JP7038000B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、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。

以下の特許文献１に記載された内燃機関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回転軸方向の一端部に、支持プレートが配置固定されている。この支持プレートは、モータ出力軸の外周に設けられたコミュテータに当接して給電する複数の整流ブラシが設けられている。また、支持プレートは、外周部を前記モータハウジングの一端部にかしめ固定されるときの負荷応力による撓み変形を抑制するために、合成樹脂材の内部に金属プレート状の補強部材がモールドされている。この補強部材は、内周部に前記電動モータのモータ出力軸が挿通される挿通孔(コミュテータ)に臨む複数の部位を有している。

ＷＯ２０１５／１１８９１５号公報

しかしながら、前記バルブタイミング制御装置にあっては、前記補強部材の複数の部位が前記挿通孔内に露出した状態で前記コミュテータに臨んでいる。このため、電動モータへの通電中において、前記補強部材の複数の部位とコミュテータとの間で電気的な火花が発生して電流漏れが起こると共に、コミュテータの表面に酸化皮膜が発生するおそれがある。このコミュテータの表面に酸化皮膜が発生すると、電気抵抗が大きくなって通電性が悪化するおそれがある。

本発明は、コミュテータ表面の酸化皮膜の生成を抑制して電気抵抗の増加を抑制する得るバルブタイミング制御装置を提供することを１つの目的としている。

本発明の一つの態様としては、とりわけ、支持プレートは、円環状に形成されて、外周部がモータハウジングの回転軸方向の一端に固定され、内周部にコミュテータの方向へ延びる複数の部位を有する補強部材と、前記補強部材の前記複数の部位の内周面を被覆する絶縁性部材と、を有することを特徴としている。

本発明の一つの態様によれば、コミュテータ表面の酸化皮膜の生成を抑制して電気抵抗の増加を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置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。 本実施形態に供される支持プレートを電動モータ側からみた正面図である。 同しく支持プレートをカバー部材側からみた背面図である。 図５のＣ－Ｃ線断面図、 本実施形態に供される芯金を示す正面図である。 第２実施形態に供される支持プレートを電動モータ側からみた正面図である。 同しく支持プレートをカバー部材側からみた背面図である。 図９のＤ－Ｄ線断面図、

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、例えば４気筒内燃機関の吸気側に適用されている。

図１は本発明の第１実施形態に係るバルブタイミング制御装置の縦断面図、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、図３は図１のＡ－Ａ線断面図、図４は図１のＢ部拡大図である。

このバルブタイミング制御装置（以下、ＶＴＣという。）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。

また、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と後述する従動部材９との間に設けられた１つの大径ボールベアリング１９によって従動部材９に相対回転自在に支持されている。

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、保持プレート８が配置固定されている。この保持プレート８は、金属材である例えば鉄系金属の板材によって円環状に形成されている。この保持プレート８は、図２に示すように、内周部８ａの内周縁所定位置に、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、ほぼ台形状に形成されて、先端縁８ｃが後述するアダプタ１１のストッパ凹溝１１ｂの円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。この先端縁８ｃとストッパ凹溝１１ｂの対向面とは、僅かな隙間をもって非接触状態になっている。

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、８ｄ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のカムシャフト２側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、８ｄと対応した位置に複数（本実施形態では６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及びモータハウジング１４は、各孔１ｃ、８ｄ、１４ｄに挿通、螺着した６本のボルト７によってモータハウジング１４の回転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重力方向の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、回転軸方向のスプロケット１側の一端部２ａの内部軸心方向に雌ねじ２ｂが形成されている。さらに、カムシャフト２は、後述するアダプタ１１を介して従動部材９がカムボルト１０によって回転軸方向から結合されている。また、カムシャフト２の一端部２ａの先端には、図外の位置決め用のピンが軸方向から圧入固定されている。

カムシャフト２の一端部２ａの内部軸方向には、図外のオイルポンプの吐出通路(メインオイルギャラリ)と連通する油通路孔２ｄが形成されている。

また、カムシャフト２の一端部２ａと従動部材９との間には、円盤状のアダプタ１１が設けられている。

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、固定端部９ａと円筒部９ｂの内部に貫通形成されて、カムボルト１０の軸部１０ｂが挿入されるボルト挿入孔９ｃと、から主として構成されている。

