JP4113811B2

JP4113811B2 - バルブタイミング調整装置

Info

Publication number: JP4113811B2
Application number: JP2003283016A
Authority: JP
Inventors: 昭彦竹中; 孝之猪原
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: DE102004036822A1; JP2005048707A; US20050022765A1; US6883482B2

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。

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は、駆動軸と同期して回転するスプロケットと、従動軸と同期して回転するレバー部材とをリンクアームで連繋してなる位相変化機構を備えている。位相変化機構は、作動機構により制御されるリンクアームの運動をスプロケットに対するレバー部材の相対回転運動に変換することで、駆動軸に対する従動軸の回転位相を変化させる。

特開２００２−２２７６１６号公報

しかし特許文献１の位相変化機構では、リンクアームに設けた可動操作部材に保持されるガイドボールがスプロケットの摺動用溝に対し相対滑り可能に嵌合している。そのためリンクアームの可動操作部材は、エンジンの変動トルク等といった位相変化機構への作用力によって、摺動用溝の長手方向に傾斜するようにして当該溝を相対滑りすることがある。この場合には、可動操作部材が相対滑りした分、駆動軸に対する従動軸の回転位相に変動が生じてしまう。
本発明の目的は、位相変化機構への作用力により駆動軸に対する従動軸の回転位相が変動することを防止するバルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１〜１０に記載の発明によると、位相変化機構は、駆動軸と同期して回転する第一回転部材、従動軸と同期して回転する第二回転部材、第一腕部材並びに第二腕部材を組み合わせて構成される。この位相変化機構において、第一腕部材は第一回転部材と回り対偶により連繋し、また第二腕部材は第二回転部材及び第一腕部材と回り対偶により連繋している。即ち位相変化機構を構成する部材同士が回り対偶により連繋している。そのため、エンジンの変動トルクといった大きな力が位相変化機構に作用しても、回り対偶をなす二部材の一方が他方に対して実質的に相対滑りしないので、駆動軸に対する従動軸の回転位相の変動が防止される。

請求項２に記載の発明によると、第一回転部材及び第一腕部材がなす回り対偶、第二回転部材及び第二腕部材がなす回り対偶、並びに第一腕部材及び第二腕部材がなす回り対偶のうち少なくとも一つは、その回り対偶をなす二部材にそれぞれ設けられた孔部が共通の軸体と嵌合することによって構成される。これにより、位相変化機構を構成する各部材の形成が容易になる。尚、この発明において回り対偶をなす二部材は、軸体が嵌合する孔部の周囲において互いに接触していてもよいし、互いに接触していなくてもよい。

請求項３に記載の発明によると、第一回転部材及び第一腕部材がなす回り対偶、第二回転部材及び第二腕部材がなす回り対偶、並びに第一腕部材及び第二腕部材がなす回り対偶のうち少なくとも一つは、その回り対偶をなす二部材の一方と他方とにそれぞれ設けられた軸部と孔部との嵌合によって構成される。これにより、部品点数の削減が可能になる。

請求項４に記載の発明によると、第一回転部材に対し第二回転部材が遅角する方向（以下、単に遅角方向という）において、第二回転部材及び第二腕部材がなす回り対偶、第一回転部材及び第一腕部材がなす回り対偶、並びに第一腕部材及び第二腕部材がなす回り対偶は、この順に又はこの逆順に並ぶ。請求項５に記載の発明によると、遅角方向において、第一回転部材及び第一腕部材がなす回り対偶、第二回転部材及び第二腕部材がなす回り対偶、並びに第一腕部材及び第二腕部材がなす回り対偶は、この順に又はこの逆順に並ぶ。このような請求項４及び５に記載の発明によれば、位相変化機構の小型化が可能となる。
尚、請求項６に記載の発明のように、遅角方向において、第一回転部材及び第一腕部材がなす回り対偶、第一腕部材及び第二腕部材がなす回り対偶、並びに第二回転部材及び第二腕部材がなす回り対偶が、この順に又はこの逆順に並ぶようにしてもよい。

