WO2010046974A1

WO2010046974A1 - 自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置

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Publication number: WO2010046974A1
Application number: PCT/JP2008/069134
Authority: WO
Inventors: 真康永洞
Original assignee: 日鍛バルブ株式会社
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2010-04-29
Also published as: US20110226202A1; JPWO2010046974A1; EP2341222A1; KR20110074753A; CN102197197B; CN102197197A; HK1159205A1; JP5154657B2; EP2341222A4; US8322319B2

Abstract

　【課題】クランクシャフトとカムシャフトの組付角が外乱トルクによってズレることなく確実に保持されるエンジンのカムシャフト位相可変装置の提供。【解決手段】自動車用エンジンのカムシャフト位相可変装置において、円筒部７１ｂと、縮径するガイド溝７９を備え、カムシャフトと相対回動し、かつクランクシャフトによって駆動する駆動回転体７１と、回動操作力付与手段１００によって駆動回転体７１と相対回動し、かつ円筒部７１ｂの内周面７１ｄによって外周面７４ｂが支持された制御回転体７４と、制御回転体７４と同期回動する偏心円カム７６と、ガイド溝７９を変位する可動部材８１と、中心軸Ｌ１と直交し、偏心円カムが変位するカムガイド７７とを備え、前記カムシャフト上に支持されつつカムガイド７７に直交する方向に変位し、かつカムシャフトと一体になって回転する中間回転体８４と、を備えた。　

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　自動車用エンジンにおけるカムシャフト位相可変装置

　本発明は、カムシャフトと同軸に配置した回動ドラムを正逆いずれかの方向に回動させる回動操作力付与手段を備え、前記回動方向に応じてクランクシャフトとカムシャフトの回転位相を進角方向または遅角方向のいずれかに変化させることによってバルブの開閉タイミングを変化させる自動車用エンジンにおける位相可変装置の技術である。

　この種の従来技術としては、下記特許文献１に示すバルブタイミング制御装置がある。下記特許文献１の装置は、カムシャフト１に対して相対回動可能に組付けられ、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される駆動プレート３と、カムシャフト１に一体化され、外周に結合された変換ガイド１１が、駆動プレート３の前面と隙間を保持しつつ対峙する従動軸部材９と、変換ガイド１１の更に前方において、軸受１４を介して従動軸部材９に回動自在に取り付けられた中間回転体５を有している。

　駆動プレート３と従動軸部材９と中間回転体５は、それぞれ溝からなる径方向ガイド１０と周方向に対して傾斜するガイド孔１２と渦巻き状ガイド１５を備え、ガイド（１０，１２，１５）に係合しつつ転動する球１６を備えている。中間回転体５は、一体となったヨークブロック１９が、電磁コイル２２ａ，２２ｂから磁力を受けた磁力を駆動源とし、従動軸部材９に対して相対回動する。

　下記特許文献１の装置は、中間回転体５が磁力により従動軸部材９に対して遅れ側に相対回動すると、球１６が渦巻き状ガイド１５内を転動しつつ径方向ガイド１０に沿って内側に変位し、変換ガイド１１にカム作用を与えることで、駆動プレート３と、カムシャフト１に一体化された従動軸部材９との組付け角を進角側に変更する。一方、中間回転体５が磁力により従動軸部材９に対して進み側に相対回動すると、球１６がガイド１５，１０，１１内を逆向きに転動し、変換ガイド１１に逆向きのカム作用を与えることで、駆動プレート３と従動軸部材９との組付け角を遅角側に変更する。
特許３９４８９９５号

　特許文献１の装置においてエンジンの運転中におけるカムシャフトは、バルブスプリングからの反力を外乱トルクとして受け続けている。球１６は、前記外乱トルクを受けることによってガイド孔１２内を転動する。従って、特許文献１の装置は、球１６が前記外乱トルクによって誤動作し、駆動プレート３とカムシャフト１との組付け角にずれを発生することにより、バルブの吸排気タイミングに狂いを発生する問題がある。

　そこで、本願の発明者は、上述した問題を考慮し、カムシャフトが前記外乱トルクを受けた場合、特許文献１のカムシャフトと駆動プレートに相当する部材が相対回動不能な状態にロックされるセルフロック機構を備え、両者の組付け角が外乱によってずれることなく維持される自動車用エンジンの位相可変装置を発明して特許出願を行った（国際出願番号：PCT/JP2008/57857、以降は、「先行出願１」という）。

