JPH09256820A - 回転伝動部材の継手装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性及び作動応答性に優れ、且つ省電力で
例え自動車用エンジンのバルブタイミング可変装置に適
用しても高い信頼性を確保することのできる回転伝動部
材の継手装置を提供する。 【解決手段】 駆動側部材２４と被駆動側部材２とに分
割された回転伝動部材の該駆動側部材２４と被駆動側部
材２とを磁力により一体回転可能に接続するものにおい
て、上記駆動側部材２４と被駆動側部材２との回転方向
における相対位置を永久磁石６の磁界による吸引力で保
持してこれらを一体回転可能とする保持手段と、上記保
持手段に近接して配置され上記永久磁石６の磁界を弱め
る方向の磁界を発生する解除手段１３とを備え、上記駆
動側部材２４と被駆動側部材２との位相保持を上記永久
磁石６の磁界による吸引力で行うとともに、これら両者
の位相変更時には上記解除手段１３の磁界により上記永
久磁石６の磁界を弱めてそれ位相保持力を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、駆動側と被駆動
側とに分割された回転伝動部材の継手装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、エンジンにより駆動
されるプーリと該プーリを介して駆動されるカムシャフ
トとを位相可変に接続するバルブタイミング可変装置等
の駆動側部材と被駆動側部材とからなる回転伝動部材の
継手装置においては、電磁クラッチで駆動側部材と被駆
動側部材との回転方向の位相保持を行うとともに、これ
らの位相変更を電磁マグネットの電磁力を利用して行う
ようにしたものが知られている。尚、位相変更を電磁マ
グネットの電磁力を利用して行うものとしては、例えば
特開平３−２０６３０７号公報に開示されるものがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
駆動側部材と被駆動側部材との位相保持に電磁クラッチ
を使用した場合には、これが接触式機構であることから
耐久性あるいは作動応答性という点において問題がある
とともに、位相保持期間中は連続して電磁クラッチに通
電する必要があることからその消費電力が大きく、特に
自動車用エンジンのバルブタイミング可変装置の如く蓄
電容量に限界のあるバッテリーを電源として使用するも
のにあっては信頼性という点において問題を生じるもの
である。

【０００４】そこで本願発明は、耐久性及び作動応答性
に優れるとともに省電力で例え自動車用エンジンのバル
ブタイミング可変装置に適用しても高い信頼性を確保す
ることのできる回転伝動部材の継手装置を提供せんとし
てなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として次のような構成を採
用している。

【０００６】本願の第１の発明では、駆動側部材と被駆
動側部材とに分割された回転伝動部材の該駆動側部材と
被駆動側部材とを磁力により一体回転可能に接続する回
転伝動部材の継手装置において、上記駆動側部材と被駆
動側部材との回転方向における相対位置を永久磁石の磁
界による吸引力で保持してこれらを一体回転可能とする
保持手段と、上記保持手段に近接して配置され上記永久
磁石の磁界を弱める方向の磁界を発生する解除手段とを
備えたことを特徴としている。

【０００７】本願の第２の発明では、上記第１の発明に
かかる回転伝動部材の継手装置において、上記解除手段
への通電量を変化させることで上記保持手段の保持トル
クを調整し得るようにしたことを特徴としている。

【０００８】本願の第３の発明では、上記第２の発明に
かかる回転伝動部材の継手装置において、上記保持手段
の保持トルクを変化させることで上記駆動側部材と被駆
動側部材との回転方向の位相を可変としたことを特徴と
している。

【０００９】本願の第４の発明では、上記第１の発明に
かかる回転伝動部材の継手装置において、上記駆動側部
材と被駆動側部材とを相対回転させて該駆動側部材と被
駆動側部材との回転方向の位相を変化させる駆動手段を
備えたことを特徴としている。 本願の第５の発明で
は、上記第４の発明にかかる回転伝動部材の継手装置に
おいて、上記解除手段への通電初期における所定期間の
通電量をそれ以外の期間の通電量よりも大きく設定した
ことを特徴としている。

【００１０】本願の第６の発明では、上記第１の発明に
かかる回転伝動部材の継手装置において、上記回転伝動
部材の駆動側部材をエンジンにより駆動されるプーリと
し、被駆動側部材を該プーリにより駆動されるカムシャ
フトとするとし、該プーリとカムシャフトとの位相を保
持手段により保持するとともに、該保持手段による位相
保持を解除手段により解除し得る如くする一方、上記プ
ーリとカムシャフトとを相対回転させて該プーリとカム
シャフトとの回転方向の位相を変化させる駆動手段を備
えたことを特徴としている。

【００１１】本願の第７の発明では、上記第４又は第６
の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記
駆動側部材と被駆動側部材との間、又は上記プーリとカ
ムシャフトとの間に、遊星歯車機構を配置し、該遊星歯
車機構を介して上記駆動手段の駆動力を上記駆動側部材
から被駆動側部材に、又は上記プーリからカムシャフト
に伝達するようにしたことを特徴としている。

【００１２】本願の第８の発明では、上記第７の発明に
かかる回転伝動部材の継手装置において、上記駆動手段
を、上記駆動側部材と被駆動側部材、又は上記プーリと
カムシャフトとを弾性力により機械的に相対回転させる
弾性部材としたことを特徴としている。

【００１３】本願の第９の発明では、上記第６の発明に
かかる回転伝動部材の継手装置において、上記解除手段
への通電初期における所定期間の通電量をそれ以外の期
間の通電量よりも大きく設定したことを特徴としてい
る。

【００１４】本願の第１０の発明では、上記第９の発明
にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記カムシ
ャフトからのバックトルクが大きくなる時期と、上記解
除手段への通電量を大きくする時期とを対応させたこと
を特徴としている。

【００１５】本願の第１１の発明では、上記第６の発明
にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記解除手
段に通電して上記保持手段による位相保持力を低下させ
た状態で上記駆動手段により上記プーリとカムシャフト
との位相を変化させる一方、位相角が所定の目標位相角
に到達する以前に上記解除手段への通電を停止して上記
保持手段による位相保持力を復活させることを特徴とし
ている。

【００１６】本願の第１２の発明では、上記第６の発明
にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記解除手
段に矩形波電圧を印加し該解除手段に生じる電流波形又
は矩形波電流を印加し該解除手段に生じる電圧波形に基
づいて上記プーリとカムシャフトとの位相差を算出する
ことを特徴としている。

【００１７】本願の第１３の発明では、上記第１２の発
明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記解除
手段への印加電圧の周波数を、上記プーリとカムシャフ
トとの位相変化に基づいて生じる位相信号の周波数より
も大きく設定したことを特徴としている。

【００１８】本願の第１４の発明では、上記第６の発明
にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記保持手
段の永久磁石の磁力劣化時に上記解除手段に通電して上
記永久磁石を着磁させることを特徴としている。

【００１９】本願の第１５の発明では、上記第１４の発
明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記解除
手段に矩形波電圧を印加し該解除手段に生じる電流波形
又は矩形波電流を印加し該解除手段に生じる電圧波形の
振幅の変化に基づいて上記永久磁石の磁力劣化を検出す
ることを特徴としている。

【００２０】本願の第１６の発明では、上記第６の発明
にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記保持手
段の永久磁石による保持トルクが低下した時に上記解除
手段に電流を供給して上記永久磁石の磁界を強める方向
の磁界を発生させて該永久磁石を増磁させることを特徴
としている。

【００２１】本願の第１７の発明では、駆動側部材と被
駆動側部材とに分割された回転伝動部材の該駆動側部材
と被駆動側部材とを磁力により一体回転可能に接続する
回転伝動部材の継手装置において、上記駆動側部材と被
駆動側部材との回転方向における相対位置を永久磁石の
磁界による吸引力で保持してこれらを一体回転可能とす
る保持手段と、上記保持手段に近接して配置され上記永
久磁石の磁界を弱める方向の磁界を発生する解除手段
と、上記駆動側部材と被駆動側部材とを相対回転させて
該駆動側部材と被駆動側部材との回転方向の位相を変化
させるモータとを備え、上記モータを制動運転すること
で位相進角を行い、該モータを駆動運転することで位相
遅角を行うように構成したことを特徴としている。

【００２２】本願の第１８の発明では、上記第１７の発
明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記駆動
側部材と被駆動側部材との間に、遊星歯車機構を配置
し、該遊星歯車機構を介して上記モータの駆動力を上記
駆動側部材から被駆動側部材に伝達するようにしたこと
を特徴としている。

【００２３】本願の第１９の発明では、上記第１７の発
明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記解除
手段への通電と上記モータへの通電とを同時に行うこと
を特徴としている。

【００２４】本願の第２０の発明では、上記第１７の発
明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記被駆
動側部材のトルク変動が正の時に上記モータを制動運転
し、上記被駆動側部材のトルク変動が負の時に上記モー
タを駆動運転することを特徴としている。

【００２５】本願の第２１の発明では、上記第２０の発
明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記駆動
側部材と被駆動側部材との間に、遊星歯車機構を配置
し、該遊星歯車機構を介して上記モータの駆動力を上記
駆動側部材から被駆動側部材に伝達するようにしたこと
を特徴としてい。

【００２６】本願の第２２の発明では、上記第１７の発
明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記解除
手段の異常により上記保持手段による上記駆動側部材と
被駆動側部材との位相保持が不良となった時に上記モー
タを制動運転して該モータの制動力により位相保持を行
うことを特徴としてい。

【００２７】本願の第２３の発明では、上記第１７の発
明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記モー
タの制動力を利用して位相進角を行う時、該モータを逆
相制動又は発電制動にて運転することを特徴としてい。

【００２８】本願の第２４の発明では、上記第２３の発
明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記モー
タの制動力を利用して位相進角を行う時、該モータに対
する要求制動トルクが該モータの駆動トルクよりも小さ
い場合には該モータを回生制動にて運転し、該モータに
対する要求制動トルクが該モータの駆動トルクよりも大
きい場合には該モータを逆相制動又は発電制動にて運転
することを特徴としてい。

【００２９】本願の第２５の発明では、エンジンにより
駆動されるプーリと該プーリを介して駆動されるカムシ
ャフトとを磁力により一体回転可能に接続する回転伝動
部材の継手装置において、上記プーリとカムシャフトと
の回転方向における相対位置を永久磁石の磁界による吸
引力で保持してこれらを一体回転可能とする保持手段
と、上記保持手段に近接して配置され上記永久磁石の磁
界を弱める方向の磁界を発生する解除手段と、上記プー
リとカムシャフトとを相対回転させて該プーリとカムシ
ャフトとの回転方向の位相を変化させるモータとを備
え、上記モータを制動運転することで位相進角を行い、
該モータを駆動運転することで位相遅角を行うととも
に、上記カムシャフトのトルク変動が正の時に上記モー
タを制動運転し、上記カムシャフトのトルク変動が負の
時に上記モータを駆動運転することを特徴としている。