請求項７〜１０に記載の発明によると、第一腕部材及び第二腕部材の少なくとも一方である制御対象部材の運動を制御する制御手段は、可動体、案内部材並びにアクチュエータを有している。ここで可動体は、制御対象部材に回り対偶により嵌合している。また、滑り回り対偶により可動体が嵌合する案内部材は、アクチュエータからの制御トルクの伝達により第一回転部材に対し相対回転することで可動体を滑り方向に案内する。このような構成によれば、案内部材の案内による可動体の運動に従って正確に制御対象部材を運動させることができる。
請求項８に記載の発明によると、アクチュエータは、制御トルクを発生する電動機を具備する。これにより、アクチュエータの構成を簡素化しつつ、制御トルクを確実に発生させることができる。

請求項９に記載の発明によると、案内部材は、径方向軸線に対し傾斜して延伸すると共に回転中心線からの径方向距離が変化する案内路を形成し、その案内路の幅方向両側から可動体に嵌合している。これにより、アクチュエータから案内部材に制御トルクを伝達してその案内部材を第一回転部材に対し相対回転させることで、可動体を案内部材に対して容易に相対滑りさせることができる。

請求項１０に記載の発明によると、可動体が案内部材に対し案内路の延伸方向に相対滑りしつつ制御対象部材を動かすことによって、第一回転部材に対する第二回転部材の回転位相が第一回転部材に対する案内部材の回転位相に比例して変化する。そのため、第一回転部材に対する案内部材の回転位相を制御することで、第一回転部材に対する第二回転部材の回転位相ひいては駆動軸に対する従動軸の回転位相を精密に調整できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を図２に示す。第一実施形態のバルブタイミング調整装置１は、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。

図１及び図２に示す位相変化機構１０は、スプロケット１１、出力軸１６、腕部材２８，２９を組み合わせて構成され、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。尚、図１及び後に説明する図４、図７及び図８では、断面を表すハッチングを省略している。

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を一体に有している。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１の時計方向に回転する。即ちスプロケット１１は、クランクシャフトと同期して回転する第一回転部材である。

出力軸１６は、固定部１７及びリンク部１８を一体に有している。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、カムシャフト２と同期して回転する第二回転部材である。この同期回転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の回転位相と実質的に一致する。

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、案内部材２５、可動体２６、並びに減速機２０の遊星歯車２２及び伝達部材２４と共に挟持されている。腕部材２８はリンク部１４と回り対偶により連繋し、腕部材２９はリンク部１８及び腕部材２８と回り対偶により連繋している。かかる連繋構造により出力軸１６は、クランクシャフトの回転に伴ってスプロケット１１と同じ図１の時計方向に回転する。また、かかる連繋構造により出力軸１６は、スプロケット１１に対して遅角する方向である遅角方向Ｙと、スプロケット１１に対して進角する方向である進角方向Ｘとに相対回転可能となっている。腕部材２８，２９はさらに、回り対偶によって可動体２６に嵌合し連繋している。そのため位相変化機構１０では、可動体２６の動きに応じて腕部材２８，２９が運動し、その腕部材２８，２９の運動がスプロケット１１に対する出力軸１６の相対回転運動に変換される。

図２〜図４に示す案内部材２５は円形平板状を呈し、両板面２５ａ，２５ｂ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。案内部材２５には、板面２５ｂから突出する固定部材６０が一体に形成されている。固定部材６０に伝達部材２４が嵌合固定されているので、案内部材２５及び伝達部材２４は回転中心線Ｏ周りに一体回転可能となっている。案内部材２５は、可動体２６を案内する案内孔部６２を回転中心線Ｏを挟む二箇所に有している。各案内孔部６２は案内部材２５の両板面２５ａ，２５ｂに開口し、互いに１８０°の回転対称となるように配設されている。各案内孔部６２は、その互いに向き合う内壁部６２ａ，６２ｂ間に案内路６４を形成している。各案内孔部６２が形成する案内路６４は、案内部材２５の径方向軸線に対し傾斜して延伸すると共に回転中心線Ｏからの径方向距離が変化する形状を呈している。特に本実施形態の案内路６４は、回転中心線Ｏから離れるに従って遅角方向Ｙに傾斜する直線状に延伸している。