　先行出願１の位相可変装置においては、カムシャフト３０（センターシャフト３２）と一体の中間回転体３３、クランクシャフトによって回転する第一回転体３１（特許文献１の駆動プレート３に相当）及び第二回転体３５が相対回動可能に配置されている。先行出願１の位相可変装置は、第二回転体３５が電磁クラッチ３４（コイルバネ５９）によってトルクを受けると、偏心円カム３６の第一偏心円カム５３が長孔５６内を摺動することにより、カムガイドプレート３７がスライドピン４０と共に両端のガイドピン（４８～５１）に沿って回動中心軸Ｌ１と直交する方向に揺動する。中間回転体３３は、スライドピン４０が第一回転体３１の縮径する傾斜ガイド３９に沿って変位すると、カムシャフト３０と共に第一回転体３１（クランクシャフト側）に対して相対回動するため、クランクシャフトとカムシャフトとの組付角が変更される。

　一方、先行出願１のセルフロック機構は、以下の通りである。まず、中間回転体３３は、カムシャフト３０がバルブスプリングから外乱トルクを受けると第一回転体３１に対して相対回動するトルクを受ける。その際、スライドピン４０は、傾斜ガイド３９から力を受けるため、カムガイドプレート３７が回動中心軸Ｌ１に直交する方向に力を受ける。第二回転体３５は、第一偏心円カム５３が長孔５６から力を受け、第一偏心円カム５３と一体である第二偏心円カム５４から偏心円孔５２が力を受けることにより、回動中心軸Ｌ１に直交する方向の力を受ける。

　従って、第二回転体３５は、カムシャフト３０に外乱トルクが発生すると、その外周面３５ａが略内接する中間回転体３３の円筒部の内周面３３ｄと局所的に接触して摩擦力を発生するため、第二回転体３５と中間回転体３３は、自動的に相対回動不能な状態にロックされる（以降は、セルフロック機能という）。

　即ち、先行出願１のセルフロック機構は、前記外乱トルクの発生時に第二回転体３５と中間回転体３３を相対回動不能に保持することにより、連動する中間回転体３３と第一回転体３１を相対回動不能な状態に保持し、前記外乱トルク発生時におけるカムシャフトとクランクシャフト側との位相角のズレを防止する機構である。

　しかし、先行出願１の位相可変装置は、第二回転体３５が中間回転体３３の内部に略内接する一方、偏心円カム３６が円孔５５を介してカムシャフト３０と一体であるセンターシャフト３２の先端円筒部３２ｄに相対回動自在に支持されている。

　従って、先行出願１の位相可変装置は、外乱トルクを受けた場合、カムガイドプレート３７が回動中心軸Ｌ１に直交する方向に力を受け、その力が第一偏心円カム５３に伝わると、第二回転体３５ａの外周面と中間回転体３３の内周面３３ｄとの間に局所的な摩擦力が発生するより先に、第一偏心円カム５３の円孔５５が先端円筒部３２ｄと接する事で第一偏心円カム５３及び第一偏心円カム５３と一体である第二偏心円カム５４に回転トルクが発生する場合がある。第二偏心円カム５４に回動トルクが発生すると、第二回転体３５は、第二偏心円カム５４から回動方向に力を受ける。

　即ち、先行出願１の位相可変装置は、前記外乱によって第二回転体３５に回動トルクが発生すると、第二回転体３５と中間回転体３３との間に局所的な摩擦力が迅速に発生しないか、または局所的な摩擦力が小さくなるおそれがある。従って、先行出願１の位相可変装置は、前記セルフロック機能が適切に機能せず、カムシャフト３０と第一回転体３１との間に位相のずれが発生するおそれがある。

　一方、第二回転体３５に作用する回動中心軸Ｌ１に直交する方向の力は、長孔５６と第一偏心円カム５３との接点を力点として第一偏心円カム５３の中心軸Ｌ３に作用し、更に第二偏心円カム５４の中心軸Ｌ２を力点として、第二回転体３５の外周面３５ａと中間回転体３３の内周面３３ｄとの接点（局所摩擦が発生する作用点）に作用することにより、前記セルフロック機構の局所摩擦力を発生させる。

　前記局所摩擦力は、前記局所摩擦の作用点において力点（第二偏心円カム５４の中心軸Ｌ２）から作用点（前記局所摩擦の発生点）方向に作用する力をＦとし、回動中心軸Ｌ１と前記作用点を通る直線に対する力Ｆの傾きをθ（以降はθを摩擦角と言う）とし、前記作用点における摩擦係数をμとすると、μ×Ｆｃｏｓθとなる。前記局所摩擦力は、摩擦角θが小さくなる程大きくなる。従って、先行出願１の装置においては、第二偏心円カム５４の偏心量ｄ１を第一偏心円カム５３の偏心量ｄ２よりも小さくすることで大きな局所摩擦力を発生させ、前記セルフロック機能を一層確実なものにしていた。

