(57)【要約】【課題】  バルブタイミングの変更時、ローラが楔隙間での離脱と係合を繰り返す現象を回避する。【解決手段】  内燃機関によって回転駆動されるハウジング、およびハウジングから駆動力を受けてハウジングと位相差を持って回転するロータを備え、ハウジングとロータとの間の回転位相差を調整するタイミング調整部と、ハウジングと一体に形成された外輪部２４と、ロータと一体に形成された柱部２６と、回転トルクが出力される出力軸２５と、外輪部２４と出力軸２５との間での係合および離脱により、出力軸２５から逆入力される回転トルクの遮断と柱部２６から入力される回転トルクの伝達とを制御する係合子２７，２８とを備えた逆入力遮断クラッチ部１２とを具備し、逆入力遮断クラッチ部１２は、円筒形状の外輪部２４に対して、外輪部２４の内側に配置された軸形状の出力軸２５を偏心させ、この偏心により外輪部２４と出力軸２５との間に形成された環状の楔隙間３０に、円弧楔形状の係合子２７，２８を配置する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関によって回転駆動される原動部材と、前記原動部材から駆動力を受けて原動部材と位相差を持って回転する従動部材とを備え、原動部材と前記従動部材との間の回転位相差を調整することにより、前記内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを可変するタイミング調整部と、
前記原動部材と一体に形成された固定部材と、前記従動部材と一体に形成された入力部材と、回転トルクが出力される出力部材と、前記固定部材と前記出力部材との間での係合および離脱により、出力部材から逆入力される回転トルクの遮断と前記入力部材から入力される回転トルクの伝達とを制御する係合子とを備えた逆入力遮断クラッチ部とを具備したバルブタイミング調整装置であって、
前記逆入力遮断クラッチ部は、円筒形状の固定部材に対して、前記固定部材の内側に配置された軸形状の出力部材を偏心させ、この偏心により固定部材と出力部材との間に形成された環状の楔隙間に、円弧楔形状の係合子を配置したことを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
前記楔隙間に１対の前記係合子を配置し、係合子の幅広端部間に、両係合子同士に円周方向への離反力を付勢する弾性部材を介在させ、係合子の幅狭端部間に、回転トルクが入力される前記入力部材を介在させた請求項１に記載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、内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを可変するバルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、自動車のエンジンの吸気バルブまたは排気バルブの開閉時期、つまり、バルブタイミングを調整可能としたバルブタイミング調整装置を先に提案している（例えば、特許文献１参照）。クランクシャフトから入力される回転トルクは、このバルブタイミング調整装置に伝達され、さらにカムシャフトに伝達される。
【０００３】
この特許文献１で開示されたバルブタイミング調整装置は、自動車のエンジンに回転駆動される原動部材と、原動部材から駆動力を受けて回転する従動部材とを備え、原動部材と従動部材との間の回転位相差を油圧式タイミング調整部で調整することにより、エンジンの吸気バルブまたは排気バルブのバルブタイミングを調整するようにしている。
【０００４】
このバルブタイミング調整装置では、油圧の剛性不足により原動部材と従動部材との間の回転位相差をタイミング調整部により保持することができないことに起因するバルブタイミングの変動を抑制するため、逆入力トルク遮断機構を設けている。
【０００５】
この逆入力トルク遮断機構は、原動部材に一体的に設けられた外周部材と、その外周部材の内側に配置されてカムシャフトに連結された内周部材と、従動部材に一体的に設けられて外周部材と内周部材との間の楔隙間に挿入配置され、楔隙間での係合により、内周部材から逆入力される回転トルクを遮断すると共に、楔隙間での離脱により、原動部材と従動部材との相対回転を可能にするローラとで主要部が構成されている。
【０００６】
