(57)【要約】【課題】機関の再始動性を向上させることのできるバルブタイミング制御装置を提供する。【解決手段】操作力付与手段４によって中間回転体２３を駆動プレート３及びレバー軸１０に対して回動操作することにより、中間回転体２３の渦巻き溝２４に係合した球１９を径方向溝８に沿わせ変位させ、その変位をリンク１４を介して駆動プレート３とレバー軸１０の相対回動に変換する。前記渦巻き溝２４の形状を、いわゆるエンストなどの機関停止時に、中間回転体２３が機関の再始動時に適した初期位置に戻される形状に形成すると共に、前記機関停止時に中間回転体が回動した際、中間回転体の回転を停止させるストッパ６０を設けた。【選択図】図１３
2007211787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関のクランクシャフトによって回転される駆動回転体と、
カムシャフトに結合され、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記ガイドに沿って変位可能に係合される可動案内部と該可動案内部に連結されたリンクとによって、前記駆動回転体と従動回転体の組付角を調整する組付角操作機構と、
前記中間回転体に回転操作力を付与して前記可動案内部を前記ガイドに沿って変位させて前記組付角操作機構を介して前記駆動回転体と従動回転体の組付角を調整する操作力付与手段と、を備え、
前記ガイドは、機関停止時に、前記中間回転体が機関の再始動時に適した初期位置に戻される形状に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
機関のクランクシャフトによって回転される駆動回転体と、
吸気側カムシャフトに結合され、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記ガイドに沿って変位可能に係合される可動案内部と該可動案内部に連結されたリンクとによって、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を調整する組付角操作機構と、
前記中間回転体に回転操作力を付与して前記可動案内部を前記ガイドに沿って変位させて前記組付角操作機構を介して前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を調整する操作力付与手段と、を備え、
前記ガイドは、機関の停止時に前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相が最遅角側に戻される形状に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
機関停止時に前記中間回転体が回動した際、該中間回転体の回転を停止させるストッパを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
機関のクランクシャフトによって回転される駆動回転体と、カムシャフトに結合され、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、を備え、機関の運転状態に応じて前記クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
内側方向若しくは外側方向に移動するように案内された可動案内部と、
周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記ガイドに沿って前記可動案内部を内側方向若しくは外側方向に移動させて前記クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を可変制御する組付角操作機構と、
前記中間回転体に回転操作力を付与して前記可動案内部を前記ガイドに沿って変位させて前記駆動回転体に対する前記従動回転体の組付角を調整する操作力付与手段と、を備え、
前記ガイドは、前記カムシャフトが回転を停止する前に、前記中間回転体が機関の再始動に適した位置に戻される形状に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトからカムシャフトに至る動力伝達経路において、両シャフトの回転位相を操作することにより、機関弁の開閉タイミングを制御するようにしている。即ち、この種の装置は、クランクシャフトにタイミングチェーン等を介して連繋された駆動回転体がカムシャフト側の従動回転体に必要に応じて相対回動できるように組み付けられると共に、これらの回転体の間に両者の組付角を操作すべく組付角操作機構が介装され、この組付角操作機構を適宜駆動制御することによってクランクシャフトとカムシャフトの回転位相を変更するようになっている。
【０００３】