　しかし、偏心円カム３６は、第一及び第二偏心円カム（５３，５４）を一体化した若干複雑な形状である。また、第二回転体３５と偏心円カム３６を別部品にした場合には、第二偏心円カム５４と偏心円孔５２を高精度に形成する必要がある。従って、先行出願１の装置は、加工コストと部品点数の増加によるコストアップが見込まれる点で問題が有った。

　本発明は、上述した問題に基づいて先行出願１のエンジンの位相可変装置を更に改良したものであり、カムシャフトに伝達される外乱トルクに対するセルフロック機能を更に確実に作用させることにより、クランクシャフトとカムシャフト間の位相角（組付け角）のズレを防止したエンジンの位相可変装置を提供するものである。

　前記目的を達成するために、請求項１のエンジンの位相可変装置は、円筒部と、前記円筒部の周方向に対して縮径する曲線状のガイド溝を備え、カムシャフトに対して相対回動可能に支持され、かつクランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、回動操作力付与手段によって前記駆動回転体に対して相対回動し、かつ略内接する前記円筒部の内周面によってその外周面が支持された制御回転体と、前記制御回転体と同期して前記カムシャフトの中心軸周りを回動する偏心円カムと、係合する前記ガイド溝に沿って変位する可動部材と、前記カムシャフトの中心軸と直交する方向に形成され、前記偏心円カムが摺接しながら変位する溝状のカムガイドを備え、前記カムガイドに直交する方向に変位可能な状態で前記カムシャフト上に支持され、かつカムシャフトと一体になって回転する中間回転体と、を備えた。

　（作用）初期状態において制御回転体は、カムシャフトに一体化された中間回転体とクランクシャフトから駆動力を受ける駆動回転体と一体になって回転する。制御回転体は、回動操作力付与手段によってカムシャフトに対して相対回動し、カムシャフト（中間回転体）とクランクシャフト（駆動回転体）との組付け角は、前記相対回動の方向に基づいて進角方向（駆動回転体の回転方向。以下同じ）または遅角方向（駆動回転体の回転方向と逆方向。以下同じ）のいずれかに変更される。

　即ち、制御回転体を相対回動させると偏心円カムがカムガイド内を摺動しつつ変位し、中間回転体と可動部材がカムガイドの延伸方向と直交する方向に揺動する。カムシャフトとクランクシャフトの組付け角は、可動部材が縮径する曲線状のガイド溝に沿って変位し、中間回転体と駆動回転体が相対回動することによって変更される。一方、可動部材と中間回転体は、バルブスプリングからカムシャフトに外乱トルクが発生すると、前記曲線状のガイド溝を介して前記カムガイドの延伸方向と直交する方向に力を受ける。その力は、カムガイドから偏心円カムへ伝達され、偏心円カムから制御回転体に伝達されるため、制御回転体は、カムガイドの延伸方向と直交する方向に微少距離移動し、その外周面が駆動回転体の円筒の内周面に押し付けられて局所的な摩擦力を発生させる。即ち、請求項１の位相可変装置は、前記外乱トルクの発生時に駆動回転体と制御回転体が自動的に相対回動不能な状態に維持されることにより、連動するクランクシャフト（駆動回転体）とカムシャフト（中間回転体）の組付け角がずれることなくロックされるセルフロック機能を備える。

　一方、制御回転体は、その外周面が駆動回転体の円筒部内周面によって支持されるため、カムシャフト上に制御回転体を支持させる必要が無い。即ちカムシャフトと制御回転体は、隙間を開けることによって、相互に非接触の状態に配置することが出来る。従って、制御回転体は、カムシャフトから前記外乱トルクによる回動方向の力を受けないため、局所的な摩擦力が低下することなく駆動回転体との間に迅速に発生する。

