エンジンのバルブ制御装置
【課題】位相角を決定した後は、電力を消費することなく、位相角を決定した位相角に保持すること。
【解決手段】クランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部１０に対し相対回動可能に配置されて、カムシャフトに連結された内筒部１２外周に、中間部材１４を移動自在に配置し、ソレノイド７４またはソレノイド７６の通電に伴って、中間部材１４が軸方向に移動する過程では、中間部材１４の移動に伴う軸方向変位に応答して、ボール４６、４８が互いに逆方向に移動し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が可変に調整され、ソレノイド７４、７６の非通電に伴って、中間部材１４が進角または遅角位置にセットされた後は、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力に対して、ボール４６、４８の移動が停止されて、セルフロック状態となる。
【解決手段】クランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部１０に対し相対回動可能に配置されて、カムシャフトに連結された内筒部１２外周に、中間部材１４を移動自在に配置し、ソレノイド７４またはソレノイド７６の通電に伴って、中間部材１４が軸方向に移動する過程では、中間部材１４の移動に伴う軸方向変位に応答して、ボール４６、４８が互いに逆方向に移動し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が可変に調整され、ソレノイド７４、７６の非通電に伴って、中間部材１４が進角または遅角位置にセットされた後は、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力に対して、ボール４６、４８の移動が停止されて、セルフロック状態となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフトの回転位相を変化させて、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを制御するエンジンのバルブ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを制御するための装置としては、例えば、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達されるスプロケットと動弁機構を構成するカムシャフトが一体となって回動するように構成されて、スプロケットとカムシャフトとは同期して回転するが、電磁ブレーキ手段により回転ドラムに制動力が作用すると、回転ドラムにはスプロケットに対する回転遅れが生じ、この回転ドラムの回転遅れに連係して、スプロケットに対するカムシャフトの位相が変わる位相可変装置が提案されている（特許文献１参照）。この位相可変装置では、クラッチケースの摩擦材と回転ドラム間の相対摺動部には、カムシャフト内に設けたオイル通路、クラッチケースの半径方向内側に設けたオイル溜まりおよびクラッチケースの内周壁前縁部に設けたオイル導入用の切り欠きを介してエンジンオイルが導入される構造を採用しているので、摩擦材と回転ドラムの相対摺動面を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７１８１４号公報（第４頁から第６頁、図１〜図４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている位相可変装置では、スプロケット本体に対するカムシャフトの位相を変化させるに際して、位相角の初期位置以外では、ねじりコイルばね（リターンスプリング）の弾性力に抗して、電磁クラッチの駆動によって回転ドラムに制動力を作用させなければならず、位相角可変時および位相角を可変にした後（位相角を決定した後）も、電磁クラッチの駆動に伴う電力が常時消費される。しかも、回転ドラムに作用する制動力に応じて中間部材をカムシャフトの軸方向に沿って移動させるために、中間部材にヘリカルスプラインを形成し、スプロケット本体には、中間部材のヘリカルスプラインと噛み合うヘリカルスプラインを形成し、内筒部には、中間部材のヘリカルスプラインと噛み合うヘリカルスプラインを形成し、中間部材の軸方向の移動距離を位相角に変換する位相角変換機構を採用しているので、位相角変換機構が複雑となり、コストアップとなる。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、位相角を決定した後は、電力を消費することなく、位相角を決定した位相角に保持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、請求項１に係るエンジンのバルブ制御装置においては、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部と、前記外筒部内周側に相対回転可能に配置されて、前記エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフトに同軸上に連結された内筒部と、前記内筒部外周に前記内筒部の軸方向に沿って移動自在に配置された中間部材と、前記エンジンの運転状態に応じて前記中間部材の前記軸方向における位置を制御する位置制御機構と、前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて前記外筒部と前記カムシャフト間の位相を可変に調整する位相調整機構とを備え、前記位相調整機構は、前記外筒部の内周にその軸心と交差する方向に形成され、且つ互いに平行に形成された第１のリード溝群と、前記内筒部の外周のうち前記第１のリード溝群を臨む領域にその軸心と交差し、且つ前記第１のリード溝群と逆方向に形成され、且つ互いに平行に形成された第２のリード溝群と、前記第１のリード溝群と前記第２のリード溝群を摺動路または転動路として、前記摺動路または転動路に摺動または転動自在に挿入された複数の摺動体または転動体と、前記中間部材のうち前記摺動路または転動路との対向面に形成されたガイド溝に摺動または転動自在に挿入されたピースとを含み、前記複数の摺動体または転動体は、前記中間部材に摺動または転動自在に固定され、前記ピースは、弾性力を受けて前記中間部材から離れる方向に付勢され、前記弾性力に伴う移動が前記外筒部または前記内筒部との当接により規制されており、前記ピースと前記ガイド溝との交差角は、０度を超えて摩擦角以下に設定されてなり、かつ前記外筒部または前記カムシャフトからのトルク入力に対して、前記トルクの伝達を阻止し、前記中間部材からの軸方向変位に応答して、前記軸方向変位を周方向変位に変換し、前記周方向変位を前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて大きさの異なる変位であって、互いに逆方向の変位として前記外筒部と前記内筒部に付与してなる構成とした。
【０００７】
（作用）位相調整機構は、外筒部とカムシャフト間の位相を可変に調整するときにのみ、中間部材からの軸方向変位に応答して、この軸方向変位を周方向変位に変換し、この周方向変位を中間部材の軸方向における位置に応じて大きさの異なる変位であって、互いに逆方向の変位として外筒部と内筒部に付与し、それ以外のとき、すなわち、外筒部とカムシャフト間の位相が決定された後は、外筒部またはカムシャフトからのトルク入力に対して、このトルクの伝達を阻止するので、外筒部とカムシャフト間の位相が決定された後は、外筒部またはカムシャフトからトルクが入力されても、電力を消費することなく、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができ、消費電力を低減することができる。
【０００８】
また、中間部材からの軸方向変位が位相調整機構に作用した場合、ピースには弾性力のみが作用するので、ピースがガイド溝に沿ってスライドし、中間部材は内筒部の軸方向に沿って移動し、中間部材と摺動体または転動体の移動に伴って、外筒部と内筒部に対して、中間部材の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位であって、互いに逆方向の周方向変位が付与され、外筒部と内筒部は、摺動体または転動体に対して、互いに逆方向に回転し、外筒部とカムシャフト間の位相が進角側または遅角側に調整される。中間部材が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部とカムシャフト間の位相角が決定された状態にあるときに、外筒部またはカムシャフトからのトルク入力として、外筒部と内筒部間にトルクが作用し、進角または遅角方向にトルクが掛かった場合、ピースは、摩擦力のため、中間部材のガイド溝の中でロックされ、その移動が阻止される。このとき、外筒部と内筒部は、中間部材に対して相対的に動けないので、外筒部と内筒部間にトルクが作用しても、作動せず、自己保持状態（セルフロック状態）となり、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができる。
【０００９】
請求項２に係るエンジンのバルブ制御装置においては、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部と、前記外筒部の内周側に相対回転可能に配置されて、前記エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフトに同軸上に連結された内筒部と、前記内筒部の外周に前記内筒部の軸方向に沿って移動自在に配置された中間部材と、前記エンジンの運転状態に応じて前記中間部材の前記軸方向における位置を制御する位置制御機構と、前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて前記外筒部と前記カムシャフト間の位相を可変に調整する位相調整機構とを備え、前記位相調整機構は、前記外筒部と前記内筒部との間に互いに直列に挿入されたピースとスプリングを備え、前記中間部材と前記外筒部または前記内筒部は互いにヘリカルスプラインで噛合され、前記ピースは、前記中間部材に形成されたガイド溝内に摺動自在に挿入され、前記ガイド溝内に装着されたスプリングから弾性力を受けて中間部材から離れる方向に付勢され、前記スプリングの弾性力に伴う移動が前記外筒部または前記内筒部との当接により規制され、前記ピースとガイド溝との交差角は、０度を超えて摩擦角以下に設定されてなり、かつ前記外筒部または前記カムシャフトからのトルク入力に対して、前記トルクの伝達を阻止し、前記中間部材からの軸方向変位に応答して、前記軸方向変位を周方向変位に変換し、前記周方向変位を前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて大きさの異なる変位であって、互いに逆方向の変位として前記外筒部と前記内筒部に付与してなる構成とした。
【００１０】
（作用）中間部材からの軸方向変位が位相調整機構に作用した場合、ピースには弾性力のみが作用するので、ピースがガイド溝に沿ってスライドし、中間部材は外筒部または内筒部と噛み合いながら内筒部の軸方向に沿って移動し、中間部材と転動体の移動に伴って、外筒部と内筒部に対して、中間部材の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位であって、互いに逆方向の周方向変位が付与され、外筒部と内筒部は、中間部材に対して、互いに逆方向に回転し、外筒部とカムシャフト間の位相が進角側または遅角側に調整される。中間部材が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部とカムシャフト間の位相角が決定された状態にあるときに、外筒部またはカムシャフトからのトルク入力として、外筒部と内筒部間にトルクが作用し、進角または遅角方向にトルクが掛かった場合、ピースは、摩擦力のため、中間部材のガイド溝の中でロックされ、その移動が阻止される。このとき、外筒部と内筒部は、中間部材に対して相対的に動けないので、外筒部と内筒部間にトルクが作用しても、作動せず、自己保持状態（セルフロック状態）となり、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができる。
【００１１】
請求項３に係るエンジンのバルブ制御装置においては、請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置において、前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記各回転ドラムの内周側にはその周方向に沿ってスライド用ランプがそれぞれ形成され、前記各スライド用ランプは、前記中間部材の外周側にその周方向に沿って形成された一対の位置決め用ランプの一方にそれぞれ係合してなる構成とした。
【００１２】
（作用）進角制御するに際して、各回転ドラムが中間部材とともに回転しているときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、一方の回転ドラムに制動力を付与して一方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は他方の回転ドラムとともに回転する。このとき、中間部材は、位置決め用ランプが回転ドラムのスライド用ランプに沿って移動するので、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフト側に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態とすると、一方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の進角位置に位置決めされる。一方、中間部材が進角位置にあるときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、他方の回転ドラムに制動力を付与して他方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は一方の回転ドラムとともに回転する。このとき、中間部材は、位置決め用ランプが回転ドラムのスライド用ランプに沿って移動するので、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフトから離れる方向に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態にすると、他方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の遅角位置に位置決めされる。すなわち、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
【００１３】
請求項４に係るエンジンのバルブ制御装置においては、請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置において、前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記中間部材のフランジ部が前記一方の回転ドラムと前記他方の回転ドラムとの間に挿入され、前記各回転ドラムのうち前記中間部材のフランジ部との対向面には、前記中間部材を前記内筒部の軸方向に沿ってガイドするための正リードまたは逆リードのねじ部が形成され、前記中間部材のフランジ部には正リードまたは逆リードのねじ部が形成され、前記正リードのねじ部同士または前記逆リードのねじ部同士が互いには噛み合い状態を維持してなる構成とした。
【００１４】
（作用）進角制御するに際して、各回転ドラムが中間部材とともに回転しているときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、一方の回転ドラムに制動力を付与して一方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は他方の回転ドラムとともに回転する。このとき、一方の回転ドラムのねじ部、例えば、正リードのねじ部と、フランジ部の正リードのねじ部との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、一方の回転ドラムは減速した状態にある。この結果、中間部材は、相対的に、一方の回転ドラムの正リードのねじ部とフランジ部の正リードのねじ部との噛み合いにより、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフト方向に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態とすると、一方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の進角位置に位置決めされる。
【００１５】
一方、中間部材が進角位置にあるときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、他方の回転ドラムに制動力を付与して他方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は一方の回転ドラムとともに回転する。このとき、他方の回転ドラムのねじ部、例えば、逆リードのねじ部と、フランジ部の逆リードのねじ部との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、他方の回転ドラムは減速した状態にある。この結果、中間部材は、相対的に、他方の回転ドラムの逆リードのねじ部とフランジ部の逆リードのねじ部との噛み合いにより、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフトから離れる方向に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態にすると、他方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の遅角位置に位置決めされる。すなわち、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
【００１６】
請求項５に係るエンジンのバルブ制御装置においては、請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置において、前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記中間部材のフランジ部が前記一方の回転ドラムと前記他方の回転ドラムとの間に挿入され、前記各回転ドラムのうち前記中間部材のフランジ部との対向面には、前記中間部材を前記内筒部の軸方向に沿ってガイドするための正リードまたは逆リードの溝が形成され、前記中間部材のフランジ部には前記正リードまたは逆リードの溝を摺動路または転動路とする摺動体または転動体が摺動または転動自在に固定されてなる構成とした。
