WO2013157110A1

WO2013157110A1 - エンジンの位相可変装置

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Publication number: WO2013157110A1
Application number: PCT/JP2012/060547
Authority: WO
Inventors: 本間　弘一; 貴史渡部
Original assignee: 日鍛バルブ株式会社
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2013-10-24
Also published as: JP5840768B2; JPWO2013157110A1

Abstract

　【課題】　より確実なセルフロック機能を発生するセルフロック機構を有する自動車用エンジンの位相可変装置の提供。　【解決手段】　クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、回動操作力付与手段からトルクを受ける制御回転体と、制御回転体の回動に応じて駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角を変更する相対位相角変更機構と、カムトルクを利用して駆動回転体またはカムシャフトのうち一方に一体化した円筒部に第１制御回転体の円面部を押し付けて相対位相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において、円面部または円筒部の内周面のうち少なくとも一方に一以上のオイル案内溝を設けた。

Description

エンジンの位相可変装置

　本発明は、クランクシャフトに対する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エンジンバルブ側からのカムトルクによる相対位相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相対位相角を変更してエンジンバルブの開閉タイミングを変化させる位相可変機構において、バルブ側からの外乱トルクによる相対位相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は、下記特許文献１に示すものがある。

　図１に示す特許文献１の自動車用エンジンの位相可変装置においては、センターシャフトを介してカムシャフトに同軸に一体化された第１制御回転体が、第１電磁クラッチまたは逆回転機構の第２電磁クラッチの作動に伴い、クランクシャフト（図示せず）によって駆動する駆動回転体２に対して進角方向または遅角方向のいずれかに相対回動する。エンジンバルブの開閉タイミングは、クランクシャフト側の駆動回転体に対するカムシャフト側の第１制御回転体の相対位相角が上記のようにして変化することによって変更される。

　一方、カムシャフトは、エンジンバルブの開閉時の衝撃に伴い、エンジンバルブからカムトルクを受ける。カムトルクは、駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角にズレを生じさせる原因となるため、特許文献１のエンジンの位相可変装置においては、カムシャフトにカムトルクが入力された際に、第１制御回転体を駆動回転体に対して相対回動不能にロックすることによって、前記相対位相角のズレを防止するセルフロック機構が設けられている。セルフロック機構は、センターシャフトに一体化された偏心円カム、ロックプレートブッシュ及び第１制御回転体に固定されたロックプレートを有する。ロックプレートの外周面は、駆動回転体の円筒部の内周面に内接する（特許文献１の図５を参照）。

　ロックプレートは、第１電磁クラッチまたは逆回転機構によって第１制御回転体がトルクを受けた場合、円筒部の内側を摺動回動する。しかし、カムシャフトがカムトルクを受けた場合、偏心円カムは、回転中心軸線周りのカムトルクによる偏心回動トルクを受けて、ロックプレートブッシュを介してロックプレートの外周面のいずれかを駆動回転体の円筒部の内周面に局所的に押しつける。その結果、特許文献１においては、セルフロック機構が、カムトルクの発生時に、カムトルクそのものによって第１制御回転体を駆動回転体に対して相対回動不能にロックするセルフロック機能を発生させる。

ＷＯ２０１１／１４５１７５

　セルフロック機構において、ロックプレートの外周面と、駆動回転体の円筒部の内周面との間には、潤滑用のオイルが供給される。このオイルは、第１電磁クラッチや逆回転機構の作動時において、外周面と内周面との間を滑らかに流動させることによって円筒部に対するロックプレートの摺動性を向上させることが望ましい。一方、このオイルは、セルフロック機構の作動時において、円筒部に対するロックプレートの押圧部位から速やかに排出させることにより、円筒部に対するロックプレートの摩擦力を強化させることが望ましい。

　しかし、特許文献１のセルフロック機構においては、ロックプレートの外周面及び円筒部の内周面が共に曲平面であるため、外周面と、内周面の両摺動面間におけるオイルの流動性が低下していた。オイルの流動性の低下は、円筒部に対するロックプレートの押圧部位からのオイルの排出性を低下させる。その結果、特許文献１のセルフロック機構においては、セルフロック機構の作動時に排出されないオイルが、円筒部に対するロックプレートの押圧部位における摩擦係数を低下させることにより、セルフロック機能を低下させるおそれがある点で問題があった。

