WO2020071038A1 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents
内燃機関のバルブタイミング制御装置Info
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- WO2020071038A1 WO2020071038A1 PCT/JP2019/034698 JP2019034698W WO2020071038A1 WO 2020071038 A1 WO2020071038 A1 WO 2020071038A1 JP 2019034698 W JP2019034698 W JP 2019034698W WO 2020071038 A1 WO2020071038 A1 WO 2020071038A1
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- 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
- F01L1/352—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 using bevel or epicyclic gear
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- 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
Definitions
- the present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine.
- Patent Document 1 As a conventional valve timing control device for an internal combustion engine, there is one described in Patent Document 1 filed by the present applicant earlier.
- This valve timing control device converts the relative rotation phase of a driven member (camshaft) with respect to a timing sprocket by an electric motor and a speed reduction mechanism.
- the timing sprocket has an annular holding plate bolted to the rear end of a sprocket body having a gear part around which a chain is wound around the outer periphery.
- the driven member is provided with a disk-shaped adapter on the inner peripheral side of the holding plate at the rear end.
- the stopper mechanism includes a stopper convex portion provided on an inner peripheral edge of the holding plate, and a notch formed on an outer peripheral edge of the adapter, and one side edge or another side edge of the stopper convex portion formed on each of opposing inner edges. And a stopper groove which abuts from the circumferential direction to regulate the maximum relative rotational position described above.
- Both outer surfaces of the stopper projection and both inner edges of the stopper groove are formed along a straight line extending radially from the rotation axis of the timing sprocket.
- both outer surfaces of the stopper protrusion and both inner edges of the stopper groove are formed along a straight line extending radially from the rotation axis of the timing sprocket. ing. For this reason, when both outer surfaces of the stopper convex portion repeatedly contact each inner edge of the stopper groove from the circumferential direction, metal fatigue occurs at the inner edge of each stopper groove of the adapter due to the collision load. Durability may be reduced.
- the present invention has been devised in view of the above-mentioned conventional technical problem, and has as its object to provide a valve timing control device for an internal combustion engine capable of reducing stress concentration due to a collision load on an adapter. .
- a first driving side stopper surface provided on a driving rotating body, and a first rotating side provided on a driven rotating body and abutting on the first driving side stopper surface from a circumferential direction.
- a first driven side stopper surface that regulates a relative rotational position of the driven rotating body in one direction with respect to the driving rotating body, wherein the first driven side stopper surface is the most radial direction of the first driven side stopper surface.
- FIG. 2 is an exploded perspective view showing main components in the embodiment.
- FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1.
- FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 1 showing a state in which a driven member relatively rotates to a most retarded angle side with respect to a timing sprocket.
- FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 1 showing a state in which a driven member relatively rotates to a most advanced angle side with respect to a timing sprocket.
- FIG. 5 is an enlarged view of a portion C in FIG. 4.
- FIG. 1 It is a front view of the adapter used for this embodiment. It is the perspective view which looked at the adapter from the camshaft side. It is the perspective view which looked at the adapter from the speed reduction mechanism side. It is a B arrow view of Drawing 1 showing a 2nd embodiment of the present invention. It is a partial longitudinal section of a valve timing control device showing the third embodiment.
- valve timing control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
- the present invention is applied to the intake side of a four-cylinder internal combustion engine.
- FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a valve timing control device according to the present invention
- FIG. 2 is an exploded perspective view showing main components in the present embodiment
- FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. It is.
- this valve timing control device rotates a timing sprocket 1 (hereinafter, referred to as a sprocket 1) as a driving rotating body on a cylinder head 01 via a bearing bracket 02.
- a camshaft 2 which is freely supported and rotates by the rotational force transmitted from the sprocket 1, a cover member 3 fixed to a chain case 6 disposed at a front position of the sprocket 1, and between the sprocket 1 and the camshaft 2.
- a phase change mechanism 4 that changes the relative rotational phase of the two 1 and 2 in accordance with the operating state of the engine.
- the sprocket 1 is driven to rotate by a crankshaft of an internal combustion engine (not shown) via a timing chain.
- the sprocket 1 is formed integrally with a sprocket main body 1a having an inner peripheral surface having a stepped diameter, and is integrally provided on the outer periphery of the sprocket main body 1a.
- a gear portion 1b receiving rotational force from the crankshaft via the timing chain, and an internal gear forming portion 5 integrally provided on the front end side of the sprocket body 1a and constituting a part of a speed reduction mechanism 13 described later; It is composed of
- the sprocket 1 is relatively rotatably supported by the driven member 9 by one large-diameter ball bearing 19 provided between the sprocket main body 1a and a driven member 9 described later.
- the large-diameter ball bearing 19 is provided between an outer ring 19a pressed into the inner periphery of the sprocket main body 1a, an inner ring 19b held on the outer periphery of the fixed end 9a of the driven member 9, and the two wheels 19a, 19b. And a ball 19c supported by the cage.
- the internal teeth forming portion 5 is integrally provided on the outer peripheral side of the front end portion of the sprocket main body 1a.
- the internal teeth forming section 5 is formed in a cylindrical shape extending forward of the phase changing mechanism 4, and has a plurality of corrugated internal teeth 5a formed on the inner periphery.
- a holding plate 8 is arranged and fixed at the rear end of the sprocket body 1a on the side opposite to the internal teeth forming section 5.
- the holding plate 8 is formed in an annular shape by a metal material such as a ferrous metal plate material.
- the retaining plate 8 is integrally provided with a stopper convex portion 8b projecting radially inward, that is, toward the center axis direction, at a predetermined position on the inner peripheral edge of a circular hole 8a formed at the center. It is provided in.
- the stopper protrusion 8b is formed in a substantially trapezoidal shape extending along the circumferential direction of the holding plate 8.
- the distal end surface 8c of the holding plate 8 is formed in an arc shape along the arc-shaped inner peripheral surface of a stopper groove 11g of the adapter 11 described later.
- the front end surface 8c and the opposing surface of the stopper groove 11g are in a non-contact state with a slight gap.
- the stopper projection 8b is formed such that the first outer surface 8d (first driving-side stopper surface) and the second outer surface 8e (second driving-side stopper surface) in the circumferential direction are divergent, that is, inclined in a C-shape. It is formed in a shape.
- This inclination angle is the same as the inclination angle of each inner surface 11h, 11i of the stopper groove 11g described later. Therefore, it will be specifically described in the description of the stopper groove 11g.
- a plurality (eight in the present embodiment) of bolt insertion holes 1c and 8d are formed through the outer peripheral portions of the sprocket body 1a (the internal teeth forming portion 5) and the holding plate 8 at substantially equal circumferential positions. ing.
- a rear end of the motor housing 14 on the camshaft 2 side which will be described later, is opposed to a front end side of the internal gear forming portion 5.
- a plurality of (eight in the present embodiment) female screw holes 14d are formed in the peripheral wall at the rear end of the motor housing 14 at positions corresponding to the bolt insertion holes 1c and 8d.
- the sprocket 1, the holding plate 8 and the motor housing 14 are fixedly fastened together from the direction of the rotation axis of the motor housing 14 by eight bolts 7 inserted and screwed into the holes 1c, 8d and 14d.
- the sprocket main body 1a and the internal teeth forming section 5 are configured as a casing of a speed reduction mechanism 13 described later.
- the chain case 6 is disposed and fixed along the vertical direction so as to cover the cylinder head 01 of the internal combustion engine and the front end side of the cylinder block (not shown) and the chain (not shown) wound around the sprocket 1.
- the chain case 6 is integrally provided with a fixing flange 6a on the outer peripheral edge of the front end.
- the chain case 6 has an annular groove 6b formed on the inner periphery of the front end.
- the annular groove 6b is formed such that the axial width (depth) extending from the front end edge of the chain case 6 in the axial direction to the inside is larger than the thickness of the flange portion 6a.
- the camshaft 2 has two drive cams per cylinder for opening an intake valve (not shown) on the outer periphery.
- the camshaft 2 has a female screw hole 2b formed in the direction of the internal axis of the one end 2a on the sprocket 1 side in the rotation axis direction.
- the driven member 9 of the camshaft 2 is coupled to the driven member 9 from the direction of the rotation axis via an adapter 11 which will be described later.
- a pin 2c for positioning is press-fitted and fixed in the axial direction to the tip of one end 2a of the camshaft 2.
- An oil passage hole 2d communicating with a discharge passage of an oil pump (not shown) is formed in the inner axial direction of one end 2a of the camshaft 2.
- FIG. 4 is a view on arrow B in FIG. 1 showing a state in which the driven member is relatively rotated on the most retarded side with respect to the timing sprocket.
- a disk-shaped adapter 11 is provided between one end 2a of the camshaft 2 and the driven member 9, as shown in FIG.
- the driven member 9 is integrally formed of a metal material, for example, an iron-based metal, and has a disk-shaped fixed end 9a formed on a rear end side (camshaft 2 side) as shown in FIG.
- a cylindrical portion 9b protruding from the inner peripheral front end surface of the fixed end portion 9a in the axial direction of the rotation shaft of the driven member 9, and a through portion formed inside the fixed end portion 9a and the cylindrical portion 9b, the shaft portion 10b of the cam bolt 10 is formed. And a bolt insertion hole 9c to be inserted.
- the fixed end 9a has a fitting groove 9d formed around the bolt insertion hole 9c on the rear end face of the camshaft 2 to be fitted with a fixed portion 11b described later of the adapter 11.
- the distal end surface of one end 2a of the camshaft 2 is disposed in contact with the bottom surface of the fitting groove 9d via the adapter 11.
- a positioning groove 9e into which the positioning pin 2c of the camshaft 2 is inserted together with the adapter 11 is formed on the rear end surface of the fixed end 9a on the camshaft 2 side.
- the cylindrical portion 9b extends in the direction of the electric motor 12, and has a needle bearing 35 and a small-diameter ball bearing 36, which will be described later, provided on the outer peripheral surface thereof in an axial direction.
- the end face of the head portion 10a of the cam bolt 10 on the side of the shaft portion 10b supports the inner ring of the small-diameter ball bearing 36 in the axial direction.
- the cam bolt 10 has a male screw portion 10c which is screwed into the female screw hole 2b of the camshaft 2 on the outer periphery of the shaft portion 10b.
- FIG. 5 is a view taken in the direction of the arrow B in FIG. 1 showing a state in which the driven member 9 (camshaft 2) is relatively rotated to the most advanced angle side with respect to the sprocket 1
- FIG. 8 is a perspective view of the adapter 11 viewed from the camshaft 2 side
- FIG. 9 is a perspective view of the adapter 11 viewed from the speed reduction mechanism side.
- the adapter 11 is formed by pressing a ferrous metal plate member, which is a metal material, by pressing, and the entire outer shape is formed into an isosceles triangular shape. Have been.
- the adapter 11 includes a disc-shaped portion 11a located at the center, three first, second, and third protrusions 45, 46, and 47 protruding radially outward from the outer peripheral surface of the disc-shaped portion 11a. And the outer shape is formed in the shape of an isosceles triangle.
- the disc-shaped portion 11a has a circular groove-shaped fixing portion 11b at the center.
- the fixing portion 11b is formed so as to protrude in the direction of the driven member 9 by press molding, and has a fitting concave portion 11c formed inside.
- One end 2a of the camshaft 2 is fitted into the fitting recess 11c from the axial direction.
- the outer peripheral surface of the annular peripheral wall 11d constituting the fitting concave portion 11c is press-fitted into the inner peripheral surface of the fitting groove 9d of the driven member 9 in the fixing portion 11b.
- the fixing portion 11b has a bolt insertion hole 11e through which the shaft portion 10b of the cam bolt 10 is inserted at the center of the bottom wall of the fitting recess 11c.
- a pin insertion hole 11f into which the positioning pin 2c is inserted is formed through the bottom wall side of the bolt insertion hole 11e.
- each of the first to third projecting portions 45 to 47 has a distal end surface 45a to 47a formed in an arc shape having a different radius of curvature along the reference circle Q. That is, the third protruding portion 47 is formed to have a relatively large radius of curvature of the distal end surface 47a, and is formed in a substantially tapered substantially trapezoidal shape.
- the first and second projecting portions 45 and 46 have the respective front end surfaces 45a and 46a formed with the same small radius of curvature, and each outer peripheral surface is formed in a substantially triangular shape.
- the first protrusion 45 and the second protrusion 46 are formed symmetrically with respect to a straight line Z connecting the rotation axis P of the adapter 11 and the third vertex P3 of the third protrusion 47.
- the first to third vertices P1 to P3 are defined as the first to third vertices P1 to P3 at the center of each of the distal end surfaces 45a to 47a radially outward from the rotation axis P of the fixed portion 11b (adapter 11).
- the length of the line segment S1 connecting the vertex P1 and the third vertex P3 and the length of the line segment S2 connecting the second vertex P2 and the third vertex P3 are set to be substantially the same.
- the length of each of the line segments S1 and S2 is set to be longer than the length of a line segment S3 connecting the first vertex P1 and the second vertex P2.
- the first protruding portion 45 is longer than the first vertex P1 by a length L1 from a first vertex P1 to a first inner end 11j of a first inner side surface 11h described later.
- the length L2 on the side opposite to the inner side surface 11h and up to the portion connected to the disk-shaped portion 11a is formed longer.
- This length relationship is the same for the second protruding portion 46, and is longer than the length from the second vertex P2 to the second inner end of the second inner side surface 11i described later from the second vertex P2 to the second inner side surface 11i. On the other side, the length up to the portion connected to the disc-shaped portion 11a is formed longer.
- the third protruding portion 47 is provided at a position radially opposite to the stopper concave groove 11g with respect to the fixing portion 11b.
- the first to third protrusions 45 to 47 support the inner ring 19b of the large-diameter ball bearing 19 at three points from the outside in the axial direction by their respective inner surfaces. Thereby, the inclination of the large-diameter ball bearing 19 is suppressed.
- the adapter 11 has a first projection 48 formed on an outer surface between the first projection 45 and the third projection 47. Similarly, a second projection 49 is formed on the outer surface between the second projection 46 and the third projection 47.
- first and second convex portions 48 and 49 are formed symmetrically about the straight line Z and protrude, but the central portions 48a and 49a are formed in a rectangular shape and protrude to the maximum.
- the outer surfaces of the projections 48 and 49 are formed as gentle downward slopes from the rectangular central portions 48a and 49a toward the third projecting portion 47.
- the protrusions are slightly linearly formed in the expanding direction.
- a stopper groove 11g in which the stopper protrusion 8b is arranged is formed between the first protrusion 45 and the second protrusion 46.
- the stopper groove 11g is formed at a position on the outer peripheral surface of the adapter 11 corresponding to the stopper protrusion 8b, and the first and second protrusions 45 and 46 divide the opposite sides in the circumferential direction. That is, the stopper concave groove 11g includes a first inner side surface 11h which is a first driven side stopper surface formed by the first protrusion 45 on both sides of a protrusion (a part of the disc-shaped portion 11a) provided at the center, and Both sides in the circumferential direction are partitioned by a second inner side surface 11i which is a second driven side stopper surface formed by the two projecting portions 46.
- the circumferential length between the first and second inner side surfaces 11h and 11i of the stopper concave groove 11g is determined by a relative relationship with the formation positions of the first and second outer side surfaces 8e and 8d of the stopper convex portion 8b. I have. That is, it is arbitrarily determined based on the specifications and size of the valve timing control device.
- the first and second inner side surfaces 11h and 11i are formed on the same splayed sloping surfaces corresponding to the first and second outer side surfaces 8d and 8e of the stopper projection 8b.
- the first inner side surface 11h has a radially innermost portion as a first inner end portion 11j and a radially outermost portion as a first outer end portion. 11k.
- a straight line that passes through the rotation axis P of the adapter 11 and the first inner end 11j is defined as a first straight line N
- the first outer end 11k is positioned in the relative rotation direction more than the first straight line N.
- Ad which is the other direction.
- the first inner side surface 11h is formed so as to be inclined in the direction of the third projecting portion 47 (extending direction) as compared with the related art, and the inclination angle ⁇ is set in this embodiment based on the first straight line N.
- the angle is set to, for example, about 40 ° in the advance direction Ad.
- the inclination angle ⁇ is determined according to the inclination angle ⁇ of the first outer surface 8d of the stopper projection 8b, and is the same angle as the first outer surface 8d.
- the first inner side surface 11h is formed such that a projection range (shaded portion) projected on the first inner side surface 11h from a direction perpendicular to the first inner side surface 11h covers a part of the disk-shaped portion 11a.
