JP2013147983A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成の複雑化を回避しつつ、相対位相の保持のためにアクチュエータにて消費される電力を低減できるバルブタイミング調整装置の提供。
【解決手段】遊星歯車５０は、クランク軸と連動回転する駆動回転体１０と、カム軸２と連動回転する従動回転体２０とに連繋しており、遊星キャリア４０の回転を遊星運動により減速することで、駆動回転体１０及び従動回転体２０間の相対位相を変化させる。遊星キャリア４０は、従動回転体２０に設けられた対向面部２７に接触面部４８を接触させることにより、制動トルクを生じさることができる。故に、各回転体１０，２０の相対位相、ひいては機関位相を保持する際に、アクチュエータ４から遊星キャリア４０に入力される入力トルクが、抑えられる。したがって、アクチュエータ４の消費電力は、低減可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動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に関する。

従来、クランク軸と連動回転する駆動回転体並びにカム軸と連動回転する従動回転体に遊星歯車を連繋させ、当該遊星歯車の遊星運動によってクランク軸及びカム軸間の相対位相（以下、「機関位相」という）を変化させるバルブタイミング調整装置が、知られている。こうした構成のバルブタイミング調整装置では、例えば特許文献１に開示の構成のように、遊星歯車を支持する入力回転体が、制御アクチュエータから入力されるトルクによって回転する。入力回転体の回転は、遊星歯車の遊星運動によって減速されて、駆動回転体及び従動回転体間の相対位相を変化させている。

ここで、上述のようなバルブタイミング調整装置では、機関位相を一定に維持すべき状況が生じる。故に、特許文献１〜５に開示の装置では、機関位相を一定に維持させるために、駆動回転体と従動回転体との相対位相を保持する保持機構が追加されている。また、特許文献６に開示の装置では、上述のような保持機構の追加に伴う構成の複雑化を回避するために、相対位相の保持は、制御アクチュエータにおける入力回転体の回転を制御することにより、実現されている。

特開２０１０−１８７７号公報 特開２０１０−１４０９７号公報 特開２０１０−２８１２９２号公報 特開２００５−１３３５４４号公報 独国特許出願公開第１０２００９０１９３９７Ａ１号明細書 特開２０１０−２５５４９４号公報

さて、特許文献６に開示の装置では、入力回転体の回転が減速されて駆動回転体及び従動回転体間の相対位相を変化させているので、入力回転体と駆動回転体及び従動回転体との回転速度の差が、大きくなる。故に、入力回転体は、駆動回転体及び従動回転体と接触しないように、装置内に設けられていた。こうした構成では、入力回転体の相対回転を妨げる高いトルクを当該入力回転体に作用させることが、困難となる。よって、駆動回転体及び従動回転体間の相対位相を保持する際には、制御アクチュエータは、高いトルクを入力回転体に入力し続けなければならなくなる。故に、制御アクチュエータにて消費される電力は、高くならざるを得なかった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、バルブタイミング調整装置の構成の複雑化を回避しつつ、相対位相の保持のためにアクチュエータにて消費される電力を低減することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動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であって、クランク軸と連動回転する駆動回転体と、カム軸と連動回転する従動回転体と、遊星キャリアを有し、遊星キャリアに入力する入力トルクを発生するアクチュエータと、遊星キャリアに支持されて駆動回転体及び従動回転体に連繋し、遊星キャリアの回転を遊星運動により減速して、駆動回転体及び従動回転体間の相対位相を変化させる遊星歯車と、を備え、遊星キャリアは、駆動回転体及び従動回転体のいずれか一方の回転体に接触する接触部、を形成することを特徴とする。

この発明では、駆動回転体及び従動回転体のいずれか一方の回転体に接触部を敢えて接触させることにより、当該一方の回転体から遊星キャリアに、当該遊星キャリアの相対回転を妨げるトルク（以下、「制動トルク」という）が作用するよう構成されている。この制動トルクは、駆動回転体及び従動回転体と遊星キャリアとの間の回転速度の差が大きくなるに従って、高くなる。故に、一方の回転体に接触部を接触させる構成では、高い制動トルクを遊星キャリアに入力させ続けることが可能となる。

そして、上述の制動トルクは、相対位相の変化を妨げる方向に作用する。故に、相対位相を保持するために必要なトルク（以下「保持トルク」という）において、制動トルクの占める割合を高められるので、アクチュエータから遊星キャリアに入力される入力トルクは、低く抑えられる。したがって、バルブタイミング調整装置は、構成の複雑化を回避されつつ、相対位相の保持のためにアクチュエータにて消費される電力を低減することができる。

請求項２に記載の発明では、接触部は、遊星キャリアの軸方向における両端面のいずれか一方に形成されることを特徴とする。

この発明のようなバルブタイミング調整装置は、内燃機関の全長短縮に寄与するため、軸方向に短くなるよう構成されている。故に、遊星キャリアの周壁面よりも軸方向のいずれか一方の端面に接触部を形成する方が、当該接触部の面積は、確保され易くなる。以上により、接触部にて生じる摩擦力を増加させ易くなるので、遊星キャリアに作用する制動トルクは向上し得る。したがって、相対位相の保持のためにアクチュエータにて消費される電力は、さらに低減可能となる。

