WO2012049727A1 - エンジンの位相可変装置 - Google Patents

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WO2012049727A1
WO2012049727A1 PCT/JP2010/067859 JP2010067859W WO2012049727A1 WO 2012049727 A1 WO2012049727 A1 WO 2012049727A1 JP 2010067859 W JP2010067859 W JP 2010067859W WO 2012049727 A1 WO2012049727 A1 WO 2012049727A1
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camshaft
lock plate
self
drive
rotator
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PCT/JP2010/067859
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English (en)
French (fr)
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正昭 新納
美千広 亀田
本間　弘一
真康 永洞
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日鍛バルブ株式会社
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Priority to JP2012538488A priority patent/JP5600748B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34409—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear by torque-responsive means

Definitions

  • the present invention provides a self-locking mechanism that prevents the assembly angle from being displaced due to disturbance torque from the valve side in a phase variable mechanism that changes the opening / closing timing of the valve by changing the assembly angle (relative phase angle) of the crankshaft and camshaft.
  • the present invention relates to a phase varying device for an automobile engine provided with a mechanism.
  • Patent Document 1 In a phase variable device that changes the valve opening and closing timing by changing the assembly angle (relative phase angle) of the crankshaft and camshaft, self that prevents deviation of the assembly angle due to disturbance torque from the engine valve side
  • An engine phase variable device provided with a lock mechanism is disclosed in Patent Document 1 below.
  • the phase variable device 1 of Patent Document 1 is assembled with a camshaft (not shown) to a crankshaft by operating either the first electromagnetic clutch 21 or the second electromagnetic clutch 38.
  • the angle is converted into either the advance direction (D1 direction) or the retard direction (D2), and the valve opening / closing timing is changed according to the direction and amount of conversion.
  • a camshaft (not shown) is integrated with a center shaft 7 having an eccentric circular cam 12, as shown in FIG.
  • the center shaft 7 is rotatably supported.
  • the center shaft 7 is integrated with the first control rotor 3 by a lock plate 14 that holds the eccentric circular cam 12 via the lock plate bush 13 and a connecting pin 2a.
  • a camshaft (not shown) that rotates in the direction D1 together with the drive rotator 51 causes a rotation delay with respect to the drive rotator 3 when the first control rotator 3 is braked by the first electromagnetic clutch 21.
  • An assembly angle of a camshaft (not shown) with respect to the body 2 is changed in the retard direction (D2 direction).
  • the drive rotator 2 is integrated with the pin guide plate 33 via the first link pin 34.
  • the first link pin 34 includes a first reduced diameter guide groove 31 of the first control rotor 3 and a substantially radial guide groove 33b of the pin guide plate 33 when the second control rotor 32 is braked by the second electromagnetic clutch 38.
  • the camshaft (not shown) is rotated relative to the first control rotator 3 in the advance direction (D1 direction). As a result, the assembly angle of the camshaft (not shown) with respect to the drive rotator 2 is changed to the advance direction (D1 direction).
  • the phase variable device of Patent Document 1 uses a disturbance torque input to a camshaft (not shown) to lock the lock plate 14 relative to the drive rotor 2 so as not to rotate relative to the camshaft (not shown).
  • a self-locking mechanism 11 is provided for preventing the assembly angle between the shaft and the drive rotator 2 from shifting. The details of the self-locking mechanism 11 will be described.
  • the drive rotator 2 is obtained by integrating the sprocket 4 and the drive cylinder 5, and the lock plate 14 is formed on the inner peripheral surface 20 a of the cylindrical portion 20 of the drive cylinder 5. Inscribed. In the following description, as shown in FIG.
  • a straight line connecting the center axis L0 of the camshaft (not shown) and the center L1 of the eccentric circular cam 12 is L2, and a straight line orthogonal to L2 at the center L1.
  • Intersections between L3 and L3 and the inner peripheral surface 20a are P3 and P4.
  • the angles formed by the tangent L4 to the lock plate 68 at the intersections P3 and P4 and the straight line L5 orthogonal to the straight line L3 are ⁇ 1 and ⁇ 2, and the friction coefficient between the inner peripheral surface 20a and the outer peripheral surface of the lock plate 14 is ⁇ .
  • the component force (F1 ⁇ sin ⁇ 1 and F2 ⁇ sin ⁇ 2) acting in the tangential direction of the outer peripheral surface of the lock plate acts to rotate the lock plate 14 inside the cylindrical portion 20
  • the component force (F1 ⁇ cos ⁇ 1 and F2 ⁇ cos ⁇ 2) in the direction perpendicular to the tangential direction presses the lock plate 14 against the inner peripheral surface 20a, and the friction force ( ⁇ ⁇ F1 ⁇ cos ⁇ 1 and ⁇ ⁇ F2 ⁇ cos ⁇ 2) are generated.
  • the camshaft (not shown) rotates with respect to the drive rotating body 2 together with the integrated lock plate 14. The assembly angle of the shaft is shifted due to the generation of disturbance torque.
  • the self-locking mechanism 11 of Patent Document 1 is configured so that the frictional force exceeds the tangential component force when disturbance torque is generated, and prevents the lock plate 14 from rotating, thereby preventing the camshaft relative to the crankshaft. This prevents the misalignment of the assembly angle.
  • the lock plate 14 is self-generated when the frictional force and the tangential component force maintain the relationship “ ⁇ ⁇ F1 ⁇ cos ⁇ 1> F1 ⁇ sin ⁇ 1 and F2 ⁇ sin ⁇ 2> ⁇ ⁇ F2 ⁇ cos ⁇ 2.”
  • the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are set so that ⁇ 1 ⁇ tan ⁇ 1 ⁇ and ⁇ 2 ⁇ tan ⁇ 1 ⁇ because the lock effect prevents the rotating member 2 from rotating. It is configured.
  • the self-locking effect in the engine phase varying device of Patent Document 1 is further strengthened by reducing the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 and increasing the frictional force while reducing the tangential component force.
  • the means for reducing the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 on the configuration of the phase varying device of Patent Document 1 includes the eccentric distance of the eccentric circular cam 12 (the distance from the camshaft central axis L0 to the cam center L1).
  • radius R the radius
  • the eccentric circular cam 12 of Patent Document 1 is held in the holding groove 15 of the lock plate 14 with the lock plate bush 13 interposed therebetween, but there is a manufacturing error between the lock plate bush 13 and the holding groove 15. A minute gap is formed.
  • the lock plate bush 13 rotates together with the eccentric circular cam 13 receiving the disturbance torque until it comes into contact with the holding groove 15 according to the minute gap.
  • the backlash of the lock plate bush 13 with respect to the holding groove 15 increases as the rotation angle of the lock plate bush 13 until it contacts the holding groove 15 increases.
  • the rotation angle of the lock plate bush 13 decreases as the eccentric distance L of the eccentric circular cam 12 increases, and increases as the eccentric distance L decreases.
  • shortening the eccentric distance L of the eccentric circular cam 12 may reduce the self-locking. While strengthening the effect, it reduces the certainty of the self-locking effect by reducing the reactivity until the effect occurs.
  • increasing the outer diameter of the lock plate 14 and the radius R of the cylindrical portion 20 strengthens the self-lock effect, but reduces the degree of freedom of arrangement in the engine space by increasing the size of the phase variable mechanism. become.
  • the inventor increases the eccentric distance L of the eccentric circular cam 12 and increases the play of the lock plate bush, contrary to the conventional measures for improving the self-locking effect. Even if the radius R of the lock plate is further reduced, the self-locking effect can be improved without lowering the lock plate 14 by changing the contact position of the lock plate 14 to the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the drive rotating body to a position different from the conventional one. I found a way to make it happen.
  • An object of the present invention is to provide an engine phase variable device having a highly reliable self-locking mechanism by further enhancing the self-locking effect without lowering the reactivity until the self-locking effect occurs. It is in.
  • an engine phase varying device comprising: a drive rotator driven by a crankshaft; a control rotator; a camshaft supporting the drive rotator coaxially and relatively rotatably; and a relative to the drive rotator.
  • a rotation operation force applying means for applying a rotation torque to the control rotator, and an assembly for changing an assembly angle of the camshaft and the drive rotator according to a relative rotation of the control rotator with respect to the drive rotator.
  • An engine phase variable device comprising: an angle changing mechanism; and a self-locking mechanism that is provided in the assembly angle changing mechanism and prevents a drive rotating body and a cam shaft from being misaligned due to cam torque.
  • the locking mechanism includes a cylindrical portion provided on the drive rotating body, an eccentric circular cam integrated with the camshaft, and a holding groove formed on the inside of the eccentric rotating cam. And a lock plate to hold the face, the stepped abutting portion abuts on the inner circumferential surface of the cylindrical portion, projecting from at least four locations in the radial direction in the outer peripheral surface of the lock plate.
  • the self-locking effect of the self-locking mechanism is that the stepped shape in the locking plate is greater than the rotational moment to rotate the locking plate relative to the cylindrical portion of the drive rotating body by the disturbance torque generated in the camshaft. It occurs when the resistance moment due to the frictional force generated when the predetermined abutting portion is pressed against the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the drive rotator is larger.
  • the self-locking effect increases as the arrangement interval of the stepped contact portions in the outer peripheral direction of the lock plate increases, and decreases as the arrangement interval decreases.
  • the strength of the self-locking effect is determined according to the arrangement interval of the stepped contact portions, and therefore the eccentric distance of the eccentric circular cam is set. The reactivity until the self-lock effect occurs is improved by increasing the length, and the self-lock effect can be sufficiently generated even if the radius of the lock plate is shortened.
  • an engine phase varying device comprising: a drive rotator driven by a crankshaft; a control rotator; a camshaft supporting the drive rotator coaxially and relatively rotatably; and the drive rotator.
  • a rotation operation force applying means for applying a relative rotation torque to the control rotator, and an assembly angle of the camshaft and the drive rotator according to a relative rotation of the control rotator with respect to the drive rotator.
  • the self-locking mechanism includes a cylindrical portion provided on the drive rotating body, an eccentric circular cam integrated with the camshaft, and a holding groove formed on the inside thereof.
  • a lock plate for holding the outer peripheral surface of the cam, and the holding groove has a contact surface for holding the outer peripheral surface of the eccentric circular cam, and the cam center with respect to a line connecting the cam shaft central axis and the cam center The contact surface is formed only in a region in an eccentric direction from a position where a line perpendicular to the crossing direction of the holding groove intersects.
  • the contact surface of the holding groove for holding the lock plate is located only in the region in the eccentric direction from the position where the line perpendicular to the cam shaft center line and the line connecting the cam center is examined with the holding groove.
  • the lock plate is divided into two by a pair of slits formed from the holding groove toward the outer peripheral surface of the lock plate, One of the slits is provided with a biasing means for applying a biasing force in a direction of expanding the width of the slit to the lock plate divided into two.
  • a fourth aspect of the present invention is the engine phase varying device according to any one of the first to third aspects, wherein the drive rotating body includes a sprocket that transmits the power of a crankshaft integrated with the cylindrical portion.
  • the lock plate is positioned between the cylindrical portion and the sprocket so as to be positioned in an axial direction of the camshaft. Phase variable device.
  • the support part of the drive cylinder and the support part of the sprocket in the camshaft are eccentric cams. It is arranged before and after, respectively.
  • the rotational moments generated respectively at the support portion of the driving cylinder and the support portion of the sprocket around the eccentric circular cam are reversed in their acting directions and cancel each other.
  • no deflection occurs in the camshaft no local frictional force is generated between the members supported by the camshaft.
  • the operation of the assembly angle changing mechanism and the occurrence of the self-locking effect are not hindered.
  • the self-lock function is more reliably exhibited, and the reliability of the self-lock function is improved.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the phase variable device before phase change, and (a) is a BB cross-sectional view of FIG. (B) It is DD sectional drawing of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the phase variable device before phase change, in which FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 4, and FIG.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line FF in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the phase variable device after phase change
  • FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
  • FIG. 4B is a sectional view taken along the line DD of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the phase variable device after phase change, in which (a) is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 4, and (b) is a cross-sectional view taken along line FF in FIG.
