(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よって回転駆動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、
前記周方向に縮径するガイドに沿って係合案内されつつ径方向へ変位可能な可動部材と、前記従動回転体の回転中心から離間した部位と前記可動部材とを連結したリンクであって、前記可動部材が径方向内側に位置するときに、前記中間回転体の半径方向に対して前記可動部材が前記駆動回転体の回転方向側に位置するように、傾斜した前記リンクと、によって構成され、前記可動部材が前記縮径するガイドの径方向内側に位置する状態から径方向外側に変位されるときに、前記駆動回転体と従動回転体の組付角を進角方向に変更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部材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、
を備えた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】
前記縮径するガイドの形状を前記カムシャフトの回転方向と逆向きに縮径するように設定したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
操作力付与手段にモータを用い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】
内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、カムシャフトに連結されて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、前記内燃機関の運転状況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、
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、前記カムシャフトの回転方向とは逆方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記縮径するガイドに係合案内されつつ径方向へ変位可能な可動部材と、
該可動部材と前記従動回転体とを連結し、前記可動部材が径方向に変位されたときに、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相が変位するように揺動し、前記従動回転体との揺動支点が前記可動部材に対して前記駆動回転体の回転方向後方側に位置するように構成され、前記可動部材が径方向外側に変位したときに、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を進角方向に変更するように揺動するリンクと、
前記中間回転体に回転操作力を付与する操作力付与手段と、
を備えた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５】
前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相が最遅角状態にあるときに径方向に対する前記リンクの傾斜角が最大になるように配置したことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項６】
内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、カムシャフトに連結されて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、前記内燃機関の運転状況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、
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て、周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記縮径するガイドに係合案内されつつ径方向へ変位可能な可動部材と、
該可動部材と前記従動回転体とを連結し、前記可動部材が径方向外側に変位されたときに、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相が進角する方向に変位するように回動するリンクと、
前記中間回転体に回転操作力を付与する操作力付与手段と、を備え、
前記リンクに作用する遠心力が、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を進角させる方向に作用す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７】
前記可動部材は、転動自在に前記縮径するガイドに係合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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、特開２００１−４１０１３号公報に開示されるようなものがある。
【０００５】
この装置は、クランクシャフトにタイミングチェーン等を介して連係されたハウジング（駆動回転体）がカムシャフトの端部に回動可能に組み付けられ、ハウジングの内側端面に形成された径方向ガイドに案内部材（可動案内部）が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レバーが従動軸部材(従動回転体)と共にカムシャフトの端部にボルト結合され、案内部材とレバーとがリンクによって枢支連結されている。そして、ハウジングの前記径方向ガイドに対向する位置には、渦巻き状ガイドを有する中間回転体がハウジングと従動軸部材に対して相対回動可能に設けられ、前記案内部材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が前記渦巻き状ガイドに案内係合されている。また、中間回転体はハウジングに対して回転を進める側にゼンマイばねによって付勢されると共に、電磁ブレーキ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、電磁ブレーキがＯＦＦ状態のときには、中間回転体がゼンマイばねの付勢力を受けハウジングに対して初期位置に位置されており、渦巻き状ガイドに突条でもって噛合う案内部材は径方向外側に最大に変位し、リンクを引き起こしてハウジングと従動軸部材の組付角を最遅角状態に維持している。そして、この状態から電磁ブレーキがＯＮにされると、中間回転体が減速されてハウジングに対して遅れ側に相対回転する結果、渦巻き状ガイドに噛合う案内部材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を次第に倒すようにしてハウジングと従動軸部材の組付角を最進角状態に変更する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のバルブタイミング制御装置においては、バルブタイミング（機関弁の開閉タイミング）が最遅角状態にあるときに可動案内部（案内部材）が最も径方向外側に位置されるようにリンクが可動案内部とレバーに組み付けられているため、バルブタイミングを進角方向に変更する場合には、可動案内部を遠心力に抗して径方向内側に変位させなければならない。そして、可動案内部に影響する遠心力は機関の回転速度が上昇するとそれに伴って大きくなり、可動案内部の作動負荷は次第に増大する。
