に移動して回転中心線から離れるとき位相変化機構で回転位相を遅角側に変化させ、可動操作部材が渦巻状通路の他端側に移動して回転中心線に近づくとき位相変化機構で回転位相を進角側に変化させている。

特開２００１−４１０１３号公報

近年、エンジンを始動した直後に回転位相を遅角側に変化させて最遅角位相とした後、回転位相を進角側に変化させて最進角位相とする一連の作動を短時間で実施するバルブタイミング調整装置が求められている。しかし、特許文献１の装置では、可動操作部材が通路の一端側又は他端側に移動するとき回転位相の変化方向は遅角側又は進角側の一方向に限られるため、回転位相の変化方向を切り換えるにはスプロケットに対するガイドプレートの相対回転方向を切り換えなくてはならない。そのため、回転位相の変化方向を切り換えるのに時間がかかってしまう。
本発明の目的は、回転位相の変化方向を短時間で切換可能なバルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１〜１３に記載の発明によると、案内回転体の回転中心線からの径方向距離が変化するように延伸する案内通路は、漸減領域と漸増領域とを長手方向に連続して有している。ここで漸減領域は、案内回転体の径方向軸線に対し傾斜して延伸し、案内通路の長手方向において当該通路の一端に近づくに従い回転中心線からの径方向距離（以下、単に径方向距離という）が漸減する領域である。また、漸増領域は、案内回転体の径方向軸線に対し傾斜して延伸し、案内通路の長手方向において当該通路の一端に近づくに従い径方向距離が漸増する領域である。このような案内通路を形成する案内回転体が、駆動軸と同期して回転する駆動回転体に対し相対回転すると、その相対回転方向に応じた通路長手方向に可動体が案内される。案内通路の長手方向一端側に移動する可動体は、漸減領域及び漸増領域の一方から他方に移るとき、回転中心線に対する相対位置の変化方向を、径方向距離の拡大方向及び縮小方向の一方から他方に切り換えられる。可動体が案内通路の長手方向他端側に移動する場合にも同様となる。位相変化手段は、可動体が回転中心線から離れるとき回転位相を遅角側及び進角側の一方に変化させ、可動体が回転中心線に近づくとき回転位相を遅角側及び進角側の他方に変化させるので、回転中心線に対する可動体の相対位置の変化方向が切り換わることで回転位相の変化方向も切り換わる。以上、請求項１〜１３に記載の発明によれば、駆動回転体に対する案内回転体の相対回転により可動体を案内通路の長手方向一端側又は他端側に移動させるだけで、その案内回転体の相対回転方向を切り換えなくても、回転位相の変化方向を切り換えることができる。したがって、回転位相の変換方向を短時間で切換可能となる。

従来、回転位相が最遅角位相及び最進角位相となるときに始動不能となり、回転位相が最遅角位相と最進角位相との間の中間位相となるときに始動可能となるエンジンが知られている。こういった特性のエンジンに適用されるバルブタイミング調整装置では、エンジン始動時の回転位相として所望の中間位相を正確に実現することが重要である。しかし、特許文献１の装置において中間位相を実現するには、渦巻状通路の中途部に可動操作部材を定位させなくてはならない。そのため、可動操作部材の定位位置が渦巻状通路の長手方向にずれ易く、所望の中間位相を正確に実現することが難しい。

これに対し、請求項２，３に記載の発明によると、漸減領域の反漸増領域側端に可動体が移動したとき、案内回転体のストッパが当該可動体を係止し、位相変化手段が中間位相に回転位相を変化させる。また、請求項４，５に記載の発明によると、漸増領域の反漸減領域側端に可動体が移動したとき、案内回転体のストッパが当該可動体を係止し、位相変化手段が中間位相に回転位相を変化させる。このような請求項２〜５に記載の発明によると、漸減領域の反漸増領域側端又は漸増領域の反漸減領域側端に移動して中間位相を実現させる可動体は、それ以上の移動をストッパにより制限される。このストッパの制限作用により、漸減領域の反漸増領域側端又は漸増領域の反漸減領域側端に可動体を容易に定位させることができるので、所望の中間位相が正確に実現される。

請求項６に記載の発明によると、可動体をストッパに押し付ける向きの押付トルクをトルク付与手段が案内回転体に付与することで、漸減領域の反漸増領域側端又は漸増領域の反漸減領域側端において可動体を確実に定位させることができる。したがって、漸減領域の反漸増領域側端又は漸増領域の反漸減領域側端に可動体が移動したとき実現される中間位相の精度を高めることができる。
請求項７に記載の発明によると、トルク付与手段は、電動機を用いて押付トルクを発生するので、押付トルクの大きさを正確に制御することができる。
請求項８に記載の発明によると、トルク付与手段は、変形により押付トルクを発生する弾性部材を有するので、トルク付与手段の構成を簡素化できる。

請求項９に記載の発明によると、漸減領域は、漸増領域を挟む形態で複数配設される。また、請求項１０に記載の発明によると、漸増領域は、漸減領域を挟む形態で複数配設される。このような請求項９，１０に記載の発明によれば、駆動回転体に対する案内回転体の相対回転により可動体を案内通路の長手方向一端側又は他端側に移動させるだけで、その案内回転体の相対回転方向を切り換えることなく複数回、回転位相の変化方向を切り換えることができる。

