JP5562104B2

JP5562104B2 - Valve timing change device

Info

Publication number: JP5562104B2
Application number: JP2010095604A
Authority: JP
Inventors: 義友福島; 哲朗連
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-04-19
Also published as: JP2011226344A

Description

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し、特に、電動モータ等を駆動力として用いるバルブタイミング変更装置に関する。 The present invention relates to a valve timing changing device that changes the opening / closing timing (valve timing) of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine according to an operating situation, and more particularly to a valve timing changing device that uses an electric motor or the like as a driving force.

従来のバルブタイミング変更装置としては、クランクシャフトと同期して回転するスプロケットと、カムシャフトと同期して回転する従動回転体（出力軸）と、クランクシャフトの回転に伴い回転する電動機の回転軸と、回転軸からトルクを伝達されることでスプロケットに対して相対回転する伝達回転体（伝達部材）と、スプロケットに固定されると共に内周面に内歯を有するリングギアと、リングギアの内歯に部分的に噛合するべく外周面に外歯を有しかつ中央部に貫通孔を有する遊星歯車と、遊星歯車の貫通孔に嵌合されると共に電動機の回転軸に連結固定される偏心軸と、従動回転体（出力軸）に形成された長孔及び伝達回転体（伝達部材）に形成された弧状の溝カムに係合する制御部材等を備え、スプロケットに対する伝達回転体（伝達部材）の相対回転運動をスプロケットに対する従動回転体（出力軸）の相対回転運動に変換することで、クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相を変換させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、この装置においては、部品点数が多く、構造が複雑であり、又、スプロケットと従動回転体との相対的な回転位相を変更するためのカム作用をなす３つの溝カムを一つの伝達回転体（伝達部材）に設けているため、各々の溝カムの作用角度は略１２０度であり、それ故に大きな減速比が得られず、回転位相を微調整するのは困難である。 Conventional valve timing changing devices include a sprocket that rotates in synchronization with a crankshaft, a driven rotating body (output shaft) that rotates in synchronization with a camshaft, and a rotating shaft of an electric motor that rotates as the crankshaft rotates. , A transmission rotating body (transmission member) that rotates relative to the sprocket by transmitting torque from the rotating shaft, a ring gear that is fixed to the sprocket and has internal teeth on the inner peripheral surface, and internal teeth of the ring gear A planetary gear having external teeth on the outer peripheral surface thereof and a through hole in the central portion thereof, and an eccentric shaft that is fitted into the through hole of the planetary gear and is connected and fixed to the rotating shaft of the motor. A transmission rotor for a sprocket, comprising a control member that engages with an elongated hole formed in a driven rotor (output shaft) and an arc-shaped groove cam formed in a transmission rotor (transmission member) A device that converts the rotational phase of the crankshaft and the camshaft by converting the relative rotational motion of the transmission member into the relative rotational motion of the driven rotor (output shaft) with respect to the sprocket is known (for example, Patent Documents). 1).
However, in this device, the number of parts is large, the structure is complicated, and the three groove cams that perform the cam action for changing the relative rotational phase between the sprocket and the driven rotor are transmitted by one transmission rotation. Since it is provided on the body (transmission member), the working angle of each groove cam is approximately 120 degrees, and therefore a large reduction ratio cannot be obtained, and it is difficult to finely adjust the rotational phase.

一方、溝カムの作用角度を大きく設定するべく、一つのガイドプレート（上記装置の伝達回転体に相当するもの）に対して、それぞれ略３６０度の作用角度をもつ３つの溝カムを設けたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、３つの溝カムが円周方向においてそれぞれオーバラップするように形成されているため、ガイドプレートの寸法を小さくすると隣接する溝カム同士の隙間が狭くなって強度が低下し、一方、強度を確保すべく隣接する溝カム同士の隙間を広くするとガイドプレートの外径が大きくなって装置全体の大型化を招く。 On the other hand, in order to set a large working angle of the groove cam, three groove cams each having a working angle of about 360 degrees are provided for one guide plate (corresponding to the transmission rotating body of the above apparatus). Is known (see, for example, Patent Document 2).
However, since the three groove cams are formed so as to overlap each other in the circumferential direction, if the size of the guide plate is reduced, the gap between adjacent groove cams becomes narrower and the strength decreases. If the gap between adjacent groove cams is widened to ensure it, the outer diameter of the guide plate will increase, leading to an increase in the size of the entire apparatus.

特開２００４−３１６６３５号公報JP 2004-316635 A 特開２００２−２２７６１６号公報JP 2002-227616 A

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、低コスト化、装置全体の小型化等を図りつつ、回転位相を微調整することができ、又、回転位相を所定位置に維持する際に駆動源等の負荷を軽減でき又は負荷を必要とせずに確実に維持することが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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to achieve a rotational phase while simplifying the structure, reducing the number of parts, reducing costs, downsizing the entire apparatus, and the like. Provided is a valve timing changing device that can finely adjust the rotation phase and can reduce the load of a drive source or the like when maintaining the rotation phase at a predetermined position or can reliably maintain the load without requiring a load. It is in.

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回転中心線上で回転する駆動回転体と、駆動回転体に対して回転中心線上で相対的に回転可能でかつカムシャフトと一体的に回転する従動回転体と、エンジンの運転状態に応じて駆動回転体と従動回転体との相対的な回転位相を変更すると共に所定位置にロックする位相変更機構と、を備えたバルブタイミング変更装置であって、上記位相変更機構は、回転中心線周りに配列して従動回転体に設けられた複数のフォロワと、回転中心線周りに配列して駆動回転体に自転可能に保持されると共に回転位相を変更させるカム作用をフォロワに及ぼす位相変更カムをそれぞれ有する複数の遊星カム部材と、複数の遊星カム部材を同期して自転及び停止させる駆動機構を含み、位相変更カムは、フォロワを内接させると共に遊星カム部材の自転中心線からの距離が遅角側から進角側に向けて徐々に短くなる渦巻状をなす溝カムに形成されている。
この構成によれば、駆動機構により複数の遊星カム部材が同期して所定角度だけ自転させられると、それぞれの位相変更カムが対応するフォロワにカム作用を及ぼして、駆動回転体と従動回転体（及びカムシャフト）との間の回転位相を所定位置に変更し、一方、駆動機構による遊星カム部材の自転を停止させると、所定位置にて遊星カム部材（位相変更カム）がフォロワを維持して、回転駆動体と従動回転体（及びカムシャフト）は一体的に回転する。
ここで、駆動機構として、回転中心線周りに配列された複数の遊星カム部材及び複数のフォロワを採用し、一つの遊星カム部材が一つフォロワに作用する一つの位相変更カムを有する構成を採用したことにより、構造の簡素化、部品点数の削減、低コスト化、装置全体の小型化等を達成しつつ、遊星カム部材の回転（自転）角度に対する従動回転体の回転（フォロワの公転）角度を小さく、すなわち、減速比を大きく設定することができ、それ故に回転位相を（進角側又は遅角側に）微調整することができる。
特に、位相変更カムが、フォロワを内接させると共に遊星カム部材の自転中心線からの距離が遅角側から進角側に向けて徐々に短くなる渦巻状をなす溝カムに形成されているため、遊星カム部材の正逆自転により、位相変更カム（溝カムの内向きカム面）に内接してフォロワが位相変更のカム作用を受けることで回転位相を（吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを進角側又は遅角側に）変更することができ、一方、遊星カム部材の自転停止により、位相変更カム（溝カムの内向きカム面及び外向きカム面）によりフォロワのガタツキを防止しつつ所定位置に維持することができ、所定の回転位相を維持した状態で駆動回転体と従動回転体（及びカムシャフト）を一体的に回転させることができる。 A valve timing changing device according to the present invention includes a drive rotator that rotates on a rotation center line of a camshaft in conjunction with rotation of a crankshaft, a camshaft that is rotatable relative to the drive rotator on the rotation centerline. And a phase change mechanism that changes the relative rotational phase of the drive rotator and the driven rotator in accordance with the operating state of the engine and locks it in a predetermined position. The timing changing device, wherein the phase changing mechanism is arranged around a rotation center line and is arranged around the rotation center line, and arranged around the rotation center line so as to be able to rotate on the driving rotator. And a plurality of planetary cam members each having a phase change cam that exerts a cam action for changing the rotational phase on the follower, and the plurality of planetary cam members are rotated and stopped in synchronization. Look including the rotation mechanism, the phase change cam formed in a groove cam which forms a progressively shorter becomes spiral toward the distance retard side from the rotation center line of the planetary cam member to the advance side causes inscribe the follower Has been.
According to this configuration, when the plurality of planetary cam members are rotated by a predetermined angle synchronously by the drive mechanism, each phase change cam exerts a cam action on the corresponding follower, so that the drive rotator and the driven rotator ( When the rotation phase of the planetary cam member by the drive mechanism is stopped, the planetary cam member (phase change cam) maintains the follower at the predetermined position. The rotation drive body and the driven rotation body (and the camshaft) rotate integrally.
Here, as the drive mechanism, a plurality of planetary cam members and a plurality of followers arranged around the rotation center line are adopted, and a configuration in which one planetary cam member has one phase change cam that acts on one follower is adopted. As a result, the rotation (follower revolution) angle of the driven rotor relative to the rotation (spinning) angle of the planetary cam member is achieved while simplifying the structure, reducing the number of parts, reducing the cost, and reducing the overall size of the device. Can be set small, that is, the reduction ratio can be set large, and therefore the rotational phase can be finely adjusted (advanced or retarded).
In particular, the phase change cam is formed in a spiral groove cam that inscribes the follower and the distance from the rotation center line of the planetary cam member gradually decreases from the retard side toward the advance side. By rotating the planetary cam member forward and reverse, the follower is inscribed in the phase change cam (inward cam surface of the groove cam) and the follower receives the cam action of the phase change, thereby adjusting the rotation phase (open / close timing of the intake valve or exhaust valve). While the rotation of the planetary cam member is stopped, the phase change cam (the inward cam surface and the outward cam surface of the groove cam) prevents the follower from rattling. The driving rotary body and the driven rotary body (and the camshaft) can be integrally rotated while maintaining a predetermined position and maintaining a predetermined rotational phase.

