WO2019054218A1 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

タイミングスプロケット１とカムシャフト２の相対回転位置を変更する位相変更機構３は、電動モータの環状のステータコイル１５が内部に埋め込まれ、機関のチェーンケース２２に固定されるモータステータ１４と、ステータコイルの内周側に配置され、電動モータのモータ出力軸１６に固定される永久磁石１７と、を備え、減速機構１３の一部を構成する偏心軸部２５は、モータ出力軸の軸方向端部に継手機構を介さずに一体に設けられている。　これによって、電動モータと減速機構との間に継手機構が存在しないので、各構成部材の組付作業能率の向上が図り得ることができる。

Description

内燃機関のバルブタイミング制御装置

　本発明は、例えば吸気弁や排気弁の開閉タイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

　内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

　このバルブタイミング制御装置は、制御トルクを出力する出力回転体を有する電動モータと、前記出力回転体から制御トルクが伝達される入力回転体と、を有する位相変更機構を備えている。そして、この位相変更機構は、前記入力回転体の回転状態にしたがってクランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を変更するようになっている。

　また、前記出力回転体と入力回転体とを、相対変位可能でかつトルク伝達可能に連結する可動軸継手機（オルダムカップリング）を備えている。この可動軸継手機は、前記入力回転体に設けられて外部に開口した固定孔と、前記出力回転体の外周に設けられて、前記固定孔の内周部に固定される第一継手部材と、を有している。前記第一継手部材は、前記固定孔に固定される第一固定部と、前記固定孔の内周側に配置される筒部とを有している。

　また、前記筒部の内周側にてモータ軸に固定される第二固定部と、モータ軸と筒部との間の径方向隙間にて貫通部及び第二固定部よりも強度が低い低強度部を有する第二継手部材と、を有し、これらを組み合わせて構成されている。

特開２０１６－１１８１０７号公報（図５）

　しかしながら、特許文献のバルブタイミング制御装置にあっては、前記可動軸継手機おける第一継手部材の第一固定部を固定孔に組み付ける際に、回転位置を調整しながら組み付けなければならない。このため、組付作業が煩雑になるおそれがある。

　本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、電動モータと減速機構との間に継手機構が存在しないので、各構成部材の組付作業能率の向上が図り得る内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを一つの目的としている。

　本願請求項１に記載の発明は、とりわけ、位相変更機構は、電動モータの環状のステータコイル及び前記ステータコイルに給電可能な給電部を有し、機関の固定部材に固定されるモータステータと、前記ステータコイルの内周側に配置され、前記電動モータのモータ出力軸に固定される永久磁石と、前記モータ出力軸に一体に設けられ、前記減速機構の一部を構成する伝達軸部材と、を備えている。

　本発明の好ましい態様によれば、継手機構が存在しないことから、各構成部材の組立作業能率の向上が図れる。

本発明の第１実施形態に係るバルブタイミング制御装置の縦断面図である。 本実施形態における主要な構成部材を断面して示す分解図である。 本実施形態の減速機構側の構成部品を示す分解斜視図である。 図２のＡ－Ａ線断面図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置を電動モータ側から視た分解斜視図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置を減速機構側から視た分解斜視図である。 本実施形態のバルブタイミング制御装置を組み付けた状態を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態を示すバルブタイミング制御装置の縦断面図である。 本発明の第３実施形態を示すバルブタイミング制御装置の要部断面図である。 本発明の第４実施形態のバルブタイミング制御装置の要部断面図である。 本発明の第５実施形態のバルブタイミング制御装置の要部断面図である。 本発明の第６実施形態のバルブタイミング制御装置の要部断面図である。

　以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。本実施形態では、バルブタイミング制御装置を吸気側に適用したものを示しているが、排気側に適用することも可能である。
〔第１実施形態〕
　図1は第1実施形態におけるバルブタイミング制御装置の縦断面図、図２は本実施形態に供される主要な構成部材を示す分解図、図３は本実施形態に供される減速機構を示す分解斜視図、図４は図２のＡ－Ａ線断面図である。

　バルブタイミング制御装置は、図１及び図２に示すように、駆動回転体であるタイミングスプロケット１と、シリンダヘッド０１上に軸受０２を介して回転自在に支持されたカムシャフト２と、タイミングスプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、機関運転状態に応じて両者１，２の相対回転位相を変更する位相変更機構３と、該位相変更機構３の前端に配置された固定部材であるカバー部材４と、を備えている。

　タイミングスプロケット１は、全体が金属材である鉄系金属によって環状一体に形成されており、円環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、巻回されたタイミングチェーン３１を介して内燃機関のクランクシャフトからの回転力を受ける歯車部１ｂと、を備えている。

　また、バルブタイミング制御装置の外周には、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド０１に結合された固定部材であるチェーンケース２２が設けられている。このチェーンケース２２は、本実施形態では内燃機関の一部になっている。

　スプロケット本体１ａの前端側には、後述する減速機構１３の一部を構成する円環状の内歯構成部５が一体に設けられている。この内歯構成部５は、スプロケット本体１ａの外周に一体に設けられていると共に、内周には波形状の複数の内歯５ａが形成されている。

　スプロケット本体１ａとカムシャフト２の軸方向の一端部２ａに固定された後述する従動回転体である従動部材９との間には、１つの大径ボールベアリング６が介装されている。この大径ボールベアリング６は、タイミングスプロケット１を従動部材９(カムシャフト２)の外周に相対回転自在に軸受けしている。

　さらに、スプロケット本体１ａの内歯構成部５と反対側の後端面には、保持プレート８が固定されている。この保持プレート８は、図３にも示すように、金属板材によって円環状に形成され、外径がスプロケット本体１ａの外径とほぼ同一に設定されている。また、保持プレート８は、中央に有する中央孔８ａの内径が大径ボールベアリング６の外輪６ａの内径よりも小さく形成されて、内周部の内側面が外輪６ａの軸方向の他端面に微小隙間を介して軸方向から対峙している。

