JP2017141676A - 位相変更ユニット及びバルブタイミング変更装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相変更ユニットにおいて、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化、高減速比化等を図る。【解決手段】第１回転体と一体的に回転するインターナルギヤ１１ｆ、第２回転体に固定されて一体的に回転する遊星キャリア２０、軸線Ｓ回りに回転させられるウォーム３１を有する回転部材３０、遊星キャリアにより軸線に対して傾斜した捻れ位置にある捻れ軸線Ｌ回りに回動自在に支持されてウォーム及びインターナルギヤに噛合する少なくとも一つの遊星ウォームホイール４０を含む。これによれば、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化、高減速比化等を達成できる。【選択図】図４

Description

本発明は、二つの回転体の回転位相を変更する位相変更ユニットに関し、特に、内燃エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期（バルブタイミング）を変更する際に適用される位相変更ユニット及びそれを用いたバルブタイミング変更装置に関する。

従来のバルブタイミング変更装置としては、カムシャフトの中心軸線回りに回転するスプロケット及び内歯車、中心軸線に対して偏心する偏心軸、偏心軸の回りに回動自在に支持されると共に内歯車に噛合する遊星歯車、カムシャフトに連結されると共に遊星歯車に係合することで遊星歯車の回転に伴いカムシャフトと一体的に回転する出力軸、偏心軸に連結される作用軸、作用軸にトルクを付与する電磁部等を備えたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

上記バルブタイミング変更装置においては、スプロケットとカムシャフトとの相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットとして、サイクロ減速機構である内接式遊星歯車機構を採用するものである。
しかしながら、このような内接式遊星歯車機構では、歯車として、平歯やはすば歯車の組合せにより構成されているため、減速比を大きくするには限界がある。
また、上記の内接式遊星歯車機構では、小型化するには限界があり、又、歯車伝達のためバックラッシが生じて、電磁部の回転方向を変更する際に、歯車同士の衝突音や振動を生じる。

特許第３９３７１６４号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を図りつつ、位相を容易に変更でき、例えば減速機として用いる場合に減速比を大きくでき、小さい出力の電動モータ等の外力を用いて二つの回転体の回転位相を容易に変更でき、又、バックラッシを解消できる、位相変更ユニット及びそれを用いたバルブタイミング変更装置を提供することにある。

本発明の位相変更ユニットは、共通の軸線上で回転する第１回転体と第２回転体の相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットであって、第１回転体と一体的に回転するインターナルギヤと、第２回転体に固定されて一体的に回転する遊星キャリアと、上記軸線回りに回転させられるウォームを有する回転部材と、遊星キャリアにより上記軸線に対して傾斜した捻れ位置にある捻れ軸線回りに回動自在に支持されて，ウォーム及びインターナルギヤに噛合する少なくとも一つの遊星ウォームホイールとを含む、構成となっている。

この構成によれば、位相の変更を行わない場合は、回転部材に外力が及ぼされず、インターナルギヤと遊星ウォームホイールはロックされかつ遊星キャリアと第２回転体は固定されているため、第１回転体と第２回転体は、共通の軸線回りに一体的に回転する。

一方、位相を変更する場合は、例えば電動モータ等の駆動源により、回転部材に外力を及ぼして、回転部材（及びウォーム）を軸線回りにおいて一方向又は他方向に適宜回転させる。すると、遊星ウォームホイールが、捻れ軸線回りにおいて他方向又は一方向に回転し（自転しつつ公転し）、遊星キャリア及び第２回転体が、第１回転体に対して軸線回りの一方向又は他方向に回転する。その結果、第１回転体と第２回転体との相対的な回転位相が変更される。

このように、位相変更ユニットとして、ウォーム（ネジ歯車）及びウォームホイール（はすば歯車）から成るウォームギヤの構造を採用するため、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を達成しつつ、位相を容易に変更することができる。
特に、ウォームギヤを採用することで減速比を大きくできるため、小さい出力の電動モータ等を用いて回転部材を容易に回転させることができる。それ故に、第１回転体と第２回転体の相対的な回転位相を容易に変更できる。
また、遊星ウォームホイールが軸線に対して所定角度をなす傾斜した捻れ軸線回りに回動自在であるため、遊星キャリアが回転部材のウォームに対してセルフロックするのを防止できる。それ故に、軸線回りにおける遊星ウォームホイールの公転を保証することができる。

ここでは、第１回転体及び第２回転体が同一方向に回転する状態において、回転部材を適宜一方向又は他方向に回転させることにより、第２回転体の回転位相を第１回転体に対して進め又は遅らせることができる。
すなわち、一方の回転体に対して他方の回転体の速度を変化させる変速機として機能させることができ、特に、一方の回転体に対して他方の回転体を減速する減速機として機能させることができる。

上記構成の位相変更ユニットにおいて、複数の遊星ウォームホイールが、上記軸線周りに等間隔に配列されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、複数の遊星ウォームホイールが、軸線周りにおいて均等にウォーム及びインターナルギヤに噛合するため、軸線回りにおける回転トルクが均等に伝達され、回転力を円滑に伝達させることができる。

