JPH11141314A

JPH11141314A - 回転位相制御装置

Info

Publication number: JPH11141314A
Application number: JP9307592A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Hasegawa; 泰明長谷川; Tsutomu Shimizu; 勉清水; Tsunehisa Okuda; 恒久奥田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 1999-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的簡単でコンパクトな構造によりなが
ら、カムプーリに対するカムシャフトの回転位相の変更
によるバルブタイミングの変更と、軸方向移動によるバ
ルブリフト量及び開弁期間の変更とを同時に行わせるこ
とができるようにする。【解決手段】回動制御手段であるモータ１０のステー
タ１１が入力部材であるカムプーリ３に連結されるとと
もに、上記モータ１０のロータ１３が、出力部材である
カムシャフト１に、変換機構２０を介して接続される。
この変換機構２０は、上記モータ１０の２部材の相対回
転をカムプーリ３に対するカムシャフト１の軸方向移動
と相対回転の両方の動きに変換するように構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのバルブ
タイミングの制御等に用いられる回転位相制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、入力部材に対する出力部材の
回転位相を制御する装置は、例えばエンジンのバルブタ
イミングの制御に用いられており、この場合、クランク
シャフトにより伝動手段を介して回転が伝達されるカム
シャフトにより吸気弁や排気弁が開閉作動されるように
なっている動弁機構において、クランクシャフトに連動
するタイミングプーリ等の入力部材と出力部材であるカ
ムシャフトとの間に回転位相制御装置が組み込まれてい
る。

【０００３】従来のこの種の装置として、例えば特開平
３−２０６３０７号公報には、ベルトを介してエンジン
出力軸に連結されたプーリと、このプーリに対し一定範
囲内で回転自在に支持されてカムシャフトに連結された
スリーブと、このプーリ、スリーブのうちの一方に設け
られた電磁マグネットと、他方に設けられたアーマチュ
アと、上記電磁マグネットを車両の運転状態に応じて通
電制御する制御装置とを備えたものが示されている。こ
の構造によると、上記電磁マグネットに通電されたと
き、アーマチュアが電磁マグネットに引き付けられるこ
とにより、上記プーリとスリーブとが非通電時の位置関
係に対して一定回転角度だけ相対回転することにより、
カムシャフトの回転位相が変更される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に示された従
来の装置では、入力部材（プーリ）に対する出力部材
（カムシャフト）の相対回転による回転位相の変更のみ
が可能にされ、つまりカムシャフトで駆動されるバルブ
の開閉タイミングの変更のみが可能とされているが、回
転位相以外にも出力部材等の動作状態を変更することが
望まれ場合があり、例えば、カムシャフトにより駆動さ
れるバルブのリフト量や開弁期間を変更することが望ま
れる場合がある。そのための構造としては、カムシャフ
トを軸方向移動可能にし、このカムシャフトにテーパー
状のカムを設けること等でカムシャフトの軸方向移動に
応じてバルブリフト量及び開弁期間を変更可能とする機
構を備えるとともに、上記カムシャフトを軸方向移動さ
せるため駆動機構を備えるようにしたものが考えられて
いる。

【０００５】ところが、バルブタイミング変更のために
回転位相を制御する装置と、バルブリフト量や開弁期間
を変更する装置とは別個に開発されており、これらを併
用するとしても、カムシャフトの回転位相変更のための
駆動機構と軸方向移動のための駆動機構とをカムシャフ
トの一端側と他端側とに個々に設けるという程度のこと
が考えられるにすぎず、このようにすると動弁系の大型
化、重量増大、コストアップ等の不都合を招く。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑み、比較的簡単
でコンパクトな構造によりながら、入力部材に対する出
力部材の回転位相の変更と軸方向移動とを同時に行わせ
ることができる回転位相制御装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、互いに相対回転可能な２部材を備えた回
動制御手段により入力部材と出力部材との間の回転位相
を変更可能とした回転位相制御装置において、上記回動
制御手段の２部材のうちの一方が入力部材に接続される
とともに、該２部材のうちの他方が上記出力部材に変換
機構を介して接続され、該変換機構は、上記回動制御手
段の２部材の相対回転を入力部材に対する出力部材の軸
方向移動と相対回転の両方の動きに変換するように構成
されているものである。

