JP2010242585A - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変バルブタイミング装置の減速機構の構造を簡単なものとし、異常が発生した際、カムシャフトのスプロケットに対する回転位相差を保持する。
【解決手段】カムシャフト１とスプロケット２とが相対回転可能に設けられ、減速機構５は、電動モータ３の出力軸４に設けられた偏心軸部６と、ハウジング７内に固定された内歯車８と、複数のローラ９を保持する保持器部１０ｂを備える中間軸１０が設けられる。中間軸１０に設けられたストッパーピン１７が、スプロケット２に形成された係合凹部１８に係合する。電動モータ３の偏心軸部６により内歯車８の歯に押し付けられたローラ９が公転し、カムシャフト１のスプロケットに対する回転位相差を変化させる。また、減速機構５の異常時、中間軸１０とカムシャフトの間の相対回転が規制され、カムシャフト１のスプロケット２に対する回転位相差が所要角度の範囲内に保持される。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンの吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置に関するものである。

自動車の運転状況に応じて、従来から、エンジンに燃料となる混合気を供給するための吸気バルブや燃焼ガスを排出するための排気バルブが、エンジンの動作ストロークに応じて開閉する。エンジンの燃費の向上や排気ガス抑制のために、これらのバルブの開閉タイミングを可変とし、エンジンの運転状況に合わせて変更する可変バルブタイミング装置が知られている。

この可変バルブタイミング装置としては、例えば、図１２に示すように、エンジンのバルブを駆動するカムシャフト４１と、エンジンから回転を伝達され、カムシャフト４１を回転駆動するスプロケット４２とを、相対回転可能に同軸上に配置して、カムシャフト４１と同軸上に配置した電動モータ４３の出力軸４４の回転を減速機構４５とリンク機構４６を介してカムシャフト４１に伝達し、カムシャフト４１をスプロケット４２に対して相対回転させて、両者の回転位相差を変化させ、バルブの開閉タイミングを変更するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

前記減速機構４５は、電動モータ４３の出力軸４４の偏心軸部４４ａに軸受で回転自在に支持された内歯車４７の歯の一部が、スプロケット４２と一体化したハウジング４８に設けた外歯車４９と噛み合うようにして、出力軸４４をスプロケット４２に対して相対回転させたときに、内歯車４７が偏心軸部４４ａの回りに回転するようにしたものであり、この内歯車４７の回転をガイドプレート５０に伝達し、さらに、ガイドプレート５０の回転を、アーム４６ａ、４６ｂで構成されるリンク機構４６を介して、カムシャフト４１と一体回転するカムプレート４１ａに伝達し、カムシャフト４１をスプロケット４２に対して相対回転させるようにしている。

特開２００８−５７３４９号公報 図３〜図８参照

このカムシャフト４１のスプロケット４２に対する相対回転により、クランクシャフトの回転位相に対するカムシャフト４１の回転位相を変更して、エンジンの吸気弁または排気弁の開閉のタイミングを変更することができる。

特許文献１に記載された電動式の可変バルブタイミング装置は、電動モータ４３の出力軸４４の回転をカムシャフト４１に伝達する機構が、減速機構４５とリンク機構４６を組み合わせた複雑な構造となり、装置をコンパクトに設計できないという問題がある。また、仮に減速機構４５に異常が発生したとき、電動モータ４３の出力軸４４の回転をカムシャフト４１に伝達する非常時バックアップ機構が無いため、カムシャフト４１のスプロケット４２に対する回転位相差を保つことができない可能性がある。

そこで、この発明の課題は、減速機構の構造を簡単なものとし、減速機構に異常が発生した際、カムシャフトのスプロケットに対する回転位相差を保持することにある。

前記課題を解決するために、この発明は、エンジンの吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブを駆動するカムシャフトと、エンジンから回転を伝達され前記カムシャフトを回転駆動するスプロケットとが相対回転可能に同軸上に配置され、前記カムシャフトと同軸上に配置された電動モータの出力軸の回転が減速機構を介して前記カムシャフトに伝達され、前記カムシャフトの前記スプロケットに対する回転位相差を変化させるようにした可変バルブタイミング装置において、前記減速機構は、前記電動モータの出力軸に設けられた円形断面の偏心軸部と、前記スプロケットと一体化したハウジング内に固定された内歯車と、前記内歯車と前記偏心軸部の外周部との間に介在された複数のローラと、これらのローラを保持するポケットが周方向に等ピッチに設けられた環状の保持器部を有する中間軸とを備え、前記保持器部のポケットが前記内歯車の歯に対して１つ異なる数に設けられ、前記歯の１ピッチ分の形状は、前記出力軸が回転するとき、前記偏心軸部の外周部に沿って公転する前記ローラの中心が描く軌跡と平行な曲線のうち前記ローラの外径側にある曲線と合致し、前記ローラの公転が前記カムシャフトと同軸上に配置された前記中間軸を介してそのカムシャフトに伝達され、前記カムシャフトの前記スプロケットに対する回転位相差を所要角度の範囲内に規制する規制手段を備えた構成を採用することができる。