固定端部９ａは、カムシャフト２側の後端面のボルト挿入孔９ｃの周囲にアダプタ１１の後述する固定部１１ａが嵌め合わされる嵌合溝９ｄが形成されている。また、この嵌合溝９ｄの底面には、カムシャフト２の一端部２ａの先端面がアダプタ１１を介して当接配置されている。

また、固定端部９ａのカムシャフト２側の後端面には、アダプタ１１と一緒にカムシャフト２の位置決め用のピンが挿入される位置決め用の溝が形成されている。

円筒部９ｂは、電動モータ１２方向へ延長形成されて、外周面に後述するニードルベアリング３５と小径ボールベアリング３６が軸方向へ並んで設けられている。

カムボルト１０は、頭部１０ａの端面が小径ボールベアリング３６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の先端部外周にカムシャフト２の雌ねじ２ｂに螺着する雄ねじ１０ｃが形成されている。

このアダプタ１１は、図１及び図２に示すように、金属材である鉄系金属の板部材をプレス成形によって一体に形成され、全体の外形がほぼ円板状に形成されている。

アダプタ１１は、中央位置に有底円筒状の固定部１１ａを一体に有していると共に、外周面には、保持プレート８のストッパ凸部８ｂが入り込むストッパ凹溝１１ｂが円周方向に沿って形成されている。

固定部１１ａは、プレス成形によって従動部材９方向へ凸状に膨出形成されて、内側に嵌合凹部１１ｃが形成されている。また、凸状の固定部１１ａは、円環状の周壁１１ｄの外周面が従動部材９の嵌合溝９ｄの内周面に圧入されている。

固定部１１ａは、底壁の中央にカムボルト１０の軸部１０ｂが挿入されるボルト挿入孔１１ｅが貫通形成されている。また、底壁のボルト挿入孔１１ｅの側部には、位置決め用のピン２ｃが挿入されるピン挿入孔１１ｆが貫通形成されている。

ストッパ凹溝１１ｂは、アダプタ１１の外周面のうちストッパ凸部８ｂに対応した位置に形成され、円周方向へ沿って所定長さの円弧状に形成されている。ストッパ凹溝１１ｂの周方向で対向する両側縁の一方に対して、ストッパ凸部８ｂの両側縁のいずれかがそれぞれ当接する。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。

位相変更機構４は、図１～図３に示すように、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支持プレート１７と、を備えている。

モータハウジング１４は、図１及び図２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であるハウジング本体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２５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の回転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、回転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、支持プレート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２５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、カバー部材３側の前端壁の前面に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、図４にも示すように、導電材によって円環状に形成されて、前述した非磁性材の円環部材２０の外周に例えば圧入などによって固定されている。また、コミュテータ２１は、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１８ｂが電気的に接続されている。

各永久磁石１６は、微小隙間を介して円周方向に沿って円筒状に並べられている。各永久磁石１６は、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の固定位置よりもカバー部材３方向へオフセット配置されている。

図５は支持プレートを電動モータ側からみた正面図、図６は支持プレートをカバー部材側からみた背面図、図７は図５のＣ－Ｃ線断面図、図８は本実施形態に供される芯金を示す正面図である。

支持プレート１７は、図５～図７に示すように、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入孔１７ａが貫通形成されている。また、この支持プレート１７は、円盤状の絶縁性部材（非磁性材)である樹脂部２７と、該樹脂部２７の内部に埋設された円板状の補強部材である芯金２８と、を有している。

支持プレート１７は、樹脂部２７に固定された複数（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４２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４つの整流ブラシ２４ａ～２４ｄと、樹脂部２７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のスリップリング２６ａ、２６ｂと、各ブラシ２４ａ～２４ｄ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４１ａ～４１ｄと、を備えている。

ホルダ２３ａ～２３ｄは、板状のそれぞれの基部が樹脂部２７から突出した各４つの突部２７ａ、２７ｂを加熱圧潰により樹脂部２７に固定されている。

芯金２８は、図６～図８に示すように、樹脂部２７より剛性の高い例えば鉄系金属によって円盤状に形成されている。また、芯金２８は、外周部２８ａの外周面の所定位置に、樹脂モールドされる際に、成形金型内でピンにより支持されるＵ字形状の３つの支持溝２８ｂが切欠形成されている。また、この芯金２８は、内周部に前記４つのホルダ２３ａ～２３ｄをそれぞれ内側に配置保持する保持溝である異形溝孔２８ｃが貫通形成されている。また、外周部２８ａの所定位置には、金型成形時に樹脂部２７の樹脂材を流通させて突部を形成する複数の流通用孔２８ｄが貫通形成されている。