【００３０】

【発明の効果】本願発明ではかかる構成とすることによ
り次のような効果が得られる。

【００３１】（１）本願の第１の発明にかかる回転伝動
部材の継手装置によれば、駆動側部材と被駆動側部材と
に分割された回転伝動部材の該駆動側部材と被駆動側部
材とを磁力により一体回転可能に接続する回転伝動部材
の継手装置において、上記駆動側部材と被駆動側部材と
の回転方向における相対位置を永久磁石の磁界による吸
引力で保持してこれらを一体回転可能とする保持手段
と、上記保持手段に近接して配置され上記永久磁石の磁
界を弱める方向の磁界を発生する解除手段とを備えてい
るので、駆動側部材と被駆動側部材の位相保持には給電
は不要で、これらの位相保持を解除する場合においての
み上記解除手段に給電すればよく、例えば電磁クラッチ
により位相保持を行うようにした場合の如く全運転期間
の大半を占める位相保持期間中に連続して給電する必要
がある場合に比して、消費電力の格段の低減が図れ、特
にバッテリー容量に限界のある自動車用エンジンのバル
ブタイミング可変装置に適用する場合にその利点が顕著
となるものである。

【００３２】（２）本願の第２の発明にかかる回転伝動
部材の継手装置によれば、上記（１）に記載の効果に加
えて次のような効果が得られる。即ち、この発明では、
上記解除手段への通電量を変化させることで上記保持手
段の保持トルクを調整し得るようにしているので、該通
電量の調整により位相保持解除状態においても位相変更
操作に支障のない程度の位相保持力を残存させておくこ
とで、再度の位相保持操作時に位相保持力を所定値まで
迅速に復帰させて位相保持を行わしめることができ、例
えば電磁クラッチにより位相保持を行う場合の如く該電
磁クラッチへの通電停止と同時に位相保持力が完全に消
滅し再度の位相保持操作時には位相保持力を零から所定
値まで上げる必要がある場合に比して、位相保持の応答
性が格段に向上するものである。

【００３３】（３）本願の第３の発明にかかる回転伝動
部材の継手装置によれば、上記（２）に記載の効果に加
えて次のような効果が得られる。即ち、この発明では、
上記保持手段の保持トルクを変化させることで上記駆動
側部材と被駆動側部材との回転方向の位相を可変として
いるので、単に駆動側部材と被駆動側部材との位相保持
と位相保持の解除とを必要とするクラッチのみならず、
位相保持の解除状態においてこれら駆動側部材と被駆動
側部材との位相変更を必要とする装置、例えばエンジン
のバルブタイミング可変装置、被駆動側部材の増速を必
要とするアシストターボチャージャの継手機構等にも広
く適用できるものである。

【００３４】（４）本願の第４の発明にかかる回転伝動
部材の継手装置によれば、上記（１）に記載の効果に加
えて次のような効果が得られる。即ち、この発明では、
上記駆動側部材と被駆動側部材とを相対回転させて該駆
動側部材と被駆動側部材との回転方向の位相を変化させ
る駆動手段を備えているので、上記解除手段に通電して
その磁界により上記保持手段における永久磁石の磁界に
よる駆動側部材と被駆動側部材との間の位相保持力を解
除した状態で上記駆動手段を作動させることで容易に上
記駆動側部材と被駆動側部材との位相変更を行うことが
でき、該駆動手段を適宜選択することで、例えば位相変
更量は比較的小さいものの位相変更に必要なトルクが比
較的大きいエンジンのバルブタイミング可変装置とか、
被駆動側部材を駆動側部材に対して大きく増速させる必
要のあるアシストターボチャージャの継手機構、等にも
広く適用できるものである。

【００３５】（５）本願の第５の発明にかかる回転伝動
部材の継手装置によれば、上記（４）に記載の効果に加
えて次のような効果が得られる。即ち、この発明では、
上記解除手段への通電初期における所定期間の通電量を
それ以外の期間の通電量よりも大きく設定するようにし
ているので、位相保持の解除操作の初期、即ち、上記駆
動側部材と被駆動側部材とが同期状態にあって上記永久
磁石により発生する磁束が該駆動側部材と被駆動側部材
との間にを通過する際の磁束密度の変化が最も大きく、
これらの間に作用する磁気吸引力が最も大きな時期（換
言すれば、保持解除の必要トルクが最も大きな時期）に
は解除手段の通電量を大きくすることで同期状態から脱
調状態（即ち、駆動側部材と被駆動側部材との位相がず
れてこれらの間の磁束密度の変化が小さく磁気吸引力も
比較的低い状態、換言すれば、保持解除の必要トルクが
少ない状態）への移行が容易となり、また脱調状態への
移行後は少ない通電量の解除手段により脱調状態が維持
される。即ち、解除手段の通電量が位相保持の解除に必
要なトルクの大きさに対応して設定されることで、例え
ば保持解除の期間中、一定の通電量を維持する場合に比
して、消費電力の低減が図れるものである。

【００３６】（６）本願の第６の発明にかかる回転伝動
部材の継手装置によれば、上記（１）に記載の効果に加
えて次のような効果が得られる。即ち、この発明では、
上記回転伝動部材の駆動側部材をエンジンにより駆動さ
れるプーリとし、被駆動側部材を該プーリにより駆動さ
れるカムシャフトとしたエンジンのバルブタイミング可
変装置において、上記プーリとカムシャフトとの位相を
保持手段により保持するとともに、該保持手段による位
相保持を解除手段により解除し得る如くする一方、上記
プーリとカムシャフトとを相対回転させて該プーリとカ
ムシャフトとの回転方向の位相を変化させる駆動手段を
備えているので、上記保持手段によりプーリーとカムシ
ャフトとの位相を保持してこれらを一体回転させるとと
もに、バルブタイミングの変更時には解除手段により保
持手段の位相保持力を解除してプーリーとカムシャフト
とを切り離し、駆動手段によりプーリーとカムシャフト
とを相対回転させてこれらの位相を変更し、しかる後、
再度上記保持手段により位相保持を行うことでバルブタ
イミングを変えることができるものであり、給電が必要
なのは位相保持の解除時における解除手段と位相変更時
における駆動手段のみであり、例えば電磁クラッチによ
りプーリーとカムシャフトとの位相保持を行う場合の如
く位相保持の期間中該電磁クラッチへの給電が必要であ
る場合に比して、消費電力が少なくて済み、容量に制限
のあるバッテリーを電源とする自動車用エンジンのバル
ブタイミング可変装置として最適である。

【００３７】（７）本願の第７の発明にかかる回転伝動
部材の継手装置によれば、上記（４）又は（６）に記載
の効果に加えて次のような効果が得られる。即ち、この
発明では、上記駆動側部材と被駆動側部材との間、又は
上記プーリとカムシャフトとの間に、遊星歯車機構を配
置し、該遊星歯車機構を介して上記駆動手段の駆動力を
上記駆動側部材から被駆動側部材に、又は上記プーリか
らカムシャフトに伝達するようにしているので、上記遊
星歯車機構の減速作用に伴うトルク増大効果により、例
えばかかる遊星歯車機構を備えない構造の場合に比し
て、上記駆動手段の必要駆動力を小さくすることがで
き、結果的に駆動手段の小容量化、小型化が図れるもの
であり、特に自動車用エンジンのバルブタイミング可変
装置にあってはその効果がより顕著となる。

【００３８】（８）本願の第８の発明にかかる回転伝動
部材の継手装置によれば、上記（７）に記載の効果に加
えて次のような効果が得られる。即ち、この発明では、
上記駆動手段を、上記駆動側部材と被駆動側部材、又は
上記プーリとカムシャフトとを弾性力により機械的に相
対回転させる弾性部材としているので、遊星歯車機構の
トルク増大効果により上記弾性部材の必要弾性力を小さ
くすることができそれだけ該弾性部材のコンパクト化が
図れる。また、この弾性部材は、上記カムシャフトがプ
ーリーに対して進角する場合と遅角する場合のいずれか
一方において該プーリーの駆動力を弾性力として蓄えて
これを進角又は遅角のいずれか他方側において位相変更
の駆動力して放出することができるので、別途に駆動動
力を必要とせず、それだけ装置の消費電力の低減が図れ
るものである。

【００３９】（９）本願の第９の発明にかかる回転伝動
部材の継手装置によれば、上記（６）に記載の効果に加
えて次のような効果が得られる。即ち、この発明では、
上記解除手段への通電初期における所定期間の通電量を
それ以外の期間の通電量よりも大きく設定するようにし
ているので、位相保持の解除操作初期の同期状態から脱
調状態への移行時には解除手段の大通電量によって該同
期状態から脱調状態への移行が容易ならしめられ、また
脱調状態への移行後は解除手段への小通電量により脱調
状態が維持される、即ち、解除手段の通電量が位相保持
の解除に必要なトルクの大きさに対応して設定されるも
のであり、これにより、例えば保持解除の期間中、一定
の通電量を維持する場合に比して、消費電力の低減が図
れるものである。

【００４０】（１０）本願の第１０の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（９）に記載の効果
に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明で
は、上記カムシャフトからのバックトルクが大きくなる
時期と、上記解除手段への通電量を大きくする時期とを
対応させるようにしているので、バックトルクが大きい
分だけ同期状態から脱調状態へ移行が容易な時期に解除
手段の通電量を大きくして確実に脱調状態へ移行させ、
後は解除手段への通電量を少なくして脱調状態を維持さ
せることができ、例えば位相保持の解除期間中一定の通
電量を維持する場合に比して、解除手段における消費電
力の低減が図れるものである。

【００４１】（１１）本願の第１１の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（６）に記載の効果
に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明で
は、上記解除手段に通電して上記保持手段による位相保
持力を低下させた状態で上記駆動手段により上記プーリ
とカムシャフトとの位相を変化させる一方、位相角が所
定の目標位相角に到達する以前に上記解除手段への通電
を停止して上記保持手段による位相保持力を復活させる
ようにしているので、位相角は目標位相角の近傍におい
てハンチングを生じることなくスムーズに目標位相角に
設定され、それだれ位相変更の応答性が向上するもので
ある。また、かかる効果は、保持手段が永久磁石の磁界
を利用した非接触式構造であって駆動手段の駆動力と保
持手段の位相保持力とが重合しても支障を生じないこと
により初めてもたらされるものである。

【００４２】（１２）本願の第１２の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（６）に記載の効果
に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明で
は、上記解除手段に矩形波電圧を印加し該解除手段に生
じる電流波形又は矩形波電流を印加し該解除手段に生じ
る電圧波形に基づいて上記プーリとカムシャフトとの位
相差を算出するようにしているので、別途に位相差検出
手段を設ける必要がなく、それだけ装置のコンパクト化
あるいは低コスト化が図れるものである。

【００４３】（１３）本願の第１３の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（１２）に記載の効
果に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明
では、上記解除手段への印加電圧の周波数を、上記プー
リとカムシャフトとの位相変化に基づいて生じる位相信
号の周波数よりも大きく設定するようにしているので、
位相信号による波形と印加電圧による波形とを容易に区
別することができ、それだけ位相差の検出精度が向上
し、作動上の信頼性が一段と高められることになる。

【００４４】（１４）本願の第１４の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（６）に記載の効果
に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明で
は、上記保持手段の永久磁石の磁力劣化時に上記解除手
段に通電して上記永久磁石を着磁させるようにしている
ので、該永久磁石の劣化にかかわらず該永久磁石の磁
力、即ち、位相保持力が常時適正に維持され、バルブタ
イミングの狂いよるエンジンの運転性の悪化等の不具合
が未然に且つ確実に防止されるものである。

【００４５】（１５）本願の第１５の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（１４）に記載の効
果に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明
では、上記解除手段に矩形波電圧を印加し該解除手段に
生じる電流波形又は矩形波電流を印加し該解除手段に生
じる電圧波形の振幅の変化に基づいて上記永久磁石の磁
力劣化を検出するようにしているので、別途に磁力劣化
検出手段を設ける必要がなく、それだけ装置のコンパク
ト化あるいは低コスト化が図れるものである。

