JPH0510112A - 回転位相調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】本発明は、エンジン回転数の変動に対する安定
性が向上し、中間位置での位相制御が高い精度で実施可
能となり、しかも小型でありながら大きな位相角調整が
可能になる回転位相調整装置を提供しようとするもので
ある。 【構成】本発明は、一方の回転部材１に、位相調整に応
じて軸方向に変位されるピストン１２を同軸的に設ける
とともに、このピストンの軸方向変位を径方向の移動に
変換するシフタ２０を設け、このシフタの径方向動作を
周方向動作に変換する偏心カム機構２５偏心大カム２
７、偏心小カム３０，を設け、かつこの偏心カム機構に
よる周方向の移動を増幅して他方の回転部材に伝える遊
星歯車機構３５遊星歯車３７、固定内歯３８、太陽歯車
３９，を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンにより回転駆
動される駆動側回転部材とこの駆動側回転部材により回
転駆動される従動側回転部材との間に設けられ、これら
両回転部材間の回転位相を調整する装置に係わり、例え
ば、エンジンの吸・排気バルブの開閉時期を運転状態に
応じて調整するバルブタイミング調整装置に適用して有
効な装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの吸・排気バルブの開閉時期は
運転状態に応じて進角・遅角調整する必要があり、この
ためバルブタイミング調整装置が用いられている。この
種のバルブタイミング調整装置として従来、特開昭６２
−１９１６０６号公報に示されたヘリカルスプラインを
用いたものが知られている。

【０００３】すなわち、このものは、エンジンのクラン
ク軸により回転駆動されるカムプーリと、吸・排気バル
ブを作動させるカムシャフトを同軸的に配置し、これら
カムプーリとカムシャフトに相互に対向してヘリカル外
歯およびヘリカル内歯を設けるとともに、これらヘリカ
ル外歯とヘリカル内歯の間に中間ヘリカル歯車を設け、
上記カムプーリの回転をこれらヘリカルスプライン機構
を介してカムシャフトに伝えるようにしてある。そし
て、上記カムシャフトに同軸的にピストンを設け、この
ピストンを油圧により軸方向に変位するようにし、この
ピストンの軸方向動作を上記中間ヘリカル歯車に伝え、
この中間ヘリカル歯車が軸方向に移動した場合に、上記
ヘリカル内歯によりカムシャフトを相対的に周方向移動
させるようになっている。

【０００４】したがって、このような構造の場合、エン
ジンの運転状況に応じて上記ピストンに作用する油圧を
調整すれば、ピストンが軸方向に移動し、このピストン
の軸方向移動を上記ヘリカルスプライン機構により周方
向の動作に変換し、この結果、カムシャフトの位相が変
化する。このため上記カムシャフトにより作動される吸
・排気バルブの開閉タイミングを調整することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなヘリカルスプライン機構を使用した吸・排気バル
ブの開閉時期調整装置は、エンジン回転数の変動に対し
て中間ヘリカル歯車の安定性が悪く、このためピストン
の軸方向位置が中間となるような中間位置の制御が困難
となり、オン・オフ制御のみに使用される場合が多かっ
た。また、位相角を大きく要求する場合はピストンのス
トロークを長くしなければならず、装置が大型になる不
具合がある。

【０００６】本発明は、このような事情にもとづきなさ
れたもので、その目的とするのは、エンジン回転数の変
動に対する安定性が向上し、中間位置での位相制御が高
い精度で実施可能となり、しかも小型でありながら大き
な位相角調整が可能になる回転位相調整装置を提供しよ
うとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
本発明は、一方の回転部材に、位相調整に応じて軸方向
に変位されるピストンを同軸的に設けるとともに、この
ピストンの軸方向変位を径方向の移動に変換するシフタ
を設け、このシフタの径方向動作を周方向動作に変換す
る偏心カム機構を設け、かつこの偏心カム機構による周
方向の移動を増速して従動側回転部材に伝える遊星歯車
機構を備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の構造によれば、エンジンの運転状態に
応じてピストンの軸方向位置を調整すると、このピスト
ンの軸方向変位はシフタを径方向に移動させ、このシフ
タの径方向動作は偏心カム機構によって周方向に変換さ
れる。偏心カム機構はある程度の摺動摩擦力をもつの
で、回転変動が大きな場合でも比較的安定し、中間位置
制御が可能である。また、偏心カム機構に変換された周
方向の動きは遊星歯車機構により増幅されるので、大き
な位相角調整が可能になる。しかもこの場合、増幅手段
として遊星歯車機構を用いるので、装置が大型化するこ
とはない。

