KR20120095967A

KR20120095967A - 엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조

Info

Publication number: KR20120095967A
Application number: KR1020127015047A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 니로
Original assignee: 니탄 밸브 가부시키가이샤
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2012-08-29
Also published as: CN102656342B; WO2011077516A1; EP2518284B1; US8468991B2; JP5289584B2; EP2518284A1; KR101566945B1; JPWO2011077516A1; EP2518284A4; US20120247912A1; CN102656342A

Abstract

엔진의 위상 가변 장치에 있어서, 캠샤프트의 축방향 길이를 종래보다 짧게 한 전자 클러치의 회전 방지 구조를 제공한다. 전자 클러치 커버(70)에 회전 방지 고정된 전자 클러치(35)가 브레이크 드럼(34)을 제동함으로써, 캠샤프트(45)와 크랭크샤프트의 상대 위상각을 변경하는 엔진의 위상 가변 장치(30)에 있어서, 전자 클러치 커버(70)에 캠샤프트와 동일축의 원주면(71c)을 가지는 유지부(71)를 설치하고, 전자 클러치(35)를 유지부(71)에 부착한 대략 C자형상의 판스프링(73)을 통하여 유지부(71)에 유지시킴과 아울러, 전자 클러치(35) 및 유지부(71) 사이에 설치한 제1 회전 방지 수단(71e, 73a)과, 판스프링(73) 및 전자 클러치(35) 사이에 설치한 제2 회전 방지 수단(73b, 35d)에 의해, 유지부(71)에 대해 회전 방지하여 유지시켰다.

Description

엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조{STRUCTURE FOR LOCKING ELECTROMAGNETIC CLUTCH IN PHASE CHANGING DEVICE OF ENGINE}

본 발명은 전자 클러치에 의해 브레이크 드럼을 크랭크샤프트측의 스프로킷에 대하여 상대 회동시킴으로써, 스프로킷에 대한 캠샤프트의 상대 위상각을 변화시켜 밸브의 개폐 타이밍을 변화시키는 엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조의 기술이다.

엔진에 있어서의 위상 가변 장치는 캠샤프트와 크랭크샤프트측의 스프로킷과 브레이크 드럼을 캠샤프트와 동일축으로 또한 상대 회동 가능하게 배치하고, 브레이크 드럼을 전자 클러치로 제동하여 스프로킷에 대한 회전 지연을 발생시킴으로써 헬리컬 스플라인 등의 위상 가변 기구를 작동시키고, 캠샤프트와 스프로킷의 상대 위상각을 변경함으로써 밸브의 개폐 타이밍을 변경하는 장치이다.

특허문헌 1에는, 상기 엔진에 있어서의 위상 가변 장치의 전자 브레이크 부착 구조가 나타나 있다. 특허문헌 1의 전자 클러치(전자 브레이크)는 커버(엔진 케이스:전자 클러치 커버)에 의해 지지됨과 아울러, 도 3 등에 나타내는 바와 같이 클러치 케이스의 배면방향으로 돌출설치된 복수의 핀이 상기 커버의 구멍에 삽입됨으로써 회전 방지되어 있다.

일본 공개특허공보 2008-19817호

특허문헌 1에 있어서의 전자 브레이크 부착 구조의 회전 방지 구조는 회전 방지용의 핀이 캠샤프트의 축방향으로 돌출되어 있었기 때문에, 종래의 위상 가변 장치는 축방향 길이가 길게 형성되어 있었다. 이러한 점은 위상 가변 장치를 축방향 길이를 컴팩트하게 형성하는 면에서 문제가 되고 있었다.

본원 발명은 상기 문제를 감안하여, 캠샤프트의 축방향으로 공간절약화를 도모한 엔진의 위상 가변 장치를 제공하기 위해서, 축방향 길이를 종래보다 짧게 한 전자 클러치의 회전 방지 구조를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서 청구항 1의 엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조는, 크랭크샤프트에 의해 회전하는 스프로킷과 브레이크 드럼이 각각 캠샤프트에 의해 동일축으로 또한 상대 회동 가능하게 지지되고, 상기 브레이크 드럼과 동일축이며, 전자 클러치 커버에 의해 상기 브레이크 드럼과 대향하는 위치에 회전 방지되어 유지된 원형의 전자 클러치가 상기 브레이크 드럼을 제동, 즉 스프로킷에 대하여 브레이크 드럼에 회전 지연을 발생시켜, 상기 캠샤프트와 크랭크샤프트의 상대 위상각을 변경하는 엔진의 위상 가변 장치에 있어서, 상기 전자 클러치 커버에 상기 캠샤프트와 동일축의 원주면을 구비하는 전자 클러치의 유지부를 설치하고, 상기 전자 클러치가 상기 원주면을 따라 유지부에 부착된 대략 C자형상의 판스프링을 통하여 상기 원주면의 직경방향으로 중첩하여 상기 유지부에 유지됨과 아울러, 상기 유지부 및 상기 판스프링 사이에 설치한 제1 회전 방지 수단과, 상기 판스프링 및 상기 전자 클러치 사이에 설치한 제2 회전 방지 수단에 의해, 상기 유지부에 대해 회전 방지되도록 했다.

