JP6685380B2 - 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、チェーンケースに固定されたカバー部材が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ている。このカバー部材の内面側には、コネクタ部を介して電源バッテリーから通電される一対の給電用ブラシが設けられている。この一対の給電用ブラシは、各先端部が前記クリアランスに臨んでいると共に、互いにカバー部材の径方向線上に並行に配置されている。

一方、モータハウジングの前端部に固定されてカバー部材に対向する給電プレートには、各給電用ブラシの先端部が摺動して電動モータのコイルに給電する一対の給電用スリップリングが設けられている。

そして、電源バッテリーから各給電用ブラシに給電されると、該各給電用ブラシから前記各スリップリングに通電されて、ここから複数の切換用ブラシやコミュテータを介してコイルに通電されて、電動モータを正逆回転駆動させる。これによって、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角度を制御して吸気弁あるいは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２０１５−１４２２０号公報

しかしながら、前記一対の給電用ブラシは、前述のように、カバー部材の径方向線上に並行に配置されていると共に、互いの間隔が狭くなっている。このため、、対応する一対のスリップリングと摺動している際に発生するカーボンや金属などの摩耗粉が前記各給電用ブラシの先端部の周囲に付着して堆積してしまい、この堆積量が多くなって拡大すると、この摩耗粉によって両方の給電用ブラシが電気的に短絡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、一対の給電用ブラシの配置を変更することによって、金属などの摩耗粉による短絡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、駆動回転体に固定され、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、機関本体またはチェーンケースに固定された固定部材に設けられ、電源から通電される一対の給電用ブラシと、前記電動モータの前記固定部材と対向する部位に内外二重に設けられ、前記各給電用ブラシがそれぞれ電気的に接触する一対のスリップリングと、を備え、
前記各給電用ブラシは、前記固定部材に互いに円周方向へ離間した位置に設けられていると共に、互いに重力方向で重ならない位置に設けられていることを特徴としている。

この発明によれば、一対の給電用ブラシの配置を変更することにより、スリップリングとの摺動に伴い発生する金属などの摩耗粉による両給電用ブラシ間の短絡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矢視図である。 本実施形態に供されるスリップリングを示す給電プレートの正面図である。 本実施形態に供されるカバー部材の正面図である。 同カバー部材におけるキャップを外した状態のカバー本体の背面図である。 第２実施形態に供されるカバー部材の正面図である。

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バルブタイミング制御装置を示しているが、排気弁側にも適用可能である。

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、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、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固定部材であるカバー部材４と、を備えている。

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部１ｂと、を備えている。

また、スプロケット本体１ａの前端側には、内歯構成部５が一体に設けられている。この内歯構成部５は、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。

タイミングスプロケット１は、スプロケット本体１ａと、カムシャフト２の軸方向の一端部２ａに固定さ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６が介装されており、この大径ボールベアリング６によって、タイミングスプロケット１が従動部材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、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６の外輪６ａ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６ａ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、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、ほぼ逆台形状に形成されて、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、内歯構成部５を含むスプロケット本体１ａ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、から主として構成されている。

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が嵌合する嵌合溝９ｄが形成されている。

円筒部９ｂは、図１に示すように、前記固定端部９ａを含む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。

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。

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。

外周部１１ａは、外径が従動部材９の固定端部９ａ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、前記大径ボールベアリング６の内輪６ｂ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。

外周部１１ａの外周面には、図４に示すように、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。

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。

内周部１１ｂは、従動部材９の固定端部９ａの前記嵌合溝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。

位相変更機構３は、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。

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アーマチュアとして機能するモータ出力軸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。

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、後端側に円板状の底壁としての仕切壁１４ａが一体に形成されている。

仕切壁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、仕切壁１４ａの外周部には、各ボルト挿通孔１ｃ、８ｄと対応した位置に前記各ボルト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。

モータ出力軸１５は、段差円筒状に形成されて、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。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、導電材によって円環状に形成されて、小径部１５ｂの外周面に圧入された非導電性の円環部材２０ａの外周に設けられ、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。

