KR20140073595A - 엔진의 위상 가변 장치 - Google Patents

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KR20140073595A
KR20140073595A KR1020117028543A KR20117028543A KR20140073595A KR 20140073595 A KR20140073595 A KR 20140073595A KR 1020117028543 A KR1020117028543 A KR 1020117028543A KR 20117028543 A KR20117028543 A KR 20117028543A KR 20140073595 A KR20140073595 A KR 20140073595A
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circular
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KR1020117028543A
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미치히로 카메다
마사야스 나가도
나오야 이시하라
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니탄 밸브 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

복수의 원형 부재로 구성된 4마디 링크 기구를 채용한 종래보다 안길이가 짧고 구성이 간소하여, 제작이 용이한 엔진의 위상 가변 장치의 제공하는 것이다.
캠 샤프트와, 크랭크 샤프트에 연동하는 구동 회전체와, 제 1 및 제 2 토크 부여 수단에 의해 토크가 부여되는 제 1 및 제 2 제어 회전체가 동축이고 또한 상대회동 가능하게 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 토크 부여 수단에 연동하는 조립각 변경 기구가 캠 샤프트와 구동 회전체의 조립각을 변경하는 엔진의 위상 가변 장치에 있어서, 상기 조립각 변경 기구는 캠 샤프트와 일체의 원형 편심 캠과, 대략 원통형의 제 1 및 제 2 링크와 협동하여, 상기 제 1 또는 제 2 링크의 일방을 회전체의 대략 직경방향으로 상대 변위시키는 대략 직경방향 가이드 기구 및 상대 변위력 부여 수단을 구비했다.

Description

엔진의 위상 가변 장치{PHASE CHANGING DEVICE FOR ENGINE}
본 발명은 크랭크 샤프트와 캠 샤프트의 상대 위상각을 변경하여 밸브의 개폐 타이밍을 변화시키는 기구가 복수의 대략 원형 부재로 이루어지는 4마디(四節) 링크 기구를 채용한 자동차용 엔진의 위상 가변 장치에 관한 것이다.
이 종류의 종래기술로서는 하기 특허문헌 1에 개시하는 헬리컬 스플라인을 이용한 자동차용 엔진에 있어서의 위상 가변 장치가 있다(특허문헌 1의 도 1~도 2을 참조). 하기 특허문헌 1의 장치는 크랭크 샤프트의 구동력이 전달되는 둥근 고리 형상 외통부(10)와, 캠 샤프트에 연결 일체화된 둥근 고리 형상 내통부(20)와, 상기 외통부(10)와 내통부(20) 사이에 헬리컬 스플라인(17, 23, 32, 33) 걸어맞춤 하여 개재됨과 아울러, 브레이크 드럼(44)의 내측의 암 각나사부(45)에 수 각나사부(31)가 나사결합 하는 중간 부재(30)를 구비하여 구성되어 있다. 중간 부재(30)는, 브레이크 드럼(44)이 전자 브레이크 수단(40)에 제동되면, 수/암 각나사부(31, 45)에 의해 캠 샤프트 축방향(도 1의 우측 방향)으로 이동하고, 헬리컬 스플라인(17, 23, 32, 33)에 의해, 내통부(20)(캠 샤프트(2))를 외통부(10)(스프로킷(12))에 대하여 상대회동시킨다. 그 결과, 크랭크 샤프트와 캠 샤프트의 회전 위상(조립각)이 변화되고, 밸브의 개폐 타이밍이 변화된다.
일본 특개 2002-364314호 공보
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
특허문헌 1의 위상 가변 장치에 있어서, 위상 변화의 가능 범위를 넓게 하는 경우에는, 내통부(20)와 헬리컬 스플라인(17, 23, 32, 33)의 축방향 길이를 길게 하여, 중간 부재(30)의 이동가능 범위를 넓히면 된다. 그러나, 위상 가변 장치의 안길이는, 중간 부재(30)의 이동가능 범위를 넓힘으로써 필연적으로 길어지기 때문에, 소형의 엔진에 사용하기 어렵게 된다는 난점이 있다.
그래서, 본건 출원인은 안길이를 짧게 한 엔진의 위상 가변 장치(PCT/JP2008/66082, 이후는 선행문헌 1이라고 함)에 대해서 특허출원을 행하였다. 선행문헌 1의 위상 가변 장치는 크랭크 샤프트에 의해 회전구동하는 구동 회전체(71)(스프로킷(71a))와, 캠 샤프트(일체 연결된 센터 샤프트(72))와, 캠 샤프트에 대하여 반경방향으로만 상대 변위 가능하게 지지된 제 1 중간 회전체(73)와, 제 1 중간 회전체(73)를 반경방향으로 변위시키는 제 1 제어 회전체(74)와, 회동 조작력 부여 수단을 포함하는 위상 가변 기구를 갖는다. 제 1 중간 회전체(73)는 제 1 제어 회전체(74)와 일체의 원형 편심 캠(76)이 제 1 중간 회전체(73)의 반경방향으로 연장되는 캠 가이드(77)에 걸어맞추어지고, 캠 가이드(77)와 직교하는 긴 사각구멍(80)에 센터 샤프트(72)의 평탄 걸어맞춤면(72d)이 걸어맞추어짐으로써, 제 1 제어 회전체(74)가 상대 회동하면, 긴 사각구멍(80)을 따라 슬라이드한다. 캠 샤프트와 구동 회전체의 위상각(조립각)은, 제 1 중간 회전체(73)가 반경방향으로 슬라이드 할 때에, 이 회전체(73)에 설치된 축 형상 부재(81)가 구동 회전체(71)측의 직경축소하는 대략 원주방향 가이드홈(79)을 따라 변위함으로써 변경된다.
상기 위상 가변 기구에 의하면, 위상각 변경시에 중간 회전체가 반경방향으로 이동하는 것과, 원주방향에 형성하는 가이드홈의 형상에 의해 위상각의 변경 범위가 결정되므로, 위상 가변 장치의 캠 샤프트 중심축 방향의 안길이를 짧게 구성할 수 있다.
한편, 제 1 제어 회전체(74)는 회전체(74)를 일방으로 상대회동시키는 제 1 전자 클러치(75)와 역방향으로 상대회동시키는 역회전 기구로 이루어지는 회동 조작력 부여 수단에 의해, 구동 회전체(71)에 대하여 상대회동한다. 상기 역회전 기구에는, 제 1 및 제 2 링 부재(83, 86), 제 2 중간 회전체(84), 축 형상 부재(85), 제 2 제어 회전체(87) 및 제 2 전자 클러치(90) 등이 포함되어 있다. 상기 역회전 기구는, 제 2 제어 회전체(87)를 제 2 전자 클러치(90)로 제동하면, 제 1 및 제 2 링 부재(83, 86)가, 각각 제 1 및 제 2 제어 회전체(74, 87)측의 원형 편심 구멍(74d, 87b) 내를 회동하고, 제 1 및 제 2 링 부재(83, 86)를 연결하는 축 형상 부재(85)가 제 2 중간 회전체(84)의 대략 직경방향 가이드홈(84b)을 따라 변위함으로써 제 1 제어 회전체(74)를 역방향으로 상대회동시키고 있다.
선행문헌 1의 위상 가변 장치는, 주로 축방향으로 수직한 방향으로 변위 또는 회동하는 원형 부재로 구성되어 있기 때문에, 가공이 용이하고 안길이를 취하지 않는 점에서 우수하다. 그러나, 선행문헌 1의 장치에서는, 상기 위상 가변 기구와 역회전 기구가 제 1 제어 회전체를 사이에 끼우고 축방향으로 독립하여 설치되고, 제 1 및 제 2 링 부재(83, 86)와 제 2 중간 회전체(84)와 같이 축방향으로 겹쳐서 배치된 부재가 존재한다. 따라서, 본건 특허 출원인은, 위상 가변 기구와 제 1 제어 회전체의 역회전 기구를 겸용시켜, 부품수가 적은 기구를 실현할 수 있었을 경우, 안길이를 더욱 짧게 한 위상 가변 장치를 얻을 수 있는 것이 아닐까 생각한 바, 복수의 원형 부재로 구성된 4마디 링크 기구에 의해 실현가능한 것을 발견했다.
본건 특허 출원은, 복수의 원형 부재로 구성된 4마디 링크 기구를 채용함으로써, 종래보다 안길이가 짧고 구성이 간소하여, 제작이 용이한 엔진의 위상 가변 장치를 제공하는 것이다.
청구항 1의 엔진의 위상 가변 장치는 캠 샤프트, 크랭크 샤프트에 의해 구동하는 구동 회전체, 상기 캠 샤프트와 구동 회전체 사이에 개재된 제 1 제어 회전체 및 제 2 제어 회전체가 동축이고 또한 서로 상대회동 가능하게 배치됨과 아울러, 상기 제 1 제어 회전체 및 제 2 제어 회전체에 각각 상기 구동 회전체에 대한 상대회동 토크를 부여하는 제 1 토크 부여 수단 및 제 2 토크 부여 수단과, 상기 구동 회전체 에 대한 상기 제 1 제어 회전체 또는 제 2 제어 회전체의 상대회동에 따라 상기 캠 샤프트와 구동 회전체와의 조립각을 변경하는 조립각 변경 기구를 구비한 엔진의 위상 가변 장치에 있어서, 상기 조립각 변경 기구는 캠 샤프트에 일체화된 원형 편심 캠과, 상기 원형 편심 캠에 의해 이 원형 편심 캠의 캠 중심 주위로 회동 가능하게 지지된 대략 원통형의 제 1 링크와, 상기 제 1 링크에 의해 이 제 1 링크의 제 1 중심축 주위로 편심 회동 가능하게 지지되고, 또한 상기 제 1 제어 회전체에 의해 캠 샤프트 중심축으로부터 편심한 제 2 중심축 주위로 회동 가능하게 지지된 대략 원통형의 제 2 링크와, 상기 제 1 링크 또는 제 2 링크 중 어느 일방을 상기 각 회전체의 대략 직경방향으로 상대 변위 가능하게 대략 직경방향 가이드 기구와, 상기 대략 직경방향 가이드 기구와 협동하여, 상기 대략 직경방향 가이드 기구에 유지된 제 1 링크 또는 제 2 링크 중 어느 일방에 상기 대략 직경방향의 상대 변위력을 부여하는 상대 변위력 부여 수단을 갖도록 구성했다.