芯金２８は、樹脂部２７の外周から露出した外周部２８ａ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られることによって支持プレート１７全体が位置決め固定されている。

さらに、芯金２８は、内周部に径方向の内側で軸心方向(組み付け後のコミュテータ２１方向)へ延びる複数(本実施形態では４つ)の部位である突出部２８ｅ～２８ｈを有している。この各突出部２８ｅ～２８ｈは、形状が様々で一つの第１突出部２８ｅは矩形状に形成され、これに周方向の約９０°の位置に配置された第２、第３突出部２８ｆ、２８ｇはほぼ台形状に形成されている。また、第１突出部２８ｅと径方向で対向する第４突出部２８ｈは、ほぼ円弧状に形成されている。

各突出部２８ｅ～２８ｈは、内方に向かった各先端部のそれぞれの先端面２８ｉが円弧状に形成されていると共に、この各先端面２８ｉがコミュテータ２１の外周面に対向配置されている。また、第４突出部２８ｈは、径方向長さ(コミュテータ２１方向への突出量)が第１～第３突出部２８ｅ～２８ｇよりも短く設定されている。したがって、先端面２８ｉの位置が、軸挿入孔１７ａよりも大きく後退している。これに対して第１突出部２８ｅ～第３突出部２８ｇは、径方向長さが従前のものよりも僅かに短く設定されて、軸挿入孔１７ａよりも僅かに後退した位置になっている。

そして、各突出部２８ｅ～２８ｈの各先端面２８ｉには、図４及び図５に示すように、樹脂部２７の一部である内周部２７ｃによって被覆されている。すなわち、芯金２８は、成形金型で樹脂モールドする際に、外周部２８ａなどを除く大部分が樹脂材で被覆されるが、このとき、各突出部２８ｅ～２８ｈの各先端面２８ｉも樹脂材によって被覆されている。特に、第１～第３突出部２８ｅ～２８ｈは、前述のように各先端面２８ｉが僅かに後退した位置になっていることから、ここに樹脂部２７の内周部２７ｃによって被覆されている。

したがって、支持プレート１７は、芯金２８の外周部２８ａがかしめ固定された後には、各突出部２８ｅ～２８ｈの各先端面２８ｉがコミュテータ２１側で露出することなく、コミュテータ２１には樹脂部２７の内周部２７ｃが径方向から一定隙間をもって対向配置されるようになっている。よって、支持プレート１７の軸挿入孔１７ａは、樹脂部２７によって形成されている。

各スリップリング２６ａ、２６ｂは、図６に示すように、それぞれの内外周縁に複数の突部２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆが一体に突設されている。この各突部２６ｃ～２６ｆは、樹脂モールドされることによって各スリップリング２６ａ、２６ｂを樹脂部２７に一体的に固定するものである。

そして、内周側のスリップリング２６ａは、内周縁側の各突部２６ｃのそれぞれ先端面２６ｇまでの径方向の長さが外周縁側の各突部２６ｄの長さよりも短く形成されている。また、各突部２６ｃの各先端面２６ｇは、後退した分、ここが樹脂材によって被覆されている。つまり、芯金２８が成形金型で樹脂モールドされる際に、各スリップリング２６ａ、２６ｂの外表面を除いて各突部２６ｃ～２６ｆ全体が樹脂材で被覆される。これによって、図４にも示すように、内周側のスリップリング２６ａの各突部２６ｃの各先端面２６ｇも樹脂部２７の内周部２７ｃによって被覆されている。

したがって、１突部２６ｃの各先端面２６ｇは、支持プレート１７がハウジング本体１４ａに固定された後は、コミュテータ２１側に露出することなく、樹脂部２７の内周部２７ｃを介してコミュテータ２１の近傍に対向配置されている。