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。

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。

給電プレート１７は、図１及び図２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。

金属プレート部１７ａは、樹脂部１７ｂで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、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、給電プレート１７には、金属プレート部１７ａの各保持孔の内側に配置されて、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４つのブラシホルダ２３ａ〜２３ｄと、該各ブラシホルダ２３ａ〜２３ｄ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〜２４ｄ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４つの切換用ブラシ２５ａ〜２５ｄと、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、径方向において内外二重の給電用スリップリング２６ａ，２６ｂと、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。

各給電用スリップリング２６ａ、２６ｂは、図５にも示すように、導電材によってそれぞれ円環状に形成されて、互いに径方向の所定の隙間をもって内外二重に離間して配置されている。また、この給電用スリップリング２６ａ、２６ｂは、それぞれの内外周縁の円周方向のほぼ等間隔位置に複数形成された突片２６ｃ、２６ｄが前記樹脂部１７ｂに埋設されることによって固定されている。

モータ出力軸１５と偏心軸部３７は、カムボルト１０の軸部１０ｂの外周面に設けられた小径ボールベアリング３５と、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、モータ出力軸１５の大径部１５ａの外周面とモータハウジング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。

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、前記給電プレート１７の前端側に軸方向から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。

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、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がそれぞれ形成されている。この各ボルト挿通孔２８ｃは、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。なお、このカバー部材２８は、機関本体であるシリンダブロックなどに固定されることも可能である。

カバー本体２８は、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内外一対の四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。該各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂの内部には、該各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂの先端側から突出した各先端部の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。

一対の給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、一般的なカーボンブラシであって、外形が各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂの内部の断面形状に倣って断面四角形状に形成されている。また、両給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂを介して互いに周方向へ離間した位置に配置されている。

すなわち、一対のブラシホルダ３０ａ、３０ｂ(一対の給電用ブラシ３１ａ、３１ｂ)は、図６及び図７に示すように、カバー本体２８の上部側でかつ軸心Ｐを通る垂線Ｑを中心とした左右位置に所定の距離をもって円周方向及び径方向へ互いに離間して配置されている。つまり、内周側の第１ブラシホルダ３０ａ（第１給電用ブラシ３１ａ）は、図６中、前記軸心Ｐを通る水平線Ｚよりも重力方向上側に配置されていると共に、前記垂線Ｑよりも右側に配置されている。一方、外周側の第２ブラシホルダ３０ｂ(第２給電用ブラシ３１ｂ)は、図６中、前記軸心Ｐを通る水平線Ｚよりも重力方向上側に配置されていると共に、前記垂線Ｑよりも左側に配置されている。

したがって、第１、第２給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、互いにカバー本体２８の周方向で離間して配置されていると共に、重力方向で重ならない位置に配置されている。これにより、各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの断面四角形状の外面のうち、タイミングスプロケット１(電動モータ１２)の回転方向と反対側に位置するそれぞれの一側面３１ｃ、３１ｄが互いに周方向で離間していると共に、前記垂線Ｑ上を避けつつ重力方向で重ならない位置に配置されている。

なお、水平線Ｚは、カバー本体２８の内燃機関への取り付け状態により変わり、前記第１、第２給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの配置もそれに応じて変更する必要がある。

また、カバー本体２８は、図１及び図５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のモータ出力軸１５側の孔縁には、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、カバー本体２８は、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凹溝４５が形成されている。該凹溝４５の側方位置と上方位置に離間して形成された矩形状の２つの収容溝２８ｇ、２８ｆの内部には、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。

凹溝４５は、細長い長方形状に形成されて、窓孔４４に位置する一端部側から後述する各コネクタ３３，３４側へ径方向に沿って延出している。

また、各捩りコイルばね３２ａ、３２ｂは、図７に示すように、収容溝２８ｇ、２８ｆ内に固定された支持部４３ａ、４３ｂによって支持されて、各巻き線部から延びた各一端部が前記各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの後端面に弾接している一方、各他端部３２ｃ、３２ｄが各収容溝２８ｇ、２８ｆの段差面に係止して付勢力を付与している。また、内側の捩りコイルばね３２ａの他端部３２ｃは、カバー本体２８外周側に位置しているのに対して、外側の捩りコイルばね３２ｂの他端部３２ｄは、カバー本体２８の内周側に位置している。

