JPWO2014057530A1

JPWO2014057530A1 - 自動車用エンジンの位相可変装置

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Publication number: JPWO2014057530A1
Application number: JP2014540648A
Authority: JP
Inventors: 真康永洞; 貴史渡部; 本間　弘一; 弘一本間
Original assignee: Nittan Valve Co Ltd
Current assignee: Nittan Valve Co Ltd
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2016-08-25
Also published as: WO2014057530A1; KR20150063378A; EP2910744A1; US20150247428A1

Abstract

駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角の変更動作を阻害しないセルフロック機構を有する自動車用エンジンの位相可変装置を提供する。円筒部を有し、クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、駆動回転体を同軸かつ相対回動可能に支持するカムシャフトと、前記相対位相角の変更機構と、カムシャフトと一体の保持部に保持されたロックプレートを円筒部の内周面に押しつけて、カムトルクによる相対位相角のズレを防ぐセルフロック機構と、を有する自動車用エンジンの位相可変装置において、保持部外周の周方向略等分複数箇所にプレート押圧面と、プレート押圧面に対応する等分複数のロックプレートを設け、各プレート押圧面が、進角及び遅角方向のカムトルクをそれぞれロックプレートに伝達する第１及び第２押圧面によって形成されるようにした。

Description

本発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相角を変更してエンジンバルブの開閉タイミングを変更する位相可変機構に、カムシャフトに発生するカムトルクによる前記相対位相角のズレを防止するセルフロック機構を設けた自動車用エンジンの位相可変装置に関する技術である。

クランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相角を変更してエンジンバルブの開閉タイミングを変更する位相可変機構において、エンジンバルブ側からカムシャフトに入力されるカムトルクによる相対位相角のズレを防止するセルフロック機構を設けた自動車用エンジンの位相可変装置には、下記特許文献１に示すものがある。

図１に示す特許文献１の自動車用エンジンの位相可変装置においては、クランクシャフトによって駆動する駆動回転体に対し、カムシャフトが、同軸かつ相対回動可能に配置されると共に、クランクシャフトの駆動力を受けて駆動回転体と共に同じ方向に回転する。また、エンジンバルブの開閉タイミングを変更する際において、センターシャフトを介してカムシャフトに同軸かつ相対回動不能に一体化された第１制御回転体が、第１電磁クラッチまたは逆回転機構を介した第２電磁クラッチの作動に伴い、クランクシャフト（図示せず）によって駆動する駆動回転体２に対して進角方向（駆動回転体と同じ回転方向。以下同じ）または遅角方向（進角方向に対する逆回転方向。以下同じ）のいずれかに相対回動する。エンジンバルブの開閉タイミングは、クランクシャフト側の駆動回転体に対し、第１制御回転体に連結されたカムシャフトの相対位相角が上記のようにして変更することによって変更される。

一方、カムシャフトは、エンジンバルブの開閉時の衝撃に伴い、進角方向（及び遅角方向に交互に発生するカムトルクをエンジンバルブから受ける。カムトルクは、駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角にズレを生じさせる原因となる。従って、特許文献１のエンジンの位相可変装置には、カムトルクの発生時にカムシャフトを駆動回転体に対して相対回動不能にロックすることにより、前記相対位相角のズレを防止されるセルフロック機構が設けられている。セルフロック機構は、主にセンターシャフトに一体化された偏心円カム、偏心円カムに取付けられたロックプレートブッシュ及びロックプレートブッシュを介して偏心円カムに保持される一対のロックプレートによって構成される。一対のロックプレートは、偏心円カムにより、偏心円カムに対して相対回動不能に保持され、かつ駆動回転体の円筒部の内周面に内接する（特許文献１の図５を参照）。

第１制御回転体に連結された一対のロックプレートは、駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角を変更する場合、偏心円カムを一体に形成したセンターシャフト（カムシャフト）と共に、駆動回転体に対して相対回動する。一方、セルフロック機構は、以下のように機能する。カムシャフトに発生するカムトルクは、カムシャフトの回転中心軸線周りの偏心回動トルクを編心円カムに発生させる。進角方向のカムトルクを受けた偏心円カムは、ロックプレートブッシュを介し、一方のロックプレートを駆動回転体の円筒部の内周面に押しつけ、遅角方向のカムトルクを受けた偏心円カムは、もう一方のロックプレートを駆動回転体の円筒部の内周面に押しつける、セルフロック力を生じさせる。

特許文献１のセルフロック機構は、カムトルクによるセルフロック力が、偏心円カムから一対のロックプレートに交互に伝達され、一対のロックプレートが、駆動回転体の円筒部に交互に押し付けられることにより、カムシャフトが駆動回転体に対して相対回動不能にロックされる、セルフロック機能を発生させるものである。

ＷＯ２０１１／１４５１７５

特許文献１のセルフロック機構において、カムトルクによるセルフロック力は、カムトルクの方向（進角または遅角方向）に基づいて、一対のロックプレートの一方にしか伝達されないため、ロックプレートは、片方ずつしか駆動回転体の円筒部に押し付けられない。片方のロックプレートのみが駆動回転体の円筒部に押し付けられる場合、押し付けられるロックプレートは、駆動回転体の円筒部の内周面にくさびのように食い込みやすくなる。前記内周面に食い込んだロックプレートは、セルフロック機能の解除を阻害する。また、片方のロックプレートのみにセルフロック機能が発生する場合、センターシャフト（カムシャフト）によって回動可能に支持された駆動回転体は、カムシャフトの回動中心軸線に対して、傾きを生じる。傾いた駆動回転体は、センターシャフトに設けられた駆動回転体の支持部にフリクションを発生させる。

セルフロック機能の解除が阻害されることと、駆動回転体とセンターシャフトとの間にフリクションが発生することは、カムシャフトに対する駆動回転体の相対位相角の変更動作を阻害するおそれがある点で問題がある。

本願発明は、クランクシャフト側の駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角の変更動作を阻害するおそれのないセルフロック機構を有する自動車用エンジンの位相可変装置を提供するものである。

請求項１の自動車用エンジンの位相可変装置は、円筒部を有し、クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、駆動回転体を同軸かつ相対回動可能に支持するカムシャフトと、駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角を変更することでバルブの開閉タイミングを変更する相対位相角変更機構と、カムシャフトの外周にフランジ形状に一体形成された保持部と、前記保持部により、カムシャフトに対して相対回動不能に保持されると共に前記円筒部の内周面に内接するロックプレートと、を有し、前記保持部が、進角方向または遅角方向に発生するカムトルクを受けて、ロックプレートを前記円筒部の内周面に押しつけることにより、前記相対位相角のズレを防ぐセルフロック機構と、を有する自動車用エンジンの位相可変装置において、前記保持部の外周には、ロックプレートを押圧するプレート押圧面が、周方向略等分複数箇所に設けられ、前記ロックプレートは、前記プレート押圧面と同数、かつ周方向略等分複数箇所に設けられ、かつ前記プレート押圧部に対向する位置に受圧部を有し、前記複数のプレート押圧面は、それぞれ、前記進角方向に発生するカムトルクを受けてロックプレートを押圧する第１押圧面と、前記遅角方向に発生するカムトルクを受けてロックプレートを押圧する第２押圧面によって形成されるようにした。

（作用）進角方向（駆動回転体と同じ回転方向）のカムトルクがエンジンバルブからカムシャフトに入力されると、複数のロックプレート全てが、各保持部に形成された第１押圧面からカムシャフトの略半径方向のセルフロック力を受けて駆動回転体の円筒部の内周面に押しつけられる。また、遅角方向（進角方向に対する逆回転方向）のカムトルクがエンジンバルブからカムシャフトに入力された場合であっても、複数のロックプレート全てが、各保持部に形成された第２押圧面から略径方向のセルフロック力を受けて駆動回転体の円筒部の内周面に押しつけられる。

つまり、カムトルクが発生すると、カムトルクの方向に関わらず、複数のロックプレート全てが、駆動回転体の円筒部の内周面に押しつけられるため、セルフロック機能が、駆動回転体の円筒部の内周面に均等に作用する。

また、請求項２は、請求項１の自動車用エンジンの位相可変装置であって、前記プレート押圧部及び前記ロックプレートが、周方向略等分複数箇所にそれぞれ３以上設けられるようにした。

（作用）駆動回転体の円筒部の内周面に対して、３以上のロックプレートを周方向略等分複数箇所に設けたことにより、各ロックプレートが、周方向略等分複数箇所において駆動回転体の半径方向外側に向けて押圧されて、前記内周面の全周に更に均等に押し付けられやすくなる。

