KR101710251B1 - 내연 기관의 가변 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 교번 토크가 작용하였다고 해도 각 내치와 롤러 사이의 진동 요동에 의한 이음의 발생을 억제할 수 있는 내연 기관의 가변 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 크랭크샤프트로부터 회전력이 전달되고, 내주에 복수의 내치(19a)가 형성된 환형의 내치 구성부(19)를 갖는 타이밍 스프라켓(1)과, 전동 모터(12)의 모터 출력축(13)에 마련되며, 외주면이 회전 중심에 대하여 편심된 원통형의 편심 축부(39)와, 각 내치와 편심 축부 사이에 복수 배치되고, 내치의 이수보다 적은 수의 롤러(48)를 구비하며, 내치 구성부의 내치의 이끝(19b)으로부터 양 치면(19c, 19c)에 레이저 소결을 실시하여 고경도로 형성하는 한편, 이바닥면(19d)측에는 레이저 소결을 행하지 않고, 이것을 포함한 박육 부위(19e)를 탄성 변형 가능하게 하였다.

Description

내연 기관의 가변 밸브 장치{VARIABLE VALVE DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관의 기관 밸브인 흡기 밸브나 배기 밸브의 개폐 특성을 제어하는 내연 기관의 가변 밸브 장치에 관한 것이다.

최근, 전동 모터의 회전력을, 감속 기구를 통해 출력축인 캠 샤프트에 전달함으로써, 크랭크샤프트로부터 회전력이 전달되는 스프라켓에 대한 캠 샤프트의 상대 회전 위상을 변환하여 흡기 밸브나 배기 밸브의 밸브 타이밍을 제어하는 가변 밸브 장치가 제공되어 있다.

예컨대, 이하의 특허문헌 1에 기재된 가변 밸브 장치에 있어서는, 전동 모터의 회전력이 입력되는 편심축과, 상기 스프라켓의 내주측에 형성되며 내주에 복수의 내치가 형성된 내치 구성부와, 상기 편심축과 내치 사이에 배치되며, 상기 내치보다 적은 수의 복수의 롤러를 구비하고, 이들 롤러의 둘레 방향 이동을 규제하는 유지기로부터 회전력을 출력하는 감속 기구가 이용되고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2011-231700호 공보

그러나, 상기 공보에 기재된 가변 밸브 장치는, 상기 감속 기구의 유지기에, 밸브 스프링의 스프링력에 기인하여 캠 샤프트에 발생하는 교번 토크가 전달되고 있다. 이 교번 토크에 의해 상기 유지기에 유지되어 있는 복수의 롤러가 둘레 방향으로 이동하고자 하여 상기 각 내치에 올라 앉으려고 하는 비교적 큰 하중이 발생한다.

이 때문에, 상기 내치 구성부의 각 내치의 이끝이나 양 치면(양 이측면)이 마모하여 상기 각 롤러와의 사이에 요동(간극)이 생겨 이음(異音)이 발생한다고 하는 문제가 있다.

그래서, 상기 각 내치의 이끝이나 양 치면만의 경도를 높게 하여 마모를 감소시키는 것도 고려되고 있지만, 이들 부위가 지나치게 딱딱하면, 반대로 상기 각 롤러가 마모하여 버릴 우려가 있다.

본 발명의 목적은, 유지기에 교번 토크가 작용하였다고 해도 내치 구성부의 내치와 롤러 사이의 마모의 발생을 억제할 수 있는 내연 기관의 가변 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본원 청구항 1에 기재된 발명은, 크랭크샤프트로부터 회전력이 전달되고, 내주에 복수의 내치가 형성된 환형의 내치 구성부를 갖는 구동 회전체와, 요구에 따라 상기 구동 회전체에 대하여 상대 회전하는 모터 출력축을 갖는 전동 모터와, 상기 모터 출력축에 마련되며, 외주면이 회전 중심에 대하여 편심된 원통형의 편심 축부와, 상기 각 내치와 상기 편심 축부 사이에 복수 배치되고, 상기 내치의 이수보다 적은 수의 롤러와, 캠 샤프트와 일체로 회전하도록 마련되며, 각각의 상기 롤러의 상기 편심 축부에 대한 직경 방향 이동을 허용하고, 둘레 방향의 이동을 규제하는 종동 회전체를 구비하며, 상기 내치 구성부는, 상기 내치의 이끝으로부터 치면까지의 경도보다 이바닥면측의 부위의 경도가 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 가령, 유지기에 교번 토크가 작용하였다고 해도 내치 구성부의 각 내치와 각 롤러 사이의 마모의 발생을 충분히 억제하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 밸브 장치의 일 실시형태에 제공되는 내치 구성부의 내치와 로터를 나타내는 주요부 확대 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가변 밸브 장치의 일 실시형태를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 실시형태에 있어서의 주요한 구성 부재를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 5는 도 2의 B-B선 단면도이다.
도 6은 도 2의 C-C선 단면도이다.
도 7은 본 실시형태의 기어부와 내치에 대한 레이저 소결에 의한 표면 깊이와 경도의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명에 따른 내연 기관의 가변 밸브 장치의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 이 실시형태에서는, 내연 기관의 흡기측의 밸브 작동 장치에 적용한 것이지만, 배기측의 밸브 작동 장치에 마찬가지로 적용하는 것도 가능하다.

이 가변 밸브 장치는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 내연 기관의 크랭크샤프트에 의해 회전 구동하는 구동 회전체인 타이밍 스프라켓(1)과, 실린더 헤드 상에 도면 밖의 베어링을 통해 회전 가능하게 지지되고, 상기 타이밍 스프라켓(1)으로부터 전달된 회전력에 의해 회전하는 캠 샤프트(2)와, 타이밍 스프라켓(1)의 전방 위치에 배치된 도면 밖의 체인 커버에 고정된 커버 부재(3)와, 타이밍 스프라켓(1)과 캠 샤프트(2) 사이에 배치되며, 기관 운전 상태에 따라 양자(1, 2)의 상대 회전 위상을 변경하는 위상 변경 기구(4)를 구비한다.

상기 타이밍 스프라켓(1)은, 전체가 철계 금속에 의해 환형 일체로 형성되고, 내주면이 단차 직경형의 스프라켓 본체(1a)와, 상기 스프라켓 본체(1a)의 외주에 일체로 마련되며, 권취된 도면 밖의 타이밍 체인을 통해 크랭크샤프트로부터의 회전력을 받는 기어부(1b)와, 상기 스프라켓 본체(1a)의 전단(前端)측에 일체로 마련된 내치 구성부(19)로 구성되어 있다.

