(57)【要約】【課題】構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化、加工精度の軽減等を図りつつ、トラクションドライブを構成する回転体の回転軸の傾きや飛び出し等の問題を解消する。【解決手段】軸線Ｓ回りに回転する駆動側回転体Ａ、カムシャフトと一体的に回転する被動側回転体Ｂ、駆動側回転体の回転に対する被動側回転体の回転の位相を調整する位相調整ユニットを備えたバルブタイミング変更装置において、位相調整ユニットは、駆動側リング２２、被動側リング３１、第１回転半径Ｒ１にて駆動側リングと接触しかつ第１回転半径Ｒ１と異なる第２回転半径Ｒ２にて被動側リングと接触し少なくとも軸線Ｓ方向において駆動側リング及び被動側リングに押圧挟持される球体４０、球体４０を自公転調整し得る調整部材５０を含む。これによれば、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化、加工精度の軽減等を達成できる。【選択図】図３
2017044179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの回転に連動してカムシャフトの軸線回りに回転する駆動側回転体と、カムシャフトと一体的に回転する被動側回転体と、前記駆動側回転体の回転に対する前記被動側回転体の回転の位相を調整する位相調整ユニットを備え、前記位相調整ユニットを調整してカムシャフトにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期を変更するバルブタイミング変更装置であって、
前記位相調整ユニットは、前記駆動側回転体に形成された駆動側リングと、前記被動側回転体に形成された被動側リングと、前記軸線回りの第１回転半径Ｒ１にて前記駆動側リングと接触しかつ前記第１回転半径Ｒ１と異なる第２回転半径Ｒ２にて前記被動側リングと接触しつつ少なくとも前記軸線方向において前記駆動側リング及び被動側リングに押圧挟持される回転伝達体と、前記回転伝達体を回転調整し得る調整部材を含む、
ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
【請求項２】
前記回転伝達体は、前記軸線の周りに配列された複数の球体からなり、
前記調整部材は、前記駆動側リング及び被動側リングと協働して前記球体を転動自在に支持し、
前記駆動側リングは、前記球体との接触点における法線が前記軸線に対して第１角度θ１で接触し、
前記被動側リングは、前記球体との接触点における法線が前記軸線に対して前記第１角度θと異なる第２角度θ２で接触する、
ことを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング変更装置。
【請求項３】
前記調整部材は、前記軸線に垂直な径方向において前記球体よりも内側に配置され、
前記駆動側リング及び被動側リングは、前記軸線に垂直な径方向において前記球体よりも外側に配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング変更装置。
【請求項４】
前記調整部材は、前記球体と二点にて接触するべく略Ｖ字状の断面をなすＶ溝を有する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のバルブタイミング変更装置。
【請求項５】
前記駆動側回転体及び被動側回転体と前記回転伝達体との間において前記軸線方向に押圧力を付加する押圧付加機構を含む、
ことを特徴とする請求項２ないし４いずれか一つに記載のバルブタイミング変更装置。
【請求項６】
前記複数の球体同士を所定の間隔を開けて位置付けるリテーナを含む、
ことを特徴とする請求項２ないし５いずれか一つに記載のバルブタイミング変更装置。
【請求項７】
前記第１回転半径Ｒ１は、前記第２回転半径Ｒ２よりも小さく設定されている、
ことを特徴とする請求項２ないし６いずれか一つに記載のバルブタイミング変更装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期（バルブタイミング）を運転状況に応じて変更するバルブタイミング変更装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のバルブタイミング変更装置としては、エンジンのクランクシャフトと同期して回転する駆動側回転体（スプロケット等）、カムシャフトと一体的に回転する被動側回転体、駆動側回転体の回転に対する被動側回転体の回転の位相を調整する位相調整ユニットを備え、位相調整ユニットとして、駆動側回転体と一体的に回転するリングローラ、リングローラの内側に配置される太陽ローラ、リングローラの内周面と太陽ローラの外周面との間で転動する転動体としての複数の遊星ローラ、遊星ローラを自転及び公転自在に支持すると共に遊星ローラの公転に伴って被動側回転体と一体的に回転するキャリアを含む遊星式トラクションドライブを採用し、遊星式トラクションドライブの太陽ローラを電動モータにより適宜回転させて、カムシャフトにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期を変更するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
