JPH11280422A

JPH11280422A - バルブタイミング可変装置

Info

Publication number: JPH11280422A
Application number: JP7960198A
Authority: JP
Inventors: Tsunehisa Okuda; 恒久奥田; Yasuaki Hasegawa; 泰明長谷川; Toshihide Yamamoto; 寿英山本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2018-03-26
Also published as: JP3785797B2

Abstract

(57)【要約】【課題】遊星歯車機構を有したバルブタイミング可変
装置において、組付性およびメンテナンス性を向上させ
る。【解決手段】カムプーリ２とカムシャフト１との遊星
歯車機構１０を介設し、クランクシャフトの回転を遊星
歯車機構１０を介してカムシャフト１に伝動させつつ、
電動モータ３０により遊星歯車機構１０のサンギヤ１１
を回転駆動させることによりカムプーリ２に対するカム
シャフト１の位相を変化させるようにした。カムプーリ
２はキャリア１２の外周側にベアリング２０ａ，２０ｂ
を介して回転自在に一体に設けた。そして、このカムプ
ーリ２にリングギヤ１４を締結固定することによりカム
プーリ２、キャリア１２及びリングギヤ１４を一体化し
た。キャリア１２には、サンギヤ１１の受入れ部分とし
ての小径部とカムシャフト１の取付け部分としての大径
部を前後に有する貫通孔１６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの動弁機
構に組み込まれ、バルブタイミングの制御に用いられる
バルブタイミング可変装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のバルブタイミング可変装置の一
例として、従来、特開平４−２３２３１２号公報に開示
されるような装置が知られている。

【０００３】この装置では、カムシャフトとカムプーリ
（駆動輪）との間に、サンギヤとプラネタリキャリアに
支持されたプラネタリギヤとリングギヤとからなる遊星
歯車機構が設けられ、そのリングギヤにカムプーリが連
設され、プラネタリキャリアがカムシャフトに連結され
るとともに、サンギヤに連設されたスリーブの後端に駆
動力導入用ギヤが設けられ、一方、エンジン本体にモー
タが設置され、このモータ軸に、上記駆動力導入用ギヤ
に噛合するウォームが設けられている。そして、サンギ
ヤが停止されているときに、カムプーリに対してカムシ
ャフトが一定の減速比で回転し、上記モータの駆動によ
りウォーム等を介してサンギヤが駆動されると、カムシ
ャフトの位相が変化するようになっている。

【０００４】また、上記のようなバルブタイミング可変
装置の改良として、モータを上記遊星歯車機構と同軸上
に配置し、該モータのステータ側をエンジンに連結固定
する一方、ロータ側を減速機構を介して上記サンギヤに
接続するようにしたバルブタイミング可変装置も開発さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のバ
ルブタイミング可変装置は、遊星歯車機構を用いた省ス
ペースな構成であり、エンジンのコンパクト化への貢献
度は大きい。

【０００６】しかし、構成自体が複雑であるため、例え
ば、エンジンへの組付けや、モータの交換、あるいはカ
ムプーリまたはカムスプロケットに装着されているベル
トまたはチェーンの交換等のメンテナンス作業において
は、多数の部品を決められた順序で取外さなければなら
ない等、組付性やメンテナンス性が必ずしも良くないと
いう欠点がある。そのため、この種のバルブタイミング
装置においては、組付性やメンテナンス性を向上させる
ことが要求されている。

【０００７】なお、組付性やメンテナンス性の向上を図
る場合、装置の細部にわたって合理的な構成を採用し、
これにより組付性等をより向上させ得るようにするのが
望ましい。

【０００８】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、遊星歯車機構を有したバルブタイミン
グ可変装置において、組立性およびメンテナンス性を向
上させることができるバルブタイミング可変装置を提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、伝動部材を介してクランクシャフトに駆
動連結される駆動輪とカムシャフトとの間に、サンギヤ
とプラネタリギヤを支持するプラネタリキャリアとリン
グギヤとから構成される遊星歯車機構が介設されるとと
もに、サンギヤに回転位相変更用駆動手段が接続され、
クランクシャフトの回転を遊星歯車機構を介してカムシ
ャフトに伝動させつつ駆動手段によるサンギヤの回転駆
動に応じて駆動輪に対するカムシャフトの位相を変化さ
せるように構成されたバルブタイミング可変装置におい
て、リングギヤおよびプラネタリキャリアの二部材が軸
受部材を介して内外に相対回転自在に一体に嵌装され、
これら二部材のうち外周側の部材に上記駆動輪が一体に
設けられている一方、内周側の部材に、カムシャフトに
対する固定部が設けられるとともにサンギヤの受入部が
一体に設けられ、固定部および受入部がそれぞれ上記カ
ムシャフトおよびサンギヤに対して脱着可能に構成され
ているものである（請求項１）。

【００１０】この装置によれば、リングギヤ、プラネタ
リキャリアおよび駆動輪が一体化されているので、これ
らを一体にカムシャフト、あるいはサンギヤを含む回転
位相変更用駆動手段に対して脱着することができる。そ
のため、エンジンに対するバルブタイミング可変装置の
組付性、あるいはメンテナンス性を向上させることが可
能となる。

【００１１】特に、回転位相変更用駆動手段を上記カム
シャフト方向における上記二部材の反カムシャフト側に
配置するとともに、エンジン本体に対して脱着可能に連
結固定するようにすれば（請求項２）、上記二部材をカ
ムシャフトに取付けたまま、エンジン本体に対して回転
位相変更用駆動手段を独立して脱着することが可能とな
る。そのため、上記駆動輪に装着されるベルト部材等の
伝動部材の脱着を容易に行うことが可能となる等、メン
テナンス性が向上する。

