JPH0610965A - 位相変更装置 - Google Patents

位相変更装置

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JPH0610965A
JPH0610965A JP3567193A JP3567193A JPH0610965A JP H0610965 A JPH0610965 A JP H0610965A JP 3567193 A JP3567193 A JP 3567193A JP 3567193 A JP3567193 A JP 3567193A JP H0610965 A JPH0610965 A JP H0610965A
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JP
Japan
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spider
wedge
rollers
phase
torque
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Application number
JP3567193A
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English (en)
Inventor
Keith Hampton
ハンプトン キース
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Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
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Publication date
Application filed by Eaton Corp filed Critical Eaton Corp
Publication of JPH0610965A publication Critical patent/JPH0610965A/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34409—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear by torque-responsive means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/10—Couplings with means for varying the angular relationship of two coaxial shafts during motion

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 位相変更装置（１０）は、カム軸の最大進ま
せと最大遅らせの両位置間や、それらの位置内の二つの
位置間での位相変化間での位相変化を制御するためのロ
ーラクラッチを有し、さらに位相遅れ阻止ローラ（３
６）と、位相進み阻止ローラ（３４）のような選択的ロ
ーラセットを含む。装置（１０）は、共通の平らな面で
あるくさび面（３２ｄ，３２ｃ）の各々により力を受け
るローラの対を複数個有する。くさび面を形成する環状
部材（３２）はカム軸線に対し遊びを有する。第２実施
例（１１０）はスプリッタースプリング（１１２）を、
第３、第４実施例は内部組みアクチュエータ（１５２，
２０２）を有する。 【効果】 中間位相角度位置における作動措置を速かに
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二つの回転する部材間
の角度位相関係を変えるための位相変更装置に関する。
より特定的に言うならば、本発明は、内燃機関のカム軸
とクランク軸の間の角度位相関係を変えるために適合す
るようにされた位相変更装置に関する。
【０００２】本発明は、１９９２年２月２４日に提出さ
れ、本出願の譲渡先に譲渡ずみである米国出願番号０７
／８４０，２２３および０７／８４０，２３４と関連し
ている。
【０００３】
【従来の技術】エンジンのクランク軸とカム軸の間の角
度位相関係つまりタイミングを変えるための装置はよく
知られている。また、そのような装置が、その位相変化
を起こさせるための力を得るためにエンジンのバルブギ
ヤトレーンの周期的トルク特性を利用していてよいこと
も知られている。周期的トルクを利用しているそのよう
な装置の例は、米国特許の、Ｇａｒｃｅａへの第３，７
２１，２２０号、Ｂｒｕｓｓらへの第４，６２７，８２
５号、Ｂｕｔｔｅｒｆｉｅｌｄらへの第５，００２，０
２３号と第５，０４６，４６０号、Ｌｉｎｄｅｒらへの
第５，０５６，４７７号、Ｍａへの第５，０５６，４７
８号、Ｌａｒｇａへの第５，０５６，４７９号、Ｈａｍ
ｐｔｏｎへの第５，０７８，６４７号、および公開され
た欧州特許出願第０，４３８，７２０号を参照すれば見
られる。これら参考資料は、ここにおいて参考として組
入れられている。
【０００４】Ｈａｍｐｔｏｎへの特許第５，０７８，６
４７号およびここにおいて開示されているように、バル
ブギヤトレーンにおけるトルクは、バルブギヤの摩擦
と、なおある種のエンジンにおいてはバルブ開のオーバ
ーラップに起因するほぼ一定の正の値であって周期的変
化のないトルク部分と、バルブが開いて行きバルブスプ
リングが圧縮される間の正のトルクパルスと、バルブが
閉じて行き圧縮されたバルブスプリングに貯えられてい
た力によってカム軸が駆動される間の負のトルクパルス
を含む。そのほぼ一定で正の値のトルクと正のトルクパ
ルスは、もちろん相互加算され、それはクランク軸のト
ルクが位相変更装置とカム軸を駆動しているときに生ず