請求項１１に記載の発明によると、漸減領域において漸増領域側端を除く部分並びに漸増領域において漸減領域側端を除く部分はそれぞれ直線状に形成され、漸減領域の漸増領域側端と漸増領域の漸減領域側端とは曲線状に接続されている。これにより、漸減領域及び漸増領域における径方向距離の変化率について設定自由度を高めつつ、案内通路を容易に形成することが可能になる。

請求項１２に記載の発明によると、漸減領域において漸増領域側端を除く部分並びに漸増領域において漸減領域側端を除く部分はそれぞれ曲線状に形成され、漸減領域の漸増領域側端と漸増領域の漸減領域側端とは曲線状に接続されている。これにより、漸減領域及び漸増領域における径方向距離の変化率について設定自由度を高めることができる。
請求項１３に記載の発明によると、漸減領域と漸増領域とは同一の仮想直線上を延伸しているので、案内通路の形成が容易となる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を図２に示す。第一実施形態のバルブタイミング調整装置１は、エンジンにおいて駆動軸としてのクランクシャフトの駆動トルクを従動軸としてのカムシャフト２に伝達する伝達系に設けられている。バルブタイミング調整装置１は、クランクシャフトに対するカムシャフト２の回転位相を変化させることで、図３に白抜矢印で示すようにエンジンの吸気弁のバルブタイミングを調整する。
バルブタイミング調整装置１は、位相変化機構１０、案内回転体２５、可動体２６、電動機３０及び減速機２０を備えている。

まず、位相変化手段としての位相変化機構１０について説明する。図２及び図４に示すように位相変化機構１０は、スプロケット１１、出力軸１６、腕部材２８，２９を組み合わせて構成され、クランクシャフトに対するカムシャフト２の回転位相を変化させる。尚、図４及び後に説明する図１、図６及び図７では、断面を表すハッチングを省略している。
スプロケット１１は、支持筒部１２、支持筒部１２より大径の入力筒部１３、支持筒部１２と入力筒部１３との間を階段状に繋ぐリンク部１４を有している。支持筒部１２は、出力軸１６の外周壁により回転中心線Ｏ周りに相対回転可能に支持されている。入力筒部１３に形成された複数の歯１３ａとクランクシャフトに形成された複数の歯とにチェーンベルトが掛け渡される。クランクシャフトの駆動トルクがチェーンベルトを通じて入力筒部１３に入力されるとき、スプロケット１１はクランクシャフトに対する回転位相を保ちつつ回転中心線Ｏの周りに図３の時計方向へ回転する。即ちスプロケット１１は、駆動軸であるクランクシャフトと同期して回転する駆動回転体として機能している。リンク部１４は、両板面が回転中心線Ｏの平行線に垂直となる平板状に形成されている。

出力軸１６は、固定部１７及びリンク部１８を有している。固定部１７の一端部にカムシャフト２の一端部が同心上にボルト固定されており、出力軸１６はカムシャフト２に対する回転位相を保ちつつ回転中心線Ｏ周りに回転する。即ち出力軸１６は、従動軸であるカムシャフト２と同期して回転する従動回転体として機能している。これによりスプロケット１１に対する出力軸１６の回転位相は、クランクシャフトに対するカムシャフト２の回転位相と実質的に一致する。リンク部１８は矩形平板状に形成され、両板面が回転中心線Ｏの平行線に垂直となる形態で二つ配設されている。各リンク部１８は、固定部１７の回転中心線Ｏを挟む二箇所から互いに逆向きに突出している。

腕部材２８，２９は、入力筒部１３に固定のカバー１５とリンク部１４とによって、リンク部１８、案内回転体２５、可動体２６、並びに減速機２０の遊星歯車２２及び伝達回転体２４と共に挟持されている。腕部材２８は小判形の平板状に形成され、両板面が回転中心線Ｏの平行線に垂直となる形態で二つ配設されている。各腕部材２８の一端部は、リンク部１４の回転中心線Ｏを挟む二箇所のうち対応する箇所に軸部材５１を介して連繋されて、リンク部１４と回り対偶８０をなしている。腕部材２９はＣ字形の平板状に形成され、両板面が回転中心線Ｏの平行線に垂直となる形態で二つ配設されている。各腕部材２９の一端部は、対応するリンク部１８に軸部材５５を介して連繋されて、対応リンク部１８と回り対偶８２をなしている。また、各腕部材２９の他端部は、対応する腕部材２８に可動体２６を介して連繋されて、対応腕部材２８と回り対偶８４をなしている。

このように要素１１，１６，２８，２９が連繋した位相変化機構１０では、クランクシャフトの回転に伴い出力軸１６が図４の時計方向に回転し、可動体２６の運動をスプロケット１１に対する出力軸１６の相対回転運動に変化することでクランクシャフトに対するカムシャフト２の回転位相（以下、シャフト位相という）を変化させる。
具体的には、案内回転体２５の径方向において回転中心線Ｏに対する可動体２６の相対位置が保持されるとき、腕部材２８，２９がなす回り対偶８４、リンク部１８及び腕部材２９がなす回り対偶８２、リンク部１４及び腕部材２８がなす回り対偶８０の各位置は変化しない。これにより、出力軸１６がスプロケット１１に対する回転位相を保ちつつカムシャフト２と同期回転し、シャフト位相が一定に保持される。

