JP4098695B2 - Valve timing adjustment device - Google Patents

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    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34436Features or method for avoiding malfunction due to foreign matters in oil

Description

本発明は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の弁の開閉タイミング(以下、バルブタイミングという)を調整する内燃機関(以下、エンジンという)のバルブタイミング調整装置に関する。   The present invention relates to a valve timing adjusting device for an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) that adjusts an opening / closing timing (hereinafter referred to as a valve timing) of at least one of an intake valve and an exhaust valve.

従来、バルブタイミング調整装置は、エンジンにおいて吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の弁を開閉駆動する従動軸に駆動軸の駆動トルクを伝達する伝達系に設けられ、駆動軸に対する従動軸の回転位相(以下、単に回転位相という)を変化させることでバルブタイミングを調整する。
特許文献1に開示のバルブタイミング調整装置では、組付角調整機構における異物の噛込により回転位相が固着した場合に、組付角調整機構に伝達する正逆両方向のトルクを電磁ブレーキにより交互に発生させて、回転位相の固着状態を解除させている。
Conventionally, a valve timing adjusting device is provided in a transmission system that transmits drive torque of a drive shaft to a driven shaft that opens and closes at least one of an intake valve and an exhaust valve in an engine, and the rotational phase of the driven shaft with respect to the drive shaft ( Hereinafter, the valve timing is adjusted by simply changing the rotation phase.
In the valve timing adjustment device disclosed in Patent Document 1, when the rotational phase is fixed by the foreign object biting in the assembly angle adjustment mechanism, the forward and reverse torques transmitted to the assembly angle adjustment mechanism are alternately applied by the electromagnetic brake. And the fixed state of the rotational phase is released.

特開2003−227361号公報JP 2003-227361 A

特許文献1に開示の装置では、電磁ブレーキで発生させたトルクを組付角調整機構に伝達する遊星歯車機構において異物の噛込が発生し、回転位相が固着される場合も想定され得る。しかし、単に正逆両方向のトルクを交互に発生させるだけでは、遊星歯車機構の歯車間に噛み込まれた異物を短時間で除去することができない。即ち異物を除去するためには正逆両方向のトルクを長時間繰り返して発生させなくてはならず、その間、バルブタイミングの調整を行うことができなくなるのである。
本発明の目的は、回転位相を変化させる変化手段の遊星歯車機構において噛み込まれた異物を短時間で除去するバルブタイミング調整装置を提供することにある。
In the apparatus disclosed in Patent Document 1, it may be assumed that the planetary gear mechanism that transmits the torque generated by the electromagnetic brake to the assembly angle adjusting mechanism causes foreign matter to be caught and the rotational phase is fixed. However, the foreign matter caught between the gears of the planetary gear mechanism cannot be removed in a short time by simply generating torque in both forward and reverse directions. That is, in order to remove foreign matter, torque in both forward and reverse directions must be repeatedly generated for a long time, and during that time, valve timing cannot be adjusted.
An object of the present invention is to provide a valve timing adjusting device that removes foreign matter caught in a planetary gear mechanism of changing means for changing a rotation phase in a short time.

請求項1に記載の発明によると、検出手段は、遊星歯車機構の太陽歯車と遊星歯車の噛合位置における異物の噛込を検出する。トルク伝達手段は、その検出手段により異物の噛込が検出されたとき、噛合位置にある太陽歯車の歯及び遊星歯車の歯のうち一方の歯が他方の歯から離れてその他方の歯と同一ピッチ円上の歯に噛み合うまで、噛込の検出前とは逆向きの制御トルクを歯車機構に伝達する。一方の歯は他方の歯と同一ピッチ円上の歯に対して滑り接触しながら噛み合うこととなるため、一方の歯と他方の歯との間に噛み込まれていた異物は確実に除去される。それに加えて、一方向の制御トルクを発生させるだけでも異物を除去できるので、異物の除去に必要な時間を短縮できる。したがって、異物の噛込の検出後に速やかにバルブタイミングの調整を再開できる。   According to the first aspect of the present invention, the detecting means detects the foreign object biting at the meshing position of the sun gear and the planetary gear of the planetary gear mechanism. The torque transmission means is configured such that when the detection means detects a foreign object biting, one of the teeth of the sun gear and the planetary gear at the meshing position is separated from the other tooth and is identical to the other tooth. Until the teeth on the pitch circle are engaged with each other, the control torque in the direction opposite to that before the detection of the engagement is transmitted to the gear mechanism. Since one tooth meshes with a tooth on the same pitch circle as the other tooth while being in sliding contact, the foreign matter caught between the one tooth and the other tooth is reliably removed. . In addition, foreign matter can be removed simply by generating a control torque in one direction, so that the time required for removing the foreign matter can be shortened. Therefore, the adjustment of the valve timing can be resumed immediately after the detection of the foreign object bite.

請求項2に記載の発明によると、トルク伝達手段は、電動機により制御トルクを発生するので、当該制御トルクを正確に制御できる。したがって、異物を除去するための上記トルク伝達手段の作動によって変化する回転位相の変化量について、エンジンの運転に影響を与えない範囲内に制限することが容易となる。   According to the second aspect of the present invention, since the torque transmission means generates the control torque by the electric motor, the control torque can be accurately controlled. Therefore, it becomes easy to limit the amount of change in the rotational phase that is changed by the operation of the torque transmission means for removing foreign matter within a range that does not affect the operation of the engine.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図2は、本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置1を示している。バルブタイミング調整装置1は、車両のエンジンにおいて駆動軸としてのクランクシャフトの駆動トルクを従動軸としてのカムシャフト2に伝達する伝達系に設けられている。バルブタイミング調整装置1は、クランクシャフトに対するカムシャフト2の回転位相を変化させることで、エンジンの吸気弁もしくは排気弁のバルブタイミングを調整する。
バルブタイミング調整装置1は、運動変換機構10、電動機30及び減速機構20を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 shows a valve timing adjusting apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The valve timing adjusting device 1 is provided in a transmission system that transmits a driving torque of a crankshaft as a driving shaft to a camshaft 2 as a driven shaft in a vehicle engine. The valve timing adjusting device 1 adjusts the valve timing of the intake valve or exhaust valve of the engine by changing the rotational phase of the camshaft 2 with respect to the crankshaft.
The valve timing adjustment device 1 includes a motion conversion mechanism 10, an electric motor 30, and a speed reduction mechanism 20.