上記構成をなす位相変更ユニットにおいて、遊星ウォームホイールは、相対的に移動可能に二分割された第１ウォームホール及び第２ウォームホイールと、第１ウォームホイール及び第２ウォームホイールの間に配置されて両者の相対回転により捻れ軸線の方向にカム作用を及ぼすローディングカム機構を含む、構成を採用してもよい。

この構成によれば、回転部材が回転させられると、回転部材と一体的にウォームが回転する。ここで、ウォームとウォームホイールの噛合いの関係上、先ず、第１ウォームホイールと第２ウォームホイールの一方がウォームと噛合って回転する。このとき、第１ウォームホイールと第２ウォームホイールの間に相対的な回転を生じる。この相対回転により、ローディングカム機構がカム作用を及ぼして、第１ウォームホイールと第２ウォームホイールを捻れ軸線の方向において互いに離隔させるように付勢力を及ぼす。
その結果、第１ウォームホイール及び第２ウォームホイールは、回転位相がずれると共に、一方がウォームの歯面に押し付けられ、他方がインターナルギヤの歯面に押し付けられる。これにより、遊星ウォームホイールとウォームの間及び遊星ウォームホイールとインターナルギヤの間のバックラッシが解消される。

上記構成をなす位相変更ユニットにおいて、ローディングカム機構は、第１ウォームホイールの第２ウォームホイールに対向する対向面に形成された第１カム溝と、第２ウォームホイールの第１ウォームホイールに対向する対向面に形成された第２カム溝と、第１カム溝及び第２カム溝の間に介在する転動体を含む、構成を採用してもよい。

この構成によれば、第１ウォームホイールの第１カム溝と第２ウォームホイールの第２カム溝の間に転動体が転動自在に挟持された状態において、第１ウォームホイールと第２ウォームホイールの間に相対的な回転ずれが生じると、転動体が第１カム溝及び第２カム溝に沿って転がり、第１ウォームホイールと第２ウォームホイールを捻れ軸線の方向において互いに離隔させる。

上記構成をなす位相変更ユニットにおいて、ローディングカム機構は、第１ウォームホイールの第２ウォームホイールに対向する対向面に形成された凸状カム部と、第２ウォームホイールの第１ウォームホイールに対向する対向面に形成されて凸状カム部と相補形状をなす凹状カム部を含む、構成を採用してもよい。

この構成によれば、第１ウォームホイールの凸状カム部と第２ウォームホイールの凹状カム部が互いに相補するように接触した状態において、第１ウォームホイールと第２ウォームホイールの間に相対的な回転ずれが生じると、凸状カム部と凹状カム部が互いにカム作用を及ぼして、第１ウォームホイールと第２ウォームホイールを捻れ軸線の方向において互いに離隔させる。
ここでは、第１ウォームホイール及び第２ウォームホイールだけで、転動体のような別部品が不要であるため、構造の簡素化、部品点数の削減を行うことができる。

上記構成をなす位相変更ユニットにおいて、遊星キャリアは、第２回転体に固定されるフランジ部と、遊星ウォームホイールを回動自在に支持する円筒部を含み、遊星ウォームホイールは、捻れ軸線を画定する支軸により回動自在に支持され、円筒部は、遊星ウォームホイールを回動自在に受け入れる貫通孔及び支軸を捻れ位置に位置付ける嵌合凹部を含む、構成を採用してもよい。

この構成によれば、遊星キャリアは、フランジ部を例えばボルト等を用いて第２回転体に固定することができる。また、遊星ウォームホイールに支軸等を組み込んだ状態で、遊星ウォームホイールを貫通孔に通すと共に支軸等を嵌合凹部に嵌め込むことにより、遊星ウォームホイールを遊星キャリアに容易に組み付けることができる。

上記構成をなす位相変更ユニットにおいて、第１回転体は、インターナルギヤと、遊星キャリアと、回転部材と、遊星ウォームホイールとを収容するハウジングを含み、ハウジングは、インターナルギヤを備えた第１ハウジングと、第１ハウジングに連結されると共に回転部材の端部を露出させる第２ハウジングを含む、構成を採用してもよい。

この構成によれば、インターナルギヤが別個に形成されている場合はインターナルギヤを第１ハウジングの内周面に取り付けた後に、又、インターナルギヤが一体的に形成されている場合はそのまま、第１ハウジング内に遊星ウォームホイールを予め組み込んだ遊星キャリア及び回転部材を組み付け、第２ハウジングを第１ハウジングに連結することで、位相変更ユニットの組み立てを容易に行うことができる。

上記構成をなす位相変更ユニットにおいて、遊星キャリアは、ハウジングに回動自在に支持され、回転部材は、遊星キャリアに回動自在に支持されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、位相変更ユニットが組み立てられた状態において、遊星キャリアはハウジングに対して回動自在に支持され、回転部材は遊星キャリアに対して回動自在に支持されている。
したがって、回転部材及びウォームを回転させると、遊星ウォームホイールが自転しつつ公転することで、遊星キャリアがハウジングに対して相対的に回転する。

