KR20140045953A - 자동차용 엔진의 위상 가변 장치 - Google Patents

자동차용 엔진의 위상 가변 장치 Download PDF

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KR20140045953A
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reduction guide
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미치히로 카메다
마사아키 니이로
코이치 홈마
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니탄 밸브 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 구동 회전체에 대한 캠 샤프트의 상대 위상각의 변경을 매끄럽게 행할 수 있는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치의 제공.
[해결 수단] 캠 샤프트에 지지되고, 크랭크 샤프트에 의해 회전하는 구동 회전체와, 캠 샤프트와 일체화된 제 1 제어 회전체와, 제 1 제어 회전체에 일방향의 상대회동 토크를 부여하는 제 1 회동 조작력 부여 수단과, 제 1 제어 회전체에 역방향의 상대회동 토크를 부여하는 역회전 기구를 갖는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치에 있어서, 역회전 기구가 제 1 제어 회전체의 제 1 직경축소 가이드 홈, 구동 회전체의 회동 중심축으로부터 떨어진 위치에서 회동하는 크랭크 부재 및 크랭크 부재에 장착되고 제 1 직경축소 가이드 홈 내를 이동하는 제 1 핀 기구를 구비한 제 1 동작 기구와, 제 1 및 제 2 제어 회전체를 서로 반대방향으로 상대회동시키는 제 2 동작 기구로 구성되도록 했다.

Description

자동차용 엔진의 위상 가변 장치{PHASE-VARIABLE DEVICE OF AUTOMOBILE ENGINE}
본 발명은 크랭크 샤프트와 캠 샤프트의 상대 위상각(조립각)을 변경하여 밸브의 개폐 타이밍을 변화시키는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치에 관한 것이다.
크랭크 샤프트와 캠 샤프트의 상대 위상각을 변경하여 밸브의 개폐 타이밍을 변화시키는 자동차용 엔진의 위상 가변 기구에는 하기 특허문헌 1에 개시하는 것이 있다. 하기 특허문헌 1의 장치는 캠 샤프트와, 캠 샤프트와 일체의 센터 샤프트에 의해 회동 가능하게 유지됨과 아울러 크랭크 샤프트에 의해 회전하는 구동 회전체와, 센터 샤프트에 의해 회동 가능하게 유지되는 제 1 제어 회전체 및 제 2 제어 회전체와, 제 1 및 제 2 제어 회전체를 각각 제동하는 제 1 전자클러치 및 제 2 전자클러치를 동일한 중심축 상에 구비하고 있다.
제 1 제어 회전체는 제 1 전자클러치에 의해 제동됨으로써, 캠 샤프트에 대하여 지각(遲角)측으로 상대 회동한다. 그 결과, 센터 샤프트에 유지된 제 1 중간 회전체와 축 형상 부재가 제 2 중간 회전체의 직경방향으로 이동한다. 제 1 중간 회전체는 센터 샤프트에 의해 그 중심축에 직교하는 방향으로 이동 가능하게 유지되고, 또한 센터 샤프트에 대하여 회동 불능으로 유지된다. 제 2 중간 회전체의 직경방향으로 이동하는 축 형상 부재는 구동 원통의 직경축소되는 가이드 홈을 따라 이동하고, 중간 회전체와 센터 샤프트를 구동 회전체에 대하여 상대회동시킨다. 그 결과, 구동 회전체에 대한 캠 샤프트의 상대 위상각은 진각(進角)측(D1) 방향 또는 지각측(D2) 방향 중 어느 하나로 변경된다.
한편, 제 1 제어 회전체의 전면과 제 2 제어 회전체 사이에는, 제 2 중간 회전체가 설치되고, 제 2 중간 회전체는 대략 직경방향 가이드 홈을 갖고, 또한 센터 샤프트에 회동 불능으로 고정되어 있다. 제 1 제어 회전체의 전면과 제 2 제어 회전체의 후면에는 각각 편심 둥근 구멍이 설치되고, 각 편심 둥근 구멍에는 제 2 중간 회전체를 사이에 끼우도록 하여 제 2 및 제 1 링 부재가 각각 걸어맞추어져 있다. 제 2 및 제 1 링 부재는 대략 직경방향 가이드 홈에 삽입통과된 축 형상 부재의 양단에 회동 가능한 상태로 연결된다. 제 2 제어 회전체는 제 2 전자클러치에 제동되고, 제 2 링 부재를 편심 둥근 구멍 내에서 회동시킴으로써 축 형상 부재를 대략 직경방향 가이드 홈을 따라 변위시킨다. 변위된 축 형상 부재는 제 1 링 부재를 편심 둥근 구멍 내에서 회동시킴으로써, 제 1 제어 회전체를 구동 회전체에 대하여 진각방향으로 상대 회동시킨다. 그 결과, 구동 회전체에 대한 캠 샤프트의 상대 위상각은, 제 2 전자클러치를 작동시킴으로써, 제 1 전자클러치의 작동시와는 역방향으로 변경된다.
WO2010/026645호
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
특허문헌 1의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치에서는, 제 1 및 제 2 제어 회전체 중 일방을 제동하면, 일방의 링 부재가 편심 둥근 구멍 내에서 회동하고, 대략 직경방향 가이드 홈에 걸어맞추어지면서 변위하는 축 형상 부재가 타방의 링 부재를 회동시킴으로써, 제 1 및 제 2 제어 회전체의 타방이 제동된 측의 제어 회전체와 역방향으로 상대 회동하는 구성으로 되어 있다.
그러나, 각 링 부재에 접속된 힘점인 축 형상 부재의 양단은 제 2 중간 회전체를 사이에 끼고 앞뒤로 떨어져 있다. 또한 축 형상 부재는 캠 샤프트의 중심축 방향에 대하여 경사지지 않는 것과 같은 위치결정이 되어 있지 않다. 따라서, 일방의 링 부재가 편심 둥근 구멍 내를 회동하면, 대략 직경방향 가이드 홈 내의 축 형상 부재는 중심축 방향에 대하여 경사진다. 그 결과, 쓰러진(경사진) 축 형상 부재는 걸어맞추어지는 대략 직경방향 가이드 홈과의 사이에 마찰력을 발생시키기 때문에, 특허문헌 1의 위상 가변 장치에서는, 상기 마찰력에 의해 구동 회전체(크랭크 샤프트)에 대한 캠 샤프트의 상대 위상각이 매끄럽게 변경되지 않을 가능성이 있다.
본원의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치는, 상기 과제를 감안하여, 구동 회전체에 대한 캠 샤프트의 상대 위상각의 변경을 더욱 매끄럽게 행할 수 있는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치를 제공하는 것이다.
청구항 1의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치는 캠 샤프트와, 상기 캠 샤프트에 의해 동축이고 또한 상대회동 가능하게 지지되며, 크랭크 샤프트로부터 받는 회전 토크에 의해 제 1 회동 중심축 둘레로 회전하는 구동 회전체와, 상기 캠 샤프트와 동축이고 또한 일체화된 제 1 제어 회전체와, 상기 캠 샤프트에 의해 동축이고 또한 상대회동 가능하게 지지된 제 2 제어 회전체와, 상기 구동 회전체에 대하여 상기 제 1 제어 회전체를 상대회동시키는 제 1 회동 조작력 부여 수단과, 상기 제 1 제어 회전체에 대하여 상기 제 2 제어 회전체를 상대회동시키는 제 2 회동 조작력 부여 수단과, 상기 제 2 회동 조작력 부여 수단에 연동하고, 상기 구동 회전체에 대하여 상기 제 1 회동 조작력 부여 수단의 작동시와 반대방향으로 상기 제 1 제어 회전체를 상대회동시키는 역회전 기구를 갖는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치에 있어서, 상기 역회전 기구는 상기 제 1 회동 중심축 주위의 원주방향을 따라 직경축소되도록 상기 제 1 제어 회전체에 형성된 곡선 형상의 제 1 직경축소 가이드 홈과, 상기 회동 중심축으로부터 떨어진 위치에서 상기 구동 회전체에 제 2 회동 중심축 둘레로 회동 가능하게 부착된 크랭크 부재와, 상기 크랭크 부재에 부착되고, 상기 제 1 직경축소 가이드 홈에 걸어맞추어지면서, 상기 제 1 상대회동 조작력 부여 수단의 작동시에 제 1 직경축소 가이드 홈을 따라 일방으로 이동 가능하게 구성된 제 1 핀 기구를 구비한 제 1 동작 기구와, 상기 제 2 상대회동 조작력 부여 수단의 작동시에 제 1 직경축소 가이드 홈을 따라 타방으로 상기 제 1 핀 기구를 이동시킴으로써, 상기 구동 회전체에 대하여 상기 제 1 제어 회전체를 상기 제 1 상대회동 조작력 부여 수단의 작동시와 반대방향으로 상대회동시키는 제 2 동작 기구를 갖도록 했다.
