JP6339044B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置及び該バルブタイミング制御装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば吸気弁や排気弁の開閉タイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置及び該バルブタイミング制御装置の製造方法に関する。

内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、本出願人が先に出願した以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

このバルブタイミング制御装置は、直流型の電動モータの正逆回転を、減速機構を介して従動部材に伝達することによって、タイミングスプロケットに対してカムシャフトを相対回転させるようになっている。

前記減速機構は、ローラ型が用いられ、前記従動部材の一部を構成し、基端側の大径部及び該大径部の先端側に有する小径部とからなる円筒部と、該円筒部の外周側に配置されて、前記電動モータのモータ出力軸の先端部に一体に結合された偏心軸部と、該偏心軸部の内周面と前記円筒部の大径部の外周面との間に介装されたニードルベアリングと、該ボールベアリングの一側に配置され、前記偏心軸部の内周面と前記小径部の外周面との間に介装された小径ボールベアリングとを有している。

そして、前記電動モータのモータ出力軸の回転に伴い偏心軸部が偏心回転すると、該偏心軸部の外周側の中径ボールベアリングの外周面と内歯構成部の複数の内歯との間に配置された複数のローラが前記モータ出力軸の１回転毎に保持器のローラ保持孔内で径方向へガイドされながら前記内歯の山部を乗り越えて隣接する他の内歯に転動しながら移動し、これを順次繰り返しながら円周方向へ転接する。これによって、前記モータ出力軸の回転が減速されつつ前記従動部材に伝達されるようになっている。

特開２０１２−１９７７５５号公報

ところで、前記ニードルベアリングを支持する前記円筒部の大径部は、前記ローラや偏心軸部を介して径方向へ大きな荷重が作用することから、この大径部の高い剛性(硬度)が要求されている一方、前記小径ボールベアリングを支持する薄肉の小径部は、前記小径ボールベアリングの内輪を圧入する際の損傷を避けるために、高い硬度ではなく靱性が要求されている。

そこで、前記大径部の硬度を高くするために前記従動部材の表面全体に浸炭焼き入れ処理を行っているが、この際、前記小径部側では硬度よりも靱性が優先されることから、前記小径部の内外周面に予め半練り状の防炭剤（マスキング剤）を塗布して防炭処理を行うと、該防炭剤の塗布後の膜厚を全体に均一に施さなければならないなど、その塗布作業が極めて煩雑になることから、作業能率の低下を招いている。

本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、小径部に防炭処理を行うことなく、単に切削加工を行うことによって作業能率の向上を図り得る内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供する。

本願請求項１に記載の発明は、とりわけ、従動回転体の一部を構成すると共に、偏心軸部の内部に挿通配置され、基端側の大径部及び該大径部の先端側に小径部を有する円筒部と、内歯構成部と遊星噛み合い部材との噛み合い箇所に位置し、前記円筒部の前記大径部の外周面と前記偏心軸部の内周面との間に介装された第１軸受部と、前記円筒部の小径部の外周と前記モータ出力軸の内周との間に介装された第２軸受部と、前記円筒部の内外周面を硬化表面処理した後に、前記小径部の内周面あるいは外周面の少なくともいずれか一方を切削形成したことを特徴としている。

この発明によれば、小径部の内外周面を単に切削加工して靱性を確保することから、その作業能率の向上を図ることができる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の実施形態を示す縦断面図である。 本実施形態における主要な構成部品を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 本実施形態の要部拡大断面図である。 本実施形態に供される従動部材と保持器を成形加工を示す概略図である。

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、吸気弁側のバルブタイミング制御装置に適用したものであるが、排気弁側にも適用可能である。

前記バルブタイミング制御装置は、図１及び図２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０１上に軸受０２を介して回転自在に支持されていると共に、前記タイミングスプロケット１に相対回転自在に設けられ、該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後述する従動部材９を介して回転するカムシャフト２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３と、を備えている。また、この位相変更機構３の前方側には、カバー部材４が配置されている。

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環状一体に形成され、内周面が段差径状のスプロケット本体１ａと、該スプロケット本体１ａの外周に一体に設けられて、巻回された図外のタイミングチェーン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、スプロケット本体１ａと前記カムシャフト２の前端部に設けられた前記従動部材９との間に、１つの大径ボールベアリング４３が介装されており、この大径ボールベアリング４３によって、タイミングスプロケット１と前記カムシャフト２が相対回転自在に軸受けされている。