以上の構成からなる逆入力トルク遮断機構を具備したバルブタイミング調整装置では、エンジンの作動中、原動部材から入力される回転トルクがタイミング調整部で従動部材に伝達され、従動部材が原動部材に対して所定の回転位相差をもって回転する。この時、逆入力トルク遮断機構では、外周部材と内周部材との間の楔隙間にローラが噛み込んで係合することにより、外周部材と内周部材とのロック状態が維持される。
【０００７】
バルブタイミングを変更するに際しては、タイミング調整部において、油圧により原動部材に対して従動部材を進角側または遅角側に相対回転させる。逆入力トルク遮断機構では、ロータから入力される回転トルクにより、外周部材と内周部材との間の楔隙間からローラが押し出されて離脱する。これにより、内周部材も外周部材に対して相対回転する。この外周部材に対する内周部材の相対回転により、原動部材と従動部材との相対回転が許容され、バルブタイミングの変更が可能となる。
【０００８】
一方、カムシャフトから逆入力トルク遮断機構の内周部材を介して回転トルクが逆入力されると、外周部材と内周部材との間の楔隙間にローラが噛み込んで係合することにより、外周部材と内周部材とをロックする。この場合、タイミング調整部の油圧とは無関係に原動部材と従動部材との間の回転位相差が保持されるので、油圧剛性が不十分であってもカムシャフトからの反力（逆入力トルク）を受けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１９３８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１で開示された従来のバルブタイミング調整装置では、タイミング調整部において、油圧により原動部材に対して従動部材が相対回転すると、逆入力トルク遮断機構では、外周部材と内周部材との間の楔隙間からローラが押し出されて離脱する。これにより、内周部材も外周部材に対して相対回転することで、原動部材と従動部材との相対回転が許容され、バルブタイミングの変更を可能にしている。
【００１１】
このバルブタイミングの変更時、カムシャフトが連結された内周部材にロータの回転と同一方向の回転トルクが負荷され、内周部材の回転がロータの回転に追従する場合がある。この場合、ロータの回転によりローラが楔隙間から押し出されて離脱すると略同時に、ロータの回転に内周部材が追従して回転することにより、ローラが楔隙間に瞬時に噛み込んで係合する現象が発生し、その後、ロータが再度ローラを楔隙間から押し出して離脱させることになる。
【００１２】
このように、ローラが楔隙間に対して押し出しによる離脱と瞬時の噛み込みによる係合を繰り返す現象が発生する。このような楔隙間でのローラの離脱と係合の繰り返し現象が発生すると、ロータからの回転トルクにより内周部材を外周部材に対して相対回転させてバルブタイミングを変更するに際して、逆入力トルク遮断機構における振動や異音の発生原因となるおそれがある。
【００１３】
そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、バルブタイミングの変更時、ローラが楔隙間での離脱と係合を繰り返す現象を回避し得る構造を具備したバルブタイミング調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るバルブタイミング調整装置は、タイミング調整部と逆入力遮断クラッチ部とを具備する構成を前提とする。
【００１５】
タイミング調整部は、内燃機関によって回転駆動される原動部材と、原動部材から駆動力を受けて原動部材と位相差を持って回転する従動部材とを備え、原動部材と従動部材との間の回転位相差を調整することにより、内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを可変する構成を具備する。
【００１６】
逆入力遮断クラッチ部は、原動部材と一体に形成された固定部材と、従動部材と一体に形成された入力部材と、回転トルクが出力される出力部材と、固定部材と出力部材との間での係合および離脱により、出力部材から逆入力される回転トルクの遮断と入力部材から入力される回転トルクの伝達とを制御する係合子とを具備する。
【００１７】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明における逆入力遮断クラッチ部は、円筒形状の固定部材に対して、固定部材の内側に配置された軸形状の出力部材を偏心させ、この偏心により固定部材と出力部材との間に形成された環状の楔隙間に、円弧楔形状の係合子を配置したことを特徴とする。
【００１８】
