JP2010138736A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイミングスプロケットに対するカムシャフトの相対回転位置を規制する規制手段の省スペース化が図れるバルブタイミング制御装置を提供する。
【解決手段】位相変換機構４は、ハウジング５に複数のボルト７を介して結合された偏心制御板６と、電動モータ１２により回転する偏心カム２５によって偏心制御板に対し駆動ボール２６を介して偏心移動する偏心駆動板２４と、カムシャフト２に結合された従動板２９と、を備えている。偏心駆動板の偏心移動によって所定の減速比に制御してタイミングスプロケット１とカムシャフトの相対回転位相を変換し、従動板の外周に有するストッパ部２９ｂが前記一対のボルト７ａ、７ｂ間で回転規制されることによって前記相対回転位置を規制するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、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換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。

従来から内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉タイミング(バルブタイミング)を機関運転状態に応じて可変制御するバルブタイミング制御装置としては、種々提供されており、その一つとして以下の特許文献１に記載されたようなものがある。

このバルブタイミング制御装置は、電動モータの出力を、減速機構を介してカムシャフトに伝達し、このカムシャフトとタイミングスプロケットとの相対回転位相を変更することによって吸気弁や排気弁のバルブタイミングを変更するようになっている。

また、このバルブタイミング制御装置は、前記タイミングスプロケットとカムシャフトとの相対回転角度を所定の角度に規制するための規制手段が設けられている。この規制手段は、前記カムシャフト側の部材に形成された凸部と、タイミングスプロケット側に形成されて、前記凸部が嵌入する凹部とから構成されている。
特開２００８−９５５５０号公報

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、タイミングスプロケット側に凹部を形成するための比較的大きなスペースが必要になる。この結果、装置の大型化が余儀なくされる。

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、とりわけ、前記駆動回転体に対して相対回転する部材に設けられ、前記位相変更機構によって相対回転位相が変更される際に、前記各ボルトの間で前記駆動回転体に対するカムシャフトの相対回転位置(角度)を規制する規制部を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、既存のボルトと規制部によって規制手段を構成したことから、かかる規制手段の省スペース化が図れる。

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各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この各実施形態では、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。
〔第１の実施形態〕
このバルブタイミング制御装置(ＶＴＣ)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リアプレートであるタイミングスプロケット１と、図外のシリンダヘッド上に軸受け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とカムシャフト２の前方位置に配置されて、チェーンカバーなどにボルト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、ほぼ円環板状に形成されて、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歯車１ａが外周に一体に形成されていると共に、内周側に形成された円形孔１ｂが後述する従動部材９の段差形状の外周面に回転自在に支持されている。

また、前記タイミングスプロケット１の前端面には、前記減速機８を覆う状態で前方に突出した円筒状のハウジング５と、該ハウジング５の前端開口を閉塞する状態で配置されたフロントプレートである偏心制御板６が配置されていると共に、これらハウジング５と偏心制御板６が６本の締結部材であるボルト７によってタイミングスプロケット１に軸方向から共締め固定されている。なお、前記タイミングスプロケット１とハウジング５及び偏心制御板６とによって駆動回転体が構成されていると共に、前記偏心制御板６は減速機８の一部を構成するようになっている。

前記ハウジング５は、円周方向のほぼ等間隔位置に前記各ボルト７が挿通する６つのボルト挿通孔５ａが軸方向に沿って貫通形成されていると共に、内周面の図１，図２中の下端位置にほぼ円弧状の凹状部５ｂが円周方向に沿って切欠形成されている。この凹状部５ｂは、図２及び図３にも示すように、その円周方向の長さが互いに円周方向で隣接する前記下側２本のボルト７ａ、７ｂの各軸部７ｃが内部に臨む位置まで形成されていると共に、該両ボルト７ａ、７ｂ間で、後述するストッパ２９ｂの円周方向の移動(回転)を許容するようになっている。

前記各ボルト７は、ハウジング５の円周方向のほぼ等間隔位置、つまり円周方向のほぼ６０°間隔位置に配置されていると共に、各軸部７ｃの先端部に雄ねじ部７ｄがそれぞれ形成されている。この各雄ねじ部７ｄは、図１及び図２に示すように、前記タイミングスプロケット１の外周部側に円周方向のほぼ等間隔位置に軸方向に沿って形成された６つの雌ねじ孔１ｃに螺着して締結されるようになっている。

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つの駆動カムを有すると共に、前端部に前記従動部材９がカムボルト１０によって軸方向から結合されている。

