JP4235525B2 - 自動車用エンジンにおける位相可変装置の電磁ブレーキ冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、電磁ブレーキ手段により回転ドラムに制動力を作用させて、スプロケットに対するカムシャフトの回転位相を変化させてバルブの開閉タイミングを変化させる自動車用エンジンにおける位相可変装置に係わり、特に、位相可変装置の回転ドラムに制動力を作用させる電磁ブレーキ手段をエンジンオイルを循環させて冷却する冷却構造に関する。

この種の従来技術としては、下記特許文献１（図１６参照）に示すように、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達される駆動部材（スプロケット）１２と動弁機構を構成するカムシャフト２間に介装した内外ヘリカルスプライン付き中間部材３０を軸方向に移動させることで、駆動部材１２とカムシャフト２間の位相が変化するように構成されている。即ち、周方向に回り止めされた電磁ブレーキ手段４０により、カムシャフト２に回転可能に支承されている回転ドラム４４に制動力を作用させ、これにより回転ドラム４４が駆動部材１２に対し遅延するとともに、連係して中間部材３０が軸方向に移動して、カムシャフト２が駆動部材１２に対し回動して両者１２，２間の位相が変化する。なお、同装置はエンジンルーム内部に配置されて、エンジンオイル雰囲気下で駆動する。

電磁ブレーキ手段４０は、電磁コイル６２を収容した横断面コ字型環状のクラッチケース６０と、クラッチケース６０の開口部を閉塞する保持プレート６４と、保持プレート６４に接着された摩擦材６６とを備えて構成されている。そして、クラッチケース６０の摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面では、摺動熱により摺動面温度が高温となると、エンジンオイル中に分散している酸化防止剤や摩擦調整剤，清浄分散剤等の添加剤の反応物やオイル中の不溶解分により、一般に多孔質材で構成されている摩擦材６６の表面が目詰まりし、摩擦材６６と回転ドラム４４間に発生する摩擦トルクが低下する可能性がある。

このため、クラッチケース６０の摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面の高温化を抑制するために、カムシャフト２内のオイル通路７０，側孔７３ｂを介してクラッチケース６０の半径方向内方に位置するオイル溜り７４にエンジンオイルが供給され、このオイル溜り７４のエンジンオイルがクラッチケース６０の内周壁前縁部に設けた切欠き６１ａを介して、摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面に供給されて、相対摺動面を冷却する構成が採用されている。

そして、クラッチケース６０の外周壁前縁部に相対摺動面側のオイルを半径方向外方に導出する切欠き６１ｂを設けるとともに、回転ドラム４４のディスク部にも相対摺動面側のオイルをディスク部背面側に導出する導出孔８０を設けて、相対摺動面側のオイルの給排速度を高めることで、相対摺動面の冷却効果を上げる構造が提案されている。
特開２００２-３７１８１４

そして、前記した従来の電磁ブレーキ冷却構造では、摩擦材の摺動面を冷却する上で一応は満足できる。しかし、回転ドラム４４のディスク部に導出孔８０が設けられた構造であるため、回転ドラム４４を鍛造により成形した後に、ドリルによる導出孔８０の孔開け加工が必要で、それだけ工程数が増える分、回転ドラムの製造工程が面倒である。

また、さらなる高温の環境下等において有効な冷却構造とするためには、摩擦材の相対摺動面の高温化の抑制により優れた新規の方策が希求されている。

そこで、発明者は、回転ドラム４４のディスク部に設ける導出孔８０に代えて、摩擦材と正対する回転ドラム４４のディスク面にディスク内周縁から半径方向外方に延びる複数のオイル案内溝を設ける構造を考えた。即ち、ディスク面にオイル案内溝を設けることで、回転ドラム４４のディスク面のエンジンオイルとの接触面積が増えて、回転ドラム４４（のディスク面）からエンジンオイルへの放熱量が増えるし、ディスク面のオイル案内溝は、回転ドラム４４を鍛造する工程の中で簡単に成形できると考えたからである。

