JP6174262B2 - 内燃機関の可変動弁装置及びバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば吸気弁や排気弁の開閉タイミングなどを制御する内燃機関の可変動弁装置である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、電動モータのモータハウジングの前端側に、所定のクリアランスをもって配置されたカバー部材が設けられている。このカバー部材の内面には、前記クリアランスに臨む一対の給電用スリップリングが固定されている一方、前記モータハウジングの前端部に固定された給電プレートには、前記スリップリングに摺動して電動モータのコイルに給電する給電用ブラシが設けられている。

また、前記電動モータのモータ出力軸の前記カバー部材側の一端部と該一端部が軸方向で対向する前記カバー部材との間には、前記モータ出力軸の回転角度を検出する回転検出機構が設けられている。

この回転検出機構は、電磁誘導型であって、前記モータ出力軸の軸方向一端部に固定された被検出部と、前記カバー部材における前記被検出部の先端部と対向した位置に固定された検出部とを備え、被検出部の先端面に固定された被検出ロータが前記検出部の受信回路(受信コイル)と発振回路(発振コイル)に対して微少なクリアランスをもって対峙している。

特開２０１１−２２６３７２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、前記カバー部材の全体が合成樹脂材によって一体に形成されていることから、剛性を十分に確保することができない。このため、内燃機関の駆動振動がカバー部材に伝達されると、前記検出部と被検出ロータとの間の前記微少クリアランスが変動して、回転検出精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、カバー部材の剛性を高くすることにより、内燃機関の駆動振動が伝達されても検出部と被検出ロータの間の微少クリアランスの変動を抑制す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、とりわけ、モータ出力軸を回転させることにより前記第１部材に対して第２部材を相対回転させる電動モータと、該電動モータの少なくとも一部を覆うように設けられたカバー部材と、前記モータ出力軸に設けられた被検出部及び前記カバー部材に設けられて微少クリアランスを介して前記被検出部に対峙した検出部とから構成されて、前記モータ出力軸の回転角度位置を検出する回転角検出機構と、を備え、
前記カバー部材は、合成樹脂材と、該合成樹脂材の内部にモールドされた合成樹脂材よりも弾性係数の大きい変形抑制部材を有することを特徴としている。

この発明によれば、カバー部材の剛性を高くすることにより、内燃機関の駆動振動が伝達されても検出部と被検出ロータの間の微少クリアランスの変動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り、図中左側のカバー部材は図６のＣ−Ｃ線断面図である。 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背面図である。 本実施形態に供されるカバー部材の斜視図である。 同カバー部材の断面図である。 同カバー部材の正面図である。 図８のＤ−Ｄ線断面図である。 図８のＥ−Ｅ線断面図である。 本実施形態に供される被検出部を示し、Ａは被検出部の正面図、Ｂは左側面図、Ｃは右側面図である。 本実施形態に供される検出部を示し、Ａは検出部の正面図、Ｂは右側面図、Ｃは背面図である。

以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置として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、吸気弁側のバルブタイミング制御装置に適用したものであるが、排気弁側にも適用可能である。

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第１部材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、前記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３と、該位相変更機構３の前端側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、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第２部材である従動部材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と前記カムシャフト２が相対回転自在に軸受されている。

前記大径ボールベアリング４３は、一般的なもので、外輪４３ａと、内輪４３ｂ及び該両輪の間に介装されたボールと、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の外周側に圧入固定されている。

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、この外輪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３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。

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及び図４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、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。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１２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及びハウジング本体５ａは、それぞれの外径がほぼ同一に設定されている。

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前記ハウジング本体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のほぼ中央には、後述する偏心軸部３９が挿通される大径な軸挿通孔５ｃが形成されていると共に、該軸挿通孔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の外周部の内部には、雌ねじ孔６が軸方向に沿って形成されている。なお、ハウジング本体５ａの隔壁５ｂの後端面に前記内歯構成部１９が軸方向から当接している。

また、前記雌ねじ孔６は、各ボルト挿通孔１ｃ、６１ｄと対応した位置に形成されており、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及びモータハウジング５が軸方向から共締め固定されている。

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の軸方向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、前記内歯構成部１９や隔壁５ｂなどによって隔成された円環凹状の収容空間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、先端部側が閉塞されて前後方向に細長い形状に形成され、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８と、該電動モータ８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１２と、から主として構成されている。

前記電動モータ８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、モータハウジング５の前端部に固定された前記給電プレート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を介してカムシャフト２側の大径部１３ａと、そのカバー部材４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１２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の外周面に後述するコミュテータ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の外径とほぼ同一に設定されていると共に、小径部１３ｂの軸方向のほぼ中央位置に配置されている。

