JP7151601B2

JP7151601B2 - バルブタイミング調整装置

Info

Publication number: JP7151601B2
Application number: JP2019075326A
Authority: JP
Inventors: 幸大本田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2022-10-12
Anticipated expiration: 2039-04-11
Also published as: JP2020172898A

Description

本開示は、バルブタイミング調整装置に関する。

従来から、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の相対回転位相をアクチュエータにより調整することで、カム軸が開閉する吸気弁や排気弁のバルブタイミングを調整する電動式のバルブタイミング調整装置が知られている。特許文献１に記載のバルブタイミング調整装置では、駆動回転体に形成されたロック爪が従動回転体の外周面に形成されたロック溝に嵌まり込むことで、内燃機関の停止中に、カム軸からかかるトルクに起因して位相がずれることを抑制している。

独国特許出願公開第１０２０１６２２０８２６Ａ１号明細書

特許文献１に記載のバルブタイミング調整装置では、内燃機関の運転により駆動軸が回転する際の遠心力によって、ロック爪がロック溝に対して外周側へと外れてロックが解除され、クランク軸に対するカム軸の位相変更が可能となる。このため、内燃機関の停止中や、内燃機関の回転数が小さい状態においては、ロックが解除されずに位相変更できないおそれがある。このため、内燃機関の停止中に外力により位相がずれることを抑制しつつ、内燃機関の停止中や内燃機関の回転数が小さい状態においてもアクチュエータにより位相変更を可能とする技術が望まれている。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、バルブタイミング調整装置（１００）が提供される。このバルブタイミング調整装置は、内燃機関（２００）において、クランク軸（２１０）の回転位相に対しバルブを開閉するカム軸（２２０）の回転位相を調整するバルブタイミング調整装置であって、前記クランク軸と連動して回転し、円筒状に形成された円筒部（１１）を有する駆動回転体（１０）と、前記カム軸と連動して回転し、前記円筒部の径方向の内側に配置された従動回転体（５０）と、アクチュエータ（２３０）により回転駆動される入力回転体（２０）と、前記駆動回転体に対する前記従動回転体の相対回転位相を保持するロック部材（８０）と、を備え、前記従動回転体は、周方向に互いに並んで形成された一対のロック解除部（６６）と、前記回転力を伝達する第１伝達部（６７）と、が形成された第１従動回転体（６０）と、前記カム軸に固定され、前記円筒部の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する外周面部（７５）と、前記第１伝達部に係合し前記回転力が伝達される第２伝達部（７７）と、が形成された第２従動回転体（７０）と、を有し、前記ロック部材は、前記円筒部の内周面と前記外周面部と前記一対のロック解除部とにより囲まれて形成された収容部（９０）に配置され、前記一対のロック解除部に対して前記周方向にそれぞれ対向する一対のロック部（８２）と、弾性を有し前記一対のロック部を互いに離れる方向に付勢する弾性部（８４）と、を有する。

この形態のバルブタイミング調整装置によれば、弾性部により互いに離れる方向に付勢された一対のロック部を有するロック部材が、駆動回転体の円筒部の内周面と第２従動回転体の外周面部と第１従動回転体の一対のロック解除部とにより囲まれて形成された収容部に配置されている。このため、一対のロック部が収容部の周方向の両端部にそれぞれ嵌まり込むことにより位相を保持できるので、内燃機関の停止中に外力により位相がずれることを抑制できる。また、第１従動回転体に形成された一対のロック解除部が、一対のロック部と周方向にそれぞれ対向しているので、アクチュエータの駆動により入力回転体の回転力をロック解除部へと伝達させて、周方向に対向するロック部によるロックを解除できる。また、第１従動回転体に形成された第１伝達部と第２従動回転体に形成された第２伝達部とが係合するので、第１従動回転体の回転力を第２従動回転体へと伝達でき、駆動回転体に対する従動回転体の相対回転位相を変更できる。したがって、内燃機関の停止中に外力により位相がずれることを抑制しつつ、内燃機関の停止中や内燃機関の回転数が小さい状態においてもアクチュエータにより位相変更を可能とすることができる。

本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、バルブタイミング調整装置の製造方法、バルブタイミング調整装置を備える内燃機関、かかる内燃機関を備える車両等の形態で実現することができる。

バルブタイミング調整装置の概略構成を示す断面図である。バルブタイミング調整装置の概略構成を示す分解斜視図である。図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。図１のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面を示す断面図である。図３の領域Ｖを拡大して示す拡大断面図である。

