JP2020133445A - Valve timing change device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃エンジンのバルブタイミング変更装置に関し、特に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バルブタイミング変更装置に関する。 The present invention relates to a valve timing changing device for an internal combustion engine, and more particularly to a valve timing changing device applied when changing the opening / closing timing (valve timing) of an exhaust valve.
従来のバルブタイミング変更装置としては、クランクシャフトの回転に連動するタイミングスプロケットと、排気側のカムシャフトと一体的に回転する従動部材と、タイミングスプロケットと従動部材の間に介装されて両者の相対回転位相を変更する位相変更機構と、タイミングスプロケットに対して排気側のカムシャフトを進角側へ付勢するトーションスプリングを備えたものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。 As a conventional valve timing changing device, a timing sprocket that is interlocked with the rotation of the crankshaft, a driven member that rotates integrally with the camshaft on the exhaust side, and a driven member that is interposed between the timing sprocket and the driven member and are relative to each other. A phase changing mechanism for changing the rotation phase and a torsion spring for urging the camshaft on the exhaust side to the advance angle side with respect to the timing sprocket are known (see, for example, Patent Document 1).
ここで、位相変更機構は、電動モータ、電動モータの出力を減速する減速機構を含み、トーションスプリングは、電動モータ等が故障した場合に、タイミングスプロケットに対して排気側のカムシャフトを進角側へ付勢するフェールセーフ用として機能するようになっている。 Here, the phase change mechanism includes an electric motor and a reduction mechanism for decelerating the output of the electric motor, and the torsion spring advances the camshaft on the exhaust side with respect to the timing sprocket when the electric motor or the like fails. It is designed to function as a fail-safe to urge.
しかしながら、上記の装置では、トーションスプリングを採用しているため、その配置スーペースの確保による装置の大型化、部品の増加に伴うコストの増加、トーションスプリングの付勢力に打ち勝って位相変更を可能にするべく電動モータの大型化等を招く。
また、トーションスプリングが折損等に破損した場合は、フェールセーフ機能を得ることができない。
However, since the above-mentioned device uses a torsion spring, it is possible to increase the size of the device by ensuring its placement space, increase the cost due to the increase in parts, and overcome the urging force of the torsion spring to change the phase. As a result, the size of the electric motor will be increased.
Further, if the torsion spring is damaged due to breakage or the like, the fail-safe function cannot be obtained.
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、構造の簡素化、低コスト化、小型化等を図れ、又、排気バルブのカムシャフトに適用された際のフェールセーフ機能を確保できるバルブタイミング変更装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to simplify the structure, reduce the cost, reduce the size, and the like. Another object of the present invention is to provide a valve timing changing device capable of ensuring a fail-safe function when applied to a camshaft of an exhaust valve.
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の回転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して、カムシャフトにより駆動される排気バルブの開閉時期を進角側又は遅角側に変更するバルブタイミング変更装置であって、回転駆動力が及ぼされて回転駆動される回転部材と、回転部材に連動する外歯車と、外歯車と直接又は間接的に噛合すると共にハウジングロータと一体的に回転する第1内歯車と、外歯車と直接又は間接的に噛合すると共にカムシャフトと一体的に回転しかつ第1内歯車の歯数よりも少ない歯数を有する第2内歯車と、を含む。 The valve timing changing device of the present invention changes the relative rotation phase between the camshaft and the housing rotor linked to the rotation of the crankshaft, and advances or delays the opening / closing timing of the exhaust valve driven by the camshaft. A valve timing changer that changes to the corner side. A rotating member that is driven to rotate by applying a rotational driving force, an external gear that is interlocked with the rotating member, and a housing rotor that directly or indirectly meshes with the external gear. A first internal gear that rotates integrally with the external gear, and a second internal gear that directly or indirectly meshes with the external gear, rotates integrally with the camshaft, and has a smaller number of teeth than the first internal gear. And, including.
上記バルブタイミング変更装置において、外歯車は、第1内歯車及び第2内歯車と直接的に噛合するべく弾性変形可能に形成され、回転部材は、外歯車に対して楕円変形を生じさせて噛合させるカム作用を及ぼすカム部を含む、構成を採用してもよい。 In the valve timing changing device, the external gear is formed so as to be elastically deformable so as to directly mesh with the first internal gear and the second internal gear, and the rotating member causes an elliptical deformation with respect to the external gear to mesh. A configuration may be adopted that includes a cam portion that exerts a cam action.
上記バルブタイミング変更装置において、回転部材のカム部は、楕円変形可能なベアリングを介して外歯車の内側に嵌め込まれている、構成を採用してもよい。 In the valve timing changing device, a configuration may be adopted in which the cam portion of the rotating member is fitted inside the external gear via an elliptical deformable bearing.
上記バルブタイミング変更装置において、外歯車は、第1内歯車及び前記第2内歯車と直接的に噛合するべく円環状に形成され、回転部材は、外歯車を偏芯させつつ第1内歯車及び第2内歯車に噛合させる偏芯作用を及ぼす偏芯部を含む、構成を採用してもよい。 In the valve timing changing device, the external gear is formed in an annular shape so as to directly mesh with the first internal gear and the second internal gear, and the rotating member includes the first internal gear and the first internal gear while eccentricizing the external gear. A configuration may be adopted that includes an eccentric portion that exerts an eccentric action to mesh with the second internal gear.
上記バルブタイミング変更装置において、回転部材の偏芯部は、ベアリングを介して外歯車の内側に嵌め込まれている、構成を採用してもよい。 In the valve timing changing device, the eccentric portion of the rotating member may be fitted inside the external gear via a bearing.
上記バルブタイミング変更装置において、第2内歯車の歯数は、外歯車の歯数と同一である、構成を採用してもよい。 In the valve timing changing device, the configuration in which the number of teeth of the second internal gear is the same as the number of teeth of the external gear may be adopted.
上記バルブタイミング変更装置において、外歯車は、遊星歯車を介して、第1内歯車及び第2内歯車と間接的に噛合するように配置され、回転部材は、外歯車の一部として外歯車に一体的に形成されている、構成を採用してもよい。 In the valve timing changing device, the external gear is arranged so as to indirectly mesh with the first internal gear and the second internal gear via the planetary gear, and the rotating member is attached to the external gear as a part of the external gear. A configuration that is integrally formed may be adopted.
上記バルブタイミング変更装置において、ハウジングロータは、第2内歯車を介して、カムシャフトの軸線回りに回転可能に支持されている、構成を採用してもよい。 In the valve timing changing device, the housing rotor may adopt a configuration in which the housing rotor is rotatably supported around the axis of the camshaft via the second internal gear.
上記バルブタイミング変更装置において、カムシャフトに接合されるスペーサ部材を含み、第2内歯車は、スペーサ部材を介してカムシャフトに固定され、スペーサ部材は、ハウジングロータに対して相対的な回転範囲が規制されるように形成されている、構成を採用してもよい。 In the valve timing changing device, the second internal gear includes a spacer member joined to the camshaft, the second internal gear is fixed to the camshaft via the spacer member, and the spacer member has a rotation range relative to the housing rotor. Configurations that are formed to be regulated may be adopted.
上記バルブタイミング変更装置において、ハウジングロータは、外周においてスプロケットを有する円筒状の第1ハウジングと、第1ハウジングに結合されると共に回転部材の端部を露出させる開口部を有する円板状の第2ハウジングを含む、構成を採用してもよい。 In the valve timing changing device, the housing rotor has a cylindrical first housing having a sprocket on the outer circumference and a disk-shaped second housing having an opening connected to the first housing and exposing the end portion of the rotating member. A configuration may be adopted that includes a housing.
上記バルブタイミング変更装置において、回転部材に回転駆動力を及ぼす電動モータを含む、構成を採用してもよい。 The valve timing changing device may adopt a configuration including an electric motor that exerts a rotational driving force on the rotating member.
上記バルブタイミング変更装置において、電動モータは、ハウジングと、ハウジングに回動自在に支持されると共に回転部材に連結される回転軸を含み、ハウジングは、エンジンのカバー部材に固定されている、構成を採用してもよい。 In the valve timing changing device, the electric motor includes a housing and a rotating shaft rotatably supported by the housing and connected to a rotating member, and the housing is fixed to a cover member of the engine. It may be adopted.
上記構成をなすバルブタイミング変更装置によれば、構造の簡素化、低コスト化、小型化等を達成しつつ、排気バルブのカムシャフトに適用された際のフェールセーフ機能を確保できる。 According to the valve timing changing device having the above configuration, it is possible to secure a fail-safe function when applied to the camshaft of the exhaust valve while achieving simplification of the structure, cost reduction, miniaturization and the like.
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。
本発明のバルブタイミング変更装置は、内燃式のエンジン1に適用される。
ここで、エンジン1は、図1に示すように、排気バルブを開閉駆動するカムシャフト2、吸気バルブを開閉駆動するカムシャフト3、カムシャフト2に対応させて取り付けられるバルブタイミング変更装置M,M2,M3、カムシャフト3に対応させて取付けられるバルブタイミング変更装置D、クランクシャフトの回転を装置M,M2,M3のスプロケット11a及び装置Dのスプロケットに連動させるタイミングチェーン4を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The valve timing changing device of the present invention is applied to an internal combustion engine 1.
Here, as shown in FIG. 1, the engine 1 is a valve timing changing device M, M2 that is attached corresponding to the
ここで、カムシャフト2は、軸線S回りの一方向(図1中のR方向)に回転するものであり、図3に示すように、鍔状の嵌合部2a、ネジ孔2b、油通路2c、位置決めピンPの嵌合穴2dを備えている。
尚、カムシャフト3もカムシャフト2と同様である。
Here, the
The camshaft 3 is the same as the
そして、バルブタイミング変更装置M,M2,M3が、電動モータ5により適宜駆動制御されることにより、カムシャフト2により駆動される排気バルブの開閉時期(バルブタイミング)が変更される。
尚、バルブタイミング変更装置Dも、電動モータ6により適宜駆動制御されることにより、カムシャフト3により駆動される吸気バルブの開閉時期が変更される。
Then, the valve timing changing devices M, M2, and M3 are appropriately driven and controlled by the
The valve timing changing device D is also appropriately driven and controlled by the electric motor 6, so that the opening / closing timing of the intake valve driven by the camshaft 3 is changed.
