JP2016011628A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置及び可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属磨耗粉の回転検出機構への付着を効果的に阻止することの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。
【解決手段】給電プレート１１に設けられたスリップリング２６ａ、２６ｂと、給電プレートの外端面に軸方向から対向配置されたカバー部材４に設けられ、先端部がスリップリングに摺接して給電する給電用ブラシ３１ａ、３１ｂと、モータ出力軸の小径部１３ｂとカバー部材との間に介装されて、モータ出力軸の回転角度を検出する角度センサ３５と、を備え、前記小径部に被検出部５０を設ける一方、カバー部材の内面に検出部５１を設け、カバー部材の内面に、カバー部材の軸方向外側に凹んだラビリンス状の凹溝３６ａと大径溝３６ｂを形成すると共に、被検出ロータ５０の先端部を両溝内に挿入配置して検出部に対向させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば吸気弁や排気弁の開閉タイミングなどを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置及び可変動弁装置に関する。

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、電動モータのモータハウジングの前端側に、所定のクリアランスをもって配置されたカバー部材が設けられている。このカバー部材の内面には、前記クリアランスに臨む一対の給電用スリップリングが固定されている一方、前記モータハウジングの前端部に固定された給電プレートには、前記スリップリングに摺動して電動モータのコイルに給電する給電用ブラシが設けられている。

また、前記電動モータのモータ出力軸の前記カバー部材側の一端部と該一端部が軸方向で対向する前記カバー部材との間には、前記モータ出力軸の回転角度を検出する電磁誘導型の回転検出機構が設けられている。

この回転検出機構は、被検出ロータがモータ出力軸の一端部に固定されていると共に、検出部が前記カバー部材の前記被検出ロータの先端部の対向した位置に設けられ、この検出部と被検出ロータの先端部が所定の隙間をもって対峙している。

特開２０１１−２２６３７２号公報

しかしながら、前記公報記載のバルブタイミング制御装置にあっては、前記回転検出機構の被検出ロータの先端部と検出部の間の隙間が、前記スリップリングと給電用ブラシの摺接箇所と径方向で同一の位置(オーバラップ)になっている。このため、前記給電用ブラシとスリップリングの摺動時に発生する金属摩耗粉が、機関停止時や始動時などに振るい落とされて、前記被検出ロータの先端部や検出部の表面に付着してしまう。この結果、斯かる金属摩耗粉の影響によって前記回転検出機構の検出精度が低下してしまうおそれがある。

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、振るい落とされた金属磨耗粉の回転検出機構への付着を効果的に抑制することのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置と可変動弁装置を提供することを目的としている。

本願請求項１に記載の発明は、とりわけ、電動モータのモータ出力軸の一端部に回転角検出機構の被検出部を設けると共に、電動モータの前端部に配置されたカバー部材に前記被検出部の回転位置を検出する検出部を設け、前記カバー部材の内面に、該カバー部材に形成されたブラシ保持孔の開口端の位置よりもカバー部材の軸方向外側に凹んだ凹部を形成すると共に、前記被検出部の先端部を前記凹部内に挿入配置して前記検出部に対向させたことを特徴としている。

この発明によれば、前記凹部内に被検出部の先端部を挿入配置したことによって、振り落とされた金属磨耗粉を、被検出部の先端面側への流入を阻止してこれらへの付着を抑制することができる。

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り、図中左側のカバー部材は図６のＣ−Ｃ線断面図である。 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。 図１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。 本実施形態に供されるカバー部材の断面図である。 本実施形態に供される被検出部を示し、Ａは被検出部の正面図、Ｂは左側面図、Ｃは右側面図である。 本実施形態に供される検出部を示し、Ａは検出部の正面図、Ｂは右側面図、Ｃは背面図である。

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と可変動弁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。
〔第１実施形態〕
この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、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、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、該位相変更機構３の前端側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、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、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。

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後述する従動部材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と前記カムシャフト２が相対回転自在に軸受されている。