(작용) 전자 클러치는 대략 C자형상의 판스프링을 통하여, 전자 클러치 커버측의 유지부에 유지된다. 그 때, 전자 클러치는 유지부에 대하여 유지부 원주면의 직경방향으로 중첩하여 배치된다. 또, 전자 클러치는 대략 C자형상의 판스프링을 통한 제1 및 제2 회전 방지 수단에 의해 상기 유지부에 대하여 회동 불가능하게 유지된다. 대략 C자형상의 판스프링과 제1 및 제2 회전 방지 수단이 전자 클러치와 전자 클러치 커버측의 유지부를 직경방향(캠샤프트 축방향에 직교하는 방향)으로 배치하면서 회동 불가능하게 유지하기 때문에, 축방향 길이가 짧은 회전 방지 구조가 구성되어, 축방향 길이가 짧은 위상 가변 장치를 실현할 수 있다.

또, 청구항 2는 청구항 1에 기재된 엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조로서, 상기 제1 회전 방지 수단은 상기 전자 클러치 커버와 상기 판스프링의 일방에 설치되어 캠샤프트의 반경방향으로 돌출하는 볼록부와, 상기 전자 클러치 커버와 상기 판스프링의 타방에 설치되어 상기 볼록부에 걸어맞춰지는 오목부로 이루어지고, 상기 판스프링을 전자 클러치 커버에 회전 방지 고정하는 한 쌍의 요철부로서 구성하고, 상기 제2 회전 방지 수단은 상기 전자 클러치와 상기 판스프링의 일방에 설치되어 캠샤프트의 반경방향으로 돌출하는 볼록부와, 상기 전자 클러치와 상기 판스프링의 타방에 설치되어 상기 볼록부에 걸어맞춰지는 오목부로 이루어지고, 상기 전자 클러치를 상기 판스프링에 회전 방지 고정하는 한 쌍의 요철부로서 구성했다.

(작용) 전자 클러치 커버측과 판스프링측(제1 회전 방지 수단), 및 전자 클러치측과 판스프링측(제2 회전 방지 수단)에 서로 걸어맞춰지는 요철로 이루어지는 회전 방지 수단을 전자 클러치의 반경방향으로 설치함으로써 전자 클러치가 판스프링을 통하여 전자 클러치 커버에 회동 불가능하게 고정된다. 제1과 제2 회전 방지 수단은 반경방향으로 함몰 또는 돌출하는 요철부이기 때문에, 전자 클러치에 대해서 축방향 길이가 짧은 회전 방지 구조를 실현할 수 있다.

청구항 3은 청구항 2에 기재된 엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조로서, 상기 볼록부와 오목부의 걸어맞춤면의 단면을 모두 원호형상으로 했다.

특허문헌 1에 나타내는 종래의 전자 클러치의 회전 방지 구조에 있어서는, 전자 클러치측으로 돌출하는 회전 방지용의 핀과, 받이측이 되는 전자 클러치 커버측 핀 삽입 구멍 사이에, 브레이크 드럼을 제동했을 때에 발생하는 충격력을 완화하기 위한 고무제의 완충 부재를 설치할 필요가 있었다. 고무제의 완충 부재는 고온하 및 극저온하에서 사용하는 것에 일정한 한도가 있다.

(작용) 청구항 3의 회전 방지 구조는 전자 클러치 커버와 판스프링 사이, 및 판스프링과 전자 클러치 사이에 형성한 요철 걸어맞춤면의 단면을 원호형상으로 형성함으로써, 사용 온도에 좌우되지 않는 판스프링이 브레이크 드럼의 제동시에 전자 클러치 커버측의 유지부로부터 전자 클러치에 전달되는 충격력을 완화시킨다.

청구항 4는 청구항 3에 기재된 엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조로서, 상기 오목부의 곡률을 상기 볼록부의 곡률보다 크게 형성했다.

(작용) 오목부의 곡률을 볼록부보다 크게 하면, 볼록부가 오목부에 밀려들어가도록 하여 걸어맞춰지기 때문에, 오목부에 대한 볼록부의 걸어맞춤이 보다 강고해진다.

또, 볼록부가 오목부에 걸어맞춰질 때에는, 판스프링이 원주방향으로 잡아당겨져, 전자 클러치에 대하여 전자 클러치 유지부의 중심방향으로 향하는 힘을 부여하기 때문에, 전자 클러치의 중심이 전자 클러치 유지부의 중심과 일치하도록 위치 결정된다.

청구항 1의 엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조에 의하면, 전자 클러치의 회전 방지 구조가 동 부여 수단의 반경방향으로 배치된 판스프링으로 구성되기 때문에, 회전 방지 구조의 축방향 길이가 짧아짐으로써, 캠샤프트의 축방향으로 공간절약화를 도모한 엔진의 위상 가변 장치를 제공할 수 있다.

청구항 2의 전자 클러치의 회전 방지 구조는 전자 클러치와 판스프링 사이 및 판스프링과 전자 클러치 커버 사이에 있어서 동 부여 수단의 반경방향에 설치된 요철로 구성되기 때문에, 회전 방지 구조의 축방향 길이가 짧아짐으로써, 캠샤프트의 축방향으로 공간절약화를 도모한 엔진의 위상 가변 장치를 제공할 수 있다.

청구항 3의 전자 클러치의 회전 방지 구조에 의하면, 사용 가능한 상하 온도가 한정되는 고무 등의 완충 부재가 아니라, 사용 온도에 좌우되지 않는 금속 부재 등으로 구성할 수 있는 판스프링을 채용함으로써, 종래에는 사용이 곤란했던 높은 온도하나 극저온하에서의 사용이 가능하게 된다.

