(57)【要約】【課題】カムボルトによるカムシャフトと従動回転体との同軸性を確保しつつカムボルトの締め付けトルクの低下を抑制できる。【解決手段】偏心軸２１が回転することによってタイミングスプロケット１に対して従動部材９を相対回転させる減速機構１３と、偏心軸を回転させる電動モータ１２と、を備え、従動部材とカムシャフト２の一端部２ａとを結合するカムボルト１４は、挿通したボルト挿通孔９ｃの外側孔縁の周面に一端面１４ｆが軸方向から当接する頭部１４ａと、頭部の一端面に設けられて、ボルト挿通孔に挿通する軸部１４ｂと、軸部の外周に設けられ、カムシャフトの雌ねじ孔２ｃに締結可能な雄ねじ部１４ｃと、頭部と軸部との間に設けられ、ボルト挿通孔に挿入嵌合し、直径が頭部より小さく、軸部より大きな大径部１４ｇと、を有している。【選択図】図５
2020056357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記駆動回転体に対して相対回転可能に設けられ、カムシャフトに固定される従動回転体と、
前記従動回転体に設けられたボルト挿通孔と、
前記駆動回転体と従動回転体との間に設けられ、入力軸が回転すること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減速機構と、
前記入力軸を回転させる電動モータと、
前記従動回転体とカムシャフトとを結合するカムボルトであって、外周面に設けられた軸受を介して前記入力軸と相対回転可能に設けられ、前記従動回転体に軸方向から当接する頭部と、該頭部と一体に設けられて、前記ボルト挿通孔に挿通する軸部と、該軸部の外周に設けられ、前記カムシャフトに形成された雌ねじ孔に締結可能な雄ねじ部と、前記軸部の前記頭部と前記雄ねじ部との間に設けられ、前記ボルト挿通孔に嵌合し、直径が前記頭部より小さく前記雄ねじ部より大きな中間軸部と、を有するカムボルトと、
を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項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、
前記頭部と前記中間軸部の間の段差に、前記中間軸部の外周面から前記中間軸部の径方向内側に凹む環状の溝部を有することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項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、
前記溝部の径方向の深さは、前記中間軸部の外径と前記軸部の外径との間の寸法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、
前記溝部は、前記頭部の前記ボルト挿通孔の孔縁の周面との当接面から軸方向に凹んで断面円弧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。
【請求項５】
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、
前記頭部は、外周面に軸受を支持していると共に、前記外周面の硬度が前記頭部の軸方向の側面の硬度よりも高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６】
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、
前記頭部の外周面は、熱処理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７】
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、
前記頭部の外周面は、高周波焼き入れ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば吸気弁や排気弁の開閉タイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、以下の特許文献１に記載されているものが知られている。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置にあっては、クランクシャフトから回転力が伝達されるタイミングスプロケットと、このタイミングスプロケットに対して相対回転可能に設けられ、カムボルトによってカムシャフトに軸方向から結合された従動部材と、通電されることによって回転駆動して前記タイミングスプロケットと従動部材（カムシャフト）を相対回転させる電動モータと、を備えている。
【０００４】
前記カムボルトは、大径な頭部と、この頭部の軸方向の一端面に結合された軸部と、この軸部の外周に設けられて、前記カムシャフトの内部軸方向に形成された雌ねじ孔に締結する雄ねじ部と、を有している。
【０００５】
前記従動部材には、カムボルトの軸部が挿通されるボルト挿通孔が貫通形成されている。このボルト挿通孔の一端部側の孔縁側には、カムボルトの頭部の一端部が嵌合する円環状の嵌合溝が形成されている。
【０００６】
なお、カムボルトの頭部には、ニードルベアリングを介して電動モータのモータ出力軸が回転支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２５５５４３号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、前述のように、カムボルトの頭部が、従動部材の嵌合溝に嵌合していることから、以下の技術的課題を招いている。
【０００９】
