(57)【要約】【課題】ホイールの放熱性を向上させることが可能なバルブリフト可変機構用駆動装置を提供する。【解決手段】内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブのうち少なくとも一方のリフト量を調節するバルブリフトシステム１は、カム６０、バルブリフト可変機構７０、バルブ９０、およびバルブリフト可変機構用駆動装置１０等により構成されている。バルブリフト可変機構用駆動装置１０は、螺旋状に溝が設けられた金属製のウォーム２１と、ウォーム２１に設けられた溝に対応する歯部２６を有する樹脂製のホイール２５とを備えている。ホイール２５には、ホイール２５とウォーム２１との摩擦によって生じる熱を放出する放熱部材３０が設けられている。放熱部材３０は、ホイール２５に取付られる取付部４１、および、ホイール２５とウォーム２１との噛み合い面に生じる摩擦熱を放出し取付部４１から軸方向に延びる放熱部３１を有している。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブのうち少なくとも一方のリフト量を調節するバルブリフト機構のバルブリフト可変機構用駆動装置であって、
螺旋状に溝が設けられた金属製のウォームと、
前記溝に噛み合う歯部を有する樹脂製のホイールと、
前記ホイールの回転を検出する回転検出手段と、
前記ホイールに取付られる取付部、および、前記ホイールと前記ウォームとの噛み合い面に生じる摩擦熱を放出し前記取付部から軸方向に延びる放熱部を有する放熱部材と、を備えていることを特徴とするバルブリフト可変機構用駆動装置。
【請求項２】
前記回転検出手段は、
前記放熱部に設けられたマグネットと、
前記マグネットの回転による磁束の変化を検出することで前記樹脂製ホイールの回転を検出するセンサと、
を有していることを特徴とする請求項１に記載のバルブリフト可変機構用駆動装置。
【請求項３】
前記放熱部材は真鍮を用いて形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブリフト可変機構用駆動装置。
【請求項４】
前記取付部は、前記ホイールの軸方向に垂直な面を有し、前記放熱部の端部から径外方向および径内方向の少なくともいずれか一方へ延びる板状部を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブリフト可変機構用駆動装置。
【請求項５】
前記取付部は、前記板状部の反前記放熱部側の端部に、前記ホイールの軸方向に突出する爪部を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブリフト可変機構用駆動装置。
【請求項６】
前記取付部は、前記歯部からの熱が伝わり易いように、その外縁部が前記歯部の近傍に位置するよう取付られることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバルブリフト可変機構用駆動装置。
【請求項７】
前記ホイールは、前記取付部の少なくとも一部が埋設されるようインサート成形によって形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバルブリフト可変機構用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブのうち少なくとも一方のリフト量を調節するバルブリフト可変機構の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃費の向上を目的として内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのリフト量を調節するバルブリフト可変機構を備えたバルブリフトシステムが知られている。このようなバルブリフトシステムにおいて、バルブリフト可変機構は、当該バルブリフト可変機構に設けられた伝達軸がバルブリフト可変機構用駆動装置により回動駆動されることによって、リフト量を調節している。
【０００３】
バルブリフト可変機構用駆動装置では、電動モータによって回転駆動されるウォームに噛み合うはすば歯車、または、ウォームホイール（以下、「ホイール」と表記する）が回転駆動され、このホイールに連結されている伝達軸が回転駆動される。つまり、ホイールの回転量に応じてバルブリフト可変機構におけるバルブのリフト量が調節される。このバルブリフト可変機構用駆動装置は、ウォームは金属で構成され、ホイールは樹脂で構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７０８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の構成は電動モータによって高速に回転駆動されるウォームをホイールによって減速する機構であり、ウォームとホイールとの噛み合い面は、噛み合いにおける摩擦抵抗により発熱し高温となる。ところが、樹脂材料は金属材料と比べ熱伝導率が低く放熱性が劣るため、樹脂材料によっては、例えばホイールに形成された歯部が摩擦熱により変形してしまう虞がある。
