特開 2024-94596 内燃機関のバルブタイミング制御装置と波動歯車減速機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024094596

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】内燃機関のバルブタイミング制御装置と波動歯車減速機

(51)【国際特許分類】

   F01L 1/356 20060101AFI20240703BHJP

【ＦＩ】

F01L1/356 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022211237

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100205682

【弁理士】

【氏名又は名称】高嶋 一彰

(72)【発明者】

【氏名】山中 淳史

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 秀平

【テーマコード（参考）】

3G018

【Ｆターム（参考）】

3G018AB02

3G018BA09

3G018CA13

3G018DA20

3G018DA21

3G018DA30

3G018FA01

3G018FA09

3G018GA02

3G018GA38

(57)【要約】

【課題】波動発生器のアンバランスな回転モーメントの発生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。
【解決手段】波動歯車減速機の波動発生器２６は、楕円形状に形成されて、外歯構成部材２５を撓ませて内歯２４ａと外歯２７ａを噛み合わせつつ回転させる円筒状の波動発生部３０と、波動発生部の内周に軸方向の中央からカムシャフト側の位置にオフセットさせたオフセット部３１と、オフセット部の内周部に設けられた内側環状部３２の先端から突出し、電動モータの出力軸と継手部材２３を介して連結する突出部３３と、を備え、波動発生器の重心位置Ｇを、波動発生部の軸方向において内歯と外歯の噛み合い幅Ｗのほぼ中心位置に設けた。
【選択図】図３

【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、
カムシャフトにカムボルトによって固定され、前記駆動回転体と相対回転可能な従動回転体と、
前記カムシャフトと軸方向で反対側に配置された電動モータの回転を減速して前記従動回転体に伝達する波動歯車減速機と、
を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記波動歯車減速機は、
前記従動回転体に設けられた内歯車と、
前記内歯車の径方向内側に配置されて、前記内歯車の内歯に噛み合う外歯を有する可撓性の外歯構成部材と、
前記電動モータにより回転する波動発生器と、を有し、
前記波動発生器は、
外形状が非円形に形成され、前記外歯構成部材の内周面に当接して前記外歯構成部材を撓ませて前記外歯と前記内歯を噛み合わせつつ回転させる円筒状の波動発生部と、
前記波動発生部の内周に一体に設けられ、前記波動発生部の軸方向の中央から前記カムシャフト側の位置にオフセットさせたオフセット部と、
前記オフセット部の内周部から前記電動モータの方向へ突出し、前記電動モータの出力軸と連結する突出部と、
を備え、
前記波動発生部と前記オフセット部及び前記突出部を含む前記波動発生器の重心位置が、波動発生部の軸方向において前記内歯と外歯の噛み合い幅の範囲内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。

【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であって、
前記カムボルトは、頭部の軸方向の先端部が前記外歯構成部材と前記内歯車の噛み合い幅の範囲よりも前記電動モータ側に突出配置され、
前記突出部は、前記カムボルトの頭部よりもさらに前記電動モータ側に突出して、継手部材を介して前記電動モータの出力軸に連係し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3】

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であって、
前記波動発生器は、
前記オフセット部の内周部に、前記オフセット部よりも軸方向の長さが長い内側環状部を有し、
前記突出部は、前記内側環状部の軸方向の前記電動モータ側の端部から突出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。

【請求項4】

請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記波動発生部は、
外形が非円形状の基部と、
前記基部の外周面に当接配置された内輪と前記内輪の径方向外側に配置されて前記外歯構成部材の内周面と当接する外輪及び前記内輪と外輪の間に配置された転動体を有する転がり軸受と、
を有し、
前記内輪の内周面が当接する前記基部の外周面に仕上げ加工が施され、
前記内側環状部は、前記基部の径方向から視て前記基部の外周面と重なって配置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であって、
前記オフセット部は、軸方向の前記電動モータ側の前端面が、前記内歯と外歯の噛み合い幅の中央位置と同じか、あるいは前記中央位置よりも前記電動モータ寄りに位置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。

