JP2019132257A - バルブタイミング可変装置用モータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ内部の温度上昇を抑制可能にしたバルブタイミング可変装置用モータを提供する。【解決手段】モータ１０は、車両のエンジンに設けられるバルブタイミング可変装置用モータであって、ステータ１１、ロータ１２及びそれらを収容する主収容部２３を有するケース１３を備える。ケース１３は、エンジン内を循環するエンジンオイルを主収容部２３に導入するためのオイル導入孔３５を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のエンジンに設けられるバルブタイミング可変装置用モータに関するものである。

従来、エンジンの吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを決めるクランクシャフトとカムシャフトの相対位相を調整するバルブタイミング可変装置の駆動源に電動モータを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１６０９６４号公報

バルブタイミング可変装置用モータは、通電による自己発熱は勿論のこと、設置箇所がエンジンルーム内であることから、モータ内部が高温となる傾向がある。このため、モータの構成部品に高耐熱性の部品を使わなければならず、モータが高価格になる問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、モータ内部の温度上昇を抑制可能にしたバルブタイミング可変装置用モータを提供することにある。

上記課題を解決するバルブタイミング可変装置用モータは、ステータ、ロータ、及び前記ステータと前記ロータを収容する主収容部を有するケースを備えた、エンジンに設けられるバルブタイミング可変装置用モータであって、前記ケースは、前記エンジン内を循環するエンジンオイルを前記主収容部に導入するためのオイル導入孔を備えている。

上記態様によれば、エンジン内の冷却などに用いられるエンジンオイルをケース内の主収容部を経由して循環させることが可能となるため、エンジンオイルの熱吸収によってケース内の温度上昇を抑制することが可能となる。その結果、モータの構成部品に使用する材料の選択自由度が向上し、モータのコストダウンに寄与できる。

上記バルブタイミング可変装置用モータにおいて、前記ケースは、前記ステータと電気的に接続される回路部品を収容し液密に封止された回路部品収容部を備える。
上記態様によれば、主収容部内のエンジンオイルが回路部品収容部に入ることを抑制でき、その結果、エンジンオイルが回路部品に付着して悪影響を及ぼすことを抑制できる。

上記バルブタイミング可変装置用モータにおいて、前記ケースは、前記ロータの回転軸を回転可能に支持する軸受を収容する軸受収容部を備え、前記軸受収容部は、前記回転軸を前記ケースの外部に突出させるための軸挿通孔を有し、前記エンジン内を循環するエンジンオイルを前記軸挿通孔を介して前記軸受収容部内に導入可能に構成されている。

上記態様によれば、軸挿通孔から軸受収容部内に導入したエンジンオイルを、軸受収容部内に設けた軸受の潤滑に用いることが可能となる。ケース内にエンジンオイルが入らないようにシールされた従来構造では、軸受収容部の軸挿通孔にエンジンオイルが入らないようにするシール構造（オイルシール）が必要であり、また、軸受の潤滑のために、潤滑用のグリスの塗布や、グリス密封型のボールベアリングを使用するなどといった対策が必要である。その点、本構成では、エンジンオイルで軸受の潤滑が可能となることから、それらが不要となり、より一層のコストダウンに寄与できる。

上記バルブタイミング可変装置用モータにおいて、前記ロータの回転軸が鉛直方向と直交する水平方向に対して平行となるように前記エンジンに組み付けられるものであり、当該組付状態において、前記オイル導入孔は、前記回転軸の軸線を含む水平面に対する鉛直方向の上側と下側のそれぞれに設けられている。

上記態様によれば、エンジンオイルを主収容部内に万遍なく行き届かせることが可能となるため、主収容部内の温度上昇を効率的に抑制することが可能となる。また、主収容部内に入ったエンジンオイルは自重で鉛直方向下側に流れるため、回転軸の軸線を含む水平面よりも鉛直方向下側に設けたオイル導入孔から主収容部内のエンジンオイルをケース外に排出しやすい構成となる。

