WO2015178230A1 - バルブタイミング制御装置 - Google Patents

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WO2015178230A1
WO2015178230A1 PCT/JP2015/063417 JP2015063417W WO2015178230A1 WO 2015178230 A1 WO2015178230 A1 WO 2015178230A1 JP 2015063417 W JP2015063417 W JP 2015063417W WO 2015178230 A1 WO2015178230 A1 WO 2015178230A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power supply
motor
valve timing
control device
timing control
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/063417
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直樹 米谷
真市 川田
功 土井
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立オートモティブシステムズ株式会社 filed Critical 日立オートモティブシステムズ株式会社
Publication of WO2015178230A1 publication Critical patent/WO2015178230A1/ja

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/356—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear making the angular relationship oscillate, e.g. non-homokinetic drive
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors

Definitions

  • the present invention relates to suppression of heat generation of a power supply brush in a valve timing control device equipped with a motor.
  • the power supply surface of the slip ring includes a cylindrical shape in which the power supply surface extends in the axial direction and a planar shape in which the power supply surface extends in the radial direction.
  • a plurality of rings are arranged on the same rotation axis in order to flow positive and negative currents.
  • the amount of heat generated by friction between objects is proportional to the dynamic friction coefficient of the friction surface, the normal drag acting between the objects, and the friction speed between the objects.
  • a large-scale change such as a change in the material of the object or the working fluid, or a change in cost may be required.
  • the normal force acting between the objects is determined by the product of the contact area between the objects and the pressing pressure. If the pressing pressure is considered to be constant, the frictional heat generation is reduced if the contact area is reduced, but if the contact area is reduced, There was a problem that the contact electrical resistance increased and the heat generation amount increased.
  • the present invention provides a valve timing control device equipped with a motor, which provides a method of using the geometric properties of a planar power supply surface, and increases the motor output by reducing the amount of brush heat generated by the power supply device.
  • An object is to provide a power feeding device.
  • the invention according to claim 1 of the present application includes a motor, and includes a power feeding surface that extends in a radial direction with respect to the rotation axis of the motor, and a brush that is in sliding contact with the power feeding surface.
  • a valve timing control device in which a slip ring, which is a ring-shaped power feeding surface with a rotation axis as a center, is disposed, a maximum length a in a tangential direction of the contact surface with respect to the motor rotation shaft and a maximum in a radial direction
  • a> b holds for length b.
  • the friction speed can be reduced and the amount of heat generated by friction can be reduced.
  • the motor output can be increased.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a side cross section of the electric variable valve timing device showing the first embodiment.
  • 1 is a side cross-sectional view of an electric variable valve timing device showing Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. It is a front view of an electric variable valve timing device. It is sectional drawing between BB in the electric power feeder part of the conventional electric variable valve timing apparatus.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in the power supply unit of the electric variable valve timing device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a side sectional view of a motor device representing a second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along a line CC in FIG.
  • FIG. 7 in a power supply unit of a conventional motor device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along a line CC in a power feeding device section of a motor device representing a second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 7 showing a case where the shape of the contact surface of the power supply brush differs between the inner ring and the outer ring. It is sectional drawing which shows the other Example of a brush contact surface shape. It is sectional drawing which shows the other Example of a brush contact surface shape. It is sectional drawing which shows the other Example of a brush contact surface shape. It is sectional drawing which shows the other Example of a brush contact surface shape. It is sectional drawing which shows the other Example of a brush contact surface shape. It is sectional drawing which shows the other Example of a brush contact surface shape. It is sectional drawing which shows the other Example of a brush contact surface shape.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line 18D-D.
  • Embodiments of an electric variable valve timing device for an internal combustion engine equipped with a reduction gear according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • this invention is not limited to this embodiment, It can apply to the apparatus which needs the electric power feeding to a rotary body.
  • the electric variable valve timing device includes a timing sprocket 1 that is a driving rotating body that is rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine (not shown), and a cylinder head via a bearing (not shown).
  • a camshaft 2 rotatably supported and rotated by the rotational force transmitted from the timing sprocket 1, a cover member 3 fixed to a chain cover (not shown) disposed at a front position of the timing sprocket 1, and a timing sprocket 1 and a camshaft 2, and a phase conversion mechanism 4 that changes the relative rotational phase of both 1 and 2 in accordance with the motion state of the internal combustion engine.
  • the timing sprocket 1 is entirely formed of a metal (for example, iron-based metal) in an annular shape, and the inner peripheral surface is integrally provided on the outer periphery of the step-shaped sprocket body 1a and the sprocket body 1a.
  • the gear part 1b which receives the rotational force from a crankshaft via the timing chain which is not shown in figure, and the annular member 19 integrally provided in the front end side of the said sprocket main body 1a are comprised.
  • the timing sprocket 1 is provided with a single large-diameter ball bearing 43 as a bearing between the sprocket body 1a and a follower member 9 provided at the front end of the camshaft 2.
  • the large-diameter ball bearing 43 supports the timing sprocket 1 and the camshaft 2 so as to be relatively rotatable.
  • the large-diameter ball bearing 43 has a general structure and includes an outer ring 43a, an inner ring 43b, and a ball 43c interposed between the wheels 43a and 43b, as shown in FIG.
  • the outer ring 42a is fixed to the inner peripheral side of the sprocket body 1a
  • the inner ring 43b is fixed to the outer peripheral side of the driven member 9 described later.
  • the sprocket body 1a has an annular groove-shaped outer ring fixing portion 60 opened on the camshaft 2 side on the inner peripheral side.
  • the outer ring fixing portion 60 is formed in a stepped shape, and is integrated with an annular inner peripheral surface 60a extending in the camshaft axial direction and on the opposite side of the inner peripheral surface 60a from the opening. And a first defined step surface 60b formed along the radial direction.
  • An outer ring 43a of the large-diameter ball bearing 43 is press-fitted from the axial direction into the inner peripheral surface 60a, and an axial inner end face of the outer ring 43a is pressed into the first fixed step surface 60b. In contact therewith, the outer ring 43a is positioned on one axial side.
  • the annular member 19 is integrally provided on the outer peripheral side of the front end portion of the sprocket body 1a, is formed in a cylindrical shape extending toward the electric motor 12 of the phase conversion mechanism 4, and has a wave shape on the inner periphery.
  • the inner teeth 19a are formed.
  • a plurality of the internal teeth 19a are continuously formed at equal intervals in the circumferential direction. Further, the front end side of the annular member 19 is screwed and fixed by a housing 5 and a screw 7 described later of the electric motor 12.
  • annular holding plate 61 is disposed at the rear end of the sprocket body 1a opposite to the annular member 19.
  • the holding plate 61 is integrally formed of a metal plate material.
  • the outer diameter is set to be substantially the same as the outer diameter of the sprocket body 1 a and the inner diameter is the same as that of the large-diameter ball bearing 43. It is set to a diameter near the center in the radial direction. Accordingly, the inner peripheral surface of the holding plate 61 is disposed so as to face the outer end surface 43e in the axial direction of the outer ring 43a with a certain gap.
  • a stopper convex portion 61b protruding inward in the radial direction, that is, in the central axis direction is integrally provided at a predetermined position on the inner peripheral edge of the inner peripheral portion 61a.
  • the stopper convex portion 61b is provided so that the phase conversion angle amount between the camshaft 2 and the sprocket 1 cannot be changed more than a certain amount due to the concave portion provided in the camshaft 2 in contact with the end surface of the driven member 9.
  • the cover member 3 is integrally formed in a cup shape with an aluminum alloy material, and a bulging portion 3a formed at the front end portion is provided so as to cover the front end portion of the housing 5, and the bulging portion
  • a cylindrical wall 3b is integrally formed along the axial direction on the outer peripheral side of 3a. As shown in FIG. 2, the cylindrical wall 3b has a holding hole formed therein, and an inner peripheral surface thereof is configured as a guide surface of a brush holder 28 described later.
  • the cover member 3 has a bolt insertion hole formed through a flange portion 3d formed on the outer periphery, and is fixed to the chain cover by a bolt (not shown) inserted through the bolt insertion hole. ing.
  • a large-diameter oil seal 50 as a seal member is interposed between the inner peripheral surface of the stepped portion on the outer peripheral side of the bulging portion 3a and the outer peripheral surface of the housing 5.
  • the large-diameter oil seal 50 has a substantially U-shaped cross section, a core metal is embedded in a synthetic rubber base material, and an annular base portion on the outer peripheral side is the inner side of the cover member 3. It is fitted and fixed to a stepped annular portion 3h provided on the peripheral surface.
  • the housing body 5a has a disk-like bottom portion 5b on the rear end side, and a large-diameter shaft insertion hole 5c through which an eccentric shaft portion 39 (described later) is inserted is formed at substantially the center of the bottom portion 5b.
  • a cylindrical extension 5d protruding in the axial direction of the camshaft 2 is integrally provided at the hole edge of the shaft insertion hole 5c.
  • the camshaft 2 has two drive cams per cylinder for opening an intake valve (not shown) on the outer periphery, and the flange portion 2a is integrally provided at the front end.
  • the flange portion 2a is set to have an outer diameter slightly larger than an outer diameter of a fixed end portion 9a of a driven member 9 to be described later.
  • the outer peripheral portion of 2e is arranged in contact with the outer end surface in the axial direction of the inner ring 43b of the large-diameter ball bearing 43. Further, the front end face 2e is coupled from the axial direction by the cam bolt 10 in a state where the front end face 2e is in contact with the driven member 9 from the axial direction.
  • the driven member 9 is integrally formed of a ferrous metal material, and as shown in FIG. 2, a disk-shaped fixed end portion 9a formed on the front end side, and a shaft from the inner peripheral front end surface of the fixed end portion 9a.
