(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝動部材を介してクランクシャフトに駆動連結される駆動輪とカムシャフトとの間に、サンギヤとプラネタリギヤを支持するプラネタリキャリアとリングギヤとから構成される遊星歯車機構が介設されるとともに、上記サンギヤに回転位相変更用駆動手段が接続され、クランクシャフトの回転を、上記遊星歯車機構を介してカムシャフトに伝動させつつ上記駆動手段によるサンギヤの回転駆動に応じて上記駆動輪に対するカムシャフトの位相を変化させるように構成されたバルブタイミング可変装置において、
上記プラネタリキャリアが上記リングギヤの内周側に設けられて、該リングギヤおよびプラネタリキャリアの二部材が軸受部材を介して内外に相対回転自在に一体に嵌装され、これら二部材のうち外周側の上記リングギヤに上記駆動輪が一体に設けられている一方、内周側の上記プラネタリキャリアに、上記カムシャフトに対する固定部が設けられるとともに上記サンギヤの受入部が一体に設けられ、上記固定部および受入部がそれぞれ上記カムシャフトおよびサンギヤに対して脱着可能に構成されていることを特徴とするバルブタイミング可変装置。
【請求項２】
上記回転位相変更用駆動手段が上記カムシャフト方向における上記二部材の反カムシャフト側に配置されているとともに、エンジン本体に対して脱着可能に連結固定されていることを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング可変装置。
【請求項３】
上記二部材のうち内周側の上記プラネタリキャリアに対して上記カムシャフトの端部をその軸方向に嵌入させた状態で固定するように上記固定部が構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のバルブタイミング可変装置。
【請求項４】
上記二部材のうち内周側の上記プラネタリキャリアには、その外周部分に上記軸受部材のカムシャフト方向の移動を規制する突部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバルブタイミング可変装置。
【請求項５】
上記二部材のうち外周側の上記リングギヤには、その内周部分に上記軸受部材のカムシャフト方向の移動を規制する突部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のバルブタイミング可変装置。
【請求項６】
上記カムシャフトに、上記サンギヤを支持する軸体を回転自在に支持する軸受部を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバルブタイミング可変装置。
【請求項７】
上記プラネタリキャリアがカムシャフトに対して締結固定されるとともに、この締結部がプラネタリキャリアの中心軸回りにおいて上記各プラネタリギヤの間に設けられていることを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング装置。
【請求項８】
上記プラネタリキャリアがボルト部材によりカムシャフトに対して締結固定されるとともに、上記プラネタリキャリアの外周側に突出してベアリングと係合する中間部材が上記ボルト部材により共締めされていることを特徴とする請求項１又は７記載のバルブタイミング可変装置。
【請求項９】
上記プラネタリキャリアの外周側に上記軸受部材を介して上記駆動輪が配設されるとともに、この駆動輪の内周側に上記リングギヤの少なくとも一部が嵌入された状態で連結されていることを特徴とする請求項１、７又は８のいずれかに記載のバルブタイミング可変装置。
【請求項１０】
上記リングギヤにおける上記カムシャフト方向の端部に、該リングギヤをシール部材を介して上記回転位相変更用駆動手段に接続可能とする接続部が設けられていることを特徴とする請求項１、７乃至９のいずれかに記載のバルブタイミング可変装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの動弁機構に組み込まれ、バルブタイミングの制御に用いられるバルブタイミング可変装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバルブタイミング可変装置の一例として、従来、特開平４−２３２３１２号公報に開示されるような装置が知られている。
【０００３】
この装置では、カムシャフトとカムプーリ（駆動輪）との間に、サンギヤとプラネタリキャリアに支持されたプラネタリギヤとリングギヤとからなる遊星歯車機構が設けられ、そのリングギヤにカムプーリが連設され、プラネタリキャリアがカムシャフトに連結されるとともに、サンギヤに連設されたスリーブの後端に駆動力導入用ギヤが設けられ、一方、エンジン本体にモータが設置され、このモータ軸に、上記駆動力導入用ギヤに噛合するウォームが設けられている。そして、サンギヤが停止されているときに、カムプーリに対してカムシャフトが一定の減速比で回転し、上記モータの駆動によりウォーム等を介してサンギヤが駆動されると、カムシャフトの位相が変化するようになっている。
【０００４】