そして、試作品を作り、その効果を確認する実験を重ねた結果、有効であることが確認されたので、本発明を提案するに至ったものである。

本発明は、前記した従来技術の問題点および前記した発明者の知見に基づいてなされたもので、その目的は、回転ドラムのクラッチケース側の摩擦材と接触する領域におけるエンジンオイルとの接触面積を増やすことで、摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面の高温化の抑制に有効で、しかも構成部品の製造工程が簡単となる自動車用エンジンにおける位相可変装置の電磁ブレーキ冷却構造を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１においては、クランクシャフトの駆動力が伝達される円環状スプロケットに対し動弁機構を構成するカムシャフトが同軸状で相対回動可能に配置され、前記カムシャフトに回転ドラムが回転可能に支承され、前記回転ドラムと軸方向に正対する位置には、前記回転ドラムに制動力を作用させる電磁ブレーキ手段が設けられ、前記制動力によって回転ドラムに生じる前記スプロケットに対する回転遅れに連係して、前記スプロケットとカムシャフト間の位相が変わる自動車用エンジンにおける位相可変装置において、
前記電磁ブレーキ手段は、前記回転ドラムのディスク面に向けて開口する横断面コ字型円環状で周方向に回り止めされたクラッチケースと、前記クラッチケース内に収容された電磁コイルと、前記クラッチケースの開口部内側に固定された摩擦材保持プレートと、前記摩擦材保持プレートに接着されて、その表面が前記クラッチケースの内外周壁前縁部より僅かに突出する偏平な摩擦材とを備え、
前記クラッチケースの半径方向内側には、前記カムシャフトのオイル通路に連通し、かつ前記クラッチケースと回転ドラム間の相対摺動部の内周側に連通するオイル溜りが設けられ、前記クラッチケースの内周壁前縁部には、前記オイル溜りのエンジンオイルを前記摩擦材と回転ドラムの相対摺動面に導くオイル導入用の切り欠きが設けられ、前記クラッチケースの外周壁前縁部には、前記摩擦材と回転ドラムの相対摺動面間のエンジンオイルを外方に導出するオイル導出用の切り欠きが設けられた自動車用エンジンにおける位相可変装置の電磁ブレーキ冷却構造であって、
前記摩擦材に正対する前記回転ドラムのディスク面に、該ディスク面の内周縁から半径方向外方に延びるオイル案内溝を設けるように構成した。

なお、電磁ブレーキ手段によって作用する制動力により、回転ドラムにスプロケットに対する回転遅れが生じ、この回転遅れに連係して中間部材が軸方向に移動して、カムシャフトがスプロケットに対し回動する（スプロケットとカムシャフト間の位相が変化する）構成としては、例えば、本発明の実施例に示すように、回転ドラム４４に螺合しかつスプロケット（外筒部１０）とカムシャフト（内筒部２０）に内外ヘリカルスプライン係合する中間部材３０をスプロケット（外筒部１０）とカムシャフト（内筒部２０）間に介装した構成（図１，２参照）が考えられる。

（作用）エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達されるスプロケットと動弁機構を構成するカムシャフトが一体となって回動するように構成されて、スプロケットとカムシャフトとは同期して回転するが、電磁ブレーキ手段により回転ドラムに制動力が作用すると、回転ドラムにはスプロケットに対する回転遅れが生じ、この回転ドラムの回転遅れに連係して、スプロケットに対するカムシャフトの位相が変わる。

クラッチケースの摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面には、カムシャフト内に設けたオイル通路とクラッチケースの半径方向内側に設けたオイル溜まりを経て、クラッチケースの内周壁前縁部に設けたオイル導入用の切り欠きから新たなエンジンオイルが導入されるとともに、摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面において摩擦材やディスク面から熱を奪ったエンジンオイルは、クラッチケースの外周壁前縁部に設けたオイル導出用の切り欠きを介して外方に積極的に導出されるため、それだけ摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面におけるエンジンオイルの給排速度が速く、相対摺動面の温度の高温化が抑制される。さらに、回転ドラムのディスク面にオイル案内溝を設けることで、回転ドラムのディスク面のエンジンオイルとの接触面積（放熱面積）が増えて、ディスク面からエンジンオイルへの放熱量が増し、それだけ摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面の冷却効果が上がる。

また、摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面の冷却効果を上げるためには、ディスク面にオイル案内溝を複数設けて、ディスク面のエンジンオイルとの接触面積を増やすようにすることが望ましい。そして、回転ディスクが偏芯回転することなく、ディスク面全体が摩擦材全体に均一に接触して大きな制動力を得るためには、ディスク面に複数のオイル案内溝を周方向略等間隔に設けることが望ましい。

また、回転ドラム（のディスク面）のオイル案内溝は、回転ドラムを成形する一連の鍛造工程の中で、オイル案内溝に対応する凸条を形成した金型を用いて回転ドラムのディスク面を成形する際に成形できるので、ドリルを用いた孔開け加工が不要となる。

また、回転ドラムのディスク面に設けるオイル案内溝の形態としては、オイル案内溝をディスク面の外周縁まで延びる（オイル案内溝がディスク面の内周縁から外周縁に貫通する）ように構成する場合（以下、前者という）と、請求項１に示すように、オイル案内溝をディスク面の外周縁近傍まで延びるように構成する場合（以下、後者という）とがある。

（作用）前者（ディスク面の外周縁まで延びるオイル案内溝）では、クラッチケースの内外周壁前縁部に設けたオイル導入用，導出用の切り欠きの他、回転ドラムのディスク面に設けた内外周縁を貫通するオイル案内溝によっても、摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面におけるエンジンオイルの給排が行われるので、摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面におけるエンジンオイルの循環が活発となって、従来の電磁ブレーキ冷却構造（図１６参照）よりも摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面の冷却作用において優れている（図１１符号Ａ，Ｃ参照）。

