JP6814621B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置に係り、より詳しくは、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。

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電動モータの回転力を利用して変換制御する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に記載されたものがある。
このバルブタイミング制御装置は、モータハウジングが前記クランクシャフトと同期回転する前記電動モータと、該電動モータの回転速度を減速してカムシャフトに伝達する減速機構と、を備えている。
この減速機構は、モータ軸から回転力が伝達される偏心軸部と、前記スプロケットに一体に設けられ、内周に波形状の内歯を有する環状部材と、該環状部材の各内歯とボールベアリングの外輪との間に設けられた複数のローラと、カムシャフト側に設けられ、前記各ローラの間を隔成しつつローラ全体の径方向の移動を許容する保持器と、を有している。
そして、前記ローラは、外径の異なるものを予め複数用意しておき、該ローラの外周面と内歯の内面などの間のクリアランスの大きさに応じて選択的に組み付けて最適なクリアランスを調整するようになっている。
前記公報記載のバルブタイミング制御装置にあっては、前述のように外径の異なるローラを選択的に組み付けてクリアランスを調整するようになっているが、各ローラの外径精度には自ずと限界があることから、前記クリアランス（バックラッシ）を精度良く調整することが困難である。
この結果、前記カムシャフトに発生したトルク変動時に、前記クリアランスのばらつきに起因して各ローラの外周面と内歯の内面との間などに比較的大きな打音が発生して、装置の品質の低下を招いている。

特開２０１１−２３１７００号公報

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ローラの外周面と内歯の内面との間のバックラッシを低減させて、打音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を提供することにある。

本発明による内燃機関のバルブタイミング制御装置は、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、前記駆動回転体から回転力が伝達されるカムシャフトに固定された従動回転体と、前記駆動回転体と前記従動回転体との間に配置され、通電されることによって前記駆動回転体と前記従動回転体を相対回転させる電動モータと、前記電動モータの回転速度を減速して前記従動回転体に伝達する減速機構と、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、前記減速機構は、前記電動モータの回転力を受けると共に、回転中心に対して偏心回転する偏心回転軸と、前記偏心回転軸の外周に設けられた軸受部と、前記駆動回転体または前記従動回転体のいずれか一方に一体に設けられ、内周に複数の内歯を有する内歯構成部と、前記軸受部の外輪の外周面と前記内歯構成部の各内歯との間に転動自在に配置され、前記偏心回転軸の偏心回転によって前記内歯との噛み合い箇所が周方向へ移動する複数の転動体と、前記駆動回転体または前記従動回転体のいずれか他方に一体に設けられ、前記各転動体の間を隔成しつつ該各転動体の径方向の移動を許容する保持部材と、を備え、前記偏心回転軸の外周または前記軸受部の内周に凹部を形成すると共に、前記凹部内に前記軸受部を介して前記転動体を前記内歯の歯底面方向へ付勢する付勢部材を設け、前記付勢部材を、円弧状に折曲形成した板ばねによって構成し、前記凹部の長手方向の長さを、前記板ばねの両端部が自由に伸縮可能な長さに形成したことを特徴とする。

前記付勢部材を、円弧状に折曲形成した板ばねによって構成したことを特徴とする。

前記付勢部材は、長手方向の両端部が前記凹部の底面に当接していると共に、前記円弧状の頂部が前記軸受部の内輪の内周面に当接することを特徴とする。

前記付勢部材の前記両端部は、半径方向外側に向かって湾曲状に形成されていると共に、前記湾曲状の両端部下面が前記凹部の底面に当接していることを特徴とする。

前記凹部は、底面が平坦状に形成されていることを特徴とする。

前記凹部は、前記偏心回転軸の外周面にＤカット状に形成されていることを特徴とする。

前記凹部は、その幅を前記軸受部の内輪の幅方向の両側縁から内側の長さに形成したことを特徴とする。

前記軸受部は、内輪と外輪との間にボールが装着されてなるボールベアリングによって構成されていることを特徴とする。

前記軸受部は、内輪と外輪との間に複数のローラが装着されてなるニードルベアリングによって構成されていることを特徴とする。

前記凹部は、前記軸受部の内輪の内周面に形成されていることを特徴とする。

前記付勢部材は、金属板材によって形成されていると共に、長方形の板状本体と、前記板状本体の長手方向の両端部を径方向外側に湾曲状に折曲形成した湾曲部とから構成されていることを特徴とする。

