(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁クラッチの摩擦制動によりクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる可変バルブタイミング装置において、
少なくとも前記電磁クラッチの通電遮断状態で、該電磁クラッチを背面側に向けて引き付ける磁力を発生する永久磁石を設けると共に、前記永久磁石がばねを形成することを特徴とする可変バルブタイミング装置。
【請求項２】
前記永久磁石が、前記カバー部材に対して前記電磁クラッチを回り止めするピンの周囲に巻回されたコイルばねであることを特徴とする請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項３】
前記永久磁石が、前記電磁クラッチの通電状態で、該電磁クラッチを締結方向に付勢する極性を有することを特徴とする請求項１又は２記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項４】
電磁クラッチの摩擦制動によりクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる可変バルブタイミング装置において、
前記電磁クラッチの通電遮断状態で、該電磁クラッチを背面側に向けて引き付ける磁力を発生する永久磁石を設けると共に、前記永久磁石が、前記電磁クラッチの通電状態で、該電磁クラッチを締結方向に付勢する極性を有することを特徴とする可変バルブタイミング装置。
【請求項５】
前記永久磁石を、前記電磁クラッチの背面側を覆うカバー部材に取り付けられるプレート形状としたことを特徴とする請求項４記載の可変バルブタイミング装置。
【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・排気バルブのバルブタイミングを、クランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させることで可変とする可変バルブタイミング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電磁クラッチ（電磁ブレーキ）の摩擦制動によってクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる構成の可変バルブタイミング装置が知られている（特開２００１−１６４９５１号公報及び特開平１０−１５３１０４号公報参照）。
【０００３】
上記可変バルブタイミング装置は、クランク軸の回転をカム軸に伝えるためのスプロケットとカム軸単体との間に位相を与えられることができる分割構造を有し、位相を与える方法として、電磁クラッチの摩擦制動をドラムに作用させて、ドラムの回転を遅らせ、該回転遅れをスプラインの噛み合い部分の軸方向への変位に変換し、以って、クランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の可変バルブタイミング装置の電磁クラッチは、通電を遮断して電磁力がなくなったときに、摩擦材がドラムから離れる方向に力が働かないため、通電を遮断しても摩擦抵抗が減少するのに時間がかかり、摩擦制動によりドラムの回転を遅延させている状態から初期位置に復帰するのに余分な時間を要するという問題があった。
【０００５】
また、前述のように、摩擦材がドラムから離れる方向に力が働かないため、機関の始動前に摩擦材がドラムに接触している場合があり、この場合、電磁クラッチに電流が与えられなくても機関始動に伴って摩擦材の引き摺りが発生し、一時的にドラムの回転遅延（バルブタイミングの変化）が発生してしまうという問題があった。
【０００６】
更に、摩擦材がドラムから離れる方向に力が働かないことから、電磁クラッチのＯＦＦ時に摩擦材とドラムとが摺動し、摩擦材の劣化を進行させてしまう可能性があるという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、電磁クラッチのＯＦＦ時に摩擦材がドラムから積極的に解放されるようにすることで、回転遅延させている状態から復帰させるときの応答性を向上させ、機関始動時におけるドラムの引き摺りを回避し、更に、摩擦材の劣化寿命を向上させることができる可変バルブタイミング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、少なくとも電磁クラッチの通電遮断状態で、電磁クラッチを背面側に向けて引き付ける磁力を発生する永久磁石を設けると共に、前記永久磁石がばねを形成する構成とした。上記構成によると、永久磁石の磁力が、通電遮断されている電磁クラッチに作用すると、摩擦材がドラムから引き離されると共に、前記永久磁石がばねを形成することで、電磁クラッチが永久磁石に当たったときに緩衝作用を行う。