  • the rear end surface of the driven member 9 is disposed in contact with the front end surface of the flange portion 2a of the camshaft 2, and is press-fixed to the flange portion 2a by the axial force of the cam bolt 10 from the axial direction.
  • an inside of the driven member 9 is formed with a through hole through which the shaft portion of the cam bolt 10 is inserted, and a needle bearing 38 is provided on the outer peripheral side.
  • the retainer 41 is a bottomed cylinder that is bent in a substantially L-shaped section from the front end of the outer peripheral portion of the fixed end 9a and protrudes in the same direction as the cylindrical portion 9b. It is formed in a shape.
  • the cylindrical tip 41a of the holder 41 extends in the direction of the bottom 5b of the housing 5 through a space that is an annular recess formed between the female screw forming portion 6 and the extending portion 5d. ing.
  • a plurality of substantially rectangular roller holding holes 41b which are roller holding portions for holding the plurality of rollers 48 in a freely rolling manner, are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the tip end portion 41a. Formed in position.
  • the total number of the roller holding holes 41b is one less than the total number of teeth of the inner teeth 19a of the annular member 19.
  • an inner ring fixing portion 63 for fixing the inner ring 43b of the large-diameter ball bearing 43 is formed between the outer peripheral portion of the fixed end portion 9a and the bottom side coupling portion of the cage 41.
  • the inner ring fixing portion 63 is formed in a stepped shape facing the outer ring fixing portion 60 in the radial direction, and has an annular outer peripheral surface 63a extending in the camshaft axial direction.
  • the surface 63a is integrally formed opposite to the opening and includes a second fixed step surface 63b formed along the radial direction.
  • An inner ring 43b of a large-diameter ball bearing 43 is press-fitted from the axial direction to the outer peripheral surface 63a, and an inner end face of the press-fitted inner ring 43b is in contact with the second fixed step surface 63b in the axial direction. It is designed to be positioned.
  • the phase change mechanism 4 includes the electric motor 12 that is an actuator disposed on the substantially coaxial front end side of the camshaft 2, and the speed reducer that decelerates the rotational speed of the electric motor 12 and transmits it to the camshaft 2.
  • the electric motor 12 is a DC motor with a brush, and is provided in the housing 5 that is a yoke that rotates integrally with the timing sprocket 1, and is rotatably provided inside the housing 5.
  • a motor shaft 13 that is an intermediate rotating body, a pair of semicircular arc permanent magnets 14 and 15 that are stators fixed to the inner peripheral surface of the housing 5, and a stator 16 that is fixed to the sealing plate 11. It is equipped with.
  • the motor shaft 13 is formed in a stepped cylindrical shape and functions as an armature, and has a large diameter portion on the camshaft 2 side through a stepped portion 13c formed at a substantially central position in the axial direction. 13a and a small diameter portion 13b on the brush holder 28 side.
  • the iron core rotor 17 is fixed to the outer periphery of the large diameter portion 13a, and an eccentric shaft portion 39 is press-fitted and fixed in the large diameter portion 13a from the axial direction, and an eccentric shaft is formed by the inner surface of the step portion 13c. Positioning of the portion 39 in the axial direction is performed.
  • the commutator 20 is press-fitted and fixed from the axial direction and is positioned in the axial direction by the outer surface of the step portion 13c.
  • the iron core rotor 17 is formed of a magnetic material having a plurality of magnetic poles, and an electromagnetic coil 18 is wound around a slot formed on the outer periphery.
  • the electromagnetic coil 18 is disposed close to the axial direction in such a manner that the coil portion on the camshaft 2 side is housed in a recess on the front end surface of the bottom portion 5b of the housing 5.
  • the commutator 20 has the electrode coil 18 electrically connected to each segment divided into the same number as the number of poles of the iron core rotor 17.
  • the stator 16 includes a disk-shaped resin plate 22 provided integrally on the inner peripheral side of the sealing plate 11, a pair of resin holders 23a, 23b provided on the inner side of the resin plate 22,
  • the resin holders 23a and 23b are slidably accommodated in the radial direction, and the respective tip surfaces are elastically contacted with the outer peripheral surface of the commutator 20 from the radial direction by the spring force of the coil springs 24a and 24b.
  • First brushes 25a and 25b which are brushes, inner and outer double annular slip rings 26a and 26b embedded and fixed on the front end surfaces of the resin holders 23a and 23b with the respective outer end surfaces exposed
  • the first brush 25a, 25b is mainly composed of pigtail harnesses 27a, 27b that electrically connect the slip rings 26a, 26b.
  • the slip rings 26a and 26b constitute a part of the power feeding mechanism, and the first brushes 25a and 25b, the commutator 20, the pigtail harnesses 27a and 27b, and the like are configured as energization switching means.
  • the sealing plate 11 is positioned and fixed by caulking on a concave step formed on the inner periphery of the front end of the housing 5. Further, a shaft insertion hole 11a through which one end of the motor shaft 13 and the like are inserted is formed at the center position.
  • a brush holder 28 which is a power feeding mechanism integrally molded with a synthetic resin material, is fixed to the bulging portion 3a.
  • the brush holder 28 is formed in a substantially L shape in side view, and has a substantially cylindrical brush holder 28a inserted into the holding hole 3c, and an upper end of the brush holder 28a.
  • the pair of terminal pieces 31 are formed in a parallel and crank shape along the vertical direction, and each terminal 31a on one side (lower end side) is arranged in an exposed state on the bottom side of the brush holding portion 28a.
  • the terminals (31b, 31b) on the other side (upper end side) protrude from the female fitting groove 28d of the connector portion 28b.
  • the other side terminals 31b and 31b are electrically connected to a battery power source via a male terminal (not shown).
  • the brush holding portion 28a extends substantially in the horizontal direction (axial direction), and sleeve-like sliding portions 29a and 29b are fixed in cylindrical through holes formed in the upper and lower positions inside the brush holding portion 28a.
  • the second brushes 30a and 30b which are power supply brushes whose front end surfaces are in contact with the slip rings 26a and 26b in the axial direction, are slidably held in the axial directions inside the sliding portions 29a and 29b. Has been.
  • Each of the second brushes 30a, 30b is formed in a substantially rectangular shape, and is a second coil spring that is an urging member elastically mounted between the one side terminal 31a facing the bottom side of each through hole.
  • the springs 32a and 32b are biased toward the slip rings 26a and 26b, respectively.
  • An annular seal member 34 is fitted and held in an annular fitting groove formed on the base side outer periphery of the brush holding portion 28a, and the brush holding portion 28a is inserted into the holding hole 3c.
  • the seal member 34 is in elastic contact with the tip surface of the cylindrical wall 3b to seal the inside of the brush holding portion 28a.
  • the bracket portion 28c is formed in a substantially triangular shape, and bolt insertion holes are formed through both sides. Each bolt insertion hole is inserted with each bolt 36 screwed into a pair of female screw holes formed in the bulging portion 3a, and the brush holder 28 is connected to the bulging portion 3a via each bracket portion 28c. It is supposed to be fixed.
  • the motor shaft 13 and the eccentric shaft portion 39 are provided on the outer peripheral surface of the shaft portion 10 b on the head 10 a side of the cam bolt 10, and are provided on the outer peripheral surface of the small-diameter ball bearing 37 and the cylindrical portion 9 b of the driven member 9.
  • a bearing mechanism is constituted by the needle bearing 38 disposed on the side in the axial direction of the small-diameter ball bearing 37.
  • the needle bearing 38 includes a cylindrical retainer 38a press-fitted into the inner peripheral surface of the eccentric shaft portion 39, and needle rollers 38b that are a plurality of rolling elements rotatably held in the retainer 38a. ing.
  • the needle roller 38 b rolls on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 9 b of the driven member 9.
  • the small-diameter ball bearing 37 has an inner ring fixed between the front end edge of the cylindrical portion 9 b of the driven member 9 and a washer 10 c of the cam bolt 10, while an outer ring is formed on the inner periphery of the motor shaft 13. Positioning and supporting are supported from the axial direction between the stepped portion and the snap ring which is a retaining ring.
  • a small-diameter oil seal 46 is provided between the outer peripheral surface of the motor shaft 13 (eccentric shaft portion 39) and the inner peripheral surface of the extending portion 5d of the housing 5, leakage of lubricating oil from the inside of the reduction gear 8 into the electric motor 12 occurs.
  • a small-diameter oil seal 46 is provided. The oil seal 46 is configured to give a frictional resistance against the rotation of the motor shaft 13 by the inner peripheral portion being in elastic contact with the outer peripheral surface of the motor shaft 13.
  • the control unit detects the current engine operating state based on information signals from various sensors such as a crank angle sensor, an air flow meter, a water temperature sensor, an accelerator opening sensor, and the like, and performs engine control.
  • the electromagnetic coil 18 is energized to control the rotation of the motor shaft 13, and the relative rotation phase of the camshaft 2 with respect to the timing sprocket 1 is controlled via the speed reducer 8.
  • the speed reduction device 8 includes the eccentric shaft portion 39 that performs an eccentric rotational motion.
  • a medium diameter ball bearing 47 provided on the outer periphery of the eccentric shaft portion 39, the roller 48 provided on the outer periphery of the medium diameter ball bearing 47, and the radial direction while holding the roller 48 in the rolling direction.
  • the retainer 41 that permits the movement of the retainer 41 and the follower member 9 that is integral with the retainer 41 are mainly configured.
  • the eccentric shaft portion 39 is formed in a cylindrical shape having a step diameter, and the small-diameter portion 39a on the front end side is press-fitted and fixed to the inner peripheral surface of the large-diameter portion 13a of the motor shaft 13 described above, and on the rear end side.
  • the shaft core Y of the cam surface formed on the outer peripheral surface of the large-diameter portion 39b is slightly eccentric in the radial direction from the axis X of the motor shaft 13 by an eccentric amount a.