可動体２６が回転中心線Ｏから離れるときには、腕部材２８が、リンク部１４及び腕部材２９に対しそれぞれ軸部材５１及び可動体２６の中心線周りに相対回転しつつ、可動体２６の動きに応じて回り対偶８４の位置を回転中心線Ｏから離す。それと同時に腕部材２９が、リンク部１８に対し軸部材５５の中心線周りに相対回転しつつ、可動体２６の動きに応じて回り対偶８２の位置を回り対偶８０の位置に対し遅角方向Ｙに近づける。これにより、出力軸１６がスプロケット１１に対し遅角方向Ｙに相対回転するので、シャフト位相が遅角側に変化する。

可動体２６が回転中心線Ｏに近づくときには、腕部材２８が、リンク部１４及び腕部材２９に対しそれぞれ軸部材５１及び可動体２６の中心線周りに相対回転しつつ、可動体２６の動きに応じて回り対偶８４の位置を回転中心線Ｏに近づける。それと同時に腕部材２９が、リンク部１８に対し軸部材５５の中心線周りに相対回転しつつ、可動体２６の動きに応じて回り対偶８２の位置を回り対偶８０の位置に対し進角方向Ｘに離す。これにより出力軸１６がスプロケット１１に対し進角方向Ｘに相対回転するので、シャフト位相が進角側に変化する。

次に、案内回転体２５及び可動体２６について説明する。図１及び図２に示すように案内回転体２５は、円形平板状に形成され、両板面が回転中心線Ｏの平行線に垂直となる形態で配設されている。案内回転体２５の一方の板面側に伝達回転体２４が嵌合固定されており、案内回転体２５と伝達回転体２４とは回転中心線Ｏ周りに一体回転可能且つスプロケット１１に対し相対回転可能となっている。案内回転体２５の他方の板面は、各腕部材２９と相対摺動可能に接触すると共に、各腕部材２８、各リンク部１８及びリンク部１４と板面同士を向き合わせている。案内回転体２５の回転中心線Ｏを挟む二箇所には、図１及び図５に示す如き長孔６２が形成されている。各長孔６２は案内回転体２５の両板面に開口し、互いに１８０°の回転対称となるように配設されている。各長孔６２は、回転中心線Ｏからの径方向距離Ｒが変化するように延伸する案内通路６４を内周側に形成し、当該通路６４の一端６４ａを形成する端壁部６２ａでストッパ６２ａを構成している。

案内通路６４は具体的には、漸減領域６６と漸増領域６８と長手方向に連続して有している。漸減領域６６は、案内回転体２５の径方向軸線に対し傾斜して延伸し、案内通路６４の長手方向において当該通路６４の一端６４ａに近づくに従い径方向距離Ｒが漸減する領域である。漸減領域６６の一端６６ａは、ストッパ６２ａで遮られた案内通路６４の一端６４ａと一致しており、漸減領域６６はその一端６６ａ側から他端６６ｂ側に向かうほど、即ち回転中心線Ｏから離れるほど進角方向Ｘに傾斜している。漸増領域６８は、案内回転体２５の径方向軸線に対し傾斜して延伸し、案内通路６４の長手方向において当該通路６４の一端６４ａに近づくに従い径方向距離Ｒが漸増する領域である。漸増領域６８の一端６８ａは漸減領域６６の反ストッパ側端６６ｂに接続されており、漸増領域６８はその一端６８ａ側に他端６８ｂ側から向かうほど、即ち回転中心線Ｏから離れるほど遅角方向Ｙに傾斜している。尚、図１及び図５〜図７において二点鎖線は、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂと漸増領域６８の漸減領域側端６８ａとの接続境界を示している。

この第一実施形態では、漸減領域６６において漸増領域側端６６ｂを除く部分並びに漸増領域６８において漸減領域側端６８ａを除く部分がそれぞれ直線状に形成されている。さらに第一実施形態では、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂと漸増領域６８の漸減領域側端６８ａとが曲線状に接続されており、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂを除く部分と漸増領域６８の漸減領域側端６８ａを除く部分とのなす角θが例えば直角等、適宜に設定されている。またさらに第一実施形態では、漸減領域６６が漸増領域６８よりも短い長さに形成されている。

図１及び図２に示すように可動体２６は、長孔６２及びその内周側の案内通路６４に対応して二つ配設されている。各可動体２６は、芯部材７０及び殻部材７２を組み合わせて構成されている。芯部材７０は円柱状に形成され、伝達回転体２４とリンク部１４の間に挟持されている。殻部材７２は、芯部材７０の一端部の外周壁に同心嵌合する円筒状に形成され、伝達回転体２４と腕部材２９の間に挟持されている。これにより中心線が回転中心線Ｏに平行となっている殻部材７２の外周壁には、対応する長孔６２の側壁部６２ｂ，６２ｃが案内通路６４の幅方向両側から嵌合している。殻部材７２は、長孔６２に対し相対回転可能且つ案内通路６４の長手方向に相対滑り可能である。芯部材７０において殻部材７２との嵌合端部を除く部分の外周壁は、対応する腕部材２８，２９の端部に相対回転可能に嵌合している。

