JP2017166430A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導線をスリップリングに強固に接合することにより、振動などによる接続不良や接続の外れを抑制する。
【解決手段】給電プレート１１の前端面側に設けられ、電源に接続された給電用ブラシが前端面に弾接するスリップリング２６ａと、給電プレートの後端面側に設けられ、コミュテータに径方向から弾接する切換用ブラシと、該切換用ブラシとスリップリングの後端面の露出部２６ｃ、２６ｄを接続するピグテールハーネス２７と、を備え、ピグテールハーネスの一端部２７ａ側に、導電材からなる接合部材３６を固定すると共に、露出部の周壁に設けられた一対の保持部４０、４１に、前記一端部の先端部２７ｃと後端部２７ｄを保持しつつ前記接合部材を前記各露出部に超音波接合法によって接合した。
【選択図】図９

Description

本発明は、例えば吸気弁や排気弁の開閉タイミング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、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。

この装置は、電動モータのモータハウジングの前端側にカバー部材が設けられていると共に、該カバー部材には、各先端部が一対の給電用ブラシが保持部を介して保持されている。一方、前記モータハウジングの前端部に給電プレートが固定されており、この給電プレートの前端面側には、前記給電用ブラシが摺動する一対のスリップリングが樹脂材によってモールド固定されていると共に、後端面側には、前記各スリップリングにピグテールハーネスを介して電気的に接続された一対の切換用ブラシが径方向へ摺動自在に保持されている。

そして、バッテリー電源から供給された電流を、前記各給電用ブラシが各スリップリングに摺接しつつ通電すると共に、前記ピグテールハーネスを介して切換用ブラシとコミュテータから前記電動モータのコイルに通電して回転駆動させるようになっている。

この電動モータの回転駆動力を、減速機構を介してカムシャフトに伝達することにより、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。

特開２０１３−２２７９１９号公報

前記公報記載のバルブタイミング制御装置にあっては、前記ピグテールハーネスの一端部側が、各スリップリングの背面に雌雄コネクタを介して電気的に接続されているが、この雌雄コネクタの嵌着による結合力が必ずしも十分でない。

このため、前記各給電用ブラシとの摺動に伴って前記各スリップリングに発生する比較的大きな振動によって、前記雌雄コネクタの結合力が経時的に低下して接続不良が発生し、場合によっては接続が外れ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、導線の一端部を保持部によって保持しつつ接合部材によってスリップリングに強固に接合することによって、振動などによる接続不良や接続の外れを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ハウジングの前端側を覆うように配置されたカバー部材と、該カバー部材に設けられ、電源回路から電流が供給される給電用ブラシと、前記モータハウジングの前端部に固定され、前面側に前記給電用ブラシが弾接するスリップリングを樹脂部によってモールド固定してなる給電プレートと、該給電プレートに設けられ、先端部が前記電動モータのコミュテータに弾接する切換用ブラシと、前記給電プレートの後面側の樹脂部から前記スリップリングの一部が露出した露出部と、一端部に設けられた筒状の接合部材が前記スリップリングの露出部に接合され、他端部が前記切換用ブラシに接続された導線と、前記露出部の周縁に有する樹脂部に設けられて、前記導線の一端部の前記接合部材を挟んだ先端部あるいは後端部の少なくとも一箇所を保持する保持部と、を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、振動などによる接続不良や接続の外れ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 カムシャフトを外した図１のＢ矢視図である。 本実施形態に供される給電プレートの斜視図である。 同給電プレートの正面図である。 同給電プレートの背面図である。 本実施形態に供される接合部材の斜視図である。 図６のＣ部拡大図である。 図９のＤ−Ｄ線断面図である。

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、バルブタイミング制御装置を吸気弁側に適用したものを示している。
〔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が前記従動部材９の外周に相対回転自在に軸受されている。

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。

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、円環状のストッパプレート６１が配置されている。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、内周部６１ａの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径に設定されて、この内面で大径ボールベアリング４３の外輪を軸方向から当接支持している。

前記内周部６１ａの内周縁の所定位置には、図４に示すように、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。

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７が挿通する挿通孔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。

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、軸方向の一端部に有するフランジ部２ａにアダプタ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の前端面中央位置から軸方向へ突出した円筒部９ｂと、から構成されている。