まず、運動変換機構10について説明する。運動変換機構10は、スプロケット11、出力軸16、腕部材28,29、案内回転体25及び可動体26等から構成されている。尚、図3並びに後に説明する図4では、断面を表すハッチングを省略している。
図2及び図3に示すようにスプロケット11は、支持筒部12、支持筒部12より大径の入力筒部13、支持筒部12と入力筒部13との間を階段状に繋ぐリンク部14を有している。支持筒部12は、出力軸16の外周壁により回転中心線O周りに相対回転可能に支持されている。入力筒部13に形成された複数の歯13aとクランクシャフトに形成された複数の歯とにチェーンベルトが掛け渡される。クランクシャフトの駆動トルクがチェーンベルトを通じて入力筒部13に入力されるとき、スプロケット11はクランクシャフトに対する回転位相を保ちつつ回転中心線Oの周りに図3の時計方向へ回転する。即ちスプロケット11は、駆動軸であるクランクシャフトと同期して回転する駆動回転体として機能する。リンク部14は、両板面が回転中心線Oの平行線に垂直となる平板状に形成されている。
First, the motion conversion mechanism 10 will be described. The motion conversion mechanism 10 includes a sprocket 11, an output shaft 16, arm members 28 and 29, a guide rotating body 25, a movable body 26, and the like. In FIG. 3 and FIG. 4 to be described later, hatching representing a cross section is omitted.
As shown in FIGS. 2 and 3, the sprocket 11 includes a support cylinder part 12, an input cylinder part 13 having a larger diameter than the support cylinder part 12, and a link part that connects the support cylinder part 12 and the input cylinder part 13 in a stepped manner. 14. The support cylinder portion 12 is supported by the outer peripheral wall of the output shaft 16 so as to be relatively rotatable around the rotation center line O. A chain belt is stretched around a plurality of teeth 13a formed on the input cylinder portion 13 and a plurality of teeth formed on the crankshaft. When the driving torque of the crankshaft is input to the input cylinder portion 13 through the chain belt, the sprocket 11 rotates around the rotation center line O in the clockwise direction in FIG. 3 while maintaining the rotational phase with respect to the crankshaft. That is, the sprocket 11 functions as a drive rotating body that rotates in synchronization with a crankshaft that is a drive shaft. The link part 14 is formed in a flat plate shape in which both plate surfaces are perpendicular to the parallel line of the rotation center line O.

出力軸16は、固定部17及びリンク部18を有している。固定部17の一端部にカムシャフト2の一端部が同心上にボルト固定されており、出力軸16はカムシャフト2に対する回転位相を保ちつつ回転中心線O周りに回転する。即ち出力軸16は、従動軸であるカムシャフト2と同期して回転する従動回転体として機能する。これによりスプロケット11に対する出力軸16の回転位相は、クランクシャフトに対するカムシャフト2の回転位相に同期する。リンク部18は矩形平板状に形成され、両板面が回転中心線Oの平行線に垂直となる形態で二つ配設されている。各リンク部18は、固定部17の回転中心線Oを挟む二箇所から互いに逆向きに突出している。   The output shaft 16 has a fixed portion 17 and a link portion 18. One end of the camshaft 2 is concentrically bolted to one end of the fixed portion 17, and the output shaft 16 rotates around the rotation center line O while maintaining a rotational phase with respect to the camshaft 2. That is, the output shaft 16 functions as a driven rotating body that rotates in synchronization with the camshaft 2 that is a driven shaft. Thereby, the rotation phase of the output shaft 16 with respect to the sprocket 11 is synchronized with the rotation phase of the camshaft 2 with respect to the crankshaft. Two link portions 18 are formed in a rectangular flat plate shape, and two of the two plate surfaces are arranged in a form perpendicular to the parallel line of the rotation center line O. Each link part 18 protrudes in the opposite direction from two places across the rotation center line O of the fixed part 17.

腕部材28,29は、入力筒部13に固定のカバー15とリンク部14とによって、リンク部18、案内回転体25、可動体26、並びに減速機構20の遊星歯車22及び伝達回転体24と共に挟持されている。腕部材28は小判形の平板状に形成され、両板面が回転中心線Oの平行線に垂直となる形態で二つ配設されている。各腕部材28の一端部は、リンク部14の回転中心線Oを挟む二箇所のうち対応する箇所に軸部材51を介して連繋されて、リンク部14と回り対偶80をなしている。腕部材29はC字形の平板状に形成され、両板面が回転中心線Oの平行線に垂直となる形態で二つ配設されている。各腕部材29の一端部は、対応するリンク部18に軸部材55を介して連繋されて、対応リンク部18と回り対偶82をなしている。また、各腕部材29の他端部は、対応する腕部材28に可動体26を介して連繋されて、対応腕部材28と回り対偶84をなしている。   The arm members 28 and 29 are connected to the link portion 18, the guide rotating body 25, the movable body 26, the planetary gear 22 of the speed reduction mechanism 20, and the transmission rotating body 24 by the cover 15 and the link portion 14 fixed to the input cylinder portion 13. It is pinched. The arm members 28 are formed in an oval flat plate shape, and two arm members 28 are arranged in a form in which both plate surfaces are perpendicular to the parallel line of the rotation center line O. One end portion of each arm member 28 is connected to a corresponding portion of the two portions sandwiching the rotation center line O of the link portion 14 via the shaft member 51, and forms a counter pair 80 with the link portion 14. The arm members 29 are formed in a C-shaped flat plate shape, and two arm members 29 are arranged in a form in which both plate surfaces are perpendicular to the parallel line of the rotation center line O. One end portion of each arm member 29 is connected to the corresponding link portion 18 via the shaft member 55 to form a counter pair 82 with the corresponding link portion 18. The other end of each arm member 29 is connected to the corresponding arm member 28 via the movable body 26 and forms a counter pair 84 with the corresponding arm member 28.

