JP6030781B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、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、本出願人が先に出願した以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトから回転力が伝達されるタイミングスプロケットの軸方向一端部に固定された円筒状のモータハウジングの前端部に、電動モータのコイルに給電する給電プレート(給電機構)が設けられている。

この給電プレートは、円環状に形成された金属プレート部と、該金属プレート部の前後両側部にモールドされた樹脂部とを備えている。

前記金属プレート部は、外周部が前記モータハウジングの前端部にかしめ固定されていると共に、内側面側にはコミュテータに摺接する２つの切換用ブラシが前記樹脂部を介して保持されている。一方、樹脂部の外側面側には、給電用ブラシが軸方向から摺接する２つのスリップリングが固定されている
そして、バッテリー電源から供給された電流を、前記給電用ブラシとスリップリング及び切換用ブラシとコミュテータを利用して前記電動モータにバルブタイミングを変更するときに給電して、該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り、前記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２０１３−３６４００号公報

しかしながら、前記公報記載のバルブタイミング制御装置にあっては、前記金属プレート部が径方向の幅の狭い円環状に形成されていることから、全体に十分な強度が得られず、外周部をモータハウジングの前端部にかしめ固定した際に、この負荷応力によって僅かに撓み変形し易くなってしまう。

この結果、前記樹脂部に固定されたスリップリングの平面度が低下して前記給電用ブラシとの円滑な摺動性が得られないおそれがある。

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、剛性プレート部の強度を確保して、スリップリングの平面度の低下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、給電プレートは、円盤状に形成され、外周部が前記駆動回転体にかしめ固定または圧入固定された剛性プレート部と、該剛性プレート部にモールドされた樹脂部と、を有し、前記剛性プレート部は、前記樹脂部を介して前記給電用ブラシを内部に保持する保持孔が貫通形成されていると共に、該保持孔を避けた部位に径方向内側に延出した補強部が一体に設けられている一方、前記樹脂部は、前記保持孔を含む剛性プレート部の両側面にモールドされていると共に、外側面側に前記スリップリングを保持したことを特徴としている。

この発明によれば、補強部によって剛性プレート部の強度を十分に確保するでき、この結果、スリップリング平面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１のＢ−Ｂ線断面図である。 本実施形態に供される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。 図５のＣ−Ｃ線断面図である。 本実施形態に供される剛性プレート部の正面図である。 第２実施形態に供される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。

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である。

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、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４９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、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。

前記保持プレート６１の内周部６１ａは、前記外輪４３ａの軸方向の外端面に当接配置されている。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１及び図４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の各外周部には、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は、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に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は、外周部側に円筒壁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、軸方向に短く形成されて内部に保持用孔３ｄが形成されている。

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、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給電プレート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が挿通される大径な大径孔５ｃが形成されていると共に、該大径孔５ｃ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４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５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及び図２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、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少なくなっている。これによって、減速比を得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の回転速度を減速してカムシャフト２に伝達する減速機構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、前記給電プレート１１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、その反対側の小径部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が固定されていると共に、後端側に減速機構８の一部を構成する偏心軸部３９が一体に形成されている。

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の電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の引き出された電線の端末が電気的に接続されている。

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の軸方向の中心に対して前記給電プレート１１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や給電プレート１１に設けられた後述する切換用ブラシ２５ａ、２５ｂなどとオーバーラップするように配置されている。

前記給電プレート１１は、図５〜図７に示すように、鉄系金属材からなる円盤状の剛性プレート部１６(固定プレート部)と、該剛性プレート部１６の前後両側面にモールドされた円板状の樹脂部２２と、から構成されている。なお、前記給電プレート１１は、電動モータ１２への給電機構の一部として構成されている。

前記剛性プレート１６は、図１及び図８に示すように、前記樹脂部２２に覆われていない外周部１６ａが前記モータハウジング５の前端部内周に形成された円環状の段差状の凹溝５ｅ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１３の一端部などが挿通される軸挿通孔１６ｂが貫通形成されている。

また、剛性プレート１６は、前記軸挿通孔１６ｂの内周縁に連続した所定の位置に異形状の２つの保持孔１６ｃ、１６ｄが打ち抜きにより形成されており、この各保持孔１６ｃ、１６ｄには、後述するブラシホルダ２３ａ、２３ｂが嵌入保持するようになっている。さらに、前記各保持孔１６ｃ、１６ｄの打ち抜き後の残余箇所にほぼ三角形状の第１補強部３４が一体に設けられていると共に、前記軸挿通孔１６ｂの前記第１補強部３４と反対側の位置に円弧状の第２補強部３５が一体に設けられている。