前記カバー部材３は、前記タイミングチェーンなどを覆ってカバーするもので、比較的に薄肉な金属プレートをプレス成形によって形成され、前記位相変更機構４の前端側の一部が多段膨出状に形成されていると共に、該膨出部３ａに対応した位置に縦断面ほぼコ字形状に折曲形成された支持ブラケット１１が固定ボルト５０によってカバー部材３に固定されている。前記膨出部３ａは、最大に膨出した上端部にコネクタ挿通孔３ｂが上下方向に沿って貫通形成されている。

前記支持ブラケット１１は、壁部のほぼ中央位置に大径孔１１ａが形成されて、この大径孔１１ａの内周面が後述する電動モータのモータケーシングを回転自在に軸受けするプレーンベアリングとして機能するようになっている。また、前記大径孔１１ａの内周面には、タイミングスプロケット１側から飛散した潤滑油を後述するオイルシール２３に供給する切欠孔１１ｂが円周方向の所定の２箇所に形成されている。

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、前後が閉塞されたほぼ円筒状のモータケーシング１３と、該モータケーシング１３の内部に回転自在に設けられて、外周にコイルが巻回されたロータ１４と、モータケーシング１３の内周面に固定された半円弧状の一対の永久磁石１５，１５と、前記ロータ１４の内部軸心方向に設けられて、前記減速機８に連結されたモータ軸１６と、を備えている。

前記モータケーシング１３の前端面には、前記ロータ１４のコイルに接続された内外一対の円環プレート状のスリップリング１７，１７が設けられていると共に、前記カバー部材３の膨出部３ａの内部には、各先端部が前記２つのスリップリング１７，１７に摺接する２つのブラシ１８、１８が収容配置されている。この各ブラシ１８，１８は、一端部が前記コネクタ挿通孔３ｂからカバー部材３内に挿通されたコネクタ部材１９の２つの端子に接続されており、該各端子はハーネス２０を介して制御機構であるコントロールユニット２１に接続されている。

前記モータケーシング１３は、後端側の端壁のほぼ中央から突出した小径円筒状の突部１３ａが設けられていると共に、外周面と前記支持ブラケット１１のコ字形状凹部内周面との間には、前記各スリップリング１７やブラシ１８が収容された空間部２２をシールする円環状のオイルシール２３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、前記ロータ１４のコイルに通電してモータ軸１６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及び図２に示すように、前記偏心制御板６と、第２部材である前記従動部材９と、前記偏心制御板６と従動部材９との間に介装されて、偏心運動を行う第１部材である偏心駆動板２４と、前記モータ軸１６の先端部に設けられて、前記偏心駆動板２４を偏心運動させる中間回転部材である偏心カム２５と、前記偏心制御板６と偏心駆動板２４との間に介在された転動体である６個の偏心ボール２６と、前記偏心駆動板２４と従動部材９との間に介在された転動体である１１個の駆動ボール２７と、から主として構成されている。

前記偏心制御板６は、金属材によってほぼ円盤状に形成されて、内周部のほぼ中央位置に前記偏心カム２５を回転自在に支持する段差径状の第１支持孔６ａが貫通形成されていると共に、前記偏心駆動板２４側の内側面には、図７にも示すように、前記各偏心ボール２６の一部を収容保持する６つの偏心溝２８が形成されている。なお、前記偏心制御板６は、外周部に前記各ボルト７が挿通する挿通孔６ｂが形成されている。

前記各偏心溝２８は、図２、図４、図５に示すように、その内径が比較的大きく形成されて、前記各偏心ボール２６の回転と前記偏心カム２５の偏心分の移動を許容する溝形状に形成されていると共に、径方向のほぼ中央位置には各偏心ボール２６のがた付きを抑制する凸部２８ａが形成されている。

また、この偏心制御板６の外側面には、金属円環状のプレート部材３２を介して前記モータケーシング１３が結合されている。すなわち、前記プレート部材３２は、内周部の外側面が前記モータケーシング１３の後端壁面に溶接によって一体的に結合されていると共に、その外径が偏心制御板６とほぼ同一に設定されている。また、プレート部材３２は、外周部の円周方向のほぼ等間隔位置に複数穿設されたボルト挿通孔にそれぞれ挿通するボルト３２ａが前記偏心制御板６の外周部に有する雌ねじ孔に螺着することによって結合されている。

