JP2007247632A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブタイミングの調整範囲を増大して内燃機関の運転性能を高めるバルブタイミング調整装置の提供。
【解決手段】バルブタイミング調整装置は、クランク軸及びカム軸に連動回転する第一及び第二回転体１０，１８と、案内溝５８を有する案内回転体３４と、案内回転体３４の回転に応じて案内溝５８内を案内される可動体５６と、可動体５６の移動に応じて回転体１０，１８間の相対回転位相を変化させるリンク機構部５１と、案内溝５８の内周面により形成され、案内溝５８の延伸方向の端部８０へ可動体５６が到達したとき可動体５６を係止するメインストッパ７４と、第一回転体１０に設けられ、メインストッパ７４が可動体５６を係止することによりリンク機構部５１が設定する相対回転位相を超えてリンク機構部５１が相対回転位相を変化させたとき第二回転体１８を係止するサブストッパ６４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、クランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整する内燃機関のバルブタイミング調整装置に関する。

従来、内燃機関のクランク軸及びカム軸の一方と他方とにそれぞれ連動して回転する第一及び第二回転体を備え、それら回転体間の相対回転位相をリンク機構部により変化させて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が知られている。例えば特許文献１に開示の装置では、案内回転体の案内溝に嵌合する可動体がリンク機構部に連繋しており、案内回転体の回転に応じて可動体が案内溝内を案内されることにより、リンク機構部が第一及び第二回転体の間の相対回転位相を変化させる。

ところで、特許文献１に開示の装置では、クランク軸側の第一回転体に対してカム軸側の第二回転体の相対回転位相が所定位相に達すると、第一回転体に設けられたストッパに第二回転体が当接して係止されるようになっている。このように第二回転体が係止されることによって、第一回転体に対する第二回転体の相対回転位相の変化が制限されるので、当該相対回転位相について最進角位相や最遅角位相を設定することができる。

特開２００５−４８７０７号公報

上述した特許文献１に開示の装置では、第二回転体においてストッパに係止される部分が二組のリンク機構部間を回動するため、第一及び第二回転体間の相対回転位相の可変範囲、即ちバルブタイミングの調整範囲を大きくすることが難しい。
そこで本発明者らは、案内溝の延伸方向の端部へ到達した可動体を案内溝の内周面により係止することで相対回転位相の変化を制限する技術について、鋭意研究を行ってきた。一般に、案内回転体において案内溝の延伸方向長さは比較的自由に設定することができるので、この研究技術によれば、可動体の可動範囲、ひいては相対回転位相の可変範囲を増大することができるのである。

ところが、本発明者らがさらに鋭意研究を行った結果、リンク機構部と連繋する可動体については、所望の運動性能を得る上でサイズや重量等の仕様が制限されるため、余裕をもって強度設計をすることは難しいことが判明した。余裕のある強度設計ができない場合等には、不測の力により可動体が破損して案内溝による可動体の係止機能が阻害されるおそれがある。尚、可動体の係止機能が阻害されることで、相対回転位相が正常時の可変範囲を超えて内燃機関へ悪影響を及ぼす事態が懸念されるので、こうした問題を解決することは重要である。
したがって、本発明の目的は、バルブタイミングの調整範囲を増大して内燃機関の運転性能を高める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に記載の発明によると、リンク機構部は、可動体の移動に応じて第一及び第二回転体間の相対回転位相を変化させるので、メインストッパにより可動体が係止されるのに伴って相対回転位相の変化を確実に制限することができる。ここで、可動体が案内溝の延伸方向の端部へ到達したとき可動体を係止するメインストッパは案内回転体の案内溝の内周面により形成されるので、案内溝を可及的に長く形成して可動体の可動範囲、ひいては相対回転位相の可変範囲を増大することができる。

さらに、請求項１に記載の発明によると、第一回転体に設けられるサブストッパは、メインストッパが可動体を係止することによりリンク機構部が設定する相対回転位相を超えてリンク機構部が第一及び第二回転体間の相対回転位相を変化させたとき、第二回転体を係止する。故に万が一、可動体が破損してメインストッパによる可動体の係止機能が阻害されることで相対回転位相が正常時の可変範囲を超えることがあっても、内燃機関へ悪影響を及ぼさない位相範囲で第一及び第二回転体間の相対回転を止めることができる。
以上、請求項１に記載の発明によれば、第一及び第二回転体間の相対回転位相の可変範囲に対応するバルブタイミングの調整範囲を増大して、内燃機関の運転性能を適切に高めることができる。

