JP2007071261A - 電磁ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ローラの転動時の摩擦抵抗を利用することにより、安定したブレーキ作用を得ることのできる電磁ブレーキ装置を提供する。
【解決手段】 回転部材２０に対向配置された第１、第２ヨーク部材２１，２２の前端面に、放射方向に沿った複数の各一対の壁部２８ａ〜２９ｂを一体に設け、この各壁部の対向内側面間に、第１、第２ローラ２３，２４を各支軸３１を介して回転自在に配置し、電磁コイル２７からの電磁力によって各ローラの外周面を回転部材の前端面２０ａに吸着（接触）させると共に、壁部の対向内側面の一方側と底面２８ｃ、２９ｃにそれぞれ接触させながら各ローラを転動させて回転部材及び渦ディスク１３にブレーキ力を付与して、スプロケットとカムシャフトの相対回動位相を変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置などに適用される電磁ブレーキ装置に関する。

この種の従来の電磁ブレーキ装置を用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、以下の特許文献１に記載されるようなものがある。

このバルブタイミング制御装置は、機関のクランクシャフトから回転力が伝達されるタイミングスプロケットと、該タイミングスプロケットに対して所定の角度範囲内で相対回転自在に支持されたカムシャフトと、前記タイミングスプロケットとカムシャフトとの間に設けられた回転ドラムと、該回転ドラムに制動力を作用させる電磁ブレーキ装置とを備えている。

そして、機関運転状態に応じて前記電磁ブレーキ装置の吸引力によって円盤状のフェーシング材を前記回転ドラムのディスク面に圧接させることにより、回転ドラムに制動力を発生させて、前記タイミングスプロケットとカムシャフトの相対回転位相を変更するようになっている。
特開２００２−３７１８１４号公報

前記従来の電磁ブレーキ装置は、前述のように、電磁力によってフェーシング材を回転ドラムに押し付けて、該圧接摩擦力によって回転ドラムにブレーキ力を作用させるようになっており、したがって、前記フェーシング材は、当然ながらある程度の摩擦係数を有しなければ、回転ドラムに対して所定のブレーキ力が作用しない。

ところが、前記フェーシング材は、長期に使用すると、摩耗などに起因して摩擦係数が変化し、この結果、回転ドラムに対するブレーキ力が低下してしまうおそれがある。

そこで、前記タイミングスプロケットに連係した回転体を磁性体によって形成し、該回転体に接触する接触部材も磁性体によって形成し、電磁コイルに発生する電磁力によって前記接触部材を回転体に圧接（磁着）させることにより、該回転体にブレーキ力を作用させる技術も考えられている。

しかし、前記電磁コイルへの通電によって前記接触部材と回転体同士を磁力によって磁着させると、回転体に対してブレーキ力が急激に作用してしまう。このため、ブレーキショックが大きくなって、バルブタイミング制御の不安定化を招くおそれがある。

本発明は前記従来の技術的課題を解決するために案出されたもので、請求項１に記載の発明は、通電することによって磁界を発生させる電磁コイルと、磁性材からなる回転体と、前記電磁コイルを囲繞するように配置され、該電磁コイルが発生する磁界を前記回転体側に伝達する磁性材のヨークと、該ヨークの前記回転体側の端面に一体的に突設された磁性材の壁部と、前記ヨークの端面と該端面に対向する前記回転体の対向面との間に配置され、ヨーク側や回転体側及び軸方向へ所定の範囲で移動可能に設けられた磁性材の転動体と、を備え、前記回転体とヨークとを、互いに近接及び離間可能に形成し、前記電磁コイルに通電した際には、前記転動体が、前記回転体とヨークの近接移動によって、前記壁部の側面と前記ヨークの端面及び該端面と対向する回転体の対向面との３点位置に接触するように構成したことを特徴としている。

この発明によれば、電磁コイルに通電することによってヨークに電磁力が発生して転動体が回転体に吸着して接触すると共に、該転動体の外周面が前記ヨークの端面と壁部の内側面及び回転体の対向面及び壁部の内側面にそれぞれ接触（３点接触）してここで摩擦抵抗が発生して回転体にブレーキ作用を付与することになる。このため、従来技術のように、フェーシング材を設ける必要がなくなるため、摩擦係数が変化することなく常にほぼ一定となる。

特に、転動体が、前記ヨークと回転体及び壁部に対して３点箇所に接触するため、確実かつ安定した磁路を形成することができ、さらに転動体と各接触部との摩擦抵抗を適度に増加させることができる。このため、ブレーキトルクを増加させることが可能になる。

しかも、前述のように電磁コイルへの通電によって、転動体が同じく回転体に接触して磁路が形成されたとしても転動体が回転体上で転動することから、該回転体に対して急激にブレーキ力が作用することがない。

請求項２に記載の発明は、通電することによって電磁力を発生させる電磁コイルと、磁性材によって形成された回転体と、前記電磁コイルを囲繞するように配置され、該電磁コイルが発生する磁界を前記回転体側に伝達するヨークと、該ヨークの前記回転体側の端面に一体的に突設された磁性材の壁部と、前記回転体とヨークとの間に配置された磁性材の転動体と、該転動体に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、とを備え、前記電磁コイルへ通電した際に、前記転動体の外周面が少なくとも前記壁部と前記ヨークの端面及び該端面に対向する回転体の対向面との３つの位置に接触可能となるように構成したことを特徴としている。