　上記問題に鑑みて、本願発明においては、より確実にセルフロック機能を発生するセルフロック機構を有する自動車用エンジンの位相可変装置を提供するものである。

　請求項１の自動車用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、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して相対回動可能な状態でカムシャフトに支持される制御回転体と、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、駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角を変更する相対位相角変更機構と、駆動回転体またはカムシャフトのいずれか一方に一体化された円筒部と、制御回転体に一体に設けられて前記円筒部の内周面に内接する円面部と、カムシャフトに発生するカムトルクによって前記円筒部の内周面に前記制御回転体の円面部を押しつける押付機構と、を備え、カムトルクによる駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角のズレを防止するセルフロック機構と、を有する自動車用エンジンの位相可変装置において、前記円面部または円筒部の内周面のうち少なくとも一方に一以上のオイル案内溝を設けるようにした。

　（作用）制御回転体の円面部に供給されたオイルは、セルフロック機能の発生時において、駆動回転体またはカムシャフトの円筒部に制御回転体の円面部が押しつけられる部位（以降は、単に押付部位とする）からオイル案内溝に速やかに排出され、かつオイル案内溝に沿って流れる。その結果、押付部位においては、両摺接面（制御回転体の円面部と、円筒部の内周面。）の摩擦係数の低下が防止される。

　また、請求項２は、請求項１の自動車用エンジンの位相可変装置であって、
前記円筒部は、駆動回転体に一体に形成され、前記円面部は、前記制御回転体に連結された１以上のロックプレートの外周面に形成され、前記押付機構が、前記カムシャフトに一体化された偏心円カムと、前記ロックプレートに設けられ、前記カムシャフトの中心軸から前記偏心円カムのカム中心へ向かう偏心方向において前記カムシャフトの中心よりも偏心側で前記偏心円カムの外周を両側から保持する保持溝と、を有するようにした。

　（作用）ロックプレートの外周面に供給されたオイルは、セルフロック機能の発生時において、駆動回転体またはカムシャフトの円筒部にロックプレートの外周面が押しつけられる部位（以降は、単に押付部位とする）からオイル案内溝に速やかに排出され、かつオイル案内溝に沿って流れる。その結果、押付部位においては、両摺接面（ロックプレートの外周面と円筒部の内周面。）の摩擦係数の低下が防止される。

　また、請求項３は、請求項１または２の自動車用エンジンの位相可変装置であって、前記オイル案内溝は、前記オイル案内溝を形成した面の前端部または後端部のうち少なくとも一方に連通するように設けられるようにした。

　（作用）オイル案内溝が、オイル案内溝を形成した面の前端部または後端部に連通するため、制御回転体の円面部に供給されたオイルは、セルフロック機能の発生時において、駆動回転体またはカムシャフトの円筒部に制御回転体の円面部が押しつけられる部位（以降は、単に押付部位とする）からオイル案内溝に流入し、かつ両摺接面（制御回転体の円面部と円筒部の内周面。）の前端部または後端部から外部に排出され易くなる。

　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自動車用エンジンの位相可変装置であって、前記オイル案内溝は、前記オイル案内溝を形成した面の円周方向に形成されるようにした。

　（作用）制御回転体の円面部と駆動回転体またはカムシャフトの円筒部との間に供給されたオイルは、制御回転体の回転方向に沿って形成されたオイル案内溝によって流動性が向上し、かつ流動性の向上に伴って前記内周面及び円面部から外部への排出性も向上する。

　また、請求項５は、請求項１から４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、前記オイル案内溝を形成した面の前端部または後端部のうち少なくとも一方に円周方向に沿って形成された面取部が設けられるようにした。

　（作用）制御回転体の円面部と駆動回転体またはカムシャフトの円筒部との間に供給されたオイルは、面取部の傾斜によって両摺接面（制御回転体の円面部と円筒部の内周面。）の外部に排出され易くなる。

　請求項１の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、セルフロック機能の発生時において、駆動回転体の円筒部に制御回転体の円面部が押し付けられる部位からのオイルの排出性が向上することによって、押付部位の摩擦係数の低下が防止されるため、セルフロック機能が確実に発生する。

　請求項２の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、セルフロック機能の発生時において、駆動回転体の円筒部にロックプレートの外周面が押し付けられる部位からのオイルの排出性が向上することによって、押付部位の摩擦係数の低下が防止されるため、セルフロック機能が確実に発生する。

　請求項３の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、セルフロック機能の発生時において、駆動回転体の円筒部に制御回転体の円面部が押し付けられる部位からのオイルの排出性が更に向上するため、セルフロック機能がより確実に発生する。

　請求項４の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、制御回転体の円面部の円周方向におけるオイルの流動性が向上することにより、セルフロック機能の発生時において、駆動回転体の円筒部に制御回転体の円面部が押し付けられる部位からのオイルの排出性が更に向上するため、セルフロック機能がより確実に発生する。

　請求項５の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、面取り部から両摺接面（制御回転体の円面部と円筒部の内周面。）外部にオイルが排出されやすくなるため、駆動回転体の円筒部に制御回転体の円面部が押し付けられる部位からのオイルの排出性が更に向上し、セルフロック機能がより確実に発生する。

