JP6323301B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、バルブタイミング調整装置に関する。

従来、モータが発生する駆動力を利用して内燃機関（以下、「エンジン」という）の吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを調整する電動式バルブタイミング調整装置が知られている。例えば、特許文献１には、クランク軸と連結する第一回転体、バルブの開閉を駆動するカム軸と連結する第二回転体、偏心シャフトを経由してモータの駆動力が伝達される遊星回転体、バルブの駆動における反力によって発生する変動トルクに起因する第一回転体または第二回転体と遊星回転体との歯当たり異常を回避するため遊星回転体を径方向外側に付勢する付勢部材を備えるバブルタイミング調整装置が記載されている。

特許４９２４９２２号明細書

電動式バルブタイミング調整装置では、稼働しているエンジンを停止するとき、次回のエンジン始動時に良好な始動特性が得られるよう第一回転体に対する第二回転体の位相を所望の位相とし、エンジンが停止しているときには付勢部材によって径方向外側に付勢される遊星回転体と第一回転体または第二回転体との摩擦力、及び、モータのコギングトルクによって当該所望の位相を保持している。
しかしながら、精度よく所望の位相に保持するために遊星回転体と第一回転体または第二回転体との摩擦力を大きくしようとすると、付勢力を大きくするために付勢部材の体格が大きくなる。このため、バルブタイミング調整装置の体格が大きくなる。また、精度よく所望の位相に保持するためにモータのコギングトルクを大きくしようとすると、モータの回転特性が悪化する。このため、モータの性能が低下し、バルブタイミング調整装置の特性が悪化する。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、体格を小さくしつつ、内燃機関が始動するときのバルブタイミングを所望のバルブタイミングとするバルブタイミング調整装置を提供することである。

本発明のバルブタイミング調整装置は、偏心シャフト、遊星回転体、内歯車、第一回転体、第二回転体、スプロケット、軸受、及び、付勢力発生部を備える。
偏心シャフトは、第一軸の延長上に設けられるモータに連結可能であり、第一軸の軸心まわりに回転可能に支持されている。偏心シャフトは、軸心に対し偏心する偏心部を有する。
遊星回転体は、偏心シャフトの径方向外側に設けられ、外歯車を有し、偏心部まわりに回転可能に支持される。
内歯車は、第一軸と同軸上に位置し、外歯車と噛み合い可能に設けられる。
第一回転体は、内歯車と一体に、軸心まわりを回転可能に設けられる。
第二回転体は、第一軸と同軸上に位置し、第一軸の端部に固定されつつ遊星回転体と一体にまたは遊星回転体の回転に対して所定の比率で回転可能に設けられる。
スプロケットは、第二軸に連結可能であり、第一回転体と一体に設けられる。
軸受は、偏心部と遊星回転体との間に設けられている。軸受は、偏心シャフトの周方向に移動可能な複数の転動体、偏心部の径方向外側に設けられ複数の転動体を回転可能に支持する支持部材、支持部材と遊星回転体との間に遊星回転体と一体に回転可能に設けられ複数の転動体を周方向に移動可能に支持する外輪部材、及び、支持部材と偏心部との間に偏心部と一体に回転可能に設けられ複数の転動体を周方向に移動可能に支持する内輪部材を有する。軸受は、偏心シャフトに対して遊星回転体を回転可能に支持する。
付勢力発生部は、軸受の径方向内側に少なくとも二つ以上設けられ、軸受を経由して遊星回転体を径外方向に付勢する。
本発明のバルブタイミング調整装置は、複数の付勢力発生部の一の付勢力発生部が複数の転動体の第一の転動体と第一の転動体に隣り合う第二の転動体との間に位置する内輪部材に径外方向の付勢力を作用させるとき、一の付勢力発生部に隣り合う他の付勢力発生部の少なくとも一つは、第一の転動体に対して第二の転動体とは反対側の第三の転動体と第一の転動体との間に位置する内輪部材に径外方向の付勢力を作用させることを特徴とする。

本発明のバルブタイミング調整装置では、偏心シャフトに対して遊星回転体を回転可能に支持する軸受の径方向内側に付勢力発生部が少なくとも二つ以上設けられている。複数の付勢力発生部の一の付勢力発生部は、第一の転動体と第一の転動体に隣り合う第二の転動体との間に位置する内輪部材に径外方向の付勢力を作用させる。このとき、一の付勢力発生部に隣り合う他の付勢力発生部の少なくとも一つは、第一の転動体に対して第二の転動体とは反対側の第三の転動体と第一の転動体との間に位置する内輪部材に径外方向の付勢力を作用させる。これにより、ひとつの転動体を挟むよう位置する内輪部材の二つの部位が径外方向に向かって変形する。この内輪部材の変形によって第一の転動体の周方向の移動が確実に規制されるため、偏心シャフトに対する遊星回転体の回転が規制される。
このように、本発明のバルブタイミング調整装置では、転動体が周方向に移動しないよう転動体に直接付勢力を作用させる場合に比べ小さい付勢力によって偏心シャフトに対する遊星回転体の相対回転を規制することができる。これにより、付勢力発生部を小さくすることができる。したがって、体格を小さくしつつ、内燃機関が停止しているとき遊星回転体を介した第一回転体に対する第二回転体の位相を所望の位相に確実に保持し、内燃機関が始動するときのバルブタイミングを所望のバルブタイミングとすることができる。

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の断面図である。 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とエンジンとの関係を示す模式図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図３のＶ−Ｖ部拡大図である。 図３のＶＩ−ＶＩ部拡大図である。 図６とは異なるバルブタイミングにおけるＶＩ−ＶＩ部拡大図である。 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における軸受の回転角度と回転阻害力との関係を示す模式図である。 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の断面図である。 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の断面図であって、図１０とは異なる部位の断面図である。 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における軸受の回転角度と回転阻害力の関係を示す模式図である。