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おり、この鉄心ロータ１７の内周部が前記モータ出力軸１３の段差部外周に軸方向の位置決めされつつ固定されている。

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。

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１及び図５に示すように、鉄系金属材からなる円盤状の金属製の剛性プレート部１６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、この給電プレート１１は、電動モータ８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５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の小径部１３ｂ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が嵌入保持されるようになっている。

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１、図５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、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。

前記内周側の小径なスリップリング２６ａと、外周側の大径なスリップリング２６ｂは、銅材からなる薄板をプレスによって円環状に打ち抜き形成されている。

前記カバー部材４は、図１及び図６に示すように、ほぼ円盤状に形成されて、前記給電プレート１１の前端側に前記ハウジング本体５ａの前端部を覆う形で配置されており、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材のカバー部２９と、から構成されている。

前記カバー本体２８は、図１及び図６〜図１０に示すように、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、外径が前記ハウジング本体５ａの外径より大きく形成されており、内部には合成樹脂材よりも線膨張係数が小さく、弾性係数(ヤング率)が大きな金属製の芯材である変形抑制部材としての補強プレート２８ａがモールド固定されている。また、カバー本体２８は、外周部の４箇所に突設された円弧状のボス部２８ｃに、図外のチェーンケースに固定されるボルトが挿通されるボルト挿通孔２８ｄが樹脂材にモールドされた金属製のスリーブ２８ｅによってそれぞれ形成されている。

前記補強プレート２８ａは、図７に示すように、カバー本体２８の外径よりも小さなほぼ円盤状に形成されて、中央位置に円形状の貫通孔２８ｆが形成されていると共に、該貫通孔２８ｆの一側縁にほぼ矩形状の窓部２８ｇが貫通形成されている。また、図７中、下部側には後述する信号用コネクタ３４の導電材が配置される細長い長方形状の切欠部２８ｉが径方向に沿って形成されている。

前記貫通孔２８ｆは、その内径が後述する凹溝３６ａの内径より大きく、かつ大径溝３６ｂの内径よりも小さく形成されている。

前記窓部２８ｇは、前記貫通孔２８ｆの一側部に連通状態に設けられ、この窓部２８ｇ内に充填された合成樹脂材によってブラシホルダ３０ａ、３０ｂがモールド固定されていると共に、前記各捩りコイルばね３２ａ、３２ｂを保持する断面ほぼ十字形状の樹脂ホルダー４９もモールド固定されている。

前記切欠部２８ｉは、内部に充填された合成樹脂材の内部に後述する信号用の端子片３４ａが埋設されている。

前記カバー部２９は、円盤プレート状に形成されて、外周縁に一体に形成された円環状の係止凸部２９ａが前記カバー本体２８の外周部に形成された段差係止溝２８ｈに軸方向から圧入によって係止固定されている。

前記カバー本体２８は、前記各スリップリング２６ａ、２６ｂと軸方向から対向する位置に一対の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と共に、該各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂの内部には、各先端面が前記各スリップリング２６ａ、２６ｂに摺接する給電用ブラシ３１ａ、３１ｂが軸方向へ摺動自在に保持されている。

このカバー本体２８の電動モータ８側の内面のほぼ中央位置には、凹部の一部を構成する円形状の凹溝３６ａが形成されている。この凹溝３６ａは、カバー本体２８の軸方向外側に凹んで形成され、内径が後述する被検出部５０の先端部５０ｂの外径よりも大きく形成されていると共に、その深さは前記カバー本体２８の軸方向の幅長さよりも僅かに小さく形成されて、薄肉な底壁を有している。また、この薄肉な底壁の外面ほぼ中央位置には、位置決め用凸部２８ｋが底壁と一体に設けられている。

前記窓部２８ｇには、前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂを前記スリップリング２６ａ、２６ｂ方向へ付勢する一対の捩りコイルばね３２ａ、３２ｂが樹脂ホルダー４９を介して取り付けられている。この捩りコイルばね３２ａ、３２ｂは、図６及び図１０に示すように、コイル部がカバー本体２８のカバー部２９側の一側面に形成された凹部内に収容配置されていると共に、径方向へ突出した一端部３２ｃ、３２ｄが前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの後端面にスリップリング２６ａ、２６ｂ方向へ押圧するように弾接している。

前記各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂ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３１ａ、３１ｂ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ピグテールハーネス３１ｄ、３１ｅの一端部が前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの後端に接続されている。