また、請求項３は、請求項１または２に記載の自動車用エンジンの位相可変装置であって、カムシャフト中心軸線を通り、かつ前記プレート押圧面に直交する仮想面によって分断される二つの面として前記第１押圧面及び第２押圧面が、前記プレート押圧面にそれぞれ画成され、前記受圧部には、前記第１押圧面による押圧力が作用する第１作用部と、前記第２押圧面による押圧力が作用する第２作用部と、が設けられ、前記仮想面から第１作用部までの第１距離が、前記仮想面から第２作用部までの代に距離と異なるように、前記第１作用部及び第２作用部が前記受圧部に形成されるようにした。

カムシャフトに進角方向のカムトルクが発生した場合におけるセルフロック力は、カムシャフト側の第１押圧面からロックプレート側の第１作用部を経由して駆動回転体に伝達され、遅角方向のカムトルクが発生した場合におけるセルフロック力は、第２押圧面から第２作用部を経由して駆動回転体に伝達される。
（作用）また、ロックプレートと駆動回転体との間に作用するセルフロック力は、カムシャフト中心軸線を通り、かつ前記プレート押圧面に直交する仮想面から、ロックプレートの作用部までの距離に比例して強く作用する。

一般にカムシャフトに発生する遅角方向のカムトルクは、カムが、エンジンバルブを押し下げる際にバルブスプリングから受ける弾性力等によって発生し、進角方向のカムトルクは、バルブスプリングがエンジンバルブを介してカムを押し上げる際に受ける弾性力等によって発生する。また、カムとバルブ間の摺動面には、回転を妨げるフリクション（遅角方向のトルク）が加算されるため、遅角方向のカムトルクは、進角方向のカムトルクよりも大きくなることが多い。その場合、前記仮想面から第２作用部までの第２距離を前記仮想面から第１作用部までの第１距離よりも短くすると、遅角方向に発生したカムトルクに基づくセルフロック力は、進角方向に発生したカムトルクに基づくセルフロック力よりも強くなる。

一方、エンジンの種類によっては、進角方向のカムトルクの方が遅角方向のカムトルクよりも大きくなる場合がある。その場合、前記仮想面から第１作用部までの第１距離を前記仮想面から第２作用部までの第２距離よりも短くすると、進角方向に発生したカムトルクに基づくセルフロック力は、遅角方向に発生したカムトルクに基づくセルフロック力よりも強くなる。

また、請求項４は、請求項３に記載の自動車用エンジンの位相可変装置であって、前記（カムシャフト中心軸線を通り、かつ前記プレート押圧面に直交する仮想面から第２作用部までの）第２距離が、前記（仮想面から第１作用部までの）第１距離よりも短くなるように、前記第１作用部及び第２作用部が前記受圧部に形成されるようにした。

（作用）前記第２距離は、前記第１距離に比べて短いため、第２作用部にセルフロック力が作用する場合には、遅角方向のカムトルクに応じた強いセルフロック力が発生し、第１作用部にセルフロック力が作用する場合には、進角方向のカムトルクに応じたセルフロック力が発生する。言い換えると、カムトルクの大きさに対応して、適切なセルフロック力が、ロックプレートと駆動回転体との間に発生する。

また、請求項５は、請求項３または４に記載の自動車用エンジンの位相可変装置であって、前記受圧部が、前記ロックプレートから着脱自在に形成されるようにした。

（作用）前記仮想面から第１作用部までの第１距離と、前記仮想面から第２作用部までの第２距離の組み合わせが異なる受圧部のバリエーションを複数用意し、進角方向と遅角方向に発生するカムトルクの強さに応じて、受圧部を交換することが出来る。

請求項１の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、セルフロック機能が駆動回転体の円筒部の内周面に均等に作用するため、ロックプレートは、前記円筒部の内周面に食い込まなくなる。また、セルフロック機能の発生時における駆動回転体は、カムシャフトの中心軸線に対して傾かなくなる。その結果、請求項１の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、クランクシャフト側の駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角の変更動作が、阻害されない。

請求項２の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、駆動回転体の円筒部の内周面において、セルフロック機能が更に均等に作用するため、カムトルクの発生時にロックプレートが前記円筒部の内周面に更に食い込みにくくなり、駆動回転体が、カムシャフトの中心軸線に対して更に傾きにくくなる。その結果、クランクシャフト側の駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角の変更動作が、更に阻害されにくくなる。

請求項３の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、方向によって強さの異なるカムトルクに対応した十分なセルフロック力を得られるため、駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角のズレが確実に防止される。

請求項４の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、進角方向のカムトルクが遅角方向のカムトルクより強い場合であっても、カムトルクの強弱に対応した十分なセルフロック力を得られるため、駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角のズレが確実に防止される。

請求項５の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、受圧部をカムトルクの強さに基づいて交換することにより、セルフロック力の強さをカムトルクの強さに対応して調整することが出来る。

自動車用エンジンの位相可変装置の第１実施例を装置前方から見た分解斜視図である。自動車用エンジンの位相可変装置の第１実施例を装置後方から見た分解斜視図である。第１実施例の自動車用エンジンの位相可変装置の正面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。（ａ）図４のＢ−Ｂ断面図である。（ｂ）図４のＣ−Ｃ断面図である。（ｃ）図４のＤ−Ｄ断面図である。（ａ）図４のＥ−Ｅ断面図である。（ｂ）図４のＦ−Ｆ断面図である。（ａ）は、図６（ａ）の第１ロックプレート及び保持部の拡大部分断面図である。（ｂ）は、図６（ａ）の第２ロックプレート及び保持部の拡大部分断面図である。（ｃ）は、図６（ａ）の第３ロックプレート及び保持部の拡大部分断面図である。（ａ）第１実施例において、進角方向（Ｄ１方向）のカムトルクがカムシャフトに発生した際のセルフロック機構の説明図である。（ｂ）遅角方向（Ｄ２方向）のカムトルクがカムシャフトに発生した際のセルフロック機構の説明図である。自動車用エンジンの位相可変装置の第２実施例を装置前方から見た分解斜視図である。第２実施例のロックプレートの形状を示す、自動車用エンジンの位相可変装置を図４のＥ−Ｅ箇所に相当する位置で切断した断面図である。（ａ）は、図１０の第１ロックプレート及び保持部の拡大部分断面図である。（ｂ）は、図１０の第２ロックプレート及び保持部の拡大部分断面図である。（ａ）第２実施例において、進角方向（Ｄ１方向）のカムトルクがカムシャフトに発生した際のセルフロック機構の説明図である。（ｂ）遅角方向（Ｄ２方向）のカムトルクがカムシャフトに発生した際のセルフロック機構の説明図である。自動車用エンジンの位相可変装置の第３実施例を装置前方から見た分解斜視図である。自動車用エンジンの位相可変装置の第３実施例を装置後方から見た分解斜視図である。第３実施例のロックプレートの形状を示す、自動車用エンジンの位相可変装置を図４のＥ−Ｅ箇所に相当する位置で切断した断面図である。（ａ）は、図１５における第１ロックプレート及び保持部の拡大部分断面図である。（ｂ）は、図１５における第２ロックプレート及び保持部の拡大部分断面図である。（ｃ）は、図１５における第３ロックプレート及び保持部の拡大部分断面図である。

各実施例に示す自動車用エンジンの位相可変装置は、エンジンに組付けられ、クランクシャフトの回転に同期して吸排気弁が開閉するようにクランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するとともに、エンジンの負荷や回転数などの運転状態によってエンジンの吸排気弁の開閉タイミングを変更するための装置である。

第１実施例の自動車用エンジンの位相可変装置１は、図１から図６に示す通り、クランクシャフトによって駆動回転する駆動回転体２、第１制御回転体３、カムシャフト６、相対位相角変更機構１０、セルフロック機構１１によって構成される。

尚、各図においては、第２電磁クラッチ側を装置前方（符号Ｆｒ方向）、駆動回転体側を装置後方（符号Ｒｅ方向）として説明する。また、（上方：下方：左方：右方＝Ｕｐ、Ｄｗ、Ｌｅ、Ｒｉ）として説明する。また、カムシャフトの中心軸線Ｌ０周りに回転する駆動回転体２の回転方向については、装置前方から見て時計回りとなる方向を進角方向（符号Ｄ１方向）、反時計回りとなる方向を遅角方向（符号Ｄ２方向）として説明する。

図１，図２に示すとおり、駆動回転体２は、クランクシャフトから駆動力を受けるスプロケット４と駆動円筒５によって構成されている。スプロケット４は、中心の円孔４ａと、複数の段差付挿通孔４ｂを有する。駆動円筒５は、底部５ｃ及び円筒部２０からなる有底円筒形状を有する。底部５ｃには、図１と図６（ｂ）に示すとおり、中心の円孔５ａ、複数の雌ねじ孔５ｂ、固定孔５ｄ及び有底の円周方向溝５ｅが設けられる。固定孔５ｄには、太丸軸３２ａと細丸軸３２ｂからなる軸状部材３２の太丸軸３２ａが嵌合固定される。スプロケット４と駆動円筒５は、複数のボルト２ａを段差付挿通孔４ｂに挿通し、かつ雌ねじ孔５ｂにネジ止めすることで、一体化される。