また、前記スプロケット本体１ａの前端側には、後述する減速機構１２の一部を構成する内歯構成部１９が一体に設けられている。

前記内歯構成部１９は、位相変更機構３の前方へ延出した円筒状に形成されていると共に、内周には波形状の複数の内歯１９ａが形成されている。

さらに、スプロケット本体１ａの内歯構成部１９と反対側の後端部には、円環状のストッパプレート２０が配置されている。このストッパプレート２０は、金属板材によって一体に形成され、図１に示すように、外径が前記スプロケット本体１ａの外径とほぼ同一に設定されていると共に、内径が前記大径ボールベアリング４３の外輪の内径よりも小さい径に設定されている。このストッパプレート２０の内周部２０ａは、前記大径ボールベアリング４３の外輪の軸方向の外端面に当接配置されていると共に、内周縁の所定位置には、径方向内側、つまり中心軸方向に向かって突出したストッパ凸部２０ｂが一体に設けられている。

このストッパ凸部２０ｂは、ほぼ扇状に形成されて、先端縁が後述するストッパ溝の円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。

前記スプロケット本体１ａ（内歯構成部１９）及びストッパプレート２０の各外周部には、ボルト挿通孔１ｃ、２０ｃが周方向のほぼ等間隔位置に６つ貫通形成されている。

前記モータハウジング５は、図１に示すように、鉄系金属材をプレス成形によって有底筒状に形成された前記ハウジング本体５ａと、該ハウジング本体５ａの前端開口を封止する給電プレート１５と、を備えている。

前記ハウジング本体５ａは、後端側に円板状の隔壁５ｂを有し、該隔壁５ｂのほぼ中央には、後述する偏心軸部３９が挿通される大径な軸挿通孔５ｃが形成されていると共に、該軸挿通孔５ｃの孔縁にカムシャフト２の軸方向へ突出した円筒状の延出部５ｄが一体に設けられている。また、前記隔壁５ｂの外周部の内部には、雌ねじ孔６が軸方向に沿って形成されている。なお、ハウジング本体５ａの隔壁５ｂの後端面には、前記内歯構成部１９が軸方向から当接している。

また、前記雌ねじ孔６は、各ボルト挿通孔１ｃ、２０ｃと対応した位置に形成されており、これらに挿通した６本のボルト７によって前記タイミングスプロケット１(内歯構成部１９)とストッパプレート２０及びハウジング本体５ａが軸方向から共締め固定されている。

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、前端部に前記フランジ部２ａが一体に設けられている。

このフランジ部２ａは、図１に示すように、前端面が、従動部材９に軸方向から当接した状態でカムボルト１０によって軸方向から結合されていると共に、外周には、前記ストッパプレート２０のストッパ凸部２０ｂが係入するストッパ凹部２ｂが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹部２ｂは、円周方向へ所定長さの円弧状に形成されて、この長さ範囲で回動したストッパ凸部２０ｂの両端縁が周方向の対向縁にそれぞれ当接することによって、タイミングスプロケット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。

前記カムボルト１０は、図１及び図５に示すように、頭部１０ａの軸方向端面が後述する小径ボールベアリング３７の内輪３７ａを軸方向から支持していると共に、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２ｃに螺着する雄ねじ１０ｃが形成されている。

従動回転体である前記従動部材９は、鉄系金属によって一体に形成され、図１に示すように、後端側(カムシャフト２側)に形成された円板状の固定端部９ａと、該固定端部９ａの内周前端面から軸方向へ突出した円筒部９ｂと、前記固定端部９ａの外周部に一体に形成されて、複数のローラ４８を保持する円筒状の保持器４１と、から構成されている。

前記固定端部９ａは、後端面が前記カムシャフト２のフランジ部２ａの前端面に当接配置されて、前記カムボルト１０の軸力によってフランジ部２ａに軸方向から圧接固定されている。

前記円筒部９ｂは、図１及び図５に示すように、中央に前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通されるボルト挿通孔９ｃが貫通形成されており、前記固定端部９ａに一体に結合された基端側の大径部９ｄと、該大径部９ｄの先端部に一体に形成された小径部９ｅとから構成されている。

前記大径部９ｄは、軸方向に沿って比較的長く形成されて、外周面に第１軸受部であるニードルベアリング３８が設けられている。

これに対して、前記小径部９ｅは、軸方向の長さが短く形成されて、外周面に第２軸受部である前記小径ボールベアリング３７が設けられている。なお、前記ニードルベアリング３８と小径ボールベアリング３７は、後述する減速機構１２の一部を構成するものである。