案内回転体２５がスプロケット１１に対し相対回転しないとき可動体２６は、案内回転体２５に対し相対滑りしないで回転中心線Ｏに対する相対位置を保ったまま案内回転体２５と一体に回転する。
図６に示すように、可動体２６が漸増領域６８の反漸減領域側端６８ｂに移動したときには、可動体２６が回転中心線Ｏに最接近する。このとき、位相変化機構１０によってシャフト位相は図８に示すように最進角位相とされる。そのため、吸気弁のバルブタイミングが図３に実線グラフで示すタイミングとなり、エンジンの始動が不能となる。

図６の状態から案内回転体２５がスプロケット１１に対し進角方向Ｘに相対回転すると、長孔６２の案内作用によって可動体２６が漸増領域６８をその長手方向の漸減領域側に向かって移動する。このとき、位相変化機構１０によってシャフト位相は図８に示すように最進角位相から遅角側に変化する。
図７に示すように、漸増領域６８の漸減領域側端６８ａと漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂとの接続境界まで可動体２６が移動すると、可動体２６が回転中心線Ｏから最離間する。このとき、位相変化機構１０によってシャフト位相は図８に示すように最遅角位相とされる。そのため、吸気弁のバルブタイミングが図３に破線グラフで示すタイミングとなり、エンジンの始動が不能となる。

図７に示す状態から案内回転体２５がスプロケット１１に対し遅角方向Ｙに相対回転すると、長孔６２の案内作用によって可動体２６が漸増領域６８をその長手方向の反漸減領域側に向かって移動する。このとき、位相変化機構１０によってシャフト位相が図８に示す如く最遅角位相から進角側に変化する。
一方、図７に示す状態から案内回転体２５がスプロケット１１に対し進角方向Ｘに相対回転すると、長孔６２の案内作用によって可動体２６が漸減領域６６をその長手方向の反漸増領域側に向かって移動する。このとき、位相変化機構１０によってシャフト位相は図８に示すように最遅角位相から進角側に変化する。

図１に示すように、漸減領域６６の反漸増領域側端６６ａまで可動体２６が移動すると、可動体２６がストッパ６２ａに当接して係止され、回転中心線Ｏに対する可動体２６の相対位置が図６に示す最接近位置と図７に示す最離間位置との間となる。このとき、位相変化機構１０によってシャフト位相は、図８に示すように最進角位相と最遅角位相の間となる中間位相とされる。この図１に示す中間位相では、吸気弁のバルブタイミングが図３に一点鎖線グラフで示すタイミングとなり、エンジン始動が可能となる。
図１に示す状態から案内回転体２５がスプロケット１１に対し遅角方向Ｙに相対回転すると、長孔６２の案内作用によって可動体２６が漸減領域６６をその長手方向の漸増領域側に向かって移動する。このとき、位相変化機構１０によってシャフト位相が図８に示す如く中間位相から遅角側に変化する。

次に、電動機３０について説明する。図２及び図９に示すように電動機３０は、ハウジング３１、軸受３２、回転軸３３、ステータ３４等から構成されている。
ハウジング３１はステー３５を介してエンジンに固定されている。ハウジング３１には二つの軸受３２及びステータ３４が収容固定されている。回転軸３３は各軸受３２により回転中心線Ｏ方向の二箇所を支持され、回転中心線Ｏ周りに回転可能である。回転軸３３は、偏心軸１９に軸継手３６を介して連結固定されており、偏心軸１９と一体となって図９の時計方向に回転する。回転軸３３は、その本体３３ａから径方向外側に突出する円形板状のロータ部３３ｂを有している。ロータ部３３ｂの外周壁に複数の磁石３７が埋設されている。磁石３７は例えば希土類磁石等の永久磁石で構成され、回転中心線Ｏ周りに等間隔に並んでいる。

ステータ３４は回転軸３３の外周側に配置されており、円筒状の本体４０、コア４１及びコイル４２を有している。コア４１は複数枚の鉄片を積層して形成され、本体４０の内周壁から回転軸３３側に向かって突出している。コア４１は、回転中心線Ｏ周りに等間隔に並ぶ形態で複数配設されている。各コア４１にはコイル４２が巻回しされている。ステータ３４は、図示しない制御回路による各コイル４２への通電状態に応じて回転軸３３の外周側に磁界を形成する。ここで制御回路による各コイル４２への通電は、各コイル４２が形成する磁界によって遅角方向Ｙの制御トルクと進角方向Ｘの制御トルクとを回転軸３３に付与するように実施される。

次に、減速機２０について説明する。図２及び図１０に示すように減速機２０は、リングギア２１、偏心軸１９、遊星歯車２２、ベアリング２３、伝達回転体２４等から構成されている。
リングギア２１は入力筒部１３の内周壁に同心上に固定されている。リングギア２１は、歯先曲面が歯底曲面の内周側にある内歯車で構成されている。リングギア２１はスプロケット１１と一体となって回転中心線Ｏ周りに図１０の時計方向に回転する。

偏心軸１９は、電動機３０の回転軸３３に連結固定されることで回転中心線Ｏに対し偏心して配設されている。図１０においてＰは偏心軸１９の中心軸線を表している。遊星歯車２２は、歯先曲面が歯底曲面の外周側にある外歯車で構成されている。遊星歯車２２の歯先曲面の曲率半径はリングギア２１の歯底曲面の曲率半径よりも小さく、遊星歯車２２の歯数はリングギア２１の歯数よりも１つ少ない。遊星歯車２２は、複数の歯の一部をリングギア２１の複数の歯の一部に噛み合わせる形態でリングギア２１の内周側に遊星運動可能に配設されている。遊星歯車２２には円筒孔２２ｂが同心上に形成されており、偏心軸１９の一端部がベアリング２３を介して円筒孔２２ｂに相対回転可能に嵌合されている。この嵌合により偏心軸１９及び回転軸３３がスプロケット１１に対し進角方向Ｘ及び遅角方向Ｙに相対回転可能となっている。