る。これらの正のトルクは上記の装置によって、カム軸
の回転をクランク軸に対して遅らせるために利用され
る。負のトルクパルスは、正方向のトルクから差引かれ
るものであって、カム軸の回転をクランク軸に対して進
ませるために利用され得る。
【０００５】一定の正のトルクが比較的に小さいエンジ
ンバルブギヤトレーンにおいては、負のトルクパルスの
振幅の部分が、負方向に、正方向のトルクのゼロトルク
基点よりも下へと延び、カム軸と位相変更装置を、正方
向トルクと同じ方向に駆動する働きをする。一定のトル
クが比較的に大きいバルブギヤトレーンを有するエンジ
ンにおいては、負のトルクパルスの振幅の部分が、ゼロ
トルク基点よりも下まで延びないで、したがって、カム
軸の位相を進ませるために利用され得ない、ということ
があり得る。その負のパルスは、カム軸を進ませる負の
トルクパルスを利用する位相変更装置の諸部分と並列に
設けられたバイパススプリングつまりスプリッタースプ
リングによってその大きい一定トルクの全部または一部
をカム軸に伝達させることによって、利用されるように
なし得る。そのようなスプリッタースプリングは、前述
した特許第５，０４６，４６０号、第５，０５６，４７
７号および第５，０７８，６４７号の中で開示されてい
る。
【０００６】前述した特許第５，０７８，６４７号およ
び出願第０，４３８，７２０号での回転位相変更装置
は、負のトルクパルスと正方向のトルクのそれぞれに応
じて位相の進みや遅れを起こさせるための一方向ローラ
クラッチを用いている。これらの参考対象においては、
ローラの選択的位置決めによって、正方向のトルクに応
じてカム軸の回転が遅らされることを阻止し負のトルク
パルスに応じてカム軸の回転が進められることを許すこ
とが可能である。その逆に、ローラの選択的位置決めに
よって、負のトルクパルスによって回転が進められるこ
とを阻止し正方向のトルクによって回転が遅らされるこ
とを許すことも可能である。これらの装置におけるロー
ラクラッチは、カム軸が、装置内のストップ部で定まっ
たある範囲内で、最大遅らせと最大進ませのどちらかで
あることを許す。
【０００７】上述した位相変更装置はすべて、幾つかの
欠点を有するので、多量生産に使用されず、あるいは、
使用が限られてきた。例えば、それら装置は、普通に利
用可能である限られたスペース内に収容されにくい傾向
があり、機械的複雑さが法外になる傾向があるので高価
であり、信頼性に欠ける傾向があり、制御されにくい傾
向がある。そして、あるいは、位相角度を変えるときの
作動が所望されるよりも遅い。上記の装置のうちの、位
相モジュレーションすなわち最大遅らせと最大進ませの
間の中間の位相角度位置を可能にしているものは、その
モジュレーションという特徴を十分に利用するためには
作動があまりにも遅いと考えられる。何故ならば、中間
の位相角度位置は、エンジンの運転状態が急速に変化し
ている間にしばしば必要になるからである。さらに、上
記のローラクラッチ式の位相変更装置は、位相のモジュ
レーションを可能にし得ないか、または、信頼性ある位
相モジュレーションを実現し得ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、二つ
の回転する部材の間の回転位相関係を変えるための、改
善された装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴によれば、
位相変更装置は、一つの軸線の回りで回転するように設
けられた第１と第２の部材と、それら部材を結合しな
お、それら部材が平均のトルクを基準にしての正および
負のトルクパルスを有するトルクをもって一方向に回転
している間に、選択的に、それら部材の相互間の回転を
進ませたり遅らせたりするための一つの組立体とを含ん
でいる。
【００１０】この改善の特徴は、組立体が進ませと遅ら
せの一方向クラッチ手段を含んでいることであって、そ
の一方向クラッチ手段は、前記部材の一方のものととも
にその軸線の回りで回転するように設けられてあって両
方のクラッチ手段に共通なレース面手段を有する第１の
環状手段を含む。第２の環状手段が、他方の部材ととも
に回転するように設けられてあって、レース面手段から
離れてあるともに複数の第１と第２のくさび面を有す
る。第１のウェッジが各第１のくさび面とレース面手段
の間にくさび係合するように配置されている。第１のウ
ェッジは、係合の際には正のトルクパルスに応ずる遅ら
せ回転を阻止する働きをする。第２のウェッジが各第２
のくさび面とレース面手段の間にくさび係合するように
配置されている。第２のウェッジは、係合の際には負の
トルクパルスに応ずる進ませ回転を阻止する働きをす
る。スパイダー手段を第１や第２の互いに反対の方向に
動かすことによって、それぞれ第１や第２のウェッジを
係合から外すように動かすことができる。アクチュエー
タ手段を第１と第２の位置の間で選択的に動かすことに
よって、スパイダー手段を第１や第２の方向に動かすこ
とができる。なお、各くさび面とレース面手段の間の一
様な離隔距離を実現するために、取付け手段が、環状手
段の一方のものを部材の一方のものに、それら間で遊び
があるように、余裕をもって結合している。
【００１１】
【実施例】ここで図１ないし８を見るに、そこでは、図
２の概略図に部分的に示されているエンジン１４のカム
軸１２にその軸線の回りで回転するように固定されるよ
うに適合した角度位相変更装置１０が示されている。カ
ム軸は図１では仮想線で部分的に示されている。エンジ
ンは、トルクを公知の方法でエンジンのバルブギヤトレ
ーンに伝達し、それによって装置１０とカム軸１２を図
４の矢印Ａで示した時計方向に回転させる不図示のクラ
ンク軸を含む。
【００１２】カム軸上のローブ１２ａが、公知の方法で
バルブスプリング１８によって閉位置に向かう力を及ぼ
されている吸入および／または排気のバルブ１６を周期
