JP6720319B2 - Valve timing control device for internal combustion engine, method of manufacturing the valve timing control device, and brush holding member - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置と該バルブタイミング制御装置の製造方法及びブラシ保持部材に関する。 The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine, a method for manufacturing the valve timing control device, and a brush holding member.
近時、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、クランクシャフトから回転力が伝達される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バルブタイミング制御装置が提供されている。 Recently, the rotational force of an electric motor is transmitted to a camshaft via a speed reduction mechanism to convert the relative rotational phase of the camshaft with respect to the sprocket to which the rotational force is transmitted from the crankshaft, thereby changing the intake valve and the exhaust valve. A valve timing control device for controlling opening/closing timing is provided.
例えば、以下の特許文献1に記載されたバルブタイミング制御装置は、バッテリー電源からピグテールハーネスを介して供給された電流を、電動モータの前端部を覆うカバー部材に設けられた一対の給電用ブラシと電動モータの前端部に設けられた内外二重のスリップリングを利用して、電動モータに給電して前記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ようになっている。
For example, in the valve timing control device described in
前記給電用ブラシは、カバー部材に取り付けられる合成樹脂材の保持部材に埋設された角筒状のブラシホルダの内部に摺動自在に保持されて、スプリングのばね力によって前記各スリップリングに軸方向から当接するようになっている。 The power feeding brush is slidably held in a rectangular cylindrical brush holder embedded in a synthetic resin holding member attached to a cover member, and is axially attached to each of the slip rings by a spring force of a spring. It comes to contact from.
しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置は、前記ブラシホルダが、給電用ブラシなどから伝達される振動や、給電用ブラシの摺動摩擦抵抗などに起因して、前記保持部材との間の結合力が経時的に低下するおそれがある。この結果、ブラシホルダが、保持部材内でガタツキが発生するとか、場合によっては保持部材から脱落してしまうおそれがある。 However, in the conventional valve timing control device, the brush holder causes a coupling force between the brush holder and the holding member due to vibration transmitted from the power feeding brush or the like, or sliding friction resistance of the power feeding brush. It may decrease with time. As a result, the brush holder may rattle in the holding member or may fall off from the holding member in some cases.
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、保持部材に対するブラシホルダの結合力を高めて、該ブラシホルダのガタツキや脱落の発生を抑制し得る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を提供することを目的としている。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned conventional technical problems, and enhances the coupling force of the brush holder with respect to the holding member, and it is possible to suppress the rattling and dropping of the brush holder of the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide a control device and a method for manufacturing the valve timing control device.
本願請求項1に記載の発明は、とりわけ、ブラシホルダは、筒状に折曲された状態で周方向から対向する一方の端縁と他方の端縁に凹部と凸部がそれぞれ形成されて、対向する前記凸部が凹部に約90°の角度をもって交差状に嵌合して前記凸部が凹部から外方へ突出した状態で前記保持部材に埋設固定されていることを特徴としている。
In the invention according to
この発明によれば、保持部材に対するブラシホルダの結合強度を高めて、該ブラシホルダのガタツキや保持部材からの脱落を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to enhance the coupling strength of the brush holder to the holding member, and to prevent rattling of the brush holder and dropping of the brush holder from the holding member.
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と、該バルブタイミング制御装置の製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment of a valve timing control device for an internal combustion engine and a method for manufacturing the valve timing control device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
このバルブタイミング制御装置(VTC)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タイミングチェーンを介し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上に軸受ブラケット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6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。