상기 기어부(1b)는, 외면이 레이저 소결에 의해 표면 처리되고, 그 유효 경화 깊이가 약 0.3 ㎜~1.5 ㎜의 범위 내로 설정되어 있다.

여기서, 상기 유효 경화 깊이를 약 0.3 ㎜~1.5 ㎜로 설정한 것은, 도 7의 그래프에 나타내는 바와 같이, 내치(19a)의 이끝(19b)과 양 치면(19c, 19c)의 경도(비커스 경도)를 약 800 HV~500 HV 정도로 설정하기 위해서이다.

또한, 이 타이밍 스프라켓(1)은, 스프라켓 본체(1a)와 상기 캠 샤프트(2)의 전단부(前端部)에 마련된 후술하는 종동 부재(9) 사이에, 베어링인 하나의 대직경 볼 베어링(43)이 개재되어 있고, 이 대직경 볼 베어링(43)에 의해, 타이밍 스프라켓(1)과 상기 캠 샤프트(2)가 상대 회전 가능하게 지지되어 있다.

상기 대직경 볼 베어링(43)은, 외륜(43a)과, 내륜(43b), 그리고 외륜(43a)과 내륜(43b) 사이에 개재된 볼(43c)로 구성되어 있다. 이 대직경 볼 베어링(43)은, 상기 외륜(43a)이 스프라켓 본체(1a)의 내주측에 고정되어 있는데 비하여 내륜(43b)이 후술하는 종동 부재(9)의 외주측에 고정되어 있다.

상기 스프라켓 본체(1a)는, 내주측에, 상기 캠 샤프트(2)측에 개구된 원환 홈형의 외륜 고정부(60)가 절결 형성되어 있다.

이 외륜 고정부(60)는, 단차 직경형으로 형성되며, 상기 대직경 볼 베어링(43)의 외륜(43a)이 축방향으로부터 압입되어, 상기 외륜(43a)의 축방향 일측의 위치 결정을 하도록 되어 있다.

상기 내치 구성부(19)는, 상기 스프라켓 본체(1a)의 전단부 외주측에 일체로 마련되고, 위상 변경 기구(4)의 전동 모터(12) 방향으로 연장된 원통형으로 형성되어 있으며, 내주에는, 파형의 복수의 내치(19a)가 형성되어 있다.

이 각 내치(19a)는, 도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 원주 방향에 등간격으로 연속적으로 복수 형성되며, 산 형상의 이끝(19b)과 이 이끝(19b)으로부터 양측으로 연속하는 양 치면(19c, 19c)과, 이 양 치면(19c, 19c) 사이의 이바닥면(19d)으로 구성되어 있다.

또한, 상기 내치 구성부(19)는, 상기 기어부(1b)와 마찬가지로, 상기 각 내치(19a)의 이끝(19b)과 양 치면(19c, 19c)에 레이저 소입 처리가 실시되어, 이들 부위가 각 이바닥면(19d)측의 부위보다 경도가 높게 형성되어 있다.

즉, 상기 각 이끝(19b)과 양 치면(19c, 19c)은, 레이저 소입에 의한 표면 처리에 의해 그 유효 경화 깊이가 약 0.3 ㎜~1.5 ㎜의 범위로 설정되어 있고, 이들 부위 이외의 이바닥면(19d)이나 후술하는 박육 부위(19e)를 포함하는 내치 구성부(19)의 외주부측은 소입 표면 처리가 이루어져 있지 않다. 따라서, 각 이끝(19b)이나 양 치면(19c, 19c)의 경도(비커스 경도)는, 약 800 HV~490 HV로 되어 있는데 비하여, 상기 각 이바닥면(19d)이나 내치 구성부(19)의 외주부측에서는, 통상의 철계 금속의 경도로 되어 있어, 비교적 유연성이 있는 경도로 되어 있다. 또한, 상기 기어부(1b)와 동일하게, 유효 경화 깊이를 약 0.3 ㎜~1.5 ㎜로 설정한 것은, 도 7의 그래프에 나타내는 바와 같이, 내치(19a)의 이끝(19b)과 양 치면(19c, 19c)의 경도를 약 800 HV~500 HV 정도로 설정하기 위해서이다.

또한, 상기 내치 구성부(19)의 전단측에는, 전동 모터(12)의 후술하는 하우징(5)과 일체의 원환형의 암나사 형성부(6)가 대향 배치되어 있다.

또한, 스프라켓 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 2에 나타내는 바와 같이, 외직경이 상기 스프라켓 본체(1a)의 외직경과 거의 동일하게 설정되어 있으며, 내직경이 상기 대직경 볼 베어링(43)의 직경 방향의 거의 중앙 부근의 직경으로 설정되어 있다.

따라서, 유지 플레이트(61)의 내주부(61a)는, 상기 외륜(43a)의 축방향의 외측 단부면(43e)에 대하여 일정한 간극을 가지고 덮도록 대향 배치되어 있다. 또한, 상기 내주부(61a)의 내주 가장자리 예정된 위치에는, 직경 방향 내측, 즉 중심축 방향을 향하여 돌출된 스토퍼 볼록부(61b)가 일체로 마련되어 있다.

이 스토퍼 볼록부(61b)는, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 거의 부채형으로 형성되고, 선단 가장자리(61c)가 후술하는 스토퍼홈(2b)의 원호형 내주면을 따른 원호형으로 형성되어 있다. 또한, 상기 유지 플레이트(61)의 외주부에는, 상기 각 볼트(7)가 삽입 관통되는 6개의 볼트 삽입 관통 구멍(61d)이 둘레 방향의 등간격 위치에 관통 형성되어 있다.

또한, 상기 유지 플레이트(61)의 내면과 그 내면에 대향하는 상기 대직경 볼 베어링(43)의 외륜(43a)의 외측 단부면(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 고정하였을 때에, 유지 플레이트(61)의 내면으로부터 상기 외륜(43a)의 외측 단부면(43e)에 약간의 압박력을 부여하는 것이지만, 이 두께는 외륜(43a)의 외측 단부면(43e)과 유지 플레이트(61) 사이에, 외륜(43a)의 축방향 이동 허용 범위 내의 미소 간극이 형성될 정도의 두께로 설정되어 있다.

