(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能である容器状の第１回転体（２０）と、
前記第１回転体に収容され、少なくとも１つの係合穴（４３）を有し、回転可能な第２回転体（４０）と、
前記第２回転体に対向して前記第１回転体に収容され、前記第１回転体と前記第２回転体とを回転伝達可能に連結されており、前記第１回転体における軸に対して偏心回転することによって前記第１回転体と前記第２回転体との相対回転位相を変化可能にし、前記第１回転体または前記第２回転体の回転を加減速可能な第３回転体（７０）と、
前記係合穴を介して前記第２回転体と前記第３回転体とを係合する少なくとも１つの係合部材（７４）と、
を備え、
前記係合部材の側面において一方の面を基準側面（８２）とし、
前記基準側面に対向する面を対向側面（８３）とすると、
少なくとも１つの前記係合部材は、前記基準側面と前記対向側面とが前記係合部材における軸方向に対して対称に傾斜する引力面（８０）を有し、
前記第２回転体は、前記係合穴の内壁面からなり、前記第２回転体の内側面において前記引力面と接触する接触面（８１）を有し、
前記接触面は、前記引力面に沿って形成されており、
前記係合部材における最大径（Ｄ１）は、前記係合穴における最小径（Ｄ２）よりも小さく、
前記引力面と前記接触面との接触部の少なくとも一部は、回転時に前記第２回転体と前記第３回転体とが互いに引き合う方向に力が働くように前記第３回転体から前記第２回転体に向かって前記係合部材の径が拡がるように形成されている偏心揺動型減速装置。
【請求項２】
前記引力面は、少なくとも一部が湾曲するように形成され、
前記接触面は、前記引力面に沿って湾曲するように形成されている請求項１に記載の偏心揺動型減速装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の偏心揺動型減速装置と、
前記第１回転体と連動して回転可能なクランク軸（２）と、
前記第２回転体と連動して回転可能なカム軸（４）と、
を備え、
前記クランク軸からの回転伝達により前記カム軸が開閉する吸気弁（８）および排気弁（９）のうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整する内燃機関（１）のバルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏心揺動型減速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載のように、容器状の回転部材に収容される２つの回転体において１８０度位相をずらした状態で偏心回転する偏心揺動型減速装置が知られている。２つの回転体を用いる場合、振動または騒音が発生する虞がある。振動または騒音を抑制するために、特許文献２に記載のように、容器状の回転部材に収容される３つの回転体を設けたものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５７４９３号公報
【特許文献２】特開２０００−１２０８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２の構成のように、３つの回転体を用いる場合、偏心揺動型減速装置の軸方向における体格の大型化および偏心揺動型減速装置における部品点数の増加によってコストが増加してしまう。偏心揺動型減速装置を低コストにするため、回転部材に収容される回転体の数を削減し、小型化や部品点数の削減が考えられる。しかしながら、回転体の数を削減し２つの回転体を用いる場合、２つの回転体において回転モーメント（偶力）が働く。これにより、２つの回転体の軸がずれてしまい、２つの回転体による摩擦によって、振動または騒音が発生する虞がある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、振動および騒音の発生を抑制し、小型化可能な偏心揺動型減速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による偏心揺動型減速装置は、第１回転体（２０）、第２回転体（４０）、第３回転体（７０）および係合部材（７４）を備える。
第１回転体は、回転可能で容器状である。
第２回転体は、第１回転体に収容され、少なくとも１つの係合穴（４３）を有し、回転可能である。
【０００７】
第３回転体は、第２回転体に対向して第１回転体に収容され、第１回転体と第２回転体とを回転伝達可能に連結されている。
また、第３回転体は、第１回転体と第２回転体とにおける軸に対して偏心回転することによって、第１回転体と第２回転体との相対回転位相を変化可能にし、第１回転体または第２回転体の回転を加減速可能にする。