　また前記目的を達成するために、請求項２は、請求項１のエンジンの位相可変装置において、前記偏心円カムを前記制御回転体に一体化した。

　（作用）偏心円カムを制御回転体と一体化することにより、前記カムガイドから偏心円カムに作用する回動中心軸（駆動回転体、中間回転体及び制御回転体の回動中心軸）に直交する方向の力は、偏心円カムの中心軸を力点とせず、カムガイドと偏心円カムとの接触点を力点として、局所摩擦が発生する制御回転体の外周面と駆動回転体の円筒部の内周面との接触点に作用する。その場合、偏心円カムの力点から作用点（前記制御回転体の外周面と駆動回転体の円筒部の内周面との接触点）までの距離は、偏心円カムの中心軸が力点となる場合よりも長くなることによって前記摩擦角が小さくなる。従って、請求項２の位相可変装置は、先行出願１のように大小の偏心円カムを中心軸方向に重ねて形成しなくても摩擦角を小さくし、セルフロック機能の局所摩擦力を大きくすることが出来る。

　また、請求項２の位相可変装置は、制御回転体と偏心円カムを一体化することにより、別部品で形成した場合に比べ、形状が単純になり、更に部品点数が減少する。

　請求項１のエンジンの位相可変装置によれば、前記外乱トルクに基づく局所的な摩擦力が低下することなく迅速に作用するため、カムシャフトとクランクシャ
フトの組付け角のずれを防止するセルフロック機能が確実に機能する。

　請求項２のエンジンの位相可変装置によれば、摩擦角が更に小さくなり、前記外乱トルクに基づく局所的な摩擦力が増大するため、カムシャフトとクランクシャフトの組付け角のずれを防止するセルフロック機能が更に適切に機能する。また、部品形状の単純化と部品点数の減少によってコストダウンを図ることが出来る。

　次に、本発明の実施の形態を実施例によって説明する。

　図１は、本発明の実施例である自動車用エンジンにおける位相可変装置を前方から見た分解斜視図、図２は、同装置の正面図、図３は、同装置の軸方向断面図である図２のＡ－Ａ断面図、図４は、位相変位前の同装置の半径方向断面図であって、（ａ）図は、図３のＢ－Ｂ断面図、（ｂ）図は、図３のＣ－Ｃ断面図、（ｃ）図は、図３のＤ－Ｄ断面図、図５は、図４の各断面図の位相変位後の状態を示す図、図６（ａ）は、第一制御回転体と駆動回転体によるセルフロック構造の説明図、（ｂ）図は、偏心円カムを第一制御回転体と別部材で構成したと仮定した場合におけるセルフロック構造の説明図、図７は、位相変位前の同装置の半径方向断面図であって、（ａ）図は、図３のＥ－Ｅ断面図、（ｂ）図は、図３のＦ－Ｆ断面図、（ｃ）図は、図３のＧ－Ｇ断面図、図８は、図７の各断面図の位相変位後の状態を示す図である。

　実施例に示すエンジンの位相可変装置は、エンジンに組み付け一体化された形態で用いられ、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化させるための装置である。

　図１～８により第一実施例の装置の構成について説明すると、第一実施例の装置（説明の便宜上、後述する第二電磁クラッチ９０の方向を前側、スプロケット７１ａの方向を後側としている。）は、エンジンのクランクシャフト（図示しない）から駆動力を受けて回転する駆動回転体７１と、カムシャフト（図示しない）と同軸に固定され、前記駆動回転体７１を相対回動可能な状態で支持するセンターシャフト７２と、駆動回転体７１の前方でセンターシャフト７２に相対回動不能な状態で固定され、駆動回転体７１に対して相対回動する第一中間回転体７３と、駆動回転体７１によって、その外周面が支持され、センターシャフト７２と非接触の状態で相対回動する第一制御回転体７４（請求項１の制御回転体）と、図示しないエンジンケースに固定され、第一制御回転体７４の回転を制動する第一電磁クラッチ７５を同一の回動中心軸Ｌ１上に備えている。

　第一制御回転体７４は、これと一体になって中心軸Ｌ１の周囲を偏心回動する偏心円カム７６（図３、図４（ａ）を参照）を後面に備えている。中間回転体７３は、偏心円カム７６が係合するカムガイド７７を前面に備え、偏心円カム７６の回動時に中心軸Ｌ１及びカムガイド７７の壁面方向と直交する方向に往復揺動する。

