JP6542661B2 - 内燃機関の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、パルス型の角度センサであって、前記モータ出力軸の軸方向一端部に固定された磁性ロータと、前記カバー部材における前記磁性ロータの先端部と対向した位置に固定された２つの第１、第２検出器とを備えている。

前記磁性ロータは、先端部の円周方向のほぼ等間隔位置に軸方向へ突出した６つのパルス歯であるターゲットが設けられている。

一方、前記第１、第２検出器は、内部にヨークと磁束変化を検出する検出コイルを有し、前記磁性ロータの回転に伴って前記各ターゲットが通過する際の磁束変化を検出コイルが検出してパルス信号をそれぞれ出力し、これによって回転角を検出するようになっている。

特開２０１１−２２６３７２号公報

しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置における前記回転検出機構は、パルス型であって、前記磁性ロータの先端部に複数のターゲットが軸方向へ突出していると共に、該複数のターゲットはカバー部材の対向面に離間して対峙していることから、この分、装置の軸方向の長さ大きくなってしまう。この結果、バルブタイミング制御装置のエンジンルーム内への搭載性が悪化してしまうおそれがある。

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、モータ出力軸の回転検出機構として電磁誘導型を用いることによって、軸方向の小型化を図り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、カムシャフトに固定された従動回転体と、前記駆動回転体に一体に設けられ、筒状のモータ出力軸を回転駆動させ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、前記電動モータの外側面に設けられた給電用のスリップリングと、該電動モータに軸方向から対向配置され、前記スリップリングに摺接可能な給電用ブラシを有するカバー部材と、前記モータ出力軸とカバー部材とに間に設けられ、前記モータ出力軸の回転角度を検出する電磁誘導型の回転角検出機構と、
を備え、
前記回転角検出機構は、
前記カバー部材に固定された回路基板と、
該回路基板に設けられた受信コイル及び励磁コイルと、
前記モータ出力軸の内部に挿入された支持部と、前記モータ出力軸の前記カバー部材と対向する先端に当接するフランジ部と、該フランジ部よりも前記回路基板側に突出した先端部に設けられた励起導体と、を有する被検出部と、
前記回路基板に設けられ、前記受信コイルと励磁コイルとの間のインダクタンスの変化を検出して前記モータ出力軸の回転角度を検出する検出回路と、を有し、
前記カバー部材は、前記回路基板の受信コイルと励磁コイルが設けられた位置に窓孔が貫通形成されていると共に、前記被検出部の先端部が前記窓孔に挿入されて前記受信コイル及び励磁コイルと対峙しており、前記窓孔の前記モータ出力軸側の孔縁には前記窓孔の内径よりも大きな大径溝が形成され、該大径溝に前記フランジ部が挿入されていることを特徴としている。

この発明によれば、回転検出機構として、電磁誘導型を用いることによって装置の軸方向の小型化を図ることができる。

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矢視図である。 図１のＣ部拡大図である。 本実施形態に供されるカバー部材の正面図である。 同カバー部材の背面側の斜視図である。 本実施形態に供される被検出部を示し、Ａは側面図、Ｂは正面図である。 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たカムシャフト２と、前記タイミングスプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、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筒状に一体に形成されており、外径が比較的小径状に形成されたスプロケット本体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歯車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５と、から構成されている。

前記内歯構成部５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５ａが形成されている。また、この内歯構成部５の軸方向の外端面には、後述する電動モータ１２のモータハウジング１４が前記各ボルト７を介して軸方向から結合されている。

前記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の軸方向の一端部２ａに設けられた後述する従動回転体である従動部材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が前記従動部材９(カムシャフト２)に相対回転自在に軸受けされている。

さらに、前記スプロケット本体１ａの内歯構成部５と反対側の後端面には、保持プレート８が固定されている。この保持プレート８は、図１、図２及び図４に示すように、金属板材によって円環状に形成され、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、中央に有する中央孔８ａの内径が前記大径ボールベアリング４３の外輪４３ａの内径よりも小さく形成されて、内周部の内側面が前記外輪４３ａの軸方向の他端面に微小隙間を介して軸方向から対峙している。