しかしながら、上記バルブタイミング変更装置においては、カムシャフトの軸線方向に（スラスト方向）に長尺な遊星ローラを採用しているため、軸線方向の寸法が長くなり、装置の大型化を招く。また、遊星ローラとリングローラ及び遊星ローラと太陽ローラを線接触させる構成であるため、各ローラには厳しい加工精度が要求される。さらに、複数の遊星ローラを自転及び公転自在に支持するキャリアを必要とし、構造的に部品点数の削減が難しい。
また、遊星トラクションドライブは、一般的な遊星減速機構であるため、減速比をそれ程大きくすることができず、例えば、位相を調整する際に電動モータを用いて太陽ローラを回転させる場合、出力の大きい電動モータが必要である。
さらに、転動体として軸線方向に長尺な円錐台状又は円柱状の遊星ローラを採用する場合、動力伝達の際に遊星ローラの回転軸の傾きや遊星ローラの飛び出し等を生じる虞があり、それを防止するには、堅固なキャリアを採用する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−７７８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化、種々の部品の加工精度の軽減及びそれに伴う製造コストの低減等を図りつつ、トラクションドライブを構成する従来のようなローラの回転軸の傾きや飛び出し等を解消でき、又、減速比を大きくでき小さい出力の電動モータ等で位相調整を行うことのできるバルブタイミング変更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】
本発明のバルブタイミング変更装置は、クランクシャフトの回転に連動してカムシャフトの軸線回りに回転する駆動側回転体と、カムシャフトと一体的に回転する被動側回転体と、駆動側回転体の回転に対する被動側回転体の回転の位相を調整する位相調整ユニットを備え、位相調整ユニットを調整してカムシャフトにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期を変更するバルブタイミング変更装置であって、上記位相調整ユニットは、駆動側回転体に形成された駆動側リングと、被動側回転体に形成された被動側リングと、軸線回りの第１回転半径Ｒ１にて駆動側リングと接触しかつ第１回転半径Ｒ１と異なる第２回転半径Ｒ２にて被動側リングと接触しつつ少なくとも軸線方向において駆動側リング及び動側リングに押圧挟持される回転伝達体と、回転伝達体を回転調整し得る調整部材を含む。
この構成によれば、位相調整を行わない通常の動作時においては、クランクシャフトに連動して駆動側回転体が一方向に回転すると、駆動側回転体と一体的に駆動側リングが回転し、駆動側リング及び被動側リングにより少なくともカムシャフトの軸線方向に押圧挟持された回転伝達体を介して、被動側リングが駆動側リングと一緒に一方向に回転し、被動側リングと一体的にカムシャフトが一方向に回転する。このカムシャフトの回転により、吸気バルブ又は排気バルブが所定のバルブタイミングで開閉駆動される。
一方、位相調整時には、例えば電動モータ等の駆動源により調整部材を軸線回りの一方向又は他方向に適宜回転させると、回転伝達体が回転して、駆動側リング及び被動側リングに位相差を与えつつ回転力を及ぼす。すなわち、回転伝達体は、駆動側リングと第１回転半径Ｒ１にて接触しかつ被動側リングと第２回転半径Ｒ２にて接触しているため、駆動側リングと被動側リングには接触点までの回転半径の差（接触位置の相違）に応じた回転差が生じ、駆動側リングと被動側リングとの間に相対的な位相差が与えられ、駆動側回転体の回転と被動側回転体の回転の位相が適宜調整され、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期が変更される。
このように、位相調整ユニットとして、駆動側リング、被動側リング、駆動側リング及び被動側リングと異なる回転半径にて接触しつつ少なくとも軸線方向において押圧挟持される回転伝達体、及び調整部材を含む差動式の摩擦伝達機構を採用するため、歯車伝達機構の場合に生じるバックラッシによる騒音、耐久性の低下等の問題を生じることはなく、又、回転伝達体が軸線に垂直方向（ラジアル方向）ではなく少なくとも軸線方向（スラスト方向）における押圧挟持を必須の条件としているため、スラスト方向において確実に押圧挟持されて摩擦力を発生し得る限り軸線方向の寸法を小さくでき、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を達成でき、又、回転伝達体の回転軸の傾きや飛び出し等の問題を生じることは無く、さらに、減速比を大きく設定できるため、調整部材の回転調整の際に小さい出力の電動モータ等を用いることができる。
【０００７】
上記構成において、回転伝達体は、軸線の周りに配列された複数の球体からなり、調整部材は、駆動側リング及び被動側リングと協働して球体を転動自在に支持し、駆動側リングは、球体との接触点における法線が軸線に対して第１角度θ１で接触し、被動側リングは、球体との接触点における法線が軸線に対して第１角度θ１と異なる第２角度θ２で接触する、構成を採用してもよい。
