JPH11153008A - Rotational phase control device - Google Patents
Rotational phase control deviceInfo
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- JPH11153008A JPH11153008A JP32150797A JP32150797A JPH11153008A JP H11153008 A JPH11153008 A JP H11153008A JP 32150797 A JP32150797 A JP 32150797A JP 32150797 A JP32150797 A JP 32150797A JP H11153008 A JPH11153008 A JP H11153008A
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- planetary gear
- control device
- rotation
- phase control
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- Valve Device For Special Equipments (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのバルブ
タイミングの制御等に用いられる回転位相制御装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotational phase control device used for controlling valve timing of an engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、入力部材に対する出力部材の
回転位相を制御する装置は、例えばエンジンのバルブタ
イミングの制御に用いられており、この場合、クランク
シャフトにより伝動手段を介して回転が伝達されるカム
シャフトにより吸気弁や排気弁が開閉作動されるように
なっている動弁装置において、クランクシャフトに連動
するカムプーリ等の入力部材と出力部材であるカムシャ
フトとの間に回転位相制御装置が組み込まれている。2. Description of the Related Art Conventionally, a device for controlling the rotational phase of an output member with respect to an input member has been used, for example, for controlling valve timing of an engine. In this case, rotation is transmitted via a transmission means by a crankshaft. In a valve operating device in which an intake valve and an exhaust valve are opened and closed by a camshaft, a rotation phase control device is provided between an input member such as a cam pulley linked to a crankshaft and a camshaft as an output member. It has been incorporated.
【０００３】この種の回転位相制御装置としては、例え
ば特開平４−２３２３１２号公報に示されるように、カ
ムシャフトとカムプーリとの間に、サンギヤとプラネッ
トキャリヤに支持されたプラネットギヤとリングギヤと
からなる遊星歯車機構が設けられ、そのリングギヤにカ
ムプーリが連設され、プラネットキャリヤにカムシャフ
トが連結されるとともに、サンギヤに連設されたスリー
ブの後端に駆動力導入用ギヤが設けられ、一方、エンジ
ン本体にステップモータが設置され、このモータの軸
に、上記駆動力導入用ギヤに噛合するウォームが設けら
れた装置が知られている。[0003] As this kind of rotational phase control device, for example, as disclosed in JP-A-4-23212, a sun gear, a planet gear and a ring gear supported by a planet carrier are provided between a cam shaft and a cam pulley. A planetary gear mechanism is provided, a cam pulley is connected to the ring gear, a camshaft is connected to the planet carrier, and a driving force introducing gear is provided at the rear end of the sleeve connected to the sun gear. 2. Description of the Related Art There is known an apparatus in which a step motor is provided in an engine body, and a worm meshing with the driving force introducing gear is provided on a shaft of the motor.
【０００４】この装置では、上記サンギヤが停止されて
いるときに、カムプーリに対してカムシャフトが一定の
減速比で回転する。そして、上記ステップモータにより
ウォーム等を介してサンギヤが駆動されると、カムシャ
フトの位相が変化するようになっている。In this device, when the sun gear is stopped, the cam shaft rotates at a constant reduction ratio with respect to the cam pulley. When the sun gear is driven by the step motor via a worm or the like, the phase of the camshaft changes.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の装
置によると、カムシャフトの端部に遊星歯車機構が組み
込まれる一方、モータ軸がカムシャフトに直交する方向
に延びるようにモータが配置された状態で、そのモータ
軸に設けたウォームが、上記遊星歯車機構のサンギヤに
連らなるスリーブの後端に設けられた比較的大形のギヤ
に噛合するようになっているため、モータ等の組付け作
業が面倒であるとともに、カムシャフト配設場所の側方
にステップモータ及びウォーム等を設置するスペースが
必要となり、回転位相制御装置を含む動弁系のコンパク
ト化が困難になるというような問題があった。According to the conventional apparatus as described above, the planetary gear mechanism is incorporated at the end of the camshaft, and the motor is arranged so that the motor shaft extends in a direction perpendicular to the camshaft. In this state, the worm provided on the motor shaft meshes with a relatively large gear provided at the rear end of the sleeve connected to the sun gear of the planetary gear mechanism. The installation work is troublesome, and a space for installing a step motor, a worm, and the like is required beside the camshaft installation location, which makes it difficult to make the valve train including the rotation phase control device compact. There was a problem.
【０００６】本発明は、上記の事情に鑑み、遊星歯車機
構とその一部の要素に連結される位相変更用駆動手段と
を一括に、かつコンパクトに入，出力部材に組み付ける
ことができる回転位相制御装置を提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been developed in view of the above circumstances. A rotary phase mechanism capable of collectively and compactly assembling a planetary gear mechanism and a phase changing driving means connected to some elements thereof to input / output members. It is an object to provide a control device.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、入力部材及び出力部材が固定側部分に対
して回転可能な状態で同軸上に配置されるとともに、サ
ンギヤとプラネタリギヤを支持するプラネタリキャリヤ
とリングギヤとの３要素で構成される入，出力部材接続
用の遊星歯車機構が上記入，出力部材と同軸上に配置さ
れ、該遊星歯車機構を介して入力部材と出力部材とが接
続され、かつ、該遊星歯車機構の一部の要素に位相変更
用駆動手段が接続されている回転位相制御装置におい
て、上記入，出力部材のうちの一方が上記リングギヤ
に、他方が上記プラネタリキャリアにそれぞれ連結さ
れ、上記位相変更用駆動手段は相対回転可能な２部材を
有して、該２部材が上記遊星歯車機構と同軸上に配置さ
れた状態で、そのうちの一方の部材が固定側部分に連結
固定され、他方の部材が上記サンギヤに接続されている
ことを特徴とするものである。In order to achieve the above object, the present invention provides an input member and an output member which are arranged coaxially in a rotatable state with respect to a fixed side portion, and which comprises a sun gear and a planetary gear. A planetary gear mechanism for connecting the input and output members, which is composed of three elements, a planetary carrier and a ring gear, is disposed coaxially with the input and output members, and the input member and the output member are connected via the planetary gear mechanism. Is connected, and a phase changing drive unit is connected to some elements of the planetary gear mechanism. One of the input and output members is connected to the ring gear, and the other is connected to the planetary gear. Each of the phase change driving means is connected to a carrier, and the phase change driving means has two members that can rotate relative to each other, and the two members are arranged coaxially with the planetary gear mechanism. Square members are fixedly connected to the stationary portion and the other member is characterized in that it is connected to the sun gear.
【０００８】この発明によると、上記遊星歯車機構のサ
ンギヤが停止している状態では入力部材の回転に応じて
一定の変速比で出力部材が回転し、また、上記位相変更
用駆動手段によりサンギヤが回転駆動されると、サンギ
ヤが停止している状態と比べ、リングギヤとプラネタリ
キャリアの速度比が変化することにより出力部材の回転
位相が変化する。According to the present invention, when the sun gear of the planetary gear mechanism is stopped, the output member rotates at a constant speed ratio in accordance with the rotation of the input member, and the sun gear is rotated by the phase changing drive means. When driven to rotate, the rotational phase of the output member changes due to a change in the speed ratio between the ring gear and the planetary carrier as compared to the state where the sun gear is stopped.
【０００９】このようにして回転位相の制御が可能とな
り、しかも、遊星歯車機構及び位相変更用駆動手段が
入，出力部材と同軸上に配置されていることにより、コ
ンパクト化が可能となり、かつ、組付けが容易になる。In this way, the rotation phase can be controlled, and the planetary gear mechanism and the phase changing drive means are arranged coaxially with the input and output members. Assembly becomes easy.
【００１０】この発明において、上記位相変更用駆動手
段における上記他方の部材であるロータと入，出力部材
接続用の遊星歯車機構のサンギヤとの間に減速機構が設
けられ、これらロータ、サンギヤ及び減速機構が同軸上
に配置されていることが好ましい。In the present invention, a speed reduction mechanism is provided between the rotor which is the other member of the phase changing drive means and the sun gear of the planetary gear mechanism for connecting the input and output members, and the rotor, the sun gear and the speed reduction mechanism are provided. Preferably, the mechanisms are arranged coaxially.
