JP5993352B2 - 内燃機関の可変動弁装置及びローラ減速機構 - Google Patents

Description

本発明は、例えば吸気弁や排気弁の作動特性を制御する内燃機関の可変動弁装置及びローラ減速機構に関する。

近時、電動モータの回転力を、ローラ減速機構を介してカムシャフトに伝達することにより、クランクシャフトから回転力が伝達される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可変動弁装置が提供されている。

例えば、以下の特許文献１に記載された可変動弁装置は、ブラシ付きＤＣモータのモータ出力軸の先端側に前記ローラ減速機構の一部を構成する偏心軸部を一体的に設け、該偏心軸部を介して前記モータ出力軸をローラ減速機構の入力部として用いるようになっている。これによって、可変動弁装置の軸方向の長さを短くして小型化を図っている。

また、前記ローラ減速機構の内部には、ボールベアリングなどの各構成部品を潤滑する潤滑油を供給する必要があるが、前記ＤＣモータの内部には、潤滑油を供給させないようになっており、このために、前記ローラ減速機構とＤＣモータとの間にオイルシールが介装されている

特開２０１１−２３１７００号公報

ところで、前記公報記載の可変動弁装置にあっては、前記モータ出力軸の外周に鉄心ロータとコミュテータが固定され、前記鉄心ロータにはコミュテータと接続されるコイルが巻回されていることから、これらを組み付ける際には、先にモータ出力軸の外周に前記鉄心ロータを軸方向一端側から圧入固定し、その後、軸方向他端側から、つまり前記偏心軸部側からモータ出力軸の外周面に、内周シール部を介して前記オイルシールを挿通配置させる。

次に、同じく前記偏心軸部の外周面に、前記ローラ減速機構の一部を構成するボールベアリングの内輪を軸方向から圧入固定するようになっている。

このように、前記偏心軸部側からオイルシールとボールベアリングを順番に挿通するようになっていることから、前記偏心軸部の外径を前記オイルシールの内周シール部の内径よりも基準以上に大きくすることができない。このため、前記ボールベアリングを通常一般に使用されている大きさのものを用いると、該内輪と外輪との間の各ボールの位置が自ずと内周寄りになってしまう。つまり、前記偏心軸部の外径の制限によって前記ボールベアリングの外径が小さくなって内輪の外径も小さくなることから、前記各ボールの個数が制限されてしまう。この結果、前記ボールベアリングの各ボールに作用する荷重を十分に分散することができず、負荷が大きくなってボールベアリングの耐久性が低下するおそれがある。

本発明は、ブラシ付きＤＣモータのモータ出力軸をローラ減速機構の入力部として用いたとしても、ボールベアリングの各ボールに作用する荷重を分散して耐久性の低下を抑制できる内燃機関の可変動弁装置及びローラ減速機構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、ローラ減速機構は、モータ出力軸の軸方向端部に一体に設けられ、軸心が前記モータ出力軸の軸心に対して偏心した筒状の偏心カムと、該偏心カムの外周面に内輪が固定され、該内輪の径方向の肉厚が、外輪の径方向の肉厚よりも大きく形成されたボールベアリングと、前記ケーシングの内周側に設けられて、内周に複数の内歯が形成された内歯構成部と、前記ボールベアリングの外輪と前記各内歯との間に設けられた複数のローラと、該ローラの径方向の移動を許容しつつ周方向の移動を規制すると共に、回転力を前記出力部材に伝達する保持部材と、を有し、
前記偏心カムは、外径が前記モータ出力軸の外径よりも小さく形成された段差小径状に形成されている一方、
前記ボールベアリングは、前記外輪の外周面に前記ローラが転動自在に当接していると共に、前記偏心カムの偏心回転に伴って径方向へ偏心動可能であることを特徴としている。

この発明によれば、ローラ減速機構の入力部に固定されるボールベアリングの各ボールに作用する荷重を分散して、耐久性の低下を抑制することができる。

本発明に係る可変動弁装置の一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Ｄ部拡大図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。

以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置とローラ減速機構の実施形態を図面に基づいて説明する。

この可変動弁装置は、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４２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出力部材であるカムシャフト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、外輪４３ａと、内輪４３ｂ及び該両輪４３ａ、４３ｂの間に介装されたボール４３ｃと、から構成されている。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の内周側に固定されているのに対して内輪４３ｂが従動部材９の外周側に固定されている。