軸体としての可動体２６は案内孔部６２に対応して二つ設けられており、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。殻部材７２は円筒状を呈し、円柱状を呈する芯部材７０の一端部７０ａの外周壁に同心嵌合している。芯部材７０及び殻部材７２の各中心線が回転中心線Ｏに対し偏心する形態で、芯部材７０が伝達部材２４とリンク部１４の間に挟持されると共に殻部材７２が伝達部材２４と腕部材２９の間に挟持されている。殻部材７２の外周壁には、対応する案内孔部６２の内壁部６２ａ，６２ｂが案内路６４の幅方向両側から嵌合している。この嵌合形態において殻部材７２は案内孔部６２に対して相対回転可能且つ案内路６４の延伸方向に相対滑り可能となっている。即ち殻部材７２は案内部材２５に滑り回り対偶により嵌合している。

図２及び図５に示す電動機３０は、ハウジング３１、軸受３２、回転軸３３、ステータ３４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磁石で構成され、回転中心線Ｏ周りに等間隔に並んでいる。

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。ステータ３４は、図示しない制御回路による各コイル４２への通電状態に応じて回転軸３３の外周側に磁界を形成する。ここで制御回路による各コイル４２への通電は、各コイル４２が形成する磁界によって遅角方向Ｙの制御トルクと進角方向Ｘの制御トルクとを回転軸３３に付与するように実施される。具体的には、各コイル４２が図５の反時計方向の回転磁界を回転軸３３の外周側に形成するとき、その形成磁界内において各磁石３７が吸引力と反発力とを受けることにより、遅角方向Ｙの制御トルクが回転軸３３に付与される。また一方、各コイル４２が図５の時計方向の回転磁界を回転軸３３の外周側に形成するとき、その形成磁界内において回転軸３３の各磁石３７が吸引力と反発力とを受けることにより、進角方向Ｘの制御トルクが回転軸３３に付与される。

図２及び図６に示す減速機２０は、リングギア２１、偏心軸１９、遊星歯車２２、ベアリング２３、伝達部材２４等から構成されている。
リングギア２１は入力筒部１３の内周壁に同心上に固定されている。リングギア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。リングギア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。

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リングギア２１の歯底曲面の曲率半径よりも小さく、遊星歯車２２の歯数はリングギア２１の歯数よりも１つ少ない。遊星歯車２２は、複数の歯の一部をリングギア２１の複数の歯の一部に噛み合わせる形態でリングギア２１の内周側に遊星運動可能に配設されている。遊星歯車２２には円筒孔２２ｂ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２２ｂ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。

伝達部材２４は円形平板状を呈し、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。伝達部材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。伝達部材２４の反案内部材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２２ａを有している。各係合突起２２ａ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。

回転軸３３から偏心軸１９に制御トルクが伝達されないとき、遊星歯車２２は偏心軸１９に対し相対回転しない。これにより遊星歯車２２はクランクシャフトの回転に伴って、リングギア２１に対する回転位相を崩すことなくリングギア２１と噛み合いながらスプロケット１１、偏心軸１９及び回転軸３３と一体に回転する。このとき係合突起２２ａが係合孔２４ａの内周壁を回転方向（ここでは進角方向Ｘ）に押圧するため、案内部材２５と共に伝達部材２４は、スプロケット１１に対し回転位相を保ったまま回転中心線Ｏ周りに図６の時計方向へ回転する。案内部材２５がスプロケット１１に対し回転位相を保つとき可動体２６は、案内部材２５に対し相対滑りしないで回転中心線Ｏからの径方向距離を保ったまま案内部材２５と一体に回転する。

回転軸３３から偏心軸１９に遅角方向Ｙの制御トルクが伝達されるとき、遊星歯車２２は、偏心軸１９周りのベアリング２３により中心孔内壁を押圧されつつリングギア２１の作用を受けて、偏心軸１９に対し進角方向Ｘに相対回転する。それと同時に遊星歯車２２は、リングギア２１と部分的に噛み合いつつスプロケット１１に対し進角方向Ｘに相対回転する。これにより係合突起２２ａが係合孔２４ａを進角方向Ｘに押圧する力が増大するため、案内部材２５と共に伝達部材２４はスプロケット１１に対して進角方向Ｘに相対回転する。以上のようにして遅角方向Ｙの制御トルクは、減速機２０の作用により向きを進角方向Ｘに変えて増大され、伝達部材２４から案内部材２５に伝達される。かかる制御トルクの伝達時に可動体２６は、案内孔部６２の案内作用により当該案内孔部６２に対して案内路６４の延伸方向遅角側に相対滑りし、例えば図４に示すように回転中心線Ｏからの径方向距離を拡大される。