ここで、電動モータ5は、図2に示すように、ハウジング5a、ハウジング5aに回動自在に支持される回転軸5bを備えている。
ハウジング5aは、エンジン1の一部、例えば、カバー部材1aに固定される。
回転軸5bは、カムシャフト2の軸線S回りに回転駆動力を生じるものであり、その端部に取り付けられた連結コマ5cがバルブタイミング変更装置M,M2,M3の一部をなす回転部材に連結されて回転駆動力を及ぼす。
尚、電動モータ6の構成及び機能についても同様である。
Here, as shown in FIG. 2, the
The
The rotating
The same applies to the configuration and function of the electric motor 6.
第1実施形態に係るバルブタイミング変更装置Mは、図2、図5ないし図7に示すように、ハウジングロータ10、第1内歯車20、第2内歯車30、スペーサ部材としてのロータ40、外歯車50、受け部材60、ベアリング70、回転部材80を備えている。
As shown in FIGS. 2, 5 to 7, the valve timing changing device M according to the first embodiment includes a
ハウジングロータ10は、軸線S回りに回転自在に支持される第1ハウジング11、第1ハウジング11に対してネジb1により結合される第2ハウジング12を備えている。
The
第1ハウジング11は、金属材料を用いて略円筒状に形成され、スプロケット11a、円筒部11b、内周面11c、環状の底壁面11d、油通路11e,11f、進角側ストッパ11g、遅角側ストッパ11h、ネジb1を捩じ込む複数のネジ孔11jを備えている。
The
内周面11cは、第1ハウジング11が軸線S回りに回転自在に支持されるべく、第2内歯車30の外周面31aに摺動自在に接触する。
底壁面11dは、第1ハウジング11が軸線S方向に位置決めされるべく、第2内歯車30の接合面34の外周領域に摺動自在に接触する。
油通路11eは、内周面11cにおいて軸線Sと平行に伸長する溝状に形成され、カムシャフト2の油通路2c及びロータ40の油通路45を経て第2内歯車30の内部に導かれた潤滑油を、第2内歯車30の外周面31aと内周面11cの摺動領域に導く。
油通路11fは、円筒部11bの前端面において径方向に伸長する溝状に形成され、ハウジングロータ10内に導かれた潤滑油を、ハウジングロータ10の外部に導く。
進角側ストッパ11gは、ロータ40の進角側当接部46を当接させて、カムシャフト2を最大進角位置に位置決めする。
遅角側ストッパ11hは、ロータ40の遅角側当接部47を当接させて、カムシャフト2を最大遅角位置に位置決めする。
The inner
The
The
The
The advance
The retard
第2ハウジング12は、金属材料を用いて円板状に形成され、軸線Sを中心とする円形の開口部12a、ネジb1を通す複数の円孔12bを備えている。
開口部12aは、回転部材80の周りに隙間をおいて、回転部材80の端部としての環状部81及び連結部82を露出させる。
The
The
そして、第1ハウジング11に対して、ロータ40を嵌合させた第2内歯車30、受け部材60、第1内歯車20、外歯車50及びベアリング70を嵌合させた回転部材80が組み付けられ後に、第2ハウジング12が第1ハウジング11にネジb1で結合されることにより、軸線S回りに回転するハウジングロータ10が形成される。
Then, the second
ここで、ハウジングロータ10は、第2内歯車30を介して軸線S回りに回転可能に支持されるため、カムシャフト2に固定される第2内歯車30を基準として、ハウジングロータ10、外歯車50、第1内歯車20の位置決めを行うことができる。
また、ハウジングロータ10として、第1ハウジング11及び第2ハウジング12を含む構成を採用し、第1ハウジング11に対して、上記種々の部品を収容して第2ハウジング12を結合することにより、バルブタイミング変更装置Mを容易に組み付けることができる。
Here, since the
Further, the
第1内歯車20は、金属材料を用いて、図6及び図7に示すように、例えば鍛造により略円環状に形成され、軸線Sを中心とする円筒部21、歯列22、鍔部23、ネジb1を通す複数の円孔24を備えている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the first
円筒部21は、第1ハウジング11の内周面11cに嵌め込まれる外径寸法に形成されている。
歯列22は、歯数Z2からなり、円筒部21の内周面において軸線Sを中心とする円環状に配列して形成され、外歯車50の歯列51の軸線S方向における略半分の前側領域と噛合する。ここで、「前側」とは、図2において軸線S方向の左側、すなわち、電動モータ5が配置される側である。
鍔部23は、軸線Sに垂直な平板状に形成され、第1ハウジング11と第2ハウジング12の間に挟み込まれて組み付けられる。
すなわち、第1内歯車20は、ネジb1により、ハウジングロータ10と一体的に回転するように固定されて、外歯車50と噛合する。
The
The
The
That is, the first
また、第1内歯車20は、ハウジングロータ10とは別個に形成されてハウジングロータ10に後付けされるため、第1内歯車20をハウジングロータ10に一体形成する場合に比べて、製造が容易になり、生産性が向上する。
Further, since the first
第2内歯車30は、金属材料を用いて、図6及び図7に示すように、例えば鍛造により有底円筒状に形成され、円筒部31、歯列32、底壁面33、接合面34、嵌合孔35、油通路36,37、内周隅R部38を備えている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the second
円筒部31は、第1ハウジング11の内周面11cと摺動自在に接触するべく、軸線Sを中心とする外周面31aを画定している。
歯列32は、第1内歯車20の歯数Z2よりも少ない歯数Z3からなり、円筒部31の内周面において軸線Sを中心とする円環状に配列して形成され、外歯車50の歯列51の軸線S方向における略半分の奥側領域と噛合する。ここで、「奥側」とは、図2において軸線S方向の右側、すなわち、カムシャフト2が配置される側である。
底壁面33は、軸線Sに垂直な平坦面として形成され、受け部材60が当接して配置されると共に締結ボルトb2の座面として機能する。
接合面34は、ロータ40が接合されるべく、底壁面33と平行な平坦面をなす。
嵌合孔35は、ロータ40の筒状嵌合部42が嵌合されるべく、軸線Sを中心とする円形状をなす。
油通路36は、底壁面33において、径方向に伸長する溝として形成され、ロータ40の油通路45及び筒状嵌合部42の内側を経た潤滑油を、第2内歯車30の内部に導く。
油通路37は、円筒部31の前端面において径方向に伸長する溝として形成され、第2内歯車30内の潤滑油を、第1ハウジング11の油通路11e,11fに導く。
内周隅R部38は、底壁面33の周縁から円筒部31の内周面に繋がる領域において湾曲して形成され、軸線S方向において歯列32が存在しない領域である。
The
The
The
The
The
The
The
The inner peripheral
ロータ40は、金属材料を用いて略平板状に形成され、図6及び図7に示すように、貫通孔41、筒状嵌合部42、嵌合凹部43、位置決め孔44、油通路45、進角側当接部46、遅角側当接部47を備えている。
The
貫通孔41は、潤滑油が流れる隙間をおいて締結ボルトb2を通すように、軸線Sを中心とする円形状をなす。
筒状嵌合部42は、貫通孔41の一部を画定すると共に、第2内歯車30の嵌合孔35に嵌合され、又、嵌合状態で油通路36を閉塞しないように、軸線Sを中心とする円筒状をなす。
嵌合凹部43は、カムシャフト2の嵌合部2aを嵌合させるべく、軸線Sを中心とする円形状をなす。
位置決め孔44は、カムシャフト2の嵌合穴2dに固定された位置決めピンPを嵌合させるように形成され、軸線S回りの角度位置を位置決めする役割をなす。
油通路45は、嵌合凹部43の底壁面において、径方向に伸長して貫通孔41に連通すると共にカムシャフト2の油通路2cに連通する溝として形成され、カムシャフト2の油通路2cから供給される潤滑油を、貫通孔41を経て第2内歯車30内に導く。
進角側当接部46は、第1ハウジング11の進角側ストッパ11gに対して離脱可能に当接する。
遅角側当接部47は、第1ハウジング11の遅角側ストッパ11hに対して離脱可能に当接する。
The through
The tubular
The
The
The
The advance angle
The retard angle
そして、ロータ40は、筒状嵌合部42が嵌合孔35に嵌合されることで、第2内歯車30に対して予め一体的に組み付けられる。
続いて、第1ハウジング11が第2内歯車30に回転自在に取り付けられた状態で、ロータ40がカムシャフト2に近づけられ、位置決め孔44に位置決めピンPが嵌合され、嵌合凹部43に嵌合部2aが嵌合される。これにより、ロータ40がカムシャフト2に接合される。
その後、締結ボルトb2が、貫通孔41に通されてネジ穴2bに捩じ込まれることで、第2内歯車30がロータ40を介してカムシャフト2に固定される。
Then, the
Subsequently, with the
After that, the fastening bolt b2 is passed through the through
また、ロータ40は、進角側当接部46が進角側ストッパ11gに当接することで最大進角位置に位置付けられ、遅角側当接部47が遅角側ストッパ11hに当接することで最大遅角位置に位置付けられる。
すなわち、カムシャフト2は、ロータ40を介して、ハウジングロータ10に対する相対的な回転範囲が規制される。
これにより、バルブタイミングを変更可能な回転位相の範囲、すなわち、最大遅角位置から最大進角位置までの調整可能な角度範囲を所望の範囲に規制することができる。
Further, the
That is, the rotation range of the
Thereby, the range of the rotation phase in which the valve timing can be changed, that is, the adjustable angle range from the maximum retard position to the maximum advance position can be regulated to a desired range.