また、前記保持プレート８の中央孔８ａの内周縁所定位置には、図４に示す径方向内側、つまり中心軸方向に向かって突出したストッパ凸部８ｂが一体に設けられている。このストッパ凸部８ｂは、ほぼ扇状に形成されて、先端面８ｃが後述するアダプタ１１のストッパ凹溝１１ｃの円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。

また、前記スプロケット本体１ａと内歯構成部５及び保持プレート８の各外周部には、６本のボルト７が挿通する６つのボルト挿通孔１ｃ、８ｄが周方向のほぼ等間隔位置に貫通形成されている。

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、軸方向の一端部２ａにアダプタ１１を介して従動部材９がカムボルト１０によって軸方向から共締め固定されている。なお、前記従動部材９とアダプタ１１とによって従動回転体を構成している。

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及び図２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、中央に貫通形成されたボルト挿通孔９ｃと、から主として構成されている。

前記固定端部９ａは、外側面がカムシャフト２の一端部２ａの前端面側に対向配置され、この外側面のほぼ中央位置に前記アダプタ１１の後述する凸状の内周部１１ｂが嵌合する第１嵌合溝９ｄが形成されていると共に、この第１嵌合溝９ｄの内周面は、前記大径ボールベアリング４３の外輪４３ａに径方向で重なる位置に配置されている。

前記円筒部９ｂは、図１に示すように、内部軸心方向に前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通される前記ボルト挿通孔９ｃを有し、外周側には小径ボールベアリング３５とニードルベアリング３６が軸方向に並列に設けられている。

前記カムボルト１０は、図１に示すように、頭部１０ａの軸方向端面が小径ボールベアリング３５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。

前記アダプタ１１は、図１、図２及び図４に示すように、一定の肉厚を有する円盤状の金属板をプレス成形によって縦断面ほぼクランク状に折曲形成され、フランジ状の外周部１１ａと、電動モータ１２方向へ突出した有底円筒状の内周部１１ｂと、から構成されている。

前記外周部１１ａは、外径が従動部材９の固定端部９ａ(内輪固定面６２)の外径よりも僅かに大きく形成されて、電動モータ１２側の内側面の外周側が第１規制面として構成されている。この第１規制面は、前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂの軸方向他端面に当接して軸方向外側への移動を規制するようになっている。

前記外周部１１ａの外周面には、図４に示すように、前記保持プレート８のストッパ凸部８ｂが係入するストッパ凹溝１１ｃが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝１１ｃ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８ｂの両側面８ｅ、８ｆが周方向の対向面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機械的に規制するようになっている。

前記アダプタ１１の内周部１１ｂは、電動モータ１２側に突出した有底円筒状の凸状に形成され、反対側の凹溝にカムシャフト２の一端部２ａが軸方向から嵌合している共に、中央位置には前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通する挿通孔１１ｃが貫通形成されている。

前記凸状の内周部１１ｂは、前記従動部材９の固定端部９ａの前記第１嵌合溝９ｄ内に軸方向から圧入によって嵌合し、この嵌合した状態で、前記内周部１１ｂの先端壁を、カムボルト１０によってカムシャフト２の一端部２ａと従動部材９の固定端部９ａとの間に挟持状態に結合されている。

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１３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１４と、該モータハウジング１４の内部に回転自在に設けられたモータ出力軸１５と、モータハウジング１４の内周面に固着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１６と、モータハウジング１４の前端部に固定された前記給電プレート１７と、を備えている。

前記モータハウジング１４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円筒状に形成されて、外径が前記スプロケット本体１ａの外径と同じく比較的小径に形成されていると共に、後端側に円板状の隔壁１４ａが一体に形成されている。

