JP6266810B2 - 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時期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、電動モータのモータハウジングの前端側に、所定の空間部をもって配置されたカバー部材が設けられている。このカバー部材には、各先端部が前記空間部に臨む一対の給電用ブラシが保持されている一方、前記モータハウジングの前端部に配置された給電プレートには、前記給電用ブラシが摺動して電動モータのコイルに給電する一対のスリップリングが設けられている。

また、前記カバー部材のほぼ中央位置に貫通形成された作業用孔には、外部から前記カバー部材とモータハウジングとの間の空間部内に水や塵芥などが侵入するのを阻止するシールキャップが液密的に圧入固定されている。

そして、バッテリー電源から供給された電流を、前記各給電用ブラシが各スリップリングに摺接しつつ通電すると共に、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、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。

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、前記空間部は、内部が前記シールキャップやモータハウジング外周面とカバー部材の外周部内面との間に設けられたシール部材によって気密状態に封止されている。

このため、前記給電用ブラシと各スリップリングの摺動時に発生する摩擦熱によって、前記空間部内の温度が上昇するに伴い該空間部の内圧が上昇して、前記キャップシールやシール部材などの部品が変形するとか、外れてしまうおそれがある。

特開２０１３−１６７１８１号公報

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、通気用フィルタによって空間部の内圧の上昇を効果的に抑制しつつ良好な取り付け性が得られるシールキャップを備えた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、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、前記電動モータとカバー部材のいずれか一方に設けられたスリップリングと、前記電動モータとカバー部材のいずれか他方に設けられ、先端部が前記スリップリングに摺動して前記電動モータに給電する給電用ブラシと、前記電動モータとカバー部材との間に形成されて、前記スリップリングと給電用ブラシの摺動部位が臨む空間部と、前記カバー部材に設けられ、前記空間部とカバー部材の外部とを連通する連通孔と、該連通孔に前記カバー部材の外部から圧入固定された通気用栓体と、を備え、
前記通気用栓体は、軸方向に第１通気孔が貫通形成され、外周に前記連通孔の外側孔縁に係止する栓本体と、該栓本体の外端面側に形成された凹溝に嵌合する嵌合部と、前記凹溝の前記通気孔が臨む底面側に配置されて、前記栓本体と嵌合部との間に挟持状態に保持された通気用フィルタと、を有し、
前記嵌合部は、内部軸方向に前記栓本体の第１通気孔と連通する第２通気孔が貫通形成され、
前記第２通気孔は、外端面側の径が前記凹溝の底面側よりも小さいことを特徴としている。

この発明によれば、通気用栓体によって空間部の内圧の上昇を効果的に抑制しつつ嵌合部の脱落のない良好な取り付け性を得ることができる。

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。 図１のＣ部拡大図である。 本実施形態に供されるシールキャップの正面図である。 同シールキャップの背面図である。

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、吸気弁側に適用したものである。
〔第１実施形態〕
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凹溝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、図２及び図６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、を備えている。また、このカバー部材３の内面３ｆとモータハウジング５の前端部外面との間には、カップ状の空間部３２が画成されている。

前記カバー本体３ａは、図６にも示すように、外周部側に円筒壁３ｃが軸方向に沿って一体に突設されており、この円筒壁３ｃは、内部軸方向に保持用孔３ｄが貫通形成されている。

また、カバー本体３ａの前記円筒壁３ｃの下部側には、円筒部３４が前記円筒壁３ｃと平行かつ軸方向に沿って突設されている。この円筒部３４は、上端部が前記円筒壁３ｃの下端部と一体に結合されて、内部軸方向に前記カバー本体３ａの外側と前記空間部３２との間を連通する連通孔３５が貫通形成されていると共に、外端側内部に通気用栓体であるシールキャップ５６が圧入固定されている。

前記円筒部３４や連通孔３５及びシールキャップ５６の具体的構成については後述する。

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。この大径オイルシール５０は、前記空間部３２を液密的に封止して、主として前記タイミングスプロケット１の回転駆動に伴って飛散した潤滑油の前記空間部３２内への侵入を阻止するようになっている。

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面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の外周面に後述するコミュテータ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。

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１６（固定プレート）と、該剛性プレート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、図５及び図６に示すように、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。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。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、側面視ほぼクランク形状に形成され、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２８ｃ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。