【００１１】このように減速機構が設けられると、位相
変更用駆動手段のロータの回転が減速されてサンギヤに
伝えられるので、位相変更用駆動手段の駆動トルクの軽
減及び位相制御の精度向上に有利となる。しかも、この
減速機構もロータ及びサンギヤと同軸上に配置されるこ
とにより、コンパクトで組付け容易な構造が得られる。When the speed reduction mechanism is provided in this manner, the rotation of the rotor of the phase change driving means is reduced and transmitted to the sun gear, which is advantageous for reducing the driving torque of the phase change driving means and improving the accuracy of phase control. Becomes Moreover, since the speed reduction mechanism is also arranged coaxially with the rotor and the sun gear, a compact and easily assembled structure can be obtained.
【００１２】上記減速機構は、例えば、軸方向に移動可
能とされて上記ロータの中心部を貫通するように配置さ
れたスライド部材を有し、このスライド部材と上記ロー
タとの対応箇所にロータの回転をスライド部材の軸方向
移動に変換する送りねじが形成されるとともに、このス
ライド部材に上記サンギヤが設けられ、かつ、このサン
ギヤに軸方向移動を回転に変換するヘリカルギヤが形成
され、上記ロータの回転が減速されて遊星歯車機構に伝
えられるように上記送りねじ及び上記ヘリカルギヤのリ
ード角が設定されている。The deceleration mechanism has, for example, a slide member which is movable in the axial direction and is disposed so as to pass through the center of the rotor, and the rotor is provided at a position corresponding to the slide member and the rotor. A feed screw for converting rotation into axial movement of the slide member is formed, the sun gear is provided on the slide member, and a helical gear for converting axial movement into rotation is formed on the sun gear. The lead angles of the feed screw and the helical gear are set so that rotation is reduced and transmitted to the planetary gear mechanism.
【００１３】このような減速機構を備える場合、上記送
りねじのリード角が上記ヘリカルギヤのリード角よりも
小さく設定され、かつ、上記送りねじのリード角はスラ
スト力に応じた回転力と摩擦力とが釣り合うときのリー
ド角以下に設定されていることが好ましい。When such a speed reduction mechanism is provided, the lead angle of the feed screw is set smaller than the lead angle of the helical gear, and the lead angle of the feed screw is set to a rotational force and a frictional force corresponding to a thrust force. Is preferably set to be equal to or smaller than the lead angle when the balance is established.
【００１４】このようにすると、上記送りねじのリード
角が上記ヘリカルギヤのリード角よりも小さいことによ
りロータの回転が減速されて遊星歯車機構に伝えられ
る。また、位相変更用駆動手段の駆動が停止されている
ときに、出力部材側からの反力に対し、上記送りねじで
の摩擦力によりロータを停止状態に保持する作用が得ら
れる。With this configuration, the rotation angle of the rotor is reduced and transmitted to the planetary gear mechanism because the lead angle of the feed screw is smaller than the lead angle of the helical gear. Further, when the driving of the phase changing drive unit is stopped, an action of holding the rotor in a stopped state by the frictional force of the feed screw against the reaction force from the output member side is obtained.
【００１５】減速機構を組み込む構成の他の例として、
入，出力部材接続用の遊星歯車機構と位相変更用駆動手
段との間に減速機構を構成する補助遊星歯車機構が配置
され、位相変更用駆動手段のロータの回転が補助遊星歯
車機構で減速されて入，出力部材接続用の遊星歯車機構
のサンギヤに伝達されるように構成されていてもよい。As another example of a configuration incorporating a speed reduction mechanism,
An auxiliary planetary gear mechanism constituting a reduction mechanism is arranged between the planetary gear mechanism for connecting the input and output members and the phase changing drive means, and the rotation of the rotor of the phase change drive means is reduced by the auxiliary planetary gear mechanism. It may be configured to be transmitted to the sun gear of the planetary gear mechanism for connecting the input and output members.
【００１６】また、本発明の装置において、位相変更用
駆動手段に対し、その２部材の相対回転を許容する状態
と阻止する状態とに切替可能なクラッチ手段が設けら
れ、位相変更用駆動手段の停止時に該クラッチ手段が上
記２部材の相対回転を阻止する状態に作動されるように
なっていてもよい。このようにすると、位相変更用駆動
手段の駆動が停止されているときに、上記クラッチ手段
の作動によりロータを停止状態に保持する作用が得られ
る。Further, in the apparatus of the present invention, the phase changing drive means is provided with a clutch means which can be switched between a state in which relative rotation of the two members is permitted and a state in which the relative rotation is prevented, and When stopped, the clutch means may be operated to prevent relative rotation of the two members. With this configuration, when the driving of the phase changing drive unit is stopped, an operation of holding the rotor in a stopped state by the operation of the clutch unit is obtained.
【００１７】本発明は好ましくはエンジンの動弁装置に
おいてバルブタイミングの変更のために用いられ、この
場合、入力部材は伝動部材を介してエンジンのクランク
シャフトに連結されたプーリ、出力部材は動弁用のカム
シャフトであり、これらプーリ及びカムシャフトが固定
側部分であるエンジン本体に対して回転可能な状態で同
軸上に配置されるとともに、位相変更用駆動手段の一方
の部材が上記エンジン本体に対して固定されている構成
とすればよい。The present invention is preferably used in a valve train of an engine for changing the valve timing. In this case, the input member is a pulley connected to a crankshaft of the engine via a transmission member, and the output member is a valve train. The pulley and the camshaft are arranged coaxially in a rotatable state with respect to the engine body which is a fixed side part, and one member of the phase changing drive means is attached to the engine body. What is necessary is just to set it as the structure fixed with respect to it.
【００１８】このようにすると、カムシャフトの回転位
相が変更可能となることでバルブタイミングの変更が可
能となる。しかも、回転位相制御装置を構成する手段が
カムシャフトの端部にコンパクトに組み付けられる。ま
た、位相変更用駆動手段の一方の部材が上記エンジン本
体に対して固定されているので、位相変更用駆動手段等
がカムシャフトの端部に組み付けられるようになってい
ながらその荷重の一部がエンジン本体に支持されて、カ
ムシャフトに大きな荷重が加わることがなく、カムシャ
フトの作動がスムーズに行われる。With this arrangement, the rotation phase of the camshaft can be changed, so that the valve timing can be changed. Moreover, the means constituting the rotation phase control device can be compactly assembled to the end of the camshaft. In addition, since one member of the phase change drive means is fixed to the engine body, a part of the load is reduced while the phase change drive means and the like are assembled to the end of the camshaft. Supported by the engine body, a large load is not applied to the camshaft, and the camshaft operates smoothly.
【００１９】また、本発明がエンジンの動弁装置に適用
される場合に、上記プーリが入，出力部材接続用の遊星
歯車機構のリングギヤに連結され、上記カムシャフトが
該遊星歯車機構のプラネタリキャリアに連結されている
ことが好ましい。Further, when the present invention is applied to a valve gear of an engine, the pulley is connected to a ring gear of a planetary gear mechanism for connecting an input / output member, and the camshaft is connected to a planetary carrier of the planetary gear mechanism. Is preferably connected to
【００２０】このようにすると、カムシャフトをクラン
クシャフトに対して一定の減速比で回転させるように設
定する必要があるエンジンの動弁装置において、上記プ
ーリとカムシャフトとの間で減速が行われるので、その
分だけクランクシャフトと上記プーリとの間の減速比を
小さくすることができ、従って上記プーリの径を小さく
することができる。With this arrangement, in an engine valve operating apparatus that requires setting the camshaft to rotate at a constant reduction ratio with respect to the crankshaft, deceleration is performed between the pulley and the camshaft. Therefore, the reduction ratio between the crankshaft and the pulley can be reduced by that much, and the diameter of the pulley can be reduced accordingly.
【００２１】上記位相変更用駆動手段は、例えば、相対
回転可能な２部材として界磁用のコイルが配列されたス
テータと永久磁石が配列されたロータとを有する電動モ
ータからなり、そのステータが固定側部分に連結固定さ
れている。The phase changing drive means comprises, for example, an electric motor having a stator in which field coils are arranged as two members capable of relative rotation and a rotor in which permanent magnets are arranged, and the stator is fixed. It is connected and fixed to the side part.
【００２２】このようにすると、上記電動モータが電気
的にコントロールされることで出力部材の回転位相が制
御される。With this configuration, the rotational phase of the output member is controlled by electrically controlling the electric motor.