【００１０】
請求項２記載の発明では、前記永久磁石を、前記カバー部材に対して前記電磁クラッチを回り止めするピンの周囲に巻回されたコイルばねとする構成とした。上記構成によると、電磁クラッチは、カバー部材に対してピンの係合によって回り止めされる構成で、かつ、前記ピンの周囲に巻回されるコイルばねが永久磁石で形成され、電磁クラッチを背面側に向けて引き付ける磁力を発生し、かつ、電磁クラッチが背面側に向けて移動するときに、コイルばねが緩衝材として機能する。
【００１１】
請求項３記載の発明では、前記永久磁石が、電磁クラッチの通電状態で、該電磁クラッチを締結方向に付勢する極性を有する構成とした。また、請求項４記載の発明は、電磁クラッチの通電遮断状態で、電磁クラッチを背面側に向けて引き付ける磁力を発生する永久磁石を設けると共に、前記永久磁石が、前記電磁クラッチの通電状態で、該電磁クラッチを締結方向に付勢する極性を有する構成とした。上記構成によると、永久磁石の磁力が、電磁クラッチの通電遮断状態では、電磁クラッチを解放する方向に働き、電磁クラッチの通電状態では、永久磁石の磁極の向きが電磁クラッチの電磁石の極性と逆の向きであることで、逆に、電磁クラッチを締結させる方向に働く。請求項５記載の発明では、請求項４記載の前記永久磁石を、前記電磁クラッチの背面側を覆うカバー部材に取り付けられるプレート形状とする構成とした。上記構成によると、カバー部材に取り付けられたプレート形状の永久磁石が、通電遮断されている電磁クラッチをその磁力によってカバー部材側に引き付ける。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、電磁クラッチを背面側に向けて引き付けてドラムから引き離す磁力が、少なくとも電磁クラッチの通電遮断状態で働くから、ドラムの回転を遅延させている状態から通電遮断によってバルブタイミングを復帰させるときの応答性が改善され、また、機関始動を摩擦材とドラムとが離れた状態で行わせることができることで、始動時におけるバルブタイミングの一時的なずれの発生を回避でき、更に、電磁クラッチの通電遮断状態で摩擦材がドラムと接触することがないので、摩擦材の劣化寿命を向上させることができるという効果があると共に、前記磁力を発生させる永久磁石をばね形状とすることで、電磁クラッチの解放動作の緩衝材としても機能し、衝突音の発生などを防止できるという効果がある。
【００１４】
請求項２記載の発明によると、電磁クラッチの回り止めピンの部分に永久磁石で形成されるコイルばねを設けることで、電磁クラッチを背面側に向けて引き付ける磁力を発生し、かつ、前記引き付け動作の緩衝作用をするクラッチ解放部材を簡便に設置できるという効果がある。
【００１５】
請求項３，４記載の発明によると、永久磁石の磁力が、電磁クラッチの締結の妨げになることがなく、然も、通電遮断状態での電磁クラッチの積極的な解放を図ることができるという効果がある。請求項５記載の発明によると、磁力を発生させる永久磁石をプレート形状としてカバー部材に取り付けることで、クラッチ解放部材によってカム軸方向の長さが長くなってしまうことを抑制できるという効果がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態における電磁クラッチ（電磁ブレーキ）を用いる可変バルブタイミング装置のシステム構成を示す。
尚、本実施形態では、吸気弁のバルブタイミングを可変制御するものについて説明するが、排気弁のバルブタイミングを可変制御するものであっても良い。
【００１７】
図において、シリンダヘッド１に対して回転可能に支持される吸気側カム軸２の端部延長線上には、筒状のスプラインシャフト３が、係合ピン４により回り止め係合された上でボルト５により連結固定されている。
前記スプラインシャフト３の軸周には回転可能にプライマリーカムスプロケット６ａ及びセカンダリーカムスプロケット６ｂが支承される。
【００１８】
該スプロケット６ａ，６ｂはカム軸２に対して相対回転可能に支承され、内燃機関のクランク軸の回転がタイミングチェーン（プライマリー）を介してプライマリーカムスプロケット６ａに伝達され、更に、セカンダリーカムスプロケット６ｂの回転がタイミングチェーン（セカンダリー）を介して排気側カム軸のカムスプロケットに伝達される構成となっている。
【００１９】
前記スプロケット６ａ，６ｂの回転が、以下に説明する伝達機構を介して前記スプラインシャフト３に伝えられる。
