JP6345877B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気弁や排気弁の開閉時期を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。

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、タイミングスプロケットに一体的の設けられた電動モータを有し、該電動モータの回転力を、タイミングスプロケットの内部に設けられた減速機構を介して従動部材に伝達することによってクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変換して吸気弁や排気弁の開閉タイミングを制御するようになっている。

前記タイミングスプロケットのカムシャフト側の後端面には、円環状のストッパプレートがボルト固定されている一方、前記ストッパプレートの内周側には、ストッパプレートと協働して前記タイミングスプロケットとカムシャフトの最大相対回転位置を規制する円盤状のアダプタが設けられている。

このアダプタは、前記従動部材の固定端部とカムシャフトとの間に介装されて、外端面の内周部に前記カムシャフトの軸方向一端面が当接しつつ前記従動部材側から挿入されたカムボルトによって、共締め固定されるようになっている。

特開２０１３−２２７９１９号公報

ところで、前記バルブタイミング制御装置にあっては、エンジンルーム内への良好な搭載性を確保するために、装置全体の軸方向の長さを可及的に短尺化することが望まれている。

しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、軸方向の短尺化については考慮されておらず、特に、カムシャフトの軸方向の一端部と従動部材の固定端部との間にアダプタが介在されていることから、このアダプタの肉厚分だけ軸方向の長さが長くなってしまう。

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、カムシャフトと装置の相対関係における軸方向の長さを十分に短尺化できる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、とりわけ、従動回転体は、カムシャフトの軸方向一端部が対向する位置に第１凹部が形成されている一方、固定部材は、前記カムシャフトの軸方向一端部と対向する位置に、該カムシャフトの一端部が軸方向から嵌合する第２凹部が形成されていると共に、前記第１凹部に嵌合する凸部を有することを特徴としている。

この発明によれば、カムシャフトとの相対関係で装置の軸方向の長さを十分に短くすることができる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の第１実施形態を示す縦断面図である。 図１に示すバルブタイミング制御装置の要部拡大図である。 本実施形態における主要な構成部材を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 カムシャフトから外したバルブタイミング制御装置の右側面図である。 本実施形態に供されるアダプタを示し、Ａはアダプタの正面図、ＢはＡのＢ−Ｂ線断面図である。 本実施形態に供される給電プレートの背面図である。 本発明の第２実施形態のバルブタイミング制御装置の一部を示す縦断面図である。 図８に示すバルブタイミング制御装置の要部拡大図である。

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３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との間に配置されて、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、該位相変更機構３の前端に配置されたカバー部材４と、を備えている。

前記タイミングスプロケット１は、図２に示すように、全体が鉄系金属によって環状一体に形成されて、外径が比較的小径状に形成されたスプロケット本体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、前記スプロケット本体１ａの前端側に一体に設けられた内歯構成部１９と、から構成されている。

前記スプロケット本体１ａは、内周面が段差径状に形成されていると共に、内周面の軸方向の前記カムシャフト２側である一端側に開口した円環溝状の外輪固定面６０が切欠形成されている。この外輪固定面６０は、軸方向の内端側に段差面６０ａが軸直角方向に沿って形成されている。

前記内歯構成部１９は、前記スプロケット本体１ａの前端部外周側に一体に設けられ、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。

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の軸方向の一端部２ａに設けられた後述する従動回転体である従動部材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が前記従動部材９(カムシャフト２)に相対回転自在に軸受けされている。

前記大径ボールベアリング４３は、図２及び図３にも示すように、外輪４３ａ及び内輪４３ｂと、該両輪の間に介装されたボール４３ｃと、該ボール４３ｃを保持するケージ４３ｄと、から主として構成されている。

前記外輪４３ａは、外周面が前記スプロケット本体１ａの前記外輪固定面６０の内周面に軸方向から圧入固定されて、外輪固定面６０の内側段差面６０ａに突き当たって軸方向の位置決めがされるようになっている。

