JP5462380B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁または排気弁の開閉タイミングを、電動モータによる位相変更機構を用いて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

近時、内燃機関のバルブタイミング制御装置にあっては、電動モータを駆動することによって制御応答性や制御性を向上させるものが提供されている。

しかし、かかる電動モータタイプのバルブタイミング制御装置にあっては、前記電動モータがクランクシャフトから回転力が伝達されるスプロケットと共に回転するものであることから、機関の駆動中は常に電動モータを回転させておかなければならず、機関の消費エネルギーが大きくなってしまうといった問題がある。

そこで、以下の特許文献１に記載されたバルブタイミング制御装置のように、スリップリングとブラシを用いて前記電動モータに電流を供給し、バルブタイミングを変更するときだけ、前記電動モータに通電して回転駆動させるものも提供されている。これによって、機関の消費エネルギーを減少化させるようになっている。

特開平１１−１０７７１８号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載したバルブタイミング制御装置にあっては、前記電動モータの構造としてブラシレスＤＣモータを用いおり、スピードコントローラ(ＥＳＣ)に内蔵されたスイッチング回路によって前記モータ内のコイルに流す電気の向きを変えるようになっている。

このように、ブラシレスＤＣモータを用いることによってメンテナンスフリーとなると共に、ノイズが低減できるなどの利点を有するものの、高価なスイッチング回路が必要になることから、コストの高騰が余儀なくされる。

本願の請求項１に記載の発明は、クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、該駆動回転体に対して相対回転自在に設けられ、カムシャフトに固定された従動回転体と、前記駆動回転体と共に回転するように設けられ、コミュテータを介して通電されることにより回転駆動して前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させる電動モータと、前記駆動回転体に設けられ、前記コミュテータに弾接される一方のブラシと、該一方のブラシに電流を供給するために設けられたスリップリング及び付勢されることによって前記スリップリングに弾接する他方のブラシと、前記駆動回転体の外周側を少なくとも軸方向所定位置まで覆うように配置形成され、外部機器と接続するためのコネクタ部が一体に形成された非導電性の材料からなるカバー部材と、を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、電動モータ内のコイルに流す電気の向きを変える高価なスイッチング回路が不要になるので、コストの高騰を抑制できる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の一実施形態の縦断面図である。 本実施形態における主要な構成部材の分解斜視図である。 本実施形態における主要な構成部材の分解斜視図である。 本実施形態に供されるタイミングスプロケットと従動板の斜視図である。 本実施形態に供されるカバー部材と第１オイルシールの斜視図である。 本実施形態に供される固定子の正面図である。 本実施形態に供される継手板の斜視図である。 本実施形態に供される偏心駆動板の一側面側を示す斜視図である。 継手板と偏心駆動板の要部断面図である。 同偏心駆動板の他側面側を示す斜視図である。 本実施形態の要部拡大断面図である。 本実施形態の各構成部品の組付時におけるストッパピンが挿通された状態を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態では、内燃機関の吸気側の動弁装置に適用したものであるが、排気側の動弁装置に同様に適用することも可能である。

このバルブタイミング制御装置(ＶＴＣ)は、図１〜図４に示すように、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体であるタイミングスプロケット１と、シリンダヘッド上に軸受４４を介して回転自在に支持され、前記タイミングスプロケット１から伝達された回転力によって回転するカムシャフト２と、該タイミングスプロケット１の前方位置に配置されて、固定部であるチェーンカバー４１にボルトによって取り付け固定されたカバー部材３と、前記タイミングスプロケット１とカムシャフト２の間に配置されて、機関運転状態に応じて両者１，２の相対回転位相を変更する位相変更機構４と、を備えている。

前記タイミングスプロケット１は、全体が鉄系金属によって一体に形成され、内周面が段差径状の円筒部１ａと、該円筒部１ａの後端側の外周に一体に設けられて、巻回されたタイミングチェーン４２を介してクランクシャフトからの回転力を受けるギア部１ｂと、から構成されている。また、このタイミングスプロケット１は、前記円筒部１ａの内周側に形成された円形孔１ｃと、後述する従動回転体である従動板９の外周側に形成された小径筒部９ａの外周面と、の間に設けられた大径なボールベアリング４３によって回転自在に支持されている。

前記円筒部１ａの前端部には、前端側が前記位相変更機構４の後述する減速機８や電動モータ１２の各構成部材を覆う状態で前方に突出した円筒状のハウジング５が圧入固定されていると共に、前記ハウジング５の後端側を閉塞する状態で配置された後述する継手板６が複数のビス７によって固定されている。また、前記円筒部１ａの内周面の一部には、図４に示すように、円弧状の凹溝１ｄが周方向に沿って所定長さ範囲まで形成されている。