　また、保持プレート８の中央孔８ａの内周縁所定位置には、径方向内側、つまり中心軸方向に向かって突出したストッパ凸部８ｂが一体に設けられている。このストッパ凸部８ｂは、ほぼ逆台形状に形成されて、先端面８ｃが後述するアダプタ１１のストッパ凹溝１１ｃの円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。

　内歯構成部５を含むスプロケット本体１ａと保持プレート８の各外周部には、複数本（本実施形態では６本）のボルト７が挿通する６つのボルト挿通孔１ｃ、８ｄが周方向のほぼ等間隔位置に貫通形成されている。

　カムシャフト２は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つの駆動カムを有している。また、カムシャフト２は、回転軸方向の位相変更機構３側の一端部には、軸受０２を介して軸方向の位置決めを行うフランジ部２ａが一体に設けられている。また、カムシャフト２は、一端部の内部軸方向に雌ねじ部２ｂが形成されており、この雌ねじ部２ｂに螺着するカムボルト１０によってアダプタ１１を介して従動部材９が軸方向から締結固定されている。さらに、カムシャフト２の一端部前端には、従動部材９とアダプタ１１との回転方向の位置決めを行う位置決め用のピン２ｄが回転軸方向から圧入固定されている。

　従動部材９は、鉄系金属によって一体に形成され、図１～図３に示すように、後端側(カムシャフト２側)に形成された円板状の固定端部９ａと、該固定端部９ａの内周前端面から軸方向へ突出した円筒部９ｂと、から主として構成されている。

　固定端部９ａは、外側面がカムシャフト２の一端部２ａの前端面側に対向配置されている。また、固定端部９ａの外側面のほぼ中央位置には、アダプタ１１の後述する凸状の内周部１１ｂが嵌合する円環状の嵌合溝９ｄが形成されている。また、この嵌合溝９ｄの底面には、位置決め用のピン２ｃが軸方向から挿入される位置決め用の穴９ｅが形成されている。

　円筒部９ｂは、図１に示すように、固定端部９ａを含む内部軸心方向にカムボルト１０の軸部１０ｂが挿通されるボルト挿通孔９ｃを有している。また、円筒部９ｂの外周側には、後述する小径ボールベアリング３３とニードルベアリング３４が軸方向に並列に設けられている。

　カムボルト１０は、図１に示すように、頭部１０ａの軸方向端面が小径ボールベアリング３３の内輪を軸方向から支持している。また、軸部１０ｂの外周には、カムシャフト２の雌ねじ部２ｂに螺着する雄ねじ部１０ｃが形成されている。

　アダプタ１１は、図１～図３に示すように、一定の肉厚を有する円盤状の金属板をプレス成形によって縦断面ほぼクランク状に折曲形成されており、フランジ状の外周部１１ａと、後述する電動モータ１２方向へ突出した有底円筒状の内周部１１ｂと、から構成されている。

　外周部１１ａは、外径が従動部材９の固定端部９ａの外径よりも僅かに大きく形成されている。そして、電動モータ１２側の内側面の外周側が、大径ボールベアリング６の内輪６ｂの軸方向他端面に当接して軸方向外側への移動を規制するようになっている。

　外周部１１ａは、外周面に保持プレート８のストッパ凸部８ｂが係入するストッパ凹溝１１ｃが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝１１ｃは、円周方向へ所定長さの円弧状に形成されている。このストッパ凹溝１１ｃの円弧状の長さ範囲で回動したストッパ凸部８ｂの両側面８ｅ、８ｆが、周方向の対向面にそれぞれ当接するようになっている。これによって、タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の最大進角側、あるいは最大遅角側の相対回転位置を機械的に規制するようになっている。

　内周部１１ｂは、電動モータ１２側に突出した有底円筒状の凸状に形成され、反対側の凹溝にカムシャフト２の一端部２ａが軸方向から嵌合している。また、内周部１１ｂの中央位置には、前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通する挿通孔１１ｄが貫通形成されている。

　内周部１１ｂは、従動部材９の固定端部９ａの嵌合溝９ｄ内に軸方向から圧入によって嵌合している。内周部１１ｂは、嵌合溝９ｆ内に嵌合した状態でカムボルト１０によってカムシャフト２の一端部２ａと従動部材９の固定端部９ａとの間に挟持状態に結合されている。

　図５は本実施形態のバルブタイミング制御装置を電動モータ側から視た分解斜視図、図６は本実施形態のバルブタイミング制御装置を減速機構側から視た分解斜視図、図７は本実施形態のバルブタイミング制御装置を組み付けた状態を示す斜視図である。

　位相変更機構３は、従動部材９の円筒部９ｂの前端側に配置された電動モータ１２と、該電動モータ１２の回転速度を減速してカムシャフト２に伝達する減速機構１３と、から主として構成されている。

　電動モータ１２は、いわゆるブラシレスＤＣモータであって、チェーンケース２２に固定されるモータステータ１４と、該モータステータ１４の内部に設けられたステータコイル１５及び該ステータコイル１５に電流を供給する給電部と、ステータコイル１５の内周側に配置された入力回転軸であるモータ出力軸１６と、該モータ出力軸１６の外周に固定された円筒状の永久磁石１７と、を有している。

　モータステータ１４は、主として合成樹脂材の樹脂部によって一体に形成されており、タイミングスプロケット１方向へ突出し、内部にステータコイル１５がモールド固定されている円筒状の固定部１４ａと、該固定部１４ａの軸方向の外側の一端に一体に設けられた支持部１４ｂと、該支持部１４ｂの径方向外側に一体に設けられたコネクタ部１４ｃと、を備えている。