As shown in FIGS. 1 and 2, this valve timing control device (VTC) includes a
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歯車部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13の一部を構成する内歯構成部5と、から構成されている。
The
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が介装されている。タイミングスプロケット1は、大径ボールベアリング43によって前記カムシャフト2に相対回転自在に支持されている。
Further, in the timing sprocket 1, one large-diameter ball bearing 43 is interposed between the
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、から構成されている。この大径ボールベアリング43は、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。
The large-diameter ball bearing 43 is composed of an
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5aが形成されている。
The inner
さらに、スプロケット本体1aの内歯構成部5と反対側の後端部には、円環状の保持プレート8が配置されている。この保持プレート8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。また、保持プレート8は、内径が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。保持プレート8の内周部8a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8bが一体に設けられている。
Further, an
このストッパ凸部8b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8c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。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
スプロケット本体1a(内歯構成部5)及び保持プレート8のそれぞれの外周部には、各ボルト7が挿通するそれぞれボルト挿通孔1c、8dが周方向のほぼ等間隔位置に6つ貫通形成されている。
Six
また、内歯構成部5の前端側には、後述するモータハウジング14の後端部が対向配置されている。このモータハウジング14の後端部の隔壁14bには、各ボルト挿通孔1c、8dと対応した位置に6つの雌ねじ孔14dが形成されている。したがって、前記各孔1c、8d、14dに挿通、螺着した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8及びモータモータハウジング14が軸方向から共締め固定されている。
Further, a rear end portion of a
なお、前記スプロケット本体1aと内歯構成部5が、後述する減速機構13のケーシングとして構成されている。
The
チェーンカバー6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、チェーンカバー6は、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6aの円周方向の4箇所に形成されたボス部6bの内部に雌ねじ孔6cがそれぞれ形成されている。
As shown in FIG. 1, the
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、前端部にフランジ部2aが一体に設けられている。このカムシャフト2は、フランジ部2a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結合されている。
The
フランジ部2aは、図1に示すように、前端面の外周部が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ている。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8のストッパ凸部8b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8b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。
As shown in FIG. 1, the outer peripheral portion of the front end surface of the
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。
As shown in FIG. 1, the
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、から構成されている。
The driven
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、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。
A rear end surface of the
円筒部9bは、図1に示すように、中央にカムボルト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。
As shown in FIG. 1, the
位相変更機構4は、従動部材9の円筒部9bの前端側に配置された電動モータ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。
The phase changing mechanism 4 is mainly composed of an
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、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の内周面に固定されたステータである円弧状の4つの永久磁石16と、モータハウジング14の前端部に設けられた給電プレート17と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
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筒状に形成された筒状のハウジング本体14aを有している。このハウジング本体14aは、後端側に円板状の底壁である隔壁14bを有し、該隔壁14bのほぼ中央に後述する偏心軸部39を挿通する大径な軸部挿通孔14cが形成されている。この軸部挿通孔14cの孔縁には、カムシャフト2軸方向へ突出した円筒状の延出部が一体に設けられている。また、隔壁14bの前端面外周側には、雌ねじ孔14dが形成されている。
As shown in FIG. 1, the
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15cを介してカムシャフト2側の大径部15aと、後述するブラシ保持部材である保持部材28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、後端側には減速機構13の一部を構成する偏心軸部39が一体に形成されている。
The
一方、小径部15bは、外周に非磁性材の円環部材20が圧入固定されていると共に、該円環部材20の外周面にコミュテータ21が軸方向から圧入固定されて段差部15cの外面によって軸方向の位置決めがなされている。