상기 스프라켓 본체(1a)[내치 구성부(19)] 및 유지 플레이트(61)의 각각의 외주부에는, 구멍인 볼트 삽입 관통 구멍(1c) 및 볼트 삽입 관통 구멍(61d)이 둘레 방향의 거의 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 관통된 6개의 볼트(7)에 의해 상기 타이밍 스프라켓(1)과 유지 플레이트(61) 및 하우징(5)이 축방향으로부터 함께 체결 고정되어 있다.

또한, 상기 스프라켓 본체(1a)와 내치 구성부(19)가, 후술하는 감속 기구(8)의 케이싱으로서 구성되어 있다.

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

상기 커버 부재(3)는, 알루미늄 합금재에 의해 컵형으로 일체로 형성되고, 전단부에 형성된 팽출부(3a)가 상기 하우징(5)의 전단부를 덮도록 마련되어 있으며, 상기 팽출부(3a)의 외주부측에는 원통벽(3b)이 축방향을 따라 일체로 형성되어 있다. 이 원통벽(3b)은, 도 2, 도 3에도 나타내는 바와 같이, 내부에 유지용 구멍(3c)이 형성되고, 이 유지용 구멍(3c)의 내주면이 후술하는 브러시 유지체(28)의 가이드면으로서 구성되어 있다.

또한, 커버 부재(3)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 외주에 형성된 플랜지부(3d)에 6개의 볼트 삽입 관통 구멍(3e)이 관통 형성되고, 이 각 볼트 삽입 관통 구멍(3e)에 삽입 관통된 도면 밖의 볼트에 의해 상기 체인 커버에 고정되어 있다.

상기 팽출부(3a)의 외주측의 단차부 내주면과 상기 하우징(5)의 외주면 사이에는, 도 2에도 나타내는 바와 같이, 시일 부재인 대직경인 오일 시일(50)이 개재되어 있다. 이 대직경 오일 시일(50)은, 횡단면이 거의 ㄷ자 형상으로 형성되고, 합성 고무의 기재의 내부에 심금이 매설되어 있으며, 외주측의 원환형 기초부가 상기 커버 부재(3)의 내주면에 마련된 단차 원환부(3h)에 감착 고정되어 있다.

상기 하우징(5)은, 철계 금속재를 프레스 성형에 의해 바닥을 갖는 통형으로 형성된 통형부인 하우징 본체(5a)와, 상기 하우징 본체(5a)의 전단 개구를 밀봉하는 합성수지의 비자성재로 이루어지는 밀봉 플레이트(11)를 구비한다.

상기 하우징 본체(5a)는, 후단측에 원판형의 바닥부(5b)를 가지고, 상기 바닥부(5b)의 거의 중앙에 후술하는 편심 축부(39)를 삽입 관통시키는 대직경의 축부 삽입 관통 구멍(5c)이 형성되어 있으며, 상기 축부 삽입 관통 구멍(5c)의 구멍 가장자리에는, 캠 샤프트(2) 축방향으로 돌출한 원통형의 연장부(5d)가 일체로 마련되어 있다. 또한, 상기 바닥부(5b)의 전단면 외주측에는, 상기 암나사 형성부(6)가 일체로 마련되어 있다.

상기 캠 샤프트(2)는, 외주에 도면 밖의 흡기 밸브를 개방 작동시키는 1기통당 2개의 구동 캠을 가지고 있으며, 전단부에 상기 플랜지부(2a)가 일체로 마련되어 있다.

이 플랜지부(2a)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 외직경이 후술하는 종동 부재(9)의 고정 단부(9a)의 외직경보다 약간 크게 설정되고, 각 구성 부품의 조립 후에, 전단면(2e)의 외주부가 상기 대직경 볼 베어링(43)의 내륜(43b)의 축방향 외측 단부면에 접촉 배치되도록 되어 있다. 또한, 전단면(2e)이 종동 부재(9)에 축방향으로부터 접촉한 상태로 캠 볼트(10)에 의해 축방향으로부터 결합되어 있다.

또한, 상기 플랜지부(2a)의 외주에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 유지 플레이트(61)의 스토퍼 볼록부(61b)가 끼워지는 스토퍼 오목홈(2b)이 원주 방향을 따라 형성되어 있다. 이 스토퍼 오목홈(2b)은, 원주 방향으로 소정 길이의 원호형으로 형성되고, 이 길이 범위에서 회동한 스토퍼 볼록부(61b)의 양단부 가장자리가 둘레 방향의 대향 가장자리(2c, 2d)에 각각 접촉함으로써, 타이밍 스프라켓(1)에 대한 캠 샤프트(2)의 최대 진각측 혹은 최대 지각측의 상대 회전 위치를 규제하도록 되어 있다.

또한, 상기 스토퍼 볼록부(61b)는, 상기 유지 플레이트(61)의 대직경 볼 베어링(43)의 외륜(43a)에 축방향 외측으로부터 대향하여 고정하는 부위보다 캠 샤프트(2)측으로 이격하여 배치되어, 상기 종동 부재(9)의 고정 단부(9a)와는 비접촉 상태로 되어 있다. 따라서, 스토퍼 볼록부(61b)와 고정 단부(9a)의 간섭을 충분히 억제할 수 있다.

상기 스토퍼 볼록부(61b)와 스토퍼 오목홈(2b)에 의해 스토퍼 기구가 구성되어 있다.

상기 캠 볼트(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 머리 부분(10a)의 축부(10b)측의 단부면에 원환형의 와셔부(10c)가 배치되어 있으며, 축부(10b)의 외주에 상기 캠 샤프트(2)의 단부로부터 내부 축방향으로 형성된 암나사부에 나사 장착되는 수나사부(10d)가 형성되어 있다.

상기 종동 부재(9)는, 철계 금속에 의해 일체로 형성되고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전단측에 형성된 원판형의 고정 단부(9a)와, 상기 고정 단부(9a)의 내주 전단면으로부터 축 방향으로 돌출한 원통부(9b)와, 상기 고정 단부(9a)의 외주부에 일체로 형성되며, 복수의 롤러(48)를 유지하는 원통형의 유지기(41)로 구성되어 있다.

상기 고정 단부(9a)는, 후단면이 상기 캠 샤프트(2)의 플랜지부(2a)의 전단면에 접촉 배치되며, 상기 캠 볼트(10)의 축력에 의해 플랜지부(2a)에 축방향으로부터 압접 고정되어 있다.