したがって、この発明も請求項１の発明と同様な作用効果が得られると共に、特に、転動体を潤滑油によって潤滑していることから、前記転動体が各部に常に接触状態になっているとしても、かかる接触部位の大きな摩擦抵抗の発生が防止されて、回転体に適度なブレーキ力を付与することが可能になる。

請求項３に記載の発明は、通電することによって電磁力を発生させる電磁コイルと、磁性材によって形成された回転体と、前記電磁コイルを囲繞するように配置され、該電磁コイルが発生する磁界を前記回転体側に伝達するヨークと、前記回転体とヨークとの間に配置されて、前記回転体とヨークのそれぞれに当接可能な磁性材の転動体と、前記ヨークから回転体への磁路中に配置され、少なくとも前記電磁コイルに通電した際に、前記転動体における前記回転体の回転方向側の部位が当接可能な磁性材の周方向当接部と、を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、前記請求項１の発明と同様な作用効果が得られる。

以下、本発明に係る電磁ブレーキ装置を、従来と同じく内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態は、バルブタイミング制御装置を、機関の吸気側の動力伝達系に適用したものであるが、機関の排気側の動力伝達系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は、図１〜図４に示すように、内燃機関の図外のシリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端側に相対回動可能に設けられた駆動回転体であるタイミングスプロケット２と、該タイミングスプロケット２の内周側に配置されて、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。

前記カムシャフト１は、外周に吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つの駆動カム（図示せず）を有すると共に、先端部に従動回転体である従動軸部材４がカムボルト５によって軸方向から結合され、この従動軸部材４の先端部にスリーブ６が螺着固定されている。

前記従動軸部材４は、前記カムボルト５が内部の貫通孔を介して挿通する円筒状の軸部４ａと、該軸部４ａのカムシャフト１側の端縁に一体に形成された段差径状の大径な拡径部４ｂとを備えている。また、前記軸部４ａの先端部外周に前記スリーブ６が螺着する雄ねじが形成されている。

前記スリーブ６は、カムシャフト１側の基端部の内周面に軸部４ａの雄ねじに螺合する雌ねじ６ａが切られていると共に、前記軸部４ａに最大にねじ込まれた後に、前記雌ねじ６ａの端緒部が軸部４ａの先端面側に回り止めのために、円環状のかしめによって固定されている。

前記タイミングスプロケット２は、外周に図外のタイミングチェーンを介してクランクシャフトに連係されるリング状のギア歯車２ａが外周に一体に形成されていると共に、このリング状歯車部２ａの内周側にほぼ円板状のプレート部材２ｂを有している。また、このプレート部材２ｂの中央に形成された挿通孔２ｃの内周面が前記従動軸部材４の軸部４ａの外周に回転自在に支持されている。なお、タイミングスプロケット２のカムシャフト１側の端部には、他の補機類にチェーンを介して回転力を伝達する第２のスプロケット２ｅがボルト２ｆを介して結合されている。

また、前記プレート部材２ｂは、図２〜図４にも示すように、対面する平行な側壁を有する径方向ガイドである２つ径方向窓孔７，７がタイミングスプロケット２のほぼ直径方向に沿うように貫通形成されていると共に、この２つの径方向窓孔７、７の間に、可動部材である２つのリンク部材８，８の各基端部８ａ、８ａが周方向へ移動可能に係入保持される２つのガイド孔２ｄ、２ｄが貫通形成されている。

前記ガイド孔２ｄ、２ｄは、前記挿通孔２ｂの外周部に円周方向に沿って円弧状に形成されて、その軸方向の長さが前記各リンク部材８，８の基端部８ａ、８ａが移動する範囲内（カムシャフト１とタイミングスプロケット２の相対回動範囲内）の大きさに設定されている。

前記各リンク部材８は、それぞれがほぼ円弧状に折曲形成されて、一端側の各基端部８ａが円筒状に形成されている一方、他端側の各先端部８ｂ、８ｂも円筒状に形成されて、それぞれがプレート部材２ｂ方向に突設されている。また、前記従動軸部材４の前記拡径部４ｂのカムシャフト１側の端部内周側に放射状に突出する２つのレバー突起の内部にそれぞれ保持孔が貫通形成されており、この各保持孔に各ピン９、９の一端部が圧入固定されていると共に、該ピン９，９の他端部に前記各リンク部材８、８の各基端部８ａ、８ａが回転自在に連結されている。

また、各リンク部材８、８は、先端部８ｂ、８ｂが前記各径方向窓孔７，７に係入している。

また、前記各リンク部材８の先端部８ｂには、軸方向前方側に開口する収容穴１０が形成され、この収容穴１０に、前記各径方向窓孔７を介して、後述する渦ディスク１３の渦巻き溝１５に係合する球面状の先端部を有する係合部である係合ピン１１と、この係合ピン１１を前方側（渦巻き溝１５側）に付勢するコイルばね１２とが収容されている。

そして、各リンク部材８は、各先端部８ｂが前記各径方向窓孔７に係入した状態において、各基端部８ａ、８ａがピン９、９を介して前記従動軸部材４に連結されているため、リンク部材８の先端部８ｂ、８ｂ側が、外力を受けて各径方向窓孔７に沿って変位すると、タイミングスプロケット２と従動軸部材４とは、各リンク部材８、８の基端部８ａ、８ａが各ガイド孔２ｄ、２ｄに沿って移動して、各先端部８ｂ、８ｂの変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。