上記構成において、位相変更カムは、フォロワの内接点及び自転中心線を通る第１直線と内接点における法線とのなす角度が一定になるように、かつ、回転中心線及び自転中心線を通る第２直線に対する法線の傾斜角度が第１直線の傾斜角度よりも小さくなるように形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、フォロワ（すなわち従動回転体及びカムシャフト）が、駆動回転体に対して遅角側に相対的に回転しようとする力がいずれの回転位相で作用しても、フォロワが溝カムに当接してロックされ、その相対回転を阻止することができる。したがって、駆動機構の駆動源として電動モータを採用する場合は、電動モータにより相対回転を規制する（回転位相を所定位置に維持する）負荷を軽減することができ又は負荷を及ぼす必要がなく、電動モータを小型化することができる。 In the above configuration, the phase change cam has a constant angle between the first straight line passing through the inner contact and the rotation center line of the follower and the normal line at the inner contact, and passes through the rotation center line and the rotation center line. A configuration can be adopted in which the inclination angle of the normal to the second line is smaller than the inclination angle of the first line.
According to this configuration, regardless of the rotational phase at which the follower (that is, the follower rotator and the camshaft) tries to rotate relative to the drive rotator relative to the retard side, the follower is not grooved. It locks against the cam and can prevent relative rotation. Therefore, when an electric motor is employed as the drive source of the drive mechanism, the load that restricts relative rotation by the electric motor (maintaining the rotation phase at a predetermined position) can be reduced or the load need not be applied. The motor can be reduced in size.

上記構成において、位相変更カムは、フォロワの内接点における上記第１直線と法線とがなす圧力角をα、上記内接点における摩擦係数をμとするとき、０＜α＜（ｔａｎ^−１μ）なる関係式を満足するように形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、上記の関係式を満たすように位相変更カムが形成されることにより、カムシャフト（すなわち、従動回転体及びフォロワ）に対して遅角側への負荷トルクが作用するとき、位相変更カム（溝カム）とフォロワとの摩擦力により、位相変更カムがフォロワを自動的にロックして、駆動回転体（及びクランクシャフト）と従動回転体（及びカムシャフト）との回転位相を所定位置に固定することができる。したがって、駆動機構の駆動源として電動モータを採用する場合は、電動モータにより相対回転を規制する（回転位相を所定位置に維持する）負荷を軽減することができ又は負荷を及ぼす必要がなく、電動モータを小型化することができる。 In the above configuration, the phase change cam has a relationship between 0 <α <(tan ⁻¹ μ) where α is the pressure angle formed by the first straight line and the normal line at the inner contact of the follower, and μ is the friction coefficient at the inner contact. It is possible to adopt a configuration that is formed so as to satisfy the following relational expression.
According to this configuration, when the phase change cam is formed so as to satisfy the above relational expression, when a load torque on the retard side acts on the camshaft (that is, the driven rotor and the follower), Due to the frictional force between the phase change cam (groove cam) and the follower, the phase change cam automatically locks the follower, and the rotational phase between the drive rotator (and crankshaft) and the driven rotator (and camshaft) is adjusted. It can be fixed in place. Therefore, when an electric motor is employed as the drive source of the drive mechanism, the load that restricts relative rotation by the electric motor (maintaining the rotation phase at a predetermined position) can be reduced or the load need not be applied. The motor can be reduced in size.

上記構成において、駆動機構は、回転中心線上において回動自在に配置された太陽ギアと、太陽ギアに噛合すると共に遊星カム部材と一体的に回転するように回転中心線周りに配列された複数の遊星ギアと、太陽ギアを回転駆動する電動モータを含む、構成を採用できる。
この構成によれば、電動モータにより太陽ギアが駆動回転体と同期して回転させられると、遊星ギア（遊星カム部材）は自転せずに駆動回転体と一緒に回転（回転中心線回りに公転）し、駆動回転体と従動回転体との回転位相が所定位置に固定される。ここで、電動モータにより太陽ギアが駆動回転体よりも遅く回転させられると、遊星ギア（遊星カム部材）が一方向に自転してフォロワに位相変更のカム作用を及ぼすことで、従動回転体（及びカムシャフト）を所定位置に進角させることができ、一方、電動モータにより太陽ギアが駆動回転体よりも速く回転させられると、遊星ギア（遊星カム部材）が他方向に自転してフォロワに位相変更のカム作用を及ぼすことで、従動回転体（及びカムシャフト）を所定位置に遅角させることができる。
このように、駆動機構として、太陽ギア、遊星ギア、電動モータを採用することで、構造の簡素化、部品点数の削減等を達成しつつ、位相変更を高精度に確実に行うことができる。 In the above configuration, the drive mechanism includes a sun gear that is rotatably arranged on the rotation center line, and a plurality of gears that are arranged around the rotation center line so as to mesh with the sun gear and rotate integrally with the planetary cam member. A configuration including a planetary gear and an electric motor that rotationally drives the sun gear can be employed.
According to this configuration, when the sun gear is rotated by the electric motor in synchronization with the drive rotator, the planetary gear (planet cam member) does not rotate but rotates with the drive rotator (revolves around the rotation center line). ), And the rotational phases of the driving rotator and the driven rotator are fixed at predetermined positions. Here, when the sun gear is rotated later than the drive rotator by the electric motor, the planetary gear (planet cam member) rotates in one direction and exerts a cam action for changing the phase on the follower, whereby the driven rotator ( And the camshaft) can be advanced to a predetermined position. On the other hand, when the sun gear is rotated faster than the driving rotating body by the electric motor, the planetary gear (planetary cam member) rotates in the other direction and becomes a follower. By exerting the cam action for changing the phase, the driven rotor (and the camshaft) can be retarded to a predetermined position.
Thus, by adopting a sun gear, a planetary gear, and an electric motor as a drive mechanism, phase change can be reliably performed with high accuracy while achieving simplification of the structure, reduction of the number of parts, and the like.

上記構成において、従動回転体は、カムシャフトに対して着脱自在に固定され、太陽ギアは、電動モータの駆動軸を着脱自在に連結する連結部と、従動回転体をカムシャフトに固定するボルトを締結するための工具を通す貫通孔を有する、構成を採用できる。
この構成によれば、従動回転体、複数の遊星カム部材及び遊星ギア、太陽ギアを組み付けた状態で、太陽ギアの貫通孔を通して外部から工具を挿入し、ボルトを捩じ込むことで従動回転体をカムシャフトに固定することができ、一方、ボルトを緩めることで従動回転体をカムシャフトから外すことができる。 In the above configuration, the driven rotator is detachably fixed to the camshaft, and the sun gear includes a connecting portion that detachably connects the drive shaft of the electric motor and a bolt that fixes the driven rotator to the camshaft. A configuration having a through hole through which a tool for fastening is passed can be adopted.
According to this configuration, in the state where the driven rotating body, the plurality of planetary cam members and the planetary gear, and the sun gear are assembled, the driven rotating body is inserted by inserting a tool from the outside through the through hole of the sun gear and screwing the bolt. Can be fixed to the camshaft, while the driven rotor can be detached from the camshaft by loosening the bolt.