自動車用エンジンの位相可変装置の実施例を装置前方から見た分解斜視図。図１の分解斜視図を装置後方から見た図。（ａ）本実施例の自動車用エンジンの位相可変装置の正面図（カバー７０を除く）。（ｂ）図３（ａ）のＡ－Ａ断面図。（ａ）図３（ｂ）のＥ－Ｅ断面図。（ｂ）オイル案内溝の形状を示すロックプレートの側面図。（ａ）～（ｇ）オイル案内溝の形状の変形例を示すロックプレートの側面図。（ａ）図３（ｂ）のＢ－Ｂ断面図。（ｂ）図３（ｂ）のＣ－Ｃ断面図。（ｃ）図３（ｂ）のＤ－Ｄ断面図。セルフロック機構の説明図である。

　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、クランクシャフトによって回転する駆動回転体に対し、カムシャフトの相対位相角を変更すること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装置である。

　図１～７により実施例の装置の構成について説明する。本実施例におけるエンジンの位相可変装置１は、クランクシャフトによって駆動回転する駆動回転体２、第１制御回転体３（請求項１の制御回転体）、カムシャフト６（図３（ｂ））、回動操作力付与手段９、相対位相角変更機構１０、セルフロック機構１１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電磁クラッチ側を装置前方、駆動回転体２側を装置後方とする。また、装置前方から見た駆動回転体２のカムシャフト６の回動中心軸線Ｌ０周りの回転方向を進角側Ｄ１方向（時計回り）、Ｄ１と逆方向を遅角側Ｄ２方向（反時計回り）として説明する。

　駆動回転体２は、クランクシャフトから駆動力を受けるスプロケット４と円筒部２０を有する駆動円筒５が複数のボルト２ａによって一体化されて構成されている。図４に示すカムシャフト６は、センターシャフト７の中央円孔７ｅとカムシャフト前方の雌ネジ孔６ａにボルト３７を挿入することで、センターシャフト７の後端側に同軸かつ相対回動不能に一体化されている。

　第１制御回転体３は、前縁のフランジ部３ａと後方に連続する円筒部３ｂと底部３ｃが連続した有底円筒形状を有する。底部３ｃには、前後に貫通する中央円孔３ｄ、一対のピン孔２８，回動中心軸線Ｌ０から所定半径を有する円周上に設けられた円周方向溝３０、回動中心軸線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縮径ガイド溝３１を有する。

　センターシャフト７は、第１円筒部７ａ、フランジ部７ｂ、第２円筒部７ｃ、カムシャフト６の回動中心軸線Ｌ０から偏心したカム中心Ｌ１を有する偏心円カム１２、第３円筒部７ｄ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。駆動回転体２は、ボルト２ａによって一体化されたスプロケット４と駆動円筒５がフランジ部７ｂを間に挟んだ状態で、円孔（４ａ，５ａ）を介し、第１及び第２円筒部（７ａ，７ｃ）によってセンターシャフト７に回動可能に支持されると共に、センターシャフト７を介してカムシャフト６に支持される。また、第３円筒部７ｄは、第１制御回転体３の中央円孔３ｄに挿入される。尚、駆動回転体２，第１制御回転体３，カムシャフト６，センターシャフト７は、回動中心軸線Ｌ０上に同軸に配置される。

　回動操作力付与手段９は、第１制御回転体３を制動し、駆動回転体２に対する相対回動トルクを付与する第１電磁クラッチ２１と、第１制御回転体３に第１電磁クラッチ２１と逆向きの相対回動トルクを付与する逆回転機構２２によって構成される。

　相対位相角変更機構１０は、カムシャフト６と第１制御回転体３を相対回動不能に一体化する機構であって、駆動回転体２を相対回動可能に支持するセンターシャフト７と、セルフロック機構１１、及び連結機構１６によって構成される。

　セルフロック機構１１は、駆動回転体２とセンターシャフト７との間に介装され、カムシャフト６が図示しない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２とカムシャフト６の相対位相角のズレの発生を防止する機構である。本実施例のセルフロック機構１１は、駆動回転体２の円筒部２０，第１制御回転体３に一体に取り付けられて円筒部２０の内周面２０ａに内接するロックプレート１４の外周面（符号１４ｃ、１４ｄを参照。請求項１における円面部）、円筒部２０の内周面２０ａにロックプレート１４の外周面（１４ｃ、１４ｄ）を押し付ける押付機構１８によって構成される。また、押付機構１８は、センターシャフト７の偏心円カム１２，ロックプレートブッシュ１３、及びロックプレート１４の保持溝１５によって構成される。

