(57)【要約】【課題】位相変更機構のヒステリシスブレーキの十分なブレーキトルクが得られるバルブタイミング制御装置を提供する。【解決手段】電磁コイルへの励磁によってヒステリシスブレーキ１７のブレーキ力によって、タイミングスプロケット２とカムシャフト１との相対回動位相を変更する装置である。ヒステリシスブレーキは、インナーステータ２２に対向配置され、インナー極歯２６に対して円周方向にずらして配置された複数のアウター極歯２７を有するアウターステータ２３と、インナー、アウターステータの間に回転自在に設けられ、インナー極歯からアウター極歯に流動する磁束が径方向よりも円周方向に通過し易いように着磁されたヒステリシスリング１８と、を備えている。【選択図】図１０
2010071206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、
該駆動回転体の回転力によってカムシャフトを従動回転させる従動回転体と、
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ことにより、前記駆動回転体に対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更する位相変更機構と、を備え、
前記位相変更機構は、
円周方向に配置された複数の第１極歯を有する第１ステータと、該第１ステータに対向配置され、前記第１極歯に対して円周方向にずらして配置された複数の第２極歯を有する第２ステータと、を備えたヨークと、
前記第１極歯と第２極歯のいずれか一方側から他方側に通過する磁束を前記ヨークに発生させる電磁コイルと、
前記第１ステータと第２ステータの間に回転自在に設けられ、前記一方側の極歯から他方側の極歯に流動する磁束が径方向よりも円周方向に通過し易い箇所を有する半硬質磁性材と、
該半硬質磁性材に発生するブレーキトルクを介して、前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させる中間回転体と、
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、
前記第１極歯もしくは第２極歯のいずれか一方が内周側に向かって突出形成されていると共に、他方が外周側に向かって突出形成され、
該第１，第２極歯間に配置された前記半硬質磁性材は円環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、
前記半硬質磁性材の直径方向の両端部分は前記第１ステータと第２ステータが対向する方向に磁束が通過し易くなっている一方、前記両端部分以外の部分では円周方向に磁束が通過し易く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。
【請求項４】
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、
前記半硬質磁性材を介して前記第１極歯と第２極歯との間を流れる磁束は、前記半硬質磁性材内では円周方向へ沿って流動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、
前記位相変更機構は、前記中間回転体の駆動回転体に対する相対回転を減速して前記従動回転体に伝達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、
前記中間回転体には、円周方向に縮径するガイドが設けられている一方、
前記位相変更機構は、前記ガイドに係合する可動操作部材と、該可動操作部材と前記従動回転体の回転中心から離間した位置とを揺動自在に連結するリンクと、を備え、
前記駆動回転体に対する前記中間回転体の相対回転により前記可動操作部材を径方向に移動させると共に、該可動操作部材の径方向の移動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６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、
前記可動操作部材は、前記ガイドとの接触部が転動するように構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８】
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、
前記中間回転体は、付勢部材によって前記駆動回転体の回転方向の進角側に付勢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９】
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、
前記第１、第２ステータと半硬質磁性材との間には、油が供給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１０】
円周方向に配置された複数の第１極歯を有する第１ステータと、該第１ステータと対向する位置に前記第１極歯に対して円周方向にずらして配置された複数の第２極歯を有する第２ステータと、を備えたヨークと、
前記第１極歯と第２極歯のいずれか一方側から他方側へ通過する磁束を前記ヨークに発生させる電磁コイルと、
前記第１ステータと第２ステータの間に回転自在に設けられ、磁化容易軸が回転方向となり、磁化困難軸が前記第１ステータと第２ステータが対向する方向となる部位を有する異方性のヒステリシス材によって構成された制動部材と、
を備えたことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電磁ブレーキ装置において、
前記第１極歯もしくは第２極歯のいずれか一方が内周側に向かって突出形成されていると共に、他方が外周側に向かって突出形成され、
該第１，第２極歯間に配置された前記ヒステリシス材は円環状に形成されていることを特徴とする