ここでは、スペーサ部材としてのロータ40を採用したことにより、カムシャフト2の嵌合部2aの形状がエンジンの仕様に応じて異なる場合、ロータ40を種々のカムシャフト2に対応させて設定するだけで、バルブタイミング変更装置Mを種々のエンジンに適用することができる。
Here, by adopting the
外歯車50は、金属材料を用いて、図6及び図7に示すように、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列51を備えている。
歯列51は、第1内歯車20の歯数Z2と異なる歯数Z1からなり、軸線S方向における略半分の前側領域が第1内歯車20の歯列22と噛合し、軸線S方向における略半分の奥側領域が第2内歯車30の歯列32と噛合する。
尚、この実施形態においては、歯数Z1が歯数Z2と異なる場合を示したが、これに限るものではなく、歯数Z3が歯数Z2よりも少ないという条件を満たすことを前提に、歯数Z1が歯数Z2と同一でもよい。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
The
In this embodiment, the case where the number of teeth Z1 is different from the number of teeth Z2 is shown, but the present invention is not limited to this, and it is assumed that the number of teeth Z3 is smaller than the number of teeth Z2. The number Z1 may be the same as the number of teeth Z2.
そして、外歯車50は、ベアリング70を介して回転部材80のカム部83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20と二箇所の領域で直接的に噛合すると共に、第2内歯車30と二箇所の領域で直接的に噛合する。
Then, the
受け部材60は、金属材料を用いて、図6及び図7に示すように、平板をなす円環状に形成されると共に、第2内歯車30の内周隅R部38の軸線S方向における長さ寸法以上の厚さをなすように形成されている。
そして、受け部材60は、第2内歯車30の底壁面33に接触するように組み付けられて、軸線S方向において外歯車50の端面を受けると共に外歯車50が内周隅R部38側に入り込むのを規制する役割をなす。
As shown in FIGS. 6 and 7, the receiving
Then, the receiving
このように、受け部材60を採用することにより、第2内歯車30において追加の切削作業等が不要になり、全体として低コスト化を達成できる。
尚、第2内歯車30において、内周隅R部38が無く、内周隅領域に環状溝が形成される場合又は軸線S方向の全域において歯列33が形成される場合は、受け部材60を廃止してもよい。
As described above, by adopting the receiving
In the second
ベアリング70は、図2に示すように、環状の内輪71、環状の外輪72、内輪71と外輪72の間に転動自在に配置された複数の転動体73、複数の転動体73を保持するリテーナ74を備えている。
As shown in FIG. 2, the
内輪71は、金属材料を用いて弾性変形可能な無端ベルト状に形成され、その内側に回転部材80のカム部83が嵌め込まれる。
外輪72は、金属材料を用いて弾性変形可能な無端ベルト状に形成され、外歯車50の内側に嵌め込まれる。
複数の転動体73は、金属材料を用いて球体に形成され、内輪71と外輪72の間に挟み込まれると共に、リテーナ74により軸線S回りに等間隔に保持される。
リテーナ74は、金属材料を用いて弾性変形可能な無端ベルト状に形成され、かつ、複数の転動体73を等間隔で転動自在に保持する。
The inner ring 71 is formed in an endless belt shape that can be elastically deformed using a metal material, and the
The
The plurality of rolling
The
そして、ベアリング70の内輪71及び外輪72は、回転部材80のカム部83に沿って楕円状に変形する。
このように、ベアリング70が、楕円変形させられた状態で回転部材80のカム部83と外歯車50の間に介在するため、回転部材80の回転に伴って、外歯車50を円滑に楕円変形させることができる。
Then, the inner ring 71 and the
In this way, since the
回転部材80は、金属材料を用いて、図6及び図7に示すように、略円筒状に形成され、環状部81、連結部82、カム部83を備えている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the rotating
環状部81は、軸線Sを中心とする円環状をなす。
連結部82は、環状部81の内側において、軸線Sに垂直な径方向中心に向けて開口するU字状リブとして形成され、回転軸5bの一部をなす連結コマ5cと連結される。
尚、連結部82は、過大負荷が生じた際に回転軸5bとの間の回転力の伝達を断つように脆弱性を持たせるため、部分的に樹脂材料により形成されてもよい。
カム部83は、その外周面が軸線Sに垂直な直線方向において長軸をもつ楕円形を画定する楕円環状に形成され、外歯車50に対して楕円変形を生じさせるカム作用を及ぼす。
The
The connecting
The connecting
The
そして、回転部材80は、電動モータ5の回転軸5bが連結されて回転駆動力が及ぼされ、又、回転部材80が回転することで、カム部83が外歯車50にカム作用を及ぼす。
これにより、第1内歯車20及び第2内歯車30と噛合した状態にある外歯車50が、楕円変形しつつその噛合位置が軸線S回りに連続的に変化する。
Then, in the rotating
As a result, the
上記構成において、外歯車50の歯数Z1、第1内歯車20の歯数Z2、及び第2内歯車30の歯数Z3(Z3<Z2)の関係について説明する。
ここでは、電動モータ5により回転駆動される回転部材80に連動する外歯車50を入力、カムシャフト2と一体的に回転する第2内歯車30を出力とし、のり付け法により、ハウジングロータ10と一体的に回転する第1内歯車20を固定して、速度比iを計算すると、i=1−(Z2/Z3)となる。
In the above configuration, the relationship between the number of teeth Z1 of the
Here, the
そして、第2内歯車30の歯数Z3は、第1内歯車20の歯数Z2よりも少なく設定されているため、速度比iの値は常にマイナスとなる。
すなわち、入力側の回転方向に対して、出力側の回転方向は逆向きになり、第1内歯車20の歯数Z2と第2内歯車30の歯数Z3の歯数の関係のみで、入力側の回転に対する出力側の回転方向を決定することができる。
Since the number of teeth Z3 of the second
That is, the rotation direction on the output side is opposite to the rotation direction on the input side, and the input is performed only by the relationship between the number of teeth Z2 of the first
この実施形態においては、例えば、外歯車50の歯数Z1=200、第1内歯車20の歯数Z2=202、第2内歯車30の歯数Z3=200、として設定される。
この場合、速度比i=1−(202/200)=−0.01となる。
すなわち、減速機構としては、入力側の回転速度は、1/100に減速されかつ逆回転として出力される。したがって、電動モータ5としては、省電力で小型化が可能となる。
In this embodiment, for example, the number of teeth of the
In this case, the speed ratio i = 1- (202/200) = −0.01.
That is, as a deceleration mechanism, the rotation speed on the input side is decelerated to 1/100 and output as reverse rotation. Therefore, the
次に、第1実施形態に係るバルブタイミング変更装置Mがエンジン1に適用される場合の動作を説明する。
先ず、排気バルブのバルブタイミングを変更しない場合は、電動モータ5は、回転部材80に対して、カムシャフト2の回転速度と同一の回転速度でカムシャフト2と同一の回転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、外歯車50と第1内歯車20とは互いに噛合った位置でロックされ、外歯車50と第2内歯車30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2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R方向)に一体的に回転する。
Next, the operation when the valve timing changing device M according to the first embodiment is applied to the engine 1 will be described.
First, when the valve timing of the exhaust valve is not changed, the
Therefore, the
As a result, the
排気バルブのバルブタイミングを変更する場合は、電動モータ5は、回転部材80に対して、カムシャフト2の回転速度と異なる回転速度でカムシャフト2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5が、回転部材80に対して、カムシャフト2の回転速度よりも速い回転速度でカムシャフト2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、入力側の回転部材80がカムシャフト2に対して軸線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ことになり、出力側の第2内歯車30は、第1内歯車20に対して逆向きの他方向(図1中のCCW方向)に相対的に回転する。
すなわち、回転部材80が一方向(CW方向)に相対的に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2の回転位相が遅らせられて、排気バルブの開閉時期が遅角側に変更される。
When changing the valve timing of the exhaust valve, the
For example, when the
That is, by rotating the rotating
一方、電動モータ5が、回転部材80に対して、カムシャフト2の回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフト2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、入力側の回転部材80がカムシャフト2に対して軸線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ことになり、出力側の第2内歯車30は、第1内歯車20に対して逆向きの一方向(図1中のCW方向)に相対的に回転する。
すなわち、回転部材80が他方向(CCW方向)に相対的に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2の回転位相が進められて、排気バルブの開閉時期が進角側に変更される。
On the other hand, when the
That is, by rotating the rotating
ここでは、回転部材80は、電動モータ5により、カムシャフト2の回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフト2の回転方向(R方向)と同一方向(CW方向)に回転駆動力が及ぼされるとき、進角動作を行うように設定されている。
したがって、仮に、電動モータ5が不作動になった場合、電動モータ5のコギングトルク、摩擦力、カムシャフト2の交番トルク等により、電動モータ5は、回転部材80に対して、カムシャフト2の回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフト2と同一方向に回転駆動力を及ぼす場合と同様に機能する。
Here, when the rotating
Therefore, if the
すなわち、回転部材80がカムシャフト2に対して軸線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て、ハウジングロータ10に対してカムシャフト2の回転位相が進められ、排気バルブの開閉時期が進角側に変更される。
そして、ロータ40の進角側当接部46がハウジングロータ10の進角側ストッパ11gに当接して、排気バルブの開閉時期が最大進角位置に維持される。
That is, the rotating
Then, the advance angle
このように、排気バルブの開閉時期が最大進角位置に位置付けられるため、エンジン1の始動時におけるバルブオーバラップを小さくでき、吸気が排気側に逃げる吹き抜けを防止して始動性を維持することができる。
すなわち、電動モータ5が故障した際に、エンジン1におけるフェールセーフ機能を確保することができる。
In this way, since the opening / closing timing of the exhaust valve is positioned at the maximum advance position, the valve overlap at the time of starting the engine 1 can be reduced, and it is possible to prevent the intake air from escaping to the exhaust side and maintain the startability. it can.