本発明による他の内燃機関のバルブタイミング制御装置は、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、前記駆動回転体から回転力が伝達されるカムシャフトに固定された従動回転体と、前記駆動回転体と前記従動回転体との間に配置され、通電されることによって前記駆動回転体と前記従動回転体を相対回転させる電動モータと、前記電動モータの回転速度を減速して前記従動回転体に伝達する減速機構と、を備え、前記減速機構は、前記電動モータの回転力を受けると共に、回転中心に対して偏心回転する偏心回転軸と、前記偏心回転軸の外周に設けられた軸受部と、前記駆動回転体または前記従動回転体のいずれか一方に一体に設けられ、内周に複数の内歯を有する内歯構成部と、前記軸受部の外輪の外周面と前記内歯構成部の各内歯との間に回転自在に配置され、前記偏心回転軸の偏心回転によって前記内歯との噛み合い箇所が周方向へ移動する複数の転動体と、前記駆動回転体または従動回転体のいずれか他方に一体的に設けられ、前記各転動体の間を隔成しつつ該各転動体全体の径方向の移動を許容する保持部材と、を備え、前記偏心回転軸の外周または前記軸受部の内周に溝部を形成すると共に、前記溝部内に前記軸受部を介して前記転動体を前記内歯の歯底面方向へ付勢する付勢部材を設け、前記溝部を、前記偏心回転軸の外周面に接線方向に沿って切り欠かれた平面部によって構成したことを特徴とする。

本発明によれば、ローラと内歯との間などの打音の発生を抑制することができる。
また、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、前記電動モータ１２のモータ出力軸１３の回転に伴って前記偏心軸部３９が回転すると、前記凹部４０を介して最大肉厚部に位置する板ばね４２のばね力によって中径ボールベアリング４７の内輪４７ａの内周面に径方向に弾接しつつ該ボールベアリング４７全体を径方向へ僅かに押圧する。これによって、前記ローラ４８が、図５の矢印方向へ押し上げられて前記ラジアルクリアランスＣ３（バックラッシ）を低減できる。
このラジアルクリアランスＣ３を低減させることにより、回転方向のクリアランスＣ４を低減させることが可能になり、ローラ４８と内歯１９ａ内面との強い干渉が抑制されて、振動や打音の発生を十分に低減させることが可能になり、この結果、減速機構８の品質の低下を抑えることができる。
なお、予め外径の異なる多くのローラ４８を用意する必要がなくなることから、ローラ４８の製造コストを低減でき、ローラ４８の組み換えの作業も不要になるので、組立作業能率の向上が図れ、組立コストも大幅に低減できる。

本発明に係る内燃機関の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の一点鎖線で囲んだＤ部拡大図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図４の一点破線で囲んだＥ部拡大図である。 本実施形態に供される板ばねを示し、Ａは板ばねの俯瞰図、Ｂは側面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。

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、この実施形態は、吸気弁側に適用したものである。
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２９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。
タイミングスプロケット１は、全体が鉄系金属によって円筒状に形成され、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、スプロケット本体１ａの前端側に連続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とカムシャフト２の前端部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が装着されており、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とカムシャフト２が相対回転自在に支持されている。
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の間に装着されたボール４３ｃと、から構成されている。外輪４３ａは、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は、従動部材９の外周側に固定されている。
スプロケット本体１ａは、内周側に、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、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。

内歯構成部１９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１９ａが形成されている。
また、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。また、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７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、保持プレート６１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６１ｄが周方向の等間隔位置に貫通形成されている。

スプロケット本体１ａ（内歯構成部１９）及び保持プレート６１のそれぞれの外周部には、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、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、スプロケット本体１ａと内歯構成部１９が、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、スプロケット本体１ａと内歯構成部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。
カバー部材３は、チェーンカバー４９に固定されており、このチェーンカバー４９は、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、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。