請求項３に記載の発明では、遊星キャリアは、軸方向に沿う特定方向への移動を許容され、一方の回転体は、特定方向において接触部と対向することにより当該接触部との間にて第一隙間を形成する第一対向部、を有し、遊星歯車は、特定方向において駆動回転体と対向することにより当該駆動回転体との間にて第二隙間を形成する第二対向部、及び特定方向において従動回転体と対向することにより当該従動回転体との間にて第三隙間を形成する第三対向部、を有し、第一隙間は、第二隙間及び第三隙間よりも狭いことを特徴とする。

また請求項４に記載の発明では、一方の回転体は、特定方向とは反対の方向への移動を許容され、駆動回転体及び従動回転体のうち他方の回転体と反対方向において対向することにより、当該他方の回転体との間にて第三隙間を形成する第三対向部、を有し、第一隙間は、第三隙間よりも狭いことを特徴とする。

これらの発明のようなバルブタイミング調整装置では、互いに組み付けられた各構成間のクリアランス等に起因して、遊星キャリア及び一方の回転体は、軸方向に僅かに移動可能である。故に、遊星キャリアは、支持している遊星歯車と一体的に、軸方向に沿う特定方向への移動を許容され、一方の回転体は、特定方向とは反対の方向への移動を許容され得る。

以上の構成にて、接触部と第一対向部との間を第一隙間、遊星歯車と第二対向部との間を第二隙間、他方の回転体と一方の回転体の第三対向部との間を第三隙間、とする。そして、第一隙間を第二隙間よりも狭くすれば、遊星キャリア及び遊星歯車の特定方向への一体的な移動により、第二隙間よりも第一隙間が先に消失して、接触部は、一方の回転体の第一対向部に接触し得る。さらに、第一隙間を第三隙間よりも狭くすれば、一方の回転体の反対方向への移動により、第三隙間よりも第一隙間が先に消失して、接触部は、当該一方の回転体の第一対向部に接触し得る。

ここまで説明したように、各構成間に生じている各隙間の大きさを調整することで、一方の回転体に接触部を接触させる作動が、確実となり得る。故に、接触部にて発生する制動トルクを保持トルクとして用いることが可能となる。したがって、アクチュエータにて消費される電力を低減する効果発揮の確実性が、向上する。

請求項５に記載の発明は、カム軸から各構成間を潤滑する潤滑流体が供給されるバルブタイミング調整装置であって、駆動回転体及び従動回転体は、一方の回転体よりも特定方向に位置して潤滑流体を溜める流体室、を区画し、従動回転体は、潤滑流体を流体室に供給する供給路、を形成することを特徴とする。

この発明によれば、カム軸から供給された潤滑流体は、当該カム軸と連動回転する従動回転体の形成する供給路を通じて、駆動回転体及び従動回転体によって区画される流体室に供給される。一方の回転体は、当該回転体よりも特定方向に位置する流体室の潤滑流体の圧力を、特定方向とは反対の方向に受ける。故に、一方の回転体の第一対向部は、反対方向に位置する遊星キャリアの接触部に押し付けられる。以上により、接触部と第一対向部との間にて生じる摩擦力が増加するので、遊星キャリアに作用する制動トルクは、向上する。したがって、アクチュエータにて消費される電力は、さらに低減可能となる。

請求項６に記載の発明のバルブタイミング調整装置は、アクチュエータにおいて遊星キャリアの回転速度を制御する目標値が変化しても相対位相の保持される目標値の領域を不感帯領域とすると、不感帯領域のうちで中間よりも低い回転速度領域に属する保持値を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された保持値を目標値として、遊星キャリアの回転速度が当該保持値となるようにアクチュエータを制御する制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。

この発明のようなバルブタイミング調整装置では、各構成間に生じる摩擦等に起因して、遊星キャリアの回転速度を制御する目標値が変化しても、相対位相の保持される場合が存在し得る。このような相対位相の保持可能な目標値の領域を不感帯領域とすると、制御手段は、相対位相を保持する際に、不感帯領域のうちで中間よりも低い回転速度領域に属する保持値を目標値として、アクチュエータにおける遊星キャリアの回転速度を制御する。以上によれば、遊星キャリアの回転速度を不必要に上げるようとするアクチュエータの作動が回避されるので、当該アクチュエータにて消費される電力は、相対位相を保持可能としたうえで、低減され得る。そして、こうした制御による消費電力の低減効果が、制動トルクの作用による構造的な消費電力の低減効果と相俟って発揮されることにより、アクチュエータにて消費電力は、さらに低減可能となるのである。

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１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明の第一実施形態の特徴的構成を説明するための図である。 図４の領域Ｖを拡大した拡大図である。 図４の領域ＶＩを拡大した拡大図である。 内燃機関におけるクランク軸の回転速度とカムトルクとの相関を示す図である。 制動トルクの入力がない場合における、クランク軸の回転速度とアクチュエータの消費電力との相関を示す図である。 クランク軸の回転速度と潤滑油の圧力との相関を示す図である。 図４の変形例を示す図である。 図１０の変形例を示す図である。

