JP2020079562A - 連結ユニット、電動モータ及びバルブタイミング変更装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転力を伝達する連結ユニットにおいて、振動や騒音の発生を防止し、組立作業の容易化、低コスト化、小型化等を図る。【解決手段】回転体６０に対して嵌合により連結されて回転力を伝達する連結ユニットＵ１は、二面幅部１２を有する回転軸１０と、二面幅部に垂直な方向において回転体に嵌合される嵌合部６２及び二面幅部が摺動自在に嵌合される環状部２１を有し、回転軸と一体的に回転しつつ二面幅部に沿って二次元的に相対移動可能に回転軸に保持されたコマ部材２０を含む。これによれば、振動や騒音の発生を防止でき、組立作業の容易化、低コスト化、小型化等を達成できる。【選択図】図６

Description

本発明は、回転軸の偏芯及び偏角を吸収しつつ回転力を伝達する連結ユニット、連結ユニットを備えた電動モータ及び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、電動モータの回転駆動力により、減速機構又は位相調整機構に含まれる入力カム等の回転体を回転させて、バルブタイミングを変更するものが知られている。
ここで、上記回転体と連結される電動モータの連結ユニットとして、モータ本体により回転させられる出力シャフトと、出力シャフトの貫通孔に圧入された円柱状のピン部材と、ピン部材の回りに揺動自在にかつピン部材に沿って移動自在に支持されたコマ部材を備えたものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。

従来の連結ユニットにおいて、電動モータの出力シャフトの軸線が、バルブタイミング変更装置に含まれる回転体の回転中心線に対して偏芯や偏角等の位置ずれを生じた状態にある場合、コマ部材は、出力シャフトの回転に追従しながらピン部材に沿って移動すると共にピン部材を中心として揺動運動を生じる。すなわち、コマ部材は、出力シャフトに対して三次元的に移動可能に保持されている。

特に、コマ部材の揺動運動は、コマ部材と回転体との衝突による振動や騒音の発生を助長する原因となる。
また、ピン部材は、出力シャフトの貫通孔に圧入されるため、高い加工精度が要求され、高コスト化を招く。
さらに、ピン部材は、コマ部材の挿入孔に挿入されると共に出力シャフトの貫通孔に圧入されるため、ピン部材に対して、出力シャフト及びコマ部材を位置決めする必要があり、組立作業の煩雑化、組立コストの増加等を招く。

特開２０１５−１８８３０２号公報 特許第５９４０９５４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、上記従来技術の問題点を解消して、振動や騒音の発生を防止し、組立作業の容易化、低コスト化、小型化等を図れる、連結ユニット、電動モータ及びバルブタイミング変更装置を提供することにある。

本発明の連結ユニットは、回転体に対して嵌合により連結されて回転力を伝達する連結ユニットであって、二面幅部を有する回転軸と、二面幅部に垂直な方向において回転体に嵌合される嵌合部及び二面幅部が摺動自在に嵌合される環状部を有し、回転軸と一体的に回転しつつ二面幅部に沿って二次元的に相対移動可能に回転軸に保持されたコマ部材とを含む、構成となっている。

上記連結ユニットにおいて、回転軸の軸線方向におけるコマ部材の移動を規制すると共にコマ部材の二次元的移動をガイドするべく、回転軸に設けられた規制ガイド部を含む、構成を採用してもよい。

上記連結ユニットにおいて、コマ部材は、軸線方向における両側において、規制ガイド部に接触して規制されつつガイドされる凸状湾曲面を含む、構成を採用してもよい。

上記連結ユニットにおいて、凸状湾曲面は、二面幅部に垂直な直線を母線とする柱面の一部をなすように形成されている、構成を採用してもよい。

上記連結ユニットにおいて、規制ガイド部は、軸線方向において所定の遊び代をおいて、コマ部材の移動を規制するように形成されている、構成を採用してもよい。

上記連結ユニットにおいて、規制ガイド部は、回転軸において二面幅部の境界を画定する段差部と、段差部と協働してコマ部材を挟むように回転軸に固定されたストッパを含む、構成を採用してもよい。

上記連結ユニットにおいて、ストッパは、回転軸の嵌合溝に嵌め込まれたＣ型リングである、構成を採用してもよい。

上記連結ユニットにおいて、コマ部材の環状部は、二面幅部が二次元的に摺動自在に嵌合される略矩形の開口部を画定するように形成され、開口部は、二面幅部と接触する領域において平坦な内壁面を含む、構成を採用してもよい。

