JP2017190680A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体のコンパクト化を確保しつつボルト挿通孔と歯車部の歯底との間の肉厚を大きく取って強度の向上を図る。【解決手段】スプロケット本体１ａの外周に複数の歯山６ａと歯底６ｂからなる歯車部６を有し、スプロケット本体の歯車部よりも径方向内側に円周方向へ所定間隔をもってボルト挿通孔が複数形成されている。モータハウジングの軸方向一端部の円周方向に前記各ボルト挿通孔に対応して複数の雌ねじ孔が設けられ、各ボルト挿通孔に挿通して雌ねじ孔に螺着し、モータハウジングとスプロケットを結合する複数のボルト７が設けられている。複数のボルト挿通孔のひとつ一つが、カムボルト１０の軸心Ｐと、各歯山を介して両側に隣接する２つの歯底の各中心とをそれぞれ結ぶ２本線Ｓ，Ｓの間の領域Ｔに形成されている。【選択図】図３

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。

従来の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、タイミングスプロケットの外周に歯車部が形成されていると共に、前端部と該前端部側に設けられた保持プレートの各外周部に、６つのボルト挿通孔が軸方向から形成されている。この各ボルト挿通孔にそれぞれ挿通されたボルトによって、前記タイミングスプロケットと保持プレート及び電動モータのモータハウジングが共締め固定されている。

特開２０１４−１５２７６６号公報

近年において、内燃機関の小型化(ダウンサイジング)の要請によって、吸気側カムシャフトと排気側カムシャフトの軸間の距離を可及的に短縮化させるようになっていることから、該カムシャフトの軸方向端部に取り付けられるバルブタイミング制御装置、つまりタイミングスプロケットの外径もコンパクト化が要求されている。

ところが、タイミングスプロケットに形成される前記各ボルト挿通孔は、円周方向の等間隔位置に配置されているため、少なくとも一部のボルト挿通孔と歯車部の歯底がタイミングスプロケットの径方向で重なり合うおそれがある。このため、前記一部のボルト挿通孔の孔縁と歯車部の歯底との間の肉厚が薄くなって、強度の低下を招くおそれがある。

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、装置全体のコンパクト化を確保しつつボルト挿通孔と歯車部の歯底との間の肉厚を大きく取って強度の向上が図り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、駆動回転体に形成された複数のボルト挿通孔のひとつ一つが、前記駆動回転体の軸心と、歯車部の各歯山を介して両側に隣接する２つの歯底の各中心とをそれぞれ結ぶ２本線の間に形成されていることを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、駆動回転体に形成された複数のボルト挿通孔のそれぞれの中心が、前記駆動回転体の軸心と前記歯車部の歯山を介して両側に隣接する２つの歯底の開始点とをそれぞれ結ぶ２本線間に形成されていることを特徴としている。

この発明によれば、装置全体のコンパクト化を確保しつつボルト挿通孔と歯車部の歯底との間の肉厚を大きく取って強度の低下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線断面図である。 図３のＣ部拡大図である。 図１のＢ矢視図である。 第３実施形態を示す図３のＣ部拡大図である。

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。この実施形態では、吸気弁側に適用したバルブタイミング制御装置を示している。また、装置全体の小型化を図るために、前記吸気弁側の後述するカムシャフトと排気側のカムシャフトの軸間距離が短く設定され、また、タイミングスプロケット１の外径も比較的小さく形成されている。

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環状一体に形成されており、外径が比較的小径状に形成されたスプロケット本体１ａと、該スプロケット本体１ａの外周に一体に設けられて、巻回された伝達部材である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歯車部６と、を備えている。

また、前記スプロケット本体１ａの前端側には、内歯構成部５が一体に設けられている。この内歯構成部５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、カバー部材４方向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５ａが形成されている。また、この内歯構成部５の軸方向の外端面には、後述する電動モータ１２のモータハウジング１４が前記各ボルト７を介して軸方向から結合されている。

前記歯車部６は、一般的な構造であって、複数の歯山６ａと隣接する歯山６ａ、６ａ間に有する複数の歯底６ｂと、から構成されており、この実施形態では前記歯山６ａが４４個設けられている。

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に固定さ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。

さらに、前記スプロケット本体１ａの内歯構成部５と反対側の後端面には、保持プレート８が固定されている。この保持プレート８は、図１、図２及び図５に示すように、金属板材によって円環状に形成され、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、中央に有する中央孔８ａの内径が前記大径ボールベアリング４３の外輪４３ａの内径よりも小さく形成されて、内周部の内側面が前記外輪４３ａの軸方向の他端面に微小隙間を介して軸方向から対峙している。