【請求項6】

請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記突出部は、前記内側環状部の円周方向の約１８０度の位置に２つ有し、
前記電動モータの出力軸と各突出部との間に継手部材が設けられ、前記継手部材の中央に形成された係合溝部に前記各突出部と係合する被係合部を有し、
前記継手部材は、中央部に前記電動モータの出力軸が挿入される連結用孔を有すると共に、両側部に前記各突出部をそれぞれ挟み込む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7】

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であって、
前記波動発生部は、
外形が非円形状の基部と、
前記基部の外周面に別体または一体に設けられた内輪と前記内輪の径方向外側に配置されて、前記外歯構成部材の内周面と当接する外輪及び前記内輪と外輪の間に配置された転動体を有する転がり軸受と、
を有し、
前記内輪と外輪は、対向する内外周面に前記転動体が転動する周方向溝を有し、
前記波動発生器の重心は、径方向において前記周方向溝とオーバーラップする位置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。

【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であって、
前記波動発生部は、
外形が非円形状の基部と、
前記基部の外周面に別体または一体に設けられた内輪と前記内輪の径方向外側に配置されて、前記外歯構成部材の内周面と当接する外輪及び前記内輪と外輪の間に配置された転動体を有する転がり軸受と、
を有し、
前記波動発生器の重心は、前記転がり軸受の軸方向幅の中心よりも前記カムシャフト寄りの位置に配置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】

波動歯車減速機であって、
内歯車と、
前記内歯車の径方向内側に配置されて、前記内歯車の内歯に噛み合う外歯を有する筒状の外歯構成部材と、
前記外歯構成部材の内側に配置される波動発生器と、
を備え、
前記波動発生器は、
外形状が非円形に形成され、前記外歯構成部材の内周面に当接して前記外歯構成部材を撓ませて前記外歯を前記内歯に噛み合わせつつ回転させる円筒状の波動発生部と、
前記波動発生部の内周に一体に設けられ、前記波動発生部の軸方向の中央あるいは中央から前記電動モータと反対側の位置にオフセット配置されたオフセット部と、
前記オフセット部の内周部から前記電動モータの方向へ突出して、前記電動モータの出力軸と連結される突出部と、
を備え、
前記波動発生部と前記オフセット部及び前記突出部を含む前記波動発生器の重心位置が、波動発生部の軸方向において前記内歯と外歯の噛み合い幅の範囲内に設けられていることを特徴とする波動歯車減速機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御装置と波動歯車減速機に関する。

【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に記載されたものが知られている。このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトからの回転力が伝達されるスプロケットと、カムシャフトの回転軸方向の一端部にボルト固体されて、前記スプロケットの内周に相対回転可能に配置された従動部材と、この従動部材の内周側に設けられて電動モータの回転速度を減速して従動部材に伝達する波動歯車減速機と、を備えている。

【0003】

波動歯車減速機は、従動部材の先端部に有し、内周に内歯が形成された円環状の内歯車と、前記内歯車の径方向内側に配置されて、前記内歯車の内歯に噛み合う外歯を有する筒状の外歯構成部材と、前記外歯構成部材の内周側に設けられた転がり軸受であるボールベアリングと、このボールベアリングの内輪と一体に設けられ、前記電動モータにより回転するジェネレータ部である波動発生器と、を備えている。

【0004】

前記波動発生器は、前記電動モータ側の端部に電動モータの出力軸と連係される継手部が一体に設けられて、この継手部を介して電動モータからの回転力が伝達されるようになっている。

【0005】

そして、機関状態に応じて、電動モータの回転力を、波動歯車減速機を介して前記カムシャフトに伝達することにより、このカムシャフトがスプロケットに対して相対回転して吸気弁などの機関弁の開閉時期を変化させるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】ＤＥ １０ ２０１７ １２８ ７３１ Ａ１(図１)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、特許文献１に記載の波動歯車減速機は、前記従動部材の内歯と外歯構成部材の外歯の噛み合い部の軸方向の中心位置が前記ボールベアリングの複数のボールの中心位置と径方向で一致している。また、ボールベアリングと波動発生器は、ボールベアリングのボールの中心に対して左右対称形状に形成されている。

