JP6706496B2 - 位相変更ユニット及びバルブタイミング変更装置 - Google Patents

Description

本発明は、二つの回転体の回転位相を変更する位相変更ユニットに関し、特に、内燃エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期（バルブタイミング）を変更する際に適用される位相変更ユニット及びそれを用いたバルブタイミング変更装置に関する。

従来のバルブタイミング変更装置としては、カムシャフトの中心軸線周りに回転するスプロケット及び内歯車、中心軸線に対して偏心する偏心軸、偏心軸の回りに回動自在に支持されると共に内歯車に噛合する遊星歯車、カムシャフトに連結されると共に遊星歯車に係合することで遊星歯車の回転に伴いカムシャフトと一体的に回転する出力軸、偏心軸に連結される作用軸、作用軸にトルクを付与する電磁部等を備えたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

上記バルブタイミング変更装置においては、スプロケットとカムシャフトとの相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットとして、サイクロ減速機構である内接式遊星歯車機構を採用するものである。
しかしながら、このような内接式遊星歯車機構では、内歯車の径方向内側に遊星歯車を配置するため、径方向の小型化等を図るには限界があり、又、高減速比の要求と小型化の要求を両立させるのは困難である。

特許第３９３７１６４号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を図りつつ、位相を容易に変更でき、例えば減速機として用いる場合に減速比を大きくでき、小さい出力の電動モータ等の外力を用いて二つの回転体の回転位相を容易に変更できる、位相変更ユニット及びそれを用いたバルブタイミング変更装置を提供することにある。

本発明の位相変更ユニットは、第１回転体と第２回転体の相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットであって、所定の軸線回りにおいて第１回転体と一体的に回転する第１フェースギヤと、第１フェースギヤと異なる歯数を有する第２フェースギヤと、第２フェースギヤを上記軸線に対し傾斜した傾斜軸線回りに回動自在に支持して第１フェースギヤと噛合させると共に外力により上記軸線回りに回転させられる回転軸部材と、回転軸部材に外力が及ぼされないとき第２回転体及び第２フェースギヤを一体的に回転するように連結すると共に，回転軸部材に外力が及ぼされるとき第２回転体に対して相対的に移動させつつ第２フェースギヤの回転を伝達する連結機構とを含み、連結機構は、第２フェースギヤに設けられた所定の支軸回りに回動自在に取り付けられると共に直線溝をもつ複数の円板部材と、第２回転体に設けられると共に直線溝に移動自在に挿入される複数の係合部材とを含む、構成となっている。

この構成によれば、位相の変更を行わない場合は、回転軸部材に外力が及ぼされず、第１フェースギヤと第２フェースギヤはロックされかつ第２フェースギヤと第２回転体は連結機構を介してロックされるため、第１回転体と第２回転体は、所定の軸線回りに一体的に回転する。

一方、位相を変更する場合は、例えば電動モータ等の駆動源により、回転軸部材に外力を及ぼして、回転軸部材を軸線回りにおいて一方向又は他方向に適宜回転させると、第２フェースギヤが傾斜軸線を中心としてすりこぎ運動（首振り運動とも称す）を行いつつ軸線回りにおいて一方向又は他方向に回転する。
この場合、第２フェースギヤと第１フェースギヤとは歯数が異なるため、第２フェースギヤと第１フェースギヤの間に回転位相差を生じる。その結果、第１回転体と第２回転体との相対的な回転位相が変更される。

このように、位相変更ユニットとして、フェースギヤ同士の噛合い構造を採用するため、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を達成しつつ、位相を容易に変更することができる。例えば、減速比を大きくできるため、小さい出力の電動モータ等の外力を用いて、第１回転体と第２回転体の相対的な回転位相を容易に変更できる。

ここでは、第１回転体及び第２回転体が同一方向に回転する状態において、回転軸部材を適宜一方向又は他方向に回転させることにより、第１回転体の回転位相を第２回転体に対して進め又は遅らせることができる。

すなわち、一方の回転体に対して他方の回転体の速度を変化させる変速機として機能させることができ、特に、一方の回転体に対して他方の回転体を減速する減速機として機能させることができる。また、フェースギヤ同士の噛合いは、噛合いの中心を対称軸とした鏡面対称となるため、バックラッシを抑制できる。
ここでは、連結機構として、上記複数の円板部材及び複数の係合部材を含む構成を採用したことにより、回転軸部材に外力が及ぼされないときは、係合部材と円板部材がロックされて、第２回転体と第２フェースギヤが一体的に回転する。
一方、回転軸部材に外力が及ぼされるときは、第２フェースギヤのすりこぎ運動及び軸線回りの回転に伴って、複数の円板部材が支軸回りに適宜回転し、第２回転体に固定された係合部材が直線溝の範囲内で相対的に移動し、第２フェースギヤの回転が第２回転体に伝達される。
すなわち、直線溝をもつ円板部材及び係合部材により、オルダム継手と同様の作用が得られて、第２回転体及び第２フェースギヤを軸線回りに一体的に回転させ得るべく、すりこぎ運動をする第２フェースギヤから回転のみを取り出すことができる。