前記大径ボールベアリング４３は、一般的なもので、外輪４３ａと、内輪４３ｂ及び該両輪の間に介装されたボールと、から構成され、前記外輪４３ａがスプロケット本体１ａの内周側に固定されているのに対して内輪４３ｂが従動部材９の外周側に圧入固定されている。

前記スプロケット本体１ａは、内周側に、前記カムシャフト２側に開口した円環溝状の外輪固定部６０が切欠形成されている。

この外輪固定部６０は、段差径状に形成されて、前記大径ボールベアリング４３の外輪４３ａが軸方向から圧入されると共に、この外輪４３ａの軸方向一方側の位置決めをするようになっている。

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。

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、円環状の保持プレート６１が配置されている。この保持プレート６１は、金属板材によって一体に形成され、図１及び図４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。

前記保持プレート６１の内周部６１ａは、前記外輪の軸方向の外端面に当接配置されている。また、前記内周部６１ａの内周縁所定位置には、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６１ｂが一体に設けられている。

このストッパ凸部６１ｂは、ほぼ扇状に形成されて、先端縁６１ｃが後述するストッパ溝２ｂ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、前記保持プレート６１の外周部には、前記各ボルト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）及び保持プレート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。なお、前記スプロケット本体１ａと内歯構成部１９は、後述する減速機構１２のケーシングとして構成されている。

また、前記スプロケット本体１ａと前記内歯構成部１９、保持プレート６１及びハウジング本体５ａは、それぞれの外径がほぼ同一に設定されている。

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１１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の外周側の内部には、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、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と保持プレート６１及びモータハウジング５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、外径が後述する従動部材９の固定端部９ａの外径よりも僅かに大きく設定されて、各構成部品の組み付け後に、前端面の外周部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配置されるようになっている。また、フランジ部２ａの前端面が、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。

また、前記フランジ部２ａの外周には、図４に示すように、前記保持プレート６１のストッパ凸部６１ｂが係入するストッパ凹溝２ｂが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝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６１ｂの両端縁が周方向の対向縁２ｃ、２ｄ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。

なお、前記ストッパ凸部６１ｂは、前記保持プレート６１の大径ボールベアリング４３の外輪に軸方向外側から対向して固定する部位よりもカムシャフト２側に離間して配置されて、前記従動部材９の固定端部９ａとは軸方向で非接触状態になっている。したがって、ストッパ凸部６１ｂと固定端部９ａとの干渉を抑制できる。

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に螺着する雄ねじが形成されている。

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９ｄ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が設けられている。

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有底円筒状に形成されている。

この保持器４１の筒状先端部４１ａは、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。また、前記筒状先端部４１ａの周方向のほぼ等間隔位置には、図１及び図２に示すように、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４１ｂ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４１ｂ（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て、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いる。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前記モータハウジング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の内周面に固定されたステータである半円弧状の一対の永久磁石１４，１５と、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、その反対側の小径部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、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。

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。前記円環部材２０は、その外径が前記大径部１３ａの外径とほぼ同一に設定されていると共に、小径部１３ｂの軸方向のほぼ中央位置に配置されている。

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の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。

前記永久磁石１４，１５は、全体が円筒状に形成されて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。これによって、前記永久磁石１４，１５の前端部が、径方向で前記コミュテータ２１や給電プレート１１に設けられた後述する切換用ブラシ２５ａ、２５ｂなどとオーバーラップするように配置されている。

前記給電プレート１１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製の剛性プレート部１６と、該剛性プレート部１６の前後両側面にモールドされた円板状の樹脂部２２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。

前記剛性プレート１６は、図１に示すように、前記樹脂部２２に覆われていない外周部１６ａ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の一端部などが挿通される軸挿通孔１６ｂが貫通形成されている。また、剛性プレート１６は、図５に示すように、前記軸挿通孔１６ｂの内周縁に連続した所定の位置に異形状の２つの保持孔１６ｃ、１６ｄが打ち抜きにより形成されており、この各保持孔１６ｃ、１６ｄには、後述するブラシホルダ２３ａ、２３ｂが嵌入保持されるようになっている。

