JPWO2020039743A1 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

スプロケット本体１ａの内周面１ｃであって、偏心軸部３４の外周面に対して径方向から対向する位置に設けられた複数の内歯５と、各内歯と偏心軸部の外周面との間に配置され、内歯と協働して偏心軸部の回転を減速して従動部材に伝達するローラ３８及び保持器３９と、内周面のうち各内歯と軸方向で反対側に位置する後端部１ｄと固定端部９ａの外周面９ｇとの間に軸方向外側から圧入された大径ボールベアリング６と、を備え、内周面１ｃは、後端部１ｄが従動部材９の回転軸線と平行に形成されているが、各内歯側の内周面が、後端部から前端側に向かって径方向外側へ拡径テーパ状に形成されている。これによって、駆動時におけるフリクションと音振を低減できる。

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。

内燃機関の電動式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、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と、カムシャフトの回転軸方向の一端部に設けられた従動部材と、電動モータの回転速度を減速して前記カムシャフトに伝達する減速機構と、を備えている。この減速機構は、電動モータのモータ出力軸から回転力が伝達される偏心軸部と、スプロケットの内周面の前記電動モータ側に一体に設けられた波形状の複数の内歯と、該各内歯と中径ボールベアリングの外輪との間に設けられた複数のローラと、複数の保持孔内で前記各ローラの間を仕切りつつローラ全体の径方向の移動を許容する保持器と、を備えている。

また、前記スプロケットの内周面と従動部材の外周面との間には、軸受としての大径ボールベアリングが前記電動モータと反対側の軸方向外側から圧入されるようになっている。

国際公開 ＷＯ２０１４／０１０５５０

前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、前記スプロケットの内周面のうち前記内歯と反対側の軸方向外側の位置に配置された前記大径ボールベアリングの圧入、または、前記スプロケットの歯車部に掛かるチェーンのテンションによって、前記内歯のスプロケットの前端側が径方向内側へ倒れる力が作用するおそれがあった。

これによって、各内歯のスプロケットの前端側が径方向内側へ傾き、ローラの一部が内歯構成部の各内歯と中径ボールベアリングの外輪との間で局部的に内方へ押し付けられる。したがって、前記ローラの一部が、内歯の歯底面及び中径ボールベアリングとの間でのフリクションが増加するおそれがあった。

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、駆動時におけるフリクションと音振を低減できる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを一つの目的としている。

本願請求項１に記載の発明は、とりわけ、駆動回転体の内周面であって、偏心軸部の外周面に対して径方向から対向する位置に設けられた複数の内歯と、前記複数の内歯と前記偏心軸部の外周面との間に配置され、前記複数の内歯と協働して前記偏心軸部の回転を減速して従動回転体に伝達する中間部材と、前記駆動回転体の前記内周面のうち、前記複数の内歯と回転軸方向で反対側にオフセットした位置に有する内周面と前記従動回転体の外周面との間に圧入された軸受と、を備え、前記駆動回転体は、前記複数の内歯が前記回転軸線から径方向外側に向かって拡径テーパ状に形成され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、駆動回転体の内歯側のフリクションと音振を低減できる。

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である。 本実施形態における主要な構成部材を示す分解斜視図である。 本実施形態に供されるスプロケットの正面図である。 図３のＡ部拡大図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図５のＣ部拡大図である。 図１のＤ−Ｄ線断面図である。 図１に示す本実施形態の要部拡大図である。 従来技術の要部拡大図である。

以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、一気筒に２つの吸気弁を有する例えば直列４気筒内燃機関に適用されている。

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３と、を備えている。

図３は本実施形態に供されるスプロケットの正面図、図４は図３のＡ部拡大図、図５は図３のＢ−Ｂ線断面図、図６は図５のＣ部拡大図である。

スプロケット１は、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、図１〜図６にも示すように、全体が鉄系金属によって筒状に形成されたスプロケット本体１ａと、該スプロケット本体１ａの外周に一体に設けられて、巻回された図外のタイミングチェーンを介してクランクシャフトからの回転力を受ける歯車部１ｂと、から構成されている。