【０００８】この構成によると、上記回動制御手段の２
部材が相対回転するように駆動されることにより、上記
変換機構を介し、入力部材に対する出力部材の軸方向移
動と相対回転が同時に行われる。つまり、出力部材の軸
方向移動のための機構と回転位相変更のための機構とが
個別に設けられるのではなく、共通の機構によって両方
の動きが達成される。

【０００９】この発明において、上記変換機構は、例え
ば、上記回動制御手段の２部材の相対回転方向の力を軸
方向力に変換して出力部材に伝える中間部材を有すると
ともに、入力部材側と出力部材側とをヘリカルスプライ
ンもしくはスパイラル溝を介して係合することにより、
上記中間部材を介して出力部材に加えられる軸方向力に
応じて出力部材を入力部材に対して軸方向に移動させつ
つ相対回転するように構成されている。このようにする
と、上記変換機構により、出力部材の軸方向移動及び相
対回転の両方の動きへの変更がスムーズに行われる。

【００１０】上記中間部材は、上記回動制御手段の一方
の部材に軸方向移動可能に保持されたボールナットと、
上記回動制御手段の他方の部材に連結されて上記ボール
ナット螺合するボールねじ軸とからなり、上記ボールナ
ットと出力部材とが軸方向に一体的に移動するように連
結されているものであることが好ましい。このようにす
ると、上記ボール及びボールナットでトルクが増大され
るので、上記回動制御手段の駆動トルクが軽減される。

【００１１】上記回動制御手段は、例えば、互いに相対
回転可能な２部材として界磁用コイルが配列された部材
と永久磁石が配列された部材とを有する電動モータから
なり、駆動時に上記コイルへ通電することにより上記２
部材が相対回転し、駆動停止時に上記永久磁石の磁力に
より上記２部材の相対回転を阻止するための保持力が与
えられるように構成されている。このようにすると、上
記モータの駆動により入力部材に対する出力部材の軸方
向移動及び相対回転が行われ、モータの駆動が停止され
たときには上記永久磁石による保持力で入力部材に対す
る出力部材の軸方向位置及び位相が一定に保たれる。

【００１２】このように回動制御手段が電動モータから
なる場合に、界磁用コイルが配列された部材と永久磁石
が配列された部材との相対回転量を検出する回転量検出
手段を備えるとともに、この回転量検出手段の出力に基
づいて出力部材の軸方向移動量を求め、この軸方向移動
量に応じて上記モータをフィードバック制御する手段を
備えていれば、入力部材に対する出力部材の軸方向移動
及び相対回転のための制御が簡単に、かつ精度よく行わ
れる。

【００１３】上記回動制御手段は、相対回転可能な２部
材として油圧室を構成するケーシング部分とその内部に
位置するロータ部分とを有する油圧モータからなるもの
であってもよい。

【００１４】また、本発明はエンジンの動弁機構に適用
されることが効果的であり、この場合、入力部材は伝動
部材を介してエンジンのクランクシャフトに連結し、出
力部材はエンジンの動弁用のカムシャフトであり、この
カムシャフトとこれにより駆動されるバルブとの間に、
カムシャフトの軸方向移動に応じてバルブリフト量及び
開弁期間の少なくとも一方を変更するバルブリフト可変
機構が設けられているものとすればよい。このようにす
ると、カムシャフトの軸方向移動によりバルブリフト量
及び開弁期間の少なくとも一方が変更されるとともに、
入力部材に対するカムシャフトの相対回転によりバルブ
タイミングが変更される。