캠 샤프트에 일체화된 원형 편심 캠, 대략 원통형의 제 1 링크 및 제 2 링크는, 대략 직경방향 가이드 기구를 통하여, 캠 샤프트의 회동 중심축, 상기 원형 편심 캠의 캠 중심, 제 1 링크의 중심 및 제 2 링크의 중심을 각각 4개의 마디로 하는, 이하의 4마디 링크 기구를 구성한다.
제 1 제어 회전체가 제 1 토크 부여 수단으로부터 상대회동 토크를 받으면, 대략 원통형의 제 2 링크는, 제 1 제어 회전체의 편심축인 제 2 중심축 주위를 회동하고, 또한 캠 샤프트 중심축 주위를 편심 회동함으로써, 대략 원통형의 제 1 링크에 토크를 부여하여 제 2 중심축 주위로 편심 회동시킨다. 제 2 링크로부터 토크를 받은 제 1 링크는, 제 1 중심축 주위로 회동하면서, 상기 원형 편심 캠에 토크를 부여하고, 캠 샤프트의 원형 편심 캠을 캠 샤프트 중심축 주위로 편심 회동시킨다.
그 때, 대략 원통형의 제 1 또는 제 2 링크 중 어느 일방은, 대략 직경방향 가이드 기구에 의해 각 회전체의 대략 직경방향으로 변위하기 때문에, 4개의 마디가 4마디 링크 기구로서 동작한다. 또한 제 2 제어 회전체가 제 2 토크 부여 수단으로부터 상대회동 토크를 받으면, 제 1 링크 또는 제 2 링크 중 어느 일방이, 대략 직경방향 가이드 기구와 협동한 상대 변위력 부여 수단으로부터 상대 변위력을 받음으로써, 각 회전체의 대략 직경방향으로 변위함으로써, 캠 샤프트의 원형 편심 캠을 제 1 토크 부여 수단과 역방향으로 편심 회동시킨다.
구동 회전체(크랭크 샤프트)에 대한 캠 샤프트의 조립각(위상각)은, 제 1 토크 부여 수단을 작동시키면, 진행각(進角)측(구동 회전체의 회전방향, 이하 동일) 또는 지연각(遲角)측(구동 회전체의 회전방향과 역방향, 이하 동일) 중 어느 하나로 변경되어, 제 2 토크 부여 수단을 작동시키면, 제 1 토크 부여 수단을 작동시킨 경우와 역방향으로 되돌려진다.
(작용)
4마디 링크 기구는 제 1 제어 회전체를 통하여 캠 샤프트와 크랭크 샤프트의 조립각을 변경하는 위상 가변 기구와, 제 1 제어 회전체를 제 1 토크 부여 수단과 역방향으로 상대회동시키는 역회전 기구를 겸하기 때문에, 청구항 1의 위상 가변 장치는 부품수가 적어, 구성이 단순하게 됨과 아울러 축방향의 안길이가 짧아진다.
또한 제 1 링크는, 원형 편심 캠과, 제 1 및 제 2 링크는 축방향으로 겹쳐서 배치되지 않고, 캠 샤프트 중심축에 직교하는 동일한 평면 위에 겹쳐서 배치할 수 있기 때문에, 축방향의 안길이가 짧아도 된다. 또한 원형 편심 캠과, 제 1 및 제 2 링크는, 동일 평면 내에서 동작하기 때문에, 축방향의 동작 스페이스를 확보하지 않아도 된다. 또한 4마디 링크 기구를 구성하는 원형 편심 캠, 제 1 및 제 2 링크는, 외형 및 내형을 단순한 원형으로 할 수 있기 때문에, 가공이나 조립을 용이하게 행할 수 있다.
또한 청구항 2는, 청구항 1의 엔진의 위상 가변 장치로서, 상기 대략 직경방향 가이드 기구가 상기 구동 회전체에 설치된 대략 직경방향 홈이며, 상기 제 1 링크를 상기 대략 직경방향으로 가이드 하는 제 1 링크 가이드홈으로 구성되고, 상기 구동 회전체가 상기 제 1 제어 회전체의 외주면을 지지하는 원통부를 갖도록 구성했다.
(작용)
제 1 링크 가이드홈은, 구동 회전체에 설치된 단순한 대략 직경방향 홈이기 때문에, 용이하고 또한 저렴하게 가공할 수 있다. 또한 제 1 링크는, 제 1 토크 부여 수단 또는 제 2 토크 부여 수단을 작동시키면, 제 1 링크 가이드에 의해 양측을 가이드 되면서, 제 1 링크 가이드홈을 따라 구동 회전체의 대략 직경방향으로 변위한다. 그 결과, 제 1 및 제 2 링크와 원형 편심 캠은, 4마디 링크로서 동작한다. 한편, 제 1 및 제 2 토크 부여 수단의 정지시에 있어서의 캠 샤프트는 밸브 스프링으로부터 받는 반동에 의한 외란 토크(구동 회전체에 대한 상대회동 토크. 이하 동일)를 받기 때문에, 캠 샤프트와 구동 회전체(크랭크 샤프트) 사이에는, 외란 토크에 의한 조립각의 예기치 못한 어긋남을 방지하는 기구가 필요하게 된다.
청구항 2의 기구에 의하면, 캠 샤프트의 원형 편심 캠이 외란 토크를 받은 경우에는, 제 1 링크 가이드홈으로부터 제 1 링크, 제 1 링크로부터 제 2 링크, 제 2 링크로부터 제 1 제어 회전체의 순으로 제 1 제어 회전체의 외주면을 구동 회전체의 원통부 내주면으로 누르는 힘이 작용하고, 제 1 제어 회전체의 외주면과 구동 회전체의 원통부 내주면 사이에는, 국소적인 마찰력이 발생한다. 이 국소적인 마찰력은 제 1 제어 회전체와 구동 회전체를 상대회동 불능으로 로킹시키고, 아울러 제 2 링크, 제 1 링크 및 원형 편심 캠을 각각 상대동작 불능으로 로킹시킴으로써 캠 샤프트와 구동 회전체를 상대회동 불능으로 로킹시킨다. 즉, 캠 샤프트와 구동 회전체 사이의 조립각은 외란 토크가 발생해도 어긋나지 않고 유지된다.
또한 청구항 3은 청구항 2의 엔진의 위상 가변 장치로서, 제 1 링크와 제 1 링크 가이드홈 사이에는, 둥근 구멍과 양단의 평행 절결부를 갖는 부시가 개재되고, 상기 제 1 링크가, 상기 부시의 둥근 구멍에 슬라이딩 회전 가능하게 내접함과 아울러 상기 제 1 링크 가이드홈과 비접촉 상태에 보유되도록 하고, 상기 부시는 상기 양단의 평행 절결부가 제 1 링크 가이드홈에 가이드 되어, 상기 제 1 링크와 함께 상기 제 1 링크 가이드홈을 따라 변위 가능하게 유지되도록 구성했다.
(작용)
제 1 링크는 부시 양단의 평행 절결부가 제 1 링크 가이드홈의 내주에 의해 가이드 되기 때문에, 제 1 링크의 외주가 제 1 링크 가이드홈에 접하지 않고 제 1 링크 가이드홈 내를 변위한다. 즉, 부시는, 제 1 링크 가이드홈에 면으로 접촉하기 때문에, 제 1 링크의 외주가 제 1 링크 가이드홈의 내주와 직접 접촉하는 경우(원과 면의 선접촉)에 비해 접촉 응력을 작게 할 수 있어, 접촉부의 마모를 막을 수 있다.
또한 청구항 4는, 청구항 2 또는 3에 기재된 엔진의 위상 가변 장치이며, 상기 제 1 링크 가이드홈을 상기 구동 회전체의 직경방향으로부터 경사지게 형성했다.
(작용)
이와 같이 한 경우에는, 제 1 또는 제 2 토크 부여 수단의 작동시에 제 1 링크에 부여되는, 제 1 링크 가이드홈 방향의 힘이 커진다. 또한 제 1 및 제 2 토크 부여 수단의 정지시에 제 1 링크 가이드홈으로부터 제 1 링크에 부여되는 대략 반경방향의 반력이 커지기 때문에, 제 1 제어 회전체의 외주면이 구동 회전체의 원통부 내주면에 더욱 강하게 눌려진다.
또한 청구항 5는 청구항 1에 기재된 엔진의 위상 가변 장치이며, 상기 직경방향 가이드 기구는 상기 제 2 링크에 돌출 설치된 슬라이드 부재와, 상기 구동 회전체에 형성된 대략 직경방향 홈이며, 상기 슬라이드 부재를 가이드 하여 상기 대략 직경방향으로 변위 가능하게 유지하는, 슬라이드 부재 가이드홈을 갖고, 상기 제 1 링크의 중심축과, 상기 제 2 링크의 중심축과, 상기 슬라이드 부재의 중심축을 대략 동일한 직선 위에 배치하고, 상기 제 1 제어 회전체가 상기 제 2 링크를 상대회동 가능하게 내접시키는 원형 편심 구멍을 갖도록 했다.
(작용)
제 1 또는 제 2 토크 부여 수단을 작동시키면, 제 2 링크는, 이 제 2 링크에 설치된 슬라이드 부재가 구동 회전체의 대략 직경방향에 형성된 슬라이드 부재 가이드홈을 따라 변위함으로써, 구동 회전체의 대략 직경방향으로 변위함과 아울러, 제 1 및 제 2 링크와 원형 편심 캠을 4마디 링크로서 동작시킨다.
한편, 청구항 5의 기구에 의하면, 제 2 링크는, 캠 샤프트가 외란 토크를 받으면, 슬라이드 부재가 대략 직경방향으로 뻗는 슬라이드 부재 가이드홈을 따라 유지되어 있음으로써, 원형 편심 캠 및 제 1 링크를 통하여 대략 반경방향의 반력을 받는다. 이 반력은 제 2 링크의 외주면을 제 1 제어 회전체의 원형 편심 구멍 내주면에 눌러, 접촉하는 상기 내외주면 사이에 국소적인 마찰력을 발생시킨다. 이 국소적인 마찰력은 캠 샤프트와 구동 회전체를 상대회동 불능으로 로킹하여, 외란 토크가 발생해도 캠 샤프트와 구동 회전체 사이의 조립각이 어긋나지 않도록 유지시킨다. 이 구성으로 하면, 캠 샤프트와 구동 회전체 사이의 조립각 변경가능 범위의 중간 부근에서, 국소적인 마찰력을 증대시키는 것이 가능하게 된다.