前記内輪４３ｂは、前記従動部材９の後述する固定端部９ａの外周側に形成された円環状の内輪固定面６２の外周面に軸方向から圧入固定されており、この内輪固定面６２の内側段差面６２ａに突き当たって軸方向の位置決めがされるようになっている。

さらに、前記スプロケット本体１ａの内歯構成部１９と反対側の後端面には、ストッパプレート６１が固定されている。このストッパプレート６１は、図１及び図５に示すように、金属板材によって円環状に形成され、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４３ａの内径よりも小さい径に設定されている。内周部６１ａが前記外輪４３ａの軸方向の外端面に当接配置されている。

前記ストッパプレート６１の内周部６１ａの内周縁所定位置には、図５の径方向内側、つまり中心軸方向に向かって突出した突起部６１ｂが一体に設けられている。

この突起部６１ｂは、図５に示すように、ほぼ扇状に形成されて、先端縁６１ｃが後述するアダプタ６３の溝部であるストッパ凹溝６４ｂの円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。さらに、前記ストッパプレート６１の外周部には、各ボルト７が挿通する６つのボルト挿通孔６１ｄが周方向の等間隔位置に貫通形成されている。

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６１の各外周部には、それぞれボルト挿通孔１ｃ、６１ｄが周方向のほぼ等間隔位置に６つ貫通形成されている。

前記内歯構成部１９の外端面には、後述する電動モータ８のモータハウジング５が前記各ボルト７を介して軸方向から結合されている。

このモータハウジング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１１と、を備えている。

前記ハウジング本体５ａは、外径が前記スプロケット本体１ａの外径と同じく比較的小径に形成され、後端側に円板状の隔壁５ｂを有している。この隔壁５ｂのほぼ中央には、後述するモータ出力軸１３及び偏心軸部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、この軸挿通孔５ｃの孔縁に径方向内側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。

前記雌ねじ孔６は、各ボルト挿通孔１ｃ、６１ｄ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６１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、軸方向の一端部２ａに固定部材であるアダプタ６３を介して従動回転体である従動部材９がカムボルト１０によって軸方向から共締め固定されている。

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及び図２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を保持する保持部材である円筒状の保持器４１と、から構成されている。

前記固定端部９ａは、外側面９ｃがカムシャフト２の一端部２ａの前端面側に対向配置され、この外側面９ｃのほぼ中央位置に第１凹部である第１嵌合溝９ｄが形成されている。この第１嵌合溝９ｄは、円盤状に形成されて、その内径がカムシャフト２の一端部２ａの外径よりも大きく形成されていると共に、深さＤが前記アダプタ６３の肉厚とほぼ同じ寸法に設定されている。また、この第１嵌合溝９ｄの内周面は、前記大径ボールベアリング４３の外輪４３ｂに径方向で重なる位置に配置されている。

前記円筒部９ｂは、図１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９ｅが貫通形成されていると共に、外周側にはニードルベアリング３８と小径ボールベアリング３７がそれぞれ並列状態に設けられている。

前記カムボルト１０は、図１に示すように、頭部１０ａの軸方向端面が小径ボールベアリング３７の内輪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。

前記アダプタ６３は、図１〜図３及び図６Ａ，Ｂに示すように、一定の肉厚を有する円盤状の金属板をプレス成形によって縦断面ほぼクランク状に折曲形成され、フランジ状の外周部６４と、電動モータ８方向へ突出した有底円筒状の中央側の内周部６５と、から構成されている。

前記外周部６４は、外径が従動部材９の固定端部９ａ(内輪固定面６２)の外径よりも僅かに大きく形成されて、各構成部品の組み付け後に、電動モータ８側の内端面６４ａの外周側が前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂの軸方向外端面に当接して軸方向の移動を規制するようになっていると共に、内端面６４ａの内周側が従動部材９の固定端部９ａの外側面９ｃと微小隙間をもって軸方向から対峙している。

また、前記外周部６４の外周面には、図５に示すように、前記ストッパプレート６１の突起部６１ｂが係入する溝部であるストッパ凹溝６４ｂが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝６４ｂ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突起部６１ｂの両端縁が周方向の対向縁６４ｃ、６４ｄ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。