【請求項１２】
請求項１１に記載の電磁ブレーキ装置において、
円環状の前記ヒステリシス材における磁化容易軸は、直径方向両端から円周方向に延び、直径方向両端は外周に向かって延びていることを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の電磁ブレーキ装置において、
前記ヒステリシス材を介して前記第１極歯と第２極歯に流れる磁束は、前記ヒステリシス材内では円周方向へ沿って流動することを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項１４】
内周面に突設するように円周方向に配置された複数の第１極歯を有する第１ステータと、該第１ステータと対向する位置に外周面から突設するように前記第１極歯に対して円周方向にずらして配置された複数の第２極歯を有する第２ステータと、を備えたヨークと、
前記第１極歯と第２極歯のいずれか一方側から他方側に通過する磁束を前記ヨークに発生させる電磁コイルと、
前記第１ステータと第２ステータの間に前記ヨークに対して相対回転可能に設けられた円環状のヒステリシス材によって構成された制動部材と、
を備えた電磁ブレーキ装置におけるヒステリシス材の着磁方法であって、
前記ヒステリシス材の熱処理を行っている間に、前記ヒステリシス材の直径方向に磁束を発生させて異方性とすることを特徴とするヒステリ材の着磁方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のヒステリシス材の着磁方法であって、
前記ヒステリシス材の直径方向の両端部分側に磁束形成部を配置し、該磁束形成部によって前記ヒステリシス材のほぼ直径方向の円周方向に沿って着磁を行うことを特徴とするヒステリシス材の着磁方向。
【請求項１６】
請求項１５に記載のヒステリシス材の着磁方法であって、
前記磁束形成部は、前記ヒステリシス材に対して熱処理を行う熱処理炉に設けたことを特徴とするヒステリシス材の着磁方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気弁または排気弁の開閉タイミングを可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置と該バルブタイミング制御装置に適用される電磁ブレーキ装置及び該電磁ブレーキ装置に適用される円環状のヒステリシス材の着磁方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電磁ブレーキ装置(ヒステリシスブレーキ)を用いた従来の内燃機関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に記載されるようなものがある。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフト側のタイミングスプロケットとカムシャフト側の従動軸部材の間に、中間回転体を介して両者の相対回転位相を変更する位相変更機構が設けられている。
【０００４】
前記位相変更機構は、ゼンマイばねとヒステリシスブレーキによって駆動されるようになっており、このヒステリシスブレーキは、電磁コイルによって励磁される第１ステータと第２ステータにそれぞれ円周方向ずれた状態で対向して設けられた第１極歯と第２極歯間に、ヒステリシスリングが回転自在に配置されている。
【０００５】
そして、電磁コイルへの通電によって発生した磁束が前記ヒステリシスリングを通過することによって前記中間回転体にブレーキトルクを作用させて、前記タイミングスプロケットとカムシャフトとの相対回転位相を変更して吸気弁の開閉時期を機関運転状態に応じて可変制御するようになっている。
【特許文献１】特開２００４−１１５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の電磁ブレーキ装置を用いたバルブタイミング制御装置にあっては、バルブタイミング制御の良好な作動応答性や制御性を得るためには、ヒステリシスリングによる十分なブレーキトルクを確保する必要があり、このためには、前記電磁コイルに発生する磁束を大きくしなければならない。したがって、電磁コイルの大型化が余儀なくされ、この結果、バルブタイミング制御装置全体の大型化と重量の増加を招くおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記従来の技術的課題を解決するために案出されたもので、請求項１に記載の発明は、クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、該駆動回転体の回転力によってカムシャフトを従動回転させる従動回転体と、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ことにより、前記駆動回転体に対する前記カムシャフトの相対回転位相を変更する位相変更機構と、を備え、
前記位相変更機構は、
円周方向に配置された複数の第１極歯を有する第１ステータと、該第１ステータに対向配置され、前記第１極歯に対して円周方向にずらして配置された複数の第２極歯を有する第２ステータと、を備えたヨークと、
前記第１極歯と第２極歯のいずれか一方側から他方側に通過する磁束を前記ヨークに発生させる電磁コイルと、
前記第１ステータと第２ステータの間に回転自在に設けられ、前記一方側の極歯から他方側の極歯に流動する磁束が径方向よりも円周方向に通過し易い箇所を有する半硬質磁性材と、
該半硬質磁性材に発生するブレーキトルクを介して、前記駆動回転体に対して従動回転体を相対回転させる中間回転体と、