청구항 4의 전자 클러치의 회전 방지 구조에 의하면, 오목부에 대한 볼록부의 걸어맞춤이 보다 강고해짐으로써, 전자 클러치가 전자 클러치 커버에 대하여 더욱 확실하게 회전 방지 고정된다. 또, 전자 클러치의 중심이 전자 클러치 유지부의 중심과 일치하도록 위치 결정된다.

도 1은 본원의 전자 클러치의 회전 방지 구조를 사용하는 엔진의 위상 가변 장치의 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 축방향 단면도이다.
도 4는 초기 상태에 있어서의 제1 실시예의 위상 가변 장치(지각 사양)의 반경방향 단면도이며, (a)는 제1 편심원캠의 배치를 나타내는 도 3의 A-A 단면도, (b)는 지각 사양에 있어서의 제2 편심원캠의 배치를 나타내는 도 3의 B-B 단면도이다.
도 5는 장착각 변경후에 있어서의 제1 실시예의 위상 가변 장치(지각 사양)의 반경방향 단면도이며, (a)는 도 3의 A-A 단면도, (b)는 도 3의 B-B 단면도이다.
도 6은 진각 사양에 있어서의 제2 편심원캠의 배치를 나타내는 단면도이며, (a)는 초기 상태에 있어서의 도 3의 B-B 단면도, (b)는 장착각 변경후에 있어서의 도 3의 B-B 단면도이다.
도 7은 초기 상태에 있어서의 역회전 기구의 반경방향 단면도이며, (a)는 도 3의 C-C 단면도, (b)는 도 3의 D-D 단면도, (c)는 도 3의 E-E 단면도이다.
도 8은 장착각 변경후에 있어서의 역회전 기구의 반경방향 단면도이며, (a)는 도 3의 C-C 단면도, (b)는 도 3의 D-D 단면도, (c)는 도 3의 E-E 단면도이다.
도 9는 전자 클러치의 회전 방지 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 10은 전자 클러치의 회전 방지 구조의 축방향 단면도이다.

우선, 본원에 따른 전자 클러치의 회전 방지 구조를 이용하는 위상 가변 장치의 실시예를 도 1 내지 8에 의해 설명한다. 엔진의 위상 가변 장치는 엔진에 장착되고, 크랭크샤프트에 의해 회전하는 스프로킷과 캠샤프트의 장착각(상대 위상각)을 장착각 변경 기구에 의해 변화시킴으로써, 캠샤프트에 연동하여 개폐하는 엔진의 흡배기 밸브의 개폐 타이밍을 변화시키는 장치이다.

실시예에 있어서의 엔진의 위상 가변 장치(30)는 회동 중심축(L0) 상에 각각 배치된 구동 회전체(31), 센터 샤프트(32), 제1 브레이크 드럼(34), 장착각 변경 기구(65) 및 회동 조작력 부여 수단(66)에 의해 구성된다. 장착각 변경 기구(65)는 제1 편심원캠(41), 캠가이드 부재(33) 및 제2 편심원캠(46)에 의해 구성된다. 회동 조작력 부여 수단(66)은 제1 전자 클러치(35)와, 역회전 기구(57)에 의해 구성된다. 이후의 설명에 있어서는, 도 2에 있어서의 제2 전자 클러치(56)측을 장치 전방, 스프로킷(36)측을 장치 후방이라고 하고, 장치 정면으로부터 본 구동 회전체(31)의 회전방향을 시계회전(D1)방향(진각방향), D1과 역방향을 반시계회전(D2)방향(지각방향)으로 한다.

구동 회전체(31)는 2개의 스프로킷(36, 37)과 구동 원통(40)이 일체가 되어 구성되고, 크랭크샤프트의 구동력에 의해 회전한다. 스프로킷(36, 37)은 중심에 원구멍(36a, 37a)을 가진다. 원구멍(37a)의 내측에는 내측 플랜지부(37b)가 설치된다. 내측 플랜지부(37b)의 중심에 설치된 원구멍(37c)에는 중심에 원구멍(42a)을 가지는 접시 스프링(42)이 걸어맞춰지고, 원구멍(37a)에는 원구멍(43a)을 중앙에 구비한 홀더(43)가 전방으로부터 걸어맞춰진다.

한편, 구동 원통(40)은 원통부(40a)와 바닥부(40b)가 일체가 되어 구성된다. 바닥부(40b)에는 중심부의 원구멍(40c)을 사이에 끼우고 대상이 되는 위치에 한 쌍의 대략 직경방향 가이드홈(47, 47)이 설치된다. 또한, 이후의 설명에 있어서는, 구동 원통(40)의 회동 중심축(L0)을 통과하고, 또한 대략 직경방향 가이드홈(47, 47)을 따라 연장되는 연신선을 L3로 한다(도 4(a)를 참조).

스프로킷(36)은 결합 핀(38)에 의해 스프로킷(37)과 일체화되고, 스프로킷(37)은 결합 핀(39)에 의해 구동 원통(40)에 일체화된다.

센터 샤프트(32)는 후단부의 연결 구멍(32e)에 선단 원통부(45a)를 연결하고, 볼트 삽입구(32d)에 삽입한 볼트(44)를 캠샤프트(45)에 나사장착함으로써 일체화되어 있고, 전방으로부터 소원통부(32a), 중원통부(32b), 제2 편심원캠(46), 대원통부(32c)가 회동축(L0)방향으로 연속된 형상을 가진다.