【００２３】この場合、上記位相変更用駆動手段がステ
ップ的に作動するモータからなり、そのロータが出力部
材接続用の遊星歯車機構のサンギヤに減速機構を介して
接続されていると、上記モータの１ステップ分に対して
出力部材の位相変更角が小さくなり、位相制御の分解能
が高められる。なお、ステップ的に作動するモータと
は、ステップモータを含むほかに、例えばＤＣブラシレ
スモータ等でステップ的動作が可能なものも含むもので
ある。In this case, if the phase changing drive means is constituted by a motor which operates in a stepwise manner and its rotor is connected to the sun gear of the planetary gear mechanism for connecting the output member via a speed reduction mechanism, The phase change angle of the output member becomes smaller for one step, and the resolution of the phase control is increased. The motor that operates in a stepwise manner includes, in addition to a stepper motor, a motor that can perform a stepwise operation using, for example, a DC brushless motor.
【００２４】上記位相変更用駆動手段は、相対回転可能
な２部材として油圧室を構成するケーシング部分とその
内部に位置するロータ部分とを有する油圧モータからな
るものであってもよい。The phase changing drive means may be constituted by a hydraulic motor having a casing part constituting a hydraulic chamber as two relatively rotatable members and a rotor part located inside the casing part.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は本発明の装置の一実施形態を概略
的に示す。この図に示す例では、エンジンの動弁機構に
組み込まれるバルブタイミング可変装置に適用してお
り、１はエンジン本体（図示せず）に回転自在に支承さ
れたカムシャフトであって、回転に伴ってバルブ２（吸
気弁または排気弁）を開閉作動するようになっている。
カムシャフト１の端部周囲にはタイミングプーリ（歯付
プーリ）からなるカムプーリ３が位置し、カムプーリ３
はクランクシャフト４の端部に設けられたクランクプー
リ５にタイミングベルト６を介して接続されている。こ
の例ではカムシャフト１が出力部材に相当し、カムプー
リ３が入力部材に相当する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows one embodiment of the device of the present invention. In the example shown in this figure, the present invention is applied to a variable valve timing device incorporated in a valve operating mechanism of an engine. Reference numeral 1 denotes a cam shaft rotatably supported by an engine body (not shown). The valve 2 (intake valve or exhaust valve) is opened and closed.
A cam pulley 3 including a timing pulley (toothed pulley) is located around an end of the camshaft 1.
Is connected via a timing belt 6 to a crank pulley 5 provided at an end of the crankshaft 4. In this example, the camshaft 1 corresponds to an output member, and the cam pulley 3 corresponds to an input member.
【００２６】上記カムシャフト１の端部には、遊星歯車
機構１０と位相変更用駆動手段としての電動モータ２０
とが、カムシャフト１及びカムプーリ３と同軸上に配置
され、これらにより回転位相制御装置が構成されてい
る。At the end of the camshaft 1 is mounted a planetary gear mechanism 10 and an electric motor 20 as a driving means for changing the phase.
Are arranged coaxially with the camshaft 1 and the cam pulley 3, and these constitute a rotation phase control device.
【００２７】上記遊星歯車機構１０は、図２にも示すよ
うに、サンギヤ１１と、複数個のプラネタリギヤ１３を
支持するプラネタリキャリヤ１２（以下、略してキャリ
ヤ１２と呼ぶ）と、リングギヤ１４との３要素を備え、
サンギヤ１１、キャリヤ１２及びリングギヤ１４が同軸
上に互いに回転可能に配置されている。そして、リング
ギヤ１４にカムプーリ３が連結されるとともに、キャリ
ヤ１２にカムシャフト１が連結されている。As shown in FIG. 2, the planetary gear mechanism 10 includes a sun gear 11, a planetary carrier 12 supporting a plurality of planetary gears 13 (hereinafter, simply referred to as a carrier 12), and a ring gear 14. With elements,
The sun gear 11, the carrier 12, and the ring gear 14 are coaxially rotatably arranged. The cam pulley 3 is connected to the ring gear 14 and the camshaft 1 is connected to the carrier 12.
【００２８】また、上記電動モータ２０は、相対回転可
能な２部材としてステータ２１とロータ２３とを備えて
おり、ステータ２１がエンジン本体に連結固定されてい
る。また、この電動モータ２０のロータ２３と遊星歯車
機構１０のサンギヤ１１とが減速機構を介して接続され
ている。当実施形態では減速機構が軸方向に移動可能な
スライド部材３０を有し、このスライド部材３０に上記
サンギヤ１１が連設されている。そして、後に詳述する
ように、ロータ２３とスライド部材３０とに設けられた
送りねじ３１，３２により、ロータ２３の回転がスライ
ド部材の軸方向移動に変換されるとともに、サンギヤ１
１等がヘリカルギヤとされることにより、スライド部材
３０の軸方向移動が回転に変換されて遊星歯車機構１０
に伝えられるようになっている。The electric motor 20 has a stator 21 and a rotor 23 as two members that can rotate relative to each other, and the stator 21 is connected and fixed to the engine body. Further, the rotor 23 of the electric motor 20 and the sun gear 11 of the planetary gear mechanism 10 are connected via a reduction mechanism. In the present embodiment, the speed reduction mechanism has a slide member 30 that can move in the axial direction, and the sun gear 11 is connected to the slide member 30. As will be described later in detail, rotation of the rotor 23 is converted into axial movement of the slide member by feed screws 31 and 32 provided on the rotor 23 and the slide member 30, and the sun gear 1
By using helical gears 1 and the like, the axial movement of the slide member 30 is converted into rotation, and the planetary gear mechanism 10 is rotated.
Is to be conveyed to.
【００２９】この回転位相制御装置の具体的構造を、図
３及び図４を参照しつつ具体的に説明する。The specific structure of the rotation phase control device will be specifically described with reference to FIGS.
【００３０】上記遊星歯車機構１０のキャリヤ１２は、
カムシャフト１の前端に嵌合するように形成された後部
壁１２ａと、その外周側の複数箇所に連設されたボス部
１２ｂと、後部壁１２ａの内周側に連設されて前方に延
びるスリーブ１２ｃとを一体に備え、スリーブ１２ｃと
後部壁１２ａとにわたって貫通孔１２ｄが形成されてい
る。この貫通孔１２ｄにはねじ付きの軸体１５が挿通さ
れ、この軸体１５の先端のねじ部１５ａがカムシャフト
１に形成されたねじ孔１６に螺着されることにより、軸
体１５とともにキャリヤ１２がカムシャフト１に固定さ
れている。また、上記各ボス部１２ｂには軸を介してプ
ラネタリギヤ１３が回転可能に支承されている。The carrier 12 of the planetary gear mechanism 10 includes:
A rear wall 12a formed so as to be fitted to the front end of the camshaft 1, a boss portion 12b continuously provided at a plurality of positions on the outer peripheral side thereof, and a rear wall 12a continuously provided on the inner peripheral side of the rear wall 12a and extending forward. A sleeve 12c is integrally provided, and a through hole 12d is formed over the sleeve 12c and the rear wall 12a. A threaded shaft 15 is inserted into the through hole 12d, and a screw portion 15a at the tip of the shaft 15 is screwed into a screw hole 16 formed in the camshaft 1 so that the carrier together with the shaft 15 is formed. 12 is fixed to the camshaft 1. A planetary gear 13 is rotatably supported on each of the bosses 12b via a shaft.
【００３１】上記リングギヤ１４とカムプーリ３とは一
体に連成され、さらにこれらと一体に、カムシャフト１
に支承される内筒部分１７ａが設けられている。すなわ
ち、所定径の円筒状部材１７の外周側にタイミングプー
リであるカムプーリ３が形成されるとともに、この円筒
状部材１７の前方側内周面にリングギヤ１４が形成さ
れ、かつ、円筒状部材１７の後方部内方に連結壁１７ｂ
を介して内筒部分１７ａが連設されている。この内筒部
分１７ａはカムシャフト１及びこれに固定されたキャリ
ヤ１２に、ベアリング１８を介して支承されている。The ring gear 14 and the cam pulley 3 are integrally coupled with each other.
Is provided with an inner cylindrical portion 17a which is supported on the inner cylindrical portion 17a. That is, the cam pulley 3 serving as a timing pulley is formed on the outer peripheral side of the cylindrical member 17 having a predetermined diameter, and the ring gear 14 is formed on the inner peripheral surface on the front side of the cylindrical member 17. Connecting wall 17b inside rear part
The inner cylindrical portion 17a is provided continuously through the inner portion. The inner cylindrical portion 17a is supported on the camshaft 1 and the carrier 12 fixed thereto via a bearing 18.