尚、「案内溝」としては、案内回転体を貫通しないで溝底を有するものであってもよいし、案内回転体を貫通する所謂貫通溝状のものであってもよい。また、「メインストッパ」としては、請求項２に記載の発明のように第一回転体に対して第二回転体が最遅角位相まで相対回転したとき可動体を係止するものを備えていてもよいし、請求項３に記載の発明のように第一回転体に対して第二回転体が最進角位相まで相対回転したとき可動体を係止するものを備えていてもよいし、それらの両方を備えていてもよい。さらにまた、「サブストッパ」としては、請求項２に記載の発明のように第一回転体に対して第二回転体が最遅角位相より遅角側へ相対回転したとき第二回転体を係止するものを備えていてもよいし、請求項３に記載の発明のように第一回転体に対して第二回転体が最進角位相より進角側へ相対回転したとき第二回転体を係止するものを備えていてもよいし、それらの両方を備えていてもよい。

請求項４に記載の発明によると、駆動手段は、電動モータにより発生した回転トルクを案内回転体へ伝達することにより案内回転体を回転駆動するので、電動モータの回転トルク制御によって高精度なバルブタイミング調整を実現することができる。
尚、案内回転体を駆動する駆動手段としては、電動モータにより発生した回転トルクを利用するもの以外にも、例えば油圧モータや電磁ブレーキ装置等により発生した回転トルクを利用するものであってもよい。

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。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
（第一実施形態）
図２は、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１を示している。バルブタイミング調整装置１は、内燃機関のクランク軸からカム軸２へ機関トルクを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、クランク軸及びカム軸２の間の相対回転位相を変化させることにより、内燃機関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は駆動側回転体１０、従動側回転体１８、制御ユニット２０、差動歯車機構３０及び位相変化機構５０を備えている。

図１〜３に示すように、駆動側回転体１０は全体として中空形状に形成され、差動歯車機構３０、位相変化機構５０等を収容している。この駆動側回転体１０は、二段円筒状のスプロケット１１の大径側端部に二段円筒状のカバー１２の大径側端部を同軸に螺子止めしてなる。スプロケット１１において大径部１３と小径部１４との間を接続する接続部１５には、外周側へ突出する形態で複数の歯１６が形成されており、これらの歯１６とクランク軸の複数の歯との間で環状のタイミングチェーンが巻き掛けられる。故に、クランク軸から出力された機関トルクがタイミングチェーンを通じてスプロケット１１へ伝達されるときには、駆動側回転体１０がクランク軸と連動して、当該クランク軸に対する相対回転位相を保ちつつ回転軸線Ｏ周りに回転する。このとき駆動側回転体１０の回転方向は、図１，３の時計方向となる。

図２，３に示すように、従動側回転体１８は軸部１７及び一対の連繋部１９を有している。軸部１７は円筒状に形成され、駆動側回転体１０及びカム軸２と同軸に配置されている。軸部１７の一端部は、スプロケット１１の接続部１５の内周側に摺動回転自在に嵌合していると共に、カム軸２の一端部にボルト固定されている。これにより、従動側回転体１８はカム軸２と連動して、当該カム軸２に対する相対回転位相を保ちつつ回転軸線Ｏ周りに回転可能となっており、また従動側回転体１８は駆動側回転体１０に対して相対回転可能となっている。尚、駆動側回転体１０に対して従動側回転体１８が進角する相対回転方向が方向Ｘであり、駆動側回転体１０に対して従動側回転体１８が遅角する相対回転方向が方向Ｙである。
各連繋部１９は、軸部１７の中間部から径方向外側へ突出する平板状に形成され、回転軸線Ｏに関する１８０度の回転対称位置にそれぞれ配置されている。

図２に示すように、制御ユニット２０は電動モータ２１及び通電制御回路２２等から構成されている。電動モータ２１は例えばブラシレスモータ等であり、内燃機関にステー（図示しない）を介して固定されるモータケース２３並びにモータケース２３によって正逆回転自在に支持されるモータ軸２４を有している。通電制御回路２２はマイクロコンピュータ等の電気回路であり、モータケース２３の外部又は内部に配置されて電動モータ２１と電気的に接続されている。通電制御回路２２は、電動モータ２１のコイル（図示しない）への通電を内燃機関の運転状態等に応じて制御する。この通電制御によって電動モータ２１は、モータ軸２４の周りに回転磁界を形成し、その回転磁界の方向に応じた方向Ｘ，Ｙ（図４参照）の回転トルクをモータ軸２４に発生する。