【００１７】
（作用）進角制御するに際して、各回転ドラムが中間部材とともに回転しているときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、一方の回転ドラムに制動力を付与して一方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は他方の回転ドラムとともに回転する。このとき、摺動体または転動体と溝、例えば、正リードの溝との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、一方の回転ドラムは減速した状態にある。この結果、中間部材は、摺動体または転動体が、一方の回転ドラムの正リードの溝に沿って摺動または転動することにより、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフト方向に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態とすると、一方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の進角位置に位置決めされる。
【００１８】
一方、中間部材が進角位置にあるときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、他方の回転ドラムに制動力を付与して他方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は一方の回転ドラムとともに回転する。このとき、摺動体または転動体と逆リードの溝との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、他方の回転ドラムは減速した状態にある。この結果、中間部材は、相対的に、摺動体または転動体が、他方の回転ドラムの逆リードの溝に沿って摺動または転動することにより、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフトから離れる方向に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態にすると、他方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の遅角位置に位置決めされる。すなわち、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係るエンジンのバルブ制御装置によれば、外筒部とカムシャフト間の位相が決定された後は、外筒部またはカムシャフトからトルクが入力されても、電力を消費することなく、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができ、消費電力を低減することができる。また、中間部材からのトルク入力に応答して、外筒部とカムシャフト間の位相を可変に調整し、外筒部とカムシャフト間の位相角が決定されたときには、外筒部またはカムシャフトからのトルク入力に対して、自己保持状態となって、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができる。
【００２０】
請求項２に係るエンジンのバルブ制御装置によれば、中間部材からのトルク入力に応答して、外筒部とカムシャフト間の位相を可変に調整し、外筒部とカムシャフト間の位相角が決定されたときには、外筒部またはカムシャフトからのトルク入力に対して、自己保持状態となって、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができる。
【００２１】
請求項３に係るエンジンのバルブ制御装置によれば、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
【００２２】
請求項４に係るエンジンのバルブ制御装置によれば、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
請求項５に係るエンジンのバルブ制御装置によれば、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の正面図である。
【図３】外筒部の背面図である。
【図４】外筒部の断面図である。
【図５】外筒部内周側の展開図である。
【図６】内筒部の斜視図である。
【図７】内筒部の断面図である。
【図８】内筒部の背面図である。
【図９】内筒部外周側の展開図である。
【図１０】中間部材の斜視図である。
【図１１】中間部材の断面図である。
【図１２】中間部材外周側の展開図である。
【図１３】回転ドラムの斜視図である。
【図１４】回転ドラムの断面図である。
【図１５】回転ドラム内周側の展開図である。
【図１６】他の回転ドラムの斜視図である。
【図１７】他の回転ドラムの断面図である。
【図１８】他の回転ドラム内周側の展開図である。
【図１９】中間部材と一対の回転ドラムとの関係を説明するための展開図である。
【図２０】（ａ）は、６個のボールと内筒部との関係を説明するための展開図、（ｂ）は、６個のボールと外筒部との関係を説明するための展開図である。
【図２１】ピースと中間部材との関係を説明するための要部拡大断面図である。
【図２２】ピースと中間部材との関係を説明するための要部拡大正面図である。
【図２３】進角または遅角制御が実行されないときのボールとピースとの関係を説明するための模式図である。
【図２４】進角または遅角制御が実行されるときのボールとピースとの関係を説明するための模式図である。
【図２５】本発明の第２実施例を示す位相調整機構の要部展開図である。
【図２６】本発明の第３実施例を示す位相調整機構の要部展開図である。
【図２７】本発明の第４実施例を示す位置制御機構の断面図である。
【図２８】本発明の第５実施例を示す位置制御機構の断面図である。
【図２９】本発明の第６実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図である。
【図３０】本発明の第７実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図、図２は、本発明の第１実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の正面図、図３は、外筒部の背面図、図４は、外筒部の断面図、図５は、外筒部内周側の展開図、図６は、内筒部の斜視図、図７は、内筒部の断面図、図８は、内筒部の背面図、図９は、内筒部外周側の展開図、図１０は、中間部材の斜視図、図１１は、中間部材の断面図、図１２は、中間部材外周側の展開図、図１３は、回転ドラムの斜視図、図１４は、回転ドラムの断面図、図１５は、回転ドラム内周側の展開図、図１６は、他の回転ドラムの斜視図、図１７は、他の回転ドラムの断面図、図１８は、他の回転ドラム内周側の展開図、図１９は、中間部材と一対の回転ドラムとの関係を説明するための展開図、図２０（ａ）は、６個のボールと内筒部との関係を説明するための展開図、（ｂ）は、６個のボールと外筒部との関係を説明するための展開図、図２１は、ピースと中間部材との関係を説明するための要部拡大図、図２２は、ピースと中間部材との関係を説明するための要部拡大背面図、図２３は、進角または遅角制御が実行されないときのボールとピースとの関係を説明するための模式図、図２４は、進角または遅角制御が実行されるときのボールとピースとの関係を説明するための模式図、図２５は、本発明の第２実施例を示す位相調整機構の要部展開図、図２６は、本発明の第３実施例を示す位相調整機構の要部展開図、図２７は、本発明の第４実施例を示す位置制御機構の断面図、図２８は、本発明の第５実施例を示す位置制御機構の断面図、図２９は、本発明の第６実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図、図３０は、本発明の第６実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図である。
【００２５】
これらの図においては、本発明に係るエンジンのバルブ制御装置は、例えば、自動車用エンジンに組み付けられた形態でエンジンオイル雰囲気下で用いられ、クランクシャフトの回転に同期して吸排気バルブが開閉するようにクランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するとともに、エンジンの負荷や回転数などの運転状態によってエンジンの吸気バルブまたは排気バルブの開閉のタイミングを変化させるための装置であって、図１に示すように、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される円環状外筒部１０と、外筒部１０内周側に外筒部１０と同軸で且つ外筒部１０に対し相対回動可能に配置されて、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフト２に同軸上に連結された円環状内筒部１２と、円環状に形成されて、内筒部１２外周に内筒部１２の軸方向に沿って移動自在に配置された中間部材１４と、エンジンの運転状態に応じて中間部材１４の軸方向における位置を制御する位置制御機構１６と、中間部材１４の軸方向における位置に応じて外筒部１０とカムシャフト２間の位相を可変に調整する位相調整機構１８とを備えている。内筒部１２の内周側にはカムシャフト２の軸方向一端側が嵌合され、このカムシャフト２の軸方向一端側には、カムボルト１９が締結されている。カムボルト１９は、内筒部１２の軸方向一端側に、軸受２０、ストッパ２１を介して固定されている。軸受２０、ストッパ２１は、内筒部１２の軸方向一端側外周面に固定されており、軸受２０の外輪と一体に形成されたフランジ部２２には、図２に示すように、略円盤状に形成されたホルダ２３が回転自在に配置されている。ホルダ２３は、その外周側に１２０度ピッチで配置された３個の突起２３ａを備えており、各突起２３ａは、エンジン本体に固定されるカバー（図示せず）の凹部に挿入され、ホルダ２３が周方向に回転するのを阻止するようになっている。
【００２６】
外筒部１０は、図３乃至図５に示すように、駆動軸側の筒体として、スプロケット２４が外周側に複数個配列されており、スプロケット２４に、エンジンのクランクシャフトの駆動力がチェーンを介して伝達されたときに、クランクシャフトに同期して回転し、この回転に伴う駆動力を位相調整機構１８を介して内筒部１２に伝達するようになっている。外筒部１０の内周側には、位相調整機構１８の一要素として、半円形状のリード溝（ボール溝）２６が軸心と交差する方向に沿って全周に亘って形成されている。なお、外筒部１０に隣接して、小径外筒部２８が並設されており、小径外筒部２８は内筒部１２外周に配置されて、ボルト３０によって外筒部１０に固定されている。この小径外筒部２８は、その外周側にスプロケット３２が形成されており、スプロケット３２に、エンジンのクランクシャフトの駆動力がチェーンを介して伝達されたときに、クランクシャフトに同期して回転するようになっている。
【００２７】
内筒部１２は、図６乃至図９に示すように、カムシャフト２側の筒体として構成されており、内筒部１２の外周側には大径部３４、３６が形成され、内周側にはカムボルト挿通孔３８、カムシャフト嵌合孔４０が形成されている。大径部３６には、位相調整機構１８の一要素として、互いに交差する、半円形状のリード溝（ボール溝）４２、４４が軸心と交差する方向に沿って全周に亘って形成されている。リード溝４２、４４は、外筒部１０のリード溝２６とともに、ボール４６、４８の転動路または摺動路を構成するようになっており、リード溝４２、４４とリード溝２６との間には、クランププーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に３個のボール４６が挿入され、ヘッドＨ側（カムシャフト２側）に３個のボール４８が挿入されている（図１参照）。ボール４６、４８は、位相調整機構１８の一要素となる摺動体または転動体として、中間部材１４が内筒部１２の軸方向に沿って進角位置または遅角位置に移動したときに、この移動に伴う、中間部材１４からの軸方向変位に応答して、リード溝４２、４４とリード溝２６に沿って互いに逆方向に移動するようになっている。
【００２８】
中間部材１４は、図１０乃至図１２に示すように、小径部５０、大径部５２を有する筒体として構成され、内筒部１２の大径部３４、３６に、内筒部１２の軸方向に沿って移動自在に配置されている。中間部材１４の小径部５０には、ガイド溝（ボール４８を保持したピース８２をガイドするための溝）５４と、固定孔（ボール４６を固定するための孔）５６がそれぞれ３個ずつ形成されており、大径部５２には、周方向における位相が互いに異なるランプ（位置決め用ランプ）５８、６０が凸部として、全周に亘って形成されている。ガイド溝５４は、図１２では全て同一方向に捩れているが、回転方向の反力をキャンセルするために、一部を逆方向に捩じることも可能である。例えば、ガイド溝５４のうち１つを他の２つとは逆方向に捩じることで、ガイド溝５４を移動するピース８２により発生する回転方向における力（ガタ）をキャンセルできる。ランプ５８は、１８０度ごとに傾斜が漸次変化する形状に形成され、ランプ６０も同様に、１８０度ごとに傾斜が漸次変化する形状に形成されている。但し、本構成ではランプ５８とランプ６０とは位相を９０度ずらせている。
【００２９】
中間部材１４の位置を制御するための位置制御機構１６は、環状に形成された回転ドラム６２、６４と電磁クラッチ６６、６８とから構成され、電磁クラッチ６６、６８は、制動板７０、７２、ソレノイド７４、７６を備え、各ソレノイド７４、７６は、エンジンの運転状態を検出して、制御信号等を出力する制御回路（図示せず）に接続されている（図１、図２参照）。
【００３０】
回転ドラム６２、６４は、図１３乃至図１８に示すように、円筒状に形成されて内筒部１２の外周側に配置され、制動板７０、７２から制動力を受けないときには、回転方向に対する移動が自在とされ、内筒部１２の軸方向に対する移動が外筒部１０またはストッパ２１によって阻止されている。回転ドラム６２の内周側には、図１３乃至図１５に示すように、軸方向における位置が漸次変化するランプ（スライド用ランプ）７８が凹部として、１８０度ピッチで２個形成されている。このランプ７８は、中間部材１４のランプ５８と係合するようになっている。回転ドラム６４の内周側には、図１６乃至図１８に示すように、軸方向における位置が漸次変化するランプ（スライド用ランプ）８０が凹部として、１８０度ピッチで２個形成されている。このランプ８０は、中間部材１４のランプ６０と係合するようになっている。
【００３１】
一方、制動板７０、７２は、それぞれ回転ドラム６２、６４を囲むように、ボルト７１を支点に回動自在に配置されており（図２参照）、ソレノイド７４、７６がそれぞれ通電されたときに、ボルト７１を支点に回動して、回転ドラム６２、６４に制動力を付与して、回転ドラム６２、６４の回転を減速させるようになっている。この場合、ソレノイド７４は、進角制御時に通電され、ソレノイド７６は遅角制御時に通電されるようになっており、ソレノイド７４またはソレノイド７６を通電することで、中間部材１４を進角位置または遅角位置に移動できるようになっている。
【００３２】
具体的には、図１９に示すように、ソレノイド７４とソレノイド７６が非通電状態にあるときには、回転ドラム６２、６４は中間部材１４とともに回転し、例えば、吸気バルブの開閉タイミングを制御する場合、アイドリング時には、中間部材１４は最遅角位置にある。この後、進角制御するために、回転ドラム６２、６４が中間部材１４とともに回転しているときに、ソレノイド７４のみを通電し、制動板７０から回転ドラム６２に制動力を付与して回転ドラム６２の回転を減速させると、中間部材１４は回転ドラム６４とともに回転する。このとき、中間部材１４は、ランプ５８が回転ドラム６２のランプ７８に沿って移動するので、内筒部１２の軸方向に沿ってヘッドＨ側（カムシャフト２側）に移動する。ソレノイド７４の通電により、中間部材１４は、最進角位置に移動する。中間部材１４が最遅角位置から最進角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７４を非通電状態にすると、中間部材１４は任意の進角位置に位置決めされる。
【００３３】
一方、中間部材１４が最進角位置にあるときに、遅角制御するときには、回転ドラム６２、６４が中間部材１４とともに回転しているときに、ソレノイド７６のみを通電し、制動板７２から回転ドラム６４に制動力を付与して回転ドラム６４の回転を減速させると、中間部材１４は回転ドラム６２とともに回転する。このとき、中間部材１４は、ランプ６０が回転ドラム６４のランプ８０に沿って移動するので、内筒部１２の軸方向に沿ってクランクプーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に移動する。ソレノイド７６の通電により、中間部材１４は、最遅角位置に移動する。中間部材１４が最進角位置から最遅角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７６を非通電状態にすると、中間部材１４は任意の遅角位置に位置決めされる。
【００３４】
中間部材１４が任意の進角位置または遅角位置にあるときには、中間部材１４は、回転ドラム６２、６４とともに回転することになり、この後、進角制御するときには、ソレノイド７４を通電することで、中間部材１４を他の進角位置に位置決めでき、また、遅角制御するときには、ソレノイド７６を通電することで、中間部材１４を他の遅角位置に位置決めできる。
【００３５】
ここで、例えば、中間部材１４が最遅角位置にあるときには、図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、３個のボール４６は、中間部材１４の固定孔５６に固定された状態でクランクプーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に位置し、３個のボール４８は、図２１と図２２に示すピース８２に保持された状態でヘッドＨ側（カムシャフト２側）に位置している。なお、リード溝２６を６個のリード溝２６ａ〜２６ｆで表わし、リード溝４２を３個のリード溝４２ａ、４２ｃ、４２ｅで表わし、リード溝４４を３個のリード溝４４ｂ、４４ｄ、４４ｆで表わすと、リード溝４２ａ、４２ｃ、４２ｅは、リード溝２６ａ、２６ｃ、２６ｅに対応し、リード溝４４ｂ、４４ｄ、４４ｆは、リード溝２６ｂ、２６ｄ、２６ｆに対応している。