Ａ．第１実施形態：
図１に示す第１実施形態のバルブタイミング調整装置１００は、図示しない車両が備える内燃機関２００において、クランク軸２１０の回転位相に対し、バルブを開閉するカム軸２２０の回転位相を調整する。バルブタイミング調整装置１００は、カム軸２２０の回転軸心ＡＸ１に沿った方向（以下、「軸方向ＡＤ」とも呼ぶ）において、カム軸２２０の端部に締結されている。

図１および図２に示すように、本実施形態のバルブタイミング調整装置１００は、いわゆるＫ－Ｈ－Ｖ型の遊星歯車機構の減速機構を含んで構成され、アクチュエータとしての電動モータ２３０により駆動される。電動モータ２３０は、内燃機関２００の全体動作を制御する図示しないＥＣＵにより制御される。バルブタイミング調整装置１００は、駆動回転体１０と、入力回転体２０と、遊星回転体３０と、継手部４０と、従動回転体５０と、３つのロック部材８０とを備える。

駆動回転体１０は、カム軸２２０の回転軸心ＡＸ１を中心に、クランク軸２１０と連動して回転する。駆動回転体１０は、略有底筒状の外観形状を有し、円筒部１１と、駆動底部１５とを有する。円筒部１１は、略円筒状の外観形状を有する。円筒部１１の外周面には、スプロケット１２が形成されている。図１に示すように、スプロケット１２と、クランク軸２１０に形成されたスプロケット２１２とには、タイミングチェーン２１５が掛け渡される。クランク軸２１０の機関トルクがタイミングチェーン２１５を介してスプロケット１２に伝達することにより、駆動回転体１０は、クランク軸２１０と連動して回転する。なお、タイミングチェーン２１５に代えてタイミングベルト等が用いられてもよい。

図１および図２に示すように、円筒部１１の径方向内側には、従動回転体５０が配置されている。円筒部１１の内周面のうち、軸方向ＡＤにおいて駆動底部１５側とは反対側に位置する開口側には、内歯車部１３が形成されている。内歯車部１３は、径方向内側に向かって形成された複数の内歯を有する。また、円筒部１１の内周面のうち、軸方向ＡＤにおいて駆動底部１５側には、径方向内側に向かって突出する３つのストッパ部１７が周方向に並んで形成されている。ストッパ部１７についての詳細な説明は、後述する。図１に示すように、駆動底部１５は、軸方向ＡＤにおいて電動モータ２３０側とは反対側に位置している。駆動底部１５の略中央には、軸方向ＡＤに貫通する挿入孔１６が形成されている。挿入孔１６には、カム軸２２０の端部が挿入されている。なお、「径方向」とは、軸方向ＡＤに直交する方向を意味する。

入力回転体２０は、略円筒状の外観形状を有し、電動モータ２３０の出力軸２３２と接続されて回転駆動される。入力回転体２０は、回転軸心ＡＸ１を中心に回転する。入力回転体２０は、偏心部２１と、カバー部２５とを有する。偏心部２１の外周面は、回転軸心ＡＸ１に対して偏心している。以下の説明では、偏心部２１の外周面の軸心を、偏心軸心ＡＸ２とも呼ぶ。偏心部２１の径方向外側には、遊星回転体３０と従動回転体５０とが軸方向ＡＤに互いに並んで配置されている。カバー部２５は、円環板状の外観形状を有し、入力回転体２０のうち電動モータ２３０側の端部を構成している。

遊星回転体３０は、偏心部２１の径方向外側に配置され、偏心軸心ＡＸ２を中心に回転する。遊星回転体３０の径方向内側には、遊星ベアリング３８が設けられている。遊星回転体３０の外周面には、外歯車部３３が形成されている。外歯車部３３は、径方向外側に向かって形成された複数の外歯を有する。外歯車部３３は、駆動回転体１０に形成された内歯車部１３と互いに噛み合う。遊星回転体３０は、駆動回転体１０に対して入力回転体２０が相対回転するとき、偏心軸心ＡＸ２を中心に自転しつつ、回転軸心ＡＸ１まわりに公転する遊星運動を行なう。遊星回転体３０の自転速度は、入力回転体２０の回転速度に対して減速される。また、遊星回転体３０のうち軸方向ＡＤにおいて電動モータ２３０側とは反対側には、環状凹部３４が形成されている。環状凹部３４には、後述する継手部４０の環状部４１のうち、軸方向ＡＤにおいて電動モータ２３０側の部分が収容される。また、環状凹部３４には、径方向外側に延設された図示しない４つの偏心吸収凹部が、周方向に互いに並んで形成されている。各偏心吸収凹部には、後述する継手部４０の偏心吸収凸部４４のうち、軸方向ＡＤにおいて電動モータ２３０側の部分がそれぞれ係合する。

