JP5916499B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の機関弁である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。

近時、例えば、以下の特許文献１に記載されたバルブタイミング制御装置のように、電動モータの回転力を、減速機構を介してカムシャフトに伝達することによってクランクシャフトと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バルブタイミングを制御するものが提供されている。

特開２０１０−２５５５４３号公報

ところで、内燃機関のカムシャフトには、機関弁を閉方向へ付勢するバルブスプリングのばね力などに起因して正負の交番トルクが発生していることは周知の通りである。

したがって、前記バルブタイミング制御装置を備えた内燃機関にあっても、機関始動時における前記カムシャフトの交番トルクの影響によって、例えば吸気弁の開閉時期が始動に適さない位相に変換されてしまう場合がある。

これは、機関の暖機完了後の再始動時には多少吸気弁の開閉時期が若干位相のずれがあっても始動に支障はないが、特に、冷間始動時には、吸気弁の開閉時期の位相がずれていると、始動が困難になるおそれがある。

本発明は、冷間始動時にも機関弁の開閉時期の位相を始動に適した位相に安定させ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ことを目的としている。

本願請求項１に記載の発明は、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、カムシャフトに固定された従動回転体と、スリップリングとブラシを介して外部から給電されることにより、前記駆動回転体に対して相対回転可能な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、前記電動モータの内部と前記減速機構とを仕切る仕切板と、を備え、前記モータ出力軸が前記駆動回転体に対して相対回転を行う際に相対的に可動する前記減速機構の部位に、常温以下で半固体状になり、機関始動後に所定時間が経過して前記減速機構内の温度が所定以上上昇すると粘度が低下する性質を有する潤滑剤を塗布し、前記仕切板は、前記減速機構の可動する部位と前記電動モータの軸方向において対向する範囲よりも内周側において、前記モータ出力軸が挿通する挿通孔が形成され、前記挿通孔は、その内周面と前記モータ出力軸の外周面との間に隙間を有していることを特徴としている。

本発明によれば、冷間始動時に機関弁の開閉時期の位相を安定化させることが可能になり、始動性の向上が図れる。

本発明の第１実施形態に係るバルブタイミング制御装置を示す縦断面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図である。 各ボールベアリングの種類を示し、Ａは片側接触シール型、Ｂは両側接触シール型、Ｃは開放型の部分断面図である。

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、内燃機関の吸気側の動弁装置に適用したものであるが、排気側の動弁装置に同様に適用することも可能である。

このバルブタイミング制御装置は、図１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、シリンダヘッド上に図外の軸受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、タイミングスプロケット１の前方位置に配置されたチェーンカバー６４に固定されたカバー部材３と、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歯車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環状部１９と、から構成されている。

また、前記スプロケット本体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、軸受である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が相対回転自在に支持されている。

前記大径ボールベアリング４３は、図１及び図５Ａに示すように、片側接触シール型であって、外輪４３ａと、内輪４３ｂ、及び該両輪４３ａ、４３ｂの間に介装された複数のボール４３ｃと、前記外輪４３ａと内輪４３ｂの外側部に設けられた一つのシール部４３ｄと、から構成されている。

また、この大径ボールベアリング４３は、前記外輪４３ａがスプロケット本体１ａの後述する外輪固定部６０に圧入固定されているのに対して、内輪４３ｂが後述する従動回転体である従動部材９の外周側の内輪固定部６３に圧入固定されている。

また、前記シール部４３ｄは、内部に芯材が埋設されたゴム材によって円板状に形成されて、肉厚な外周部４３ｅが前記外輪４３ａの外側部内周に形成された環状溝に嵌着固定されていると共に、内周部４３ｆが内輪４３ｂの外側部内周に形成された環状の摺動溝に摺動自在に保持されている。また、このボールベアリング４３の内部には、グリース４５が充填されており、このグリース４５は、粘性の高い例えばウレア系のものが用いられている。このグリース４５が充填されたボールベアリング４３の内部は、前記シール部４３ｄによって一端側が封止されている。

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側に開口した前記外輪固定部６０が円環状に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、カムシャフト軸方向に延びた円環状の内周面６０ａと、該内周面６０ａの前記開口側と反対側に一体に有し、径方向に沿って形成された第１固定段差面６０ｂと、から構成されている。前記内周面６０ａには、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、前記第１固定段差面６０ｂには、圧入された前記外輪４３ａの軸方向の内端面が当接して、該外輪４３ａの軸方向一方側の位置決めをするようになっている。