そして、前記従動部材９は、固定端部９ａと円筒部９ｂの内周面と外周面の全体に、後述する硬化表面処理である浸炭焼き入れ処理が施されていると共に、この表面処理後には、前記円筒部９ｂの小径部９ｅの外周面９ｇ全体と、該小径部９ｅの内周面全体及び該小径部９ｅと軸方向で連続する大径部９ｄの一部の内周面９ｆに切削加工を行って、前記予め浸炭焼き入れ処理によって施された硬質な表面が切除されるようになっている。

前記浸炭焼き入れ処理によって、前記大径部９ｄの内周面と外周面は、約７５０ＨＶの硬度となっている一方、小径部９ｅ側の切削加工された内周面９ｆと外周面９ｇは、その表面が約３５０〜５００ＨＶの硬度になっている。すなわち、前記小径部９ｅは、切削加工によって表面が切除されたことから、この部位の機械的性質として硬度の低下と脆弱性が低下すると共に、靱性が高くなる。

また、前記小径部９ｅ側の内周面９ｆは、その周壁が予め肉厚に形成されて、前記切削加工によって内周面９ｆが切除された状態で、前記大径部９ｄの内周面との間に段差部９ｈが形成されている。

すなわち、前記従動部材９を鋳造によって成形した際に、前記小径部９ｅと大径部９ｄの一部の内周面９ｂを予め肉厚に形成して切削代を設定しておき、この状態で浸炭焼き入れ処理を行った後に、前記肉厚な内周面９ｆを所定の深さで切削加工する。これによって、前記内周面９ｆの内径Ｒが前記大径部９ｄの内周面の内径Ｒ１よりも僅かに小さくなるように形成する。これによって、前記挿通孔９ｃの内径は、小径部９ｅ側が小さく、大径部９ｄ側が大きく形成されて、両者間に段差部９ｈが形成されている。なお、前記小径部９ｅは、内周面９ｆの他外周面９ｇも浸炭焼き入れ後の切削加工によって表面が切除されるようになっている。

前記位相変更機構３は、前記従動部材９の円筒部９ｂの前端側に配置された前記電動モータ８と、該電動モータ８の回転速度を減速してカムシャフト２に伝達する減速機構１２と、から主として構成されている。

前記電動モータ８は、図１及び図２に示すように、ブラシ付きのＤＣモータであって、前記タイミングスプロケット１と一体に回転するヨークであるモータハウジング５と、該モータハウジング５の内部に回転自在に設けられたモータ出力軸１３と、モータハウジング５の内周面に接着剤によって固定されたステータであるそれぞれ円弧状の４つの永久磁石１４と、モータハウジング５の前端部に固定された前記給電プレート１５と、を備えている。

前記モータ出力軸１３は、段差円筒状に形成されてアーマチュアとして機能し、軸方向のほぼ中央位置に形成された段差部１３ｃを介してカムシャフト２側の大径部位１３ａと、カバー部材４側の小径部位１３ｂと、から構成されている。

前記大径部位１３ａは、外周に鉄心ロータ１７が固定されていると共に、後端側に減速機構１２の一部を構成する偏心軸部３９が一体に形成されている。

前記小径部位１３ｂは、外周にコミュテータ２１が圧入固定されており、このコミュテータ２１は、小径部位１３ｂの外周に固定された円環部材と、該円環部材の外周面に固定された円環状の導電部とから構成されている。

前記鉄心ロータ１７は、複数の磁極を持つ磁性材によって形成され、外周側がコイル１８のコイル線を巻回させるスロットを有するボビンとして構成されている。

一方、前記コミュテータ２１の導電部は、前記鉄心ロータ１７の極数と同数に分割された各セグメントに前記コイル１８の引き出されたコイル線の端末が電気的に接続されている。

前記各永久磁石１４は、円周方向に所定隙間をもって配設されて全体が円筒状に形成され、円周方向に複数の磁極を有していると共に、その軸方向の位置が前記鉄心ロータ１７の軸方向の中心に対して前記給電プレート１５側にオフセット配置されている。

前記給電プレート１５は、図１及び図５に示すように、鉄系金属材からなる円盤状の金属プレート部１５ａと、該金属プレート部１５ａの前後両側面に一体に的に設けられた円板状の樹脂部１５ｂと、から構成されている。