  • the medium-diameter ball bearing 47 and the roller 48 are configured as a planetary meshing portion.
  • the medium-diameter ball bearing 47 is disposed so as to be substantially overlapped at the radial position of the needle bearing 38, and includes an inner ring 47a, an outer ring 47b, and a ball 47c interposed between the two wheels 47a and 47b. It is configured.
  • the inner ring 47a is press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 39, whereas the outer ring 47b is in a free state without being fixed in the axial direction. That is, in the outer ring 47b, one end surface on the electric motor 12 side in the axial direction is not in contact with any part, and the other end surface 47d in the axial direction is minute between the inner side surface of the cage 41 facing the outer ring 47b.
  • the first gap C1 is formed and is in a free state. Further, the outer peripheral surface of the outer ring 47b is in contact with the outer peripheral surface of each roller 48 in a freely rolling manner, and an annular second gap C2 is formed on the outer peripheral side of the outer ring 47b. Due to the second gap C1, the entire medium-diameter ball bearing 47 can move in the radial direction along with the eccentric rotation of the eccentric portion 39, that is, can move eccentrically.
  • the rollers 48 are fitted in the inner teeth 19a of the annular member 19 while moving in the radial direction along with the eccentric movement of the medium-diameter ball bearing 47, and are surrounded by both side edges of the roller holding holes 41b of the cage 41. It is designed to swing in the radial direction while being guided in the direction.
  • the lubricating oil is supplied into the reduction gear 8 by lubricating oil supply means.
  • the lubricating oil supply means is formed inside the bearing of the cylinder head, and is supplied with lubricating oil from a main oil gallery outside the figure, and as shown in FIG.
  • An oil supply hole 51 that is formed in the axial direction and communicates with the oil supply passage through a groove groove, and is formed so as to penetrate in the inner axial direction of the driven member 9, and one end opens to the oil supply hole 51,
  • the other end of the small-diameter oil hole 52 opened in the vicinity of the needle bearing 38 and the medium-diameter ball bearing 47, and the three large-diameter oil discharge holes outside the figure formed in the driven member 9 in the same manner. It is configured.
  • this lubricating oil supply means lubricating oil is supplied and stays in a space formed between the oil seal 46 on the electric motor 12 side and the camshaft 2, from which the medium diameter ball bearing 47 and each roller 48 are retained.
  • the lubricating oil is sufficiently supplied to the movable parts such as.
  • the lubricating oil staying in the space 44 is prevented from leaking into the housing 5 by the small diameter oil seal 46.
  • a first cap 53 having a substantially U-shaped cross section for closing the space on the cam bolt 10 side is press-fitted and fixed inside the front end of the motor shaft 13.
  • the electromagnetic force of the electric motor 12 is transmitted from the control unit through the terminal strips 31 to the pigtail harnesses 27a and 27b, the second brushes 30a and 30b, the slip rings 26a and 26b, and the like.
  • the coil 17 is energized.
  • the motor shaft 13 is rotationally driven, and the rotational force of which the rotational force is decelerated to the camshaft 2 is transmitted via the reduction gear 8.
  • the opening / closing timing of the intake valve is converted to the maximum on the advance side or the retard side, and the fuel efficiency and output of the engine can be improved.
  • the second brushes 30a and 30b are collectively referred to as the second brush 30 when describing both brushes without distinction between the outside and the inside.
  • the slip rings 26a and 26b are collectively referred to as the slip ring 26 when describing both slip rings without distinction between the outside and the inside.
  • the electric variable valve timing device is used in the engine room where the temperature is over 80 ° C due to the heat generated by the engine, so it is difficult to dissipate heat to the outside. To protect the body and prevent thermal demagnetization of the motor performance, It is necessary to suppress internal heat generation as much as possible.
  • the slip ring 26 rotates synchronously with the crankshaft of the engine, so that frictional heat is always generated during engine operation.
  • the frictional heat generation amount is reduced, the temperature of the entire apparatus is lowered, the thermal demagnetization of the permanent magnets 14 and 15 due to the temperature rise is prevented, and the output of the apparatus can be improved.
  • the amount of heat generated by friction between objects is proportional to the dynamic friction coefficient of the friction surface, the normal drag acting between the objects, and the friction speed between the objects.
  • the normal drag acting between objects is determined by the product of the contact area between the objects and the pressing pressure.If the pressing pressure is designed to be constant, the frictional heat generation will be reduced if the contact area is reduced. If it is attempted to reduce, the contact electrical resistance may increase and the amount of heat generated may increase.
  • FIG. 5 is a front view of a slip ring feeding surface of a conventional electric variable valve timing device.
  • FIG. 6 is an example of an embodiment of the present invention.
  • the tangential length of the second brush 30 is longer than the radial length of the second brush 30, and the lead wire to the brush is provided in both the tangential direction and the radial direction.
  • the length in the tangential direction of the second brushes 30a ′ and 30b ′ is set to the tangential direction of the second brushes 30a and 30b in FIG.
  • the radial lengths of the second brushes 30a 'and 30b' are set to 0.5 times the radial lengths of the second brushes 30a and 30b in FIG. 5, respectively.
  • the contact area on the side closer to the motor central axis 37 on the slip ring is smaller than when the contact surface shape is square. Increase relatively. In the region close to the motor center shaft 37 on the slip ring, the rotational radius is smaller than the outside and the peripheral speed is low, so the frictional heat generation amount is also reduced.
  • the geometric center of gravity 36 of the contact surface between the second brush 30b 'and the slip ring 26b' is provided closer to the rotation axis than the center line 33b of the slip ring 26b '.
  • the geometric center of gravity 36 of the contact surface is provided closer to the motor center shaft 37 than the center line 33b of the slip ring 26b ′, so that the second brush can be used in a region near the rotational axis having a low peripheral speed.
  • 30b ′ and the slip ring 26b ′ can be brought into contact with each other, and the amount of frictional heat generated can be reduced. The same applies to the second brush 30a 'and the slip ring 26a'.
  • the maximum distance R1 to the motor center axis 37 on the contact surface between the second brush 30b ′ and the slip ring 26b ′ is set to the motor center axis 37 on the virtual square contact surface 34.
  • the width of the slip ring 26b 'required to bring the second brush 30b' into contact without protruding from the slip ring 26b ' is reduced.
  • the width of the slip ring 26b ' can be designed to be small, the slip ring 26a' disposed on the outside can be downsized, and the variable valve timing mechanism device can be downsized in the radial direction.
  • a device with small frictional heat generation can be provided.
  • a sprocket 109 is attached to a motor 104, and the motor 104 is rotatably supported by a bearing 105.
  • the bearing 105 is fixed to the ground by a fixed plate 106.
  • the shaft 7 is an output shaft of the motor 104.
  • the motor 104 includes annular slip rings 103a and 103b having power supply surfaces that extend perpendicular to the motor rotation axis as power supply surfaces.
  • the slip rings 103a and 103b have power supply brushes 102a and 102b, respectively. Is pressed toward the shaft 107 in the axial direction.
  • the power supply brushes 102 a and 102 b are both fixed to the fixed wall 101, and a current is supplied from the DC power supply device 108.
  • the present invention is thus effective in a motor device that includes at least one surface perpendicular to the motor rotation axis as a power feeding surface.
  • the sprocket 109 receives a rotational force via a timing chain (not shown), and the motor 104 rotates.
  • the shaft 107 rotates relative to the motor 104.
  • the power supply to the motor 104 is performed by the power supply brushes 102a and 102b slidingly contacting the slip rings 103a and 103b, respectively.
  • the power supply brushes 102a and 102b are collectively referred to as the power supply brush 102 when both brushes are described without distinction between the outer side and the inner side.
  • the slip rings 103a and 103b are collectively referred to as the slip ring 103 when describing both slip rings without distinction between the outside and the inside.
  • the problem related to the heat generation amount is the same as in the first embodiment.
  • the frictional heat generation is reduced by reducing the friction speed while keeping the dynamic friction coefficient of the friction surfaces of the power supply brush 102a and the slip ring 103a and the vertical drag acting between the power supply brush 102a and the slip ring 103a constant. Reduce.
  • FIG. 8 is a view showing a power feeding surface of the conventional motor device in a cross section taken along the line CC in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of an embodiment in which mechanical friction is reduced in the cross section taken along the line CC in FIG.
  • the tangential length of the power supply brush 102 is longer than the radial length of the power supply brush 102, and is sufficient to embed a lead wire to the brush in both the tangential direction and the radial direction.
  • the length in the tangential direction of the power supply brushes 102a ′ and 102b ′ is twice the length in the tangential direction of the power supply brushes 102a and 102b in FIG.
  • the radial lengths of the power supply brushes 102a ′ and 102b ′ are 0.5 times the lengths of the power supply brushes 102a and 102b in FIG. 8 in the radial direction, respectively.
  • the contact area on the side closer to the motor central axis 114 on the slip ring is smaller than when the contact surface shape is square. Increase relatively.
  • the rotational radius is smaller than the outside and the peripheral speed is low, so the frictional heat generation amount is also reduced.
  • FIG. 9 when a virtual square contact surface 110 having the same area as the contact surface of the power supply brush 102b ′ and the slip ring 103b ′ and having the sides on the motor central axis 114 side matched is considered.
  • the geometric gravity center 112 of the contact surface of the power supply brush 102b ′ with respect to the slip ring 103b ′ is provided closer to the motor center axis 114 than the geometric gravity center 111 of the virtual square contact surface.
  • the geometric gravity center 112 of the contact surface is closer to the motor center axis 114 than the geometric gravity center 111 of the virtual square contact surface, so that the power feeding is performed in a region near the rotation axis with a low peripheral speed.