前記環状部１９は、図１及び図２に示すように、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４の後述する電動モータ１２方向へ延出した円環状に形成されていると共に、内周には、波形状の内歯１９ａが形成されている。この内歯１９ａは、円周方向に等間隔で連続的に複数形成されている。また、環状部１９の前端側には、後述するハウジング５と一体の円環状の外周側フランジ部５ａが軸方向から当接している。

また、スプロケット本体１ａの環状部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、比較的薄い金属板材によって一体に形成され、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、内径が前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂの内径よりも大きく設定されている。

したがって、保持プレート６１の内周部６１ａは、前記外輪４３ａの軸方向の外端面４３ｅに対して一定の隙間をもって覆うように対向配置されている。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、図３に示すように、ほぼ扇状に形成されて、先端縁６１ｃが後述するストッパ溝６ｂ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８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（環状部１９）外周部には、保持プレート６１のボルト挿通孔６１ｄと連続するボルト挿通孔１ｃが周方向のほぼ等間隔位置に６つ貫通形成されている。また、前記外周側フランジ部５ａには、各ボルト挿通孔１ｃ、６１ｄと対応した位置に８つの雌ねじ孔５ｂが形成されており、これらに挿通した８本のボルト７によって前記スプロケット１と保持プレート６１及びハウジング５が軸方向から共締め固定されている。

なお、前記スプロケット本体１ａ及び環状部１９は、後述する減速機構８のケーシングとして構成されており、このケーシングとハウジング５によってハウジング構成体が形成されている。

また、前記スプロケット本体１ａと、前記環状部１９、保持プレート６１及び外周側フランジ部５ａは、それぞれの外径がほぼ同一に設定されている。

前記カバー部材３は、アルミニウム合金材によってカップ状に一体に形成されて、前端部に形成された膨出部３ａが前記ハウジング５の前端部を覆うように設けられていると共に、前記膨出部３ａの外周部側には円筒壁３ｂが軸方向に沿って一体に形成されている。この円筒壁３ｂは、図１に示すように、内部に形成された保持用孔３ｃの内周面が後述するブラシ保持体２８の圧入固定部になっている。

また、カバー部材３は、外周に形成された鍔部３ｄに６つのボルト挿通孔３ｅが貫通形成され、この各ボルト挿通孔３ｅに挿通されたボルト６２によって前記チェーンカバー６４に固定されている。

前記膨出部３ａの外周側の段差部内周面と前記ハウジング５の外周面との間には、大径なオイルシール５０が介装されている。この大径オイルシール５０は、横断面ほぼコ字形状に形成されて、合成ゴムの基材の内部に芯金が埋設されていると共に、外周側の円環状基部が前記カバー部材３の内周面に設けられた段差円環溝に嵌着固定されている。

前記ハウジング５は、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、この前端には該前端開口を封止する合成樹脂の非磁性材からなる封止プレート１１が設けられている一方、後端側には、円盤状の仕切板５１が配設されている。

この仕切板５１は、薄肉な金属板をプレス成形によって形成され、外周部５１ａが前記ハウジング５のフランジ部５ａと環状部１９との間に挟持されている共に、外周部５１ａに形成されたボルト挿通孔を挿通した前記ボルト７によって共締め固定されている。また、仕切板５１は、内周部５１ｂが前記カバー部材３の膨出部３ａ方向へ折曲形成されて、この中央に大径な軸部挿通孔５１ｃが貫通形成されている。そして、この仕切板５１によって、後述する電動モータ１２と減速機構８との間を仕切るようになっている。

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(図示せず)を有していると共に、前端部に形成された小径部２ａの外周に円盤状のアダプタ６が配置されている。このアダプタ６は、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によってカムシャフト２の前端部に軸方向から共締め固定されている。

このアダプタ６は、図１及び図３にも示すように、鉄系金属によってほぼ円環状に形成され、外周部の内端に前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂの外端部を支持するＬ字形に切欠された支持溝６ａが形成されていると共に、外周部の一部に扇状のストッパ凹溝６ｂが形成されている。このストッパ凹溝６ｂ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前記ストッパ凸部６１ｂの両端縁が周方向の対向縁６ｃ、６ｄ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、前記ストッパ凹溝６ｂの底面とは僅かなクリアランスをもって非接触状態に配置されて、互いに干渉しないようになっている。なお、前記ストッパ凸部６１ｂとストッパ凹溝６ｂによってストッパ機構が構成されている。

前記カムボルト１０は、図１に示すように、頭部１０ａと、軸部１０ｂとからなり、該軸部１０ｂの先端部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孔２ｂに螺着する雄ねじ部１０ｃが形成されている。