구동 회전체(31)는 센터 샤프트(32)의 대원통부(32c)를 원구멍(36a, 42a, 43a)에 삽입하고, 중원통부(32b)를 원구멍(40c)에 삽입함으로써, 센터 샤프트(32)에 지지되고, 캠샤프트(45)에 대하여 상대 회동 가능하게 지지된다.

또, 제2 편심원캠(46)은 이 캠의 중심축(L2)이 센터 샤프트(32)의 회동 중심축(L0)으로부터 거리 d2 편심하고, 구동 원통(40)의 바닥부(40b)에 인접하여 배치되어, 센터 샤프트(32)와 일체가 되어 회동 중심축(L0) 둘레를 편심 회동한다.

한편, 캠가이드 부재(33)는 외주단부로부터 장치 전방으로 돌출설치된 한 쌍의 파지부(48, 48)와, 긴 원구멍(49)을 가진다. 상기 파지부는 구동 원통(40)의 대략 직경방향 가이드홈(47, 47)과 대략 동일한 폭, 또한 동일한 간격으로 형성된다. 긴 원구멍(49)은 파지부(48, 48)끼리를 연결하는 선과 직교하는 방향(L4)으로 연장되도록 형성된다(도 4(b)를 참조). 긴 원구멍(49)의 내주면에는 제2 편심원캠(46)의 외주면의 상하가 슬라이딩 접촉한다.

캠가이드 부재(33)는 스프로킷(37)과 구동 원통(40) 사이에 배치되고, 긴 원구멍(49)에 삽입된 제2 편심원캠(46)에 의해 센터 샤프트(32) 상에 지지된다. 파지부(48, 48)는 대략 직경방향 가이드홈(47, 47)에 걸어맞춰지고, 그 선단이 대략 직경방향 가이드홈(47, 47)으로부터 전방으로 돌출한다. 파지부(48, 48)는 제2 편심원캠(46)이 긴 원구멍(49) 내를 편심 회동하면, 대략 직경방향 가이드홈(47, 47)을 따라 구동 원통(40)의 반경방향으로 변위한다.

제1 브레이크 드럼(34)은 원통부(40a)의 내측에 삽입되고, 외주면(34a)이 원통부 내주면(40e)에 의해 지지되어, 구동 원통(40)에 대하여 회동 중심축(L0) 둘레에 상대 회동한다. 또, 제1 브레이크 드럼(34)에는 후면으로부터 장치 후방에 제1 편심원캠(41)을 돌출설치하고, 센터 샤프트(32)의 중원통부(32b)를 삽입통과시키는 원구멍(34b)을 중심에 설치한다.

제1 편심원캠(41)은 이 캠의 중심축(L1)(편심점)이 제1 브레이크 드럼(34)의 회동 중심축(L0)으로부터 거리 d1 편심하고, 제1 브레이크 드럼(34)과 일체가 되어 회동 중심축(L0) 둘레를 편심 회동한다. 제1 편심원캠(41)의 외주는 대략 직경방향 가이드홈(47, 47)으로부터 돌출된 파지부(48, 48)의 내측에 파지된다.

제1 브레이크 드럼(34)의 전방에는 제1 전자 클러치(35)와 역회전 기구(57)가 설치된다. 제1 전자 클러치(35)(제1 제동 수단)는 링형상을 가지고, 후술하는 전자 클러치 커버(70)에 의해 회동 중심축(L0)과 동일축으로 또한 제1 브레이크 드럼의 전면(흡착면(34c))에 대향하는 위치에 고정된다. 링형상의 제1 전자 클러치(35)는 코일(35a)에 통전되면, 구동 회전체(31)와 함께 회전하는 제1 브레이크 드럼(34)의 전면(흡착면(34c))을 흡착하여 마찰재(35b)에 슬라이딩 접촉시킨다.

역회전 기구(57)는 제2 브레이크 드럼(54)과 제2 전자 클러치(56)와 링 기구(67)에 의해 구성된다. 링 기구(67)는 제1 링 부재(50), 중간 회전체(51), 가동 부재(52), 제2 브레이크 드럼(54)의 후방의 단차 원구멍(54c) 내에 배치된 제2 링 부재(53) 및 제2 브레이크 드럼(54)에 의해 구성된다.

제1 브레이크 드럼(34)은 전면에 단차 원구멍(34d)을 구비한다. 단차 원구멍(34d)의 바닥부(34e)에는 단차형상의 제1 편심 원구멍(34f)이 설치된다. 제1 편심 원구멍(34f)은 그 중심(O1)이 센터 샤프트(32)의 회동 중심축(L0)으로부터 거리 d3 편심한다. 제1 링 부재(50)는 편심 원구멍(34f)에 슬라이딩 회동 가능하게 내접한다. 제1 링 부재(50)에는 전면에 개구하는 제1 걸어맞춤 구멍(50a)을 형성한다.

중간 회전체(51)는 중앙에 각진 구멍(51a)을 구비하고, 그 외측에 중간 회전체(51)의 반경방향으로 연장되는 대략 직경방향 가이드홈(51b)을 구비한다. 중간 회전체(51)는 각진 구멍(51a)이 센터 샤프트(32)의 평탄 걸어맞춤면(32f, 32g)과 각각 걸어맞춰짐으로써 센터 샤프트(32)에 회동 불가능한 상태로 고정되어 있다. 또한, 중간 회전체(51)의 회동 중심축(L0)을 통과하고, 대략 직경방향 가이드홈(51b)을 따라 연장되는 연신선을 L5(도 7을 참조)로 한다.