上記構成において、太陽ギアを回動自在にかつ遊星カム部材を自転自在に支持すると共に駆動回転体に着脱自在に固定されるハウジングを含み、ハウジングは、太陽ギアの貫通孔及び連結部を露出させる開口部を有する、構成を採用できる。
この構成によれば、駆動回転体、従動回転体、複数の遊星カム部材及び遊星ギア、太陽ギア、ハウジングを組み付けてモジュールとして取り扱うことができ、又、ハウジングの外側から工具を通してボルトを捩じ込み又は緩めることで、このモジュールをカムシャフトに対して容易に着脱することができ、取り扱い性及び組付け性を向上させることができる。 The above configuration includes a housing that rotatably supports the sun gear and rotatably supports the planetary cam member and that is detachably fixed to the drive rotating body, and the housing exposes the through hole and the connecting portion of the sun gear. A configuration having an opening can be employed.
According to this configuration, the driving rotating body, the driven rotating body, a plurality of planetary cam members and planetary gears, the sun gear, and the housing can be assembled and handled as a module, and a bolt is screwed through the tool from the outside of the housing. Alternatively, by loosening the module, the module can be easily attached to and detached from the camshaft, and handling and assembly can be improved.

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、低コスト化、装置全体の小型化等を達成しつつ、回転位相を微調整することができ、又、回転位相を所定位置に維持する際に駆動源等の負荷を軽減でき又は負荷を必要とせずに確実にロックすることができる。 According to the valve timing changing device configured as described above, the rotational phase can be finely adjusted while achieving simplification of the structure, reduction in the number of parts, cost reduction, downsizing of the entire device, and the like. When the phase is maintained at a predetermined position, a load such as a drive source can be reduced, or the lock can be reliably performed without requiring a load.

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外観斜視図である。1 is an external perspective view showing an embodiment of a valve timing changing device according to the present invention. 図１に示すバルブタイミング変更装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the valve timing change apparatus shown in FIG. 図１に示すバルブタイミング変更装置の内部を示す正面図である。It is a front view which shows the inside of the valve timing change apparatus shown in FIG. 図１に示すバルブタイミング変更装置の内部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the inside of the valve timing change apparatus shown in FIG. 図１に示すバルブタイミング変更装置の内部を示す正面図である。It is a front view which shows the inside of the valve timing change apparatus shown in FIG. 図１に示すバルブタイミング変更装置の動作を説明するための最遅角位置での正面図である。It is a front view in the most retarded angle position for demonstrating operation | movement of the valve timing change apparatus shown in FIG. 図１に示すバルブタイミング変更装置の動作を説明するための中間位置での正面図である。It is a front view in the intermediate position for demonstrating operation | movement of the valve timing change apparatus shown in FIG. 図１に示すバルブタイミング変更装置の動作を説明するための最進角位置での正面図である。It is a front view in the most advanced position for demonstrating operation | movement of the valve timing change apparatus shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
このバルブタイミング変更装置は、図１に示すように、カムシャフトＣＳに着脱自在に固定され得る本体モジュールＢＭ、本体モジュールＢＭに着脱自在に連結されると共にエンジンの一部であるチェーンカバー等（不図示）に固定されるモータモジュールＭＭにより構成されている。
尚、カムシャフトＣＳは、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブをカム作用により開閉駆動するものであり、クランクシャフトは、チェーン等を介してその回転駆動力をカムシャフトに及ぼすものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the valve timing changing device includes a main body module BM that can be detachably fixed to the camshaft CS, a chain cover that is detachably connected to the main body module BM, and that is a part of the engine (non- The motor module MM is fixed to the figure.
The camshaft CS drives an intake valve or exhaust valve of the engine to open and close by cam action, and the crankshaft exerts its rotational driving force on the camshaft via a chain or the like.

本体モジュールＢＭは、図２ないし４に示すように、クランクシャフト（不図示）に（チェーンを介して）連動する駆動回転体としてのスプロケット１０、カムシャフトＣＳに着脱自在に固定される従動回転体として機能すると共に複数（ここでは、３つ）のフォロワ２５を有するフォロワホルダ２０、スプロケット１０に保持された複数（ここでは、３つ）の遊星カム部材３０、カムシャフトＣＳの回転中心線Ｓ１上に回動自在に配置される太陽ギア４０、各々の遊星カム部材３０に対応して設けられた複数（ここでは、３つ）の遊星ギア５０、スプロケット１０に連結されるハウジング６０等を備えている。 As shown in FIGS. 2 to 4, the main body module BM includes a sprocket 10 as a drive rotator that is linked to a crankshaft (not shown) (via a chain), and a driven rotator that is detachably fixed to the camshaft CS. Follower holder 20 having a plurality of (here, three) followers 25, a plurality (here, three) planetary cam members 30 held on the sprocket 10, and a rotation center line S1 of the camshaft CS. A sun gear 40 rotatably arranged, a plurality of (here, three) planetary gears 50 provided corresponding to each planetary cam member 30, a housing 60 connected to the sprocket 10, and the like. Yes.

モータモジュールＭＭは、図１及び図２に示すように、外部ケース７０、外部ケース７０に保持された電動モータ８０、外部ケース７０に収容された制御基板９０、制御基板９０に接続された配線用のコネクタ（不図示）等を備えている。
外部ケース７０は、エンジンのチェーンカバー等に固定する際に用いるネジ孔７１等を備えている。
電動モータ８０は、図４に示すように、後述する太陽ギア４０の連結部４３に着脱自在に連結されて回転駆動力を及ぼす駆動軸８１を備えている。 1 and 2, the motor module MM includes an outer case 70, an electric motor 80 held by the outer case 70, a control board 90 accommodated in the outer case 70, and a wiring connected to the control board 90. Connector (not shown) and the like.
The outer case 70 is provided with a screw hole 71 and the like used for fixing to an engine chain cover and the like.
As shown in FIG. 4, the electric motor 80 includes a drive shaft 81 that is detachably connected to a connecting portion 43 of the sun gear 40 described later and exerts a rotational driving force.

ここでは、上記太陽ギア４０、複数（３つ）の遊星ギア５０、電動モータ８０等により、複数（３つ）の遊星カム部材３０を同期して自転させると共に自転を停止させる駆動機構が構成されている。
また、上記複数（３つ）のフォロワ２５、複数（３つ）の遊星カム部材３０、駆動機構（太陽ギア４０、複数（３つ）の遊星ギア５０、電動モータ８０）等により、エンジンの運転状態に応じて、駆動回転体（スプロケット１０）と従動回転体（フォロワホルダ２０）との相対的な回転位相を変更すると共に所定位置に維持する位相変更機構が構成されている。 Here, the sun gear 40, the plurality (three) of planetary gears 50, the electric motor 80, and the like constitute a drive mechanism that causes the plurality (three) of planetary cam members 30 to rotate in synchronization and stop the rotation. ing.
Further, the engine operation is performed by the plural (three) followers 25, the plural (three) planetary cam members 30, the drive mechanism (sun gear 40, plural (three) planetary gears 50, electric motor 80), and the like. According to the state, a phase changing mechanism is configured to change the relative rotational phase between the driving rotating body (sprocket 10) and the driven rotating body (follower holder 20) and maintain it at a predetermined position.

カムシャフトＣＳは、図４に示すように、回転中心線Ｓ１回りに回転して、吸気バルブ又は排気バルブを開閉駆動する（カムを有する）ものであり、その一端側において、スプロケット１０をスラスト方向に当接させると共にラジアル方向に回動自在に軸支する鍔部ＣＳ１及び円筒部ＣＳ２、フォロワホルダ２０を嵌合させて固定する円形の嵌合凹部ＣＳ３、フォロワホルダ２０をカムシャフトＣＳに固定するボルトＢＴを捩じ込むネジ穴ＣＳ４、フォロワホルダ２０の取付け角度の位置決めを行う位置決めピンＣＳ５等を備えている。 As shown in FIG. 4, the camshaft CS rotates around the rotation center line S1 to open / close the intake valve or exhaust valve (having a cam), and at one end thereof, the sprocket 10 is moved in the thrust direction. The flange CS1 and the cylindrical part CS2, which are pivotably supported in the radial direction, and the circular fitting recess CS3 for fitting and fixing the follower holder 20, and the follower holder 20 are fixed to the camshaft CS. A screw hole CS4 for screwing the bolt BT, a positioning pin CS5 for positioning the mounting angle of the follower holder 20, and the like are provided.