前記ハウジング５は、鉄系金属によって一体に形成されてヨークとして機能し、前端側に円環プレート状の保持部５ａを一体に有していると共に、該保持部５ａを含めた外周側ほぼ全体が前記カバー部材３によって所定の隙間をもって覆われた形で配置されている。

前記保持部５ａは、内周部の円周方向のほぼ９０°位置に、位相変更機構４の各構成部品の組付時に後述するストッパピン４０が挿通される２つの第１ストッパ用挿通孔５ｂ、５ｂが軸方向に貫通形成されている。

前記カムシャフト２は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つの駆動カムを有していると共に、前端部に前記従動板９が支持軸であるカムボルト１０によって軸方向から結合されている。

このカムボルト１０は、大径な頭部１０ａが前記ハウジング５の軸方向の長さと同程度に軸方向へ長く延設されていると共に、軸部１０ｂの外周に前記カムシャフト２の端部から内部軸方向に形成された雌ねじ部に螺着する雄ねじ部が形成されている。

前記従動板９は、鉄系金属材によって円環状に形成され、後端側に一体に形成された段差円筒径状の小径筒部９ａの外周面に前記ボールベアリング４３の内輪４３ａが圧入固定されていると共に、一側面でボールベアリング４３の軸方向の位置決めを行っている。また、前記従動板９の一側面とボールベアリング４３の外輪４３ｂの対向側面との間には、外輪４３ｂの回転を許容する微小隙間が形成されている。

前記小径筒部９ａは、図４に示すように、中央に前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通される挿通孔９ｂが貫通形成されていると共に、一端部側に前記頭部１０ａの軸部１０ｂ側端部が嵌合する円環状の嵌合溝９ｃが形成されている。また、他端側には、前記カムシャフト２の先端部が軸方向から嵌合する円形溝９ｄが形成されている。

さらに、この円形溝９ｄの底壁部には、後述する潤滑油供給手段の一部を構成する小径な一つのオイル供給孔４５が貫通形成されていると共に、円形溝９ｄの外周部には大径な３つのオイル排出孔４６が円周方向の等間隔位置に貫通形成されている。

前記従動板９は、図４に示すように、外周面の一部に前記スプロケット１の凹溝１ｄに円周方向へ摺動自在に嵌合するストッパ凸部４７が一体に設けられている。このストッパ凸部４７は、ほぼ台形状に形成されて、円周方向の両側面４７ａ、４７ｂが凹溝１ｄの円周方向の対向内側面１ｅ、１ｆにそれぞれ当接した位置でスプロケット１に対するカムシャフト２の最大進角側あるいは最大遅角側の相対回転位置を規制するようになっている。

前記カバー部材３は、図１及び図５に示すように、比較的に肉厚な合成樹脂材によって一体に形成され、カムシャフト２の軸方向に沿ってカップ状に膨出したカバー本体３ａと、該カバー本体３ａの後端部外周に一体に有するブラケット３ｂと、前記カバー部材３ａの後端部外周に一体に有するコネクタ部４９と、を備えている。

前記カバー本体３ａは、前記位相変更機構４の前端側を覆う、つまり前記ハウジング５の軸方向の保持部５ｂから後端部側のほぼ全体を所定隙間をもって覆うように配置されていると共に、前端部３ｃから後端部３ｄに渡って漸次拡径する傾斜テーパに形成されて、後端部３ｄ側の内周面が最大径に形成されている。一方、前記ブラケット３ｂには、ほぼ円環状に形成されて６つのボス部にそれぞれボルト挿通孔３ｆが貫通形成されている。

また、前記カバー部材３は、前記ブラケット３ｂが前記チェーンカバー４１に複数のボルト４７を介して固定されていると共に、前記カバー本体３ａの前端部３ｃの内周面に内外２重のスリップリング４８ａ，４８ｂが各内端面を露出した状態で埋設固定されている。さらにカバー部材３の上端部には、前記コネクタ部４９が一体に設けられ、このコネクタ部４９の内部に、前記スリップリング４８ａ、４８ｂと導電部材を介して接続されたコネクタ端子４９ａが固定されている。このコネクタ端子４９ａには、コントロールユニット２１を介して図外のバッテリー電源から通電あるいは通電が遮断されるようになっている。

そして、前記カバー本体３ａの後端部３ｄ側の内周面と前記ハウジング５の外周面との間には、図５にも示すように、シール部材である大径なオイルシール５０が介装されている。