さらに、各捩りコイルばね３２ａ、３２ｂは、各収容溝２８ｇ、２８ｆが周方向へ離間した位置に形成されていることによって、互いに周方向へ離間した位置に配置されており、径方向では互いに重ならない位置となっている。

また、カバー本体２８の下端部には、図２に示すように、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。また、カバー本体２８の下端部には、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。

給電用コネクタ３３は、図７に示すように、部分的にカバー本体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、３３ｂが各ピグテールハーネス４６ａ、４６ｂを介して前記第１、第２給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの後端部に接続されている。また、各ピグテールハーネス４６ａ、４６ｂの外部に露出した図外の他端部が、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。

なお、給電用コネクタ３３の各一端部３３ａ、３３ｂと他端部との間に長さ方向及び巾方向に一定の距離をもって離間した４つの接続部が露出形成されている。この各接続部の間には、一対の電磁ノイズ抑制機構４７ａ、４７ｂが設けられている。この電磁ノイズ抑制機構４７ａ、４７ｂは、図７に示すように、通電されることによって周囲に磁場を発生させる２つのインダクタンス４８ａ、４８ｂと、容量性素子である２つのコンデンサ４９ａ、４９ｂと、から構成されている。

各インダクタンス４８ａ、４８ｂは、円柱状の鉄心の外周にコイルが巻回されてなり、該コイルの一端部が前記給電用コネクタ３３の端子片３３ａの一方の接続部にそれぞれ接続されている。また、コイルの他端部が他方の接続部にそれぞれ接続されている。各コンデンサ４９ａ、４９ｂは、それぞれ２本の脚端子のうち一方側の脚端子が前記一方側の接続部にそれぞれ接続されていると共に、他方側の脚端子が各他方側の接続部の露出した上面に半田付けなどによって接続されている。

一方、信号用コネクタ３４は、図１に示すように、カバー本体２８内に埋設された各一端部３４ａの露出した各端子片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。また、外部に露出した他端部３４ｂは、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ている。

キャップ部２９は、異形状の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がカバー本体２８の外周部側に一体に形成された環状突部内の係止溝２８ｈに軸方向から係止固定されている。

そして、モータ出力軸１５の小径部１５ｂとカバー本体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及び図２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。

被検出部５１は、図１、図５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の先端面に固定された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と、を有している。

また、支持部５１ａは、図２にも示すように、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形成された環状シール溝にオイルシール５４が嵌着固定されている。このオイルシール５４によって、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。

被検出ロータ５３ａ〜５３ｃは、励起導体によって形成されて、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。

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いる。そして、フランジ部５１ｃは、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、支持部５１ａは、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、カバー本体２８の窓孔４４内に挿入配置されている。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を介して対向配置されている。

検出回路５２は、図１及び図７に示すように、カバー本体２８の凹溝４５の内部に収容固定されて、該凹溝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３つの集積回路(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。

プリント基板５５は、受信コイル５７ａと励磁コイル５７ｂが設けられた長手方向の他端部の両角部、つまり、受信、励磁コイル５７ａ、５７ｂを避けた両角部位置と、集積回路５６側の中央位置の３箇所で突起部や孔によって位置決めされながら凹溝４５の底面に接着剤などによって固定されている。

また、位置決め固定されたプリント基板５５の受信、励磁コイル５７ａ、５７ｂは、窓孔４４を介して被検出ロータ５３と軸方向から微小クリアランスを介して直接的に対峙している。

そして、検出部５１は、受信コイル５７ａ及び励磁コイル５７ｂと、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モータ出力軸１５の回転角度を集積回路５６が検出するようになっている。つまり、励磁コイル５７ｂと被検出ロータ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する。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。

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。

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、内歯構成部５の各内歯５ａ内に転動自在に保持された前記ローラ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。

偏心軸部３７は、モータ出力軸１５の大径部１５ａに軸方向から一体に設けられた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。