- the input load (white arrow F1 shown in FIGS. 4 and 6) when the first inner side surface 11h abuts on the first outer side surface 8d of the stopper projection 8b in a collision state is a disk-shaped portion. 11a.
- the input load F1 also acts on the first projection 48.
- the second inner side surface 11i of the stopper groove 11g has basically the same configuration as the first inner side surface 11h, and is formed in the same inclined shape as the first inner side surface 11h. That is, as shown in FIG. 5, the inclination angle of the second inner side surface 11i is set in the same manner as the above-described first inner side surface 11h. That is, assuming that a straight line passing through the rotation axis P of the adapter 11 and the second inner end portion 11l is a second straight line M, the second inner end surface 11m is greater than the second straight line M. It is located on the retard direction Re side, which is one direction of the relative rotation direction.
- the inclination angle ⁇ of the second inner side surface 11i corresponds to the inclination angle ⁇ of the second outer side surface 8e of the stopper projection 8b, and is also, for example, about 40 ° toward the retard direction Re. As a result, the second inner side surface 11i also comes into contact with the second outer side surface 8e of the stopper projection 8b in a surface contact state.
- the relative rotation position of the cam shaft 2 on the most advanced angle side with respect to the sprocket 1 is regulated by the second inner side surface 11i abutting on the second outer side surface 8e by surface contact.
- the load direction (open arrow F2) when the second inner side surface 11i contacts the second outer side surface 8e also acts on a part of the disc-shaped portion 11a. I have.
- the stopper concave groove 11g has arc-shaped concave portions 11n and 11o respectively formed between the central protrusion and the first and second inner side surfaces 11h and 11i. Since the inner side surfaces 11h and 11i extend in the direction of the first projecting portion 47, the two arc-shaped concave portions 11n and 11o are formed so that the radius of curvature of the peripheral surface is larger and gentler than that of the related art. Have been.
- the two arc-shaped concave portions 11n and 11o suppress concentration of stress when both inner side surfaces 11h and 11i come into contact with both outer side surfaces 8d and 8e of the stopper convex portion 8b.
- the phase changing mechanism 4 includes an electric motor 12 disposed on the front end side of the cylindrical portion 9 b of the driven member 9, and reduces the rotation speed of the electric motor 12 to the camshaft 2. And a transmission speed reduction mechanism 13.
- the electric motor 12 is a brushed DC motor, and includes a motor housing 14 that rotates integrally with the sprocket 1, a motor output shaft 15 rotatably provided inside the motor housing 14, and a motor housing 14.
- the motor housing 14 includes four arc-shaped permanent magnets 16 fixed to the peripheral surface, and a sealing plate 17 provided at the front end of the motor housing 14.
- the motor housing 14 has a housing body 14a as a yoke formed by pressing a metal material, for example, an iron-based metal material into a bottomed cylindrical shape.
- the housing main body 14a is provided with a disk-shaped partition wall 14b on the rear end side.
- the partition wall 14b is formed with a large-diameter shaft insertion hole 14c through which an eccentric shaft 24 described later is inserted substantially at the center.
- a cylindrical extension protruding in the axial direction of the camshaft 2 is integrally provided at the edge of the shaft portion insertion hole 14c.
- the motor output shaft 15 is formed in a stepped cylindrical shape and functions as an armature.
- the motor output shaft 15 has a large-diameter portion 15a on the camshaft 2 side and a sealing plate 17 side through a stepped portion formed at a substantially central position in the rotation axis direction. And a small-diameter portion 15b.
- the large-diameter portion 15a has an iron core rotor 18 fixed to the outer periphery, and an eccentric shaft portion 24 that constitutes a part of the speed reduction mechanism 13 is integrally provided on the rear end side.
- a non-magnetic annular member 20 is press-fitted and fixed to the outer periphery of the small diameter portion 15b.
- a commutator 21 is press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the annular member 20 in the axial direction.
- the detected portion 22 of the rotation detecting mechanism for detecting the rotational position of the motor output shaft 15 is press-fitted and fixed to the inner peripheral surface of the small diameter portion 15b.
- the detected portion 22 is formed of a synthetic resin material into a closed cylindrical shape, and a three-lobe detected rotor 22a is fixed to the front surface of the front end wall.
- the detected portion 22 is provided with an oil seal 22b on the outer periphery for sealing between the outer periphery and the inner peripheral surface of the motor output shaft 15.
- the iron core rotor 18 is formed of a magnetic material having a plurality of magnetic poles, and has an outer peripheral side configured as a bobbin having a slot for winding the coil wire of the coil 18a.
- the commutator 21 is formed in an annular shape by a conductive material, and the terminal of the coil wire from which the coil 18a is drawn out is electrically connected to each segment divided into the same number as the number of poles of the iron core rotor 18.
- Each of the permanent magnets 16 is arranged in a cylindrical shape along a circumferential direction with a minute gap therebetween.
- Each permanent magnet 16 has a plurality of magnetic poles in the circumferential direction, and the position of the housing body 14 a in the rotation axis direction is offset from the position where the iron core rotor 18 is fixed in the direction of the cover member 3.
- the sealing plate 17 is entirely formed in a disk shape, and has a shaft insertion hole 17a through which an end of the motor output shaft 15 is inserted at a center position.
- the sealing plate 17 has a resin portion 17b, which is a disc-shaped non-magnetic material, and a disk-shaped metal core 17c embedded inside the resin portion 17b.
- the sealing plate 17 includes a plurality of (four in the present embodiment) holders 23a to 23d provided on the resin portion 17b, and the inside of each of the holders 23a to 23d along the radial direction of the sealing plate 17.
- Four brushes 25a to 25d which are switching brushes (commutators) slidably housed and arranged, and an inner / outer double circle buried and fixed to the front end face of the resin portion 17b with the outer end faces exposed.
- the power supply system includes ring-shaped power supply slip rings 26a and 26b, and a pigtail harness (not shown) for electrically connecting the brushes 25a to 25d and the slip rings 26a and 26b.
- the outer peripheral portion of the core bar 17c exposed from the outer periphery of the resin portion 17b is positioned and fixed to a concave step formed on the inner periphery of the front end of the motor housing 14 by caulking.
- Each of the brushes 25a to 25d has a distal end surface elastically contacting the outer peripheral surface of the commutator 21 by the spring force of a coil spring provided in each of the holders 23a to 23d.
- the cover member 3 is arranged so as to cover the front end of the motor housing 14 and the entire sealing plate 17 as shown in FIGS.
- the cover member 3 is integrally formed in a substantially disk shape by a resin body 27 and a metal plate 28 embedded in the resin body 27.
- the cover member 3 has a disk-shaped cover main body 3a and an annular mounting flange 3b formed integrally with the outer peripheral edge of the cover main body 3a on the opening side.
- the cover body 3a has an insertion hole 3c through which the tip of the detected part 22 is inserted at the center.
- the cover main body 3a has a detection circuit 52 and an integrated circuit 53 provided with a reception circuit and an excitation circuit, which are detection units of a rotation detection mechanism, on the back side.
- a cover 30 that covers and protects the detection circuit 52, the integrated circuit 53, and the like is detachably attached to the outside of the cover body 3a. That is, as shown in FIG. 1, the cover main body 3a has an annular fixing groove 3f formed on the outer peripheral portion on the back side.
- the lid portion 30 is formed of a synthetic resin material and is formed in a substantially rectangular and thin-walled body, and has an annular fitting groove 30a which is fitted to the fixing groove 3f on the outer peripheral portion.
- the cover member 3 includes a power supply connector 31 protruding downward from the cover body 3 a, a signal connector 32 disposed on a side of the power supply connector 31, and Are integrally provided.
- the power supply connector 31 has a pair of elongated conductive terminal pieces (not shown) which are partially disposed inside the cover body 3a. Each terminal piece is bent in a crank shape in the cover main body 3a, and one end inside is connected to two power supply brushes 33, 33 via a pigtail harness (not shown). On the other hand, the other end of each terminal strip is exposed at the connector from the cover body 3a and is electrically connected to a control unit (not shown) via another connector.
- the signal connector 32 has a pair of elongated conductive terminal pieces 32a partially disposed inside the cover body 3a. One end of each of the terminal pieces 32a is electrically connected to the integrated circuit 53 via a harness, and the other end 32c is connected to a control unit (ECU) that controls the engine by exposing the other end 32c in the connector section.
- ECU control unit
- the integrated circuit 53 receives the information signal from the detection circuit 52 that receives the signal input from the detected section 22.
- the mounting flange 3b is formed in an annular shape by a resin material, and a plurality of (four in the present embodiment) bosses 3d are provided integrally at substantially equal intervals on the outer peripheral surface.
- Each of the bosses 3d has a bolt insertion hole 3e formed by a metal sleeve embedded therein.
- the mounting flange 3b is fastened and fixed to the flange 6a of the chain case 6 by a mounting bolt (not shown) inserted into each bolt insertion hole 3e.
- a rubber seal ring 50 for sealing the both is provided between the inner end surface of the mounting flange 3b on the motor housing 14 side and the front end surface of the flange portion 6a of the chain case 6 facing the inner end surface.
- a large-diameter oil seal 51 is disposed between the inner peripheral surface of the annular groove 6b of the chain case 6 and the outer peripheral surface of the motor housing 14.
- the cover body 3a has two brush holders 29, 29 fixed at positions where the metal plate 28 is partially cut out in the resin body 27 and at positions corresponding to the respective slip rings 26a, 26b.
- Each of the brush holders 29 is formed of a conductive material in a rectangular cylindrical shape, and houses therein the power supply brushes 33 slidably.
- the brush holders 29, 29 are integrally fixed to the cover member 3 during resin molding of the cover member 3.
- a pair of power supply brushes 33, 33 of which respective end surfaces abut against the respective slip rings 26a, 26b from the axial direction, are slidably held in the accommodation holes of the brush holders 29 in the axial direction.
- Each of the power supply brushes 33 is formed in a prismatic shape in accordance with the inner wall surface shape of each of the accommodation grooves formed in the cover main body 3a, has a rectangular cross section, and has a predetermined axial length. Is set to
- Each of the power supply brushes 33 is urged in the direction of each of the slip rings 26a, 26b by the spring force of a pair of torsion coil springs 34, 34 which are urging members provided on the back side of the cover main body 3a. I have.
- Each power supply brush 33 has one end of a pigtail harness inserted into a small hole 33a formed on one side surface of a rear end portion, and is fixed by, for example, soldering.
- Each of the pigtail harnesses is set to a length that regulates the maximum sliding position of each of the power supply brushes 33 so that the power supply brushes 33 do not fall off from the brush holder 29 when the power supply brushes 33 advance to the maximum by the spring force of the torsion coil springs 34. ing.
- each other end of the pigtail harness is fixed to the other end of each terminal piece of the power supply connector 31 by soldering, and both are electrically connected.
- the motor output shaft 15 and the eccentric shaft portion 24 are provided with a small-diameter ball bearing 36 provided on the outer peripheral surface of the shaft portion 10 b on the head 10 a side of the cam bolt 10 and a needle provided on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 9 b of the driven member 9. It is rotatably supported on the cam bolt 10 by the bearing 35.
- the above-described 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, and an accelerator opening sensor (not shown) to control the engine. Do. Further, the control unit controls the rotation of the motor output shaft 15 by energizing the coil 18a, and controls the relative rotation phase of the camshaft 2 with respect to the sprocket 1 via the speed reduction mechanism 13.
- the reduction mechanism 13 includes an eccentric shaft portion 24 that performs eccentric rotation, a medium-diameter ball bearing 37 provided on the outer periphery of the eccentric shaft portion 24, and an outer periphery of the medium-diameter ball bearing 37.
- a cylindrical retainer which is integrally provided on the outer peripheral portion of the fixed end portion 9a and is provided integrally with the outer peripheral portion of the fixed end portion 9a so as to allow the plurality of rollers 38 to move in the rolling direction while permitting radial movement. 39 and the above-described driven member 9 integrated with the retainer 39.
- the eccentric shaft portion 24 has a cam surface 24 a formed on the outer peripheral surface, the center Y of which is slightly eccentric in the radial direction from the center X of the motor output shaft 15.
- the medium-diameter ball bearing 37 is disposed so as to substantially entirely overlap at the radial position of the needle bearing 35, and includes a ball 37c provided between the inner ring 37a, the outer ring 37b, and both the wheels 37a, 37b via a retainer. , Is composed of.
- the outer ring 37b While the inner ring 37a is press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 24, the outer ring 37b is free without being fixed in the axial direction. That is, in the outer ring 37b, one end surface in the rotation axis direction does not contact any part, and a minute gap is formed between the other end surface in the axial direction and the inner surface of the base of the retainer 39 opposed thereto. It has been free.
- each roller 38 is in rolling contact with the outer peripheral surface of the outer ring 37b.
- An annular gap is formed on the outer peripheral side of the outer ring 37b. The annular gap allows the entire medium-diameter ball bearing 37 to move in the radial direction with the eccentric rotation of the eccentric shaft portion 24, that is, to be eccentric.
- Each roller 38 is formed of, for example, an iron-based metal, and is radially moved with the eccentric movement of the medium-diameter ball bearing 37, and the outer peripheral side is meshed with and held by the internal teeth 5 a of the internal tooth forming section 5.
- each roller 38 has a total number of one less than the total number of the internal teeth 5 a of the internal tooth forming section 5.
- each of the rollers 38 is oscillated in the radial direction while being guided in the circumferential direction by each of the holding pieces 42 provided on both sides of a roller holding hole 39b (described later) of the holder 39.
- the retainer 39 is bent forward into a substantially L-shaped cross section from the front end of the outer peripheral portion of the fixed end portion 9a, and is integrally connected to the fixed end portion 9a.
- a cylindrical portion 39a is provided integrally with the outer periphery of the base portion, and has a cylindrical portion 39a protruding in the same direction as the cylindrical portion 9b.
- the cylindrical portion 39a extends in the direction of the partition wall 14b of the motor housing 14 through an annular recessed accommodation space formed between the female screw hole 14d and the extending portion.
- a plurality of (for example, 50 in this embodiment) roller holding holes 39b having a substantially rectangular shape for rotatably holding the plurality of rollers 38 are provided at substantially equally spaced positions in the circumferential direction of the cylindrical portion 39a. It is formed at equal intervals in the direction.
- Each of the roller holding holes 39b is formed in a long and narrow rectangular shape along the rotation axis direction of the cylindrical portion 39a at a predetermined interval in the circumferential direction of the cylindrical portion 39a.
- lubricating oil is supplied to the inside of the speed reduction mechanism 13 by lubricating oil supply means.
- the lubricating oil supply means is formed from the inside of the cylinder head 01 in the axial direction of the camshaft 2 and has an oil passage hole 2d through which lubricating oil is supplied from a main oil gallery (not shown).
- An oil supply hole 43 formed in the fixed portion 11b of the adapter 11 and communicating with the oil passage hole 2d; and an oil supply hole 43 formed through the driven member 9 in the axial direction. are constituted by an oil hole 44 opened near the needle bearing 35 and the medium-diameter ball bearing 37, and an oil discharge hole (not shown) formed through the driven member 9 as well.
- the sprocket 1 rotates with the rotation drive of the crankshaft of the engine, and the rotational force of the sprocket 1 rotates synchronously with the motor housing 14, that is, the electric motor 12, via the internal gear forming section 5.
- the rotational force of the internal teeth forming section 5 is transmitted from each roller 38 to the camshaft 2 via the retainer 39 and the driven member 9. Thereby, the cam of the camshaft 2 opens and closes the intake valve.
- the control unit supplies electricity to the coil 18a of the electric motor 12 via the power supply brushes 33, 33, the slip rings 26a, 26b, and the like.
- the motor output shaft 15 is driven forward and reverse, and the reduced torque is transmitted to the camshaft 2 via the reduction mechanism 13.
- each roller 38 is guided in the radial direction by each roller holding hole 39 b of the holder 39 for each rotation of the motor output shaft 15 while the internal teeth It moves while rolling over one internal tooth 5a of the component 5 and moving to another adjacent internal tooth 5a.
- Each roller 38 rolls in the circumferential direction while sequentially repeating this.
- the rotation of the motor output shaft 15 is transmitted to the driven member 9 while the rotation of the motor output shaft 15 is reduced by the rolling contact of the rollers 38.
- the reduction ratio at this time can be arbitrarily set depending on the number of rollers 38 and the like.
- the driven member 9 (camshaft 2) rotates forward and reverse relative to the sprocket 1 to convert the relative rotation phase, and controls the opening / closing timing of the intake valve to be advanced or retarded. is there.