前記金属プレート１５ａは、前記樹脂部１５ｂに覆われていない外周部が前記モータハウジング５の前端部内周に形成された円環状の段差状の凹溝にかしめによって位置決め固定されていると共に、中央部にはモータ出力軸１３の小径部位１３ｂなどが挿通される軸挿通孔１５ｃが貫通形成されている。

また、前記給電プレート１５には、図１に示すように、前記金属プレート１５ａの内側に配置されて、前記樹脂部１５ｂの前端部に図外の複数のリベットにより固定された銅製筒状の一対のブラシホルダ２３ａ、２３ａと、該各ブラシホルダ２３ａ、２３ａの内部に径方向に沿って摺動自在に収容配置されて、それぞれコイルスプリング２４ａ、２４ａのばね力で円弧状の各先端面が前記コミュテータ２１の導電部の外周面に径方向から弾接する整流子である一対の切換用ブラシ２５ａ、２５ａと、前記樹脂部１５ｂの前端部側に、それぞれの外側面を露出した状態でモールド固定された内外二重の給電用スリップリング２６ａ，２６ｂと、前記各切換用ブラシ２５ａ、２５ａと各スリップリング２６ａ，２６ｂを電気的に接続する導線である図外のハーネスと、が設けられている。

前記内周側の小径なスリップリング２６ａと、外周側の大径なスリップリング２６ｂは、銅材からなる薄板をプレスによって円環状に打ち抜き形成されている。

前記カバー部材４は、図１及び図２に示すように、ほぼカップ状に形成されて、前記給電プレート１５の前端側に前記ハウジング本体５ａの前端部を覆う形に配置されている。

前記カバー部材４は、カバー本体４ａの外周側円筒部の外周にフランジ部４ｂを有し、このフランジ部４ｂの外径が前記ハウジング本体５ａの外径より大きく形成されていると共に、外周部の４箇所に突設された円弧状のボス部４ｃに、チェーンケース２７に固定されるボルト２８が挿通されるボルト挿通孔４ｄがそれぞれ形成されている。

また、カバー部材４のカバー本体４ａの図１中、上端部には、保持部材２９が取り付けられている。この保持部材２９は、ほぼＬ字形状に折曲形成されて、内側の一端部２９ａに有する円柱状の嵌合凸部２９ｂが前記カバー本体４ａに予め形成された嵌合孔４ｅに嵌合保持されていると共に、一端部２９ａに有する三角形状の固定部２９ｃが図外のボルトによってカバー本体４ａに固定されている。一方、他端部２９ｄ側にコントロールユニットに電気的に接続される給電用コネクタ部が設けられている。

また、前記嵌合凸部２９ｂには、前記各スリップリング２６ａ、２６ｂと軸方向から対向する位置に銅製の一対の角筒状の前記ブラシホルダ３０ａ、３０ｂが軸方向に沿って固定されている。この各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂの内部には、各先端面が前記各スリップリング２６ａ、２６ｂに摺接する一対の給電用ブラシ３１ａ、３１ｂが軸方向へ摺動自在に保持されている。

前記ブラシホルダ３０ａ、３０ｂ及び給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、カバー本体４ａの径方向の内側と外側に並設されていると共に、それぞれの先端部が前記カバー本体４ａの内側に臨んでいる。

前記各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂは、前後端に開口部が形成されて、前端側の開口部から前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの先端部が進退自在になっていると共に、各一側壁の長手方向に形成された図外のスリット孔を介して各給電用ブラシ３１ａ、３１ａの後端部に図外のピグテールハーネスの一端部が接続するようになっている。

前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、角柱状に形成されて、カバー部材４の前端面に設けられた図外の捩りコイルばねによって前記各スリップリング２６ａ、２６ｂ方向へ付勢されて、平坦な各先端面が前記各スリップリング２６ａ，２６ｂの外周面に軸方向からそれぞれ当接するようになっている。

前記チェーンケース２７は、アルミニウム合金材によって一体に形成され、前記タイミングスプロケット１や電動モータ８及び減速機構１２などの位相変更機構３やシリンダブロックから突出したクランクシャフトの先端部などの外周全体を覆うように配置されている。また、このチェーンケース２７は、図１に示すように、円環状の前端部２７ａの前端面の所定位置に、前記ボルト２８の先端部が螺着する４つの雌ねじ孔２７ｂが形成されていると共に、図外の後端部が内燃機関のシリンダヘッドにボルトによって固定されている。