係合部材は、少なくとも１つ備えられ、係合穴を介して第２回転体と第３回転体とを係合する。
【０００８】
係合部材の側面において、一方の面を基準側面（８２）とし、基準側面に対向する側面を対向側面（８３）とする。
少なくとも１つの係合部材は、係合部材における軸方向に対して基準側面と対向側面とが対称に傾斜する引力面（８０）を有する。
第２回転体は、係合穴の内壁面からなり、第２回転体の内側面において引力面と接触する接触面（８１）を有する。接触面は、引力面に沿って形成されている。係合部材における最大径（Ｄ１）は、係合穴における最小径（Ｄ２）よりも小さい。引力面と接触面との接触部の少なくとも一部は、回転時に第２回転体と第３回転体とが互いに引き合う方向に力が働くように第３回転体から第２回転体に向かって係合部材の径が拡がるように形成されている。
【０００９】
このように構成することによって、第２回転体と第３回転体とが引き合う方向に力が働くため、第２回転体と第３回転体とが平行に保持される。これによって、第２回転体と第３回転体との摩擦が滑らかになり、振動または騒音を抑制することができる。さらに、振動または騒音を抑制するために、回転体の数が増加する必要がなく部品点数を削減できる。したがって、偏心揺動型減速装置は、小型化可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による偏心揺動型減速装置が用いられるバルブタイミング調整装置の概略図。
【図２】本発明の第１実施形態による偏心揺動型減速装置の縦断面図。
【図３】図２にＩＩＩ−ＩＩＩ線における第２回転体および第３回転体の断面図。
【図４】図２のＩＶ部拡大図。
【図５】図２のＶ部拡大図。
【図６】本発明の第２実施形態による係合部材の断面図。
【図７】本発明の第３実施形態による偏心揺動型減速装置の断面図。
【図８】その他の実施形態の係合部材の拡大図。
【図９】その他の実施形態の偏心揺動型減速装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態による偏心揺動型減速装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、第１実施形態を実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。また、「本実施形態」という場合、第１〜第３実施形態を包括する。これらの実施形態の偏心揺動型減速装置は、例えば、吸気弁および排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整する内燃機関のバルブタイミング調整装置に用いられる。
【００１２】
本実施形態の偏心揺動型減速装置５０に用いられるバルブタイミング調整装置１０について説明する。
図１に示すように、内燃機関１の駆動軸としてのクランク軸２に固定されるクランク歯車３と、従動軸としてのカム軸４、５に固定される偏心揺動型減速装置５０の第１回転体２０とにチェーン７が巻き掛けられている。チェーン７を介してクランク軸２からカム軸４、５にトルクが伝達される。一方のカム軸４は吸気弁８を駆動し、他方のカム軸５は排気弁９を駆動する。本実施形態のバルブタイミング調整装置１０は、クランク軸２とカム軸４、５とを相対回転位相を変化することにより、吸気弁８または排気弁９の開閉タイミングを調整する。本実施形態の偏心揺動型減速装置５０は、クランク軸２とカム軸４、５とを相対回転位相を変化可能にするために用いられる。
【００１３】
バルブタイミング調整装置１０は、クランク軸２と一体に回転する第１回転体２０に対し、カム軸４、５がクランク軸２と同一の回転方向へ相対回転することによって、吸気弁８または排気弁９のバルブタイミングを早くする。このように吸気弁８または排気弁９のバルブタイミングが早くなるようにカム軸４、５が相対回転することを「進角する」という。
【００１４】
また、バルブタイミング調整装置１０は、カム軸４、５がクランク軸２と反対の回転方向へ相対回転することによって、吸気弁８または排気弁９のバルブタイミングを遅くする。このように吸気弁８または排気弁９のバルブタイミングが遅くなるようにカム軸４、５が相対回転することを「遅角する」という。
【００１５】
（第１実施形態）
図２に示すように、偏心揺動型減速装置５０は、第１回転体２０、第２回転体４０、制御ユニット６０および第３回転体７０を備える。
第１回転体２０は、有底円筒状の歯車部材２１と有底円筒状のスプロケット２２とを同軸に組み合わせた容器状で回転可能に形成されている。第１回転体２０は、一方のカム軸４または他方のカム軸５と同軸に設けられている。
【００１６】
歯車部材２１は、突出部２３と第１内歯車部２４とを有する。