- the relative rotation of the driven member 9 on the retard side or the advance side is continuously performed via the electric motor 12 and the speed reduction mechanism 13, and can be controlled at any rotational position.
- the first outer surface 8d of the stopper convex portion 8b has the first groove 11g of the stopper groove 11g. 1 inner side surface 11h contacts in a collision state from the circumferential direction. This mechanically regulates the relative rotational position of the driven member 9 on the most retarded side.
- the driven member 9 relatively rotates to the advance side with respect to the sprocket 1, as shown in FIG. 5, the second inner surface 11i of the stopper groove 11g is formed on the second outer surface 8e of the stopper projection 8b. It comes into contact in a collision state from the circumferential direction. This mechanically regulates the relative rotation position of the driven member 9 on the most advanced angle side.
- the contact of the first and second inner side surfaces 11h and 11i in the collision state with the first and second outer side surfaces 8d and 8e is repeatedly performed by a change in the engine operation state, and the most retarded angle is also obtained when the engine is started. This is done by relative rotation to the side.
- each of the collision loads F1 and F2 is substantially equal to the disk-like portion 11a inside the tangential direction of the reference circle Q from the first and second inner side surfaces 11h and 11i of the first and second protrusions 45 and 46. Act in the direction of. Therefore, each of the collision loads F1 and F2 can be received even by the disc-shaped portion 11a having a large area.
- the outer diameter of the entire stopper mechanism can be reduced, and the thickness can be reduced.
- the size of the device in the radial and axial directions can be reduced.
- the inclination angles ⁇ of the first and second inner side surfaces 11h and 11i are larger than 0 ° ⁇ 1 ° (substantially right angle).
- the adapter 11 When the adapter 11 is formed by press molding, the dimensional accuracy of the inner side surfaces 11h and 11i is lower than in the case of cutting, but the dimensional accuracy is reduced due to thermal distortion by not performing heat treatment. Can be suppressed. Further, since the adapter 11 is formed by press molding, the cost can be reduced as compared with the case of cutting.
- first and second inner side surfaces 11h and 11i are in contact with the corresponding first and second outer side surfaces 8d and 8e in a surface contact state, and are inclined by the inclination angle ⁇ .
- the area is larger than the conventional tilt angle of 0 °. Therefore, the surface pressure of the first and second inner side surfaces 11h and 11i with the first and second outer side surfaces 8d and 8e is further reduced. This configuration also improves the shock resistance of the adapter 11.
- the adapter 11 can be formed thin by reducing the load stress of the adapter 11, the weight of the entire apparatus can be reduced.
- the adapter 11 is independent of the driven member 9 and the speed reduction mechanism 13 and is formed of a plate member arranged in series with the driven member 9 and the speed reduction mechanism 13, so that the thickness of the adapter 11 can be reduced independently. Therefore, also in this respect, the weight of the entire apparatus can be reduced, and the axial length of the apparatus can be reduced.
- the arc-shaped concave portions 11n and 11o of the adapter 11 are smoothly connected to each other because the first and second inner side surfaces 11h and 11i are formed in an inclined shape, and have a large radius of curvature. For this reason, it is possible to suppress the stress concentration at the portions of the arc-shaped concave portions 11n and 11o, and to further reduce the load stress on the inner side surfaces 11h and 11i.
- the first and second outer side surfaces 8d and 8e on the side of the stopper projection 8b are also formed in an inclined shape. Therefore, since the circumferential length between the first and second outer surfaces 8d and 8e can be made longer, the strength of the stopper projection 8b can be increased. Thereby, it is possible to sufficiently receive a collision load on each of the outer side surfaces 8d and 8e.
- first and second protrusions 45 and 46 of the adapter 11 are not trapezoidal like the third protrusion 47 but are formed in a cut-out triangular shape, the weight of the device can be reduced. .
- the adapter 11 of the present embodiment is formed in an isosceles triangular shape, not a disk shape, and is provided with first to third projecting portions 45 to 47. A projection 49 is formed. Therefore, the weight balance of the entire adapter 11 can be adjusted by the positions where the first and second protrusions 48 and 49 and the first to third protrusions 45 to 47 are formed.
- the first to third projecting portions 45 to 47 and the first and second projecting portions 48 and 49 are formed symmetrically with respect to the straight line Z. Also in this respect, the weight balance of the adapter 11 is improved.
- the weight of the entire adapter 11 is reduced while the weight balance of the entire adapter 11 is adjusted, the moment of inertia during rotation of the adapter 11 is reduced. As a result, the switching responsiveness of the valve timing control device to the advance side or the retard side is also improved.
- FIG. 10 shows a second embodiment.
- the basic structure is the same as that of the first embodiment. However, the outer peripheral portions of the first to third projecting portions 45, 46, and 47 of the adapter 11 are cut to form the entire adapter. The outer diameter is reduced.
- the outer peripheral portions of the first protruding portion 45, the second protruding portion 46, and the third protruding portion 47 are cut with the same width in the circumferential direction, and the reference circle Q is smaller than that of the first embodiment. . Therefore, the first and second protrusions 45 and 46 are each formed substantially in a trapezoidal shape, and the third protrusion 47 is also formed in a trapezoidal shape that is low in the radial direction.
- the other configuration of the adapter 11 is the same as that of the first embodiment, and the first and second inner surfaces 11h and 11i of the first and second protrusions 45 and 46 are formed to be inclined at about 40 °. I have.
- the outer diameter D and the inner diameter D1 of the holding plate 8 are formed to be smaller in accordance with the smaller diameter of the adapter 11.
- the position and size of the stopper projection 8b are not changed from the relative relationship with the stopper groove 11g.
- the weight of the entire apparatus can be reduced. Therefore, the moment of inertia during rotation of the adapter 11 is reduced, and the responsiveness of switching the valve timing control device to the advance side or the retard side is also improved.
- the outer diameter of each component such as the sprocket 1 and the motor housing 14 can be reduced. Thereby, the size and weight of the entire apparatus can be reduced.
- the present invention is not limited to the valve timing control devices of the first and second embodiments, but may be applied to, for example, a valve timing control device shown in FIG.
- the electric motor 112 and the speed reduction mechanism 113 are disposed separately, and the two are connected by an Oldham coupling 120.
- a sprocket 101, a camshaft 102 rotatably supported on a cylinder head 01 via a bearing bracket 02, and a sprocket 101 and a camshaft 102 are disposed between the sprocket 101 and the camshaft 102.
- a phase change mechanism 103 that changes the relative rotational phase of the two 101 and 102 in accordance with the operating state of the engine.
- the sprocket 101 is integrally formed of an iron-based metal, which is a metal material, and includes an annular sprocket main body 101a and a gear part 101b integrally provided on the outer periphery of the sprocket main body 101a. I have.
- an annular internal tooth forming portion 105 constituting a part of a speed reduction mechanism 113 described later is integrally provided.
- the internal tooth forming portion 105 is integrally connected to the sprocket main body 101a from the rotation axis direction, and has a plurality of corrugated internal teeth 105a formed on the inner periphery.
- the sprocket main body 101a is provided with a sliding bearing mechanism 106 between an inner peripheral surface thereof and an outer peripheral surface of a later-described driven member 109 which is a driven rotating body fixed to one end portion 102a of the camshaft 102 in the rotation axis direction. I have.
- the slide bearing mechanism 106 rotatably supports the sprocket 101 on the outer periphery of the driven member 109.
- a holding plate 108 is fixed to the rear end surface of the sprocket main body 101a on the side opposite to the internal teeth forming portion 105 in the axial direction.
- the holding plate 108 is formed in an annular shape from a plate material of a ferrous metal, which is a metal material, and has an outer diameter set to be substantially the same as the outer diameter of the sprocket main body 101a. Further, the holding plate 108 is arranged such that an inner peripheral portion 108b formed in the center on the side of the central hole 108a covers one end opening of the bearing recess 110 of the sliding bearing mechanism 106 on the camshaft 102 side, which will be described later.
- the holding plate 108 is integrally provided with a stopper projection 108c that protrudes radially inward, that is, toward the center axis direction, at a predetermined position on the inner peripheral edge of the central hole 108a.
- the stopper projection 108c is formed in a substantially arc shape similarly to the first embodiment, and is disposed with a predetermined gap in a stopper groove 109f of a fixed end 109b of the driven member 109, which will be described later.
- a front plate 115 is provided on the front end face of the sprocket 101 on the side of the internal teeth forming portion 105.
- the front plate 115 is formed, for example, by punching an iron-based metal plate into an annular shape by press molding, and has an insertion hole 115a through which an eccentric shaft 121 to be described later is inserted.
- the holding plate 108 has six female screw holes at the positions corresponding to the respective bolt insertion holes, into which the male screw portions at the distal ends of the respective bolts 107 are screwed.
- the camshaft 102 has two drive cams per cylinder for opening an intake valve (not shown) on the outer periphery. Further, the camshaft 102 is integrally provided with a flange portion 102b for positioning in the axial direction via a bearing bracket 02 at one end portion 102a on the side of the phase changing mechanism 103 in the rotation axis direction. In the camshaft 102, a female screw hole 102c is formed in the direction of the inner axial center of the one end portion 102a, and a driven member 109 is fastened and fixed in the axial direction by a cam bolt 114 to be screwed into the female screw hole 102c.
- the driven member 109 is integrally formed of an iron-based metal, and mainly includes a disk-shaped main body 109a and an annular fixed end portion 109b provided on a rear end side (camshaft 102 side) of the disk-shaped main body 109a. ing.
- the disc-shaped main body 109a is provided integrally with a journal portion 111 constituting a part of the sliding bearing mechanism 106 on the outer peripheral surface. Further, the disc-shaped main body 109a has a bolt insertion hole 109c through which a large-diameter portion 114g of a cam bolt 114 described later is inserted and fitted in an inner axial direction including the fixed end portion 109b.
- the fixed end 109b has a certain thickness and protrudes from the disc-shaped main body 109a toward the camshaft 102.
- an annular fitting groove 109d into which the tip portion of one end portion 102a of the camshaft 102 is fitted is formed substantially at the center of the outer surface on the camshaft 102 side.
- a stopper concave groove 109f into which the stopper convex portion 108c of the holding plate 108 enters is formed on the outer peripheral surface along the circumferential direction.
- the stopper concave groove 109f has the same configuration as that of the first embodiment, and is formed in a circular arc shape having a predetermined length in the circumferential direction, and the first and second inner side surfaces (not shown) facing each other in the circumferential direction are the same.
- the inclination angle is set to about 40 ° as in the first embodiment.
- the first and second inner surfaces contact the first and second outer surfaces at both ends in the circumferential direction of the stopper projection 108c.
- the driven member 109 is fastened and fixed to the camshaft 102 in the axial direction by the cam bolt 114 in a state where the tip end of the one end portion 102a of the camshaft 102 is fitted in the fitting groove 109d in the axial direction.
- the sliding bearing mechanism 106 includes an annular bearing recess 110 formed on the inner peripheral surface of the sprocket main body 101a, a journal portion 111 provided on the outer peripheral surface of the disk-shaped main body 109a, and arranged inside the bearing recess 110. And the holding plate 108 which covers one end opening of the bearing recess 110.
- the journal portion 111 is configured such that one end surface on the front plate 115 side in the axial direction can slide on the inner side surface 110 b of the bearing recess 110.
- the inner side surface 110b comes into contact with one end surface of the journal portion 111 when the sprocket 101 is tilted so as to regulate one thrust movement.
- the other end surface of the journal portion 111 on the holding plate 108 side in the axial direction is slidable on the inner surface of the inner peripheral portion 108 b of the holding plate 108.
- the inner side surface of the holding plate 108 comes into contact with the other end surface of the journal portion 111 so as to regulate the other thrust movement.
- the cam bolt 114 has a substantially cylindrical head portion 114a, a shaft portion 114b integrally fixed to the head portion 114a, and an outer peripheral surface of the shaft portion 114b, and is screwed into the female screw hole 102c of the cam shaft 102.
- each needle roller 125a of the needle bearing 125 is rotatably supported on the outer peripheral surface of the head 114a.
- the shaft portion 114b has a large-diameter portion 114g integrally provided at the base of the head portion 114a.
- the large diameter portion 114g has an outer diameter larger than the outer diameter of the male screw portion 114c of the shaft portion 114b, and is formed slightly smaller than the inner diameter of the bolt insertion hole 109c of the driven member 109.
- the large diameter portion 114g is inserted and fitted with a small clearance on the inner peripheral surface of the bolt insertion hole 109c, so that the driven member 109 and the camshaft 102 are kept coaxial.
- the phase changing mechanism 103 mainly includes an electric motor 112 disposed on the front end side of the fixed end 109 b of the driven member 109, and a reduction mechanism 113 that reduces the rotation speed of the electric motor 112 and transmits the rotation speed to the camshaft 102. It is configured.
- the electric motor 112 is a so-called brushless DC motor, and is provided with a bottomed cylindrical motor housing 116 fixed to a chain case and a rear end of the motor housing 116, and a stator coil and the like inside.
- a motor stator (not shown) accommodated, a motor output shaft 117 disposed on the inner peripheral side of the stator coil, a cylindrical permanent magnet fixed to the outer periphery of the motor output shaft 117, and a sprocket 101 of the motor housing 116 And a power supply mechanism 118 provided at the front end on the opposite side.
- the motor housing 116 is formed substantially in a cup shape, and has a through hole (not shown) through which the motor output shaft 117 is inserted substantially at the center of the front end.
- a flange portion 116a protruding radially outward is integrally provided on the outer periphery of the rear end portion.
- the flange portion 16a is integrally provided with three bracket pieces 116b (not shown) at about 120 ° in the circumferential direction.
- Each of the three bracket pieces 116b has a bolt insertion hole through which a bolt for coupling to a chain case (not shown) is inserted.
- each bracket piece 116b in the circumferential direction of the flange portion 116a.
- Each bolt 129 connects the power supply mechanism 118 to the motor housing 116.
- the power feeding mechanism 118 has a box-shaped housing 118a made of a synthetic resin material. Inside the housing 118a, an energizing circuit such as a bus bar for supplying power to the electric motor 112, a rotation sensor for detecting the rotation position of the motor output shaft 117, and the like are accommodated. In the power supply mechanism 118, a power supply connector 118b electrically connected to an energizing circuit and a signal connector (not shown) are integrally provided at an upper end portion of the housing 118a.
- the power supply connector 118b has an internal terminal connected to a battery, which is a power supply, via a female terminal to a control unit (not shown).
- the signal connector has a built-in terminal connected to the control unit via a female terminal, and outputs a rotation angle signal detected by the rotation sensor to the control unit.
- the motor output shaft 117 is formed of a metal material in a columnar shape, and has a two-plane width portion formed along the tangential direction on the outer surface of the tip 117a on the side of the speed reduction mechanism 113. Further, a pair of fitting grooves cut out from a direction orthogonal to the two-plane width portion is formed on the front edge side of the front end portion 117a. A stopper member for restricting the movement of the intermediate member 130 in the direction of the cam bolt 114, which will be described later, is fitted and fixed to the two fitting grooves from the radial direction.
- the motor output shaft 117 has a distal end 117a disposed close to the head 114a of the cam bolt 114 with a slight gap from the rotation axis direction. Further, the entire distal end portion 117a including the stopper member can be inserted into the tool hole 114d of the head portion 114a from the axial direction.
- the stopper member is formed in a C-ring shape, and is elastically deformable in its radially increasing and decreasing directions through its own elastic force.
- An intermediate member 130 is provided at the tip 117a of the motor output shaft 117.
- the intermediate member 130 constitutes a part of the Oldham coupling 120 which is a coupling mechanism connected to the speed reduction mechanism 113, and has a cylindrical base 131 fixed to the distal end 117a of the motor output shaft 117.
- the cylindrical base 131 has a pair of flat portions having a two-sided width at both sides of the circular outer surface, that is, at a position of 180 ° in the circumferential direction, whereby the outer shape is formed in a substantially elliptical shape. ing.
- a through-hole is formed at the center of the cylindrical base 131 to allow the distal end 117a of the motor output shaft 117 to pass therethrough.
- the through hole has a pair of opposed surfaces having a two-sided width extending radially from the rotation axis of the motor output shaft 117 on a circular inner peripheral surface.
- the cylindrical base 131 is formed into an elliptical shape that is similar to the outer shape of the cylindrical base 131 and is long in the radial direction. Therefore, the intermediate member 130 can be moved in the radial direction with respect to the distal end portion 117a of the motor output shaft 117 via the oval through hole.