すなわち、カムボルトがカムシャフトに所定の締め付けトルクで締結されると、このカムシャフトの締め付けトルクの反力によって前記頭部の軸部側の一端部が、嵌合溝の底面に圧接しながら径方向外側（拡がる方向）へ座屈変形してしまう。この座屈変形によって、従動部材の嵌合溝の内周面と頭部の外周面との間のクリアランスが小さくなるか、あるいは消失してしまう。この結果、従動部材の嵌合溝の内周面とカムボルトの頭部の外周面との間に摩擦損失が発生して、カムボルトの必要な締め付けトルクが得られないおそれがある。
【００１０】
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、カムボルトによるカムシャフトと従動回転体との同軸性を確保しつつ座屈変形によるカムボルトの締め付けトルクの低下を抑制し得る内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを一つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
好ましい態様の一つとしては、とりわけ、駆動回転体と従動回転体との間に設けられ、入力軸が回転すること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減速機構と、前記入力軸を回転させる電動モータと、前記従動回転体とカムシャフトとを結合するカムボルトであって、外周面に設けられた軸受を介して前記入力軸と相対回転可能に設けられ、前記従動回転体に軸方向から当接する頭部と、該頭部と一体に設けられて、前記ボルト挿通孔に挿通する軸部と、該軸部の外周に設けられ、前記カムシャフトに形成された雌ねじ孔に締結可能な雄ねじ部と、前記軸部の前記頭部と前記雄ねじ部との間に設けられ、前記ボルト挿通孔に嵌合し、直径が前記頭部より小さく前記雄ねじ部より大きな中間軸部と、を有するカムボルトと、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の好ましい態様によれば、カムボルトによるカムシャフトと従動回転体との同軸性を確保しつつ座屈変形によるカムボルトの締め付けトルクの低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態におけるバルブタイミング制御装置の一部縦断面図である。
【図２】図２は本実施形態に供される主要な構成部材を示す分解斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１のＢ矢視図である。
【図５】図１に示す本実施形態の要部拡大図である。
【図６】図５のＤ部拡大図である。
【図７】本実施形態に供されるカムボルトを示し、Ａはカムボルトの側面図、Ｂはカムボルトの縦断面図である。
【図８】本実施形態に供される電動モータの正面図である。
【図９】同電動モータの斜視図である。
【図１０】図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。本実施形態では、バルブタイミング制御装置を吸気側に適用したものを示しているが、排気側に適用することも可能である。
〔実施形態〕
図1は本実施形態におけるバルブタイミング制御装置を示す一部縦断面図、図２は本実施形態に供される主要な構成部材を示す分解斜視図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００１５】
バルブタイミング制御装置は、図１及び図２に示すように、駆動回転体であるタイミングスプロケット１(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０２を介して回転自在に支持されたカムシャフト２と、スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、機関運転状態に応じて両者１，２の相対回転位相を変更する位相変更機構３と、を備えている。
【００１６】
スプロケット１は、全体が金属材である鉄系金属によって環状一体に形成されており、円環状のスプロケット本体１ａと、このスプロケット本体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内燃機関のクランクシャフトから回転力を受ける歯車部１ｂと、を備えている。
【００１７】
なお、スプロケット１の外周には、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッド０１に結合された図外のチェーンケースが設けられている。
【００１８】
スプロケット本体１ａの前端側には、後述する減速機構１３の一部を構成する円環状の内歯構成部５が一体に設けられている。この内歯構成部５は、スプロケット本体１ａ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５ａが形成されている。
【００１９】
スプロケット本体１ａは、その内周面とカムシャフト２の回転軸方向の一端部２ａに固定された従動回転体である後述する従動部材９の外周面との間に滑り軸受機構６が設けられている。この滑り軸受機構６は、従動部材９(カムシャフト２)の外周でスプロケット１を相対回転自在に軸受けしている。
【００２０】
さらに、スプロケット本体１ａの内歯構成部５と軸方向で反対側の後端面には、保持プレート８が固定されている。この保持プレート８は、図１、図２及び図３に示すように、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１ａの外径とほぼ同一に設定されている。また、保持プレート８は、中央に形成された中央孔８ａ側の内周部８ｂが滑り軸受機構６の後述する軸受凹部１０のカムシャフト２側の一端開口を覆うように配置されている。この内周部８ｂは、中央孔８ａの孔縁となる部位が、内歯構成部５の内歯５ａの歯底面よりも内側に位置している。
【００２１】