That is, when the
尚、上記バルブタイミング変更装置Mにおいては、エンジン1のオイルパンに貯留された潤滑油は、オイルポンプ等によりカムシャフト2に供給され、油通路2c,45、貫通孔41、油通路36を経て、第2内歯車30の内部に導かれ、開口部12a、油通路37,11fを経てハウジングロータ10の外部に導かれ、カバー部材1aの内部を流れてオイルパンに戻される。このように、潤滑作用も確実に行われるため、摺動領域の摩耗や劣化を抑制でき、バルブタイミングを円滑に変更できる。
In the valve timing changing device M, the lubricating oil stored in the oil pan of the engine 1 is supplied to the
以上述べたように、第1実施形態に係るバルブタイミング変更装置Mによれば、従来のようなフェールセーフ機能としてのトーションスプリングが不要であるため、構造の簡素化、低コスト化、小型化等を達成でき、排気バルブのカムシャフト2においてフェールセーフ機能を確保できる。
As described above, according to the valve timing changing device M according to the first embodiment, since the torsion spring as a fail-safe function as in the conventional case is unnecessary, the structure is simplified, the cost is reduced, the size is reduced, and the like. Can be achieved, and a fail-safe function can be ensured in the
図8ないし図12は、本発明の第2実施形態に係るバルブタイミング変更装置M2を示すものであり、前述の第1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。
第2実施形態に係るバルブタイミング変更装置M2は、ハウジングロータ110、第1内歯車120、第2内歯車130、スペーサ部材としてのロータ140、外歯車150、スナップリング160、ベアリング170、回転部材180、ベアリング190を備えている。
8 to 12 show the valve timing changing device M2 according to the second embodiment of the present invention, and the same components as those of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. To do.
The valve timing changing device M2 according to the second embodiment includes a
ハウジングロータ110は、軸線S回りに回転自在に支持される第1ハウジング111、第1ハウジング111に対してネジb1により結合される第2ハウジング112を備えている。
The
第1ハウジング111は、金属材料を用いて略円筒状に形成され、スプロケット11a、円筒部11b、内周面111c、環状の底壁面111d、進角側ストッパ111g、遅角側ストッパ111h、ネジb1を捩じ込む複数のネジ孔11jを備えている。
The
内周面111cは、第1ハウジング111が軸線S回りに回転自在に支持されるべく、第2内歯車130の外周面131aに摺動自在に接触する。
底壁面111dは、第1ハウジング111が軸線S方向に位置決めされるべく、第2内歯車130の接合面134の外周領域に摺動自在に接触する。
進角側ストッパ111gは、ロータ140の進角側当接部144を当接させて、カムシャフト2を最大進角位置に位置決めする。
遅角側ストッパ111gは、ロータ140の遅角側当接部145を当接させて、カムシャフト2を最大遅角位置に位置決めする。
The inner
The
The advance
The retard
第2ハウジング112は、金属材料を用いて略円板状に形成され、軸線Sを中心とする円筒部112a、環状内壁面112b、開口部112c、ネジb1を通す複数の円孔112dを備えている。
The
円筒部112aは、その内周面において、回転部材180を回動自在に支持するベアリング190を嵌合させるように形成されている。
環状内壁面112bは、回転部材180の円筒部181に嵌合されたベアリング190に隣接して配置され、ベアリング190が軸線S方向に抜け落ちるのを規制する役割をなす。
開口部112cは、回転部材180の周りに隙間をおいて、回転部材180の端部としての円筒部181及び連結部182を露出させる。
The
The annular
The
そして、第1ハウジング111に対して、ロータ140を嵌合させた第2内歯車130、第1内歯車120、外歯車150及びスナップリング160並びにベアリング170,190を嵌合させた回転部材180が組み付けられ後に、第2ハウジング112が第1ハウジング111にネジb1で結合されることにより、軸線S回りに回転するハウジングロータ110が形成される。
Then, the second
ここで、ハウジングロータ110は、第2内歯車130を介して軸線S回りに回転可能に支持されるため、カムシャフト2に固定される第2内歯車130を基準として、ハウジングロータ110、外歯車150、第1内歯車120の位置決めを行うことができる。
また、ハウジングロータ110として、第1ハウジング111及び第2ハウジング112を含む構成を採用し、第1ハウジング111に対して、上記種々の部品を収容して第2ハウジング112を結合することにより、バルブタイミング変更装置M2を容易に組み付けることができる。
Here, since the
Further, the
第1内歯車120は、金属材料を用いて、図11及び図12に示すように、例えば鍛造により略円環状に形成され、軸線Sを中心とする円筒部121、歯列122、鍔部123、ネジb1を通す複数の円孔124を備えている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the first
円筒部121は、第1ハウジング111の内周面111cに嵌め込まれる外径寸法に形成されている。
歯列122は、歯数Z22からなり、円筒部121の内周面において軸線Sを中心とする円環状に配列して形成され、外歯車150の歯列151の軸線S方向における略半分の前側領域と噛合する。ここで、「前側」とは、図10において軸線S方向の左側、すなわち、電動モータ5が配置される側である。
鍔部123は、軸線Sに垂直な平板状に形成され、第1ハウジング111と第2ハウジング112の間に挟み込まれて組み付けられる。
The
The
The
すなわち、第1内歯車120は、ネジb1により、ハウジングロータ110と一体的に回転するように固定されて、外歯車150と噛合する。
また、第1内歯車120は、ハウジングロータ110とは別個に形成されてハウジングロータ110に後付けされるため、第1内歯車120をハウジングロータ110に一体形成する場合に比べて、製造が容易になり、生産性が向上する。
That is, the first
Further, since the first
第2内歯車130は、金属材料を用いて、図11及び図12に示すように、例えば鍛造により有底円筒状に形成され、円筒部131、歯列132、底壁面133、接合面134、貫通孔135、筒状嵌合部136、位置決め孔137を備えている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the second
円筒部131は、第1ハウジング111の内周面111cと摺動自在に接触するべく、軸線Sを中心とする外周面131aを画定している。
歯列132は、第1内歯車120の歯数Z22よりも少ない歯数Z23からなり、円筒部131の内周面において軸線Sを中心とする円環状に配列して形成され、外歯車150の歯列151の軸線S方向における略半分の奥側領域と噛合する。ここで、「奥側」とは、図10において軸線S方向の右側、すなわち、カムシャフト2が配置される側である。
底壁面133は、軸線Sに垂直な平坦面として形成され、締結ボルトb2の座面として機能する。
接合面134は、ロータ140が接合されるべく、底壁面133と平行な平坦面をなす。
貫通孔135は、締結ボルトb2を通すべく、軸線Sを中心とする円形状をなす。
筒状嵌合部136は、貫通孔135の一部を画定すると共に、ロータ140の嵌合孔141に嵌合されるべく、軸線Sを中心とする円筒状をなす。
位置決め孔137は、カムシャフト2の嵌合穴2dに固定された位置決めピンPを嵌合させるように形成され、軸線S回りの角度位置を位置決めする役割をなす。
The
The
The
The
The through
The tubular
The
ロータ140は、金属材料を用いて略平板状に形成され、図11及び図12に示すように、嵌合孔141、嵌合凹部142、位置決め孔143、進角側当接部144、遅角側当接部145を備えている。
The
嵌合孔141は、第2内歯車130の筒状嵌合部136が嵌合されるべく、軸線Sを中心とする円形状をなす。
嵌合凹部142は、カムシャフト2の嵌合部2aが嵌合されるべく、軸線Sを中心とする円形状をなす。
位置決め孔143は、カムシャフト2の嵌合穴2dに固定された位置決めピンPを嵌合させるように形成され、軸線S回りにおいて位置決めする役割をなす。
進角側当接部144は、第1ハウジング111の進角側ストッパ111gに対して離脱可能に当接する。
遅角側当接部145は、第1ハウジング111の遅角側ストッパ111hに対して離脱可能に当接する。
The
The
The
The advance angle
The retard angle
そして、ロータ140は、嵌合孔141に筒状嵌合部136が嵌合されることで、第2内歯車130に対して予め組み付けられる。
続いて、第1ハウジング111が第2内歯車130に回転自在に取り付けられた状態で、ロータ140がカムシャフト2に近づけられ、位置決め孔143,137に位置決めピンPが嵌合され、嵌合凹部142に嵌合部2aが接合される。これにより、ロータ140がカムシャフト2に接合される。
その後、締結ボルトb2が、貫通孔135に通されてネジ穴2bに捩じ込まれることで、第2内歯車130がロータ140を介してカムシャフト2に固定される。
Then, the
Subsequently, with the
After that, the fastening bolt b2 is passed through the through
また、ロータ140は、進角側当接部144が進角側ストッパ111gに当接することで最大進角位置に位置付けられ、遅角側当接部145が遅角側ストッパ111hに当接することで最大遅角位置に位置付けられる。
すなわち、カムシャフト2は、ロータ140を介して、ハウジングロータ110に対する相対的な回転範囲が規制される。
これにより、バルブタイミングを変更可能な回転位相の範囲、すなわち、最大遅角位置から最大進角位置までの調整可能な角度範囲を所望の範囲に規制することができる。
Further, the
That is, the rotation range of the
Thereby, the range of the rotation phase in which the valve timing can be changed, that is, the adjustable angle range from the maximum retard position to the maximum advance position can be regulated to a desired range.