上記バルブタイミング可変装置用モータにおいて、前記ケースは、前記主収容部を形成する筒状の周壁部及び該周壁部の一端側を塞ぐ底部を有するヨークハウジングを備え、前記ロータの回転軸は、前記底部を貫通して前記ヨークハウジングの外部に突出されて前記エンジン側への出力部として構成され、前記オイル導入孔は、前記底部及び前記周壁部の少なくとも一方に設けられている。

上記態様によれば、ヨークハウジングに設けられたオイル導入孔からエンジンオイルをヨークハウジング内（主収容部内）に好適に導入することが可能となる。

本発明のバルブタイミング可変装置用モータによれば、モータ内部の温度上昇を抑制可能となる。

実施形態のモータを用いたバルブタイミング可変装置を示す模式図。 同形態のモータの断面図。 同形態のモータの平面図。

以下、バルブタイミング可変装置用モータの一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。また、以下の説明では、特に言及が無い限り、単に「軸方向」、「径方向」、「周方向」と記載した場合には、モータ（回転軸３３）の軸方向、径方向、周方向をそれぞれ意味するものとする。

図１に示すように、本実施形態のモータ１０は、車両のエンジン１に設けられるバルブタイミング可変装置２の駆動源に用いられるブラシレスモータである。モータ１０の回転軸３３（出力軸）は、車両が水平な地面の上にある状態で水平方向に対して平行をなしている。回転軸３３は、位相調整機構３を介してカムシャフト４と連結されており、モータ１０（回転軸３３）の回転駆動力によってバルブ５の開閉タイミング（クランク軸に対するカムシャフト４の相対位相）を調整可能に構成されている。

図２に示すように、モータ１０は、ステータ１１及びロータ１２と、それらを収容するケース１３と、ケース１３内に収容されステータ１１と電気的に接続された回路部品１４とを備えている。

ケース１３は、ヨークハウジング１５と、ヨークハウジング１５に固定されたベース部材１６とを備えている。ヨークハウジング１５は、円筒状の周壁部２１と、周壁部２１の軸方向一端側を塞ぐ円形の底部２２とを有し、周壁部２１及び底部２２は、ステータ１１及びロータ１２を収容する主収容部２３を形成している。底部２２の中央部には、第１軸受２４を収容する第１軸受収容部２５が、軸方向の外部側に突出するように形成されている。

周壁部２１の軸方向他端側（底部２２とは反対側）には、径方向に延びるフランジ部２６が形成されている。フランジ部２６の軸方向一端面（周壁部２１とは反対側の端面）には、前記ベース部材１６が例えばねじ締め固定されている。ベース部材１６は、周壁部２１の軸方向他端側の開口を閉塞する閉塞壁部２７を有し、主収容部２３に面する閉塞壁部２７の軸方向端面には、第２軸受２８を収容する第２軸受収容部２９が設けられている。

ステータ１１は、軸方向視で円環状のステータコア３１にコイル３２が巻装されて構成されている。ステータコア３１は、周壁部２１の内周面に対して例えば圧入などにより固定されている。

ロータ１２は、ステータコア３１の径方向内側に配置される界磁磁石（図示略）を備えるマグネットロータである。なお、ロータ１２の構造としては、軸方向に沿った着磁方向を持つ円板状の界磁磁石を軸方向に延びる爪状磁極を有する一対のコア部材で挟んで構成したランデル型や、コア部材の外周面に界磁磁石を備えた表面磁石型（ＳＰＭ型）や、コア部材内部に界磁磁石を埋設した埋込磁石型（ＩＰＭ型）などを採用できる。

ロータ１２が備える回転軸３３の基端部は、第２軸受２８に回転可能に支持され、回転軸３３の先端部付近が第１軸受２４に回転可能に支持されている。回転軸３３は、第１軸受収容部２５に形成された軸挿通孔２５ａに挿通され、回転軸３３の先端部はヨークハウジング１５の外部側（ケース１３の外部）に突出している。なお、回転軸３３と軸挿通孔２５ａとの間には間隙が設定されている。