上記構成の位相変更ユニットにおいて、第１フェースギヤ及び第２フェースギヤは、凸状に湾曲した外歯と凹状に湾曲した内歯の噛合いとなるように形成されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、凸凸同士で接触する外歯同士の噛合いに比べて、凸凹で接触する外歯と内歯の噛合いの方が接触面積を大きくでき、第１フェースギヤ及び第２フェースギヤの歯面強度を高めることができる。

上記構成をなす位相変更ユニットにおいて、複数の円板部材及び複数の係合部材は、軸線周りにおいて等間隔に配置されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、複数の円板部材及び対応する係合部材が軸線周りに等間隔で配置されるため、力の伝達を均等にすることができ、円滑な動作が得られる。

上記構成をなす位相変更ユニットにおいて、第２回転体は、第１フェースギヤ、回転軸部材、及び連結機構を収容するハウジングを含み、複数の係合部材は、ハウジングに設けられた複数の嵌合孔に嵌合固定されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、係合部材が第２回転体に一体的に形成される場合に比べて、製造が容易で、生産性、組み付け性を向上させることができる。

本発明のバルブタイミング変更装置は、第１回転体をなすカムシャフトと第２回転体をなすハウジングロータの相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットを備え、カムシャフトにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期を変更するバルブタイミング変更装置であって、位相変更ユニットとして、上記構成をなすいずれかの位相変更ユニットを採用するものである。

この構成によれば、位相を変更しない場合は、位相変更ユニットがロックされた状態であり、ハウジングロータがクランクシャフトに連動して一方向に回転すると、ハウジングロータと一体的にカムシャフトが回転する。そして、カムシャフトの回転により、吸気バルブ又は排気バルブが所定のバルブタイミングで開閉駆動される。
一方、位相を変更する場合は、例えば電動モータ等の駆動源により、位相変更ユニットの回転軸部材を軸線回りの一方向又は他方向に適宜回転させる。これにより、ハウジングロータの回転に対するカムシャフトの回転が遅角側又は進角側に変更され、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期が変更される。

上記構成をなす位相変更ユニットによれば、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を達成しつつ、位相を容易に変更することができる。例えば、減速機として用いる場合に減速比を大きくすることができる。それ故に、小さい出力の電動モータ等の外力を用いて二つの回転体の回転位相を容易に変更でき、特に、エンジンのバルブタイミングを容易に変更できる。

本発明に係る位相変更ユニットの一実施形態を採用したバルブタイミング変更装置を示す外観斜視図である。 図１に示すバルブタイミング変更装置において、電動モータ及びカムシャフトを省略した外観斜視図である。 図２に示すバルブタイミング変更装置の分解斜視図である。 図２に示すバルブタイミング変更装置の断面図である。 図１ないし図４に示す装置に含まれる位相変更ユニットを構成する第１フェースギヤ、第２フェースギヤ、連結機構（第３フェースギヤ、第４フェースギヤ）、回転軸部材を示す側面図である。 図５に示す位相変更ユニットを前方斜めから見た分解斜視図である。 図５に示す位相変更ユニットを後方斜めから見た分解斜視図である。 本発明に係る位相変更ユニットに含まれるフェースギヤ同士の噛合いを示すものであり、（ａ）は凸状に湾曲した外歯同士が噛合う状態を示す部分図、（ｂ）は凸状に湾曲した外歯と凹状に湾曲した内歯とが噛合う状態を示す部分図である。 図８（ｂ）に示す外歯と内歯が噛合う場合の状態を説明する模式図である。 本発明に係る位相変更ユニットの他の実施形態を採用したバルブタイミング変更装置を示す分解斜視図である。 図１０に示すバルブタイミング変更装置の断面図である。 図１０及び図１１に示す装置に含まれる位相変更ユニットを構成する第１フェースギヤ、第２フェースギヤ、連結機構（円板部材、係合部材）、回転軸部材を示す側面図である。 図１２に示す位相変更ユニットを前方斜めから見た分解斜視図である。 図１２に示す位相変更ユニットを後方斜めから見た分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
この実施形態に係るバルブタイミング変更装置は、図１に示すように、カムシャフトＣＳとスプロケット１１ａの相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットＵ等を備えている。ここで、カムシャフトＣＳは、軸線Ｓ回りの一方向（図１中のＲ方向）に回転する第１回転体を形成する。スプロケット１１ａは、軸線Ｓ回りの一方向（図１中のＲ方向）に回転する第２回転体の一部を形成し、チェーンを介してクランクシャフトの回転に連動する。