図１および図２に示すように、継手部４０は、遊星回転体３０と従動回転体５０との間の偏心を吸収しながら動力を伝達する。継手部４０は、環状部４１と、４つの偏心吸収凸部４４とを有する。環状部４１は、略環状の外観形状を有する。４つの偏心吸収凸部４４は、環状部４１から径方向外側に向かってそれぞれ突出し、周方向に互いに並んで形成されている。偏心吸収凸部４４は、遊星回転体３０に形成された偏心吸収凹部と後述する従動回転体５０に形成された偏心吸収溝部６４との間において、径方向に沿ってスライドする。これにより、継手部４０は、径方向に沿って揺動する。

従動回転体５０は、回転軸心ＡＸ１を中心として、カム軸２２０と連動して回転する。従動回転体５０は、センターボルト２４０によってカム軸２２０の軸方向ＡＤの端部に締結され、駆動回転体１０に対して相対回転可能に構成されている。従動回転体５０は、第１従動回転体６０と第２従動回転体７０とを有し、駆動回転体１０の円筒部１１の径方向内側に配置されている。

第１従動回転体６０には、入力回転体２０の回転力が伝達される。本実施形態では、遊星回転体３０および継手部４０を介して、入力回転体２０の回転力が間接的に第１従動回転体６０へと伝達される。第１従動回転体６０は、プレート部６１と、４つの壁部６２と、６つのロック解除部６６とを有する。

プレート部６１は、円環板状の外観形状を有する。プレート部６１の略中央には、開口部６３が形成されている。開口部６３には、後述する第２従動回転体７０の挿入部７１が挿入される。４つの壁部６２は、プレート部６１から軸方向ＡＤに沿って電動モータ２３０側に向かってそれぞれ突出し、所定の間隔を空けて周方向に互いに並んで形成されている。４つの壁部６２とプレート部６１とにより囲まれる空間には、継手部４０の環状部４１のうち軸方向ＡＤにおいて電動モータ２３０側とは反対側の部分が収容される。図２に示すように、周方向に隣り合う壁部６２の間は、それぞれ偏心吸収溝部６４として機能する。各偏心吸収溝部６４には、継手部４０に形成された偏心吸収凸部４４がそれぞれ係合する。

図１ないし図３に示すように、６つのロック解除部６６は、プレート部６１から軸方向ＡＤに沿って電動モータ２３０側とは反対側に向かってそれぞれ突出し、間隔を空けて周方向に互いに並んで形成されている。各ロック解除部６６は、周方向にロック部材８０を押すことにより、位相のロックを解除する。位相のロックおよびロックの解除についての詳細な説明は、後述する。周方向に隣り合うロック解除部６６の間の空間は、後述する収容部９０と係合溝部６７とのうちのいずれか一方として機能する。収容部９０と係合溝部６７とは、周方向に交互に並んでいる。このため、収容部９０と係合溝部６７とは、それぞれ３つずつ形成されている。このような構成により、ロック解除部６６と係合溝部６７と収容部９０とは、互いに同周上に位置している。各係合溝部６７には、後述する第２従動回転体７０の各突出部７７がそれぞれ係合する。各係合溝部６７は、遊星回転体３０および継手部４０を介して第１従動回転体６０へと伝達される入力回転体２０の回転力を、第２従動回転体７０へと伝達する第１伝達部として機能する。

第２従動回転体７０は、略有底筒状の外観形状を有し、カム軸２２０に固定されている。第２従動回転体７０は、従動底部７２と、挿入部７１と、６つの外周面部７５とを有する。

図１および図４に示すように、従動底部７２は、径方向に沿って形成され、第２従動回転体７０のうち電動モータ２３０側とは反対側の端部を構成している。従動底部７２の略中央には、軸方向ＡＤに貫通するボルト挿入孔７３が形成されている。ボルト挿入孔７３には、回転軸心ＡＸ１に沿ってセンターボルト２４０が挿入されている。また、従動底部７２には、図４に示すように、軸方向ＡＤに貫通する供給孔７４がボルト挿入孔７３と連なって形成されている。供給孔７４には、カム軸２２０側から潤滑油が供給される。これにより、バルブタイミング調整装置１００の内部が潤滑される。