前記従動部材９は、鉄系金属材によって一体に形成され、図１に示すように、カムシャフト２側の一端部に前記アダプタ６を介して配置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設された円筒部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、後端面が前記アダプタ６の前端面に当接配置されて、前記カムボルト１０の軸力によって前記円筒部９ｂとアダプタ６などを介してカムシャフト２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及び図２に示すように、前記固定端部９ａの外周部前端から断面ほぼ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と共に、筒状先端部４１ａが櫛歯状に形成されて、前記仕切板５１方向へ延出している。また、前記櫛歯状の先端部４１ａの周方向のほぼ等間隔位置に、前記複数のローラ４８をそれぞれ転動自在に保持するローラ保持部であるほぼ長方形状の複数のローラ保持溝４１ｂが周方向の等間隔位置に形成されている。この各ローラ保持溝４１ｂ（ローラ４８）は、その全体の数が前記環状部１９の内歯１９ａの全体の歯数よりも１つ少なくなっている。

また、前記固定端部９ａの外周部と保持器４１の底部側結合部との間には、前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂを圧入固定させる前記内輪固定部６３が切欠形成されている。

この内輪固定部６３は、図１にも示すように、前記外輪固定部６０と径方向から対向した段差状に切欠形成されて、カムシャフト軸方向に延びた円環状の外周面６３ａと、該外周面６３ａの前記開口と反対側に一体に有し、径方向に沿って形成された第２固定段差面６３ｂと、から構成されている。前記外周面６３ａには、大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂが軸方向から圧入されると共に、前記第２固定段差面６３ｂには、圧入された前記内輪４３ｂの内端面が軸方向から当接して位置決めされるようになっている。

前記位相変更機構４は、前記カムシャフト２と同軸上の前端側に配置されたアクチュエータである前記電動モータ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に伝達する前記減速機構８と、から構成されている。

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ハウジング５と、該ハウジング５の内部に回転自在に設けられたモータ出力軸１３と、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、前記封止プレート１１に固定された固定子１６と、を備えている。

前記モータ出力軸１３は、図１にも示すように、全体の肉厚が均一な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１３ｃを介してカムシャフト２側の大径部１３ａと、この大径部１３ａと反対側の小径部１３ｂとから構成されている。また、このモータ出力軸１３は、前記大径部１３ａの外周に鉄心ロータ１７が固定されていると共に、該大径部１３ａの内側に前記小径ボールベアリング３７と前記ニードルベアリング３８の一部が配置されている。

一方、前記小径部１３ｂの外周には、後述する円環部材２０が圧入固定されており、この円環部材２０の外周面にコミュテータ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より大きく設定されていると共に、軸方向の長さが小径部１３ｂよりも僅かに短く設定されている。なお、前記円環部材２０とコミュテータ２１とによって、コミュテータユニットが構成されている。

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、外周側が電磁コイル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いる。このボビンは、図１に示すように、軸方向前後位置にほぼＬ字形状に折曲された第１、第２顎部を有している。

この第１、第２顎部は、電磁コイル１８のコイル巻線をモータ出力軸１３寄りの内周側に位置決めするものであって、前端の一部が前記コミュテータ２１の一部に軸方向からオーバーラップしており、この第１顎部とコミュテータ２１との間に、円環状の環状空間Ｓが形成されている。これに対して、反対側の第２顎部は、外周部が前記仕切板５１の内周部５１ｂと軸方向でオーバーラップして配置されている。

したがって、鉄心ロータ１７と電磁コイル１８前後のデッドスペースを可及的に小さくできるので、装置の軸方向の長さを十分に短尺化できる。

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電磁コイル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。つまり、内周側に形成された接続部である折り返し部に、前記環状空間Ｓ内でコイル線の端末先端を挟み込んで電気的に接続されるようになっている。

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の軸方向の中心位置とほぼ同一になっている。

前記固定子１６は、図４に示すように、前記封止プレート１１の内周側に設けられた一対の樹脂ホルダー２２、２３と、該各樹脂ホルダー２２、２３の内部に径方向に沿って摺動自在に収容配置されて、各コイルスプリング２４ａ、２４ｂのばね力で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切換ブラシ（整流子）である一対の第１ブラシ２５ａ、２５ｂと、前記樹脂ホルダー２２、２３の前端面に、各外端面を露出した状態で埋設固定された内外二重の円環状のスリップリング２６ａ、２６ｂと、前記各第１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ピグテールハーネス２７ａ、２７ｂと、から主として構成されている。