【０００６】
本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ホイールの放熱性を向上させることが可能なバルブリフト可変機構用駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載のバルブリフト可変機構用駆動装置は、内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブのうち少なくとも一方のリフト量を調節するバルブリフト可変機構の駆動装置である。バルブリフト可変機構用駆動装置は、螺旋状に溝が設けられた金属製のウォームと、ウォームに設けられた溝に噛み合う歯部を有する樹脂製のホイールとを有している。ホイールの回転は回転検出手段によって検出される。
【０００８】
ここで特に本発明では、ホイールに、ホイールとウォームとの噛み合い面に生じる摩擦熱を放出する放熱部材が設けられている。放熱部材は、ホイールに取付られる取付部、および、前記ホイールと前記ウォームとの噛み合い面に生じる摩擦熱を放出し取付部から軸方向に延びる放熱部を有している。
これによると、本発明では放熱部を設けることによって表面積を確保した放熱部材をホイールに取り付けたため、主として放熱部から摩擦熱が放出され、ホイールの放熱性を向上させることができる。
【０００９】
ところで、本発明では、ホイールの回転を検出する手段として、請求項２に記載のように、マグネットとセンサとを有している。センサは、マグネットの回転による磁束の変化を検出することでホイールの回転を検出するものである。
従来、マグネットは、別部品として樹脂製ホイールまたは伝達軸端部（この場合、伝達軸材質は磁界に影響を与えないように非磁性材料を選定）に取付る場合、また、伝達軸端部（上述の如く非磁性材料）に直接取付る場合、および、樹脂製のホイールに直接取付る場合が一般的であった。しかしながら、別部品として取付る場合を除くと、マグネットは、伝達軸材料、または、ホイール材料とは、線膨張係数の差があることから、伝達軸、または、ホイールの温度が摩擦熱によって変化すると、マグネットが破損する虞があった。
【００１０】
そこで本発明では、マグネットを放熱部材の放熱部に設けた。これによると、温度変化による影響を受けにくいため、比較的容易にホイールの回転を検出することができる。また、例えば放熱部材を金属で構成した場合、金属の線膨張係数は樹脂に比べて小さいことから、本発明では線膨張係数の違いによるマグネットの破損を抑制することもできる。
また、放熱部材は請求項３に示すように真鍮を利用して形成されることが例示される。これによると、真鍮の線膨張係数はマグネットの線膨張係数に近い値であるため、線膨張係数の違いによるマグネットの破損を効果的に抑制することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、取付部は、ホイールの軸方向に垂直な面を有し、板状部を含む。ホイールの径方向はホイールの軸方向と垂直である。つまり板状部は、具体的には、放熱部のホイール側の端縁からホイールの径方向外側に延びて設けられることが例示される。または、板状部はホイールの径方向内側に延びて設けられることが例示される。あるいは、板状部は放熱部のホイール側の端縁からホイールの径方向の両側に延びて設けられることが例示される。これによると、放熱部材は板状部を有することでホイールの径方向に延びて表面積が確保されるため、放熱部材による放熱性を向上させることができる。また、本発明では、板状部が径方向に広がっているため、板状部をホイールに接着あるいは埋設することで放熱部材を確実にホイールに固定することができる。なお、板状部は、厳密な意味で径方向に延びていなくてもよく、径方向に対し傾斜しているものも含まれる。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、取付部は、板状部の反放熱部側の端部に、ホイールの軸方向に突出する爪部を有している。具体的には、爪部はホイールの軸方向の一方の側に突出して設けられることが例示される。または、爪部はホイールの軸方向の両側に突出して設けられることが例示される。