ここでは、スペーサ部材としてのロータ140を採用したことにより、カムシャフト2の嵌合部2aの形状がエンジンの仕様に応じて異なる場合、ロータ140を種々のカムシャフト2に対応させて設定するだけで、バルブタイミング変更装置M2を種々のエンジンに適用することができる。
Here, by adopting the
外歯車150は、金属材料を用いて、図11及び図12に示すように、剛性をもつ円環状に形成され、歯列151、内周面152、環状底壁面153、環状凸部154を備えている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the
歯列151は、軸線Sを中心とする円環状に配列して形成され、第1内歯車120の歯数Z22と異なる歯数Z21からなり、軸線S方向における略半分の前側領域が第1内歯車120の歯列122と噛合し、軸線S方向における略半分の奥側領域が第2内歯車130の歯列132と噛合する。
内周面152は、回転部材180に嵌合されたベアリング170の外輪172が嵌合されるべく、軸線Sを中心とする円筒面をなす。
環状底壁面153は、回転部材180に嵌合されたベアリング170の外輪172の端面を当接させて軸線S方向に位置決めする。
環状凸部154は、第2内歯車130の底壁面133に摺動自在に接触して、歯列151の奥側を底壁面133から所定量だけ離隔させる役割をなす。
尚、この実施形態においては、歯数Z21が歯数Z22と異なる場合を示したが、これに限るものではなく、歯数Z23が歯数Z22よりも少ないという条件を満たすことを前提に、歯数Z21が歯数Z22と同一でもよい。
The
The inner
The annular
The annular
In this embodiment, the case where the number of teeth Z21 is different from the number of teeth Z22 is shown, but the present invention is not limited to this, and it is assumed that the number of teeth Z23 is smaller than the number of teeth Z22. The number Z21 may be the same as the number of teeth Z22.
そして、外歯車150は、ベアリング170を介して回転部材180の偏芯部183の偏芯作用を受けることにより、第1内歯車120と一箇所の領域で直接的に噛合すると共に、第2内歯車130と一箇所の領域で直接的に噛合する。
Then, the
スナップリング160は、金属材料を用いて、略C形状に形成され、回転部材180の環状溝185に嵌め込まれて、回転部材180の偏芯部183に嵌め込まれたベアリング170の抜け落ちを規制する。
The
ベアリング170は、剛性を有するラジアル軸受であり、内輪171、外輪172、内輪171と外輪172の間に配列されると共にリテーナに保持された複数の転動体173を備えている。
そして、ベアリング170は、回転部材180の偏芯部183と外歯車150の内周面152の間に介在して、外歯車150を回動自在に支持する。
The
Then, the
回転部材180は、金属材料を用いて、図11及び図12に示すように、略円筒状に形成され、円筒部181、連結部182、偏芯部183、鍔部184、環状溝185を備えている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the rotating
円筒部181は、ベアリング190の内輪191が嵌合されるべく、軸線Sを中心とする外周面を画定する。
連結部182は、円筒部181の内側において、軸線Sに垂直な径方向中心に向けて開口するU字状溝として形成され、回転軸5aの一部をなす連結コマ5bと連結される。
偏芯部183は、ベアリング170の内輪171が嵌合されるべく、軸線Sから所定量だけ径方向に偏倚した軸線を中心とする外周面を画定する。すなわち、偏芯部183は、ベアリング170を介して外歯車150の内側に嵌め込まれる。
鍔部184は、円筒部181及び偏芯部183よりも大きい外径をなすように形成され、ベアリング170,190を軸線S方向において位置決めする。
環状溝185は、スナップリング160が取り付けられるように形成されている。
The
The connecting
The
The
The
そして、回転部材180は、電動モータ5の回転軸5aが連結されて回転駆動力が及ぼされ、又、回転部材180が軸線S回りに回転することで、偏芯部183が外歯車150を偏芯させつつ第1内歯車120及び第2内歯車130に噛合させる偏芯作用を及ぼす。
これにより、第1内歯車120及び第2内歯車130と噛合した状態にある外歯車150が、偏芯しつつその噛合位置が軸線S回りに連続的に変化する。
Then, in the rotating
As a result, the
ベアリング190は、剛性を有するラジアル軸受であり、内輪191、外輪192、内輪191と外輪192の間に配列されると共にリテーナに保持された複数の転動体193を備えている。
そして、ベアリング190は、回転部材180の円筒部181とハウジングロータ110の円筒部112aの間に介在して、ハウジングロータ110に対して回転部材180を軸線S回りに回動自在に支持する。
The
Then, the
上記構成において、外歯車150の歯数Z21、第1内歯車120の歯数Z22、及び第2内歯車130の歯数Z23(Z23<Z22)の関係について説明する。
ここでは、電動モータ5により回転駆動される回転部材180に連動する外歯車150を入力、カムシャフト2と一体的に回転する第2内歯車130を出力とし、のり付け法により、ハウジングロータ110と一体的に回転する第1内歯車120を固定して、速度比iを計算すると、i=1−(Z22/Z23)となる。
In the above configuration, the relationship between the number of teeth Z21 of the
Here, the
そして、第2内歯車130の歯数Z23は、第1内歯車120の歯数Z22よりも少なく設定されているため、速度比iの値は常にマイナスとなる。
すなわち、入力側の回転方向に対して、出力側の回転方向は逆向きになり、第1内歯車120の歯数Z22と第2内歯車130の歯数Z23の歯数の関係のみで、入力側の回転に対する出力側の回転方向を決定することができる。
Since the number of teeth Z23 of the second
That is, the rotation direction on the output side is opposite to the rotation direction on the input side, and the input is based only on the relationship between the number of teeth Z22 of the first
この実施形態においては、例えば、外歯車150の歯数Z21=60、第1内歯車120の歯数Z22=61、第2内歯車130の歯数Z23=60、として設定される。
この場合、速度比i=1−(61/60)=−0.0166となる。
すなわち、減速機構としては、入力側の回転速度は、約1/60に減速されかつ逆回転として出力される。したがって、電動モータ5としては、省電力で小型化が可能となる。
In this embodiment, for example, the number of teeth of the
In this case, the speed ratio i = 1- (61/60) = −0.0166.
That is, as a deceleration mechanism, the rotation speed on the input side is decelerated to about 1/60 and output as reverse rotation. Therefore, the
次に、第2実施形態に係るバルブタイミング変更装置M2がエンジン1に適用される場合の動作を説明する。
先ず、排気バルブのバルブタイミングを変更しない場合は、電動モータ5は、回転部材180に対して、カムシャフト2の回転速度と同一の回転速度でカムシャフト2と同一の回転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、外歯車150と第1内歯車120とは互いに噛合った位置でロックされ、外歯車150と第2内歯車130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2とハウジングロータ110は、軸線S回りにおいて一方向(図1中のR方向)に一体的に回転する。
Next, the operation when the valve timing changing device M2 according to the second embodiment is applied to the engine 1 will be described.
First, when the valve timing of the exhaust valve is not changed, the
Therefore, the
As a result, the
排気バルブのバルブタイミングを変更する場合は、電動モータ5は、回転部材180に対して、カムシャフト2の回転速度と異なる回転速度でカムシャフト2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5が、回転部材180に対して、カムシャフト2の回転速度よりも速い回転速度でカムシャフト2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、入力側の回転部材180がカムシャフト2に対して軸線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ことになり、出力側の第2内歯車130は、第1内歯車120に対して逆向きの他方向(図1中のCCW方向)に相対的に回転する。
すなわち、回転部材180が一方向(CW方向)に相対的に回転させられることにより、ハウジングロータ110に対してカムシャフト2の回転位相が遅らせられて、排気バルブの開閉時期が遅角側に変更される。
When changing the valve timing of the exhaust valve, the
For example, when the
That is, by rotating the rotating
一方、電動モータ5が、回転部材180に対して、カムシャフト2の回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフト2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、入力側の回転部材180がカムシャフト2に対して軸線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ことになり、出力側の第2内歯車130は、第1内歯車120に対して逆向きの一方向(図1中のCW方向)に相対的に回転する。
すなわち、回転部材180が他方向(CCW方向)に相対的に回転させられることにより、ハウジングロータ110に対してカムシャフト2の回転位相が進められて、排気バルブの開閉時期が進角側に変更される。
On the other hand, when the
That is, by rotating the rotating
ここでは、回転部材180は、電動モータ5により、カムシャフト2の回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフト2の回転方向(R方向)と同一方向(CW方向)に回転駆動力が及ぼされるとき、進角動作を行うように設定されている。
したがって、仮に、電動モータ5が不作動になった場合、電動モータ5のコギングトルク、摩擦力、カムシャフト2の交番トルク等により、電動モータ5は、回転部材180に対して、カムシャフト2の回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフト2と同一方向に回転駆動力を及ぼす場合と同様に機能する。
Here, when the rotating
Therefore, if the
すなわち、回転部材180がカムシャフト2に対して軸線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て、ハウジングロータ110に対してカムシャフト2の回転位相が進められ、排気バルブの開閉時期が進角側に変更される。
そして、ロータ140の進角側当接部144がハウジングロータ110の進角側ストッパ111gに当接して、排気バルブの開閉時期が最大進角位置に維持される。
That is, the rotating
Then, the advance angle
このように、排気バルブの開閉時期が最大進角位置に位置付けられるため、エンジン1の始動時におけるバルブオーバラップを小さくでき、吸気が排気側に逃げる吹き抜けを防止して始動性を維持することができる。
すなわち、電動モータ5が故障した際に、エンジン1におけるフェールセーフ機能を確保することができる。
In this way, since the opening / closing timing of the exhaust valve is positioned at the maximum advance position, the valve overlap at the time of starting the engine 1 can be reduced, and it is possible to prevent the intake air from escaping to the exhaust side and maintain the startability. it can.
That is, when the
尚、上記バルブタイミング変更装置M2においても、第1実施形態と同様に潤滑油の供給経路を設けることで、エンジン1のオイルパンに貯留された潤滑油を、カムシャフト2を経由してハウジングロータ110の内部に供給し、ハウジングロータ110の外部に導き、カバー部材1aの内部を通してオイルパンに戻すことができる。これにより、潤滑作用も確実に行われるため、摺動領域の摩耗や劣化を抑制でき、バルブタイミングを円滑に変更できる。
In the valve timing changing device M2 as well, by providing the lubricating oil supply path as in the first embodiment, the lubricating oil stored in the oil pan of the engine 1 is transferred to the housing rotor via the
以上述べたように、第2実施形態に係るバルブタイミング変更装置M2によれば、従来のようなフェールセーフ機能としてのトーションスプリングが不要であるため、構造の簡素化、低コスト化、小型化等を達成でき、排気バルブのカムシャフト2においてフェールセーフ機能を確保できる。
As described above, according to the valve timing changing device M2 according to the second embodiment, since the torsion spring as a fail-safe function as in the conventional case is unnecessary, the structure is simplified, the cost is reduced, the size is reduced, and the like. Can be achieved, and a fail-safe function can be ensured in the
図13ないし図17は、本発明の第3実施形態に係るバルブタイミング変更装置M3を示すものであり、前述の第1実施形態又は第2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。
第3実施形態に係るバルブタイミング変更装置M3は、ハウジングロータ210、第1内歯車220、第2内歯車230、スペーサ部材としてのロータ240、外歯車250、遊星歯車260、キャリア270、ベアリング280、支持部材290を備えている。
13 to 17 show the valve timing changing device M3 according to the third embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to the same configurations as those of the first embodiment or the second embodiment described above. The explanation will be omitted.
