(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相角を変化させることで、機関弁のバルブタイミングを変化させる位相可変装置であって、
この位相可変装置には、
前記クランクシャフトから回転を伝達される駆動回転体と、この駆動回転体と同軸の前記カムシャフト側の従動回転体と、
これらの回転体同士の相対位相角を変更し、位相可変装置を制御する位相可変機構と、を備えると共に、
前記駆動回転体には円筒部を備え、
前記従動回転体には、外周にフランジ状に複数のプレート押圧面からなる多角柱形状の保持部を一体形成し、
この保持部と前記円筒部との間には、外周面が前記円筒部に内接し、かつ受圧部が前記保持部によって前記従動回転体に対して相対回動不能に保持される複数のロックプレートを配置し、
カムトルクを受けた前記保持部が、前記ロックプレートを前記駆動回転体の円筒部に押し付けるセルフロック機構によって、前記駆動回転体に対する前記従動回転体の相対位相角を維持する構成とすると共に、
前記ロックプレートが、進角方向のカムトルクを受ける第１ロックプレートと、遅角方向のカムトルクを受ける第２ロックプレートとからなり、
かつ一の第１ロックプレートと一の第２ロックプレートとを、前記従動回転体の軸方向に重複するように配置したことを特徴とするセルフロック機構付位相可変装置。
【請求項２】
前記従動回転体の軸方向に重複するように配置した、第１ロックプレートと第２ロックプレートとによりロックプレート対を構成し、
このロックプレート対を前記カムシャフトの円周方向に複数配置すると共に、
これらロックプレート対の間に、前記従動回転体の円周方向に力を付与する付勢部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用エンジンの位相可変装置。
【請求項３】
ロックプレートの受圧面及びこの受圧面に対向するプレート押圧面間の力の作用点と、前記従動回転体の回転中心との間の距離について、
カムトルクを受ける時の作用点との距離が、相対位相角を変更する時の作用点との距離よりも小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセルフロック機構付位相可変装置。
【請求項４】
前記ロックプレート対を構成する第１ロックプレート及び第２ロックプレートの受圧部が、
前記従動回転体の一のプレート押圧面に対向することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のセルフロック機構付位相可変装置。
【請求項５】
前記位相可変機構を、
遊星歯車機構と、
この遊星歯車機構の構成部材を有する制御回転体と、
この制御回転体に回動トルクを与える制動トルク付与手段とから構成すると共に、
前記遊星歯車機構を、
第１制御回転体に設けた内歯車と、
第２制御回転体に設けた太陽歯車と、
前記駆動回転体を遊星キャリアとする遊星歯車と、により構成し、
前記制動トルク付与手段を作動させることで、前記第１制御回転体もしくは第２制御回転体と前記ロックプレートとを一体として回動させ、
前記駆動回転体と従動回転体との相対位相角を変更する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセルフロック機構付位相可変装置。
【請求項６】
前記制動トルク付与手段を、円筒形状の第１制動トルク付与手段と、この第１制動トルク付与手段の内径よりも外径が小さい第２制動トルク付与手段とにより構成し、
前記第１制動トルク付与手段により第１制御回転体に制動トルクを付与すると共に、
前記第２制動トルク付与手段により第２制御回転体に制動トルクを付与する構成としたことを特徴とする請求項５に記載のセルフロック機構付位相可変装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁の開閉タイミングを変化させる位相可変装置であって、カムシャフトからのカムトルクの影響を抑えるセルフロック機構を設けたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジン性能を低速域から高速域の全般にわたり発揮させる方法としてエンジンバルブの開閉タイミングを変化させる位相可変装置を使用する方式が採用されている。ここでエンジン性能とは燃費を含め、エンジンの応答性、低エミッション、アイドリングの安定等多岐にわたるものを言うが、位相可変装置はクランクシャフトとカムシャフトの位相を変化させることにより、エンジンの回転数等の状況に応じて最適なバルブ開閉タイミングを選択できエンジン性能を飛躍的に高めることができるものである。【０００３】