(작용) 제 1 핀 기구는, 크랭크 부재에 부착됨으로써, 캠 샤프트의 중심축을 따른 방향에 대하여 경사지지 않도록 구속된다. 따라서, 제 1 핀 기구와, 제 1 직경축소 가이드 홈 사이에는, 제 1 핀 기구가 경사지는 것에 의한 국소적인 마찰력이 발생하지 않고, 마찰력이 저감된다. 그 결과, 제 1 핀 기구는 제 1 또는 제 2 상대회동 조작력 부여 수단이 작동했을 때에 제 1 직경축소 가이드 홈에 걸어맞추어지면서, 제 1 직경축소 가이드 홈의 내측을 매끄럽게 이동한다.
또한 청구항 2는 청구항 1에 기재된 자동차용 엔진의 위상 가변 장치로서, 상기 제 2 동작 기구는, 상기 회동 중심축 주위의 원주방향을 따라, 상기 제 1 직경축소 가이드 홈과 반대방향으로 직경축소되도록 상기 제 2 제어 회전체에 형성된 곡선 형상의 제 2 직경축소 가이드 홈과, 상기 크랭크 부재에 부착되고, 상기 제 2 직경축소 가이드 홈에 걸어맞추어지면서, 상기 제 2 직경축소 가이드 홈을 따라 이동 가능하게 구성된 제 2 핀 기구를 갖도록 했다.
(작용) 제 2 핀 기구는, 제 1 핀 기구와 마찬가지로 크랭크 부재에 부착됨으로써, 캠 샤프트의 중심축을 따른 방향에 대하여 경사지지 않도록 구속된다. 따라서, 제 2 핀 기구와, 제 2 직경축소 가이드 홈 사이에는, 제 2 핀이 경사지는 것에 의한 국소적인 마찰력이 발생하지 않기 때문에, 마찰력이 저감된다. 그 결과, 제 2 핀 기구는, 제 1 또는 제 2 상대회동 조작력 부여 수단이 작동할 때에 제 2 직경축소 가이드 홈에 걸어맞추어지면서, 제 2 직경축소 가이드 홈의 내측을 매끄럽게 이동한다.
또한 청구항 3은, 청구항 2에 기재된 자동차용 엔진의 위상 가변 장치로서, 상기 제 1 핀 기구와 제 2 핀 기구는 일체로 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 직경축소 가이드 홈의 쌍방에 걸어맞추어지면서, 상기 제 1 및 제 2 직경축소 가이드 홈의 쌍방을 따라 이동 가능하게 구성된 하나의 핀 기구로서 형성되었다.
(작용) 하나의 핀 기구는, 크랭크 부재에 부착됨으로써, 캠 샤프트의 중심축을 따른 방향에 대하여 경사지지 않도록 구속된다. 따라서, 하나의 핀 기구는 제 1 및 제 2 직경축소 가이드 홈에 국소적인 마찰력을 발생시키지 않고, 제 1 및 제 2 직경축소 가이드 홈의 쌍방에 걸어맞추어지면서 쌍방의 홈의 내측을 매끄럽게 이동한다. 또한 청구항 3에서는, 핀 기구를 단일화함으로써, 부품수가 감소됨과 아울러 역회전 기구의 구성이 간소화된다.
또한 청구항 4는 청구항 1에 기재된 자동차용 엔진의 위상 가변 장치로서, 상기 제 2 동작 기구는 일단이 상기 크랭크 부재에 회동 가능하게 부착되고, 타단이 상기 제 2 제어 회전체에 회동 가능하게 부착된 링크 부재를 갖도록 했다.
(작용) 링크 부재는 일단이 크랭크 부재에 회동 가능하게 부착되고, 타단이 제 2 제어 회전체에 회동 가능하게 부착됨으로써, 캠 샤프트의 중심축을 따른 방향에 대하여 경사지지 않도록 구속된다.
한편, 제 1 상대회동 조작력 부여 수단이 상기 제 1 핀 기구를 제 1 직경축소 가이드 홈을 따라 일방으로 이동시킴으로써, 상기 크랭크 부재는 제 2 회동 중심축 둘레로 회동한다. 그때, 제 2 제어 회전체에 부착된 링크 부재는 상기 제 1 제어 회전체에 대하여 상기 제 2 제어 회전체를 상기 제 2 상대회동 조작력 부여 수단의 작동시와 반대방향으로 상대회동시킨다.
또한 링크 부재는, 제 2 회동 조작력 부여 수단이 상기 제 1 제어 회전체에 대하여 제 2 제어 회전체를 상대회동시킴으로써, 제 2 회동 중심축 둘레로 상기 크랭크 부재를 제 1 상대회동 조작력 부여 수단의 작동시와 반대방향으로 회동시킨다. 그때, 크랭크 부재에 부착된 제 1 핀 기구가 제 1 직경축소 가이드 홈을 따라 타방으로(제 1 상대회동 조작력 부여 수단의 작동시와 반대방향으로) 이동한다. 그 결과, 제 1 제어 회전체는, 구동 회전체에 대하여, 제 1 상대회동 조작력 부여 수단의 작동시와 반대방향으로 상대회동한다.
또한 청구항 5는 청구항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 자동차용 엔진의 위상 가변 장치로서, 상기 크랭크 부재의 무게중심이 상기 크랭크 부재의 회동 중심축의 연직 상하방향으로부터 좌우 어느 한쪽으로 떨어진 위치에 설치되도록 했다.
(작용) 크랭크 부재의 무게중심 위치를 제 1 회동 중심축과 제 2 회동 중심축을 연결하는 직선상에서 좌측으로 비켜서 설치한 경우, 크랭크 부재는 자중에 의해 그 회동 중심축 둘레로 반시계방향의 회전 토크를 받고, 크랭크 부재의 무게중심 위치를 제 1 회동 중심축과 제 2 회동 중심축을 연결하는 직선상에서 우측으로 비켜서 설치한 경우, 크랭크 부재는 자중에 의해 그 회동 중심축 둘레로 반시계방향의 회전 토크를 받는다.
크랭크 부재의 무게중심 위치를 제 1 회동 중심축과 제 2 회동 중심축을 연결하는 직선상에서 좌우 어느 한쪽으로 비켜, 자중에 의한 회전 모멘트를 크랭크 부재에 발생시킴으로써, 제 1 회동 조작력 부여 수단 또는 상기 역회전 기구 중 일방은 구동 회전체(크랭크 샤프트)에 대하여 제 1 제어 회전체(캠 샤프트)를 상대회동시키기 위한 상대회동 토크가 보완된다. 즉, 엔진의 구동 시에는, 크랭크 부재가 원심력에 의해 특정 회전방향으로의 작동을 보조받는다.
청구항 1 및 2의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치에 의하면, 구동 회전체에 대한 캠 샤프트의 상대 위상각이 매끄럽게 변경된다.
청구항 3의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치에 의하면, 구동 회전체에 대한 캠 샤프트의 상대 위상각이 매끄럽게 변경된다. 또한 제조 비용이 저렴하게 됨과 아울러, 제조하기 쉬워진다.
청구항 4의 위상 가변 장치에 의하면, 청구항 1의 제 2 직경축소 가이드 홈의 내측을 따라 핀 기구를 이동시키는 경우에 비해, 제 2 제어 회전체의 부착축 둘레로 회동하는 링크 부재는 보다 매끄럽게 동작한다. 따라서, 구동 회전체(크랭크 샤프트)에 대한 캠 샤프트의 상대 위상각의 변경 동작이 보다 확실하게 이루어지게 된다.
청구항 5의 위상 가변 장치에 의하면, 제 1 제어 회전체에 부가되는 제 1 또는 제 2 상대회동 토크 중 일방이 크랭크 부재의 자중에 의해 보완되기 때문에, 구동 회전체(크랭크 샤프트)에 대한 캠 샤프트의 상대 위상각의 변경동작이 진각 방향 또는 지각 방향 중 일방에서 타방보다도 변경되기 쉬워진다.
도 1은 자동차용 엔진의 위상 가변 장치의 제 1 실시예를 장치 전방에서 본 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도를 장치 후방에서 본 도면이다.
도 3은 제 1 실시예의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치의 정면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 단면도이다.
도 5(a)는 도 4의 B-B 단면도이고, 도 5(b)는 도 4의 C-C 단면도이며, 도 5(c)는 도 4의 D-D 단면도이다.
도 6(a)는 도 4의 E-E 단면도이며, 도 6(b)는 도 4의 F-F 단면도이다.
