KR101624778B1 - 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡기측 VTC의 작동 응답성과 배기측 VTC의 위상 유지성을 양립시킬 수 있는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
흡기측 VTC(04)와 배기측 VTC(05)는, 통전됨으로써 회전력을 출력하는 전동 모터(12, 72)와, 이 각 전동 모터의 회전을 감속하여 흡기 밸브와 배기 밸브의 밸브 타이밍을 변경하는 감속 기구(8)와 유성 기어 기구(74)를 구비하며, 흡기측 VTC의 감속 기구(8)는, 이빨부와 롤러에 의해 토크를 전달하는 프릭션이 적은 구조로 하고, 배기측 VTC의 유성 기어 기구(74)는, 이빨부끼리의 맞물림에 의해 토크를 전달하는 프릭션이 비교적 큰 구조로 하여, 흡기측 VTC의 작동 응답성과 배기측 VTC의 위상 유지성 양쪽 모두를 만족시킬 수 있다.

Description

내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING VALVE TIMING OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 흡기 밸브와 배기 밸브 양쪽 모두의 개폐 타이밍(밸브 타이밍)을 제어하는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템에 관한 것이다.

종래부터 스프로켓에 대한 캠 샤프트의 상대 회전 위상을 유압에 의해 변경하는 밸브 타이밍 제어 시스템이 일반적으로 알려져 있지만, 최근, 전동 모터의 회전력을, 감속 기구를 통해 캠 샤프트에 전달함으로써, 크랭크샤프트로부터 회전력이 전달되는 스프로켓에 대한 캠 샤프트의 상대 회전 위상을 변경하는 것에 의해, 흡기 밸브나 배기 밸브의 밸브 타이밍을 제어하는 밸브 타이밍 제어 시스템이 제공되어 있다.

예컨대 이하의 특허문헌 1에 기재된 밸브 타이밍 제어 시스템은, 흡기측 캠 샤프트와 배기측 캠 샤프트의 양쪽에, 각각 전동 모터로 구동되는 밸브 타이밍 제어 장치가 설치되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2006-207398호 공보

상기 공보 기재의 밸브 타이밍 제어 시스템에 있어서는, 전술한 바와 같이, 흡기측 캠 샤프트와 배기측 캠 샤프트의 양쪽에 밸브 타이밍 제어 장치가 설치되어 있지만, 상기 흡기측의 밸브 타이밍 제어 장치는 내연기관의 시동 후부터 어떠한 운전 영역에서도 빈번하게 작동하는 데 대하여, 배기측의 밸브 타이밍 제어 장치는, 내연기관의 예컨대 중회전 영역 이외에서는 밸브 타이밍(위상)이 유지되어 있는 경우가 많다.

따라서, 흡기측의 밸브 타이밍 제어 장치에서는, 밸브 타이밍의 작동 응답성의 향상이 요구되는 데 대하여, 배기측의 밸브 타이밍 제어 장치에서는, 위상 유지성의 향상이 요구된다.

그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 밸브 타이밍 제어 시스템에서는, 흡기측과 배기측의 밸브 타이밍 제어 장치의 감속 기구로서 같은 것을 채용하고 있다. 이 때문에, 작동 응답성을 우선하면 위상 유지성이 악화되어 버리고, 반대로 위상 유지성을 우선하면 작동 응답성이 악화되어 버린다고 하는 이율 배반적인 문제가 있다.

본 발명은, 흡기측 밸브 타이밍 제어 장치의 작동 응답성과 배기측 밸브 타이밍 제어 장치의 위상 유지성을 양립시킬 수 있는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본원 청구항 1에 기재된 발명은, 특히, 흡기측과 배기측 각각의 전동식 밸브 타이밍 제어 장치가, 통전됨으로써 회전력을 출력하는 전동 모터와, 이 전동 모터의 회전을 감속하여 흡기 밸브와 배기 밸브의 밸브 타이밍을 변경하는 감속 기구를 구비하고, 상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 감속 기구의 프릭션을, 상기 배기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 감속 기구의 프릭션보다 작게 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 흡기측 밸브 타이밍 제어 장치의 작동 응답성과 배기측 밸브 타이밍 제어 장치의 위상 유지성의 양립을 만족시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 타이밍 제어 시스템의 제1 실시형태를 도시하는 주요부 평면도.
도 2는 도 1의 화살표 A 방향에서 본 도면.
도 3은 본 실시형태의 흡기측 VTC를 도시하는 종단면도.
도 4는 본 실시형태에서의 주요한 구성 부재를 도시하는 분해 사시도.
도 5는 도 3의 선 B-B를 따라 취한 단면도.
도 6은 도 3의 선 C-C를 따라 취한 단면도.
도 7은 도 3의 선 D-D를 따라 취한 단면도.
도 8은 본 실시형태의 배기측 VTC를 도시하는 종단면도.
도 9는 도 8의 선 E-E를 따라 취한 단면도.
도 10은 도 8의 선 F-F를 따라 취한 단면도.
도 11은 본 실시형태의 흡기측 VTC와 배기측 VTC의 프릭션의 상위를 도시하는 특성도.
도 12는 밸브 타이밍 제어 시스템의 제2 실시형태를 도시하는 주요부 평면도.
도 13은 제3 실시형태에서의 흡기측과 배기측의 각 전동 모터의 코깅 토크의 상위를 도시하는 특성도.

이하, 본 발명에 따른 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

〔제1 실시형태〕

이 밸브 타이밍 제어 시스템은, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 실린더 헤드(01)의 상부 데크상에 고정된 프레임형의 베어링 부재(06)에 의해 회전 가능하게 지지된 흡기측 캠 샤프트(02) 및 이 흡기측 캠 샤프트(02)에 평행하게 배치된 배기측 캠 샤프트(03)와, 이들 각 흡기측/배기측 캠 샤프트(02, 03)의 전단부에 각각 설치된 전동식의 흡기측 밸브 타이밍 제어 장치(이하, 흡기측 VTC로 지칭)(04) 및 마찬가지로 전동식의 배기측 밸브 타이밍 제어 장치(이하, 배기측 VTC로 지칭)(05)를 구비하고 있다.

상기 베어링 부재(06)는, 알루미늄 합금재에 의해 형성되고, 상기 각 밸브 타이밍 제어 장치(04, 05)의 일부를 덮는 체인 커버(07)와 일체로 형성되어 있다. 또한, 이 체인 커버(07)의 상기 흡기측 VTC(04)측에는, 이 흡기측 VTC(04)의 전단부를 덮는 커버 부재(3)가 볼트에 의해 고정되어 있다.

상기 흡기측 VTC(04)는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 내연기관의 크랭크샤프트에 의해 회전 구동하는 구동 회전체인 스프로켓(1)과, 이 스프로켓(1)과 상기 흡기측 캠 샤프트(02)의 사이에 배치되고, 기관 운전 상태에 따라 이들 스프로켓(1)과 흡기측 캠 샤프트(02) 양자의 상대 회전 위상을 변경하는 위상 변경 기구(2)를 구비하고 있다.

상기 스프로켓(1)은, 전체가 철계 금속에 의해 환형 일체로 형성되고, 내주면이 단차 직경 형상의 스프로켓 본체(1a)와, 이 스프로켓 본체(1a)의 외주에 일체로 설치되며, 권취된 타이밍 체인(도시 생략)을 통해 크랭크샤프트로부터의 회전력을 받는 기어부(1b)와, 상기 스프로켓 본체(1a)의 전단측에 일체로 설치된 내치 구성부(19)로 구성되어 있다.