的に開閉する働きをする。それらのスプリングは、バル
ブを開けて行く間にクランク軸からカム軸に供給された
エネルギーを貯え、バルブが閉って行く間にその貯えら
れたエネルギーをカム軸に戻すので、周期的トルクが装
置１０を経ることになる。その周期的トルクは、バルブ
の開と閉のそれぞれに対応している正方向と負方向のパ
ルスを含む。装置１０を経るトルクはなお、主としては
バルブギヤトレーンの摩擦、そしてなお、ある種のエン
ジンにおいてはバルブ開のオーバーラップ、すなわち一
つより多くのバルブスプリングの同時的圧縮に起因する
ほぼ一定のトルク部分を含む。
【００１３】図３のグラフは、一定の正のトルクＢで示
すような比較的に小さい一定トルクを有するバルブギヤ
トレーンと、一定の正のトルクＣで示すような比較的に
大きい一定の正のトルクを有するバルブギヤトレーンに
おいての周期的トルクパルスの効果を、簡単化した形で
示している。そこで容易にわかるように、各々のバルブ
ギヤトレーンのための全トルクのうちの周期的部分は、
一緒にある一定のトルクに加算される正方向のトルクパ
ルスＤ，Ｅと、一定のトルクから差引かれる負方向のパ
ルスＧ，Ｆを有している。一定トルクＣと一緒になった
負方向のパルスＧは、グラフのゼロトルク基点に対して
は依然として正になっている。しかし、一定トルクＢと
一緒になった負方向のパルスＦの各々での一部分は、ゼ
ロトルク基点に対して負になっており、このときには位
相変更装置を駆動している。ここでの位相変更装置は、
カム軸の回転をクランク軸に対して遅らせるためには正
のトルクの部分を利用し、カム軸の回転をクランクに対
して進ませるためには負方向のトルクパルスを利用して
いる。位相変更装置１０が、一定のトルクが大きいこと
の故に負方向のトルクパルスの各々でのどの部分もゼロ
トルク基点に対して負にならないバルブギヤトレーンに
おいて用いられた場合には、その位相変更装置に、一定
のトルクのすべてまたは一部分をバイパスさせるスプリ
ッタースプリングを位相変更装置の位相変更機構の回り
に設けることにより、一定トルクはゼロトルク基点の方
に移行され、それにより、新しいゼロトルク基点に対し
て正と負の両トルクパルスが位相の遅れや進みを起こさ
せるために、装置の位相変更機構に適用される。
【００１４】装置１０は、駆動部材つまりスプロケット
部材２０と、被動部材つまりサポート部材２２と、複動
型のローラクラッチ組立体２４と、アクチュエータ組立
体２６を含む。サポート部材２２は、ハブ部分２２ａ
と、ハブ部分から半径方向外方へ延びるフランジ部分２
２ｂを含む。ハブ部分は、カム軸の端に、それとともに
カム軸の軸線の回りで回転するように、ボルト２８のよ
うな緊締具によって取付けられている。サポート部材の
カム軸に対してのタイミングの固定は、ダウエルピン３
０によっている。
【００１５】駆動部材２０はほぼ環状の形をなしてい
て、公知の方法で、不図示のクランク軸に対する角度位
相関係が固定されて同期して駆動される。ここでは、駆
動は、駆動部材２０の外周に形成されている不図示のは
め歯２０ａと合う歯付きベルトを経ている。駆動部材の
半径方向内側を向いている部分は、フランジ部分２２ｂ
の外周円筒面２２ｃとジャーナル関係になっている円筒
面２０ｂを含む。面２０ｂの軸方向の広がり部分はロー
ラクラッチ組立体の円筒形の外側レース面２０ｃを形成
する。駆動部材と外側レース面を形成している構造は、
図１のように単一の部材であってよいし、図１０と１１
で示され説明されているように別個の部材になっていて
もよい。
【００１６】駆動と被動の両部材２０，２２の間、した
がってクランク軸とカム軸１２の間の相対的回転つまり
角度位相の変化の最大の大きさは、ストップキー４２に
よって決められるのであって、ストップキー４２は、駆
動部材のスロット２０ｄ内にぴったりと収容されている
部分と、フランジ部分２２ｂ内にあって図５に示したよ
うな最大遅らせと図６に示したような最大進ませをそれ
ぞれに限定するストップ部２２ｄと２２ｅによって限界
されている周方向に延びた形の切欠き内に収容されてい
る部分を有している。図４においては中間の角度位相の
位置が示されている。
【００１７】ローラクラッチ組立体２４は、レース面２
０ｃと、一つの環状の部材３２と、３対になっている３
個の第１と３個の第２のローラつまりウェッジ３４，３
６と、ローラウェッジの各対での間に位置しているアコ
ーディオン型の圧縮ばね３８と、スパイダー４０を含
む。部材３２は、外側と内側の円筒面３２ａ，３２ｂ
と、外側の円筒面に形成された円周上等間隔になってい
る３個の平らな面を含み、それら平らな面の各々は、第
１と第２のくさび（ｒａｍｐ）面３２ｃ，３２ｄを形成
しており、それらのくさび面３２ｃ，３２ｄは、レース
面２０ｃから半径方向に離れているが、その半径方向の
離隔距離は、くさび面と外側円筒面３２ａが交錯する所
で最小値になるまで減少している。ここでは、くさび面
３２ｃ，３２ｄを形成している平らな面は円筒面の弦に
なっている。部材３２は、フランジ部分２２ｂに、３本
のピン４４によって回転可能に取付けられているのであ
って、それらピン４４は、一端では環状部材３２にある
穴３２ｅ内に圧入され、他端ではフランジ部分２２ｂに
ある穴２２ｆ内にゆとりをもって収容されているので、
レース面２０ｃやフランジ２２ｂに対して半径方向およ
び周方向の少量の遊びが許されている。それが何のため
かは後述する。それらピン４４はロールピン型であれば
よく、そうすれば部材３２と２２の間でのある大きさの
弾力性が得られる。第１と第２のローラ３４，３６の各
対は、レース面とそれに組み合うくさび面３２ｃ，３２
ｄとの間に置かれていて、ばね３８によって、周方向で
相互に離れて行ってレース面とそれに組み合うくさび面
との間でのくさび係合に向かうように力を及ぼされてい
る。
【００１８】スパイダー４０は、半径方向に延びる端壁