前記ストッパプレート６１の突起部６１ｂとアダプタのストッパ凹溝６４ｂの対向縁６４ｃ、６４ｄによってストッパ機構が構成されている。

前記内周部６５は、電動モータ８側に突出した有底円筒状の凸部６５ａと、該凸部６５ａをプレス成形によって成形した際に、同時に形成された円盤溝状の第２凹部である第２嵌合溝６５ｂと、から構成されている。

前記内周部６５は、凸部６５ａ（第２嵌合溝６５ｂ)の中央位置には、前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通する挿通孔６５ｃが貫通形成されていると共に、該挿通孔６５ｃを中心とした径方向位置にはカムシャフト２の一端部２ａの端面から突出した図外の位置決めピンが挿入される位置決め用長孔６５ｄが貫通形成されている。また、前記挿通孔６５ｃを挟んだ前記位置決め用長孔６５ｄと径方向反対側の位置に、後述する潤滑油通路の一部を構成する油通路孔５７ａが貫通形成されている。

前記凸部６５ａは、前記従動部材９の固定端部９ａの前記第１嵌合溝９ｄ内に軸方向から圧入によって嵌合している。すなわち、前記凸部６５ａの外周面を、前記第１嵌合溝９ｄの内周面に軸方向から圧入して嵌合するようになっている。そして、この嵌合した状態で、前記凸部６５ａの壁部(第２嵌合溝６５ｂの底壁)を、カムボルト１０によってカムシャフト２の一端部２ａと従動部材９の固定端部９ａとの間に挟持状態に結合されている。

前記第２嵌合溝６５ｂは、内径が前記カムシャフト２の一端部２ａの外径よりも僅かに大きく形成されて、この一端部１ａが軸方向から嵌合できるようになっている。前記第２嵌合溝６５ｂの深さＤ２は、約３ｍｍ程度に設定されており、したがって、前記カムシャフト２の一端部２ａの嵌入量は約３ｍｍ程度になっている。

前記保持器４１は、図１及び図２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字形状に折曲形成されて、前記固定端部９ａの外周部前端側に径方向に沿って延出した円環状の伝達基部４１ａと、該伝達基部４１ａの外端からほぼ軸直角方向へ延出した円筒状のローラ保持部４１ｂと、から主として構成されている。

前記伝達基部４１ａは、その背面が前記内輪固定面６２の段差面６２ａになっていると共に、外周部が前記大径ボールベアリング４３の外輪４３ａの軸方向一端面の近傍まで延出している。

前記ローラ保持部４１ｂは、先端部が前記内歯構成部１９や隔壁５ｂなどによって隔成された円環凹状の収容空間を介してモータハウジング５の隔壁５ｂ方向へ延出していると共に、周方向のほぼ等間隔位置には、前記複数のローラ４８をそれぞれ転動自在に保持するほぼ長方形状の複数のローラ保持孔４１ｃが周方向の等間隔位置に形成されている。このローラ保持孔４１ｃ（ローラ４８）は、先端部側が閉塞されて前後方向に細長い形状に形成され、その全体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。

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１１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を介してカムシャフト２側の大径部１３ａと、そのカバー部材４側の小径部１３ｂと、から構成されている。前記大径部１３ａは、外周に鉄心ロータ１７が固定されていると共に、軸方向の後端縁に、減速機構１２の一部を構成する偏心カムである偏心軸部３９が一体に結合されている。

一方、前記小径部１３ｂは、外周に円環部材２０が圧入固定されていると共に、該円環部材２０の外周面に後述するコミュテータ２１が軸方向から圧入固定されている。

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おり、この鉄心ロータ１７の内周部が前記モータ出力軸１３の段差部外周に軸方向へ位置決めされつつ固定されている。

一方、前記コミュテータ２１は、導電材によって円環状に形成されて、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１１側にオフセット配置されている。

前記給電プレート１１は、図１及び図７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１６ａと、該金属プレート部１６ａの前後両側面にモールドされた円板状の樹脂部１６ｂと、から構成されている。なお、この給電プレート１１は、電動モータ８への給電機構の一部として構成されている。