【００１２】また、請求項１又は２記載の装置におい
て、上記二部材のうち内周側の部材に対して上記カムシ
ャフトの端部をその軸方向に嵌入させた状態で固定する
ように上記固定部を構成するようにすれば（請求項
３）、カムシャフトに対して二部材を良好にセンタリン
グすることが可能となる。また、複数の軸受部材を介設
し易くなり上記駆動輪の支持構造を充実させ易くなる。

【００１３】さらに、上記各装置において、上記二部材
のうち内周側の部材の外周部分に軸受部材のカムシャフ
ト方向の移動を規制する突部を設けたり（請求項４）、
あるいは上記二部材のうち外周側の部材の内周部分に同
様の突部を設けるようにすれば（請求項５）、上記二部
材により軸受部材の移動を規制することができる合理的
な構成が達成される。

【００１４】また、請求項１乃至５のいずれかの装置に
おいて、サンギヤを支持する軸体を回転自在に支持する
軸受部を上記カムシャフトに設けるようにすれば（請求
項６）、回転位相変更用駆動手段の取付けが容易になり
組付性が向上する。

【００１５】なお、請求項１乃至６のいずれかの装置に
おいて、プラネタリキャリアをリングギヤの内周側に設
けるようにすれば（請求項７）、二部材をコンパクトな
構成とすることが可能となる。

【００１６】特に、請求項７記載の装置において、上記
プラネタリキャリアをカムシャフトに対して締結固定す
るとともに、この締結部をプラネタリキャリアの中心軸
回りにおいて各プラネタリギヤの間に設けるようにすれ
ば（請求項８）、締結部をプラネタリキャリアの中心部
分近傍に集結させたコンパクトな締結構造が達成され
る。

【００１７】なお、請求項７又は８記載の装置において
は、プラネタリキャリアをボルト部材によりカムシャフ
トに対して締結固定するとともに、プラネタリキャリア
の外周側に突出する中間部材を上記ボルト部材により共
締めし（請求項９）、これにより上記軸受部材のカムシ
ャフト方向への移動を規制して軸受部材の脱落を防止す
るようにしてもよい。

【００１８】また、請求項７乃至９のいずれかに記載の
装置において、プラネタリキャリアの外周側に軸受部材
を介して駆動輪を配設するとともに、この駆動輪の内周
側にリングギヤの少なくとも一部を嵌入させた状態で連
結するようにすれば（請求項１０）、リングギヤを良好
にセンタリングすることが可能となるばかりか、リング
ギヤにより軸受部材の移動を規制することもできるため
合理的な構成が達成される。

【００１９】なお、請求項７乃至１０のいずれかの装置
においては、上記二部材と回転位相用駆動手段との接続
部分からの異物の侵入等を防止するために、リングギヤ
におけるカムシャフト方向の端部に、該リングギヤをシ
ール部材を介して回転位相変更用駆動手段に接続可能と
する接続部を設けるのが望ましい（請求項１１）。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。

【００２１】図１は、本発明に係るバルブタイミング可
変装置の一例を示す断面図である。この図において、１
はエンジン本体（図示せず）に回転自在に支持されたカ
ムシャフト１であって、回転に伴ってバルブを開閉作動
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２が位置し、このカムプーリ２が図外のクランクシャ
フトに装着されたクランクプーリにタイミングベルト３
を介して接続されている。

【００２２】上記カムシャフト１の端部には、遊星歯車
機構１０と回転位相変更用駆動手段としての電動モータ
３０とが設けられ、これらがカムシャフト１およびカム
プーリ２と同軸上に配置されている。

【００２３】上記遊星歯車機構１０は、サンギヤ１１
と、複数箇のプラネタリギヤ１３を支持するプラネタリ
キャリア１２（以下、キャリア１２と略す）と、リング
ギヤ１４との３要素からなり、サンギヤ１１、キャリア
１２およびリングギヤ１４が同軸上に互いに回転可能に
配設されている。そして、リングギヤ１４にカムプーリ
２が、キャリア１２にカムシャフト１がそれぞれ連結さ
れている。

【００２４】電動モータ３０は、相対回転可能なロータ
３３とステータ３１を内外に備えており、ステータ３１
がケーシング３５およびブラケット４を介してエンジン
本体に連結固定されている。また、電動モータ３０のロ
ータ３３と遊星歯車機構１０のサンギヤ１１とが減速機
構を介して接続されている。上記減速機構は軸方向に移
動可能なスライド部材４４を有し、このスライド部材４
４に上記サンギヤ１１が連設されている。そして、後に
詳述するように、ロータ３３の回転がスライド部材４４
の軸方向移動に変換されるとともに、サンギヤ１１等が
ヘリカルギヤとされることにより、スライド部材４４の
軸方向移動が回転に変換されて遊星歯車機構１０に伝え
られるようになっている。

【００２５】以下、このバルブタイミング可変装置の具
体的な構成について詳述する。

【００２６】上記遊星歯車機構１０のキャリア１２は、
図２に示すように、前後（同図では左右）に小径部１６
ａおよび大径部１６ｂ（軸固定部）を具備した前後方向
の貫通孔１６を有しており、上記大径部１６ｂに上記カ
ムシャフト端部を嵌入した状態でカムシャフト１に取着
されている。そして、上記小径部１６ａの周囲に形成さ
れたボルト孔１７を介してボルト１８が前方側から挿入
され、カムシャフト１のねじ孔１９に螺合挿入されるこ
とにより、カムシャフト１に対してキャリア１２が連結
固定されている。このように上記キャリア１２にカムシ
ャフト１を嵌入した状態で両者を連結することにより、
カムシャフト１に対してキャリア１２がセンタリングさ
れている。