On the other hand, the small-
小径部15bの内周面には、モータ出力軸15や偏心軸部39内に供給されて各ベアリング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42が圧入固定されている。
On the inner peripheral surface of the small-
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18a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。
The
一方、コミュテータ21は、導電材によって円環状に形成されて、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コイル18a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。
On the other hand, the
各永久磁石16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鉄心ロータ18の固定位置よりも前方にオフセット配置されている。
Each
給電プレート17は、図5に示すように、中央位置にモータ出力軸15の一端部などが挿通される軸挿通孔17aが貫通形成されており、内周側に一体的に設けられた円板状の非磁性材の樹脂部22と、該樹脂部22の内部に埋設された円板状の芯金17bとによって構成されている。
As shown in FIG. 5, the
また、給電プレート17は、樹脂部22に設けられた一対の樹脂ホルダ23a、23bと、該各樹脂ホルダ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切換用ブラシ(整流子)である一対の第1ブラシ25a、25bと、樹脂ホルダ23a、23bの前端面に、各外端面を露出した状態で埋設固定された内外二重の円環状の給電用スリップリング26a、26bと、各第1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、を備えている。
The
また、給電プレート17は、樹脂部22の外周から露出した芯金17bの外周部がモータハウジング14の前端部内周に形成された凹状段差部にかしめによって位置決め固定されている。
Further, the
カバー部材3は、図1及び図2に示すように、アルミニウム合金材によってカップ状に一体に形成されて、モータハウジング14の前端部を覆うように配置されている。また、カバー部材3は、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とから構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
カバー本体3aの外周部側に形成された円筒壁3cは、内部に保持用孔3dが形成され、この保持用孔3dの内周面に保持部材28の一部が嵌合保持されている。
The cylindrical wall 3c formed on the outer peripheral side of the
取付フランジ3bは、円周方向のほぼ等間隔位置に設けられた4つのボス部にチェーンカバー6に形成された各雌ねじ孔6cに螺着するボルト19が挿通するボルト挿通孔3eがそれぞれ貫通形成されている。カバー部材3は、各ボルト19によってチェーンカバー6に固定されている。
The mounting
また、カバー本体3aの取付フランジ3b側の内周面とモータハウジング14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。
A large-
カバー本体3aには、合成樹脂材によって一体的に形成された保持部材28が取り付けられている。
A holding
この保持部材28は、図6〜図8にも示すように、側面視ほぼL字形状に形成され、保持用孔3dに挿入される円筒状のブラシ保持部28aと、該ブラシ保持部28aの上端部に一体に有する横断面ほぼ矩形状のコネクタ部28bと、ブラシ保持部28aの一側面に一体に突設されて、カバー本体3aにボルト固定されるブラケット部28cと、内部に大部分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。
As shown in FIGS. 6 to 8, the holding
ブラシ保持部28aは、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14の軸心に対して内外周側)に平行に形成された一対の有底円柱状の固定用孔28h、28h内に一対のブラシホルダ29、29がそれぞれ埋設固定されている。
The
この各ブラシホルダ29、29は、図9A〜Dに示すように、それぞれ導電性の金属板材をプレス成形によって角筒状に折曲形成されて横断面矩形状に形成されている。具体的には、第1側壁部29aと、該第1側壁部29aの周方向一端縁から直角方向に折曲形成された第2側壁部29bと、該第2側壁部29bの周方向一端縁から直角方向に折曲形成された第3側壁部29cと、該第3側壁部29cの周方向一端縁から直角方向に折曲形成された第4側壁部29dと、を有している。
As shown in FIGS. 9A to 9D, each of the
そして、第1側壁部29aの周方向の他端縁(端末)と、該他端縁に周方向から交差状に対向する第4側壁部29dの周方向の一端縁(端末)には、複数の凹凸部29e、29f、29g、29hが設けられている。
Then, the circumferential direction of the other edge of the first
すなわち、第1側壁部29aの他端縁には、幅方向の両側部と中央部に3つの第1凹部29eが切欠形成されていると共に、中央の凹部29eの両側に2つの第1凸部29fが一体に設けられている。一方、第4側壁部29dの一端縁には、幅方向の両側部と中央部に、第1側壁部29aの各第1凹部29eに交差状に嵌合する3つの第2凸部29gが一体に形成されていると共に、各第2凸部29gの間には第1側壁部29aの前記各第1凸部29fが交差状に嵌合する2つの第2凹部29hが切欠形成されている。
That is, at the other end edge of the first
各第1凹部29eは、それぞれの幅長さが同一幅に形成されていると共に、各第1凸部29fのそれぞれの幅長さよりも大きく形成されている。また、第2凸部29gの幅長さは、第1凹部29eの幅長さよりも僅かに小さく形成されて殆ど隙間なく嵌合されるようになっている。また、第2凹部29hは、それぞれの幅長さが同一幅に形成されていると共に、第2凸部29gの幅長さよりも小さく形成されて、第1凸部29fが殆ど隙間なく嵌合されるようになっている。
Each of the first
また、各第1凸部29fは、図9B、Dに示すように、その突出長がブラシホルダ29(第4側壁部29d)の肉厚幅よりも僅かに大きく形成されて、各第2凹部29hに嵌合した状態では、先端部が第2凹部29fから外部へ僅かに突出するようになっている。
Further, as shown in FIGS. 9B and 9D, each of the
これに対して、各第2凸部29gは、その突出長がブラシホルダ29(第1側壁部29a)の肉厚幅よりも大きく形成されて、各第1凹部29eに嵌合した状態では、先端部が第1凹部29eから外部へ比較的大きく突出している。
On the other hand, each second
すなわち、第1側壁部29aの2つの第1凸部29fと、第4側壁部29dの3つの第2凸部29gは、各側壁部29a、29dに平面に沿って各端縁から延出して設けられて、それぞれが第1、第2凹部29e、29hに対して互いにほぼ90°の角度をもって交差状に噛み合い状態に嵌合している。したがって、第1凸部29fは、第4側壁部29dの一端縁から約90°の角度をもって外方へ突出している一方、第2凸部29gは、第1側壁部29aの他端縁から同じく約90°の角度をもって外方へ突出している。
That is, the two first