  • the brush 102b ′ and the slip ring 103b ′ can be brought into contact with each other, and the amount of frictional heat generated can be reduced. The same applies to the power supply brush 102a 'and the saddle ring 103a'.
  • the geometric gravity center 112 of the contact surface between the power supply brush 102b ′ and the slip ring 103b ′ is provided closer to the motor central axis 114 than the center line 113b of the slip ring 103b ′.
  • the power supply brush 102b in a region near the rotation axis having a low peripheral speed. 'And the slip ring 103b' can be brought into contact with each other, and the amount of heat generated by friction can be reduced. The same applies to the power supply brush 102a 'and the slip ring 103a'.
  • the maximum distance R1 ′ to the motor center axis 114 on the contact surface between the power supply brush 102b ′ and the slip ring 103b ′ is set to the motor center axis 114 on the virtual square contact surface 110.
  • the width of the slip ring 102b ′ necessary for bringing the power supply brush 102b ′ into contact without protruding from the slip ring 103b ′ is reduced.
  • the width of the slip ring 102b ′ can be designed to be small, the slip ring 103a ′ disposed on the outside can be downsized, and the variable valve timing mechanism device can be downsized in the radial direction.
  • a device with small frictional heat generation can be provided.
  • FIG. 10 is an example in which the shapes of the power supply brushes 102 a ′′ and 102 b ′′ are different from each other.
  • the shape of the power supply brush can be determined according to the polarities of the slip rings 103a '' and 103b '', and the amount of heat generation can be further reduced. If the tangential length of the contact surface shape is greater than the radial length, or the geometric centroid of the contact surface is closer to the motor center axis than the geometric centroid of the virtual square contact surface The effects of the present invention can be obtained.
  • FIG. 11 shows the rectangular contact surface with rounded corners.
  • FIG. 12 shows an example of a trapezoidal contact surface having a long side on the rotating shaft side while maintaining the area of the contact surface. Since the maximum radius is smaller than the rectangular contact surface in FIG. 11, the amount of heat generation can be suppressed more efficiently, and the necessary ring width can be further reduced.
  • FIG. 13 shows an embodiment in which the contact surface has an elliptical shape.
  • FIG. 14 shows an embodiment in which a curvature is provided on the radially inner side of the contact surface to form a concave shape, and the power supply brush is disposed along the slip ring, as compared with a case where no curvature is provided on the radially inner side of the contact surface.
  • the area where the power supply brush contacts in the region near the motor central axis on the slip ring relatively increases.
  • the rotational radius is smaller than the outside and the peripheral speed is low, so the frictional heat generation amount is also reduced. Therefore, the effect of the present invention can be obtained by increasing the area ratio of this region.
  • FIG. 15 is an embodiment in which the outer periphery and the inner periphery of the contact surface are provided with a curvature, and the power supply brush is arranged along the slip ring, and the heat generation reduction effect according to the present invention can be obtained most effectively. Further, when the contact area is considered to be constant, the outer diameter of the slip ring can be minimized, and the product size can be easily reduced.
  • FIG. 16 shows an embodiment in which the contact surface has an elliptical shape and the cross-sectional shape has a two-surface width defined by two sets of parallel lines.
  • FIG. 17 shows an embodiment in which a plurality of power supply brushes are brought into contact with the slip ring 103i in a state of being electrically connected as in 102i and 102j.
  • Each of the power supply brushes 102i and 102j has a square shape, but the geometric center of gravity and the average distance between the rotation axes can be positioned closer to the rotation axis than the virtual square contact surface. The effect of can be obtained.
  • the present invention is not limited to this embodiment, and can be applied to all devices that need to supply power to a rotating body.
  • SYMBOLS 1 Timing sprocket, 1a ... Sprocket main body, 1b ... Gear part, 2 ... Cam shaft, 2a ... Flange part, 2b ... Stopper groove, 2e ... Front end surface, 3 ... Cover member, 3a ... Expansion part, 3b ... Cylindrical Wall, 3c ... Hole for holding, 3h ... Step annular portion, 4 ... Phase conversion mechanism, 5 ... Housing, 5a ... Housing main body, 5b ... Bottom part, 5c ... Shaft insertion hole, 5d ... Extension part, 7 ... Bolt , 8 ... Deceleration device, 9 ... Drive member, 10 ... Cam bolt, 11 ...
  • Sealing plate 12 ... Electric motor (intermediate rotating body), 13 ... Motor shaft, 14, 15 ... Permanent magnet (stator), 16 ... Stator 17 ... Iron core rotor, 18 ... Electromagnetic coil, 18a ... Coil portion, 19 ... Ring member, 19a ... Internal teeth, 20 ... Commutator, 22 ... Resin plate, 23a, 23b ... Resin holder, 24a, 24b ... First co Spring, 25a, 25b ... 1st brush (rectifying brush), 26a, 26b ... Slip ring (power feeding ring), 27a, 27b ... Pigtail harness, 28 ... Brush holder, 29a, 29b ... Sliding part, 30a, 30b ...
  • second brush power supply brush