また、前記中央孔８ａ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第１ストッパ部であるストッパ凸部８ｂが一体に設けられている。このストッパ凸部８ｂは、ほぼ逆台形状に形成されて、先端面８ｃが後述するアダプタ１１のストッパ凹溝１１ｃの円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。また、ストッパ凸部８は、保持プレート８の円周方向の両側に進角側当接面及び遅角側当接面としてのストッパ用の両側面８ｅ、８ｆが形成されている。

また、前記内歯構成部５を含むスプロケット本体１ａ及び保持プレート８の各外周部には、８本のボルト７が挿通する８つのボルト挿通孔１ｂ、８ｄが周方向の所定の間隔をもって貫通形成されている。この各ボルト挿通孔１ｂ、８ｄの形成位置の具体的内容については後述する。

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にアダプタ１１を介して従動部材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及び図２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、この外側面のほぼ中央位置に前記アダプタ１１の後述する凸状の内周部１１ｂが嵌合する嵌合溝９ｄが形成されている。

前記円筒部９ｂは、前記固定端部９ａを含む内部軸心方向に前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通されるボルト挿通孔９ｃを有し、外周側には小径ボールベアリング３５とニードルベアリング３６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の軸方向端面が後述する小径ボールベアリング３５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１１は、図１、図２及び図５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１１ａと、有底円筒状の内周部１１ｂと、から構成されている。

前記外周部１１ａ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、電動モータ１２側の内側面の外周側が、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。

前記外周部１１ａの外周面には、図５に示すように、前記保持プレート８のストッパ凸部８ｂが係入する第２ストッパ部であるストッパ凹溝１１ｃが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝１１ｃ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８ｂの両側面８ｅ、８ｆが周方向の対向面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に対する従動部材９（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機械的に規制するようになっている。つまり、図５に示すように、ストッパ凸部８ｂの一側面８ｅが、ストッパ凹溝１１ｃの対向面に当接した状態で、カムシャフト２が最大進角側の相対回転位置に規制され、反対にストッパ凸部８ｂの他側面８ｆがストッパ凹溝１１ｃの対向面に当接した状態で、カムシャフト２が最大遅角側の相対回転位置に規制されるようになっている。

前記アダプタ１１の内周部１１ｂは、電動モータ１２側に突出した有底円筒状の凸状に形成され、反対側の凹溝にカムシャフト２の一端部２ａが軸方向から嵌合している共に、中央位置には前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通する挿通孔１１ｃが貫通形成されている。

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に伝達する減速機構１３と、から主として構成されている。

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１４と、該モータハウジング１４の内部に回転自在に設けられたアーマチュアとして機能するモータ出力軸１５と、モータハウジング１４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１６と、モータハウジング１４の前端部に固定された前記給電プレート１７と、を備えている。

前記モータハウジング１４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円筒状に形成されて、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と共に、後端側に円板状の底壁としての隔壁１４ａが一体に形成されている。

前記隔壁１４ａは、ほぼ中央に有する円筒状の延出部の内周に、前記モータ出力軸１５及び偏心軸部３７が挿通される大径な軸挿通孔１４ｂが形成されている。また、前記隔壁１４ａの外周部には、前記スプロケット本体１ａと保持プレート８の各ボルト挿通孔１ｃ、８ｄと対応した位置に前記各ボルト７の軸部７ａに形成された雄ねじ部が螺着する８つの雌ねじ孔１４ｃが周方向へ所定の間隔で形成されており、これらに挿通、螺着した前記８本のボルト７によって前記タイミングスプロケット１(内歯構成部５)と保持プレート８及びモータハウジング１４が軸方向から共締め固定されている。

前記モータ出力軸１５は、段差円筒状に形成されて、軸方向のほぼ中央位置に形成された段差部を介してカムシャフト２側の大径部１５ａと、カバー部材４側の小径部１５ｂと、から構成されている。前記大径部１５ａは、外周に鉄心ロータ１８が固定されていると共に、軸方向の後端面に減速機構１３の一部を構成する偏心カムである偏心軸部３７が一体に結合されている。一方、前記小径部１５ｂは、外周に整流子であるコミュテータ２０が固定されている。

このコミュテータ２０は、導電材によって円環状に形成されて、小径部１５ｂの外周面に圧入された非導電性の円環部材２０ａの外周に設けられ、前記鉄心ロータ１８の極数と同数に分割された各セグメントに後述のコイル１９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。

前記鉄心ロータ１８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１９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１５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。

前記各永久磁石１６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。

前記給電プレート１７は、図１及び図２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１７ａと、該金属プレート部１７ａの前後両側面にモールドされた円板状の樹脂部１７ｂと、から構成されている。

