JP6838810B2 - 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関する。

内燃機関の電動式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クランクシャフトと同期回転する電動モータと、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、電動モータのモータ出力軸から回転力が伝達される偏心軸部と、スプロケットに一体に設けられ、内周に波形状の複数の内歯を有する内歯構成部と、該内歯構成部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、カムシャフトに結合された従動部材に設けられ、複数の保持孔内で前記各ローラの間を仕切りつつローラ全体の径方向の移動を許容する保持器と、を備えている。

また、前記各保持孔は、保持器の複数の保持部を介して保持器の周方向のほぼ等間隔位置に形成されている。

国際公開 ＷＯ２０１５／１３７３２３

前記従来のバルブタイミング制御装置の減速機構は、各ローラが各保持孔内で各内歯と噛み合う構造になっている。このため、各保持孔と各ローラとの間のクリアランスに起因するバックラッシによる干渉異音を低減するために、前記各保持孔のそれぞれの周方向幅を一律に小さくして前記クリアランスを小さくすることが考えられる。

しかし、保持孔の周方向幅を一律に小さくすると、各ローラの可動できるクリアランスが小さくなり、ローラと保持孔を形成する保持部との間のフリクションが過度に大きくなっ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、バックラッシによる干渉異音を抑制しつつローラの転動時におけるフリクションを低減でき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一つの目的としている。

本願請求項１に記載の発明は、とりわけ、減速機構は、電動モータの出力軸と一緒に回転する偏心回転体と、駆動回転体の内周に該駆動回転体の周方向へ等間隔で設けられた複数の内歯と、前記偏心回転体の外周と前記内歯の間に配置された複数の転動体と、前記従動回転体に設けられて、前記各転動体を内部に転動可能に収容保持する複数の保持孔と、を有する保持部材と、を備え、従動回転体の周方向における前記複数の保持孔の周方向の間隔のバラツキが、前記駆動回転体の周方向における前記複数の内歯の周方向の間隔のバラツキよりも大きいことを特徴としている。

本発明の好ましい態様によれば、バックラッシによる干渉異音を抑制しつつローラの転動時におけるフリクションを低減できる。

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部拡大図である。 本発明の第２実施形態を示す要部拡大図である。 従来の構造と第１、第２実施形態における構造を採用した場合のバックラッシの大きさを実験によって得た結果を示すグラフである。

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、本実施形態では、一気筒あたり２つの吸気弁を有する例えば４気筒内燃機関の吸気側に適用されている。

図１は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。図２は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３は図１のＡ−Ａ線断面図である。

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、駆動回転体であるタイミングスプロケット１（以下、スプロケット１という。）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、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、スプロケット１の前方位置に配置されたチェーンケース６に固定されたカバー部材３と、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。

スプロケット１は、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ようになっている。このスプロケット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、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。

また、このスプロケット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部材９との間に、１つの大径ボールベアリング１９が介装されている。この大径ボールベアリング１９は、スプロケット１をカムシャフト２に対して相対回転自在に支持している。

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ている。この内歯構成部５は、位相変更機構４の前方へ延出した円筒状に形成されて、内周には波形状の複数の内歯５ａ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ている。この保持プレート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。このストッパ凸部８ｂは、ほぼ扇状に形成されて、先端縁が後述するストッパ凹溝１１ａの円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。

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、周方向のほぼ等間隔位置に複数（本実施形態では８つ）のボルト挿通孔１ｃ、８ｃが貫通形成されている。

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の後端部の周壁には、各ボルト挿通孔１ｃ、８ｃと対応した位置に複数（本実施形態では８つ）の雌ねじ孔１４ｄが形成されている。したがって、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は、各孔１ｃ、８ｃ、１４ｄに挿通、螺着した８本のボルト７によってモータハウジング１４の回転軸の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。

チェーンケース６は、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロックの前端側にスプロケット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。このチェーンケース６は、前端部の外周縁にフランジ部６ａが一体に設けられている。また、チェーンケース６は、前端部の内周に円環溝６ｂが形成されている。この円環溝６ｂは、チェーンケース６の前端縁から内側軸方向へ延びた軸方向幅がフランジ部６ａの肉厚幅よりも大きく形成されている。

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。また、カムシャフト２は、回転軸方向の一端部２ａにフランジ部２ｂが一体に設けられていると共に、一端部２ａの内部軸方向に雌ねじ２ｃが形成されている。このカムシャフト２は、フランジ部２ｂと後述するストッパ部材１１を介して従動部材９がカムボルト１０によって回転軸方向から結合されている。

フランジ部２ｂ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１９の内輪の軸方向外端面に当接配置されている。またフランジ部２ｂの位相変更機構４側の前端には、円盤状のストッパ部材１１が設けられている。