また、各第2凸部29gは、後述する製造方法においても説明するように、図9Cに示すように、外側に位置する2つの第2凸部29gの各外側面を押さえ治具53a、53bによって挟持状態に保持された状態で、前記各第2凸部29gの各外面側からプレスにより押し潰す。これにより、第2凹部29hに嵌合している各第1凸部29fのそれぞれの両側を、一点鎖線で示すように内方へ塑性変形させながら圧接(接触)して両者29f、29g間の結合強度を高めるようになっている。この結果、第2凸部29gの先端部W1側の幅が基部側の幅Wよりも僅かに大きくなっている。
Further, as will be described later in the manufacturing method, the second
なお、第2側壁部29bと、これに対向する第4側壁部29dには、後述するコイルスプリング32a、32bの外周を摺動自在に支持するほぼ円弧状に膨出した膨出部29iがそれぞれ形成されている。
The second
また、各ブラシホルダ29、29の内部には、各先端面が各給電用のスリップリング26a、26bに軸方向からそれぞれ当接する一対の給電用ブラシ30a、30bが軸方向へ摺動自在に保持されている。この各給電用ブラシ30a、30bは、角筒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、各給電用スリップリング26a、26bとともに給電機構の一部を構成している。
In addition, inside the
一対の固定用孔28h、28hの底部側に位置する底壁28fには、後述する各ピグテールハーネス33,33が挿通される透孔28g、28gがそれぞれ貫通形成されている。また、底壁28fの外側には、各透孔28g、28gが臨む空間Sが形成されている。
Through
この空間部Sは、図8に示すように、円形状に形成されて、その深さは各給電ブラシ30a、30bがブラシホルダ29、29内で後退移動した際に、各ピグテールハーネス33、33が撓み変形して吸収される大きさに設定されている。また、空間Sは、軸方向の一端開口が前記保持部材28と同じ合成樹脂材によって形成された円形状のキャップ36によって液密的に閉止されている。
As shown in FIG. 8, the space S is formed in a circular shape, and its depth is such that when the power feeding brushes 30a, 30b move backward in the
また、底壁28fの空間S側には、図8に示すように、空間Sを各固定用孔28h、28hに対応した2つの空間部S1、S2を左右に分離形成する仕切壁35が一体に設けられている。
Further, on the space S side of the
この仕切壁35は、絶縁材である合成樹脂材によってほぼクランク状に折曲形成されていると共に、保持部材28の成形時に一緒に成形されて底壁28fの外面側の空間Sを一対のL字形の空間部S1、S2に仕切るようになっている。この2つの空間部S1、S2は、仕切壁35を介してL字形を互いに組み合わせられた形に形成されている。
The
一対の給電用端子片31は、上下方向に沿って平行かつクランク状に形成されて、一方側(下端側)の各端子31a、31aが底壁28fの外面に露出状態で配置されている一方、他方側(上端側)の各端子31b、31bがコネクタ部28bの雌型嵌合溝28d内に突設されている。また、他方側端子31b、31bは、図外の雌端子やハーネスを介して図外のコントロールユニットに接続されている。
The pair of power
一方側の各端子31a、31aは、各空間部S1,S2の形状に沿ってほぼL字形状に形成されて、それぞれが底壁28f上面に当接配置されている。また、各端子31a、31aは、各透孔28g、28gに対応した位置にある各一端部に後述する一対のピグテールハーネス33、33が挿通すると共に当接して折曲された2つの挿通孔31c、31cが貫通形成されている。
Each of the
また、底壁28fの前記仕切壁35のL字形状に折曲された2箇所の角部の位置には、円柱状の突出部40a、40bがそれぞれ立設されている。
In addition,
各給電用ブラシ30a、30bは、図1及び図2にも示すように、ほぼ長方体状に形成されて、この各後端面と各固定用孔28h、28hの孔縁、つまり底壁28f内面との間に弾装された一対の第2コイルスプリング32a、32bのばね力によってそれぞれ各スリップリング26a、26b方向へ付勢されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, each of the power supply brushes 30a and 30b is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and each rear end face and the hole edge of each fixing
また、給電用ブラシ30a、30bの後端部と一方側端子31a、31aとの間には、前述した可撓変形可能な一対のピグテールハーネス33、33が設けられている。この各ピグテールハーネス33、33は、その長さが給電用ブラシ30a、30bが各コイルスプリング32a、32bのばね力によって最大に進出した際に、図6に示すように、各円筒案内部29a、29bから脱落しないように、その最大摺動位置を規制する長さに設定されている。
Further, between the rear ends of the power supply brushes 30a and 30b and the one-
また、この各ピグテールハーネス33,33は、それぞれの一端部33a、33aが給電用ブラシ30a、30bの後端部に半田付けによって固定されている。一方、各他端部33b、33bが各突出部40a、40bの外面を介して一方側端子31a、31aの他端部に半田付けによって固定されて両者を電気的に接続されている。
The pigtail harnesses 33, 33 have one
ブラシ保持部28aの基部側外周に形成された円環状の嵌着溝内に嵌着保持されたシール部材34によって、ブラシ保持部28aと保持用孔3cとの間をシールするようになっている。
A
コネクタ部28bは、上端部に図外の雄型端子が挿入される嵌合溝28dに臨む他方側端子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。
The
ほぼ三角形状に形成されたブラケット部28cは、図8に示すように、中央に貫通形成されたボルト挿通孔28eにカバー本体3aに形成された図外の一対の雌ねじ孔に螺着する図外のボルトが挿通されて前記保持部材28がカバー本体3aに固定されるようになっている。
As shown in FIG. 8, the
モータ出力軸15と偏心軸部39は、カムボルト10の頭部10a側の軸部10bの外周面に設けられた小径ボールベアリング37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37の軸方向側部に配置された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。
The
また、モータ出力軸15(偏心軸部39)の外周面とモータハウジング14の延出部5d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46が設けられている。
Further, between the outer peripheral surface of the motor output shaft 15 (eccentric shaft portion 39) and the inner peripheral surface of the extending portion 5d of the
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て、機関制御を行うと共に、コイル18a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を介してカムシャフト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。