一方、前記プレート部材２ｂの前方側に対向配置された円板状の渦ディスク１３がボールベアリング１４を介して回転自在に支持されている。この渦ディスク１３は、前記ボールベアリング１４の外輪が固定された筒状部１３ａと、該筒状部１３ａの後端に一体に設けられたディスク部１３ｂとから構成され、このディスク部１３ｂのカムシャフト１側の後面に、渦巻き状ガイドである断面半円状の２条の渦巻き溝１５が形成されている。この各渦巻き溝１５に、前記各リンク部材８の各係合ピン１１の先端部が摺動自在に案内係合されている。

また、前記渦ディスク１３は、型成形された粉末金属を仮焼結する仮焼結工程と、その後、仮焼結された中間回転体を高圧によって圧縮する再圧縮行程とからなる高密度焼結法によって成形されている。したがって、前記各渦巻き溝１５も渦ディスク１３を焼結合金によって成形する際に、同時に形成されるようになっている。

前記各渦巻き溝１５は、図２〜図４に示すように、互いに分離されて、タイミングスプロケット２の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されている。

そして、各係合ピン１１が各渦巻き溝１５に係合した状態において、渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対して遅れ方向に相対回動すると、各リンク部材８の先端部８ｂは各径方向窓孔７に案内されつつ、渦巻き溝１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側（進角側）に移動し、逆に、渦ディスク１３が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動して、係合ピン１１が前記渦巻き溝１５の外周側先端部１５ａに位置した状態で最遅角側に制御される。

前記渦ディスク１３は、操作力付与機構によってカムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が各渦巻き溝１５と各係合ピン１１の先端部１１ａを通してリンク部材８の先端部８ｂを各径方向窓孔７内で径方向に変位させ、このときリンク部材８の作用でもってタイミングスプロケット２と従動軸部材４に相対的な回動力を伝達する。

前記位相変更機構３は、前記タイミングスプロケット２の径方向窓孔７、リンク部材８、係合ピン１１、レバー突起、渦ディスク１３、渦巻き溝１５及び以下の操作力付与機構等によって構成されている。

前記操作力付与機構は、図１、図５〜図８に示すように、渦ディスク１３を、前記スリーブ６を介してタイミングスプロケット２の回転方向に付勢する付勢手段であるトーションスプリング１６と、渦ディスク１３をタイミングスプロケット２の回転方向と逆方向に制動付勢する電磁ブレーキ装置１７と、該電磁ブレーキ装置１７の制動力を機関運転状態に応じて制御するコントローラ１８とを備え、機関の運転状態に応じて電磁ブレーキ装置１７の制動力を適宜制御することにより、渦ディスク１３をタイミングスプロケット２に対して相対回動させ、あるいは両者の回動位置を維持するようになっている。

前記トーションスプリング１６は、図１に示すように、前記スリーブ６の外周側に軸方向に沿って配置され、その一端部１６ａがスリーブ６の先端部に形成された係止孔に径方向から挿通係止されている一方、他端部１６ｂが前記筒状部１３ａの内部軸方向に形成された係止孔に挿通係止されて、機関停止後に前記渦ディスク１３を最遅角側の回転位相方向（始動回転位相方向）へ回転付勢するようになっている。

一方、前記電磁ブレーキ装置１７は、図１、図５〜図８に示すように、渦ディスク１３の前端部に複数のビス１９によって固定状態に取り付けられた円盤状の回転体である回転部材２０と、該回転部材２０の前端側に配置された径方向から２分割された円環状の内周側の第１ヨーク部材２１及び外周側の第２ヨーク部材２２と、該各ヨーク部材２１，２２の回転部材２０側の後端部にそれぞれ対応して設けられた転動体である内周側の複数の第１ローラ２３及び外周側の複数の第２ローラ２４と、前記各ヨーク部材２１，２２間に配置されて、前記各ローラ２３，２４を保持する非磁性体である保持部材２５と、第１、第２ヨーク部材２１，２２の前端側に配置された端部ヨーク部材である円盤状の第３ヨーク部材２６と、前記第１〜第３ヨーク部材２１，２２，２６の内部に収容配置されて、該各ヨーク部材２１，２２，２６に磁気を誘導する電磁コイル２７とを備えている。前記第１〜第３ヨーク部材２１，２２，２６によってコイルヨークが構成されている。

前記回転部材２０は、磁性材である金属材によって所定肉厚の円盤状に形成され、その径方向の幅が前記筒状部１３ａの外周面近傍からスプロケット２の歯部２ａ付近までの比較的大径に形成されていると共に、前端面２０ａが平坦状に形成されている。

前記第１、第２ヨーク部材２１，２２は、磁性材である鉄系金属材によってそれぞれ形成され、図１及び図５〜図８に示すように、前記保持部材２５を介して互いに相対回転可能に配置されて、各径方向の幅が前記各ローラ２３，２４の軸方向の長さとほぼ同じ大きさに設定されている。また、前記第１ヨーク部材２１は、段差小径状の円筒壁が２１ａと、該円筒壁２１ａの後端側に一体に有する円盤状の支持壁２１ｂとから構成されている。一方、第２ヨーク部材２２は、円環状の周壁２２ａの内周面に環状凹溝２２ｂが形成されている。また、前記第１，第２ヨーク部材２１，２２を組み付けた際には、第１ヨーク部材２１の支持壁２１ｂの外周面と第２ヨーク部材２２の周壁２２ａの内周面との間には、環状隙間Ｃが形成されている（図７参照）。