また、このブラシ保持部２８ａは、図１及び図６に示すように、基部側外周に形成された円環状の嵌着溝内に前記保持用孔３ｄの内周面に弾接する前記環状シール部材３３が嵌着保持されている。この環状シール部材３３によって、前記空間部３２とカバー部材３の外部との間を液密的に封止するようになっている。

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２８ａ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１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、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。

そして、前記カバー部材３に設けられた前記円筒部３４は、図１及び図７に示すように、先端部の内周に係止部である円環状の係止凸部３４ａと、該係止凸部３４ａの内側に円環状の係止凹部３４ｂが一体に設けられている。前記係止凸部３４ａは、その内径が前記連通孔３５の内径ｄとほぼ同一に形成されている一方、前記係止凹部３４ｂは、内径が前記連通孔３５の内径ｄよりも僅かに大きく形成されて、係止凸部３４ａと凹凸段差状に形成されている。

前記連通孔３５（円筒部３４）は、前記カバー部材３をチェーンカバー４９に組み付けた後に、前記中空筒状のモータ出力軸１３と前記カバー部材３との相対位置を調整するための位置決め作業用孔として機能するもので、その軸心が後述する中空円筒状のモータ出力軸１３の軸心Ｘとほぼ同軸上に形成されていると共に、内径ｄがモータ出力軸１３の内径よりも僅かに大きく形成されている。

前記シールキャップ５６は、図７〜図９に示すように、縦断面ほぼコ字形状に形成されて外側面のほぼ中央に凹溝５７ａが形成された有底円筒状の栓本体であるキャップ本体５７と、該キャップ本体５７の凹溝５７ａ内に嵌着圧入された嵌合部である支持部５８と、前記凹溝５７ａの底面５７ｉに配置収容されて、該底面５７ｉと前記支持部５８に挟持状態に保持された円形状の通気用フィルタ５９と、を備えている。

前記キャップ本体５７は、弾性変形可能な合成樹脂材によって一体に形成され、前記凹溝５７ａを構成する底壁５７ｂと外周壁５７ｃの外周面に前記円筒部３４の係止凸部３４ａに係止する円環状の係合溝５７ｄが形成されていると共に、該係合溝５７ｄの軸方向内側に前記係止凹部３４ｂに係合する円環状の係合突部５７ｅが一体に形成されている。

前記凹溝５７ａは、底壁５７ｂのほぼ中央位置に内径が軸方向に沿って均一な円形状の第１通気孔５７ｆが内部軸方向に沿って貫通形成されていると共に、前記底面５７ｉ近傍の内周面には、円環状の嵌合溝５７ｇが形成されている。

前記外周壁５７ｃの外周面前端側には、フランジ状の突出部５７ｈが一体に形成されており、この突出部５７ｈは、キャップ本体５７を連通孔３５の先端開口に係入した際に、前記連通孔３５の先端開口縁に軸方向から当接してそれ以上の係入を規制する抜け止め用になっている。

また、前記突出部５７ｈの上端部には、前記ブラシ保持部２８ａの下端部との干渉を回避するための、逃げ溝５７ｋが接線方向に沿って切欠形成されている。

前記支持部５８は、弾性変形可能な合成樹脂材によってほぼ円環状に一体に形成され、軸方向の幅厚さが前記凹溝５７ａの深さＤよりも僅かに小さく形成されていると共に、中央に前記第１通気孔５７ｆと連通する第２通気孔５８ａ（嵌合部の通気孔）が軸方向に沿って貫通形成されている。

また、支持部５８は、外周面の前記キャップ本体５７の凹溝底面５７ｉ側の端部には、前記キャップ本体５７の嵌合溝５７ｇに嵌合固定される円環状の嵌合突部５８ｂが一体に設けられている。

さらに、前記支持部５８の外端面には、前記キャップ本体５７の凹溝５７ａ内への誤組付けを防止するための直線溝５８ｃが直径方向に沿って形成されている。

前記第２通気孔５８ａは、軸方向の外端部から第１通気孔５７ｆ側の内端部にかけて拡径するラッパ状に形成されて、内端部の通路部５８ｄは大径に形成されているが、外端部の通気部５８ｅは小径状に形成されており、この通気部５８ｅの小径化によって外部からの水や塵芥などの内部への侵入を抑制するようになっている。

前記通気用フィルタ５９は、自由に撓み変形可能な薄い布状の円盤形状に形成され、外径が前記キャップ本体５７の凹溝底面５７ｉの内径よりも小さく形成されて、全体が底面５７ｉ上に密着するようになっており、水平に保持された本体５７の凹溝５７ａに装入して予め底面５７ｉ上に載置し、この状態で、前記支持部５８を前記凹溝５７ａ内に圧入することによって、前記底面５７ｉと該底面５７ｉに対向する支持部５８の前端面５８ｆとの間に挟持固定されるようになっている。