  • 31 ... terminal piece 31a, 31b ... upper terminal, 32a, 32b ... second coil spring, 33a, 33b ... slip ring center line, 34 ... virtual square contact surface, 35 ... virtual Geometric center of gravity of the square contact surface, 36 ... Geometric center of gravity of the contact surface of the second brush 30b ', 37 ... Motor central axis, 39 ... Eccentric shaft portion, 41 ... Cage, 43 ... Large diameter ball bearing, 43a ... outer ring, 43b ... inner ring, 43c ... ball, 43d, 43f ... inner end face, 43e, 43g ... outer end face, 47 ... medium diameter ball bearing, 47a ... inner ring, 7b ...
  • feed brush 103a, 103b, 103a ', 103b', 103a '', 103b '', 103c, 103d, 103e, 103f, 103g, 103h, 103i, 103k, 103m ... slip ring (feed ring), 104 ... motor, 105 ... bearing, 106 ... solid Plate 107 107 Shaft 108 DC power supply 109 Sprocket 110 Virtual square contact surface 111 Geometric center of gravity of the virtual contact surface 112 Geometric center of gravity of the contact surface of the second brush 30 b ′ 113a, 113b ... slip ring center line, 114 ... motor central axis.

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Abstract

　モータを内蔵したバルブタイミング制御装置における、給電ブラシ（３０a、３０b）とスリップリング（２６ａ、２６ｂ）間の摩擦発熱量を低減し、高出力化かつ小型化可能なバルブタイミング制御装置を提供する。　本願請求項１に記載の発明は、モータ（１２）を内蔵し、前記モータ（１２）の回転軸（１３）に対して半径方向に広がる給電面（２６ａ、２６ｂ）と、前記給電面（２６ａ、２６ｂ）と摺動接触するブラシ（３０a、３０b）を備え、給電面は、前記モータの回転軸を中心とするリング状の給電面であるスリップリング（２６ａ、２６ｂ）が配置されるバルブタイミング制御装置において、前記接触面の前記モータ回転軸に対しての接線方向の最大長さａと、半径方向の最大長さｂについて、ａ＞ｂが成立する。

Description

バルブタイミング制御装置
　本発明は、モータを搭載したバルブタイミング制御装置の、給電ブラシの発熱抑制に関する。
　バルブタイミング制御装置に搭載されたモータのように、自身が回転するモータに電力を供給する方法の一つとして、ブラシとスリップリングを用いた給電装置がある。スリップリングの給電面には、特許文献１に示されるように、給電面が軸方向に広がる円筒形状のものと、放射方向に広がる平面状のものがある。後者は、特許文献２に示されるように、プラスとマイナスの電流を流すために、複数のリングが同じ回転軸上に配置される。
特開２００９－１７７８８４ ＷＯ０１－０３７４０６
　しかしながら、ブラシを用いた給電装置においては、給電ブラシとスリップリング間の摩擦熱が発生する。さらに通電を行うと、給電ブラシからは電気抵抗による発熱が起こる。これらの熱により、モータの温度は上昇してしまう。モータ内部温度の上昇は、内部磁石の熱減磁を引き起こし、モータ性能を低下させる場合がある。
　一般的に物体同士の摩擦発熱量は、摩擦面の動摩擦係数と物体間に働く垂直抗力、そして物体同士の摩擦速度に比例する。摩擦面の動摩擦係数を低下させようとすると、物体の材料や作動流体の変更といった大規模な変更や、コスト高の変更が必要となる場合がある。また、物体間に働く垂直抗力は、物体同士の接触面積と押付け圧力の積で決まり、押付け圧力を一定と考えると、接触面積を小さくすれば摩擦発熱が小さくなるが、接触面積を削減すると、接触電気抵抗が大きくなり、発熱量が増加してしまうという問題があった。
　したがって、物体同士の摩擦速度を小さくすることができれば、発熱を抑制することが可能となる。しかしながら従来では、回転軸から放射方向に広がる平面状の給電面への接触面に対して、正方形のブラシを摺動接触させていた。そのため、摩擦速度が比較的高い、回転軸から遠い位置での接触面積が多くなるという幾何学的な性質のため、発熱量が増加してしまっていた。
　本発明は、モータを搭載したバルブタイミング制御装置において、平面状の給電面が有する幾何学的な性質を利用する方法を与え、給電装置のブラシ発熱量を低減することで、モータ出力を増加させる給電装置を提供することを目的としている。
　本願請求項１に記載の発明は、モータを内蔵し、前記モータの回転軸に対して半径方向に広がる給電面と、前記給電面と摺動接触するブラシを備え、給電面は、前記モータの回転軸を中心とするリング状の給電面であるスリップリングが配置されるバルブタイミング制御装置において、前記接触面の前記モータ回転軸に対しての接線方向の最大長さａと、半径方向の最大長さｂについて、ａ＞ｂが成立するバルブタイミング制御装置である。
　本発明によれば、従来よりも回転軸寄りに、給電ブラシとスリップリングの接触位置を配置することで、摩擦速度が低下し、摩擦による発熱量を低減することができる。モータ温度が低下することで、モータ出力を増加させることができる。
実施形態１を示す、電動可変バルブタイミング装置の側断面の拡大図である。 実施形態１を示す、電動可変バルブタイミング装置の側断面図である。 図１のＡ－Ａ間の断面図である。 電動可変バルブタイミング装置の正面図である。 従来の電動可変バルブタイミング装置の給電装置部におけるＢ－Ｂ間の断面図である。 実施形態１の電動可変バルブタイミング装置の給電装置部におけるＢ－Ｂ間の断面図である。 実施形態２を表す、モータ装置の側断面図である。 従来のモータ装置の給電装置部における図７のＣ－Ｃ間の断面図である。 実施形態２を表すモータ装置の給電装置部におけるＣ－Ｃ間の断面図である。 給電ブラシ接触面形状が内側リングと外側リングで異なる場合を示す、図７のＣ－Ｃ間の断面図である。 ブラシ接触面形状の他の実施例を示す断面図である。 ブラシ接触面形状の他の実施例を示す断面図である。 ブラシ接触面形状の他の実施例を示す断面図である。 ブラシ接触面形状の他の実施例を示す断面図である。 ブラシ接触面形状の他の実施例を示す断面図である。 ブラシ接触面形状の他の実施例を示す断面図である。 ブラシを複数に分割した実施例における接触面の重心位置を示す断面図である。 給電ブラシをスリップリングに対して斜めに当てた場合の平面図である。 図１８Ｄ－Ｄ間の断面図である。
（実施形態１）
　以下、本発明に係わる減速装置を搭載した内燃機関の電動可変バルブタイミング装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、回転体への給電が必要な装置に適用できる。
　この電動可変バルブタイミング装置は図１及び図２に示すように、図外の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、シリンダヘッド上に図外の軸受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図外のチェーンカバーに固定されたカバー部材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、内燃機関の運動状態に応じて両者１、２の相対回転位相を変更する位相変換機構４とを備えている。
　前記タイミングスプロケット１は、全体が金属(例えば鉄系金属)によって環状一体に形成され、内周面が段差形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ヤ部１ｂと、前記スプロケット本体１ａの前端側に一体に設けられた環状部材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と前記カムシャフト２の前端部に設けられた後術する従動部材９との間に、軸受である１つの大径ボールベアリング４３が介装されており、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と前記カムシャフト２が相対回転自在に支持されている。
　前記大径ボールベアリング４３は、一般的な構造であって、図２に示すように、外輪４３ａと内輪４３ｂ及び該両輪４３ａ、４３ｂの間に介装されたボール４３ｃとから構成されている。この大径ボールベアリング４３は、前記外輪４２ａがスプロケット本体１ａの内周側に固定されているのに対して内輪４３ｂが後述する従動部材９の外周側に固定されている。
　前記スプロケット本体１ａは、内周側に、前記カムシャフト２側に開口した円環溝状の外輪固定部６０が形成されている。
　この外輪固定部６０は、図１に示すように、段差形状に形成されて、カムシャフト軸方向に延びた円環状の内周面６０ａと、該内周面６０ａの前記開口と反対側に一体に有し、径方向に沿って形成された第１規定段差面６０ｂとから構成されている。前記内周面６０ａには、前記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、前記第１固定段差面６０ｂには、圧入された前記外輪４３ａの軸方向の内端面が当接して、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。
　前記環状部材１９は、前記スプロケット本体１ａの前端部外周側に一体に設けられ、位相変換機構４の電動モータ１２方向へ延出した円筒状に形成されていると共に、内周には、波形状の内歯１９ａが形成されている。この内歯１９ａは、円周方向に等間隔で連続的に複数形成されている。また、環状部材１９の前端側には、電動モータ１２の後述するハウジング５とねじ７によって螺嵌固定されている。
　また、スプロケット本体１ａの環状部材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２に示すように、外径が前記スプロケット本体１ａの外径とほぼ同一に設定されていると共に、内径が前記大径ボールベアリング４３の径方向のほぼ中央付近の径に設定されている。したがって、保持プレート６１の内周面は、前記外輪４３ａの軸方向の外端面４３ｅに対して一定の隙間をもって覆うように対向配置されている。また、前記内周部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、従動部材９端面と接するカムシャフト２に設けられた凹部とにより、カムシャフト２とスプロケット１の位相変換角量が一定以上、変化できないように設けられている。
　前記カバー部材３は、アルミニウム合金材によってカップ状に一体に成形されて、前端部に形成された膨出部３ａが前記ハウジング５の前端部を覆うように設けられていると共に、前記膨出部３ａの外周部側には円筒壁３ｂが軸方向に沿って一体に形成されている。この円筒壁３ｂは、図２に示すように、内部に保持用孔が形成されて内周面が後述するブラシ保持体２８のガイド面として構成されている。
　また、カバー部材３は、図２に示すように、外周に形成されたフランジ部３ｄにボルト挿通孔が貫通形成され、このボルト挿通孔に挿通された図外のボルトによって前記チェーンカバーに固定されている。
　前記膨出部３ａの外周側の段差部内周面と前記ハウジング５の外周面との間には、図２に示すように、シール部材である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前記カバー部材３の内周面に設けられた段差円環部３ｈに嵌着固定されている。
　前記ハウジング本体５ａは、後端側に円板状の底部５ｂを有し、該底部５ｂのほぼ中央に後述の偏心軸部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の孔縁には、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。
　前記カムシャフト２は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当り２つの駆動カムを有していると共に、前端部に前記フランジ部２ａが一体に設けられている。