  • (A) is an operation explanatory view of the self-locking mechanism of the first embodiment.
  • (B) A figure is supplementary explanatory drawing regarding the balance of a rotational moment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the phase variable device after phase change
  • FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
  • FIG. 4B is a sectional view taken along the
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FF in FIG. 4 showing a first modification of the lock plate.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FF in FIG. 4 showing a modification of the eccentric circular cam and a second modification of the lock plate.
  • the engine phase varying device shown in each embodiment is assembled to the engine, transmits the rotation of the crankshaft to the camshaft so that the intake and exhaust valves open and close in synchronization with the rotation of the crankshaft,
  • This is a device for changing the opening / closing timing of the intake / exhaust valve of the engine according to the operating state such as the rotational speed.
  • the phase varying device 50 for the engine in the first embodiment includes a drive rotating body 51 that is driven and rotated by a crankshaft (not shown), a first control rotating body 52 (the control rotating body of claim 1), and a camshaft (not shown). 1), the rotation operation force applying means 53, the assembly angle changing mechanism 54, and the self-locking mechanism 56.
  • the second electromagnetic clutch 91 side in FIG. 1 is referred to as the front side of the apparatus
  • the drive rotor 51 side is referred to as the rear side of the apparatus.
  • the rotation direction of the drive rotating body 51 around the camshaft central axis L0 viewed from the front of the apparatus will be described as an advance angle D1 direction (clockwise), and a direction opposite to D1 as a retard angle D2 direction (counterclockwise).
  • the drive rotating body 51 is configured by integrating a sprocket 57 that receives a driving force from a crankshaft and a drive cylinder 59 having a cylindrical portion 69 by a plurality of fixed pins 60.
  • a camshaft (not shown) engages with a fixed circular hole 61 a on the rear side of the center shaft 61 and is fixed to the center shaft 61 by a bolt (not shown) inserted into the central circular hole 61 b of the center shaft 61.
  • the first control rotator 52 has a bottomed cylindrical shape in which a flange portion 52a is provided on the outer periphery of the front edge.
  • the bottom 52c has a central through-circular hole 52d, a pair of pin holes 62, and a curved first reduced-diameter guide groove 63 in which the distance from the central axis L0 to the groove decreases toward the advance side D1.
  • the center shaft 61 includes a first cylindrical portion 61c, a flange portion 61d, an eccentric circular cam 64 having a cam center L1 eccentric from the cam shaft central axis L0, and a second cylindrical portion 61e from the rear side to the front side (the first side in FIG. 1). 2 is formed continuously in the axial direction toward the control rotor side (the same applies hereinafter).
  • the first cylindrical portion 61c is provided with a pair of sector-shaped engaging convex portions 61f with the camshaft central axis L0 interposed therebetween.
  • the sprocket 57 and the drive cylinder 59 are integrated by a fixing pin 60 with the center shaft 61 interposed therebetween.
  • the sprocket 57 is provided with a large circular hole 57a and a step-shaped small circular hole 57c that are continuous in the front-rear direction.
  • the bottom 57b having the small circular hole 57c has a width in the circumferential direction larger than the sector-shaped engagement convex portion 61f.
  • a pair of wide fan-shaped engaging recesses 57d are provided across the camshaft central axis L0.
  • the flange portion 61d is engaged with the large circular hole 57a
  • the first cylindrical portion 61c is engaged with the small cylindrical portion 57b
  • the sector-shaped engaging convex portion 61f is inserted into the engaging concave portion 57d.
  • the center shaft 61 is rotatably supported.
  • the drive cylinder 59 includes a central circular hole 59a, a pair of circumferential grooves (59b, 59b) provided around the circular hole 59a, and a substantially radial guide extending in a substantially radial direction of the drive cylinder 59. And a groove 59c.
  • the driving cylinder 59 is rotatably held by the second cylindrical portion 61 with the circular hole 59a in the center portion engaged with the second cylindrical portion 61e. Note that when the drive rotator 51 rotates relative to the center shaft 61, the engagement recess 57d of the sprocket 57 is a stopper that limits the rotatable range by contacting the sector-like engagement protrusion 61f. To play a role.
  • the first control rotator 52 is rotated by the second cylindrical portion 61e in front of the drive cylinder 59 via the second cylindrical portion 61e of the center shaft 61 and the through-hole 52d engaged with the second cylindrical portion 61e. It is supported movably.
  • the drive shaft 51, the first control rotor 52, and the center shaft 61 integrated with the camshaft are coaxially disposed on the center axis L0.
  • the rotation operation force applying means 53 brakes the first control rotator 52 and applies a relative rotation torque to the drive rotator 51, and the first electromagnetic clutch 65 to the first control rotator 52. And a reverse rotation mechanism 66 that applies a relative rotation torque in the opposite direction.
  • the first electromagnetic clutch 65 is fixed inside the engine (not shown) and is disposed in front of the first control rotor 52.
  • the first control rotating body 52 causes a rotation delay with respect to the driving rotating body 51 rotating in the D1 direction by adsorbing the front surface 52e of the flange portion 52a to the friction material 65a of the first electromagnetic clutch 65.
  • the reverse rotation mechanism 66 includes a first diameter reducing guide groove 63 of the first control rotating body 52, a second control rotating body 82 having a second diameter reducing guide groove 83 described later, a link pin 86, and a second control.
  • the second electromagnetic clutch 87 is used to brake the rotating body 82.
  • the assembly angle changing mechanism 54 is a series of mechanisms that integrate a camshaft (not shown) and the first control rotator 52 so that they cannot rotate relative to each other, that is, a center shaft 61 having an eccentric circular cam 64, a lock plate bush 67, A lock plate 68 having a pair of circular holes (80, 80), a pair of pin holes (62, 62) of the first control rotating body 52, and a link pin 86 of a reverse rotation mechanism 66 described later are guided in a substantially radial direction. It is constituted by a substantially radial guide groove 59 c of the drive cylinder 59.
  • the self-locking mechanism 56 is interposed between the drive rotator 51 and the center shaft 61, and an assembly angle between the drive rotator 51 and a camshaft (not shown) caused by disturbance torque received by the camshaft from the valve spring.
  • This is a mechanism that prevents the occurrence of misalignment, and includes an eccentric circular cam 64 of the center shaft 61, a lock plate bush 67, a lock plate 68 having stepped contact portions (74-77) described later, and a contact portion (74- 77) is constituted by a cylindrical portion 69 of a drive cylinder 59 having an inner peripheral surface 69a with which it contacts.
  • the lock plate bush 67 is composed of a pair of constituent members (67a, 67b) that are symmetrical. As shown in FIG. 1, the structural members (67a, 67b) have circular inner peripheral surfaces (67c, 67d) that engage with the eccentric circular cam 64 of the center shaft 61 on the inside, and a pair of flat surfaces (67e, 67f). ) At both ends of the outer periphery.
  • the lock plate 68 has an oval holding groove 68a at the center and a pair of structures divided into two by a pair of slits (70, 71) extending linearly from the holding groove toward the outer periphery of the lock plate 68. It is constituted by members (72, 73). The slit 71 is formed wider than the slit 70.
  • the outer periphery of the lock plate 68 has a circular shape as a whole. On the outer peripheral surfaces (72a, 73a) of the constituent members (72, 73), there are two stepped contact portions (74-77) on the radially outer side of the cylindrical portion 69 (radial direction of claim 1). Projected.
  • the outer peripheral surfaces (74a to 77a) of the contact portions have arcuate surfaces arranged on the same circumference.
  • Flat surfaces (78, 79) are provided on the left and right of the holding groove 68a, and the pair of flat surfaces (67e, 67f) of the structural members (67a, 67b) of the lock plate bush 67 are the flat surfaces (78, 79) of the holding groove 68a. ) Is held by each contact.
  • the lock plate 68 is disposed while being sandwiched between the sprocket 57 fixed by the connecting pin and the drive cylinder 59, as shown in FIG.
  • the lock plate 68 receives a force in a direction orthogonal to the camshaft central axis L0 from the eccentric circular cam 64 via the lock plate bush 67, whereby the inner peripheral surface 69a of the cylindrical portion 69 is obtained. Pressed against.
  • the second cylindrical portion 61e and the flange portion 61d of the center shaft 61 receive the downward force of FIG. 4 from the drive cylinder 59 and the sprocket 57, respectively.
  • the downward force generated in each of the second cylindrical portion 61e and the flange portion 61d gives the center shaft 61 rotational moments that are opposite to each other about the eccentric circular cam 64. Therefore, the center shaft 61 has a camshaft central axis L0.
  • the assembly angle changing mechanism 54 and the self-locking mechanism 56 operate reliably.
  • the slit 71 is provided with a spring mounting member 71b in a pair of mounting holes (71a, 71a) provided opposite to each other, and the slit 71 is arranged around the spring mounting member 71b in the width direction.
  • a compression coil spring 71c is provided that applies an urging force that pushes and expands to the constituent members (72, 73) of the lock plate 68.
  • the compression coil spring 71c is caused by a manufacturing error or the like formed between the outer peripheral surface (74a to 77a) of the contact portion and the inner peripheral surface 69a of the cylindrical portion 69 by expanding the slit 71 in the width direction.
  • the lock plate bush 67 is held by the eccentric circular cam 64 via the inner peripheral surface (67c, 67d).
  • the lock plate 68 is held by the eccentric circular cam 64 by the planes (78, 79) sandwiching the planes (67e, 67f) of the lock plate bush 67. Further, the lock plate 68 is disposed inside the cylindrical portion 69 in a state where the outer peripheral surfaces (74a to 77a) of the stepped contact portions (74 to 77) are in contact with the inner peripheral surface 69a of the cylindrical portion 69 of the drive cylinder 59. Be placed.
  • the constituent members (72, 73) of the lock plate 68 are provided with circular holes (80, 80) penetrating in the front-rear direction.
  • Pins (81, 81) are attached to the circular holes (80, 80) so as to protrude forward, and the attached pins (81, 81) are a pair of circumferential grooves (59b) of the drive cylinder 59. 59b) and the pair of pin holes (62, 62) of the first control rotating body 52, respectively.
  • the pins (81, 81) have their outer circumferences in line contact with the inside of the pin holes (62, 62), thereby connecting the first control rotator 52 and the lock plate 68 in a non-rotatable manner.
  • a second control rotator 82 is disposed on the inner side 52b of the flange portion 52a of the first control rotator 52.
  • the second control rotator 82 has a through-hole 82a in the center, and has a second reduced-diameter guide groove 83 that reduces the diameter in the D2 direction when viewed from the rear, around the through-hole 82a on the rear surface 82c.
  • the second control rotating body 82 is rotatably supported by the center shaft 61 by attaching the through-hole 82a to the second cylindrical portion 61e.
  • a member retaining holder 85 and a washer 84 are attached from the front to the tip of the second cylindrical portion 61e that supports the second control rotating body 82, and are fixed by bolts (not shown).
  • the bolt is inserted into the central circular hole 61b of the center shaft 61 from the front and is screwed into a female screw hole provided in the center of the camshaft (not shown).
  • a second electromagnetic clutch 91 fixed inside the engine (not shown) is disposed in front of the second control rotor 82.
  • the second control rotating body 82 causes a rotation delay with respect to the driving rotating body 51 rotating in the direction D1 by adsorbing the front surface 82b to the friction material 91a of the second electromagnetic clutch 91.
  • a link pin 86 is inserted into the substantially radial guide groove 59c, the first reduced diameter guide groove 63, and the second reduced diameter guide groove 83.
  • the link pin 86 is formed by a narrow round shaft 87, a ring member 88, a hollow first shaft 89 and a hollow second shaft 90.
  • the ring member 88, the hollow first shaft 89, and the hollow second shaft 90 have a circular hole having the same outer diameter and the same size as the thin round shaft 87 at the center, and are inserted into the narrow round shaft 87 in order from the rear. By doing so, it is rotatably supported by the thin round shaft 87.
  • the hollow first shaft 89 has a curved shape along the direction in which the first reduced diameter guide groove 63 extends, and is held by the first reduced diameter guide groove 63 from both the upper and lower sides.