なお、前記外周部１６ａの周方向の所定位置には、前記ハウジング本体５ａに対して円周方向の位置決めを、図外の治具を介して行う３つのＵ字溝１６ｅが形成されている。

また、前記給電プレート１１には、図１、図５に示すように、前記剛性プレート１６の各保持孔１６ｃ、１６ｄの内側に配置されて、前記樹脂部２２の前端部２２ａに複数のリベット４０により固定された銅製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２２の前端部２２ａ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６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の前端開口を覆う形で配置されており、主として合成樹脂材からなる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材のカバー部２９と、から構成されている。

前記カバー本体２８は、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、内部には金属製の芯材である補強プレート２８ａがモールド固定されている。

また、カバー本体２８は、外周部の４箇所に突設された円弧状のボス部２８ｃに図外のチェーンカバーに固定されるボルトが挿通されるボルト挿通孔２８ｄが樹脂材にモールドされた金属スリーブ２８ｅによってそれぞれ形成されている。

前記補強プレート２８ａは、図６に示すように、ほぼ円盤状に形成されて、中央位置に円形状の貫通孔２８ｆが形成されていると共に、該貫通孔２８ｆの一側縁にほぼ矩形状の窓部２８ｇが貫通形成されている。また、図６中、下部側には後述する信号用コネクタ３４の端子片が配置される細長い切欠部２８ｊが径方向に沿って形成されている。

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２８ｈ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一対の角筒状のブラシホルダ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。

このカバー本体２８の電動モータ８側の内面のほぼ中央位置には、後述する被検出部５０の先端部５０ｂが嵌入される円形状の凹部の一部を構成する凹溝３６ａが形成されている。この凹溝３６ａは、カバー本体２８の軸方向外側に凹んで形成され、内径が前記先端部５０ｂよりも大きく形成されていると共に、その深さは前記カバー本体２８の軸方向の幅長さよりも僅かに小さく形成されて、薄肉な底壁を有している。この薄肉な底壁の外面ほぼ中央位置には、位置決め用凸部２８ｋが底壁と一体に設けられている。

前記カバー本体２８のカバー部２９側の外側面２８ｂ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方向へ付勢する一対の捩りコイルばね３２ａ、３２ｂが設けられている。

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、各後端側の開口部を介して図外のピグテールハーネスの一端部が前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの後端に一体成形によって接続されている。

前記各ピグテールハーネスは、その長さが前述したように、前記給電用ブラシ３１ａ、３１ｂが前記捩りコイルばね３２ａ、３２ｂのばね力によって押し出されてもブラシホルダ３０ａ、３０ｂから脱落しないような長さに設定されている。

前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、角柱状に形成されて所定の軸方向長さに設定されていると共に、平坦な各先端面が前記各スリップリング２６ａ，２６ｂに軸方向からそれぞれ当接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、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から電流を供給する電源供給用コネクタ３３が一体に設けられていると共に、前記検出部５１で検出された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が前記供給用コネクタ３３と並行かつ径方向に沿って突設されている。

前記電源供給用コネクタ３３は、部分的に前記カバー本体２８の内部に埋設された端子片の一端部が前記ピグテールハーネスに接続されていると共に、外部に露出した他端部３３ａ、３３ｂがコントロールユニット側の図外の雌端子に接続されるようになっている。

一方、前記信号用コネクタ３４は、図１にも示すように、部分的にカバー本体２８内に埋設された端子片の一端部３４ａが前記プリント基板５３の集積回路５４に接続されていると共に、外部に露出した他端部３４ｂがコントロールユニット側の図外の雌端子に接続されるようになっている。

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３６ａ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回転検出機構である角度センサ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、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。

前記被検出部５０は、図７に示すように、合成樹脂材からなるほぼ有底円筒状の支持部５０ａの軸方向の先端部５０ｂの底壁面に３葉形状の薄板な被検出ロータ５２が固定されていると共に、支持部５０ａの後端部外周に前記モータ出力軸１３の小径部１３ｂの内部に圧入される円環状突起５０ｃが一体に設けられている。