　ロックプレートブッシュ１３は、図１と図４（ａ）に示すようにセンターシャフト７の偏心円カム１２に係合させる円孔１３ａを中央に有し、外周両端に一対の平面（２３，２４）を有し、カムシャフト６の回動中心軸線Ｌ０とカム中心Ｌ１を結ぶ直線Ｌ２（以下同じ。以降は、単に直線Ｌ２とする）に対して平面（２３，２４）が略平行になるように偏心円カム１２の外周に回動可能に取付けられる。

　ロックプレート１４は、全体として円盤状に形成され、径方向に延びる略長方形状の保持溝１５を有する。また、ロックプレート１４は、保持溝１５の短面（１５ａ、１５ｂ）からロックプレート１４の外周に向かって直線状に伸びる一対のスリット（２５，２６）によって等分割された一対の構成部材（１４ａ，１４ｂ）から構成される。また、ロックプレートブッシュ１３の平面（２３，２４）は、それぞれ保持溝１５の長面（１５ｃ，１５ｄ）に接触して保持される。

　ロックプレート１４は、保持溝１５の長面（１５ｃ，１５ｄ）がロックプレートブッシュ１３の平面（２３，２４）を挟持した状態で、その外周面（１４ｃ，１４ｄ）が駆動円筒５の円筒部２０の内周面２０ａに内接する。その際、偏心円カム１２の外周は、カム中心Ｌ１において直線Ｌ２と直交する直線Ｌ３（以下同じ、以降は単に直線Ｌ３とする）よりも更に偏心側（Ｌ０からＬ１を超えて更に偏心した方向）に配置された部分が、ロックプレートブッシュ１３を介してロックプレート１４の保持溝１５に保持される。

　図１、図２、図４に示すように、ロックプレート１４の構成部材（１４ａ，１４ｂ）の前面１４ｅと後面１４ｆには、多数のオイル供給溝（１４ｇ、１４ｈ）がそれぞれ設けられる。また、構成部材（１４ａ，１４ｂ）の外周面（１４ｃ、１４ｄ）には、内側に凹む複数のオイル案内溝１４ｉが設けられ、外周面（１４ｃ、１４ｄ）の前端部と後端部には、面取部（１４ｊ、１４ｋ）がそれぞれ設けられる。尚、面取部（１４ｊ、１４ｋ）は、省略しても良い。

　オイル供給溝（１４ｇ、１４ｈ）は、保持溝１５から面取部（１４ｊ、１４ｋ）にそれぞれ連通する。また、複数のオイル案内溝１４ｉは、それぞれ回動中心軸線Ｌ０と平行に形成され、前端の面取部１４ｊから後端の面取部１４ｋまで連通するように形成されている。また、複数のオイル案内溝１４ｉは、図４（ａ）に示すように円周方向に等間隔に形成されている。

　また、連結機構１６は、一対の連結ピン（２７，２７）と、第１制御回転体３の底部３ｃに設けられた一対の第１ピン孔（２８、２８）と、ロックプレート１４の構成部材（１４ａ，１４ｂ）にそれぞれ構成された第２ピン孔（２９，２９）によって構成される。ロックプレートブッシュ１３を挟持しつつ、駆動円筒５の円筒部２０に内接したロックプレート１４は、連結ピン２７が第１及び第２ピン孔（２８，２９）に挿入されることによって、第１制御回転体３に連結される。その結果、センターシャフト７（カムシャフト６）は、第１制御回転体３に相対回動不能に一体化される。

　ロックプレート１４の構成部材（１４ａ，１４ｂ）の外周面（１４ｃ、１４ｄ）と、駆動回転体２の円筒部２０の内周面２０ａとの間には、保持溝１５とオイル供給溝（１４ｇ、１４ｈ）を介してオイルが供給される。

　カムシャフト６，ロックプレート１４及び第１制御回転体３は、エンジンバルブの開閉タイミングを変更しない場合において、駆動回転体２と共にＤ１方向に回転する。エンジンバルブの開閉タイミングは、第１制御回転体３が後述する回動操作力付与手段９からトルクを受けてカムシャフト及びロックプレート１４と共に駆動回転体２に対して相対回動することにより、変更される。第１制御回転体３が回動操作力付与手段９からトルクを受ける際、ロックプレート１４は、外周面（１４ｃ、１４ｄ）に供給されたオイルによって内周面２０ａに摺接しつつ、円筒部２０の内側を滑らかに摺動回動する。

　一方、相対位相角を維持しつつ駆動回転体２と共に回転するカムシャフト６とロックプレート１４は、エンジンバルブの開閉時の衝撃に伴い、エンジンバルブからカムトルク、即ち、駆動回転体２に対する相対回動トルクを受ける。ロックプレート１４は、カムトルクを利用した後述するセルフロック機構１１により、外周面（１４ｃ、１４ｄ）のうち一方を駆動回転体２の円筒部２０の内周面２０ａに局所的に押しつけられ、円筒部２０に対して相対回動不能にロックされる。その結果、駆動回転体２に対するカムシャフト６の相対位相角は、カムトルクによってズレることなく保持される。