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。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場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すバルブタイミング調整装置１は、車両に搭載され、内燃機関のクランク軸（図示しない）からカム軸２へ機関トルクを伝達する伝達系に設置されている。ここで、第一実施形態のカム軸２は、内燃機関の動弁のうち吸気弁（図示しない）を機関トルクの伝達により、開閉するものである。したがって、バルブタイミング調整装置１は、クランク軸に対するカム軸２の相対位相としての機関位相を変化させることで、当該吸気弁のバルブタイミングを調整する。

（基本構成）
以下、バルブタイミング調整装置１の基本構成について説明する。バルブタイミング調整装置１は、アクチュエータ４、通電制御回路部７及び遊星歯車機構８等を組み合わせてなる。

アクチュエータ４は、例えばブラシレスモータ等の電動モータであり、内燃機関の固定節に固定されるケース５と、当該ケース５により正逆回転自在に支持される回転軸６と、遊星歯車機構８の一部となる遊星キャリア４０とを有している。通電制御回路部７は、例えば駆動ドライバ及びその制御用マイクロコンピュータ等から構成され、ケース５の外部及び／又は内部に配置されてアクチュエータ４と電気的に接続されている。通電制御回路部７は、内燃機関の運転状態に応じたバルブタイミングを実現するための通電をアクチュエータ４に対して行い、回転軸６の回転駆動を制御する。

遊星歯車機構８は、駆動回転体１０、従動回転体２０、上述の遊星キャリア４０、遊星歯車５０、及び繭ばね７０等によって構成されている。遊星歯車機構８は、遊星歯車５０の遊星運動によって遊星キャリア４０の回転速度を１５０分の１程度まで減速して、従動回転体２０に伝達する。尚、遊星歯車機構８における減速比は、適宜変更されてよい。

図１〜３に示すように、全体として中空状の駆動回転体１０は、遊星歯車機構８の最外郭を形成する要素であって、当該機構８の他の構成要素２０，４０，５０，及び繭ばね７０を内部空間に収容している。駆動回転体１０は、歯車部材１２及びスプロケット部材１３の間に筒壁部材１４を同軸上に共締めすることにより、形成されている。

図１，２に示すように、有底円筒状の歯車部材１２は、歯底円の内周側に歯先円を有する駆動側内歯車部１８を周壁部に形成している。図１，３に示すように段付円筒状のスプロケット部材１３は、周壁部から径方向外側へ突出する複数の歯１９を回転方向に等間隔に有している。スプロケット部材１３は、それらの歯１９とクランク軸の複数の歯との間でタイミングチェーン（図示しない）が掛け渡されることにより、クランク軸と連繋する。かかる連繋により、クランク軸の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部材１３へ伝達されるときには、駆動回転体１０はクランク軸と連動して回転する。このとき駆動回転体１０の回転方向は、図２の反時計方向及び図３の時計方向となる。

有底円筒状の従動回転体２０は、それよりも大径円筒状の筒壁部材１４の内周側に同軸上に配置されている。図１に示すように従動回転体２０は、カム軸２に同軸上に固定される固定部２１を底壁部に形成している。かかる固定形態により従動回転体２０は、カム軸２と連動して回転可能且つ駆動回転体１０に対して相対回転可能となっている。ここで、従動回転体２０の回転方向は、駆動回転体１０と同じ図３の時計方向に設定されている。

図１，３に示すように従動回転体２０は、歯底円の内周側に歯先円を有する従動側内歯車部２２を周壁部に形成している。従動側内歯車部２２の内径は駆動側内歯車部１８の内径よりも小さく設定され、また従動側内歯車部２２の歯数は駆動側内歯車部１８の歯数よりも少なく設定されている。従動側内歯車部２２は、駆動側内歯車部１８に対して軸方向にずれて配置されている。

図１〜３に示すように、全体として筒状の遊星キャリア４０は、周壁部のうち回転体１０，２０及び回転軸６と同軸上に配置される円筒面状の内周面に、連結部４１を形成している。連結部４１は、回転軸６に設けられた継手部４３が嵌合により連結される嵌合溝部４２を有している。かかる嵌合形態により遊星キャリア４０は、回転軸６と一体に回転可能且つ駆動側内歯車部１８に対して相対回転可能となっている。

遊星キャリア４０は、各外歯車部１８，２２の内周側に配置され、周壁部のうち回転体１０，２０及び回転軸６から偏心した円筒状の外周壁面に、偏心支持部４６を形成している。偏心支持部４６は、転がり軸受６０を介して遊星歯車５０の中心孔５１に嵌合することで当該歯車５０を内周側から支持して、この遊星歯車５０を遊星運動可能に軸受している。ここで遊星運動とは、遊星歯車５０が要素１０，２０，６に対する偏心支持部４６の偏心軸線まわりに自転しつつ、要素４０，６の回転軸線まわりに公転する運動をいう。したがって、アクチュエータ４から入力される入力トルクによって回転軸６と共に遊星キャリア４０が遊星歯車５０の公転方向へ回転するときには、当該歯車５０が遊星運動することになる。加えて、遊星キャリア４０は、回転軸６に組み付けられた状態にて、軸方向に僅かに移動可能である。