そして、位相変更ユニットＵが、電動モータＤＭにより適宜駆動制御されることにより、カムシャフトＣＳにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期（バルブタイミング）が変更されるようになっている。

位相変更ユニットＵは、図１ないし図４に示すように、第２回転体としてのハウジングロータ１０、カムシャフトＣＳに固定される第１フェースギヤ２０、第２フェースギヤ３３及び第３フェースギヤ３４を一体的に有するダブルフェースギヤ３０、回転軸部材４０、連結機構Ｍ１等を備えている。
ここで、連結機構Ｍ１は、ダブルフェースギヤ３０に含まれる第３フェースギヤ３４、ハウジングロータ１０に固定される第４フェースギヤ５０により構成されている。

ハウジングロータ１０は、図２ないし図４に示すように、軸線Ｓ回りに回動自在に支持される第１ハウジング１１、第１ハウジング部１１に対してボルトｂ１により連結される第２ハウジング１２等を備えている。

第１ハウジング１１は、スプロケット１１ａ、軸受ＲＢ１を嵌め込む環状の内周部１１ｂ、第１フェースギヤ２０の背面を対向させる凹部１１ｃ、ボルトｂ１を捩じ込む複数のネジ孔１１ｄ等を有する。
第２ハウジング１２は、第１ハウジング１１と接合される円筒部１２ａ、軸受ＲＢ２を嵌め込む環状の内周部１２ｂ、第４フェースギヤ５０を固定する複数の嵌合凸部１２ｃ、ボルトｂ１を通す複数の円孔１２ｄ等を有する。

そして、第１ハウジング１１が軸受ＲＢ１を介してカムシャフトＣＳ周りに回動自在に支持され、第１フェースギヤ２０、ダブルフェースギヤ３０、回転軸部材４０、第４フェースギヤ５０等を収容した状態で、第２ハウジング１２が第１ハウジング１１に連結されることにより、軸線Ｓ回りに回転する第２回転体が構成される。

第１フェースギヤ２０は、図３ないし図７に示すように、歯列２１、円筒部２２、内周部２３、円孔２４等を備えている。
歯列２１は、歯数Ｚ１からなり、軸線Ｓ方向の前方Ｆ側の端面において環状に配列して形成されている。
円筒部２２は、内周面にカムシャフトＣＳの端部を嵌合し、外周面に軸受ＲＢ１を嵌め込むように形成されている。

内周部２３は、回転軸部材４０を軸線Ｓ回りに回動自在に支持する軸受ＲＢ３を嵌め込むように形成されている。
円孔２４は、円筒部２２にカムシャフトＣＳを嵌め込んだ状態で、カムシャフトＣＳに捩じ込むボルトｂ２が通されるように形成されている。
すなわち、第１フェースギヤ２０は、ボルトｂ２によりカムシャフトＣＳに固定されて、軸線Ｓ回りにカムシャフトＣＳと一体的に回転するようになっている。

ダブルフェースギヤ３０は、図４ないし図７に示すように、内側において２つの軸受ＲＢ４が嵌め込まれる円筒部３１、円筒部３１から環状に延出する鍔部３２、鍔部３２の一方の面に形成された第２フェースギヤ３３、鍔部３２の他方の面に形成された第３フェースギヤ３４等を備えている。

第２フェースギヤ３３は、第１フェースギヤ２０の歯数Ｚ１と異なる歯数Ｚ２からなり、第１フェースギヤ２０の歯列２１と噛合するべく環状に配列して形成された歯列３３ａを有する。
第３フェースギヤ３４は、歯数Ｚ３からなり、第４フェースギヤ５０と噛合するべく環状に配列して形成された歯列３４ａを有する。

回転軸部材４０は、図４ないし図７に示すように、軸線Ｓを中心とする円柱状の軸部４１，４２、軸部４１，４２の間において傾斜軸線ＤＬを中心とする円柱状の軸部４３、スリット状の連結部４４等を備えている。

軸部４１は、第１フェースギヤ２０の内周部２３に嵌め込まれた軸受ＲＢ３により回動自在に支持される。
軸部４２は、第２ハウジング１２の内周部１２ｂに嵌め込まれた軸受ＲＢ２により回動自在に支持される。

