JP2005155539A - 軸位相調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型化しない軸位相調整装置とする。
【解決手段】 外部動力を受けて回転を行う差動歯車機構１０を備えた軸位相調整装置１において、差動歯車機構１０の入力歯車４と同軸配置され、傘歯車５，６を回転自在に支持された支持歯車８および支持歯車８を回転させるモータ２とを備え、モータ２を回転させることにより支持歯車８を回転させて、傘歯車５，６を介して出力歯車７を動かすことにより、カムシャフト３の位相調整を行う構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軸位相調整装置に関するものであり、特に、車両においては、エンジンにおける吸排弁の吸気／排気の位相を調整して制御を行う可変バルブタイミング装置に適用できる軸位相調整装置に係る。

従来、この種の装置は、特許文献１に示される軸間位相変更装置が知られている。特許文献１に示される装置では、アイドラー軸とカム軸との間に差動歯車機構を有しており、差動歯車機構はケースの中にケースに支持された傘歯車を有している。この差動歯車機構の中の出力となる出力傘歯車には、カム軸が結合されており、差動歯車機構のケースはベルトにより回転させられる構成となっている。また、差動歯車機構の位相調整用の傘歯車にウォームと噛合したウォームホイールが結合され、ウォームにはカム軸の回転位相を変更する際に回転力を付与する回転駆動手段が設けられている。
特開平６−２９４４５１号公報（第１頁）

しかしながら、上記した従来の装置では、エンジンのクランク軸の回転をクランクプーリー、回転駆動手段および差動歯車機構のケースに張架されたタイミングベルトによって、回転駆動手段を回転動作させる構成となっている。一方、回転駆動手段には電磁クラッチにより従動傘歯車の回転を固定を行うことが可能となっており、電磁クラッチがＥＣＵにより駆動され、電磁クラッチが係合時にはクランク軸の回転がウォームに伝えられ、ウォームに噛合するウォームホイールが回転する。これにより、カム軸１１が回転してカム軸の位相変更が可能となっている。しかしながら、この様な従来の装置ではカム軸の位相変更にはタイミングベルトにより、直接、回転駆動機構のアイドラプーリの駆動が成されるので、位相調整には差動歯車機構の他に、タイミングベルトにより駆動される回転駆動機構が必要になり、装置が大型化してしまう。

また、従来の装置では、タイミングベルトにより回転駆動機構の駆動がなされるために、エンジンが停止状態（例えば、クランク軸の回転が停止した状態）の場合には、カム軸の位相を調整することができない。

更に、従来の装置では、１つの差動歯車機構と２つの電磁クラッチを使用するため、制御が難しくなり、２つの電磁クラッチがオンして原動傘歯車に噛合する従動歯車が噛合状態となる場合には、回転駆動機構が共にロック状態となり、フェール上好ましくない。

よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、大型化せず、簡単な構成で位相調整が行える構成とすること、外部動力が停止時においても軸部材の位相調整が行える装置とすることを技術的課題とする。

上記した課題を解決するために講じた技術的手段は、外部動力により回転を行う入力歯車と、該入力歯車に噛合して回転を行う中間歯車と、前記入力歯車と同軸配置され、前記中間歯車に噛合して回転を行う出力歯車と、該出力歯車と一体回転を行う軸部材とを備えた軸位相調整装置において、前記入力歯車と同軸配置され、前記中間歯車を回転自在に支持する支持歯車と、該支持歯車を回転させる駆動源とを備え、前記駆動源を回転させることにより、前記支持歯車を回転させて前記中間歯車を介して前記軸部材の位相調整を行う構成としたことである。