The control unit detects the current engine operating state based on information signals from various sensors such as a crank angle sensor, an air flow meter, a water temperature sensor, and an accelerator opening sensor (not shown) to control the engine and 18a is energized to control the rotation of the
減速機構13は、図1及び図3に示すように、偏心回転運動を行う偏心軸部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ローラ48と、固定端部9aの外周部に一体に設けられて、複数のローラ48を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する円筒状の保持器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。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
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15の軸心Xから径方向へ僅かに偏心している。
In the
保持器41は、図1に示すように、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、円筒部9bと同方向へ突出した円筒状に形成されている。
As shown in FIG. 1, the
この保持器41は、筒状先端部41aが雌ねじ孔14dと延出部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14の隔壁14b方向へ延出している。また、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、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、その全体の数が内歯構成部5の内歯5aの全体の歯数よりも1つ少なくなっている。
In this
中径ボールベアリング47は、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。内輪47aは、偏心軸部39の外周面に圧入固定されているのに対して、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、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。
The medium-
各ローラ48は、鉄系金属によって形成され、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。
Each of the
減速機構13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、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、図1に示すように、カムシャフト2の内部軸方向に形成されて、油供給通路にグルーブ溝を介して連通した油供給孔51と、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。
〔ブラシホルダの製造方法〕
以下、ブラシホルダ29のプレス成形による製造方法を図10A〜Eに基づいて説明するが、これはプレス成形のライン上において、主たる工程のみを記載したものである。Lubricating oil is supplied to the inside of the
[Method of manufacturing brush holder]
Hereinafter, a method of manufacturing the
まず、図10Aに示すように、細長い帯状の導電性の金属板材60に、長手方向の一端部61aが金属板材60に結合された状態で周囲を矩形状のスリット孔62を打ち抜いてホルダ母材61を成形する(第1工程)。
First, as shown in FIG. 10A, a
次に、図10Bに示すように、ホルダ母材61の内面側となる位置に、長手方向の等間隔位置の3箇所を幅方向に沿ったコイニング加工を行って3つの折曲用溝61bを形成する(第2工程)。なお、このとき、第2側壁部29bと第4側壁部29dとなる部位に、2つの膨出部29iをプレス成形しておく。
Next, as shown in FIG. 10B, coining processing is performed along the width direction at three positions at equal intervals in the longitudinal direction at positions on the inner surface side of the
続いて、図10Cに示すように、ホルダ母材61の一端部61a側に、所定長さの2つの長孔61cをホルダ母材61の長手方向に沿って平行に打ち抜き成形する。この各長孔61cは、両者間のスパンがホルダ母材61の幅長さの約2/5の位置にそれぞれ形成されている。また、同時に、他端部61d側に、2つの長孔61cに対応した2つの凸部61eが平行に打ち抜き成形されている(第3工程)。
Subsequently, as shown in FIG. 10C, two
さらに、この成形工程時には、ホルダ母材61の各折曲用溝61bが形成された内面側の両側縁に、図11に示すように、面取り状の円弧面61fがそれぞれ成形されている。
Further, at the time of this forming step, chamfered
次に、図10D及び図12に示すように、ホルダ母材61を、各折曲用溝61bを介して内側へ折り曲げて角筒状に成形すると共に、各2つの凸部61eを2つの長孔61cに係入する。
Next, as shown in FIGS. 10D and 12, the
その後、図10Eに示すように、ホルダ母材61を、長孔61cの長手方向のほぼ中央位置から幅方向に沿って切り落として取り出す(第4工程)。このとき、両長孔61cの間及び両側に3つの第2凸部29gが顕出すると共に、2つの第2凹部29hが顕出する。
Thereafter, as shown in FIG. 10E, the
これによって、ブラシホルダ29自体の一連の成形作業が完了して、図9A〜Dに示すブラシホルダ29が得られる。
As a result, a series of molding operations for the
また、この状態において、図9Cに示すように、ブラシホルダ29の図中、上下面(実際にはブラシホルダ29を横置きして両側面を押さえる)を押さえ治具53a、53bによって挟持状態に固定する。次に、3つの第2凸部29gを基板上に第1側壁部29a側から支持した状態で、各第2凸部29gを上面から所定トルクで圧潰して塑性変形させる(第5工程)。
Further, in this state, as shown in FIG. 9C, the upper and lower surfaces (actually, the
これによって、図中白抜き矢印で示すように、各第2凸部29gの内側が各第1凸部29f方向へ肉寄せされてそれぞれの基部側が密着状態になる。したがって、第1凸部29fと第2凸部29gのそれぞれの基部の幅Wが、それぞれの先端部の幅W1よりも小さくなるのである。このため、第2凸部29gと第1凸部29fが各第2凹部29hを介して強固に結合される。
As a result, as shown by the white arrow in the figure, the inside of each second
なお、第1凸部29fを第2凹部29hに圧入することにより結合強度を高めても良いが、第2凹部29hに第1凸部29fを殆ど隙間なく嵌合した後に、第1凸部29fを塑性変形させて圧接した方が製造誤差のバラつきが少なくブラシホルダ29の特に内周側の製造精度を高めることができる。また、第1凸部29fは、第2凹部29hから外れ難くなっている。