前記第１補強部３４は、頂部３４ａが前記軸挿通孔１６ｂに面していると共に、中央に小径孔３４ｂが貫通形成されている。

前記第２補強部３５は、軸挿通孔１６ｂの内周面に沿って円弧状に延設されて、前記第１補強部３４よりも面積が大きく形成されていると共に、周方向の等間隔位置に３つの重量バランサ孔３５ａ、３５ｂ、３５ｃが貫通形成されている。

なお、前記外周部１６ａの周方向の所定位置には、前記ハウジング本体５ａに対して円周方向の位置決めを、図外の治具を介して行う３つのＵ字溝１６ｅが形成されている。

また、前記給電プレート１１には、図５〜図７に示すように、前記剛性プレート１６の各保持孔１６ｃ、１６ｄの内側に配置されて、前記樹脂部２２の前端部２２ａに複数のリベット４０により固定された銅製の一対のブラシホルダ２３ａ、２３ｂと、該各ブラシホルダ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のばね力で円弧状の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整流子である一対の切換用ブラシ２５ａ、２５ｂと、前記樹脂部２２の前端部２２ａ側に、各外側面全体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、前記各切換用ブラシ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、が設けられている。これらと前記給電プレート１１が給電機構を構成している。

各スリップリング２６ａ、２６ｂは、裏面側の一部を樹脂部２２から露出させて、該各露出部に前記各ピグテールハーネス２７ａ、２７ｂの一端部が半田付けによって接続されている。

前記カバー部材３のカバー本体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、前記カバー部材３の保持用孔３ｄに挿入されるほぼ有底円筒状のブラシ保持部２８ａと、該ブラシ保持部２８ａと反対側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ボス部２８と、内部に一部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、図１及び図２に示すように、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角柱状の固定用孔内に一対の角筒状のブラシホルダ２９ａ、２９ｂがそれぞれ圧入固定されている。この各ブラシホルダ２９ａ、２９ｂの内部に給電用ブラシ３０ａ、３０ｂが軸方向へそれぞれ摺動自在に保持されている。

前記各ブラシホルダ２９ａ、２９ｂ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３０ａ、３０ｂ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３０ａ、３０ｂの後端に半田付けによって接続されている。

前記各給電用ブラシ３０ａ、３０ｂ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ようになっている。

また、前記ブラシ保持部２８の各ブラシホルダ２９ａ、２９ｂの内部後端側には、前記各給電用ブラシ３０ａ、３０ｂを各スリップリング２６ａ、２６ｂの方向へ付勢する一対のコイルばね４２ａ，４２ｂが設けられている。

前記一対の給電用端子片３１，３１は、図３に示すように、上下方向に沿って平行かつほぼクランク状に形成されて、一方側（下端側）の各端子３１ａ、３１ａが露出状態に配置され、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。

前記一方側の各端子３１ａ、３１ａは、それぞれが底壁２８ｆの上面に当接配置されていると共に、図外の一対のピグテールハーネスの他端部が半田付けによって接続されている。

前記各ピグテールハーネスは、その長さが前述したように、前記給電用ブラシ３０ａ、３０ｂが前記コイルばね４２ａ、４２ｂのばね力によって押し出されてもブラシホルダ２９ａ、２９ｂから脱落しないような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嵌着溝内には、図１に示すように、環状シール部材３３が嵌着保持されている。

前記コネクタ部２８ｂは、上端部に図外の雄型端子が挿入される前述の嵌合溝２８ｄに臨む前記他方側端子３１ｂ、３１ｂが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。

前記モータ出力軸１３と偏心軸部３９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、減速機構８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４６が設けられている。このオイルシール４６は、電動モータ１２と減速機構８とをシール機能をもって隔成するものである。

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、前記給電用ブラシ３０ａ、３０ｂ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２１などを介してコイル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８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、外周面に形成されたカム面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、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。

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。

前記減速機構８の内部には、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０２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油供給通路と、前記カムシャフト２の内部軸方向に形成されて、前記油供給通路にグルーブ溝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、同じく従動部材９に貫通形成された図外のオイル排出孔と、から構成されている。

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。なお、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。
〔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５に伝達されて、該モータハウジング５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。