また、この通気用フィルタ５９は、支持部５８側の表面５９ａから凹溝底面５７ｉ側の裏面５９ｂ側に掛けて空気を透過可能になっているが、裏面５９ｂ側から表面５９ａ側に掛けては液体や塵芥などの透過を抑制する材質の基材が用いられている。
〔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、前記大径オイルシール５０や環状シール部材３３によって前記空間部３２内が密閉状態となるが、前記カバー部材３の円筒部３４にシールキャップ５６を設けたことから、前記装置の駆動中に、前記各スリップリング２６ａ、２６ｂに各給電用ブラシ３０ａ、３０ｂが摺動してこの摩擦熱などにより前記空間部３２内の温度が上昇しても、この空間部３２内の空気を、前記第１、第２通気孔５７ｆ、５８ａ及び通気用フィルタ５９を通して速やかに排出することができる。これにより、前記空間部３２の内圧の上昇を効果的に抑制することが可能になる。この結果、例えば、前記大径オイルシール５０や環状シール部材３３などの部品の変形や脱落を十分に抑制することができる。

しかも、前記通気用フィルタ５９は、空間部３２内の空気やカバー部材３外の外気を透過させるものの、カバー部材３の外からの水や塵芥などの透過を抑制することができるので、空間部３２内への水や塵芥の侵入を抑制することができる。

また、シールキャップ５６は、その全体を前記連通孔３５内に組み付ける前に、キャップ本体５７などの各構成部品を予め組み付けるようになっており、この組み付け工程としては、まず、前記キャップ本体５７を、内端面５７ｊを下にして基台上面に水平に載置し、その後、通気用フィルタ５９を前記凹溝５７ａ内に装入して底面５７ｉ上に載置する。この状態で、前記支持部５８を前記弾性力に抗して指で押し込んで前記凹溝５７ａの前端開口から内部に圧入すると、該支持部５８の嵌合突部５８ｂが弾性変形しながらキャップ本体５７の嵌合溝５７ｇ内に嵌合すると共に、通気用フィルタ５９が前記凹溝５７ａの底面５７ｉと支持部５８の前端面５８ｆとの間に挟持固定される。

このように、キャップ本体５７に対して支持部５８と通気用フィルタ５９を凹溝５７ａ内にワンタッチで固定することができることから、キャップ本体５７に対する支持部５８と通気用フィルタ５９の組み付け作業が容易になる。

次に、予めユニット化された前記シールキャップ５６を前記連通孔３５内に取り付けるには、図７に示すように、まず、キャップ本体５７の底壁５７ｂを連通孔３５の先端開口に合わせ、そのまま支持部５８の外端面中央位置、つまり第２通気孔５８ａの通気部５８ｅ側の中央位置を指で凹溝５７ａ底面５７ｉ方向へ押し込めば、前記係合突部５７ｅが撓み変形しながら円筒部３４の係止凹部３４ｂに弾性的に係止すると同時に、前記係合溝５７ｄも係止凸部３４ａに弾性的に係止する。これによって、シールキャップ５６を、円筒部３４の連通孔３５の先端開口内にワンタッチで簡単かつ確実に取り付けることができる。

ここで、仮に、シールキャップ５６の構造を変更して、キャップ本体５７の内端側（電動モータ１２側）に凹溝５７ａを形成すると共に、この凹溝５７ａに内側から支持部５８を嵌合保持し、前記凹溝５７ａの底面と前記支持部５８との間に、前述のような通気用フィルタ５９を挟持固定された構造とした場合には、前記凹溝５７ａが前記電動モータ１２側に向いて開口しているため、前記支持部５８がキャップ本体５７の内端側の凹溝５７ａに嵌合により組み付けられていることから、前記連通孔３５に取り付ける際に、作業者が前記キャップ本体５７を外部から連通孔３５内へ押し込むと、この押し込み力によって前記支持部５８が前記凹溝５７ａから抜け出して前記連通孔３５の内側（電動モータ１２側）へ脱落してしまうおそれがある。