The valve timing changing device M3 according to the third embodiment includes a
ハウジングロータ210は、軸線S回りに回転自在に支持される第1ハウジング211、第1ハウジング211に対してネジb1により結合される第2ハウジング212を備えている。
The
第1ハウジング211は、金属材料を用いて略円筒状に形成され、スプロケット11a、円筒部11b、内周面211c、環状の底壁面211d、進角側ストッパ211g、遅角側ストッパ211h、ネジb1を捩じ込む複数のネジ孔11jを備えている。
The
内周面211cは、第1ハウジング211が軸線S回りに回転自在に支持されるべく、第2内歯車230の外周面231aに摺動自在に接触する。
底壁面211dは、第1ハウジング211が軸線S方向に位置決めされるべく、第2内歯車230の接合面234の外周領域に摺動自在に接触する。
進角側ストッパ211gは、ロータ240の進角側当接部244を当接させて、カムシャフト2を最大進角位置に位置決めする。
遅角側ストッパ211gは、ロータ240の遅角側当接部245を当接させて、カムシャフト2を最大遅角位置に位置決めする。
The inner
The
The advance
The retard
第2ハウジング212は、金属材料を用いて略円板状に形成され、軸線Sを中心とする円形の開口部212a、ネジb1を通す複数の円孔212bを備えている。
開口部212aは、外歯車250の周りに隙間をおいて、外歯車250と一体的に形成された回転部材の端部としての環状部254及び連結部255を露出させる。
The
The
そして、第1ハウジング211に対して、ロータ240を嵌合させた第2内歯車230、第1内歯車220、キャリア270に保持された遊星歯車260、ベアリング280を嵌め込んだ外歯車250が組み付けられ、支持部材290がベアリング280及び第2内歯車230に組み付けられた後に、第2ハウジング212が第1ハウジング211にネジb1で結合されることにより、軸線S回りに回転するハウジングロータ210が形成される。
Then, the second
ここで、ハウジングロータ210は、第2内歯車230を介して軸線S回りに回転可能に支持されるため、カムシャフト2に固定される第2内歯車230を基準として、ハウジングロータ210、外歯車250、第1内歯車220の位置決めを行うことができる。
また、ハウジングロータ210として、第1ハウジング211及び第2ハウジング212を含む構成を採用し、第1ハウジング211に対して、上記種々の部品を収容して第2ハウジング212を結合することにより、バルブタイミング変更装置M3を容易に組み付けることができる。
Here, since the
Further, the
第1内歯車220は、金属材料を用いて、図16及び図17に示すように、例えば鍛造により略円環状に形成され、軸線Sを中心とする円筒部221、歯列222、鍔部223、ネジb1を通す複数の円孔224を備えている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the first
円筒部221は、第1ハウジング211の内周面211cに嵌め込まれる外径寸法に形成されている。
歯列222は、歯数Z32からなり、円筒部221の内周面において軸線Sを中心とする円環状に配列して形成され、3つの遊星歯車260の歯列261の軸線S方向における略半分の前側領域と噛合する。ここで、「前側」とは、図15において軸線S方向の左側、すなわち、電動モータ5が配置される側である。
鍔部223は、軸線Sに垂直な平板状に形成され、第1ハウジング211と第2ハウジング212の間に挟み込まれて組み付けられる。
The
The
The
すなわち、第1内歯車220は、ネジb1により、ハウジングロータ210と一体的に回転するように固定され、遊星歯車260を介して外歯車250と噛合する。
また、第1内歯車220は、ハウジングロータ210とは別個に形成されてハウジングロータ210に後付けされるため、第1内歯車220をハウジングロータ210に一体形成する場合に比べて、製造が容易になり、生産性が向上する。
That is, the first
Further, since the first
第2内歯車230は、金属材料を用いて、図16及び図17に示すように、例えば鍛造により有底円筒状に形成され、円筒部231、歯列232、底壁面233、接合面234、貫通孔235、筒状嵌合部236、位置決め孔237、嵌合凹部238を備えている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the second
円筒部231は、第1ハウジング211の内周面211cと摺動自在に接触するべく、軸線Sを中心とする外周面231aを画定している。
歯列232は、第1内歯車220の歯数Z32よりも少ない歯数Z33からなり、円筒部231の内周面において軸線Sを中心とする円環状に配列して形成され、3つの遊星歯車260の歯列261の軸線S方向における略半分の奥側領域と噛合する。ここで、「奥側」とは、図15において軸線S方向の右側、すなわち、カムシャフト2が配置される側である。
底壁面233は、軸線Sに垂直な平坦面として形成され、キャリア270及び遊星歯車260の端面と隙間をおいて対向し、支持部材290の環状段差部294を受ける。
接合面234は、ロータ240が接合されるべく、底壁面233と平行な平坦面をなす。
貫通孔235は、締結ボルトb2を通すべく、軸線Sを中心とする円形状をなす。
筒状嵌合部236は、貫通孔235の一部を画定すると共に、ロータ240の嵌合孔241に嵌合されるべく、軸線Sを中心とする円筒状をなす。
位置決め孔237は、カムシャフト2の嵌合穴2dに固定された位置決めピンPを嵌合させるように形成され、軸線S回りの角度位置を位置決めする役割をなす。
嵌合凹部238は、支持部材290の筒状嵌合部293が嵌合されるべく、軸線Sを中心とする円形状をなす。
The
The
The
The
The through
The tubular
The
The
ロータ240は、金属材料を用いて略平板状に形成され、図16及び図17に示すように、嵌合孔241、嵌合凹部242、位置決め孔243、進角側当接部244、遅角側当接部245を備えている。
The
嵌合孔241は、第2内歯車230の筒状嵌合部236が嵌合されるべく、軸線Sを中心とする円形状をなす。
嵌合凹部242は、カムシャフト2の嵌合部2aが嵌合されるべく、軸線Sを中心とする円形状をなす。
位置決め孔243は、カムシャフト2の嵌合穴2dに固定された位置決めピンPを嵌合させるように形成され、軸線S回りにおいて位置決めする役割をなす。
進角側当接部244は、第1ハウジング211の進角側ストッパ211gに対して離脱可能に当接する。
遅角側当接部245は、第1ハウジング211の遅角側ストッパ211hに対して離脱可能に当接する。
The
The fitting recess 242 has a circular shape centered on the axis S so that the
The
The advance
The retard angle
外歯車250は、金属材料を用いて、図16及び図17に示すように、剛性をもつ円環状に形成され、歯列251、内周面252、環状底壁面253、環状部254、連結部255を備えている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
歯列251は、軸線Sを中心とする円環状に配列して形成され、第1内歯車220の歯数Z32及び第2内歯車230の歯数Z33と異なる歯数Z31からなり、3つの遊星歯車260の歯列261と噛合する。
すなわち、外歯車250は、3つの遊星歯車260を介して、第1内歯車220及び第2内歯車230と三箇所の領域で間接的に噛合する。
内周面252は、支持部材290に嵌合されたベアリング280の外輪282が嵌合されるべく、軸線Sを中心とする円筒面をなす。
環状底壁面253は、支持部材290に嵌合されたベアリング280の外輪282の端面を当接させて軸線S方向に位置決めする。
環状部254は、軸線S方向において歯車251の前側において円筒状に形成され、回転部材として機能するものである。すなわち、回転部材が、外歯車250の一部として外歯車250に一体的に形成されている。
連結部255は、環状部254の端部が軸線Sに垂直な径方向に切り欠かれた切欠き溝として形成され、回転軸5aの一部をなす連結コマ5bと連結される。
The
That is, the
The inner
The annular
The
The connecting
遊星歯車260は、金属材料を用いて、図16及び図17に示すように、剛性をもつ円柱状に形成され、歯列261、軸受孔262を備えている。
歯列261は、軸受孔262を中心とする円環状に配列して形成され、歯数Z34からなり、軸線S方向における略半分の前側領域が第1内歯車220の歯列222と噛合し、軸線S方向における略半分の奥側領域が第2内歯車230の歯列232と噛合する。
軸受孔262は、キャリア270の支軸273が摺動自在に嵌合されるべく、円筒状をなす。
The
The
The
キャリア270は、金属材料を用いて形成され、図16及び図17に示すように、第1リング板271、3つの円孔をもつ第2リング板272、第1リング板271に固定された3つの支軸273を備えている。
そして、3つの支軸273にそれぞれ遊星歯車260が嵌め込まれ、3つの支軸273の端部が第2リング板272の円孔に通されたカシメ処理されることにより、キャリア270が組み付けられると共に、遊星歯車260が回動自在に支持される。
そして、遊星歯車260は、キャリア270の支軸273に自転可能に支持され、かつ、キャリア270を介して軸線S回りに公転可能に支持される。
The
Then, the
Then, the
ベアリング280は、剛性を有するラジアル軸受であり、内輪281、外輪282、内輪281と外輪282の間に配列されると共にリテーナに保持された複数の転動体283を備えている。
そして、ベアリング280は、支持部材290の円筒部291と外歯車250の内周面252の間に介在して、支持部材290に対して外歯車150を回動自在に支持する。
The
Then, the
支持部材290は、金属材料を用いて、図16及び図17に示すように、略円筒状に形成され、円筒部291、鍔部292、筒状嵌合部293、環状段差部294、貫通孔295を備えている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
円筒部291は、ベアリング280の内輪281を嵌合させるべく、軸線Sを中心とする円筒状をなす。
鍔部292は、円筒部291よりも大きい外径をなし、円筒部291に嵌め込まれたベアリング280を外歯車250の環状底壁面253と協働して挟み込むように機能する。
筒状嵌合部293は、第2内歯車230の嵌合凹部238に嵌合されるべく、軸線Sを中心とする円筒状をなす。
環状段差部294は、第2内歯車230の底壁面233に当接して、ロータ240及び第2内歯車230を嵌合部2aと協働して挟み込むように機能する。
貫通孔295は、締結ボルトb2を通すように、軸線Sを中心とする円形状をなす。
The
The
The tubular
The
The through
上記構成において、ロータ240は、嵌合孔241に筒状嵌合部236が嵌合されることで、第2内歯車230に対して予め組み付けられる。
続いて、第1ハウジング211が第2内歯車230に回転自在に取り付けられた状態で、ロータ240がカムシャフト2に近づけられ、位置決め孔243,237に位置決めピンPが嵌合され、嵌合凹部242に嵌合部2aが接合される。これにより、ロータ240がカムシャフト2に接合される。
その後、支持部材290の筒状嵌合部293が、第2内歯車230の嵌合凹部238に嵌合されて、締結ボルトb2が、貫通孔295,235に通されてネジ穴2bに捩じ込まれることで、第2内歯車230がロータ240を介してカムシャフト2に固定される。
In the above configuration, the
Subsequently, with the
After that, the tubular
また、ロータ240は、進角側当接部244が進角側ストッパ211gに当接することで最大進角位置に位置付けられ、遅角側当接部245が遅角側ストッパ211hに当接することで最大遅角位置に位置付けられる。
すなわち、カムシャフト2は、ロータ240を介して、ハウジングロータ210に対する相対的な回転範囲が規制される。
これにより、バルブタイミングを変更可能な回転位相の範囲、すなわち、最大遅角位置から最大進角位置までの調整可能な角度範囲を所望の範囲に規制することができる。
Further, the
That is, the rotation range of the
Thereby, the range of the rotation phase in which the valve timing can be changed, that is, the adjustable angle range from the maximum retard position to the maximum advance position can be regulated to a desired range.
