(57)【要約】【課題】エンジン周りに可変バルブタイミング装置及びウォーターポンプを効率的に配置して省スペース化を図る。【解決手段】カムシャフト構造１は、カムシャフト３と、カムスプロケット４と、カムスプロケット４に対するカムシャフト３の位相を変える可変バルブタイミング装置５と、エンジンブロックのウォータージャケットに冷却水を送り込むウォーターポンプ６とを備える。カムスプロケット４と可変バルブタイミング装置５とウォーターポンプ６とを軸方向に並べて配置し、且つ、カムスプロケット４とウォーターポンプ６との軸方向間に可変バルブタイミング装置５を配置する。【選択図】図１
2020143635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトと、前記カムシャフトの回転軸を中心として前記カムシャフトに対して相対回転可能であるカムスプロケットと、前記カムスプロケットに対する前記カムシャフトの位相を変える可変バルブタイミング装置と、エンジンブロックのウォータージャケットに冷却水を送り込むウォーターポンプとを備えたカムシャフト構造であって、
前記カムスプロケットと前記可変バルブタイミング装置と前記ウォーターポンプとが軸方向に並べて配置され、且つ、前記カムスプロケットと前記ウォーターポンプとの軸方向間に前記可変バルブタイミング装置が配置されたカムシャフト構造。
【請求項２】
前記可変バルブタイミング装置が、電動モータと、差動装置とを備え、
前記差動装置が、前記カムスプロケットと一体に回転する駆動回転体、および、前記カムシャフトと一体に回転する従動回転体を有し、前記電動モータの回転駆動力により前記駆動回転体と前記従動回転体とを相対回転させるものである請求項１に記載のカムシャフト構造。
【請求項３】
前記ウォーターポンプの回転部材と前記可変バルブタイミング装置の差動装置の従動回転体とが、トルク伝達可能に連結された請求項２に記載のカムシャフト構造。
【請求項４】
前記ウォーターポンプの回転部材と前記可変バルブタイミング装置の差動装置の従動回転体とが、非接触式継手を介してトルク伝達可能に連結された請求項３に記載のカムシャフト構造。
【請求項５】
前記非接触式継手がマグネットカップリングである請求項４に記載のカムシャフト構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムシャフト及びその周辺の機構からなるカムシャフト構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンには、燃費の向上等を図るために、吸気用バルブや排気用バルブの開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング装置を設けることがある。可変バルブタイミング装置は、通常、カムシャフトの軸端に設けられる（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
一方、水冷式のエンジンには、クランクシャフトの回転を伝達してポンプインペラを回転駆動することにより、エンジンブロックのウォータージャケットに冷却水を送り込むウォーターポンプが設けられる。例えば、下記の特許文献２に示されている水冷式のエンジンでは、ウォーターポンプのポンプインペラが、減速機を介してクランクシャフトと接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８０７１４３号公報
【特許文献２】特開平８−１００６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような可変バルブタイミング装置及びウォーターポンプの双方をエンジンに設ける場合、エンジン周りにこれらを設置するためのスペースを確保する必要がある。しかし、自動二輪車等に搭載される小型の水冷式エンジン（特に、単気筒エンジン）では、エンジン周りのスペースが狭いため、可変バルブタイミング装置及びウォーターポンプを配置するスペースを確保することが容易ではない。
【０００６】