【0008】

そして、波動発生器は、前述のように、電動モータ側の端部に継手部が設けられていることから、重心位置がボールベアリングのボールの径方向中心よりも電動モータ側に偏倚している。つまり、波動発生器の重心位置は、前記従動部材の内歯車の内歯と外歯構成部材の外歯との噛み合い部の軸方向の中心に対して電動モータ側に偏倚している。

【0009】

このため、例えば内燃機関の振動などの外乱に起因して、前記波動発生器の内歯と外歯の噛み合いによる回転駆動時におけるアンバランスな回転モーメントが発生して波動発生器に比較的大きな振れが発生するおそれがある。この結果、波動歯車減速機の耐久性が低下すると共に、バルブタイミングの制御精度が低下するおそれがある。

【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、波動発生器の重心位置を、内歯と外歯の噛み合い部の軸方向の中心位置と一致させることにより、外乱発生時における波動発生器のアンバランスな回転モーメントの発生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、波動歯車減速機は、従動回転体に設けられた内歯車と、前記内歯車の径方向内側に配置されて、前記内歯車の内歯に噛み合う外歯を有する可撓性の外歯構成部材と、電動モータにより回転する波動発生器と、を有している。
前記波動発生器は、外形状が非円形に形成され、前記外歯構成部材の内周面に当接して前記外歯構成部材を撓ませて前記外歯と前記内歯を噛み合わせつつ回転させる円筒状の波動発生部と、前記波動発生部の内周に一体に設けられ、前記波動発生部の軸方向の中央から前記カムシャフト側の位置にオフセットさせたオフセット部と、前記オフセット部の内周部から前記電動モータの方向へ突出し、前記電動モータの出力軸と連結する突出部と、を備え、
前記波動発生部と前記オフセット部及び前記突出部を含む前記波動発生器の重心位置が、波動発生部の軸方向において前記内歯と外歯の噛み合い幅の範囲内に設けられてい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、波動発生器の重心位置を、内歯と外歯の噛み合い幅の軸方向の中心位置と一致させて、波動発生器のアンバランスな回転モーメントの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係るバルブタイミング制御装置の実施形態における縦断面図である。

【図2】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部拡大図である。

【図4】本実施形態に供される従動部材とストッパプレートに設けられたストッパ機構を示す斜視図である。

【図5】本実施形態に供される継手部材に波動発生器の各突出部と電動モータのモータ出力軸が連係した状態を示す斜視図である。

【図6】本実施形態に供される波動発生器を示す斜視図である。

【図7】本実施形態に供される波動発生器の断面図であって、（ａ）は図６のＢ－Ｂ線断面図、（ｂ）は図６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と波動歯車減速機の実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、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。
〔第１実施形態〕
図１は本発明に係るバルブタイミング制御装置の実施形態における縦断面図、図２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部拡大図である。

【0015】

バルブタイミング制御装置は、図１～図３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、図外のシリンダヘッド上に軸受ブラケット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、図１及び図２に示すように、全体が金属圧粉を焼結して得られる焼結金属材によって円環状一体に形成されており、断面ほぼコ字形状に形成されたスプロケット本体１ａと、このスプロケット本体１ａの軸方向のカムシャフト２側の一端部外周に一体に設けられた歯車部１ｂと、スプロケット本体１ａの軸方向の他端部外周に一体に設けられた円環部１ｃと、を備えている。

【0017】

スプロケット本体１ａは、所定肉厚の円筒状に形成されてカムシャフト２側の軸方向の一端部から径方向内側へ折曲形成された円環状の規制凸部１ｄを有している。

【0018】

歯車部１ｂは、図外のクランクシャフトの駆動歯車との間に巻回されるタイミングチェーンによってクランクシャフトの回転力をスプロケッ1に伝達するようになっている。なお、本実施形態では、歯車部１ｂに回転力を伝達する手段として、タイミングチェーンを用いたが、クランクシャフトのドリブンギアを直接、ギア部に構造を変更した歯車部１ｂに噛み合わせて回転力を伝達させる構成としてもよい。