スプロケット本体１ａは、内周面１ｃが段差径状に形成されて、該内周面１ｃの軸方向外側（カムシャフト２側）の後端部１ｄが平坦な円環状に形成されている。一方、内周面１ｃの軸方向内側の前端部には、波形状の複数の内歯５が形成されている。この各内歯５は、図３〜図６に示すように、歯底面５ａと該歯底面５ａから立ち上がった歯先５ｂと、を有している。

また、各内歯５は、その形成位置が歯車部１ｂと回転軸方向でほぼ同一の位置、つまり、歯車部１ｂと径方向でオーバーラップする位置に形成されている。一方、後端部１ｄは、歯車部１ｂに対して回転軸方向のカムシャフト２側へオフセットした位置に配置されて、歯車部１ｂに対して径方向でオーバーラップしない位置に形成されている。

そして、内周面１ｃは、図５及び図６に示すように、後端部１ｄの内径がほぼ均一径に設定されているのに対して、前端部、つまり内歯５の歯底面５ａと歯先５ｂが、後端側から前端側(歯筋)に掛けて拡径テーパ状に傾斜している。すなわち、内周面１ｃの前端部に有する内歯５全体が、後端部１ｄ側から前方に向かって拡径テーパ状(ラッパ状)に傾斜して形成されている。この傾斜勾配Ｓは、スプロケット１の回転軸心Ｘに対して約５μｍ〜１０μｍとなるような角度に設定されている。なお、本実施形態では、例えば約７μｍの角度設定になっている。

スプロケット本体１ａとカムシャフト２の前端部に設けられた後述する従動部材９との間に、１つの大径ボールベアリング６が介装されている。

この大径ボールベアリング６は、内輪６ａと、外輪６ｂ及び内輪６ａと外輪６ｂとの間にケージ６ｄを介して保持された複数のボール６ｃと、を有している。内輪６ａは、後述する従動部材９の外周面９ｇに圧入されている一方、外輪６ｂは、スプロケット本体１ａの内周面１ｃの軸方向外側の後端部１ｄに圧入されるようになっている。この大径ボールベアリング６は、スプロケット１を従動部材９に対して相対回転自在に支持している。

さらに、スプロケット本体１ａのカムシャフト２側の後端面には、図１及び図２に示すように、円環状の保持プレート８が配置されている。この保持プレート８は、金属板材によって一体に形成されて、中央位置にカムシャフト２が挿通される挿通孔８ａが貫通形成されている。この挿通孔８ａの内周面の所定位置には、径方向内側、つまり中心軸方向に向かって突出したストッパ凸部８ｂが一体に設けられている。このストッパ凸部８ｂは、ほぼ扇状に形成されて、先端縁が後述するストッパ凹溝２ｅの円弧状内周面に沿った円弧形状に形成されている。

スプロケット本体１ａと保持プレート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１ｅ、８ｃが貫通形成されている。

また、スプロケット本体１ａの前端側には、後述するモータハウジング１４の後端部が回転軸方向から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１ｅ、８ｃ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。そして、スプロケット１と保持プレート８及びモータモータハウジング１４は、各孔１ｅ、８ｃ、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の回転軸の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が、後述する減速機構１２のケーシングとして構成されている。

カムシャフト２は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つの駆動カムを有している。また、カムシャフト２は、図１に示すように、回転軸方向の一端部２ａにフランジ部２ｂが一体に設けられていると共に、一端部２ａから内部の回転軸心方向に沿って雌ねじ孔２ｃが形成されている。このカムシャフト２は、フランジ部２ｂ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、フランジ部２ｂの雌ねじ孔２ｃの孔縁には、円環状の突部２ｄが一体に設けられている。

フランジ部２ｂは、図１に示すように、前端面の外周部が大径ボールベアリング６の内輪６ａの軸方向外端面に当接して配置されている。またフランジ部２ｂの外周には、保持プレート８のストッパ凸部８ｂが入り込むストッパ凹溝２ｅが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝２ｅは、円周方向へ所定長さの円弧状に形成されている。ストッパ凸部８ｂは、この両端縁がストッパ凹溝２ｅの長さ範囲で回動して周方向の対向縁にそれぞれ当接する。これによって、スプロケット１に対するカムシャフト２の最大進角側あるいは最大遅角側の相対回転位置が規制されるようになっている。

