WO2016113834A1

WO2016113834A1 - 自動車用エンジンの位相可変装置

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Publication number: WO2016113834A1
Application number: PCT/JP2015/050605
Authority: WO
Inventors: 真康永洞; 正昭新納
Original assignee: 日鍛バルブ株式会社
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2016-07-21
Also published as: JPWO2016113834A1

Abstract

　構成部材の耐久性を低下させない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。トルク付与機構９にトルクを付与される制御回転体３と、カムシャフト７に対して相対回動可能な駆動回転体２と、カムトルクによってカムシャフト７を相対回動不能にするセルフロック機構１１を有するエンジンの位相可変装置１において、制御回転体３の偏心円カム１８と、カムシャフト７の第１歯車１２と、駆動回転体２の第２歯車１３と、第１歯車１２及び第２歯車１３に噛み合う第３歯車１４及び第４歯車１５を有し、偏心円カム１８に保持された中間歯車部材１７と、を備え、減速比が１を越える減速歯車機構１０を備え、セルフロック機構１１は、偏心円カムを偏心回動に保持する制御回転体３の円孔３ｃと、中間歯車部材１７の円筒部１９と、を備えた。

Description

自動車用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更する位相可変機構に、カムシャフトに発生するカムトルクによる前記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技術である。

　特許文献１には、特許文献１の図１と図４に示すように、駆動回転体に対するセンターシャフト（カムシャフト）の相対位相角を変更することによってバルブの開閉タイミングを変更する自動車用エンジンの位相可変装置が記載されている。駆動回転体は、カムシャフトに固定されたセンターシャフトによって回動可能に支持される。また、センターシャフトに固定されたカムシャフトは、クランクシャフト（図示せず）からトルクを受けた駆動回転体と共に回転してエンジンバルブを開閉させる。また、カムシャフトは、センターシャフトに一体化された第１制御回転体に第１電磁クラッチまたは逆回転機構からトルクが付与されることにより、駆動回転体に対して相対回動する。その結果、駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角が変化し、エンジンバルブの開閉タイミングが変化する。

　また、カムシャフトには、エンジンバルブの開閉時に図示しないカムからカムトルクが入力される。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予期せぬ変更を発生させる原因となるため、特許文献１の自動車用エンジンの位相可変装置には、図１と図８に示すようにカムトルクの発生時に駆動回転体に対してカムシャフトが相対回動出来ないように保持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、カムトルクを受けたセンターシャフトの多角形型の保持部によって複数のロックプレートを駆動回転体の駆動円筒の内周面に押し付けて発生した摩擦力によって、センターシャフト（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である。

ＰＣＴ／ＪＰ２０１３／０５０４１７

　カムトルクを入力された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ためには、複数のロックプレートを駆動円筒の内周面に強く押し付けて大きな摩擦力を発生させなければならない。従って、特許文献１のセルフロック機構においては、カムトルクを繰り返し受ける複数のロックプレートや、各ロックプレートを保持するセンターシャフト等の耐久性が低下するおそれがあった。

　本願発明は、セルフロック機構の構成部材の耐久性を低下させない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。

　制御回転体と、クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、制御回転体及び駆動回転体を同軸かつ回動可能に支持するカムシャフトと、カムシャフトに対する相対回動トルクを制御回転体に付与するトルク付与機構と、前記相対回動トルクを伝達されて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回動機構と、カムシャフトに入力されたカムトルク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、前記相対回動機構は、前記制御回転体に一体化された偏心円カムと、前記カムシャフトに設けられた第１歯車と、前記駆動回転体に設けられた第２歯車と、前記第１歯車に噛み合う第３歯車及び前記第２歯車に噛み合う第４歯車を有し、前記偏心円カムのカム中心に同軸となるように偏心円カムに回動可能に保持された中間歯車部材と、を備え、カムシャフトの回転に対する駆動回転体の回転の減速比が１を越えるように構成された減速歯車機構であり、前記セルフロック機構は、前記制御回転体に設けられ、前記カムシャフトを挿入され、前記偏心円カムをカムシャフトに偏心回動可能に保持させる円孔と、前記中間歯車部材に一体に設けられ、前記偏心円カムに回動可能に保持された円筒部と、を備えるように構成した。

