JP6311071B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置及び該バルブタイミング制御装置の製造方法 - 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を制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御装置の製造方法に関する。

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、直流型の電動モータの回転力を、減速機構を介して従動部材に伝達することによって、タイミングスプロケットに対してカムシャフトを相対回転させるようになっている。

前記減速機構は、ローラ型が用いられ、前記電動モータのモータ出力軸の回転に伴い偏心軸部が偏心回転すると、該偏心軸部の外周側のボールベアリングの外周面と内歯構成部の複数の内歯との間に配置された複数のローラが前記モータ出力軸の１回転毎に保持器のローラ保持孔内で径方向へガイドされながら前記内歯の山部を乗り越えて隣接する他の内歯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。これによって、前記モータ出力軸の回転が減速されつつ前記従動部材に伝達されるようになっている。

特開２０１２−１９７７５５号公報

ところで、前記保持器は、各ローラ保持孔の内部で各ローラを転動自在に保持しているが、該ローラ保持孔を含めた保持器を成形加工する際、つまり、各ローラ保持孔を孔開け加工した後に、前記内歯の歯先との間の微小なクリアランス精度を確保するために前記保持器の外周面を研削工具によって仕上げ加工するようになっている。

しかしながら、前記外周面を仕上げ加工する際には、前記研削工具によって前記各ローラ保持孔を含めた外周面全体を加工するようになっていることから、前記研削工具が各ローラ保持孔を通過する際に該ローラ保持孔の開口縁に当たって先端縁が傷つき易くなる。この結果、研削工具の短期間の交換が余儀なくされて、前記研削工具の耐久性の低下を招いている。

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、保持器を研削加工する研削工具の耐久性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、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、該駆動回転体の回転力が伝達され、カムシャフトに一体的に設けられた従動回転体と、回転することによって前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させる電動モータと、該電動モータのモータ出力軸に設けられ、外周面が回転中心に対して偏心した偏心軸部と、前記駆動回転体に設けられ、前記偏心軸部の外周面に径方向から対向配置された複数の内歯を有する内歯構成部と、前記偏心軸部の外周面と前記内歯構成部の各内歯との間に配置された複数のローラと、前記従動回転体に設けられ、前記複数のローラを保持する複数の貫通部が軸方向の所定領域に形成された円筒状の保持器と、を備え、
前記保持器は、前記各貫通部の各孔縁全体が含まれる領域の外周面あるいは内周面の少なくともいずれか一方に、円環状の凹部を形成したことを特徴としている。

この発明によれば、保持器を研削加工する研削工具の耐久性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品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従動部材と保持器の縦断面図である。 図６のＣ部拡大図である。 本発明の第２実施形態を示す要部拡大断面図である。

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、バルブタイミング制御装置を吸気弁側に適用したものを示しているが、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ていると共に、前記タイミングスプロケット１に相対回転自在に設けられ、該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後述する第２部材である従動部材９を介し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、後述する減速機構１２の一部を構成する内歯構成部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前記従動部材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けされている。

前記大径ボールベアリング４３は、外輪４３ａ及び内輪４３ｂと、該両輪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１ｂが切欠形成されている。この外輪固定部１ｂ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２０が配置されている。この保持プレート２０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２０の内周部２０ａは、前記外輪４３ａの軸方向の外端面に当接配置されていると共に、内周縁の所定位置には、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２０ｂが一体に設けられている。

このストッパ凸部２０ｂは、ほぼ扇状に形成されて、先端縁２０ｃ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２０の外周部には、各ボルト７が挿通する６つのボルト挿通孔２０ｄ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２０の各外周部には、それぞれボルト挿通孔１ｃ、２０ｄ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。

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の後端面には、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、２０ｄ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(内歯構成部１９)と保持プレート２０及びハウジング本体５ａ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及び図４に示すように、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と共に、外周には、前記保持プレート２０のストッパ凸部２０ｂが係入するストッパ凹部２ｂが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹部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２０ｂ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。

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２ｃ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９ｃ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の内周面に接着剤によって固定されたステータであるそれぞれ円弧状の４つの永久磁石１４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、外周にコミュテータ２１が圧入固定されており、このコミュテータ２１は、小径部１３ｂの外周に固定された円環部材２１ａと、該円環部材２１ａの外周面に固定された円環状の導電部２１ｂと、から構成されている。前記円環部材２１ａ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、導電部２１ｂが前記鉄心ロータ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。

前記各永久磁石１４は、円周方向に所定隙間をもって配設されて全体が円筒状に形成され、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。