　このフランジ部２ａは、図１及び図２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２ｅの外周部が前記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、前端面２ｅ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。
　前記従動部材９は、鉄系金属材によって一体形成され、図２に示すように、前端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、前記固定端部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器４１とから構成されている。
　前記従動部材９は、後端面が前記カムシャフト２のフランジ部２ａの前端面に当接配置されて、前記カムボルト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。
　前記従動部材９の内部には図１に示すように、中央に前記カムボルト１０の軸部が挿通される挿通孔が貫通形成されていると共に、外周側にニードルベアリング３８が設けられている。
　前記保持器４１は、図1及び２に示すように、前記固定端部９ａの外周部前端から断面がほぼＬ字形状に折曲されて、前記円筒部９ｂと同方向へ突出した有底円筒状に形成されている。この保持機４１の筒状先端部４１ａは、前記雌ねじ形成部６と前記延出部５ｄとの間に形成された円環状の凹部である空間部を介してハウジング５の底部５ｂ方向へ延出している。また、前記先端部４１ａの周方向のほぼ等間隔位置に、前記複数のローラ４８をそれぞれ転動自在に保持するローラ保持部であ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形成されている。このローラ保持孔４１ｂは、その全体の数が前記環状部材１９の内歯１９ａの全体の歯数よりも１つ少なくなっている。
　そして、前記固定端部９ａの外周部と保持器４１の底部側結合部との間には、前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂを固定する内輪固定部６３が切欠形成されている。
　この内輪固定部６３は、図１に示すように、前記外輪固定部６０と径方向から対向した段差状に切欠形成されて、カムシャフト軸方向に延びた円環状の外周面６３ａと、該外周面６３ａの前記開口と反対に一体に有し、径方向に沿って形成された第２固定段差面６３ｂとから構成されている。前記外周面６３ａには、大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂが軸方向から圧入されると共に、前記第２固定段差面６３ｂには、圧入された前記内輪４３ｂの内端面が当接して軸方向の位置決めされるようになっている。
　前記位相変更機構４は、前記カムシャフト２のほぼ同軸上前端側に配置されたアクチュエータである前記電動モータ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に伝達する前記減速装置８と、から構成されている。
　前記電動モータ１２は、図１に示すように、ブラシ付きのＤＣモータであって、前記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前記ハウジング５と、該ハウジング５の内部に回転自在に設けられた中間回転体であるモータ軸１３と、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、前記封止プレート１１に固定された固定子１６と、を備えている。
　前記モータ軸１３は、図１にも示すように、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、ブラシ保持体２８側の小径部１３ｂとから構成されている。また、前記大径部１３ａの外周に鉄心ロータ１７が固定されていると共に、該大径部１３ａの内部に偏心軸部３９が軸方向から圧入固定されて、前記段差部１３ｃの内面によって偏心軸部３９の軸方向の位置決めがなされるようになっている。一方、前記小径部１３ｂの外周には、コミュテータ２０が軸方向から圧入固定されて前記段差部１３ｃの外面によって軸方向の位置決めがされている。
　前記鉄心ロータ１７は、複数の磁極を持つ磁性材によって形成され、外周に形成されたスロットには電磁コイル１８が巻回されている。この電磁コイル１８は、カムシャフト２側のコイル部が前記ハウジング５の底部５ｂ前端面の凹部内に収容された形で軸方向から近接配置されている。
　一方、前記コミュテータ２０には、前記鉄心ロータ１７の極数と同数に分割された各セグメントに前記電極コイル１８が電気的に接続されている。
　前記固定子１６は、前記封止プレート１１の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前記コミュテータ２０の外周面に径方向から弾接する整流ブラシである第１ブラシ２５ａ、２５ｂと、前記樹脂ホルダー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スリップリング２６ａ、２６ｂと、前記各第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。なお、前記スリップリング２６ａ、２６ｂが給電機構の一部を構成し、また、前記第１ブラシ２５ａ、２５ｂやコミュテータ２０、ピグテールハーネス２７ａ、２７ｂなどが通電切替手段として構成されている。
　前記封止プレート１１は、前記ハウジング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。また、中央位置には、モータ軸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。
　前記膨出部３ａには、合成樹脂材によって一体的にモールドされた給電機構であるブラシ保持体２８が固定されている。
　このブラシ保持体２８は、図２に示すように、側面視ほぼＬ字形状に形成され、前記保持用孔３ｃ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、前記ブラシ保持部２８ａの両側に一体に突設されて、前記膨出部３ａに固定される一対のブラケット部２８ｃと、前記ブラシ保持体２８の内部に大部分が埋設された一対の端子片３１と、から主として構成されている。
　前記一対の端子片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が前記ブラシ保持部２８ａの底部側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が前記コネクタ部２８ｂの雌型嵌合溝２８ｄ内に突設されている。また、前記他方側端子３１ｂ、３１ｂは、図外の雄端子を介してバッテリー電源に電気的に接続されている。
　前記ブラシ保持部２８ａは、ほぼ水平方向(軸方向)に延設されて、内部に上下位置に形成された円柱状の貫通孔内にスリーブ状の摺動部２９ａ、２９ｂが固定されていると共に、該各摺動部２９ａ、２９ｂの内部に、各先端面が前記各スリップリング２６ａ、２６ｂに軸方向からそれぞれ当接する給電ブラシである第２ブラシ３０ａ、３０ｂが軸方向へ摺動自在に保持されている。
　この各第２ブラシ３０ａ、３０ｂは、ほぼ長方体状に形成されて、各貫通孔の底部側に臨む前記一方側端子３１ａとの間に弾装された付勢部材である第２コイルスプリング３２ａ、３２ｂのばね力によってそれぞれ前記各スリップリング２６ａ、２６ｂ方向に付勢されている。
　また、前記ブラシ保持部２８ａの基部側外周に形成された円環状の嵌着溝内に、環状シール部材３４が嵌着保持されており、前記ブラシ保持部２８ａが前記保持用孔３ｃに挿通された際に、前記シール部材３４が前記円筒壁３ｂの先端面に弾接してブラシ保持部２８ａ内をシールするようになっている。
　前記ブラケット部２８ｃは、ほぼ三角形状に形成されて、両側部にボルト挿通孔が貫通形成されている。この各ボルト挿通孔には、前記膨出部３ａに形成された一対の雌ねじ孔に螺着する各ボルト３６が挿通されて各ブラケット部２８ｃを介して前記ブラシ保持体２８が膨出部３ａに固定されるようになっている。
　前記モータ軸１３と偏心軸部３９は、前記カムボルト１０の頭部１０ａ側の軸部１０ｂの外周面に設けられて小径ボールベアリング３７と、前記従動部材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前記ニードルベアリ
ング３８によって軸受機構が構成されている。
　前記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転動体であるニードルローラ３８ｂとから構成されている。このニードルローラ３８ｂは、前記従動部材９の円筒部９ｂの外周面を転動している。
　前記小径ボールベアリング３７は、内輪が前記従動部材９の円筒部９ｂの前端縁とカムボルト１０のワッシャ１０ｃとの間に挟持状態に固定されている一方、外輪がモータ軸１３の内周に形成された段差部と抜け止めリングであるスナップリングとの間で軸方向から位置決め支持されている。
　また、前記モータ軸１３(偏心軸部３９)の外周面と前記ハウジング５の延出部５ｄの内周面との間には、減速装置８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４６が設けられている。このオイルシール４６は、内周部が前記モータ軸１３の外周面に弾接していることによって、該モータ軸１３の回転に対して摩擦抵抗を付与するようになっている。
　前記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、機関制御を行うと共に、前記電磁コイル１８に通電してモータ軸１３の回転制御を行い、減速装置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。
　前記減速装置８は、図２及び図３に示すように、偏心回転運動を行う前記偏心軸部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前記ローラ４８と、該ローラ４８を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する前記保持器４１と、該保持器４１と一体の前記従動部材９と、から主として構成されている。
　前記偏心軸部３９は、段差径の円筒状に形成されて、前端側の小径部３９ａが前述したモータ軸１３の大径部１３ａの内周面に圧入固定されていると共に、後端側の大径部３９ｂの外周面に形成されたカム面の軸芯Ｙがモータ軸１３の軸心Ｘから径方向へ僅かに偏心量ａだけ偏心している。なお、前記中径ボールベアリング４７とローラ４８などが遊星噛合い部として構成されている。
　前記中径ボールベアリング４７は、前記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。前記内輪４７ａは、前記偏心軸部３９の外周面に圧入固定されているのに対して、前記外輪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４７ｄがこれに対向する保持器４１の内側面との間に微少な第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、前記各ローラ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Ｃ１によって中径ボールベアリング４７全体が前記偏心部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。
　前記各ローラ４８は、前記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前記環状部材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。
　前記減速装置８の内部には、潤滑油給油手段によって潤滑油が供給されるようになっている。この潤滑油給油手段は、前記シリンダヘッドの軸受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、前記カムシャフト２の内部軸方向に形成されて、前記油供給通路にグルーブ溝を介して連通した油供給孔５１と、前記従動部材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、他端が前記ニードルベアリング３８と中径ボールベアリング４７の付近に開口した前記小径なオイル孔５２と、同じく従動部材９に貫通形成された前記大径な３つの図外のオイル排出孔と、から構成されている。