　尚、セルフロック機構は、本実施例と異なり、偏心円カムを有する第１制御回転体をカムシャフトに対して相対回動可能に構成し、円筒部をカムシャフトに同軸かつ相対回動不能に設け、回動操作力付与手段から第１制御回転体にトルクが入力された際にカムシャフトを駆動回転体に対して相対回動させる相対位相角変更機構を設け、カムシャフトにカムトルクが入力された際に第１制御回転体をカムシャフトの円筒部に押し付け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保持する機構によって構成されても良い。

　セルフロック機構１１によるセルフロック機能の発生時において、ロックプレート１４の外周面（１４ｃ、１４ｄ）に供給されたオイルは、駆動回転体２の円筒部２０の内周面２０ａにロックプレート１４の外周面（１４ｃ、１４ｄ）のいずれかが押しつけられる部位（図７の符号Ｐ３，Ｐ４を参照。以降は単に押付部位とする）からオイル案内溝１４ｉに押し出され、面取部（１４ｊ、１４ｋ）から外周面（１４ｃ、１４ｄ）の外部に速やかに排出される。本実施例のセルフロック機構１１においては、セルフロック機能の発生時に押付部位(符号Ｐ３，Ｐ４の部位)からオイルが速やかに排出されることにより、両摺接面（ロックプレートの外周面と円筒部の内周面。）の摩擦係数の低下が防止されるため、第１制御回転体３と一体のロックプレート１４が、駆動回転体２の円筒部２０に対して相対回動不能に確実に保持される。

　尚、オイル案内溝は、図５（ａ）～（ｇ）に示すような形状に形成されても良い。図５（ａ）の複数のオイル案内溝１４Ｌは、回動中心軸線Ｌ０に平行な溝を円周方向に異なる間隔で形成したものである。図５（ｂ）の複数のオイル案内溝１４ｍは、外周面（１４ｃ、１４ｄ）の円周方向に沿って互いに平行になるよう形成された溝である。図５（ｃ）のオイル案内溝１４ｎは、回動中心軸線Ｌ０に平行で円周方向に等間隔に形成された図５（ａ）の溝と円周方向に複数形成された図５（ｂ）の溝双方からなる溝である。オイル案内溝１４ｎを流れるオイルは、ロックプレート１４に作用する遠心力と、円周方向の溝内を流れることによって流動性を高められることにより、回動中心軸線Ｌ０と平行な溝から両摺接面の外部に排出され易くなる。

　図５（ｄ）のオイル案内溝１４ｏは、回動中心軸線Ｌ０に沿った方向から傾斜するように形成された溝である。図５（ｅ）のオイル案内溝１４ｐは、外周面（１４ｃ、１４ｄ）の中央部から第１制御回転体３の回転方向と逆向き（符号Ｄ２方向）に傾斜するように形成された溝である。オイル案内溝（１４ｏ，１４ｐ）が第１制御回転体３の回転方向と逆向き（符号Ｄ２方向）に傾斜するため、溝内を流れるオイルは、第１制御回転体３の回動に伴ってロックプレート１４の外周面（１４ｃ、１４ｄ）から外部への排出されやすくなる。

　また、図５（ｆ）のオイル案内溝１４ｑは、外周面（１４ｃ、１４ｄ）の中央部から第１制御回転体３の回転方向（符号Ｄ１方向）に傾斜するように形成された溝である。図５（ｇ）のオイル案内溝１４ｒは、円周方向に複数形成されたＸ字形状の溝である。尚、オイル案内溝（１４ｉ及び１４Ｌ～１４ｒ）は、本実施例のようにロックプレート１４の外周面（１４ｃ、１４ｄ）ではなく、円筒部２０の内周面２０ａ側に形成されても良い。

　ここで、回動操作力付与手段９について説明すると、第１電磁クラッチ２１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３の前方に配置される。第１制御回転体３は、フランジ部３ａの前面３ｅを第１電磁クラッチ２１の摩擦材２１ａ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２に対して回転遅れを生じる。

　また、逆回転機構２２は、第１制御回転体３の円周方向溝３０と縮径ガイド溝３１、第２制御回転体３２、円盤状のピンガイドプレート３３、第２制御回転体３２を制動する第２電磁クラッチ３８、第１及び第２リンクピン（３４，３５）、リング部材３６によって構成される。