【００１５】エンジンの動弁機構に適用される場合にお
いて、カム軸方向における一方向のスラスト荷重が他方
向のスラスト荷重よりも大きくなるように設定されると
ともに、カム軸方向における上記他方向にカム軸を付勢
する付勢手段が設けられていれば、バルブ駆動時にカム
シャフトに作用する反力等によるスラスト荷重が軽減さ
れ、出力部材の軸方向移動及び回転位相を一定に保って
おくときの保持トルクやこれを解除する駆動トルクを小
さくすることができる。

【００１６】上記バルブリフト可変機構は、例えば、カ
ムシャフトに設けられたカムがテーパー状カム面を有
し、カムシャフトの軸方向移動に応じて上記テーパー状
カム面の範囲内でカムと従動部材との接触位置が変化す
ることによりバルブリフト量が変化するように構成され
ている。この場合にカム軸方向における一方向のスラス
ト荷重が大きくなる。

【００１７】また、入力部材がタイミングベルトを介し
てエンジンのクランクシャフトに連結されるタイミング
プーリ、出力部材がエンジンの動弁用のカムシャフトで
あるエンジンの動弁機構に適用される場合であって、回
動制御手段が電動モータである場合に、モータの界磁用
コイルが配列された部材が上記タイミングプーリに連結
され、該部材の内方に永久磁石が配列された部材が配置
されるとともに、上記タイミングプーリの内方にカムシ
ャフトの先端部と上記変換機構とが配置されているもの
であることが好ましい。このようにすると、上記回動制
御手段を構成する電動モータの一方の部材がタイミング
プーリと一体化されるとともに、これらの内方にモータ
の他方の部材及び上記変換機構がコンパクトに組み込ま
れる。

【００１８】また、入力部材としてのタイミングプーリ
の内方にタイミングプーリと一体の筒軸部分が設けら
れ、この筒軸部分の外周側がエンジン本体に軸支され、
かつ、この筒軸部分の端部にカムシャフトが挿通される
とともに、上記変換機構の少なくとも一部がタイミング
プーリの内方で、かつ、タイミングプーリの幅の範囲内
に収まるように配置されているものであることが好まし
い。このようにすると、タイミングプーリがエンジン本
体により安定よく支持されるとともに、タイミングプー
リの内方でカムシャフトが挿通される部分の周囲のスペ
ースに、エンジン本体に軸支される部分及び変換機構の
少なくとも一部がコンパクトに配置される。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は本発明の装置の一実施形態を概略
的に示す。この図に示す例では、エンジンの動弁機構に
組み込まれるバルブタイミング可変装置に適用されてお
り、１はエンジン本体５（図２参照）に回転自在に支承
されたカムシャフトであって、回転に伴ってバルブ２
（吸気弁または排気弁）を開閉作動するようになってい
る。カムシャフト１の端部周囲にはタイミングプーリ
（歯付プーリ）からなるカムプーリ３が位置し、カムプ
ーリ３は図外のクランクシャフトの端部に設けられたク
ランクプーリにタイミングベルトを介して接続されてい
る。この例ではカムシャフト１が出力部材、カムプーリ
３が入力部材に相当する。

【００２０】上記カムシャフト１の端部には、同心状に
配置されて互い相対回転可能な２部材を備えた回動制御
手段と、この回動制御手段の２部材の相対回転をカムプ
ーリ３に対するカムシャフト１の軸方向移動と相対回転
の両方の動きに変換する変換機構２０とが設けられ、こ
れら回転制御手段及び変換機構２０により回転位相制御
装置が構成されている。

【００２１】当実施形態では上記回動制御手段が電動モ
ータ１０からなり、その相対回転可能な２部材のうちの
一方であるステータ１１がカムプーリ３に接続されると
ともに、上記２部材のうちの他方であるロータ１３が上
記変換機構２０を介してカムシャフト１に接続されてい
る。上記変換機構２０は、モータ１０の２部材の相対回
転方向の力を軸方向力に変換する中間部材として、ボー
ルねじ軸２１及びボールナット２２を有するとともに、
入力部材側と出力部材側とに相対応するヘリカルスプラ
イン２８を有している。