　（作用）減速歯車機構を介してカムシャフトからカムトルクを伝達された駆動回転体は、カムシャフトの回転速度よりも減速されて回転するため、カムトルクを原因とした駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角の変化量が小さくなり、カムシャフトが駆動回転体に対して相対回動しにくくなる。また、カムシャフトに入力されたカムトルクは、カムシャフトと偏心円カムを一体化した制御回転体の円孔との間に第１の摩擦力を発生させると共に、偏心円カムと中間歯車部材の円筒部と間に第２の摩擦力を発生させる。前記第１及び第２の摩擦力は、中間歯車部材の円筒部に対する駆動回転体の回転を妨げることにより、駆動回転体に対するカムシャフトの相対回転を妨げる。

　カムシャフトにカムトルクが発生した場合において、駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角の変化量は、減速歯車機構によって従来よりも小さくなるため、カムシャフトは、カムトルクを受けても駆動回転体に対して相対回動しにくくなる。駆動回転体に対して相対回動しにくくなったカムシャフトは、前記第１の及び第２の摩擦力が特許文献１のような従来のセルフロック機構に必要とされる摩擦力より小さくても、駆動回転体に対して回動不能に保持される。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ための摩擦力が小さいため、セルフロック機構を構成する中間歯車部材の円筒部や駆動回転体の円孔には、大きな負荷がかからない。

　また、前記中間歯車部材の第３歯車及び第４歯車の一方が、内歯車として形成され、前記第３歯車及び第４歯車のもう一方が、外歯車として形成されるように構成した。

　（作用）中間歯車部材に設けた２つの歯車を内歯車と外歯車の組み合わせとすることにより、減速歯車機構の減速比が低くなる。

　また、前記カムシャフトの第１歯車が、外歯車として形成され、前記駆動回転体の第２歯車が、内歯車として形成され、前記第１歯車から第４歯車が全て同一平面内に配置されるように構成した。

　（作用）第１歯車から第４歯車を同一平面内に配置することにより、各歯車を配置するためのスペースが前後に短くなる。

　また、前記第１歯車と第３歯車との組み合わせ、及び前記第１歯車と第４歯車との組み合わせのうち少なくとも一方が、内歯の傘歯車と、前記内歯の傘歯車の内側に配置されると共に前記内歯の傘歯車に噛み合う外歯の傘歯車と、の組み合わせによって構成され、前記外歯の傘歯車及び内歯の傘歯車のうち一方を他方に向けてカムシャフトの中心軸線に沿った方向に付勢する付勢部材を有するように構成した。

　（作用）付勢部材が外歯の傘歯車及び内歯の傘歯車のうち一方をカムシャフトの中心軸線に沿った方向に付勢してもう一方の傘歯車に押し付けることにより、外歯の傘歯車と、内歯の傘歯車との間に隙間が形成されなくなる。

　自動車用エンジンの位相可変装置によれば、セルフロック機構を構成する中間歯車部材の円筒部や駆動回転体の円孔に強い負荷がかからないため、セルフロック機構を構成する部材や部位の強度を高めなくても耐久性が低下することなく保持される。

　また、カムトルクを原因とした駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角の変化量は、カムシャフトの回転に対する駆動回転体の回転の減速比を高くすればするほど小さくなるため、カムシャフトは、駆動回転体に対してより相対回動しにくくなる。その反面、トルク付与機構の作動時における駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角の変更速度は、カムシャフトの回転に対する駆動回転体の回転の減速比を高くすればするほど低下する。

　しかし、本願の自動車用エンジンの位相可変装置によれば、カムシャフトの回転に対する駆動回転体の回転の減速比を高くし過ぎなくても、カムトルクによって中間歯車部材の円筒部と駆動回転体の円孔との間に発生した摩擦力が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ため、トルク付与機構の作動時における駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角の変更速度の低下が最小限に抑制される。

　つまり、減速歯車機構と、摩擦力を利用したセルフロック機構と、を併用することにより、トルク付与機構を作動させた際の駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角の変更速度の低下が最小限に抑制されつつ、セルフロック機構が実現される。