【００３６】
ここで、内筒部１２と外筒部１０の軸方向をそれぞれＸとし、内筒部１２が矢印Ｙ方向に回転し、外筒部１０が矢印Ｚ方向に回転している状態を進角状態として進角制御を行うと、中間部材１４がヘッドＨ側に移動するに伴って、３個のボール４６もクランクプーリＣＰ側からヘッドＨ側に、リード溝２６ｂ、４４ｂとリード溝２６ｄ、４４ｄおよびリード溝２６ｆ、４４ｆに沿って、最大で破線で示す位置まで移動する。逆に、ピース８２に保持された、３個のボール４８はヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側にリード溝２６ａ、４２ａとリード溝２６ｃ、４２ｃおよびリード溝２６ｅ、４２ｅに沿って、最大で破線で示す位置まで移動する。このとき、中間部材１４とボール４６、４８の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、ボール４６、４８に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、内筒部１２は、ボール４６、４８に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が進角側に調整される。
【００３７】
一方、中間部材１４が、破線で示す進角位置にあるときには、中間部材１４の固定孔５６に固定された、３個のボール４６は、中間部材１４が最遅角位置にあるときよりも、ヘッドＨ側（カムシャフト２側）に位置し、ピース８２に保持された、３個のボール４８は、中間部材１４が最遅角位置にあるときよりも、クランクプーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に位置している。この状態から遅角制御を行うと、中間部材１４がヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側に移動するに伴って、３個のボール４６もヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側へ移動し、逆に、ピース８２に保持された、３個のボール４８はクランクプーリＣＰ側からヘッドＨ側に移動する。このとき、中間部材１４とボール４６、４８の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、ボール４６、４８に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、内筒部１２は、ボール４６、４８に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が遅角側に調整される。
【００３８】
ここで、３個のボール４６は、中間部材１４の孔５６内に挿入されて中間部材１４に固定されているので、中間部材１４とともに移動することになる。これに対して、３個のボール４８は、中間部材１４のガイド溝５４内に挿入されたピース８２の溝８４内に挿入されているので、ピース８２とともに移動することになる。中間部材１４のガイド溝５４は、図２１と図２２に示すように、中間部材１４の軸心に対して傾斜しており、ピース８２の溝８４のうち直線部８６は、中間部材１４の軸方向に対して傾斜している。中間部材１４のガイド溝５４の延長線とピース８２の直線部８６の延長線は交差角θで交わっており、交差角θは、摩擦角以下で且つ０度を越える角度に設定されている。
【００３９】
このため、中間部材１４が任意の進角位置または遅角位置にあって、進角制御または遅角制御が行われないときに、外筒部１０またはカムシャフト２からトルクが入力された場合でも、このトルク入力は、図２３に示すように、カムシャフト２の軸心（中間部材１４の軸心と平行な軸心）Ｌに対して傾斜したガイド溝５４に挿入されたピース８２の中のボール４８に、ピース８２の直線部８６に対して直交する力Ｆを発生させる。ピース８２の中間部材１４に対する反力として、力Ｆに平行な力Ｆａが発生する。このとき、力Ｆを、力Ｆに平行な成分Ｆａとガイド溝５４に直交する成分Ｆｂとに分解すると、力Ｆに平行な成分Ｆａとガイド溝５４に直交する成分Ｆｂとの為す角（θ１−（−θ２））は、ガイド溝５４の延長線とピース８２の直線部８６の延長線との交差角θと同一となる（θ＝θ１−（−θ２））。前述の交差角θに関する前提により、ガイド溝５４に働く摩擦力Ｆｃは力Ｆのガイド溝５４に平行な成分Ｆｄと同一であり、ピース８２は移動できない。これによりボール４８も移動できないため、動けなくなり、中間部材１４は、任意の進角位置または遅角位置に保持される。
【００４０】
一方、中間部材１４が任意の進角位置または遅角位置にあるときに、進角制御または遅角制御が行われ、中間部材１４が軸方向に変位した場合は、この軸方向変位は、図２４に示すように、ピース８２に対して、ピース８２を下向きに下げる力Ｆとして作用する。このとき、ピース８２の移動（矢印Ｂ方向への移動）により、ピース８２の直線部８６はボール４８が中間部材１４の動きとは逆方向（矢印Ｃ方向）の動きとなるよう誘導する。この結果、中間部材１４は、進角制御または遅角制御により、任意の進角位置または遅角位置に位置決めされることになる。
【００４１】
本実施例によれば、ソレノイド７４またはソレノイド７６の通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置に移動する過程では、中間部材１４の移動に伴う軸方向変位に応答して、ボール４６、４８が互いに逆方向に移動し、外筒部１０と内筒部１２に対して互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が可変に調整される。
【００４２】
一方、ソレノイド７４およびソレノイド７６の非通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定されたときには、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力に対して、ボール４６、４８の移動が停止されて、トルク入力の伝達が阻止されるので、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側はトルク伝達が非可逆で、自己保持状態（セルフロック状態）となる。
【００４３】
すなわち、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定された後は、カムシャフト２から反力を受けても、電力を消費することなく、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側が自己保持状態（セルフロック状態）となり、位相角を決定された位相角に保持することができ、消費電力を低減することができる。
【００４４】
また、リターンスプリングの弾性力に抗して、中間部材１４を移動させる必要はなく、ソレノイド７４またはソレノイド７６を通電するだけで、中間部材１４を移動させることができるので、リターンスプリングを用いたものよりも消費電力を低減することができる。
【００４５】
さらに、中間部材１４にランプ５８、６０を形成するに際して、互いに周方向における位相が異なるように形状としたので、周方向における位相が同一となる形状とする場合よりも、中間部材１４全体の軸方向の長さを短くすることができるとともに、装置全体の軸方向の長さを短くすることができる。
【００４６】
次に、本発明の第２実施例を図２５に従って説明する。本実施例は、ボールの摺動路または転動路となるリード溝をパラレルグルーブ構造としたものであり、他の構成は第１実施例と同様である。具体的には、位相調整機構１８Ａは、非可逆トルク伝達機構として、外筒部１０内周にその軸心と交差する方向に捩れて形成され、各互いに平行に形成された第１のリード溝群（ボール溝群）９０と、内筒部１２外周のうち第１のリード溝群を臨む領域にその軸心と交差し、第１のリード溝群９０と逆方向に捩れて形成され、且つ互いに平行に形成された第２のリード溝群（ボール溝群）９２と、第１のリード溝群９０と第２のリード溝群９２を摺動路または転動路として、摺動路または転動路に摺動または転動自在に挿入された、６個のボール４６と、中間部材１４のうち摺動路または転動路との対向面に形成されたガイド溝５４に摺動または転動自在に挿入されピース９４とを備えて構成されている。
【００４７】
第１のリード溝群９０は、互いに平行な６個のリード溝９０ａ〜９０ｆから構成され、第２のリード溝群９２は、互いに平行であって、リード溝９０ａ〜９０ｆとは逆方向に捩れて形成された６個のリード溝９２ａ〜９２ｆから構成され、両者はパラレルグルーブとして形成されている。
【００４８】
各ボール４６は、摺動体または転動体として、中間部材１４の固定孔５６内に摺動または転動自在に固定されている。各ピース９４は、略長方形形状に形成されてガイド溝５４内に摺動自在に挿入され、ガイド溝５４内に装着されたスプリング９６から弾性力を受けて中間部材１４から離れる方向に付勢され、スプリング９６の弾性力に伴う移動が外筒部１０または内筒部１２との当接により規制されるようになっている。このピース９４とガイド溝５４との交差角θ（ガイド溝５４に沿った直線と中間部材１４の軸心とのなす角度θ）は、０度を超えて摩擦角以下に設定されている。
【００４９】
位相調整機構１８Ａは、非可逆トルク伝達機構として、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用した場合、互いに逆方向に捩れるが、中間部材１４と外筒部１０または内筒部１２との間には相対的な動きが生じ、中間部材１４がその軸方向に沿って動こうとするのに対して、外筒部１０と内筒部１２は回転方向に動こうとする。このとき、中間部材１４は、ピース９４と外筒部１０または内筒部１２との摩擦により、外筒部１０または内筒部１２と共回りしようとするが、ピース９４の連れ回りにより、中間部材１４は、トルクの掛かった方向（トルクの作用する方向）とは逆の軸方向に動かされようとする。
【００５０】
例えば、ソレノイド７４およびソレノイド７６の非通電状態にあって、中間部材１４が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定された状態にあるときに、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力として、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用し、進角方向にトルクが掛かった場合（中間部材１４がヘッドＨ側に進む場合）、ピース９４は、摩擦力のため、中間部材１４のガイド溝５４の中でロックされ、中間部材１４は、ヘッドＨ側に進めなくなる。このとき、外筒部１０と内筒部１２は、中間部材１４に対して相対的に動けないので、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用しても、作動せず、自己保持状態（セルフロック状態）となる。
【００５１】
これに対して、中間部材１４の軸方向の変位が位相調整機構１８Ａに作用した場合、ピース９４にはスプリング９６による弾性力のみしか作用しないので、ピース９４はガイド溝５４に沿ってスライドし、中間部材１４は内筒部１２の軸方向に沿って移動することができる。
【００５２】
ここで、例えば、中間部材１４が遅角位置にあるときに、ソレノイド７４の通電により、進角制御を行うと、中間部材１４がヘッドＨ側に移動するに伴って、中間部材１４に固定されたボール４６も中間部材１４とともにヘッドＨ側に移動する。このとき、中間部材１４とボール４６の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、ボール４６に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、内筒部１２は、ボール４６に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が進角側に調整される。
【００５３】
一方、中間部材１４が進角位置にあるときに、ソレノイド７６の通電により、遅角制御を行うと、中間部材１４がヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側に移動するに伴って、中間部材１４に固定されたボール４６もヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側へ移動する。このとき、中間部材１４とボール４６の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、ボール４６に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、内筒部１２は、ボール４６に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が遅角側に調整される。
【００５４】
本実施例によれば、ソレノイド７４またはソレノイド７６の通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置に移動する過程では、中間部材１４の移動に伴う軸方向変位に応答して、ボール４６がリード溝群９０、９２に沿って移動し、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が可変に調整される。
【００５５】
一方、ソレノイド７４およびソレノイド７６の非通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定されたときには、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力に対して、ボール４６の移動が停止されて、トルクの伝達が阻止されるので、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側はトルク伝達が非可逆で、自己保持状態（セルフロック状態）となる。
【００５６】
すなわち、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定された後は、カムシャフト２から反力を受けても、電力を消費することなく、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側が自己保持状態（セルフロック状態）となり、位相角を決定された位相角に保持することができ、消費電力を低減することができる。
【００５７】
次に、本発明の第３実施例を図２６に従って説明する。本実施例は、ボールを用いずにヘリカルスプラインを用いたものであり、他の構成は第１実施例または第２実施例と同様である。本実施例における位相調整機構１８Ｂは、非可逆トルク伝達機構として、外筒部１０と内筒部１２との間にピース９４とスプリング９６が直列になって挿入されており、中間部材１４外周面にはヘリカルスプライン９８が形成されている。中間部材１４のヘリカルスプライン９８は、外筒部１０に形成されたヘリカルスプライン（図示せず）と噛み合い可能に形成されている。
【００５８】
なお、外筒部１０と内筒部１２の位置を逆とし、内筒部１２に、中間部材１４のヘリカルスプライン９８と噛み合い可能なヘリカルスプラインを形成することもできる。
【００５９】
ピース９４は、略長方形形状に形成されてガイド溝５４内に摺動自在に挿入され、ガイド溝５４内に装着されたスプリング９６から弾性力を受けて中間部材１４から離れる方向に付勢され、スプリング９６の弾性力に伴う移動が外筒部１０との当接により規制されるようになっている。このピース９４とガイド溝５４との交差角θ（ガイド溝５４に沿った直線と中間部材１４の軸心とのなす角度θ）は、０度を超えて摩擦角以下に設定されている。
【００６０】
位相調整機構１８Ｂは、非可逆トルク伝達機構として、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用した場合、互いに逆方向に捩れるが、中間部材１４と外筒部１０または内筒部１２との間には相対的な動きが生じ、中間部材１４がその軸方向に沿って動こうとするのに対して、外筒部１０と内筒部１２は回転方向に動こうとする。このとき、中間部材１４は、ピース９４と外筒部１０または内筒部１２との摩擦により、外筒部１０または内筒部１２と共回りしようとするが、ピース９４の連れ回りにより、中間部材１４は、トルクの掛かった方向（トルクの作用する方向）とは逆の軸方向に動かされようとする。
【００６１】
例えば、ソレノイド７４およびソレノイド７６の非通電状態にあって、中間部材１４が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定された状態にあるときに、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力として、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用し、進角方向にトルクが掛かった場合（中間部材１４がヘッドＨ側に進む場合）、ピース９４は、摩擦力のため、中間部材１４のガイド溝５４の中でロックされ、中間部材１４は、ヘッドＨ側に進めなくなる。このとき、外筒部１０と内筒部１２は、中間部材１４に対して相対的に動けないので、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用しても、作動せず、自己保持状態（セルフロック状態）となる。
【００６２】
これに対して、中間部材１４の軸方向の変位が位相調整機構１８Ｂに作用した場合、ピース９４にはスプリング９６による弾性力のみしか作用しないので、ピース９４はガイド溝５４に沿ってスライドし、中間部材１４は、ヘリカルスプライン９８が外筒部１０のヘリカルスプラインと噛み合いながら内筒部１２の軸方向に沿って移動することができる。
【００６３】
ここで、例えば、中間部材１４が遅角位置にあるときに、ソレノイド７４の通電により、進角制御を行うと、中間部材１４は、ヘリカルスプライン９８が外筒部１０のヘリカルスプラインと噛み合いながらヘッドＨ側に移動する。このとき、中間部材１４の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、中間部材１４に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、内筒部１２は、中間部材１４に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が進角側に調整される。
【００６４】