また、保持プレート８は、中央孔８ａ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８ｃが一体に設けられている。このストッパ凸部８ｃは、ほぼ逆台形状に形成されて、先端面が従動部材９の後述する固定端部９ｂのストッパ凹溝９ｆの円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。
【００２２】
図４は図１のＢ矢視図である。
【００２３】
また、スプロケット１の内歯構成部５側の前端面には、フロントプレート１５が設けられている。このフロントプレート１５は、図１、図２及び図４に示すように、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、その肉厚ｔが保持プレート８の肉厚ｔ１よりも小さく設定されている。また、このフロントプレート１５は、中央に後述する偏心軸２１が挿入される挿入孔１５ａが貫通形成されている。
【００２４】
内歯構成部５を含むスプロケット本体１ａとフロントプレート１５の各外周部には、複数（本実施形態では６本）のボルト７が挿通する６つのボルト挿通孔１ｃ、１５ｂ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８は、前記各ボルト挿通孔１ｃ、１５ｂに対応する位置に各ボルト７の先端部の雄ねじ部７ａが螺着する６つの雌ねじ孔８ｄが形成されている。
【００２５】
なお、図２に示すように、スプロケット本体１ａの２つのボルト挿通孔１ｃと保持プレート８の対応する２つの雌ねじ孔８ｄの各側部には、２つの位置決め用のピン２８ａ、２８ｂが挿入する位置決め用の小孔１ｄ、８ｅがそれぞれ設けられている。これらによって、保持プレート８が、スプロケット１に対して周方向及び軸方向の位置決めがなされるようになっている。
【００２６】
カムシャフト２は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つの駆動カムを有している。また、カムシャフト２は、回転軸方向の位相変更機構３側の一端部２ａに軸受０２を介して軸方向の位置決めを行うフランジ部２ｂが一体に設けられている。また、カムシャフト２は、一端部２ａの内部軸心方向に雌ねじ孔２ｃが形成され、この雌ねじ孔２ｃに螺着する後述のカムボルト１４によって従動部材９が軸方向から締結固定されている。さらに、カムシャフト２の一端部２ａの前端には、従動部材９との回転方向の位置決めを行う位置決め用のピン２ｄが回転軸方向から圧入固定されている。
【００２７】
従動部材９は、鉄系金属によって一体に形成され、図１〜図３に示すように、円盤状本体９ａと、この円盤状本体９ａの後端側(カムシャフト２側)に有する円環状の固定端部９ｂと、から主として構成されている。
【００２８】
円盤状本体９ａは、外周面に滑り軸受機構６の一部を構成するジャーナル部１１が一体に設けられている。また円盤状本体９ａは、固定端部９ｂを含む内部軸心方向に後述するカムボルト１４の大径部１４ｇが挿通嵌合されるボルト挿通孔９ｃが貫通形成されている。このボルト挿通孔９ｃは、内径がカムシャフト２の雌ねじ孔２ｃの内径よりも大きく形成されている。
【００２９】
固定端部９ｂは、一定の肉厚を有して円盤状本体９ａからカムシャフト２方向へ突出している。また、固定端部９ｂは、カムシャフト２側の外側面のほぼ中央(ボルト挿通孔９ｃの外周側)にカムシャフト２の一端部２ａの先端部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の底面には、前述したカムシャフト２の位置決め用のピン２ｄが軸方向から挿入される位置決め用の孔９ｅが形成されている。
【００３０】
また、固定端部９ｂは、外周面に保持プレート８のストッパ凸部８ｃが入り込むストッパ凹溝９ｆが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝９ｆ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８ｃは、ストッパ凹溝９ｆの円弧状の長さ範囲で回動した両側面がストッパ凹溝９ｆの周方向の対向面にそれぞれ当接するようになっている。これによって、タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の最大進角側、あるいは最大遅角側の相対回転位置を機械的に規制するようになっている。
【００３１】
従動部材９は、嵌合溝９ｄにカムシャフト２の一端部２ａの先端部が軸方向から嵌合した状態で、カムボルト１４によってカムシャフト２に軸方向から締結固定されるようになっている。
【００３２】
滑り軸受機構６は、図１及び図２に示すように、スプロケット本体１ａの内周面に形成された円環状の軸受凹部１０と、円盤状本体９ａの外周面に設けられ、軸受凹部１０の内部に配置されたジャーナル部１１と、軸受凹部１０の一端開口を覆う前記保持プレート８と、を有している。
【００３３】
軸受凹部１０は、スプロケット本体１ａの保持プレート８側の一方側面から内歯構成部５まで延びることなく、カムシャフト２側に寄ったスプロケット本体１ａの内周面側のみに配置形成されている。また、軸受凹部１０は、図１に示すように、スプロケット１の回転軸心から径方向に沿った断面形状がほぼ矩形状に形成されていると共に、その一部が各歯車部１ｂの形成位置と軸方向でオーバーラップするように配置されている。
【００３４】
さらに、軸受凹部１０は、円環状の底面に滑り軸受面１０ａが形成されている。また、軸受凹部１０は、軸方向で保持プレート８と反対側の他端側に有する内側面１０ｂが滑り軸受面１０ａから径方向へほぼ直角に切欠されている。また、軸受凹部１０は、前述したように、カムシャフト２側の他端部が開口されて外部に解放され、この解放された他端開口が保持プレート８の内周部８ｂの内側面８ｆによって覆われている。
【００３５】