回転軸３３から偏心軸１９に進角方向Ｘの制御トルクが伝達されるとき、偏心軸１９周りのベアリング２３で押圧されつつリングギア２１の作用を受ける遊星歯車２２は、偏心軸１９に対し遅角方向Ｙに相対回転する。それと同時に遊星歯車２２は、リングギア２１と部分的に噛み合いつつスプロケット１１に対し遅角方向Ｙに相対回転する。これにより係合突起２２ａが係合孔２４ａを遅角方向Ｙに押圧するようになるため、案内部材２５と共に伝達部材２４はスプロケット１１に対して遅角方向Ｙに相対回転する。以上のようにして進角方向Ｘの制御トルクは、減速機２０の作用により向きを遅角方向Ｙに変えて増大され、伝達部材２４から案内部材２５に伝達される。かかる制御トルクの伝達時に可動体２６は、案内孔部６２の案内作用により当該案内孔部６２に対して案内路６４の延伸方向進角側に相対滑りし、例えば図７に示すように回転中心線Ｏからの径方向距離を縮小される。
以上、制御トルクを発生する電動機３０及び制御トルクを案内部材２５に伝達する減速機２０からなるアクチュエータ、案内部材２５、並びに可動体２６を有する制御手段を装置１は備えている。

次に、位相変化機構１０について図１〜図３及び図８〜図１１に基づき詳細に説明する。ここで図１は、スプロケット１１に対する出力軸１６の回転位相が最遅角位相となった状態を示し、図８は、スプロケット１１に対する出力軸１６の回転位相が最進角位相となった状態を示している。

図８〜図１０に示すようにリンク部１４は、板面１４ａが回転中心線Ｏの平行線に垂直となる板状に形成されている。リンク部１４において回転中心線Ｏを挟む二箇所には、回転中心線Ｏに対し中心線が偏心する円筒孔状に孔部５０が形成されている。軸体としての円柱状の軸部材５１が各孔部５０に対応して二つ設けられている。各軸部材５１の一端部は、対応する孔部５０に相対回転可能に同心嵌合している。腕部材２８は小判形の平板状を呈し、各軸部材５１に対応して二つ設けられている。各腕部材２８は、両板面２８ａ，２８ｂ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。各腕部材２８の長手方向の一端部２８ｃには、回転中心線Ｏに対し中心線が偏心する円筒孔状に孔部５２が形成されている。各腕部材２８の孔部５２は、対応する軸部材５１の他端部に相対回転可能に同心嵌合している。各腕部材２８は、軸部材５１が嵌合する孔部５２の周囲において板面２８ａをリンク部１４の板面１４ａに接触させている。以上、本実施形態においてリンク部１４と腕部材２８とがなす回り対偶８０は、それら要素１４，２８に形成された孔部５０，５２と軸部材５１との嵌合により構成されていると考えることができる。

図８、図９及び図１１に示すように、リンク部１８は二つ設けられ、それぞれ固定部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。各リンク部１８は、両板面１８ａ，１８ｂが回転中心線Ｏの平行線に垂直となる矩形平板状に形成されており、板面１８ｂをリンク部１４の板面１４ａに接触させている。一方のリンク部１８は、スプロケット１１に対する出力軸１６の回転位相が最遅角位相となる状態（図１参照）で、その遅角側に位置するリンク部１４の遅角側ストッパ１４ｃに当接し、当該回転位相が最進角位相となる状態（図８参照）で、その進角側に位置するリンク部１４の進角側ストッパ１４ｄに当接する。各リンク部１８の突出先端部には、回転中心線Ｏに対し中心線が偏心する円筒孔状に孔部５４が形成されている。軸体としての円柱状の軸部材５５が各リンク部１８の孔部５４に対応して二つ設けられている。各軸部材５５の一端部は、対応する孔部５４に相対回転可能に同心嵌合している。腕部材２９はＣ字形の平板状を呈し、各軸部材５５に対応して二つ設けられている。各腕部材２９は、両板面２９ａ，２９ｂ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おり、板面２９ａを案内部材２５の反伝達部材側の板面２５ａに接触させている。各腕部材２９の長手方向の一端部２９ｃには、回転中心線Ｏに対し中心線が偏心する円筒孔状に孔部５６が形成されている。各腕部材２９の孔部５６は、対応する軸部材５５の他端部に相対回転可能に同心嵌合している。各腕部材２９は、軸部材５５が嵌合する孔部５６の周囲において板面２９ｂを対応リンク部１８の板面１８ａに接触させている。以上、本実施形態においてリンク部１８と腕部材２９とがなす回り対偶８２は、それら要素１８，２９に形成された孔部５４，５６と軸部材５５との嵌合により構成されていると考えることができる。