この大径オイルシール５０は、横断面ほぼコ字形状に形成されて、合成ゴムの基材の内部に芯金が埋設されていると共に、外周側の円環状基部５０ａが前記カバー部材後端部３ｄの後端縁側の内周面に形成された円形溝内３ｅに嵌着固定されている。したがって、この大径オイルシール５０は、前記スプロケット１のギア部１ｂの近傍に配置されている。また、この大径オイルシール５０は、バックアップスプリングで内方へ付勢された内周部のシール面５０ｂが前記ハウジング５の外周面に弾接している。

前記位相変更機構４は、前記カムシャフト２のほぼ同軸上前端側に配置されたアクチュエータである電動モータ１２と、該電動モータ１２の回転速度を減速してカムシャフト２に伝達する前記減速機８と、から構成されている。

前記電動モータ１２は、図１に示すように、ブラシ付きのＤＣモータであって、前記スプロケット１と一体に回転するヨークである前記ハウジング５と、該ハウジング５の内部軸心方向に沿って配置されつつ回転自在に設けられた制御筒１３と、ハウジング５の内周面に固定された半円弧状の一対の永久磁石１４，１５と、ハウジング保持部５ａの内底面側に固定された固定子１６と、を備えている。

前記制御筒１３は、アーマチュアである大径筒状の大径回転軸１７と、該大径回転軸１７の内周面に軸方向から圧入固定されて、前記減速機８に連結された出力軸である円筒状の小径なモータ軸(小径筒部)１８と、から構成されている。

前記大径回転軸１７とモータ軸１８とは、互いに軸方向から所定量だけ圧入されることによって軸方向へオフセット状態に配置されて、大径回転軸１７の後端部からモータ軸１８の後端部が突出した状態になっている。つまり、モータ軸１８の前端部の所定長さ分だけ大径回転軸１７の後端部内に圧入されて、両者１６，１８間が段差径状に形成されている。

また、前記大径回転軸１７は、モータ軸１８とオーバラップする後端部の外周位置に、複数の極を持つ鉄心ロータ１７ａが固定されていると共に、該鉄心ロータ１７ａの外周には電磁コイル１９が巻回されている。また、大径回転軸１７の前端部外周には、コミュテータ２０が圧入固定されており、このコミュテータ２０には、前記鉄心ロータ１７ａの極数と同数に分割された各セグメントに前記電磁コイル１９が接続されている。

前記固定子１６は、図３及び図６に示すように、前記保持部５ａの内底壁に４本のビス２２ａによって固定された円環板状の樹脂ホルダー２２と、該樹脂ホルダー２２と保持部５ａの両方に渡って軸方向に貫通配置されて、各先端面が前記一対のスリップリング４８ａ、４８ｂに摺接して給電される周方向内外２つの他方のブラシである第１ブラシ２３ａ，２３ｂと、樹脂ホルダー２２の内周側に径方向へ進退自在に保持されて、円弧状の先端部が前記コミュテータ２０の外周面に摺接する一方のブラシである第２ブラシ２４ａ、２４ｂと、から主として構成されている。

前記樹脂ホルダー２２は、ほぼ有底円筒状に形成されて、底部外周側の円周方向ほぼ９０°位置の２箇所に角筒状突起２２ｂが一体に形成されており、この各突起２２ｂが前記保持部５ａに穿設された角穴に嵌入配置されている。また、この樹脂ホルダー２２の内周部には、前記ハウジング保持部５ａに形成された第１ストッパ用挿通孔５ｂ、５ｂと対応した位置に第３ストッパ用挿通孔２２ｃ、２２ｃが軸方向に沿って貫通形成されている。この第３ストッパ用挿通孔２２ｃ、２２ｃは、その内径が前記ストッパピン４０の第１ストッパ用挿通孔５ｂ、５ｂ方向からの良好な挿通性を確保するために、前記第１ストッパ用挿通孔５ｂ、５ｂの内径よりも僅かに大きく形成されている。

前記第１ブラシ２３ａ、２３ｂは、図１にも示すように、細長いほぼ立方体状に形成され、前記樹脂ホルダー２２の各突部２２ｂ内に軸方向へ摺動自在に保持されていると共に、前記樹脂ホルダー２２に保持された捩りばね２６ａ、２６ａのばね力によって各先端部が前記各突部２２ｂの開口端から前記スリップリング４８ａ、４８ｂの対向面に軸方向から弾接するように付勢されている。

前記第２ブラシ２４ａ、２４ｂは、図１及び図６に示すように、矩形薄板状に形成されて、樹脂ホルダー２２に径方向に沿って一体に設けられ横断面矩形状の支持部２２ｃ、２２ｃ内に径方向へ摺動自在に配置されていると共に、前記樹脂ホルダー２２に保持された捩りばね２７ａ、２７ａのばね力によって各先端部が前記各支持部２２ｃの先端開口から前記各コミュテータ２０の外周面に径方向から弾接するように付勢されている。なお、前記第１ブラシ２３ａ、２３ｂは、第２ブラシ２４ａ、２４ｂよりもその体積が大きくかつ重量も大きく形成されている。