一方、後者（ディスク面の外周縁近傍まで延びるオイル案内溝）では、ディスク面に設けたオイル案内溝が外周縁側に開口しない分、摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面におけるエンジンオイルの流れがゆっくりとなって、オイル案内溝が設けられて放熱面積が増加したディスク面でのエンジンオイルへの熱伝達（放熱作用）が有効に行われて、従来の電磁ブレーキ冷却構造（図１６参照）よりも摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面の冷却作用において優れていることは勿論、その冷却作用は前者の冷却構造よりも優れている（図１１符号Ａ，Ｂ，Ｃ参照）。

また、請求項１においては、前記オイル案内溝を風車状または渦巻状に延びるように構成した。

（作用）各オイル案内溝は、半径方向に対し傾斜する方向に延びて、半径方向に真っ直ぐに延びるオイル案内溝に比べてその長さが長いため、回転ドラムのディスク面のエンジンオイルとの接触面積（放熱面積）が大きく、それだけエンジンオイルへの放熱性に優れる。

また、各オイル案内溝は、回転ドラムの回転方向と反対方向に傾斜して延びており、回転ドラムの回転によりエンジンオイルがオイル案内溝に沿ってディスク面の外周縁側にスムーズに流動し、相対摺動面におけるエンジンオイルの給排が促進される。

請求項２（３）においては、請求項１に記載の自動車用エンジンにおける位相可変装置の電磁ブレーキ冷却構造において、前記オイル案内溝の周縁部に、ディスク面に対し鋭角となるテーパ面（またはディスク面に対する傾斜が徐変するＲ曲面）を設けるように構成した。

（作用）一般に、オイル案内溝の周縁部は摩擦材と接触し摩擦材を剥離させたり局所的に摩滅させるように作用するが、オイル案内溝の周縁部がディスク面に対し鋭角となるテーパ面またはディスク面に対する傾斜が徐変するＲ曲面で構成されているため、オイル案内溝が摩擦材を剥離させたり局所的に摩滅させることはない。

請求項１によれば、摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面におけるエンジンオイルの循環が活発となるとともに、回転ドラムのディスク面における放熱面積が増えて、ディスク面からエンジンオイルへの放熱量が増え、循環エンジンオイルによる摩擦材の相対摺動面の冷却効果が向上し、電磁ブレーキ作動時の摩擦材と回転ドラム間の良好なブレーキ特性（制動性）が維持される。

また、回転ドラムの製造設備および製造工程が簡略化されて、回転ドラムの製造が簡単となる。

また、請求項１によれば、オイル案内溝がディスク面の外周縁まで延びる構成の場合に比べて、摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面におけるエンジンオイルへの放熱作用が有効に行われて、循環エンジンオイルによる相対摺動面の冷却効果がさらに改善されて、電磁ブレーキ作動時の摩擦材と回転ドラム間の良好なブレーキ特性（制動性）が維持される。

また、請求項１によれば、風車状または渦巻き状のオイル案内溝は、回転ドラムのディスク面からのエンジンオイルへの放熱性に優れるので、循環エンジンオイルによる相対摺動面の冷却効果がさらに一層改善されて、電磁ブレーキ作動時の摩擦材と回転ドラム間の良好なブレーキ特性（制動性）が維持される。

請求項２，３によれば、長期の使用においても摩擦材が剥離したり局所的に摩滅したりしないので、長期にわたり電磁ブレーキ作動時の摩擦材と回転ドラム間の良好なブレーキ特性（制動性）が維持される。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

図１〜図１１は、本発明に係る位相可変装置の第１の実施例を示し、図１は本発明の第１の実施例である自動車用エンジンにおける位相可変装置の縦断面図、図２は同装置の内部構造を示す斜視図、図３は電磁ブレーキ手段の要部を構成する電磁クラッチの斜視図、図４は同電磁クラッチの正面図、図５（ａ），（ｂ）は摩擦材と回転ドラム間の相対摺動部の拡大断面図で、（ａ）はオイル導入用の切り欠き位置における断面図、（ｂ）はカシメ部位置における断面図、図６は回転ドラムの斜視図、図６回転ドラムの斜視図、図７は回転ドラムの正面図、図８は回転ドラムの縦断面図（図７に示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う断面図）、図９は回転ドラムのディスク面に設けたオイル案内溝の横断面図（図８に示す線ＩＸ-ＩＸに沿う断面図）、図１０は回転ドラムの鍛造工程説明図、図１１はエンジンの回転数に対する摩擦材表面温度の低減率を示す図である。