前記各ピグテールハーネス３１ｄ、３１ｅは、その長さが前述したように、前記給電用ブラシ３１ａ、３１ｂが前記捩りコイルばね３２ａ、３２ｂのばね力によって押し出されてもブラシホルダ３０ａ、３０ｂから脱落しないような長さに設定されている。

前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂ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、前記カバー本体２８の下端部には、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から電流を供給する電源供給用コネクタ３３が一体に設けられていると共に、前記検出部５１で検出された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３４が前記電源供給用コネクタ３３と並行かつ径方向に沿って突設されている。

前記電源供給用コネクタ３３は、図６及び図１０に示すように、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３３ａ、３３ａの各一端部３３ｂ、３３ｂが前記ピグテールハーネス３１ｄ、３１ｅに接続されていると共に、外部に露出した他端部３３ｃ、３３ｃ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３４は、図１及び図９に示すように、部分的にカバー本体２８内に埋設された導電材である複数の端子片３４ａの各一端部３４ｂが前記プリント基板５３の集積回路５４に接続されていると共に、外部に露出した他端部３４ｃ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。

前記モータ出力軸１３の小径部１３ｂと、前記カバー本体２８の凹溝３６ａの底壁を挟んだ中央部との間には、モータ出力軸１３の回転角度位置を検出する回転角検出機構である角度センサ３５が設けられている。

この角度センサ３５は、電磁誘導型であって、図１、図１１及び図１２に示すように、前記モータ出力軸１３の小径部１３ｂ内に固定された被検出部５０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５０からの検出信号を受信する検出部５１と、から構成されている。

前記被検出部５０は、図１１Ａ〜Ｃに示すように、合成樹脂材からなるほぼ有底円筒状の支持部５０ａの軸方向の先端部５０ｂの底壁面に３葉形状の薄板な被検出ロータ５２が固定されていると共に、支持部５０ａの後端部外周に前記モータ出力軸１３の小径部１３ｂの内部に圧入される円環状突起５０ｃが一体に設けられている。

また、前記支持部５０ａは、外径が前記凹溝３６ａの内径よりも小さく形成されて、前記モータ出力軸１３の小径部１３ｂの先端から突出した前記先端部５０ｂが前記カバー本体２８の前記凹溝３６ａ内に挿入配置されて、前記被検出ロータ５２が凹溝３６ａの薄肉な底壁の底面に微少クリアランスＣを介して対向配置されている。

前記検出部５１は、図１２Ａ〜Ｃに示すように、前記カバー本体２８のほぼ中央位置から径方向に延設されたほぼ長方形状のプリント基板５３と、該プリント基板５３の長手方向の一端部外面に設けられた集積回路(ＡＳＩＣ)５４と、該集積回路５４と同じ外面の他端部側に設けられた受信回路５５ａ及び発振回路５５ｂと、を備えている。

前記プリント基板５３は、前記受信、発振回路５５ａ、５５ｂの中央に位置決め用小孔５３ａが形成されており、この位置決め用小孔５３ａが前記位置決め用凸部２８ｋに圧入嵌合して前記被検出ロータ５２の中心と受信、発振回路５５ａ、５５ｂの中心が位置決めされるようになっている。

また、このプリント基板５３は、前記カバー本体２８の前端面に対してビスや半田付けなどの所定の固定手段によって固定されており、したがって、前記受信、発振回路５５ａ、５５ｂは、前記凹溝３６ａの底壁と微少クリアランスＣを介して前記被検出ロータ５２に軸方向から対峙している。

よって、前記モータ出力軸１３の回転に伴って前記被検出ロータ５２が支持部５０ａを介して回転することにより、前記受信、発信回路５５ａ、５５ｂと前記被検出ロータ５２との間に誘導電流が流れて、この電磁誘導作用によって前記集積回路５４がモータ出力軸１３の回転角度を検出し、この検出信号をコントロールユニットに出力するようになっている。

そして、前記カバー本体２８の前記凹溝３６ａの開口部側外周には、該凹溝３６ａの内径よりも大きな内径を有する凹部の他の一部を構成する大径溝３６ｂが形成されている。この大径溝３６ｂは、図１及び図８，図９に示すように、内径が前記円環部材２０の外径とほぼ同じ大きさに形成されていると共に、深さが前記カバー本体２８の中央部後端面から軸方向のほぼ中央位置(凹溝３６ａの開口端)までの深さに形成されている。この大径溝３６ｂと前記凹溝３６ａは、前記各スリップリング２６ａ、２６ｂと各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの先端部との当接位置よりも外側にオフセットされていると共に、両者が協働してラビリンス溝として構成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１２の内部から電動モータ８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８と減速機構１２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３１ａ、３１ｂ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１２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１２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、図３に示すように、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８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Ｃ１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Ｃ２が形成されて、この第２隙間Ｃ２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へ揺動運動させるようになっている。