【０００８】
また、機関運転中にバルブタイミングを変更する場合には、バルブスプリングの付勢力と駆動カムのプロフィールに起因するカムシャフトの変動トルク（以下、「交番トルク」と呼ぶ。）がリンクに作用するが、この交番トルクは遅角側成分の方が進角側成分に比較して大きくなることが知られている。このため、バルブタイミング制御装置においては、バルブタイミングを遅角側に変更するときには、交番トルクの大きな遅角側成分がアシスト力として働くが、バルブタイミングを進角側に変更するときには、逆に交番トルクの遅角側成分が変更操作を妨げる力として働く。
【０００９】
したがって、従来のバルブタイミング制御装置においては、バルブタイミングの進角側の変更操作時に、交番トルクの遅角側成分と遠心力とが共に操作を妨げる力として働き、このとき作動応答性の低下を招き易くなる。
【００１０】
そこで本発明は、進角方向にバルブタイミングを変更するときに遠心力が可動案内部の操作を妨げる力として作用しないようにし、作動応答性の向上を図る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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、
カムシャフトに結合されて、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、
前記周方向に縮径するガイドに沿って係合案内されつつ径方向へ変位可能な可動部材と、前記従動回転体の回転中心から離間した部位と前記可動部材とを連結したリンクであって、前記可動部材が径方向内側に位置するときに、前記中間回転体の半径方向に対して前記可動部材が前記駆動回転体の回転方向側に位置するように、傾斜した前記リンクと、によって構成され、前記可動部材が前記縮径するガイドの径方向内側に位置する状態から径方向外側に変位されるときに、前記駆動回転体と従動回転体の組付角を進角方向に変更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部材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、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
この発明の場合、組付角を進角側に変更するときには、カムシャフトの交番トルクの大きな遅角側成分に抗して可動部材を操作しなければならないが、可動部材やリンクに作用する遠心力が可動部材を径方向外側に変位させるアシスト力として働く。一方、組付角を遅角方向に変更するときは、可動部材を遠心力に抗して径方向内側に変位させる必要があるが、このときには交番トルクの大きな遅角側成分が可動部材を径方向内側に変位させるアシスト力として働く。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、前記縮径するガイドの形状を前記カムシャフトの回転方向と逆向きに縮径するように設定したことを特徴としている。
この場合、中間回転体を駆動回転体及び従動回転体に対して減速側に操作したときに可動部材が径方向外側に変位し、バルブタイミングが進角側に変更される。中間回転体を減速側に操作する場合には、比較的小エネルギーでもって操作を行うことができるため、操作力付与手段の出力を小さく設定することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、操作力付与手段にモータを用いたことを特徴としている。
したがって、組付角を進角方向、遅角方向のいずれに操作するときにも同様に小さな操作力で済み、モータトルクを小さく設定し、省電力化と小型・軽量化を図ることが可能となる。
請求項４に記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、カムシャフトに連結されて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、前記内燃機関の運転状況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、
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て、前記カムシャフトの回転方向とは逆方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記縮径するガイドに係合案内されつつ径方向へ変位可能な可動部材と、
該可動部材と前記従動回転体とを連結し、前記可動部材が径方向に変位されたときに、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相が変位するように揺動し、前記従動回転体との揺動支点が前記可動部材に対して前記駆動回転体の回転方向の後方側に位置するように構成され、前記可動部材が径方向外側に変位したときに前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を進角方向に変更するように揺動するリンクと、
前記中間回転体に回転操作力を付与する操作力付与手段と、
を備えたことを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相が最遅角状態にあるときに径方向に対する前記リンクの傾斜角が最大になるように配置したことを特徴としている。
請求項６に記載の発明は、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、カムシャフトに連結されて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、前記内燃機関の運転状況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、
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て、周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記縮径するガイドに係合案内されつつ径方向へ変位可能な可動部材と、
該可動部材と前記従動回転体とを連結し、前記可動部材が径方向外側に変位されたときに、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相が進角する方向に変位するように回動するリンクと、
前記中間回転体に回転操作力を付与する操作力付与手段と、を備え、
前記リンクに作用する遠心力が、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を進角させる方向に作用することを特徴としている。