【0019】

円環部１ｃは、円周方向のほぼ６０°の間隔位置に後述する６本のボルト４の雄ねじ部４ｃが螺着する６つの雌ねじ孔１ｅがそれぞれ形成されている。

【0020】

また、スプロケット本体１ａは、内周面と後述する従動回転体である従動部材９の外周面との間に滑り軸受が設けられている。この滑り軸受は、図１～図３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面５と、後述する従動部材９に有し、軸受面５の内側に配置された円筒状のジャーナル部１０と、によって構成されている。

【0021】

スプロケット本体１ａの前端部には、それぞれ金属材によって円環状に形成されたストッパプレート７とスラストプレート８が軸方向で重合状態に配置されつつ前記６本のボルト４よって共締め固定されている。

【0022】

図４は本実施形態に供される従動部材とストッパプレートに設けられたストッパ機構を示す斜視図である。

【0023】

ストッパプレート７は、外周部の円周方向の約６０°位置に有する６つのボス部に前記６本のボルト４の軸部４ｂが挿入される６つのボルト挿入孔７ａが貫通形成されている。また、ストッパプレート７は、図２及び図４に示すように、内周の約１８０度位置に２つの円弧状溝部７ｂ、７ｂが形成されていると共に、この両円弧状溝部７ｂ、７ｂの間に円弧状の２つの規制突起部７ｃ、７ｃが設けられている。この各円弧状溝部７ｂ、７ｂは、ストッパプレート７の中心を軸とした１８０°の対称位置に設けられ、それぞれの円弧長さがほぼ１２０°の角度範囲に形成されている。各規制突起部７ｃ、７ｃは、両円弧状溝部７ｂ、７ｂの間の約１８０°位置に設けられていると共に、それぞれの円弧角度が約９０°に形成されている。この各一対の円弧状溝部７ｂ、７ｂと規制突起部７ｃ、７ｃは、従動部材９の後述する一対のストッパ突部１０ｄ、１０ｄと共同してストッパ機構を構成している。

【0024】

スラストプレート８は、同じく外周部の円周方向の約６０°位置に有するボス部に６つのボルト挿入孔８ａが貫通形成されていると共に、その肉厚幅Ｘによって後述する波動歯車減速機１３の外歯構成部材２５の軸方向の適正な位置を調整するようになっている。

【0025】

各ボルト４は、一般的な六角穴付きボルトであって、頭部４ａに一体に設けられた軸部４ｂの先端部外周に前記雌ねじ孔１ｅに締結する雄ねじ部４ｃが形成されている。

【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、図１に示すように、回転軸方向の一端部２ａが従動部材９に設けられた円環状の嵌合凸部９ｃの内側に軸方向から嵌合して位置決め保持されている。カムシャフト２は、一端部２ａの先端面から内部軸心方向に沿って形成された挿入孔２ｂを有している。この挿入孔２ｂは、後述するカムボルト１１の軸部１１ｂが挿入されると共に、先端側の内周面にカムボルト１１の雄ねじ部１１ｃが締結される雌ねじ部２ｃが形成されている。

【0027】

従動部材９は、図１～図３に示すように、金属粉末を圧縮して焼結成形される焼結金属によってカップ状に一体に形成され、カムシャフト２側の円盤状本体９ａと、この円盤状本体９ａの外周縁からカムシャフト２と反対方向に突出した円筒状のジャーナル部１０と、を有している。

【0028】

円盤状本体９ａは、中央位置にカムボルト１１の軸部１１ｂが挿入されるボルト挿入孔９ｂが貫通形成されていると共に、カムシャフト２側の外側面にボルト挿入孔９ｂを中心とした円筒状の嵌合凸部９ｃが一体に設けられており、嵌合凸部９ｃの内側に前述したカムシャフト２の一端部２ａが嵌合保持されている。したがって、従動部材９は、嵌合凸部９ｃの内周側にカムシャフト２の一端部２ａが嵌合した状態で、前記円盤状本体９ａのボルト挿入孔９ｂに挿入されたカムボルト１１によってカムシャフト２の一端部２ａに軸方向から締結固定されている。