図１，図２、図４、図５（ｃ）に示すとおり、第１制御回転体３は、前縁部にフランジ部３ａを有する円筒部３ｂとその後方に連続する底部３ｃによって形成される。底部３ｃには、中心の貫通円孔３ｄ、一対の第１ピン孔２８，中心軸線Ｌ０から所定半径を有する円周上に設けられた円周方向溝３０、中心軸線Ｌ０からガイド溝への距離が進角側Ｄ１方向に向けて減少する曲線状の第１縮径ガイド溝３１が設けられる。

図１，図２、図４に示すとおり、センターシャフト７は、中心軸線Ｌ０に沿って前後に連続する第１円筒部７ａ、フランジ部７ｂ、第２円筒部７ｃ、及び第３円筒部７ｄを有する。第３円筒部３ｄの基端部の周囲には、ロックプレートの保持部１２がフランジ状に形成され、センターシャフト７の中央には、円孔７ｅが形成される。図４に示すとおり、カム６ｂを有するカムシャフト６は、中央円孔７ｅとカムシャフト６の前方に開口する雌ねじ孔６ａにボルト３７を挿入することによって、センターシャフト７の後端側に同軸かつ相対回動不能に一体化されている。

保持部１２の外周面は、図１，図６（ａ）に示すように、中心軸線Ｌ０を中心とし、断面が正６角形状である６つの面から形成される。保持部１２の６つの外周面は、一つおきにプレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）として機能し、プレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）は、カムシャフトの外周方向において略等分複数箇所に配置される。

図１、図２，図４に示すとおり、駆動回転体２は、円孔４ａに第１円筒部７ａを挿入されたスプロケット４と、円孔５ａに第２円筒部７ｃを挿入された駆動円筒５が、ボルト２ａで一体化されることによって形成される。その結果、駆動回転体２は、センターシャフト７に回動可能に支持される。また、第３円筒部７ｄは、第１制御回転体３の中央円孔３ｄに挿入される。尚、駆動回転体２，第１制御回転体３，カムシャフト６，センターシャフト７は、中心軸線Ｌ０上に同軸に配置される。

図１，図２、図４に示す、相対位相角変更機構１０は、クランクシャフトの回転に連動する駆動回転体２に対し、カムシャフト６を進角方向Ｄ１または遅角方向Ｄ２のいずれかに相対回動させる機構である。相対位相角変更機構１０は、第１制御回転体３、カムシャフト６に一体化されたセンターシャフト７，セルフロック機構１１、及び連結機構１６、第１制御回転体３を制動することによって駆動回転体２に対して相対回動させる第１電磁クラッチ２１、及び駆動回転体２に対して、第１電磁クラッチ２１の作動時と逆向きに第１制御回転体３を相対回動させる逆回転機構２２によって構成される。

セルフロック機構１１は、駆動回転体２とセンターシャフト７との間に介装され、カムシャフト６が図示しないバルブスプリングから受けるカムトルクを原因とした、駆動回転体２に対するカムシャフト６の組付角のズレの発生を防止する機構であり、センターシャフト７の保持部１２，ロックプレート１４，駆動回転体２の円筒部２０によって構成される。

ロックプレート１４は、保持部１２のプレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）の数と同数設けられる。従って、ロックプレート１４は、図１，図２、図６（ａ）に示すように、中央にほぼ三角形状となる挿通孔１４ｄを設けた円板を、プレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）の数に合わせて３等分してなる、第１ロックプレート１４ａ、第２ロックプレート１４ｂ、第３ロックプレート１４ｃによって形成される。第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の内側には、プレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）と平行な面からなる受圧部（１５ａ〜１５ｃ）が、プレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）と対応する位置に、それぞれ設けられる。

また、図１，図２、図６（ａ）に示すように、第１ロックプレート１４ａには、第１制御回転体３の円周方向溝３０に対応する位置に、前後に貫通する円周方向溝１４ｈが設けられ、第２及び第３ロックプレート（１４ｂ、１４ｃ）には、第１制御回転体３の一対のピン孔２８に対応する位置に一対のピン孔１４ｉが設けられる。

また、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように保持部１２のプレート押圧面１２ａは、第１及び第２押圧面（１３ａ、１３ｂ）によって構成され、プレート押圧面１２ｂは、第１及び第２押圧面（１３ｃ、１３ｄ）によって構成され、プレート押圧面１２ｃは、第１及び第２押圧面（１３ｅ、１３ｆ）によって構成される。第１及び第２押圧面（１３ａ、１３ｂ）、（１３ｃ、１３ｄ）、（１３ｅ、１３ｆ）は、それぞれ交線（Ｃ１〜Ｃ３）において各プレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）に直交する仮想面（Ｓ１〜Ｓ３）を想定した場合において、仮想面（Ｓ１〜Ｓ３）で分断された、各プレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）上の２つの領域に画成される。

また、図６（ａ）と図７（ａ）〜（ｃ）に示すように受圧部（１５ａ〜１５ｃ）には、それぞれ第１及び第２作用部（１７ａ、１７ｂ）（１７ｃ、１７ｄ）（１７ｅ、１７ｆ）が、微小円弧形状に加工されたそれぞれの端部に設けられる。第１作用部（１７ａ、１７ｃ、１７ｅ）は、第１押圧面（１３ａ，１３ｂ，１３ｅ）と対応する位置に設けられ、かつ図８（ａ）に示すように第１押圧面１３ａに接触して進角方向（Ｄ１方向）のカムトルクによるセルフロック力Ｆを受ける（図８（ａ）を参照）。また第２作用部（１７ｂ，１７ｄ，１７ｆ）は、第２押圧面（１３ｂ、１３ｄ、１３ｆ）と対応する位置に設けられ、かつ図８（ｂ）に示すように第２押圧面１３ｂに接触して遅角方向（Ｄ２方向）のカムトルクによるセルフロック力Ｆを受ける。図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１及び第２作用部（１７ａ，１７ｂ）は、仮想面Ｓ１から第２作用部１７ｂまでの第２距離ｄ２が、仮想面Ｓ１から第１作用部１７ａまでの第１距離ｄ１よりも短くなるように、受圧部（１２ａ〜１２ｃ）に形成される。

ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）は、図６（ａ）に示すとおり、受圧部（１５ａ〜１５ｃ）をプレート保持面（１２ａ〜１２ｃ）に接触させることによって、保持部１２に保持される。また、ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の外周面（１４ｅ〜１４ｇ）は、駆動円筒５の円筒部２０の内周面２０ａに内接する。

図６（ａ）に示すとおり、第１ロックプレート１４ａの円周方向溝１４ｈには、駆動円筒５に固定された軸状部材３２の太丸軸３２ａが挿通される。連結機構１６は、一対の連結ピン（２７，２７）と、制御回転体３の底部３ｂに設けられた一対の第１ピン孔（２８、２８）と、第２及び第３ロックプレート（１４ｂ，１４ｃ）にそれぞれ形成された一対の第２ピン孔（１４ｉ，１４ｉ）によって構成される。一対の連結ピン（２７，２７）は、後方から第２ピン孔（１４ｉ，１４ｉ）に挿入されることによって、第２及び第３ロックプレート（１４ｂ，１４ｃ）に固定される。図６（ｂ）に示されるように、連結ピン２７の後端部は、駆動円筒５の円周方向溝５ｅに挿入される。第１制御回転体３は、第２及び第３ロックプレート（１４ｂ，１４ｃ）に固定された一対の連結ピン２７の前端部を、図５（ｃ）に示す第１ピン孔２８に挿入されることにより、第２及び第３ロックプレート（１４ｂ，１４ｃ）に連結される。

また、図６（ａ）に示すとおり、第１ロックプレート１４ａと、第２ロックプレート１４ｂとの間には、円柱形状のピン３３が配置され、第１ロックプレート１４ａと、第３ロックプレート１４ｃとの間には、円柱形状のピン３４が配置される。また、第２ロックプレート１４ｂと、第３ロックプレート１４ｃとの間には、第２ロックプレート１４ｂを第３ロックプレート１４ｃから引き離す方向に付勢する圧縮コイルばね３５が設けられる。第１ロックプレートは、第２及び第３ロックプレート（１４ｂ，１４ｃ）に接触するピン（３３，３４）を介して圧縮コイルばね３５の付勢力を受ける。その結果、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）は、円筒部２０の内周面２０ａに隙間無く密着する。