軸部４３は、軸部４１，４２の軸線Ｓに対して所定角度θをなす傾斜軸線ＤＬを中心とする円柱状に形成され、２つの軸受ＲＢ４を介して、ダブルフェースギヤ３０の円筒部３１を回動自在に支持する。
連結部４４は、外力としての回転駆動力を及ぼす電動モータＤＭの駆動軸（不図示）が着脱自在に連結されるべく、軸部４２の一部を切り欠いたスリット状に形成されている。
尚、軸受ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３，ＲＢ４は、ラジアル軸受である。

そして、回転軸部材４０は、軸線Ｓ回りに回動自在にハウジングロータ１０に組み込まれた状態で、ダブルフェースギヤ３０を傾斜軸線ＤＬ回りに回動自在に支持すると共に、軸線Ｓ回りの回転により傾斜軸線ＤＬを中心としてダブルフェースギヤ３０にすりこぎ運動を行わせるようになっている。

すなわち、回転軸部材４０が回転させられることにより、第１フェースギヤ２０と噛合した状態にある第２フェースギヤ３３は、その噛合位置が軸線Ｓ回りに連続的に変化し、又、第４フェースギヤ５０と噛合した状態にある第３フェースギヤ３４は、その噛合位置が軸線Ｓ回りに連続的に変化する。

第４フェースギヤ５０は、図３ないし図７に示すように、環状に形成され、歯列５１、円孔５２、複数の嵌合凹部５３等を備えている。
歯列５１は、歯数Ｚ４からなり、軸線Ｓ方向の後方Ｒ側の端面において環状に配列して形成されている。
嵌合凹部５３は、第２ハウジング１２の嵌合凸部１２ｃを嵌め込むように形成されている。

そして、第４フェースギヤ５０は、第２ハウジング１２の内側に一体的に回転するように取り付けられて、ダブルフェースギヤ３０の第３フェースギヤ３４と噛合しつつ軸線Ｓ回りにおいてハウジングロータ１０と一体的に回転する。

上記ダブルフェースギヤ３０に含まれる第３フェースギヤ３４及び第４フェースギヤ５０により構成される連結機構Ｍ１は、以下のように機能する。
回転軸部材４０が外力により回転駆動されないとき、第３フェースギヤ３４及び第４フェースギヤ５０は、互いにロックして軸線Ｓ回りに一体的に回転するように連結される。
すなわち、ハウジングロータ１０及び第２フェースギヤ３３は、一体的に回転するように連結される。

一方、回転軸部材４０が外力により回転させられるとき、第３フェースギヤ３４は、第４フェースギヤ５０に対して噛合位置を変えつつ（相対的に移動しつつ）軸線Ｓ回りの回転を伝達する。
すなわち、ハウジングロータ１０に対して第２フェースギヤ３３が相対的に移動しつつ、第２フェースギヤ３３の軸線Ｓ回りの回転が、ハウジングロータ１０に伝達される。

上記構成において、第１フェースギヤ２０及び第２フェースギヤ３３は、図８（ａ）に示すように、凸状に湾曲した外歯同士の噛合いとなるように形成され、又は、図８（ｂ）に示すように、凸状に湾曲した外歯と凹状に湾曲した内歯の噛合いとなるように形成されてもよい。

また、第３フェースギヤ３４及び第４フェースギヤ５０は、図８（ａ）に示すように凸状に湾曲した外歯同士の噛合いとなるように形成され、又は、図８（ｂ）に示すように、凸状に湾曲した外歯と凹状に湾曲した内歯の噛合いとなるように形成されてもよい。

図８（ｂ）に示すように、凸凹で接触する外歯と内歯の噛合いの場合は、接触面積を大きくでき、歯面強度を高めることができる。
また、第１フェースギヤ１０と第２フェースギヤ３３のフェースギヤ同士の噛合い及び第３フェースギヤ３４と第４フェースギヤ５０のフェースギヤ同士の噛合いは、図９に示すように、噛合いの中心を対称軸とした鏡面対称となるため、バックラッシを抑制することができる。

また、第１フェースギヤ２０の歯数Ｚ１、第２フェースギヤ３３の歯数Ｚ２、第３フェースギヤ３４の歯数Ｚ３、第４フェースギヤ５０の歯数Ｚ４は、適宜選択されることにより、ハウジングロータ１０に対してカムシャフトＣＳを減速させ又は増速させることができる。この装置において、位相変更ユニットＵは、減速機として機能する。

