(57)【要約】      （修正有）【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する。【解決手段】カムシャフト１１と、エンジンの駆動軸から回転を伝達されるスプロケット１２とが同軸に相対回転可能に設けられ、スプロケット１２と一体回転するハウジング１３内に減速機構２０が収容される。減速機構２０は、電動モータ１４の回転軸１５と一体の偏心円板２１と、ハウジング１３内に固定された内歯ギヤ２２との間に、複数のローラ２３がローラ保持器２４で転動可能に保持され、ローラ保持器２４が従動回転体２６を介してカムシャフト１１に接続されたものである。電動モータ１４の回転軸１５を回転させると、一体回転する偏心円板２１が各ローラ２３を内歯ギヤ２２の歯溝に押し付け１歯分だけ公転させ、ローラ保持器２４を回転させて、カムシャフト１１をスプロケット１２に対して相対回転させる。【選択図】図１
2010065677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気弁および排気弁の少なくとも一方を駆動するカムシャフトと、前記エンジンの駆動軸から回転を伝達される駆動回転体とが同軸に相対回転可能に設けられ、電動モータの前記カムシャフトと同軸に配置された回転軸の回転を減速機構を介して前記カムシャフトに伝達する可変バルブタイミング装置において、
前記減速機構をローラ減速機で構成したことを特徴とする可変バルブタイミング装置。
【請求項２】
前記ローラ減速機は、前記電動モータの回転軸に設けられた偏心円板と、前記駆動回転体と一体回転するハウジング内に嵌合固定された内歯ギヤと、前記偏心円板と前記内歯ギヤとの間に配置される複数のローラと、これらの各ローラを転動可能に保持するローラ保持器とを備え、前記ローラ保持器が前記カムシャフトに直接または間接的に連結されたものである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。
【請求項３】
前記電動モータの回転軸と前記カムシャフトとの間に、前記カムシャフトに作用する逆入力トルクに対してそのカムシャフトの回転を阻止するロック手段と、前記電動モータの回転軸に作用する入力トルクに対して前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段とを設けたことを特徴とする請求項２に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項４】
前記ロック手段は前記減速機構を収納する前記ハウジング内周の前記カムシャフト外周と対向する位置に嵌め込まれるコイルばねを有し、前記カムシャフトに前記コイルばねの両端部が係合し、前記カムシャフトに逆入力トルクが作用したときに、前記カムシャフトに押圧されて前記コイルばねが拡径し、前記ハウジングの内面に固定されるものであり、
前記ロック解除手段は、前記電動モータの回転軸に入力トルクが作用したときに、前記コイルばねが前記ローラ保持器により押圧されて縮径して、前記ハウジングの内面に対する固定が解除されるものであることを特徴とする請求項３に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項５】
前記ロック解除手段は、前記ローラ保持器に軸方向に突出する突起を設け、その突起を介して前記コイルばねの端部を押圧して、前記コイルばねを縮径するものである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。
【請求項６】
前記突起を備えた前記ローラ保持器がプレス加工により形成されたことを特徴とする請求項５に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項７】
前記ロック手段は前記駆動回転体と前記カムシャフトの間に複数形成された周方向の両方向に狭くなる楔形空間と、その各楔形空間内に配置される一対の係合子と、この一対の係合子を前記楔形空間の前記駆動回転体と前記カムシャフトとに係脱可能に保持する係合子保持器とからなり、前記カムシャフトに逆入力トルクが作用したときに、この一対の係合子を前記楔形空間の前記駆動回転体および前記カムシャフトに係合させるものであり、
前記ロック解除手段は、前記係合子保持器が前記ローラ保持器と一体に回転するように接続され、前記電動モータの回転軸に入力トルクが作用したときに、前記係合子保持器が前記一対の係合子のいずれか一方を、前記楔形空間の広大側へ押圧して、前記駆動回転体および前記カムシャフトの係合を解除するようにしたものであることを特徴とする請求項３に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項８】
前記一対の係合子の間に弾性部材を配置し、この弾性部材で両側の係合子をそれぞれ前記楔形空間の狭小側へ押圧して前記駆動回転体および前記カムシャフトに係合させる方向に付勢することを特徴とする請求項７に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項９】
前記係合子保持器を前記ローラ保持器と一体に形成したことを特徴とする請求項７または８に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項１０】
前記ロック手段は、前記カムシャフトに対して一体回転し軸方向変位可能に設けられたカムプレートと、このカムプレートに対向し前記ローラ保持器と一体回転するよう同軸に接続される環状回転体と、前記カムプレートと前記環状回転体の両対向面に形成された周方向のカム溝と、これらのカム溝間を転動し前記カムプレートと前記環状回転体との間に係脱可能に介在したボールとからなり、前記カムシャフトに逆入力トルクが作用したときに、カムプレートを弾性部材により前記内歯ギヤに形成された軸方向他方を向く接触面に押圧させるものであり、
前記ロック解除手段は、前記電動モータの回転軸に入力トルクが作用したときに、前記ボールを前記カムプレートと前記環状回転体に係合させ、そのカムプレートを軸方向他方に変位させて前記内歯ギヤの接触面から離隔させ、前記カムプレートと前記環状回転体とを一体回転させるものであることを特徴とする請求項３に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項１１】
前記内歯ギヤは、その軸方向他端部に前記接触面を有し、その接触面がテーパ状をなし、前記カムプレートは、前記接触面の対向位置にその接触面に沿うテーパ状の押圧面を有することを特徴とする請求項１０に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項１２】
前記環状回転体を前記ローラ保持器と一体に形成したことを特徴とする請求項１０または１１に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項１３】
前記ハウジング内に前記回転軸を支持する回転軸支持軸受が嵌合固定され、その回転軸支持軸受は転がり軸受であり、前記ハウジングと前記回転軸との間に締まり嵌めされたものであることを特徴とする請求項２から１２のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項１４】