この構成によれば、バルブタイミングを変更する動作においては、例えば電動モータ等の駆動源により、調整部材を軸線回りの一方向又は他方向に適宜回転させると、球体が自転及び公転して、駆動側リング及び被動側リングに位相差を与えつつ回転力を及ぼす。ここで、球体は、駆動側リングと第１角度θ１にて接触しかつ被動側リングと第２角度θ２にて接触しているため、駆動側リングと被動側リングには、接触点までの回転半径の差（|第１回転半径Ｒ１−第２回転半径Ｒ２|）に応じた回転差が生じ、駆動側リングと被動側リングとの間に相対的な位相差が与えられ、駆動側回転体の回転と被動側回転体の回転の位相が適宜調整され、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期が変更される。
ここでは、回転伝達体として球体を用いることにより、軸線方向の寸法を小さくしつつ駆動側リング及び被動側リングと球体との間で容易に点接触を形成でき、特に従来のような軸線方向に長尺なローラ等の場合に生じる回転軸の傾きやローラの飛び出し等を解消でき、又、例えば軸受等に適用される鋼球等の汎用品を流用することで球体を容易に入手でき、又、従来のような厳しい加工精度が要求されず、製造コストも低減できる。
また、球体に対して駆動側リング及び被動側リングがそれぞれ第１角度θ１及び第２角度θ２にて接触するため、駆動側リング及び被動側リングが、球体に対してスラスト方向だけでなくラジアル方向の押圧力を及ぼすことになり、調整部材と協働して球体を確実に押圧挟持して所望の摩擦力を得ることができる。
【０００８】
上記構成において、調整部材は、軸線に垂直な径方向において球体よりも内側に配置され、駆動側リング及び被動側リングは、軸線に垂直な径方向において球体よりも外側に配置されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、カムシャフトの軸線に近い側から径方向の外側に向けて、調整部材→球体→駆動側リング及び被動側リングが配置されるため、駆動側回転体（例えばスプロケットと一体的に形成されるハウジング）の外径寸法を超えない範囲において位相調整ユニットを集約して配置することができ、軸線に垂直な径方向における装置の小型化等を達成することができる。
【０００９】
上記構成において、調整部材は、球体と二点にて接触するべく略Ｖ字状の断面をなすＶ溝を有する、構成を採用してもよい。
この構成によれば、調整部材のＶ溝に球体を嵌め込むことで、駆動側リング及び被動側リングと協働して、球体を軸線方向において容易に位置決めすることができる。また、Ｖ溝の二点で球体を位置決めすることで、一点で位置決めした場合に対して、球体の縦回転（すなわち、望ましくない自転方向）を防止することができる。
【００１０】
上記構成において、駆動側回転体及び被動側回転体と回転伝達体との間において軸線方向に押圧力を付加する押圧付加機構を含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、回転伝達体が駆動側リング及び被動側リングにより押圧挟持された状態で、その押圧力に経時変化等を生じても、押圧付加機構により押圧力が付加されるため、その経時変化を補って所望の押圧力を得ることができる。特に、押圧付加機構として、皿バネ等を用いる場合にはエンジンの停止時においても所定の押圧力を発生させることができ、ローディングカム機構等を用いる場合にはエンジンの始動と共にトルクに応じた押圧力を発生させることができる。
【００１１】
上記構成において、複数の球体同士を所定の間隔を開けて位置付けるリテーナを含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、各々の球体同士がリテーナにより所定間隔の隙間をおいて維持されるため、球体が自転及び公転する際に互いに接触し合うことを防止でき、それ故に、球体同士の衝突を防止でき、球体に安定した自転及び公転を行わせることができる。
【００１２】
上記構成において、第１回転半径Ｒ１は、第２回転半径Ｒ２よりも小さく設定されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、位相調整時には、調整部材を駆動側リング及び被動側リングと同一方向により速く回すか又は遅く回す（ブレーキを掛ける）ことになり、より速く回すには多くのエネルギを必要とする。位相調整の向きは進角方向と遅角方向があり、進角方向は吸気バルブ又は排気バルブを押し開ける方向であるため遅角方向よりも多くのエネルギを必要とする。ここでは、第１回転半径Ｒ１＜第２回転半径Ｒ２（すなわち、第１角度θ１＜第２角度θ２）とすることにより、調整部材にブレーキを掛ける際に進角させることができ、エネルギの省力化を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成をなすバルブタイミング変更装置によれば、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化、種々の部品の加工精度の軽減及びそれに伴う製造コストの低減等を達成しつつ、トラクションドライブを構成する従来のようなローラの回転軸の傾きやローラの飛び出し等の問題を解消でき、又、減速比を大きく設定できるため小さい出力の電動モータ等で位相調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るバルブタイミング変更装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すバルブタイミング変更装置の軸線を通る斜視断面図である。