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、樹脂体と該樹脂体の内部に埋め込まれた金属プレートによってほぼ円盤状に一体に形成されている。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の軸方向外側には、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２つの給電用ブラシ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機関（エンジン）を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）に接続されている。また、前記一対の端子片のそれぞれの途中には、一対の電磁ノイズ抑制機構が設けられている。この一対の電磁ノイズ抑制機構は、前記一対の端子片の途中に直列に接続されたインダクタンス・コイルと、一方の端子が前記端子片に接続し、他方の端子が機関のグランドに電気的に接続されたコンデンサと、から構成されている。

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前記ＥＣＵに接続されている。

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３ｄが一体に設けられている。この各ボス部３ｄには、ボルト挿入孔３ｅが貫通形成されており、この各ボルト挿入孔３ｅ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。この取付フランジ３ｂは、各ボルト挿入孔３ｅ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、図１及び図２に示すように、カバー部材３の樹脂体における金属プレート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が摺動可能に収容されている。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、各ブラシホルダ２９の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されていると共に、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。

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に図外の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。

モータ出力軸１５と偏心軸部２５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３６と、従動部材９の円筒部９ｂの外周面に設けられたニードルベアリング３５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２５)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４０が設けられている。

前述したＥＣＵ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、ＥＣＵ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２５と、偏心軸部２５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２５は、外周面に形成されたカム面２５ａ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３５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との間にリテーナを介して設けられたボール３７ｃとから構成されている。

内輪３７ａは、偏心軸部２５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２５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１つ少なくなっている。

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３９ｂの両側に有する各保持片３９ｃ、３９ｄ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３９ａと、を有している。

筒状部３９ａ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３９ａ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３９ｂ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３９ｂは、筒状部３９ａの円周方向に所定間隔をもって該筒状部３９ａ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。

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、図１に示すように、シリンダヘッド０１の内部からカムシャフト２の内部軸方向に形成された油通路孔２ｄと、アダプタ１１の固定部１１ａに形成されて、油通路孔２ｄと連通する油供給孔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３５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、ＥＣＵから各給電用ブラシ３３、３３や各スリップリング２６ａ、２６ｂ及び各整流ブラシ２４ａ～２４ｄとコミュテータ２１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に対して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２５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、支持プレート１７の芯金２８の各突出部２８ｅ～２８ｈの各先端面２８ｉが、樹脂部２７の内周部２７ｃによって被覆されている。このため、各先端面２８ｉとコミュテータ２１との間は、樹脂部２７によって絶縁状態、つまり非通電状態になっている。

したがって、電動モータ１２の回転駆動中におけるコミュテータ２１と芯金２８の各先端面２８ｉとの間に火花による漏電の発生が抑制される。これにより、コミュテータ２１は、外周面(表面)に酸化皮膜の生成が十分に抑制される。この結果、電気抵抗の増加を抑制することが可能になり、電動モータ１２の回転トルクの低下が抑制される。

また、各突出部２８ｅ～２８ｈの各先端面２８ｉへの樹脂被膜の形成は、芯金２８を樹脂部２７で樹脂モールドする際に、一緒に形成することができることから、製造作業が容易になる。

しかも、内側のスリップリング２６ａは、内周縁側の各突部２６ｃの各先端面２６ｇも樹脂部２７の内周部２７ｃによって被覆されている。このため、各先端面２６ｇとコミュテータ２１との間の火花による漏電の発生も十分に抑制することが可能になる。これによって、コミュテータ２１の外周面に対する酸化皮膜の発生をさらに抑制することができ、この点でも電気抵抗の増加を一層抑制することができる。

また、前述したように、各突出部２８ｅ～２８ｈの各先端面２８ｉへの樹脂被膜や、各突部２６ｃの各先端面２６ｇへの樹脂被膜は、各突出部２８ｅ～２８ｈや各突部２６の径方向の長さを短く設定することにより形成した。このため、支持プレート１７は、軸挿入孔１７ａの内径を変更することなく、従前と同じ大きさに形成できることから、ＶＴＣ全体の設計変更が不要になるので製造作業の煩雑化も抑制できる。