また、上記のようなバルブタイミング可変装置の改良として、モータを上記遊星歯車機構と同軸上に配置し、該モータのステータ側をエンジンに連結固定する一方、ロータ側を減速機構を介して上記サンギヤに接続するようにしたバルブタイミング可変装置も開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のバルブタイミング可変装置は、遊星歯車機構を用いた省スペースな構成であり、エンジンのコンパクト化への貢献度は大きい。
【０００６】
しかし、構成自体が複雑であるため、例えば、エンジンへの組付けや、モータの交換、あるいはカムプーリまたはカムスプロケットに装着されているベルトまたはチェーンの交換等のメンテナンス作業においては、多数の部品を決められた順序で取外さなければならない等、組付性やメンテナンス性が必ずしも良くないという欠点がある。そのため、この種のバルブタイミング装置においては、組付性やメンテナンス性を向上させることが要求されている。
【０００７】
なお、組付性やメンテナンス性の向上を図る場合、装置の細部にわたって合理的な構成を採用し、これにより組付性等をより向上させ得るようにするのが望ましい。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、遊星歯車機構を有したバルブタイミング可変装置において、組立性およびメンテナンス性を向上させることができるバルブタイミング可変装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、伝動部材を介してクランクシャフトに駆動連結される駆動輪とカムシャフトとの間に、サンギヤとプラネタリギヤを支持するプラネタリキャリアとリングギヤとから構成される遊星歯車機構が介設されるとともに、サンギヤに回転位相変更用駆動手段が接続され、クランクシャフトの回転を遊星歯車機構を介してカムシャフトに伝動させつつ駆動手段によるサンギヤの回転駆動に応じて駆動輪に対するカムシャフトの位相を変化させるように構成されたバルブタイミング可変装置において、上記プラネタリキャリアが上記リングギヤの内周側に設けられて、該リングギヤおよびプラネタリキャリアの二部材が軸受部材を介して内外に相対回転自在に一体に嵌装され、これら二部材のうち外周側の上記リングギヤに上記駆動輪が一体に設けられている一方、内周側の上記プラネタリキャリアに、上記カムシャフトに対する固定部が設けられるとともに上記サンギヤの受入部が一体に設けられ、上記固定部および受入部がそれぞれ上記カムシャフトおよびサンギヤに対して脱着可能に構成されているものである（請求項１）。
【００１０】
この装置によれば、リングギヤ、プラネタリキャリアおよび駆動輪が一体化されているので、これらを一体にカムシャフト、あるいはサンギヤを含む回転位相変更用駆動手段に対して脱着することができる。そのため、エンジンに対するバルブタイミング可変装置の組付性、あるいはメンテナンス性を向上させることが可能となる。また、プラネタリキャリアがリングギヤの内周側に設けられているのでコンパクトな構成となる。
【００１１】
特に、回転位相変更用駆動手段を上記カムシャフト方向における上記二部材の反カムシャフト側に配置するとともに、エンジン本体に対して脱着可能に連結固定するようにすれば（請求項２）、上記二部材をカムシャフトに取付けたまま、エンジン本体に対して回転位相変更用駆動手段を独立して脱着することが可能となる。そのため、上記駆動輪に装着されるベルト部材等の伝動部材の脱着を容易に行うことが可能となる等、メンテナンス性が向上する。
【００１２】
また、請求項１又は２記載の装置において、上記二部材のうち内周側の上記プラネタリキャリアに対して上記カムシャフトの端部をその軸方向に嵌入させた状態で固定するように上記固定部を構成するようにすれば（請求項３）、カムシャフトに対して二部材を良好にセンタリングすることが可能となる。また、複数の軸受部材を介設し易くなり上記駆動輪の支持構造を充実させ易くなる。
【００１３】
さらに、上記各装置において、上記二部材のうち内周側の上記プラネタリキャリアの外周部分に軸受部材のカムシャフト方向の移動を規制する突部を設けたり（請求項４）、あるいは上記二部材のうち外周側の上記リングギヤの内周部分に同様の突部を設けるようにすれば（請求項５）、上記二部材により軸受部材の移動を規制することができる合理的な構成が達成される。
【００１４】
また、請求項１乃至５のいずれかの装置において、サンギヤを支持する軸体を回転自在に支持する軸受部を上記カムシャフトに設けるようにすれば（請求項６）、回転位相変更用駆動手段の取付けが容易になり組付性が向上する。
【００１５】
特に、請求項１記載の装置において、上記プラネタリキャリアをカムシャフトに対して締結固定するとともに、この締結部をプラネタリキャリアの中心軸回りにおいて各プラネタリギヤの間に設けるようにすれば（請求項７）、締結部をプラネタリキャリアの中心部分近傍に集結させたコンパクトな締結構造が達成される。
【００１６】
なお、請求項１又は７記載の装置においては、プラネタリキャリアをボルト部材によりカムシャフトに対して締結固定するとともに、プラネタリキャリアの外周側に突出する中間部材を上記ボルト部材により共締めし（請求項８）、これにより上記軸受部材のカムシャフト方向への移動を規制して軸受部材の脱落を防止するようにしてもよい。