前記隔壁１４ａは、ほぼ中央に有する円筒状の延出部の内周に、前記モータ出力軸１５及び偏心軸部３７が挿通される大径な軸挿通孔１４ｂが形成されている。また、前記隔壁１４ａ外周部の各ボルト挿通孔１ｃ、８ｄと対応した位置には、前記各ボルト７の先端部が螺着する６つの雌ねじ孔１４ｃが周方向の等間隔位置に形成されており、これらに挿通、螺着した前記各ボルト７によって前記タイミングスプロケット１(内歯構成部５)と保持プレート８及びモータハウジング１４が軸方向から共締め固定されている。

前記モータ出力軸１５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１５ａと、カバー部材４側の小径部１５ｂと、から構成されている。前記大径部１５ａは、外周に鉄心ロータ１８が固定されていると共に、軸方向の後端面に減速機構１３の一部を構成する偏心カムである偏心軸部３７が一体に結合されている。

一方、前記小径部１５ｂは、外周に整流子であるコミュテータ２０が固定されている。このコミュテータ２０は、小径部１５ｂの外周面に圧入された円環部材２０ａの外周に設けられ、導電材によって円環状に形成されて、前記鉄心ロータ１８の極数と同数に分割された各セグメントに後述のコイル１９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。

前記鉄心ロータ１８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１９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１８の内周部が前記モータ出力軸１５の段差部外周に軸方向へ位置決めされつつ固定されている。

前記各永久磁石１６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。

前記給電プレート１７は、図１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１７ａと、該金属プレート部１７ａの前後両側面にモールドされた円板状の樹脂部１７ｂと、から構成されている。

前記金属プレート部１７ａは、前記樹脂部１７ｂに覆われていない外周部が前記モータハウジング１４の前端部内周に形成された円環状の段差状の凹溝にカシメ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１５の小径部１５ｂなどが挿通される軸挿通孔１７ｃが貫通形成されている。また、金属プレート部１７ａは、前記軸挿通孔１７ｃの内周縁に連続した所定の位置に図外の２つの保持孔が打ち抜きにより形成されている。

また、前記給電プレート１７には、前記金属プレート部１７ａの各保持孔の内側に配置されて、前記樹脂部１７ｂの前端部に複数のリベット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２０の外周面に径方向から弾接する一対の切換用ブラシ２５ａ、２５ｂと、前記樹脂部１７ｂの前端部側に、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図外のハーネスと、が設けられている。

前記モータ出力軸１５と偏心軸部３７は、前記カムボルト１０の軸部１０ｂの外周面に設けられた前記小径ボールベアリング３５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３５の軸方向側部に配置された前記ニードルベアリング３６とによって回転自在に支持されている。

また、前記モータ出力軸１５の大径部１５ａの外周面と前記モータハウジング１４の延出部の内周面との間には、減速機構１３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３８が設けられている。このオイルシール３８は、電動モータ１２と減速機構１３との間をシールするように隔成するものである。

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１７の前端側に対向して配置されており、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キャップ部２９と、から構成されている。

前記カバー本体２８は、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、外径が前記モータハウジング１４の外径より大きく形成されており、内部には金属製の補強プレート２８ａがモールド固定されている。

また、カバー本体２８は、図２にも示すように、外周部の４箇所に突設された円弧状のボス部２８ｂに、後述するチェーンカバー２２に固定されるボルトが挿通されるボルト挿通孔２８ｃが図外の金属製スリーブによってそれぞれ形成されている。

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銅材からなる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。

また、カバー本体２８は、図１及び図５、図６に示すように、ほぼ中央位置に窓孔４４が貫通形成されている。この窓孔４４は、円形状に形成されて、内径が後述する被検出部５１の先端部５１ｂの外径よりも大きく形成されて、前記先端部５１ｂが嵌入可能に形成されている。

また、この窓孔４４の前記モータ出力軸１５側の孔縁には、前記窓孔４４の内径よりも大きな大径溝４４ａが形成されている。この大径溝４４ａは、前記カバー部材４を電動モータ１２の前端側に組み付けた際に、後述する被検出部５１のフランジ部５１ｃが嵌入する逃げ部として機能するようになっている。