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１から図８に示す。
最初に、バルブタイミング調整装置１と「内燃機関」としてのエンジン５との関係について図２に基づいて説明する。
エンジン５は、ガソリンなどの燃焼によって発生する回転駆動力を外部に出力する「駆動軸」及び「第二軸」としてのクランク軸６を有する。クランク軸６が出力する回転駆動力は、タイミングベルト９を経由して「従動軸」及び「第一軸」としての吸気側カム軸７及び排気側カム軸８にそれぞれ伝達される。吸気側カム軸７及び排気側カム軸８が回転すると、図示しない「バルブ」としての吸気バルブ及び排気バルブが開閉する。第一実施形態では、吸気側カム軸７にバルブタイミング調整装置１が設けられている。

エンジン５は、ＥＣＵ１０及びモータ駆動制御ユニット（以下、「ＥＤＵ」という）１３を有している。
ＥＣＵ１０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射弁の燃料噴射量や点火プラグの点火時期を制御する。ＥＣＵ１０は、電気的に接続しているカム角センサ１１やクランク角センサ１２が出力する信号に基づいて実際のカム軸位相を算出するとともに、エンジンの運転条件に応じて目標とするカム軸位相を算出する。ＥＣＵ１０では、目標とするカム軸位相からモータ７０の目標回転を算出し、算出された目標回転に応じた信号がＥＤＵ１３に出力される。
ＥＤＵ１３は、ＥＣＵ１０が出力する目標回転に応じた電流をモータ７０に通電する。バルブタイミング調整装置１は、ＥＤＵ１３が通電する電流に基づいて駆動するモータ７０の駆動力を用いてクランク軸６に対する吸気側カム軸７の位相を目標とするカム軸位相に変更する。これにより、エンジン５では、カム軸位相の変更によって吸気バルブの開閉タイミングが変更される。

次に、バルブタイミング調整装置１の構成について説明する。
バルブタイミング調整装置１は、ハウジング２０、偏心シャフト３０、軸受３２、ばね６０、６５、遊星回転体４０、及び、「第二回転体」としてのカム軸側回転体５０を備えている。バルブタイミング調整装置１は、吸気側カム軸７の延長上に設けられ、例えば、図示しないチェーンカバーに固定されるモータ７０によって駆動される電動式バルブタイミング調整装置である。

ハウジング２０は、モータ７０側に位置しているフロントハウジング２１と、吸気側カム軸７側に位置しているリアハウジング２２とから構成されている。フロントハウジング２１とリアハウジング２２とはボルト２３によって一体に回転するよう固定されている。

フロントハウジング２１は、「内歯車」としての第一内歯車２１１、及び、「第一回転体」としてのフロントフランジ部２１２から形成されている。第一実施形態では、第一内歯車２１１及びフロントフランジ部２１２は、一体に形成されている。フロントハウジング２１は、吸気側カム軸７の軸心ＡＸ１まわりに回転可能に支持されている。

第一内歯車２１１は、フロントハウジング２１のリアハウジング２２側に設けられている。第一内歯車２１１は、軸心ＡＸ１と同軸上に位置する。第一内歯車２１１の径方向内側には、径内方向に向かって延びるよう形成される第一内歯２１３を有している。

フロントフランジ部２１２は、第一内歯車２１１のモータ７０側に設けられる環状の部位である。フロントフランジ部２１２の径方向内側には、軸心ＡＸ１の方向にボールがひとつのみ並べられる、いわゆる、単式の軸受２４が設けられている。これにより、第一内歯車２１１及びフロントフランジ部２１２と後述する偏心シャフト３０とは、相対回転可能である。

リアハウジング２２は、筒部２２１、リアフランジ部２２２、及び、スプロケット２５から形成されている。第一実施形態では、筒部２２１、リアフランジ部２２２、及び、スプロケット２５は、一体に形成されている。

筒部２２１は、後述するカム軸側回転体５０の径方向外側に設けられている。筒部２２１の径方向内側には、カム軸側回転体５０の径方向外側の外壁と摺動する内壁２２３が形成されている。筒部２２１の径方向外側には、スプロケット２５が設けられている。スプロケット２５には、タイミングベルト９が連結される（図１、２参照）。筒部２２１は、複数のボルト２３によってフロントハウジング２１に固定される。
リアフランジ部２２２は、軸心ＡＸ１方向においてカム軸側回転体５０の吸気側カム軸７側に位置している。

偏心シャフト３０は、軸心ＡＸ１上に設けられ、軸受２４を経由してフロントハウジング２１により軸心ＡＸ１まわりに回転可能に支持されている。偏心シャフト３０は、連結部材７１によってモータ７０のモータ軸７２の回転が伝達可能に連結されている。偏心シャフト３０のリアハウジング２２側には、軸心ＡＸ１に対し偏心する偏心部３１が形成されている。偏心部３１の径方向外側には、軸受３２が設けられている。これにより、後述する遊星回転体４０と偏心シャフト３０とは、相対回転可能である。

軸受３２は、偏心部３１の径方向外側に設けられている。軸受３２は、複数の「転動体」としてのボール３３、支持部材３４、外輪部材３５、及び、内輪部材３６を有している。

複数のボール３３は、図３、４に示すように、偏心シャフト３０の周方向に等間隔に配置されている。複数のボール３３は、軸心ＡＸ１に対して周方向に移動可能に設けられている。第一実施形態では、ボール３３は、軸心ＡＸ１の方向に一つのみ設けられる。すなわち、第一実施形態の軸受３２は、単式軸受である。

支持部材３４は、偏心部３１の径方向外側に軸心ＡＸ１まわりに回転可能に設けられている。支持部材３４は、環状に形成され、複数のボール３３の周方向の間隔が変化しないよう、かつ、回転可能なよう複数のボール３３を支持する。