　固定部１４ａは、径方向の肉厚がステータコイル１５の径方向幅よりも僅かに大きく形成されて、このステータコイル１５全体が内部にモールドされている。また、この固定部１４ａは、内部に円形状の収容空間１４ｄが形成されていると共に、該収容空間１４ｄの内周面１４ｅの内径Ｄが永久磁石１７の外径よりも僅かに大きく形成されている。また、収容空間１４ｄの内周面１４ｅと永久磁石１７（後述する磁石カバー２７）の外周面との間には、円筒状のエアギャップＧが形成されている。また、固定部１４ａは、減速機構１３側の一端部の内周縁に環状凹溝１４ｊが形成されている。

　さらに、固定部１４ａの外周面には、金属材である例えば鉄系金属、あるいはアルミニウム合金からなるケースである円筒部材１８が一体的に固定されている。この円筒部材１８は、筒状本体１８ａのコネクタ部１４ｃ側の軸方向一端縁にモータ出力軸１６の回転軸心から径方向外側に延出したフランジ部１８ｂが形成されている。また、このフランジ部１８ｂの外周縁には、複数（本実施形態では４つ）の突出部１８ｃが円周方向のほぼ等間隔位置に設けられている。

　この４つの突出部１８ｃは、ほぼ円弧状に形成されていると共に、中央にボルト挿入孔１８ｄがそれぞれ貫通形成されている。この各ボルト挿入孔１８ｄには、円筒部材１８を介して固定部１４ａをチェーンケース２２に固定する取付ボルト１９がそれぞれ挿入されるようになっている。

　筒状本体１８ａとフランジ部１８ｂの折曲箇所の外面には、チェーンケース２２との間をシールするシール部材であるシールリング２０が設けられている。

　支持部１４ｂは、薄肉円盤状に形成されて、外側には後述する回転位置検出機構２１の検出部２３を収容支持する円盤凹状の空間部Ｓが形成されている。また、支持部１４ｂは、中央に検出部２３の回転センサ２３ａを収容する有底円筒状の凹壁１４ｆが一体に設けられている。

　空間部Ｓは、外側開口端が円盤状の蓋部２４によって閉塞されている。この蓋部２４は、外周部２４ａが支持部１４ｂの空間部Ｓを構成する外周壁の開口縁に形成された環状溝に圧入によって固定されている。なお、蓋部２４の支持部１４ｂに対する固定方法としては、圧入の他に接着剤あるいはビスなどを用いて固定することも可能である。

　コネクタ部１４ｃは、固定部１４ａの外周面から径方向外側へ平行に突出した給電用コネクタ１４ｇと、信号用コネクタ１４ｈと、を有している。給電用コネクタ１４ｇは、内部の端子１４ｉが図外のコントロールユニットに雌端子を介して電源であるバッテリーに接続されている。一方、信号用コネクタ１４ｈは、図外の内部の端子がコントロールユニットに雌端子を介して接続され、回転センサ２３ａで検出された回転角信号をコントロールユニットに出力するようになっている。

　ステータコイル１５は、複数の積層板によって形成された円環状の鉄心コア１５ｂと、該鉄心コア１５ｂの外周に巻回されたコイル部１５ａと、を有している。鉄心ロータ１８は、複数の磁極を持つ磁性材によって形成され、外周側がコイル部１５ａのコイル線を巻回させるスロットを有するボビンとして構成されている。

　コイル部１５ａは、各外端部１５ｃ、１５ｃが検出部２３の回路基板２３ｂに配設された図外のバスバーによって接続されている。

　給電部は、給電用コネクタ１４ｇと回路基板２３ｂのバスバーなどによって構成されている。

　モータ出力軸１６は、金属材によって円筒状に形成されて、内周面の先端側寄りに回転軸方向へ突出した円筒壁１６ａを一体に有している。また、モータ出力軸１６は、回転軸方向の一端部、つまり、円筒壁１６ａの先端側に円環状の圧入用の溝１６ｂが形成されている。一方、モータ出力軸１６の溝１６ｂと軸方向で反対側の位置には、減速機構１３の一部を構成する伝達軸部材である偏心軸部２５が一体に結合されている。

　また、モータ出力軸１６の圧入用の溝１６ｂ内には、モータ出力軸１６の回転位置を検出する回転位置検出機構２１の一部を構成する被検出部２６が固定されている。

　また、円筒壁１６ａの軸方向の一端面が、小径ボールベアリング３３の外輪とニードルベアリング３４の保持器を軸方向から支持している。

　各永久磁石１７は、モータ出力軸１６の円筒壁１６ａの形成位置の外周側に配置されて、各内周面がモータ出力軸１６の外周面に接着剤によって固定されている。この各永久磁石１７は、円周方向に所定隙間をもって配設されて全体が円筒状に形成され、円周方向に複数の磁極を有している。

　また、この各永久磁石１７は、各外周面全体が円環状の磁石カバー２７によって覆われている。この磁石カバー２７は、例えば非磁性材の薄肉金属材をプレス成形によって横断面ほぼ逆凹状に折曲形成されている。また、この磁石カバー２７は、内周縁がモータ出力軸１６の外周面に例えば圧着などによって固定されている。この磁石カバー２７は、各永久磁石１７の磁力線の漏れや不要の発熱などの損失を抑制している。

　モータ出力軸１６と偏心軸部２５は、カムボルト１０の軸部１０ｂの外周面に設けられた小径ボールベアリング３３及び円筒部９ｂの外周面に設けられて小径ボールベアリング３３の軸方向側部に配置されたニードルベアリング３４によって回転自在に支持されている。

　前述した回転位置検出機構２１は、モータステータ１４の支持部１４ｂに支持された検出部２３と、モータ出力軸１６の先端部に固定された被検出部２６と、から構成されている。

　検出部２３は、被検出部２６に凹壁１４ｆを介して軸方向から対向する回転センサ２３ａと、支持部１４ｂの外面に接着剤などによって固定され、バスバーが配設された回路基板２３ｂと、該回路基板２３ｂに設けられた複数の集積回路２３ｃなどの複数の電子部品と、を有している。