また、図１，図２、図４に示す通り、第１電磁クラッチ２１は、図示しないエンジンの内部に固定されたカバー部材３６に固定された状態で、第１制御回転体３の前方に配置される。作動時の第１電磁クラッチ２１は、第１制御回転体３のフランジ部３ａの前面３ｅを吸着して摩擦材２１ａに接触させる。また、逆回転機構２２は、第１制御回転体３の第１縮径ガイド溝３１、軸状部材３２、第２電磁クラッチ３８，第２制御回転体３９，第２制御回転体３９の第２縮径ガイド溝４０，クランク部材４１、第１及び第２のピン機構（４２，４３）によって構成される。

図１，図２、図５（ａ）に示すとおり、第２制御回転体３９は、円盤形状を有し、かつ中心の貫通円孔３９ａと第２縮径ガイド溝４０を有する。第２制御回転体３９は、貫通円孔３９ａを介し、センターシャフト７の第３円筒部７ｄによって回動可能に支持される。第２縮径ガイド溝４０は、後方に開口する有底溝であり、かつ中心軸Ｌ０から第２縮径ガイド溝４０への距離が遅角側Ｄ２方向に向けて減少する曲線溝で有る。第１及び第２制御回転体（３，３９）の前面（３ｅ、３９ｂ）は、図４に示すように互いに面一となるように配置され、第１及び第２制御回転体（３、３９）はボルト３７に取付けられるホルダー４４によって前方に抜け止めされる。また、第１電磁クラッチ２１の内側において、第２制御回転体３９の前方には、第２電磁クラッチ３８が配置される。作動時の第２電磁クラッチ３８は、第２制御回転体３９の前面３９ｂを吸着して摩擦材３８ａに接触させる。

図１，図５（ｂ）に示すように、第１制御回転体３の前方に配置されるクランク部材４１は、半径方向に厚肉となるリング部本体４５と、リング部本体４５から半径方向外側に突出する突出部４６と、リング部本体４５の外周の一部を切り欠いて薄肉部として形成された切欠部４７と、を有する。切欠部４７は、突出部４６から進角方向（Ｄ１方向）の領域にほぼ形成されている。突出部４６には、前後に貫通するピン孔４８が形成される。リング部本体４５には、前後に貫通する第１及び第２のピン孔（４９，５０）が設けられる。第１及び第２のピン孔（４９，５０）は、図５（ｂ）において、突出部から遅角方向（Ｄ２方向）の領域に形成されている。

図１、図５（ｃ）、図６（ａ）に示すとおり、駆動円筒５の固定孔５ｄに固定された軸状部材３２の細丸軸３２ｂは、第１ロックプレート１４ａの円周方向溝１４ｈ及び第１制御回転体３の円周方向溝３０の前方に突出して、クランク部材４１のピン孔４８に係合する。その結果、クランク部材４１は、駆動円筒５に固定された細丸軸３２ｂによって回動可能に支持される。

また、図１，図２に示すとおり、第１のピン機構４２は、軸状部材４２ａと、第１中空長円軸４２ｂによって構成される。軸状部材４２ａは、小径部４２ｃを介してクランク部材４１の第１のピン孔４９に後方から固定され、第１中空長円軸４２ｂは、クランク部材４１の後方で、軸状部材４２ａによって回動自在に支持される。第２のピン機構４３は、軸状部材４３ａと、第２中空長円軸４３ｂによって構成される。軸状部材４３ａは、小径部４３ｃを介してクランク部材４１の第２のピン孔５０に前方から固定され、第２中空長円軸４３ｂは、クランク部材４１の前方で、軸状部材４３ａによって回動自在に支持される。第１中空長円軸４２ｂは、第１縮径ガイド溝３１に係合し、かつ第１縮径ガイド溝３１に沿って変位可能に保持される。第２中空長円軸４３ｂは、第２縮径ガイド溝４０に係合し、かつ第２縮径ガイド溝４０に沿って変位可能に保持される。

ここで、駆動回転体２に対するセンターシャフト７（カムシャフト６）の相対位相角の変更動作を説明する。第１及び第２電磁クラッチ（２１、３８）が作動していない場合、第１及び第２制御回転体（３、３９）は、クランクシャフト（図示せず）によって駆動する駆動回転体２と共にＤ１方向に回転する（図１及び図５（ａ）（ｃ）を参照）。カムシャフト６は、センターシャフト７の保持部１２に保持されたロックプレート１４を介して第１制御回転体３に連結されている。従って、第１制御回転体３に連結されたカムシャフト６（図４参照）もまた、駆動回転体と共にＤ１方向に回転する。

駆動回転体２に対するセンターシャフト７（カムシャフト）の相対位相角を遅角方向であるＤ２方向に変更する場合には、第１電磁クラッチ２１を作動させる。第１電磁クラッチ２１によって吸着された第１制御回転体３は、摩擦材２１ａと接触することによって制動され、センターシャフト７（カムシャフト６）と共に駆動回転体２に対してＤ２方向に回転遅れを生じる。その結果、駆動回転体２（クランクシャフト）に対するセンターシャフト７（カムシャフト６）の相対位相角が、遅角側Ｄ２方向に変更され、図示しないエンジンバルブの開閉タイミングが変更される。

その際、図５（ｂ）（ｃ）に示す通り、軸状部材４２ａに支持された第１中空長円軸４２ｂは、第１縮径ガイド溝３１によってガイドされながら、第１縮径ガイド溝１４内を略時計回りとなるＤ３方向に移動する。その際、クランク部材４１は、第１のピン孔４９に連結された軸状部材４２ａが第１縮径ガイド溝３１に沿って第１制御回転体３の半径方向内側に移動することにより、軸状部材３２の周りを反時計回りＤ２方向に回動する。一方、第２ピン孔５０に連結された軸状部材４３ａがクランク部材４１によって移動すると、第２中空長円軸４３ｂは、第２縮径ガイド溝４０内を略反時計回りとなるＤ４方向に移動することにより、第２縮径ガイド溝４０の内周面に半径方向内向きの力を付与する。その結果、第２制御回転体３９は、センターシャフト７に対して進角方向であるＤ１方向に相対回動する。

一方、駆動回転体２に対するセンターシャフト７（カムシャフト６）の相対位相角を進角方向であるＤ１方向に変更する場合には、第２電磁クラッチ３８を作動させる。第２電磁クラッチ３８によって吸着された第２制御回転体３９は、摩擦材３８ａと接触することによって制動される。

図５（ａ）に示す通り、第２電磁クラッチ３８によって制動された第２制御回転体３９は、センターシャフト７に対して遅角方向であるＤ２方向に回転遅れを生じる。第２中空長円軸４３ｂは、第２縮径ガイド溝４０の内周面から力を受けることにより、第２縮径ガイド溝４０内を略時計回りとなるＤ５方向に移動し、クランク部材４１に連結された軸状部材４２ａは、第１制御回転体３の半径方向外側に移動する。その際、図５（ｃ）に示す第１中空長円軸３９は、第１縮径ガイド溝３１内を略反時計回りとなるＤ６方向に移動し、第１縮径ガイド溝３１の内周面に半径方向外向きの力を付与する。その結果、第１制御回転体３及びセンターシャフト７は、駆動回転体２に対して進角側Ｄ１方向に相対回動する。その結果、駆動回転体２（クランクシャフト）に対するセンターシャフト７（カムシャフト６）の相対位相角は、進角側Ｄ１方向に戻されて図示しないバルブの開閉タイミングが再び変更される。

尚、第１制御回転体３とセンターシャフト７が駆動回転体２に対して相対回動する際に、軸状部材３２は、円周方向溝３０内を変位し、連結ピン２７は、円周方向溝５ｅ内を変位する。円周方向溝５ｅの両端（５ｅ１、５ｅ２）は、連結ピン２７を当接させることにより、第１制御回転体３とセンターシャフト７が駆動回転体２に対して、それ以上相対回動出来ないようにするストッパーとして機能する。

次にセルフロック機構１１について説明する。駆動回転体２と共に回転するカムシャフト６には、バルブスプリング（図示せず）によるカムトルクが、進角方向であるＤ１方向と遅角方向であるＤ２方向に交互に入力されている。カムトルクは、第１及び第２電磁クラッチ（２１，３９）の停止時において、駆動回転体２に対するカムシャフト６の相対位相角にズレを生じさせることにより、バルブの開閉タイミングを狂わせるおそれがある。セルフロック機構１１は、カムトルクの発生時に第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の外周面（１４ｅ〜１４ｇ）を駆動円筒５の円筒部２０の内周面２０ａに押し付けて、保持部１２を有するセンターシャフト７を駆動回転体２に対して回動不能に保持するセルフロック効果により、前記相対位相角のズレを防止するものである。