【００４６】（１６）本願の第１６の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（６）に記載の効果
に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明で
は、上記保持手段の永久磁石による保持トルクが低下し
た時に上記解除手段に電流を供給して上記永久磁石の磁
界を強める方向の磁界を発生させて該永久磁石を増磁さ
せるようにしているので、該永久磁石の保持トルクの低
下にかかわらず、保持手段による位相保持力が常時適正
に維持され、バルブタイミングの狂いよるエンジンの運
転性の悪化等の不具合が未然に且つ確実に防止されるも
のである。

【００４７】（１７）本願の第１７の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（６）に記載の効果
に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明で
は、駆動側部材と被駆動側部材とに分割された回転伝動
部材の該駆動側部材と被駆動側部材とを磁力により一体
回転可能に接続する回転伝動部材の継手装置において、
上記駆動側部材と被駆動側部材との回転方向における相
対位置を永久磁石の磁界による吸引力で保持してこれら
を一体回転可能とする保持手段と、上記保持手段に近接
して配置され上記永久磁石の磁界を弱める方向の磁界を
発生する解除手段と、上記駆動側部材と被駆動側部材と
を相対回転させて該駆動側部材と被駆動側部材との回転
方向の位相を変化させるモータとを備え、上記モータを
制動運転することで位相進角を行い、該モータを駆動運
転することで位相遅角を行うように構成しているので、
位相進角と位相遅角との間における必要トルクの相違、
即ち、位相進角時の必要トルクが位相遅角時の必要トル
クよりも大きいことと、モータの駆動運転時の駆動力と
制動運転時の制動力の相違、即ち、制動力が駆動力より
も大きいこととが対応し、より大きいトルクを必要とす
る位相進角はモータの制動力を使用して行われ、大きい
トルクを必要としない位相遅角はモータの駆動力を使用
して行われることとなり、例えば位相進角をモータの駆
動力で行い、位相遅角を制動力で行うようにした場合の
如く所要の駆動力を得るためにモータ容量を大きくしな
ければならないというようなことがなく、該モータをよ
り小容量のものとすることができ、それだけ装置のコン
パクト化及び低コスト化、並びにモータの消費電力の低
減が図れるものである。

【００４８】（１８）本願の第１８の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（１７）に記載の効
果に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明
では、上記駆動側部材と被駆動側部材との間に、遊星歯
車機構を配置し、該遊星歯車機構を介して上記モータの
駆動力を上記駆動側部材から被駆動側部材に伝達するよ
うにしているので、該遊星歯車機構のトルク増大効果に
より、上記モータの必要駆動力及び必要制動力をさらに
小さくすることができ、更なる装置のコンパクト化及び
低コスト化、並びに消費電力の低減が図れるものであ
る。

【００４９】（１９）本願の第１９の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（１７）に記載の効
果に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明
では、上記解除手段への通電と上記モータへの通電とを
同時に行うようにしているので、例えば、解除手段によ
り保持手段の位相保持力が解除された時点でモータによ
り位相変更を行わしめる場合に比して、位相変更指令か
ら実際に位相変更が行われるまでの時間を短くすること
ができ、それだけ位相変更の作動応答性が高められるも
のである。かかる効果は、保持手段による位相保持が永
久磁石の磁界を利用した非接触式であり、例え位相保持
力が残存している間にモータにより位相変更操作が行わ
れても支障を生じないという構造に基づいて初めて達成
されるものである。

【００５０】（２０）本願の第２０の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（１７）に記載の効
果に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明
では、上記被駆動側部材のトルク変動が正の時（即ち、
被駆動側部材に対して駆動側部材側から大きい駆動トル
クが作用している時）に上記モータを制動運転し、上記
被駆動側部材のトルク変動が負の時（即ち、被駆動側部
材に対して駆動側部材側から小さい駆動トルクが作用し
ている時）に上記モータを駆動運転するようにしている
ので、この被駆動側部材のトルク変動分だけ上記モータ
の制動に要する仕事及び駆動に要する仕事が低減され、
それだけモータの消費電力の低減が図れるものである。

【００５１】（２１）本願の第２１の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（２０）に記載の効
果に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明
では、上記駆動側部材と被駆動側部材との間に、遊星歯
車機構を配置し、該遊星歯車機構を介して上記モータの
駆動力を上記駆動側部材から被駆動側部材に伝達するよ
うにしているので、該遊星歯車機構のトルク増大効果に
より、上記モータの必要駆動力及び必要制動力を小さく
することができ、更なる消費電力の低減が期待できるも
のである。

【００５２】（２２）本願の第２２の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（１７）に記載の効
果に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明
では、上記解除手段の異常により上記保持手段による上
記駆動側部材と被駆動側部材との位相保持が不良となっ
た時に上記モータを制動運転して該モータの制動力によ
り位相保持を行うようにしているので、上記解除手段の
異常発生にかかわらず位相保持力が常時適正に維持さ
れ、上記駆動側部材と被駆動側部材との位相保持が確実
ならしめられ、それだけ作動上の信頼性が高められるも
のである。

【００５３】（２３）本願の第２３の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（１７）に記載の効
果に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明
では、上記モータの制動力を利用して位相進角を行う
時、該モータを、大きな制動トルクが得られる逆相制動
又は発電制動にて運転するようにしているので、例え
ば、モータを大きな制動トルクを得ることが困難な回生
制動運転とするような場合に比して、該モータの小容量
化を図ることができ、延いては該モータの消費電力の低
減にも寄与し得るものである。

【００５４】（２４）本願の第２４の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、上記（２３）に記載の効
果に加えて次のような効果が得られる。即ち、この発明
では、上記モータの制動力を利用して位相進角を行う
時、該モータに対する要求制動トルクが該モータの駆動
トルクよりも小さい場合には該モータを、大きな制動ト
ルクは得られないが被駆動側部材側からの回生電力を回
収できる回生制動にて運転し、該モータに対する要求制
動トルクが該モータの駆動トルクよりも大きい場合には
該モータを、大きな制動トルクが得られる逆相制動又は
発電制動にて運転するようにしているので、位相進角時
の要求制動トルクに応じたモータの制動運転により、確
実な位相進角による作動上の信頼性の確保と上記モータ
の消費電力の低減とを両立することができるものであ
る。

【００５５】（２５）本願の第２５の発明にかかる回転
伝動部材の継手装置によれば、エンジンにより駆動され
るプーリと該プーリを介して駆動されるカムシャフトと
を磁力により一体回転可能に接続するエンジンのバルブ
タイミング可変装置において、上記プーリとカムシャフ
トとの回転方向における相対位置を永久磁石の磁界によ
る吸引力で保持してこれらを一体回転可能とする保持手
段と、上記保持手段に近接して配置され上記永久磁石の
磁界を弱める方向の磁界を発生する解除手段と、上記プ
ーリとカムシャフトとを相対回転させて該プーリとカム
シャフトとの回転方向の位相を変化させるモータとを備
え、上記モータを制動運転することで位相進角を行い、
該モータを駆動運転することで位相遅角を行うととも
に、上記カムシャフトのトルク変動が正の時（即ち、カ
ムシャフトに対してプーリー側から大きい駆動トルクが
作用している時）に上記モータを制動運転し、上記カム
シャフトのトルク変動が負の時（即ち、カムシャフトに
対してプーリー側から小さい駆動トルクが作用している
時）に上記モータを駆動運転するようにしているので、
このカムシャフトのトルク変動分だけ上記モータの制動
に要する仕事及び駆動に要する仕事が低減され、それだ
けモータの消費電力の低減が図れるものである。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、本願発明にかかる回転伝動
部材の継手装置をいくつかの好適な実施形態に基づいて
具体的に説明する。

【００５７】第１の実施形態 図１及び図２には、本願の請求項１〜６、８〜１０、及
び１２〜１６に記載の発明にかかる回転伝動部材の継手
装置の実施形態であるエンジンのバルブタイミング可変
装置部分を示している。以下、このバルブタイミング可
変装置の具体的構造及び作動等について説明する。

【００５８】（構造説明）図１及び図２において、符号
１はシリンダヘッド、２は上記シリンダヘッド１の端部
に設けたケーシング１０及びケーシング１１内にその外
端部を突出させた状態で配置されたカムシャフト（特許
請求の範囲中の「被駆動側部材」に該当する）である。

【００５９】上記カムシャフト２の外端部にはボス部材
３が同軸上に嵌合配置されるとともに、該ボス部材３は
結合ボルト２７によって上記カムシャフト２に連結固定
されている。従って、該カムシャフト２とボス部材３と
は、上記ケーシング１１との間に設けた軸受２９により
支承されて一体的に回転する。さらに、上記ボス部材３
の上記カムシャフト２寄りの端部にはフランジ４が一体
形成されている。このフランジ４には、三枚のリング部
材７〜８と二枚の永久磁石６，６とが、該各永久磁石
６，６を各リング部材７〜９の間にそれぞれ挟んだ状態
で結合ボルト３７，３７，・・により固定され、これら
各リング部材７〜９と各永久磁石６，６とでインナーロ
ータ５を構成している。このインナーロータ５はその外
端部が軸受３０により支承されており、上記カムシャフ
ト２と一体的に回転するようになっている。さらに、上
記インナーロータ５とその軸心寄りに位置する上記ボス
部材３との間に形成された環状の空間内には、上記ケー
シング１１に固定された筒状部材１２が嵌装配置されて
いる。そして、この筒状部材１２の外周側の上記各永久
磁石６，６に対応する位置にはそれぞれ解除コイル１
３，１３（特許請求の範囲中の「解除手段」に該当す
る）が配置されている。

【００６０】尚、上記永久磁石６は、厚さ方向の一側が
Ｎ極、他側がＳ極とされる。また、上記各リング部材７
〜９の外周には、図２に示すように、周方向に所定ピッ
チで凸極７ａ〜９ａが形成されている。また、上記解除
コイル１３，１３のコイルの巻き方向は、これに通電し
た時、上記永久磁石６による磁界を弱める方向の磁界を
発生するような方向に設定されている。

【００６１】一方、上記カムシャフト２には、上記イン
ナーロータ５の外側に近接状態で嵌合するアウターロー
タ１５が軸受２８を介して回転自在に取り付けられてい
る。そして、このアウターロータ１５の内周には、図２
に示すように、上記インナーロータ５の各リング部材７
〜９と同様に、周方向に所定ピッチで凸極１５ａ，１５
ａ，・・が形成されている。また、このアウターロータ
１５の外周に形成したフランジ部１６には、上記ケーシ
ング１１側に固定配置された電磁ブレーキ１８の摺動子
１８ａが接離可能に近接対向状態で配置されている。

【００６２】さらに、上記アウターロータ１５の裏面側
には、筒部材１９が上記カムシャフト２の外周との間に
所定の環状空間をもった状態で該カムシャフト２と同軸
状に固定されている。この筒部材１９の内周面には内ネ
ジ２１が形成されている。また、上記カムシャフト２の
うち、上記筒部材１９に対応する部分の外周面には、所
定の傾斜角（例えば３０°）をもつヘリカルスプライン
２２が形成されている。そして、この筒部材１９とカム
シャフト２との間には、その外周面に外ネジを、内周面
にヘリカルスプラインを、それぞれ形成するとともに、
その周方向に所定間隔で複数の係合部２０ａ，２０ａ，
・・を設けたスライダ２０が嵌合配置されている。尚、
この係合部２０ａの係合面方向は、スライダ２０の軸方
向と平行ではなく、上記ヘリカルスプライン２２の傾斜
方向と逆の方向へ所定角度（例えば３０°）だけ傾斜し
ている。