図2及び図4に示すように案内回転体25は円形平板状に形成され、両板面が回転中心線Oの平行線に垂直となる形態で配設されている。案内回転体25の一方の板面側に伝達回転体24が嵌合固定されており、案内回転体25と伝達回転体24とは回転中心線O周りに一体回転可能且つスプロケット11に対して相対回転可能となっている。案内回転体25の他方の板面は、各腕部材29と相対摺動可能に接触すると共に、各腕部材28、各リンク部18及びリンク部14の板面と向き合っている。案内回転体25の回転中心線Oを挟む二箇所には、長孔62が形成されている。各長孔62は案内回転体25の両板面に開口し、互いに180°の回転対称となるように配設されており、内周側に案内通路64を形成している。各長孔62が形成する案内通路64は、案内回転体25の径方向軸線に対し傾斜して直線状に延伸し、回転中心線Oからの径方向距離が変化する形状を呈している。   As shown in FIGS. 2 and 4, the guide rotator 25 is formed in a circular flat plate shape, and both plate surfaces are arranged in a form perpendicular to the parallel line of the rotation center line O. The transmission rotator 24 is fitted and fixed to one plate surface side of the guide rotator 25, and the guide rotator 25 and the transmission rotator 24 can rotate integrally around the rotation center line O and are relative to the sprocket 11. It can be rotated. The other plate surface of the guide rotator 25 is in contact with each arm member 29 so as to be relatively slidable, and faces the plate surface of each arm member 28, each link portion 18, and link portion 14. Long holes 62 are formed at two locations across the rotation center line O of the guide rotator 25. Each elongated hole 62 opens on both plate surfaces of the guide rotator 25 and is disposed so as to be 180 ° rotationally symmetric with each other, and a guide passage 64 is formed on the inner peripheral side. The guide passages 64 formed by the long holes 62 are inclined with respect to the radial axis of the guide rotator 25 and extend linearly, and have a shape in which the radial distance from the rotation center line O changes.

可動体26は、長孔62及びその内周側の案内通路64に対応して二つ配設されている。各可動体26は、芯部材70及び殻部材72を組み合わせて構成されている。芯部材70は円柱状に形成され、伝達回転体24とリンク部14の間に挟持されている。殻部材72は、芯部材70の一端部の外周壁に同心嵌合する円筒状に形成され、伝達回転体24と腕部材29の間に挟持されている。これにより中心線が回転中心線Oに平行となっている殻部材72の外周壁には、対応する長孔62の側壁部62b,62cが案内通路64の幅方向両側から嵌合している。殻部材72は、長孔62に対して相対回転可能且つ案内通路64の長手方向に相対滑り可能である。芯部材70において殻部材72との嵌合端部を除く部分の外周壁は、対応する腕部材28,29の端部に相対回転可能に嵌合している。   Two movable bodies 26 are provided corresponding to the long holes 62 and the guide passages 64 on the inner peripheral side thereof. Each movable body 26 is configured by combining a core member 70 and a shell member 72. The core member 70 is formed in a columnar shape and is sandwiched between the transmission rotating body 24 and the link portion 14. The shell member 72 is formed in a cylindrical shape concentrically fitted to the outer peripheral wall of one end portion of the core member 70, and is sandwiched between the transmission rotating body 24 and the arm member 29. As a result, the side walls 62 b and 62 c of the corresponding elongated holes 62 are fitted from both sides in the width direction of the guide passage 64 to the outer peripheral wall of the shell member 72 whose center line is parallel to the rotation center line O. The shell member 72 is rotatable relative to the elongated hole 62 and is slidable relative to the longitudinal direction of the guide passage 64. The outer peripheral wall of the core member 70 excluding the fitting end portion with the shell member 72 is fitted to the end portions of the corresponding arm members 28 and 29 so as to be relatively rotatable.

このように要素11,16,28,29,25,26が連繋した運動変換機構10では、クランクシャフトの回転に伴い出力軸16が図3及び図4の時計方向に回転する。この回転中に運動変換機構10は、スプロケット11に対する案内回転体25の相対回転運動を可動体26の運動に変換し、さらに可動体26の運動をスプロケット11に対する出力軸16の相対回転運動に変換する。この変換作用により、クランクシャフトに対するカムシャフト2の回転位相(以下、シャフト位相という)が変化する。   In the motion conversion mechanism 10 in which the elements 11, 16, 28, 29, 25, and 26 are linked in this way, the output shaft 16 rotates in the clockwise direction in FIGS. 3 and 4 as the crankshaft rotates. During this rotation, the motion conversion mechanism 10 converts the relative rotational motion of the guide rotor 25 with respect to the sprocket 11 into the motion of the movable body 26, and further converts the motion of the movable body 26 into the relative rotational motion of the output shaft 16 with respect to the sprocket 11. To do. By this conversion action, the rotational phase of the camshaft 2 with respect to the crankshaft (hereinafter referred to as the shaft phase) changes.

具体的には、スプロケット11に対して案内回転体25が相対回転しないとき、可動体26は案内通路64を案内されることなく案内回転体25と一体に回転する。このとき、腕部材28,29がなす回り対偶84、リンク部18及び腕部材29がなす回り対偶82、リンク部14及び腕部材28がなす回り対偶80の各位置は変化しない。これにより、出力軸16がスプロケット11に対する回転位相を保ちつつカムシャフト2と同期回転し、シャフト位相が一定に保持される。   Specifically, when the guide rotator 25 does not rotate relative to the sprocket 11, the movable body 26 rotates integrally with the guide rotator 25 without being guided through the guide passage 64. At this time, the positions of the turning pair 84 formed by the arm members 28 and 29, the turning pair 82 formed by the link portion 18 and the arm member 29, and the turning pair 80 formed by the link portion 14 and the arm member 28 are not changed. Thereby, the output shaft 16 rotates synchronously with the camshaft 2 while maintaining the rotational phase with respect to the sprocket 11, and the shaft phase is kept constant.