さらに、内外２つのスリップリング２６ａ、２６ｂの抵抗値の劣化も抑制できる。つまり、各先端面２８ｉが樹脂部２７の内周部２７ｃによって被覆されていない場合、各先端面２８ｉとコミュテータ２１との間の火花による漏電（スパーク）が発生するのは前述の通りだが、スパーク後にインダクタンス・コイルによって正常経路でも同様の電流を流す作用が発生する。これによって、スリップリング２６ａ、２６ｂの表面と各給電用ブラシ３３の間でもスパークが発生する。このスパークにより各給電用ブラシ３３の摩耗粉がスリップリング２６ａ、２６ｂの表面に固着してスリップリング２６ａ、２６ｂ電気抵抗値が増加する。

しかしながら、各先端面２８ｉが樹脂部２７の内周部２７ｃによって被覆することで前述のスパークを抑制でき、これによってコミュテータ２１の電気抵抗値の増加抑制だけでなく、スリップリング２６ａ、２６ｂの電気抵抗値の増加抑制も同時に可能になる。
〔第２実施形態〕
図９～図１１は第２実施形態を示し、図９は本実施形態に供される支持プレートを電動モータ側からみた正面図、図１０は支持プレートをカバー部材側からみた背面図、図１１は図９のＤ－Ｄ線断面図である。

この実施形態は、基本構成は第１実施形態と同じであるが、支持プレート１７に設けられる整流ブラシ用のホルダ２３ａ、２３ｂを２つに削減したものである。

樹脂部２７によって樹脂モールドされた芯金２８は、樹脂部２７より剛性の高い例えば鉄系金属によって円盤状に形成さていると共に、外周部２８ａが樹脂部２７によって覆われることなく露出している。

また、芯金２８は、内周側に異形溝孔２８ｃが貫通形成されていると共に、一つの台形状の突出部２８ｇと円弧状の突出部２８ｈが軸心方向、つまり径方向内側に突出している。

この各突出部２８ｇ、２８ｈは、その突出量が従来のものに比較して小さく設定されて、各先端面２８ｉが軸挿入孔１７ａから後退した位置になっている。そして、この各先端面２８ｉは、後退した位置にある部位に樹脂部２７の内周部２７ｃがモールドされて被覆されている。

したがって、支持プレート１７が、芯金２８の外周部２８ａを介してハウジング本体１４ａにかしめ固定されて、各構成部品が組み付けられた後は、各先端面２８ｉはコミュテータ２１に樹脂部２７の内周部２７ｃを介して対向配置されることになる。

換言すれば、この第２実施形態においても、各先端面２８ｉとコミュテータ２１との間は、樹脂部２７の内周部２７ｃによって確実に非通電状態になることから、火花による漏電の発生は十分に抑制される。これによって、コミュテータ２１の外周面に対する酸化皮膜の発生をさらに抑制することができ、この結果、電気抵抗の増加を抑制することができる。

また、第２実施形態においても、内外２つのスリップリング２６ａ、２６ｂのうち、内側のスリップリング２６ａの内周縁の各突部２６ｃの突出量が従前のものよりも小さく設定されている。そして、この小さくなった各突部２６ｃの先端面２６ｇに、樹脂部２７の内周部２７ｃが被覆されている。

したがって、第２実施形態も、各突部２６ｃの先端面２６ｇとコミュテータ２１との間は、非通電状態になることから、両者２６ｇ、２１間での火花による漏電の発生が抑制される。これによって、第１実施形態と同じくコミュテータ２１の外周面に対する酸化皮膜の発生をさらに十分に抑制することが可能になる。この結果、電気抵抗の増加を抑制することができ、電動モータ１２の回転トルクの低下が抑制される。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば駆動回転体としてはタイミングスプロケットの他にタイミングプーリとすることも可能である。

また、芯金２８の突出部２８ｅ～２８ｈの数や形状などは、ブラシの数や大きさなどの仕様によって任意に変更することが可能である。さらに、内周側のスリップリング２６ａの各突部２６ｃの数や大きさも任意に変更可能である。