また、第１ヨーク部材２１の支持壁２１ｂの後端面及び第２ヨーク部材２２の周壁２２ａの後端面には、円周方向に左右一対の壁部２８ａ、２８ｂ、２９ａ，２９ｂがそれぞれ８つづつ設けられている。この各壁部２８ａ〜２９ｂは、各ヨーク部材２１，２２と同じ磁性材によって放射方向に沿って形成されていると共に、それぞれ位置が円周方向の等間隔位置に形成されて、第１、第２ヨーク部材２１，２２で互いに同一の位置に配置されている。また、各壁部２８ａ〜２９ｂは、それぞれ矩形板状に形成されて、該対向する壁部２８ａ，２８ｂ、２９ａ，２９ｂの間に、各ローラ２３，２４が収容されるほぼＵ字形状の溝が形成されていると共に、それぞれ高さが前記各ローラ２３，２４の直径方向、つまり外径よりも僅かに大きく設定されている。

前記第３ヨーク部材２６と前記第１、第２ヨーク部材２１，２２とは、複数のボルト３５によって結合されて、コイルヨーク全体がほぼコ字形状に形成されていると共に、これら各ヨーク部材２１，２２，２６によって前記電磁コイル２７を囲繞するようになっている。また、前記第３ヨーク部材２６と電磁コイル２７との間には、緩衝用の薄肉なゴム製の円環部材３６が介装されている。

前記保持部材２５は、硬質な合成樹脂材などの非磁性材によって一体に形成され、図１及び図５、図６に示すように第１、第２ヨーク部材２１，２２の横断面ほぼＬ字形状の前端部と電磁コイル２７との間に配置された円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの内周部に突設されて、前記内外の第１、第２ヨーク部材２１，２２の間の前記環状隙間Ｃに挿入配置された円筒状の保持部２５ｂとから構成されている。

前記基部２５ａは、前記環状隙間Ｃの電磁コイル２７側の開口縁内に配置されて、第３ヨーク部材２６を第１、第２ヨーク部材２１，２２に各ボルト３５によって結合した際に、前記電磁コイル２７と第１、第２ヨーク部材２１，２２との間に挟持状態に固定されるようになっている。

一方、前記保持部２５ｂは、前記環状隙間Ｃ内に挿通配置されて、その突出量が前記壁部２８ａ〜２９ｂの突出量よりも僅かに大きく設定されている。また、この保持部２５ｂの円周方向の等間隔位置には、後述する支軸３１が遊嵌状態に挿通される軸支孔３０が径方向へ貫通形成されている。

前記第１、第２ローラ２３，２４は、磁性材である鉄系金属材によってそれぞれ形成されていると共に、図５〜図９に示すように、前記両壁部２８ａ，２８ｂ、２９ａ，２９ｂの間、つまりこれらの各壁部の各対向内側面２８ｄ，２８ｅ、２９ｄ，２９ｅの間に前記支軸３０を介して回転自在に収容配置されていると共に、それぞれ放射方向へ直列状に配置されている。また、各ローラ２３，２４の各外周面は、前記溝の底面２８ｃ、２９ｃや、回転方向に応じて前記対向内側面２８ｄ，２８ｅ、２９ｄ，２９ｅに対して適宜当接可能になっている。

各ローラ２３，２４は、前記各１本の共通の支軸３１に回転自在に支持されており、この支軸３１は、同じく磁性材によって形成され、大径に形成された中央部３１ａが前記軸支孔３０に位置している一方、小径な両端部に前記各ローラ２３，２４が各軸受孔を介して回転自在に支持されている。

また、該第１、第２ローラ２３，２４は、その軸方向の長さＬ、Ｌが同一に設定されていると共に、それぞれの外径も同一に形成されて互いに互換性を有している。

また、該各ローラ２３，２４は、図１、図５などに示すように、それぞれの軸方向の対向端縁と前記保持部２５ｂの軸支孔３０の孔縁との間に配置された耐摩耗性の樹脂ワッシャ３２，３３によって回転時のフリクションが低減されるようになっている。なお、前記支軸３１の両端部の各外端縁には、各ローラ２３，２４の抜け出しを防止するＣリング３４ａ、３４ｂが嵌着固定されている。

さらに各ローラ２３，２４は、支軸３１の中央部３１ａが軸支孔３０に対して所定の隙間を介して遊嵌状態に挿通されていることによって、全体が前記回転部材２０方向へ移動自在に設けられている。

前記各ローラ２３，２４には、前記カムシャフト１の内部などに形成された図外の潤滑油供給通路を介して通流した潤滑油が供給されるようになっている。

また、前記各ローラ２３，２４や第１〜第３ヨーク部材２１，２２，２６及び電磁コイル２７等からなる電磁ユニットは、図１に示すように、固定部材であるエンジンカバー３７の膨出部の内周面に固定された円筒状のガイド部３８を介して前記回転部材２０側へ軸方向に僅かに移動可能に支持されていると共に、前記エンジンカバー３７に設けられた回転止め機構３９によって自由な回転が規制されている。