　センターシャフト７２は、孔７２ａが図示しないカムシャフトの先端と相対回動不能な状態で一体化されている。駆動回転体７１は、スプロケット７１ａと駆動円筒７１ｂ（請求項１の円筒部）が、複数の結合ピン７８によって結合されて構成されている。駆動回転体７１は、スプロケット７１ａの孔７１ｃがセンターシャフト７２のフランジ７２ｂの後方に設けられた円筒部７２ｃに相対回動可能な状態で支持されている。駆動円筒７１ｂは、有底円筒状に形成され、その底部に回動中心軸Ｌ１を中心として略円周方向に一対設けられた曲線状のガイド溝７９が形成されている。ガイド溝７９は、図４に示すとおり、駆動回転体７１の回転方向Ｄ１（装置正面から見て時計回り方向、以下同じ）に向けて縮径するガイド溝７９ａと、回動中心軸を挟んでガイド溝７９ａと対称に形成されたガイド溝７９ｂによって構成される。尚、ガイド溝７９ａが縮径する方向は、後述する反時計回りＤ２方向としても良い。

　第一中間回転体７３は、円盤状に形成されると共に中心軸Ｌ１に直交する一対の壁面であって、偏心円カム７６が係合するカムガイド７７を前面に備えている。カムガイド７７の底面は、カムガイド７７の壁面及び中心軸Ｌ１と直交する方向に延伸すると共に中心軸Ｌ１方向に貫通する長角穴８０を備えている。第一中間回転体７３は、長角穴８０が平坦係合面７２ｄに係合することにより、センターシャフト７２に対して相対回動不能な状態で固定され、かつセンターシャフト７２によって長角穴８０の延伸する方向に摺動可能に支持されている。

　第一中間回転体７３，第一制御回転体７４及び偏心円カム７６は、駆動円筒７１ｂの内側に配置されている。第一制御回転体７４は、センターシャフト７２の円筒部７２ｅを非接触状態で挿通させる貫通円孔７４ａをその中心に備える。

　貫通円孔７４ａの内径は、センターシャフト７２ｅの円筒部７２ｅの外径よりも大きく形成し、円筒部７２ｅとの間にリング状の隙間９６を形成する。前記第一制御回転体７４は、後述するセルフロック機能によって回動中心軸Ｌ１と直交する方向に微少距離移動する。従って、隙間９６は、セルフロック機能による第一制御回転体７４の移動距離よりも大きく形成することにより、円筒部７２ｅが前記移動時に貫通円孔７４ａの内周に接触しないようにする。そうすることにより、第一制御回転体７４は、セルフロック時に円筒部７２ｅと接触することによって回動方向のトルクを受けることがない。従って、外周面７４ｂと内周面７１ｄとの間に前記セルフロック機能が確実に作用する。

　第一制御回転体７４の後面に一体形成された偏心円カム７６は、その中心軸Ｌ２が回動中心軸Ｌ１から距離ｄ０だけ偏心する。第一制御回転体７４は、円盤形状に形成され、その外周面７４ｂが略内接する駆動円筒７１ｂの段差内周面７１ｄによって支持される。

　次に、第一制御回転体７４と駆動回転体７１との間で発生するセルフロック機能について説明する。第一制御回転体７４は、その外周面７４ｂが摺接する駆動回転体７１の駆動円筒７１ｂの内周面７１ｄによって支持される。前記セルフロック機能は、第一制御回転体７４の外周面７４ｂと、駆動回転体７１の内周面７１ｄとの間に発生する局所摩擦によって発生する。即ち、偏心円カム７６は、図示しないカムシャフトが外乱による相対回動トルクを受けると、図６（ａ）に示すように、力点Ｐ１（偏心円カム７６とカムガイド７７との接点）において、カムガイド７７の延伸方向と回動中心軸Ｌ１にそれぞれ直交する方向の力Ｆ０をうける。

　偏心円カム７６と一体である第一制御回転体７４は、力Ｆ０によって移動し、外周面７４ｂが回動筒体７１ｂの内周面７１ｄと点Ｐ２（作用点）において接触する。作用点Ｐ２においては、力点Ｐ１から作用点Ｐ２の方向に力Ｆが作用する。回動中心軸Ｌ１と作用点Ｐ２を通る直線Ｌ４に対する力Ｆの傾きをθ（以降はθを摩擦角と言う）とすると、駆動回転体７１と第一制御回転体７４を相対回動させてカムシャフトとクランクシャフトの組付角にずれを発生させる力は、図６（ａ）に示すＦｓｉｎθとなる。一方、力Ｆによって第一制御回転体７４が駆動円筒７１ｂから受ける反力は、Ｆｃｏｓθとなる。従って、前記外周面７４ｂと内周面７１ｄ間における摩擦係数をμとすると、作用点Ｐ２には、μＦｃｏｓθの局所的な摩擦力が発生し、当該摩擦力がセルフロック機能として作用する。尚、前記セルフロック機能は、前期局所的な摩擦力が組付角のずれを発生させる力より大きくなければ機能しない。即ち、本願の各実施例におけるセルフロック機能は、Ｆｓｉｎθ＜ｕＦｃｏｓθの条件を満たし、摩擦角θがθ＜ｔａｎ^－１ｕとなるときに適切に発揮される。

