JP5260741B2 - エンジンの位相可変装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランクシャフトとカムシャフトの相対位相角を変更してバルブの開閉タイミングを変化させる機構に複数の略円形部材からなる四節リンク機構を採用した自動車用エンジンの位相可変装置に関する。

この種の従来技術としては、下記特許文献１に示すヘリカルスプラインを利用した自動車用エンジンにおける位相可変装置がある。（特許文献１の図１〜図２を参照）。下記特許文献１の装置は、クランクシャフトの駆動力が伝達される円環状外筒部１０と、カムシャフトに連結一体化された円環状内筒部２０と、前記外筒部１０と内筒部２０間にヘリカルスプライン（１７，２３，３２，３３）係合して介装されると共に、ブレーキドラム４４の内側の雌角ねじ部４５に雄角ねじ部３１が螺合する中間部材３０と、を備えて構成されている。中間部材３０は、ブレーキドラム４４が電磁ブレーキ手段４０に制動されると、雄雌角ねじ部（３１，４５）によってカムシャフト軸方向（図１の右方向）に移動し、ヘリカルスプライン（１７，２３，３２，３３）によって、内筒部２０（カムシャフト２）を外筒部１０（スプロケット１２）に対して相対回動させる。その結果、クランクシャフトとカムシャフトの回転位相（組付角）が変化し、バルブの開閉タイミングが変化する。
特開２００２−３６４３１４号公報

特許文献１の位相可変装置において、位相変化の可能範囲を広くする場合には、内筒部２０とヘリカルスプライン（１７，２３，３２，３３）の軸方向長さを長くして、中間部材３０の移動可能範囲を拡げてやればよい。しかし、位相可変装置の奥行きは、中間部材３０の移動可能範囲を拡げることによって必然的に長くなるため、小型のエンジンに使用しづらくなるという難点がある。

そこで、本件出願人は、奥行きを短くしたエンジンの位相可変装置（PCT/JP2008/66082、以降は先行文献１とする）について特許出願を行った。先行文献１の位相可変装置は、クランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体７１（スプロケット７１ａ）と、カムシャフト（一体連結されたセンターシャフト７２）と、カムシャフトに対して半径方向にのみ相対変位可能に支持された第一中間回転体７３と、第一中間回転体７３を半径方向に変位させる第一制御回転体７４と、回動操作力付与手段とを含む位相可変機構を有する。第一中間回転体７３は、第一制御回転体７４と一体の偏心円カム７６が第一中間回転体７３の半径方向に延びるカムガイド７７に係合し、カムガイド７７と直交する長角穴８０にセンターシャフト７２の平坦係合面７２ｄが係合することにより、第一制御回転体７４が相対回動すると、長角穴８０に沿ってスライドする。カムシャフトと駆動回転体の位相角（組付角）は、第一中間回転体７３が半径方向にスライドする際に、該回転体７３に設けられた軸状部材８１が駆動回転体７１側の縮径する略円周方向ガイド溝７９に沿って変位することによって変更される。

前記位相可変機構によれば、位相角変更時に中間回転体が半径方向に移動することと、円周方向に形成するガイド溝の形状によって位相角の変更範囲が決まることから、位相可変装置のカムシャフト中心軸方向の奥行きを短く構成出来る。

一方、第一制御回転体７４は、回転体７４を一方に相対回動させる第一電磁クラッチ７５と逆方向に相対回動させる逆回転機構からなる回動操作力付与手段により、駆動回転体７１に対して相対回動する。前記逆回転機構には、第一及び第二リング部材（８３，８６），第二中間回転体８４、軸状部材８５、第二制御回転体８７及び第二電磁クラッチ９０等が含まれている。前記逆回転機構は、第二制御回転体８７を第二電磁クラッチ９０で制動すると、第一及び第二リング部材（８３，８６）が、それぞれ第一及び第二制御回転体（７４，８７）側の偏心円孔（７４ｄ，８７ｂ）内を回動し、第一及び第二リング部材（８３，８６）を連結する軸状部材８５が第二中間回転体８４の略径方向ガイド溝８４ｂに沿って変位することによって、第一制御回転体７４を逆向きに相対回動させている。

先行文献１の位相可変装置は、主に軸方向に垂直な方向に変位または回動する円形部材によって構成されているため、加工が容易で奥行きを取らない点で優れている。しかし、先行文献１の装置においては、前記位相可変機構と逆回転機構が第一制御回転体を挟んで軸方向に独立して設けられ、第一及び第二リング部材（８３，８６）と第二中間回転体８４のように軸方向に重ねて配置された部材が存在する。従って、本件特許出願人は、位相可変機構と第１制御回転体の逆回転機構を兼用させて、部品点数の少ない機構を実現できた場合、奥行きを更に短くした位相可変装置を得ることが出来るのではないかと思案したところ、複数の円形部材で構成された４節リンク機構によって実現可能であることを見いだした。

本件特許出願は、複数の円形部材によって構成された４節リンク機構を採用することにより、従来より奥行きが短く構成が簡素で、製作が容易なエンジンの位相可変装置を提供するものである。

請求項１のエンジンの位相可変装置は、カムシャフト、クランクシャフトによって駆動する駆動回転体、前記カムシャフトと駆動回転体との間に介装された第１制御回転体及び第２制御回転体が同軸かつ互いに相対回動可能に配置されると共に、前記第１制御回転体及び第２制御回転体にそれぞれ前記駆動回転体に対する相対回動トルクを付与する第１のトルク付与手段及び第２のトルク付与手段と、前記駆動回転体に対する前記第１制御回転体または第２制御回転体の相対回動に応じて前記カムシャフトと駆動回転体との組付角を変更する組付角変更機構と、を備えたエンジンの位相可変装置において、前記組付角変更機構は、カムシャフトに一体化された偏心円カムと、前記偏心円カムによって該偏心円カムのカム中心周りに回動可能に支持された略円筒形の第１リンクと、前記第１リンクによって該第１リンクの第１中心軸周りに偏心回動可能に支持され、かつ前記第１制御回転体によってカムシャフト中心軸から偏心した第２中心軸周りに回動可能に支持された略円筒形の第２リンクと、前記第１リンクまたは第２リンクのうちいずれか一方を前記各回転体の略径方向に相対変位可能に保持する略径方向ガイド機構と、前記略径方向ガイド機構と協働して、前記略径方向ガイド機構に保持された第１リンクまたは第２リンクのうちいずれか一方に前記略径方向の相対変位力を付与する相対変位力付与手段と、を有するように構成した。

カムシャフトに一体化された偏心円カム、略円筒形の第１リンク及び第２リンクは、略径方向ガイド機構を介して、カムシャフトの回動中心軸、前記偏心円カムのカム中心、第１リンクの中心及び第２リンクの中心をそれぞれ４つの節とする、以下の４節リンク機構を構成する。

第１制御回転体が第１のトルク付与手段から相対回動トルクを受けると、略円筒形の第２リンクは、第１制御回転体の偏心軸である第２中心軸周りを回動し、かつカムシャフト中心軸周りを偏心回動することにより、略円筒形の第１リンクにトルクを付与して第２中心軸周りに偏心回動させる。第２リンクからトルクを受けた第１リンクは、第１中心軸周りに回動しつつ、前記偏心円カムにトルクを付与し、カムシャフトの偏心円カムをカムシャフト中心軸周りに偏心回動させる。

その際、略円筒形の第１または第２リンクのうちいずれか一方は、略径方向ガイド機構によって各回転体の略径方向に変位するため、４つの節が４節リンク機構として動作する。また、第２制御回転体が第２のトルク付与手段から相対回動トルクを受けると、第１リンクまたは第２リンクのうちいずれか一方が、略径方向ガイド機構と協働した相対変位力付与手段から相対変位力を受けることによって、各回転体の略径方向に変位することにより、カムシャフトの偏心円カムを第１トルク付与手段と逆向きに偏心回動させる。

駆動回転体（クランクシャフト）に対するカムシャフトの組付角（位相角）は、第１のトルク付与手段を作動させると、進角側（駆動回転体の回転方向、以下同じ）または遅角側の（駆動回転体の回転と逆方向、以下同じ）のうちいずれかに変更され、第２のトルク付与手段を作動させると、第１のトルク付与手段を作動させた場合と逆向きに戻される。