組付角操作機構としては、ヘリカルギヤを用いて油圧ピストンの直進作動を両回転体の回動作動に変換するもの等種々のものが開発されているが、近年、軸長を短縮化でき、フリクションロスが少ない等の多く利点を有するリンクを用いたものが案出されている。
【０００４】
組付角操作機構にリンクを用いたバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下の特許文献１に開示されるようなものがある。
【０００５】
この装置は、図１５，図１６に示すように、クランクシャフト（図示せず。）にタイミングチェーン（図示せず。）等を介して連繋されたハウジング１０１（駆動回転体）がカムシャフト１０２の端部に回動可能に組み付けられ、ハウジング１０１の内側端面に形成された径方向ガイド１０６に複数の可動案内部１０４，１０４が夫々径方向に沿って摺動自在に係合支持されると共に、径方向外側に突出する複数のレバー１０５，１０５を有するレバー軸１０６(従動回転体)がカムシャフト１０２の端部に取り付けられ、各可動案内部１０４とレバー軸１０６の対応するレバー１０５とがリンク１０７によって枢支連結されている。そして、ハウジング１０１の前記径方向ガイド１０３と対向する位置には、径方向ガイド１０３側の側面に一条の渦巻き状ガイド１０８を有する中間回転体１０９がハウジング１０１とレバー軸１０６に対して相対回動可能に設けられ、前記各可動案内部１０４の軸方向の一方の端部に突設された略円弧状の複数の突条１１０が前記渦巻き状ガイド１０８に案内係合されている。また、中間回転体１０９はハウジング１０１に対して回転を進める側にゼンマイばね１１１によって付勢されると共に、電磁ブレーキ１１２によって回転を遅らせる側の力を適宜受けるようになっている。
【０００６】
この装置の場合、電磁ブレーキ１１２がＯＦＦ状態のときには、中間回転体１０９がゼンマイばね１１１の付勢力を受けハウジング１０１に対して初期位置に位置されており、渦巻き状ガイド１０８に突条１１０でもって噛合う可動案内部１０４は径方向外側に最大に変位し、リンク１０７を引き起こしてハウジング１０１とカムシャフト１０２の組付角を最遅角位置または最進角位置に維持している。そして、この状態から電磁ブレーキ１１２がＯＮにされると、中間回転体１０９が減速されてハウジング１０１に対して遅れ側に相対回転する結果、渦巻き状ガイド１０８に噛合う可動案内部１０４が径方向内側に変位し、今まで引き起こされていたリンク１０７を次第に倒すようにしてハウジング１０１とカムシャフト１０２の組付角を最進角位置または最遅角位置に変更する。
【特許文献１】特開２００１−４１０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この従来のバルブタイミング制御装置の場合、渦巻き状ガイド１０８の渦巻き形状として角度当たりの径の変化率が一定となるアルキメデス渦巻き曲線を採用しているため、中間回転体１０９の回転に対する駆動回転体(ハウジング１０１)と従動回転体(レバー軸１０６)の組付角の変化特性が、図７中の点線で示すような特定の非線形特性とならざるを得ない。このため、この非線形特性による制約が、渦巻き状ガイド１０８に連係する各部材の設計を行う場合や、渦巻き形状に起因する装置の作動特性を改善する場合のネックとなってしまう。
【０００８】
即ち、例えば、渦巻き状ガイド１０８に連係する各リンク１０７は可動案内部１０４を渦巻き状ガイド１０８に係合させた状態で同期作動し得るように夫々リンク長の異なる個別の設計を行わなければならず、渦巻き状ガイド１０８に連係するリンク１０７その他の部品の設計の自由度が大幅に狭められて開発者は困難な設計を強いられることとなる。また、渦巻き形状の改善によって、例えば、中間回転体１０９を初期位置に戻り易い特性等に改善したいときにも、前記の非線形特性による制約によって装置の所望の特性を得ることができなかった。
【０００９】
そこで本発明は、渦巻き状ガイドに連係するリンクその他の部品の設計の自由度を高めることができると共に、渦巻き状ガイドの形状に起因する装置の作動特性の改善を容易に行うことのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記従来技術の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転される駆動回転体と、カムシャフトに結合され、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、前記ガイドに沿って変位可能に係合される可動案内部と該可動案内部に連結されたリンクとによって、前記駆動回転体と従動回転体の組付角を調整する組付角操作機構と、前記中間回転体に回転操作力を付与して前記可動案内部を前記ガイドに沿って変位させて前記組付角操作機構を介して前記駆動回転体と従動回転体の組付角を調整する操作