JPH06294451A - 軸間位相変更装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で応答速度の早い軸間位相変更装
置の提供。 【構成】 装置は、アイドラー軸10とカム軸11との間に
介装された差動歯車機構12を有している。歯車機構12
は、ケース12a と、傘歯車12b 〜12e とを有し、傘歯車
12c,12e はケース１２ａに回転自在に支持されている。
出力傘歯車12b には、カム軸11が結合されている。位相
調整用傘歯車12d は、ケース12a に回転可能に装着さ
れ、軸部12f が回転可能に支持されている。ケース12a
は、プーリ12gとアイドラプーリ13との間に捲回された
ベルト14より回転させられる。傘歯車12d には、ウォー
ム16と噛合したウォームホイール15か結合され、ウォー
ム16には、カム軸11の回転位相を変更する際に回転力を
付与する回転駆動手段17が設けられている。この手段17
は、アイドラー軸10に結合された原動傘歯車17a と、歯
車17a の両端側で噛合する一対の從動傘歯車17b,17c
と、ウォーム16の回転軸16aと歯車17b,17c とを離接自
在に結合する一対の電磁クラッチ17d,17e とを有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、軸間に回転力を伝達
する際に、被駆動軸側の回転位相を変更する軸間位相変
更装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用などの内燃機関は、例えば、ク
ランク軸の回転をカム軸に伝達して吸排気弁を駆動する
際に、自動車の走行状態に応じてカム軸側の回転位相を
変更することが行われており、このような軸間の回転位
相を変更する手段として、例えば、特開平４−２４１７
０９号公報には、遊星歯車機構または差動歯車機構をク
ランク軸とカム軸との間に介装した軸間位相変更装置が
開示されている。

【０００３】図３は、この公報に開示されている差動歯
車機構が採用された軸間位相変更装置を示している。同
図に示す軸間位相変更装置は、ほぼ同軸上に配置された
駆動軸１と被駆動軸２との間に差動歯車機構３を介装し
て、差動歯車機構３により被駆動軸２側の回転位相を変
更するものである。差動歯車機構３は、ケース３ａに収
納された４個の傘歯車３ｂ〜３ｅを有していて、対向す
る一対の傘歯車３ｃ，３ｅがケース３ａに回転自在に支
持されている。

【０００４】傘歯車３ｃ，３ｅと噛合する傘歯車３ｂ，
３ｄには、駆動軸１と被駆動軸２とがそれぞれ結合され
ている。ケース１の外側面には、中空状の筒部３ｆが一
体に形成されている。そして、駆動軸１を回転させるタ
イミングプーリ４と差動歯車機構３との間には、ハウジ
ング５が駆動軸１に回転可能に支持されていて、ハウジ
ング４内には、バネ６でタイミングプーリ４側に付勢さ
れた円筒状のピストン７が配置されている。

【０００５】ピストン７は、駆動軸１およびケース３の
筒部３ｆに対して、それぞれヘリカルスプライン構造で
結合されるとともに、ピストン７とハウジング５との間
には圧力室８が画成されている。このように構成された
軸間位相変更装置では、被駆動軸２の位相を変更しない
場合には、圧力室８内に作動油が供給されず、駆動軸１
の回転力がヘリカルスプライン構造を介して、ピストン
７，筒部３ｆおよびケース３と伝達されるとともに、傘
歯車３ｂ〜３ｅを介して被駆動軸２に伝達されるので、
駆動軸１，ピストン７，ケース３ａ，傘歯車３ｂ〜３
ｅ，被駆動軸２が一体に回転する。

【０００６】一方、被駆動軸２側の回転位相を変更する
際には、圧力室８内に作動油を供給すると、ピストン７
が作動油の圧力によりバネ６の付勢力に抗して、差動歯
車機構３側に移動する。このとき、ピストン７は、ヘリ
カルスプライン構造により筒部３ｆと結合しているの
で、回転しながら移動することになり、このピストン７
の回転力がケース３ａに付与されることで、被駆動軸２
側の回転位相が変更される。

【０００７】しかしながら、このような従来の軸間位相
変更装置には、以下に説明する技術的課題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述した従
来の軸間位相変更装置では、ピストン７を油圧により駆
動することで被駆動軸２側の回転位相を変更させるの
で、作動油の温度による粘度変化が大きく影響するとと
もに、位相を変更する際の作動応答速度が遅く、その
上、位相変換時の消費動力が大きくなるという問題があ
った。

【０００９】このような油圧駆動による問題点の解消策
として、例えば、ピストン７を機械的ないしは電気的に
駆動することが考えられ、前述した公報にも一実施例と
して、ステッピングモータによりピストン７を駆動する
ものも示されている。しかし、この公報に開示されてい
る位相変換装置では、ステッピングモータでピストン７
を駆動する実施例は、差動歯車機構３に代えて遊星歯車
機構を採用したものであって、この実施例の構成をその
まま差動歯車機構３に採用することはできない。