　尚、図６（ｂ）は、仮に偏心円カム７６を第一制御回転体７４と別部材で構成した場合を示している。偏心円カム７６が第一制御回転体７４に設けた円孔７４ｅによって摺接可能な状態で支持される場合、偏心円カム７６は、前記外乱トルクによってカムガイド７７から偏心円カム７６の中心軸Ｌ０を力点として力Ｆ０を受ける。その場合の摩擦角θ１は、力点Ｌ０と作用点Ｐ２に至る距離が力点Ｐ１と作用点Ｐ２を結ぶ距離よりも短く、偏心円カム７６と第一制御回転体７４を一体に形成した場合の摩擦角θより大きくなるため、局所的な摩擦力、即ちセルフロック機能が低下する点で望ましくない（ｕＦｃｏｓθ１＜ｕＦｃｏｓθ）。従って、偏心円カム７６と第一制御回転体７４は、一体化した方が摩擦角θをより小さく出来、セルフロック機能を強化出来る点で望ましい。

　即ち、第一実施例の位相可変装置は、偏心円カム７６と第一制御回転体７４を一体化し、力点Ｐ１を偏心円カム７６の中心軸Ｌ０ではなく、カムガイド７７と偏心円カム７６の接点Ｐ１としたため、上述した先行出願１の位相可変装置よりもセルフロック機能が強化されている。また、尚、偏心円カム７６の外形は、本実施例のような円形状に限らず、特殊な周縁を持つカム形状にしてもよい。

　第一中間回転体７３は、一対の係合孔７３ａから後方に突出する一対の可動部材８１を備えている。可動部材８１は、中空太丸軸８１ｂの内側に細丸軸８１ａを挿入して形成される。先端の細丸軸８１ａは、前記係合孔７３ａに係合し、後端の中空太丸軸８１ｂは、駆動円筒７１ｂに形成された略円周溝である一対のガイド溝（７９ａ，７９ｂ）と変位可能な状態で係合する。

　第一制御回転体７４は、その前方に回動操作力付与手段１００を備える。回動操作力付与手段１００は、第一制御回転体７４を中間回転体７３と駆動回転体７１に対して一方に相対回動させる第一電磁クラッチ７５と、第一制御回転体７４逆方向に相対回動させる逆回転機構によって構成される。第一電磁クラッチ７５は、摩擦材８２を備えた後面が第一制御回転体７４の前面と対向するように配置される。電磁クラッチ７５は、コイル７５ａに通電し、第一制御回転体７４の吸着面７４ｃを摩擦材８２に摺接させることにより、第一制御回転体７４の回動を制動する。

　前記逆回転機構は、第一制御回転体７４の前方に配置された第一リング部材８３、第二中間回転体８４、可動部材８５、第二リング部材８６、第二制御回転体８７、シム８８、ホルダー８９及び第二電磁クラッチ９０によって構成され、第一電磁クラッチ７５と共に本願請求項１の回動操作力付与手段１００を構成する。

　第一制御回転体７４は、有底円筒状に形成され、その底部の前面にその中心軸Ｌ２が回動中心軸Ｌ１から距離ｄ１だけ偏心した段差状の第一偏心円孔７４ｄを備える。偏心円孔７４ｄには、第一リング部材８３が摺動可能な状態で係合する。第一リング部材８３は、前面に開口する第一係合孔８３ａを備える。

　第二中間回転体８４は、中央に角穴８４ａを備え、その外側に第二中間回転体８４の半径方向に延伸する略径方向ガイド溝８４ｂを備える。第二中間回転体８４は、角穴８４ａがセンターシャフト７２の第二平坦係合面（７２ｆ、７２ｇ）とそれぞれ係合することによってセンターシャフト７２に回動不能な状態で固定されている。

　第二制御回転体８７は、中央に形成された円孔８７ａにセンターシャフト７２の先端の小円筒部７２ｈが挿通され、センターシャフト７２に対して回動可能な状態で支持されている。第二制御回転体８７は、その中心軸Ｌ３が第一偏心円孔７４ｄと同じように回動中心軸Ｌ１から距離ｄ１だけ偏心した段差状の偏心円孔８７ｂを後面に備える。偏心円孔８７ｂには、第二リング部材８６が摺動可能な状態で係合する。第二リング部材８６は、後面に開口する第二係合孔８６ａを備える。