中径ボールベアリング３９は、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。

内輪３９ａは、偏心軸部３７の外周面に圧入固定されているのに対して、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、その外周面に各ローラ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。

保持器４１は、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、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。

ローラ保持部４１ｂは、先端部が内歯構成部５やモータハウジング１４の仕切壁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仕切壁１４ａ方向へ延出している。また、ローラ保持部４１ｂは、周方向のほぼ等間隔位置に複数のローラ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、所定の減速比を得るようになっている。

各ローラ４０は、鉄系金属によって形成され、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。

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、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に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が介装されている。このオイルシール４２によってチェーンカバー２２の内周面とモータハウジング１４の外周面との間がシールされている。
〔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が回転する。こ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、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、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。このように、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、２つの給電用ブラシ３１ａ、３１ｂが、それぞれが保持されるブラシホルダ３０ａ、３０ｂを介してカバー本体２８に対して、互いに円周方向へ大きく離間した位置に設けられている。このため、図５に示すように、各先端面と各スリップリング２６ａ、２６ｂとの摺動に伴って発生するカーボンや金属の摩耗粉Ｓ、Ｓ１が、各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの先端部の一側面３１ｃ、３１ｄの周囲にそれぞれ付着して漸次拡大したとしても、これら両方の摩耗粉Ｓ、Ｓ１の接触を十分に回避することができる。

これによって、両給電用ブラシ３１ａ、３１ｂ間の電気的な短絡の発生を抑制することができる。

特に、各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、図６に示したように、前記垂線Ｑを挟んだ左右側にそれぞれ配置されて、重力方向には重なることなく互いに十分に周方向へ離れた位置に配置されている。したがって、例えば機関停止時において上側の給電用ブラシ３１ｂに付着して溜まった摩耗粉Ｓが仮に落下したとしても、この摩耗粉Ｓが下側にある給電用ブラシ３１ａに掛かることがない。よって、各摩耗粉Ｓ，Ｓ１の接触をこの点でも抑制することができる。

しかも、前述のように、両給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、垂線Ｑ上を避けた左右側の位置でかつ大径溝４４ａを含む窓孔４４から左右へ離れた位置に配置されている。このため、該各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂにそれぞれ付着した摩耗粉Ｓ，Ｓ１が落下したとしても、窓孔４４に臨む被検出部５１の各被検出ロータ５３ａ〜５３ｃへの付着を回避することができる。

すなわち、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摩耗粉Ｓ，Ｓ１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。しかし、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被検出部５１の支持部５１ａの外周面上部側から被検出ロータ５３ａ〜５３ｃ側に流れ込んでしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、両給電用ブラシ３１ａ、３１ｂは、前記垂線Ｑ上を避けた左右側の位置でかつ前記大径溝４４ａを含む窓孔４４から左右へ離れた位置に配置されている。また、被検出部５１の先端部５１ｂが、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。このため、被検出ロータ５３ａ〜５３ｃが窓孔４４の内周面に覆われた状態になる。したがって、摩耗粉Ｓ，Ｓ１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、斯かる摩耗粉Ｓ、Ｓ１の影響による角度センサ５０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、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、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。このため、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、カバー部材４は、軸方向の幅が薄型に形成されているので、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。

さらに、各給電用ブラシ３１ａ、３１ｂを周方向へ離間して設けたことに起因して、各捩りコイルばね３２ａ、３２ｂも各収容溝２８ｇ、２８ｆを介して互いに径方向で重ならないように配置されている。このため、カバー本体２８を径方向へ大きくする必要がなくなり、これ点でカバー部材４全体のコンパクト化が図れる。

また、外側の捩りコイルばね３２ｂの他端部３２ｄは、カバー本体２８の内周側に配置されていることから、この点でもカバー部材４のコンパクト化が図れる。
〔第２実施形態〕
図８は本発明の第２実施形態を示し、一対の給電用ブラシ３１ａ、３１ｂの配置を各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂを介して変更したものである。基本的には、垂線Ｑを挟んだ周方向の左右両側にそれぞれ設けられて互いに径方向で重ならないように配置されているが、内側の第１給電用ブラシ３１ａは、垂線Ｑに近い図中左側に配置されている一方、外側の第２給電用ブラシ３１ｂは図中右側に配置されている。