前記固定端部９ａは、後端面に形成された第１嵌合溝９ｄが前記カムシャフト２のフランジ部２ａの前端面に後述するアダプタ６３を介して当接配置されて、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。また、前記固定端部９ａの外周部には、後述する複数のローラ４８を保持する円筒状の保持器４２が一体に設けられている。

前記アダプタ６３は、図１及び図２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６３ａと、電動モータ１１方向へ突出した有底円筒状の中央側の内周部６３ｂと、から構成されている。

前記外周部６３ａは、外径が従動部材９の固定端部９ａ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、電動モータ１１側の内側面の外周側が規制面６３ｃとして構成されている。この規制面６３ｃは、前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂの軸方向他端面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、前記外周部６３ａの外周面には、図４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６３ｄが円周方向に沿って円弧状に形成されている。このストッパ凹溝６３ｄ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。

前記内周部６３ｂは、電動モータ１１側に突出した有底円筒状の凸部中央位置に、前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通する挿通孔６３ｆが貫通形成されていると共に、凸部をプレス成形によって成形した際に、同時に形成されたた円盤溝状の第２嵌合溝６３ｅにカムシャフト２のフランジ部２ａの端面から突出した円環状の突部２ｄが嵌合するようになっている。

前記内周部６３ｂの凸部は、従動部材９の第１嵌合溝９ｄ内に軸方向から圧入によって嵌合した状態で、底壁がカムボルト１０によってカムシャフト２の突部２ｄ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の軸方向端面が後述する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の先端部外周に前記カムシャフト２の一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１１と、該電動モータ１１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１１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モータハウジング１３と、該モータハウジング１３の内部に回転自在に設けられた円筒状のモータ出力軸１４と、モータハウジング１３の内周面に固定された半円弧状の４つの永久磁石１５と、モータハウジング１３の前端部にかしめ固定された給電プレート１６と、を備えている。

前記モータハウジング１３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て、後端側に円板状の隔壁１３ａを有し、該隔壁１３ａ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１３ｂが形成されていると共に、該軸挿通孔１３ｂ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１３ｃが一体に設けられている。また、前記隔壁１３ａの外周側の内部には、雌ねじ孔１３ｄが軸方向に沿って形成されている。

前記雌ねじ孔１３ｄ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とストッパプレート６１及びモータハウジング１３が軸方向から共締め固定されている。なお、モータハウジング１３の隔壁１３ａ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。

前記モータ出力軸１４は、図１及び図２に示すように、周壁が段差径状に形成されて、軸方向のほぼ中央位置に形成された段差壁１４ｃを介してカムシャフト２側の一端部に形成された大径部１４ａと、その軸方向反対側の他端部に形成された小径部１４ｂと、を有し、内部軸方向には、前記カムボルト１０が挿入可能な挿入孔１４ｄが貫通形成されている。

前記大径部１４ａ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の一部を構成する後述の偏心軸部３９が軸方向に沿って一体に設けられている。

一方、前記小径部１４ｂは、外周にコミュテータ２０が圧入固定されていると共に、内周に後述する角度センサ３５の被検出体５０が挿入固定されている。

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、内周部が前記モータ出力軸１４の段差壁１４ｃの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２０は、内周側の円環部材２０ａと、該円環部材２０ａの外周に設けられた環状の電極部２０ｂと、から構成されている。前記円環部材２０ａは、小径部１４ｂの軸方向のほぼ中央位置に圧入固定されている一方、前記電極部２０ｂ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、図１に示すように、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１６側にオフセット配置されている。

前記給電プレート１６は、図１、図２及び図５、図６に示すように、全体が円盤状に形成されており、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の大部分を内部にモールドした外側の樹脂部１６ｂと、から構成されている。

前記金属プレート部１６ａは、前記樹脂部１６ｂに覆われていない環状の外周部１６ｃが前記モータハウジング１３の前端部内周に形成された環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１４の小径部１４ｂが挿通される軸挿通孔１６ｄが貫通形成されている。

また、前記給電プレート１６のカムシャフト２側の後端部には、図５及び図６に示すように、前記金属プレート部１６ａに形成された図外の複数の保持孔の内側、つまり、この保持孔に位置する箇所の前記樹脂部１６ｂ後端部に有する４つの凹部１６ｅ内に径方向に沿ってそれぞれ配置された銅製の４つのブラシホルダ２３と、該各ブラシホルダ２３の内部に径方向に沿って摺動自在に収容配置されて、後端側に設けられたそれぞれのコイルスプリング２４のばね力で円弧状の各先端面が前記コミュテータ２０の外周面に径方向から弾接する整流子である４つの切換用ブラシ２５が設けられている。また、樹脂部１６のカバー部材４側の前端部には、図７に示すように、それぞれの前端面全体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が設けられている。