前記ガイド部３８は、一端部が前記エンジンカバー３７の有蓋円筒状の膨出部の内周面に圧入固定されていると共に、他端部の外周に前記コイルヨークの内周面が摺動して軸方向の移動が確保されるようになっている。また、前記第３ヨーク部材２６の後面と該後面に対向するエンジンカバー３７の内面との間には、前記電磁ユニットの軸方向の移動時におけるエンジンカバー３７の内面との直接的な干渉を回避する円環ゴム製の緩衝部材４０が介装されている。

前記電磁コイル２７は、コントローラ１８から出力された制御電流が通電されると、コイルヨークが励磁されて、図１の破線矢印で示すような磁路が形成される。つまり、第１ヨーク部材２１から各第１ローラ２３を通って回転部材２０から各第２ローラ２４、第２ヨーク部材２２に流入し、さらに第３ヨーク部材２６を通って電磁コイル２７に還流する。

これによって、電磁ユニット全体が回転部材２０側に吸引されて移動し、該回転部材２０の前端面２０ａに各ローラ２３，２４が当接（磁着）して転動すると同時に、該各ローラ２３，２４が回転方向に対応した一方の壁部２８ａ〜２９ｂの内側面や底面２８ｃ、２９ｃから受けるフリクションによって前記回転部材２０に制動力を付与するようになっている。この制動力は、回転部材２０の回転速度に関係なく、磁界の強さ、すなわち、電磁コイル２７の励磁電流の大きさにほぼ比例した一定の値となる。

前記コントローラ１８は、機関の回転数を検出するクランク角センサや機関の吸入空気量から負荷を検出するエアーフローメーター、スロットルバルブ開度及び機関水温センサなどの各種のセンサ類からの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、機関運転状態に応じて電磁コイル２７に制御電流（指令電流）を出力している。

前記回り止め機構３９は、エンジンカバー３７の一部を円形状に切り抜いた部位に配置され、該切欠部位を閉塞するキャップ４１と、一端部が前記第３ヨーク部材２６に圧入固定された軸部４２と、前記キャップ４１の内部に収容されて、前記軸部４２の他端部を軸方向移動可能に支持する支持部４３とによって構成されている。

前記支持部４３は、円環状のゴムブッシュの内外周に金属製の内筒部４３ａと外筒部４３ｂが加硫接着によって固定され、外筒部４３ｂが前記キャップ４１の内周面に形成された段差溝内に圧入固定されている。

一方、前記内筒部４３ａは、内径が前記軸部４２の外径よりも僅かに大きく設定されて、該軸部４２が遊嵌状態に挿通されて、電磁ユニット全体を軸方向へ移動可能にしていると共に、電磁ユニットに回転方向の力が作用すると前記軸部４２が内筒部４３ａの内周面に当接して回転を規制するようになっている。この回転規制時（衝突）に、前記ゴムブッシュによって緩衝されるようになっている。

以下、この実施形態の作用について説明する。まず、機関停止時には、電磁ブレーキ装置１７の電磁コイル２７への通電をオフにしておくことにより、トーションスプリング１６のばね力によって渦ディスク１３をタイミングスプロケット２に対して機関回転方向へ最大に回転させておく。これにより、係合ピン１１は、図２に示すように、球状先端部が渦巻き溝１５の外周の先端側に位置して、クランクシャフトとカムシャフト１の相対回転位相（機関弁の開閉タイミング）は始動に最適な僅かに遅角側寄りの位置に保持されている。

そして、機関始動のためにイグニッションキーを操作して電源をオンにすると、クランクシャフトとカムシャフト１はその相対回転位相が始動に最適な位置になっているので、機関の始動性が良好になる。

その後、機関が通常運転に移行して、例えば高回転域に移行した場合は、前記コントローラ１８から電磁コイル２７に指令電流が出力されて、電磁ブレーキ装置１７に磁力が発生し、この吸引力によって電磁ユニット全体が回転部材２０方向へ移動して、各ローラ２３，２４が回転部材２０の前端面２０ａに磁着（接触）する。

そうすると、各ローラ２３，２４は、回転部材２０の回転に応じて一方向へ転動するが、各外周面がこの転動方向側の例えば図９に示す一方の壁部２９ａ（２８ａ）の内側面２９ｄ（２８ｄ）と底面２９ｃ（２８ｃ）及び前記前端面２０ａとの３点に接触してその摩擦抵抗が発生する。これによって、回転部材２０に制動力が発生して、トーションスプリング１６のばね力に抗する制動力が渦ディスク１３に付与される。

これにより、渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対して逆方向に回転し、それによってリンク部材８の先端の係合ピン１１が各渦巻き溝１５に誘導されてリンク部材８の先端部８ｂが径方向窓孔７に沿ってさらに内側に揺動し、図３に示すように、リンク部材８の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材４の相対回転角が最進角側に変更される。

この結果、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相が最進角側に変更され、それによって機関の高出力化が図られることとなる。