【００６３】一方、上記筒部材１９の径方向外側には、
その外周面にタイミングベルト２５掛止用の歯を形成し
たプーリー２４が配置されている。このプーリー２４
は、軸受３８を介して上記シリンダヘッド１側に回転自
在に支承されている。さらに、このプーリー２４には、
複数の係合爪２６ａ，２６ａ，・・を設けた係合部材２
６が固定されており、該各係合爪２６ａ，２６ａ，・・
は上記スライダ２０の各係合部２０ａ，２０ａ，・・に
それぞれ係合している。さらに、上記筒部材１９（即
ち、上記アウターロータ１５）と上記プーリー２４との
間には、渦巻きバネ２３が嵌装配置されている。

【００６４】尚、上記ヘリカルスプライン２２及びスラ
イダ２０の係合部の傾斜方向並びに上記渦巻きバネ２３
の巻方向は、上記プーリー２４の回転方向と進角・遅角
方向とに対応して設定されている。即ち、例えば、上記
プーリー２４がカムシャフト２の左端部側から見て右回
転しているとすると、進角操作時（即ち、上記電磁ブレ
ーキ１８により上記アウターロータ１５にブレーキをか
けて該アウターロータ１５をプーリー２４に対して位相
が遅れる方向に操作する場合）に、上記スライダ２０が
図上左方向へ移動し上記結合ボルト２７がプーリー２４
よりも位相が進むように上記内ネジ２１のネジ方向及び
ヘリカルスプライン２２とスライダ２０の係合部２０ａ
の傾斜方向を設定している。さらに、上記アウターロー
タ１５はプーリー２４に対して遅角方向へ回動するが、
この時、上記渦巻きバネ２３が縮径変化してバネ力を蓄
えるように該渦巻きバネ２３の巻方向を設定している。

【００６５】また、上記各解除コイル１３，１３と上記
電磁ブレーキ１８は、ＥＣＵ３２からの制御信号を受け
て作動するＶＶＴコントローラ３１により通電制御が行
われる。このＶＶＴコントローラ３１による各解除コイ
ル１３，１３及び電磁ブレーキ１８の作動制御について
は後述する。

【００６６】以上がこのバルブタイミング可変装置の具
体的構造である。

【００６７】（作動説明） Ａ：基本作動 Ａ−ａ：位相保持 プーリー２４とカムシャフト２との位相保持は、各永久
磁石６，６の磁気吸引力により行われる。即ち、図１に
示した磁力線のように、各永久磁石６，６によりインナ
ーロータ５とアウターロータ１５との間に跨がって磁界
が生じ、この磁界による磁気吸引力でインナーロータ５
とアウターロータ１５とが非接触状態のまま位相保持さ
れる。従って、スライダ２０を介してアウターロータ１
５とカムシャフト２とが一体化され、プーリー２４のト
ルクは係合部材２６→スライダ２０→カムシャフト２と
伝達され、プーリー２４とカムシャフト２とが位相を保
持したまま一体的に回転することになる。

【００６８】尚、この位相保持状態においては、上記イ
ンナーロータ５とアウターロータ１５は同期状態（即
ち、図２に示すように、インナーロータ５を構成する各
リング部材７〜９の凸極７ａ〜９ａがアウターロータ１
５の凸極１５ａと対向し相対回転差がない状態）とされ
る。因に、インナーロータ５を構成する各リング部材７
〜９の凸極７ａ〜９ａとアウターロータ１５の凸極１５
ａとが回転方向に所定以上相対変位した脱調状態におい
ては磁束密度の変化が小さい状態となる。従って、位相
保持力は、同期状態において最も強く、脱調状態になる
と急激に弱くなる。この実施形態においては、このよう
な磁束特性に着目して保持解除の制御を行うようにして
いるが、これについては後述する。

【００６９】Ａ−ｂ：進角操作 進角操作は、上記永久磁石６，６による磁界を弱めてイ
ンナーロータ５とアウターロータ１５との位相保持状態
を解除した上で、該インナーロータ５とアウターロータ
１５とを進角方向へ相対回転させることで行われる。即
ち、先ず、解除コイル１３，１３に通電し磁界を発生さ
せる。この解除コイル１３，１３の磁力による磁界によ
って上記永久磁石６，６の磁力による磁界の強さが弱め
られ、該永久磁石６，６の磁界による上記インナーロー
タ５とアウターロータ１５との位相保持力が減少し、該
インナーロータ５とアウターロータ１５との非接触での
連結状態が解除されこれらの相対回転が可能とされる。

【００７０】ここで、電磁ブレーキ１８に通電し、その
接触子１８ａを上記アウターロータ１５のフランジ部１
６に接触させてこれに所定の制動力をかける。すると、
アウターロータ１５はエンジンにより駆動されているプ
ーリー２４に対して遅角側に相対回転し、このアウター
ロータ１５の回転に伴って該アウターロータ１５と噛合
しているスライダ２０が図１上における左方向へ移動す
る。このスライダ２０の移動に伴って、カムシャフト２
は、上記スライダ２０の係合面２０ａの傾斜角に対応し
て進角側に回動されるとともにヘリカルスプライン２２
の傾斜角に対応して進角方向に回動されることで上記プ
ーリー２４との位相が進角方向に変更せしめられるもの
である。

【００７１】また、上記電磁ブレーキ１８によりアウタ
ーロータ１５に制動力をかけることで該アウターロータ
１５とプーリー２４とが相対回転するが、この相対回転
の変位力を受けて渦巻きバネ２３が縮径しバネ力を蓄え
る。

【００７２】カムシャフト２の進角量が目標値に達する
と、上記電磁ブレーキ１８への通電を停止して上記アウ
ターロータ１５への制動力を解除するとともに、電磁ブ
レーキ１８への通電も停止し上記永久磁石６，６の磁界
の強さを回復させて上記インナーロータ５とアウターロ
ータ１５との位相を保持させる。

【００７３】尚、上記カムシャフト２の位相変更量の検
出は上記解除コイル１３，１３に発生する電流波形もし
くは電圧波形によって行われるが、これは後述する。ま
た、永久磁石６，６の磁界による位相保持力の異常ある
いは不良等には上記解除コイル１３，１３の制御により
対処するようにしているが、これについても後述する。

【００７４】Ａ−ｃ：遅角操作 遅角操作は、上記永久磁石６，６による磁界を弱めてイ
ンナーロータ５とアウターロータ１５との位相保持状態
を解除した上で該インナーロータ５とアウターロータ１
５とを遅角方向へ相対回転させることで行われる。即
ち、先ず、解除コイル１３，１３に通電し磁界を発生さ
せて上記永久磁石６，６の磁界による上記インナーロー
タ５とアウターロータ１５との位相保持力を減少させ、
該インナーロータ５とアウターロータ１５との非接触で
の連結状態を解除する。

【００７５】すると、アウターロータ１５は上記渦巻き
バネ２３のバネ力により上記プーリー２４に対して進角
側に相対回転し、このアウターロータ１５の回転に伴っ
て該アウターロータ１５と噛合しているスライダ２０が
図１上における右方向へ移動する。このスライダ２０の
移動に伴って、カムシャフト２は、上記スライダ２０の
係合面２０ａの傾斜角に対応して遅角側に回動されると
ともにヘリカルスプライン２２の傾斜角に対応して遅角
方向に回動されることで上記プーリー２４との位相が遅
角方向に変更せしめられる。

【００７６】カムシャフト２の遅角量が目標値に達する
と、上記電磁ブレーキ１８への通電を停止し、上記永久
磁石６，６の磁界の強さを回復させて上記インナーロー
タ５とアウターロータ１５との位相を保持させる。

【００７７】Ａ−ｄ：基本作動における利点 このように、この実施形態のものにおいては、永久磁石
６，６の磁気吸引力により位相保持を行い、解除コイル
１３，１３により位相保持の解除を行い、またプーリー
２４のトルクを利用して位相変更を行うものであること
から、進角操作時には解除コイル１３，１３と電磁ブレ
ーキ１８とに通電し、遅角操作時には解除コイル１３，
１３のみに通電すればよく、例えば電磁石で位相保持を
するとともに位相の進角及び遅角操作をも電磁石で行う
ような構成のものに比して、必要電力量を低減すること
ができ、特に自動車用エンジンの如くバッテリーの蓄電
能力に制限があるような場合にはその効果が顕著とな
る。

【００７８】Ｂ：進角・遅角操作に付随する制御 Ｂ−ａ：位相保持の解除時における消費電力低減のため
の制御 永久磁石６の磁気吸引力によりインナーロータ５とアウ
ターロータ１５（即ち、カムシャフト２とプーリー２
４）との位相保持を行う構成であるため、位相変更時に
は解除コイル１３に通電して永久磁石６による位相保持
力を弱める必要がある。この場合、解除コイル１３への
電流供給時期を適正に制御することで保持解除に伴う消
費電力を低減するようにしている。このための制御とし
て以下の二つが考えられる。

【００７９】第１の制御 第１の制御は、上記インナーロータ５とアウターロータ
１５との同期状態と脱調状態との間における永久磁石６
の磁界による位相保持力の相違に着目した制御である。
即ち、上述のように、永久磁石６の磁界による位相保持
力には、「同期状態の位相保持力（τ₂）＞脱調状態の
位相保持力（τ₁）」の関係がある（図３参照）。そし
て、この「同期状態」は、インナーロータ５側の凸極７
ａ〜９ａとアウターロータ１５側の凸極１５ａとが対向
した状態（即ち、位相を保持している時の状態）である
ため位相保持力の解除操作の初期段階に対応する。

【００８０】このため、図３の下部に示すように、同期
状態に対応する解除操作の初期段階において解除コイル
１３に大きな解除電流（電流値Ｉ₂）を流し、その後の
脱調状態においては小さな解除電流（電流値Ｉ₁）を流
して脱調状態を維持する。このようにすることで、容易
且つ確実に位相保持状態を解除することができるととも
に、解除に必要な消費電力の低減が図れるものである。

【００８１】第２の制御 第２の制御は、カムシャフト２のバックトルクの変動に
着目した制御である。即ち、エンジンの回転に伴いエン
ジン側からカムシャフト２側にかかるバックトルクは図
４の上部に示すようにトルク（α）→（γ）の間で変動
する。このバックトルクは脱調方向に作用するものであ
ることから、このバックトルクが大きいということはそ
れだけ脱調に必要なトルクが少ないということである。
従って、バックトルクが大きい範囲（例えばバックトル
クβ→γの範囲）に対応させて解除コイル１３に大きな
解除電流（電流値Ｉ₂）を流すことで容易に同期状態か
ら脱調させることができる。その後は、小さな解除電流
（電流値Ｉ₁）を流して脱調を維持すれば良い。かかる
制御とすることで、位相保持力の解除に伴う消費電力の
低減が図れるものである。