  • the hollow second shaft 90 has a curved shape in which the upper and lower outer peripheral shapes extend in the direction in which the second reduced diameter guide groove 83 extends, and is held from both the upper and lower sides by the second reduced diameter guide groove 83.
  • the ring member 88, the hollow first shaft 89, and the hollow second shaft 90 are formed by a substantially radial guide groove 59 c, a first reduced diameter guide groove 63, and a second reduced diameter guide groove 83 that are held by the ring member 88, It is held displaceably along the extending direction.
  • the lock plate 68 is formed on the inner peripheral surface 69a of the cylindrical portion 69 of the drive cylinder 59 on the stepped portion of the component member 72 of the lock plate 68.
  • the contact portion (74, 75) is pressed and a disturbance torque in the D2 direction is generated in the camshaft, the stepped contact portion (76, 77) of the component member 73 is pressed against the inner peripheral surface 69a. It is held in a relatively unrotatable manner.
  • the operation of changing the assembly angle between the camshaft (not shown) and the drive rotating body 51 (crankshaft (not shown)) by the turning operation force applying means 53 will be described with reference to FIGS.
  • the first control rotator 52 is rotated integrally with the drive rotator 51 in the direction D1 (see FIG. 1).
  • the center shaft 61 (camshaft (not shown)) is driven together with the integrated first control rotator 52 and the drive rotator 51.
  • a rotational delay occurs in the direction D2.
  • the assembly angle of the camshaft (not shown) with respect to the drive rotor 51 (crankshaft (not shown)) is changed in the retard side D2 direction, and the opening / closing timing of a valve (not shown) changes.
  • the hollow first shaft 89 of the link pin 86 shown in FIG. 5 (b) moves in the D3 direction which is substantially clockwise in the first reduced diameter guide groove 63.
  • the hollow second shaft 90 in FIG. 5A moves in the second reduced diameter guide groove 83 in the direction D4 that is substantially counterclockwise, and the second control rotator 82 is moved to the first control rotator 52.
  • the ring member 88 in FIG. 6A moves in the D5 direction toward the camshaft central axis L0 through the substantially radial guide groove 59c.
  • the second control rotator 82 normally rotates in the D1 direction together with the drive rotator 51.
  • the second electromagnetic clutch 91 When the second electromagnetic clutch 91 is operated in the state of FIG. 7A, the front surface 82b of the second control rotator 82 is adsorbed by the friction material 91a and is delayed in rotation in the D2 direction with respect to the first control rotator 52.
  • the hollow second shaft 90 moves outward in the radial direction of the second control rotor 82 by moving in the D6 direction, which is substantially clockwise, in the second reduced diameter guide groove 83.
  • the self-locking mechanism 56 is interposed between the drive rotator 51 and the center shaft 61, and an assembly angle between the drive rotator 51 and a camshaft (not shown) caused by disturbance torque received by the camshaft from the valve spring.
  • This is a mechanism that prevents the occurrence of misalignment, and includes an eccentric circular cam 64 of the center shaft 61, a lock plate bush 67, a lock plate 68 having stepped contact portions (74-77) described later, and a contact portion (74- 77) is constituted by a cylindrical portion 69 of a drive cylinder 59 having an inner peripheral surface 69a with which it contacts.
  • the self-locking mechanism 56 will be described with reference to FIG.
  • a camshaft (not shown) tends to rotate relative to the drive rotor 51 when it receives disturbance torque from the valve side.
  • the valve opening / closing timing is deviated due to the camshaft assembly angle with respect to the drive rotor 51 being deviated.
  • the self-locking mechanism 56 according to the present embodiment is a mechanism that prevents the camshaft assembly angle from being shifted with respect to the drive rotating body, which is generated when disturbance torque is input.
  • the eccentric circular cam 64 presses the constituent members (67a, 67b) of the lock plate bush 67 by trying to rotate about the camshaft central axis L0.
  • the disturbance torque is generated in the counterclockwise direction D2
  • the stepped contact portions (76, 77) provided on the component member 73 of the lock plate 68 are forced from the component member 67b pressed by the eccentric circular cam 64. By being received, it is pressed against the cylindrical portion 69 of the drive cylinder 59.
  • the self-locking mechanism 56 of the present embodiment is a mechanism that locks the camshaft relative to the drive rotor so as not to rotate relative to the drive rotor by generating a resistance torque that balances the disturbance torque generated in the camshaft.
  • effect refers to the effect that the drive rotating body and the camshaft are locked so as not to rotate relative to each other due to the generation of disturbance torque.
  • the cam center L1 of the eccentric circular cam 64 is disposed on the left side of the camshaft center axis L0, the conditions for the self-locking effect will be described with the following definitions.
  • the downward force generated at the cam center L1 when disturbance torque is generated is P
  • the eccentric distance from the camshaft central axis L0 to the cam center of the eccentric circular cam 64 is ⁇
  • the counterclockwise rotation D2 by the force P is performed.
  • Rotational moment in the direction is M1
  • disturbance torque is the force pressing the contact portion 76 of the lock plate 68 against the inner peripheral surface 69a of the cylindrical portion 69, R1
  • the point of action of the force R1 is F3
  • the disturbance torque is in the contact portion 77.
  • the force that presses against the peripheral surface 69a is R2, the point of action of the force R2 is F4, the distance from the camshaft center axis L0 to the point of action F3 or F4 is r, the line extending horizontally through the center axis L0 cam center L1 is L6, the center A straight line passing through the axis L0 and the point F3 is L7, a straight line passing through the central axis L0 and the point F4 is L8, a straight line orthogonal to the straight line L6 on the central axis L0 is L9, an angle formed by the straight line L9 and the straight line L7 is ⁇ , a straight line L9 And straight
  • the angle formed by the line L8 is ⁇
  • the friction coefficient during self-locking between the outer peripheral surface (76a, 77a) of the contact portion (76, 77) and the inner peripheral surface 69a is ⁇ 1, and the contact portion (76, 77).
  • M1 M2 + M3 (1).
  • P ⁇ ⁇ ⁇ 1 ⁇ r ⁇ (R1 + R2)
  • ⁇ 1 ( ⁇ / r) ⁇ P ⁇ ⁇ 1 / (R1 + R2) ⁇ ... (5) is established.
  • R1 + R2 P ⁇ [ ⁇ ( ⁇ + d2) / Cos ⁇ ⁇ (d1 + d2) ⁇ + ⁇ (d1 ⁇ ) / Cos ⁇ ⁇ (d1 + d2) ⁇ ] (12)
  • K [ ⁇ ( ⁇ + d2) / Cos ⁇ ⁇ (d1 + d2) ⁇ + ⁇ (d1 ⁇ ) / Cos ⁇ ⁇ (d1 + d2) ⁇ ] (13)
  • the frictional force necessary for generating the self-locking effect is represented by (R1 + R2) ⁇ ⁇ 1. Therefore, in the self-locking mechanism of the present embodiment, it can be said that the frictional force necessary for generating the self-locking effect becomes smaller and the self-locking effect is more likely to occur as ⁇ 1 in the configuration (15) becomes smaller.
  • ⁇ 1 becomes smaller by decreasing the eccentric distance ⁇ of the eccentric circular cam 64 or increasing the maximum outer diameter r of the lock plate 68.
  • ⁇ is reduced, there is a problem in that the play of the eccentric circular cam 64 with respect to other members such as the lock plate bush 67 increases, and the reaction until the self-lock effect occurs becomes dull.
  • r is increased, the degree of freedom of installation in the engine room is reduced by increasing the size of the phase variable mechanism.
  • K [ ⁇ ( ⁇ + d2) / Cos ⁇ ⁇ (d1 + d2) ⁇ + ⁇ (d1 ⁇ ) / Cos ⁇ ⁇ (d1 + d2) ⁇ ], where ⁇ and ⁇ In the member 72, 0 ° ⁇ , 90 °, 0 ° ⁇ ⁇ 90 °, and Cos ⁇ and Cos ⁇ are 1> Cos ⁇ > 0 and 1> Cos ⁇ > 0 (15). Therefore, Cos ⁇ and Cos ⁇ are decreased by increasing ⁇ and ⁇ as much as possible within a range of less than 90 °, and K is increased by decreasing Cos ⁇ and Cos ⁇ of the denominator.
  • the angles ⁇ and ⁇ are increased, and as the angle ( ⁇ + ⁇ ) from the stepped contact portion 76 to the contact portion 77 increases, ⁇ 1 decreases.
  • a self-locking effect is likely to occur.
  • the self-locking effect is generated by adjusting the angles ⁇ and ⁇ when the stepped contact portion 76 and the contact portion 77 are formed on the component member 73. You can adjust the ease.
  • the self-locking effect is generated between the stepped contact portions (74, 75) of the component member 73 and the inner peripheral surface 69a. .
  • a self-locking effect is generated by adjusting an angle (an angle corresponding to the above ⁇ and ⁇ ) from the stepped contact portion 74 to the contact portion 75. You can adjust the ease.
  • the disturbance torque acts in both the directions D1 and D2 in the eccentric circular cam 64, but the magnitude of the disturbance torque may be different in the directions D1 and D2.
  • the friction torque generated between the contact portions and the inner peripheral surface 69a of the cylindrical portion is different between the component member 72 side and the component member 73 side.
  • the angle ⁇ + ⁇ from the contact portion 74 to the contact portion 75 is changed from the component member 76 to the contact portion 77.
  • the lock plate 101 of the first modified example has a shape of the holding groove 102 corresponding to the holding groove 68a, a shape of the slit 103 corresponding to the slit 70, and a stepped contact corresponding to the stepped contact portions (74 to 77).
  • the protrusions of the portions (105 to 108) are different from each other, and the arrangement interval between the pair of circular holes (109, 109) is slightly wider than the pair of circular holes (80, 80). It has a configuration.
  • the lock plate 101 is composed of constituent members (110, 111) arranged with a slit (103, 104) therebetween. Unlike the lock plate 68, the constituent members (110, 111) do not interpose a lock plate bush.
  • the eccentric circular cam 64 is held directly on the head. In the self-locking mechanism, by eliminating the lock plate bushing and reducing the number of constituent members, the backlash between the constituent members due to manufacturing errors and the like is reduced, so the time until the self-locking effect occurs is shortened and the self-locking effect is reduced. The reactivity is improved.
  • the inner surface (112, 113) which forms the holding groove 102 in cooperation is provided inside a structural member (110, 111).
  • the inner surface 112 is formed in a region from the point A to the point C, which is each terminal point of the slits (103, 104) in FIG. 10 in the component member 110, and the inner surface 113 is formed in the slit (103, 103 in FIG. 104), and is formed in a region from point D to point F, which is each terminal point.
  • a line connecting the camshaft center axis L0 and the cam center L1 of the eccentric circular cam 64 is L10
  • a straight line perpendicular to the straight line L10 at the cam center L1 is L11
  • the 10 has a contact surface 114 for holding the eccentric circular cam 64 in contact with only the region, and the inner surface 113 is a region in the eccentric direction D9 from the intersection E of the straight line L11 and the inner surface 113, that is, from the point D to the point E in FIG.
  • the contact surface 115 that holds the eccentric circular cam 64 is provided only in the region extending up to.
  • the contact surfaces (114, 115) have an arc shape along the outer peripheral surface of the eccentric circular cam 64.
  • the region from the point B to the point C on the inner surface 112 and the region from the point E to the point F on the inner surface 113 are formed so as to avoid the outer periphery of the eccentric circular cam 64 and do not contact the eccentric circular cam 64.
  • the contact surface (114, 115) is formed only at the point B and the point F located just below the cam center L1 and in the eccentric direction D9, and the contact of the holding groove 102 with the eccentric circular cam 64 is limited.
  • the friction of the eccentric circular cam 64 with respect to the holding groove 102 is reduced. As a result, a self-locking effect is reliably generated between the inner peripheral surface 69a of the cylindrical portion 69 and the lock plate 101.
  • the strength of the self-locking effect is adjusted by adjusting the friction generated between the holding groove 102 and the eccentric circular cam 64.