図１〜図３に示すように各腕部材２８の長手方向の他端部２８ｄには、回転中心線Ｏに対し中心線が偏心する円筒孔状に孔部５３が形成されている。各腕部材２９の長手方向の他端部２９ｄには、回転中心線Ｏに対し中心線が偏心する円筒孔状に孔部５７が形成されている。各可動体２６の芯部材７０において端部７０ａを除く部分７０ｂの外周壁は、対応する組の腕部材２８，２９の孔部５３，５７に相対回転可能に同心嵌合している。各腕部材２９は、芯部材７０が嵌合する孔部５７の周囲において板面２９ｂを対応腕部材２８の板面２８ｂに接触させている。腕部材２８の短手方向の幅については腕部材２８の長手方向において腕部材２９との連繋端部２８ｄに近い箇所ほど小さくなっており、腕部材２８，２９の接触面積が小さくされて摩耗の低減が図られている。以上、本実施形態において腕部材２８と腕部材２９とがなす回り対偶８４は、それら部材２８，２９に形成された孔部５３，５７と可動体２６との嵌合により構成されていると考えることができる。

図１及び図８に示すように、腕部材２８の長さは腕部材２９の長さよりも短く設定されている。また、腕部材２８の長手方向軸線Ｕに対し腕部材２９の長手方向軸線Ｖが回り対偶８４の近傍においてなす角θは、位相変化機構１０の任意の作動状態において−９０°＜θ＜９０°を満たす。かかる長さ及び角θの採用により、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、並びに腕部材２８，２９がなす回り対偶８４は、遅角方向Ｙにおいて常にこの順に並ぶ。これにより、位相変化機構１０の小型化が図られている。
尚、腕部材２８の長さを腕部材２９の長さよりも長く設定することで、回り対偶８０、回り対偶８２及び回り対偶８４が遅角方向Ｙにおいて常にこの順に並ぶようにしてもよい。

ここで、位相変化機構１０の作動を図１及び図８を参照しつつ説明する。回転中心線Ｏからの可動体２６の径方向距離が保持されるとき、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と同期回転するので、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）が一定に保持される。

可動体２６の径方向距離が拡大するとき腕部材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の位置に対して遅角方向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、シャフト位相が遅れる。

可動体２６の径方向距離が縮小するとき腕部材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の位置に対して進角方向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。

以上説明したように位相変化機構１０では、制御手段の作動により腕部材２８，２９の運動を可動体２６の動きに従うように制御することで、腕部材２８，２９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してシャフト位相を変化させ得る。かかる位相変化機構１０には、エンジンの変動トルクといった大きな力がカムシャフト４を通じて作用するため、この作用力に起因したシャフト位相の変動を防止することが重要である。位相変化機構１０では、部材１１，２８同士、部材１６，２９同士並びに部材２８，２９同士のいずれも回り対偶により連繋しているので、連繋する二部材同士の相対滑りが実質的に生じない。そのため、位相変化機構１０に大きな力が作用しても、連繋する二部材同士の相対滑りに起因したシャフト位相の変動は生じない。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１２に示す。第二実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
第二実施形態の位相変化機構１００では、第一実施形態と同様な腕部材２８，２９の長さ及び角θを採用しているが、回り対偶８２、回り対偶８０及び回り対偶８４が遅角方向Ｙにおいて常にこの逆順に並ぶようにして位相変化機構１０の小型化を図っている。