このようにすると、電動モータの出力軸が回転するとき、偏心軸部の外周部によりローラが内歯車の歯に押し付けられて、偏心軸部の外周部に沿って公転し、そのローラを保持する保持器部と一体回転する中間軸を介して、ローラの公転がカムシャフトに伝達される。このため、前記減速機構のみで電動モータの出力軸の回転の減速と、減速した回転のカムシャフトへの伝達とを行うことができる。したがって、従来のように、電動モータの出力軸の回転を減速させる減速機構と、減速させた回転をカムシャフトに伝達するリンク機構とをそれぞれ組み合わせた複雑な構成とする必要がなく、減速機構の構造を簡単にすることが可能となる。

また、カムシャフトのスプロケットに対する回転位相差を所要角度の範囲内に規制する規制手段を備えているので、減速機構に異常が発生した際、カムシャフトのスプロケットに対する回転位相差を所要角度の範囲内で保持することが可能となる。

前記規制手段の具体的な構成としては、前記中間軸と前記スプロケットとのいずれか一方に設けられた突起部と、他方に周方向長さをもって設けられた係合凹部とからなり、前記突起部が前記係合凹部に対して前記周方向長さの範囲内で移動可能に係合され、前記中間軸と前記スプロケットとの間の相対回転が、前記スプロケットの中心に対する前記係合凹部内を移動する前記突起部のなす角度の範囲内に規制されるようにした構成を採用することができる。

この構成では、前記突起部と前記係合凹部との係合により、中間軸とスプロケットの間の相対回転が、スプロケットの中心に対する前記係合凹部内を移動する前記突起部のなす角度の範囲内に規制される。したがって、減速機構に異常が発生した際、カムシャフトのスプロケットに対する回転位相差を前記の角度の範囲内に保持することができる。

また、前記規制手段の具体的な構成としては、前記スプロケットと前記カムシャフトとのいずれか一方に設けられた突起と、他方に設けられた周方向長さをもつ係合凹部とからなり、前記突起が前記係合凹部に対してその周方向長さの範囲内で移動可能に係合され、前記スプロケットと前記カムシャフトとの間の相対回転が、前記スプロケットの中心に対する前記係合凹部内を移動する前記突起部のなす角度の範囲内に規制されるようにした構成を採用することができる。

この構成では、前記突起と前記係合凹部との係合によって、スプロケットとカムシャフトの間の相対回転が、スプロケットの中心に対する係合凹部内を移動する前記突起部のなす角度の範囲内に規制される。したがって、減速機構に異常が発生した際、スプロケットおよびカムシャフトの回転位相差を前記の角度の範囲内に保持することができる。

また、前記カムシャフトはエンジンオイルが通るオイル通路を備え、前記スプロケットに、前記オイル通路を通るエンジンオイルを前記減速機構に供給する油道が形成された構成とすることができる。

一般に、エンジンは内部の各部材にオイル溜まりを介してエンジンオイルを循環させて、その各部材の潤滑性を確保している。このオイル溜まりは、カムシャフトの前記オイル通路に繋がっており、前記オイル通路とスプロケットの油道とを通るエンジンオイルによって、減速機構の各部材にも潤滑性の確保がなされる。

前記オイル通路内に前記エンジンオイルのオイル溜まりが設けられると、エンジンの始動時や急加速時等、エンジンオイルが供給されにくいときに、オイル溜まり内に溜まったエンジンオイルを速やかに減速機構に供給することができる。また、減速機構へ送られるエンジンオイル量の急激な変化を抑制することができ、安定した送油量を確保することができる。

また、エンジン内を循環するエンジンオイルは、金属粉末や外部からの異物が混入することがある。このような異物を除去し、潤滑性の低下を抑制するために、前記カムシャフトの前記オイル通路内にオイルフィルタが設けられた構成を採用することができる。

さらに、前記カムシャフトがエンジンオイルの通るオイル通路を備え、前記スプロケットに前記オイル通路を通るエンジンオイルを前記減速機構に供給する油道が形成された構成を採用する場合、前記中間軸の外周部に中間軸支持軸受が設けられ、その中間軸支持軸受は滑り軸受であり、前記内歯車に形成された円筒部内に嵌合固定された構成とすることができる。

この構成によると、減速機構内はエンジンオイルによって潤滑性が得られるため、中間軸支持軸受としては、一般に適用される転がり軸受よりも構造が簡単で安価で、油膜を介して内外輪を相互に摺動させる滑り軸受を適用することが可能となる。その結果、減速機構の製造コストを低減することができる。

前記電動モータの出力軸の外周部に出力軸支持軸受が設けられ、その出力軸支持軸受が滑り軸受であり、前記ハウジングの円筒部の内径部に嵌合固定された構成を採用することができる。この構成においても、減速機構内ではエンジンオイルによる潤滑性が得られるため、出力軸支持軸受としては、中間軸支持軸受と同様、滑り軸受を適用することが可能となり、減速機構の製造コストを低減することができる。

さらに、前記カムシャフトがエンジンオイルの通るオイル通路を備え、前記スプロケットに前記オイル通路を通るエンジンオイルを前記減速機構に供給する油道が形成された構成を採用する場合、前記中間軸の外周部と、前記内歯車に形成された円筒部の内周部とが摺動する状態で相対回転可能に設けられた構成を採用することができる。