また、前記支持部５０ａは、外径が前記凹溝３６ａの内径よりも小さく形成されて、前記モータ出力軸１３の小径部１３ｂの先端から突出した前記先端部５０ｂが前記カバー本体２８の前記凹溝３６ａ内に挿入配置されて、前記被検出ロータ５２が凹溝３６ａの底面に対向配置されている。

前記検出部５１は、図１、図３及び図８に示すように、前記カバー本体２８のほぼ中央位置から径方向に延設されたほぼ長方形状のプリント基板５３と、該プリント基板５３の長手方向の一端部外面に設けられた集積回路(ＡＳＩＣ)５４と、該集積回路５４と同じ外面の他端部に設けられた受信回路５５ａ及び発振回路５５ｂと、を備えている。

前記プリント基板５３は、前記受信、発振回路５５ａ、５５ｂの中央に位置決め用小孔５３ａが形成されており、この位置決め用小孔５３ａが前記位置決め用凸部２８ｋに圧入嵌合して前記被検出ロータ５２の中心と受信、発振回路５５ａ、５５ｂの中心が位置決めされるようになっている。

また、このプリント基板５３は、前記カバー本体２８の前端面に対してハンダ付けなどの所定の接着手段によって接着固定されており、したがって、前記受信、発振回路５５ａ、５５ｂは、前記凹溝３６ａの底壁と微少クリアランスＣを介して前記被検出ロータ５２に軸方向から対峙している。

よって、前記モータ出力軸１３の回転に伴って前記被検出ロータ５２が支持部５０ａを介して回転することにより、前記発振回路５５と前記被検出ロータ５２との間に誘導電流が流れて、この電磁誘導作用によって前記集積回路５４がモータ出力軸１３の回転角度を検出して、この情報信号をコントロールユニットに出力するようになっている。

そして、前記カバー本体２８の前記凹溝３６ａの開口部側外周には、該凹溝３６ａの内径よりも大きな内径を有する凹部の他の一部を構成する大径溝３６ｂが形成されている。この大径溝３６ｂは、図１に示すように、内径が前記円環部材２０の外径とほぼ同じ大きさに形成されていると共に、深さが前記カバー本体２８の中央部後端面から軸方向のほぼ中央位置(凹溝３６ａの開口端)までの深さに形成されている。この大径溝３６ｂと前記凹溝３６ａは、前記各スリップリング２６ａ、２６ｂと各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの先端部との当接位置よりも外側にオフセットされていると共に、両者が協働してラビリンス溝として構成されるようになっている。

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リテーナ３８ａと、該リテーナ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３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、外周面に形成されたカム面３９ａの軸心Ｙがモータ出力軸１３の軸心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の内側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、この外輪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の外周側には、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４１ｂの両側縁によって周方向にガイドされつつ径方向に揺動運動させるようになっている。

前記減速機構１２の内部には、潤滑油供給手段によって潤滑油が供給されるようになっている。この潤滑油供給手段は、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、前記油供給通路に一端部のグルーブ溝５６ａを介して連通した油供給孔５６と、前記従動部材９の内部軸方向に貫通形成されて、一端が前記油供給孔５６の他端部のグルーブ溝５６ｂに開口形成され、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の付近に開口形成された前記小径なオイル孔５７と、同じく従動部材９に貫通形成された図外のオイル排出孔と、から構成されている。

この潤滑油供給手段によって、前記収容空間４４内に潤滑油が供給されて滞留し、ここから中径ボールベアリング４７や各ローラ４８を潤滑すると共に、さらには偏心軸部３９とモータ出力軸１３の内部に流入してニードルベアリング３８や小径ボールベアリング３７などの可動部の潤滑に供されるようになっている。
〔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が回転して、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，３３ｂ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４１ｂ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。