【００１０】つまり、図３に示した差動歯車機構３を使
用した位相変更装置では、前述したように、ピストン７
がケース３ａとともに回転しているので、単にモータの
回転軸をピストン７に結合させる手段では、モータも回
転させなければならなくなり、簡単に油圧駆動を電気駆
動に変えることができない。本発明は、以上のような従
来の問題点に鑑みてなされてものであり、その目的とす
るところは、比較的簡単な構成により、温度変化の影響
がなく、しかも、応答速度が速くなり、消費動力も少な
くて済む軸間位相変更装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、駆動軸と被駆動軸との間に介装される差
動歯車機構を備え、前記被駆動軸の回転位相を前記差動
歯車機構により変更する軸間位相変更装置において、前
記差動歯車機構は、前記駆動軸により回転されるケース
と、このケース内に収納された複数の傘歯車とを有し、
前記傘歯車は、前記ケースに回転自在に支持された中間
傘歯車と、前記被回転軸と結合され、前記中間傘歯車と
噛合する出力傘歯車と、前記中間傘歯車と噛合し、回転
自在に設置された位相調整用傘歯車とを備え、前記位相
調整用傘歯車に結合されたウォームホイールと、このウ
ォームホイールに噛合するウォームと、このウォームに
前記被駆動軸側の回転位相を変更する回転力を付与する
回転駆動手段とを設けたことを特徴とする。

【００１２】上記軸間位相変更装置においては、前記回
転駆動手段は、前記駆動軸により回転される駆動傘歯車
と、この駆動傘歯車の両側でそれぞれ噛合する一対の從
動傘歯車と、バーリング機構を採用した前記ウォームの
回転軸と前記一対の從動傘歯車とを離接自在に結合する
一対の電磁クラッチとで構成することができる。

【００１３】

【作用】上記構成の軸間位相変更装置においては、駆動
軸と被駆動軸との間に介装された差動歯車機構は、駆動
軸により回転されるとケースと、このケース内に収納さ
れた複数の傘歯車とを有し、傘歯車は、前記ケースに回
転自在に支持された中間傘歯車と、被回転軸と結合さ
れ、中間傘歯車と噛合する出力傘歯車と、中間傘歯車と
噛合し、回転自在に設置された位相調整用傘歯車とを備
え、位相調整用傘歯車に結合されたウォームホイール
と、このウォームホイールに噛合するウォームと、この
ウォームに被駆動軸側の回転位相を変更する回転力を付
与する回転駆動手段とを設けているので、被駆動軸側の
回転位相を変更しない場合には、駆動軸からケースおよ
び中間傘歯車，出力傘歯車を介して出力軸に回転力が伝
達される。

【００１４】このとき、位相調整用傘歯車には、ウォー
ムに噛合したウォームホイールが結合されているので、
位相調整用傘歯車は、非回転状態になる。一方、非駆動
軸側の回転位相を変更する際には、回転駆動手段を介し
てウォームに回転を与えると、ウォームの回転がウォー
ムホイールを介して位相調整用傘歯車に伝達され、この
傘歯車が中間傘歯車を介して出力歯車に連結されている
ので、回転駆動手段の回転力が出力歯車に伝達され、こ
の回転力により被駆動軸側の回転位相を変更することが
できる。

【００１５】請求項２の構成によれば、回転駆動手段
が、駆動軸により回転される原動傘歯車と、この原動傘
歯車の両側でそれぞれ噛合する一対の從動傘歯車と、ウ
ォームの回転軸と前記一対の從動傘歯車とを離接自在に
結合する一対の電磁クラッチとで構成されているので、
油圧によらず被駆動軸側の回転位相を変更することがで
きる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添附図
面を参照して詳細に説明する。図１および図２は、本発
明にかかる軸間位相変更装置の一実施例を示している。
同図に示す軸間位相変更装置は、本発明を内燃機関のク
ランク軸により回転駆動されているアイドラー軸（駆動
軸）とカム軸（被駆動軸）との間に設置して、カム軸側
の回転位相を内燃機関の運転状態に応じて変更する場合
に適用したものを例示している。

【００１７】軸間位相変更装置は、平面的に見てほぼ平
行に配置されたアイドラー軸１０とカム軸１１との間に
介装された差動歯車機構１２を有している。差動歯車機
構１２は、一端が開口した中空筒状のケース１２ａと、
このケース１２ａ内に収納された４個の傘歯車１２ｂ〜
１２ｅとを有している。４個の傘歯車１２ｂ〜１２ｅの
うち、対向する２個の中間傘歯車１２ｃ，１２ｅがケー
ス１２ａに対して、ベアリングを介装することにより回
転自在に支持されている。