これらの図において、この実施例に示す位相可変装置は、エンジンに組み付け一体化された形態で用いられ、クランクシャフトの回転に同期して吸排気弁が開閉するようにクランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するとともに、エンジンの負荷や回転数などの運転状態によってエンジンの吸排気弁の開閉のタイミングを変化させるための装置で、同装置は、エンジンのクランクシャフトの駆動力が伝達されるスプロケットである円環状外筒部１０と、外筒部１０と同軸に配置されて外筒部１０に対し相対回動可能で、カムシャフト２の一部を構成する従動側の円環状内筒部２０と、外筒部１０と内筒部２０にそれぞれヘリカルスプライン係合して外筒部１０と内筒部２０間に介装され、軸方向に移動して外筒部１０に対する内筒部２０の位相を変える中間部材３０と、内筒部２０のカムシャフト２非配設側に設けられて、中間部材３０を軸方向に移動させる電磁ブレーキ手段４０と、を備えて構成されている。符号８は、エンジンケース（位相可変装置用カバー）で、エンジン及び同装置は、エンジンオイル雰囲気下で用いられる。

外筒部１０は、内周縁にリング状の凹部１３が設けられたスプロケット本体１２と、スプロケット本体１２の側面に密着し、凹部１３と協働してフランジ係合溝１３Ａを画成する内フランジプレート１４と、内フランジプレート１４をスプロケット本体１２に共締め固定し、中間部材３０とのスプライン係合部が内周に形成されたスプラインケース１６とから構成されている。符号１３ａは、凹部１３の開口側の大径凹部、符号１３ｂは、凹部１３の奧側の小径凹部で、両者１３ａ，１３ｂ間には、後述する内筒部２０側のフランジ２４の外周縁と正対する段差部１３ｃが設けられている。スプロケットである外筒部１０（スプロケット本体１２）には、エンジンのクランクシャフトの回転がチェーンＣを介して伝達される。符号１１は、スプロケット本体１２と内フランジプレート１４とスプラインケース１６を固定一体化する締結ねじで、スプロケット本体１２と内フランジプレート１４とスプラインケース１６でスプロケット（外筒部１０）を構成することで、フランジ係合溝１３Ａの形成が容易で、外筒部１０（スプラインケース１６）におけるスプライン係合部１７の形成も容易となっている。

また、符号３２，３３は、中間部材３０の内外周面に設けられた雌雄ヘリカルスプライン、符号２３は内筒部２０の外周面に設けられている雄ヘリカルスプライン、符号１７はスプラインケース１６の内周面に設けられている雌ヘリカルスプラインである。そして、中間部材３０の内外のスプライン３２，３３は逆方向ヘリカルスプラインで、中間部材３０の軸方向への僅かな移動で、外筒部１０に対し内筒部２０の位相を大きく変化させることができる。符号３１は、中間部材３０の外周面に形成された雄角ねじ部である。

電磁ブレーキ手段４０は、エンジンケース８に支持された電磁クラッチ４２と、ベアリング２２によって内筒部２０に回転可能に支承されるとともに、中間部材３０の雄角ねじ部３１が螺合し、電磁クラッチ４２の制動力が伝達される回転ドラム４４と、回転ドラム４４と外筒部１０間に軸方向に介装されたねじりコイルばね４６とを備えて構成されている。符号４５は、回転ドラム４４の内周面に設けられた雌角ねじ部で、回転ドラム４４と中間部材３０は、角ねじ部４５，３１に沿って周方向に相対回動できる。即ち、中間部材３０は、角ねじ部４５，３１に沿って回動しながら軸方向に移動できる。また、回転ドラム４４と外筒部１０とは、巻き上げられたねじりコイルばね４６で連結されており、回転ドラム４４に制動力が作用しない状態では、外筒部１０，内筒部２０，中間部材３０および回転ドラム４４は、一体となって回転する。また、回転ドラム４４と外筒部１０（スプラインケース１６）間に介装したねじりコイルばね４６は軸方向に介装されているため、それだけ位相可変装置全体が軸方向には延びるが、半径方向にはコンパクトとなっている。

そして、電磁クラッチ４２のＯＮ・ＯＦＦおよび電磁クラッチ４２への通電量を制御することによって、中間部材３０が角ねじ部４５，３１に沿って回動しながら軸方向に移動し、これによって外筒部１０と内筒部２０の位相が変化して、カムシャフト２のカム２ａによるバルブの開閉のタイミングが調整される。即ち、電磁クラッチ４２をＯＮする前は、電磁クラッチ４２は図１仮想線に示す位置にあって、回転ドラム４４と電磁クラッチ４２間には隙間Ｓが形成されており、外筒部１０と内筒部２０は位相差なく一体に回転している。そして、電磁クラッチ４２をＯＮすると、電磁クラッチ４２が図１右方向にスライドして回転ドラム４４に吸引され、これにより回転ドラム４４には電磁クラッチ４２から伝達される制動力が作用する。そして、制動力が作用する回転ドラム４４に外筒部１０に対する回転遅れが生じ、即ち、中間部材３０が角ねじ部３１，４５によって前進（図１右方向に移動）し、中間部材３０の内外ヘリカルスプライン３２，３３によって、内筒部２０（カムシャフト２）が外筒部１０（スプロケット本体１２）に対し回動してその位相が変わる。そして、回転ドラム４４は、伝達された制動力とねじりコイルばね４６のばね力とがバランスする位置（内筒部２０が外筒部１０に対し所定の位相差をもつ位置）に保持される。