４０ａと、外側と内側の円筒壁４０ｂ，４０ｃを含み、
環状部材３２を包む位置にある概して環状のトラフを形
成しており、なお、後述するように、アクチュエータ組
立体２６によって環状部材に対して限定回転されるよう
にして取付けられている。スパイダーの外側の円筒壁４
０ｂは、円周上等間隔にある３個の切欠きを含み、それ
ら切欠きの各々は、第１と第２の周方向に互いに離れて
ある接触面４０ｄ，４０ｅ、すなわち、ローラ３４，３
６の対を周方向に抱いていて、環状部材に対してのスパ
イダーの回転に応じて、ローラ３４，３６のそれぞれを
ばね３８に反抗してくさび係合から外すように動かす働
きをする接触面４０ｄ，４０ｅを形成している。
【００１９】アクチュエータ組立体２６は、軸方向に動
き得るプランジャ４６を含み、そのプランジャ４６は、
サポート部材２２のハブ部分２２ａに滑動自由にかぶさ
っている円筒壁部分４６ａと、円筒壁部分４６ａから半
径方向外方に延びる環状のリム部分４６ｂと、プランジ
ャ４６をサポート部材２２から離すように図１で左側に
向けて力を及ぼしている螺旋形の圧縮ばねと、各々が一
端においてはリム部分４６ｂにある穴の中に圧入され他
端においては環状部材３２にある軸方向に延びた真直の
スロット３２ｆの中に滑動自由に収容されている３本の
半径方向に延びた形のピン５０を含む。リム部分４６ｂ
がフランジ部分２２ｂに軸方向に接触することでプラン
ジャの右向き軸方向つまり位相を進める動きが限定さ
れ、リム部分４６ｂがスペーサーワッシャ５２に軸方向
に接触することでプランジャの左向き軸方向つまり位相
を遅らせる動きが限定される。図１において、プランジ
ャ４６は中間位置で示されている。ピン５０とスロット
３２ｆがプランジャ４６と環状部材３２の間の相対的回
転を阻止している。それらピンの各々は、なお、スパイ
ダー４０の内側の円筒壁４０ｃにある角度つきつまり螺
旋形のスロット４０ｆを貫通して延び、各スロット４０
ｆの角度とは、真直のスロット３２ｆやカム軸の軸線に
対しての角度である。図７と８を見られたい。かくし
て、プランジャ４６の軸方向の往復運動は、スパイダー
と環状部材３２の間の相対的回転運動を起こさせ、それ
により、第１と第２のローラウェッジのどちらかの係合
を外すことになる。プランジャ４６に軸方向に取付けら
れた凹形のプラグ５４は、プランジャの左側つまり位相
を遅らせる位置と右側つまり位相を進ませる位置との間
のどの位置へも選択的にプランジャを動かす働きをする
不図示の操作機構によって作動されるように適合されて
いる。位相を進める位置と遅らせる位置は、スパイダー
の壁４０ｃにおけるスロット４０ｆの角度を逆にするこ
とによって、逆にさせられ得る。
【００２０】ここでは、両接触面４０ｄ，４０ｅの間の
周方向の離隔距離が十分に大きいので、その間にあるロ
ーラの対での両者が同時に係合することを許しており、
それによりカム軸の、最大遅らせと最大進ませの両位置
の間の中間の位相角度位置が得られている。もし中間の
位相角度位置が所望でないならば、両接触面４０ｄ，４
０ｅのより小さい離隔距離を用いればよく、それにより
スパイダー４０が環状部材３２に対してどちらかの方向
に回転させられたときに、面４０ｄか４０ｅが、ローラ
の対の各々における両ローラのうちの一方のものを完全
に係合から外す位置へと動かすことが確実になる。スパ
イダー４０が、中間の位相角度位置が得られるように形
作られるならば、位相の変化の範囲を限定するための両
ストップ部の一方または両方をなくすることが可能にな
り、それにより、一つの所与の位相変更装置が、種々の
位相変化範囲の限界を要求している諸エンジン分野にお
いて用いられ得る。また、その所与の位相変更装置に最
大の位相変化範囲を付与し、種々のエンジン分野のため
の諸制御によってその装置を所望の位相変化範囲内で作
動させる、ことができる。
【００２１】駆動部材２０と被動部材２２間の、そして
また環状部材３２とスパイダー４０間の相対的軸方向の
動きは、スナップリング６０，６２で保持されたワッシ
ャのようなエンドカバー５６，５８によって阻止され
る。スペーサーワッシャ５２は、製造誤差によるカバー
５６と５８の間の望まれない軸方向の遊びをなくするた
めに可変厚さのものであればよい。装置１０が、歯付き
ベルトで駆動されていてしたがって殆んど油のない環境
にあるときは、その装置には、その内部に、エンドカバ
ー５６，５８のインタフェイスおよびプランジャ４６と
ハブ部分２２ａの間におけるＯリングシール６４，６
６，６８によって密封されている内部的潤滑剤の貯えが
設けられていればよい。
【００２２】進ませと遅らせの両ストップ部２２ｅ，２
２ｄによって決まっている限界内においてカム軸角度位
置変更を実施するための位相変更装置１０の作動は比較
的にわかりやすい。ローラ３６は、係合させられたとき
には、正のトルクに応じてカム軸が遅れの回転をするこ
とを阻止し、係合から外されたときには、正のトルクに
応じてカム軸が遅れの回転をすることを許す。ローラ３
４は、係合させられたときには、負のトルクパルスに応
じてカム軸が進みの回転をすることを阻止し、係合から
外されたときには、負のトルクパルスに応じてカム軸が
進みの回転をすることを許す。
【００２３】もっと詳しく、先ず図５について言うなら
ば、左側一杯つまり最大遅らせの位置にあるプランジャ
４６が、スパイダー４０を、環状部材３２に対するそれ
の反時計方向一杯つまり最大遅らせの位置に位置決めし
ている。スパイダー４０が最大遅らせの位置にあるとき
は、正のトルクに応じてカム軸の遅れ阻止のためのロー
ラ３６は、スパイダーの接触面４０ｅによって周方向に
係合外れの位置へと移動させられ、負のトルクパルスに
応じてカム軸の進ませ阻止のためのローラ３４は、スパ
イダーの接触面４０ｄがそこから周方向に離れているの
で、係合状態にある。したがって、スパイダーが最大遅