全体として段付円筒状の遊星歯車５０は、歯底円の外周側に歯先円を有する駆動側外歯車部５２及び従動側外歯車部５４を、それぞれ周壁部の大径部分及び小径部分に形成している。遊星歯車５０の内周には、転がり軸受６０が設けられている。転がり軸受６０の内周壁部６１が偏心支持部４６に外嵌されることで、駆動側内歯車部１８の内周側に配置される駆動側外歯車部５２は、要素１０，２０，６に対する偏心支持部４６の偏心方向にて当該内歯車部１８と噛合している。加えて、駆動側外歯車部５２から軸方向にずれて従動側内歯車部２２の内周側に配置される従動側外歯車部５４は、要素１０，２０，６に対する偏心支持部４６の偏心方向にて当該内歯車部２２と噛合している。従動側外歯車部５４の外径は駆動側外歯車部５２の外径よりも小さく設定され、またそれら従動側外歯車部５４及び駆動側外歯車部５２の歯数は、それぞれ従動側内歯車部２２及び駆動側内歯車部１８の歯数よりも同数ずつ少なく設定されている。

繭ばね７０は、収容溝４７に収容されることにより、遊星歯車５０の転がり軸受６０と遊星キャリア４０の偏心支持部４６との間に介装されている。繭ばね７０は、帯状の金属製の部材を湾曲させることにより形成されており、概ねＵ字状の断面を有する板ばねである。一対の繭ばね７０は、帯状の両端部が遊星歯車５０の径方向において対向し且つそれら両端部間の開口が遊星歯車５０の周方向を向くようにして、各収容溝４７に収容されている。各繭ばね７０の外周側の部分であって、転がり軸受６０の内周壁部６１と接触する付勢面部７１は、当該内周壁部６１を介して遊星歯車５０を外周側へ付勢している。繭ばね７０を収容する一対の収容溝４７は、偏心支持部４６のうち遊星キャリア４０の中心に対して偏心方向に位置する部分を、周方向に挟むようにして設けられている。各収容溝４７は、偏心支持部４６におけるカム軸２側の端面からアクチュエータ４側に向かって軸方向に沿って伸びており、径方向外側の遊星歯車５０に向かって開口している。

以上のように回転体１０，２０間を歯車連繋してなる遊星歯車機構８は、アクチュエータ４によって駆動された一体要素６，４０の回転を減速することにより、駆動回転体１０及び従動回転体２０の間の相対位相となる機関位相に応じたバルブタイミングを実現する。具体的には、回転軸６と共に遊星キャリア４０が駆動回転体１０と同速に回転駆動されるときには、当該キャリア４０が駆動側内歯車部１８に対して相対回転しないので、遊星歯車５０が遊星運動せずに回転体１０，２０と連れ回りする。その結果、機関位相の変化は生じないので、バルブタイミングが保持されることになる。

一方、回転軸６と共に遊星キャリア４０が駆動回転体１０よりも高速に回転駆動されるときには、当該キャリア４０が駆動側内歯車部１８に対して進角側へと相対回転することで、遊星歯車５０が遊星運動する。その結果、駆動回転体１０に対して従動回転体２０が進角側へ相対回転するので、機関位相の進角側への変化が生じてバルブタイミングが進角することになる。

また一方、回転軸６と共に遊星キャリア４０が駆動回転体１０よりも低速に回転する又は駆動回転体１０と反対方向へ回転駆動されるときには、当該キャリア４０が駆動側内歯車部１８に対して遅角側へと相対回転することで、遊星歯車５０が遊星運動する。その結果、駆動回転体１０に対して従動回転体２０が遅角側へ相対回転するので、機関位相の遅角側への変化が生じてバルブタイミングが遅角することになる。

以上のバルブタイミング調整装置１において、通電制御回路部７により実施されるアクチュエータ４の制御について、詳しく説明する。

通電制御回路部７は、アクチュエータ４の回転軸６の回転速度を、目標値としての目標回転速度に一致させるためのフィードバック制御を実施する。具体的に、通電制御回路部７は、アクチュエータ４への通電量を示すデューティ比を、フィードバック制御の制御量として算出する。通電制御回路部７は、算出したデューティ比に基づいて、アクチュエータ４の各相巻線への通電タイミング、通電時間、実効電圧を決定し、回転軸６の回転速度が目標回転速度となるよう制御する。

ここで、目標回転速度が変化しても相対位相の変化しない不感帯が、遊星歯車機構８には生じる。この相対位相の保持される目標回転速度の領域を不感帯領域とすると、当該不感帯領域うちで最も低い目標回転速度が、最低保持回転速度となる。通電制御回路部７は、最低保持回転速度に設定された保持回転速度を保持値として記憶している。通電制御回路部７は、バルブタイミングを保持する際に、保持回転速度を上述の目標回転速度として、回転軸６の回転速度が当該保持回転速度となるように、フィードバック制御の制御量を算出する。