ここで位相変化機構１００の作動を説明する。回転中心線Ｏからの可動体２６の径方向距離が拡大するときには、可動体２６の動きに応じて腕部材２８が回り対偶８４の位置を回転中心線Ｏから離すと共に、可動体２６の動きに応じて腕部材２９が回り対偶８２の位置を回り対偶８０の位置に対し進角方向Ｘに近づける。これにより出力軸１６がスプロケット１１に対し進角方向Ｘに相対回転するので、シャフト位相が進む。また一方、可動体２６の径方向距離が縮小するときには、可動体２６の動きに応じて腕部材２８が回り対偶８４の位置を回転中心線Ｏに近づけると共に、可動体２６の動きに応じて腕部材２９が回り対偶８２の位置を回り対偶８０の位置に対し遅角方向Ｙに離す。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、シャフト位相が遅れる。

このように作動する位相変化機構１００を備えた第二実施形態のバルブタイミング調整装置は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ものであり、第一実施形態と同様な作用効果を発揮できる。
尚、腕部材２８の長さを腕部材２９の長さよりも長く設定することで、回り対偶８０、回り対偶８２及び回り対偶８４が遅角方向Ｙにおいて常にこの逆順に並ぶようにしてもよい。

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１３に示す。第三実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
第三実施形態の位相変化機構１５０では、第一実施形態と同様な腕部材２８，２９の長さを採用しているが、位相変化機構１０の任意の作動状態において９０°＜θ＜１８０°を満たす角θを採用している。これにより、回り対偶８２、回り対偶８４及び回り対偶８０が遅角方向Ｙにおいて常にこの順に並ぶ。

ここで位相変化機構１５０の作動を説明する。回転中心線Ｏからの可動体２６の径方向距離が拡大するときには、可動体２６の動きに応じて腕部材２８が回り対偶８４の位置を回転中心線Ｏから離すと共に、可動体２６の動きに応じて腕部材２９が回り対偶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、シャフト位相が遅れる。また一方、可動体２６の径方向距離が縮小するときには、可動体２６の動きに応じて腕部材２８が回り対偶８４の位置を回転中心線Ｏに近づけると共に、可動体２６の動きに応じて腕部材２９が回り対偶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。
このように作動する位相変化機構１５０を備えた第三実施形態のバルブタイミング調整装置は吸気弁もしくは排気弁のバルブタイミングを調整するものであり、第一実施形態と同様な作用効果を発揮できる。

尚、図１４に示すように、回り対偶８２、回り対偶８４及び回り対偶８０が遅角方向Ｙにおいて常にこの逆順に並ぶように位相変化機構１５０を構成してもよい。この場合、上記第二実施形態に準じた作動をする位相変化機構１５０によりバルブタイミング調整装置は吸気弁もしくは排気弁のバルブタイミングを調整し、第一実施形態と同様な作用効果を発揮できる。

（第四実施形態）
本発明の第四実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１５に示す。第四実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
第四実施形態では、各可動体２６の芯部材７０が、対応腕部材２９において有底円筒形状を呈する孔部５７の底壁２００と伝達部材２４との間に挟持されている。そのため、芯部材７０の部分７０ｂの外周壁は対応腕部材２９の孔部５７のみに回り対偶により嵌合し、腕部材２８の孔部５３には嵌合していない。その代わりに、孔部５７と同心の円柱状に板面２９ｂから突出する軸部２１０が各腕部材２９に一体形成され、各腕部材２９の軸部２１０が対応する腕部材２８の孔部５３に相対回転可能に同心嵌合している。以上、第四実施形態において腕部材２８と腕部材２９とがなす回り対偶８４は、それら部材２８，２９に形成された孔部５３と軸部２１０との嵌合により構成されている。このような第四実施形態では、第一実施形態と同様に作動し、また第一実施形態と同様な作用効果が得られる。
尚、上述したように軸部２１０を腕部材２９に一体形成することで第一実施形態に比べて部品点数が削減されるが、腕部材２９とは別に形成した軸部２１０を腕部材２９に圧入又は溶着して一体化するようにしてもよい。

（第五実施形態）
本発明の第五実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１６に示す。第五実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
第五実施形態では、案内部材２５の各案内孔部６２が形成する案内路６４の形状について、回転中心線Ｏ周りに曲率が漸次変化する渦巻形状を採用している。この渦巻形状は、案内部材２５の径方向軸線に対し傾斜して延伸すると共に回転中心線Ｏからの径方向距離が変化する形状であり、特に本実施形態では回転中心線Ｏから離れるに従って遅角方向Ｙに傾斜する形状である。