を備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項１０に記載の発明は、電磁ブレーキ装置に関し、円周方向に配置された複数の第１極歯を有する第１ステータと、該第１ステータと対向する位置に前記第１極歯に対して円周方向にずらして配置された複数の第２極歯を有する第２ステータと、を備えたヨークと、
前記第１極歯と第２極歯のいずれか一方側から他方側へ通過する磁束を前記ヨークに発生させる電磁コイルと、
前記第１ステータと第２ステータの間に回転自在に設けられ、磁化容易軸が回転方向となり、磁化困難軸が前記第１ステータと第２ステータが対向する方向となる部位を有する異方性の円環状のヒステリシス材によって構成された制動部材と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項１４は、円環状のヒステリシス材の着磁方法に関し、内周面に突設するように円周方向に配置された複数の第１極歯を有する第１ステータと、該第１ステータと対向する位置に外周面から突設するように前記第１極歯に対して円周方向にずらして配置された複数の第２極歯を有する第２ステータと、を備えたヨークと、
前記第１極歯と第２極歯のいずれか一方側から他方側に通過する磁束を前記ヨークに発生させる電磁コイルと、
前記第１ステータと第２ステータの間に前記ヨークに対して相対回転可能に設けられた円環状のヒステリシス材によって構成された制動部材と、を備えた電磁ブレーキ装置におけるヒステリシス材の着磁方法であって、
前記ヒステリシス材の熱処理を行っている間に、前記ヒステリシス材の直径方向に磁束を発生させて異方性とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、半硬質磁性材(ヒステリシス材)に対して着磁時における磁気の方向を変更することによって、つまり磁気異方性を付加することによってブレーキトルクを向上させるようにしたものである。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、電磁コイルへの通電により例えば第１ステータを通って第１極歯から半硬質磁性材に流入した磁束は、この半硬質磁性材の径方向に流動するのではなく、円周方向に沿って流動した後、第２極歯に流入して第２ステータ内を通流して循環する。このように、磁束が半硬質磁性材内で円周方向に沿って流動することから、第１、第２ステータと半硬質磁性材との間で発生する磁力が大きくなる。
【００１２】
したがって、中間回転体に対するブレーキトルクが向上して、位相変更機構の作動応答性や制御精度の向上が図れる
請求項１０及び１４に記載された各発明も請求項１の発明と同様な作用効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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、電磁ブレーキ装置及びヒステリシス材の着磁方法の実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、この実施形態は、内燃機関の吸気側の動弁装置に適用したものであるが、排気側の動弁装置に同様に適用することも可能である。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
このバルブタイミング制御装置は、図１〜図３に示すように、内燃機関の図外のシリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端側に相対回動可能に設けられた駆動回転体であるタイミングスプロケット２と、該タイミングスプロケット２の内周側に配置されて、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。
【００１５】
前記カムシャフト１は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つのカム１ａ、１ａを有すると共に、先端部に従動回転体である従動軸部材４がカムボルト５によって軸方向から結合され、この従動軸部材４の先端部にスリーブ６が圧入固定されている。
【００１６】
前記従動軸部材４は、前記カムボルト５が内部の貫通孔を介して挿通する円筒状の軸部４ａと、該軸部４ａのカムシャフト１側の端縁に一体に形成された大径フランジ状の拡径部４ｂと、を備えている。また、前記スリーブ６は、前記従動軸部材４の軸部４ａの先端部外周に圧入によって固定されている。
【００１７】
前記タイミングスプロケット２は、外周に図外のタイミングチェーンを介してクランクシャフトに連係される歯車２ａが外周に一体に形成されていると共に、このリング状歯車部２ａの内周側にほぼ円板状のプレート部材２ｂを有している。また、このプレート部材２ｂの中央に形成された挿通孔２ｃの内周面が前記従動軸部材４の軸部４ａの外周に回転自在に支持されている。
【００１８】
また、前記プレート部材２ｂには、対面する平行な側壁を有する径方向ガイドである２つ径方向窓孔７，７がタイミングスプロケット２のほぼ直径方向に沿うように貫通形成されていると共に、この２つの径方向窓孔７、７の間に、２つのリンク部材８，８の各基端部８ａ、８ａが周方向へ移動可能に係入保持される２つのガイド孔２ｄ、２ｄが貫通形成されている。
【００１９】
前記ガイド孔２ｄ、２ｄは、前記挿通孔２ｃの外周部に円周方向に沿って円弧状に形成されて、その軸方向の長さが前記各基端部８ａ、８ａが移動する範囲内（カムシャフト１とタイミングスプロケット２の相対回動範囲内）の大きさに設定されている。
【００２０】
前記各リンク部材８は、それぞれがほぼ円弧状に折曲形成されて、一端側の前記各基端部８ａが円筒状に形成されている一方、他端側の各先端部８ｂ、８ｂも円筒状に形成されて、それぞれがプレート部材２ｂ方向に突設されている。また、前記従動軸部材４の拡径部４ｂのカムシャフト１側の端部内周側に２つのレバー突起が一体に突設され、この各レバー突起の内部にそれぞれ貫通形成された各保持孔に各ピン９、９の一端部が圧入固定されていると共に、該ピン９，９の他端部に前記各リンク部材８、８の各基端部８ａ、８ａが回転自在に連結されている。
