JP2016217281A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置及びこの装置の組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最大相対回転位置規制時における駆動回転体の傾動を効果的に抑制し得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】スプロケット本体１ａと従動部材９とを相対回転可能に軸受けする大径ボールベアリング４３は、外輪４４がスプロケット本体の内周面に形成された外輪固定面６０に圧入保持されていると共に、外輪の一端面４４ａが第１規制面６０ａに軸方向から当接し、他端面４４ｂが微小隙間Ｓ２を介してストッパプレートの第２規制面６１ｄに対峙する一方、内輪４５が従動部材の外周面に形成された内輪固定面６２に圧入固定され、一端面４５ａに微小隙間Ｓ１を介して対峙する第３規制面６２ａを有すると共に、他端面４５ｂがアダプタ６３の第４規制面６４ａに当接支持されている。【選択図】図３

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及びこの装置の組立方法に関する。

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、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は、スプロケット本体の内周面と前記従動部材の外周面との間に介装された大径ボールベアリングによって前記従動部材と相対回転自在に支持されている
また、前記スプロケット本体の後端面にボルト固定された円環状のストッパプレートの内周に設けられたストッパ凸部が、前記カムシャフトの一端部に有する円盤状のフランジ部の外周に形成されたストッパ凹溝の周方向の対向縁に当接して、前記タイミングスプロケットとカムシャフトの遅角側と進角側の最大相対回転位置を規制するようになっている。

特開２０１２−１８０８１６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、機関駆動中において、前記タイミングスプロケットに対して従動部材(カムシャフト)が正逆相対回転して前記ストッパ凸部とストッパ凹溝とによって最大相対回転位置が強制的に規制された際に、電動モータのモータ出力軸の慣性力が前記減速機構に入力され、この入力荷重がスプロケット本体に対して径方向の荷重として作用する。このため、この径方向の荷重によってモータハウジングを含めたタイミングスプロケット全体が、前記従動部材に対し前記大径ボールベアリングを支点として径方向へ傾動しまうおそれがある。

このタイミングスプロケットの傾動によって、前記モータハウジングとチェーンケースとの間に介装されたオイルシールが変形してシール性能が低下してしまい、この結果、前記タイミングスプロケット側から前記電動モータへ潤滑油がリークして電動モータの性能に大きな影響を与えるおそれがある。

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、最大相対回転位置規制時における駆動回転体の傾動を効果的に抑制し得る内燃機関のバルブタイミング制御装置及び該装置の組立方法を提供することを目的としている。

本願請求項１に記載の発明にあっては、駆動回転体の筒状本体の内周面の軸方向外端側に円環状に切欠形成され、軸受部の外輪が嵌入保持される外輪固定部と、従動回転体の外周面に形成されて、前記軸受部の内輪が嵌入保持される円環状の内輪固定部と、前記外輪固定部の軸方向内端部に形成されて、前記外輪の軸方向の一端面が当接して位置決めされる第１規制面と、保持プレートの内側面に形成されて、前記外輪が第１規制面に当接した状態で、該外輪の軸方向の他端面と微小隙間をもって対峙する第２規制面と、保持器の背面側に形成されて、前記内輪が前記内輪固定部に嵌入保持された状態で、前記内輪の軸方向の一端面が微小隙間をもって対峙する第３規制面と、固定部材の内側面に形成されて、前記内輪が嵌入保持された状態で、前記内輪の軸方向の他端面に当接する第４規制面と、を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、支点としての軸受部の傾動を規制することによって、駆動回転体の傾動を効果的に抑制することが可能になる。

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。 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。 Ａは図１に示すバルブタイミング制御装置の要部拡大図、Ｂは大径ボールベアリングとその周辺の要部拡大図である。 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給電プレートの背面図である。 Ａはタイミングスプロケットに大径ボールベアリングの外輪を圧入した状態を示す要部断面図、Ｂは固定された従動部材に内輪を圧入する途中の状態を示す要部断面図である。 同じくＡはアダプタの凸部を従動部材の第１嵌合溝に押し込み治具を介して内輪と一緒に圧入する状態を示す要部断面図、Ｂは押し込が完了した状態を示す要部断面図である。

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及びこの装置の組立方法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たカムシャフト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、全体が鉄系金属によって筒状に一体に形成されて、外径が比較的小径状に形成されたと筒状本体であるスプロケット本体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側の一端側に開口した円環溝状の外輪固定部である外輪固定面６０が切欠形成されている。この外輪固定面６０は、軸方向の内側に第１規制面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、この内歯構成部１９の軸方向の外端面には、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。