力付与手段と、を備え、前記ガイドは、機関停止時に、前記中間回転体が機関の再始動時に適した初期位置に戻される形状に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、機関停止時には、ガイドの特異な形状によって中間回転体が機関始動に適した初期位置に自然に戻されることから、機関再始動時には最適なバルブタイミングで確実な始動を行うことができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転される駆動回転体と、吸気側カムシャフトに結合され、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、前記ガイドに沿って変位可能に係合される可動案内部と該可動案内部に連結されたリンクとによって、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を調整する組付角操作機構と、前記中間回転体に回転操作力を付与して前記可動案内部を前記ガイドに沿って変位させて前記組付角操作機構を介して前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を調整する操作力付与手段と、を備え、前記ガイドは、機関の停止時に前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相が最遅角側に戻される形状に形成されていることを特徴としている。
【００１３】
この発明も請求項１の発明と同様な作用効果が得られる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、機関停止時に前記中間回転体が回動した際、該中間回転体の回転を停止させるストッパを設けたことを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、機関停止時に、前記中間回転体が、前述のように機関再始動時の最適な初期位置に回転した際に、ストッパによって中間回転体を正確な初期位置に停止させることが可能になる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転される駆動回転体と、カムシャフトに結合され、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、を備え、機関の運転状態に応じて前記クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、内側方向若しくは外側方向に移動するように案内された可動案内部と、周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、前記ガイドに沿って前記可動案内部を内側方向若しくは外側方向に移動させて前記クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を可変制御する組付角操作機構と、前記中間回転体に回転操作力を付与して前記可動案内部を前記ガイドに沿って変位させて前記駆動回転体に対する前記従動回転体の組付角を調整する操作力付与手段と、を備え、前記ガイドは、前記カムシャフトが回転を停止する前に、前記中間回転体が機関の再始動に適した位置に戻される形状に形成されていることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のバルブタイミング制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図９は本発明の実施形態の基本構成について説明し、図１０、図１１に示す縮径するガイドである渦巻き溝の構成は参考例であって、本実施形態の渦巻き溝の構成は図１２〜図１４に示している。
【００１８】
なお、この実施形態は、バルブタイミング制御装置を内燃機関の吸気側の動力伝達系に適用したものであるが、排気側の動力伝達系に同様に適用することも可能である。
【００１９】
このバルブタイミング制御装置は、図１に示すように内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に連繋されるタイミングスプロケット２を外周に有する駆動プレート３（本発明における駆動回転体）と、この駆動プレート３とカムシャフト１の前方側（図１中左側）に配置されて、両者３，１の組付角を回動操作する組付角操作機構５と、この組付角操作機構５のさらに前方側に配置されて、同機構５を駆動操作する操作力付与手段４と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとロッカカバーの前面に跨って取り付けられて組付角操作機構５と操作力付与手段４の前面と周域を覆うＶＴＣハウジング１２と、を備えている。