（作用）４節リンク機構は、第１制御回転体を介してカムシャフトとクランクシャフトの組付角を変更する位相可変機構と、第１制御回転体を第１のトルク付与手段と逆向きに相対回動させる逆回転機構を兼ねるため、請求項１の位相可変装置は、部品点数が少なく、構成が単純になると共に軸方向の奥行きが短くなる。

また、第１リンクは、偏心円カムと、第１及び第２リンクは、軸方向に重ねて配置されず、カムシャフト中心軸に直交する同一の平面上に重ねて配置出来るため、軸方向の奥行きが短くて済む。また、偏心円カムと、第１及び第２リンクは、同一平面内で動作するため、軸方向の動作スペースを確保しなくて済む。また、４節リンク機構を構成する偏心円カム、第１及び第２リンクは、外形及び内形を単純な円形とすることが出来るため、加工や組み立てを容易に行うことが出来る。

また、請求項２は、請求項１のエンジンの位相可変装置であって、前記略径方向ガイド機構が、前記駆動回転体に設けられた略径方向溝であって、前記第１リンクを前記略径方向にガイドする第１リンクガイド溝から構成され、前記駆動回転体が前記第１制御回転体の外周面を支持する円筒部を有するように構成した。

（作用）第１リンクガイド溝は、駆動回転体に設けられた単純な略径方向溝であるため、容易かつ安価に加工できる。また、第１リンクは、第１トルク付与手段または第２トルク付与手段を作動させると、第１リンクガイドによって両側をガイドされつつ、第１リンクガイド溝に沿って駆動回転体の略径方向に変位する。その結果、第１及び第２リンクと偏心円カムは、４節リンクとして動作する。一方、第１及び第２トルク付与手段の停止時におけるカムシャフトは、バルブスプリングから受ける反動による外乱トルク（駆動回転体に対する相対回動トルク。以下同じ）を受けるため、カムシャフトと駆動回転体（クランクシャフト）との間には、外乱トルクによる組付角の予期せぬズレを防止する機構が必要になる。

請求項２の機構によれば、カムシャフトの偏心円カムが外乱トルクを受けた場合には、第１リンクガイド溝から第１リンク、第１リンクから第２リンク、第２リンクから第１制御回転体の順に第１制御回転体の外周面を駆動回転体の円筒部内周面に押し付ける力が作用し、第１制御回転体の外周面と駆動回転体の円筒部内周面との間には、局所的な摩擦力が発生する。該局所的な摩擦力は、第１制御回転体と駆動回転体を相対回動不能にロックさせ、併せて第２リンク、第１リンク及び偏心円カムをそれぞれ相対動作不能にロックさせることによって、カムシャフトと駆動回転体を相対回動不能にロックさせる。即ち、カムシャフトと駆動回転体との間の組付角は、外乱トルクが発生してもズレることなく保持される。

また、請求項３は、請求項２のエンジンの位相可変装置であって、第１リンクと第１リンクガイド溝との間には、円孔と両端の平行切欠部とを有するブッシュが介装され、前記第１リンクが、前記ブッシュの円孔に摺動回転可能に内接すると共に前記第１リンクガイド溝と非接触状態に保持されるようにし、前記ブッシュは、前記両端の平行切欠部が第１リンクガイド溝にガイドされ、前記第１リンクと共に前記第１リンクガイド溝に沿って変位可能に保持されるように構成した。

（作用）第１リンクは、ブッシュ両端の平行切欠部が第１リンクガイド溝の内周によってガイドされるため、第１リンクの外周が、第１リンクガイド溝に接することなく第１リンクガイド溝内を変位する。即ち、ブッシュは、第１リンクガイド溝に面で接触するため、第１リンクの外周が第１リンクガイド溝の内周と直接接触する場合（円と面の線接触）に比べて接触応力を小さくすることが出来、接触部の摩耗を防ぐことが出来る。

また、請求項４は、請求項２または３に記載のエンジンの位相可変装置であって、前記第１リンクガイド溝を、前記駆動回転体の径方向から傾斜して形成した。

（作用）このようにした場合には、第１または第２トルク付与手段の作動時に第１リンクに付与される、第１リンクガイド溝方向の力が大きくなる。また、第１及び第２トルク付与手段の停止時に第１リンクガイド溝から第１リンクに付与される略半径方向の反力が大きくなるため、第１制御回転体の外周面が駆動回転体の円筒部内周面に更に強く押し付けられる。

また、請求項５は、請求項１に記載のエンジンの位相可変装置であって、
前記径方向ガイド機構は、前記第２リンクに突設されたスライド部材と、前記駆動回転体に形成された略径方向溝であって、前記スライド部材をガイドして前記略径方向に変位可能に保持する、スライド部材ガイド溝を有し、前記第１リンクの中心軸と、前記第２リンクの中心軸と、前記スライド部材の中心軸とを略同一の直線上に配置し、前記第１制御回転体が、前記第２リンクを相対回動可能に内接させる偏心円孔を有するようにした。
（作用）第１または第２トルク付与手段を作動させると、第２リンクは、該第２リンクに設けられたスライド部材が、駆動回転体の略径方向に形成されたスライド部材ガイド溝に沿って変位することによって、駆動回転体の略径方向に変位すると共に、第１及び第２リンクと偏心円カムを４節リンクとして動作させる。

一方、請求項５の機構によれば、第２リンクは、カムシャフトが外乱トルクを受けると、スライド部材が略径方向に伸びるスライド部材ガイド溝に沿って保持されていることにより、偏心円カム及び第１リンクを介して略半径方向の反力を受ける。該反力は、第２リンクの外周面を第１制御回転体の偏心円孔内周面に押し付けて、接触する前記内外周面間に局所的な摩擦力を発生させる。該局所的な摩擦力は、カムシャフトと駆動回転体を相対回動不能にロックし、外乱トルクが発生してもカムシャフトと駆動回転体との間の組付角がズレないよう保持させる。この構成にすれば、カムシャフトと駆動回転体との間の組付角変更可能範囲の中間付近において、局所的な摩擦力を増大させることが可能になる。

請求項１のエンジンの位相可変装置によれば、略円筒形部材によって構成された４節リンク機構採用することで、奥行きが短く、小型のエンジンに最適で構成が簡素な位相可変装置を、安く容易に製造することが出来る。

請求項２によれば、外乱トルクの発生時にカムシャフトと駆動回転体との間の組付角をズレさせずに保持出来るセルフロック機構を有するエンジンの位相可変装置を容易に製造出来る。

請求項３のエンジンの位相可変装置によれば、第１リンクガイド溝と第１リンク間に発生する偏摩耗が無くなって、耐久性が向上する。

請求項４のエンジンの位相可変装置によれば、駆動回転体に対するカムシャフトの組付角がスムーズに変更される。更に、外乱トルクが発生させる、駆動回転体に対するカムシャフトの組付角のズレを防止するセルフロック機能が向上する。

請求項５のエンジンの位相可変装置によれば、外乱トルクの発生時にカムシャフトと駆動回転体との間の組付角をズレさせずに保持出来るセルフロック機構を有するエンジンの位相可変装置を製造出来る。また、カムシャフトと駆動回転体との間においては、カムシャフトと駆動回転体の組付角変更可能範囲の中間付近において、セルフロック力を増大させることが可能であるため、エンジン停止直前にカムシャフトと駆動回転体の組付角を変更可能範囲の中間付近に変更しておけば、次回エンジン始動時にカムシャフトと駆動回転体との間に制御トルクを付与しなくても、前記組付角にずれを発生させることなく前記中間付近に保ったまま始動することができる。つまり、特別な追加部品を用いることなく、従来の中間ロック機構と同じことをより確実に実現できる。