爪部をホイールに埋設することにより、本発明では放熱部材をより確実にホイールに固定することができる。なお、爪部は、厳密な意味で軸方向に突出していなくてもよく、軸方向に対し傾斜しているものも含まれる。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、取付部は、歯部に生じた熱が伝わり易いように、その外縁部分が歯部の近傍に位置するよう取付られている。これによると、摩擦によって生じた熱が取付部へ伝わり易いため、放熱部材による放熱性を向上させることができる。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、ホイールは、取付部の少なくとも一部が埋設されるようインサート成形によって形成される。これによると、放熱部材のホイールに対する取付が容易になる。また、取付ねじなどが不要となるため、部品点数が削減され組立工程を省力化すると共にコストの削減が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態のバルブリフト可変機構用駆動装置の外観を示す説明図である。
【図２】実施形態のバルブリフト可変機構用駆動装置のウォームとホイールとを示す説明図である。
【図３】実施形態のバルブリフト可変機構用駆動装置の断面を示す説明図である。
【図４】第１実施形態のバルブリフト可変機構用駆動装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図５】第２実施形態のバルブリフト可変機構用駆動装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図６】第３実施形態のバルブリフト可変機構用駆動装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図７】第４実施形態のバルブリフト可変機構用駆動装置の要部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本形態のバルブリフト可変機構用駆動装置は、内燃機関としてのエンジンの燃焼室を閉塞可能なバルブのリフト量を調節するバルブリフト機構に適用され、モータ駆動回路（以下、「ＥＤＵ」と表記する）により駆動されるモータの回転を利用してバルブのリフト量を調節するものである。
【００１７】
本形態のバルブリフト可変機構用駆動装置を図１〜図３に示す。図１は、バルブリフト可変機構用駆動装置１０の外観を示す説明図であり、図２は、バルブリフト可変機構用駆動装置１０のウォームとホイールとを示す説明図であり、図３は、バルブリフト可変機構用駆動装置１０の断面を示す説明図である。なお、図３には、バルブリフトシステム１として、全体のシステム構成を示した。
以下、最初にバルブリフトシステム１について説明した後、バルブリフト可変機構用駆動装置１０の詳細を説明する。
【００１８】
バルブリフトシステム１は、カム６０、バルブリフト可変機構７０、バルブ９０、およびバルブリフト可変機構用駆動装置１０等を有している（図３参照）。
カム６０は、カムシャフトに設けられており、バルブリフト可変機構７０を介在させバルブ９０を開閉駆動する。バルブ９０が開閉駆動される際のバルブ９０のリフト量は、バルブリフト可変機構７０によって調節される。バルブリフト可変機構７０は、バルブリフト可変機構７０に設けられた伝達軸７５がバルブリフト可変機構用駆動装置１０により回転駆動されることによって、リフト量を調節する。
【００１９】
次に、バルブリフト可変機構用駆動装置１０について説明する。
バルブリフト可変機構用駆動装置１０は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）５０およびＥＤＵ５１によって制御され（図１参照）、モータ部１５と駆動力伝達部２０とを有している（図２参照）。
【００２０】
モータ部１５は、モータハウジング１６の内部に図示しないＤＣブラシモータ、または、ブラシレスモータを有している（図２参照）。ＤＣブラシモータ、または、ブラシレスモータは、モータハウジング１６に相対運動不能に固定されている。ＤＣブラシモータ、または、ブラシレスモータは、モータ軸１７および図示しないコイルを有している。当該コイルにはＥＤＵ５１が電気的に接続されている。モータ軸１７の端部には、ウォーム２１が装着されている。これにより、モータ軸１７が回転すると、ウォーム２１はモータ軸１７と一体となって回転する。
【００２１】
駆動力伝達部２０は、上述のウォーム２１、および、ホイール２５を有している（図２参照）。ウォーム２１は、金属で構成され、螺旋状に溝２２が設けられている。ホイール２５は、樹脂で構成され、溝２２と噛み合う歯部２６が形成されている。これにより、ウォーム２１の回転は、溝２２と歯部２６が噛み合うことで減速されてホイール２５に伝達される。ホイール２５は、減速後の速度で回転する。