さらに、前記カバー本体２８は、図１及び図５、図７に示すように、キャップ部２９側の外端面のほぼ中央位置に矩形状の支持枠４５が一体に立設されていると共に、該支持枠４５の外側に形成された矩形状の収容溝２８ｇの内部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方向へ付勢する付勢部材であるの一対の捩りコイルばね３２ａ、３２ｂが収容されている。

前記支持枠４５は、細長い長方形状に形成されて、前記窓孔４４に位置する一端部４５ａ側から後述する各コネクタ３３，３４側へ径方向に沿って形成されている。

また、前記カバー本体２８の下端部には、図２に示すように、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電源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、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、図７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の各一端部３３ａ、３３ａが図外のピグテールハーネスに接続されていると共に、外部に露出した一対の他端部３３ｂ、３３ｂ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、カバー本体２８内に一部が埋設された導電材である複数の端子片の露出した各一端部３４ａが後述する角度センサ５０のプリント基板５５の集積回路５６に電気的に接続されていると共に、外部に露出した他端部３４ｂ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。

前記キャップ部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フック状の係止凸部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に軸方向から係止固定されている。

そして、前記モータ出力軸１５の小径部１５ｂと前記カバー本体２８との間には、モータ出力軸１５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５０が設けられている。

この角度センサ５０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１５の小径部１５ｂ内に固定された被検出部５１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５１からの検出信号を受信する検出回路５２と、から構成されている。

前記被検出部５１は、図１、図８Ａ、Ｂ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５１ａと、該支持部５１ａの軸方向の先端部５１ｂの底壁面に固定された３葉形状の薄板磁性材である３つの被検出ロータ５３ａ、５３ｂ、５３ｃと、支持部５１ａの後端部外周に前記モータ出力軸１５の小径部１５ｂの内部に圧入される円環状のフランジ部５１ｃが一体に設けられている。

また、前記支持部５１ａは、前記フランジ部５１ｃよりも後端側の軸方向のほぼ中央位置の外周に円環状のシール溝５１ｆが形成されていると共に、該シール溝５１ｆにはゴム材からなるオイルシール５４が嵌着固定されている。このオイルシール５４によって、支持部５１ａの後端側のほぼ全体がモータ出力軸１５の小径部１５ｂ内に挿入された状態で、小径部１５ｂの内周面と先端部５１ｂ側との間がシールされるようになっている。

前記被検出ロータ５３ａ〜５３ｃは、図８Ｂにも示すように、励起導体によって形成されて、前記先端部５１ｂの前端面にオーム形状の３つの磁性材を円周方向の１２０°位置に配置されてなり、全体の外径が前記支持部５１ａの先端部５１ｂの外径とほぼ同じに形成されていると共に、該先端部５１ｂの前端面から露出した状態でモールド固定されている。

前記フランジ部５１ｃは、支持部５１ａと同じく絶縁材の合成樹脂材によって一体に形成され、その外径が前記モータ出力軸１５の小径部１５ｂの外径よりも大きく形成されて、支持部５１ａの後端部が小径部１５ｂの内部に最大に挿入された際に、内側面が前記小径部１５ｂの先端縁に軸方向から当接してそれ以上の挿入を規制するようになっている。

また、このフランジ部５１ｃは、図８Ｂに示すように、外周面の円周方向の１８０°の角度位置に円弧状の一対の切欠溝５１ｄ、５１ｄが形成されていると共に、内側面の所定位置には、前記モータ出力軸１５の小径部１５ｂの図外の係止溝に軸方向から係止する係止凸部５１ｅが一体に設けられている。

前記２つの切欠溝５１ｄ、５１ｄは、前記被検出部５１を小径部１５ｂの内部から抜き取る際に、抜き取り治具の二股部を係合させてフランジ部５１ｃを挟持しつつ引き抜くためのものである。

一方、前記係止凸部５１ｅは、前記係止溝の内面形状に倣った矩形状に形成され、フランジ部５１ｃの内側面から軸方向へ延出しており、前記係止溝に軸方向から係入して小径部１５ｂに対する被検出部５１の回転止めと周方向の位置決めを行うものである。