スプロケット11に対して案内回転体25が進角方向Xに相対回転するとき、可動体26は案内通路64を案内されて回転中心線Oから離間する。このとき腕部材28は、リンク部14及び腕部材29に対してそれぞれ軸部材51及び可動体26の中心線周りに相対回転しつつ、可動体26の動きに応じて回り対偶84の位置を回転中心線Oから離す。それと同時に腕部材29が、リンク部18に対して軸部材55の中心線周りに相対回転しつつ、可動体26の動きに応じて回り対偶82の位置を回り対偶80の位置に対し遅角方向Yに近づける。これにより、出力軸16がスプロケット11に対して遅角方向Yに相対回転するので、シャフト位相が遅角側に変化する。   When the guide rotator 25 rotates relative to the sprocket 11 in the advance angle direction X, the movable body 26 is guided along the guide passage 64 and is separated from the rotation center line O. At this time, the arm member 28 rotates around the center line of the shaft member 51 and the movable body 26 with respect to the link portion 14 and the arm member 29 respectively, and rotates around the position of the pair 84 according to the movement of the movable body 26. Move away from center line O. At the same time, the arm member 29 rotates relative to the link portion 18 around the center line of the shaft member 55, rotates around the position of the pair 82 according to the movement of the movable body 26, and retards the position of the pair 80. Move closer to Y. As a result, the output shaft 16 rotates relative to the sprocket 11 in the retarding direction Y, so that the shaft phase changes to the retarding side.

スプロケット11に対して案内回転体25が遅角方向Yに相対回転するとき、可動体26は案内通路64を案内されて回転中心線Oに接近する。このとき腕部材28は、リンク部14及び腕部材29に対してそれぞれ軸部材51及び可動体26の中心線周りに相対回転しつつ、可動体26の動きに応じて回り対偶84の位置を回転中心線Oに近づける。それと同時に腕部材29は、リンク部18に対して軸部材55の中心線周りに相対回転しつつ、可動体26の動きに応じて回り対偶82の位置を回り対偶80の位置に対し進角方向Xに離す。これにより出力軸16がスプロケット11に対して進角方向Xに相対回転するので、シャフト位相が進む。   When the guide rotator 25 rotates relative to the sprocket 11 in the retarding direction Y, the movable body 26 is guided through the guide passage 64 and approaches the rotation center line O. At this time, the arm member 28 rotates around the center line of the shaft member 51 and the movable body 26 with respect to the link portion 14 and the arm member 29 respectively, and rotates around the position of the pair 84 according to the movement of the movable body 26. Move closer to the center line O. At the same time, the arm member 29 rotates relative to the link portion 18 around the center line of the shaft member 55, rotates around the position of the pair 82 according to the movement of the movable body 26, and advances toward the position of the pair 80. Release to X. As a result, the output shaft 16 rotates relative to the sprocket 11 in the advance direction X, so that the shaft phase advances.

次に、電動機30について説明する。図2及び図5に示すように電動機30は、ハウジング31、軸受32、回転軸33、ステータ34、制御部38等から構成されている。
ハウジング31はステー35を介してエンジンに固定されている。ハウジング31には二つの軸受32及びステータ34が収容固定されている。回転軸33は各軸受32により回転中心線O方向の二箇所を支持され、回転中心線O周りに回転可能である。回転軸33は、偏心軸19に軸継手36を介して連結固定されており、偏心軸19と一体となって図5の時計方向に回転する。回転軸33は、その本体33aから径方向外側に突出する円形板状のロータ部33bを有している。ロータ部33bの外周壁に複数の磁石37が埋設されている。磁石37は例えば希土類磁石等の永久石で構成され、回転中心線O周りに等間隔に並んでいる。
Next, the electric motor 30 will be described. As shown in FIGS. 2 and 5, the electric motor 30 includes a housing 31, a bearing 32, a rotating shaft 33, a stator 34, a control unit 38, and the like.
The housing 31 is fixed to the engine via a stay 35. Two housings 32 and a stator 34 are accommodated and fixed in the housing 31. The rotary shaft 33 is supported at two locations in the direction of the rotation center line O by each bearing 32 and can rotate around the rotation center line O. The rotary shaft 33 is connected and fixed to the eccentric shaft 19 via a shaft coupling 36, and rotates together with the eccentric shaft 19 in the clockwise direction in FIG. The rotating shaft 33 has a circular plate-like rotor portion 33b that protrudes radially outward from the main body 33a. A plurality of magnets 37 are embedded in the outer peripheral wall of the rotor portion 33b. The magnet 37 is made of a permanent stone such as a rare earth magnet, and is arranged around the rotation center line O at equal intervals.

ステータ34は回転軸33の外周側に配置されており、円筒状の本体40、コア41及びコイル42を有している。コア41は複数枚の鉄片を積層して形成され、本体40の内周壁から回転軸33側に向かって突出している。コア41は、回転中心線O周りに等間隔に並ぶ形態で複数配設されている。各コア41にはコイル42が巻回しされている。
制御部38は、マイクロコンピュータ、通電ドライバ及びセンサ等を備えた電気回路で構成され、ステータ34の各コイル42に接続されている。図2では、制御部38の全体をハウジング31内に設置するように示しているが、例えば制御部38の通電ドライバ及びセンサをハウジング31内に設置し、制御部38のマイクロコンピュータをハウジング31外に設置するようにしてもよい。制御部38は、マイクロコンピュータのメモリに記憶されている制御プログラムに従って通電ドライバを制御することで、各コイル42への通電を制御する。この制御された各コイル42の通電により回転軸33の外周側に回転磁界が形成され、回転磁界の方向に応じた遅角方向Y又は進角方向Xの制御トルクが回転軸33に付与される。
The stator 34 is disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft 33 and has a cylindrical main body 40, a core 41, and a coil 42. The core 41 is formed by laminating a plurality of iron pieces and protrudes from the inner peripheral wall of the main body 40 toward the rotating shaft 33 side. A plurality of cores 41 are arranged around the rotation center line O so as to be arranged at equal intervals. A coil 42 is wound around each core 41.
The control unit 38 is constituted by an electric circuit including a microcomputer, an energization driver, a sensor, and the like, and is connected to each coil 42 of the stator 34. In FIG. 2, the entire control unit 38 is shown to be installed in the housing 31. However, for example, the energization driver and sensor of the control unit 38 are installed in the housing 31, and the microcomputer of the control unit 38 is installed outside the housing 31. You may make it install in. The control unit 38 controls energization to each coil 42 by controlling the energization driver according to a control program stored in the memory of the microcomputer. A rotating magnetic field is formed on the outer peripheral side of the rotating shaft 33 by the energization of each controlled coil 42, and a control torque in the retarding direction Y or the leading angle direction X according to the direction of the rotating magnetic field is applied to the rotating shaft 33. .