【００１８】中間傘歯車１２ｃ，１２ｅと両端側で噛合
する出力傘歯車１２ｂには、カム軸１１の端部が結合さ
れている。また、この出力傘歯車１２ｂと対向する位置
にあって、中間傘歯車１２ｃ，１２ｄと両端側で噛合す
る位相調整用傘歯車１２ｄは、ケース１２ａの開口端に
ベアリングを介在させて回転可能に装着されるととも
に、その軸部１２ｆは回転可能に車体側に支持されてい
る。

【００１９】ケース１２ａの外周には、プーリ１２ｇが
一体に固設されていて、このプーリ１２ｇと、アイドラ
ー軸１０に固設されたアイドラプーリ１３との間には、
タイミングベルト１４が捲回されており、この構成によ
り、ケース１２ａは、アイドラー軸１０により回転させ
られる。なお、タイミングベルト１４は、内燃機関のク
ランク軸１９に固設されたタイミングプーリ２０とアイ
ドラプーリ１３および補器類を駆動する図外のプーリと
の間に捲回されている。

【００２０】一方、位相調整用傘歯車１２ｄの軸部１２
ｆの一端には、ウォームホイール１５が結合され、この
ウォームホイール１５には、ウォーム１６が噛合してい
る。そして。ウォーム１６には、カム軸１１の回転位相
を変更する際に回転力を付与する回転駆動手段１７が設
けられている。この実施例に示す回転駆動手段１７は、
アイドラー軸１０の一端に結合された原動傘歯車１７ａ
と、この原動傘歯車１７ａの両端側でそれぞれ噛合する
一対の從動傘歯車１７ｂ，１７ｃと、ウォーム１６の回
転軸１６ａと從動傘歯車１７ｂ，１７ｃとを離接自在に
結合する一対の電磁クラッチ１７ｄ，７ｅとから構成さ
れている。

【００２１】このように構成された歯車機構では、一対
の從動傘歯車１７ｂ，１７ｃがそれぞれ逆方向に原動傘
歯車１７ａにより回転されているので、一方の電磁クラ
ッチ１７ｄがカム軸１１の回転位相を進み側に変更させ
る進角用のものとなり、他方の電磁クラッチ１７ｅがカ
ム軸１１の回転位相を遅れ側に変更する遅角用のものと
なる。

【００２２】電磁クラッチ１７ｄ，１７ｅの作動は、電
子制御装置（ＥＣＵ）２１により行われ、電子制御装置
２１には、内燃機関の負荷をスロットルバルブの開度と
して検出するスロットルセンサ２２と、クランク軸１９
の回転数を検出する第１回転センサ２３と、カム軸１１
の回転位相を検出する第２回転センサ２４とが接続され
ている。

【００２３】電子制御装置２１は、スロットルセンサ２
２および第１回転センサ２３の出力信号から現在の内燃
機関の状態を検出し、内燃機関の運転状態に応じて予め
設定されているマップに基づいて、カム軸１１の位相を
求め、この求められた値に従って電磁クラッチ１７ｄ，
１７ｅの選択および位相の変更量を設定し、その出力信
号が電磁クラッチ１７ｄ，１７ｅに送出される。

【００２４】電子制御装置２１の出力信号により回転位
相が変更された場合には、その変更量が第２回転センサ
２４により検出され、その出力値が電子制御装置２１に
入力されているので、電子制御装置２１では、第２回転
センサ２４の検出値に基づいて、設定された位相の変更
が行われたか否かを確認する。次に、本実施例の軸間位
相変更装置において回転位相を変更する際の作動に付い
て説明する。本実施例の軸間位相変更装置では、まず、
クランク軸１９とカム軸１１との間に位相の変更を行わ
ない場合には、クランク軸１９と差動歯車機構１２のケ
ース１２ａとがタイミングベルト１４により連結されて
いるので、クランク軸１９の回転は、ケース１２ａに伝
達され、ケース１２ａが回転する。

【００２５】この場合、傘歯車１２ｂ〜１２ｅにおいて
は、歯車同士が噛合し、かつ、中間傘歯車１２ｃ，１２
ｅがケース１２ａに回転自在に支持されているので、こ
れらの傘歯車１２ｃ，１２ｅは回転するが、位相調整用
傘歯車１２ｄには、ウォーム１６と噛合したウォームホ
イール１５が結合されていて、この位相調整用傘歯車１
２ｄが非回転状態になる。