図１および図２に示す挿入部７１は、従動底部７２から軸方向ＡＤに沿って電動モータ２３０側に向かって筒状に突出して形成されている。挿入部７１は、第１従動回転体６０の開口部６３に挿入されている。挿入部７１の径方向内側には、従動ベアリング７８が設けられている。

図３に示す断面において、第２従動回転体７０の外周部は、軸方向ＡＤに見て略六角形の断面視形状を有する。６つの外周面部７５は、かかる略六角形の各辺を構成する面に沿って形成されている。換言すると、６つの外周面部７５は、径方向に略直交する外周面をそれぞれ有し、周方向に互いに連続して並んで形成されている。各外周面部７５の曲率半径は、無限大とみなすことができるので、駆動回転体１０の円筒部１１の曲率半径よりも大きい。本実施形態では、６つの外周面部７５のうち、突出部７７が形成された外周面部７５と、突出部７７が形成されていない外周面部７５とが、周方向に交互に並んで形成されている。このような構成により、第２従動回転体７０には、３つの突出部７７が形成されていることとなる。

各突出部７７は、各外周面部７５から径方向の外側に向かってそれぞれ突出して形成されている。各突出部７７のうち軸方向ＡＤにおいて電動モータ２３０側の部分は、第１従動回転体６０に形成された各係合溝部６７とそれぞれ係合する。また、各突出部７７のうち軸方向ＡＤにおいて電動モータ２３０側とは反対側の部分は、駆動回転体１０に形成された各ストッパ部１７と周方向に当接する。突出部７７のうち係合溝部６７と係合する部分は、第１従動回転体６０から回転力が伝達される第２伝達部として機能し、突出部７７のうちストッパ部１７と当接する部分は、駆動回転体１０に対する従動回転体５０の相対回転の限度を定める位相規制部として機能する。突出部７７の機能についての詳細な説明は、後述する。

図２および図３に示す３つのロック部材８０は、駆動回転体１０に対する従動回転体５０の相対回転位相を保持する。すなわち、位相をロックする。各ロック部材８０は、一対のロック部８２と弾性部８４とをそれぞれ有する。各ロック部８２は、金属製のボールによりそれぞれ構成されている。弾性部８４は、弾性を有し、一対のロック部８２を互いに離れる方向に付勢している。本実施形態において、弾性部８４は、一対のロック部８２の間に挿入されているが、一対のロック部８２に接合されていてもよい。本実施形態において、弾性部８４は、圧縮コイルバネにより構成されている。

図３に示すように、各ロック部材８０は、駆動回転体１０の円筒部１１の内周面と、第２従動回転体７０の外周面部７５と、一対のロック解除部６６とにより囲まれて形成された収容部９０にそれぞれ配置されている。ここで、「一対のロック解除部６６」とは、一対のロック部８２に対して周方向にそれぞれ対向する２つのロック解除部６６を意味する。本実施形態のバルブタイミング調整装置１００は、３つのロック部材８０を備えているので、三対のロック解除部６６を備えていることとなる。各ロック部材８０による位相のロックおよびロックの解除についての詳細な説明は、後述する。

図４に示すように、駆動回転体１０の円筒部１１の内周面には、径方向内側に向かって突出する３つのストッパ部１７が周方向に並んで形成されている。周方向に隣り合うストッパ部１７の間には、第２従動回転体７０の突出部７７がそれぞれ配置されている。以降の説明では、或る突出部７７に対して周方向の両側に位置するストッパ部１７を、「一対のストッパ部１７」とも呼ぶ。一対のストッパ部１７は、或る突出部７７を周方向に挟む位置に形成されている。本実施形態のバルブタイミング調整装置１００が備える第２従動回転体７０には、３つの突出部７７が形成されている。このため、駆動回転体１０には、各ストッパ部１７を重複カウントするものとして合計三対のストッパ部１７が形成されていることとなる。具体的には、各ストッパ部１７は、或る突出部７７が進角方向に当接可能に構成されているとともに、或る突出部７７とは異なる突出部７７が遅角方向に当接可能に構成されている。