ジャーナル部１１は、円盤状本体９ａの外周面から径方向外側へ突出して、断面形状が軸受凹部１０の断面形状とほぼ相似形の矩形状に形成されている。また、このジャーナル部１１は、軸受凹部１０が各歯車部１ｂと軸方向でオーバーラップしていることから、同じく一部がスプロケット１の各歯車部１ｂと軸方向でオーバーラップ配置されている。
【００３６】
さらに、ジャーナル部１１は、円盤状本体９ａとの結合部位である基部１１ａの軸方向両側にそれぞれ円環溝が形成されている。また、ジャーナル部１１は、環状の外周面が軸受凹部１０の滑り軸受面１０ａ全体に摺動可能になっている。各円環溝は、従動部材９の回転時においてジャーナル部が、保持プレート８の内側面８ｆと軸受凹部１０の内側面１０ｂと接触するのを回避するようになっている。
【００３７】
ジャーナル部１１は、軸方向のフロントプレート１５側の一端面が軸受凹部１０の内側面１０ｂに摺動可能になっている。この内側面１０ｂは、スプロケット１の傾動時においてジャーナル部１１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。
【００３８】
また、ジャーナル部１１は、軸方向の保持プレート８側の他端面が保持プレート８の内周部８ｂの内側面８ｆに摺動可能になっている。この保持プレート８の内側面８ｆが、スプロケット１の傾動時においてジャーナル部１１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。
【００３９】
図５は図１に示す本実施形態の要部拡大図、図６は図３のＤ部拡大図、図７は本実施形態に供されるカムボルトを示し、Ａはカムボルトの側面図、Ｂは縦断面図である。
【００４０】
カムボルト１４は、図１及び図５〜図７に示すように、ほぼ円柱状の頭部１４ａと、この頭部１４ａに一体に固定された軸部１４ｂと、この軸部１４ｂの外周面に形成されて、カムシャフト２の雌ねじ孔２ｃに螺着する雄ねじ部１４ｃと、を有している。
【００４１】
頭部１４ａは、先端部に六角レンチなどの工具が挿入される六角形の工具穴１４ｄが形成されている。また、頭部１４ａは、外周面１４ｅ全体に高周波焼き入れなどの熱処理が施されて、硬度が頭部１４ａの他の部位よりも高くなっている。この他の部位とは、例えば、軸部１４ｂの後述する大径部１４ｇが結合された頭部１４ａの軸方向の側面である一端面１４ｆである。また、頭部１４ａの高硬度の外周面１４ｅには、ニードルベアリング２５の各ニードルローラ２５ａが転動可能に支持されている。
【００４２】
軸部１４ｂは、頭部１４ａとの付け根部、つまり、頭部１４ａの軸方向の一端面１４ｆ中央に、中間軸部である大径部１４ｇが一体に設けられている。この大径部１４ｇは、外径が軸部１４ｂの雄ねじ部１４ｃの外径よりも大きく形成されていると共に、従動部材９のボルト挿通孔９ｃ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１４ｇは、ボルト挿通孔９ｃ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９とカムシャフト２との同軸性を確保するようになっている。
【００４３】
すなわち、大径部１４ｇは、カムボルト１４によって従動部材９をカムシャフト２に結合する際において、ボルト挿通孔９ｃに挿入嵌合することによって従動部材９とカムシャフト２の同軸性を確保するようになっている。したがって、大径部１４ｇのボルト挿通孔９ｃに対する挿入嵌合とは、従動部材９とカムシャフト２との同軸性を確保するために機械的な嵌め合いであるいわゆる中間ばめに近い状態であることをいう。
【００４４】
また、大径部１４ｇは、その軸方向の長さがボルト挿通孔９ｃの軸方向の長さとほぼ同一に設定されていると共に、軸部１４ｂの雄ねじ部１４ｃとの結合箇所にテーパ部１４ｈが設けられている。このテーパ部１４ｈは、外周面が大径部１４ｇの外周面から雄ねじ部１４ｃに掛けて所定角度で下り傾斜状に形成されている。このテーパ部１４ｈは、カムボルト１４をカムシャフト２に締結した際に、カムシャフト２の雌ねじ孔２ｃの孔縁に形成された拡径テーパ状の嵌合凹部２ｅに軸方向から嵌合するようになっている。
【００４５】
また、頭部１４ａの一端面１４ｆと大径部１４ｇとの間（付け根部）には、円弧状溝１４ｉが形成されている。この円弧状溝１４ｉは、図５及び図６にも示すように、大径部１４ｇの外周に沿った円環状に形成されており、大径部１４ｇの外周面から径方向に凹んだ半円弧状の径方向溝部１４ｊと、一端面１４ｆの軸方向に凹んだ半円弧状の軸方向溝部１４ｋと、から構成されている。したがって、カムボルト１４は、このカムボルト１４をカムシャフト２に締め付けた際に、頭部１４ａの一端面１４ｆ及び大径部１４ｇの付け根部が従動部材９のボルト挿通孔９ｃの孔縁とは接触することなく非接触状態になっている。
【００４６】
位相変更機構３は、図１及び図２に示すように、従動部材９の固定端部９ｂの前端側に配置された電動モータ１２と、この電動モータ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。
【００４７】
図８は電動モータ１２の正面図、図９は同電動モータの斜視図である。
【００４８】
電動モータ１２は、図１及び図２を参照して簡単に説明すれば、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１６と、このモータハウジング１６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１７と、該モータ出力軸１７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１６のスプロケット１と反対側の前端部に設けられた給電機構１８と、を有している。
【００４９】