도 7은 자동차용 엔진의 위상 가변 장치의 제 2 실시예를 장치 전방에서 본 분해 사시도이다.
도 8은 도 8의 분해 사시도를 장치 후방에서 본 도면이다.
도 9는 도 4와 마찬가지로 제 2 실시예의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치를 캠 샤프트 중심축(L0)을 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 도 9의 G-G 단면도이다.
도 11은 자동차용 엔진의 위상 가변 장치의 제 3 실시예를 장치 전방에서 본 분해 사시도이다.
도 12는 제 3 실시예의 위상 가변 장치를 조립한 상태에서 전방에서 본 수직 단면도로서, 도 12(a)는 제 2 제어 회전체의 수직 단면도이고, 도 12(b)는 제 1 제어 회전체의 바닥부의 수직 단면도이며, 도 12(c)는 제 2 동작 기구의 수직 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
다음에 본 발명의 실시형태를 도면에 의해 설명한다. 각 실시예에 제시하는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치는 엔진에 조립되고, 크랭크 샤프트의 회전에 동기하여 흡배기 밸브가 개폐하도록 크랭크 샤프트의 회전을 캠 샤프트에 전달함과 아울러, 엔진의 부하나 회전수 등의 운전 상태에 따라 엔진의 흡배기밸브의 개폐 타이밍을 변화시키기 위한 장치이다.
도 1∼6에 의해 제 1 실시예의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치의 구성에 대하여 설명한다. 제 1 실시예에 있어서의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치(1)는 캠 샤프트(도시 생략)와, 크랭크 샤프트(도시 생략)에 의해 구동 회전하는 구동 회전체(2), 제 1 제어 회전체(3), 제 2 제어 회전체(4), 역회전 기구(5)를 갖는다. 또한, 이후에서는, 제 2 제어 회전체(4)측을 장치 전방(부호 F 방향), 구동 회전체(2)측을 장치 후방(부호 R 방향)으로 하여 설명한다. 또한 장치 전방에서 본 구동 회전체(2)의 제 1 회동 중심축(L0) 둘레의 회전방향을 진각측(D1) 방향(시계방향), D1과 역방향을 지각측(D2) 방향(반시계방향)으로서 설명한다.
캠 샤프트(도시 생략)는 센터 샤프트(10)와 동축(제 1 회동 중심축(L0))에 배치되고, 또한 센터 샤프트(10)에 회동 불능으로 고정된다. 구동 회전체(2)는 크랭크 샤프트로부터 구동력을 받는 스프로킷(6), 스프로킷 유지 부재(7) 및 구동 원통(8)으로 구성된다. 또한 구동 회전체(2)는 센터 샤프트(10)에 의해 제 1 회동 중심축(L0) 둘레로 회동 가능하게 지지된다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 센터 샤프트(10)는 제 1 원통부(10a), 플랜지부(10b), 제 2 원통부(10c), 캠 샤프트 중심축(L0)으로부터 편심된 캠 중심(L1)을 갖는 편심원 캠(11), 제 3 원통부(10d)가 장치 후방으로부터 전방을 향하여 연속되도록 형성되어 있다. 센터 샤프트의 내측에는 전방으로부터 후방으로 관통하는 볼트 삽입구(10e)가 설치된다. 볼트 삽입구(10e)의 기단부에는 볼트 삽입구(10e)보다 직경이 큰 둥근 구멍이 복수 연속하여 형성된 캠 샤프트 고정부(10f)가 설치된다.
구동 회전체(2)는 스프로킷(6), 스프로킷 유지 부재(7) 및 구동 원통(8)으로 구성된다. 스프로킷 유지 부재(7)는 플랜지부(7a)와 원통부(7b)가 전후로 연속한 형상을 갖는다. 또한 스프로킷 유지 부재(7)의 중앙부에는, 단차 둥근 구멍(7c)과 둥근 구멍(7d)이 전후로 연속하여 설치되고, 플랜지부(7a)에는 복수의 핀 구멍(7e)이 설치된다. 스프로킷(6)은 원통부(7b)가 중앙의 둥근 구멍(6a)에 걸어맞추어짐으로써, 스프로킷 유지 부재(7)에 유지된다.
또한 구동 원통(8)은 원통부(8a)와 바닥부(8b)로 이루어지는 바닥 있는 원통 형상을 갖는다. 구동 원통(8)은 중앙의 둥근 구멍(8c), 복수의 핀 구멍(8d), 도 6(b)에 도시하는 구동 원통(8)의 중심축(L0)을 중심으로 하는 가정의 원주상에 형성되는 복수의 원주방향 홈(8e) 및 후술하는 축 형상 부재(37)를 부착하는 핀 구멍(8f)을 각각 갖는다. 스프로킷 유지 부재(7)와 구동 원통(8)은 제 1 원통부(10a), 플랜지부(10b) 및 제 2 원통부(10c)가 각각 둥근 구멍(8c), 단차 둥근 구멍(7c) 및 둥근 구멍(7d)에 각각 걸어맞추어짐으로써 센터 샤프트(10)에 지지된다.
스프로킷 유지 부재(7)의 플랜지부(7a)는 구동 원통(8)과 스프로킷(6)에 의해 전후가 협지된다. 스프로킷(6), 스프로킷 유지 부재(7) 및 구동 원통(8)은 스프로킷(6)에 복수 설치된 핀 구멍(6b), 핀 구멍(7e) 및 핀 구멍(8d)에 각각 삽입되는 도시하지 않은 핀 등에 의해 회동 불능으로 일체화된다. 그 결과, 구동 회전체(2)는 센터 샤프트(10) 및 도시하지 않은 캠 샤프트와 동축(제 1 회동 중심축(L0)상)에 배치되고, 또한 센터 샤프트(10)(도시하지 않은 캠 샤프트)에 의해 회동 가능하게 지지된다.
또한 제 1 제어 회전체(3)는 앞 가장지리의 플랜지부(3a)와 후방에 연속하는 원통부(3b)와 바닥부(3c)가 연속된 바닥 있는 원통 형상을 갖는다. 바닥부(3c)에는 중심의 관통 둥근 구멍(3d), 한 쌍의 핀 구멍(12, 12), 중심축(L0)을 중심으로 하는 가정의 원주상에 배치되는 원주방향 홈(13), 장치 전방에서 보아 중심축(L0)으로부터 홈으로의 거리가 진각측(D1) 방향을 향하여 감소하는 곡선 형상의 제 1 직경축소 가이드 홈(14)을 갖는다. 제 1 제어 회전체(3)는, 센터 샤프트(10)의 제 3 원통부(10d)를 관통 둥근 구멍(3d)에 삽입함으로써, 제 1 제어 회전체(3)의 제 3 원통부(10d)에 의해 지지된다.
또한 편심원 캠(11)의 외주에는 로킹 플레이트 부시(16, 17)가 부착된다. 로킹 플레이트 부시(16, 17)는, 도 1과 도 6(a)에 도시하는 바와 같이, 링 형상의 부재를 슬릿(16c, 17c)에 의해 2분할한 형상을 갖고, 편심원 캠(11)이 걸어맞추어지는 원호 형상의 내주면(16a, 17a)과, 외주면의 양단을 절결하여 이루어지는 평면(16b, 17b)을 각각 갖는다.
또한 로킹 플레이트 부시(16, 17)의 외주는 각각 로킹 플레이트(18, 19)에 의해 유지된다. 로킹 플레이트(18, 19)는 원반 형상의 부재를 슬릿(18a, 19a)에 의해 좌우로 2분할한 형상을 갖고, 내측에 직경 방향으로 뻗는 대략 장방 형상의 유지홈(21)을 갖는다. 로킹 플레이트(18, 19)는 유지홈(21)의 장면(21a, 21b)을 평면(16b, 17b)에 접촉시킴으로써, 로킹 플레이트 부시(16, 17)를 유지한다. 슬릿(19a)은 슬릿(18a)보다도 폭넓게 형성되고, 슬릿(19c)에는, 슬릿(19a)을 밀어 벌리는 방향으로 가압하는 스프링 기구(22)가 설치된다. 로킹 플레이트 부시(18, 19)의 원호 형상의 외주면(18b, 19b)은 구동 원통(8)의 전단에 설치된 원통부(8a)의 내주면(8g)에 내접한다.