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６１ｂの各側面が前記ストッパ凹溝２ｂの各対向面２ｃ、２ｄ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、前記電動モータ８のモータ出力軸１３の回転に伴って前記角度センサ３５の被検出部５０が回転すると、検出部５１との間の誘導電流が流れ、この電磁誘導作用によって前記集積回路５４がモータ出力軸１３の回転角度を検出して、この検出信号によってコントロールユニットにおいてモータ出力軸１３の現在の回転角度位置を検出する。この回転角度位置とクランクシャフトとの回転位置によってコントロールユニットが前記電動モータ８に回転駆動信号を出力して、現在の機関運転状態に応じて前記クランクシャフトに対するカムシャフト２の相対回転位相を精度良く制御するようになっている。

また、前記モータ出力軸１３の回転に伴って前記各スリップリング２６ａ、２６ｂが各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの先端面に摺接することにより発生する金属摩耗粉は、通常回転時には遠心力によってハウジング本体５ａの外側に飛散されるが、機関の停止時や始動時などには、上側から振るい落とされて前記被検出部５０の支持部５０ａの外周面上部側から前記被検出ロータ５２側に流れ込んでしまうおそれがある。

しかし、本実施形態では、前記被検出部５０の支持部５０ａの先端部５０ｂが前記凹溝３６ａ内に挿入配置されて、被検出ロータ５２の位置が前記各スリップリング２６ａ、２６ｂと給電用ブラシ３１ａ、３１ｂとの摺接位置よりも外側(カバー部２９側)にオフセットした配置構成になっていることから、前記被検出ロータ５２が前記凹溝３６ａや大径溝３６ｂの内周面に覆われてカバーされた状態になる。したがって、前記金属摩耗粉の被検出ロータ５２への付着を十分に抑制することができる。

特に、本実施形態では、前記凹溝３６ａと大径溝３６ｂがラビリンス溝として構成されていることから、このラビリンス効果によって、振るい落とされた金属摩耗粉は前記支持部５０ａの先端部５０ｂ方向への流動が阻止されて被検出ロータ５２側への流れを十分に抑制することが可能になる。

この結果、斯かる金属摩耗粉の影響による前記角度センサ３５の回転検出精度の低下を抑制することができると共に、耐久性の向上が図れる。

しかも、本実施形態では、前記カバー部材４が、軸方向の幅が薄型に形成されていることから、バルブタイミング制御装置全体の軸方向の長さを十分に短くすることができる。このため、装置の小型化が図れてエンジンルーム内への装置の搭載性が向上する。

また、前記被検出部５０の支持部５０ａの先端部５０ｂは、前述したように、凹溝３６ａの内部に軸方向から嵌入された状態で収容保持されていることから、これによっても装置全体の軸方向の長さを短尺化することができる。

また、前記各切換用ブラシ２５ａ、２５ｂのブラシホルダ２３ａ、２３ｂは、前記剛性プレート部１６の肉抜きされた各保持孔１６ｃ、１６ｄ内に配置された状態で前記樹脂部２２に固定されている。つまり、剛性プレート部１６の軸方向のほぼ中央に配置固定されていることから、給電機構の軸方向の長さを可及的に短くすることが可能になる。この結果、この特異な構造によっても装置全体の軸方向の長さを短くすることが可能になる。

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、例えば前記大径溝３６ｂの深さや断面形状などを任意に変更することが可能である。

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も含まれる。

また、特開２０１１−２３１７００号公報に記載されているように、前記スリーブ２６ａ、２６ｂがカバー部材４側に配置され給電用ブラシ３１ａ、３１ｂが電動モータ８側に配置されていても良い。

前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕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、
前記検出部の電動モータ側が樹脂材によって覆わ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。