このストッパ部材１１は、外周に保持プレート８のストッパ凸部８ｂが係入するストッパ凹溝１１ａが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝１１ａは、円周方向へ所定長さの円弧状に形成されている。ストッパ凸部８ｂは、この両端縁がストッパ凹溝１１ａの長さ範囲で回動して周方向の対向縁にそれぞれ当接する。これによって、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が規制されるようになっている。

カムボルト１０は、頭部１０ａの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。このカムボルト１０は、軸部１０ｂの外周にカムシャフト２の端部から内部の回転軸心方向に沿って形成された雌ねじ２ｃに螺着する雄ねじ１０ｃが形成されている。

従動部材９は、金属材である例えば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の内周前端面から従動部材９の回転軸の軸方向へ突出した円筒部９ｂと、から構成されている。

固定端部９ａは、後端面に形成された円盤状の溝内にストッパ部材１１の環状凸部１１ｂが嵌合する嵌合溝９ｃが形成されている。また、固定端部９ａは、カムシャフト２のフランジ部２ｂの前端面にストッパ部材１１を介して当接配置され、カムボルト１０の軸力によって、フランジ部２ｂにストッパ部材１１を介して軸方向から圧接固定されている。

円筒部９ｂは、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。また、円筒部９ｂの外周側には、ニードルベアリング３６が設けられている。

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１３と、から主として構成されている。

電動モータ１２は、ブラシ付きのＤＣモータであって、スプロケット１と一体に回転す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封止プレート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、金属材である例えば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ヨークとしてのハウジング本体１４ａを有している。このハウジング本体１４ａは、後端側に円板状の仕切壁１４ｂが設けられている。この仕切壁１４ｂは、ほぼ中央に後述する偏心軸部２４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。

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、封止プレート１７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２４が一体に設けられている。

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。この円環部材２０の外周面には、コミュテータ２１が軸方向から圧入固定されている。

また、小径部１５ｂの内周面には、モータ出力軸１５の回転位置を検出する回転検出機構の被検出部２２が圧入固定されている。この被検出部２２は、合成樹脂材によって有蓋円筒状に形成され、前端壁の前面に３葉状の被検出ロータ２２ａが固定されている。また、この被検出部２２は、外周にモータ出力軸１５の内周面との間をシールするオイルシール２２ｂが設けられている。

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。

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。

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、ハウジング本体１４ａの回転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。

封止プレート１７は、全体が円盤状に形成され、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が貫通形成されている。また、この封止プレート１７は、円盤状の非磁性材である樹脂部１７ｂと、該樹脂部１７ｂの内部に埋設された円板状の芯金１７ｃと、を有している。

また、封止プレート１７は、樹脂部１７ｂに設けられた複数（本実施形態では４つ）のホルダ２３ａ〜２３ｄと、該各ホルダ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（整流子）である４つのブラシ２５ａ〜２５ｄと、樹脂部１７ｂ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、各ブラシ２５ａ〜２５ｄと各スリップリング２６ａ、２６ｂを電気的に接続する図外のピグテールハーネスと、を備えている。

また、封止プレート１７は、樹脂部１７ｂの外周から露出した芯金１７ｃ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。

カバー部材３は、図１及び図２に示すように、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、樹脂体２７と該樹脂体２７の内部に埋め込まれた金属プレート２８によってほぼ円盤状に一体に形成されている。つまり、カバー部材３は、全体を合成樹脂材によってモールド成形する際に、内部に補強用の金属プレート２８が埋め込まれている（モールド固定）。このカバー部材３は、円盤状のカバー本体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、を有している。

カバー本体３ａは、中央に被検出部２２の先端部が挿入される挿入用孔３ｃが貫通形成されている。また、カバー本体３ａは、図１に示すように、背面側に回転検出機構の検出部である受信回路や励磁回路を備えた検出回路５２や集積回路５３などが保持されている。また、カバー本体３ａの外側には、検出回路５２や集積回路５３などを覆い保護する蓋部３０が着脱自在に取り付けられている。つまり、カバー本体３ａは、図１に示すように、背面側の外周部に環状の固定用溝３ｆが形成されている。一方、蓋部３０は、合成樹脂材によってほぼ矩形状の薄肉一体に形成されて、外周部に固定用溝３ｆに嵌着する環状の嵌着溝３０ａが形成されている。

また、カバー部材３は、図１及び図２に示すように、カバー本体３ａから下方向へ突出した給電用コネクタ３１と、該給電用コネクタ３１の側部に配置された信号用コネクタ３２と、を一体に有している。

給電用コネクタ３１は、一部がカバー本体３ａの内部に配設された細長い導電性の一対の端子片を有している（図示せず）。この各端子片は、カバー本体３ａ内でクランク状に折曲されて、内部の一端部が図外のピグテールハーネスを介して給電用ブラシ３３，３３に接続されている。一方、各端子片の他端部は、カバー本体３ａからコネクタ部で露出して図外のコントロールユニットに別のコネクタを介して電気的に接続されている。