突出部２３は、歯車部材２１の径方向内側から径方向外側に突出するように歯車部材２１の外壁に形成されている。
第１内歯車部２４は、歯先円が歯底円から歯車部材２１の径方向内側に向かうように歯車部材２１の内周壁に形成されている。
【００１７】
スプロケット２２は、大径部２５と小径部２６とを有する。
大径部２５は、突出部２３とねじ２７によって嵌合されており、歯車部材２１とスプロケット２２とが一体に結合されている。
【００１８】
小径部２６は、径方向内側から径方向外側に突出する複数のスプロケット歯２９が設けられており、複数のスプロケット歯２９とクランク歯車３とにチェーン７が巻き掛けられる。クランク軸２から出力されるトルクがチェーン７を介してスプロケット２２に入力されるとき、第１回転体２０は、クランク軸２と連動して回転軸Ｏを中心に回転する。このとき、第１回転体２０の回転方向は、本実施形態において図１の反時計方向である。
【００１９】
第２回転体４０は、第１回転体２０に収容され、円板状に形成されており、中央にスリーブボルト４１が挿入される中心孔４４が形成されている。第２回転体４０は、第１回転体２０と同軸に設けられ、スリーブボルト４１によって一方のカム軸４または他方のカム軸５と連結固定されている。また、第２回転体４０は、カム軸４、５と連動してカム軸４、５に対する相対回転位相を保ちつつ、回転軸Ｏ周りに回転可能である。また、大径部２５の内側で第２回転体は支持され、第１回転体２０に対して相対回転可能となっている。さらに、第２回転体４０は、係合穴４３を有する。
図３に示すように、係合穴４３は、軸方向の断面が円形形状で、第２回転体４０の内部に８つ形成されている。
【００２０】
制御ユニット６０は、電動モータ６１と制御回路６２とによって構成されている。
電動モータ６１は、例えば、永久磁石式同期型の３相交流のモータで第１回転体２０および第２回転体４０を挟んでカム軸４、５とは反対側に設けられている。電動モータ６１は、モータケース６３に収容され、モータ軸６４を有する。モータ軸６４は、モータケース６３によって正逆回転可能に支持されている。
【００２１】
制御回路６２は、マイコンを主体として構成されており、モータケース６３の外部または内部に設けられている。制御回路６２における処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
【００２２】
制御回路６２は、電動モータ６１と接続され、内燃機関１の運転状態に応じて電動モータ６１を制御する。制御される電動モータ６１は、モータ軸６４の回りに回転磁界を発生し、回転磁界の方向に応じ、進角方向Ｘおよび遅角方向Ｙに回転トルクをモータ軸３４から出力する。
【００２３】
第３回転体７０は、第１回転体２０に収容され、第２回転体４０に対向するように設けられている。また、第３回転体７０は円筒状に形成されており、第３回転体７０とモータ軸６４とが連結固定されており、第３回転体７０は、モータ軸６４と連動して回転軸Ｏ周りに回転可能となっている。
第３回転体７０は、第３外歯車部７１、偏心部７２、「付勢部材」としてのスプリング７３および係合部材７４を有する。
【００２４】
第３外歯車部７１は、歯先円が歯底円から径方向外側に向かうように第３回転体７０の外周壁に形成されている。第３外歯車部７１の歯数は、第１内歯車部２４の歯数よりも少なく設定され、第３外歯車部７１の外周壁は、第１内歯車部２４の内周壁と嵌合されている。これによって、第３回転体７０は、第１回転体２０に対して相対回転可能に支持している。第３外歯車部７１と第１内歯車部２４との嵌合部を固定部７５とする。
【００２５】
偏心部７２は、回転軸Ｏに対して、外周壁が固定部７５側に偏心する円筒状に形成されており、中央にモータ軸６４が挿入される中心孔７６が形成されている。偏心部７２は、ベアリング７７を介して歯車部材２１を中心孔７６の内周側から支持している。また、偏心部７２は、ベアリング７８を介して第３外歯車部７１を中心孔７６の内周側からされている。この支持によって第３回転体７０は、偏心部７２の外周壁の中心軸である偏心軸Ｐ周りに自転可能であり、かつ、回転軸Ｏ周りに公転可能である。したがって、第３回転体７０は、遊星運動可能、すなわち、第１回転体２０と第２回転体とにおける回転軸Ｏに対して偏心回転可能となっている。
【００２６】
スプリング７３は、固定部７５側における偏心部７２とベアリング７８との間に設けられている。スプリング７３は、固定部７５側にベアリング７８を介して第３回転体７０を付勢することによって、第３回転体７０を歯車部材２１に押し付けている。また、後述の係合部材７４を第２回転体４０に押し付けている。
【００２７】