  • the adjustment of the strength of the self-locking effect is to surely generate the self-locking effect according to the strength of the disturbance torque, and to change the assembly angle of the center shaft 61 (camshaft) and the drive rotor 52 (crankshaft). In order to influence the reliable release of the self-lock effect at the time, the following is performed in consideration of them.
  • the friction generated on the eccentric circular cam 64 and the contact surfaces (114, 115) is adjusted by adjusting the contact range and position of the eccentric circular cam 64 with respect to the holding groove 102, that is, the formation range and formation position of the contact surface (114, 115).
  • the adjustment is performed in the region in the eccentric direction D9 from the point B and the point F in FIG.
  • the curvature of the contact surfaces (114, 115) is smaller than the curvature of the outer peripheral surface of the eccentric circular cam 64, so that the contact surfaces (114 , 115) can be narrowed.
  • the formation range of the contact surface (114, 115) becomes narrower as the curvature of the contact surface (114, 115) becomes smaller, and the friction generated between the eccentric cam 64 and the contact surface (114, 115) It becomes weaker as the formation range decreases and becomes stronger as the formation range increases.
  • the self-locking effect that occurs between the cylindrical portion 69 and the lock plate 101 is more intense as the friction decreases. On the other hand, the self-locking effect is easily released as the contact range is increased to increase the friction.
  • the strength of the self-locking effect is such that the shape of the contact surface (114, 115) is not a circular arc but a free-form surface, etc., and the formation range of the contact surface (114, 115) and the contact surface (114, 115) are eccentric. It is adjusted by limiting the contact position with the circular cam 64 to a predetermined range and position based on the shape of the contact surface (114, 115).
  • the eccentric circular cam 121 has a substantially rectangular shape.
  • the lock plate 122 of the second modified example has the same configuration as the lock plate 101 except that the shape of the holding groove 102 and the shape of the slit 123 are different.
  • the eccentric circular cam 121 is provided with a cam center L12 at a position away from the camshaft center axis L0, and is further held on both sides of a straight line L13 connecting the camshaft center axis L0 and the cam center L12. 125, 126).
  • the held surfaces (125, 126) are arcuate surfaces that have a very gentle curvature and are convex outward in the radial direction of the cylinder 69.
  • the lock plate 122 is constituted by the constituent members (127, 128) arranged with the slits (123, 124) therebetween, and the inner surfaces of the constituent members (127, 128) are the inner surfaces (129, 130).
  • a holding groove 131 is provided.
  • the inner surfaces (129, 130) have long sides (129a, 130a) and short sides (129b, 130b), so that the holding grooves 131 are formed in a substantially square shape with rounded corners.
  • Holding surfaces (132, 133) are formed.
  • the holding surfaces (132, 133) have an arc shape that protrudes radially outward of the cylindrical portion 69, and the curvature of the holding surfaces (132, 133) is greater than the curvature of the held surfaces (125, 126). Is also formed small.
  • the eccentric circular cam 121 is only in the region from the intersection G of the straight line L14 perpendicular to the straight line L13 and the holding surface 132 at the cam center L12 to the angle H on the slit 123 side in the eccentric direction D10.
  • a contact surface 134 that comes into contact is formed, and in the holding surface 133, the contact surface 135 is formed only in a region from the intersection I of the straight line L14 and the holding surface 133 to the corner J on the slit 123 side in the eccentric direction D10.
  • the eccentric circular cam 121 is held by the contact surfaces (134, 135) via the held surfaces (125, 126). Further, the region other than the contact surface (134, 135) of the holding groove 131 does not contact the eccentric circular cam 64.
  • the eccentric length of the eccentric circular cam 121 is longer than that of the circular eccentric circular cam 64 without increasing the size thereof, the design for determining the eccentric length of the eccentric circular cam is possible. The degree of freedom increases.
  • the curvature can be reduced and the formation range of the contact surfaces (134, 135) can be narrowed to increase the self-locking effect.
  • the strength of the self-locking effect is such that the shape of the holding surface (132, 133) is not an arc shape but a linear shape, a free-form surface, etc., and the formation range of the contact surface (134, 135) and the contact surface (134, 135) )
  • the held surface (125, 126) in the region from the straight line L13 to the eccentric direction D10 by adjusting the contact position to a predetermined range and position based on the shape of the contact surface (134, 135).

Landscapes

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Abstract

セルフロック効果発生までの反応性を低下させず、かつセルフロック効果を更に強化可能にした信頼性の高いセルフロック機構を備えたエンジンの位相可変装置を提供する。クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、カムシャフトの組付角を変更する組付角変更機構と、外乱トルクによる駆動回転体とカムシャフトの組付角のズレを防止するセルフロック機構を有するエンジンの位相可変装置において、前記セルフロック機構は、前記駆動回転体に設けられた円筒部と、前記カムシャフトに一体化された偏心円カムとその内側に形成された保持溝を介して前記偏心円カムの外周面を保持するロックプレートと、を有し、前記円筒部の内周面に当接する段差状の当接部を前記ロックプレートの外周面において放射方向に少なくとも４箇所突設した。