そこで、本発明は、エンジン周りに可変バルブタイミング装置及びウォーターポンプを効率的に配置して省スペース化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、カムシャフトと、前記カムシャフトの回転軸を中心として前記カムシャフトに対して相対回転可能であるカムスプロケットと、前記カムスプロケットに対する前記カムシャフトの位相を変える可変バルブタイミング装置と、エンジンブロックのウォータージャケットに冷却水を送り込むウォーターポンプとを備えたカムシャフト構造であって、前記カムスプロケットと前記可変バルブタイミング装置と前記ウォーターポンプとが軸方向に並べて配置され、且つ、前記カムスプロケットと前記ウォーターポンプとの軸方向間に前記可変バルブタイミング装置が配置されたカムシャフト構造を提供する。
【０００８】
このように、カムスプロケットと可変バルブタイミング装置とウォーターポンプとを軸方向に並べて配置し、且つ、カムスプロケットとウォーターポンプとの間に可変バルブタイミング装置を配置することにより、これらを効率的に配置して省スペース化を図ることができる。
【０００９】
可変バルブタイミング装置としては、油圧を駆動源とした油圧式や、電動モータを駆動源とした電動式が知られている。油圧式の可変バルブタイミング装置は、環境温度によって油の粘度が変化するため、冬などの低温時には動作が悪くなる恐れがある。これに対し、電動式の可変バルブタイミング装置は、環境温度に関わらず安定した動作が可能である。従って、上記のカムシャフト構造には、電動式の可変バルブタイミング装置を使用することが好ましい。具体的には、例えば、電動モータと、差動装置とを備え、前記差動装置が、前記カムスプロケットと一体に回転する駆動回転体、および、前記カムシャフトと一体に回転する従動回転体を有し、前記電動モータの回転駆動力により前記駆動回転体と前記従動回転体とを相対回転させるものである可変バルブタイミング装置を使用することができる。
【００１０】
上記のカムシャフト構造では、ウォーターポンプの回転部材と可変バルブタイミング装置の従動回転体とをトルク伝達可能に連結することで、カムスプロケットに入力された回転駆動力を、可変バルブタイミング装置の駆動回転体及び従動回転体を介して、ウォーターポンプの回転部材に伝達することができる。このとき、ウォーターポンプの回転部材と可変バルブタイミング装置の従動回転体とを非接触式継手（例えばマグネットカップリング）を介して連結すれば、非接触状態で両者の間でトルクを伝達することができる。これにより、ウォーターポンプの回転部材と可変バルブタイミング装置の従動回転体とを連結するためにウォーターポンプのハウジングに穴を設ける必要がなく、ハウジングを密封することができるため、ハウジング内の冷却水が電動式の可変バルブタイミング装置に侵入する事態を防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明のカムシャフト構造によれば、エンジン周りに可変バルブタイミング装置及びウォーターポンプを効率的に配置して省スペース化を図ることができるため、これらを自動二輪車等の小型エンジンにも設置しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るカムシャフト構造の縦断面図である。
【図２】上記カムシャフト構造の斜視図である。
【図３】上記カムシャフト構造の分解斜視図である。
【図４】上記カムシャフト構造の可変バルブタイミング装置を拡大して示す断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線で矢視した断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線で矢視した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図３に示すように、本発明の一実施形態に係るカムシャフト構造１は、排気用カムシャフト２と、吸気用カムシャフト３と、カムスプロケット４と、可変バルブタイミング装置５と、ウォーターポンプ６とを備える。このカムシャフト構造１は、自動二輪車等に搭載される小型の水冷式エンジン、特にＳＯＨＣ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｖｅｒ  Ｈｅａｄ  Ｃａｍｓｈａｆｔ）型のエンジンに設けられるものであり、排気用カムシャフト２と吸気用カムシャフト３とが同軸に設けられる。