The coupling strength may be increased by press-fitting the first
このように構成することにより、ブラシホルダ29を筒状に折曲した場合において、ブラシホルダ29自体の弾性力により第1凸部29fが第2凹部29hから抜け出してしまうことを抑制できる。
With this configuration, when the
その後、保持部材28を、合成樹脂の射出成形時に、各ブラシホルダ29を一緒に樹脂材でモールドして内部に埋設固定する(第6工程)。
After that, when the synthetic resin is injection-molded, the holding
そして、ホルダ母材61は、各折曲用溝61bから折り曲げられたことによって、第1側壁部29a〜第4側壁部29dが形成され、さらに、2つの長孔61c箇所が切断されて溝になった部位が第4側壁部29dの2つの第2凹部29hとして形成され、切断による残余部が第4側壁部29dの3つの第2凸部29gとして形成されている。
Then, the
また、2つの凸部61eが、第1側壁部29aの2つの第1凸部29fとして形成され、また、凸部61eの間の溝と両側の溝が3つの第1凹部29eとして形成されている。
Further, the two
以上のように、本実施形態では、ブラシホルダ29は、プレス成形によって打ち抜き加工とベンディング(折り曲げ)加工などを組み合わせることによって連続的に成形できるので、その成形作業が容易になると共に、大量生産が可能であるからコストの低減化が図れる。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本実施形態では、ブラシホルダ29の製造工程としては、主たる工程して第1工程〜第4工程を示しているが、実際にはさらに細かな工程によって製造されるようになっている。
〔VTCの作動〕
以下、本実施形態に係るVTC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が回転駆動すると図外の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5と雌ねじ孔14dを介してモータハウジング14、つまり電動モータ12が同期回転する。一方、内歯構成部5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。In addition, in the present embodiment, as the manufacturing process of the
[VTC operation]
The operation of the VTC according to the present embodiment will be described below. First, when the crankshaft of the engine is rotationally driven, the
そして、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各端子片31、各ピグテールハーネス33、33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18aに通電される。これによって、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に減速された回転力が伝達される。
Then, during a predetermined engine operation after the engine is started, the
すなわち、モータ出力軸15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15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内歯構成部5の一つの内歯5aを乗り越えて隣接する他の内歯5aに転動しながら移動する。各ローラ48は、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の転接によってモータ出力軸15の回転が減速されつつ従動部材9に回転力が伝達される。このときの減速比は、ローラ48の個数などによって任意に設定することが可能である。
That is, when the
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。
As a result, the
そして、本実施形態では、保持部材28を樹脂成形する際に、該保持部材28のブラシ保持部28a内に一緒に各ブラシホルダ29を埋設固定するが、このとき、各ブラシホルダ29は、2つの第1凸部29fと3つの第2凸部29gによってブラシ保持部28aに対する結合強度が十分に高くなる。このため、保持部材28を最終的にカバー部材3に組み付けた後に、給電用ブラシ30a、30bなどから伝達された振動や、給電用ブラシ30a、30bの摺動摩擦抵抗などがあっても、ブラシ保持部28a内でのガタツキの発生や、ブラシ保持部28aから脱落するおそれがなくなる。よって、バルブタイミング制御装置の故障の発生を抑制することができる。
Then, in the present embodiment, when the holding
また、各第2凸部29gの圧潰による塑性変形によって、各第1凸部29fとの結合力が大きくなることから、ブラシ保持部28a内での結合強度がさらに促進される。
Further, the plastic deformation due to the crushing of each second
さらに、ブラシホルダ29の前端部と後端部の内周縁に、面取り状の円弧面61fが形成されていることから、該ブラシホルダ29内へ各給電用ブラシ30a、30bを挿入した際のガイドと機能することから挿入性が良好になる。また、ブラシホルダ29内で給電用ブラシ30a、30bが摺動した際に、円弧面61fによって引っ掛かりが無くなり、スムーズな摺動性が得られる。よって、給電用ブラシ30a、30bの摩耗が抑制できるため、バルブタイミング制御装置のオイルシール50への摩耗粉の付着を抑制できる。
Further, since chamfered
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、各ブラシホルダ29の形状を、四角形の筒状ではなくさらに異なる多角形あるいは円筒状に形成することも可能であり、この場合も前記各凸部29f、29gを設けることによってブラシ保持部28aとの十分な結合強度を確保できる。
The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and for example, the shape of each
また、各凸部29f、29gを圧接する前に先端部の幅長さを基部よりも大きく形成することも可能であり、例えば先端部に基部よりも大きい三角形状や丸い形状を設けることも可能である。
It is also possible to form the width length of the tip portion larger than the base portion before pressing the
さらに、空間部Sや各空間部S1,S2の大きさや形状などは、ブラシ保持部28aや仕切壁35を変更することによって任意に変更可能である。
Further, the size and shape of the space portion S and the space portions S1 and S2 can be arbitrarily changed by changing the
また、本発明はスリップリングに給電する給電用ブラシに限定されるものではなく、合成樹脂製の保持部材に埋設されるブラシホルダであれば適用可能である。 Further, the present invention is not limited to the power feeding brush that feeds power to the slip ring, but can be applied to any brush holder embedded in a synthetic resin holding member.