　また、前後長さの短い位相可変装置が形成できるため、位相可変装置を前後に狭いスペースに配置出来る。

　また、外歯の傘歯車と、これに噛み合う内歯の傘歯車との間にガタツキが形成されなくなる。

自動車用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。自動車用エンジンの位相可変装置の第１実施例を装置後方から見た分解斜視図である。（ａ）第１実施例の自動車用エンジンの位相可変装置の正面図である。（ｂ）第１実施例の自動車用エンジンの位相可変装置の背面図である。図３（ａ）のＡ－Ａ断面図である。（ａ）図４のＢ－Ｂ断面図である。（ｂ）図４のＣ－Ｃ断面図である。（ｃ）図４のＤ－Ｄ断面図である。（ａ）第１実施例の自動車用エンジンの位相可変装置を示す図４の略図である。（ｂ）第１歯車から第４歯車を傘歯車にした自動車用エンジンの位相可変装置の第２実施例に関する説明図である。

　本実施例に示す自動車用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更するための装置である。

　本実施例の自動車用エンジンの位相可変装置１は、図１から図５に示す通り、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、センターシャフト７、トルク付与機構９，減速歯車機構１０，セルフロック機構１１を備える。

　尚、各図においては、第１電磁クラッチ側を装置前方（符号Ｆｒ方向）、駆動回転体のスプロケット側を装置後方（符号Ｒｅ方向）として説明する。また、（上方：下方：左方：右方＝Ｕｐ、Ｄｗ、Ｌｅ、Ｒｉ）として説明する。また、図示しないカムシャフトの中心軸線をＬ０とし、中心軸線Ｌ０周りに回転する駆動回転体２の回転方向については、装置前方から見て時計回りとなる方向を進角方向（符号Ｄ１方向）、反時計回りとなる方向を遅角方向（符号Ｄ２方向）として説明する。

　図１，図２、図４に示すとおり、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と駆動円筒５を複数のねじ６で一体化することによって構成されている。円盤状のスプロケット４は、外側の全周に設けられた歯部４ａと、歯部４ａの前方に同軸かつ一体に形成された円筒部４ｂによって構成される。円筒部４ｂの内側には、中心軸線Ｌ０を中心として前後に貫通する孔の内側に形成された内歯車からなる第２歯車１３が全周に形成され、歯部４ａの内側の中心には、段差部４ｃの内側に円孔４ｄが形成される。尚、図１、図２，図５において、スプロケット４の歯部４ａと後述する第１歯車から第４歯車（１２～１５）は、それぞれ外周または内周の全周に形成される歯の大半を省略して記載されている。円孔４ｄの内周には、中心軸線Ｌ０方向に突出する一対の突起状のストッパー１６が設けられる。円筒部４ｂの前面４ｅには、歯部４ａの後方に貫通する複数（本実施例では６箇所）の段差付挿通孔４ｆが設けられる。

　スプロケット４は、センターシャフト７によって保持される。センターシャフト７は、前端の第１円筒部７ａ、外歯車である第１歯車１２、フランジ部７ｂ、及び後端のストッパー部７ｃが中心軸線Ｌ０に沿って前後に連続した形状を有する。ストッパー部７ｃは、外周に一対の平行な切欠部７ｆを有し、図３（ｂ）に示すように、センターシャフト７は、一対の切欠部７ｆをストッパー１６に対向させつつストッパー部７ｃを円孔４ｄに係合させることにより、スプロケット４を回動可能に保持する。スプロケット４は、切欠部７ｆがストッパー１６に接触することにより、センターシャフト７に対する回動範囲を制限される。また、図４に示す、ストッパー部７ｃの後端面７ｇは、スプロケット４の後端面４ｇの前方に離間して配置され、図示しない他の部材に接触しないように保持される。

　図４に示す、センターシャフト７の中心には、前方に開口する円孔７ｄと、円孔７ｄより径が大きな円孔７ｅが後方に開口するように形成される。円孔７ｅは、円孔７ｄと同軸（中心軸線Ｌ０）に形成され、センターシャフト７は、カムを設けたカムシャフト本体（図示せず）の前端を円孔７ｅに挿入した状態でカムシャフト本体に（図示せず）に同軸（中心軸線Ｌ０）かつ相対回動不能に固定されることにより、カムシャフト本体（図示せず）とともにカムシャフトを構成する。駆動回転体２と、後述する第１制御回転体３は、センターシャフト７を介してカムシャフトに同軸かつ相対回動可能に保持される。