【００１７】
また、請求項１，７乃至８のいずれかに記載の装置において、プラネタリキャリアの外周側に軸受部材を介して駆動輪を配設するとともに、この駆動輪の内周側にリングギヤの少なくとも一部を嵌入させた状態で連結するようにすれば（請求項９）、リングギヤを良好にセンタリングすることが可能となるばかりか、リングギヤにより軸受部材の移動を規制することもできるため合理的な構成が達成される。
【００１８】
なお、請求項１、７乃至９のいずれかの装置においては、上記二部材と回転位相用駆動手段との接続部分からの異物の侵入等を防止するために、リングギヤにおけるカムシャフト方向の端部に、該リングギヤをシール部材を介して回転位相変更用駆動手段に接続可能とする接続部を設けるのが望ましい（請求項１０）。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るバルブタイミング可変装置の一例を示す断面図である。この図において、１はエンジン本体（図示せず）に回転自在に支持されたカムシャフト１であって、回転に伴ってバルブを開閉作動するようになっている。カムシャフト１の端部周囲には、タイミングプーリ（歯付プーリ）からなるカムプーリ２が位置し、このカムプーリ２が図外のクランクシャフトに装着されたクランクプーリにタイミングベルト３を介して接続されている。
【００２１】
上記カムシャフト１の端部には、遊星歯車機構１０と回転位相変更用駆動手段としての電動モータ３０とが設けられ、これらがカムシャフト１およびカムプーリ２と同軸上に配置されている。
【００２２】
上記遊星歯車機構１０は、サンギヤ１１と、複数箇のプラネタリギヤ１３を支持するプラネタリキャリア１２（以下、キャリア１２と略す）と、リングギヤ１４との３要素からなり、サンギヤ１１、キャリア１２およびリングギヤ１４が同軸上に互いに回転可能に配設されている。そして、リングギヤ１４にカムプーリ２が、キャリア１２にカムシャフト１がそれぞれ連結されている。
【００２３】
電動モータ３０は、相対回転可能なロータ３３とステータ３１を内外に備えており、ステータ３１がケーシング３５およびブラケット４を介してエンジン本体に連結固定されている。また、電動モータ３０のロータ３３と遊星歯車機構１０のサンギヤ１１とが減速機構を介して接続されている。上記減速機構は軸方向に移動可能なスライド部材４４を有し、このスライド部材４４に上記サンギヤ１１が連設されている。そして、後に詳述するように、ロータ３３の回転がスライド部材４４の軸方向移動に変換されるとともに、サンギヤ１１等がヘリカルギヤとされることにより、スライド部材４４の軸方向移動が回転に変換されて遊星歯車機構１０に伝えられるようになっている。
【００２４】
以下、このバルブタイミング可変装置の具体的な構成について詳述する。
【００２５】
上記遊星歯車機構１０のキャリア１２は、図２に示すように、前後（同図では左右）に小径部１６ａおよび大径部１６ｂ（軸固定部）を具備した前後方向の貫通孔１６を有しており、上記大径部１６ｂに上記カムシャフト端部を嵌入した状態でカムシャフト１に取着されている。そして、上記小径部１６ａの周囲に形成されたボルト孔１７を介してボルト１８が前方側から挿入され、カムシャフト１のねじ孔１９に螺合挿入されることにより、カムシャフト１に対してキャリア１２が連結固定されている。このように上記キャリア１２にカムシャフト１を嵌入した状態で両者を連結することにより、カムシャフト１に対してキャリア１２がセンタリングされている。
【００２６】
上記ボルト孔１７は、図３に示すように、小径部１６ａの周囲において各プラネタリギヤ１３の間に介設されており、このように各プラネタリギヤ１３の間のスペースを利用してキャリア１２とカムシャフト１とを締結することで、貫通孔２０の近傍に締結位置を集結させたコンパクトな締結構造が達成されている。
【００２７】
上記キャリア１２の外周側には、上記カムプーリ２が配設され、これが前後２つのベアリング２０ａ，２０ｂを介してキャリア１２の外周側に回転自在に支持されている。そして、カムプーリ２の前端部にリングギヤ１４が一体に締結固定され、このリングギヤ１４がプラネタリギヤ１３に噛合している。
【００２８】
カムプーリ２とリングギヤ１４とは、同図に示すように、カムプーリ２の前端部にリングギヤ１４の後端部が嵌入され、リングギヤ１４の周囲に連設されたフランジ２１を介して互いに締結されている。具体的には、フランジ２１に形成されたボルト孔２２に前方側からボルト２３が挿通され、これがカムプーリ２に形成されたねじ孔２４に螺合挿入されることによりリングギヤ１４とカムプーリ２とが一体に締結固定されている。このようにリングギヤ１４がカムプーリ２に嵌入された状態で固定されることにより、カムプーリ２及びベアリング２０ａ，２０ｂを介してリングギヤ１４がキャリア１２に対してセンタリングされ、リングギヤ１４とプラネタリギヤ１３とが適切に噛合し得るようになっている。
【００２９】