モータハウジング１６は、ほぼカップ状に形成されて、前端部(底壁)のほぼ中央にモータ出力軸１７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１６ａ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３つのブラケット片１６ｂが一体に設けられている。また、この３つのブラケット片１６ｂ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１６ｃがそれぞれ貫通形成されている。
【００５０】
さらに、フランジ部１６ａの円周方向の各ブラケット片１６ｂの間には、３つのボルト２９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２９は、モータハウジング１６に給電機構１８を結合するようになっている。
【００５１】
なお、ボルト挿通孔１６ｃやボルト２９などは、さらに増加することも可能である。
【００５２】
モータステータは、主として合成樹脂材の樹脂部によって一体に形成されて、内部にステータコイルがモールド固定されている。
【００５３】
給電機構１８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１８ａを有している。このハウジング１８ａの内部には、電動モータ１２へ給電するバスバーなどの通電回路やモータ出力軸１７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１８は、ハウジング１８ａ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１８ｂと図外の信号用コネクタが一体に設けられている。
【００５４】
給電用コネクタ１８ｂ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。
【００５５】
モータ出力軸１７は、金属材によって円柱状に形成されて、減速機構１３側の先端部１７ａの外面には接線方向に沿って形成された二面幅部１７ｂ、１７ｃを有している。また、先端部１７ａの先端縁側には、図８に示すように、二面幅部１７ｂ、１７ｃに対して直交する方向から切り欠かれた一対の嵌着溝１７ｄ、１７ｅが形成されている。この両嵌着溝１７ｄ、１７ｅには、後述する中間部材３０のカムボルト１４方向の移動を規制する規制部であるストッパ部材１９が径方向から嵌着固定されている。
【００５６】
また、モータ出力軸１７は、図５にも示すように、先端部１７ａがカムボルト１４の頭部１４ａに回転軸方向から僅かな隙間Ｃをもって近接配置されている。また、先端部１７ａは、ストッパ部材１９を含めた全体が工具穴１４ｄの内部に軸方向から挿入可能になっている。
【００５７】
ストッパ部材１９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。
【００５８】
また、モータ出力軸１７の先端部１７ａには、中間部材３０が設けられている。この中間部材３０は、減速機構１３に接続される継手機構であるオルダム継手２０の一部を構成するものであって、図８及び図９に示すように、モータ出力軸１７の先端部１７ａに固定される筒状基部３１を有している。この筒状基部３１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３１ａ、３１ｂ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。
【００５９】
また筒状基部３１の中央位置には、モータ出力軸１７の先端部１７ａが挿通される貫通孔３２が形成されている。
【００６０】
この貫通孔３２は、円形状の内周面にモータ出力軸１７の回転軸から径方向に沿った二面幅状の一対の対向面３２ａ、３２ｂが形成されている。これによって、筒状基部３１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３０は、長円状の貫通孔３２を介してモータ出力軸１７の先端部１７ａに対して径方向（図８中、上下方向）へ移動可能になっている。
【００６１】
筒状基部３１は、一対の平面部３１ａ、３１ｂの長手方向（図８の上下方向）のほぼ中央位置に一対の突出部である２つの伝達キー３３ａ、３３ｂが設けられている。各伝達キー３３ａ、３３ｂは、ほぼ矩形板状に形成されて、筒状基部３１の２つの平面部３１ａ、３１ｂから径方向外側に向かって突出している。
【００６２】
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１７の回転制御を行い、減速機構１３によってカムシャフト２のタイミングスプロケット１に対する相対回転位相を制御するようになっている。
【００６３】
減速機構１３は、図１に示すように、電動モータ１２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８とフロントプレート１５との間のスプロケット１の内部に収容配置されている。
【００６４】
図１０は図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【００６５】
具体的に説明すれば、減速機構１３は、図１〜図３及び図１０に示すように、スプロケット本体１ａの内部に一部が配置された入力軸である円筒状の偏心軸２１と、該偏心軸２１の外周に設けられたボールベアリング２２と、該ボールベアリング２２の外周に設けられ、内歯構成部５の各内歯５ａ内に転動自在に保持された複数のローラ２３と、従動部材９の円盤状本体９ａの外周側に一体に設けられ、複数のローラ２３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２４と、該保持器２４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。
【００６６】