【００２７】上記ボルト孔１７は、図３に示すように、
小径部１６ａの周囲において各プラネタリギヤ１３の間
に介設されており、このように各プラネタリギヤ１３の
間のスペースを利用してキャリア１２とカムシャフト１
とを締結することで、貫通孔２０の近傍に締結位置を集
結させたコンパクトな締結構造が達成されている。

【００２８】上記キャリア１２の外周側には、上記カム
プーリ２が配設され、これが前後２つのベアリング２０
ａ，２０ｂを介してキャリア１２の外周側に回転自在に
支持されている。そして、カムプーリ２の前端部にリン
グギヤ１４が一体に締結固定され、このリングギヤ１４
がプラネタリギヤ１３に噛合している。

【００２９】カムプーリ２とリングギヤ１４とは、同図
に示すように、カムプーリ２の前端部にリングギヤ１４
の後端部が嵌入され、リングギヤ１４の周囲に連設され
たフランジ２１を介して互いに締結されている。具体的
には、フランジ２１に形成されたボルト孔２２に前方側
からボルト２３が挿通され、これがカムプーリ２に形成
されたねじ孔２４に螺合挿入されることによりリングギ
ヤ１４とカムプーリ２とが一体に締結固定されている。
このようにリングギヤ１４がカムプーリ２に嵌入された
状態で固定されることにより、カムプーリ２及びベアリ
ング２０ａ，２０ｂを介してリングギヤ１４がキャリア
１２に対してセンタリングされ、リングギヤ１４とプラ
ネタリギヤ１３とが適切に噛合し得るようになってい
る。

【００３０】上記カムプーリ２の内周面およびキャリア
１２の外周面には、それぞれつば部（突部）２６，２７
が形成されており、これらつば部２６，２７と、リング
ギヤ１４の端部１４ａと、キャリア１２の前方側に上記
ボルト１８により共締めされるワッシャ（中間部材）２
８とによって上記ベアリング２０ａ、２０ｂの前後方向
の変位が阻止されている。具体的には、キャリア１２の
後方側端部につば部２６が、カムプーリ２の前後方向略
中央につば部２７がそれぞれ突設されており、後方側の
ベアリング２０ｂがこれらつば部２６，２７の間に介設
されることにより該ベアリング２０ｂの前後方向の移動
が阻止されるようになっている。また、リングギヤ１４
の端部１４ａおよびワッシャ２８とつば部２７との間に
前方側のベアリング２０ａが介設されることにより、該
ベアリング２０ａの前後方向の移動が阻止されるように
なっている。

【００３１】なお、上記リングギヤ１４の前端部（接続
部）１４ｂには、その内周側にシール部材５７が嵌装さ
れており、後述する電動モータ３０のロータ後端部がこ
のシール部材５７の内側に嵌入されている。

【００３２】一方、上記電動モータ３０は、磁界用のス
テータコイル３２を巻装したステータ３１と、永久磁石
３４を配設したロータ３３とからなっている。ステータ
３１はリング状に形成されており、ブラケット４を介し
てエンジン本体に連結されたケーシング３５に対してボ
ルト等により締結固定されている。また、ステータ３１
には、図４に示すように、ステータ３１の相隣接する３
つのステータコイル３２の間にホール素子５５ａ〜５５
ｃが配設され、ロータ３３の回転に伴いこれらホール素
子５５ａ〜５５ｃにより永久磁石３４の磁極を検出し得
るようになっている。つまり、このように永久磁石３４
の磁極を順次ホール素子５５ａ〜５５ｃで検知すること
により、ロータ３３の回転角を検出し得るようになって
いる。

【００３３】上記ロータ３３は、ステータ３１の内周側
に配設されている。そして、ロータ３３の前後両側が、
上記ケーシング３５およびキャリア１２にそれぞれスラ
ストベアリング３７ａ，３７ｂを介して連結されること
により、ロータ３３がステータ３１の内周側において回
転自在に支持されている。

【００３４】ロータ３３には、図２に示すように、ベア
リング３７ａ，３７ｂの保持部３３ａ、３３ｂが一体に
設けられ、この保持部３３ａ、３３ｂにベアリング３７
ａ，３７ｂの外周側に対する当り３８が形成されてい
る。一方、上記キャリア１２およびケーシング３５には
ベアリング３７ａ，３７ｂの保持部としてワッシャ３６
およびリング部材３９が装着され、これらワッシャ３６
およびリング部材３９にベアリング３７ａ，３７ｂの内
周側の当り３６ａ，３９ａがそれぞれ形成されている。
つまり、各ベアリング３７ａ，３７ｂを上記各当り３３
ａおよび３６ａ，３９ａの間に嵌装した状態で保持する
ことにより、ベアリング３７ａ，３７ｂを介して該ロー
タ３３のセンタリングが達成され、これにより上記ステ
ータ３１と永久磁石３４との隙間（エアギャップ）が適
切に確保されるようになっている。