【００２１】
また、各リンク部材８、８は、先端部８ｂ、８ｂが前記各径方向窓孔７，７に係入していると共に、この先端部８ｂ、８ｂには、軸方向前方側に開口する収容穴１０が形成され、この収容穴１０に、前記各径方向窓孔７，７を介して、後述する渦ディスク１３の渦巻き溝１５に係合する球面状の先端部を有する係合ピン１１と、この係合ピン１１を前方側（渦巻き溝１５側）に付勢するコイルばね１２とが収容されている。
【００２２】
そして、各リンク部材８は、各先端部８ｂが対応する各径方向窓孔７に係入した状態において、各基端部８ａ、８ａがピン９、９を介して前記従動軸部材４に連結されているため、リンク部材８の先端部８ｂ、８ｂ側が、外力を受けて各径方向窓孔７に沿って変位すると、タイミングスプロケット２と従動軸部材４とは、各リンク部材８、８の基端部８ａ、８ａが各ガイド孔２ｄ、２ｄに沿って移動して、各先端部８ｂ、８ｂの変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００２３】
一方、前記プレート部材２ｂの前方側に対向配置された中間回転体である円板状の渦ディスク１３が前記軸部４ａの外周に回転自在に支持されている。この渦ディスク１３は、軸部４ａの外周面に摺動自在に支持された内周部１３ａと、該内周部１３ａの外周側に有するディスク部１３ｂとから構成され、このディスク部１３ｂのカムシャフト１側の後面に、渦巻き状ガイドである断面半円状の２条の渦巻き溝１５が形成されている。この各渦巻き溝１５には、前記各リンク部材８の各係合ピン１１の先端部が摺動自在に係合案内されている。
【００２４】
前記各渦巻き溝１５は、互いに分離されて、タイミングスプロケット２の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されていると共に、最外周側の先端溝部１５ａが所定の角度をもって内方へ屈曲（偏曲）形成されており、該先端溝部１５ａは、その長手方向のほぼ中央位置から先端側がさらに内方へ小さな角度で内方に屈曲形成されている。
【００２５】
すなわち、この各渦巻き溝１５は、それぞれの先端溝部１５ａ以外の一般部位１５ｂは渦（位相）の変化率が一定に形成されているが、先端溝部１５ａは、渦の変化率が前記内方へ屈曲した偏曲部から先端に向かって一般部位１５ｂに比較して小さく形成されて渦ディスク１３の接線方向に沿ってほぼ直線状に形成されており、この先端溝部１５ａの長さが比較的長く設定されている。また、この先端溝部１５ａは、長手方向のほぼ中央部位（屈曲部）から先端部位がさらに極小さな角度で内方に屈曲形成されている。
【００２６】
そして、各係合ピン１１が渦巻き溝１５に係合した状態において、渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対して遅れ方向に相対回動すると、各リンク部材８の先端部８ｂは、各径方向窓孔７に案内されつつ渦巻き溝１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側（進角側）に移動し、逆に、渦ディスク１３が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動して、係合ピン１１が前記渦巻き溝１５の偏曲部に位置した状態で最遅角側に制御される。
【００２７】
さらに、前記係合ピン１１が前記渦巻き溝１５の先端溝部１５ａ域に位置すると、機関の始動に適した僅かに進角側の位置となるように制御されるようになっている。
【００２８】
前記渦ディスク１３は、カムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が各渦巻き溝１５と各係合ピン１１の先端部を通してリンク部材８の先端部８ｂを各径方向窓孔７内で径方向に変位させ、このときリンク部材８の作用でもってタイミングスプロケット２と従動軸部材４に相対的な回動力を伝達する。
【００２９】
前記回動操作力を付与する機構は、渦ディスク１３を、前記スリーブ６を介してタイミングスプロケット２の回転方向(進角側)に付勢する付勢部材であるトーションスプリング１６と、渦ディスク１３をタイミングスプロケット２の回転方向と逆方向(遅角側)に制動付勢する電磁ブレーキ装置であるヒステリシスブレーキ１７と、該ヒステリシスブレーキ１７の制動力を機関運転状態に応じて制御する図外のコントローラとを備え、機関の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ１７の制動力を適宜制御することにより、渦ディスク１３をタイミングスプロケット２に対して相対回動させ、あるいは両者の回動位置を維持するようになっている。
【００３０】
前記トーションスプリング１６は、前記スリーブ６の外周側に配置され、その一端部１６ａがスリーブ６の先端部に形成された係止孔に径方向から挿通係止されている一方、他端部１６ｂが前記内周部１３ａの内部軸方向に形成された係止孔に挿通係止されて、機関停止後に前記渦ディスク１３を始動用の回転位相方向へ回転付勢するようになっている。
【００３１】
一方、前記ヒステリシスブレーキ１７は、渦ディスク１３の外周側前端部に固定された非磁性材の環状プレート１４と、該環状プレート１４の前端面に固定された制動部材である円環状のヒステリシスリング１８と、該ヒステリシスリング１８の前端部に配置された円環状のコイルヨーク１９と、該コイルヨーク１９の内部に収容配置されて、該各コイルヨーク１９に磁気を誘導する電磁コイル２０と、を備えている。
【００３２】
前記環状プレート１４は、オーステナイト系ステンレス材によって所定幅の円環状に形成されて、前記渦ディスク１３の外周側前端面に複数のボルト１４ａによって固定され、その外径が前記渦ディスク１３の外径とほぼ等しい大きさに設定されている。