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、前記剛性プレート部１６をハウジング本体５ａの前端側開口部に固定するには、まず、前記段差状凹溝５ｅ内に剛性プレート部１６ａの外周部１６ａを軸方向から圧入した後、前記段差状凹溝５ｅの外周部を内側にかしめ固定するわけであるが、前記剛性プレート部１６は、単純な円環状ではなく、内周部に前記第１補強部３４や第２補強部３５を有していることから全体の剛性が高くなっている。したがって、この剛性プレート部１６は、前記かしめ時の負荷応力によって撓み変形することなく、前記樹脂部２２を含めた給電プレート１１全体が平坦状に維持される。この結果、前記樹脂部２２に一体的に固定された各スリップリング２６ａ、２６ｂの平面度の低下が抑制されて、前記給電用ブラシ３０ａ、３０ｂとの常時円滑な摺動性を得ることができる。

特に、前記補強部３４，３５を２つ設けると共に、これらを径方向から対向して配置したため、剛性プレート部１６の補強効果が大きくなる。

しかも、前記第１補強部３４と第２補強部３５は、その一部が前記各スリップリング２６ａ、２６ｂと軸方向で重なるように配置されていることから、前記各スリップリング２６ａ、２６ｂの樹脂部２２による支持剛性が高くなる。これによっても、各スリップリング２６ａ、２６ｂの平面度を高くすることができる。

また、前記各切換用ブラシ２５ａ、２５ｂのブラシホルダ２３ａ、２３ｂは、前記剛性プレート部１６の肉抜きされた各保持孔１６ｃ、１６ｄ内に配置された状態で前記樹脂部２２に固定されている、つまり、剛性プレート部１６の軸方向のほぼ中央に配置固定されていることから、給電機構の軸方向の長さを可及的に短くすることが可能になる。この結果、装置全体の軸方向の小型化が図れる。

また、前記給電プレート１１は、前述したように、剛性プレート部１６の外周部１６ａをハウジング本体５ａの前端開口部にかしめによって固定されていることから、例えばスリップリングなどを用いて固定する場合に比較して部品点数の削減や組み付け作業が容易になる。

さらに、給電プレート１１は、前記各スリップリング２６ａ、２６ｂの裏面側の一部を樹脂部２２から露出させて、該各露出部に前記各ピグテールハーネス２７ａ、２７ｂの一端部が半田付けによって接続されていることから、該接続構造が簡素されてこの接続作業が容易になる。

本実施形態では、剛性プレート部１６の径方向の一方側に、各ブラシホルダ２３ａ、２３ｂや切換用ブラシ２５ａ、２５ｂなどを樹脂部２２によって固定するために前記各保持孔１６ｃ、１６ｄ(肉抜き)を設けていることから、全体の重量バランスが悪化するおそれがある。しかし、前記第２補強部３５の前記各ブラシホルダ２３ａ、２３ｂや切換用ブラシ２５ａ、２５ｂと径方向で対向する位置に、３つの重量バランス孔３５ａ〜３５ｃを形成したことから、全体の重量バランスを図ることができる。

また、剛性プレート部１６には、外周部１６ａを除く前後面側に樹脂部２２が一体にモールドされており、この樹脂部２２に前記各スリップリング２６ａ、２６ｂやブラシホルダ２３ａ、２３ｂを一体的にモールド固定されていることから、それぞれの固定作業が容易になる。

前記各保持孔１６ｃ、１６ｄや重量バランス孔３５ａ〜３５ｃの内部にも前記樹脂部２２の樹脂が充填されているので、剛性プレート部１６をハウジング本体５ａに固定する際の円周方向の位置決め時の回転止めとして利用できる。

また、前記剛性プレート部１６の外周部１６ａを露出させることによって、前記かしめ力を確保できることは勿論のこと、各給電用ブラシ３０ａ、３０ｂと各スリップリング２６ａ、２６ｂの摺動時に発生する熱を前記外周部１６ａから放熱させることが可能になる。

また、本実施形態では、前記剛性プレート部１６の外周部１６ａに設けられたＵ字溝１６ｅによって、かしめ固定時におけるハウジング本体５ａに対する周方向の位置決めの目印として用いることができると共に、かしめ固定後において治具を係入してハウジング本体５ａに対する給電プレート１１のスリップトルクの確認試験用として用いることもできる。
〔第２実施形態〕
図９は第２実施形態を示し、基本構成は第１実施形態と同じであるが、異なるところは、給電プレート１１に切換用ブラシを４つ設けたものである。