エンジンの位相可変装置の第１実施例を前方から見た分解斜視図である。 図１の分解斜視図を駆動回転体側から見た図である。 第１実施例の正面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 組付角変更前における第１実施例の位相可変装置（遅角仕様）の半径方向断面図であり、（ａ）図は、図４のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）図は、図３のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）図は、図４のＢ−Ｂ断面図である。 組付角変更後における第１実施例の装置の半径方向断面図であり、（ａ）図は、図４のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）図は、図４のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）図は、図４のＢ−Ｂ断面図である。 第１実施例の位相可変装置の４節リンク機構に関する動作説明図であり、（ａ）図は、第１電磁クラッチ作動前の４節リンクの配置図、（ｂ）図は、第１電磁クラッチ作動時の動作説明図、（ｃ）図は、第２電磁クラッチ作動時の動作説明図である。 第１実施例のセルフロック機構の説明図であり、（ａ）図は、外乱トルクが遅角側に作用した場合の説明図、（ｂ）図は、外乱トルクが進角側に作用した場合の説明図である。 は、第２リンクと略径方向ガイド溝との間にブッシュを介在させた、エンジンの位相可変装置に関する第２実施例の半径方向断面図である。 は、略径方向ガイド溝を傾けた、エンジンの位相可変装置の第３実施例に関する４節リンク機構の説明図である。 エンジンの位相可変装置の第４実施例を前方から見た分解斜視図である。 図１１の分解斜視図を駆動回転体側から見た図である。 回動中心軸に沿って切断した、第４実施例の軸方向断面図である。 第４実施例の位相可変装置（遅角仕様）の半径方向断面図であり、（ａ）図は、図１３のＦ−Ｆ面図、（ｂ）図は、図３のＥ−Ｅ断面図である。 第４実施例の位相可変装置（遅角仕様）の半径方向断面図であり、（ａ）図は、図１３のＨ−Ｈ面図、（ｂ）図は、図３のＧ−Ｇ断面図である。 第４実施例の４節リンク機構に関する動作説明図であり、（ａ）図は、第１電磁クラッチ作動前の４節リンクの配置図、（ｂ）図は、第１電磁クラッチ作動時の動作説明図、（ｃ）図は、第２電磁クラッチ作動時の動作説明図である。 第４実施例のセルフロック機構の説明図である。 第４実施例のセルフロック力に関する接触摩擦角の説明図である。

１００，１４０ エンジンの位相可変装置
１０１，１４１ 駆動回転体
１０２，１４２ 第１制御回転体
１４３，１４３ 第２制御回転体
１０５，１４５ 第１電磁クラッチ（第１のトルク付与手段）
１０６，１４６ 第２電磁クラッチ（第２のトルク付与手段）
１０７、１４７ 組付角変更機構
１１０、１５０ 偏心円カム
１１１，１５１ 第１リンク
１１２，１５２ 第２リンク
１１３，１１３’ 第１リンクガイド溝（略径方向ガイド機構）
１１５ 駆動回転体の駆動円筒
１１５ｄ 円筒部
１３０、１４９ 相対変位力付与手段
１３０ａ 三日月形状のガイド壁
１３０ｂ 半円形状のガイド壁
１３２ ブッシュ
１３２ａ，１３２ｂ ブッシュ両端の切欠部
１３３ 円孔
１５３ スライド部材ガイド溝（略径方向ガイド機構）
１５５ スライド部材（略径方向ガイド機構）
１６６ 略径方向ガイド機構
１７４ 第１挿入口（略径方向ガイド機構）
１７５ 第３リンク（相対変位力付与手段）
１７７ 第５偏心円孔（相対変位力付与手段）
１７８ 第２挿通孔（相対変位力付与手段）
Ｄ１ 駆動回転体の回転方向（進角方向）
Ｄ２ Ｄ１に対する逆方向（遅角方向）
Ｄ３，Ｄ４ 駆動回転体の略径方向
Ｌ０ カムシャフトの（回動）中心軸
Ｌ１，Ｌ１’ 偏心円カムのカム中心
Ｌ２，Ｌ２’ 第１リンクの中心軸
Ｌ３，Ｌ３’ 第２リンクの中心軸
Ｌ１０ スライド部材の中心軸

次に、本発明の実施の形態を図によって説明する。各実施例に示すエンジンの位相可変装置は、エンジンに組付けられ、クランクシャフトの回転に同期して吸排気弁が開閉するようにクランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するとともに、エンジンの負荷や回転数などの運転状態によってエンジンの吸排気弁の開閉タイミングを変化させるための装置である。

図１〜８により第１実施例の装置の構成について説明する。第１実施例におけるエンジンの位相可変装置１００は、クランクシャフトによって駆動回転する駆動回転体１０１、第１制御回転体１０２、第２制御回転体１０３、図示しないカムシャフトに一体連結されたセンターシャフト１０４、第１電磁クラッチ（第１トルク付与手段）１０５、第２電磁クラッチ（第２トルク付与手段）１０６、組付角変更機構１０７によって構成される。

組付角変更機構１０７は、カムシャフト（センターシャフト１０４）と駆動回転体１０１（クランクシャフト）の組付角を変更するものであり、４節リンク機構１０８と、相対変位力付与手段１３０によって構成される。４節リンク機構１０８は、センターシャフト１０４に一体化された偏心円カム１１０、略円筒形状を有する第１リンク１１１及び第２リンク１１２及び駆動回転体１０１に形成された第１リンクガイド溝１１３（請求項１〜４の略径方向ガイド機構）によって構成される。相対変位力付与手段１３０は、第２制御回転体１０３に形成された三日月形状のガイド壁１３０ａと半円形状のガイド壁１３０ｂによって構成される。尚、以降の説明においては、図１における第２電磁クラッチ１０６側を装置前方、駆動回転体１０１側を装置後方とし、装置正面から見た駆動回転体１０１の回転方向を進角側Ｄ１方向（時計回り）、Ｄ１と逆方向を遅角側Ｄ２方向（反時計回り）とする。

駆動回転体１０１は、スプロケット１１４と駆動円筒１１５が、各々に設けられた複数の装着孔（１１４ａ，１１５ａ）と結合ピン１１６を介して一体結合されている。スプロケット１１４は、貫通円孔１１７と段差円孔１１８を有する。駆動円筒１１５は、円筒部１１５ｂと底部１１５ｃを有する有底円筒状に形成され、底部１１５ｃの中央には、略径方向に延びる貫通孔である第１リンクガイド溝１１３が設けられる。

センターシャフト１０４は、偏心円カム１１０，中央の貫通円孔１１９、大円筒部１２０，大円筒部後方の段差円孔１２１，フランジ部１２２、小円筒部１２３を有する。偏心円カム１１０と大円筒部１２０は、フランジ部１２２を挟んで前後に一体形成され、偏心円カム１１０は、センターシャフトの回動中心軸Ｌ０から偏心するカム中心Ｌ１を有し、その前方にＬ０を中心軸とする小円筒部１２３を有する。

図示しないカムシャフトは、センターシャフト１０４の回動中心軸Ｌ０と同軸になるようにセンターシャフト後端部の段差円孔１２１に取り付けられて、センターシャフト１０４と一体に連結される。駆動回転体１０１は、センターシャフト１０４の大円筒部１２０とフランジ部をそれぞれ貫通円孔１１７と段差円孔１１８に挿入することにより、センターシャフト１０４によって回動中心軸Ｌ０周りに相対回動可能に支持される。偏心円カム１１０は、第１リンクガイド溝１１３から前方に突出し、図示しないカムシャフトと共に回動中心軸Ｌ０周りを偏心回動する。

第１リンク１１１は、略円筒形状に形成され、第１リンクの第１中心軸Ｌ２から偏心した位置に貫通する第１偏心円孔１２４を有する。第１偏心円孔１２４は、内径を偏心円カム１１０の外形と略同一に形成し、挿入した偏心円カム１１０を相対回動可能に内接させる。第１リンク１１１は、偏心円カム１１０を第１偏心円孔１２４に挿入することによって、偏心円カム１１０に支持され、カム中心Ｌ１周りを偏心回動する。

また、第１リンク１１１は、外径を第１リンクガイド溝１１３の幅と略同一に形成し、第１リンクガイド溝１１３に挿入する。第１リンク１１１は、第１リンクガイド溝１１３の左右両側に形成された平坦保持面（１１３ａ，１１３ｂ）と当接することにより、略径方向ガイド１１３の延びる方向に変位可能に保持される。