さらに、通電制御回路部７は、工場からの出荷時に予め記憶された初期の保持回転速度を、新たな保持回転速度にて更新することができる。初期保持回転速度は、バルブタイミング調整装置１に想定される不感帯の変動を考慮して設定された固定値であって、製造初期の遊星歯車機構８における不感帯領域の最低保持回転速度と同一又はやや高い目標回転速度に相当する値である。そして、内燃機関の長期間の使用によれば、各構成間に生じる摩擦等に起因して、不感帯は、拡張することとなる。故に、通電制御回路部７は、現在の最低保持回転速度を探し出すことにより、当該最低保持回転速度にて、記憶している保持回転速度を更新するのである。尚、探し出された最低保持回転速度がそのまま保持回転速度として設定されてもよく、又は探し出された最低保持回転速度が補正されて保持回転速度として設定されてもよい。

（特徴的構成）
次に、バルブタイミング調整装置１の特徴的構成を、図４〜図９に基づいて詳細に説明する。以下の説明では、図４に示すように、軸方向に沿ってアクチュエータ４側からカム軸２側に向かう方向を特定方向ＳＤといい、軸方向に沿ってカム軸２側からアクチュエータ４側に向かう方向を反対方向ＣＤという。また図５に示すように、遊星キャリア４０と従動回転体２０との間における軸方向の隙間を第一隙間ｇ１とする。加えて、図６に示すように、遊星歯車５０と従動回転体２０との間における軸方向の隙間を第二隙間ｇ２とし、歯車部材１２と従動回転体２０との間における軸方向の隙間を第三隙間ｇ３とする。

まず、第一隙間ｇ１について、図５に基づいて詳細に説明する。遊星キャリア４０は、従動回転体２０の固定部２１に接触する接触面部４８を有している。接触面部４８は、遊星キャリア４０の軸方向における両端面のうち、特定方向ＳＤに位置する一方に形成されている。固定部２１において、接触面部４８の特定方向ＳＤに位置し、当該方向ＳＤにて接触面部４８と対向している壁面部が、対向面部２７である。以上の対向面部２７及び接触面部４８の間に、上述の第一隙間ｇ１が形成されている。

次に、第二隙間ｇ２及び第三隙間ｇ３について、図６に基づいて詳細に説明する。従動回転体２０は、反対方向ＣＤを向く円環状の従動端面部２８を有している。一方で、遊星歯車５０は、駆動側外歯車部５２及び従動側外歯車部５４間における径方向の段差を形成し、反対方向ＣＤにおいて従動端面部２８と対向する円環状の段差面部５７を有している。以上の従動端面部２８及び段差面部５７の間に、上述の第二隙間ｇ２が形成されている。また、歯車部材１２は、段差面部５７の外周側に位置して、特定方向ＳＤを向く円環状の駆動端面部１５を有している。一方で、従動回転体２０の従動端面部２８は、歯車部材１２と特定方向ＳＤにおいて対向している。以上の駆動端面部１５及び従動端面部２８の間に、上述の第三隙間ｇ３が形成されている。

図５，６に示すように、第一隙間ｇ１は、第二隙間ｇ２及び第三隙間ｇ３よりも狭くされている。故に、軸方向における移動を許容された遊星キャリア４０及び遊星歯車５０が一体的に特定方向ＳＤへ移動すると、第一隙間ｇ１は、第二隙間ｇ２よりも先に消失する。また、軸方向における移動を許容された従動回転体２０が反対方向ＣＤへ移動しても、第一隙間ｇ１は、第三隙間ｇ３よりも先に消失する。これらのように、遊星キャリア４０及び従動回転体２０が互いに近接するよう移動することにより、接触面部４８は、対向面部２７に接触する。

また、図４に示すように、スプロケット部材１３及び筒壁部材１４と従動回転体２０は、協働で油圧室２９を区画している。加えて、従動回転体２０は、供給路２４，２５を形成している。油圧室２９は、従動回転体２０よりも特定方向ＳＤに位置する円環状の空間である。油圧室２９は、カム軸２よりも外周側に形成されており、当該カム軸２から供給される潤滑油を溜めている。

供給路２４は、カム軸２においてポンプ９から潤滑油が吐出供給される二つの供給孔３に連通することで、遊星歯車機構８における各構成間の潤滑のために、潤滑流体である内燃機関用の潤滑油を回転体１０、２０の内部空間へ導入する。供給路２４は、固定部２１に円環状に形成された導入溝２３から反対方向ＣＤに延びており、反対方向ＣＤに向かうに従って外周側に傾斜している。供給路２４は、複数形成されており、導入溝２３の周方向において互いに等しい間隔を開けて並んでいる。供給路２５は、供給路２４の外周側に位置するように、複数設けられている。供給路２５は、従動回転体２０の底壁部と周壁部との間から油圧室２９まで延びており、特定方向ＳＤに向かうに従って外周側に傾斜している。