【００８２】Ｂ−ｂ：位相差を検出するための制御 エンジンの運転状態に最適なバルブタイミングを得るた
めには、現在のプーリー２４とカムシャフト２との位相
差を把握するとともに、位相の変更指令に対して実際に
どの程度位相が変化したかを把握することが必要であ
り、かかる位相差の検出方法として従来一般にはプーリ
ー２４と一体に回転する部材とカムシャフト２と一体に
回転する部材のそれぞれに回転センサを設け、これら二
つの回転センサに現れる信号の時間差を測定するように
していた。ところが、このような位相差検出方法では回
転センサが必要であることからコストアップになる。そ
こで、この実施形態のものにおいては、回転センサを設
けることなく解除コイル１３に生じる電流あるいは電圧
波形から位相差を検出し得るようにしたものである。

【００８３】即ち、図５に示すように、位相変更操作の
間、常時通電される解除コイル１３の印加電圧を図５に
示すような所定の周波数をもつ矩形波とする。但し、こ
の場合の印加電圧の周波数を、インナーロータ５の凸極
７ａ〜９ａとアウターロータ１５の凸極１５ａとが相対
移動することにより生じるインダクタンスの変化の周波
数よりも大きな周波数に設定し、これら両者を区別でき
るようにする。

【００８４】解除コイル１３に通電した後、該解除コイ
ル１３に生じる電流値あるいは電圧値を検出する（図６
参照）。この検出電流値あるいは検出電圧値を高周波フ
ィルターにかけてここから解除コイル１３に印加した矩
形波成分を除去すると図７に示すような低周波の電流値
波形あるいは電圧値波形が得られる。ここで得られた低
周波の波形は、インナーロータ５の凸極７ａ〜９ａとア
ウターロータ１５の凸極１５ａとの相対移動に起因する
インダクタンス変化の結果として生じたものであって、
この波形の１波長（Ｌ）はインナーロータ５及びアウタ
ーロータ１５の凸極ピッチに相当する。従って、この波
形の山の数をカウントすることでインナーロータ５とア
ウターロータ１５の位相差、即ち、プーリー２４とカム
シャフト２との位相差が求められるものである。

【００８５】Ｂ−ｃ：位相保持力の低下に対処するため
の制御 プーリー２４とカムシャフト２との位相保持は永久磁石
６の磁界によりインナーロータ５とアウターロータ１５
との間に作用する磁気吸引力で行われるが、この磁気吸
引力は磁束密度の二乗に比例し磁極間距離の２乗に反比
例する。従って、永久磁石６の劣化により磁力が低下し
た場合とか、何らかの原因により磁極間距離（この実施
形態の場合にあってはインナーロータ５とアウターロー
タ１５との距離）が大きくなった場合には位相保持力が
低下することになる。このような位相保持力の低下はバ
ルブタイミングの狂いにつながるため、かかる位相保持
力の低下に対処する必要があり、その対処方法として以
下の二つの制御が考えられる。

【００８６】第１の制御 第１の制御は、永久磁石６の劣化による位相保持力の低
下に対処するためのものであり、磁力の低下した永久磁
石６に再着磁させて磁力の回復を図り、適正な位相保持
力を確保するものである。即ち、永久磁石６の磁力が劣
化により低下した場合には、図８に示すように、解除コ
イル１３に通電し該解除コイル１３により生じる磁界に
より永久磁石６に着磁させてその磁力を回復させるもの
である。

【００８７】ここで、この永久磁石６の劣化による磁力
低下は次のようにして検出される。即ち、上述の位相差
検出制御の場合と同様に、解除コイル１３に通電して上
記永久磁石６による位相保持力を解除する際、該解除コ
イル１３に矩形波の電圧を印加し、インナーロータ５と
アウターロータ１５とを相対回転させての位相変更時に
おいて上記解除コイル１３に発生する電流値あるいは電
圧値を検出する。この検出電流値あるいは検出電圧値を
高周波フィルターにかけてここから解除コイル１３に印
加した矩形波成分を除去することで、インナーロータ５
の凸極７ａ〜９ａとアウターロータ１５の凸極１５ａと
の相対移動に起因するインダクタンス変化の結果として
生じた低周波の電流値波形あるいは電圧値波形を得る。
この場合、インダクタンスの変化は永久磁石６に磁力低
下がない正常時には大きく、磁力低下が生じた異常時に
は小さいことから、図９に示すように、正常時の波形と
異常時の波形との間には振幅の差が生じる。従って、こ
の両者の波形振幅の差（△Ｈ）を求めることで永久磁石
６の磁力低下の有無を判断することができる。

【００８８】第２の実施形態 図１０には、本願の請求項１〜１６に記載の発明にかか
る回転伝動部材の継手装置の実施形態であるエンジンの
バルブタイミング可変装置部分を示している。

【００８９】以下、このバルブタイミング可変装置の具
体的構造及び作動等について説明する。 （構造説明）
この実施形態のものは、位相保持機構と解除機構と駆動
機構を共に上記第１の実施形態のものと同様とし、これ
と異なる点は、上記第１の実施形態のものにおいてはプ
ーリー２４とカムシャフト２との位相変更作用をヘリカ
ルスプライン２２の傾斜角とスライダ２０の係合面２０
ａの傾斜角とによって達成するようにしていたのに対し
て、これを遊星歯車機構４７により達成するようにした
点である。

【００９０】即ち、この実施形態のものにおいては、ア
ウターロータ１５と一体回転する筒部材１９とエンジン
により駆動されるプーリー２４との間に渦巻きバネ２３
を配置する一方、該プーリー２４と一体的に設けたキャ
リア５０に複数のピニオンギヤ４９，４９，・・を取り
付けるとともに、該各ピニオンギヤ４９，４９，・・を
カムシャフト２と一体回転する筒状部材５２に設けたイ
ンターナルギヤ４８と、上記インナーロータ５と一体回
転する上記筒部材１９側に設けたサンギヤ５１とに噛合
させて遊星歯車機構４７を構成している。

【００９１】尚、上記第１の実施形態のものと同一部材
についてはこれと同一の符号を付することでその説明を
省略する。

【００９２】（作動説明） Ａ−ａ：位相保持 プーリー２４とカムシャフト２との位相保持は、各永久
磁石６，６の磁気吸引力により行われ、その作動は上記
第１の実施形態の場合と同様であるのでその説明は省略
する。

【００９３】Ａ−ｂ：進角操作 進角操作は、上記永久磁石６，６による磁界を弱めてイ
ンナーロータ５とアウターロータ１５との位相保持状態
を解除した上で、該インナーロータ５とアウターロータ
１５とを進角方向へ相対回転させることで行われる。即
ち、先ず、解除コイル１３，１３に通電し磁界を発生さ
せる。この解除コイル１３，１３の磁力による磁界によ
って上記永久磁石６，６の磁力による磁界の強さが弱め
られ、該永久磁石６，６の磁界による上記インナーロー
タ５とアウターロータ１５との位相保持力が減少し、該
インナーロータ５とアウターロータ１５との非接触での
連結状態が解除されこれらの相対回転が可能とされる。

【００９４】ここで、電磁ブレーキ１８に通電し、その
接触子１８ａを上記アウターロータ１５のフランジ部１
６に接触させてこれに所定の制動力をかける。すると、
インナーロータ５と一体回転するインターナルギヤ４８
及びカムシャフト２は、キャリア５０と一体回転するプ
ーリー２４よりも早く回転することとなり、該カムシャ
フト２の位相はプーリー２４の位相に対して進角される
ことになる。また、上記電磁ブレーキ１８によりアウタ
ーロータ１５に制動力をかけることで該アウターロータ
１５とプーリー２４とが相対回転するが、この相対回転
の変位力を受けて渦巻きバネ２３が縮径しバネ力を蓄え
る。

【００９５】上記カムシャフト２の進角量が目標値に達
すると、上記電磁ブレーキ１８への通電を停止して上記
アウターロータ１５への制動力を解除するとともに、電
磁ブレーキ１８への通電も停止し、上記永久磁石６，６
の磁界の強さを回復させて上記インナーロータ５とアウ
ターロータ１５との位相を保持させる。

【００９６】Ａ−ｃ：遅角操作 遅角操作は、上記永久磁石６，６による磁界を弱めてイ
ンナーロータ５とアウターロータ１５との位相保持状態
を解除した上で該インナーロータ５とアウターロータ１
５とを遅角方向へ相対回転させることで行われる。即
ち、先ず、解除コイル１３，１３に通電し磁界を発生さ
せて上記永久磁石６，６の磁界による上記インナーロー
タ５とアウターロータ１５との位相保持力を減少させ、
該インナーロータ５とアウターロータ１５との非接触で
の連結状態を解除する。

【００９７】すると、アウターロータ１５は上記渦巻き
バネ２３のバネ力を受けて上記インナーロータ５よりも
速く回転し、従ってアウターロータ１５と一体回転する
インターナルギヤ４８及びカムシャフト２は、キャリア
５０と一体回転するプーリー２４よりも遅く回転するこ
ととなり、該カムシャフト２の位相はプーリー２４の位
相に対して遅角されることになる。

【００９８】上記カムシャフト２の遅角量が目標値に達
すると、上記電磁ブレーキ１８への通電を停止し、上記
永久磁石６，６の磁界の強さを回復させて上記インナー
ロータ５とアウターロータ１５との位相を保持させる。

【００９９】Ａ−ｄ：基本作動における利点 このように、この実施形態のものにおいては、プーリー
２４の駆動トルクと渦巻きバネ２３のバネ力とによって
該プーリー２４とカムシャフト２との位相を変更するも
のであるが、その場合、該プーリー２４とカムシャフト
２との間に遊星歯車機構４７を介装し、該遊星歯車機構
４７の減速作用によるトルク増大効果を利用するように
しているので、例えばかかる遊星歯車機構４７を有しな
い（換言すれば、減速作用を利用しない）上記第１の実
施形態のものに比して、上記渦巻きバネ２３の必要バネ
力を低減させることができ、延いては渦巻きバネ２３の
コンパクト化あるいは低コスト化が図れるものである。

【０１００】尚、この実施形態のものにおいても、上記
第１の実施形態において説明したような「進角・遅角操
作に付随する制御」を適用し得ることは勿論である。

【０１０１】第３の実施形態 図１３及び図１４には、本願の請求項１７〜２５に記載
の発明にかかる回転伝動部材の継手装置の実施形態であ
るエンジンのバルブタイミング可変装置部分を示してい
る。以下、このバルブタイミング可変装置の具体的構造
及び作動等について説明する。

【０１０２】（構造説明）図中、符号１はシリンダヘッ
ド、２はカムシャフトであり、該カムシャフト２の先端
側には結合ボルト２７によりそれぞれ後述する筒状部材
５２と筒部材４４とインナーロータ４３とが順次同軸状
に締結固定され、これら各部材はカムシャフトと一体的
に回転し得るようになっている。

【０１０３】上記インナーロータ４３は、その軸心寄り
にボス部４３ａを、その外周寄りに周壁部４３ｂをそれ
ぞれ形成した略有底筒状部材であって、該周壁部４３ｂ
の外周には、図１３及び図１４に示すように、異なる極
性をもつ一対の永久磁石６，６を軸方向に併置するとと
もにこれら一対の永久磁石６，６を周方向に所定間隔で
複数組配置している。また、上記周壁部４３ａとボス部
４３ｂの中間の凹部内には、ケーシング１０側に固定保
持された解除コイル１３を上記各永久磁石６，６，・・
に近接した状態で収容している。