제2 브레이크 드럼(54)은 원구멍(54a)을 중심에 구비하고, 중심(O2)이 회동 중심축(L0)으로부터 거리 d4 편심하는 단차형상의 제2 편심 원구멍(54c)을 후면에 구비한다. 제2 브레이크 드럼(54)은 원구멍(54a)에 삽입된 소원통부(32a)에 의해, 센터 샤프트(32) 상에 회동 가능한 상태로 지지된다. 제2 링 부재(53)는 제2 편심 원구멍(54c)에 슬라이딩 회동 가능하게 내접한다. 제2 링 부재(53)에는 후면에 개구하는 제2 걸어맞춤 구멍(53a)을 형성한다. 또, 제1 및 제2 링 부재(50, 53)는 중심(O1, O2)을 연신선(L5)을 끼우고 양측에 배치한다.

가동 부재(52)는 중공 둥근 굵은축(52b)의 중앙에 둥근 가는축(52a)을 삽입하여 구성되어 있다. 둥근 가는축(52a)의 양단은 제1 및 제2 걸어맞춤 구멍(50a, 53a)에 슬라이딩 운동 가능한 상태로 걸어맞춰지면서 제1 및 제2 링 부재(50, 53)를 연결한다. 중공 둥근 굵은축(52b)은 걸어맞춰지는 대략 직경방향 가이드홈(51b)을 따라 변위한다.

원구멍(54a)으로부터 돌출된 센터 샤프트(32)의 소원통부(32a)의 선단에는 홀더(55)를 배치한다. 홀더(55)로부터 스프로킷(36)에 이르는 도 2의 각 부재는 각각의 중앙에 형성된 구멍에 전방으로부터 볼트(44)를 삽입하고, 캠샤프트(45)(도 3을 참조)의 선단부에 나사장착함으로써 캠샤프트(45)에 유지된다.

제2 전자 클러치(56)는 링형상을 가지고, 후술하는 전자 클러치 커버(70)에 의해 회동 중심축(L0)과 동일축으로 또한 제2 브레이크 드럼(54)의 전면에 대향하는 위치에 고정된다. 제2 전자 클러치(56)는 코일(56a)에 통전하면, 제2 브레이크 드럼(54)의 전면의 흡착면(54b)을 흡착하여 마찰재(56b)에 슬라이딩 접촉시킴으로써 제2 브레이크 드럼(54)의 회동을 제동한다.

다음에 본 위상 가변 장치(30)의 동작을 설명한다. 장착각 변경전의 초기 상태(이후는 간단히 초기 상태라고 함)에 있어서, 센터 샤프트(32)와 캠가이드 부재(33)와 제1 브레이크 드럼(34)은 크랭크샤프트(도시하지 않음)로부터 구동력을 받아 회동 중심축(L0)의 둘레를 회전하는 구동 회전체(31)와 함께 D1방향으로 회전하고 있다.

제1 전자 클러치(35)를 작동시키면, 제1 브레이크 드럼(34)은 흡착면(34c)과 마찰재(35b)가 슬라이딩 접촉함으로써 제동되고, 구동 회전체(31)에 대하여 지각방향(D2)(도 2, 도 4를 참조)에 상대 회동한다.

그 때, 도 4(a)의 제1 편심원캠(41)은 제1 브레이크 드럼(34)과 일체가 되어 회동 중심축(L0)을 중심으로 하여 반시계회전(D2)방향으로 편심 회동한다. 캠가이드 부재(33)의 파지부(48, 48)는 내측에 슬라이딩 접촉하는 제1 편심원캠(41)에 의해, 대략 직경방향 가이드홈(47, 47)을 따라 하방(D3)방향으로 변위한다. 캠가이드 부재(33)는 파지부(48, 48)와 일체가 되어 D3방향으로 하강한다.

제2 편심원캠(46)은 도 4(b)에 나타내는 바와 같이 캠가이드 플레이트(33)가 하강하면, 긴 원구멍(49)으로부터 힘을 받아 반시계회전(D2)방향으로 편심 회동한다. 센터 샤프트(32)(캠샤프트(45))는 제2 편심원캠(46)과 일체이기 때문에, 구동 회전체(31)에 대하여 D2방향으로 상대 회동한다. 그 결과, 구동 회전체(31)(도시하지 않는 크랭크샤프트)에 대한 캠샤프트(45)의 장착각은 초기 위치로부터 반시계회전(D2)방향(지각방향)으로 변경되어, 밸브의 개폐 타이밍이 변경된다.

한편, 변경한 장착각은 역회전 기구(57)의 제2 전자 클러치(56)를 작동시킴으로써 초기 위치의 방향으로 되돌아간다.