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側に開口した円環溝状の外輪固定部６０が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、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、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４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、前記内歯構成部１９の前端側には、後述するモータハウジング５と一体の円環状の雌ねじ形成部６が対向配置されている。

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、金属板材によって一体に形成され、図１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４３ａの内径よりも小さい径に設定されている。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１及び図５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２ｂ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６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（内歯構成部１９）及び保持プレート６１のそれぞれの外周部には、それぞれボルト挿通孔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。また、前記雌ねじ形成部６には、各ボルト挿通孔１ｃ、６１ｄと対応した位置に６つの雌ねじ孔６ａが形成されており、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と保持プレート６１及びモータモータハウジング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と内歯構成部１９が、後述する減速機構８のケーシングとして構成されている。

また、前記スプロケット本体１ａと前記内歯構成部１９、保持プレート６１及び雌ねじ形成部６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、チェーンカバー４９に固定されており、このチェーンカバー４９は、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チェーンを覆うよう上下方向に沿って配置固定されている。また、前記位相変更機構４に対応した位置に形成された開口部を構成する環状壁４９ａの円周方向の４箇所に、ボス部４９ｂが一体に形成されていると共に、環状壁４９ａから各ボス部４９ｂの内部に亘って雌ねじ孔４９ｃがそれぞれ形成されている。

前記カバー部材３は、図１及び図２に示すように、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、前記モータハウジング５の前端部を覆うように配置され、膨出状のカバー本体３ａと、該カバー本体３ａの開口側の外周縁に一体に形成された円環状の取付フランジ３ｂと、から構成されている。前記カバー本体３ａの外周部側には円筒壁３ｃが軸方向に沿って一体に形成されており、この円筒壁３ｃは、内部に保持用孔３ｄが形成されて、この保持用孔３ｄの内周面に後述する保持体２８の一部が嵌合保持されている。

前記取付フランジ３ｂは、円周方向のほぼ等間隔位置に４つのボス部３ｅが周方向のほぼ等間隔位置（約９０°位置）に設けられている。この各ボス部３ｅには、図１に示すように、前記チェーンカバー４９に形成された各雌ねじ孔４９ｄに螺着するボルト５４が挿通するボルト挿通孔３ｇがそれぞれ貫通形成されており、前記各ボルト５４によってカバー部材３がチェーンカバー４９に固定されている。

また、前記カバー本体３ａの外周側の段差部内周面と前記モータハウジング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部３ｈに嵌着固定されている。

前記モータハウジング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筒状のハウジング本体５ａと、該ハウジング本体５ａの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と、を備えている。

前記ハウジング本体５ａは、後端側に円板状の隔壁５ｂを有し、該隔壁５ｂのほぼ中央に後述する偏心軸部３９を挿通する大径な軸部挿通孔５ｃが形成されていると共に、該軸部挿通孔５ｃの孔縁にカムシャフト２軸方向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の前端面外周側には、前記雌ねじ形成部６が一体に設けられている。

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、前端部に前記フランジ部２ａが一体に設けられている。

このフランジ部２ａは、図１に示すように、外径が後述する従動部材９の固定端部９ａの外径よりも僅かに大きく設定されて、各構成部品の組み付け後に、前端面の外周部が前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂの軸方向外端面に当接配置されるようになっている。また、フランジ部２ａの前端面が従動部材９に軸方向から当接した状態でカムボルト１０によって軸方向から結合されている。

また、前記フランジ部２ａの外周には、図５に示すように、前記保持プレート６１のストッパ凸部６１ｂが係入するストッパ凹溝２ｂが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝２ｂ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６１ｂの両端縁が周方向の対向縁２ｃ、２ｄ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、前記保持プレート６１の大径ボールベアリング４３の外輪４３ａに軸方向外側から対向して固定する部位よりもカムシャフト２側に離間して配置されて、前記従動部材９の固定端部９ａとは軸方向で非接触状態になっている。したがって、ストッパ凸部６１ｂと固定端部９ａとの干渉を十分抑制できる。

前記ストッパ凸部６１ｂとストッパ凹溝２ｂ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の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に螺着する雄ねじ１０ｃが形成されている。