伝達回転体２４は円形平板状に形成され、両板面が回転中心線Ｏの平行線に垂直となる形態で配設されている。伝達回転体２４の複数箇所には円筒孔状の係合孔２４ａが形成されており、各係合孔２４ａは回転中心線Ｏ周りに等間隔に配設されている。伝達回転体２４の反案内回転体側に配設された遊星歯車２２は、各係合孔２４ａと向き合う箇所から円柱状に突出する係合突起２２ａを有している。各係合突起２２ａは偏心軸１９の偏心軸線Ｐ周りに等間隔に配設されており、向かい合う係合孔２４ａに突入している。

このような減速機２０において、回転軸３３から偏心軸１９に伝達された制御トルクに変化が生じないときには、クランクシャフトの回転に伴い遊星歯車２２が、リングギア２１との噛み合い位置を保ったまま、スプロケット１１、偏心軸１９及び回転軸３３と一体に図１０の時計方向に回転する。これにより、係合突起２２ａが係合孔２４ａを回転方向に押圧するため、案内回転体２５と共に伝達回転体２４が、スプロケット１１に対し回転位相を保ったまま回転中心線Ｏ周りに図１０の時計方向に回転する。

偏心軸１９に伝達された制御トルクが図１０の反時計方向に増大するときには、遊星歯車２２が偏心軸１９及びスプロケット１１に対し図１０の時計方向に相対回転する。これにより、係合突起２２ａが係合孔２４ａを回転方向に押圧する力が増大するため、案内回転体２５と共に伝達回転体２４がスプロケット１１に対し進角方向Ｘに相対回転する。
偏心軸１９に伝達された制御トルクが図１０の時計方向に増大するときには、遊星歯車２２が偏心軸１９及びスプロケット１１に対し図１０の反時計方向に相対回転する。これにより、係合突起２２ａが係合孔２４ａを反回転方向に押圧するようになるため、案内回転体２５と共に伝達回転体２４がスプロケット１１に対し遅角方向Ｙに相対回転する。

次に、バルブタイミング調整装置１の特徴的な作動について説明する。
エンジンの始動直前には、電動機３０及び減速機２０が作動することにより、可動体２６をストッパ６２ａに押し付ける進角方向Ｘの押付トルクが案内回転体２５に付与される。これにより、可動体２６が漸減領域６６の反漸増領域側端６６ａに確実に定位するため、エンジン始動を可能にする図１の中間位相が正確に実現される。したがって、エンジンが始動不能となる不具合を防止することができる。このように第一実施形態では、電動機３０及び減速機２０がトルク付与手段を構成している。

エンジンがスタータにより始動されると、電動機３０及び減速機２０の作動により案内回転体２５がスプロケット１１に対して遅角方向Ｙに相対回転させられ、可動体２６が領域６６，６８の接続境界にまで移動させられる。これによりシャフト位相が遅角側に変化して最遅角位相となり、エンジン燃焼室内への充填空気量が減少して圧縮行程におけるエンジン燃焼室内の圧力上昇が抑えられる。その結果、低温環境下においてもエンジンの回転数が上昇し易くなる。

エンジンの回転数が所定値まで上昇すると、電動機３０及び減速機２０の作動により案内回転体２５がスプロケット１１に対して遅角方向Ｙに相対回転させられ、可動体２６が漸増領域６８の反漸減領域側端６８ｂにまで移動させられる。これによりシャフト位相が進角側に変化して最進角位相となり、エンジン燃焼室内への充填空気量が増加して圧縮行程におけるエンジン燃焼室内の圧力が大きく上昇する。その結果、エンジンが完爆し定常運転状態となる。

この後、可動体２６を漸増領域６８の両端６８ａ，６８ｂ間において往復運動させてシャフト位相を変化させる通常制御が実施される。
尚、エンジンが停止されると、電動機３０及び減速機２０の作動により案内回転体２５がスプロケット１１に対して進角方向Ｘに相対回転させられ、可動体２６が漸減領域６６の反漸増領域側端６６ａにまで移動させられる。

以上説明した第一実施形態によると、エンジンを始動して定常運転状態を確保する際、案内通路６４に沿った一方向に可動体２６を移動させるだけで、スプロケット１１に対する案内回転体２５の相対回転方向を切り換えなくても、シャフト位相の変化方向を遅角側から進角側へと切り換えられる。これにより、シャフト位相の変換方向を切り換えるために必要な時間が短縮されるため、低温環境時においてもエンジンを迅速に定常運転させることができる。