　また、図１，図２，図５（ａ）（ｂ）に示すように、センターシャフト７には、金属製の第１制御回転体３が回動可能に保持され、第１制御回転体３には、中間歯車部材１７が保持される。第１制御回転体３は、前端の円板部３ａ、太陽歯車３ｂ（図２においては、全周に設けられた歯部の形状を省略している）、及び後端の偏心円カム１８が中心軸線Ｌ０に沿って前後に連続した形状を有し、第１制御回転体３の中心には、前後に貫通する円孔３ｃが設けられている。円板部３ａと太陽歯車３ｂは、同軸（中心軸線Ｌ０）に配置され、偏心円カム１８は、中心軸線Ｌ０から距離ｄ１だけ偏心した位置（偏心円カム１８のカム中心をＬ１とする）に形成される。センターシャフト７は、第１円筒部７ａを円孔３ｃに係合させることにより、第１制御回転体３を回動可能に保持する。また、偏心円カム１８は、カムシャフトの中心軸線Ｌ０の周りを偏心回動するように第１円筒部７ａに保持される。第１制御回転体３は、第１円筒部３の先端に固定されたホルダー２３によって前方に抜け止めされる。

　中間歯車部材１７は、円筒部１９と、円筒部１９の後端に連続して形成された外歯車からなる第４歯車１５によって構成される。円筒部１９の中心には、前後に貫通する円孔１７ａが設けられ、第４歯車１５の内側には、前後に貫通する孔の内周に形成された内歯車からなる第３歯車１４が形成される。第３歯車１４、第４歯車１５、円孔１７ａ及び円筒部１９は、それぞれ同軸になるよう形成される。第１制御回転体３は、偏心円カム１８を円筒部１９の円孔１７ａに係合させることにより、中間歯車部材１７をカム中心Ｌ１周りに回動可能に保持する。

　各図に示される第１制御回転体３の偏心円カム１８，センターシャフト７の第１歯車１２、駆動回転体２の第２歯車１３、及び中間歯車部材１７は、減速歯車機構１０を構成する。中間歯車部材１７は、図４，図５（ｂ）（ｃ）に示すように中心軸線Ｌ０から距離ｄ１だけ偏心した位置に配置され、中間歯車部材１７の第３歯車１４の一部が、センターシャフト１の第１歯車１２の一部に噛み合い、第４歯車１５の一部が、駆動回転体２のスプロケット４の第２歯車１３の一部に噛み合う。第１歯車から第４歯車（１２～１５）は、内歯車と外歯車の２組の組み合わせから構成されるため、減速歯車機構１０の減速比が低くなる。また、第１歯車から第４歯車（１２～１５）は、いずれも偏心円カム１８に支持される円筒部１９から後方に離間した位置において同一平面内に配置される、つまり中心軸線Ｌ０の半径方向に重なって配置されるため、第１歯車から第４歯車（１２～１５）を配置するためのスペースが前後に短くなる。

　また、図４に示すように、中間歯車部材１７の円筒部１９の周囲には、駆動円筒５が配置され、第１制御回転体３の周囲には、金属製の第２制御回転体２０が配置され、第１制御回転体３と第２制御回転体２０との間には、複数の遊星歯車２１が設けられる。円盤状の駆動円筒５は、第１円筒部５ａの後ろに第１円筒部５ａより外径の大きな第２円筒部５ｂが連続した形状を備える。駆動円筒５の中心には、第１円筒部５ａから第２円筒部５ｂに連続して前後に貫通する円孔５ｃが設けられる。第１円筒部５ａには、前後に貫通する複数の保持孔５ｄが設けられる。遊星歯車２１は、軸部材２１ａを外歯車である歯車２１ｂの内側の円孔２１ｃに嵌合することで形成され、軸部材２１ａは、歯車２１ｂと同軸に配置される。尚、歯車２１ｂは、全周に設けられた歯部を省略して記載されている。各遊星歯車２１は、軸部材２１ａを駆動円筒５の保持孔５ｄに係合させることで保持孔５ｄに回動可能に保持される。第２円筒部５ｂには、スプロケット４の段差付挿通孔４ｆに対応する位置に前後に貫通する複数の雌ねじ孔５ｅが設けられる。

　図１、図２、図５（ｂ）に示すように駆動円筒５は、中間歯車部材１７の円筒部１９を円孔５ｃに挿入し、かつスプロケット４の円筒部４ｂを第２円筒部５ｂの内周面５ｆに内接させた状態で第１制御回転体のスプロケット４の挿通孔４ｆにそれぞれ挿通した複数のねじ６を雌ねじ孔５ｅにネジ止めすることにより、スプロケット４に固定される。