또한 센터 샤프트(10)의 편심원 캠(11), 로킹 플레이트 부시(16, 17), 로킹 플레이트(18, 19) 및 구동 원통(8)의 원통부(8a)는 셀프 로킹 기구(15)를 구성한다. 셀프 로킹 기구(15)는, 밸브 스프링으로부터 캠 샤프트에 외란 토크가 입력되었을 때에 발생하는, 구동 회전체(2)(크랭크 샤프트측)에 대한 센터 샤프트(10)(캠 샤프트)의 상대 위상각의 벗어남을 방지하는 것이다. 로킹 플레이트(18, 19) 중 일방은 센터 샤프트(10)에 입력된 외란 토크의 방향에 따라 원통부(8a)의 내주면(8g)으로 밀어붙여지기 때문에, 외란 토크 발생시의 센터 샤프트(10)는 구동 회전체(2)에 대하여 상대회동 불능으로 로킹된다. 그 결과, 구동 회전체(2)(캠 샤프트측)에 대한 센터 샤프트(10)(캠 샤프트)의 상대 위상각은 외란 토크가 발생해도 벗어남을 일으키지 않고 유지된다.
또한 로킹 플레이트(18, 19)에는 연결핀(23, 24)을 부착하는 부착구멍(18c, 19c)이 설치된다. 연결핀(23, 24)은 전후로 돌출하도록 부착구멍(18c, 19c)에 고정된다. 로킹 플레이트(18, 19)에 고정된 연결핀(23, 24)의 선단이 핀 구멍(12, 12)에 삽입됨으로써, 제 1 제어 회전체(3)는 센터 샤프트(10)(캠 샤프트)에 상대회동 불능으로 일체화된다. 또한 연결핀(23, 24)의 후단은 도 6(b)에 도시하는 구동 원통(8)의 원주방향 홈(8e, 8e)에 걸어맞추어진다.
한편, 제 2 제어 회전체(4)는 원반 형상을 갖고, 관통 둥근 구멍(4a) 및 장치전방에서 보아 중심축(L0)으로부터 홈으로의 거리가 지각측(D2) 방향을 향하여 감소하는 곡선 형상의 제 2 직경축소 가이드 홈(25)을 복수 갖는다. 제 2 제어 회전체(4)는, 센터 샤프트(10)의 제 3 원통부(10d)가 관통 둥근 구멍(4a)에 삽입됨으로써, 제 3 원통부(10d)에 회동 가능하게 지지된다. 제 2 제어 회전체(4)는 플랜지부(3a)의 내측에 배치된다. 제 1 및 제 2 제어 회전체(3, 4)의 전면(3e, 4b)은 도 4 에 도시하는 바와 같이 서로 면일치로 되도록 배치된다. 또한, 제 1 및 제 2 제어 회전체(3, 4)는 제 3 원통부(10d)의 선단에 부착된 홀더(42)에 의해 전방으로 빠짐 방지된다.
한편, 제 1 및 제 2 제어 회전체(3, 4)의 전방에는, 도 3에 도시하는 제 1 전자클러치(26)(제 1 회동 조작력 부여 수단) 및 제 2 전자클러치(27)(제 2 회동 조작력 부여 수단)가 각각 배치된다(도 3을 제외한 각 도면에서 각 전자 클러치는 생략되어 있음). 센터 샤프트(10)와 함께 회전하는 제 1 및 제 2 제어 회전체(3, 4)는 전면(3e, 4b)을 제 1 및 제 2 전자클러치(26, 27)에 흡착하여 도시하지 않은 마찰재에 접촉시킴으로써, 각각 구동 회전체(2)에 대하여 D2 방향으로 회전 지연을 일으킨다.
한편, 제 2 전자클러치(27)에 연동하는 역회전 기구(5)에 의해, 제 1 제어 회전체(3)는 구동 회전체(2)에 대하여 진각 방향(D1 방향)으로 상대회동한다. 역회전 기구(5)는 제 1 동작 기구(5A)와 제 2 동작 기구(5B)로 구성된다. 제 1 동작 기구(5A)는 크랭크 부재(28), 제 1 제어 회전체(3)의 제 1 직경축소 가이드 홈(14) 및 크랭크 부재(28)에 부착된 제 1 핀 기구(29)를 갖고, 제 2 동작 기구(5B)는 제 2 제어 회전체(4)의 제 2 직경축소 가이드 홈(25), 크랭크 부재(28)에 부착된 제 2 핀 기구(30)를 갖는다.
제 1 실시예의 크랭크 부재(28)는 반경방향으로 두꺼워지는 링부 본체(31)와, 링부 본체(31)로부터 반경방향 외측으로 돌출하는 돌출부(32)와, 링부 본체(31)의 외주의 일부를 얇게 절결하여 형성된 절결부(33)를 갖는다. 절결부(33)는, 도 5(b)에 있어서, 돌출부(32)로부터 진각 방향(D1 방향)의 영역에 거의 형성되어 있다. 돌출부(32)에는 전후로 관통하는 핀 구멍(34)이 형성된다. 링부 본체(31)는 전후로 관통하는 제 1 및 제 2 핀 구멍(35, 36)을 각각 갖는다. 제 1 및 제 2 핀 구멍(35, 36)은, 도 5(b)에 있어서, 돌출부(32)로부터 지각 방향(D2 방향)의 영역에 형성되어 있다.
크랭크 부재(28)의 핀 구멍(34)에는 축 형상 부재(37)의 선단이 걸어맞추어진다. 축 형상 부재(37)는 가는 굵기 둥근 축(37a)과 가는 굵기 둥근 축(37a)보다 직경이 큰 굵은 굵기 둥근 축(37b)이 전후로 연속된 형상을 갖는다. 굵은 굵기 둥근 축(37b)은 구동 원통(8)의 핀 구멍(8f)에 걸어맞추어지고, 가는 굵기 둥근 축(37a)은 제 1 제어 회전체(3)의 원주방향 홈(13)으로부터 전방으로 돌출하고, 제 1 제어 회전체(3)의 전방에 배치된 크랭크 부재(28)의 핀 구멍(34)에 걸어맞추어진다. 크랭크 부재(28)는 축 형상 부재(37)의 제 2 회동 중심축(L2)을 중심으로 하여 회동 가능하게 지지된다.
또한 제 1 핀 기구(29)는 축 형상 부재(38)와, 제 1 중공 타원축(39)에 의해 구성된다. 축 형상 부재(38)는 가는 굵기 둥근 축(38a), 중간 굵기 둥근 축(38b) 및 굵은 굵기 둥근 축(38c)이 직경이 가는 것부터 차례로 연속된 형상을 갖는다. 제 1 중공 타원축(39)은 제 1 직경축소 가이드 홈(14)의 곡선을 따른 외형을 갖고, 중앙에 설치된 둥근 구멍(39a)에 축 형상 부재(38)의 중간 굵기 둥근 축(38b)이 걸어맞추어지고, 또한 굵은 굵기 둥근 축(38c)에 의해 후방으로 빠짐방지됨으로써, 축 형상 부재(38)에 회동 가능하게 지지된다. 또한 축 형상 부재(38)는 후방으로부터 제 1 제어 회전체(3)의 제 1 직경축소 가이드 홈(14)에 삽입통과된다. 가는 굵기 둥근 축(38a)은 제 1 중공 타원축(39)의 전방으로 돌출하고, 크랭크 부재(28)의 제 1 핀 구멍(35)에 후방으로부터 고정된다. 또한 제 1 중공 타원축(39)은 제 1 직경축소 가이드 홈(14)의 곡률을 따른 곡면 형상을 갖고, 제 1 직경축소 가이드 홈(14)에 걸어맞추어진다. 제 1 중공 타원축(39)은 제 1 직경축소 가이드 홈(14)을 따라 변위 가능하게 유지된다.
또한 제 2 핀 기구(30)는 축 형상 부재(40)와, 제 2 중공 타원축(41)에 의해 구성된다. 축 형상 부재(40)는 굵은 굵기 둥근 축(40a) 및 가는 굵기 둥근 축(40b)이 직경이 굵은 것부터 차례로 연속된 형상을 갖는다. 제 2 중공 타원축(41)은 제 2 직경축소 가이드 홈(25)의 곡선을 따른 외형을 갖고, 중앙에 설치된 둥근 구멍(41a)에 축 형상 부재(40)의 굵은 굵기 둥근 축(40a)이 걸어맞추어짐으로써, 축 형상 부재(40)에 회동 가능하게 지지된다. 축 형상 부재(40)는 후방으로부터 제 2 제어 회전체(4)의 제 2 직경축소 가이드 홈(25)에 삽입된다. 가는 굵기 둥근 축(40b)은 크랭크 부재(28)의 제 2 핀 구멍(36)에 전방으로부터 고정된다. 또한 제 2 중공 타원축(41)은 제 2 직경축소 가이드 홈(25)과 걸어맞추어짐으로써, 제 2 직경축소 가이드 홈(25)을 따라 변위 가능하게 유지된다.