前記従動部材９は、金属材によって一体に形成され、前記偏心駆動板２４に対向配置された円盤状の従動板２９と、該従動板２９の外側面ほぼ中央にカムシャフト２方向へ突出した段差径状の円筒部３０と、を備えている。また、従動部材９は、内部軸方向に前記カムボルト１０が挿通される挿通孔９ａが貫通形成されて、該カムボルト１０によってカムシャフト２の先端部に軸方向から結合されている。

前記従動板２９は、その外径がハウジング５の内径よりも小さく設定されてハウジング５内部に回転自在に収容配置され、中央に前記挿通孔９ａよりも大径な第２支持孔２９ａが形成されていると共に、下端縁に矩形状の規制部である突起状のストッパ部２９ｂが一体に設けられている。このストッパ部２９ｂは、前述したように、一対のボルト７ａ、７ｂ間に配置されて、前記偏心駆動板２４の後述する偏心移動に伴って前記従動板２９が回転した際に、一側面２９ｃあるいは他側面２９ｄがそれぞれ円周方向から対向する前記一方側のボルト７ａあるいは他方側ボルト７ｂの各軸部７ｃに当接して従動板２９の正逆方向の最大回転位置が規制されるようになっている。これによって、前記タイミングスプロケッ１に対するカムシャフト２の最大相対回転位置(角度位置)が規制されるようになっている。また、このストッパ部２９ｂの両側面２９ｃ、２９ｄは、当接する各ボルト７ａ、７ｂの外周面にほぼ沿って円弧状に形成されている。

前記従動板２９の偏心制御板２４側の内側面には、図２、図３及び図６、図７に示すように、前記駆動ボール２７の一部(ボール径の約半分)が保持される第２ガイドである波形状のエピトロコイド溝３１(エピトロコイド曲線)が円周方向に沿って形成されている。このエピトロコイド溝３１は、従動板２９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、このエピトロコイド溝３１は、溝底面が三次元的に凹凸変形した形状に形成されていると共に、底面の幅方向の中心線３１ａが複葉状に外側に向いており、このエピトロコイド溝３１の波形山数が１０に設定されている。

前記円筒部３０は、図１に示すように、前端側の小径段差部３０ａがカムシャフト２の端部小径溝に軸方向から嵌合して軸方向及び径方向の位置決めが行われている。

前記偏心駆動板２４は、図１及び図２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、ほぼ中央位置に前記偏心カム２５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る駆動用孔２４ａが貫通形成されていると共に、外径が前記従動板２９とほぼ同一に設定され、ハウジング５内で偏心運動自在に収容配置されている。

そして、この偏心駆動板２４は、図１及び図４に示すように、前記偏心制御板６側の一側面には前記偏心制御板６の各偏心溝２８に対応して前記各偏心ボール２６の一部(ボール径の約半分)を収容する６つの収容溝３３が形成されている。一方、従動板２９側の他側面には、図２に示すように、前記エピトロコイド溝３１に対応して前記各駆動ボール２７の一部(ボール径の約半分)を収容する第１ガイドである波形状のハイポトロコイド溝３４(ハイポトロコイド曲線)が形成されている。

前記各収容溝３３は、図４に示すように、各偏心ボール２６を前記各偏心溝２８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２６の回転のみを許容する半球面状に形成されている。この各収容溝３３と各偏心溝２８を、それぞれ円周方向の等間隔位置の６つ形成したのは、これらに収容される各偏心ボール２６を介して作動時における前記偏心制御板６と偏心駆動板２４との間の傾きを抑制して偏心制御板６に対する偏心駆動板２４の偏心運動を円滑に行わせるためである。

前記ハイポトロコイド溝３４は、図２及び図７に示すように、偏心駆動板２４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、図７にも示すように、波形山が前記エピトロコイド溝３１と逆向きで溝面が三次元的に凹凸変形した形状に形成されていると共に、底面の幅方向の逆複葉状の中心線３４ａが内側に向いており、このハイポトロコイド溝３４の波形山数は１２に設定されている。

ここで、エピトロコイド溝３１の曲線及びハイポトロコイド溝３４の曲線とは、所定の径寸法の円に小径の円を外接及び内接状態でそれぞれを移動させたときに描く曲線であり、その各波形山の偏心量は図７のｅで示されている。

前記駆動ボール２７は、金属球によって形成されて、その個数が１１個に設定されている。

そして、前記ハイポトロコイド溝３４の山数を２Ｎに設定し、エピトロコイド溝３１の山数を２Ｎ−２に設定すると、駆動ボール２７の個数は最大２Ｎ−１まで配置できるようになっている。