Description

エンジンの位相可変装置
　本発明は、クランクシャフトとカムシャフトの組付角（相対位相角）を変更してバルブの開閉タイミングを変化させる位相可変機構にバルブ側からの外乱トルクによる組付角のズレを防止するセルフロック機構を設けた自動車用エンジンの位相可変装置に関する。
　クランクシャフトとカムシャフトの組付角（相対位相角）を変更してバルブの開閉タイミングを変化させる位相可変装置において、エンジンのバルブ側から衝撃に基づく外乱トルクによる組付角のズレを防止するセルフロック機構を設けたエンジンの位相可変装置には、下記特許文献１に示すものがある。特許文献１の位相可変装置１は、特許文献１の図１に示すとおり、第１電磁クラッチ２１または第２電磁クラッチ３８のいずれかを作動させることにより、クランクシャフトに対する図示しないカムシャフトの組付角を進角方向（Ｄ１方向）または遅角方向（Ｄ２）のいずれかに変換させ、変換の方向と量に応じてバルブの開閉タイミングを変更するものである。
　特許文献１の装置において、図示しないカムシャフトは、特許文献１の図１等に示すとおり、偏心円カム１２を有するセンターシャフト７に一体化され、クランクシャフトの動力を受ける駆動回転体２は、センターシャフト７によって回動可能に支持されている。また、センターシャフト７は、ロックプレートブッシュ１３を介して偏心円カム１２を挟持するロックプレート１４と、連結ピン２ａにより、第１制御回転体３に一体化されている。駆動回転体５１と共にＤ１方向に回転する図示しないカムシャフトは、第１制御回転体３が第１電磁クラッチ２１に制動されることにより、駆動回転体３に対して回転遅れを生じるため、駆動回転体２に対する図示しないカムシャフトの組付角は、遅角方向（Ｄ２方向）に変更される。一方、駆動回転体２は、第１リンクピン３４を介してピンガイドプレート３３に一体化されている。第１リンクピン３４は、第２制御回転体３２が第２電磁クラッチ３８に制動されことによって第１制御回転体３の第１縮径ガイド溝３１とピンガイドプレート３３の略径方向ガイド溝３３ｂに沿って変位し、図示しないカムシャフトを第１制御回転体３に対して進角方向（Ｄ１方向）に相対回動させる。その結果、駆動回転体２に対する図示しないカムシャフトの組付角は、進角方向（Ｄ１方向）に変更される。
　一方、特許文献１の位相可変装置には、図示しないカムシャフトに入力された外乱トルクを利用してロックプレート１４を駆動回転体２に対して相対回動不能にロックさせることにより、図示しないカムシャフトと駆動回転体２の組付角のズレを防止するセルフロック機構１１が設けられている。セルフロック機構１１の詳細について説明すると、まず、駆動回転体２は、スプロケット４と駆動円筒５を一体化したものであり、ロックプレート１４は、駆動円筒５の円筒部２０の内周面２０ａに内接する。尚、以下の説明においては、特許文献１の図７に示すように、図示しないカムシャフトの中心軸Ｌ０と偏心円カム１２の中心Ｌ１を結ぶ直線をＬ２、中心Ｌ１においてＬ２に直交する直線をＬ３、Ｌ３と内周面２０ａとの交点をＰ３，Ｐ４とする。また、交点Ｐ３，Ｐ４におけるロックプレート６８への接線Ｌ４と直線Ｌ３に直交する直線Ｌ５とが成す角をθ１，θ２とし、内周面２０ａとロックプレート１４の外周面との摩擦係数をμとする。
　図示しないカムシャフトが図示しないバルブ側からＤ２方向またはＤ１方向に外乱トルクを受けて偏心円カム１２のカム中心Ｌ１が中心軸Ｌ０周りに回動しようとすると、ロックプレート１４と円筒部２０の内周面２０ａとの間には、交点Ｐ３，Ｐ４において、外向きの力Ｆ１またはＦ２が発生する。
　その際、力Ｆ１とＦ２のうち、ロックプレート外周面の接線方向に働く分力（Ｆ１・sinθ１とＦ２・sinθ２）は、ロックプレート１４を円筒部２０の内側で回動させるように作用し、前記接線方向に直交する方向の分力（Ｆ１×cosθ１とＦ２×cosθ２）は、ロックプレート１４を内周面２０ａに押しつけて両者の間に前記接線方向の分力と逆向きの摩擦力（μ×Ｆ１×cosθ１とμ×Ｆ２×cosθ２）を発生させる。前記接線方向の分力が前記逆向きの摩擦力を超えた場合、図示しないカムシャフトは、一体化されたロックプレート１４と共に駆動回転体２に対して回動してしまうため、クランクシャフトに対するカムシャフトの組付角は、外乱トルクの発生によってズレてしまう。
　特許文献１のセルフロック機構１１は、上記観点から、外乱トルクの発生時に前記摩擦力が接線方向の分力を上回るようにし、ロックプレート１４の回動を阻止することによって、クランクシャフトに対するカムシャフトの組付角のズレを防止したものである。具体的には、ロックプレート１４は、前記摩擦力と接線方向の分力が「μ×Ｆ１×cosθ１＞Ｆ１×sinθ１とＦ２×sinθ２＞μ×Ｆ２×cosθ２」という関係を保つ場合に発生するセルフロック効果によって駆動回転体２に対して回動不能に保持されるため、特許文献１の位相可変装置においては、角度θ１とθ２がθ１＜tan-1μ、θ２＜tan-1μになるように構成されている。
ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／５８３７０
　特許文献１のエンジンの位相可変装置における前記セルフロック効果は、前記角度θ１とθ２をより小さくし、前記接線方向の分力をより小さくしながら前記摩擦力をより大きくすることによってより強化される。また、特許文献１の位相可変装置の構成上において前記角度θ１とθ２を小さくする手段には、偏心円カム１２の偏心距離（カムシャフト中心軸Ｌ０からカム中心Ｌ１までの距離のことであり、以降は単に偏心距離Ｌとする）を短くする手段と、ロックプレート１４の内径及び円筒部２０の半径（以降は、半径Ｒとする）を大きくする手段の二つがある。しかし、これら二つの手段には以下の弊害がある。
　まず、特許文献１の偏心円カム１２は、ロックプレートブッシュ１３を間に挟んでロックプレート１４の保持溝１５に保持されているが、ロックプレートブッシュ１３と保持溝１５の間には、製造誤差による微少隙間が形成される。その場合、ロックプレートブッシュ１３は、外乱トルクを受けた偏心円カム１３と共に微少隙間に応じ、保持溝１５に接触するまで回転する。前記セルフロック機構においては、保持溝１５に接触するまでのロックプレートブッシュ１３の回転角が大きくなるほど、保持溝１５に対するロックプレートブッシュ１３のガタツキが大きくなるため、セルフロック効果発生までの時間が長くなる。ロックプレートブッシュ１３の回転角は、偏心円カム１２の偏心距離Ｌが大きいほど小さくなり、偏心距離Ｌが短いほど大きくなるため、偏心円カム１２の偏心距離Ｌを短くすることは、前記セルフロック効果を強くする反面、効果発生までの反応性を鈍くすることでセルフロック効果の確実性を低下させる。一方、ロックプレート１４の外径及び円筒部２０の半径Ｒを大きくすることは、前記セルフロック効果を強くする反面、位相可変機構を大型化させることによって、エンジンスペースにおける配置の自由度を狭めることになる。
　一方、発明者は、セルフロック機構について更なる研究を重ねた結果、従来のセルフロック効果向上の方策とは逆に、偏心円カム１２の偏心距離Ｌを長くしてロックプレートブッシュのガタつきを抑え、更にロックプレートの半径Ｒを小さくしたとしても、駆動回転体の円筒部の内周面に対するロックプレート１４の当り位置を従来と異なる位置に変えることによって、セルフロック効果を低下させずに向上させることが出来る方策を見いだした。
　本願発明の目的は、セルフロック効果発生までの反応性を低下させることなく、セルフロック効果を更に強化可能にすることで信頼性の高いセルフロック機構を備えたエンジンの位相可変装置を提供することにある。
　請求項１のエンジンの位相可変装置は、クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、制御回転体と、前記駆動回転体を同軸かつ相対回動可能に支持するカムシャフトと、前記駆動回転体に対する相対回動トルクを前記制御回転体に付与する回動操作力付与手段と、前記駆動回転体に対する制御回転体の相対回動に応じて前記カムシャフトと駆動回転体の組付角を変更する組付角変更機構と、該組付角変更機構に設けられてカムトルクによる駆動回転体とカムシャフトの組付角のズレを防止するセルフロック機構と、を有するエンジンの位相可変装置であって、前記セルフロック機構には、前記駆動回転体に設けられた円筒部と、前記カムシャフトに一体化された偏心円カムとその内側に形成された保持溝を介して前記偏心円カムの外周面を保持するロックプレートと、を備え、前記円筒部の内周面に当接する段差状の当接部を、前記ロックプレートの外周面において放射方向に少なくとも４箇所突設した。
　（作用）セルフロック機構によるセルフロック効果は、カムシャフトに発生した外乱トルクにより、駆動回転体の円筒部に対してロックプレートを相対回動させようと回転モーメントよりも、ロックプレートにおける段差状の所定の当接部が駆動回転体の円筒部の内周面に押しつけられた際に発生する摩擦力による抵抗モーメントの方が大きいときに発生する。
　また、セルフロック効果は、ロックプレートの外周方向における段差状の当接部の配置間隔を広げるほど大きくなり、該配置間隔を狭くするほど小さくなる。言い換えると、請求項１のエンジンの位相可変装置が有するセルフロック機構においては、段差状の当接部の配置間隔に応じてセルフロック効果の強弱が決定されるため、偏心円カムの偏心距離を長くしてセルフロック効果発生までの反応性を向上させ、ロックプレートの半径を短くしても、セルフロック効果を十分に発生させることが出来る。
　また、請求項２のエンジンの位相可変装置は、クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、制御回転体と、前記駆動回転体を同軸かつ相対回動可能に支持するカムシャフトと、前記駆動回転体に対する相対回動トルクを前記制御回転体に付与する回動操作力付与手段と、前記駆動回転体に対する制御回転体の相対回動に応じて前記カムシャフトと駆動回転体の組付角を変更する組付角変更機構と、該組付角変更機構に設けられてカムトルクによる駆動回転体とカムシャフトの組付角のズレを防止するセルフロック機構と、を有するエンジンの位相可変装置であって、前記セルフロック機構には、前記駆動回転体に設けられた円筒部と、前記カムシャフトに一体化された偏心円カムとその内側に形成された保持溝を介して前記偏心円カムの外周面を保持するロックプレートと、を設け、前記保持溝は、前記偏心円カムの外周面を保持する当たり面を有し、カムシャフト中心軸とカム中心を結ぶ線に対して前記カム中心で直交する線が前記保持溝と交差する位置から偏心方向の領域のみに前記当たり面を形成した。
　（作用）ロックプレートを保持させる保持溝の当たり面を、カムシャフト中心軸とカム中心を結ぶ線に対して前記カム中心で直交する線が前記保持溝と考査する位置から偏心方向の領域のみに限定して設け、ロックプレートと保持溝の当たり位置を所定の位置にすることにより、カムシャフトへ外乱トルクが入力された際にロックプレートと保持溝との間には、予期せぬ過大なフリクションが発生しなくなる。その結果、請求項２のエンジンの位相可変装置のセルフロック機構においては、ロックプレートと保持溝が予期せぬ状況でロックする現象と、セルフロック効果を解除すべきときに解除できなくなる現象が回避される。
　また、請求項３は、請求項１または２に記載のエンジンの位相可変装置において、前記ロックプレートが前記保持溝からロックプレートの外周面方向に向けて形成された一対のスリットによって２分割され、前記スリットの一方には、２分割された前記ロックプレートに該スリットの幅を拡張する方向の付勢力を付与する付勢手段を設けた。
　（作用）ロックプレートを保持溝から外周面に伸びるスリットで２つに分割した場合には、分割により、一方のロックプレートに生じた相対回動トルクが他方のロックプレートに伝達されなくなり、外乱トルクの発生時にロックプレートに発生する相対回動トルクが低減されるため、外乱発生時におけるロックプレートの駆動回転体円筒部への押圧力を向上させることが出来る。また、付勢手段によって、製造誤差等によって発生するロックプレートと駆動回転体の円筒部間の間隙がより小さくなるため、セルフロック発生時の各部材のガタツキが低減される。即ち、外乱発生時におけるロックプレートの駆動回転体円筒部への押圧力を瞬時に発生させることが出来る。
　また、請求項４は、請求項１から３のうちいずれかに記載のエンジンの位相可変装置であって、前記駆動回転体は、クランクシャフトの動力を伝達されるスプロケットを前記円筒部と一体に有し、前記ロックプレートは、前記円筒部とスプロケットの間に配置されることによってカムシャフトの軸方向に位置決めされたことを特徴とする、請求項１から３のうちいずれかに記載のエンジンの位相可変装置。