또한, 이 스프로켓(1)은, 스프로켓 본체(1a)와 상기 흡기측 캠 샤프트(02)의 전단부에 설치된 후술하는 종동 부재(9)의 사이에 설치된 하나의 대직경 볼베어링(43)에 의해 상기 흡기측 캠 샤프트(02)와 상대 회전 가능하게 지지되도록 되어 있다.

상기 대직경 볼베어링(43)은, 외륜(43a)과, 내륜(43b) 및 이들 양륜(43a, 43b) 사이에 개재된 볼(43c)로 구성되고, 상기 외륜(43a)이 스프로켓 본체(1a)의 내주측에 고정되어 있는 데 대하여 내륜(43b)이 후술하는 종동 부재(9)의 외주측에 고정되어 있다.

상기 스프로켓 본체(1a)는, 내주측에 원환 홈 형상의 외륜 고정부(60)가 절결 형성되어 있고, 이 외륜 고정부(60)는, 단차 직경 형상으로 형성되며, 상기 대직경 볼베어링(43)의 외륜(43a)이 축방향으로부터 압입되고, 이 외륜(43a)의 축방향 한쪽의 위치 결정을 하도록 되어 있다.

상기 내치 구성부(19)는, 상기 스프로켓 본체(1a)의 전단부 외주측에 일체로 설치되고, 후술하는 전동 모터(12) 방향으로 연장된 원통형으로 형성되어 있으며, 내주에는 파형상(波形狀)의 복수의 내치(19a)가 형성되어 있다. 또한, 상기 내치 구성부(19)의 전단측에는, 후술하는 하우징(5)과 일체인 원환형의 암나사 형성부(6)가 대향 배치되어 있다.

또한 스프로켓 본체(1a)의 내치 구성부(19)와 반대측의 후단부에는, 원환형의 유지 플레이트(61)가 배치되어 있다. 이 유지 플레이트(61)는, 금속 판재에 의해 일체로 형성되고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 외경이 상기 스프로켓 본체(1a)의 외경과 대략 동일하게 설정되어 있으며, 내경이 상기 대직경 볼베어링(43)의 직경 방향의 대략 중앙 부근의 직경으로 설정되어 있다.

따라서, 유지 플레이트(61)의 내주부(61a)는, 상기 외륜(43a)의 축방향의 외단면(外端面)(43e)에 대하여 일정한 간극을 두고 덮도록 대향 배치되어 있다. 또한, 상기 내주부(61a)의 내주 가장자리의 정해진 위치에는, 직경 방향 내측, 즉 중심축 방향을 향해 돌출된 스토퍼 볼록부(61b)가 일체로 설치되어 있다.

이 스토퍼 볼록부(61b)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 대략 부채형으로 형성되고, 선단 가장자리(61c)가 후술하는 스토퍼 홈(2b)의 원호형 내주면을 따른 원호형으로 형성되어 있다. 또한 상기 유지 플레이트(61)의 외주부에는, 상기 각 볼트(7)가 삽입 관통하는 6개의 볼트 삽입 관통 구멍(61d)이 둘레 방향의 등간격 위치에 관통 형성되어 있다.

또한, 상기 유지 플레이트(61)의 내면과 이 내면에 대향하는 상기 대직경 볼베어링(43)의 외륜(43a)의 외단면(43e) 사이에는, 원환형의 스페이서(62)가 개재되어 있다. 이 스페이서(62)는, 상기 유지 플레이트(61)를 상기 각 볼트(7)에 의해 함께 체결 고정했을 때에, 유지 플레이트(61)의 내면으로부터 상기 외륜(43a)의 외단면(43e)에 약간의 압박력을 부여하는 것이다.

상기 스프로켓 본체(1a)[내치 구성부(19)] 및 유지 플레이트(61) 각각의 외주부에는, 각각 볼트 삽입 관통 구멍(1c, 61d)이 둘레 방향의 대략 등간격 위치에 6개 관통 형성되어 있다. 또한, 상기 암나사 형성부(6)에는, 각 볼트 삽입 관통 구멍(1c, 61d)과 대응한 위치에 6개의 암나사 구멍(6a)이 형성되어 있고, 이들에 삽입 관통한 6개의 볼트(7)에 의해 상기 스프로켓(1)과 유지 플레이트(61) 및 하우징(5)이 축방향으로부터 함께 체결 고정되어 있다.

또한, 상기 스프로켓 본체(1a)와 상기 내치 구성부(19), 유지 플레이트(61) 및 암나사 형성부(6)는, 각각의 외경이 대략 동일하게 설정되어 있다.

상기 체인 커버(07)는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 타이밍 체인을 덮도록 상하 방향을 따라 배치 고정되고, 상기 흡기측 VTC(04)에 대응한 위치에 개구부(07a)가 형성되어 있다. 또한, 이 개구부(07a)를 구성하는 환형 벽의 원주 방향의 4지점에 보스부(07b)가 일체로 형성되어 있고, 환형 벽으로부터 각 보스부(07b)의 내부에 걸쳐 암나사 구멍(07c)이 각각 형성되어 있다.

상기 커버 부재(3)는, 도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 알루미늄 합금재에 의해 컵 형상으로 일체로 형성되고, 팽출형의 커버 본체(3a)와, 이 커버 본체(3a)의 개구측의 외주 가장자리에 일체로 형성된 원환형의 부착 플랜지(3b)로 구성되어 있다. 상기 커버 본체(3a)는, 위상 변경 기구(2)의 전단부를 덮도록 배치되어 있고, 외주부측에는 원통 벽(3c)이 축방향을 따라 일체로 형성되어 있다. 이 원통 벽(3c)은, 내부에 유지용 구멍(3d)이 형성되어 있다.

상기 부착 플랜지(3b)는, 원주 방향의 대략 등간격 위치에 4개의 보스부(3e)가 둘레 방향의 대략 등간격 위치(약 90˚ 위치)에 설치되어 있다. 이 각 보스부(3e)에는, 상기 체인 커버(07)에 형성된 각 암나사 구멍(07c)에 나사 부착하는 볼트(54)가 삽입 관통하는 볼트 삽입 관통 구멍(3f)이 각각 관통 형성되어 있고, 상기 각 볼트(54)에 의해 커버 부재(3)가 체인 커버(07)에 고정되어 있다.

또한, 상기 커버 본체(3a)의 외주측의 단차부 내주면과 상기 하우징(5)의 외주면 사이에는, 대직경의 오일 시일(50)이 개재되어 있다. 이 대직경 오일 시일(50)은, 횡단면이 대략 コ형상으로 형성되고, 합성 고무 기재의 내부에 코어 메탈이 매설되어 있으며, 외주측의 원환형 베이스부가 상기 커버 부재(3)의 내주면에 설치된 단차 원환부(3h)에 감착 고정되어 있다.

상기 하우징(5)은 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 철계 금속재를 프레스 성형에 의해 바닥이 있는 통형으로 형성된 통형부인 하우징 본체(5a)와, 이 하우징 본체(5a)의 전단 개구를 밀봉하는 합성 수지의 비자성재를 포함하는 밀봉 플레이트(11)를 구비하고 있다.

상기 하우징 본체(5a)는, 후단측에 원판형의 바닥벽(5b)을 가지며, 이 바닥벽(5b)의 대략 중앙에 후술하는 편심축부(39)를 삽입 관통하는 대직경의 축부 삽입 관통 구멍이 형성되어 있고, 이 축부 삽입 관통 구멍의 구멍 가장자리에는, 흡기측 캠 샤프트(02)의 축방향으로 돌출된 원통형의 연장부(5c)가 일체로 설치되어 있다. 또한, 상기 바닥벽(5b)의 전단면(前端面) 외주측에는, 상기 암나사 형성부(6)가 일체로 설치되어 있다.