このとき、前記エピトロコイド溝３１の中心線３１ａとこれの中心点をＰとした場合、並びに前記ハイポトロコイド溝３４の中心線３４ａとこれの中心点をＰ１とした場合に、前記１１個の駆動ボール２７の位置Ｂ１〜Ｂ１１は、前記２つの溝３１、３４の交点または接点のみに存在する。

前記偏心カム２５は、図１及び図２に示すように、金属材によってほぼ円筒形状に形成されて、外周面の幅方向のほぼ中央位置に円環状に突出したカム部２５ａが形成されている共に、このカム部２５ａの両側の低位部２５ｂ、２５ｂが前記偏心制御板６の第１支持孔６ａ内周面に形成された段差大径部６ｃと従動板３１の第２支持孔２９ａに軸方向の位置決めされながら回転自在に支持されている。

また、偏心カム２５は、内部軸方向に前記モータ軸１６の先端部が遊嵌状態に挿通配置される貫通孔２５ｃが形成されていると共に、この貫通孔２５ｃの軸心と偏心駆動板２４の駆動用孔２４ａとの軸心は同軸上に配置されているが、前記カム部２５ａの軸心Ｑは前記駆動用孔２４ａの軸心Ｘよりも所定の偏心量ｅで偏心配置されて、前記エピトロコイド溝３１とハイポトロコイド溝３４の偏心量ｅを設定している。

また、前記貫通孔２５ｃの内周面１８０°の位置には、前記モータ軸１６の先端部に径方向に沿って挿通固定されたピン３５の両端部が位置決めされつつ係合する一対の係合溝２５ｄ、２５ｅが軸方向に貫通状態に形成されている。前記ピン３５は、両端部が前記両係合溝２５ｄ、２５ｅの円弧面に倣うようにほぼ半球面状に形成されている。

したがって、前記偏心カム２５は、各係合溝２５ｄ、２５ｅに係合した前記ピン３５を介して前記モータ軸１６に偏心状態で係合固定されている。

また、前記ハウジング５の内部には、潤滑油回路によって潤滑油が供給され、また内部から排出されるようになっている。この潤滑油回路は、前記カムシャフト２や従動部材９の内部軸方向に形成されて偏心カム２５付近に一端が開口した油供給孔３９と、前記偏心制御板６の下部に形成されて、ハウジング５内部を循環した潤滑油を外部に排出するドレン孔４０と、を備えている。前記ドレン孔４０は、一端開口が前記一方の切欠部１１ｂに指向しており、このドレン孔４０から排出された潤滑油が切欠部１１ｂからオイルシール２３の潤滑用に供されるようになっている。

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と偏心制御板６を介してモータケーシング１３に伝達されて電動モータ１２が同期回転する。一方、前記偏心制御板６の回転力が偏心ボール２６から偏心駆動板２４、駆動ボール２７、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２１からスリップリング１７などを介して電動モータ１３のロータ１４のコイルに通電される。これによって、ロータ１４が回転してモータ軸１６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１６の回転に伴い偏心カム２５が回転すると、偏心駆動板２４が偏心制御板６に対して各偏心溝２８と各偏心ボール２６及び各収容溝３３を介して偏心移動する。このように、偏心駆動板２４が偏心移動すると、図７Ａ〜Ｇに示すように、前記各エピトロコイド溝３１と各ハイポトロコイド溝３４の交点のみに存在する各駆動ボール２７の移動によって従動板２９(従動部材９)に回転力が伝達される。このときの減速比は、偏心カム２５の回転に対して１：Ｎ−１となる。

この実施形態ではハイポトロコイド溝３１の波形山数が１２個で、エピトロコイド溝３４の波形山数が１０個であり、駆動ボール２７のボール数１１個であるから、減速比は１：５になる。

前述した図７Ａ〜Ｇは前記偏心カム２５の回転に伴って前記偏心駆動板２４の前記従動板２９に対する偏心移動軌跡を示したものである。つまり、偏心駆動板２４が偏心移動してこの偏心駆動板２４上のハイポトロコイド溝３４の中心線３４ａが１８０°回転したときは、図７Ａ〜Ｇの矢印に示す順序にしたがって前記従動板２９上に付けた印Ｙが３６°回転する。これらの一連の偏心動作によって前記突部２９ｂによる前記一対のボルト７、７間での従動部材９の角度規制を行いつつ該従動部材９に前記減速比による回転力が伝達されるのである。

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。

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、前記ストッパ部２９ｂが前記一対のボルト７ａ、７ｂとの間で行われる。