ストッパ部１７は、軸方向ＡＤの位置がロック解除部６６とずれた位置に形成されている。換言すると、ストッパ部１７の軸方向ＡＤの位置は、ロック解除部６６の軸方向ＡＤの位置と並んでいる。このような構成により、突出部７７のうち軸方向ＡＤにおいて電動モータ２３０側の部分は、第１従動回転体６０に形成された係合溝部６７と係合し、突出部７７のうち軸方向ＡＤにおいて電動モータ２３０側とは反対側の部分は、周方向においてストッパ部１７と当接する。一対のストッパ部１７の間の周方向に沿った角度に応じて、位相の変更角θが規定されている。

以上のような構成を備えるバルブタイミング調整装置１００は、入力回転体２０の回転速度を減速して従動回転体５０へと伝達し、駆動回転体１０に対する従動回転体５０の相対回転位相を変更させ、クランク軸２１０に対するカム軸２２０の位相を変更させる。これにより、かかる位相に応じたバルブタイミングを実現する。

入力回転体２０の回転速度と駆動回転体１０の回転速度とが同じである場合には、遊星回転体３０が遊星運動せず、駆動回転体１０および従動回転体５０と連れ回りする。その結果、駆動回転体１０に対する従動回転体５０の相対回転位相が変更されず、クランク軸２１０に対するカム軸２２０の位相が変更されないので、バルブタイミングが保持される。

他方、入力回転体２０の回転速度が駆動回転体１０の回転速度よりも速い場合には、遊星回転体３０が遊星運動し、駆動回転体１０に対して従動回転体５０が遅角側へと相対回転し、クランク軸２１０に対してカム軸２２０が遅角側へと相対回転するので、バルブタイミングが遅角する。なお、一対のストッパ部１７の間に位置する突出部７７が遅角方向のストッパ部１７に当接すると、駆動回転体１０に対する従動回転体５０の遅角方向への相対回転が規制されて最遅角の位相となる。

また、入力回転体２０の回転速度が駆動回転体１０の回転速度よりも遅い場合、または、入力回転体２０の回転方向が駆動回転体１０の回転方向と反対方向である場合には、遊星回転体３０が遊星運動し、駆動回転体１０に対して従動回転体５０が進角側へ相対回転し、クランク軸２１０に対してカム軸２２０が進角側へと相対回転するので、バルブタイミングが進角する。なお、一対のストッパ部１７の間に位置する突出部７７が進角方向のストッパ部１７に当接すると、駆動回転体１０に対する従動回転体５０の進角方向への相対回転が規制されて最進角の位相となる。

図５を参照して、位相のロックおよびロックの解除について説明する。内燃機関２００を停止させる際には、予め所望の位相に調整した状態で内燃機関２００を停止させる場合がある。このような場合としては、例えば、内燃機関２００の次回始動時に所望のバルブタイミングを実現させるために所望の位相に調整する場合が想定される。ここで、吸気弁がバルブスプリングにより閉方向に付勢されていること等に起因して、カム軸２２０には、トルクが発生している。本実施形態のバルブタイミング調整装置１００では、ロック部材８０により位相を保持する、すなわち位相をロックすることで、カム軸２２０のトルクに起因して内燃機関２００の停止中に位相がずれることを抑制している。本実施形態において、「内燃機関２００の停止中」とは、クランク軸２１０が回転していない状態を意味する。また、「内燃機関２００の運転中」とは、内燃機関２００の燃焼室における連続的な爆発によりクランク軸２１０にトルクが発生している状態を意味する。

図５では、説明の便宜上、収容部９０を周方向において二分した第１収容部９１と第２収容部９２とを図示している。図５に示す断面において、各収容部９１、９２は、それぞれ円筒部１１と外周面部７５とロック解除部６６とに囲まれた略楔形の断面視形状を有する。この理由は、径方向に互いに対向する円筒部１１と外周面部７５との間の隙間が、外周面部７５の中央部で最大となっており、かかる中央部から周方向に離れるにつれて次第に小さくなっているからである。上述のように、一対のロック部８２は、弾性部８４によって互いに離れる方向に付勢されている。したがって、一対のロック部８２は、円筒部１１と外周面部７５との間の隙間が小さくなる方向に向かってそれぞれ付勢され、かかる隙間に嵌まり込む。換言すると、一対のロック部８２は、収容部９０の周方向の両端部にそれぞれ嵌まり込む。これにより、カム軸２２０のトルクに起因して従動回転体５０が駆動回転体１０に対して相対回転することが抑制されて、位相がロックされる。一対のロック部８２により位相がロックされるので、進角方向と遅角方向との両方向において位相がずれることが抑制される。なお、図５では、図示の便宜上、各ロック部８２と収容部９０の外縁とをわずかに離間させて示している。