【００２２】上記カムシャフト１とバルブ２との間に
は、カムシャフト１の軸方向移動に応じてバルブリフト
量及び開弁期間の少なくとも一方を変更するバルブリフ
ト可変機構３０が設けられている。

【００２３】また、上記モータ１０はコントロールユニ
ット（ＥＣＵ）７により制御され、このコントロールユ
ニット７には後記ポテンショメータ１９からの信号が入
力されるようになっている。

【００２４】上記回動制御手段としてのモータ１０及び
変換機構２０の具体的構造を図２及び図３により説明す
る。

【００２５】上記モータ１０はブラシレスＤＣモータと
しての構成を備えており、そのステータ１１には界磁用
の３相のステータコイル１２が巻装され、ロータ１３に
は永久磁石１４が設けられている。図３に示す例では１
２極の磁極を構成するようにステータコイル１２及び永
久磁石１４がステータ１１及びロータ１３に配設されて
いる。

【００２６】上記ステータ１１はカムプーリ３にボルト
等で一体的に連結され、このステータ１１の内方にロー
タ１３が同心状に配置されて、ロータ１３とステータ１
１が径方向内外に対向している。上記ステータ１１の前
方にはエンジン本体５に固定された外カバー１５が配置
されており、ロータ１３の中心部から前方に向けて突設
された軸部１３ａが上記カバー１５にベアリング１６を
介して回転自在に支承されている。ステータ１１の前端
にはドーナツ板状の内カバー１７が固着され、この内カ
バー１７と上記カバー１５とにスリップリング１８が設
けられ、このスリップリング１８を介してステータコイ
ル１２への通電が行われるようになっている。

【００２７】また、モータ１０には上記ステータ１１と
ロータ１３との相対回転量を検出する回転量検出手段と
してのポテンショメータ１９が設けられている。このポ
テンショメータ１９は、上記内カバー１７の側面に設け
られた接点部分１９ａと、ロータ１３に取り付けられて
上記接点部分１９ａに接触する検出子１９ｂとで構成さ
れている。

【００２８】上記ロータ１３の中心部には、ロータ１３
に一体に連設されたボールねじ軸２１が配置されてい
る。このボールねじ軸２１にボールを介して螺合するボ
ールナット２２は、上記ステータ１１に連設されたナッ
トガイド２３にスプライン２４を介して軸方向移動可能
に保持されるとともに、ボールナット２２とカムシャフ
ト１とに跨って取り付けられた連結スリーブ２５を介し
てカムシャフト１に連結され、ボールナット２２とカム
シャフト１とが軸方向に一体的に移動し得るようになっ
ている。カムシャフト１の先端部にはボールねじ軸２１
を遊挿する軸方向穴２６が形成されている。

【００２９】また、上記カムプーリ３の内方には連結壁
３ａを介して筒軸部分３ｂが連設され、この筒軸部分３
ｂの外周側がエンジン本体５にベアリング２７を介して
回転自在に軸支されるとともに、この筒軸部分３ｂの内
部にカムシャフト１が挿通されており、この筒軸部分３
ｂの内周とカムシャフト１の外周とに、互いに係合する
ヘリカルスプライン２８が設けられている。

【００３０】このようにしてカムプーリ３がエンジン本
体５に軸支されることにより、カムプーリ３及びこれに
連結されたステータ１１等が安定良く支持される。そし
て、上記筒軸部分３ｂの後半部はエンジン本体５に突入
し、筒軸部分３ｂの前半部とその周囲のベアリング２７
及び変換機構２０の一部はカムプーリ３の内方で、か
つ、このカムプーリ３の幅の範囲内に配置され、変換機
構２０の他部とロータ１３はカムプーリ３に連結された
ステータ１１の内方に配置されており、このような配置
により、回動制御手段及び変換機構を構成する部材がカ
ムプーリ３及びカムシャフト１に対してコンパクトに組
み込まれ、エンジン本体５からのオーバーハングが極力
小さくされている。