【００３２】また、上記電動モータ２０は、例えばステ
ップモータであって、界磁用のステータコイル２２を巻
装したステータ２１と、永久磁石２４を配設したロータ
２３とからなっている。上記ステータ２１はリング状に
形成されてケーシング２５に取り付けられ、このケーシ
ング２５に一体に設けられたブラケット２６がエンジン
本体に固着されている。The electric motor 20 is, for example, a step motor, and includes a stator 21 on which a stator coil 22 for a field is wound, and a rotor 23 on which a permanent magnet 24 is disposed. The stator 21 is formed in a ring shape and attached to a casing 25, and a bracket 26 provided integrally with the casing 25 is fixed to the engine body.
【００３３】上記ロータ２３はステータ２１の内方に配
置されている、そして、このロータ２３の内方に上記軸
体１５及びスリーブ１２ｃが挿通されており、軸体１５
及びスリーブ１２ｃの前端部は上記ケーシング２５にベ
アリング２７を介して軸支されている。The rotor 23 is disposed inside the stator 21. The shaft 15 and the sleeve 12c are inserted through the rotor 23,
The front end of the sleeve 12c is supported by the casing 25 via a bearing 27.
【００３４】上記スリーブ１２ｃの外側には円筒状のガ
イド部材３５が配置され、このガイド部材３５の外側に
円筒状のスライド部材３０が配置されている。上記ガイ
ド部材３５は上記ケーシング２５に固着されることによ
りエンジン本体に対して固定されており、このガイド部
材３５の外周とスライド部材３０の内周とに相対応する
軸方向のスプライン３６もしくはセレーションが形成さ
れ、そのスプライン３６等が係合することにより、上記
スライド部材３０は回転が阻止された状態で軸方向に移
動可能となっている。A cylindrical guide member 35 is disposed outside the sleeve 12c, and a cylindrical slide member 30 is disposed outside the guide member 35. The guide member 35 is fixed to the engine body by being fixed to the casing 25. An axial spline 36 or serration corresponding to the outer periphery of the guide member 35 and the inner periphery of the slide member 30 is formed. The slide member 30 is formed in such a manner as to be engaged with the spline 36 and the like, so that the slide member 30 is movable in the axial direction in a state where the rotation is prevented.
【００３５】上記スライド部材３０の前部は電動モータ
２０の中心部に位置し、このスライド部材３０の前部外
周にヘリカルスプライン状の送りねじ３１が形成され、
これに噛合するねじ３２がロータ２３の内周面に形成さ
れている。一方、スライド部材３０の後部は遊星歯車機
構１０の中心部に位置し、このスライド部材３０の後部
外周にサンギヤ１１が一体に設けられている。このサン
ギヤ１１と、これに噛合する各プラネタリギヤ１３と、
各プラネタリギヤ１３に噛合するリングギヤ１４とが、
いずれもヘリカルギヤとなっている。The front portion of the slide member 30 is located at the center of the electric motor 20, and a helical spline-shaped feed screw 31 is formed on the outer periphery of the front portion of the slide member 30.
A screw 32 meshing with the screw 32 is formed on the inner peripheral surface of the rotor 23. On the other hand, the rear part of the slide member 30 is located at the center of the planetary gear mechanism 10, and the sun gear 11 is integrally provided on the outer periphery of the rear part of the slide member 30. This sun gear 11 and each planetary gear 13 meshing therewith,
A ring gear 14 meshing with each planetary gear 13
Both are helical gears.
【００３６】上記ロータ２３の回転が減速されて遊星歯
車機構１０に伝えられるように、上記送りねじ３１のリ
ード角は上記サンギヤ１１を構成するヘリカルギヤのリ
ード角よりも小さく設定されている。さらに、電動モー
タ２０の駆動が停止されているときにカムシャフト側か
らスライド部材３０に作用するスラスト力に対してロー
タ２３の停止状態を保持し得る程度に送りねじ３１のリ
ード角が小さく設定されている。その設定の具体例につ
いては後に詳述する。The lead angle of the feed screw 31 is set smaller than the lead angle of the helical gear constituting the sun gear 11 so that the rotation of the rotor 23 is reduced and transmitted to the planetary gear mechanism 10. Further, the lead angle of the feed screw 31 is set small enough to keep the rotor 23 stopped against the thrust force acting on the slide member 30 from the camshaft when the drive of the electric motor 20 is stopped. ing. A specific example of the setting will be described later in detail.
【００３７】上記電動モータ２０は図１中に示すコント
ロールユニット４０により制御される。すなわち、予め
運転状態に応じた最適なバルブタイミングが得られるよ
うにカムシャフト１の回転位相が設定され、運転状態の
変化に応じて上記回転位相が変更されるように電動モー
タ２０のステータコイル２２への通電が制御される。The electric motor 20 is controlled by a control unit 40 shown in FIG. That is, the rotation phase of the camshaft 1 is set in advance so as to obtain the optimal valve timing according to the operation state, and the stator coil 22 of the electric motor 20 is changed so that the rotation phase is changed according to the change in the operation state. Is controlled.
【００３８】上記電動モータ２０がステップモータであ
る場合、位相変更量をステップ数に換算してオープン制
御を行うようにすればよい。さらにこの場合、脱調等に
よる動作不良の対策として、エンジンのクランク角を検
出するクランク角センサ４１とカム角を検出するカム角
センサ４２とからの信号に基づき、これらの位相差から
換算したロータの回転位置とステップ数を積算した値と
を比較し、両者が相違する場合に位置修正処理またはフ
ェイル処理を行うようにすればよい。When the electric motor 20 is a step motor, the amount of phase change may be converted to the number of steps to perform open control. Further, in this case, as a countermeasure against operation failure due to step-out or the like, a rotor converted from a phase difference between these based on signals from a crank angle sensor 41 for detecting the crank angle of the engine and a cam angle sensor 42 for detecting the cam angle. Is compared with the value obtained by integrating the number of steps, and if the two are different, a position correction process or a fail process may be performed.
【００３９】以上のような当実施形態の装置によると、
位相変更時以外は上記電動モータ２０の駆動が停止され
て、遊星歯車機構１０のサンギア１１が固定されること
により、リングギヤ１４に接続されたカムプーリ３とキ
ャリヤ１２に連結されたカムシャフト１とは、サンギヤ
１１とリングギヤ１４との歯数の比によって決まる速度
比で回転する。そして、予めこの速度比を考慮してクラ
ンクプーリ５とカムプーリ３のプーリ比が設定されてい
ることにより、カムシャフト１がクランクシャフト４に
対して所定の速度比（４サイクルエンジンの場合は１／
２）で回転する。According to the apparatus of the present embodiment as described above,
Except during the phase change, the driving of the electric motor 20 is stopped and the sun gear 11 of the planetary gear mechanism 10 is fixed, so that the cam pulley 3 connected to the ring gear 14 and the camshaft 1 connected to the carrier 12 , And rotates at a speed ratio determined by the ratio of the number of teeth between the sun gear 11 and the ring gear 14. Since the pulley ratio between the crank pulley 5 and the cam pulley 3 is set in advance in consideration of the speed ratio, the camshaft 1 is driven at a predetermined speed ratio with respect to the crankshaft 4 (1/4 in the case of a 4-cycle engine).
Rotate in 2).
【００４０】位相変更時は、上記電動モータ２０が駆動
されてそのロータ２３が回転することにより、その回転
が送りねじ３１，３２で変換されて、スライド部材３０
及びこれと一体のサンギヤ１１が軸方向に移動し、その
軸方向移動がサンギヤ１１等を構成するヘリカルギヤで
回転方向に変換され、サンギヤ１１からプラネタリギヤ
１３に回転力が付加される。従って、サンギヤ１１が固
定されている場合と比べてリングギヤ１４とキャリヤ１
２の速度比が変化し、これによってカムシャフト１の回
転位相が変化し、バルブタイミングが変えられる。When the phase is changed, the electric motor 20 is driven to rotate the rotor 23, and the rotation is converted by the feed screws 31 and 32, and the slide member 30 is rotated.
The sun gear 11 integrated therewith moves in the axial direction, and the axial movement is converted into the rotational direction by the helical gears constituting the sun gear 11 and the like, and a rotational force is applied from the sun gear 11 to the planetary gear 13. Therefore, the ring gear 14 and the carrier 1 are compared with the case where the sun gear 11 is fixed.