上記カムプーリ２の内周面およびキャリア１２の外周面には、それぞれつば部（突部）２６，２７が形成されており、これらつば部２６，２７と、リングギヤ１４の端部１４ａと、キャリア１２の前方側に上記ボルト１８により共締めされるワッシャ（中間部材）２８とによって上記ベアリング２０ａ、２０ｂの前後方向の変位が阻止されている。具体的には、キャリア１２の後方側端部につば部２６が、カムプーリ２の前後方向略中央につば部２７がそれぞれ突設されており、後方側のベアリング２０ｂがこれらつば部２６，２７の間に介設されることにより該ベアリング２０ｂの前後方向の移動が阻止されるようになっている。また、リングギヤ１４の端部１４ａおよびワッシャ２８とつば部２７との間に前方側のベアリング２０ａが介設されることにより、該ベアリング２０ａの前後方向の移動が阻止されるようになっている。
【００３０】
なお、上記リングギヤ１４の前端部（接続部）１４ｂには、その内周側にシール部材５７が嵌装されており、後述する電動モータ３０のロータ後端部がこのシール部材５７の内側に嵌入されている。
【００３１】
一方、上記電動モータ３０は、磁界用のステータコイル３２を巻装したステータ３１と、永久磁石３４を配設したロータ３３とからなっている。ステータ３１はリング状に形成されており、ブラケット４を介してエンジン本体に連結されたケーシング３５に対してボルト等により締結固定されている。また、ステータ３１には、図４に示すように、ステータ３１の相隣接する３つのステータコイル３２の間にホール素子５５ａ〜５５ｃが配設され、ロータ３３の回転に伴いこれらホール素子５５ａ〜５５ｃにより永久磁石３４の磁極を検出し得るようになっている。つまり、このように永久磁石３４の磁極を順次ホール素子５５ａ〜５５ｃで検知することにより、ロータ３３の回転角を検出し得るようになっている。
【００３２】
上記ロータ３３は、ステータ３１の内周側に配設されている。そして、ロータ３３の前後両側が、上記ケーシング３５およびキャリア１２にそれぞれスラストベアリング３７ａ，３７ｂを介して連結されることにより、ロータ３３がステータ３１の内周側において回転自在に支持されている。
【００３３】
ロータ３３には、図２に示すように、ベアリング３７ａ，３７ｂの保持部３３ａ、３３ｂが一体に設けられ、この保持部３３ａ、３３ｂにベアリング３７ａ，３７ｂの外周側に対する当り３８が形成されている。一方、上記キャリア１２およびケーシング３５にはベアリング３７ａ，３７ｂの保持部としてワッシャ３６およびリング部材３９が装着され、これらワッシャ３６およびリング部材３９にベアリング３７ａ，３７ｂの内周側の当り３６ａ，３９ａがそれぞれ形成されている。つまり、各ベアリング３７ａ，３７ｂを上記各当り３３ａおよび３６ａ，３９ａの間に嵌装した状態で保持することにより、ベアリング３７ａ，３７ｂを介して該ロータ３３のセンタリングが達成され、これにより上記ステータ３１と永久磁石３４との隙間（エアギャップ）が適切に確保されるようになっている。
【００３４】
上記リング部材３９は、図示を省略するがノックピン等によりケーシング３５に対して精密に取着され、また、ワッシャ３６もプラネタリギヤ１３の支持軸に圧着される等して、キャリア１２に対して精密に取着されている。これによりロータ３３のセンタリングが高精度で達成されるようになっている。なお、磁束の洩れを防止するために、ロータ３３の上記保持部３３ａ、３３ｂ、ワッシャ３６およびリング部材３９等はアルミニウム等の非磁性体から構成されている。
【００３５】
上記ロータ３３の内方には、カムシャフト１と同軸上において前後方向に延びる軸体４２が挿通されている。この軸体４２は、前端部がケーシング３５に支持される一方、後端部が上記貫通孔１６を介してキャリア１２を貫通してカムシャフト１に支持されている。この軸体４２の支持構造について具体的に説明すると、ケーシング３５には、同図に示すように、大径部５１ａと小径部５１ｂとを前後に有した貫通孔５１が形成されており、この貫通孔５１に軸体４２が挿通されている。軸体４２の前部にはつば部４３が形成されており、このつば部４３が貫通孔５１の大径部５１ａに介装されるとともに、このつば部４３の前後に摩擦板５２が配設されている。そして、ケーシング３５の前端部に蓋体５３が固定されることにより、上記つば部４３が摩擦板５２を介して蓋体５３およびケーシング３５に挾持され、これにより軸体４２の前端部がケーシング３５に対して回転を阻止された状態で支持されている。一方、軸体４２の後端部は、上記カムシャフト１の前端部に形成された凹部１ａ内に突入しており、ブッシュ５４を介してカムシャフト１に対して回転可能な状態で支持されている。
【００３６】
なお、上記軸体４２の前端部は、同図に示すように蓋体５３の開口部５３ａを介して外部に突出しており、この部分がオイル導入部となっている。つまり、詳しく図示していないが、軸体４２の内部には、軸体４２とスライド部材４４との間、あるいは軸体４２と上記ブッシュ５４との間に潤滑オイルを供給するための通路４２ａが形成されており、上記オイル導入部を介して通路４２ａに潤滑オイルを導入し得るようになっている。
【００３７】
上記軸体４２の外周側には、円筒状のスライド部材４４が配設されている。そして、上記軸体４２の外周とスライド部材４４の内周には、相対応する軸方向のスプライン４５もしくはセレーションが形成され、そのスプライン４５等が係合することにより、スライド部材４４の回転が阻止された状態で軸方向、つまり前後方向の移動が可能となっている。