前記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１及び図３Ａ、Ｂに示すように、外輪４４と内輪４５及び該両輪４４，４５の間に介装されたボール４６と、該ボール４６を保持する円環状のケージ４６ａと、から主として構成されている。

前記外輪４４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、軸方向のカムシャフト２と反対側の一端面４４ａが外輪固定面６０の前記第１規制面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４５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内輪固定部である円筒状の内輪固定面６２の外周面に軸方向から圧入固定され、軸方向の一端面４５ａが前記従動部材９に一体に設けられた後述する保持器４１の伝達基部４１ａ背面側の第３規制面６２ａに軸方向から当接することなく、第１微小隙間Ｓ１を介して対峙している。この第１微小隙間Ｓ１は、後述するアダプタ６４によって内輪４５の他端面４５ｂを軸方向へ押し込んだ際における一端面４５ａと前記第３規制面６２ａとの間の寸法誤差を吸収する機能を有している。

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、保持プレートであるストッパプレート６１が固定されている。このストッパプレート６１は、金属板材によって円環状に形成され、図１及び図３、図５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４４の内径よりも小さく形成されて、内周部６１ａの内側面が段差形状に形成されていると共に、該段差部よりも外周側が環状の第２規制面６１ｄとして構成されている。この第２規制面６１ｄは、前記外輪４４の軸方向の他端面４４ｂに第２微小隙間Ｓ２を介して軸方向から対峙している。この第２微小隙間Ｓ２は、圧入された前記外輪４４が前記第１規制面６０ａに当接した状態における軸方向の位置精度の誤差を吸収する機能を有している。

また、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に示す径方向内側、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、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。

また、前記スプロケット本体１ａと内歯構成部１９及びストッパプレート６１の各外周部には、６本のボルト７が挿通する６つのボルト挿通孔１ｃ、６１ｅが周方向のほぼ等間隔位置に貫通形成されている。

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〜図３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、から主として構成されている。

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の後述する凸部６５ａの高さよりも僅かに浅く設定されている。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４４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、内部軸心方向に前記カムボルト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が軸方向に並列に設けられている。

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３Ａ，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、後述する各構成部品の組立て後に、図３に示すように、電動モータ８側の内側面の外周側が第４規制面６４ａとして構成されている。この第４規制面６４ａは、前記大径ボールベアリング４３の内輪４５の軸方向他端面４５ｂに当接して軸方向外側への移動を規制するようになっている。

また、前記第４規制面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Ｓ３をもって軸方向から対峙している。つまり、前述したように、前記第１嵌合溝９ｄの深さＤが凸部６５ａの高さよりも僅かに浅いことから、前記第１嵌合溝９ｄの凸部６５ａが圧入嵌合した際に、前記第４規制面６４ａと固定端部９ａの外側面９ｃとの間に前記第３微小隙間Ｓ３が形成されるようになっている。この第３微小隙間Ｓ３の存在によって、前記第４規制面６４ａの外周側で前記内輪４５の他端面４５ｂを軸方向から常時圧接状態とすることが可能になる。

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６３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、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の先端壁(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２ａが軸方向から嵌合でき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の内周面に固着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。

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の後端側に一体に形成された円板状の隔壁５ｂと、を有している。

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ている。前記隔壁５ｂは、ほぼ中央に、前記モータ出力軸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、該軸挿通孔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の外周部の各ボルト挿通孔１ｃ、６１ｅと対応した位置には、前記各ボルト７の先端部が螺着する６つの雌ねじ孔６が周方向の等間隔位置に形成されており、これらに挿通、螺着した前記各ボルト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、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６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ハーネス２７ａ、２７ｂと、が設けられている。

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２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２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の大径部１３ａ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４９が設けられている。このオイルシール４９は、電動モータ８と減速機構１２との間をシールするように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、該ボール４７ｃを保持する図外のケージと、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)の背面との間に形成された微小なクリアランスＣ１を介し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、円環状のクリアランスＣ２が形成されて、このクリアランスＣ２を介し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。

この保持器４１は、図１、図２及び図３Ａに示すように、前記固定端部９ａの外周部に一体に設けられて該固定端部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の第３規制面６２ａとして構成されていると共に、外周部が前記大径ボールベアリング４３の外輪４４の軸方向一端面４４ａの近傍まで径方向へ延出している。

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、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。