また、前記第２ブラシ２４ａ、２４ｂは、図１及び図１１、図１２に示すように、長手方向のほぼ中央位置、つまり前記ハウジング保持部５ａの第１ストッパ用挿通孔５ｂ、５ｂ(第３ストッパ用挿通孔２２ｃ、２２ｃ)と対応する位置に、前記ストッパピン４０が一時的に挿通される第２ストッパ用挿通孔２４ｃ、２４ｃがそれぞれ貫通形成されている。

前記第１ブラシ２３ａ、２３ｂと第２ブラシ２４ａ、２４ｂは、ピックテールハーネス２５ａ、２５ｂによって接続されている。

前記ストッパピン４０は、図１２に示すように、各構成部品の組付時に、前記第２ブラシ２４ａ、２４ｂを、前記各ストッパ用挿通孔５ｂ、２４ｃ、２２ｃを介して予め前記樹脂ホルダー２２とハウジングジング５に一体的に保持させるもので、大径な頭部４０ａと、該頭部４０ａに一体に結合されて、前記各ストッパ用挿通孔５ｂ、２４ｃ、２２ｃに挿通する小径なピン軸４０ｂとから構成されている。

前記モータ軸１８は、図１に示すように、前記カムボルト頭部１０ａ外周面に軸受部材である前後２つのニードルベアリング２８、２９を介して大径回転軸１７と共に回転自在に支持されている。また、前記モータ軸１８の後端部には、減速機８の一部を構成する円筒状の偏心カム３０が一体に設けられている。前記各ニードルベアリング２８，２９は、円筒状のリテーナの内部に複数の転動体であるニードルローラが回転自在に支持されている。

また、前記大径回転軸１７の内周面とカムボルト頭部１０ａ外周面との間には、前記ニードルベアリング２８、２９側から固定子１６側への潤滑油のリークを阻止する第１シール部材である第１オイルシール３１が設けられている。さらに、前記継手板６の内周面とモータ軸１８の外周面との間には、減速機８内部から電動モータ１２内への潤滑油のリークを阻止する第２シール部材である第２オイルシール３２が設けられている。

前記コントロールユニット２１は、図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、アクセル開度センサなど各種のセンサ類から情報信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、機関制御を行うと共に、前記大径回転軸１７(鉄心ロータ１７ａ)の電磁コイル１９に通電してモータ軸１８の回転制御を行い、減速機８を介してカムシャフト２のタイミングスプロケット１に対する相対回転位相を制御するようになっている。

前記減速機８は、図１〜図３に示すように、前述した継手板６及び従動板９と、前記継手板６と従動板９との間に介装されて、偏心運動を行う偏心板である偏心駆動板３３と、前記モータ軸１８の後端部に一体に設けられて、前記偏心駆動板３３を偏心運動させる偏心カム３０と、前記継手板６と偏心駆動板３３との間に介在された転動体である金属製の複数の偏心ボール３４と、前記偏心駆動板３３と従動板９との間に介在された転動体である金属製の複数の駆動ボール３５と、から主として構成されている。なお、前記各駆動ボール３５は、その外径が前記各偏心ボール３４よりも小さく設定されており、その数によって減速比を変化させるようになっている。

前記継手板６は、金属材によってほぼ円環状に形成されて、内周部のほぼ中央位置に前記第２オイルシール３２を介して前記モータ軸１８が挿通される軸挿通孔６ａが貫通形成されていると共に、外周部の円周方向等間隔位置に貫通形成された８つのボルト挿通孔６ｂに前記各ボルト７が挿通すると共に、該各ボルト７先端が前記円筒部１ａの軸方向に形成された雌ねじ孔１ｄに螺着して円筒部１ａの先端部に軸方向から締結固定されている。

また、この継手板６は、図３、図７及び図９にも示すように、前記偏心駆動板３３側の一側面に前記各偏心ボール３４の一部を収容保持する複数の偏心溝３６が円周方向の等間隔位置に形成されている。この各偏心溝３６は、その内径が比較的大きく形成されて、前記各偏心ボール３４の回転と前記偏心カム３０の偏心分の移動を許容する溝形状、つまり前記偏心駆動板３３の偏心動を許容する溝形状に形成されている。

一方、前記偏心駆動板３３は、図１、図２及び図８に示すように、金属材によって所定肉厚の円板状に形成され、ほぼ中央位置に形成された駆動用孔３３ａに前記偏心カム３０がボールベアリング３８を介して回転自在に挿通配置されていると共に、外径が前記継手板６や従動板９よりも小さく設定されて、前記スプロケット１の円筒部１ａ内で偏心運動自在に収容配置されている。