また、支持部５１ａは、図５にも示すように、前記円環状のフランジ部５１ｃを介してモータ出力軸１５の小径部１５ｂの先端から突出した先端部５１ｂの一部が、前記カバー本体２８の前記窓孔４４内に挿入配置されており、これによって、被検出ロータ５３が窓孔４４を介して検出回路５２の後述するプリント基板５５の受信コイル５７ａと励磁回路５７ｂに軸方向から微少クリアランスＣを介して対向配置されている。

前記検出回路５２は、図１、図７及び図９Ａ〜Ｃに示すように、前記カバー本体２８の支持枠４５の内部に収容固定されて、該支持枠４５の内部形状に倣ったほぼ長方形状の回路基板であるプリント基板５５と、該プリント基板５５の長手方向の一端部外面に設けられた集積回路(ＡＳＩＣ)５６と、該集積回路５６と同じ外面の他端部側に設けられた受信コイル５７ａ及び励磁コイル５７ｂと、を備えている。

前記プリント基板５５は、前記受信コイル５７ａと励磁コイル５７ｂが設けられた長手方向の一端部の両角部、つまり前記受信、励磁コイル５７ａ、５７ｂを避けた両角部位置と、前記集積回路５６側の中央位置に３つの小さな位置決め用孔５８ａ、５８ｂ、５８ｃが貫通形成されている。

一方、前記カバー本体２８には、前記支持枠４５の内側に前記各位置決め用孔５８ａ〜５８ｃに係入してプリント基板５５を支持枠４５内で位置決めする３つの位置決め突起５９ａ、５９ｂ、５９ｃが一体に設けられている。このように、プリント基板５５が支持枠４５で位置決めされることによって、前記被検出ロータ５３ａ〜５３ｃの中心と受信、励磁コイル５７ａ、５７ｂの中心が位置決めされるようになっていると共に、前述したように、窓孔４４を介して前記受信、励磁コイル５７ａ、５７ｂが前記被検出ロータ５３と軸方向から微小クリアランスＣを介して直接的に対峙している。

また、前記プリント基板５５は、その外周部と前記カバー本体２８の支持枠４５の内周部との間に充填された図外の接着剤によって支持枠４５内でカバー本体２８に固定されており、したがって、前記受信、励磁コイル５７ａ、５７ｂは、前記クリアランスＣを介して前記被検出部ロータ５３に軸方向から対峙している。

また、前記プリント基板５５は、前記受信コイル５７ａと励磁コイル５７ｂが設けられた一側面全体に絶縁材がコーティングされている。

前記接着剤は、図５に示すように、前記絶縁材のコーティング箇所を避けた前記プリント基板５５の外周部と該外周部に対向した支持枠４５の内周全体に有する段差面４５ａとの間に塗布されている。

そして、前記検出部５１は、前記受信コイル５７ａ及び励磁コイル５７ｂと、前記被検出ロータ５３と受信コイル５７ａとの間のインダクタンスの変化を検出して前記モータ出力軸１５の回転角度を前記集積回路５６が検出するようになっている。つまり、前記励磁コイル５７ｂと前記被検出ロータ５３との間に誘導電流が流れて、この電磁誘導作用によって集積回路５６がモータ出力軸１５の回転角度位置を検出して、この情報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、さらに前記角度センサ５０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２０などを介してコイル１９に通電してモータ出力軸１５の回転制御を行い、減速機構１３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１３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３７と、該偏心軸部３７の外周に設けられた中径ボールベアリング３９と、該中径ボールベアリング３９の外周に設けられた前記ローラ４０と、該ローラ４０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３７は、図１に示すように、円筒状に形成されて、外周面に形成されたカム面３７ａの回転軸心Ｙがモータ出力軸１５の回転軸心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３９は、前記ニードルベアリング３６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３９ａと外輪３９ｂ及び該両輪３９ａ、３９ｂとの間に介装されたボール３９ｃと、該ボール３９ｃを保持する図外のケージと、から構成されている。