2, the rotational phase of the camshaft 1 changes, and the valve timing changes.
【００４１】この場合、遊星歯車機構１０において、サ
ンギヤの軸方向移動を変換した回転角に対してカムシャ
フト１の位相変化分の回転角が小さくなるように減速さ
れ、さらに、上記電動モータ２０と遊星歯車機構１０と
の間でも減速が行われることにより、位相変更に必要な
モータ駆動トルクが小さくなるとともに、回転位相の制
御の精度が高められる。In this case, in the planetary gear mechanism 10, the rotational speed is reduced so that the rotational angle corresponding to the phase change of the camshaft 1 becomes smaller than the rotational angle obtained by converting the axial movement of the sun gear. By reducing the speed between the planetary gear mechanism 10 and the planetary gear mechanism 10, the motor driving torque required for the phase change is reduced, and the accuracy of the rotation phase control is increased.
【００４２】これらの作用を具体例を次に説明する。Specific examples of these operations will be described below.
【００４３】上記遊星歯車機構１０においてサンギヤ１
１の歯数とリングギヤ１４の歯数との比が１：３に設定
されている場合、サンギヤ１１が固定されている状態で
は、リングギヤ１４の回転数（カムプーリ回転数）に対
してキャリヤ１２の回転数（カムシャフト回転数）が３
／４に減速される。従って、４サイクルエンジンの場合
はカムシャフト回転数をクランクシャフト回転数の１／
２とする必要があるので、プーリ比（クランクプーリ径
／カムプーリ径）を２／３とすればよく、プーリ比が１
／２（カムプーリ径がクランクプーリ径の２倍）とされ
る一般のエンジンと比べ、カムプーリの径を小さくする
ことができる。In the planetary gear mechanism 10, the sun gear 1
When the ratio between the number of teeth of 1 and the number of teeth of the ring gear 14 is set to 1: 3, when the sun gear 11 is fixed, the rotation speed of the ring gear 14 (the rotation speed of the cam pulley) of the carrier 12 is fixed. Number of rotations (camshaft rotation number) is 3
The speed is reduced to / 4. Therefore, in the case of a four-cycle engine, the camshaft rotation speed is set to 1 / c
It is necessary to set the pulley ratio (crank pulley diameter / cam pulley diameter) to 2/3.
/ 2 (the diameter of the cam pulley is twice as large as the diameter of the crank pulley).
【００４４】そして、このような設定下でサンギヤ１１
が回転すると、その回転角の１／４だけカムシャフト１
の位相角が変化し、例えばサンギヤ１１が４°回転する
とカムシャフト１の位相角が１°変化する。Then, the sun gear 11 under such a setting is set.
Is rotated, the camshaft 1 is rotated by 1/4 of the rotation angle.
Changes, for example, when the sun gear 11 rotates 4 °, the phase angle of the camshaft 1 changes by 1 °.
【００４５】サンギヤ回転角とキャリヤ回転角との比で
ある遊星ギヤ比をｉp 、要求されるカムシャフト位相可
変角をθ0 とし、これらの具体的値を例えばｉp＝４、
θ0＝３０°とすると、サンギヤの回転角はθ0・ｉp＝
１２０°とすればよい。ただし、当実施形態ではサンギ
ヤ１１が回転せずに軸方向移動のみ可能であるため、サ
ンギヤが１２０°回転したのと同等の軸方向移動を行う
必要がある。The planetary gear ratio, which is the ratio between the sun gear rotation angle and the carrier rotation angle, is ip, the required camshaft phase variable angle is θ 0, and these specific values are, for example, ip = 4,
Assuming θ 0 = 30 °, the rotation angle of the sun gear is θ 0 · ip =
The angle may be set to 120 °. However, in this embodiment, since only the axial movement is possible without rotating the sun gear 11, it is necessary to perform the axial movement equivalent to the rotation of the sun gear by 120 °.
【００４６】図５中に示すようにスライド部材３０の送
りねじ３１の直径をＤ、スライド部材３０の軸方向移動
量をｘ、サンギヤ１１のリード角（軸と直交する方向に
対する角度）をγB とすると、As shown in FIG. 5, the diameter of the feed screw 31 of the slide member 30 is D, the amount of axial movement of the slide member 30 is x, and the lead angle of the sun gear 11 (the angle with respect to the direction perpendicular to the axis) is γ B. Then
【００４７】[0047]
【数１】ｘ＝π・Ｄ・（θ0・ｉp／３６０°）・tanγB となる。例えばＤ＝２０mm、γB＝５０°とし、これら
とθ0・ｉp＝１２０°とを上記式に代入すると、ｘ＝２
４．９（mm）となり、スライド部材３０の軸方向移動可
能な範囲をこの程度に設定しておけばよい。[Number 1] becomes x = π · D · (θ 0 · i p / 360 °) · tanγ B. For example D = 20 mm, and γ B = 50 °, when the these and θ 0 · i p = 120 ° is substituted into the above equation, x = 2
4.9 (mm), and the range in which the slide member 30 can move in the axial direction may be set to this level.
【００４８】また、電動モータ２０と遊星歯車機構１０
との間においては、スライド部材３０と電動モータ２０
との間の送りねじ３１，３２のスプライン角（カム軸方
向に対する傾き角度）がサンギヤ１１のスプライン角よ
りも大きくされることにより、両者の比率に応じた減速
が行われる。これらスプライン角の代りにリード角を用
いると、送りねじ３１のリード角γA がサンギヤ１１の
リード角γB より小さければ減速され、減速比に相当す
るヘリカルギヤ比ｉh は次のようになる。The electric motor 20 and the planetary gear mechanism 10
Between the slide member 30 and the electric motor 20.
The spline angles of the feed screws 31 and 32 (the inclination angles with respect to the cam shaft direction) between them are made larger than the spline angle of the sun gear 11 to reduce the speed in accordance with the ratio between the two. If the lead angle is used instead of the spline angle, if the lead angle γ A of the feed screw 31 is smaller than the lead angle γ B of the sun gear 11, the speed is reduced, and the helical gear ratio i h corresponding to the reduction ratio is as follows.
【００４９】[0049]
【数２】ｉh＝tanγA／tanγB そして、好ましい一例としてｉh＝１０となるようにリ
ード角γA ，γB が設定され、例えばサンギヤ１１のリ
ード角がγB＝５０°であると、上記式から送りねじ３
１のリード角はγA＝６．８°に設定される。[Number 2] and i h = tanγ A / tanγ B , preferred examples as i h = 10 and so as to lead angle gamma A, gamma B is set, for example, the lead angle of the sun gear 11 is a gamma B = 50 ° And feed screw 3
The lead angle of No. 1 is set to γ A = 6.8 °.
【００５０】このようなヘリカルギヤ比ｉh の設定と上
記のような遊星ギヤ比ｉp の設定とによると全体として
のギヤ比が１：４０となり、ロータ２３の回転に対して
カムシャフト１の位相角が変化が１／４０となるように
減速される。このように大幅に減速されるようにしてお
けば、効率の良い低トルク、高速型のモータを使用する
ことができるとともに、位相制御の分解能が高められ
る。例えばステップ角が１．８°のステップモータを使
用すると、分解能はクランク角で０．０９°（カム角で
０．０４５°）となる。[0050] Such helical gear ratio i h setting the gear ratio is 1:40 next as a whole According to the planetary gear ratio ip settings and as described above, the phase angle of the camshaft 1 relative to the rotation of the rotor 23 Is decelerated so that the change becomes 1/40. If the speed is largely reduced in this manner, an efficient low-torque, high-speed motor can be used, and the resolution of the phase control can be increased. For example, when a step motor having a step angle of 1.8 ° is used, the resolution is 0.09 ° in crank angle (0.045 ° in cam angle).
【００５１】また、上記電動モータ２０の駆動が停止さ
れているときでもエンジン運転中はカムシャフト１から
の反力によりスライド部材３０にスラスト力が作用し、
それに応じてロータ２３に回転力が作用するが、上記送
りねじ３１のリード角γA が充分に小さく設定されてい
れば摩擦抵抗により上記反力に対してロータ２３が回転
しないように保持される。Further, even when the driving of the electric motor 20 is stopped, a thrust force acts on the slide member 30 by the reaction force from the camshaft 1 during the operation of the engine.
Rotational force acts on the rotor 23 accordingly, but if the lead angle γ A of the feed screw 31 is set sufficiently small, the rotor 23 is kept from rotating against the reaction force due to frictional resistance. .