図８（ａ）は、カムシャフト６（センターシャフト７）に進角方向であるＤ１方向にカムトルクが発生した場合におけるセルフロック効果を示すものである。カムシャフトに連結されたセンターシャフト７が、進角方向であるＤ１方向のカムトルクを受けると、断面正六角形の保持部１２は、Ｄ１方向に回動しようとする。その際、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の第１作用部（１７ａ，１７ｃ，１７ｅ）は、プレート押圧面（１２ａ〜１ｃ）の第１押圧面（１３ａ，１３ｃ，１３ｅ）からカムシャフトの回転中心軸線Ｌ０に直交する方向のセルフロック力Ｆを受ける。

図８（ａ）において、第１作用部（１７ａ，１７ｃ，１７ｅ）を通り、仮想面（Ｓ１〜Ｓ３）に平行な仮想面をそれぞれ（Ｓ４〜Ｓ６）とし、仮想面（Ｓ４〜Ｓ６）と、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の外周面（１４ｅ〜１４ｇ）との交線を（Ｐ１〜Ｐ３）とすると、円筒部２０の内周面２０ａは、交線（Ｐ１〜Ｐ３）において第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の外周面（１４ｅ〜１４ｇ）から力Ｆを受ける。力Ｆは、円筒部２０の内周面２０ａと、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の外周面（１４ｅ〜１４ｇ）との間に摩擦力を発生させる。

前記摩擦力は、以下のように表される。まず、図８（ａ）において、交線（Ｐ１〜Ｐ３）を通り、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の外周面（１４ｅ〜１４ｇ）の接線方向に延びる直線をそれぞれＬ１とし、仮想面（Ｓ４〜Ｓ６）にそれぞれ直交する直線をＬ２とし、直線Ｌ１に直交する直線をＬ３とし、Ｌ３と仮想面（Ｓ４〜Ｓ６）との傾きをそれぞれθ１（以降は、θ１を摩擦角という）とし、摩擦面の摩擦係数をμとする。カムトルクにより、駆動回転体２に対するセンターシャフト７（カムシャフト６）の相対位相角にズレを発生させる力は、交線（Ｐ１〜Ｐ３）において、外周面（１４ｅ〜１４ｇ）の接線方向の力Ｆ・sinθ１としてそれぞれ表される。一方、円筒部２０の内周面２０ａと、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の外周面（１４ｅ〜１４ｇ）との間に発生する摩擦力は、μ・Ｆ・cosθ１によってそれぞれ表される。

前記摩擦力が相対位相角にズレを発生させる力よりも大きい場合、即ち、Ｆ・sinθ１＜μ・Ｆ・cosθ１の条件を満たす場合、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）は、セルフロック力Ｆに基づく摩擦力により、円筒部２０の内周面２０ａに対して相対回動出来ない。従って、θ１＜tan^-1μを満たすように摩擦角θ１を設定した場合、保持部１２を介して第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）を保持するセンターシャフト７（カムシャフト６）は、円筒部２０を有する駆動回転体２に対して相対回動出来ないように保持される。

一方、図８（ｂ）は、カムシャフト６（センターシャフト７）に遅角方向であるＤ２方向のカムトルクが発生した場合におけるセルフロック効果を示すものである。センターシャフト７が、Ｄ２方向のカムトルクを受けると断面正六角形の保持部１２は、Ｄ２方向に回動しようとする。その際、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の第２作用部（１７ｂ，１７ｄ，１７ｆ）は、プレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）の第２押圧面（１３ｂ，１３ｄ，１３ｆ）からカムシャフトの回転中心軸線Ｌ０に直交する方向のセルフロック力Ｆを受ける。

図８（ｂ）に示すように、第２作用部（１７ｂ，１７ｄ，１７ｆ）を通り、仮想面（Ｓ１〜Ｓ３）に平行な仮想面をそれぞれ（Ｓ７〜Ｓ９）とし、仮想面（Ｓ７〜Ｓ９）と、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）との交線を（Ｐ４〜Ｐ６）とすると、円筒部２０の内周面２０ａは、交線（Ｐ４〜Ｐ６）において、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の外周面（１４ｅ〜１４ｇ）から力Ｆを受ける。力Ｆは、円筒部２０の内周面２０ａと、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の外周面（１４ｅ〜１４ｇ）との間に以下に示す摩擦力を発生させる。

まず、図８（ｂ）において、交線（Ｐ４〜Ｐ６）から外周面（１４ｅ〜１４ｇ）の接線方向に延びる直線をそれぞれＬ４とし、仮想面（Ｓ７〜Ｓ９）にそれぞれ直交する直線をＬ５とし、直線Ｌ４に直交する直線をＬ６とし、Ｌ６と仮想面（Ｓ７〜Ｓ９）との傾きをそれぞれθ２（以降は、θ２を摩擦角という）とする。カムトルクにより、駆動回転体２に対するセンターシャフト７（カムシャフト６）の相対位相角にズレを発生させる力は、交線（Ｐ４〜Ｐ６）において、それぞれ外周面（１４ｅ〜１４ｇ）の接線方向の力Ｆ・sinθ２として表される。一方、円筒部２０の内周面２０ａと、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の外周面（１４ｅ〜１４ｇ）との間に発生する摩擦力は、μ・Ｆ・cosθ２によってそれぞれ表される。

即ち、Ｆ・sinθ２＜μ・Ｆ・cosθ２の条件を満たす場合、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）は、円筒部２０の内周面２０ａに対して相対回動出来ない。従って、θ２＜tan^-1μを満たすように摩擦角θ２を設定した場合、センターシャフト７（カムシャフト６）は、駆動回転体２（図示しないクランクシャフト）に対して相対回動出来ないように保持される。

図８（ａ）（ｂ）に示す通り、セルフロック機構１１においては、進角方向であるＤ１方向または遅角方向であるＤ２方向のいずれのカムトルクがカムシャフト６に発生しても、駆動回転体２（図示しないクランクシャフト）に対するカムシャフト６の相対位相角がズレることなく保持される、セルフロック効果が発生する。

図８（ａ）（ｂ）に示す通り、このセルフロック機構１１によれば、Ｄ１方向またはＤ２方向のいずれのカムトルクを受けても、第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）の全てにセルフロック機能が発生する。第１から第３ロックプレート（１４ａ〜１４ｃ）は、円筒部２０の内周面２０ａ内の周方向等分複数箇所に配置されている。従って、駆動回転体５の円筒部２０の内周面には、均等な力Ｆにより、全周にわたって均等なセルフロック効果が発生する。全周にわたって均等なセルフロック効果が発生した場合、ロックプレート１４は、セルフロック効果の発生時に円筒部２０の内周面２０ａに食い込まなくなり、駆動回転体２は、カムシャフトの中心軸線Ｌ０に対して傾かなくなる。従って、駆動回転体２に対するカムシャフト６の相対位相角を変更する際に、ロックプレート１４と円筒部２０との間には、余分な摩擦力が発生せず、駆動回転体５と駆動回転体５を保持するセンターシャフト７との間にも、余分な摩擦力が発生しない。その結果、第１または第２電磁クラッチ（２１，３９）の作動時において、駆動回転体２（図示しないクランクシャフト）に対するカムシャフト６の相対位相角は、セルフロック機構１１の影響を受けることなくスムーズに変更される。

尚、カムシャフト６において、遅角方向であるＤ２方向に発生するカムトルクは、カムが、エンジンバルブを押し下げる際にバルブスプリングから受ける弾性力等によって発生するため、進角方向であるＤ１方向に発生するカムトルクよりも大きくなる。従って、駆動回転体２に対するカムシャフト６の相対位相角は、Ｄ１方向のカムトルクに比べてＤ２方向のカムトルクを受けた場合の方がズレやすくなるため、セルフロック機構１１においては、Ｄ２方向のカムトルクによるセルフロック効果が、Ｄ１方向のカムトルクによるセルフロック効果よりも強く発生するようにすることが望ましい。

図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、受圧部（１５ａ〜１５ｃ）の第２作用部（１７ｂ，１７ｄ，１７ｆ）から仮想面（Ｓ１〜Ｓ３）までの第２距離ｄ２は、第１作用部（１７ａ，１７ｃ，１７ｅ）から仮想面（Ｓ１〜Ｓ３）までの第１距離ｄ１より短い。従って、図８（ａ）、（ｂ）に示すセルフロック機構１１においては、θ１＞θ２となる。その場合、遅角方向であるＤ２方向のカムトルクによる摩擦力（μ・Ｆ・cosθ２）は、進角方向であるＤ１方向のカムトルクによる摩擦力（μ・Ｆ・cosθ１）よりも大きくなる。従って、Ｄ２方向のカムトルクによるセルフロック効果は、Ｄ１方向のカムトルクによるセルフロック効果よりも強くなるため、駆動回転体２に対するカムシャフト６の相対位相角は、カムトルクを受けてもズレること無く保持される。