偏心軸２１は、カムボルト１４の頭部１４ａの外周に設けられた軸受であるニードルベアリング２５の外周に配置された偏心軸部２１ａと、該偏心軸部２１ａの電動モータ１２側に有する大径円筒部２１ｂと、を有している。
【００６７】
偏心軸部２１ａは、周方向の肉厚が厚薄変化して軸心Ｘがカムボルト１４の軸心Ｙに対して僅かに偏心している。
【００６８】
大径円筒部２１ｂ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２１ａよりも肉厚に形成されている。この大径円筒部２１ｂは、中間部材３０と共にオルダム継手２０を構成している。また、大径円筒部２１ｂは、スプロケット本体１ａの内部からフロントプレート１５の挿入孔１５ａを介して電動モータ１２方向へ突出している。
【００６９】
さらに、大径円筒部２１ｂは、図７にも示すように、内部に中間部材３０の二面幅状の筒状基部３１が軸方向から嵌合可能な二面幅状の嵌合孔２１ｃが形成されている。また、大径円筒部２１ｂは、電動モータ１２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３３ａ、３３ｂが回転軸方向から嵌合可能な一対のキー溝２１ｄ、２１ｅが形成されている。
【００７０】
ニードルベアリング２５は、カムボルト１４の頭部１４ａの外周面１４ｅを転動する複数のニードルローラ２５ａと、偏心軸部２１ａ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２５ａ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２５ｂと、を有している。
【００７１】
ボールベアリング２２は、図１に示すように、ニードルベアリング２５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２２は、内輪２２ａと、外輪２２ｂ、該両輪２２ａ、２２ｂとの間に介装されたボール２２ｃと、該ボール２２ｃを保持するケージ２２ｄと、から構成されている。
【００７２】
内輪２２ａは、偏心軸部２１ａの外周面に圧入固定されているのに対して、外輪２２ｂ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２２ｂは、軸方向の電動モータ１２側の一端面がフロントプレート１５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２２ｂの軸方向の他端面も、これに対向する従動部材９の円盤状本体９ａ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。
【００７３】
外輪２２ｂは、外周面に各ローラ２３の外周面が転動可能に当接している。また、外輪２２ｂの外周面と保持器２４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２２は、クリアランスを介して全体が偏心軸部２１ａの偏心回転に伴って径方向へ偏心動可能になっている。
【００７４】
保持器２４は、円筒状に形成されて、円盤状本体９ａの外周部に一体に設けられている。つまり、この保持器２４は、円盤状本体９ａのジャーナル部１１の基部１１ａからフロントプレート１５方向へ直線状に突出している。保持器２４の先端面２４ａとフロントプレート１５の内側面１５ｃとの間には、所定のクリアランスが形成されている。
【００７５】
また、保持器２４は、周方向のほぼ等間隔位置に複数のローラ２３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２４ｂ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２４ｂは、保持器２４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２４ｂは、その全体の数(ローラ２３の数)が内歯構成部５の内歯５ａの全体の歯数よりも少なくなっており、これによって、所定の減速比を得るようになっている。
【００７６】
各ローラ２３は、鉄系金属によって形成され、ボールベアリング２２の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ内歯構成部５の内歯５ａに嵌入している。また各ローラ２３は、各ローラ保持孔２４ｂ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。
【００７７】
また、減速機構１３は、図５に示すように、潤滑油供給通路を介して内部に潤滑油が供給されるようになっている。潤滑油供給通路は、機関のメインオイルギャラリーから分岐されてシリンダヘッド０１内からカムシャフト２の内部に形成された油通路２６と、従動部材９の円盤状本体９ａをカムシャフト２の軸方向に沿って貫通形成された油孔２７と、を有している。
【００７８】
油孔２７は、上流側の大径な一端部２７ａが、前記油通路２６と連通していると共に、下流側の小径な他端部２７ｂがニードルベアリング２５のシェル２５ｂの側部付近に開口している。
【００７９】
また、油孔２７から減速機構１３の内部に流入した潤滑油は、ボールベアリング２２の内部や外周側の保持器２４内などを通り、ここから、軸受凹部１０とジャーナル部１１との間に流入する。つまり、潤滑油は、ジャーナル部１１の両端面や外周面と軸受凹部１０の内側面１０ｂや滑り軸受面１０ａとの間を通って潤滑に供される。そして、ここからさらに、フロントプレート１５の挿入孔１５ａから外部に排出されるようになっている。
【００８０】
なお、メインオイルギャラリーには、図外のオイルポンプの吐出通路から潤滑油が圧送されるようになっている。
〔本実施形態の作用効果〕
以下、本実施形態におけるバルブタイミング制御装置の作用について説明する。
【００８１】