【００５２】すなわち、図６に示すように、スライド部
材３０にスラスト力Ｐが作用したとき、送りねじ３１の
ピッチ円筒面に作用する回転力はＰ・sinγA であり、
また、送りねじ３１の断面における歯面の傾斜をαとす
ると、送りねじ３１の歯面に作用する力の歯面垂直方向
成分ＰｎはThat is, as shown in FIG. 6, when a thrust force P acts on the slide member 30, the rotational force acting on the pitch cylindrical surface of the feed screw 31 is P · sin γ A ,
If the inclination of the tooth surface in the cross section of the feed screw 31 is α, the component Pn in the direction perpendicular to the tooth surface of the force acting on the tooth surface of the feed screw 31 is
【００５３】[0053]
【数３】Ｐｎ＝Ｐ・cosγA・cosα であるので、歯面の摩擦係数をμとすると、摩擦力はSince in Equation 3] Pn = P · cosγ A · cosα , if the coefficient of friction of the tooth surface and mu, frictional force
【００５４】[0054]
【数４】μ・Ｐｎ＝μ・Ｐ・cosγA・cosα となる。摩擦力と回転力がつり合ったときは、ロータ２
３を停止状態に保持する作用が得られ、この場合の関係
は次のようになる。## EQU4 ## μ · Pn = μ · P · cosγ A · cosα When the frictional force and the rotational force are balanced, the rotor 2
3 is maintained in a stopped state, and the relationship in this case is as follows.
【００５５】[0055]
【数５】Ｐ・sinγA−μ・Ｐ・cosγA・cosα＝０ ∴tanγA＝μ・cosα 一般的にμ≒０．１５、α≒２０°であるので、γA≒
８．０°となり、送りねじ３１のリード角がこれ以下で
あればロータ２３の停止状態が保持される。Equation 5] P · sinγ A -μ · P · cosγ A · cosα = 0 ∴tanγ A = μ · cosα generally mu ≒ 0.15, because it is α ≒ 20 °, γ A ≒
When the lead angle of the feed screw 31 is less than 8.0 °, the stopped state of the rotor 23 is maintained.
【００５６】ここで、上記のようにサンギヤ１１のリー
ド角をγB＝５０°とするとともにヘリカルギヤ比をｉh
＝１０とすべく、送りねじ３１のリード角をγA＝６．
８°とした場合は、ロータ２３の停止状態を保持するた
めの条件も満足することとなる。Here, as described above, the lead angle of the sun gear 11 is set to γ B = 50 ° and the helical gear ratio is set to i h
= 10, the lead angle of the feed screw 31 is set to γ A = 6.
When the angle is set to 8 °, the condition for maintaining the stopped state of the rotor 23 is also satisfied.
【００５７】図７及び図８は本発明の別の実施形態を示
している。この実施形態でも、入，出力部材接続用の遊
星歯車機構５０は、前記の図１〜図４の実施形態に示す
遊星歯車機構１０と同様の基本構成を有するものであっ
て、サンギヤ５１、プラネタリギヤ５３を支持するキャ
リヤ５２及びリングギヤ５４の３要素を備え、これらが
同軸上に互いに回転可能に配置されており、リングギヤ
５４にカムプーリ３が連設されるとともに、キャリヤ５
２にカムシャフト１が連結されている。FIGS. 7 and 8 show another embodiment of the present invention. Also in this embodiment, the planetary gear mechanism 50 for connecting the input and output members has the same basic configuration as the planetary gear mechanism 10 shown in the embodiment of FIGS. 1 to 4, and includes a sun gear 51, a planetary gear A carrier 52 and a ring gear 54 for supporting the same 53 are arranged coaxially and rotatably with each other. The cam pulley 3 is connected to the ring gear 54 and the carrier 5
The camshaft 1 is connected to 2.
【００５８】ただし、サンギヤ５１、プラネタリギヤ５
３及びリングギヤ５４は平歯車で構成されており、ま
た、プラネタリギヤ５３に連成されて軸体５５によりカ
ムシャフト１に固着されたスリーブ５５ｃの周囲に、上
記サンギヤ５１が回転可能に配置されている。However, the sun gear 51, the planetary gear 5
The sun gear 51 is rotatably arranged around a sleeve 55c which is connected to the planetary gear 53 and fixed to the camshaft 1 by a shaft 55. .
【００５９】位相変更用駆動手段としての電動モータ６
０も、前記の図１〜図４の実施形態に示す電動モータ２
０と同様の基本構成を有するものであって、ステータコ
イル６２を巻装したステータ６１と、永久磁石６４を配
設したロータ６３とからなり、上記ステータ６１がリン
グ状に形成されてケーシングに取り付けられ、このケー
シングがブラケットを介してエンジン本体に固着されて
いる。Electric motor 6 as phase changing drive means
0 is the electric motor 2 shown in the embodiment of FIGS.
The stator 61 has a basic configuration similar to that of the stator 61 and includes a stator 61 on which a stator coil 62 is wound and a rotor 63 on which a permanent magnet 64 is disposed. The stator 61 is formed in a ring shape and attached to a casing. The casing is fixed to the engine body via a bracket.
【００６０】当実施形態では上記電動モータ６０と入，
出力部材接続用の遊星歯車機構５０との間に、減速機構
を構成する補助遊星歯車機構７０が配置されている。こ
の補助遊星歯車機構７０もサンギヤ７１、プラネタリギ
ヤ７３を支持するキャリヤ７２及びリングギヤ７４の３
要素からなるが、そのサンギヤ７１が上記ロータ６３に
連結され、キャリヤ７２が入，出力部材接続用の遊星歯
車機構５０のサンギヤ５１に接続され、リングギヤ７４
がエンジン本体に対し固定されている。In the present embodiment, the electric motor 60 is connected to
An auxiliary planetary gear mechanism 70 that constitutes a reduction mechanism is arranged between the planetary gear mechanism 50 for connecting the output member. The auxiliary planetary gear mechanism 70 also includes a sun gear 71, a carrier 72 supporting a planetary gear 73, and a ring gear 74.
The sun gear 71 is connected to the rotor 63, the carrier 72 is connected to the sun gear 51 of the planetary gear mechanism 50 for connecting the input and output members, and the ring gear 74
Is fixed to the engine body.
【００６１】この構造によっても、電動モータ６０のロ
ータ６３の回転によってカムシャフト１の回転位相が変
更され、かつ、ロータ６３の回転が補助遊星歯車機構７
０により大きく減速されて入，出力部材接続用の遊星歯
車機構５０に伝えられるため、低トルク高回転型のモー
タを用いることができるとともに回転位相の制御を精度
良く行うことができ、しかも、電動モータ２０及び各遊
星歯車機構５０，７０が同軸上にコンパクトに配置され
る等の作用、効果は、前記の実施形態と同様である。With this structure also, the rotation phase of the camshaft 1 is changed by the rotation of the rotor 63 of the electric motor 60, and the rotation of the rotor 63 is controlled by the auxiliary planetary gear mechanism 7
Since the speed is greatly reduced by 0 and transmitted to the planetary gear mechanism 50 for connecting the input and output members, a low-torque high-rotation type motor can be used, and the rotation phase can be controlled with high accuracy. The operation and effects such as the motor 20 and the planetary gear mechanisms 50 and 70 being coaxially and compactly arranged are the same as in the above-described embodiment.
【００６２】尤も、前記の実施形態ではモータ２０の駆
動停止時にカムシャフト側からの反力に対してロータ２
３を停止状態に保持するために送りねじ３１，３２のリ
ード角を小さくしているが、送りねじを有しない当実施
形態ではこのような手段を採り得ない。そこで上記電動
モータ６０に対し、電磁クラッチ（クラッチ手段）８０
が設けられている。However, in the above-described embodiment, when the motor 20 stops driving, the rotor 2 cannot respond to the reaction force from the camshaft side.
Although the lead angles of the feed screws 31 and 32 are reduced in order to hold 3 in a stopped state, such a means cannot be adopted in this embodiment having no feed screw. Therefore, an electromagnetic clutch (clutch means) 80 is provided for the electric motor 60.
Is provided.