上記連結ユニットにおいて、コマ部材は、回転軸の軸線方向における厚さ寸法が二面幅部の幅寸法よりも小さく形成されている、構成を採用してもよい。

上記連結ユニットにおいて、コマ部材は、嵌合部の領域において、その先端に向けて回転軸の軸線方向における厚さ寸法を徐々に薄くするテーパ面を含む、構成を採用してもよい。

上記連結ユニットにおいて、コマ部材は、嵌合部の領域において、その先端に向けて開口する略Ｕ字又はＶ字状の切欠きを含む、構成を採用してもよい。

本発明の電動モータは、回転駆動力を伝達するべく外部の回転体に連結される連結ユニットを備えた電動モータであって、連結ユニットとして、上記いずれかの構成をなす連結ユニットを採用するものである。

本発明のバルブタイミング変更装置は、カムシャフトと，クランクシャフトに連動するハウジングロータとの相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットと、回転駆動力を伝達するべく位相変更ユニットの回転体に連結される連結ユニットを含む電動モータを備え、カムシャフトにより駆動される吸気用又は排気用のバルブの開閉時期を進角側又は遅角側に変更するエンジンのバルブタイミング変更装置であって、連結ユニットとして、上記いずれかの構成をなす連結ユニットを採用するものである。

上記構成をなす連結ユニットによれば、従来のような揺動運動に伴う振動や騒音の発生を防止でき、組立作業の容易化、低コスト化、小型化等を達成することができる。

本発明の連結ユニットを含む電動モータを備えたバルブタイミング変更装置を前方斜めから視た外観斜視図である。 図１に示す電動モータを後方斜めから視た外観斜視図である。 本発明の連結ユニット及び位相変更ユニットを示す斜視断面図である。 本発明の連結ユニットと位相変更ユニットの回転体が連結された状態を前方斜めから視た外観斜視図である。 本発明の連結ユニットと位相変更ユニットの回転体が連結された状態を前方から視た正面図である。 本発明の連結ユニットを示す外観斜視図である。 図６に示す連結ユニットの分解斜視図である。 図６に示す連結ユニットの一部を示す部分側面図である。 図６に示す連結ユニットの一部を示す部分平面図である。 図６に示す連結ユニットを軸線方向から視た端面図である。 図６に示す連結ユニットの一部をなすコマ部材を示す外観斜視図である。 図６に示す連結ユニットにおいて、回転軸に対するコマ部材の二次元的な移動を説明する平面図である。 本発明の連結ユニットに含まれる回転軸の軸線が回転体の軸線に対して偏芯及び偏角した状態にあるときのコマ部材の動作を説明する動作図である。 本発明の連結ユニットに含まれる回転軸の軸線が回転体の軸線に対して偏芯及び偏角した状態にあるときのコマ部材の動作を説明する動作図である。 本発明の連結ユニットに含まれる回転軸の軸線が回転体の軸線に対して偏芯及び偏角した状態にあるときのコマ部材の動作を説明する動作図である。

以下、本発明の実施形態について、図１ないし図１５を参照しつつ説明する。
一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、連結ユニットＵ１を含む電動モータＭ、カムシャフトＣＳとスプロケット４１ａの相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットＵ２を備えている。
ここで、カムシャフトＣＳは、回転中心線Ｓ１回りの一方向に回転するものであり、スプロケット４１ａは、回転中心線Ｓ１回りの一方向に回転し、チェーンを介してクランクシャフトの回転に連動する。

電動モータＭは、ブラシレスＤＣモータであり、永久磁石を有するロータ、励磁用のコイルを含むステータ、制御回路及び電子部品が実装された制御回路基板、その他の電子部品、外輪郭を画定するハウジングＭ１、ロータに連結されると共にハウジングＭ１から突出する連結ユニットＵ１を備えている。

連結ユニットＵ１は、図６及び図７に示すように、軸線Ｓ回りに回転する回転軸１０、コマ部材２０、ストッパとしてのＣ型リング３０を備えている。
位相変更ユニットＵ２は、図３に示すように、ハウジングロータ４０、波動歯車機構５０、回転中心線Ｓ１回りに回転する回転体６０を備えている。