前記回転軸支持軸受が軸方向に予圧が付与されたものであることを特徴とする請求項１３に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項１５】
前記ローラ保持器が前記内歯ギヤの内径部に嵌合固定された軸受により回転可能に支持され、前記軸受が転がり軸受であり、前記内歯ギヤの内周部に対して締まり嵌めされたものであることを特徴とする請求項２から１４のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項１６】
前記軸受が軸方向に予圧が付与されたものであることを特徴とする請求項１５に記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項１７】
前記ローラ保持器の前記ローラを保持するポケットは、その周方向の内面が周方向外向きに前記ローラの転動面に沿う凹面に形成されたことを特徴とする請求項２から１６のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項１８】
前記偏心円板は、前記電動モータの回転軸に設けた断面円形の偏心軸部の外周に偏心円板支持軸受を嵌合固定したものであり、前記ローラの転動面、前記偏心円板支持軸受の外輪外周面、または前記内歯ギヤの内周面の少なくとも一箇所にショットピーニング処理が施されたことを特徴とする請求項２から１７のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項１９】
前記減速機構が、その減速比をａ、前記内歯ギヤと前記ローラとの圧力角をｂ、前記減速機構による前記電動モータの回転軸の回転を前記カムシャフトに伝達する伝達効率をｃとした場合に、ｃ＝４３．９７（ｂ／ａ）＋３１．９３８の関係を満たすように、前記減速機構の偏心円板の外径、前記ローラの径および内歯ギヤの形状を設定したことを特徴とする請求項２から１８に記載の可変バルブタイミング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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弁や燃焼ガスを排出するための排気弁が、エンジンの動作ストロークに応じて開閉する。このエンジンの燃費の向上や排気ガス抑制のために、これらの弁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調整する可変バルブタイミング装置が付属されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この可変バルブタイミング装置としては、例えば、図１７に示すように、図示しない吸気弁および排気弁の少なくとも一方を駆動するカムシャフト６１の外周にエンジンの図示しない駆動軸から回転を伝達される駆動回転体６２（スプロケット６２）が相対回転可能に設けられ、このスプロケット６２と同軸にかつ一体回転するハウジング６３内に、スプロケット６２とカムシャフト６１とを相対回転させる減速機構がカムシャフト６１と同軸に収容され、減速機構を作動させる電動モータ６５を備えたものである。
【０００４】
この減速機構は、減速機構部とリンク機構部とを備え、この減速機構部は、電動モータ６５の回転軸６６に設けられた偏心する内歯ギヤ６７と、ハウジング６３と同軸にかつ一体回転する外歯ギヤ６８とからなり、内歯ギヤ６７の一部の歯に、外歯ギヤ６８を噛み合わせて、電動モータ６５の回転軸６６の回転を減速させて内歯ギヤ６７に伝達するものである。
【０００５】
一方、リンク機構部は、内歯ギヤ６７と一体に回転し渦巻状のガイド溝７２が形成されたガイドプレート７１と、カムシャフト６１と一体に回転するカムプレート７３と、スプロケット６２にピン７５を中心に揺動可能に連結した一対の第１アーム７４と、各第１アーム７４およびカムプレート７３をピン７７、７８により連結する一対の第２アーム７６とを備えている。一対の第２アーム７６には、ガイドプレート７１のガイド溝７２内を摺動するガイドピン７９がピン７７と同軸に固定されている。（図１８参照）。
【０００６】
電動モータ６５の回転軸６６の回転が、減速機構部により減速され、内歯ギヤ６７に伝達されると、ガイドプレート７１が一体に回転する。ガイドプレート７１の回転によって、ガイドピン７９が渦巻状のガイド溝７２内を摺動し、半径方向に移動させられる。
【０００７】
ガイドピン７９の移動により、第２アームが移動し、その第２アームにピン７８を介して連結したカムプレート７３が回転して、カムプレート７３と一体回転するカムシャフト６１が、第１アーム７４にピン７５により連結したスプロケット６２に対して、相対回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５７３４９号公報  図３〜図８参照
【０００９】
このように、減速機構は、電動モータ６５の回転軸６６の回転を減速機構部により減速させリンク機構部のガイドプレート７１および第１、第２アーム７４、７６を介してカムシャフト６１に伝達し、カムシャフト６１を、スプロケット６２に回転を伝達するクランクシャフトに対して相対回転させる。これにより、クランクシャフトの回転位相に対するカムシャフト６１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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１に記載のものでは、電動モータの回転をカムシャフトに伝達する機構が減速機構部およびリンク機構部を組み合わせた複雑な構造となっている。このため、その構造、特にリンク機構部の構造が複雑となり、減速機構を収容するために大きいスペースが必要となるという問題があった。
【００１１】
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することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、この発明は、エンジンの吸気弁および排気弁の少なくとも一方を駆動するカムシャフトと、前記エンジンの駆動軸から回転を伝達される駆動回転体とが同軸に相対回転可能に設けられ、電動モータの前記カムシャフトと同軸に配置された回転軸の回転を減速機構を介して前記カムシャフトに伝達する可変バルブタイミング装置において、前記減速機構をローラ減速機で構成するようにしたのである。
【００１３】
減速機構をローラ減速機で構成することにより、電動モータの回転軸の回転の減速と、減速した回転のカムシャフトへの伝達をローラ減速機により行うことができる。このため、従来のように、電動モータの回転軸の回転を減速させる減速機構部と、減速させた回転をカムシャフトに伝達するリンク機構部とをそれぞれ組み合わせた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。
【００１４】
このローラ減速機の構成としては、前記電動モータの回転軸に設けられた偏心円板と、前記駆動回転体と一体回転するハウジング内に嵌合固定された内歯ギヤと、前記偏心円板と前記内歯ギヤとの間に配置される複数のローラと、これらの各ローラを転動可能に保持するローラ保持器とを備え、前記ローラ保持器が前記カムシャフトに直接または間接的に連結されたものとすることができる。
【００１５】