カムボルト１０は、頭部１０ａと、該頭部１０ａの一端面中央に一体に設けられた軸部１０ｂと、を有している。頭部１０ａは、一端面の外周部が後述する小径ボールベアリング３５の内輪を軸方向から支持している。軸部１０ｂは、先端部の外周にカムシャフト２の雌ねじ孔２ｃに螺着する雄ねじ１０ｃが形成されている。

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及び図２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、から構成されている。

固定端部９ａは、中央に円筒部９ｂの内部と連通して、カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通する挿通孔９ｃが貫通形成されている。また、この挿通孔９ｃの後端側孔縁には、カムシャフト２の円環状の突部２ｄが嵌合する円環状の嵌合溝９ｄが形成されている。この嵌合溝９ｄに突部２ｄが軸方向から嵌合することによって、カムシャフト２に対する従動部材９の径方向の位置決めがされるようになっている。また、固定端部９ａは、平坦な円環状の外周面９ｇには前述したように、大径ボールベアリング６の内輪６ａがカムシャフト２の軸方向外側から圧入固定されている。

さらに、固定端部９ａは、カムシャフト２のフランジ部２ｂの前端面に当接配置され、カムボルト１０の軸力によって、フランジ部２ｂに軸方向から圧接固定されている。

円筒部９ｂは、内部に挿通孔９ｅが連続して貫通形成されていると共に、外周側には、後述するニードルベアリング３６が設けられている。また、円筒部９ｂの先端部外周には、後述する小径ボールベアリング３５を保持する小径筒部９ｆが一体に設けられている。

位相変更機構３は、従動部材９の円筒部９ｂの前端側に配置された電動モータ１１と、該電動モータ１１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１２と、電動モータ１１の前端部に配置されて、チェーンケース４０に固定されたカバー部材１３と、から主として構成されている。

電動モータ１１は、図１及び図２に示すように、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給電用プレート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機能し、スプロケット１側の後端側に円板状の仕切壁１４ａが設けられている。この仕切壁１４ａは、ほぼ中央位置に後述する偏心軸部３４を内側に挿通可能な円筒状の延出部１４ｂ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、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、カバー部材１３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、カムシャフト２側の後端部には減速機構１２の一部を構成する偏心軸部３４が一体に設けられている。また、大径部１５ａの外周面とモータハウジング１４の延出部１４ｂの内周面との間には、電動モータ１１と減速機構１２の間をシールするオイルシール１９が設けられている。

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の先端側の内部には、外部とモータ出力軸１５の内部をシールする有底円筒状の栓部材２２が圧入固定されている。この栓部材２２は、内部に芯金が埋め込まれた合成ゴムによって形成されて、小径部１５ｂの内周面に軸方向先端側から圧入されるようになっている。さらに、この栓部材２２は、小径部１５ｂの内周面に嵌着固定されたＣリング２２ａによってその最大圧入移動位置が規制されるようになっている。

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、全体が円筒状に形成されて円周方向に複数の磁極を有し、モータハウジング１４の回転軸方向の位置が鉄心ロータ１８の固定位置よりも前方にオフセット配置されている。

モータ出力軸１５と偏心軸部３４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３５と、従動部材９の円筒部９ｂの外周面に設けられて小径ボールベアリング３５の軸方向側部に配置されたニードルベアリング３６とによって回転自在に支持されている。

給電用プレート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、この給電用プレート１７は、円盤状の非磁性材である樹脂部と、該樹脂部の内部に大部分が埋め込まれた円板状の芯金１７ｂと、を有している。

また、給電用プレート１７は、樹脂部に設けられた複数（本実施形態では４つ）のホルダ２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂと、該各ホルダ２３ａ〜２４ｂの内部に径方向に沿って摺動自在に収容配置されて、コイルスプリングのばね力で各先端面がコミュテータ２１の外周面に径方向から弾接する整流子である２つの切換用ブラシ(図外)と、樹脂部の前端面に、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２５ａ、２５ｂと、各切換用ブラシと各スリップリング２５ａ、２５ｂ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、給電用プレート１７は、樹脂部の外周から露出した芯金１７ｂ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。