【００３１】また、上記ボールねじ軸２１の基部には上
記ボールナット２２が前進時に当接するストッパー２９
が設けられ、このストッパー２９によりカムシャフト１
の最大前進位置が規制される一方、上記筒軸部分３ｂの
前端によりカムシャフト１の最大後退位置が規制される
ようになっている。

【００３２】次に、バルブリフト可変機構３０の具体的
構造を図４により説明する。この図に示すバルブリフト
可変機構３０は、カムシャフト１に設けられた駆動カム
３１と、この駆動カム３１とバルブ２との間に介在する
揺動カム３４とを有している。上記駆動カム３１は軸方
向に所定長さを有し、その外周面にはテーパー状カム面
３２が形成されている。すなわち、駆動カム３１には、
所定半径のベース部と径方向外方に突出するノーズ部と
が周方向に連続して設けられるが、そのノーズ部を形成
する面３２がカムの長さ方向全域にわたり所定の傾斜角
をもってテーパー状に傾斜した形状となっている。

【００３３】一方、上記揺動カム３４は、一端側が揺動
カム軸３３に支承されるとともに、この部分から側方に
突出して上記駆動カム３１とバルブ２とに間に介在する
突出部分を有し、この突出部分の上面側に上記駆動カム
３１のテーパー状カム面３２に摺接するカムフォロア部
３５が形成されるとともに、突出部分の下面側にバルブ
２の上端に摺接するカム部３６が形成されている。

【００３４】そして、上記駆動カム３１の回転に伴い上
記揺動カム３４が揺動カム軸３３を中心に揺動し、その
揺動に応じてバルブ２が開閉作動されるようになってお
り、カムシャフト１の軸方向移動により駆動カム３１の
テーパー状カム面３２と揺動カム３４のカムフォロア部
３５との摺接位置が軸方向に変化すると、揺動カム３４
の揺動量が変化することにより、バルブ２のリフト量及
び開弁期間が変化するようになっている。

【００３５】このバルブリフト可変機構３０においては
バルブ駆動中にバルブスプリング３７等による反力が駆
動カム３１のテーパー状カム面３２に作用することによ
り、スラスト荷重がカム軸方向の一方向に大きく作用す
るが、このスラスト荷重に対してこれを打ち消す方向
（カム軸方向の他方向）にカムシャフト１を付勢すべ
く、図２中に示すように付勢手段としてのスプリング３
８がカムシャフト１とエンジン本体５との間に設けられ
ている。すなわち、上記反力によるスラスト荷重がエン
ジン前方（図１で左方）に向けて作用するように駆動カ
ム３１のテーパー状カム面３２の傾斜方向が設定される
とともに、カムシャフト１に対する付勢力がエンジン後
方に向けて作用するようにスプリング３８が配置されて
いる。

【００３６】以上のような当実施形態の装置によると、
バルブリフト特性及び回転位相が変更されるときには、
ステータコイル１２への通電により、ロータ１３がステ
ータ１１に対して相対回転するようにモータ１０が駆動
される。これに伴い、変換機構２０のボールねじ軸２１
の回転によりボールナット２２及びカムシャフト１が軸
方向に移動し、かつ、カムプーリ３に連設された筒軸部
分３ｂとカムシャフト１とがヘリカルスプライン２８を
介して係合していることにより、カムシャフト１が軸方
向に移動するにつれてカムプーリ３に対して相対回転す
る。