상기 흡기측 캠 샤프트(02)는, 외주에 상기 한 쌍의 흡기 밸브를 개방 작동시키는 1기통당 2개의 회전 캠(도시 생략)을 갖고 있고, 전단부에 플랜지부(02a)가 일체로 설치되어 있다. 이 플랜지부(02a)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 외경이 후술하는 종동 부재(9)의 고정 단부(9a)의 외경보다 약간 크게 설정되고, 각 구성 부품의 조립 후에, 전단면의 외주부가 상기 대직경 볼베어링(43)의 내륜(43b)의 축방향 외단면에 접촉 배치되도록 되어 있다. 또한, 상기 플랜지부(02a)의 전단부에, 종동 부재(9)가 캠 볼트(10)에 의해 축방향으로 결합되어 있다.

또한, 상기 플랜지부(02a)의 외주에는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 상기 유지 플레이트(61)의 스토퍼 볼록부(61b)가 계입(係入)하는 스토퍼 오목 홈(02b)이 원주 방향을 따라 형성되어 있다. 이 스토퍼 오목 홈(02b)은, 원주 방향으로 정해진 길이의 원호형으로 형성되고, 이 길이 범위에서 회동한 스토퍼 볼록부(61b)의 양단 가장자리가 둘레 방향의 대향 가장자리(02c, 02d)에 각각 접촉함으로써, 스프로켓(1)에 대한 흡기측 캠 샤프트(02)의 최대 진각측 또는 최대 지각측의 상대 회전 위치를 규제하도록 되어 있다.

또한, 상기 스토퍼 볼록부(61b)는, 상기 유지 플레이트(61)의 대직경 볼베어링(43)의 외륜(43a)에 축방향 외측으로부터 대향하여 고정하는 부위보다 흡기측 캠 샤프트(02)측으로 이격하여 배치되고, 상기 종동 부재(9)의 고정 단부(9a)와는 축방향으로 비접촉 상태로 되어 있다. 따라서, 스토퍼 볼록부(61b)와 고정 단부(9a)의 간섭을 충분히 억제할 수 있다.

상기 캠 볼트(10)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 머리부(10a)의 축부(10b)측의 단면(端面)에 원환형의 와셔부가 배치되어 있고, 축부(10b)의 외주에 상기 흡기측 캠 샤프트(02)의 단부로부터 내부 축방향으로 형성된 암나사부에 나사 부착하는 수나사부가 형성되어 있다.

상기 종동 부재(9)는, 철계 금속에 의해 일체로 형성되고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 전단측에 형성된 원판형의 고정 단부(9a)와, 이 고정 단부(9a)의 내주 전단면으로부터 축방향으로 돌출된 원통부(9b)와, 상기 고정 단부(9a)의 외주부에 일체로 형성되고, 복수의 롤러(48)를 유지하는 원통형의 유지기(41)로 구성되어 있다.

상기 고정 단부(9a)는, 후단면(後端面)이 상기 흡기측 캠 샤프트(02)의 플랜지부(02a)의 전단면에 접촉 배치되고, 상기 캠 볼트(10)의 축력에 의해 플랜지부(02a)에 축방향으로부터 압접 고정되어 있다.

상기 원통부(9b)는, 중앙에 상기 캠 볼트(10)의 축부(10b)가 삽입 관통되는 삽입 관통 구멍(9d)이 관통 형성되어 있고, 외주측에는 니들 베어링(38)이 설치되어 있다.

상기 유지기(41)는, 도 3 내지 도 5에 도시하는 바와 같이, 상기 고정 단부(9a)의 외주부 전단으로부터 단면이 대략 L자 형상으로 절곡 형성되고, 상기 원통부(9b)와 같은 방향으로 돌출된 바닥이 있는 원통형으로 형성되어 있다. 이 유지기(41)의 통형 선단부(41a)는, 상기 암나사 형성부(6)와 상기 연장부(5d) 사이에 형성된 원환형의 공간부(44)를 통해 하우징(5)의 바닥부(5b) 방향으로 연장되어 있다. 또한, 상기 통형 선단부(41a)의 둘레 방향의 대략 등간격 위치에, 상기 복수의 롤러(48)를 각각 롤링 가능하게 유지하는 대략 직사각형의 복수의 롤러 유지 구멍(41b)이 둘레 방향의 등간격 위치에 형성되어 있다. 이 롤러 유지 구멍(41b)[롤러(48)]은, 그 전체의 수가 상기 내치 구성부(19)의 내치(19a) 전체의 이빨(tooth) 수보다 하나 적게 되어 있다.

또한, 상기 고정 단부(9a)의 외주부와 유지기(41)의 바닥부측 결합부 사이에는, 대직경 볼베어링(43)의 내륜(43b)을 고정하는 내륜 고정부(63)가 절결 형성되어 있다.

이 내륜 고정부(63)는, 상기 외륜 고정부(60)와 직경 방향으로부터 대향하는 단차형으로 절결 형성되고, 캠 샤프트 축방향으로 연장된 원환형의 외주면과, 이 외주면에서 상기 개구와 반대측에 일체로 마련되며, 직경 방향을 따라 형성된 제2 고정 단차면으로 구성되어 있다. 상기 외주면에는, 대직경 볼베어링(43)의 내륜(43b)이 축방향으로부터 압입되고, 상기 제2 고정 단차면에는, 압입된 상기 내륜(43b)의 내단면(內端面)이 접촉하여 축방향의 위치 결정이 이루어지도록 되어 있다.

상기 위상 변경 기구(2)는, 상기 흡기측 캠 샤프트(02)의 대략 동축상 전단측에 배치된 상기 전동 모터(12)와, 이 전동 모터(12)의 회전을 감속하여 흡기측 캠 샤프트(02)에 전달하는 롤러식의 상기 감속 기구(8)로 주로 구성되어 있다.

상기 전동 모터(12)는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 브러시를 갖는 DC 모터로서, 상기 스프로켓(1)과 일체로 회전하는 요크인 상기 하우징(5)과, 이 하우징(5)의 내부에 회전 가능하게 설치된 모터 출력축(13)과, 하우징(5)의 내주면에 고정된 스테이터인 반원호형의 한 쌍의 영구 자석(14, 15)과, 상기 밀봉 플레이트(11)에 고정된 고정자(16)를 구비하고 있다.

상기 모터 출력축(13)은, 단차 원통형으로 형성되어 아마추어로서 기능하고, 축방향의 대략 중앙 위치에 형성된 단차부(13c)를 사이에 두고 있는, 흡기측 캠 샤프트(02)측의 대직경부(13a)와, 유지체(28)측의 소직경부(13b)로 구성되어 있다. 상기 대직경부(13a)는, 외주에 철심 로터(17)가 고정되어 있고, 내부에 편심축부(39)가 축방향으로부터 압입 고정되며, 상기 단차부(13c)의 내면에 의해 편심축부(39)의 축방향의 위치 결정이 이루어지도록 되어 있다.

한편, 상기 소직경부(13b)는, 외주에 원환 부재(20)가 압입 고정되어 있고, 이 원환 부재(20)의 외주면에 커뮤테이터(21)가 축방향으로부터 압입 고정되어 상기 단차부(13c)의 외면에 의해 축방향의 위치 결정이 이루어지고 있다.

또한, 상기 소직경부(13b)의 내주면에는, 모터 출력축(13)이나 편심축부(39)내에 공급되어 상기 각 베어링(37, 38)을 윤활하기 위한 윤활유의 외부에의 누설을 억제하는 마개체(53)가 압입 고정되어 있다.