チェーンケース４０は、内燃機関のシリンダヘッドとシリンダブロックの前端側にスプロケット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４０は、前端部の外周縁にフランジ部４０ａが一体に設けられている。

カバー部材１３は、図１及び図２に示すように、合成樹脂材によって深皿状に一体に形成されて、モータハウジング１４の前端部を覆うように配置されている。カバー部材１３は、ほぼ平坦状の底壁であるカバー本体１３ａと、該カバー本体１３ａの外周からスプロケット１方向へ延びた円筒状の周壁１３ｂと、を有している。

カバー本体１３ａのほぼ中央位置には、内部に作業用孔１３ｄを有する筒状部１３ｃが一体に設けられている。またカバー本体１３ａの外周部には、ブラシ保持部材２６を挿通保持する保持孔１３ｅが周壁１３ｂに沿って貫通形成されている。

周壁１３ｂは、外周に取付フランジ１３ｆが一体に設けられていると共に、該取付フランジ１３ｆの周方向の所定角度位置に複数(本実施形態では３つ)のボス部１３ｇが一体に設けられている。この各ボス部１３ｇには、チェーンケース４０と結合するボルトが挿通するボルト孔がそれぞれ貫通形成されている。また、取付フランジ１３ｆの前端面に形成されシール溝にオイルシール２７が嵌着固定されている。このオイルシール２７は、取付フランジ１３ｆとチェーンケース４０のフランジ部４０ａとの間をシールするようになっている。また、周壁１３ｂの内周面とモータハウジング１４の外周面との間には、電動モータ１１内をシールする第２オイルシール２８が設けられている。

ブラシ保持部材２６は、図１及び図２に示すように、主として合成樹脂材によって形成されており、カバー本体１３ａの保持孔１３ｅ内に挿入されて図外のボルトによってカバー本体１３ａに結合されたほぼ円筒状のブラシ保持部２６ａと、該ブラシ保持部２６ａの図中上端部に設けられた雌型コネクタ部２６ｂと、を有している。

ブラシ保持部２６ａは、内部に給電用の両スリップリング２５ａ、２５ｂに軸方向からそれぞれ当接する角柱状の一対の導電性の給電用ブラシ２９ａ、２９ｂが設けられている。この両給電用ブラシ２９ａ、２９ｂは、ブラシ保持部２６ａ内にモールド固定された角筒状のブラシホルダ３０ａ、３０ｂ内に摺動可能に保持されている。

また、各給電用ブラシ２９ａ、２９ｂは、それぞれの後端側に設けられたコイルスプリング３１ａ、３１ｂのばね力によって各スリップリング２５ａ、２５ｂ方向へ付勢されている。これによって、各給電用ブラシ２９ａ、２９ｂは、各ブラシホルダ３０ａ、３０ｂから突出した各先端部が各スリップリング２５ａ、２５ｂの露出した平坦な上面に弾性的に当接するようになっている。

雌型コネクタ部２６ｂは、一対の端子片を有し、該各端子片の各一端部がピグテールハーネス３２ａ、３２ｂを介して各給電用ブラシ２９ａ、２９ｂに電気的に接続されている。また、コネクタ部２６ｂは、各端子片の他端部が図外のコントロールユニットに図外の雄型コネクタ部によって電気的に接続されている。

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１２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。

図７は図１のＤ−Ｄ線断面図である。

減速機構１２は、図１、図２及び図７に示すように、偏心回転運動を行う偏心軸部３４と、偏心軸部３４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円筒状の保持器３９と、該保持器３９と一体の前記従動部材９と、を有している。

なお、ローラ３８と保持器３９によって中間部材が構成されている。

偏心軸部３４は、外周面に形成されたカム面３４ａ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、図１及び図７に示すように、ニードルベアリング３６の径方向位置で偏心軸部３４を介して全体がほぼオーバーラップする状態に配置されている。また、中径ボールベアリング３７は、内輪３７ａと外輪３７ｂ及び両輪３７ａ、３７ｂとの間にケージ３７ｄを介して転動可能に配置されたボール３７ｃと、から構成されている。内輪３７ａは、偏心軸部３４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３９ａの内側面との間に微小な第１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、円環状の第２隙間が形成されている。この第２隙間によって、中径ボールベアリング３７全体が偏心軸部３４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スプロケット本体１ａの内歯５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５の全体の歯数よりも少なくなっている。