【００２２】
ホイール２５は、支持枠２７において、伝達軸７５の一方の端部と一体回転可能に装着されている（図２、３参照）。伝達軸７５の他方の端部は、バルブリフト可変機構７０に設けられている。伝達軸７５の軸方向は、ウォーム２１の回転軸方向、つまりモータ軸１７の回転軸方向と直交する方向に向いている。これにより、ホイール２５は伝達軸７５を回転駆動する。
【００２３】
ホイール２５の回転量は、回転検出手段である回転センサ３７とマグネット３８とによって検出される（図３参照）。回転センサ３７は、ホール素子により構成され、駆動力伝達部ハウジング１８側に固定されている。回転センサ３７は、コネクタ１９を介してＥＣＵ５０に接続されている。
【００２４】
ＥＣＵ５０は、バルブリフト可変機構用駆動装置１０の回転センサ３７の検出信号をはじめ、エンジン回転数、アクセル開度等の各種の検出信号を受信し、受信した検出信号に基づいて制御信号を生成する。ＥＤＵ５１は、ＥＣＵ５０の生成した制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいてモータ部１５を通電駆動する（図１参照）。
【００２５】
このような構成によると、バルブリフト可変機構用駆動装置１０は、次のように作動する。まず、ＥＣＵ５０が生成した制御信号に基づいてＥＤＵ５１がモータ部１５に設けられたＤＣブラシモータ、または、ブラシレスモータのコイルへ通電を行い、モータ軸１７を回転させる。モータ軸１７によりウォーム２１は正逆に回転駆動され、ウォーム２１と噛み合うホイール２５がウォーム２１によって正逆に回転駆動される。ホイール２５には伝達軸７５が連結されており、ホイール２５の回転により伝達軸７５が回転駆動される。伝達軸７５の回転はバルブリフト可変機構７０に伝達される。バルブリフト可変機構７０では、伝達軸７５の回転量、すなわちホイール２５の回転量に応じて、バルブ９０のリフト量が調節される。ホイール２５の回転量は回転センサ３７によって回転角度として検出され、検出信号はＥＣＵ５０へ送信される。
【００２６】
次に、本形態のバルブリフト可変機構用駆動装置１０の特徴的な構成について説明し、バルブリフト可変機構用駆動装置１０が発揮する効果を説明する。
前述の様にホイール２５は減速された速度でウォーム２１と一体に回転するが、ウォーム２１はモータ軸１７と一体に高速に回転している。ウォーム２１とホイール２５との噛み合い面において生じる摩擦熱によって、ウォーム２１と噛み合うホイール２５は高温となる。
【００２７】
このようなバルブリフト可変機構用駆動装置１０において、本形態では特にホイール２５に放熱部材３０を設けた。放熱部材３０は、図３および図４に示すように、ホイール２５に取付られる取付部４１、および取付部４１からホイール２５の軸方向に延びて形成された放熱部３１を有している。
【００２８】
取付部４１は、薄板に形成され、ホイール２５の径方向外側に延びる板状部４２を有している。この板状部４２を含め、取付部４１は略円環状に形成されている。また、放熱部３１は、取付部４１の径方向内側からホイール２５の軸方向に立ち上がるように略円筒状に形成されている。これにより、放熱部材３０では放熱部３１および取付部４１の表面積が確保されるため、前述の摩擦熱は放熱部材３０から放出され易くなる。結果として、本形態では、ホイール２５の放熱性を向上させることができる。
【００２９】
また、放熱部材３０の板状部４２はホイール２５に設けられた凹部４４に配設されている。これにより、放熱部材３０はホイール２５に固定され易くなるため、本形態では組み付け時の作業性が良くなる。
【００３０】
また、本形態では、放熱部材３０は真鍮を利用して形成されている。マグネット３８は真鍮を利用して形成された放熱部３１の径方向内側に取付られている。真鍮の線膨張係数はマグネット３８の線膨張係数に近い値である。これにより、本形態では線膨張係数の違いによるマグネット３８の破損を抑制することができる。
【００３１】
なお、本形態におけるバルブリフト可変機構用駆動装置１０が「バルブリフト可変機構用駆動装置」を構成し、ウォーム２１が「ウォーム」を構成し、ホイール２５が「ホイール」を構成し、マグネット３７が「マグネット」を構成し、回転センサ３８が「センサ」を構成し、マグネット３７とセンサ３８とが「回転検出手段」を構成し、放熱部材３０が「放熱部材」を構成する。
【００３２】
（第２実施形態）