前記各ブラシホルダ２３は、横断面ほぼ逆カップ状に形成されて、前記各切換用ブラシ２５を内部に収容するコ字形状本体２３ａと、該本体２３ａの両側縁に一体に設けられた細長いプレート状の一対の固定片２３ｂ、２３ｂと、から構成されており、全体が前記４つの凹部１６ｅ内にそれぞれ収容されている。また、この各凹部１６ｅの底面には、それぞれ４つの突起部２１が一体に設けられている一方、前記各固定片２３ｂ、２３ｂには、前記各突起部２１が挿入する各４つの挿入孔が穿設されている。そして、前記各ブラシホルダ２３は、前記各固定片２３ｂ、２３ｂの各挿通孔に挿通された前記各突起部２１の上端部を溶着することによって、給電プレート１６に固定されている。

前記内周側の小径な給電用スリップリング２６ａと外周側の大径な給電用スリップリング２６ｂは、それぞれ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と共に、後端面の一部が前記樹脂部１６ｂから露出している。つまり、前記内外周側の各スリップリング２６ａ、２６ｂは、前記各２つの切換用ブラシ２５に対応して各後端面の各２箇所に樹脂部１６ｂから四角形状に露出した各２つの露出部２６ｃ、２６ｄがそれぞれ形成されている。

また、前記各切換用ブラシ２５と各スリップリング２６ａ，２６ｂの各露出部２６ｃ、２６ｄは、導線である４本のピグテールハーネス２７によって電気的に接続されている。

前記各ピグテールハーネス２７は、多数の線材を結束して全体が断面ほぼ円形状に形成されてなり、図５、図６、図８に示すように、それぞれの一端部２７ａが各接合部材３６を介して前記各スリップリング２６ａ、２６ｂの各露出部２６ｃ〜２６ｄに接続(接合)されていると共に、それぞれの他端部２７ｂが前記各ブラシホルダ２３の側壁に長手方向に沿って形成された長孔２３ｃを介して前記各切換用ブラシ２５の側部に半田などによって接続されている。

前記接合部材３６は、銅材などの導電性材料によって形成され、図８に示すように、平板を丸めて円筒状に形成されている。すなわち、前記各ピグテールハーネス２７の各一端部２７ａ側に固定する際に、予め平板に展開した状態としておき、この上に前記各一端部２７ａ側を載置した状態で所定の治具によって各一端部２７ａの外周を抱着状態に丸めて円筒状とし、さらに外側から圧着力を加えて各一端部２７ａの外周に締結固定されるようになっている。また、接合部材３６は、軸方向長さＬが前記露出部２６ｃ、２６ｄの上面に載置可能な長さに形成されている。

また、この接合部材３６は、前記円筒状に丸めた際に結果的に内部軸方向に前記一端部２７ａが圧着される固定用孔３６ａが形成されている共に、前端部３６ｂ側が拡径状に形成されて、この先端面３６ｃが円錐状のテーパ面状に形成されていると共に、底面３６ｄが前記露出部２６ｃ、２６ｄの上面との接触面積を大きくするために平坦状に形成されている。

さらに、前記接合部材３６は、前記各スリップリング２６ａ、２６ｂの各露出部２６ｃ、２６ｄの上面に接合固定されており、この接合方法としては、一般的な超音波接合(超音波溶接)が用いられている。

この超音波接合法は、ワーク保持治具のアンビル上に、前記各スリップリング２６ａ、２６ｂの露出部２６ｃ、２６ｄと該露出部２６ｃ、２６ｄ上に載置された接合部材３６を所定の治具で固定し、その後、前記接合部材３６の上方からホーンによって加圧しながら水平方向の超音波振動を与えていくことによって、両者を強固かつ確実に接合するようになっている。

前記各ピグテールハーネス２７の一端部２７ａは、接合部材３６を挟んだ軸方向の先端部２７ｃと後端部２７ｄは接合部材３６によって覆われることなく露出した状態になっていると共に、前記各露出部２６ｃ、２６ｄのほぼ中央を横切る形で配置されている。