다음에 제 1 및 제 2 전자클러치(26, 27)에 의한 센터 샤프트(10)(도시하지 않은 캠 샤프트)와 구동 회전체(2)(도시하지 않은 크랭크 샤프트)의 상대 위상각의 변경 동작에 대하여 설명한다. 통상, 제 1 및 제 2 제어 회전체(3, 4)는 구동 회전체(2)와 일체로 되어 D1 방향으로 회전하고 있다(도 1 및 도 5(c)를 참조). 제 1 제어 회전체(3)가 제 1 전자클러치(26)에 의해 전면(3e)이 흡착되어 제동된 경우, 제 1 제어 회전체(3) 및 센터 샤프트(10)는 구동 회전체(2)에 대하여 D2 방향으로 회전 지연을 일으킨다. 그 결과, 구동 회전체(2)(크랭크 샤프트)에 대한 센터 샤프트(캠 샤프트)의 상대 위상각은 지각측(D2) 방향으로 변경되어 도시하지 않은 밸브의 개폐 타이밍이 변화된다.
그때, 도 5(c)에 도시하는 제 1 중공 타원축(39)은 제 1 직경축소 가이드 홈(14)에 의해 가이드 되면서, 제 1 직경축소 가이드 홈(14) 내를 대략 시계방향이 되는 D3 방향으로 이동한다. 또한 도 5(b)에 도시하는 가는 굵기 둥근 축(38a)이 제 1 직경축소 가이드 홈(14)을 따라 D3 방향으로 이동하기 때문에, 크랭크 부재(28)에 연결된 축 형상 부재(40)는 제 1 제어 회전체(3)의 반경방향 내측으로 이동한다. 그때, 도 5(a)에 도시하는 제 2 중공 타원축(41)이 제 2 직경축소 가이드 홈(25) 내를 대략 반시계방향이 되는 D4 방향으로 이동하여, 제 2 직경축소 가이드 홈(25)의 내주면에 반경방향 내측 방향의 힘을 부여함으로써, 제 2 제어 회전체(4)는 제 1 제어 회전체(3) 및 센터 샤프트(10)에 대하여 진각측(D1) 방향으로 상대 회동한다. 또한, 도 5(b), (c)에 도시하는 가는 굵기 둥근 축(37a)은 원주방향 홈(13) 내를 시계방향(D1)으로 이동하고, 원주방향 홈(13)의 양단(13a, 13b)은 이동한 가는 굵기 둥근 축(37a)이 맞닿는 스토퍼로서 작용한다.
한편, 제 2 전자클러치(27)를 작동시키면, 도 5(a)의 제 2 제어 회전체(4)는 전면(4b)이 흡착됨으로써, 제 1 제어 회전체(3) 및 센터 샤프트(10)에 대하여 D2 방향으로 회전 지연을 일으킨다. 제 2 중공 타원축(41)은 제 2 직경축소 가이드 홈(25)의 내주면으로부터 힘을 받으면서, 제 2 직경축소 가이드 홈(25) 내를 대략 시계방향이 되는 D5 방향으로 이동하고, 크랭크 부재(28)에 연결된 축 형상 부재(38)는 제 1 제어 회전체(3)의 반경방향 외측으로 이동한다. 그때, 도 5(c)에 도시하는 제 1 중공 타원축(39)이 제 1 직경축소 가이드 홈(14) 내를 대략 반시계방향이 되는 D6방향으로 이동하고, 제 1 직경축소 가이드 홈(14)의 내주면에 반경방향 외측 방향의 힘을 부여한다. 그 결과, 제 1 제어 회전체(3) 및 센터 샤프트(10)는 구동 회전체(2)에 대하여 진각측(D1) 방향으로 상대회동한다. 그 결과, 구동 회전체(2)(크랭크 샤프트)에 대한 센터 샤프트(캠 샤프트)의 상대 위상각은 진각측(D1) 방향으로 되돌려져 도시하지 않은 밸브의 개폐 타이밍이 다시 변화된다.
또한, 축 형상 부재(38, 40)는, 크랭크 부재(28)에 부착되기 때문에, 축 형상 부재(38, 40)의 축 방향에 대하여 경사지지 않도록 구속되어 있다. 따라서, 축 형상 부재(38, 40)에 부착된 제 1 및 제 2 타원축 부재(39, 41)는, 축 형상 부재(38, 40)가 축 방향에 대하여 경사지는 것에 의한 국소적인 마찰력을 받지 않고, 제 1 및 제 2 직경축소 가이드 홈(14, 25) 내를 매끄럽게 이동한다.
또한 제 1 실시예의 크랭크 부재(28)는 절결부(33)를 가짐으로써, 링부 본체(31)의 진각 방향 영역(D1 방향 영역)의 중량이 지각 방향 영역(D2 방향 영역)의 중량보다 가볍게 형성되어 있다. 따라서, 도 5(b)에 있어서, 제 1 회동 중심축(L0) 및 축 형상 부재(37)의 제 2 회동 중심축(L2)을 통과하는 직선을 L3로 하고, 도면의 좌측(화살(Up) 방향)을 연직 상방, 우측(부호 Lo 방향)을 연직 하방으로 가정한 경우, 크랭크 부재(28)의 무게중심은 링부 본체(31)에서의 돌출부(32)로부터 지각 방향의 영역(D2 방향 영역)에 형성된다. 즉, 크랭크 부재(28)의 무게중심은 직선(L3)의 좌측(도면의 부호 Lf 방향)에 형성되기 때문에, 크랭크 부재(28)는, 자중에 의해, 제 2 회동 중심축(L2)을 중심으로 한 회전 토크를 D2 방향으로 받는다. 따라서, 도 5(b)의 제 1 중공 타원축(39)은 크랭크 부재(28)가 D2 방향의 회전 토크를 받음으로써, 제 1 직경축소 가이드 홈(14) 내를 대략 시계방향이 되는 D3 방향으로 이동하기 쉬워진다. 그 결과, 구동 회전체(2)(크랭크 샤프트)에 대한 센터 샤프트(캠 샤프트)의 조립각은 진각측(D1) 방향보다도 지각측(D2) 방향으로 변경되기 쉬워진다(후술하는 제 2 및 제 3 실시예(제 3 실시예에서는, 제 2 회동 중심축이 L4가 됨)에서도 동일함).
다음에 도 7 내지 도 10에 의해, 자동차용 엔진의 위상 가변 장치의 제 2 실시예를 설명한다. 제 2 실시예의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치(50)는 크랭크 부재(51)의 형상과 배치가 제 1 실시예의 크랭크 부재(28)와 상이하고, 또한 제 2 동작 기구(5C)의 구성이 제 1 실시예에 있어서의 제 2 동작 기구(5B)와 상이한 것 외에, 제 1 실시예의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치와 공통의 구성을 갖는다. 제 2 동작 기구(5C)는 제 2 직경축소 가이드 홈(25)과 하나의 핀 기구(52)를 갖는다. 하나의 핀 기구(52)는 제 1 실시예에서 크랭크 부재(28)의 전후에 2개 설치된 핀 기구(29, 30)가 하나의 핀 기구(52)로 치환된 것이다.
제 2 실시예의 역회전 기구(53)는 크랭크 부재(51), 제 1 제어 회전체(3)의 제 1 직경축소 가이드 홈(14), 제 2 제어 회전체(4)의 제 2 직경축소 가이드 홈(25), 크랭크 부재(51)에 부착된 하나의 핀 기구(52)를 갖는다. 제 2 실시예의 크랭크 부재(51)는 반경방향으로 두꺼워지는 링부 본체(54)와, 링부 본체(54)로부터 반경방향 외측으로 돌출하는 돌출부(55)와, 링부 본체(54)의 외주의 절반 정도를 그 반경방향으로 얇게 절결하여 형성된 절결부(56)를 갖는다. 돌출부(55)에는 전후로 관통하는 핀 구멍(57)이 형성된다. 또한 링부 본체(54)에는, 전후로 관통하는 핀 구멍(58)이 돌출부(55)로부터 지각 방향(도 7, 도 10에 도시하는 D2 방향)의 영역에 형성되어 있다.
도 9의 크랭크 부재(51)는, 제 1 제어 회전체(3)의 전방에 인접하여 배치된 도 4의 제 1 실시예의 크랭크 부재(28)와 달리, 제 1 제어 회전체(3)의 후방에 인접하여 배치된다. 크랭크 부재(51)의 핀 구멍(57)에는 제 1 실시예와 마찬가지로 구동 회전체(2)의 구동 원통(8)에 고정된 축 형상 부재(37)의 가는 굵기 둥근 축(37a)이 걸어맞추어지고, 크랭크 부재(51)는 축 형상 부재(37)의 제 2 회동 중심축(L2)을 중심으로 하여 축 형상 부재(37)에 의해 편심회동 가능하게 지지된다.