청구항 1의 엔진의 위상 가변 장치에 의하면, 대략 원통형 부재로 구성된 4마디 링크 기구를 채용함으로써 안길이가 짧고, 소형의 엔진에 최적이며 구성이 간소한 위상 가변 장치를 저렴하고 용이하게 제조할 수 있다.
청구항 2에 의하면, 외란 토크의 발생시에 캠 샤프트와 구동 회전체 사이의 조립각을 어긋나게 하지 않고 유지할 수 있는 셀프 로킹 기구를 갖는 엔진의 위상 가변 장치를 용이하게 제조할 수 있다.
청구항 3의 엔진의 위상 가변 장치에 의하면, 제 1 링크 가이드홈과 제 1 링크 사이에 발생하는 편마모가 사라져, 내구성이 향상된다.
청구항 4의 엔진의 위상 가변 장치에 의하면, 구동 회전체에 대한 캠 샤프트의 조립각이 원활하게 변경된다. 또한 외란 토크가 발생시키는, 구동 회전체에 대한 캠 샤프트의 조립각의 어긋남을 방지하는 셀프 로킹 기능이 향상된다.
청구항 5의 엔진의 위상 가변 장치에 의하면, 외란 토크의 발생시에 캠 샤프트와 구동 회전체 사이의 조립각을 어긋나게 하지 않고 유지할 수 있는 셀프 로킹 기구를 갖는 엔진의 위상 가변 장치를 제조할 수 있다. 또한 캠 샤프트와 구동 회전체 사이에서는, 캠 샤프트와 구동 회전체의 조립각 변경가능 범위의 중간 부근에서, 셀프 로킹력을 증대시키는 것이 가능하기 때문에, 엔진 정지 직전에 캠 샤프트와 구동 회전체의 조립각을 변경가능 범위의 중간 부근으로 변경해 두면, 다음번 엔진 시동시에 캠 샤프트와 구동 회전체 사이에 제어 토크를 부여하지 않아도, 상기 조립각에 벗어남을 발생시키지 않고 상기 중간 부근에 유지한 채 시동할 수 있다. 즉, 특별한 추가부품을 사용하지 않고, 종래의 중간 로킹 기구와 같은 것을 보다 확실하게 실현할 수 있다.
도 1에 엔진의 위상 가변 장치의 제 1 실시예를 전방에서 본 분해 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도를 구동 회전체측에서 본 도면.
도 3은 제 1 실시예의 정면도.
도 4는 도 3의 A-A 단면도.
도 5는 조립각 변경 전에 있어서의 제 1 실시예의 위상 가변 장치(지연각 사양)의 반경방향 단면도이며, (a)도는 도 4의 D-D 단면도, (b)도는 도 3의 C-C 단면도, (c)도는 도 4의 B-B 단면도.
도 6은 조립각 변경 후에 있어서의 제 1 실시예의 장치의 반경방향 단면도이며, (a)도는 도 4의 D-D 단면도, (b)도는 도 4의 C-C 단면도, (c)도는 도 4의 B-B 단면도.
도 7은 제 1 실시예의 위상 가변 장치의 4마디 링크 기구에 관한 동작 설명도이며, (a)도는 제 1 전자 클러치 작동 전의 4마디 링크의 배치도, (b)도는 제 1 전자 클러치 작동시의 동작 설명도, (c)도는 제 2 전자 클러치 작동시의 동작 설명도.
도 8은 제 1 실시예의 셀프 로킹 기구의 설명도이며, (a)도는 외란 토크가 지연각측에 작용한 경우의 설명도, (b)도는 외란 토크가 진행각측에 작용한 경우의 설명도.
도 9는 제 2 링크와 대략 직경방향 가이드홈 사이에 부시를 개재시킨, 엔진의 위상 가변 장치에 관한 제 2 실시예의 반경방향 단면도.
도 10은 대략 직경방향 가이드홈을 기울인, 엔진의 위상 가변 장치의 제 3 실시예에 관한 4마디 링크 기구의 설명도.
도 11은 엔진의 위상 가변 장치의 제 4 실시예를 전방에서 본 분해 사시도.
도 12는 도 11의 분해 사시도를 구동 회전체측에서 본 도면.
도 13은 회동 중심축을 따라 절단한 제 4 실시예의 축방향 단면도.
도 14는 제 4 실시예의 위상 가변 장치(지연각 사양)의 반경방향 단면도이며, (a)도는 도 13의 F-F면 도면, (b)도는 도 3의 E-E 단면도.
도 15는 제 4 실시예의 위상 가변 장치(지연각 사양)의 반경방향 단면도이며, (a)도는 도 13의 H-H면 도면, (b)도는 도 3의 G-G 단면도.
도 16은 제 4 실시예의 4마디 링크 기구에 관한 동작 설명도이며, (a)도는 제 1 전자 클러치 작동전의 4마디 링크의 배치도, (b)도는 제 1 전자 클러치 작동시의 동작 설명도, (c)도는 제 2 전자 클러치 작동시의 동작 설명도.
도 17은 제 4 실시예의 셀프 로킹 기구의 설명도.
도 18은 제 4 실시예의 셀프 로킹력에 관한 접촉 마찰각의 설명도.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
다음에 본 발명의 실시형태를 도면에 의해 설명한다. 각 실시예에 나타내는 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 흡배기 밸브의 개폐 타이밍을 변화시키기 위한 장치이다.
도 1~8에 의해 제 1 실시예의 장치의 구성에 대하여 설명한다. 제 1 실시예에서의 엔진의 위상 가변 장치(100)는 크랭크 샤프트에 의해 구동 회전하는 구동 회전체(101), 제 1 제어 회전체(102), 제 2 제어 회전체(103), 도시하지 않은 캠 샤프트에 일체 연결된 센터 샤프트(104), 제 1 전자 클러치(제 1 토크 부여 수단)(105), 제 2 전자 클러치(제 2 토크 부여 수단)(106), 조립각 변경 기구(107)에 의해 구성된다.
조립각 변경 기구(107)는 캠 샤프트(센터 샤프트(104))와 구동 회전체(101)(크랭크 샤프트)의 조립각을 변경하는 것이며, 4마디 링크 기구(108)와, 상대 변위력 부여 수단(130)에 의해 구성된다. 4마디 링크 기구(108)는 센터 샤프트(104)에 일체화된 원형 편심 캠(110), 대략 원통형상을 갖는 제 1 링크(111) 및 제 2 링크(112) 및 구동 회전체(101)에 형성된 제 1 링크 가이드홈(113)(청구항 1~4의 대략 직경방향 가이드 기구)으로 구성된다. 상대 변위력 부여 수단(130)은 제 2 제어 회전체(103)에 형성된 초승달 형상의 가이드벽(130a)과 반원 형상의 가이드벽(130b)으로 구성된다. 또한, 이후의 설명에서는, 도 1에서의 제 2 전자 클러치(106)측을 장치 전방, 구동 회전체(101)측을 장치 후방으로 하고, 장치 정면에서 본 구동 회전체(101)의 회전방향을 진행각측(D1) 방향(시계방향), D1과 역방향을 지연각측(D2) 방향(반시계방향)으로 한다.
구동 회전체(101)는, 스프로킷(114)과 구동 원통(115)이 각각에 설치된 복수의 장착 구멍(114a, 115a)과 결합 핀(116)을 통하여 일체 결합되어 있다. 스프로킷(114)은 관통 원형 구멍(117)과 단차 원형 구멍(118)을 갖는다. 구동 원통(115)은 원통부(115b)와 바닥부(115c)를 갖는 바닥 있는 원통형상으로 형성되고, 바닥부(115c)의 중앙에는 대략 직경방향으로 연장되는 관통구멍인 제 1 링크 가이드홈(113)이 설치된다.
센터 샤프트(104)는 원형 편심 캠(110), 중앙의 관통 원형 구멍(119), 대원통부(120), 대원통부 후방의 단차 원형 구멍(121), 플랜지부(122), 소원통부(123)를 갖는다. 원형 편심 캠(110)과 대원통부(120)는 플랜지부(122)를 사이에 끼우고 전후로 일체 형성되고, 원형 편심 캠(110)은 센터 샤프트의 회동 중심축(L0)으로부터 편심하는 캠 중심(L1)을 갖고, 그 전방에 L0을 중심축으로 하는 소원통부(123)를 갖는다.
도시하지 않은 캠 샤프트는 센터 샤프트(104)의 회동 중심축(L0)과 동축이 되도록 센터 샤프트 후단부의 단차 원형 구멍(121)에 장착되고, 센터 샤프트(104)와 일체로 연결된다. 구동 회전체(101)는 센터 샤프트(104)의 대원통부(120)와 플랜지부를 각각 관통 원형 구멍(117)과 단차 원형 구멍(118)에 삽입함으로써, 센터 샤프트(104)에 의해 회동 중심축(L0) 주위로 상대회동 가능하게 지지된다. 원형 편심 캠(110)은 제 1 링크 가이드홈(113)으로부터 전방으로 돌출하고, 도시하지 않은 캠 샤프트와 함께 회동 중심축(L0) 주위를 편심 회동한다.
제 1 링크(111)는 대략 원통형상으로 형성되고, 제 1 링크의 제 1 중심축(L2)으로부터 편심한 위치에 관통하는 제 1 원형 편심 구멍(124)을 갖는다. 제 1 원형 편심 구멍(124)은 내경을 원형 편심 캠(110)의 외형과 대략 동일하게 형성하고, 삽입한 원형 편심 캠(110)을 상대회동 가능하게 내접시킨다. 제 1 링크(111)는 원형 편심 캠(110)을 제 1 원형 편심 구멍(124)에 삽입함으로써, 원형 편심 캠(110)에 지지되고, 캠 중심(L1) 주위를 편심 회동한다.