【0029】

ジャーナル部１０は、軸方向の長さがスプロケット本体１ａの軸受面５の軸方向長さよりも僅かに短く形成されて、外周面１０ａが軸受面５全体に摺動可能なっており、この外周面１０ａでスプロケット１を回転自在に軸受けしている。ジャーナル部１０は、カムシャフト２側の後端面１０ｂがスプロケット本体１ａの規制凸部１ｄに軸方向から当接可能に配置されてカムシャフト２方向のスラスト移動が規制されるようになっている。

【0030】

また、ジャーナル部１０の先端面１０ｃには、前述したように、円周方向の約１８０°位置に一対のストッパ突部１０ｄ、１０ｄが設けられている。この各ストッパ突部１０ｄ、１０ｄは、ストッパ機構の一部を構成し、前記両円弧状溝部７ｂ、７ｂ内を周方向に摺動しつつ前記両規制突起部７ｃ、７ｃの端縁に円周方向から当接してカムシャフト２（従動部材９）の遅角側と進角側の最大相対回転位置を機械的に規制するようになっている。

【0031】

なお、円盤状本体９ａの内面の外周部には、後述するボールベアリング３５の外輪３５ｂのカムシャフト２方向へのスラスト移動を規制する円環状に規制部材６が設けられている。

【0032】

カムボルト１１は、図１及び図２に示すように、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を有する頭部１１ａと、この頭部１１ａにフランジ部１１ｄを介して一体に固定された軸部１１ｂと、この軸部１１ｂの外周面に形成されて、カムシャフト２の雌ねじ孔２ｄに螺着する雄ねじ部１１ｃと、を有している。

【0033】

位相変更機構３は、図１～図３に示すように、スプロケット１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から継手を介して伝達された回転速度を減速してカムシャフト２に伝達する波動歯車減速機１３と、から主として構成されている。

【0034】

電動モータ１２は、直流型の三相誘導モータであって、図１に示すように、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１４と、このモータハウジング１４の内周面に固定された磁性部材であるステータ(固定子)１５と、ステータ１５の内周側に配置されたモータ出力軸１６と、該モータ出力軸１６の外周に固定されたロータ１７と、モータハウジング１４のスプロケット１と反対側に設けられた制御部１８と、を有している。

【0035】

モータハウジング１４は、例えば鉄系金属板をカップ状に折曲形成されて、内部にステータ１５などを収容するステータ収容空間Ｓが形成されている。モータハウジング１４は、波動歯車減速機１３側の底壁１４ａのほぼ中央に段差径状の筒部１４ｂが設けられていると共に、この筒部１４ｂの先端側の小径部内側に有する貫通孔にモータ出力軸１６がオイルシール１９を介して挿通されている。

【0036】

また、モータハウジング１４は、後端部の開口端の外周に径方向外側に突出したフランジ部１４ｃが一体に設けられている。このフランジ部１４ｃは、円周方向の約１２０°位置に３つのブラケット片１４ｄが一体に設けられている。また、この３つのブラケット片１４ｄには、図外の３つのボルトの軸部が挿入されるボルト挿入孔１４eがそれぞれ貫通形成されている。

【0037】

各ボルトは、モータハウジング１４と制御部１８の後述するケーシング２０とを共締め固定すると共に、これらを図外のチェーンケースに固定するようになっている。なお、ボルト挿入孔１４ｅやボルトなどを、３つ以上に増加することも可能である。

【0038】

オイルシール１９は、一般的な構造であって、外周面が筒部１４ｂの貫通孔の内周面に圧入されている一方、内周のシール片がバックアップスプリングによってモータ出力軸１６の一端部１６ａの外周面に摺動可能に当接している。これによって、オイルシール１９が、波動歯車減速機１３からモータハウジング１４内へのオイルの流入を規制している。