　被検出部２６は、センサーターゲットであるほぼ円盤状のマグネットセンサによって構成されて、磁力を介してモータ出力軸１６の回転位置を回転センサ２３ａに出力するようになっている。また、被検出部２６は、モータ出力軸１６側の一側面中央に、モータ出力軸１６の圧入用の溝１６ｂに圧入可能な円盤状の突部２６ａが一体に設けられている。外周面が圧入用の溝１６ｂの内周面に回転軸方向から圧入してモータ出力軸１６に一体的に固定されている。

　そして、検出部２３は、被検出部２６からの回転位置情報信号を検出してモータ出力軸１６の回転角度を複数の集積回路２３ｃが検出するようになっている。各集積回路２３ｃは、検出したモータ出力軸１６の回転角度位置信号をコントロールユニットに出力するようになっている。

　コントロールユニットは、図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、アクセル開度センサなど各種のセンサ類からの情報信号に基づいて現在の機関運転状態を検出し、これに基づいて機関制御を行っている。また、コントロールユニットは、前記各情報信号や回転位置検出機構２１に基づいて、コイル部１５ａに通電してモータ出力軸１６の回転制御を行い、減速機構１３によってカムシャフト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。

　減速機構１３は、図１～図４に示すように、偏心回転運動を行う偏心軸部２５と、該偏心軸部２５の外周に設けられた中径ボールベアリング２８と、該中径ボールベアリング２８の外周に設けられ、内歯構成部５の各内歯５ａ内に転動自在に保持されたローラ２９と、該ローラ２９を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する保持器３０と、該保持器３０と一体の前述した従動部材９と、から主として構成されている。

　偏心軸部２５は、モータ出力軸１６の後端部に回転軸方向から一体に設けられた円筒状に形成されている。つまり、偏心軸部２５は、電動モータ１２のモータ出力軸１６に継手機構などを用いることなく、軸方向から直結されている。また、偏心軸部２５は、外周面に形成されたカム面２５ａの回転軸心Ｙがモータ出力軸１６の回転軸心Ｘから径方向へ僅かに偏心している。

　中径ボールベアリング２８は、ニードルベアリング３４の径方向位置で全体がほぼオーバーラップする状態に配置されている。また、中径ボールベアリング２８は、内輪２８ａと、外輪２８ｂ、該両輪２８ａ、２８ｂとの間に介装されたボール２８ｃと、該ボール２８ｃを保持するケージと、から構成されている。

　内輪２８ａは、偏心軸部２５の外周面に圧入固定されているのに対して、外輪２８ｂ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２８ｂ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がこれに対向する保持器３０の背面との間に形成された微小なクリアランスを介してフリーな状態になっている。

　外輪２８ｂは、外周面に各ローラ２９の外周面が転動自在に当接している。また、外輪２８ｂの外周面と保持器３０のローラ保持部３０ａの内面との間に、円環状のクリアランスが形成されている。このクリアランスを介して中径ボールベアリング２８全体が、偏心軸部２５の偏心回転に伴って径方向へ偏心動可能になっている。

　保持器３０は、固定端部９ａの外周部に一体に設けられている。この保持器３０は、固定端部９ａの外周部前端から前方へ断面ほぼＬ字形状に折曲形成されて、固定端部９ａの外周部前端側に径方向に沿って延出した円環状の伝達基部と、該伝達基部の外端からほぼ軸直角方向へ延出した円筒状のローラ保持部３０ａと、から主として構成されている。

　ローラ保持部３０ａは、先端部が内歯構成部５の内歯５ａに沿って電動モータ１２の方向へ延出している。ローラ保持部３０ａは、周方向のほぼ等間隔位置に複数のローラ２９をそれぞれ転動自在に保持するほぼ長方形状の複数のローラ保持孔３０ｂが形成されている。このローラ保持孔３０ｂは、先端部側が閉塞されて前後方向に細長い長方形状に形成され、その全体の数(ローラ２９の数)が内歯構成部５の内歯５ａの全体の歯数よりも少なくなっており、これによって、所定の減速比を得るようになっている。

　各ローラ２９は、鉄系金属によって形成され、中径ボールベアリング２８の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ内歯構成部５の内歯５ａに嵌入している、また各ローラ２９は、保持器３０のローラ保持孔３０ｂの両側縁によって周方向にガイドされつつ径方向へ揺動運動するようになっている。

　また、減速機構１３は、図１に示すように、電動モータ１２と隙間Ｓ１を介して軸方向から対向配置されている。すなわち、減速機構１３は、モータ出力軸１６を挟んで中径ボールベアリング２８（内歯構成部５を含む）の外側面とモータステータ１４（永久磁石１７を含む）の対向側面との間に円環状の隙間Ｓ１が形成されている。この隙間Ｓ１は、モータ出力軸１６の軸方向に所定の幅を有し、この隙間Ｓ１を介して電動モータ１２と減速機構１３が離間して配置されている。

　減速機構１３は、潤滑油供給通路を介して内部に潤滑油が供給されるようになっている。潤滑油供給通路は、機関のメインオイルギャラリーから分岐されてシリンダヘッド０１内からカムシャフト２の内部に形成された図外の油通路と、アダプタ１１の内周部１１ｂと従動部材９の固定端部９ａを幅方向に沿って連続的に貫通形成されて、前記油通路と連通する油通路孔３２ａ、３２ｂと、を有している。メインオイルギャラリーは、図外のオイルポンプの吐出通路に連通している。