さらに第一実施形態によると、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂを除く部分と漸増領域６８の漸減領域側端６８ａを除く部分とをそれぞれ直線状に形成しているので、それら各部分の形成が容易である。しかも、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂと漸増領域６８の漸減領域側端６８ａとを曲線状に接続しているため、漸減領域６６及び漸増領域６８における径方向距離Ｒの変化率を上記角θに応じて設定することができる。要するに、各領域６６，６８における径方向距離Ｒの変化率についての設定自由度が高くなっている。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１１に示す。第二実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
第二実施形態では、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂを除く部分と漸増領域６８の漸減領域側端６８ａを除く部分とがそれぞれ曲線状に形成されると共に、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂと漸増領域６８の漸減領域側端６８ａとが曲線状に接続されている。尚、図１１において二点鎖線は、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂと漸増領域６８の漸減領域側端６８ａとの接続境界を示している。

このような第二実施形態によると、図１２に示すようにスプロケット１１に対する案内回転体２５の回転位相に対してシャフト位相をリニアに変化させることができる。この場合、案内回転体２５とカムシャフト２との間において減速比が一定になるので、シャフト位相を容易に且つ正確に制御することができる。

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１３に示す。第三実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
第三実施形態では、漸減領域６６が漸増領域６８との接続端６６ｂ側から他端６６ａ側に向かうほど、即ち回転中心線Ｏから離れるほど遅角方向Ｙに傾斜している。さらに第三実施形態では、ストッパ６２ａで遮られた案内通路６４の一端６４ａと漸増領域６８の反漸減領域側端６８ｂとが一致しており、当該端６８ｂ側に漸減領域６６との接続端６８ａ側から向かうほど、即ち回転中心線Ｏから離れるほど漸増領域６８は進角方向Ｘに傾斜している。またさらに第三実施形態では、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂを除く部分と漸増領域６８の漸減領域側端６８ａを除く部分とがそれぞれ曲線状に形成されると共に、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂと漸増領域６８の漸減領域側端６８ａとが曲線状に接続されている。尚、図１３において二点鎖線は、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂと漸増領域６８の漸減領域側端６８ａとの接続境界を示している。

このような第三実施形態によると、漸減領域６６の反漸増領域側端６６ａに可動体２６が移動したときには、シャフト位相が図１４に示す最遅角位相となる。漸減領域６６と漸増領域６８との接続境界に可動体２６が移動したときには、シャフト位相が図１４に示す最進角位相となる。漸増領域６８の反漸減領域側端６８ｂに可動体２６が移動したときには、シャフト位相が図１４に示す中間位相となる。したがって、スプロケット１１に対する案内回転体２５の相対回転により可動体２６を案内通路６４の長手方向一方側に移動させるだけで、スプロケット１１に対する案内回転体２５の相対回転方向を切り換えることなく、シャフト位相の変化方向を進角側から遅角側へと切り換えることができる。しかも、第三実施形態によると、図１４に示すようにスプロケット１１に対する案内回転体２５の回転位相に対してシャフト位相をリニアに変化させることができる。この場合、案内回転体２５とカムシャフト２との間において減速比が一定になるので、シャフト位相を容易に且つ正確に制御することができる。

（第四実施形態）
本発明の第四実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１５に示す。第四実施形態は第三実施形態の変形例であり、第三実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
第四実施形態では、漸減領域６６と漸増領域６８とが同一の仮想直線Ｌ上を延伸している。尚、図１５において二点鎖線は、漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂと漸増領域６８の漸減領域側端６８ａとの接続境界を示している。

このような第四実施形態においても、各領域６６，６８は、案内回転体２５の径方向軸線に対し傾斜して延伸し、案内通路６４の長手方向において当該通路６４の一端６４ａに近づくに従い径方向距離Ｒが漸減又は漸増する構成を満たしている。したがって、漸減領域６６の反漸増領域側端６６ａに可動体２６が移動したときシャフト位相は図１６に示す最遅角位相となり、漸減領域６６と漸増領域６８との接続境界に可動体２６が移動したときシャフト位相は図１６に示す最進角位相となり、漸増領域６８の反漸減領域側端６８ｂに可動体２６が移動したときシャフト位相は図１６に示す中間位相となる。

（第五実施形態）
本発明の第五実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１７に示す。第五実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
第五実施形態の案内通路６４は、第一実施形態と同一構成の漸減領域６６（以下、第一漸減領域６６という）に加え、別の漸減領域６６’（以下、第二漸減領域６６’という）を有している。第二漸減領域６６’は、案内回転体２５の径方向軸線に対し傾斜して延伸し、案内通路６４の長手方向においてストッパ６２ａで遮られた当該通路６４の一端６４ａに近づくに従い径方向距離Ｒが漸減する領域である。第二漸減領域６６’の一端６６ａ’は漸増領域６８の反第一漸減領域側端６８ｂに接続されており、案内通路６４の長手方向において漸増領域６８と連続している。即ち第二漸減領域６６’は、第一漸減領域６６との間に漸増領域６８を挟む形態で配設されている。尚、図１７において二点鎖線は、第二漸減領域６６’の漸増領域側端６６ａ’と漸増領域６８の第二漸減領域側端６８ｂとの接続境界、並びに第一漸減領域６６の漸増領域側端６６ｂと漸増領域６８の第一漸減領域側端６８ａとの接続境界を示している。