【図３】図１に示すバルブタイミング変更装置の軸線を通る断面図である。
【図４】本発明に係るバルブタイミング変更装置の位相調整ユニットを構成する駆動側リング、被動側リング、回転伝達体（球体）、及び調整部材の関係を示す模式図であり、（ａ）は第１回転半径（及び第１角度θ１）が第２回転半径（及び第２角度θ２）よりも小さい構成を示す模式図、（ｂ）は第１回転半径（及び第１角度θ１）が第２回転半径（及び第２角度θ２）よりも大きい構成を示す模式図である。
【図５】本発明に係るバルブタイミング変更装置の動作を説明する説明図であり、（ａ）は位相調整ユニットによる調整を行わない状態での駆動側リング、回転伝達体（球体）、被動側リングの動作を示す模式図、（ｂ）は位相調整ユニットにより調整を行う際の駆動側リング、回転伝達体（球体）、被動側リングの動作を示す模式図である。
【図６】本発明に係るバルブタイミング変更装置に含まれる位相調整ユニットにおける減速比を説明するための模式図である。
【図７】本発明に係るバルブタイミング変更装置の他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図８】図７に示すバルブタイミング変更装置の軸線を通る斜視断面図である。
【図９】図７に示すバルブタイミング変更装置の軸線を通る断面図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係るバルブタイミング変更装置に含まれる押圧付加機構としてのローディングカム機構の配置関係を示す模式図である。
【図１１】本発明に係るバルブタイミング変更装置の位相調整ユニットを構成する駆動側リング、被動側リング、回転伝達体（球体）、及び調整部材のうち、調整部材の他の実施形態を示す模式図であり、（ａ）は第１回転半径（及び第１角度θ１）が第２回転半径（及び第２角度θ２）よりも小さい構成を示す模式図、（ｂ）は第１回転半径（及び第１角度θ１）が第２回転半径（及び第２角度θ２）よりも大きい構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
この実施形態に係るバルブタイミング変更装置は、図１ないし図３に示すように、エンジンに含まれるクランクシャフトの回転に連動してカムシャフトＣＳの軸線Ｓ回りに回動自在に支持される駆動側回転体Ａ、カムシャフトＣＳと一体的に回転する被動側回転体Ｂ、駆動側回転体Ａの回転に対する被動側回転体Ｂの回転の位相を調整する位相調整ユニット（駆動側リング２２、被動側リング３１、回転伝達体としての複数の球体４０、調整部材５０、リテーナ６０等）、押圧付加機構としての一対の皿バネＤＳ、スラスト軸受ＳＢ等を備えている。
そして、位相調整ユニットに含まれる調整部材５０を、電動モータ（不図示）等で適宜回転調整することにより、カムシャフトＣＳにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期（バルブタイミング）を変更するようになっている。
【００１６】
駆動側回転体Ａは、図１ないし図３に示すように、カムシャフトＣＳの軸線Ｓ回りに回動自在に支持される第１ハウジング１０、第１ハウジング１０に対してボルトＢ１により連結される第２ハウジング２０等を備えている。
第１ハウジング１０は、図２及び図３に示すように、クランクシャフトの回転を伝達するチェーンを巻き付けるスプロケット１１、スラスト軸受ＳＢを嵌め込む環状の嵌合凹部１２、一対の皿バネＤＳを収容する環状の収容凹部１３、ボルトＢ１を捩じ込む複数のネジ孔１４等を有する。
第２ハウジング２０は、図２及び図３に示すように、第１ハウジング１０と接合される円筒部２１、駆動側リング２２、調整部材５０を露出させる貫通孔２３、ボルトＢ１を通す複数の貫通孔２４等を有する。
駆動側リング２２は、図２ないし図４に示すように、複数の球体４０と点接触する接触面２２ａを有する。
ここで、接触面２２ａは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、軸線Ｓを中心として円錐面状に形成されて複数の球体４０と点接触する、すなわち、軸線Ｓ回りの第１回転半径Ｒ１にて球体４０と点接触し、又、接触点における法線が球体４０の中心を通り軸線Ｓに平行な軸線Ｓ´に対して、すなわち軸線Ｓに対して第１角度θ１をなす位置にて球体４０と点接触するように形成されている。
【００１７】
被動側回転体Ｂは、図１ないし図３に示すように、軸線Ｓ方向において駆動側リング２２と対向するように配置される被動側リング３１、カムシャフトＣＳに嵌め込まれる嵌合筒部３２、ボルトＢ２を通す貫通孔３３等を一体的に有する被動側ディスク３０として形成されている。