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３９ｃの両側に有する各保持片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３９ａと、基部３９ａ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３９ｂと、を有している。

筒状部３９ｂ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１４ａ方向へ延びている。また、筒状部３９ｂは、複数のローラ３８をそれぞれ転動可能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３９ｃ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３９ｃは、筒状部３９ｂの円周方向に各保持片を介して一定間隔をもって筒状部３９ｂ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。つまり、このローラ保持孔３９ｃは、筒状部３９ｂをプレス成形機のパンチによって該筒状部３９ｂの外周面から回転軸心の方向に向かって長方形状に打ち抜かれている。これによって、各ローラ保持孔３９ｃは、各保持片をもって筒状部３９ｂの円周方向に等間隔に配置されている。

減速機構１２は、偏心軸部３４に回転力が伝達されて、中径ボールベアリング３７全体が偏心動して各ローラ保持孔３９ｃ内の各ローラ３８が内歯５と噛み合う位置が周方向に移動するによって回転速度が減速される。

減速機構１２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、カムシャフト２の内部回転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供給通路と、固定端部９ａの幅方向に貫通形成されて、油供給通路に連通した油供給孔と、を有している。この油供給孔は、下流側開口端がニードルベアリング３６と中径ボールベアリング３７の付近に開口して、減速機構１２の内部に潤滑油を供給するようになっている。

なお、機関停止後において、減速機構１２内に滞留した潤滑油は、その多くが保持プレート８の挿通孔８ａの孔縁から外部に排出される。このため、減速機構１２内の潤滑油は、挿通孔８ａの孔縁の高さまで、つまり、内歯５の底面(内周面１ｃ)と大径ボールベアリング６の外輪６ｂが浸る程度に貯留されるようになっている。
〔本実施形態の作用効果〕
以下、本実施形態に係るＶＴＣの作用及び効果について説明する。

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５を介してモータハウジング１４、つまり電動モータ１１が同期回転する。一方、内歯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２９ａ、２９ｂや各スリップリング２５ａ、２５ｂなどを介して電動モータ１１のコイル１８ａに通電される。これによって、モータ出力軸１５が回転駆動され、この回転力が減速機構１２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３４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３９ｃで径方向へガイドされながら一つの内歯５を乗り越えて隣接する他の内歯５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、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。

そして、本実施形態では、各構成部品を組み立てる場合において、大径ボールベアリング６の内輪６ａと外輪６ｂを、従動部材９の固定端部９ａの外周面９ｇとスプロケット本体１ａの内周面１ｃの後端部１ｄにカムシャフト２の回転軸方向の外側から圧入する。そうすると、この圧入荷重によって内周面１ｃの後端部１ｄ側が径方向外側に押し広げられることから、この反力によって内歯５の歯底面５ａ側が縮径方向へ変形する。

前述したように、従来技術では、図９に示すように、内歯５の歯底面５ａの前端部５ｄが、ローラ３８の軸方向先端部３８ａの外面に部分的に片当たりしてしまう。この結果、減速機構１２の駆動中に、各内歯５と各ローラ３８との間のフリクションが増加すると共に、振動音が大きくなるおそれがある。なお、歯底面５ａの前端部５ｄが、ローラ３８の片当たりする際には、ローラ３８と中径ボールベアリング３７の外輪３７ｂの外周面との片当たりも発生している。

また、スプロケット１は、歯車部１ｂに巻回されたチェーンのテンション荷重によって、前端部側が径方向内側に傾いた場合にも、前記内歯５の歯底面５ａとローラ３８の外面が部分的に当接(片当たり)してフリクションが増加すると共に、振動音が大きくなるおそれがある。