【００１５】
排気用カムシャフト２は、全体として軸方向両端が開口した円筒状を成している。排気用カムシャフト２には、一つまたは複数のカムが設けられ、図示例ではシリンダヘッド１０側（図中右側）の端部に一つのカム２ａが設けられる。排気用カムシャフト２の反シリンダヘッド１０側（図中左側）の端部には、後述する可変バルブタイミング装置５の差動装置８の駆動回転体８１が設けられる。図示例では、排気用カムシャフト２と駆動回転体８１とが一体に形成されている。排気用カムシャフト２は、軸受１１を介して静止部材であるヘッドカバー（図示省略）に回転可能に支持される。
【００１６】
カムスプロケット４は、エンジンのクランクシャフトからタイミングチェーンを介して伝達された駆動力により回転駆動される。排気用カムシャフト２、駆動回転体８１、およびカムスプロケット４は、何れも回転軸Ｏを中心として同軸上に配置される。従って、排気用カムシャフト２、駆動回転体８１、およびカムスプロケット４は、エンジンからの駆動力により、回転軸Ｏを中心として一体に回転する。本実施形態では、カムスプロケット４が、排気用カムシャフト２と別部材で構成され、排気用カムシャフト２の外周に圧入固定される。尚、排気用カムシャフト２とカムスプロケット４とを一体に形成してもよい。また、排気用カムシャフト２と駆動回転体８１とを別部材で構成してもよい。
【００１７】
吸気用カムシャフト３は、両端が開口した中空形状をなす排気用カムシャフト２の内周に配置される。吸気用カムシャフト３のシリンダヘッド１０側の軸端は、排気用カムシャフト２のシリンダヘッド１０側の軸端から軸方向に突出している。吸気用カムシャフト３には、一つあるいは複数のカムが設けられており、図示例では二つのカム３ａが設けられている。吸気用カムシャフト３の反シリンダヘッド１０側（図中左側）の端部には、後述する可変バルブタイミング装置５の差動装置８の従動回転体８２が設けられる。図示例では、吸気用カムシャフト３と従動回転体８２とが別部材で構成され、これらがボルト１５で固定される。吸気用カムシャフト３のシリンダヘッド１０側の端部は、軸受１２を介してヘッドカバーに対して回転可能に支持される。
【００１８】
排気用カムシャフト２の内周と吸気用カムシャフト３の外周との間には軸受１３が配置され、駆動回転体８１の内周と従動回転体８２の外周との間には軸受１４が配置されている。これらの軸受１３，１４により、排気用カムシャフト２と吸気用カムシャフト３との間の相対回転が許容される。軸受１３，１４は、例えば滑り軸受、具体的には焼結含油軸受で構成することができる。
【００１９】
可変バルブタイミング装置５は、電動モータ７と、差動装置８と、これらを収容するケーシング９とを主な構成とする。
【００２０】
ケーシング９は、組み立ての都合上、有底円筒状のケーシング本体９ａと、蓋部９ｂとに分割されている。ケーシング本体９ａと蓋部９ｂとは、ボルト等の締結手段を用いて一体化される。蓋部９ｂには、電動モータ７へ給電するための給電線や、電動モータ７の回転数を検知する図示しない回転数検知センサに接続される信号線を、外部に引き出すための筒状の突起９ｃ，９ｄ（図２，図３参照）が設けられている。
【００２１】
図４に拡大して示すように、電動モータ７は、ケーシング本体９ａに固定されたステータ７１と、ステータ７１の半径方向内側に隙間をもって対向するように配置されたロータ７２とを有するラジアルギャップ型のモータである。ステータ７１は、軸方向に積層した複数の電磁鋼板から成るステータコア７１ａと、ステータコア７１ａに装着された絶縁材料から成るボビン７１ｂと、ボビン７１ｂに巻き回されたステータコイル７１ｃとで構成されている。ロータ７２は、環状のロータコア（ロータインナ）７２ａと、ロータコア７２ａに取り付けられた複数のマグネット７２ｂとで構成されている。ステータ７１とロータ７２の間に作用する励磁力により、ロータ７２が回転軸Ｏを中心として回転する。