このローラ減速機の構成では、電動モータの回転軸を１回転させると、偏心円板が電動モータの回転軸の軸心周りを同方向に公転運動し、各ローラは内歯ギヤの歯に対して１歯（ひと歯）分だけ公転し、これらのローラを保持するローラ保持器が回転する。
【００１６】
このとき、ローラ保持器がカムシャフトに連結しているため、内歯ギヤの歯数に応じて減速された回転がカムシャフトに伝達される。これにより、電動モータの回転をローラ減速機のみでカムシャフトに伝達可能となり、電動モータの回転をカムシャフトに伝達する減速機構を簡単な構造とすることができる。
【００１７】
この構成では、減速機構を作動させる駆動源が電動モータであるので、何らかの要因でカムシャフトに負荷が掛かり、逆入力トルクが作用したとき、電動モータの回転軸に逆入力トルクが伝達され、その回転軸が回転させられる。このため、回転軸が回転しないように、電動モータは常時通電させて、入力トルクを作用させておく必要がある。
【００１８】
また、逆入力トルクの電動モータの回転軸への伝達を阻止する目的で、駆動回転体に対するカムシャフトの回転位相を保持させる場合、電動モータの回転軸を回転させない状態で連続的に通電する必要がある。この場合、電動モータ内の温度が上昇し、焼き付きを起こすことがあった。
【００１９】
これらの不具合を解消するため、前述の構成において、前記電動モータの回転軸と前記カムシャフトとの間に、前記カムシャフトに作用する逆入力トルクに対してそのカムシャフトの回転を阻止するロック手段と、前記電動モータの回転軸に作用する入力トルクに対して前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段とを設けた構成を採用することができる。
【００２０】
ここで、前記ローラ保持器とカムシャフトとの連結において、「間接的に連結され」とは、前記ロック手段およびロック解除手段とを電気モータの回転軸と前記カムシャフトとの間に設けた場合、これらの手段を介してローラ保持器とカムシャフトとが連結されることをいう。
【００２１】
一方、「直接的に連結され」とは、前記ロック手段およびロック解除手段が電気モータの回転軸と前記カムシャフトとの間に設けられていない場合での、ローラ保持器とカムシャフトとが連結されることをいう。
【００２２】
電動モータの回転軸とカムシャフトとの間にロック手段およびロック解除手段を設けたので、カムシャフトに逆入力トルクが作用したときに、ロック手段によりカムシャフトの回転を阻止し、電動モータの回転軸への伝達を阻止することが可能となる。一方、電動モータの回転軸からの入力トルクに対してはロック解除手段によりロック状態が解除され、入力トルクがカムシャフトに伝達される。
【００２３】
この構成において、前記ロック手段は前記減速機構を収納する前記ハウジング内周の前記カムシャフト外周と対向する位置に嵌め込まれるコイルばねを有し、前記カムシャフトに前記コイルばねの両端部が係合し、前記カムシャフトに逆入力トルクが作用したときに、前記カムシャフトに押圧されて前記コイルばねが拡径し、前記ハウジングの内面に固定されるものであり、前記ロック解除手段は、前記電動モータの回転軸に入力トルクが作用したときに、前記コイルばねが前記ローラ保持器により押圧されて縮径して、前記ハウジングの内面に対する固定が解除される構成を採用することができる。
【００２４】
このロック手段によると、カムシャフトにコイルばねの両端部が係合しているので、逆入力トルクが作用しカムシャフトが回転しようとすると、カムシャフトに押圧されてコイルばねが拡径する。拡径したコイルばねとハウジング内周との間で摩擦抵抗が発生し、ハウジングの内面にカムシャフトがハウジングに対して固定される。これにより、逆入力トルクの作用したカムシャフトの回転を阻止することができる。
【００２５】
一方、ロック解除手段によると、モータの回転軸に入力トルクが作用したときに、減速機構により回転するローラ保持器はコイルばねを押圧して縮径させ、ハウジングの内面に対する固定が解除される。
【００２６】
このロック解除手段は、前記ローラ保持器に軸方向に突出する突起を設け、その突起を介して前記コイルばねの端部を押圧して、前記コイルばねを縮径するものとしてもよい。電動モータの回転軸が回転し、減速機構によってローラ保持器が回転すると、突起がコイルばねの端部を押圧して、コイルばねを縮径させることができる。
【００２７】
このようにすると、カムシャフトのロック解除を行うローラ保持器の突起により、コイルばねの端部を介して入力トルクのカムシャフトへの伝達が行われるので、入力トルクのカムシャフトへの伝達のための別部材が不要となり、部品点数が増加しない。その結果、減速機構の構造がより簡単となり、可変バルブタイミング装置の製造コストを抑えることができる。
【００２８】
前記突起を備えたローラ保持器がプレス加工により形成された構成とすると、そのローラ保持器を安価に製作することができ、可変バルブタイミング装置の製造コストをさらに抑えることができる。
【００２９】
また、この発明に係る可変バルブタイミング装置におけるロック手段およびロック解除手段は、以下の構成を採用することができる。
すなわち、前記ロック手段は、前記駆動回転体と前記カムシャフトの間に複数形成された周方向の両方向に狭くなる楔形空間と、その各楔形空間内に配置される一対の係合子と、この一対の係合子を前記楔形空間の前記駆動回転体と前記カムシャフトとに係脱可能に保持する係合子保持器とからなり、前記カムシャフトに逆入力トルクが作用したときに、この一対の係合子を前記楔形空間の前記駆動回転体および前記カムシャフトに係合させるものであり、前記ロック解除手段は、前記係合子保持器が前記ローラ保持器と一体に回転するように接続され、前記電動モータの回転軸に入力トルクが作用したときに、前記係合子保持器が前記一対の係合子のいずれか一方を、前記楔形空間の広大側へ押圧して、前記駆動回転体および前記カムシャフトの係合を解除するようにしたものである構成を採用することができる。
【００３０】
このロック手段では、逆入力トルクが作用したカムシャフトの回転で、楔形空間内の一対の係合子のうち回転方向後方の係合子が楔効果により駆動回転体およびカムシャフトに食い込むように係合する。この係合によりカムシャフトがハウジングに対してロックし、カムシャフトに作用した逆入力トルクが電動モータの回転軸に伝達されるのを確実に阻止することができる。
【００３１】
一方、ロック解除手段では、係合子保持器がローラ保持器と一体に回転するように接続されているので、電動モータの回転軸に入力トルクが作用したときに、ローラ保持器の回転に伴って係合子保持器が回転する。回転する係合子保持器が、一対の係合子のうち回転方向後方の係合子を楔形空間の広大側へ押圧し、係合子による係合状態が解除される。
【００３２】
また、前記一対の係合子の間に弾性部材を配置し、この弾性部材で両側の係合子をそれぞれ前記楔形空間の狭小側へ押圧して前記ハウジングおよび前記カムシャフトに係合させる方向に付勢している。
【００３３】
一対の係合子の間に配置した弾性部材は、その弾性力によって、両側の係合子をハウジングおよびカムシャフトに係合させる方向、すなわち、楔形空間の狭くなる方向に押し付ける。このため、カムシャフトが回転すると、駆動回転体に対して直ちにロックし、駆動回転体へのカムシャフトのロック機能が安定する。
【００３４】
また、ローラ保持器と係合子保持器とを一体に形成すると、減速機構の構造をさらに簡単にすることができ、また、可変バルブタイミング装置の製造コストが抑えられる。