信号用コネクタ３２は、図１に示すように、一部がカバー本体３ａの内部に配設された細長い導電性の一対の端子片３２ａを有している。この各端子片３２ａは、一端部がハーネスを介して集積回路５３に電気的に接続され、各他端部３２ｃがコネクタ部内で露出してコントロールユニットに接続されている。このコントロールユニットは、検出回路５２で検出されたモータ出力軸２５の回転位置信号を入力して電動モータ１２を回転制御するようになっている。なお、集積回路５３は、被検出部２２から入力された信号を入力する検出回路５２から情報信号が入力されるようになっている。

取付フランジ３ｂは、樹脂材によって円環状に形成されていると共に、外周面のほぼ等間隔位置に複数（本実施形態では４つ）のボス部３ｅが一体に設けられている。この各ボス部３ｅには、ボルト挿入孔３ｄが貫通形成されており、この各ボルト挿入孔３ｄの内周面に金属製のスリーブがそれぞれ固定されている。

また、この取付フランジ３ｂは、各ボルト挿入孔３ｄに挿入される図外の取付ボルトによってチェーンケース６のフランジ部６ａに締結固定されるようになっている。

さらに、取付フランジ３ｂのモータハウジング１４側の内端面と、該内端面に対向するチェーンケース６のフランジ部６ａの前端面と、の間には、両者間をシールするゴム製のシールリング５０が配置されている。

また、チェーンケース６の円環溝６ｂ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５１が介装されている。

カバー本体３ａは、カバー部材３の樹脂体２７における金属プレート２８の一部切り欠かれた箇所で、かつ、各スリップリング２６ａ、２６ｂと対応した位置に、２つのブラシホルダ２９、２９が固定されている。この各ブラシホルダ２９は、導電材によって角筒状に形成されて、内部にそれぞれ給電用ブラシ３３、３３を摺動可能に収容するものである。また、各ブラシホルダ２９，２９は、カバー部材３の樹脂モールド成形時に該カバー部材３に対して一体的に固定されている。

また、各ブラシホルダ２９の収容孔２９ａ内には、各先端面が各スリップリング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３３、３３が軸方向へ摺動可能に保持されている。この各給電用ブラシ３３は、各収容孔２９ａの内壁面２９ｂ形状に合わせてそれぞれ角柱状に形成されて横断面が長方形状に形成れていると共に、所定の軸方向長さに設定されている。

また、この各給電用ブラシ３３は、カバー本体３ａの背面側に設けられた付勢部材である一対の捩りコイルばね３４、３４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。つまり、この両捩りコイルばね３４は、外方へ突出した図外の各一端部がカバー本体３ａの背面側に弾接している。両捩りコイルばね３４の各他端部は、各給電用ブラシ３３の後端面に形成された図外の凹溝の底面に弾接して各給電用ブラシ３３の各先端部が各スリップリング２６ａ、２６ｂに当接する方向へ付勢している。

また、各給電用ブラシ３３は、後端部の一側面に形成された小孔３３ａにピグテールハーネスの一端部が挿入されて、例えば半田付けなどによって固定されている。この各ピグテールハーネスは、各給電用ブラシ３３が各捩りコイルばね３４のばね力によって最大に進出した際に、ブラシホルダ２９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。一方、ピグテールハーネスの各他端部は、給電用コネクタ３１の各端子片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。

モータ出力軸１５と偏心軸部２４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(偏心軸部２４)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４５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。さらに、コントロールユニットは、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２４と、偏心軸部２４の外周に設けられた中径ボールベアリング３７と、中径ボールベアリング３７の外周に設けられたローラ３８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３８を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する保持部材である円筒状の保持器３９と、該保持器３９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２４は、外周面に形成されたカム面２４ａ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。

中径ボールベアリング３７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３７ａと外輪３７ｂ及び両輪３７ａ、３７ｂとの間に介装されたボール３７ｃとから構成されている。内輪３７ａは、偏心軸部２４の外周面に圧入固定されているのに対して、外輪３７ｂ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３７ｂは、回転軸方向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３９の基部の内側面との間に微小な第１隙間が形成されてフリーな状態になっている。また、外輪３７ｂの外周面には、各ローラ３８の外周面が転動自在に当接している。この外輪３７ｂの外周側には、円環状の第２隙間が形成されている。この第２隙間によって、中径ボールベアリング３７全体が偏心軸部２４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。

各ローラ３８は、例えば鉄系金属によって形成され、中径ボールベアリング３７の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ外周側が内歯構成部５の内歯５ａに噛み合い保持されている。また、各ローラ３８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少なくなっている。