ハウジングロータ１０から位相変更ユニットＵを介してカムシャフトＣＳに回転力が伝達される場合において、ダブルフェースギヤ３０の減速比ｒは、
ｒ＝１／｛（Ｚ４−Ｚ３）／Ｚ３＋（Ｚ１−Ｚ２）／Ｚ２｝
で表される。例えば、Ｚ１＝１００、Ｚ２＝１０１、Ｚ３＝１００、Ｚ４＝１００とすると、ｒ＝−１０１となり、ダブルフェースギヤ３０の回転方向とは逆向きに１０１の高減速比を得ることができる。

また、第３フェースギヤ３４の歯数Ｚ３と第４フェースギヤ５０の歯数Ｚ４が同一の場合、回転軸部材４０の回転により、第３フェースギヤ３４が軸線Ｓ回りに回転しても第４フェースギヤ５０との間に回転位相差は生じない。
これによれば、第１フェースギヤ２０の歯数Ｚ１と第２フェースギヤ３３の歯数Ｚ２だけで減速比を決定できるため、減速比の設定が容易である。

次に、上記の位相変更ユニットＵの動作を説明する。
先ず、位相の変更を行わない、すなわち、バルブタイミングを変更しない場合は、回転軸部材４０に回転駆動力が及ぼされない。
したがって、第１フェースギヤ２０とダブルフェースギヤ３０の第２フェースギヤ３３は，互いに噛合った位置でロックされる。
また、ダブルフェースギヤ３０の第３フェースギヤ３４と第４フェースギヤ５０とは、互いに噛合った位置でロックされる。

すなわち、第２フェースギヤ３３とハウジングロータ１０は、連結機構Ｍ１（第３フェースギヤ３４及び第４フェースギヤ５０）を介してロックされる。
これにより、カムシャフトＣＳとハウジングロータ１０は、軸線Ｓ回りにおいて一方向（図１中のＲ方向、すなわちＣＷ方向）に一体的に回転する。

一方、位相を変更する、すなわち、バルブタイミングを変更する場合は、電動モータＤＭにより、回転軸部材４０に回転駆動力が及ぼされる。
例えば、回転軸部材４０が軸線Ｓ回りの他方向（図１中のＣＣＷ方向）に相対的に回転させられると、ダブルフェースギヤ３０が傾斜軸線ＤＬを中心としてすりこぎ運動を行いつつ他方向（ＣＣＷ方向）に相対的に回転する。

ここで、ダブルフェースギヤ３０の第２フェースギヤ３３と第１フェースギヤ２０には歯数の違い（Ｚ１＝１００、Ｚ２＝１０１）に応じた回転差が生じる。
すなわち、回転軸部材４０が他方向（ＣＣＷ方向）に連続して複数回に亘って回転させられることにより、ハウジングロータ１０に対してカムシャフトＣＳの回転位相が進められて、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期が進角側に変更される。

一方、回転軸部材４０が軸線Ｓ回りの一方向（図１中のＣＷ方向）に相対的に回転させられると、ダブルフェースギヤ３０が傾斜軸線ＤＬを中心としてすりこぎ運動を行いつつ一方向（ＣＷ方向）に相対的に回転する。

ここで、ダブルフェースギヤ３０の第２フェースギヤ３３と第１フェースギヤ２０には歯数の違い（Ｚ１＝１００、Ｚ２＝１０１）に応じた回転差が生じる。
すなわち、回転軸部材４０が一方向に連続して複数回に亘って回転させられることにより、ハウジングロータ１０に対してカムシャフトＣＳの回転位相が遅らせられて、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期が遅角側に変更される。

以上述べたように、上記構成をなす位相変更ユニットＵによれば、フェースギヤ同士の噛合い構造を採用するため、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を達成しつつ、位相を容易に変更することができる。
例えば、減速比を大きくできるため、小さい出力の電動モータＤＭ等の外力を用いて、ハウジングロータ１０に対するカムシャフトＣＳの相対的な回転位相を容易に変更できる。また、フェースギヤ同士の噛合いは、噛合いの中心を対称軸とした鏡面対称となるため、バックラッシを抑制できる。

図１０ないし図１４は、他の実施形態に係る位相変更ユニットＵ´を備えたバルブタイミング変更装置を示すものである。
この実施形態においては、連結機構及びそれに関連する細部を変更した以外は、前述の実施形態と同一である。したがって、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

位相変更ユニットＵ´は、図１０ないし図１４に示すように、ハウジングロータ１０´、第１フェースギヤ２０´、第２フェースギヤ３０´、回転軸部材４０´、連結機構Ｍ２等を備えている。
ここで、連結機構Ｍ２は、複数の円板部材６０、複数の係合部材７０により構成されている。