【００３５】
さらに、この発明に係る可変バルブタイミング装置における前記ロック手段は、前記カムシャフトに対して一体回転し軸方向変位可能に設けられたカムプレートと、このカムプレートに対向し前記ローラ保持器と一体回転するよう同軸に接続される環状回転体と、前記カムプレートと前記環状回転体の両対向面に形成された周方向のカム溝と、これらのカム溝間を転動し前記カムプレートと前記環状回転体との間に係脱可能に介在したボールとからなり、前記カムシャフトに逆入力トルクが作用したときに、カムプレートは弾性部材により軸方向に押圧され、前記内歯ギヤに形成された接触面に接触しているので、接触面での摩擦抵抗により逆入力が遮断され、前記ロック解除手段は、前記電動モータの回転軸に入力トルクが作用したときに、前記ボールを前記カムプレートと前記回転体に係合させ、そのカムプレートを軸方向他方に変位させて前記内歯ギヤの接触面から離隔させ、前記カムプレートと前記環状回転体とを一体回転させるものである構成を採用することができる。
【００３６】
このロック手段では、カムシャフトに逆入力トルクが作用したときに、カムプレートは弾性部材により軸方向に押圧され、内歯ギヤに形成された接触面に押圧することにより、カムプレートに摩擦抵抗が発生し、内歯ギヤに対してカムプレートが固定されて、逆入力トルクの作用したカムシャフトの回転を阻止することができる。
【００３７】
一方、ロック解除手段では、電動モータの回転軸に入力トルクが作用したときに、ボールを環状回転体とカムプレートとに係合させることで、カムプレートを軸方向他方に変位させて内歯ギヤの接触面から離隔させる。これにより、環状回転体とカムプレートとが一体回転して、電動モータの回転軸の回転がカムシャフトに伝達される。
【００３８】
また、前記内歯ギヤは、その軸方向他端部に前記接触面を有し、その接触面がテーパ状をなし、前記カムプレートは、前記接触面の対向位置にその接触面に沿うテーパ状の押圧面を有する構成を採用すると、内歯ギヤのテーパ状の接触面にカムプレートのテーパ状の押圧面を押圧するので、接触面と押圧面との接触面積をより大きくすることが可能となる。その結果、カムシャフトに逆入力トルクが作用したときに、カムプレートの回転を確実に阻止することができ、ロック機能が安定する。
【００３９】
前記環状回転体を前記ローラ保持器と一体に形成すると、この場合でも、減速機構の構造をさらに簡単にすることができ、可変バルブタイミング装置の製造コストが抑えられる。
【００４０】
前記減速機構の構成において、前記ハウジング内に前記回転軸を支持する回転軸支持軸受が嵌合固定され、その回転軸支持軸受は転がり軸受であり、前記ハウジングと前記回転軸との間に締まり嵌めされたものである構成を採用することができる。
【００４１】
この構成によると、締まり嵌めされた回転軸支持軸受は、嵌め合い面での滑り（クリープ）の発生が防止され、その嵌め合い面での摩耗、あるいは回転軸又はハウジングの損傷が防止される。
【００４２】
この構成において、前記回転軸支持軸受が軸方向に予圧が付与されたものであれば、その内部すき間がゼロ以下となり、運転中の弾性変形量が小さくなるため、剛性が高まり、電動モータの回転軸の軸心のぶれ（振動）の発生が抑制される。したがって、電動モータの回転軸の回転をカムシャフトに伝達する伝達効率を向上させることが可能となる。
【００４３】
前記減速機構におけるローラ保持器が前記内歯ギヤの内径部に嵌合固定された軸受により回転可能に支持され、前記軸受が転がり軸受であり、前記内歯ギヤの内周部に対して締まり嵌めされた構成を採用することができる。
【００４４】
締まり嵌めされた前記軸受は、前記回転軸支持軸受と同様、嵌め合い面での滑り（クリープ）の発生が防止され、その嵌め合い面での摩耗、あるいは回転軸又はハウジングの損傷が防止される。
【００４５】
この構成において、前記軸受が軸方向に予圧が付与されれば、その内部すき間がゼロ以下となり、運転中の弾性変形量が小さくなり、剛性が高まるため、前記回転軸支持軸受の場合と同様、ローラ保持器の回転が安定する。
【００４６】
前記減速機構において、前記ローラ保持器の前記ローラを保持するポケットは、その周方向の内面が周方向外向きに前記ローラの転動面に沿う凹面に形成された構成を採用することができる。
【００４７】
このようにすると、運転時、ローラ保持器のポケットの周方向の内面とローラの転動面との接触面積が大きくなり、ポケットの周方向の内面に対するローラの接触面圧が抑えられ、ローラ保持器の長寿命化が図られる。
【００４８】
また、減速機構の偏心円板は、前記電動モータの回転軸に設けた断面円形の偏心軸部の外周に偏心円板支持軸受を嵌合固定したものであり、前記ローラの転動面、前記偏心円板支持軸受の外輪外周面、または前記内歯ギヤの内周面の少なくとも一箇所にショットピーニング処理が施された構成を採用することができる。
【００４９】
ショットピーニング処理が施された前記の減速機構の部材は、その表面に圧縮応力が付与され、疲労強度を向上させることができる。
【００５０】
前記減速機構においては、その減速比をａ、前記内歯ギヤと前記ローラとの圧力角をｂ、前記減速機構による前記電動モータの回転軸の回転を前記カムシャフトに伝達する伝達効率をｃとした場合に、ｃ＝Ｘ（ｂ／ａ）＋Ｙの関係を満たすように、前記減速機構の偏心円板の外径、前記ローラの径および内歯ギヤの形状を設定した構成を採用することができる。（Ｘ＝４０〜５０、Ｙ＝２５〜３５の範囲の定数）
【００５１】
ここで、圧力角とは、内歯ギヤの径方向断面において、内歯ギヤの歯底と内歯ギヤの軸心とを結ぶ線と、内歯ギヤの前記歯底と歯先との歯面中間点にローラが接触したときの内歯ギヤの軸心から接点を結んだ線とのなす角度をいう。
【００５２】
この圧力角は、偏心円板の偏心量が大きくなると大きくなるが、同じ偏心量であってもローラ径や偏心円板の外径が異なると圧力角が異なる。また、同じ圧力角でも減速比が小さいとき、伝達効率が高く、減速比が大きいとき、伝達効率が低くなる。
【００５３】
このことから、発明者らは、圧力角が大きく、減速比が小さい減速機構の仕様では伝達効率が高くなり、圧力角と減速比の比と伝達効率との関係において相関関係が得られることを見出した。この相関関係を満たすように、減速機構の偏心円板の外径、前記ローラの径および内歯ギヤの形状を設定することで、より高い伝達効率が確保される減速機構が得られる。
【発明の効果】
【００５４】
この発明の可変バルブタイミング装置において、減速機構をローラ減速機で構成したので、電動モータの回転軸の回転の減速と、減速した回転のカムシャフトへの伝達をローラ減速機により行うことができる。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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明に係る実施例１を示す断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図
【図３】実施例１のローラ保持器のローラ保持状態を示す断面拡大図
【図４】同上のローラと内歯ギヤとの接触状態を示す断面拡大図
【図５】同上の減速機構における伝達効率の測定装置を示す概略図
【図６】同上の減速機構の圧力角と減速比の比と伝達効率の関係を示す図
【図７】この発明に係る実施例２を示す断面図