外輪部材３５は、支持部材３４と遊星回転体４０との間に遊星回転体４０と一体に回転可能に設けられる。外輪部材３５は、軸心ＡＸ１からみて複数のボール３３の径方向外側を複数のボール３３が周方向に移動可能なよう支持している。

内輪部材３６は、支持部材３４と偏心部３１との間に偏心シャフト３０と一体に回転可能に設けられる。内輪部材３６は、軸心ＡＸ１からみて複数のボール３３の径方向内側を複数のボール３３が周方向に移動可能なよう支持している。

「付勢手段」としての二つのばね６０、６５は、偏心部３１と軸受３２との間に設けられている。ばね６０、６５は、図３〜６に示すように、軸心ＡＸ１に垂直な断面形状が径方向外側に開口を有する略Ｃ字状となるよう形成されている。ばね６０、６５は、弾性力を有する部材から形成されている。ばね６０、６５が設けられる位置、形状、作用などの詳細は後述する。

遊星回転体４０は、段付筒状に形成されている。遊星回転体４０は、第一内歯車２１１と噛み合っている「外歯車」としての第一外歯車４１、および、軸心ＡＸ１方向において吸気側カム軸７と第一外歯車４１との間に位置し第二内歯車５１と噛み合っている第二外歯車４２を有している。

遊星回転体４０は、偏心部３１の軸心である偏心軸心ＡＸ２と同軸上に位置し、軸受３２を経由して偏心部３１により遊星運動可能に支持されている。遊星運動とは、偏心軸心ＡＸ２まわりに自転しつつ軸心ＡＸ１まわりに公転する運動のことである。第一実施形態では、第一外歯車４１は、第一内歯車２１１よりも歯数が少ない。また、第二外歯車４２は、カム軸側回転体５０が有する第二内歯車５１よりも歯数が少ない。すなわち、第一内歯車２１１を有するフロントハウジング２１及び第二内歯車５１を有するカム軸側回転体５０と遊星回転体４０とは所定の比率で回転可能に設けられている。

カム軸側回転体５０は、吸気側カム軸７と同軸上に位置し、第二内歯車５１、及び、第二内歯車５１に対し吸気側カム軸７側に位置しているフランジ部５２を有している。フランジ部５２は、ボルト５３によって吸気側カム軸７の端部に固定されている。

また、カム軸側回転体５０は、図４に示すように、第二内歯車５１から径方向外側に突き出す突部５０１を複数有している。突部５０１は、筒部２２１の径方向内側に形成される凹状空間２２４に周方向に移動可能に収容されている。突部５０１が周方向において凹状空間２２４を形成する筒部２２１の内壁に係合すると、カム軸側回転体５０の回転が所定の角度範囲内に規制される。

バルブタイミング調整装置１では、クランク軸６に対する吸気側カム軸７の回転位相が目標値よりも遅角側である場合、モータ７０によって偏心シャフト３０がハウジング２０に対し高速回転させられる。つまり、偏心シャフト３０がハウジング２０に対し図３、４に示す進角方向に相対回転させられる。このとき、偏心シャフト３０の回転は、遊星回転体４０が遊星運動することによって減速し吸気側カム軸７に伝達される。これにより、吸気バルブのバルブタイミングが進角される。

また、吸気側カム軸７の回転位相が目標値よりも進角側である場合、モータ７０によって偏心シャフト３０がハウジング２０に対し低速回転させられる。つまり、偏心シャフト３０がハウジング２０に対し図３、４に示す遅角方向に相対回転させられる。このとき、偏心シャフト３０の回転は、遊星回転体４０が遊星運動することによって減速し吸気側カム軸７に伝達される。これにより、吸気バルブのバルブタイミングが遅角される。

また、吸気側カム軸７の回転位相が目標値と一致する場合、偏心シャフト３０はハウジング２０と同速回転させられる。このとき、遊星回転体４０は、遊星運動せず、ハウジング２０及びカム軸側回転体５０と一体に回転する。これにより、吸気バルブのバルブタイミングが保持される。

第一実施形態によるバルブタイミング調整装置１は、ばね６０、６５に特徴がある。ここでは、図３〜８に基づいてばね６０、６５が設けられる位置、構成、及び、効果について説明する。図５及び図６は、バルブタイミング調整装置１において同じバルブタイミングにおけるばね６０、６５の近傍の拡大図を示している。また、図７は、図５及び図６とは異なるバルブタイミングにおけるばね６５の近傍の拡大図である。また、図８は、軸受３２の回転角度と軸受３２の周方向の回転を阻害するための力（以下、「回転阻害力」という）との関係を示す特性図である。

ばね６０は、図３、図４に示すように、モータ７０側から軸心ＡＸ１の方向にみて進角側に位置し、偏心部３１の径方向外側に形成されているばね収容空間３１０に収容されている。

ばね６０は、図５に示すように、当接部６０１、及び、二つの「付勢力発生部」としての湾曲部６０２、６０３を有する。
当接部６０１は、周方向に延びるよう形成されている。当接部６０１は、ばね収容空間３１０を形成する内壁に当接する。
二つの湾曲部６０２、６０３は、当接部６０１の両端から径外方向に向かって延びた後、湾曲部６０２は湾曲部６０３に向かって延びるよう、また、湾曲部６０３は湾曲部６０２に向かって延びるよう形成されている。湾曲部６０２、６０３の径方向外側の外壁６０４、６０５は、内輪部材３６の径方向内側の内壁３６０に当接している。
ばね６０は、湾曲部６０２、６０３の弾性変形によって軸受３２を経由して遊星回転体４０を径外方向に付勢する付勢力を発生している。湾曲部６０２は、特許請求の範囲に記載の「一の付勢力発生部」に相当する。湾曲部６０３は、特許請求の範囲に記載の「一の付勢力発生部に隣り合う他の付勢力発生部の少なくとも一つ」に相当する。