　チェーンケース２２は、例えばアルミニウム合金材によって一体に形成されている。このチェーンケース２２は、シリンダヘッド０１とシリンダブロックの前端側にタイミングスプロケット１や、タイミングチェーン３１及び減速機構１３全体を覆うように上下方向に沿って配置固定されている。このチェーンケース２２は、前端部２２ａに円筒部材１８が挿入可能な円形孔２２ｂが貫通形成されている。また、チェーンケース２２の前端部２２ａには、ボス部２２ｃが形成されている。このボス部２２ｃには、４本の取付ボルト１９の雄ねじ部１９ａが螺着する４つの雌ねじ孔２２ｄが形成されている。さらに、チェーンケース２２の前端部２２ａの先端部には、シールリング２０を保持する円環状のシール溝２２ｅが形成されている。モータステータ１４は、円筒部材１８が円形孔２２ｂ内に軸方向から挿入されることによって、全体がチェーンケース２２に位置決めされるようになっている。
〔本実施形態の作動〕
　以下、本実施形態におけるバルブタイミング制御装置の作動について簡単に説明する。まず、機関のクランクシャフトの回転駆動に伴ってタイミングチェーン３１を介してタイミングスプロケット１が従動部材９の外周側で大径ボールベアリング６を介して回転する。その回転力が内歯構成部５に伝達されて、該内歯構成部５の回転力が各ローラ２９から保持器３０及び従動部材９を経由してカムシャフト２に伝達される。これによって、カムシャフト２のカムが吸気弁を開閉作動させる。

　機関始動後の所定の機関運転時には、コントロールユニットからの制御電流が電動モータ１２のステータコイル１５のコイル部１５ａに通電されてモータ出力軸１６が正逆回転駆動される。このモータ出力軸１６の回転力が、偏心軸部２５に伝達されて減速機構１３の作動によりカムシャフト２に対し減速された回転力が伝達される。

　これにより、カムシャフト２がタイミングスプロケット１に対して正逆相対回転して相対回転位相が変換される。したがって、吸気弁は、開閉タイミングを進角側あるいは遅角側に変換制御されるのである。

　このように、吸気弁の開閉タイミングが進角側あるいは遅角側へ連続的に変換されて、機関の燃費や出力などの機関性能の向上が図れる。

　そして、本実施形態では、ブラシレスの電動モータ１２のモータ出力軸１６と減速機構１３の偏心軸部２５を、継手機構などを用いずに軸方向から一体かつ直接的に結合した。このため、電動モータ１２と減速機構１３との組立作業が容易になり、該組立作業能率の向上が図れる。

　しかも、電動モータ１２と減速機構１３との一体化によって、装置全体の構造が簡素化される。このため、製造作業能率も向上する。

　また、本実施形態では、潤滑油供給通路から減速機構１３の内部に流入した潤滑油や該潤滑油に混入した金属コンタミなどは、電動モータ１２や減速機構１３の回転遠心力によって隙間Ｓ１から外部へ排出される。このため、各永久磁石１７の外周面への金属コンタミなどの付着を効果的に抑制することが可能になる。

　各永久磁石１７は、非磁性材の磁石カバー２７によって全体が覆われていることから、該永久磁石１７の外周面へ金属コンタミなどがさらに付着し難くなる。

　また、磁石カバー２７を設けたことによって、各構成部材を組み立てる際における各永久磁石１７と他の部品との直接的な干渉を抑制できる。つまり、例えば、予めモータ出力軸１６の外周に固定された各永久磁石１７を、モータステータ１４の固定部１４ａ内に軸方向から挿入する際に、固定部１４ａの開口縁などに対して干渉するとしても、永久磁石１７は干渉することなく磁石カバー２７が直接干渉する。したがって、永久磁石１７の損傷などが抑制される。

　また、減速機構１３の各部材から偏心軸部２５の内部へ流入した潤滑油は、ニードルベアリング３４や小径ボールベアリング３３を潤滑するが、その後は、被検出部２６によって各永久磁石１７方向へのリークが抑制される。

　ステータコイル１５は、モータステータ１４内に樹脂モールドされていることから、例えば各永久磁石１７の外周面に付着した金属コンタミによる損傷などの発生を抑制できる。つまり、ステータコイル１５のコイル部１５ａの内周部が露出している場合は、各永久磁石１７の外周面に付着した金属コンタミなどにより、モータ出力軸１６の回転中においてエアギャップＧを介してコイル部１５ａの内周部表面が損傷するおそれがある。しかし、ステータコイル１５全体が樹脂モールドされていることから、金属コンタミなどによる損傷の発生を抑制できる。

　また、被検出部２６は、モータ出力軸１６の圧入用の溝１６ｂに突部２６ａを介して軸方向から圧入固定されるようになっているため、モータ出力軸１６に対する円周方向の位置決めを精度良く行うことができる。この結果、検出部２３による回転位置検出精度が高くなる。
〔第２実施形態〕
　図８は本発明の第２実施形態を示し、基本構造は第１実施形態と同じであるが、回転位置検出機構２１の被検出部２６の取り付け構造が異なっている。

　すなわち、モータ出力軸１６は、回転軸方向のカバー部材４側の一端部の内周面に雌ねじ部１６ｃが形成されている。一方、被検出部２６は、円盤状の本体の背面側に円環状の突起部２６ｂが一体に設けられている。この突起部２６ｂは、外周面に前記雌ねじ部１６ｃに螺着する雄ねじ部２６ｃが形成されている。したがって、被検出部２６は、モータ出力軸１６の一端部に雌雄ねじ部１６ｃ、２６ｃを介してねじ込み固定されるようになっている。

　この実施形態によれば、第１実施形態と同様な作用効果が得られると共に、被検出部２６がモータ出力軸１６にねじ込み固定されるので、より確実な固定状態が得られる。また、雌雄ねじ部１６ｃ、２６ｃによってモータ出力軸１６との間のシール性が向上する。
〔第３実施形態〕
　図９は第３実施形態を示し、電動モータ１２と減速機構１３との間の隙間Ｓ１内に、遮蔽板３５が設けられている。また、内歯構成部５の電動モータ１２側の一端部外周に、隙間Ｓ１の外周部を覆う筒状部３６が設けられている。

　遮蔽板３５は、隙間Ｓ１内において、モータ出力軸１６の外周面から固定部１４ａ側に延びる第１プレート３７と、円筒部材１８の減速機構１３側の一端部内周面から各永久磁石１７側へ延びる第２プレート３８と、を有している。