一方、電磁クラッチ４２をＯＦＦにすると、その制動力が回転ドラム４４に伝達されないため、コイルばね４６のばね力だけが作用する中間部材３０は、角ねじ部３１，４５によって後退（図１左方向に移動）して元の位置となり、この間に、内筒部２０（カムシャフト２）が外筒部１０（スプロケット本体１２）に対し逆方向に回動して、その位相差がなくなる。

また、内筒部２０の外周面(スプロケット本体１２との摺動面)にはフランジ２４が周設され、一方、外筒部１０(スプロケット本体１２)の内周面には、フランジ２４が係合するフランジ係合溝１３Ａが周設され、フランジ２４の側面とフランジ係合溝１３Ａの側面間に摩擦トルク付加部材５１，５５が介装されて、外筒部１０と内筒部２０間の相対摺動部の摩擦トルクが高められて、中間部材３０と外筒部１０および内筒部２０間のヘリカルスプライン係合部２３，３２、３３，１７における歯部同士がぶつかる打音の発生が抑制されている。

次に、電磁ブレーキ手段４０を構成する電磁クラッチ４２の構造と、電磁クラッチ４２表面に設けた摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面の冷却構造について説明する。

電磁クラッチ４２は、図３〜５に示すように、回転ドラム４４のディスク面に向けて開口する横断面コ字型円環状で周方向に回り止めされたクラッチケース６０と、クラッチケース６０内に収容された電磁コイル６２と、クラッチケース６０の開口部内側に固定された金属製の摩擦材保持プレート６４と、摩擦材保持プレート６４に接着されて、その表面がクラッチケース６０の内外周壁６０ａ，６０ｂ前縁部より僅かに突出する偏平な摩擦材６６とを備えて構成されている。符号６８は、クラッチケース６０の背面側周方向複数個所に突設されたピンで、このピン６８がエンジンケース８側の孔８ａに係合して、クラッチケース６０は軸方向にはスライドできるが、周方向には移動できないように拘束されている。

即ち、クラッチケース６０内に電磁コイル６２が樹脂モールドにより固定され、クラッチケース６０の開口部内側には、摩擦材６６を一体化した摩擦材保持プレート６４が段差部６０ｃに載置され、摩擦材保持プレート６４の内周及び外周の周方向等分３個所がカシメにより、クラッチケースの内外周壁６０ａ，６０ｂに固定されている。図３，４に示す符号６０ｄはカシメ部を示す。また、摩擦材６６の半径方向の幅は摩擦材保持プレート６４の半径方向の幅より僅かに小さい寸法に形成され（摩擦材６６の内径は摩擦材保持プレート６４の内径より僅かに大きく、摩擦材６６の外径は摩擦材保持プレート６４の外径より僅かに小さく形成され）ており、これによってクラッチケースの内外周壁６０ａ，６０ｂと摩擦材６６間には、オイル通路となるリング状の溝６３ａ，６３ｂが設けられている。なお、摩擦材保持プレート６４のクラッチケース６０の開口部への固定手段は、前記したカシメに限るものではなく、接着や嵌合その他の適宜固定手段であればよい。

摩擦材６６は、電磁クラッチ４２がＯＮされたときに回転ドラム４４のディスク面に接近して摩擦力（制動力）を生じさせるためのもので、抄紙基材に熱硬化性樹脂を含浸した厚さ５００μｍのプレート状の多孔質成形体で構成されており、クラッチケース６０の内外周壁６０ａ，６０ｂの前縁部より５０μｍだけその表面が突出した形態となっている。

また、電磁クラッチ４２の摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面には、エンジンオイルが常に供給されて、両者６６，４４の摺動面温度の上昇が抑制されている。

即ち、クラッチケース６０の半径方向内側には、図１に示すように、カムシャフト２内のオイル通路７０に連通し、かつクラッチケース６０と回転ドラム４４間の相対摺動部の内周側に連通するオイル溜り７４がエンジンケース８によって画成され、カムシャフト２内のオイル通路７０には、カムシャフト２のジャーナル軸受７３のオイルポートおよびカムシャフト２の側孔７３ａを介して、エンジンオイルがポンプＰによって圧送されている。符号７３ｂは、カムシャフト２に設けられて、オイル通路７０とオイル溜り７４に連通する側孔である。そして、クラッチケースの内周壁６０ａ前縁部には、摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面にエンジンオイルを導入するオイル導入用の切り欠き６１ａが設けられ、一方、クラッチケースの外周壁６０ｂ前縁部には、摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面のエンジンオイルを外方に導出するオイル導出用の切り欠き６１ｂが設けられている。