まず、機関のクランクシャフトの回転駆動に伴ってタイミングチェーンを介してタイミングスプロケット１が回転すると、この回転力が内歯構成部５に伝達される。この内歯構成部５の回転力が、各ローラ２３から保持器２４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の駆動カムが各吸気弁を開閉作動させる。
【００８２】
機関始動後の所定の機関運転時には、コントロールユニットからの制御電流が電動モータ１２のコイル部に通電されてモータ出力軸１７が正逆回転駆動される。このモータ出力軸１７の回転力が、偏心軸２１に伝達されて減速機構１３の作動によりカムシャフト２に対し減速された回転力が伝達される。
【００８３】
これによって、カムシャフト２が、タイミングスプロケット１に対して正逆相対回転して相対回転位相が変換される。したがって、各吸気弁は、開閉タイミングを進角側あるいは遅角側に変換制御されるのである。
【００８４】
このように、吸気弁の開閉タイミングが進角側あるいは遅角側へ連続的に変換されることによって、機関の燃費や出力などの機関性能の向上が図れる。
【００８５】
そして、本実施形態では、カムボルト１４を従動部材９のボルト挿通孔９ｃを介してカムシャフト１に締結する際に、大径部１４ｇによって従動部材９とカムシャフト２との同軸性（調心性）を得ることができる。
【００８６】
つまり、大径部１４ｇが、ボルト挿通孔９ｃにほぼ中間ばめ状態で挿入嵌合すると共に、雌ねじ孔２ｃと雄ねじ部１４ｃを締結することによって、従動部材９とカムシャフト２との同軸性を得ることが可能になる。
【００８７】
また、カムボルト１４を、所定の締め付けトルクで締め付けると、図５及び図６に示すように、頭部１４ａの一端面１４ｆの内周部が、従動部材９のボルト挿通孔９ｃの電動モータ１２側の孔の周面（円盤状本体９ａの周面）に圧接する。この圧力によって、頭部１４ａの一端面１４ｆ側が、たとえ径方向へ座屈変形したとしても、この変形による締め付けトルクへの影響が少ない。つまり、頭部１４ａは、前述した従来技術のように、嵌合溝に嵌合することなくフリーな状態になっていることから、座屈変形が発生しても締め付けトルクに対する影響が十分に抑制される。
【００８８】
このため、カムボルト１４による所望の締結トルクを得ることが可能になる。
【００８９】
また、従動部材９のボルト挿通孔９ｃは、内径が軸部１４ｂ（雄ねじ部１４ｃ）の外径より大径な大径部１４ｇを挿入嵌合させるために比較的大径に形成されている。このため、カムボルト１４は、軸部１４ｂをボルト挿通孔９ｃに両者９ｃ、１４ｂ間の隙間を介して余裕をもって挿入することができる。このため、この挿入時において雄ねじ部１４ｃがボルト挿通孔９ｃの孔縁に干渉して損傷するのを抑制できる。
【００９０】
さらに、大径部１４ｇの先端側に有するテーパ部１４ｈは、カムボルト１４の軸部１４ｂをボルト挿通孔９ｃに挿入する際のガイドとして機能する。このため、カムボルト１４のボルト挿通孔９ｃへの挿入作業が容易になる。
【００９１】
また、頭部１４ａと大径部１４ｇとの間に形成された円弧状溝１４ｉによって、カムボルト１４の締め付け時において、頭部１４ａと大径部１４ｇとの間の応力集中の発生を抑制できる。
【００９２】
特に、円弧状溝１４ｉは、連続した径方向溝部１４ｊと軸方向溝部１４ｋの２つの溝によって構成されていることから、頭部１４ａと大径部１４ｇとの間の応力集中の発生をより効果的に抑制することが可能になる。
【００９３】
また、本実施形態では、頭部１４ａの外周面１４ｅに高周波焼き入れを施して高硬度にしたことから、以下のような作用効果が得られる。
【００９４】
すなわち、機関駆動中に発生するカムシャフト２の正負の交番トルクによって減速機構１３に逆入力がカムボルト１４に作用して、頭部１４ａの外周面１４ｅに径方向への荷重が入力される。これによって、頭部１４ａの外周面１４ｅにニードルベアリング２５が干渉するおそれがある。しかし、頭部１４ａの外周面１４ｅは硬度が高いことから、損傷の発生を抑制できる。
【００９５】
一方、頭部１４ａの一端面１４ｆは、硬度が外周面１４ｅよりも低いことから、高い靱性によりカムボルト１４の締結力を十分に確保することができる。
【００９６】
また、電動モータ１２のモータ出力軸１７の先端部１７ａ（ストッパ部材１９を含む）が、カムボルト１４の工具穴１４ｄの内部に回転軸方向から挿入可能になっている。このため、機関の振動などによってモータ出力軸１７やカムシャフト２（従動部材９）などが回転軸方向へ移動した際に、モータ出力軸１７の先端部１７ａが工具穴１４ｄ内に入ってこの移動を吸収できる。これにより、モータ出力軸１７とカムボルト１４との軸方向の距離を可及的に短くすることが可能になる。
【００９７】
この結果、バルブタイミング制御装置は、全体の軸方向の長さを短くできるので装置の小型化が図れ、エンジンルーム内への搭載性が向上する。
【００９８】
また、中間部材３０は、貫通孔３２の各対向面３２ａ、３２ｂとモータ出力軸先端部１７ａの二面幅部１７ｂ、１７ｃを介して、モータ出力軸１７に対して径方向への移動が可能になっている。また、偏心軸２１は、２つのキー溝２１ｄ、２１ｅと中間部材３０の２つの伝達キー３３ａ、３３ｂを介して中間部材３０の径方向移動と直交する径方向の移動が可能になっている。
【００９９】
このため、オルダム継手２０としての製造誤差や、モータ出力軸１７や偏心軸２１の回転時における径方向の誤差を効果的に吸収することができる。この結果、モータ出力軸１７の回転力を従動部材９に効率良く伝達することが可能になる。
【０１００】
また、本実施形態では、回転駆動中においてスプロケット１に、従動部材９に対する傾き方向の力(スラスト荷重Ｆ１，Ｆ２)が発生すると（図１参照）、このスラスト荷重Ｆ１，Ｆ２をジャーナル部１１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１の傾動を抑制することが可能になる。