前記内輪３９ａは、前記偏心軸部３７の外周面に圧入固定されているのに対して、前記外輪３９ｂ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３９ｂ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の背面との間に形成された微小なクリアランスを介してフリーな状態になっている。

外輪３９ｂは、その外周面が図２にも示すように、前記各ローラ４０の外周面が転動自在に当接していると共に、この外周面と前記保持器４１のローラ保持部４１ｂの内面との間に、円環状のクリアランスが形成されて、このクリアランスを介して中径ボールベアリング３９全体が前記偏心軸部３７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。

この保持器４１は、図１〜図３に示すように、前記固定端部９ａの外周部に一体に設けられて該固定端部９ａの外周部前端から前方へ断面ほぼＬ字形状に折曲形成されて、前記固定端部９ａの外周部前端側に径方向に沿って延出した円環状の伝達基部４１ａと、該伝達基部４１ａの外端からほぼ軸直角方向へ延出した円筒状のローラ保持部４１ｂと、から主として構成されている。

前記ローラ保持部４１ｂは、先端部が前記内歯構成部５やモータハウジング１４の隔壁１４ａなどによって隔成された円環凹状の収容空間を介して前記隔壁１４ａ方向へ延出していると共に、周方向のほぼ等間隔位置には、前記複数のローラ４０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４１ｃ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、その全体の数(ローラ４０の数)が前記内歯構成部５の内歯５ａ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。

前記各ローラ４０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３９の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ前記内歯構成部５の内歯５ａに嵌入すると共に、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するようになっている。

前記チェーンカバー２２は、例えばアルミニウム合金材によって一体に形成され、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タイミングチェーン全体を覆うよう上下方向に沿って配置固定されている。また、このチェーンカバー２２と前記モータハウジング１４との間には、オイルシール４２が介装され、このオイルシール４２によって前記チェーンカバー２２の内周面と前記モータハウジング１４の外周面との間をシールしている。
〔本実施形態の作動〕
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簡単に説明すると、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５を介してモータハウジング１４に伝達されて、該モータハウジング１４が同期回転する。一方、前記内歯構成部５の回転力が、各ローラ４０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。

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の制御電流が給電用ブラシ３１ａ、３１ｂや各スリップリング２６ａ，２６ｂなどを介して電動モータ１２のコイル１９に通電されてモータ出力軸１５が回転駆動され、この回転力が減速機構１３を介してカムシャフト２に対し減速された回転力が伝達される。

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、ストッパ凹溝１１ｄの各対向面１１ｅ、１１ｆのいずれか一方が、前記ストッパ凸部８ｂの各側面８ｅ、８ｆの一方に当接することによって行われる。これによって、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１５の回転に伴って前記角度センサ３５の被検出部５１が回転すると、検出回路５２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５６がモータ出力軸１５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１５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、前記角度センサ５０の被検出部５１の先端部５１ｂが、前記カバー部材４のカバー本体２８に形成された窓孔４４内に挿入配置されていることから、この挿入量の分だけ装置の軸方向の長さを短くすることができる。この結果、バルブタイミング制御装置のエンジンルーム内への搭載性が向上する。特に、前記窓孔４４を貫通形成したことから、装置の軸方向の長さをさらに短くすることができる。

また、本実施形態では、被検出部５１の先端部５１ｂが、前記カバー部材４のカバー本体２８に形成された窓孔４４内に挿入配置されているが、先端部５１ｂが前記窓孔４４に対向していれば良く、例えば、窓孔４４の近傍に設けても良い。また、窓孔４４がない場合は、カバー本体２８と被検出部５１の先端部５１ｂとの間のクリアランスを製造誤差や内燃機関の振動などの影響を考慮して所定量設定しておく必要があるが、窓孔４４が存在することによって、カバー本体２８の内面と被検出部５１の先端部５１ｂと間を考慮しなくて良いため、装置の軸方向の長さを短くすることができる。

また、前記窓孔４４の内側孔縁に形成された大径溝４４ａに被検出部５１のフランジ部５１ｃを嵌入させることによって、この嵌入分だけ被検出部５１の先端部５１ｂを窓孔４４の奥深くまで挿入できるので、装置の軸方向の長さをさらに短くすることができる。