【００３８】
スライド部材４４の前部には、その外周にヘリカルスプライン状の送りねじ４６が形成され、これに噛合するねじ４７がロータ３３の内周面に形成されている。一方、スライド部材４４の後部は、上記遊星歯車機構１０の中心部に位置し、このスライド部材４４の後部外周にサンギヤ１１が一体に設けられている。そして、このサンギヤ１１と、これに噛合する各プラネタリギヤ１３と、各プラネタリギヤ１３に噛合するリングギヤ１４とがいずれもヘリカルギヤとなっている。
【００３９】
上記スライド部材４４は、図５に示すように、スライド部材４４の軸線に直交する軸線に対する送りねじ４６のヘリカル溝の傾きα（リード角）が、サンギヤ１１を構成するヘリカルギヤのヘリカル溝の同傾きβよりも小さく設定されている。これによりロータ３３の回転が減速されて遊星歯車機構１０に伝えられるとともに、電動モータ３０の駆動が停止されているときにカムシャフト側からスライド部材４４に作用するスラスト力に対してロータ３３の停止状態が保持され得るようになっている。
【００４０】
なお、上記電動モータ３０は、図示を省略しているが、エンジンを統括的に制御するコントローラにより制御されるようになっており、予め運転状態に応じた最適なバルブタイミングが得られるようにカムシャフト１の回転位相が設定され、運転状態の変化に応じて上記回転位相が変更されるように電動モータ３０のステータコイル３２への通電が制御される。なお、この制御中においては、上記電動モータ３０のホール素子５５ａ〜５５ｃによる磁極の検知に基づいてロータ３３の回転角が求められ、これにより現在のカム角が検出されつつ回転位相が調整されるようになっている。
【００４１】
以上のようなバルブタイミング可変装置によると、位相変更時以外は上記電動モータ３０の駆動が停止されて、遊星歯車機構１０のサンギヤ１１が固定されることにより、カムプーリ２とこれに連結されたリングギヤ１４とキャリア１２に連結されたカムシャフト１とが、リングギヤ１４とプラネタリギヤ１３との歯数の比によって決まる速度比で回転する。そして、予めこの速度比を考慮してクランクプーリとカムプーリ２のプーリ比が設定されることにより、カムシャフト１がクランクシャフトに対して所定の速度比で回転する。
【００４２】
そして、位相変更時には、上記電動モータ３０が駆動されてそのロータ３３が回転することにより、その回転が送りねじ４６，４７で変換されて、スライド部材４４およびこれと一体のサンギヤ１１が軸方向に移動し、その軸方向移動がサンギヤ１１等を構成するヘリカルギヤで回転方向に変換され、サンギヤ１１からプラネタリギヤ１３に回転力が付加される。これにより、サンギヤ１１が固定されている場合と比べて、リングギヤ１４とキャリア１２との速度比が変化し、これによりカムシャフト１の回転位相が変化してバルブタイミングが換えられることとなる。
【００４３】
ところで、上記のバルブタイミング可変装置は、全体が２つのユニットから構成されている。具体的には、上記カムプーリ２、キャリア１２およびリングギヤ１４から構成されて上記カムシャフト１に連結固定される第１のユニットと、上記ケーシング３５とこれに取着される電動モータ３０、軸体４２およびスライド部材４４等から構成されてブラケット４を介してエンジン本体に締結固定される第２のユニットとから構成されている。そのため、エンジン本体への組付時等には、例えば、各ユニットがサブアッセンブリされ、これら各ユニットがエンジン本体に組付けられるようになっている。
【００４４】
上記第１のユニットの組立ては、例えば、まず、プラネタリギヤ取着前のキャリア１２に対して、ベアリング２０ｂ、カムプーリ２、ベアリング２０ａおよびワッシャ３６をこの順番で装着した後、リングギヤ１４をカムプーリ２に嵌入させて締結固定し、最後に、プラネタリギヤ１３およびワッシャ３６、さらにベアリング３７ｂをこの順番で装着することにより組立てられる。これによりキャリア１２の外周外にカムプーリ２及びリングギヤ１４を回転自在に支持し、その中心部に、上記貫通孔１６からなるサンギヤ１１の受入れ部分を有した全体としてリング状の第１のユニットが完成する。
【００４５】
一方、第２のユニットの組立ては、まず、ケーシング３５にリング部材３９、ベアリング３７ａおよび電動モータ３０をこの順番で装着した後、貫通孔５１を介して軸体４２をケーシング３５に挿通するとともに摩擦板５２および蓋体５３を取着する。この際、蓋体５３は仮止めしておく。そして、最後に、軸体４２に対してスライド部材４４を挿通しつつスライド部材４４の送りねじ４６をロータ３３のねじ４７に噛合させる。これにより第２のユニットが完成する。
【００４６】
一方、バルブタイミング可変装置をエンジン本体に組付けるには、まず、上記第１のユニットをカムシャフト１に装着する。第１のユニットの取付けは、カムシャフト１の先端部をキャリア１２の貫通孔１６に嵌入しつつ第１のユニットをカムシャフト１の端部に装着し、その後、ボルト１８によりキャリア１２をカムシャフト１に締結固定することにより行う。
【００４７】