本発明では、固定部材に対して出力部材を偏心させることにより形成された環状の楔隙間に円弧楔形状の係合子を配置したことから、バルブタイミングの変更時、出力部材に入力部材の回転と同一方向の回転トルクが負荷されて出力部材の回転が入力部材の回転に追従する場合であっても、係合子が楔隙間に瞬時に噛み込んで係合する現象を回避することができ、係合子が楔隙間に対して押し出しによる離脱と瞬時の噛み込みによる係合を繰り返す現象の発生を防止できる。
【００１９】
本発明において、環状の楔隙間に１対の円弧楔形状の係合子を配置し、係合子の幅広端部間に、両係合子同士に円周方向への離反力を付勢する弾性部材を介在させ、係合子の幅狭端部間に、回転トルクが入力される入力部材を介在させた構成が望ましい。
【００２０】
このような構成を採用すれば、出力部材から逆入力される回転トルクの遮断と入力部材から入力される回転トルクの伝達とを正逆両方向について行うことができる。出力部材からの回転トルクの遮断時には、弾性部材の弾性力により係合子を楔隙間の幅狭側に噛み込ませて係合させ、入力部材からの回転トルクの伝達時には、弾性部材の弾性力に抗して係合子を楔隙間の幅広側に押し出して離脱させる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、固定部材に対して出力部材を偏心させることにより形成された環状の楔隙間に円弧楔形状の係合子を配置したことから、バルブタイミングの変更時、係合子が楔隙間に瞬時に噛み込んで係合する現象を回避できるので、係合子が楔隙間に対して押し出しによる離脱と瞬時の噛み込みによる係合を繰り返す現象の発生を防止できる。
【００２２】
このようにして、係合子の離脱と係合の繰り返し現象が発生することを回避できるので、バルブタイミングの変更時に振動や異音が発生するおそれもない。その結果、良好な作動性を確保した高品質のバルブタイミング調整装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態で、バルブタイミング調整装置の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】バルブタイミング調整装置を有するカムシャフトを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係るバルブタイミング調整装置の実施形態について、図面を参照しながら以下に詳述する。図４は、バルブタイミング調整装置を有するカムシャフトを示す。
【００２５】
図４に示すカムシャフト１は、自動車エンジンのシリンダヘッドに回転自在に支持される。このカムシャフト１には、複数のカム２が設けられており、これらのカム２により吸気バルブまたは排気バルブ（図示せず）の開閉が行われる。このカムシャフト１の一端にバルブタイミング調整装置３が装着されている。
【００２６】
バルブタイミング調整装置３は、カムシャフト１を駆動するためのカムスプロケットと一体化した構造を具備し、タイミング調整部１１（図１および図２参照）と逆入力遮断クラッチ部１２（図１および図３参照）とで構成される。クランクシャフトから入力される回転トルクは、バルブタイミング調整装置３に伝達され、さらにカムシャフト１に伝達される。
【００２７】
タイミング調整部１１は、図１および図２に示すように、エンジンに駆動される原動部材であるハウジング１３と、その内側に配置された従動部材であるロータ１４とで主要部が構成されている。ハウジング１３の開口部は蓋体１５によって閉塞されている。ハウジング１３の内周の円周方向等配の複数箇所（図では４箇所）には、径方向内側に突出する突出部１６が一体的に形成されている。一方、ロータ１４の外周には、ハウジング１３の突出部１６と同数の突出部１７が一体的に形成されている。
【００２８】
このロータ１４の突出部１７の円周方向幅は、その径方向全長に亘ってハウジング１３の隣接する突出部１６間の円周方向幅よりも小さく設定されている。これにより、ハウジング１３とロータ１４とを突出部１６，１７同士が噛み合うように嵌合させると、ロータ１４の各突出部１７の円周方向両側に２つの油室１８，１９が形成され、タイミング調整部１１全体で４組の油室１８，１９が形成される。
【００２９】
各油室１８，１９は、ハウジング１３とロータ１４によって区画されており、ハウジング１３の大径内周面とロータ１４の大径外周面との間、およびハウジング１３の小径内周面とロータ１４の小径外周面との間にそれぞれ配置したシール２０，２１によって密封されている。