そして、被動側ディスク３０は、カムシャフトＣＳと一体的に軸線Ｓ回りに回転するようにボルトＢ２によりカムシャフトＣＳに締結される。
被動側リング３１は、図２ないし図４に示すように、複数の球体４０と点接触する接触面３１ａを有する。
ここで、接触面３１ａは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、軸線Ｓを中心として円錐面状に形成されて複数の球体４０と点接触する、すなわち、第１回転半径Ｒ１と異なる軸線Ｓ回りの第２回転半径Ｒ２にて球体４０と点接触し、又、接触点における法線が球体４０の中心を通り軸線Ｓに平行な軸線Ｓ´に対して、すなわち軸線Ｓに対して第１角度θ１と異なる第２角度θ２をなす位置にて球体４０と点接触するように形成されている。
尚、図４（ａ）においては、第１回転半径Ｒ１＜第２回転半径Ｒ２、第１角度θ１＜第２角度θ２の構成が示されており、図４（ｂ）においては、第１回転半径Ｒ１＞第２回転半径Ｒ２、第１角度θ１＞第２角度θ２の構成が示されている。位相調整ユニットとしては上記いずれの構成を採用してもよい。
【００１８】
複数の球体４０は、図１ないし図３に示すように、軸線Ｓの周りに環状に配列されるように調整部材５０のＶ溝５１に転動自在に嵌め込まれると共に、軸線Ｓ方向において駆動側リング２２と被動側リング３１とにより押圧挟持されるように配置されている。
また、球体４０は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、軸線Ｓ回りの第１回転半径Ｒ１にて駆動側リング２２の接触面２２ａと点接触し、その接触点における法線が球体４０の中心を通り軸線Ｓに平行な軸線Ｓ´に対して、すなわち軸線Ｓに対して第１角度θ１をなし、又、第１回転半径Ｒ１と異なる軸線Ｓ回りの第２回転半径Ｒ２にて被動側リング３１の接触面３１ａと点接触し、その接触点における法線が球体４０の中心を通り軸線Ｓに平行な軸線Ｓ´に対して、すなわち軸線Ｓに対して第２角度θ２をなし、さらに、軸線Ｓ回りの第３回転半径Ｒ３にて調整部材５０のＶ溝５１の接触面５１ａと二点接触するようになっている。
そして、バルブタイミングの調整を行わない通常の運転状態においては、球体４０は、自転することなく、駆動側リング２２と被動側リング３１を摩擦力によりロックして一体的に回転させる役割をなす。一方、バルブタイミングの調整を行う際には、球体４０は、調整部材５０の回転調整を介して適宜自転及び公転することにより、駆動側リング２２と被動側リング３１に対して回転半径の差（|Ｒ１−Ｒ２|）に応じた回転差を生じさせ、駆動側回転体Ａの回転と被動側回転体Ｂの回転との間に相対的な位相差を与える役割をなす。
【００１９】
調整部材５０は、図１ないし図４に示すように、軸線Ｓを中心として回動自在に形成され、複数の球体４０と軸線Ｓ方向において二点にて接触するべく略Ｖ字状の断面をなすＶ溝５１、電動モータ等の駆動軸（不図示）を挿脱自在に連結する連結部５２等を備えている。
そして、調整部材５０は、Ｖ溝５１にリテーナ６０で保持された複数の球体４０を嵌め込みつつ、駆動側リング２２と被動側リング３１で球体４０を軸線Ｓ方向から押圧挟持するように第１ハウジング１０と第２ハウジング２０を連結することにより、少なくとも連結部５２が貫通孔２３から露出して軸線Ｓ回りに回動自在に組み付けられた状態となる。
ここで、Ｖ溝５１の接触面５１ａは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、軸線Ｓ回りの第３回転半径Ｒ３にて軸線Ｓ方向に並ぶ二点にて接触し、球体４０が軸線Ｓ方向に位置ずれしないように規制すると共に、駆動側リング２２の接触面２２ａ及び被動側リング３１の接触面３１ａと協働して球体４０を転動自在に押圧支持するようになっている。
【００２０】
リテーナ６０は、図１に示すように、円筒状に形成され、各々の球体４０を所定の隙間をおいて転動自在に受け入れると共に複数の球体４０同士を軸線Ｓの周りにおいて所定の間隔を開けて位置付ける複数の円孔６１を備えている。
これによれば、複数の球体４０が、リテーナ６０により軸線Ｓ周りに所定の隙間をおいて維持されるため、各々の球体４０が自転及び公転する際に互いに接触し合うのを防止でき、それ故に、球体４０同士の衝突を防止でき、球体４０に安定した自転及び公転を行わせることができる。
尚、位相調整ユニットにおいては、リテーナ６０は必須ではなく、リテーナ６０を廃止した構成を採用してもよい。
【００２１】
一対の皿バネＤＳは、図１ないし図３に示すように、第１ハウジング１０の収容凹部１３内に配置されて第１ハウジング１０と被動側ディスク３０とを軸線Ｓ方向において互いに離隔させる押圧力を及ぼす、すなわち、駆動側リング２２及び被動側リング３１と球体４０との間において軸線Ｓ方向に押圧力を付加する押圧付加機構の役割をなす。
これによれば、球体４０が駆動側リング２２及び被動側リング３１により押圧挟持された状態で、その押圧力に経時変化等を生じても、一対の皿バネＤＳにより押圧力が付加されるため、その経時変化を補って所望の押圧力を得ることができ、特に、エンジンの停止時においても所定の押圧力を発生させることができる。
【００２２】