次に、遊星歯車機構としての減速機構20について説明する。図2及び図6に示すように減速機構20は、太陽歯車21、偏心軸19、遊星歯車22、ベアリング23、伝達回転体24等から構成されている。
太陽歯車21は入力筒部13の内周壁に同心上に固定されている。太陽歯車21は、歯先曲面が歯底曲面の内周側にある内歯車で構成されている。太陽歯車21はスプロケット11と一体となって回転中心線O周りに図6の時計方向に回転する。
Next, the speed reduction mechanism 20 as a planetary gear mechanism will be described. As shown in FIGS. 2 and 6, the speed reduction mechanism 20 includes a sun gear 21, an eccentric shaft 19, a planetary gear 22, a bearing 23, a transmission rotating body 24, and the like.
The sun gear 21 is concentrically fixed to the inner peripheral wall of the input cylinder portion 13. The sun gear 21 is composed of an internal gear whose tooth tip curved surface is on the inner peripheral side of the tooth bottom curved surface. The sun gear 21 rotates integrally with the sprocket 11 around the rotation center line O in the clockwise direction of FIG.

偏心軸19は、電動機30の回転軸33に連結固定されることで回転中心線Oに対し偏心して配設されている。図6においてPは偏心軸19の中心軸線を表している。
遊星歯車22は、歯先曲面が歯底曲面の外周側にある外歯車で構成されている。遊星歯車22の歯先曲面の曲率半径は太陽歯車21の歯底曲面の曲率半径よりも小さく、遊星歯車22の歯数は太陽歯車21の歯数よりも一つ少ない。遊星歯車22は、太陽歯車21の内周側に遊星運動可能に噛み合っている。遊星歯車22には円筒孔22cが同心上に形成されており、偏心軸19の一端部がベアリング23を介して円筒孔22cに相対回転可能に嵌合されている。この嵌合により偏心軸19及び回転軸33がスプロケット11に対して進角方向X及び遅角方向Yに相対回転可能となっている。
The eccentric shaft 19 is arranged eccentrically with respect to the rotation center line O by being connected and fixed to the rotation shaft 33 of the electric motor 30. In FIG. 6, P represents the central axis of the eccentric shaft 19.
The planetary gear 22 is composed of an external gear whose tooth tip curved surface is on the outer peripheral side of the tooth bottom curved surface. The planetary gear 22 has a radius of curvature of the addendum curved surface that is smaller than the radius of curvature of the bottom curved surface of the sun gear 21, and the number of teeth of the planetary gear 22 is one less than the number of teeth of the sun gear 21. The planetary gear 22 meshes with the inner peripheral side of the sun gear 21 so as to be capable of planetary movement. A cylindrical hole 22 c is formed concentrically in the planetary gear 22, and one end portion of the eccentric shaft 19 is fitted to the cylindrical hole 22 c via a bearing 23 so as to be relatively rotatable. By this fitting, the eccentric shaft 19 and the rotation shaft 33 can rotate relative to the sprocket 11 in the advance angle direction X and the retard angle direction Y.

伝達回転体24は円形平板状に形成され、両板面が回転中心線Oの平行線に垂直となる形態で配設されている。伝達回転体24の複数箇所には円筒孔状の係合孔24aが形成されており、各係合孔24aは回転中心線O周りに等間隔に配設されている。伝達回転体24の反案内回転体側に配設された遊星歯車22は、各係合孔24aと向き合う箇所から円柱状に突出する係合突起22dを有している。各係合突起22dは偏心軸19の偏心軸線P周りに等間隔に配設されており、向かい合う係合孔24aに突入している。   The transmission rotating body 24 is formed in a circular flat plate shape, and both plate surfaces are arranged in a form perpendicular to the parallel line of the rotation center line O. Cylindrical engagement holes 24a are formed at a plurality of locations on the transmission rotator 24, and the engagement holes 24a are arranged around the rotation center line O at equal intervals. The planetary gear 22 disposed on the counter-rotating body side of the transmission rotating body 24 has an engaging protrusion 22d that protrudes in a columnar shape from a position facing each engaging hole 24a. The respective engagement protrusions 22d are arranged at equal intervals around the eccentric axis P of the eccentric shaft 19, and protrude into the opposing engagement holes 24a.

このような減速機構20において、回転軸33から偏心軸19に伝達された制御トルクに変化が生じないときには、クランクシャフトの回転に伴い遊星歯車22が、太陽歯車21との噛合位置を保ったままスプロケット11、偏心軸19及び回転軸33と一体に図6の時計方向に回転する。これにより、係合突起22dが係合孔24aを回転方向に押圧するため、案内回転体25と共に伝達回転体24が、スプロケット11に対して回転位相を保ったまま回転中心線O周りに図6の時計方向に回転する。   In such a speed reduction mechanism 20, when no change occurs in the control torque transmitted from the rotary shaft 33 to the eccentric shaft 19, the planetary gear 22 maintains the meshing position with the sun gear 21 as the crankshaft rotates. The sprocket 11, the eccentric shaft 19, and the rotating shaft 33 rotate in the clockwise direction in FIG. 6. As a result, the engagement protrusion 22d presses the engagement hole 24a in the rotation direction, so that the transmission rotation body 24 together with the guide rotation body 25 is rotated around the rotation center line O while maintaining the rotation phase with respect to the sprocket 11. Rotate clockwise.