しかも、前記先端部５１ｂの各被検出ロータ５３ａ〜５３ｃが、樹脂材などの介在物を介さずに微小クリアランスＣを介して直接的に前記受信コイル５７ａと励磁コイル５７ｂに対峙していることから、角度センサ５０の出力を高めることができるので、モータ出力軸１５の回転検出精度の向上が図れる。

また、前記モータ出力軸１５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５１の支持部５１ａの外周面上部側から前記被検出ロータ５３ａ〜５３ｃ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５１の先端部５１ｂが前記窓孔４４内に挿入配置されて、被検出ロータ５３ａ〜５３ｃ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(キャップ部２９側)にオフセット配置されていることから、前記被検出ロータ５３ａ〜５３ｃが前記窓孔４４の内周面に覆われた状態になる。したがって、前記金属摩耗粉の被検出ロータ５３ａ〜５３ｃへの付着を十分に抑制することができる。

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。

また、前記カバー部材４は、軸方向の幅が薄型に形成されていることから、この点でも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さらに向上する。

また、受信コイル５７ａと励磁コイル５７ｂは、前記プリント基板５５の前記被検出部５１と対向する一側面に設けられていると共に、表面が絶縁材によりコーティングされていることによって、金属摩耗粉が付着したとしても受信コイル５７ａ及び励磁コイル５７ｂの短絡を抑制できる。

また、コーティングを用いることで絶縁材を薄型化することができ、さらに軸方向の長さを短くすることができる。また、前記プリント基板５５の両面にコーティングを施すことで、プリント基板５５の被検出部５１と対向しない他側面の回路の短絡も抑制できる。

以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

すなわち、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、その一つの態様において、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、前記駆動回転体に一体に設けられ、モータ出力軸を回転駆動させ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、該電動モータに軸方向から対向配置されたカバー部材と、前記モータ出力軸とカバー部材とに間に設けられ、前記モータ出力軸の回転角度を検出する電磁誘導型の回転角検出機構と、を備えている。

前記回転角検出機構は、前記モータ出力軸の前記カバー部材と対向する先端側に設けられて、前端に励起導体が設けられた被検出部と、前記カバー部材に固定された回路基板と、該回路基板に設けられた受信コイル及び励磁コイルと、前記回路基板に設けられ、前記受信コイルと励磁コイルとの間のインダクタンスの変化を検出して前記モータ出力軸の回転角度を検出する検出回路と、を有している。前記カバー部材は、前記回路基板の受信コイルと励磁コイルが設けられた位置に窓孔が貫通形成されていると共に、前記被検出部の先端部が前記窓孔に挿入された状態で前記受信コイル及び励磁コイルと対峙している。

前記バルブタイミング制御装置の好ましい態様として、前記受信コイルと励磁コイルは、前記回路基板の前記被検出部と対向する一側面に設けられていると共に、表面が絶縁材によってコーティングされている。

別の好ましい態様としては、前記回路基板は、外周部が前記カバー部材に接着剤によって固定されている。

さらに別の好ましい態様として、前記絶縁材は、前記回路基板が接着剤によって前記カバー部材に固定された状態でコーティングされる。絶縁コーティングを塗った上に接着剤で固定しようとすると、接着剤と絶縁コーティングの相性によっては接着剤と絶縁コーティングの間が剥がれ易いもしくは接着力が低くなるおそれがあり、接着してからコーティングをすることで、コーティングが接着剤の塗布範囲に重なり難く接着力の低下を抑制できる。

さらに別の好ましい態様としては、前記絶縁材は、少なくとも前記窓孔に臨む回路基板の領域にコーティングされていると共に、前記接着剤は、前記絶縁材のコーティング箇所を避けた前記回路基板の外周部と該外周部に対向したカバー部材の部位との間に塗布されている。接着剤が絶縁材のコーティング箇所を避けた部位に塗布されることから、該接着剤の接着力の低下を抑制できる。