【００２６】このため、ケース１２ａの回転は、中間傘
歯車１２ｃ，１２ｅの回転を介して出力歯車１２ｂに伝
達され、この結果、カム軸１１がクランク軸１９の１／
２位相で回転することになる。一方、電磁クラッチ１７
ｄ，１７ｅを作動させてカム軸１１の位相を変更する際
には、電磁クラッチ１７ｄ，１７ｅのいずれか一方を作
動させると、從動傘歯車１７ｂ，１７ｃが、アイドラー
軸１０により原動傘歯車１７ａを介して常時回転させら
れているので、ウォーム１６の回転軸１６ａが從動傘歯
車１７ｂ，１７ｃにより直ちに回転させられる。

【００２７】このようにしてウォーム１６に回転が与え
られると、ウォーム１６の回転がウォームホイール１５
を介して位相調整用傘歯車１２ｄに伝達され、この傘歯
車１２ｄが中間傘歯車１２ｃ，１２ｄを介して出力歯車
１２ｂに連結されているので、回転力が出力歯車１２ｂ
に伝達され、この回転力によりカム軸１１の回転位相を
変更することができる。

【００２８】さて、以上のように構成された本実施例の
軸間位相変更装置によれば、油圧駆動によることなく、
カム軸１１側の位相の変更が行われるので、温度変化の
影響や応答速度の問題が回避されるとともに、位相変更
時の消費動力も非常に少なくなる。また、本実施例の位
相変更装置では、従来、回転力の伝達に使用されていた
差動歯車機構の傘歯車の一部を非回転状態にすることに
より、位相変更用に用いるようにしているので、構成が
簡単になるとともに、部品点数も少なくすることができ
る。

【００２９】なお、上記実施例では、ウォーム１６の回
転駆動手段１７として、電磁クラッチ１７ｄ，１７ｅと
傘歯車１７ａ〜１７ｃとを例示したが、本発明の実施は
これに限定されることはなく、例えば、ウォーム１６を
ステッピングモータなどで直接回転駆動することもでき
る。また、本発明の実施は内燃機関のクランク軸とカム
軸との間の回転位相を変更する場合に適用されるだけで
なく、軸間で位相の変更が必要な場合に適用することが
できる。

【００３０】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる軸間位相変更装置によれば、油圧を使用
することなく、被駆動軸側の位相を変更することが可能
なので、油圧駆動による各種の弊害を排除することがで
きるとともに、構成も簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる軸間位相変更装置の一実施例を
示す上面説明図である。

【図２】本発明にかかる軸間位相変更装置の一実施例を
示す正面説明図である。

【図３】従来の軸間位相変更装置の一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ アイドラー軸（駆動軸） １１ カム軸（被駆動軸） １２ 差動歯車機構 １２ａ ケース １２ｂ 出力傘歯車 １２ｃ 中間傘歯車 １２ｄ 位相調整用傘歯車 １２ｅ 中間傘歯車 １２ｇ プーリ １３ アイドラプーリ １４ タイミングベルト １５ ウォームホイール １６ ウォーム １７ 回転駆動手段 １９ クランク軸

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】 ケース１２ａの外周には、プーリ１２ｇ
が一体に固設されていて、このプーリ１２ｇと、アイド
ラー軸１０に固設されたアイドラプーリ１３との間に
は、タイミングベルト１４が捲回されており、この構成
により、ケース１２ａは、アイドラー軸１０を介してク
ランク軸１９により回転させれられる。 なお、タイミ
ングベルト１４は、内燃機関のクランク軸１９に固設さ
れたタイミングプーリ２０とアイドラプーリ１３および
補器類を駆動する図外のプーリとの間に捲回されてい
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動軸と被駆動軸との間に介装される差
   動歯車機構を備え、前記被駆動軸の回転位相を前記差動
   歯車機構により変更する軸間位相変更装置において、 前記差動歯車機構は、前記駆動軸により回転されるケー
   スと、このケース内に収納された複数の傘歯車とを有
   し、 前記傘歯車は、前記ケースに回転自在に支持された中間
   傘歯車と、前記被回転軸と結合され、前記中間傘歯車と
   噛合する出力傘歯車と、前記中間傘歯車と噛合し、回転
   自在に設置された位相調整用傘歯車とを備え、 前記位相調整用傘歯車に結合されたウォームホイール
   と、このウォームホイールに噛合するウォームと、この
   ウォームに前記被駆動軸側の回転位相を変更する回転力
   を付与する回転駆動手段とを設けたことを特徴とする軸
   間位相変更装置。
2. 【請求項２】 前記回転駆動手段は、前記駆動軸により
   回転される原動傘歯車と、この原動傘歯車の両側でそれ
   ぞれ噛合する一対の從動傘歯車と、バーリング機構を採
   用した前記ウォームの回転軸と前記一対の從動傘歯車と
   を離接自在に結合する一対の電磁クラッチとからなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の軸間位相変更装置。