位相可変装置により最適なバルブ開閉タイミングを選択した場合であっても、エンジンバルブ側からカムシャフトに入力されるカムトルクによりそのタイミングが乱される場合がある。即ちカムシャフトが、エンジンバルブの開閉時の衝撃に伴い、進角方向と遅角方向に交互に発生するカムトルクをエンジンバルブから受け、このカムトルクにより駆動回転体に対するカムシャフトの相対位相角にズレを生じさせることとなり、それによりバルブ開閉タイミングが乱れる。この相対位相角のズレを防止するため特許文献１の位相可変装置には、カムトルクの発生時にカムシャフトを駆動回転体に対して相対回動不能にロックするセルフロック機構が設けられている。また特許文献２及び特許文献３には、特許文献１と異なる方式のセルフロック機構について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１４５１７５号
【特許文献２】国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／７６０９９
【特許文献３】国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１３／５０４１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のセルフロック機構においては、円周方向に一対のみのロックプレートが配置され、それぞれのロックプレートが一方向のみのカムトルクに対してセルフロック機能を発揮する構成としている。そのためカムトルクが発生した場合、ロックプレートの一方にのみセルフロック力が生じアンバランスとなるため、駆動円筒体の円筒部の内周面にロックプレートがくさびのように食い込みやすくなる。よってセルフロック機能の解除を阻害するという問題がある。【０００６】
また、特許文献２に記載のセルフロック機構では、円周方向に３枚のロックプレートを配置し、そのロックプレートそれぞれに両方向のカムトルクに対してセルフロック機能を発揮できる構成としている。しかし、相対位相角を変化させるため回動トルクを与える軸とロックプレートの間に生じた隙間により３枚のロックプレートに均等にセルフロック力が生じずアンバランスとなり、特許文献１のセルフロック機構と同様の問題が残存する。【０００７】
加えて特許文献３に記載のセルフロック機構では、進角方向のカムトルクを受けるロックプレートと、遅角方向のカムトルクを受けるロックプレートとによりロックプレート対を構成し、そのロックプレート対を３対円周上に並べることにより、セルフロック力がアンバランスに生じることを防止している。しかしこの構成においては一枚のロックプレートがカバーできる内周面は、１／６より小さくなる。一枚のロックプレートによりカバーできる内周面が小さくなると、ロックプレートと内周面との接触面積が小さくなり、同じようにロックプレートがくさびのように食い込みやすくなるという問題がある。【０００８】
よって上記問題を解決するセルフロック機構を備えた位相可変装置を提供することが、本発明が解決するための課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決すべく次のような技術的手段を講じた。
すなわち、請求項１記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフト（３ａ）の相対位相角を変化させることで、機関弁のバルブタイミングを変化させる位相可変装置であって、この位相可変装置には、前記クランクシャフトから回転を伝達される駆動回転体（２）と、この駆動回転体（２）と同軸の前記カムシャフト側の従動回転体（３）と、これらの回転体（２、３）同士の相対位相角を変更し、位相可変装置を制御する位相可変機構（４）と、を備えると共に、前記駆動回転体（２）には円筒部（１１ａ）を備え、前記従動回転体（３）には、外周にフランジ状に複数のプレート押圧面（７１ａ〜ｃ）からなる多角柱形状の保持部（７１）を一体形成し、この保持部（７１）と前記円筒部（１１ａ）との間には、外周面が前記円筒部（１１ａ）に内接し、かつ受圧部が前記保持部（７１）によって前記従動回転体（３）に対して相対回動不能に保持される複数のロックプレート（１４）を配置し、カムトルクを受けた前記保持部（７１）が、前記ロックプレート（１４）を前記駆動回転体（２）の円筒部（１１ａ）に押し付けるセルフロック機構によって、前記駆動回転体（２）に対する前記従動回転体（３）の相対位相角を維持する構成とすると共に、前記ロックプレート（１４）が、進角方向のカムトルクを受ける第１ロックプレート（１４ａ、１４ｃ、１４ｅ）と、遅角方向のカムトルクを受ける第２ロックプレート（１４ｂ、１４ｄ、１４ｆ）とからなり、かつ一の第１ロックプレート（１４ａ・・）と一の第２ロックプレート（１４ｂ・・）とを、前記従動回転体（３）の軸方向に重複するように配置したことを特徴とするセルフロック機構付位相可変装置である。【００１０】
また、請求項２記載の発明は、前記従動回転体（３）の軸方向に重複するように配置した、第１ロックプレート（１４ａ）と第２ロックプレート（１４ｂ）とによりロックプレート対（１４１）を構成し、このロックプレート対（１４１）を前記カムシャフト（３ａ）の円周方向に複数配置すると共に、これらロックプレート対（１４１）の間に、前記従動回転体（３）の円周方向に力を付与する付勢部材（２５）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用エンジンの位相可変装置である。【００１１】