また、このバルブタイミング制御装置によるクランクシャフトとカムシャフト１の相対回転位相は、前記最遅角や最進角の位相ばかりでなく、機関運転状態に応じて電磁コイル２７への通電量を変化による電磁ブレーキ装置１７の制動力の制御によって、つまり、トーションスプリング１６のばね力と電磁ブレーキ装置１７の制動力とのバランスによって、図４に示すように、リンク部材８の先端の係合ピン１１が各渦巻き溝１５に誘導されてリンク部材８の先端部８ｂが径方向窓孔７に沿って外側に揺動させて、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相を例えばクランク角約５０°のほぼ中間位置に保持することもできる。

以上のように、この実施形態によれば、電磁コイル２７に通電することによって各ヨーク部材２１，２２、２６に電磁力が発生して、電磁ユニット全体が回転部材２９側に移動し、これによって各ローラ２３，２４が回転部材２０の前端面２０ａに吸着されて接触すると共に、該各ローラ２３，２４の外周面が前記前端面２０ａと各ヨーク部材２１，２２の端面、つまり底面２８ｃ、２９ｃ及び各壁部２８ａ、２９ａのローラ回転側の内側面２８ｄ，２９ｄにそれぞれ接触（３点接触）してここで摩擦抵抗が発生して回転体にブレーキ作用を付与することになる。このため、従来技術のように、フェーシング材を設ける必要がなくなるため、摩擦係数が変化することなく常にほぼ一定となる。

また、第１第２ローラ２３，２４は、第１、第２ヨーク部材２２，２３を介して内外周に分割されて、これらが互いに相対的に回動可能になっていることから、前述のように、前記回転部材２０に対してブレーキ力を付与した場合に、第１ローラ２３と第２ローラ２４との回転量の差による影響が回避されて、第２ローラ２４側の摩耗の発生を防止できる。

このため、従来のようなフェーシング材を設けた場合における摩擦係数が変化してしまうといった現象がなくなり、さらに常時安定かつ適正なブレーキ力を付与することが可能になる。

また、前記各ローラ２３，２４が、前記電磁コイル２７から発生した磁路の一部となって該電磁コイル２７の電磁力によって急激に強力な制動力を発生させるが、各ローラ２３，２４が回転部材２０の前端面２０ａ上を転動することから、制動力の急激な上昇を抑制することができる。

しかも、各ローラ２３，２４は、前述のように、それぞれの外周面が壁部２８ａ、２９ａの各内側面２８ｄ、２９ｄと、各底面２８ｃ、２９ｃ及び回転部材２０の前端面２０ａとの３点に当接していることから該各ローラ２３，２４に比較的大きなフリクションを発生させることができる。このため、回転部材２０に対するブレーキ力を大きくすることができる。

また、特に、各ローラ２３，２４を潤滑油によって潤滑していることから、前記各ローラ２３，２４が前記各面２８ｃ、２９ｃ、２８ｄ、２９ｄ、２０ａに常に接触状態になっているとしても、かかる接触部位の大きな摩擦抵抗の発生が防止されて、回転体に適度なブレーキ力を付与することが可能になる。

また、第１ローラ２３と第２ローラ２４との間に、非磁性体である保持部材２５の保持部２５ｂが介在することになるため、第１ヨーク部材２１から各第１ローラ２３を通って流出した磁路が保持部２５ｂには流入せずに、ここを避けてそのまま回転部材２０に流入し、ここからさらに各第２ローラ２４から第２ヨーク部材２２に流入することから、磁路が回転体を通過し易くなる。これによって、回転部材２０に対するブレーキ力を増加させることが可能になる。

前記各ローラ２３，２４は、前記回転部材２０に対して前後に僅かに移動可能になっていることから、回転部材２０の前端面２０ａに若干の凹凸があったとしても、これを吸収して前記各ローラ２３，２４を前端面２０ａの表面に倣って転接させることが可能になる。このため、常に安定したブレーキ力を付与することが可能になる。

この実施形態では、第１、第２ローラ２３，２４は、軸方向長さや外径などが同一に設定されて、互いに共通のものを使用していることから、別々の構造を用いる場合に比較してコストの低減化が図れる。

また、前記円周方向に多く設けられた各ローラ２３，２４を、前記一つの保持部材２５の保持部２５ｂによってまとめて支持することができるため、その支持構造が簡素化されてコストの低減化が図れる。

しかも、内外２つのローラ２３，２４は、１本の支軸３０によって軸支されるようになっているため、この点でも構造の簡素化が図れると共に、遊嵌状態の支軸３０を介して回転部材２０方向へ移動可能になっているので、該回転部材２０への吸着性が良好になり、前記ブレーキ作用の応答性が良好になる。

前記各壁部２８ａ〜２９ｂの高さを、前記各ローラ２３，２４の半径長さよりも高く設定したため、前記各ローラ２，２４が回転部材２０に当接してブレーキ力を付与しようとした際には、該各ローラ２３，２４を各壁部２８ａ〜２９ｂの内側面２８ｄ、２９ｄに常に当接させることができる。これによって摩耗の発生を低減できると共に、さらに安定したブレーキを得ることが可能になる。

また、前記壁部２８ａ〜２９ｂを、前記回転部材２０の正逆回転方向に対応して前記各ローラ２３，２４の両側に設けたことから、前記回転部材２０に対してバルブスプリングのばね力などに起因してカムシャフト１に発生する交番トルクなどの正逆回転力が作用した場合に、該回転部材２０に当接（吸着）した各ローラ２３，２４が前記正逆回転力が作用すると両側のいずれか一方の壁部２８ａ〜２９ｂの対向内側面２８ｄまたは２８ｅ、２９ｄまたは２９ｅと、底面２８ｃ、２９ｃに、常に３点で当接することから、回転部材２０のいずれの回転方向にもブレーキ力を効果的に付与することが可能になる。これによって、安定した磁路の形成とフリクションを得ることができる。