なお、前記スリップリング２６ａ、２６ｂと後述する第２ブラシ３０ａ、３０ｂが給電機構として構成され、また、前記第１ブラシ２５ａ、２５ｂやコミュテータ２１、ピグテールハーネス２７ａ、２７ｂなどが通電切換機構として構成されている。

前記封止プレート１１は、外周に形成された環状凹溝に前記ハウジング５の前端部に内方へ折曲形成された円環状の支持部５ｃが径方向から嵌合して位置決め固定されている。また、中央位置には、モータ出力軸１３の小径部１３ｂなどが挿通される軸挿通孔１１ａが貫通形成されている。

前記カバー部材３の円筒壁３ｂには、合成樹脂材によって一体的にモールドされた給電ブラシユニットであるブラシ保持体２８が固定されている。

このブラシ保持体２８は、図１に示すように、側面視ほぼＬ字形状に形成され、前記円筒壁３ｂの保持用孔３ｃに挿入されるほぼ円筒状のブラシ保持部２８ａと、該ブラシ保持部２８ａの上端部に有するコネクタ部２８ｂと、前記ブラシ保持部２８ａの両側に一体に突設されて、前記膨出部３ａに固定される図外の一対のブラケット部と、前記ブラシ保持体２８の内部に大部分が埋設された一対の端子片３４と、から主として構成されている。

前記一対の端子片３４は、上下方向に沿って平行に形成されて、一方側（下端側）の図外の各端子が前記ブラシ保持部２８ａの底部側に露出状態で配置されている一方、他方側（上端側）の各端子が前記コネクタ部２８ｂの雌型嵌合溝２８ｄ内に突設されている。

前記ブラシ保持部２８ａは、ほぼ水平方向（軸方向）に延設されて、内部の上下位置に形成された円柱状の貫通孔内にスリーブ状の摺動部２９ａ、２９ｂが固定されていると共に、該各摺動部２９ａ、２９ｂの内部に、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第２ブラシ３０ａ、３０ｂが軸方向へ摺動自在に保持されている。

この各第２ブラシ３０ａ、３０ｂは、ほぼ長方体状に形成されて、各貫通孔の底部側に臨む前記一方側端子との間に弾装された付勢部材である第２コイルスプリング３１ａ、３１ｂのばね力によってそれぞれ前記各スリップリング２６ａ、２６ｂ方向に付勢されている。

また、前記第２ブラシ３０ａ、３０ｂの後端部と前記一方側端子との間には、可撓性を有する一対の図外のピグテールハーネスが溶接固定されて、前記両者を電気的に接続している。このピグテールハーネスは、その長さが前記第２ブラシ３０ａ、３０ｂが前記各コイルスプリング３１ａ、３１ｂによって最大に進出した際に、前記各摺動部２９ａ、２９ｂから脱落しないように、その最大摺動位置を規制する長さに設定されている。

また、前記ブラシ保持部２８ａの基部側外周に形成された円環状の嵌着溝内に、シールリング３２が嵌着保持されており、前記ブラシ保持部２８ａが前記保持用孔３ｃに挿通された際に、前記シールリング３４が前記円筒壁３ｂの先端面に弾接してブラシ保持部２８ａ内をシールするようになっている。

前記コネクタ部２８ｂは、前記嵌合溝２８ｄに臨む端子片３４が図外の雄型端子を介して図外のコントロールユニットに電気的に接続されている。

そして、前記モータ出力軸１３は、図１に示すように、前記カムボルト１０の軸部１０ｂの付け根部外周面に設けられた前記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とによってカムボルト１０の軸部１０ｂ外周に回転自在に支持されている。

前記小径ボールベアリング３７は、両側接触シール型であって、図５Ｂに示すように、内輪３７ａと外輪３７ｂ及び両輪３ａ、３７ｂ間に設けられた複数のボール３７ｃと、内輪３７ａと外輪３７ｂの両側部間に設けられた一対のシール部材３７ｄ、３７ｅと、から構成されている。

前記内輪３７ａは、前記従動部材９の円筒部９ｂの前端面と前記カムボルト１０の頭部１０ａの軸部１０ｂ側の着座面との間に挟持状態に固定されている。一方、外輪３７ｂは、モータ出力軸１３の大径部１３ａの内周面に軽圧入によって保持されていると共に、軸方向の一端面が前記段差部１３ｃの内周側段差面に軸方向から当接して位置決め支持されている。