　可動部材８５は、細丸軸８５ａの中央に中空太丸軸８５ｂを挿入して構成されている。細丸軸８５ａの両端は、第一及び第二係合孔（８３ａ，８６ａ）と摺動可能な状態で係合し、中空太丸軸８５ｂは、略径方向ガイド溝８４ｂに沿って第二中間回転体８４の半径方向に変位可能な状態で係合する。

　前記第一及び第二リング部材（８３，８６）は、それぞれの中心軸（Ｌ２，Ｌ３）が、第一及び第二制御回転体（７４，８７）の回動中心軸Ｌ１に直交する略径方向ガイド溝８４ｂの延伸線Ｌ４を間に挟み、かつ前記延伸線Ｌ４を中心に略対称に配置されるように、第一及び第二偏心円孔（７４ｄ、８７ｂ）を配置する。

　第二制御回転体８７前面の段差円孔８７ｃには、シム８８を配置し、円孔８７ａから前方に突出するセンターシャフト７２の小円筒部７２ｈにホルダー８９を挿着する。ホルダー８９から駆動円筒７１ｂに至る構成部品は、それら中央の孔に図示しないボルトを前方から挿入し、カムシャフト（図示せず）に螺着することで固定する。第二電磁クラッチ９０は、図示しないエンジンケースに固定した状態で第二制御回転体８７の前面に対向するよう配置する。第二電磁クラッチ９０は、コイル９０ａに通電し、第二制御回転体８７の前面の吸着面８７ｄを吸着して摩擦材９１と摺接させることにより、第二制御回転体８７の回動を制動する。

　尚、第二制御回転体の吸着面８７ｄは、第二制御回転体８７をコイル７５ａの内側に配置すると、第一電磁クラッチ７５の作動時に磁化されて動作が不安定になることがあるため、図３に示すように第一制御回転体７４の吸着面７４ｃと面一に配置することが望ましい。

　また、可動部材（８１，８５）は、例えばベアリングを有する形態とし、ガイド溝７９と略径方向ガイド溝８４ｂをそれぞれ変位する際に溝の内部を転動するようにしてもよいし、可動部材（８１，８５）は、ボールに置き換えても良い。その場合、可動部材（８１，８５）は、変位時の摩擦抵抗が低下して変位が容易になり、各電磁クラッチの消費電力が低減される。

　また、第二中間回転体８４は、非磁性体で形成することが望ましい。第二中間回転体８４を被磁性体で形成すると、制御回転体（７４，８７）の一方を吸着するための磁力が、第二中間回転体８４を介して他方の制御回転体に伝達され、一緒に吸引されてしまう不具合を解消できる。

　次にカムシャフト（図示せず）と駆動回転体７１との位相角を変更する際の動作を図１，図４～８に基づいて説明する。位相角変更のない初期状態において、駆動回転体７１がクランクシャフト（図示せず）によって装置正面から見て時計回りＤ１方向に回転すると、第一中間回転体７３、第一制御回転体７４（偏心円カム７６）、第二中間回転体８４及び第二制御回転体８７は、駆動回転体７１と一体になって時計回りＤ１方向に回動する。

　駆動回転体７１に対するカムシャフトの位相角を進角方向（装置正面から見て時計回りＤ１方向。以下同じ）に変更する場合には、第二制御回転体８７を、第二電磁クラッチ９０によって制動する。第二電磁クラッチを作動させると、第一及び第二リング部材（８３，８６）は、図７から図８の状態に変位する。即ち、第二制御回転体８７は、第二中間回転体８４と第一制御回転体７４に対して回転遅れを生じ、遅角方向（装置正面から見て反時計回りＤ２方向、以下同じ）に相対回動する。その際、可動部材８５は、第二リング部材８６が第二偏心円孔８７ｂの内部をＤ１方向に摺動することに伴い、略径方向ガイド溝８４ｂに沿って半径方向内側（図７（ｂ）のＤ３方向）に移動する。第一リング部材８３は、略径方向ガイド溝８４ｂに沿って可動部材８５が内側に移動すると、第一偏心円孔７４ｄの内部をＤ２方向に摺動しつつ第一制御回転体７４にＤ１方向の相対回動トルクを付与する。第一制御回転体７４は、第二中間回転体８４と第二制御回転体８７に対して進角方向（Ｄ１方向）に相対回動する。