そして、クラッチケース６０の摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面には、カムシャフト２内に設けたオイル通路７０，エンジンケース８と回転ドラム４４（ベアリング２２）間のオイル溜まり７４およびクラッチケースの内周壁６０ａ前縁部に設けた切り欠き６１ａを介してエンジンオイルが導入されて、摩擦材６６と回転ドラム４４の相対摺動面を冷却するとともに、摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面の冷却に供されたエンジンオイルは、クラッチケース６０の外周壁６０ｂ前縁部に設けたオイル導出用の切り欠き６１ｂを介して半径方向外方に積極的に排出される。このため、それだけ摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面へのエンジンオイルの給排速度が速く、摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動部におけるオイルの循環が活発となって、摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面に発生する摺動熱が循環するエンジンオイルに放熱されて、摩擦材６６と回転ドラム４４の相対摺動面が効果的に冷却される。

また、摩擦材６６の表面には、図３，４に示すように、内周側から外周側に延びる風車型のオイル溝６７が設けられて、オイル導入用の切り欠き６１ａとオイル導出用の切り欠き６１ｂがリング状の隙間６３ａ、風車型のオイル溝６７、リング状の隙間６３ｂを介して連通している。このため、摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動部の半径方向内側に導入されたエンジンオイルは、摩擦材６６表面のオイル溝６７に沿ってスムーズに流れて、オイル導出用の切り欠き６１ｂから導出するので、摩擦材６６表面全体が均一に冷却されるとともに、オイルの導出量および導入量も増えて、それだけオイルの循環が活発となって、冷却効果もより優れている。

また、回転ドラム４４のディスク面４４ａの摩擦材６６に正対する位置には、図６〜９に示すように、周方向等分８個所に風車型のオイル案内溝９０が設けられており、オイル溜り７４内のエンジンオイルは、このオイル案内溝９０を介して摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面に導かれるとともに、摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動部のオイルが外方に導出されるようになっている。

即ち、摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面におけるエンジンオイルは、クラッチケース内外周壁６０ａ，６０ｂ前縁部の切り欠き６１ａ，６１ｂを介して給排される他、回転ドラム４４側のオイル案内溝９０を介しても給排されるので、それだけ摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面におけるオイルの循環が活発となっている。

また、回転ドラム４４のディスク面４４ａは、オイル案内溝９０が設けられることでエンジンオイルとの接触面積（エンジンオイルとの接触面積）が増えて、ディスク面４４ａからエンジンオイルへの放熱量が増し、それだけ摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面の冷却効果に優れている。

特に、半径方向に対し傾斜する方向に延びる風車型のオイル案内溝９０は、半径方向に真っ直ぐに延びるオイル案内溝に比べてその長さが長い分、回転ドラム４４のディスク面４４ａのエンジンオイルとの接触面積が増して、それだけエンジンオイルへの放熱性（相対摺動面の冷却効果が優れている。

また、ディスク面のオイル案内溝９０は周方向等間隔に設けられており、回転ドラムが偏芯回転するようなことがなく、このためディスク面全体が摩擦材６６全体に均一に接触して大きな制動力が得られるようになっている。

また、オイル案内溝９０は、溝幅方向中央部の横断面Ｕ字溝領域９１と、その周縁部のテーパ面領域９２で構成されている。テーパ面領域９２は、平坦なディスク面４４ａに対し鋭角θ（例えば１５度）をなし、ディスク面４４ａが摺接する摩擦材６６を剥離させたり局所的に摩滅させることがないように設定されている。

また、回転ドラム４４は、図１０（ａ）→（ｂ）→（ｃ）に示すように、加熱した素材Ｗを上下の金型（鍛造型）１００Ａ，１１０Ａおよび１００Ｂ，１１０Ｂで挟んで加圧する鍛造工程を経ることで、全体が所定形状に成形され、その後、旋盤により中央部に雌角ねじ部４５を形成することで、完成する。鍛造設備である下金型１１０Ｂには、オイル案内溝９０に対応する凸条１１２が設けられており、オイル案内溝９０は、回転ドラム４４を成形する一連の鍛造工程の中で、ディスク面４４ａを成形する際に成形できるので、オイル案内溝９０付き回転ドラム４４を製造する製造設備および製造工程は簡潔である。