カム軸２と同軸に、フランジ７ａを有する筒状のドラム７が設けられ、このドラム７とスプロケット６ａとの間には、ドラム７の回転位相を遅らせる方向に付勢するねじりコイルばね８が介装されている。
【００２０】
スプロケット６ａにはスプリングケース９が固定され、ねじりコイルばね８の一端部（図示右端部）は、このスプリングケース９に固定され、ねじりコイルばね８の他端部は、ドラム７のフランジ７ａに固定されており、スプロケット６ａに対して回転位相が遅れる方向にドラム７が付勢される。
また、スプラインシャフト３の外周面に形成されたギア３ａと、筒状の中間ギヤ１０の内周に形成されたギア１０ａとが、はすばギヤによるヘリカル機構により噛み合っている。
【００２１】
一方、中間ギヤ１０の図示左端部外周面には雄ネジ１０ｂ、ドラム７の内周面には雌ネジ７ｃが、それぞれ３条程度ずつ形成されていて、この両者はねじ作用により噛み合っている。
また、中間ギヤ１０の図示右端部外周面に形成されたギア１０ｃと、スプリングケース９の内周面に形成されたギヤ９ｂとが、はすばギヤによるヘリカル機構により噛み合っている。
【００２２】
ドラム軸受部材１１は、スプラインシャフト３の外周面とドラム７の内周面との間に介装され、この両者の相対回転を軸受する。
なお、ドラム軸受部材１１外周部は、ドラム７に嵌合された環状の爪部材１２と、スプラインシャフト３の端部外周面にネジ止めされたナット１３とに係合して、軸方向の動きが規制されている。
【００２３】
また、ドラム７の外側（図示左側）に、環状の電磁クラッチ（電磁ブレーキ）１４が対向配置される。
前記電磁クラッチ１４の背面側の２箇所には、図２に示すように、カム軸２の軸に平行な方向を軸方向として回り止めピン１５が突出形成され、該回り止めピン１５は、電磁クラッチ１４の背面側を覆うカバー部材１６の内面側に凹陥形成された円筒状の穴１６ａ（図３参照）に挿嵌され、前記電磁クラッチ１４が回り止めされる。
【００２４】
そして、前記電磁クラッチ１４は、摩擦材１４ａがフランジ７ａに当接する位置と、背面側１４ｂがカバー部材１６の内面側に当接する位置との間で、穴１６ａに対する回り止めピン１５の挿嵌状態を保ったまま、カム軸２の軸方向に沿って平行移動できるようになっている。
そして、前記電磁クラッチ１４に通電すると、発生する電磁力によって電磁クラッチ１４がドラム７に対して吸着し、回り止めされる摩擦材１４ａに対してドラム７のフランジ７ａが摺接して、ドラム７に摩擦制動力が働くようになっている。
【００２５】
また、本願に特徴的な構成として前記カバー部材１６の内面側に、図４に示すように、前記電磁クラッチ１４と略同じ内外径に形成される環状プレート状の永久磁石２０（クラッチ解放部材）を、前記電磁クラッチ１４の背面に対向させて取り付けてある。
前記永久磁石２０は、図１で左右方向に磁極を有し、かつ、該磁極は、電磁クラッチ１４に通電したときに電磁石に発生する磁極とは逆向きになるようにしてある。
【００２６】
尚、図４において、２つの貫通穴２０ａは、前記回り止めピン１５を挿通させるためのものであり、例えば、図５に示すように、回り止めピン１５の部分で２つに分割される２つの円弧状の永久磁石２０ａ，２０ｂを組み合わせて用いるようにしても良い。
かかる可変バルブタイミング装置の基本的な動作を説明する。
【００２７】
前記電磁クラッチ１４への通電は、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット１９によって制御される。
前記電磁クラッチ１４が通電されていないとき（制御電流＝０）は、前記ねじりコイルばね８の付勢力によってドラム７が、回転位相の最も遅れた位置に保持され、このとき、カム軸２もクランク軸に対して最も回転位相が遅角した位置に保持されるようになっている。
【００２８】
上記の最遅角位置を基準としてカム軸２の回転位相を進角させ、吸気バルブのバルブタイミングを目標角度だけ進角させるときは、電磁クラッチ１４に通電し、摩擦材１４ａをドラム７のフランジ７ａに吸着させて摩擦制動を作用させる。これにより、ドラム７は、クランク軸に同期するスプロケット６の回転に対して遅れを生じ、その結果、ドラム７に対して雄ねじ１０ｂと雌ねじ７ｃとで噛み合っている中間ギヤ１０は、カム軸２の軸方向（例えば図１の右方向）に移動する。
【００２９】
中間ギヤ１０の内外周面のヘリカル機構により、中間ギヤ１０が前記軸方向に移動すると、カム軸２がカムスプロケット６ａに対してカム位相の進角方向に相対回転し、その結果、クランク軸に対してカム軸１の回転位相が進角方向に変化する（吸気バルブのバルブタイミングが進角側に変化する）。