도 2에 나타내는 제2 전자 클러치(56)를 작동시키면, 제2 전자 클러치(56)에 의해 제동된 도 7(a)의 제2 브레이크 드럼(54)이 중간 회전체(51)와 제1 브레이크 드럼(34)에 대하여 회전 지연을 발생시키고, 지각방향(D2방향)으로 상대 회동한다. 제2 링 부재(53)는 제2 편심 원구멍(54c)의 내부를 슬라이딩 운동하고, 가동 부재(52)를 대략 직경방향 가이드홈(51b)을 따라 하방향(도 7(b)의 D3방향)으로 변위시킨다. 도 7(c)의 제1 링 부재(50)는 가동 부재(52)가 D3방향으로 변위하면, 제1 편심원 구멍(34f)의 내측을 슬라이딩 운동하고, 제1 브레이크 드럼(34)에 D1방향의 상대 회동 토크를 부여한다. 그 결과, 제1 브레이크 드럼(34)은 제1 전자 클러치(35)의 작동시와는 반대로, 구동 회전체(31)에 대하여 진각방향(D1방향)으로 상대 회동한다.

제1 브레이크 드럼(34)이 구동 회전체(31)에 대하여 진각방향(D1방향)으로 상대 회동하면, 제1 편심원캠(41)은 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 회동 중심축(L0)을 중심으로 하여 시계회전(D1)방향으로 편심 회동하고, 파지부(48, 48)와 캠가이드 부재(33)를 대략 직경방향 가이드홈(47, 47)을 따라 D4방향으로 상승시킨다. 도 5(b)의 제2 편심원캠(46)(센터 샤프트(32))은 캠가이드 부재(33)가 상승하면, 구동 회전체(31)에 대하여 진각방향(D1방향)으로 상대 회동한다. 그 결과, 구동 회전체(31)에 대한 크랭크샤프트의 장착각은 초기 위치의 방향으로 되돌려져, 밸브의 개폐 타이밍이 되돌려진다.

다음에 본원에 있어서의 위상 가변 장치의 전자 클러치의 회전 방지 구조를 설명한다. 본 실시예에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조는 도면과 같이 하여 구성한다.

부호 70은 제1 전자 클러치(35)와 제2 전자 클러치(56)를 엔진(도시하지 않음)에 대하여 고정하는 금속제(알루미늄 등)의 전자 클러치 커버를 나타낸다. 도면에서는 전자 클러치 커버(70)측을 차량 전방으로 하고, 제2 전자 클러치(56)측을 차량 후방으로 하여 설명하고 있다. 전자 클러치 커버(70)는 천판(70a)과, 캠샤프트의 회동 중심축(L0)에 직교하는 방향으로 연장되는 가로로 긴 타원형의 원통부(70b)와, 후단 개구 가장자리부의 플랜지부(70c)가 일체가 되어 형성되어 있다. 천판(70a)에는 제1 전자 클러치(35)를 유지하는 제1 유지부(71)와, 제2 전자 클러치(56)를 지지하는 제2 유지부(72)가 설치되어 있다.

제2 유지부(72)는 천판(70a)으로부터 후방으로 돌출되어 설치되어 있고, 제1 및 제2 전자 클러치(35, 56)와 동일축(중심축(L0))이며, 일부에 축방향의 절결부(72a)를 가지는 대략 원통형상을 구비한 대략 원통형상으로 형성되고, 그 외주면(72b)에는 둘레방향을 따라 캠샤프트 반경방향 내측으로 함몰된 단차부(72c)가 설치된다. 또, 외주면(72b)에는 축방향으로 형성된 단면(축방향에 직교하는 단면. 이하 동일)이 원호형상의 오목부(72d)가 외주면(72b)으로부터 단차부(72c)에 걸쳐 둘레방향 등분 복수 개소에 설치되어 있다.

단차부(72c)에는 스테인레스 등에 의해 단차부(72c)와 동일 폭으로 형성된 제2 판스프링(74)이 단차부(72c)를 따라 부착됨으로써 축방향으로 위치 결정된다. 제2 판스프링(74)은 C자형상으로 구부러져 있고, 둘레방향 등분 복수 개소에 캠샤프트 반경방향의 내외측에 각각 돌출하는 파형의 볼록부(74a, 74b)를 가지고, 양단부에 내측으로의 되접음부(74c, 74d)를 가진다. 반경방향 내방향의 볼록부(74a)는 제2 유지부(72)의 복수의 오목부(72d)와 동일한 간격으로 형성되고, 또한 오목부(72d)보다 작은 곡률을 가지는 단면 원호형상으로 형성된다. 제2 판스프링(74)은 각 볼록부(74a)를 대응하는 오목부(72d)에 각각 맞추고, 곡률이 작은 판스프링측의 볼록부(74a)를 곡률이 큰 오목부(72d)에 밀어넣도록 하여 걸어맞춤과 아울러, 되접음부(74c, 74d)를 절결부(72a)에 걸어맞춘다. 그 결과, 제2 판스프링(74)은 제2 판스프링(74)측의 볼록부(74a)와 제2 유지부(72)측의 오목부(72d)(제1 회전 방지 수단)가 확실하게 걸어맞춰짐으로써, 제2 유지부(72)에 대하여 회전 방지 고정된다. 제2 전자 클러치(56)와, 제2 판스프링(74)과, 제2 유지부(72)는 각각 반경방향 외측으로 중첩하여 배치되기 때문에, 회전 방지 기구의 축방향 길이(안길이)를 짧게 형성할 수 있다.

또, 링형상의 제2 전자 클러치(56)의 내주면(56a)에는 제2 판스프링(74)의 반경방향 외방향의 볼록부(74b)와 동일한 간격으로 둘레방향 등분 복수 개소에 오목부(56b)가 설치된다. 오목부(56b)는 단면 원호형상으로 형성된 축방향으로 연장되는 오목부로서, 볼록부(74b)보다 큰 곡률로 형성된다.