- the cylindrical base 131 is provided with two transmission keys 133a, which are a pair of protrusions, at substantially the center of the pair of flat portions in the longitudinal direction.
- Each transmission key 133a is formed in a substantially rectangular plate shape, and protrudes radially outward from two flat portions of the tubular base 131.
- 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, and an accelerator opening sensor not shown, and controls the engine based on this. Is going.
- the control unit controls the rotation of the motor output shaft 117 by energizing the coil unit based on the information signals and the rotation position detection mechanism, and determines the relative rotation phase of the camshaft 102 with respect to the sprocket 101 by the reduction mechanism 113. Control.
- the reduction mechanism 113 is provided separately from the electric motor 112 in the axial direction, and each component is accommodated and arranged in the sprocket 101 between the holding plate 108 and the front plate 115.
- the speed reduction mechanism 113 is provided on a cylindrical eccentric shaft 121 partially disposed inside the sprocket main body 101a, a ball bearing 122 provided on an outer periphery of the eccentric shaft 121, and provided on an outer periphery of the ball bearing 122, A plurality of rollers 123 rotatably held in each of the internal teeth 105a of the internal tooth forming section 105 and an outer peripheral side of the disk-shaped main body 109a of the driven member 109 are integrally provided, and the plurality of rollers 123 are arranged in the rolling direction. And a driven member 109 integrated with the holder 124 to allow movement in the radial direction.
- the eccentric shaft 121 has an eccentric shaft portion 121a disposed on the outer periphery of a needle bearing 125 which is a bearing provided on the outer periphery of the head portion 114a of the cam bolt 114, and a large-diameter cylinder provided on the electric motor 112 side of the eccentric shaft portion 121a. Part 121b.
- the thickness of the eccentric shaft portion 121 a in the circumferential direction changes so that the axis X is slightly eccentric with respect to the axis Y of the cam bolt 114.
- the large-diameter cylindrical portion 121b is formed in a substantially perfect circular shape with a uniform thickness, and is formed thicker than the eccentric shaft portion 121a.
- the large-diameter cylindrical portion 121b forms the Oldham coupling 120 together with the intermediate member 130.
- the large-diameter cylindrical portion 121b protrudes from the inside of the sprocket main body 101a toward the electric motor 112 via the insertion hole 115a of the front plate 115.
- the large-diameter cylindrical portion 121b has a two-sided width fitting hole 121c formed therein so that the two-sided width cylindrical base 131 of the intermediate member 130 can be fitted in the axial direction.
- the large-diameter cylindrical portion 121b is formed with a pair of key grooves into which the two transmission keys can be fitted from the rotation axis direction at a position of about 180 ° in the circumferential direction on the distal end surface on the electric motor 112 side. I have.
- the needle bearing 125 is fixed to a plurality of needle rollers 125a that roll on the outer peripheral surface 114e of the head 114a of the cam bolt 114, and a step surface formed on the inner peripheral surface of the eccentric shaft 121a. And a cylindrical shell 125b having a plurality of grooves for rotatably holding the roller 125a.
- the ball bearing 122 is disposed so as to substantially entirely overlap at the radial position of the needle bearing 125.
- the ball bearing 122 includes an inner race 122a, an outer race 122b, a ball 122c interposed between the two races 122a and 122b, and a cage for holding the ball 122c.
- the outer ring 122b While the inner ring 122a is press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the eccentric shaft 121a, the outer ring 122b is free without being fixed in the axial direction. That is, the outer ring 122b has one end surface on the electric motor 112 side in the axial direction in a non-contact state with the inner surface of the front plate 115 via the minute clearance. Further, the other end surface in the axial direction of the outer ring 122b is also in a non-contact state with a small clearance between the back surface of the disk-shaped main body 109a of the driven member 109 opposed thereto.
- the outer ring 122b is in contact with the outer peripheral surface of each roller 123 so as to roll.
- An annular clearance is formed between the outer peripheral surface of the outer ring 122b and the inner surface of the retainer 124. Therefore, the entire ball bearing 122 can be eccentrically moved in the radial direction with the eccentric rotation of the eccentric shaft portion 121a via the clearance.
- the retainer 124 is formed in a cylindrical shape, and is provided integrally with the outer periphery of the disk-shaped main body 109a. That is, the retainer 124 linearly protrudes from the base 111a of the journal 111 of the disk-shaped main body 109a toward the front plate 115. A predetermined clearance is formed between the tip surface of the retainer 124 and the inner surface of the front plate 115.
- the retainer 124 has a plurality of substantially rectangular roller holding holes 124b that rotatably hold the plurality of rollers 123, respectively, at substantially equally spaced positions in the circumferential direction along the axial direction.
- the plurality of roller holding holes 124b are provided at equal intervals in the circumferential direction of the retainer 124, and are formed in a rectangular shape elongated in the front-rear direction with the front end closed.
- the roller holding hole 124b has a smaller total number (the number of the rollers 123) than the total number of the internal teeth 105a of the internal teeth forming section 105, so that a predetermined reduction ratio can be obtained. It has become.
- Each roller 123 is formed of an iron-based metal, and is fitted into the internal teeth 105 a of the internal tooth forming section 105 while moving in the radial direction with the eccentric movement of the ball bearing 122. Each roller 123 swings radially while being guided in the circumferential direction by both side edges of each roller holding hole 124b.
- the lubricating oil is supplied to the inside of the speed reduction mechanism 113 via a lubricating oil supply passage.
- the lubricating oil supply passage extends from the main oil gallery of the engine to the oil passage 126 formed inside the camshaft 102 from inside the cylinder head 01 and the disc-shaped main body 109a of the driven member 109 in the axial direction of the camshaft 102. And an oil hole 127 formed therethrough.
- the oil hole 127 has a large-diameter upstream end communicating with the oil passage 126 and a small-diameter other downstream end opening near the side of the shell 125 b of the needle bearing 125. .
- the electric motor 112 and the speed reduction mechanism 113 are formed separately, the degree of freedom of arrangement of the valve timing control device in the engine room is improved.
- the inner surface of the inner peripheral portion 108b of the holding plate 108 contacts the other end surface of the journal portion 111 to receive and regulate the thrust load in the other direction.
- the present invention is not limited to the configuration of each embodiment, and can be applied to any valve timing control device as a mechanical stopper mechanism using a stopper convex portion and a stopper concave groove.
- timing pulley other than the sprocket 1 as a driving rotating body.
- the stopper projection 8b is provided on the holding plate 8, but may be provided directly on the sprocket 1. Further, the stopper groove 11g can be provided directly on the driven member 9 as in the third embodiment.
- the present invention can be applied to the exhaust valve side.
- valve timing control device for the internal combustion engine based on the above-described embodiment, for example, the following embodiments can be considered.
- a driving rotator to which a rotational force from a crankshaft is transmitted, a driven rotator fixed to a camshaft and rotating integrally with the camshaft, and the driving rotation by rotating a motor output shaft
- a first driven side stopper surface that regulates a relative rotational position of the driven rotating body in one direction with respect to the driving rotating body by abutting from a circumferential direction
- the first driven-side stopper surface has a radially innermost inner end of the first driven-side stopper surface, and a radially outermost outer end.
- a straight line extending radially from the rotation axis of the driving rotator, and when defining a straight line passing through the rotation axis and the inner end as a first straight line, the outer end is more than the first straight line. are also located on the other side in the relative rotation direction.
- a deceleration mechanism provided between the driving rotator and the driven rotator, for reducing the rotation speed of the motor output shaft and transmitting the rotation speed to the driven rotator, wherein the first driven side stopper surface is provided. Is located on the camshaft side in the rotation axis direction of the driven rotor with respect to the speed reduction mechanism.
- the first driven side stopper surface of the driven rotating body in series with the speed reduction mechanism, it is possible to reduce the thickness of the entire apparatus in the axial direction.
- the driven rotating body has a disk-shaped portion having a fitting groove into which one end of the camshaft in the rotation axis direction is fitted, and projects radially outward from the disk-shaped portion, And a first protrusion having a first driven side stopper surface.
- the direction of the collision load from the first drive-side stopper surface is disc-shaped. Orientation direction. For this reason, the collision load is dispersed at the disk-shaped portion, and the surface pressure on the first driven side stopper surface is reduced. As a result, the load on the adapter is reduced. More preferably, at least a part of the disc-shaped portion covers a projection range projected from a direction perpendicular to the first driven-side stopper surface. According to the aspect of the present invention, since the collision load received by the first driven-side stopper surface is received by at least a part of the disc-shaped portion, the load burden on the entire adapter is reduced, so that the durability can be improved. .
- the first protrusion has a triangular shape having a vertex radially outward from the rotation axis of the driven rotor.
- the weight can be reduced as compared with the case of a quadrangular shape.
- the first protruding portion is connected to the disc-shaped portion on a side opposite to the first driven side stopper surface from the vertex, with respect to a length of a side from the vertex to the inner end portion.
- the length of the side up to the part is longer.
- the projection area can be increased with respect to the first driven side stopper surface, the load resistance of the adapter is improved.
- the first protrusion has a trapezoidal shape that protrudes from the rotation axis in a radial direction.
- the first protruding portion is located on a side opposite to the first driven side stopper surface from one end edge of the upper base to a length from one end edge of the upper base to the inner end, and the disc-shaped The length to the part connected to the part is long. More preferably, a connecting portion between the first driven side stopper surface of the first protruding portion and the disc-shaped portion has an arc-shaped concave portion that is concave inward in the radial direction, The arc-shaped recess is smoothly connected to the first driven side stopper surface.
- the arcuate concave portion can also have a large radius of curvature. Therefore, it is possible to improve durability against a collision load acting on the first driven side stopper surface.
- the second drive-side stopper surface provided on the drive rotary member and the second drive-side stopper surface provided on the driven rotary member contact with each other from a circumferential direction.
- a second radially outermost second outer end When defining a straight line extending in the radial direction from the rotation axis of the drive rotating body in the radial direction and passing through the rotation axis and the second inner end as a second straight line, the second outer end is It is located on one side of the relative rotation direction with respect to the second straight line.
- the second driven-side stopper surface is also inclined to one side in the relative rotation direction, and is inclined in a direction opposite to the first driven-side stopper surface, so that the first and second driving surfaces are inclined.
- the distance between the side stopper surfaces can also be increased in the circumferential direction. Thereby, the strength of the components of the first and second driving side stopper surfaces can be increased.
- the adapter has a plate shape.
- the adapter is a ferrous metal and is formed by pressing.
- the cost can be reduced as compared with the case where the adapter is formed by cutting.
- the adapter is an iron-based metal and is not subjected to a heat treatment.
- a driving rotating body that rotates synchronously with one of the crankshaft and the camshaft
- a driven rotating body that rotates synchronously with the other of the crankshaft and the camshaft, and is relatively rotatable with the driving rotating body
- a first drive-side stopper surface provided on the drive rotator, and the driven rotator with respect to the drive rotator provided on the driven rotator and abutting on the first drive-side stopper surface in a circumferential direction.
- a first driven side stopper surface that regulates the relative rotational position in one direction, The contact surface between the first driving side stopper surface and the first driven side stopper surface is such that the load direction acting on the first driven side stopper surface from the first driving side stopper surface is radially inward of the driven rotating body. Has become.
- the contact surface is formed to be inclined with respect to an imaginary line extending in a radial direction from a rotation axis of the driving rotator.
- SYMBOLS 1 Timing sprocket (drive rotary body), 1a ... Sprocket main body, 2 ... Camshaft, 4 ... Phase change mechanism, 5 ... Internal teeth constituent part, 5a ... Internal teeth, 8 ... Holding plate, 8b ... Stopper convex part, 8d 1st drive side stopper surface, 8e 2nd drive side stopper surface, 9 ... driven member (driven rotating body), 11 ... adapter, 11a ... disk-shaped portion, 11b ... fixed portion, 11c ... fitting concave portion, 11e ... Bolt insertion hole, 11h ... first inner side surface (first driven side stopper surface) 11i ...
- second inner side surface (second driven side stopper surface), 11j ... first inner end, 11k ... first outer end, 11n , 11o: arc-shaped concave portion, 12: electric motor, 15: motor output shaft, 45: first protruding portion, 45a: distal end surface, 46: second protruding portion, 46a: distal end surface, 47: third protruding portion, 47a ... Tip surface, 48... First convex portion, 48a.
- P rotation axis of adapter (fixed part)
- P1, P2, P3 first to third vertices
- Ad advance angle direction (other direction)
- Re retard direction (one direction)
- N first straight line.