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するようになっている。

また、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３Ａ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と前記ハウジング本体５ａとの間には、オイルシール５４が介装され、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。
〔装置の組立方法〕
次に、バルブタイミング制御装置の各構成部品の組立方法、特に、前記大径ボールベアリング４３を、前記スプロケット本体１ａと従動部材９の固定端部９ａとの間に組み付ける方法について説明する。

まず、図７Ａに示すように、縦方向に保持されたスプロケット本体１ａの前記外輪固定面６０に、大径ボールベアリング４３の外輪４４の外周面を上方側から圧入して外輪４４の一端面４４ａが前記第１規制面６０ａに突き当たるまで押し下げる(第１工程)。

その後、図７Ｂに示すように、前記従動部材９を基台７０上に円環状の支持治具７１を介して縦向きに支持すると共に、前記スプロケット本体１ａに圧入固定された状態にある前記大径ボールベアリング４３の内輪４５の他端面４５ｂを、前記固定端部９ａの内輪固定面６２に押し込み治具７２によって前記従動部材９の上方側から所定の深さまで押し下げて圧入する。つまり、完全に押し下げるのではなく、内輪４５の軸方向長さの約２／３程度まで押し下げる(第２工程)。

次に、図８Ａ、Ｂに示すように、前記従動部材９に前記アダプタ６３を組み付け作業を行う。すなわち、図８Ａに示すように、前記アダプタ６３の凸部６５ａの先端部側を、従動部材９の第１嵌合溝９ｄの孔縁に当接した状態で、前記押し込み治具７２によって凸部６５ａを第１嵌合溝９ｄ内に圧入して、アダプタ６３の外周部６４の第４規制面６４ａを前記内輪４５の他端面４５ｂに当接させて、そのまま押し込み治具７２によって連続的に押し込むと、図８Ｂに示すように、前記アダプタ６３の凸部６５ａの前端面６５ｃ第１嵌合溝９ｄの底面に当接してそれ以上の押し込みが規制される。

この状態で、前記ストッパプレート６１を、前記アダプタ６３のストッパ溝６４ｂに突起部６１ｂを嵌入しつつ円周方向の位置決めをしながら各ボルト７によってストッパ本体１ａに固定する。これによって、ストッパ本体１ａと従動部材９に対する大径ボールベアリング４３やアダプタ６３及びストッパプレート６１の組立作業が完了する。

そして、この状態では、図３Ｂにも示すように、前記内輪４５の他端面４５ｂとアダプタ６３の外周部６４の第４規制面６４ａが当接しているが、前記伝達基部４１ａ背面の第３規制面６２ａと内輪４５の一端面４５ａとの間に第１微小隙間Ｓ１が形成されていると共に、前記ストッパプレート６１の内周部６１ａの内側面である第２規制面６１ｄと前記外輪４４の他端面４４ｂとの間に第２微小隙間Ｓ２が形成されている。

換言すれば、前記大径ボールベアリング４３は、外輪４４の一端面４４ａがスプロケット本体１ａの第１規制面６０ａに当接支持されている一方、内輪４５の他端面４５ｂがアダプタ６３の外周部６４の第４規制面６４ａに当接支持されている。
〔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の制御電流が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から各スリップリング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、前記突起部６１ｂの各側面が前記ストッパ凹溝６４ｂの各対向面６４ｃ、６４ｄ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。

また、本実施形態では、前記大径ボールベアリング４３は、その外輪４４と内輪４５の各両端面４４ａ、４５ａ、４４ｂ、４５ｂが第１、第３規制面６０ａ、６２ａや、ストッパプレート６１やアダプタ６３の第２、第４規制面６１ｄ、６４ａに支持されることから、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の進角側または遅角側への最大相対回転時において前記ストッパ機構によって相対回転が強制的に規制された場合に発生する前記モータハウジング５を含むタイミングスプロケット１全体の径方向の傾動を十分に規制することが可能になる。

すなわち、前記タイミングスプロケット１とカムシャフト２の相対回転がストッパ機構によって強制的に規制されると、前記電動モータ８のモータ出力軸１３の回転慣性力が減速機構１２の偏心軸部３９から保持器４１に入力され、この入力荷重によって、前記内歯構成部１９の各内歯１９ａに対して径方向の荷重が作用する。

この入力荷重に起因して前記タイミングスプロケット１全体が前記大径ボールベアリング４３を支点として径方向へ傾動し易くなる。つまり、従動部材９の軸直角方向に対して前記タイミングスプロケット１が傾きやすくなる。