【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図
【図９】実施例２のロック手段およびロック解除手段の要部を示す斜視図
【図１０】同上のカムシャフトのロック状態を示す要部拡大断面図
【図１１】同上のカムシャフトのロック解除状態を示す要部拡大断面図
【図１２】この発明に係る実施例３を示す断面図
【図１３】図１２のＣ−Ｃ線に沿った断面図
【図１４】この発明に係る実施例４を示す断面図
【図１５】同上のロック手段およびロック解除手段の要部を示す斜視図
【図１６】（ａ）図１４のＤ−Ｄ線に沿ったロック状態を示す要部拡大断面図、（ｂ）同上のロック解除状態を示す要部拡大断面図
【図１７】従来の可変バルブタイミング装置を示す断面図
【図１８】図１７のＥ−Ｅ線に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００５６】
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。
【実施例１】
【００５７】
この実施例１は、図１に示すように、エンジンの図示しないシリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト１１と、このカムシャフト１１の一端側に相対回動可能に設けられた駆動回転体であるスプロケット１２と、このスプロケット１２と同軸状に一体回転するハウジング１３と、ハウジング１３内に収納され、カムシャフト１１とスプロケット１２との相対回転位相を変更する減速機構２０と、減速機構２０を作動させる電動モータ１４とを備えている。
【００５８】
カムシャフト１１は、エンジンの図示しない吸気弁および排気弁の少なくとも一方を駆動し、その一端側の外周にスプロケット１２が相対回転可能に設けられている。
【００５９】
スプロケット１２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る。スプロケット１２の一端面には、円筒状のハウジング１３がスプロケット１２と同軸に、かつ一体回転するように固定されている。
【００６０】
ハウジング１３は、一端が閉塞し、他端が開放した円筒状に形成され、その閉塞部の中心には電動モータ１４の回転軸１５が挿通する孔１６が形成されている。
【００６１】
電動モータ１４は、その回転軸１５がハウジング１３内の一端部において軸受１７（回転軸支持軸受１７）により、カムシャフト１１と同軸に回転可能に支持されている。この回転軸支持軸受１７は、転がり軸受が適用され、ハウジング１３と回転軸１５の間に締り嵌めされている。
【００６２】
締まり嵌めされた回転軸支持軸受１７は、嵌め合い面での滑り（クリープ）の発生が防止され、その嵌め合い面での摩耗、あるいは回転軸又はハウジングの損傷が防止される。
【００６３】
なお、回転軸支持軸受１７は、公知の手段により、軸方向に予圧を付与することができる。予圧が付与されると、その内部すき間がゼロ以下となり、運転中の弾性変形量が小さくなるため、剛性が高まり、電動モータ１４の回転軸１５の軸心のぶれ（振動）の発生が抑制される。したがって、回転軸１５の回転をカムシャフト１１に伝達する伝達効率を向上させることが可能となる。
【００６４】
電動モータ１４の回転軸１５とカムシャフト１１の間には、減速機構２０が設けられている。この減速機構２０としては、ローラ減速機が採用され、このローラ減速機の入力軸を電動モータ１４の回転軸１５とし、出力軸をカムシャフト１１として、電動モータ１４の回転軸１５の回転を減速し、カムシャフト１１に伝達する。
【００６５】
この減速機構２０は、電動モータ１４の回転軸１５に一体に設けられた偏心円板２１と、スプロケット１２に一体化された円筒状のハウジング１３の内周部に固定された内歯ギヤ２２と、偏心円板２１と内歯ギヤ２２との間に配置される複数のローラ２３と、これらの各ローラ２３を転動可能に保持するローラ保持器２４とを備え、ローラ保持器２４がカムシャフト１１にリング状の従動回転体２６を介して接続されたものである。
【００６６】
偏心円板２１は、電動モータ１４の回転軸１５に一体に設けた断面円形の偏心軸部の外周に偏心円板支持軸受１８を嵌合固定したものであり、電動モータ１４の回転軸１５の大径部および偏心円板２１の偏心軸部に、軸方向の貫通孔１５ａが設けられ、この貫通孔１５ａによって、偏心円板２１を設けた回転軸１５をバランスよく円滑に回転させることができる。
【００６７】
偏心円板２１の偏心円板支持軸受１８の外周の対向位置に内歯ギヤ２２がハウジング１３の内周に固定されている。内歯ギヤ２２は、カムシャフト１１と同軸状に配置され、軸方向一端部に形成された突起２２ａが、ハウジング１３内に形成された軸方向の係合凹部１３ａに係合することで、内歯ギヤ２２がハウジング１３に対して固定される。
【００６８】
また、内歯ギヤ２２の一端側の内周部には、図２に示すように、歯１９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、各歯１９間の歯溝が断面曲線形状となっている。この内歯ギヤ２２の軸方向一端側（歯１９が形成された側）の内周部と偏心円板２１の偏心円板支持軸受１８との間には、複数のローラ２３が円筒状のローラ保持器２４により周方向定ピッチに保持されている。
【００６９】
また、前記各歯１９間の歯溝（歯１９の１ピッチ分の歯溝）の形状は、回転軸１５を回転させたときに、ポケット２５に保持されたローラ２３が、偏心円板２１の外側に嵌合した偏心円板支持軸受１８の外輪の外周部に沿って公転する軌跡の外径側包絡線と一致している。
【００７０】
ローラ保持器２４は円筒状に形成され、ローラ２３を転動可能に収容するポケット２５が周方向に複数形成されている。これらのポケット２５は、内歯ギヤ２２の歯１９の数よりも１つだけ多い数だけ周方向に等分したときの分割点に対して１つおきに間引いた箇所（図２の場合では１５箇所）に設けられている。なお、ポケット２５は、分割点に対して全ての位置に設けることも可能であるが、数個おきに間引くことで、ローラ２３の組み付ける手間が省ける。
【００７１】
また、各ポケット２５は、図３に示すように、その周方向の内面が周方向外向きにローラ２３の転動面に沿う凹面に形成することができる。このように形成すれば、運転時、ローラ保持器２４のポケット２５の周方向の内面とローラ２３の転動面との接触面積が広くなる。その結果、ポケット２５の周方向の内面に対するローラ２３の接触面圧が抑えられ、ローラ保持器２４の長寿命化が図られる。
【００７２】
各ローラ２３は、全数が偏心円板支持軸受１８の外周に接しており、一部が内歯ギヤ２２の歯１９に接している。内歯ギヤ２２の歯数、ローラ２３の数の関係は、実験、実操業に基づいて減速機構によって決定された減速比に基づいて設定される。
【００７３】
各ローラ２３は、偏心円板支持軸受１８の外輪外周面、および内歯ギヤ２２の内周面に接するため、その転動面にショットピーニング処理を施すことができる。この処理によって、転動面の表層に圧縮応力が付与され、疲労強度を向上させることができる。
また、各ローラ２３が接する偏心円板支持軸受１８の外輪外周面、内歯ギヤ２２の内周面にも、疲労強度を向上させるために、ショットピーニング処理を施すことができる。
【００７４】
このショットピーニング処理は、減速機構２０の仕様、運転条件等によって前記の各部材間の接触状態に応じて施され、各ローラ２３の転動面、偏心円板支持軸受１８の外輪外周面、または内歯ギヤ２２の内周面の少なくとも一箇所に施されていればよい。