또한 제 1 링크(111)는 외경을 제 1 링크 가이드홈(113)의 폭과 대략 동일하게 형성하고, 제 1 링크 가이드홈(113)에 삽입한다. 제 1 링크(111)는 제 1 링크 가이드홈(113)의 좌우 양측에 형성된 평탄 지지면(113a, 113b)과 맞닿음으로써, 대략 직경방향 가이드(113)가 연장되는 방향으로 변위 가능하게 유지된다.
제 2 링크(112)는 제 1 링크(111)와 동일하게 대략 원통형상으로 형성되고, 제 2 링크의 제 2 중심축(L3)으로부터 편심한 위치에 관통하는 제 2 원형 편심 구멍(125)을 갖는다. 제 2 원형 편심 구멍(125)은 내경을 제 1 링크(111)의 외형과 대략 동일하게 형성하고, 삽입한 제 1 링크(111)를 상대회동 가능하게 내접시킨다. 제 2 링크(112)는 제 1 링크(111)를 제 2 원형 편심 구멍(125)에 삽입함으로써, 제 1 링크(111)에 지지되고, 제 1 링크(111)의 제 1 중심축(L2) 주위를 편심 회동한다.
제 1 제어 회전체(102)는 후방의 소원통부(126)와 전방의 대원통부(127)가 전후에 일체화된 형상을 갖는다. 제 1 제어 회전체(102)는 소원통부(126)의 외주면이 구동 원통(115)의 원통부 내주면(115d)과 상대회동 가능한 상태에서 내접함으로써 구동 원통(115)에 지지된다. 그 결과, 제 1 제어 회전체(102)는 구동 회전체(101)와 동축에 배치되어 회동 중심축(L0) 주위를 회동한다.
또한 제 1 제어 회전체(102)는 회동 중심축(L0)으로부터 편심한 위치에 관통하는 제 3 원형 편심 구멍(128)을 소원통부(126)에 갖는다. 제 3 원형 편심 구멍(128)은 내경을 제 2 링크(112)의 외경과 대략 동일하게 형성하고, 삽입한 제 2 링크(112)를 상대회동 가능하게 내접시킨다. 제 2 링크(112)는 제 2 원형 편심 구멍(125)을 통하여 제 1 링크(111)에 지지되는 한편, 제 3 원형 편심 구멍(128)에 의해 그 외주면이 유지된다. 제 2 링크(112)는 제 1 링크(111)의 제 1 중심축(L2) 주위를 편심 회동하는 동시에, 제 1 제어 회전체(102)의 회동 중심축(L0) 주위를 편심 회동한다.
이상의 구성에 의해, 원형 편심 캠(110), 제 1 링크(111) 및 제 2 링크(112)는 제 2 링크(112)를 슬라이딩 회전 가능하게 내접시키는 제 3 원형 편심 구멍(128)과 제 1 링크(111)를 대략 직경방향으로 변위 가능하게 유지하는 제 1 링크 가이드홈(113)(대략 직경방향 가이드 기구)을 개재함으로써, 각각의 중심인 캠 중심(L1), 제 1 중심축(L2) 및 제 2 중심축(L3)과 회동 중심축(L0)을 4개의 마디로 하는 4마디 링크 기구(108)를 구성한다.
제 1 제어 회전체(102)의 전방에는, 도시하지 않은 엔진의 내부에 고정된 제 1 전자 클러치(105)가 배치된다. 제 1 제어 회전체(102)는 전면(102a)이 전자 클러치(105)의 마찰재(105a)에 흡착됨으로써, 구동 회전체(101)에 대하여 상대회동하고, 구동 회전체(101)에 대한 캠 샤프트의 조립각을 소정 방향으로 변경한다.
제 1 제어 회전체(102)의 대원통부의 내측에는, 제 2 제어 회전체(103)가 배치되고, 제 2 제어 회전체(103)의 전방에는, 도시하지 않은 엔진의 내부에 고정된 제 2 전자 클러치(106)가 배치된다. 제 2 제어 회전체(103)는 센터 샤프트(104)를 삽입하고 상대회동 가능하게 내접시키는 관통 원형 구멍(129)을 중앙에 갖는다. 제 2 제어 회전체(103)의 외주 가장자리부에는, 후방으로 돌출하는 대략 초승달 형상의 가이드벽(130a)과, 제 2 제어 회전체의 회동 중심축(L0)을 사이에 둔 반대측으로부터 후방으로 돌출하는 반원 형상의 가이드벽(130b)이 설치되고, 가이드벽(130a, 130b)에 의해 청구항 1~4의 상대 변위력 부여 수단(130)이 구성된다.
제 2 제어 회전체는 관통 원형 구멍(129)에 소원통(123)을 삽입함으로써, 센터 샤프트(104)에 상대회동 가능하게 지지된다. 가이드벽(130a)과 가이드벽(130b)은 제 2 링크(112)의 제 2 원형 편심 구멍(125)으로부터 전방으로 돌출하는 제 1 링크(111)의 외주를 양측으로부터 유지한다. 제 2 제어 회전체(103)는 전면(103a)이 제 2 전자 클러치(106)의 마찰재(106a)에 흡착됨으로써, 구동 회전체(101)에 대하여 상대 회동하고, 구동 회전체(101)에 대한 캠 샤프트의 조립각을 제 1 전자 클러치의 작동시와 역방향으로 변경한다.
또한 관통 원형 구멍(129)으로부터 전방으로 돌출하는 센터 샤프트(104)의 소원통부(123)의 선단에는 홀더(132)를 배치한다. 홀더(132) 및 센터 샤프트(104)는 각각의 중앙에 형성된 구멍에 전방으로부터 도시하지 않은 볼트를 삽입하고, 이 볼트를 도시하지 않은 캠 샤프트의 선단부에 나사 결합함으로써 캠 샤프트에 유지된다.
다음에 제 1 실시예의 위상 가변 장치의 동작을 도 5~도 7에 의해 설명한다. 캠 샤프트(센터 샤프트(104)), 제 1 제어 회전체(102), 제 2 제어 회전체(103), 제 1 링크(111) 및 제 2 링크(112)는 제 1 및 제 2 전자 클러치(105, 106)를 오프로 한 초기 상태에서, 도시하지 않은 크랭크 샤프트로부터 구동 토크를 받는 스프로킷(114)(구동 회전체(101))과 각각 일체가 되고, 도 1의 시계회전(D1) 방향(이후는, 시계회전(D1) 방향을 진행각 방향, 반시계회전(D2) 방향을 지연각 방향이라고 함)으로 회동한다.
제 1 전자 클러치(105)를 작동시키면, 상기한 4마디 링크 기구(108)는 마디가 되는 중심축(L3)이 회동 중심축(L0) 주위를 반시계회전(D2) 방향으로 회동하고, 마디가 되는 중심축(L2)을 제 1 링크 가이드홈(113)을 따라 D3 방향으로 상승시킴으로써, 마디가 되는 중심축(L1)을 시계회전(D1) 방향으로 상대회동시킨다. 그 결과, 도 5(a)~(c)는 도 6(a)~(c)의 상태로 각각 변이하고, 도 7(a)는 도 7(b)의 상태로 변이하고, 구동 회전체(101)에 대한 센터 샤프트(104)(캠 샤프트)의 조립각이 진행각측(D1) 방향으로 변경된다.
즉, 도 5(b)의 제 1 제어 회전체(102)는, 제 1 전자 클러치(105)에 의해 제동 토크를 받으면, 구동 회전체(101)에 대하여 회전 지연을 일으키고, 지연각측(D2) 방향으로 상대회동한다. 그 때, 4마디 링크의 마디의 하나를 구성하는 제 2 링크의 중심축(L3)은 제 3 원형 편심 구멍(128)과 함께 회동 중심축(L0)의 주위를 반시계회전(D2) 방향으로 상대회동한다. 4마디 링크의 마디의 하나를 구성하는 제 1 링크의 중심축(L2)은 제 1 링크(111)가 제 2 원형 편심 구멍(125)에 내접하고, 또한 도 5(c)의 제 1 링크 가이드(113)에 의해 좌우가 유지되어 있기 때문에, 중심축(L3)이 D2 방향으로 회동하면, 구동 회전체(101)의 대략 직경방향으로 연장되는 제 1 링크 가이드홈(113)을 따라 D3 방향으로 상승한다. 제 2 제어 회전체(103)에 일체화된 도 5(a)의 가이드벽(130a, 130b)은 D3 방향으로 상승하는 제 1 링크(111)로부터 D1 방향의 토크를 받음으로써, 구동 회전체(101)에 대하여 시계회전(D1) 방향으로 상대회동한다.
4마디 링크의 마디의 하나를 구성하는 원형 편심 캠(110)의 캠 중심(L1)은, 중심축(L2)이 상승함으로써, 제 1 원형 편심 구멍(124)과 함께 회동 중심축(L0)의 주위를 시계회전(D1) 방향으로 상대회동하고, 도 5(b)의 원형 편심 캠(110)은, 구동 회전체(101)(제 1 링크 가이드홈(113)을 갖는 구동 원통(115))에 대하여, 회동 중심축(L0) 주위를 D1 방향으로 편심 회동한다. 그 결과, 원형 편심 캠(110)에 일체화된 센터 샤프트(104)(도시하지 않은 캠 샤프트)는 구동 회전체(101)(도시하지 않은 크랭크 샤프트)에 대하여 진행각측(D1) 방향으로 상대회동하고, 구동 회전체에 대한 캠 샤프트의 조립각이 진행각측(D1) 방향으로 변경된다.
한편, 제 2 전자 클러치(106)를 작동시키면, D2 방향으로 회동하는 초승달 형상의 가이드벽(130a)과 반원 형상의 가이드벽(130b)은, 마디가 되는 중심축(L2)을 제 1 링크 가이드홈(113)을 따라 D4 방향으로 밀어 내림으로써, 마디가 되는 중심축(L3)을 시계회전(D1) 방향으로 회동시킴과 아울러, 마디가 되는 중심축(L1)을 반시계회전(D2) 방향으로 상대회동시킨다. 그 결과, 도 6은 도 5의 상태로 되돌아오고, 도 7(b)는 도 7(c)의 상태로 변이하여, 구동 회전체(101)에 대한 센터 샤프트(104)(캠 샤프트)의 조립각이 지연각측(D2) 방향으로 되돌려진다.