二つの湾曲部６０２、６０３のそれぞれの付勢力を付勢力Ｆ６０２、Ｆ６０３とする。付勢力Ｆ６０２は、図５に示すように、隣り合う二つのボール３３の間に位置する内輪部材３６に作用している。具体的には、図５に示されているボール３３を進角側からボール３３１、３３２、３３３、３３４とすると、付勢力Ｆ６０２は、軸心ＡＸ１から径外方向にみて、「第二の転動体」としてのボール３３１と「第一の転動体」としてのボール３３２との間に位置する内輪部材３６の「第一の転動体に隣り合う第二の転動体との間に位置する内輪部材」としての部位３６１に作用している。これにより、部位３６１は、図５に示すように、径外方向に当該付勢力がなくなると復元可能な程度に変形する。

また、付勢力Ｆ６０３は、軸心ＡＸ１から径外方向にみて、ボール３３２と「第三の転動体」としてのボール３３３との間に位置する内輪部材３６の「第三の転動体と第一の転動体との間に位置する内輪部材」としての部位３６２に作用している。これにより、部位３６２は、図５に示すように、径外方向に当該付勢力がなくなると復元可能な程度に変形する。
付勢力Ｆ６０２と付勢力Ｆ６０３との合力Ｆ６１は、遊星回転体４０を径外方向に付勢している（図３参照）。

ばね６５は、図３、図４に示すように、モータ７０側から軸心ＡＸ１の方向にみて遅角側に位置し、偏心部３１の径方向外側に形成されているばね収容空間３１５に収容されている。

ばね６５は、当接部６５１、及び、二つの「付勢力発生部」としての湾曲部６５２、６５３を有する。
当接部６５１は、周方向に延びるよう形成されている。当接部６５１は、ばね収容空間３１５を形成する内壁に当接する。
二つの湾曲部６５２、６５３は、当接部６５１の両端から径外方向に向かって延びた後、湾曲部６５２は湾曲部６５３に向かって延びるよう、また、湾曲部６５３は湾曲部６５２に向かって延びるよう形成されている。湾曲部６５２、６５３の径方向外側の外壁６５４、６５５は、内輪部材３６の径方向内側の内壁３６０に当接している。
ばね６５は、湾曲部６５２、６５３の弾性変形によって軸受３２を経由して遊星回転体４０を径外方向に付勢する付勢力を発生している。湾曲部６５２は、特許請求の範囲に記載の「一の付勢力発生部」に相当する。湾曲部６５３は、特許請求の範囲に記載の「一の付勢力発生部に隣り合う他の付勢力発生部の少なくとも一つ」に相当する。

二つの湾曲部６５２、６５３のそれぞれの付勢力を付勢力Ｆ６５２、Ｆ６５３とする。付勢力Ｆ６５２は、図６に示すように、隣り合う二つのボール３３の間に位置する内輪部材３６に作用している。具体的には、図６に示されているボール３３を進角側からボール３３５、３３６、３３７、３３８とすると、付勢力Ｆ６５２は、軸心ＡＸ１から径外方向にみて、「第二の転動体」としてのボール３３６と「第一の転動体」としてのボール３３７との間に位置する内輪部材３６の「第一の転動体に隣り合う第二の転動体との間に位置する内輪部材」としての部位３６３に作用している。これにより、部位３６３は、図６に示すように、径外方向に当該付勢力がなくなると復元可能な程度に変形する。

また、付勢力Ｆ６５３は、軸心ＡＸ１から径外方向にみて、ボール３３７と「第三の転動体」としてのボール３３８との間に位置する内輪部材３６の「第三の転動体と第一の転動体との間に位置する内輪部材」としての部位３６４に作用している。これにより、部位３６４は、図６に示すように、径外方向に当該付勢力がなくなると復元可能な程度に変形する。
付勢力Ｆ６５２と付勢力Ｆ６５３との合力Ｆ６５は、遊星回転体４０を径外方向に付勢している（図３参照）。

また、バルブタイミング調整装置１では、ばね６０とばね６５とは、隣り合うボール３３の間隔の自然数倍、具体的には、隣り合うボール３３の間隔の４倍離れた位置に設けられている。
図３を用いて具体的に説明すると、ばね６０の中心Ｃ６０と軸心ＡＸ１上の点とを結ぶ線を仮想線ＶＬ６０とし、ばね６５の中心Ｃ６５と軸心ＡＸ１上の点とを結ぶ線を仮想線ＶＬ６５とすると、仮想線ＶＬ６０と仮想線ＶＬ６５とがなす角度δ１は、一つのボール３３の中心Ｃ３３０と軸心ＡＸ１上の点とを結ぶ線である仮想線ＶＬ３０と当該一つのボール３３に隣り合う他のボール３３の中心Ｃ３３９と軸心ＡＸ１上の点とを結ぶ線である仮想線ＶＬ３９とがなす角度δ０の４倍となっている。これにより、湾曲部６０２に対する湾曲部６５２、及び、湾曲部６０３に対する湾曲部６５３は、隣り合うボール３３の間隔の４倍離れた位置に設けられる。また、湾曲部６０２に対する湾曲部６５３は、隣り合うボール３３の間隔の５倍離れた位置に設けられる。また、湾曲部６０３に対する湾曲部６５２は、隣り合うボール３３の間隔の３倍離れた位置に設けられる。

また、バルブタイミング調整装置１では、合力Ｆ６１と合力Ｆ６５との合力Ｆ６０は、図３に示す領域Ｓ２１において第一内歯車２１１と遊星回転体４０とが噛み合うよう、図４に示す領域Ｓ５０において第二内歯車５１と遊星回転体４０とが噛み合うよう遊星回転体４０を付勢する。