前記金属プレート部１７ａは、前記樹脂部１７ｂで覆われていない外周部が前記モータハウジング１４の前端部内周に形成された円環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１５の小径部１５ｂなどが挿通される軸挿通孔１７ｃが貫通形成されている。また、金属プレート部１７ａは、前記軸挿通孔１７ｃの内周縁に連続した所定の位置に図外の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１７には、前記金属プレート部１７ａの各保持孔の内側に配置されて、前記樹脂部１７ｂの前端部に複数のリベットにより固定された銅製筒状の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、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４つの切換用ブラシ２５と、前記樹脂部１７ｂ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２６，２７と、前記各切換用ブラシ２５と各スリップリング２６，２７を電気的に接続する図外のハーネスと、が設けられている。

前記各給電用スリップリング２６，２７は、導電材によってそれぞれ円環状に形成されて、互いに径方向の所定の隙間をもって内外二重に離間して配置されていると共に、それぞれの内外周縁の円周方向のほぼ等間隔位置に複数形成された図外の突片が前記樹脂部１７ｂにモールド固定されている。

前記モータ出力軸１５と偏心軸部３７は、前記カムボルト１０の軸部１０ｂの外周面に設けられた前記小径ボールベアリング３５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３５の軸方向側部に配置された前記ニードルベアリング３６とによって回転自在に支持されている。

また、前記モータ出力軸１５の大径部１５ａの外周面と前記モータハウジング１４の延出部の内周面との間には、減速機構１３の内部から電動モータ１２内への潤滑油のリークを阻止する小径なオイルシール３８が設けられている。このオイルシール３８は、電動モータ１２と減速機構１３との間をシールするように隔成するものである。

前記カバー部材４は、図１及び図２に示すように、前記給電プレート１７の前端側に軸方向から対向して配置された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キャップ部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、外径が前記モータハウジング１４の外径より大きく形成され、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。なお、このカバー部材２８は、機関本体であるシリンダブロックなどに固定されることも可能である。

前記カバー本体２８は、前記各スリップリング２６，２７と軸方向から対向する位置に銅材からなる内外一対の四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。この各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂの内部には、該各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂの先端側から突出した各先端面が前記各スリップリング２６，２７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。

前記一対の給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、一般的なカーボンブラシであって、前記各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂを介して互いに周方向へ離間した位置に配置されている。

また、カバー本体２８は、図１に示すように、ほぼ中央位置に形成された円形状の窓孔４４の内径が後述する被検出部５１の先端部５１ｂの外径よりも大きく形成されて、前記先端部５１ｂが嵌入可能に形成されている。

また、この窓孔４４のモータ出力軸１５側の孔縁に設けられた大径溝４４ａは、前記カバー部材４を電動モータ１２の前端側に組み付けた際に、後述する被検出部５１のフランジ部５１ｃが嵌入する逃げ部として機能するようになっている。

さらに、前記カバー本体２８は、キャップ部２９側の外端面のほぼ中央位置に形成された矩形状の図外の２つの収容溝の内部に、前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂを前記スリップリング２６，２７方向へ付勢する図外の一対の捩りコイルばねが収容されている。

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３２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３３が前記給電用コネクタ３２と並行かつ径方向に沿って突設されている。

前記給電用コネクタ３２は、部分的に前記カバー本体２８の内部に埋設された導電材である一対の端子片の各一端部が各ピグテールハーネスを介して前記第１、第２給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの後端部に接続されていると共に、各ピグテールハーネスの外部に露出した図外の他端部がコントロールユニット側の図外の雌コネクタ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３３は、図１に示すように、カバー本体２８内に埋設された各一端部３３ａの露出した各端子片が後述する角度センサ５０の集積回路５６に電気的に接続されていると共に、外部に露出した他端部３３ｂがコントロールユニット側の図外の雌コネクタ端子に接続されている。

前記キャップ部２９は、外周縁に一体に形成されたフック状の係止凸部２９ａが前記カバー本体２８の外周部側に一体に形成された環状突部内の係止溝に軸方向から係止固定されている。

前記モータ出力軸１５の小径部１５ｂと前記カバー本体２８との間には、モータ出力軸１５の回転角度位置を検出する電磁誘導型の角度センサ５０が設けられている。この角度センサ５０は、図１及び図２に示すように、前記モータ出力軸１５の小径部１５ｂ内に固定された被検出部５１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５１からの検出信号を受信する検出回路５２と、から構成されている。

前記被検出部５１は、図１、図２に示すように、有底円筒状の支持部５１ａと、該支持部５１ａの軸方向の先端部の先端面に固定された３葉形状の薄板磁性材である３つの被検出ロータ５１ｂと、を有している。また、前記支持部５１ａの軸方向のほぼ中央位置の外周に形成された環状シール溝にオイルシール５４が嵌着固定されている。