そして、遊星キャリアを第２回転体（例えば、カムシャフト）に固定すると、遊星キャリアに対してハウジング及び回転部材が回動自在に支持された状態が得られる。
このように、第２回転体に堅固に固定される遊星キャリアに対してハウジング及び回転部材が支持されるため、構造の歪みやずれを生じることなく、所期の機能を保証することができる。

上記構成をなす位相変更ユニットにおいて、回転部材は、第２ハウジングの開口部を通して駆動源を着脱自在に連結する連結部を有する、構成を採用してもよい。
この構成によれば、第２ハウジングの開口部を通して、駆動源を、回転部材の連結部に脱着自在に連結することができる。

本発明のバルブタイミング変更装置は、第１回転体をなすハウジングロータと第２回転体をなすカムシャフトの相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットを備え、カムシャフトにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期を変更するバルブタイミング変更装置であって、位相変更ユニットとして、上記構成をなすいずれかの位相変更ユニットを採用するものである。

この構成によれば、位相を変更しない場合は、位相変更ユニットがロックされた状態であり、ハウジングロータがクランクシャフトに連動して一方向に回転すると、ハウジングロータと一体的にカムシャフトが回転する。そして、カムシャフトの回転により、吸気バルブ又は排気バルブが所定のバルブタイミングで開閉駆動される。
一方、位相を変更する場合は、例えば電動モータ等の駆動源により、位相変更ユニットの回転部材を軸線回りの一方向又は他方向に適宜回転させる。
これにより、ハウジングロータの回転に対するカムシャフトの回転が進角側又は遅角側に変更され、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期が変更される。

上記構成をなす位相変更ユニットによれば、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を達成しつつ、位相を容易に変更することができる。
例えば、減速機として用いる場合に減速比を大きくすることができる。それ故に、小さい出力の電動モータ等の外力を用いて二つの回転体の回転位相を容易に変更できる。
また、歯車機構におけるバックラッシを解消でき、歯車の衝突音や振動を解消できる。

本発明に係る位相変更ユニットの一実施形態を採用したバルブタイミング変更装置を示す外観斜視図である。 図１に示すバルブタイミング変更装置において電動モータ及びカムシャフトを省略した、位相変更ユニットの外観斜視図である。 図１に示すバルブタイミング変更装置の分解斜視図である。 図２に示す位相変更ユニットの断面図である。 図２に示す位相変更ユニットに含まれる、第１ハウジング、遊星キャリア、遊星ウォームホイール、ウォームを有する回転部材等を示す分解斜視図である。 図２に示す位相変更ユニットに含まれる、第１ハウジング、遊星キャリア、遊星ウォームホイール、ウォームを有する回転部材等を示す分解斜視図である。 図２に示す位相変更ユニットに含まれる遊星ウォームホイールの一実施形態を示すものであり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその分解斜視図である。 図７に示す遊星ウォームホイールに含まれるローディングカム機構を示すものであり、（ａ）は前方Ｆ斜めから視た分解斜視図、（ｂ）は後方Ｒ斜めから視た分解斜視図である。 図２に示す位相変更ユニットに含まれる遊星ウォームホイールの他の実施形態を示すものであり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその分解斜視図である。 図９に示す遊星ウォームホイールに含まれるローディングカム機構を示すものであり、（ａ）は前方Ｆ斜めから視た分解斜視図、（ｂ）は後方Ｒ斜めから視た分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
この実施形態に係るバルブタイミング変更装置は、図１に示すように、カムシャフトＣＳとスプロケット１１ａの相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットＵ等を備えている。ここで、カムシャフトＣＳは、軸線Ｓ回りの一方向（図１中のＷ方向）に回転する第２回転体を形成する。スプロケット１１ａは、軸線Ｓ回りの一方向（図１中のＷ方向）に回転する第１回転体の一部を形成し、チェーンを介してクランクシャフトの回転に連動する。

そして、位相変更ユニットＵが、駆動源としての電動モータＤＭにより適宜駆動制御されることにより、カムシャフトＣＳにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期（バルブタイミング）が変更されるようになっている。

位相変更ユニットＵは、図１ないし図４に示すように、第１回転体としてのハウジングロータ１０、カムシャフトＣＳに固定される遊星キャリア２０、軸線Ｓ回りに回転させられる回転部材３０、遊星キャリア２０に回動自在に支持される複数（ここでは、３つ）の遊星ウォームホイール４０等を備えている。

ハウジングロータ１０は、図２ないし図４に示すように、軸線Ｓ回りに回動自在に支持される第１ハウジング１１、第１ハウジング部１１に対してボルトｂ１により連結される第２ハウジング１２等を備えている。