また、樹脂部２７の内周部２７ｃは、その肉厚も各突出部２８ｅ～２８ｈの突出量や軸挿入孔１７ａ内径などの関係で自由に変更することが可能である。

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る従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体を相対回転させる電動モータと、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、
前記電動モータは、
前記駆動回転体に一体に設けられた筒状のモータハウジングと、回転す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モータ出力軸と、前記モータ出力軸の外周に設けられたコミュテータと、前記モータ出力軸が挿通する挿通孔と、前記モータハウジングの径方向へ進退可能に配置されて前記コミュテータに当接可能な整流ブラシと、を有し、前記モータハウジングの回転軸方向の一端に配置固定される支持プレートと、を備え、
前記支持プレートは、円環状に形成されて、外周部が前記モータハウジングの回転軸方向の一端に固定され、内周部に前記コミュテータの方向へ延びる複数の部位を有する補強部材と、前記補強部材の前記複数の部位の内周面を被覆する絶縁性部材と、を有している。

さらに好ましくは、前記絶縁性部材は、非導電性の合成樹脂材によって形成されている。

さらに好ましくは、前記補強部材は、プレート状に形成されて、前記絶縁性部材よりも剛性の高い金属材によって形成され、前記絶縁性部材を介して前記整流ブラシを内部に保持する保持溝が切欠形成されている。

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る従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体を相対回転させる電動モータと、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、
前記電動モータは、前記駆動回転体に一体に設けられた筒状のモータハウジングと、回転す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モータ出力軸と、前記モータ出力軸の外周に設けられたコミュテータと、前記モータハウジングの回転軸方向の一端部側を覆うように配置され、給電用ブラシを有するカバー部材と、前記モータ出力軸が挿通する挿通孔と、前記給電用ブラシが当接して前記コミュテータに通電可能な円環状のスリップリングと、を有し、前記モータハウジングの回転軸方向の一端に配置固定される支持プレートと、を備え、
前記スリップリングは、内周に前記挿通孔からモータ出力軸方向へ向けて突出した複数の突部を有し、前記支持プレートは、前記スリップリングの複数の突部のモータ出力軸側の内端面を被覆する絶縁性部材を有している。

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、４…位相変更機構、５…内歯構成部、５ａ…内歯（噛み合い部）、９…従動部材（従動回転体）、１２…電動モータ、１３…減速機構、１４…モータハウジング、１４ａ…ハウジング本体、１５…モータ出力軸、１７…支持プレート、２１…コミュテータ、２３ａ～２３ｄ…ホルダ、２４ａ～２４ｄ…整流ブラシ、２６ａ…内側のスリップリング、２６ｂ…外側のスリップリング、２６ｃ…突部、２７…樹脂部(絶縁性部材)、２７ｃ…内周部、２８…芯金(補強部材)、２８ｃ…異形溝孔(保持溝)、２８ｅ～２８ｈ…突出部(複数の部位)、２８ｉ…先端面、３３…給電用ブラシ。

Claims (4)

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る従動回転体と、
   前記駆動回転体と従動回転体を相対回転させる電動モータと、
   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、
   前記電動モータは、
   前記駆動回転体に一体に設けられた筒状のモータハウジングと、
   回転す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モータ出力軸と、
   前記モータ出力軸の外周に設けられたコミュテータと、
   前記モータ出力軸が挿通する挿入孔と、前記モータハウジングの径方向へ進退可能に配置されて前記コミュテータに当接可能な整流ブラシと、前記挿入孔の周りに円環状に形成されて、外周部が前記モータハウジングの回転軸方向の一端に固定され、内周部に前記コミュテータの方向へ延びる複数の部位を有する補強部材と、前記補強部材の前記複数の部位の内周面を被覆する絶縁性部材と、を有する支持プレートと、
   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。
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、
   前記絶縁性部材は、非導電性の合成樹脂材によって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。
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、
   前記補強部材は、プレート状に形成されて、前記絶縁性部材よりも剛性の高い金属材によって形成され、前記絶縁性部材を介して前記整流ブラシを内部に保持する保持溝が切欠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。
4. 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であって、
   前記電動モータは、前記モータハウジングの回転軸方向の一端部側を覆うように配置され、給電用ブラシを有するカバー部材を有し、
   前記支持プレートは、前記給電用ブラシが当接して前記コミュテータに通電可能な円環状のスリップリングを有し、
   前記スリップリングは、内周に前記挿通孔からモータ出力軸方向へ向けて突出した複数の突部を有し、
   前記支持プレートの前記絶縁性部材は、前記スリップリングの複数の突部のモータ出力軸側の先端面を被覆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。

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