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、から構成されている。カバー本体３ａの外周部側には円筒壁３ｃが軸方向に沿って一体に形成されており、この円筒壁３ｃは、内部に保持用孔３ｄが形成されて、この保持用孔３ｄの内周面に後述する保持体２８の一部が嵌合保持されている。
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、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３ｆがそれぞれ貫通形成されており、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、カバー本体３ａの外周側の段差部内周面とモータハウジング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、横断面が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カバー部材３の内周面に設けられた段差円環部に嵌着固定されている。

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筒状のハウジング本体５ａと、該ハウジング本体５ａの前端開口を封止する封止プレート１１と、を備えており、この封止プレート１１は、中央の金属板と、該金属板を挟んだ両側に合成樹脂材の非磁性材とから構成されている。
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を挿通する大径な軸部挿通孔５ｃが形成されていると共に、該軸部挿通孔５ｃの孔縁にカムシャフト２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、隔壁５ｂの前端面外周側には、前述した雌ねじ形成部６が一体に設けられている。
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、フランジ部２ａの外周には、図７に示すように、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。
なお、ストッパ凸部６１ｂは、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、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。
ストッパ凸部６１ｂとストッパ凹溝２ｂによってストッパ機構が構成されている。
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。

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、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部材である保持器４１とから構成されている。
固定端部９ａは、後端面がカムシャフト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。
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９ｃ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。
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、雌ねじ形成部６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本体５ａの隔壁５ｂ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〜図４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複数形成されている。このローラ保持孔４１ｂは、各ローラ４８の径方向の移動を許容しつつ周方向の移動を規制するようになっていると共に、その全体の数が内歯構成部１９の内歯１９ａの全体の歯数よりも１つ少なくなっている。
また、固定端部９ａの外周部と保持器４１の底部側結合部との間には、大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂが軸方向の位置決めを行いつつ圧入固定される内輪固定部６３が切欠形成されている。
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８と、から主として構成されている。

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、封止プレート１１に固定された固定子１６と、を備えている。
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、保持体２８側の小径部１３ｂと、から構成されている。大径部１３ａは、外周に鉄心ロータ１７が圧入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回転軸である偏心軸部３９が一体に設けられている。
一方、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の外周面にコミュテータ２１が軸方向から圧入固定されて段差部１３ｃの外面によって軸方向の位置決めがなされている。円環部材２０は、その外径が大径部１３ａの外径とほぼ同一に形成されていると共に、軸方向の長さが小径部１３ｂよりも僅かに短く形成されている。

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。
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、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１７の極数と同数に分割された各セグメントにコイル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。つまり、内周側に形成された折り返し部に、コイル線の端末先端を挟み込んで電気的に接続されるようになっている。
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鉄心ロータ１７の固定位置よりも前方にオフセット配置されている。すなわち、永久磁石１４，１５は、図１に示すように、その軸方向の中心が鉄心ロータ１７の軸方向の中心に対して固定子１６側にオフセット配置されている。これによって、永久磁石１４，１５の前端部が、径方向でコミュテータ２１や固定子１６の後述する第１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。

固定子１６は、図８に示すように、封止プレート１１の一部を構成し、内周側に一体的に設けられた円板状の樹脂プレート２２と、該樹脂プレート２２の内側に設けられた一対の樹脂ホルダー２３ａ、２３ｂと、該各樹脂ホルダー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である一対の第１ブラシ２５ａ、２５ｂと、樹脂ホルダー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ピグテールハーネス２７ａ、２７ｂと、から主として構成されている。
封止プレート１１は、外周部がモータハウジング５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と共に、中央位置には、モータ出力軸１３の一端部などが挿通される軸挿通孔１１ａが貫通形成されている。

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及び図２に示すように、側面視ほぼＬ字形状に形成され、保持用孔３ｄに挿入されるほぼ円筒状のブラシ保持部２８ａと、該ブラシ保持部２８ａの上端部に有するコネクタ部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。
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５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内に一対の角筒状のブラシ案内部がそれぞれ固定されている。また、各ブラシ案内部の内部には、各先端面が各給電用スリップリング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。
一対の固定用孔の底部側に位置する底壁には、後述する各ピグテールハーネスが挿通される透孔がそれぞれ貫通形成されていると共に、底壁の外側には各透孔が臨む空間Ｓが形成されている。