スプロケット１０は、図１ないし図４に示すように、クランクシャフトの回転駆動力を伝達するチェーンが巻回される歯列１１、カムシャフトＣＳの円筒部ＣＳ２に回動自在に嵌合させられる嵌合孔部１２、鍔部ＣＳ１に当接させられる端面部１３、回転中心線Ｓ１を中心とする所定円上において回転中心線Ｓ１周りに１２０度の等間隔で設けられた３つの軸受カラー１４、ハウジング６０を締結するボルトｂｔを捩じ込む３つのネジ孔１５等を備えている。
そして、スプロケット１０は、カムシャフトＣＳの回転中心線Ｓ１上でカムシャフトＣＳに対して相対的に回転自在に支持され、又、チェーンを介してクランクシャフトの回転に連動して、図１及び図２に示すように矢印Ｒの向きに回転するようになっている。 As shown in FIGS. 1 to 4, the sprocket 10 is a fitting that is rotatably fitted to a tooth row 11 around which a chain that transmits the rotational driving force of the crankshaft is wound, and a cylindrical portion CS <b> 2 of the camshaft CS. Three bearing collars 14 provided at equal intervals of 120 degrees around the rotation center line S1 on a predetermined circle centered on the rotation center line S1, the end surface part 13 brought into contact with the joint hole part 12, the collar part CS1, Three screw holes 15 into which bolts bt for fastening the housing 60 are screwed are provided.
The sprocket 10 is supported so as to be rotatable relative to the camshaft CS on the rotation center line S1 of the camshaft CS, and in conjunction with the rotation of the crankshaft via the chain, FIG. As shown in FIG. 2, it rotates in the direction of arrow R.

フォロワホルダ２０は、図３及び図４に示すように、カムシャフトＣＳの嵌合凹部ＣＳ３に嵌合される有底円筒部２１、有底円筒部２１に形成されてボルトＢＴを通す円孔２２、有底円筒部２１の底に設けられた位置決め用の２つのダボ穴２３、有底円筒部２１の一端部から径方向に拡がる円環状の鍔部２４、鍔部２４に設けられた３つのフォロワ２５等を備えている。
鍔部２４は、スプロケット１０の嵌合孔部１２の内径よりも大きい外径を有し、カムシャフトＣＳに組み付けられた状態で、スプロケット１０の脱落を規制しつつ相対的な回転を許容するように形成されている。
フォロワ２５は、回転中心線Ｓ１を中心とする所定円上において回転中心線Ｓ１周りに１２０度の等間隔で配列されると共に、回転中心線Ｓ１の方向に突出する円柱状のピンとして形成されている。
そして、フォロワホルダ２０は、ダボ穴２３に位置決めピンＣＳ５を嵌合させて所定角度に位置決めしボルトＢＴにより締結されることで、カムシャフトＣＳと一体的に回転すると共に、回転中心線Ｓ１上でスプロケット１０と相対的に回転可能になっている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the follower holder 20 is fitted in the fitting recess CS <b> 3 of the camshaft CS, and the circular hole 22 formed in the bottomed cylindrical portion 21 through which the bolt BT is passed. , Two dowel holes 23 for positioning provided at the bottom of the bottomed cylindrical portion 21, an annular flange 24 extending radially from one end of the bottomed cylindrical portion 21, and three provided at the flange 24 A follower 25 and the like are provided.
The flange portion 24 has an outer diameter larger than the inner diameter of the fitting hole portion 12 of the sprocket 10, and allows relative rotation while restricting the sprocket 10 from falling off when being assembled to the camshaft CS. Is formed.
The follower 25 is formed as a cylindrical pin that is arranged at equal intervals of 120 degrees around the rotation center line S1 on a predetermined circle centered on the rotation center line S1 and protrudes in the direction of the rotation center line S1. Yes.
Then, the follower holder 20 is rotated integrally with the camshaft CS by fitting the positioning pin CS5 into the dowel hole 23, positioned at a predetermined angle and fastened by the bolt BT, and on the rotation center line S1. It can rotate relative to the sprocket 10.

遊星カム部材３０は、図３ないし図５に示すように、自転軸線Ｓ２を画定する軸部３１、フォロワ２５に対して回転位相を変更させるカム作用を及ぼす位相変更カム３２等を備えている。
軸部３１は、図４に示すように、スプロケット１０の軸受けカラー１４に回動（自転）自在に支持され、又、後述するハウジング６０の軸受け６３に回動（自転）自在に支持されるようになっている。
位相変更カム３２は、図３及び図５に示すように、フォロワ２５を内接させると共に、自転中心線Ｓ２からの距離が遅角側から進角側に向けて徐々に短くなる渦巻状の溝カムとして形成されている。
このように、一つの遊星カム部材３０が一つフォロワ２５に作用する一つの位相変更カム３２を有する構成を採用したことにより、構造の簡素化、部品点数の削減、低コスト化、装置全体の小型化等を達成しつつ、遊星カム部材３０の回転（自転）角度に対するフォロワホルダ２０の回転（フォロワ２５の公転）角度を小さく、すなわち、減速比を大きく設定することができ、それ故に回転位相を（進角側又は遅角側に）微調整することができる。
例えば、ここでは、位相変更カム３２の自転軸線Ｓ２回りの回転（自転）角度（カム作用角度）が略３００度であるのに対して、フォロワホルダ２０（フォロワ２５）の回転中心線Ｓ１回りの回転角度が略３０度であるため、１０倍の高減速比を設定することができ、より高精度に回転位相を微調整することができる。
また、位相変更カム３２を渦巻き状の溝カムとして形成することにより、遊星カム部材３０の自転により、フォロワ２５がその内向きカム面に内接して位相変更のカム作用を受けることで回転位相を変更することができ（すなわち、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを進角側又は遅角側に変更することができ）、一方、遊星カム部材３０の自転停止により、位相変更カム３２（溝カムの内向きカム面及び外向きカム面）によりフォロワ２５のガタツキを防止しつつ所定位置にロックすることができ、所定の回転位相を維持した状態でスプロケット１０とフォロワホルダ２０（カムシャフトＣＳ）を一体的に回転させることができる。 As shown in FIGS. 3 to 5, the planetary cam member 30 includes a shaft portion 31 that defines the rotation axis S <b> 2, a phase change cam 32 that exerts a cam action for changing the rotational phase of the follower 25, and the like.
As shown in FIG. 4, the shaft portion 31 is supported by a bearing collar 14 of the sprocket 10 so as to be rotatable (spinning), and is supported by a bearing 63 of a housing 60 described later so as to be rotatable (spinning). It has become.
As shown in FIGS. 3 and 5, the phase change cam 32 has a spiral groove in which the follower 25 is inscribed and the distance from the rotation center line S <b> 2 gradually decreases from the retard side toward the advance side. It is formed as a cam.
In this way, by adopting a configuration in which one planetary cam member 30 has one phase change cam 32 acting on one follower 25, the structure is simplified, the number of parts is reduced, the cost is reduced, and the entire apparatus is improved. While achieving miniaturization, etc., the rotation angle of the follower holder 20 relative to the rotation (rotation) angle of the planetary cam member 30 (revolution of the follower 25) can be made small, that is, the reduction ratio can be set large, and therefore the rotation phase Can be finely adjusted (advanced or retarded).
For example, here, the rotation (spinning) angle (cam action angle) around the rotation axis S2 of the phase change cam 32 is about 300 degrees, whereas the rotation around the rotation center line S1 of the follower holder 20 (follower 25). Since the rotation angle is approximately 30 degrees, a high reduction ratio of 10 times can be set, and the rotation phase can be finely adjusted with higher accuracy.
Further, by forming the phase change cam 32 as a spiral groove cam, the rotation of the planetary cam member 30 causes the follower 25 to be inscribed in the inward cam surface and receive the phase change cam action. (That is, the opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve can be changed to the advance side or the retard side). On the other hand, the rotation of the planetary cam member 30 stops the rotation of the phase change cam 32 (groove cam). Can be locked at a predetermined position while preventing the follower 25 from rattling, and the sprocket 10 and the follower holder 20 (camshaft CS) can be held while maintaining a predetermined rotational phase. It can be rotated integrally.