そして、電動モータＭは、連結ユニットＵ１が位相変更ユニットＵ２に連結されると共に、ハウジングＭ１が例えばチェーンカバー部材に対してネジにより固定されることにより、エンジンに組み付けられるようになっている。
ここで、電動モータＭに含まれる連結ユニットＵ１の回転軸１０の軸線Ｓは、位相変更ユニットＵ２に含まれる回転体６０の回転中心線Ｓ１と一致するように組み付けられるのが理想であるが、実際には製造誤差又は組付け誤差等により、軸線Ｓが回転中心線Ｓ１に対して偏芯又は偏角した状態で組み付けられる場合がある。

そこで、連結ユニットＵ１は、回転中心線Ｓ１に対する軸線Ｓの位置ずれに基づく偏芯及び偏角を吸収しつつ、電動モータＭの回転駆動力を回転体６０に伝達するように機能する。
また、バルブタイミング変更装置においては、位相変更ユニットＵ２が、連結ユニットＵ１を介して、電動モータＭ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。

回転軸１０は、図６、図７、図１０に示すように、金属材料を用いて軸線Ｓを中心とする外径Ｄの円柱状に形成され、一端側において連結部１１、他端側において二面幅部１２、段差部１３、嵌合溝１４を備えている。

連結部１１は、電動モータＭのロータと一体的に回転するべく、ロータが固定されるように形成されている。
二面幅部１２は、回転力を伝達するのに必要な機械的強度を確保できる幅寸法Ｗ１で、軸線Ｓを中心とする点対称な形状をなし、平行な二つの平坦面１２ａ，１２ａにより画定される。
二面幅部１２は、コマ部材２０を二次元的に摺動自在に支持すると共に、軸線Ｓ回りにおいてコマ部材２０を一体的に回転させるように機能する。

段差部１３は、軸線Ｓ方向において、二面幅部１２の境界を画定するべく、平坦面１２ａに垂直な平面として形成されている。
そして、段差部１３は、回転軸１０の軸線Ｓ方向におけるコマ部材２０の移動を規制すると共にコマ部材２０の二次元的な移動をガイドする規制ガイド部として機能する。

嵌合溝１４は、軸線Ｓ方向における二面幅部１２の先端側において、回転軸１０の外周面を一定の深さをなす円弧状に肉抜きした二つの円弧溝として形成されている。
そして、嵌合溝１４には、規制ガイド部として機能するＣ型リング３０が嵌合されるようになっている。
ここで、嵌合溝１４は、軸線Ｓ方向において、コマ部材２０の厚さ寸法Ｗに遊び代ΔＣを加えた距離（Ｗ＋ΔＣ）だけ、段差部１３から隔てた位置にＣ型リング３０を位置付けるように形成されている。

ここでは、遊び代ΔＣが設けられているため、コマ部材２０は、二面幅部１２に沿って二次元的に移動する際に、規制ガイド部としての段差部１３及びＣ型リング３０に対して食い付きやスティック現象等を生じることなく、円滑に移動することができる。

コマ部材２０は、図７ないし図１１に示すように、金属材料を用いて略矩形の板状に形成されており、環状部２１、開口部２２、二面幅部１２に垂直な方向に突出する一対の嵌合部２３、嵌合部２３の領域に形成された切欠き２４、軸線Ｓ方向の両側に形成された凸状湾曲面２５、二つの嵌合部２３の領域に形成されたテーパ面２６を備えている。

環状部２１は、二面幅部１２の長手方向（直線Ｈ方向）に長尺な略矩形の環状に形成され、長手方向の両側において円弧面２１ａを備えている。
円弧面２１ａは、回転軸１０の最大位置ずれ（偏芯、偏角）を考慮しても、回転体６０の貫通孔６１の内壁面との間に、常に隙間が生じるように形成されている。

開口部２２は、環状部２１の内側に画定されて、回転軸１０の二面幅部１２が摺動自在に嵌合される略矩形状に形成されている。
そして、開口部２２は、二面幅部１２の平坦面１２ａ、１２ａと接触する領域において、平坦で互いに平行な二つの内壁面２２ａ，２２ａを備えている。
また、開口部２２は、二面幅部１２の長手寸法において、回転軸１０の最大位置ずれ（偏芯、偏角）を考慮しても、二面幅部１２の長手方向の両端に位置する円弧面１２ｂとの間に、常に隙間が生じるように形成されている。

これによれば、コマ部材２０は、開口部２２の内壁面２２ａ，２２ａが二面幅部１２の平坦面１２ａ，１２ａと接触した状態で移動自在に保持されるため、コマ部材２０の倒れを確実に防止できる。
それ故に、コマ部材２０は、二面幅部１２の平坦面１２ａ，１２ａに対して垂直な姿勢を維持しつつ二面幅部１２に沿って二次元的に移動することができる。