この構成によれば、中間軸の外周部と、内歯車の円筒部の内径部との間にエンジンオイルの油膜が介在するので、中間軸と内歯車の円筒部とを円滑に相対回転可能に摺動させることができる。その結果、中間軸と内歯車の円筒部との間に軸受を設ける必要がなくなり、部品点数を減らすことができる。

前記カムシャフトがエンジンオイルの通るオイル通路を備え、前記スプロケットに前記オイル通路を通るエンジンオイルを前記減速機構に供給する油道が形成された構成を採用する場合、前記電動モータの出力軸の外周部と前記ハウジングの円筒部の内径部とが摺動する状態で、相対回転可能に設けられた構成を採用することができる。

このようにすると、電気モータの出力軸の外周部と、ハウジングの円筒部の内径部との間にエンジンオイルの油膜が介在するので、出力軸とハウジングの円筒部とを円滑に相対回転可能に摺動させることができる。その結果、中間軸と内歯車の円筒部との間と同様、出力軸とハウジングの円筒部との間に軸受を設ける必要がなくなり、部品点数を減らすことができる。

また、前記中間軸の外周部と前記内歯車の円筒部の内径部との間の摺動部、または、前記電動モータの出力軸の外周部と前記ハウジングの円筒部の内径部との間の摺動部が耐摩耗性を向上させる被膜に覆われた構成を採用することができる。

これにより、それぞれの摺動部では、被膜同士が接するので、摺動部を形成する両部材が直接的に接する場合よりも、摩耗の発生を抑制することができる。

この発明の可変バルブタイミング装置において、減速機構のみで電動モータの出力軸の回転の減速と、減速した回転のカムシャフトへの伝達を行うことができ、このため、減速機構を簡単な構造とすることができ、その構造を収容するためのスペースを小さくすることが可能となる。
また、減速機構に異常が発生したときに、カムシャフトのスプロケットに対する回転位相差を所要角度の範囲内で保持することが可能となる。

この発明の実施例１の可変バルブタイミング装置を示す断面図 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図 図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図 実施例２の可変バルブタイミング装置を示す断面図 図４のＣ−Ｃ線に沿った断面図 実施例３の可変バルブタイミング装置を示す断面図 同上の変形例１を示す断面図 同上の変形例２を示す断面図 実施例４の可変バルブタイミング装置を示す断面図 同上の変形例１を示す断面図 同上の変形例２を示す断面図 従来の可変バルブタイミング装置を示す断面図 図１２のＤ−Ｄ線に沿った断面図

以下、この発明に係る可変バルブタイミング装置の実施例１を図１〜図２に基づいて説明する。

この実施例１は、図１に示すように、エンジンの吸気バルブ（図示省略）を駆動するカムシャフト１と、エンジンから回転を伝達されカムシャフト１を回転駆動するスプロケット２とが相対回転可能に同軸上に配置され、カムシャフト１と同軸上に配置された電動モータ３の出力軸４の回転が減速機構５を介してカムシャフト１に伝達され、カムシャフト１のスプロケット２に対する回転位相差を変化させて、吸気バルブの開閉タイミングを変更するものである。

スプロケット２は、図示しないタイミングチェーンを介してエンジンのクランクシャフトの回転が伝達され、その一端面にハウジング７の円筒部がスプロケット２と同軸上に一体化されている。ハウジング７は一端が閉塞し、他端が開放した円筒状に形成され、その円筒部内の閉塞端寄りに電動モータ３の出力軸４が出力軸支持軸受１１によってカムシャフト１と同軸上に回転可能に支持される。また、ハウジング７の円筒部の開放端がスプロケット２と一体化されている。この出力軸支持軸受１１としては、玉軸受が適用される。

電動モータ３の出力軸４は、外周部に玉軸受１２が嵌合固定され、他端部に円形断面の偏心軸部６が設けられる。偏心軸部６の偏心側に出力軸４の軸心回りの重量バランスを調整する貫通孔４ａが軸方向に設けられ、貫通孔４ａによって、出力軸４をバランスよく円滑に回転させることができる。

図１、図２に示すように、前記減速機構５は、前記電動モータ３の出力軸４の偏心軸部６と、前記スプロケット２と一体化したハウジング７に形成された円筒部内に固定された内歯車８と、内歯車８と前記偏心軸部６の外周部との間で内歯車８の歯８ａと接触状態で転動する複数のローラ９と、これらのローラ９を保持するポケット１０ａが周方向に等ピッチに設けられた環状の保持器部１０ｂを有する中間軸１０とを備えたものである。

内歯車８は、その内周部に等ピッチで形成された歯８ａが前記玉軸受１２の外輪の外周面が対向するようにハウジング７の円筒部内にカムシャフト１と同軸上に固定されている。また、内歯車８の軸方向一端部に形成された軸方向の突起８ｂが、ハウジング７内に形成された軸方向の係合穴７ａに係合し、内歯車８がハウジング７に対して一体回転可能に固定される。