図２，４に示すように、差動歯車機構３０は外歯車３１、遊星キャリヤ３２、内歯車３３及び案内回転体３４等から構成されている。
歯先円が歯底円の外周側に設定された外歯車３１はカバー１２に同軸にリベットかしめされ、駆動側回転体１０と一体回転可能となっている。

遊星キャリヤ３２は全体として筒状に形成されており、駆動側回転体１０と同軸の円筒面状に形成された内周面３５を有している。遊星キャリヤ３２の内周面３５には溝部３６が開口しており、当該溝部３６に嵌合する継手３７によってモータ軸２４が内周面３５と同軸に遊星キャリヤ３２に固定されている。この固定によって遊星キャリヤ３２は、モータ軸２４と連動して回転軸線Ｏ周りに回転可能となっており、また駆動側回転体１０に対して相対回転可能となっている。遊星キャリヤ３２においてモータ軸２４とは反対側に設けられている偏心カム部３８は、駆動側回転体１０に対して偏心する円筒面状の外周面を有している。

内歯車３３は有底円筒状に形成され、歯先円が歯底円の内周側に設定された歯車部３９を有している。歯車部３９の歯底円は外歯車３１の歯先円よりも大きく、また歯車部３９の歯数は外歯車３１の歯数よりも一つ多い。歯車部３９は、回転軸線Ｏに対し偏心して外歯車３１の外周側に配置されており、その偏心側とは反対側において外歯車３１に噛合している。内歯車３３の中心孔４１は歯車部３９と同軸の円筒孔状を呈しており、当該中心孔４１がベアリング４０を介して偏心カム部３８の外周側に嵌合している。これにより、内歯車３３は遊星キャリヤ３２により支持されて、偏心カム部３８の外周面の偏心中心線Ｐ周りに自転しつつ偏心カム部３８の回転方向へ公転する遊星運動を実現可能である。尚、第一実施形態では、偏心カム部３８の外周面に開口する収容孔４２にＵ字状の板ばね４３が収容されており、当該板ばね４３がベアリング４０を通じて内歯車３３の中心孔４１の内周面を押すことにより、内歯車３３が外歯車３１にしっかりと噛合している。

図１，２に示すように、案内回転体３４は駆動側回転体１０と同軸の円環板状に形成されており、従動側回転体１８の軸部１７においてカム軸２とは反対側端部の外周側に摺動回転自在に嵌合している。これにより案内回転体３４は、回転軸線Ｏ周りに回転可能となっており、また回転体１０，１８に対して相対回転可能となっている。図２，４に示すように、案内回転体３４において回転方向に等間隔をあけた複数箇所（ここでは九箇所）には、円筒孔状の係合孔４８が形成されている。またそれに対応して、内歯車３３の回転方向に等間隔をあけた複数箇所（ここでは九箇所）には、対応する係合孔４８へ突入して係合する円柱状の係合突起４９が形成されている。

こうした構成の差動歯車機構３０では、遊星キャリヤ３２が駆動側回転体１０に対して相対回転しないときには、内歯車３３が遊星運動することなく駆動側回転体１０と共に回転し、各係合突起４９が係合孔４８を回転側へ押圧する。その結果、案内回転体３４が駆動側回転体１０との間の相対回転位相を保ちつつ、図４の時計方向へ回転する。

電動モータ２１が発生する回転トルク（以下、モータトルクという）の方向Ｘへの増大等により、遊星キャリヤ３２が駆動側回転体１０に対して方向Ｘへ相対回転して進角するときには、内歯車３３が外歯車３１との噛合歯を変化させつつ遊星運動することで、各係合突起４９が係合孔４８を回転側へ押圧する力が増大する。その結果、案内回転体３４が駆動側回転体１０に対して方向Ｘへ相対回転して進角する。一方、モータトルクの方向Ｙへの増大等により、遊星キャリヤ３２が駆動側回転体１０に対して方向Ｙへ相対回転して遅角するときには、内歯車３３が外歯車３１との噛合歯を変化させつつ遊星運動することで、各係合突起４９が係合孔４８を反回転側へ押圧する。その結果、案内回転体３４が駆動側回転体１０に対して方向Ｙへ相対回転して遅角する。
このような差動歯車機構３０によれば、モータトルクを増幅して案内回転体３４へ伝達することで、当該案内回転体３４を駆動側回転体１０に対して相対的に回転駆動することができる。