【００３３】
前記ヒステリシスリング１８は、図１に示すように、その径方向の幅が前記環状プレート１４の幅よりも小さく設定された小さな円筒状に形成されて、前記環状プレート１４の前端面の径方向の外周側に溶接によって固定されていると共に、前記外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束が変化する特性をもつ半硬質磁性材（ヒステリシス材）によって形成されている。
【００３４】
このヒステリシスリング１８は、磁束の変化を得るために予め熱処理炉内において着磁されるわけであるが、着磁された磁化異方性・磁化容易軸の方向(磁束の流れやすい方向)としては、図５の矢印で示すように、円周方向に沿って形成されることが理想的である。
【００３５】
しかし、実際の着磁方法としては、概略的には図６に示すような熱処理によって行われることから、前記磁化異方性・磁化容易軸をヒステリシスリング１８の円周方向全体に形成することは困難である。そこで、本実施形態では、図６に示すように、着磁するための熱処理炉５０内のヒステリシスリング１８の直径方向の両端部分１８ａ、１８ｂ側に磁束形成部である電磁石５１ａ(Ｎ極)、５１ｂ(Ｓ極)を設け、この電磁石５１ａ、５１ｂ間に生成される磁束(細い矢印)がヒステリシスリング１８の直径方向の一端部分１８ａから他端部分１８ｂ方向へ並行に流れるように設定している。
【００３６】
したがって、ヒステリシスリング１８の透磁率の特性からして、磁束は電磁石５１ａ、５１ｂが配置された直径方向の両端部分１８ａ、１８ｂでは直径方向に流れるように着磁され、それ以外の約７０％〜９０％の箇所では円周方向に沿って流れるように着磁される。これによって、磁化異方性・磁化容易軸は、両端部分１８ａ、１８ｂでは直径方向に向かって延び、両端部分１８ａ、１８ｂ以外の部分では円周方向に沿って延びるように形成されている。
【００３７】
また、前記磁束をヒステリシスリング１８の平面上からみると、図７に示すように、円周方向に磁化容易軸があり、軸方向では磁化困難軸(磁束が流れにくい方向)になる。
【００３８】
なお、図５及び図６では、磁化異方性・磁化容易性の方向を分かりやすくするために、ヒステリシスリング１８の形状を円板状(ディスク状)に記載したが、本実施形態のような円筒状の場合でも同じである。
【００３９】
前記コイルヨーク１９は、内周側のインナーステータ２２と、外周側のアウターステータ２３と、該両ステータ２２，２３と一体に形成されて、両ステータ２２，２３の前端開口を閉塞する中間ステータ２４とから構成されて、これらの内部に前記電磁コイル２０を取り囲むように全体がほぼ円筒形状に形成されている。また、このコイルヨーク１９は、機関の前端部に有するフロントカバーＦにピン１９ａを介して非回転状態に保持されている。
【００４０】
前記インナーステータ２２は、前記アウターステータ２３との間の後端開口側には、外周側に圧入などによって一体的に固定された環状ステータ部２２ａが設けられている。また、インナーステータ２２は、前記内周部１３ａに環状突起２２ｂを介してボールベアリング２５が設けられており、このボールベアリング２５によって渦ディスク１３がインナーステータ２２に回転自在に支持されている。
【００４１】
また、前記インナーステータ２２(環状ステータ部２２ａ)とアウターステータ２３は、内外周側に一定の所定幅の隙間を介して径方向から対向する凸状のＮ極となる第１極歯であるインナー極歯２６と、Ｓ極となる第２極歯であるアウター極歯２７がそれぞれ円周方向へ等間隔で複数設けられている。前記対向するインナー極歯２６とアウター極歯２７は、それぞれ円周方向へ交互に配置されて、対向する前記内外周面相互の近接する極歯２６，２７がすべて円周方向にずれている。
【００４２】
したがって、各極歯２６，２７の両対向面の近接する各極歯２６，２７間には、後述する図１０に示すように、基本的に電磁コイル２０の励磁によってヒステリシスリング１８内で円周方向に沿った流れの磁界が発生する。
【００４３】
また、極歯２６，２７の各対向面と前記ヒステリシスリング１８の内外周面とは、エアーギャップをもって非接触状態で径方向から対向しており、このエアーギャップは、大きな磁力を確保するために微小隙間に設定されている。
【００４４】
前記環状ヨーク２４は、円周方向の所定位置に前記電磁コイル２０のハーネス２０ａを貫通させて前記コントローラに案内する貫通孔２４ａが穿設されている。
【００４５】
前記電磁コイル２０は、前記ハーネス２０ａを介してコントローラから通電されると、コイルヨーク１９を介して磁界が発生し、この磁力によってヒステリシスリング１８にブレーキトルクを発生させるようになっている。すなわち、前記電磁コイル２０への通電によってヒステリシスリング１８が各極歯２６，２７間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング１８の内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによってブレーキトルクを発生するものであるが、そのブレーキトルクは、ヒステリシスリング１８の回転速度（前記対向内外周面とヒステリシスリング１８の相対速度）に関係なく、磁界の強さ、すなわち、電磁コイル２０の励磁電流の大きさに略比例した一定の値となる。
【００４６】
前記コントローラは、機関の回転数を検出するクランク角センサや機関の吸入空気量から負荷を検出エアーフローメーター、スロットルバルブ開度及び機関水温センサなどの各種のセンサ類からの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、機関運転状態に応じて電磁コイル２０に制御電流を出力している。
【００４７】