상기 철심 로터(17)는, 복수의 자극(磁極)을 갖는 자성재에 의해 형성되고, 외주측이 전자 코일(18)의 코일선을 권취시키는 슬롯을 갖는 보빈으로서 구성되어 있다.

한편, 상기 커뮤테이터(21)는, 도전재에 의해 원환형으로 형성되고, 상기 철심 로터(17)의 극수와 같은 수로 분할된 각 세그먼트에 상기 전자 코일(18)의 인출된 코일선의 단말이 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 내주측에 형성된 폴딩부에, 코일선의 단말 선단을 끼워 넣어 전기적으로 접속되도록 되어 있다.

상기 영구 자석(14, 15)은, 전체가 원통형으로 형성되어 원주 방향으로 복수의 자극을 갖고, 그 축방향의 위치가 상기 철심 로터(17)의 고정 위치보다 전방으로 오프셋 배치되어 있다.

상기 고정자(16)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 상기 밀봉 플레이트(11)의 내주측에 일체적으로 설치된 원판형의 수지 플레이트(22)와, 이 수지 플레이트(22)의 내측에 설치된 한 쌍의 수지 홀더(23a, 23b)와, 이 각 수지 홀더(23a, 23b)의 내부에 직경 방향을 따라 미끄럼 이동 가능하게 수용 배치되고, 코일 스프링(24a, 24b)의 스프링력으로 각 선단면(先端面)이 상기 커뮤테이터(21)의 외주면에 직경 방향으로부터 탄성 접촉하는 전환 브러시(정류자)인 한 쌍의 제1 브러시(25a, 25b)와, 상기 수지 홀더(23a, 23b)의 전단면에, 각 외단면을 노출시킨 상태로 매설 고정된 내외 2중의 원환형의 급전용 슬립 링(26a, 26b)과, 상기 각 제1 브러시(25a, 25b)와 각 급전용 슬립 링(26a, 26b)을 전기적으로 접속하는 하니스(27a, 27b)로 주로 구성되어 있다.

상기 밀봉 플레이트(11)는, 상기 하우징(5)의 전단부 내주에 형성된 오목형 단차부에 코오킹에 의해 위치 결정 고정되어 있다. 또한, 중앙 위치에는 모터 출력축(13)의 일단부 등이 삽입 관통되는 축 삽입 관통 구멍(11a)이 관통 형성되어 있다.

상기 커버 본체(3a)에는, 합성 수지재에 의해 일체적으로 몰드된 유지체(28)가 고정되어 있다. 이 유지체(28)는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 측면에서 봤을 때 대략 L자 형상으로 형성되고, 상기 유지용 구멍(3c)에 삽입되는 대략 원통형의 브러시 유지부(28a)와, 이 브러시 유지부(28a)의 상단부에 있는 커넥터부(28b)와, 상기 브러시 유지부(28a)의 양측에 일체로 돌출 설치되며, 상기 커버 본체(3a)에 볼트 고정되는 한 쌍의 브래킷부(28c, 28c)와, 상기 유지체(28)의 내부에 대부분이 매설된 한 쌍의 급전용 단자편(31, 31)으로 주로 구성되어 있다.

상기 한 쌍의 급전용 단자편(31, 31)은, 상하 방향을 따라 평행하고 크랭크형으로 형성되고, 한쪽(하단측)의 각 단자(31a, 31a)가 상기 브러시 유지부(28a)의 바닥벽 외면에 노출 상태로 배치되어 있는 한편, 다른쪽(상단측)의 각 단자(31b, 31b)가 상기 커넥터부(28b)의 암형 감합 홈(28d) 내에 돌출 설치되어 있다. 또한, 상기 다른쪽 단자(31b, 31b)는, 수형 단자(도시 생략)를 통해 컨트롤 유닛에 전기적으로 접속되어 있다.

상기 브러시 유지부(28a)는, 대략 수평 방향(축방향)으로 연장 설치되고, 내부의 상하 위치에 형성된 원기둥형 관통 구멍 내에 슬리브형의 미끄럼 이동부가 고정되어 있으며, 이 각 미끄럼 이동부의 내부에, 각 선단면이 상기 각 슬립 링(26a, 26b)에 축방향으로부터 각각 접촉하는 제2 브러시(30a, 30a)가 축방향으로 미끄럼 이동 가능하게 유지되어 있다.

이 각 제2 브러시(30a, 30a)는, 대략 직육면체형으로 형성되고, 각 관통 구멍의 바닥부측에 있는 바닥판과의 사이에 탄성 장착된 가압 부재인 제2 코일 스프링(32a, 32a)의 스프링력에 의해 각각 상기 각 슬립 링(26a, 26b) 방향으로 가압되어 있다.

또한, 상기 제2 브러시(30a, 30a)의 후단부와 상기 한쪽 단자(31a, 31a) 사이에는, 가요성을 갖는 한 쌍의 피그테일 하니스(33, 33)가 용접 고정되어, 상기 양자를 전기적으로 접속하고 있다. 이 피그테일 하니스(33, 33)의 길이는, 상기 제2 브러시(30a, 30a)가 상기 각 코일 스프링(32a, 32a)에 의해 최대로 진출했을 때에, 상기 각 미끄럼 이동부(29a, 29b)로부터 탈락하지 않도록, 그 최대 미끄럼 이동 위치를 규제하는 길이로 설정되어 있다.

또한, 상기 브러시 유지부(28a)의 베이스부측 외주에 형성된 원환형의 감착 홈 내에, 환형 시일 부재(34)가 감착 유지되어 있다.

상기 브래킷부(28c, 28c)는, 대략 삼각형상으로 형성되고, 양측부에 형성된 볼트 삽입 관통 구멍에 삽입 관통된 비스(도시 생략)에 의해 커버 본체(3a)에 고정되도록 되어 있다.

상기 모터 출력축(13)과 편심축부(39)는, 상기 캠 볼트(10)의 머리부(10a)측의 축부(10b)의 외주면에 설치된 소직경 볼베어링(37)과, 상기 종동 부재(9)의 원통부(9b)의 외주면에 설치되어 소직경 볼베어링(37)의 축방향 측부에 배치된 상기 니들 베어링(38)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

상기 니들 베어링(38)은, 편심축부(39)의 내주면에 압입된 원통형의 리테이너(38a)와, 이 리테이너(38a)의 내부에 회전 가능하게 유지된 복수의 롤링체인 니들 롤러(38b)로 구성되어 있다. 이 니들 롤러(38b)는, 상기 종동 부재(9)의 원통부(9b)의 외주면을 롤링하고 있다.

상기 소직경 볼베어링(37)은, 내륜이 상기 종동 부재(9)의 원통부(9b)의 전단 가장자리와 캠 볼트(10)의 와셔(10c) 사이에 협지 상태로 고정되어 있다.

또한 상기 모터 출력축(13)[편심축부(39)]의 외주면과 상기 하우징(5)의 연장부(5d)의 내주면 사이에는, 감속 기구(8)의 내부로부터 전동 모터(12) 내로의 윤활유의 누설을 저지하는 소직경의 오일 시일(46)이 설치되어 있다.

또한, 상기 모터 출력축(13)의 전단 내부에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 캠 볼트(10)측의 공간부를 폐지하는 단면이 대략 コ형상인 갭(53)이 압입 고정되어 있다.