【０００９】

【実施例】以下本発明について、エンジンの吸・排気バ
ルブの開閉時期を運転状態に応じて調整するバルブタイ
ミング調整装置に適用した一実施例にもとづき説明す
る。

【００１０】図において１はエンジンのクランクシャフ
トであり、本発明の駆動側回転部材に相当する。このク
ランクシャフト１にはハウジング２が固定されている。
ハウジング２は、内胴部３および外胴部４ならびにこれ
ら内胴部３および外胴部４を相互に連結する円板部５を
一体に備えており、内胴部３が上記クランクシャフト１
の端部に嵌合され、キー６およびボルト７によってクラ
ンクシャフト１と一体に回転するように結合されてい
る。

【００１１】ハウジング２の軸方向両端部はそれぞれ前
面カバー８および後面カバー９により閉塞されており、
これらカバー８、９はそれぞれボルト１０によりハウジ
ング２に固定されている。

【００１２】上記ハウジング２の内胴部３と前面カバー
８とで囲まれた空間にはシリンダ部１１が形成されてお
り、このシリンダ部１１にはピストン１２が軸方向へ摺
動自在に嵌挿されている。

【００１３】上記シリンダ部１１の空間はハウジング２
の内胴部３の内部に通じている。内胴部３の内部は、上
記クランクシャフト１およびボルト７に形成した油路１
３に通じている。油路１３は切換弁１４およびポンプ１
５を介して油タンク１６に通じている。ポンプ１５はエ
ンジンにより駆動される送油ポンプであり、油タンク１
６内の作動油を上記油路１３を介してシリンダ部１１に
送る。

【００１４】上記切換弁１４には他の切換弁１７がバイ
パスして接続されている。上記切換弁１４および１７
は、それぞれ電子制御器１８により開閉制御されるよう
になっており、この電子制御器１８は、カムシャフトま
たはこれと同期して回転する回転部材の実位相角度およ
び目標位相角度にもとづき制御信号を発するようになっ
ている。一方の切換弁１４が開かれた場合は油タンク１
６の作動油が上記油路１３を介してシリンダ部１１に送
られ、また他の切換弁１７が開かれた場合はシリンダ部
１１の作動油が油タンク１６に戻される。上記シリンダ
部１１に嵌挿されたピストン１２は、このシリンダ部１
１に導入された作動油の圧力に応じて軸方向へ移動され
る。

【００１５】上記ハウジング２の内胴部３と外胴部４に
囲まれた空間には、径方向に分割された一対のシフタ２
０、２０が設けられている。これらシフタ２０、２０は
それぞれ径方向へ移動自在とされており、端面に形成し
た傾斜のカム面２０ａがピストン１２に形成した傾斜の
カム面１２ａに摺接している。本実施例のシフタ２０、
２０は、遠心力の影響を少なくするため、軽合金または
樹脂により形成されている。

【００１６】これら一対のシフタ２０、２０は、図２に
示すように、端部にそれぞれガイドロッド２１、２１が
貫通しており、したがってシフタ２０、２０はこれらガ
イドロッド２１、２１に案内されて径方向に移動自在と
なっており、またシフタ２０、２０は、これらガイドロ
ッド２１、２１に取着されたコイばね２２…により常に
径方向内側に向かって押圧付勢されている。

【００１７】各シフタ２０、２０の端部には偏心カム機
構２５が設けられている。偏心カム機構２５について説
明すると、上記シフタ２０、２０の端面にはそれぞれ伝
動ピン２６、２６が打込まれており、これら伝動ピン２
６、２６は偏心大カム２７、２７の偏心位置に摺動自在
に挿入されている。偏心大カム２７、２７は、ハウジン
グ１の円板部５に偏心して形成された円孔２８、２８内
に回動自在に嵌合されている。このため、前記シフタ２
０、２０がそれぞれ径方向に移動すると、この動きが伝
動ピン２６、２６を介して偏心大カム２７、２７に伝え
られ、これら各偏心大カム２７、２７は円孔２８、２８
内で回動変位する。

【００１８】これら各偏心大カム２７、２７には、それ
ぞれ偏心した位置に小円孔２９、２９を形成してあり、
これら小円孔２９、２９内にはそれぞれ偏心小カム３
０、３０が回動自在に嵌合されている。偏心小カム３
０、３０には、偏心した位置に偏心ピン３１、３１が摺
動自在に嵌合されており、これら偏心ピン３１、３１は
上記円板部５に隣接して設けた回転円板３２に打込まれ
ている。