図５では、白抜きの矢印により、進角方向と遅角方向のうち進角方向にロックが解除される様子を代表して示している。本実施形態のバルブタイミング調整装置１００は、電動モータ２３０を駆動することによりロックを解除する。図５に示す例では、入力回転体２０の回転力が第１従動回転体６０へと伝達することで、第１従動回転体６０が白抜きの矢印で示す進角方向に回転する。これにより、ロック解除部６６から周方向に対向する一方のロック部８２に荷重が加えられ、かかるロック部８２が収容部９０の周方向の外縁部から中央部に向かう進角方向へと押されて弾性部８４が圧縮され、進角方向にロックが解除される。また、係合溝部６７によって、係合する突出部７７が進角方向へと押される。これにより、第１従動回転体６０から回転力が第２従動回転体７０へと伝達され、第２従動回転体７０が第１従動回転体６０と一体となって回転し、駆動回転体１０に対して従動回転体５０が進角側へと相対回転する。したがって、ロックが解除される前と比較して位相が進角する。

他方、ロックが解除される前と比較して位相を遅角させる場合には、駆動回転体１０の回転方向とは反対の方向に入力回転体２０を回転させる。これにより、第１従動回転体６０が遅角方向に回転し、ロック解除部６６によって遅角方向にロックが解除される。また、係合溝部６７と突出部７７とにより第１従動回転体６０の回転力が第２従動回転体７０へと伝達され、駆動回転体１０に対して従動回転体５０が遅角側へと相対回転し、ロックが解除される前と比較して位相が遅角する。

本実施形態において、電動モータ２３０は、本開示におけるアクチュエータの下位概念に相当し、吸気弁は、本開示におけるバルブの下位概念に相当する。また、係合溝部６７は、本開示における第１伝達部の下位概念に相当し、突出部７７は、本開示における第２伝達部の下位概念に相当する。また、突出部７７が形成されていない外周面部７５は、本開示における外周面部の下位概念に相当する。

以上説明した本実施形態のバルブタイミング調整装置１００によれば、弾性部８４により互いに離れる方向に付勢された一対のロック部８２を有するロック部材８０が、駆動回転体１０の円筒部１１の内周面と第２従動回転体７０の外周面部７５と第１従動回転体６０の一対のロック解除部６６とにより囲まれて形成された収容部９０に配置されている。このため、一対のロック部８２が収容部９０の周方向の両端部にそれぞれ嵌まり込むことにより位相を保持するので、進角方向と遅角方向との両方向において位相がずれることを抑制でき、カム軸２２０のトルクに起因して内燃機関２００の停止中に位相がずれることを抑制できる。また、第１従動回転体６０に形成された一対のロック解除部６６が、一対のロック部８２と周方向にそれぞれ対向しているので、電動モータ２３０の駆動により入力回転体２０の回転力をロック解除部６６へと伝達させて、周方向に対向するロック部８２によるロックを解除できる。また、第１従動回転体６０に形成された係合溝部６７と第２従動回転体７０に形成された突出部７７とが係合するので、第１従動回転体６０の回転力を第２従動回転体７０へと伝達でき、駆動回転体１０に対する従動回転体５０の相対回転位相を変更できる。このように、電動モータ２３０を駆動させることにより、ロックを解除して位相変更できる。したがって、内燃機関２００の停止中に外力により位相がずれることを抑制しつつ、内燃機関２００の停止中や内燃機関の回転数が小さい状態においても電動モータ２３０により位相変更を可能とすることができる。

ここで、例えば、駆動回転体に形成されたロック爪が従動回転体の外周面に形成されたロック溝に対して外周側へと外れることによりロックを解除する構成等、内燃機関２００の運転によりクランク軸２１０が回転する際の遠心力によってロックを解除する構成では、遠心力が小さい場合にロックを解除できない。より具体的には、位相のロックとロックの解除とが、回転軸心からロック爪までの距離およびロック爪の質量等に依存して切り替えられる構成では、内燃機関２００の回転数が或る回転数以下の場合にロックを解除できない。このため、例えば、内燃機関２００を停止する際にロックしておいた位相から、最遅角の位相等の所望の位相に変更して内燃機関２００を始動させたい場合等の、内燃機関２００の停止中に位相を変更したいという要請を満たせない。