【００３５】上記リング部材３９は、図示を省略するが
ノックピン等によりケーシング３５に対して精密に取着
され、また、ワッシャ３６もプラネタリギヤ１３の支持
軸に圧着される等して、キャリア１２に対して精密に取
着されている。これによりロータ３３のセンタリングが
高精度で達成されるようになっている。なお、磁束の洩
れを防止するために、ロータ３３の上記保持部３３ａ、
３３ｂ、ワッシャ３６およびリング部材３９等はアルミ
ニウム等の非磁性体から構成されている。

【００３６】上記ロータ３３の内方には、カムシャフト
１と同軸上において前後方向に延びる軸体４２が挿通さ
れている。この軸体４２は、前端部がケーシング３５に
支持される一方、後端部が上記貫通孔１６を介してキャ
リア１２を貫通してカムシャフト１に支持されている。
この軸体４２の支持構造について具体的に説明すると、
ケーシング３５には、同図に示すように、大径部５１ａ
と小径部５１ｂとを前後に有した貫通孔５１が形成され
ており、この貫通孔５１に軸体４２が挿通されている。
軸体４２の前部にはつば部４３が形成されており、この
つば部４３が貫通孔５１の大径部５１ａに介装されると
ともに、このつば部４３の前後に摩擦板５２が配設され
ている。そして、ケーシング３５の前端部に蓋体５３が
固定されることにより、上記つば部４３が摩擦板５２を
介して蓋体５３およびケーシング３５に挾持され、これ
により軸体４２の前端部がケーシング３５に対して回転
を阻止された状態で支持されている。一方、軸体４２の
後端部は、上記カムシャフト１の前端部に形成された凹
部１ａ内に突入しており、ブッシュ５４を介してカムシ
ャフト１に対して回転可能な状態で支持されている。

【００３７】なお、上記軸体４２の前端部は、同図に示
すように蓋体５３の開口部５３ａを介して外部に突出し
ており、この部分がオイル導入部となっている。つま
り、詳しく図示していないが、軸体４２の内部には、軸
体４２とスライド部材４４との間、あるいは軸体４２と
上記ブッシュ５４との間に潤滑オイルを供給するための
通路４２ａが形成されており、上記オイル導入部を介し
て通路４２ａに潤滑オイルを導入し得るようになってい
る。

【００３８】上記軸体４２の外周側には、円筒状のスラ
イド部材４４が配設されている。そして、上記軸体４２
の外周とスライド部材４４の内周には、相対応する軸方
向のスプライン４５もしくはセレーションが形成され、
そのスプライン４５等が係合することにより、スライド
部材４４の回転が阻止された状態で軸方向、つまり前後
方向の移動が可能となっている。

【００３９】スライド部材４４の前部には、その外周に
ヘリカルスプライン状の送りねじ４６が形成され、これ
に噛合するねじ４７がロータ３３の内周面に形成されて
いる。一方、スライド部材４４の後部は、上記遊星歯車
機構１０の中心部に位置し、このスライド部材４４の後
部外周にサンギヤ１１が一体に設けられている。そし
て、このサンギヤ１１と、これに噛合する各プラネタリ
ギヤ１３と、各プラネタリギヤ１３に噛合するリングギ
ヤ１４とがいずれもヘリカルギヤとなっている。

【００４０】上記スライド部材４４は、図５に示すよう
に、スライド部材４４の軸線に直交する軸線に対する送
りねじ４６のヘリカル溝の傾きα（リード角）が、サン
ギヤ１１を構成するヘリカルギヤのヘリカル溝の同傾き
βよりも小さく設定されている。これによりロータ３３
の回転が減速されて遊星歯車機構１０に伝えられるとと
もに、電動モータ３０の駆動が停止されているときにカ
ムシャフト側からスライド部材４４に作用するスラスト
力に対してロータ３３の停止状態が保持され得るように
なっている。

【００４１】なお、上記電動モータ３０は、図示を省略
しているが、エンジンを統括的に制御するコントローラ
により制御されるようになっており、予め運転状態に応
じた最適なバルブタイミングが得られるようにカムシャ
フト１の回転位相が設定され、運転状態の変化に応じて
上記回転位相が変更されるように電動モータ３０のステ
ータコイル３２への通電が制御される。なお、この制御
中においては、上記電動モータ３０のホール素子５５ａ
〜５５ｃによる磁極の検知に基づいてロータ３３の回転
角が求められ、これにより現在のカム角が検出されつつ
回転位相が調整されるようになっている。

【００４２】以上のようなバルブタイミング可変装置に
よると、位相変更時以外は上記電動モータ３０の駆動が
停止されて、遊星歯車機構１０のサンギヤ１１が固定さ
れることにより、カムプーリ２とこれに連結されたリン
グギヤ１４とキャリア１２に連結されたカムシャフト１
とが、リングギヤ１４とプラネタリギヤ１３との歯数の
比によって決まる速度比で回転する。そして、予めこの
速度比を考慮してクランクプーリとカムプーリ２のプー
リ比が設定されることにより、カムシャフト１がクラン
クシャフトに対して所定の速度比で回転する。

【００４３】そして、位相変更時には、上記電動モータ
３０が駆動されてそのロータ３３が回転することによ
り、その回転が送りねじ４６，４７で変換されて、スラ
イド部材４４およびこれと一体のサンギヤ１１が軸方向
に移動し、その軸方向移動がサンギヤ１１等を構成する
ヘリカルギヤで回転方向に変換され、サンギヤ１１から
プラネタリギヤ１３に回転力が付加される。これによ
り、サンギヤ１１が固定されている場合と比べて、リン
グギヤ１４とキャリア１２との速度比が変化し、これに
よりカムシャフト１の回転位相が変化してバルブタイミ
ングが換えられることとなる。