【００２２】
差動装置８は、駆動回転体８１と、従動回転体８２と、ロータ７２と一体に回転する偏心部材８３と、偏心部材８３の内周に配置された遊星回転体８４と、偏心部材８３と遊星回転体８４の間に配置された軸受８５とを主要な構成要素として備える。
【００２３】
駆動回転体８１は、カムスプロケット４と一体に回転可能に設けられる。図示例では、駆動回転体８１と排気用カムシャフト２とが一体に形成され、その外周にカムスプロケット４が固定されている。従動回転体８２は、吸気用カムシャフト３と一体に回転可能に設けられる。図示例では、従動回転体８２と吸気用カムシャフト３とが同軸に配置され、ボルト１５を介して固定されている。ケーシング９の蓋部９ｂの内周面と従動回転体８２の外周面との間の空間は、オイルシール１６により密封されている。
【００２４】
偏心部材８３は、ロータコア７２ａの内周に固定された小径筒部８３ａと、小径筒部８３ａより大径に形成され、ロータコア７２ａから軸方向に突出する大径筒部８３ｂとを一体に有する。偏心部材８３の外周面は、回転軸Ｏと同軸に形成された円筒面である。偏心部材８３の小径筒部８３ａの内周面には、回転軸Ｏに対して偏心した円筒面状の偏心内周面８３ａ１が形成される。偏心部材８３の内周面のうち、偏心内周面８３ａ１以外の領域は、回転軸Ｏと同軸に形成された円筒面である。偏心部材８３は、偏心内周面８３ａ１を通る半径方向の断面で見ると、厚肉部分と薄肉部分とを有する（図５および図６参照）。
【００２５】
偏心部材８３は、軸方向の両側に配置した軸受１７，１８によって支持される。本実施形態では、シリンダヘッド１０側の軸受１７を滑り軸受で構成し、反シリンダヘッド１０側の軸受１８を転がり軸受（深溝玉軸受）で構成しているが、両軸受１７，１８の構成や種類は任意に選択することができ、例えばシリンダヘッド１０側の軸受１７を転がり軸受で構成することもできる。シリンダヘッド１０側の軸受１７により偏心部材８３が駆動回転体８１に回転可能に支持され、反シリンダヘッド１０側の軸受１８により、偏心部材８３がケーシング９の蓋部９ｂに回転可能に支持される。
【００２６】
遊星回転体８４は円筒状をなし、その内周に第一内歯部８６と第二内歯部８７とが形成される。図４に示すように、第一内歯部８６と第二内歯部８７は軸方向にずらして形成され、第一内歯部８６がシリンダヘッド１０側に、第二内歯部８７が反シリンダヘッド１０側にそれぞれ設けられている。第一内歯部８６と第二内歯部８７は、何れも半径方向の断面が曲線（例えばトロコロイド系曲線）を描く複数の歯で構成されている（図５および図６参照）。第二内歯部８７のピッチ円径は第一内歯部８６のピッチ円径よりも小さい（図４参照）。また、第二内歯部８７の歯数は、第一内歯部８６の歯数よりも少ない。
【００２７】
駆動回転体８１の外周面には、第一内歯部８６と噛み合う第一外歯部８８が形成される。また、従動回転体８２の外周面には、第二内歯部８７と噛み合う第二外歯部８９が形成される。第一外歯部８８および第二外歯部８９は、何れも半径方向の断面が曲線（例えばトロコイド系曲線）を描く複数の歯で形成されている（図５および図６参照）。第二外歯部８９のピッチ円径は第一外歯部８８のピッチ円径よりも小さい（図４参照）。また、第二外歯部８９の歯数は、第一外歯部８８の歯数よりも少ない。
【００２８】
第一外歯部８８の歯数は、互いに噛み合う第一内歯部８６の歯数よりも少なく、好ましくは一つ少ない。同様に、第二外歯部８９の歯数も、互いに噛み合う第二内歯部８７の歯数よりも少なく、好ましくは一つ少ない。一例として、本実施形態では、第一内歯部８６の歯数を２４個、第二内歯部８７の歯数を２０個、第一外歯部８８の歯数を２３個、第二外歯部８９の歯数を１９個としている。
【００２９】
互いに噛み合う第一内歯部８６と第一外歯部８８は第一の減速機８ａを構成し、第二内歯部８７と第二外歯部８９は第二の減速機８ｂを構成する。第一の減速機８ａおよび第二の減速機８ｂは、何れもサイクロイド減速機と呼ばれるものである。二つの減速機８ａ，８ｂの減速比は異なっており、本実施形態では第一の減速機８ａの減速比を第二の減速機８ｂの減速比よりも大きくしている。このように二つの減速機８ａ，８ｂの減速比を異ならせることで、後で述べるように、エンジンに駆動される吸気用カムシャフト３の回転を、電動モータ７の作動状態に応じて変化させる（差動させる）ことが可能となる。