ヨークハウジング１５の外部側に突出された回転軸３３の先端部は、エンジン１側への出力部として機能する。詳しくは、回転軸３３の先端部には、前記位相調整機構３に連結される連結部材３４が該回転軸３３と一体回転可能に設けられている。

図２及び図３に示すように、ヨークハウジング１５の底部２２には、軸方向に沿って貫通する複数のオイル導入孔３５が形成されている。各オイル導入孔３５は、径方向に沿って延びる長孔であり、第１軸受収容部２５の近傍から底部２２の外縁近傍まで延びている。なお、各オイル導入孔３５は、周方向等間隔に設けられていることが望ましい。また、エンジン１に対するモータ１０の組付状態において、オイル導入孔３５は、回転軸３３の軸線Ｌを含む水平面Ｓに対する鉛直方向の上側と下側のそれぞれに設けられている。なお、図３では、回転軸３３の先端部に取り付けられる連結部材３４の図示を省略している。

図２に示すように、ベース部材１６は、回路部品１４を収容する回路部品収容部４１を有している。回路部品収容部４１は、閉塞壁部２７の主収容部２３とは反対側に設けられている。すなわち、回路部品収容部４１は、閉塞壁部２７を介して主収容部２３と隣接している。また、ベース部材１６は、閉塞壁部２７に一部が埋設された端子４２を備えている。なお、端子４２は、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相にそれぞれ対応して３つ設けられるが、図面では１つのみ図示している。

端子４２の一端部は、主収容部２３内に突出してステータ１１のコイル３２と電気的に接続されている。一方、端子４２の他端部は回路部品収容部４１内に突出している。この端子４２の他端部には、回路部品収容部４１内に収容されたリード線４３の一端が接続され、該リード線４３の他端は、回路部品収容部４１内の回路部品１４に接続されている。

端子４２は閉塞壁部２７に埋設されることから、閉塞壁部２７における端子４２が貫通する孔２７ａと端子４２との間の液密性が維持されている。これにより、回路部品収容部４１は、主収容部２３からのエンジンオイルの浸入を抑制すべく、液密に封止されている。

モータ１０は、回転軸３３が鉛直方向に対して垂直となるようにエンジン１に組み付けられる。詳しくは、ヨークハウジング１５の周壁部２１及び底部２２は、エンジン１の筐体１ａ内に収容され、ヨークハウジング１５のフランジ部２６は、その軸方向端面（ベース部材１６とは反対側の端面）が筐体１ａと当接する状態で、該筐体１ａに対して例えばねじ締め固定されている。フランジ部２６と筐体１ａとの間は液密にシールされている。ヨークハウジング１５から底部２２側に突出する回転軸３３の先端部は、筐体１ａ内に設けられた位相調整機構３と連結部材３４を介して連結されている。

本実施形態の作用について説明する。
エンジン１の駆動時において、回転軸３３（ロータ１２）は、カムシャフト４及び位相調整機構３の回転に伴い連れ回りする。位相調整機構３には、エンジン１内を循環する冷却や潤滑のためのエンジンオイルが供給されており、位相調整機構３に供給されたエンジンオイルは、モータ１０のヨークハウジング１５に向かって飛散される（図２中の破線Ｆ１を参照）。ヨークハウジング１５側に飛散されたエンジンオイルの一部は、オイル導入孔３５からヨークハウジング１５の主収容部２３内に入り込む（図２中の破線矢印Ｆ２を参照）。そして、ヨークハウジング１５の主収容部２３内に入り込んだエンジンオイルは、主収容部２３内のステータ１１やロータ１２に付着しつつ、鉛直方向の下方に流れ、オイル導入孔３５からヨークハウジング１５の外部に排出されてエンジン１の筐体１ａ内に戻る（図２中の破線矢印Ｆ３を参照）。

ここで、エンジンオイルはエンジン１の冷却用でもあることから、エンジン１の駆動時におけるエンジンオイルの温度は一般に９０℃程度であり、通電時のモータ１０の内部（主収容部２３内）の温度はそれ以上に高温になりうる。このため、主収容部２３にエンジンオイルを供給する構成（エンジンオイルの循環経路に主収容部２３を含めた構成）とすることで、エンジンオイルによって主収容部２３内の温度を低下させることが可能となっている。