さらに別の好ましい態様として、前記絶縁材は、前記回路基板の一側面と他側面の両方にコーティングされている。

さらに別の好ましい態様として、前記回路基板に前記カバー部材に対する位置決め用孔が穿設されていると共に、前記カバー部材に前記位置決め用孔に係入する位置決め突起が設けられている。これによって、回路基板の安定かつ確実な位置決めが可能になり、特に、受信コイルと励磁コイルの被検出部との適正な対峙を確保できる。

さらに別の好ましい態様として、前記位置決め用孔と位置決め突起は、それぞれ対応して複数設けられていると共に、前記回路基板の受信コイルと励磁コイルの周囲に配置されている。

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であっても良い。

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
２…カムシャフト
３…位相変更機構
４…カバー部材
５…内歯構成部
８…電動モータ
９…従動部材(従動回転体)
１３…減速機構
１４…モータハウジング
１５…モータ出力軸
２８…カバー本体
４４…窓孔
４５…支持枠
５０…角度センサ(回転検出機構)
５１…被検出部
５１ａ…支持部
５１ｂ…先端部
５２…検出回路
５３ａ〜５３ｃ…被検出ロータ
５５…プリント基板
５６…集積回路
５７ａ、５７ｂ…受信、励磁コイル
５８ａ、５８ｂ…位置決め用孔
５９ａ、５９ｂ…位置決め突起
Ｃ…微小クリアランス

Claims (8)

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、
   カムシャフトに固定された従動回転体と、
   前記駆動回転体に一体に設けられ、筒状のモータ出力軸を回転駆動させ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、
   前記電動モータの外側面に設けられた給電用のスリップリングと、
   該電動モータに軸方向から対向配置され、前記スリップリングに摺接可能な給電用ブラシを有するカバー部材と、
   前記モータ出力軸とカバー部材とに間に設けられ、前記モータ出力軸の回転角度を検出する電磁誘導型の回転角検出機構と、
   を備え、
   前記回転角検出機構は、
   前記カバー部材に固定された回路基板と、
   該回路基板に設けられた受信コイル及び励磁コイルと、
   前記モータ出力軸の内部に挿入された支持部と、前記モータ出力軸の前記カバー部材と対向する先端に当接するフランジ部と、該フランジ部よりも前記回路基板側に突出した先端部に設けられた励起導体と、を有する被検出部と、
   前記回路基板に設けられ、前記受信コイルと励磁コイルとの間のインダクタンスの変化を検出して前記モータ出力軸の回転角度を検出する検出回路と、を有し、
   前記カバー部材は、前記回路基板の受信コイルと励磁コイルが設けられた位置に窓孔が貫通形成されていると共に、前記被検出部の先端部が前記窓孔に挿入されて前記受信コイル及び励磁コイルと対峙しており、前記窓孔の前記モータ出力軸側の孔縁には前記窓孔の内径よりも大きな大径溝が形成され、該大径溝に前記フランジ部が挿入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。
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、
   前記受信コイルと励磁コイルは、前記回路基板の前記被検出部と対向する一側面に設けられていると共に、表面が絶縁材によってコーティング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。
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、
   前記回路基板は、外周部が前記カバー部材に接着剤によって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。
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、
   前記絶縁材は、前記回路基板が接着剤によって前記カバー部材に固定された状態でコーティングされ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、
   前記絶縁材は、少なくとも前記窓孔に臨む回路基板の領域にコーティングされていると共に、前記接着剤は、前記絶縁材のコーティング箇所を避けた前記回路基板の外周部と該外周部に対向したカバー部材の部位との間に塗布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、
   前記絶縁材は、前記回路基板の一側面と他側面の両方にコーティング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、
   前記回路基板に前記カバー部材に対する位置決め用孔が穿設されていると共に、前記カバー部材に前記位置決め用孔に係入する位置決め突起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。
8. 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、
   前記位置決め用孔と位置決め突起は、それぞれ対応して複数設けられていると共に、前記回路基板の受信コイルと励磁コイルの周囲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。

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