【００６３】この電磁クラッチ８０は、ロータ６３側と
固定側とに設けられた一対の摩擦板８２，８３と、この
一対の摩擦板８２，８３を接離するソレノイド８１とを
備えている。そして、電動モータ６０の駆動停止時に、
上記ソレノイド８１への通電の切替により上記摩擦板８
２，８３が圧接され、これによりロータ６３が停止状態
に保持されるようになっている。The electromagnetic clutch 80 includes a pair of friction plates 82 and 83 provided on the rotor 63 side and the fixed side, and a solenoid 81 for bringing the pair of friction plates 82 and 83 into and out of contact. Then, when the driving of the electric motor 60 is stopped,
By switching the energization to the solenoid 81, the friction plate 8
2 and 83 are pressed against each other, so that the rotor 63 is kept stopped.
【００６４】なお、減速機構が前記の図１〜図４に示す
実施形態のようになっている場合でも、送りねじ３１，
３２のリード角の設計変更等により送りねじ３１，３２
の摩擦抵抗だけではロータ２３の停止状態を保持する作
用が不充分である場合には、電動モータ２０に対して電
磁クラッチを付設してもよい。Incidentally, even when the speed reduction mechanism is as shown in the embodiment shown in FIGS.
The lead screws 31 and 32
If the function of maintaining the stopped state of the rotor 23 is not sufficient with only the frictional resistance of the electric motor 20, an electromagnetic clutch may be attached to the electric motor 20.
【００６５】本発明の装置の具体的構造は、上記各実施
形態に示すもの以外にも種々変更可能である。The specific structure of the device of the present invention can be variously changed in addition to those shown in the above embodiments.
【００６６】例えば、位相変更用駆動手段としては、上
記電動モータ２０，６０の替わりに、相対回転可能な２
部材として油圧室を構成するケーシングとその内部に位
置するロータとを有する油圧モータを用いてもよく、こ
の場合、ケーシングをブラケット等を介してエンジン本
体に固定するとともに、ロータを減速機構を介して入，
出力部材接続用の遊星歯車機構１０，５０のサンギヤ１
１，５１に連結すればよい。For example, as the phase changing drive means, instead of the electric motors 20 and 60, a relative rotatable
A hydraulic motor having a casing that constitutes a hydraulic chamber as a member and a rotor positioned inside the casing may be used.In this case, the casing is fixed to the engine body via a bracket or the like, and the rotor is connected via a speed reduction mechanism. Enter
Sun gear 1 of planetary gear mechanisms 10 and 50 for connecting output members
1, 51 may be connected.
【００６７】また、位相変更用駆動手段とロータを入，
出力部材接続用の遊星歯車機構のサンギヤに接続する部
分の構造としては、上記ロータとサンギヤとを直接連結
してもよい。ただし、モータ駆動トルクを小さくすると
ともに、回転位相の制御の精度を高めるためには、図示
の各実施形態に示すような減速機構を介在させることが
望ましい。Further, the driving means for phase change and the rotor are inserted.
As the structure of the portion connected to the sun gear of the planetary gear mechanism for connecting the output member, the rotor and the sun gear may be directly connected. However, in order to reduce the motor driving torque and increase the accuracy of the control of the rotation phase, it is desirable to interpose a speed reduction mechanism as shown in each of the illustrated embodiments.
【００６８】また、入，出力部材接続用の遊星歯車機構
と入，出力部材との接続構造としては、入力部材（カム
プーリ）をキャリヤに連結するとともに出力部材（カム
シャフト）をリングギヤに連結するようにしてもよい。
ただし、図示の各実施形態に示すように入力部材（カム
プーリ）をリングギヤに連結するとともに出力部材（カ
ムシャフト）をキャリヤに連結する構造とする方が、カ
ムプーリのプーリ径を小さくし得る等の利点がある。The connection structure between the planetary gear mechanism for connecting the input and output members and the input and output members is such that the input member (cam pulley) is connected to the carrier and the output member (camshaft) is connected to the ring gear. It may be.
However, connecting the input member (cam pulley) to the ring gear and connecting the output member (camshaft) to the carrier as shown in the illustrated embodiments has the advantage that the diameter of the pulley of the cam pulley can be reduced. There is.
【００６９】[0069]
【発明の効果】以上のように本発明は、入，出力部材接
続用の遊星歯車機構が入，出力部材と同軸上に配置され
た状態で、入，出力部材のうちの一方がリングギヤに、
他方がプラネタリキャリアにそれぞれ連結されるととも
に、相対回転可能な２部材を有する位相変更用駆動手段
も上記遊星歯車機構と同軸上に配置された状態で、その
うちの一方の部材が固定側部分に連結固定され、他方の
部材がサンギヤに接続されているため、上記位相変更用
駆動手段の駆動により出力部材の回転位相の制御を行う
ことができる。しかも、遊星歯車機構及び位相変更用駆
動手段が入，出力部材と同軸上に配置されているため、
前述の特開平４−２３２３１２号公報に示されている従
来装置のように位相変更用駆動手段であるモータが入，
出力部材と直交する方向に延びるように配置されている
ものと比べ、位相変更用駆動手段等をコンパクトに配置
することができ、かつ、入，出力部材に対する組付けが
容易になる。As described above, according to the present invention, the planetary gear mechanism for connecting the input and output members is arranged coaxially with the input and output members, and one of the input and output members is connected to the ring gear.
The other is connected to the planetary carrier, respectively, and the phase changing drive means having two members that can rotate relatively is also arranged coaxially with the planetary gear mechanism, and one of the members is connected to the fixed side part. Since the other member is fixed and the other member is connected to the sun gear, the rotation of the output member can be controlled by driving the phase change driving means. Moreover, since the planetary gear mechanism and the phase changing drive means are arranged coaxially with the input and output members,
A motor which is a driving means for changing the phase as in the conventional device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-23212 is input and output.
Compared with the arrangement that extends in the direction perpendicular to the output member, the phase change driving means and the like can be arranged more compactly, and the assembling to the input and output members becomes easier.
【００７０】さらに、位相変更用駆動手段のロータと
入，出力部材接続用の遊星歯車機構のサンギヤとの間に
減速機構が同軸上に配置されていると、位相変更用駆動
手段の駆動トルクの軽減及び位相制御の精度向上に有利
となり、しかも、遊星歯車機構と位相変更用駆動手段と
減速機構とを含む回転位相制御装置全体をコンパクトに
配置することができる。Further, if the speed reduction mechanism is coaxially arranged between the rotor of the phase changing drive means and the sun gear of the planetary gear mechanism for connecting the input and output members, the drive torque of the phase change drive means is reduced. This is advantageous for reduction and improvement in the accuracy of phase control, and furthermore, the entire rotation phase control device including the planetary gear mechanism, the phase changing drive means, and the reduction mechanism can be compactly arranged.
【００７１】また、入力部材が伝動部材を介してエンジ
ンのクランクシャフトに連結されたプーリ、出力部材が
カムシャフトであるエンジンの動弁装置に適用した場
合、バルブタイミングの変更を効果的に行うことがで
き、しかも、遊星歯車機構及び位相変更用駆動手段等を
カムシャフトの端部にコンパクトに配置することができ
る。Further, when the present invention is applied to a pulley connected to a crankshaft of the engine via a transmission member and an output member is a camshaft, the valve timing is effectively changed. In addition, the planetary gear mechanism and the phase changing drive means can be compactly arranged at the end of the camshaft.
【図１】本発明の一実施形態による回転位相制御装置の
概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a rotation phase control device according to an embodiment of the present invention.
【図２】上記回転位相制御装置における遊星歯車機構の
概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a planetary gear mechanism in the rotation phase control device.
【図３】上記回転位相制御装置の具体的構造を示す断面
図である。FIG. 3 is a sectional view showing a specific structure of the rotation phase control device.
【図４】位相変更用駆動手段としての電動モータの正面
図である。FIG. 4 is a front view of an electric motor as a phase changing drive unit.
【図５】減速機構を構成するスライド部材の送りねじ及
びサンギヤのリード角等を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a feed screw of a slide member, a lead angle of a sun gear, and the like which constitute a speed reduction mechanism.
【図６】スライド部材の送りねじに対するスラスト方向
の力に応じた回転力及び摩擦力を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a rotational force and a frictional force according to a thrust force applied to a feed screw of a slide member.
【図７】別の実施形態による回転位相制御装置の概略的
である。FIG. 7 is a schematic view of a rotation phase control device according to another embodiment.
【図８】図７に示した回転位相制御装置の具体的構造を
示す断面図である。8 is a cross-sectional view showing a specific structure of the rotation phase control device shown in FIG.