　（作用）セルフロック効果により、ロックプレートが駆動円筒の円筒部内周面に押しつけられると、カムシャフトにおける駆動円筒の支持部とスプロケットの支持部には、それぞれ、偏心円カムの位置を中心として回転モーメントが発生する。前記各支持部が両方とも偏心円カムの前方または後方の一方に設けられた場合、カムシャフトは、前記回転モーメントにより、カムシャフト中心軸方向に対してたわみを生じる。前記たわみは、カムシャフトに支持された各部材間に局所的なフリクションを発生させることにより、組付角変更機構やセルフロック機構の確実な動作に支障をきたす場合がある。
　請求項４のエンジンの位相可変装置においては、一体化された駆動円筒とプロケットの間にロックプレートが挟まれているため、カムシャフトにおける駆動円筒の支持部とスプロケットの支持部は、偏心円カムの前後にそれぞれ配置される。その結果、偏心円カムを中心としてカムシャフトにおける駆動円筒の支持部とスプロケットの支持部にそれぞれ発生する回転モーメントは、作用する方向が逆になり、互いを打ち消し合う。その結果、カムシャフトにたわみが発生しないため、カムシャフトに支持された各部材間には、局所的な摩擦力が発生しない。言い換えると、請求項４においては、組付角変更機構の動作とセルフロック効果の発生が阻害されない。
　請求項１によれば、セルフロック効果の効き始めまでの反応性を低下させることなく、セルフロック効果を向上させることによって、信頼性の高いセルフロック機構を有するエンジンの位相可変装置を得ることが出来る、また、請求項１によれば、エンジンの位相可変装置の大型化が抑制されるため、設計の自由度が向上する。
　請求項２によれば、ロックプレートと保持溝との間に発生する過大なフリクションを防止し、セルフロック効果の発生と解除を確実に行なわせることで、信頼性の高いセルフロック機構を備えたエンジンの位相可変装置を得ることが出来る。
　請求項３及び請求項４のエンジンの位相可変装置によれば、セルフロック機能が更に確実に発揮され、セルフロック機能の信頼性が向上する。
エンジンの位相可変装置の第１実施例を装置前方から見た分解斜視図である。 図１の分解斜視図を装置後方から見た図である。 第１実施例のエンジンの位相可変装置の正面図である。 図３のＡ－Ａ断面図である。 位相可変装置の位相可変前の断面図であり、（ａ）図４のＢ－Ｂ断面図である。（ｂ）図４のＤ－Ｄ断面図である。 位相可変装置の位相可変前の断面図であり、（ａ）図は、図４のＥ－Ｅ断面図であり、（ｂ）図は、図４のＦ－Ｆ断面図である。 位相可変装置の位相可変後の断面図であり、（ａ）図は、図４のＢ－Ｂ断面図である。（ｂ）図は、図４のＤ－Ｄ断面図である。 位相可変装置の位相可変後の断面図であり、（ａ）図は、図４のＥ－Ｅ断面図であり、（ｂ）図は、図４のＦ－Ｆ断面図である。 （ａ）図は、第１実施例のセルフロック機構における作用説明図である。（ｂ）図は、回転モーメントの釣り合いに関する補足説明図である。 ロックプレートの第１変形例を示す図４のＦ－Ｆ相当箇所の断面図である。 偏心円カムの変形例とロックプレートの第２変形例を示す図４のＦ－Ｆ相当箇所の断面図である。
　次に、本発明の実施の形態を図によって説明する。各実施例に示すエンジンの位相可変装置は、エンジンに組付けられ、クランクシャフトの回転に同期して吸排気弁が開閉するようにクランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するとともに、エンジンの負荷や回転数などの運転状態によってエンジンの吸排気弁の開閉タイミングを変化させるための装置である。
　図１～９により第１実施例の装置の構成について説明する。第１実施例におけるエンジンの位相可変装置５０は、クランクシャフト（図示せず）によって駆動回転する駆動回転体５１、第１制御回転体５２（請求項１の制御回転体）、カムシャフト（図示せず）、回動操作力付与手段５３、組付角変更機構５４、セルフロック機構５６によって構成される。尚、以降においては、図１における第２電磁クラッチ９１側を装置前方、駆動回転体５１側を装置後方とする。また、装置前方から見た駆動回転体５１のカムシャフト中心軸Ｌ０周りの回転方向を進角Ｄ１方向（時計回り）、Ｄ１と逆方向を遅角Ｄ２方向（反時計回り）として説明する。
　駆動回転体５１は、クランクシャフトから駆動力を受けるスプロケット５７と円筒部６９を有する駆動円筒５９が複数の固定ピン６０によって一体化されて構成されている。図示しないカムシャフトは、センターシャフト６１の後方側の固定円孔６１ａと係合し、センターシャフト６１の中央円孔６１ｂに挿入されたボルト（図示せず）によってセンターシャフト６１に固定される。
　第１制御回転体５２は、前縁の外周にフランジ部５２ａが設けられてなる有底円筒形状を有する。底部５２ｃには、中心の貫通円孔５２ｄ、一対のピン孔６２，中心軸Ｌ０から溝への距離が進角側Ｄ１方向に向けて減少する曲線状の第１縮径ガイド溝６３を有する。
　センターシャフト６１は、第１円筒部６１ｃ、フランジ部６１ｄ、カムシャフト中心軸Ｌ０から偏心したカム中心Ｌ１を有する偏心円カム６４、及び第２円筒部６１ｅが後方側から前方側（図１の第２制御回転体側。以下同じ）に向けて軸方向に連続されて形成されている。第１円筒部６１ｃには、扇形の係合凸部６１ｆがカムシャフト中心軸Ｌ０を挟んで一対設けられている。スプロケット５７と駆動円筒５９は、センターシャフト６１を間に挟んだ状態で固定ピン６０により一体化される。
　スプロケット５７には、大円孔５７ａと段差状の小円孔５７ｃが前後に連続して設けられ、小円孔５７ｃを有する底部５７ｂには、扇形の係合凸部６１ｆよりも周方向の幅が広い扇形の係合凹部５７ｄがカムシャフト中心軸Ｌ０を挟んで一対設けられている。スプロケット５７は、大円孔５７ａにフランジ部６１ｄが係合し、小円筒部５７ｂに第１円筒部６１ｃが係合し、かつ扇形の係合凸部６１ｆが係合凹部５７ｄに挿入された状態でセンターシャフト６１に回動可能に支持される。
　また、駆動円筒５９は、中央部の円孔５９ａと、該円孔５９ａの周囲に設けられた一対の周方向溝（５９ｂ，５９ｂ）と、駆動円筒５９の略径方向に延びる略径方向ガイド溝５９ｃとを有する。駆動円筒５９は、中央部の円孔５９ａが第２円筒部６１ｅに係合し、第２円筒部６１によって回動可能に保持される。尚、センターシャフト６１に対して駆動回転体５１が相対回動する際に、スプロケット５７の係合凹部５７ｄは、扇形の係合凸部６１ｆと接触することで回動可能な範囲を限定するストッパの役割を果たす。
また、第１制御回転体５２は、センターシャフト６１の第２円筒部６１ｅと第２円筒部６１ｅに係合する貫通円孔５２ｄを介し、駆動円筒５９の前方で第２円筒部６１ｅによって相対回動可能に支持される。その結果、駆動回転体５１，第１制御回転体５２，図示しないカムシャフトと一体化されたセンターシャフト６１は、中心軸Ｌ０上に同軸に配置される。
　回動操作力付与手段５３は、第１制御回転体５２を制動し、駆動回転体５１に対する相対回動トルクを付与する第１電磁クラッチ６５と、第１制御回転体５２に第１電磁クラッチ６５と逆向きの相対回動トルクを付与する逆回転機構６６によって構成される。第１電磁クラッチ６５は、図示しないエンジンの内部に固定されて第１制御回転体５２の前方に配置される。第１制御回転体５２は、フランジ部５２ａの前面５２ｅを第１電磁クラッチ６５の摩擦材６５ａに吸着されることによって、Ｄ１方向に回転する駆動回転体５１に対して回転遅れを生じる。
　一方、逆回転機構６６は、第１制御回転体５２の第１縮径ガイド溝６３と、後述する第２縮径ガイド溝８３を有する第２制御回転体８２と、リンクピン８６と第２制御回転体８２を制動する第２電磁クラッチ８７によって構成される。
　組付角変更機構５４は、図示しないカムシャフトと第１制御回転体５２とを相対回動不能に一体化する一連の機構、即ち、偏心円カム６４を有するセンターシャフト６１、ロックプレートブッシュ６７，一対の円孔（８０，８０）を有するロックプレート６８、第１制御回転体５２の一対のピン孔（６２，６２）と、後述する逆回転機構６６のリンクピン８６を略径方向にガイドする駆動円筒５９の略径方向ガイド溝５９ｃによって構成される。
　セルフロック機構５６は、駆動回転体５１とセンターシャフト６１との間に介装され、カムシャフトがバルブスプリングから受ける外乱トルクを原因とした、駆動回転体５１と図示しないカムシャフトとの組付角のズレの発生を防止する機構であり、センターシャフト６１の偏心円カム６４，ロックプレートブッシュ６７、後述する段差状の当接部（７４～７７）を有するロックプレート６８，当接部（７４～７７）を接触させる内周面６９ａを有する駆動円筒５９の円筒部６９によって構成される。
　ロックプレートブッシュ６７は、左右対称となる一対の構成部材（６７ａ，６７ｂ）によって構成される。構成部材（６７ａ，６７ｂ）は、図１に示すようにセンターシャフト６１の偏心円カム６４に係合する円形の内周面（６７ｃ、６７ｄ）を内側に有し、一対の平面（６７ｅ，６７ｆ）を外周両端に有する。
　ロックプレート６８は、中央部に長円形状の保持溝６８ａを有し、保持溝からロックプレート６８の外周に向かって直線状に伸びる一対のスリット（７０，７１）によって２分割された一対の構成部材（７２，７３）によって構成される。スリット７１は、スリット７０よりも幅が広く形成される。ロックプレート６８の外周は、全体として円形状を有する。構成部材（７２，７３）の外周面（７２ａ，７３ａ）には、段差状の当接部（７４～７７）が円筒部６９の半径方向外側（請求項１の放射方向）にそれぞれ２箇所ずつ突設されている。当接部の外周面（７４ａ～７７ａ）は、同一の円周上に配置される円弧面を有する。保持溝６８ａの左右には、平面（７８，７９）が設けられ、ロックプレートブッシュ６７の構成部材（６７ａ，６７ｂ）は、一対の平面（６７ｅ，６７ｆ）が保持溝６８ａの平面（７８，７９）にそれぞれ接触することによって保持される。
　尚、ロックプレート６８は、図４に示すとおり、連結ピンで固定されたスプロケット５７と駆動円筒５９の間に挟まれつつ配置されている。カムシャフトが外乱トルクを受けると、ロックプレート６８は、偏心円カム６４からロックプレートブッシュ６７を介してカムシャフト中心軸Ｌ０に直交する方向の力を受けることによって、円筒部６９の内周面６９ａに押しつけられる。その際、センターシャフト６１の第２円筒部６１ｅとフランジ部６１ｄは、それぞれ駆動円筒５９とスプロケット５７から図４の下向きの力を受ける。第２円筒部６１ｅとフランジ部６１ｄにそれぞれ発生した下向きの力は、偏心円カム６４を中心として互いに逆向きとなる回転モーメントをセンターシャフト６１に与えるため、センターシャフト６１は、カムシャフト中心軸Ｌ０に対して傾くことなく保持され、組付角変更機構５４とセルフロック機構５６は、確実に動作する。
　また、図６に示すとおりスリット７１には、対向して設けられた一対の取付孔（７１ａ，７１ａ）にばね取り付け部材７１ｂが取り付けられ、ばね取り付け部材７１ｂの周囲には、スリット７１を幅方向に押し拡げる付勢力をロックプレート６８の構成部材（７２，７３）に与える圧縮コイルばね７１ｃが配置される。圧縮コイルばね７１ｃは、スリット７１を幅方向に押し拡げることにより、当接部の外周面（７４ａ～７７ａ）と円筒部６９の内周面６９ａの間に形成される製造誤差等を原因とした間隙や、ロックプレートブッシュ６７と保持溝６８ａ間の間隙を小さくし、各部材のガタツキを小さくすることにより、セルフロック効果をより確実に発生させる。
　ロックプレートブッシュ６７は、内周面（６７ｃ、６７ｄ）を介して偏心円カム６４に保持される。また、ロックプレート６８は、平面（７８，７９）がロックプレートブッシュ６７の平面（６７ｅ，６７ｆ）を挟持することにより、偏心円カム６４に保持される。また、ロックプレート６８は、段差状の当接部（７４～７７）の外周面（７４ａ～７７ａ）が駆動円筒５９の円筒部６９の内周面６９ａに接触した状態で円筒部６９の内側に配置される。
　また、ロックプレート６８の構成部材（７２，７３）には、それぞれ前後に貫通する円孔（８０，８０）が設けられる。円孔（８０，８０）には、前方に向かって突出するようにピン（８１，８１）が取り付けられ、取り付けられたピン（８１，８１）は、駆動円筒５９の一対の周方向溝（５９ｂ，５９ｂ）と第１制御回転体５２の一対のピン孔（６２，６２）にそれぞれ挿入される。ピン（８１、８１）は、その外周がピン孔（６２，６２）の内側に線接触することにより、第１制御回転体５２とロックプレート６８を回動不能に連結する。
　また、第１制御回転体５２のフランジ部５２ａの内側５２ｂには、第２制御回転体８２が配置される。第２制御回転体８２は、中心に貫通円孔８２ａを有し、後方から見てＤ２方向に縮径する第２縮径ガイド溝８３を後面８２ｃにおいて貫通円孔８２ａの周囲に有する。第２制御回転体８２は、貫通円孔８２ａを第２円筒部６１ｅに取り付けることにより、センターシャフト６１に回動可能に支持される。第２制御回転体８２を支持させた第２円筒部６１ｅの先端には、部材の抜け止め用ホルダー８５とワッシャ８４が前方から取り付けられ、図示しないボルトで固定される。前記ボルトは、センターシャフト６１の中央円孔６１ｂに前方から挿入され、カムシャフト（図示せず）の中央に設けられた雌ねじ孔に螺着される。