また、本実施形態では、主収容部２３と回路部品収容部４１との間が液密に封止されているため、主収容部２３内のエンジンオイルが回路部品収容部４１に入り込むことが抑制されている。

また、本実施形態では、位相調整機構３から飛散されるエンジンオイルや、位相調整機構３から連結部材３４及び回転軸３３を伝ってくるエンジンオイルが、軸挿通孔２５ａを介して第１軸受収容部２５内に浸入する。そして、第１軸受収容部２５内に浸入したエンジンオイルは、第１軸受２４の潤滑油として機能する。

本実施形態の効果について説明する。
（１）ケース１３を構成するヨークハウジング１５は、エンジン１内を循環するエンジンオイルを主収容部２３に導入するためのオイル導入孔３５を備える。これにより、エンジンオイルをケース１３内の主収容部２３を経由して循環させることが可能となるため、エンジンオイルの熱吸収によってケース１３内の温度上昇を抑制することが可能となる。その結果、モータ１０の構成部品に使用する材料の選択自由度が向上し、モータ１０のコストダウンに寄与できる。また、ヨークハウジング１５にオイル導入孔３５を設けることで、モータ１０の軽量化にも寄与できる。

（２）ケース１３は、ステータ１１のコイル３２と電気的に接続される回路部品１４を収容し液密に封止された回路部品収容部４１を備える。これにより、主収容部２３内のエンジンオイルが回路部品収容部４１に入ることを抑制でき、その結果、エンジンオイルが回路部品１４に付着して悪影響を及ぼすことを抑制できる。

（３）ヨークハウジング１５は、ロータ１２の回転軸３３を回転可能に支持する第１軸受２４を収容する第１軸受収容部２５を備える。第１軸受収容部２５は、回転軸３３をケース１３（ヨークハウジング１５）の外部に突出させるための軸挿通孔２５ａを有し、エンジン１内を循環するエンジンオイルを軸挿通孔２５ａを介して第１軸受収容部２５内に導入可能に構成されている。この態様によれば、軸挿通孔２５ａから第１軸受収容部２５内に導入したエンジンオイルを、第１軸受収容部２５内に設けた第１軸受２４の潤滑に用いることが可能となる。

ケース１３内にエンジンオイルが入らないようにシールされた従来構造では、第１軸受収容部２５の軸挿通孔２５ａにエンジンオイルが入らないようにするシール構造（オイルシール）が必要であり、また、第１軸受２４の潤滑のために、潤滑用のグリスの塗布や、グリス密封型のボールベアリングを使用するなどといった対策が必要である。その点、本実施形態の構成では、エンジンオイルで第１軸受２４の潤滑が可能となることから、それらが不要となり、より一層のコストダウンに寄与できる。

（４）モータ１０は、ロータ１２の回転軸３３が鉛直方向と直交する水平方向に対して平行（車両は水平な地面の上にある状態）となるようにエンジン１に組み付けられるものであり、当該組付状態において、オイル導入孔３５は、回転軸３３の軸線Ｌを含む水平面Ｓに対する鉛直方向の上側と下側のそれぞれに設けられている。この態様によれば、エンジンオイルを主収容部２３内に万遍なく行き届かせることが可能となるため、主収容部２３内の温度上昇を効率的に抑制することが可能となる。また、主収容部２３内に入ったエンジンオイルは自重で鉛直方向下側に流れるため、回転軸３３の軸線Ｌを含む水平面Ｓよりも鉛直方向下側に設けたオイル導入孔３５から主収容部２３内のエンジンオイルを外部に排出しやすい構成となる。