또한 하나의 핀 기구(52)는 축 형상 부재(60)와, 제 1 중공 타원축(61) 및 제 2 중공 타원축(62)에 의해 구성된다. 축 형상 부재(60)는 굵은 굵기 둥근 축(60a) 및 가는 굵기 둥근 축(60b)이 직경이 굵은 것부터 차례로 연속한 형상을 갖는다. 축 형상 부재(60)는 가는 굵기 둥근 축(60b)을 핀 구멍(58)에 전방으로부터 걸어맞추어지게 함으로써 크랭크 부재(51)에 고정된다. 제 1 중공 타원축(61)과 제 2 중공 타원축(62)은 각각 제 1 직경축소 가이드 홈(14)과 제 2 직경축소 가이드 홈(25)의 곡선을 따른 외형을 갖고, 중앙에 설치된 둥근 구멍(61a와 62a)에 축 형상 부재(60)의 굵은 굵기 둥근 축(60a)을 걸어맞추어지게 함으로써, 핀 구멍(58)에 고정된 축 형상 부재(60)에 동축이고 또한 회동 가능하게 지지된다. 축 형상 부재(60)는 제 1 제어 회전체(3)의 제 1 직경축소 가이드 홈(14)과 제 2 제어 회전체(4)의 제 2 직경축소 가이드 홈(25)에 후방으로부터 차례로 삽입된다. 또한 제 1 중공 타원축(61)은 제 1 직경축소 가이드 홈(14)에 걸어맞추어짐으로써 제 1 직경축소 가이드 홈을 따라 변위 가능하게 유지된다. 또한 제 2 중공 타원축(62)은, 제 2 직경축소 가이드 홈(25)과 걸어맞추어짐으로써, 제 2 직경축소 가이드 홈(25)을 따라 변위 가능하게 유지된다.
여기에서, 제 2 실시예에서의, 구동 회전체(2)(크랭크 샤프트측)에 대한 센터 샤프트(10)(캠 샤프트측)의 상대 위상각의 변경동작을 설명한다. 통상, 구동 회전체(2)와 일체로 되어 D1 방향으로 회전하고 있는(도 7, 8을 참조) 제 1 및 제 2 제어 회전체(3, 4) 중 제 1 제어 회전체(3)가 도 3과 같은 제 1 전자클러치(26)에 의해 제동된 경우, 제 1 제어 회전체(3)와 일체의 센터 샤프트(10)(캠 샤프트)는 구동 회전체(2)에 대하여 D2 방향으로 회전 지연을 일으키고, 구동 회전체(2)(크랭크 샤프트)에 대한 센터 샤프트(캠 샤프트)의 조립각은 지각측(D2) 방향으로 변경되어 도시하지 않은 밸브의 개폐 타이밍이 변화된다.
그때, 도 7, 8에 도시하는 제 1 중공 타원축(61)은 제 1 직경축소 가이드 홈(14)에 의해 가이드되면서, 제 1 직경축소 가이드 홈(14) 내를 대략 시계방향이 되는 D3 방향(도 5(c)과 같은 방향)으로 이동한다. 제 1 중공 타원축(61)이 제 1 직경축소 가이드 홈(14) 내를 D3 방향(도 5(a)와 동일한 방향)으로 이동함으로써, 제 2 중공 타원축(62)은 제 2 직경축소 가이드 홈(25) 내를 대략 반시계방향이 되는 D4 방향으로 이동하고, 제 2 직경축소 가이드 홈(25)의 내주면에 반경방향 내측 방향의 힘을 부여함으로써, 제 2 제어 회전체(4)를 제 1 제어 회전체(3) 및 센터 샤프트(10)에 대하여 진각측(D1) 방향으로 상대회동시킨다.
한편, 제 2 제어 회전체(4)가 도 3과 동일한 제 2 전자클러치(27)에 의해 제동된 경우, 도 7 및 도 8의 제 2 제어 회전체(4)는 제 1 제어 회전체(3) 및 센터 샤프트(10)에 대하여 D2 방향으로 회전 지연을 일으킨다. 제 2 중공 타원축(62)은 제 2 직경축소 가이드 홈(25)의 내주면으로부터 힘을 받으면서, 제 2 직경축소 가이드 홈(25) 내를 대략 시계방향이 되는 D5 방향(도 5(a)와 동일 방향)으로 이동하고, 동일한 축 형상 부재(60)에 부착된 제 1 중공 타원축(61)이 반경방향 외측으로 이동한다.
그 때, 제 1 중공 타원축(61)은 제 1 직경축소 가이드 홈(14) 내를 대략 시계방향이 되는 D6 방향(도 5(c)와 동일 방향)으로 이동하고, 제 1 직경축소 가이드 홈(14)의 내주면에 반경방향 외측 방향의 힘을 부여한다. 그 결과, 센터 샤프트(10)(캠 샤프트)와 일체의 제 1 제어 회전체(3)는 구동 회전체(2)에 대하여 진각측(D1) 방향으로 상대회동한다. 그 결과, 구동 회전체(2)(크랭크 샤프트)에 대한 센터 샤프트(캠 샤프트)의 상대 위상각은 진각측(D1) 방향으로 되돌려져 도시하지 않은 밸브의 개폐 타이밍이 다시 변화된다.
또한, 축 형상 부재(60)는, 크랭크 부재(51)에 부착되기 때문에, 축 형상 부재(60)의 축 방향에 대하여 경사지지 않도록 구속되어 있다. 축 형상 부재(60)에 부착된 제 1 및 제 2 타원축 부재(61, 62)는, 제 1 실시예와 마찬가지로 축 형상 부재(60)가 축 방향에 대하여 경사지는 것에 의한 국소적인 마찰력을 받지 않고, 제 1 및 제 2 직경축소 가이드 홈(14, 25) 내를 매끄럽게 이동한다.
다음에 도 11과 도 12에 의해, 자동차용 엔진의 위상 가변 장치의 제 3 실시예를 설명한다. 제 3 실시예의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치(70)는 제 1 실시예의 제 2 동작 기구(5B)를 제 2 동작 기구(5D)로 치환한 것이다. 제 2 동작 기구(5D)는 제 2 직경축소 가이드 홈(25) 내를 슬라이딩하면서 이동하는 제 2 핀 기구(30) 대신에, 링크 부재(71)를 사용한 기구를 갖는다.
제 3 실시예의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치(70)는 구동 회전체(72), 센터 샤프트(73), 연결핀(23', 24'), 제 1 제어 회전체(75), 제 2 제어 회전체(76) 및 제 2 동작 기구(5D)의 구성이 제 1 실시예와 상이한 것 외에, 제 1 실시예의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치와 공통의 구성을 갖는다.
구동 회전체(72)는 스프로킷(6), 스프로킷 유지 부재(7), 구동 원통(74) 및 중간 회전체(77)에 의해 구성된다. 구동 원통(74)은 핀 구멍(8f)과 축 형상 부재(37)가 설치되어 있지 않은 것(도 1, 도 6(b) 참조) 및 중간 회전체(77)의 고정용의 나사구멍(74a)이 복수 설치되어 있는 것 외에, 제 1 실시예의 구동 원통(8)과 공통의 형상을 갖는다. 나사구멍(74a)은 구동 원통(74)의 전면(74b)에 복수 설치되어 있다.
센터 샤프트(73)는 도 1, 도 4에 도시되는 제 1 실시예의 센터 샤프트(10)에서의 편심원 캠(11)의 전방에 제 3 원통부(10d)보다도 직경이 큰 제 4 원통부를 연속하여 설치한 형상을 갖는다. 또한 센터 샤프트(73)는 제 1 실시예와 동일 형상의 제 1 원통부(도시 생략), 플랜지부(도시 생략) 및 편심원 캠(11')으로 이루어지는 제 1 샤프트부(79)와, 제 1 실시예와 직경이 동일한 제 3 원통부(10'd)와 제 3 원통부(10'd)의 기단측에 설치된 제 4 원통부(81)로 이루어지는 제 2 샤프트부(80)에 의해 구성된다. 제 2 샤프트부(80)는 기단부인 부착부(80a)를 제 1 샤프트부(79)의 선단에 설치된 장치 구멍(79a)에 끼워맞추어지게 함으로써 동축(제 1 회동 중심축(L0))에 고정된다.
스프로킷(6), 스프로킷 유지 부재(7) 및 구동 원통(74)은 제 1 실시예와 마찬가지로 편심원 캠(11')의 후방에서 제 1 원통부(도시 생략)와 플랜지부(도시 생략)의 주위에 배치되고, 센터 샤프트(73)에 의해 제 1 회동 중심축(L0) 둘레로 회동 가능하게 지지된다. 또한 구동 원통(74)의 내측에 배치되는 편심원 캠(11)의 외주에는 제 1 실시예와 동일한 구성에 의해 로킹 플레이트 부시(16, 17), 로킹 플레이트(18, 19) 및 스프링 기구(22)가 설치된다.