【００３０】
軸受８５は、例えば外輪８５ａを有する針状ころ軸受で構成される。この軸受８５は、偏心部材８３の偏心内周面８３ａ１と、遊星回転体８４の円筒面状の外周面との間に配置される。従って、遊星回転体８４の外周面および内周面の中心Ｐ（図５、図６参照）は、回転軸Ｏに対して偏心した位置にある。この軸受８５により、遊星回転体８４が偏心部材８３に対して相対回転可能に支持される。
【００３１】
図５に示すように、第一内歯部８６の中心Ｐは、回転軸Ｏに対して径方向に距離Ｅ偏心している。従って、第一内歯部８６と第一外歯部８８は、周方向の一部の領域で互いに噛み合った状態となり、これとは径方向反対側の領域で噛み合わない状態となる。また、図６に示すように、第二内歯部８７の中心Ｐも回転軸Ｏに対して径方向に距離Ｅ偏心しているため、第二内歯部８７と第二外歯部８９とは、周方向の一部の領域で互いに噛み合った状態となり、これとは径方向反対側の領域で噛み合わない状態となる。なお、図５及び図６では、互いの矢視方向が異なっているため、第一内歯部８６と第二内歯部８７のそれぞれの偏心方向が各図において互いに左右逆方向に示されているが、第一内歯部８６及び第二内歯部８７は同じ方向に同じ距離Ｅだけ偏心している。
【００３２】
ここで、差動装置８の減速比をｉ、電動モータ回転速度をｎｍ、カムスプロケット４の回転速度をｎＳとすると、出力回転位相角度差は（ｎｍ−ｎＳ)／ｉとなる。
【００３３】
また、第一内歯部８６の歯数をｚ１、第二内歯部８７の歯数をｚ２とすると、本実施形態に係る差動装置８の減速比は、下記式１によって求められる。
【００３４】
減速比＝ｚ１×ｚ２／｜ｚ１−ｚ２｜・・・式１
【００３５】
例えば、第一内歯部８６の歯数（ｚ１）が２４、第二内歯部８７の歯数（ｚ２）が２０の場合、上記式１から減速比は１２０となる。このように、本実施形態に係る差動装置８では、大きな減速比によって高トルクを得ることが可能である。
【００３６】
続いて、図１〜図６を参照しつつ可変バルブタイミング装置５の動作について説明する。
【００３７】
エンジンの動作中は、カムスプロケット４に伝達されたエンジンからの駆動力によって駆動回転体８１が回転し、これに伴って排気用カムシャフト２が回転する。この時、排気用カムシャフト２の回転数はカムスプロケット４の回転数と等しい。
【００３８】
電動モータ７に通電されず、電動モータ７から差動装置８への入力がない状態では、駆動回転体８１の回転が遊星回転体８４を介して従動回転体８２に伝達され、従動回転体８２は駆動回転体８１と一体に回転する。すなわち、駆動回転体８１と遊星回転体８４は、第一内歯部８６と第一外歯部８８との噛み合い部でのトルク伝達により、この噛み合い状態を保持したままま一体に回転する。同様に、遊星回転体８４と従動回転体８２も第二内歯部８７と第二外歯部８９の噛み合い位置を保持したまま一体に回転する。そのため、駆動回転体８１と従動回転体８２は同じ回転位相を保持しながら回転する。従って、排気用カムシャフト２と吸気用カムシャフト３とは回転位相差０で回転する。
【００３９】
その後、例えばエンジンがアイドル運転などの低回転域に移行した際には、公知の手段、例えば、電子制御などによって電動モータ７に通電し、ロータ７２をカムスプロケット４の回転数よりも相対的に遅く又は速く回転させる。電動モータ７を作動させると、ロータ７２のロータコア７２ａに結合された偏心部材８３が回転軸Ｏを中心として一体に回転する。これに伴い、薄肉部分と厚肉部分とを備えた偏心部材８３の回転に伴う押圧力が軸受８５を介して遊星回転体８４に作用する。この押圧力により、第一内歯部８６と第一外歯部８８との噛み合い部で周方向の分力が生じるため、遊星回転体８４が駆動回転体８１に対して相対的に偏心回転運動を行う。つまり、遊星回転体８４が回転軸Ｏを中心として公転しながら、第一内歯部８６および第二内歯部８７の中心Ｐを中心として自転する。この際、遊星回転体８４が１回公転するごとに、第一内歯部８６と第一外歯部８８との噛み合い位置が一歯分ずつ周方向にずれるため、遊星回転体８４は減速されつつ回転（自転）する。