これに対し、本実施形態のバルブタイミング調整装置１００によれば、電動モータ２３０を駆動させることによりロックを解除するので、ロックの解除にクランク軸２１０の遠心力を要さない。このため、内燃機関２００の停止中や内燃機関２００の回転数が小さい状態においても、ロックを解除して位相変更することができる。

また、弾性部８４と一対のロック部８２とを有するロック部材８０により、駆動回転体１０に対する従動回転体５０の相対回転位相を保持するので、位相がずれることを抑制するための構造が複雑化することを抑制できる。また、一対のロック部８２がそれぞれ円筒部１１と外周面部７５と周方向に対向するロック解除部６６とに囲まれた略楔形の断面視形状を有する第１収容部９１または第２収容部９２に収容されているので、進角方向と遅角方向との両方向において位相がずれることを抑制できる。また、一対のロック解除部６６を備えるので、進角方向と遅角方向との両方向において位相のロックを解除できる。このため、ロックの解除における利便性の低下を抑制できる。

また、本実施形態のバルブタイミング調整装置１００では、ロック部８２とロック解除部６６とを、それぞれ三対ずつ備えているので、周方向におけるバランスが崩れることを抑制できる。また、一対のロック部８２が金属製のボールによりそれぞれ構成され、弾性部８４が圧縮コイルバネにより構成されているので、ロック部材８０の構成を簡素化でき、ロック部材８０の製造に要するコストが増大することを抑制できる。

また、一対のロック解除部６６と係合溝部６７とが同周上に形成されているので、従動回転体５０の軸方向ＡＤに沿った寸法が大型化することを抑制でき、バルブタイミング調整装置１００の大型化を抑制できる。

また、第１従動回転体６０の係合溝部６７に第２従動回転体７０の突出部７７が係合することにより回転力が伝達されるので、バルブタイミング調整装置１００の回転軸心ＡＸ１に沿ってセンターボルト２４０が配置されている構成等、回転力を伝達する部材をロック部材８０よりも径方向内側に配置することができない構成においても、回転力の伝達を実現できる。このため、第１従動回転体６０から第２従動回転体７０への回転力の伝達を実現するための構造が複雑化することを抑制でき、バルブタイミング調整装置１００の製造に要するコストが増大することを抑制できる。

また、駆動回転体１０の円筒部１１において、ロック解除部６６と軸方向ＡＤに互いに並ぶ位置であって突出部７７に対して周方向の両側の位置に、径方向の内側に向かってそれぞれ突出する一対のストッパ部１７が形成されている。このため、ストッパ部１７と突出部７７との周方向の当接により、駆動回転体１０と従動回転体５０との相対回転の限度を定めることができる。また、突出部７７が、回転力が伝達される動力伝達部としての第２伝達部の機能と位相規制部の機能とを兼用しているので、部品点数の増加を抑制でき、バルブタイミング調整装置１００の大型化を抑制できる。