さらに、この各ローラ３８は、保持器３９の後述するローラ保持孔４１の両側に有する各保持部４２によって周方向へ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。

保持器３９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、固定端部９ａに一体に結合された基部と、基部の外周に一体に有し、円筒部９ｂと同方向へ突出した筒状部４０と、を有している。

図４は図３のＢ部拡大図であって、保持器３９の一部などを示している。

筒状部４０は、雌ねじ孔１４ｄと延出部との間に形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１４の仕切壁１４ｂ方向へ延出している。また、筒状部４０の周方向のほぼ等間隔位置には、複数のローラ３８をそれぞれ転動自在に保持するほぼ長方形状の複数（本実施形態では例えば５０個）のローラ保持孔４１が周方向の等間隔位置に形成されている。

この各ローラ保持孔４１は、筒状部４０の円周方向に所定間隔をもって該筒状部４０の回転軸方向に沿った細長い長方形状の長孔に形成されている。つまり、このローラ保持孔４１は、筒状部４０をプレス成形機のパンチによって該筒状部４０の外周面から回転軸心の方向に向かって長方形状に打ち抜かれている。したがって、この各ローラ保持孔４１は、打ち抜かれた残余部が筒状部４０の基部と先端部及びそれぞれの両側壁となる保持部４２、４２によって長方形に仕切られている。また、各ローラ保持孔４１は、その周方向幅、つまり、筒状部４０の円周方向の幅（周方向幅）Ｗが両側の保持部４２，４２によって決定されている。そして、この各ローラ保持孔４１の周方向幅Ｗは、基本的に全体がほぼ均一に形成されている。

しかし、図４に示すように、減速に使用される範囲内における図中、左側の第１ローラ保持孔４１ａは、その形成位置が正規の位置よりも図中、左方向へ僅かに位置ずれしている。

すなわち、第１ローラ保持孔４１ａの周方向幅Ｗの中心Ｑと第２ローラ保持孔４１ｂの周方向幅Ｗの中心Ｑとの間の第１ピッチＰｃ１が、第２ローラ保持孔４１ｂの周方向幅Ｗの中心Ｑと第３ローラ保持孔４１ｃの周方向幅Ｗの中心Ｑとの間の第２ピッチＰｃよりも大きく設定されている。

これは、第１ローラ保持孔４１ａを図中の左方向へ僅かに位置ずれしていることによって、第２保持部４２ｂ（図中、左位置）が、図中、左方向へ僅かに位置ずれすることによって第１保持部４２ａの周方向長さがその分長くなることで発生するものである。

換言すれば、第１ピッチＰｃ１と第２ピッチＰｃは、第１保持部４２ａと第２保持部４２ｂとの間の第１間隔Ｐと、第１保持部４２ａと第３保持部４２ｃとの間の第２間隔Ｐ１であるといえる。

すなわち、図４に示すように、第１間隔Ｐは、第１保持部４２ａの第１ローラ保持孔４１ａ側の一側面４２ｄと、第２保持部４２ｂの第１ローラ保持孔４１ａと反対側の一側面４２ｅとの間の距離である。

これに対して、第２間隔Ｐ１は、第１保持部４２ａの一側面４２ｄと第３保持部４２ｃの第２ローラ保持孔４１ｂ側の一側面４２ｆとの間の距離である。この第２間隔Ｐ１が、第１間隔Ｐよりも僅かに大きく設定されている。なお、第１間隔Ｐと第２間隔Ｐ１の差は、数十μｍ程度である。

第１間隔Ｐと第２間隔Ｐ１の距離長さの相違は、プレス成形機のパンチによって各ローラ保持孔４１を筒状部４０の外周側から径方向内側へ孔開け加工する際のピッチ誤差を利用して創成されている。

そして、第１保持部４２ａの一側面４２ｄとこれに対向する内歯５ａの内面との間の距離Ｌが、第３保持部４２ｃの一側面４２ｆとこれに対向する内歯５ａの内面との距離Ｌ１よりも小さくなっている（図４参照）。

この距離Ｌ，Ｌ１の相違は、第１間隔Ｐを第２間隔Ｐ１よりも小さくすることによって対向する各内歯５ａとの相対関係で発生するものである。つまり、第１ローラ保持孔４１ａの位置が、図４に示す左側へ僅かにずれていることによって、第１ローラ保持孔４１ａの周方向幅Ｗを変更せずとも前記距離Ｌが、距離Ｌ１よりも小さくなるのである。これによって、第１ローラ保持孔４１ａ内のローラ３８（３８ａ）の外周面とこれに対向する内歯５ａ内面との隙間は、第２ローラ保持孔４１ｂ内のローラ３８（３８ｂ）の外周面とこれに対向する内歯５ａの内面との間の隙間よりも小さくなる。