상기 원통부(9b)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 중앙에 상기 캠 볼트(10)의 축부(10b)가 삽입 관통되는 삽입 관통 구멍(9d)이 관통 형성되어 있으며, 외주측에 니들 베어링(38)이 마련되어 있다.

상기 유지기(41)는, 도 2~도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 고정 단부(9a)의 외주부 전단으로부터 단면 거의 L자 형상으로 절곡되며, 상기 원통부(9b)와 같은 방향으로 돌출한 바닥을 갖는 원통형으로 형성되어 있다. 이 유지기(41)의 통형 선단부(41a)는, 상기 암나사 형성부(6)와 상기 연장부(5d) 사이에 형성된 원환형의 오목부인 공간부(44)를 통해 하우징(5)의 바닥부(5b) 방향으로 연장되어 있다. 또한, 상기 선단부(41a)의 둘레 방향의 거의 등간격 위치에, 상기 복수의 롤러(48)를 각각 회전 가능하게 유지하는 롤러 유지부인 거의 직사각형 형상의 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)의 전체의 이수보다 하나 적게 되어 있다.

그리고, 상기 고정 단부(9a)의 외주부와 유지기(41)의 바닥부측 결합부 사이에는, 상기 대직경 볼 베어링(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 대향한 단차형으로 절결 형성되며, 캠 샤프트 축방향으로 연장된 원환형의 외주면(63a)과, 상기 외주면(63a)의 상기 개구와 반대로 일체로 갖고, 직경 방향을 따라 형성된 제2 고정 단차면(63b)으로 구성되어 있다. 상기 외주면(63a)에는, 대직경 볼 베어링(43)의 내륜(43b)이 축방향으로부터 압입되며, 상기 제2 고정 단차면(63b)에는, 압입된 상기 내륜(43b)의 내측 단부면(43f)이 접촉하여 축방향의 위치 결정이 이루어지도록 되어 있다.

상기 위상 변경 기구(4)는, 상기 캠 샤프트(2)의 거의 동축 상 전단측에 배치된 액추에이터인 상기 전동 모터(12)와, 상기 전동 모터(12)의 회전 속도를 감속하여 캠 샤프트(2)에 전달하는 상기 감속 기구(8)로 구성되어 있다.

상기 전동 모터(12)는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 브러시를 갖는 DC 모터로서, 상기 타이밍 스프라켓(1)과 일체로 회전하는 요크인 상기 하우징(5)과, 상기 하우징(5)의 내부에 회전 가능하게 마련된 중간 회전체인 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 구비한다.

상기 모터 출력축(13)은, 단차 원통형으로 형성되어 전기자로서 기능하고, 축방향의 거의 중앙 위치에 형성된 단차부(13c)를 사이에 두고 캠 샤프트(2)측의 대직경부(13a)와, 브러시 유지체(28)측의 소직경부(13b)로 구성되어 있다. 또한, 상기 대직경부(13a)의 외주에 철심 로터(17)가 고정되어 있으며, 상기 대직경부(13a)의 내부에 편심 축부(39)가 축방향으로부터 압입 고정되어, 상기 단차부(13c)의 내면에 의해 편심 축부(39)의 축방향의 위치 결정이 이루어지도록 되어 있다. 한편, 상기 소직경부(13b)의 외주에는, 원환 부재(20)가 압입 고정되어 있으며, 상기 원환 부재(20)의 외주면에 커뮤테이터(21)가 축방향으로부터 압입 고정되어 상기 단차부(13c)의 외면에 의해 축방향의 위치 결정이 이루어지고 있다. 상기 원환 부재(20)는, 그 외직경이 상기 대직경부(13a)의 외직경과 거의 동일하게 설정되어 있으며, 축방향의 길이가 소직경부(13b)보다 약간 짧게 설정되어 있다.

그리고, 상기 단차부(13c)의 내외면에 의해 상기 편심 축부(39)와 커뮤테이터(21)의 양방의 축방향의 위치 결정을 할 수 있기 때문에, 조립 작업이 용이해지며, 위치 결정 정밀도가 향상된다.

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

한편, 상기 커뮤테이터(21)는, 도전재에 의해 원환형으로 형성되어, 상기 철심 로터(17)의 극수와 동수로 분할된 각 세그먼트에 상기 전자 코일(18)이 인출된 코일선의 단말(18c)이 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 내주측에 형성된 접음부에, 코일선의 단말(18c) 선단을 사이에 끼워 전기적으로 접속되도록 되어 있다.

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

구체적으로 설명하면, 상기 영구 자석(14, 15)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 그 축방향의 중심(P)이 상기 철심 로터(17)의 축방향의 중심(P1)에 대하여 소정 거리분만큼 전방 방향, 즉 상기오프셋 배치되어 있다.

또한, 이에 의해, 상기 영구 자석(14, 15)의 전단부(14a, 15a)가, 직경 방향으로 상기 커뮤테이터(21)나 고정자(16)의 후술하는 제1 브러시(25a, 25b) 등과 오버랩되도록 배치되어 있다.

상기 고정자(16)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 상기 밀봉 플레이트(11)의 내주측에 일체적으로 마련된 원판형의 수지 플레이트(22)와, 상기 수지 플레이트(22)의 내측에 마련된 한 쌍의 수지 홀더(23a, 23b)와, 상기 각 수지 홀더(23a, 23b)의 내부에 직경 방향을 따라 미끄럼 이동 가능하게 수용 배치되어, 코일 스프링(24a, 24b)의 스프링력으로 각 선단면이 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 외측 단부면을 노출한 상태로 매설 고정된 내외 2중의 원환형의 슬립 링(26a, 26b)과, 상기 각 제1 브러시(25a, 25b)와 각 슬립 링(26a, 26b)을 전기적으로 접속하는 피그 테일 하네스(27a, 27b)로 주로 구성되어 있다. 또한, 상기 슬립 링(26a, 26b)이 급전 기구의 일부를 구성하고, 또한 상기 제1 브러시(25a, 25b)나 커뮤테이터(21), 피그 테일 하네스(27a, 27b) 등이 통전 전환 수단으로서 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 축삽입 관통 구멍(11a)이 관통 형성되어 있다.

상기 팽출부(3a)에는, 합성수지재에 의해 일체적으로 몰드된 급전 기구인 브러시 유지체(28)가 고정되어 있다.