前記減速機構１２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５１ａ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に環状溝５１ｂを介して開口し、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。
〔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３３ａ、３３ａ、各ピグテールハーネス３１ｄ、３１ｅ及び給電用ブラシ３１ａ、３１ｂや各スリップリング２６ａ，２６ｂなどを介して電動モータ８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１２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。

また、前記電動モータ８のモータ出力軸１３の回転に伴って前記角度センサ３５の被検出部５０が回転すると、検出部５１との間の誘導電流が流れ、この電磁誘導作用によって前記集積回路５４がモータ出力軸１３の回転角度を検出して、この検出信号によってコントロールユニットにおいてモータ出力軸１３の現在の回転角度位置を検出する。この回転角度位置とクランクシャフトとの回転位置によってコントロールユニットが前記電動モータ８に回転駆動信号を出力して、現在の機関運転状態に応じて前記クランクシャフトに対するカムシャフト２の相対回転位相を精度良く制御するようになっている。

そして、本実施形態では、前記カバー本体２８の合成樹脂材の内部に前記合成樹脂より弾性係数の大きな補強プレート２８ａがモールド固定されて埋設状態になっていることから、カバー本体２８全体の剛性が高くなっている。このため、前記機関の駆動中における振動が前記カバー本体２８に伝達されても、該カバー本体２８での大きな振動の発生が抑えられることから、被検出ロータ５２と凹溝３６ａの底壁との間の前記微少クリアランスＣの変動が抑制される。

また、従来は図外のチェーンケース等に前記カバー部材２８を取り付けた際に、前記チェーンケースと前記カバー部材２８の熱膨張差によって、カバー部材２８が変形して回転検出精度の低下を招く恐れがあったが、前記補強プレート２８ａを前記合成樹脂より線膨張係数が小さい材料とすることで、カバー本体２８全体の熱膨張を抑制できる。このため、図外のチェーンケースに対するカバー本体２８全体の熱膨張差によるたわみを抑制し、前記微小クリアランスＣの変動も抑制される。
この結果、前記角度センサ３５の回転角度検出精度の低下を抑制することが可能になる。

また、前記モータ出力軸１３の回転に伴って前記各スリップリング２６ａ、２６ｂが各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの先端面に摺接することにより発生する金属摩耗粉は、通常回転時には遠心力によってハウジング本体５ａの外側に飛散されるが、機関の停止時や始動時などには、上側から振るい落とされて前記被検出部５０の支持部５０ａの外周面上部側から前記被検出ロータ５２側に流れ込んでしまうおそれがある。

しかし、本実施形態では、前記被検出部５０の支持部５０ａの先端部５０ｂが前記凹溝３６ａ内に挿入配置されて、被検出ロータ５２の位置が前記各スリップリング２６ａ、２６ｂと給電用ブラシ３１ａ、３１ｂとの摺接位置よりも外側(カバー部２９側)にオフセットした配置構成になっていることから、前記被検出ロータ５２が前記凹溝３６ａや大径溝３６ｂの内周面に覆われてカバーされた状態になる。したがって、前記金属摩耗粉の被検出ロータ５２への付着を十分に抑制することができる。

特に、本実施形態では、前記凹溝３６ａと大径溝３６ｂがラビリンス溝として構成されていることから、このラビリンス効果によって、振るい落とされた金属摩耗粉は前記支持部５０ａの先端部５０ｂ方向への流動が阻止されて被検出ロータ５２側への流れを十分に抑制することが可能になる。

この結果、斯かる金属摩耗粉の影響による前記角度センサ３５の回転検出精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。

しかも、本実施形態では、前記カバー部材４が、軸方向の幅が薄型に形成されていることから、バルブタイミング制御装置全体の軸方向の長さを十分に短くすることができる。このため、装置の小型化が図れてエンジンルーム内への装置の搭載性が向上する。

また、前記被検出部５０の支持部５０ａの先端部５０ｂは、前述したように、凹溝３６ａの内部に軸方向から嵌入された状態で収容保持されていることから、これによっても装置全体の軸方向の長さを短尺化することができる。

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、例えば前記補強プレートの材質や大きさ、形状などは仕様などに応じて任意に変更することができる。また、この補強プレートは、必ずしも金属材である必要はなくカバー部材の合成樹脂材よりも線膨張係数が小さく、弾性係数の大きな例えば他の樹脂材やセラミック材などで形成することも可能である。