【００４４】ところで、上記のバルブタイミング可変装
置は、全体が２つのユニットから構成されている。具体
的には、上記カムプーリ２、キャリア１２およびリング
ギヤ１４から構成されて上記カムシャフト１に連結固定
される第１のユニットと、上記ケーシング３５とこれに
取着される電動モータ３０、軸体４２およびスライド部
材４４等から構成されてブラケット４を介してエンジン
本体に締結固定される第２のユニットとから構成されて
いる。そのため、エンジン本体への組付時等には、例え
ば、各ユニットがサブアッセンブリされ、これら各ユニ
ットがエンジン本体に組付けられるようになっている。

【００４５】上記第１のユニットの組立ては、例えば、
まず、プラネタリギヤ取着前のキャリア１２に対して、
ベアリング２０ｂ、カムプーリ２、ベアリング２０ａお
よびワッシャ３６をこの順番で装着した後、リングギヤ
１４をカムプーリ２に嵌入させて締結固定し、最後に、
プラネタリギヤ１３およびワッシャ３６、さらにベアリ
ング３７ｂをこの順番で装着することにより組立てられ
る。これによりキャリア１２の外周外にカムプーリ２及
びリングギヤ１４を回転自在に支持し、その中心部に、
上記貫通孔１６からなるサンギヤ１１の受入れ部分を有
した全体としてリング状の第１のユニットが完成する。

【００４６】一方、第２のユニットの組立ては、まず、
ケーシング３５にリング部材３９、ベアリング３７ａお
よび電動モータ３０をこの順番で装着した後、貫通孔５
１を介して軸体４２をケーシング３５に挿通するととも
に摩擦板５２および蓋体５３を取着する。この際、蓋体
５３は仮止めしておく。そして、最後に、軸体４２に対
してスライド部材４４を挿通しつつスライド部材４４の
送りねじ４６をロータ３３のねじ４７に噛合させる。こ
れにより第２のユニットが完成する。

【００４７】一方、バルブタイミング可変装置をエンジ
ン本体に組付けるには、まず、上記第１のユニットをカ
ムシャフト１に装着する。第１のユニットの取付けは、
カムシャフト１の先端部をキャリア１２の貫通孔１６に
嵌入しつつ第１のユニットをカムシャフト１の端部に装
着し、その後、ボルト１８によりキャリア１２をカムシ
ャフト１に締結固定することにより行う。

【００４８】そして第１のユニットの取付けが完了した
ら、次いで、カムシャフト１および第２のユニットに対
して第２のユニットを取り付ける。具体的には、軸体４
２の先端（図１では右端）をキャリア１２の貫通孔１６
を介してカムシャフト１の凹部１ａに挿入させるととも
に、スライド部材４４のサンギヤ１１をプラネタリギヤ
１３に噛合させつつ第２のユニットを第１のユニットに
合体させる。この際、上記リングギヤ１４の前方端にシ
ール部材５７を予め装着しておき、合体の際に、ロータ
３３を上記ベアリング３７ｂおよびシール部材５７に対
して嵌め合わせる。第２のユニットを第１のユニットに
合体させたら、ブラケット４に対してケーシング３５を
締結固定するようにする。

【００４９】こうして各ユニットをエンジン本体に取着
したら、次いで、ロータ３３、カムプーリ２および軸体
４２を適宜回転させて回転位相の初期設定を行う。この
際、蓋体５３をケーシング３５から取外して摩擦板５２
によるつば部４３の挾持状態を解除しておくことによ
り、軸体４２およびスライド部材４４がケーシング３５
に対して一体回転可能となり、これにより回転位相の初
期設定が可能となる。なお、当実施形態では、ケーシン
グ３５において貫通孔５１の周囲に周方向に細長のサー
ビスホール５６が複数個形成されており、ロータ３３を
回転させる際には、このサービスホール５６を介して軸
状の治具等を用いてロータ３３を回転させることができ
るようになっている。

【００５０】こうして回転位相の初期設定が完了した
ら、蓋体５３をケーシング３５に締結固定する。これに
よりケーシング３５に対する軸体４２およびスライド部
材４４の回転が阻止された状態となり初期設定が完了す
るとともに、エンジン本体に対するバルブタイミング装
置の組付けが完了する。

【００５１】以上のように構成されたバルブタイミング
可変装置によれば、上述のように遊星歯車機構１０を用
いた構成であるため、装置の省スペースが有効に達成さ
れる。

【００５２】しかも、全体が、上記カムプーリ２、キャ
リア１２およびリングギヤ１４等からなる第１のユニッ
トと、上記電動モータ３０、軸体４２およびスライド部
材４４等からなる第２のユニットとにより構成され、エ
ンジンへの組付時には、各ユニットを合体させつつ組付
けることにより容易にエンジン本体に組付けることがで
きるため極めて組付性がよい。従って、この装置によれ
ば、装置のコンパクト化および組付性の向上を良好に達
成することができる。

【００５３】また、各ユニット単位で装置を取り外すこ
とが可能なためメンテナンス性がよいという特徴もあ
る。例えば、タイミングベルト３を脱着する場合、電動
モータ３０が大型のもので、ベルトの脱着に邪魔になる
ような場合であっても、第２ユニットを取外すだけで容
易にカムプーリ２に対してベルトを脱着することができ
る。従って、多数の部品を決められた順序で取り外しな
がらベルトの交換を行う必要があった従来のこの種の装
置に比べるとメンテナンス性が極めてよいという特徴が
ある。