【００２０】
駆動プレート３は、中心部に段差状の支持孔６を備えた円板状に形成され、その支持孔６部分が、カムシャフト１の前端部に一体に結合されたフランジリング７に回転自在に支持されている。そして、駆動プレート３の前面（カムシャフト１と逆側の面）には、図２に示すように、３つの径方向溝８(本発明における径方向ガイド)が同プレート３の半径方向に沿うように形成されており、この各径方向溝８の内部には、後述する案内部材１７(本発明における可動案内部)の断面方形状の基部が摺動自在に係合されている。
【００２１】
また、前記フランジリング７の前面側には、放射状に突出する三つのレバー９を有するレバー軸１０（本発明における従動回転体）が配置され、このレバー軸１０がフランジリング７と共にボルト１３によってカムシャフト１に結合されている。そして、レバー軸１０の各レバー９には、リンク１４の一端がピン１５によって枢支連結され、各リンク１４の他端には、基部側が径方向溝８に係合された前記各案内部材１７が回動可能に嵌合されている。
【００２２】
各案内部材１７は、上述のように径方向ガイド８に案内された状態において、リンク１４を介してレバー軸１０の対応するレバー９に連結されているため、案内部材１７が外力を受けて径方向溝８に沿って変位すると、駆動プレート３とレバー軸１０はリンク１４の作用でもって案内部材１７の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００２３】
また、各案内部材１７には前面側(カムシャフト１と逆側)に開口する保持穴１８が設けられ、この保持穴１８に、係合部としての球１９を保持するための略円柱状のリテーナ２０が摺動自在に収容されると共に、リテーナ２０を前方側に付勢するためのコイルばね２１が収容されている。リテーナ２０は前面中央に半球状の凹部２０ａが設けられ、この凹部２０ａに球１９(案内部材１７と共に本発明における可動案内部を構成。)が転動自在に収容されている。
【００２４】
レバー軸１０のレバー９の突設位置よりも前方側には、略円盤状の中間回転体２３が玉軸受２２を介して支持されている。この中間回転体２３の後部側の面には縮径するガイドである断面半円状の渦巻き溝２４が形成され、この渦巻き溝２４に前記各案内部材１７の球１９が転動自在に係合されている。渦巻き溝２４の渦巻きは、図２及び図１０，図１１に示すように駆動プレート３の回転方向Ｒに沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、案内部材１７の球１９が渦巻き溝２４に係合した状態で中間回転体２３が駆動プレート３に対して遅れ方向に相対回転すると、案内部材１７は渦巻き溝２４の渦巻き形状に沿って半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体２３が進み方向に相対回転すると、半径方向外側に移動する。
【００２５】
この実施形態の場合、組付角操作機構５は、以上説明した駆動プレート３の径方向溝８、案内部材１７、リンク１４、レバー９、中間回転体２３の渦巻き溝２４等によって構成されている。この組付角操作機構５は、操作力付与手段４から中間回転体２３にカムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、渦巻き溝２４を介して案内部材１７を径方向に変位させ、さらにリンク１４及びレバー９を介してその回動力を設定倍率に増幅し、駆動プレート３とカムシャフト１に相対的な回動力を作用させる。
【００２６】
一方、操作力付与手段４は、図１，図３に示すように前記中間回転体２３の前面側（駆動プレート３と逆側）に接合された円環プレート状の永久磁石ブロック２９と、レバー軸１０に一体に結合された同じく円環プレート状のヨークブロック３０と、ＶＴＣハウジング１２内に取り付けられた電磁コイルブロック３２と、を備えて成り、この電磁コイルブロック３２の備える複数の電磁コイル３３Ａ，３３Ｂは、励磁回路やパルス分配回路等を含む駆動回路（図示せず）に接続され、この駆動回路が図示しないコントローラによって制御されるようになっている。尚、コントローラは、クランク角、カム角、機関回転数、機関負荷等の各種の入力信号を受け、随時機関の運転状態に応じた制御信号を駆動回路に出力する。
【００２７】
永久磁石ブロック２９は、図４に示すように、軸方向と直交する面に放射方向に延出する磁極（Ｎ極，Ｓ極）が、異磁極が交互になるように円周方向に沿って複数着磁されている。尚、図４においては、Ｎ極の磁極面を３６ｎで示し、Ｓ極の磁極面を３６ｓで示している。
【００２８】
ヨークブロック３０は、図３，図５に示すように第１，第２極歯リング３７，３８が対にされて成る二組のヨーク３９Ａ，３９Ｂを備え、その内周縁部がレバー軸１０に対し一体に結合されている。
【００２９】