この結果、シールキャップ５６を再度組み付け直して取り付けなければならず、この取り付け作業能率の低下を招くおそれがある。

しかしながら、本実施形態では、キャップ本体５７の外端側（電動モータ１２）とは反対側に凹溝５７ａを形成し、この凹溝５７ａの前記支持部５８を外側から係合固定したことから、前述のように、シールキャップ５６を連通孔３５の先端開口内に取り付けるには、前記支持部５８の中央位置を指で外側から凹溝５７ａ側へ押し込むようにするので、この押し込み力の如何に拘わらず前記支持部５８がキャップ本体５７から不用意に脱落してしまうことない。これによって、前記シールキャップ５６の取り付け作業が容易になり、この取り付け作業能率の向上が図れる。

また、前記支持部５８を、前記キャップ本体５７の凹溝５７ａの外側から弾性変形を利用して簡単に取り外しができることから、前記通気用フィルタ５９の交換も容易に行うことができる。

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、シールキャップ５６は、内外二重の給電用スリップリング２６ａ，２６ｂよりも径方向内側に設置されていることから、前記各スリップリング２６ａ、２６ｂに各給電用ブラシ３０ａ、３０ｂが摺動して摩耗粉が発生したとしても、シールキャップ５６にかかり難く、通気用フィルタ５９の目詰まりを抑制できる。

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、前記キャップ本体５７や支持部５８などの構造をさらに変更することも可能である。

また、前記円筒部３４を廃止して、シールキャップ５６を、直接、連通孔３５内に取り付けることも可能である。

Claims (10)

1. 電動モータに通電することによってクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更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、
   前記電動モータとカバー部材のいずれか一方に設けられたスリップリングと、
   前記電動モータとカバー部材のいずれか他方に設けられ、先端部が前記スリップリングに摺動して前記電動モータに給電する給電用ブラシと、
   前記電動モータとカバー部材との間に形成されて、前記スリップリングと給電用ブラシの摺動部位が臨む空間部と、
   前記カバー部材に設けられ、前記空間部とカバー部材の外部とを連通する連通孔と、
   該連通孔に前記カバー部材の外部から圧入固定された通気用栓体と、
   を備え、
   前記通気用栓体は、軸方向に第１通気孔が貫通形成され、外周に前記連通孔の外側孔縁に係止する栓本体と、該栓本体の外端面側に形成された凹溝に嵌合する嵌合部と、前記凹溝の前記通気孔が臨む底面側に配置されて、前記栓本体と嵌合部との間に挟持状態に保持された通気用フィルタと、を有し、
   前記嵌合部は、内部軸方向に前記栓本体の第１通気孔と連通する第２通気孔が貫通形成され、
   前記第２通気孔は、外端面側の径が前記凹溝の底面側よりも小さ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。
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、
   前記連通孔は内周に係止凸部を有し、
   前記栓本体は外周に前記係止凸部に係合する係合突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。
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、
   前記嵌合部は外周に嵌合突部を有し、
   前記栓本体の凹溝は底面側の内周に前記嵌合突部が嵌合する嵌合溝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。
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、
   前記係止凸部と前記嵌合溝が前記通気用栓体の径方向に並んで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、
   前記通気用フィルタは、前記空間部とカバー部材の外部と間の空気を透過可能で、かつ、前記カバー部材と空間部内との間での液体や塵芥の透過を抑制する材質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。
6. 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、
   前記栓本体の材質は弾性変形可能な合成樹脂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。
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、
   前記嵌合部の材質は弾性変形可能な合成樹脂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、
   前記栓本体は、外周部に抜け止め用の突出部を有すると共に、該突出部が前記連通孔の外側孔縁部に軸方向から当接可能に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、
   前記カバー部材は、前記給電用ブラシを保持するブラシ保持部を有すると共に、
   前記通気用栓体の突出部は、前記ブラシ保持部の外周部に対する逃げ溝が部分的に切欠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. 電動モータに通電することによってクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更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、
    前記カバー部材に設けられ、前記カバー部材の内部と外部を連通する連通孔と、
    該連通孔に前記カバー部材の外部から圧入固定された通気用栓体と、
    を備え、
    前記通気用栓体は、軸方向に第１通気孔が貫通形成され、外周に前記連通孔の外側孔縁に係止する栓本体と、該栓本体の外端面側に形成された凹溝に嵌合する嵌合部と、前記嵌合部により前記凹溝内に保持される通気用フィルタと、を有し、
    前記嵌合部は、内部軸方向に前記栓本体の第１通気孔と連通する第２通気孔が貫通形成され、
    前記第２通気孔は、外端面側の径が前記凹溝の底面側よりも小さ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。

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