次に、図９〜図１２により、自動車用エンジンの位相可変装置の第２実施例を説明する。第２実施例の自動車用エンジンの位相可変装置５５は、保持部５７及びロックプレート５８が第１実施例の保持部１２及びロックプレート１４と異なることと、ピン（３３，３４）を設けていないことの他、第１実施例の自動車用エンジンの位相可変装置１と共通の構成を有する。

図９に示すセンターシャフト５６は、保持部５７の形状が異なるほか、第１実施例のセンターシャフト７と共通の形状を有する。センターシャフト５６は、第１円筒部５６ａ、フランジ部５６ｂ、第２円筒部５６ｃ、ロックプレート５８の保持部５７、及び第３円筒部５７ｄが、中心軸線Ｌ０に沿って前後に連続形成されている。保持部５７は、第３円筒部５７ｄの基端部の周囲にフランジ状に形成される。

保持部５７の外周面は、図１０に示すように、カムシャフトの中心軸線Ｌ０を中心とする円筒の外周２箇所をカムシャフトの中心軸線Ｌ０に平行に切り欠いてなる断面形状を有する。保持部５７の切欠部分には、中心軸線Ｌ０を挟んで対称となる形状を有し、かつ互いに平行な二つのプレート押圧面（５７ａ、５７ｂ）が形成される。

図９に示すとおり、駆動回転体２は、円孔４ａに第１円筒部５６ａを挿入されたスプロケット４と、円孔５ａに第２円筒部５６ｃを挿入された駆動円筒５が、ボルト２ａで一体化されることによって形成される。そして、駆動回転体２は、センターシャフト５６に回動可能に支持される。

図１０に示すとおり、ロックプレート５８は、保持部５７のプレート押圧面（５７ａ，５７ｂ）と同数設けられる。ロックプレート５８は、中央に直径方向の貫通溝５９を設けた円板を２等分してなる、第１ロックプレート５８ａ、第２ロックプレート５８ｂによって形成される。第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の内側には、プレート押圧面（５７ａ，５７ｂ）と平行な面からなる受圧部（５９ａ，５９ｂ）が、プレート押圧面（５７ａ，５７ｂ）と対応する位置に、それぞれ設けられる。

図１１（ａ）（ｂ）に示すように保持部５７のプレート押圧面５７ａは、第１及び第２押圧面（６０ａ、６０ｂ）によって構成され、プレート押圧面５７ｂは、第１及び第２押圧面（６０ｃ、６０ｄ）によってそれぞれ構成される。第１及び第２押圧面（６０ａ、６０ｂ）と（６０ｃ、６０ｄ）は、交線（Ｃ４，Ｃ５）において、プレート押圧面（５７ａ，５７ｂ）にそれぞれ直交する仮想面Ｓ１０を想定した場合において、仮想面Ｓ１０で分断された、プレート押圧面（５７ａ，５７ｂ）上の２つの領域に画成される。

また、図１１（ａ）（ｂ）に示すように受圧部５９ａには、第１及び第２押圧面（６０ａ、６０ｂ）に接触する第１及び第２作用部（６１ａ、６１ｂ）が、微小円弧形状に加工された端部に設けられ、受圧部５９ｂには、第１及び第２押圧面（６０ｃ、６０ｄ）に接触する第１及び第２作用部（６１ｃ、６１ｄ）が、微小円弧形状に加工された端部に設けられる。第１及び及び第２作用部（６１ａ，６１ｂ）と（６１ｃ、６１ｄ）は、仮想面Ｓ１０から第２作用部（６１ｂ、６１ｄ）までの第２距離ｄ４が仮想面Ｓ１０から第１作用部（６１ａ、６１ｃ）までの第１距離ｄ３よりも短くなるように、受圧部（５９ａ，５９ｂ）にそれぞれ形成される。第１作用部（６１ａ、６１ｃ）は、第１押圧面（６０ａ，６０ｃ）から進角方向（Ｄ１方向）のカムトルクによるセルフロック力Ｆ１を受ける（図１１（ａ）を参照）。第２作用部（６１ｂ、６１ｄ）は、第２押圧面（６０ｂ、６０ｄ）から遅角方向（Ｄ２方向）のカムトルクによるセルフロック力Ｆ１を受ける（図１１（ａ）を参照）。また、図９と図１０に示すとおり、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）には、図１に示す第１制御回転体３の一対の第１ピン孔２８に対応する位置に、一対の第２ピン孔５８ｃが設けられる。

図１０に示すとおり、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）は、保持部５７に保持される。第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の外周面（５８ｄ，５８ｅ）は、駆動円筒５の円筒部２０の内周面２０ａに内接する。

更に、図１０に示すとおり、第１ロックプレート５８ａと、第２ロックプレート５８ｂとの間の隙間には、圧縮コイルばね６２が設けられ、第１ロックプレート５８ａは、圧縮コイルばね６２により、第２ロックプレート５８ｂから引き離される方向に付勢力を受ける。その結果、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）は、円筒部２０の内周面２０ａに隙間無く密着する。

一方、図９と図１０に示すとおり、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）は、一対の第２ピン孔５８ｃにそれぞれ固定された一対の連結ピン２７の前端部を対応する第１ピン孔２８に挿入することによって、第１制御回転体３に連結されて、第１制御回転体３と共に回動する。連結ピン２７の後端部は、駆動円筒５の円周方向溝５ｅに挿入される。

次に、図１１と図１２により第２実施例のエンジンの位相可変装置５５におけるセルフロック機構６５を説明する。セルフロック機構６５は、センターシャフト５６の保持部５７，ロックプレート５８，駆動回転体２の駆動円筒５の円筒部２０によって構成される。

センターシャフト５６に同軸に一体化されたカムシャフト（図１のカムシャフト６と同様のもの）が、図１２（ａ）に示すとおり、エンジンバルブから進角方向であるＤ１方向にカムトルクを受けると、保持部５７は、Ｄ１方向に回動しようとする。その際、図１１（ａ）（ｂ）に示す第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の第１作用部（６１ａ，６１ｃ）は、プレート押圧面（５７ａ，５７ｂ）の第１押圧面（６０ａ，６０ｃ）からカムシャフトの回転中心軸線Ｌ０に直交する方向のセルフロック力Ｆ１を受ける。

図１２（ａ）において、第１作用部（６１ａ，６１ｃ）を通り、仮想面Ｓ１０に平行な仮想面をそれぞれ（Ｓ１１，Ｓ１２）とし、仮想面（Ｓ１１，Ｓ１２）と、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の外周面（５８ｄ，５８ｅ）との交線を（Ｐ７，Ｐ８）とすると、円筒部２０の内周面２０ａは、交線（Ｐ７，Ｐ８）において、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の外周面（５８ｄ，５８ｅ）から力Ｆ１を受ける。力Ｆ１は、円筒部２０の内周面２０ａと、外周面（５８ｄ，５８ｅ）との間に摩擦力を発生させる。

前記摩擦力は、以下のように表される。まず、図１２（ａ）において、交線（Ｐ７，Ｐ８）から第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の外周面（５８ｄ，５８ｅ）の接線方向に延びる直線をそれぞれＬ７とし、仮想面（Ｓ１１，Ｓ１２）に直交する直線をそれぞれＬ８とし、直線Ｌ７に直交する直線をＬ９とし、Ｌ９と仮想面（Ｓ１１，Ｓ１２）の傾きをそれぞれθ３（以降は、θ３を摩擦角という）とし、摩擦面の摩擦係数をμとする。カムトルクにより、駆動回転体２に対するセンターシャフト５６の相対位相角にズレを発生させる力は、交線（Ｐ７，Ｐ８）において、外周面（５８ｄ，５８ｅ）の接線方向の力Ｆ１・sinθ３としてそれぞれ表される。一方、円筒部２０の内周面２０ａと、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の外周面（５８ｄ，５８ｅ）との間に発生する摩擦力は、μ・Ｆ１・cosθ３によってそれぞれ表される。

Ｆ１・sinθ３＜μ・Ｆ１・cosθ３の条件を満たす場合、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）は、前記摩擦力に基づくセルフロック効果により、円筒部２０の内周面２０ａに対して相対回動出来ない。従って、θ３＜tan^-1μを満たすように摩擦角θ３を設定した場合、保持部５７を介して第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）を保持するセンターシャフト５６（図示しないカムシャフト）は、円筒部２０を有する駆動回転体２に対して相対回動出来ないように保持され、駆動回転体２（図示しないクランクシャフト）に対するセンターシャフト（図示しないカムシャフト）の相対位相角は、カムトルクによってズレることなく保持される。