以上の各供給路２４，２５の形態により、カム軸２から導入溝２３に供給される潤滑油は、当該潤滑油に作用している圧力及び遠心力にて供給路２４及び供給路２５を順に流通し、外周側に移動する。こうして、油圧室２９に供給された潤滑油の圧力（以下、「油圧」という）ＯＰは、スプロケット部材１３に対し従動回転体２０を反対方向ＣＤに押す。油圧ＯＰの作用によって反対方向ＣＤに移動する従動回転体２０は、対向面部２７を接触面部４８に押し付ける。

また、駆動側内歯車部１８及び従動側内歯車部２２に噛み合う駆動側外歯車部５２及び従動側外歯車部５４には、動力の伝達に際し、内周側へのラジアル荷重Ｆｒ１，Ｆｒ２が作用する。故に、例えばカム軸２に大きなカムトルクが入力されたとき等、各歯車部の各噛み合い部分にて生じる各ラジアル荷重Ｆｒ１，Ｆｒ２の差が増大すると、遊星キャリア４０及び遊星歯車５０の一体要素には、当該一体要素４０，５０を傾動させるモーメントＭが作用する。こうしたモーメントＭの作用によって特定方向ＳＤのスラスト力を受けて特定方向ＳＤに移動する一体要素４０，５０は、接触面部４８を対向面部２７に押し付ける。

ここまで説明した第一実施形態によれば、対向面部２７及び接触面部４８を敢えて接触させることで、従動回転体２０から遊星キャリア４０には、当該キャリア４０の従動回転体２０に対する相対回転を妨げる制動トルクが作用する。遊星歯車機構８によって遊星キャリア４０の回転速度が減速されているので、従動回転体２０及び遊星キャリア４０の回転速度の差は、非常に大きくなる。故に、接触面部４８及び対向面部２７の接触により、高い制動トルクが遊星キャリア４０に作用し続ける。

以上により、各回転体１０，２０の相対位相を保持するために必要な保持トルクにおいて、制動トルクの占める割合を高めることが可能となる。よって、相対位相を保持する際に、アクチュエータ４から遊星キャリア４０に入力される入力トルクは、低く抑えられる。したがって、バルブタイミング調整装置１は、構成の複雑化を回避されつつ、相対位相の保持のためにアクチュエータ４にて消費される電力を低減することができる。

また、図７に示すように、カム軸２に作用するカムトルクの平均は、クランク軸の回転速度に係わらず、ほぼ一定となる。故に、カムトルクと釣り合うように回転軸６に入力される入力トルクも、クランク軸の回転速度に係わらず、ほぼ一定となる。ここで、アクチュエータ４による仕事は、回転軸６に入力する入力トルクと、回転軸６の回転速度との積である。故に、図８に示すように、各回転体１０，２０の相対位相を保持するためにアクチュエータ４がすべき仕事は、クランク軸の回転速度に比例して増加する。

そこで、第一実施形態では、油圧を使用して対向面部２７を接触面部４８に押し付ける構成とする。内燃機関にて潤滑油を圧送しているポンプ９がクランク軸によって駆動さることによれば、図９に示すように、ポンプ９によって供給される潤滑油の圧力は、クランク軸の回転速度に比例して増加する。以上により、クランク軸の回転速度の上昇に従って対向面部２７が接触面部４８に強く押し付けられるので、これらの間に生じる摩擦力の増加によって遊星キャリア４０に作用する制動トルクは、高くなる。

以上のように、クランク軸の回転速度の増加に合わせて制動トルクが高くなることにより、回転速度の上昇に伴うアクチュエータ４の仕事の増加は、抑制されることとなる。したがって、消費電力の高まる内燃機関の高速運転時においても、アクチュエータ４にて消費される電力は、低減可能となる。

加えて第一実施形態のようなバルブタイミング調整装置１は、内燃機関の全長短縮に寄与するため、軸方向に短くなるよう構成されている。故に、遊星キャリア４０の軸方向の端面に接触面部４８を形成することで、当該接触面部４８の面積は、確保され易くなる。以上により、接触面部４８にて生じる摩擦力を増加させ易くなるので、遊星キャリア４０に作用する制動トルクは向上し得る。

さらに、各構成間に生じている各隙間ｇ１〜ｇ３の大きさを調整することで、対向面部２７に接触面部４８を接触させる作動が、確実となり得る。以上により、接触面部４８にて発生する制動トルクを保持トルクとして用いることが可能となるので、アクチュエータ４にて消費される電力を低減する効果発揮の確実性は、さらに向上するのである。

また加えて目標回転速度として最低保持回転速度が設定される第一実施形態では、遊星キャリア４０の回転速度を不必要に上げるようとするアクチュエータ４の作動が回避される。故に、アクチュエータ４にて消費される電力は、相対位相を保持可能としたうえで、低減され得る。こうした制御による消費電力の低減効果が、制動トルクの作用による構造的な消費電力の低減効果と相俟って発揮されることにより、アクチュエータ４にて消費電力は、さらに低減可能となるのである。