また、内歯車８の一端側の内周部には、図２に示すように、歯８ａが周方向に定ピッチで複数（図２の場合では２９個）形成されている。内歯車８の軸方向一端側（歯８ａが形成された側）の内周部と偏心軸部６の玉軸受１２との間に、これらに接する状態で複数のローラ９が転動可能に介在されている。

また、内歯車８の歯８ａの１ピッチ分の形状は、電動モータ３の出力軸４が回転するとき、偏心軸部６の玉軸受１２の外周部に沿って公転するローラ９の中心が描く軌跡と平行な曲線のうちローラ９の外側にある曲線と合致している。

これらのローラ９は中間軸１０の保持器部１０ｂに周方向等ピッチで形成されたポケット１０ａにより保持されている。ポケット１０ａは、内歯車８の歯８ａに対して１つ異なる数に設けられ、例えば、内歯車８の歯８ａの数よりも１つ多い数だけ周方向に等分したときの分割点に対して１つおきに間引いた位置（図２の場合では１５箇所）に設けられている。ここで、「ポケット１０ａは内歯車８の歯８ａに対して１つ異なる数に設けられ」るとは、ポケット１０ａが前記分割点に対して全ての位置に設けられる場合のみならず、一部の間引いた位置に設けられる場合も含むことを意味する。また、ポケット１０ａは、内歯車８の歯８ａの数よりも１つ少ない数に設けてもよい。

保持器部１０ｂを有する中間軸１０は、円環状をなし、内歯車８の軸方向他端側に形成された円筒部内に玉軸受である中間軸支持軸受１３により回転可能に設けられている。中間軸１０の内周部にフランジ１０ｃが軸方向一端側に形成され、フランジ１０ｃにカムシャフト１の一端部に形成された小径部１ａが嵌合する。

中間軸１０のフランジ１０ｃを軸方向に貫通した連結ピン１４が、カムシャフト１の小径部１ａの径方向外側に形成された固定穴１ｂに挿入固定される。これにより、中間軸１０とカムシャフト１とが一体回転可能に連結される。

カムシャフト１の小径部１ａの中心にねじ穴１ｃが形成され、座金１５を介してボルト１６がねじ込まれる。ボルト１６のねじ込みにより、座金１５がフランジ１０ｃをカムシャフト１に押し付けるので、中間軸１０とカムシャフト１とが確実に一体化される。

カムシャフト１と一体化した中間軸１０に軸方向の貫通孔１０ｄが設けられ、この貫通孔１０ｄにストッパーピン１７が挿入固定され、その一部分が中間軸１０の他端面から突き出す突出部を形成する。

この実施例１では、中間軸１０の突出部は、貫通孔１０ｄにストッパーピン１７を挿入固定することで形成しているが、中間軸１０を鍛造により形成した場合、鍛造時に中間軸１０と一体の突出部を形成してもよい。この場合、ストッパーピン１７を貫通孔１０ｄに挿入固定する必要がない。

カムシャフト１は、外周部にフランジ１ｄが一体に形成され、フランジ１ｄにより軸方向に位置決めされたスプロケット２が相対回転可能に設けられる。図３に示すように、スプロケット２に周方向長さをもって長穴状の係合凹部１８が設けられ、係合凹部１８に中間軸１０のストッパーピン１７が係合する。

係合凹部１８は周方向長さを有しているので、これに係合するストッパーピン１７が周方向長さの範囲内で移動可能となる。このため、中間軸１０とスプロケット２との間の相対回転が、スプロケット２の中心Ｏに対する係合凹部１８内を移動するストッパーピン１７（図３中の一点鎖線参照）の中心Ｐのなす角度θ（図３の場合θ＝３０°）の範囲内に規制される。したがって、中間軸１０と一体回転するカムシャフト１は、スプロケット２に対する回転位相差が角度θの範囲内に規制される。

この回転位相差を規制する手段としては、中間軸１０のストッパーピン１７と、スプロケット２の係合凹部１８とから構成されるが、ストッパーピン１７と係合凹部１８とが係合する構成であれば、例えば、スプロケット２にストッパーピンが、中間軸１０に係合凹部が設けられた構成を採用することができる。

以上の構成からなる実施例１の動作について説明する。
まず、エンジンを始動し、クランクシャフトからタイミングチェーンを介してスプロケット２に回転が伝達されると、スプロケット２の回転によりハウジング７が回転し、ハウジング７内の内歯車８がハウジング７と一体に回転する。

内歯車８が回転すると、その歯８ａの一部がローラ９に係合して、ローラ９が偏心軸部６の玉軸受１２の外周を転動し、ローラ９の転動によりこれらを保持する保持器部１０ｂが回転し、中間軸１０を介してカムシャフト１に回転が伝達される。

スプロケット２と電動モータ３の出力軸４とが同期回転しているときは、出力軸４の偏心軸部６が内歯車８に対して相対回転せず、偏心軸部６の玉軸受１２と内歯車８との間に介在した各ローラ９が玉軸受１２に沿って公転し、その公転はスプロケット２の回転に同期する。このため、ローラ９の公転が伝達される中間軸１０を介してカムシャフト１のスプロケット２に対する回転位相は維持される。