図４に示すように、係合部材７４は、第３回転体７０の端面７９から第２回転体４０に向かって突出するように、第３回転体７０と一体に形成されている。係合部材７４は、係合穴４３に挿入され、係合部材７４の外側面と係合穴４３における第２回転体４０の内側面とが嵌合する。係合部材７４と係合穴４３とは径方向に隙間を隔てて嵌合されており、第１回転体２０と第２回転体４０とが連結される。また、係合部材７４の最大径をＤ１とし、係合穴４３の最小径をＤ２とする。係合部材７４は、最大径Ｄ１が係合穴４３の最小径Ｄ２よりも小さくなるように、すなわち、Ｄ１＞Ｄ２  となるように形成されている。
【００２８】
（作用）
本実施形態の偏心揺動型減速装置５０の作用について説明する。
モータ軸６４が第１回転体２０に対して相対回転しないとき、第３回転体７０が第１回転体２０との噛合位置を保ちつつ、第１回転体２０と第２回転体４０とともに回転する。このとき、第１回転体２０と第２回転体４０との間の相対回転位相が保持されるので、バルブタイミングが保持される。
【００２９】
モータ軸６４が第１回転体２０に対して進角方向Ｘに相対回転するとき、モータ軸６４から進角方向Ｘに向かって回転トルクが発生する。このとき、第３回転体７０と第１回転体２０との噛合位置が変化しつつ、第３回転体７０が遊星運動することによって、第２回転体４０が第１回転体２０に対して進角方向Ｘに向かって相対回転する。第２回転体４０の回転が加速され、吸気弁８または排気弁９のバルブタイミングが早くなる。
【００３０】
モータ軸６４が遅角方向Ｙに向かって回転トルクを出力するとき、または、電動モータ６１が急停止するとき、第３回転体７０と第１回転体２０との噛合位置が変化しつつ、第３回転体７０が遊星運動する。このとき、第２回転体４０が第１回転体２０に対して遅角方向Ｙに相対回転する。第２回転体４０の回転が減速され、吸気弁８または排気弁９のバルブタイミングが遅くなる。
【００３１】
このように、第３回転体７０が第１回転体２０と第２回転体４０とを回転伝達可能に連結され、第３回転体７０が遊星運動することによって、第１回転体２０と第２回転体４０との相対回転位相が変化する。相対回転位相が変化するとき、第２回転体４０の回転が加減速され、吸気弁８または排気弁９のバルブタイミングが調整される。
【００３２】
従来では、第１回転体に収容される第２回転体と第３回転体とを用いる場合、２つの回転体において偶力が働き、２つの回転体の軸がずれ、第２回転体と第３回転体とが平行にならないことがあった。第２回転体と第３回転体とが平行にない状態で、第３回転体が遊星運動するとき、第２回転体と第３回転体とが片当たりしながら摩擦するため、振動または騒音が発生していた。また、振動または騒音を抑制するために、特許文献２に記載のように回転体を３つ設ける構成もあるが、部品点数が大きくなり高コストを招く虞があった。
【００３３】
そこで、本実施形態では、振動および騒音を抑制し、偏心揺動型減速装置の部品点数を削減可能にするため、第２回転体４０および第３回転体７０において「ある工夫」をしている。以下、本実施形態における特徴構成について説明する。
【００３４】
（特徴構成）
図５に示すように、第２回転体４０と第３回転体７０とを係合する係合部材７４は、第２回転体４０と第３回転体７０とが引き合う方向に力が働く引力面８０が側面に形成されている。係合部材７４の側面において一方の面を基準側面８２とし、基準側面８２に対向する面を対向側面８３とする。
【００３５】
引力面８０は、互いに対向する基準側面８２と対向側面８３とが係合部材７４おける軸方向に対して対称に傾斜するように、係合部材７４の側面に形成されている。第２回転体４０は、第２回転体４０の内側面において引力面８０と接触する接触面８１を有する。
接触面８１は、引力面８０に沿って形成されている。
【００３６】
引力面８０は、第３回転体７０から第２回転体４０に向かって係合部材７４の径が拡がる方向に傾斜するテーパ状に形成されている。また、係合穴４３は第３回転体７０から第２回転体４０に向かって係合穴４３の径が拡がる方向に傾斜するように形成されている。これにより、接触面８１は、引力面８０と同一方向に傾斜するように形成される。
【００３７】
引力面８０があることによって、第２回転体４０と第３回転体７０とが互いに引き合う方向に力が働く。引力面８０が傾斜しているため、引力面８０が接触面８１から受ける力Ｆを軸方向成分の力Ｆｔと径方向成分の力Ｆｄに分解することができる。軸方向成分の力Ｆｔは、第３回転体７０から第２回転体４０に向かう方向に働く力である。これにより、第２回転体４０と第３回転体７０とが引き合う。
【００３８】
（効果）