　第２制御回転体２０は、前端の第１円筒部２０ａと後端の第２円筒部２０ｂによって形成される。第１円筒部２０ａの内側には、円孔２０ｃが設けられ、第２円筒部２０ｂの内側には、円孔２０ｃに連通する孔の内周に形成された内歯車２０ｄが設けられる。尚、図１，図２，図４は、図５（ａ）に記載した第２制御回転体２０の内歯車２０ｄの歯部を省略して記載されている。駆動円筒５の保持孔５ｄに回動可能に保持された複数（本実施例においては６つ）の遊星歯車２１の歯車２１ｂは、それぞれ第１制御回転体３の太陽歯車３ｂと噛み合い、かつ第２制御回転体２０の内歯車２０ｄに噛み合うように配置される。第１制御回転体３の太陽歯車３ｂと、駆動円筒５に回動可能に保持された複数の遊星歯車２１と、第２制御回転体２０の内歯車２０ｄは、遊星歯車機構２２を構成し、遊星歯車機構２２は、第１制御回転体または第２制御回転体２０の一方がセンターシャフト７に対して進角方向Ｄ１に回動すると、もう一方を遅角方向Ｄ２に逆回転させる。

　第１制御回転体３及び第２制御回転体２０の前方には、それぞれリング形状の第１電磁クラッチ２４及び第２電磁クラッチ２５が配置され、第１電磁クラッチ２４及び第２電磁クラッチ２５は、センターシャフト７と共にＤ１方向に回動する第１制御回転体３及び第２制御回転体２０の前面をそれぞれ吸着して摩擦材に接触させることにより、第１制御回転体３及び第２制御回転体２０にＤ２方向の制動トルクを付与する。また、第２電磁クラッチ２５は、第２制御回転体２０及び遊星歯車機構２２と共に逆回転機構２６を構成し、センターシャフト７に対するＤ１方向の逆回転トルクを第１制御回転体３に付与する。

　トルク付与機構９は、第１電磁クラッチ２４と逆回転機構２６によって構成され、減速歯車機構１０は、第１制御回転体３の偏心円カム１８を介して相対回動トルクを伝達されることにより、カムシャフトを構成するセンターシャフト７を駆動回転体２に対して相対回動させる相対回動機構として構成される。また、偏心円カム１８をセンターシャフト７の第１円筒部７ａにカムシャフトの中心軸Ｌ０周りに偏心回動可能に保持する第１制御回転体３の円孔３ｃと、円孔１７ａを介して偏心円カム１８に回動可能に保持される中間歯車部材１７の円筒部１９は、セルフロック機構１１を構成する。

　駆動回転体２は、カムシャフトを構成するセンターシャフト７からカムトルクを伝達されても減速歯車機構１０によって減速されて回転するため、カムトルクの発生時にカムシャフトに対して相対回動しにくくなるため、駆動回転体２に対するカムシャフトの相対位相角は、カムトルクによってズレにくくなる。更に、セルフロック機構１１は、図示しないカムからカムシャフトのセンターシャフト７にカムトルクが入力された際に、センターシャフト７ａの第１円筒部７ａの外周面と、第１制御回転体３の円孔３ｃの内周面との間に第１の摩擦力を発生させ、さらに偏心円カム１８の外周面と、円筒部１９の内側に形成された円孔１７ａの内周面との間に第２の摩擦力を発生させる。前記第１及び第２の摩擦力は、駆動円筒５に対する中間歯車部材１７の相対変位を妨げることによって、駆動回転体２に対するセンターシャフト７の相対回動を妨げる。従って、減速歯車機構１０と前記摩擦力との相乗効果により、駆動回転体２に対するカムシャフトの相対位相角は、前記摩擦力が従来より小さくてもカムトルクによってずれることなく保持される。以下にトルク付与機構９の作動時における駆動回転体２に対するカムシャフトの相対位相角の変更動作と、セルフロック機構１１による作用効果を詳細に説明する。

　最初に、図示しないクランクシャフトからスプロケット４を介して駆動トルクを受けた駆動回転体２は、センターシャフト７，中間歯車部材１７，第１制御回転体３及び第２制御回転体２０と一体になってＤ１方向に回転し、図示しないカムシャフトは、所定のタイミングでエンジンバルブを開閉させる。