１ カムシャフト ２ バルブ ３ カムプーリ １０，５０ 遊星歯車機構 １１，５１ サンギヤ １２，５２ キャリヤ １３，５３ プラネタリギヤ １４，５４ リングギヤ ２０，６０ モータ ２１，６１ ステータ ２３，６３ ロータ ３０ スライド部材 ３１，３２ 送りねじ ７０ 補助遊星歯車機構 ８０ 電磁クラッチ Reference Signs List 1 camshaft 2 valve 3 cam pulley 10, 50 planetary gear mechanism 11, 51 sun gear 12, 52 carrier 13, 53 planetary gear 14, 54 ring gear 20, 60 motor 21, 61 stator 23, 63 rotor 30 slide member 31, 32 feed screw 70 Auxiliary planetary gear mechanism 80 Electromagnetic clutch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 泰明 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Yasuaki Hasegawa 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Co., Ltd.
Claims (11)
して回転可能な状態で同軸上に配置されるとともに、サ
ンギヤとプラネタリギヤを支持するプラネタリキャリヤ
とリングギヤとの３要素で構成される入，出力部材接続
用の遊星歯車機構が上記入，出力部材と同軸上に配置さ
れ、該遊星歯車機構を介して入力部材と出力部材とが接
続され、かつ、該遊星歯車機構の一部の要素に位相変更
用駆動手段が接続されている回転位相制御装置におい
て、上記入，出力部材のうちの一方が上記リングギヤ
に、他方が上記プラネタリキャリアにそれぞれ連結さ
れ、上記位相変更用駆動手段は相対回転可能な２部材を
有して、該２部材が上記遊星歯車機構と同軸上に配置さ
れた状態で、そのうちの一方の部材が固定側部分に連結
固定され、他方の部材が上記サンギヤに接続されている
ことを特徴とする回転位相制御装置。An input member and an output member are coaxially arranged in a rotatable state with respect to a fixed side portion, and are formed of three elements of a planetary carrier for supporting a sun gear and a planetary gear and a ring gear. A planetary gear mechanism for connecting the output member is arranged coaxially with the input and output members, the input member and the output member are connected via the planetary gear mechanism, and some of the elements of the planetary gear mechanism. In a rotary phase control device to which a phase change driving means is connected, one of the input and output members is connected to the ring gear and the other is connected to the planetary carrier, and the phase change driving means is relatively rotatable. In a state where the two members are arranged coaxially with the planetary gear mechanism, one of the members is connected and fixed to the fixed side portion, and the other member is A rotation phase control device connected to the sun gear.
方の部材であるロータと入，出力部材接続用の遊星歯車
機構のサンギヤとの間に減速機構が設けられ、これらロ
ータ、サンギヤ及び減速機構が同軸上に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の回転位相制御装置。2. A speed reduction mechanism is provided between the rotor, which is the other member of the phase change driving means, and a sun gear of a planetary gear mechanism for connecting input and output members, and the rotor, the sun gear and the speed reduction mechanism are provided. 2. The rotation phase control device according to claim 1, wherein the rotation phase control device is arranged coaxially.
れて上記ロータの中心部を貫通するように配置されたス
ライド部材を有し、このスライド部材と上記ロータとの
対応箇所にロータの回転をスライド部材の軸方向移動に
変換する送りねじが形成されるとともに、このスライド
部材に上記サンギヤが設けられ、かつ、このサンギヤに
軸方向移動を回転に変換するヘリカルギヤが形成され、
上記ロータの回転が減速されて遊星歯車機構に伝えられ
るように上記送りねじ及び上記ヘリカルギヤのリード角
が設定されていることを特徴とする請求項２記載の回転
位相制御装置。3. The deceleration mechanism has a slide member movably in the axial direction and disposed so as to penetrate a center portion of the rotor, and a rotor is provided at a position corresponding to the slide member and the rotor. A feed screw for converting rotation to axial movement of the slide member is formed, and the sun gear is provided on the slide member, and a helical gear for converting axial movement to rotation is formed on the sun gear.
The rotation phase control device according to claim 2, wherein the lead angles of the feed screw and the helical gear are set so that the rotation of the rotor is reduced and transmitted to the planetary gear mechanism.
ギヤのリード角よりも小さく設定され、かつ、上記送り
ねじのリード角はスラスト力に応じた回転力と摩擦力と
が釣り合うときのリード角以下に設定されていることを
特徴とする請求項３記載の回転位相制御装置。4. The lead angle of the feed screw is set smaller than the lead angle of the helical gear, and the lead angle of the feed screw is equal to or less than the lead angle when the rotational force and the friction force according to the thrust force are balanced. The rotational phase control device according to claim 3, wherein the rotational phase control device is set to:
相変更用駆動手段との間に減速機構を構成する補助遊星
歯車機構が配置され、位相変更用駆動手段のロータの回
転が補助遊星歯車機構で減速されて入，出力部材接続用
の遊星歯車機構のサンギヤに伝達されるように構成され
ていることを特徴とする請求項２記載の回転位相制御装
置。5. An auxiliary planetary gear mechanism constituting a speed reduction mechanism is disposed between a planetary gear mechanism for connecting input / output members and a phase change driving means, and the rotation of the rotor of the phase change driving means is controlled by an auxiliary planetary gear. 3. The rotation phase control device according to claim 2, wherein the rotation phase control device is configured to be decelerated by a gear mechanism and transmitted to a sun gear of a planetary gear mechanism for connecting an input member and an output member.
の相対回転を許容する状態と阻止する状態とに切替可能
なクラッチ手段が設けられ、位相変更用駆動手段の停止
時に該クラッチ手段が上記２部材の相対回転を阻止する
状態に作動されるようになっていることを特徴とする請
求項１乃至５のいずれかに記載の回転位相制御装置。6. A clutch means which is switchable between a state in which the relative rotation of the two members is permitted and a state in which the relative rotation of the two members is prevented, is provided when the phase changing drive means is stopped. The rotation phase control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotation phase control device is operated so as to prevent the relative rotation of the two members.
クランクシャフトに連結されたプーリ、出力部材は動弁
用のカムシャフトであり、これらプーリ及びカムシャフ
トが固定側部分であるエンジン本体に対して回転可能な
状態で同軸上に配置されるとともに、位相変更用駆動手
段の一方の部材が上記エンジン本体に対して固定されて
いることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載
の回転位相制御装置。7. An input member is a pulley connected to a crankshaft of the engine via a transmission member, and an output member is a camshaft for a valve train. The pulley and the camshaft are fixed to the engine body. 7. The apparatus according to claim 1, wherein the first and second members are coaxially arranged in a rotatable state, and one member of the phase changing driving means is fixed to the engine body. Rotational phase control device.
歯車機構のリングギヤに連結され、上記カムシャフトが
該遊星歯車機構のプラネタリキャリアに連結されている
ことを特徴とする請求項７記載の回転位相制御装置。8. The apparatus according to claim 7, wherein said pulley is connected to a ring gear of a planetary gear mechanism for connecting the input and output members, and said camshaft is connected to a planetary carrier of said planetary gear mechanism. Rotational phase control device.
能な２部材として界磁用のコイルが配列されたステータ
と永久磁石が配列されたロータとを有する電動モータか
らなり、そのステータが固定側部分に連結固定されてい
ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の
回転位相制御装置。9. The phase changing drive means comprises an electric motor having, as two relatively rotatable members, a stator in which field coils are arranged and a rotor in which permanent magnets are arranged, and the stator is fixed. 9. The rotation phase control device according to claim 1, wherein the rotation phase control device is connected and fixed to a side portion.
に作動するモータからなり、そのロータが出力部材接続
用の遊星歯車機構のサンギヤに減速機構を介して接続さ
れていることを特徴とする請求項９記載の回転位相制御
装置。10. The method according to claim 1, wherein said phase changing drive means comprises a motor which operates in a stepwise manner, and a rotor of which is connected to a sun gear of a planetary gear mechanism for connecting an output member via a speed reduction mechanism. Item 10. The rotational phase control device according to Item 9.
可能な２部材として油圧室を構成するケーシング部分と
その内部に位置するロータ部分とを有する油圧モータか
らなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記
載の回転位相制御装置。11. The phase change driving means comprises a hydraulic motor having a casing part forming a hydraulic chamber as two members capable of relative rotation and a rotor part located inside the casing part. 9. The rotation phase control device according to any one of claims 1 to 8.
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