前記金属プレート１６ａは、前記樹脂部１６ｂ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カシメ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１３ｂなどが挿通される軸挿通孔１６ｃが貫通形成されている。また、金属プレート１６ａは、前記軸挿通孔１６ｃの内周縁に連続した所定の位置に矩形状の２つの保持孔が打ち抜きにより形成されている。

また、前記給電プレート１１には、前記金属プレート１６ａの各保持孔の内側に配置されて、前記樹脂部１６ｂの前端部に複数のリベット４０により固定された銅製筒状の一対のブラシホルダ２３ａ、２３ｂと、該各ブラシホルダ２３ａ、２３ｂの内部に径方向に沿って摺動自在に収容配置されて、コイルスプリング２４ａ、２４ｂのばね力で円弧状の各先端面が前記コミュテータ２１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、２５ｂと、前記樹脂部１６ｂ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、２５ｂ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ハーネス２７ａ、２７ｂ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３に示すように、ほぼ円盤状に形成されて、前記給電プレート１１の前端側に前記ハウジング本体５ａの前端部に対向して配置されており、円板プレート状のカバー本体２８と、該カバー本体２８の前端部を覆う合成樹脂製のカバー部２９と、から構成されている。

前記カバー本体２８は、主として合成樹脂材によって所定の肉厚に形成されていると共に、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おり、内部には金属製の補強プレート２８ａがモールド固定されている。

また、カバー本体２８は、図３にも示すように、外周部の４箇所に突設された円弧状のボス部２８ｂに、後述するチェーンカバー２２に固定されるボルトが挿通されるボルト挿通孔２８ｃが図外の金属製スリーブによってそれぞれ形成されている。

前記カバー部２９は、円盤プレート状に形成されて、外周縁に一体に形成された円環状の係止凸部２９ａが前記カバー本体２８の外周部に形成された段差係止溝に軸方向から圧入によって係止固定されている。

前記カバー本体２８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ブラシホルダ３０ａ、３０ｂが軸方向に沿って固定されていると共に、該各ブラシホルダ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。

カバー本体２８の外端面に形成された収容溝の内部には、前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂを前記スリップリング２６ａ、２６ｂ方向へ付勢する付勢部材である一対の捩りコイルばね３２、３２が収容されている。この各捩りコイルばね３２，３２は、内側にＵ字形状に折曲された前記各一端部が前記各係止溝に係入固定されていると共に、径方向へ突出した他端部が各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの後端面に弾接してスリップリング２６ａ、２６ｂ方向へ押圧するようになっている。

また、前記カバー本体２８の下端部には、図３に示すように、前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂに図外のコントロールユニットを介して電源バッテリーから電流を供給する給電用コネクタ３３が一体に設けられていると共に、回転角度信号を前記コントロールユニットに出力する信号用コネクタ３４が前記給電用コネクタ３３と並行かつ径方向に沿って突設されている。

前記モータ出力軸１３の小径部１３ｂと、前記カバー本体２８の凹溝の底壁を挟んだ中央部との間には、モータ出力軸１３の回転角度位置を検出する前記角度センサ３５が設けられている。

この角度センサ３５は、電磁誘導型であって、図１に示すように、前記モータ出力軸１３の小径部１３ｂ内に固定された被検出部５０と、前記カバー本体２８のほぼ中央位置に固定されて、前記被検出部５０からの検出信号を受信する検出部５１と、から構成されている。

前記モータ出力軸１３と偏心軸部３９は、前記カムボルト１０の軸部１０ｂの外周面に設けられた小径ボールベアリング３７と、前記従動部材９の円筒部９ｂの外周面に設けられて小径ボールベアリング３７の軸方向側部に配置さ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。

前記ニードルベアリング３８は、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の外周面を転動している。

前記小径ボールベアリング３７は、内輪が前記従動部材９の円筒部９ｂの前端縁とカムボルト１０の頭部１０ａとの間に挟持状態に固定されている一方、外輪が前記偏心軸部３９の段差拡径状の内周面に圧入固定されていると共に、前記内周面に形成された段差縁に当接して軸方向の位置決めがなされている。