이 브러시 유지체(28)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 측면에서 보아 거의 L자 형상으로 형성되고, 상기 유지용 구멍(3c)에 삽입되는 거의 원통형의 브러시 유지부(28a)와, 상기 브러시 유지부(28a)의 상단부에 갖는 커넥터부(28b)와, 상기 브러시 유지부(28a)의 양측에 일체로 돌출 마련되어, 상기 팽출부(3a)에 고정되는 한 쌍의 브래킷부(28c, 28c)와, 상기 브러시 유지체(28)의 내부에 대부분이 매설된 한 쌍의 단자 부재(31, 31)로 주로 구성되어 있다.

상기 한 쌍의 단자 부재(31, 31)는, 상하 방향을 따라 평행 또한 크랭크형으로 형성되어, 일측(하단측)의 각 단자(31a, 31a)가 상기 브러시 유지부(28a)의 바닥부측에 노출 상태로 배치되어 있는 한편, 타측(상단측)의 각 단자(31b, 31b)가 상기 커넥터부(28b)의 암형 감합 구멍(28d) 내에 돌출 설치되어 있다. 또한, 상기 타측 단자(31a, 31b)는, 도면 밖의 수단자를 통해 배터리 전원에 전기적으로 접속되어 있다.

상기 브러시 유지부(28a)는, 거의 수평 방향(축방향)으로 연장 설치되어, 내부의 상하 위치에 형성된 원주형의 관통 구멍 내에 슬리브형의 미끄럼 이동부(29a, 29b)가 고정되어 있으며, 상기 각 미끄럼 이동부(29a, 29b)의 내부에, 각 선단면이 상기 각 슬립 링(26a, 26b)에 축방향으로부터 각각 접촉하는 제2 브러시(30a, 30b)가 축방향으로 미끄럼 이동 가능하게 유지되어 있다.

이 각 제2 브러시(30a, 30b)는, 거의 직육면체형으로 형성되어, 각 관통 구멍의 바닥부측에 면하는 상기 일측 단자(31a, 31a)와의 사이에 탄성 장착된 압박 부재인 제2 코일 스프링(32a, 32b)의 스프링력에 의해 각각 상기 각 슬립 링(26a, 26b) 방향으로 편향되어 있다.

또한, 상기 제2 브러시(30a, 30b)의 후단부와 상기 일측 단자(31a, 31a) 사이에는, 가요성을 갖는 한 쌍의 피그 테일 하네스(33a, 33b)가 용접 고정되어, 상기 양자를 전기적으로 접속하고 있다. 이 피그 테일 하네스(33a, 33b)는, 그 길이가 상기 제2 브러시(30a, 30b)가 상기 각 코일 스프링(32a, 32b)에 의해 최대로 진출하였을 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 기초부측 외주에 형성된 원환형의 감착홈 내에, 환형 시일 부재(34)가 감착 유지되어 있고, 상기 브러시 유지부(28a)가 상기 유지용 구멍(3c)에 삽입 관통되었을 때에, 상기 시일 부재(34)가 상기 원통벽(3b)의 선단면에 탄성 접촉하여 브러시 유지부(28a) 내를 시일하도록 되어 있다.

상기 커넥터부(28b)는, 상단부에 도면 밖의 수형 단자가 삽입되는 전술한 감합홈(28d)에 면하는 상기 타측 단자(31b, 31b)가 상기 수형 단자를 통해 도면 밖의 컨트롤 유닛에 전기적으로 접속되어 있다.

상기 브래킷부(28c, 28c)는, 거의 삼각형 형상으로 형성되어, 양측부에 볼트 삽입 관통 구멍(28e, 28e)이 관통 형성되어 있다. 이 각 볼트 삽입 관통 구멍(28e, 28e)에는, 상기 팽출부(3a)에 형성된 도면 밖의 한 쌍의 암나사 구멍에 나사 장착하는 각 볼트가 삽입 관통되어 각 브래킷부(28c, 28c)를 통해 상기 브러시 유지체(28)가 팽출부(3a)에 고정되도록 되어 있다.

상기 모터 출력축(13)과 편심 축부(39)는, 상기 캠 볼트(10)의 머리 부분(10a)측의 축부(10b)의 외주면에 마련된 소직경 볼 베어링(37)과, 상기 종동 부재(9)의 원통부(9b)의 외주면에 마련되어 소직경 볼 베어링(37)의 축방향 측부에 배치된 상기 니들 베어링(38)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 소직경 볼 베어링(37)과 니들 베어링(38)에 의해 베어링 기구가 구성되어 있다.

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

상기 소직경 볼 베어링(37)은, 내륜이 상기 종동 부재(9)의 원통부(9b)의 전단 가장자리와 캠 볼트(10)의 와셔(10c) 사이에 협지 상태로 고정되어 있는 한편, 외륜이 모터 출력축(13)의 내주에 형성된 단차부와 빠짐 방지 링인 스냅 링(45) 사이에서 축방향으로부터 위치 결정 지지되어 있다.

또한, 상기 모터 출력축(13)[편심 축부(39)]의 외주면과 상기 하우징(5)의 연장부(5d)의 내주면 사이에는, 감속 기구(8)의 내부로부터 전동 모터(12) 내로의 윤활유의 누설을 저지하는 소직경인 오일 시일(46)이 마련되어 있다. 이 오일 시일(46)은, 전동 모터(12)와 감속 기구(8)를 이격 형성하는 것으로서, 내주부가 상기 모터 출력축(13)의 외주면에 탄성 접촉하고 있음으로써, 상기 모터 출력축(13)의 회전에 대하여 마찰 저항을 부여하도록 되어 있다.

상기 컨트롤 유닛은, 도면 밖의 크랭크각 센서나 에어 플로우 미터, 수온 센서, 액셀 개방도 센서 등 각종 센서류로부터 정보 신호에 기초하여 현재의 기관 운전 상태를 검출하여, 기관 제어를 행하며, 상기 전자 코일(18)에 통전하여 모터 출력축(13)의 회전 제어를 행하고, 감속 기구(8)를 통해 캠 샤프트(2)의 타이밍 스프라켓(1)에 대한 상대 회전 위상을 제어하도록 되어 있다.

상기 감속 기구(8)는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 편심 회전 운동을 행하는 상기 편심 축부(39)와, 상기 편심 축부(39)의 외주에 마련된 중직경 볼 베어링(47)과, 상기 중직경 볼 베어링(47)의 외주에 마련된 상기 롤러(48)와, 상기 롤러(48)를 회전 방향으로 유지하면서 직경 방향의 이동을 허용하는 상기 유지기(41)와, 상기 유지기(41)와 일체인 상기 종동 부재(9)로 주로 구성되어 있다.