この空間部Ｓは、円形状に形成されて、その深さは各給電ブラシ３０ａ、３０ｂがブラシ案内部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保持体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。
一対の給電用端子片３１，３１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。
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の孔縁、つまり底壁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。

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、可撓変形可能な一対の図外のピグテールハーネスが設けられている。
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は、ブラシ保持部２８ａが保持用孔３ｃに挿通された際に、円筒壁３ｂの先端面に弾接してブラシ保持部２８ａ内をシールするシール部材３４が保持されている。
ブラケット部２８ｃは、図２に示すように、ほぼ中央位置にボルト挿通孔２８ｅが貫通形成されている。この各ボルト挿通孔２８ｅには、カバー本体３ａに形成された図外の雌ねじ孔に螺着するボルトが挿通されて保持体２８全体をカバー本体３ａに固定するようになっている。
モータ出力軸１３と偏心軸部３９は、従動部材９の円筒部９ｂ先端側に一体に形成された薄肉筒部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。

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、従動部材９の円筒部９ｂの外周面を転動している。
小径ボールベアリング３７は、内輪が従動部材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、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、モータ出力軸１３（偏心軸部３９）の外周面とモータハウジング５の延出部５ｄの内周面との間には、減速機構８（ケーシング）の内部から電動モータ１２（モータハウジング５）内への潤滑油のリークを阻止する小径なシール部材であるオイルシール４６が設けられている。

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。
減速機構８は、図１〜図４に示すように、偏心回転運動を行う円筒状の偏心軸部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複数の転動体であるローラ４８と、該各ローラ４８を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する保持器４１と、該保持器４１と一体の従動部材９と、から主として構成されている。
偏心軸部３９は、図１及び図４にも示すように、モータ出力軸１３の大径部１３ａの外端縁から一体に延出形成されて、外径がモータ出力軸１３の大径部１３ａの外径とほぼ同じ大きさに形成されていると共に、外周面に円環溝状のカム面３９ａが形成されている。

このカム面３９ａは、円周方向の肉厚が変化して外径の軸中心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おり、最小肉厚部３９ｂから径方向反対側にある最大肉厚部に溝部である凹部４０（付勢部材収容）が形成されていると共に、該凹部４０内に付勢部材である板ばね４２が収容されている。
具体的に説明すると、凹部４０は、図１、図３、図４に示すように、偏心軸部３９の最大肉厚部の外周部を接線方向に沿って長方形状に切欠形成されて、縦断面Ｄカット状（三日月状）に形成されていると共に、底面４０ａが平坦状に形成されている。
また、この凹部４０は、図３に示すように、その幅方向の長さＷが中径ボールベアリング４７の後述する外輪４７ａの幅よりもＷ１よりも小さく形成されていると共に、外輪４７ａの幅中心側に形成されて、つまり外輪４７ａの両端縁より内側の領域に形成されている。
板ばね４２は、図６Ａ，Ｂに示すように、ほぼ長方形の鋼板を円弧状に折曲形成されてなり、凹部４０の底面４０ａに当接する長手方向の両端部４２ａ、４２ｂが逆湾曲状に折曲形成されていると共に、長手方向の中央位置が円弧頂部４２ｃになっている。

また、この板ばね４２は、幅長さＷ３が凹部４０の幅長さＷよりも僅かに小さく形成されて、自身の伸縮方向への弾性変形時にも両側縁４２ｄ、４２ｅが凹部４０の幅方向の対向両内側面に干渉することないように形成されている。さらに、板ばね４２の長手方向の長さＬは、凹部４０の長さよりも十分に小さく形成されて、凹部４０内での自由な伸縮方向への弾性変形を許容するようになっている。
そして、この板ばね４２が、凹部４０内にセットされた状態では、両端部４２ａ、４２ｂの各下端縁が凹部４０の底面４０ａに線接触で当接している一方、頂部４２ｃは中径ボールベアリング４７の内輪４７ａの内周面に対して若干の隙間をもって対向している。
中径ボールベアリング４７は、図１及び図３に示すように、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、図４に示すように、内周部が偏心軸部３９のカム面３９ａの外周に圧入されることなく、板ばね４２のばね力を確保するために僅かな隙間Ｃが形成されていると共に、前端縁がモータ出力軸１３の大径部１３ａとの段差縁３９ｂに当接している一方、後端縁がカム面３９ａの先端側に嵌着固定されたスナップリング５３に当接して、段差縁３９ｂと相俟って軸方向の位置決めがされつつカム面３９ａからの抜け出しが規制されるようになっている。
一方、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。