【００３７】そして、このようなカムシャフト１の軸方
向移動とカムプーリ３に対する相対回転とにより、バル
ブリフト特性及びバルブタイミングの双方が変更され、
例えば図５中に符号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…Ｖｎで示すよう
にバルブ作動の特性（バルブリフト量、開弁期間及び開
閉タイミング）が変更される。

【００３８】すなわち、カムシャフト１の軸方向移動に
応じ、バルブリフト可変機構３０において駆動カム３１
のテーパー状カム面３２と揺動カム３４のカムフォロア
部３５との摺接位置が軸方向にずれることにより、バル
ブリフト特性（バルブリフト量及び開弁期間）が変更さ
れるが、これだけでは図５中の二点鎖線のように、バル
ブリフト量が増減されるとともに一定時期を中心として
開弁期間が拡縮される（開タイミングと閉タイミングが
逆方向に同等に変化する）といった特性の変更が行われ
るにとどまる。

【００３９】これに対し、当実施形態では、上記バルブ
リフト特性の変更に加えて回転位相変更によるバルブタ
イミングの変更も行われることにより、例えば図５中に
実線で示すように、開弁期間を変えつつ開タイミングを
揃えるように回転位相を調整することで閉タイミングを
大きく変化させるようにすることができる等、要求され
る特性が得られるように開弁期間の変化とバルブタイミ
ングの変化との関係を調整しておくことができる。そし
て、変更機構２０におけるヘリカルスプラインの傾きや
バルブリフト可変機構３０における駆動カム３１のテー
パー状カム面３２の角度等の設定により上記開弁期間の
変化とバルブタイミングの変化との関係を任意に調整す
ることができ、設計自由度が高められる。

【００４０】また、上記バルブリフト特性及び回転位相
を変更するための構造として電動モータ１０及び変換機
構２０が設けられ、モータ１０の回転がボールねじ軸２
１及びボールナット２２で軸方向の動きに変えられてか
らさらにヘリカルスプライン２８で軸方向と回転方向の
双方の動きに変えられるようにしているため、上記ボー
ルねじ軸２１等で駆動トルクが増大され、比較的小さい
モータ駆動力でバルブリフト特性及び回転位相の変更が
可能となる。

【００４１】一方、バルブリフト特性及び回転位相が変
更される時以外は、モータ１０の駆動が停止され、永久
磁石１４によりロータ１３とステータ１１との相対回転
が阻止されることにより、カムプーリ３、モータ１０を
構成する各部材、変換機構２０を構成する各部材及びカ
ムシャフト１が一体的に回転し、カムプーリ３の回転が
そのままカムシャフト１に伝達される。この場合に、当
実施形態では、バルブ駆動中の反力によってカムシャフ
ト１に作用するスラスト荷重に対してこれを打ち消す方
向にカムシャフト１を付勢するスプリング３８が設けら
れていることにより、上記相対回転を阻止するために必
要な永久磁石１４による保持力が軽減される。

【００４２】この作用を図６を参照しつつ説明すると、
上記カムシャフト１にはバルブ駆動中の反力が駆動カム
３１のテーパー状カム面３２を介してスラスト荷重とし
て作用し、それに応じてモータ１０のロータ１３にトル
クＴＡが加わり、このトルクＴＡはバルブリフト量が大
きくなるにつれて増大する。そして、上記スプリング３
８を有しない場合は、上記スラスト荷重に応じたトルク
の最大値Ｔ１が比較的大きくなり、それに抗して上記相
対回転を阻止するには永久磁石１４の磁力による保持ト
ルクＴｈ１を上記最大値Ｔ１よりも大きくする必要があ
る。これに対し、上記スプリング３８を設けると、その
付勢力に応じたトルク分ＴＯだけロータ１３に加わるト
ルクの最大値Ｔ２が小さくなり、それに対応して保持ト
ルクＴｈ２を小さくし得る。