請求項７に記載の発明にあっては、前記可動部材は、転動自在に前記縮径するガイドに係合されていることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。尚、この実施形態は、本発明にかかる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、内燃機関の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。
【００１６】
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）に連係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カバー１２と、を備えている。
【００１７】
駆動プレート３は、挿通孔６を備えた円板状に形成され、カムシャフト１の前端部に一体に結合されたレバー軸１０（本発明における従動回転体）が挿通孔６部分に回転可能に組み付けられている。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１，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いる。
【００１８】
また、レバー軸１０は、図１に示すように、カムシャフト１の前端部に突き合わされる基部側外周に大径フランジ部７が形成されると共に、その大径フランジ部７よりも前方側の外面に放射状に突出する三つのレバー９が一体に形成され、軸心部を貫通するボルト１３によってカムシャフト１に結合されている。レバー軸１０の各レバー９には、リンク１４の基端が枢支ピン１５によって枢支連結され、各リンク１４の先端には前記各径方向溝８に摺動自在に係合する円柱状の突出部１７が一体に形成されている。
【００１９】
各リンク１４は、突出部１７が対応する径方向溝８に係合した状態において、枢支ピン１５を介してレバー軸１０に連結されているため、リンク１４の先端側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の作用でもって突出部１７の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００２０】
また、各リンク１４の先端部にはリンク本体部から突出部１７にかけて軸方向に貫通する貫通孔１８が形成され、この貫通孔１８の突出部１７側の端部には別体の板状の封止部材１６が圧入固定されている。そして、貫通孔１８には、後述する渦巻き溝２４に係合される球１９と、その球１９の背部を支持する略円柱状のリテーナ２０が収容されると共に、リテーナ２０と封止部材１６の間に介装されて球１９を前方側に付勢するコイルばね２１が収容されている。尚、この実施形態の場合、可動部材としては、リンク１４の先端の突出部１７と球１９によって構成されている。
【００２１】
一方、レバー軸１０のレバー９の突設位置よりも前方側には、略円板状の中間回転体２３が回転可能に支持されている。この中間回転体２３の後部側の面には断面半円状の渦巻き溝２４（本発明における渦巻き状ガイド）が形成され、この渦巻き溝２４に、前述の各リンク１４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〜図４に示すように駆動プレート３やカムシャフト１の回転方向Ｒと逆向きに渦巻きが収束するように形成されている。したがって、各リンク１４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に対して減速方向（遅れ方向）に相対回転すると、リンク１４の先端部は渦巻き溝２４の渦巻き形状に沿って半径方向外側に移動し、逆に、中間回転体２３が増速方向（進み方向）に相対回転すると、半径方向内側に移動する。
【００２２】
この実施形態の組付角操作機構５は、以上説明した駆動プレート３の径方向溝８、突出部１７、球１９、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、その操作力が渦巻き溝２４と球１９の係合部を通してリンク１４の先端を径方向に変位させ、このときリンク１４とレバー９の作用でもって駆動プレート３とカムシャフト１に相対的な回動力を伝達する。
【００２３】
また、駆動プレート３とレバー軸１０を連結する前記リンク１４は、駆動プレート３とレバー軸１０の組付角が最遅角状態にあるときに、図２に示すように径方向溝８に対する傾斜角が最大になり、組付角が最進角状態にあるときに、図４に示すように同傾斜角が最小になるように揺動支点（枢支ピン１５）が配置されている。つまり、リンク１４の基部側の枢支ピン１５位置は、先端側の渦巻き溝２４や径方向溝８に対する係合部に対し、常時、回転方向後方側に位置されるようになっている。したがって、この装置の場合、リンク１４の先端部が径方向外側に変位するときには駆動プレート３とレバー軸１０の組付角を進角側に変更し、逆にリンク１４の先端部が径方向内側に変位するときには組付角を遅角側に変更する。
【００２４】
また、操作力付与手段４は、図１，図５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カバー１２内に取りつ付けられた電磁コイルブロック３２と、を備えたステップモータによって構成されており、前記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。
【００２５】
永久磁石ブロック２９は、図６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６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。
【００２６】
ヨークブロック３０は、図５，図７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。
【００２７】
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７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。
【００２８】
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。
【００２９】
また、ヨークブロック３０は、図１，図５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。
【００３０】
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５参照）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。
【００３１】
そして、各電磁コイル３３Ａ，３３Ｂにおける磁気入出部３４，３５は、図５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。
【００３２】
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。
【００３３】
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カバー１２に取り付けられている。また、抱持ブロック４２の内周面にはレバー１０を回転自在に支持するための玉軸受５０が配置されている。
【００３４】
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。