　第１プレート３７は、薄肉円環状の例えば非磁性材からなる金属材によって円環状に形成され、内周縁がモータ出力軸１６の外周面に例えば圧入などによって固定されている。また、第１プレート３７は、外周部３７ａが各永久磁石１７の軸方向の一端部１７ａ（磁石カバー２７の一側面２７ａ）を覆う形で固定部１４ａの一端部の環状凹溝１４ｊまで延びている。

　第２プレート３８は、薄肉円環状の例えば非磁性材からなる金属材によって円環状に形成され、外周縁が円筒部材１８の一端部内周面に例えば圧入などによって固定されている。また、第２プレート３８は、固定部１４ａの一端面全体を覆う形で永久磁石１７方向へ延びていると共に、内周部３８ａがクランク状に折曲形成されている。この内周部３８ａは、環状凹溝１４ｊの外面を覆うように配置されていると共に、第１プレート３７の外周部３７ａよりも内側に非接触状態で配置されている。したがって、第１プレート３７の外周部３７ａと第２プレート３８の内周部３８ａが、環状凹溝１４ｊの前側において径方向からオーバーラップしている。これによって、第１プレート３７の外周部３７ａと第２プレート３８の内周部３８ａとの間にラビリンス状の環状隙間が形成されている。

　筒状部３６は、軸方向の一端部３６ａが内歯構成部５の前端面外周に例えば圧入や溶接などによって固定されている。一方、他端部３６ｂは、円筒部材１８の筒状本体１８ａの減速機構１３側の一端側を覆うように配置されている。

　したがって、この実施形態によれば、減速機構１３内に供給された潤滑油は、第１プレート３７と第２プレート３８によって各永久磁石１７やモータステータ１４方向へのリークが効果的に抑制される。特に、両プレート３７，３８の環状隙間によってラビリンスシール機能が発揮されることから、潤滑油や潤滑油内に混入した金属コンタミが各永久磁石１７などへの流入を十分に抑制することが可能になる。

　なお、第１プレート３７と第２プレート３８は、非接触状態になっているので、モータ出力軸１６の回転に影響を与えることがない。

　また、タイミングスプロケット１やタイミングチェーン３１の回転に伴って飛散した潤滑油は、筒状部３６によって隙間Ｓ１内への流入を効果的に阻止される。このため、外部から各永久磁石１７やモータステータ１４内への潤滑油や金属コンタミの浸入が阻止されて、特に金属コンタミの各永久磁石１７への付着をさらに抑制することが可能になる。

　この結果、遮蔽板３５（第１、第２プレート３７，３８）と筒状部３６との内外二重のシール機能によって、エアギャップＧ内への金属コンタミの浸入が抑制されることから、各永久磁石１７とステータコイル１５との磁力の低下を抑えることができる。

　なお、筒状部３６を廃止して、遮蔽板３５のみで構成することも可能である。この場合も外部から隙間Ｓ１内に浸入した潤滑油などを第１，第２プレート３７，３８によって各永久磁石１７方向への浸入を抑制できる。
〔第４実施形態〕
　図１０は本発明の第４実施形態を示し、モータ出力軸１６の隙間Ｓ１内に位置する外周面に遮蔽板３９が設けられている。

　この遮蔽板３９は、金属板材によって縦断面ほぼＬ字形状に形成され、モータ出力軸１６の外周面に固定された基部３９ａと、該基部３９ａの軸方向一端から固定部１４ａの環状凹溝１４ｊ方向へ径方向に沿って延びた円盤状の遮蔽部３９ｂと、を有している。

　基部３９ａは、円筒状に形成されて、内周面がモータ出力軸１６の外周面に圧入により固定されている。遮蔽部３９ｂは、径方向の幅長さＬが環状凹溝１４ｊ付近まで延びて、外周部３９ｃが環状凹溝１４ｊ内に入り込んでいる。

　したがって、減速機構１３内に供給された潤滑油は、遮蔽板３９によって各永久磁石１７方向への浸入が抑制される。特に、遮蔽板３９の遮蔽部３９ｂの外周部３９ｃが環状凹溝１４ｊ内に入り込んでいることから、減速機構１３側からエアギャップＧや各永久磁石１７方向への潤滑油の浸入を効果的に抑制できる。

　さらに、減速機構１３から遮蔽板３９方向へ流入した潤滑油の大部分は、遮蔽部３９ｂの減速機構１３側の一側面３９ｄに付着し、ここから遠心力によって隙間Ｓ１から外部へ飛散する。このため、各永久磁石１７方向への浸入をさらに抑制することができる。
〔第５実施形態〕
　図１１は第５実施形態を示し、遮蔽板４０の構造をさらに変更したものである。

　すなわち、遮蔽板４０は、隙間Ｓ１内に配置されて、縦断面ほぼコ字形状に形成されている。遮蔽板４０は、図中、縦断面コ字形状に折曲形成されてモータ出力軸１６の外周に固定された基部４０ａと、該基部４０ａからモータ出力軸１６の径方向外側へ延びた円盤状の遮蔽部４０ｂと、該遮蔽部４０ｂの外周縁に一体に有し、カバー部材４方向へ折曲形成されたフランジ状の外周部４０ｃと、を備えている。

　基部４０ａは、内周面がモータ出力軸１６の外周面の圧入によって固定されていると共に、その軸方向の幅長さが隙間Ｓ１の幅長さとほぼ同一に形成されている。

　遮蔽部４０ｂは、外周部４０ｃを含む全体の径方向の幅長さＬ２が円筒部材１８の筒状本体１８ａの外径よりも大きく設定されている。

　外周部４０ｃは、その軸方向の長さ（幅長さ）Ｗが筒状本体１８ａの減速機構１３側の一部を覆う長さに設定されている。また、この外周部４０ｃは、ほぼ全体がチェーンケース２２の前端部２２ａの円形孔２２ｂの一部に形成された円環溝に先端部４０ｄから挿入配置されている。