また、この実施形態では、前記電磁ユニットを、エンジンカバー３７に対して回り止め機構３９を介して回転規制したため、電磁ユニットの不用意な回転を確実の防止できる。また、回り止め機構３９のゴムブッシュの弾性により電磁ユニットの振動発生を抑制できると共に、該振動による異音の発生を防止できる。

なお、前記コイルヨーク全体を、回転部材２０から離間する方向に付勢する付勢手段を設ければ、電磁コイル２７への非通電時には、コイルヨークを付勢力によって回転部材２０から強制的に離間する方向へ移動させることができ、回転部材２０との当接を確実に回避できる。したがって、不用意にブレーキ力が付与されることがなくなる。

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、前記駆動回転体に駆動力を伝達するものは、スプロケット以外にゴム製のタイミングベルトによって駆動されるタイミングプーリや、ギアとギアの噛み合いによって駆動されるものなどであってもよい。

また、位相変更機構の渦ディスクを一方向へ回転付勢する付勢手段としては前記トーションスプリングに限らず、カムシャフトからの交番トルクの正負のトルク差を動力源として始動回転位相に戻るように渦巻き溝の収束率を設定してもよい。

前記径方向ガイドは、前記係合部をガイドできればよく、前記径方向ガイド孔の他にガイド溝やガイド突起であってもよい。なお、ガイド突起の場合には、連続している必要もない。また、径方向とは回転中心から外側に延びていればよく、傾斜状に形成されていてもよく、さらに直線的ではなく、曲線的に形成されていてもよい。

渦巻き状ガイドは、有底溝に限らず、中間回転体を貫通する孔状のものや突起状のものであってもよい。

前記各ローラ２３，２４は、直列に配置される場合の他、例えば円周方向へ互い違いに配置することも可能である。

また、前記電磁ユニットを、回転部材２０から離間する方向に付勢するばね部材を設けることも可能である。このようにすると、電磁コイル２７への非通電時には、電磁ユニットを付勢力によって回転部材２０から強制的に離間する方向へ移動させることができるので、回転部材２０との当接を確実に回避できる。したがって、不用意にブレーキ力が付与されることがなくなる。

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（１）前記壁部の前記転動体が当接する当接面を、平坦面状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。

この発明によれば、転動体が壁部の当接面に対して点ではなく線接触状態で当接することから、両者間での面圧が低下して摩耗の発生を防止でき、さらに安定したブレーキ力を得ることができる。

請求項（２）前記壁部を、前記転動体の半径長さよりも高く設定したことを特徴とする請求項（１）に記載の電磁ブレーキ装置。

前記転動体が回転体に当接してブレーキ力を付与しようとした際には、該各転動体を壁部の内側面に常に当接させることができる。これによって摩耗の発生を低減できると共に、さらに安定したブレーキを得ることが可能になる。

請求項（３）前記壁部を、前記回転体の正逆回転方向に対応して前記各転動体の両側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。

この発明によれば、前記回転体に対して例えば交番トルクなどの正逆回転力が作用した場合に、該回転体に当接した転動体が前記正逆回転力が作用すると両側のいずれか一方の壁部の内側面と底面に、常に３点で当接することから回転体のいずれの回転方向にもブレーキ力を効果的に付与することが可能になる。これによって、安定した磁路の形成とフリクションを得ることができる。

請求項（４）前記ヨークを前記電磁コイルを囲繞するように配置すると共に、前記ヨークの前記回転体側に位置する部位に非磁性材の保持部材を突設する一方、前記転動体を円周方向へ複数設けると共に、前記保持部材の円筒状に形成された保持部に前記各転動体の回転軸をそれぞれ保持したことを特徴とする請求項２に記載の電磁ブレーキ装置。

この発明によれば、円周方向に複数存在する各転動体を、一つの非磁性材である保持部材の保持部によって回転軸を介して回転自在に保持するため、全体の構造の簡素化が図れる。また、組付時において複数の転動体を保持部材によって一体化できるため、組付作業能率の向上と、コストの低減化が図れる。

請求項（５）前記ヨークを、回転体から離間する方向に付勢したことを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。

電磁コイルへの非通電時には、ヨークを付勢力によって回転体から強制的に離間する方向へ移動させることができ、回転体との当接を確実に回避できる。したがって、不用意にブレーキ力が付与されることがなくなる。

請求項（６）前記ヨークを、固定部材に対して弾性的な回り止め機構を介して回転規制したことを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。

これによって、ヨークの不用意な回転を確実の防止できると共に、弾性的な回り止め機構によりヨークの振動発生を抑制でき、かつ、該振動による異音の発生を防止できる。

請求項（７）前記ヨークを、前記電磁コイルの内周側に配置された内周側ヨーク部材と、電磁コイルの外周側に配置された外周側ヨーク部材と、前記内周側ヨーク部材と外周側ヨーク部材とを前記回転体と反対側の位置で一体的に結合する端部ヨーク部材とによって構成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。

請求項（８）前記転動体を放射方向へ複数対配置したことを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。