第１ハウジング１１は、図４に示すように、スプロケット１１ａ、円筒部１１ｂ、貫通孔１１ｃ、環状内周部１１ｄ、環状凹部１１ｅ、インターナルギヤ１１ｆ、ボルトｂ１を捩じ込む複数のネジ穴１１ｇ等を備えている。
貫通孔１１ｃは、カムシャフトＣＳを非接触にて通すように形成されている。
環状内周部１１ｄは、遊星キャリア２０を回動自在に支持する軸受ＲＢ１を嵌め込むように形成されている。
環状凹部１１ｅは、遊星キャリア２０を軸線Ｓ方向において支持する軸受ＳＢ１を嵌め込むように形成されている。
インターナルギヤ１１ｆは、円筒部１１ｂの内周壁に形成されると共に、捻れ軸線Ｌ回りに回転する遊星ウォームホイール４０と噛合するべく、軸線Ｓを回転中心とするはすば歯車として形成されている。

第２ハウジング１２は、図４に示すように、円筒部１２ａ、環状凹部１２ｂ、開口部１２ｃ、ボルトｂ１を通す複数の貫通孔１２ｄ等を備えている。
円筒部１２ａは、第１ハウジング１１と接合されるように形成されている。
環状凹部１２ｂは、遊星キャリア２０を軸線Ｓ方向において支持する軸受ＳＢ２及び回転部材３０を軸線Ｓ方向において支持する軸受ＳＢ３を嵌め込むように形成されている。
開口部１２ｃは、回転部材３０の端部に形成された連結部３６を露出させると共に、外部から電動モータの駆動軸を連結部３６に連結し得るように形成されている。

第１ハウジング１１及び第２ハウジング１２により、インターナルギヤ１１ｆ、遊星キャリア２０、回転部材３０、遊星ウォームホイール４０を収容するハウジングが形成される。
そして、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１２の組付けについては、軸受ＲＢ１，ＳＢ１が組み込まれた第１ハウジング１１に対して、遊星ウォームホイール４０を組み込んで回転部材３０を螺合させた状態の遊星キャリア２０が組み込まれる。
続いて、軸受ＳＢ２，ＳＢ３を組み込みつつ、第２ハウジング１２が第１ハウジングに連結されて、ボルトｂ１により締結される。これにより、位相変更ユニットＵの組み立てが完了する。尚、組付け手順としては、他の手順でもよい。

遊星キャリア２０は、図４ないし図６に示すように、カムシャフトＣＳに固定されるフランジ部２１、フランジ部２１に連続して形成され遊星ウォームホイール４０を回動自在に支持する円筒部２２等を備えている。

フランジ部２１は、図４に示すように、嵌合凹部２１ａ、貫通孔２１ｂ、環状端面２１ｃ、円筒外周面２１ｄ、環状凹部２１ｅ等を備えている。
嵌合凹部２１ａは、カムシャフトＣＳの端部を嵌合させるように形成されている。
貫通孔２１ｂは、遊星キャリア２０をカムシャフトＣＳに締結して固定するボルトＢを通すように形成されている。
環状端面２１ｃは、第１ハウジング１１の環状凹部１１ｅと協働して軸受ＳＢ１を挟み込むように形成されている。
円筒外周面２１ｄは、第１ハウジング１１の環状内周部１１ｄと協働して軸受ＲＢ１を挟み込むように形成されている。
環状凹部２１ｅは、軸受ＳＢ４を当接させるように形成されている。

円筒部２２は、図４ないし図６に示すように、３つの貫通孔２２ａ、各々の貫通孔２２ａに対応して形成された嵌合凹部２２ｂ、円筒内周面２２ｃ、環状端面２２ｄ等を備えている。
貫通孔２２ａは、遊星ウォームホイール４０を捻れ軸線Ｌ回りに回動自在に受け入れるように形成されている。
嵌合凹部２２ｂは、遊星ウォームホイール４０を回動自在に支持する支軸４４の両端に固定された嵌合ブロック４５を嵌合して固定するように形成されている。
ここで、３つの貫通孔２２ａ及び貫通孔２２ａに対応して形成された嵌合凹部２２ｂは、軸線Ｓ周りにおいて、１２０度の等間隔に配列するように形成されている。
円筒内周面２２ｃは、軸受ＲＢ２を嵌め込むように形成されている。
環状端面２２ｄは、第２ハウジング１２の環状凹部１２ｂと協働して軸受ＳＢ２を挟み込むように形成されている。
尚、軸受ＲＢ１，ＲＢ２はラジアル軸受であり、軸受ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ４はスラスト軸受である。

これによれば、遊星キャリア２０は、フランジ部２１の嵌合凹部２１ａをカムシャフトＣＳの端部に嵌合させ、ボルトＢを貫通孔２１ｂに通して捩じ込むことで、カムシャフトＣＳに固定される。
また、遊星ウォームホイール４０を貫通孔２２ａに通すと共に、支軸４４の両端に固定された嵌合ブロック４５を嵌合凹部２２ｂに嵌め込むことにより、遊星ウォームホイール４０を遊星キャリア２０に容易に組み付けることができる。

回転部材３０は、図４ないし図６に示すように、軸線Ｓを回転中心とするウォーム３１、軸線Ｓ上を貫通する貫通孔３２、環状端面３３、円筒外周面３４、環状端面３５、連結部３６等を備えている。