ハウジングロータ１０´は、図１０及び図１１に示すように、第１ハウジング１１´、第１ハウジング１１´に対してボルトｂ１により連結される第２ハウジング１２´等を備えている。

第１ハウジング１１´は、図１０及び図１１に示すように、スプロケット１１ａ、内周部１１ｂ、凹部１１ｃ、ネジ孔１１ｄ、軸受ＳＢ１を受ける受面１１ｅ´等を有する。
第２ハウジング１２´は、図１０及び図１１に示すように、円筒部１２ａ、内周部１２ｂ、円孔１２ｄ、軸受ＳＢ２を受ける受面１２ｅ´、半球状の内壁面１２ｆ´、係合部材７０を嵌合させる複数の嵌合孔１２ｇ´等を有する。

内壁面１２ｆ´は、図１１に示すように、第２フェースギヤ３０´が軸線Ｓ回りに回転しつつすりこぎ運動を行う際に、第２フェースギヤ３０´が非接触となるように形成されている。
複数の嵌合孔１２ｇ´は、図１０及び図１１に示すように、外側から内部に貫通するように形成され、軸線Ｓ周りにおいて等間隔に配置されている。ここでは、４つの嵌合孔１２ｇ´が、軸線Ｓ周りにおいて９０度間隔で配置されている。

第１フェースギヤ２０´は、図１１ないし図１４に示すように、歯列２１´、円筒部２２、内周部２３、円孔２４、軸受ＳＢ１を受ける受面２５´等を備えている。
歯列２１´は、歯数Ｚ１からなり、軸線Ｓ方向の前方Ｆ側の端面において環状に配列し、かつ、歯列２１よりも傾斜したかさ歯車状に形成されている。

第２フェースギヤ３０´は、図１１ないし図１４に示すように、２つの軸受ＲＢ４が嵌め込まれる内周部３１´、歯列３２´、湾曲外周面３３´、環状凹部３４´、環状凹部３４´の中心を貫通する貫通孔３５´、貫通孔３５´に嵌合固定された支軸３６´等を備えている。

歯列３２´は、歯数Ｚ２からなり、軸線Ｓ方向の後方Ｒ側の端面において環状に配列し、かつ、歯列３３ａよりも傾斜したかさ歯車状に形成されている。
湾曲外周面３３´は、第２フェースギヤ３０´が軸線Ｓ回りに回転しつつすりこぎ運動する際に、第２ハウジング１２´の内壁面１２ｆ´と非接触となる輪郭に形成されている。
環状凹部３４´は、支軸３６´を中心として円板部材６０を回転自在に受け入れるように形成されている。

回転軸部材４０´は、図１１ないし図１４に示すように、軸部４１，４２、軸部４３、連結部４４、軸受ＳＢ２を受ける受面４５´等を備えている。
尚、軸受ＳＢ１，ＳＢ２は、スラスト軸受である。

円板部材６０は、図１０ないし図１２に示すように、支軸３６´が嵌合される円孔６１、円孔６１を通る直線溝６２等を備えている。
直線溝６２は、ハウジングロータ１０´に固定された係合部材７０を移動自在に受け入れるように形成されている。
そして、円板部材６０は、第１フェースギヤ３０´の環状凹部３４´に嵌め込まれて、支軸３６´回りに回動自在に支持される。

係合部材７０は、図１０ないし図１２に示すように、円柱状に形成され、第２ハウジング１２´の嵌合孔１２ｇ´に嵌合して固定される。
そして、係合部材７０の端部が、円板部材６０の直線溝６２に挿入される。

上記複数の円板部材６０及び複数の係合部材７０により構成される連結機構Ｍ２は、以下のように機能する。
回転軸部材４０´が外力により回転駆動されないとき、係合部材７０及び円板部材６０は、相対移動不能に互いにロックして軸線Ｓ回りに一体的に回転するように連結される。
すなわち、ハウジングロータ１０´及び第２フェースギヤ３０´は、一体的に回転するように連結される。

ここでは、複数の係合部材７０及び円板部材６０が採用されている。
したがって、仮に一つの円板部材６０の直線溝６２が軸線Ｓ回りの回転方向に方向付けられて係合部材７０の相対的な移動が許容され得る状態になったとしても、他の円板部材６０及び係合部材７０の係合関係によりロック状態が維持されるようになっている。
また、複数の円板部材６０及び複数の係合部材７０は、軸線Ｓ周りにおいて等間隔に配置されているため、力の伝達を均等にすることができ、円滑な動作が得られる。