【００１９】したがって、上記偏心大カム２７、２７が
円孔２８、２８内で回動変位すると、偏心小カム３０、
３０が回動し、この偏心小カム３０、３０の移動が偏心
ピン３１、３１を介して回転円板３２に伝えられる。す
なわち、上記シフタ２０、２０の径方向への動きは偏心
大カム２７、２７および偏心小カム３０、３０のリンク
作用により、回転円板３２の周方向の動きに変換するよ
うになっている。上記回転円板３２の周方向の変動は、
遊星歯車機構３５によりタイミングプーリ４０に伝えら
れる。

【００２０】すなわち、タイミングプーリ４０は本発明
の従動側回転部材に相当するものであり、ハウジング２
の軸方向端部に隣接し、駆動側のクランクシャフト１の
端部に回転自在に取付けられている。このタイミングプ
ーリ４０は、クランクシャフト１の回転をタイミングベ
ルト４１により図示しないカムシャフト側のタイミング
プーリを介して該カムシャフトに伝えるものである。な
お、タイミングプーリ４０と後面カバー９との間にはオ
イルシール４２が装着されている。

【００２１】上記後面カバー９と、前記ハウジング２の
内胴部３と、外胴部４とに囲まれた空間には上記遊星歯
車機構３５が設けられている。すなわち、前記回転円板
３２の端面には、図３に示すように、周方向に間隔を存
して例えば３本の支持軸３６…が取付けられており、こ
れら支持軸３６…にはそれぞれ遊星歯車３７…が回転自
在に取付けられている。そして、前記ハウジング２の内
胴部３の内面には固定内歯３８が形成されており、この
固定内歯３８には上記遊星歯車３７…が噛合っている。
また、上記タイミングプーリ４０には太陽歯車３９が形
成されており、この太陽歯車３９には上記遊星歯車３７
…が噛合っている。

【００２２】このため、前記回転円板３２が周方向に動
いた場合、支持軸３６…を介して遊星歯車３７…が周方
向に移動し、この場合外周囲の内歯３８は固定であるか
ら、太陽歯車３９が遊星歯車３７…の移動方向と同方向
の周方向へ、移動距離を倍にして移動される。つまり、
回転円板３２の周方向の移動が増幅されてタイミングプ
ーリ４０に伝えられ、タイミングプーリ４０の位相が変
化されるようになっている。

【００２３】なお、ハウジング２の外胴部４には、補機
駆動用のプーリ４５が形成されており、この補機駆動用
のプーリ４５には補機駆動用ベルト４６の一端が掛け渡
されている。補機駆動用ベルト４６の他端は補機側の従
動プーリ（図示しない）に巻き掛けられている。したが
って、クランクシャフト１の回転はハウジング２を通じ
てこの補機駆動用のプーリ４５により補機駆動用ベルト
４６を経て補機に伝えられ、補機を駆動する。

【００２４】また、ハウジング２の軸方向背面を覆う後
面カバー９には、例えば周方向に間隔を存して多数の回
転信号検出用の突起４７…を形成してある。この回転信
号検出用突起４７…をセンサーにより検出すれば、クラ
ンクシャフト１の回転数や回転角度位置などを検出する
ことができるようになっている。このような構成の実施
例について、その作用を説明する。

【００２５】エンジンの回転はクランクシャフト１から
ハウジング２に伝えられ、ハウジング２の内胴部３に形
成した固定内歯３８を通じて遊星歯車３７…を自転させ
ることなく公転させ、太陽歯車３９を回転させる。した
がって、タイミングプーリ４０が回転され、このタイミ
ングプーリ４０の回転はタイミングベルト４１を通じて
カムシャフト（図示しない）を回転させ、このカムシャ
フトに設けたカムにより吸・排気バルブを開閉させる。

【００２６】また、このとき、ハウジング２の外胴部４
に形成した補機駆動用プーリ４５が回転され、この補機
駆動用のプーリ４５により補機駆動用ベルト４６を通じ
て補機を駆動する。

【００２７】エンジンの運転状態に対応するように設定
された目標位相角度と、例えば上記カムシャフトまたは
これと同期して回転する回転部材の実位相角度が差異を
生じた場合は、電子制御器１８が制御信号を発し、一方
の切換弁１４を開く。すると、油タンク１６の作動油が
ポンプ１５により油路１３を通じてシリンダ部１１に送
られる。