前記各シール部材３７ｄ、３７ｅは、内部に芯材が埋設されたゴム材によって形成されて、肉厚の各外周部３７ｆ、３７ｇが外輪３７ｂの両側内周に形成された嵌着溝に嵌着固定されている一方、各内周部が内輪の両側内周に形成された環状の摺動溝内に摺動自在に嵌合されている。

また、前記両シール部材３７ｄ、３７ｅで封止されたベアリング内部には、前記大径ボールベアリング４３と同じ性質のグリース４５が封入されている。

前記ニードルベアリング３８は、図５Ｂにも示すように、外周側の鉄系金属によって円筒状に形成されたリテーナ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。

前記リテーナ３８ａは、軸方向の両端部が内方へ折曲形成され、外周面が前記モータ出力軸３８の内周面と該モータ出力軸３８と一体に形成された後述する偏心カム軸３９の内周面とに跨って圧入固定されている。前記各ニードルローラ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て、機関制御を行うと共に、前記電磁コイル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８を介してカムシャフト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８は、図１に示すように、偏心回転運動を行う前記偏心カム軸３９と、該偏心カム軸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複数のローラ４８と、該各ローラ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。

前記偏心カム軸３９は、軸方向の短尺な円筒状に形成されて、円周方向で肉厚が異なるように形成されており、ほぼ真円形の内周面に対して外周面はその軸心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てカム面として形成されている。

また、この偏心カム軸３９は、内周面の内径と前記モータ出力軸１３の大径部１３ａの内径が前記ニードルベアリング３８のリテーナ３８ａの外径より僅かに小さく形成されていると共に、前端部が前記モータ出力軸１３の大径部１３ａ先端と軸方向から突き合わせ状態に結合されている。そして、前記モータ出力軸１３の大径部１３ａと偏心カム軸３９の全体の軸長内に、その間になんらのスペーサ等の介在なしに前記小径ボールベアリング３７とニードルベアリング３８が軸方向から収容された形になっている。したがって、これら各構成部品の軸長が短くなることから、この点でも装置の軸方向の長さを短くすることができる。

前記中径ボールベアリング４７は、図５Ｃにも示すように、開放型であって、内輪４７ａと外輪４７ｂ及び両輪４７ａ、４７ｂとの間に介装されたボール４７ｃとから構成されて、両輪４７ａ、４７ｂの両側にシール部材が設けられていない。また、この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ている。

前記内輪４７ａは、図５Ｃに示すように、前記偏心カム軸３９の外周面に形成された浅い円環溝３９ａの底面に圧入されて、この段差縁３９ｂに一側面の内周側は当接して前記仕切板５１方向への軸方向移動が規制されている一方、他側面は固定端部９ａの内側面との間に微小な第１隙間Ｃが形成されてフリーな状態になっている。

また、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、外輪４７ｂは、軸方向の電動モータ１２側の一側面がどの部位にも接触せず、また軸方向の他側面もこれに対向する固定端部９ａの内側面との間の前記第１隙間Ｃによっ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Ｃ１が形成されて、この第２隙間Ｃ１によって中径ボールベアリング４７全体が前記偏心カム軸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、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環状部１９の内歯１９ａに嵌入すると共に、保持器４１のローラ保持溝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するようになっている。

そして、前記減速機構８の内部の各構成部品の前記ローラ４８や各ボールベアリング３７、４３、４７などの回転部や摺動摩擦部には、エンジンオイルではなく、前記各ボールベアリング３７，４３、４７の内部に充填された潤滑剤であるグリース４５と同じ性質の粘性の高いグリース４５が塗布されている。

すなわち、前記保持器４１のローラ保持溝４１ａと各ローラ４８との間や、ニードルベアリング３８の内部などの回転部や摺動摩擦部に、前記グリース４５が塗布、充填されている。

このグリース４５は、常温である摂氏約２０℃では粘性が高く、機関始動後の所定時間が経過して減速機構８内の温度が所定以上上昇した場合には粘度が低くなってある程度柔らかくなる性質のものあるが、たとえ高温になっても、液状化せずに各部の外面に留まっているものを用いている。

なお、前記カバー３の膨出部３ａのほぼ中央位置には、図１に示すように、カムボルト１０の締め付け治具を挿通させる作業用孔が形成されており、この作業用孔を閉止する断面ほぼコ字形状のキャップ５３がそれぞれ圧入固定されている。