一方、中間部材１４が進角位置にあるときに、ソレノイド７６の通電により、遅角制御を行うと、中間部材１４は、ヘリカルスプライン９８が外筒部１０のヘリカルスプラインと噛み合いながらヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側に移動する。このとき、中間部材１４の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、中間部材１４に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、内筒部１２は、中間部材１４に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が遅角側に調整される。
【００６５】
本実施例によれば、ソレノイド７４またはソレノイド７６の通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置に移動する過程では、中間部材１４の移動に伴う軸方向変位に応答して、ヘリカルスプライン９８が外筒部１０のヘリカルスプラインと噛み合いながら中間部材１４が内筒部１２の軸方向に沿って移動し、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が可変に調整される。
【００６６】
一方、ソレノイド７４およびソレノイド７６の非通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定されたときには、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力に対して、中間部材１４の移動が停止されて、トルクの伝達が阻止されるので、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側はトルク伝達が非可逆で、自己保持状態（セルフロック状態）となる。
【００６７】
すなわち、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定された後は、カムシャフト２から反力を受けても、電力を消費することなく、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側が自己保持状態（セルフロック状態）となり、位相角を決定された位相角に保持することができ、消費電力を低減することができる。
【００６８】
次に、本発明の第４実施例を図２７に従って説明する。本実施例は、正リードと逆リードのねじを用いて位置制御機構１６Ａを構成したものであり、他の構成は第１実施例〜第３実施例のうちいずれかの実施例と同様である。本実施例における位置制御機構１６Ａは、内筒部１２の周囲に内筒部１２と回転可能に配置された複数の回転ドラム１００、１０２と、進角時には、ソレノイド７４を通電して、制動板７０の回動により、回転ドラム１００に制動力を付与して回転ドラム１００の回転を減速させ、遅角時には、ソレノイド７６を通電して、制動板７２の回動により、回転ドラム１０２に制動力を付与して回転ドラム１０２の回転を減速させる電磁クラッチ６６、６８とを備えており、回転ドラム１００と回転ドラム１０２との間には、中間部材１４Ａのフランジ部１０４が挿入されている（中間部材１４Ａは、中間部材１４の軸方向一端側にフランジ部１０４を形成したものに相当する。）。各回転ドラム１００、１０２のうち中間部材１４Ａとの対向面には、中間部材１４Ａを内筒部１２の軸方向に沿ってガイドするための正リードのねじ部１０６または逆リードのねじ部１０８が形成されている。正リードのねじ部１０６は、中間部材１４Ａの正リードのねじ部１１２と噛み合い、逆リードのねじ部１０８は中間部材１４Ａの逆リードのねじ部１１０と噛み合い状態になっている。
【００６９】
ここで、ソレノイド７４とソレノイド７６が非通電状態にあるときには、回転ドラム１００、１０２は中間部材１４Ａとともに回転し、例えば、吸気バルブの開閉タイミングを制御する場合、アイドリング時には、中間部材１４Ａは最遅角位置にある。この後、進角制御するために、回転ドラム１００、１０２が中間部材１４Ａとともに回転しているときに、ソレノイド７４のみを通電し、制動板７０から回転ドラム１００に制動力を付与して回転ドラム１００の回転を減速させると、中間部材１４Ａは回転ドラム１０２とともに回転する。このとき、ねじ部１０６とねじ部１１２との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、回転ドラム１００は減速した状態にある。この結果、中間部材１４Ａは、相対的に、ねじ部１０６とねじ部１１２との噛み合いにより、ヘッドＨ側に移動する。ソレノイド７４の通電により、中間部材１４Ａは、最進角位置に移動する。中間部材１４Ａが最遅角位置から最進角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７４を非通電状態にすると、中間部材１４Ａは任意の進角位置に位置決めされる。
【００７０】
一方、中間部材１４Ａが最進角位置にあるときに、遅角制御するときには、回転ドラム１００、１０２が中間部材１４Ａとともに回転しているときに、ソレノイド７６のみを通電し、制動板７２から回転ドラム１０２に制動力を付与して回転ドラム１０２の回転を減速させると、中間部材１４Ａは回転ドラム１００とともに回転する。このとき、ねじ部１０８とねじ部１１０との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、回転ドラム１０２は減速した状態にある。この結果、中間部材１４Ａは、相対的に、ねじ部１０８とねじ部１１０との噛み合いにより、内筒部１２の軸方向に沿ってクランクプーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に移動する。ソレノイド７６の通電により、中間部材１４Ａは、最遅角位置に移動する。中間部材１４Ａが最進角位置から最遅角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７６を非通電状態にすると、中間部材１４Ａは任意の遅角位置に位置決めされる。
【００７１】
中間部材１４Ａが任意の進角位置または遅角位置にあるときには、中間部材１４Ａは、回転ドラム１００、１０２とともに回転することになり、この後、進角制御するときには、ソレノイド７４を通電することで、中間部材１４Ａを他の進角位置に位置決めでき、また、遅角制御するときには、ソレノイド７６を通電することで、中間部材１４Ａを他の遅角位置に位置決めできる。
【００７２】
本実施例によれば、正リードのねじ部１０６、１１２と逆リードのねじ部１０８、１１０同士の噛み合いにより、中間部材１４Ａを進角または遅角位置に正確に位置決めすることができる。
【００７３】
次に、本発明の第５実施例を図２８に従って説明する。本実施例は、ボールと逆リードの溝を用いて位置制御機構１６Ｂを構成したものであり、他の構成は第１実施例〜第４実施例のうちいずれかの実施例のものと同様である。本実施例における位置制御機構１６Ｂは、内筒部１２の周囲に内筒部１２と回転可能に配置された複数の回転ドラム１１４、１１６と、進角時には、ソレノイド７４を通電して、制動板７０の回動により、回転ドラム１１４に制動力を付与して内筒部１２との回転を減速させ、遅角時には、ソレノイド７６を通電して、制動板７２の回動により、回転ドラム１１６に制動力を付与して内筒部１２との回転を減速させる電磁クラッチ６６、６８とを備えており、回転ドラム１１４と回転ドラム１１１６との間には、中間部材１４Ｂのフランジ部１１８が挿入されている（中間部材１４Ｂは、中間部材１４の軸方向一端側にフランジ部１１８を形成したものに相当する。）。各回転ドラム１１４、１１６のうち中間部材１４Ｂとの対向面には、中間部材１４Ｂを内筒部１２の軸方向に沿ってガイドするための正リードのボール溝（右ねじ）１２２と逆リードのボール溝（左ねじ）１２０が形成されている。ボール溝１２０、１２２は、中間部材１４Ｂのフランジ部１１８の孔に摺動または転動自在に挿入されたボール１２４の転動路または摺動路として構成されている。
【００７４】
ここで、ソレノイド７４とソレノイド７６が非通電状態にあるときには、回転ドラム１１４、１１６は中間部材１４Ｂとともに回転し、例えば、吸気バルブの開閉タイミングを制御する場合、アイドリング時には、中間部材１４Ｂは最遅角位置にある。この後、進角制御するために、回転ドラム１１４、１１６が中間部材１４Ｂとともに回転しているときに、ソレノイド７４のみを通電し、制動板７０から回転ドラム１１４に制動力を付与して回転ドラム１１４の回転を減速させると、中間部材１４Ｂは回転ドラム１１４とともに回転する。このとき、ボール１２４とボール溝１２０との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、回転ドラム１１４は減速した状態にある。この結果、中間部材１４Ｂは、ボール１２４がボール溝１２２に沿って転動または摺動することにより、ヘッドＨ側に移動する。ソレノイド７４の通電により、中間部材１４Ｂは、最進角位置に移動する。中間部材１４Ｂが最遅角位置から最進角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７４を非通電状態にすると、中間部材１４Ｂは任意の進角位置に位置決めされる。
【００７５】
一方、中間部材１４Ｂが最進角位置にあるときに、遅角制御するときには、回転ドラム１１４、１１６が中間部材１４Ｂとともに回転しているときに、ソレノイド７６のみを通電し、制動板７２から回転ドラム１１６に制動力を付与して回転ドラム１１６の回転を減速させると、中間部材１４Ｂは回転ドラム１１４とともに回転する。このとき、ボール１２４とボール溝１２２との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、回転ドラム１１６は減速した状態にある。この結果、中間部材１４Ｂは、相対的に、ボール１２４がボール溝１２０に沿って転動または摺動することにより、内筒部１２の軸方向に沿ってクランクプーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に移動する。ソレノイド７６の通電により、中間部材１４Ｂは、最遅角位置に移動する。中間部材１４Ｂが最進角位置から最遅角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７６を非通電状態にすると、中間部材１４Ｂは任意の遅角位置に位置決めされる。
【００７６】
中間部材１４Ｂが任意の進角位置または遅角位置にあるときには、中間部材１４Ｂは、回転ドラム１１４、１１６とともに回転することになり、この後、進角制御するときには、ソレノイド７４を通電することで、中間部材１４Ｂを他の進角位置に位置決めでき、また、遅角制御するときには、ソレノイド７６を通電することで、中間部材１４Ｂを他の遅角位置に位置決めできる。
【００７７】
本実施例によれば、ボール１２４が、正リードのボール溝１２２または逆リードのボール溝１２０に沿って移動することにより、中間部材１４Ｂを進角または遅角位置に正確に位置決めすることができる。
【００７８】
次に、本発明の第６実施例を図２９に従って説明する。本実施例は、軸受２０のフランジ部２２の代わりに、フランジ部２２の軸方向端部に取り付け部２２ａが形成された構造のフランジ部２２Ａを用い、中間部材１４外周と取り付け部２２ａとの間に軸受２０を配置し、中間部材１４外周に軸受２０、フランジ部２２Ａを介してホルダ２３を搭載したものであり、他の構成は第１実施例のものと同様である。なお、本実施例における構造は、第２実施例〜第５実施例のものにも適用することができる。
【００７９】
本実施例によれば、中間部材１４外周に軸受２０、フランジ部２２Ａを介してホルダ２３が搭載されているので、第１実施例のものよりも、内筒部１２の軸方向における長さを短くすることができる。
【００８０】
次に、本発明の第７実施例を図３０に従って説明する。本実施例は、軸受２０のフランジ部２２の代わりに、フランジ部２２の軸方向端部に取り付け部２２ｂが形成された構造のフランジ部２２Ｂを用い、外筒部１０のフランジ部１０ａと取り付け部２２ｂとの間に軸受２０を配置し、外筒部１０のフランジ部１０ａ外周に軸受２０、フランジ部２２Ｂを介してホルダ２３を搭載したものであり、他の構成は第１実施例のものと同様である。なお、本実施例における構造は、第２実施例〜第５実施例のものにも適用することができる。
【００８１】
本実施例によれば、外筒部１０のフランジ部１０ａ外周に軸受２０、フランジ部２２Ｂを介してホルダ２３が搭載されているので、第１実施例のものよりも、内筒部１２の軸方向における長さを短くすることができる。
【００８２】
前記各実施例によれば、電磁クラッチ６６、６８として、汎用品ソレノイド７４、７６を用いることができるので、コスト低減を図ることができる。
【００８３】
また、前記各実施例によれば、装置全体が一体構造となり、従来のカバー側に電磁クラッチが付く構造のものよりもハンドリングが容易となる。
【符号の説明】
【００８４】
１０ 外筒部
１２ 内筒部
１４、１４Ａ、１４Ｂ 中間部材
１６、１６Ａ、１６Ｂ 位置制御機構
１８、１８Ａ、１８Ｂ 位相調整機構
２６ リード溝
２８ 小径外筒部
３４、３６ 大径部
４２、４４ リード溝
４６、４８ ボール
５０ 小径部
５２ 大径部
５４ ガイド溝
５６ 固定孔
５８、６０ ランプ
６２、６４、１００、１０２、１１４、１１６ 回転ドラム
６６、６８ 電磁クラッチ
７０、７２ 制動板
７４、７６ ソレノイド
７８、８０ ランプ
８２、９４ ピース
８４ 溝
８６ 直線部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフトの回転位相を変化させて、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを制御するエンジンのバルブ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを制御するための装置としては、例えば、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達されるスプロケットと動弁機構を構成するカムシャフトが一体となって回動するように構成されて、スプロケットとカムシャフトとは同期して回転するが、電磁ブレーキ手段により回転ドラムに制動力が作用すると、回転ドラムにはスプロケットに対する回転遅れが生じ、この回転ドラムの回転遅れに連係して、スプロケットに対するカムシャフトの位相が変わる位相可変装置が提案されている（特許文献１参照）。この位相可変装置では、クラッチケースの摩擦材と回転ドラム間の相対摺動部には、カムシャフト内に設けたオイル通路、クラッチケースの半径方向内側に設けたオイル溜まりおよびクラッチケースの内周壁前縁部に設けたオイル導入用の切り欠きを介してエンジンオイルが導入される構造を採用しているので、摩擦材と回転ドラムの相対摺動面を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７１８１４号公報（第４頁から第６頁、図１〜図４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている位相可変装置では、スプロケット本体に対するカムシャフトの位相を変化させるに際して、位相角の初期位置以外では、ねじりコイルばね（リターンスプリング）の弾性力に抗して、電磁クラッチの駆動によって回転ドラムに制動力を作用させなければならず、位相角可変時および位相角を可変にした後（位相角を決定した後）も、電磁クラッチの駆動に伴う電力が常時消費される。しかも、回転ドラムに作用する制動力に応じて中間部材をカムシャフトの軸方向に沿って移動させるために、中間部材にヘリカルスプラインを形成し、スプロケット本体には、中間部材のヘリカルスプラインと噛み合うヘリカルスプラインを形成し、内筒部には、中間部材のヘリカルスプラインと噛み合うヘリカルスプラインを形成し、中間部材の軸方向の移動距離を位相角に変換する位相角変換機構を採用しているので、位相角変換機構が複雑となり、コストアップとなる。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、位相角を決定した後は、電力を消費することなく、位相角を決定した位相角に保持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、請求項１に係るエンジンのバルブ制御装置においては、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部と、前記外筒部内周側に相対回転可能に配置されて、前記エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフトに同軸上に連結された内筒部と、前記内筒部外周に前記内筒部の軸方向に沿って移動自在に配置された中間部材と、前記エンジンの運転状態に応じて前記中間部材の前記軸方向における位置を制御する位置制御機構と、前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて前記外筒部と前記カムシャフト間の位相を可変に調整する位相調整機構とを備え、前記位相調整機構は、前記外筒部の内周にその軸心と交差する方向に形成され、且つ互いに平行に形成された第１のリード溝群と、前記内筒部の外周のうち前記第１のリード溝群を臨む領域にその軸心と交差し、且つ前記第１のリード溝群と逆方向に形成され、且つ互いに平行に形成された第２のリード溝群と、前記第１のリード溝群と前記第２のリード溝群を摺動路または転動路として、前記摺動路または転動路に摺動または転動自在に挿入された複数の摺動体または転動体と、前記中間部材のうち前記摺動路または転動路との対向面に形成されたガイド溝に摺動または転動自在に挿入されたピースとを含み、前記複数の摺動体または転動体は、前記中間部材に摺動または転動自在に固定され、前記ピースは、弾性力を受けて前記中間部材から離れる方向に付勢され、前記弾性力に伴う移動が前記外筒部または前記内筒部との当接により規制されており、前記ピースと前記ガイド溝との交差角は、０度を超えて摩擦角以下に設定されてなり、かつ前記外筒部または前記カムシャフトからのトルク入力に対して、前記トルクの伝達を阻止し、前記中間部材からの軸方向変位に応答して、前記軸方向変位を周方向変位に変換し、前記周方向変位を前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて大きさの異なる変位であって、互いに逆方向の変位として前記外筒部と前記内筒部に付与してなる構成とした。
【０００７】