第２リンク１１２は、第１リンク１１１と同様に略円筒形状に形成され、第２リンクの第２中心軸Ｌ３から偏心した位置に貫通する第２偏心円孔１２５を有する。第２偏心円孔１２５は、内径を第１リンク１１１の外形と略同一に形成し、挿入した第１リンク１１１を相対回動可能に内接させる。第２リンク１１２は、第１リンク１１１を第２偏心円孔１２５に挿入することによって、第１リンク１１１に支持され、第１リンク１１１の第１中心軸Ｌ２周りを偏心回動する。

第１制御回転体１０２は、後方の小円筒部１２６と前方の大円筒部１２７が前後に一体化された形状を有する。第１制御回転体１０２は、小円筒部１２６の外周面が駆動円筒１１５の円筒部内周面１１５ｄと相対回動可能な状態で内接することによって駆動円筒１１５に支持される。その結果、第１制御回転体１０２は、駆動回転体１０１と同軸に配置されて回動中心軸Ｌ０周りを回動する。

また、第１制御回転体１０２は、回動中心軸Ｌ０から偏心した位置に貫通する第３偏心円孔１２８を小円筒部１２６に有する。第３偏心円孔１２８は、内径を第２リンク１１２の外径と略同一に形成し、挿入した第２リンク１１２を相対回動可能に内接させる。第２リンク１１２は、第２偏心円孔１２５を介して第１リンク１１１に支持される一方で、第３偏心円孔１２８によってその外周面を保持される。第２リンク１１２は、第１リンク１１１の第１中心軸Ｌ２周りを偏心回動すると同時に、第１制御回転体１０２の回動中心軸Ｌ０周りを偏心回動する。

以上の構成により、偏心円カム１１０、第１リンク１１１及び第２リンク１１２は、第２リンク１１２を摺動回転可能に内接させる第３偏心円孔１２８と第１リンク１１１を略径方向に変位可能に保持する第１リンクガイド溝１１３（略径方向ガイド機構）を介することにより、それぞれの中心であるカム中心Ｌ１、第１中心軸Ｌ２及び第２中心軸Ｌ３と回動中心軸Ｌ０を４つの節とする４節リンク機構１０８を構成する。

第１制御回転体１０２の前方には、図示しないエンジンの内部に固定された第１電磁クラッチ１０５が配置される。第１制御回転体１０２は、前面１０２ａを電磁クラッチ１０５の摩擦材１０５ａに吸着されることによって、駆動回転体１０１に対して相対回動し、駆動回転体１０１に対するカムシャフトの組付角を所定方向に変更する。

第１制御回転体１０２の大円筒部の内側には、第２制御回転体１０３が配置され、第２制御回転体１０３の前方には、図示しないエンジンの内部に固定された第２電磁クラッチ１０６が配置される。第２制御回転体１０３は、センターシャフト１０４を挿入して相対回動可能に内接させる貫通円孔１２９を中央に有する。第２制御回転体１０３の外周縁部には、後方に突出する略三日月状のガイド壁１３０ａと、第２制御回転体の回動中心軸Ｌ０を挟んだ反対側から後方に突出する半円形状のガイド壁１３０ｂと、が設けられ、ガイド壁（１３０ａ，１３０ｂ）によって請求項１〜４の相対変位力付与手段１３０が構成される。

第２制御回転体は、貫通円孔１２９に小円筒１２３を挿入することによって、センターシャフト１０４に相対回動可能に支持される。ガイド壁１３０ａとガイド壁１３０ｂは、第２リンク１１２の第２偏心円孔１２５から前方に突出する第１リンク１１１の外周を両側から保持する。第２制御回転体１０３は、前面１０３ａを第２電磁クラッチ１０６の摩擦材１０６ａに吸着されることによって、駆動回転体１０１に対して相対回動し、駆動回転体１０１に対するカムシャフトの組付角を第１電磁クラッチの作動時と逆向きに変更する。

また、貫通円孔１２９から前方に突出するセンターシャフト１０４の小円筒部１２３の先端には、ホルダー１３２を配置する。ホルダー１３２及びセンターシャフト１０４は、それぞれの中央に形成された孔に前方から図示しないボルトを挿入し、該ボルトを図示しないカムシャフトの先端部に螺着することによってカムシャフトに保持される。

次に、第１実施例の位相可変装置の動作を図５〜図７によって説明する。カムシャフト（センターシャフト１０４）、第１制御回転体１０２、第２制御回転体１０３、第１リンク１１１及び第２リンク１１２は、第１及び第２電磁クラッチ（１０５，１０６）をオフにした初期状態において、図示しないクランクシャフトから駆動トルクを受けるスプロケット１１４（駆動回転体１０１）とそれぞれ一体になって、図１の時計回りＤ１方向（以降は、時計回りＤ１方向を進角方向、反時計回りＤ２方向を遅角方向という）に回動する。

第１電磁クラッチ１０５を作動させると、上述した４節リンク機構１０８は、節となる中心軸Ｌ３が回動中心軸Ｌ０周りを反時計回りＤ２方向に回動し、節となる中心軸Ｌ２を第１リンクガイド溝１１３に沿ってＤ３方向に上昇させることにより、節となる中心軸Ｌ１を時計回りＤ１方向に相対回動させる。その結果、図５（ａ）〜（ｃ）は、図６（ａ）〜（ｃ）の状態にそれぞれ変移し、図７（ａ）は、図７（ｂ）の状態に変移し、駆動回転体１０１に対するセンターシャフト１０４（カムシャフト）の組付角が進角側Ｄ１方向に変更される。

即ち、図５（ｂ）の第１制御回転体１０２は、第１電磁クラッチ１０５によって制動トルクを受けると、駆動回転体１０１に対して回転遅れを生じ、遅角側Ｄ２方向に相対回動する。その際、４節リンクの節の一つを構成する第２リンクの中心軸Ｌ３は、第３偏心円孔１２８と共に回動中心軸Ｌ０の周りを反時計回りＤ２方向に相対回動する。４節リンクの節の一つを構成する第１リンクの中心軸Ｌ２は、第１リンク１１１が第２偏心円孔１２５に内接し、かつ図５（ｃ）の第１リンクガイド１１３によって左右を保持されているため、中心軸Ｌ３がＤ２方向に回動すると、駆動回転体１０１の略径方向に延びる第１リンクガイド溝１１３に沿って、Ｄ３方向に上昇する。第２制御回転体１０３に一体化された図５（ａ）のガイド壁（１３０ａ、１３０ｂ）は、Ｄ３方向に上昇する第１リンク１１１から、Ｄ１方向のトルクを受けることにより、駆動回転体１０１に対して時計回りＤ１方向に相対回動する。

４節リンクの節の一つを構成する偏心円カム１１０のカム中心Ｌ１は、中心軸Ｌ２が上昇することにより、第１偏心円孔１２４と共に回動中心軸Ｌ０の周りを時計回りＤ１方向に相対回動し、図５（ｂ）の偏心円カム１１０は、駆動回転体１０１（第１リンクガイド溝１１３を有する駆動円筒１１５）に対して、回動中心軸Ｌ０周りをＤ１方向に偏心回動する。その結果、偏心円カム１１０に一体化されたセンターシャフト１０４（図示しないカムシャフト）は、駆動回転体１０１（図示しないクランクシャフト）に対して進角側Ｄ１方向に相対回動し、駆動回転体に対するカムシャフトの組付角が進角側Ｄ１方向に変更される。

一方、第２電磁クラッチ１０６を作動させると、Ｄ２方向に回動する三日月状のガイド壁１３０ａと半円形状のガイド壁１３０ｂは、節となる中心軸Ｌ２を第１リンクガイド溝１１３に沿ってＤ４方向に押し下げることにより、節となる中心軸Ｌ３を時計回りＤ１方向に回動させると共に、節となる中心軸Ｌ１を反時計回りＤ２方向に相対回動させる。その結果、図６は、図５の状態に戻り、図７（ｂ）は、図７（ｃ）の状態に変移し、駆動回転体１０１に対するセンターシャフト１０４（カムシャフト）の組付角が遅角側Ｄ２方向に戻される。