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。このオイルシール４６は、電動モータ８と減速機構１２とをシール機能をもって隔成するものである。

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、これ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４に示すように、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、円筒状に形成されて、外周面に形成されたカム面３９ａの回転軸心Ｙがモータ出力軸１３の回転軸心Ｘ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保持器４１(伝達基部４１ａ)の背面との間に微小な第１隙間Ｃ１が形成されてフリーな状態になっている。

また、外輪４７ｂの外周面には、図２にも示すように、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のローラ保持部４１ｂの内面との間には、円環状の第２隙間Ｃ２が形成されて、この第２隙間Ｃ２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、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。

前記減速機構１２には、内部の各構成部材を潤滑する潤滑油が潤滑油通路によって循環されるようになっている。この潤滑油通路は、図１、図２に示すように、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の内部軸方向及び径方向に形成されて、前記油供給通路にグルーブ溝５６ａを介して連通した油供給孔５６と、前記アダプタ６３と従動部材９の固定端部９ａに軸方向から連続して貫通形成されて、一端が前記油供給孔５６に円形溝５６ｂ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の付近に開口した油通路孔５７ａ、５７ｂと、前記ストッパプレート６１の内周面と前記アダプタ６３の外周面との間に形成されて、前記各ベアリング３７，３８、４７やローラ保持孔４１ｃ(各ローラ４８)及び大径ボールベアリング４３を潤滑した潤滑油を外部に排出する円環状の排出孔５８と、から主として構成されている。

前記チェーンカバー２２は、例えばアルミニウム合金材によって一体に形成され、図１に示すように、機関本体であるシリンダヘッド０１と図外のシリンダブロックの前端側に前記タイミングスプロケット１に巻回された図外のタイミングチェーン全体を覆うよう上下方向に沿って配置固定されている。また、このチェーンカバー２２と後述するハウジング本体５ａとの間には、オイルシール５４が圧入され、前記チェーンカバー２２の内周面と前記ハウジング本体５ａの外周面との間をシールしている。
〔本実施形態の作動〕
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の回転駆動に伴って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、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から各端子片３３ａ、３３ａ、各ピグテールハーネス及び給電用ブラシ３１ａ、３１ｂや各スリップリング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に対し減速された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する。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。

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、前記突起部６１ｂの各側面が前記ストッパ凹溝６４ｂの各対向面６３ｄ、６３ｅのいずれか一方に当接することによって行われる。

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。

そして、本実施形態では、前記タイミングスプロケット１やモータハウジング５の外径の小径化に伴い大径ボールベアリング４３の外径も小さくして装置全体の小型化が図れる。このため、このバルブタイミング制御装置を搭載した内燃機関のエンジンルーム内でのレイアウトの自由度が向上する。

以上のように、本実施形態では、前記アダプタ６３が、その肉厚を変えることなく全体を縦断面クランク状に折曲形成されて、凸部６５を従動部材９の固定端部９ａの第１嵌合溝９ｄに軸方向から嵌合すると共に、カムシャフト２の一端部２ａをアダプタ６３の第２嵌合溝６５ｂに軸方向から嵌合させた。これによって、装置全体の軸方向の長さを前記カムシャフト２との相対関係で短尺化することができると共に、アダプタ６３の肉厚を、剛性を考慮して比較的大きくかつ全体に一定にしたことからアダプタ６３の強度の低下を抑制することができる。

また、前記アダプタ６３の凸部６５を、前記第１嵌合溝９ｄの内周面に対して圧入によって嵌合したことから、前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂの軸方向外側への自由な移動を規制することが可能になる。