本形態は、図５に示すごとくである。なお、図５において、上記の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。放熱部材３０の取付部４１は、図５に示すように、板状部４２の反放熱部３１側の端縁からホイール２５の軸方向の一方の側に突出する爪部４３を有している。爪部４３は、前述の様に略円環状に形成された取付部４１の径方向外側の端部を反放熱部３１側へ折り曲げて形成されている。このようにしても、上記形態と同様の効果が奏される。加えて、爪部４３をホイール２５の軸方向に埋設することにより、放熱部材３０がホイール２５から脱落することを抑制できる。
【００３３】
また、爪部４３は、放熱部材３０とホイール２５とを組み付けたとき、その外縁部分が歯部２６の近傍に位置するよう取付られている。これにより、歯部２６に生じた摩擦熱が爪部４３へ伝わり易いため、放熱部材３０による放熱性をより向上させることができる。
【００３４】
（第３実施形態）
本形態は、図６に示すごとくである。なお、図６において、上記の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。ホイール２５は、図６に示すように、放熱部材３０の取付部４５が埋設されるようインサート成形によって形成されている。これにより、歯部２６に生じた摩擦熱は、取付部４５を伝導し、放熱部３１から放出される。また、本形態では、放熱部材３０はインサート成形によってホイール２５と一体化するため、放熱部材３０は強固にホイール２５に固定される。また、取付ねじなどが不要となるため、部品点数が削減され、組立工程を省力化すると共にコストの削減が実現される。
【００３５】
（第４実施形態）
本形態は、図７に示すごとくである。なお、図７において、上記の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付している。ホイール２５は、図７に示すように、取付部４７が埋設されるようインサート成形によって形成されており、かつ取付部４７はホイール２５の軸方向の両側に突出する爪部４８、４９を有している。これにより、上記形態と同様にインサート成形による効果が奏されることに加えて、摩擦熱が爪部４８、４９へ伝わり易いため、放熱部材３０による放熱性をより向上させることができる。
【００３６】
（他の実施形態）
上記形態では、放熱部３１は略円筒状に形成されていたが、放熱部は略円環状の取付部の径方向内側の端縁から軸方向に立ち上がるように形成される複数の部材から構成されていても良い。または、略縁環状の取付部から軸方向に平行に立ち上がるように設けられた複数の板状の部材から構成されてもよい。
また、上記形態では、放熱部は略円環状の取付部の径方向内側の端縁から軸方向に立ち上がるように形成されていたが、放熱部は略円環状の取付部の径方向外側の端縁から軸方向に立ち上がるように形成されていてもよい。
【００３７】
また、上記形態では、取付部は略円環状に形成されていたが、取付部は必ずしも略円環状でなくてもよく、例えば、放熱部のホイール側の端縁からホイールの径方向外側に放射状に延びる複数の板部材で構成されていてもよい。また、当該放射状に延びる複数の板部材の反放熱部側の端部に爪部が形成されていてもよい。
このように放熱部材を形成しても、上記形態と同様の効果が奏される。
【００３８】
また、上記形態では歯部２６はホイール２５の全周に設けられていたが、歯部２６はホイールの一部に設けられるよう形成されていてもよい。また、上記形態ではマグネットは略円環状に形成されていたが、マグネットは伝達軸に対して対称な位置に複数設けられていてもよい。さらにまた、上記形態ではマグネットは放熱部の径方向内側に設けられていたが、マグネットは径方向外側に設けられていてもよい。
【００３９】
以上、本発明は、上記実施形態に何等限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１：バルブリフトシステム、１０：バルブリフト可変機構用駆動装置、１５：モータ部、１６：モータハウジング、１７：モータ軸、１９：コネクタ、２０：駆動力伝達部、２１ウォーム、２２溝、２５：ホイール、２６：歯部、２７：支持枠、３０：放熱部材、３１：放熱部１１、３７：回転センサ、３８：マグネット、４１：取付部、４２：板状部、４３：爪部、４５：取付部、４７：取付部、４８、４９：爪部、７５：伝達軸
【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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【図７】
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