一方、回転軸部材４０´が外力により回転させられるとき、第２フェースギヤ３０´は、第１フェースギヤ２０´に対して噛合位置を変えつつ（相対的に移動しつつ）軸線Ｓ回りに回転する。

そして、第２フェースギヤ３０´が軸線Ｓ回りに一回転するとき、円板部材６０は支軸３６´回りに回転し、係合部材７０は円板部材６０の回転に伴って直線溝６２内を往復する。この動作により、係合部材７０は、第１フェースギヤ３０´の環状凹部３４´に対して、円運動の軌跡を描いて元の位置に戻る。

すなわち、第２フェースギヤ３０´は、軸線Ｓ回りに一回転するとき、ハウジングロータ１０´に対して、係合関係を維持しつつ相対的に移動して元の回転位相に戻る。
したがって、第２フェースギヤ３０´の軸線Ｓ回りの回転は、回転位相のずれを生じることなく、ハウジングロータ１０´に伝達される。

上記円板部材６０及び係合部材７０により構成される連結機構Ｍ２によれば、オルダム継手と同様の作用が得られて、ハウジングロータ１０´及び第２フェースギヤ３０´を軸線Ｓ回りに一体的に回転させ得るべく、すりこぎ運動をする第２フェースギヤ３０´から軸線Ｓ回りの回転のみを取り出すことができる。

次に、上記の位相変更ユニットＵ´の動作を説明する。
先ず、位相の変更を行わない、すなわち、バルブタイミングを変更しない場合は、回転軸部材４０´に回転駆動力が及ぼされない。
したがって、第１フェースギヤ２０´と第２フェースギヤ３０´は，互いに噛合った位置でロックされる。
また、円板部材６０と係合部材７０は、互いに係合した位置でロックされる。

すなわち、第２フェースギヤ３０´とハウジングロータ１０´は、連結機構Ｍ２（円板部材６０及び係合部材７０）を介してロックされる。
これにより、カムシャフトＣＳとハウジングロータ１０´は、軸線Ｓ回りにおいて一方向（図１中のＲ方向、すなわちＣＷ方向）に一体的に回転する。

一方、位相を変更する、すなわち、バルブタイミングを変更する場合は、電動モータＤＭにより、回転軸部材４０´に回転駆動力が及ぼされる。
例えば、回転軸部材４０´が軸線Ｓ回りの他方向（図１中のＣＣＷ方向）に相対的に回転させられると、第２フェースギヤ３０´が傾斜軸線ＤＬを中心としてすりこぎ運動を行いつつ他方向（ＣＣＷ方向）に相対的に回転する。

ここで、第２フェースギヤ３０´と第１フェースギヤ２０´には歯数の違い（Ｚ１＝１００、Ｚ２＝１０１）に応じた回転差が生じる。
すなわち、回転軸部材４０´が他方向（ＣＣＷ方向）に連続して複数回に亘って回転させられることにより、ハウジングロータ１０´に対してカムシャフトＣＳの回転位相が進められて、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期が進角側に変更される。

一方、回転軸部材４０´が軸線Ｓ回りの一方向（図１中のＣＷ方向）に相対的に回転させられると、第２フェースギヤ３０´が傾斜軸線ＤＬを中心としてすりこぎ運動を行いつつ一方向（ＣＣＷ方向）に相対的に回転する。

ここで、第２フェースギヤ３０´と第１フェースギヤ２０´には歯数の違い（Ｚ１＝１００、Ｚ２＝１０１）に応じた回転差が生じる。
すなわち、回転軸部材４０´が一方向に連続して複数回に亘って回転させられることにより、ハウジングロータ１０´に対してカムシャフトＣＳの回転位相が遅らせられて、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期が遅角側に変更される。

以上述べたように、上記構成をなす位相変更ユニットＵ´によれば、フェースギヤ同士の噛合い構造を採用するため、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を達成しつつ、位相を容易に変更することができる。
例えば、減速比を大きくできるため、小さい出力の電動モータＤＭ等の外力を用いて、ハウジングロータ１０´に対するカムシャフトＣＳの相対的な回転位相を容易に変更できる。また、フェースギヤ同士の噛合いは、噛合いの中心を対称軸とした鏡面対称となるため、バックラッシを抑制できる。