【００５４】ところで、上記の構成は、本発明に係るバ
ルブタイミング可変装置の一例であって、その具体的な
構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能
である。

【００５５】例えば、上記実施の形態では、キャリア１
２とカムシャフト１との連結構造は上記のようにカムシ
ャフト１をキャリア１２に嵌入させた状態で行うように
しているが、必ずしもこのような構成を採用する必要は
なく、例えば、キャリア１２とカムシャフト１とを嵌め
合わせることなく前後に当接させて相互に連結固定する
ようにしても構わない。但し、カムシャフト１をキャリ
ア１２に嵌入させて連結固定する構成によれば、カムシ
ャフト１の嵌入部分が必要な分、キャリア１２の前後方
向の寸法が適度に長くなるので、これを利用して上記の
ようにキャリア１２にカムプーリ２を支持するための複
数のベアリング２０ａ，２０ｂを並べて装着することが
できる。従って、上記のようにキャリア１２のセンタリ
ングを容易に行い得るようにしながら、さらにカムプー
リ２の軸受構造を充実させることができるという合理的
な構成を達成できるという利点がある。

【００５６】また、上記実施形態の第１のユニットで
は、キャリア１２の外周側にカムプーリ２を回転自在に
支持し、このカムプーリ２の前端部にリングギヤ１４を
取付けるようにしているが、例えば、リングギヤ１４と
キャリア１２とを内外で入れ替えた構成を採用すること
もできる。図６はその一例を概略的に示しており、以
下、この例について説明する。なお、同図において図１
の装置と同一の部分については同一の符号を付し、図１
の装置との相違点についてのみ説明することにする。

【００５７】この図の装置では、リングギヤ１４にカム
シャフト受入用の貫通孔６０が一体に形成されており、
この貫通孔６０の後方側にカムシャフト１の前端部が嵌
入され、この状態でリングギヤ１４がカムシャフト１に
締結固定されている。リングギヤ１４において、貫通孔
６０の外周側には、カムプーリ２が配設され、このカム
プーリ２がベアリング２０ａ，２０ｂを介してリングギ
ヤ１４に回転自在に支持されている。そして、カムプー
リ２の前端部にキャリア１２が連結固定され、これに支
持されたプラネタリギヤ１３が上記リングギヤ１４およ
びサンギヤ１１に噛合してる。この図のような構成によ
れば、位相変更時以外は遊星歯車機構１０のサンギヤ１
１が固定されることにより、カムプーリ２とこれに連結
されたキャリア１２のプラネタリギヤ１３とリングギヤ
１４とが回転し、これによりカムシャフト１がクランク
シャフトに対して所定の速度比で回転する。

【００５８】そして、位相変更時には、電動モータ３０
が駆動されてそのロータ３３が回転することにより、ス
ライド部材４４およびこれと一体のサンギヤ１１が軸方
向に移動し、サンギヤ１１からプラネタリギヤ１３に回
転力が付加される。これにより、サンギヤ１１が固定さ
れている場合と比べて、リングギヤ１４とキャリア１２
との速度比が変化し、これによりカムシャフト１の回転
位相が変化してバルブタイミングが換えられることとな
る。

【００５９】図６に示したような装置は、機能的には図
１に示した装置と異なるところがないため、いずれの装
置を採用しても大きな差はない。但し、スペース的な面
では、図１に示した装置の方が若干有利といえる。すな
わち、図６の装置では、リングギヤ１４の外周側にベア
リング２０ａ，２０ｂ及びキャリア１２が配設されるた
め、サンギヤ１１、プラネタリギヤ１３およびリングギ
ヤ１４のギヤ構成が同一であれば、リングギヤ１４の外
周側にカムプーリ２のみが配設されるだけの図１の装置
の方が径方向にコンパクトになる。そのため、スペース
効率を考慮すれば、図１の装置の方が有用である。

【００６０】なお、吸気弁と排気弁をそれぞれ別々のカ
ムシャフトで作動させるツインカム（ＤＯＨＣ）エンジ
ンの場合には、吸気側および排気側の各カムシャフトに
対してそれぞれバルブタイミング可変装置を設けること
が考えられるが、この場合、例えば、吸気側および排気
側の各バルブタイミング可変装置を以下のように構成す
るようにしてもよい。

【００６１】すなわち、吸気側の装置については、図１
に示す構成において、最遅角時にスライド部材４４の前
端側がケーシング３５のストッパ３５ａに当たるように
初期設定を行うようにする（図５参照）。一方、排気側
の装置については、図１の構成を基本とし、図７に示す
ように吸気側と逆のヘリカル構造を有するサンギヤ１
１′およびプラネタリギヤ１３′を用いるとともに、最
進角時にスライド部材４４′の前端側がケーシング３５
のストッパ３５ａに当たるように初期設定を行うように
しておく。このように吸気側および排気側の各装置を構
成すれば、初期設定状態において、吸排のオーバーラッ
プを最小にすることができ、エンジン始動時等に燃焼安
定性を確保することができる。しかも、吸気側および排
気側の各スライド部材４４，４４′を固定的に設けられ
たストッパ３５ａに当接させることができるためスライ
ド部材４４，４４′の摩耗を有効に防止できるという利
点がある。すなわち、初期設定状態において、スライド
部材４４，４４′をカムシャフト等（エンジン後側の当
り）に当接させることも考えられるが、この場合には、
カムシャフト１が回転するため、スライド部材４４，４
４′およびカムシャフト１の摩擦が懸念される。しか
し、上記の構成によればそのような摩耗を回避すること
ができる。