図１〜３，５，６に示すように、位相変化機構５０は二組のリンク機構部５１、溝形成部５４及び可動体５６，５７等から構成されている。尚、図１〜３は、駆動側回転体１０に対して従動側回転体１８が最遅角したときの位相変化機構５０の状態を示し、図５，６は、駆動側回転体１０に対して従動側回転体１８が最進角したときの位相変化機構５０の状態を示している。また、図１，３，５，６では、断面を表すハッチングの図示を省略している。
図２，３に示すように、各組のリンク機構部５１は二種類のリンク５２，５３を組み合わせてなり、回転軸線Ｏに関する１８０度の回転対称位置にそれぞれ配置されている。

各組のリンク機構部５１の第一リンク５２は、円弧形に延伸する平板状に形成されており、接続部１５の所定箇所に回り対偶によって連繋している。また、各組のリンク機構部５１の第二リンク５３は、ω字形に延伸する平板状に形成されており、対応する連繋部１９に回り対偶によって連繋し且つ同一組のリンク機構部５１の第一リンク５２に回り対偶によって連繋している。

図１，２に示すように、溝形成部５４は、案内回転体３４において内歯車３３とは反対側の端面を含む部分により形成されている。溝形成部５４において回転軸線Ｏに関する１８０度の回転対称位置には、それぞれ案内溝５８，５９が形成されている。各案内溝５８，５９は回転軸線Ｏの外周側を所定の幅をもって延伸し、その延伸方向において回転軸線Ｏからの距離が変化するように案内回転体３４の径方向軸線に対して傾斜する曲線状である。ここで本実施形態の案内溝５８，５９は、図１に示すように、方向Ｘへ向かうほど回転軸線Ｏから離間するように傾斜している。また、本実施形態の案内溝５８，５９は、係合孔４８と連通する箇所を除いて、案内回転体３４を貫通しない有底溝状に形成されている。

図１〜３に示すように、各可動体５６，５７は円柱軸状に形成され、回転軸線Ｏに対して偏心する形態で設けられている。各可動体５６，５７の一端部は柱筒二部材により構成されて、対応する案内溝５８，５９内に滑動自在に嵌合している。各可動体５６，５７の他端部は、対応する組のリンク機構部５１の第一リンク５２に相対回転自在に嵌合し、各可動体５６，５７の中間部は、対応する組のリンク機構部５１の第二リンク５３に圧入固定されている。かかる嵌合及び圧入固定により各可動体５６，５７は、リンク５２，５３間の回り対偶を実現している。

こうした構成の位相変化機構５０では、案内回転体３４が駆動側回転体１０との間の相対回転位相を保っているときには、各可動体５６，５７がそれぞれ案内溝５８，５９内を案内されずに案内回転体３４と共に回転する。このとき、各組のリンク機構部５１においてリンク５２，５３の相対位置関係が変化しないので、従動側回転体１８が駆動側回転体１０との間の相対回転位相を保ちつつ図１，３，５，６の時計方向へ回転し、カム軸２のクランク軸に対する相対回転位相、即ちバルブタイミングが保持される。

案内回転体３４が駆動側回転体１０に対して方向Ｘへ相対回転して進角するときには、各可動体５６，５７がそれぞれ案内溝５８，５９内を回転軸線Ｏへ接近する側へ案内される。このとき各可動体５６，５７は、それぞれ対応する組のリンク機構部５１の第一リンク５２を回転駆動しつつ、自身と回転軸線Ｏとの間の距離を縮小するように移動する。その結果、各組のリンク機構部５１の第二リンク５３がそれぞれ可動体５６，５７により押圧されて連繋部１９と共に方向Ｘへ駆動されるため、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して進角し、それに合わせてバルブタイミングが進角する。一方、案内回転体３４が駆動側回転体１０に対して方向Ｙへ相対回転して遅角するときには、各可動体５６，５７がそれぞれ案内溝５８，５９内を回転軸線Ｏから離間する側へ案内される。このとき各可動体５６，５７は、それぞれ対応する組のリンク機構部５１の第一リンク５２を回転駆動しつつ、自身と回転軸線Ｏとの間の距離を拡大するように移動する。その結果、各組のリンク機構部５１の第二リンク５３がそれぞれ可動体５６，５７により引張られて連繋部１９と共に方向Ｙへ駆動されるため、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して遅角し、それに合わせてバルブタイミングが遅角する。