【００４３】このように保持トルクが小さくなれば、モ
ータ駆動時に保持トルク解除に必要な電流値が小さくな
り、モータの消費電力がより一層節減される。

【００４４】また、バルブリフト特性及び回転位相を運
転状態に応じて変更する制御としては、上記コントロー
ルユニット７によりポテンショメータ１９でモータ１０
のステータ１１に対するロータ１３の相対回転量が検出
され、この相対回転量とボールねじ軸２１、ボールナッ
ト２２の諸元とからカムシャフトの軸方向移動量が求め
られ、これが運転状態に応じた目標値となるようにモー
タ１０の駆動量がフィードバック制御される。この場
合、上記相対回転量はカムシャフト１の軸方向移動量と
比べて大きいため、軸方向移動量を検出するセンサから
の信号で制御を行うような場合よりも精度が高められ
る。

【００４５】なお、本発明の装置の具体的構造は上記実
施形態に限定されず、支承変更可能である。

【００４６】例えば、上記実施形態ではカムシャフト１
とカムプーリ１に連設された筒軸部分３ｂとに互いに係
合するヘリカルスプライン２８が形成されているが、こ
のヘリカルスプライン２８の替わりにスパイラル溝を形
成してもよい。

【００４７】また、回転位相制御装置は、上記電動モー
タ１０の替わりに、相対回転可能な２部材として油圧室
を構成するケーシング部分とその内部に位置するロータ
部分とを有する油圧モータにより構成してもよく、この
場合、ケーシング部分をカムプーリに連結するととも
に、ロータ部分を変換機構を介してカムシャフトに連結
すればよい。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明は、互いに相対回転
可能な２部材を備えた回動制御手段の一方の部材が入力
部材に接続されるとともに、この回動制御手段の他方の
部材が出力部材に変換機構を介して接続され、この変換
機構により、回動制御手段の２部材の相対回転が入力部
材に対する出力部材の軸方向移動と相対回転の両方の動
きに変換されるようになっているため、上記回動制御手
段の駆動により入力部材に対する出力部材の回転位相の
変更と軸方向移動とを同時に行わせることができる。従
って、回転位相変更のための駆動機構と軸方向移動のた
めの駆動機構とを個別に設けるようにしたものと比べる
と、構造が簡単になり、コンパクト化、軽量化に有利と
なる。

【００４９】そして、とくにエンジンの動弁装置に適用
され、回動制御手段の駆動に応じて出力部材であるカム
シャフトの回転位相の変更及び軸方向移動が行われるれ
るとともに、その軸方向移動に応じ、カムシャフトとバ
ルブとの間に設けられたバルブリフト可変機構によりバ
ルブリフト量及び開弁期間の少なくとも一方が変更され
るようにしておけば、バルブリフト量や開弁期間とバル
ブタイミングとを同時に変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による回転位相制御装置の
概略図である。