Claims (13)
前記給電用ブラシを摺動自在に保持する筒状のブラシホルダと、
該ブラシホルダを埋設状態に固定する合成樹脂材からなる保持部材と、を備え、
前記ブラシホルダは、筒状に折曲された状態で周方向から対向する一方の端縁と他方の端縁に凹部と凸部がそれぞれ形成されて、対向する前記凸部が凹部に約90°の角度をもって交差状に嵌合して前記凸部が凹部から外方へ突出した状態で前記保持部材に埋設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。 A valve timing control device for an internal combustion engine, which changes a relative rotation phase of a camshaft with respect to a crankshaft by energizing an electric motor through a power supply brush that abuts on a slip ring,
A cylindrical brush holder that slidably holds the power supply brush,
A holding member made of a synthetic resin material for fixing the brush holder in an embedded state,
In the brush holder, a concave portion and a convex portion are formed at one end edge and the other end edge that face each other in the circumferential direction in a bent state in a tubular shape, and the facing convex portion is a concave portion of about 90°. The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the convex portion is embedded and fixed in the holding member in a state of being fitted in a cross shape at the angle of , and protruding from the concave portion to the outside .
前記筒状のブラシホルダは、
横断面四角状の角筒状に形成されて、第1側壁部と、該第1側壁部の周方向一端縁から折曲形成された第2側壁部と、該第2側壁部の周方向一端縁から折曲形成された第3側壁部と、該第3側壁部の周方向一端縁から折曲形成された第4側壁部と、を備え、
前記第1側壁部の周方向の他端縁と該他端縁と周方向で対向する前記第4側壁部の周方向一端縁に前記凸部と凹部がそれぞれ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。 The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The cylindrical brush holder is
A first side wall portion, a second side wall portion bent from one circumferential edge of the first side wall portion, and a circumferential one end of the second side wall portion are formed in a rectangular tubular shape having a square cross section. A third side wall portion bent and formed from an edge, and a fourth side wall portion bent and formed from one circumferential edge of the third side wall portion,
The convex portion and the concave portion are respectively formed on the other end edge in the circumferential direction of the first side wall portion and one circumferential edge of the fourth side wall portion facing the other end edge in the circumferential direction. Valve timing control device for internal combustion engine.
前記凹部の深さと凸部の高さは、前記ブラシホルダの肉厚よりも大きく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。 The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the depth of the concave portion and the height of the convex portion are formed larger than the wall thickness of the brush holder.
前記凸部は先端部の幅長さが基部よりも大き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。 The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The valve timing control device for an internal combustion engine, wherein a width of a tip portion of the convex portion is larger than that of a base portion thereof.
前記凸部の幅方向の両側面が、前記凹部の幅方向側面と接触し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。 The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 4,
A valve timing control device for an internal combustion engine, wherein both side surfaces in the width direction of the convex portion are in contact with side surfaces in the width direction of the concave portion.
前記筒状のブラシホルダの軸方向の少なくとも一方側の端部内周縁に面取り状の円弧面が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。 The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1,
A valve timing control device for an internal combustion engine, wherein a chamfered circular arc surface is formed on an inner peripheral edge of an end portion of at least one axial side of the cylindrical brush holder.