請求項（９）前記転動体を、前記回転体側へ所定量移動可能に形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁ブレーキ装置。

前記回転体の前記転動体が当接する表面に若干の凹凸があったとしても、前記転動体を回転体の表面に倣って接触させることが可能になる。このため、常に安定したブレーキ力を付与することが可能になる。

請求項（１０）クランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、
カムシャフトまたは該カムシャフトに結合された別部材からなる従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体との間に設けられた中間回転体にブレーキ力を作用させることによって、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更する位相変更機構と、
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、
前記機関の運転状態に応じて前記中間回転体にブレーキ力を付与することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁ブレーキ装置。

請求項（１１）前記位相変更機構は、
前記駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に設けられた径方向ガイドと、
前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられた渦巻き状ガイドとを有する前記中間回転体と、
前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに係合する係合部と、
前記中間回転体に回転操作力を付与する操作力付与手段と、
前記係合部の変位を前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相変更に変換する運動変換機構と、
によって構成したことを特徴とする請求項（１０）に記載の電磁ブレーキ装置。

請求項（１２）前記電磁コイルへの非通電時において、前記転動体が中間回転体に接触している際に、前記中間回転体が前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転しないように構成したことを特徴とする請求項（１１）に記載の電磁ブレーキ装置。

この発明によれば、前記転動体が中間回転体に接触していたとしても電磁コイルに通電されない限り、ブレーキ力が付与されないので、駆動回転体と従動回転体とは、制御していないのに拘わらず位相が変更されることはない。

請求項（１３）前記中間回転体が前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転しない付勢力を作用する付勢部材を設けたことを特徴とする請求項（１２）に記載の電磁ブレーキ装置。

本発明に係る電磁ブレーキ装置を内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用した第１の実施形態を示す縦断面図である。 本実施形態の始動時における最遅角回転位相制御時の作動状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態の最進角回転位相制御時の作動状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態の中間角回転位相制御時の作動状態を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態の電磁ブレーキ装置に供される電磁ユニットを分解して示す斜視図である。 同電磁ブレーキ装置に供される電磁ユニットを示す斜視図である。 同電磁ブレーキ装置に供される電磁ユニットを示す正面図である。 同電磁ユニットを示す側面図である。 同電磁ユニットの一部を示す要部平面図である。

符号の説明

１…カムシャフト
２…タイミングスプロケット（駆動回転体）
４…従動軸部材（従動回転体）
７…径方向窓孔（径方向ガイド）
１１…係合ピン（係合部）
１３…渦ディスク（中間回転体）
１５…渦巻き溝（渦巻き状ガイド）
１６…トーションスプリング（付勢手段）
１７…電磁ブレーキ装置
２０…回転部材（回転体）
２１…第１ヨーク部材（内周側ヨーク）
２２…第２ヨーク部材（外周側ヨーク）
２３…第１ローラ（転動体）
２４…第２ローラ（転動体）
２５…保持部材２５ｂ…保持部
２６…第３ヨーク部材（端部ヨーク）
２７…電磁コイル
２８ａ〜２９ｂ…壁部
２８ｃ、２９ｃ…底面
２８ｄ、２８ｅ…内側面
２９ｄ、２９ｅ…内側面
３１…支軸

Claims (3)

1. 通電することによって磁界を発生させる電磁コイルと、
   磁性材からなる回転体と、
   前記電磁コイルを囲繞するように配置され、該電磁コイルが発生する磁界を前記回転体側に伝達する磁性材のヨークと、
   該ヨークの前記回転体側の端面に一体的に突設された磁性材の壁部と、
   前記ヨークの端面と該端面に対向する前記回転体の対向面との間に配置され、ヨーク側や回転体側及び軸方向へ所定の範囲で移動可能に設けられた磁性材の転動体と、
   を備え、
   前記回転体とヨークとを互いに近接及び離間可能に形成し、
   前記電磁コイルに通電した際には、前記転動体が、前記回転体とヨークの近接移動によって、前記壁部の側面と前記ヨークの端面及び該端面と対向する回転体の対向面との３点位置に接触するように構成したことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
2. 通電することによって電磁力を発生させる電磁コイルと、
   磁性材によって形成された回転体と、
   前記電磁コイルを囲繞するように配置され、該電磁コイルが発生する磁界を前記回転体側に伝達する磁性材のヨークと、
   該ヨークの前記回転体側の端面に一体的に突設された磁性材の壁部と、
   前記回転体とヨークとの間に配置された磁性材の転動体と、
   該転動体に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、
   とを備え、
   前記電磁コイルへ通電した際に、前記転動体の外周面が少なくとも前記壁部と前記ヨークの端面及び該端面に対向する回転体の対向面との３つの位置に接触可能となるように構成したことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
3. 通電することによって電磁力を発生させる電磁コイルと、
   磁性材によって形成された回転体と、
   前記電磁コイルを囲繞するように配置され、該電磁コイルが発生する磁界を前記回転体側に伝達するヨークと、
   前記回転体とヨークとの間に配置されて、該回転体とヨークのそれぞれに当接可能な磁性材の転動体と、
   前記ヨークから回転体への磁路中に配置され、少なくとも前記電磁コイルに通電した際に、前記転動体における前記回転体の回転方向側の部位が当接可能な磁性材の周方向当接部と、
   を備えたことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
   

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