中径ボールベアリング４７の外輪４７ｂの外径は、従来における通常一般のボールベアリングの外輪の外径とほぼ同一に設定されているが、内輪４７ａの径方向の肉厚ｔは、通常一般のボールベアリングの内輪の径方向の肉厚よりも大きく設定されている。したがって、内輪肉厚ｔは、外輪４７ｂの径方向の肉厚ｔ１よりも大きく設定されている。
よって、内輪４７ａは、外径が通常よりも必然的に大きく形成されていることから、ボール４７ｃの個数を通常一般のボールベアリングのボールの数よりも多く配置してある。

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。
また、各ローラ４８を、保持器４１のローラ保持孔４１ｂ内に収容した状態で内歯構成部１９の各内歯１９ａと中径ボールベアリング４７の外輪４７ｂとの間にセットした場合には、図５に示すように、ローラ４８の外面と内歯１９ａの内面との間に、微小なラジアルクリアランスＣ３が形成されると共に、ローラ４８の外面とローラ保持孔４１ｂの対向する一方の側面４１ｃとの間に、微小なケージクリアランスＣ４が形成されている。これらのクリアランスＣ３、Ｃ４は、減速機構８の変換作動時おいてローラ４８の転動初期の作動応答性を確保するために必要なものである。

減速機構８のケーシング内部には、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２９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図外の油供給通路と、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、油供給通路に環状溝５１ｂ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の付近に開口した小径なオイル孔５２と、からなり、内部の供給された潤滑油は、従動部材９に貫通形成された大径な３つの図外のオイル排出孔から外部に排出されるようになっている。

この潤滑油供給手段によって、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。そして、収容空間４４内に滞留した潤滑油は、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。

〔本実施形態の作用〕
まず、機関のクランクシャフトが回転駆動すると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、つまり電動モータ１２が同期回転する。一方、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、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、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の転接によってモータ出力軸１３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。
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。
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、ストッパ凸部６１ｂの各側面がストッパ凹溝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。

すなわち、従動部材９が、偏心軸部３９の偏心回動に伴ってタイミングスプロケット１の回転方向と同方向に回転することによって、ストッパ凸部６１ｂの一側面がストッパ凹溝２ｂの一方側の対向面１ｃに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、カムシャフト２は、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相が進角側へ最大に変更される。
一方、従動部材９が、タイミングスプロケット１の回転方向と逆方向に回転することによって、ストッパ凸部６１ｂの他側面がストッパ凹溝２ｂの他方側の対向面２ｄに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、カムシャフト２は、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相が遅角側へ最大に変更される。
この結果、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、電動モータ１２のモータ出力軸１３の回転に伴って偏心軸部３９が回転すると、凹部４０を介して最大肉厚部に位置する板ばね４２のばね力によって中径ボールベアリング４７の内輪４７ａの内周面に径方向に弾接しつつ該ボールベアリング４７全体を径方向へ僅かに押圧する。これによって、ローラ４８が、図５の矢印方向へ押し上げられてラジアルクリアランスＣ３（バックラッシ）を低減させる。
このラジアルクリアランスＣ３を低減させることにより、回転方向のクリアランスＣ４を低減させることが可能になり、ローラ４８と内歯１９ａ内面との強い干渉が抑制されて、振動や打音の発生を十分に低減させることが可能になる。この結果、減速機構８の品質の低下を抑えることができる。