そこで、本実施形態では、前述したように、スプロケット本体１ａの内周面１ａの一部である内歯５の歯底面５ａや歯先５ｂを、予め電動モータ１１方向に向かって拡径テーパ状に形成してある。このため、内周面１ｃの内歯５側が前記圧入荷重によって縮径変形することによって、図８に示すように、内歯５の歯底面５ａや歯先５ｂが、ローラ３８の外面に対して回転軸方向でほぼ並行になる。つまり、内歯５の内面とローラ３８の外面との間で、片当たりすることなく、アキシャル方向でのクリアランスＣの幅がほぼ均一幅になる。このため、各内歯５と各ローラ３８との間のフリクションが十分に低減されると共に、振動音の発生が抑制される。

また、前述のように、スプロケット１がチェーンのテンション荷重によって傾いた場合においても、本実施形態のスプロケット本体１ａの内周面１ｃの特異な構成によって内歯５とローラ３８との間の片当たりの発生を抑制できる。したがって、内歯５とローラ３８の間のフリクションを低減できる。

さらに、内周面１ｃの内歯５側を予め拡径テーパ状に形成したことによって、大径ボールベアリング６を圧入した後に、加工をする必要がないので、作業の煩雑さを回避できる。

大径ボールベアリング６を、内周面１ｃの後端部１ｄと固定端部９ａの外周面９ｇとの間に圧入して強固に固定できるが、その圧入力に応じて内周面１ｃの拡径テーパ角度を約５μｍ〜１０μｍの間で調整することが可能である。

また、他例として、例えば、モータハウジング１４のスプロケット１側の後端部外周縁に円環状の突部を設け、組み立て時において前記突部を、スプロケット本体１ａの前端部外周面に軸方向から圧入するように構成することも可能である。この場合、突部をスプロケット本体１ａの前端部外周面に圧入すると、この圧入荷重によってスプロケット本体１ａの内歯５側が径方向内側に変形する、つまり、縮径方向へ変形するおそれがある。

しかし、この場合も本実施形態のように、スプロケット本体１ａの内周面１ｃの内歯５側を、予め拡径テーパ状に形成しておけば、内歯５の内面とローラ３８の外面との間のアキシャル方向のクリアランスＣがほぼ均一幅にできる。したがって、各内歯５と各ローラ３８との間のフリクションが十分に低減できると共に、振動音の発生を抑制できる。

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、モータ出力軸を回転させる電動モータと、
前記モータ出力軸に設けられて、前記モータ出力軸の回転軸心に対して偏心した偏心軸部と、前記駆動回転体の内周面であって、前記偏心軸部の外周面に対して径方向から対向する位置に設けられた複数の内歯と、前記複数の内歯と前記偏心軸部の外周面との間に配置され、前記複数の内歯と協働して前記偏心軸部の回転を減速して前記従動回転体に伝達する中間部材と、前記駆動回転体の前記内周面のうち、前記複数の内歯と回転軸方向で反対側にオフセットした位置に有する内周面と前記従動回転体の外周面との間に圧入された軸受と、を備え、
前記駆動回転体は、前記複数の内歯が前記回転軸線から径方向外側に向かって拡径テーパ状に形成されている。

さらに好ましくは、前記駆動回転体の内歯が形成された内周面は、前記軸受を前記駆動回転体と従動回転体との間から取り外した状態では、前記軸受と反対側の軸方向へ拡径テーパ状に形成されている一方、前記軸受が圧入される内周面は、従動回転体の回転軸線と平行に形成されている。

軸受が圧入される前の状態で、駆動回転体の各内歯側の内周面を拡径状に形成しておけば、軸受を圧入したときに発生する軸受側の内周面の拡径方向の変形に伴って各内歯側の内周面が従動回転体の回転軸線とほぼ平行になる。つまり、駆動回転体の各内歯側の内周面(歯底面)が径方向内側に傾くことがなくなるので、中間部材の一つであるローラに対する偏荷重の発生を抑制できる。この結果、フリクションの増加や音振の発生を十分に抑制できる。