すなわち、前記給電プレート１１の剛性プレート部１６は、図１０に示すように、前記軸挿通孔１６ｂを中心とした径方向位置に異形状の４つの保持孔１６ｆ〜１６ｉが形成されている。また、周方向で隣接する２つの保持孔１６ｆ、１６ｉの間に内方へ突出したほぼ長方形の第１補強部３４が設けられていると共に、該第１補強部３４の径方向で対向する位置に円弧状の第２補強部３５が設けられている。さらに、前記第１補強部３４と第２補強部３５との円周方向の間には、ほぼ台形状の第３，第４補強部６４、６５が内方へ突設されている。

前記各補強部３４，３５、６４、６５には、重量バランス孔３４ｂ、３４ｃ、３５ａ〜３５ｃ、６４ａ、６５ａがそれぞれ穿設されている。

そして、図９に示すように、前記剛性プレート部１６の両側面、つまり前記各保持孔１６ｆ〜１６ｉ、及び各補強部３４，３５，６４，６５を含む両側面には、樹脂部２２がモールドされている。この樹脂部２２の前記各保持孔１６ｆ〜１６ｉに対応した位置に４つのブラシホルダ２３ａ〜２３ｄが両側部のリベット４０によって一体的に設けられていると共に、各ブラシホルダ２３ａ〜２３ｄの内部には各先端部が前記コミュテータ２１の外周面に当接する切換用ブラシ２５ａ〜２５ｄが各コイルばね２４ａ〜２４ｄによって進出する方向に付勢されている。

その他、各スリップリング２６ａ、２６ｂが、樹脂部２２の前端部に埋設固定されていると共に、樹脂部２２から露出している裏面側の一部に各ピグテールハーネス２７ａ〜２７ｄの一端部が半田付けによって接続されているなどの各構成は第１実施形態と同じである。

したがって、この第２実施形態によれば、４つの切換用ブラシ２５ａ〜２５ｄがコミュテータ２１の外周面に当接していることから、各スリップリング２６ａ、２６ｂからコミュテータ２１への通電性が一層良好になる。

また、前記各補強部３４，３５、６４、６５によって剛性プレート部１６の剛性が確保されることから、かしめ固定時の撓み変形が抑制されて、各スリップリング２６ａ、２６ｂの平面度の低下を抑制することができるなどの作用効果も第１実施形態と同様である。

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、剛性プレート部１６の外周部１６ａに負荷がかかる構成である場合ならば効果は得られる。例えば、前記ハウジング本体５ａに対する剛性プレート部１６の固定手段としては、かしめによる場合以外に、圧入やボルト固定による場合でもよい。この圧入やボルト固定による場合でも該圧入時やボルト固定時に剛性プレート部１６に掛かる負荷は大きいことから前述した技術的課題を招くおそれがある。しかし、前述した各実施形態の作用によって剛性を確保できるので撓み変形が抑制できる。

また、剛性プレート部１６は鉄系金属に限られるものではなく、例えば樹脂部２２よりも剛性の高い樹脂材料から形成されるプレートでも良い。

また、前記給電用ブラシの数は２つ、４つ以外に３つ、５つであってもよく、これらの場合も重量バランス孔を任意に形成して重量バランスを調整する。

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５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、
前記切換用ブラシは、給電プレートの周方向に少なくとも２つ設けられ、該両切換用ブラシの間に前記剛性プレート部の前記補強部が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。

この発明によれば、補強部によって両切換用ブラシ周りの剛性が向上すると共に、各切換用ブラシで発生した熱を補強部から効果的に放熱することが可能になる。
〔請求項ｂ〕
請求項７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、
前記剛性プレート部のかしめ固定される外周部には、樹脂部を設けない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。

樹脂部のないところをかしめるので、かしめの強度を高くすることができる。

Claims (19)