【００３５】
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を介して係合されているリンク１４の先端側は、図３，図４に順次示すように、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。
【００３６】
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に係合するリンク１４の先端側を、図３，図２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させる。これにより、リンク１４が径方向溝８に対する傾斜角を増すように揺動し、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。
【００３７】
ところで、内燃機関の運転中は機関弁側からカムシャフト１に交番トルクが入力されるが、この交番トルクは、図９に示すように遅角側成分が進角側成分に比較して大きくなる。したがって、バルブタイミングの変更操作時にも交番トルクの遅角側成分が操作に大きな影響を与える。
【００３８】
しかし、この実施形態のバルブタイミング制御装置の場合、図１０（Ａ）に示すようにバルブタイミングが最遅角状態にあるときに、リンク１４の先端側が最も径方向内側に位置されるようにリンク１４が組み付けられているため、リンク先端側を径方向外側に変位させてバルブタイミングを進角側に変更操作するときには、交番トルクの遅角側成分Ｔ2がリンク先端側の径方向変位を妨げるように作用するものの、このときリンク先端側に作用する遠心力ｆが径方向外側の変位をアシストするように作用する。したがって、リンク先端側を径方向外側に変位させるべく操作力Ｆ1は遠心力ｆ分だけ軽減される。
【００３９】
また、リンク先端側を径方向内側に変位させてバルブタイミングを遅角側に変更操作するときには、図１１（Ａ）に示すように遠心力ｆがリンク先端側の径方向外側の変位を妨げるように作用するものの、交番トルクの大きな遅角側成分Ｔ2がリンク先端側の変位をアシストするように作用する。このため、リンク先端側に付与する操作力Ｆ2は交番トルクの遅角側成分Ｔ2によって軽減される。
【００４０】
因みに、リンク先端側を径方向内側に変位させてバルブタイミングを進角側に変更する図１０（Ｂ）の従来のものにおいては、バルブタイミングを進角側に変更操作するときに、交番トルクの遅角側成分Ｔ2と遠心力ｆが共にリンク先端側の変位を妨げるように作用するため、リンク先端側に付与すべく操作力Ｆ1’は大きなものとならざるを得ない。
【００４１】
以上のことから、この実施形態のバルブタイミング制御装置は、進角側と遅角側の操作力Ｆ1，Ｆ2を小さくすることができるため、操作力付与手段４の出力を大きくすることなく作動応答性を高めることができる。特に、ステップモータは、電磁コイル３３Ａ，３３Ｂに対する通電のパターンを変えることによって中間回転体２３の回転方向を切換えるため、進角側と遅角側の操作力Ｆ1，Ｆ2のうちの値の大きいものに合わせて出力を決定しなければならないが、この実施形態のように操作力Ｆ1，Ｆ2を共に小さくすることができるときには出力を確実に小さくすることができる。したがって、操作力付与手段４としてステップモータを用いるこの実施形態においては、応答性の低下を来すことなく、省電力化と小型、軽量化を図ることが可能である。
【００４２】
また、この実施形態の装置は、バルブタイミングが最遅角状態のときにリンク１４の傾斜角が最大になるように設定されているため、頻繁に用いる最遅角側の操作位置において、リンク先端側の荷重を径方向溝８の壁に直角に近い角度で支持させることができ、このことからリンク先端側のガタつきを効率良く防止し、装置の静粛性を高めることができる。
【００４３】
尚、本発明の実施形態は以上で説明したものに限るものではなく、例えば、以上の実施形態では渦巻き溝２４の渦巻きを、カムシャフト１の回転方向と逆向きに渦が収束するように設定したが、図１２に示す実施形態のように、渦巻き溝１２４の渦巻きを、カムシャフト１の回転方向Ｒに向かって収束するように設定するようにしていも良い。この場合、バルブタイミングを変更するときの中間回転体２３の回転方向は上記の実施形態と逆向きとなる。
【００４４】
ただし、上記の実施形態のように渦巻き溝２４の渦巻きをカムシャフト１の回転方向と逆向きに収束するように設定した方がエネルギー的には有利となる。つまり、進角操作と遅角操作を比較した場合には、交番トルクの遅角側成分がかなり大きいことから、どうしても進角側操作の方が重くなるが、この重くなる操作の側に、小エネルギーでの操作が可能な中間回転体２３の減速操作を充てることができ、このことから操作力付与手段４での必要エネルギーをより小さくすることが可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明は、進角側変更時に可動案内部やリンクの遠心力が進角側のアシスト力として働くため、このとき交番トルクの大きな遅角側成分が進角操作を妨げるように働くにも拘らず、可動部材の操作力を軽くし、作動応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態の作動状態を示す図４に対応の断面図。
【図３】同実施形態の作動状態を示す図４に対応の断面図。
【図４】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】同実施形態を示す図１の部分拡大断面図。
【図６】同実施形態を示す永久磁石ブロックの正面図。
【図７】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８】同実施形態を示す電磁コイルブロックの縦断面図。
【図９】機関運転中の交番トルクの変化を示すグラフ。
【図１０】最大遅角状態から進角操作する場合における同実施形態と従来技術の各部の力の向きを比較した図４にほぼ対応の半断面図。
【図１１】最大進角状態から遅角操作する場合における同実施形態と従来技術の各部の力の向きを比較した図４にほぼ対応の半断面図。
【図１２】本発明の他の実施形態を示す図２に対応の断面図。
【符号の説明】
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
８…径方向溝(径方向ガイド)
１０…レバー軸（従動回転体）
１４…リンク
１７…可動案内部(可動案内部)
１９…球（可動案内部）
２３…中間回転体
２４，１２４…渦巻き溝（渦巻き状ガイド）
【図１】
0004008225.tif 000002
【図２】
0004008225.tif 000003
【図３】
0004008225.tif 000004
【図４】
0004008225.tif 000005
【図５】
0004008225.tif 000006
【図６】
0004008225.tif 000007
【図７】
0004008225.tif 000008
【図８】
0004008225.tif 000009
【図９】
0004008225.tif 000010
【図１０】
0004008225.tif 000011
【図１１】
0004008225.tif 000012
【図１２】
0004008225.tif 000013