　したがって、減速機構１３内から各永久磁石１７方向へ流入しようする潤滑油は、隙間Ｓ１内で遮蔽板４０の遮蔽部４０ｂの減速機構１３側の一側面に付着して、そのまま遠心力によって隙間Ｓ１から外部に排出される。また、タイミングスプロケット１などの回転に伴って外部で飛散した潤滑油は、一部が隙間Ｓ１内に流入しようとすると、遮蔽板４０の外周部４０ｃや遮蔽部４０ｂによって阻止される。これによって、各永久磁石１７方向への浸入を十分に抑制することができる。

　特に、外周部４０ｃは、筒状本体１８ａの外周面軸方向の一方を覆っていることから、さらに各永久磁石１７方向への浸入を効果的に抑制することができる。また、外周部４０ｃは、先端部４０ｄがチェーンケース２２のシール溝２２ｅ内に入り込んでいるので、潤滑油に対する遮蔽効果が大きくなって、潤滑油の各永久磁石１７方向への浸入を十分に抑制することができる。
〔第６実施形態〕
　図１２は第６実施形態を示し、これはモータステータ１４の支持部１４ｂと蓋部２４との間の空間部Ｓ内に検出部２３の他に図外のＶＴＣコントローラ４１が収容保持されている。

　このＶＴＣコントローラ４１は、コントロールユニットからの制御信号を入力して電動モータ１２のコイル部１５ａに給電用コネクタ１４ｇから通電して、電動モータ１２を回転駆動制御するようになっている。

　この実施形態によれば、モータステータ１４の内部にＶＴＣコントローラ４１も収容したことから、他の所に配置する場合に比較して配線などの取り回しが容易になる。これによって、製造作業や組立作業能率の向上が図れる。

　本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、減速機構１３としては例えば遊星歯車式などであっても良い。また、回転位置検出機構２１としては、例えば電磁誘導型やポテンショメータなどであっても良い。

　さらに、ブラシレス電動モータ１２の構造もさらに変更することも可能である。但し、この電動モータ１２と減速機構１３とは、軸継手などの継手機構を介さずに連結されている。

　以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

　すなわち、本発明における好ましい態様としては、クランクシャフトからの回転力が伝達される駆動回転体と、カムシャフトに固定される従動回転体と、電動モータの回転を減速機構によって減速して前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更する位相変更機構と、を備え、
　前記位相変更機構は、
　前記電動モータの環状のステータコイル及び前記ステータコイルに給電可能な給電部を有し、機関の固定部材に固定されるモータステータと、前記ステータコイルの内周側に配置され、前記電動モータのモータ出力軸に固定される永久磁石と、前記モータ出力軸に一体に設けられ、前記減速機構の一部を構成する伝達軸部材と、を備えている。

　さらに好ましくは、前記電動モータと減速機構が前記モータ出力軸の回転軸方向において隙間を介して対向配置され、前記隙間は、前記モータ出力軸の回転軸の直角方向外側に開口している。

　この発明によれば、潤滑油や該潤滑油に混入したコンタミが遠心力によって隙間から外部に排出される。

　さらに好ましくは、前記モータ出力軸は、ステータコイルの内周側で前記カムシャフトの回転軸方向に延びる円筒状に形成され、前記永久磁石は、前記モータ出力軸の外周に固定されている。

　さらに好ましくは、前記モータ出力軸は、前記カムシャフトの回転軸方向の前記減速機構と反対側の開口端部に被検出部を有し、前記モータステータの前記カムシャフトの回転軸方向において前記被検出部と対向する部位に、前記被検出部の回転角度を検出する検出部を有している。

　さらに好ましくは、前記被検出部は、前記モータ出力軸の開口端部を塞いでいる。

　この発明によれば、減速機構などを潤滑した潤滑油がモータ出力軸内に流入しても、被検出部によって潤滑油が永久磁石とステータコイルの間へのリークを抑制できる。

　さらに好ましくは、前記モータステータ及び前記各永久磁石の前記カムシャフトの回転軸方向における前記減速機構側のそれぞれの一端部を覆う遮蔽板を有している。

　この発明によれば、遮蔽板によって減速機構側から電動モータ側（永久磁石など）への潤滑油に混入した鉄系コンタミの浸入を抑制する。

　さらに好ましくは、前記遮蔽板は、前記モータ出力軸の外周から永久磁石の一端部側へ延びる第１プレートと、前記モータステータの一端部側から前記永久磁石の一端部方向へ延びる第２プレートと、を有し、
　前記第１プレートと第２プレートは、前記モータ出力軸の回転軸方向において少なくとも一部がオーバーラップして配置されている。

　さらに好ましくは、前記永久磁石の外面を覆う磁石カバーを有している。これによって、各構成部品を組み付ける際に、永久磁石が他部品に干渉して損傷するのを抑制できる。

　さらに好ましくは、前記モータステータは、外周部が前記機関の固定部材に設けられた孔に軸方向から嵌め込まれている。

　これによって、固定部材であるチェーンケースに対するモータステータの位置決めが可能になる。

　さらに好ましくは、前記モータ出力軸は、円筒状に形成され、前記カムシャフトの回転軸方向の前記減速機構と反対側の位置に被検出部を有し、前記モータステータは、前記被検出部の回転角度を検出可能な検出部を有し、前記減速機構は、機関へ潤滑油を供給する潤滑油供給通路と連通する油通路を有し、前記減速機構と前記モータ出力軸の内部が連通している。

　さらに好ましくは、前記モータステータは、合成樹脂材によって形成された樹脂部を有し、前記樹脂部内に前記ステータコイルが埋め込まれている。

　これによって、永久磁石とステータコア（モータステータ）との間に、金属材のコンタミが挟まった場合に、ステータコイルが露出していると、該ステータコイルが損傷や破損するおそれがあるが、該ステータコイルがモータステータの樹脂部に樹脂モールドされていることから、損傷などの発生を抑制できる。