상기 컨트롤 유닛은, 도시하지 않은 크랭크각 센서나 에어 플로 미터, 수온 센서, 액셀러레이터 개방도 센서 등 각종 센서류로부터의 정보 신호에 기초하여 현재의 기관 운전 상태를 검출하여, 기관 제어를 행하고, 상기 전자 코일(18)에 통전하여 모터 출력축(13)의 회전 제어를 행하며, 감속 기구(8)를 통해 흡기측 캠 샤프트(02)의 스프로켓(1)에 대한 상대 회전 위상을 제어하도록 되어 있다.

상기 감속 기구(8)는, 도 3 내지 도 5에 도시하는 바와 같이, 편심 회전 운동을 행하는 상기 편심축부(39)와, 이 편심축부(39)의 외주에 설치된 중직경 볼베어링(47)과, 이 중직경 볼베어링(47)의 외주에 설치된 상기 롤러(48)와, 이 롤러(48)를 롤링 방향으로 유지하면서 직경 방향의 이동을 허용하는 상기 유지기(41)와, 이 유지기(41)와 일체의 상기 종동 부재(9)로 주로 구성되어 있다.

상기 편심축부(39)는, 단차 직경의 원통형으로 형성되고, 전단측의 소직경부(39a)가 전술한 모터 출력축(13)의 대직경부(13a)의 내주면에 압입 고정되어 있으며, 후단측의 대직경부(39b)의 외주면에 형성된 캠면의 축심(Y)이 모터 출력축(13)의 축심(X)으로부터 직경 방향으로 약간 편심되어 있다.

상기 중직경 볼베어링(47)은, 내륜(47a)과 외륜(47b) 및 양륜(47a, 47b) 사이에 개재된 볼(47c)로 구성되어 있다. 상기 내륜(47a)은, 상기 편심축부(39)의 외주면에 압입 고정되어 있는 데 대하여, 상기 외륜(47b)은, 축방향으로 고정되지 않고 프리한 상태로 되어 있다. 즉, 이 외륜(47b)은, 축방향의 전동 모터(12)측의 일단면(一端面)이 어떤 부위에도 접촉하지 않고, 또한 축방향의 타단면(他端面)이 이것에 대향하는 유지기(41)의 내측면과의 사이에 미소한 간극이 형성되어 프리한 상태로 되어 있다. 또한, 이 외륜(47b)의 외주면에는, 상기 각 롤러(48)의 외주면이 롤링 가능하게 접촉되어 있고, 이 외륜(47b)의 외주측에는, 원환형의 제2 간극(C1)이 형성되며, 이 제2 간극(C1)에 의해 중직경 볼베어링(47) 전체가 상기 편심축부(39)의 편심 회전에 따라 직경 방향으로 이동 가능하게, 즉 편심 이동 가능하게 되어 있다.

상기 각 롤러(48)는, 철계 금속에 의해 형성되고, 상기 중직경 볼베어링(47)의 편심 이동에 따라 직경 방향으로 이동하면서 기어인 상기 내치 구성부(19)의 내치(19a)에 감입하고, 유지기(41)의 롤러 유지 구멍(41b)의 양측 가장자리에 의해 둘레 방향으로 가이드되면서 직경 방향으로 요동 운동하도록 되어 있다.

상기 감속 기구(8)의 내부에는, 윤활유 공급 수단에 의해 윤활유가 공급되도록 되어 있다. 이 윤활유 공급 수단은, 상기 실린더 헤드의 베어링 내부에 형성되고, 메인 오일 갤러리(도시 생략)로부터 윤활유가 공급되는 오일 공급 통로와, 도 3에 도시하는 바와 같이, 상기 흡기측 캠 샤프트(02)의 내부 축방향으로 형성되고, 상기 오일 공급 통로에 그루브 홈을 통해 연통하는 오일 공급 구멍(51)과, 상기 종동 부재(9)의 내부 축방향으로 관통 형성되고, 일단이 이 오일 공급 구멍(51)에 개구하며, 타단이 상기 니들 베어링(38)과 중직경 볼베어링(47) 부근에 개구한 상기 소직경의 오일 구멍(52)과, 마찬가지로 종동 부재(9)에 관통 형성된 상기 대직경의 3개의 오일 배출 구멍(도시 생략)으로 구성되어 있다.

이 윤활유 공급 수단에 의해, 상기 공간부(44)에 윤활유가 공급되어 체류하고, 여기에서 중직경 볼베어링(47)이나 각 롤러(48)를 윤활하고, 더 나아가서는 편심축부(39)와 모터 출력축(13)의 내부에 유입하여 니들 베어링(38)이나 소직경 볼베어링(37) 등의 가동부의 윤활에 제공되도록 되어 있다. 또한 상기 공간부(44) 내에 체류한 윤활유는, 상기 소직경 오일 시일(46)에 의해 하우징(5) 내로의 누설이 억제된다.

이하, 흡기측 VTC(04)의 작동에 대해서 설명하면, 우선, 기관의 크랭크샤프트가 회전 구동하면 타이밍 체인을 통해 스프로켓(1)이 회전하고, 그 회전력이 내치 구성부(19)와 암나사 형성부(6)를 통해 하우징(5)에 전달된다. 즉 전동 모터(12)가 동기 회전한다. 한편, 상기 내치 구성부(19)의 회전력이, 각 롤러(48)로부터 유지기(41) 및 종동 부재(9)를 경유하여 흡기측 캠 샤프트(02)에 전달된다. 이것에 의해, 흡기측 캠 샤프트(02)의 캠이 흡기 밸브를 개폐 작동시킨다.

그리고, 기관 시동 후의 정해진 기관 운전시에는, 상기 컨트롤 유닛으로부터 각 단자편(31, 31)이나 각 피그테일 하니스(33, 33) 및 급전용 브러시(30a, 30b), 각 슬립 링(26a, 26b) 등을 통해 전동 모터(12)의 전자 코일(17)에 통전된다. 이것에 의해, 모터 출력축(13)이 회전 구동되고, 이 회전력이 감속 기구(8)를 통해 감속되어 흡기측 캠 샤프트(02)에 감속된 회전력이 전달된다.

즉, 상기 모터 출력축(13)의 회전에 따라 편심축부(39)가 편심 회전하면, 각 롤러(48)가 모터 출력축(13)의 1회전마다 유지기(41)의 각 롤러 유지 구멍(41b)에서 직경 방향으로 가이드되면서 상기 내치 구성부(19)의 하나의 내치(19a)를 타 넘어 인접하는 다른 내치(19a)에 롤링하면서 이동하고, 이것을 순차 반복하면서 원주 방향으로 롤링 접촉한다. 이 각 롤러(48)의 롤링 접촉에 의해 상기 모터 출력축(13)의 회전이 감속되면서 상기 종동 부재(9)에 회전력이 전달된다. 이 때의 감속비는, 상기 롤러(48)의 개수 등에 의해 임의로 설정하는 것이 가능하다.

이것에 의해, 흡기측 캠 샤프트(02)가 스프로켓(1)에 대하여 정역 상대 회전하여 상대 회전 위상이 변환되고, 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 진각측 또는 지각측으로 변환 제어하는 것이다.

그리고, 상기 전동 모터(12)의 회전을 상기 각 내치(19a) 내에 배치된 상기 각 롤러(48)의 롤링 접촉을 이용하여 감속시키도록 되어 있기 때문에, 도 11에 도시하는 바와 같이, 이들 감속시의 프릭션 F1이 충분히 작아진다. 이것에 의해, 전술한 스프로켓(1)에 대한 흡기측 캠 샤프트(02)의 진각측 또는 지각측에의 상대 회전 변환의 응답성이 향상된다.