ウォーム３１は、図４ないし図６に示すように、軸線Ｓ回りに回転させられるものであり、１条又は多条の円筒状のネジ歯車である。
貫通孔３２は、図４に示すように、軸線Ｓを中心とし、ボルトＢを通して遊星キャリア２０をカムシャフトＣＳに締結し得る内径寸法に形成されている。
環状端面３３は、図４に示すように、遊星キャリア２０の環状凹部２１ｅと協働して軸受ＳＢ４を挟み込むように形成されている。
円筒外周面３４は、図４に示すように、遊星キャリア２０の円筒内周面２２ｃと協働して軸受ＲＢ２を挟み込むように形成されている。
環状端面３５は、第２ハウジング１２の環状凹部１２ｂと協働して軸受ＳＢ３を挟み込むように形成されている。
連結部３６は、図４ないし図６に示すように、スリ割り状に形成され、電動モータＤＭの駆動軸を着脱自在に連結し得るように形成されている。

遊星ウォームホイール４０は、図５ないし図８に示すように、相対的に移動可能に二分割された第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２、第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２の間に配置されて両者の相対回転により捻れ軸線Ｌの方向にカム作用を及ぼすローディングカム機構４３等を備えている。

遊星ウォームホイール４０は、２つの軸受ｒｂ及び２つの軸受ｓｂを介して、支軸４４により回動自在に支持されている。
支軸４４は、捻れ軸線Ｌを画定すると共に、両端に嵌め込まれた嵌合ブロック４５により遊星キャリア２０に固定される。
嵌合ブロック４５は、遊星キャリア２０の円筒部２２に形成された嵌合凹部２２ｂに嵌め込まれて固定されるように形成されている。
捻れ軸線Ｌと軸線Ｓとがなす角度（捻れ角）θは、遊星ウォームホイール４０のねじれ角、ウォーム３１の進み角及び条数等を考慮しつつ、約３０°〜６０°の範囲、好ましくは４３°〜４７°（すなわち、４５°±２°）の範囲に設定される。

２つの軸受ｒｂは、ラジアル軸受であり、図７に示すように、環状凹部４１ｃ，４２ｃに嵌め込まれて、第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２を捻れ軸線Ｌ回りに回動自在に支持する。
２つの軸受ｓｂは、スラスト軸受であり、図５及び図６に示すように、支軸４４に通されると共に軸受ｒｂと嵌合ブロック４５の間に配置されている。
そして、２つの軸受ｓｂは、ローディングカム機構４３がカム作用を及ぼす際に、第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２を捻れ軸線Ｌの方向において支持し、所定範囲を超えて移動するのを規制するようになっている。

第１ウォームホイール４１は、ウォーム３１と噛合するはすば歯車をなす歯列部４１ａ、支軸４４を通す貫通孔４１ｂ、軸受ｒｂを嵌め込む環状凹部４１ｃ、対向面４１ｄ等を備えている。
第２ウォームホイール４２は、ウォーム３１と噛合するはすば歯車をなす歯列部４２ａ、支軸４４を通す貫通孔４２ｂ、軸受ｒｂを嵌め込む環状凹部４２ｃ、対向面４２ｄ等を備えている。
そして、第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２は、捻れ軸線Ｌ回りにそれぞれ回転自在に、かつ、所定範囲内において捻れ軸線Ｌの方向に相対的に移動可能に、支軸４４に支持されている。

ローディングカム機構４３は、図７（ｂ）、図８（ａ），（ｂ）に示すように、第１ウォームホイール４１の対向面４１ｄに形成された３つの第１カム溝４３ａ、第２ウォームホイール４２の対向面４２ｄに形成された３つの第２カム溝４３ｂ、第１カム溝４３ａ及び第２カム溝４３ｂの間にそれぞれ介在する３つの転動体４３ｃにより構成されている。

第１カム溝４３ａは、図８（ｂ）に示すように、捻れ軸線Ｌを中心とする円弧状でかつその中央位置が最も深く形成されている。
第２カム溝４３ｂは、図８（ａ）に示すように、捻れ軸線Ｌを中心とする円弧状でかつその中央位置が最も深く形成されている。
第１カム溝４３ａ及び第２カム溝４３ｂは、図７（ａ）に示すように、第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２の相対的な回転位相のずれがない状態、すなわち、歯列部４１ａ，４２ａが一つの歯列として並ぶ状態で、互いに中央位置が一致し、最も深い部分に転動体４３ｃを位置付けるように形成されている。
転動体４３ｃは、図７（ｂ）、図８（ａ），（ｂ）に示すように、球体をなし、第１カム溝４３ａと第２カム溝４３ｂに転動自在に挟み込まれている。

遊星ウォームホイール４０に含まれるローディングカム機構４３の作用について説明する。
回転部材３０が軸線Ｓ回りに回転させられると、回転部材３０と一体的にウォーム３１が回転する。ここで、ウォーム３１とウォームホイール４１，４２の噛合いの関係上、先ず、第１ウォームホイール４１と第２ウォームホイール４２の一方が、ウォーム３１と噛合って回転する。