これは、ローラ保持孔４１の周方向間隔のバラツキを内歯５ａの内面の周方向間隔のバラツキをよりも大きく設定することにより形成される。換言すれば、全ての隣接するローラ保持孔４１の間の周方向間隔の平均に対する偏差を、全ての隣接する内歯５ａの間の周方向間隔の平均に対する偏差よりも大きく設定することで、距離Ｌ，Ｌ１の相違を形成することができる。つまり、ローラ保持孔４１の周方向間隔のバラツキと内歯５ａの周方向間隔のバラツキに意図的に差異を持たせている。

ここで、減速に使用される範囲内とは、ローラ式の減速機構１３の構造上、ローラ保持孔４１で転動する各ローラ３８が、図３中の上側部位の一部（例えば５個）のみが減速に使用される、この範囲内という意味である。すなわち、減速機構１３は、偏心軸部２４に回転力が伝達されて、中径ボールベアリング３７全体が偏心動して各ローラ保持孔４１内の各ローラ３８が内歯５ａと噛み合う位置が周方向に移動するによって回転速度が減速される。しかし、この減速に供されるローラ３８は、全部が一度に噛み合いに使用されるのではなく、本実施形態であれば図３に示す上下領域のそれぞれ約５個程度である。しかも、その５個のローラ３８が入っている５つのローラ保持孔４１のうち、バックラッシとして機能するのは、ローラ保持孔４１は前記距離Ｌの最も小さい１つのローラ保持孔４１である。

つまり、ローラ保持孔４１の周方向間隔のバラツキを内歯５ａの周方向間隔のバラツキよりも大きく設定することで距離Ｌ，Ｌ１の相違が生まれるが、間隔の広い距離Ｌ１ではなく、間隔の狭い距離Ｌでバックラッシが決まる。

また、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、軸受ブラケット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の内部軸方向とストッパ部材１１内に形成されて、油供給通路に連通した油供給孔４３と、従動部材９の内部軸方向に貫通形成されて、一端が油供給孔４３に開口し、他端がニードルベアリング３６と中径ボールベアリング３７の付近に開口したオイル孔４４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。
〔ＶＴＣの作動〕
以下、本実施形態に係るＶＴＣの作動について簡単に説明する。

まず、機関のクランクシャフトの回転駆動に伴いスプロケット１が回転して、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、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３８から保持器３９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給電用ブラシ３３、３３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。

すなわち、モータ出力軸１５の回転に伴い偏心軸部２４が偏心回転すると、各ローラ３８がモータ出力軸１５の１回転毎に保持器３９の各ローラ保持孔３９ｂ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３８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３８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３８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、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。

そして、本実施形態では、前述したように、第１ローラ保持孔４１ａは、右側の２つの第２、第３ローラ保持孔４１ｂ、４１ｃの正規の形成位置よりも図中、左方向へ僅かに位置がずらされている。したがって、図４に示すように、第２ローラ保持孔４１ｂ側の第２間隔Ｐ１が、第１ローラ保持孔４１ａ側の第１間隔Ｐよりも大きくなっている。

この結果、第１保持部４２ａの一側面４２ｄとこれに対向する内歯５ａの内面との間の距離Ｌが、第３保持部４２ｃの一側面４２ｆとこれに対向する内歯５ａの内面との距離Ｌ１よりも小さくなる（図４参照）。
これによって、第１ローラ保持孔４１ａ内のローラ３８（３８ａ）の外周面とこれに対向する内歯５ａ内面とのクリアランス（バックラッシ）は、第２ローラ保持孔４１ｂ内のローラ３８（３８ｂ）の外周面とこれに対向する内歯５ａの内面との間のクリアランス（バックラッシ）よりも小さくなる。

このように、第１ローラ保持孔４１ａ内の一つのローラ３８の外周面と内歯５ａの内面とのバックラッシが小さくなることによって、全体のバックラッシは、クリアランスが最小になっている箇所によって決定されることから、噛み合い部のバックラッシが小さくなる。このため、それぞれの周方向全体のバックラッシが小さくなることから、バックラッシによる干渉異音を十分に抑制することができる。

また、バックラッシが通常より小さくなるのは、例えば第１ローラ保持孔４１ａにおける一つのローラ３８ａと内歯５ａであって、第２ローラ保持孔では逆に大きくなる可能性がある。これは、ローラ保持孔４１は周方向において設けられる個数が装置により決まっており、例えば第１間隔Ｐが大きくなると、隣接する第２間隔Ｐ１が小さくなる傾向を示し、それによりローラ保持孔４１の周方向間隔は大きい箇所と小さい箇所が交互に現れる傾向を示すためである。このため、この第２ローラ保持孔４１ｂでは、ローラ３８ｂと第２ローラ保持孔４１ｂ（両保持部４２の対向両側面）及び内歯５ａの内面との間のフリクションを低減させることができる。したがって、全体として過度なフリクションの発生を抑制することができる。