上記構成においては、駆動側回転体Ａに含まれる駆動側リング２２、被動側回転体Ｂに含まれる被動側リング３１、軸線Ｓ回りの第１回転半径Ｒ１にて駆動側リング２２と接触しかつ第１回転半径Ｒ１と異なる第２回転半径Ｒ２にて被動側リング３１と接触しつつ少なくとも軸線Ｓ方向において駆動側リング２２及び被動側リング３１に押圧挟持される回転伝達体としての複数の球体４０、複数の球体４０を軸線Ｓ回りに回転（自転及び公転）調整し得る調整部材５０により、駆動側回転体Ａの回転に対する被動側回転体Ｂの回転の位相を調整する位相調整ユニットが構成されている。
この位相調整ユニットの作用について説明すると、バルブタイミングを変更しない場合、図５（ａ）に示すように、駆動側リング２２を含む駆動側回転体Ａが一方向に回転すると、球体４０の摩擦力を介して、被動側リング３１を含む被動側回転体Ｂ及び調整部材５０も一方向に一体的に回転する。
一方、バルブタイミングを変更する場合、図５（ｂ）に示すように、電動モータ（不図示）等を用いて調整部材５０が一方向又は他方向のいずれかに回転させられると、球体４０が自転及び軸線Ｓ回りに公転して、駆動側リング２２と被動側リング３１の間に回転半径の差（|第１回転半径Ｒ１−第２回転半径Ｒ２|）に応じた回転差を生じさせ、駆動側回転体Ａの回転と被動側回転体Ｂの回転の間に相対的な位相差を生じさせる。
したがって、調整部材５０を適宜回転調整することにより、所望のバルブタイミングに変更することができる。
【００２３】
上記構成をなす位相調整ユニットによれば、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を達成でき、特に、回転伝達体として球体４０を用いることにより、軸線Ｓ方向の寸法を小さくしつつ駆動側リング２２及び被動側リング３１と球体４０との間で容易に点接触を形成でき、従来のような軸線方向に長尺なローラを用いる場合に生じる回転軸の傾きやローラの飛び出し等の問題を解消でき、又、例えば軸受等に適用される鋼球等を流用することで球体４０を容易に入手でき、又、従来のような厳しい加工精度が要求されず、製造コストも低減できる。
また、球体４０に対して駆動側リング２２及び被動側リング３１がそれぞれ第１角度θ１及び第２角度θ２にて接触するため、駆動側リング２２及び被動側リング３１が、球体４０に対してスラスト方向（軸線Ｓ方向）だけでなくラジアル方向の押圧力を及ぼすことになり、調整部材５０と協働して球体４０を確実に押圧挟持して所望の摩擦力を得ることができる。
【００２４】
上記構成をなす位置調整ユニットの減速比について、図６に基づき説明すると、上記第１回転半径Ｒ１、第２回転半径Ｒ２、第３回転半径Ｒ３の他に、球体４０の中心から駆動側リング２２の接触点までの回転半径をＲｂ１、球体４０の中心から被動側リング３１の接触点までの回転半径をＲｂ２、球体４０の中心から調整部材５０の接触点までの回転半径をＲｂ３とした場合、減速比αは下記式となる。
α＝−｛Ｒ２・（Ｒｂ３・Ｒ１＋Ｒｂ１・Ｒ３）｝／｛Ｒ３・（Ｒｂ２・Ｒ１−Ｒｂ１・Ｒ２）｝
したがって、Ｒ１とＲ２の値（Ｒｂ１とＲｂ２の値）を異なる値としつつも近い値とすることにより、高減速比を容易に設定することができる。
そして、減速比αを大きく設定することにより、小さい出力の電動モータ等で調整部材５０を回転調整することができ、省電力化、電動モータの小型化等に寄与する。
【００２５】
上記構成をなす位置調整ユニットにおいては、調整部材５０が軸線Ｓに垂直な径方向において球体４０よりも内側に配置され、駆動側リング２２及び被動側リング３１が軸線Ｓに垂直な径方向において球体４０よりも外側に配置されているため、カムシャフトＣＳの軸線Ｓに近い側から径方向の外側に向けて、調整部材５０→球体４０→駆動側リング２２及び被動側リング３１が配置され、駆動側回転体Ａ（例えばスプロケット１１と一体的に形成されるハウジング１０）の外径寸法を超えない範囲において位相調整ユニットを集約して配置することができ、軸線Ｓに垂直な径方向における装置の小型化等を達成することができる。
【００２６】
上記構成をなす位相調整ユニットにおいては、第１回転半径Ｒ１が第２回転半径Ｒ２よりも小さく設定されるのが好ましい。
位相調整時には、調整部材５０を駆動側リング２２及び被動側リング３１と同一方向により速く回すか又は遅く回す（ブレーキを掛ける）ことになり、より速く回すには多くのエネルギを必要とする。位相調整の向きは進角方向と遅角方向があり、進角方向は吸気バルブ又は排気バルブを押し開ける方向であるため遅角方向よりも多くのエネルギを必要とする。ここで、第１回転半径Ｒ１＜第２回転半径Ｒ２（すなわち、第１角度θ１＜第２角度θ２）とすることにより、調整部材５０にブレーキを掛ける際に進角させることができ、エネルギの省力化を行うことができる。
【００２７】
また、上記構成をなす位相調整ユニットにおいては、第１角度θ１及び第２角度θ２を４５度よりも大きく設定するのが好ましい。