即ち、第２電磁クラッチ１０６を作動させると、第２制御回転体１０３は、制動トルクを受けて駆動回転体１０１に対して回転遅れを生じ、ガイド壁（１３０ａ、１３０ｂ）と共に、回動中心軸Ｌ０の周りを遅角側Ｄ２方向に相対回動する。その際、ガイド壁（１３０ａ，１３０ｂ）は、第１リンク１１１に下向きＤ４方向の力を付与し、第１リンクガイド溝１１３に両側を保持された第１リンク１１１を第１リンクガイド溝１１３に沿って下方Ｄ４方向に下降させる。

第１リンク１１１と共に第１中心軸Ｌ２が下降すると、第２リンク１１２の第３中心軸Ｌ３は、時計回りＤ１方向に回動し、偏心円カム１１０のカム中心Ｌ１は、反時計回りＤ２方向に回動する。その結果、偏心円カム１１０に一体化されたセンターシャフト１０４（図示しないカムシャフト）は、駆動回転体１０１（図示しないクランクシャフト）に対して遅角側Ｄ２方向に相対回動し、駆動回転体に対するカムシャフトの組付角が遅角側Ｄ１方向に戻される。

次に、図８（ａ）（ｂ）により、図示しないカムシャフトがバルブスプリングから外乱トルクを受けた際にセンターシャフト１０４（カムシャフト）と駆動回転体１０１（クランクシャフト）との間に発生する組付角のずれを防止するセルフロック機構について説明する。外乱トルクとは、バルブスプリングからの反動を原因として回転中のカムシャフト（センターシャフト１０４）に発生する、駆動回転体１０１に対する相対回動トルクのことを示す（以下同じ）。図８（ａ）は、カムシャフトに反時計回りＤ２方向の外乱トルクが発生した状態を表し、図８（ｂ）は、カムシャフトに時計回りＤ１方向の外乱トルクが発生した状態を表す。

第２リンク１１２は、カムシャフトと一体の偏心円カム１１０がＤ２またはＤ１方向の外乱トルクを受けると、第１リンクガイド溝１１３によって略径方向にガイドされた第１リンク１１１から、第１リンクの中心軸Ｌ２と第２リンクの中心軸Ｌ３を結ぶ直線Ｌ４の延びる方向に力Ｆ１またはＦ２を受ける。Ｄ２方向の外乱トルクによる力Ｆ１は、図８（ａ）に示すようにＬ２からＬ３の方向に作用し、Ｄ１方向の外乱トルクによる力Ｆ２は、図８（ｂ）に示すようにＬ３からＬ２の方向に作用する。また、力Ｆ１とＦ２は、それぞれ直線Ｌ４と小円筒部１２６（第１制御回転体１０２）の外周線との交点Ｐ１及びＰ２において、小円筒部１２６（第１制御回転体１０２）の外周面と駆動円筒１１５（駆動回転体１０１）の内周面１１５ｄとの間に作用する。その結果、小円筒部１２６の外周面と駆動円筒内周面１１５ｄと間には、相対回動を妨げる局所的な摩擦力が発生する。

前記局所的な摩擦力は、以下のように表される。まず、交点Ｐ１及びＰ２を通り、小円筒部１２６の接線方向に延びる直線をＬ５、Ｌ５に直交する直線をＬ６、直線Ｌ４とＬ６の傾きをそれぞれθ１、θ２、摩擦面の摩擦係数をμとすると、駆動回転体１０１とカムシャフトとの間に組付角のずれを引き起こす力は、小円筒部１２６の交点Ｐ１とＰ２における接線方向の力Ｆ１・sinθ１及びＦ２・sinθ２によってそれぞれ表される。また、小円筒部１２６の外周面と駆動円筒円筒部内周面１１５ｄとの摺動を妨げる逆方向の局所的な摩擦力は、μ・Ｆ１・cosθ１及びμ・Ｆ２・cosθ２によってそれぞれ表される。

駆動円筒１０１と第１制御回転体１０２は、前記摩擦力が組付角のずれを引き起こす力よりも大きければ、互いに相対回動できないため、第１制御回転体１０２とセンターシャフト１０４が、互いに相対回動不能にロックされる。従って、Ｆ１・sinθ１＜μ・Ｆ１・cosθ１及びＦ２・sinθ２＜μ・Ｆ２・cosθ２の条件により、θ１＜tan^-1μ、θ２＜tan^-1μを満たすように角度θ１とθ２を設定した場合、駆動回転体１４１（クランクシャフト）とセンターシャフト１４４（カムシャフト）との間には、外乱発生時にセルフロック機能が働くため、外乱による組付角のずれが発生することなく防止される。

次に図９により、本願請求項３に対応するエンジンの位相可変装置の第２実施例を説明する。第２実施例の位相可変装置は、第１リンクガイド溝１１３が第１リンク１１１の左右に直接接触する第１実施例の位相可変装置と異なり、第１リンク１１１と第１リンクガイド溝１１３との間にブッシュ１３２を介装することにより、第１リンク１１１を第１リンクガイド溝１１３に接触しない状態で保持するものである（その他の構成は、第１実施例と同じ）。

ブッシュ１３２は、第１リンク１１１を相対回動可能に内接させる円孔１３３と、左右両端に平行切欠部（１３２ａ，１３２ｂ）とを有する。平行切欠部（１３２ａ，１３２ｂ）の間隔は、第１リンクガイド溝１１３の平坦保持面（１１３ａ，１１３ｂ）の間隔と略同一に形成される。ブッシュ１３２は、円孔１３３に第１リンク１１１を内接させた状態で、第１リンクガイド溝１１３の内側に配置される。

第１または第２電磁クラッチ（１０５，１０６）のいずれかをＯＮにすると、ブッシュ１３２は、円孔１３３に内接する第１リンク１１１から力を受けることにより、第１リンク１１１と共に第１リンクガイド溝１１３に沿って変位する。変位する際のブッシュ１３２は、第１リンク１１１が第１リンクガイド溝１１３に接触せず、平行切欠部（１３２ａ，１３２ｂ）が平坦保持面（１１３ａ，１１３ｂ）と面で接触しつつ摺動する。従って、第２実施例の位相可変装置は、第１リンク１１１が第１リンクガイド溝１１３に直接接触（円と面が線で接触する）する第１実施例の構成と異なり接触応力を小さくすることが出来、偏摩耗の発生を防止することが出来る。

次に図１０により、本願請求項４に対応するエンジンの位相可変装置の第３実施例を説明する。第３実施例の位相可変装置は、第１または第２実施例における第１リンクガイド溝１１３を略径方向から反時計回りＤ２方向に角度θ３だけ傾斜させて形成した第１リンクガイド溝１１３’に置き換えたものである（その他の構成は、第１または第２実施例と共通する）。

第１リンクガイド溝１１３’の溝方向をＬ７，偏心円カム１１０の中心軸Ｌ１と第１リンク１１１の中心軸Ｌ２を通る直線をＬ８，第２リンク１１２の中心軸Ｌ３と中心軸Ｌ２を通る直線をＬ９とすると、第１リンクガイド溝１１３’は、偏心円カム１１０が回動中心軸Ｌ０の周りの偏心回動トルク（図１０ではＤ１方向）を受けると、第１リンク１１１（第２実施例ではブッシュ１３２）から直線Ｌ８の方向に力Ｆ３を受ける。一方、第１リンクガイド溝１１３’は、第１制御回転体１０２が第１電磁クラッチ１０５に制動されて、第２リンク１１２が回動中心軸Ｌ０の周りの偏心回動トルク（Ｄ２方向）を受けると、第１リンク１１１（第２実施例ではブッシュ１３２）から直線Ｌ８の方向に力Ｆ４を受ける。