さらに好ましくは、前記軸受は、ボールベアリングによって構成され、該ボールベアリングの内輪が前記従動回転体の外周面に圧入固定されている。

さらに好ましくは、前記各内歯側の内周面の拡径状の傾斜は、前記各内歯の歯先及び歯底面の両方に設けられている。

さらに好ましくは、前記駆動回転体は、前記クランクシャフトからの回転力がチェーンを介して伝達される歯車部を外周に有し、
前記歯車部は、前記駆動回転体の回転軸心から径方向において前記各内歯と重なる位置に有している。

さらに好ましくは、前記各内歯側の内周面の傾斜角度は、前記駆動回転体の回転軸線に対して約５μｍ〜１０μｍの角度に設定されている。

さらに好ましくは、前記中間部材は、前記各内歯の内面と前記偏心軸部の外周面との間に配置された複数のローラと、前記従動回転体に設けられて、前記複数のローラを前記偏心軸部に対する径方向の移動を許容しつつ周方向の移動を規制する保持器と、を含んでいる。

別の好ましい態様として、チェーンが巻回されてクランクシャフトからの回転力が伝達される歯車部を有する駆動回転体と、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、モータ出力軸を回転させる電動モータと、前記モータ出力軸に設けられて、前記モータ出力軸の回転軸心に対して偏心した偏心軸部と、前記駆動回転体の内周面であって、前記偏心軸部の外周面に対して径方向から対向する位置に設けられた複数の内歯と、前記各内歯の内周部と前記偏心軸部の外周面との間に配置され、前記内歯と協働して前記偏心軸部の回転を減速して前記従動回転体に伝達する中間部材と、前記駆動回転体の前記各内歯の形成された内周面から回転軸方向外側のオフセットした位置に有する内周面と前記従動回転体の外周面との間に軸方向外側から圧入され、前記各内歯に対して前記駆動回転体の回転軸方向にオフセット配置された軸受と、を備え、
前記歯車部は、前記駆動回転体の回転軸方向において前記軸受よりも前記各内歯側に設けられ、前記各内歯は、内径が前記駆動回転体の回転軸方向において前記軸受側から該軸受と反対方向に向かって漸次大きくなるように傾斜状になっている。

さらに好ましくは、前記各内歯の内径の傾斜は、前記内歯の歯筋方向に沿って前記内歯の歯先及び歯底の両方に設けられている。

さらに好ましくは、前記各内歯の内径の傾斜は、前記駆動回転体の前記軸受が挿入される内周面に対して該内周面の内端縁から軸方向外側へ開くように傾斜している。

さらに好ましくは、前記歯車部は、前記駆動回転体の回転軸線から径方向において前記各内歯と重なる位置に有している。

さらに好ましくは、前記各内歯の内径の傾斜角度は、前記駆動回転体の回転軸線に対して約５μｍ〜１０μｍの角度に設定されている。

さらに好ましくは、前記中間部材は、前記各内歯の内面と前記偏心軸部の外周面との間に配置された複数のローラと、前記従動回転体に設けられて、前記複数のローラを前記偏心軸部に対する径方向の移動を許容しつつ周方向の移動を規制する保持器と、を含んでいる。

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、１ｃ…内周面、１ｄ…後端部、２…カムシャフト、３…位相変更機構、５…内歯、５ａ…歯底面、５ｂ…歯先、６…大径ボールベアリング、６ａ…内輪、６ｂ…外輪、６ｃ…ボール、９…従動部材（従動回転体）、９ａ…固定端部、９ｂ…円筒部、９ｇ…外周面、１１…電動モータ、１２…減速機構、１３…カバー部材、１４…モータハウジング、１５…モータ出力軸、３４…偏心軸部、３７…中径ボールベアリング、３７ａ…内輪、３７ｂ…外輪、３８…ローラ（中間部材）、３９…保持器(中間部材)、３９ａ…基部、３９ｂ…筒状部、３９ｃ…ローラ保持孔、Ｃ…アキシャルクリアランス。

Claims (13)