前記ブラシホルダは、筒状に折曲された状態で周方向から対向する一方の端縁と他方の端縁に凹部と凸部がそれぞれ形成されて、対向する前記凸部と凹部が約90°の角度をもって交差状に嵌合して前記凸部が凹部から外方へ突出した状態で前記ブラシ保持部に埋設固定されていることを特徴とするブラシ保持部材。 A brush holding member having a cylindrical brush holder that slidably holds a brush used in an electric motor, and a brush holding portion of a synthetic resin material that fixes the brush holder in an embedded state,
In the brush holder, a concave portion and a convex portion are formed at one end edge and the other end edge that face each other in the circumferential direction in a bent state in a tubular shape, and the facing convex portion and the concave portion are approximately 90°. The brush holding member is embedded in and fixed to the brush holding portion in a state where the convex portions project outward from the concave portions by being fitted in a cross shape at the angle of .
前記凸部は先端部の幅長さが基部よりも大きいことを特徴とするブラシ保持部材。 The brush holding member according to claim 7, wherein
The brush holding member is characterized in that a width of a tip portion of the convex portion is larger than that of a base portion.
前記凸部及び前記凹部はそれぞれ複数個設けられていることを特徴とするブラシ保持部材。 The brush holding member according to claim 7, wherein
A brush holding member, wherein a plurality of said convex portions and said concave portions are provided respectively.
該スリップリングに当接する給電用ブラシと、
該給電用ブラシを内部に摺動自在の保持する筒状のブラシホルダと、
該ブラシホルダの外周が埋め込まれた合成樹脂材の保持部材と、
を有し、
前記スリップリングと給電用ブラシを介して電動モータに通電することにより、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の製造方法であって、
導電性の金属板に、長手方向の一端部が前記金属板に結合された状態で矩形スリット状に打ち抜いてホルダ母材を成形する工程と、
前記ホルダ母材の一端部側に長手方向に沿った長孔を打ち抜き成形すると共に、他端部側に凹凸部を打ち抜き成形する工程と、
前記ホルダ母材を筒状に折曲変形させながら前記一端部側の長孔に前記他端部側の凸部を交差状に嵌合させる工程と、
前記ホルダ母材の一端部側の前記長孔を介して幅方向から切断して金属板から切り離すと共に前記一端部側に凹部と凸部を顕出させながらブラシホルダを取り出す工程と、
前記保持部材の樹脂成形時に、前記ブラシホルダを樹脂モールドして前記保持部材を成形する工程と、
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の製造方法。 With a slip ring,
A power supply brush abutting the slip ring,
A cylindrical brush holder for slidably holding the power feeding brush therein;
A holding member made of a synthetic resin material in which the outer periphery of the brush holder is embedded;
Have
A method for manufacturing a valve timing control device for an internal combustion engine, which changes a relative rotational phase of a camshaft with respect to a crankshaft by energizing an electric motor through the slip ring and a power feeding brush,
A step of forming a holder base material by punching into a rectangular slit shape in a state where one end in the longitudinal direction is coupled to the metal plate, on a conductive metal plate,
A step of stamping and molding a long hole along the longitudinal direction on one end side of the holder base material, and a stamping and molding of an uneven portion on the other end side;
A step of fitting the convex portion on the other end side in a cross shape into the elongated hole on the one end side while bending and deforming the holder base material in a tubular shape;
A step of taking out the brush holder while exposing the concave portion and the convex portion to the one end portion side while cutting from the metal plate by cutting from the width direction through the elongated hole on the one end portion side of the holder base material,
A step of resin-molding the brush holder to mold the holding member during resin molding of the holding member,
A method for manufacturing a valve timing control device for an internal combustion engine, comprising:
前記筒状のブラシホルダの軸方向の少なくとも一方側の端部内周縁に面取り状の円弧面が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の製造方法。 A method of manufacturing a valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 10,
A method for manufacturing a valve timing control device for an internal combustion engine, wherein a chamfered circular arc surface is formed on an inner peripheral edge of an end portion of at least one axial side of the cylindrical brush holder.
前記ブラシホルダの周方向の対向両端部にそれぞれ形成された凹凸部を交差状に嵌合させた後に、前記一端部側の長溝の両側部を切断して形成された各凸部を押圧して、該各凸部間の凹部内に嵌合した他端部側の凸部の両側縁を圧着させる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。 A method of manufacturing a valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 10,
After fitting the concavo-convex portions formed on the opposite ends in the circumferential direction of the brush holder in an intersecting manner, press the convex portions formed by cutting both sides of the long groove on the one end side. A method for manufacturing a valve timing control device for an internal combustion engine, comprising the step of crimping both side edges of the convex portion on the other end side fitted in the concave portion between the convex portions.
前記各凸部を押圧する工程では、前記各凸部を両外側縁から挟持状態に押圧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。 A method for manufacturing a valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 12,
The method for manufacturing a valve timing control device for an internal combustion engine, wherein, in the step of pressing the respective convex portions, the respective convex portions are pressed from both outer edges in a sandwiched state.
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