　この潤滑油給油手段によって、前記電動モータ１２側のオイルシール４６と、前記カムシャフト２の間に形成される空間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などの可動部へ十分に潤滑油が供給されるようになっている。なお、この空間部４４内に滞留した潤滑油は、前記小径オイルシール４６によってハウジング５内へのリークが阻止されている。
　なお、前記モータ軸１３の前端内部には、図２に示すように、カムボルト１０側の空間部を閉止する断面ほぼコ字形状の第１キャップ５３が圧入固定されている。
　次に、本実施形態の動作について説明する。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、その回転力が環状部材１９と雌ねじ形成部６を介してハウジング５、つまり電動モータ１２が同期回転する。一方、前記環状部材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する。
　そして、機関始動後の所定の機関運転時には、前記コントロールユニットから各端子片３１から各ピグテールハーネス２７ａ、２７ｂ、第２ブラシ３０ａ、３０ｂ、各スリップリング２６ａ、２６ｂなどを介して電動モータ１２の電磁コイル１７に通電される。これによって、モータ軸１３が回転駆動され、この回転力が減速装置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、前記従動部材９が、前記偏心部３９の偏心回転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或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。
　ここで、本実施形態の給電装置について説明する。
　第２ブラシ３０ａ、３０ｂとスリップリング２６ａ、２６ｂの間には、摺動による摩擦熱と、通電による電気熱が発生する。なお、前記第２ブラシ３０ａ、３０ｂについては、外側と内側の区別無く両方のブラシについて述べる際は、まとめて第２ブラシ３０と記す。前記スリップリング２６a、２６ｂについても同様に、外側と内側の区別無く両方のスリップリングについて述べる際は、まとめてスリップリング２６と記す。
　電動可変バルブタイミング装置は、エンジンの発熱により８０℃以上の高温となるエンジンルームで使用されるため、外部への放熱が行われにくく、本体保護やモータ性能の熱減磁防止のためには、内部発熱を可能な限り抑える必要がある。このエンジンルームに取り付けられる、電動可変バルブタイミング装置においては、前記スリップリング２６がエンジンのクランクシャフトと同期回転するため、エンジン運転中は常に摩擦熱が発生する。
　電動可変バルブタイミング装置は高温になると、永久磁石１４、１５の熱減磁によりモータ出力が低下してしまう。モータ出力が低下すると、必要な動作速度で電動可変バルブタイミング装置が動作することができないという問題があった。
　摩擦発熱量を低減すれば、装置全体の温度が下がり、温度上昇による永久磁石１４、１５の熱減磁が防止され、装置の出力を向上させることができる。
　一般的に物体同士の摩擦発熱量は、摩擦面の動摩擦係数と物体間に働く垂直抗力、そして物体同士の摩擦速度に比例する。摩擦面の動摩擦係数を低下させようとすると、物体の材料や作動流体の変更といった大規模な変更や、コスト高の変更が必要となる場合がある。また、物体間に働く垂直抗力は、物体同士の接触面積と押付け圧力の積で決まり、押付け圧力が一定となるよう設計した場合、接触面積を小さくすれば摩擦発熱が小さくなるが、接触面積を削減しようとすると、接触電気抵抗が大きくなり、発熱量が増加するという場合がある。
　そこで、物体同士の摩擦速度を小さくすることができれば、発熱を抑制することが可能となる。しかしながら従来では、放射方向に広がる平面状の給電面への接触面に対して、正方形のブラシを摺動接触させていた。そのため、摩擦速度が比較的高い、回転軸から遠い位置での接触面積が多く、発熱量が増加してしまっていた。そこで本実施形態では、前記第２ブラシ３０と前記スリップリング２６の摩擦面の動摩擦係数と、前記第２ブラシ３０と前記スリップリング２６間に働く垂直抗力を一定に保ちつつ、摩擦速度を低下させることで、摩擦発熱の低減を図る。ここで、前記垂直抗力を一定に保つのは、前記第２ブラシ３０と前記スリップリング２６が振動などで離れることを防止し、電気発熱を低減するためである。
　図５は従来の電動可変バルブタイミング装置のスリップリング給電面の正面図である。図６は、本発明の実施形態の一例である。
　図６に示す本発明の実施形態では、前記第２ブラシ３０の接線方向長さが、前記第２ブラシ３０の半径方向長さよりも長く、かつ接線方向および半径方向ともに、ブラシへのリード線を埋め込むのに十分な幅を第２ブラシ３０が有する場合の実施例として、前記第２ブラシ３０ａ’と３０ｂ’の接線方向の長さを、それぞれ図５における前記第２ブラシ３０ａと３０ｂの接線方向の長さの２倍に、前記第２ブラシ３０ａ’と３０ｂ’の半径方向の長さを、それぞれ図５における前記第２ブラシ３０ａと３０ｂの半径方向の長さの０．５倍とした。このように接触面形状の接線方向長さを半径方向長さよりも大きくすることにより、接触面形状が正方形である場合に比べて、スリップリング上のモータ中心軸３７に近い側で接触する面積が相対的に増加する。スリップリング上で前記モータ中心軸３７に近い領域では、回転半径が外側に比べて小さく、周速が低いため、摩擦発熱量も低減する。
　また、図６において、前記第２ブラシ３０ｂ’と前記スリップリング２６ｂ’の接触面と面積が等しく、前記モータ中心軸３７側の辺を一致させた仮想的な正方形接触面３４を考えたとき、前記第２ブラシ３０ｂ’のスリップリング２６ｂ’に対する接触面の幾何学的重心３６は、前記仮想的正方形接触面３４の幾何学的重心３５よりも前記モータ中心軸３７寄りに設けてある。このように接触面の幾何学的重心３６を、仮想的正方形の接触面の幾何学的重心３５よりも前記モータ中心軸３７寄りにすることで、周速の低い回転軸寄りの領域で前記第２ブラシ３０b’と前記スリップリング２６ｂ’を接触させることができ、摩擦発熱量を低減させることができる。前記第２ブラシ３０ａ’と 前記スリップリング２６ａ’についても同様である。
　また、図６において、前記第２ブラシ３０ｂ’と前記スリップリング２６ｂ’の接触面の幾何学的重心３６は、前記スリップリング２６ｂ’の中央線３３ｂよりも回転軸に近くに設けている。このように接触面の幾何学的重心３６を、前記スリップリング２６ｂ’の中央線３３ｂよりも前記モータ中心軸３７の近くに設けることで、周速の低い回転軸寄りの領域で前記第２ブラシ３０b’と前記スリップリング２６ｂ’を接触させることができ、摩擦発熱量を低減させることができる。前記第２ブラシ３０ａ’と前記スリップリング２６ａ’についても同様である。
　また、図６において、前記第２ブラシ３０ｂ’と前記スリップリング２６ｂ’の接触面における、前記モータ中心軸３７までの最大距離Ｒ１を、前記仮想的正方形接触面３４における、前記モータ中心軸３７までの距離Ｒ２より小さくすることで、前記第２ブラシ３０ｂ’を前記スリップリング２６ｂ’からはみ出すことなく接触させるのに必要なスリップリング前記２６ｂ’の幅が減少する。このように構成すると、前記スリップリング２６ｂ’の幅を小さく設計することができ、外側に配置される前記スリップリング２６ａ’の小型化、そして可変バルブタイミング機構装置の半径方向サイズの小型化が可能となり、摩擦発熱の小さい装置を提供することができる。
（実施形態２）
　本章記載の第２の実施形態は、より一般的な例として、本発明に係わる給電装置を搭載したモータ装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
　まず、本実施形態の構成を説明する。このモータ装置は、図７の実施形態２に示すように、モータ１０４にスプロケット１０９が取り付けられており、前記モータ１０４が軸受１０５によって回転自由に支持されている。前記軸受１０５は、固定板１０６によって地面に固定されている。シャフト７は、前記モータ１０４の出力軸である。
　前記モータ１０４は、給電面として、モータ回転軸に対して垂直に広がる面を給電面とする円環状のスリップリング１０３ａ、１０３ｂを備え、前記スリップリング１０３ａ、１０３ｂには、それぞれ給電ブラシ１０２ａ、１０２ｂが、軸方向の前記シャフト１０７方向に向かって押し付けられている。前記給電ブラシ１０２ａ、１０２ｂは、ともに固定壁１０１に固定され、直流電源装置１０８により電流が供給される。本発明は、このように少なくとも一つモータ回転軸に垂直な面を給電面として備えるモータ装置において、有効である。
　次に、本実施形態の動作について説明する。
　前記スプロケット１０９が、図外のタイミングチェーンを介して回転力を受け、前記モータ１０４は回転する。ここで、前記モータ１０４を動作させることにより、前記シャフト１０７は、前記モータ１０４に対して相対的に回転する。なお、前記モータ１０４への給電は、前記給電ブラシ１０２ａ、１０２ｂが、それぞれ前記スリップリング１０３ａ、１０３ｂに摺動接触することにより行われる。
　次に、本実施形態の給電装置について説明する。
　前記給電ブラシ１０２ａ、１０２ｂと前記スリップリング１０３ａ、１０３ｂの間には、摺動による摩擦熱と通電による電気熱が発生する。なお、前記給電ブラシ１０２ａ、１０２ｂについては、外側と内側の区別無く両方のブラシについて述べる際は、まとめて給電ブラシ１０２と記す。前記スリップリング１０３a、１０３ｂについても同様に、外側と内側の区別無く両方のスリップリングについて述べる際は、まとめてスリップリング１０３と記す。
　発熱量に関する課題は、第一の実施例と同様である。
　従来技術では、放射方向に広がる平面状の給電面への接触面に対して、正方形のブラシを摺動接触させていた。そのため、摩擦速度が比較的高い、回転軸から遠い位置での接触面積が多く、発熱量が増加してしまっていた。そこで本実施形態では、給電ブラシ１０２ａとスリップリング１０３ａの摩擦面の動摩擦係数と、給電ブラシ１０２ａとスリップリング１０３ａ間に働く垂直抗力を一定に保ちつつ、摩擦速度を低下させることで、摩擦発熱の低減を図る。
　図８は、図７のＣ－Ｃ間の断面において、従来モータ装置の給電面を示す図である。図９は、図７のＣ－Ｃ間の断面において、機械摩擦を減らした実施形態の一例を示す図である。
　図９に示す実施形態２では、前記給電ブラシ１０２の接線方向長さが、前記給電ブラシ１０２の半径方向長さよりも長く、かつ接線方向および半径方向ともに、ブラシへのリード線を埋め込むのに十分な幅を前記給電ブラシ１０２が有する場合の実施例として、前記給電ブラシ１０２ａ’と１０２ｂ’の接線方向の長さを、それぞれ図８における前記給電ブラシ１０２ａと１０２ｂの接線方向の長さの２倍に、前記給電ブラシ１０２ａ’と１０２ｂ’の半径方向の長さを、それぞれ図８における前記給電ブラシ１０２ａと１０２ｂの半径方向の長さの０．５倍とした。このように接触面形状の接線方向長さを半径方向長さよりも大きくすることにより、接触面形状が正方形である場合に比べて、スリップリング上のモータ中心軸１１４に近い側で接触する面積が相対的に増加する。スリップリング上で前記モータ中心軸１１４に近い領域では、回転半径が外側に比べて小さく、周速が低いため、摩擦発熱量も低減する。
　また、図９において、前記給電ブラシ１０２ｂ’と前記スリップリング１０３ｂ’の接触面と面積が等しく、前記モータ中心軸１１４側の辺を一致させた仮想的な正方形接触面１１０を考えたとき、前記給電ブラシ１０２ｂ’ の前記スリップリング１０３ｂ’に対する接触面の幾何学的重心１１２は、前記仮想的正方形接触面の幾何学的重心１１１よりも前記モータ中心軸１１４寄りに設けてある。このように接触面の幾何学的重心１１２を、仮想的正方形の接触面の幾何学的重心１１１よりも前記モータ中心軸１１４寄りにすることで、周速の低い回転軸寄りの領域で前記給電ブラシ１０２b’と前記スリップリング１０３ｂ’を接触させることができ、摩擦発熱量を低減させることができる。前記給電ブラシ１０２ａ’と 前記スリップリング１０３ａ’についても同様である。
　また、図９において、前記給電ブラシ１０２ｂ’と前記スリップリング１０３ｂ’の接触面の幾何学的重心１１２は、前記スリップリング１０３ｂ’の中央線１１３ｂよりも前記モータ中心軸１１４に近くに設けている。このように接触面の幾何学的重心１１２を、前記スリップリング１０３ｂ’の中央線１１３ｂよりも前記モータ中心軸１１４の近くに設けることで、周速の低い回転軸寄りの領域で前記給電ブラシ１０２ｂ’と前記スリップリング１０３ｂ’を接触させることができ、摩擦発熱量を低減させることができる。前記給電ブラシ１０２ａ’と前記スリップリング１０３ａ’についても同様である。