【００３０】
前述の油室１８，１９には、後述の逆入力遮断クラッチ部１２の出力軸２５に設けられた２つの油路２２，２３から作動油が供給される。従って、一方の油路２２から作動油を供給し、他方の油路２３へ作動油を排出すると、油室１８，１９間に油圧差が生じ、ハウジング１３とロータ１４とが相対回転してハウジング１３とロータ１４との間に回転位相差が生じる。
【００３１】
ハウジング１３は、クランクシャフトとの位相が固定されているので、前述の回転位相差を調整することにより、カムシャフト１の位相をクランクシャフトに対して進角側あるいは遅角側に変化させることができる。
【００３２】
次に、逆入力遮断クラッチ部１２は、ロック型と称されるタイプで、入力部材から入力される回転トルクを出力部材に伝達する一方、出力部材から逆入力される回転トルクを出力部材のロックにより入力部材に還流させない逆入力遮断機能を有する。
【００３３】
この逆入力遮断クラッチ部１２は、図１および図３に示すように、前述のタイミング調整部１１のハウジング１３と一体に形成された固定部材である円筒形状の外輪部２４と、その外輪部２４の径方向内側に配置されて回転トルクが出力される出力部材である出力軸２５と、タイミング調整部１１のロータ１４と一体に形成されて外輪部２４と出力軸２５との間に配置された入力部材である柱部２６と、外輪部２４と出力軸２５との間の左右両側に配置された１対の円弧楔形状の係合子２７，２８と、１対の係合子２７，２８間に配置された弾性部材２９とで主要部が構成されている。なお、出力軸２５は、カムシャフト１（図４参照）と同軸的に連結されている。
【００３４】
出力軸２５は、外輪部２４に対して偏心している。つまり、出力軸２５の軸中心Ｏ1は、外輪部２４の軸中心Ｏ2に対して偏心量ｔだけ下方にずれている（図３参照）。この外輪部２４に対する出力軸２５の偏心により、外輪部２４の内周面と出力軸２５の外周面との間に環状の楔隙間３０が形成される。この環状の楔隙間３０は、図３の最下方位置で最も幅狭となり、その最下方位置から両側上方に向けて徐々に幅広となり、最上方位置で最も幅広となっている。
【００３５】
この環状の楔隙間３０に１対の円弧楔形状の係合子２７，２８を配置している。係合子２７，２８は、上方に位置する幅広端部から下方に位置する幅狭端部へ向けて徐々に幅が小さくなって楔隙間３０に合致した形状をなす。各係合子２７，２８の幅広端部間に弾性部材２９が配置され、各係合子２７，２８の幅狭端部間に柱部２６が配置されている。弾性部材２９は、１対の係合子２７，２８を互いに離間させる方向、つまり、外輪部２４と出力軸２５との間の楔隙間３０に係合させる方向に弾性力を付勢する。
【００３６】
なお、ロータ１４の軸孔３１と出力軸２５の小径端部３２との間に、柱部２６から入力される回転トルクを出力軸２５に伝達するトルク伝達手段が設けられている。このトルク伝達手段は、ロータ１４の軸孔３１の内周面に形成された凸部３３と、出力軸２５の小径端部３２の外周面に形成された凹部３４とで構成されている。凸部３３を凹部３４に周方向でクリアランスを持って収容配置することにより、柱部２６からの回転トルクを出力軸２５に伝達可能としている。
【００３７】
以上の構成からなるタイミング調整部１１および逆入力遮断クラッチ部１２を具備したバルブタイミング調整装置３の動作例を以下に詳述する。
【００３８】
自動車エンジンの作動中は、クランクシャフトから入力される回転トルクがタイミング調整部１１で伝達され、ハウジング１３およびロータ１４がその回転位相を保持して回転する。そのため、ロータ１４に固定された出力軸２５、さらにカムシャフト１がハウジング１３に対して所定の回転位相差を持って回転する。この時、逆入力遮断クラッチ部１２では、１対の係合子２７，２８が弾性部材２９の弾性力によって楔隙間３０に噛み込んで係合し、外輪部２４と出力軸２５とのロック状態を維持する。
【００３９】
バルブタイミングの変更時において、タイミング調整部１１では、油室１８，１９の圧力差によりロータ１４がハウジング１３に対して進角側または遅角側に相対回転すると、逆入力遮断クラッチ部１２では、ロータ１４と一体の柱部２６がハウジング１３と一体の外輪部２４に対して進角側または遅角側に相対回転する。
【００４０】
タイミング調整部１１でロータ１４が回転遅れを生じた場合、つまり、逆入力遮断クラッチ部１２で柱部２６に時計方向の回転トルクが入力されると（図３参照）、その柱部２６が図示左側の係合子２７と接触して、これを弾性部材２９の弾性力に抗して時計方向に押圧する。これにより、その係合子２７が楔隙間３０から押し出されて離脱し、出力軸２５のロック状態が解除されてその出力軸２５が時計方向に回転可能となる。