その後、エンジンがアイドル運転などの低回転域に移行すると、この実施例１のカムシャフト１がエンジンの吸気弁を駆動させる場合、公知の手段、例えば、電子制御などによって、電動モータ３の出力軸４をスプロケット２の回転速度よりも相対的に遅くまたは早く回転させて、スプロケット２の回転と電動モータ３の出力軸４とを相対回転させる。

この相対回転で、図２の矢印で示すように、出力軸４がスプロケット２に対して一方向に回転すると、偏心軸部６の玉軸受１２の外輪外径面と歯８ａが形成された内歯車８との環状空間の極小部Ａが時計回りに０°の位置、極大部Ｂが１８０°の位置にあるとすると、出力軸４の回転に伴って、極小部Ａと極大部Ｂは時計回りに移動し、環状空間の右半分は狭くなる傾向、環状空間の左半分は広くなる傾向となる。

このとき、環状空間の右半分に存在するローラ９は、出力軸４の回転に伴って、偏心軸部６の玉軸受１２の外輪外周面に押圧され、内歯車８の歯８ａを下る外径方向へ、環状空間の左半分に存在するローラ９は歯８ａを上る内径方向へ移動し、同図中に矢印で示すように、偏心軸部６の玉軸受１２の外周に沿って公転する。

公転するローラ９を保持する中間軸１０の保持器部１０ｂは、出力軸４と同じ時計回りに回転する。なお、出力軸４が反時計回りに回転する場合、極小部Ａと極大部Ｂは反時計回りに移動し、ローラ９を保持する中間軸１０の保持器部１０ｂは、出力軸４と同じ反時計回りに回転する。

この実施例では、中間軸１０の保持器部１０ｂの分割点の数Ｎが内歯車８の歯８ａの数よりも１つ多いので、出力軸４が内歯車８に対して１回転分相対回転すると、各ローラ９は歯８ａの１ピッチ分だけ出力軸４の回転方向と同方向に公転し、出力軸４と中間軸１０の減速比は、分割点の数Ｎと等しくなる。なお、分割点の数Ｎが歯８ａの数よりも１つだけ少ない場合は、各ローラ９は出力軸４の回転方向と反対方向に公転し、中間軸１０が出力軸４に対して反対方向に回転する。

この減速された中間軸１０の回転によって、カムシャフト１がスプロケット２に対して相対回転し、カムシャフト１のスプロケット２に対する回転位相が低回転に適した回転位相に変更される。これによって、アイドル運転時のエンジンの回転の安定化と燃費の向上が図れる。

また、アイドル状態からエンジンの運転が通常運転に移行して、例えば、高回転時になると、スプロケット２と電動モータ３の出力軸４との回転速度差を大きくして、スプロケット２の回転と電動モータ３の出力軸４とを相対回転の速度差を大きくする。これにより、上記と同様の作用でカムシャフト１のスプロケット２に対する回転位相が、高回転に適した回転位相に変更され、エンジンの高出力化が図られる。

このように、減速機構５は、電動モータ３の出力軸４の回転を減速し、減速したローラ９の回転を中間軸１０を介してカムシャフト１に伝達する。このため、従来の減速機構のように、電動モータの出力軸の回転を減速させる減速機構と、減速させた回転をカムシャフトに伝達するリンク機構とをそれぞれ組み合わせる必要がなく、減速機構５の構造を簡単にすることが可能となる。

この実施例１では、図３に示すように、中間軸１０のストッパーピン１７とカムシャフト１の係合凹部１８とが係合し、中間軸１０とスプロケット２との間の相対回転が、スプロケット２の中心Ｏに対する係合凹部１８内を移動するストッパーピン１７の中心Ｐのなす角度θの範囲内に規制される。

このため、前記減速機構５に何らかの異常が発生し、スプロケット２の回転が中間軸１０を介してカムシャフト１に伝達不能となった場合、カムシャフト１は、中間軸１０と一体回転可能に設けられているので、スプロケット２に対する回転位相差を前記の角度θの範囲内に規制することができる。これにより、その回転位相差の範囲内で、カムシャフト１のスプロケット２に対する回転位相差を保持することが可能となる。

この発明に係る可変バルブタイミング装置の実施例２を図４、図５に基づいて説明する。
この実施例２は、カムシャフト１のスプロケット２に対する回転位相差を規制する手段が、前述の実施例１の構成と相違しており、その他の構成は実施例１と同様であり、同一に考えられる構成に関しては同符号を用いて、その説明を省略する。

すなわち、この実施例２は、図４に示すように、スプロケット２に軸方向の貫通孔２ｂが設けられ、この貫通孔２ｂにストッパーピン１７が挿入固定され、その一部分がスプロケット２の他端面から突き出す突出部を形成する。この突出部は、貫通孔２ｂにストッパーピン１７を挿入固定することで形成しているが、スプロケット２を鍛造により形成した場合、鍛造時にスプロケット２と一体の突出部を形成してもよい。この場合、ストッパーピン１７を貫通孔２ｂに挿入固定する必要がない。

また、カムシャフト１は、図５に示すように、そのフランジ１ｄに周方向長さをもって外径側が開放する係合凹部１８が設けられ、スプロケット２のストッパーピン１７が係合する。