【００６２】なお、上記のバルブタイミング可変装置で
は、駆動源として電動モータ３０を用いるようにしてい
るが、このように電動モータ３０を駆動源とする構成
は、上述のような初期設定（図５、図７）を行う装置に
おいて特に有用である。

【００６３】すなわち、エンジンの始動時やアイドリン
グ時には一般に吸排気のオーバーラップを最小にするこ
とが行われるため、上記各バルブタイミング可変装置に
おいては、始動時やアイドリング時に初期設定状態を維
持することが必要となる。しかし、初期設定状態で最進
角とされる排気側のバルブタイミング可変装置において
はエンジン駆動時にバルブ側からの反力でスライド部材
４４′が遅角方向にズレ易く、これを阻止する必要があ
り、この点、電動モータ３０を駆動源とする上記バルブ
タイミング可変装置によれば、エンジン始動直後であっ
ても該モータ３０の駆動によりスライド部材４４′のズ
レを確実に阻止することができる。つまり、駆動源とし
て油圧モータを用いることも考えられるが、この場合に
は、始動後、油圧が十分に高まるまで時間がかかりスラ
イド部材４４′のズレを十分に阻止できない場合もあ
る。従って、上記のような初期設定を行う装置において
は電動モータ３０を駆動源とする構成が有用である。

【００６４】また、上記実施の形態において、ロータ３
３の前側に、スラストベアリング３７ａを配設している
が、図９に示すように、ボールベアリング６２を配設す
るようにしてもよい。このような構成によると、ボール
ベアリング６２によりロータ３３の径方向変位が規制さ
れるので、永久磁石３４の磁力によってロータ３３が径
方向へと引き寄せられてロータ３３のセンタリング状態
が阻害されるという事態を有効に防止することができ
る。また、ボールベアリング６２によれば軸方向のスラ
スト規制も行え、しかも、カムシャフト１側からの反力
等、ロータ３３に作用する軸方向の力を適切に受けるこ
ともできる。さらに、ボールベアリング６２の内輪６３
と外輪６４がそれぞれケーシング３５とロータ３３に当
接しており、これらによってロータ３３がケーシング３
５にセンタリングされる。そのため、センタリング精度
が向上し支持部の摩耗を低減できる。また、ねじ４６，
４７間でフリクションロスの増大を抑制でき、その結
果、ロータ回転時等の消費電力を低減することができ
る。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、伝動部
材を介してクランクシャフトに連結される駆動輪とカム
シャフトとの間に遊星歯車機構が介設されたバルブタイ
ミング可変装置において、リングギヤおよびプラネタリ
キャリアの二部材を軸受部材を介して内外に相対回転自
在に一体に嵌装させ、これら二部材のうち外周側の部材
に駆動輪を一体に設ける一方、内周側の部材に、カムシ
ャフトに対する固定部と、サンギヤの受入部とを一体に
設け、固定部および受入部をそれぞれ上記カムシャフト
およびサンギヤに対して脱着可能に構成したので、リン
グギヤ、プラネタリキャリアおよび駆動輪を一体にカム
シャフト、あるいはサンギヤを含む回転位相変更用駆動
手段に対して脱着することができる。そのため、エンジ
ンに対するバルブタイミング可変装置の組付性、あるい
はメンテナンス性を向上させることができる。

【００６６】特に、回転位相変更用駆動手段を上記二部
材の反カムシャフト側に配置し、エンジン本体に対して
脱着可能に連結固定するようにすれば、上記二部材をカ
ムシャフトに取付けたまま、回転位相変更用駆動手段を
エンジン本体に対して独立して脱着することができる。
そのため、メンテナンス性をより向上させることができ
る。

【００６７】また、カムシャフトの端部をその軸方向に
嵌入させた状態で固定するように上記固定部を構成する
ようにすれば、カムシャフトに対して二部材を良好にセ
ンタリングすることができる。また、軸受部材の介設ス
ペースをカムシャフト方向に大きく設けることができ、
例えば、複数の軸受部材を並設する等、軸受構造を充実
させることが可能となる。

【００６８】さらに、上記二部材のうち内周側の部材の
外周部分に軸受部材のカムシャフト方向の移動を規制す
る突部を設けたり、あるいは上記二部材のうち外周側の
部材の内周部分に同様の突部を設けるようにすれば、上
記二部材により軸受部材の移動を規制する合理的な構成
が達成される。

【００６９】また、サンギヤを支持する軸体を回転自在
に支持する軸受部を上記カムシャフトに設けるようにす
れば、回転位相変更用駆動手段の取付けが容易になり、
組付性がより向上する。

【００７０】特に、上記二部材において、プラネタリキ
ャリアをリングギヤの内周側に設けるようにすれば、リ
ングギヤをプラネタリキャリアの内周側に設ける場合に
比べて二部材の構成がコンパクトとなり、装置の省スペ
ース化の上で有利となる。

【００７１】この場合、プラネタリキャリアをカムシャ
フトに対して締結固定するとともに、この締結部をプラ
ネタリキャリアの中心軸回りにおいて各プラネタリギヤ
の間に設けるようにすれば、締結部を中部近傍に集結配
置したコンパクトな締結構造を達成することができる。

【００７２】なお、プラネタリキャリアをボルト部材に
よりカムシャフトに対して締結固定する場合には、プラ
ネタリキャリアの外周側に突出する中間部材をボルト部
材により共締めし、これにより上記軸受部材のカムシャ
フト方向への移動を規制して軸受部材の脱落を防止する
こともできる。