具体的に説明すると、ストッパ機構による最大相対回転位置規制時に、図８の白抜き矢印で示すように、前記大径ボールベアリング４３の内輪４５の一端面４５ａ側に図中上方向の力が加わる一方、外輪４４の他端面４４ｂ側に図中下方向の力が加わって、タイミングスプロケット１全体を図中時計方向(実線矢印方向)へ傾動させるおそれがある。これによって、前記内輪４５が他端面４５ｂ側の軸方向へ移動してしまうおそれがある。この結果、前記大径ボールベアリング４３とタイミングスプロケット１が、前記従動部材９に対してカムシャフト２側の軸方向へ傾きをもって移動し、その傾きを伴った移動によって前記オイルシール５４が変形してシール性能が低下して潤滑油がリークするおそれがある。

そこで、本実施形態では、前記減速機構１２に入力荷重が作用して前記外輪４４や内輪４５に図３Ｂの実線矢印方向へ荷重が掛かって僅かに傾いたとしても、外輪４４の一端面４４ａと内輪の他端面４５ｂが前記スプロケット本体１ａの第１規制面６０ａやアダプタ６３の第４規制面６４ａに当接支持され、また、外輪４４の他端面４４ｂと内輪の一端面４５ａが前記ストッパプレート６１の第２規制面６１ｄと保持器４１の第３規制面６２ａにそれぞれ微小隙間Ｓ１，Ｓ２を介して支持されることから、支点としての大きな傾動を十分に規制することができる。

この結果、前記モータハウジング５の外周面とチェーンカバー２２の内周面との間に配置された前記オイルシール５４が変形を抑制できることから、良好なシール性能を維持することが可能になる。よって、前記タイミングスプロケット１側から前記電動モータ８への潤滑油のリークがなくなる。

しかも、前記第１、第２微小隙間Ｓ１，Ｓ２を形成したことによって、大径ボールベアリング４３の組付時における軸方向の寸法(公差)の誤差を吸収することが可能になる。したがって、製造作業や組付作業が容易になる。

換言すれば、本実施形態では、各規制面６０ａ、６２ａや各第２規制面６１ｄ、６４ａによって外輪４４と内輪４５に対する傾動規制機能と、前記各微小隙間Ｓ１，Ｓ２による寸法の誤差の吸収機能の両方の機能を発揮することが可能になる。

また、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６５ａ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とから、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。

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、前記固定部材としてのアダプタ６３は、内周部６５に凸部６５ａを設けることなく、前記カムシャフト２の一端部２ａが挿通可能な挿通孔を形成することも可能である。この場合、アダプタ６３は、別異のボルトによって前記従動部材９の固定端部９ａに固定される。

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
２ａ…一端部
３…位相変更機構
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
９ｄ…第１嵌合溝
１２…減速機構
１３…モータ出力軸
１９…内歯構成部
１９ａ…内歯
４１…保持器
４３…大径ボールベアリング
４４…外輪
４４ａ…一端面
４４ｂ…他端面
４５…内輪
４５ａ…一端面
４５ｂ…他端面
６０…外輪固定面(外輪固定部)
６０ａ…第１規制面
６１…ストッパプレート
６１ｄ…第２規制面
６２…内輪固定面(内輪固定部)
６２ａ…第３規制面
６３…アダプタ(固定部材)
６４…外周部
６４ａ…第４規制面
６５…内周部
６５ａ…凸部
６５ｂ…第２嵌合溝