らせの位置にあるときは、カム軸は、遅らせストップ部
２２ｅがストップキー４２に係合することで決まる限界
まで遅れることになる。
【００２４】次に図６を見るに、右側一杯つまり最大進
ませの位置にあるプランジャ４６が、スパイダー４０
を、環状部材３２に対するそれの時計方向一杯つまり最
大進ませの位置に位置決めしている。スパイダー４０が
最大進ませの位置にあるときは、負のトルクパルスに応
じてカム軸の進ませ阻止のためのローラ３４は、スパイ
ダーの接触面４０ｄによって周方向に係合外れの位置ま
で移動させられ、正のトルクに応じてカム軸の遅れ阻止
のためのローラ３６は、スパイダーの接触面４０ｅがそ
こから周方向に離れているので、係合状態にある。した
がって、スパイダーが最大進ませの位置にあるときは、
カム軸は遅らせストップ部２２ｄがストップキー４２に
係合することで決まる限界まで進むことになる。
【００２５】ここで図１と４を見るに、そこでは、装置
１０はストップ部によって定まった両限界の中間の位相
角度位置にある。十分に理解されない理由によってアク
チュエータのプランジャ４６が最大遅らせと最大進ませ
の両位置の中間の位置まで動かされたときには、カム軸
は、ストップ部によって決まっている両限界の中間の位
相角度位置まで動き、その位相角度位置は、ほぼプラン
ジャ４６の中間的位置と比例関係にある。
【００２６】プランジャ４６を動かすための操作機構
は、図１および図４−６の位相変更装置の実施例におい
て示されていない。そのような機構は、幾つかある公知
のタイプ、例えば図１０に示した電磁型や図１１に示し
た油圧型、のうちのいずれのもであってもよい。ローラ
自体を動かすための力は比較的に小さい。したがって、
プランジャ４６を軸方向に動かすための力は、プランジ
ャのばね４８を圧縮するために必要な力とほぼ比例関係
にある。プランジャを動かすための操作機構は、プラン
ジャを力とは関係なしに選定された距離だけ動かすスト
ローク可変型を提供するものでよく、プランジャを、制
御されたストロークと無関係に選定された距離だけ動か
す力可変型を提供するものでもよい。そのような操作機
構は、所望の位相変化と実際の位相変化を比較してそれ
らが一致していないときに操作機構のストロークまたは
力を調節するような制御システムによって作動されるの
が望ましい。そのような制御システムは従来技術におい
てよく知られている。そのような制御システムの例が、
前述の米国特許第４，６２７，８２５号で開示されてお
り、この特許はここに参考として組入れられている。
【００２７】図９は、スプリッタースプリング１１２を
組み込んでいることで装置１０と異なっている位相変更
装置１１０を示していて、そのスプリッタースプリング
は、駆動部材２０に相当する駆動部材１１４と、被動部
材２２に相当する被動部材１１６、の各々に取付けられ
ている端部１１２ａと１１２ｂを有している。ここにお
いては、スプリッタースプリング１１２は、ぜんまい形
つまり螺旋形のものである。しかし、幾つかのその他の
タイプも用いられ得る。スプリッタースプリング１１２
は、主としてはバルブギヤの摩擦に起因する一定の正の
トルクを、駆動部材１１４から被動部材１１６へと、弾
力をもって伝達するように選定されている。したがっ
て、スプリング１１２は、一定の正のトルクのための一
つのトルク経路を作っており、クラッチ組立体２４と同
じであるローラクラッチ組立体１１８は、周期的トルク
パルスのための並列のトルク経路を作っている。
【００２８】図１０は、装置１０や１１０と同じ作動原
理を用いている位相変更装置１５０を示しているが、装
置１０や１１０のための外部的操作機構の代わりに内部
的な電磁操作機構１５２を収容している点に主な違いが
ある。
【００２９】装置１５０は、装置の組立時に相互結合さ
れた外側と内側の部材１５４，１５６を含む駆動組立体
と、仮想線で示されているエンジンハウジング１６４の
一部分によって回転自由に支持されているカム軸１６２
にボルト１６０で取付けられている被動部材つまりサポ
ート部材１５８と、ローラクラッチ組立体１６６と、滑
動自在に置かれているアクチュエータのプランジャ１６
８とを含み、そのプランジャ１６８は、操作機構１５２
の電気的付勢に応じて、円錐形のばね１７０による左側
に押している力に反抗して右側へと動かされる。
【００３０】部材１５４は、不図示の歯付きベルトによ
ってクランク軸と駆動連結されるためのはめ歯１５４ａ
を含む。部材１５６は、サポート部材１５８の半径方向
に延びたフランジ部分１５８ｂの外側円筒面１５８ａ上
でジャーナル関係にある内側円筒面１５６ａを含む。ロ
ーラクラッチ組立体１６６は、ローラ３６′が一つだけ
示されているが、ローラクラッチ組立体２４とほぼ同様
であって、ローラ３４，３６と類似の３対のローラと、
ストップ部４２，２２ｄ，２２ｅと類似のストップ部
と、ローラの各対を抱いている面４０ｄ，４０ｅと類似
の接触面を有するスパイダー１７４と、くさび面３２
ｃ，３２ｄと類似のくさび面を形成している環状部材の
一部分１５８ｃと、面１５８ａの広がりで形成されてい
る外側レース面１５６ｂを含む。環状部材の一部分１５
８ｃは、部材３２と比べての主な違いは、サポート部材
１５８に剛性をもって結合されていることである。しか
し、環状部材３２，１５８ｃは、いずれも、組み合わさ
れるサポート部材に、剛性をもって結合されてもよい
し、それに対して遊びがあるように取付けられてもよ
い。環状部材の遊びをもっての取付けに関してさらに言
うならば、そのような遊びは、ローラクラッチの外側レ
ース面を形成している部材を遊びをもって取付けるとい
う代案によっても得られる。３本の半径方向に延びたピ
ン１７６が部材の部分１５８ｃにある穴に圧入されてい
る。これらのピンはローラの対と対の間に離れてあっ
て、装置１０におけるそれの場合に似た形で、スパイダ