嵌合部２３は、回転体６０の嵌合溝６２に嵌合されるものであり、二面幅部１２の平坦面１２ａ，１２ａに垂直な方向（直線Ｖ方向）において環状部２１から略矩形状に突出して形成され、軸線Ｓ及び直線Ｖに垂直な直線Ｈ方向の両外側において、平坦な係合面２３ａを画定している。
嵌合部２３の幅寸法Ｗ２は、回転体６０の嵌合溝６２に摺動自在に嵌め込まれる寸法に形成されている。
これにより、嵌合部２３の係合面２３ａは、嵌合溝６２の壁面６２ａに対して摺動自在に面接触して、ガタツキ等を生じることなく、回転力を確実に伝達することができる。

切欠き２４は、嵌合部２３の領域において、二面幅部１２に垂直な方向（直線Ｖ方向）の外向きに、すなわち、その先端に向けて開口する略Ｕ字又はＶ字状に形成されている。
このように、嵌合部２３の領域に切欠き２４が設けられることにより、コマ部材２０を軽量化でき、連結ユニットＵ１としての軽量化、慣性モーメントの低減等を達成できる。

凸状湾曲面２５は、図９及び図１１に示すように、曲線ＣＬに沿って二面幅部１２に垂直な直線Ｌを移動させた際に形成される曲面により画定される。
ここで、曲線ＣＬは、軸線Ｓ及び直線Ｈを含む平面に平行な平面上に位置し、かつ、軸線Ｓ及び直線Ｖを含む平面上に中心を有する曲率半径Ｒにより描かれるものである。
すなわち、凸状湾曲面２５は、二面幅部１２に垂直な直線Ｌを母線とする柱面の一部をなすように形成されている。
尚、図１１において、軸線Ｓ、直線Ｈ、及び直線Ｖは、コマ部材２０の中心においてお互いに直交するように描かれている。

このように、コマ部材２０の軸線Ｓ方向における両側において、凸状湾曲面２５が設けられているため、コマ部材２０は、図１２中の二点鎖線で示すように、凸状湾曲面２５が規制ガイド部としての段差部１３又はＣ型リング３０に接触して規制されつつ、二面幅部１２に沿って円滑に二次元的に移動することができる。
特に、凸状湾曲面２５が柱面の一部をなすように形成されているため、コマ部材２０は、段差部１３及びＣ型リング３０に対して円滑に摺動し、二面幅部１２に対して垂直な姿勢を維持しつつ二次元的に移動することができ、又、コマ部材２０の移動に伴う振動や騒音の発生を防止することができる。

テーパ面２６は、図８に示すように、嵌合部２３の領域において、直線Ｖ方向の外側に向けてすなわちその先端に向けて、軸線Ｓ方向における厚さ寸法が徐々に薄くなるように形成されている。
ここで、テーパ面２６は、回転軸１０の最大位置ずれ（偏芯、偏角）を考慮しても、コマ部材２０が回転体６０の端面６３からはみ出さないように形成されている。

これによれば、回転軸１０の軸線Ｓが回転体６０の回転中心線Ｓ１に対して偏芯又は偏角した状態で回転する場合、コマ部材２０の嵌合部２３が回転体６０の端面６３から突出しない状態を維持しつつ、回転軸１０から回転体６０に回転力を伝達することができる。それ故に、コマ部材２０が他の隣接する部材と干渉するのを防止でき、回転力の伝達動作が確実に行われる。

上記形態をなすコマ部材２０は、全体として、軸線Ｓ、直線Ｖ、直線Ｈをそれぞれ中心として点対称に、軸線Ｓ及び直線Ｖを含む平面に対して面対称に、直線Ｖ及び直線Ｈを含む平面に対して面対称に形成されている。
このように、コマ部材２０が対称形状に形成されているため、表裏及び上下の方向性が無く、回転軸１０の二面幅部１２に対して、コマ部材２０をその向きに関係なく装着することができ、作業性が向上する。
また、コマ部材２０は、板状をなし、環状部２１及び環状部２１よりも幅狭にて環状部２１から突出する一対の嵌合部２３により全体の外輪郭が形成されるため、コマ部材２０の小型化、薄型化等を達成することができる。