（５）ケース１３は、主収容部２３を形成する筒状の周壁部２１及び該周壁部２１の一端側を塞ぐ底部２２を有するヨークハウジング１５を備え、ロータ１２の回転軸３３は、底部２２を貫通してヨークハウジング１５の外部に突出されてエンジン１側への出力部として構成される。そして、オイル導入孔３５はヨークハウジング１５の底部２２に設けられている。この態様によれば、エンジン１側（位相調整機構３側）から飛散されるエンジンオイルをヨークハウジング１５のオイル導入孔３５から主収容部２３内に好適に導入することが可能となる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態におけるオイル導入孔３５の形状、数、形成位置などの構成は例示であり、適宜変更可能である。

例えば、オイル導入孔３５を前記水平面Ｓに対する鉛直方向の上側と下側のそれぞれに１つずつ設けた構成としてもよい。
また、上記実施形態では、オイル導入孔３５が径方向に沿って形成されているが、周方向に沿って形成してもよい。また、各オイル導入孔３５を周方向において不等間隔に設けてもよい。

また、上記実施形態では、オイル導入孔３５をヨークハウジング１５の底部２２のみに設けたが、オイル導入孔３５をヨークハウジング１５の底部２２と周壁部２１のそれぞれに設けた構成、または、オイル導入孔３５を周壁部２１のみに設けた構成としてもよい。なお、この場合、周壁部２１に設けたオイル導入孔３５を介してのエンジンオイルの流通が可能となるように、周壁部２１におけるステータコア３１と接触してない箇所（非圧入箇所）にオイル導入孔３５を形成することが好ましい。

・上記実施形態における回路部品収容部４１は、ベース部材１６の閉塞壁部２７によって主収容部２３に対して区画された空間としているが、これ以外に例えば、閉塞壁部２７から軸方向の反出力側（ヨークハウジング１５とは反対側）に延びる区画壁部によって区画された空間としてもよい。当該区画壁部にて区画された回路部品収容部４１においても、エンジンオイルの流入を抑制するために、液密に封止された構成とすることが好ましい。

・上記実施形態では、ブラシレスモータに適用したが、これに特に限定されるものではなく、ブラシレスモータ以外のモータに適用してもよい。

１…エンジン、２…バルブタイミング可変装置、１０…モータ、１１…ステータ、１２…ロータ、１３…ケース、１４…回路部品、１５…ヨークハウジング、２１…周壁部、２２…底部、２３…主収容部、２５ａ…軸挿通孔、３３…回転軸、３５…オイル導入孔、４１…回路部品収容部、Ｌ…軸線、Ｓ…水平面。

Claims (5)

1. ステータ、ロータ、及び前記ステータと前記ロータを収容する主収容部を有するケースを備えた、エンジンに設けられるバルブタイミング可変装置用モータであって、
   前記ケースは、前記エンジン内を循環するエンジンオイルを前記主収容部に導入するためのオイル導入孔を備えていることを特徴とするバルブタイミング可変装置用モータ。
2. 前記ケースは、前記ステータと電気的に接続される回路部品を収容し液密に封止された回路部品収容部を備える、請求項１に記載のバルブタイミング可変装置用モータ。
3. 前記ケースは、前記ロータの回転軸を回転可能に支持する軸受を収容する軸受収容部を備え、
   前記軸受収容部は、前記回転軸を前記ケースの外部に突出させるための軸挿通孔を有し、前記エンジン内を循環するエンジンオイルを前記軸挿通孔を介して前記軸受収容部内に導入可能に構成されている、請求項１又は２に記載のバルブタイミング可変装置用モータ。
4. 前記ロータの回転軸が鉛直方向と直交する水平方向に対して平行となるように前記エンジンに組み付けられるものであり、当該組付状態において、前記オイル導入孔は、前記回転軸の軸線を含む水平面に対する鉛直方向の上側と下側のそれぞれに設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブタイミング可変装置用モータ。
5. 前記ケースは、前記主収容部を形成する筒状の周壁部及び該周壁部の一端側を塞ぐ底部を有するヨークハウジングを備え、
   前記ロータの回転軸は、前記底部を貫通して前記ヨークハウジングの外部に突出されて前記エンジン側への出力部として構成され、
   前記オイル導入孔は、前記底部及び前記周壁部の少なくとも一方に設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブタイミング可変装置用モータ。