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の内周前端面から軸方向へ突出した円筒部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部材である保持器４１とから構成されている。

前記固定端部９ａは、後端面が前記カムシャフト２のフランジ部２ａの前端面に当接配置されて、前記カムボルト１０の軸力によってフランジ部２ａ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、外周側には軸受部材である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に示すように、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４１の筒状先端部４１ａは、前記雌ねじ形成部６と前記延出部５ｄとの間に形成された円環凹状の収容空間４４を介してモータハウジング本体５ａの隔壁５ｂ方向へ延出している。また、前記筒状先端部４１ａの周方向のほぼ等間隔位置には、図１、図２、図４に示すように、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４１ｂ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４１ｂ（ローラ４８）は、前記各ローラ４８の径方向の移動を許容しつつ周方向の移動を規制するようになっていると共に、その全体の数が前記内歯構成部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を固定する内輪固定部６３が切欠形成されている。

この内輪固定部６３は、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２の軸方向に延びた円環状の外周面と、該外周面の開口と反対に一体に有し、径方向に沿って形成された段差面とから構成されている。前記外周面には、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、前記段差面には、圧入された前記内輪４３ｂの内端面が当接して軸方向の位置決めがされるようになっている。

前記位相変更機構４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の回転駆動力(回転速度)を減速してカムシャフト２に伝達する前記ローラ減速機構８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、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、保持体２８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が圧入固定されていると共に、後端側にローラ減速機構８の一部を構成する偏心カムである偏心軸部３９が一体に設けられている。

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の外周面にコミュテータ２１が軸方向から圧入固定されて前記段差部１３ｃの外面によって軸方向の位置決めがなされている。前記円環部材２０は、その外径が前記大径部１３ａの外径とほぼ同一に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。

前記小径部１３ｂの内周面には、モータ出力軸１３や偏心軸部３９内に供給されて前記各ベアリング３７，３８を潤滑するための潤滑油の外部への漏洩を抑制する栓体５５が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。つまり、内周側に形成された折り返し部に、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の固定位置よりも前方にオフセット配置されている。すなわち、前記永久磁石１４，１５は、図１に示すように、その軸方向の中心が前記鉄心ロータ１７の軸方向の中心に対して前記固定子１６側にオフセット配置されている。これによって、前記永久磁石１４，１５の前端部が、径方向で前記コミュテータ２１や固定子１６の後述する第１ブラシ２５ａ、２５ｂなどとオーバーラップするように配置されている。

前記固定子１６は、図６に示すように、前記封止プレート１１の内周側に一体的に設けられた円板状の樹脂プレート２２と、該樹脂プレート２２の内側に設けられた一対の樹脂ホルダー２３ａ、２３ｂと、該各樹脂ホルダー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用ブラシである一対の第１ブラシ２５ａ、２５ｂと、前記樹脂ホルダー２３ａ、２３ｂ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給電用スリップリング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ハーネス２７ａ、２７ｂと、から主として構成されている。

前記封止プレート１１は、前記モータハウジング５の前端部内周に形成された凹状段差部にかしめによって位置決め固定されていると共に、中央位置には、モータ出力軸１３の一端部などが挿通される軸挿通孔１１ａが貫通形成されている。

前記カバー本体３ａには、合成樹脂材によって一体的にモールドされた保持体２８が固定されている。この保持体２８は、図１、図２に示すように、側面視ほぼＬ字形状に形成され、前記保持用孔３ｄ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の一側面に一体に突設されて、前記カバー本体３ａにボルト固定されるブラケット部２８ｃと、内部に大部分が埋設された一対の給電用端子片３１、３１と、から主として構成されている。

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（モータハウジング５の軸心に対して内外周側）に平行に形成された一対の有底円柱状の固定用孔内に一対の角筒状のブラシ案内部２９ａ、２９ｂがそれぞれ固定されている。また、各ブラシ案内部２９ａ、２９ｂの内部には、各先端面が前記各給電用スリップリング２６ａ、２６ｂに軸方向からそれぞれ当接する一対の給電用ブラシ３０ａ、３０ｂが軸方向へ摺動自在に保持されている。この各給電用ブラシ３０ａ、３０ｂは、角筒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、前記各給電用スリップリング２６ａ、２６ｂとともに給電機構の一部を構成している。