以下、本実施形態の作動について説明する。まず、機関のクランクシャフトが回転駆動すると、タイミングチェーンを介して前記タイミングスプロケット１が回転して、その回転力が環状部１９と仕切板５１を介してハウジング５、つまり電動モータ１２が同期回転する。一方、前記環状部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３４，３４や各ピグテールハーネス、第２ブラシ３０ａ、３０ｂ、各スリップリング２６ａ、２６ｂなどを介して電動モータ１２の電磁コイル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８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の回転に伴い偏心カム軸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の各ローラ保持溝４１ｂで径方向へガイドされながら前記環状部１９の一の内歯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、前記ローラ４８の個数など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６ｂの各対向面６ｃ、６ｄのいずれか一方に当接することによって行われる。

具体的には、前記従動部材９が、前記偏心カム軸３９の偏心回動に伴ってタイミングスプロケット１の回転方向と同方向に回転することによって、ストッパ凸部６１ｂの一側面がストッパ凹溝６ｂの一方側の対向面６ｃに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、カムシャフト２は、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相が進角側へ最大に変更される。

一方、従動部材９が、タイミングスプロケット１の回転方向と逆方向に回転することによって、ストッパ凸部６１ｂの他側面がストッパ凹溝６ｂの他方側の対向面６ｄに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、カムシャフト２は、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相が遅角側へ最大に変更される。

この結果、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、前述したように、減速機構８の内部や各ボールベアリング３７，４３、４７などの転動箇所や摺動箇所などにグリース４５を充填、塗布したことから、これら各部の潤滑性能が向上すると共に、前記カムシャフト２に発生する交番トルクを、前記グリース４５の粘性抵抗によって減速機構８へ伝達しにくくすることから、機関始動初期の吸気弁の開閉時期の位相を変化させることがなくなる。

すなわち、機関の定常走行後に機関を停止させると、停止直前に前記コントロールユニットからの制御信号によって電動モータ１２を回転させて前記減速機構８を介してタイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の相対回転位相を、冷間始動に適した進角側寄りの中間位置に制御する。しかし、冷間始動させると、前記カムシャフト２に発生する交番トルクによって吸気弁の開閉時期が不安定になって良好な始動性が得られない場合がある。

そこで、本実施形態では、減速機構８内に充填、塗布されたグリース４５の粘性抵抗によって減速機構８の各構成部品の回転抵抗を発生させることにより、前記カムシャフト２が交番トルクによる影響を受けにくくした。このため、つまり、前記カムシャフト２の挙動を安定化させることによって、吸気弁の開閉時期の位相を高精度に維持することが可能になる。

特に、冷間始動時には、前記グリース４５の粘度も高くなっていることから、カムシャフト２の挙動をさらに安定化させることが可能になり、この結果、斯かる冷間始動姓が向上する
また、本実施形態では、グリース４５を用いることによって減速機構８からグリース４５が電動モータ１２側へ流動することがなくなることから、該減速機構８側と電動モータ１２との間にシール部材を設ける必要が全くなくなる。このため、装置の軸方向の長さを短尺化することができる。

しかも、前記グリース４５は、遠心力によって減速機構８の外周側へ僅かながらも流動したとしても、前記仕切板５１によって減速機構８から電動モータ１２方向への流動をさらに抑制することができる。

また、前記仕切板５１は、極めて薄肉なプレート材によって形成すると共に、前述の小径ボールベアリング３７やニードルベアリング３８をモータ出力軸１３の大径部１３ａとこれと一体の偏心カム軸３９の内部にコンパクトに収容したことから、これらの特異な構造によっても装置の軸方向の長さを十分に短くすることができる。

また、前述したように、前記電磁コイル１８を含む鉄心ロータ１７を、前記コミュテータ２１や仕切板５１の内周部５１ｂと軸方向からオーバーラップする位置に配置したことから、これによっても装置の軸方向の長さを短くすることが可能になる。

このように、装置の軸方向の長さを十分に短くすることができることから、エンジンルーム内へレイアウトの自由度が向上して内燃機関への搭載性が良好になる。

また、電磁コイル１８の一方のコイル巻線を、第１顎部を介してコミュテータ２１側（軸方向）に十分に近接した内周側からへ巻回することができるため、コイル巻線の巻量を多くしても軸方向への突出量を抑制することができる。また、他方のコイル巻線を、薄型の仕切板５１の軸方向から近接して配置できるので、装置の軸方向の長さを可及的に小さくすることができる。

さらに、本実施形態では、モータ出力軸１３と偏心カム軸３９とを軸方向から互いに圧入して一体化するのではなく、成形時に両者１３，３９を一体化したことによって、製造作業が容易になると共に、偏心カム軸３９の軸方向の長さを十分に小さくすることができる。このため、該偏心カム軸３９のニードルベアリング３８に対する圧入代を十分に短くすることができ、したがって、圧入時における偏心カム軸３９の塑性変形を抑制できる。