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プレート部１６と、該金属プレート部１６の前後両側面に一体に的に設けら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。

前記金属プレート１６は、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、金属プレート１６は、前記軸挿通孔１６ｂの内周縁に連続した所定の位置に矩形状の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、前記金属プレート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筒状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の導電部２１ｂ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導線であるハーネス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２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の前端部に対向配置されて該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製のカバー部２９と、から構成されている。

前記カバー本体２８は、合成樹脂材によって所定の肉厚に形成された外層部２８ａと、該外層部２８ａの内部にモールド固定された芯材としての補強部２８ｂとから構成されている。

前記外層部２８ａは、ほぼ円盤状に形成されて、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いると共に、外周部の４箇所に突設された円弧状のボス部２８ｃに、導電性部材であるチェーンケース６０に固定されるボルト６１が挿通されるボルト挿通孔２８ｄが、樹脂材でモールドされた４つの金属製のスリーブ２８ｅ内にそれぞれ形成されている。

また、前記外層部２８ａの図６中、下側の左右２つのボス部２８ｃ、２８ｃには、後述する前記補強部２８ｂに形成されたピン挿通孔２８ｊが臨む円形状の開口窓が形成されている。

前記補強部２８ｂは、アルミニウム合金材によって一体に形成され、外層部２８ａの外径よりも小さなほぼ円盤形の平板状に形成されていると共に、外周縁の所定位置には、図外のほぼＵ字形状の２つの延出部が径方向に沿って突設されている。この各延出部には、前記外層部２８ａの各開口窓に対応した位置に位置決め用の前記ピン挿通孔２８ｊ、２８ｊが貫通形成されている。

前記各ピン挿通孔２８ｊは、前記カバー部材４をチェーンケース６０にボルト６１によって取り付ける際に、位置決め凸部である２本の位置決めピン６２、６２を挿通させてチェーンケース６０に対するカバー本体２８の位置決めに供されるようになっている。

前記チェーンケース６０は、アルミニウム合金材によって一体に形成され、前記タイミングスプロケット１や電動モータ８などの位相変更機構３やシリンダブロックから突出したクランクシャフトの先端部などの外周全体を覆うように配置されている。また、このチェーンケース６０は、図１に示すように、円環状の前端部６０ａの前端面６０ｃの所定位置に、前記ボルト６１の先端部が螺着する４つの雌ねじ孔６０ｂが形成されていると共に、前端面６０ｃの下部位置に、図外の２つのピン圧入用孔が形成されている。一方、後端部が内燃機関のアルミ合金材からなる導電性の図外のシリンダヘッドにボルトによって固定されている。

前記外層部２８ａの外周部一端面には、図８に示すように、シール溝２８ｋが形成され、このシール溝２８ｋ内に前記チェーンケース６０の前端部６０ａの前端面６０ｃとの間をシールする合成ゴム製のシール部材５５が嵌着固定されている。

前記カバー部２９は、外周形状が前記収容溝４９の内周形状に沿ったほぼＵ字形状に形成されて、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の収容溝の周縁部に形成された係止溝に軸方向から圧入によって嵌合固定されている。

前記カバー本体２８は、図２に示すように、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銅製の一対の角筒状の前記ブラシホルダ３０ａ、３０ｂが軸方向に沿って固定されている。この各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂの内部には、各先端面が前記各スリップリング２６ａ、２６ｂに摺接する一対の給電用ブラシ３１ａ、３１ｂが軸方向へ摺動自在に保持されている。

前記ブラシホルダ３０ａ、３０ｂ及び給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、カバー本体２８の内側と外側に並設されていると共に、それぞれの後端部が前記カバー本体２８の外側面に臨んでいる。

また、前記カバー本体２８の電動モータ８側の内端面のほぼ中央位置には、図１に示すように、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。

前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、カバー部材４の前端面に設けられた図外の捩りコイルばねによって各スリップリング方向へ付勢されている。

捩りコイルばねは、前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂに対して平行かつ直線状に配置されている
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、各一側壁の長手方向に形成された図外のスリット孔を介して各給電用ブラシ３１ａ、３１ａの後端側部にピグテールハーネスの一端部が接続するようになっている。

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を介してバッテリーから電流を供給する給電用コネクタ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が前記給電用コネクタ３３と並行かつ径方向に沿って突設されている。