　また、図９において、前記給電ブラシ１０２ｂ’と前記スリップリング１０３ｂ’の接触面における、前記モータ中心軸１１４までの最大距離Ｒ１’を、前記仮想的正方形接触面１１０における、前記モータ中心軸１１４までの距離Ｒ２’より小さくすることで、前記給電ブラシ１０２ｂ’を前記スリップリング１０３ｂ’からはみ出すことなく接触させるのに必要なスリップリング前記１０２ｂ’の幅が減少する。このように構成すると、前記スリップリング１０２ｂ’の幅を小さく設計することができ、外側に配置される前記スリップリング１０３ａ’の小型化、および可変バルブタイミング機構装置の半径方向サイズの小型化が可能となり、摩擦発熱の小さい装置を提供することができる。
（実施形態３）
　本章記載の第３の実施形態では、給電ブラシ形状について、種々の変形、変更、改良例を示す。
　図１０の実施形態は、給電ブラシ１０２ａ’’、１０２ｂ’’の形状が互いに異なるよう構成した例である。このように互いに給電ブラシの形状が互いに異なると、スリップリング１０３ａ’’、 １０３ｂ’’の極率に応じて給電ブラシ形状を定めることができ、より発熱量を低減することができる。接触面形状の接線方向長さが半径方向長さよりも大きいか、または接触面の幾何学的重心が、仮想的正方形の接触面の幾何学的重心よりもモータ中心軸寄りに位置していれば、本発明の効果を得ることができる。
　また、給電ブラシの形状として、図１１から図１５に示すとおり、様々な形状を用いて、本発明の効果を得ることができる。
　図１１は、長方形接触面の角を丸くしたものである。接触断面の角にＲを設けることで、給電ブラシの成型をしやすくなる。この結果、実際の給電ブラシ形状として採用し易い。このように一部または全部の角を加工しても、接触面の幾何学的重心位置が仮想正方形の重心よりも回転軸よりにあれば、本発明の効果を得ることができる。
　図１２は、接触面の面積を保ちつつ、回転軸側の辺が長い台形の接触面形状とした実施例である。図１１における長方形接触面より最大半径が小さいため、発熱量をより効率的に抑えられると共に、必要なリングの幅をより低減することができる。
　図１３は、接触面を楕円形状とした実施例である。楕円形状とすることで角を無くし、欠け等の発生を効果的に抑制できる。この結果、ブラシの摩耗の異常を抑制し、安定したブラシの消耗が見込める。
　図１４は、接触面の径方向内側に曲率を持たせて凹形状とし、スリップリングに沿うように給電ブラシを配置した実施例で、接触面の径方向内側に曲率を持たせない場合と比べて、給電ブラシが、スリップリング上でモータ中心軸に近い領域で接触する面積が相対的に増加する。スリップリング上でモータ中心軸に近い領域では、回転半径が外側に比べて小さく、周速が低いため、摩擦発熱量も低減する。したがって、この領域の面積の割合を大きく取ることで、本発明の効果を得られる。
　図１５は、接触面の外周と内周に曲率を持たせて、スリップリングに沿うように給電ブラシを配置した実施例で、最も効果的に本発明による発熱低減効果が得られる。また、接触面積を一定として考えたときに、スリップリングの外径を最も小さくでき、製品のサイズを小さくし易くなる。
　図１６は、接触面を楕円形状とし、かつ断面形状が二組の平行な線により規定される２面幅を有するようにした実施例である。楕円形状とすることで角を無くし、欠け等の発生を効果的に抑制できる。また、２面幅を有することにより、製造時の精度管理が容易である点から、最も採用し易い給電ブラシ形状の実施例である。
　図１７は、１０２ｉ、１０２ｊのように、複数の給電ブラシを電気的に接続した状態でスリップリング１０３ｉに接触させる場合の実施例である。それぞれの給電ブラシ１０２ｉ、１０２ｊの形状は正方形であるが、それらの幾何学的重心と回転軸の平均距離が、仮想的な正方形接触面よりも回転軸寄りに位置させることができ、同様に発明の効果を得ることができる。
　図１８よび図１９は、任意の形状の給電ブラシ１０２ｋを、スリップリング１０３ｋに対して斜めに当て、接触面形状を変化させる実施形態を示している。このように互いに給電ブラシをスリップリングに対して垂直に押し当てなくても、接触面形状の接線方向長さが半径方向長さよりも大きい、または接触面の幾何学的重心が、仮想的正方形の接触面の幾何学的重心よりもモータ中心軸寄りに位置していれば、本発明の効果を得ることができる。
　本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、回転体への給電が必要な装置全てに適用可能である。
　１…タイミングスプロケット、１ａ…スプロケット本体、１ｂ…ギヤ部、２…カムシャフト、２ａ…フランジ部、２ｂ…ストッパ凹溝、２ｅ…前端面、３…カバー部材、３ａ…膨出部、３ｂ…円筒壁、３ｃ…保持用孔、３ｈ…段差円環部、４…位相変換機構、５…ハウジング、５ａ…ハウジング本体、５ｂ…底部、５ｃ…軸部挿通孔、５ｄ…延出部、７…ボルト、８…減速装置、９…従動部材、１０…カムボルト、１１…封止プレート、１２…電動モータ（中間回転体）、１３…モータ軸、１４、１５…永久磁石（ステータ）、１６…固定子、１７…鉄心ロータ、１８…電磁コイル、１８ａ…コイル部、１９…環状部材、１９ａ…内歯、２０…コミュテータ、２２…樹脂プレート、２３ａ、２３ｂ…樹脂ホルダー、２４ａ、２４ｂ…第１コイルスプリング、２５ａ、２５ｂ…第１ブラシ（整流ブラシ）、２６ａ、２６ｂ…スリップリング（給電リング）、２７ａ、２７ｂ…ピグテールハーネス、２８…ブラシ保持体、２９ａ、２９ｂ…摺動部、３０ａ、３０ｂ…第２ブラシ（給電ブラシ）、３１…端子片、３１ａ、３１ｂ…上端側端子、３２ａ、３２ｂ…第２コイルスプリング、３３ａ、３３ｂ…スリップリング中央線、３４…仮想正方形接触面、３５…仮想正方形接触面の幾何学的重心、３６…第２ブラシ３０ｂ’の接触面の幾何学的重心、３７…モータ中心軸、３９…偏心軸部、４１…保持器、４３…大径ボールベアリング、４３ａ…外輪、４３ｂ…内輪、４３ｃ…ボール、４３ｄ、４３ｆ…内端面、４３ｅ、４３ｇ…外端面、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、６０…外輪固定部、６０ａ…内周面、６０ｂ…第１固定段差面、６１…保持プレート、６１ａ…内周面、６１ｂ…ストッパ凸部、６２…スペーサ、６３…内輪固定部、６３ａ…外周面、６３ｂ…第２固定段差面、１０１…固定壁、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ａ’、１０２ｂ’、 １０２ａ’’、１０２ｂ’’、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ、１０２ｆ、１０２ｇ、１０２ｈ、１０２ｉ、１０２ｊ、１０２ｋ、１０２ｍ…給電ブラシ、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ａ’、１０３ｂ’、１０３ａ’’、１０３ｂ’’、１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅ、１０３ｆ、１０３ｇ、１０３ｈ、１０３ｉ、１０３ｋ、１０３ｍ…スリップリング（給電リング）、１０４…モータ、１０５…軸受、１０６…固定板、１０７…シャフト、１０８…直流電源、１０９…スプロケット、１１０…仮想正方形接触面、１１１…仮想正方形接触面の幾何学的重心、１１２…第２ブラシ３０ｂ’の接触面の幾何学的重心、１１３ａ、１１３ｂ…スリップリング中央線、１１４…モータ中心軸。

Claims (20)

  1. 　モータを内蔵し、前記モータの回転軸に対して半径方向に広がる給電面と、前記給電面と摺動接触するブラシを備え、前記給電面は、前記モータの回転軸を中心とするリング状の給電面であるスリップリングが配置されるバルブタイミング制御装置において、
    　前記接触面の前記モータ回転軸に対しての接線方向の最大長さａと、半径方向の最大長さｂについて、ａ＞ｂが成立するバルブタイミング制御装置。
  2. 　請求項１において、前記ブラシの前記スリップリングに対する接触面が、２面幅を有していることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  3. 　請求項２において、前記２面幅をつなぐ前記ブラシの縁部分が、円弧状に形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  4. 　請求項３において、前記２面幅部が径方向に形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  5. 　請求項４において、前記スリップリングが同一面で半径方向の内外に２列配置されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  6. 　請求項３において、前記給電ブラシに２面幅部が形成されていて、かつ、前記給電ブラシの円弧状の外縁部がスリップリングの外周に沿って形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  7. 　請求項２において、前記給電ブラシの接触面が矩形で形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  8. 　請求項１において、前記給電ブラシの径方向外縁が凸形状で形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  9. 　請求項８において、前記給電ブラシの外縁の凸形状が曲線で形成され、かつ、前記給電ブラシの外縁の凸形状が前記スリップリングの外周に沿って形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  10. 　請求項８において、前記給電ブラシの径方向内縁が凹形状で形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  11. 　請求項１０において、前記給電ブラシの内縁の凹形状が前記スリップリングの内周に沿って形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  12. 　請求項８において、前記給電ブラシの径方向内縁が凸形状で形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  13. 　請求項１において、前記スリップリングが同一面で半径方向の内外に２列配置されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  14. 　モータを内蔵し、前記モータの回転軸に対して半径方向に広がる給電面と、前記給電面と摺動接触するブラシを備え、前記給電面は、前記モータの回転軸を中心とするリング状の給電面であるスリップリングが配置されるバルブタイミング制御装置において、
    　前記給電ブラシと前記スリップリングとの接触面における幾何学的な重心が、前記接触面と等面積で、前記接触面から円の中心軸までの最短距離を一致させた、仮想的な正方形接触面の幾何学的重心よりも前記モータ回転軸に近いことを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  15. 　請求項１４において、前記給電ブラシの前記スリップリングに対する接触面の幾何学重心が、前記スリップリングの中央線よりも前記モータ回転軸の近くに配置されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  16. 　請求項１５において、前記スリップリングが同一面で半径方向の内外に２列配置されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  17. 　請求項１４において、前記給電ブラシの前記スリップリングに対する接触面が２面幅を有し、かつ、前記２面幅部をつなぐ前記接触面の縁が円弧状に形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  18. 　請求項１４において、前記給電ブラシの径方向外縁が凸形状で形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  19. 　請求項１４において、前記給電ブラシの径方向内縁が凹形状で形成されることを特徴とするバルブタイミング制御装置。
  20. 　モータの回転軸に対して半径方向に広がる給電面と、前記給電面と摺動接触するブラシを備え、前記給電面は、前記モータの回転軸を中心とするリング状の給電面であるスリップリングが配置されるモータ用給電装置において、
    　前記給電ブラシと前記スリップリングとの接触面における幾何学的な重心が、前記接触面と等面積で、前記接触面から円の中心軸までの最短距離を一致させた、仮想的な正方形接触面の幾何学的重心よりも前記モータ回転軸に近いことを特徴とするモータ用給電装置。
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