Ｃ型リング３０は、金属製のバネ材料等を用いて、環状の一部を取り除いた形態に形成されたスナップリングである。
そして、Ｃ型リング３０は、段差部１３と協働してコマ部材２０を挟むように回転軸１０の嵌合溝１４に嵌め込まれて固定されるストッパとして機能し、コマ部材２０の脱落を防止する。
また、Ｃ型リング３０は、回転軸１０の軸線Ｓ方向におけるコマ部材２０の移動を規制すると共にコマ部材２０の二次元的な移動をガイドする規制ガイド部としても機能する。

このように、ストッパとしてＣ型リング３０を採用したことにより、回転軸１０の二面幅部１２にコマ部材２０を嵌め込んだ後にＣ型リング３０を装着するだけで、連結ユニットＵ１の組付けを完了することができ、組立作業の容易化を達成できる。
また、規制ガイド部としては、回転軸１０に形成された段差部１３と、回転軸１０に取り付けられるＣ型リング３０を採用するため、別部品としてはＣ型リング３０だけであり、全体として構造の簡素化を達成できる。

また、コマ部材２０は、回転軸１０の軸線Ｓ方向における厚さ寸法Ｗが二面幅部１２の幅寸法Ｗ１よりも小さく形成されている。
これによれば、回転軸１０の軸線Ｓ方向において、コマ部材２０を板状に形成して薄型化でき、連結ユニットＵ１の軽量化、小型化、及び慣性モーメントの低減を達成できる。
また、コマ部材２０を薄型化できることで、コマ部材２０が連結される回転体６０、さらには、位相変更ユニットＵ２の薄型化及び小型化にも寄与する。

次に、上記連結ユニットＵ１の組付け作業について説明する。
組付け作業に際して、回転軸１０、コマ部材２０、Ｃ型リング３０が準備される。
先ず、コマ部材２０の開口部２２に対して、回転軸１０の二面幅部１２を挿入するようにして、コマ部材２０が回転軸１０に組み付けられる。
続いて、コマ部材２０の外側から、Ｃ型リング３０が、回転軸１０の嵌合溝１４に嵌め込まれて回転軸１０に組み付けられる。
これにより、連結ユニットＵの組付けが完了する。
このように、従来の構造で必要とされた圧入作業や位置決め作業が不要になり、組付け作業を容易に行うことができる。

次に、上記連結ユニットＵ１の動作について、図１３ないし図１５を参照しつつ説明する。尚、図１３及び図１４は、連結ユニットＵ１及び回転体６０を前方斜め方向から視た動作図であり、図１５は、連結ユニットＵ１及び回転体６０を側面方向から視た動作図である。ここでは、回転軸１０の軸線Ｓが、回転体６０の回転中心線Ｓ１に対して、偏芯及び偏角して連結された状態に組み付けられている。

回転軸１０が、図１３及び図１４に示すように、矢印方向に回転すると、コマ部材２０は、回転軸１０と一体的に回転すると共に二面幅部１２に沿って二次元的に移動する。
すなわち、コマ部材２０は、二面幅部１２に沿って直線Ｈ方向に移動すると共に二面幅部１２に垂直な直線回りに揺動するように移動して、軸線Ｓの位置ずれに基づく偏芯及び偏角を吸収する。
これにより、コマ部材２０の嵌合部２３は、回転体６０の嵌合溝６２に対して、常に係合した状態が維持され、回転軸１０の回転力が回転体６０に伝達される。その結果、回転体６０は、回転軸１０と同期して回転する。

また、回転軸１０が矢印方向に回転する際に、図１５に示すように、コマ部材２０は二面幅部１２に対して垂直な直立姿勢を維持しつつも、回転体６０の端面６３からはみ出さない状態で、二次元的に移動しつつ回転体６０に回転力を伝達する。

このように、回転軸１０と一体的にコマ部材２０が回転する際に、コマ部材２０は、二面幅部１２に対して直立姿勢を維持して、二面幅部１２に沿って二次元的に移動するだけであるため、従来のような揺動運動を防止できる。それ故に、揺動運動に伴う振動や騒音の発生を防止できる。
また、上記構成をなす連結ユニットＵ１によれば、コマ部材２０が回転軸１０の二面幅部１２を介して回転軸１０に直接保持されているため、従来のようなピン部材が不要であり、組立作業の容易化、低コスト化、小型化等を達成できる。

さらに、上記構成をなす連結ユニットＵ１を備えた電動モータＭによれば、全体として、組立作業の容易化、低コスト化、小型化等を達成でき、又、回転体に回転力を伝達するために適用される場合、従来のような揺動運動に伴う振動や騒音の発生を防止できる。