前記一対の固定用孔の底部側に位置する底壁には、後述する各ピグテールハーネス３３，３３が挿通される透孔がそれぞれ貫通形成されていると共に、前記底壁の外側には前記各透孔が臨む空間Ｓが形成されている。

この空間部Ｓは、円形状に形成されて、その深さは前記各給電ブラシ３０ａ、３０ｂがブラシ案内部２９ａ、２９ｂ内で後退移動した際に、前記各ピグテールハーネス３３、３３が撓み変形して吸収される大きさに設定されている。また、前記空間Ｓは、軸方向の一端開口が前記保持体２８と同じ合成樹脂材によって形成された円形状のキャップ３６によって液密的に閉止されている。

また、前記底壁の空間Ｓ側には、前記空間Ｓを前記各固定用孔に対応した２つの空間部を分離形成する仕切壁３５が一体に設けられている。

前記一対の給電用端子片３１，３１は、上下方向に沿って平行かつクランク状に形成されて、一方側（下端側）の各端子３１ａ、３１ａが前記底壁の外面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３１ｂ、３１ｂ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。また、前記他方側端子３１ｂ、３１ｂは、図外の雌端子やハーネスを介して図外のコントロールユニットに接続されている。

前記各給電用ブラシ３０ａ、３０ｂは、図１及び図２にも示すように、ほぼ長方体状に形成されて、この各後端面と前記各固定用孔の孔縁、つまり底壁内面との間に弾装された一対の第２コイルスプリング３２ａ、３２ｂのばね力によってそれぞれ前記各スリップリング２６ａ、２６ｂ方向へ付勢されている。

また、前記給電用ブラシ３０ａ、３０ｂの後端部と前記一方側端子３１ａ、３１ａとの間には、可撓変形可能な一対のピグテールハーネス３３、３３が設けられている。この各ピグテールハーネス３３、３３は、その長さが前記給電用ブラシ３０ａ、３０ｂが前記各コイルスプリング３２ａ、３２ｂのばね力によって最大に進出した際に、前記各円筒案内部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。

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は、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内をシールするシール部材３４が保持されている。

前述の嵌合溝２８ｄに臨む前記他方側端子３１ｂ、３１ｂは、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。

前記ブラケット部２８ｃは、図２に示すように、ほぼ三角形状に形成されて、ほぼ中央にボルト挿通孔２８ｅが貫通形成されている。この各ボルト挿通孔２８ｅには、前記カバー本体３ａに形成された図外の雌ねじ孔に螺着するボルトが挿通されてブラケット部２８ｃを介して前記保持体２８がカバー本体３ａに固定されるようになっている。

前記モータ出力軸１３と偏心軸部３９は、前記従動部材９の円筒部９ｂ先端側に一体に形成された薄肉筒部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。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(偏心軸部３９)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、ローラ減速機構８(ケーシング)の内部から電動モータ１２(モータハウジング５）内への潤滑油のリークを阻止する小径なシール部材であるオイルシール４６が設けられている。

このオイルシール４６は、図３にも示すように、金属リテーナ４６ｃが埋設された外周固定部４６ａが前記延出部５ｄの内周に圧入固定されていると共に、内周シール部４６ｂがバックアップスプリング４６ｄのばね力を介して前記モータ出力軸１３の前記偏心軸部３８近傍の外周面に摺接して前記モータハウジング５内部とローラ減速機構８のケーシング内部との間をシールするようになっている。

前記内周シール部４６ｂは、その内径が前記モータ出力軸１３の大径部１３ａの外径よりも僅かに小さく形成されて、該大径部１３ａへの装着時には、シールリップ４６ｅを含めた全体が前記大径部１３ａの外周面にバックアップスプリング４６ｄのばね力によって弾接している。

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、前記コイル１８に通電してモータ出力軸１３の回転制御を行い、ローラ減速機構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。

前記ローラ減速機構８は、図１及び図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にも示すように、外径が前記モータ出力軸１３の大径部１３ａの外径よりも小径な段差小径状に形成されていると共に、段差小径状の外周面である円環溝状のカム面３９ａ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る。