ここでは、スペーサ部材としてのロータ240を採用したことにより、カムシャフト2の嵌合部2aの形状がエンジンの仕様に応じて異なる場合、ロータ240を種々のカムシャフト2に対応させて設定するだけで、バルブタイミング変更装置M3を種々のエンジンに適用することができる。
Here, by adopting the
上記構成において、外歯車250の歯数Z31、第1内歯車220の歯数Z32、第2内歯車230の歯数Z33(Z33<Z32)、及び遊星歯車260の歯数Z34の関係について説明する。
ここでは、電動モータ5により回転駆動される外歯車250を入力、カムシャフト2と一体的に回転する第2内歯車230を出力とし、のり付け法により、ハウジングロータ210と一体的に回転する第1内歯車220を固定して、速度比iを計算すると、
i=[1−(Z32/Z33)]/[1+(Z32/Z31)]となる。
In the above configuration, the relationship between the number of teeth Z31 of the
Here, the
i = [1- (Z32 / Z33)] / [1+ (Z32 / Z31)].
そして、第2内歯車230の歯数Z33は、第1内歯車220の歯数Z32よりも少なく設定されているため、速度比iの値は常にマイナスとなる。
すなわち、入力側の回転方向に対して、出力側の回転方向は逆向きになり、第1内歯車220の歯数Z32と第2内歯車230の歯数Z33の歯数の関係のみで、入力側の回転に対する出力側の回転方向を決定することができる。
Since the number of teeth Z33 of the second
That is, the rotation direction on the output side is opposite to the rotation direction on the input side, and the input is performed only by the relationship between the number of teeth Z32 of the first
この実施形態においては、例えば、外歯車250の歯数Z31=27、第1内歯車220の歯数Z32=63、第2内歯車230の歯数Z33=60、遊星歯車260の歯数Z34=18、として設定される。
この場合、速度比i=[1−(63/60)]/[1+(63/27)]=−0.015となる。
すなわち、減速機構としては、入力側の回転速度は、約1/66.7に減速されかつ逆回転として出力される。したがって、電動モータ5としては、省電力で小型化が可能となる。
In this embodiment, for example, the number of teeth of the
In this case, the speed ratio i = [1- (63/60)] / [1+ (63/27)] = −0.015.
That is, as a deceleration mechanism, the rotation speed on the input side is decelerated to about 1 / 66.7 and output as reverse rotation. Therefore, the
次に、第3実施形態に係るバルブタイミング変更装置M3がエンジン1に適用される場合の動作を説明する。
先ず、排気バルブのバルブタイミングを変更しない場合は、電動モータ5は、外歯車250に対して、カムシャフト2の回転速度と同一の回転速度でカムシャフト2と同一の回転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、外歯車250と第1内歯車220とは遊星歯車260を介して互いに噛合った位置でロックされ、外歯車250と第2内歯車230とは遊星歯車260を介して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2とハウジングロータ210は、軸線S回りにおいて一方向(図1中のR方向)に一体的に回転する。
Next, the operation when the valve timing changing device M3 according to the third embodiment is applied to the engine 1 will be described.
First, when the valve timing of the exhaust valve is not changed, the
Therefore, the
As a result, the
排気バルブのバルブタイミングを変更する場合は、電動モータ5は、外歯車250に対して、カムシャフト2の回転速度と異なる回転速度でカムシャフト2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5が、外歯車250に対して、カムシャフト2の回転速度よりも速い回転速度でカムシャフト2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、入力側の外歯車250がカムシャフト2に対して軸線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、出力側の第2内歯車230は、第1内歯車220に対して逆向きの他方向(図1中のCCW方向)に相対的に回転する。
すなわち、外歯車250が一方向(CW方向)に相対的に回転させられることにより、ハウジングロータ210に対してカムシャフト2の回転位相が遅らせられて、排気バルブの開閉時期が遅角側に変更される。
When changing the valve timing of the exhaust valve, the
For example, when the
That is, by rotating the
一方、電動モータ5が、外歯車250に対して、カムシャフト2の回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフト2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、入力側の外歯車250がカムシャフト2に対して軸線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、出力側の第2内歯車230は、第1内歯車220に対して逆向きの一方向(図1中のCW方向)に相対的に回転する。
すなわち、外歯車250が他方向(CCW方向)に相対的に回転させられることにより、ハウジングロータ210に対してカムシャフト2の回転位相が遅らせられて、排気バルブの開閉時期が進角側に変更される。
On the other hand, when the
That is, by rotating the
ここでは、外歯車250は、電動モータ5により、カムシャフト2の回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフト2の回転方向(R方向)と同一方向(CW方向)に回転駆動力が及ぼされるとき、進角動作を行うように設定されている。
したがって、仮に、電動モータ5が不作動になった場合、電動モータ5のコギングトルク、摩擦力、カムシャフト2の交番トルク等により、電動モータ5は、外歯車250に対して、カムシャフト2の回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフト2と同一方向に回転駆動力を及ぼす場合と同様に機能する。
Here, when the
Therefore, if the
すなわち、外歯車250がカムシャフト2に対して軸線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て、ハウジングロータ110に対してカムシャフト2の回転位相が進められ、排気バルブの開閉時期が進角側に変更される。
そして、ロータ240の進角側当接部244がハウジングロータ210の進角側ストッパ211gに当接して、排気バルブの開閉時期が最大進角位置に維持される。
That is, the
Then, the advance angle
このように、排気バルブの開閉時期が最大進角位置に位置付けられるため、エンジン1の始動時におけるバルブオーバラップを小さくでき、吸気が排気側に逃げる吹き抜けを防止して始動性を維持することができる。
すなわち、電動モータ5が故障した際に、エンジン1におけるフェールセーフ機能を確保することができる。
In this way, since the opening / closing timing of the exhaust valve is positioned at the maximum advance position, the valve overlap at the time of starting the engine 1 can be reduced, and it is possible to prevent the intake air from escaping to the exhaust side and maintain the startability. it can.