また、前記カバー本体４ａの外周側の円筒部の内周面と前記モータハウジング５の外周面との間には、タイミングスプロケット１の回転に伴って飛散した潤滑油が電動モータ８方向へ浸入するのを抑制するオイルシール３２が設けられている。

前記モータ出力軸１３と偏心軸部３９は、前記従動部材９の円筒部９ｂの小径部９ｅの外周面に転動自在に設けられた前記小径ボールベアリング３７と、前記円筒部９ｂの大径部９ｄの外周面に転動自在に設けられた前記ニードルベアリング３８と、によって回転自在に支持されている。

前記小径ボールベアリング３７は、図４及び図５にも示すように、前記小径部９ｅの外周面に圧入された内輪３７ａと、モータ出力軸１３の内周面に形成された大径面１３ｄに挿通された外輪３７ｂと、内輪３７ａと外輪３７ｂとの間にケージ３７ｄを介して転動可能に設けられた複数のボール３７ｃとから構成されている。

前記内輪３７ａは、一端面が前記小径部９ｅと大径部９ｄとの間の外周段差面９ｉに当接することによって一方の軸方向の位置決めがなされていると共に、他端面が前記カムボルト１０の頭部１０ａの内端面(着座面)に押圧されて位置決め固定されている。

前記外輪３７ｂは、一端面が前記大径面１３ｄと小径面との間の段差縁１３ｅに当接して一方軸方向の位置決めがなされていると共に、他端面が前記ニードルベアリング３８のベアリングリテーナ３８ａの軸方向一端縁に当接して位置決めされている。

前記ニードルベアリング３８は、図５にも示すように、偏心軸部３９の内周面に圧入された円筒状のベアリングリテーナ３８ａと、該ベアリングリテーナ３８ａの内部にケージ３８ｃを介して回転自在に保持された複数の転動体であるニードルローラ３８ｂと、から構成されている。このニードルローラ３８ｂは、前記従動部材９の円筒部９ｂの大径部９ｄの外周面を転動している。

また、前記モータ出力軸１３(偏心軸部３９)の外周面と前記モータハウジング５の延出部５ｄの内周面との間には、減速機構１２の内部から電動モータ８内への潤滑油のリークを阻止する小径なオイルシール４６が設けられている。

前記コントロールユニットは、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の情報信号に基づいて現在の機関運転状態を検出し、この検出情報に基づいて機関制御を行うと共に、前記給電用ブラシ３１ａ、３１ｂや各スリップリング２６ａ，２６ｂ、切換用ブラシ２５ａ、２５ｂ、コミュテータ２１などを介してコイル１８に通電してモータ出力軸１３の回転制御を行い、減速機構１２によってカムシャフト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。

前記減速機構１２は、図１〜図３に示すように、前記モータ出力軸１３に一体に結合されて偏心回転運動を行う前記偏心軸部３９と、該偏心軸部３９の外周に設けられた中径ボールベアリング４７と、該中径ボールベアリング４７の外周に設けられた前記ローラ４８と、該ローラ４８を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する前記保持器４１と、該保持器４１と一体の前記従動部材９と、から主として構成されている。

前記偏心軸部３９は、図１に示すように、外周面に形成されたカム面３９ａの軸心がモータ出力軸１３の軸心から径方向へ僅かに偏心している。

前記中径ボールベアリング４７は、前記ニードルベアリング３８の径方向位置で全体がほぼオーバーラップする状態に配置され、内輪４７ａと外輪４７ｂ及び該両輪４７ａ、４７ｂとの間に介装されたボール４７ｃとから構成されている。前記内輪４７ａは、前記偏心軸部３９の外周面に圧入固定されているのに対して、前記外輪４７ｂは、軸方向で固定されることなくフリーな状態になっている。つまり、この外輪４７ｂは、軸方向の電動モータ８側の一端面がどの部位にも接触せず、また軸方向の他端面がこれに対向する前記保持器４１の後述する基部４１ａの内側面との間に微小な第１隙間が形成されてフリーな状態になっている。

前記内輪４７ａは、図５にも示すように、軸方向の一端部が前記偏心軸部３９の軸方向一端部に形成された段差面３９ａに当接して位置決めされている一方、軸方向の他端部が前記偏心軸部３９の軸方向他端部の外周に形成された円環状の嵌着溝に嵌着固定されたスナップリング３３に当接して位置決めされている。