【００４０】
また、遊星回転体８４が上述の偏心回転運動を行うことにより、遊星回転体８４の１回の公転ごとに、第二内歯部８７と第二外歯部８９との噛み合い箇所が一歯分ずつ周方向にずれる。これにより、従動回転体８２が遊星回転体８４に対して減速されつつ回転する。このように、遊星回転体８４を電動モータ７で駆動することにより、カムスプロケット４からの駆動力に電動モータ７からの駆動力が重畳され、従動回転体８２の回転が、電動モータ７からの駆動力の影響を受ける差動の状態となる。そのため、駆動回転体８１に対する従動回転体８２の相対的な回転位相差を正逆方向に変更することが可能となり、吸気用カムシャフト３に設けられたカム３ａによる吸気バルブ（図示省略）の開閉タイミングを進角方向もしくは遅角方向に変更することができる。
【００４１】
このように吸気バルブの開閉タイミングを変更することにより、アイドル運転時のエンジンの回転の安定化と燃費の向上を図ることができる。また、アイドル状態からエンジンの運転が通常運転に移行し、例えば、高速回転に移行した際には、カムスプロケット４に対する電動モータ７の相対回転の速度差を大きくすることで、カムスプロケット４に対する吸気用カムシャフト３の回転位相差を高回転に適した回転位相差に変更することができ、エンジンの高出力化を図ることが可能である。
【００４２】
ウォーターポンプ６は、図１に示すように、可変バルブタイミング装置５の反シリンダヘッド１０側に設けられる。ウォーターポンプ６は、内部に冷却水が流通するハウジング６１と、ハウジング６１の内部に回転可能に設けられた回転部材６２と、回転部材６２とハウジング６１との間に設けられた軸受６３（図示例では転がり軸受）とを備える。回転部材６２は、軸受で回転支持される回転軸６４と、回転軸６４から外径側に延びるフランジ部６５と、フランジ部６５の外径端から軸方向に延びる円筒部６６とを有する。フランジ部６５には、ポンプインペラ６７が設けられる。図示例では、フランジ部６５および円筒部６６が一体に形成され、フランジ部６５の内周に回転軸６４が圧入固定されている。
【００４３】
回転部材６２は、カムスプロケット４の回転が伝達されることにより、回転軸Ｏを中心として回転駆動される。図示例では、回転部材６２が、可変バルブタイミング装置５の差動装置８の従動回転体８２とトルク伝達可能に連結される。具体的には、回転部材６２と従動回転体８２とが、非接触式継手としてのマグネットカップリングを介して連結される。マグネットカップリングは、従動回転体８２に設けられたマグネット６８と、回転部材６２の円筒部６６に設けられたマグネット６９とで構成され、これらを半径方向に対向させて配置する。カムスプロケット４が回転すると、これと同期して駆動回転体８１、遊星回転体８４、及び従動回転体８２が回転する。そして、マグネット６８，６９の吸引力により、従動回転体８２の回転駆動力が回転部材６２に伝達されてポンプインペラ６７が回転し、これによりハウジング６１内の冷却水がエンジンのウォータージャケットに送り込まれる。
【００４４】
本実施形態のカムシャフト構造１では、カムスプロケット４と、可変バルブタイミング装置５と、ウォーターポンプ６とを軸方向に並べて配置している。具体的には、可変バルブタイミング機構５およびウォーターポンプ６が、排気側カムシャフト２および吸気側カムシャフト３の反シリンダヘッド１０側の軸端に同軸に設けられる。その上で、可変バルブタイミング装置５が、カムスプロケット４とウォーターポンプ６との軸方向間に配置される。これにより、可変バルブタイミング機構５およびウォーターポンプ６を効率的に配置して省スペース化を図ることができるため、これらを自動二輪車等の小型のエンジンにも設置しやすくなる。
【００４５】
また、本実施形態のカムシャフト構造１では、可変バルブタイミング装置５の差動装置８の遊星回転体８４の内径側に駆動回転体８１および従動回転体８２を配置しているため、遊星回転体８４を駆動する電動モータ７として中空モータを採用し、この中空モータを遊星回転体８４の外径側に配置するレイアウトを採用することができる。そのため、スペース効率が良好となり、可変バルブタイミング装置５の軸方向のコンパクト化が図られ、カムシャフト構造１のさらなる省スペース化を達成できる。