また、位相変更カム３２は、図５に示すように、フォロワ２５の内接点Ｐ１及び自転中心線Ｓ２を通る第１直線Ｌ１と内接点Ｐ１における法線Ｎとのなす角度（圧力角）αが、カム作用を及ぼす角度範囲において、常に一定になるように形成されており、又、カム作用を及ぼす角度範囲において、回転中心線Ｓ１及び自転中心線Ｓ２を通る第２直線Ｌ２に対する法線Ｎの傾斜角度β２が、第２直線Ｌ２に対する第１直線Ｌ１の傾斜角度β１よりも小さくなるように形成されている。
これにより、フォロワ２５（すなわち、フォロワホルダ２０及びカムシャフトＣＳ）が、スプロケット１０に対して遅角側に相対的に回転しようとする力がいずれの回転位相で作用しても、フォロワ２５が溝カムに当接してロックされ、その相対回転を阻止することができる。 Further, as shown in FIG. 5, the phase change cam 32 has an angle (pressure angle) α formed by the first straight line L1 passing through the inner contact P1 and the rotation center line S2 of the follower 25 and the normal N at the inner contact P1. In the angle range in which the cam action is exerted, it is formed so as to be always constant, and in the angle range in which the cam action is exerted, the normal line N of the second straight line L2 passing through the rotation center line S1 and the rotation center line S2 The inclination angle β2 is formed to be smaller than the inclination angle β1 of the first straight line L1 with respect to the second straight line L2.
As a result, the follower 25 (that is, the follower holder 20 and the camshaft CS) is grooved regardless of the rotational phase at which the force of the follower 25 and the camshaft CS to rotate relative to the sprocket 10 is delayed. It locks against the cam and can prevent relative rotation.

さらに、位相変更カム３２は、フォロワ２５の内接点Ｐ１における第１直線Ｌ１と法線Ｎとがなす角度（圧力角）をα、内接点Ｐ１における摩擦係数をμとするとき、０＜α＜（ｔａｎ^−１μ）なる関係式を満足するように形成されている。
このように、上記の関係式を満たすように位相変更カム３２が形成されることにより、カムシャフトＣＳ（すなわち、フォロワホルダ２０及びフォロワ２５）に対して遅角側への負荷トルクが作用するとき、位相変更カム３２（溝カム）とフォロワ２５との摩擦力により、位相変更カム３２がフォロワ２５を自動的にロックして、スプロケット１０（すなわち、クランクシャフト）とフォロワホルダ２０（すなわち、カムシャフトＣＳ）との回転位相を所定位置に固定することができる。
したがって、駆動機構の駆動源として電動モータ８０を採用する場合は、電動モータ８０により相対回転を規制する（回転位相を所定位置に維持する）負荷を軽減することができ又は負荷を及ぼす必要がなく、電動モータ８０を小型化することができる。
尚、圧力角αの具体的な値としては、摩擦係数μを０．１とするとき、α≦６（ｄｅｇ）に設定することが好ましい。 Further, when the angle (pressure angle) formed by the first straight line L1 and the normal line N at the inner contact P1 of the follower 25 is α and the friction coefficient at the inner contact P1 is μ, the phase change cam 32 is 0 <α <. It is formed so as to satisfy the relational expression (tan ⁻¹ μ).
As described above, when the phase change cam 32 is formed so as to satisfy the above relational expression, when the load torque to the retard side acts on the camshaft CS (that is, the follower holder 20 and the follower 25). The phase change cam 32 automatically locks the follower 25 by the frictional force between the phase change cam 32 (groove cam) and the follower 25, and the sprocket 10 (ie, crankshaft) and the follower holder 20 (ie, camshaft). CS) can be fixed at a predetermined position.
Therefore, when the electric motor 80 is employed as the drive source of the drive mechanism, the load that restricts the relative rotation (maintaining the rotation phase at a predetermined position) by the electric motor 80 can be reduced or no load is required. The electric motor 80 can be reduced in size.
The specific value of the pressure angle α is preferably set to α ≦ 6 (deg) when the friction coefficient μ is 0.1.

上記構成をなす３つの遊星カム部材３０は、それぞれ、軸部３１の一端がスプロケット１０の軸受カラー１４に嵌合されて自転可能に保持され、全体として回転中心線Ｓ１周りに等間隔（１２０度間隔）で配列された状態となる。尚、後述するハウジング６０がスプロケット１０に組み付けられる際に、その軸受け６３により軸部３１の他端が自転可能に保持されるようになっている。 In each of the three planetary cam members 30 having the above-described configuration, one end of the shaft portion 31 is fitted to the bearing collar 14 of the sprocket 10 so as to be able to rotate, and as a whole, equidistant around the rotation center line S1 (120 degrees). It becomes a state arranged at intervals. In addition, when the housing 60 mentioned later is assembled | attached to the sprocket 10, the other end of the axial part 31 is hold | maintained by the bearing 63 so that rotation is possible.

太陽ギア４０は、図２ないし図４に示すように、３つの遊星ギア５０に噛合する歯列４１、貫通孔４２ａを画定する円筒部４２、円筒部４２の一端側において電動モータ８０の回転軸８１を着脱自在に連結する連結部４３等を備えている。
そして、太陽ギア４０は、その円筒部４２が後述するハウジング６０の軸受け６１により回動自在に支持され、ハウジング６０がスプロケット１０に連結固定された状態で、カムシャフトＣＳの回転軸線Ｓ１上において回動自在に配置されるようになっている。
このように、太陽ギア４０に貫通孔４２ａ及び連結部４３を設けたことにより、フォロワホルダ２０、３つの遊星カム部材３０及び遊星ギア５０、太陽ギア４０を組み付けた状態で、太陽ギア４０の貫通孔４２ａを通して外部から工具を挿入し、ボルトＢＴを捩じ込むことでフォロワホルダ２０をカムシャフトＣＳに固定することができ、一方、ボルトＢＴを緩めることでフォロワホルダ２０をカムシャフトＣＳから取り外すことができる。 As shown in FIGS. 2 to 4, the sun gear 40 includes a tooth row 41 that meshes with the three planetary gears 50, a cylindrical portion 42 that defines a through hole 42 a, and a rotating shaft of the electric motor 80 on one end side of the cylindrical portion 42. A connecting portion 43 for detachably connecting 81 is provided.
The sun gear 40 is rotatably supported on a rotation axis S1 of the camshaft CS in a state where the cylindrical portion 42 is rotatably supported by a bearing 61 of the housing 60 described later and the housing 60 is connected and fixed to the sprocket 10. It is arranged to move freely.
Thus, by providing the sun gear 40 with the through hole 42 a and the connecting portion 43, the sun gear 40 penetrates in the state where the follower holder 20, the three planetary cam members 30, the planetary gear 50, and the sun gear 40 are assembled. The follower holder 20 can be fixed to the camshaft CS by inserting a tool from the outside through the hole 42a and screwing in the bolt BT, while the follower holder 20 is removed from the camshaft CS by loosening the bolt BT. Can do.

遊星ギア５０は、図２ないし図４に示すように、太陽ギア４０（歯列４１）に噛合する歯列５１、遊星カム部材３０の軸部３１に外嵌される嵌合孔５２、嵌合孔５２及び軸部３１に嵌め込まれて両者を一体的に回転（自転）するように連結する連結キー（不図示）等を備えている。
そして、３つの遊星ギア５０は、それぞれ、軸部３１に嵌合固定されて遊星カム部材３０と一体的に自転すると共に、全体として回転中心線Ｓ１周りに等間隔（１２０度間隔）で配列された状態となる。 As shown in FIGS. 2 to 4, the planetary gear 50 includes a tooth row 51 that meshes with the sun gear 40 (tooth row 41), a fitting hole 52 that is fitted on the shaft portion 31 of the planetary cam member 30, and a fitting. A coupling key (not shown) or the like is provided that is fitted into the hole 52 and the shaft portion 31 and coupled so as to rotate and rotate together.
The three planetary gears 50 are respectively fitted and fixed to the shaft portion 31 to rotate integrally with the planetary cam member 30 and are arranged at regular intervals (120 degree intervals) around the rotation center line S1 as a whole. It becomes a state.