この結果、減速機構１３の作動応答性が向上することにより、バルブタイミングの変換制御の応答性も向上する。

要するに、本実施形態では、ローラ保持孔４１の周方向間隔のバラツキを内歯５ａの内面の周方向間隔のバラツキをよりも大きく設定した。これによって、バックラッシによる干渉異音の発生を抑制しつつローラ３８と両保持部４２対向両側面、内歯５ａ内面との間のフリクションを低減させることが可能になる。

換言すれば、複数のローラ保持孔４１の第１ピッチＰｃ１と第２ピッチＰｃを含む全ての周方向間隔の平均に対するそれぞれの周方向間隔の偏差の自乗平均を、内歯５ａの間の全ての周方向間隔の平均に対する偏差の自乗平均よりも大きく設定している。

さらに、ここでは、複数のローラ保持孔４１の第１ピッチＰｃ１と第２ピッチＰｃを含む全ての周方向間隔の平均に対するそれぞれの周方向間隔の偏差の最大値が、内歯５ａの間の全ての周方向間隔の平均に対する偏差の最大値よりも大きく設定されている。
ここで、単にローラ保持孔４１の幅を小さくすればバックラッシを低減できるが、複数の噛み合い箇所全てでローラ３８の可動できるクリアランスが小さくなり、管理が難しくなると共に設定によってはフリクションが過度に増大してしまう。
バックラッシはクリアランスが小さい所で決まるので、ローラ保持孔４１のピッチ間をバラつかせることによってローラ保持孔４１の幅を小さくせずともバックラッシが低減できる。
本実施形態によれば、内歯５ａとローラ保持孔４１の両方ではなくローラ保持孔４１の周方向間隔のバラツキのみでバックラッシの精度がコントロールできるため、容易に精度を出すことができる。
〔第２実施形態〕
図５は第２実施形態を示し、基本構造は第１実施形態と同じであって、各ローラ保持孔４１間のピッチは均一ではなく、少なくとも一つのピッチＰｃ１（間隔Ｐ１）が大きくなっている。そして、この実施形態では、ローラ保持孔４１を仕切る両保持部４２、４２の対向両側面４２ｇ、４２ｈが、筒状部４０の外周面側から内周面側に向かって漸次小さくなる傾斜面に形成されている。

すなわち、両保持部４２ａ，４２ｂは、対向両側面４２ｇ、４２ｈが同じ勾配をもって筒状部４０の外側（内歯５ａ側）から内側（外輪３７ｂ側）に亘って漸次互いに近づく傾斜状に形成されている。したがって、ローラ保持孔４１は、外側の大きなＷ２幅から内側の小さな幅Ｗ３に掛けて次第に縮幅となるように形成されている。

この実施形態によれば、両保持部４２ａ、４２ｂの対向両側面４２ｇ、４２ｈを内側が縮幅となる傾斜状に形成されていることから、ローラ保持孔４１内でのローラ３８の角加速度が小さくなる。つまり、ローラ３８は、ローラ保持孔４１内での転動時において外周面と傾斜状の対向両側面４２ｇ、４２ｈとの間の摩擦力が大きくなる。換言すれば、ローラ３８の外周面との間のバックラッシが小さくなって、ローラ３８の転動の角加速度が小さくなる。したがって、ローラ３８の可動時における干渉異音をさらに抑制することができる。

図６は本出願人の発明が、従来の構造と第１、第２実施形態における構造を採用した場合のバックラッシの大きさを実験によって得た結果をグラフにしたものである。

すなわち、従来におけるほぼ均一なピッチの場合と、第１実施形態におけるピッチを大小異ならせた場合と、並びに第２実施形態における傾斜状の対向両側面４２ｇ、４２ｈを用いた場合と、さらに第１、第２実施形態の構造を組み合わせた場合におけるローラ３８と両保持部４２ａ、４２ｂとの間のバックラッシの大きさを示したグラフである。

このグラフをみると、従来のように隣接するローラ保持孔４１間のピッチがほぼ均一な場合（１）は、バックラッシが最大に大きくなっている。また、各ローラ保持孔４１間のピッチがほぼ均一に設定され、第２実施形態のように対向両側面４２ｇ、４２ｈに勾配が形成されている場合（２）は、バックラッシが（１）よりも約２％小さくなっている。

さらに、第１実施形態のように、ピッチ間が大小異なっている場合（３）は、バックラッシがさらに小さくなって（２）より約２０％程度小さくなっている。

また、第１実施形態を前提構成とした第２実施形態のように、ピッチ（間隔）間が大小異なっていると共に、対向両側面４２ｇ、４２ｈに勾配が形成されている場合（４）は、バックラッシが最も小さくなって（３）よりさらに約１０％程度小さくなっている。