Ｂ．他の実施形態：
（１）上記実施形態におけるロック部材８０の構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、各ロック部８２は、金属製のボールにより構成されていたが、金属に限らず任意の材料により形成されていてもよく、球状に限らず軸方向ＡＤに沿った筒状や、径方向に沿った断面視形状が略楔形等、収容部９０の周方向の両端部に嵌まり込むことが可能な任意の外観形状を有していてもよい。また、例えば、弾性部８４は、圧縮コイルバネにより構成されていたが、圧縮コイルバネに限らず他の形式のバネやゴム等、弾性を有して一対のロック部８２を互いに離れる方向に付勢可能な任意の部材により構成されていてもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（２）上記実施形態における従動回転体５０の構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、一対のロック解除部６６と係合溝部６７とが同周上に形成されていなくてもよい。換言すると、一対のロック解除部６６と係合溝部６７とが、軸方向ＡＤに互いに並ぶ位置に形成されていてもよい。また、例えば、径方向内側に向かって突出する第１伝達部としての突出部が第１従動回転体６０に形成され、かかる突出部と係合可能な第２伝達部としての係合溝部が第２従動回転体７０に形成されていてもよい。また、例えば、第２従動回転体７０に形成された突出部７７が、位相規制部としての機能を兼用していなくてもよい。また、例えば、外周面部７５は、径方向に略直交するように形成されていたが、径方向に略直交する態様に限らず、円筒部１１の内周面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する円弧面状に形成される態様であってもよい。すなわち一般には、第２従動回転体７０には、円筒部１１の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する外周面部７５が形成されていてもよい。また、例えば、突出部７７が形成されていない外周面部７５の外周面は、任意の形状であってもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（３）上記実施形態のバルブタイミング調整装置１００では、３つのロック部材８０を備えていたが、３つに代えて１つや４つ等、任意の数のロック部材８０を備える態様であってもよい。かかる態様においては、ロック部材８０の数に対応させて、一対または複数対のロック解除部６６が形成されていてもよい。かかる構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（４）上記実施形態において、バルブタイミング調整装置１００は、いわゆるＫ－Ｈ－Ｖ型の遊星歯車機構を含んで構成されていたが、Ｋ－Ｈ－Ｖ型に限らず、いわゆる２Ｋ－Ｈ型や、３Ｋ型の遊星歯車機構を含んで構成される態様であってもよい。また、遊星歯車機構に代えて、波動歯車を有する波動歯車機構を含んで構成されていてもよく、径方向において内歯と対向する複数のローラと保持器とを有する減速機構を含んで構成されていてもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（５）上記実施形態において、バルブタイミング調整装置１００は、電動モータ２３０の駆動力によりクランク軸２１０に対するカム軸２２０の相対回転位相を変更していたが、電動モータ２３０に限らず、ブレーキ式アクチュエータ等の任意のアクチュエータの駆動力により相対回転位相を変更してもよい。また、駆動軸としてのクランク軸２１０から中間の軸を介して動力が伝達される従動軸としてのカム軸２２０の端部に固定されていてもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０駆動回転体、１１円筒部、２０入力回転体、５０従動回転体、６０第１従動回転体、６６ロック解除部、６７係合溝部（第１伝達部）、７０第２従動回転体、７５外周面部、７７突出部（第２伝達部）、８０ロック部材、８２ロック部、８４弾性部、９０収容部、１００バルブタイミング調整装置、２００内燃機関、２１０クランク軸、２２０カム軸、２３０電動モータ（アクチュエータ）

Claims

内燃機関（２００）において、クランク軸（２１０）の回転位相に対しバルブを開閉するカム軸（２２０）の回転位相を調整するバルブタイミング調整装置（１００）であって、
前記クランク軸と連動して回転し、円筒状に形成された円筒部（１１）を有する駆動回転体（１０）と、
前記カム軸と連動して回転し、前記円筒部の径方向の内側に配置された従動回転体（５０）と、
アクチュエータ（２３０）により回転駆動される入力回転体（２０）と、
前記駆動回転体に対する前記従動回転体の相対回転位相を保持するロック部材（８０）と、
を備え、
前記従動回転体は、
前記入力回転体の回転力が伝達され、周方向に互いに並んで形成された一対のロック解除部（６６）と、前記回転力を伝達する第１伝達部（６７）と、が形成された第１従動回転体（６０）と、
前記カム軸に固定され、前記円筒部の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する外周面部（７５）と、前記第１伝達部に係合し前記回転力が伝達される第２伝達部（７７）と、が形成された第２従動回転体（７０）と、
を有し、
前記ロック部材は、前記円筒部の内周面と前記外周面部と前記一対のロック解除部とにより囲まれて形成された収容部（９０）に配置され、前記一対のロック解除部に対して前記周方向にそれぞれ対向する一対のロック部（８２）と、弾性を有し前記一対のロック部を互いに離れる方向に付勢する弾性部（８４）と、を有する、
バルブタイミング調整装置。
請求項１に記載のバルブタイミング調整装置において、
前記一対のロック解除部と前記第１伝達部とは、同周上に形成されている、
バルブタイミング調整装置。
請求項１または請求項２に記載のバルブタイミング調整装置において、
前記第２伝達部は、前記径方向の外側に向かって突出して形成された突出部（７７）により構成され、
前記第１伝達部は、前記突出部と係合する係合溝部（６７）により構成されている、
バルブタイミング調整装置。
請求項３に記載のバルブタイミング調整装置において、
前記円筒部には、前記径方向に直交する軸方向（ＡＤ）の位置が前記一対のロック解除部とずれており前記突出部に対して前記周方向の両側の位置に、前記径方向の内側に向かってそれぞれ突出する一対のストッパ部（１７）が形成されている、
バルブタイミング調整装置。