また、請求項３記載の発明は、ロックプレート（１４）の受圧面及びこの受圧面に対向するプレート押圧面（７１ａ、７１ｂ、７１ｃ）間の力の作用点と、前記従動回転体（３）の回転中心との間の距離について、カムトルクを受ける時の作用点（ＰＡ１）との距離が、相対位相角を変更する時の作用点（ＰＡ２）との距離よりも小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセルフロック機構付位相可変装置である。【００１２】
また、請求項４記載の発明は、前記ロックプレート対（１４１）を構成する第１ロックプレート（１４ａ）及び第２ロックプレート（１４ｂ）の受圧部が、前記従動回転体（３）の一のプレート押圧面（７１ａ）に対向することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のセルフロック機構付位相可変装置である。【００１３】
また、請求項５記載の発明は、前記位相可変機構（４）を、遊星歯車機構と、この遊星歯車機構の構成部材（３１ｄ、３３ａ）を有する制御回転体（３１、３３）と、この制御回転体（３１、３３）に回動トルクを与える制動トルク付与手段（３５、３６）とから構成すると共に、前記遊星歯車機構を、第１制御回転体（３１）に設けた内歯車（３１ｄ）と、第２制御回転体（３３）に設けた太陽歯車（３３ａ）と、前記駆動回転体（２）を遊星キャリアとする遊星歯車（３２ａ・・）と、により構成し、前記制動トルク付与手段（３５、３６）を作動させることで、前記第１制御回転体（３１）もしくは第２制御回転体（３３）と前記ロックプレート（１４）とを一体として回動させ、前記駆動回転体（２）と従動回転体（３）との相対位相角を変更する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセルフロック機構付位相可変装置である。【００１４】
また、請求項６記載の発明は、前記制動トルク付与手段（３５、３６）を、円筒形状の第１制動トルク付与手段（３５）と、この第１制動トルク付与手段（３５）の内径よりも外径が小さい第２制動トルク付与手段（３６）とにより構成し、前記第１制動トルク付与手段（３５）により第１制御回転体（３１）に制動トルクを付与すると共に、前記第２制動トルク付与手段（３６）により第２制御回転体（３３）に制動トルクを付与する構成としたことを特徴とする請求項５に記載のセルフロック機構付位相可変装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、ロックプレート（１４）が、進角方向のカムトルクを受ける第１ロックプレート（１４ａ、１４ｃ、１４ｅ）と、遅角方向のカムトルクを受ける第２ロックプレート（１４ｂ、１４ｄ、１４ｆ）とからなり、かつ一の第１ロックプレート（１４ａ）と一の第２ロックプレート（１４ｂ）とを、前記従動回転体（３）の軸方向に重複するように配置したことにより、一方向のカムトルクを受けるロックプレートの外周面により、円筒部（１１ａ）の内周面のほぼ全周をカバーすることができる。よって発生したカムトルクを内周面の全周にわたって均等に受け持つことができ、力のアンバランスを生じず、ロックプレートのセルフロック機能の解除に問題を生じるような食い込みを防止できる。【００１６】
また相対位相角を変更する場合も、一方向のカムトルクを受けるロックプレートの外周面により、円筒部（１１ａ）の内周面のほぼ全周をカバーすることができているので、円筒部（１１ａ）の内周面に対しロックプレートを容易に移動できる。【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、ロックプレート対（１４１）を前記カムシャフト（３ａ）の円周方向に複数配置すると共に、これらロックプレート対（１４１）の間に、前記従動回転体（３）の円周方向に力を付与する付勢部材（２５）を設けたことにより、回転動力の伝達機能とセルフロック機能を有するロックプレート１４に摩擦力を付与できるので、簡易な構成でセルフロック機構を構成できる。また、部品の製造交差により発生するクリアランスをゼロにすることができ、ガタツキを抑えることができる。【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の発明の効果に加えてロックプレート（１４）と従動回転体（３）との力の作用点と、従動回転体（３）の回転中心との距離について、カムトルクを受ける時の作用点（ＰＡ１）との距離が、相対位相角を変更するときの作用点（ＰＡ２）との距離よりも小さいことにより、カムトルクを受ける場合に、カムトルクの影響を小さくできる。これによりセルフロック機能を適切に働かせることができる。また、相対位相角を変更する時には回転中心から作用点（ＰＡ２）までの距離が大きいため、回動トルクを確実に伝達することができる。