また、支持部５１ａは、先端部の一部がカバー本体２８の窓孔４４内に挿入配置されて、前記被検出ロータ５１ｂが窓孔４４を介して検出回路５２の後述するプリント基板５５の受信コイルと励磁回路に軸方向から微少クリアランスを介して対向配置されている。

前記検出回路５２は、図１に示すように、前記カバー本体２８の内部に収容固定されて、ほぼ長方形状のプリント基板５５と、該プリント基板５５の長手方向の一端部外面に設けられた３つの集積回路(ＡＳＩＣ)５６と、該集積回路５６と同じ外面の他端部側に設けられた図外の受信コイル及び励磁コイルと、を備えている。

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、さらに前記角度センサ５０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２６，２７、切換用ブラシ２５、コミュテータ２０などを介してコイル１９に通電してモータ出力軸１５の回転制御を行い、減速機構１３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１３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３７と、該偏心軸部３７の外周に設けられた中径ボールベアリング３９と、該中径ボールベアリング３９の外周に設けられ、前記内歯構成部５の各内歯５ａ内に転動自在に保持された前記ローラ４０と、該ローラ４０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３７は、モータ出力軸１５の大径部１５ａに軸方向から一体に設けられた円筒状に形成されて、外周面に形成されたカム面３７ａの回転軸心Ｙがモータ出力軸１５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３９は、内輪３９ａが前記偏心軸部３７の外周面に圧入固定されているのに対して、前記外輪３９ｂが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３９ｂは、軸方向の電動モータ１２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の背面との間に形成された微小なクリアランスを介してフリーな状態になっている。

外輪３９ｂは、その外周面に前記各ローラ４０の外周面が転動自在に当接していると共に、この外周面と前記保持器４１のローラ保持部４１ａの内面との間に、円環状のクリアランスを介して中径ボールベアリング３９全体が前記偏心軸部３７の偏心回転に伴って径方向へ偏心動可能になっている。

前記保持器４１は、前記固定端部９ａの外周部に一体に設けられていると共に、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筒状のローラ保持部４１ａを有している。

前記ローラ保持部４１ａは、先端部が内歯構成部５やモータハウジング１４の隔壁１４ａなどによって隔成された収容空間を介して隔壁１４ａ方向へ延出していると共に、周方向のほぼ等間隔位置に複数のローラ４０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が形成されている。このローラ保持孔４１ｂは、その全体の数(ローラ４０の数)が前記内歯構成部５の内歯５ａの全体の歯数よりも少なくなっており、これによって、所定の減速比を得るようになっている。前記各ローラ４０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３９の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ前記内歯構成部５の内歯５ａ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へ揺動運動するようになっている。

前記チェーンカバー２２は、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、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タイミングチェーン全体を覆うように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と前記モータハウジング１４との間には、オイルシール４２が介装され、このオイルシール４２によって前記チェーンカバー２２の内周面と前記モータハウジング１４の外周面との間をシールしている。

そして、前述したスプロケット本体１ａや保持プレート８の各８つのボルト挿通孔１ｂ、８ｄ及びモータハウジング１４の雌ねじ部１４ｃは、その形成位置が、図３、図４に示すように、前記歯車部６の各歯底６ｂを避けた各歯山６ａの内側に形成されている。

すなわち、前記各ボルト挿通孔１ｂ、８ｂ及び各雌ねじ１４ｃ(以下ではボルト挿通孔１ｂのみで説明する。)のひとつ一つが、前記タイミングスプロケット１の軸心となる前記カムボルト１０の軸心Ｐと、前記各歯山６ａを介して隣接する２つの歯底６ｂ、６ｂの各中心Ｑ、Ｑとをそれぞれ結ぶ２本の線Ｓ、Ｓの間の領域Ｔ内に形成されている。また、各ボルト挿通孔１ｂは、それぞれの中心Ｐ１が前記カムボルト１０の軸心Ｐと各歯山６ａの歯先中心Ｐ２を結ぶ線Ｄ上に形成されている。

したがって、前記各ボルト挿通孔１ｂは、前記領域Ｔ内で前記歯車部６の各歯山６ａの内側にそれぞれ配置形成されている。また、この実施形態では、ボルト挿通孔１ｂの内径が前記領域Ｔよりも小さく形成されていることから、各ボルト挿通孔１ｂの孔縁が前記両結線Ｓ，Ｓに重なることなく、その中間位置に配置されている。なお、前記各ボルト挿通孔１ｂは、前記領域Ｔ内に形成されていれば良く、僅かに周方向にずれてボルト挿通孔１ｂの孔縁が前記２本の結線Ｓ，Ｓのいずれかに僅かに重なる位置となっても歯山６ａの内側に位置していれば良い。