前記給電用コネクタ３３は、その開口部がカバー本体２８の外周側下端部からほぼ径方向に沿って突出していると共に、前記カバー本体２８の内部に埋設された導電材である細長い一対の端子片の外部に露出した前記各一端部が前記ピグテールハーネスに接続されている。また、前記開口部の内部に配置されて外部に露出した他端部が、コントロールユニット側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に示すように、開口部がカバー部材４の外周側下端部にほぼ径方向に沿って形成されて、前記給電用コネクタ３３の開口部と並行に形成されていると共に、全体の巾長さがカバー部材４の巾長さとほぼ同じ長さになっている。また、この信号用コネクタ３４は、カバー本体２８内に部分的に埋設された導電材である複数の端子片３４ａを有し、外部に露出された３つの接続端部３４ｂがプリント基板５３の集積回路５４に接続されていると共に、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角度検出機構である前記角度センサ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、合成樹脂材からなるほぼ有底円筒状に形成され、軸方向先端部の底壁外面に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、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の突起５０ａが一体に設けられている。

また、前記被検出部５０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先端部が前記カバー本体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隙間Ｃを介して対向配置されている。

前記検出部５１は、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図外の受信回路及び発振回路と、を備えている。

前記プリント基板５３は、図外の前記受信、発振回路の中央に位置決め用小孔が形成されており、この位置決め用小孔が前記位置決め用突起２８ｎ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などの所定の固定手段によって固定されており、前記受信、発振回路は、前記凹溝３６ａの底壁と微少隙間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が回転することにより、図外の前記受信、発信回路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。

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ベアリングリテーナ３８ａと、該ベアリングリテーナ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。

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。

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の情報信号に基づいて現在の機関運転状態を検出し、この検出情報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、前記モータ出力軸１３に一体に結合されて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に示すように、外周面に形成されたカム面３９ａの軸心がモータ出力軸１３の軸心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前記保持器４１の基部４１ａ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の外周面と前記保持器４１の筒状部４１ｂとの間には、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、前記保持器４１のローラ保持孔４１ｃ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。

前記保持器４１は、図１及び図６、図７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円筒状に形成されている。

この保持器４１は、前記従動部材９の固定端部９ａに一体に結合された円筒状の基部４１ａと、該基部４１ａから軸方向に延びた筒状部４１ｂと、該筒状部４１ｂの軸方向ほぼ中央位置に貫通形成されて、前記複数のローラ４８をそれぞれ転動自在に保持する貫通部である前記ローラ保持孔４１ｃと、を備えている。

前記基部４１ａは、固定端部９ａの前端外周縁から径方向へ延びて、さらに軸方向へＬ字形に折曲形成され、この軸方向に延びた環状部位である外筒部４１ｄが前記筒状部４１ｂに連続一体に結合されている。

前記筒状部４１ｂは、先端部４１ｅが前記内歯構成部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の前記隔壁５ｂ方向へ延出している。

前記ローラ保持部４１ｃは、先端部側が閉塞されて前後方向に細長い長方形状に形成され、円周方向の等間隔位置に複数形成されていると共に、その全体の数(ローラ４８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おり、これによって、減速比を得るようになっている。

そして、前記筒状部４１ｂの外周面と内周面、つまり前記ローラ保持孔４１ｃの形成部位を含む筒状部４１ｂの内周面と外周面に凹部である逃げ溝４２ａ、４２ｂがそれぞれ切欠形成されている。

この両逃げ溝４２ａ、４２ｂは、図６及び図７に示すように、それぞれ円環凹状に形成されていると共に、前記基部４１ａの外筒部４１ｄの先端縁からローラ保持孔４１ｃを含む筒状部４１ｂの先端部４１ｅまで延出形成されている。また、この逃げ溝４２ａ、４２ｂの深さ寸法、つまり、前記外筒部４１ｄの内周面と外周面からの深さ寸法Ｄ、Ｄはそれぞれ約０．１〜０．２ｍｍの深さに設定されている。

また、前記外筒部４１ｄの内周面と外周面の面粗度は、前記両逃げ溝４２ａ、４２ｂ(筒状部４１ｂ)の内周面及び外周面の面粗度よりも高く形成されている。
〔保持器の加工方法〕
すなわち、前記保持器４１を成形加工するには、まず、従動部材９の粗材を、プレス成形機によって前述のように断面Ｌ字形状に折曲形成し、その後、前記基部４１ａや筒状部４１ｂの外面全体を切削加工して形状を整える。

次に、前記筒状部４１ｂの内外周面、つまり、前記各ローラ保持孔４１ｃの形成位置を含む内外周面に、約０．１〜０．２ｍｍ深さの前記両逃げ溝４２ａ、４２ｂをそれぞれ切削によって荒加工する。