【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は請求項３のいずれかに記載の発明の効果に加えてロックプレート対（１４１）を構成する第１ロックプレート（１４ａ）及び第２ロックプレート（１４ｂ）の受圧部が、従動回転体（３）の一のプレート押圧面（７１ａ）に対向する構成としたことにより、従動回転体（３）に設けるプレート押圧面の個数を少なくすることができ、位相可変装置の製造コストを抑えることができる。【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて位相可変機構（４）を、遊星歯車機構と、制御回転体（３１、３３）と、制動トルク付与手段（３５、３６）とから構成すると共に、遊星歯車機構を、駆動回転体（２）を遊星キャリアとするいわゆるスター型の遊星歯車機構とすることにより、一方向の回動トルクを与えることで、二方向に位相可変装置を動作させる構成とすることができる。これにより位相可変機構（４）を簡易な構成とすることができる。【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明の効果に加えて、円筒形状の第１制動トルク付与手段（３５）により第１制御回転体（３１）に摩擦トルクを付与すると共に、第１制動トルク付与手段（３５）の内径よりも外径が小さい第２制動トルク付与手段（３６）により第２制御回転体（３３）に制動トルクを付与する構成としたことにより、小径の第２制動トルク付与手段（３６）により発生するトルクを遊星歯車機構により大きくすることができる。これにより相対位相角を変更するのに必要なトルクをコンパクトな構成で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態にかかる位相可変装置の正面図及び側断面図である。
【図２】図１の位相可変装置を装置前側上方から見た分解斜視図である。
【図３】図１の位相可変装置を装置後側上方から見た分解斜視図である。
【図４】図１の位相可変装置のロックプレート部分の斜視断面図である。
【図５】図１の位相可変装置の各セクションにおける断面図である。
【図６】図１の位相可変装置の各セクションにおける断面図である。
【図７】図１の位相可変装置の位相可変機構の動作の説明図である。
【図８】図１の位相可変装置で進角方向のカムトルクが入力された場合の説明図である。
【図９】図１の位相可変装置で遅角方向のカムトルクが入力された場合の説明図である。
【図１０】図１の位相可変装置で進角方向へ相対位相角を変更する場合の説明図である。
【図１１】図１の位相可変装置で遅角方向へ相対位相角を変更する場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
上記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
内燃機関の位相可変装置は、内燃機関であるエンジンにくみつけられ、クランクシャフトの回転に同期して吸排気弁が開閉するように、クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達すると共に、エンジンの負荷や回転数などの運転状態によってクランクシャフトに対するカムシャフトの相対位相角を変化させることで機関弁のバルブタイミングを変更させる装置である。
【００２５】
本発明にかかる実施形態においては、位相可変機構４を構成する第２電磁クラッチ側を装置前方（符号Ｆｒ方向）、駆動回転体側を装置後方（符号Ｒｅ方向）とし、各図において上下左右と称する。またカムシャフト３ａ等の中心軸線Ｌ０周りについては、装置前方から見て時計回りとなる方向を進角方向（符号Ｄ１方向）、反時計回りとなる方向を遅角方向（符号Ｄ２方向）とする。
【００２６】
本実施形態の自動車用エンジンの位相可変装置１は、図１に示すように、クランクシャフトからの回転によって、回転運動を伝達される駆動回転体２と、この駆動回転体２と同軸に配置されると共にカムシャフト３ａと結合する従動回転体３と、駆動回転体２と従動回転体３という二つの回転体同士の相対位相角を変更するための位相可変機構４とを備える。この位相可変機構４は、即ち位相可変装置１を制御するための機構であり、従動回転体３を駆動回転体２に対して進角方向Ｄ１又は遅角方向Ｄ２の何れかに相対回動させる。
【００２７】