（ａ）第一実施形態によるバルブタイミング調整装置１では、エンジン５が停止しているとき、次回のエンジン始動時に良好な始動特性を得るために吸気バルブのバルブタイミングが所望のバルブタイミングとなるようクランク軸６に対する吸気側カム軸７の位相を所望の位相に保持する。エンジン５が停止しているとき、バルブタイミング調整装置１では、モータ７０のコギングトルクとばね６０、６５の付勢力による遊星回転体４０と第一内歯車２１１及び第二内歯車５１との摩擦力によってクランク軸６に対する吸気側カム軸７の相対位置を保持する。このとき、ばね６０は、軸心ＡＸ１から径外方向にみてボール３３２の両側に位置する内輪部材３６の部位３６１、３６２を復元可能な程度に変形し、ボール３３２の周方向への移動を規制する。また、ばね６５は、軸心ＡＸ１から径外方向にみてボール３３７の両側に位置する内輪部材３６の部位３６３、３６４を復元可能な程度に変形し、ボール３３７の周方向への移動を規制する。これにより、バルブタイミング調整装置１では、エンジンが停止しているときボールが周方向に移動しないようボールに直接付勢力を作用させる場合に比べ、小さい付勢力でクランク軸６に対する吸気側カム軸７の位相を所望の位相とし、吸気バルブのバルブタイミングを所望のバルブタイミングとする位相に確実に保持することができる。したがって、ばね６０、６５の体格を比較的小さくすることができるため、バルブタイミング調整装置１の体格を小さくしつつ、エンジン５が始動するときのバルブタイミングを確実に所望のバルブタイミングとすることができる。

（ｂ）バルブタイミング調整装置１では、「付勢力発生部」を二つ備える「付勢手段」としてのばね６０、６５を備えている。これにより、ばね収容空間３１０、３１５のように比較的狭い空間に一つのボールの周方向の移動を規制可能な二つの「付勢力発生部」を設けることができる。

（ｃ）バルブタイミング調整装置１は、ばね６０、６５を二つ備えている。これにより、遊星回転体４０を径外方向に付勢する付勢力、すなわち、合力Ｆ６０は、一つのばねによる付勢力より大きくなる。これにより、バルブタイミングを確実に所望のバルブタイミングとする保持力をさらに向上させることができる。

（ｄ）また、バルブタイミング調整装置１では、ばね６０とばね６５とは、隣り合うボール３３の間隔の４倍離れた位置に設けられている。これにより、ばね６０が内輪部材３６の部位３６１、３６２を径外方向に付勢するとき、ばね６５は、内輪部材３６の部位３６３、３６４を径外方向に付勢する。これにより、二つのばねの付勢力が同時に作用するため、吸気バルブのバルブタイミングを所望のバルブタイミングとする位相にさらに確実に保持することができる。

（ｅ）また、バルブタイミング調整装置１では、図５、６に示す軸受３２の位置において内輪部材３６の変形量が最も大きくなる。このときの軸受３２の回転角度を回転角度θ１、θ２とすると、図８に示すように、回転角度θ１、θ２において回転阻害力は最大となる。このとき、回転角度θ１と回転角度θ２との回転角度の差は、隣り合うボール３３が軸心ＡＸ１となす角度の差である角度δ０となる（図３参照）。
一方、回転角度θ１と回転角度θ２との中間の回転角度である回転角度θ３では、ばね６０、６５の合力Ｆ６０、Ｆ６５はボール３３の直下に作用するため、内輪部材３６は変形しにくい。具体的には、図７に示すように、ばね６５の湾曲部６５２、６５３がボール３３６、３３７の径内方向に位置していると、支持部材３４と内輪部材３６との間に隙間がないため、内輪部材３６が変形しない。これにより、軸受３２に作用する回転阻害力は、湾曲部６５２、６５３が内輪部材３６の部位３６３、３６４に作用する場合に比べ小さくなる。特に、回転角度θ３では、ばね６５の付勢力は、ボール３３の直下の内輪部材３６に作用するため、最小となる。すなわち、回転阻害力が最大となるときの回転角度と最小となるときの回転角度は、隣り合うボール３３が軸心ＡＸ１となす角度δ０の半分の角度となる。ここでは、図７に基づいてばね６５の作用を説明したが、同じバルブタイミングにおいてはばね６０も同様である。
このように、第一実施形態によるバルブタイミング調整装置１では、回転阻害力が最大となる回転角度と回転阻害力が最小となる回転角度とが周期的に交互に設けられる。これにより、支持部材３４の周方向の力の掛かり方が均一となるため、支持部材３４の負荷を低減することができる。

（ｆ）また、従来、バルブタイミング調整装置では、エンジン停止時のバルブタイミングを確実に所望のバルブタイミングとするため、遊星回転体を径外方向に付勢するばねの付勢力を大きくする。
バルブタイミング調整装置が備える軸受のうちフロントハウジングを回転可能に支持する軸受としては、比較的離れた位置にある当該ばねの付勢力や比較的離れた位置にある遊星回転体の回転によるモーメントを耐えるため、軸心ＡＸ１方向に二つのボールが並ぶよう配置されている、いわゆる、複式軸受が用いられる。バルブタイミング調整装置の製造段階において、フロントハウジング側の軸受を複式軸受とすると、部品の種類を少なくしバルブタイミング調整装置の製造コストを低減するために遊星回転体側の軸受も複式軸受とする場合がある。このため、付勢力を大きくするため比較的体格が大きいばねが設けられるとともに軸心方向にボールが四つ並ぶため、バルブタイミング調整装置の軸心方向の長さが長くなり、体格が比較的大きくなる。
また、一つの軸受において軸心ＡＸ１方向に並んでいるボールが周方向にずれると、内輪部材の変形の度合いが小さくなる。このため、内輪部材の変形によってボールの周方向の移動を規制する本案の効果（ａ）の効果の度合いが小さくなる。