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、
   該駆動回転体から回転力が伝達されるカムシャフトに固定された従動回転体と、
   前記駆動回転体に設けられた電動モータと、
   該電動モータのモータ出力軸の回転を減速して前記従動回転体に伝達する減速機構と、
   給電回路から供給された電流を前記電動モータに給電する給電用ブラシと、
   前記駆動回転体に設けられ、前記給電用ブラシが接触するスリップリングを有する給電プレートと、
   を備え、
   前記給電プレートは、円盤状に形成され、外周部が前記駆動回転体に固定された剛性プレート部と、該剛性プレート部の外面をモールドした樹脂部と、を有し
   前記剛性プレート部は、前記樹脂部より剛性が高く形成され、前記樹脂部を介して前記給電用ブラシを内部に保持する保持孔が貫通形成されていると共に、該保持孔を避けた部位に径方向内側に延出した補強部が一体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。
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、
   前記樹脂部は、剛性プレート部の両側面をモールドしていると共に、外側面側に前記スリップリングを保持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。
3. 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、
   前記剛性プレート部の補強部の一部が、前記スリップリングと軸方向で重なり合うよう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。
4. 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、
   前記スリップリングは、前記樹脂部の外側面側に位置して前記給電用ブラシが接触する表面が露出していると共に、前記樹脂部には前記スリップリングの裏面の一部が露出した露出部が設けられ、該露出部に前記電動モータのコイルに接続されるハーネスの一端部が接続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、
   前記電動モータのモータ出力軸の外周にコミュテータが設けられていると共に、前記剛性プレート部の保持孔内に、前記スリップリングの裏面と電気的に接続された切換用ブラシが配置され、
   該切換用ブラシの先端部が前記コミュテータの外周面に摺接して電動モータのコイルに通電するように構成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。
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、
   前記スリップリングは、径方向に内外二重に２つ配置され、
   前記補強部は、前記２つのスリップリングに対して前記出力軸の軸方向で重なるよう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、
   前記剛性プレート部の固定は、前記駆動回転体にかしめ固定または圧入固定またはボルト固定であ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、
   前記剛性プレート部は、前記補強部に径方向で対向した位置に内方へ延出した第２補強部を有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. 請求項８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、
   前記第２補強部は、前記補強部よりも周方向の幅が大きく形成されていると共に、前記補強部と径方向から対向した位置にバランス孔が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８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、
    前記第２補強部は、前記補強部よりも周方向の幅が大きく形成されていると共に、径方向の幅が短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。
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、
    前記バランス孔は、前記剛性プレート部の両側面に形成された樹脂部に覆わ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。
12. 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、
    前記剛性プレート部は、鉄系金属によって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。
13. 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、
    前記駆動回転体の軸方向の一端部に、横断面ほぼＬ字形状の環状凹溝が形成されていると共に、該環状凹溝の底面に前記剛性プレート部の外周部を軸方向から当接させると共に、前記一端部の円環溝を構成する部位をかしめて剛性プレート部を固定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。
14. 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、
    前記給電プレートの樹脂部は、前記駆動回転体の内周面から離間して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。
15. 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、
    前記剛性プレート部は、外周部に少なくとも一つの切欠部を有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。
16. 請求項１５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、
    前記切欠部は、剛性プレート部を前記駆動回転体の一端部にかしめ固定した状態でも外部に露出し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。
17. 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、
    前記駆動回転体と一体に設けられた電動モータと、
    該電動モータのモータ出力軸の回転を減速して前記従動回転体に伝達する減速機構と、
    給電回路から供給された電流を前記電動モータに給電する給電用ブラシと、
    前記駆動回転体に設けられ、前記給電用ブラシが接触するスリップリングを有する給電プレートと、
    を備え、
    前記給電プレートは、外周部が前記駆動回転体にかしめ固定または圧入固定された円盤状の固定プレート部と、該固定プレート部の両側面にモールドされた樹脂部と、を備え、
    前記固定プレート部は、前記モータ出力軸の一端部が挿通する軸挿通孔が形成され、前記樹脂部を介して前記給電用ブラシを保持する少なくとも２つの貫通部がそれぞれ前記軸挿通孔と連結して形成されていると共に、前記固定プレート部の周方向の前記２つの貫通部の間に径方向内側に延出した補強部が一体に設けられている一方、
    前記樹脂部は、前記貫通部を含む固定プレート部の両側面にモールドされ、外側面に前記スリップリングが保持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。
18. 請求項１７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、前記スリップリングの裏面側の一部が前記外側面に対して他方側の側面に形成された開口部を介して露出するように形成された露出部を有すると共に、該露出部とピグテールハーネスによって電気的に接続された切換用ブラシが配置され、該切換用ブラシの先端部が前記電動モータのモータ出力軸に設けられたコミュテータの外周面に摺接して前記電動モータのコイルに通電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。
19. 請求項１８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、
    前記露出部は、前記固定プレート部の貫通部と前記樹脂部の開口部を介して外部に露出し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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