【００４１】
柱部２６がさらに時計方向に回転すると、ロータ１４の凸部３３が出力軸２５の凹部３４の周方向壁面に当接することにより、柱部２６からの時計方向の回転トルクが凸部３３および凹部３４との接触部分を介して出力軸２５に伝達され、出力軸２５がロータ１４と共に時計方向に回転する。
【００４２】
この時、図示右側の係合子２８は、出力軸２５が回転することにより、その方向の楔隙間３０に噛み込んで係合することはない。このようにして、外輪部２４と出力軸２５とがアンロック状態となるので、ハウジング１３とロータ１４の相対回転が許容され、バルブタイミングの変更が可能となる。
【００４３】
タイミング調整部１１でロータ１４が回転進みを生じた場合、つまり、逆入力遮断クラッチ部１２で柱部２６に反時計方向の回転トルクが入力された場合（図３参照）、前述とは逆の動作で、図示右側の係合子２８がその方向の楔隙間３０から離脱した上で、ロータ１４の凸部３３が出力軸２５の凹部３４の壁面に当接することにより、出力軸２５がロータ１４と共に反時計方向に回転する。
【００４４】
以上のようにして、柱部２６からの正逆両回転方向の回転トルクは、ロータ１４の凸部３３と出力軸２５の凹部３４との接触部分を介して出力軸２５に伝達され、出力軸２５がロータ１４と共に正逆両回転方向に回転する。これにより、進角側および遅角側へのバルブタイミングの変更が可能となる。
【００４５】
逆入力遮断クラッチ部１２では、外輪部２４に対して出力軸２５を偏心させることにより形成された環状の楔隙間３０に円弧楔形状の係合子２７，２８を配置したことから、バルブタイミングの変更時、出力軸２５に柱部２６の回転と同一方向の回転トルクが負荷されて出力軸２５の回転が柱部２６の回転に追従する場合であっても、係合子２７，２８が楔隙間３０に瞬時に噛み込んで係合する現象を回避することができ、係合子２７，２８が楔隙間３０に対して押し出しによる離脱と瞬時の噛み込みによる係合を繰り返す現象の発生を防止できる。
【００４６】
このようにして、係合子２７，２８の離脱と係合の繰り返し現象が発生することを回避できるので、バルブタイミングの変更時に振動や異音が発生するおそれもない。また、従来の係合子であるローラと比べて、円弧楔形状の係合子２７，２８の場合、その係合力が小さくなるので、ロック状態を小さな力で解除することができる。
【００４７】
一方、カムシャフト１（図４参照）から出力軸２５に時計方向の回転トルクが逆入力されると（図３参照）、逆入力遮断クラッチ部１２では、弾性部材２９の弾性力により図示左側の係合子２７がその方向の楔隙間３０に噛み込んで係合して、出力軸２５が外輪部２４に対して時計方向にロックされる。逆に、出力軸２５に反時計方向の回転トルクが逆入力されると、弾性部材２９の弾性力により図示右側の係合子２８がその方向の楔隙間３０に噛み込んで係合して、出力軸２５が外輪部２４に対して反時計方向にロックされる。
【００４８】
このようにして、出力軸２５から逆入力される正逆両回転方向の回転トルクに対して、１対の係合子２７，２８によって出力軸２５と外輪部２４とが正逆両回転方向にロックされる。この時、タイミング調整部１１の油圧とは無関係に、外輪部２４と一体のハウジング１３と、出力軸２５に連結されたロータ１４との間の回転位相差が保持されるので、油圧剛性が不十分であってもカムシャフト１からの反力（逆入力トルク）を受けることができる。
【００４９】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００５０】
３  バルブタイミング調整装置
１１  タイミング調整部
１２  逆入力遮断クラッチ部
１３  原動部材（ハウジング）
１４  従動部材（ロータ）
２４  固定部材（外輪部）
２５  出力部材（出力軸）
２６  入力部材（柱部）
２７，２８  係合子
２９  弾性部材
３０  楔隙間
【図１】
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【図２】
2017036704.tif 000004
【図３】
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【図４】
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