バルブタイミング調整装置１では、効果（ａ）でも述べたように、ばね６０、６５の付勢力が比較的小さい付勢力であっても吸気バルブのバルブタイミングを所望のバルブタイミングとする位相に確実に保持することができるため、ばね６０、６５を小さくすることができる。これにより、軸受２４として、複式軸受を用いるバルブタイミング調整装置に比べ近い位置にある遊星回転体４０の回転によるモーメントを軸心ＡＸ１の方向にボールが一つのみ設けられる単式軸受を用いることができる。また、バルブタイミング調整装置１の製造コストを低減するため、軸受３２にも同じ単式軸受を用いることができるため、バルブタイミング調整装置１の軸心ＡＸ１方向の長さをさらに短くすることができ、体格をさらに小さくすることができる。

（ｇ）また、軸受３２を単式軸受とすると、一つの軸受において複式軸受の場合に発生する軸心ＡＸ１方向でのボールのずれがなくなるため、同じ付勢力であっても内輪部材３６の変形の度合いが大きくなる。これにより、本案の効果（ａ）の効果の度合いが小さくなることを防止できる。

（第二実施形態）
次に、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９〜１１に基づいて説明する。第二実施形態は、二つのばねの位置関係が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第二実施形態によるバルブタイミング調整装置２では、「付勢手段」としてのばね８０、８５が偏心部３１と軸受３２との間に設けられている。図９及び図１０は、バルブタイミング調整装置２において同じバルブタイミングにおけるばね８０、８５近傍の拡大図を示している。

ばね８０は、モータ７０側から軸心ＡＸ１の方向にみて進角側に位置し、偏心部３１のばね収容空間３１０に収容されている。ばね８０は、当接部８０１、及び、二つの「付勢力発生部」としての湾曲部８０２、８０３を有する。
当接部８０１は、周方向に延びるよう形成されている。当接部８０１は、ばね収容空間３１０を形成する内壁に当接する。
二つの湾曲部８０２、８０３は、当接部８０１の両端から径方向外側に延びた後、湾曲部８０２は湾曲部８０３に向かって延びるよう、また、湾曲部８０３は、湾曲部８０２に向かって延びるよう形成されている。湾曲部８０２、８０３の径方向外側の外壁８０４、８０５は、内輪部材３６の径方向内側の内壁３６０に当接している。ばね８０は、湾曲部８０２、８０３の弾性変形によって軸受３２を経由して遊星回転体４０を径外方向に付勢する。湾曲部８０２は、特許請求の範囲に記載の「一の付勢力発生部」に相当する。湾曲部８０３は、特許請求の範囲に記載の「一の付勢力発生部に隣り合う他の付勢力発生部の少なくとも一つ」に相当する。

二つの湾曲部８０２、８０３のそれぞれの付勢力を付勢力Ｆ８０２、Ｆ８０３とする。付勢力Ｆ８０２は、軸心ＡＸ１から径外方向にみて、ボール３３１とボール３３２との間に位置する内輪部材３６の部位３６１に作用している。これにより、部位３６１は、図９に示すように、径外方向に当該付勢力がなくなると復元可能な程度に変形する。

また、付勢力Ｆ８０３は、軸心ＡＸ１から径外方向にみて、ボール３３２とボール３３３との間に位置する内輪部材３６の部位３６２に作用している。これにより、部位３６２は、図９に示すように、径外方向に当該付勢力がなくなると復元可能な程度に変形する。
付勢力Ｆ８０２と付勢力Ｆ８０３との合力は、遊星回転体４０を径外方向に付勢している。

ばね８５は、モータ７０側から軸心ＡＸ１の方向にみて遅角側に位置し、偏心部３１の径方向外側に形成されているばね収容空間３１７に収容されている。

ばね８５は、当接部８５１、及び、二つの「付勢力発生部」としての湾曲部８５２、８５３を有する。
当接部８５１は、周方向に延びるよう形成されている。当接部８５１は、ばね収容空間３１７を形成する内壁に当接する。
二つの湾曲部８５２、８５３は、当接部８５１の両端から径方向外側に延びた後、湾曲部８５２は湾曲部８５３に向かって延びるよう、また、湾曲部８５３は湾曲部８５２に向かって延びるよう形成されている。湾曲部８５２、８５３の径方向外側の外壁８５４、８５５は、内輪部材３６の径方向内側の内壁３６０に当接している。ばね８５は、湾曲部８５２、８５３の径方向外側への弾性変形によって軸受３２を経由して遊星回転体４０を径外方向に付勢する。湾曲部８５２は、特許請求の範囲に記載の「一の付勢力発生部」に相当する。湾曲部８５３は、特許請求の範囲に記載の「一の付勢力発生部に隣り合う他の付勢力発生部の少なくとも一つ」に相当する。

二つの湾曲部８５２、８５３のそれぞれの付勢力を付勢力Ｆ８５２、Ｆ８５３とする。ばね８０の付勢力Ｆ８０２、Ｆ８０３が図９に示すように、内輪部材３６の部位３６１、３６２に作用しているとき、付勢力Ｆ８５２は、軸心ＡＸ１から径外方向にみて、ボール３３６の径方向内側に位置する内輪部材３６の部位３６５に作用している。また、付勢力Ｆ８５３は、軸心ＡＸ１から径外方向にみて、ボール３３７の径方向内側に位置する内輪部材３６の部位３６６に作用している。
付勢力Ｆ８５２と付勢力Ｆ８５３との合力は、遊星回転体４０を径外方向に付勢している。