なお、板ばね４２のばね力によって各クリアランスＣ３，Ｃ４を小さくすることになるが、構造的に小さく（狭く）するのではなく板ばね４２の弾性力によって小さくするので、減速機構８の作動応答性には影響がない。
しかも、この実施形態では、従来技術のように、予め外径の異なる多くのローラ４８を用意する必要がなくなることから、ローラ４８の製造コストを低減できる。また、ローラ４８の組み換えの作業も不要になるので、組立作業能率の向上が図れ、組立コストも大幅に低減できる。
板ばね４２の頂部４２ｃが内輪４７ａの内周面に弾性的に当接することから、該当接点が凹部４０と内輪４７ａの最長距離の部分に自動調心される。
また、板ばね４２は、弾性変形時に凹部４０内において自由な伸縮変形を行うことができ、つまり、両端部４２ａ、４２ｂが何ら移動規制されることなく、凹部４０の平坦な底面４０ａに沿って自由に摺動するので、安定したばね荷重が得られる。

さらに、中径ボールベアリング４７は、内輪４７ａの径方向の肉厚ｔが外輪４７ｂの径方向の肉厚ｔ１よりも大きく設定されていることから、内輪４７ａと外輪４７ｂとの間の各ボール４７ｃの個数を通常一般のボールベアリングのボールの数よりも多く配置することができるため、装置の駆動中にボールベアリング４７に発生する荷重を各ボール４７ｃに分散させることが可能になる。これによって、ボールベアリング４７の負荷が軽減されるので、耐久性の低下を抑制できる。
しかも、ボールベアリング４７の内輪４７ａと外輪４７ｂを含めた全体の外径を可及的に小さくすることができるので、装置の径方向の大きさを十分に小さくすることができる。これによって、装置の小型化も図れる。

〔他の実施形態〕
他の実施形態として、ボールベアリング４７の内輪４７ａの径方向の肉厚ｔを、装置の大きさや仕様によってさらに大きくして、各ボール４７ｃの個数を増加させることも可能である。これによって、さらに荷重を分散させて負荷を低減させることもできる。
また、中径ボールベアリング４７の内輪４７ａの一側面に、オイルシール４６を近接配置することによって、該オイルシール４６のカムシャフト２方向への不用意な移動を規制することができる。
また、凹部４０（付勢部材収容部）は、偏心軸部３９の最大肉厚部の外周部を接線方向に沿って長方形状に切欠形成されていればよく、凹部４０は軸方向一端側が開放されていてもよい。
一方、付勢部材は、長手方向の両端部が凹部の底面に当接していると共に、円弧状の頂部が軸受部の内輪の内周面に適宜当接するようになり、付勢部材の頂部が軸受部内輪の内周面に適宜当接するので、該当接点が凹部と軸受部の内輪の最長距離の部分に自動調心される。

付勢部材の両端部は、径方向外側に向かって湾曲状に形成されていると共に、該湾曲状の両端部下面が凹部の底面に当接してもよい。
凹部は、底面が平坦状に形成されていて、付勢部材の弾性変形時に、該付勢部材の両端部が平坦な底面に沿って摺動し易くなることから、安定したばね荷重が得られる。
凹部は、偏心回転軸の外周面にＤカット状に形成されていて、凹部を単に底面が平坦状のＤカット状に形成したことによって加工作業が容易になる。
凹部は、その幅長さが軸受部の内輪の幅方向の両側縁から内側の長さに形成されてもよい。
軸受部は、内輪と外輪との間にボールが介装されてなるボールベアリングによって構成されてもよい。
凹部は、軸受部の内輪の内周面に形成されてもよく、付勢部材は、金属板材によって形成されていると共に、ほぼ長方形の板状本体と、該板状本体の長手方向の両端部を径方向外側に湾曲状に折曲形成した湾曲部とから構成されてもよい。

以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

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
４…位相変更機構
５…モータハウジング
８…減速機構
９…従動部材（従動回転体）
１２…電動モータ
１３…モータ出力軸
１９…内歯構成部
１９ａ…内歯
４０…凹部（溝部）
４１…保持器（保持部材）
４１ａ…先端部
４１ｂ…ローラ保持孔
４２…板ばね（付勢部材）
４２ａ、４２ｂ…両端部
４２ｃ…頂部
４７…中径ボールベアリング
４７ａ…内輪
４７ｂ…外輪
４７ｃ…ボール
４８…ローラ（転動体）