（作用）位相調整機構は、外筒部とカムシャフト間の位相を可変に調整するときにのみ、中間部材からの軸方向変位に応答して、この軸方向変位を周方向変位に変換し、この周方向変位を中間部材の軸方向における位置に応じて大きさの異なる変位であって、互いに逆方向の変位として外筒部と内筒部に付与し、それ以外のとき、すなわち、外筒部とカムシャフト間の位相が決定された後は、外筒部またはカムシャフトからのトルク入力に対して、このトルクの伝達を阻止するので、外筒部とカムシャフト間の位相が決定された後は、外筒部またはカムシャフトからトルクが入力されても、電力を消費することなく、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができ、消費電力を低減することができる。
【０００８】
また、中間部材からの軸方向変位が位相調整機構に作用した場合、ピースには弾性力のみが作用するので、ピースがガイド溝に沿ってスライドし、中間部材は内筒部の軸方向に沿って移動し、中間部材と摺動体または転動体の移動に伴って、外筒部と内筒部に対して、中間部材の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位であって、互いに逆方向の周方向変位が付与され、外筒部と内筒部は、摺動体または転動体に対して、互いに逆方向に回転し、外筒部とカムシャフト間の位相が進角側または遅角側に調整される。中間部材が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部とカムシャフト間の位相角が決定された状態にあるときに、外筒部またはカムシャフトからのトルク入力として、外筒部と内筒部間にトルクが作用し、進角または遅角方向にトルクが掛かった場合、ピースは、摩擦力のため、中間部材のガイド溝の中でロックされ、その移動が阻止される。このとき、外筒部と内筒部は、中間部材に対して相対的に動けないので、外筒部と内筒部間にトルクが作用しても、作動せず、自己保持状態（セルフロック状態）となり、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができる。
【０００９】
請求項２に係るエンジンのバルブ制御装置においては、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部と、前記外筒部の内周側に相対回転可能に配置されて、前記エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフトに同軸上に連結された内筒部と、前記内筒部の外周に前記内筒部の軸方向に沿って移動自在に配置された中間部材と、前記エンジンの運転状態に応じて前記中間部材の前記軸方向における位置を制御する位置制御機構と、前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて前記外筒部と前記カムシャフト間の位相を可変に調整する位相調整機構とを備え、前記位相調整機構は、前記外筒部と前記内筒部との間に互いに直列に挿入されたピースとスプリングを備え、前記中間部材と前記外筒部または前記内筒部は互いにヘリカルスプラインで噛合され、前記ピースは、前記中間部材に形成されたガイド溝内に摺動自在に挿入され、前記ガイド溝内に装着されたスプリングから弾性力を受けて中間部材から離れる方向に付勢され、前記スプリングの弾性力に伴う移動が前記外筒部または前記内筒部との当接により規制され、前記ピースとガイド溝との交差角は、０度を超えて摩擦角以下に設定されてなり、かつ前記外筒部または前記カムシャフトからのトルク入力に対して、前記トルクの伝達を阻止し、前記中間部材からの軸方向変位に応答して、前記軸方向変位を周方向変位に変換し、前記周方向変位を前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて大きさの異なる変位であって、互いに逆方向の変位として前記外筒部と前記内筒部に付与してなる構成とした。
【００１０】
（作用）中間部材からの軸方向変位が位相調整機構に作用した場合、ピースには弾性力のみが作用するので、ピースがガイド溝に沿ってスライドし、中間部材は外筒部または内筒部と噛み合いながら内筒部の軸方向に沿って移動し、中間部材と転動体の移動に伴って、外筒部と内筒部に対して、中間部材の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位であって、互いに逆方向の周方向変位が付与され、外筒部と内筒部は、中間部材に対して、互いに逆方向に回転し、外筒部とカムシャフト間の位相が進角側または遅角側に調整される。中間部材が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部とカムシャフト間の位相角が決定された状態にあるときに、外筒部またはカムシャフトからのトルク入力として、外筒部と内筒部間にトルクが作用し、進角または遅角方向にトルクが掛かった場合、ピースは、摩擦力のため、中間部材のガイド溝の中でロックされ、その移動が阻止される。このとき、外筒部と内筒部は、中間部材に対して相対的に動けないので、外筒部と内筒部間にトルクが作用しても、作動せず、自己保持状態（セルフロック状態）となり、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができる。
【００１１】
請求項３に係るエンジンのバルブ制御装置においては、請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置において、前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記各回転ドラムの内周側にはその周方向に沿ってスライド用ランプがそれぞれ形成され、前記各スライド用ランプは、前記中間部材の外周側にその周方向に沿って形成された一対の位置決め用ランプの一方にそれぞれ係合してなる構成とした。
【００１２】
（作用）進角制御するに際して、各回転ドラムが中間部材とともに回転しているときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、一方の回転ドラムに制動力を付与して一方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は他方の回転ドラムとともに回転する。このとき、中間部材は、位置決め用ランプが回転ドラムのスライド用ランプに沿って移動するので、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフト側に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態とすると、一方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の進角位置に位置決めされる。一方、中間部材が進角位置にあるときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、他方の回転ドラムに制動力を付与して他方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は一方の回転ドラムとともに回転する。このとき、中間部材は、位置決め用ランプが回転ドラムのスライド用ランプに沿って移動するので、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフトから離れる方向に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態にすると、他方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の遅角位置に位置決めされる。すなわち、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
【００１３】
請求項４に係るエンジンのバルブ制御装置においては、請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置において、前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記中間部材のフランジ部が前記一方の回転ドラムと前記他方の回転ドラムとの間に挿入され、前記各回転ドラムのうち前記中間部材のフランジ部との対向面には、前記中間部材を前記内筒部の軸方向に沿ってガイドするための正リードまたは逆リードのねじ部が形成され、前記中間部材のフランジ部には正リードまたは逆リードのねじ部が形成され、前記正リードのねじ部同士または前記逆リードのねじ部同士が互いには噛み合い状態を維持してなる構成とした。
【００１４】
（作用）進角制御するに際して、各回転ドラムが中間部材とともに回転しているときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、一方の回転ドラムに制動力を付与して一方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は他方の回転ドラムとともに回転する。このとき、一方の回転ドラムのねじ部、例えば、正リードのねじ部と、フランジ部の正リードのねじ部との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、一方の回転ドラムは減速した状態にある。この結果、中間部材は、相対的に、一方の回転ドラムの正リードのねじ部とフランジ部の正リードのねじ部との噛み合いにより、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフト方向に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態とすると、一方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の進角位置に位置決めされる。
【００１５】
一方、中間部材が進角位置にあるときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、他方の回転ドラムに制動力を付与して他方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は一方の回転ドラムとともに回転する。このとき、他方の回転ドラムのねじ部、例えば、逆リードのねじ部と、フランジ部の逆リードのねじ部との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、他方の回転ドラムは減速した状態にある。この結果、中間部材は、相対的に、他方の回転ドラムの逆リードのねじ部とフランジ部の逆リードのねじ部との噛み合いにより、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフトから離れる方向に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態にすると、他方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の遅角位置に位置決めされる。すなわち、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
【００１６】
請求項５に係るエンジンのバルブ制御装置においては、請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置において、前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記中間部材のフランジ部が前記一方の回転ドラムと前記他方の回転ドラムとの間に挿入され、前記各回転ドラムのうち前記中間部材のフランジ部との対向面には、前記中間部材を前記内筒部の軸方向に沿ってガイドするための正リードまたは逆リードの溝が形成され、前記中間部材のフランジ部には前記正リードまたは逆リードの溝を摺動路または転動路とする摺動体または転動体が摺動または転動自在に固定されてなる構成とした。
【００１７】
（作用）進角制御するに際して、各回転ドラムが中間部材とともに回転しているときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、一方の回転ドラムに制動力を付与して一方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は他方の回転ドラムとともに回転する。このとき、摺動体または転動体と溝、例えば、正リードの溝との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、一方の回転ドラムは減速した状態にある。この結果、中間部材は、摺動体または転動体が、一方の回転ドラムの正リードの溝に沿って摺動または転動することにより、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフト方向に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態とすると、一方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の進角位置に位置決めされる。
【００１８】
一方、中間部材が進角位置にあるときに、電磁クラッチを通電状態として、電磁クラッチから電磁力を発生させて、他方の回転ドラムに制動力を付与して他方の回転ドラムの回転を減速させると、中間部材は一方の回転ドラムとともに回転する。このとき、摺動体または転動体と逆リードの溝との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、他方の回転ドラムは減速した状態にある。この結果、中間部材は、相対的に、摺動体または転動体が、他方の回転ドラムの逆リードの溝に沿って摺動または転動することにより、内筒部の軸方向に沿って、例えば、カムシャフトから離れる方向に移動する。この後、電磁クラッチを非通電状態にすると、他方の回転ドラムが再び回転し、中間部材の移動が停止され、中間部材は任意の遅角位置に位置決めされる。すなわち、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係るエンジンのバルブ制御装置によれば、外筒部とカムシャフト間の位相が決定された後は、外筒部またはカムシャフトからトルクが入力されても、電力を消費することなく、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができ、消費電力を低減することができる。また、中間部材からのトルク入力に応答して、外筒部とカムシャフト間の位相を可変に調整し、外筒部とカムシャフト間の位相角が決定されたときには、外筒部またはカムシャフトからのトルク入力に対して、自己保持状態となって、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができる。
【００２０】
請求項２に係るエンジンのバルブ制御装置によれば、中間部材からのトルク入力に応答して、外筒部とカムシャフト間の位相を可変に調整し、外筒部とカムシャフト間の位相角が決定されたときには、外筒部またはカムシャフトからのトルク入力に対して、自己保持状態となって、外筒部とカムシャフト間の位相を指定の位相に保持することができる。
【００２１】
請求項３に係るエンジンのバルブ制御装置によれば、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
【００２２】
請求項４に係るエンジンのバルブ制御装置によれば、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
請求項５に係るエンジンのバルブ制御装置によれば、中間部材を任意の進角または遅角位置に移動させるときにのみ電磁クラッチを通電状態とし、それ以外のときには電磁クラッチを非通電状態とすることで、中間部材を任意の進角または遅角位置にセットすることができ、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の正面図である。
【図３】外筒部の背面図である。
【図４】外筒部の断面図である。
【図５】外筒部内周側の展開図である。
【図６】内筒部の斜視図である。
【図７】内筒部の断面図である。
【図８】内筒部の背面図である。
【図９】内筒部外周側の展開図である。
【図１０】中間部材の斜視図である。
【図１１】中間部材の断面図である。
【図１２】中間部材外周側の展開図である。
【図１３】回転ドラムの斜視図である。
【図１４】回転ドラムの断面図である。
【図１５】回転ドラム内周側の展開図である。
【図１６】他の回転ドラムの斜視図である。
【図１７】他の回転ドラムの断面図である。
【図１８】他の回転ドラム内周側の展開図である。
【図１９】中間部材と一対の回転ドラムとの関係を説明するための展開図である。
【図２０】（ａ）は、６個のボールと内筒部との関係を説明するための展開図、（ｂ）は、６個のボールと外筒部との関係を説明するための展開図である。
【図２１】ピースと中間部材との関係を説明するための要部拡大断面図である。
【図２２】ピースと中間部材との関係を説明するための要部拡大正面図である。
【図２３】進角または遅角制御が実行されないときのボールとピースとの関係を説明するための模式図である。
【図２４】進角または遅角制御が実行されるときのボールとピースとの関係を説明するための模式図である。
【図２５】本発明の第２実施例を示す位相調整機構の要部展開図である。
【図２６】本発明の第３実施例を示す位相調整機構の要部展開図である。
【図２７】本発明の第４実施例を示す位置制御機構の断面図である。
【図２８】本発明の第５実施例を示す位置制御機構の断面図である。
【図２９】本発明の第６実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図である。
【図３０】本発明の第７実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図、図２は、本発明の第１実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の正面図、図３は、外筒部の背面図、図４は、外筒部の断面図、図５は、外筒部内周側の展開図、図６は、内筒部の斜視図、図７は、内筒部の断面図、図８は、内筒部の背面図、図９は、内筒部外周側の展開図、図１０は、中間部材の斜視図、図１１は、中間部材の断面図、図１２は、中間部材外周側の展開図、図１３は、回転ドラムの斜視図、図１４は、回転ドラムの断面図、図１５は、回転ドラム内周側の展開図、図１６は、他の回転ドラムの斜視図、図１７は、他の回転ドラムの断面図、図１８は、他の回転ドラム内周側の展開図、図１９は、中間部材と一対の回転ドラムとの関係を説明するための展開図、図２０（ａ）は、６個のボールと内筒部との関係を説明するための展開図、（ｂ）は、６個のボールと外筒部との関係を説明するための展開図、図２１は、ピースと中間部材との関係を説明するための要部拡大図、図２２は、ピースと中間部材との関係を説明するための要部拡大背面図、図２３は、進角または遅角制御が実行されないときのボールとピースとの関係を説明するための模式図、図２４は、進角または遅角制御が実行されるときのボールとピースとの関係を説明するための模式図、図２５は、本発明の第２実施例を示す位相調整機構の要部展開図、図２６は、本発明の第３実施例を示す位相調整機構の要部展開図、図２７は、本発明の第４実施例を示す位置制御機構の断面図、図２８は、本発明の第５実施例を示す位置制御機構の断面図、図２９は、本発明の第６実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図、図３０は、本発明の第６実施例を示すエンジンのバルブ制御装置の縦断面図である。