【０１０１】
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１０の内側面１０ｂがジャーナル部１１の一端面に当接して一方向のスラスト荷重Ｆ１を受け止め規制する。
【０１０２】
また、スプロケット１が他方向へ傾動しようとすると、保持プレート８の内周部８ｂの内側面８ｆがジャーナル部１１の他端面に当接して他方向のスラスト荷重Ｆ２を受け止め規制する。
【０１０３】
これによって、スプロケット１は、従動部材９に対する傾きを効果的に抑制される。
【０１０４】
さらに、油通路２６から油孔２７を通って減速機構１３の内部に供給された潤滑油は、駆動中における遠心力によって軸受凹部１０の滑り軸受面１０ａとジャーナル部１１の外周面の間に強制的に供給される。このため、これらの間を含めた軸受凹部１０の内面とジャーナル部１１の外面全体の潤滑性が良好になる。
【０１０５】
また、保持プレート８は、その肉厚ｔ１がフロントプレート１５の肉厚ｔよりも大きく設定されて、剛性が高くなっていることから、ジャーナル部１１の他端面から受けるスラスト荷重に対する耐久性の向上が図れる。一方、フロントプレート１５の内側面１５ｃには、ジャーナル部１１の一端面からのスラスト荷重を直接受けることがないので、肉厚ｔを可及的に小さくすることができる。このため、全体の軽量化が図れる。
【０１０６】
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、減速機構１３としては例えば遊星歯車式などであっても良い。
【０１０７】
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。
【０１０８】
すなわち、本発明における好ましい態様としては、  クランクシャフトからの回転力が伝達される駆動回転体と、
前記駆動回転体に対して相対回転可能に設けられ、カムシャフトに固定される従動回転体と、
前記従動回転体に設けられたボルト挿通孔と、
前記駆動回転体と従動回転体との間に設けられ、入力軸が回転すること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減速機構と、
前記入力軸を回転させる電動モータと、
前記従動回転体とカムシャフトとを結合するカムボルトであって、外周面に設けられた軸受を介して前記入力軸と相対回転可能に設けられ、前記従動回転体に軸方向から当接する頭部と、該頭部と一体に設けられて、前記ボルト挿通孔に挿通する軸部と、該軸部の外周に設けられ、前記カムシャフトに形成された雌ねじ孔に締結可能な雄ねじ部と、前記軸部の前記頭部と前記雄ねじ部との間に設けられ、前記ボルト挿通孔に嵌合し、直径が前記頭部より小さく前記雄ねじ部より大きな中間軸部と、を有するカムボルトと、
を備えている。
【０１０９】
さらに好ましくは、前記頭部と前記中間軸部の間の段差に、前記中間軸部の外周面から前記中間軸部の径方向内側に凹む環状の溝部を有している。
【０１１０】
さらに好ましくは、前記溝部の径方向の深さは、前記中間軸部の外径と前記軸部の外径との間の寸法である。
【０１１１】
この発明によれば、カムボルトの締め付けトルクを十分に確保しつつ溝部によって頭部と中間軸部との間の応力集中の発生を抑制できる。
【０１１２】
さらに好ましくは、前記溝部は、前記頭部の前記ボルト挿通孔の孔縁の周面との当接面から軸方向に凹んで断面円弧状に形成されている。
【０１１３】
この発明によれば、溝部は、軸方向にも凹んでいることから、径方向の凹みと合わせて円弧状に形成されていることから、前記頭部と中間軸部との間の応力集中の発生をさらに抑制できる。
【０１１４】
さらに好ましくは、前記頭部は、外周面に軸受を支持していると共に、前記外周面の硬度が前記頭部の軸方向の側面の硬度よりも高くなっている。
【０１１５】
この発明によれば、外周面のみの硬度を上げることによって、カムシャフトの交番トルクにより減速機構に逆入力が掛かって前記カムボルトの頭部の外周面に径方向への荷重が作用して軸受部と干渉するおそれがある。しかし、前記頭部の外周面は硬度が高いことから、損傷の発生を抑制できる。
【０１１６】
一方、頭部の一端面の硬度は外周面よりも低いことから、高い靱性によりカムボルトの締結力を十分に確保できる。
【０１１７】
さらに好ましくは、前記頭部の外周面は、熱処理されている。
【０１１８】
さらに好ましくは、前記頭部の外周面は、高周波焼き入れされている。
【符号の説明】
【０１１９】
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、１ｂ…歯車部(外歯)、２…カムシャフト、２ａ…一端部、３…位相変更機構、８…保持プレート、９…従動部材(従動回転体)、９ａ…円盤状本体、９ｂ…固定端部、１１…ジャーナル部、１２…電動モータ、１３…減速機構、１４…カムボルト、１４ａ…頭部、１４ｂ…軸部、１４ｃ…雄ねじ部、１４ｅ…外周面、１４ｆ…一端面(側面)、１４ｇ…大径部（中間軸部）、１４ｈ…テーパ部、１４ｉ…円弧状溝、１４ｊ…径方向溝部、１４ｋ…軸方向溝部、１５…フロントプレート、２１…偏心軸（入力軸）、２１ａ…偏心軸部、２２…ボールベアリング、２３…ローラ、２４…保持器、２４ｂ…ローラ保持孔、２５…ニードルベアリング（軸受部）。
【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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【図７】
2020056357.tif 000009
【図８】
2020056357.tif 000010
【図９】
2020056357.tif 000011
【図１０】
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