前記偏心駆動板３３は、図２、図８及び図９に示すように、前記継手板６側の一側面に前記継手板６の各偏心溝３６に対応して前記各偏心ボール３４の一部(ボール径の約半分)を収容する複数の収容溝３９が形成されている。この各収容溝３９は、各偏心ボール３４を前記各偏心溝３６と共同して挟持状態に回転自在に保持していると共に、各偏心ボール３４の回転のみを許容する半球面状に形成されている。

前記各収容溝３９と各偏心溝３６を、それぞれ円周方向の等間隔位置に形成したのは、これらに収容される各偏心ボール３４を介して作動時における前記継手板６と偏心駆動板３３との間の傾きを抑制して継手板６に対する偏心駆動板３３の偏心運動を円滑に行わせるためである。

前記従動板９は、図１、図２及び図１１、図１２に示すように、偏心駆動板３３側の内側面に前記駆動ボール３５の一部(ボール径の約半分)が保持される第１ガイドである半球面状の溝５１が円周方向にＮ個形成されている。

一方、前記偏心駆動板３３側の他側面には、図３及び図１０に示すように、前記半球面状溝５１に対応して前記各駆動ボール３５の一部(ボール径の約半分)を収容する波形状の第２ガイドであるトロコイド溝５２(トロコイド曲線)が形成されている。

前記トロコイド溝５２は、図３及び図１０に示すように、偏心駆動板３３の円周方向に沿った同一ピッチ円上に連続して形成されていると共に、開口側に向かって開口面積が大きくなる曲面によって形成されている。

また、前記潤滑油供給手段は、減速機８の内部に潤滑油を給排するもので、図１に示すように、前記シリンダヘッドの軸受４４の内部に形成されて、図外のメインオイルギャラリーから潤滑油が供給される油供給通路５３と、前記カムシャフト２の内部軸方向に形成されて、前記油供給通路５３にグルーブ溝を介して連通した油供給孔５４と、前記従動板９の内部軸方向に貫通形成されて、一端が該油供給孔５４に開口し、他端が前記ニードルベアリング２８付近に開口した前記小径なオイル供給孔４５と、同じく従動板９に貫通形成された前記大径な３つのオイル排出孔４６と、から構成されている。

以下、本実施形態の作動について説明すると、まず、機関のクランクシャフトが回転駆動するとタイミングチェーンを介してタイミングスプロケット１が回転して、その回転力がハウジング５と継手板６を介して電動モータ１２が同期回転する。一方、前記継手板６の回転力が、偏心ボール３４から偏心駆動板３３、駆動ボール３５、従動板９を経由してカムシャフト２に伝達される。これによって、カムシャフト２のカムが吸気弁を開閉作動させる。

そして、機関始動後の所定の機関運転時には、前記コントロールユニット２１からスリップリング４８ａ、４８ｂなどを介して電動モータ１３の大径回転軸１７のコイルに通電される。これによって、大径回転軸１７が回転してモータ軸１８が回転駆動され、この回転力が減速機８を介してカムシャフト２に減速された回転力が伝達される。

すなわち、前記モータ軸１８の回転に伴い偏心カム３０が回転すると、偏心駆動板３３が継手板６に対して各偏心溝３６と各偏心ボール３４及び各収容溝３９を介して偏心移動する。このように、偏心駆動板３３が偏心移動すると、前記各半球面状溝５１と各トロコイド溝５２の交点のみに存在する各駆動ボール３５の移動によって従動板９に回転力が伝達される。このときの減速比は、偏心カム３０の回転に対して１：Ｎ−１となる。

これにより、カムシャフト２がタイミングスプロケット１に対して正逆相対回転して相対回転位相が変換されて、吸気弁の開閉タイミングを進角側あるいは遅角側に変換制御するのである。

そして、前記タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の正逆相対回転の最大位置規制(角度位置規制)は、前記ストッパ凸部４７の各側面４７ａ、４７ｂが前記凹溝１ｄの各対向面１ｅ、１ｆのいずれか一方に当接で行われる。

すなわち、前記従動板９が、前記偏心駆動板３３の偏心移動に伴ってタイミングスプロケット１の回転方向と同方向に回転することによって、ストッパ凸部４７の一側面４７ａが一方側の対向面１ｅに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、カムシャフト２は、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相が進角側へ最大に変更される。

一方、従動板９が、タイミングスプロケット１の回転方向と逆方向に回転することによって、ストッパ凸部４７の他側面４７ｂが他方側の対向面１ｆに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、カムシャフト２は、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相が遅角側へ最大に変更される。