즉, 제 2 전자 클러치(106)를 작동시키면, 제 2 제어 회전체(103)는 제동 토크를 받아 구동 회전체(101)에 대하여 회전 지연을 일으키고, 가이드벽(130a, 130b)과 함께, 회동 중심축(L0)의 주위를 지연각측(D2) 방향으로 상대회동한다. 그 때, 가이드벽(130a, 130b)은 제 1 링크(111)에 하향(D4) 방향의 힘을 부여하여, 제 1 링크 가이드홈(113)에 양측이 유지된 제 1 링크(111)를 제 1 링크 가이드홈(113)을 따라 하방(D4) 방향으로 하강시킨다.
제 1 링크(111)와 함께 제 1 중심축(L2)이 하강하면, 제 2 링크(112)의 제 3 중심축(L3)은 시계회전(D1) 방향으로 회동하고, 원형 편심 캠(110)의 캠 중심(L1)은 반시계회전(D2) 방향으로 회동한다. 그 결과, 원형 편심 캠(110)에 일체화된 센터 샤프트(104)(도시하지 않은 캠 샤프트)는 구동 회전체(101)(도시하지 않은 크랭크 샤프트)에 대하여 지연각측(D2) 방향으로 상대회동하고, 구동 회전체에 대한 캠 샤프트의 조립각이 지연각측(D1) 방향으로 되돌려진다.
다음에 도 8(a), (b)에 의해, 도시하지 않은 캠 샤프트가 밸브 스프링으로부터 외란 토크를 받았을 때에 센터 샤프트(104)(캠 샤프트)와 구동 회전체(101)(크랭크 샤프트) 사이에 발생하는 조립각의 벗어남을 방지하는 셀프 로킹 기구에 대하여 설명한다. 외란 토크란 밸브 스프링으로부터의 반동을 원인으로 하여 회전 중의 캠 샤프트(센터 샤프트(104))에 발생하는, 구동 회전체(101)에 대한 상대회동 토크를 나타낸다(이하 동일). 도 8(a)는 캠 샤프트에 반시계회전(D2) 방향의 외란 토크가 발생한 상태를 나타내고, 도 8(b)는 캠 샤프트에 시계회전(D1) 방향의 외란 토크가 발생한 상태를 나타낸다.
제 2 링크(112)는, 캠 샤프트와 일체의 원형 편심 캠(110)이 D2 또는 D1 방향의 외란 토크를 받으면, 제 1 링크 가이드홈(113)에 의해 대략 직경방향으로 가이드 된 제 1 링크(111)로부터, 제 1 링크의 중심축(L2)과 제 2 링크의 중심축(L3)을 연결하는 직선(L4)이 연장되는 방향으로 힘(F1 또는 F2)을 받는다. D2 방향의 외란 토크에 의한 힘(F1)은, 도 8(a)에 도시하는 바와 같이, L2로부터 L3의 방향으로 작용하고, D1 방향의 외란 토크에 의한 힘(F2)은, 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, L3로부터 L2의 방향으로 작용한다. 또한 힘(F1과 F2)은, 각각 직선(L4)과 소원통부(126)(제 1 제어 회전체(102))의 외주선과의 교점(P1 및 P2)에 있어서, 소원통부(126)(제 1 제어 회전체(102))의 외주면과 구동 원통(115)(구동 회전체(101))의 내주면(115d) 사이에 작용한다. 그 결과, 소원통부(126)의 외주면과 구동 원통 내주면(115d) 사이에는, 상대회동을 방해하는 국소적인 마찰력이 발생한다.
상기 국소적인 마찰력은 아래와 같이 표시된다. 우선, 교점(P1 및 P2)을 통과하고, 소원통부(126)의 접선방향으로 연장되는 직선을 L5, L5에 직교하는 직선을 L6, 직선 L4와 L6의 기울기를 각각 θ1, θ2, 마찰면의 마찰계수를 μ로 하면, 구동 회전체(101)와 캠 샤프트 사이에 조립각의 벗어남을 일으키는 힘은, 소원통부(126)의 교점(P1과 P2)에 있어서의 접선방향의 힘(F1·sinθ1 및 F2·sinθ2)에 의해 각각 표시된다. 또한 소원통부(126)의 외주면과 구동 원통 원통부 내주면(115d)과의 슬라이딩을 방해하는 역방향의 국소적인 마찰력은 μ·F1·cosθ1 및 μ·F2·cosθ2에 의해 각각 표시된다.
구동 원통(101)과 제 1 제어 회전체(102)는 상기 마찰력이 조립각의 벗어남을 일으키는 힘보다도 크면, 서로 상대회동할 수 없기 때문에, 제 1 제어 회전체(102)와 센터 샤프트(104)가 서로 상대회동 불능으로 로킹된다. 따라서, F1·sinθ1<μ·F1·cosθ1 및 F2·sinθ2<μ·F2·cosθ2의 조건에 의해, θ1<tan-1μ, θ2<tan-1μ를 충족시키도록 각도(θ1과 θ2)를 설정한 경우, 구동 회전체(141)(크랭크 샤프트)와 센터 샤프트(144)(캠 샤프트) 사이에는, 외란 발생시에 셀프 로킹 기능이 작용하기 때문에, 외란에 의한 조립각의 벗어남이 발생하지 않고 방지된다.
다음에 도 9에 의해, 본원 청구항 3에 대응하는 엔진의 위상 가변 장치의 제 2 실시예를 설명한다. 제 2 실시예의 위상 가변 장치는 제 1 링크 가이드홈(113)이 제 1 링크(111)의 좌우에 직접 접촉하는 제 1 실시예의 위상 가변 장치와 달리, 제 1 링크(111)와 제 1 링크 가이드홈(113) 사이에 부시(132)를 개재함으로써, 제 1 링크(111)를 제 1 링크 가이드홈(113)에 접촉하지 않은 상태에서 유지하는 것이다(그 밖의 구성은 제 1 실시예와 동일).
부시(132)는 제 1 링크(111)를 상대회동 가능하게 내접시키는 원형 구멍(133)과, 좌우 양단에 평행 절결부(132a, 132b)를 갖는다. 평행 절결부(132a, 132b)의 간격은 제 1 링크 가이드홈(113)의 평탄 지지면(113a, 113b)의 간격과 대략 동일하게 형성된다. 부시(132)는, 원형 구멍(133)에 제 1 링크(111)를 내접시킨 상태에서, 제 1 링크 가이드홈(113)의 내측에 배치된다.
제 1 또는 제 2 전자 클러치(105, 106) 중 어느 하나를 ON으로 하면, 부시(132)는, 원형 구멍(133)에 내접하는 제 1 링크(111)로부터 힘을 받음으로써, 제 1 링크(111)와 함께 제 1 링크 가이드홈(113)을 따라 변위한다. 변위할 때의 부시(132)는, 제 1 링크(111)가 제 1 링크 가이드홈(113)에 접촉하지 않고, 평행 절결부(132a, 132b)가 평탄 지지면(113a, 113b)과 면으로 접촉하면서 슬라이딩 한다. 따라서, 제 2 실시예의 위상 가변 장치는 제 1 링크(111)가 제 1 링크 가이드홈(113)에 직접 접촉(원과 면이 선으로 접촉함)하는 제 1 실시예의 구성과 달리 접촉 응력을 작게 할 수 있어, 편마모의 발생을 방지할 수 있다.
다음에 도 10에 의해, 본원 청구항 4에 대응하는 엔진의 위상 가변 장치의 제 3 실시예를 설명한다. 제 3 실시예의 위상 가변 장치는, 제 1 또는 제 2 실시예에 있어서의 제 1 링크 가이드홈(113)을 대략 직경방향으로부터 반시계회전(D2) 방향으로 각도(θ3)만큼 경사지게 하여 형성한 제 1 링크 가이드홈(113')으로 치환한 것이다(그 밖의 구성은 제 1 또는 제 2 실시예와 공통됨).
제 1 링크 가이드홈(113')의 홈 방향을 L7, 원형 편심 캠(110)의 중심축(L1)과 제 1 링크(111)의 중심축(L2)을 통과하는 직선을 L8, 제 2 링크(112)의 중심축(L3)과 중심축(L2)을 통과하는 직선을 L9로 하면, 제 1 링크 가이드홈(113')은, 원형 편심 캠(110)이 회동 중심축(L0)의 주위의 편심 회동 토크(도 10에서는 D1 방향)를 받으면, 제 1 링크(111)(제 2 실시예에서는 부시(132))로부터 직선(L8)의 방향으로 힘(F3)을 받는다. 한편, 제 1 링크 가이드홈(113')은 제 1 제어 회전체(102)가 제 1 전자 클러치(105)에 제동되고, 제 2 링크(112)가 회동 중심축(L0)의 주위의 편심 회동 토크(D2 방향)를 받으면, 제 1 링크(111)(제 2 실시예에서는 부시(132))로부터 직선(L8)의 방향으로 힘(F4)을 받는다.
힘(F3 및 F4)을 제 1 링크 가이드홈(113')의 홈방향으로 작용하는 힘(제 1 링크(111)를 홈을 따라 변위 시키는 힘)과 홈(113')에 대하여 수직한 방향으로 작용하는 힘(제 1 링크(111)와 제 1 링크 가이드홈(113') 사이에 마찰력을 발생시키는 힘)으로 나누어서 생각한 경우, 제 1 링크(111)는 제 1 링크 가이드홈(113')이 힘을 받는 방향과 홈 방향 사이의 각도가 작을수록, 홈에 따른 직선(L7) 방향으로 힘이 커지는 반면, 마찰력(수직방향의 힘)이 작아지기 때문에, 가이드홈(113')을 따라 변위하기 쉬워진다.