このように位相変化機構５０によれば、駆動側回転体１０に対する案内回転体３４の相対回転に応じて各可動体５６，５７をそれぞれ案内溝５８，５９に沿って案内し、その結果生じる各可動体５６，５７の移動に応じて各組のリンク機構部５１をリンク作動させることで、回転体１０，１８間の相対回転位相、ひいてはバルブタイミングを変化させることができる。

次に、第一実施形態の特徴部分について説明する。
図１，５に示すように、案内溝５８の内周面は外側案内面７０、内側案内面７２、ストッパ面７４，７５、外側接続面７６，７７及び内側接続面７８，７９から構成されている。
外側案内面７０と内側案内面７２とは案内溝５８の幅方向において互いに向き合っている。外側案内面７０は、案内溝５８の延伸方向において回転軸線Ｏからの距離が変化する曲面状であり、案内回転体３４の回転径方向の外側から可動体５６の外周面６０に摺接することによって可動体５６を案内する。内側案内面７２は、外側案内面７０との間の距離が略一定となるように案内溝５８の延伸方向において回転軸線Ｏからの距離が変化する曲面状であり、案内回転体３４の回転径方向の内側から可動体５６の外周面６０に摺接することによって可動体５６を案内する。

ストッパ面７４，７５は、案内溝５８の延伸方向の両端部８０，８１にそれぞれ設けられている。各ストッパ面７４，７５は、案内溝５８の延伸方向の軸線に略垂直な平面状である。ストッパ面７４は、図１に示すように端部８０へ到達した可動体５６の外周面６０に案内溝５８の延伸方向の外側から当接し、それによって可動体５６を係止する。一方、ストッパ面７５は、図５に示すように端部８１へ到達した可動体５６の外周面６０に案内溝５８の延伸方向の外側から当接し、それによって可動体５６を係止する。

図１，５に示すように、外側接続面７６，７７は案内溝５８の両端部８０，８１にそれぞれ設けられ、同一端部８０，８１のストッパ面７４，７５と外側案内面７０との間を可動体５６の外周面６０より小径の円弧面状に接続している。また一方、内側接続面７８，７９は案内溝５８の両端部８０，８１にそれぞれ設けられ、同一端部８０，８１のストッパ面７４，７５と内側案内面７２との間を可動体５６の外周面６０より小径の円弧面状に接続している。

図１，５に示すように、案内溝５９の内周面は外側案内面９０、内側案内面９２及び接続面９４，９５から構成されている。
外側案内面９０は、可動体５７をその外周面６１に摺接して案内する点を除き、案内溝５８の外側案内面７０に準ずる構成を有し、また内側案内面９２は、可動体５７をその外周面６１に摺接して案内する点を除き、案内溝５８の内側案内面７２に準ずる構成を有している。接続面９４，９５は、それぞれ案内溝５９の両端部９６，９７に設けられて案内面９０，９２間を接続している。接続面９４は、図１に示すように案内溝５８のストッパ面７４が可動体５６を係止するとき可動体５７の外周面６１には当接せず、当該外周面６１との間に空間部９８を形成する。一方、接続面９４は、図５に示すように案内溝５８のストッパ面７５が可動体５６を係止するとき可動体５７の外周面６１には当接せず、当該外周面６１との間に空間部９９を形成する。

図２，３に示すように、ストッパ部材６４は円柱状に形成され、回転軸線Ｏに対して偏心する形態で駆動側回転体１０のスプロケット１１に設けられている。具体的にストッパ部材６４の一端部側は、接続部１５の所定箇所に圧入固定されている。ストッパ部材６４の他端部側は、回転体１０，１８の回転方向において、一方の組のリンク機構部５１の第一リンク５２と、当該リンク機構部５１の第二リンク５３に連繋する連繋部１９（以下、この連繋部１９を他方の連繋部１９と区別する場合、連繋部１９ａという）との間の空間部６５へ突出している。これによりストッパ部材６４は、連繋部１９ａより方向Ｙ側に配置されている。ここでストッパ部材６４の外周面６６は、図１に示すように案内溝５８のストッパ面７４が可動体５６を係止するとき、図３に示すように連繋部１９ａの側面６７に所定の隙間６８をあけて最接近する。また一方、図５に示すように案内溝５８のストッパ面７５が可動体５６を係止するとき、ストッパ部材６４の外周面６６は、図６に示すように連繋部１９ａの側面６７から最離間する。尚、連繋部１９ａが摺接する接続部１５の端面からストッパ部材６４が突出する高さは、図２に示すように第一リンク５２及び連繋部１９ａの厚さより小さくされ、それによって第二リンク５３とストッパ部材６４との干渉が防止されている。