　トルク付与機構９の第１電磁クラッチ２４を作動させた場合、第１制御回転体３は、第１電磁クラッチ２４からＤ２方向の制動トルクを受けることによって、センターシャフト７に対して遅角方向となるＤ２方向に相対回動し、図５（ｂ）に示す偏心円カム１８が、中心軸線Ｌ０周りをＤ２方向に偏心回動する。その際、偏心円カム１８に回動可能に保持された中間歯車部材１７は、駆動回転体５の第２歯車１３の一部に第４歯車１５の一部が噛み合いつつ、中心軸線Ｌ０の周りでＤ２方向に転がることにより、駆動回転体２に進角方向であるＤ１方向の回動トルクを付与すると共に、センターシャフト７に遅角方向であるＤ２方向の回動トルクを付与する。その結果、駆動回転体２に対するカムシャフトの相対位相角は、遅角方向であるＤ２方向に変更される。

　一方、駆動回転体２に対するカムシャフトの相対位相角を進角方向であるＤ１方向に戻す場合には、第２電磁クラッチ２５を作動させる。図１，図５（ａ）に記載された第２制御回転体２０は、第２電磁クラッチ２５から制動トルクを受けることによってセンターシャフト７に対して遅角方向となるＤ２方向に相対回動することにより、遊星歯車２１をＤ２方向に回動させ、Ｄ２方向に回動する遊星歯車２１は、第１制御回転体３の太陽歯車３ｂを進角方向となるＤ１方向に回動させる。その際、図５（ｂ）に示す偏心円カム１８は、中心軸線Ｌ０周りをＤ１方向に偏心回動する。偏心円カム１８に回動可能に保持された中間歯車部材１７は、駆動回転体５の第２歯車１３の一部に第４歯車１５の一部が噛み合いつつ、中心軸線Ｌ０の周りでＤ１方向に転がることにより、駆動回転体２に遅角方向であるＤ２方向の回動トルクを付与すると共に、センターシャフト７に進角方向であるＤ１方向の回動トルクを付与する。その結果、駆動回転体２に対するカムシャフトの相対位相角は、進角方向であるＤ１方向に戻される。尚、駆動回転体２に対するカムシャフトの相対位相角は、図３（ｂ）に示すセンターシャフト７の一対のストッパー部７ｆがスプロケット４のストッパー１６から離れてから再び接触するまでの範囲で変更できる。

　一方、セルフロック機構１１は、以下のような作用効果を発生させる。カムシャフトを構成するセンターシャフト７に発生したカムトルクは、センターシャフト７の第１円筒部７ａと円孔３ｃとの間に第１の摩擦力を発生させ、かつ偏心円カム１８と円筒部１９の円孔１７ａとの間に第２の摩擦力を発生させる。カムトルクによって円筒部１９に中心軸線Ｌ０を中心としたＤ１方向またはＤ２方向のいずれの偏心回動トルクが発生しても、前記第１及び第２の摩擦力が、円筒部１９の偏心回動トルクを打ち消す方向に作用する。具体的には、偏心円カム１８は、センターシャフト７の第１円筒部７ａに対して摺動出来なくなり、かつ円筒部１９は、偏心円カム１８に対して摺動出来なくなるため、センターシャフト７は、駆動回転体２に対して相対回動不能に保持される。

　尚、本実施例においては、カムシャフトを構成するセンターシャフト７の回転に対する駆動回転体２の回転の減速比が１を越えるように減速歯車機構１０を構成する。しかし、減速比を高くし過ぎると、第１または第２電磁クラッチ（２４，２５）によって駆動回転体２に対するカムシャフトの相対位相角を変換する速度まで遅くなる。従って、本実施例においては、減速歯車機構１０の減速比を低く抑えつつ、中間歯車部材１７の円筒部１９と駆動円筒５の円孔５ｃとの間に発生したセルフロック機構１１による摩擦力を併用することで、カムトルクがカムシャフトに発生しても駆動回転体２に対して相対回動不能に保持されるようにしている。