この結果、吸気弁の開閉タイミングが進角側あるいは遅角側へ最大に変換されて、機関の燃費や出力の向上が図れる。

このように、本実施形態では、ストッパ突部４７と凹溝１ｄとの規制手段によってカムシャフト２の相対回転位置を確実に規制することができることは勿論のこと、装置の大型化を抑制することができると共に、製造コストの低減化が図れる。

また、本実施形態では、前記電子コントローラ２１からコネクタ端子４９ａに供給された電流を電動モータ１２に供給するには、２つのスリップリング４８ａ、４８ｂと各第１ブラシ２３ａ、２３ｂからピッグテール２５ａ、２５ｂを介して各第２ブラシ２４ａ、２４ｂに伝達され、さらにコミュテータ２０によって電流を切り換えて電磁コイル１９に伝達されるようになっている。

したがって、前記従来技術のように、電流の切り換えを高価なスイッチング回路を用いないことから、コストの高騰を抑制できる。

しかも、前記各第２ブラシ２４ａ、２４ｂを、ハウジング５の軸方向ではなく、捩りばね２７ａ、２７ａを介して径方向内側に付勢して前記コミュテータ２０に弾接させるようになっているため、装置の軸方向の長さを十分に小さくすることが可能になる。

ここで、前述のように、前記各第２ブラシ２４ａ、２４ｂが、径方向に付勢されている場合は、ハウジング５と樹脂ホルダー２２と共に前記第２ブラシ２４ａ、２４ｂを軸方向から組み付けると、前記第２ブラシ２４ａ、２４ｂの先端が前記コミュテータ２０に横方向から突き当たってしまい、これら構成部材の組付作業が困難になる。

しかし、本実施形態では、図１２に示すように、まず、各第２ブラシ２４ａ、２４ｂを予め径方向へ後退移動させて、各ストッパ用挿通孔５ｂ、２２ｃ、２４ｃを合致させつつ前記ストッパピン４０を前記各ストッパ用挿通孔５ｂ、２２ｃ、２４ｃに挿通させる。これによって、前記各第２ブラシ２４ａ、２４ｂを前記所定の後退位置に保持しながらこれらハウジング５などを軸方向から組み付ければ、各第２ブラシ２４ａ、２４ｂがコミュテータ２０に突き当たらずにそのまま定位置に移動させることができる。

その後、図１１に示すように、前記ストッパピン４０を各挿通孔５ｂ、２２ｃ、２４ｃから抜き取れば、前記各第２ブラシ２４ａ、２４ｂが捩りばね２７ａ、２７ａのばね力によって径方向に付勢されながらコミュテータ２０の外周面に弾接させることができる。

続いて、前記カバー部材３を、前記ブラケット３ｂを介して前記チェーンカバー４１に複数のボルト４７を介して取り付け固定する。このとき、各スリップリング４８ａ、４８ｂを第１ブラシ２３ａ、２３ｂに捩りばね２６ａ、２６ａのばね力を介して弾接させれば、組付作業が完了する。

したがって、この実施形態によれば、装置の軸方向のコンパクト化を図りつつ各構成部材の組付作業能率の低下を抑制できる。

なお、前記カバー部材３が、ハウジング５の全体を覆う形で配置されていることから、第１ブラシ２３ａ、２３ｂが径方向へ付勢されていると組付作業性が悪くなるが、この実施形態では、第１ブラシ２３ａ、２３ｂが軸方向に付勢されていることから、組付作業性の悪化を抑制できる。また、第１ブラシ２３ａ、２３ｂが軸方向に付勢されていても、カバー部材３に対してハウジング５を軸方向から十分に近接配置できるので、軸方向の長さが大きくなることはない。

また、この実施形態では、常時スリップリング４８ａ、４８ｂと摺動している第１ブラシ２３ａ、２３ｂは、その体積と重量が第２ブラシ２４ａ、２４ｂより大きく設定されていることによって、スリップリング４８ａ、４８ｂとの摩耗による影響や熱による影響を小さくすることが可能になる。

この実施形態では、前記減速機８内には、オイル供給孔４５から潤滑油が強制的に供給されることから、減速機８の各部の潤滑性が向上すると共に、各溝３６，３９、５１，５２内に潤滑油が供給されて、各ボール３４，３５との間の潤滑性も向上して減速機８による常時滑らかな位相変換が行われることは勿論のこと、この潤滑油が緩衝機能を発揮するため、前記打音の発生をより効果的に抑制することが可能になる。

また、前記オイル供給孔４５から減速機８内に流入した潤滑油は、前記ニードルベアリング２８、２９に直接的に供給されることから、かかる各ニードルベアリング２８，２９の潤滑性能が向上する。特に、機関の駆動中はオイルポンプから圧送された潤滑油が前記潤滑油供給手段を介して常時供給されて浸漬された状態になる。