また、この実施形態では、前記歯車部６の歯山６ａの数が４４個であるのに対して、ボルト挿通孔１ｂの数が８個であることから、この８個のボルト挿通孔１ｂをスプロケット本体１ａの円周方向に所定間隔で並べた場合、隣接する両ボルト挿通孔の間隔が広間隔と狭間隔となるように設けられている(不等配)。つまり、前記各ボルト挿通孔１ｂの総数が８個であり、各歯山６ａの総数が４４であるから、４４を８で割ると割り切れない５．５となりそのまま等配分しようとしても５．５歯毎にボルト挿通孔１ｂを形成することになって、全てのボルト挿通孔１ｂを各歯山６ａの根元、つまり前記領域Ｔ内に配置できず、前記各結線Ｓ，Ｓからはみ出してしまい、歯底６ｂの根元に配置されてしまうものも出てくる。

そこで、本実施形態では、前記各ボルト挿通孔１ｂの形成間隔の具体的な設定の仕方としては、前記歯車部６の歯山６ａの数をＺとし、ボルト挿通孔１ｂの数をＹとし、整数をＡ、Ｘとした場合、
Ａ≧２
Ｘ＝Ｙ／Ａ とし、
Ｚを割り切れるＸが得られる場合に、
前記ボルト挿通孔１ｂの数ＹをＡ個のグループに分け、それぞれのグループにおける各ボルト挿通孔が前記スプロケット本体１の円周方向においてほぼ等間隔に配置されている。

この実施形態では、ボルト挿通孔１ｂの数が８個であるから４ならば歯山６ａの数４４が割り切れる１１になることから、ボルト挿通孔１ｂを４×２の２つのグループ１(４個)とグループ２(４個)に分けることができる。つまり、このグループ毎の数をそれぞれ４個とすることによって、４個の同じグループにおける隣接する両ボルト挿通孔１ｂ間の形成角度が、図５に示すように、それぞれ９０度になる。これによって、各ボルト挿通孔１ｂを歯山６ａの根元側の前記領域Ｔ内に形成することができる。

また、この実施形態では、図５に示すように、前記８個のボルト挿通孔１ｂのうち、前記保持プレート８に形成されたストッパ凸部８ｂに最も近い一つのボルト挿通孔１ｂ'(ボルト７')は、前記ストッパ凸部８ｂの前記両側面８ｅ、８ｆのほぼ中間位置に形成されている。すなわち、前記一つのボルト挿通孔１ｂ'は、前記一つの歯山６ａの根元に形成されていると共に、前記ストッパ凸部８ｂの幅方向の中心を通る線上、つまり、前記カムボルト１０の軸心Ｐと各歯山６ａの歯先中心Ｐ２を結ぶ線上に前記ストッパ凸部８ｂの幅方向の中心Ｐ３がある。したがって、前記一つのボルト挿通孔１ｂ'は、ストッパ凸部８ｂの幅方向のほぼ中間位置に形成されている。
〔本実施形態の作用効果〕
まず、本実施形態におけるバルブタイミング制御装置自体の作動について簡単に説明すると、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５を介してモータハウジング１４に伝達されて、該モータハウジング１４が同期回転する。一方、前記内歯構成部５の回転力が、各ローラ４０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。

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給電用ブラシ３１ａ、３１ｂや各スリップリング２６，２７などを介して電動モータ１２のコイル１９に通電されてモータ出力軸１５が回転駆動され、この回転力が減速機構１３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。

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。このように、吸気弁の開閉タイミングが進角側あるいは遅角側へ変換されて、機関の燃費や出力の向上が図れる。なお、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の最大進角位置または最大遅角位置は、前記ストッパ凸部８ｂの各側面８ｅ、８ｆにストッパ凹溝１１ｃの各対向面が当接して規制されることは前述の通りである。

そして、本実施形態では、吸気弁側の前記カムシャフト２と排気側のカムシャフトの軸間距離を短くすると共に、タイミングスプロケット１の外径を比較的小さくしたことから、装置全体の小型化が図れる。

しかも、前述したように、スプロケット本体１ａと内歯構成部５に形成される全てのボルト挿通孔１ｂの形成位置を、歯車部６の歯山６ａの根元、つまり、前記隣接する歯底６ｂ、６ｂの中心Ｑ，Ｑ間の領域Ｔ内としたことによって、各ボルト挿通孔１ｂと歯底６ｂとの間の距離を大きくすることができる。換言すれば、各ボルト挿通孔１ｂの孔縁と歯底６ｂの周縁との間の肉厚を大きく取ることができる。