すなわち、前記従動板２９が、前記偏心駆動板２４の偏心移動に伴って例えば図３に示すように、タイミングスプロケット１の回転方向(矢印)と同方向に回転することによって、ストッパ部２９ｂの一側面２９ｃが一方側のボルト７ａの軸部７ｃ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２９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、ストッパ部２９ｂの他側２９ｄが他方側のボルト７ｂの軸部７ｃ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、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、前記規制手段を、各ボルト７ａ、７ｂと、従動板２９の径方向に突出したストッパ部２９ｂと、によって構成したことから、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。

すなわち、前記各ボルト７(７ａ、７ｂ)は既存のものを使用し、また、ストッパ部２９ｂは、ハウジング５の凹状部５ｂ内に配置されていることから、前記ハウジング５に肉厚剛性を確保しつつハウジング５の軸方向の拡大を抑制でき、この結果、規制手段の省スペースが図れる。

また、前記ストッパ部２９ｂは、前記凹状部５ｂを利用して従動板２９の径方向に僅かに突出しているだけであるから、装置の径方向の大型化も十分に抑制することが可能になるばかりか、凹状部５ｂ内で各ボルト７ａ、７ｂに衝接することから、打音の外部への伝播を抑制できる。

さらに、前記ストッパ部２９ｂの両側面２９ｃ、２９ｄは円弧状に形成されて、各ボルト７ａ、７ｂとは面接触で当接することから、面圧の上昇が抑制されて、各ボルト７ａ、７ｂとの衝突打音を低減できると共に、各ボルト７ａ、７ｂの耐久性が向上する。

また、この実施形態によれば、減速機８が、それぞれ円盤状の偏心制御板６と偏心駆動板２４及び従動板２９、並びに偏心ボール２６と駆動ボール２７と、によって主として構成されていることから、装置全体の軸方向の長さを十分に短尺化することが可能になり、コンパクト化が図れる。

しかも、減速機８の回転伝達を、歯車を用いずに各ボール２６，２７とこれらを保持する各溝２８、３１、３３、３４によって行っているため、カムシャフト２に発生する正負の交番トルクによる衝突して打音の発生を抑制することができる。

すなわち、前記複数のボール２７に遠心力が作用すると、それぞれのボール２７は外周側に移動しようとする力が作用する。このとき、前記ハイポトロコイド溝３４とエピトロコイド溝３１の各曲面は外周に向かって隙間が小さくなるように形成されているため、各ボール２７にはハイポトロコイド溝３４とエピトロコイド溝３１によって軸方向から挟持される力が作用する。このため、前記正負の交番トルクが発生しても打音の発生を抑制することが可能になる。

また、ハイポトロコイド溝３４はトロコイド曲線になっていることから、ボール２７に遠心力が作用することによって偏心駆動板２４と従動板２９(従動部材９)が相対回転しようとするとのを妨げる力が働く。このため、バルブタイミング制御装置の位置保持性を向上させることができる。

つまり、前記駆動ボール２７は、図７に示すように、前記エピトロコイド溝３１の中心線３１ａの回転中心Ｐに対して、ハイポトロコイド溝３４の中心線３４ａの回転中心Ｐ１側へ片寄った位置にあることから、偏心駆動板２４や従動板２９の回転により各駆動ボール２７に作用する遠心力は、回転中心Ｐに近い位置Ｂ６の駆動ボール２７よりも回転中心Ｐから離れた位置Ｂ１、Ｂ１１にある駆動ボール２７により大きく作用する。このとき、駆動ボール２７は、エピトロコイド溝３１の波形山の頂点付近に位置しているので、遠心力によって現在の相対回転位相角を保持しようとする力が発生するため、前述したカムシャフト２に作用する変動トルクに対して安定した相対回転位相角を保持することができる。

さらに、前記ハイポトロコイド溝３１とエピトロコイド溝３４は、前述したように、それぞれの断面形状が開口側に向かって開口面積が大きくなる曲面状に形成されていることから、それぞれの溝３１，３４の製造誤差によって発生した駆動ボール２７と各溝３１，３４の隙間が、各偏心駆動板２４と従動部材９の回転によって各駆動ボール２７に発生した遠心力によって、それぞれの溝３１、３４の外周側を軸方向及び周方向に押圧する。このため、偏心駆動板２４と従動板２９（従動部材９）との回転方向のがた付きを効果的に抑制することができ、さらに安定した相対回転角度保持が可能になる。