ハウジング６０は、図１、図２、図４に示すように、スプロケット１０と対向して組み付けられることで、遊星カム部材３０、太陽ギア４０、遊星ギア５０を全て覆うように形成され、回転中心線Ｓ１上に太陽ギア４０を回動自在に支持する軸受け６１、太陽ギア４０の貫通孔４２ａ及び連結部４３を露出させる開口部６２、遊星カム部材３０の軸部３１の他端を自転可能に支持する３つの軸受け６３、ボルトｂｔの頭部を座ぐり面に当接させてスプロケット１０のネジ孔１５に捩じ込むための３つの座ぐり貫通孔６４等を備えている。
このように、ハウジング６０を設けたことにより、スプロケット１０、フォロワホルダ２０、３つの遊星カム部材３０及び遊星ギア５０、太陽ギア４０、ハウジング６０を予め組み付けることで、本体モジュールＢＭとして取り扱うことができ、又、ハウジング６０に開口部６２を設けたことにより、ハウジング６０の外側から工具を通してボルトＢＴを捩じ込み又は緩めることで、本体モジュールＢＭをカムシャフトＣＳに対して容易に着脱することができ、取り扱い性及び組付け性を向上させることができる。 As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the housing 60 is formed so as to cover all of the planetary cam member 30, the sun gear 40, and the planetary gear 50 by being assembled so as to face the sprocket 10. A bearing 61 that rotatably supports the sun gear 40 on the line S1, an opening 62 that exposes the through hole 42a and the connecting portion 43 of the sun gear 40, and the other end of the shaft portion 31 of the planetary cam member 30 can rotate. Three bearings 63 to be supported, and three counterbore through holes 64 for bringing the heads of the bolts bt into contact with the counterbore surfaces and screwing into the screw holes 15 of the sprocket 10 are provided.
Thus, by providing the housing 60, the sprocket 10, the follower holder 20, the three planetary cam members 30 and the planetary gear 50, the sun gear 40, and the housing 60 can be handled in advance as the main body module BM. Further, by providing the opening 62 in the housing 60, the main body module BM can be easily attached to and detached from the camshaft CS by screwing or loosening the bolt BT through the tool from the outside of the housing 60. , Handling and assembly can be improved.

上記構成をなす装置の組付け手順について説明する。
先ず、カムシャフトＣＳの円筒部ＣＳ２にスプロケット１０を回動自在に嵌め込む。
続いて、ダボ穴２３に位置決めピンＣＳ５を挿入させるようにして、フォロワホルダ２０をカムシャフトＣＳの嵌合凹部ＣＳ４に嵌め込み、その外側からボルトＢＴを捩じ込んで、フォロワホルダ２０をカムシャフトＣＳと一体的に回転するように固定する。
続いて、３つのフォロワ２５がそれぞれ対応する位相変更カム３２に挿入されるようにして、３つの遊星カム部材３０をスプロケット１０（の軸受カラー１４）に自転可能に取り付ける。
続いて、３つの遊星ギア５０を、それぞれ、対応する遊星カム部材３０の軸部３１に嵌め込んで一体的に自転するように連結する。
続いて、軸受け６１及び軸受け６３並びに太陽ギア４０を予め組み込んだハウジング６０を、回転中心線Ｓ１方向の外側から近づけて、３つの回転軸３１の他端をそれぞれ対応する軸受け６３に嵌め込むと同時に、太陽ギア４０を３つの遊星ギア５０に噛合させ、３つのボルトｂｔを捩じ込んで、ハウジング６０をスプロケット１０に連結固定する。
これにより、バルブタイミング変更装置の本体モジュールＢＭが、カムシャフトＣＳに組み付けられた状態となり、一方、ハウジング６０の開口部６２から露出する太陽ギア４０の貫通孔４２ａを通して、外部から工具を挿入し、ボルトＢＴを緩めることで、本体モジュールＢＭをカムシャフトＣＳから取り外すことができる。
このように、従来に比べて部品点数が少なく、構造が簡素化されているため、組付けの容易化、装置の低コスト化、装置全体の小型化等を達成することができる。 A procedure for assembling the apparatus having the above configuration will be described.
First, the sprocket 10 is rotatably fitted in the cylindrical portion CS2 of the camshaft CS.
Subsequently, the follower holder 20 is fitted into the fitting recess CS4 of the camshaft CS so that the positioning pin CS5 is inserted into the dowel hole 23, and the bolt BT is screwed in from the outside, so that the follower holder 20 is inserted into the camshaft CS. And fixed to rotate together.
Subsequently, the three planetary cam members 30 are rotatably attached to the sprocket 10 (the bearing collar 14 thereof) so that the three followers 25 are inserted into the corresponding phase change cams 32 respectively.
Subsequently, the three planetary gears 50 are respectively connected to the shaft portions 31 of the corresponding planetary cam members 30 so as to rotate integrally.
Subsequently, the housing 60 in which the bearing 61, the bearing 63, and the sun gear 40 are incorporated in advance is brought close to the outside in the direction of the rotation center line S1, and the other ends of the three rotating shafts 31 are fitted into the corresponding bearings 63 at the same time. Then, the sun gear 40 is engaged with the three planetary gears 50, and the three bolts bt are screwed to connect and fix the housing 60 to the sprocket 10.
Thereby, the main body module BM of the valve timing changing device is in a state assembled to the camshaft CS, while a tool is inserted from the outside through the through hole 42a of the sun gear 40 exposed from the opening 62 of the housing 60, The main body module BM can be removed from the camshaft CS by loosening the bolt BT.
As described above, since the number of parts is smaller than that of the prior art and the structure is simplified, it is possible to achieve easy assembly, cost reduction of the apparatus, miniaturization of the entire apparatus, and the like.

一方、予め組み立てた本体モジュールＢＭをカムシャフトＣＳに組み付ける場合は、先ず、スプロケット１０、フォロワホルダ２０、遊星カム部材３０、太陽ギア４０、遊星ギア５０、ハウジング６０、ボルトＢＴを予め組付けて本体モジュールＢＭを作製する。
そして、本体モジュールＢＭをカムシャフトＣＳに近づけて、スプロケット１０（の嵌合孔１２）を円筒部ＣＳ２に嵌め込みかつフォロワホルダ２０を嵌合孔部ＣＳ３に嵌め込み、ハウジング６０の外側から開口部６２及び貫通孔４２ａを通して工具を挿入し、ボルトＢＴをネジ穴ＣＳ４に捩じ込むことで、本体モジュールＢＭをカムシャフトＣＳに取り付けることができる。
このように、予め組み立てられたモジュールとして用いることができるため、取り扱い性及び組付け性を向上させることができる。
尚、モータモジュールＭＭは、エンジンのチェーンカバー等に取り付けられて、電動モータ８０の駆動軸８１が太陽ギア４０の連結部４３に連結される。これにより、電動モータ８０の回転駆動力が太陽ギア４０に伝達される。 On the other hand, when the pre-assembled main body module BM is assembled to the camshaft CS, first, the sprocket 10, the follower holder 20, the planetary cam member 30, the sun gear 40, the planetary gear 50, the housing 60, and the bolt BT are assembled in advance. A module BM is produced.
Then, the main body module BM is brought close to the camshaft CS, the sprocket 10 (the fitting hole 12 thereof) is fitted into the cylindrical portion CS2, and the follower holder 20 is fitted into the fitting hole CS3. The body module BM can be attached to the camshaft CS by inserting a tool through the through hole 42a and screwing the bolt BT into the screw hole CS4.
Thus, since it can be used as a pre-assembled module, handling and assembling can be improved.
The motor module MM is attached to an engine chain cover or the like, and the drive shaft 81 of the electric motor 80 is connected to the connecting portion 43 of the sun gear 40. Thereby, the rotational driving force of the electric motor 80 is transmitted to the sun gear 40.