駆動回転体２は、図１から図３に示すように、クランクシャフトから駆動力を受けるスプロケット１２と、駆動円筒１１とを一体化することによって構成される。スプロケット１２は、外周にクランクシャフトからの回転を受ける歯車部１２ａを有すると共に、中心部には従動回転体３を遊嵌するための中心孔を有する。駆動円筒１１は円筒部１１ａと底部１１ｂとを有し、６本の固定ねじ５０によってスプロケット１２と駆動円筒１１とを固定する。また駆動円筒１１の底部１１ｂには、スプロケット１２と同じように中心部に従動回転体３を遊嵌するための中心孔を有すると共に、３つの第１円周方向溝１１ｃ及び３つの第１平行ピン孔１１ｄとを有する（図５（ｃ）参照）。第１円周方向溝１１ｃは、後述する回動用平行ピン１５を通過させ、かつその溝に沿って回動用平行ピン１５を円周方向に動作可能にするものであり、平行ピン孔５ｄには後述する遊星歯車機構の遊星歯車３２の遊星軸３２ａを嵌入する。加えて底部１１ｂに設けた中心孔の内周部には２か所のストッパ１１ｅを設ける（図５（ｃ）参照）。このストッパ１１ｅは駆動回転体２と従動回転体３との間の相対位相角が想定以上に大きくならないように規制するためのものであり、後述する従動回転体３の六角断面形状をした保持部７１が接触することで、駆動回転体２に対する従動回転体３の位置を規制する。
【００２８】
従動回転体３は、図１から図３に示すように、カムシャフト３ａに対し固定ネジ５１によって同軸かつ相対回動不能に固定する。カムシャフト３ａには外周に複数のカム３ｂが設けられ、これらのカム３ｂにより機関弁を動作させる。従動回転体３は複数の段差を有する円筒回転体で、中心軸線Ｌ０に沿って後側から、複数の円筒部、保持部７１、前方円筒部１３とを有する。前方円筒部１３には、後述する位相可変機構４の第１制御回転体３１と第２制御回転体３３が遊嵌し、抜け止め部材３４により前方円筒部１３から離間しないように構成する。従動回転体３の後方にある円筒部と、駆動回転体２のスプロケット１２との間には、複数の皿ばね１６を設ける。この皿ばね１６は使用しない場合もある。
【００２９】
従動回転体３の保持部７１は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように正多角形の垂直断面（中心軸線Ｌ０に直交する断面）を有する多角柱形状であり、本実施形態では６角柱形状である。また６角柱形状の６つの面の内３つがプレート押圧面７１ａ、７１ｂ、７１ｃとなる。なおプレート押圧面７１ａ、７１ｂ、７１ｃとならない面については、平面でなく曲面等であっても問題ない。
【００３０】
図１から図３、図４、図６に示すように、駆動回転体２を構成する駆動円筒１１の円筒部１１ａの内周面と、従動回転体３の保持部７１との間には、複数のロックプレート１４を配置する。このロックプレート１４は、前面から見て略扇形をしており、外周面が円筒部１１ａに内接するような弧形状であり、外周面との反対側に保持部７１のプレート押圧面と接触する受圧部を有する。このため、駆動回転体２とロックプレート１４とは相対的に回動可能であるが、従動回転体３とロックプレート１４とは相対回動不能である。そしてロックプレート１４の外周部と駆動回転体２の円筒部の内周面との間の摩擦力により、駆動回転体２からの回転運動を従動回転体３に伝動することで、クランクシャフトの回転をカムシャフト３ａに伝動する。更に、ロックプレート１４を以下のように構成することで、ロックプレート１４が、カムシャフト３ａからのカムトルクの影響を受けないように駆動回転体２と従動回転体３の相対位相角を保持し、ズレを生じさせないようにするセルフロック機構を構成する。
【００３１】
本発明の実施形態にかかるロックプレート１４は、図１から図４、及び図６に示すように進角方向のカム負トルクを受け、セルフロック機能を生じさせる第１ロックプレート１４ａ、１４ｃ、１４ｅと、遅角方向のカム正トルクを受けセルフロック機能を生じさせる第２ロックプレート１４ｂ、１４ｄ、１４ｆとからなる。いずれのロックプレート１４も同形状で略扇形であり、その外周面は、前方視において円筒部１１ａに内接する弧形状であり、かつこの外周面の反対側に保持部７１と対向する平面である受圧部を備える。また、いずれのロックプレート１４も、軸心Ｌ０方向に段差を有する。即ち一定の厚みを備えた厚肉部と、その厚肉部の１／２の厚さの薄肉部とからなり、薄肉部において軸心Ｌ０方向に貫通する係合孔を有する。この係合孔は円周方向に長い長孔であり、回動用平行ピン１５が遊嵌される。
【００３２】
第１ロックプレート１４ａと第２ロックプレート１４ｂとの薄肉部同士を組み合わせることでロックプレート対１４１を構成する。即ちロックプレート対１４１を構成する第１ロックプレート１４ａと第２ロックプレート１４ｂとは薄肉部において位相可変装置の軸方向に重複する。また第１ロックプレート１４ｃと第２ロックプレート１４ｄ、第１ロックプレート１４ｅと第２ロックプレート１４ｆについても同様にロックプレート対１４１を形成し、３組のロックプレート対１４１を円周方向に配置する。そしてロックプレート対１４１を構成する２つのロックプレートの受圧部が、従動回転体３の一のプレート押圧面に対向する構成とする。
【００３３】
円周方向に配置したロックプレート対１４１の間には、従動回転体３の円周方向に圧縮力を付与する付勢部材２５を設ける。この付勢部材２５はコイルばねであり、ロックプレート対１４１を構成する各ロックプレート１４の厚肉部分に設けた、円周方向に突出する案内バーに遊嵌する。
【００３４】