【００２５】
これらの図においては、本発明に係るエンジンのバルブ制御装置は、例えば、自動車用エンジンに組み付けられた形態でエンジンオイル雰囲気下で用いられ、クランクシャフトの回転に同期して吸排気バルブが開閉するようにクランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するとともに、エンジンの負荷や回転数などの運転状態によってエンジンの吸気バルブまたは排気バルブの開閉のタイミングを変化させるための装置であって、図１に示すように、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される円環状外筒部１０と、外筒部１０内周側に外筒部１０と同軸で且つ外筒部１０に対し相対回動可能に配置されて、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフト２に同軸上に連結された円環状内筒部１２と、円環状に形成されて、内筒部１２外周に内筒部１２の軸方向に沿って移動自在に配置された中間部材１４と、エンジンの運転状態に応じて中間部材１４の軸方向における位置を制御する位置制御機構１６と、中間部材１４の軸方向における位置に応じて外筒部１０とカムシャフト２間の位相を可変に調整する位相調整機構１８とを備えている。内筒部１２の内周側にはカムシャフト２の軸方向一端側が嵌合され、このカムシャフト２の軸方向一端側には、カムボルト１９が締結されている。カムボルト１９は、内筒部１２の軸方向一端側に、軸受２０、ストッパ２１を介して固定されている。軸受２０、ストッパ２１は、内筒部１２の軸方向一端側外周面に固定されており、軸受２０の外輪と一体に形成されたフランジ部２２には、図２に示すように、略円盤状に形成されたホルダ２３が回転自在に配置されている。ホルダ２３は、その外周側に１２０度ピッチで配置された３個の突起２３ａを備えており、各突起２３ａは、エンジン本体に固定されるカバー（図示せず）の凹部に挿入され、ホルダ２３が周方向に回転するのを阻止するようになっている。
【００２６】
外筒部１０は、図３乃至図５に示すように、駆動軸側の筒体として、スプロケット２４が外周側に複数個配列されており、スプロケット２４に、エンジンのクランクシャフトの駆動力がチェーンを介して伝達されたときに、クランクシャフトに同期して回転し、この回転に伴う駆動力を位相調整機構１８を介して内筒部１２に伝達するようになっている。外筒部１０の内周側には、位相調整機構１８の一要素として、半円形状のリード溝（ボール溝）２６が軸心と交差する方向に沿って全周に亘って形成されている。なお、外筒部１０に隣接して、小径外筒部２８が並設されており、小径外筒部２８は内筒部１２外周に配置されて、ボルト３０によって外筒部１０に固定されている。この小径外筒部２８は、その外周側にスプロケット３２が形成されており、スプロケット３２に、エンジンのクランクシャフトの駆動力がチェーンを介して伝達されたときに、クランクシャフトに同期して回転するようになっている。
【００２７】
内筒部１２は、図６乃至図９に示すように、カムシャフト２側の筒体として構成されており、内筒部１２の外周側には大径部３４、３６が形成され、内周側にはカムボルト挿通孔３８、カムシャフト嵌合孔４０が形成されている。大径部３６には、位相調整機構１８の一要素として、互いに交差する、半円形状のリード溝（ボール溝）４２、４４が軸心と交差する方向に沿って全周に亘って形成されている。リード溝４２、４４は、外筒部１０のリード溝２６とともに、ボール４６、４８の転動路または摺動路を構成するようになっており、リード溝４２、４４とリード溝２６との間には、クランププーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に３個のボール４６が挿入され、ヘッドＨ側（カムシャフト２側）に３個のボール４８が挿入されている（図１参照）。ボール４６、４８は、位相調整機構１８の一要素となる摺動体または転動体として、中間部材１４が内筒部１２の軸方向に沿って進角位置または遅角位置に移動したときに、この移動に伴う、中間部材１４からの軸方向変位に応答して、リード溝４２、４４とリード溝２６に沿って互いに逆方向に移動するようになっている。
【００２８】
中間部材１４は、図１０乃至図１２に示すように、小径部５０、大径部５２を有する筒体として構成され、内筒部１２の大径部３４、３６に、内筒部１２の軸方向に沿って移動自在に配置されている。中間部材１４の小径部５０には、ガイド溝（ボール４８を保持したピース８２をガイドするための溝）５４と、固定孔（ボール４６を固定するための孔）５６がそれぞれ３個ずつ形成されており、大径部５２には、周方向における位相が互いに異なるランプ（位置決め用ランプ）５８、６０が凸部として、全周に亘って形成されている。ガイド溝５４は、図１２では全て同一方向に捩れているが、回転方向の反力をキャンセルするために、一部を逆方向に捩じることも可能である。例えば、ガイド溝５４のうち１つを他の２つとは逆方向に捩じることで、ガイド溝５４を移動するピース８２により発生する回転方向における力（ガタ）をキャンセルできる。ランプ５８は、１８０度ごとに傾斜が漸次変化する形状に形成され、ランプ６０も同様に、１８０度ごとに傾斜が漸次変化する形状に形成されている。但し、本構成ではランプ５８とランプ６０とは位相を９０度ずらせている。
【００２９】
中間部材１４の位置を制御するための位置制御機構１６は、環状に形成された回転ドラム６２、６４と電磁クラッチ６６、６８とから構成され、電磁クラッチ６６、６８は、制動板７０、７２、ソレノイド７４、７６を備え、各ソレノイド７４、７６は、エンジンの運転状態を検出して、制御信号等を出力する制御回路（図示せず）に接続されている（図１、図２参照）。
【００３０】
回転ドラム６２、６４は、図１３乃至図１８に示すように、円筒状に形成されて内筒部１２の外周側に配置され、制動板７０、７２から制動力を受けないときには、回転方向に対する移動が自在とされ、内筒部１２の軸方向に対する移動が外筒部１０またはストッパ２１によって阻止されている。回転ドラム６２の内周側には、図１３乃至図１５に示すように、軸方向における位置が漸次変化するランプ（スライド用ランプ）７８が凹部として、１８０度ピッチで２個形成されている。このランプ７８は、中間部材１４のランプ５８と係合するようになっている。回転ドラム６４の内周側には、図１６乃至図１８に示すように、軸方向における位置が漸次変化するランプ（スライド用ランプ）８０が凹部として、１８０度ピッチで２個形成されている。このランプ８０は、中間部材１４のランプ６０と係合するようになっている。
【００３１】
一方、制動板７０、７２は、それぞれ回転ドラム６２、６４を囲むように、ボルト７１を支点に回動自在に配置されており（図２参照）、ソレノイド７４、７６がそれぞれ通電されたときに、ボルト７１を支点に回動して、回転ドラム６２、６４に制動力を付与して、回転ドラム６２、６４の回転を減速させるようになっている。この場合、ソレノイド７４は、進角制御時に通電され、ソレノイド７６は遅角制御時に通電されるようになっており、ソレノイド７４またはソレノイド７６を通電することで、中間部材１４を進角位置または遅角位置に移動できるようになっている。
【００３２】
具体的には、図１９に示すように、ソレノイド７４とソレノイド７６が非通電状態にあるときには、回転ドラム６２、６４は中間部材１４とともに回転し、例えば、吸気バルブの開閉タイミングを制御する場合、アイドリング時には、中間部材１４は最遅角位置にある。この後、進角制御するために、回転ドラム６２、６４が中間部材１４とともに回転しているときに、ソレノイド７４のみを通電し、制動板７０から回転ドラム６２に制動力を付与して回転ドラム６２の回転を減速させると、中間部材１４は回転ドラム６４とともに回転する。このとき、中間部材１４は、ランプ５８が回転ドラム６２のランプ７８に沿って移動するので、内筒部１２の軸方向に沿ってヘッドＨ側（カムシャフト２側）に移動する。ソレノイド７４の通電により、中間部材１４は、最進角位置に移動する。中間部材１４が最遅角位置から最進角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７４を非通電状態にすると、中間部材１４は任意の進角位置に位置決めされる。
【００３３】
一方、中間部材１４が最進角位置にあるときに、遅角制御するときには、回転ドラム６２、６４が中間部材１４とともに回転しているときに、ソレノイド７６のみを通電し、制動板７２から回転ドラム６４に制動力を付与して回転ドラム６４の回転を減速させると、中間部材１４は回転ドラム６２とともに回転する。このとき、中間部材１４は、ランプ６０が回転ドラム６４のランプ８０に沿って移動するので、内筒部１２の軸方向に沿ってクランクプーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に移動する。ソレノイド７６の通電により、中間部材１４は、最遅角位置に移動する。中間部材１４が最進角位置から最遅角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７６を非通電状態にすると、中間部材１４は任意の遅角位置に位置決めされる。
【００３４】
中間部材１４が任意の進角位置または遅角位置にあるときには、中間部材１４は、回転ドラム６２、６４とともに回転することになり、この後、進角制御するときには、ソレノイド７４を通電することで、中間部材１４を他の進角位置に位置決めでき、また、遅角制御するときには、ソレノイド７６を通電することで、中間部材１４を他の遅角位置に位置決めできる。
【００３５】
ここで、例えば、中間部材１４が最遅角位置にあるときには、図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、３個のボール４６は、中間部材１４の固定孔５６に固定された状態でクランクプーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に位置し、３個のボール４８は、図２１と図２２に示すピース８２に保持された状態でヘッドＨ側（カムシャフト２側）に位置している。なお、リード溝２６を６個のリード溝２６ａ〜２６ｆで表わし、リード溝４２を３個のリード溝４２ａ、４２ｃ、４２ｅで表わし、リード溝４４を３個のリード溝４４ｂ、４４ｄ、４４ｆで表わすと、リード溝４２ａ、４２ｃ、４２ｅは、リード溝２６ａ、２６ｃ、２６ｅに対応し、リード溝４４ｂ、４４ｄ、４４ｆは、リード溝２６ｂ、２６ｄ、２６ｆに対応している。
【００３６】
ここで、内筒部１２と外筒部１０の軸方向をそれぞれＸとし、内筒部１２が矢印Ｙ方向に回転し、外筒部１０が矢印Ｚ方向に回転している状態を進角状態として進角制御を行うと、中間部材１４がヘッドＨ側に移動するに伴って、３個のボール４６もクランクプーリＣＰ側からヘッドＨ側に、リード溝２６ｂ、４４ｂとリード溝２６ｄ、４４ｄおよびリード溝２６ｆ、４４ｆに沿って、最大で破線で示す位置まで移動する。逆に、ピース８２に保持された、３個のボール４８はヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側にリード溝２６ａ、４２ａとリード溝２６ｃ、４２ｃおよびリード溝２６ｅ、４２ｅに沿って、最大で破線で示す位置まで移動する。このとき、中間部材１４とボール４６、４８の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、ボール４６、４８に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、内筒部１２は、ボール４６、４８に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が進角側に調整される。
【００３７】
一方、中間部材１４が、破線で示す進角位置にあるときには、中間部材１４の固定孔５６に固定された、３個のボール４６は、中間部材１４が最遅角位置にあるときよりも、ヘッドＨ側（カムシャフト２側）に位置し、ピース８２に保持された、３個のボール４８は、中間部材１４が最遅角位置にあるときよりも、クランクプーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に位置している。この状態から遅角制御を行うと、中間部材１４がヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側に移動するに伴って、３個のボール４６もヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側へ移動し、逆に、ピース８２に保持された、３個のボール４８はクランクプーリＣＰ側からヘッドＨ側に移動する。このとき、中間部材１４とボール４６、４８の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、ボール４６、４８に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、内筒部１２は、ボール４６、４８に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が遅角側に調整される。
【００３８】
ここで、３個のボール４６は、中間部材１４の孔５６内に挿入されて中間部材１４に固定されているので、中間部材１４とともに移動することになる。これに対して、３個のボール４８は、中間部材１４のガイド溝５４内に挿入されたピース８２の溝８４内に挿入されているので、ピース８２とともに移動することになる。中間部材１４のガイド溝５４は、図２１と図２２に示すように、中間部材１４の軸心に対して傾斜しており、ピース８２の溝８４のうち直線部８６は、中間部材１４の軸方向に対して傾斜している。中間部材１４のガイド溝５４の延長線とピース８２の直線部８６の延長線は交差角θで交わっており、交差角θは、摩擦角以下で且つ０度を越える角度に設定されている。
【００３９】
このため、中間部材１４が任意の進角位置または遅角位置にあって、進角制御または遅角制御が行われないときに、外筒部１０またはカムシャフト２からトルクが入力された場合でも、このトルク入力は、図２３に示すように、カムシャフト２の軸心（中間部材１４の軸心と平行な軸心）Ｌに対して傾斜したガイド溝５４に挿入されたピース８２の中のボール４８に、ピース８２の直線部８６に対して直交する力Ｆを発生させる。ピース８２の中間部材１４に対する反力として、力Ｆに平行な力Ｆａが発生する。このとき、力Ｆを、力Ｆに平行な成分Ｆａとガイド溝５４に直交する成分Ｆｂとに分解すると、力Ｆに平行な成分Ｆａとガイド溝５４に直交する成分Ｆｂとの為す角（θ１−（−θ２））は、ガイド溝５４の延長線とピース８２の直線部８６の延長線との交差角θと同一となる（θ＝θ１−（−θ２））。前述の交差角θに関する前提により、ガイド溝５４に働く摩擦力Ｆｃは力Ｆのガイド溝５４に平行な成分Ｆｄと同一であり、ピース８２は移動できない。これによりボール４８も移動できないため、動けなくなり、中間部材１４は、任意の進角位置または遅角位置に保持される。
【００４０】
一方、中間部材１４が任意の進角位置または遅角位置にあるときに、進角制御または遅角制御が行われ、中間部材１４が軸方向に変位した場合は、この軸方向変位は、図２４に示すように、ピース８２に対して、ピース８２を下向きに下げる力Ｆとして作用する。このとき、ピース８２の移動（矢印Ｂ方向への移動）により、ピース８２の直線部８６はボール４８が中間部材１４の動きとは逆方向（矢印Ｃ方向）の動きとなるよう誘導する。この結果、中間部材１４は、進角制御または遅角制御により、任意の進角位置または遅角位置に位置決めされることになる。
【００４１】
本実施例によれば、ソレノイド７４またはソレノイド７６の通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置に移動する過程では、中間部材１４の移動に伴う軸方向変位に応答して、ボール４６、４８が互いに逆方向に移動し、外筒部１０と内筒部１２に対して互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が可変に調整される。
【００４２】
一方、ソレノイド７４およびソレノイド７６の非通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定されたときには、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力に対して、ボール４６、４８の移動が停止されて、トルク入力の伝達が阻止されるので、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側はトルク伝達が非可逆で、自己保持状態（セルフロック状態）となる。
【００４３】
すなわち、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定された後は、カムシャフト２から反力を受けても、電力を消費することなく、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側が自己保持状態（セルフロック状態）となり、位相角を決定された位相角に保持することができ、消費電力を低減することができる。
【００４４】
また、リターンスプリングの弾性力に抗して、中間部材１４を移動させる必要はなく、ソレノイド７４またはソレノイド７６を通電するだけで、中間部材１４を移動させることができるので、リターンスプリングを用いたものよりも消費電力を低減することができる。
【００４５】
さらに、中間部材１４にランプ５８、６０を形成するに際して、互いに周方向における位相が異なるように形状としたので、周方向における位相が同一となる形状とする場合よりも、中間部材１４全体の軸方向の長さを短くすることができるとともに、装置全体の軸方向の長さを短くすることができる。
【００４６】