【0039】

ステータ１５は、図１に示すように、インシュレータ２１の外周に設けられた円環状のステータコア（鉄心）１５ａと、インシュレータ２１の内周に設けられた図外の複数の各ティース部と、該各ティース部の外周にそれぞれ巻き付けられた三相Ｕ，Ｖ，Ｗのコイル２２と、を備えている。ステータコア１５ａは、鋼板を多数積層して形成されている。各ティース部は、径方向内側の先端部に磁性材の金属片が設けられている。

【0040】

モータ出力軸１６は、図１にも示すように、金属材によって円柱状に形成されて、波動歯車減速機１３側の一端部１６ａの先端外面に接線方向に沿って形成された二面幅部１６ｂを有している。この二面幅部１６ｂは、後述する継手部材２３の連結用孔２３ａに軸方向から挿入されている。また、モータ出力軸１６は、筒部１４ｂの大径部の内側及びケーシング２０の中央部に有するボックス状のベアリング保持部２０ｃの内側に設けられた一対のボールベアリング５０、５１によって軸受されている。

【0041】

制御部１８は、合成樹脂材によって一体に形成されたケーシング２０と、該ケーシング２０の前端を覆うカバー部４１と、を有している。このケーシング２０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１６の回転位置を検出する回転センサや、通電量を制御する回路基板などが収容配置されている。また、ケーシング２０には、通電回路に電気的に接続される給電用コネクタ２０ａと図外の信号用コネクタが一体に設けられている。カバー部４１は、例えばアルミニュウム合金材などによってカップ状に形成されて、回路基板や電子部品などを覆っている。

【0042】

給電用コネクタ２０ａは、内部に突出された端子２０ｂ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。

【0043】

図５は本実施形態に供される継手部材に波動発生器の各突出部と電動モータのモータ出力軸が連係した状態を示す斜視図である。

【0044】

また、モータ出力軸１６の一端部１６ａと後述する波動発生器２６との間には、この両者１６，２６を連係する継手部材２３が設けられている。この継手部材２３は、図１、図３及び図５に示すように、肉厚な金属板材によって径方向に長い矩形状に形成されている。継手部材２３は、中央位置にモータ出力軸１６の一端部１６ａが挿入される連結用孔２３ａが貫通形成されていると共に、径方向に突出した一対の突起部２３ｂ、２３ｂに後述する波動発生器２６の一対の突出部３３，３３が軸方向から係入する一対の係合溝孔２３ｃ、２３ｃが形成されている。

【0045】

連結用孔２３ａは、円形状の内周面にモータ出力軸１６の回転軸から径方向に沿った二面幅状の一対の対向面が形成されている。各突起部２３ｂ、２３ｂの各係合溝孔２３ｃ、２３ｃは、径方向に長い長溝状に形成されている。

【0046】

波動歯車減速機１３は、電動モータ１２とは軸方向から分離独立して設けられ、主たる構成部材がスプロケット本体１ａと従動部材９の径方向内側に収容配置されている。すなわち、波動歯車減速機１３は、図１～図３に示すように、従動部材９のジャーナル部１０の内周面に設けられ、複数の内歯２４ａからなる内歯車２４と、この内歯車２４の径方向内側に配置された外歯構成部材２５と、前記外歯構成部材２５の径方向内側に配置されて、電動モータ１２によって回転駆動する波動発生器２６と、を備えている。

【0047】

内歯車２４は、内歯２４ａが真円形状のジャーナル部１０の内周面全体に形成されている。

【0048】

外歯構成部材２５は、撓み変形可能な薄肉な金属材によって円筒状に形成された外歯車２７と、この外歯車２７の前端縁から径方向外側へ一体に延びた固定用フランジ２８と、を有している。外歯車２７は、内周に前記内歯車２４の各内歯２４ａに噛み合う複数の外歯２７ａが形成されている。固定用フランジ２８は、前記スラストプレート８の前端側に配置されて、円周方向の約６０°の間隔位置に各ボルト４が挿入される６つのボルト挿入孔２８ａが貫通形成されている。