各ヨーク３９Ａ，３９Ｂの第１，第２極歯リング３７，３８は透磁率の高い金属材料によって形成され、図５に示すように、平板リング状の基部３７ａ，３８ａと、その基部３７ａ，３８ａから径方向内側または外側に延出する略台形状の複数の極歯３７ｂ…，３８ｂ…とを備えている。この実施形態の場合、各極歯リング３７，３８の極歯３７ｂ，３８ｂは、円周方向に等間隔に、かつ、歯先が相手極歯リング側に指向するように、つまり、第１極歯リング３７の歯先は径方向内側に、第２極歯リング３８の歯先は径方向外側に夫々指向するように延出している。そして、第１極歯リング３７と第２極歯リング３８は、互いの極歯３７ｂ，３８ｂが円周方向に交互に、かつ、等ピッチとなるように絶縁体である樹脂材料４０によって結合されている。
【００３０】
ヨークブロック３０を構成する２つのヨーク３９Ａ，３９Ｂは、径方向外側と内側に全体がほぼ円板状を成すように並べられると共に、互いの極歯３７ｂ，３８ｂが円周方向に沿って４分の１ピッチずれるように組み付けられている。
【００３１】
また、ヨークブロック３０は、図１，図３に示すように、その両側面が永久磁石ブロック２９と電磁コイルブロック３２に軸方向で対向するように配置されているが、各ヨーク３９Ａ，３９Ｂの第１，第２極歯リング３７，３８は、リング状の基部３７ａ，３８ａが電磁コイルブロック３２側（図中左側）に位置され、台形状の各極歯３７ｂ，３８ｂが永久磁石ブロック２９側（図中右側）に位置されるように極歯３７ｂ，３８ｂと基部３７ａ，３８ａの連接部が適宜屈曲して形成されている。そして、ヨークブロック３０のヨーク３９Ａ，３９Ｂ相互は各ヨークの第１，第２極歯リング３７，３８間と同様に絶縁体である樹脂材料４０によって結合されている。
【００３２】
一方、電磁コイルブロック３２は、径方向内外に並べて配置された２相の電磁コイル３３Ａ，３３Ｂと、電磁コイル３３Ａ，３３Ｂの各周域に配置され、電磁コイル３３Ａで発生した磁束をヨークブロック３０寄りの磁気入端部３４，３５（図３参照）に誘導するためのヨーク４１とを備えた構成とされている。
【００３３】
そして、各電磁コイル３３Ａ，３３Ｂにおける磁気入出部３４，３５は、図３に拡大して示すように、ヨークブロック３０の対応するヨーク３９Ａ，３９Ｂの、リング状の基部３７ａ，３８ａに対して、軸方向のエアギャップａを介して対面している。したがって、電磁コイル３３Ａ，３３Ｂが励磁されて所定の向きの磁界が生じると、エアギャップａを介してヨークブロック３０の対応するヨーク３９Ａ，３９Ｂに磁気誘導が生じ、その結果として、ヨーク３９Ａ，３９Ｂの各極歯リング３７，３８に磁界の向きに応じた磁極が現れる。
【００３４】
電磁コイル３３Ａ，３３Ｂの発生磁界は、駆動回路のパルスの入力に対して所定のパターンで順次切換えられ、それによって永久磁石ブロック２９の磁極面３６ｎ，３６ｓに対峙する極歯３７ｂ，３８ｂの磁極が円周方向に沿って４分の１ピッチずつ移動するようになっている。したがって、中間回転体２３は、このときヨークブロック３０上の円周方向に沿った磁極の移動に追従し、レバー軸１０に対して相対的に回動することとなる。
【００３５】
また、電磁コイルブロック３２は、両ヨーク４１，４１の磁気入出部３４，３５を除くほぼ全域が、アルミニウム等の非磁性材料から成る抱持ブロック４２によって抱持され、その抱持ブロック４２を介してＶＴＣハウジング１２に取り付けられている。また、抱持ブロック４２の内周面には玉軸受５０が配置され、同ブロック４２はその玉軸受５０を介してレバー軸１０に回転自在に係合されている。
【００３６】
ここで、前記中間回転体２３の渦巻き溝２４の渦巻き形状について説明する。この渦巻き溝２４の渦巻き形状は、角度当りの径の変化率が一定ではなく、三つのリンク１４のリンク長を等しくしたときに、そのすべてのリンク１４が不具合なく同期作動できるように、つまり、中間回転体２３の回転角の進行に対して駆動回転体（駆動プレート３）と従動回転体（レバー軸１０）の組付角が図７中の実線で示すように線形的に変化するように設定されている。
【００３７】
この渦曲線は、具体的には、以下のようにして特定されるものである。
【００３８】
今、図８に示すように、定点Ｏを中心に回転可能なアームｃと、定点Ｏを通る直線状のガイド線ｄと、一端がアームｃの先端に枢支連結され、他端がガイド線ｄにスライド可能に拘束されたリンクｅと、定点Ｏを中心として回転するディスクｆと、があり、アームｃを定点Ｏを中心として第１の角速度ωａで回転させ、同時にディスクｆを第１の角速度ωａに対して任意の速度比を持った第２の角速度ωｄで回転させたときに、リンクｅの他端がディスクｆ上に描く渦曲線ｇ。
【００３９】
また、この実施形態の渦曲線をさらに厳密に特定するならば、以下のようになる。
【００４０】