　さらに好ましくは、前記モータステータは、前記樹脂部を保持するケースを有し、このケースと該ケースが固定される機関の固定部材との間に、シール部材が設けられている。

　さらに好ましくは、前記減速機構は、前記モータステータ側の端部外周に、前記カムシャフトの回転軸方向に沿って前記ステータコイル側へ延びる筒状部を有し、前記筒状部は、前記モータステータの外周部と少なくとも一部がオーバーラップするように配置されている。

　これによって、筒状部によって減速機構や駆動回転体の外側から永久磁石方向への潤滑油の浸入を抑制できる。

　さらに好ましくは、前記モータステータは、機関を制御するエンジンコントロールユニットからの信号を受信し、該受信された信号に基づいて前記ステータコイルへの供給電流を制御するＶＴＣコントローラを有している。

　別の好ましい態様として、内部にステータコイルが設けられ、内燃機関のシリンダヘッドまたはチェーンケースに固定されるモータステータと、外周に永久磁石が固定される入力回転軸を有し、前記ステータコイルの磁力によって前記入力回転軸が回転してクランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を変更する電動モータと、を備えた位相変更機構であって、
　この位相変更機構は、前記カムシャフトに連結され、かつ、入力回転軸と一体の伝達軸部材を有すると共に、前記モータステータと非接触な減速機構を備えている。

Claims (16)

1. 　クランクシャフトからの回転力が伝達される駆動回転体と、
   　カムシャフトに固定される従動回転体と、
   　電動モータのモータ出力軸の回転を減速機構によって減速して前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更する位相変更機構と、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   　前記位相変更機構は、
   　前記電動モータの環状のステータコイルを有し、機関の固定部材に固定されるモータステータと、
   　前記ステータコイルの内周側に配置され、前記電動モータの前記モータ出力軸に固定される永久磁石と、
   　前記モータ出力軸に一体に設けられ、前記減速機構の一部を構成する伝達軸部材と、
   　を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   　前記電動モータと前記減速機構が前記モータ出力軸の回転軸方向において隙間を介して対向配置され、
   　前記隙間は、前記モータ出力軸の回転軸の直角方向外側に開口していることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 　請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   　前記モータ出力軸は、ステータコイルの内周側で前記カムシャフトの回転軸方向に延びる円筒状に形成され、
   　前記永久磁石は、前記モータ出力軸の外周に固定されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 　請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   　前記モータ出力軸は、前記カムシャフトの回転軸方向の前記減速機構と反対側の開口端部に被検出部を有し、
   　前記モータステータの前記カムシャフトの回転軸方向において前記被検出部と対向する部位に、前記被検出部の回転角度を検出する検出部を有することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 　請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   　前記被検出部は、前記モータ出力軸の開口端部を塞ぐことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
6. 　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   　前記モータステータ及び前記各永久磁石の前記カムシャフトの回転軸方向における前記減速機構側のそれぞれの一端部を覆う遮蔽板を有することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
7. 　請求項６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   　前記遮蔽板は、前記モータ出力軸の外周から永久磁石の一端部側へ延びる第１プレートと、前記モータステータの一端部側から前記永久磁石の一端部方向へ延びる第２プレートと、を有し、
   　前記第１プレートと第２プレートは、前記モータ出力軸の回転軸方向において少なくとも一部がオーバーラップして配置されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
8. 　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   　前記永久磁石の外面を覆う磁石カバーを有することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
9. 　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   　前記モータステータは、外周部が前記機関の固定部材に設けられた孔に軸方向から嵌め込まれることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
10. 　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    　前記モータ出力軸は、円筒状に形成され、前記カムシャフトの回転軸方向の前記減速機構と反対側の位置に被検出部を有し、
    　前記モータステータは、前記被検出部の回転角度を検出可能な検出部を有し、
    　前記減速機構は、機関へ潤滑油を供給する潤滑油供給通路と連通する油通路を有し、
    　前記減速機構と前記モータ出力軸の内部が連通していることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
11. 　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    　前記モータステータは、合成樹脂材によって形成された樹脂部を有し、前記樹脂部内に前記ステータコイルが埋め込まれていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
12. 　請求項１１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    　前記モータステータは、前記樹脂部を保持するケースを有し、このケースと該ケースが固定される機関の固定部材との間に、シール部材が設けられていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
13. 　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    　前記減速機構は、前記モータステータ側の端部外周に、前記カムシャフトの回転軸方向に沿って前記ステータコイル側へ延びる筒状部を有し、
    　前記筒状部は、前記モータステータの外周部と少なくとも一部がオーバーラップするように配置されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
14. 　請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    　前記モータステータは、機関を制御するエンジンコントロールユニットからの信号を受信し、該受信された信号に基づいて前記ステータコイルへの供給電流を制御するＶＴＣコントローラを有することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
15. 　内部にステータコイルが設けられ、内燃機関のシリンダヘッドまたはチェーンケースに固定されるモータステータと、
    　外周に永久磁石が固定された入力回転軸と、を有し、前記ステータコイルの磁力によって前記入力回転軸が回転してクランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を変更する電動モータと、
    　を備えた位相変更機構であって、
    　この位相変更機構は、前記カムシャフトに連結され、かつ、入力回転軸と一体の伝達軸部材を有すると共に、前記モータステータと非接触な減速機構を備えることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
16. 　内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
    　クランクシャフトからの回転力が伝達される駆動回転体と、
    　カムシャフトに固定される従動回転体と、
    　内部にステータコイルを有し、内燃機関の固定部材に固定され、前記駆動回転体の回転軸に沿った方向において前記駆動回転体側に開口部を有するモータステータと、
    　前記開口部を通って前記モータステータの内側に挿入し、外周に永久磁石が固定された入力回転軸と、
    　前記駆動回転体と前記従動回転体の間に設けられ、前記駆動回転体に対して前記入力回転軸が相対回転することで、前記駆動回転体と前記従動回転体との間の相対回転位相を調整する減速機構と、
    　を有することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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