一方、図１２（ｂ）に示すとおり、図示しないカムシャフトが、エンジンバルブから遅角方向であるＤ２方向にカムトルクを受けると、保持部５７は、Ｄ２方向に回動しようとする。その際、図１１（ａ）（ｂ）に示す第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の第２作用部（６１ｂ，６１ｄ）は、プレート押圧面（５７ａ，５７ｂ）の第２押圧面（６０ｂ，６０ｄ）からカムシャフトの回転中心軸線Ｌ０に直交する方向のセルフロック力Ｆ１を受ける。

図１２（ｂ）において、第２作用部（６１ｂ，６１ｄ）を通り、仮想面Ｓ１０に平行な仮想面をそれぞれ（Ｓ１３，Ｓ１４）とし、仮想面（Ｓ１３，Ｓ１４）と、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の外周面（５８ｄ，５８ｅ）との交線をそれぞれ（Ｐ９，Ｐ１０）とすると、円筒部２０の内周面２０ａは、交線（Ｐ９，Ｐ１０）において、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の外周面（５８ｄ，５８ｅ）から力Ｆ１を受ける。力Ｆ１は、円筒部２０の内周面２０ａと、外周面（５８ｄ，５８ｅ）との間に摩擦力を発生させる。

前記摩擦力は、以下のように表される。まず、図１２（ｂ）において、交線（Ｐ９，Ｐ１０）（Ｐ７，Ｐ８）から第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の外周面（５８ｄ，５８ｅ）の接線方向に延びる直線をそれぞれＬ１０とし、仮想面Ｓ１０に直交する直線をそれぞれＬ１１とし、直線Ｌ１０に直交する直線をＬ１２とし、Ｌ１２と仮想面Ｓ１０との傾きをそれぞれθ４（以降は、θ４を摩擦角という）とする。カムトルクにより、駆動回転体２に対するセンターシャフト５６の相対位相角にズレを発生させる力は、交線（Ｐ９，Ｐ１０）において、外周面（５８ｄ，５８ｅ）の接線方向の力Ｆ１・sinθ４としてそれぞれ表される。一方、円筒部２０の内周面２０ａと、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の外周面（５８ｄ，５８ｅ）との間に発生する摩擦力は、μ・Ｆ１・cosθ４によってそれぞれ表される。

Ｆ１・sinθ４＜μ・Ｆ１・cosθ４の条件を満たす場合、第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）は、前記摩擦力に基づくセルフロック効果により、円筒部２０の内周面２０ａに対して相対回動出来ない。従って、θ４＜tan^-1μを満たすように摩擦角θ４を設定した場合、駆動回転体２（図示しないクランクシャフト）に対するセンターシャフト（図示しないカムシャフト）の相対位相角は、カムトルクによってズレることなく保持される。

セルフロック機構６５によれば、進角方向であるＤ１方向または遅角方向であるＤ２方向のいずれのカムトルクを受けても、円筒部２０の内周面２０ａ内の周方向等分複数箇所に配置された第１及び第２ロックプレート（５８ａ，５８ｂ）の双方にセルフロック機能が発生する。従って、駆動回転体５の円筒部２０の内周面には、力Ｆ１による均等なセルフロック効果が発生する。従って、ロックプレート５８は、セルフロック効果の発生時に円筒部２０の内周面２０ａに食い込まなくなり、駆動回転体２は、カムシャフトの中心軸線Ｌ０に対して傾かなくなる。従って、駆動回転体２に対するカムシャフト６の相対位相角を変更する際に、ロックプレート５８と円筒部２０との間には、余分な摩擦力が発生せず、駆動回転体５と駆動回転体５を保持するセンターシャフト５６との間にも、余分な摩擦力が発生しない。その結果、第１または第２電磁クラッチ（２１，３８）の作動時において、駆動回転体２（図示しないクランクシャフト）に対するセンターシャフト５６（図示しないカムシャフト）相対位相角は、セルフロック機構６５の影響を受けることなくスムーズに変更される。

尚、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、受圧部（５９ａ，５９ｂ）の第２作用部（６１ｂ，６１ｄ）から仮想面Ｓ１０までの第２距離ｄ４は、第１作用部（６１ａ，６１ｃ）から仮想面Ｓ１０までの第１距離ｄ３より短いため、図１１（ａ）（ｂ）においては、θ３＞θ４となる。その場合、遅角方向であるＤ２方向のカムトルクによる摩擦力（μ・Ｆ１・cosθ４）は、進角方向であるＤ１方向のカムトルクによる摩擦力（μ・Ｆ１・cosθ３）よりも大きくなる。従って、Ｄ２方向のカムトルクによるセルフロック効果は、Ｄ１方向のカムトルクによるセルフロック効果よりも強くなる。その結果、Ｄ２方向のカムトルクがＤ１方向のカムトルクよりも大きくても、駆動回転体２に対するカムシャフトの相対位相角は、ズレること無く保持される。

次に、図１３〜図１６により、自動車用エンジンの位相可変装置の第３実施例を説明する。第３実施例の自動車用エンジンの位相可変装置７０においては、第１制御回転体７１、駆動円筒７２及びロックプレート７３の形状が第１実施例の第１制御回転体３，駆動円筒５及びロックプレート１４と異なる。また、自動車用エンジンの位相可変装置７０においては、第１実施例の連結ピン２７と、ピン（３３，３４）の代わりに連結ピン（７４〜７６）が設けられる。また、上記以外の第３実施例の構成は、第１実施例の自動車用エンジンの位相可変装置１と共通する。

図１３、１４に示す第１制御回転体７１は、前縁部にフランジ部７１ａを有する円筒部７１ｂとその後方に連続する底部７１ｃによって形成される。第１制御回転体７１は、底部７１ｃの形状が図１及び図５（ｃ）に示される底部３ｃと異なる他、第１実施例の第１制御回転体３と共通の構成を有する。即ち、底部７１ａには、中心の貫通円孔７１ｄ、円周方向溝７７及び第１縮径ガイド溝７８が設けられているが、これらは、図５（ｃ）に示す、中心の貫通円孔３ｄ、円周方向溝３０及び第１縮径ガイド溝３１と形状が同一である。一方、底部７１ａには、底部３ｃに設けられた一対のピン孔２７の代わりに、３つのピン固定孔７９が設けられている。３つのピン固定孔７９には、連結ピン（７４〜７６）の細丸軸（７４ｂ〜７６ｂ）が取付けられる。連結ピン（７４〜７６）は、後端側の太丸軸（７４ａ〜７６ａ）と前端側の細丸軸（７４ｂ〜７６ｂ）によって形成される。

また、図１３、１４に示す駆動円筒７２は、図６（ｂ）に示される底部５ｃに設けられた有底の円周方向溝５ｄを底部７２ｃに有さない点を除き、第１実施例の駆動円筒５と共通の構成を有する。駆動円筒７２は、底部７２ｃ及び円筒部８０からなる有底円筒形状を有し、底部７２ｃには、センターシャフト７の第２円筒部７ｃに保持させる中心の円孔７２ａ、複数の雌ねじ孔７２ｂ、固定孔７２ｄが設けられる。固定孔７２ｄには、第１実施例と同様に、図１及び図６（ｂ）に示す、軸状部材３２の太丸軸３２ａが嵌合固定される。スプロケット４と駆動円筒７２は、複数のボルト２ａを段差付挿通孔４ｂに挿通し、かつ雌ねじ孔７２ｂにネジ止めすることで一体化され、駆動回転体２’を形成する。

図１５に示すように、ロックプレート７３は、中央にほぼ三角形状となる挿通孔７３ｄを設けた円板を３等分した、第１ロックプレート７３ａ、第２ロックプレート７３ｂ、第３ロックプレート７３ｃによって形成される。図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように第１から第３ロックプレート（７３ａ〜７３ｃ）の内側には、形状の等しい３つの受圧プレート（８１ａ〜８１ｃ）を着脱自在に取り付ける取付部（７３ｅ〜７３ｇ）が設けられる。受圧プレート（８１ａ〜８１ｃ）は、取付部（７３ｅ〜７３ｇ）に係合した状態で、プレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）によって取付部（７３ｅ〜７３ｇ）に押圧されることにより、取付部（７３ｅ〜７３ｇ）に固定される。また、図１５に示すように、第１ロックプレート７３ａには、第１制御回転体７１の円周方向溝７７に対応する位置に、前後に貫通する円周方向溝７３ｈが設けられる。