【００７５】
ローラ保持器２４の他端側には、リング状の従動回転体２６が一体に形成されている。従動回転体２６は、その内周部に形成されたスプラインが、カムシャフト１１の一端部に形成されたスプラインと噛み合い、カムシャフト１１と一体に回転する。
【００７６】
また、従動回転体２６は内歯ギヤ２２の他端側の内周部との間に設けた軸受２７により内歯ギヤ２２に対して相対回転可能に支持されている。この軸受２７としては転がり軸受が適用され、内歯ギヤ２２の内周部に対して締まり嵌めされている。
【００７７】
締まり嵌めされた軸受２７は、嵌め合い面での滑り（クリープ）の発生が防止され、その嵌め合い面での摩耗、あるいは回転軸又はハウジングの損傷が防止される。なお、軸受２７は、公知の手段により、軸方向に予圧を付与することができる。この場合、軸受２７の内部すき間がゼロ以下となり、運転中の弾性変形量が小さくなり、剛性が高まるため、ローラ保持器２４および従動回転体２６の回転が安定する。
【００７８】
従動回転体２６は、ローラ保持器２４と一体に形成されているが、ローラ保持器２４と一体回転可能であればローラ保持器２４に対して別体としてもよい。
【００７９】
また、この減速機構２０においては、電動モータ１４の回転軸１５の回転をカムシャフト１１に伝達する伝達効率をできるだけ確保するために、その減速比をａ、内歯ギヤ２２とローラ２３との圧力角をｂ、減速機構２０による電動モータ１４の回転軸１５の回転をカムシャフト１１に伝達する伝達効率をｃとした場合に、ｃ＝Ｘ（ｂ／ａ）＋Ｙの関係を満たすように、減速機構２０の偏心円板２１の外径、ローラ２３の径および内歯ギヤ２２の形状を設定することができる。（Ｘ＝４０〜５０、Ｙ＝２５〜３５の範囲の定数）
【００８０】
ここで、圧力角bとは、偏心円板２１の偏心量、ローラ２３の径および偏心円板支持軸受１８の外径の各数値に基づいて規定される値であり、図２に示すように、内歯ギヤ２２の径方向断面において、内歯ギヤ２２の歯底と内歯ギヤ２２の軸心Ｏとを結ぶ線Ｘと、内歯ギヤ２２のその歯底と歯先との歯面中間点にローラ２３が接触したときの内歯ギヤ２２の軸心Ｏから接点Ｐを結んだ線Ｙとのなす角度（ｄｅｇ）をいう（図４参照）。
【００８１】
伝達効率ｃは、例えば、図５に示す測定装置５０により、様々な仕様の減速機構２０に対して算出される。この測定装置５０は、減速機構２０の入力軸（回転軸１５）をトルクメータＴ１に連結し、出力軸（カムシャフト１１）にトルクメータＴ２を連結し、ブレーキに一定トルクを掛けた状態で、駆動モータを駆動させてそれぞれのトルクメータＴ１、Ｔ２の値の比から伝達効率ｃが算出される。
【００８２】
算出された伝達効率ｃを圧力角bと減速比aの比に対してプロットしたグラフ（図６参照）から、最小二乗法によって、圧力角と減速比の比に対する伝達効率の相関関係が得られ、上述の関係式（ｃ＝４３．９７（ｂ／ａ）＋３１．９３８）が導き出される。
【００８３】
この関係式を満たすように減速機構２０の偏心円板２１の外径、ローラ２３の径および内歯ギヤ２２の形状を設定することで、減速機構はより高い伝達効率を確保することができる。
【００８４】
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１２に回転が伝達されると、スプロケット１２の回転によりハウジング１３が回転し、ハウジング１３内の内歯ギヤ２２がハウジングと一体に回転する。
【００８５】
内歯ギヤ２２が回転すると、その歯１９の一部がローラ２３に係合して、ローラ２３が偏心円板２１の偏心円板支持軸受１８の外周を転動し、ローラ２３の転動によりローラ保持器２４が回転する。ローラ保持器２４の回転によって、従動回転体２６を介してカムシャフト１１に回転が伝達される。
【００８６】
スプロケット１２の回転と電動モータ１４の回転軸１５が同期回転しているときに、カムシャフト１１とスプロケット１２との回転位相は維持される。
【００８７】
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１１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１４の回転軸１５をスプロケット１２の回転速度よりも相対的に遅くまたは速く回転させて、その電動モータ１４の回転軸１５を周方向一方（前述したローラ保持器２４の回転方向と反対向き）に所要の作動量（回転数）分だけ回転させる。
【００８８】
電動モータ１４の回転軸１５の回転で、回転軸１５の軸心回りに偏心円板２１が１回転すると、偏心円板２１の偏心円板支持軸受１８がローラ２３を内歯ギヤ２２の歯溝壁に押し付ける。内歯ギヤ２２の歯溝は断面曲線形状となっているため、押し付けられたローラ２３は自転しながらローラ保持器２４とともに歯１９の１歯（ひと歯）分だけに周方向他方に公転する。
【００８９】
ローラ２３の公転に伴う、ローラ保持器２４の回転は、電動モータ１４の回転軸１５の回転に対して内歯ギヤ２２の歯１９の数に応じた減速比の回転となる。この減速されたローラ保持器２４の回転によって、従動回転体２６を介して、カムシャフト１１がスプロケット１２に対して相対回転し、カムシャフト１１のスプロケット１２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。
【００９０】
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１２と電動モータ１４の回転軸１５との回転速度差を大きくして、電動モータ１４の回転軸１５を周方向一方にさらに所要の作業量（回転数）分だけ回転させる。これにより、上記と同様の作用でカムシャフト１１のスプロケット１２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る。これによって、エンジンの高出力化が図られる。ここで、変更された回転位相の変化量は、電動モータ１４の回転軸１５の作動量（回転数）に対応した値となり、実験、実操業に基づいて設定される。
【００９１】
このように、減速機構２０は、電動モータ１４の回転軸１５の回転を減速し、減速したローラ保持器２４の回転を従動回転体２６を介してカムシャフト１１に伝達する。このため、従来の減速機構のように、電動モータの回転軸の回転を減速させる減速機構部と、減速させた回転をカムシャフトに伝達するリンク機構部とをそれぞれ組み合わせる必要がなく、減速機構２０の構造を簡単にすることが可能となる。
【実施例２】
【００９２】
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７〜図１１に基づいて説明する。
この実施例２は、電動モータ１４の回転軸１５とカムシャフト１１との間に、カムシャフト１１に作用する逆入力トルクに対してそのカムシャフト１１の回転を阻止するロック手段と、電動モータ１４の回転軸１５に作用する入力トルクに対してロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段とをさらに設けた点で、前述の実施例１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同符号を用いて、その説明を省略する。
【００９３】