すなわち、ボルト挿通孔１ｂの全てが、歯車部６の全部の歯底６ｂの内側には形成されることなく、全部の歯山６ａの内側に形成されて、カムボルト１０の軸心Ｐから各歯底６ｂの中心Ｑ，Ｑを結ぶ線Ｓ，Ｓ上には、いずれのボルト挿通孔１ｂも形成されていないことから、前記結ぶ線Ｓ，Ｓ上における径方向の肉厚を大きくすることができる。この結果、歯車部６全体の強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。

また、前記一つのボルト挿通孔１ｂ'(ボルト７')の形成位置は、前記ストッパ凸部８ｂの両側面８ｅ、８ｆのいずれか一方の近傍ではなく、両者間のほぼ中間位置になっていることから、ボルト挿通孔１ｂ'と前記両側面８ｅ、８ｆの歯車部６側の各外端縁との間の肉厚も大きく取れる。

このため、前述した機関駆動中に、前記ストッパ凸部８ｂの両側面８ｅ、８ｆが、ストッパ溝１１の周方向の対向面に当接してカムシャフト２の最大相対回転角度を規制した際に、前記両側面８ｅ、８ｆの根元部に作用する応力集中に対する強度を十分に確保することができる。

これによって、タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の相対回転位相制御の安定化が図れると共に、耐久性の向上も図れる。

また、前記ボルト挿通孔１ｂの数を、それぞれ４個のグループ１とグループ２の２つのグループに分けたことによって各ボルト７による荷重バランスが良好になる。

しかも、各グループの４個のうち隣接する２つの角度を同じ９０度としたことによって、締結治具によって前記各ボルト７を締結する回数を２回に分けて行うことができる。つまり、組み立て時に行われる締結治具は、４本のボルト７を同時に締め付けることのできるものであれば、８本のボルト７を２回に分けて４本同時に締め付けることができるので、締め付け作業が容易になり、この作業能率の向上が図れる。
〔第２実施形態〕
また、第１実施形態では、前記歯車部６の歯山６ａの数を４４個とし、ボルト挿通孔１ｂの数を８個として、歯山６ａに対して割り切れない数としたが、第２実施形態として、両者が割り切れる数に設定した場合であれば、全てのボルト挿通孔１ｂの形成位置をスプロケット本体１ａの周方向で等間隔に形成できる。たとえば、ボルト挿通孔１ｂの数を８個として歯山６ａの数を４０個とした場合は、５で割り切れる数であり、前記ボルト挿通孔１ｂのスプロケット本体１ａでの円周方向の形成角度位置は４５度の位置になる。このとき、全てのボルト挿通孔１ｂは、各歯山６ａの根元に形成されることは勿論である。
〔第３実施形態〕
図６は第３実施形態を示し、前記両歯山６ａ、６ａとその間の歯底６ｂは、全体が滑らかな円弧状に形成されていると共に、該歯底６ｂから各歯山６ａ、６ａに渡って滑らかに連結されていることは、第１、第２実施形態と同じであり、他の構成は第１実施形態と同じであるから、共通の符番を付して具体的な説明は省略する。

そして、この第３実施形態では、各歯山６ａと歯底６ｂの境界を歯底６ｂの開始点Ｒと定義し、全てのボルト挿通孔１ｂの中心Ｐ１のそれぞれが、カムボルト１０の軸心Ｐから歯底開始点Ｒを結ぶ線Ｍ，Ｍの間の領域Ｎにボルト挿通孔１ｂの中心Ｐ１が位置するように形成した。

これによって、前記各歯底６ｂとボルト挿通孔１ｂとの間の肉厚を大きくすることができる。この結果、特に、歯底６ｂの応力集中による影響を抑制することができ、耐久性の向上が図れる。

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い。各実施形態では前記駆動回転体としてタイミングスプロケット１を対象としたが、タイミングプーリを対象とすることも可能である。

以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

外周にクランクシャフトの回転力を伝達する伝達部材が巻回される複数の歯山と歯底からなる歯車部を有する駆動回転体と、カムシャフトに固定された従動回転体と、前記駆動回転体に固定されたモータハウジングの内部に回転自在に設けられたモータ出力軸を有する電動モータと、前記モータ出力軸の回転速度を減速して前記従動回転体に伝達する減速機構と、前記モータハウジングの軸方向一端部の円周方向に所定間隔をもって形成された複数の雌ねじ孔と、前記駆動回転体の前記歯車部よりも径方向内側に前記雌ねじ孔に対応して円周方向へ所定間隔をもって複数形成されたボルト挿通孔と、前記各ボルト挿通孔に挿通して前記拡雌ねじ孔に螺着し、前記モータハウジングと駆動回転体を結合する複数のボルトと、を備え、
前記複数のボルト挿通孔のひとつ一つが、前記駆動回転体の軸心と、前記歯車部の前記各歯山を介して隣接する２つの歯底の各中心とをそれぞれ結ぶ２本線の間のそれぞれの領域内に形成されている。