図１１は、エンジンの回転数（横軸）に対する摩擦材６６の表面温度（縦軸）の測定結果を示すもので、本実施例の電磁ブレーキ冷却構造と後述する第２の実施例の電磁ブレーキ冷却構造それぞれの摩擦面（摩擦材表面）における温度の低減率Ａ，Ｂを従来の電磁ブレーキ冷却構造（図１６参照）の場合Ｃと比較して示している。この図１１からわかるように、本実施例の電磁ブレーキ冷却構造における摩擦面（摩擦材表面）温度の低減率Ａの方が従来の電磁ブレーキ冷却構造の摩擦面（摩擦材表面）における温度の低減率Ｃよりも平均２０％ほど優れ、即ち、本実施例の電磁ブレーキ冷却構造の方が摩擦材表面の冷却効果において優れていることがわかる。

図１２および図１３は本発明の第２の実施例である電磁ブレーキ冷却構造を示し、図１２は電磁ブレーキ冷却構造の要部である回転ドラムの正面図、図１３は同回転ドラムのディスク面に設けたオイル案内溝の縦断面図（図１２に示す線ＸＩＩＩ-ＸＩＩＩに沿う断面図）である。

この第２の実施例では、回転ドラム４４のディスク面４４ａに、前記した第１の実施例と同じ横断面形状のオイル案内溝９０Ａが設けられているが、第１の実施例のオイル案内溝９０がディスク面４４ａの内周縁から外周縁まで延びて、内周縁および外周縁に開口する構造であったが、この第２の実施例のオイル案内溝９０Ａは、外周縁近傍位置まで設けられて外周縁には開口していない。

このため、ディスク面４４ａに設けたオイル案内溝９０Ａが外周縁側に開口しない分、摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面におけるエンジンオイルの流れがゆっくりとなって、オイル案内溝９０Ａが設けられて放熱面積が増加したディスク面４４ａでのエンジンオイルへの熱伝達（放熱作用）が有効に行われて、第１の実施例の冷却構造よりも、摩擦材６６と回転ドラム４４間の相対摺動面の冷却効果に優れると推定される。

また、図１１において、第２の実施例の冷却構造における摩擦面（摩擦材表面）における温度Ｂの低減率は、従来の冷却構造（図１６参照）における摩擦面における温度の低減率Ｃよりも平均２０％ほど優れ、さらに第１の実施例の冷却構造における摩擦面における温度の低減率Ａと比べても優れていることから、第１の実施例の冷却構造よりも第２の実施例の冷却構造の方が摩擦材６６表面の冷却効果において優れていることがわかる。

その他は、前記した第１の実施例と同一であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。

なお、前記した第１，第２の実施例では、オイル案内溝が風車型に構成されているが、オイル案内溝は、図１４（ａ），（ｂ）に示すような放射型や図１４（ｃ），（ｄ）に示すような渦巻き型であってもよい。なお、図１４（ａ），（ｃ）に示すものは、第１の実施例と同様、オイル案内溝９０，９０Ａがディスク面４４ａの内周縁から外周縁まで延びているのに対し、図１４（ｂ），（ｄ）に示すものは、第２の実施例と同様、オイル案内溝９０，９０Ａがディスク面４４ａの内周縁から外周縁近傍位置まで延びている。

また、前記した種々の実施例では、オイル案内溝９０，９０Ａが溝幅方向中央部の横断面Ｕ字溝領域９１とその周縁部のテーパ面領域９２で構成されているが、図１５（ａ），（ｂ）に示すような溝幅方向中央部の横断面Ｕ字またはＶ字溝領域９１，９１ａと、その周縁部にディスク面４４ａに対する傾斜が徐変するＲ曲面領域９３を形成した構造であってもよい。

また、前記した実施例では、回転ドラム４４にブレーキを作用させるクラッチケース６０の前面に設ける摩擦材６６として、抄紙基材に熱硬化性樹脂を含浸した多孔質成形体を示したが、炭素繊維またはアラミド繊維からなる不織布に熱硬化性樹脂を含浸した多孔質成形体や、炭素繊維およびアラミド繊維からなる不織布に熱硬化性樹脂を含浸した多孔質成形体で構成するようにしてもよい。

本発明の第１の実施例である自動車用エンジンにおける位相可変装置の縦断面図である。 同装置の内部構造を示す斜視図である。 電磁ブレーキ手段の要部を構成する電磁クラッチの斜視図である。 同電磁クラッチの正面図である。 摩擦材と回転ドラム間の相対摺動部の拡大断面図で、（ａ）はオイル導入用の切り欠き位置における断面図、（ｂ）はカシメ部位置における断面図である。 回転ドラムの斜視図である。 回転ドラムの正面図である。 回転ドラムの縦断面図（図７に示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う断面図）である。 回転ドラムのディスク面に設けたオイル案内溝の横断面図（図８に示す線ＩＸ-ＩＸに沿う断面図）である。 回転ドラムの鍛造工程説明図である。 エンジンの回転数に対する摩擦材表面温度の低減率を示す図である。 本発明の第２の実施例である冷却構造の要部である回転ドラムの正面図である。 同回転ドラムのディスク面に設けたオイル案内溝の縦断面図（図１２に示す線ＸＩＩＩ-ＸＩＩＩに沿う断面図）である。 （ａ）〜（ｄ） 回転ドラムのディスク面に設けたオイル案内溝の他の形態を示す図である。 （ａ），（ｂ） 回転ドラムのディスク面に設けたオイル案内溝の他の横断面形状を示す図である。 従来の自動車用エンジンにおける位相可変装置の縦断面図である。