この係合凹部１８は周方向長さを有しているので、これに係合するストッパーピン１７が周方向長さの範囲内で移動可能となる（図５中の一点鎖線参照）。このため、スプロケット２とカムシャフト１の間の相対回転が、スプロケット２の中心に対する、係合凹部１８内を移動するストッパーピン１７の中心Ｐのなす角度θ（図５の場合θ＝３０°）の範囲内に規制される。したがって、カムシャフト１のスプロケット２に対する回転位相差が前記の角度θの範囲内に規制される。

このように前記の回転位相差を規制する手段としては、スプロケット２のストッパーピン１７と、カムシャフト１の係合凹部１８とからなるものであるが、ストッパーピン１７と係合凹部１８とが係合するものであれば、例えば、カムシャフト１にストッパーピン１７が、スプロケット２に係合凹部１８が設けられるものであってもよい。

この実施例では、前記減速機構５に何らかの異常が発生し、スプロケット２の回転が中間軸１０を介してカムシャフト１に伝達不能となった場合、前述の実施例１と同様、カムシャフト１のスプロケット２に対する回転位相差を前記の角度θの範囲内に規制することができる。これにより、その回転位相差の範囲内で、カムシャフト１のスプロケット２に対する回転位相差を保持することが可能となる。

この発明に係る可変バルブタイミング装置の実施例３を図６から図８に基づいて説明する。
この実施例３では、カムシャフト１はエンジンオイルが通るオイル通路２０を備え、スプロケット２にオイル通路２０を通るエンジンオイルを減速機構５に供給する油道２１が形成された点で、前述の実施例１と相違する。その他の構成は実施例１と同様であり、同一に考えられる構成に同符号を用いて、その説明を省略する。

通常、エンジンは内部の各部材にオイル溜まりを介してエンジンオイルを循環させて、潤滑性を確保している。この実施例において、オイル溜まりは、カムシャフト１のオイル通路２０に連通しており、オイル通路２０とスプロケット２の油道２１とを通るエンジンオイルによって、減速機構５の各部材の潤滑性が確保されている。

オイル通路２０はカムシャフト１の軸心部分に形成され、ボルト１６のねじ穴１ｃに連通し、ボルト１６の先端部寄りの位置から径方向に分岐し、カムシャフト１の外周部に開口している。

オイル通路２０の分岐部分には、必要に応じて、オイル通路２０よりも大きい内径を有するオイル溜まり２２を設けることができる。オイル溜まり２２が設けられると、エンジンの始動時や運転中の急加速時などのエンジンオイルが減速機構５に供給されにくいときに、オイル溜まり２２に溜まったエンジンオイルを減速機構５に供給することができる。

また、オイル通路２０内にオイルフィルタ２３を設けることができる。このオイルフィルタ２３により、エンジン内を循環するエンジンオイルの金属粉末や外部からの異物を除去し、潤滑性の低下を抑制することができるからである。

油道２１は、スプロケット２の内周面と他端面との間を貫通し、内周面側の開口部が、オイル通路２０のカムシャフト１外周部の開口部に連通し、他端面側の開口部が、ハウジング７内の中間軸支持軸受１３に対向する位置に設けられている。

中間軸支持軸受１３の対向位置に油道２１の他端面側の開口部が設けられると、油道２１を通るエンジンオイルを中間軸支持軸受１３に供給することができる。中間軸１０の回転に伴う出力軸支持軸受１１の回転により、エンジンオイルを減速機構５の各部材に効果的に供給し、行き渡らせることができる。

この実施例では、図６に示すように、減速機構５の出力軸支持軸受１１および中間軸支持軸受１３は玉軸受を適用したが、減速機構５の各部材にエンジンオイルが供給され、潤滑性が得られるため、電動モータ３の出力軸４、中間軸１０を円滑に回転させることが可能であれば、図７に示すように、玉軸受よりも構造が簡単で、油膜を介して内外輪（両軌道輪）間を摺動させる滑り軸受を適用することができる。

なお、滑り軸受は、出力軸支持軸受１１および中間軸支持軸受１３の両軸受に適用する必要はなく、減速機構５の減速比、電動モータ３の出力軸４の回転数等に応じて、出力軸支持軸受１１と中間軸支持軸受１３との少なくとも一方に適用すればよい。

さらに、この実施例において、電動モータ３の出力軸４、中間軸１０を円滑に回転させることが可能であれば、中間軸支持軸受１３を設ける代わりに、図８に示すように、中間軸１０の外周部と内歯車８の円筒部の内周部とが摺動する状態で相対回転可能に設けることができる。また、出力軸支持軸受１１を設ける代わりに、電動モータ３の出力軸４の外周部とハウジング７の円筒部の内周部とが摺動する状態で相対回転可能に設けることもできる。

いずれの場合も、前述のように減速機構５の各部材にエンジンオイルが供給されるので、中間軸１０と内歯車８の円筒部との摺動部、出力軸４とハウジング７の円筒部の内周部との摺動部にエンジンオイルの油膜が形成され、中間軸１０、出力軸４を円滑に相対回転させることができる。なお、減速機構５において、中間軸１０と内歯車８の円筒部とが摺動する構成、出力軸４とハウジング７の円筒部の内周部とが摺動する構成は、減速機構５の減速比、電動モータ３の出力軸４の回転数等に応じて、少なくとも一方の構成を適用すればよい。