図８には図６（ａ）のＥ−Ｅ断面の位相可変装置の上半分を拡大した図を、図９には図６（ｃ）のＧ−Ｇ断面の位相可変装置の上半分を拡大した図を示す。ロックプレート１４（図８においては第１ロックプレート１４ａを示し、図９においては第２ロックプレート１４ｂを示す）は、係合孔を有する薄肉部の保持部７１との対向面において、その端部をＲ面取りする。
【００３５】
ロックプレート１４が、進角方向のカムトルクを受ける第１ロックプレート１４ａ、１４ｃ、１４ｅと、遅角方向のカムトルクを受ける第２ロックプレート１４ｂ、１４ｄ、１４ｆとからなり、かつ一の第１ロックプレートと一の第２ロックプレートとを、前記従動回転体３の軸方向に重複するように配置したことにより、一方向のカムトルクを受けるロックプレートの外周面により、円筒部１１ａの内周面のほぼ全周をカバーすることができる。即ちロックプレート１４を厚肉部と薄肉部とにより構成して、第１ロックプレートの一つで円筒部１１ａの内周面の１／４前後をカバーし、それが３つあることによって、円筒部１１ａに均等にカムトルクによる入力が作用する。発生したカムトルクを円周にわたって均等に受け持つことができるので、力のアンバランスを生じず、ロックプレート１４のセルフロック機能の解除に問題を生じるような食い込みを防止できる。
【００３６】
また相対位相角を変更する場合も、一方向のカムトルクを受けるロックプレート１４の外周面により、円筒部１１ａの内周面の全周にわたってカバーすることができているので、円筒部１１ａの内周面に対しロックプレート１４を容易に移動できる。
【００３７】
ロックプレート対１４１をカムシャフト３ａの円周方向に複数配置すると共に、これらロックプレート対１４１の間に、従動回転体３の円周方向に力を付与する付勢部材２５を設けたことにより、回転動力の伝達とセルフロック機能を有するロックプレート１４に摩擦力を付与できるので、簡易な構成でセルフロック機構を構成できる。
【００３８】
位相可変機構４は図１から図３に示すように、遊星歯車機構と、この遊星歯車機構の構成部材（太陽歯車３３ａ、内歯車３１ｄ）を有する二つの制御回転体３１、３３と、これらの制御回転体に回動トルクを与える電磁クラッチである二つの制動トルク手段３５、３６とから構成する。
【００３９】
遊星歯車機構は、第１制御回転体３１に設けた内歯車３１ｄと、第２制御回転体３３に設けた太陽歯車３３ａと、駆動回転体２を遊星キャリアとする遊星歯車３２・・と、により構成する。この遊星歯車機構は、遊星歯車３２ａのキャリア部分が固定される、いわゆるスター型であり、遊星歯車３２は、駆動回転体２に対して公転せず、自転するのみとなる。本実施形態においては、歯数比を、太陽歯車３３ａ：遊星歯車３２：内歯車３１ｄ＝２：１：４とする。
【００４０】
第１制御回転体３１は、図１から図３及び図５（ａ）、（ｂ）に示すように、前縁部に位置するフランジ部３１ａと、このフランジ部３１ａから後方に延びる円筒部３１ｂと、円筒部３１ｂの後方に設ける底部３１ｃとから構成する。この円筒部３ｂの内側に、遊星駆動機構の内歯車３１ｄを形成すると共に、底部３ｃには３つの第２円周方向溝３１ｅと、３つの第２平行ピン孔３１ｆを有する（図５（ｂ）参照）。第２円周方向溝３ｅには遊星歯車機構の遊星歯車の遊星軸３２ａを通過させ、かつ遊星軸３２ａに対し第一制御回転体３１を円周方向に回動可能にするものであり、第２平行ピン孔３１ｆには回動用平行ピン１５を嵌入し、回動用平行ピン１５は後方に向けて突出する。また、第２制御回転体３３は、前縁部にフランジ部を有すると共に、このフランジ部の後方に太陽歯車３３ａを設ける。これら第１制御回転体３１及び第２制御回転体３３は、従動回転体３の前方円筒部１３に遊嵌し、この前方円筒部１３に対して相対的に回転可能であり、また前後方向にも動作可能である。
【００４１】
第１制御回転体３１のフランジ部３１ａの前方には円筒形状で、比較的大径の電磁クラッチである第１制動トルク付与手段３５を設けると共に、第２制御回転体３３の前方には、第１制動トルク付与手段３５の内径よりも外径が小さい、電磁クラッチである円筒状の第２制動トルク付与手段３６を配置する。第１制動トルク付与手段３５及び第２制動トルク付与手段３６は図示しないエンジンカバー等に回動不能に保持され、両制動トルク付与手段３５，３６の、各制御回転体３１、３３に対抗した面は、略同一面上に位置する。
【００４２】
上記のように構成した位相可変装置の動作について説明する。
まず位相可変機構４の動作について図７を用いて説明する。図７（ａ）は、駆動回転体２と従動回転体３との相対位相角が０である状態を表し、図７（ｂ）は駆動回転体２に対して従動回転体３がＤ１方向へ最も移動している状態を表し、図７（ｃ）は従動回転体３がＤ２方向へ最も移動している状態を示している。そして駆動回転体２と従動回転体３とは、クランクシャフトからの駆動力を付与されて、Ｄ１方向に回転している。
【００４３】