この結果、転動体である各ニードルローラの油膜切れの発生が抑制できる。これにより、電動モータ１２の初期駆動負荷を十分に低減でき、バルブタイミングの制御応答性の向上と消費エネルギーの減少化が図れる。

また、本実施形態では、前記ニードルベアリング２８，２９を用いていることから、例えば進角側への位相変更時、あるいは進角側から遅角側への位相変更時に前記電磁コイル１９へ通電すると、制御筒１３の回転作動が即座に立ち上がり、作動応答性が良好になる。これによって、消費エネルギーの損失を抑制できる。

これは、ニードルベアリング２８，２９を用いることによって油膜切れの発生が抑制されているからであり、特に、本実施形態では、各ニードルベアリング２８，２９が潤滑油に浸漬された状態になっていることから、前記作動応答性と消費エネルギーの減少化が一層顕著になる。

さらに、本実施形態では、前述のように、ニードルベアリング２８，２９を用いたいことから、軸受部材の外径を十分に小さくすることができると共に、製造が容易になってコストの低減化が図れる。

また、減速機８内部に供給された潤滑油は、前記第１オイルシール３１と第２オイルシール３２によって電動モータ１２内への流入が阻止されると共に、減速機８内から各オイル排出孔４６から流出した潤滑油も大径オイルシール５０によってハウジング５外周側の各ブラシ２３ａ、２３ｂや各スリップリング４８ａ、４８ｂへの流入を十分に阻止することが可能になる。

したがって、各ブラシ２３ａ、２３ｂ等への潤滑油の付着を抑制することができる。この結果、前記電動モータ１２への通電性能の低下が抑制されて、電動モータ１２の常時良好な特性が得られる。

また、前記減速機８内部から前記各オイル排出孔４６を介して外部に排出された潤滑油は、遠心力によって前記ボールベアリング４３に付着すると共に、タイミングスプロケット１の各ギア部１ｂに付着して、これらの部位を効率良く潤滑する。その後、前記各ギア部１ｂの回転遠心力によって外方へ飛散し、この飛散した潤滑油がハウジング５の後端側外周面に付着して前記大径オイルシール５０のシール面５０ｂに接触する。このため、ハウジング５の回転に伴うシール面５０ｂの摩耗の発生などが抑制されて、大径オイルシール５０の耐久性を向上させることができる。

特に、前記大径オイルシール５０は、カバー本体３ａの後端部３ｄに取り付けられて前記各ギア部１ｂに十分に近接した位置に配置されていることから、各ギア部１ｂから飛散した潤滑油をシール面５０ｂ側に付着し易くなる。

また、前記制御筒１３を、内外二重筒の大径回転軸１７とモータ軸１８によって構成して単純な構造としたため、製造作業が容易であると共に、その圧入長さを調整することで全体の長さを自由に設定できるので、長さ精度や組み付け精度が向上する。また、両者１７，１８を圧入によって結合したことから、拡径などの加工作業が不要になり、この点でも製造作業が容易になる。

さらに、前記第１オイルシール３１を、大径な大径回転軸１７の内周面とカムボルト１０の外周面との間の比較的大きなスペースに設け、また、第２オイルシール３２をモータ軸１８外周面、つまり大径回転軸１７との間の段差面と継手板６の内周面との間に設けたことから、ニードルベアリング２８，２９を用いることによって径方向の大きさが小さくなっている場合でもそれぞれの取り付けスペースを効率良く確保することが可能になると共に、取り付け作業が容易になる。

また、本実施形態では、前記大径回転軸１７とモータ軸１８を軸方向から圧入して一体化し、さらに前記モータ軸１８の先端部に偏心カム３０を一体に設けたことから、構造が極めて簡素化されると共に、部品点数を削減できる。これによって、組立作業が容易になると共に、製造コストの大幅な低減化が図れる。

さらに、前記支持軸をカムボルト１０によって構成したため、別途支持軸を設ける必要がなくなり、部品点数の削減が図れると共に、カムシャフト２に軸方向から直接結合されているので、カムシャフト２に対して径方向の倒れが抑制されて高い同軸性が得られる。

また、ハウジング５によって減速機８と電動モータ１２との一体化が図れると共に、円筒部１ａを介してタイミングスプロケット１との一体化も図れることから、これら各構成部品全体のユニット化が図れる。したがって、装置の軸方向及び径方向の小型化が図れると共に、製品管理が容易になる。

さらに、前記カバー部材３を合成樹脂材によって形成したことから、機関の全体の軽量化が図れると共に、前記各スリップリング４８ａ、４８ｂやコネクタ端子４９ａなどを一体的に設けることができるので、これらの製造作業が容易になる。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記大径オイルシール５０の基部５０ａをハウジング５側に固定してシール面５ｂをカバー本体３の内周面に当接させることも可能である。