この結果、前記中径ボールベアリング４７と各ローラ４８及び内歯１９ａとの間の噛み合い部の隙間のばらつきを小さくすることができるので、減速機構８の安定した作動が得られる。

また、前記モータ出力軸１３と偏心カム軸３９とを、別体に形成してモータ出力軸１３の外周に偏心カム軸を嵌合固定することも可能であるが、本実施形態では両者１３，３９を軸方向から一体に形成して、前記大径部１３ａと偏心カム軸３９の内周に、小径ボールベアリング３７の外輪３７ｂとニードルベアリング３８の外周が圧入されるように形成した。このため、前記大径部１３ａの外径を十分に小さくすることができる。

この結果、小さくなった分だけ前記鉄心ロータ１７のコイル線１８の巻量を増加させることができる。これによって、バルブタイミング制御装置の全長や外径を大きくすることなく、現在の大きさを維持しつつ電動モータ１２の特性を向上させることが可能になる。

さらに、モータ出力軸１３と偏心カム軸３９に対するニードルベアリング３８の圧入管理が容易になり、軸受精度が向上すると共に、減速機構８の噛み合い部の隙間管理も容易になる。また、組立作業が簡素化されると共に、偏心カム軸３９の小径化と軸方向の短尺化によって製造作業が容易になり、コストの低減化が図れる。

また、前記減速機構８内のグリース４５が緩衝機能を発揮するため、各部の打音の発生を効果的に抑制することが可能になる。

さらに、ハウジング構成体によって減速機構８と電動モータ１２との一体化が図れると共に、スプロケット本体１ａを介してタイミングスプロケット１との一体化も図れることから、これら各構成部品全体のユニット化が図れる。したがって、装置の軸方向の他に径方向の小型化が図れると共に、製品管理が容易になる。

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、前記ステータとしてハウジング５や永久磁石１４，１５を用いたが、これ以外のステータを用いることも可能である。

また、前記各実施形態では、ベアリングとしてボールベアリングやニードルベアリングを用いたが、これ以外のプレーンベアリングや、複数列にボールを配置したボールベアリングを用いることも可能である。