【００４６】
また、本実施形態のカムシャフト構造１では、ウォーターポンプ６の回転部材６２を、可変バルブタイミング装置５の差動装置８の従動回転体８２の同軸延長上に配置しているため、回転部材６２と従動回転体８２とをトルク伝達可能に連結することが可能となる。これにより、カムスプロケット４からの回転駆動力を、駆動回転体８１、遊星回転体８４、及び従動回転体８２を介してウォーターポンプ６の回転部材６２に伝達することができるため、ウォーターポンプ６の駆動機構をコンパクト化することができる。
【００４７】
また、本実施形態のカムシャフト構造１では、ウォーターポンプ６の回転部材６２と可変バルブタイミング装置５の差動装置８の従動回転体８２とを非接触式継手を介して連結しているため、回転部材６２と従動回転体８２とを連結するためにウォーターポンプ６のハウジング６１に開口部を設ける必要がなく、ウォーターポンプ６のハウジング６１を密閉することができる。これにより、ハウジング６１内の冷却水が、可変バルブタイミング装置５の電動モータ７等の通電部に侵入する事態を防止できる。
【００４８】
本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、ウォーターポンプ６の回転部材６２と可変バルブタイミング装置５の差動装置８の従動回転体８２との連結は、マグネットカップリング等を用いた非接触式の連結に限らず、これらをスプライン嵌合等により直接連結してもよい。この場合、ウォーターポンプ６のハウジング６１に、従動回転体８２を挿入するための開口部が設けられるため、この開口部からの冷却水の漏れ出しを防止するシール手段を設けることが好ましい。
【００４９】
また、以上の説明では、可変バルブタイミング装置５の差動装置８の第一の減速機８ａおよび第二の減速機８ｂとしてサイクロイド減速機を使用する場合を例示したが、差動装置８としては、自転・公転する遊星回転体８４を有し、かつ二つの減速機８ａ，８ｂの減速比が異なる限り任意の構成の減速機（サイクロイド減速機、波動歯車装置、遊星歯車装置等）を使用することができる。この他、遊星回転体８４に代えて複数のローラを保持器で保持したローラアセンブリを使用し、ローラを第一外歯部８８および第二外歯部８９に沿って転動させるタイプの減速機を使用することもできる。
【００５０】
また、以上の説明では、排気用カムシャフト２を中空形状とし、その内周に吸気用カムシャフト３を配置する場合を例示したが、これとは逆に、吸気用カムシャフト３を中空形状とし、その内周に排気用カムシャフト２を配置することもできる。
【００５１】
また、差動装置８の駆動回転体８１に排気用カムシャフト２を設け、従動回転体８２に吸気用カムシャフト３を設ける場合を例示したが、これとは逆に、駆動回転体８１に吸気用カムシャフト３を設け、従動回転体８２に排気用カムシャフト２を設けることもできる。
【００５２】
以上、本発明に係るカムシャフト構造の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことである。
【符号の説明】
【００５３】
１     カムシャフト構造
２     排気用カムシャフト
３     吸気用カムシャフト
４     カムスプロケット
５     可変バルブタイミング装置
６     ウォーターポンプ
６１   ハウジング
６２   回転部材
６７   ポンプインペラ
６８   マグネット
６９   マグネット
７     電動モータ
７１   ステータ
７２   ロータ
８     差動装置
８１   駆動回転体
８２   従動回転体
８３   偏心部材
８４   遊星回転体
８５   軸受
９     ケーシング
１０   シリンダヘッド
Ｏ     回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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