第二実施形態によるバルブタイミング調整装置２では、ばね８０とばね８５とは、隣り合うボール３３の間隔の自然数倍に当該間隔の半分の間隔を加えた間隔、具体的には、隣り合うボール３３の間隔の３．５倍離れた位置に設けられている。
より具体的には、ばね８０の中心Ｃ８０と軸心ＡＸ１上の点とを結ぶ線を仮想線ＶＬ８０とし、ばね８５の中心Ｃ８５と軸心ＡＸ１上の点とを結ぶ線を仮想線ＶＬ８５とすると、仮想線ＶＬ８０と仮想線ＶＬ８５とがなす角度は、一つのボール３３の中心と軸心ＡＸ１上の点とを結ぶ線である仮想線と当該一つのボール３３に隣り合う他のボール３３の中心と軸心ＡＸ１上の点とを結ぶ線である仮想線とがなす角度δ０の３．５倍となっている。これにより、湾曲部８０２に対する湾曲部８５２、及び、湾曲部８０３に対する湾曲部８５３は、隣り合うボール３３の間隔の４．５倍離れた位置に設けられる。また、湾曲部８０２に対する湾曲部８５３は、隣り合うボール３３の間隔の５．５倍離れた位置に設けられる。また、湾曲部８０３に対する湾曲部８５２は、隣り合うボール３３の間隔の３．５倍離れた位置に設けられる。

また、バルブタイミング調整装置１では、付勢力Ｆ８０２と付勢力Ｆ８０３との合力と、付勢力Ｆ８５２と付勢力Ｆ８５３との合力とを組み合わせた合力は、第一外歯車４１と第一内歯車２１１とが噛み合うよう、かつ、第二外歯車４２と第二内歯車５１とが噛み合うよう遊星回転体４０を径外方向に付勢する。

バルブタイミング調整装置２の軸受３２の回転角度と回転阻害力との関係を示す特性図を図１１に示す。図１１には、ばね８０が発生する付勢力による回転阻害力を二点鎖線Ｌ８０で示し、ばね８５が発生する付勢力による回転阻害力を三点鎖線Ｌ８５で示す。また、図１１には、ばね８０が発生する付勢力による回転阻害力とばね８５が発生する付勢力による回転阻害力との合計を実線Ｌ２０で示す。

バルブタイミング調整装置２では、ばね８０とばね８５とは、隣り合うボール３３の間隔の３．５倍離れた位置に設けられているため、ばね８０の付勢力が一つのボール３３の両側に位置する内輪部材３６に作用しているとき、ばね８５の付勢力は他のボール３３の径方向内側に位置する内輪部材３６に作用する。これにより、例えば、図１１に示す回転角度θ４、θ５では、ばね８０が発生する付勢力による回転阻害力は最大となる一方、ばね８５が発生する付勢力による回転阻害力は最小となる。軸受３２が回転し、軸受３２の回転角度が回転角度θ４と回転角度θ５との中間の回転角度θ６や回転角度θ５に回転角度θ４と回転角度θ５との差の半分を加えた回転角度θ７になると、ばね８５の付勢力が一つのボール３３の両側に位置している内輪部材３６に作用するとき、ばね８０の付勢力は他のボール３３の径方向内側に位置する内輪部材３６に作用する。これにより、図１１に示すように、回転角度θ６、θ７では、ばね８５が発生する付勢力による回転阻害力は最大となる一方、ばね８０が発生する付勢力による回転阻害力は最小となる。

第二実施形態におけるバルブタイミング調整装置２では、ばね８０が発生する付勢力による回転阻害力が最大となる回転角度とばね８５が発生する付勢力による回転阻害力が最大となる回転角度とは交互に表れるため、ばね８０が発生する付勢力による回転阻害力とばね８５が発生する付勢力による回転阻害力との合計は、図１１の実線Ｌ２０に示すように、変動が比較的小さくなる。具体的には、第二実施形態では、回転阻害力の変動の周期は、角度δ０の半分とすることができる。これにより、回転阻害力によって軸受３２の回転が比較的長い周期毎に変動することを防止することができる。したがって、第二実施形態では、第一実施形態の効果（ａ）〜（ｃ）、（ｆ）、（ｇ）を奏するとともに、遊星回転体４０を比較的スムーズに回転することができる。

（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、バルブタイミング調整装置は、「付勢力発生部」を二つ有する「付勢手段」を二つ備えるとした。しかしながら、本発明のバルブタイミング調整装置が有する「付勢力発生部」の数はこれに限定されない。「付勢力発生部」は少なくとも二つ以上有すればよい。また、本発明のバルブタイミング調整装置が有する「付勢手段」の数はこれに限定されない。「付勢手段」はなくてもよいし、一つまたは三つ以上であってもよい。

（イ）上述の実施形態では、一つの「付勢手段」が二つの「付勢力発生部」を有するとした。しかしながら、一つの「付勢手段」が一つの「付勢力発生部」を有してもよいし、一つの「付勢手段」が三つの「付勢力発生部」を有してもよい

（ウ）上述の実施形態では、二つの付勢手段がそれぞれ有する付勢力の合力は、第一外歯車と第一内歯車及び第二外歯車と第二内歯車とが噛み合うよう遊星回転体を付勢するとした。しかしながら、合力が第一外歯車と第一内歯車及び第二外歯車と第二内歯車とが噛み合うよう付勢しなくてもよい。

（エ）第一実施形態では、複数の湾曲部のうち二つの湾曲部は、隣り合うボールの間隔の自然数倍離れた位置に設けられるとした。第二実施形態では、複数の湾曲部のうち二つの湾曲部は、隣り合うボールの間隔の自然数倍に当該間隔の半分の間隔を加えた間隔離れた位置に設けられるとした。しかしながら、二つの湾曲部が設けられる位置はこれに限定されない。

（オ）上述の実施形態では、軸受は、軸心方向にボールが一つのみ設けられるとした。しかしながら、軸心方向に設けられるボールの数はこれに限定されない。

（エ）上述の実施形態では、バルブタイミング調整装置は、吸気側カム軸に設けられるとした。しかしながら、バルブタイミング調整装置は、排気側カム軸に設けられてもよいし、吸気側カム軸及び排気側カム軸それぞれに設けられてもよい。