第五実施形態の第二漸減領域６６’は特に、漸増領域６８との接続端６６ａ’側から他端６６ｂ’側に向かうほど、即ち回転中心線Ｏから離れるほど進角方向Ｘに傾斜して、且つ漸増領域６８よりも短い長さで延伸している。さらに第五実施形態では、第二漸減領域６６’において漸増領域側端６６ａ’を除く部分と漸増領域６８において両端６８ａ，６８ｂを除く部分とがそれぞれ直線状に形成され、第二漸減領域６６’の漸増領域側端６６ａ’と漸増領域６８の第二漸減領域側端６８ｂとが曲線状に接続されている。またさらに第五実施形態では、第二漸減領域６６’の漸増領域側端６６ａ’を除く部分と漸増領域６８の両端６８ａ，６８ｂを除く部分とのなす角φが適宜に設定されている。

このうような第五実施形態によると、第一漸減領域６６の反漸増領域側端６６ａに可動体２６が移動したときには、シャフト位相が図１８に示す第一中間位相となる。第一漸減領域６６と漸増領域６８との接続境界に可動体２６が移動したときには、シャフト位相が図１８に示す最遅角位相となる。漸増領域６８と第二漸減領域６６’との接続境界に可動体２６が移動したときには、シャフト位相が図１８に示す最進角位相となる。第二漸減領域６６’の反漸増領域側端６６ｂ’に可動体２６が移動したときには、シャフト位相が図１８に示す第二中間位相となる。したがって、スプロケット１１に対する案内回転体２５の相対回転により可動体２６を案内通路６４の長手方向一方側に移動させるだけで、スプロケット１１に対する案内回転体２５の相対回転方向を切り換えることなく二回、シャフト位相の変化方向を切り換え可能となる。

（第六実施形態）
本発明の第六実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１９に示す。第七実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
第六実施形態では、押付トルクを発生するトルク付与手段を弾性部材としてのトーションスプリング９０により実現している。

具体的にトーションスプリング９０の一端部９０ａはスプロケット１１の突起部１１ａに係止され、トーションスプリング９０の他端部９０ｂは案内回転体２５の突起部２５ａに係止されている。トーションスプリング９０のねじり方向は、スプロケット１１に対して案内回転体２５が遅角方向Ｙに相対回転する方向と一致している。トーションスプリング９０は、案内回転体２５がスプロケット１１に対して遅角方向Ｙに相対回転するに従ってねじり変形し、進角方向Ｘのトルクを案内回転体２５に付与する。したがって、図１９に示すように可動体２６が漸減領域６６の反漸増領域側端６６ａに定位してシャフト位相が中間位相となるときには、トーションスプリング９０から案内回転体２５に付与される進角方向Ｘのトルクによって可動体２６がストッパ６２ａに押し付けられる。これにより、漸減領域６６の反漸増領域側端６６ａに可動体２６が確実に定位するようになるため、
エンジン始動を可能にする中間位相が正確に実現される。
以上、本第六実施形態では、トーションスプリング９０から案内回転体２５に付与される進角方向Ｘのトルクが押付トルクとして利用されている。

尚、上述の第一〜第六実施形態では、吸気弁のバルブタイミングを調整する装置に本発明を適用した例について説明した。これに対し、排気弁のバルブタイミングを調整する装置、あるいは吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置に本発明を適用してもよい。
さらに上述の第五実施形態では、漸増領域６８を挟む形態で二つの漸減領域６６，６６’を配設したが、漸減領域６６を挟む形態で漸増領域を二つ配設するようにしてもよい。あるいはまた、案内通路６４の長手方向に漸減領域と漸増領域とを交互に連ねて複数ずつ配設するようにしてもよい。この場合、漸増領域を挟む形態で漸減領域が複数配設されていると考えることができ、また漸減領域を挟む形態で漸増領域が複数配設されていると考えることができる。

またさらに上述の第一〜第六実施形態では、案内回転体２５の長孔６２により案内通路６４を形成することで、案内通路６４の幅方向両側に側壁部６２ｂ，６２ｃを設けた。これに対し、案内通路６４の幅方向一方側のみに当該通路が沿う壁部を設けるようにしてもよい。但し、その場合には、案内通路６４の幅方向一方側の壁部に可動体２６を押し付け可能な構成を採用することが望ましい。

さらにまた、上述の第一〜第五実施形態では、押付トルクを発生するトルク付与手段を電動機３０及び減速機２０で構成したが、電動機３０のみでトルク付与手段を構成してもよい。あるいは、クランクシャフトの駆動トルクを伝達されることで回転するブレーキ部材並びにブレーキ部材を磁気吸引するソレノイドを有し、ソレノイドに磁気吸引されたブレーキ部材に生じる制動トルクを押付トルクとして利用する装置でトルク付与手段を構成してもよい。
加えて上述の第六実施形態では、押付トルクを発生するトルク付与手段を弾性部材としてのトーションスプリング９０により構成した。これに対し、かかるトルク付与手段を構成する弾性部材として、引張りコイルスプリング、圧縮コイルスプリング等の弾性変形可能な部材を用いてもよい。