これによれば、駆動側リング２２及び被動側リング３１の接触面２２ａ，３１ａの加工にバラツキを生じた場合、球体４０との接触位置すなわち接触点での回転半径Ｒ１，Ｒ２にバラツキを生じて減速比に影響を及ぼす虞があるが、第１角度θ１＞４５度かつ第２角度θ２＞４５度とすることにより、接触面２２ａ，３１ａの加工バラツキに伴う回転半径のバラツキを小さく抑えることができる。また、第１角度θ１＞４５度かつ第２角度θ２＞４５度とすることにより、第１回転半径Ｒ１及び第２回転半径Ｒ２を大きい値に設定でき、大きなトルクを伝達させることができる。さらに、第１角度θ１＞４５度かつ第２角度θ２＞４５度とすることにより、駆動側リング２２及び被動側リング３１の接触面２２，３１ａのくさび効果による法線力の発生に基づき、軸線Ｓ方向に発生する押圧力を増加させることができる。
【００２８】
図７ないし図９は、本発明に係るバルブタイミング変更装置の他の実施形態を示すものであり、押圧付加機構として一つの皿バネＤＳ及びローディングカム機構ＲＣを採用した以外は、前述の実施形態と同一であり、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態に係るバルブタイミング変更装置は、図７ないし図９に示すように、駆動側回転体Ａを構成する第１ハウジング１０´及び第２ハウジング２０、被動側回転体Ｂを構成する被動側ディスク３０´，７０、位相調整ユニット（駆動側リング２２、被動側リング３１、複数の球体４０、調整部材５０、リテーナ６０等）、押圧付加機構としての一つの皿バネＤＳ及びローディングカム機構ＲＣ（被動側ディスク３０´のカム部３２´、被動側ディスク７０のカム部７１、複数の球体７４）、スラスト軸受ＳＢ、軸受ディスク８０等を備えている。
【００２９】
第１ハウジング１０´は、図８及び図９に示すように、スプロケット１１、一つの皿バネＤＳ及び軸受ディスク８０に組み込まれたスラスト軸受ＳＢを嵌め込む環状の嵌合凹部１２´、被動側ディスク７０を収容する環状の収容凹部１３´、複数のネジ孔１４等を有する。
被動側ディスク３０´は、図７ないし図９に示すように、被動側リング３１、球体７４にカム作用を及ぼすカム溝等を画定するカム部３２´、貫通孔３３等を有する。
被動側ディスク７０は、図７ないし図９に示すように、カム部３２´に対向して配置され球体７４にカム作用を及ぼすカム溝等を画定するカム部７１、カムシャフトＣＳに嵌め込まれる嵌合筒部７２、ボルトＢ２を通す貫通孔７３等を有する。
【００３０】
上記カム部３２´、カム部７１、複数の球体７４により、ローディングカム機構ＲＣが構成されており、被動側ディスク３０´及び被動側ディスク７０が軸線Ｓ回りに回転する際に、トルクの変動あるいは回転位相のずれが生じるような場合に、球体７４がカム作用を受けて被動側ディスク３０´と被動側ディスク７０を軸線Ｓ方向において互いに離隔させるように押圧力を発生し、その結果、駆動側リング２２及び被動側リング３１と球体４０との間において軸線Ｓ方向に押圧力を付加するようになっている。
【００３１】
上記構成をなす装置によれば、押圧付加機構として、一つの皿バネＤＳ及びローディングカム機構ＲＣを採用したことにより、球体４０が駆動側リング２２及び被動側リング３１により押圧挟持された状態で、その押圧力に経時変化等を生じても、その経時変化を補って所望の押圧力を得ることができ、特に、一つの皿バネＤＳによりエンジンの停止時においても所定の押圧力を発生させることができ、又、ローディングカム機構ＲＣによりエンジンの始動と共にトルクに応じた押圧力を発生させることができる。
【００３２】
また、この実施形態に係る装置よれば、前述の実施形態と同様に、位相調整ユニットとして、駆動側リング２２、被動側リング３１、駆動側リング２２及び被動側リング３１と異なる回転半径にて接触しつつ少なくとも軸線Ｓ方向において押圧挟持される球体４０、及び調整部材５０を含む差動式の摩擦伝達機構を採用するため、歯車伝達機構の場合に生じるバックラッシによる騒音、耐久性の低下等の問題を生じることはなく、又、球体４０が軸線Ｓに垂直方向（ラジアル方向）ではなく少なくとも軸線Ｓ方向（スラスト方向）における押圧挟持を必須の条件としているため、スラスト方向において確実に押圧挟持されて摩擦力を発生し得る限り軸線Ｓ方向の寸法を小さくでき、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を達成でき、又、減速比を大きく設定できるため、調整部材５０の回転調整の際に小さい出力の電動モータ等を用いることができる。
【００３３】
ここで、ローディングカム機構ＲＣとスラスト軸受ＳＢとの配置関係については、図１０（ａ）に示すように、図７ないし図９に示す実施形態における配置関係の他に、図１０（ｂ）に示すように、スラスト軸受ＳＢとローディングカム機構ＲＣとを入れ替えた配置関係を採用してもよい。
【００３４】
図１１は、本発明に係るバルブタイミング変更装置に含まれる調整部材の他の実施形態を示す模式図であり、調整部材５０´は、図１１に示すように、複数の球体４０と一点にて接触するべく円筒部５１´の外周面により画定される接触面５１ａを備えている。
そして、調整部材５０´は、リテーナ６０で保持された複数の球体４０を接触面５１ａ上において転動するように配列させ、駆動側リング２２と被動側リング３１で球体４０を軸線Ｓ方向から押圧挟持しつつ第１ハウジング１０と第２ハウジング２０を連結することにより、駆動側リング２２の接触面２２ａ及び被動側リング３１の接触面３１ａと協働して球体４０を転動自在に押圧支持するようになっている。
【００３５】