また、前記ハウジング５内には、油供給孔３９から減速機８の各部を潤滑する潤滑油が強制的に供給されることから、各部の潤滑性が向上すると共に、各溝２８、３１，３３，３４内に潤滑油が供給されて、各ボール２６，２７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。

さらに、各構成部材の組付後においても、偏心制御板６と偏心駆動板２４及び従動板２９間の隙間を自由に調整することができるため、かかる隙間精度が高くなって各偏心ボール２６や駆動ボール２７を介して常時円滑な回転作動が得られる。この結果、バルブタイミング制御の良好な応答性を確保できる。

しかも、前記隙間調整部材３６の内端側に設けられたニードルベアリング３７によって従動板２９の外側面との摩擦抵抗を十分に低減できることから、たとえ従動部材９の円滑な回転が得られる。

また、前記偏心制御板２４と偏心カム２５とは、ボールベアリング３８によって摩擦抵抗が低減されて互いに常時円滑な偏心作動あるいは回転が得られる。

〔第２の実施形態〕
図８及び図９は第２の実施形態を示し、基本構造は第１の実施形態とほぼ同様であるが、特に異なるところは、前記一対のボルト７ａ、７ｂの軸部７ｃの外周に円筒状の介装部材であるカラー部材４１、４１がそれぞれ被嵌状態に設けられている。また、前記駆動ボール２７を数多く設定すると共に、これに応じて前記偏心駆動板２４のハイポトロコイド溝３４と前記従動板２９のエピトロコイド溝３１の形状を変更した。

前記各カラー部材４１は、金属材の前記ストッパ部２９ｂよりも硬質なクロムモリブデン鋼を熱処理した材料によって所定肉厚に形成されていると共に、その軸方向の長さがハウジング５の凹状部５ｂの軸方向の長さよりも僅かに小さく設定されて、全体が凹状部５ｂ内に収容された形になっている。また、各カラー部材４１，４１は、その内径が前記各ボルト７ａ、７ｂの軸部７ｃの外径よりも僅かに大きく設定されて、両者間の隙間が十分に小さくなっていると共に、肉厚が１ｍｍ以上に設定されている。

一方、前記ストッパ部２９ｂは、第１の実施形態とものと同様に構成されている。

したがって、この実施形態によれば、従動部材９の正逆方向へ繰り返し大きく相対回転するに伴って前記ストッパ部２９ｂの両側面２９ｃ、２９ｄが前記両カラー部材４１、４１にそれぞれ繰り返し衝接するが、前記各カラー部材４１によって各ボルト７ａ、７ｂの摩耗の発生を抑制することが可能になる。よって、規制手段としての各ボルト７ａ、７ｂの耐久性が大幅に向上する。

また、前記各カラー部材４１，４１は、ハウジング５の前記凹状部５ｂ内に収容された状態になっていることから、各カラー部材４１，４１の存在によって装置が大型化することがないと共に、軸方向の長さが前記凹状部５ｂの軸方向の長さよりも僅かに小さいだけであるから、各カラー部材４１，４１が軸方向へ僅かに移動したとしても、ストッパ部２９ｂとの接触範囲は十分に確保される。

また、前記駆動ボール２７の数を増加すると共に、ハイポトロコイド溝３４及びエピトロコイド溝３１の形状を変更することによって、より円滑なかつ安定した回転伝達が得られる。

〔第３の実施形態〕
図１０は第３の実施形態を示し、第２の実施形態の構成をベースとして、前記ストッパ部２９ｂの両側面２９ｃ、２９ｄを前記各カラー部材４１，４１の円筒状の形状に合わせて円弧面状に形成したものである。

したがって、この実施形態によれば、前述のように、ストッパ部２９ｂが各カラー部材４１，４１に衝接した際に、各側面２９ｃ、２９ｄの各カラー部材４１、４１の外面に対する接触面積が大きくなる(面接触)ことから面圧が低減されて、打音の発生を抑制できると共に、緩衝作用によってストッパ部２９ｂの摩耗発生を抑制でき、耐久性の向上が図れる。

〔第４の実施形態〕
図１１は第４の実施形態を示し、第２の実施形態の構成をベースとして、前記ストッパ部２９ｂの両側面２９ｃ、２９ｄが平坦面状に形成されている一方、前記各カラー部材４１，４１の前記ストッパ部２９ｂの両側面２９ｃ、２９ｄと当接する対向面４１ａ、４１ａも同じく平坦面状に形成されている。
したがって、この実施形態もストッパ部２９ｂが各カラー部材４１，４１に衝接した際に、各側面２９ｃ、２９ｄの各カラー部材４１、４１の外面に対する接触面積が大きくなる(面接触)ことから面圧が低減されて、打音の発生を抑制できると共に、緩衝作用によってストッパ部２９ｂの摩耗発生を抑制でき、耐久性の向上が図れる。