このように、本実施形態では、両給電用ブラシ３１ａ、３１ｂを周方向へ互いに離間した位置に変更することによって、バルブタイミング制御装置の仕様や大きさになどによってカバー本体２８に対するレイアウトの自由度が向上する。但し、互いに周方向へずらせた配置としていつものの重力方向では重ならないように配置されている。

他の構成は、第１実施形態と同じであるから、第１実施形態を同様の作用効果が得られる。

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、前記駆動回転体に固定され、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、機関本体またはチェーンケースに固定されたほぼ円板状の固定部材に設けられ、電源から通電される一対の給電用ブラシと、前記電動モータの前記固定部材と対向する部位に内外二重に設けられ、前記各給電用ブラシがそれぞれ電気的に接触する一対のスリップリングと、を備え、前記各給電用ブラシは、前記固定部材に互いに円周方向へ離間した位置に設けられている。

好ましくは、前記一対の給電用ブラシは、互いに重力方向で重ならない位置に設けられている。

さらに好ましい態様としては、前記モータ出力軸の前記固定部材側の先端部に、前記モータ出力軸の回転検出機構の被検出部が設けられていると共に、前記固定部材に、前記被検出部の回転角度を検出する検出部が設けられ、前記両方の給電用ブラシは、前記被検出部に対して重力方向において重ならない位置に設けられている。

さらに好ましい態様としては、前記一対の給電用ブラシは、前記固定部材に前記モータ出力軸の軸心を通る垂直線を挟んで左右両側の位置に設けられている。

また、好ましくは、前記一対の給電用ブラシは、前記固定部材の前記検出部の周囲に設けられている。

さらに好ましくは、前記固定部材は、前記電源に接続されるコネクタ部と、前記一対の給電用ブラシを保持する保持孔と、前記コネクタ部と前記一対の給電用ブラシを電気的に接続する導電ハーネスと、前記一対の給電用ブラシを前記スリップリング方向へ押圧する一対の付勢部材と、を有し、前記一対の付勢部材は、前記固定部材の径方向において互いに重ならない位置に設けられている。

さらに好ましくは、前記一対の付勢部材は、捩りコイルばねによって形成され、巻き線部の軸方向の一端部が前記給電用ブラシに当接し、他端部が前記固定部材に係止されている。

さらに好ましくは、前記一対の給電用ブラシのうち、前記固定部材の径方向外側に位置する第１給電用ブラシを前記一方のスリップリング方向へ付勢する第１捩りコイルばねは、前記固定部材に組み付けられた状態で、前記一端部よりも他端部の方が前記固定部材の中心側に配置されている。

さらに好ましくは、前記一対の給電用ブラシのうち、前記固定部材の径方向内側に位置する第２給電用ブラシを付勢する第２捩りコイルばねは、前記固定部材に組み付けられた状態で、前記他端部よりも一端部の方が前記固定部材の中心側に配置されている。

さらに好ましい態様としては、前記一対の捩りコイルばねは、巻き線部が周方向において重なるように設けられている。

さらに好ましくは、前記一対の導電ハーネスと前記コネクタ部の一対の端子片との間には、それぞれ前記固定部材に固定されたコイルやコンデンサを有する一対のノイズ抑制機構が介装されていると共に、該両方のノイズ抑制機構が、前記検出部の側部に並行に配置されている。

さらに好ましくは、前記径方向外側に位置する第１給電用ブラシとこれに対応する前記第１ノイズ抑制機構との間の第１導電ハーネスは、前記第２給電用ブラシとこれに対応する前記第２ノズル抑制機構との間の第２導線ハーネスの長さよりも短くした。