符号の説明

２ カムシャフト
２ａ カム
１０ スプロケットである円環状外筒部
１２ スプロケット本体
１３ 凹部
１４ 内フランジプレート
１６ スプラインケース
１７，３２ 雌ヘリカルスプライン
１７，３３、２３，３２ ヘリカルスプライン係合部
２０ カムシャフトの一部を構成する円環状内筒部
２３，３３ 雄ヘリカルスプライン
３０ 中間部材
３１，４５ 角ねじ部
４０ 電磁ブレーキ手段
４２ 電磁クラッチ
４４ 回転ドラム
４６ ねじりコイルばね
５１ 摩擦トルク付加部材である皿ばね積層体
５５ 摩擦トルク付加部材である摩擦プレート
６０ クラッチケース
６０ａ クラッチケース内周壁
６０ｂ クラッチケース外周壁
６０ｃ 段差部
６０ｄ カシメ部
６２ 電磁コイル
６１ａ オイル導入用の切り欠き
６１ｂ オイル導出用の切り欠き
６３ａ クラッチケース内周壁と摩擦材間の隙間
６３ｂ クラッチケース外周壁と摩擦材間の隙間
６４ 摩擦材保持プレート
６６、６６Ａ、６６Ｂ 偏平な摩擦材
６７，６７ａ，６７ｂ 摩擦材表面のオイル溝
７０ カムシャフト内に設けられたオイル通路
７４ クラッチケースの半径方向内側に設けたオイル溜り
９０，９０Ａ 回転ドラムのディスク面に設けたオイル案内溝
９１ オイル案内溝中央部のＵ字溝領域
９１ａ オイル案内溝中央部のＶ字溝領域
９２ オイル案内溝周縁部のテーパ面領域
９３ オイル案内溝周縁部のＲ曲面領域

Claims (3)

1. クランクシャフトの駆動力が伝達される円環状スプロケットに対し動弁機構を構成するカムシャフトが同軸状で相対回動可能に配置され、前記カムシャフトに回転ドラムが回転可能に支承され、前記回転ドラムと軸方向に正対する位置には、前記回転ドラムに制動力を作用させる電磁ブレーキ手段が設けられ、前記制動力によって回転ドラムに生じる前記スプロケットに対する回転遅れに連係して、前記スプロケットとカムシャフト間の位相が変わる自動車用エンジンにおける位相可変装置において、
   前記電磁ブレーキ手段は、前記回転ドラムのディスク面に向けて開口する横断面コ字型円環状で周方向に回り止めされたクラッチケースと、前記クラッチケース内に収容された電磁コイルと、前記クラッチケースの開口部内側に固定された摩擦材保持プレートと、前記摩擦材保持プレートに接着されて、その表面が前記クラッチケースの内外周壁前縁部より僅かに突出する偏平な摩擦材とを備え、
   前記クラッチケースの半径方向内側には、前記カムシャフトのオイル通路に連通し、かつ前記クラッチケースと回転ドラム間の相対摺動部の内周側に連通するオイル溜りが設けられ、前記クラッチケースの内周壁前縁部には、前記オイル溜り内のエンジンオイルを前記摩擦材と回転ドラム間の相対摺動面に導くオイル導入用の切り欠きが設けられ、前記クラッチケースの外周壁前縁部には、前記摩擦材と回転ドラムの相対摺動面間のエンジンオイルを外方に導出するオイル導出用の切り欠きが設けられた自動車用エンジンにおける位相可変装置の電磁ブレーキ冷却構造であって、
   前記摩擦材に正対する前記回転ドラムのディスク面には、該ディスク面の内周縁から半径方向外方に風車状または渦巻状に延びるオイル案内溝が設けられ、
   前記オイル案内溝は、前記ディスク面の外周縁近傍まで延びることを特徴とする自動車用エンジンにおける位相可変装置の電磁ブレーキ冷却構造。
2. 前記オイル案内溝の周縁部には、ディスク面に対し鋭角となるテーパ面が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用エンジンにおける位相可変装置の電磁ブレーキ冷却構造。
3. 前記オイル案内溝の周縁部には、ディスク面に対する傾斜が徐変するＲ曲面が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用エンジンにおける位相可変装置の電磁ブレーキ冷却構造。

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