本発明の第一実施形態を示す図であって、図２のI−I線断面図である。 本発明の第一実施形態を示す図であって、図４のII−II線断面図である。 本発明の第一実施形態により調整されるバルブタイミングについて説明するためのグラフである。 本発明の第一実施形態を示す図であって、図２のIV−IV線断面図である。 本発明の第一実施形態の案内回転体を示す正面図である。 本発明の第一実施形態を示す図であって、図１とは別の作動状態を示す断面図である。 本発明の第一実施形態を示す図であって、図１及び図６とは別の作動状態を示す断面図である。 本発明の第一実施形態の作動を説明するためのグラフである。 本発明の第一実施形態を示す図であって、図２のIX−IX線断面図である。 本発明の第一実施形態を示す図であって、図２のX−X線断面図である。 本発明の第二実施形態の案内回転体を示す正面図である。 本発明の第二実施形態の作動を説明するためのグラフである。 本発明の第三実施形態の案内回転体を示す正面図である。 本発明の第三実施形態の作動を説明するためのグラフである。 本発明の第四実施形態の案内回転体を示す正面図である。 本発明の第四実施形態の作動を説明するためのグラフである。 本発明の第五実施形態の案内回転体を示す正面図である。 本発明の第五実施形態の作動を説明するためのグラフである。 本発明の第六実施形態を示す図であって、図１に相当する図である。

符号の説明

１ バルブタイミング調整装置、２ カムシャフト（従動軸）、１０ 位相変化機構（位相変化手段）、１１ スプロケット（駆動回転体）、１６ 出力軸、２０ 減速機（トルク付与手段）、２５ 案内回転体、２６ 可動体、２８，２９ 腕部材、３０ 電動機（トルク付与手段）、６２ 長孔、６２ａ ストッパ、６４ 案内通路、６６ 漸減領域，第一漸減領域、６６’ 第二漸減領域、６８ 漸増領域、９０ トーションスプリング（トルク付与手段、弾性部材）

Claims (13)

1. 内燃機関において吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の弁を開閉駆動する従動軸に駆動軸の駆動トルクを伝達する伝達系に設けられ、前記少なくとも一方の弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、
   前記駆動軸と同期して回転する駆動回転体と、
   可動体と、
   回転中心線からの径方向距離が変化するように延伸する案内通路を形成しており、前記駆動回転体に対し相対回転することで前記案内通路の長手方向に前記可動体を案内する案内回転体と、
   前記可動体が前記回転中心線から離れるとき前記駆動軸に対する前記従動軸の回転位相を遅角側及び進角側の一方に変化させ、前記可動体が前記回転中心線に近づくとき前記回転位相を遅角側及び進角側の他方に変化させる位相変化手段と、
   を備え、
   前記案内通路は、漸減領域と漸増領域とを長手方向に連続して有しており、
   前記漸減領域は、前記案内回転体の径方向軸線に対し傾斜して延伸し、前記案内通路の長手方向において前記案内通路の一端に近づくに従い前記径方向距離が漸減する領域であり、
   前記漸増領域は、前記径方向軸線に対し傾斜して延伸し、前記案内通路の長手方向において前記案内通路の前記一端に近づくに従い前記径方向距離が漸増する領域であることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記案内回転体は、前記漸減領域の反漸増領域側端に移動した前記可動体を係止するストッパを有しており、
   前記位相変化手段は、前記漸減領域の反漸増領域側端に前記可動体が移動したとき最遅角位相と最進角位相との間となる中間位相に前記回転位相を変化させることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記位相変化手段は、前記漸減領域の漸増領域側端と前記漸増領域の漸減領域側端との接続境界に前記可動体が移動したとき最遅角位相及び最進角位相の一方に前記回転位相を変化させ、前記漸増領域の反漸減領域側端に前記可動体が移動したとき最遅角位相及び最進角位相の他方に前記回転位相を変化させることを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記案内回転体は、前記漸増領域の反漸減領域側端に移動した前記可動体を係止するストッパを有しており、
   前記位相変化手段は、前記漸増領域の反漸減領域側端に前記可動体が移動したとき最遅角位相と最進角位相との間となる中間位相に前記回転位相を変化させることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記位相変化手段は、前記漸減領域の漸増領域側端と前記漸増領域の漸減領域側端との接続境界に前記可動体が移動したとき最遅角位相及び最進角位相の一方に前記回転位相を変化させ、前記漸減領域の反漸増領域側端に前記可動体が移動したとき最遅角位相及び最進角位相の他方に前記回転位相を変化させることを特徴とする請求項４に記載のバルブタイミング調整装置。
6. 前記可動体を前記ストッパに押し付ける向きの押付トルクを前記案内回転体に付与するトルク付与手段をさらに備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
7. 前記トルク付与手段は、電動機を用いて前記押付トルクを発生することを特徴とする請求項６に記載のバルブタイミング調整装置。
8. 前記トルク付与手段は、変形により前記押付トルクを発生する弾性部材を有することを特徴とする請求項６に記載のバルブタイミング調整装置。
9. 前記漸減領域は、前記漸増領域を挟む形態で複数配設されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
10. 前記漸増領域は、前記漸減領域を挟む形態で複数配設されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
11. 前記漸減領域において漸増領域側端を除く部分並びに前記漸増領域において漸減領域側端を除く部分はそれぞれ直線状に形成され、
    前記漸減領域の漸増領域側端と前記漸増領域の漸減領域側端とは曲線状に接続されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
12. 前記漸減領域において漸増領域側端を除く部分並びに前記漸増領域において漸減領域側端を除く部分はそれぞれ曲線状に形成され、
    前記漸減領域の漸増領域側端と前記漸増領域の漸減領域側端とは曲線状に接続されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
13. 前記漸減領域と前記漸増領域とは同一の仮想直線上を延伸していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。

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