【００７３】また、プラネタリキャリアの外周側に軸受
部材を介して駆動輪を配設するとともに、この駆動輪の
内周側にリングギヤの少なくとも一部を嵌入させた状態
で連結するようにすれば、リングギヤを良好にセンタリ
ングすることが可能となるばかりか、リングギヤにより
軸受部材の移動を規制することもできるため合理的な構
成が達成される。

【００７４】なお、リングギヤにおけるカムシャフト方
向の端部に、該リングギヤをシール部材を介して回転位
相変更用駆動手段に接続可能とする接続部を設けるよう
にすれば、上記二部材と回転位相用駆動手段との接続部
分からの異物の侵入等を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバルブタイミング可変装置の一例を示
す断面図である。

【図２】バルブタイミング可変装置の要部断面拡大図で
ある。

【図３】プラネタリキャリアの締結構造を示す正面略図
である。

【図４】電動モータを示す正面略図である。

【図５】スライド部材の送りねじおよびサンギヤの構造
を示す説明図である。

【図６】本発明のバルブタイミング可変装置の別の例を
示す断面図である。

【図７】本発明のバルブタイミング可変装置をツインカ
ム（ＤＯＨＣ）エンジンの排気側のバルブタイミング可
変装置として適用した場合のスライド部材の送りねじお
よびサンギヤの構造を示す説明図である。

【図８】本発明のバルブタイミング可変装置をツインカ
ム（ＤＯＨＣ）エンジンに適用した場合の吸排気のタイ
ミングの一例を示す説明図である。

【図９】本発明のバルブタイミング可変装置の別の例を
示す図２に対応する図である。

【符号の説明】

１カムシャフト２カムプーリ３タイミングベルト４ブラケット１０遊星歯車機構１１サンギヤ１２キャリア１３プラネタリギヤ１４リングギヤ３０電動モータ３１ステータ３３ロータ３５ケーシング４２軸体４４スライド部材４６，４７送りねじ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伝動部材を介してクランクシャフトに駆
動連結される駆動輪とカムシャフトとの間に、サンギヤ
とプラネタリギヤを支持するプラネタリキャリアとリン
グギヤとから構成される遊星歯車機構が介設されるとと
もに、上記サンギヤに回転位相変更用駆動手段が接続さ
れ、クランクシャフトの回転を上記遊星歯車機構を介し
てカムシャフトに伝動させつつ上記駆動手段によるサン
ギヤの回転駆動に応じて上記駆動輪に対するカムシャフ
トの位相を変化させるように構成されたバルブタイミン
グ可変装置において、上記リングギヤおよびプラネタリ
キャリアの二部材が軸受部材を介して内外に相対回転自
在に一体に嵌装され、これら二部材のうち外周側の部材
に上記駆動輪が一体に設けられている一方、内周側の部
材に、上記カムシャフトに対する固定部が設けられると
ともに上記サンギヤの受入部が一体に設けられ、上記固
定部および受入部がそれぞれ上記カムシャフトおよびサ
ンギヤに対して脱着可能に構成されていることを特徴と
するバルブタイミング可変装置。
【請求項２】上記回転位相変更用駆動手段が上記カム
シャフト方向における上記二部材の反カムシャフト側に
配置されているとともに、エンジン本体に対して脱着可
能に連結固定されていることを特徴とする請求項１記載
のバルブタイミング可変装置。
【請求項３】上記二部材のうち内周側の部材に対して
上記カムシャフトの端部をその軸方向に嵌入させた状態
で固定するように上記固定部が構成されていることを特
徴とする請求項１又は２記載のバルブタイミング可変装
置。
【請求項４】上記二部材のうち内周側の部材には、そ
の外周部分に上記軸受部材のカムシャフト方向の移動を
規制する突部が設けら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バルブタイミング可変装
置。
【請求項５】上記二部材のうち外周側の部材には、そ
の内周部分に上記軸受部材のカムシャフト方向の移動を
規制する突部が設けられていることを特徴とする請求項
１乃至４のいずれかに記載のバルブタイミング可変装
置。
【請求項６】上記カムシャフトに、上記サンギヤを支
持する軸体を回転自在に支持する軸受部を設けたことを
特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバルブタ
イミング可変装置。
【請求項７】上記プラネタリキャリアがリングギヤの
内周側に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バルブタイミング可変装置。
【請求項８】上記プラネタリキャリアがカムシャフト
に対して締結固定されるとともに、この締結部がプラネ
タリキャリアの中心軸回りにおいて上記各プラネタリギ
ヤの間に設けられていることを特徴とする請求項７記載
のバルブタイミング装置。
【請求項９】上記プラネタリキャリアがボルト部材に
よりカムシャフトに対して締結固定されるとともに、上
記プラネタリキャリアの外周側に突出してベアリングと
係合する中間部材が上記ボルト部材により共締めされて
いることを特徴とする請求項７又は８記載のバルブタイ
ミング可変装置。
【請求項１０】上記プラネタリキャリアの外周側に上
記軸受部材を介して上記駆動輪が配設されるとともに、
この駆動輪の内周側に上記リングギヤの少なくとも一部
が嵌入された状態で連結されていることを特徴とする請
求項７乃至９のいずれかに記載のバルブタイミング可変
装置。
【請求項１１】上記リングギヤにおける上記カムシャ
フト方向の端部に、該リングギヤをシール部材を介して
上記回転位相変更用駆動手段に接続可能とする接続部が
設けられていることを特徴とする請求項７乃至１０のい
ずれかに記載のバルブタイミング可変装置。