또한, 상기 스프로켓(1)에 대한 흡기측 캠 샤프트(02)의 정역 상대 회전의 최대 위치 규제(각도 위치 규제)는, 상기 스토퍼 볼록부(61b)의 각 측면이 상기 스토퍼 오목홈(2b)의 각 대향면(2c, 2d) 중 어느 한쪽에 접촉함으로써 행해진다.

[배기측 VTC〕

한편, 상기 전동식의 배기측 VTC(05)는, 도 1, 도 8 내지 도 10에 도시하는 바와 같이, 크랭크샤프트에 의해 회전 구동하는 구동측 회전체(70)와, 이 구동측 회전체(70)와 상기 배기측 캠 샤프트(03) 사이에 배치되고, 기관 운전 상태에 따라 이들 구동측 회전체(70)와 배기측 캠 샤프트(03)의 양자의 상대 회전 위상을 변경하는 위상 변경 기구(71)를 구비하고 있다.

상기 구동측 회전체(70)는, 스프로켓(75)과 바닥이 있는 통형으로 형성된 기어 부재(80)를 볼트에 의해 함께 체결하여 이루어진다.

상기 위상 변경 기구(71)는, 토크 발생계로서의 전동 모터(72) 및 통전 제어 회로(73)와, 전동 모터(72)의 회전을 감속하여 배기측 캠 샤프트(03)에 전달하는 감속 기구로서의 유성 기어 기구(74)로 구성되어 있다.

상기 전동 모터(72)는, 예컨대 브러시리스 모터이며, 모터 출력축(72a)에 부여하는 제어 토크를 통전에 의해 발생시킨다. 통전 제어 회로(73)는, 마이크로 컴퓨터 및 모터 드라이버 등으로 구성되어 있고, 전동 모터(72)의 외부에 배치되어 있다. 통전 제어 회로(73)는, 전동 모터(72)와 전기적으로 접속되어 있고, 내연기관의 운전 상황에 따라 전동 모터(72)에의 통전을 제어한다. 이 제어된 통전을 받아 전동 모터(72)는, 모터 출력축(72a)에 부여하는 회전 토크를 유지 또는 증감한다.

상기 유성 기어 기구(74)는, 종동측 회전체(76)와 유성 캐리어(77), 탄성 부재(78) 및 유성 회전체(79)를 구비하고 있다.

상기 기어 부재(80)의 둘레벽부는, 치선원(addendum circle)이 치저원(deddendum circle)의 내주측에 있는 구동측 내부 기어부(81)를 형성하고 있다. 스프로켓(75)에는, 직경 방향 외측으로 돌출하는 복수의 이빨(75a)이 형성되어 있다. 스프로켓(75)은, 이들 이빨(75a)과 크랭크샤프트의 복수의 이빨 사이에, 타이밍 체인(도시 생략)이 권취되어, 크랭크샤프트로부터의 회전력이 전달되도록 되어 있다. 따라서, 크랭크샤프트로부터 출력된 회전 토크가 타이밍 체인을 통해 스프로켓(75)에 입력될 때에는, 스프로켓(75)은 크랭크샤프트와 연동하여, 이 크랭크샤프트에 대한 상대 위상을 유지하면서 회전한다. 이때 스프로켓(75)의 회전 방향은, 도 9, 도 10의 반시계 방향이 된다.

도 9, 도 10에 도시하는 바와 같이, 바닥이 있는 통형으로 형성된 종동측 회전체(76)는, 스프로켓(75)의 내주측에 감합되어 있고, 둘레벽부에는 치선원이 치저원의 내주측에 있는 종동측 내부 기어부(82)를 형성하고 있다. 이 종동측 내부 기어부(82)는, 구동측 내부 기어부(81)에 대하여 축방향으로 어긋나 동축상에 배치되어 있다. 종동측 내부 기어부(82)의 직경은 구동측 내내부 기어부(81)의 직경보다 작고, 또한 종동측 내부 기어부(82)의 이빨 수는 구동측 내부 기어부(81)의 이빨 수보다 적다.

상기 종동측 회전체(76)의 바닥벽부는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 배기측 캠 샤프트(03)에 동축 연결되는 연결부(76a)를 형성하고 있다. 이 연결에 의해, 종동측 회전체(76)는, 배기측 캠 샤프트(03)와 연동하여 이 배기측 캠 샤프트(03)에 대한 상대 위상을 유지하면서 회전 가능하게 되어 있고, 또한 스프로켓(75)에 대하여 상대 회전 가능하게 되어 있다.

또한, 상기 스프로켓(75)에 대하여 종동측 회전체(76)가 진각하는 상대 회전 방향이 도 9, 도 10의 방향 X이며, 스프로켓(75)에 대하여 종동측 회전체(76)가 지각하는 상대 회전 방향이 도 9, 도 10의 방향 Y이다.

통형으로 형성된 유성 캐리어(77)는, 도 8 내지 도 10에 도시하는 바와 같이, 토크 발생계(4)의 모터 출력축(72a)으로부터 회전 토크가 입력되는 입력부(83)를 내주부에 의해 형성하고 있다.

입력부(83)는 기어부(81, 82) 및 모터 출력축(72a)에 대하여 동심으로 배치되어 있고, 직경 방향 내측을 향해 개구하는 홈부(84)를 복수 갖고 있다. 유성 캐리어(77)는, 이들 홈부(84)에 감합하는 이음매(43)를 통해 모터 출력축(72a)과 연결되어 있다. 이 연결에 의해 유성 캐리어(77)는, 모터 출력축(72a)과 일체로 회전 가능하게 되어 있고, 또한 상기 각 회전체(70, 76)에 대하여 상대 회전 가능하게 되어 있다.

상기 유성 캐리어(77)는, 추가로 기어부(81, 82)에 대하여 편심하는 편심부(86)를 외주부에 의해 형성하고 있다. 이 편심부(86)는, 직경 방향 외측을 향해 개구하는 한 쌍의 오목부(87)를 가지며, 이들 각 오목부(87) 내에 상기 탄성 부재(78)가 수용되어 있다.

유성 회전체(79)는, 유성 베어링(88) 및 유성 기어(89)를 조합하여 이루어진다. 유성 베어링(88)은, 외륜(88a) 및 내륜(88b) 사이에 볼형의 롤링체(88c)를 협지하여 이루어지는 레이디얼 베어링이다.

여기서, 상기 외륜(88a)은, 유성 기어(89)의 중심 구멍(89a)의 내주측에 압입에 의해 동심으로 고정되어 있다. 한편, 내륜(88b)은, 유성 캐리어(77)의 편심부(86)의 외주측에 동심으로 감합되어 있다. 이러한 구성으로부터, 유성 베어링(88)은, 유성 캐리어(77)에 의해 내주측으로부터 지지되어 있고, 탄성 부재(78)로부터 받는 복원력을 유성 기어(89)의 중심 구멍(89a)에 작용시키도록 되어 있다.

상기 유성 기어(89)는, 단차 형성 통형으로 형성되고, 편심부(86)에 대하여 동심으로 배치되어 있으며, 기어부(81, 82)에 대해서는 편심으로 배치되어 있다. 또한, 유성 기어(89)는, 치선원이 치저원의 외주측에 있는 구동측 외부 기어부(90) 및 종동측 외부 기어부(91)를, 각각 대직경 부분 및 소직경 부분에 의해 일체로 형성하고 있다. 구동측 외부 기어부(90) 및 종동측 외부 기어부(91)의 이빨 수는 각각, 구동측 내부 기어부(81) 및 종동측 내부 기어부(82)의 이빨 수보다 같은 수씩 적어지도록 설정되어 있다. 이것에 의해 종동측 외부 기어부(91)의 이빨 수는, 구동측 외부 기어부(90)의 이빨 수보다 적게 되어 있다.