即ち、今、図９に示すように、定点Ｏを中心として回転する渦巻きと、定点Ｏを中心に回転可能なアームｃと、定点Ｏを通る直線状のガイド線ｄと、一端がアームｃの先端に枢支連結され、他端がガイド線ｄと渦巻きにスライド可能に拘束されたリンクｅと、があり、
Ｒ；アームｃの長さ
Ｌ；リンクｅの長さ
θ；アームｃとガイド線ｄのなす角
ψ；渦巻きの回転角
α；進角係数（渦巻き１回転に対するアームｃの移動角）
Ｐ；渦巻きの回転角ψのときにおけるピッチ円半径
Ｐ1；渦巻きの初期位置でのピッチ円半径
としたときに、
【００４１】
【数１】
2007211787.tif 000003
【００４２】
【数２】
2007211787.tif 000004
【００４３】
または、
【００４４】
【数１】
2007211787.tif 000005
【００４５】
【数３】
2007211787.tif 000006
【００４６】
の関係式を満たす渦曲線。
【００４７】
ここで、上記の関係式、数１，数２について説明すると、この関係式は、
（Ａ）ガイド線ｄ（上記具体例の径方向溝８）は放射方向に延出する。
（Ｂ）渦巻きの回転角ψとリンクｅによる変換角θとは線形性が成り立つ。
（Ｃ）等長のリンクｅを用いる。
の条件を前提にして求められたものである。
【００４８】
まず、
θ1；初期状態でのアーム−ガイド線挟角
θ；渦巻きの回転角ψのときにおけるアーム−ガイド線挟角
とすると、
リンクｅによる変換角（θ−θ1）が渦巻きの回転角ψに対して線形関係にあることから、任意の進角係数αを用いてθを表すと、以下の数４のようになる。
【００４９】
【数４】
2007211787.tif 000007
【００５０】
また、Ｒ，Ｌ，Ｐ1を任意に定めると、初期状態でのアーム−ガイド線挟角θ1は一義的に定まり、余弦定理によって以下の数５で表されることとなる。
【００５１】
【数５】
2007211787.tif 000008
【００５２】
したがって、数４，数５より、渦巻きの回転角ψのときにおけるアーム−ガイド線挟角θは上記の数２で表される。
【００５３】
また、渦巻きの回転角ψのときにおける渦巻きのピッチ円半径Ｐは余弦定理を用いることにより、以下の数６で表すことができ、これを整理すると、以下の数７の２次方程式となる。
【００５４】
【数６】
2007211787.tif 000009
【００５５】
【数７】
2007211787.tif 000010
【００５６】
そして、この数７を解の公式を用いてＰについて解くと、上記の数１が求められる。
【００５７】
また、渦巻きの回転方向に対する渦の向きが逆向きの場合には、上記の数４は
【００５８】
【数８】
2007211787.tif 000011
【００５９】
となり、その結果、数２は数３となる。
【００６０】
尚、この実施形態においては、３つのリンク１４が等長に設定されているため、径方向溝８（図９におけるガイド線ｄ）、若しくは、レバー９（図９におけるアームｃ）の円周方向の配置は不等配となっている。ここでは、具体的な条件式等は示さないが、これらの配置は、渦巻き溝２４の渦巻き形状が決定されれば、隣接する一組の径方向溝８，８のなす角等を任意に決めることによって一義的に求められる。
【００６１】
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、内燃機関の始動時やアイドル運転時には、図２に示すように、駆動プレート３とレバー軸１０の組付角を予め最遅角側に維持しておくことにより、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最遅角側にし、機関回転の安定化と燃費の向上を図ることができる。
【００６２】
そして、この状態から機関の運転が通常運転に移行し、前記回転位相を最進角側に変更すべく指令が図外のコントローラから電磁コイルブロック３２の駆動回路に発されると、電磁コイルブロック３２はその指令に従って発生磁界を所定パターンで変化させ、永久磁石ブロック２９を中間回転体２３と共に遅れ側に最大に相対回動させる。これにより、渦巻き溝２４に球１９によって係合されている案内部材１７は、図１０，図１１に順次示すように、径方向溝８に沿って径方向内側に最大に変位し、リンク１４とレバー９を介して駆動プレート３とレバー軸１０の組付角を最進角側に変更する。この結果、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相が最進角側に変更され、それによって機関の高出力化が図られることとなる。
【００６３】
また、この状態から前記回転位相を最遅角側に変更すべく指令がコントローラから発されると、電磁コイルブロック３２が発生磁界を逆パターンで変化させることによって中間回転体２３を進み側に最大に相対回動させ、渦巻き溝２４に係合する案内部材１７を、図２に示すように、径方向溝８に沿って径方向外側に最大に変位させる。これにより、案内部材１７はリンク１４とレバー９を介して駆動プレート３とレバー軸１０を相対回動させ、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相を最遅角側に変更する。