Landscapes
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Abstract
スプロケット1に固定された保持プレート8は、円周方向に沿った円弧状のストッパ凸部8bを有し、このストッパ凸部の周方向両端部には、傾斜状の第1、第2外側面8d、8eを有している。従動部材9に固定されたアダプタ11の第1突出部45と第2突出部46の間にはストッパ凹溝11gを有し、このストッパ凹溝の円周方向の両端部には、第1、第2外側面に相対的に当接する傾斜状の第1、第2内側面11h、11iを有している。少なくとも第1内側面11hは、外側端部11kがアダプタの回転軸心Pと内側端部11jとを通る第1直線Nより相対回転方向の進角方向Ad側に位置している。これらの構成によって、アダプタに対する衝突荷重による応力集中の低減化を図ることができる。
Description
本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、本出願人が先に出願した以下の特許文献1に記載されたものがある。
このバルブタイミング制御装置は、電動モータと減速機構によってタイミングスプロケットに対する従動部材(カムシャフト)の相対回転位相を変換するようになっている。
タイミングスプロケットは、外周にチェーンが巻回される歯車部を有するスプロケット本体の後端部に、円環状の保持プレートがボルト固定されている。一方、従動部材は、後端部の前記保持プレートの内周側に円盤状のアダプタが設けられている。
前記保持プレートの内周縁とアダプタの外周縁との間には、両者が協働してタイミングスプロケットに対するカムシャフトの遅角側と進角側の最大相対回転位置を規制する機械的なストッパ機構が設けられている。
このストッパ機構は、前記保持プレートの内周縁に設けられたストッパ凸部と、前記アダプタの外周縁に切欠形成されて、対向するそれぞれの内側縁に前記ストッパ凸部の一側縁または他側縁が円周方向から当接して前述した最大相対回転位置を規制するストッパ凹溝と、から構成されている。
そして、前記ストッパ凸部の両外側面とストッパ凹溝の両内側縁は、タイミングスプロケットの回転軸心から径方向に延びた直線に沿って形成されている。
しかしながら、前記従来技術にあっては、前述のように、ストッパ凸部の両外側面とストッパ凹溝の両内端縁が、タイミングスプロケットの回転軸線から径方向に延びた直線に沿って形成されている。このため、ストッパ凸部の両外側面が、ストッパ凹溝の各内側縁に円周方向から繰り返し当接すると、この衝突荷重によってアダプタの各ストッパ凹溝の内端縁に金属疲労が発生して耐久性が低下するおそれがある。
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、アダプタに対する衝突荷重による応力集中の低減化が可能な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。
本発明の一つの態様としては、とりわけ、駆動回転体に設けられた第1駆動側ストッパ面と、従動回転体に設けられて、前記第1駆動側ストッパ面に円周方向から当接することによって前記駆動回転体に対する前記従動回転体の一方向の相対回転位置を規制する第1従動側ストッパ面と、を備え、前記第1従動側ストッパ面は、この第1従動側ストッパ面の最も径方向の内側の内側端部と、最も径方向の外側の外側端部と、を有し、前記駆動回転体の回転軸線から径方向に延びた直線であって、前記回転軸線と前記内側端部とを通る直線を第1直線と定義するとき、前記外側端部が、前記第1直線よりも前記相対回転方向の他方向側に位置していることを特徴としている。
本発明の好ましい態様によれば、アダプタに対する衝突荷重による応力集中の低減化を図ることができる。
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説明する。なお、本実施形態では、例えば4気筒内燃機関の吸気側に適用されている。
図1は本発明に係るバルブタイミング制御装置の一実施形態を示す縦断面図、図2は本実施形態における主要な構成部材を示す分解斜視図、図3は図1のA-A線断面図である。
このバルブタイミング制御装置(VTC)は、図1及び図2に示すように、駆動回転体であるタイミングスプロケット1(以下、スプロケット1という。)と、シリンダヘッド01上に軸受ブラケット02を介して回転自在に支持され、スプロケット1から伝達された回転力によって回転するカムシャフト2と、スプロケット1の前方位置に配置されたチェーンケース6に固定されたカバー部材3と、スプロケット1とカムシャフト2の間に配置されて、機関運転状態に応じて両者1、2の相対回転位相を変更する位相変更機構4と、を備えている。
スプロケット1は、図外の内燃機関のクランクシャフトによってタイミングチェーンを介して回転駆動するようになっている。このスプロケット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、内周面が段差径状のスプロケット本体1aと、該スプロケット本体1aの外周に一体に設けられて、巻回された前記タイミングチェーンを介してクランクシャフトからの回転力を受ける歯車部1bと、スプロケット本体1aの前端側に一体に設けられ、後述する減速機構13の一部を構成する内歯構成部5と、から構成されている。
また、このスプロケット1は、スプロケット本体1aと後述する従動部材9との間に設けられた1つの大径ボールベアリング19によって従動部材9に相対回転自在に支持されている。この大径ボールベアリング19は、スプロケット本体1aの内周に圧入された外輪19aと、従動部材9の固定端部9aの外周に保持された内輪19bと、該両輪19a、19b間に設けられ、ケージによって支持されたボール19cと、から構成されている。
内歯構成部5は、スプロケット本体1aの前端部外周側に一体に設けられている。この内歯構成部5は、位相変更機構4の前方へ延出した円筒状に形成されて、内周には波形状の複数の内歯5aが形成されている。
さらに、スプロケット本体1aの内歯構成部5と反対側の後端部には、保持プレート8が配置固定されている。この保持プレート8は、金属材である例えば鉄系金属の板材によって円環状に形成されている。この保持プレート8は、図2及び図4に示すように、中央に形成された円形孔8aの内周縁所定位置に、径方向内側、つまり中心軸方向に向かって突出したストッパ凸部8bが一体に設けられている。このストッパ凸部8bは、保持プレート8の円周方向に沿って延びたほぼ台形状に形成されている。保持プレート8の先端面8cは、後述するアダプタ11のストッパ凹溝11gの円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。この先端面8cとストッパ凹溝11gの対向面とは、僅かな隙間をもって非接触状態になっている。
また、ストッパ凸部8bは、円周方向の第1外側面8d(第1駆動側ストッパ面)と第2外側面8e(第2駆動側ストッパ面)が末広がり状、つまり、ハ字形状の傾斜状に形成されている。この傾斜角度は、後述するストッパ凹溝11gの各内側面11h、11iの傾斜角度と同じである。したがって、具体的には、ストッパ凹溝11gの記述中で説明する。
スプロケット本体1a(内歯構成部5)及び保持プレート8のそれぞれの外周部には、周方向のほぼ等間隔位置に複数(本実施形態では8つ)のボルト挿通孔1c、8dが貫通形成されている。
また、内歯構成部5の前端側には、後述するモータハウジング14のカムシャフト2側の後端部が対向配置されている。このモータハウジング14の後端部の周壁には、各ボルト挿通孔1c、8dと対応した位置に複数(本実施形態では8つ)の雌ねじ孔14dが形成されている。
したがって、スプロケット1と保持プレート8及びモータハウジング14は、各孔1c、8d、14dに挿通、螺着した8本のボルト7によってモータハウジング14の回転軸方向から共締め固定されている。
なお、スプロケット本体1aと内歯構成部5が、後述する減速機構13のケーシングとして構成されている。
チェーンケース6は、内燃機関のシリンダヘッド01と図外のシリンダブロックの前端側やスプロケット1に巻回された図外のチェーンを覆うよう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6は、図1に示すように、前端部の外周縁に固定用のフランジ部6aが一体に設けられている。また、チェーンケース6は、前端部の内周に円環溝6bが形成されている。この円環溝6bは、チェーンケース6の前端縁から内側軸方向へ延びた軸方向幅(深さ)がフランジ部6aの肉厚幅よりも大きく形成されている。
カムシャフト2は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当たり2つの駆動カムを有している。カムシャフト2は、回転軸方向のスプロケット1側の一端部2aの内部軸心方向に雌ねじ孔2bが形成されている。さらに、カムシャフト2は、後述するアダプタ11を介して従動部材9がカムボルト10によって回転軸方向から結合されている。また、カムシャフト2の一端部2aの先端には、位置決め用のピン2cが軸方向から圧入固定されている。
カムシャフト2の一端部2aの内部軸方向には、図外のオイルポンプの吐出通路と連通する油通路孔2dが形成されている。
図4はタイミングスプロケットに対して従動部材が最遅角側の相対回転した状態を示す図1のB矢視図である。
また、カムシャフト2の一端部2aと従動部材9との間には、図4に示すように、円盤状のアダプタ11が設けられている。
従動部材9は、金属材である例えば鉄系金属によって一体に形成され、図1に示すように、後端側(カムシャフト2側)に形成された円板状の固定端部9aと、該固定端部9aの内周前端面から従動部材9の回転軸の軸方向へ突出した円筒部9bと、固定端部9aと円筒部9bの内部に貫通形成されて、カムボルト10の軸部10bが挿入されるボルト挿入孔9cと、から主として構成されている。
固定端部9aは、カムシャフト2側の後端面のボルト挿入孔9cの周囲にアダプタ11の後述する固定部11bが嵌め合わされる嵌合溝9dが形成されている。また、この嵌合溝9dの底面には、カムシャフト2の一端部2aの先端面がアダプタ11を介して当接配置されている。
また、固定端部9aのカムシャフト2側の後端面には、アダプタ11と一緒にカムシャフト2の位置決め用のピン2cが挿入される位置決め用の溝9eが形成されている。
円筒部9bは、電動モータ12方向へ延びていると共に、外周面に後述するニードルベアリング35と小径ボールベアリング36が軸方向へ並んで設けられている。
カムボルト10は、頭部10aの軸部10b側の端面が小径ボールベアリング36の内輪を軸方向から支持している。このカムボルト10は、軸部10bの外周にカムシャフト2の雌ねじ孔2bに螺着する雄ねじ部10cが形成されている。
図5はスプロケット1に対して従動部材9(カムシャフト2)が最進角側に相対回転した状態を示す図1のB矢視図、図6は図4のC部拡大図、図7は本実施形態に供されるアダプタ11の正面図、図8はアダプタ11をカムシャフト2側から視た斜視図、図9はアダプタ11を減速機構側から視た斜視図である。
このアダプタ11は、図1、図2及び図4~図9に示すように、金属材である鉄系金属の板部材をプレス成形によって一体に形成され、全体の外形が二等辺三角形状に形成されている。
すなわち、アダプタ11は、中央に位置する円盤状部位11aと、該円盤状部位11aの外周面から径方向外側に突出した3つの第1、第2、第3突出部45,46,47と、を有し、これらによって外形が二等辺三角形状に形成されている。
円盤状部位11aは、中央に円形凹溝状の固定部11bを有している。この固定部11bは、プレス成形によって従動部材9方向へ凸状に膨出形成されて、内側に嵌合凹部11cが形成されている。この嵌合凹部11cは、内部にカムシャフト2の一端部2aが軸方向から嵌合するようになっている。
また、固定部11bは、嵌合凹部11cを構成する円環状の周壁11dの外周面が従動部材9の嵌合溝9dの内周面に圧入されるようになっている。
固定部11bは、嵌合凹部11cの底壁の中央にカムボルト10の軸部10bが挿入されるボルト挿入孔11eが貫通形成されている。この底壁のボルト挿入孔11eの側部には、位置決め用のピン2cが挿入されるピン挿入孔11fが貫通形成されている。
第1~第3突出部45~47は、図7に示すように、それぞれの先端面45a~47aが基準円Qに沿って曲率半径の異なる円弧状に形成されている。つまり、第3突出部47は、先端面47aの曲率半径が比較的大きく形成されて先細り状のほぼ台形状に形成されている。これに対して、第1、第2突出部45,46は、各先端面45a、46aが同じ小さな曲率半径で形成されており、各外周面がほぼ三角形状に形成されている。
第1突出部45と第2突出部46は、アダプタ11の回転軸心Pと第3突出部47の第3頂点P3を結ぶ直線Zを中心として左右対称形状に形成されている。
各突出部45~47は、固定部11b(アダプタ11)の回転軸心Pから径方向外側の各先端面45a~47aの中央の点を第1~第3頂点P1~P3とすると、第1頂点P1と第3頂点P3を結んだ線分S1と、第2頂点P2と第3頂点P3を結んだ線分S2の長さがほぼ同一に設定されている。また、両線分S1、S2の各長さは、第1頂点P1と第2頂点P2とを結んだ線分S3の長さよりも長く設定されている。
また、第1突出部45は、図6に示すように、第1頂点P1から後述する第1内側面11hの第1内側端部11jまでの長さL1よりも、第1頂点P1から第1内側面11hと反対側であって、円盤状部位11aと接続される部位までの長さL2の方が長く形成されている。
この長さ関係は、第2突出部46も同じであって、第2頂点P2から後述する第2内側面11iの第2内側端部までの長さよりも第2頂点P2から第2内側面11iと反対側であって、円盤状部位11aと接続される部位までの長さの方が長く形成されている。
第3突出部47は、固定部11bを挟んでストッパ凹溝11gと径方向反対側の位置に設けられている。
なお、第1~第3突出部45~47は、それぞれの内面によって大径ボールベアリング19の内輪19bを軸方向外側から3点で支持している。これによって、大径ボールベアリング19の傾きを抑制している。
また、アダプタ11は、第1突出部45と第3突出部47との間の外面に第1凸部48が形成されている。また、同じく第2突出部46と第3突出部47との間の外面に第2凸部49が形成されている。
この第1、第2凸部48,49は、直線Zを中心に左右対称形状に形成されて突出しているが、各中央部48a、49aが矩形状に形成されて最大に突出している。各凸部48,49の外面は、矩形状の各中央部48a、49aから第3突出部47方向へ向かってなだらかな下り傾斜面に形成されている。一方、各中央部48a、49aから第1、第2突出部45,46方向には、僅かに拡開方向へ直線状に形成されている。
そして、第1突出部45と第2突出部46との間には、図4~図9に示すように、前記ストッパ凸部8bが配置されるストッパ凹溝11gが形成されている。
このストッパ凹溝11gは、アダプタ11の外周面のうちストッパ凸部8bに対応した位置に形成され、第1、第2突出部45,46によって円周方向の対向する両側が仕切られている。つまり、ストッパ凹溝11gは、中央に有する突部(円盤状部位11aの一部)の両側に第1突出部45によって形成された第1従動側ストッパ面である第1内側面11hと、第2突出部46によって形成された第2従動側ストッパ面である第2内側面11iとによって周方向の両側が仕切られている。
ストッパ凹溝11gの第1、第2内側面11h、11i間の周方向の長さは、ストッパ凸部8bの第1,第2外側面8e、8dの形成位置との相対関係で決定されている。つまり、バルブタイミング制御装置の仕様や大きさなどに基づいて任意に決定されている。
第1、第2内側面11h、11iは、ストッパ凸部8bの第1、第2外側面8d、8eに対応して末広がり状の同じ傾斜面に形成されている。
以下では便宜上、主として第1内側面11h側について説明する。
すなわち、まず、第1内側面11hは、図4及び図6に示すように、径方向の最も内側の部位を第1内側端部11jとし、径方向の最も外側の部位を第1外側端部11kとする。この場合に、アダプタ11の回転軸心Pと第1内側端部11jとを通る直線を第1直線Nと定義すると、第1外側端部11kは、この第1直線Nよりも前記相対回転方向の他方向である進角方向Ad側に位置している。
つまり、第1内側面11hは、従来の技術に比較して第3突出部47方向(拡がる方向)へ傾斜状に形成されており、この傾斜角度θは、第1直線Nを基準として本実施形態の図面(図6)上では進角方向Adへ例えば約40°に設定されている。この傾斜角度θは、ストッパ凸部8bの第1外側面8dの傾斜角度θに対応して決定され、第1外側面8dと同じ角度になっている。これによって、ストッパ凹溝11gの第1内側面11hは、ストッパ凸部8bの第1外側面8dにほぼ面接触状態で当接するようになっている。
そして、図4に示すように、第1内側面11hが、第1外側面8dに面接触で当接することによって、スプロケット1に対するカムシャフト2の最遅角側の相対回転位置が規制されるようになっている。
また、この第1内側面11hは、図6に示すように、この第1内側面11hに直角方向から投影した投影範囲(網掛け部))が円盤状部位11aの一部に掛かるように形成されている。換言すれば、第1内側面11hが、ストッパ凸部8bの第1外側面8dに衝突状態で当接した際における入力荷重(図4、図6に示す白抜き矢印F1)は、円盤状部位11aの一部に作用するようになっている。また、この入力荷重F1は、第1凸部48にも作用する。
一方、ストッパ凹溝11gの第2内側面11iは、基本的に第1内側面11hとほぼ同一の構成であって、第1内側面11hと同じ傾斜状に形成されている。つまり、図5に示すように、第2内側面11iは、傾斜角度も前述した第1内側面11hと同じ方法によって設定されている。すなわち、第2内側面11iは、アダプタ11の回転軸心Pと第2内側端部11lとを通る直線を第2直線Mとすると、第2外側端部11mは、この第2直線Mよりも前記相対回転方向の一方向である遅角方向Re側に位置している。その第2内側面11iの傾斜角度θは、ストッパ凸部8bの第2外側面8eの傾斜角度θに対応して、同じく遅角方向Re側へ例えば約40°の角度になっている。これによって、第2内側面11iも、ストッパ凸部8bの第2外側面8eに面接触状態で当接するようになっている。
そして、第2内側面11iが、第2外側面8eに面接触で当接することによって、スプロケット1に対するカムシャフト2の最進角側の相対回転位置が規制されるようになっている。
また、同図に示すように、第2内側面11iが第2外側面8eに当接した際における荷重方向(白抜き矢印F2)も、円盤状部位11aの一部に作用するようになっている。
また、ストッパ凹溝11gは、中央の突部と第1、第2内側面11h、11iとの間にそれぞれ円弧状凹部11n、11oがそれぞれ形成されている。この両円弧状凹部11n、11oは、各内側面11h、11iが第1突出部47方向へ拡がっていることから、その周面の曲率半径が従来技術に比較して大きくかつなだらかな曲線に形成されている。この両円弧状凹部11n、11oは、ストッパ凸部8bの両外側面8d、8eに両内側面11h、11iが当接した際の応力集中を抑制するものである。
位相変更機構4は、図1~図3に示すように、従動部材9の円筒部9bの前端側に配置された電動モータ12と、該電動モータ12の回転速度を減速してカムシャフト2に伝達する減速機構13と、から主として構成されている。
電動モータ12は、ブラシ付きのDCモータであって、スプロケット1と一体に回転するモータハウジング14と、該モータハウジング14の内部に回転自在に設けられたモータ出力軸15と、モータハウジング14の内周面に固定された円弧状の4つの永久磁石16と、モータハウジング14の前端部に設けられた封止プレート17と、を備えている。