また、図５、図６、図９、図１０に示すように、前記樹脂部１６ｂにおける４つの露出部２６ｃ、２６ｄをそれぞれ囲んだ周壁のうち、前記ピグテールハーネス２７の各一端部２７ａが各露出部２６ｃ、２６ｄの中央を横切る形で配置された先端部２７ｃと後端部２７ｄは、それぞれ一対の保持部４０、４１によって固定保持されるようになっている。

この各保持部４０，４１は、特に図９、図１０にも示すように、前記樹脂部１６ｂの一部を薄い壁状に形成された保持壁４０ａ、４１ａと、該保持壁４０ａ、４１ａの上端縁から下方へ切り欠かれた細長い保持溝４０ｂ、４１ｂとから構成されている。

前記保持壁４０ａ、４１ａは、それぞれほぼ所定肉厚の四角板状に形成されて、前記樹脂部１６ｂの成形と一緒に形成されていると共に、その高さも樹脂部１６ｂの高さと同じに形成されている。また、前記先端部２７ｃ側の保持壁４０ａの露出部２６ｃ、２６ｄと反対側の背面側には、前記各保持溝４０ｂ、４１ｂに係入された各先端部２７ｃが入り込み可能な角柱形の空間溝４０ｃがそれぞれ形成されている。

前記両保持溝４０ｂ、４１ｂは、各保持壁４０ａ、４１ａの図１０中、上下方向に沿って形成されて、各上端開口縁から各底部までの深さＤがほぼ前記露出部２６ｃ、２６ｄまでの深さに設定されている。また、各保持溝４０ｂ、４１ｂは、ほぼＶ字形状に切欠形成されて、対向する両内側面が上端開口部から底部までに掛けて漸次縮幅状に形成されており、底部側で前記ピグテールハーネス２７の一端部２７ａの外径よりも僅かに小さい幅に形成されて、先端部２７ｃや後端部２７ｄが僅かに圧着(挟持)状態で保持されるようになっている。

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１６の前端側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キャップ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、外径が前記モータハウジング１３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２８ｂにチェーンカバー２２に固定されるボルトが挿通されるボルト挿通孔２８ｃが樹脂材にモールドされた図外の金属スリーブ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、ほぼ円盤状に形成されて、中央位置に円形状の貫通孔２８ｄが形成されていると共に、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図外の細長い切欠部が径方向に沿って形成されている。

前記キャップ２９は、矩形状に形成されて、外周縁に一体に形成された円環状の係止部２９ａが前記カバー本体２８の外周部に形成された係合溝に軸方向から圧入によって係合固定されている。

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。

また、このカバー本体２８の電動モータ１１側の内面のほぼ中央位置には、円形状の凹溝２８ｅが形成されている。この凹溝２８ｅは、カバー本体２８の軸方向外側に凹んで形成され、内径が前記被検出体５０の先端部５０ａ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。

前記カバー本体２８の外側面には、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の底部には、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、前記角度センサ３５の検出部５１で検出された回転角度信号を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がコントロールユニット側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が角度センサ３５の検出部５１の集積回路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雌端子に接続され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４２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１４の軸心Ｘから径方向へ僅かに偏心している。
また、前記偏心軸部３９とモータ出力軸１４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。

前記モータ出力軸１４(偏心軸部３９)の外周面と前記モータハウジング１３の延出部１３ｃの内周面との間には、減速機構１２の内部から電動モータ１１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。

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１１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４２の内側面との間に微小な第１隙間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隙間が形成されて、この第２隙間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。

前記保持器４２は、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４２の筒状先端部４２ａは、前記内歯構成部１９や隔壁１３ａ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１３の隔壁１３ａ方向へ延出している。また、前記筒状先端部４２ａの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４２ｂ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４２ｂ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て、その全体の数(ロータ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、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内歯構成部１９の内歯１９ａに嵌入すると共に、前記ローラ保持孔４２ｂ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。

前記角度センサ３５は、電磁誘導型であって、モータ出力軸１４の小径部１４ｂ内に固定された被検出体５０と、カバー本体２８のほぼ中央位置に固定されて、被検出体５０からの検出信号を受信する検出部５１と、を備えている。

前記被検出体５０は、合成樹脂材からなるほぼ有蓋円筒状の支持部５２と、該支持部５２の軸方向の小径な先端部の前端面に固定された被検出部である被検出ロータ５３(被検出部)と、を有している。