상기 편심 축부(39)는, 단차경의 원통형으로 형성되어, 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. 또한, 상기 중직경 볼 베어링(47)과 롤러(48) 등이 유성 톱니바퀴부로서 구성되어 있다.

상기 중직경 볼 베어링(47)은, 상기 니들 베어링(38)의 직경 방향 위치에서 전체가 거의 오버랩되는 상태로 배치되고, 내륜(47a)과 외륜(47b) 및 이들 두 륜(47a, 47b) 사이에 개재된 볼(47c)로 구성되어 있다. 상기 내륜(47a)은, 상기 편심 축부(39)의 외주면에 압입 고정되어 있는데 비하여, 상기 외륜(47b)은, 축방향으로 고정되지 않고서 자유로운 상태로 되어 있다. 즉, 이 외륜(47b)은, 축방향의 전동 모터(12)측의 일단면이 어떤 부위에도 접촉하지 않고, 또한 축방향의 타단면(47d)이 이것에 대향하는 유지기(41)의 내측면과의 사이에 미소한 제1 간극(C)이 형성되어 자유로운 상태로 되어 있다. 또한, 이 외륜(47b)의 외주면에는, 상기 각 롤러(48)의 외주면이 회전 가능하게 접촉하고 있으며, 이 외륜(47b)의 외주측에는, 원환형의 제2 간극(C1)이 형성되어, 이 제2 간극(C1)에 의해 중직경 볼 베어링(47) 전체가 상기 편심 축부(39)의 편심 회전에 따라 직경 방향으로 이동 가능, 즉 편심 이동 가능하게 되어 있다.

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

상기 감속 기구(8)의 내부에는, 윤활유 공급 수단에 의해 윤활유가 공급되도록 되어 있다. 이 윤활유 공급 수단은, 상기 실린더 헤드의 베어링의 내부에 형성되어, 도면 밖의 메인 오일 갤러리로부터 윤활유가 공급되는 오일 공급 통로와, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 캠 샤프트(2)의 내부 축방향으로 형성되어, 상기 오일 공급 통로에 그루브홈을 통해 연통된 오일 공급 구멍(51)과, 상기 종동 부재(9)의 내부 축방향으로 관통 형성되어, 일단이 상기 오일 공급 구멍(51)에 개구되고, 타단이 상기 니들 베어링(38)과 중직경 볼 베어링(47)의 부근에 개구된 상기 소직경인 오일 구멍(52)과, 마찬가지로 종동 부재(9)에 관통 형성된 상기 대직경인 3개의 도면 밖의 오일 배출 구멍으로 구성되어 있다.

이 윤활유 공급 수단에 의해, 상기 공간부(44)에 윤활유가 공급되어 체류하고, 이곳으로부터 중직경 볼 베어링(47)이나 각 롤러(48) 등의 가동부에 충분히 윤활유가 공급되도록 되어 있다. 또한, 이 공간부(44) 내에 체류한 윤활유는, 상기 소직경 오일 시일(46)에 의해 하우징(5) 내에의 누설이 저지되어 있다.

또한, 상기 모터 출력축(13)의 전단 내부에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 캠 볼트(10)측의 공간부를 폐지하는 단면 거의 ㄷ자 형상의 캡(53)이 압입 고정되어 있다.

이하, 본 실시형태의 작동에 대해서 설명하면, 우선 기관의 크랭크샤프트가 회전 구동하면 타이밍 체인(42)을 통해 타이밍 스프라켓(1)이 회전하여, 그 회전력이 내치 구성부(19)와 암나사 형성부(6)를 통해 하우징(5), 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 캠 샤프트(2)에 전달된다. 이에 의해, 캠 샤프트(2)의 캠이 흡기 밸브를 개폐 작동시킨다.

그리고, 기관 시동 후의 소정의 기관 운전 시에는, 상기 컨트롤 유닛으로부터 각 단자 부재(31, 31)로부터 각 피그 테일 하네스(32a, 32b), 제2 브러시(30a, 30b), 각 슬립 링(26a, 26b) 등을 통해 전동 모터(12)의 전자 코일(17)에 통전된다. 이에 의해, 모터 출력축(13)이 회전 구동되고, 이 회전력이 감속 기구(8)를 거쳐 캠 샤프트(2)에 감속된 회전력이 전달된다.

즉, 상기 모터 출력축(13)의 회전에 따라 편심 축부(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 타고 넘어 인접하는 다른 내치(19a)로 회전하면서 이동하며, 이것을 순차 반복하면서 원주 방향으로 회전 접촉한다. 이 각 롤러(48)의 회전 접촉에 의해 상기 모터 출력축(13)의 회전이 감속되면서 상기 종동 부재(9)에 회전력이 전달된다. 이때의 감속비는, 상기 롤러(48)의 개수 등에 의해 임의로 설정하는 것이 가능하다.

이에 의해, 캠 샤프트(2)가 타이밍 스프라켓(1)에 대하여 정역 상대 회전하여 상대 회전 위상이 변환되어, 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 진각측 혹은 지각측으로 변환 제어하는 것이다.

그리고, 상기 타이밍 스프라켓(1)에 대한 캠 샤프트(2)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.

구체적으로는, 상기 종동 부재(9)가, 상기 편심 축부(39)의 편심 회동에 따라 타이밍 스프라켓(1)의 회전 방향과 같은 방향으로 회전함으로써, 스토퍼 볼록부(61b)의 일측면이 스토퍼 오목홈(2b)의 일측의 대향면(1c)에 접촉하여 그 이상의 같은 방향의 회전이 규제된다. 이에 의해, 캠 샤프트(2)는, 타이밍 스프라켓(1)에 대한 상대 회전 위상이 진각측으로 최대로 변경된다.

한편, 종동 부재(9)가, 타이밍 스프라켓(1)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전함으로써, 스토퍼 볼록부(61b)의 타측면이 스토퍼 오목홈(2b)의 타측의 대향면(2d)에 접촉하여 그 이상의 같은 방향의 회전이 규제된다. 이에 의해, 캠 샤프트(2)는, 타이밍 스프라켓(1)에 대한 상대 회전 위상이 지각측으로 최대로 변경된다.

이 결과, 흡기 밸브의 개폐 타이밍이 진각측 혹은 지각측으로 최대로 변환되어, 기관의 연비나 출력의 향상을 도모할 수 있다.