次に、位相変更ユニットＵ２を構成するハウジングロータ４０、波動歯車機構５０、及び回転体６０について説明する。
ハウジングロータ４０は、図３に示すように、回転中心線Ｓ１回りに回転自在に支持されると共にスプロケット４１ａを有する第１ハウジング４１、第１ハウジング４１に対してネジｂ１により結合される第２ハウジング４２を備えている。

波動歯車機構５０は、回転体６０が回転することで、カムシャフトＣＳとハウジングロータ４０との間に相対的な回転を生じさせる役割をなすものであり、第１内歯車５１、外歯車５２、第２内歯車５３により構成されている。

第１内歯車５１は、金属材料を用いて、鍛造等により有底円筒状に形成され、歯数Ｎの歯列５１ａ、第１ハウジング４１の内周面を摺動自在に支持する外周面５１ｂを備えている。尚、第１内歯車５１は、締結ボルトｂ２により、カムシャフトＣＳと一体的に回転するように固定されている。

外歯車５２は、金属材料を用いて、弾性変形可能な薄い肉厚の円筒状に形成され、その外周面において歯数Ｎ−２の歯列５２ａを備えている。
歯列５２ａは、回転中心線Ｓ１方向における略半分の奥側領域が第１内歯車５１の歯列５１ａと噛合し、回転中心線Ｓ１方向における略半分の前側領域が第２内歯車５３の歯列５３ａと噛合する。
ここで、「前側」とは、図３において軸線Ｓ１方向の左側であり、「奥側」とは、図３において軸線Ｓ１方向の右側である。
第２内歯車５３は、金属材料を用いて、鍛造等により鍔付き円環状に形成され、歯数Ｎ−２の歯列５３ａ、第１ハウジング４１と第２ハウジング４２に挟持されて固定される鍔部５３ｂを備えている。

そして、外歯車５２は、回転体６０の作用部６４のカム作用を受けることにより楕円状に変形させられて、第１内歯車５１と二箇所で部分的に噛合すると共に、第２内歯車５３と二箇所で部分的に噛合するようになっている。

回転体６０は、連結ユニットＵ１のコマ部材２０が連結されて回転駆動力が及ぼされるものであり、図３ないし図５に示すように、コマ部材２０の環状部２１が挿入される貫通孔６１、コマ部材２０の嵌合部２３が嵌合される一対の嵌合溝６２，６２、端面６３、略楕円形状をなす作用部６４を備えている。
嵌合溝６２は、矩形溝に形成され、両側の壁面６２ａ，６２ａに対して、コマ部材２０の嵌合部２３の両側の係合面２３ａ，２３ａが接触するように形成されている。
作用部６４は、弾性ベアリング６５を介して、外歯車５２にカム作用を及ぼすようになっている。

そして、回転体６０が回転することで、作用部６４が外歯車５２にカム作用を及ぼし、第１内歯車５１及び第２内歯車５３と噛合した状態にある外歯車５２が、楕円変形しつつその噛合位置が回転中心線Ｓ１回りに連続的に変化するようになっている。

次に、上記連結ユニットＵ１を備えた電動モータＭ及び位相変更ユニットＵ２を含むバルブタイミング変更装置の動作を説明する。
先ず、位相の変更を行わない、すなわち、バルブタイミングを変更しない場合は、電動モータＭは、連結ユニットＵ１を介し、回転体６０に対して、カムシャフトＣＳの回転速度と同一の回転速度でカムシャフトＣＳと同一方向に回転駆動力を及ぼすように駆動制御される。
したがって、第１内歯車５１と外歯車５２は、互いに噛合った位置でロックされる。
また、外歯車５２と第２内歯車５３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４０は、回転中心線Ｓ１回りにおいて一方向に一体的に回転する。

一方、位相を変更する、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Ｍは、連結ユニットＵ１を介し、回転体６０に対して、カムシャフトＣＳの回転速度と異なる回転速度でカムシャフトＣＳと同一方向に回転駆動力を及ぼすように駆動制御される。
例えば、電動モータＭが、連結ユニットＵ１を介し、回転体６０に対して、カムシャフトＣＳの回転速度よりも速い回転速度でカムシャフトＣＳと同一方向（図２中のＣＷ方向）に回転駆動力を及ぼすように駆動制御されると、回転体６０が回転中心線Ｓ１回り一方向に相対的に回転させられることになり、回転体６０の作用部６４は、一方向に回転しつつ外歯車５０に対してカム作用を及ぼす。
そして、回転体６０が一方向に一回転すると、外歯車５２は、第１内歯車５１に対して、歯数差（Ｎ−（Ｎ−２））分だけ回転差を生じ、他方向にずれる。
一方、回転体６０が一方向に回転しても、外歯車５２の歯数と第２内歯車５３の歯数は同一であるため、同位相を保持する。