図７（ａ）の状態から図７（ｃ）の状態に従動回転体３を動作させるためには、第１制御回転体３１をＤ２方向へ動作させる必要がある。この場合、第１制動トルク付与手段３５を作動させ、第１制御回転体のフランジ部３１ａを第１制動トルク付与手段３５に接触させ摩擦力を付与することで、第１制御回転体３１へＤ２方向のトルクを付与し回転させ、それにより第１制御回転体に嵌装した回動用平行ピン１５を通じて３つのロックプレート対１４１を動作させ、従動回転体３をＤ２方向へ動作させる。この場合第１制御回転体の内歯車３１ｄを通じて、遊星歯車３２が自転すると共に、太陽歯車３３ａがＤ１方向に回転するので、太陽歯車３３ａを有する第２制御回転体３３と第２制動トルク付与手段３６とが接触しない構成とする必要がある。なお制動トルク付与手段３５は電磁クラッチでありＯＮ・ＯＦＦおよびその通電量を制御する。
【００４４】
図７（ａ）の状態から図７（ｂ）の状態に従動回転体３を動作させるためには、第１制御回転体３１をＤ１方向へ動作させる必要がある。この場合、第２制動トルク付与手段３６を作動させ、第２制御回転体３３のフランジ部を第２制動トルク付与手段３６に接触させ摩擦力を付与することで、第２制御回転体３３へＤ２方向のトルクを付与し回転させる。第２制御回転体３３には太陽歯車３３ａが設けてあり、太陽歯車３３ａもＤ２方向へ回転するので、これに合わせて、スター型の遊星歯車機構の内歯車３１ｄは逆のＤ１方向へ回転し、よって第１制御回転体３１もＤ１方向へ回転する。この回転により第１制御回転体３１に嵌装した回動用平行ピン１５を通じて３つのロックプレート対１４１を動作させ、従動回転体３をＤ１方向へ動作させる。この場合第１制御回転体３１と第１制動トルク付与手段３５とが接触しない構成とする必要がある。また、この場合歯数比が太陽歯車３３ａ：内歯車３１ｄ＝１：２となっているので、遊星歯車機構の減速機構により第２制動トルク付与手段３６により発生したトルクが２倍になり従動回転体３を動作させる。
【００４５】
位相可変機構４を、遊星歯車機構と、制御回転体３１、３３と、制動トルク付与手段３５、３６とから構成すると共に、遊星歯車機構を、駆動回転体２を遊星キャリアとするいわゆるスター型の遊星歯車機構とすることにより、摩擦による一方向の駆動トルクを与えることで、二方向に位相可変装置を動作させる構成とすることができる。これにより位相可変機構を簡易な構成とすることができる。
【００４６】
電磁クラッチである比較的大径の第１制動トルク付与手段３５により第１制御回転体３１に摩擦トルクを付与すると共に、この第１制動トルク付与手段３５の内径よりも小さい外径を有する第２制動トルク付与手段３６により第２制御回転体３３に摩擦トルクを付与する構成としたことにより、小径の第２制動トルク付与手段３６により発生するトルクを遊星歯車機構の減速機構により大きくすることができる。これにより相対位相角を変更するのに必要なトルクをコンパクトな構成で達成することができる。
【００４７】
次に図８、図９を用いてカムトルクが入力された場合に、ロックプレートのセルフロック機能がどのように働くかを説明する。なお、説明においては、３組あるロックプレート対１４１の一つについて説明するが、他のロックプレート対は従動回転体３の軸心を中心に１２０度回転したものと同じであるので説明を省略する。まず、カムトルクが入力されていない状態を説明する。カムトルクが入力されていない場合、従動回転体３は、駆動回転体２と相対位相角にズレが生じないように同じ回転数で回転する。即ち圧縮コイルばねである付勢部材２５により円周方向に各ロックプレート対１４１が付勢されるので、ロックプレート１４の外周と円筒部１１ａの内周面の間には摩擦力が生じ、この摩擦力により従動回転体３は、駆動回転体２との間の相対位相角にズレが生じないように同じ回転数で回転する。なお付勢部材２５により付勢されているため、ロックプレート１４と従動回転体３とは、面接触でなく線接触するようになる。ロックプレート１４ａの受圧面と、保持部７１のプレート押圧面７１ａとは、ＰＡ１を通り軸心Ｌ０に平行な直線においてにおいて接触し、ロックプレート１４ｂの受圧面と、プレート押圧面７１ａとは、ＰＢ１を通り軸心Ｌ０に平行な線において接触している。
【００４８】
次にカムトルクが入力された場合を説明する。図８は進角方向のカム負トルクが発生した状態を示す。進角方向のカムトルクが生じると、カムシャフト３ａに回動不能に結合されている従動回転体３には図に示すＣＴ１のトルクが生じる。そして、カムトルクが入力されていない状態ではロックプレート１４ａの受圧面と、保持部７１のプレート押圧面７１ａとは、作用点ＰＡ１を通る直線で接触しているので、従動回転体３からロックプレート１４ａへは、作用点ＰＡ１から半径方向（図８において上方）へＦ０１の力が生じ、これによりロックプレート１４ａと円筒部１１ａの内周面にも図８において上方にＦ０２の力が生じる。このＦ０２は、円周方向に生じる力と半径方向に生じる力に分解でき、半径方向に生じる力により生じる摩擦力は、付勢部材２５による摩擦力と合わせて駆動回転体２と従動回転体３との相対位相角を保持するが、円周方向に生じる力は前記相対位相角にズレを生じさせる。よって円周方向に生じる力を、二つの摩擦力未満に抑えることにより相対位相角のズレを防止できる。本発明の実施形態においては、図８に示すように第一ロックプレート１４ａの薄肉部において、受圧部に接する角部にＲ面取りを行うことにより、作用点ＰＡ１を受圧部の中心線（従動回転体３の軸心Ｌ０と平行な線）に近づけることができ、Ｆ０２により円周方向に生じる力を小さくすることができる。この場合ロックプレート１４の受圧面及びこの受圧面に対向するプレート押圧面７１ａ間の力の作用点とは、ＰＡ１を言う。