力Ｆ３及びＦ４を第１リンクガイド溝１１３’の溝方向に作用する力（第１リンク１１１を溝に沿って変位させる力）と溝１１３’に対して垂直な方向に作用する力（第１リンク１１１と第１リンクガイド溝１１３’との間に摩擦力を発生させる力）に分けて考えた場合、第１リンク１１１は、第１リンクガイド溝１１３’が力を受ける方向と溝方向との間の角度が小さい程、溝に沿った直線Ｌ７方向に力が大きくなる反面、摩擦力（垂直方向の力）が小さくなるため、ガイド溝１１３’に沿って変位しやすくなる。

第３実施例においては、ガイド溝１１３’を略径方向から角度θ３だけ反時計回りＤ２方向に傾斜させて、直線Ｌ７とＬ８の角度θ４を大きくし、かつ直線Ｌ７とＬ９の角度θ５を小さくした。その結果、第１電磁クラッチ１０５を作動させて第２リンク１１２に偏心回動トルクを入力した際には、ガイド溝１１３との間の摩擦力が小さいため、第１リンク１１１が第１リンクガイド溝１１３に沿って変位しやすくなり、センターシャフト１０４と駆動回転体１０１の組付角の変更動作がスムーズになる。その反面、外乱トルクによって偏心円カム１１０に偏心回動トルクが入力された場合には、ガイド溝１１３’との間の摩擦力が大きく、第１リンク１１１がガイド溝１１３’に沿って変位しにくくなるため、センターシャフト１０４と駆動回転体１０１との組付角がずれにくくなる。尚、ガイド溝１１３’は、Ｆ３またはＦ４の力の方向と常に一定角度を保つような曲線で構成してもよい。

次に図１１〜図１６により、本願請求項５に対応するエンジンの位相可変装置の第４実施例を説明する。第４実施例におけるエンジンの位相可変装置１４０は、クランクシャフトによって駆動回転する駆動回転体１４１、第１制御回転体１４２、第２制御回転体１４３、図示しないカムシャフトに一体連結されたセンターシャフト１４４、第１電磁クラッチ（第１トルク付与手段）１４５、第２電磁クラッチ（第２トルク付与手段）１４６、組付角変更機構１４７によって構成される。

組付角変更機構１４７は、４節リンク機構１４８と、後述する相対変位力付与手段１４９によって構成される。４節リンク機構１４８は、センターシャフト１４４に一体化された偏心円カム１５０、略円筒形状を有する第１リンク１５１及び第２リンク１５２、並びに後述する略径方向ガイド機構１６６によって構成される。

駆動回転体１４１は、スプロケット１５６と駆動円板１５７が、複数の装着孔（１５６ａ，１５７ａ）に挿入された結合ピン１５８によって一体結合されて構成されている。スプロケット１５６は、中央に貫通円孔１５９と段差円孔１６０を有する。駆動円板１５７には、中央の貫通円孔１６１と、貫通円孔１６１の内周と連続するスライド部材ガイド溝１５３とが設けられる。スライド部材ガイド溝１５３は、駆動回転体１４１の半径方向に対して若干傾いて形成されると共に、スライド部材１５５を溝に沿ってガイドする直線状の略径方向ガイド溝である。スライド部材１５５は、細丸軸１５５ａの一端に中空丸軸１５５ｂを装着して形成される。スライド部材ガイド溝１５３の溝幅は、スライド部材１５５を構成する中空太丸軸１５５ｂの外径と略同一に形成され、スライド部材ガイド溝１５３は、溝１５３に挿入された中空太丸軸１５５ｂを溝１５３に沿って変位可能にガイドする。

第１制御回転体１４２は、底部１６２を有する有底円筒状に形成され、底部１６２には、段差孔である第３偏心円孔１６３，中央の貫通円孔１６４及びスライド部材１５５の挿通溝１５４が設けられる。第３偏心円孔１６３は、内径が第２リンク１５２の外径と略同一に形成され、第２リンク１５２が相対回動可能に内接する。

挿通溝１５４は、スライド部材ガイド溝１５３の内側を変位するスライド部材１５５を底部１６２に接触させないように設けた逃げ溝であって、細丸軸１５５ａの外径よりも溝幅が広く形成されている。挿通溝１５４は、図１１の駆動回転体の回転方向Ｄ１方向に進むにつれて、第１制御回転体の径方向に縮径する（中心軸Ｌ０から挿通溝１５４までの距離が減少する）略円周方向溝である。尚、挿通溝１５４の両端（１５４ａ、１５４ｂ）は、細丸軸１５５ａが挿通溝１５４の両端に接触することにより、スライド部材１５５の変位限界を確定するストッパとして機能する。

センターシャフト１４４は、偏心円カム１５０，中央の貫通円孔１６７、大円筒部１６８，大円筒部１６８後方の段差円孔１６９，フランジ部１７０、中円筒部１７１及び小円筒部１６５とを有する。大円筒部１６８、フランジ部１７０、中円筒部１７１及び小円筒部１６５は、共通する回動中心軸Ｌ０を有し、後方から前方に向かって順に一体化されている。偏心円カム１５０は、中円筒部１７１と小円筒部１２６との間に挟まれて、カム中心Ｌ１’が回動中心軸Ｌ０から偏心した状態で一体化されると共に回動中心軸Ｌ０周りを偏心回動する。

図示しないカムシャフトは、段差円孔１６９を介してセンターシャフト１４４に一体連結され、センターシャフト１４４と共に回動中心軸Ｌ０周りに回動する。駆動回転体１４１は、センターシャフト１４４の大円筒部１６８が、スプロケット１５６の貫通円孔１５９に摺動回動可能に内接し、かつ中円筒部１７２が駆動円板１５７の貫通円孔１６１に挿通されることにより、センターシャフト１４４によって回動中心軸Ｌ０周りに相対回動可能に支持される。また、第１制御回転体１４２は、貫通円孔１６４が中円筒部１７１に摺動回動可能に内接することでセンターシャフト１４４によって回動中心軸Ｌ０周りに相対回動可能に支持される。

第１リンク１５１は、略円筒形状に形成され、第１リンクの第１中心軸Ｌ２’から偏心した位置に貫通する第１偏心円孔１７２を有する。第１偏心円孔１７２は、内径が偏心円カム１５０の外形と略同一に形成され、挿入した偏心円カム１５０が相対回動可能に内接する。第１リンク１５１は、第１偏心円孔１７２に挿入された偏心円カム１５０によって支持され、カム中心Ｌ１’周りを偏心回動する。

略円筒形状の第２リンク１５２は、並設された第２偏心円孔１７３と小さな第１挿入口１７４を有する。第２偏心円孔１７３は、第２リンクの第２中心軸Ｌ３’から偏心した位置に貫通し、内径が第１リンク１５１の外形と略同一に形成され、挿入した第１リンク１５１を相対回動可能に内接させる。第２リンク１５２は、第２偏心円孔１７３に挿入された第１リンク１５１によって、第１リンク１５１に支持されると共に、第１リンク１５１の第１中心軸Ｌ２’周りを偏心回動する。更に、第２リンク１５２は、第１制御回転体１４２の第３偏心円孔１６３内を摺動しつつ、該偏心円孔１６３と共に回動中心軸Ｌ０周りを偏心回動する。

第３リンク１７５は、略円筒形状に形成され、第３リンクの第３中心軸Ｌ４’から偏心した位置に貫通する第４偏心円孔１７６と、これに併設された小さな第２挿入口１７８を有する。第４偏心円孔１７６は、前方に突出した偏心円カム１５０を非接触状態で挿通させる。

第２及び第３リンク（１５２、１７５）の第１及び第２挿入孔（１７４、１７８）は、それぞれの内径が細丸軸１５５ａの外径と略同大に形成された貫通孔である。第１及び第２挿入孔（１７４、１７８）には、スライド部材１５５の細丸軸１５５ａが挿入されて回動自在に内接する。