すなわち、回転体６０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４０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、電動モータＭが、連結ユニットＵ１を介し、回転体６０に対して、カムシャフトＣＳの回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフトＣＳと同一方向に回転駆動力を及ぼすように駆動制御されると、回転体６０が回転中心線Ｓ１回りの他方向（図２中のＣＣＷ方向）に相対的に回転させられることになり、回転体６０の作用部６４は、他方向に回転しつつ外歯車５２に対してカム作用を及ぼす。
そして、回転体６０が他方向に一回転すると、外歯車５２は、第１内歯車５１に対して、歯数差（Ｎ−（Ｎ−２））分だけ回転差を生じ、一方向に（図２中のＣＷ方向）にずれる。
一方、回転体６０が他方向に回転しても、外歯車５２の歯数と第２内歯車５３の歯数は同一であるため、同位相を保持する。

すなわち、回転体６０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４０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。

この変更動作に際して、上記構成をなす連結ユニットＵ１が採用されることにより、コマ部材２０と回転体６０との連結領域において、振動や騒音の発生を防止できる。
また、上記構成をなす連結ユニットＵ１を採用することにより、バルブタイミング変更装置全体として、組立作業の容易化、低コスト化、小型化等を達成できる。

上記実施形態においては、コマ部材２０が、二面幅部１２に沿って二次元的に相対移動可能に回転軸１０に保持される構成として、コマ部材２０が二面幅部１２に対して摺動自在に直接支持される構成を示したが、これに限定されるものではなく、二面幅部１２沿って、二次元的に相対移動可能であれば、その他の形態をなす構成を採用してもよい。

上記実施形態においては、コマ部材２０が、倒れないで二面幅部１２に沿って二次元的に相対移動可能に回転軸１０に保持される構成として、コマ部材２０の開口部２２に形成される二つの内壁面２２ａ，２２ａが、二面幅部１２の平坦面１２ａ，１２ａと面接触するべく平坦面として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い。
例えば、コマ部材の開口部に形成される二つの内壁面が、平坦面に１２ａ，１２ａに向けて凸状に湾曲する半円筒状の湾曲面として形成され、コマ部材が倒れないように規制又はガイドされて回転軸に保持される構成を採用してもよい。一例として、規制ガイド部がコマ部材の倒れも規制するような形態に形成されて、コマ部材を二面幅部１２に沿って二次元的に相対移動可能にガイドする構成であってもよい。

上記実施形態においては、コマ部材として、両側に凸状湾曲面２５を備えたコマ部材２０を示したが、これに限定されるものではなく、コマ部材が二面幅部１２に沿って二次元的に移動し得るものであれば、凸状湾曲面を廃止してもよい。
上記実施形態においては、回転軸１０の軸線Ｓ方向において、コマ部材２０の遊び代ΔＣを設けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、規制ガイド部の形状及びコマ部材の両側の形状を適宜変更することでコマ部材の二次元的な移動が得られる場合は、遊び代を廃止してもよい。

上記実施形態においては、回転軸１０の軸線Ｓ方向におけるコマ部材２０の移動を規制すると共にコマ部材２０の二次元的移動をガイドする規制ガイド部として、回転軸１０の段差部１３と、回転軸１０に固定されるＣ型リング３０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、Ｃ型リング３０に替えて、回転軸において二面幅部の先端側に雌ネジ部を設け、この雌ネジ部に捩じ込まれるダブルナットを採用してもよい。

上記実施形態においては、回転軸１０の軸線Ｓ方向におけるコマ部材２０の移動を規制すると共にコマ部材２０の二次元的移動をガイドする規制ガイド部として、平面状の段差部１３及びＣ型リング３０を示したが、これに限定されるものではなく、コマ部材２０に向けて凸状に湾曲した湾曲面をなす段差部及びストッパを採用してもよい。

上記実施形態においては、連結ユニットＵ１のコマ部材２０が連結される回転体として、波動歯車機構５０に作用する回転体６０を示したが、これに限定されるものではなく、遊星歯車機構に含まれる回転体を適用してもよい。