この実験結果からも明らかなように、第１実施形態（３）のように、保持部４２含めた各ローラ保持孔４１間のピッチを大小異ならせれば、バックラッシは従来のほぼ均一の場合に比較して約２０％も小さくなるのである。したがって、前述したように、減速機構１３の作動時のローラ３８の干渉異音の抑制を図りつつローラ３８のフリクションを十分に抑制することができる。

また、第１実施形態の構造を組み合わせた第２実施形態の場合（４）のように、ピッチを大小異ならせ、かつ対向両側面４２ｇ、４２ｈに勾配をもたせれば、さらにバックラッシが従来のものに比較して３０％以上小さくなる。したがって、干渉異音の抑制効果がさらに大きくなることが明らかである。

また、第１、第２実施形態では、各ローラ保持孔４１をプレス成形によって同時に成形したので、製造作業能率の向上が図れると共に、製造コストの低減化が図れる。

本発明は、各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、各ローラ保持孔４１を、長方形の長孔ではなく、筒状部４０の先端側が開口された溝状に形成することも可能である。

また、各ローラ保持孔４１の成形法としては、プレス成形法以外にレーザ加工法やエンドミルなど他の成形法を用いることも可能である。

各実施形態では、駆動回転体としてスプロケット１に適用したものを示したが、タイミングプーリに適用することも可能である。
また、第１、第２実施形態では、各ローラ保持孔４１のピッチ間バラツキを各内歯５ａのピッチ間バラツキよりも大きく設定することで効果を得ることができているが、各内歯５ａのピッチ間バラツキを各ローラ保持孔４１のピッチ間バラツキよりも大きく設定することでも同様の効果を得ることができる。
また、電動モータ１２は減速機構１３と一体である必要はなく、電動モータ１２が例えばチェーンケース６などの固定部材に固定され、減速機１３がカムシャフトに固定されている構成でも良い。この場合、電動モータ１２のモータ出力軸１５が減速機１３側に延びる構造である。ここで、電動モータ１２は例えばブラシレスモータであり、モータ出力軸１５へ与える制御トルクを通電によって発生する。通電制御回路は、マイクロコンピュータ及びモータドライバ等から構成されており、電動モータ１２の外部に配置されている。通電制御回路は、電動モータ１２と電気的に接続されており、内燃機関の運転状況に応じて電動モータ１２への通電を制御する。この制御された通電を受けて電動モータ１２は、モータ出力軸１５へ与える回転トルクを保持又は増減する。

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。

その一つの態様において、クランクシャフトからの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、出力軸を回転させる電動モータと、前記出力軸の回転を減速して前記従動回転体に伝達することによって前記駆動回転体に対する前記従動回転体の相対回転位相を変更する減速機構と、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、
前記出力軸と一緒に回転する偏心回転体と、前記駆動回転体の内周に該駆動回転体の周方向へ等間隔で設けられた複数の内歯と、前記偏心回転体の外周と前記内歯の間に配置された複数の転動体と、前記従動回転体に設けられて、前記各転動体を内部に転動可能に収容保持する複数の保持孔と、を有する保持部材と、を備え、
前記従動回転体の周方向における前記複数の保持孔の周方向の間隔のバラツキが、前記駆動回転体の周方向における前記複数の内歯の周方向の間隔のバラツキよりも大きく設定した。

基本的に減速用として使用されるローラ（保持孔）は、一般的には数個であり、バックラッシによる干渉異音を抑制するために、その周方向幅を全体に小さくすると、フリクションの問題が発生するおそれがある。つまり、全体のバックラッシは、保持孔（２つの保持部間）とローラとの間のクリアランスが最も小さいところで決まることから、この点でバックラッシの干渉異音を抑制できる。

しかも、前記クリアランスが最も小さくところ以外の保持孔とローラのクリアランスは、大きくなっている部分があるので、過度なフリクションの発生を抑制できる。

さらに好ましくは、前記一つの保持部の第１保持孔に臨む一側面と該第１保持孔に臨む前記内歯の内面との距離を、他の保持部の他の保持孔に位置する一側面と他の内歯の内面との距離よりも小さくした。

さらに好ましくは、前記保持孔を形成する両保持部の前記従動回転体の周方向で対向する両内側面の周方向幅は、前記従動回転体の回転軸線を中心とした半径方向において外側から内側にかけて漸次小さくなるようにした。

さらに好ましくは、前記複数の保持孔は、前記保持部材の先端に有する筒状部をプレス成形機のパンチによって前記従動回転体の回転軸線を中心とした半径方向において外側から内側に向けて打ち抜き形成されている。