続いて、前記筒状部４１ｂの軸方向のほぼ中央位置に、前記複数のローラ保持孔４１ｃを、例えばエンドミルやプレス成形によって孔開け加工する。

その後、前記基部４１ａの外筒部４１ｄの内周面４１ｆと外周面４１ｇ全体を研削により仕上げ加工する。これによって、該外筒部４１ｄの内外周面４１ｆ、４１ｇの面粗度を前記逃げ溝４２ａ、４２ｂよりも十分高くするようになっている。

このように、外筒部４１ｄの内外周面に仕上げ加工を施して面粗度を上げるのは、各ローラ４８の外周面と前記各内歯１９ａ及び後述するボールベアリング４７の外輪４７ｂとの間の微小クリアランスを得るために、前記該外筒部４１ｂの内周面とボールベアリング４７の外輪４７ｂの外周面との間の隙間、並びに、前記外筒部４１ｂの外周面と前記内歯１９ａの歯先との間の隙間の精度を高めるためである。

また、このようにすることによって、外筒部４１ｄの径方向に肉厚を確保することができ、強度の低下を抑制することができる。

なお、前記減速機構１２の内部には、潤滑油給排手段によって潤滑されており、これ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５８ａを介して連通した油供給孔５８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５８に環状溝５８ｂ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５９と、前記大径ボールベアリング４３の内部を介して潤滑油を外部に排出するオイル排出孔６２と、から構成されている。
〔バルブタイミング制御装置の作動〕
以下、本実施形態におけるバルブタイミング制御装置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、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に設けられた複数の駆動カムが各気筒の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給電用コネクタの各端子片や各ピグテールハーネス及び給電用ブラシ３１ａ、３１ｂ、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に減速された正逆の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４１ｃ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。

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、前記保持器４１の筒状部４１ｂの内外周面に円環状の逃げ溝４２ａ、４２ｂをそれぞれ形成したため、前記基部４１ａの外筒部４１ｄの内外周面４１ｆ、４１ｇを研削工具によって仕上げ加工を行う際に、前記研削工具の刃先が、前記各ローラ保持孔４１ｃを避けて、つまりローラ保持孔４１ｃの各開口縁に対して非接触状態で研削加工を行うことができる。

このため、前記研削工具の刃先(砥石の先端部)に傷などの発生を十分に抑制できることから、研削工具の寿命が長くなって耐久性の向上が図れると共に、研削工具の交換時期を長くできることから、研削加工能率の低下を抑制することができる。

また、前記外筒部４１ｄの内外周面４１ｆ、４１ｇの研削加工時に、前記各ローラ保持孔４１ｃの開口縁から突出してバリを同時に取ることができると共に、孔開け時に各ローラ保持孔４１ｃの周囲に発生する残留応力も開放することができる。この残留応力の開放によって、各ローラ保持孔４１ｃの開口精度も向上する。

また、本実施形態では、アルミニウム合金材の前記補強部２８ｂによってカバー部材４の剛性が向上することから熱などによる全体の変形が抑制される。このため、前記外層部２８ａに対して過度な応力が作用しないことから、クラックや破損などの発生を十分に抑制することができる。

この結果、カバー部材４のシール性能が維持されて電動モータ８内部への水や塵などの浸入を抑制できると共に、耐久性の低下が抑制される。

また、前述のように、前記補強部２８ｂによりカバー部材４全体の熱による変形を十分に抑制することができるから、熱による膨張・収縮の繰り返しによるカバー部材４の中央部が内側または外側へ凸状に変形することも抑制できる。

これによって、前記角度検出センサ３５の検出部５１周囲の凹凸変形が抑制されて、前記被検出部５１の先端部５１ａとの間の微小隙間Ｃの距離変化を抑制できる。この結果、前記角度検出センサ３５の常時良好な検出精度が得られる。

さらに、前記補強部２８ｂをアルミニウム合金材で形成したことによって、鉄系金属で形成した場合に比較して、カバー部材４全体の軽量化が図れる。この結果、バルブタイミング制御装置の軽量化に伴い車両の軽量化にも貢献できる。
〔第２実施形態〕
図８は第２実施形態を示し、前記保持器４１の筒状部４１ｂの内外周面に形成された逃げ溝４２ａ、４２ｂの軸方向長さを、各ローラ保持孔４１ｃの軸方向の長さは含むが前記筒状部４１ｂの先端部４１ｅ(環状部位)までは延長しないように設定した。

これによって、前記仕上げ用の研削加工が、環状部位である前記外筒部４１ｄの内外周面４１ｆ、４１ｇと、同じく環状部位となる先端部４１ｅの内外周面４１ｈ、４１ｉに施されるようになっている。