以上述べたように、本発明の連結ユニットは、従来のような揺動運動に伴う振動や騒音の発生を防止でき、組立作業の容易化、低コスト化、小型化等を達成することができるため、バルブタイミング変更装置の位相変更ユニットを駆動する電動モータを連結する連結ユニットとして適用できるのは勿論のこと、その他の回転駆動力を伝達する機構にも適用することができる。

Ｍ 電動モータ
Ｕ１ 連結ユニット
Ｕ２ 位相変更ユニット
Ｓ 軸線
ΔＣ 遊び代
１０ 駆動軸
１２ 二面幅部
Ｗ１ 二面幅部の幅寸法
１３ 段差部（規制ガイド部）
１４ 嵌合溝
２０ コマ部材
Ｗ コマ部材の厚さ寸法
２１ 環状部
２２ 開口部
２２ａ 内壁面
２３ 嵌合部
２４ 切欠き
２５ 凸状湾曲面（柱面）
Ｌ 直線（母線）
２６ テーパ面
３０ Ｃ型リング（ストッパ、規制ガイド部）
ＣＳ カムシャフト
４０ ハウジングロータ
６０ 回転体

Claims (13)

1. 回転体に対して、嵌合により連結されて回転力を伝達する連結ユニットであって、
   二面幅部を有する回転軸と、
   前記二面幅部に垂直な方向において前記回転体に嵌合される嵌合部及び前記二面幅部が摺動自在に嵌合される環状部を有し、前記回転軸と一体的に回転しつつ前記二面幅部に沿って二次元的に相対移動可能に前記回転軸に保持されたコマ部材と、
   を含む、
   ことを特徴とする連結ユニット。
2. 前記回転軸の軸線方向における前記コマ部材の移動を規制すると共に前記コマ部材の二次元的移動をガイドするべく、前記回転軸に設けられた規制ガイド部を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の連結ユニット。
3. 前記コマ部材は、前記軸線方向における両側において、前記規制ガイド部に接触して規制されつつガイドされる凸状湾曲面を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の連結ユニット。
4. 前記凸状湾曲面は、前記二面幅部に垂直な直線を母線とする柱面の一部をなすように形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の連結ユニット。
5. 前記規制ガイド部は、前記軸線方向において所定の遊び代をおいて、前記コマ部材の移動を規制するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項２ないし４いずれか一つに記載の連結ユニット。
6. 前記規制ガイド部は、前記回転軸において前記二面幅部の境界を画定する段差部と、前記段差部と協働して前記コマ部材を挟むように前記回転軸に固定されたストッパを含む、
   ことを特徴とする請求項２ないし５いずれか一つに記載の連結ユニット。
7. 前記ストッパは、前記回転軸の嵌合溝に嵌め込まれたＣ型リングである、
   ことを特徴とする請求項６に記載の連結ユニット。
8. 前記環状部は、前記二面幅部が二次元的に摺動自在に嵌合される略矩形の開口部を画定するように形成され、
   前記開口部は、前記二面幅部と接触する領域において、平坦な内壁面を含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか一つに記載の連結ユニット。
9. 前記コマ部材は、前記軸線方向における厚さ寸法が、前記二面幅部の幅寸法よりも小さく形成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし８いずれか一つに記載の連結ユニット。
10. 前記コマ部材は、前記嵌合部の領域において、その先端に向けて前記軸線方向における厚さ寸法を徐々に薄くするテーパ面を含む、
    ことを特徴とする請求項１ないし９いずれか一つに記載の連結ユニット。
11. 前記コマ部材は、前記嵌合部の領域において、その先端に向けて開口する略Ｕ字又はＶ字状の切欠きを含む、
    ことを特徴とする請求項１ないし１０いずれか一つに記載の連結ユニット。
12. 回転駆動力を伝達するべく外部の回転体に連結される連結ユニットを備えた、電動モータであって、
    前記連結ユニットは、請求項１ないし１１いずれか一つに記載に連結ユニットである、
    ことを特徴とする電動モータ。
13. カムシャフトとクランクシャフトに連動するハウジングロータとの相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットと、
    回転駆動力を伝達するべく前記位相変更ユニットの回転体に連結される連結ユニットを含む電動モータを備え、
    前記カムシャフトにより駆動される吸気用又は排気用のバルブの開閉時期を進角側又は遅角側に変更するエンジンのバルブタイミング変更装置であって、
    前記連結ユニットは、請求項１ないし１１いずれか一つに記載の連結ユニットである、
    ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
    
    
    

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