（オ）上述の実施形態では、吸気側カム軸に連結するカム軸側回転体と遊星回転体とは所定の比率で回転可能に設けられるとした。しかしながら、カム軸側回転体と遊星回転体と関係はこれに限定されない。カム軸側回転体が有する第二内歯車及び遊星回転体が有する第二外歯車の代わりにカム軸側回転体と遊星回転体とが、例えば、連結ピンなどによって連結されており、カム軸側回転体と遊星回転体とが一体となって回転してもよい。

（カ）上述の実施形態では、スプロケットは、リアハウジングにもうけられるとした。しかしながら、スプロケットは、フロントハウジングに設けられてもよい。

（キ）上述の実施形態では、ハウジングは、二つの部材から形成されるとした。しかしながら、一つまたは三つ以上の部材から形成されてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１、２ ・・・バルブタイミング調整装置、
２１１ ・・・第一内歯車（内歯車）、
２１２ ・・・フロントフランジ部（第一回転体）、
３０ ・・・偏心シャフト、
３１ ・・・偏心部、
３２ ・・・軸受、
３３、３３１、３３２、３３３、３３４、３３５、３３６、３３７、３３８・・・ボール（転動体）、
３４ ・・・支持部材、
３６ ・・・内輪部材、
４０ ・・・遊星回転体、
４１ ・・・第一外歯車（外歯車）、
５０ ・・・カム軸側回転体（第二回転体）、
６０２、６０３、６５２、６５３、８０２、８０３、８５２、８５３・・・湾曲部（付勢力発生部）。

Claims (7)

1. 内燃機関（５）の駆動軸（６）から従動軸（７）までの駆動力伝達系に設けられ、前記従動軸が開閉駆動するバルブ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、２）であって、
   前記駆動軸および前記従動軸の一方を第一軸とし、他方を第二軸とすると、
   前記第一軸の延長上に設けられるモータ（７０）に連結可能であり、前記第一軸の軸心（ＡＸ１）まわりに回転可能に支持され、前記軸心に対し偏心する偏心部（３１）を有する偏心シャフト（３０）と、
   前記偏心シャフトの径方向外側に設けられ、外歯車（４１）を有し、前記偏心部まわりに回転可能に支持される遊星回転体（４０）と、
   前記第一軸と同軸上に位置し、前記外歯車と噛み合い可能に設けられる内歯車（２１１）と、
   前記内歯車と一体に、前記軸心まわりを回転可能に設けられる第一回転体（２１２）と、
   前記第一軸と同軸上に位置し、前記第一軸の端部に固定されつつ前記遊星回転体と一体にまたは前記遊星回転体の回転に対して所定の比率で回転可能に設けられる第二回転体（５０）と、
   前記第二軸に連結可能であり、前記第一回転体と一体に設けられるスプロケット（２５）と、
   前記偏心部と前記遊星回転体との間に設けられ、前記偏心シャフトの周方向に移動可能な複数の転動体（３３、３３１、３３２、３３３、３３４、３３５、３３６、３３７、３３８）、前記偏心部の径方向外側に設けられ複数の前記転動体を回転可能に支持する支持部材（３４）、前記支持部材と前記遊星回転体との間に前記遊星回転体と一体に回転可能に設けられ複数の前記転動体を周方向に移動可能に支持する外輪部材（３５）、及び、前記支持部材と前記偏心部との間に前記偏心部と一体に回転可能に設けられ複数の前記転動体を周方向に移動可能に支持する内輪部材（３６）を有し、前記偏心シャフトに対して前記遊星回転体を回転可能に支持する軸受（３２）と、
   前記軸受の径方向内側に少なくとも二つ以上設けられ、前記軸受を経由して前記遊星回転体を径外方向に付勢する付勢力発生部（６０２、６０３、６５２、６５３、８０２、８０３、８５２、８５３）と、
   を備え、
   複数の前記付勢力発生部の一の付勢力発生部（６０２、６５２、８０２、８５２）が複数の前記転動体の第一の転動体（３３２、３３７）と前記第一の転動体に隣り合う第二の転動体（３３１、３３６）との間に位置する内輪部材（３６１、３６３）に径外方向の付勢力を作用させるとき、前記一の付勢力発生部に隣り合う他の付勢力発生部の少なくとも一つ（６０３、６５３、８０３、８５３）は、前記第一の転動体に対して前記第二の転動体とは反対側の第三の転動体（３３３、３３８）と前記第一の転動体との間に位置する内輪部材（３６２、３６４）に径外方向の付勢力を作用させることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 複数の前記付勢力発生部が前記遊星回転体を付勢する方向は、それぞれ異な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。
3. 複数の前記付勢力発生部の付勢力（Ｆ６０２、Ｆ６０３、Ｆ６５２、Ｆ６５３）の合力（Ｆ６０）は、前記内歯車と前記外歯車とが噛み合うよう前記遊星回転体を付勢することを特徴とする請求項１または２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記一の付勢力発生部及び前記一の付勢力発生部に隣り合う他の付勢力発生部の少なくとも一つを除く付勢力発生部と前記一の付勢力発生部との間隔は、隣り合う前記転動体の間隔の自然数倍であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記一の付勢力発生部及び前記一の付勢力発生部に隣り合う他の付勢力発生部の少なくとも一つを除く付勢力発生部と前記一の付勢力発生部との間隔は、隣り合う前記転動体の間隔の自然数倍に隣り合う前記転動体の間隔の半分の間隔を加えた間隔であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
6. 前記軸受は、軸心方向に前記転動体が一つのみ設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
7. 前記一の付勢力発生部と前記他の付勢力発生部とは、一つの付勢手段（６０、６５、８０、８５）として一体に形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。

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