別の好ましい態様としては、前記複数のボルト挿通孔は、それぞれの中心が前記駆動回転体の軸心と各歯山の中心を結ぶ線上に形成されている。

また、別の好ましい態様としては、前記複数のボルト挿通孔は、前記複数の歯山の数によって、前記駆動回転体の円周方向において隣接する両ボルト挿通孔の間隔が広間隔と狭間隔となるように設けられている。

さらに別の好ましい態様としては、前記複数のボルト挿通孔は、前記歯車部の歯山の数をＺとし、ボルト挿通孔の数をＹとし、整数をＡ、Ｘとした場合、 Ａ≧２ Ｘ＝Ｙ／Ａ として、Ｚを割り切れるＸが得られる場合に、前記ボルト挿通孔の数ＹをＡ個のグループに分け、それぞれのグループのボルト挿通孔が前記駆動回転体の円周方向においてほぼ等間隔に配置されている。

また、別の好ましい態様としては、前記複数のボルト挿通孔の総数を、前記歯車部の歯山の歯数を割り切れる数を一つのグループとして複数のグループに分割し、前記それぞれのグループのボルト挿通孔は、前記駆動回転体の円周方向においてほぼ等間隔に配置されている。

さらに、別の好ましい態様としては、前記複数のボルト挿通孔は、前記歯車部の歯山の歯数をＺ、前記ボルト挿通孔の数をＹとし、前記歯山の歯数Ｚが前記ボルト挿通孔の数Ｙで割り切れる場合に、前記ボルト挿通孔は、駆動回転体の円周方向のほぼ等間隔に配置されている。

さらに、別の好ましい態様としては、前記駆動回転体は、前記各ボルト挿通孔よりも径方向内側に設けられて、円周方向の両端に進角側当接面と遅角側当接面を有する凸状の第１ストッパ部を有する一方、前記従動回転体は、前記第１ストッパ部の進角側当接面と遅角側当接面が周方向から当接することによって前記駆動回転体との相対回転角度を規制する溝状の第２ストッパ部を有し、前記第１ストッパ部に最も近い位置にある前記一つのボルト挿通孔が、前記第１ストッパ部の進角側当接面と遅角側当接面の間のほぼ中間位置に形成されている。
さらに別の好ましい態様としては、前記それぞれのボルト挿通孔の中心が、該各ボルト挿通孔に最も近くにある前記歯車部の各歯山の各歯先と前記駆動回転体の軸心とを結ぶ線上にほぼ位置する。

さらに別の好ましい態様としては、外周にクランクシャフトの回転力を伝達する伝達部材が巻回される複数の歯山と歯底からなる歯車部を有する駆動回転体と、カムシャフトに固定された従動回転体と、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、前記駆動回転体の前記歯車部よりも径方向内側に円周方向へ所定間隔をもって複数形成されたボルト挿通孔と、前記位相変更機構の円周方向に前記各ボルト挿通孔に対応して所定間隔をもって形成された複数の雌ねじ孔と、前記各ボルト挿通孔に挿通して前記雌ねじ孔に螺着し、前記位相変更機構と駆動回転体を結合する複数のボルトと、を備え、
前記各ボルト挿通孔のそれぞれ中心が、前記駆動回転体の軸心と前記歯車部の各歯山を介して両側に隣接する２つの歯底の開始点とをそれぞれ結ぶ２本線の間に形成されている。

別の好ましい態様として、前記複数のボルト挿通孔は、前記複数の歯山の数によって、前記駆動回転体の円周方向において隣接する両ボルト挿通孔の間隔が広間隔と狭間隔となるように設けられている。

別の好ましい態様として、前記複数のボルト挿通孔を複数のグループに分けると共に、このそれぞれのグループのボルト挿通孔が、前記駆動回転体の円周方向においてほぼ等間隔に配置されている。

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
１ｂ、１ｂ'…ボルト挿通孔
２…カムシャフト
３…位相変更機構
５…内歯構成部
６…歯車部
６ａ…歯山
６ｂ…歯底
７、７'…ボルト
８…保持プレート
８ｂ…ストッパ凸部(第１ストッパ部)
８ｄ…ボルト挿通孔
８ｅ・８ｆ…両側面
９…従動部材(従動回転体)
１１…アダプタ
１１ｃ…ストッパ凹溝(第２ストッパ部)
１２…電動モータ
１３…減速機構
１４…モータハウジング
１４ｃ…雌ねじ孔
１５…モータ出力軸
Ｐ…タイミングスプロケット(カムボルト)の軸心
Ｐ１…ボルト挿通孔の中心
Ｑ…歯底の中心
Ｓ…軸心と歯底中心を結ぶ線
Ｔ…領域
Ｒ…歯底開始点
Ｍ…軸心と歯底開始点を結ぶ線