また、前記外輪４７ｂの外周面には、前記各ローラ４８の外周面が転動自在に当接していると共に、この外輪４７ｂの外周面と前記保持器４１の筒状部４１ｂとの間には、円環状の第２隙間が形成されて、この第２隙間によって中径ボールベアリング４７全体が前記偏心軸部３９の偏心回転に伴って径方向へ移動可能、つまり偏心動可能になっている。

前記各ローラ４８は、鉄系金属によって形成され、前記中径ボールベアリング４７の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ前記内歯構成部１９の内歯１９ａに嵌入すると共に、前記保持器４１のローラ保持孔４１ｃの両側縁によって周方向にガイドされつつ径方向へ揺動運動させるようになっている。

前記保持器４１は、図１に示すように、前記固定端部９ａの外周部前端から前方へ断面ほぼＬ字形状に折曲されて、前記円筒部９ｂと同方向へ突出した円筒状に形成されている。

この保持器４１は、前記従動部材９の固定端部９ａに一体に結合された円筒状の基部４１ａと、該基部４１ａから軸方向に延びた筒状部４１ｂと、該筒状部４１ｂの軸方向ほぼ中央位置に貫通形成されて、前記複数のローラ４８をそれぞれ転動自在に保持する前記ローラ保持孔４１ｃと、を備えている。

前記ローラ保持孔４１ｃは、先端部側が閉塞されて前後方向に細長い長方形状に形成され、円周方向の等間隔位置に複数形成されていると共に、その全体の数(ローラ４８の数)が前記内歯構成部１９の内歯１９ａの全体の歯数よりも少なくなっており、これによって、減速比を得るようになっている。
〔従動部材の加工方法〕
すなわち、前記従動部材９を成形加工するには、まず、前記保持器４１を含む従動部材９全体の原形を鋳造によって成形した後、図６に示すように、前記保持器４１の基部４１ａの外周面や筒状部４１ｂの内外周面及び前記円筒部９ｂの内外周面を旋盤によって切削加工(Ｓ)して外形に整えて寸法精度を高める。

次に、前記円筒部９ｂの内部に、最初の第１のドリル加工(Ｄ１)によって前記固定端部９ａ側から前記ボルト挿通孔９ｃを貫通形成する。このボルト挿通孔９ｃは、その内径Ｒが前記カムボルト１０の軸部１０ｂの外径よりも僅かに大きく形成されている。

次に、同じく円筒部９ｂのボルト挿通孔９ｃのうち、前記固定端部９ａから前記大径部９ｄの軸方向のほぼ２／３程度の領域まで第２のドリル加工（Ｄ２）によって拡径状に穿設する。この第２のドリル加工によって、第２ボルト挿通孔９ｃ’の内径Ｒ１を第１ドリル加工によるボルト挿通孔９ｃよりもさらに大きくしている。したがって、この２つのドリル加工によって前記第１ボルト挿通孔９ｃと第２ボルト挿通孔９ｃ’との間に前記段差部９ｈが形成される。この状態では、前記第１ボルト挿通孔９ｃ側の周壁の肉厚が大きくなっており、これが後述する切削加工時の切削代になっている。

続いて、前記保持器４１を含む従動部材９全体を、一般的な浸炭焼き入れによる熱処理を行う。つまり、従動部材９全体を切削油などの脱脂洗浄を行った後に、決められた熱処理条件(温度、時間、ＣＰ、油温など)の下で入炉、昇温加熱、浸炭、拡散、降温、焼き入れ(油冷却)、出炉の一連の工程で熱処理を行い、最後に焼き入れ油を洗浄する。これによって、浸炭焼き入れ処理が完了する。

この浸炭焼き入れ処理によって、保持器４１を含む従動部材９全体の表面の硬度が高くなり、前述した約７５０ＨＶの硬さになる。

次に、図６に示すように、前記小径部９ｅの外周面９ｇと前記第１ボルト挿通孔９ｃの内周面、つまり小径部９ｅの内周面とこれに軸方向で連続する大径部９ｄの内周面の一部を切削加工(Ｓ)によって約１〜２ｍｍ程度切除して小径部９ｅの幅寸法を約０．９ｍｍとする。