この実施例２では、図７に示すように、ハウジング１３の内周の他端部（スプロケット１２側端部）と従動回転体２６との間にコイルばね３１が配置される。このコイルばね３１は、自然状態でハウジング１３の内周に接触するように嵌められ、その両端部３１ａ、３１ｂが径方向内向きに突き出している。また、コイルばね３１は、両端部３１ａ、３１ｂが周方向内向きに押圧されると縮径し、周方向外向きに押圧されると拡径するようにハウジング１３内に嵌められている。
【００９４】
従動回転体２６の外周部には、図８および図９に示すように、軸方向の溝３２が形成され、この溝３２の両溝壁がコイルばね３１の両端部３１ａ、３１ｂよりも周方向外側に位置している。従動回転体２６の回転によって、一方の溝壁３２ａは、コイルばね３１の端部３１ａに、他方の溝壁３２ｂはコイルばね３１の端部３１ｂに係合可能である係合部とされる。
【００９５】
コイルばね３１の両端部３１ａ、３１ｂの周方向の間にはローラ保持器２４と一体にプレス加工により形成された突起３３が配置され、ローラ保持器２４の回転によって、突起３３がコイルばね３１の両端部３１ａ、３１ｂのいずれか一方に係合可能となっている。
【００９６】
この実施例２において、ロック手段は、コイルばね３１と、従動回転体２６の係合部としての溝壁３２ａ、３２ｂとを備え、カムシャフト１１に逆入力トルクが作用したとき、カムシャフト１１と一体回転する従動回転体２６は、その溝壁３２ａ（３２ｂ）がコイルばね３１の端部３１ａ（３１ｂ）に係合してそのコイルばね３１を拡径させる向きに押圧する（図１０参照）。
【００９７】
この押圧によって、拡径したコイルばね３１とハウジング１３の内周面との間で摩擦抵抗が発生し、ハウジング１３に対して従動回転体２６がロックされる。このように、逆入力トルクが作用したカムシャフト１１は、ロック手段によって正逆両回転方向にロックされるので、その逆入力トルクが電動モータ１４の回転軸１５に伝達されない。
【００９８】
一方、電動モータ１４が作動して入力トルクが作用した回転軸１５が周方向一方に回転すると、前述の実施例１と同様、ローラ保持器２４が回転する。ローラ保持器２４の回転で、ロック解除手段である突起３３が、コイルばね３１の端部３１ａに係合し、そのコイルばね３１を縮径させる向きに押圧する（図１１参照）。
【００９９】
この押圧によって、コイルばね３１が縮径し、前記ロック手段によるハウジング１３と従動回転体２６とのロック状態が解除される。電動モータ１４の回転軸１５がさらに周方向一方に回転され、その回転に伴いローラ保持器２４が回転すると、突起３３に係合したコイルばね３１の端部３１ａが、従動回転体２６の溝壁３２ａに係合して、電動モータ１４の回転軸１５の回転がローラ保持器２４を介して従動回転体２６に伝達される。電動モータ１４の動作で回転軸１５に入力トルクが作用した場合は、上記とは逆の動作で従動回転体２６が回転する。
【０１００】
このようにして、この実施例２において、電動モータ１４の作動により回転軸１５に作用する入力トルクは、ローラ保持器２４を介して従動回転体２６に伝達され、カムシャフト１１を回転させて、カムシャフト１１がスプロケット１２に対して相対回転する。
【実施例３】
【０１０１】
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１２、図１３に基づいて説明する。
この実施例３は、電動モータ１４の回転軸１５とカムシャフト１１との間に、カムシャフト１１に作用する逆入力トルクに対してそのカムシャフト１１の回転を阻止するロック手段と、電動モータ１４の回転軸１５に作用する入力トルクに対してロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段が前述の実施例２と相違する。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。
【０１０２】
この実施例では、スプロケット１２は、図１２に示すように、その一端面（ハウジング１３側の端面）にカムシャフト１１と同軸の円筒部１２ａが一体に形成され、この円筒部１２ａの外周にハウジング１３の他端部が圧入固定されている。
【０１０３】
スプロケット１２の円筒部１２ａの内周部に対向する従動回転体２６の外周部には、径方向の貫通孔２６ａが設けられ、貫通孔２６ａにスイッチピン３４が、従動回転体２６の外周部から一部突き出した状態に嵌められている。
【０１０４】
スプロケット１２の円筒部１２ａに対向する従動回転体２６の外周部に、図１３に示すように、平面状のカム面２６ｂが周方向の６箇所に等間隔に形成されている。このカム面２６ｂにより、スプロケット１２の円筒部１２ａと従動回転体２６との間に楔形空間３５が形成される。楔形空間３５は周方向の両方向に向かって次第に狭く形成されている。なお、楔形空間３５はスプロケット１２の円筒部１２ａの内周部にカム面を設けることにより形成してもよい。
【０１０５】
各楔形空間３５内に係合子としての一対のローラ３６が弾性部材である板ばね３７を挟んだ状態でスプロケット１２の円筒部１２ａおよび従動回転体２６と係脱可能に配置される。板ばね３７がその両側のローラ３６を楔形空間３５の狭くなった側（狭小側）に押圧して、スプロケット１２の円筒部１２ａおよび従動回転体２６に係合させる方向に付勢するようになっている。
【０１０６】
スプロケット１２の円筒部１２ａと従動回転体２６との間には、円筒状の係合子保持器３８が配置される。この係合子保持器３８はロック解除手段を構成し、楔形空間３５に対応した位置にポケット３９が形成され、ポケット３９内にそのポケット３９の周方向の内壁に対してすき間をもって一対のローラ３６が収容される。
【０１０７】
なお、逆入力トルクに対してカムシャフト１１を確実にロックするために係合子としての一対のローラ３６の代わりに、一対のスプラグを用いることができる。すなわち、複数対のスプラグを係合子保持器３８でスプロケット１２と従動回転体２６との間に傾動可能に保持してもよい。この場合、カムシャフト１１と一体に従動回転体２６が回転した際、一対のスプラグのうちのいずれか一方がスプロケット１２および従動回転体２６に係合する。
【０１０８】
この係合子保持器３８は、ローラ保持器２４に対してプレス加工により同軸状に一体に形成される。これにより、これらの保持器が一体に回転可能となり、部品点数が減るとともに、製造コストを抑えることができる。また、係合子保持器３８には、係合孔３８ａが形成され、従動回転体２６のスイッチピン３４が係合している（図１３参照）。
【０１０９】
この実施例３において、電動モータ１４の回転軸１５およびカムシャフト１１に入力トルク（逆入力トルク）が負荷されていない状態では、図１３に示すように、一対のローラ３６が板ばね３７によって互いに周方向反対向きにそれぞれ押圧され、楔形空間３５の狭小側のスプロケット１２の円筒部１２ａと従動回転体２６（狭小部）に係合している。
【０１１０】
この係合状態では、例えば、カムシャフト１１に周方向一方の逆入力トルクが作用すると、周方向他方（回転方向後方）のローラ３６がその方向の楔形空間３５の狭小部に係合して、カムシャフト１１と一体に回転する従動回転体２６がスプロケット１２を介してハウジング１３に対して周方向一方にロックされる。
【０１１１】
また、カムシャフト１１に周方向他方の逆入力トルクが作用すると、周方向一方（回転方向後方）のローラ３６がその方向の楔形空間３５の狭小部に係合して、カムシャフト１１と一体に回転する従動回転体２６がスプロケット１２を介してハウジング１３に対して周方向他方にロックされる。このように、逆入力トルクが作用したカムシャフト１１は、楔形空間３５内に一対のローラ３６を係合子保持器３８で保持するロック手段によって周方向両方向でロックされる。