　減速歯車機構１０による、センターシャフト７の回転に対する駆動回転体２の回転の減速比の計算式は、以下のようになる。まず、本願の場合、中間歯車部材１７においては、第３歯車１４が内歯車であり、第４歯車１４が外歯車であるため、第３歯車１４と第４歯車１５の歯の向きが互いに逆向きに形成されている。従って、減速比をＷ、第１歯車１２の歯数をＺ１、第２歯車１３の歯数をＺ２、第３歯車１４の歯数をＺ３、第４歯車１５の歯数をＺ４とすると、減速比ｗは、Ｗ＝１／（（Ｚ１－Ｚ３）／Ｚ１+（Ｚ２－Ｚ４）／Ｚ２）で表される。

　仮に、例えば、中間歯車部材１７の第３歯車１４と第４歯車１５を両方とも外歯車にすることによって、第３歯車１４と第４歯車１５の歯の向きを同じ方向に形成し、第１歯車１２と第２歯車１３を共に内歯車にした場合の減速比をＷ１とすると、Ｗ１＝１／（（Ｚ１－Ｚ３）／Ｚ１－（Ｚ２－Ｚ４）／Ｚ２）で表される。従って減速比Ｗ１は、第３歯車１４と第４歯車１５の歯の向きを一致させると、減速比Ｗよりも大きくなる。本実施例の減速歯車機構１０においては、第１または第２電磁クラッチ（２４，２５）によって駆動回転体２に対するカムシャフトの相対位相角を変換する速度を出来るだけ低下させないように、減速比を低く設定する必要があったため、中間歯車部材１７の第３歯車１４と第４歯車１５の歯の向きを互いに逆に形成する。

　また、減速歯車機構１０の減速比をより低く設定するためには、第１歯車１２または第２歯車１３の少なくとも一方の歯数（Ｚ１、Ｚ２）をより多くするか、第３歯車１４または第４歯車１５の少なくとも一方の歯数（Ｚ３，Ｚ４）をより少なくすることにより、歯数差（Ｚ１－Ｚ３）または歯数差（Ｚ２－Ｚ４）の少なくとも一方を多くすることが望ましい。

　尚、図５（ｂ）に示される第一制御回転体３の偏心円カム１８の偏心量は、カムシャフトの中心軸線Ｌ０から偏心円カム１８のカム中心Ｌ１までの距離ｄ１によって表される。セルフロック機構１１によって中間歯車部材１７の円筒部１９と駆動円筒５の円孔５ｃとの間に発生する摩擦力、即ち、カムトルクがカムシャフトに発生した際に駆動回転体２に対してセンターシャフト７を相対回動不能に保持する力は、偏心円カム１８の偏心量ｄ１をより小さくするほど大きくなる。また、第１または第２電磁クラッチ（２４，２５）は、偏心円カム１８の偏心量ｄ１を小さくすればするほど、より小さな制動トルクで第１制御回転体３の偏心円カム１８を偏心回動させることができるため、駆動回転体２に対するカムシャフトの相対位相角を変更する際の第１または第２電磁クラッチ（２４，２５）の消費電力が低減される。従って、偏心円カム１８は、偏心量ｄ１を出来るだけ小さくすることが望ましい。

　第１から第４歯車（１２～１５）のそれぞれのピッチ円直径を歯数で割った数値をモジュールｍとし、一対の歯車の歯数差をΔＺ＝Ｚ１－Ｚ３＝Ｚ２－Ｚ４とすると、偏心量ｄ１は、ｄ１＝（ｍ／２）×ΔＺで表される。偏心量ｄ１を小さくするためには、第１から第４歯車（１２～１５）のモジュールｍを小さくするか、歯数差ΔＺを小さくすることが望ましい。

　尚、次に、図６（ｂ）により第２実施例の自動車用エンジンの位相可変装置を説明する。図６（ａ）は、第１実施例の自動車用エンジンの位相可変装置１を示す図４の略図を示すものである。図６（ａ）に示す第１実施例の自動車用エンジンの位相可変装置１の第１から第４歯車（１２～１５）は、内歯車及び外歯車の双方とも平歯車として形成されている。図６（ｂ）に示す第２実施例の自動車用エンジンの位相可変装置１Ａは、第１実施例の平歯車である第１から第４歯車（１２～１５）を傘歯車（１２Ａ～１５Ａ）に置き換えると共に付勢部材２６を設けたものであり、その他の構成は、第１実施例のエンジンの位相可変装置１と共通する。