次に、このバルブタイミング変更装置の動作について、図６ないし図８を参照しつつ説明する。尚、図６は回転位相が最遅角位置にある状態、図７は回転位相が中間位置にある状態、図８は回転位相が最進角位置にある状態、をそれぞれ示すものである。
先ず、図６に示す状態において、電動モータ８０により、太陽ギア４０がスプロケット１０と同期して時計回りに回転させられると、遊星ギア５０（遊星カム部材３０）は自転せずにスプロケット１０と一緒に時計回りに回転（回転中心線Ｓ１回りに公転）し、スプロケット１０とフォロワホルダ２０（及びカムシャフトＣＳ）との回転位相が、最遅角位置に固定される。 Next, the operation of this valve timing changing device will be described with reference to FIGS. 6 shows a state where the rotational phase is at the most retarded position, FIG. 7 shows a state where the rotational phase is at the intermediate position, and FIG. 8 shows a state where the rotational phase is at the most advanced position.
First, in the state shown in FIG. 6, when the sun gear 40 is rotated clockwise in synchronism with the sprocket 10 by the electric motor 80, the planetary gear 50 (planet cam member 30) does not rotate and moves together with the sprocket 10. And the rotation phase of the sprocket 10 and the follower holder 20 (and the camshaft CS) is fixed at the most retarded position.

次に、電動モータ８０により、太陽ギア４０がスプロケット１０よりも遅く時計回り（同一方向）に回転させられると、遊星ギア５０（遊星カム部材３０）が時計回りに自転して、位相変更カム３２がフォロワ２５に位相変更のカム作用を及ぼし、フォロワホルダ２０（カムシャフトＣＳ）を、図７に示す中間位置に進角させ、又、さらに図８に示す最進角位置に進角させる。 Next, when the sun gear 40 is rotated clockwise (in the same direction) slower than the sprocket 10 by the electric motor 80, the planetary gear 50 (planet cam member 30) rotates in the clockwise direction, and the phase change cam 32 is rotated. Exerts a cam action for changing the phase on the follower 25, and the follower holder 20 (camshaft CS) is advanced to the intermediate position shown in FIG. 7 and further advanced to the most advanced position shown in FIG.

一方、図８に示す状態において、電動モータ８０により、太陽ギア４０がスプロケット１０よりも速く時計回り（同一方向）に回転させられると、遊星ギア５０（遊星カム部材３０）が反時回りに自転して、位相変更カム３２がフォロワ２５に位相変更のカム作用を及ぼし、フォロワホルダ２０（カムシャフトＣＳ）を、図７に示す中間位置に遅角させ、又、さらに図６に示す最遅角位置に遅角させる。 On the other hand, in the state shown in FIG. 8, when the sun gear 40 is rotated clockwise (in the same direction) faster than the sprocket 10 by the electric motor 80, the planetary gear 50 (planetary cam member 30) rotates counterclockwise. Then, the phase change cam 32 exerts a phase change cam action on the follower 25 to retard the follower holder 20 (camshaft CS) to the intermediate position shown in FIG. 7, and further to the most retarded angle shown in FIG. Retard to position.

このように、スプロケット１０（すなわち、クランクシャフト）とフォロワホルダ２０（すなわち、カムシャフト）との相対的な回転位相を進角側又は遅角側の所望の位相に調整する際に、位相変更カム３２の自転軸線Ｓ２回りの回転（自転）角度（カム作用角度）が略３００度であるのに対して、フォロワホルダ２０（フォロワ２５）の回転中心線Ｓ１回りの回転角度が略３０度であるため、１０倍の高減速比が設定され、回転位相を高精度に微調整することができる。 Thus, when adjusting the relative rotational phase of the sprocket 10 (ie, the crankshaft) and the follower holder 20 (ie, the camshaft) to a desired phase on the advance side or the retard side, the phase change cam While the rotation (spinning) angle (cam action angle) of 32 around the rotation axis S2 is approximately 300 degrees, the rotation angle around the rotation center line S1 of the follower holder 20 (follower 25) is approximately 30 degrees. Therefore, a high reduction ratio of 10 times is set, and the rotational phase can be finely adjusted with high accuracy.

上記最遅角位置〜最進角位置の途中の回転位相に固定する場合は、仮にカムシャフトＣＳ（すなわち、フォロワホルダ２０及びフォロワ２５）に対して遅角側への負荷トルクが作用する場合であっても、位相変更カム３２とフォロワ２５との摩擦力により、位相変更カム３２がフォロワ２５を自動的にロックして、スプロケット１０とフォロワホルダ２０（及びカムシャフトＣＳ）との回転位相を所定位置に固定することができる。
したがって、電動モータ８０により相対回転を規制する（回転位相を所定位置に維持する）負荷を軽減することができ又は負荷を及ぼす必要がなく、電動モータ８０を小型化することができる。 When the rotation phase is fixed in the middle of the most retarded angle position to the most advanced angle position, a load torque on the retard angle side acts on the camshaft CS (that is, the follower holder 20 and the follower 25). Even so, the phase change cam 32 automatically locks the follower 25 by the frictional force between the phase change cam 32 and the follower 25, and the rotational phase between the sprocket 10 and the follower holder 20 (and the camshaft CS) is predetermined. Can be fixed in position.
Therefore, it is possible to reduce the load that restricts the relative rotation by the electric motor 80 (maintains the rotation phase at a predetermined position), or it is not necessary to apply the load, and the electric motor 80 can be downsized.

上記実施形態においては、複数の遊星カム部材、複数のフォロワ、複数の遊星ギアとして、３つの遊星カム部材３０、３つのフォロワ２５、３つの遊星ギア５０を示したが、これに限定されるものではなく、２つ又は４つ以上を採用してもよい。
また、複数の遊星カム部材３０を同期して自転させ又は自転を停止させる駆動機構として、太陽ギア４０、３つの遊星ギア５０、太陽ギア４０を回転駆動する電動モータ８０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、駆動力を確実に伝達できるものであれば、ギア機構以外の駆動機構、例えばトラクション力を用いるトラクション機構、あるいは、その他の駆動機構を採用してもよい。 In the above embodiment, three planetary cam members 30, three followers 25, and three planetary gears 50 are shown as a plurality of planetary cam members, a plurality of followers, and a plurality of planetary gears. However, the present invention is not limited to this. Instead, two or four or more may be employed.
Moreover, the case where the electric motor 80 which rotationally drives the sun gear 40, the three planetary gears 50, and the sun gear 40 was employ | adopted as a drive mechanism which synchronizes the several planetary cam member 30 or stops rotation is shown. However, the present invention is not limited to this, and a driving mechanism other than a gear mechanism, for example, a traction mechanism using a traction force, or other driving mechanism may be adopted as long as the driving force can be reliably transmitted. .

上記実施形態においては、遊星カム部材３０の位相変更カム３２として、貫通して形成された溝カムを示したが、これに限定されるものではなく、貫通せずにフォロワ２５を挿入させて内接させることができる底付きの溝カムを採用してもよい。
上記実施形態においては、遊星カム部材３０と遊星ギア５０を別体に形成し、その後一体的に回転（自転）するように組み付ける構成を示したが、これに限定されるものではなく、位相変更カム３２及び歯列３１の成型が可能であれば、両者を一体的に形成したものを採用してもよい。 In the above-described embodiment, the groove cam formed so as to penetrate is shown as the phase change cam 32 of the planetary cam member 30. However, the present invention is not limited to this, and the follower 25 is inserted without being penetrated. You may employ | adopt the grooved cam with the bottom which can be made to contact.
In the above-described embodiment, the configuration in which the planetary cam member 30 and the planetary gear 50 are formed separately and then assembled so as to rotate (rotate) integrally is shown. As long as the cam 32 and the tooth row 31 can be molded, one in which both are integrally formed may be employed.

上記実施形態においては、駆動回転体として、歯列１１を有するスプロケット１０を示したが、これに限定されるものではなく、クランクシャフトの回転駆動力を伝達する手段がその他の構造をなすもの（例えば、タイミングベルト等）であれば、その構造に合ったもの（歯付きプーリ等）を採用することができる。
上記実施形態においては、従動回転体として、フォロワ２５を一体的に設けたフォロワホルダ２０を示したが、これに限定されるものではなく、カムシャフトＣＳに予め一体的に形成されたフォロワホルダを採用し、このフォロワホルダに対してフォロワを後付する構成を採用してもよい。 In the above-described embodiment, the sprocket 10 having the tooth row 11 is shown as the drive rotating body. However, the present invention is not limited to this, and the means for transmitting the rotational driving force of the crankshaft has another structure ( For example, if it is a timing belt etc., the thing (tooth pulley etc.) suitable for the structure is employable.
In the above-described embodiment, the follower holder 20 integrally provided with the follower 25 is shown as the follower rotating body. However, the follower holder 20 is not limited to this, and a follower holder formed integrally with the camshaft CS in advance is used. A configuration may be adopted in which a follower is retrofitted to the follower holder.