このとき、第１ウォームホイール４１と第２ウォームホイール４２の間に相対的な回転を生じる。この相対回転により、第１カム溝４３ａと第２カム溝４３ｂが相対的に回転移動し、転動体４３ｃが第１カム溝４３ａ及び第２カム溝４３ｂの深い部分から浅い部分に転動することで、捻れ軸線Ｌの方向において互いに遠ざけるようなカム作用を及ぼす。
これにより、第１ウォームホイール４１と第２ウォームホイール４２は、捻れ軸線Ｌの方向において互いに離れる方向に移動させられつつ付勢される。

その結果、第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２は、回転位相がずれると共に、一方がウォーム３１の歯面に押し付けられ、他方がインターナルギヤ１１ｆの歯面に押し付けられる。
これにより、遊星ウォームホイール４０とウォーム３１の間バックラッシが解消され、又、遊星ウォームホイール４０とインターナルギヤ１１ｆの間のバックラッシが解消される。

上記構成をウォームギヤ（ウォーム３１、ウォームホイール４０）及びインターナルギヤ１１ｆにより構成される歯車機構において、ウォーム３１の歯数（条数）をＺａ、インターナルギヤ１１ｆの歯数をＺｃとした場合、減速比ｒは、ｒ＝Ｚａ／（１＋Ｚｃ）で表される。
したがって、ウォーム３１の歯数（条数）を小さく設定する（例えば、Ｚａ＝１とする）ことで、通常の平歯車を用いた遊星歯車機構に比べて、大きな減速比を得ることができる。
すなわち、装置の小型化、部品点数の削減、コストの低減等を達成しつつ、高減速比を得ることができる。
それ故に、カムシャフトＣＳ側から入力されるトルク変動の影響が電動モータ等の駆動源側に伝播し難くなり、駆動源側からの制御性が向上する。

次に、上記の位相変更ユニットＵの動作を説明する。
先ず、位相の変更を行わない場合、すなわち、バルブタイミングを変更しない場合は、回転部材３０に回転駆動力が及ぼされない。
したがって、遊星ウォームホイール４０とインターナルギヤ１１ｆは、互いに噛合った位置でロックされる。
また、ウォーム３１と遊星ウォームホイール４０とは、互いに噛合った位置でロックされる。
これにより、カムシャフトＣＳとハウジングロータ１０は、軸線Ｓ回りにおいて一方向（図１中のＷ方向、すなわちＣＷ方向）に一体的に回転する。

一方、位相を変更する場合、すなわち、バルブタイミングを変更する場合は、電動モータＤＭにより、回転部材３０に回転駆動力が及ぼされる。
例えば、回転部材３０が軸線Ｓ回りの一方向（図１中のＣＷ方向）に相対的に回転させられると、ウォーム３１も一方向（図１中のＣＷ方向）に回転し、遊星ウォームホイール４０が自転しつつ一方向（図１中のＣＷ方向）に公転する。

ここで、遊星ウォームホイール４０は、遊星キャリア２０に保持されているため、遊星キャリア２０が一方向（図１中のＣＷ方向）に回転し、遊星キャリア２０が固定されたカムシャフトＣＳが、一方向（図１中のＣＷ方向）に相対的に回転する。
すなわち、回転部材３０が一方向（ＣＷ方向）に連続して複数回に亘って回転させられることにより、ハウジングロータ１０に対してカムシャフトＣＳの回転位相が進められて、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期が進角側に変更される。

一方、回転部材３０が軸線Ｓ回りの他方向（図１中のＣＣＷ方向）に相対的に回転させられると、ウォーム３１も他方向（図１中のＣＣＷ方向）に回転し、遊星ウォームホイール４０が自転しつつ他方向（図１中のＣＣＷ方向）に公転する。

ここで、遊星ウォームホイール４０は、遊星キャリア２０に保持されているため、遊星キャリア２０が他方向（図１中のＣＣＷ方向）に回転し、遊星キャリア２０が固定されたカムシャフトＣＳが、他方向（図１中のＣＣＷ方向）に相対的に回転する。
すなわち、回転部材３０が他方向（ＣＣＷ方向）に連続して複数回に亘って回転させられることにより、ハウジングロータ１０に対してカムシャフトＣＳの回転位相が遅らせられて、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期が遅角側に変更される。

以上述べたように、上記構成をなす位相変更ユニットＵによれば、ウォーム３１（ネジ歯車）及び遊星ウォームホイール４０（はすば歯車）から成るウォームギヤの構造を採用するため、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を達成しつつ、位相を容易に変更することができる。
特に、ウォームギヤを採用することで減速比を大きくできるため、小さい出力の電動モータＤＭ等を用いて回転部材３０を容易に回転させることができる。それ故に、ハウジングロータ１０とカムシャフトＣＳの相対的な回転位相を容易に変更できる。

また、遊星ウォームホイール４０が軸線Ｓに対して所定の角度θをなす傾斜した捻れ軸線Ｌ回りに回動自在であるため、遊星キャリア２０がウォーム３１に対してセルフロックするのを防止できる。それ故に、軸線Ｓ回りにおける遊星ウォームホイール４０の公転を保証することができる。