偏心軸19に伝達された制御トルクが図6の反時計方向に増大するときには、遊星歯車22がその遊星運動により、偏心軸19に対して図6の時計方向に相対回転しつつ太陽歯車21との噛合位置を変化させる。これにより、係合突起22dが係合孔24aを回転方向に押圧する力が増大するため、案内回転体25と共に伝達回転体24がスプロケット11に対して進角方向Xに相対回転する。   When the control torque transmitted to the eccentric shaft 19 increases in the counterclockwise direction of FIG. 6, the planetary gear 22 rotates relative to the eccentric shaft 19 in the clockwise direction of FIG. The meshing position is changed. As a result, the force with which the engagement protrusion 22d presses the engagement hole 24a in the rotation direction increases, and thus the transmission rotation body 24 and the guide rotation body 25 rotate relative to the sprocket 11 in the advance angle direction X.

偏心軸19に伝達された制御トルクが図6の時計方向に増大するときには、遊星歯車22が遊星歯車22がその遊星運動により、偏心軸19に対して図6の反時計方向に相対回転しつつ太陽歯車21との噛合位置を変化させる。これにより、係合突起22dが係合孔24aを反回転方向に押圧するようになるため、案内回転体25と共に伝達回転体24がスプロケット11に対して遅角方向Yに相対回転する。
以上、本実施形態では、減速機構20及び運動変換機構10が共同して特許請求の範囲に記載の「変化手段」を構成している。
When the control torque transmitted to the eccentric shaft 19 increases in the clockwise direction in FIG. 6, the planetary gear 22 rotates relative to the eccentric shaft 19 in the counterclockwise direction in FIG. 6 due to the planetary movement of the planetary gear 22. The meshing position with the sun gear 21 is changed. As a result, the engaging protrusion 22d presses the engaging hole 24a in the counter-rotating direction, so that the transmission rotating body 24 and the guide rotating body 25 rotate relative to the sprocket 11 in the retarding direction Y.
As described above, in the present embodiment, the speed reduction mechanism 20 and the motion conversion mechanism 10 jointly constitute “changing means” described in the claims.

次に、減速機構20における異物の噛込について対処するバルブタイミング調整装置1の特徴的作動について、図7のフローチャートに従って説明する。尚、本作動は、車両のイグニションスイッチがオンされると定期的に開始され、イグニションスイッチがオフされると強制的に終了する。   Next, the characteristic operation of the valve timing adjusting apparatus 1 that deals with the foreign matter biting in the speed reduction mechanism 20 will be described with reference to the flowchart of FIG. This operation is periodically started when the ignition switch of the vehicle is turned on, and is forcibly terminated when the ignition switch is turned off.

ステップS1では、制御部38においてそのマイクロコンピュータに設定されたカウンタNを初期化する。
ステップS2では、制御部38によりコイル42への通電を所定時間制御して、シャフト位相を現時点での目標位相とするのに必要な一方向の制御トルクを回転軸33に付与する。
In step S1, the control unit 38 initializes the counter N set in the microcomputer.
In step S <b> 2, energization of the coil 42 is controlled by the control unit 38 for a predetermined time, and a one-way control torque necessary for setting the shaft phase to the current target phase is applied to the rotating shaft 33.

ステップS3では、減速機構20において異物の噛込が発生したか否かを検出する。具体的に減速機構20では、図1(A)に示す如く、噛合位置にある太陽歯車21の歯21aと遊星歯車22の歯22aとの間に粉塵等の異物100が噛み込まれる可能性がある。そのような異物100の噛込が生じた場合、シャフト位相を目標位相とするのに必要な制御トルク及びコイル42の負荷電流が増大し、回転軸33の回転数が減少する。そこで本実施形態では制御部38により、コイル42の負荷電流及び回転軸33の回転数の少なくとも一方の物理量を監視し、当該物理量の変化量、変化率といった変化状況に基づいて歯車21,22の噛合位置における異物100の噛込を間接的に検出する。尚、コイル42の負荷電流及び回転軸33の回転数については、制御部38のセンサによる検出結果を利用する。
ステップS3において異物の噛込が検出されなかった場合には本作動を終了し、異物の噛込が検出された場合にはステップS4に移行する。
In step S <b> 3, it is detected whether or not a foreign object has occurred in the speed reduction mechanism 20. Specifically, in the speed reduction mechanism 20, as shown in FIG. 1 (A), there is a possibility that foreign matter 100 such as dust is caught between the teeth 21a of the sun gear 21 and the teeth 22a of the planetary gear 22 at the meshing position. is there. When such foreign matter 100 is caught, the control torque and the load current of the coil 42 necessary for setting the shaft phase as the target phase increase, and the rotational speed of the rotary shaft 33 decreases. Therefore, in the present embodiment, the control unit 38 monitors at least one physical quantity of the load current of the coil 42 and the rotational speed of the rotary shaft 33, and the gears 21, 22 are changed based on the change state such as the change amount and change rate of the physical quantity. The biting of the foreign material 100 at the meshing position is indirectly detected. For the load current of the coil 42 and the rotational speed of the rotary shaft 33, the detection result by the sensor of the control unit 38 is used.
If no foreign object biting is detected in step S3, the operation is terminated. If foreign object biting is detected, the process proceeds to step S4.

ステップS4では、制御部38においてカウンタNをカウントアップする。続くステップS5では、制御部38によりカウンタNが設定値N0に達したか否かを判定する。尚、設定値N0については適宜設定することができ、例えば10に設定される。
ステップS5においてカウンタNが設定値N0に達していないと判定された場合にはステップS6に移行し、カウンタNが設定値N0に達したと判定された場合にはステップS7に移行する。
In step S4, the control unit 38 counts up the counter N. In subsequent step S5, the control unit 38 determines whether or not the counter N has reached the set value N 0 . The set value N 0 can be set as appropriate, and is set to 10, for example.
If in step S5 the counter N is found not reached the set value N 0 proceeds to step S6, if the counter N is determined to have reached the set value N 0, the process proceeds to step S7.