次に、本発明の第２実施例を図２５に従って説明する。本実施例は、ボールの摺動路または転動路となるリード溝をパラレルグルーブ構造としたものであり、他の構成は第１実施例と同様である。具体的には、位相調整機構１８Ａは、非可逆トルク伝達機構として、外筒部１０内周にその軸心と交差する方向に捩れて形成され、各互いに平行に形成された第１のリード溝群（ボール溝群）９０と、内筒部１２外周のうち第１のリード溝群を臨む領域にその軸心と交差し、第１のリード溝群９０と逆方向に捩れて形成され、且つ互いに平行に形成された第２のリード溝群（ボール溝群）９２と、第１のリード溝群９０と第２のリード溝群９２を摺動路または転動路として、摺動路または転動路に摺動または転動自在に挿入された、６個のボール４６と、中間部材１４のうち摺動路または転動路との対向面に形成されたガイド溝５４に摺動または転動自在に挿入されピース９４とを備えて構成されている。
【００４７】
第１のリード溝群９０は、互いに平行な６個のリード溝９０ａ〜９０ｆから構成され、第２のリード溝群９２は、互いに平行であって、リード溝９０ａ〜９０ｆとは逆方向に捩れて形成された６個のリード溝９２ａ〜９２ｆから構成され、両者はパラレルグルーブとして形成されている。
【００４８】
各ボール４６は、摺動体または転動体として、中間部材１４の固定孔５６内に摺動または転動自在に固定されている。各ピース９４は、略長方形形状に形成されてガイド溝５４内に摺動自在に挿入され、ガイド溝５４内に装着されたスプリング９６から弾性力を受けて中間部材１４から離れる方向に付勢され、スプリング９６の弾性力に伴う移動が外筒部１０または内筒部１２との当接により規制されるようになっている。このピース９４とガイド溝５４との交差角θ（ガイド溝５４に沿った直線と中間部材１４の軸心とのなす角度θ）は、０度を超えて摩擦角以下に設定されている。
【００４９】
位相調整機構１８Ａは、非可逆トルク伝達機構として、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用した場合、互いに逆方向に捩れるが、中間部材１４と外筒部１０または内筒部１２との間には相対的な動きが生じ、中間部材１４がその軸方向に沿って動こうとするのに対して、外筒部１０と内筒部１２は回転方向に動こうとする。このとき、中間部材１４は、ピース９４と外筒部１０または内筒部１２との摩擦により、外筒部１０または内筒部１２と共回りしようとするが、ピース９４の連れ回りにより、中間部材１４は、トルクの掛かった方向（トルクの作用する方向）とは逆の軸方向に動かされようとする。
【００５０】
例えば、ソレノイド７４およびソレノイド７６の非通電状態にあって、中間部材１４が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定された状態にあるときに、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力として、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用し、進角方向にトルクが掛かった場合（中間部材１４がヘッドＨ側に進む場合）、ピース９４は、摩擦力のため、中間部材１４のガイド溝５４の中でロックされ、中間部材１４は、ヘッドＨ側に進めなくなる。このとき、外筒部１０と内筒部１２は、中間部材１４に対して相対的に動けないので、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用しても、作動せず、自己保持状態（セルフロック状態）となる。
【００５１】
これに対して、中間部材１４の軸方向の変位が位相調整機構１８Ａに作用した場合、ピース９４にはスプリング９６による弾性力のみしか作用しないので、ピース９４はガイド溝５４に沿ってスライドし、中間部材１４は内筒部１２の軸方向に沿って移動することができる。
【００５２】
ここで、例えば、中間部材１４が遅角位置にあるときに、ソレノイド７４の通電により、進角制御を行うと、中間部材１４がヘッドＨ側に移動するに伴って、中間部材１４に固定されたボール４６も中間部材１４とともにヘッドＨ側に移動する。このとき、中間部材１４とボール４６の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、ボール４６に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、内筒部１２は、ボール４６に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が進角側に調整される。
【００５３】
一方、中間部材１４が進角位置にあるときに、ソレノイド７６の通電により、遅角制御を行うと、中間部材１４がヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側に移動するに伴って、中間部材１４に固定されたボール４６もヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側へ移動する。このとき、中間部材１４とボール４６の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、ボール４６に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、内筒部１２は、ボール４６に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が遅角側に調整される。
【００５４】
本実施例によれば、ソレノイド７４またはソレノイド７６の通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置に移動する過程では、中間部材１４の移動に伴う軸方向変位に応答して、ボール４６がリード溝群９０、９２に沿って移動し、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が可変に調整される。
【００５５】
一方、ソレノイド７４およびソレノイド７６の非通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定されたときには、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力に対して、ボール４６の移動が停止されて、トルクの伝達が阻止されるので、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側はトルク伝達が非可逆で、自己保持状態（セルフロック状態）となる。
【００５６】
すなわち、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定された後は、カムシャフト２から反力を受けても、電力を消費することなく、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側が自己保持状態（セルフロック状態）となり、位相角を決定された位相角に保持することができ、消費電力を低減することができる。
【００５７】
次に、本発明の第３実施例を図２６に従って説明する。本実施例は、ボールを用いずにヘリカルスプラインを用いたものであり、他の構成は第１実施例または第２実施例と同様である。本実施例における位相調整機構１８Ｂは、非可逆トルク伝達機構として、外筒部１０と内筒部１２との間にピース９４とスプリング９６が直列になって挿入されており、中間部材１４外周面にはヘリカルスプライン９８が形成されている。中間部材１４のヘリカルスプライン９８は、外筒部１０に形成されたヘリカルスプライン（図示せず）と噛み合い可能に形成されている。
【００５８】
なお、外筒部１０と内筒部１２の位置を逆とし、内筒部１２に、中間部材１４のヘリカルスプライン９８と噛み合い可能なヘリカルスプラインを形成することもできる。
【００５９】
ピース９４は、略長方形形状に形成されてガイド溝５４内に摺動自在に挿入され、ガイド溝５４内に装着されたスプリング９６から弾性力を受けて中間部材１４から離れる方向に付勢され、スプリング９６の弾性力に伴う移動が外筒部１０との当接により規制されるようになっている。このピース９４とガイド溝５４との交差角θ（ガイド溝５４に沿った直線と中間部材１４の軸心とのなす角度θ）は、０度を超えて摩擦角以下に設定されている。
【００６０】
位相調整機構１８Ｂは、非可逆トルク伝達機構として、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用した場合、互いに逆方向に捩れるが、中間部材１４と外筒部１０または内筒部１２との間には相対的な動きが生じ、中間部材１４がその軸方向に沿って動こうとするのに対して、外筒部１０と内筒部１２は回転方向に動こうとする。このとき、中間部材１４は、ピース９４と外筒部１０または内筒部１２との摩擦により、外筒部１０または内筒部１２と共回りしようとするが、ピース９４の連れ回りにより、中間部材１４は、トルクの掛かった方向（トルクの作用する方向）とは逆の軸方向に動かされようとする。
【００６１】
例えば、ソレノイド７４およびソレノイド７６の非通電状態にあって、中間部材１４が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定された状態にあるときに、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力として、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用し、進角方向にトルクが掛かった場合（中間部材１４がヘッドＨ側に進む場合）、ピース９４は、摩擦力のため、中間部材１４のガイド溝５４の中でロックされ、中間部材１４は、ヘッドＨ側に進めなくなる。このとき、外筒部１０と内筒部１２は、中間部材１４に対して相対的に動けないので、外筒部１０と内筒部１２間にトルクが作用しても、作動せず、自己保持状態（セルフロック状態）となる。
【００６２】
これに対して、中間部材１４の軸方向の変位が位相調整機構１８Ｂに作用した場合、ピース９４にはスプリング９６による弾性力のみしか作用しないので、ピース９４はガイド溝５４に沿ってスライドし、中間部材１４は、ヘリカルスプライン９８が外筒部１０のヘリカルスプラインと噛み合いながら内筒部１２の軸方向に沿って移動することができる。
【００６３】
ここで、例えば、中間部材１４が遅角位置にあるときに、ソレノイド７４の通電により、進角制御を行うと、中間部材１４は、ヘリカルスプライン９８が外筒部１０のヘリカルスプラインと噛み合いながらヘッドＨ側に移動する。このとき、中間部材１４の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、中間部材１４に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、内筒部１２は、中間部材１４に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が進角側に調整される。
【００６４】
一方、中間部材１４が進角位置にあるときに、ソレノイド７６の通電により、遅角制御を行うと、中間部材１４は、ヘリカルスプライン９８が外筒部１０のヘリカルスプラインと噛み合いながらヘッドＨ側からクランクプーリＣＰ側に移動する。このとき、中間部材１４の移動に伴って、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０は、中間部材１４に対して、クランクプーリＣＰ側から見て時計周りに回転し、内筒部１２は、中間部材１４に対して、クランクプーリＣＰ側から見て反時計周りに回転し、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が遅角側に調整される。
【００６５】
本実施例によれば、ソレノイド７４またはソレノイド７６の通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置に移動する過程では、中間部材１４の移動に伴う軸方向変位に応答して、ヘリカルスプライン９８が外筒部１０のヘリカルスプラインと噛み合いながら中間部材１４が内筒部１２の軸方向に沿って移動し、外筒部１０と内筒部１２に対して、互いに逆方向の周方向変位であって、中間部材１４の軸方向における位置に応じて大きさの異なる周方向変位が付与され、外筒部１０とカムシャフト２間の位相が可変に調整される。
【００６６】
一方、ソレノイド７４およびソレノイド７６の非通電に伴って、中間部材１４が進角位置または遅角位置にセットされ、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定されたときには、外筒部１０またはカムシャフト２からのトルク入力に対して、中間部材１４の移動が停止されて、トルクの伝達が阻止されるので、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側はトルク伝達が非可逆で、自己保持状態（セルフロック状態）となる。
【００６７】
すなわち、外筒部１０とカムシャフト２間の位相角が決定された後は、カムシャフト２から反力を受けても、電力を消費することなく、外筒部１０を含む駆動軸側と内筒部１２を含む従動軸側が自己保持状態（セルフロック状態）となり、位相角を決定された位相角に保持することができ、消費電力を低減することができる。
【００６８】
次に、本発明の第４実施例を図２７に従って説明する。本実施例は、正リードと逆リードのねじを用いて位置制御機構１６Ａを構成したものであり、他の構成は第１実施例〜第３実施例のうちいずれかの実施例と同様である。本実施例における位置制御機構１６Ａは、内筒部１２の周囲に内筒部１２と回転可能に配置された複数の回転ドラム１００、１０２と、進角時には、ソレノイド７４を通電して、制動板７０の回動により、回転ドラム１００に制動力を付与して回転ドラム１００の回転を減速させ、遅角時には、ソレノイド７６を通電して、制動板７２の回動により、回転ドラム１０２に制動力を付与して回転ドラム１０２の回転を減速させる電磁クラッチ６６、６８とを備えており、回転ドラム１００と回転ドラム１０２との間には、中間部材１４Ａのフランジ部１０４が挿入されている（中間部材１４Ａは、中間部材１４の軸方向一端側にフランジ部１０４を形成したものに相当する。）。各回転ドラム１００、１０２のうち中間部材１４Ａとの対向面には、中間部材１４Ａを内筒部１２の軸方向に沿ってガイドするための正リードのねじ部１０６または逆リードのねじ部１０８が形成されている。正リードのねじ部１０６は、中間部材１４Ａの正リードのねじ部１１２と噛み合い、逆リードのねじ部１０８は中間部材１４Ａの逆リードのねじ部１１０と噛み合い状態になっている。
【００６９】
ここで、ソレノイド７４とソレノイド７６が非通電状態にあるときには、回転ドラム１００、１０２は中間部材１４Ａとともに回転し、例えば、吸気バルブの開閉タイミングを制御する場合、アイドリング時には、中間部材１４Ａは最遅角位置にある。この後、進角制御するために、回転ドラム１００、１０２が中間部材１４Ａとともに回転しているときに、ソレノイド７４のみを通電し、制動板７０から回転ドラム１００に制動力を付与して回転ドラム１００の回転を減速させると、中間部材１４Ａは回転ドラム１０２とともに回転する。このとき、ねじ部１０６とねじ部１１２との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、回転ドラム１００は減速した状態にある。この結果、中間部材１４Ａは、相対的に、ねじ部１０６とねじ部１１２との噛み合いにより、ヘッドＨ側に移動する。ソレノイド７４の通電により、中間部材１４Ａは、最進角位置に移動する。中間部材１４Ａが最遅角位置から最進角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７４を非通電状態にすると、中間部材１４Ａは任意の進角位置に位置決めされる。
【００７０】
一方、中間部材１４Ａが最進角位置にあるときに、遅角制御するときには、回転ドラム１００、１０２が中間部材１４Ａとともに回転しているときに、ソレノイド７６のみを通電し、制動板７２から回転ドラム１０２に制動力を付与して回転ドラム１０２の回転を減速させると、中間部材１４Ａは回転ドラム１００とともに回転する。このとき、ねじ部１０８とねじ部１１０との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、回転ドラム１０２は減速した状態にある。この結果、中間部材１４Ａは、相対的に、ねじ部１０８とねじ部１１０との噛み合いにより、内筒部１２の軸方向に沿ってクランクプーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に移動する。ソレノイド７６の通電により、中間部材１４Ａは、最遅角位置に移動する。中間部材１４Ａが最進角位置から最遅角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７６を非通電状態にすると、中間部材１４Ａは任意の遅角位置に位置決めされる。
【００７１】
中間部材１４Ａが任意の進角位置または遅角位置にあるときには、中間部材１４Ａは、回転ドラム１００、１０２とともに回転することになり、この後、進角制御するときには、ソレノイド７４を通電することで、中間部材１４Ａを他の進角位置に位置決めでき、また、遅角制御するときには、ソレノイド７６を通電することで、中間部材１４Ａを他の遅角位置に位置決めできる。
【００７２】
本実施例によれば、正リードのねじ部１０６、１１２と逆リードのねじ部１０８、１１０同士の噛み合いにより、中間部材１４Ａを進角または遅角位置に正確に位置決めすることができる。
【００７３】
次に、本発明の第５実施例を図２８に従って説明する。本実施例は、ボールと逆リードの溝を用いて位置制御機構１６Ｂを構成したものであり、他の構成は第１実施例〜第４実施例のうちいずれかの実施例のものと同様である。本実施例における位置制御機構１６Ｂは、内筒部１２の周囲に内筒部１２と回転可能に配置された複数の回転ドラム１１４、１１６と、進角時には、ソレノイド７４を通電して、制動板７０の回動により、回転ドラム１１４に制動力を付与して内筒部１２との回転を減速させ、遅角時には、ソレノイド７６を通電して、制動板７２の回動により、回転ドラム１１６に制動力を付与して内筒部１２との回転を減速させる電磁クラッチ６６、６８とを備えており、回転ドラム１１４と回転ドラム１１１６との間には、中間部材１４Ｂのフランジ部１１８が挿入されている（中間部材１４Ｂは、中間部材１４の軸方向一端側にフランジ部１１８を形成したものに相当する。）。各回転ドラム１１４、１１６のうち中間部材１４Ｂとの対向面には、中間部材１４Ｂを内筒部１２の軸方向に沿ってガイドするための正リードのボール溝（右ねじ）１２２と逆リードのボール溝（左ねじ）１２０が形成されている。ボール溝１２０、１２２は、中間部材１４Ｂのフランジ部１１８の孔に摺動または転動自在に挿入されたボール１２４の転動路または摺動路として構成されている。