1. クランクシャフトからの回転力が伝達される駆動回転体と、
   カムシャフトに固定されて、該カムシャフトと一体に回転する従動回転体と、
   モータ出力軸を回転させる電動モータと、
   前記モータ出力軸に設けられて、前記モータ出力軸の回転軸心に対して偏心した偏心軸部と、
   前記駆動回転体の内周面であって、前記偏心軸部の外周面に対して径方向から対向する位置に設けられた複数の内歯と、
   前記複数の内歯と前記偏心軸部の外周面との間に配置され、前記複数の内歯と協働して前記偏心軸部の回転を減速して前記従動回転体に伝達する中間部材と、
   前記駆動回転体の前記内周面のうち、前記複数の内歯と回転軸方向で反対側にオフセットした位置に有する内周面と前記従動回転体の外周面との間に圧入された軸受と、
   を備え、
   前記駆動回転体は、前記複数の内歯が前記回転軸線から径方向外側に向かって拡径テーパ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。
2. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記駆動回転体の内歯が形成された内周面は、前記軸受を前記駆動回転体と従動回転体との間から取り外した状態では、前記軸受と反対側の軸方向へ拡径テーパ状に形成されている一方、前記軸受が圧入される内周面は、従動回転体の回転軸線と平行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。
3. 請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記軸受は、ボールベアリングによって構成され、該ボールベアリングの内輪が前記従動回転体の外周面に圧入固定されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 請求項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、
   前記各内歯側の内周面の拡径状の傾斜は、前記各内歯の歯先及び歯底面の両方に設けられていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 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、
   前記駆動回転体は、前記クランクシャフトからの回転力がチェーンを介して伝達される歯車部を外周に有し、
   前記歯車部は、前記駆動回転体の回転軸心から径方向において前記各内歯と重なる位置に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。
6. 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、
   前記各内歯側の内周面の傾斜角度は、前記駆動回転体の回転軸線に対して約５μｍ〜１０μｍの角度に設定されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
7. 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、
   前記中間部材は、前記各内歯の内面と前記偏心軸部の外周面との間に配置された複数のローラと、前記従動回転体に設けられて、前記複数のローラを前記偏心軸部に対する径方向の移動を許容しつつ周方向の移動を規制する保持器と、を含むことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
8. チェーンが巻回されてクランクシャフトからの回転力が伝達される歯車部を有する駆動回転体と、
   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、
   モータ出力軸を回転させる電動モータと、
   前記モータ出力軸に設けられて、前記モータ出力軸の回転軸心に対して偏心した偏心軸部と、
   前記駆動回転体の内周面であって、前記偏心軸部の外周面に対して径方向から対向する位置に設けられた複数の内歯と、
   前記各内歯の内周部と前記偏心軸部の外周面との間に配置され、前記内歯と協働して前記偏心軸部の回転を減速して前記従動回転体に伝達する中間部材と、
   前記駆動回転体の前記各内歯の形成された内周面から回転軸方向外側のオフセットした位置に有する内周面と前記従動回転体の外周面との間に軸方向外側から圧入され、前記各内歯に対して前記駆動回転体の回転軸方向にオフセット配置された軸受と、
   を備え、
   前記歯車部は、前記駆動回転体の回転軸方向において前記軸受よりも前記各内歯側に設けられ、
   前記各内歯は、内径が前記駆動回転体の回転軸方向において前記軸受側から該軸受と反対方向に向かって漸次大きくなるように傾斜状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。
9. 請求項８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、
   前記各内歯の内径の傾斜は、前記内歯の歯筋方向に沿って前記内歯の歯先及び歯底の両方に設けられていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
10. 請求項９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、
    前記各内歯の内径の傾斜は、前記駆動回転体の前記軸受が挿入される内周面に対して該内周面の内端縁から軸方向外側へ開くように傾斜していることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
11. 請求項９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、
    前記歯車部は、前記駆動回転体の回転軸線から径方向において前記各内歯と重なる位置に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。
12. 請求項９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、
    前記各内歯の内径の傾斜角度は、前記駆動回転体の回転軸線に対して約５μｍ〜１０μｍの角度に設定されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
13. 請求項８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、
    前記中間部材は、前記各内歯の内面と前記偏心軸部の外周面との間に配置された複数のローラと、前記従動回転体に設けられて、前記複数のローラを前記偏心軸部に対する径方向の移動を許容しつつ周方向の移動を規制する保持器と、を含む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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