次に、第一実施形態の特徴的作動について説明する。
方向Ｙのモータトルクの発生により、案内回転体３４が方向Ｙへ回転駆動されて可動体５６が案内溝５８の端部８０へ到達すると、図１に示すように可動体５６の外周面６０には、平面状のストッパ面７４が当接する。これにより、可動体５６が傾きを抑制されつつストッパ面７４に係止され、駆動側回転体１０に対する案内回転体３４の相対回転が強制的に止められる。また、可動体５６がストッパ面７４に係止されることにより、可動体５６に連繋するリンク機構部５１のリンク作動も止まるので、駆動側回転体１０に対する従動側回転体１８の相対回転位相が最遅角位相に制限される。

このような位相制限方法では、不測の外力によって可動体５６が破損すると、ストッパ面７４が可動体５６を係止し得なくなり、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して最遅角位相より方向Ｙ側へ相対回転するおそれがある。駆動側回転体１０に対する従動側回転体１８の相対回転位相が最遅角位相より大きく遅角する場合、例えばピストンとシリンダとの接触等といった悪影響を内燃機関へ及ぼすことが懸念される。また、駆動側回転体１０に対する従動側回転体１８の相対回転位相が最遅角位相より大きく遅角する場合、各組のリンク機構部５１では、リンク５２，５３が駆動側回転体１０の大径部１３へ衝突して破損することが懸念される。しかし、こうした懸念に対して本実施形態では、従動側回転体１８が最遅角位相より方向Ｙ側へ相対回転した場合、図７に示すように連繋部１９ａの側面６７が方向Ｙ側のストッパ部材６４の外周面６６に当接することで、従動側回転体１８が駆動側回転体１０のストッパ部材６４に係止される。したがって、接続部１５におけるストッパ部材６４の固定位置等を内燃機関に合わせて設定しておくことにより、内燃機関へ悪影響を及ぼさない範囲且つリンク５２，５３が駆動側回転体１０へ衝突しない範囲で、回転体１０，１８間の相対回転位相を止めることができる。

尚、方向Ｘのモータトルクの発生により、案内回転体３４が方向Ｘへ回転駆動されて可動体５６が案内溝５８の端部８１へ到達する場合、図５に示すように可動体５６の外周面６０には、平面状のストッパ面７５が当接する。したがって、上述した方向Ｙのモータトルクによる場合に準じて、可動体５６が傾きを抑制されつつストッパ面７５に係止され、駆動側回転体１０に対する従動側回転体１８の相対回転位相が最進角位相に制限される。また、不測の力により破損した可動体５６をストッパ面７５が係止し得なくなって、駆動側回転体１０に対して従動側回転体１８が最進角位相より方向Ｘ側へ相対回転した場合、連繋部１９ａが自身とは非連繋のリンク機構部５１の第一リンク５２に当接して係止される。したがって、接続部１５と第一リンク５２との連繋位置等を内燃機関に合わせて設定しておくことにより、内燃機関へ悪影響を及ぼさない範囲で回転体１０，１８間の相対回転位相を止めることができる。

以上説明した第一実施形態によると、案内溝５８の延伸方向の端部８０，８１に設けられたストッパ面７４，７５に可動体５６が係止されることにより、回転体１０，１８間の相対回転位相の変化が制限される。ここで、案内溝５８の延伸方向長さは比較的自由に設定することができるので、案内溝５８を可及的に長く形成して可動体５６の可動範囲、ひいては回転体１０，１８間の相対回転位相の可変範囲を増大することができる。しかも万が一、可動体５６が破損して回転体１０，１８間の相対回転位相が正常時の可変範囲を超えることがあっても、ストッパ部材６４や第一リンク５２の働きにより、当該相対回転位相を内燃機関及び装置１に好適な範囲に留めることができる。したがって、第一実施形態によれば、回転体１０，１８間の相対回転位相の可変範囲に対応するバルブタイミングの調整範囲を増大して、内燃機関の運転性能を適切に高めることができる。