なお、前記位相変更機構３は、前記タイミングスプロケット２の径方向窓孔７、リンク部材８、係合ピン１１、レバー突起、渦ディスク１３、渦巻き溝１５、トーションスプリング１６及び前記ヒステリシスブレーキ１７によって構成されている。
【００４８】
また、前記位相変更機構３に冷却オイルを供給するオイル供給手段が設けられている。
【００４９】
前記オイル供給手段は、図１及び図４に示すように、前記軸受ブラケット１ｂが位置するカムシャフト１の径方向に形成された径方向通路２８と、カムシャフト１とカムボルト５との間に形成されて、前記径方向通路２８に連通する筒状通路２９と、前記従動軸部材４の軸部４ａの内周側から拡径部４ｂ内に傾斜状に穿設されて、上流端が前記環状通路２９と連通するオイル供給孔３０と、該オイル供給孔３０の下流側に形成された小径孔からなる孔絞り部３１と、前記拡径部４ｂのカムシャフト軸方向に沿って貫通形成されて、前記孔絞り部３１の下流端が開口するほぼ保持穴３２と、該保持穴３２の内部に圧入固定されたバルブ部材３３と、を備えている。
【００５０】
前記径方向通路２８は、外周側のグルーブ溝２８ａが形成されて、前記シリンダヘッド及び軸受ブラケット１ｂ内に形成された図外の油通路を介して潤滑用のオイルポンプから圧送された潤滑油が前記グルーブ溝２８ａから内部に導入されるようになっている。
【００５１】
前記筒状通路２９は、図１に示すように、カムボルト５の頭部付近まで延設されて、径方向通路２８側の一端側の大径通路部２９ａが前記オイル供給孔３０に連通していると共に、前記他端側の小径通路部２９ｂが前記従動軸部材４の軸部４ａに形成された２つの油孔３４、３５を介して軸部４ａとの間や、前記係合ピン１１と渦巻き溝１５との間に潤滑油を供給するようになっている。
【００５２】
前記オイル供給孔３０は、図４に示すように、前記筒状通路２９の大径通路部２９ａの先端部に接続されて、該接続部から傾斜状に形成されていると共に、その外径が比較的大径に形成されている。
【００５３】
前記孔絞り部３１は、その軸方向の長さが比較的短く設定されて、上流側のオイル供給孔３０と下流側の保持穴３２との間に差圧を発生させるようになっている。
【００５４】
前記保持穴３２は、円柱状に形成されて、内周面３２ａの全体がほぼ均一な内径に設定されていると共に、前記タイミングスプロケット２のプレート部材２ｂ側の一端開口が該プレート部材２ｂと前記拡径部４ｂとの間に形成された空間部３６に臨んでいる。
【００５５】
この空間部３６は、図１に示すように、前記リンク部材８側と連通していると共に、前記渦ディスク１３のディスク部１３ｂの内周側に形成された傾斜状の油通路孔３７を介して前記ボールベアリング２５や各極歯２６，２７間に連通している。
【００５６】
前記バルブ部材３３は、ほぼ円柱状に形成されて、軸方向の長さが前記拡径部４ｂの軸方向の幅長さとほぼ同一に設定され、一端側に保持穴３２に圧入固定される円柱状の大径部３３ａが設けられていると共に、この大径部３３ａの先端側に軸状の小径部３３ｂが形成されている。この小径部３３ｂは、外径が大径部３３ａよりも小さく形成されて、その外周面と保持穴３２の内周面との間に隙間絞り部３８が形成されている。また、前記大径部３３ａと小径部３３ｂとの間には、前記孔絞り部３１の先端開口が臨む環状溝３９が形成されている。したがって、前記孔絞り部３１と隙間絞り部３８とは、環状溝３９を介して直列状態に配置されている。
【００５７】
前記隙間絞り部３８は、前記小径部３３ｂによって円筒状に形成されて、一端開口部３８ａが前記空間部３６に臨んでいる。
【００５８】
前記環状溝３９は、軸方向の一端側が前記隙間絞り部３８に連通していると共に、外周面が前記孔絞り部３１から流出したオイルを隙間絞り部３６に滑らかに案内するためにほぼ円弧状に形成されている。
【００５９】
以下、この実施形態の作用について説明する。まず、機関停止時には、コントローラから電磁コイル２０への通電が遮断されて、トーションスプリング１６のばね力によって渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対して機関回転方向へ最大に回転する。これにより、係合ピン１１は、球状先端部が渦巻き溝１５の先端溝部１５ａの先端縁に当接位置して、クランクシャフトとカムシャフト１の相対回転位相（機関弁の開閉タイミング）は始動に最適な僅かに進角側寄りの位置に保持されている。
【００６０】
機関始動後において、機関がアイドル運転などの低回転域に移行しようとすると、前記コントローラから電磁コイル２０に通電されて、この励磁によって、図８に示すように、磁束がコイルヨーク１９内を図中矢印方向に流れてヒステリシスリング１８にブレーキトルクが発生する。これにより、トーションスプリング１６のばね力に抗する制動力が渦ディスク１３に付与される。
【００６１】
よって、前記係合ピン１１は、渦巻き溝１５の先端溝部１５ａから速やかに脱出して偏曲部側に速やかに移動し、これによって、渦ディスク１３が、タイミングスプロケット２の回転方向に対して僅かに逆方向に回転する。したがって、リンク部材８の先端の係合ピン１１が、各渦巻き溝１５に誘導されてリンク部材８の先端部８ｂが径方向窓孔７に沿って外側に揺動し、リンク部材８の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材４の回転位相角が最遅角側に変更される。
【００６２】
この結果、クランク軸とカムシャフト１の相対回転位相が機関運転状態に応じた任意な位相に変更される。例えば、低回転に適した遅角側や最遅角状態など、運転状態に応じた位相である。これによって、アイドル運転時の機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。
【００６３】
この状態から機関の運転が通常運転に移行して、例えば高回転時になると、前記回転位相を最進角側に変更すべき指令が前記コントローラから発され、電磁コイル２０にさらに大きな電流が供給されて、トーションスプリング１６のばね力に抗する大きな制動力がヒステリシスリング１８を介して渦ディスク１３に付与される。