そして、電磁クラッチ１４への電流値を増大させ、ねじりコイルばね８の付勢力に対する制動力（滑り摩擦）を増大させるほど、カム軸２の回転位相がより進角側に変更されることになる。
【００３０】
上記のように、電磁クラッチ１４による制動力に応じて決まるドラム７の回転遅れ量によって、カム軸２の回転位相がスプロケット６（クランク軸）に対して進角変化するものであり、前記電磁クラッチ１４による制動力は、電磁クラッチ１４に供給される制御電流を例えばデューティ制御することで制御され、これにより、カム軸２の回転位相を連続的に変化させることができる。
【００３１】
上記電磁クラッチ１４の通電制御において、前記永久磁石２０は、以下のように作用する。
前記電磁クラッチ１４への通電を遮断すると、電磁クラッチ１４を構成する磁性体（鉄心など）が、永久磁石２０の磁力によって永久磁石２０側に引き付けられることで、電磁クラッチ１４が背面側に移動し、電磁クラッチ１４の摩擦材１４ａとドラム７とが引き離される。
【００３２】
従って、機関の停止時には、電磁クラッチ１４の摩擦材１４ａとドラム７とが離れた状態に保持され、始動時にドラム７の引き摺りが発生して、カム軸２の回転位相が一時的に進角されてしまうことがない。
また、機関運転中には、通電遮断状態で電磁クラッチ１４の摩擦材１４ａとドラム７とが離れた状態に保持されることで、摩擦材１４ａの劣化の進行を抑制でき、更に、通電遮断に対してドラム７がねじりコイルばね８で付勢される側に応答良く戻ることになる。
【００３３】
また、前記電磁クラッチ１４への通電状態で、電磁クラッチ１４の電磁石の磁極と、永久磁石２０の磁極の向きが逆で、電磁クラッチ１４と永久磁石２０との間で反発力が発生し、通電遮断時とは逆に電磁クラッチ１４をドラム７側に向けて（締結方向に）付勢することになるから、電磁クラッチ１４へ通電させてドラム７に吸着させるときに、永久磁石２０の磁力が妨げとなることがなく、電磁クラッチ１４の大型化や電力消費量の増大を回避できる。
【００３４】
上記実施形態では、プレート形状の永久磁石２０によって、電磁クラッチ１４を背面側に向けて引き付ける磁力を発生させる構成としたが、永久磁石によって形成されるばねを用いることで、電磁クラッチ１４を背面側に向けて引き付ける磁力を発生させると共に、緩衝作用を行わせることができる。
図６は、永久磁石によって形成されるばね（クラッチ解放部材）を用いた第２実施形態を示すものである。
【００３５】
この図６は、前記回り止めピン１５の部分の拡大図であり、回り止めピン１５の周囲に巻回されたコイルばね２２は、永久磁石で形成されるものであり、一端がカバー部材１６の内面側に固定され、他端は自由端としてある。
上記構成によると、コイルばね２２の磁力によって、電磁クラッチ１４への通電が遮断された状態で、電磁クラッチ１４がコイルばね２２の磁力によってコイルばね２２側に引き付けられ、電磁クラッチ１４がドラム７から引き離されることになると共に、電磁クラッチ１４の背面側がコイルばね２２の先端に当接したときに、コイルばね２２が縮んで緩衝作用を発揮するため、磁力による電磁クラッチ１４の引き付け動作で、衝突音が発生することを回避できる。
【００３６】
尚、上記ではばね形状をコイルとしたが、板ばね，Ｕ字ばね，円錐コイルばねなど、他の形状のばねを永久磁石で形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における可変バルブタイミング装置のシステム構成図。
【図２】実施形態における電磁クラッチの回り止め機構を示す部分拡大図。
【図３】実施形態における可変バルブタイミング装置のカバー部材を示す平面図。
【図４】実施形態におけるクラッチ解放部材としてのプレート状永久磁石を示す図。
【図５】前記プレート状永久磁石の他の形状を示す図。
【図６】クラッチ解放部材として永久磁石で形成されるコイルばねを用いた第２実施形態を示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド
２…カム軸
３…スプラインシャフト
６ａ，６ｂ…カムスプロケット
７…ドラム
８…ねじりコイルばね
９…スプリングケース
１０…中間ギヤ
１４…電磁クラッチ
１６…カバー部材
１９…コントロールユニット
２０…永久磁石
２２…コイルばね
【図１】
0003969136.tif 000002
【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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