前記中径ボールベアリング４７は、図１及び図３に示すように、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、内周部が前記偏心軸部３９のカム面３９ａの外面に圧入固定されていると共に、前端縁がモータ出力軸１３の大径部１３ａとの段差縁３９ｂに当接している一方、後端縁が前記カム面３９ａの先端側に嵌着固定されたスナップリング５３に当接して、前記段差縁３９ｂと相俟って軸方向の位置決めがされつつカム面３９ａからの抜け出しが規制されるようになっている。

一方、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、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。

そして、前記ボール４７の外輪４７ｂの外径は、前記従来における通常一般のボールベアリングの外輪の外径とほぼ同一に設定されているが、前記内輪４７ａの径方向の肉厚Ｗは、通常一般のボールベアリングの内輪の径方向の肉厚よりも大きく設定されている。したがって、内輪肉厚Ｗは、前記外輪４７ｂの径方向の肉厚Ｗ１よりも大きく設定されている。

よって、前記内輪４７ａは、外径が通常よりも必然的に大きく形成されていることから、前記ボール４７ｃの個数を前記通常一般のボールベアリングのボールの数よりも多く配置してある。

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させるようになっている。

前記ローラ減速機構８のケーシング内部には、潤滑油供給手段によって潤滑油が供給されるようになっている。この潤滑油供給手段は、前記シリンダヘッド０１の軸受４２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図外の油供給通路と、図１に示すように、前記カムシャフト２の内部軸方向に形成されて、前記油供給通路に環状溝５１ｂを介して連通した油供給孔５１と、前記従動部材９の内部軸方向に貫通形成されて、一端が該油供給孔５１に開口し、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の付近に開口した前記小径なオイル孔５２と、からなり、内部の供給された潤滑油は、前記従動部材９に貫通形成された前記大径な３つの図外のオイル排出孔から外部に排出されるようになっている。

この潤滑油供給手段によって、前記収容空間４４内に潤滑油が供給されて滞留し、ここから中径ボールベアリング４７や各ローラ４８を潤滑すると共に、さらには偏心軸部３９とモータ出力軸１３の内部に流入してニードルベアリング３８や小径ボールベアリング３７などの可動部の潤滑に供されるようになっている。そして、前記収容空間４４内に滞留した潤滑油は、前記小径オイルシール４６によってモータハウジング５内へのリークが抑制されている。

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が回転駆動するとタイミングチェーン４２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５、つまり電動モータ１２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各端子片３１，３１、各ピグテールハーネス３３、３３及び給電用ブラシ３０ａ、３０ｂや各スリップリング２６ａ、２６ｂなどを介して電動モータ１２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４１ｂ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２ｂの各対向面２ｃ、２ｄ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、前記偏心軸部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２ｂの一方側の対向面１ｃ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２ｂの他方側の対向面２ｄ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、各構成部品を組み付ける際には、まず先にモータ出力軸１３の大径部１３ａの外周面に前記鉄心ロータ１７を軸方向一端側から圧入固定し、その後、コミュテータ２１が外周に設けられた円環部材２０を小径部１３ｂの外周面に圧入固定する。

その後、予め隔壁５ｂの延出部５ｄの内周面に外周部４６ａが圧入固定されたオイルシール４６の内周シール部４６ｂを、偏心軸部３９の先端側から挿通させて前記モータ出力軸１３の大径部１３ａ外周面に挿通させる。

続いて、前記偏心軸部３９のカム面３９ａに、前記中径ボールベアリング４７の内輪４７ａを前記段差縁３９ｂによりそれ以上の軸方向の移動が規制されるまで圧入する。次に、前記スナップリング５３を円環状の嵌着溝に嵌着すれば内輪４７ａの軸方向の位置決めが完了すると共に、偏心軸部３９からの脱落を確実に抑制することができる。

このような手順で組み付けられた前記ボールベアリング４７は、内輪４７ａの径方向の肉厚Ｗが外輪４７ｂの径方向の肉厚Ｗ１よりも大きく設定されていることから、内輪４７ａと外輪４７ｂとの間の各ボール４７ｃの個数を通常一般のボールベアリングのボールの数よりも多く配置することができるため、装置の駆動中にボールベアリング４７に発生する荷重を各ボール４７ｃに分散させることが可能になる。