　第２制御回転体３２は、第１制御回転体３の円筒部３ｂの内側に配置され、中心軸線Ｌ０を中心として設けられた貫通円孔３２ａを介してセンターシャフト７の第３円筒部７ｄに回動可能に支持される。また第２制御回転体３２は、中心Ｏ１がカムシャフト６の回動中心軸線Ｌ０から偏心した段差状の偏心円孔３２ｂを後方に有し、偏心円孔３２ｂには、リング部材３６が摺動回動可能に内接する。

　円盤状のピンガイドプレート３３は、第１制御回転体３の円筒部３ｂの内側において底部３ｃと第２制御回転体３２との間に配置され、中心部の貫通円孔３３ａを介してセンターシャフト７の第３円筒部７ｄに回動可能に支持される。またピンガイドプレート３３は、貫通円孔３３ａに接続しない位置から略径方向に延びる略径方向溝３３ｂと略径方向ガイド溝３３ｃを有する。略径方向溝３３ｂと略径方向ガイド溝３３ｃは、長円状に形成され、かつ前後に貫通する。

　また、第１リンクピン３４は、細丸軸３４ａと細丸軸３４ａの前端に係合一体化した中空太丸軸３４ｂから形成される。中空太丸軸は３４ｂは、略径方向溝３３ｂによって両側から挟持され、細丸軸３４ａの後端は、円周方向溝３０及び保持溝１５に挿通されて、駆動円筒５の取付孔５ｂに固定される。また、細丸軸３４ａは、溝方向にそって円周方向溝３０の両端を移動する。

　第２リンクピン３５は、細丸軸３５ａの後端に太丸軸３５ｂが一体形成されてなる第１部材３５ｃ、中空第１軸３５ｄ、中空第２軸３５ｅ及び中空第３軸３５ｆによって形成される。中空第１軸から中空第３軸（３５ｄ～３５ｆ）は、順番に細丸軸３５ａに挿着される。太丸軸３５ｂは、保持溝１５に挿入される。また、中空第１軸３５ｄは、外周形状が縮径ガイド溝３１に沿った円弧形状を有し、縮径ガイド溝３１に上下を保持されると共に縮径ガイド溝３１に沿って移動する。中空第２軸３５ｅは、円筒形状を有し、略径方向ガイド溝３３ｃに両側を保持されると共に略径方向ガイド溝３３ｃに沿って移動する。中空第３軸３５ｆは、円筒形状を有し、リング部材３６の円孔３６ａに回動可能に連結される。

　尚、センターシャフト７の第３円筒部７ｄの先端には、中央に円孔（３９ａ，４０ａ）を有するホルダー３９とワッシャ４０が前方から配置され、ホルダー３９、ワッシャ４０及びセンターシャフト７は、円孔（３９ａ，４０ａ）と中央円孔７ｅに挿入したボルト３７を雌ネジ孔６ａに取り付けることで、カムシャフト６に相対回動不能に固定される。その結果、センターシャフト７の外周に配置された図４の駆動回転体２から第２制御回転体３２に至る部品は、カムシャフト６のフランジ部６ｂとホルダー３９との間に抜け止め固定され、ワッシャ４０の厚さを調整する事で、これら部品の軸方向のクリアランスが適正化される。また、ボルトと第１及び第２電磁クラッチ（２１，３８）の前方には、カバー７０が配置される。

　ここで、回動操作力付与手段９による駆動回転体２（図示しないクランクシャフト）に対するカムシャフト６の相対位相角の変更動作について説明する。通常、第１制御回転体３は、駆動回転体２と一体になってＤ１方向に回転している（図６（ｃ）を参照）。第１制御回転体３が第１電磁クラッチ２１に吸着されて制動された場合、センターシャフト７（カムシャフト６）は、一体化された第１制御回転体３と共にＤ１方向に回転する駆動回転体２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２（図示しないクランクシャフト）に対するカムシャフト６の相対位相角は、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６（ｃ）に示す第２リンクピン３５の中空第１軸３５ｄは、縮径ガイド溝３１内を略時計回りとなるＤ３方向に移動し、図６（ｂ）の中空第２軸３５ｅは、略径方向ガイド溝３３ｃを回動中心軸線Ｌ０に向かってＤ４方向に移動し、図６（ａ）の中空第３軸３５ｆは、リング部材３６に偏心円孔３２ｂ内における摺動回動トルクを付与する。また、第１リンクピン３４の細丸軸３４ａは、円周方向溝３０内を時計回りＤ１方向に移動する。また、円周方向溝３０の両端（３０ａ，３０ｂ）は、移動した細丸軸３４ａが当接するストッパとして作用する。