したがって、この実施形態によれば、研削工具の刃先を前記ローラ保持孔１ｃの開口縁に非接触状態で研削することができるので、第１実施形態と同様な作用効果が得られる。

しかも、前記先端部４１ｅの内外周面４１ｈ、４１ｉは切削加工しないことから、肉厚が確保されて保持器４１の剛性の低下を抑制できる。

また、前記研削工具の刃先を、その巾長さが前記外筒部４１ｄから筒状部４１ｂの先端部４１ｅまでの長さのものを用いれば、両内周面４１ｆ、４１ｈや、両外周面４１ｇ、４１ｉをそれぞれ同時に研削することができるので、研削加工効率が向上する。

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、前記貫通部としては前記ローラ保持孔４１ｃの他に、筒状部４１ｂの先端部４１ｅを切り欠いて長溝に形成することも可能である。また、ローラ保持孔４１ｃの開口面積や筒状部４１ｂの軸方向の長さなどは装置の仕様や大きさなどに応じて任意に変更することが可能である。

また、前記各逃げ溝４２ａ、４２ｂを、筒状部４１ｂの内周面と外周面の両方ではなく、少なくともいずれか一方に形成することも可能である。

また、前記駆動回転体としては、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。

さらに、前記各実施形態では、電動モータ８をタイミングスプロケット１と一体に設けたものを示したが、別体に設けて、例えば前記チェーンケースに固定することも可能である。

Claims (11)

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、
   該駆動回転体の回転力が伝達され、カムシャフトに一体的に設けられた従動回転体と、
   回転することによって前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させる電動モータと、
   該電動モータのモータ出力軸に設けられ、外周面が回転中心に対して偏心した偏心軸部と、
   前記駆動回転体に設けられ、前記偏心軸部の外周面に径方向から対向配置された複数の内歯を有する内歯構成部と、
   前記偏心軸部の外周面と前記内歯構成部の各内歯との間に配置された複数のローラと、
   前記従動回転体に設けられ、前記複数のローラを保持する複数の貫通部が軸方向の所定領域に形成された円筒状の保持器と、
   を備え、
   前記保持器は、前記各貫通部の各孔縁全体が含まれる領域の外周面あるいは内周面の少なくともいずれか一方に、円環状の凹部を形成すると共に、
   前記凹部以外の環状部位の面粗度を、前記凹部の形成部位よりも高く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。
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、
   前記凹部を保持器の外周面と内周面の両方に形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。
3. 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、
   前記凹部を、前記保持器の前記従動回転体側の基部以外の軸方向先端部側まで形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。
4. 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、
   前記凹部を、前記保持器の前記従動回転体側の基部と軸方向の先端部との間の領域に形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。
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、
   前記貫通部は、前記保持器を径方向へ貫通した孔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、
   前記貫通部は、前記保持器の先端部側から軸方向へ開口した長溝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、
   前記電動モータは、モータハウジングが前記駆動回転体と一体に回転するように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、
   前記電動モータは、モータ出力軸を前記従動回転体に対して正逆両方向へ回転させ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、
   前記電動モータは、前記駆動回転体とは別体に離間して形成されて、機関のシリンダヘッドまたはチェーンケースに固定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. 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、
    該駆動回転体の回転力が伝達され、カムシャフトに一体的に設けられた従動回転体と、
    回転することによって前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させる電動モータと、
    該電動モータのモータ出力軸に設けられ、外周面が回転中心に対して偏心した偏心軸部と、
    前記駆動回転体に設けられ、前記偏心軸部の外周面に径方向から対向配置された複数の内歯を有する内歯構成部と、
    前記偏心軸部の外周面と前記内歯構成部の各内歯との間に配置された複数のローラと、
    前記従動回転体に設けられ、前記複数のローラを保持する複数の貫通部が軸方向の所定領域に形成された円筒状の保持器と、
    を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法であって、
    前記保持器の外周面あるいは内周面の少なくとも一方に円環状の凹部を切欠形成する工程と、
    前記保持器の凹部の形成位置に前記各貫通部を形成する工程と、
    前記保持器に形成された凹部以外の外周面と内周面の少なくともいずれか一方に、面粗度を前記凹部の外周面あるいは内周面の面粗度よりも高くする仕上げ用の研削加工を施す工程と、
    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の製造方法。
11. 請求項１１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法において、
    前記保持器に形成された凹部以外の外周面と内周面の両方に前記研削加工を施す工程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の製造方法。

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