　同時に第一制御回転体７４は、第一中間回転体７３と、駆動回転体７１に対して進角方向Ｄ１方向に相対回動し、図４に示す第一制御回転体７４と一体の偏心円カム７６は、中心軸Ｌ１を中心として時計回りＤ１方向に偏心回動する。第一中間回転体７３と可動部材８１は、偏心円カム７６がカムガイド７７の内周面と摺動しながら偏心回転すると、長角孔８０の延伸方向に沿って図４のＤ３方向に下降する。

　第一中間回転体７３は、可動部材８１が下降する際にガイド溝（７９ａ，７９ｂ）に沿ってＤ１方向に変位することにより、駆動回転体７１に対してＤ１方向に相対回動し、図４から図５の状態に変位する。その結果、第一中間回転体７３と同期回動するカムシャフト（図示せず）の位相角は、クランクシャフトで駆動する駆動回転体７１の位相角に対し、進角方向（Ｄ１方向）に変更される。

　一方、駆動回転体７１に対するカムシャフト（図示せず）の位相角を遅角方向（Ｄ２方向）に戻す場合には、第一電磁クラッチ７５によって第一制御回転体７４を制動する。制動された第一制御回転体７４と一体の偏心円カム７６は、図５に示すように駆動回転体７１と第一中間回転体７３に対して反時計回りＤ２方向に相対回動し、第一中間回転体７３と可動部材８１を図５のＤ４方向に上昇させる。第一中間回転体７３は、可動部材８１が上昇する際にガイド溝７９に沿ってＤ２方向に変位することにより、駆動回転体７１に対してＤ２方向に相対回動し、図５から図４の状態に戻る。その結果、第一中間回転体７３と同期回動するカムシャフト（図示せず）の位相角は、クランクシャフトで駆動する駆動回転体７１の位相角に対し、遅角方向（Ｄ２方向）に戻される。

本発明の実施例である自動車用エンジンにおける位相可変装置を前方から見た分解斜視図である。同装置の正面図である。同装置の軸方向断面図である図２のＡ－Ａ断面図である。位相変位前の同装置の半径方向断面図であり、（ａ）図は、図３のＢ－Ｂ断面図、（ｂ）図は、図３のＣ－Ｃ断面図、（ｃ）図は、図３のＤ－Ｄ断面図、である。図４の各断面図の位相変位後の状態を示す図である。（ａ）図は、第一制御回転体と駆動回転体によるセルフロック構造の説明図、（ｂ）図は、偏心円カムを第一制御回転体と別部材で構成したと仮定した場合におけるセルフロック構造の説明図である。位相変位前の同装置の半径方向断面図であり、（ａ）図は、図３のＥ－Ｅ断面図、（ｂ）図は、図３のＦ－Ｆ断面図、（ｃ）図は、図３のＧ－Ｇ断面図である。図６の各断面図の位相変位後の状態を示す図である。

符号の説明

　　７１　　　　　　　駆動回転体
　　７１ｂ　　　　　　駆動円筒（円筒部）
　　７１ｄ　　　　　　駆動円筒の内周面
　　７２　　　　　　　センターシャフト（カムシャフトと一体の部材）
　　７３　　　　　　　第一中間回転体
　　７４　　　　　　　第一制御回転体
　　７４ｂ　　　　　　第一制御回転体の外周面
　　７６　　　　　　　偏心円カム
　　７７　　　　　　　カムガイド
　　７９ａ，７９ｂ　　縮径する曲線状のガイド溝
　　８１　　　　　　　可動部材
　　１００　　　　　　回動操作力付与手段

Claims

　円筒部と、前記円筒部の周方向に対して縮径する曲線状のガイド溝を備え、カムシャフトに対して相対回動可能に支持され、かつクランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体と、
　回動操作力付与手段によって前記駆動回転体に対して相対回動し、かつ略内接する前記円筒部の内周面によってその外周面が支持された制御回転体と、
　前記制御回転体と同期して前記カムシャフトの中心軸周りを回動する偏心円カムと、
　係合する前記ガイド溝に沿って変位する可動部材と、前記カムシャフトの中心軸と直交する方向に形成され、前記偏心円カムが摺接しながら変位する溝状のカムガイドを備え、前記カムガイドに直交する方向に変位可能な状態で前記カムシャフト上に支持され、かつカムシャフトと一体になって回転する中間回転体と、
を備えたことを特徴とする自動車用エンジンにおける位相可変装置。
　前記偏心円カムが前記制御回転体に一体化されたことを特徴とする、請求項１記載の自動車用エンジンにおける位相可変装置。