중간 회전체(77)는 중앙 둥근 구멍(77a)을 제 4 원통부(81)에 걸어맞추어지게 함으로써 센터 샤프트(73)에 회동 가능하게 지지된다. 중간 회전체(77)는 복수의 나사(77b)를 대응하는 복수의 나사구멍(74a)에 부착함으로써 구동 원통(74)의 전면(74b)에 고정된다. 그 결과, 구동 회전체(72)는 센터 샤프트(73)에 의해 제 1 회동 중심축(L0) 둘레로 회동 가능하게 부착된다.
또한, 로킹 플레이트(18, 19)의 부착구멍(18c, 19c)에는 제 1 실시예의 연결핀(23, 24)보다도 전방으로 길게 돌출된 연결핀(23', 24')이 고정된다. 연결핀 (23', 24')은 중간 회전체(77)에서 연결핀(23', 24')과 대응하는 위치에 설치된 한 쌍의 원주방향 홈(릴리프 홈(77c, 77d))을 통과하여, 전방으로 돌출된다.
또한 제 1 제어 회전체(75)는 원통부(75a)와 바닥부(75b)가 전후로 연속된 바닥 있는 원통 형상을 갖는다. 바닥부(75b)에는 중심의 관통 둥근 구멍(75c), 한 쌍의 핀 구멍(75d, 75e), 제 1 회동 중심축(L0)을 중심으로 하는 가정의 원주 상에 배치되는 원주방향 홈(75f), 장치 전방에서 보아 중심축(L0)으로부터 홈으로의 거리가 지각측(D2) 방향을 향하여 감소하는 곡선 형상의 제 1 직경축소 가이드 홈(82)을 갖는다.
제 1 제어 회전체(75)는 관통 둥근 구멍(75c)에 부착한 한 쌍의 부시(83, 84)를 통하여 센터 샤프트(73)의 제 3 원통부(10d)에 센터 샤프트(73)와 동축(제 1 회동 중심축(L0))이 되도록 부착된다. 또한 제 1 제어 회전체(75)는 중간 회전체(77)의 전방으로 돌출한 연결핀(23', 24')이 한 쌍의 핀 구멍(75d, 75e)에 삽입됨으로써, 센터 샤프트(73)와 회동 불능으로 일체화된다.
제 2 제어 회전체(76)는 전후로 관통하는 관통 둥근 구멍(76a)을 갖는다. 제 2 제어 회전체(76)는, 중심에 설치한 관통 둥근 구멍(76c)에 부착한 한 쌍의 부시(85, 86)를 통하여, 센터 샤프트(73)의 제 3 원통부(10'd)를 센터 샤프트(73)와 동축(제 1 회동 중심축(L0))이고 또한 회동 가능하게 부착된다. 제 2 제어 회전체(76)는 전면(76b)이 제 1 제어 회전체(75)의 전면(75g)과 면일치 되도록 원통부(75a)의 내측에 배치된다. 제 1 및 제 2 제어 회전체(75, 76)는 제 3 원통부(10'd)의 선단에 부착된 홀더(87)에 의해 전방으로 빠짐방지된다.
제 1 및 제 2 제어 회전체(75, 76)의 전방에는 제 1 실시예와 마찬가지로 제 1 및 전자클러치(26, 27)가 각각 배치된다(도 11, 12에서는, 전자클러치가 생략되어 있음). 센터 샤프트(73)와 함께 회전하는 제 1 및 제 2 제어 회전체(75, 76)는 전면(75g, 76b)을 제 1 및 제 2 전자클러치(26, 27)에 흡착하여 도시하지 않은 마찰재에 접촉시킴으로써, 각각 구동 회전체(72)에 대하여 D2 방향으로 회전 지연을 일으킨다.
한편, 중간 회전체(77)와 제 1 제어 회전체(75) 사이에는, 제 1 동작 기구(91)와 제 2 동작 기구(5D)로 이루어지는 역회전 기구(90)가 설치된다. 제 1 동작 기구(91)는 제 1 제어 회전체(75)의 제 1 직경축소 가이드 홈(82), 중간 회전체(77)에 설치된 둥근 구멍(92), 축 형상 부재(93), 봉 형상의 크랭크 부재(94), 제 1 핀 기구(95)를 갖는다. 또한 제 2 동작 기구(5D)는 링크 부재(71), 축 형상 부재(96, 97) 및 제 2 제어 회전체의 관통 둥근 구멍(76a)을 갖는다.
둥근 구멍(92)은 중간 회전체(77)의 외주 가장자리부 근방에서 전방으로 개구하도록 설치된다. 봉 형상의 크랭크 부재(94)는 일단에 관통 둥근 구멍(94a)을 갖고, 타단에 크랭크 부재의 길이 방향 내측으로 움푹 들어간 오목부(94c)를 갖는다. 오목부(94c)에는 전후로 관통하는 한 쌍의 관통 둥근 구멍(94b)이 설치된다. 크랭크 부재(94)의 길이 방향의 중간부에는 관통 둥근 구멍(94d)이 설치된다. 또한 링크 부재(71)는 오목부(94c)에 걸어맞추어지는 볼록부(71a)를 일단에 갖고, 타단에 관통 둥근 구멍(71b)을 갖는다. 볼록부(71a)에는 관통 둥근 구멍(71c)이 설치된다.
중간 회전체(77)의 둥근 구멍(92)에는 전방으로 돌출하도록 축 형상 부재(93)가 부착된다. 크랭크 부재(94)는 관통 둥근 구멍(94a)을 축 형상 부재(93)에 걸어맞추어지게 함으로써 중간 회전체(77)에 지지되고, 또한 축 형상 부재(93)의 중심(L4) 둘레로 회동 가능하게 지지된다.
제 2 제어 회전체(76)의 관통 둥근 구멍(76a)에는 제 1 제어 회전체(75)의 원주방향 홈(75f)을 통과하고, 또한 그 후방으로 돌출하도록 축 형상 부재(97)가 부착된다. 링크 부재(71)는 볼록부(71a)를 오목부(94c)에 걸어맞추어지게 하고, 또한, 관통 둥근 구멍(71c, 94c)에 축 형상 부재(96)를 걸어맞추어지게 함으로써, 그 일단이 크랭크 부재(94)에 지지되고, 또한 축 형상 부재(96)의 중심(L5) 둘레로 회동 가능하게 지지된다. 한편, 링크 부재(71)의 타단은 관통 둥근 구멍(71b)을 축 형상 부재(97)에 걸어맞추어지게 함으로써 제 2 제어 회전체(76)에 지지되고, 또한 축 형상 부재(97)의 중심(L6) 둘레로 회동 가능하게 지지된다.
제 1 핀 기구(95)는 축 형상 부재(95a)와 중공 타원축(95b)에 의해 형성된다. 크랭크 부재(94)의 관통 둥근 구멍(94d)에는 전방으로 돌출하도록 축 형상 부재(95a)가 부착된다. 중공 타원축(95b)은 중앙의 관통 둥근 구멍(95c)을 축 형상 부재(95a)에 걸어맞추어지게 함으로써 크랭크 부재(94)에 지지되고, 또한 축 형상 부재(95a) 의 중심(L7) 둘레로 회동 가능하게 지지된다. 중공 타원축(95b)은 제 1 제어 회전체의 제 1 직경축소 가이드 홈(82)과 걸어맞추어짐으로써, 제 1 직경축소 가이드 홈(82)에 따라 변위 가능하게 유지된다.
다음에 제 1 및 제 2 전자클러치(26, 27)를 작동시켰을 때의 센터 샤프트(73)(도시하지 않은 캠 샤프트)와 구동 회전체(72)(도시하지 않은 크랭크 샤프트)의 상대 위상각의 변경 동작에 대하여 설명한다. 통상, 제 1 및 제 2 제어 회전체 (75, 76)는 구동 회전체(72)와 일체로 되어 D1 방향으로 회전하고 있다(도 12(a), (c)를 참조).
제 1 제어 회전체(75)가 도시하지 않은 제 1 전자클러치(26)에 의해 전면(75g)이 흡착되어 제동된 경우, 제 1 제어 회전체(75)는 구동 회전체(72)에 대하여 D2 방향으로 회전 지연을 일으킨다. 제 1 제어 회전체(75)와 센터 샤프트(73)는 일체로 고정되어 있기 때문에, 구동 회전체(72)(크랭크 샤프트)에 대한 센터 샤프트(73)(캠 샤프트)의 상대 위상각은 지각측(D2) 방향으로 변경되어 도시하지 않은 밸브의 개폐 타이밍이 변화된다.