この結果、ボールベアリング４７の負荷が軽減されることから、耐久性の低下を抑制できる。

しかも、ボールベアリング４７の内輪４７ａと外輪４７ｂを含めた全体の外径を可及的に小さくすることができるので、装置の径方向の大きさを十分に小さくすることができる。これによって、装置の小型化も図れる。

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く、例えば、ボールベアリング４７の内輪４７ａの径方向の肉厚Ｗを、装置の大きさや仕様によってさらに大きくして、各ボール４７ｃの個数を増加させることも可能である。これによって、さらに荷重を分散させて負荷を低減させることもできる。

また、前記ボールベアリング４７の内輪４７ａの一側面に、オイルシール４６を近接配置することによって、該オイルシール４６のカムシャフト２方向への不用意な移動を規制することができる。

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、
前記モータ出力軸における前記ボールベアリングの内輪は、前記シール部材の内周部より内周側となるような段差部が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。

この発明によれば、前記段差部によってボールベアリングの軸方向の位置決めを行うことができる。
〔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、
前記ロータは、積層コアによって構成されて、前記モータ出力軸の外周面に圧入固定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、
前記ボールベアリングの内輪は、前記偏心カムの外周に圧入固定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ｄ〕請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記シール部材は、前記モータハウジングの内部とケーシングの内部を隔成する隔壁の内周側に固定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ｅ〕請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記ケーシングの内部には、機関の各摺動部を潤滑する潤滑油が供給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〕請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記シール部材の軸方向一側面が、前記ボールベアリングの内輪の軸方向一側面と対向配置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ｇ〕請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記電動モータの回転駆動力をロータ減速機構によって減速して前記出力部材に伝達することによって、機関弁のバルブタイミングを可変にす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（駆動回転体）
１ａ…スプロケット本体(ケーシング)
２…カムシャフト(出力部材)
４…位相変更機構
５…モータハウジング
８…ロータ減速機構
９…従動部材（従動回転体）
１２…電動モータ
１３…モータ出力軸
１９…内歯構成部(ケーシング)
１９ａ…内歯
３９…偏心軸部(偏心カム)
３９ａ…カム面
４４…保持器(保持部材)
４６…オイルシール(シール部材)
４７…ボールベアリング
４７ａ…内輪
４７ｂ…外輪
４７ｃ…ボール
４８…ローラ
Ｗ…内輪の径方向肉厚
Ｗ１…外輪の径方向肉厚

Claims (2)

1. ブラシ付き電動モータの回転駆動力をローラ減速機構によって減速して出力部材に伝達することにより機関弁の作動特性を可変にする内燃機関の可変動弁装置であって、
   内部に前記電動モータの各構成部品を収容するモータハウジングと、
   該モータハウジングに軸方向から一体的に結合されて、内部に前記ローラ減速機構の各構成部品を収容したケーシングと、
   前記モータハウジングとケーシングに対して相対回転自在に設けられ、前記電動モータのロータが固定されたモータ出力軸と、
   前記モータハウジングの内部とケーシングの内部との間をシールすると共に、環状内周部が前記モータ出力軸の外周面に摺接するシール部材と、を備え、
   前記ローラ減速機構は、前記モータ出力軸の軸方向端部に一体に設けられ、軸心が前記モータ出力軸の軸心に対して偏心した筒状の偏心カムと、該偏心カムの外周面に内輪が固定され、該内輪の径方向の肉厚が、外輪の径方向の肉厚よりも大きく形成されたボールベアリングと、前記ケーシングの内周側に設けられて、内周に複数の内歯が形成された内歯構成部と、前記ボールベアリングの外輪と前記各内歯との間に設けられた複数のローラと、該ローラの径方向の移動を許容しつつ周方向の移動を規制すると共に、回転力を前記出力部材に伝達する保持部材と、を有し、
   前記偏心カムは、外径が前記モータ出力軸の外径よりも小さく形成された段差小径状に形成されている一方、
   前記ボールベアリングは、前記外輪の外周面に前記ローラが転動自在に当接していると共に、前記偏心カムの偏心回転に伴って径方向へ偏心動可能であ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、
   前記モータ出力軸と偏心カムとの間に形成された前記段差小径状の段差縁に、前記内輪が軸方向から当接して位置決めされることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。

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