【０１１２】
また、電動モータ１４が作動し回転軸１５に入力トルクが作用され、実施例１に記載のように、ローラ保持器２４が周方向一方に回転すると、ローラ保持器２４に一体に形成された係合子保持器３８も周方向一方に回転する。
【０１１３】
係合子保持器３８が回転すると、楔形空間３５内の周方向他方（回転方向後方）のローラ３６は、板ばね３７の弾性力に抗して係合子保持器３８のポケット３９の周方向内壁に押圧される。
【０１１４】
ロック解除手段である係合子保持器３８の押圧により、周方向他方（回転方向後方）のローラ３６がその方向の楔形空間３５の狭小側での係合状態から離脱し、従動回転体２６と一体回転するカムシャフト１１のロック状態が解除される。このとき、周方向一方（回転方向前方）のローラ３６は、その方向の楔形空間３５の狭小側では係合せず、従動回転体２６は周方向一方に回転可能となる。
【０１１５】
ここで、回転可能となった従動回転体２６は、図１３に示すように、そのスイッチピン３４が係合子保持器３８の係合孔３８ａと係合している。このため、ローラ保持器２４がさらに周方向一方に回転し、係合子保持器３８が一体となって回転すると、従動回転体２６を介して、カムシャフト１１が周方向一方に回転し、カムシャフト１１がスプロケット１２に対して相対回転する。
【０１１６】
電動モータ１４が作動し回転軸１５に入力トルクが作用され、ローラ保持器２４が回転した場合は、上記とは逆の動作でカムシャフト１１が回転する。
【０１１７】
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１４〜図１６に基づいて説明する。
【実施例４】
【０１１８】
この実施例４は、電動モータ１４の回転軸１５とカムシャフト１１との間に、電動モータ１４の回転軸１５に作用する逆入力トルクに対してカムシャフト１１をハウジング１３にロックするロック手段と、電動モータ１４の回転軸１５に作用する入力トルクに対して、前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段が前述の実施例２と相違する。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。
【０１１９】
この実施例では、図１４に示すように、カムシャフト１１に対して一体回転し、軸方向変位可能に設けられた従動回転体２６（カムプレート２６）と、ローラ保持器２４と一体回転するよう接続された環状回転体４１とが対向するように同軸状に設けられている。この環状回転体４１をローラ保持器２４と一体に形成することができる。
【０１２０】
カムプレート２６は、スプロケット１２との間に設けた弾性部材４４で軸方向一方に付勢されており、その外周部に軸方向一方に向いた押圧面２６ｃを備えている。この押圧面２６ｃは軸方向他方に向かって広がるテーパ状に形成され、内歯ギヤ２２の軸方向端部に形成された軸方向他方に向いたテーパ状の接触面２２ｂに対向している。
【０１２１】
また、カムプレート２６は弾性部材４４により軸方向一方に付勢され、その押圧面２６ｃが内歯ギヤ２２の接触面２２ｂを押圧している。
【０１２２】
カムプレート２６と環状回転体４１の両対向面に、図１５に示すように、周方向のカム溝４２が対向位置に周方向に複数形成され、両カム溝４２は周方向両方向に向かって深さが小さくなるすり鉢状に形成され、この両カム溝４２間にボール４３が転動可能に介在している。
【０１２３】
この実施例４において、ロック手段は、カムプレート２６と、このカムプレート２６に対向する環状回転体４１と、カムプレート２６と環状回転体４１の両対向面のカム溝４２と、これらのカム溝４２間を転動しカムプレート２６と環状回転体４１との間に係脱可能に介在したボール４３とを備えている。
【０１２４】
このロック手段により、カムシャフト１１に逆入力トルクが作用したとき、カムプレート２６は、弾性部材４４により軸方向一方に付勢されているので、その押圧面２６ｃが、内歯ギヤ２２の接触面２２ｂを押圧する。
【０１２５】
この押圧によって、カムプレート２６の押圧面２６ｃと内歯ギヤ２２の接触面２２ｂとの間で摩擦抵抗が発生し、内歯ギヤ２２に対してカムプレート２６がロックされる。このロック状態では、図１６（ａ）に示すように、ボール４３が、カムプレート２６および環状回転体４１の両カム溝４２の軸方向最深の周方向中心の間に位置している。この位置のボール４３は、カムプレート２６および環状回転体４１に係合していない。
【０１２６】
この状態において、電動モータ１４が作動して入力トルクが作用した回転軸１５が周方向一方に回転すると、上述の実施例１と同様にして、ローラ保持器２４が回転する。
【０１２７】
ローラ保持器２４の回転により、環状回転体４１が回転すると、両カム溝４２間に位置したボール４３が、図１６（ｂ）に示すように、周方向に転動し、環状回転体４１のカム溝４２の周方向他端と、カムプレート２６のカム溝４２の周方向一端との間に位置する。両カム溝４２は周方向両方向に向かってそれぞれ深さが小さくなっているので、カムプレート２６が弾性部材４４の付勢力に抗して、軸方向他方（環状回転体４１から離れる向き）に変位させられる。これにより、カムプレート２６の押圧面２６ｃが内歯ギヤ２２の接触面２２ｂから離隔する。
【０１２８】
このとき、ボール４３は、図１６（ｂ）に示すように、環状回転体４１のカム溝４２の周方向他端と、カムプレート２６のカム溝４２の周方向一端との間で軸方向に係合した状態となっている。
【０１２９】
この係合状態において、環状回転体４１がさらに周方向他方に回転すると、カムプレート２６が同方向に回転させられ、カムシャフト１１が同方向に回転し、カムシャフト１１がスプロケット１２に対して相対回転する。
【符号の説明】
【０１３０】
１１  カムシャフト
１２  スプロケット
１２ａ  円筒部
１３  ハウジング
１３ａ  係合凹部
１４  電動モータ
１５  回転軸
１５ａ  貫通孔
１６  孔
１７  回転軸支持軸受
１８  偏心円板支持軸受
１９  歯
２０  減速機構
２１  偏心円板
２２、６７  内歯ギヤ
２２ａ  突起
２２ｂ  接触面
２３  ローラ
２４  ローラ保持器
２５  ポケット
２６  従動回転体（カムプレート）
２６ａ  貫通孔
２６ｂ  カム面
２６ｃ  押圧面
２７  軸受
３１  コイルばね
３１ａ、３１ｂ  端部
３２  溝
３２ａ、３２ｂ  溝壁
３３  突起
３４  スイッチピン
３５  楔形空間
３６  ローラ
３７  板ばね
３８  係合子保持器
３８ａ  係合孔
３９  ポケット
４１  環状回転体
４２  カム溝
４３  ボール
４４  弾性部材
５０  測定装置
６１  カムシャフト
６２  スプロケット
６３  ハウジング
６５  電動モータ
６６  回転軸
６８  外歯ギヤ
７１  ガイドプレート
７２  ガイド溝
７３  カムプレート
７４  第１アーム
７５、７７、７８  ピン
７６  第２アーム
７９  ガイドピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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