그리고, 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 타이밍 스프라켓(1) 전체를 소입하여 경도를 확보하는 것이 아니며, 기어부(1b)의 표면과, 내치(19a)의 각 이끝(19b)과 양 치면(19c, 19c)에 개별적으로 레이저 소입을 실시함으로써, 특히 도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 내치 구성부(19)의 상기 각 볼트 삽입 관통 구멍(1c)과 각 내치(19a) 사이의 박육 부위(19e)에 있어서의 열적 변형을 억제할 수 있기 때문에, 각 내치(19a) 전체에서의 균일한 치형 정밀도를 확보할 수 있다.

즉, 종래에는, 상기 각 롤러(48)가 맞물리는 내치(19a)와 타이밍 체인이 권취되는 기어부(1b)의 내마모성의 확보와, 상기 내치(19a) 전체의 균일한 치형 정밀도의 확보를 위해, 타이밍 스프라켓(1) 전체를 예컨대 침탄 소입 등 열처리에 의해 표면 경도를 확보하도록 되어 있었다. 이 때문에, 열처리 시의 고열에 의해 상기 각 내치(19a)와 상기 볼트 삽입 관통 구멍(1c) 사이의 박육 부위(19e)가 열적 영향을 받아 부분적으로 변형되어 버리고, 이에 의해 각 내치(19a)의 전체 둘레에서의 균일한 치형 정밀도를 확보할 수 없었다.

즉, 상기 박육 부위(19e)의 부분적인 변형에 의해, 각 내치(19a)의 치형 정밀도를 확보할 수 없었기 때문에, 각 롤러(48)와 각 내치(19a) 사이의 요동의 확대를 억제할 수 없으며, 초기의 요동의 변동을 억제할 수 없었다. 이 결과, 작동 중에 비교적 큰 이음의 발생이 불가피하였다.

따라서, 종래에는, 상기 박육 부위(19e)의 열적 변형에 의한 각 내치(19a)의 치형 변형을 작게 하기 위해, 상기 각 볼트 삽입 관통 구멍(1c)을 내치 구성부(19)의 외주측으로 이동시켜 박육 부위를 두껍게 형성하지 않으면 안 되어, 결과적으로 유닛을 대형화하지 않을 수 없었던 것이다.

그래서, 본 실시형태에서는, 상기 각 내치(19a)와 기어부(1b)를 레이저 소입에 의해 개별적으로 열처리를 행함으로써, 특히 각 내치(19a)와 각 볼트 삽입 관통 구멍(1c) 사이의 박육 부위(19e)의 열적 영향을 충분히 억제할 수 있었던 것이다. 특히, 상기 레이저 소입을, 내치(19a) 전체에 실시하는 것이 아니라, 롤러(48)가 타고 넘는 것에 의해 큰 부하가 작용하는 이끝(19b)과 양 치면(19c, 19c)에 실시하고, 이바닥면(19d)에는 실시하지 않도록 하였기 때문에, 상기 박육 부위(19e)의 열적 영향을 더욱 회피하는 것이 가능해진다.

이 결과, 각 내치(19a)의 마모의 발생을 억제할 수 있으며, 각 볼트 삽입 관통 구멍(1c)의 형성 위치를 외주측으로 이동시키는 일 없이, 내치(19a) 전체에서 균일한 치형 정밀도를 확보할 수 있다.

또한, 열처리 시에는, 상기 박육 부위(19e)가 약간의 축경(縮徑) 방향으로 변형된 경우라도, 유효 경화 깊이를 약 0.3 ㎜~1.5 ㎜의 범위 내로 규정하고 있음으로써, 상기 박육 부위(19e)에 있어서 인성(靭性)이 확보되고 있기 때문에, 균열이나 파손 등의 발생이 없고, 상기 각 롤러(48)로부터의 하중 부하가 작용하면, 상기 이바닥면(19d)을 포함하는 박육 부위(19e)가 탄성 변형하여 직경 축소분을 흡수한다. 이에 의해, 각 롤러(48)의 각 내치(19a)의 이끝(19b)을 타고 넘는 작용을 원활하게 행할 수 있다.

따라서, 상기 캠 샤프트(2)에 발생한 교번 토크가 유지기(41)를 통해 각 롤러(48)에 전달되어 각 내치(19a)를 타고 넘을 때의 가중 부하에 의한 마모의 발생과 치형 정밀도의 악화를 억제할 수 있기 때문에, 내치(19a)와 롤러(48) 사이의 요동에 의한 이음의 발생을 충분히 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 전자 코일(18)의 한쪽의 코일 권선(18a)을 커뮤테이터(21)측(축방향)에 근접 배치하고, 다른쪽의 코일 권선(18b)을 하우징 바닥부(5b)의 오목부(5e)에 축방향으로부터 수용 상태로 배치할 수 있기 때문에, 장치의 축방향의 길이를 가급적으로 작게 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 장치의 내연 기관에의 탑재성이 향상된다.

또한, 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 상기 영구 자석(14, 15)의 축방향의 중심(P)이 철심 로터(17)의 축방향의 중심(P1)으로부터 전방에 오프셋 배치되어 있기 때문에, 상기 영구 자석(14, 15)과 철심 로터(17) 사이에 발생하는 자력에 의해, 철심 로터(17)가, 전방(도 2의 좌측 방향)에 흡인되어, 상기 철심 로터(17)와 모터 출력축(13) 및 편심 축부(39)가 화살표 방향으로 상시 끌어당겨진다. 즉, 영구 자석(14, 15)의 자력이나 철심 로터(17)의 자력은, 각각의 축방향 중심(P, P1)에서 가장 커지기 때문에, 영구 자석(14, 15)의 중심(P) 방향으로의 철심 로터(17)에 대한 흡인력이 커져 화살표 방향으로 강하게 끌어당겨진다.

이에 따라, 소직경 볼 베어링(37)이나 니들 베어링(38) 외에, 상기 중직경 볼 베어링(47)도 화살표 방향으로 끌어당겨진다.

이 때문에, 밸브 스프링의 스프링력 등에 기인하여 상기 캠 샤프트(2)에 발생하는 교번 토크에 의한 상기 각 볼 베어링(37, 47)이나 니들 베어링(38)의 축방향의 미진동에 따른 이음의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 영구 자석(14, 15)의 축방향의 위치를 오프셋시킴으로써, 전단부(14a, 15a)를, 상기 제1 브러시(25a, 25b)나 커뮤테이터(21)에 오버랩시킬 수 있기 때문에, 장치의 축방향의 길이를 가급적으로 작게 하는 것이 가능해진다.