位相変化機構１０において、回転中心線Ｏを基準とした回り対偶８４の位置の径方向距離に実質的に一致する可動体２６の径方向距離と、シャフト位相に実質的に一致するスプロケット１１に対する出力軸１６の回転位相との相関関係は、例えば図１７（Ａ）に示すようになる。この場合において、スプロケット１１に対する案内部材２５の回転位相と回転中心線Ｏからの可動体２６の径方向距離との相関関係が図１７（Ｂ）に示すようになるよう、案内路６４の渦巻形状の曲率変化について設定することで、スプロケット１１に対する案内部材２５の回転位相とスプロケット１１に対する出力軸１６の回転位相との相関関係を図１７（Ｃ）に示す如き比例関係とすることができる。これにより、可動体２６が案内部材２５に対し案内路６４の延伸方向に相対滑りしつつ位相変化機構１０の腕部材２８，２９を動かすことによって、スプロケット１１に対する出力軸１６の回転位相をスプロケット１１に対する案内部材２５の回転位相に比例して変化させることができる。即ち案内部材２５と出力軸１６との間において減速比が一定になるので、正確なシャフト位相の制御を容易に実現可能となる。

尚、案内部材２５が形成する案内路６４の形状としては、案内部材２５の径方向軸線に対し傾斜して延伸すると共に回転中心線Ｏからの径方向距離が変化する形状であれば、上述した直線状や渦巻形状以外の形状を採用できる。例えば図１８に示すように、案内部材２５の径方向外側に凸となる曲線状を案内路６４の形状をして採用してもよい。

また、上述の第一〜第五実施形態では、可動体２６が嵌合する案内部材２５を位相変化機構１０のスプロケット１１に対し相対回転させることで、可動体２６を案内部材２５に対して相対滑りさせている。これに対し、可動体が嵌合する案内部材を位相変化機構に対して相対的に直線移動させることで、案内部材に対する可動体の相対滑りを実現してもよい。
さらに第一〜第五実施形態では、腕部材２８，２９において回り対偶８４をなす端部２８ｄ，２９ｄの孔部５３，５７に可動体２６を嵌合している。これに対し、腕部材２８，２９において端部２８ｄ，２９ｄを除く部分に可動体２６を嵌合するようにしてもよい。

さらに、制御トルクを発生する電動機３０については、第一〜第五実施形態で採用した構成以外にも、公知の電動機における構成を採用することができる。またさらに、クランクシャフトの駆動トルクを伝達されることで回転するブレーキ部材並びにブレーキ部材を磁気吸引するソレノイドを有し、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ように構成した装置を、電動機３０の代わりに用いてもよい。

さらに、制御トルクを案内部材２５に伝達する減速機２０については、第一〜第五実施形態で採用した構成以外にも、公知の減速機における構成を採用することができる。またさらに、減速機２０を設けないで、電動機３０等で発生した制御トルクを案内部材２５に直接に伝達するようにしてもよい。

本発明の第一実施形態を示す図であって、図２のI−I線断面図である。本発明の第一実施形態を示す図であって、図１のII−II線断面図である。図２の要部の拡大図である。本発明の第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。本発明の第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。本発明の第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。本発明の第一実施形態の一作動状態を示す図であって、図４に相当する断面図である。本発明の第一実施形態の一作動状態を示す図であって、図１に相当する断面図である。本発明の第一実施形態を示す図であって、図１のIX−IX線断面図である。図９の要部の拡大図である。図９の別の要部の拡大図である。本発明の第二実施形態を示す図であって、図１に対応する断面図（Ａ）及び図８に対応する断面図（Ｂ）である。本発明の第三実施形態を示す図であって、図１に対応する断面図（Ａ）及び図８に対応する断面図（Ｂ）である。本発明の第三実施形態の変形例を示す図であって、図１に対応する断面図（Ａ）及び図８に対応する断面図（Ｂ）である。本発明の第四実施形態を示す図であって、図３に対応する拡大図である。本発明の第五実施形態を示す図であって、図４に対応する断面図（Ａ）及び（Ａ）とは別の作動状態を示す断面図（Ｂ）である。本発明の第五実施形態の特性を説明するための模式図である。本発明の実施形態の変形例を示す模式図である。