また、前記カバー本体３ａは、漸次拡径状に形成せずに、前端部３ｃ側から後端部３ｄ付近までほぼ均一径に形成すると共に、後端部３ｄ側を段差大径状に形成することも可能である。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕
請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記カバー部材の内周と前記駆動回転体の外周との間に、シール部材を設けたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
〔請求項ｂ〕
請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の組付方法であって、
前記第１、第２ストッパ用挿通孔を合致させた状態でストッパピンを前記両ストッパ用挿通孔に貫通状態に挿通する工程と、
前記一方のブラシが前記ストッパピンにより所定の後退位置に保持された状態で、該一方のブラシを前記コミュテータに対して位置決めしつつ組み付ける組付工程と、
前記一方のブラシが組み付けされた状態で、前記ストッパピンを各ストッパ用挿通孔から抜く工程と、
前記カバー部材を取り付け固定して前記スリップリングに他方のブラシを当接させる工程と、
からなることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置の組付方法。
〔請求項ｃ〕
クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、
該駆動回転体に対して相対回転自在に設けられ、カムシャフトに固定された従動回転体と、
前記駆動回転体と共に回転するように設けられ、コミュテータを介して通電されることにより回転駆動して前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させる電動モータと、
前記駆動回転体に設けられ、径方向の内周側へ付勢されることによって前記コミュテータに弾接される一方のブラシと、
前記駆動回転体の外周側を少なくとも軸方向所定位置まで覆うように配置固定され、軸方向の位置に有する部位に給電回路から電圧が供給されるスリップリングが設けられたカバー部材と、
軸方向へ付勢されることによって前記スリップリングに弾接され、前記一方のブラシに電流を供給する他方のブラシと、
を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記カバー部材は、非導電性の材料によって形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、カバー部材が非導電性の材料によって形成されているため、前記スリップリングを、絶縁材を介してカバー部材に設ける必要がなく、直接設けることができるので、スリップリングの組付性が良好になると共に、部品点数の増加が抑制できる。
〔請求項ｄ〕
請求項ｃに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記カバー部材は、合成樹脂材によって形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

前記カバー部材を合成樹脂材によって構成することによって軽量化が図れる。
〔請求項ｅ〕
請求項ｃに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記スリップリングは、前記カバー部材と一体に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

スリップリングをカバー部材と一体に形成することによって製造が簡単になる。
〔請求項ｆ〕
請求項ｃに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記カバー部材は、外部機器と接続するためのコネクタ部が一体に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明もコネクタ部をカバー部材と一体に形成することによって、製造が簡単になる。

１…タイミングスプロケット(駆動回転体)
２…カムシャフト
３…カバー部材
３ａ…カバー本体
４…位相変更機構
５…ハウジング
５ｃ…第１ストッパ用挿通孔
６…継手板
８…減速機
９…従動板(従動回転体)
１０…カムボルト
１２…電動モータ
１３…制御筒
１７…大径回転軸
１７ａ…鉄心ロータ
１８…モータ軸
２０…コミュテータ
２２…樹脂カバー
２２ｃ…第３ストッパ用挿通孔
２３ａ、２３ｂ…他方のブラシ(他方のブラシ)
２４ａ、２４ｂ…一方のブラシ(一方のブラシ)
２４ｃ…第２ストッパ用挿通孔
２８・２９…ニードルベアリング
３１…第１オイルシール
３２…第２オイルシール
３３…偏心駆動板
３４…偏心ボール
３５…駆動ボール
３６…偏心溝
３９…収容溝
４０…ストッパピン()
４３…ボールベアリング
４５…オイル供給孔
４６…オイル排出孔
４８ａ、４８ｂ…スリップリング
５０…大径オイルシール
５０ａ…基部
５０ｂ…シール面
５１…半球面状溝
５２…トロコイド溝

Claims (1)

1. クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、
   該駆動回転体に対して相対回転自在に設けられ、カムシャフトに固定された従動回転体と、
   前記駆動回転体と共に回転するように設けられ、コミュテータを介して通電されることにより回転駆動して前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させる電動モータと、
   前記駆動回転体に設けられ、前記コミュテータに弾接される一方のブラシと、
   該一方のブラシに電流を供給するために設けられたスリップリング及び付勢されることによって前記スリップリングに弾接する他方のブラシと、
   前記駆動回転体の外周側を少なくとも軸方向所定位置まで覆うように配置形成され、外部機器と接続するためのコネクタ部が一体に形成された非導電性の材料からなるカバー部材と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

Images