また、図１５に示すように保持部１２のプレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）は、第１及び第２押圧面（１３ａ、１３ｂ）、（１３ｃ、１３ｄ）、（１３ｅ、１３ｆ）によって、それぞれ形成される。第１及び第２押圧面（１３ａ、１３ｂ）、（１３ｃ、１３ｄ）、（１３ｅ、１３ｆ）は、それぞれ交線（Ｃ１〜Ｃ３）において各プレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）に直交する仮想面（Ｓ１〜Ｓ３）で分断された、各プレート押圧面（１２ａ〜１２ｃ）の２つの領域として画成される。

また、図１６（ａ）（ｂ）に示すように受圧プレート８１ａには、第１及び第２押圧面（１３ａ、１３ｂ）にそれぞれ接触する第１及び第２作用部（８２ａ、８２ｂ）が、微小円弧形状に加工された端部に設けられ、受圧プレート８１ｂには、第１及び第２押圧面（１３ｃ、１３ｄ）にそれぞれ接触する第１及び第２作用部（８２ｃ、８２ｄ）が、微小円弧形状に加工された端部に設けられ、受圧プレート８１ｃには、第１及び第２押圧面（１３ｅ、１３ｆ）にそれぞれ接触する第１及び第２作用部（８２ｅ、８２ｆ）が、微小円弧形状に加工された端部に設けられる。

第１及び及び第２作用部（８２ａ、８２ｂ）と（８２ｃ、８２ｄ）と（８２ｅ、８２ｆ）は、仮想面（Ｓ１〜Ｓ３）から第２作用部（８２ｂ、８２ｄ、８２ｆ）までのそれぞれの第２距離ｄ２が、仮想面（Ｓ１〜Ｓ３）から第１作用部（８２ａ、８２ｃ、８２ｅ）までの第１距離ｄ１よりも短くなるように、受圧部（８１ａ〜８１ｃ）にそれぞれ形成される。

また、図１５に示すとおり、第１から第３ロックプレート（７３ａ〜７３ｃ）の隣接する隙間（７３ｉ〜７３ｋ）には、連結ピン（７４〜７６）の太丸軸（７４ａ〜７６ａ）が配置される。また、第２ロックプレート７３ｂと第３ロックプレート７３ｃの隙間７３ｊには、圧縮コイルばね８３が設けられる。第２ロックプレート７３ｂは、圧縮コイルばね８３により、第３ロックプレート７３ｃから引き離される方向に付勢力を受け、連結ピン（７４〜７６）の太丸軸（７４ａ〜７６ａ）は、圧縮コイルばね８３の付勢力を受けることにより、第１から第３ロックプレート（７３ａ〜７３ｃ）にそれぞれ挟持される。

ロックプレート（７３ａ〜７３ｃ）は、図１５に示すとおり、受圧プレート（８１ａ〜８１ｃ）をプレート保持面（１２ａ〜１２ｃ）に接触させることによって、保持部１２に保持され、ロックプレート（７３ａ〜７３ｃ）の外周面（１４ｉ〜１４ｋ）は、駆動円筒７２の円筒部８０の内周面８０ａに内接する。また、ロックプレート（７３ａ〜７３ｃ）は、第１制御回転体７１に連結されて、第１制御回転体７１と一体になって回動する。

尚、図１６（ａ）〜（ｃ）に示す第１作用部（８２ａ，８２ｃ，８２ｅ）は、第１押圧面（１３ａ，１３ｃ，１３ｅ）から、センターシャフト７に進角方向（Ｄ１方向）のカムトルクが発生することにより、第１押圧面（１３ａ，１３ｃ，１３ｅ）から、中心軸線Ｌ０の延びる方向に直交する力Ｆを受け、第２作用部（８２ｂ，８２ｄ，８２ｆ）は、第２押圧面（１３ｂ，１３ｄ，１３ｆ）から、センターシャフト７に遅角方向（Ｄ２方向）のカムトルクが発生することにより、第２押圧面（１３ｂ，１３ｄ，１３ｆ）から、中心軸線Ｌ０の延びる方向に直交する力Ｆを受ける。

第３実施例の自動車用エンジンの位相可変装置７０においては、第１実施例のセルフロック機構１１と同様に摩擦角（θ１，θ２）をθ１＜tan^-1μ、θ２＜tan^-1μ、とすることにより、力Ｆに基づくセルフロック効果が発生する。また、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すとおり、第３実施例の受圧プレート（８１ａ〜８１ｃ）における第２距離ｄ２は、第１実施例と同様に、第１距離ｄ１より短いため、進角方向（Ｄ１方向）のカムトルクによるセルフロック効果は、遅角方向（Ｄ２方向）のカムトルクによるセルフロック力よりも大きくなる。

尚、センターシャフトに一体形成される保持部の形状については、第１実施例や第３実施例の保持部１２のように正６角形断面を有する形状に限られず、正多角形断面を有するフランジ部として形成されていればよい。

１自動車用エンジンの位相可変装置
２、２’ 駆動回転体
６カムシャフト
１０相対位相角変更機構
１１セルフロック機構
１２保持部
１３ａ，１３ｃ，１３ｅ第１押圧面
１３ｂ，１３ｄ，１３ｆ第２押圧面
１４ロックプレート
１４ａ〜１４ｃ第１から第３ロックプレート
１５ａ〜１５ｃ受圧部
１７ａ，１７ｃ，１７ｅ第１作用部
１７ｂ，１７ｄ，１７ｆ第２作用部
２０円筒部
２０ａ円筒部の内周面
５５エンジンの位相可変装置
５７保持部
５８ロックプレート
５８ａ、５８ｂ第１及び第２ロックプレート
５９ａ、５９ｂ受圧部
６０ａ，６０ｃ第１押圧面
６０ｂ，６０ｄ第２押圧面
６１ａ，６１ｃ第１作用部
６１ｂ，６１ｄ第２作用部
６５セルフロック機構
７０自動車用エンジンの位相可変装置
７３ロックプレート
７３ａ〜７３ｃ第１から第３ロックプレート
８０円筒部
８０ａ円筒部の内周面
８１ａ〜８１ｃ受圧プレート（請求項５の着脱自在な受圧部）
８２ａ，８２ｃ，８２ｅ第１作用部
８２ｂ，８２ｄ，８２ｆ第２作用部
ｄ１第１距離
ｄ２第２距離
Ｌ０カムシャフトの回動中心軸線
Ｄ１進角方向
Ｄ２遅角方向
Ｓ１〜Ｓ３仮想面

Claims

円筒部を有し、クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、
駆動回転体を同軸かつ相対回動可能に支持するカムシャフトと、
駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角を変更することでバルブの開閉タイミングを変更する相対位相角変更機構と、
カムシャフトの外周にフランジ形状に一体形成された保持部と、前記保持部により、カムシャフトに対して相対回動不能に保持されると共に前記円筒部の内周面に内接するロックプレートと、を有し、前記保持部が、進角方向または遅角方向に発生するカムトルクを受けて、ロックプレートを前記円筒部の内周面に押しつけることにより、前記相対位相角のズレを防ぐセルフロック機構と、を有する自動車用エンジンの位相可変装置において、
前記保持部の外周には、ロックプレートを押圧するプレート押圧面が、周方向略等分複数箇所に設けられ、
前記ロックプレートは、前記プレート押圧面と同数、かつ周方向略等分複数箇所に設けられ、かつ前記プレート押圧部に対向する位置に受圧部を有し、
前記複数のプレート押圧面は、それぞれ、前記進角方向に発生するカムトルクを受けてロックプレートを押圧する第１押圧面と、前記遅角方向に発生するカムトルクを受けてロックプレートを押圧する第２押圧面によって形成されることを特徴とする、自動車用エンジンの位相可変装置。
前記プレート押圧部及び前記ロックプレートが、周方向略等分複数箇所にそれぞれ３以上設けられた事を特徴とする、請求項１に記載の自動車用エンジンの位相可変装置。
カムシャフト中心軸線を通り、かつ前記プレート押圧面に直交する仮想面によって分断される二つの面として前記第１押圧面及び第２押圧面が、前記プレート押圧面にそれぞれ画成され、
前記受圧部には、前記第１押圧面による押圧力が作用する第１作用部と、前記第２押圧面による押圧力が作用する第２作用部と、が設けられ、
前記仮想面から第１作用部までの第１距離が、前記仮想面から第２作用部までの第２距離と異なるように、前記第１作用部及び第２作用部が前記受圧部に形成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車用エンジンの位相可変装置。
前記第２距離が、前記第１距離よりも短くなるように、前記第１作用部及び第２作用部が前記受圧部に形成されたことを特徴とする、請求項３に記載の自動車用エンジンの位相可変装置。
前記受圧部が、前記ロックプレートから着脱自在に形成されたことを特徴とする、請求項３または４に記載の自動車用エンジンの位相可変装置。