본 발명은, 상기 실시형태의 구성에 한정되는 것이 아니며, 상기 기어부(1b)나 내치(19a)의 표면 처리로서는, 레이저 소입 외에, 고주파 소입 등을 이용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 편심 축부로서는, 상기 중직경 볼 베어링(47)의 내륜(47a)의 두께를 둘레 방향으로 변화시켜, 볼 베어링(47)의 축심에 대하여 편심되도록 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 편심 축부(39)를 폐지하여 모터 출력축(13)을 연장 형성하거나, 동심형의 원통부로서 구성하는 것도 가능하다.

1 : 타이밍 스프라켓(구동 회전체) 1a : 스프라켓 본체
1b : 기어부 1c : 볼트 삽입 관통 구멍(구멍)
2 : 캠 샤프트 3 : 커버 부재
4 : 위상 변경 기구 5 : 하우징
7 : 볼트 8 : 감속 기구
9 : 종동 부재(종동 회전체) 12 : 전동 모터
13 : 모터 출력축 14, 15 : 영구 자석
19 : 내치 구성부(내주 톱니바퀴부) 19a : 내치
19b : 이끝 19c : 치면
19d : 이바닥면 19e : 박육 부위
39 : 편심 축부 48 : 롤러

Claims (16)

1. 크랭크샤프트로부터 회전력이 전달되고, 내주에 복수의 내치가 형성된 환형의 내치 구성부를 갖는 구동 회전체와,
   요구에 따라 상기 구동 회전체에 대하여 상대 회전하는 모터 출력축을 갖는 전동 모터와,
   상기 모터 출력축에 마련되며, 외주면이 회전 중심에 대하여 편심된 원통형의 편심 축부와,
   상기 각 내치와 상기 편심 축부 사이에 복수 배치되고, 상기 내치의 이수보다 적은 수의 롤러와,
   캠 샤프트와 일체로 회전하도록 마련되며, 각각의 상기 롤러의 상기 편심 축부에 대한 직경 방향 이동을 허용하고, 둘레 방향의 이동을 규제하는 종동 회전체
   를 구비하며,
   상기 내치 구성부는, 상기 내치의 이끝으로부터 치면까지의 경도보다 이바닥면측의 부위의 경도가 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
2. 크랭크샤프트로부터 회전력이 전달되고, 내주에 복수의 내치가 형성된 환형의 내치 구성부를 갖는 구동 회전체와,
   요구에 따라 상기 구동 회전체에 대하여 상대 회전하는 모터 출력축을 갖는 전동 모터와,
   상기 모터 출력축에 마련되며, 외주면이 회전 중심에 대하여 편심된 원통형의 편심 축부와,
   상기 각 내치와 상기 편심 축부 사이에 복수 배치되고, 상기 내치의 이수보다 적은 수의 롤러와,
   캠 샤프트와 일체로 회전하도록 마련되며, 각각의 상기 롤러의 상기 편심 축부에 대한 직경 방향 이동을 허용하고, 둘레 방향의 이동을 규제하는 종동 회전체
   를 구비하며,
   상기 구동 회전체의 내치의 이끝으로부터 치면까지를 경화 처리에 의해 미리 정해진 경도까지 경화시키며, 상기 내치의 이바닥면측의 외주 부위가 유연성을 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
3. 제어축을 회전시킴으로써 기관 밸브의 작동 특성이 변경되는 내연 기관의 가변 밸브 장치로서,
   내주에 복수의 내치가 형성된 원환형의 내치 구성부와,
   요구에 따라 상기 내치 구성부에 대하여 상대 회전하는 모터 출력축을 갖는 전동 모터와,
   상기 모터 출력축에 마련되며, 외주면이 회전 중심에 대하여 편심된 원통형의 편심 축부와,
   상기 내치와 편심 축부 사이에 복수 배치되고, 상기 내치의 이수보다 적은 수의 롤러와,
   상기 제어축에 회전력을 전달하도록 마련되며, 상기 각각의 롤러의 편심 축부에 대한 직경 방향의 이동을 허용하고, 둘레 방향의 이동을 규제하는 출력 부재
   를 구비하며,
   상기 내치 구성부는, 상기 내치의 이끝으로부터 치면까지의 경도보다 이바닥면측의 부위의 경도가 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 내치 구성부에는, 축방향으로 연장되는 구멍이 둘레 방향으로 복수 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 구멍은, 상기 내치 구성부의 둘레 방향으로 등간격으로 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 구멍은, 상기 구동 회전체를 축방향으로부터 관통하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 전동 모터는, 상기 구동 회전체에 고정된 스테이터와, 상기 스테이터에 대하여 회전 가능하게 마련된 로터를 구비하고, 비회전부로부터 브러시와 슬립 링을 통해 상기 전동 모터에 전류가 공급되도록 구성되며,
   상기 구멍에는, 상기 구동 회전체에 상기 스테이터를 고정하기 위한 볼트가 삽입 관통되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 전동 모터의 로터에는 코일이 권취되고, 상기 스테이터에는 영구 자석이 마련되어 있으며, 상기 전동 모터측의 통축에 마련된 커뮤테이터에 의해 코일에 통전하는 전류가 전환되어 자속이 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
9. 제4항에 있어서, 상기 구멍의 주위는, 상기 내치의 이끝으로부터 치면까지의 표면 경도에 대하여 경도가 작게 되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 내치 구성부는, 소결 금속에 의해 성형되고, 상기 내치의 이끝으로부터 치면만을 경화하기 위한 표면 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 내치의 이끝으로부터 치면만을 경화시키기 위해, 고주파 소입 또는 레이저 소입을 실시하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 편심 축부는, 외주면이 회전 중심에 대하여 편심된 편심부와, 상기 편심부에 고정되는 내륜과, 상기 내륜에 대하여 복수의 회전체를 통해 상대 회전 가능하게 마련된 외륜으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 편심부는, 상기 모터 출력축과 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 내치의 표면 전체의 경도에 대하여, 그 외주측의 경도가 작게 되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
15. 제2항에 있어서, 상기 경화 처리는, 유효 경화 깊이가 0.3 ㎜~1.5 ㎜의 범위로 설정된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.
16. 제2항에 있어서, 상기 경화 처리는, 고주파 소입이거나 또는 레이저 소입인 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 장치.

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