特に、遊星ウォームホイール４０が、二分割された第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２と、両者の間に配置されたローディングカム機構４３を含むため、遊星ウォームホイール４０とウォーム３１の間及び遊星ウォームホイール４０とインターナルギヤ１１ｆの間のバックラッシを解消することができる。それ故に、歯同士の衝突音や振動等を防止できる。

また、３つの遊星ウォームホイール４０が、軸線Ｓ周りにおいて等間隔に配列されて均等にウォーム３１及びインターナルギヤ１１ｆに噛合するため、軸線Ｓ回りにおける回転トルクが均等に伝達され、回転力を円滑に伝達させることができる。

さらに、位相変更ユニットＵが組み立てられた状態において、遊星キャリア２０はハウジングロータ１０に回動自在に支持され、回転部材３０は遊星キャリア２０に対して回動自在に支持されている。
そして、遊星キャリア２０をカムシャフトＣＳに固定すると、遊星キャリア２０に対してハウジングロータ１０及び回転部材３０が回動自在に支持された状態が得られる。
このように、第２回転体としてのカムシャフトＣＳに堅固に固定される遊星キャリア２０に対してハウジングロータ１０及び回転部材３０が支持されるため、構造の歪みやずれを生じることなく、所期の機能を保証することができる。

図９及び図１０は、遊星ウォームホイール４０に含まれるローディングカム機構の他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

この実施形態に係る遊星ウォームホイール４０は、図９及び図１０に示すように、第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２、第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２の間に配置されて両者の相対回転により捻れ軸線Ｌの方向にカム作用を及ぼすローディングカム機構４３´等を備えている。

ここで、ローディングカム機構４３´は、第１ウォームホイール４１の対向面４１ｄに形成された凸状カム部４３ａ´と、第２ウォームホイール４２の対向面４２ｄに形成されて凸状カム部４３ａ´と相補形状をなす凹状カム部４３ｂ´により構成されている。

凸状カム部４３ａ´は、図１０（ｂ）に示すように、捻れ軸線Ｌを中心とする円弧状でかつその中央位置が最も突出した傾斜面を有するように形成されている。
凹状カム部４３ｂ´は、図１０（ａ）に示すように、捻れ軸線Ｌを中心とする円弧状でかつその中央位置が最も深く窪んだ傾斜面を有するように形成されている。

凸状カム部４３ａ´及び凹状カム部４３ｂ´は、図９（ａ）に示すように、第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２の相対的な回転位相のずれがない状態、すなわち、歯列部４１ａ，４２ａが一つの歯列として並ぶ状態で、互いに中央位置が一致し、互いに相補するように接触した状態となるように形成されている。

そして、第１ウォームホイール４１の凸状カム部４３ａ´と第２ウォームホイール４２の凹状カム部４３ｂ´が互いに相補するように接触した状態において、第１ウォームホイール４と第２ウォームホイール４２の間に相対的な回転ずれが生じると、凸状カム部４３ａ´と凹状カム部４３ｂ´が相対的に回転移動し、第１ウォームホイール４１と第２ウォームホイール４２を捻れ軸線Ｌの方向において互いに遠ざけるようなカム作用を及ぼす。

その結果、第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２は、回転位相がずれると共に、一方がウォーム３１の歯面に押し付けられ、他方がインターナルギヤ１１ｆの歯面に押し付けられる。
これにより、遊星ウォームホイール４０とウォーム３１の間バックラッシが解消され、又、遊星ウォームホイール４０とインターナルギヤ１１ｆの間のバックラッシが解消される。
ここでは、第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２だけで、前述実施形態のような転動体４３ｃが不要であるため、構造の簡素化、部品点数の削減を行うことができる。

上記実施形態において、インターナルギヤ１１ｆは、第１ハウジング１１の円筒部１１ｂの内周壁に一体的に形成された場合を示したが、これに限定されるものではなく、別個に形成されたインターナルギヤを第１ハウジングの内周壁に固定する構造を採用してもよい。

上記実施形態においては、遊星ウォームホイールとして、３つの遊星ウォームホイール４０を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、１つ又は２つの遊星ウォームホイールを採用してもよく、又、４つ以上の遊星ウォームホイールを採用してもよい。

上記実施形態においては、遊星ウォームホイール４０が二分割された第１ウォームホイール４１及び第２ウォームホイール４２と、ローディングカム機構４３，４３´を含む構成を示したが、これに限定されるものではなく、バックラッシ等が特に問題無ければ、単一のウォームホイールから成る遊星ウォームホイールを採用してもよい。

上記実施形態においては、位相変更ユニットとして、バルブタイミング変更装置に適用される減速機としての位相変更ユニットＵを示したが、これに限定されるものではなく、二つの回転体の相対的な回転位相を変更する必要のある機構及び装置等において、減速機、増速機、あるいは変速機等としても適用することができる。