別の態様としては、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、前記駆動回転体に固定され、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と従動回転体の相対回転位相を変更する電動モータと、機関本体またはチェーンケースに固定された固定部材と前記電動モータのいずれか一方に設けられた一対のブラシホルダと、該一対のブラシホルダ内にそれぞれ摺動自在に設けられた一対の給電用ブラシと、前記電動モータと前記固定部材のいずれか他方側に設けられ、前記一対の給電用ブラシが接触する平坦な円環状に形成された内外二重のスリップリングと、を備え、前記各給電用ブラシは、断面四角形状に形成されて、前記各ブラシホルダの先端側から突出した各先端面が前記各スリップリングにそれぞれ接触すると共に、断面四角形状のそれぞれの外面のうち、前記駆動回転体の回転方向と反対側に位置する各一側面が、前記固定部材の径方向で互いに重ならないように周方向へ離間した位置に配置されている。

さらに好ましくは、前記一対の給電用ブラシは、前記各ブラシホルダを介して重力方向において重ならない位置に配置されている。

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。

また、一対の給電用ブラシを電動モータ側に設け、内外二重のスリップリングを固定部材側に設ける場合においても、給電用ブラシとスリップリングとの摺動に伴い発生する金属などの摩耗粉による両給電用ブラシ間の短絡の発生を抑制することができる。

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、
   カムシャフトに固定された従動回転体と、
   前記駆動回転体に固定され、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、
   機関本体またはチェーンケースに固定された固定部材に設けられ、電源から通電される一対の給電用ブラシと、
   前記電動モータの前記固定部材と対向する部位に内外二重に設けられ、前記各給電用ブラシがそれぞれ電気的に接触する一対のスリップリングと、
   を備え、
   前記各給電用ブラシは、前記固定部材に互いに円周方向へ離間した位置に設けられていると共に、互いに重力方向で重ならない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。
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、
   前記モータ出力軸の前記固定部材側の先端部に、前記モータ出力軸の回転検出機構の被検出部が設けられていると共に、
   前記固定部材に、前記被検出部の回転角度を検出する検出部が設けられ、
   前記両方の給電用ブラシは、前記被検出部に対して重力方向において重ならない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。
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、
   前記一対の給電用ブラシは、前記固定部材に前記モータ出力軸の軸心を通る垂直線を挟んで左右両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。
4. 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、
   前記一対の給電用ブラシは、前記固定部材の前記検出部の周囲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。
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、
   前記固定部材は、前記電源に接続されるコネクタ部と、前記一対の給電用ブラシを保持する保持孔と、前記コネクタ部と前記一対の給電用ブラシを電気的に接続する導電ハーネスと、前記一対の給電用ブラシを前記スリップリング方向へ押圧する一対の付勢部材と、を有し、
   前記一対の付勢部材は、前記固定部材の径方向において互いに重ならない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。
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、
   前記一対の付勢部材は、捩りコイルばねによって形成され、巻き線部の軸方向の一端部が前記給電用ブラシに当接し、他端部が前記固定部材に係止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、
   前記一対の給電用ブラシのうち、前記固定部材の径方向外側に位置する第１給電用ブラシを前記一方のスリップリング方向へ付勢する第１捩りコイルばねは、前記固定部材に組み付けられた状態で、前記一端部よりも他端部の方が前記固定部材の中心側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。
8. 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、
   前記一対の給電用ブラシのうち、前記固定部材の径方向内側に位置する第２給電用ブラシを付勢する第２捩りコイルばねは、前記固定部材に組み付けられた状態で、前記他端部よりも一端部の方が前記固定部材の中心側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。
9. 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、
   前記一対の捩りコイルばねは、巻き線部が周方向において重なるよう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。
10. 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、
    前記一対の導電ハーネスと前記コネクタ部の一対の端子片との間には、それぞれ前記固定部材に固定されたコイルやコンデンサを有する一対のノイズ抑制機構が介装されていると共に、該両方のノイズ抑制機構が、前記検出部の側部に並行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。
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、
    前記径方向外側に位置する第１給電用ブラシとこれに対応する前記第１ノイズ抑制機構との間の第１導電ハーネスは、前記第２給電用ブラシとこれに対応する前記第２ノズル抑制機構との間の第２導線ハーネスの長さよりも短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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