【００７４】
ここで、ソレノイド７４とソレノイド７６が非通電状態にあるときには、回転ドラム１１４、１１６は中間部材１４Ｂとともに回転し、例えば、吸気バルブの開閉タイミングを制御する場合、アイドリング時には、中間部材１４Ｂは最遅角位置にある。この後、進角制御するために、回転ドラム１１４、１１６が中間部材１４Ｂとともに回転しているときに、ソレノイド７４のみを通電し、制動板７０から回転ドラム１１４に制動力を付与して回転ドラム１１４の回転を減速させると、中間部材１４Ｂは回転ドラム１１４とともに回転する。このとき、ボール１２４とボール溝１２０との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、回転ドラム１１４は減速した状態にある。この結果、中間部材１４Ｂは、ボール１２４がボール溝１２２に沿って転動または摺動することにより、ヘッドＨ側に移動する。ソレノイド７４の通電により、中間部材１４Ｂは、最進角位置に移動する。中間部材１４Ｂが最遅角位置から最進角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７４を非通電状態にすると、中間部材１４Ｂは任意の進角位置に位置決めされる。
【００７５】
一方、中間部材１４Ｂが最進角位置にあるときに、遅角制御するときには、回転ドラム１１４、１１６が中間部材１４Ｂとともに回転しているときに、ソレノイド７６のみを通電し、制動板７２から回転ドラム１１６に制動力を付与して回転ドラム１１６の回転を減速させると、中間部材１４Ｂは回転ドラム１１４とともに回転する。このとき、ボール１２４とボール溝１２２との間に速度差が生じ、両者は相対回転できる状態にあり、回転ドラム１１６は減速した状態にある。この結果、中間部材１４Ｂは、相対的に、ボール１２４がボール溝１２０に沿って転動または摺動することにより、内筒部１２の軸方向に沿ってクランクプーリＣＰ側（カムボルト１９の頭部側）に移動する。ソレノイド７６の通電により、中間部材１４Ｂは、最遅角位置に移動する。中間部材１４Ｂが最進角位置から最遅角位置に移動する過程で、任意のタイミングでソレノイド７６を非通電状態にすると、中間部材１４Ｂは任意の遅角位置に位置決めされる。
【００７６】
中間部材１４Ｂが任意の進角位置または遅角位置にあるときには、中間部材１４Ｂは、回転ドラム１１４、１１６とともに回転することになり、この後、進角制御するときには、ソレノイド７４を通電することで、中間部材１４Ｂを他の進角位置に位置決めでき、また、遅角制御するときには、ソレノイド７６を通電することで、中間部材１４Ｂを他の遅角位置に位置決めできる。
【００７７】
本実施例によれば、ボール１２４が、正リードのボール溝１２２または逆リードのボール溝１２０に沿って移動することにより、中間部材１４Ｂを進角または遅角位置に正確に位置決めすることができる。
【００７８】
次に、本発明の第６実施例を図２９に従って説明する。本実施例は、軸受２０のフランジ部２２の代わりに、フランジ部２２の軸方向端部に取り付け部２２ａが形成された構造のフランジ部２２Ａを用い、中間部材１４外周と取り付け部２２ａとの間に軸受２０を配置し、中間部材１４外周に軸受２０、フランジ部２２Ａを介してホルダ２３を搭載したものであり、他の構成は第１実施例のものと同様である。なお、本実施例における構造は、第２実施例〜第５実施例のものにも適用することができる。
【００７９】
本実施例によれば、中間部材１４外周に軸受２０、フランジ部２２Ａを介してホルダ２３が搭載されているので、第１実施例のものよりも、内筒部１２の軸方向における長さを短くすることができる。
【００８０】
次に、本発明の第７実施例を図３０に従って説明する。本実施例は、軸受２０のフランジ部２２の代わりに、フランジ部２２の軸方向端部に取り付け部２２ｂが形成された構造のフランジ部２２Ｂを用い、外筒部１０のフランジ部１０ａと取り付け部２２ｂとの間に軸受２０を配置し、外筒部１０のフランジ部１０ａ外周に軸受２０、フランジ部２２Ｂを介してホルダ２３を搭載したものであり、他の構成は第１実施例のものと同様である。なお、本実施例における構造は、第２実施例〜第５実施例のものにも適用することができる。
【００８１】
本実施例によれば、外筒部１０のフランジ部１０ａ外周に軸受２０、フランジ部２２Ｂを介してホルダ２３が搭載されているので、第１実施例のものよりも、内筒部１２の軸方向における長さを短くすることができる。
【００８２】
前記各実施例によれば、電磁クラッチ６６、６８として、汎用品ソレノイド７４、７６を用いることができるので、コスト低減を図ることができる。
【００８３】
また、前記各実施例によれば、装置全体が一体構造となり、従来のカバー側に電磁クラッチが付く構造のものよりもハンドリングが容易となる。
【符号の説明】
【００８４】
１０ 外筒部
１２ 内筒部
１４、１４Ａ、１４Ｂ 中間部材
１６、１６Ａ、１６Ｂ 位置制御機構
１８、１８Ａ、１８Ｂ 位相調整機構
２６ リード溝
２８ 小径外筒部
３４、３６ 大径部
４２、４４ リード溝
４６、４８ ボール
５０ 小径部
５２ 大径部
５４ ガイド溝
５６ 固定孔
５８、６０ ランプ
６２、６４、１００、１０２、１１４、１１６ 回転ドラム
６６、６８ 電磁クラッチ
７０、７２ 制動板
７４、７６ ソレノイド
７８、８０ ランプ
８２、９４ ピース
８４ 溝
８６ 直線部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部と、前記外筒部の内周側に相対回転可能に配置されて、前記エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフトに同軸上に連結された内筒部と、前記内筒部の外周に前記内筒部の軸方向に沿って移動自在に配置された中間部材と、前記エンジンの運転状態に応じて前記中間部材の前記軸方向における位置を制御する位置制御機構と、前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて前記外筒部と前記カムシャフト間の位相を可変に調整する位相調整機構とを備え、
前記位相調整機構は、
前記外筒部の内周にその軸心と交差する方向に形成され、且つ互いに平行に形成された第１のリード溝群と、前記内筒部の外周のうち前記第１のリード溝群を臨む領域にその軸心と交差し、且つ前記第１のリード溝群と逆方向に形成され、且つ互いに平行に形成された第２のリード溝群と、前記第１のリード溝群と前記第２のリード溝群を摺動路または転動路として、前記摺動路または転動路に摺動または転動自在に挿入された複数の摺動体または転動体と、前記中間部材のうち前記摺動路または転動路との対向面に形成されたガイド溝に摺動または転動自在に挿入されたピースとを含み、前記複数の摺動体または転動体は、前記中間部材に摺動または転動自在に固定され、前記ピースは、弾性力を受けて前記中間部材から離れる方向に付勢され、前記弾性力に伴う移動が前記外筒部または前記内筒部との当接により規制されており、前記ピースと前記ガイド溝との交差角は、０度を超えて摩擦角以下に設定されてなり、かつ前記外筒部または前記カムシャフトからのトルク入力に対して、前記トルクの伝達を阻止し、前記中間部材からの軸方向変位に応答して、前記軸方向変位を周方向変位に変換し、前記周方向変位を前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて大きさの異なる変位であって、互いに逆方向の変位として前記外筒部と前記内筒部に付与してなるエンジンのバルブ制御装置。
【請求項２】
エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部と、前記外筒部の内周側に相対回転可能に配置されて、前記エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフトに同軸上に連結された内筒部と、前記内筒部の外周に前記内筒部の軸方向に沿って移動自在に配置された中間部材と、前記エンジンの運転状態に応じて前記中間部材の前記軸方向における位置を制御する位置制御機構と、前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて前記外筒部と前記カムシャフト間の位相を可変に調整する位相調整機構とを備え、
前記位相調整機構は、
前記外筒部と前記内筒部との間に互いに直列に挿入されたピースとスプリングを備え、前記中間部材と前記外筒部または前記内筒部は互いにヘリカルスプラインで噛合され、前記ピースは、前記中間部材に形成されたガイド溝内に摺動自在に挿入され、前記ガイド溝内に装着されたスプリングから弾性力を受けて中間部材から離れる方向に付勢され、前記スプリングの弾性力に伴う移動が前記外筒部または前記内筒部との当接により規制され、前記ピースとガイド溝との交差角は、０度を超えて摩擦角以下に設定されてなり、かつ前記外筒部または前記カムシャフトからのトルク入力に対して、前記トルクの伝達を阻止し、前記中間部材からの軸方向変位に応答して、前記軸方向変位を周方向変位に変換し、前記周方向変位を前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて大きさの異なる変位であって、互いに逆方向の変位として前記外筒部と前記内筒部に付与してなるエンジンのバルブ制御装置。
【請求項３】
前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記各回転ドラムの内周側にはその周方向に沿ってスライド用ランプがそれぞれ形成され、前記各スライド用ランプは、前記中間部材の外周側にその周方向に沿って形成された一対の位置決め用ランプの一方にそれぞれ係合してなることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置。
【請求項４】
前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記中間部材のフランジ部が前記一方の回転ドラムと前記他方の回転ドラムとの間に挿入され、前記各回転ドラムのうち前記中間部材のフランジ部との対向面には、前記中間部材を前記内筒部の軸方向に沿ってガイドするための正リードまたは逆リードのねじ部が形成され、前記中間部材のフランジ部には正リードまたは逆リードのねじ部が形成され、前記正リードのねじ部同士または前記逆リードのねじ部同士が互いには噛み合い状態を維持してなることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置。
【請求項５】
前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記中間部材のフランジ部が前記一方の回転ドラムと前記他方の回転ドラムとの間に挿入され、前記各回転ドラムのうち前記中間部材のフランジ部との対向面には、前記中間部材を前記内筒部の軸方向に沿ってガイドするための正リードまたは逆リードの溝が形成され、前記中間部材のフランジ部には前記正リードまたは逆リードの溝を摺動路または転動路とする摺動体または転動体が摺動または転動自在に固定されてなることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置。
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部と、前記外筒部の内周側に相対回転可能に配置されて、前記エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフトに同軸上に連結された内筒部と、前記内筒部の外周に前記内筒部の軸方向に沿って移動自在に配置された中間部材と、前記エンジンの運転状態に応じて前記中間部材の前記軸方向における位置を制御する位置制御機構と、前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて前記外筒部と前記カムシャフト間の位相を可変に調整する位相調整機構とを備え、
前記位相調整機構は、
前記外筒部の内周にその軸心と交差する方向に形成され、且つ互いに平行に形成された第１のリード溝群と、前記内筒部の外周のうち前記第１のリード溝群を臨む領域にその軸心と交差し、且つ前記第１のリード溝群と逆方向に形成され、且つ互いに平行に形成された第２のリード溝群と、前記第１のリード溝群と前記第２のリード溝群を摺動路または転動路として、前記摺動路または転動路に摺動または転動自在に挿入された複数の摺動体または転動体と、前記中間部材のうち前記摺動路または転動路との対向面に形成されたガイド溝に摺動または転動自在に挿入されたピースとを含み、前記複数の摺動体または転動体は、前記中間部材に摺動または転動自在に固定され、前記ピースは、弾性力を受けて前記中間部材から離れる方向に付勢され、前記弾性力に伴う移動が前記外筒部または前記内筒部との当接により規制されており、前記ピースと前記ガイド溝との交差角は、０度を超えて摩擦角以下に設定されてなり、かつ前記外筒部または前記カムシャフトからのトルク入力に対して、前記トルクの伝達を阻止し、前記中間部材からの軸方向変位に応答して、前記軸方向変位を周方向変位に変換し、前記周方向変位を前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて大きさの異なる変位であって、互いに逆方向の変位として前記外筒部と前記内筒部に付与してなるエンジンのバルブ制御装置。
【請求項２】
エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される外筒部と、前記外筒部の内周側に相対回転可能に配置されて、前記エンジンの吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムシャフトに同軸上に連結された内筒部と、前記内筒部の外周に前記内筒部の軸方向に沿って移動自在に配置された中間部材と、前記エンジンの運転状態に応じて前記中間部材の前記軸方向における位置を制御する位置制御機構と、前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて前記外筒部と前記カムシャフト間の位相を可変に調整する位相調整機構とを備え、
前記位相調整機構は、
前記外筒部と前記内筒部との間に互いに直列に挿入されたピースとスプリングを備え、前記中間部材と前記外筒部または前記内筒部は互いにヘリカルスプラインで噛合され、前記ピースは、前記中間部材に形成されたガイド溝内に摺動自在に挿入され、前記ガイド溝内に装着されたスプリングから弾性力を受けて中間部材から離れる方向に付勢され、前記スプリングの弾性力に伴う移動が前記外筒部または前記内筒部との当接により規制され、前記ピースとガイド溝との交差角は、０度を超えて摩擦角以下に設定されてなり、かつ前記外筒部または前記カムシャフトからのトルク入力に対して、前記トルクの伝達を阻止し、前記中間部材からの軸方向変位に応答して、前記軸方向変位を周方向変位に変換し、前記周方向変位を前記中間部材の前記軸方向における位置に応じて大きさの異なる変位であって、互いに逆方向の変位として前記外筒部と前記内筒部に付与してなるエンジンのバルブ制御装置。
【請求項３】
前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記各回転ドラムの内周側にはその周方向に沿ってスライド用ランプがそれぞれ形成され、前記各スライド用ランプは、前記中間部材の外周側にその周方向に沿って形成された一対の位置決め用ランプの一方にそれぞれ係合してなることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置。
【請求項４】
前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記中間部材のフランジ部が前記一方の回転ドラムと前記他方の回転ドラムとの間に挿入され、前記各回転ドラムのうち前記中間部材のフランジ部との対向面には、前記中間部材を前記内筒部の軸方向に沿ってガイドするための正リードまたは逆リードのねじ部が形成され、前記中間部材のフランジ部には正リードまたは逆リードのねじ部が形成され、前記正リードのねじ部同士または前記逆リードのねじ部同士が互いには噛み合い状態を維持してなることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置。
【請求項５】
前記位置制御機構は、前記内筒部の周囲に前記内筒部と回転可能に配置された複数の回転ドラムと、電磁力を基に、進角時には、前記複数の回転ドラムのうち一方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させ、遅角時には、前記複数の回転ドラムのうち他方の回転ドラムに制動力を付与して前記内筒部との回転を減速させる電磁クラッチとを備え、前記中間部材のフランジ部が前記一方の回転ドラムと前記他方の回転ドラムとの間に挿入され、前記各回転ドラムのうち前記中間部材のフランジ部との対向面には、前記中間部材を前記内筒部の軸方向に沿ってガイドするための正リードまたは逆リードの溝が形成され、前記中間部材のフランジ部には前記正リードまたは逆リードの溝を摺動路または転動路とする摺動体または転動体が摺動または転動自在に固定されてなることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのバルブ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１２−６７７５２（Ｐ２０１２−６７７５２Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８７８６（Ｐ２０１１−２３８７８６）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【分割の表示】特願２００８−５３７３４０（Ｐ２００８−５３７３４０）の分割
【原出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００２２７１５７）日鍛バルブ株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【分割の表示】特願２００８−５３７３４０（Ｐ２００８−５３７３４０）の分割
【原出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００２２７１５７）日鍛バルブ株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
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