なお、前記減速機構１２は、内部の各構成部材が潤滑油給排手段によって潤滑されており、これは前記シリンダヘッド０１の軸受０２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、前記油供給通路にグルーブ溝５１ａを介して連通した油供給孔５１と、前記従動部材９の内部軸方向に貫通形成されて、一端が該油供給孔５１に環状溝５１ｂを介して開口し、他端が前記ニードルベアリング３８と中径ボールベアリング４７の付近に開口した前記小径なオイル孔５２と、前記大径ボールベアリング４３の内部を介して潤滑油を外部に排出する図外のオイル排出孔と、から構成されている。
〔バルブタイミング制御装置の作動〕
以下、本実施形態におけるバルブタイミング制御装置の作動について簡単に説明すると、まず、機関のクランクシャフトの回転駆動に伴ってタイミングスプロケット１が回転し、その回転力が内歯構成部１９と雌ねじ形成部６を介してモータハウジング５に伝達されて、該モータハウジング５が同期回転する。一方、前記内歯構成部１９の回転力が、各ローラ４８から保持器４１及び従動部材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に設けられた複数の駆動カムが各気筒の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から給電用コネクタの各端子片や各ピグテールハーネス及び給電用ブラシ３１ａ、３１ｂ、各スリップリング２６ａ，２６ｂなどを介して電動モータ８のコイル１８に通電される。これによって、モータ出力軸１３が正逆回転駆動され、この回転力が減速機構１２を介してカムシャフト２に減速された正逆の回転力が伝達される。

すなわち、前記モータ出力軸１３の回転に伴い偏心軸部３９が偏心回転すると、各ローラ４８がモータ出力軸１３の１回転毎に保持器４１の各ローラ保持孔４１ｃで径方向へガイドされながら前記内歯構成部１９の一つの内歯１９ａを乗り越えて隣接する他の内歯１９ａに転動しながら移動し、これを順次繰り返しながら円周方向へ転接する。この各ローラ４８の転接によって前記モータ出力軸１３の回転が減速されつつ前記従動部材９に回転力が伝達される。このときの減速比は、前記内歯１９ａの数とローラ４８の数の差によって任意に設定することが可能である。

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。

したがって、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。

以上のように、本実施形態では、前記小径部９ｅの外周面９ｇと該小径部９ｅの内周面及びこれに軸方向で連続する大径部９ｄの内周面の一部を切削加工によって表面を切除したことによって、前記小径部９ｅは、その内外周面９ｆ、９ｇの硬度が約３５０〜５００ＨＶに低下し、この結果、小径部９ｅ全体の靱性を高くすることができる。

すなわち、小径部９ｅ以外の部位は浸炭焼き入れ処理によって硬度が高くなって剛性を十分高くすることができるが、小径部９ｅ自体は切削加工によって硬度が低下し、これにより鉄系金属本来の靱性を高めることが可能になる。

したがって、この実施形態では、従来技術のように、小径部に防炭剤を塗布するマスキング処理(防炭処理)を行うことなく、単に、小径部９ｅ側の内周面９ｆと外周面９ｇを切削加工するだけであるから、その加工作業が簡単であり、該作業能率の向上が図れる。

また、前記小径部９ｅ側の内周面９ｆに予め切削代を形成して前記段差部９ｈを介して僅かに肉厚とすることができるため、該小径部９ｅの前記靱性の向上と共に、剛性の過度な低下を抑制できる。

さらに、前記ボルト挿通孔９ｃは、前記小径部９ｅ側の内周面９ｆの内径が小さく、大径部９ｄ側のボルト挿通孔９ｃ’の内径が大きく形成されていることから、前記カムボルト１０を軸部１０ｂ側から挿入した際に、段差部９ｈになんら引っ掛かることなくスムーズに挿入させることができる。換言すれば、前記大径部９ｄ側の内周面の内径を小さくして段差部９ｈを逆向きに形成した場合は、カムボルト１０の挿通時に引っ掛かって挿入しにくくなるおそれがあるが、本実施形態ではこの問題を解消することができる。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、前記小径部９ｅの表面の切削加工としては、外周面９ｇと内周面９ｆのいずれか一方のみに施すことも可能である。

また、本実施形態では、前記小径部９ｅの内周面(ボルト挿通孔９ｃ)に切削代を設けて大径部９ｄの内周面との間に段差部９ｈを形成したが、この段差部９ｈは必ずしも形成する必要はなく、小径部９ｅ側の内周面と大径部９ｄ側の内周面の内径を同じにする、つまりボルト挿通孔９ｃ全体の内径を均一に形成することも可能である。