ステップS6では、制御部38による異物の除去制御を実施する。具体的に減速機構20では、図1(A)に示すように歯22aが異物100を挟んで太陽歯車21の歯21aと噛み合っている遊星歯車22を噛合前とは逆向きに遊星運動させることにより、歯車21,22の噛合位置を変化させることができる。異物100が太陽歯車21側に付着していると仮定した場合、遊星歯車22の遊星運動が進むと、図1(B)に示すように遊星歯車22の歯22aと同一ピッチ円上で隣接する隣接歯22bに対し太陽歯車21の歯21aが滑り接触しながら噛み合っていく。そのため、歯21aに付着する異物100は、歯21aと滑り接触する歯22bによって確実に削ぎ落とされる。また一方、異物100が遊星歯車22側に付着していると仮定した場合、遊星歯車22の遊星運動が進むと、図1(C)に示すように太陽歯車21の歯21aと同一ピッチ円上で隣接する隣接歯21bに対し遊星歯車22の歯22aが滑り接触しながら噛み合っていく。そのため、歯22aに付着する異物100は、歯22aと滑り接触する歯21bによって確実に削ぎ落とされる。以上より本実施形態では、本ステップS6の実行開始時に噛合位置にある歯21a,22aのうち一方の歯が他方の歯から離れてその他方の歯の隣接歯に噛み合うまで、最近のステップS2の実行時とは逆向きの制御トルクを回転軸33に付与する。これにより、最近のステップS2の実行時とは逆向きに遊星歯車22が遊星運動し、上述した原理によって異物100が除去される。本ステップS6の実行終了後には、ステップS2に戻る。   In step S6, foreign matter removal control by the control unit 38 is performed. Specifically, in the speed reduction mechanism 20, as shown in FIG. 1 (A), the planetary gear 22 in which the teeth 22a are engaged with the teeth 21a of the sun gear 21 with the foreign object 100 interposed therebetween is caused to make a planetary movement in the opposite direction to that before the engagement. Thus, the meshing positions of the gears 21 and 22 can be changed. Assuming that the foreign object 100 is attached to the sun gear 21 side, when the planetary gear 22 advances in planetary motion, it adjoins the teeth 22a of the planetary gear 22 on the same pitch circle as shown in FIG. The teeth 21a of the sun gear 21 engage with the adjacent teeth 22b while sliding. Therefore, the foreign material 100 adhering to the tooth 21a is surely scraped off by the tooth 22b slidingly contacting the tooth 21a. On the other hand, when it is assumed that the foreign object 100 is attached to the planetary gear 22 side, when the planetary movement of the planetary gear 22 progresses, as shown in FIG. Thus, the teeth 22a of the planetary gear 22 mesh with the adjacent adjacent teeth 21b while sliding. Therefore, the foreign material 100 adhering to the teeth 22a is surely scraped off by the teeth 21b slidingly contacting the teeth 22a. As described above, in the present embodiment, one of the teeth 21a and 22a at the meshing position at the start of execution of step S6 is separated from the other tooth and meshes with the adjacent tooth of the other tooth, so that the latest step S2 A control torque opposite to that at the time of execution is applied to the rotating shaft 33. As a result, the planetary gear 22 performs planetary movement in the opposite direction to that in the recent execution of step S2, and the foreign matter 100 is removed by the above-described principle. After completion of execution of step S6, the process returns to step S2.

一方、ステップS7では、減速機構20における異物の噛込によりバルブタイミング調整装置1を正常に作動し得なくなったと判断し、制御部38から全コイル42への通電を停止する。それと共に、バルブタイミング調整装置1に異常が生じたことを、例えば車両のインジケータによって警告し、本作動を終了する。
以上、本実施形態では、制御部38が特許請求の範囲の「検出手段」を構成し、制御部38及び電動機30が共同して特許請求の範囲に記載の「トルク伝達手段」を構成している。
On the other hand, in step S7, it is determined that the valve timing adjusting device 1 cannot be normally operated due to the foreign matter in the deceleration mechanism 20, and the energization from the control unit 38 to all the coils 42 is stopped. At the same time, the occurrence of an abnormality in the valve timing adjusting device 1 is warned by, for example, a vehicle indicator, and the operation is terminated.
As described above, in the present embodiment, the control unit 38 constitutes the “detection means” in the claims, and the control unit 38 and the electric motor 30 together constitute the “torque transmission means” in the claims. Yes.

以上説明したバルブタイミング調整装置1によると、異物噛込の検出前であるステップS2の実行時とは逆向きの制御トルクを回転軸33に付与するだけで、歯車21,22の噛合位置において噛み込まれた異物を確実に除去できる。したがって、異物の除去に必要な時間を短縮できるので、ステップS3による異物噛込の検出後、速やかにバルブタイミングの調整を再開できる。   According to the valve timing adjusting apparatus 1 described above, it is possible to engage at the meshing positions of the gears 21 and 22 only by applying to the rotating shaft 33 a control torque in the direction opposite to that at the time of execution of step S2 before the detection of the foreign object engagement. It is possible to reliably remove the foreign matter. Therefore, since the time required for removing the foreign matter can be shortened, the adjustment of the valve timing can be resumed promptly after detecting the foreign matter biting in step S3.

しかもバルブタイミング調整装置1によると、電動機30により制御トルクを発生するので、当該制御トルクを正確に制御できる。したがって、異物を除去するためのステップS6の実行により変化するシャフト位相の変化量について、エンジンの運転に影響を与えない範囲内、例えば6°CA(Crank Angle)に制限することが容易となる。   Moreover, according to the valve timing adjusting device 1, since the control torque is generated by the electric motor 30, the control torque can be accurately controlled. Therefore, it becomes easy to limit the amount of change in the shaft phase that is changed by the execution of step S6 for removing foreign matter to a range that does not affect the operation of the engine, for example, 6 ° CA (Crank Angle).