尚、第一実施形態において、通電制御回路部７が特許請求の範囲に記載の「記憶手段」及び「制御手段」に相当し、駆動回転体１０が特許請求の範囲に記載の「他方の回転体」に相当し、従動回転体２０が特許請求の範囲に記載の「一方の回転体」に相当し、対向面部２７が特許請求の範囲に記載の「第一対向部」に相当し、従動端面部２８が特許請求の範囲に記載の「第三対向部」に相当し、油圧室２９が特許請求の範囲に記載の「流体室」に相当し、接触面部４８が特許請求の範囲に記載の「接触部」に相当し、段差面部５７が特許請求の範囲に記載の「第二対向部」に相当する。

（第二実施形態）
図１０に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。以下の説明では、軸方向に沿ってカム軸２側からアクチュエータ４側に向かう方向を特定方向ＳＤといい、軸方向に沿ってアクチュエータ４側からカム軸２側に向かう方向を反対方向ＣＤという。また、遊星キャリア２４０と歯車部材１２との間における軸方向の隙間を第一隙間ｇ１とし、遊星歯車５０と歯車部材１２との間における軸方向の隙間を第二隙間ｇ２とする。

まず、第一隙間ｇ１について説明する。第一隙間ｇ１は、接触面部２４８及び対向面部２１７の間に形成されている。接触面部２４８は、遊星キャリア２４０の軸方向における両端面のうち、特定方向ＳＤに位置する一方に形成されている。一方で、対向面部２１７は、歯車部材１２の底壁部において接触面部２４８の特定方向ＳＤに位置する領域に形成されている。第一隙間ｇ１は、第二隙間ｇ２よりも狭くされている。

次に、第二隙間ｇ２について説明する。第二隙間ｇ２は、駆動支持端面部２１６ａ及び遊星支持端面部２５６ａの間に形成されている。駆動支持端面部２１６ａは、歯車部材１２において転がり軸受２６０によって支持されている内周壁部２１６に設けられている。駆動支持端面部２１６ａは、内周壁部２１６の軸方向における両端面のうち、反対方向ＣＤに位置する一方に形成されている。一方で、遊星支持端面部２５６ａは、遊星歯車５０において中心孔５１を形成している内周壁部２５６に設けられている。遊星支持端面部２５６ａは、内周壁部２５６の軸方向における両端部のうち、特定方向ＳＤに位置する一方に形成されている。

以上の構成では、遊星キャリア２４０及び遊星歯車５０が一体的に特定方向ＳＤへ移動すると、第一隙間ｇ１は、第二隙間ｇ２よりも先に消失する。故に、接触面部２４８は、対向面部２１７に確実に接触し得る。以上により、第二実施形態においても、遊星キャリア２４０の駆動回転体１０に対する相対回転を妨げる制動トルクが、当該キャリア２４０に作用することとなる。こうした制動トルクの作用によって遊星キャリア２４０に入力される入力トルクが低く抑えられるので、相対位相の保持のためにアクチュエータ４にて消費される電力は、低減されるのである。

尚、第二実施形態において、駆動回転体１０が特許請求の範囲に記載の「一方の回転体」に相当し、対向面部２１７が特許請求の範囲に記載の「第一対向部」に相当し、接触面部２４８が特許請求の範囲に記載の「接触部」に相当し、遊星支持端面部２５６ａが特許請求の範囲に記載の「第二対向部」に相当する。

（第三実施形態）
図１１に示すように、本発明の第三実施形態は第二実施形態の変形例である。第三実施形態における第一隙間ｇ１は、接触面部３４８及び駆動支持端面部２１６ａの間に形成されている。接触面部３４８は、遊星キャリア３４０に設けられた鍔部３４９に形成されている。鍔部３４９は、転がり軸受６０及び転がり軸受２６０の間にて、偏心支持部４６から外周側に円盤状に突出している。接触面部３４８は、鍔部３４９の軸方向における両面のうち、特定方向ＳＤに位置する一方に形成されている。接触面部３４８は、駆動支持端面部２１６ａの反対方向ＣＤにて、当該端面部２１６ａと対向している。

以上の構成では、遊星キャリア３４０及び遊星歯車５０が一体的に特定方向ＳＤへ移動すると、接触面部３４８は、駆動支持端面部２１６ａに接触する。以上により、第三実施形態においても、駆動回転体１０に対する遊星キャリア３４０の相対回転を妨げる制動トルクを、当該キャリア３４０に作用させることが可能となる。こうした制動トルクによって遊星キャリア３４０に入力される入力トルクが低く抑えられるので、相対位相の保持のためにアクチュエータ４にて消費される電力は、低減されるのである。

尚、第三実施形態において、駆動支持端面部２１６ａが特許請求の範囲に記載の「第一対向部」に相当し、接触面部３４８が特許請求の範囲に記載の「接触部」に相当する。

（他の実施形態）
以上、本発明による複数の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記実施形態において、「接触部」は、遊星キャリアに設けられた軸方向を向く端面に形成されていた。しかし、「接触部」の向き、形状、及び位置等は、適宜変更されていてよい。例えば「接触部」は、外周側に向かうに従って特定方向ＳＤに傾斜する傾斜面部であってもよく、又は周方向に延びる外周面部であってもよい。さらに、複数の「接触部」が、遊星キャリアに設けられていてもよい。