【００６４】
これにより、渦ディスク１３がタイミングスプロケット２に対してさらに逆方向に回転し、リンク部材８の先端の係合ピン１１が各渦巻き溝１５に誘導されてリンク部材８の先端部８ｂが径方向窓孔７に沿ってさらに内側に揺動し、リンク部材８の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材４の相対回転角が最進角側に変更される。この結果、クランク軸とカムシャフト１の回転位相が最進角側に変更され、機関の高出力化が図られることになる。
【００６５】
ここで、前記電磁コイル２０に対する通電によりヒステリシスリング１８に発生するブレーキトルクは、前述したヒステリシスリング１８に対する着磁方向によって従来のものよりも大きくなっている。
【００６６】
すなわち、ヒステリシスリング１８に発生するブレーキトルクは、次式によって算出される。
【００６７】
ブレーキトルクＴ＝ｐ×Ｖ×Ａ／(２×π)
ここでｐは極数(極歯２６，２７の数)、Ｖはヒステリシスリング１８の体積、Ａはヒステリシスリング１８の磁束密度Ｂ−磁化力Ｈ特性のヒステリシス面積である。
【００６８】
この数式に当てはめて従来の技術と本実施形態のブレーキトルクを比較検討すると、従来の技術では、ヒステリシスリングは等方性の磁気特性であることから、電磁コイル２０へ通電されると、図９に示すように、インナー極歯２６からヒステリシスリング１８に流れた磁束は、矢印で示すようにアウター極歯２７に向かって傾斜状に直進する。
【００６９】
これに対して、本実施形態では、前記図６や図７に示したように、ヒステリシスリングの回転方向と他方向では磁気特性の異なる磁化異方性となっていることから、インナー極歯２６からヒステリシスリング１８に流れた磁束は、図１０に矢印で示すように、一旦、円周方向に沿って流れ、その後、アウター極歯２７に直径方向から流入する。つまり、クランク状に沿って流動する。
【００７０】
したがって、図１１に示すように、前記電磁コイル２０に同じ量の制御電流を出力し、前記ヒステリシスリング１８に磁化力を発生させた場合に、前記従来のような等方性の磁気特性(白抜き領域)よりも本実施形態のような磁化異方性の磁気特性(斜線領域)の方が数式のＡであるヒステリシスの面積が大きくなってヒステリシスブレーキ１７のブレーキトルクを向上させることができる。
【００７１】
図１２は前記電磁コイル２０に対する制御電流と、従来技術と本実施形態におけるヒステリシスリング１９によるブレーキトルク特性を比較して示したものである。この図からも明らかなように、従来の等方性によるブレーキトルク(破線)に対して、本実施形態の異方性によるブレーキトルク(実線)は約２０％〜４０％程度向上する。この結果、同じ大きさの位相変更機構であれば十分なブレーキトルクを得られると共に、位相変更機構３の小型化が図れる。
【００７２】
また、同図に示すように、電磁コイル２０への制御電流の上昇、下降によって発生するヒステリシスリングブレーキ１７のブレーキトルクのヒステリシス幅は従来よりも本実施形態の方が減少している。
【００７３】
このように、ヒステリシス幅が減少することによって、図１３に示すように、制御電流の上昇、下降で発生する前記タイミングスプロケット２とカムシャフト１の回転位相角度θのばらつきが、従来の等方性(破線)の場合のずれ角度θｘよりも本実施形態の磁化異方性(実線)のずれ角θｙの方が十分に小さくなる。これによって、前記制御電流と回転位相角度θの関係が明確になり、したがって、バルブタイミング制御装置の回転位相変換の制御性が向上する。
【００７４】
また、かかる制御電流と回転位相変換角度θが明確になることによって、図１４に示すように、例えば進角側に変換させた場合には、回転位相角度θの目標値に達する時間ｔは、破線で示す従来技術の等方性の場合における応答時間ｔ１よりも実線で示す本実施形態の磁化異方性の場合における応答時間ｔ０の方が十分に短縮できる。この結果、バルブタイミング制御装置の回転位相変換の作動応答性も向上する。
【００７５】
さらに、この実施形態によれば、機関の始動後において、オイルポンプから油通路を経て前記径方向通路２８に圧送されたオイルは、基本的には筒状通路２９を通ってオイル供給孔３０から孔絞り部３１を通り、ここから環状溝３９内に流入して隙間絞り部３８を通って空間部３６内に流入する。しかし、前記オイルポンプから圧送されるオイルの粘度に応じて、前記空間部３６に供給されるオイルの流量が精度良く制御される。
【００７６】
すなわち、冷機始動時などでオイルポンプから圧送されたオイルの温度が所定以下でオイル粘度が高い場合は、前記オイル供給孔３０に流入したオイルは孔絞り部３１で絞られてこの上流側と下流側で差圧が発生する。
【００７７】
続いて、該孔絞り部３１から環状溝３９内に流入したオイルは、隙間絞り部３８を通過する際に、大きな流動抵抗が発生して絞られることから、空間部３６内には殆んど流入しない。つまり、所定の低温領域では、オイル流量特性の変化率が小さくなって、空間部３６への流入量がきわめて少なく制限される。
【００７８】
その後、暖機中などにオイル温度が所定の温度まで上昇すると、オイルの粘度が漸次低くなることから、隙間絞り部３８を通過するオイル流量(油量)が急激に増加してその変化率が大きくなる。これによって、空間部３６内から各極歯２６，２７間やボールベアリング２５などへのオイルの供給量が増加して、これらの部位を効果的に冷却することができると共に、良好な潤滑性を得ることができる。
【００７９】
その後、通常の機関運転状態になり、オイル温度が所定温度以上に達すると、オイル粘度がさらに低くなり、空間部３６内へのオイル供給量も増加するが、前記孔絞り部３１の絞り効果、つまり前後の大きな差圧の発生によって、孔絞り部３１で流量が制限されて、オイル流量特性の変化率が小さくなる。これによって、オイルの過度な供給量を抑制することができる。この結果、オイルの無駄な消費量を低減することが可能になる。