前記被検出ロータ５３は、励起導体によって形成され、支持部５２の先端部にモールド固定されていると共に、前端面にオーム形状の３つの磁性材を円周方向の１２０°位置に配置されている。

前記検出部５１は、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図外のプリント基板と、該プリント基板の長手方向の一端部外面に設けられた検出回路である集積回路(ＡＳＩＣ)と、該集積回路と同じ外面の他端部に設けられた受信コイル及び励磁コイルと、を備えている。

前記プリント基板は、前記受信、励磁コイルの中央に位置決め用小孔が形成されており、この位置決め用小孔がカバー部材２８に形成された位置決め用凸部に圧入嵌合して前記被検出ロータ５３の中心と受信、励磁コイルの中心が位置決めされるようになっている。

前記検出部５１は、受信コイル及び励磁コイルと、被検出ロータ５３と受信コイルとの間のインダクタンスの変化を検出して前記モータ出力軸１４の回転角度を集積回路が検出するようになっている。つまり、前記励磁コイルと前記被検出ロータ５３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がモータ出力軸１４の回転角度位置を検出して、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。

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、前記角度センサ３５からの情報信号などによって前記電動モータ１１の回転制御を行っている。つまり、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２０などを介してコイル１８に通電してモータ出力軸１４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。
〔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１３に伝達されて、該モータハウジング１３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４２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電源供給用コネクタ３３の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や各スリップリング２６ａ，２６ｂなどを介して電動モータ１１のコイル１８に通電される。これによって、モータ出力軸１４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１４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１４の１回転毎に保持器４２の各ローラ保持孔４２ｂ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１４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の各側面がアダプタ６３の前記ストッパ凹溝６３ｄの各対向面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、前記各ピグテールハーネス２７の一端部２７ａを各露出部２６ｃ、２６ｄに結合するには、まず、前記一端部２７ａの外周に前記接合部材３６を前述した方法によって結合しておき、この状態で前記接合部材３６を手に持って一端部２７ａ全体を前記凹部１６ｅ内に上方から配設する。

すなわち、前記接合部材３６を持って一端部２７ａの先端部２７ｃと後端部２７ｄを、前記２つの保持溝４０ｂ、４１ｂに上端開口部から底部まで押し込むと、それぞれが各保持溝４０ｂ、４１ｂの底部の狭幅な対向内側面で圧着保持される。この時点では、前記各接合部材３６の底面が前記各露出部２６ｃ、２６ｄに当接した状態となる。したがって、この状態のまま、前述した超音波接合法を用いて前記接合部材を各スリップリング２６ａ、２６ｂの各露出部２６ｃ、２６ｄの上面に接合させる。これによって、前記ピグテールハーネス２７の一端部２７ａは、露出部２６ｃ、２６ｄに対する接合部材３６による強固な固定と、各保持溝４０ｂ、４１ｂの狭幅な底部側の対向両側面による挟圧保持による先端部２７ｃと後端部２７ｄの強固な保持が得られる。

このため、振動などによるピグテールハーネス２７の一端部２７ａとスリップリング２６ａ、２６ｂとの間の接続不良や接続の外れを十分に抑制することができる。この結果、各スリップリング２６ａ、２６ｂから各切換用ブラシ２５ａ、２５ｂへの通電性が良好になる。

特に、前記一端部２７ａの前記接合部材３６を挟んだ軸方向前後の先端部２７ｃと後端部２７ｄを、それぞれ保持溝４０ｂ、４１ｂの底部側で挟持状態に保持したことから、安定かつ強固な保持が得られると共に、斯かる安定した保持状態で接合部材３６の超音波接合を行うことからこの接合作業が極めて容易になる。

また、前記各保持溝４０ｂ、４１ｂは上端開口部側の対向両側面の幅は広くなっていることから、前記先端部２７ｃや後端部２７ｄを上方から底部方向へ組み付け易く、この点でも作業性が良好になる。

また、この実施形態では、前記各接合部材３６を、超音波接合により各スリップリング２６ａ、２６ｂに接合したことから、該スリップリング２６ａ、２６ｂに対する接合時の熱的影響が殆どない状態で接合することができる。つまり、前記超音波接合時の接合温度は完全に金属を溶かさない固相溶接であるから、各スリップリング２６ａ、２６ｂに対する熱的影響を与えることがない。