That is, when the
尚、上記バルブタイミング変更装置M3においても、第1実施形態と同様に潤滑油の供給経路を設けることで、エンジン1のオイルパンに貯留された潤滑油を、カムシャフト2を経由してハウジングロータ210の内部に供給し、ハウジングロータ210の外部に導き、カバー部材1aの内部を通してオイルパンに戻すことができる。これにより、潤滑作用も確実に行われるため、摺動領域の摩耗や劣化を抑制でき、バルブタイミングを円滑に変更できる。
In the valve timing changing device M3 as well, by providing the lubricating oil supply path as in the first embodiment, the lubricating oil stored in the oil pan of the engine 1 is transferred to the housing rotor via the
以上述べたように、第3実施形態に係るバルブタイミング変更装置M3によれば、従来のようなフェールセーフ機能としてのトーションスプリングが不要であるため、構造の簡素化、低コスト化、小型化等を達成でき、排気バルブのカムシャフト2においてフェールセーフ機能を確保できる。
As described above, according to the valve timing changing device M3 according to the third embodiment, since the torsion spring as a fail-safe function as in the conventional case is unnecessary, the structure is simplified, the cost is reduced, the size is reduced, and the like. Can be achieved, and a fail-safe function can be ensured in the
上記実施形態においては、減速機構として、第1内歯車20、第2内歯車30、及び外歯車50を含む波動歯車式減速機構と、第1内歯車120、第2内歯車130、及び外歯車150を複合ハイポサイクロイド式減速機構と、第1内歯車220、第2内歯車230、外歯車250、及び遊星歯車260を含む不思議遊星歯車減速機構とを示したが、これに限定されるものではなく、ピン歯車減速機構、その他の減速機構等においても、本発明を採用することができる。
In the above embodiment, as the reduction mechanism, a wave gear type reduction mechanism including the first
上記実施形態においては、ハウジングロータとして二分割のハウジングロータ10,110,210を示したが、これに限定されるものではなく、その他の形態をなすハウジングロータを採用してもよい。
また、第1実施形態ないし第3実施形態においては、ベアリング70,170,190,280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、適宜廃止した構成を採用してもよい。
In the above embodiment, the
Further, in the first to third embodiments, the case where the
上記実施形態においては、第1内歯車20,120,220及び第2内歯車30,130,230を含むバルブタイミング変更装置M,M2,M3を、エンジン1の排気バルブを開閉するカムシャフト2に適用した場合を示したが、第1内歯車の歯数を第2内歯車の歯数よりも少なくすることで、エンジン1の吸気バルブを開閉するカムシャフト3に適用するバルブタイミング変更装置Dを構成することもできる。
In the above embodiment, the valve timing changing devices M, M2, and M3 including the first
この場合、回転部材又は外歯車は、電動モータ6により、カムシャフト3の回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフト3の回転方向(R方向)と同一方向(CW方向)に回転駆動力が及ぼされるとき、遅角動作を行うように設定される。
したがって、仮に、電動モータ6が不作動になった場合、電動モータ6のコギングトルク、摩擦力、カムシャフト3の交番トルク等により、電動モータ6は、回転部材又は外歯車に対して、カムシャフト3の回転速度よりも遅い回転速度でカムシャフト3と同一方向に回転し、回転部材又は外歯車が、カムシャフト3に対して軸線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て、ハウジングロータに対してカムシャフト3の回転位相が遅らせられ、吸気バルブの開閉時期が遅角側に変更される。
そして、ロータの遅角側当接部がハウジングロータの遅角側ストッパに当接して、吸気バルブの開閉時期が最大遅角位置に維持される。
In this case, the rotating member or the external gear is subjected to a rotational driving force by the electric motor 6 in the same direction (CW direction) as the rotation direction (R direction) of the camshaft 3 at a rotation speed slower than the rotation speed of the camshaft 3. When it is, it is set to perform retarded operation.
Therefore, if the electric motor 6 becomes inoperable, the electric motor 6 causes the camshaft with respect to the rotating member or the external gear due to the cogging torque, the frictional force, the alternating torque of the camshaft 3, and the like. It rotates in the same direction as the camshaft 3 at a rotation speed slower than the rotation speed of 3, and the rotating member or the external gear is relative to the camshaft 3 in the other direction around the axis S (CCW direction in FIG. 1). The rotation phase of the camshaft 3 is delayed with respect to the housing rotor, and the opening / closing timing of the intake valve is changed to the retard side.
Then, the retard angle side contact portion of the rotor abuts on the retard angle side stopper of the housing rotor, and the opening / closing timing of the intake valve is maintained at the maximum retard angle position.
このように、吸気バルブの開閉時期が最大遅角位置に位置付けられるため、エンジン1の始動時におけるバルブオーバラップを小さくでき、吸気側への燃焼ガスの吹き返しを防止でき、始動性を維持することができる。すなわち、電動モータ6が故障した際に、エンジン1におけるフェールセーフ機能を確保することができる。
上記のように、バルブタイミング変更装置M,M2,M3とバルブタイミング変更装置Dとは、歯数を異ならせる以外は、部品を共用できるため、エンジン全体としての低コスト化等に寄与する。
In this way, since the opening / closing timing of the intake valve is positioned at the maximum retard angle position, the valve overlap at the time of starting the engine 1 can be reduced, the blowback of the combustion gas to the intake side can be prevented, and the startability can be maintained. Can be done. That is, when the electric motor 6 fails, the fail-safe function of the engine 1 can be ensured.
As described above, the valve timing changing devices M, M2 and M3 and the valve timing changing device D can share parts except that the number of teeth is different, which contributes to cost reduction of the engine as a whole.
上記実施形態においては、バルブタイミング変更装置M,M2,M3において、電動モータ5が構成要素の一部として含まれない場合を示したが、電動モータ5が構成要素の一部として含まれてもよい。
In the above embodiment, in the valve timing changing devices M, M2, and M3, the case where the
以上述べたように、本発明のバルブタイミング変更装置は、構造の簡素化、低コスト化、小型化等を達成しつつ、排気バルブのカムシャフトに適用された際のフェールセーフ機能を確保できるため、エンジンのバルブタイミング変更装置として適用できるのは勿論のこと、その他の減速機、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。 As described above, the valve timing changing device of the present invention can secure a fail-safe function when applied to the camshaft of an exhaust valve while achieving simplification of the structure, cost reduction, miniaturization, and the like. It can be applied not only as a valve timing changing device for an engine, but also as another speed reducer, speed increaser, transmission, or the like.
1a カバー部材
2 カムシャフト
S 軸線
5 電動モータ
5a ハウジング
5b 回転軸
10,110,210 ハウジングロータ
11,111,211 第1ハウジング
11a スプロケット
12,112,212 第2ハウジング
12a,112c,212a 開口部
20,120,220 第1内歯車
Z2、Z22、Z32 第1内歯車の歯数
30,130,230 第2内歯車
Z3、Z23,Z33 第2内歯車の歯数
40,140,240 ロータ(スペーサ部材)
50,150 外歯車
70,170 ベアリング
80 回転部材
81 環状部(回転部材の端部)
82 連結部(回転部材の端部)
83 カム部
180 回転部材
181 円筒部(回転部材の端部)
182 連結部(回転部材の端部)
183 偏芯部
250 外歯車(回転部材)
254 環状部(回転部材の端部)
255 連結部(回転部材の端部)
260 遊星歯車
50, 150
82 Connecting part (end of rotating member)
83
182 Connecting part (end of rotating member)
183
254 annular part (end of rotating member)
255 connecting part (end of rotating member)
260 planetary gears
Claims (12)
回転駆動力が及ぼされて回転駆動される回転部材と、
前記回転部材に連動する外歯車と、
前記外歯車と直接又は間接的に噛合すると共に前記ハウジングロータと一体的に回転する第1内歯車と、
前記外歯車と直接又は間接的に噛合すると共に前記カムシャフトと一体的に回転しかつ前記第1内歯車の歯数よりも少ない歯数を有する第2内歯車と、を含む、
ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。 Valve timing change that changes the relative rotation phase between the camshaft and the housing rotor that is linked to the rotation of the crankshaft, and changes the opening / closing timing of the exhaust valve driven by the camshaft to the advance or retard side. It ’s a device,
Rotating members that are driven by rotational driving force,
An external gear interlocking with the rotating member and
A first internal gear that directly or indirectly meshes with the external gear and rotates integrally with the housing rotor.
A second internal gear that directly or indirectly meshes with the external gear, rotates integrally with the camshaft, and has a number of teeth smaller than the number of teeth of the first internal gear.
A valve timing changing device characterized by this.
前記回転部材は、前記外歯車に対して楕円変形を生じさせて噛合させるカム作用を及ぼすカム部を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のバルブタイミング変更装置。 The external gear is formed so as to be elastically deformable so as to directly mesh with the first internal gear and the second internal gear.
The rotating member includes a cam portion that exerts a cam action that causes an elliptical deformation and meshes with the external gear.
The valve timing changing device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のバルブタイミング変更装置。 The cam portion of the rotating member is fitted inside the external gear via an elliptical deformable bearing.
The valve timing changing device according to claim 2, wherein the valve timing is changed.
前記回転部材は、前記外歯車を偏芯させつつ前記第1内歯車及び前記第2内歯車に噛合させる偏芯作用を及ぼす偏芯部を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のバルブタイミング変更装置。 The external gear is formed in an annular shape so as to directly mesh with the first internal gear and the second internal gear.
The rotating member includes an eccentric portion that exerts an eccentric action of engaging the first internal gear and the second internal gear while eccentricizing the external gear.
The valve timing changing device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項4に記載のバルブタイミング変更装置。 The eccentric portion of the rotating member is fitted inside the external gear via a bearing.
The valve timing changing device according to claim 4.
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バルブタイミング変更装置。 The number of teeth of the second internal gear is the same as the number of teeth of the external gear.
The valve timing changing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the valve timing changing device is characterized.
前記回転部材は、前記外歯車の一部として前記外歯車に一体的に形成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のバルブタイミング変更装置。 The external gear is arranged so as to indirectly mesh with the first internal gear and the second internal gear via a planetary gear.
The rotating member is integrally formed with the external gear as a part of the external gear.
The valve timing changing device according to claim 1.
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バルブタイミング変更装置。 The housing rotor is rotatably supported around the axis of the camshaft via the second internal gear.
The valve timing changing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the valve timing changing device is characterized.
前記第2内歯車は、前記スペーサ部材を介して前記カムシャフトに固定され、
前記スペーサ部材は、前記ハウジングロータに対して相対的な回転範囲が規制されるように形成されている、
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バルブタイミング変更装置。 Includes a spacer member joined to the camshaft
The second internal gear is fixed to the camshaft via the spacer member, and is fixed to the camshaft.
The spacer member is formed so that the rotation range relative to the housing rotor is regulated.
The valve timing changing device according to any one of claims 1 to 8.
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バルブタイミング変更装置。 The housing rotor includes a cylindrical first housing having a sprocket on its outer circumference and a disc-shaped second housing having an opening that is coupled to the first housing and exposes the ends of the rotating member.
The valve timing changing device according to any one of claims 1 to 9, wherein the valve timing changing device is characterized.
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バルブタイミング変更装置。 Including an electric motor that exerts the rotational driving force on the rotating member,
The valve timing changing device according to any one of claims 1 to 10.
前記ハウジングは、エンジンのカバー部材に固定されている、
ことを特徴とする請求項11に記載のバルブタイミング変更装置。
The electric motor includes a housing and a rotating shaft that is rotatably supported by the housing and connected to the rotating member.
The housing is fixed to the engine cover member,
The valve timing changing device according to claim 11.
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