尚、ここまでの第一実施形態では、ストッパ面７４が特許請求の範囲に記載の「メインストッパ」及び「遅角側メインストッパ」に相当し、ストッパ面７５が特許請求の範囲に記載の「メインストッパ」及び「進角側メインストッパ」に相当する。また、ストッパ部材６４が特許請求の範囲に記載の「サブストッパ」及び「遅角側サブストッパ」に相当する。さらにまた、第一実施形態では、駆動側回転体１０が特許請求の範囲に記載の「第一回転体」に相当し、従動側回転体１８が特許請求の範囲に記載の「第二回転体」に相当し、制御ユニット２０及び差動歯車機構３０が共同して特許請求の範囲に記載の「駆動手段」を構成している。

（第二実施形態）
図８〜１０は、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１００を示している。
図８，９に示すように第二実施形態では、ストッパ部材６４とは別のストッパ部材１１０が駆動側回転体１０のスプロケット１１に追加的に設けられている。具体的にストッパ部材１１０の一端部側は、接続部１５においてストッパ部材６４とは異なる箇所に圧入固定されている。ストッパ部材１１０の他端部側は、回転体１０，１８の回転方向において、連繋部１９ａとは非連繋のリンク機構部５１の第一リンク５２と、連繋部１９ａとの間の空間部１１１へ突出している。これによりストッパ部材１１０は、連繋部１９ａより方向Ｘ側に配置されている。ここでストッパ部材１１０の外周面１１２は、図１０に示すように案内溝５８のストッパ面７５が可動体５６を係止するとき、図９に示すように連繋部１９ａの側面１１３に所定の隙間１１４をあけて最接近する。また一方、図示はしないが、案内溝５８のストッパ面７４が可動体５６を係止するとき、ストッパ部材１１０の外周面１１２は、連繋部１９ａの側面１１３から最離間する。尚、接続部１５の端面からのストッパ部材１１０の突出高さは、ストッパ部材６４の場合と同様である。

以上の構成によると、不測の力により破損した可動体５６をストッパ面７５が係止し得なくなって、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して最進角位相より方向Ｘ側へ相対回転した場合、連繋部１９ａの側面１１３が方向Ｘ側のストッパ部材１１０の外周面１１２に当接する。これにより、従動側回転体１８が駆動側回転体１０のストッパ部材１１０に係止されて、駆動側回転体１０に対する従動側回転体１８の相対回転が止められる。したがって、駆動側回転体１０に対する従動側回転体１８の相対回転位相が万が一、最進角位相より進角したとしても、ストッパ部材１１０の働きにより、当該相対回転位相を内燃機関に好適な範囲に留めることが可能である。したがって、第二実施形態によっても、バルブタイミングの調整範囲を増大して、内燃機関の運転性能を適切に高めることができる。
尚、ここまでの第二実施形態では、ストッパ部材１１０が特許請求の範囲に記載の「サブストッパ」及び「進角側サブストッパ」に相当する。

以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
例えば案内溝５８については、面７４，７６，７８の組及び面７５，７７，７９の組の代わりに、図１１（同図は第一実施形態の変形例）に示す如く案内面７０，７２間を円弧面状に接続するストッパ面１５０及びストッパ面１５２を設けてもよい。また、案内溝５８の面７４，７６，７８の組と案内溝５９の接続面９４とを入れ換えて設けてもよいし、あるいは案内溝５８の面７５，７７，７９の組と案内溝５９の接続面９５とを入れ換えて設けてもよい。

さらに、案内溝５８，５９は、曲線状以外の例えば直線状等であってもよいし、案内回転体３４を貫通するものであっても貫通しないものであってもよい。また、案内溝５８，５９は、方向Ｙへ向かうほど回転軸線Ｏから離間するように傾斜していてもよい。この場合、案内回転体３４が駆動側回転体１０に対して方向Ｘへ相対回転して進角するときには、各可動体５６，５７がそれぞれ案内溝５８，５９内を回転軸線Ｏから離間する側へ案内されるようになるため、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して遅角する。またこの場合、案内回転体３４が駆動側回転体１０に対して方向Ｙへ相対回転して遅角するときには、各可動体５６，５７がそれぞれ案内溝５８，５９内を回転軸線Ｏへ接近する側へ案内されるようになるため、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して進角する。

またさらに、ストッパ部材６４，１１０については、圧入以外の例えば螺子止め等により駆動側回転体１０のスプロケット１１に固定されるものであってもよいし、駆動側回転体１０と一体に形成されるものであってもよい。また、上述の第二実施形態において、ストッパ部材６４を設けないようにしてもよい。