ＣＳ カムシャフト（第２回転体）
Ｓ 軸線
Ｌ 捻れ軸線
ＤＭ 電動モータ（駆動源）
Ｕ 位相変更ユニット
ＲＢ１，ＲＢ２ 軸受（ラジアル軸受）
ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ４ 軸受（スラスト軸受）
ｂ１，Ｂ ボルト
１０ ハウジングロータ（第１回転体）
１１ 第１ハウジング（ハウジング）
１１ａ スプロケット
１１ｂ 円筒部
１１ｃ 貫通孔
１１ｄ 環状内周部
１１ｅ 環状凹部
１１ｆ インターナルギヤ
１１ｇ ネジ穴
１２ 第２ハウジング（ハウジング）
１２ａ 円筒部
１２ｂ 環状凹部
１２ｃ 開口部
１２ｄ 貫通孔
２０ 遊星キャリア
２１ フランジ部
２１ａ 嵌合凹部
２１ｂ 貫通孔
２１ｃ 環状端面
２１ｄ 円筒外周面
２１ｅ 環状凹部
２２ 円筒部
２２ａ 貫通孔
２２ｂ 嵌合凹部
２２ｃ 円筒内周面
２２ｄ 環状端面
３０ 回転部材
３１ ウォーム
３２ 貫通孔
３３ 環状端面
３４ 円筒外周面
３５ 環状端面
３６ 連結部（端部）
４０ 遊星ウォームホイール
４１ 第１ウォームホイール
４１ａ 歯列部
４１ｂ 貫通孔
４１ｃ 環状凹部
４１ｄ 対向面
４２ 第２ウォームホイール
４２ａ 歯列部
４２ｂ 貫通孔
４２ｃ 環状凹部
４２ｄ 対向面
４３，４３´ ローディングカム機構
４３ａ 第１カム溝
４３ａ´ 凸状カム部
４３ｂ 第２カム溝
４３ｂ´ 凹状カム部
４３ｃ 転動体
４４ 支軸
４５ 嵌合ブロック
ｒｂ 軸受（ラジアル軸受）
ｓｂ 軸受（スラスト軸受）

Claims (10)

1. 共通の軸線上で回転する第１回転体と第２回転体の相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットであって、
   前記第１回転体と一体的に回転するインターナルギヤと、
   前記第２回転体に固定されて一体的に回転する遊星キャリアと、
   前記軸線回りに回転させられるウォームを有する回転部材と、
   前記遊星キャリアにより前記軸線に対して傾斜した捻れ位置にある捻れ軸線回りに回動自在に支持されて，前記ウォーム及びインターナルギヤに噛合する少なくとも一つの遊星ウォームホイールと、を含む、
   ことを特徴とする位相変更ユニット。
2. 複数の前記遊星ウォームホイールが、前記軸線周りに等間隔に配列されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の位相変更ユニット。
3. 前記遊星ウォームホイールは、相対的に移動可能に二分割された第１ウォームホール及び第２ウォームホイールと、前記第１ウォームホイール及び第２ウォームホイールの間に配置されて両者の相対回転により前記捻れ軸線の方向にカム作用を及ぼすローディングカム機構を含む、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位相変更ユニット。
4. 前記ローディングカム機構は、前記第１ウォームホイールの前記第２ウォームホイールに対向する対向面に形成された第１カム溝と、前記第２ウォームホイールの前記第１ウォームホイールに対向する対向面に形成された第２カム溝と、前記第１カム溝及び第２カム溝の間に介在する転動体を含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載の位相変更ユニット。
5. 前記ローディングカム機構は、前記第１ウォームホイールの前記第２ウォームホイールに対向する対向面に形成された凸状カム部と、前記第２ウォームホイールの前記第１ウォームホイールに対向する対向面に形成されて前記凸状カム部と相補形状をなす凹状カム部を含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載の位相変更ユニット。
6. 前記遊星キャリアは、前記第２回転体に固定されるフランジ部と、前記遊星ウォームホイールを回動自在に支持する円筒部を含み、
   前記遊星ウォームホイールは、前記捻れ軸線を画定する支軸により回動自在に支持され、
   前記円筒部は、前記遊星ウォームホイールを回動自在に受け入れる貫通孔及び前記支軸を前記捻れ位置に位置付ける嵌合凹部を含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一つに記載の位相変更ユニット。
7. 前記第１回転体は、前記インターナルギヤと、前記遊星キャリアと、前記回転部材と、前記遊星ウォームホイールとを収容するハウジングを含み、
   前記ハウジングは、前記インターナルギヤを備えた第１ハウジングと、前記第１ハウジングに連結されると共に前記回転部材の端部を露出させる第２ハウジングを含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載の位相変更ユニット。
8. 前記遊星キャリアは、前記ハウジングに回動自在に支持され、
   前記回転部材は、前記遊星キャリアに回動自在に支持されている、
   ことを特徴とする請求項７に記載の位相変更ユニット。
9. 前記回転部材は、前記第２ハウジングの開口部を通して駆動源を着脱自在に連結する連結部を有する、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の位相変更ユニット。
10. 第１回転体をなすハウジングロータと第２回転体をなすカムシャフトの相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットを備え、前記カムシャフトにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期を変更するバルブタイミング変更装置であって、
    前記位相変更ユニットは、請求項１ないし９いずれか一つに記載の位相変更ユニットである、
    ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
    
    
    

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