電動モータ側が樹脂材によって覆われていることによって、金属摩耗粉が直接検出部に付着することがなくなる。
〔請求項ｂ〕請求項ａ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、少なくとも前記検出部の設置箇所が合成樹脂材によって形成され、該検出部が合成樹脂材を介して前記被検出部に対向配置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。
〔請求項ｃ〕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、
前記被検出部は、前記電動モータのモータ出力軸の軸方向に沿った円筒状に形成されていると共に、先端部に薄型の被検出ロータ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。
〔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、
前記被検出ロータは、金属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。
〔請求項ｅ〕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、
前記給電用ブラシは、前記カバー部材に設けられたブラシ保持孔内に摺動自在に設けられ、該ブラシ保持孔から突出した先端部が前記スリップリング方向へ付勢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。
〔請求項ｆ〕請求項ｅ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、前記電動モータの前記カバー部材と軸方向から対向するように円環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。
〔請求項ｇ〕請求項７に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記検出部は、励磁した磁場の変位を検出することによってモータ出力軸の回転位置を検出することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｈ〕請求項７に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記凹溝の開口部は、前記スリップリングの形成位置よりも前記電動モータと反対側の位置に形成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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）
１１…給電プレート
１２…減速機構
１３…モータ出力軸
１９…内歯構成部
２３ａ・２３ｂ…切換側のブラシホルダ
２５ａ・２５ｂ…切換用ブラシ
２６ａ・２６ｂ…スリップリング
２８…カバー本体
２８ａ…補強プレート
２９…カバー部
３１ａ・３１ｂ…給電用ブラシ
３５…角度センサ(回転角検出機構)
３６ａ…凹溝(凹部)
３６ｂ…大径溝(凹部)
５０…被検出部
５０ａ…支持部
５０ｂ…先端部
５１…検出部
５２…被検出ロータ
５３…プリント基板
５４…集積回路
５５…発振、受信回路

Claims (7)

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、
   該駆動回転体に相対回転自在に設けられ、機関弁を開閉作動させるカムシャフトと、
   前記駆動回転体に設けられ、モータ出力軸によって前記駆動回転体に対してカムシャフトを相対回転させる電動モータと、
   前記電動モータのモータ出力軸の回転速度を減速して前記カムシャフトに伝達する減速機構と、
   前記電動モータに設けられたスリップリングと、
   前記電動モータのスリップリング側の外端面に軸方向から対向配置されたカバー部材と、
   該カバー部材に設けられたブラシ保持孔に保持されて、該ブラシ保持孔の開口端から突出した先端部が前記スリップリングに摺接して給電する給電用ブラシと、
   前記モータ出力軸の一端部と該一端部に対向する前記カバー部材との間に介装されて、前記モータ出力軸の回転角度を検出する回転角検出機構と、を備え、
   前記モータ出力軸の一端部に前記回転角検出機構の被検出部を設けると共に、前記カバー部材に前記被検出部の回転位置を検出する検出部を設け、
   前記カバー部材の内面に、前記ブラシ保持孔の開口端の位置よりもカバー部材の軸方向外側に凹んだ凹部を形成すると共に、前記被検出部の先端部を前記凹部内に挿入配置して前記検出部に対向させ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、
   前記回転角検出機構を、非接触型の角度センサによって構成し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。
3. 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、
   前記検出部を、前記カバー部材の凹部の底壁を介して前記被検出部に軸方向から対峙するように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。
4. 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、
   前記検出部を、前記カバー部材の凹部の底壁を介して前記被検出部に軸方向から対峙するように固定されたプリント基板に設け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、
   前記角度センサを、電磁誘導型によって構成し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。
6. 第１部材に対する第２部材の相対回転位置を変更することによって、機関弁の作動特性を可変にする内燃機関の可変動弁装置であって、
   前記第１部材に設けられ、モータ出力軸によって前記第１部材に対する第２部材の相対回転位置を変更する電動モータと、
   該電動モータの前端部を覆うように設けられたカバー部材と、
   前記電動モータとカバー部材の一方側に設けられたスリップリングと、
   前記電動モータとカバー部材の他方側に設けられ、前記スリップリングと摺接して前記電動モータに給電する給電用ブラシと、
   前記モータ出力軸の一端部と該一端部に対向する前記カバー部材との間に介装されて、前記モータ出力軸の回転角度を検出する検出機構と、を備え、
   前記検出機構の被検出部の先端部と該先端部に対向して設けられた検出部の対向位置を、前記給電用ブラシとスリップリングの摺接箇所と径方向に重ならないように軸方向へオフセット配置したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
7. 請求項６に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記カバー部材には、前記被検出部の先端部が挿入される凹溝が形成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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