【００８０】
〔第２の実施形態〕
図１５、図１６は第２の実施形態を示し、ヒステリシスブレーキ１７の制動部材であるヒステリシスリングを円筒状に代えて円板状に形成したものであり、ヒステリシスブレーキ１７部分以外の構成は、第１の実施形態と同様であるから、同一の箇所は同一の符号を付して説明を省略する。
【００８１】
すなわち、ヒステリシスブレーキ１７は、断面ほぼ矩形状に形成されて、内周側で隙間を介して対向する第１ステータ４１(第１極歯４６)と第２ステータ４２(第２極歯４７)とを有するコイルヨーク４０と、
前記渦ディスク１３の内周部１３ａと並行に突設され円筒状の前端部１３ｂに圧入固定されたスリーブ４３と、該スリーブ４３の前端部に溶接により固定されて、前記両極歯４６、４７間にエアーギャップをもって回転自在に配置された半硬質磁性材（ヒステリシス材）であるヒステリシスディスク４４と、該ヒステリシスディスク４４と、前記コイルヨーク４０に磁気を誘導する電磁コイル２０とから構成されている。
【００８２】
前記複数の極歯４６、４７は、第１の実施形態と同じく円周方向へ等間隔に設けられていると共に、それぞれ円周方向へ交互に配置されて、円周方向へずれている。
【００８３】
また、前記ヒステリシスディスク４４は、磁路の着磁が前述した図６に示す方法によって着磁され、その磁化異方性がヒステリシスディスク４４の円周方向になっている。
【００８４】
したがって、この実施形態もヒステリシスディスク４４の回転方向とこれと反対方向では磁気特性の異なる磁化異方性となっていることから、前記電磁コイル２０に通電されて、第１極歯４６からヒステリシスディスク４４に流れた磁束は、図１７に矢印で示すように、一旦、円周方向に沿って流れ、その後、第２極歯４７に直径方向から流入し、つまり、クランク状に沿って流動する。よって、この実施形態も第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。
【００８５】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、他の電磁ブレーキ装置にも適用することも可能であり、また、他の構成のバルブタイミング制御装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施形態のバルブタイミング制御装置の縦断面図である。
【図２】同バルブタイミング制御装置の分解斜視図である。
【図３】同バルブタイミング制御装置の他方側からみた分解斜視図である。
【図４】同バルブタイミング制御装置の要部拡大断面図である。
【図５】本実施形態に供されるヒステリシス材の理想的な磁化異方向・磁化容易軸方向を示す模式図である。
【図６】本実施形態に供される熱処理炉によってヒステリシス材に着磁させる方法を示す模式図である。
【図７】本実施形態に供されるヒステリシス材に着磁された磁路の磁化困難軸方向と磁化容易軸方向を示す平面模式図である。
【図８】本実施形態におけるコイルヨーク内での磁束の流れを示す概念図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線を断面して従来技術における磁化等方性の磁束流れを示す概念図である。
【図１０】図８のＡ−Ａ線を断面して本実施形態における磁化異方性の磁束流れを示す概念図である。
【図１１】従来と本実施形態とのおけるヒステリシス材の磁束密度と磁化力からヒステリシス面積を比較して示す特性図である。
【図１２】従来と本実施形態におけるブレーキトルクと制御電流との関係を比較して示す特性図である。
【図１３】従来と本実施形態における制御電流と回転位相角度との関係を比較して示す特性図である。
【図１４】従来と本実施形態における時間と回転位相角度との関係を比較して示す特性図である。
【図１５】第２の実施形態のバルブタイミング制御装置を示す縦断面図である。
【図１６】同バルブタイミング制御装置の部分拡大断面図である。
【図１７】本実施形態における磁化異方性の磁束流れを示す概念図である。
【符号の説明】
【００８７】
１…カムシャフト
２…タイミングスプロケット（駆動回転体）
３…位相変更機構
４…従動軸部材（従動回転体）
１３…渦ディスク（中間回転体）
１４…環状プレート
１７…ヒステリシスブレーキ(電磁ブレーキ装置)
１６…トーションスプリング(付勢部材)
１８…ヒステリシスリング
１９・４０…コイルヨーク
２０…電磁コイル
２２・２３…インナー、アウターステータ(第１、第２ステータ)
２６・２７…インナー・アウター極歯(第１、第２極歯)
４４…ヒステリシスディスク
４６・４７…第１、第２極歯
【図１】
2010071206.tif 000003
【図２】
2010071206.tif 000004
【図３】
2010071206.tif 000005
【図４】
2010071206.tif 000006
【図５】
2010071206.tif 000007
【図６】
2010071206.tif 000008
【図７】
2010071206.tif 000009
【図８】
2010071206.tif 000010
【図９】
2010071206.tif 000011
【図１０】
2010071206.tif 000012
【図１１】
2010071206.tif 000013
【図１２】
2010071206.tif 000014
【図１３】
2010071206.tif 000015
【図１４】
2010071206.tif 000016
【図１５】
2010071206.tif 000017
【図１６】
2010071206.tif 000018
【図１７】
2010071206.tif 000019