［１］引力面８０が係合部材７４の側面に形成されていることによって、第２回転体４０と第３回転体７０とが引き合う方向に力が働く。この引力によって、第２回転体４０と第３回転体７０とが平行に保持される。これによって、第３回転体７０が遊星運動するとき、第２回転体４０との摩擦が片当たりしないで滑らかになり、振動または騒音を抑制することができる。さらに、振動または騒音を抑制するために、回転体の数が増加する必要がなく部品点数を削減できる。したがって、偏心揺動型減速装置５０は、小型化可能になる。
【００３９】
また、スプリング７３の付勢力によって、係合部材７４が第２回転体４０に押し付けられるため、引力面８０が接触面８１から受ける力Ｆが大きくなる。このため、軸方向成分の力Ｆｔが大きくなり、第２回転体４０と第３回転体７０とに働く引力は大きくなる。このため、スプリング７３が設けられていることにより、第２回転体４０と第３回転体７０とが平行にしやすくすることができる。
【００４０】
［２］係合部材７４の最大径Ｄ１が係合穴４３の最小径Ｄ２よりも小さいため、係合部材７４が係合穴４３に挿入されやすくなる。このため、第３回転体７０を収容する歯車部材２１と第２回転体４０を収容するスプロケット２２とが組み立て易くなる。
【００４１】
（第２実施形態）
第２実施形態の構成では、引力面および接触面の形態を除き、第１実施形態と同様である。
図６に示すように、引力面１２０は、係合部材７４における径方向内側から径方向外側に向かって湾曲するように形成されている。また、接触面１２１は、引力面１２０に沿って湾曲して形成されている。第２実施形態において、第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、引力面１２０が湾曲しているため、接触面１２１との接触面積が大きくなる。接触面積が大きくなることによって、引力面１２０および接触面１２１に働く力による面圧が低下し、係合部材７４および第２回転体４０の耐久性が向上することができる。
【００４２】
（第３実施形態）
第３実施形態の構成では、第３回転体および係合部材の形態を除き、第１実施形態と同様である。
図７に示すように、第３回転体１３０は、係合穴４３に対応する挿入穴１３１が形成されている。挿入穴１３１に係合部材１３３が挿入されている。
係合部材１３３は、丸棒形状で第３回転体１３０と別部材から形成されている。図７において、係合部材１３３を明確にするために、係合部材１３３をドット柄で記載している。係合部材１３３は、第１実施形態と同様に引力面１３４が形成されている。第３実施形態において、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４３】
（その他の実施形態）
（ｉ）係合部材および係合穴は、少なくとも１つ形成されていればよい。係合部材および係合穴の数に限らず、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４４】
（ｉｉ）第２実施形態の思想を共有する他の実施形態では、図８に示すように、引力面１２２は、第３回転体７０の端面７９から係合部材７４の中央にかけて、径方向外側から径方向内側に向かって湾曲するように形成されている。また、引力面１２２は、係合部材７４の中央から係合部材７４の端面１７４にかけて、径方向外側から径方向内側に向かって湾曲するように形成されている。また、接触面１２３は、引力面１２２に沿って湾曲するように形成されている。図８において、特徴構成をわかりやすくするために、湾曲部を誇張して記載している。このような構成において、第２実施形態と同様の効果を奏する。
【００４５】
（ｉｉｉ）第３実施形態の思想を共有する他の実施形態では、図９に示すように、第３実施形態に第１実施形態の思想を組み合わせてもよい。丸棒形状の係合部材１３３と、第３回転体１４０の端面１４３から第２回転体４０に向かって突出するように設けられる係合部材１４４との両方を形成してもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００４６】
２０  ・・・第１回転体、
４０  ・・・第２回転体、
４３  ・・・係合穴、
７０  ・・・第３回転体、
７４  ・・・係合部材、
８０  ・・・引力面、
８１  ・・・接触面、
８２  ・・・基準側面、
８３  ・・・対向側面。
【図１】
0006645238.tif 000002
【図２】
0006645238.tif 000003
【図３】
0006645238.tif 000004
【図４】
0006645238.tif 000005
【図５】
0006645238.tif 000006
【図６】
0006645238.tif 000007
【図７】
0006645238.tif 000008
【図８】
0006645238.tif 000009
【図９】
0006645238.tif 000010