すなわち、図２に示すように、前記凸部６５ａが第１嵌合溝９ｄ内に圧入されると、この圧入力Ｆが、白抜き矢印で示すように、径方向外側に作用して固定端部９ａの円環状の外周壁が拡径方向へ僅かに変形し、この拡径変形による力が大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂの軸方向外端側に作用して、該内輪４３ｂを内側段差面６２ａ方向へ移動させる力(細い矢印方向)として働く。このため、前記大径ボールベアリング４３は、軸方向の外側への自由な移動が規制されて、安定した支持が得られる。

さらに、前記固定端部９ａの円環状の外周壁を介して大径ボールベアリング４３に荷重を掛けることによって、凸部６５ａが直接大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂに圧入される場合と比較して、内輪４３ｂに作用する荷重の軸方向の変化が滑らかとなり、大径ボールベアリング４３への負荷が低減する。
〔第２実施形態〕
図８及び図９は本発明の第２実施形態を示し、装置の基本構造は第１実施形態と同じであるが、前記アダプタ６３の構造とこれの取り付け構造が異なっている。

すなわち、前記アダプタ６３は、内周部６５の中央位置に前記カムシャフト２の一端部２ａが挿入可能な挿入孔６６が貫通形成されていると共に、４本のボルト６７によって前記従動部材９の固定端部９ａに固定されている。

具体的に説明すれば、前記アダプタ６３は、金属材によって円環状に形成されており、フランジ状の外周部６４と、円環状の内周部６５と、該内周部６５の中央位置に貫通形成された挿入孔６６と、から構成されている。

前記外周部６４は、その肉厚や外径は第１実施形態のものとほぼ同一に設定されていると共に、内周部６５近傍の円周方向の等間隔位置には前記各ボルト６７が挿通する４つのボルト挿通孔６４ａが貫通形成されている。

また、前記固定端部９ａのカムシャフト２側の外側面９ｃには、前記各ボルト６７の軸部先端に形成された雄ねじ部６７ａが螺着する４つの雌ねじ孔６８が周方向の等間隔位置に形成されている。

前記内周部６５は、肉厚Ｗが前記外周部６４の肉厚の約２倍の大きさに設定されて、外周面６５ｅが前記固定端部９ａの第１嵌合溝９ｄの内周面に対して圧入することなく、微小隙間を介して嵌合されている。

前記挿入孔６６は、内径が前記カムシャフト２の一端部２ａの外径よりも僅かに小さく形成されて、該一端部２ａが嵌合状態で挿入されるようになっている。したがって、前記カムシャフト２の一端部２ａは、アダプタ６３の挿入孔６６に挿入されるだけで、アダプタ６３とは直接結合されることなく、一端面２ｄが従動部材９の固定端部９ａに当接した状態でカムボルト１０のボルト軸力によって前記固定端部９ａに直接結合されるようになっている。

なお、前記アダプタ６３の外周部６４の外周面に、ストッパプレート６１の突起部が嵌入するストッパ溝が形成されていることは第１実施形態と同じである。

したがって、この実施形態によれば、前記カムシャフト２の一端部２ａが、アダプタ６３を介することなく挿入孔６６に挿入された状態で直接、従動部材９に結合されることから、アダプタ６３の肉厚分だけ装置のカムシャフト２に対する軸方向の長さを前記第１実施形態の場合よりもさらに短尺化が促進することができる。

また、アダプタ６３は、前述の主として前記ストッパプレート６１と協働してタイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の進角、遅角側の最大相対回転位置を規制するストッパ機構としての機能を発揮するだけであるから、その肉厚を十分に小さくすることができると共に、内周部６５に挿入孔６６を貫通形成されていることから、アダプタ６３全体の軽量化が図れ、この結果、装置の軽量化が図れる。

また、アダプタ６３は、第１実施形態のように、プレス成形などによって縦断面クランク状に形成することなく、単に内周部６５に挿入孔６６と外周部６４にボルト挿通孔を穿設するだけであるから、その製造作業が簡単である。

さらに、前記内周部６５の肉厚Ｗを、外周部６４の肉厚と同じ薄肉に設定することも可能であり、この場合は、前記固定端部９ａの第１嵌合溝９ｄの内径をカムシャフト２の一端部２ａの外径よりも僅かに大きくして該一端部２ａが嵌合するように形成することも可能である。