上記実施形態においては、連結機構として、第２フェースギヤ３３と同軸（傾斜軸線ＤＬ）上に形成された第３フェースギヤ３４及びハウジングロータ１０に固定された第４フェースギヤ５０を含む連結機構Ｍ１、又は、第２フェースギヤ３０´に設けられた複数の円板部材６０及びハウジングロータ１０´に設けられた複数の係合部材７０を含む連結機構Ｍ２を示した。
しかしながら、これらの構成に限定されるものではなく、回転軸部材に外力が及ぼされないとき第２回転体及び第２フェースギヤを一体的に回転するように連結すると共に，回転軸部材に外力が及ぼされるとき第２回転体に対して相対的に移動させつつ第２フェースギヤの回転を伝達するものであれば、その他の構成をなす連結機構を採用することができる。

上記実施形態においては、位相変更ユニットとして、バルブタイミング変更装置に適用される減速機としての位相変更ユニットＵ，Ｕ´を示したが、これに限定されるものではなく、二つの回転体の相対的な回転位相を変更する必要のある機構及び装置等において、減速機、増速機、あるいは変速機等としても適用することができる。

ＣＳ カムシャフト（第１回転体）
Ｓ 軸線
ＤＬ 傾斜軸線
ＤＭ 電動モータ
Ｍ１，Ｍ２ 連結機構
ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３，ＲＢ４ 軸受（ラジアル軸受）
ＳＢ１，ＳＢ２ 軸受（スラスト軸受）
ｂ１，ｂ２ ボルト
１０，１０´ ハウジングロータ（第２回転体）
１１，１１´ 第１ハウジング
１１ａ スプロケット
１１ｂ 内周部
１１ｃ 凹部
１１ｄ ネジ孔
１１ｅ´ 受面
１２，１２´ 第２ハウジング
１２ａ 円筒部
１２ｂ 内周部
１２ｃ 嵌合凸部
１２ｄ 円孔
１２ｅ´ 受面
１２ｆ´ 内壁面
１２ｇ´ 嵌合孔
２０，２０´ 第１フェースギヤ
２１，２１´ 歯列
２２ 円筒部
２３ 内周部
２４ 円孔
２５´ 受面
３０ ダブルフェースギヤ
３０´ 第２フェースギヤ
３１ 円筒部
３１´ 内周部
３２ 鍔部
３２´ 歯列
３３ 第２フェースギヤ
３３ａ 歯列
３３´ 湾曲外周面
３４ 第３フェースギヤ（連結機構）
３４ａ 歯列
３４´ 環状凹部
３５´ 貫通孔
３６´ 支軸
４０，４０´ 回転軸部材
４１，４２，４３ 軸部
４４ 連結部
４５´ 受面
５０ 第４フェースギヤ（連結機構）
５２ 円孔
５３ 嵌合凹部
６０ 円板部材（連結機構）
６１ 円孔
６２ 直線溝
７０ 係合部材（連結機構）

Claims (5)

1. 第１回転体と第２回転体の相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットであって、
   所定の軸線回りにおいて前記第１回転体と一体的に回転する第１フェースギヤと、
   前記第１フェースギヤと異なる歯数を有する第２フェースギヤと、
   前記第２フェースギヤを前記軸線に対し傾斜した傾斜軸線回りに回動自在に支持して前記第１フェースギヤと噛合させると共に，外力により前記軸線回りに回転させられる回転軸部材と、
   前記回転軸部材に外力が及ぼされないとき前記第２回転体及び第２フェースギヤを一体的に回転するように連結すると共に，前記回転軸部材に外力が及ぼされるとき前記第２回転体に対して相対的に移動させつつ前記第２フェースギヤの回転を伝達する連結機構とを含み、
   前記連結機構は、前記第２フェースギヤに設けられた所定の支軸回りに回動自在に取り付けられると共に直線溝をもつ複数の円板部材と、前記第２回転体に設けられると共に前記直線溝に移動自在に挿入される複数の係合部材とを含む、
   ことを特徴とする位相変更ユニット。
2. 前記第１フェースギヤ及び第２フェースギヤは、凸状に湾曲した外歯と凹状に湾曲した内歯の噛合いとなるように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の位相変更ユニット。
3. 前記複数の円板部材及び複数の係合部材は、前記軸線周りにおいて等間隔に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位相変更ユニット。
4. 前記第２回転体は、前記第１フェースギヤ、前記回転軸部材、及び前記連結機構を収容するハウジングを含み、
   前記複数の係合部材は、前記ハウジングに設けられた複数の嵌合孔に嵌合固定されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載の位相変更ユニット。
5. 第１回転体をなすカムシャフトと第２回転体をなすハウジングロータの相対的な回転位相を変更する位相変更ユニットを備え、前記カムシャフトにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期を変更するバルブタイミング変更装置であって、
   前記位相変更ユニットは、請求項１ないし４いずれか一つに記載の位相変更ユニットである、
   ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。

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