　自動車用エンジンの位相可変装置１Ａにおいては、センターシャフト７Ａに形成する第１歯車１２Ａが前方に向かって先細りとなる外歯の傘歯車として形成され、第１歯車１２Ａと噛み合う中間歯車部材１７Ａの第３歯車１４Ａが、前方に向かって先細りとなる内歯の傘歯車として形成される。また、駆動円筒５と共に駆動回転体２Ａを構成するスプロケット４Ａの第２歯車１３Ａが、前方に向かって末広がりとなる内歯の傘歯車として形成され、第２歯車１３Ａと噛み合う中間歯車部材１７の第４歯車１５Ａが、前方に向かって末広がりとなる外歯の傘歯車として形成される。付勢部材２６は、カムシャフト中心軸線Ｌ０に沿って第２制御回転体２０及び中間歯車部材１７Ａに取り付けられた圧縮ばねである。付勢部材２６は、中間歯車部材１７Ａの第３歯車１４Ａと第４歯車１５Ａをセンターシャフト７Ａの第１歯車１２Ａとスプロケット４Ａの第２歯車１３Ａに向けて付勢することにより、中心軸線Ｌ０に沿った方向における中間歯車部材１７Ａのガタつきを防止する。

１、１Ａ　　　　　　自動車用エンジンの位相可変装置
２、２Ａ　　　　　　駆動回転体
３　　　　　　　　　第１制御回転体（請求項１の制御回転体）
３ｃ　　　　　　　　制御回転体の円孔
７、７Ａ　　　　　　カムシャフトを構成するセンターシャフト
５ｃ　　　　　　　　駆動回転体に設けられた円孔
１０　　　　　　　　相対回動機構である減速歯車機構
１１　　　　　　　　セルフロック機構
１２、１２Ａ　　　　センターシャフトに設けられた第１歯車
１３、１３Ａ　　　　駆動回転体に設けられた第２歯車
１４、１４Ａ　　　　中間歯車部材の第３歯車
１５、１５Ａ　　　　中間歯車部材の第４歯車
１７　　　　　　　　中間歯車部材
１８　　　　　　　　制御回転体に一体化された偏心円カム
１９　　　　　　　　中間歯車部材の円筒部
２６　　　　　　　　付勢部材

Claims

　制御回転体と、
　クランクシャフトによって駆動する駆動回転体と、
　制御回転体及び駆動回転体を同軸かつ回動可能に支持するカムシャフトと、
　カムシャフトに対する相対回動トルクを制御回転体に付与するトルク付与機構と、
　前記相対回動トルクを伝達されて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回動機構と、
　カムシャフトに入力されたカムトルク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、
　前記相対回動機構は、
　前記制御回転体に一体化された偏心円カムと、
　前記カムシャフトに設けられた第１歯車と、
　前記駆動回転体に設けられた第２歯車と、
　前記第１歯車に噛み合う第３歯車及び前記第２歯車に噛み合う第４歯車を有し、前記偏心円カムのカム中心に同軸となるように偏心円カムに回動可能に保持された中間歯車部材と、を備え、
　カムシャフトの回転に対する駆動回転体の回転の減速比が１を越えるように構成された減速歯車機構であり、
　前記セルフロック機構は、
　前記制御回転体に設けられ、前記カムシャフトに挿入され、前記偏心円カムを前記カムシャフトに偏心回動可能に保持させる円孔と、
　前記中間歯車部材に一体に設けられ、前記偏心円カムに回動可能に保持された円筒部と、
を備えたことを特徴とする、自動車用エンジンの位相可変装置。
　前記中間歯車部材の第３歯車及び第４歯車の一方が、内歯車として形成され、
　前記第３歯車及び第４歯車のもう一方が、外歯車として形成されたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用エンジンの位相可変装置。
　前記カムシャフトの第１歯車が、外歯車として形成され、
　前記駆動回転体の第２歯車が、内歯車として形成され、
　前記第１歯車から第４歯車が全て同一平面内に配置さ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。
　前記第１歯車と第３歯車との組み合わせ、及び前記第１歯車と第４歯車との組み合わせのうち少なくとも一方が、内歯の傘歯車と、前記内歯の傘歯車の内側に配置されると共に前記内歯の傘歯車に噛み合う外歯の傘歯車と、の組み合わせによって構成され、
　前記外歯の傘歯車及び内歯の傘歯車のうち一方を他方に向けてカムシャフトの中心軸線に沿った方向に付勢する付勢部材を有すること特徴とする、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。