Claims (11)

1. 外周にクランクシャフトの回転力を伝達する伝達部材が巻回される複数の歯山と歯底からなる歯車部を有する駆動回転体と、
   該駆動回転体の前記歯車部よりも径方向内側に円周方向へ所定間隔をもって複数形成されたボルト挿通孔と、
   カムシャフトに固定された従動回転体と、
   前記駆動回転体に固定されたモータハウジングを有する電動モータと、
   該電動モータの回転速度を減速して前記従動回転体に伝達する減速機構と、
   前記モータハウジングの軸方向一端部の円周方向に前記各ボルト挿通孔に対応して所定間隔をもって形成された複数の雌ねじ孔と、
   前記各ボルト挿通孔に挿通して前記雌ねじ孔に螺着し、前記モータハウジングと駆動回転体を結合する複数のボルトと、
   を備え、
   前記複数のボルト挿通孔のひとつ一つが、前記駆動回転体の軸心と、前記歯車部の前記各歯山を介して両側に隣接する２つの歯底の各中心とをそれぞれ結ぶ２本線の間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。
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、
   前記複数のボルト挿通孔は、それぞれの中心が前記駆動回転体の軸心と各歯山の中心を結ぶ線上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。
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、
   前記複数のボルト挿通孔は、前記複数の歯山の数によって、前記駆動回転体の円周方向において隣接する両ボルト挿通孔の間隔が広間隔と狭間隔となるよう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。
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、
   前記複数のボルト挿通孔は、前記歯車部の歯山の数をＺとし、ボルト挿通孔の数をＹとし、整数をＡ、Ｘとした場合、
   Ａ≧２
   Ｘ＝Ｙ／Ａ
   として、Ｚを割り切れるＸが得られる場合に、
   前記ボルト挿通孔の数ＹをＡ個のグループに分け、それぞれのグループにおける各ボルト挿通孔が前記駆動回転体の円周方向においてほぼ等間隔に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。
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、
   前記複数のボルト挿通孔の総数を、前記歯車部の歯山の歯数を割り切れる数を一つのグループとして複数のグループに分割し、
   前記それぞれのグループのボルト挿通孔は、前記駆動回転体の円周方向においてほぼ等間隔に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。
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、
   前記複数のボルト挿通孔は、前記歯車部の複数の歯山の歯数が前記ボルト挿通孔の数で割り切れる場合には、前記ボルト挿通孔は、駆動回転体の円周方向のほぼ等間隔に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。
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、
   前記駆動回転体は、前記各ボルト挿通孔よりも径方向内側に設けられて、円周方向の両側に進角側当接面と遅角側当接面を有する凸状の第１ストッパ部を有する一方、
   前記従動回転体は、前記第１ストッパ部の進角側当接面と遅角側当接面が周方向から当接することによって前記駆動回転体との相対回転角度を規制する溝状の第２ストッパ部を有し、
   前記第１ストッパ部に最も近い位置にある前記一つのボルト挿通孔が、前記第１ストッパ部の進角側当接面と遅角側当接面の間のほぼ中間位置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。
8. 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、
   前記それぞれのボルト挿通孔の中心が、該各ボルト挿通孔に最も近くにある前記歯車部の各歯山の各歯先と前記駆動回転体の軸心とを結ぶ線上にほぼ位置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. 外周にクランクシャフトの回転力を伝達する伝達部材が巻回される複数の歯山と歯底からなる歯車部を有する駆動回転体と、
   カムシャフトに固定された従動回転体と、
   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、
   前記駆動回転体の前記歯車部よりも径方向内側に円周方向へ所定間隔をもって複数形成されたボルト挿通孔と、
   前記位相変更機構の円周方向に前記各ボルト挿通孔に対応して所定間隔をもって形成された複数の雌ねじ孔と、
   前記各ボルト挿通孔に挿通して前記雌ねじ孔に螺着し、前記位相変更機構と駆動回転体を結合する複数のボルトと、
   を備え、
   前記各ボルト挿通孔のそれぞれ中心が、前記駆動回転体の軸心と前記歯車部の各歯山を介して両側に隣接する２つの歯底の開始点とをそれぞれ結ぶ２本線の間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９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、
    前記複数のボルト挿通孔は、前記複数の歯山の数によって、前記駆動回転体の円周方向において隣接する両ボルト挿通孔の間隔が広間隔と狭間隔となるよう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。
11. 請求項９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、
    前記複数のボルト挿通孔を複数のグループに分けると共に、このそれぞれのグループのボルト挿通孔が、前記駆動回転体の円周方向においてほぼ等間隔に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。

Images