〔第５の実施形態〕
図１２は第５の実施形態を示し、従動板２９の外周面の径方向の反対側の位置に２つのストッパ部２９ｂ、２９ｂが突設されている一方、前記複数のボルト７のうち、前記各ストッパ部２９ｂ、２９ｂの円周方向で対向する各一側面２９ｃ、２９ｄ側の位置に有する２つのボルト７ａ、７ｂに第２実施形態と同じ円筒状のカラー部材４１、４１がそれぞれ被嵌状態に設けられている。

前記各ストッパ部２９ｂ、２９ｂは、前記ハウジング５の内周面の上下対称位置にそれぞれ形成された凹状部５ｂ、５ｂ内に収容配置されていると共に、各カラー部材４１，４１に対向する一側面２９ｃと他側面２９ｄがカラー部材４１、４１の外周円筒面とほぼ同形の円弧面に形成されている。

また、この各ストッパ部２９ｂ、２９ｂは、図１２に示すように、従動板２９が例えばタイミングスプロケット１の回転方向(矢印方向)と同方向に回転した際に、一方のストッパ部２９ｂの一側面２９ｃが一方のカラー部材４１の外周面に当接し、タイミングスプロケット１の回転方向と逆方向に回転した際には、他方のストッパ部２９ｂの他側面２９ｄが他方のカラー部材４１の外周面に当接するように形成されている。

さらに、前記一方のストッパ部２９ｂの他側面２９ｄと、他方のストッパ部２９ｂの一側面２９ｃとは、所定の傾斜角度で切欠形成されている。したがって、前記他側面２９ｄと一側面２９ｃの切欠形成によって、前記一方あるいは他方のいずれかのストッパ部２９ｂの一側面２９ｃあるいは他側面２９ｄが、一方あるいは他方のいずれかのカラー部材４１に当接した時点では、当接していない側のストッパ部２９ｂの一側面２９ｃあるいは他側面２９ｄはカラー部材４１、４１を有しない対向するボルト７、７とは僅かな隙間Ｃをもって非接触状態となる。

この実施形態では、従動板２９の正転側を規制する一方のストッパ部２９ｂと逆転側を規制する他方のストッパ部２９ｂが、これらに対応するそれぞれ一方の側面２９ｃ、２９ｄのみが２つカラー部材４１，４１に当接するようになっていることから、繰り返しの衝接による各ストッパ部２９ｂ、２９ｂの負荷を低減することが可能になる。この結果、各ストッパ部２９ｂ、２９ｂの耐久性が向上する。

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、例えば潤滑油回路としては、さらに異なる構成とすることも可能であり、また、電動モータとして、ブラシレスＤＣモータとすることも可能である。

また、前記ハイポトロコイド溝やエピトロコイド溝をハイポサイクロイド溝やエピサイクロイド溝によってそれぞれ形成することも可能である。

さらに、ストッパ部の材質をカラー部材と同じ硬質な材料に形成することも可能であり、このようにすれば、両者の耐久性が向上する。

また、前記偏心ボールに代えて、偏心駆動板側に突起部を設け、この突起部を偏心制御板側の偏心溝に係入して偏心駆動板の偏心移動を許容するようにすることも可能である。

本発明に係る第１の実施形態のバルブタイミング制御装置の縦断面図である。 本実施形態の主要な構成部材の分解斜視図である。 図１のＡ矢視図である。 本実施形態における要部断面図である。 本実施形態の偏心制御板の偏心溝に偏心ボールが収容配置された状態を示す図である。 本実施形態における要部断面図である。 Ａ〜Ｇは偏心駆動板が順次偏心移動した場合の移動軌跡を示す概略図である。 第２の実施形態を示す図１のＡ矢視図と同方向からみた図である。 本実施形態の要部断面図である。 第３の実施形態を示す図１のＡ矢視図と同方向からみた図である。 第４の実施形態を示す図１のＡ矢視図と同方向からみた図である。 第５の実施形態を示す図１のＡ矢視図と同方向からみた図である。