モータハウジング14は、金属材である例えば鉄系金属材をプレス成形によって有底筒状に形成されたヨークとしてのハウジング本体14aを有している。このハウジング本体14aは、後端側に円板状の仕切壁14bが設けられている。この仕切壁14bは、ほぼ中央に後述する偏心軸部24を挿通する大径な軸部挿通孔14cが形成されている。この軸部挿通孔14cの孔縁には、カムシャフト2軸方向へ突出した円筒状の延出部が一体に設けられている。
モータ出力軸15は、段差円筒状に形成されてアーマチュアとして機能し、回転軸方向のほぼ中央位置に形成された段差部を介してカムシャフト2側の大径部15aと、封止プレート17側の小径部15bと、から構成されている。
大径部15aは、外周に鉄心ロータ18が固定されていると共に、後端側には減速機構13の一部を構成する偏心軸部24が一体に設けられている。
小径部15bは、外周に非磁性材の円環部材20が圧入固定されている。この円環部材20の外周面には、コミュテータ21が軸方向から圧入固定されている。
また、小径部15bの内周面には、モータ出力軸15の回転位置を検出する回転検出機構の被検出部22が圧入固定されている。この被検出部22は、合成樹脂材によって有蓋円筒状に形成され、前端壁の前面に3葉状の被検出ロータ22aが固定されている。また、この被検出部22は、外周にモータ出力軸15の内周面との間をシールするオイルシール22bが設けられている。
鉄心ロータ18は、複数の磁極を持つ磁性材によって形成され、外周側がコイル18aのコイル線を巻回させるスロットを有するボビンとして構成されている。
コミュテータ21は、導電材によって円環状に形成されて、鉄心ロータ18の極数と同数に分割された各セグメントにコイル18aの引き出されたコイル線の端末が電気的に接続されている。
各永久磁石16は、微小隙間を介して円周方向に沿って円筒状に並べられている。各永久磁石16は、円周方向に複数の磁極を有し、ハウジング本体14aの回転軸方向の位置が鉄心ロータ18の固定位置よりもカバー部材3方向へオフセット配置されている。
封止プレート17は、全体が円盤状に形成され、中央位置にモータ出力軸15の一端部などが挿通される軸挿通孔17aが貫通形成されている。また、この封止プレート17は、円盤状の非磁性材である樹脂部17bと、該樹脂部17bの内部に埋設された円板状の芯金17cと、を有している。
また、封止プレート17は、樹脂部17bに設けられた複数(本実施形態では4つ)のホルダ23a~23dと、該各ホルダ23a~23dの内部に封止プレート17の径方向に沿って摺動自在に収容配置された切換用ブラシ(整流子)である4つのブラシ25a~25dと、樹脂部17bの前端面に、各外端面を露出した状態で埋設固定された内外二重の円環状の給電用スリップリング26a、26bと、各ブラシ25a~25dと各スリップリング26a、26bを電気的に接続する図外のピグテールハーネスと、を備えている。
また、封止プレート17は、樹脂部17bの外周から露出した芯金17cの外周部がモータハウジング14の前端部内周に形成された凹状段差部にかしめによって位置決め固定されている。
各ブラシ25a~25dは、各ホルダ23a~23d内に設けられたコイルスプリングのばね力で各先端面がコミュテータ21の外周面に弾接している。
カバー部材3は、図1及び図2に示すように、モータハウジング14の前端部及び封止プレート17全体を覆うように配置されている。このカバー部材3は、樹脂体27と該樹脂体27の内部に埋め込まれた金属プレート28によってほぼ円盤状に一体に形成されている。カバー部材3は、円盤状のカバー本体3aと、該カバー本体3aの開口側の外周縁に一体に形成された円環状の取付フランジ3bと、を有している。
カバー本体3aは、中央に被検出部22の先端部が挿入される挿入用孔3cが貫通形成されている。また、カバー本体3aは、図1に示すように、背面側に回転検出機構の検出部である受信回路や励磁回路を備えた検出回路52や集積回路53などが保持されている。また、カバー本体3aの外側には、検出回路52や集積回路53などを覆い保護する蓋部30が着脱自在に取り付けられている。つまり、カバー本体3aは、図1に示すように、背面側の外周部に環状の固定用溝3fが形成されている。一方、蓋部30は、合成樹脂材によってほぼ矩形状の薄肉一体に形成されて、外周部に固定用溝3fに嵌着する環状の嵌着溝30aが形成されている。
また、カバー部材3は、図1及び図2に示すように、カバー本体3aから下方向へ突出した給電用コネクタ31と、該給電用コネクタ31の側部に配置された信号用コネクタ32と、を一体に有している。
給電用コネクタ31は、一部がカバー本体3aの内部に配設された細長い導電性の一対の端子片を有している(図示せず)。この各端子片は、カバー本体3a内でクランク状に折曲されて、内部の一端部が図外のピグテールハーネスを介して2つの給電用ブラシ33,33に接続されている。一方、各端子片の他端部は、カバー本体3aからコネクタ部で露出して図外のコントロールユニットに別のコネクタを介して電気的に接続されている。
信号用コネクタ32は、図1に示すように、一部がカバー本体3aの内部に配設された細長い導電性の一対の端子片32aを有している。この各端子片32aは、一端部がハーネスを介して集積回路53に電気的に接続され、各他端部32cがコネクタ部内で露出して機関(エンジン)を制御するコントロールユニット(ECU)に接続されている。
なお、集積回路53は、被検出部22から入力された信号を入力する検出回路52から情報信号が入力されるようになっている。
取付フランジ3bは、樹脂材によって円環状に形成されていると共に、外周面のほぼ等間隔位置に複数(本実施形態では4つ)のボス部3dが一体に設けられている。この各ボス部3dには、内部に埋め込まれた金属製のスリーブによってボルト挿入孔3eが形成されている。
また、この取付フランジ3bは、各ボルト挿入孔3eに挿入される図外の取付ボルトによってチェーンケース6のフランジ部6aに締結固定されるようになっている。
さらに、取付フランジ3bのモータハウジング14側の内端面と、該内端面に対向するチェーンケース6のフランジ部6aの前端面と、の間には、両者間をシールするゴム製のシールリング50が配置されている。
また、チェーンケース6の円環溝6bの内周面とモータハウジング14の外周面との間には、大径なオイルシール51が配置されている。
カバー本体3aは、樹脂体27における金属プレート28の一部切り欠かれた箇所で、かつ、各スリップリング26a、26bと対応した位置に、2つのブラシホルダ29、29が固定されている。
この各ブラシホルダ29は、導電材によって角筒状に形成されて、内部にそれぞれ給電用ブラシ33、33を摺動可能に収容するものである。また、各ブラシホルダ29,29は、カバー部材3の樹脂モールド成形時に該カバー部材3に対して一体的に固定されている。
また、各ブラシホルダ29の収容孔内には、各先端面が各スリップリング26a、26bに軸方向からそれぞれ当接する一対の給電用ブラシ33、33が軸方向へ摺動可能に保持されている。この各給電用ブラシ33は、カバー本体3aに形成された各収容溝の内壁面形状に合わせてそれぞれ角柱状に形成されて横断面が長方形状に形成されていると共に、所定の軸方向長さに設定されている。
また、この各給電用ブラシ33は、カバー本体3aの背面側に設けられた付勢部材である一対の捩りコイルばね34、34のばね力によってそれぞれ各スリップリング26a、26b方向へ付勢されている。
また、各給電用ブラシ33は、後端部の一側面に形成された小孔33aにピグテールハーネスの一端部が挿入されて、例えば半田付けなどによって固定されている。この各ピグテールハーネスは、各給電用ブラシ33が各捩りコイルばね34のばね力によって最大に進出した際に、ブラシホルダ29から脱落しないように、その最大摺動位置を規制する長さに設定されている。一方、ピグテールハーネスの各他端部は、給電用コネクタ31の各端子片の他端部に半田付けによって固定されて両者を電気的に接続されている。
モータ出力軸15と偏心軸部24は、カムボルト10の頭部10a側の軸部10bの外周面に設けられた小径ボールベアリング36と、従動部材9の円筒部9bの外周面に設けられたニードルベアリング35とによってカムボルト10に回転自在に支持されている。
また、モータ出力軸15(偏心軸部24)の外周面とモータハウジング14の延出部の内周面との間には、減速機構13の内部から電動モータ12内への潤滑油のリークを抑制する小径なオイルシール40が設けられている。
前述したコントロールユニット(ECU)は、図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、アクセル開度センサなど各種のセンサ類から情報信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して機関制御を行う。さらに、コントロールユニットは、コイル18aに通電してモータ出力軸15の回転制御を行い、減速機構13を介してカムシャフト2のスプロケット1に対する相対回転位相を制御するようになっている。
減速機構13は、図1~図3に示すように、偏心回転運動を行う偏心軸部24と、偏心軸部24の外周に設けられた中径ボールベアリング37と、中径ボールベアリング37の外周に設けられたローラ38と、固定端部9aの外周部に一体に設けられて、複数のローラ38を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する保持部材である円筒状の保持器39と、該保持器39と一体の前述した従動部材9と、から主として構成されている。
偏心軸部24は、図3に示すように、外周面に形成されたカム面24aの軸心Yがモータ出力軸15の軸心Xから径方向へ僅かに偏心している。
中径ボールベアリング37は、ニードルベアリング35の径方向位置で全体がほぼオーバーラップする状態に配置され、内輪37aと外輪37b及び両輪37a、37bとの間にリテーナを介して設けられたボール37cと、から構成されている。
内輪37aは、偏心軸部24の外周面に圧入固定されているのに対して、外輪37bは、軸方向で固定されることなくフリーな状態になっている。つまり、この外輪37bは、回転軸方向の一端面がどの部位にも接触せず、また軸方向の他端面がこれに対向する保持器39の基部の内側面との間に微小な隙間が形成されてフリーな状態になっている。
また、外輪37bの外周面には、各ローラ38の外周面が転動自在に当接している。この外輪37bの外周側には、円環状の隙間が形成されている。この円環状隙間によって、中径ボールベアリング37全体が偏心軸部24の偏心回転に伴って径方向へ移動可能、つまり偏心動可能になっている。
各ローラ38は、例えば鉄系金属によって形成され、中径ボールベアリング37の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ外周側が内歯構成部5の内歯5aに噛み合い保持されている。また、各ローラ38は、その全体の数が内歯構成部5の内歯5aの全体の歯数よりも1つ少なくなっている。
さらに、この各ローラ38は、保持器39の後述するローラ保持孔39bの両側に有する各保持片42によって周方向へガイドされつつ径方向に揺動運動させるようになっている。
保持器39は、図1及び図2に示すように、固定端部9aの外周部前端から前方へ断面ほぼL字形状に折曲されて、固定端部9aに一体に結合された基部と、基部の外周に一体に有し、円筒部9bと同方向へ突出した筒状部39aと、を有している。
筒状部39aは、雌ねじ孔14dと延出部との間に形成された円環凹状の収容空間を介してモータハウジング14の仕切壁14b方向へ延出している。また、筒状部39aの周方向のほぼ等間隔位置には、複数のローラ38をそれぞれ転動自在に保持するほぼ長方形状の複数(本実施形態では例えば50個)のローラ保持孔39bが周方向の等間隔位置に形成されている。
この各ローラ保持孔39bは、筒状部39aの円周方向に所定間隔をもって該筒状部39aの回転軸方向に沿った細長い長方形状の長孔に形成されている。
また、減速機構13の内部には、潤滑油供給手段によって潤滑油が供給されるようになっている。この潤滑油供給手段は、図1に示すように、シリンダヘッド01の内部からカムシャフト2の内部軸方向に形成されて、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通路孔2dと、アダプタ11の固定部11bに形成されて、油通路孔2dと連通する油供給孔43と、従動部材9の内部軸方向に貫通形成されて、一端が油供給孔43に開口し、他端がニードルベアリング35と中径ボールベアリング37の付近に開口したオイル孔44と、同じく従動部材9に貫通形成された図外のオイル排出孔と、から構成されている。
〔VTCの作動〕
以下、本実施形態に係るVTCの作動について簡単に説明する。
〔VTCの作動〕
以下、本実施形態に係るVTCの作動について簡単に説明する。
まず、機関のクランクシャフトの回転駆動に伴いスプロケット1が回転して、その回転力が内歯構成部5を介してモータハウジング14、つまり電動モータ12が同期回転する。一方、内歯構成部5の回転力が、各ローラ38から保持器39及び従動部材9を経由してカムシャフト2に伝達される。これによって、カムシャフト2のカムが吸気弁を開閉作動させる。
そして、機関始動後の所定の機関運転時には、コントロールユニットから各給電用ブラシ33、33や各スリップリング26a、26bなどを介して電動モータ12のコイル18aに通電される。これによって、モータ出力軸15が正逆回転駆動され、この回転力が減速機構13を介してカムシャフト2に減速された回転力が伝達される。
すなわち、モータ出力軸15の回転に伴い偏心軸部24が偏心回転すると、各ローラ38がモータ出力軸15の1回転毎に保持器39の各ローラ保持孔39bで径方向へガイドされながら内歯構成部5の一つの内歯5aを乗り越えて隣接する他の内歯5aに転動しながら移動する。各ローラ38は、これを順次繰り返しながら円周方向へ転接する。この各ローラ38の転接によってモータ出力軸15の回転が減速されつつ従動部材9に回転力が伝達される。このときの減速比は、ローラ38の個数などによって任意に設定することが可能である。
これにより、従動部材9(カムシャフト2)が、スプロケット1に対して正逆相対回転して相対回転位相が変換されて、吸気弁の開閉タイミングを進角側あるいは遅角側に変換制御するのである。なお、従動部材9の遅角側あるいは進角側の相対回転は、電動モータ12と減速機構13を介して連続的に行われ、いずれの回転位置にでも制御することが可能である。
そして、前述のように、スプロケット1に対して従動部材9が、遅角側へ大きく相対回転すると、図4に示すように、ストッパ凸部8bの第1外側面8dにストッパ凹溝11gの第1内側面11hが周方向から衝突状態で当接する。これによって、従動部材9の最遅角側の相対回転位置を機械的に規制する。
一方、スプロケット1に対して従動部材9が、進角側へ大きく相対回転すると、図5に示すように、ストッパ凸部8bの第2外側面8eにストッパ凹溝11gの第2内側面11iが周方向から衝突状態で当接する。これによって、従動部材9の最進角側の相対回転位置を機械的に規制する。
なお、第1、第2外側面8d、8eに対する第1、第2内側面11h、11iの衝突状態での当接は、機関運転状態の変化によって繰り返し行われると共に、機関始動時にも最遅角側への相対回転により行われる。
このように、ストッパ凸部8bの第1、第2外側面8d、8eに対してストッパ凹溝11gの第1、第2内側面11h、11iがそれぞれ衝突状態で当接するが、これらの衝突荷重F1、F2の方向(ベクトル)は、図4~図6に示すような方向になる。すなわち、各衝突荷重F1、F2は、第1、第2突出部45,46の第1、第2内側面11h、11iからその大部分が基準円Qの接線方向よりも内側の円盤状部位11aの方向へ作用する。したがって、各衝突荷重F1,F2は、面積の大きな円盤状部位11aでも受けられることになる。
このため、各衝突荷重F1,F2は、第1、第2突出部45、46から円盤状部位11aまでの肉厚の厚い部分で受けられるため、第1、第2突出部45,46の根元にある円弧状凹部11n、11oに作用する応力集中が低減される。したがって、第1、第2突出部45,46に対する荷重応力が十分に低減して荷重負荷が軽減される。この結果、アダプタ11の耐衝撃性の向上によって耐久性を向上させることができる。
このため、ストッパ機構全体の外径を小さくすることが可能になると共に、薄肉化も図れる。この結果、装置の径方向及び軸方向の小型化が図れる。
前記第1、第2内側面11h、11i(第1、第2外側面8d、8e)は、これらの傾斜角度θは0°±1°(ほぼ直角)よりも大きく、本実施形態では約40°になっているが、本願の発明者による実験によれば、特に、約32.5°よりも大きく取ることによって前述した作用効果が十分に得られることが明らかとなった。したがって、装置の仕様や大きさなどの条件によって傾斜角度θを32.5°以上の任意の角度に設定することが好ましい。
換言すれば、従来技術のように、スプロケットの回転軸線から径方向に延びた直線に沿って、あるいは製造誤差を考慮して僅かな傾斜角度を設定しても、本実施形態のような作用効果が十分に得られないのである。
また、アダプタ11に対する荷重応力の低下によって、アダプタ11の強度を確保するための熱処理作業を行う必要がなくなる。したがって、この熱処理に伴うコストの高騰を抑制できると共に、熱による歪み(変形)の発生を抑制できる。よって、第1、第2内側面11h、11iの寸法精度の低下を十分に抑制できる。
なお、アダプタ11をプレス成形によって形成した場合には、切削加工の場合に比較して各内側面11h、11iの寸法精度は低くなるものの、熱処理を行わないことによって、熱歪みによる寸法精度の低下は抑制できる。また、アダプタ11は、プレス成形によって形成されることから切削加工の場合よりもコストの低下が図れる。
特に、第1、第2内側面11h、11iは、対応する第1、第2外側面8d、8eと面接触状態で当接し、かつ、傾斜角度θだけ傾いているため、この当接(接触)面積が従来技術の傾斜角度0°に比較して大きくなっている。このため、第1、第2内側面11h、11iは、第1、第2外側面8d、8eとの面圧がさらに小さくなる。この構成によっても、アダプタ11の耐衝撃性が向上する。
さらに、アダプタ11の前記荷重応力の低減化によって、該アダプタ11を薄肉に形成できるため、装置全体の軽量化が図れる。
また、アダプタ11は、従動部材9や減速機構13とは独立し、かつこれらとは直列に配置したプレート部材によって形成されていることから単独での薄肉化が図れる。したがって、この点でも装置全体の軽量化が図れると共に、装置の軸方向の長さを短くすることが可能になる。
また、アダプタ11の円弧状凹部11n、11oは、第1、第2内側面11h、11iが傾斜状に形成されていることから滑らかに連結していると共に、曲率半径が大きくなっている。このため、円弧状凹部11n、11oの部位における応力集中を抑制できると共に、各内側面11h、11iに対する荷重応力をさらに低減させることが可能になる。
さらに、第1、第2内側面11h、11iが傾斜状に形成されていることに伴い、ストッパ凸部8b側の第1、第2外側面8d、8eも傾斜状に形成されている。したがって、この第1、第2外側面8d、8e間の円周方向の長さを長く取ることができることから、ストッパ凸部8bの強度も高くすることが可能になる。これによって、各外側面8d、8eに対する衝突荷重を十分に受け止めることができる。
また、アダプタ11の第1、第2突出部45,46は、第3突出部47のような台形ではなく、肉取りされた三角形状に形成されていることから、装置の軽量化を促進できる。