상기 구동측 외부 기어부(90)는, 구동측 내부 기어부(81)의 내주측에서 이 기어부(81)와 맞물려 있다. 종동측 외부 기어부(91)는, 구동측 외부 기어부(90)에 대하여 축방향으로 어긋나 동축상에 배치되고, 종동측 내부 기어부(82)의 내주측에서 이 기어부(82)와 맞물려 있다. 이것에 의해 유성 기어(89)는, 기어부(90, 91)의 편심축선(E)(도 9, 도 10 참조) 둘레로 자전하면서 편심부(86)의 회전 방향으로 공전하는 유성 운동을 실현할 수 있게 되어 있다.

상기 구성의 위상 변경 기구(71)는, 모터 출력축(72a)으로부터 유성 캐리어(77)의 입력부(83)에 입력되는 회전 토크에 따라 스프로켓(75)에 대한 배기측 캠 샤프트(03)의 상대 회전 위상을 변경함으로써, 배기 밸브를 내연기관의 운전 상태에 적합한 개폐 타이밍으로 할 수 있게 된다.

구체적으로는, 회전 토크가 유지되는 것 등에 의해 유성 캐리어(77)가 스프로켓(75)에 대하여 상대 회전하지 않을 때에는, 유성 기어(89)의 기어부(90, 91)가 각각 기어부(81, 82)와의 맞물림 위치를 유지하면서 상기 각 회전체(70, 76)와 일체로 회전한다. 따라서, 스프로켓(75)과 배기측 캠 샤프트(03)의 상대 회전 위상은 변화하지 않고, 그 결과로서 배기 밸브의 개폐 타이밍이 일정하게 유지된다.

회전 토크가 방향 X로 증대하여 유성 캐리어(77)가 스프로켓(75)에 대하여 방향 X로 상대 회전할 때에는, 유성 기어(89)의 기어부(90, 91)가 각각 기어부(81, 82)와의 맞물림 위치를 변화시키면서 일체로 유성 운동함으로써, 종동측 회전체(76)가 스프로켓(75)에 대하여 방향 X로 상대 회전한다. 따라서, 상기 상대 회전 위상이 진각측으로 변화하고, 그 결과로서 배기 밸브의 개폐 타이밍이 진각측으로 제어된다.

회전 토크가 방향 Y로 증대하여 유성 캐리어(77)가 스프로켓(75)에 대하여 방향 Y로 상대 회전할 때에는, 유성 기어(89)의 기어부(90, 91)가 각각 기어부(81, 82)와의 맞물림 위치를 변화시키면서 일체로 유성 운동함으로써, 종동측 회전체(76)가 스프로켓(75)에 대하여 방향 Y로 상대 회전한다. 따라서, 상대 회전 위상이 지각측으로 변화하고, 그 결과로서 배기 밸브의 개폐 타이밍이 지각측으로 제어된다.

이와 같이, 이 배기측 VTC(05)는, 전술한 바와 같이, 모터 출력축(72a)의 회전 토크가 방향 X 또는 방향 Y로 증대하여 유성 기어(89)의 기어부(90, 91)가 각각 기어부(81, 82)와의 맞물림 위치를 변화시키면서 일체로 유성 운동함으로써 스프로켓(75)에 대하여 종동측 회전체(76)[(배기측 캠 샤프트(03)]를 상대 회전시키도록 되어 있다. 즉, 각 기어부(81, 82, 90, 91)의 맞물림에 의해 상대 회전시키도록 되어 있기 때문에, 각 기어부(81, 82, 90, 91) 사이에서의 프릭션 F2가 비교적 커져 상기 상대 회전의 응답성이 저하하는 경향이 있는 반면, 상기 큰 프릭션에 의해 상대 회전 위치의 유지성이 향상된다.

이상과 같이, 본 실시형태에서의 흡기측 VTC(04)는, 전동 모터(12)의 회전을 감속 기구(8)의 각 내치(19a) 내에 배치된 상기 각 롤러(48)의 롤링 접촉을 이용하여 감속시키도록 되어 있기 때문에, 도 11에 도시하는 바와 같이, 이들 감속시의 프릭션 F1이 충분히 작아진다. 이것에 의해, 전술한 스프로켓(1)에 대한 흡기측 캠 샤프트(02)의 진각측 또는 지각측에의 상대 회전 변환의 응답성이 향상된다.

한편, 배기측 VTC(05)은, 유성 기어 기구(74)의 각 기어부(81, 82, 90, 91)의 맞물림에 의한 프릭션 F2가, 도 11에 도시하는 바와 같이, 흡기측 VTC(04)보다 크기 때문에, 상대 회전 위치의 유지성이 양호하게 된다.

따라서, 흡기측 VTC(04)에 의한 스프로켓(1)에 대한 흡기측 캠 샤프트(02)의 진각, 지각측 방향의 상대 회전의 작동 응답성이 향상되는 한편, 배기측 VTC(05)에 의한 스프로켓(75)에 대한 배기측 캠 샤프트(03)의 상대 회전 위치의 안정된 유지성이 향상된다고 하는 양쪽의 요구를 만족시킬 수 있다.

[제2 실시형태〕

도 12는 상기 흡기측 VTC(04)와 배기측 VTC(05) 각각의 위상 변경 기구에 이용되는 감속 기구를, 예컨대 제1 실시형태의 흡기측 VTC(04)에 적용된 롤러식의 감속 기구(8)와 동일한 롤러식의 감속 기구(8')를 배기측 VTC(05)에도 적용하였다. 이에 더하여, 흡기측 VTC(04)의 전동 모터(100)를 브러시리스 모터로 하는 한편, 배기측 VTC(05)의 전동 모터(101)를 브러시를 갖는 모터로 구성한 것이다.

상기 흡기측 VTC(04)는, 상기 전동 모터(100)의 하우징(100a)이 크랭크샤프트로부터 회전력을 받는 스프로켓(102)과 볼트에 의해 고정되어, 이 스프로켓(102)과 항상 동기 회전하도록 되어 있다.

한편, 배기측 VTC(05)는, 상기 전동 모터(101)가 스프로켓(103)과는 직접 결합되어 있지 않고 분리 독립하고 있어, 스프로켓(103)의 회전에 영향을 받지 않는 구조로 되어 있다.

따라서, 상기 흡기측 VTC(04)는, 기관 운전중에 하우징(100a)이 스프로켓(102)과 함께 항상 회전하고 있는 것에 의해 동마찰이 발생하고 있다. 이 때문에 기관 운전 변화에 따라 전동 모터(100)를 회전시켜 감속 기구를 통해 스프로켓(102)에 대하여 흡기측 캠 샤프트(02)를 상대 회전시켰을 때는, 상기 동마찰에 의해 이러한 상대 회전의 기동 속도가 빨라진다. 이 결과, 흡기측 캠 샤프트(02)의 상대 회전 변환의 작동 응답성이 높아진다.

또한, 상기 전동 모터(100)는, 브러시리스 모터이기 때문에 브러시를 갖는 경우에 비해 미끄럼 이동 저항이 없어지기 때문에, 이것에 의해서도 상대 회전의 작동 응답성이 향상된다.

한편, 배기측 VTC(05)는, 기관 운전중에 스프로켓(103)이 회전 구동하고 있어도 컨트롤 유닛으로부터 전동 모터(101)에 제어 신호가 통전되지 않는 한 모터 출력축은 회전하지 않고 정지 상태로 되어 있다. 이 때문에 기관 운전 상태의 변화에 따라 전동 모터(101)가 작동하기 시작할 때는, 상기 정지 마찰 저항에 의해 응답성이 저하하지만, 정해진 상대 회전 위치에서의 유지성이 양호하게 되어, 안정된 유지가 얻어진다.