また、中間軸１０と内歯車８の円筒部との摺動部または出力軸４とハウジング７の円筒部の内周部との摺動部が耐摩耗性を向上させる被膜、例えば、クロムめっきやＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などに覆われるようにしてもよい。これにより、前記の摺動部では、被膜同士が接するので、摺動部を形成する両部材が直接的に接する場合よりも、摩耗の発生を抑制することができる。

この発明に係る可変バルブタイミング装置の実施例４を図９から図１１に基づいて説明する。
この実施例４では、カムシャフト１はエンジンオイルが通るオイル通路３０を備え、スプロケット２にオイル通路３０を通るエンジンオイルを減速機構５に供給する油道３１が形成された点で、前述の実施例２と相違する。この相違点（相違する構成）は、上述した実施例３の前記実施例１に対する相違点（相違する構成）と同様である。
その他の構成は実施例２と同様であり、同一に考えられる構成に同符号を用いて、その説明を省略する。

この実施例において、オイル溜まりは、前述した実施例３の場合と同様、カムシャフト１のオイル通路３０に連通しており、オイル通路３０とスプロケット２の油道３１とを通るエンジンオイルによって、減速機構５の各部材の潤滑性が確保されている。

オイル通路３０は、カムシャフト１の軸心に形成され、ボルト１６のねじ穴１ｃに連通し、ボルト１６の先端部寄りの位置から径方向に分岐し、カムシャフト１の外周部に開口している。

オイル通路３０の分岐部分には、必要に応じて、オイル通路３０よりも大きい内径を有するオイル溜まり３２を設けることができる。オイル溜まり３２が設けられると、エンジンの始動時や運転中の急加速時などのエンジンオイルが減速機構５に供給されにくいときに、オイル溜まり３２に溜まったエンジンオイルを減速機構５に供給することができる。

また、オイル通路３０内にオイルフィルタ３３を設けることができる。このオイルフィルタ３３により、エンジン内を循環するエンジンオイルの金属粉末や外部からの異物を除去し、潤滑性の低下を抑制することができるからである。

油道３１は、前述した実施例３の場合と同様、スプロケット２の内周面と他端面との間を貫通し、内周面側の開口部が、オイル通路３０のカムシャフト１外周部の開口部に連通し、他端面側の開口部が、ハウジング７内の中間軸支持軸受１３に対向する位置に設けられている。

中間軸支持軸受１３の対向位置に油道３１の他端面側の開口部が設けられると、油道３１を通るエンジンオイルを中間軸支持軸受１３に供給することができる。中間軸１０の回転に伴う出力軸支持軸受１１の回転により、エンジンオイルを減速機構５の各部材に効果的に供給し、行き渡らせることができる。

この実施例では、図９に示すように、減速機構５の出力軸支持軸受１１および中間軸支持軸受１３は玉軸受を適用したが、減速機構５の各部材にエンジンオイルが供給され、潤滑性が得られるため、前記実施例３の場合と同様、電動モータ３の出力軸４、中間軸１０を円滑に回転させることが可能であれば、図１０に示すように、玉軸受よりも構造が簡単で、油膜を介して内外輪間を摺動させる滑り軸受を適用することができる。

なお、滑り軸受は、出力軸支持軸受１１および中間軸支持軸受１３の両軸受に適用する必要はなく、減速機構５の減速比、電動モータ３の出力軸４の回転数等に応じて、出力軸支持軸受１１と中間軸支持軸受１３との少なくとも一方に適用すればよい。

さらに、この実施例において、電動モータ３の出力軸４、中間軸１０を円滑に回転させることが可能であれば、前記実施例３の場合と同様、中間軸支持軸受１３を設ける代わりに、図１１に示すように、中間軸１０の外周部と内歯車８の円筒部の内周部とが摺動する状態で相対回転可能に設けることができる。また、出力軸支持軸受１１を設ける代わりに、電動モータ３の出力軸４の外周部とハウジング７の円筒部の内周部とが摺動する状態で相対回転可能に設けることもできる。

いずれの場合も、前述のように減速機構５の各部材にエンジンオイルが供給されるので、中間軸１０と内歯車８の円筒部との摺動部、出力軸４とハウジング７の円筒部の内周部との摺動部にエンジンオイルの油膜が形成され、中間軸１０、出力軸４を円滑に相対回転させることができる。なお、減速機構５において、中間軸１０と内歯車８の円筒部とが摺動する構成、出力軸４とハウジング７の円筒部の内周部とが摺動する構成は、減速機構５の減速比、電動モータ３の出力軸４の回転数等に応じて、少なくとも一方の構成を適用すればよい。

また、中間軸１０と内歯車８の円筒部との摺動部または出力軸４とハウジング７の円筒部の内周部との摺動部が耐摩耗性を向上させる被膜、例えば、クロムめっきやＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などに覆われるようにしてもよい。これにより、それぞれの摺動部では、被膜同士が接するので、摺動部を形成する両部材が直接的に接する場合よりも、摩耗の発生を抑制することができる。