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、
   カムシャフトと一体に回転する従動回転体と、
   前記駆動回転体の筒状本体の内周と従動回転体の外周との間に設けられ、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、
   前記モータ出力軸の軸方向の端部に設けられた偏心軸部と、
   前記筒状本体の軸方向の端部に設けられ、内周に複数の内歯が形成された内歯構成部と、
   前記偏心軸部の外周側と前記各内歯との間に設けられた複数の転動体と、
   前記従動回転体に設けられ、前記各転動体を転動自在に保持する保持器と、
   前記従動回転体の前記カムシャフト側の外側部に設けられた固定部材と、
   前記固定部材と前記筒状本体の軸方向外端面に設けられた保持プレート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、
   前記筒状本体の内周面の軸方向外端側に円環状に切欠形成され、前記軸受部の外輪が嵌入保持される外輪固定部と、
   前記従動回転体の外周面に形成されて、前記軸受部の内輪が嵌入保持される円環状の内輪固定部と、
   前記外輪固定部の軸方向内端部に形成されて、前記外輪の軸方向の一端面が当接して位置決めされる第１規制面と、
   前記保持プレートの内側面に形成されて、前記外輪が第１規制面に当接した状態で、該外輪の軸方向の他端面と隙間をもって対峙する第２規制面と、
   前記内輪固定部に形成されて、前記内輪が前記内輪固定部に嵌入保持された状態で、前記内輪の軸方向の一端面が隙間をもって対峙する第３規制面と、
   前記固定部材に形成されて、前記内輪が嵌入保持された状態で、前記内輪の軸方向の他端面に当接する第４規制面と、
   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. 前記軸受部の外輪を前記外輪固定部に圧入によって保持する一方、前記内輪を前記内輪固定部に圧入によって保持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. 前記保持プレートを、円環状に形成すると共に、前記筒状本体の外端面にボルトによって固定する一方、
   前記固定部材を、円環状に形成すると共に、前記従動回転体に固定した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. 前記固定部材は、外周部の内側面に前記第４規制面が形成されていると共に、内周部に、前記従動回転体に設けられた固定用穴に軸方向から圧入する凸部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 前記従動回転体の固定用穴の深さを、前記軸受部の内輪を前記内輪固定部に圧入して前記第３規制面に当接する前に、前記凸部が固定用穴の底面に当接するような深さに設定したことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
6. 前記内輪が内輪固定部に最大に圧入され、かつ前記固定部材の第４規制面が前記内輪の他端面と当接した状態において、前記固定部材の前記第４規制面よりも径方向内側の内側面と該内側面が軸方向で対向する前記従動回転体の外端面との間に隙間が形成さ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. 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、
   前記駆動回転体の筒状本体の内周と従動回転体の外周との間に設けられ、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、
   前記モータ出力軸の軸方向の端部に設けられた偏心軸部と、
   前記筒状本体の軸方向の端部に設けられ、内周に複数の内歯が形成された内歯構成部と、
   前記偏心軸部の外周側と前記各内歯との間に設けられた複数の転動体と、
   前記従動回転体に設けられ、前記各転動体を転動自在に保持する保持器と、
   前記従動回転体の前記カムシャフト側の外側部に設けられた固定部材と、
   前記固定部材と前記筒状本体の軸方向外端面に設けられた保持プレート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、
   前記筒状本体の内周面の軸方向のカムシャフト側に円環状に切欠形成され、前記軸受部の外輪が嵌入保持される外輪固定部と、
   前記従動回転体の外周面に形成されて、前記軸受部の内輪が嵌入保持される円環状の内輪固定部と、
   前記外輪固定部の軸方向内端部に形成されて、前記外輪の軸方向の一端面が当接して位置決めされる第１規制面と、
   前記保持プレートの内側面に形成されて、前記外輪が第１規制面に当接した状態で、該外輪の軸方向の他端面と隙間をもって対峙する第２規制面と、
   前記保持器の背面側に形成されて、前記内輪が前記内輪固定部に嵌入保持された状態で、前記内輪の軸方向の一端面が隙間をもって対峙する第３規制面と、
   前記固定部材の内側面に形成されて、前記内輪が嵌入保持された状態で、前記内輪の軸方向の他端面に当接する第４規制面と、
   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の組立方法であって、
   前記軸受部の外輪を、前記筒状本体の外輪固定部に前記筒状本体の軸方向外端側から圧入して、前記外輪の一端面を前記第１規制面に当接させる工程と、
   前記軸受部の内輪を、前記従動回転体の内輪固定部に軸方向から途中まで圧入する工程と、
   前記固定部材の第４規制面を前記内輪の軸方向の他端面に押し当てながら前記固定部材によって内輪を前記内輪固定部にさらに圧入すると共に、最大圧入位置で前記内輪の一端面と前記第３規制面との間に隙間を形成する工程と、
   前記筒状本体の外端面に前記保持プレートを固定すると共に、該固定状態で保持プレートの第２規制面と前記外輪の他端面との間に隙間を形成する工程と、
   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の組立方法。
8. 前記固定部材は、外周部の内側面に前記第４規制面が形成されていると共に、内周部に、前記従動回転体に設けられた穴部に圧入する圧入部が形成され、
   前記従動回転体の穴部の深さを、前記軸受部の内輪を前記内輪固定部に圧入して一端面が前記第３規制面に当接する前に、前記圧入部が穴部の底面に当接するように形成したことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の組立方法。

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