尚、上述の電動機30の代わりに、クランクシャフトの駆動トルクを伝達されて回転するブレーキ部材並びにソレノイドを有し、ソレノイドに磁気吸引されたブレーキ部材に生じる制動トルクを制御トルクとして用いる電磁ブレーキを用いてもよい。
また、上述の実施形態では、遊星歯車22の歯数を太陽歯車21の歯数よりも一つ少なくし、異物を挟んで噛み合う各歯車21,22の歯のうち一方の歯が他方の歯から離れて、その他方の歯と同一ピッチ円上で隣接する歯即ち当該他方の歯から一ピッチ離れた歯に噛み合うまで、異物噛込の検出前とは逆向きの制御トルクを回転軸33に付与するようにしている。これに対し、遊星歯車22の歯数を太陽歯車21の歯数よりもN(Nは二以上の正の整数)だけ少なくし、異物を挟んで噛み合う各歯車21,22の歯のうち一方の歯が他方の歯から離れて、その他方の歯と同一ピッチ円上で当該他方の歯からNピッチ離れた歯に噛み合うまで、異物噛込の検出前とは逆向きの制御トルクを回転軸33に付与するようにしてもよい。
Instead of the electric motor 30 described above, an electromagnetic brake is used that has a brake member and a solenoid that are rotated by transmitting the driving torque of the crankshaft and uses the braking torque generated in the brake member magnetically attracted by the solenoid as a control torque. May be.
Moreover, in the above-mentioned embodiment, the number of teeth of the planetary gear 22 is reduced by one from the number of teeth of the sun gear 21, and one of the teeth of the gears 21 and 22 meshing with a foreign object sandwiched from the other tooth. A control torque opposite to that before detecting the foreign object is applied to the rotating shaft 33 until it is engaged with a tooth that is separated from the other tooth and adjacent to the tooth on the same pitch circle, that is, one tooth away from the other tooth. Like to do. On the other hand, the number of teeth of the planetary gear 22 is reduced by N (N is a positive integer equal to or greater than 2) less than the number of teeth of the sun gear 21, and one of the teeth of the gears 21 and 22 meshing with a foreign object interposed therebetween. Until the tooth is separated from the other tooth and meshes with a tooth that is N pitches away from the other tooth on the same pitch circle as the other tooth, a control torque in the direction opposite to that before detection of foreign object biting is applied to the rotary shaft 33. You may make it give to.

本発明の一実施形態の作動を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the action | operation of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を示す図であって、図3のII−II線断面図である。It is a figure which shows one Embodiment of this invention, Comprising: It is the II-II sectional view taken on the line of FIG. 本発明の一実施形態を示す図であって、図2のIII−III線断面図である。It is a figure which shows one Embodiment of this invention, Comprising: It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 本発明の一実施形態を示す図であって、図2のIV−IV線断面図であるIt is a figure which shows one Embodiment of this invention, Comprising: It is the IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 本発明の一実施形態を示す図であって、図2のV−V線断面図である。It is a figure which shows one Embodiment of this invention, Comprising: It is the VV sectional view taken on the line of FIG. 本発明の一実施形態を示す図であって、図2のVI−VI線断面図である。It is a figure which shows one Embodiment of this invention, Comprising: It is the VI-VI sectional view taken on the line of FIG. 本発明の一実施形態の作動を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the action | operation of one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 バルブタイミング調整装置、2 カムシャフト(従動軸)、10 運動変換機構(変化手段)、20 減速機構(遊星歯車機構、変化手段)、21 太陽歯車、21a,21b 太陽歯車の歯、22 遊星歯車、22a,22b 遊星歯車の歯、30 電動機(トルク伝達手段)、38 制御部(検出手段、トルク伝達手段)、42 コイル、100 異物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve timing adjustment apparatus, 2 Camshaft (driven shaft), 10 Motion conversion mechanism (change means), 20 Reduction mechanism (planetary gear mechanism, change means), 21 Sun gear, 21a, 21b Sun gear tooth, 22 Planetary gear , 22a, 22b, planetary gear teeth, 30 motor (torque transmission means), 38 control unit (detection means, torque transmission means), 42 coil, 100 foreign matter

Claims (2)

内燃機関において吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の弁を開閉駆動する従動軸に駆動軸の駆動トルクを伝達する伝達系に設けられ、前記少なくとも一方の弁の開閉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、
遊星歯車が太陽歯車に遊星運動可能に噛み合ってなる遊星歯車機構を有し、前記遊星歯車機構に伝達される制御トルクを利用して前記駆動軸に対する前記従動軸の回転位相を変化させる変化手段と、
前記太陽歯車と前記遊星歯車の噛合位置における異物の噛込を検出する検出手段と、
前記検出手段により異物の噛込が検出されたとき、前記噛合位置にある前記太陽歯車の歯及び前記遊星歯車の歯のうち一方の歯が他方の歯から離れて前記他方の歯と同一ピッチ円上の歯に噛み合うまで、噛込の検出前とは逆向きの前記制御トルクを前記遊星歯車機構に伝達するトルク伝達手段と、
を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
A valve timing adjusting device that is provided in a transmission system that transmits a driving torque of a drive shaft to a driven shaft that opens and closes at least one of an intake valve and an exhaust valve in an internal combustion engine, and adjusts the opening / closing timing of the at least one valve. There,
Change means for changing a rotational phase of the driven shaft with respect to the drive shaft using a control torque transmitted to the planetary gear mechanism, the planetary gear having a planetary gear mechanism in which the planetary gear meshes with the sun gear so as to be capable of planetary movement; ,
Detecting means for detecting the intrusion of foreign matter at the meshing position of the sun gear and the planetary gear;
When the detection means detects the intrusion of foreign matter, one of the teeth of the sun gear and the planetary gear at the meshing position is separated from the other tooth and has the same pitch circle as the other tooth. Torque transmission means for transmitting the control torque in the opposite direction to that before detection of biting to the planetary gear mechanism until it meshes with the upper teeth;
A valve timing adjusting device comprising:
前記トルク伝達手段は、電動機により前記制御トルクを発生す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。
2. The valve timing adjusting device according to claim 1, wherein the torque transmission means generates the control torque by an electric motor.
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