第２制御回転体１４３は、中央に貫通する円孔１７９と、回動中心軸Ｌ０から偏心した位置に形成されて第３リンク１７５を回動自在に内接させる段差状の第５偏心円孔１７７とを有する。第２制御回転体１４３は、円孔１７９をセンターシャフト１４３の小円筒部１６５に挿入することによってセンターシャフト１４４に支持され、回動中心軸Ｌ０周りを回動する。第３リンク１７５は、第５偏心円孔１７７内を摺動しつつ、該偏心円孔１７７と共に回動中心軸Ｌ０周りを偏心回動する。相対変位力付与手段１４９は、第３リンク１７５，第５偏心円孔１７７及びスライド部材の細丸軸１５５ａを連結する第２挿入口１７８によって構成され、第２リンク１５２に略径方向の力を付与する。

スライド部材１５５は、一端の細丸軸１５５ａが、第１制御回転体１４２の挿通溝１５４，第２リンク１５２の第１挿入口１７４及び第３リンク１７５の第２挿入口１７８に順に挿入され、他端の中空太丸軸１５５ｂが挿通溝１５４に挿入される。細丸軸１５５ａは、第２及び第３リンク（１５２，１７５）を第１及び第２挿入孔（１７４，１７８）の周りに回動自在に連結し、かつ挿通溝１５４によって該溝方向に変位可能に保持される。同時に中空太丸軸１５５ｂは、スライド部材ガイド溝１５３に沿って略径方向に変位可能に保持される。

請求項５に対応する略径方向ガイド機構１６６は、スライド部材ガイド溝１５３、第１挿入孔１７４及びこれらに挿入されたスライド部材１５５によって構成される。尚、第１リンク１５１、第２リンク１５２及びスライド部材１５５は、略径方向ガイド機構１６６をセンターシャフト１４４に組付ける際に中心軸Ｌ２’、中心軸Ｌ３’及びスライド部材１５５の中心軸Ｌ１０が略同一の直線上に配置されるようにする。略径方向ガイド機構１６６は、相対変位力付与手段１４９と協働して第２リンク１５２を第２スライド部材１５３に沿って略径方向に変位させる。

偏心円カム１５０、第１リンク１５１及び第２リンク１５２は、略径方向ガイド機構１６６と、第２リンク１５２を摺動回転可能に内接させる第３偏心円孔１６２により、それぞれの中心であるカム中心Ｌ１’、第１中心軸Ｌ２’及び第２中心軸Ｌ３’と回動中心軸Ｌ０を４つの節とする４節リンク機構１４８を構成する。

第１及び第２制御回転体（１４２，１４３）の前方には、それぞれ図示しないエンジンに固定された第１及び第２電磁クラッチ（１４５、１４６）が配置され、前面（１４２ａ，１４３ａ）をそれぞれ摩擦材（１４５ａ，１４６ａ）に吸着されることによって、駆動回転体１４１に対して相対回動し、駆動回転体１４１に対するカムシャフトの組付角を所定方向に変更する。

また、貫通円孔１７９から前方に突出するセンターシャフト１４４の小円筒部１６５の先端には、中心にボルト挿入用の円孔１８０ａを有するホルダー１８０を配置する。ホルダー１８０及びセンターシャフト１４４は、それぞれの中央に形成された孔に前方から図示しないボルトを挿入し、該ボルトを図示しないカムシャフトの先端部に螺着することによってカムシャフトに保持される。

次に、第４実施例の位相可変装置の動作を図１４〜図１６によって説明する。カムシャフト（センターシャフト１４４）、第１制御回転体１４２、第２制御回転体１４３、第１リンク１５１、第２リンク１５２及び第３リンク１７５は、第１及び第２電磁クラッチ（１４５，１４６）をオフにした初期状態において、図示しないクランクシャフトから駆動トルクを受けるスプロケット１５６（駆動回転体１４１）とそれぞれ一体になって、図１１の時計回りＤ１方向に回動する。

第１電磁クラッチ１４５を作動させると、４節リンク機構１４８は、図１６（ｂ）に示すように、節となる中心軸Ｌ３’が回動中心軸Ｌ０周りを反時計回りＤ２方向に回動する。節となる中心軸Ｌ２’とスライド部材１５５の中心軸Ｌ１０は、中心軸Ｌ３’と一直線上に配置された状態を保ちつつ変位し、節となる中心軸Ｌ１’を時計回りＤ１方向に相対回動させる。その結果、駆動回転体１４１に対するセンターシャフト１４４（カムシャフト）の組付角は、進角側Ｄ１方向に変更される。一方、第２電磁クラッチ１４６を作動させると、４節リンク機構１４８は、図１６（ｃ）に示すように、節となる中心軸Ｌ１’が第１電磁クラッチ１４５の作動時と逆に反時計回りＤ２方向に相対回動し、駆動回転体１４１に対するセンターシャフト１４４（カムシャフト）の組付角は、遅角側Ｄ２方向に戻される。

具体的に説明すると、第１制御回転体１４２は、電磁クラッチ１４５から制動トルクを受けると、図１５（ａ）に示すように駆動回転体１４１に対して回転遅れを生じ、挿通溝１５４と共に遅角側Ｄ２方向に相対回動する。遅角側Ｄ２方向に縮径する挿通溝１５４がＤ２方向に回動すると、スライド部材１５５は、中空太丸軸１５５ｂが、図１５（ｂ）に示すように略径方向に沿って形成されたスライド部材ガイド溝１５３によってガイドされることにより、ガイド溝１５３に沿って内向きＤ５方向に変位する。

これと同時に第２リンク１５２の中心軸Ｌ３’は、図１４（ｂ）に示すように第３偏心円孔１６３と共に遅角側Ｄ２方向に回動する。第２リンク１５２は、スライド部材ガイド溝１５３に沿ってＤ５方向に変位するスライド部材１５５に連結されているため、第１リンク１５１は、第２偏心円孔１７３から力を受けて、中心軸Ｌ２’が第２リンクの中心軸Ｌ３’及びスライド部材１５５の中心軸Ｌ５’と一直線に配置された状態を保ちつつ、図１６（ｂ）の破線から実線の位置に移動する。尚、細丸軸１５５ａに連結された第３リンク１７５は、細丸軸１５５ａが図１５（ｂ）のＤ５方向に変位すると、図１４（ａ）に示すように中心軸Ｌ４’と共に時計回りＤ１方向に回動する。

その際、偏心円カム１５０の中心軸Ｌ１’は、第１偏心円孔１７２と共に、回動中心軸Ｌ０周りを進角側Ｄ１方向に偏心回動し、第１偏心円孔１７２に内接する偏心円カム１５０は、第１偏心円孔１７２内を摺動しつつ、回動中心軸Ｌ０周りを進角側Ｄ１方向に偏心回動する。その結果、駆動回転体１４１に対するセンターシャフト１４４（カムシャフト）の組付角は、進角側Ｄ１方向に変更される。

一方、第２電磁クラッチ１４６を作動させると、図１４（ａ）に示すように、第２制御回転体１４３は、遅角側Ｄ２方向に回動する。第３リンク１７５は、第４偏心円孔１７７及び、その中心軸Ｌ４’と共に回動中心軸Ｌ０周りをＤ２方向に偏心回動し、連結されたスライド部材１５５に第２制御回転体１４３の略径方向外向きの力を与える。スライド部材１５５は、スライド部材ガイド１５３に沿って、図１５（ｃ）の外向きＤ６方向に変位する。

その際、スライド部材１５５に連結された第２リンク１５２は、中心軸Ｌ３’が進角側Ｄ１方向に回動する。第１リンク１５１は、第２偏心円孔１７３から力を受けて、中心軸Ｌ２’が第２リンクの中心軸Ｌ３’及びスライド部材１５５の中心軸Ｌ９と一直線に配置された状態を保ちつつ、図１６（ｃ）の破線から実線の位置に移動する。その際、偏心円カム１５０の中心軸Ｌ１’は、第１偏心円孔１７２と共に、回動中心軸Ｌ０周りを遅角側Ｄ２方向に偏心回動し、第１偏心円孔１７２に内接する偏心円カム１５０は、第１偏心円孔１７２内を摺動しつつ、回動中心軸Ｌ０周りを遅角側Ｄ２方向に偏心回動する。その結果、駆動回転体に対するカムシャフトの組付角は、遅角側Ｄ２方向に戻される。