　一方、第２制御回転体３２は、通常、駆動回転体２と共にＤ１方向に回転している（図６（ａ））。第２電磁クラッチ３８を作動させると、第２制御回転体３２は、前面３２ｃが摩擦材３８ａに吸着され、第１制御回転体３に対してＤ２方向に回転遅れを生じる。図６（ａ）のリング部材３６は、内接する偏心円孔３２ｂがＤ２方向に偏心回動することにより、偏心円孔３２ｂ内を摺動回動する。図６（ｂ）の中空第２軸３５ｅは、リング部材３６の動作により、中空第３軸３５ｆ及び中空第１軸３５ｄと共に略径方向ガイド溝３３ｃに沿って外周方向Ｄ５方向に移動する。その際、図６（ｃ）の第１制御回転体３は、第１電磁クラッチ２１の作動時とは逆に、縮径ガイド溝３１内を略半時計回り方向Ｄ６方向に移動する中空第１軸３５ｄから縮径ガイド溝３１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２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２（図示しないクランクシャフト）に対するカムシャフト６の相対位相角は、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。

　次にセルフロック機構１１の動作について説明する。駆動回転体２（図示しないクランクシャフト）に対するセンターシャフト７（カムシャフト６）の相対位相角は、上述したとおり、回動操作力付与手段９で第１制御回転体３を駆動回転体２に対して進角側Ｄ１方向または遅角側Ｄ２方向のいずれかに相対回動させることで決定される。しかし、カムシャフト６には、図示しないバルブスプリングから反動による外乱トルクが入力されるため、外乱トルクにより、カムシャフト６と駆動回転体２の間に相対位相角のズレが発生した場合には、バルブの開閉タイミングに予期せぬ狂いが生じてしまう。本実施例のセルフロック機構１１は、その外乱トルクの発生を逆用して、前記相対位相角のズレを防止する。

　図７は、カムシャフト６（センターシャフト７）に時計回りＤ１方向または反時計回りＤ２方向のいずれかに外乱トルクが発生した際にロックプレート１４の外周面（１４ｃ、１４ｄ）と駆動円筒５の円筒部２０の内周面との間に働く力とセルフロック作用を表す。

　カムシャフト６とセンターシャフト７が外乱トルクを遅角側Ｄ２方向または進角側Ｄ１方向に受けると、偏心円カム１２は、カム中心Ｌ１がカムシャフト６の回動中心軸線Ｌ０周りに偏心回動しようとする偏心回動トルクをＤ２またはＤ１方向に受ける。カム中心Ｌ１は、カムシャフト６の回動中心軸線Ｌ０から距離ｓだけ偏心するものとし、Ｌ０とＬ１を結ぶ直線をＬ２とし、Ｌ１を通りＬ２に直交する直線をＬ３とすると、ロックプレートブッシュ１３は、偏心円カム１２がＤ２方向の外乱トルクを受けると、直線Ｌ３と偏心円カム１２との交点Ｐ１において、偏心円カム１２から直線Ｌ３に沿ってＬ１からＰ１方向の力Ｆ１を受ける。また、ロックプレートブッシュ１３は、偏心円カム１２がＤ１方向の外乱トルクを受けると、直線Ｌ３と偏心円カム１２との交点Ｐ２において、偏心円カム１２から直線Ｌ３に沿ってＬ１からＰ２方向の力Ｆ２を受ける。

　また、力（Ｆ１，Ｆ２）は、直線Ｌ３上において、互いに面接触する平面（２３，２４）と保持溝１５の長面（１５ｃ、１５ｄ）を介してロックプレートブッシュ１３からロックプレート１４に伝達される。また、力（Ｆ１，Ｆ２）は、直線Ｌ３とロックプレート構成部材（１４ａ，１４ｂ）の外周面（１４ｃ、１４ｄ）との交点（Ｐ３，Ｐ４）において、ロックプレート１４から駆動円筒５の円筒部の内周面２０ａに伝達される。

　駆動円筒５の円筒部の内周面２０ａとロックプレート１４の外周面（１４ｃ、１４ｄ）との間には、力（Ｆ１，Ｆ２）を原因として、駆動円筒５とロックプレート１４の相対回動を妨げる局所的な摩擦力が交点Ｐ３及びＰ４に発生する。前記局所的な摩擦力は、以下のように表される。まず、交点Ｐ３及びＰ４を通り、ロックプレート構成部材外周面（１４ｃ、１４ｄ）の接線方向に延びる直線をそれぞれＬ４、Ｌ３に直交する直線をＬ５、直線Ｌ４に直交する直線をＬ６とし、直線Ｌ４とＬ５の傾き及び直線Ｌ３とＬ６の傾きを交点Ｐ３においてθ１とし、交点Ｐ４においてθ２（このθ１とθ２を以降は、摩擦角という。）とし、摩擦面の摩擦係数をμとすると、駆動回転体２とカムシャフト６との間で相対位相角のズレを引き起こす力は、交点Ｐ３とＰ４における接線方向の力Ｆ１・sinθ１及びＦ２・sinθ２によってそれぞれ表される。また、円筒部の内周面２０ａとロックプレート１４の外周面（１４ｃ、１４ｄ）との摺動を妨げる逆方向の局所的な摩擦力は、μ・Ｆ１・cosθ１及びμ・Ｆ２・cosθ２によってそれぞれ表される。