【０１０４】さらに、上記インナーロータ４３の外側に
は、上記各永久磁石６，６，・・に近接対向するように
してアウタロータ４２が配置されている。そして、この
アウタロータ４２は、そのボス部４２ａを軸受５４を介
して上記筒部材４４支持させることで回動自在とされる
とともに、該ボス部４２ａの側方には次述する遊星歯車
機構４７のサンギヤ５１が設けられている。尚、上記ア
ウタロータ４２の内周面には、図１４に示すように、上
記各永久磁石６，６，・・に対応するようにして軸方向
に延びる凸極４３ｃ，４３ｃ，・・が形成されている。

【０１０５】上記遊星歯車機構４７は、上記アウタロー
タ４２側に設けられた上記サンギヤ５１と、上記筒状部
材５２の内周面に形成されたインターナルギヤ４８と、
これらインターナルギヤ４８とサンギヤ５１との間に噛
合配置された複数のピニオンギヤ４９，４９，・・と、
タイミングベルト２５の掛止用歯を備えたプーリー２４
と一体的に形成されて上記各ピニオンギヤ４９，４９，
・・と係止するキャリア５０とで構成されている。尚、
上記プーリー２４は、軸受５５を介して上記シリンダヘ
ッド１側に回転自在に支持されている。

【０１０６】一方、上記アウタロータ４２の径方向外側
には、ステータ４１が近接配置され、該ステータ４１と
上記アウタロータ４２とで誘導モータ４０が構成されて
いる。このモータ４０は、所定の駆動電流を受けて所定
の駆動力を発生する駆動運転と、負荷側からの動力を吸
収しながら所定の制動力を発生する制動運転とを行える
ようになっている。この場合、このモータ４０が発生す
る駆動力と制動力との間には「駆動力＜制動力」の関係
があり、また進角操作力と遅角操作力との間には「進角
操作力＞遅角操作力」の関係があることから、この実施
形態のものにおいては、進角時にはモータ４０の制動力
を利用し、遅角時にはモータ４０の駆動力を利用するよ
うに該モータ４０の極性を設定している。さらに、この
実施形態においては、進角・遅角応答性あるいは駆動ト
ルクの低減という観点からモータ４０の駆動電流制御を
行うとともに、制動運転においても制動トルクの確保等
の観点から進角・遅角特性に応じて回生制動と逆相制動
あるいは発電制動とを選択するようにしているが、これ
らの制御については後述する。

【０１０７】以上がこのバルブタイミング可変装置の具
体的構造である。

【０１０８】（作動説明） 基本作動 Ａ−ａ：位相保持 プーリー２４とカムシャフト２との位相保持は、各永久
磁石６，６，・・の磁気吸引力により行われる。即ち、
図１１に示した磁力線のように、各永久磁石６，６，・
・によりインナーロータ４３とアウタロータ４２との間
に跨がって磁界が生じ、この磁界による磁気吸引力でイ
ンナーロータ４３とアウタロータ４２とが非接触状態の
まま位相保持される。従って、遊星歯車機構４７はロッ
ク状態となり、インナーロータ４３とアウタロータ４２
とが一体化され、プーリー２４のトルクはキャリア５０
→ピニオンギヤ４９→インターナルギヤ４８→筒状部材
５２→カムシャフト２と伝達され、プーリー２４とカム
シャフト２とが所定の位相を保持したまま一体的に回転
することになる。

【０１０９】Ａ−ｂ：進角操作 進角操作は、上記永久磁石６，６による磁界を弱めてイ
ンナーロータ４３とアウタロータ４２との位相保持状態
を解除した上で、該インナーロータ４３とアウタロータ
４２とを進角方向へ相対回転させることで行われる。

【０１１０】即ち、先ず、解除コイル１３に通電し磁界
を発生させる。この解除コイル１３の磁力による磁界に
よって上記永久磁石６，６．・・の磁界の強さが弱めら
れ、該永久磁石６，６，・・の磁界による上記インナー
ロータ４３とアウタロータ４２との位相保持力が減少
し、該インナーロータ４３とアウタロータ４２との非接
触での連結状態が解除されこれらの相対回転が可能とさ
れる。

【０１１１】ここで、ステータ４１に通電してモータ４
０を制動運転し、インナーロータ４３に対してアウタロ
ータ４２の回転を遅くする。すると、インナーロータ４
３と一体回転するインターナルギヤ４８及びカムシャフ
ト２は、キャリア５０と一体回転するプーリー２４より
も早く回転することとなり、該カムシャフト２の位相は
プーリー２４の位相に対して進角されることになる。

【０１１２】上記カムシャフト２の進角量が目標値に達
すると、上記ステータ４１への通電を停止してモータ４
０の制動力を解除するとともに、解除コイル１３への通
電も停止し、上記永久磁石６，６，・・の磁界の強さを
回復させ、上記インナーロータ４３とアウタロータ４２
との間に磁気吸引力を作用させてその位相を保持させ
る。

【０１１３】Ａ−ｃ：遅角操作 遅角操作は、上記永久磁石６，６による磁界を弱めてイ
ンナーロータ４３とアウタロータ４２との位相保持状態
を解除した上で該インナーロータ４３とアウタロータ４
２とを遅角方向へ相対回転させることで行われる。即
ち、先ず、解除コイル１３に通電し磁界を発生させて上
記永久磁石６，６・・の磁界による上記インナーロータ
４３とアウタロータ４２との位相保持力を減少させ、該
インナーロータ４３とアウタロータ４２との非接触での
連結状態を解除する。

【０１１４】ここで、上記ステータ４１に通電して上記
モータ４０を駆動運転し、その駆動力によりインナーロ
ータ４３に対してアウタロータ４２の回転を速くする。
すると、インナーロータ４３と一体回転するインターナ
ルギヤ４８及びカムシャフト２は、キャリア５０と一体
回転するプーリー２４よりも遅く回転することとなり、
該カムシャフト２の位相はプーリー２４の位相に対して
遅角されることになる。

【０１１５】上記カムシャフト２の遅角量が目標値に達
すると、上記ステータ４１への通電を停止してモータ４
０の駆動力を解除するとともに、解除コイル１３への通
電も停止し、上記永久磁石６，６，・・の磁界の強さを
回復させ、上記インナーロータ４３とアウタロータ４２
との間に磁気吸引力を作用させてその位相を保持させ
る。

【０１１６】Ａ−ｄ：基本作動における利点 このように、この実施形態のものにおいては、モータ４
０のトルク特性、即ち、制動トルク＞駆動トルクという
関係と、位相変更に必要なカムシャフト２への入力トル
ク特性、即ち、位相進角＞位相遅角という関係とを考慮
して、位相進角をモータ４０の制動運転にて、位相遅角
をモータ４０の駆動運転にて、それぞれ行うようにして
いるので、該モータ４０の必要駆動トルクが小さくなり
該モータ４０の小容量化、延いては装置全体のコンパク
ト化が図れるとともに消費電力の低減が図れるものであ
る。しかも、この場合、プーリー２４とカムシャフト２
との間に遊星歯車機構４７を介装して該遊星歯車機構４
７の減速作用によりトルク増大を図るようにしているの
で、上記モータ４０の小容量化がさらに促進されるもの
である。

【０１１７】Ｂ：進角・遅角操作に付随する制御 Ｂ−ａ：応答性確保のための解除電流の制御 モータ動力により位相変更を行う場合、従来一般には図
１４に破線図示するように位相変更操作の末期（即ち、
目標位相角の近傍）において進角操作と遅角操作とを小
刻みに繰り返して最終的に目標位相角に合致させるよう
にしていたため、この位相角のハンチング現象により位
相変更の応答性に問題があった。そこで、この実施形態
のものにおいては、かかる目標位相角近傍での位相角の
ハンチングを抑えることで位相変更の応答性を良好なら
しめるべく、解除コイル１３への通電制御を行うように
している。即ち、図１３に示すように、位相角（θ）の
（α）→（β）への位相変更指令が出されると（ステッ
プＳ１）、解除コイル１３に通電して永久磁石６による
位相保持力を解除する（ステップＳ２）とともにモータ
４０を運転して（ステップＳ３）位相変更を行うが、そ
の場合、現在の位相角（θ）と目標位相角（β）との偏
差（β−θ）が所定値（φ）以下となった時点において
（ステップＳ４）、解除コイル１３への通電を停止して
（ステップＳ５）永久磁石６の位相保持力を復帰させる
とともにモータ４０の運転を停止させる（ステップＳ
６）。このように、解除コイル１３の通電停止を位相角
が目標位相角に達する以前に行うことで、図１４に実線
図示する如く、目標位相角の近傍でのハンチングを生じ
ることなく位相角をより迅速に目標位相角に合致させる
ことができるものであり、それだけ位相変更の応答性が
良好となるものである。

【０１１８】Ｂ−ｂ：位相変更の応答性確保のための駆
動電流制御 位相保持手段にて位相保持を行い、解除手段にて保持解
除を行い、さらに駆動手段にて位相変更を行う場合、例
えば上記位相保持手段が電磁クラッチ等の接触式構造で
ある場合には、位相保持手段と駆動手段との同時作動が
できない。このため、進角操作時には、図１９に示すよ
うに、進角指令が出された後、先ず解除指令を出し、さ
らにその後に制動指令を出すことになる。また、遅角操
作時には、図２０に示すように、遅角指令が出された
後、先ず解除指令を出し、さらにその後に駆動指令を出
すことになる。従って、進角操作時及び遅角操作時のい
ずれの場合においても、位相変更指令が出てから実際に
位相変更が行われるまでに比較的時間がかかり、これが
位相変更の応答性の悪化の一因となっていた。

【０１１９】そこで、この実施形態においては、位相保
持手段が永久磁石６を利用した非接触機構であることに
着目し、位相変更の応答性を確保すべく駆動電流を制御
するようにしている。

【０１２０】即ち、この実施形態のものにおいては位相
保持手段が永久磁石６を利用した非接触機構であること
から、位相保持手段と駆動手段が同時作動したとしても
何ら問題はない。このため、図１５及び図１６に示すよ
うに、進角時及び遅角時共に、ＶＶＴコントローラ３１
から解除コイル１３への解除指令（即ち、解除コイル１
３への通電指令）の出力と同時に、モータ４０のステー
タ４１へ駆動あるいは制動指令（即ち、ステータ４１へ
の通電指令）を出力するものである。

【０１２１】このような制御とすることで、進角操作時
及び遅角操作時共に、図１７及び図１８に示すように、
解除指令と制動あるいは駆動指令とが同時に出されるこ
とで、図１９及び図２０に示す従来構造のものに比べ
て、進角あるいは遅角指令が出されてから実際に進角あ
るいは遅角操作が行われるまでの時間が短くなり、それ
だけ進角・遅角応答性が良好となるものである。

【０１２２】Ｂ−ｃ：モータ４０の駆動トルク低減のた
めの制御 一般に、モータ動力で位相変更を行う方式のものにあっ
ては、例えば油圧力を利用する方式のものに比して、位
相変更に関与する可動部分の慣性が比較的大きく、この
ため位相変更の応答性を高めるためにはより大きな駆動
トルクを必要とし、結果的にモータの大型化を招くこと
になる。そこで、この実施形態においては、カムシャフ
ト２の駆動トルクの変動特性に着目し、このトルク変動
を利用してモータの駆動電流を制御することでモータの
駆動トルク低減、延いてはモータの小容量化、省電力化
を図るようにしている。

【０１２３】即ち、図２１及び図２２のそれぞれの上段
に示すように、プーリー２４によりカムシャフト２を駆
動する場合における駆動トルク（即ち、カムシャフト２
の駆動に必要とされるトルク）は、バルブ反力の影響を
受けてサインカーブ状に変動する。