そして第１のユニットの取付けが完了したら、次いで、カムシャフト１および第２のユニットに対して第２のユニットを取り付ける。具体的には、軸体４２の先端（図１では右端）をキャリア１２の貫通孔１６を介してカムシャフト１の凹部１ａに挿入させるとともに、スライド部材４４のサンギヤ１１をプラネタリギヤ１３に噛合させつつ第２のユニットを第１のユニットに合体させる。この際、上記リングギヤ１４の前方端にシール部材５７を予め装着しておき、合体の際に、ロータ３３を上記ベアリング３７ｂおよびシール部材５７に対して嵌め合わせる。第２のユニットを第１のユニットに合体させたら、ブラケット４に対してケーシング３５を締結固定するようにする。
【００４８】
こうして各ユニットをエンジン本体に取着したら、次いで、ロータ３３、カムプーリ２および軸体４２を適宜回転させて回転位相の初期設定を行う。この際、蓋体５３をケーシング３５から取外して摩擦板５２によるつば部４３の挾持状態を解除しておくことにより、軸体４２およびスライド部材４４がケーシング３５に対して一体回転可能となり、これにより回転位相の初期設定が可能となる。なお、当実施形態では、ケーシング３５において貫通孔５１の周囲に周方向に細長のサービスホール５６が複数個形成されており、ロータ３３を回転させる際には、このサービスホール５６を介して軸状の治具等を用いてロータ３３を回転させることができるようになっている。
【００４９】
こうして回転位相の初期設定が完了したら、蓋体５３をケーシング３５に締結固定する。これによりケーシング３５に対する軸体４２およびスライド部材４４の回転が阻止された状態となり初期設定が完了するとともに、エンジン本体に対するバルブタイミング装置の組付けが完了する。
【００５０】
以上のように構成されたバルブタイミング可変装置によれば、上述のように遊星歯車機構１０を用いた構成であるため、装置の省スペースが有効に達成される。
【００５１】
しかも、全体が、上記カムプーリ２、キャリア１２およびリングギヤ１４等からなる第１のユニットと、上記電動モータ３０、軸体４２およびスライド部材４４等からなる第２のユニットとにより構成され、エンジンへの組付時には、各ユニットを合体させつつ組付けることにより容易にエンジン本体に組付けることができるため極めて組付性がよい。従って、この装置によれば、装置のコンパクト化および組付性の向上を良好に達成することができる。
【００５２】
また、各ユニット単位で装置を取り外すことが可能なためメンテナンス性がよいという特徴もある。例えば、タイミングベルト３を脱着する場合、電動モータ３０が大型のもので、ベルトの脱着に邪魔になるような場合であっても、第２ユニットを取外すだけで容易にカムプーリ２に対してベルトを脱着することができる。従って、多数の部品を決められた順序で取り外しながらベルトの交換を行う必要があった従来のこの種の装置に比べるとメンテナンス性が極めてよいという特徴がある。
【００５３】
ところで、上記の構成は、本発明に係るバルブタイミング可変装置の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５４】
例えば、上記実施の形態では、キャリア１２とカムシャフト１との連結構造は上記のようにカムシャフト１をキャリア１２に嵌入させた状態で行うようにしているが、必ずしもこのような構成を採用する必要はなく、例えば、キャリア１２とカムシャフト１とを嵌め合わせることなく前後に当接させて相互に連結固定するようにしても構わない。但し、カムシャフト１をキャリア１２に嵌入させて連結固定する構成によれば、カムシャフト１の嵌入部分が必要な分、キャリア１２の前後方向の寸法が適度に長くなるので、これを利用して上記のようにキャリア１２にカムプーリ２を支持するための複数のベアリング２０ａ，２０ｂを並べて装着することができる。従って、上記のようにキャリア１２のセンタリングを容易に行い得るようにしながら、さらにカムプーリ２の軸受構造を充実させることができるという合理的な構成を達成できるという利点がある。
【００５５】
また、上記実施形態の第１のユニットでは、キャリア１２の外周側にカムプーリ２を回転自在に支持し、このカムプーリ２の前端部にリングギヤ１４を取付けるようにしているが、例えば、リングギヤ１４とキャリア１２とを内外で入れ替えた構成を採用することもできる。図６はその一例を概略的に示しており、以下、この例について説明する。なお、同図において図１の装置と同一の部分については同一の符号を付し、図１の装置との相違点についてのみ説明することにする。
【００５６】
この図の装置では、リングギヤ１４にカムシャフト受入用の貫通孔６０が一体に形成されており、この貫通孔６０の後方側にカムシャフト１の前端部が嵌入され、この状態でリングギヤ１４がカムシャフト１に締結固定されている。リングギヤ１４において、貫通孔６０の外周側には、カムプーリ２が配設され、このカムプーリ２がベアリング２０ａ，２０ｂを介してリングギヤ１４に回転自在に支持されている。そして、カムプーリ２の前端部にキャリア１２が連結固定され、これに支持されたプラネタリギヤ１３が上記リングギヤ１４およびサンギヤ１１に噛合している。この図のような構成によれば、位相変更時以外は遊星歯車機構１０のサンギヤ１１が固定されることにより、カムプーリ２とこれに連結されたキャリア１２のプラネタリギヤ１３とリングギヤ１４とが回転し、これによりカムシャフト１がクランクシャフトに対して所定の速度比で回転する。