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、
   前記駆動回転体から回転力が伝達されるカムシャフトに固定された従動回転体と、
   前記駆動回転体と前記従動回転体との間に配置され、通電されることによって前記駆動回転体と前記従動回転体を相対回転させる電動モータと、
   前記電動モータの回転速度を減速して前記従動回転体に伝達する減速機構と、
   を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記減速機構は、
   前記電動モータの回転力を受けると共に、回転中心に対して偏心回転する偏心回転軸と、
   前記偏心回転軸の外周に設けられた軸受部と、
   前記駆動回転体または前記従動回転体のいずれか一方に一体に設けられ、内周に複数の内歯を有する内歯構成部と、
   前記軸受部の外輪の外周面と前記内歯構成部の各内歯との間に転動自在に配置され、前記偏心回転軸の偏心回転によって前記内歯との噛み合い箇所が周方向へ移動する複数の転動体と、
   前記駆動回転体または前記従動回転体のいずれか他方に一体に設けられ、前記各転動体の間を隔成しつつ該各転動体の径方向の移動を許容する保持部材と、
   を備え、
   前記偏心回転軸の外周または前記軸受部の内周に凹部を形成すると共に、
   前記凹部内に前記軸受部を介して前記転動体を前記内歯の歯底面方向へ付勢する付勢部材を設け、
   前記付勢部材を、円弧状に折曲形成した板ばねによって構成し、
   前記凹部の長手方向の長さを、前記板ばねの両端部が自由に伸縮可能な長さ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。
2. 前記付勢部材は、長手方向の両端部が前記凹部の底面に当接していると共に、前記円弧状の頂部が前記軸受部の内輪の内周面に当接することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 前記付勢部材の前記両端部は、半径方向外側に向かって湾曲状に形成されていると共に、前記湾曲状の両端部下面が前記凹部の底面に当接していることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 前記凹部は、底面が平坦状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 前記凹部は、前記偏心回転軸の外周面にＤカット状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
6. 前記凹部は、その幅を前記軸受部の内輪の幅方向の両側縁から内側の長さに形成したことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
7. 前記軸受部は、内輪と外輪との間にボールが装着されてなるボールベアリングによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
8. 前記軸受部は、内輪と外輪との間に複数のローラが装着されてなるニードルベアリングによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
9. 前記凹部は、前記軸受部の内輪の内周面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
10. 前記付勢部材は、金属板材によって形成されていると共に、長方形の板状本体と、前記板状本体の長手方向の両端部を径方向外側に湾曲状に折曲形成した湾曲部とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
11. 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、
    前記駆動回転体から回転力が伝達されるカムシャフトに固定された従動回転体と、
    前記駆動回転体と前記従動回転体との間に配置され、通電されることによって前記駆動回転体と前記従動回転体を相対回転させる電動モータと、
    前記電動モータの回転速度を減速して前記従動回転体に伝達する減速機構と、を備え、
    前記減速機構は、
    前記電動モータの回転力を受けると共に、回転中心に対して偏心回転する偏心回転軸と、
    前記偏心回転軸の外周に設けられた軸受部と、
    前記駆動回転体または前記従動回転体のいずれか一方に一体に設けられ、内周に複数の内歯を有する内歯構成部と、
    前記軸受部の外輪の外周面と前記内歯構成部の各内歯との間に回転自在に配置され、前記偏心回転軸の偏心回転によって前記内歯との噛み合い箇所が周方向へ移動する複数の転動体と、
    前記駆動回転体または従動回転体のいずれか他方に一体的に設けられ、前記各転動体の間を隔成しつつ該各転動体全体の径方向の移動を許容する保持部材と、
    を備え、
    前記偏心回転軸の外周または前記軸受部の内周に溝部を形成すると共に、
    前記溝部内に前記軸受部を介して前記転動体を前記内歯の歯底面方向へ付勢する付勢部材を設け、
    前記溝部を、前記偏心回転軸の外周面に接線方向に沿って切り欠かれた平面部によって構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。
    

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