【０１２４】従って、モータ４０を制動運転させる進角
操作時には、図２１に示すように、トルク変動正の時
（即ち、プーリー２４側からカムシャフト２に大きな駆
動力が働いている時）にモータ４０に通電してこれを制
動運転すれば、図２１に破線図示するトルク変動を利用
しない場合に比して、より少ない仕事量で進角を行うこ
とができる。また、モータ４０を駆動運転させる遅角操
作時には、図２２に示すように、トルク変動負の時（即
ち、プーリー２４側からカムシャフト２に小さな駆動力
が働いている時）にモータ４０に通電してこれを駆動運
転すれば、図２２に破線図示するトルク変動を利用しな
い場合に比して、より少ない仕事量で遅角を行うことが
できる。これらの結果、モータ４０の駆動トルクの低減
により、その小容量化、延いては装置のコンパクト化が
図れるものである。

【０１２５】Ｂ−ｄ：進角操作時の制動トルクを確保す
るための制御 一般に位相進角に必要なトルクは位相遅角に必要なトル
クよりも大きく、またモータ４０においてはこれを制動
運転した時の制動トルクの方が駆動運転した時の駆動ト
ルクよりも大きく、このためこの実施形態のものにおい
ては位相進角にモータ４０の制動力を利用し、位相遅角
に駆動力を利用するようにしている。しかし、モータ４
０による位相変更に伴う消費電力の低減を図るには、で
きるだけ小容量のモータでより大きな制動力が得られる
ようにする必要がある。そこで、この実施形態のものに
おいては、モータの制動運転の形態を選択することでそ
の容量アップを招くことなくより大きな制動力を確保し
消費電力の低減を図るべくモータの制動制御を行うよう
にしている。

【０１２６】即ち、モータの制動運転の主な形態とし
て、逆相制動と発電制動と回生制動とがある。これら各
制動のうち、逆相制動と発電制動は回生制動に比して大
きな制動トルクを得ることができ、また回生制動はカム
シャフト２側の運動エネルギーを回生電力として回収す
ることができる。このような各制動の特性に着目して、
以下の二つの制御を提案する。

【０１２７】第１の制御 第１の制御は、制動力を重視した制御であって、図２３
に示すように、進角操作時におけるモータ４０の制動を
大きな制動力が得られる逆相制動又は発電制動とし、Ｅ
ＣＵ３２から進角指令が出力された場合、バッテリー３
３からＶＶＴコントローラ３１を介してモータ４０に制
動電力を供給して該モータ４０を逆相制動運転又は発電
制動運転するものである。この場合、カムシャフト２側
の運動エネルギーはモータ４０において熱エネルギーと
して放出される。

【０１２８】このような制御とすれば、より小容量のモ
ータ４０により大きな制動力を得ることができることか
ら、消費電力の低減が期待できるものである。

【０１２９】第２の制御 第２の制御は、制動力を重視しつつより一層の消費電力
の低減を狙った制御である。即ち、モータ４０に対する
要求制動トルクが大きい時（即ち、位相変更量が比較的
大きくその作動応答時間が短くなければならないような
場合）には、上記第１の制御と同様にモータ４０を逆相
制動運転あるいは発電制動運転としてより大きな制動力
を確保する一方、モータ４０に対する要求制動トルクが
小さい時（即ち、位相変更量が比較的少なくその作動応
答時間が多少長くても良いような場合）には、図２４に
示すように、上記モータ４０を回生制動運転し、カムシ
ャフト２側の運動エネルギーを回生電力としてバッテリ
ー３３側に回収するものである。この制御によれば、モ
ータ４０の小容量化と電力回収とによって更なる消費電
力の低減が期待できるものである。

【０１３０】Ｂ−ｅ：エンジン始動時対策のための制御 エンジンにおいてバルブタイミングは負荷あるいはエン
ジン回転数等の条件に対応して常時最適にコントロール
される必要があり、特にエンジン始動時においては吸気
弁と排気弁のバルブオーバラップをできるだけ小さくし
て始動性を確保する必要がある。従って、バルブタイミ
ング可変装置においては、エンジン始動時の進角量を初
期値（知有情は最小値）に設定することが必要である。

【０１３１】しかし、実際のエンジンの運転において
は、必ずしも進角量が初期値になってからイグニッショ
ンスイッチを切るとは限らず、大きな進角量のままイグ
ニッションスイッチが切られることもある。かかる状態
でエンジンの再始動を行うと、バルブタイミングが不適
切であることから始動性が悪化することになる。

【０１３２】そこで、この実施形態のものにおいては、
エンジン始動時には常に進角量が初期値になるように制
御することでエンジンの始動性を確保するようにしてい
る。

【０１３３】図２５に上記制御の前提となる電気回路を
示している。ここでは、バッテリー３３を、エンジン３
４制御用のＥＣＵ３２とバルブタイミング制御用のＶＶ
Ｔコントローラ３１とに並列に接続してこれら両者を別
系統とするとともに、上記ＥＣＵ３２側の系統にイグニ
ッションスイッチ３５を、ＶＶＴコントローラ３１側の
系統にＶＶＴスイッチ３６をそれぞれ配置している。か
かる回路構成の下で、以下の二つの制御を提案する。

【０１３４】第１の制御 第１の制御は、エンジンの始動操作時に、スタータ始動
の先立って進角量を初期値に設定するものである。即
ち、図２６に示すように、イグニッションスイッチのＯ
Ｎ信号が入力されると（ステップＳ１）、現在の位相角
（θ）と位相角の初期値（α）と比較し（ステップＳ
２）、現在の位相角が初期値に設定されている場合に
は、直ちにスタータを始動させる（ステップＳ８）。こ
れに対して、現在の位相角が初期値より進角していると
判断された場合には、解除コイル１３に通電して（ステ
ップＳ３）永久磁石６の磁界によるプーリー２４とカム
シャフト２との間の位相保持力を解除し、モータ４０を
駆動運転して（ステップＳ４）位相を初期値側に遅角さ
せる。そして、現在の進角量が初期値に合致すると（ス
テップＳ５）、モータ４０を停止させ（ステップＳ
６）、解除コイル１３への通電を停止して（ステップＳ
７）位相保持を行い、しかる後、スタータを始動させる
（ステップＳ８）。

【０１３５】第２の制御 第２の制御は、エンジンの停止時に進角量を初期値に設
定するものである。即ち、図２７に示すように、イグニ
ッションスイッチのＯＦＦ信号が入力されると（ステッ
プＳ１）、現在の位相角（θ）と位相角の初期値（α）
と比較し（ステップＳ２）、現在の位相角が初期値に設
定されている場合には、直ちにＶＶＴスイッチ３６をＯ
ＦＦとする（ステップＳ８）。

【０１３６】これに対して、現在の位相角が初期値より
進角していると判断された場合には、解除コイル１３に
通電して（ステップＳ３）永久磁石６の磁界によるプー
リー２４とカムシャフト２との間の位相保持力を解除
し、モータ４０を駆動運転して（ステップＳ４）位相を
初期値側に遅角させる。そして、現在の進角量が初期値
に合致すると（ステップＳ５）、モータ４０を停止させ
（ステップＳ６）、解除コイル１３への通電を停止して
（ステップＳ７）位相保持を行い、しかる後、ＶＶＴス
イッチ３６をＯＦＦとする（ステップＳ８）。

【０１３７】以上の各制御のいずれにおいても、実際に
エンジンが始動される時点においては常に進角量が初期
値に設定されているため、良好な始動性が確保されるも
のである。

【０１３８】第４の実施形態 図２８には、本願の請求項１，２及び４に記載の発明に
かかる回転伝動部材の継手装置の実施形態であるアシス
ト機構を備えたエンジンのターボチャージャを示してい
る。以下、このターボチャージャの具体的構造及び作動
等について説明する。

【０１３９】（構造説明）図２８において、符号８１は
ケーシング、８２はタービンロータ、８３はコンプレッ
サロータ、８４はタービン側シャフト、８５はコンプレ
ッサ側シャフトである。この実施形態のものは、従来の
ようにタービンロータ８２とコンプレッサロータ８３と
を同軸にて連結した場合、タービンロータ８２の質量が
コンプレッサロータ８３の質量に比して格段に大きいこ
とから、所謂、ターボラグが問題となるので、低速・低
負荷域においてはタービンロータ８２とコンプレッサロ
ータ８３とを切り離してコンプレッサロータ８３を増速
させ、高速・高負荷域ではタービンロータ８２とコンプ
レッサロータ８３とを接続してこれらを一体回転させる
ようにしたものである。そして、タービン側シャフト８
４とコンプレッサ側シャフ８５との接続機構に本願発明
を適用している。

【０１４０】即ち、同軸状に近接対向するコンプレッサ
側シャフ８５とタービン側シャフト８４のうち、コンプ
レッサ側シャフ８５の先端部には筒状の永久磁石８７を
設ける一方、タービン側シャフト８４の先端部には支持
部材８６を介して上記永久磁石８８と近接対向するよう
に筒状の永久磁石８７を設けるとともに該永久磁石８７
の径方向外側には該永久磁石８８に近接対向するように
して解除コイル８９を設けている。

【０１４１】一方、上記コンプレッサ側シャフ８５の外
周側に嵌挿配置され該コンプレッサ側シャフ８５と一体
回転するスリーブ９０に周方向に所定間隔で多数のブレ
ード６１を形成するとともに、該ブレード６１，６１，
・・に対応する位置にオイルノズル６３を開口させ、該
オイルノズル６３にオイル通路６２側から高圧オイルを
供給してこれを該オイルノズル６３からオイルジェット
として上記各ブレード６１，６１，・・に噴射するよう
にしている。

【０１４２】尚、ここではコンプレッサロータ８３の増
速手段（即ち、アシスト機構）としてオイルジェットを
採用しているが、これを他の手段、例えばモーターとす
ることも可能である。

【０１４３】（作動説明） エンジンの高速・高負荷域での作動 この運転領域においては、タービンロータ８２駆動用の
排気ガス量が十分にあり、高い過給作用を得ることがで
きる領域であるため、解除コイル８９への通電を停止
し、永久磁石８７と永久磁石８８との間に発生する磁界
による磁気吸引力によりタービン側シャフト８４とコン
プレッサ側シャフ８５との位相を保持させる。従って、
この状態ではタービン側シャフト８４とコンプレッサ側
シャフ８５とは位相を保持したまま一体回転可能であ
り、上記タービンロータ８２のトルクがそのままコンプ
レッサロータ８３に伝達され、該コンプレッサロータ８
３による吸気の過給が行われる。

【０１４４】エンジンの低速・低負荷域での作動 この運転領域においては、排気ガス量が少なくタービン
ロータ８２の回転によりコンプレッサロータ８３を駆動
したのでは高い過給作用を得ることができない。このた
め、この運転領域においては、上記解除コイル８９に通
電して該解除コイル８９により発生する磁界によって上
記永久磁石８７と永久磁石８８との間に発生する磁界の
強さを弱めて上記タービン側シャフト８４とコンプレッ
サ側シャフ８５との間の位相保持力を解除しこれらを相
対回転可能に分離させる。

【０１４５】しかる後、オイルノズル６３からブレード
６１，６１，・・にオイルジェットを供給することで、
上記コンプレッサ側シャフ８５（即ち、コンプレッサロ
ータ８３）は、オイルジェットの運動エネルギーを受け
て増速回転し、上記コンプレッサロータ８３により高い
吸気過給作用を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明にかかる回転伝動部材の継手装置の第
１の実施形態を示す断面図である。