１ カムシャフト
１ａ 小径部
１ｂ 固定穴
１ｃ ねじ穴
１ｄ フランジ
２ スプロケット
２ａ 係合凹部
２ｂ 貫通孔
３ 電動モータ
４ 出力軸
４ａ 貫通孔
５ 減速機構
６ 偏心軸部
７ ハウジング
７ａ 係合穴
８ 内歯車
８ａ 歯
８ｂ 突起
９ ローラ
１０ 中間軸
１０ａ ポケット
１０ｂ 保持器部
１０ｃ フランジ
１０ｄ 貫通孔
１１ 出力軸支持軸受
１２ 玉軸受
１３ 中間軸支持軸受
１４ 連結ピン
１５ 座金
１６ ボルト
１７ ストッパーピン
１８ 係合凹部
２０、３０ オイル通路
２１、３１ 油道
２２、３２ オイル溜まり
２３、３３ オイルフィルタ
４１ カムシャフト
４１ａ カムプレート
４２ スプロケット
４３ 電動モータ
４４ 出力軸
４４ａ 偏心軸部
４５ 減速機構
４６ リンク機構
４６ａ アーム
４６ｂ アーム
４７ 内歯車
４８ ハウジング
４９ 外歯車
５０ ガイドプレート

Claims (11)

1. エンジンの吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブを駆動するカムシャフトと、エンジンから回転を伝達され前記カムシャフトを回転駆動するスプロケットとが相対回転可能に同軸上に配置され、前記カムシャフトと同軸上に配置された電動モータの出力軸の回転が減速機構を介して前記カムシャフトに伝達され、前記カムシャフトの前記スプロケットに対する回転位相差を変化させるようにした可変バルブタイミング装置において、
   前記減速機構は、前記電動モータの出力軸に設けられた円形断面の偏心軸部と、前記スプロケットと一体化したハウジング内に固定された内歯車と、前記内歯車と前記偏心軸部の外周部との間に介在された複数のローラと、これらのローラを保持するポケットが周方向に等ピッチに設けられた環状の保持器部を有する中間軸とを備え、前記保持器部のポケットが前記内歯車の歯に対して１つ異なる数に設けられ、前記歯の１ピッチ分の形状は、前記出力軸が回転するとき、前記偏心軸部の外周部に沿って公転する前記ローラの中心が描く軌跡と平行な曲線のうち前記ローラの外径側にある曲線と合致し、前記ローラの公転が前記カムシャフトと同軸上に配置された前記中間軸を介してそのカムシャフトに伝達され、前記カムシャフトの前記スプロケットに対する回転位相差を所要角度の範囲内に規制する規制手段を備えたことを特徴とする可変バルブタイミング装置。
2. 前記中間軸と前記スプロケットとのいずれか一方に設けられた突起部と、他方に周方向長さをもって設けられた係合凹部とからなり、前記突起部が前記係合凹部に対して前記周方向長さの範囲内で移動可能に係合され、前記中間軸と前記スプロケットとの間の相対回転が、前記スプロケットの中心に対する前記係合凹部内を移動する前記突起部のなす角度の範囲内に規制されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング装置。
3. 前記スプロケットと前記カムシャフトとのいずれか一方に設けられた突起部と、他方に設けられた周方向長さをもつ係合凹部とからなり、前記突起部が前記係合凹部に対してその周方向長さの範囲内で移動可能に係合され、前記スプロケットと前記カムシャフトとの間の相対回転が、前記スプロケットの中心に対する前記係合凹部内を移動する前記突起部のなす角度の範囲内に規制されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング装置。
4. 前記カムシャフトはエンジンオイルが通るオイル通路を備え、前記スプロケットに、前記オイル通路を通るエンジンオイルを前記減速機構に供給する油道が形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング装置。
5. 前記オイル通路内に前記エンジンオイルのオイル溜まりが設けられたことを特徴とする請求項４に記載の可変バルブタイミング装置。
6. 前記カムシャフトの前記オイル通路内にオイルフィルタが設けられたことを特徴とする請求項４または５に記載の可変バルブタイミング装置。
7. 前記中間軸の外周部に中間軸支持軸受が設けられ、その中間軸支持軸受は滑り軸受であり、前記内歯車に形成された円筒部内に嵌合固定されたことを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング装置。
8. 前記電動モータの出力軸の外周部に出力軸支持軸受が設けられ、その出力軸支持軸受が滑り軸受であり、前記ハウジングの円筒部の内径部に嵌合固定されたことを特徴とする請求項４から７のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング装置。
9. 前記中間軸の外周部と、前記内歯車に形成された円筒部の内周部とが摺動する状態で相対回転可能に設けられたことを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング装置。
10. 前記電動モータの出力軸の外周部と前記ハウジングの円筒部の内周部とが摺動する状態で、相対回転可能に設けられたことを特徴とする請求項４から６、または９のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング装置。
11. 前記中間軸の外周部と前記内歯車の円筒部の内径部との間の摺動部、または、前記電動モータの出力軸の外周部と前記ハウジングの円筒部の内径部との間の摺動部が耐摩耗性を向上させる被膜に覆われたことを特徴とする請求項９または１０に記載の可変バルブタイミング装置。

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