【図２】上記回転位相制御装置の具体的構造を示す断面
図である。

【図３】上記回転位相制御装置に組み込まれているモー
タの正面図である。

【図４】バルブリフト可変機構の具体的構造を示す斜視
図である。

【図５】バルブリフト特性及びバルブタイミングの変更
の一例を示す図である。

【図６】スラスト荷重と保持トルクとの関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１カムシャフト２バルブ３カムプーリ１０モータ１１ステータ１２ステータコイル１３ロータ１４永久磁石２０変換機構２１ボールねじ軸２２ボールナット２８ヘリカルスプライン３０バルブリフト可変機構３８スプリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに相対回転可能な２部材を備えた回
動制御手段により入力部材と出力部材との間の回転位相
を変更可能とした回転位相制御装置において、上記回動
制御手段の２部材のうちの一方が入力部材に接続される
とともに、該２部材のうちの他方が上記出力部材に変換
機構を介して接続され、該変換機構は、上記回動制御手
段の２部材の相対回転を入力部材に対する出力部材の軸
方向移動と相対回転の両方の動きに変換するように構成
されていることを特徴とする回転位相制御装置。
【請求項２】上記変換機構は、上記回動制御手段の２
部材の相対回転方向の力を軸方向力に変換して出力部材
に伝える中間部材を有するとともに、入力部材側と出力
部材側とをヘリカルスプラインもしくはスパイラル溝を
介して係合することにより、上記中間部材を介して出力
部材に加えられる軸方向力に応じて出力部材を入力部材
に対して軸方向に移動させつつ相対回転させるように構
成されていることを特徴とする請求項１記載の回転位相
制御装置。
【請求項３】上記中間部材は、上記回動制御手段の一
方の部材に軸方向移動可能に保持されたボールナット
と、上記回動制御手段の他方の部材に連結されて上記ボ
ールナット螺合するボールねじ軸とからなり、上記ボー
ルナットと出力部材とが軸方向に一体的に移動するよう
に連結されていることを特徴とする請求項２記載の回転
位相制御装置。
【請求項４】上記回動制御手段は、互いに相対回転可
能な２部材として界磁用コイルが配列された部材と永久
磁石が配列された部材とを有する電動モータからなり、
駆動時に上記コイルへの通電により上記２部材が相対回
転し、駆動停止時に上記永久磁石の磁力により上記２部
材の相対回転を阻止するための保持力が与えられるよう
に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれかに記載の回転位相制御装置。
【請求項５】界磁用コイルが配列された部材と永久磁
石が配列された部材との相対回転量を検出する回転量検
出手段を備えるとともに、この回転量検出手段の出力に
基づいて出力部材の軸方向移動量を求め、この軸方向移
動量に応じて上記モータをフィードバック制御する手段
を備えることを特徴とする請求項４記載の回転位相制御
装置。
【請求項６】上記回動制御手段は、相対回転可能な２
部材として油圧室を構成するケーシング部分とその内部
に位置するロータ部分とを有する油圧モータからなるこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転
位相制御装置。
【請求項７】入力部材は伝動部材を介してエンジンの
クランクシャフトに連結され、出力部材はエンジンの動
弁用のカムシャフトであり、このカムシャフトとこれに
より駆動されるバルブとの間に、カムシャフトの軸方向
移動に応じてバルブリフト量及び開弁期間の少なくとも
一方を変更するバルブリフト可変機構が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の回
転位相制御装置。
【請求項８】カム軸方向における一方向のスラスト荷
重が他方向のスラスト荷重よりも大きくなるように設定
されるとともに、カム軸方向における上記他方向にカム
軸を付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とす
る請求項７記載の回転位相制御装置。
【請求項９】カムシャフトに設けられたカムがテーパ
ー状カム面を有し、カムシャフトの軸方向移動に応じて
上記テーパー状カム面の範囲内でカムと従動部材との接
触位置が変化することによりバルブリフト量が変化する
ようにバルブリフト可変機構が構成されていることを特
徴とする請求項８記載の回転位相制御装置。
【請求項１０】入力部材はタイミングベルトを介して
エンジンのクランクシャフトに連結されるタイミングプ
ーリ、出力部材はエンジンの動弁用のカムシャフトであ
り、電動モータの界磁用コイルが配列された部材が上記
タイミングプーリに連結され、該部材の内方に永久磁石
が配列された部材が配置されるとともに、上記タイミン
グプーリの内方にカムシャフトの先端部と上記変換機構
とが配置されていることを特徴とする請求項４記載の回
転位相制御装置。
【請求項１１】入力部材としてのタイミングプーリの
内方にタイミングプーリと一体の筒軸部分が設けられ、
この筒軸部分の外周側がエンジン本体に軸支され、か
つ、この筒軸部分の内部にカムシャフトが挿通されると
ともに、上記変換機構の少なくとも一部がタイミングプ
ーリの内方で、かつ、タイミングプーリの幅の範囲内に
収まるように配置されていることを特徴とする請求項７
乃至１０のいずれかに記載の回転位相制御装置。