加えて、図１２（同図は第一実施形態の変形例）に示すように、係合突起４９を有し遊星キャリヤ３２により支持される外歯車２００を内歯車３３の代わりに設けると共に、当該外歯車２００に噛合する内歯車２０２を上述の実施形態の外歯車３１の代わりに回転体１０に設けてもよい。また、回転体１０をカム軸２に連動して回転させ、且つ回転体１８をクランク軸に連動して回転させるようにしてもよい。

さらに加えて、電動モータ２１に代えて、クランク軸の駆動トルクが伝達されることにより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回転トルクとして発生する電磁ブレーキ装置や、油圧モータ等を用いてもよい。また、本発明は、吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外にも、排気弁のバルブタイミングを調整する装置や、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適用してもよい。

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示す図であって、図２のI−I線断面図である。 図１のII−II線断面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 図１とは異なる作動状態を示す断面図である。 図３とは異なる作動状態を示す断面図である。 図１に示すバルブタイミング調整装置の特徴的作動を説明するための断面図である。 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示す図であって、図９のVIII−VIII線断面図である。 図８のIX−IX線断面図である。 図８のX−X線断面図である。 図１の変形例を示す断面図である。 図２の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１，１００ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、１０ 駆動側回転体（第一回転体）、１１ スプロケット、１３ 大径部、１５ 接続部、１８ 従動側回転体（第二回転体）、１９，１９ａ 連繋部、２０ 制御ユニット（駆動手段）、２１ 電動モータ、３０ 差動歯車機構（駆動手段）、３１，２００ 外歯車、３２ 遊星キャリヤ、３３，２０２ 内歯車、３４ 案内回転体、５０ 位相変化機構、５１ リンク機構部、５２ 第一リンク、５３ 第二リンク、５４ 溝形成部、５６ 可動体、５８ 案内溝、６４ ストッパ部材（サブストッパ、遅角側サブストッパ）、６５，１１１ 空間部、６６，１１２ 外周面、６７，１１３ 側面、６８，１１４ 隙間、７０ 外側案内面（内周面）、７２ 内側案内面（内周面）、７４，１５０ ストッパ面（内周面、メインストッパ、遅角側メインストッパ）、７５，１５２ ストッパ面（内周面、メインストッパ、進角側メインストッパ）、７６，７７ 外側接続面（内周面）、７８，７９ 内側接続面（内周面）、８０，８１ 端部、１１０ ストッパ部材（サブストッパ、進角側サブストッパ）

Claims (4)

1. クランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整する内燃機関のバルブタイミング調整装置であって、
   前記クランク軸及び前記カム軸の一方に連動して回転する第一回転体と、
   前記クランク軸及び前記カム軸の他方に連動して回転する第二回転体と、
   所定の幅をもって延伸する案内溝を有する案内回転体と、
   前記案内回転体の回転に応じて前記案内溝内を前記案内溝に沿って案内される可動体と、
   前記第一回転体、前記第二回転体及び前記可動体に連繋し、前記可動体の移動に応じて前記第一回転体及び前記第二回転体の間の相対回転位相を変化させるリンク機構部と、
   前記案内溝の内周面により形成され、前記案内溝の延伸方向の端部へ前記可動体が到達したとき前記可動体を係止するメインストッパと、
   前記第一回転体に設けられ、前記メインストッパが前記可動体を係止することにより前記リンク機構部が設定する前記相対回転位相を超えて前記リンク機構部が前記相対回転位相を変化させたとき前記第二回転体を係止するサブストッパと、
   を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記第一回転体に対して前記第二回転体が最遅角位相まで相対回転したとき前記可動体を係止する前記メインストッパとしての遅角側メインストッパと、
   前記第一回転体に対して前記第二回転体が前記最遅角位相より遅角側へ相対回転したとき前記第二回転体を係止する前記サブストッパとしての遅角側サブストッパと、
   を備え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. 前記第一回転体に対して前記第二回転体が最進角位相まで相対回転したとき前記可動体を係止する前記メインストッパとしての進角側メインストッパと、
   前記第一回転体に対して前記第二回転体が前記最進角位相より進角側へ相対回転したとき前記第二回転体を係止する前記サブストッパとしての進角側サブストッパと、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 電動モータにより発生した回転トルクを前記案内回転体へ伝達することにより前記案内回転体を回転駆動する駆動手段を備えることを特徴とする請求項１〜３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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