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、前記ストッパ機構のストッパ凹溝６４ｂをストッパプレート６１側に形成し、突起部６１ｂをアダプタ６３側に形成することも可能であり、また、前記突起部６１ｂをピンによって形成することも可能である。

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。

以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

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、カムシャフトと一体に回転する従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体との間に設けられ、該両者を相対回転可能に軸受けする軸受部と、モータ出力軸の回転駆動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電動モータと、前記カムシャフトの軸方向一端部と前記従動回転体との間に介装された固定部材と、前記駆動回転体側と前記固定部材との間に設けられて前記駆動回転体と従動回転体の最大相対回転位置を規制するストッパ機構と、を備え、
前記従動回転体は、前記カムシャフトの軸方向一端部が対向する位置に第１凹部を有している一方、前記固定部材は、前記カムシャフトの軸方向一端部と対向する位置に、該カムシャフトの一端部が軸方向から嵌合する第２凹部が設けられていると共に、前記第１凹部に嵌合する凸部を有している。

別の好ましい態様として、前記固定部材を、円盤状に形成すると共に、折曲形成して前記凸部と前記第２凹部を一緒に形成すると共に、該第２凹部の底壁を、前記第１凹部の底面とカムシャフトの一端部との間に挟持状態に配置した。

さらに別の好ましい態様として、前記固定部材の凸部より外周部の内端面と、該内端面に軸方向から対峙する前記従動回転体の第１凹部より外周側の外面との間に、微小隙間が形成されている。

別の好ましい態様として、前記軸受部は、内輪が前記従動回転体の外周面に圧入されていると共に、外輪が前記駆動回転体の内周面に圧入され、前記第１凹部の内周面は、前記軸受部の内輪に対して径方向で重なる位置に配置されて、前記第１凹部の内部に前記固定部材の凸部が圧入によって嵌合する。

別の好ましい態様として、前記ストッパ機構は、前記駆動回転体側と固定部材のいずれか一方側に設けられたほぼ円弧状の溝部と、前記駆動回転体側と固定部材のいずれか他方側に設けられて、前記溝部内で周方向へ移動して、前記溝部の周方向の一端縁または他端縁に当接して前記駆動回転体と従動回転体の最大相対回転位置を規制する突起部と、から構成されている。

さらに別の好ましい態様として、前記溝部は、前記固定部材に設けられている一方、前記突起部は、前記駆動回転体側に設けられている。

別の好ましい態様として、前記突起部は、前記駆動回転体の外周側に固定された円環状のストッパプレートに設けられている。

別の好ましい態様として、前記ストッパ機構は、前記駆動回転体側と固定部材のいずれか一方側に設けられたほぼ円弧状の溝部と、前記駆動回転体側と固定部材のいずれか他方側に設けられて、前記溝部内で周方向へ移動して、前記溝部の周方向の一端縁または他端縁に当接して前記駆動回転体と従動回転体の最大相対回転位置を規制するピンと、から構成されている。

別の好ましい態様として、前記軸受部は、駆動回転体と従動回転体との間に介装された転がり軸受によって構成されていると共に、前記固定部材は、前記転がり軸受の軸方向の一方側の移動を規制する。

別の好ましい態様として、前記固定部材は、プレス成形によって前記第２凹部と凸部が同時に形成される。

別の好ましい態様として、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、カムシャフトと一体に回転する従動回転体と、電動モータの回転力を減速して前記従動回転体に伝達して、前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させる減速機構と、前記従動回転体と前記カムシャフトとの間に配置され、前記従動回転体に固定される固定部材と、前記駆動回転体側と前記固定部材との間に形成されて、前記駆動回転体と従動回転体の最大相対回転位置を規制するストッパ機構と、を備え、
前記固定部材は、前記カムシャフトの軸方向の一端部が挿入する挿入孔が貫通形成されている一方、前記従動回転体は、前記カムシャフトの一端部が前記挿入孔に挿入された状態で前記カムシャフト一端部の端面が当接する凹部が形成されている。