제2 전자 클러치(56)는 각 오목부(56b)를 제2 판스프링(74)의 대응하는 볼록부(74b)에 각각 맞추고, 곡률이 작은 판스프링측의 볼록부(74b)를 곡률이 큰 오목부(56b)에 밀어넣도록 하여 걸어맞춘다. 그 결과, 제2 전자 클러치(56)는 제2 판스프링측의 볼록부(74b)와 제2 전자 클러치(56)측의 오목부(56b)(제2 회전 방지 수단)가 확실하게 걸어맞춰져, 제2 판스프링(74)에 회전 방지되어 유지됨으로써 제2 유지부(72)에 회전 방지 고정된다. 또한, 제2 전자 클러치(56)와 천판(70a) 사이에는 1mm정도의 미소 클리어런스가 확보되고, 제2 전자 클러치는 오목부(56b)와 볼록부(74b)를 가이드로 하고, 상기 미소 클리어런스의 범위에서 중심축(L0)의 축방향으로 변위한다.

한편, 제2 유지부(72)에 고정된 제2 전자 클러치(56)의 주위에는 제1 전자 클러치(35)를 유지시키는 제1 유지부(71)가 설치된다. 제1 유지부(71)는 천판(70a)으로부터 차량 후방으로 돌출설치된 축방향의 단차부(71a)와, 그 후방에 설치된 스프링 받이부(71b)가 일체 형성된 것이다. 스프링 받이부(71b)는 원통부 내주면(70d)을 거의 따라서 형성된 내주면(71c)을 가진다. 내주면(71c)은 제1 전자 클러치(35)의 직경과 제1 판스프링(73)의 두께×2를 더한 길이의 직경과, 일부가 절결된 대략 C자형상의 단면을 가진다.

또, 내주면(71c)에는 단차부(71a)와의 경계에 있어서 반경방향 외측으로 함몰된 단차부(71d)가 둘레방향으로 설치된다. 또, 내주면(71c)에는 단차부(71d)에 걸쳐서 축방향으로 형성된 단면 원호형상의 오목부(71e)가 둘레방향 등분 복수 개소에 설치되어 있다.

단차부(71d)에는 스테인레스 등에 의해 단차부(71d)와 동일 폭으로 형성된 제1 판스프링(73)이 단차부(71d)를 따라 부착됨으로써 축방향으로 위치 결정된다. 제1 판스프링(73)은 C자형상으로 구부러져, 반경방향의 내외측으로 돌출하는 파형의 볼록부(73a, 73b)를 둘레방향 등분 복수 개소에 가지고, 양단부에 외측으로의 되접음부(73c, 73d)를 가진다. 반경방향 외방향의 볼록부(73a)는 제1 유지부(71)의 복수의 오목부(71e)와 동일한 간격으로 형성되고, 또한 오목부(71e)보다 작은 곡률을 가지는 단면 원호형상으로 형성된다. 제1 판스프링(73)은 각 볼록부(73a)를 대응하는 오목부(71e)에 각각 맞추고, 곡률이 작은 판스프링측의 볼록부(73a)를 곡률이 큰 오목부(71e)에 밀어넣도록 하여 걸어맞춤과 아울러, 되접음부(73c, 73d)를 내주면(71c)의 양단부(71f, 71g)에 걸어맞춘다. 그 결과, 제1 판스프링(73)은 제1 판스프링(73)측의 볼록부(73a)와 제1 유지부(71)측의 오목부(71e)(제1 회전 방지 수단)가 확실하게 걸어맞춰짐으로써 제1 유지부(71)에 대하여 회전 방지된다. 제1 전자 클러치(35)의 회전 방지 기구는 제2 전자 클러치(56)와 마찬가지로 축방향 길이(안길이)를 짧게 형성할 수 있다.

또, 링형상의 제1 전자 클러치(35)의 외주면(35c)에는 제1 판스프링(73)의 반경방향 내방향의 볼록부(73b)와 동일한 간격으로 둘레방향 등분 복수 개소에 오목부(35d)가 설치된다. 오목부(35d)는 단면이 원호형상으로 형성된 축방향으로 연장되는 오목부로서, 볼록부(73b)보다 큰 곡률로 형성된다.

제1 전자 클러치(35)는 각 오목부(35d)를 제1 판스프링(73)의 대응하는 볼록부(73b)에 각각 맞추고, 곡률이 작은 판스프링측의 볼록부(73b)를 곡률이 큰 오목부(71e)에 밀어넣도록 하여 걸어맞춘다. 그 결과, 제1 전자 클러치(35)는 제1 판스프링측의 볼록부(73b)와 제1 전자 클러치(35)측의 오목부(35d)(제2 회전 방지 수단)가 확실하게 걸어맞춰져, 제1 판스프링(73)에 회전 방지되어 유지됨으로써 제1 유지부(71)에 회전 방지 고정된다. 또한, 제1 전자 클러치(35)와 단차부(71a)의 단차면(71h) 사이에는 1mm정도의 미소 클리어런스가 확보되고, 제2 전자 클러치는 오목부(35d)와 볼록부(73b)를 가이드로 하고, 상기 미소 클리어런스의 범위에서 중심축(L0)의 축방향으로 변위한다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 각 회전 방지 수단(73a, 71e 등)에 단면이 원호형상인 요철부를 채용하고 있지만, 단면이 삼각형상이나 사각형상의 요철을 채용하는 것도 가능하다. 단, 요철부의 단면형상은 각을 가지는 상기 형상보다 원호형상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 요철부는 단면을 원호형상으로 하면, 제동시에 전자 클러치의 유지부로부터 전자 클러치에 전달되는 충격력이 완화된다. 또, 완충 부재가 되는 판스프링은 사용 온도에 좌우되지 않는 강제의 스프링이기 때문에, 본 실시예의 전자 클러치의 회전 방지 기구는 종래보다 고온도하에서 사용할 수 있다.