ー１７４にある角度つきのスロット１７４ａを貫通して
延びている。
【００３１】操作機構１５２は、ハウジング部材１８０
に取付けられたコイル１７８を含み、そのハウジング部
材が、プラスチック材料でできたリング１８２を介して
エンジンのハウジング１６４に取付けられている。導線
１８４はコイル１７８へ電気的接続を行っている。コイ
ルのハウジング部材１８０とプランジャ１６８は強磁性
の材料で作られていて、それにより、コイル１７８の回
りで磁界が集結し、プランジャ１６８を右方へ、コイル
のハウジング部材１８０の端１８０ａに向かって引きつ
ける磁気的吸引力が生ずる。その磁気的吸引力の大きさ
は、装置１０の場合と同じ理由によりプランジャを軸方
向に、左側一杯につまり最大遅らせの位置から右側一杯
につまり最大進ませの位置まで、またはそれら両位置の
間のどんな中間の位置まででも動かすために、公知の要
領で簡単に変えられる。ピン１７６と角度つきのスパイ
ダーのスロット１７４ａに起因して、スパイダーは、プ
ランジャ１６８とばね１７０によるそれの軸方向の運動
に応じて、位相の進ませと遅らせの両位置の間で回転す
る。
【００３２】装置１５０は、エンドカバー１８６，１８
８によって囲まれていて、Ｏリングシールとリップ型シ
ール１９０によって、内部の潤滑剤が漏れないようにシ
ールされている。
【００３３】図１１は別の位相変更装置２００を示して
いて、その装置は、装置１５０と比べての主な違いとし
て、内部的な電磁操作機構１５２の代りに内部的油圧式
操作機構２０２を用いていることである。
【００３４】装置２００は、その装置の組立時に相互結
合されていて部材１５４，１５６と同じ形になっている
外側と内側の部材２０４，２０６を含む駆動組立体と、
ハブの部分２０８ａが油圧式操作機構２０２と組合って
働くように変形されて仮想線で示されているエンジンハ
ウジング２１４の一部分によって回転自由に支持されて
いるカム軸２１２にボルト２１０で取付けられている被
動部材つまりサポート部材２０８と、クラッチ組立体１
６６と比べるとスパイダー２１８のフランジ部分２１８
ａの半径方向内方への長さに関してのみ異なっているロ
ーラクラッチ組立体２１６と、スパイダーを圧縮ばね２
２２による左側に押している力に反抗して右側に向けて
動かすための滑動自在に置かれているアクチュエータピ
ストン２２０を含む。
【００３５】サポート部材のハブ部分２０８ａと、ピス
トン２２０と、カム軸２１２の外側円筒面２１２ａが、
一つの膨張可能なチャンバー２２４を形成しており、そ
のチャンバーは、カム軸とボルト２１０の内にある通路
２２６，２２８，２３０，２３２を含んだ通路ネットワ
ークを経て油圧源と接続され得る。油の圧力は、スパイ
ダー２１８を前述した位相変更装置におけるように動か
すために十分でありさえすればよい。したがって、油
は、エンジンの潤滑システム内の油から、それの圧力の
ままで取出されてよい。機構２０２に出入りする油を制
御するためには、前述した米国特許第４，６２７，８２
５号にある制御システムを変形すればよく、それは簡単
である。装置２００は、装置１５０の場合と同じ方法で
包囲され、そしてシールされており、膨張可能なチャン
バー２２４からの油の漏れによって潤滑されてよい。
【００３６】図１２は、前述した位相変更装置の場合と
同じ作動原理を用いている、さらに別の位相変更装置２
５０を示している。装置２５０は、ローラクラッチのく
さび面の形とローラの向きの点において主な違いがあ
る。装置２５０は、前述のようにエンジンのクランク軸
と駆動式に連結されている駆動部材２５２と、半径方向
に延びているフランジの部分２５４ａにある中央開口２
５４ｂでカム軸に取付けられている被動部材つまりサポ
ート部材２５４と、ローラクラッチ組立体２５６を含
む。ローラクラッチ組立体は、駆動部材２５２によって
形成された外側レース面２５２ａと、フランジ部分２５
４ａに固定されていてそこから軸方向に延びている環状
部材の部分２５４ｃと、３対のくさび面２５４ｄ，２５
４ｅと、３対のローラ２５８，２６０と、これらローラ
２５８，２６０の各々をレース面２５２ａとそれと組合
うくさび面の間でくさび係合させるように押す力を発し
ているばね２６２，２６４と、ローラの各対におけるロ
ーラ同志の間にあって互いに反対の側に向いた接触面２
６６ａ，２６６ｂを有して軸方向に延びているフィンガ
ー２６６を有しているスパイダーを含む。最大の位相変
化の回転は、駆動部材２５２から半径方向内方に延びて
いるストップ部２５２ｂと、環状部材の部分２５４ｃに
よって形成されているストップ面２５４ｆ，２５４ｇに
よって限定されている。このローラクラッチの作動は、
前述した装置の場合とほぼ同じである。スパイダーのフ
ィンガーが環状部材の部分２５４ｃに対して反時計方向
に回転するならば、ローラ２５８が係合から外されるの
で、正のトルクに応じてサポート部材２５４が駆動部材
２５２に対して遅らされて位相遅れとなり、一方、ロー
ラ２６０は依然として係合しているので、負のトルクパ
ルスに応じて位相が進むことは阻止される。スパイダー
のフィンガーが環状部材の部分２５４ｃに対して時計方
向に回転するならば、ローラ２６０が係合から外される
ので負のトルクパルスに応じて位相進みとなり、一方、
ローラ２５８は依然として係合しているので、正のトル
クに応じて位相が遅れることは阻止される。
【００３７】本発明の幾つかの実施例を以上において説
明の目的で開示した。開示された実施例の多くの変更、
変形が本発明の理念の範囲内に入ると思考される。前述
の「特許請求の範囲」は、開示された実施例の発明的部
分と本発明の理念の範囲内に入る変更、変形をカバーし
ていると思考される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位相変更装置の一実施例の断面図であ
って、図４の食違った線１−１に沿う断面を示す。