【図２】図１のII-II断面図である。

【図３】位相変更時における保持トルク及び解除電流の
時間的変化状態を示す特性図である。

【図４】位相変更時におけるカムシャフトのトルク並び
に解除電流の時間的変化状態を示す特性図である。

【図５】解除コイルへの引加電圧（電流）の波形図であ
る。

【図６】解除コイルに生じる電流（電圧）の波形図であ
る。

【図７】解除コイルの電流（電圧）波形と位相角との相
関関係説明図である。

【図８】永久磁石への再着磁操作時の制御ブロック図で
ある。

【図９】解除コイルの異常判断の説明図である。

【図１０】本願発明にかかる回転伝動部材の継手装置の
第２の実施形態を示す断面図である。

【図１１】本願発明にかかる回転伝動部材の継手装置の
第３の実施形態を示す断面図である。

【図１２】図１１のXII-XII断面図である。

【図１３】図１１に示した継手装置における解除電流の
制御フロチャートである。

【図１４】位相変更時における位相角の時間的変化状態
を示す特性図である。

【図１５】位相遅角時の制御ブロック図である。

【図１６】位相進角時の制御ブロック図である。

【図１７】本願発明における位相遅角時の位相角特性図
である。

【図１８】本願発明における位相進角時の位相角特性図
である。

【図１９】従来一般的な位相遅角時の位相角特性図であ
る。

【図２０】従来一般的な位相進角時の位相角特性図であ
る。

【図２１】カムシャフトの駆動トルクとモータの制動ト
ルクとの相関図である。

【図２２】カムシャフトの駆動トルクとモータの制動ト
ルクとの相関図である。

【図２３】逆相制動、発電制動時における電力の流れの
説明図である。

【図２４】回生制動時における電力の流れの説明図であ
る。

【図２５】本願発明における電源系統図である。

【図２６】エンジン始動時の制御フロチャートである。

【図２７】エンジン停止時の制御フロチャートである。

【図２８】本願発明にかかる回転伝動部材の継手装置の
第４の実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１はシリンダヘッド、２はカムシャフト、３はボス部
材、４はフランジ、５はインナーロータ、６は永久磁
石、７〜９はリング部材、１０及び１１はケーシング、
１２は筒状部材、１３は解除コイル、１５はアウターロ
ータ、１６はフランジ部、１８は電磁ブレーキ、１９は
筒部材、２０はスライダ、２１は内ネジ、２２はヘリカ
ルスプライン、２３は渦巻きバネ、２４はプーリー、２
５はタイミングベルト、２６は係合部材、２７は結合ボ
ルト、２８〜３０は軸受、３１はＶＶＴコントローラ、
３２はＥＣＵ、３３はバッテリー、３４はエンジン、３
５はイグニッションスイッチ、３６はＶＶＴスイッチ、
４０はモータ、４１はステータ、４２はアウタロータ、
４３はインナーロータ、４４は筒部材、４７は遊星歯車
機構、４８はインターナルギヤ、４９はピニオンギヤ、
５０はキャリア、５１はサンギヤ、５２は筒状部材、５
４及び５５は軸受、６１はブレード、６２はオイル通
路、６３はオイルノズル、８０はターボチャージャ、８
１はケーシング、８２はタービンロータ、８３はコンプ
レッサロータ、８４はタービン側シャフト、８５はコン
プレッサ側シャフ、８６は支持部材、８７は永久磁石、
８８は永久磁石、８９は解除コイル、９０はスリーブで
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出口 博明 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動側部材と被駆動側部材とに分割され
   た回転伝動部材の該駆動側部材と被駆動側部材とを磁力
   により一体回転可能に接続する回転伝動部材の継手装置
   であって、 上記駆動側部材と被駆動側部材との回転方向における相
   対位置を永久磁石の磁界による吸引力で保持してこれら
   を一体回転可能とする保持手段と、 上記保持手段に近接して配置され上記永久磁石の磁界を
   弱める方向の磁界を発生する解除手段と、を備えたこと
   を特徴とする回転伝動部材の継手装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上記解除手段への通電量を変化させることで上記保持手
   段の保持トルクを調整し得るようにしたことを特徴とす
   る回転伝動部材の継手装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 上記保持手段の保持トルクを変化させることで上記駆動
   側部材と被駆動側部材との回転方向の位相を可変とした
   ことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、 上記駆動側部材と被駆動側部材とを相対回転させて該駆
   動側部材と被駆動側部材との回転方向の位相を変化させ
   る駆動手段を備えたことを特徴とする回転伝動部材の継
   手装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 上記解除手段への通電初期における所定期間の通電量を
   それ以外の期間の通電量よりも大きく設定したことを特
   徴とする回転伝動部材の継手装置。
6. 【請求項６】 請求項１において、 上記回転伝動部材の駆動側部材がエンジンにより駆動さ
   れるプーリであり、被駆動側部材が該プーリにより駆動
   されるカムシャフトであって、 該プーリとカムシャフトとの位相を保持手段により保持
   するとともに、該保持手段による位相保持を解除手段に
   より解除し得る如くする一方、 上記プーリとカムシャフトとを相対回転させて該プーリ
   とカムシャフトとの回転方向の位相を変化させる駆動手
   段を備えたことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
7. 【請求項７】 請求項４又は６において、 上記駆動側部材と被駆動側部材との間、又は上記プーリ
   とカムシャフトとの間に、遊星歯車機構を配置し、該遊
   星歯車機構を介して上記駆動手段の駆動力を上記駆動側
   部材から被駆動側部材に、又は上記プーリからカムシャ
   フトに伝達するようにしたことを特徴とする回転伝動部
   材の継手装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、 上記駆動手段が、上記駆動側部材と被駆動側部材、又は
   上記プーリとカムシャフトとを弾性力により機械的に相
   対回転させる弾性部材であることを特徴とする回転伝動
   部材の継手装置。
9. 【請求項９】 請求項６において、 上記解除手段への通電初期における所定期間の通電量を
   それ以外の期間の通電量よりも大きく設定したことを特
   徴とする回転伝動部材の継手装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、 上記カムシャフトからのバックトルクが大きくなる時期
    と、上記解除手段への通電量を大きくする時期とを対応
    させたことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
11. 【請求項１１】 請求項６において、 上記解除手段に通電して上記保持手段による位相保持力
    を低下させた状態で上記駆動手段により上記プーリとカ
    ムシャフトとの位相を変化させる一方、 位相角が所定の目標位相角に到達する以前に上記解除手
    段への通電を停止して上記保持手段による位相保持力を
    復活させることを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
12. 【請求項１２】 請求項６において、 上記解除手段に矩形波電圧を印加し該解除手段に生じる
    電流波形又は矩形波電流を印加し該解除手段に生じる電
    圧波形に基づいて上記プーリとカムシャフトとの位相差
    を算出することを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、 上記解除手段への印加電圧の周波数を、上記プーリとカ
    ムシャフトとの位相変化に基づいて生じる位相信号の周
    波数よりも大きく設定したことを特徴とする回転伝動部
    材の継手装置。
14. 【請求項１４】 請求項６において、 上記保持手段の永久磁石の磁力劣化時に上記解除手段に
    通電して上記永久磁石を着磁させることを特徴とする回
    転伝動部材の継手装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４において、 上記解除手段に矩形波電圧を印加し該解除手段に生じる
    電流波形又は矩形波電流を印加し該解除手段に生じる電
    圧波形の振幅の変化に基づいて上記永久磁石の磁力劣化
    を検出することを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
16. 【請求項１６】 請求項６において、 上記保持手段の永久磁石による保持トルクが低下した時
    に上記解除手段に電流を供給して上記永久磁石の磁界を
    強める方向の磁界を発生させて該永久磁石を増磁させる
    ことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
17. 【請求項１７】 駆動側部材と被駆動側部材とに分割さ
    れた回転伝動部材の該駆動側部材と被駆動側部材とを磁
    力により一体回転可能に接続する回転伝動部材の継手装
    置であって、 上記駆動側部材と被駆動側部材との回転方向における相
    対位置を永久磁石の磁界による吸引力で保持してこれら
    を一体回転可能とする保持手段と、 上記保持手段に近接して配置され上記永久磁石の磁界を
    弱める方向の磁界を発生する解除手段と、 上記駆動側部材と被駆動側部材とを相対回転させて該駆
    動側部材と被駆動側部材との回転方向の位相を変化させ
    るモータとを備え、 上記モータを制動運転することで位相進角を行い、該モ
    ータを駆動運転することで位相遅角を行うように構成し
    たことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
18. 【請求項１８】 請求項１７において、 上記駆動側部材と被駆動側部材との間に、遊星歯車機構
    を配置し、該遊星歯車機構を介して上記モータの駆動力
    を上記駆動側部材から被駆動側部材に伝達するようにし
    たことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
19. 【請求項１９】 請求項１７において、 上記解除手段への通電と上記モータへの通電とを同時に
    行うことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
20. 【請求項２０】 請求項１７において、 上記被駆動側部材のトルク変動が正の時に上記モータを
    制動運転し、上記被駆動側部材のトルク変動が負の時に
    上記モータを駆動運転することを特徴とする回転伝動部
    材の継手装置。
21. 【請求項２１】 請求項２０において、 上記駆動側部材と被駆動側部材との間に、遊星歯車機構
    を配置し、該遊星歯車機構を介して上記モータの駆動力
    を上記駆動側部材から被駆動側部材に伝達するようにし
    たことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
22. 【請求項２２】 請求項１７において、 上記解除手段の異常により上記保持手段による上記駆動
    側部材と被駆動側部材との位相保持が不良となった時に
    上記モータを制動運転して該モータの制動力により位相
    保持を行うことを特徴とする回転伝動部材の継手装置。
23. 【請求項２３】 請求項１７において、 上記モータの制動力を利用して位相進角を行う時、該モ
    ータを逆相制動又は発電制動にて運転することを特徴と
    する回転伝動部材の継手装置。
24. 【請求項２４】 請求項２３において、 上記モータの制動力を利用して位相進角を行う時、該モ
    ータに対する要求制動トルクが該モータの駆動トルクよ
    りも小さい場合には該モータを回生制動にて運転し、該
    モータに対する要求制動トルクが該モータの駆動トルク
    よりも大きい場合には該モータを逆相制動又は発電制動
    にて運転することを特徴とする回転伝動部材の継手装
    置。
25. 【請求項２５】 エンジンにより駆動されるプーリと該
    プーリを介して駆動されるカムシャフトとを磁力により
    一体回転可能に接続する回転伝動部材の継手装置であっ
    て、 上記プーリとカムシャフトとの回転方向における相対位
    置を永久磁石の磁界による吸引力で保持してこれらを一
    体回転可能とする保持手段と、 上記保持手段に近接して配置され上記永久磁石の磁界を
    弱める方向の磁界を発生する解除手段と、 上記プーリとカムシャフトとを相対回転させて該プーリ
    とカムシャフトとの回転方向の位相を変化させるモータ
    とを備え、 上記モータを制動運転することで位相進角を行い、該モ
    ータを駆動運転することで位相遅角を行うとともに、 上記カムシャフトのトルク変動が正の時に上記モータを
    制動運転し、上記カムシャフトのトルク変動が負の時に
    上記モータを駆動運転することを特徴とする回転伝動部
    材の継手装置。