上記実施形態における「第二隙間」及び「第三隙間」の位置は、適宜変更されてよい。遊星歯車と一方の回転体との間に生じる軸方向の隙間のうちで最も狭いものが、「第二隙間」となる。また、駆動回転体と従動回転体との間に生じる軸方向の隙間のうちで最も狭いものが、「第三隙間」となる。

上記実施形態において、通電制御回路部７は、現在の最低保持回転速度を探し出すことにより、当該最低保持回転速度にて保持回転速度を更新していた。このような最低保持回転速度を探し出す処理は、例えば目標値としての保持回転速度を徐々に減少させ、相対位相が遅角を開始したときの目標値を、最低保持回転速度として検出するものであってもよい。又は、当該処理は、目標値としての保持回転速度を徐々に増加させ、相対位相が遅角を停止したときの目標値を、最低保持回転速度として検出するものであってもよい。バルブタイミング調整装置１は、特許文献６に記載の処理を通電制御回路部７にて実施することにより、アクチュエータ４にて消費される電力をさらに低減できるのである。

尚、通電制御回路部７に予め記憶された初期の保持回転速度は、更新されなくてもよい。また、保持回転速度が更新される形態においても、更新される保持回転速度は、不感帯領域のうちで中間よりも低い回転速度領域に属する保持回転速度であれば、最低保持回転速度でなくてもよい。

そして、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、「動弁」としての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できる。

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、３ 供給孔、４ アクチュエータ、６ 回転軸、７ 通電制御回路部（更新手段，制御手段）、８ 遊星歯車機構、９ ポンプ、１０ 駆動回転体（他方の回転体，一方の回転体）、１２ 歯車部材、１３ スプロケット部材、１４ 筒壁部材、１５ 駆動端面部、２１６ａ 駆動支持端面部（第一対向部）、２１７ 対向面部（第一対向部）、２０ 従動回転体（一方の回転体）、２４，２５ 供給路、２７ 対向面部（第一対向部）、２８ 従動端面部（第三対向部）、２９ 油圧室（流体室）、４０，２４０，３４０ 遊星キャリア、４６ 偏心支持部、４８，２４８，３４８ 接触面部（接触部）、３４９ 鍔部、５０ 遊星歯車、２５６ａ 遊星支持端面部（第二対向部）、５７ 段差面部（第二対向部）、６０，２６０ 転がり軸受、Ｆｒ１，Ｆｒ２ ラジアル荷重、ｇ１ 第一隙間、ｇ２ 第二隙間、ｇ３ 第三隙間、ＳＤ 特定方向、ＣＤ 反対方向

Claims (6)

1. 内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動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であって、
   前記クランク軸と連動回転する駆動回転体と、
   前記カム軸と連動回転する従動回転体と、
   遊星キャリアを有し、前記遊星キャリアに入力する入力トルクを発生するアクチュエータと、
   前記遊星キャリアに支持されて前記駆動回転体及び前記従動回転体に連繋し、前記遊星キャリアの回転を遊星運動により減速して、前記駆動回転体及び前記従動回転体間の相対位相を変化させる遊星歯車と、を備え、
   前記遊星キャリアは、前記駆動回転体及び前記従動回転体のいずれか一方の回転体に接触する接触部、を形成することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記接触部は、前記遊星キャリアの軸方向における両端面のいずれか一方に形成され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. 前記遊星キャリアは、軸方向に沿う特定方向への移動を許容され、
   前記一方の回転体は、前記特定方向において前記接触部と対向することにより、当該接触部との間にて第一隙間を形成する第一対向部、を有し、
   前記遊星歯車は、前記特定方向とは反対の反対方向において前記一方の回転体と対向することにより、当該回転体との間にて第二隙間を形成する第二対向部、を有し、
   前記第一隙間は、前記第二隙間よりも狭い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. 前記一方の回転体は、前記反対方向への移動を許容され、前記駆動回転体及び前記従動回転体のうち他方の回転体と前記特定方向において対向することにより、当該他方の回転体との間にて第三隙間を形成する第三対向部、を有し、
   前記第一隙間は、前記第三隙間よりも狭いことを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記カム軸から各構成間を潤滑する潤滑流体が供給されるバルブタイミング調整装置であって、
   前記駆動回転体及び前記従動回転体は、前記一方の回転体よりも前記特定方向に位置して前記潤滑流体を溜める流体室、を区画し、
   前記従動回転体は、前記潤滑流体を前記流体室に供給する供給路、を形成することを特徴とする請求項３又は４に記載のバルブタイミング調整装置。
6. 前記アクチュエータにおいて前記遊星キャリアの回転速度を制御する目標値が変化しても前記相対位相の保持される当該目標値の領域を不感帯領域とすると、当該不感帯領域のうちで中間よりも低い回転速度領域に属する保持値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記保持値を前記目標値として、前記遊星キャリアの回転速度が当該保持値となるように前記アクチュエータを制御する制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５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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