또한, 전동 모터(101)는, 급전용의 브러시를 갖는 것이기 때문에, 이 브러시와 슬립 링 사이에 미끄럼 이동 저항이 작용한다. 따라서 이 점에서도, 상기 스프로켓(103)과 배기측 캠 샤프트(03)의 상대 회전 위치의 유지성이 양호하게 된다.

〔제3 실시형태〕

또한, 제3 실시형태로서, 구체적으로 도시하지 않지만, 상기 흡기측 VTC(04)와 배기측 VTC(05)의 각 전동 모터의 코깅 토크(cogging torque)를 상이하게 하여, 흡기측 캠 샤프트(02)와 배기측 캠 샤프트(03)의 상대 회전 위상의 제어 응답성과 유지성 양쪽 모두를 만족시키는 것도 가능하다.

즉, 흡기측 VTC(04)의 전동 모터의 극수를 많게 설정하는 한편, 배기측 VTC(05)의 전동 모터의 극수를 흡기측보다 적게 설정한다. 이것에 의해, 도 13에 도시하는 바와 같이, 흡기측 전동 모터의 코깅 토크 T1을, 배기측 전동 모터의 코깅 토크 T2보다 작게 하는 것이 가능하게 된다.

이 결과, 흡기측 VTC(04)에서는, 코깅 토크 T1이 작은 전동 모터의 회전 기동이 빨라져 상기 상대 회전 변환의 작동 응답성이 양호하게 된다. 한편, 배기측 VTC(05)의 전동 모터는, 코깅 토크 T2가 커지기 때문에, 상대 회전 변환의 작동 응답성은 저하하지만, 정해진 상대 회전 위치에서의 유지성이 양호하게 된다.

본 발명은, 상기 각 실시형태의 구성에 한정되는 것이 아니라, 전동 모터나 감속 기구의 구조를 더 변경하여, 흡기측 VTC의 작동 응답성의 향상과 배기측 VTC의 상대 회전 위치의 유지성의 향상 양쪽 모두를 만족시킬 수 있다.

상기 실시형태로부터 파악되는 상기 청구항 이외의 발명의 기술적 사상에 대해서 이하에 설명한다.

〔청구항 a〕청구항 2에 있어서,

상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 감속 기구는, 롤러 감속 기구인 한편,

상기 배기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 감속 기구는, 사이클로이드 감속 기구인 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템.

〔청구항 b〕청구항 2에 있어서,

상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터의 극수를, 상기 배기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터의 극수보다 많이 형성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템.

본 발명에 의하면, 흡기측의 전동 모터의 극수를 배기측보다 많게 한 것에 의해, 코깅 토크가 작아져 응답성이 좋은 회전이 얻어지는 한편, 배기측에서는 코깅 토크가 커지기 때문에 위상의 유지력이 높아진다.

[청구항 c〕 청구항 3에 있어서,

상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터는, 밸브 타이밍 제어 장치의 구동 회전체와 항상 일체적으로 회전하는 한편,

상기 배기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터는, 밸브 타이밍을 변경하는 제어 신호를 입력하는 것에 의해 회전하기 시작하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템.

본 발명에 의하면, 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터에는 동마찰이 작용하고 있기 때문에, 감속 기구를 통한 밸브 타이밍의 변경 응답성이 양호하게 되는 데 대하여, 배기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터는 정지 마찰로 되어 있기 때문에, 밸브 타이밍의 위상 유지성이 높아진다.

01: 실린더 헤드, 02: 흡기측 캠 샤프트, 03: 배기측 캠 샤프트, 04: 흡기측 VTC, 05: 배기측 VTC, 1: 스프로켓, 2: 위상 변경 기구, 4: 토크 발생계, 5: 하우징, 8: 감속 기구, 9: 종동 부재, 12: 전동 모터, 13: 모터 출력축, 19: 내치 구성부, 70: 구동측 회전체 71: 위상 변경 기구, 72: 전동 모터, 72a: 모터 출력축, 74: 유성 기어 기구(감속 기구), 75: 스프로켓, 80: 기어 부재, 81, 82: 기어부, 89: 유성 기어

Claims (7)

1. 흡기측 캠 샤프트와 배기측 캠 샤프트의 양쪽에 전동식 밸브 타이밍 제어 장치를 설치하여 이루어지는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템으로서,
   상기 각각의 전동식 밸브 타이밍 제어 장치는, 통전됨으로써 회전력을 출력하는 전동 모터와, 상기 전동 모터의 회전을 감속하여 흡기 밸브와 배기 밸브의 밸브 타이밍을 변경하는 감속 기구를 구비하고,
   상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 감속 기구의 프릭션을, 상기 배기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 감속 기구의 프릭션보다 작게 형성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템.
2. 흡기측 캠 샤프트와 배기측 캠 샤프트의 양쪽에 전동식 밸브 타이밍 제어 장치를 설치하여 이루어지는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템으로서,
   상기 각각의 전동식 밸브 타이밍 제어 장치는, 통전됨으로써 회전력을 출력하는 전동 모터와, 상기 전동 모터의 회전을 감속하여 흡기 밸브와 배기 밸브의 밸브 타이밍을 변경하는 기어를 갖는 감속 기구를 구비하고,
   상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 감속 기구는, 상기 기어의 각 이빨부 사이로 롤링체가 롤링하여 회전 토크를 전달하는 구성으로 하는 한편,
   상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 감속 기구는, 상기 기어와 다른 기어가 서로 맞물려 회전 토크를 전달하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템.
3. 흡기측 캠 샤프트와 배기측 캠 샤프트의 양쪽에 전동식 밸브 타이밍 제어 장치를 설치하여 이루어지는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템으로서,
   상기 각각의 전동식 밸브 타이밍 제어 장치는, 통전됨으로써 회전력을 출력하는 전동 모터와, 상기 전동 모터의 회전을 감속하여 흡기 밸브와 배기 밸브의 밸브 타이밍을 변경하는 감속 기구를 구비하고,
   상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터의 코깅 토크(cogging torque)를, 상기 배기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터의 코깅 토크보다 작게 설정한 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템.
4. 흡기측 캠 샤프트와 배기측 캠 샤프트의 양쪽에 전동식 밸브 타이밍 제어 장치를 설치하여 이루어지는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템으로서,
   상기 각각의 전동식 밸브 타이밍 제어 장치는, 통전됨으로써 회전력을 출력하는 전동 모터와, 상기 전동 모터의 회전을 감속하여 흡기 밸브와 배기 밸브의 밸브 타이밍을 변경하는 감속 기구를 구비하고,
   상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터를, 브러시리스 모터에 의해 구성하는 한편,
   상기 배기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터를, 브러시를 갖는 DC 모터에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템.
5. 제2항에 있어서, 상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 감속 기구는, 롤러 감속 기구인 한편,
   상기 배기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 감속 기구는, 사이클로이드 감속 기구인 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템.
6. 제2항에 있어서, 상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터의 극수를, 상기 배기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터의 극수보다 많게 형성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템.
7. 제3항에 있어서, 상기 흡기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터는, 밸브 타이밍 제어 장치의 구동 회전체와 항상 일체적으로 회전하는 한편,
   상기 배기측 전동식 밸브 타이밍 제어 장치의 전동 모터는, 밸브 타이밍을 변경하는 제어 신호를 입력하는 것에 의해 회전하기 시작하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 타이밍 제어 시스템.

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