제 3 실시예에서는, 가이드홈(113')을 대략 직경방향으로부터 각도(θ3)만큼 반시계회전(D2) 방향으로 경사지게 하여, 직선(L7과 L8)의 각도(θ4)를 크게 하고, 또한 직선(L7과 L9)의 각도(θ5)를 작게 했다. 그 결과, 제 1 전자 클러치(105)를 작동시켜 제 2 링크(112)에 편심 회동 토크를 입력했을 때는, 가이드홈(113)과의 사이의 마찰력이 작기 때문에, 제 1 링크(111)가 제 1 링크 가이드홈(113)을 따라 변위하기 쉬워져, 센터 샤프트(104)와 구동 회전체(101)의 조립각의 변경동작이 원활하게 된다. 그 반면, 외란 토크에 의해 원형 편심 캠(110)에 편심 회동 토크가 입력된 경우에는, 가이드홈(113')과의 사이의 마찰력이 커, 제 1 링크(111)가 가이드홈(113')을 따라 변위하기 어렵게 되기 때문에, 센터 샤프트(104)와 구동 회전체(101)와의 조립각이 어긋나기 어렵게 된다. 또한, 가이드홈(113')은, F3 또는 F4의 힘의 방향과 항상 일정 각도를 유지하는 것과 같은 곡선으로 구성해도 된다.
다음에 도 11~도 16에 의해, 본원 청구항 5에 대응하는 엔진의 위상 가변 장치의 제 4 실시예를 설명한다. 제 4 실시예에서의 엔진의 위상 가변 장치(140)는 크랭크 샤프트에 의해 구동 회전하는 구동 회전체(141), 제 1 제어 회전체(142), 제 2 제어 회전체(143), 도시하지 않은 캠 샤프트에 일체 연결된 센터 샤프트(144), 제 1 전자 클러치(제 1 토크 부여 수단)(145), 제 2 전자 클러치(제 2 토크 부여 수단)(146), 조립각 변경 기구(147)로 구성된다.
조립각 변경 기구(147)는 4마디 링크 기구(148)와, 후술하는 상대 변위력 부여 수단(149)으로 구성된다. 4마디 링크 기구(148)는 센터 샤프트(144)에 일체화된 원형 편심 캠(150), 대략 원통형상을 갖는 제 1 링크(151) 및 제 2 링크(152), 및 후술하는 대략 직경방향 가이드 기구(166)로 구성된다.
구동 회전체(141)는 스프로킷(156)과 구동 원판(157)이 복수의 장착 구멍(156a, 157a)에 삽입된 결합 핀(158)에 의해 일체 결합되어 구성되어 있다. 스프로킷(156)은 중앙에 관통 원형 구멍(159)과 단차 원형 구멍(160)을 갖는다. 구동 원판(157)에는, 중앙의 관통 원형 구멍(161)과, 관통 원형 구멍(161)의 내주와 연속하는 슬라이드 부재 가이드홈(153)이 설치된다. 슬라이드 부재 가이드홈(153)은 구동 회전체(141)의 반경방향에 대하여 약간 기울어서 형성됨과 아울러, 슬라이드 부재(155)를 홈을 따라 가이드 하는 직선 형상의 대략 직경방향 가이드홈이다. 슬라이드 부재(155)는 가는 둥근 축(155a)의 일단에 중공의 둥근 축(155b)을 장착하여 형성된다. 슬라이드 부재 가이드홈(153)의 홈폭은 슬라이드 부재(155)를 구성하는 중공의 두꺼운 둥근 축(155b)의 외경과 대략 동일하게 형성되고, 슬라이드 부재 가이드홈(153)은 홈(153)에 삽입된 중공의 두꺼운 둥근 축(155b)을 홈(153)을 따라 변위 가능하게 가이드 한다.
제 1 제어 회전체(142)는 바닥부(162)를 갖는 바닥 있는 원통형상으로 형성되고, 바닥부(162)에는 단차 구멍인 제 3 원형 편심 구멍(163), 중앙의 관통 원형 구멍(164) 및 슬라이드 부재(155)의 삽입통과 홈(154)이 설치된다. 제 3 원형 편심 구멍(163)은 내경이 제 2 링크(152)의 외경과 대략 동일하게 형성되고, 제 2 링크(152)가 상대회동 가능하게 내접한다.
삽입통과 홈(154)은 슬라이드 부재 가이드홈(153)의 내측을 변위하는 슬라이드 부재(155)를 바닥부(162)에 접촉시키지 않도록 설치한 이스케이프 홈이며, 가는 둥근 축(155a)의 외경보다도 홈 폭이 넓게 형성되어 있다. 삽입통과 홈(154)은, 도 11의 구동 회전체의 회전방향(D1) 방향으로 진행됨에 따라, 제 1 제어 회전체의 직경방향으로 직경축소 하는(중심축(L0)으로부터 삽입통과 홈(154)까지의 거리가 감소함) 대략 원주방향 홈이다. 또한, 삽입통과 홈(154)의 양단 (154a, 154b)은, 가는 둥근 축(155a)이 삽입통과 홈(154)의 양단에 접촉함으로써, 슬라이드 부재(155)의 변위 한계를 확정하는 스토퍼로서 기능한다.
센터 샤프트(144)는 원형 편심 캠(150), 중앙의 관통 원형 구멍(167), 대원통부(168), 대원통부(168) 후방의 단차 원형 구멍(169), 플랜지부(170), 중원통부(171) 및 소원통부(165)를 갖는다. 대원통부(168), 플랜지부(170), 중원통부(171) 및 소원통부(165)는 공통되는 회동 중심축(L0)을 갖고, 후방으로부터 전방을 향하여 차례로 일체화되어 있다. 원형 편심 캠(150)은, 중원통부(171)와 소원통부(126) 사이에 끼워지고, 캠 중심(L1')이 회동 중심축(L0)으로부터 편심한 상태에서 일체화됨과 아울러 회동 중심축(L0) 주위를 편심 회동한다.
도시하지 않은 캠 샤프트는 단차 원형 구멍(169)을 통하여 센터 샤프트(144)에 일체 연결되고, 센터 샤프트(144)와 함께 회동 중심축(L0) 주위로 회동한다. 구동 회전체(141)는, 센터 샤프트(144)의 대원통부(168)가 스프로킷(156)의 관통 원형 구멍(159)에 슬라이딩 회동 가능하게 내접하고, 또한 중원통부(172)가 구동 원판(157)의 관통 원형 구멍(161)에 삽입통과됨으로써, 센터 샤프트(144)에 의해 회동 중심축(L0) 주위로 상대회동 가능하게 지지된다. 또한 제 1 제어 회전체(142)는 관통 원형 구멍(164)이 중원통부(171)에 슬라이딩 회동 가능하게 내접함으로써 센터 샤프트(144)에 의해 회동 중심축(L0) 주위로 상대회동 가능하게 지지된다.
제 1 링크(151)는 대략 원통형상으로 형성되고, 제 1 링크의 제 1 중심축(L2')으로부터 편심한 위치에 관통하는 제 1 원형 편심 구멍(172)을 갖는다. 제 1 원형 편심 구멍(172)은 내경이 원형 편심 캠(150)의 외형과 대략 동일하게 형성되고, 삽입한 원형 편심 캠(150)이 상대회동 가능하게 내접한다. 제 1 링크(151)는 제 1 원형 편심 구멍(172)에 삽입된 원형 편심 캠(150)에 의해 지지되고, 캠 중심(L1') 주위를 편심 회동한다.
대략 원통형상의 제 2 링크(152)는 병설된 제 2 원형 편심 구멍(173)과 작은 제 1 삽입구(174)를 갖는다. 제 2 원형 편심 구멍(173)은 제 2 링크의 제 2 중심축(L3')으로부터 편심한 위치에 관통하고, 내경이 제 1 링크(151)의 외형과 대략 동일하게 형성되고, 삽입한 제 1 링크(151)를 상대회동 가능하게 내접시킨다. 제 2 링크(152)는, 제 2 원형 편심 구멍(173)에 삽입된 제 1 링크(151)에 의해, 제 1 링크(151)에 지지됨과 아울러, 제 1 링크(151)의 제 1 중심축(L2') 주위를 편심 회동한다. 또한 제 2 링크(152)는, 제 1 제어 회전체(142)의 제 3 원형 편심 구멍(163) 내를 슬라이딩 하면서, 이 원형 편심 구멍(163)과 함께 회동 중심축(L0) 주위를 편심 회동한다.
제 3 링크(175)는 대략 원통형상으로 형성되고, 제 3 링크의 제 3 중심축(L4')으로부터 편심한 위치에 관통하는 제 4 원형 편심 구멍(176)과, 이것에 병설된 작은 제 2 삽입구(178)를 갖는다. 제 4 원형 편심 구멍(176)은, 전방으로 돌출한 원형 편심 캠(150)을 비접촉상태에서 삽입통과시킨다.
제 2 및 제 3 링크(152, 175)의 제 1 및 제 2 삽입구멍(174, 178)은 각각의 내경이 가는 둥근 축(155a)의 외경과 대략 같은 크기로 형성된 관통구멍이다. 제 1 및 제 2 삽입구멍(174), 178)에는, 슬라이드 부재(155)의 가는 둥근 축(155a)이 삽입되어 회동 자유롭게 내접한다.
제 2 제어 회전체(143)는 중앙에 관통하는 원형 구멍(179)과, 회동 중심축(L0)으로부터 편심한 위치에 형성되어 제 3 링크(175)를 회동 자유롭게 내접시키는 단차 형상의 제 5 원형 편심 구멍(177)을 갖는다. 제 2 제어 회전체(143)는, 원형 구멍(179)을 센터 샤프트(143)의 소원통부(165)에 삽입함으로써 센터 샤프트(144)에 지지되고, 회동 중심축(L0) 주위를 회동한다. 제 3 링크(175)는, 제 5 원형 편심 구멍(177) 내를 슬라이딩하면서, 이 원형 편심 구멍(177)과 함께 회동 중심축(L0) 주위를 편심 회동한다. 상대 변위력 부여 수단(149)은 제 3 링크(175), 제 5 원형 편심 구멍(177) 및 슬라이드 부재의 가는 둥근 축(155a)을 연결하는 제 2 삽입구(178)로 구성되고, 제 2 링크(152)에 대략 직경방향의 힘을 부여한다.