前記第１部材としては、前記タイミングスプロケットの他に、タイミングプーリなどとしても良い。

また、前記カバー部材に対する外的要因とは、必ずしも振動のみならず、例えば温度の変化なども含まれる。

Claims (20)

1. 第１部材に対する第２部材の相対回転位相を変更することによって、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、
   モータ出力軸を回転させることにより前記第１部材に対して第２部材を相対回転させる電動モータと、
   該電動モータの少なくとも一部を覆うように設けられたカバー部材と、
   前記モータ出力軸に設けられた被検出部及び前記カバー部材に設けられてクリアランスを介して前記被検出部に対峙した検出部とから構成されて、前記モータ出力軸の回転角度位置を検出する回転角検出機構と、
   を備え、
   前記カバー部材は、合成樹脂材と、該合成樹脂材の内部にモールドされた前記合成樹脂材よりも弾性係数の大きな変形抑制部材を有す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、
   前記変形抑制部材は、前記カバー部材を形成する合成樹脂材よりも線膨張係数が小さな材料によって形成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記変形抑制部材は、金属材によって形成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
   前記回転角検出機構は、電磁誘導型の角度センサによって構成されていると共に、前記検出部は、前記変形抑制部材を挟んだ前記モータ出力軸と反対側に設けられ、前記変形抑制部材の前記検出部と対応する位置に貫通孔が形成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
5. 第１部材に対する第２部材の相対回転位相を変更することによって、機関弁の作動特性を可変にする内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記第１部材に設けられ、モータ出力軸によって駆動回転体に対して第２部材を相対回転させる電動モータと、
   前記電動モータの回転速度を減速して前記第２部材に伝達する減速機構と、
   前記電動モータの少なくとも一部を覆うように設けられたカバー部材と、
   前記モータ出力軸に設けられた被検出部及び前記カバー部材に設けられて微少クリアランスを介して前記被検出部に対峙した検出部とから構成されて、前記モータ出力軸の回転角度位置を検出する回転角検出機構と、
   を備え、
   前記カバー部材は、合成樹脂材と該合成樹脂材の内部にモールドされた前記合成樹脂材よりも剛性の高い補強プレート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。
6. 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、
   前記補強プレートは、前記カバー部材の合成樹脂材よりも線膨張係数が小さく、かつ弾性係数が大きい材料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。
7. 請求項６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、
   前記回転角検出機構は、電磁誘導型の角度センサによって構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、
   前記補強プレートは、金属材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。
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、
   前記補強プレートの前記検出部に対応する位置に、合成樹脂材によって塞がれた貫通孔が形成されていると共に、前記カバー部材の前記貫通孔を塞いだ前記合成樹脂材のモータ出力軸と反対側の外面に、前記検出部が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。
10. 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、
    前記被検出部は、非円形状の磁性体を有する一方、
    前記検出部は、磁界を発生させる発振回路と、前記被検出部の磁性体から発生する磁界を検出する受信回路と、を備え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。
11. 請求項１０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、
    前記検出部は、プリント基板と、該プリント基板に形成された前記発振回路及び受信回路と、を備え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、
    前記補強プレートは、前記カバー部材に用いられる合成樹脂材よりも線膨張係数が小さく、かつ弾性係数が大きい樹脂製プレートによって構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、
    前記カバー部材は、前記電動モータに給電する給電用ブラシが設けられていると共に、該給電用ブラシに電流を供給する電源供給用コネクタが設けられ、
    該電源供給用コネクタの端子と給電用ブラシとを接続するハーネスは少なくとも一部が前記補強プレートの前記電動モータと反対側の位置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。
14. 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、
    前記検出部と被検出部は、前記モータ出力軸の軸線上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。
15. 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、
    前記カバー部材は、前記電動モータに給電する給電用ブラシを有し、
    前記電動モータは、前記給電用ブラシと摺接するスリップリングを有し、
    前記給電用ブラシは、前記カバー部材を貫通して形成された保持孔に摺動自在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。
16. 請求項１３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、
    前記電源供給用コネクタの端子と補強プレートとの間には、合成樹脂材が介在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。
17. 請求項１３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、
    前記補強プレートの外周部の一部に径方向に沿った切欠部が形成されていると共に、該切欠部の内側に、前記カバー部材に設けられて前記検出部に接続される信号用コネクタの端子の少なくとも一部が径方向に沿って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。
18. 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、
    前記カバー部材は、内燃機関のシリンダヘッドまたはチェーンケースにボルト固定される固定用孔が複数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。
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、
    前記固定用孔は、前記カバー部材の合成樹脂材に埋設された金属円筒状のスリーブによって構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。
20. 請求項１９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、
    前記スリーブは、前記補強プレートから離間した位置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。

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