그때, 도 12(b)에 도시하는 제 1 제어 회전체(75)는 구동 회전체(72)에 일체화된 중간 회전체(77)에 대하여 D2 방향으로 회전 지연을 일으키고, 제 1 직경축소 가이드 홈(82)도 또한 중간 회전체(77)에 대하여 D2 방향으로 상대회동한다. 그때, 중공 타원축(95b)은 제 1 직경축소 가이드 홈(82)에 의해 가이드되면서, 제 1 직경축소 가이드 홈(82) 내를 대략 시계방향이 되는 D7 방향으로 이동하고, 또한 축 형상 부재(95a)를 제 1 제어 회전체(75)의 반경방향 외측으로 이동시킨다. 그 결과, 도 12(c)에 도시하는 크랭크 부재(94)는 축 형상 부재(96)와 함께 L4를 중심으로 하여 시계방향(D8)으로 회동한다. 크랭크 부재(94)와 링크결합하는 링크 부재(71)는 그 일단이 축 형상 부재(96)에 의해 D8 방향으로 잡아 당겨지기 때문에, 축 형상 부재(97)를 통하여 타단에 부착된 도 12(a)의 제 2 제어 회전체(76)를 진각측(D1) 방향으로 회동시킨다.
한편, 도시하지 않은 제 2 전자클러치(27)를 작동시키면, 도 12(a)의 제 2 제어 회전체(76)는 전면(76b)이 흡착됨으로써, 제 1 제어 회전체(75)에 대하여 D2 방향으로 회전 지연을 일으킨다. 그때, 링크 부재(71)는 축 형상 부재(97)가 제 1 회동 중심축(L0) 둘레로 회동함으로써 축 형상 부재(97)에 잡아 당겨져, 타단에 부착된 도 12(c)의 축 형상 부재(96)를 중간 회전체(77)의 반경방향 내측으로 이동시킨다. 그때, 크랭크 부재(94)는 축 형상 부재(96)와 함께 L4를 중심으로 하여 반시계방향(D9)으로 회동한다. 그때, 도 12(b)에 도시하는 중공 타원축(95b)이 제 1 직경축소 가이드 홈(82) 내를 대략 반시계방향이 되는 D10 방향으로 이동하여, 제 1 직경축소 가이드 홈(82)의 내주면에 반경방향 내측 방향의 힘을 부여한다. 그 결과, 제 1 제어 회전체(75) 및 센터 샤프트(73)는 구동 회전체(2)에 대하여 진각측(D1) 방향으로 상대회동한다. 그 결과, 구동 회전체(72)(크랭크 샤프트)에 대한 센터 샤프트(73)(캠 샤프트)의 상대 위상각은 진각측(D1) 방향으로 되돌려져 도시하지 않은 밸브의 개폐 타이밍이 다시 변화된다.
제 3 실시예의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치(70)는 제 1 및 제 2 실시예에서의 제 2 직경축소 가이드 홈(25) 내를 슬라이딩하는 핀 기구(30, 52)를 생략하고, 크랭크 부재(94)와 제 2 제어 회전체(76)를 링크 부재(71)에 의해 링크결합하고 있다. 따라서, 제 3 실시예에서는, 제 1 및 제 2 실시예에 비해, 크랭크 샤프트에 대한 캠 샤프트의 상대 위상각을 변화시킬 때에 제 2 동작 기구(5D)에 발생하는 마찰 저항이 대폭 저감되어 있다. 따라서, 제 3 실시예의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치(70)는 제 1 및 제 2 실시예의 자동차용 엔진의 위상 가변 장치(1, 50)보다도, 크랭크 샤프트에 대한 캠 샤프트의 상대 위상각을 변화시킬 때의 반응성이 향상되었다.
1 자동차용 엔진의 위상 가변 장치
2 구동 회전체
3 제 1 제어 회전체
4 제 2 제어 회전체
5 역회전 기구
5A 제 1 동작 기구
10 캠 샤프트에 일체화된 센터 샤프트
14 제 1 직경축소 가이드 홈
25 제 2 직경축소 가이드 홈
26 제 1 회동 조작력 부여 수단
27 제 2 회동 조작력 부여 수단
28 크랭크 부재
29 제 1 핀 기구
30 제 2 핀 기구
50 자동차용 엔진의 위상 가변 장치
51 크랭크 부재
52 하나의 핀 기구
53 역회전 기구
5C 제 2 동작 기구
70 자동차용 엔진의 위상 가변 장치
71 링크 부재
72 구동 회전체
73 캠 샤프트에 일체화된 센터 샤프트
75 제 1 제어 회전체
76 제 2 제어 회전체
90 역회전 기구
5D 제 2 동작 기구
82 제 1 직경축소 가이드 홈
94 크랭크 부재
95 제 1 핀 기구
L0 캠 샤프트 중심축(제 1 회동 중심축)
L2, L4 크랭크 부재의 구동 회전체 상에서의 회동 중심축(제 2 회동 중심축)
L3 회동 중심축(L2)을 통과하여 연직 상하방향으로 뻗는 직선
Up 회동 중심축(L2)의 연직 상방
Lw 회동 중심축(L2)의 연직 하방
Lf 직선(L3)으로부터 좌측 방향

Claims (5)

  1. 캠 샤프트와, 상기 캠 샤프트에 의해 동축 또한 상대회동 가능하게 지지되고, 크랭크 샤프트로부터 받는 회전 토크에 의해 제 1 회동 중심축 둘레로 회전하는 구동 회전체와, 상기 캠 샤프트와 동축이고 또한 일체화된 제 1 제어 회전체와, 상기 캠 샤프트에 의해 동축이고 또한 상대회동 가능하게 지지된 제 2 제어 회전체와, 상기 구동 회전체에 대하여 상기 제 1 제어 회전체를 상대회동시키는 제 1 회동 조작력 부여 수단과, 상기 제 1 제어 회전체에 대하여 상기 제 2 제어 회전체를 상대회동시키는 제 2 회동 조작력 부여 수단과, 상기 제 2 회동 조작력 부여 수단에 연동하고, 상기 구동 회전체에 대하여 상기 제 1 회동 조작력 부여 수단의 작동시와 반대방향으로 상기 제 1 제어 회전체를 상대회동시키는 역회전 기구를 갖는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치에 있어서,
    상기 역회전 기구는,
    상기 제 1 회동 중심축 주위의 원주방향을 따라 직경축소되도록 상기 제 1 제어 회전체에 형성된 곡선 형상의 제 1 직경축소 가이드 홈과, 상기 회동 중심축으로부터 떨어진 위치에서 상기 구동 회전체에 제 2 회동 중심축 둘레로 회동 가능하게 부착된 크랭크 부재와, 상기 크랭크 부재에 부착되고, 상기 제 1 직경축소 가이드 홈에 걸어맞추어지면서, 상기 제 1 상대회동 조작력 부여 수단의 작동시에 제 1 직경축소 가이드 홈을 따라 일방으로 이동 가능하게 구성된 제 1 핀 기구를 구비한 제 1 동작 기구와,
    상기 제 2 상대회동 조작력 부여 수단의 작동시에 제 1 직경축소 가이드 홈을 따라 타방에 상기 제 1 핀 기구를 이동시킴으로써, 상기 구동 회전체에 대하여 상기 제 1 제어 회전체를 상기 제 1 상대회동 조작력 부여 수단의 작동시와 반대방향으로 상대회동시키는 제 2 동작 기구
    를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치.
  2. 상기 제 2 동작 기구는,
    상기 회동 중심축 주위의 원주방향을 따라, 상기 제 1 직경축소 가이드 홈과 반대방향으로 직경축소되도록 상기 제 2 제어 회전체에 형성된 곡선 형상의 제 2 직경축소 가이드 홈과,
    상기 크랭크 부재에 부착되어, 상기 제 2 직경축소 가이드 홈에 걸어맞추어지면서, 상기 제 2 직경축소 가이드 홈을 따라 이동 가능하게 구성된 제 2 핀 기구
    를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 핀 기구와 제 2 핀 기구는 일체로 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 직경축소 가이드 홈의 쌍방에 걸어맞추어지면서, 상기 제 1 및 제 2 직경축소 가이드 홈의 쌍방을 따라 이동 가능하게 구성된 하나의 핀 기구인 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 동작 기구는,
    일단이 상기 크랭크 부재에 회동 가능하게 부착되고, 타단이 상기 제 2 제어 회전체에 회동 가능하게 부착된 링크 부재
    를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 크랭크 부재의 무게중심이 상기 제 1 회동 중심축과 제 2 회동 중심축을 연결하는 직선 상에서 좌우 어느 한쪽으로 떨어진 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 위상 가변 장치.

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