したがって、各スリップリング２６ａ、２６ｂは、熱による変形が十分に抑制されて、特に前端面の平面度が確保されることから、該前端面と前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの先端部との常時滑らかな摺動性が得られる。この結果、さらに良好な通電性を確保できる
また、前記接合部材３６によってピグテールハーネス２７の各一端部２７側の外周を締め付けることから、各線材の結束力が向上する。したがって、単に各スリップリング２６ａ、２６ｂにピグテールハーネス２７の一端部２７ａを直付けにしてはんだ等により固着する場合と比較して、振動に対する耐久性が向上する。

しかも、前記接合部材３６を各スリップリング２６ａ、２６ｂに超音波により接合させたことから振動等に対する耐久性の向上と各スリップリング２６ａ、２６ｂの平面度の確保を同時に達成することができる。

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、前記２つの保持部４０，４１を、一端部２７ａの先端部２７ｃ側と後端部２７ｄ側の両方ではなく、いずれか一方側にのみ設けることも可能である。

また、ピグテールハーネス２７ａ、２７ｂは、線材を束ねて形成されるものではなく一本状のものであってもよい。

前記実施形態から把握される以下の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、
前記給電プレートは、内部の金属プレート部と、該金属プレート部をモールドした前記樹脂部と、から構成され、
前記両保持部は、前記露出部を包囲する樹脂部の周壁の一部を上下方向に切り欠いて凹溝状に形成され、前記露出部を挟んだ対向した位置に２つ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、
前記両保持部の上下方向の溝幅が、上端側から露出部側の下端側に沿って狭幅状に形成されて、露出部に近い底部が前記導線の一端部の外径よりも僅かに狭い幅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。

１…タイミングスプロケット
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
８…電動モータ
１１…電動モータ
１２…減速機構
１４…モータ出力軸
１６…給電プレート
１６ａ…金属プレート部
１６ｂ…樹脂部
２３…ブラシホルダ
２５…切換用ブラシ
２６ａ、２６ｂ…スリップリング
２６ｃ、２６ｄ…露出部
２７…ピグテールハーネス(導線)
２７ａ…一端部
２７ｂ…他端部
２７ｃ…先端部
２７ｄ…後端部
４０、４１…保持部
４０ａ、４１ａ…保持壁
４０ｂ、４１ｂ…保持溝
４０ｃ…空間溝

Claims (7)

1. 電動モータに通電することによってクランクシャフトの回転に対するカムシャフトの相対回転位相を変更する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記電動モータのモータハウジングの前端側を覆うように配置されたカバー部材と、
   該カバー部材に設けられ、電源回路から電流が供給される給電用ブラシと、
   前記モータハウジングの前端部に固定され、前面側に前記給電用ブラシが弾接するスリップリングを樹脂部によってモールド固定してなる給電プレートと、
   該給電プレートに設けられ、先端部が前記電動モータのコミュテータに弾接する切換用ブラシと、
   前記給電プレートの後面側の樹脂部から前記スリップリングの一部が露出した露出部と、
   一端部に設けられた筒状の接合部材が前記スリップリングの前記露出部に接合され、他端部が前記切換用ブラシに接続された導線と、
   前記露出部の周縁に有する樹脂部に設けられて、前記導線の一端部の前記接合部材を挟んだ先端部あるいは後端部の少なくとも一方側を保持する保持部と、
   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、
   前記保持部は、前記露出部の周縁の樹脂部に、前記導線の一端部の前記接合部材を挟んだ先端部と後端部の両方側を保持する二箇所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、
   前記保持部は、前記導線の一端部の先端部あるいは後端部が係入する保持溝を有すると共に、該保持溝の対向する内側面が一端開口部から露出部側の底部に向かって漸次狭幅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。
4. 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、
   複数の銅線材を束ねて一本状に形成された前記導線の一端部に接合部材を固定すると共に、該接合部材を前記スリップリングの露出部表面に超音波接合によって接合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。
5. 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において、
   前記接合部材は、円筒状に形成されて前記導線の一端部の外周を抱着状態に固定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。
6. 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において、
   前記導線の一端部の先端部と後端部を前記保持部で保持した状態で、前記接合部材を露出部表面に超音波接合によって接合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。
7. 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、
   前記保持溝の底部側の対向する内側面間の幅は、前記導線の一端部の外径よりも小さく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。

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