【００６４】
この実施形態のバルブタイミング制御装置においては、前述のように渦巻き溝２４の渦巻き形状を設定することにより、３つのリンク１４のリンク長を等長にし、しかも、すべてを一条の渦巻き溝２４に(球１９を介して)係合させた状態において同期作動させることができる。したがって、同サイズ、同形状のリンク１４を用いることができることから、リンク１４の製造及び設計が容易になると共に組付けも容易になり、さらに、一条の渦巻き溝２４にリンク１４を係合させることから、渦巻きの成す傾斜を緩くしてカムシャフト１側からのトルクの入力によって中間回転体２３が予期せず回転する不具合を無くすことができる。
【００６５】
また、この装置の場合、渦巻き溝２４の渦巻き形状は、中間回転体２３の回転の進行に対して駆動プレート３とレバー軸１０の組付角が線形的に変化するように設定してあるため、中間回転体２３を一定速度で回転させたときに、駆動プレート３とレバー軸１０を定速度で安定作動させることができる。
【００６６】
尚、以上では、渦巻き溝２４の渦巻き形状を、中間回転体２３の回転の進行に対して駆動プレート３とレバー軸１０の組付角が線形的に変化するように設定した場合であるが、渦巻き形状は、角度当たりの径の変化率が一定でない形状であれば他の形状を採用することも可能である。
【００６７】
図１２〜図１４は本発明における渦巻き溝２４やストッパの具体的な実施形態を示し、渦巻き溝２４の渦巻き形状の設定と、中間回転体２３の回転を規制するストッパ６０を設けたものである。
【００６８】
すなわち、前記渦巻き溝２４の渦巻き形状は、駆動カムのプロフィールとバルブスプリングのばね力に起因するカムシャフト１側のトルク変動によって中間回転体２３が内燃機関の始動に適した初期位置(例えば、吸気側動力伝達系にあっては位相を最遅角側にする位置。)に戻る形状に形成されている。
【００６９】
そして、駆動プレート３の外周縁部の前面側には、円周方向両側に凹状の受容部６１ａ，６１ｂを備えた係止プレート６２が取り付けられ、中間回転体２３の後部面には、これらの受容部６１ａ，６１ｂに当接可能なストッパ突起６３が突設されており、このストッパ突起６３と係止プレート６２が中間回転体２３の回転を規制するストッパ６０を構成するようになっている。
【００７０】
この実施形態の場合、所謂エンスト時等にはカムシャフト１の回転停止の前にトルク変動の力によって中間回転体２３が機関始動に適した初期位置に自然に戻され、ストッパ突起６３が図１３に示すように係止プレート６２の一方の受容部６１ａに当接することによって中間回転体２３が正確な初期位置で確実に停止する。したがって、内燃機関の再始動時には最適なバルブタイミングで確実な始動を行うことができる。尚、ストッパ突起６３は、図１４に示すように、中間回転体２３が初期位置と逆側に回転したときに係止プレート６２の他方の受容部６１ｂに当接することにより、逆側の過大回転を規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同実施形態を示す図１の一部の拡大断面図。
【図４】同実施形態を示す永久磁石ブロックの正面図。
【図５】同実施形態を示すヨークブロックの充填樹脂材料の図示を省略した正面図。
【図６】同実施形態を示す電磁コイルブロックの縦断面図。
【図７】同実施形態の中間回転体の回転に対する組付角特性を示すグラフ。
【図８】同実施形態の参考例として掲げた渦巻き形状を説明するための概念図。
【図９】同渦巻き形状を説明するための概念図。
【図１０】同実施形態の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図１１】同実施形態の別の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図１２】本実施形態を示す部分断面図。
【図１３】同実施形態の作動状態を示す断面図。
【図１４】同実施形態の別の作動状態を示す断面図。
【図１５】従来の技術を示す断面図。
【図１６】同技術を示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００７２】
１…カムシャフト
３…駆動プレート（駆動回転体）
４…操作力付与手段
１０…レバー軸（従動回転体）
１４…リンク
１７…案内部材(可動案内部)
１９…球(可動案内部)
２３…中間回転体
２４…渦巻き溝（縮径するガイド）
【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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