【００４９】
図９は遅角方向のカム正トルクが発生した状態を示す。遅角方向のカムトルクが生じると、従動回転体３には図にあるようなＣＴ２のトルクが生じ、進角方向の場合と同様、従動回転体からロックプレート１４ｂへは、ＰＢ１から半径方向（図９において上方）へＦ１１の力が生じ、これによりロックプレート１４ｂと円筒部１１ａの内周面にも図９において上方にＦ１２の力が生じる。このＦ１２についても円周方向に生じる力と半径方向に生じる力に分解でき、円周方向に生じる力を、二つの摩擦力未満に抑えることにより相対位相角のズレを防止できる。そして受圧部に接する角部にＲ面取りを行うことによりＦ１２により円周方向に生じる力を小さくすることができる。この場合ロックプレート１４の受圧面及びこの受圧面に対向するプレート押圧面７１ａ間の力の作用点はＰＢ１を言う。
【００５０】
次に、駆動回転体２と従動回転体３との相対位相角を変更する場合の力の作用の仕方を図１０、図１１により説明する。なお図１０は、一つのロックプレート対１４１について説明したものであるが、他のロックプレート対１４１についても同様の力が発生する。図１０は従動回転体３が駆動回転体２に対して進角方向であるＤ１方向に相対位相角を変更する場合を示す。位相可変機構４より回動用平行ピン１５に円周方向にＦ２１の力が加えられると、付勢部材２５の付勢力に対抗する力が加えられ、ロックプレート１４ａの受圧面と保持部７１のプレート押圧面７１ａとは、作用点ＰＡ１を通る直線での接触から、作用点ＰＡ２を通る直線での接触に変わる。この場合Ｆ２１の力により、図１０において下方向のＦ２２の力が受圧面からプレート押圧面７１ａに加えられ、このＦ２２により、従動回転体３に対してＭＴ１のトルクが加えられ、従動回転体３が駆動回転体２に対して相対位相角をＤ１方向へ変化させるように動作する。
【００５１】
図１１は従動回転体３が駆動回転体２に対して遅角方向であるＤ２方向に相対位相角を変更する場合を示す。位相可変機構４より回動用平行ピン１５に円周方向にＦ３１の力が加えられると、付勢部材２５の付勢力に対抗する力が加えられ、ロックプレート１４ａの受圧面と保持部７１のプレート押圧面７１ａとは、作用点ＰＢ１を通る直線での接触から、作用点ＰＢ２を通る直線での接触に変わる。この場合Ｆ３１の力により、図１１において下方向のＦ３２の力が受圧面からプレート押圧面７１ａに加えられ、このＦ３２により従動回転体３に対してＭＴ２のトルクが加えられ、従動回転体３が駆動回転体２に対して相対位相角をＤ２方向へ変化させるように動作する。
【００５２】
ロックプレート１４と従動回転体３との力の作用点と、従動回転体３の回転中心との距離について、カムトルクを受ける時の作用点ＰＡ１との距離が、相対位相角を変更するときの作用点ＰＡ２との距離よりも小さいことにより、相対位相角を変更する場合に比較してカムトルクを受ける場合に、カムトルクの影響を小さくできる。これによりセルフロック機能を適切に働かせることができる。
【００５３】
ロックプレート対１４１を構成する第１ロックプレート１４ａ（１４ｃ、１４ｅ）及び第２ロックプレート１４ｂ（１４ｄ、１４ｆ）の受圧部が、従動回転体３の一のプレート押圧面７１ａ（７１ｂ、７１ｃ）に対向する構成としたことにより、従動回転体３に設けるプレート押圧面の個数を少なくすることができ、位相可変装置の製造コストを抑えることができる。
【００５４】
本実施形態においては２つの電磁クラッチを用いたが、制動トルク付与手段としてばね等を用いてもよい。また、遊星歯車機構を用いず、セルフロック機構を構成するロックプレート１４に直接電動モータ等により回動トルクを付与する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  位相可変装置
２  駆動回転体
３  従動回転体
３ａ  カムシャフト
４  位相可変機構
１１ａ  円筒部
１４  ロックプレート
１４ａ、１４ｃ、１４ｅ  第１ロックプレート
１４ｂ、１４ｄ、１４ｆ  第２ロックプレート
２５  付勢部材
３１  第１制御回転体
３１ｄ  内歯車
３２  遊星歯車
３３  第２制御回転体
３３ａ  太陽歯車
３５  第１制動トルク付与手段
３６  第２制動トルク付与手段
７１  保持部
７１ａ〜７１ｃ  プレート押圧面
１４１  ロックプレート対
ＰＡ１、ＰＢ１  カムトルクを受ける時の作用点
ＰＡ２、ＰＢ２  相対位相角を変更する時の作用点
【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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