また、前記グリース４５は、バルブタイミング制御装置の大きさや仕様などによって粘度などの性質が異なるものを任意に選択することも可能である。

さらに、前記モータ出力軸１３と偏心カム軸３９が別体に形成されているものであっても良い。

また、本実施形態では、潤滑剤として一般的なグリースを用いたが、冷間時に粘性の高いものであれば、グリースに限定されるものではない。

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１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記潤滑剤は、グリースであることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｂ〕請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記潤滑剤は、ベアリングの内部や前記減速機構が配置された空間部内に充填したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｃ〕請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記潤滑剤を、前記減速機構にも塗布したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｄ〕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、
カムシャフトに固定された従動回転体と、
スリップリングとブラシを介して外部から給電されることにより、前記駆動回転体に対して相対回転可能な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、
前記従動回転体と相対回転する部位を軸受けすると共に、冷間始動時には半固体状になり、機関始動後の所定時間経過後には粘度が低下する性質を有する潤滑剤を内部に充填されたシール付きベアリングと、
を有する内燃機関の可変動弁装置において、
前記減速機構は、
前記駆動回転体と共に回転するトロコイド形状の内歯と、
該内歯の内周に前記モータ出力軸と共に回転し、内周面に対して外周面が偏心した円筒状の偏心軸と、
前記内歯と偏心軸と間に設けられた複数のローラと、
前記従動回転体と共に回転し、前記各ローラ間に介在される櫛歯状の保持器と、を備え、
前記偏心軸の回転によって前記内歯に対して前記保持器が相対回転することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｅ〕請求項ｄに記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記偏心軸は、外周がシール付きボールベアリングによって軸受けされて、該ボールベアリングの内輪と外輪との間にも前記潤滑剤が充填されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｆ〕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、
カムシャフトに固定された従動回転体と、
スリップリングとブラシを介して外部から給電されることにより、前記駆動回転体に対して相対回転可能な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、
前記従動回転体と相対回転する部位を軸受けすると共に、冷間始動時には半固体状になり、機関始動後の所定時間経過後には粘度が低下する性質を有する潤滑剤を内部に充填されたシール付きベアリングと、
を有する内燃機関の可変動弁装置において、
前記シール付きベアリングは、前記駆動回転体と従動回転体との間と、前記モータ出力軸と従動回転体との間に設けられていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｇ〕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、
カムシャフトに固定された従動回転体と、
スリップリングとブラシを介して外部から給電されることにより、前記駆動回転体に対して相対回転可能な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、
前記従動回転体と相対回転する部位を軸受けすると共に、冷間始動時には半固体状になり、機関始動後の所定時間経過後には粘度が低下する性質を有する潤滑剤を内部に充填されたシール付きベアリングと、
を有する内燃機関の可変動弁装置において、
前記シール付きベアリングは、ボールベアリングであ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ｇに記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記電動モータの内部と前記減速機構とは、仕切板によって仕切られていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｉ〕請求項ｈに記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記モータ出力軸は、中空状の円筒状に形成されていると共に、該モータ出力軸の内周と前記従動回転体の外周との間に、内外輪間に前記潤滑剤が充填されたシール付きボールベアリングが設けられている共に、該シール付きボールベアリングの前記減速機構側にニードルベアリングが隣接して設けられ、前記ニードルベアリングと減速機構には、前記潤滑剤が塗布されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項ｊ〕制御軸を回転させることにより機関弁の作動特性が変更される内燃機関の可変動弁装置であって、
外部から給電されることによってステータに対して相対回転を行うロータを有する電動モータと、
前記制御軸に固定される出力部材と、
前記ロータの回転速度を減速して前記出力部材に伝達する減速機構と、
を備え、
前記出力部材が回転する部位に、常温で半固体状になり、機関始動後の所定時間経過後に粘度が低下する潤滑剤を塗布したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置において、
前記電動モータのロータにはコイルが巻回されている共に、前記ステータには永久磁石が設けられ、
前記ロータに固定されたモータ出力軸に、コミュテータが設けられ、該コミュテータによって前記コイルに通電される電流が切り換えられて磁束が形成され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
２…カムシャフト
３…カバー部材
４…位相変更機構
５…ハウジング
７…ボルト
８…減速機構
９…従動部材(従動回転体）
１０…カムボルト
１２…電動モータ
１３…モータ出力軸
１３ａ…大径部
１３ｂ…小径部
１７…鉄心ロータ
１８…コイル巻線
１９ａ…内歯
２６ａ、２６ｂ…スリップリング
３０ａ、３０ｂ…ブラシ
３７…小径ボールベアリング
３８…ニードルベアリング
３９…偏心カム軸
４１…保持器
４３…大径ボールベアリング
４５…グリース
４７…中径ボールベアリング
４８…ローラ

Claims (3)

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、
   カムシャフトに固定された従動回転体と、
   スリップリングとブラシを介して外部から給電されることにより、前記駆動回転体に対して相対回転可能な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、
   前記電動モータの内部と前記減速機構とを仕切る仕切板と、
   を備え、
   前記モータ出力軸が前記駆動回転体に対して相対回転を行う際に相対的に可動する前記減速機構の部位に、常温以下で半固体状になり、機関始動後に所定時間が経過して前記減速機構内の温度が所定以上上昇すると粘度が低下する性質を有する潤滑剤を塗布し、
   前記仕切板は、前記減速機構の可動する部位と前記電動モータの軸方向において対向する範囲よりも内周側において、前記モータ出力軸が挿通する挿通孔が形成され、
   前記挿通孔は、その内周面と前記モータ出力軸の外周面との間に隙間を有している
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記減速機構は、前記駆動回転体と共に回転するトロコイド形状の内歯と、該内歯の内周に前記モータ出力軸と共に回転し、内周面に対して外周面が偏心した円筒状の偏心軸と、前記内歯と前記偏心軸との間に設けられた複数のローラと、前記従動回転体と共に回転し、前記各ローラを保持するローラ保持部を有する保持器と、前記偏心軸の外周に設けられ、外輪の外周面に前記各ローラの外周面が転動自在に当接するボールベアリングと、を備え、
   前記減速機構の可動する部位は、前記ローラ保持部であることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記減速機構は、前記駆動回転体と共に回転するトロコイド形状の内歯と、該内歯の内周に前記モータ出力軸と共に回転し、内周面に対して外周面が偏心した円筒状の偏心軸と、前記内歯と前記偏心軸との間に設けられた複数のローラと、前記従動回転体と共に回転し、前記各ローラを保持するローラ保持部を有する保持器と、前記偏心軸の外周に設けられ、外輪の外周面に前記各ローラの外周面が転動自在に当接するボールベアリングと、を備え、
   前記減速機構の可動する部位は、前記ボールベアリングの回転部であることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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