符号の説明

１バルブタイミング調整装置、２カムシャフト（従動軸）、１０，１００，１５０位相変化機構、１１スプロケット（第一回転部材）、１４，１８リンク部、１６出力軸（第二回転部材）、２０減速機（制御手段、アクチュエータ）、２５案内部材（制御手段）、２６可動体（制御手段、軸体）、２８腕部材（第一腕部材）、２９腕部材（第二腕部材）、３０電動機（制御手段、アクチュエータ）、５０，５２，５３，５４，５６，５７孔部、５１，５５軸部材（軸体）、６２案内孔部、６４案内路、２１０軸部、Ｏ回転中心線

Claims

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、
前記駆動軸と同期して回転する第一回転部材、前記従動軸と同期して回転する第二回転部材、前記第一回転部材と回り対偶により連繋する第一腕部材、並びに前記第二回転部材及び前記第一腕部材と回り対偶により連繋する第二腕部材を組み合わせて構成される位相変化機構と、
前記第一腕部材及び前記第二腕部材の少なくとも一方である制御対象部材の運動を制御する制御手段と、
を備え、
前記位相変化機構は、前記制御手段の制御に従う前記制御対象部材の運動を前記第一回転部材に対する前記第二回転部材の相対回転運動に変換することで、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ことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
前記第一回転部材及び前記第一腕部材がなす回り対偶、前記第二回転部材及び前記第二腕部材がなす回り対偶、並びに前記第一腕部材及び前記第二腕部材がなす回り対偶のうち少なくとも一つは、その回り対偶をなす二部材にそれぞれ設けられた孔部が共通の軸体と嵌合することによって構成されることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
前記第一回転部材及び前記第一腕部材がなす回り対偶、前記第二回転部材及び前記第二腕部材がなす回り対偶、並びに前記第一腕部材及び前記第二腕部材がなす回り対偶のうち少なくとも一つは、その回り対偶をなす二部材の一方と他方とにそれぞれ設けられた軸部と孔部との嵌合によって構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置。
前記第一回転部材に対し前記第二回転部材が遅角する方向において、前記第二回転部材及び前記第二腕部材がなす回り対偶、前記第一回転部材及び前記第一腕部材がなす回り対偶、並びに前記第一腕部材及び前記第二腕部材がなす回り対偶は、この順に又はこの逆順に並ぶことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
前記第一回転部材に対し前記第二回転部材が遅角する方向において、前記第一回転部材及び前記第一腕部材がなす回り対偶、前記第二回転部材及び前記第二腕部材がなす回り対偶、並びに前記第一腕部材及び前記第二腕部材がなす回り対偶は、この順に又はこの逆順に並ぶことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
前記第一回転部材に対し前記第二回転部材が遅角する方向において、前記第一回転部材及び前記第一腕部材がなす回り対偶、前記第一腕部材及び前記第二腕部材がなす回り対偶、並びに前記第二回転部材及び前記第二腕部材がなす回り対偶は、この順に又はこの逆順に並ぶことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
前記制御手段は、前記制御対象部材に回り対偶により嵌合する可動体、滑り回り対偶により前記可動体が嵌合する案内部材であって制御トルクの伝達により前記第一回転部材に対し相対回転することで前記可動体を滑り方向に案内する案内部材、並びに前記制御トルクを前記案内部材に伝達するアクチュエータを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
前記アクチュエータは、前記制御トルクを発生する電動機を具備することを特徴とする請求項７に記載のバルブタイミング調整装置。
前記案内部材は、径方向軸線に対し傾斜して延伸すると共に回転中心からの径方向距離が変化する案内路を形成し、前記案内路の幅方向両側から前記可動体に嵌合しており、
前記可動体は、前記案内部材に対し前記案内路の延伸方向に相対滑り可能であることを特徴とする請求項７又は８に記載のバルブタイミング調整装置。
前記可動体が前記案内部材に対し前記案内路の延伸方向に相対滑りしつつ前記制御対象部材を動かすことによって、前記第一回転部材に対する前記第二回転部材の回転位相が前記第一回転部材に対する前記案内部材の回転位相に比例して変化することを特徴とする請求項９に記載のバルブタイミング調整装置。