そして、本実施形態におけるアダプタ11は、外形が円盤状ではなく、二等辺三角形状に形成されて第1~第3突出部45~47が設けられ、この両側に第1凸部48と第2凸部49が形成されている。したがって、この第1、第2凸部48,49と第1~第3突出部45~47の形成位置によってアダプタ11全体の重量バランスを調整することができる。
さらに、前述したように、第1~第3突出部45~47や第1、第2凸部48,49は、直線Zを中心として左右対称形状に形成されている。この点でも、アダプタ11の重量バランスが良好になる。
この結果、アダプタ11は、回転時(従動部材9の回転時)の振れなどが抑制されてカムシャフト2の円滑な回転が得られる。
しかも、前述のように、アダプタ11全体の重量バランスが調整されつつ全体の軽量化が図られるので、アダプタ11の回転時における慣性モーメントが低減する。この結果、バルブタイミング制御装置の進角側あるいは遅角側への切り換え応答性も向上する。
また、本実施形態では、アダプタ11が、二等辺三角形状の異形状に形成されていることによって、ストッパ凹溝11g周囲の部分的な薄肉化が抑制される。これによって、嵌合凹部11cの内径の真円度の低下が抑えられて、高い真円度を得ることができる。この結果、カムシャフト2の一端部2aの嵌合凹部11cへの圧入(組付)作業が容易になる。また、嵌合凹部11cは、内周面の高い真円度が得られることによって、嵌合後における内周面とカムシャフト2の一端部2a外周面との間のクリアランスをさらに小さくすることができる。
〔第2実施形態〕
図10は第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、アダプタ11の第1~第3突出部45,46、47のそれぞれの外周部をカットしてアダプタ全体の外径を小さくしたものである。
〔第2実施形態〕
図10は第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、アダプタ11の第1~第3突出部45,46、47のそれぞれの外周部をカットしてアダプタ全体の外径を小さくしたものである。
すなわち、第1突出部45と第2突出部46及び第3突出部47の外周部が円周方向へ同一幅でカットされて、基準円Qが第1実施形態と比較して小さくなっている。したがって、第1、第2突出部45、46は、それぞれほぼ台形状に形成されていると共に、第3突出部47も径方向に低い台形状に形成されている。
アダプタ11の他の構成は、第1実施形態と同じであって、第1、第2突出部45,46の第1、第2内側面11h、11iが約40°の傾斜状に形成されている。
一方、保持プレート8は、アダプタ11の小径化に対応して外径Dと内径D1が小さく形成されている。ストッパ凸部8bは、ストッパ凹溝11gとの相対関係からその位置や大きさなどは変更されていない。
この実施形態によれば、アダプタ11の外径と保持プレート8の内外径を小さくすることによって、装置全体の軽量化が図れる。したがって、アダプタ11の回転時における慣性モーメントが低減し、バルブタイミング制御装置の進角側あるいは遅角側への切り換え応答性も向上する
なお、アダプタ11と保持プレート8の小径化に伴って、仕様によってはスプロケット1やモータハウジング14などの各構成部材の外径も小さくすることが可能になる。これにより、装置全体の小型化と軽量化が図れる。
〔第3実施形態〕
本願発明は、適用対象として第1、第2実施形態のバルブタイミング制御装置に限らず、例えば、図11に示すバルブタイミング制御装置に適用することも可能である。
なお、アダプタ11と保持プレート8の小径化に伴って、仕様によってはスプロケット1やモータハウジング14などの各構成部材の外径も小さくすることが可能になる。これにより、装置全体の小型化と軽量化が図れる。
〔第3実施形態〕
本願発明は、適用対象として第1、第2実施形態のバルブタイミング制御装置に限らず、例えば、図11に示すバルブタイミング制御装置に適用することも可能である。
このバルブタイミング制御装置は、電動モータ112と減速機構113を分離して配置し、両者112,113をオルダム継手120によって連結したものである。図11に基づいて概略を説明すれば、スプロケット101と、シリンダヘッド01上に軸受ブラケット02を介して回転自在に支持されたカムシャフト102と、スプロケット101とカムシャフト102との間に配置されて、機関運転状態に応じて両者101,102の相対回転位相を変更する位相変更機構103と、を備えている。
スプロケット101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101aと、このスプロケット本体101aの外周に一体に設けられた歯車部101bと、を備えている。
スプロケット本体101aの前端側には、後述する減速機構113の一部を構成する円環状の内歯構成部105が一体に設けられている。この内歯構成部105は、スプロケット本体101aに回転軸方向から一体に結合されていると共に、内周には波形状の複数の内歯105aが形成されている。
スプロケット本体101aは、その内周面とカムシャフト102の回転軸方向の一端部102aに固定された従動回転体である後述する従動部材109の外周面との間に滑り軸受機構106が設けられている。この滑り軸受機構106は、従動部材109の外周でスプロケット101を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101aの内歯構成部105と軸方向で反対側の後端面には、保持プレート108が固定されている。この保持プレート108は、金属材である鉄系金属の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101aの外径とほぼ同一に設定されている。また、保持プレート108は、中央に形成された中央孔108a側の内周部108bが滑り軸受機構106の後述する軸受凹部110のカムシャフト102側の一端開口を覆うように配置されている。
また、保持プレート108は、中央孔108aの内周縁の所定位置に、径方向内側、つまり中心軸方向に向かって突出したストッパ凸部108cが一体に設けられている。このストッパ凸部108cは、第1実施形態のもと同じくほぼ円弧状に形成されて、従動部材109の後述する固定端部109bのストッパ凹溝109f内に所定隙間をもって配置されている。
また、スプロケット101の内歯構成部105側の前端面には、フロントプレート115が設けられている。このフロントプレート115は、例えば鉄系金属板を円環状にプレス成形で打ち抜き形成されたもので、中央に後述する偏心軸121が挿入される挿入孔115aが貫通形成されている。
内歯構成部105を含むスプロケット本体101aとフロントプレート115の各外周部には、複数(本実施形態では6本)のボルト107が挿通する6つのボルト挿通孔が周方向のほぼ等間隔位置にそれぞれ貫通形成されている。また、保持プレート108は、前記各ボルト挿通孔に対応する位置に各ボルト107の先端部の雄ねじ部が螺着する6つの雌ねじ孔が形成されている。
カムシャフト102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102は、回転軸方向の位相変更機構103側の一端部102aに軸受ブラケット02を介して軸方向の位置決めを行うフランジ部102bが一体に設けられている。また、カムシャフト102は、一端部102aの内部軸心方向に雌ねじ孔102cが形成され、この雌ねじ孔102cに螺着する後述のカムボルト114によって従動部材109が軸方向から締結固定されている。
従動部材109は、鉄系金属によって一体に形成され、円盤状本体109aと、この円盤状本体109aの後端側(カムシャフト102側)に有する円環状の固定端部109bと、から主として構成されている。
円盤状本体109aは、外周面に滑り軸受機構106の一部を構成するジャーナル部111が一体に設けられている。また円盤状本体109aは、固定端部109bを含む内部軸心方向に後述するカムボルト114の大径部114gが挿通嵌合されるボルト挿通孔109cが貫通形成されている。
固定端部109bは、一定の肉厚を有して円盤状本体109aからカムシャフト102方向へ突出している。また、固定端部109bは、カムシャフト102側の外側面のほぼ中央にカムシャフト102の一端部102aの先端部が嵌合する円環状の嵌合溝109dが形成されている。この固定端部109bは、外周面に保持プレート108のストッパ凸部108cが入り込むストッパ凹溝109fが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝109fは、第1実施形態と同じ構成であって、円周方向へ所定長さの円弧状に形成されて、周方向で対向する図外の第1、第2内側面が第1実施形態と同じく約40°の傾斜角度に設定されている。この第1、第2内側面は、ストッパ凸部108cの周方向両端の第1、第2外側面にそれぞれ当接するようになっている。これによって、スプロケット101に対するカムシャフト102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。
従動部材109は、嵌合溝109dにカムシャフト102の一端部102aの先端部が軸方向から嵌合した状態で、カムボルト114によってカムシャフト102に軸方向から締結固定されている。
滑り軸受機構106は、スプロケット本体101aの内周面に形成された円環状の軸受凹部110と、円盤状本体109aの外周面に設けられ、軸受凹部110の内部に配置されたジャーナル部111と、軸受凹部110の一端開口を覆う前記保持プレート108と、を有している。
ジャーナル部111は、軸方向のフロントプレート115側の一端面が軸受凹部110の内側面110bに摺動可能になっている。この内側面110bは、スプロケット101の傾動時においてジャーナル部111の一端面に当接して一方のスラスト移動を規制するようになっている。ジャーナル部111は、軸方向の保持プレート108側の他端面が保持プレート108の内周部108bの内側面に摺動可能になっている。この保持プレート108の内側面が、スプロケット1の傾動時においてジャーナル部111の他端面に当接して他方のスラスト移動を規制するようになっている。
カムボルト114は、ほぼ円柱状の頭部114aと、この頭部114aに一体に固定された軸部114bと、この軸部114bの外周面に形成されて、カムシャフト102の雌ねじ孔102cに螺着する雄ねじ部114cと、を有している。
また、頭部114aの外周面には、ニードルベアリング125の各ニードルローラ125aが転動可能に支持されている。
軸部114bは、頭部114aとの付け根部に大径部114gが一体に設けられている。この大径部114gは、外径が軸部114bの雄ねじ部114cの外径よりも大きく形成されていると共に、従動部材109のボルト挿通孔109cの内径よりも僅かに小さく形成されている。これによって、大径部114gは、ボルト挿通孔109c内周面に微小クリアランスをもって挿通嵌合して、従動部材109とカムシャフト102との同軸性を確保するようになっている。
位相変更機構103は、従動部材109の固定端部109bの前端側に配置された電動モータ112と、この電動モータ112の回転速度を減速してカムシャフト102に伝達する減速機構113と、から主として構成されている。
電動モータ112は、いわゆるブラシレスの直流型モータであって、チェーンケースに固定される有底円筒状のモータハウジング116と、このモータハウジング116の後端部に設けられて、内部にステータコイルなどが収容された図外のモータステータと、ステータコイルの内周側に配置されたモータ出力軸117と、該モータ出力軸117の外周に固定された円筒状の永久磁石と、モータハウジング116のスプロケット101と反対側の前端部に設けられた給電機構118と、を有している。
モータハウジング116は、ほぼカップ状に形成されて、前端部のほぼ中央にモータ出力軸117が挿通する図外の貫通孔が形成されている。一方、後端部の外周には、径方向外側に突出したフランジ部116aが一体に設けられている。このフランジ部16aは、円周方向の約120°位置に図外の3つのブラケット片116bが一体に設けられている。この3つのブラケット片116bには、図外のチェーンケースに結合するためのボルトが挿通されるボルト挿通孔がそれぞれ貫通形成されている。
さらに、フランジ部116aの円周方向の各ブラケット片116bの間には、3つのボルト129が挿通する別異の3つのボルト挿通孔が形成されている。各ボルト129は、モータハウジング116に給電機構118を結合するようになっている。
給電機構118は、合成樹脂材によってボックス状に形成されたハウジング118aを有している。このハウジング118aの内部には、電動モータ112へ給電するバスバーなどの通電回路やモータ出力軸117の回転位置を検出する回転センサなどが収容配置されている。また、給電機構118は、ハウジング118aに上端部に通電回路に電気的に接続される給電用コネクタ118bと図外の信号用コネクタが一体に設けられている。
給電用コネクタ118bは、内部の端子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、信号用コネクタは、内蔵された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。
モータ出力軸117は、金属材によって円柱状に形成されて、減速機構113側の先端部117aの外面には接線方向に沿って形成された二面幅部を有している。また、先端部117aの先端縁側には、二面幅部に対して直交する方向から切り欠かれた一対の嵌着溝が形成されている。この両嵌着溝には、後述する中間部材130のカムボルト114方向の移動を規制するストッパ部材が径方向から嵌着固定されている。
また、モータ出力軸117は、先端部117aがカムボルト114の頭部114aに回転軸方向から僅かな隙間をもって近接配置されている。また、先端部117aは、ストッパ部材を含めた全体が頭部114aの工具穴114dの内部に軸方向から挿入可能になっている。
ストッパ部材は、Cリング状に形成されて、自身の弾性力を介して拡径方向及び縮径方向へ弾性変形可能になっている。
また、モータ出力軸117の先端部117aには、中間部材130が設けられている。この中間部材130は、減速機構113に接続される継手機構であるオルダム継手120の一部を構成するものであって、モータ出力軸117の先端部117aに固定される筒状基部131を有している。この筒状基部131は、円形状の外面の両側、つまり円周方向の180°位置に二面幅状の一対の平面部を有しており、これによって、外形がほぼ長円状に形成されている。
また筒状基部131の中央位置には、モータ出力軸117の先端部117aが挿通される貫通孔が形成されている。
この貫通孔は、円形状の内周面にモータ出力軸117の回転軸から径方向に沿った二面幅状の一対の対向面が形成されている。これによって、筒状基部131の外形と相似形の径方向に長い長円形状に形成されている。したがって、中間部材130は、長円状の貫通孔を介してモータ出力軸117の先端部117aに対して径方向へ移動可能になっている。
筒状基部131は、一対の平面部の長手方向のほぼ中央位置に一対の突出部である2つの伝達キー133aが設けられている。各伝達キー133aは、ほぼ矩形板状に形成されて、筒状基部131の2つの平面部から径方向外側に向かって突出している。
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に基づいて、コイル部に通電してモータ出力軸117の回転制御を行い、減速機構113によってカムシャフト102のスプロケット101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113は、電動モータ112とは軸方向から分離独立して設けられ、各構成部材が保持プレート108とフロントプレート115との間のスプロケット101の内部に収容配置されている。
減速機構113は、スプロケット本体101aの内部に一部が配置された円筒状の偏心軸121と、該偏心軸121の外周に設けられたボールベアリング122と、該ボールベアリング122の外周に設けられ、内歯構成部105の各内歯105a内に転動自在に保持された複数のローラ123と、従動部材109の円盤状本体109aの外周側に一体に設けられ、複数のローラ123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124と、該保持器124と一体の前述した従動部材109と、から主として構成されている。
偏心軸121は、カムボルト114の頭部114aの外周に設けられた軸受であるニードルベアリング125の外周に配置された偏心軸部121aと、該偏心軸部121aの電動モータ112側に有する大径円筒部121bと、を有している。
偏心軸部121aは、周方向の肉厚が厚薄変化して軸心Xがカムボルト114の軸心Yに対して僅かに偏心している。
大径円筒部121bは、均一な肉厚のほぼ真円状に形成されていると共に、偏心軸部121aよりも肉厚に形成されている。この大径円筒部121bは、中間部材130と共にオルダム継手120を構成している。また、大径円筒部121bは、スプロケット本体101aの内部からフロントプレート115の挿入孔115aを介して電動モータ112方向へ突出している。
さらに、大径円筒部121bは、内部に中間部材130の二面幅状の筒状基部131が軸方向から嵌合可能な二面幅状の嵌合孔121cが形成されている。また、大径円筒部121bは、電動モータ112側の先端面の円周方向の約180°の位置に、前記2つの伝達キーが回転軸方向から嵌合可能な一対のキー溝が形成されている。
ニードルベアリング125は、カムボルト114の頭部114aの外周面114eを転動する複数のニードルローラ125aと、偏心軸部121aの内周面に形成された段差面に固定されて、内周面にニードルローラ125aを転動可能に保持する複数の溝部を有する円筒状のシェル125bと、を有している。
ボールベアリング122は、ニードルベアリング125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、ボールベアリング122は、内輪122aと、外輪122b、該両輪122a、122bとの間に介装されたボール122cと、該ボール122cを保持するケージと、から構成されている。
内輪122aは、偏心軸部121aの外周面に圧入固定されているのに対して、外輪122b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122bは、軸方向の電動モータ112側の一端面がフロントプレート115の内側面に微小クリアランスを介して非接触状態になっている。また、外輪122bの軸方向の他端面も、これに対向する従動部材109の円盤状本体109aの背面に微小なクリアランスを介して非接触状態になっている。
外輪122bは、外周面に各ローラ123の外周面が転動可能に当接している。また、外輪122bの外周面と保持器124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。したがって、ボールベアリング122は、クリアランスを介して全体が偏心軸部121a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124は、円筒状に形成されて、円盤状本体109aの外周部に一体に設けられている。つまり、この保持器124は、円盤状本体109aのジャーナル部111の基部111aからフロントプレート115方向へ直線状に突出している。保持器124の先端面とフロントプレート115の内側面との間には、所定のクリアランスが形成されている。