【００５７】
そして、位相変更時には、電動モータ３０が駆動されてそのロータ３３が回転することにより、スライド部材４４およびこれと一体のサンギヤ１１が軸方向に移動し、サンギヤ１１からプラネタリギヤ１３に回転力が付加される。これにより、サンギヤ１１が固定されている場合と比べて、リングギヤ１４とキャリア１２との速度比が変化し、これによりカムシャフト１の回転位相が変化してバルブタイミングが換えられることとなる。
【００５８】
図６に示したような装置は、機能的には図１に示した装置と異なるところがないため、いずれの装置を採用しても大きな差はない。但し、スペース的な面では、図１に示した装置の方が若干有利といえる。すなわち、図６の装置では、リングギヤ１４の外周側にベアリング２０ａ，２０ｂ及びキャリア１２が配設されるため、サンギヤ１１、プラネタリギヤ１３およびリングギヤ１４のギヤ構成が同一であれば、リングギヤ１４の外周側にカムプーリ２のみが配設されるだけの図１の装置の方が径方向にコンパクトになる。そのため、スペース効率を考慮すれば、図１の装置の方が有用である。
【００５９】
なお、吸気弁と排気弁をそれぞれ別々のカムシャフトで作動させるツインカム（ＤＯＨＣ）エンジンの場合には、吸気側および排気側の各カムシャフトに対してそれぞれバルブタイミング可変装置を設けることが考えられるが、この場合、例えば、吸気側および排気側の各バルブタイミング可変装置を以下のように構成するようにしてもよい。
【００６０】
すなわち、吸気側の装置については、図１に示す構成において、最遅角時にスライド部材４４の前端側がケーシング３５のストッパ３５ａに当たるように初期設定を行うようにする（図５参照）。一方、排気側の装置については、図１の構成を基本とし、図７に示すように吸気側と逆のヘリカル構造を有するサンギヤ１１′およびプラネタリギヤ１３′を用いるとともに、最進角時にスライド部材４４′の前端側がケーシング３５のストッパ３５ａに当たるように初期設定を行うようにしておく。このように吸気側および排気側の各装置を構成すれば、初期設定状態において、吸排のオーバーラップを最小にすることができ、エンジン始動時等に燃焼安定性を確保することができる。しかも、吸気側および排気側の各スライド部材４４，４４′を固定的に設けられたストッパ３５ａに当接させることができるためスライド部材４４，４４′の摩耗を有効に防止できるという利点がある。すなわち、初期設定状態において、スライド部材４４，４４′をカムシャフト等（エンジン後側の当り）に当接させることも考えられるが、この場合には、カムシャフト１が回転するため、スライド部材４４，４４′およびカムシャフト１の摩擦が懸念される。しかし、上記の構成によればそのような摩耗を回避することができる。
【００６１】
なお、上記のバルブタイミング可変装置では、駆動源として電動モータ３０を用いるようにしているが、このように電動モータ３０を駆動源とする構成は、上述のような初期設定（図５、図７）を行う装置において特に有用である。
【００６２】
すなわち、エンジンの始動時やアイドリング時には一般に吸排気のオーバーラップを最小にすることが行われるため、上記各バルブタイミング可変装置においては、始動時やアイドリング時に初期設定状態を維持することが必要となる。しかし、初期設定状態で最進角とされる排気側のバルブタイミング可変装置においてはエンジン駆動時にバルブ側からの反力でスライド部材４４′が遅角方向にズレ易く、これを阻止する必要があり、この点、電動モータ３０を駆動源とする上記バルブタイミング可変装置によれば、エンジン始動直後であっても該モータ３０の駆動によりスライド部材４４′のズレを確実に阻止することができる。つまり、駆動源として油圧モータを用いることも考えられるが、この場合には、始動後、油圧が十分に高まるまで時間がかかりスライド部材４４′のズレを十分に阻止できない場合もある。従って、上記のような初期設定を行う装置においては電動モータ３０を駆動源とする構成が有用である。
【００６３】
また、上記実施の形態において、ロータ３３の前側に、スラストベアリング３７ａを配設しているが、図９に示すように、ボールベアリング６２を配設するようにしてもよい。このような構成によると、ボールベアリング６２によりロータ３３の径方向変位が規制されるので、永久磁石３４の磁力によってロータ３３が径方向へと引き寄せられてロータ３３のセンタリング状態が阻害されるという事態を有効に防止することができる。また、ボールベアリング６２によれば軸方向のスラスト規制も行え、しかも、カムシャフト１側からの反力等、ロータ３３に作用する軸方向の力を適切に受けることもできる。さらに、ボールベアリング６２の内輪６３と外輪６４がそれぞれケーシング３５とロータ３３に当接しており、これらによってロータ３３がケーシング３５にセンタリングされる。そのため、センタリング精度が向上し支持部の摩耗を低減できる。