次に、図１７により、カムシャフトが外乱トルクを受けた際にセンターシャフト１４４（カムシャフト）と駆動回転体１４１（クランクシャフト）との間に発生する組付角のずれを防止するセルフロック機構について説明する。

カムシャフト（図示せず）と一体である偏心円カム１５０に進角側Ｄ１方向の外乱トルクが発生すると、第２リンク１５２は、スライド部材１５５がスライド部材ガイド溝１５３によって保持されているため、第一偏心円孔１７２、第１リンク１５１及び第２偏心円孔１７３を介して、第１リンク１５１の中心軸Ｌ２’を通り、第１リンク１５１の運動軌跡の接線である直線Ｌ１１の延びる方向に力Ｆ６を受ける。力Ｆ６は、第３偏心円孔１６３と直線Ｌ１１の交点Ｐ６において第１制御回転体１４２に作用する。一方、偏心円カム１５０に遅角側Ｄ２方向の外乱トルクが発生すると、第２リンク１５２は、第１リンク１５１の中心軸Ｌ２’を通り、第１リンク１５１の運動軌跡の接線である直線Ｌ１１の延びる方向に力Ｆ６と逆向きの力Ｆ７を受ける。力Ｆ７は、第３偏心円孔１６３と直線Ｌ１１の交点Ｐ７において第１制御回転体１４２に作用する。力Ｆ６及びＦ７は、第２リンク１５２の外周面と第１制御回転体１４２の第３偏心円孔との間に、相対回動を妨げる局所的な摩擦力を発生させる。

前記局所的な摩擦力は、以下のように表される。ここで、点Ｐ６を通り第２リンク１５２の接線方向に延びる直線をＬ１２、点Ｐ６を通り直線Ｌ１２に直交する直線をＬ１３、点Ｐ７を通り第２リンク１５２の接線方向に延びる直線をＬ１４、点Ｐ７を通り直線Ｌ１４に直交する直線をＬ１５、直線Ｌ１１とＬ１３の傾きをθ６、直線Ｌ１１とＬ１５の傾きをθ７、摩擦面の摩擦係数をμ’とする。

駆動回転体１４１とカムシャフトとの間に組付角のずれを起こさせる力は、点Ｐ６において接線方向の力Ｆ６・sinθ６で表され、点Ｐ７において接線方向の力Ｆ７・sinθ７で表される。また、第２リンク１５２の外周面と第３偏心円孔１６３の内周面の摺動を妨げる局所的な摩擦力は、点Ｐ６においてμ’・Ｆ６・cosθ６で表され、点Ｐ７においてμ’・Ｆ７・cosθ７で表される。駆動円筒１１１と第１制御回転体１４２は、前記摩擦力が組付角のずれを引き起こす力より大きい場合、互いに相対回動できないため、第１制御回転体１４２とセンターシャフト１４４は、相対回動不能にロックされる。その結果、駆動回転体１４１（クランクシャフト）とセンターシャフト１４４（カムシャフト）の間には、組付角のずれが発生しない。従って、θ６とθ７をＦ６・sinθ６＜μ’・Ｆ６・cosθ６、Ｆ７・sinθ７＜μ’・Ｆ７・cosθ７により、θ６＜tan^-1μ’、θ７＜tan^-1μ’となるように設定した場合、駆動回転体１４１（クランクシャフト）とセンターシャフト１４４（カムシャフト）との間には、外乱発生時にセルフロック機能が働くため、外乱による組付角のずれが発生することなく防止される。

また、本第４実施例では、変則的な４節リンク運動が行われる。従って、第１リンク１５１の運動軌跡の接線である直線Ｌ１１の角度は、組付角の変更位置に応じて変化する為、摩擦力を発生させるための接触摩擦角θ６及びθ７が組付角の変更位置に応じて変化する。この特性により、接触摩擦角θ６及びθ７は、図１８に示すように、カムシャフトと駆動回転体の組付角変更可能範囲の中間付近において、角度０°に設定出来る（その際、μ’・Ｆ６・cosθ６とμ’・Ｆ７・cosθ７は最大になり、Ｆ６・sinθ６とＦ７・sinθ７は、０になる）。従って、第４実施例においては、カムシャフトと駆動回転体の組付角変更可能範囲の中間付近において、局所的な摩擦力を増大させることが可能になる。

尚、本願各実施例においては、第１電磁クラッチを作動させると駆動回転体とセンターシャフトの組付角が進角側Ｄ１方向に変更され、第２電磁クラッチによって遅角側に戻される「進角仕様」としているが、４節リンク機構の配置を変更することにより、第１電磁クラッチの作動時に前記組付角を遅角側Ｄ２方向に変更させる「遅角仕様」としたり、電磁クラッチが変更した前記組付角を第２の電磁クラッチではなく、ねじりばねのような弾性部材が復帰させる構成にしたり、第１電磁クラッチ及び第２電磁クラッチの代わりに１つの電動モータが、進遅角側双方に前記組付角を変更する構成とすることも出来る。また、４節リンクの回転角に制限を設けなければ、第１電磁クラッチの作動のみによって進角と遅角側の双方に前記組付角を変更可能にする「進遅角仕様」とすることも出来る。

Claims (5)

1. カムシャフト、クランクシャフトによって駆動する駆動回転体、前記カムシャフトと駆動回転体との間に介装された第１制御回転体及び第２制御回転体が同軸かつ互いに相対回動可能に配置されると共に、前記第１制御回転体及び第２制御回転体にそれぞれ前記駆動回転体に対する相対回動トルクを付与する第１のトルク付与手段及び第２のトルク付与手段と、前記駆動回転体に対する前記第１制御回転体または第２制御回転体の相対回動に応じて前記カムシャフトと駆動回転体との組付角を変更する組付角変更機構と、を備えたエンジンの位相可変装置において、
   前記組付角変更機構は、
   カムシャフトに一体化された偏心円カムと、前記偏心円カムによって該偏心円カムのカム中心周りに偏心回動可能に支持された略円筒形の第１リンクと、前記第１リンクによって該第１リンクの第１中心軸周りに偏心回動可能に支持され、かつ前記第１制御回転体によってカムシャフト中心軸から偏心した第２中心軸周りに回動可能に支持された略円筒形の第２リンクと、前記第１リンクまたは第２リンクのうちいずれか一方を前記各回転体の略径方向に相対変位可能に保持する略径方向ガイド機構と、前記略径方向ガイド機構と協働して、前記略径方向ガイド機構に保持された前記第１リンクまたは第２リンクのうちいずれか一方に前記略径方向の相対変位力を付与する相対変位力付与手段と、を有することを特徴とするエンジンの位相可変装置。
2. 前記略径方向ガイド機構は、前記駆動回転体に設けられた略径方向溝であって、前記第１リンクを前記略径方向にガイドする第１リンクガイド溝であり、
   前記駆動回転体は、前記第１制御回転体の外周面を支持する円筒部を有することを特徴とする、請求項１記載のエンジンの位相可変装置。
3. 前記第１リンクと第１リンクガイド溝との間には、円孔と両端の平行切欠部とを有するブッシュが介装され、
   前記第１リンクは、前記ブッシュの円孔に摺動回転可能に内接すると共に前記第１リンクガイド溝と非接触状態に保持され、
   前記ブッシュは、前記両端の平行切欠部が第１リンクガイド溝にガイドされ、前記第１リンクと共に前記第１リンクガイド溝に沿って変位可能に保持されることを特徴とする、請求項２記載のエンジンの位相可変装置。
4. 前記第１リンクガイド溝は、前記駆動回転体の径方向から傾斜して形成されたことを特徴とする、請求項２または３に記載のエンジンの位相可変装置。
5. 前記径方向ガイド機構は、
   前記第２リンクに突設されたスライド部材と、
   前記駆動回転体に形成された略径方向溝であって、前記スライド部材をガイドして前記略径方向に変位可能に保持する、スライド部材ガイド溝を有し、
   前記第１リンクの中心軸と、前記第２リンクの中心軸と、前記スライド部材の中心軸とを略同一の直線上に配置し、
   前記第１制御回転体は、
   前記第２リンクを相対回動可能に内接させる偏心円孔を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの位相可変装置。

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