符号の説明

１…タイミングスプロケット(駆動回転体)
２…カムシャフト(従動回転体）
３…カバー部材
４…位相変更機構
５…ハウジング
６…偏心制御板
７…ボルト
７ａ、７ｂ…ボルト(規制手段)
８…減速機構
９…従動部材
１０…カムボルト
１２…電動モータ(アクチュエータ)
１３…モータケーシング
１６…モータ軸
１７…スリップリング
１８…ブラシ
２１…コントロールユニット(制御機構)
２３…オイルシール
２４…偏心駆動板
２５…偏心カム
２４ａ…カム部
２６…偏心ボール(転動体)
２７…駆動ボール(転動体)
２８…偏心溝
２９…従動板
２９ｂ…ストッパ部(規制部・規制手段)
３１…エピトロコイド溝
３４…ハイポトロコイド溝
３９…油供給孔(潤滑油回路)
４０…ドレン孔(潤滑油回路)
４１…カラー部材(介装部材)

Claims (13)

1. クランクシャフトから回転力が伝達され、複数の部材を周方向に所定間隔をもって配設された複数のボルトによって軸方向から共締め固定されてなる駆動回転体と、
   該駆動回転体の内部に相対回転自在に収容され、前記駆動回転体の軸方向の一端側でカムシャフトに結合固定された従動部材と、
   前記駆動回転体とカムシャフトの相対回転位相を変更する位相変更機構と、
   前記駆動回転体に対して相対回転する部材に設けられ、前記位相変更機構によって相対回転位相が変更される際に、前記各ボルトの間で前記駆動回転体に対するカムシャフトの相対回転位置を規制する規制部と、
   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。
2. 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において、
   前記規制部は、前記従動部材に設けら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。
3. 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において、
   前記駆動回転体は、円筒状のハウジングと、該ハウジングの軸方向の一端側に配置されたフロントプレートと、前記ハウジングの軸方向の他端側に配置されたリアプレートと、によって構成され、
   前記ハウジングの内部に臨む前記各ボルトの軸部に前記規制部が当接して相対回転を規制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。
4. 請求項３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、
   前記ハウジングの内周面に、前記規制部の移動を許容する凹状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。
5. 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において、
   前記規制部と各ボルトは互いに面接触によって当接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。
6. 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において、
   前記各ボルトと規制部との間に、介装部材が設けら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。
7. 請求項６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、
   前記介装部材は、前記規制部よりも硬質な材料で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。
8. 請求項６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、
   前記介装部材は、外周面が前記規制部と面接触によって当接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。
9. 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において、
   前記規制部の前記各ボルトとの当接面は、前記各ボルトの軸部外形に沿った形状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。
10. 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において、
    前記規制部は、２つ設けられ、前記駆動回転体とカムシャフトの一方向の相対回転に対して、前記一方側の規制部が前記一方側のボルトに当接すると共に、前記駆動回転体とカムシャフトの他方向の相対回転に対して、他方側の規制部が他方側のボルトに当接するよう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。
11. クランクシャフトから回転力が伝達され、複数の部材を周方向に所定間隔をもって配設された複数のボルトによって軸方向から共締め固定されてなる駆動回転体と、
    該駆動回転体の内部に相対回転自在に収容され、前記駆動回転体の軸方向の一端側でカムシャフトに結合固定された従動部材と、
    前記駆動回転体とカムシャフトの相対回転位相を変更する位相変更機構と、
    前記従動部材の外周面から径方向外側へ突出して設けられ、前記各ボルトの間に配置された規制部と、
    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。
12. 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において、
    前記規制部は、２つ設けられ、前記駆動回転体とカムシャフトの一方向の相対回転に対しては、前記一方側の規制部が前記一つのボルトに当接し、前記駆動回転体とカムシャフトの他方向の相対回転に対しては、前記他方の規制部が前記他のボルトに当接するように形成され、
    前記各規制部の前記各ボルトに当接する側の一側面と反対側の他側面は、該各他側面に対向する各ボルトと当接しないように所定角度で切欠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。
13. クランクシャフトから回転力が伝達され、複数の部材を周方向に所定間隔をもって配設された複数の締結部材によって軸方向から共締め固定されてなる駆動回転体と、
    該駆動回転体の内部に相対回転自在に収容され、前記駆動回転体の軸方向の一端側でカムシャフトに結合固定された従動部材と、
    前記駆動回転体とカムシャフトの相対回転位相を変更する位相変更機構と、
    前記従動部材に設けられ、前記締結部材との間で前記駆動回転体に対する前記カムシャフトとの相対回転を規制する規制部と、
    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