すなわち、球体４０は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、軸線Ｓ回りの第１回転半径Ｒ１にて駆動側リング２２の接触面２２ａと点接触し、その接触点における法線が球体４０の中心を通り軸線Ｓに平行な軸線Ｓ´に対して、すなわち軸線Ｓに対して第１角度θ１をなし、又、第１回転半径Ｒ１と異なる軸線Ｓ回りの第２回転半径Ｒ２にて被動側リング３１の接触面３１ａと点接触し、その接触点における法線が球体４０の中心を通り軸線Ｓに平行な軸線Ｓ´に対して、すなわち軸線Ｓに対して第２角度θ２をなし、さらに、軸線Ｓ回りの第３回転半径Ｒ３´にて調整部材５０´の円筒部５１´の接触面５１ａ´と一点にて接触するようになっている。
【００３６】
調整部材５０´の作用についても、前述同様に、バルブタイミングを変更しない場合、駆動側リング２２を含む駆動側回転体Ａが一方向に回転すると、球体４０の摩擦力を介して、被動側リング３１を含む被動側回転体Ｂ及び調整部材５０´も一方向に一体的に回転し、一方、バルブタイミングを変更する場合、電動モータ（不図示）等を用いて調整部材５０´が一方向又は他方向のいずれかに回転させられると、球体４０が自転及び軸線Ｓ回りに公転して、駆動側リング２２と被動側リング３１の間に回転半径の差（|第１回転半径Ｒ１−第２回転半径Ｒ２|）に応じた回転差を生じさせ、駆動側回転体Ａの回転と被動側回転体Ｂの回転の間に相対的な位相差を生じさせる。
【００３７】
以上述べたように、上記構成をなすバルブタイミング変更装置によれば、位相調整ユニットとして、駆動側リング２２、被動側リング３１、駆動側リング２２及び被動側リング３１と異なる回転半径にて接触しつつ少なくとも軸線Ｓ方向において押圧挟持される回転伝達体（球体４０）、及び調整部材５０，５０´を含む差動式の摩擦伝達機構を採用するため、歯車伝達機構の場合に生じるバックラッシによる騒音、耐久性の低下等の問題を生じることはなく、又、回転伝達体（球体４０）が軸線Ｓに垂直方向（ラジアル方向）ではなく少なくとも軸線Ｓ方向（スラスト方向）における押圧挟持を必須の条件としているため、スラスト方向において確実に押圧挟持されて摩擦力を発生し得る限り軸線Ｓ方向の寸法を小さくでき、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化等を達成でき、又、回転伝達体（球体４０）の回転軸の傾きや飛び出し等の問題を生じることは無く、さらに、減速比を大きく設定できるため、調整部材５０，５０´の回転調整の際に小さい出力の電動モータ等を用いることができる。
【００３８】
上記実施形態においては、位相調整ユニットを構成する回転伝達体として球体４０を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、軸線Ａ回りの第１回転半径Ｒ１にて駆動側リングと接触しかつ第１回転半径Ｒ１と異なる第２回転半径Ｒ２にて被動側リングと接触しつつ少なくとも軸線Ｓ方向において駆動側リング及び動側リングに押圧挟持される回転伝達体であれば、その他の形態をなす回転伝達体を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上述べたように、本発明のバルブタイミング変更装置は、構造の簡素化、部品点数の削減、装置の小型化、種々の部品の加工精度の軽減及びそれに伴う製造コストの低減等を達成しつつ、トラクションドライブを構成する従来のようなローラの回転軸の傾きや飛び出し等を解消でき、又、減速比を大きくでき小さい出力の電動モータ等で位相調整を行うことができるため、特に内燃エンジンのバルブタイミング変更装置として適用できるのは勿論のこと、二つの回転体に相対的な位相差を与える必要のある機構及び装置等にも有用である。
【符号の説明】
【００４０】
ＣＳ  カムシャフト
Ｓ  軸線
Ａ  駆動側回転体
Ｂ  被動側回転体
ＳＢ  スラスト軸受
ＤＳ  皿バネ（押圧付加機構）
ＲＣ  ローディングカム機構（押圧付加機構）
Ｂ１，Ｂ２  ボルト
１０，１０´  第１ハウジング
１１  スプロケット
１２，１２´  嵌合凹部
１３，１３´  収容凹部
１４  ネジ孔
２０  第２ハウジング
２１  円筒部
２２  駆動側リング（位相調整ユニット）
２２ａ  接触面
２３，２４  貫通孔
３０，３０´  被動側ディスク
３１  被動側リング（位相調整ユニット）
３１ａ  接触面
３２  嵌合筒部
３２´  カム部（ローディングカム機構）
３３  貫通孔
４０  球体（回転伝達体、位相調整ユニット）
５０，５０´  調整部材（位相調整ユニット）
５１  Ｖ溝
５１´  円筒部
５１ａ，５１ａ´  接触面
５２  連結部
６０  リテーナ
７０  被動側ディスク
７１  カム部（ローディングカム機構）
７２  嵌合筒部
７３  貫通孔
７４  球体（ローディングカム機構）
８０  軸受ディスク
Ｒ１  第１回転半径
Ｒ２  第２回転半径
θ１  第１角度
θ２  第２角度
【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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