　また、第２制御回転体８２の前方には、図示しないエンジンの内部に固定された第２電磁クラッチ９１が配置される。第２制御回転体８２は、前面８２ｂを第２電磁クラッチ９１の摩擦材９１ａに吸着されることによって、Ｄ１方向に回転する駆動回転体５１に対して回転遅れを生じる。
　また、略径方向ガイド溝５９ｃ、第１縮径ガイド溝６３及び第２縮径ガイド溝８３には、リンクピン８６が挿入される。リンクピン８６は、細丸軸８７、リング部材８８，中空第１軸８９及び中空第２軸９０によって形成される。リング部材８８，中空第１軸８９及び中空第２軸９０は、それぞれの中央に細丸軸８７の外径と大きさが同じ円孔を有し、後方から順番に細丸軸８７に挿着されることによって、細丸軸８７に回動可能に支持される。リング部材８８は、略径方向ガイド溝５９ｃの幅と同一の外径を有することにより、略径方向ガイド溝５９ｃによって左右両側から保持される。中空第１軸８９は、外周形状が第１縮径ガイド溝６３の伸びる方向に沿った曲線形状を有し、第１縮径ガイド溝６３によって上下両側から保持される。中空第２軸９０は、上下の外周形状が第２縮径ガイド溝８３の伸びる方向に沿った曲線形状を有し、第２縮径ガイド溝８３によって上下両側から保持される。リング部材８８，中空第１軸８９及び中空第２軸９０は、それぞれが保持された略径方向ガイド溝５９ｃ、第１縮径ガイド溝６３及び第２縮径ガイド溝８３により、これらガイド溝の伸びる方向に沿って変位可能に保持される。
　また、ロックプレート６８は、セルフロック機構５６により、Ｄ１方向の外乱トルクが図示しないカムシャフトに発生すると、駆動円筒５９の円筒部６９の内周面６９ａにロックプレート６８の構成部材７２における段差状の当接部（７４，７５）が押しつけられ、Ｄ２方向の外乱トルクがカムシャフトに発生すると、内周面６９ａに構成部材７３の段差状の当接部（７６，７７）が押しつけられることで相対回動不能に保持される。
　ここで、図５～図８により回動操作力付与手段５３による図示しないカムシャフトと駆動回転体５１（図示しないクランクシャフト）の組付角の変更動作について説明する。通常、第１制御回転体５２は、駆動回転体５１と一体になってＤ１方向に回転している（図１を参照）。第１制御回転体５２が第１電磁クラッチ６５に前面５２ｅを吸着されて制動された場合、センターシャフト６１（図示しないカムシャフト）は、一体化された第１制御回転体５２と共に駆動回転体５１に対してＤ２方向に回転遅れを生じる。その結果、駆動回転体５１（図示しないクランクシャフト）に対する図示しないカムシャフトの組付角は、遅角側Ｄ２方向に変更されて図示しないバルブの開閉タイミングが変化する。
　その際、図５（ｂ）に示すリンクピン８６の中空第１軸８９は、第１縮径ガイド溝６３内を略時計回りとなるＤ３方向に移動する。その結果、図５（ａ）の中空第２軸９０は、第２縮径ガイド溝８３内を略半時計回りとなるＤ４方向に移動して第２制御回転体８２を第１制御回転体５２に対して進角側Ｄ１方向に相対回動させ、図６（ａ）のリング部材８８は、略径方向ガイド溝５９ｃをカムシャフト中心軸Ｌ０に向かってＤ５方向に移動する。
　一方、第２制御回転体８２は、通常、駆動回転体５１と共にＤ１方向に回転している。図７（ａ）の状態で第２電磁クラッチ９１を作動させると、第２制御回転体８２は、前面８２ｂが摩擦材９１ａに吸着され、第１制御回転体５２に対してＤ２方向に回転遅れを生じる。その際、中空第２軸９０は、第２縮径ガイド溝８３内を略時計回りとなるＤ６方向に移動することにより、第２制御回転体８２の径方向外側に移動する。その際、図７（ｂ）の第１制御回転体５２の底部５２ｃは、第１縮径ガイド溝６３内を略反時計回りとなるＤ７方向に移動する中空第１軸８９から第１縮径ガイド溝６３を介して進角側Ｄ１方向の相対回動トルクを受け、Ｄ１方向に回転する駆動回転体５１（スプロケット５７）に対して更に進角側Ｄ１方向に相対回動する。その結果、駆動回転体５１（図示しないクランクシャフト）に対する図示しないカムシャフトの組付角は、進角側Ｄ１方向に戻されて、図示しないバルブの開閉タイミングが変化する。
　セルフロック機構５６は、駆動回転体５１とセンターシャフト６１との間に介装され、カムシャフトがバルブスプリングから受ける外乱トルクを原因とした、駆動回転体５１と図示しないカムシャフトとの組付角のズレの発生を防止する機構であり、センターシャフト６１の偏心円カム６４，ロックプレートブッシュ６７、後述する段差状の当接部（７４～７７）を有するロックプレート６８，当接部（７４～７７）を接触させる内周面６９ａを有する駆動円筒５９の円筒部６９によって構成される。
　次にセルフロック機構５６を図１によって説明する。図示しないカムシャフトは、バルブ側から外乱トルクを受けた場合、駆動回転体５１に対して相対回動しようとする。この相対回動を阻止する手段がない場合、バルブの開閉タイミングは、駆動回転体５１に対するカムシャフトの組付角がずれることによって狂いを生じる。本実施例のセルフロック機構５６は、外乱トルクの入力時に発生する、駆動回転体に対するカムシャフトの組付角のずれを防止する機構である。
　セルフロック機構５６によるセルフロック効果を説明する。カムシャフトに外乱トルクが発生すると、偏心円カム６４は、カムシャフト中心軸Ｌ０を中心として回動しようとすることによってロックプレートブッシュ６７の構成部材（６７ａ，６７ｂ）を押圧する。外乱トルクが反時計回りＤ２方向に発生した場合、ロックプレート６８の構成部材７３に設けられた段差状の当接部（７６、７７）は、偏心円カム６４に押圧された構成部材６７ｂから力を受けることにより、駆動円筒５９の円筒部６９に押しつけられる。一方、外乱トルクが時計回りＤ１方向に発生した場合、ロックプレート６８の構成部材７２に設けられた段差状の当接部（７４、７５）は、偏心円カム６４に押圧された構成部材６７ａから力を受けて駆動円筒５９の円筒部６９に押しつけられる。
　その際、円筒部６９に押しつけられた当接部の外周面（７６ａ，７７ａ）または７４ａ，７５ａ）と内周面６９ａとの間には、摩擦力が発生する。前記摩擦力は、ロックプレート６８，ロックプレートブッシュ６７，偏心円カム６４及びセンターシャフト６１を介し、外乱トルクと逆向きの抵抗トルク（摩擦トルク）をカムシャフトに発生させる。本実施例のセルフロック機構５６は、カムシャフトに発生する外乱トルクと釣り合う抵抗トルクを発生させることによって、カムシャフトを駆動回転体に対して相対回動不能にロックさせる機構であり、セルフロック効果とは、外乱トルクの発生によって駆動回転体とカムシャフトとが相対回動不能にロックされる効果のことを言う。
　次に図９により、セルフロック効果を発生するためのセルフロック機構の条件を説明する。カムシャフト中心軸Ｌ０を中心とする外乱トルクが反時計回りＤ２方向に発生したと仮定した場合、当接部（７６，７７）の外周面（７６ａ，７７ａ）と円筒部６９の内周面６９ａとの間には、カムシャフト中心軸Ｌ０を中心として時計回りＤ１方向の摩擦トルクが発生するものと考えられる。
　ここで、偏心円カム６４のカム中心Ｌ１がカムシャフト中心軸Ｌ０の左側に配置された状態を仮定し、以下の定義によってセルフロック効果の条件を説明する。以降の説明においては、外乱トルクの発生時にカム中心Ｌ１に発生する下向きの力をＰ、カムシャフト中心軸Ｌ０から偏心円カム６４のカム中心までの偏心距離をδ、力Ｐによる反時計回りＤ２方向の回転モーメントをＭ１、外乱トルクがロックプレート６８の当接部７６を円筒部６９の内周面６９ａに押しつける力をＲ１，力Ｒ１の作用点をＦ３、外乱トルクが当接部７７を内周面６９ａに押しつける力をＲ２、力Ｒ２の作用点をＦ４、カムシャフト中心軸Ｌ０から作用点Ｆ３またはＦ４までの距離をｒ、中心軸Ｌ０カム中心Ｌ１を通り水平に伸びる線をＬ６、中心軸Ｌ０と点Ｆ３を通る直線をＬ７、中心軸Ｌ０と点Ｆ４を通る直線をＬ８、中心軸Ｌ０上で直線Ｌ６に直交する直線をＬ９、直線Ｌ９と直線Ｌ７が成す角度をα、直線Ｌ９と直線Ｌ８が成す角度をβ、当接部（７６、７７）の外周面（７６ａ，７７ａ）と内周面６９ａとの間におけるセルフロック時の摩擦係数をμ１、当接部（７６，７７）に発生する摩擦力による逆向き回転モーメントをそれぞれＭ２，Ｍ３、力（Ｒ１、Ｒ２）によって当接部（７６，７７）が内周面６９ａから受ける抗力の上下方向の分力を（Ｒ１’，Ｒ２’）、カムシャフト中心軸Ｌ０から分力（Ｒ１’，Ｒ２’）までの水平方向距離を（ｄ１，ｄ２）とする。
　セルフロック効果は、外乱トルクと抵抗トルクによるカムシャフト中心軸Ｌ０周りの回転モーメントが釣り合うときに発生するため、Ｍ１＝Ｍ２+Ｍ３・・（１）となるときに発生する。また、Ｍ１～Ｍ３は、Ｍ１＝Ｐ×δ・・（２）、Ｍ２＝Ｒ１×μ１×ｒ・・（３）、Ｍ３＝Ｒ２×μ１×ｒ・・（４）で表されるため、（２）～（４）の式を（１）に代入すると、Ｐ×δ＝μ１×ｒ×（Ｒ１+Ｒ２）という式が成り立ち、μ１＝（δ／ｒ）×Ｐ×｛１／（Ｒ１+Ｒ２）｝・・（５）という関係が成立する。一方、図に示す回転モーメントと力の釣り合いから、Ｐ×δ－Ｒ１’×ｄ１－Ｒ２’×ｄ２＝０・・（６）、及びＲ１’+Ｒ２’＝Ｐ（７）という関係が成り立つ。また、Ｒ１’とＲ２’は、Ｒ１’＝Ｒ１×Ｃｏｓα・・（８）、Ｒ２’＝Ｒ２×Ｃｏｓβ・・（９）で表される。その結果、（６）～（９）により、Ｒ１とＲ２は、Ｒ１＝｛Ｐ×（δ＋ｄ２）｝／｛Ｃｏｓα×（ｄ１＋ｄ２）｝・・（１０）、Ｒ２＝｛Ｐ×（ｄ１-δ）／｛Ｃｏｓβ×（ｄ１+ｄ２）｝・・（１１）と表される。ここで、Ｒ１＋Ｒ２＝Ｐ×[｛（δ＋ｄ２）／Ｃｏｓα×（ｄ１＋ｄ２）｝+｛（ｄ１-δ）／Ｃｏｓβ×（ｄ１+ｄ２）｝]・・（１２）と表されるので、（１２）において
Ｋ＝[｛（δ＋ｄ２）／Ｃｏｓα×（ｄ１＋ｄ２）｝+｛（ｄ１-δ）／Ｃｏｓβ×（ｄ１+ｄ２）｝]・・（１３）と置き換え、
Ｒ１＋Ｒ２＝Ｐ×Ｋ・・（１４）を（５）のμ１＝（δ／ｒ）×Ｐ×｛１／（Ｒ１+Ｒ２）｝に当てはめると、μ１は、
μ１＝（δ／ｒ）／Ｋ・・（１５）
で表される。
　ここでセルフロック効果の発生に必要な摩擦力は、（Ｒ１＋Ｒ２）×μ１で表される。従って、本実施例のセルフロック機構においては、構成上（１５）のμ１を小さくするほどセルフロック効果の発生に必要な摩擦力が小さくなり、セルフロック効果が発生しやすくなるものと言える。
　（１５）式により、μ１は、偏心円カム６４の偏心距離δを小さくするか、ロックプレート６８の最大外径ｒを大きくすることで、より小さくなる。しかし、δを小さくした場合には、ロックプレートブッシュ６７等の他の部材に対する偏心円カム６４のガタつきが大きくなり、セルフロック効果発生までの反応が鈍くなる点で問題がある。また、ｒを大きくした場合には、位相可変機構を大型化させることによってエンジンルーム内の設置の自由度を狭めることになる。
　従って、本実施例においては、δとｒをそのままにすることで上記弊害を防止し、かつ（１５）式に基づいてＫを大きくすることでμを小さくする。Ｋは、角度αとβを大きくすることで大きくなる。（１３）式により、Ｋは、Ｋ＝[｛（δ＋ｄ２）／Ｃｏｓα×（ｄ１＋ｄ２）｝+｛（ｄ１-δ）／Ｃｏｓβ×（ｄ１+ｄ２）｝]で表され、αとβは、構成部材７２において、０°＜α、９０°、０°＜β＜９０°となり、ＣｏｓαとＣｏｓβは、１＞Ｃｏｓα＞０、１＞Ｃｏｓα＞０・・（１５）となる。従って、ＣｏｓαとＣｏｓβは、αとβを９０°未満の範囲で出来るだけ大きくすることによって小さくなり、Ｋは、分母のＣｏｓαとＣｏｓβを小さくすることによって、より大きくなる。
　つまり、本実施例のセルフロック機構５６においては、角度αとβを大きくし、段差状の当接部７６から当接部７７に至る角度（α＋β）を大きくするほど、μ１が減少することによってセルフロック効果が発生し易くなる。言い換えると、本実施例のセルフロック機構５６においては、段差状の当接部７６と当接部７７を構成部材７３に形成する際に角度αとβを調整することでセルフロック効果の発生しやすさを調整出来る。
　尚、偏心円カム６４に時計回りＤ１方向の外乱トルクが発生した場合、セルフロック効果は、構成部材７３の段差状の当接部（７４，７５）と内周面６９ａとの間に発生する。セルフロック機構５６においては、構成部材７３においてもまた、段差状の当接部７４から当接部７５に至る角度（上記αとβに相当する角度）を調節することでセルフロック効果の発生し易さを調整できる。また、外乱トルクは、偏心円カム６４においてＤ１とＤ２方向のいずれにも作用するが、外乱トルクの大きさは、Ｄ１とＤ２方向でそれぞれ異なる場合がある。その場合、前記各当接部と円筒部の内周面６９ａとの間で発生する摩擦トルクは、構成部材７２側と構成部材７３側との間で異なる大きさになる。セルフロック機構５６においては、構成部材７２と構成部材７３との間で異なる摩擦トルクが発生しても、当接部７４から当接部７５に至る角度α＋βを構成部材７６から当接部７７に至る角度（前記α＋βに相当）と異なる角度にすることで、偏心円カム６４に入力される外乱トルクの違いに応じてセルフロック効果の強さを調節し、セルフロック効果を確実に発生させることが出来る。