슬라이드 부재(155)는 일단의 가는 둥근 축(155a)이 제 1 제어 회전체(142)의 삽입통과 홈(154), 제 2 링크(152)의 제 1 삽입구(174) 및 제 3 링크(175)의 제 2 삽입구(178)에 차례로 삽입되고, 타단의 중공의 두꺼운 둥근 축(155b)이 삽입통과 홈(154)에 삽입된다. 가는 둥근 축(155a)은 제 2 및 제 3 링크(152, 175)를 제 1 및 제 2 삽입구멍(174, 178)의 주위로 회동 자유롭게 연결하고, 또한 삽입통과 홈(154)에 의해 이 홈방향으로 변위 가능하게 유지된다. 동시에 중공의 두꺼운 둥근 축(155b)은 슬라이드 부재 가이드홈(153)을 따라 대략 직경방향으로 변위 가능하게 유지된다.
청구항 5에 대응하는 대략 직경방향 가이드 기구(166)는 슬라이드 부재 가이드홈(153), 제 1 삽입구멍(174) 및 이들 삽입된 슬라이드 부재(155)로 구성된다. 한편, 제 1 링크(151), 제 2 링크(152) 및 슬라이드 부재(155)는 대략 직경방향 가이드 기구(166)를 센터 샤프트(144)에 조립할 때에 중심축(L2'), 중심축(L3') 및 슬라이드 부재(155)의 중심축(L10)이 대략 동일한 직선 위에 배치되도록 한다. 대략 직경방향 가이드 기구(166)는 상대 변위력 부여 수단(149)과 협동하여 제 2 링크(152)를 제 2 슬라이드 부재(153)을 따라 대략 직경방향으로 변위시킨다.
원형 편심 캠(150), 제 1 링크(151) 및 제 2 링크(152)는 대략 직경방향 가이드 기구(166)와, 제 2 링크(152)를 슬라이딩 회전 가능하게 내접시키는 제 3 원형 편심 구멍(162)에 의해, 각각의 중심인 캠 중심(L1'), 제 1 중심축(L2') 및 제 2 중심축(L3')과 회동 중심축(L0)을 4개의 마디로 하는 4마디 링크 기구(148)를 구성한다.
제 1 및 제 2 제어 회전체(142, 143)의 전방에는, 각각 도시하지 않은 엔진에 고정된 제 1 및 제 2 전자 클러치(145, 146)가 배치되고, 전면(142a, 143a)이 각각 마찰재(145a, 146a)에 흡착됨으로써, 구동 회전체(141)에 대하여 상대회동하고, 구동 회전체(141)에 대한 캠 샤프트의 조립각을 소정 방향으로 변경한다.
또한 관통 원형 구멍(179)으로부터 전방으로 돌출하는 센터 샤프트(144)의 소원통부(165)의 선단에는, 중심에 볼트 삽입용의 원형 구멍(180a)을 갖는 홀더(180)를 배치한다. 홀더(180) 및 센터 샤프트(144)는 각각의 중앙에 형성된 구멍에 전방으로부터 도시하지 않은 볼트를 삽입하고, 이 볼트를 도시하지 않은 캠 샤프트의 선단부에 나사 결합함으로써 캠 샤프트에 유지된다.
다음에 제 4 실시예의 위상 가변 장치의 동작을 도 14~도 16에 의해 설명한다. 캠 샤프트(센터 샤프트(144)), 제 1 제어 회전체(142), 제 2 제어 회전체(143), 제 1 링크(151), 제 2 링크(152) 및 제 3 링크(175)는 제 1 및 제 2 전자 클러치(145, 146)를 오프로 한 상태에서, 도시하지 않은 크랭크 샤프트로부터 구동 토크를 받는 스프로킷(156)(구동 회전체(141))과 각각 일체가 되고, 도 11의 시계회전(D1) 방향으로 회동한다.
제 1 전자 클러치(145)를 작동시키면, 4마디 링크 기구(148)는, 도 16(b)에 도시하는 바와 같이, 마디가 되는 중심축(L3')이 회동 중심축(L0) 주위를 반시계회전(D2) 방향으로 회동한다. 마디가 되는 중심축(L2')과 슬라이드 부재(155)의 중심축(L10)은 중심축(L3')과 일직선 위에 배치된 상태를 유지하면서 변위하고, 마디가 되는 중심축(L1')을 시계회전(D1) 방향으로 상대회동시킨다. 그 결과, 구동 회전체(141)에 대한 센터 샤프트(144)(캠 샤프트)의 조립각은 진행각측(D1) 방향으로 변경된다. 한편, 제 2 전자 클러치(146)을 작동시키면, 4마디 링크 기구(148)는 도 16(c)에 도시하는 바와 같이, 마디가 되는 중심축(L1')이 제 1 전자 클러치(145)의 작동시와 반대로 반시계회전(D2) 방향으로 상대회동하고, 구동 회전체(141)에 대한 센터 샤프트(144)(캠 샤프트)의 조립각은 지연각측(D2) 방향으로 되돌려진다.
구체적으로 설명하면 제 1 제어 회전체(142)는 전자 클러치(145)로부터 제동 토크를 받으면, 도 15(a)에 도시하는 바와 같이, 구동 회전체(141)에 대하여 회전 지연을 일으켜, 삽입통과 홈(154)과 함께 지연각측(D2) 방향으로 상대회동한다. 지연각측(D2) 방향으로 직경축소되는 삽입통과 홈(154)이 D2 방향으로 회동하면, 슬라이드 부재(155)는, 중공의 두꺼운 둥근 축(155b)이, 도 15(b)에 도시하는 바와 같이, 대략 직경방향을 따라 형성된 슬라이드 부재 가이드홈(153)에 의해 가이드 됨으로써, 가이드홈(153)을 따라 내향(D5) 방향으로 변위한다.
이것과 동시에 제 2 링크(152)의 중심축(L3')은, 도 14(b)에 도시하는 바와 같이, 제 3 원형 편심 구멍(163)과 함께 지연각측(D2) 방향으로 회동한다. 제 2 링크(152)는, 슬라이드 부재 가이드홈(153)을 따라 D5 방향으로 변위하는 슬라이드 부재(155)에 연결되어 있기 때문에, 제 1 링크(151)는 제 2 원형 편심 구멍(173)으로부터 힘을 받고, 중심축(L2')이 제 2 링크의 중심축(L3') 및 슬라이드 부재(155)의 중심축(L5')과 일직선에 배치된 상태를 유지하면서, 도 16(b)의 파선으로부터 실선의 위치로 이동한다. 또한, 가는 둥근 축(155a)에 연결된 제 3 링크(175)은, 가는 둥근 축(155a)이 도 15(b)의 D5 방향으로 변위하면, 도 1 4(a)에 나타나 있는 바와 같이 중심축(L4')과 함께 시계회전(D1)방향에 회동한다.
그 때, 원형 편심 캠(150)의 중심축(L1')은, 제 1 원형 편심 구멍(172)과 함께, 회동 중심축(L0)주변을 진행각측(D1)방향에 편심 회동하고, 제 1 원형 편심 구멍(172)에 내접하는 원형 편심 캠(150)은, 제 1 원형 편심 구멍(172)내를 슬라이딩 하면서, 회동 중심축(L0)주변을 진행각측(D1)방향으로 편심 회동한다. 그 결과, 구동 회전체(141)에 대한 센터 샤프트(144)(캠 샤프트)의 조립각은 진행각측(D1)방향으로 변경된다.
한편, 제 2 전자 클러치(146)를 작동시키면, 도 14(a)에 도시하는 바와 같이, 제 2 제어 회전체(143)는 지연각측(D2) 방향으로 회동한다. 제 3 링크(175)는 제 4 원형 편심 구멍(177) 및, 그 중심축(L4')과 함께 회동 중심축(L0) 주위를 D2 방향으로 편심 회동하고, 연결된 슬라이드 부재(155)에 제 2 제어 회전체(143)의 대략 직경방향 외향의 힘을 준다. 슬라이드 부재(155)는 슬라이드 부재 가이드(153)를 따라, 도 15(c)의 외향(D6) 방향으로 변위한다.
그 때, 슬라이드 부재(155)에 연결된 제 2 링크(152)는 중심축(L3')이 진행각측(D1) 방향으로 회동한다. 제 1 링크(151)는 제 2 원형 편심 구멍(173)으로부터 힘을 받고, 중심축(L2')이 제 2 링크의 중심축(L3') 및 슬라이드 부재(155)의 중심축(L9)과 일직선에 배치된 상태를 유지하면서, 도 16(c)의 파선으로부터 실선의 위치로 이동한다. 그 때, 원형 편심 캠(150)의 중심축(L1')은 제 1 원형 편심 구멍(172)과 함께, 회동 중심축(L0) 주위를 지연각측(D2) 방향으로 편심 회동하고, 제 1 원형 편심 구멍(172)에 내접하는 원형 편심 캠(150)은 제 1 원형 편심 구멍(172) 내를 슬라이딩하면서, 회동 중심축(L0) 주위를 지연각측(D2) 방향으로 편심 회동한다. 그 결과, 구동 회전체에 대한 캠 샤프트의 조립각은 지연각측(D2) 방향으로 되돌려진다.
다음에 도 17에 의해, 캠 샤프트가 외란 토크를 받았을 때에 센터 샤프트(144)(캠 샤프트)와 구동 회전체(141)(크랭크 샤프트) 사이에 발생하는 조립각의 벗어남을 방지하는 셀프 로킹 기구에 대하여 설명한다.
캠 샤프트(도시 생략)와 일체인 원형 편심 캠(150)에 진행각측(D1) 방향의 외란 토크가 발생하면, 제 2 링크(152)는, 슬라이드 부재(155)가 슬라이드 부재 가이드홈(153)에 의해 유지되어 있기 때문에, 제 1 원형 편심 구멍(172), 제 1 링크(151) 및 제 2 원형 편심 구멍(173)을 통하여, 제 1 링크(151)의 중심축(L2')을 통과하고, 제 1 링크(151)의 운동 궤적의 접선인 직선(L11)이 연장되는 방향으로 힘(F6)을 받는다. 힘(F6)은 제 3 원형 편심 구멍(163)과 직선(L11)의 교점(P6)에서 제 1 제어 회전체(142)에 작용한다. 한편, 원형 편심 캠(150)에 지연각측(D2) 방향의 외란 토크가 발생하면, 제 2 링크(152)는, 제 1 링크(151)의 중심축(L2')을 통과하고, 제 1 링크(151)의 운동 궤적의 접선인 직선(L11)이 연장되는 방향으로 힘(F6)과 역방향의 힘(F7)을 받는다. 힘(F7)은 제 3 원형 편심 구멍(163)과 직선(L11)의 교점(P7)에 있어서 제 1 제어 회전체(142)에 작용한다. 힘(F6 및 F7)은, 제 2 링크(152)의 외주면과 제 1 제어 회전체(142)의 제 3 원형 편심 구멍 사이에, 상대회동을 방해하는 국소적인 마찰력을 발생시킨다.