さらに好ましくは、前記保持孔の外側の孔縁には、前記パンチによって形成された円弧面が形成されている。

この発明によれば、円弧面によって保持孔への転動体の挿入性が良好になる。

別の好ましい態様としては、クランクシャフトからの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、出力軸を回転させる電動モータと、前記出力軸の回転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、前記出力軸と一緒に回転する偏心回転体と、前記駆動回転体の内周に設けられた複数の内歯と、前記偏心回転体の外周と前記内歯の間に配置された複数の転動体と、前記従動回転体に設けられて、前記各転動体を内部に転動可能に収容した複数の保持孔が仕切られる複数の保持部を有する保持部材と、を有し、前記駆動回転体の周方向において前記複数の内歯のうち、減速に使用される範囲内の隣り合う２つの内歯の間隔は、この２つの内歯以外の他の隣り合う２つの内歯の間隔の平均値よりも小さく設定されている。

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、３…カバー部材、４…位相変更機構、５…内歯構成部、５ａ…内歯、９…従動部材（従動回転体）、１２…電動モータ、１５…モータ出力軸、２６ａ・２６ｂ…給電用スリップリング(給電機構)、３３・３３…第１、第２給電用ブラシ、３８…ローラ（転動体）、３９…保持器（保持部材）、４０…筒状部、４１…ローラ保持孔、４１ａ…第１ローラ保持孔、４１ｂ…第２ローラ保持孔、４１ｃ…第３ローラ保持孔、４２…保持部、４２ａ…第１保持部、４２ｂ…第２保持部、４２ｃ…第３保持部、Ｐ…第１間隔（基準間隔）、Ｐ１…第２間隔、Ｐｃ…第１ピッチ、Ｐｃ１…第２ピッチ、Ｗ…ローラ保持孔の周方向幅。

Claims (7)

1. クランクシャフトからの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、
   出力軸を回転させる電動モータと、
   前記出力軸の回転を減速して前記従動回転体に伝達することによって前記駆動回転体に対する前記従動回転体の相対回転位相を変更する減速機構と、
   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、
   前記出力軸と一緒に回転する偏心回転体と、前記駆動回転体の内周に該駆動回転体の周方向へ等間隔で設けられた複数の内歯と、前記偏心回転体の外周と前記内歯の間に配置された複数の転動体と、前記従動回転体に設けられて、前記各転動体を内部に転動可能に収容保持する複数の保持孔と、を有する保持部材と、を備え、
   前記従動回転体の周方向における前記複数の保持孔の周方向の間隔のバラツキが、前記駆動回転体の周方向における前記複数の内歯の周方向の間隔のバラツキ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。
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、
   前記複数の保持孔の周方向の間隔のバラツキは、前記複数の保持孔の全ての周方向間隔の平均に対するそれぞれの周方向間隔の偏差であり、
   前記複数の内歯の周方向の間隔のバラツキは、前記複数の内歯の全ての周方向間隔の平均に対するそれぞれの周方向間隔の偏差であ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、
   前記保持部材は、前記複数の保持孔を周方向に仕切る複数の保持部を有し、
   前記保持部材の周方向において前記一つの保持部を挟んで隣接する２つの第１、第２保持孔のそれぞれの周方向幅の各中心間のピッチを、他の保持部を挟んで隣接する他の２つの保持孔のそれぞれの周方向幅の各中心間のピッチよりも大きく設定し、
   前記一つの保持部の第１保持孔に臨む一側面と該第１保持孔に臨む前記内歯の内面との距離は、他の保持部の他の保持孔に位置する一側面と他の内歯の内面との距離よりも小さ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。
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、
   前記保持孔を形成する両保持部の前記従動回転体の周方向で対向する両内側面の周方向幅は、前記従動回転体の回転軸線を中心とした半径方向において外側から内側にかけて漸次小さくなっ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、
   前記複数の保持孔は、前記保持部材の先端に有する筒状部をプレス成形機のパンチによって前記従動回転体の回転軸線を中心とした半径方向において外側から内側に向けて打ち抜き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、
   前記保持孔の外側の孔縁には、前記パンチによって形成された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。
7. クランクシャフトからの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、
   出力軸を回転させる電動モータと、
   前記出力軸の回転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、
   前記出力軸と一緒に回転する偏心回転体と、前記駆動回転体の内周に設けられた複数の内歯と、前記偏心回転体の外周と前記内歯の間に配置された複数の転動体と、前記従動回転体に設けられて、前記各転動体を内部に転動可能に収容した複数の保持孔と、を有する保持部材と、を有し、前記駆動回転体の周方向における前記複数の内歯の周方向の間隔のバラツキが、前記従動回転体の周方向における前記複数の保持孔の周方向の間隔のバラツキ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。

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