この場合、中間歯車の回転軸は、軸部材と直交する構成とすると良い。

また、支持歯車にはスリットが形成され、スリット内に中間歯車が配設される構成とすると良い。

請求項１に記載の発明によれば、外部動力を受けて回転する入力歯車と同軸配置されて、中間歯車を回転自在に支持する支持歯車と、その支持歯車を回転させる駆動源とを備え、駆動源を回転させることにより支持歯車を回転させて、中間歯車を介して軸部材の位相調整を行う構成とすることにより、入力歯車、出力歯車および支持歯車は共に同軸配置とすることができる。これにより装置の大型化を防止することができる。また、支持歯車を駆動源により駆動することによって、支持歯車に支持される支持歯車を回転させ、中間歯車を介して軸部材の位相調整を簡単な構成により行うことができる。更に、この構成では、外部動力が停止状態でも、駆動源により位相調整が可能である。

また、中間歯車の回転軸は、軸部材と直交する構成とすると、入力歯車、出力歯車および中間歯車によって差動歯車機構を構成することができ、複雑な制御は必要なく、支持歯車を駆動源によって回転させるという簡単な構成で位相調整が可能となる。

更に、支持歯車にはスリットが形成され、スリット内に中間歯車が配設される構成とすると、中間歯車は支持歯車のスリット内で配設されるので、小型化が可能である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、軸位相調整装置１の構成図である。図１に示される軸位相調整装置１は、例えば、車両においては、図示しないエンジンの効率化を図るために、エンジンの吸排気を行う吸排気弁の位相調整に使用されるものである。

図１の軸位相調整装置１は、エンジンからの外部動力により回転が成される入力歯車４と、その入力歯車４と同軸配置された出力歯車７を備えており、両歯車４，７の中心には、カムシャフト３が挿通している。入力歯車４と出力歯車７との間には径方向において、２つの傘歯車（中間歯車）５，６がカムシャフト３を介して反対側に配設され、この２つの傘歯車５，６は入力歯車４より大きな径を有する支持歯車８によって支持されている。支持歯車８もまたカムシャフト３と同軸配置されており、支持歯車８には中央の回転軸を通る線の径方向に対して直交する方向には、２つの細長いスリット１６，１７が形成されている。このスリット１６の外径側および内径側には、それぞれ溝部２３，２４が径方向に延在するよう形成されていると共に、スリット１７の外径および内径には、それぞれ溝部２５，２６が形成されている。また、スリット１７と同様な形態で、スリット１６には中央にピン２１が挿通された傘歯車５が溝部２３，２４で回転自在に支持された状態で配設されていると共に、スリット１７には中央にピン２２が挿通された傘歯車６が溝部２５，２６で回転自在に支持された状態で配設されている。この様に配設された傘歯車５，６は回転しても、ピン２１，２２が支持歯車８の溝部２３，２４，２５，２６から外れない様になっている。

入力歯車４は、図１に示す形状を呈し、内側には出力歯車７と同径の傘歯車３１が形成されていると共に、外側の外周にはタイミングチェーンが張架されるスプロケット３２が形成されており、エンジン駆動時にはクランク軸の回転に伴って、タイミングチェーンが回転が成され、カムシャフト３の廻りで回転を行う。この場合、カムシャフト３には軸方向において環状のフランジ３４を有し、フランジ３４と入力歯車４との側面にはスプリング３５が配設され、スプリング３５の付勢力によって、入力歯車４は図１に示す左方向に常時付勢されている。

入力歯車４の一方の傘歯車３１には、カムシャフト３と直交する方向において回転を行う傘歯車５，６が配設され、入力歯車４と対向して傘歯車５，６と噛合する様に出力歯車７が配設されている。出力歯車７にはカムシャフト３がスプライン結合後に両者は固定されており、出力歯車７とカムシャフト３は一体回転を行うようになっており、上記した入力歯車４、出力歯車７および傘歯車５，６により差動歯車機構１０を構成している。

一方、２つの傘歯車５，６が支持される支持歯車８は、本実施形態では２つ用いているが、これに限定されるものではなく、出力歯車７へと伝達されるトルクの大きさにより用いられる数は決まるものであって、支持歯車８の外周にはウォーム９が配設され、支持歯車８はウォーム９と噛合する。支持歯車８は軸方向において形状が同一２つの歯車から成り立っており、２枚の支持歯車８は、同一中心から互いに周方向にずれることにより、ウォーム９と確実に噛合するシザーズギヤとなっている。