【図２】エンジンの一部分の断面図である。
【図３】エンジンのカム軸のトルク特性を示すグラフで
ある。
【図４】図１の４−４の線に沿う断面図である。
【図５】図４よりも位相遅れの位置を示す部分断面図で
ある。
【図６】図４よりも位相進みの位置を示す部分断面図で
ある。
【図７】図１および図４ないし６の装置にある一つの構
成部分であるスパイダー４０の側面図である。
【図８】図７の矢印８の方向に見た、部分図である。
【図９】図１が変形された装置の断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例の断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施例の断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施例の断面図である。
【符号の説明】
１０ 位相変更装置（全体） １２ カム軸 １２ａ ローブ １４ エンジン（部分） １６ バルブ １８ バルブスプリング ２０ 駆動部材（スプロケット部材） ２０ａ はめ歯 ２０ｂ 円筒面 ２０ｃ レース面 ２０ｄ スロット ２２ 被動部材（サポート部材） ２２ａ ハブ部分 ２２ｂ フランジ部分 ２２ｃ 円筒面 ２２ｄ，２２ｅ ストップ部 ２２ｆ 穴 ２４ ローラクラッチ組立体 ２６ アクチュエータ組立体 ２８ ボルト ３０ ダウエルピン ３２ 環状部材 ３２ａ，３２ｂ 円筒面 ３２ｃ，３２ｄ くさび面 ３２ｅ 穴 ３２ｆ スロット ３４，３６，３６’ ローラ（ウェッジ） ３８ ばね ４０ スパイダー ４０ａ 端壁 ４０ｂ，４０ｃ 円筒壁 ４０ｄ，４０ｅ 接触面 ４０ｆ スロット ４２ ストップキー ４４ ピン ４６ プランジャ ４６ａ 円筒壁部分 ４６ｂ リム部分 ４８ プランジャのばね ５０ ピン ５２ スペーサワッシャ ５４ プラグ ５６，５８ エンドカバー ６０，６２ スナップリング ６４，６６，６８ Ｏリングシール １１０ 位相変更装置（全体） １１２ スプリッタースプリング １１２ａ，１１２ｂ 端部 １１４ 駆動部材 １１６ 被動部材 １１８ ローラクラッチ組立体 １５０ 位相変更装置（全体） １５２ 電磁操作機構（アクチュエータ） １５４ 駆動組立体の外側部分 １５４ａ 歯 １５６ 駆動組立体の内側部分 １５６ａ 円筒面 １５６ｂ レース面 １５８ サポート部材（被動部材） １５８ａ 円筒面 １５８ｂ フランジ部分 １５８ｃ 環状部材（くさび面を含む） １６０ ボルト １６２ カム軸 １６４ エンジンハウジング １６６ ローラクラッチ組立体 １６８ プランジャ １７０ 円錐形ばね １７４ スパイダー １７４ａ スロット １７６ ピン １７８ コイル １８０ ハウジング部材 １８０ａ 端 １８２ プラスチックのリング １８４ 導線 １８６，１８８ エンドカバー １９０ シール（リップ型の） ２００ 位相変更装置（全体） ２０２ 油圧式操作機構（アクチュエータ） ２０４ 駆動組立体の外側部分 ２０６ 駆動組立体の内側部分 ２０８ サポート部材（被動部材） ２０８ａ ハブ部分 ２１０ ボルト ２１２ カム軸 ２１２ａ 円筒面 ２１４ エンジンハウジング ２１６ ローラクラッチ組立体 ２１８ スパイダー ２１８ａ フランジ部分 ２２０ アクチュエータピストン ２２２ ばね ２２４ チャンバー ２２６，２２８，２３０，２３２ 通路 ２５０ 位相変更装置（全体） ２５２ 駆動部材 ２５２ａ レース面 ２５２ｂ ストップ部 ２５４ サポート部材（被動部材） ２５４ａ フランジ部分 ２５４ｂ 中央開口 ２５４ｃ 環状部材 ２５４ｄ，２５４ｅ くさび面 ２５４ｆ，２５４ｇ ストップ面 ２５６ ローラクラッチ組立体 ２５８，２６０ ローラ（ウェッジ） ２６２，２６４ ばね ２６６ フィンガー（スパイダ手段） ２６６ａ，２６６ｂ 接触面

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つの軸線の回りで回転するように設け
    られた第１と第２の部材（２０，２２）と、それら部材
    を結合し、なお、それら部材が平均のトルクを基準にし
    ての正および負のトルクパルスを有するトルクをもって
    一方向に回転している間に、選択的に、それら部材の相
    互間の回転を進ませたり遅らせたりするための一つの組
    立体（２４，２６）と、を含む位相変更装置（１０）に
    おいて、 その組立体（２４，２６）が、進ませと遅ら
    せの一方向クラッチ手段（２４）を含み、 それら一方向クラッチ手段（２４）が、前記部材の一方
    のもの（２０）とともに前記軸線の回りで回転するよう
    に設けられてあり両方のクラッチ手段に共通なレース面
    手段（２０ｃ）を有する第１の環状手段（２０）と、他
    方の部材（２２）とともに回転するように設けられてあ
    ってレース面手段（２０ｃ）から離れてあるともに複数
    の第１と第２のくさび面（３２ｄ，３２ｃ）を有する第
    ２の環状手段（３２）と、各第１のくさび面（３２ｄ）
    とレース面手段（２０ｃ）の間にくさび係合するように
    配置されていてそのくさび係合の際には正のトルクパル
    スに応ずる前記の遅らせる回転を阻止する働きをする第
    １のウェッジ（３６）と、各第２のくさび面（３２ｃ）
    とレース面手段（２０ｃ）の間にくさび係合するように
    配置されていてそのくさび係合の際には負のトルクパル
    スに応ずる前記の進ませ回転を阻止する働きをする第２
    のウェッジ（３４）と、第１と第２のウェッジ（３６，
    ３４）のそれぞれを係合から外すように動かすための第
    １や第２の互いに反対の方向に動き得るスパイダー手段
    （４０または１７４または２１８または２６６）と、ス