また、保持器124は、周方向のほぼ等間隔位置に複数のローラ123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124bが軸方向に沿って形成されている。この複数のローラ保持孔124bは、保持器124の円周方向の等間隔位置に設けられ、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ている。また、ローラ保持孔124bは、その全体の数(ローラ123の数)が内歯構成部105の内歯105a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123は、鉄系金属によって形成され、ボールベアリング122の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ内歯構成部105の内歯105aに嵌入している。また各ローラ123は、各ローラ保持孔124b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113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102の内部に形成された油通路126と、従動部材109の円盤状本体109aをカムシャフト102の軸方向に沿って貫通形成された油孔127と、を有している。
油孔127は、上流側の大径な一端部が、前記油通路126と連通していると共に、下流側の小径な他端部がニードルベアリング125のシェル125bの側部付近に開口している。
本実施形態では、ストッパ凸部108cとストッパ凹溝109fの構造が第1実施形態のものと同じであるから、前述した第1実施形態と同じ作用効果が得られる。
また、本実施形態では、電動モータ112と減速機構113が分離形成されていることによって、バルブタイミング制御装置をエンジンルーム内での配置の自由度が向上する。
しかも、回転駆動中においてスプロケット101に、従動部材109に対する傾き方向の力(スラスト荷重)が発生すると、このスラスト荷重をジャーナル部111によって受け止めることができる。したがって、スプロケット101の傾動を抑制することが可能になる。
すなわち、スプロケット1が、一方向へ傾動しようとすると、軸受凹部110の内側面110bがジャーナル部111の一端面に当接して一方向のスラスト荷重を受け止め規制する。
また、スプロケット101が他方向へ傾動しようとすると、保持プレート108の内周部108bの内側面がジャーナル部111の他端面に当接して他方向のスラスト荷重を受け止め規制する。
これによって、スプロケット1は、従動部材109に対する傾きを効果的に抑制される。
本発明は、各実施形態の構成に限定されるものではなく、ストッパ凸部とストッパ凹溝による機械的なストッパ機構としては、いずれのバルブタイミング制御装置に適用することも可能である。
また、駆動回転体として、スプロケット1の他にタイミングプーリに適用することも可能である。
さらに、第1、第2実施形態では、ストッパ凸部8bが、保持プレート8に設けられているものを示しているが、スプロケット1に直接設けられているものであっても良い。さらに、ストッパ凹溝11gを第3実施形態のように、従動部材9に直接設けることも可能である。
さらに、本発明を排気弁側に適用することも可能である。
以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
その一つの態様において、クランクシャフトからの回転力が伝達される駆動回転体と、カムシャフトに固定されて該カムシャフトと一体に回転する従動回転体と、モータ出力軸の回転駆動によって前記駆動回転体に対して前記従動回転体を相対回転させる電動モータと、前記駆動回転体に設けられた第1駆動側ストッパ面と、前記従動回転体に設けられて、前記第1駆動側ストッパ面に円周方向から当接することによって前記駆動回転体に対する前記従動回転体の一方向の相対回転位置を規制する第1従動側ストッパ面と、を備え、
前記第1従動側ストッパ面は、この第1従動側ストッパ面の最も径方向の内側の内側端部と、最も径方向の外側の外側端部と、を有し、
前記駆動回転体の回転軸線から径方向に延びた直線であって、前記回転軸線と前記内側端部とを通る直線を第1直線と定義するとき、前記外側端部が、前記第1直線よりも前記相対回転方向の他方向側に位置している。
前記第1従動側ストッパ面は、この第1従動側ストッパ面の最も径方向の内側の内側端部と、最も径方向の外側の外側端部と、を有し、
前記駆動回転体の回転軸線から径方向に延びた直線であって、前記回転軸線と前記内側端部とを通る直線を第1直線と定義するとき、前記外側端部が、前記第1直線よりも前記相対回転方向の他方向側に位置している。
さらに好ましくは、前記駆動回転体と従動回転体との間に設けられ、前記モータ出力軸の回転速度を減速して前記従動回転体に伝達する減速機構を有し、前記第1従動側ストッパ面は、前記減速機構に対して前記従動回転体の回転軸方向の前記カムシャフト側に位置している。
この発明の態様によれば、従動回転体の第1従動側ストッパ面を、減速機構と直列に配置することによって装置全体の軸方向の薄型化が図れる。
さらに好ましくは、前記従動回転体は、前記カムシャフトの回転軸方向の一端部が嵌合する嵌合溝を有する円盤状部位と、前記円盤状部位から径方向の外方向へ突出すると共に、前記第1従動側ストッパ面を有する第1突出部と、を備えたアダプタを有している。
この発明の態様によれば、第1従動側ストッパ面は、円盤状部位から外方へ突出した第1突出部に設けられていることから、第1駆動側ストッパ面からの衝突荷重方向が円盤状部位方向に向く。このため、前記衝突荷重が、円盤状部位で分散されると共に、第1従動側ストッパ面に対する面圧が低くなる。この結果、アダプタに対する荷重が低減される。
さらに好ましくは、前記第1従動側ストッパ面に対して直角方向から投影した投影範囲に、前記円盤状部位の少なくとも一部が掛かっている。
この発明の態様によれば、第1従動側ストッパ面が受けた衝突荷重を、少なくとも円盤状部位の一部が受けることから、アダプタ全体の荷重負担が軽減されるので、耐久性の向上が図れる。
さらに好ましくは、前記第1従動側ストッパ面に対して直角方向から投影した投影範囲に、前記円盤状部位の少なくとも一部が掛かっている。
この発明の態様によれば、第1従動側ストッパ面が受けた衝突荷重を、少なくとも円盤状部位の一部が受けることから、アダプタ全体の荷重負担が軽減されるので、耐久性の向上が図れる。
さらに好ましくは、前記第1突出部は、従動回転体の回転軸心から径方向の外方に頂点を有する三角形状である。
この発明の態様によれば、第1突出部が三角形状になっていることから、四角形状の場合に比較して軽量化が図れる。
さらに好ましくは、前記第1突出部は、前記頂点から前記内側端部までの辺の長さよりも、前記頂点から前記第1従動側ストッパ面と反対側であって、前記円盤状部位と接続される部位までの辺の長さが長くなっている。
この発明の態様によれば、第1従動側ストッパ面に対して投影面積を増やすことができるので、アダプタでの耐荷重性が良好になる。
さらに好ましくは、前記第1突出部は、前記回転軸線から径方向に延びて突出する台形状になっている。
さらに好ましくは、前記第1突出部は、上底の一端縁から前記内側端部までの長さよりも、前記上底の一端縁から第1従動側ストッパ面と反対側であって、前記円盤状部位と接続される部位までの長さが長くなっている。
さらに好ましくは、前記第1突出部の第1従動側ストッパ面と前記円盤状部位の連結箇所に、径方向内側に凹む円弧状凹部を有し、
前記円弧状凹部は、前記第1従動側ストッパ面と滑らかに連結している。
さらに好ましくは、前記第1突出部の第1従動側ストッパ面と前記円盤状部位の連結箇所に、径方向内側に凹む円弧状凹部を有し、
前記円弧状凹部は、前記第1従動側ストッパ面と滑らかに連結している。
この発明の態様によれば、第1従動側ストッパ面が傾斜状に形成されていることから、円弧状凹部も曲率半径を大きく取ることが可能になる。よって、第1従動側ストッパ面に作用する衝突荷重に対する耐久性を向上することが可能になる。
さらに好ましくは、前記駆動回転体に設けられた第2駆動側ストッパ面と、前記従動回転体に設けられて、前記第2駆動側ストッパ面が円周方向から当接することによって、前記駆動回転体に対する従動回転体の他方の相対回転位置を規制する第2従動側ストッパ面であって、前記第2従動側ストッパ面は、この第2従動側ストッパ面の最も径方向の内側の第2内側端部と、最も径方向の外側の第2外側端部と、を有し、
前記駆動回転体の回転軸線から径方向に延びた直線であって、前記回転軸線と前記第2内側端部とを通る直線を第2直線と定義するとき、前記第2外側端部が、前記第2直線よりも前記相対回転方向の一方向側に位置している。
前記駆動回転体の回転軸線から径方向に延びた直線であって、前記回転軸線と前記第2内側端部とを通る直線を第2直線と定義するとき、前記第2外側端部が、前記第2直線よりも前記相対回転方向の一方向側に位置している。
この発明の態様によれば、第2従動側ストッパ面も相対回転方向の一方側へ傾斜しており、第1従動側ストッパ面と相反する方向へ傾斜してことから、第1、第2駆動側ストッパ面の間の距離も円周方向で長くすることができる。これによって、第1、第2駆動側ストッパ面の構成部位の強度も高くできる。
さらに好ましくは、前記アダプタは、板状である。
さらに好ましくは、前記アダプタは、鉄系金属であって、プレスによって形成されている。
この発明の態様によれば、アダプタをプレス成形によって形成することによって、切削加工によって形成する場合に比較してコストの低減化が図れる。
さらに好ましくは、前記アダプタは、鉄系金属であって、熱処理が施されていない。
従来では、強度確保のためにアダプタに焼き入れなどの熱処理が施されていたが、本願発明の場合は、アダプタの許容荷重が向上することから、熱処理が不要になる。また、このように、アダプタに対する熱処理を行わないので、熱による歪みの発生も抑制できる。したがって、従動側ストッパ面の精度の低下を抑制できる。なお、アダプタをプレス成形によって形成した場合は、切削加工の場合に比較してストッパ面の精度が低くなるが、熱処理を行わないことによって精度の低下を抑制できる。
別の好ましい態様としては、クランクシャフとカムシャフトの一方と同期回転する駆動回転体と、前記クランクシャフトとカムシャフトの他方と同期回転し、前記駆動回転体と相対回転可能な従動回転体と、前記駆動回転体に設けられた第1駆動側ストッパ面と、前記従動回転体に設けられて、前記第1駆動側ストッパ面に円周方向から当接することによって前記駆動回転体に対する前記従動回転体の一方向の相対回転位置を規制する第1従動側ストッパ面と、を備え、
前記第1駆動側ストッパ面と第1従動側ストッパ面の当接面は、前記第1駆動側ストッパ面から第1従動側ストッパ面に作用する荷重方向が、前記従動回転体の径方向内側になっている。
前記第1駆動側ストッパ面と第1従動側ストッパ面の当接面は、前記第1駆動側ストッパ面から第1従動側ストッパ面に作用する荷重方向が、前記従動回転体の径方向内側になっている。
さらに好ましくは、前記当接面は、前記駆動回転体の回転軸線から径方向に延びる仮想線に対して傾斜状に形成されている。
1…タイミングスプロケット(駆動回転体)、1a…スプロケット本体、2…カムシャフト、4…位相変更機構、5…内歯構成部、5a…内歯、8…保持プレート、8b…ストッパ凸部、8d…第1駆動側ストッパ面、8e…第2駆動側ストッパ面、9…従動部材(従動回転体)、11…アダプタ、11a…円盤状部位、11b…固定部、11c…嵌合凹部、11e…ボルト挿入孔、11h…第1内側面(第1従動側ストッパ面)11i…第2内側面(第2従動側ストッパ面)、11j…第1内側端部、11k…第1外側端部、11n、11o…円弧状凹部、12…電動モータ、15…モータ出力軸、45…第1突出部、45a…先端面、46…第2突出部、46a…先端面、47…第3突出部、47a…先端面、48…第1凸部、48a…中央部、49…第2凸部、49a…中央部、P…アダプタ(固定部)の回転軸心、P1・P2・P3…第1~第3頂点、Ad…進角方向(他方向)、Re…遅角方向(一方向)、N…第1直線。
Claims (15)
- 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て、該カムシャフトと一体に回転する従動回転体と、
モータ出力軸の回転駆動によって前記駆動回転体に対して前記従動回転体を相対回転させる電動モータと、
前記駆動回転体に設けられた第1駆動側ストッパ面と、
前記従動回転体に設けられて、前記第1駆動側ストッパ面に円周方向から当接することによって前記駆動回転体に対する前記従動回転体の一方向の相対回転位置を規制する第1従動側ストッパ面と、
を備え、
前記第1従動側ストッパ面は、この第1従動側ストッパ面の最も径方向の内側の内側端部と、最も径方向の外側の外側端部と、を有し、
前記駆動回転体の回転軸線から径方向に延びた直線であって、前記回転軸線と前記内側端部とを通る直線を第1直線と定義するとき、前記外側端部が、前記第1直線よりも前記相対回転方向の他方向側に位置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。 - 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、
前記駆動回転体と従動回転体との間に設けられ、前記モータ出力軸の回転速度を減速して前記従動回転体に伝達する減速機構を有し、
前記第1従動側ストッパ面は、前記減速機構に対して前記従動回転体の回転軸方向の前記カムシャフト側に位置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。 - 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、
前記従動回転体は、前記カムシャフトの回転軸方向の一端部が嵌合する嵌合溝を有する円盤状部位と、前記円盤状部位から径方向の外方向へ突出すると共に、前記第1従動側ストッパ面を有する第1突出部と、を備えたアダプタ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。 - 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、
前記第1従動側ストッパ面に対して直角方向から投影した投影範囲に、前記円盤状部位の少なくとも一部が掛かっ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。 - 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、
前記第1突出部は、従動回転体の回転軸心から径方向の外方に頂点を有する三角形状であ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。 - 請求項5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、
前記第1突出部は、前記頂点から前記内側端部までの辺の長さよりも、前記頂点から前記第1従動側ストッパ面と反対側であって、前記円盤状部位と接続される部位までの辺の長さが長い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。 - 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、
前記第1突出部は、前記回転軸線から径方向に延びて突出する台形状であ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。 - 請求項7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、
前記第1突出部は、上底の一端縁から前記内側端部までの長さよりも、前記上底の一端縁から第1従動側ストッパ面と反対側であって、前記円盤状部位と接続される部位までの長さが長い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。 - 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、
前記第1突出部の第1従動側ストッパ面と前記円盤状部位の連結箇所に、径方向内側に凹む円弧状凹部を有し、
前記円弧状凹部は、前記第1従動側ストッパ面と滑らかに連結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。 - 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、
前記駆動回転体に設けられた第2駆動側ストッパ面と、
前記従動回転体に設けられて、前記第2駆動側ストッパ面が円周方向から当接することによって、前記駆動回転体に対する従動回転体の他方の相対回転位置を規制する第2従動側ストッパ面であって、前記第2従動側ストッパ面は、この第2従動側ストッパ面の最も径方向の内側の第2内側端部と、最も径方向の外側の第2外側端部と、を有し、
前記駆動回転体の回転軸線から径方向に延びた直線であって、前記回転軸線と前記第2内側端部とを通る直線を第2直線と定義するとき、前記第2外側端部が、前記第2直線よりも前記相対回転方向の一方向側に位置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。 - 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、
前記アダプタは、板状であ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。 - 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、
前記アダプタは、鉄系金属であって、プレスによって形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 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、
前記アダプタは、鉄系金属であって、熱処理が施されていない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。 - クランクシャフとカムシャフトの一方と同期回転する駆動回転体と、
前記クランクシャフトとカムシャフトの他方と同期回転し、前記駆動回転体と相対回転可能な従動回転体と、
前記駆動回転体に設けられた第1駆動側ストッパ面と、
前記従動回転体に設けられて、前記第1駆動側ストッパ面に円周方向から当接することによって前記駆動回転体に対する前記従動回転体の一方向の相対回転位置を規制する第1従動側ストッパ面と、
を備え、
前記第1駆動側ストッパ面と第1従動側ストッパ面の当接面は、前記第1駆動側ストッパ面から第1従動側ストッパ面に作用する荷重方向が、前記従動回転体の径方向内側になっ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。 - 請求項14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、
前記当接面は、前記駆動回転体の回転軸線から径方向に延びる仮想線に対して傾斜状に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
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