ウォーム９は、一動力であるモータ２により駆動が成される。モータ２の出力軸１４にはカップリング１３が取り付けられており、カップリング１３を介して出力軸１４の回転が出力軸１４と同軸配置されるウォーム９に伝達される。ウォーム９は支持歯車８と確実に噛合する様、ウォーム９は中央に軸１５が挿通された状態で、ウォーム９を支持する軸１５は、支持部材１１，１２により両持ちで支持されている。

次に、動作について説明する。

図１に示す構成において、モータ２の駆動が成されると、カップリング１３を介してモータ２の駆動力がウォーム９へと伝えられる。ウォーム９は支持部材１１，１２により支持されているので、ウォーム９が回転するとその回転に伴い、ウォーム９と確実に噛合する支持歯車８が回転を行う。支持歯車８は内部に２つの傘歯車５，６を有しており、支持歯車８が回転を行うと傘歯車５，６も一緒に回転を行う。その結果、傘歯車５，６に噛合する出力歯車７が回転を行い、出力歯車７が固定されるカムシャフト３の位相が、モータ２を駆動することにより行える。

つまり、スプロケット３２に張架されるタイミングチェーンの回転によって、入力歯車４が回転（ここでは、時計方向に回転）し、図２に示す状態になった場合、例えば、モータ２を一方向（例えば、正方向）に回転駆動させると、モータ２の駆動によってウォーム９が回転して、支持部材８に支持された傘歯車５，６を図３に示す第１状態（エンジンでは遅角状態）にすることにより、出力歯車７を回転させてカムシャフト３の位相を変化させて調整することができる。また、モータ２を他方向（例えば、逆方向）に回転駆動させると、モータ２の駆動によって、ウォーム９が上記した方向とは反対の方向に回転して支持部材８に支持された傘歯車５，６を、図４に示す第２状態（進角状態）にすることにより、出力歯車７を回転させてカムシャフト３の位相を変化させて調整することができる。つまり、上記した構成を用いれば、エンジンの回転によらず、モータ２の駆動によって、カムシャフト３の位相を変化させてカムシャフト３の位置調整を行うことができるので、エンジンの可変バルブタイミング装置とすることができる。

この装置では、従来の如く、エンジン停止時でも調整を行うことができる。また、軸位相調整装置１は従来に比べて大型化せず、低コスト化への対応が可能である。

本発明の一実施形態における軸位相調整装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態における軸位相調整装置の正面図である。 図２に示す構成において、傘歯車を第１状態（遅角状態）にした場合での状態説明図である。 図２に示す構成において、傘歯車を第２状態（進角状態）にした場合での状態説明図である。

符号の説明

１ 軸位相調整装置
２ モータ（駆動源）
３ カムシャフト（軸部材）
４ 入力歯車
５，６ 傘歯車（中間歯車）
７ 出力歯車
８ 支持歯車
１６，１７ スリット
２１，２２ ピン
２３，２４，２５，２６ 溝部

Claims (3)

1. 外部動力により回転を行う入力歯車と、
   該入力歯車に噛合して回転を行う中間歯車と、
   前記入力歯車と同軸配置され、前記中間歯車に噛合して回転を行う出力歯車と
   該出力歯車と一体回転を行う軸部材とを備えた軸位相調整装置において、
   前記入力歯車と同軸配置され、前記中間歯車を回転自在に支持する支持歯車と、
   該支持歯車を回転させる駆動源とを備え、
   前記駆動源を回転させることにより、前記支持歯車を回転させて前記中間歯車を介して前記軸部材の位相調整を行うことを特徴とする軸位相調整装置。
2. 前記中間歯車の回転軸は、前記軸部材と直交する請求項１に記載の軸位相調整装置。
3. 前記支持歯車にはスリットが形成され、該スリット内に前記中間歯車が配設される請求項２に記載の軸位相調整装置。

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