    パイダー手段（４０）を第１や第２の方向に動かすため
    の第１と第２の位置の間を選択的に動き得るアクチュエ
    ータ手段（２６）と、各くさび面とレース面手段の間の
    一様な離隔距離を実現するために環状手段の一方のもの
    を部材の一方のものにそれら間で遊びがあるようにして
    結合している取付け手段（４４）と、を含むことを特徴
    とする位相変更装置（１０）。
  2. 【請求項２】 エンジン（１４）内にあって、カム軸
    （１２）と、前記位相変更装置の第２の部材を前記装置
    とカム軸の共通の軸線の回りで回転するようにカム軸に
    固定するための手段（２８）と、クランク軸と、クラン
    ク軸と前記装置の第１の部材の間をつなぐ駆動手段（２
    ０ａ）と、を含む、請求項１記載の位相変更装置。
  3. 【請求項３】 第１と第２のウェッジ（３６，３４）
    が、対をなして設けられているローラであり、複数ある
    くさび面の対が、各々が複数あるくさび面の一つである
    第１と第２のくさび面（３２ｄ，３２ｃ）で形成されて
    いる、請求項１または２記載の位相変更装置。
  4. 【請求項４】 くさび面の対の各々での第１と第２のく
    さび面（３２ｄ，３２ｃ）が一つの共通の面上にあり、
    弾力手段が、くさび面の各対（３２ｄ，３２ｃ）と組合
    った第１と第２のローラ（３６，３４）に、周方向で互
    いに反対方向に、前記の係合をさせるように力を及ぼし
    ているばね手段（３８）を含む、請求項１ないし３のい
    ずれか１項記載の位相変更装置。
  5. 【請求項５】 ばね手段（３８）が、第１と第２のロー
    ラ（３６，３４）の各対での間に置かれていることによ
    って、第１と第２のローラに、レース面手段（２０ｃ）
    およびそれと組合ったくさび面（３２ｄ，３２ｃ）との
    前記の係合をさせるように連続して力を及ぼしている、
    請求項４記載の位相変更装置。
  6. 【請求項６】 スパイダー（４０）が、一つの端壁（４
    ０ａ）によって相互結合されて半径方向に離れてある内
    側と外側の円筒壁（４０ｃ，４０ｂ）を含むことによ
    り、第２の環状手段（３２）を内に収容するための軸方
    向の一方の端が開いている概して環状のトラフを形成し
    ており、外側の円筒壁部分（４０ｂ）は、スパイダー
    （４０）の第１や第２の互いに反対の方向の動きに応じ
    てローラの各対における第１と第２のローラの運動を起
    こさせるための、ローラの各対を抱いて周方向に互いに
    離れてある接触面（４０ｅ，４０ｄ）を有する複数の切
    欠きを含む、請求項１ないし５のいずれか１項記載の位
    相変更装置。
  7. 【請求項７】 スパイダー（１７４）が、第２の環状手
    段（１５８ｃ）の外側円筒面の回りに位置した円筒壁を
    含み、スパイダーのその円筒壁は、スパイダーの第１や
    第２の方向の動きに応じてローラの各対における第１と
    第２のローラの運動を起こさせるための、ローラの各対
    を抱いて周方向に互いに離れてある接触面（４０ｅ，４
    ０ｄ）をそれぞれに有する複数の切欠きを含む、請求項
    １ないし５のいずれか１項記載の位相変更装置。
  8. 【請求項８】 スパイダーの円筒壁の一方のもの（４０
    ｃ）に、円周上相互に間隔をおいて設けられている複数
    の角度つきスロット（４０ｆ）と、角度つきスロット
    （４０ｆ）の数と同じ数だけあって第２の環状手段（３
    ２）から半径方向に突出して角度つきスロット内に入っ
    ている複数のピン（５０）とを含んでいることにより、
    ピン（５０）とスロット（４０ｆ）の間の相対的軸方向
    の動きに応じて、第２の環状手段（３２）に対するスパ
    イダー（４０）の回転が起こる、請求項６記載の位相変
    更装置。
  9. 【請求項９】 スパイダーの円筒壁に、円周上相互間に
    間隔をおいてスパイダーの切欠きと切欠きの間に設けら
    れている複数の角度つきスロット（１７４ａ）と、角度
    つきスロット（１７４ａ）の数と同じ数だけあって第２
    の環状手段（１５８ｃ）から半径方向に突出して角度つ
    きスロット内に入っている複数のピン（１７６）と、を
    含むことにより、ピンとスロットの間の相対的軸方向の
    動きに応じて、第２の環状手段（１５８ｃ）に対するス
    パイダー（１７４）の回転が起こる、請求項７記載の位
    相変更装置。
  10. 【請求項１０】 前記の相対的軸方向の動きが、スパイ
    ダー（１７４）の軸方向の動きによるものである、請求
    項６ないし９のいずれか１項記載の位相変更装置。
  11. 【請求項１１】 くさび面の各対での第１と第２のくさ
    び面（２５４ｄ，２５４ｅ）が相互間に一つの鈍角を形
    成しており、弾力手段は、くさび面の各対と組合った第
    １と第２のローラ（３６，３４）に、周方向で相互に近
    づく方向に、前記の係合をさせるように力を及ぼしてい
    るばね手段（２６２，２６４）を含む、請求項１ないし
    ３のいずれか１項記載の位相変更装置。
  12. 【請求項１２】 スパイダー手段の第１や第２の方向の
    動きに応じて第１や第２のローラをばね手段に反抗して
    前記の係合から外すように動かすために、スパイダー手
    段（２６６）が、くさび面の各対と組合っているそれら
    第１と第２のローラ（３６，３４）の周方向での中間に
    置かれている接触手段（２６６ａ，２６６ｂ）を含む、
    請求項３または１０記載の位相変更装置。
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