さらに、硬化表面処理としては、前記浸炭焼き入れ処理に限定されるものではなく他の表面処理を行うことも可能である。

また、前記駆動回転体としては、前記タイミングスプロケットの他に、タイミングプーリなどとしても良い。

さらに、前記各実施形態では、電動モータ８をタイミングスプロケット１と一体に設けたものを示したが、別体に設けて、例えば前記チェーンケースに固定することも可能である。

１…タイミングスプロケット（駆動回転体）
１ａ…スプロケット本体
２…カムシャフト
３…位相変更機構
４…カバー部材
５…モータハウジング
５ａ…ハウジング本体
８…電動モータ
９…従動部材(従動回転体)
９ａ…固定端部
９ｂ…円筒部
９ｃ…ボルト挿通孔
９ｃ’…大径部側のボルト挿通孔
９ｄ…大径部
９ｅ…小径部
９ｆ…小径部側の内周面
１２…減速機構
１３…モータ出力軸
１９…内歯構成部
１９ａ…内歯
３７…小径ボールベアリング(第２軸受部)
３８…ニードルベアリング(第１軸受部)
３９…偏心軸部
４８…ローラ(遊星噛み合い部材)

Claims (8)

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、
   該駆動回転体の回転力が伝達され、カムシャフトに一体的に設けられた従動回転体と、を備え、
   電動モータのモータ出力軸の回転を減速機構によって減速することによっ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内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記電動モータのモータ出力軸から回転力が伝達され、前記モータ出力軸の回転中心に対して偏心した偏心軸部と、
   前記駆動回転体の内周側に設けられ、前記偏心軸部の外周面に径方向から対向配置された内歯構成部と、
   前記偏心軸部の外周側と前記内歯構成部との間に配置された遊星噛み合い部材と、
   前記従動回転体の一部を構成すると共に、前記偏心軸部の内部に挿通配置され、基端側の大径部及び該大径部の先端側に小径部を有する円筒部と、
   前記内歯構成部と遊星噛み合い部材との噛み合い箇所に位置し、前記円筒部の前記大径部の外周面と前記偏心軸部の内周面との間に介装された第１軸受部と、
   前記円筒部の小径部の外周と前記モータ出力軸の内周との間に介装された第２軸受部と、
   前記円筒部の内外周面が硬化表面処理された後に、前記小径部の内周面あるいは外周面の少なくともいずれか一方が切削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。
2. 前記円筒部の内外周面が硬化表面処理された後に、前記小径部の内周面と外周面の両方が切削形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 前記円筒部の大径部の内周面の内径が、前記小径部の内周面の内径よりも大きく形成されて、前記両内周面間に段差部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 前記円筒部の硬化表面処理は、浸炭焼き入れ処理によって行われることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 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、
   該駆動回転体の回転力が伝達され、カムシャフトに一体的に設けられた従動回転体と、
   電動モータのモータ出力軸の回転を減速することによっ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減速機構と、
   前記電動モータのモータ出力軸から回転力が伝達され、前記モータ出力軸の回転中心に対して偏心した偏心軸部と、
   前記駆動回転体の内周側に設けられた内歯構成部と、
   前記偏心軸部の回転によって前記内歯構成部に噛合しながら遊星運動することにより前記駆動回転体に対して前記従動回転体を相対回転させる遊星噛み合い部材と、
   前記従動回転体の一部を構成すると共に、前記偏心軸部の内部に挿通配置され、基端側の大径部及び該大径部の先端側に小径部を有する円筒部と、
   前記内周噛み合い部と遊星噛み合い部材との噛み合い箇所に位置し、前記円筒部の前記大径部の外周面と前記偏心軸部の内周面との間に介装された第１軸受部と、
   前記円筒部の小径部の外周と前記モータ出力軸の内周との間に介装された第２軸受部と、
   を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法であって、
   前記従動回転体の少なくとも前記円筒部の内周面と外周面の全体に硬化表面処理を施す工程と、
   該硬化表面処理を施す工程の後に、前記小径部の内周面と外周面の少なくともいずれか一方を切削加工する工程と、
   を有す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製造方法。
6. 前記小径部の内周面と外周面の切削加工する工程は、前記内周面と外周面の両方を切削加工することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法。
7. 前記円筒部の内周面と外周面全体に硬化表面処理を行う前に、前記大径部の内周面の内径を、前記小径部の内周面の内径よりも大きく形成して、前記大径部の内周面と小径部の内周面との間に円環状の段差部を形成する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法。
8. 前記円筒部の内周面と外周面全体を硬化させる表面処理は、浸炭焼き入れ処理であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法。

Images