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、低コスト化、装置全体の小型化等を達成しつつ、回転位相を微調整することができ、又、回転位相を所定位置に維持する際に駆動源等の負荷を軽減でき又は負荷を必要とせずに確実にロックすることができるため、自動車等に搭載された内燃式のエンジンに適用できるのは勿論のこと、二輪車等に搭載された小型のエンジン等においても有用である。 As described above, the valve timing changing device of the present invention can finely adjust the rotation phase while achieving simplification of the structure, reduction in the number of parts, cost reduction, downsizing of the entire device, etc. Further, when the rotational phase is maintained at a predetermined position, the load of the drive source or the like can be reduced, or the load can be surely locked without the need for a load, so that it can be applied to an internal combustion engine mounted on an automobile or the like. Needless to say, it is also useful for a small engine mounted on a motorcycle or the like.

ＣＳカムシャフト
Ｓ１回転中心線
ＢＭ本体モジュール
ＭＭモータモジュール
ＢＴ，ｂｔボルト
１０スプロケット（駆動回転体）
１１歯列
１２嵌合孔部
１３端面部
１４軸受カラー
１５ネジ穴
２０フォロワホルダ（従動回転体）
２１有底円筒部
２２円孔
２３ダボ穴
２４鍔部
２５フォロワ（位相変更機構）
３０遊星カム部材（位相変更機構）
３１軸部
Ｓ２自転中心線
３２位相変更カム
Ｐ１内接点
Ｈ法線
Ｌ１内接点及び自転中心線を通る第１直線
Ｌ２回転中心線及び自転中心線を通る第２直線
α 第１直線と法線とのなす角度（圧力角）
β１第２直線に対する第１直線の傾斜角度
β２第２直線に対する法線の傾斜角度
４０太陽ギア（駆動機構、位相変更機構）
４１歯列
４２円筒部
４２ａ貫通孔
４３連結部
５０遊星ギア（駆動機構、位相変更機構）
５１歯列
５２嵌合孔
６０ハウジング
６１軸受け
６２開口部
６３軸受け
６４座ぐり貫通孔
７０外部ケース
７１ネジ孔
８０電動モータ（駆動機構、位相変更機構）
８１駆動軸
９０制御基板
CS camshaft S1 rotation center line BM body module MM motor module BT, bt bolt 10 sprocket (drive rotor)
11 Tooth row 12 Fitting hole 13 End surface 14 Bearing collar 15 Screw hole 20 Follower holder (driven rotor)
21 bottomed cylindrical part 22 circular hole 23 dowel hole 24 collar part 25 follower (phase change mechanism)
30 Planetary cam member (phase change mechanism)
31 Shaft S2 Rotation center line 32 Phase change cam P1 Inner contact H Normal line L1 First straight line L2 passing through the inner contact point and the rotation center line Second straight line α passing through the rotation center line and the rotation center line First straight line and normal line Angle (pressure angle)
β1 Tilt angle of the first straight line with respect to the second straight line β2 Tilt angle of the normal with respect to the second straight line 40 Sun gear (drive mechanism, phase change mechanism)
41 Tooth row 42 Cylindrical part 42a Through hole 43 Connecting part 50 Planetary gear (drive mechanism, phase change mechanism)
51 tooth row 52 fitting hole 60 housing 61 bearing 62 opening 63 bearing 64 counterbore through hole 70 outer case 71 screw hole 80 electric motor (drive mechanism, phase change mechanism)
81 Drive shaft 90 Control board

Claims

クランクシャフトの回転に連動してカムシャフトの回転中心線上で回転する駆動回転体と、前記駆動回転体に対して前記回転中心線上で相対的に回転可能でかつカムシャフトと一体的に回転する従動回転体と、エンジンの運転状態に応じて前記駆動回転体と前記従動回転体との相対的な回転位相を変更すると共に所定位置に維持する位相変更機構と、を備えたバルブタイミング変更装置であって、
前記位相変更機構は、前記回転中心線周りに配列して前記従動回転体に設けられた複数のフォロワと、前記回転中心線周りに配列して前記駆動回転体に自転可能に保持されると共に前記回転位相を変更させるカム作用を前記フォロワに及ぼす位相変更カムをそれぞれ有する複数の遊星カム部材と、前記複数の遊星カム部材を同期して自転及び停止させる駆動機構を含み、
前記位相変更カムは、前記フォロワを内接させると共に前記遊星カム部材の自転中心線からの距離が遅角側から進角側に向けて徐々に短くなる渦巻状をなす溝カムに形成されている、
ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。 A drive rotator that rotates on the rotation center line of the camshaft in conjunction with the rotation of the crankshaft, and a driven that can rotate relative to the drive rotator on the rotation centerline and rotate integrally with the camshaft. A valve timing change device comprising: a rotator; and a phase change mechanism that changes a relative rotation phase between the drive rotator and the driven rotator according to an operating state of the engine and maintains the rotation position at a predetermined position. And
The phase changing mechanism includes a plurality of followers arranged around the rotation center line and provided on the driven rotator, and arranged around the rotation center line and held rotatably on the drive rotator. seen including a plurality of planetary cam member having a phase change cam on a cam action to change the rotational phase to the follower, respectively, the drive mechanism for rotation and stop in synchronism with the plurality of planetary cam member,
The phase change cam is formed in a spiral groove cam that inscribes the follower and the distance from the rotation center line of the planetary cam member gradually decreases from the retard side toward the advance side. ,
A valve timing changing device characterized by that.

前記位相変更カムは、前記フォロワの内接点及び前記自転中心線を通る第１直線と前記内接点における法線とのなす角度が一定になるように、かつ、前記回転中心線及び自転中心線を通る第２直線に対する前記法線の傾斜角度が前記第１直線の傾斜角度よりも小さくなるように形成されている、
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。 The phase change cam is configured such that an angle formed between a first straight line passing through the inner contact of the follower and the rotation center line and a normal line at the inner contact is constant, and the rotation center line and the rotation center line are An inclination angle of the normal line with respect to the second straight line passing is smaller than an inclination angle of the first straight line;
The valve timing changing device according to claim 1 .

前記位相変更カムは、前記フォロワの内接点における前記第１直線と前記法線とがなす圧力角をα、前記内接点における摩擦係数をμとするとき、０＜α＜（ｔａｎ^−１μ）なる関係式を満足するように形成されている、
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。 The phase change cam is expressed as 0 <α <(tan ⁻¹ μ), where α is a pressure angle formed by the first straight line and the normal line at the inner contact of the follower, and μ is a friction coefficient at the inner contact. Formed to satisfy the relational expression
The valve timing changing device according to claim 2 , wherein:

前記駆動機構は、前記回転中心線上において回動自在に配置された太陽ギアと、前記太陽ギアに噛合すると共に前記遊星カム部材と一体的に自転するように前記回転中心線周りに配列された複数の遊星ギアと、前記太陽ギアを回転駆動する電動モータを含む、
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。 The drive mechanism includes a sun gear rotatably disposed on the rotation center line, and a plurality of gears arranged around the rotation center line so as to mesh with the sun gear and rotate integrally with the planetary cam member. A planetary gear and an electric motor that rotationally drives the sun gear,
The valve timing changing device according to claim 1 .

前記従動回転体は、前記カムシャフトに対して着脱自在に固定され、
前記太陽ギアは、前記電動モータの駆動軸を着脱自在に連結する連結部と、前記従動回転体を前記カムシャフトに固定するボルトを締結するための工具を通す貫通孔を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載のバルブタイミング変更装置。 The driven rotating body is detachably fixed to the camshaft,
The sun gear has a connecting portion for detachably connecting a drive shaft of the electric motor, and a through hole for passing a tool for fastening a bolt for fixing the driven rotating body to the camshaft.
The valve timing changing device according to claim 4 , wherein:

前記太陽ギアを回動自在にかつ前記遊星カム部材を自転自在に支持すると共に前記駆動回転体に着脱自在に固定されるハウジングを含み、
前記ハウジングは、前記太陽ギアの貫通孔及び連結部を露出させる開口部を有する、
ことを特徴とする請求項５に記載のバルブタイミング変更装置。 A housing that rotatably supports the sun gear and rotatably supports the planetary cam member and that is detachably fixed to the drive rotating body;
The housing has an opening that exposes the through hole and the connecting portion of the sun gear.
The valve timing changing device according to claim 5 , wherein