別の好ましい態様として、前記固定部材は、前記従動回転体にボルトによって固定されている。

さらに別の好ましい態様として、前記従動回転体は、前記カムシャフトに対してカムボルトによって固定されている。

Claims (13)

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、
   カムシャフトと一体に回転する従動回転体と、
   前記駆動回転体と従動回転体との間に設けられ、該両者を相対回転可能に軸受けする軸受部と、
   モータ出力軸の回転駆動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電動モータと、
   前記カムシャフトの軸方向一端部と前記従動回転体との間に介装された固定部材と、
   前記駆動回転体側と前記固定部材との間に設けられて前記駆動回転体と従動回転体の最大相対回転位置を規制するストッパ機構と、
   を備え、
   前記従動回転体は、前記カムシャフトの軸方向一端部が対向する位置に第１凹部を有する一方、
   前記固定部材は、前記カムシャフトの軸方向一端部と対向する位置に、該カムシャフトの一端部が軸方向から嵌合する第２凹部が設けられていると共に、前記第１凹部に嵌合する凸部を有し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. 前記固定部材を、円盤状に形成すると共に、折曲形成して前記凸部と前記第２凹部を一緒に形成すると共に、該第２凹部の底壁を、前記第１凹部の底面とカムシャフトの一端部との間に挟持状態に配置した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. 前記固定部材の凸部より外周部の内端面と、該内端面に軸方向から対峙する前記従動回転体の第１凹部より外周側の外面との間に、微小隙間が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 前記軸受部は、内輪が前記従動回転体の外周面に圧入されていると共に、外輪が前記駆動回転体の内周面に圧入され、
   前記第１凹部の内周面は、前記軸受部の内輪に対して径方向で重なる位置に配置されて、前記第１凹部の内部に前記固定部材の凸部が圧入によって嵌合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。
5. 前記ストッパ機構は、前記駆動回転体側と固定部材のいずれか一方側に設けられたほぼ円弧状の溝部と、前記駆動回転体側と固定部材のいずれか他方側に設けられて、前記溝部内で周方向へ移動して、前記溝部の周方向の一端縁または他端縁に当接して前記駆動回転体と従動回転体の最大相対回転位置を規制する突起部と、から構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。
6. 前記溝部は、前記固定部材に設けられている一方、前記突起部は、前記駆動回転体側に設けられてい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。
7. 前記突起部は、前記駆動回転体の外周側に固定された円環状のストッパプレートに設けられてい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。
8. 前記ストッパ機構は、前記駆動回転体側と固定部材のいずれか一方側に設けられたほぼ円弧状の溝部と、前記駆動回転体側と固定部材のいずれか他方側に設けられて、前記溝部内で周方向へ移動して、前記溝部の周方向の一端縁または他端縁に当接して前記駆動回転体と従動回転体の最大相対回転位置を規制するピンと、から構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。
9. 前記軸受部は、駆動回転体と従動回転体との間に介装された転がり軸受によって構成されていると共に、前記固定部材は、前記転がり軸受の軸方向の一方側の移動を規制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。
10. 前記固定部材は、プレス成形によって前記第２凹部と凸部が同時に形成されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
11. 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、
    カムシャフトと一体に回転する従動回転体と、
    電動モータの回転力を減速して前記従動回転体に伝達して、前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させる減速機構と、
    前記従動回転体と前記カムシャフトとの間に配置され、前記従動回転体に固定される固定部材と、
    前記駆動回転体側と前記固定部材との間に形成されて、前記駆動回転体と従動回転体の最大相対回転位置を規制するストッパ機構と、
    を備え、
    前記固定部材は、前記カムシャフトの軸方向の一端部が挿入する挿入孔が貫通形成されている一方、
    前記従動回転体は、前記カムシャフトの一端部が前記挿入孔に挿入された状態で前記カムシャフト一端部の端面が当接する凹部が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。
12. 前記固定部材は、前記従動回転体にボルトによって固定されていることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
13. 前記従動回転体は、前記カムシャフトに対してカムボルトによって固定されていることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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