また、ねじ４６，４７間でフリクションロスの増大を抑制でき、その結果、ロータ回転時等の消費電力を低減することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、伝動部材を介してクランクシャフトに連結される駆動輪とカムシャフトとの間に遊星歯車機構が介設されたバルブタイミング可変装置において、プラネタリキャリアをリングギヤの内周側に設け、これらリングギヤおよびプラネタリキャリアの二部材を、軸受部材を介して内外に相対回転自在に一体に嵌装させ、これら二部材のうち外周側のリングギヤに駆動輪を一体に設ける一方、内周側のプラネタリキャリアに、カムシャフトに対する固定部と、サンギヤの受入部とを一体に設け、固定部および受入部をそれぞれ上記カムシャフトおよびサンギヤに対して脱着可能に構成したので、リングギヤ、プラネタリキャリアおよび駆動輪を一体にカムシャフト、あるいはサンギヤを含む回転位相変更用駆動手段に対して脱着することができる。そのため、エンジンに対するバルブタイミング可変装置の組付性、あるいはメンテナンス性を向上させることができる。また、プラネタリキャリアをリングギヤの内周側に設けているので、リングギヤをプラネタリキャリアの内周側に設ける場合に比べて二部材の構成がコンパクトとなり、装置の省スペース化の上で有利となる。
【００６５】
特に、回転位相変更用駆動手段を上記二部材の反カムシャフト側に配置し、エンジン本体に対して脱着可能に連結固定するようにすれば、上記二部材をカムシャフトに取付けたまま、回転位相変更用駆動手段をエンジン本体に対して独立して脱着することができる。そのため、メンテナンス性をより向上させることができる。
【００６６】
また、上記二部材のうち内周側のプラネタリキャリアに対してカムシャフトの端部をその軸方向に嵌入させた状態で固定するように上記固定部を構成するようにすれば、カムシャフトに対して二部材を良好にセンタリングすることができる。また、軸受部材の介設スペースをカムシャフト方向に大きく設けることができ、例えば、複数の軸受部材を並設する等、軸受構造を充実させることが可能となる。
【００６７】
さらに、上記二部材のうち内周側のプラネタリキャリアの外周部分に軸受部材のカムシャフト方向の移動を規制する突部を設けたり、あるいは上記二部材のうち外周側のリングギヤの内周部分に同様の突部を設けるようにすれば、上記二部材により軸受部材の移動を規制する合理的な構成が達成される。
【００６８】
また、サンギヤを支持する軸体を回転自在に支持する軸受部を上記カムシャフトに設けるようにすれば、回転位相変更用駆動手段の取付けが容易になり、組付性がより向上する。
【００６９】
この場合、プラネタリキャリアをカムシャフトに対して締結固定するとともに、この締結部をプラネタリキャリアの中心軸回りにおいて各プラネタリギヤの間に設けるようにすれば、締結部を中部近傍に集結配置したコンパクトな締結構造を達成することができる。
【００７０】
なお、プラネタリキャリアをボルト部材によりカムシャフトに対して締結固定する場合には、プラネタリキャリアの外周側に突出する中間部材をボルト部材により共締めし、これにより上記軸受部材のカムシャフト方向への移動を規制して軸受部材の脱落を防止することもできる。
【００７１】
また、プラネタリキャリアの外周側に軸受部材を介して駆動輪を配設するとともに、この駆動輪の内周側にリングギヤの少なくとも一部を嵌入させた状態で連結するようにすれば、リングギヤを良好にセンタリングすることが可能となるばかりか、リングギヤにより軸受部材の移動を規制することもできるため合理的な構成が達成される。
【００７２】
なお、リングギヤにおけるカムシャフト方向の端部に、該リングギヤをシール部材を介して回転位相変更用駆動手段に接続可能とする接続部を設けるようにすれば、上記二部材と回転位相用駆動手段との接続部分からの異物の侵入等を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のバルブタイミング可変装置の一例を示す断面図である。
【図２】  バルブタイミング可変装置の要部断面拡大図である。
【図３】  プラネタリキャリアの締結構造を示す正面略図である。
【図４】  電動モータを示す正面略図である。
【図５】  スライド部材の送りねじおよびサンギヤの構造を示す説明図である。
【図６】  本発明のバルブタイミング可変装置の別の例を示す断面図である。
【図７】  本発明のバルブタイミング可変装置をツインカム（ＤＯＨＣ）エンジンの排気側のバルブタイミング可変装置として適用した場合のスライド部材の送りねじおよびサンギヤの構造を示す説明図である。
【図８】  本発明のバルブタイミング可変装置をツインカム（ＤＯＨＣ）エンジンに適用した場合の吸排気のタイミングの一例を示す説明図である。
【図９】  本発明のバルブタイミング可変装置の別の例を示す図２に対応する図である。
【符号の説明】
１  カムシャフト
２  カムプーリ
３  タイミングベルト
４  ブラケット
１０  遊星歯車機構
１１  サンギヤ
１２  キャリア
１３  プラネタリギヤ
１４  リングギヤ
３０  電動モータ
３１  ステータ
３３  ロータ
３５  ケーシング
４２  軸体
４４  スライド部材
４６，４７  送りねじ
【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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