또, 본 실시예에 있어서는, 둘레방향 등분 복수 개소에 설치되는 제1 판스프링(73)의 파형 볼록부(73a, 73b)의 수(본 실시예에서는 2개소)를 제2 판스프링(74)의 파형 볼록부(74a, 74b)의 수(본 실시예에서는 4개소)보다 적게 하고 있다. 이것은 판스프링을 부착하는 제1 유지부(71)의 내주면 직경이 제2 유지부(72)의 외주면 직경보다 커서, 전자 클러치의 회전 방지에 필요한 토크가 작아도 되기 때문이다. 즉, 판스프링은 전자 클러치의 내주면보다 외주면에 부착하도록 한 편이 회전 방지용으로 형성하는 파형 볼록부의 수를 적게 하여, 제조시의 수고를 간략화할 수 있는 점에서 보다 바람직하다고 할 수 있다.

또, 본 실시예에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조는 제1 전자 클러치(35)에 더하여, 브레이크 드럼(34)의 역회전 기구에 제2 전자 클러치(56)를 가지는 더블 클러치 기구에 채용하고 있지만, 역회전 기구에 소용돌이형 코일 스프링 등을 사용한 싱글 전자 클러치의 기구에 사용하는 것도 당연히 가능하다.

30…엔진의 위상 가변 장치
34…제1 브레이크 드럼
35…제1 전자 클러치
35d…오목부(제2 회전 방지 수단)
36, 37…스프로킷
45…캠샤프트
54…제2 브레이크 드럼
56…제2 전자 클러치
56b…오목부(제2 회전 방지 수단)
70…전자 클러치 커버
71…전자 클러치의 제1 유지부
71c…내주면(원주면)
71e…오목부(제1 회전 방지 수단)
72…전자 클러치의 제2 유지부
72b…제2 유지부의 외주면(원주면)
72d…오목부(제1 회전 방지 수단)
73…제1 판스프링
73a…반경방향 외방향의 볼록부(제1 회전 방지 수단)
73b…반경방향 내방향의 볼록부(제2 회전 방지 수단)
74…제2 판스프링
74a…반경방향 내방향의 볼록부(제1 회전 방지 수단)
74b…반경방향 외방향의 볼록부(제2 회전 방지 수단)
L0…캠샤프트의 회동 중심축

Claims

크랭크샤프트에 의해 회전하는 스프로킷과 브레이크 드럼이 각각 캠샤프트에 의해 동일축으로 또한 상대 회동 가능하게 지지되고, 상기 브레이크 드럼과 동일축이며, 전자 클러치 커버에 의해 상기 브레이크 드럼과 대향하는 위치에 회전 방지되어 유지된 원형의 전자 클러치가 상기 브레이크 드럼을 제동하여, 상기 캠샤프트와 크랭크샤프트의 상대 위상각을 변경하는 엔진의 위상 가변 장치에 있어서,
상기 전자 클러치 커버에는 상기 캠샤프트와 동일축의 원주면을 구비하는 전자 클러치의 유지부가 설치되고,
상기 전자 클러치가, 상기 원주면을 따라 유지부에 부착되는 대략 C자형상의 판스프링을 통하여, 상기 원주면의 직경방향으로 중첩하여 상기 유지부에 유지됨과 아울러, 상기 유지부 및 상기 판스프링 사이에 설치된 제1 회전 방지 수단과, 상기 판스프링 및 상기 전자 클러치 사이에 설치된 제2 회전 방지 수단에 의해, 상기 유지부에 대해 회전 방지된 것을 특징으로 하는 엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 회전 방지 수단은 상기 전자 클러치 커버와 상기 판스프링의 일방에 설치되어 캠샤프트의 반경방향으로 돌출하는 볼록부와, 상기 전자 클러치 커버와 상기 판스프링의 타방에 설치되어 상기 볼록부에 걸어맞춰지는 오목부로 이루어지고, 상기 판스프링을 전자 클러치 커버에 회전 방지 고정하는 한 쌍의 요철부로서,
상기 제2 회전 방지 수단은 상기 전자 클러치와 상기 판스프링의 일방에 설치되어 캠샤프트의 반경방향으로 돌출하는 볼록부와, 상기 전자 클러치와 상기 판스프링의 타방에 설치되어 상기 볼록부에 걸어맞춰지는 오목부로 이루어지고, 상기 전자 클러치를 상기 판스프링에 회전 방지 고정하는 한 쌍의 요철부인 것을 특징으로 하는 엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조.
제 2 항에 있어서, 상기 볼록부와 오목부는 걸어맞춤면의 단면이 모두 원호형상을 가지는 것을 특징으로 하는 엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조.
제 3 항에 있어서, 상기 오목부의 곡률이 상기 볼록부의 곡률보다 큰 것을 특징으로 하는 엔진의 위상 가변 장치에 있어서의 전자 클러치의 회전 방지 구조.