　次に図１０により、セルフロック機構を構成するロックプレートの第１変形例を説明する。第１変形例のロックプレート１０１は、保持溝６８ａに相当する保持溝１０２の形状、スリット７０に相当するスリット１０３の形状、段差状の当接部（７４～７７）に相当する段差状当接部（１０５～１０８）の突出長さが異なることと、一対の円孔（１０９，１０９）の配置間隔が一対の円孔（８０，８０）よりも少しだけ広い他、ロックプレート６８と共通の構成を有する。
　ロックプレート１０１は、スリット（１０３，１０４）を隔てて配置された構成部材（１１０、１１１）によって構成され、構成部材（１１０，１１１）は、ロックプレート６８と異なり、ロックプレートブッシュを介在させずに直接偏心円カム６４を保持する。セルフロック機構においては、ロックプレートブッシュを省いて構成部材の数を減らすことによって製造誤差等による各構成部材間のガタツキが減少するため、セルフロック効果発生までの時間が短縮されてセルフロック効果の反応性が向上する。また、構成部材（１１０，１１１）の内側には、協働して保持溝１０２を形成する内面（１１２，１１３）が設けられる。内面１１２は、構成部材１１０において図１０のスリット（１０３，１０４）の各終端点となる点Ａから点Ｃに至る領域に形成され、内面１１３は、構成部材１１１において図９のスリット（１０３，１０４）の各終端点となる点Ｄから点Ｆに至る領域に形成される。
　ここで、カムシャフト中心軸Ｌ０と偏心円カム６４のカム中心Ｌ１とを結ぶ線をＬ１０、カム中心Ｌ１において直線Ｌ１０に直交する直線をＬ１１、直線Ｌ１０に沿ってカムシャフト中心軸Ｌ０からカム中心Ｌ１に向かう方向を偏心方向（図１０の符号Ｄ９方向）とすると、内面１１２は、直線Ｌ１１と内面１１２との交点Ｂから偏心方向Ｄ９の領域、即ち、図１０の点Ａから点Ｂに至る領域のみに偏心円カム６４を接触させて保持する当たり面１１４を有し、内面１１３は、直線Ｌ１１と内面１１３との交点Ｅから偏心方向Ｄ９の領域、即ち、図１０の点Ｄから点Ｅに至る領域のみに偏心円カム６４を保持する当たり面１１５を有する。当たり面（１１４，１１５）は、偏心円カム６４の外周面に沿った円弧形状を有する。一方、内面１１２の点Ｂから点Ｃに至る領域と内面１１３の点Ｅから点Ｆに至る領域は、偏心円カム６４の外周を避けるように形成されて偏心円カム６４に接触しない。
　保持溝に対する偏心円カムのフリクションが過大である場合、外乱トルクは、ロックプレートを円筒部に対して相対回動させるトルクとしてロックプレートに作用し、セルフロック効果を阻害するおそれがある。ロックプレート１０１においては、当たり面（１１４，１１５）の形成位置をカム中心Ｌ１の直下に位置する点Ｂ及び点Ｆから偏心方向Ｄ９の領域に限定し、偏心円カム６４に対する保持溝１０２の接触範囲を制限することにより、保持溝１０２に対する偏心円カム６４のフリクションを低減させている。その結果、円筒部６９の内周面６９ａとロックプレート１０１との間には、セルフロック効果が確実に発生する。
　尚、セルフロック効果の強さは、保持溝１０２と偏心円カム６４との間に発生するフリクションを調節することによって調節される。セルフロック効果の強さの調節は、外乱トルクの強さに応じたセルフロック効果の確実な発生と、センターシャフト６１（カムシャフト）と駆動回転体５２（クランクシャフト）の組付角を変更する際におけるセルフロック効果の確実な解除に影響を与えるため、それらを考慮して以下のように行なわれる。
　偏心円カム６４と当たり面（１１４，１１５）に発生するフリクションの調節は、保持溝１０２に対する偏心円カム６４の接触範囲と位置、即ち、当たり面（１１４，１１５）の形成範囲や形成位置を図１０の点Ｂ及び点Ｆから偏心方向Ｄ９の領域において調整することによって行なわれる。例えば、ロックプレート１０１においては、当たり面（１１４，１１５）の曲率を偏心円カム６４の外周面の曲率よりも小さく形成することにより、両者の曲率を一致させた場合と比べて当たり面（１１４，１１５）の形成範囲を狭く出来る。
　当たり面（１１４，１１５）の形成範囲は、当たり面（１１４，１１５）の曲率を小さくするほど狭くなり、偏心円カム６４と当たり面（１１４，１１５）との間に発生するフリクションは、前記形成範囲の減少に伴って弱くなり、前記形成範囲の増加に伴って強くなる。円筒部６９とロックプレート１０１との間に発生するセルフロック効果は、前記フリクションの減少に伴って更に強く発生する。一方、セルフロック効果は、前記接触範囲を増加させて前記フリクションを増加させることに伴って解除されやすくなる。
　また、セルフロック効果の強さは、当たり面（１１４，１１５）の形状を円弧形状ではなく自由曲面形状等にし、当たり面（１１４，１１５）の形成範囲や当たり面（１１４，１１５）と偏心円カム６４との接触位置を当たり面（１１４，１１５）の形状に基づいた所定の範囲と位置に限定することによって調節される。
　次に図１１により、センターシャフトに形成される偏心円カムの変形例とロックプレートの第２変形例を説明する。偏心円カム１２１は、偏心円カム６４と異なり、略四角形状を有する。第２変形例のロックプレート１２２は、保持溝１０２の形状と、スリット１２３の形状が異なる他、ロックプレート１０１と共通の構成を有する。
　偏心円カム１２１は、カムシャフト中心軸Ｌ０から離れた位置にカム中心Ｌ１２を備え、更にカムシャフト中心軸Ｌ０とカム中心Ｌ１２を結ぶ直線Ｌ１３を間に挟んだ両側に対称となる被保持面（１２５，１２６）を有する。被保持面（１２５，１２６）は、大変緩やかな曲率を備え円筒６９の半径方向外側に向かって凸になる円弧面である。
　一方、ロックプレート１２２は、スリット（１２３，１２４）を隔てて配置された構成部材（１２７、１２８）によって構成され、構成部材（１２７，１２８）の内側には、内面（１２９，１３０）からなる保持溝１３１が設けられる。内面（１２９，１３０）は、長辺（１２９ａ，１３０ａ）と短辺（１２９ｂ、１３０ｂ）を有することにより、保持溝１３１を角の丸い略四角形状に形成する。長辺（１２９ａ，１３０ａ）の中央付近には、偏心円カム１２１の被保持面（１２５，１２６）に対応した位置に偏心円カム１２１の被保持面（１２５，１２６）を保持する段差状の保持面（１３２，１３３）が形成される。
　保持面（１３２，１３３）は、円筒部６９の半径方向外側に向かって凸となる円弧形状を有し、保持面（１３２，１３３）の曲率は、被保持面（１２５，１２６）の曲率よりも小さく形成される。ここで、保持面１３２においては、カム中心Ｌ１２において直線Ｌ１３に直交する直線Ｌ１４と保持面１３２との交点Ｇから偏心方向Ｄ１０にあるスリット１２３側の角Ｈに至る領域のみに偏心円カム１２１が接触する当たり面１３４が形成され、保持面１３３においては、直線Ｌ１４と保持面１３３との交点Ｉから偏心方向Ｄ１０にあるスリット１２３側の角Ｊに至る領域のみに当たり面１３５が形成される。偏心円カム１２１は、被保持面（１２５，１２６）を介して当たり面（１３４，１３５）によって保持される。また、保持溝１３１の当たり面（１３４，１３５）以外の領域は、偏心円カム６４に接触しない。
　略四角形状の偏心円カム１２１は、円形の偏心円カム６４と比べて、サイズを大きくすることなくその偏心長さを長く取ることが出来るため、偏心円カムの偏心長さを決める際の設計の自由度が向上する。
　保持面（１３２，１３３）においては、その曲率をより小さくし、当たり面（１３４，１３５）の形成範囲を狭くすることによってセルフロック効果を増大させることができる一方、その曲率を大きくし、当たり面（１３４，１３５）の形成範囲を拡げることによって、セルフロック効果を解除させやすくすることも出来る。また、セルフロック効果の強さは、保持面（１３２，１３３）の形状を円弧形状ではなく直線形状や自由曲面形状等にし、当たり面（１３４，１３５）の形成範囲と当たり面（１３４，１３５）と被保持面（１２５，１２６）との接触位置を直線Ｌ１３から偏心方向Ｄ１０の領域において、当たり面（１３４，１３５）の形状に基づいた所定の範囲と位置に限定することによって調節される。
　　５０　　　　　　　エンジンの位相可変装置
　　５１　　　　　　　駆動回転体
　　５２　　　　　　　　　　　　　第１制御回転体（請求項１の制御回転体）
　　５３　　　　　　　　　　　　　回動操作力付与手段
　　５４　　　　　　　　　　　　　組付角変更機構
　　５６　　　　　　　　　　　　　セルフロック機構
　　５７　　　　　　　　　　　　　スプロケット
　　５９　　　　　　　　　　　　　駆動円筒
　　６４、１２１　　　　　　　　　偏心円カム
　　６８　　　　　　　　　　　　　ロックプレート
　　６８ａ、１０２、１３１　　　　保持溝
　　６９　　　　　　　　　　　　　円筒部
　　６９ａ　　　　　　　　　　　　円筒部の内周面
　　７０，７１　　　　　　　　　　スリット
　　７１ｃ　　　　　　　　　　　　圧縮コイルばね（請求項３の付勢手段）
　　７４～７７　　　　　　　　　　ロックプレートの段差状の当接部
　　Ｌ０　　　　　　　　　　　　　カムシャフト中心軸
　　Ｌ１、Ｌ１２　　　　　　　　　偏心円カムのカム中心
　　Ｌ２、Ｌ１０、Ｌ１３　　　　　カムシャフト中心軸とカム中心を結ぶ直線
　　Ｌ３、Ｌ１１、Ｌ１４　　　　　各カム中心において直線Ｌ２，Ｌ１０，Ｌ１３に直交する線
　　Ｄ９、Ｄ１０　　　　　　　　　偏心方向
 

Claims (4)

  1. 　クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、制御回転体と、前記駆動回転体を同軸かつ相対回動可能に支持するカムシャフトと、前記駆動回転体に対する相対回動トルクを前記制御回転体に付与する回動操作力付与手段と、前記駆動回転体に対する制御回転体の相対回動に応じて前記カムシャフトと駆動回転体の組付角を変更する組付角変更機構と、該組付角変更機構に設けられてカムトルクによる駆動回転体とカムシャフトの組付角のズレを防止するセルフロック機構と、を有するエンジンの位相可変装置であって、
    　前記セルフロック機構は、
    　前記駆動回転体に設けられた円筒部と、
    　前記カムシャフトに一体化された偏心円カムと
    　その内側に形成された保持溝を介して前記偏心円カムの外周面を保持するロックプレートと、を有し
    　前記円筒部の内周面に当接する段差状の当接部が、前記ロックプレートの外周面において放射方向に少なくとも４箇所突設されたことを特徴とするエンジンの位相可変装置。
  2. 　クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、制御回転体と、前記駆動回転体を同軸かつ相対回動可能に支持するカムシャフトと、前記駆動回転体に対する相対回動トルクを前記制御回転体に付与する回動操作力付与手段と、前記駆動回転体に対する制御回転体の相対回動に応じて前記カムシャフトと駆動回転体の組付角を変更する組付角変更機構と、該組付角変更機構に設けられてカムトルクによる駆動回転体とカムシャフトの組付角のズレを防止するセルフロック機構と、を有するエンジンの位相可変装置であって、
    　前記セルフロック機構は、
    　前記駆動回転体に設けられた円筒部と、
    　前記カムシャフトに一体化された偏心円カムと
    　その内側に形成された保持溝を介して前記偏心円カムの外周面を保持するロックプレートと、を有し
    　前記保持溝は、前記偏心円カムの外周面を保持する当たり面を有し、該当たり面は、カムシャフト中心軸とカム中心を結ぶ線に対して前記カム中心で直交する線が前記保持溝と交差する位置から偏心方向の領域のみに形成されたことを特徴とするエンジンの位相可変装置。
  3. 　前記ロックプレートは、前記保持溝からロックプレートの外周面方向に向けて形成された一対のスリットによって２分割され、前記スリットの一方には、２分割された前記ロックプレートに該スリットの幅を拡張する方向の付勢力を付与する付勢手段が設けられたことを特徴とする、請求項１または２に記載のエンジンの位相可変装置。
  4. 　前記駆動回転体は、クランクシャフトの動力を伝達されるスプロケットを前記円筒部と一体に有し、前記ロックプレートは、前記円筒部とスプロケットの間に配置されることによってカムシャフトの軸方向に位置決めされたことを特徴とする、請求項１から３のうちいずれかに記載のエンジンの位相可変装置。
     
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