【００２８】シリンダ部１１に導入された作動油の圧力
が上昇すると、ピストン１２が図１の右側に向かって、
軸方向へ移動する。このピストン１２の軸方向への移動
は、ピストン１２に形成したカム面１２ａと、シフタ２
０、２０に形成したカム面２０ａとの案内作用により、
これらシフタ２０、２０をそれぞれコイばね２２…の押
圧力に抗して径方向に移動させる。

【００２９】これらシフタ２０、２０の径方向への動き
は、偏心カム機構２５を構成する伝動ピン２６、２６に
より偏心大カム２７、２７に伝えられ、これら各偏心大
カム２７、２７は円板部５の円孔２８、２８内で回動変
位する。このため、これら偏心大カム２７、２７に偏心
して嵌合されている偏心小カム３０、３０も回動し、こ
の偏心小カム３０、３０の移動は偏心ピン３１、３１を
介して回転円板３２に伝えられる。

【００３０】すなわち、上記シフタ２０、２０の径方向
への移動は偏心大カム２７、２７および偏心小カム３
０、３０のリンク作用により、回転円板３２の周方向の
動きに変換される。

【００３１】上記回転円板３２が周方向に変位すると、
遊星歯車機構３５の遊星歯車３７…が自転しつつ公転す
る。このため、タイミングプーリ４０に形成した太陽歯
車３９が周方向に相対的に、例えば進角移動される。よ
って、タイミングプーリ４０の位相が変化され、カムシ
ャフトの位相が調整される。この結果、吸・排気バルブ
の開閉タイミングが調整されることになる。

【００３２】なお、電子制御器１８からの制御信号によ
り、他方の切換弁１１７が開かれると、シリンダ部１１
内の作動油が油タンク１６に逃がされ、シフタ２０、２
０がそれぞれコイばね２２…の押圧力を受けて中心側に
移動し、ピストン２０が復帰するとともに、偏心カム機
構２５が元に戻り、遊星歯車機構３５も逆転するのでタ
イミングプーリ４０の位相も元にもどる。

【００３３】また、上記のような作用によりタイミング
プーリ４０の位相が調整されても、ハウジング２の外胴
部４に形成した補機駆動用プーリ４５の位相は変化しな
いので、補機の駆動タイミングが不所望に変化すること
はない。なお、本発明は上記の実施例の制約されるもの
ではない。

【００３４】すなわち、上記実施例は、本発明を、エン
ジンの吸・排気バルブの開閉時期を調整するバルブタイ
ミング調整装置に適用した場合を説明したが、本発明は
燃料噴射装置の噴射時期調整装置（タイマー）など、他
の位相調整装置にも適用可能である。また、上記実施例
では、クランクシャフト１に本発明に相当するバルブタ
イミング調整装置を設けたが、カムシャフト側に設ける
ことも可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジンの運転状態に応じて調整されるピストンの軸方向
変位をシフタの径方向の移動に変化され、このシフタの
径方向移動は偏心カム機構によって周方向の変位に変換
される。この偏心カム機構はある程度の摺動摩擦力をも
つので、回転変動が大きな場合でも比較的安定し、よっ
て中間位置の制御を高精度におこなうことが可能にな
る。そして、上記偏心カム機構により変換された周方向
の動きは遊星歯車機構により増幅されるので、大きな位
相角調整が可能になる。しかも、遊星歯車機構からなる
増幅手段は小形にすることができ、装置全体の体格を大
型化する不具合はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、吸・排気バルブの開
閉時期を調整するバルブタイミング調整装置の断面図。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図。

【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図。

【符号の説明】

１…クランクシャフト、２…ハウジング、１１…シリン
ダ部、１２…ピストン、１３…油路、２０…シフタ、２
５…偏心カム機構、２７…偏心大カム、３０…偏心小カ
ム、３２…回転円板、３５…遊星歯車機構、３７…遊星
歯車、３８…固定内歯、３９…太陽歯車、４０…タイミ
ングプーリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 エンジンにより回転駆動される駆動側回
   転部材とこの駆動側回転部材により回転駆動される従動
   側回転部材との間に設けられ、これら両回転部材間の回
   転位相を調整する装置において、 一方の回転部材に同軸的に設けられ位相調整に応じて軸
   方向に変位されるピストンと、 このピストンの軸方向変位を径方向の移動に変換するシ
   フタと、 このシフタの径方向移動を回転部材の周方向移動に変換
   するべく偏心大カムおよび偏心小カムからなる偏心カム
   機構と、 この偏心カム機構による周方向の移動を遊星歯車に伝
   え、この遊星歯車の動きを太陽歯車で増幅して他方の回
   転部材に伝える遊星歯車機構と、 を具備したことを特徴とする回転位相調整装置。