　前記摩擦力が相対位相角のずれを引き起こす力よりも大きい場合、駆動円筒５とロックプレート１４の間は、互いに相対回動不能に保持される。その場合、ロックプレートブッシュ１３と偏心円カム１２（センターシャフト７）もまた、駆動円筒５に対して相対回動不能に保持される。その結果、駆動回転体２とカムシャフト６は、外乱トルクの発生により、相対回動不能にロックされ、カムシャフト６と駆動回転体２（クランクシャフト）との間には、相対位相角のずれが発生しない。

　Ｆ１・sinθ１＜μ・Ｆ１・cosθ１及びＦ２・sinθ２＜μ・Ｆ２・cosθ２の条件を満たす場合には、ロックプレート１４と駆動円筒５の摺動を妨げる局所的な摩擦力が相対位相角のずれを生じる力より大きくなるため、両者の間には、セルフロック作用が発生する。従って、θ１＜tan^-1μ、θ２＜tan^-1μを満たすように摩擦角θ１とθ２を設定した場合、駆動回転体２（図示しないクランクシャフト）とカムシャフト６との間には、外乱発生時にセルフロック機能が働くため、外乱による相対位相角のずれが発生することなく防止される。

　尚、本実施例のセルフロック機構１１においては、ロックプレートブッシュ１３を省略して偏心円カム１２を保持溝１５に直接保持させてもよい。

　　１　　　　　　　エンジンの位相可変装置
　　２　　　　　　　駆動回転体
　　３　　　　　　　第１制御回転体（請求項１の制御回転体）
　　６　　　　　　　カムシャフト
　　９　　　　　　　回動操作力付与手段
　　１０　　　　　　相対位相角変更機構
　　１１　　　　　　セルフロック機構
　　１２　　　　　　偏心円カム
　　１４　　　　　　ロックプレート
　　１４ａ、１４ｂ　ロックプレート構成部材
　　１４ｃ，１４ｄ　ロックプレート構成部材の外周面（請求項１の円面部）
　　１４ｉ　　　　　オイル案内溝
　　１４ｊ　　　　　ロックプレート外周面の前端部の面取部
　　１４ｋ　　　　　ロックプレート外周面の後端部の面取部
　　１４Ｌ～１４ｒ　オイル案内溝
　　１５　　　　　　保持溝
　　１８　　　　　　押付機構
　　２０　　　　　　円筒部
　　２０ａ　　　　　円筒部の内周面
　　Ｌ０　　　　　　カムシャフトの回動中心軸線

Claims

　クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、
　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して相対回動可能な状態でカムシャフトに支持される制御回転体と、
　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、駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角を変更する相対位相角変更機構と、
　前記駆動回転体またはカムシャフトのいずれか一方に一体化された円筒部と、前記制御回転体に一体に設けられて前記円筒部の内周面に内接する円面部と、カムシャフトに発生するカムトルクによって前記円筒部の内周面に前記制御回転体の円面部を押しつける押付機構と、を備え、カムトルクによる駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角のズレを防止するセルフロック機構と、
　を有する自動車用エンジンの位相可変装置において、
　前記円面部または円筒部の内周面のうち少なくとも一方に一以上のオイル案内溝を設けたことを特徴とする、自動車用エンジンの位相可変装置。
　前記円筒部は、駆動回転体に一体に形成され、
　前記円面部は、前記制御回転体に連結される１以上のロックプレートの外周面に形成され、
　前記押付機構は、前記カムシャフトに一体化された偏心円カムと、前記ロックプレートに設けられ、前記カムシャフトの中心軸から前記偏心円カムのカム中心へ向かう偏心方向において前記カムシャフトの中心よりも偏心側で前記偏心円カムの外周を両側から保持する保持溝と、を有する
　ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの位相可変装置。
　前記オイル案内溝は、前記オイル案内溝を形成した面の前端部または後端部のうち少なくとも一方に連通するように設けられたことを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車用エンジンの位相可変装置。
　前記オイル案内溝は、前記オイル案内溝を形成した面の円周方向に形成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自動車用エンジンの位相可変装置。
　前記オイル案内溝を形成した面の前端部または後端部のうち少なくとも一方に円周方向に沿って形成された面取部が設けられていることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれかに記載の自動車用エンジンの位相可変装置。