상기 국소적인 마찰력은, 이하와 같이 표시된다. 여기에서, 점(P6)을 통과하여 제 2 링크(152)의 접선방향으로 연장되는 직선을 L12, 점(P6)을 통과하여 직선(L12)에 직교하는 직선을 L13, 점(P7)을 통과하여 제 2 링크(152)의 접선방향으로 연장되는 직선을 L14, 점(P7)을 통과하여 직선(L14)에 직교하는 직선을 L15, 직선 L11과 L13의 기울기를 θ6, 직선 L11과 L15의 기울기를 θ7, 마찰면의 마찰계수를 μ'으로 한다.
구동 회전체(141)와 캠 샤프트 사이에 조립각의 벗어남을 생기게 하는 힘은, 점(P6)에서 접선방향의 힘(F6·sinθ6)으로 표시되고, 점(P7)에서 접선방향의 힘(F7·sinθ7)으로 표시된다. 또한 제 2 링크(152)의 외주면과 제 3 원형 편심 구멍(163)의 내주면의 슬라이딩을 방해하는 국소적인 마찰력은 점(P6)에서 μ'·F6·cosθ6으로 표시되고, 점(P7)에서 μ'·F7·cosθ7로 표시된다. 구동 원통(111)과 제 1 제어 회전체(142)는, 상기 마찰력이 조립각의 벗어남을 일으키는 힘보다 큰 경우, 서로 상대회동할 수 없기 때문에, 제 1 제어 회전체(142)와 센터 샤프트(144)는 상대회동 불능으로 로킹된다. 그 결과, 구동 회전체(141)(크랭크 샤프트)와 센터 샤프트(144)(캠 샤프트) 사이에는, 조립각의 벗어남이 발생하지 않는다. 따라서, θ6과 θ7을 F6·sinθ6<μ'·F6·cosθ6, F7·sinθ7<μ'·F7·cosθ7에 의해, θ6<tan-1μ', θ7<tan-1μ'가 되도록 설정한 경우, 구동 회전체(141)(크랭크 샤프트)와 센터 샤프트(144)(캠 샤프트) 사이에는, 외란 발생시에 셀프 로킹 기능이 작용하기 때문에, 외란에 의한 조립각의 벗어남이 발생하지 않고 방지된다.
또한 본 제 4 실시예에서는, 변칙적인 4마디 링크 운동이 행해진다. 따라서, 제 1 링크(151)의 운동 궤적의 접선인 직선(L11)의 각도는, 조립각의 변경위치에 따라 변화되기 때문에, 마찰력을 발생시키기 위한 접촉마찰각(θ6 및 θ7)이 조립각의 변경위치에 따라 변화된다. 이 특성에 의해, 접촉마찰각(θ6 및 θ7)은, 도 18에 도시하는 바와 같이, 캠 샤프트와 구동 회전체의 조립각 변경가능 범위의 중간 부근에서, 각도 0°로 설정할 수 있다(그 때, μ'·F6·cosθ6과 μ'·F7·cosθ7은 최대가 되고, F6·sinθ6과 F7·sinθ7은 0이 된다). 따라서, 제 4 실시예에서는, 캠 샤프트와 구동 회전체의 조립각 변경 가능 범위의 중간 부근에서, 국소적인 마찰력을 증대시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본원 각 실시예에서는, 제 1 전자 클러치를 작동시키면 구동 회전체와 센터 샤프트의 조립각이 진행각측(D1) 방향으로 변경되고, 제 2 전자 클러치에 의해 지연각측으로 되돌려지는「진행각 사양」으로 하고 있지만, 4마디 링크 기구의 배치를 변경함으로써, 제 1 전자 클러치의 작동시에 상기 조립각을 지연각측(D2) 방향으로 변경시키는「지연각 사양」으로 하거나, 전자 클러치가 변경된 상기 조립각을 제 2 전자 클러치가 아니고, 비틀림 스프링과 같은 탄성 부재가 복귀시키는 구성으로 하거나, 제 1 전자 클러치 및 제 2 전자 클러치 대신에 1개의 전동 모터가 진행각/지연각측 쌍방에 상기 조립각을 변경하는 구성으로 할 수도 있다. 또한 4마디 링크의 회전각에 제한을 두지 않는다면, 제 1 전자 클러치의 작동에만 의해 진행각과 지연각측의 쌍방에 상기 조립각을 변경 가능하게 하는「진행각/지연각 사양」으로 할 수도 있다.
100, 140 엔진의 위상 가변 장치
101, 141 구동 회전체
102, 142 제 1 제어 회전체
143, 143 제 2 제어 회전체
105, 145 제 1 전자 클러치(제 1 토크 부여 수단)
106, 146 제 2 전자 클러치(제 2 토크 부여 수단)
107, 147 조립각 변경 기구
110, 150 원형 편심 캠
111, 151 제 1 링크
112, 152 제 2 링크
113, 113' 제 1 링크 가이드홈(대략 직경방향 가이드 기구)
115 구동 회전체의 구동 원통
115d 원통부
130, 149 상대 변위력 부여 수단
130a 초승달 형상의 가이드벽
130b 반원 형상의 가이드벽
132 부시
132a, 132b 부시 양단의 절결부
133 원형 구멍
153 슬라이드 부재 가이드홈(대략 직경방향 가이드 기구)
155 슬라이드 부재(대략 직경방향 가이드 기구)
166 대략 직경방향 가이드 기구
174 제 1 삽입구(대략 직경방향 가이드 기구)
175 제 3 링크(상대 변위력 부여 수단)
177 제 5 원형 편심 구멍(상대 변위력 부여 수단)
178 제 2 삽입통과 구멍(상대 변위력 부여 수단)
D1 구동 회전체의 회전방향(진행각 방향: phase advancing direction)
D2 D1에 대한 역방향(지연각 방향: phase retarding direction)
D3, D4 구동 회전체의 대략 직경방향
L0 캠 샤프트의 (회동)중심축
L1, L1' 원형 편심 캠의 캠 중심
L2, L2' 제 1 링크의 중심축
L3, L3' 제 2 링크의 중심축
L10 슬라이드 부재의 중심축

Claims (5)

  1. 캠 샤프트, 크랭크 샤프트에 의해 구동하는 구동 회전체, 상기 캠 샤프트와 구동 회전체 사이에 개재된 제 1 제어 회전체 및 제 2 제어 회전체가 동축이고 또한 서로 상대회동 가능하게 배치됨과 아울러, 상기 제 1 제어 회전체 및 제 2 제어 회전체에 각각 상기 구동 회전체에 대한 상대회동 토크를 부여하는 제 1 토크 부여 수단 및 제 2 토크 부여 수단과, 상기 구동 회전체에 대한 상기 제 1 제어 회전체 또는 제 2 제어 회전체의 상대회동에 따라 상기 캠 샤프트와 구동 회전체와의 조립각을 변경하는 조립각 변경 기구를 구비한 엔진의 위상 가변 장치에 있어서,
    상기 조립각 변경 기구는,
    캠 샤프트에 일체화된 원형 편심 캠과, 상기 원형 편심 캠에 의해 이 원형 편심 캠의 캠 중심 주위로 편심 회동 가능하게 지지된 대략 원통형의 제 1 링크와, 상기 제 1 링크에 의해 이 제 1 링크의 제 1 중심축 주위로 편심 회동 가능하게 지지되고, 또한 상기 제 1 제어 회전체에 의해 캠 샤프트 중심축으로부터 편심한 제 2 중심축 주위로 회동 가능하게 지지된 대략 원통형의 제 2 링크와, 상기 제 1 링크 또는 제 2 링크 중 어느 일방을 상기 각 회전체의 대략 직경방향으로 상대 변위 가능하게 유지하는 대략 직경방향 가이드 기구와, 상기 대략 직경방향 가이드 기구와 협동하여, 상기 대략 직경방향 가이드 기구에 유지된 상기 제 1 링크 또는 제 2 링크 중 어느 일방에 상기 대략 직경방향의 상대 변위력을 부여하는 상대 변위력 부여 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 엔진의 위상 가변 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대략 직경방향 가이드 기구는 상기 구동 회전체에 설치된 대략 직경방향 홈으로서, 상기 제 1 링크를 상기 대략 직경방향으로 가이드 하는 제 1 링크 가이드홈이며,
    상기 구동 회전체는 상기 제 1 제어 회전체의 외주면을 지지하는 원통부를 갖는 것을 특징으로 하는 엔진의 위상 가변 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 링크와 제 1 링크 가이드홈 사이에는, 원형 구멍과 양단의 평행 절결부를 갖는 부시가 개재되고,
    상기 제 1 링크는 상기 부시의 원형 구멍에 슬라이딩 회전 가능하게 내접함과 아울러 상기 제 1 링크 가이드홈과 비접촉 상태로 유지되고,
    상기 부시는 상기 양단의 평행 절결부가 제 1 링크 가이드홈에 가이드 되고, 상기 제 1 링크와 함께 상기 제 1 링크 가이드홈을 따라 변위 가능하게 유지되는 것을 특징으로 하는 엔진의 위상 가변 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 링크 가이드홈은 상기 구동 회전체의 직경방향으로부터 경사져서 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 위상 가변 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 직경방향 가이드 기구는,
    상기 제 2 링크에 돌출 설치된 슬라이드 부재와,
    상기 구동 회전체에 형성된 대략 직경방향 홈으로서, 상기 슬라이드 부재를 가이드하여 상기 대략 직경방향으로 변위 가능하게 유지하는 슬라이드 부재 가이드홈을 갖고,
    상기 제 1 링크의 중심축과, 상기 제 2 링크의 중심축과, 상기 슬라이드 부재의 중심축을 대략 동일한 직선 위로 배치하고,
    상기 제 1 제어 회전체는,
    상기 제 2 링크를 상대회동 가능하게 내접시키는 원형 편심 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 엔진의 위상 가변 장치.
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