【0049】

また、外歯構成部材２５の前端側には、リテーナプレート２９が配置されている。このリテーナプレート２９は、金属板材により外歯構成部材２５の外形に沿って断面ほぼクランク状に折曲形成され、外歯車２７の内周側に配置された円筒状本体２９ａと、該円筒状本体２９ａの前端縁から径方向外側に延びたフランジ部２９ｂと、円筒状本体２９ａの後端縁に径方向内側に延びた円環部２９ｃと、を有している。円筒状本体２９ａは、外歯車２７との間に筒状隙間Ｃが形成されて、この筒状隙間Ｃによって外歯車２７の径方向の撓み変形を許容している。フランジ部２９ｂは、円周方向の約６０°の位置に各ボルト４が挿入される６つのボルト挿入孔２９ｄが貫通形成されている。円環部２９ｃは、外端面で後述するボールベアリング３５の外輪３５ｂの軸方向の一側面に当接してスラスト方向の移動を規制するようになっている。

【0050】

そして、リテーナプレート２９と外歯構成部材２５、スラストプレート８及びストッパプレート７は、前記６本のボルト４によってスプロケット１の円環部１ｃに軸方向から共締め固定されている。

【0051】

図６は本実施形態に供される波動発生器を示す斜視図、図７は本実施形態に供される波動発生器の断面図であって、（ａ）は図６のＢ－Ｂ線断面図、（ｂ）は図６のＣ－Ｃ線断面図である。

【0052】

波動発生器２６は、図１～図７に示すように構成され、外形状が非円形に形成され、外歯車２７の内周面に当接して外歯車２７を撓ませて各外歯２７ａを各内歯２４ａに噛み合わせる方向へ押付ける円筒状の波動発生部３０と、波動発生部３０の内周に設けられ、一部の軸方向の肉厚が波動発生部３０の軸方向の中央から電動モータ１２と反対側の位置にオフセット配置されたオフセット部３１と、このオフセット部３１の内周に一体に設けられた内側環状部３２と、該内側環状部３２の先端から電動モータ１２方向へ突出し、この電動モータ１２のモータ出力軸１６と連結する一対の突出部３３，３３と、を備えている。

【0053】

波動発生部３０は、図１～図３及び図７（ａ）（ｂ）に示すように、金属材によって所定肉厚の円筒状に形成された基部３４と、該基部３４の外周面３４ａ側に配置された転がり軸受であるボールベアリング３５と、を有している。基部３４は、軸方向幅がボールベアリング３５の軸方向幅よりも大きく形成されていると共に、外形が非円形な楕円形状に形成されている。この外周面３４ａは、内輪３５ａの内周面との当接精度を高めるために切削による仕上げ加工が施されている。

【0054】

ボールベアリング３５は、基部３４の外周面３４ａに当接配置された真円状の内輪３５ａと、前記外歯車２７の内周面に当接配置された外輪３５ｂと、内輪３５ａと外輪３５ｂとの間に保持器３５ｅに保持されつつ転動可能に設けられた転動体である複数のボール３５ｃと、を有している。また、内輪３５ａと外輪３５ｂは、対向する内外周面に各ボール３５ｃが転動する周方向溝３５ｄ、３５ｄがそれぞれ設けられている。ボールベアリング３５は、内輪３５ａが基部３４の外周面３４ａの軸方向両端部に設けられた係止溝に弾性的に係止された一対のスナップリング３６，３７によって軸方向の移動が規制されている。

【0055】

オフセット部３１は、図３及び図７（ａ）（ｂ）の一点鎖線で示すように、基部３４の内周に一体に設けられて円環状に形成されて、全体が基部３４の先端縁からカムシャフト２側へ凹んだ位置にオフセット配置されている。オフセット部３１は、電動モータ１２側の前端面３１aが基部３４の軸方向のほぼ中心位置、つまり、本実施形態では、内歯２４ａと外歯２７ａとの噛み合い幅Ｗの中心線Ｐまで後退した位置に設定されている。また、後端面３１ｂ、基部３４の後端面と同一平面となっている。なお、前端面３１ａの位置は、噛み合い幅Ｗの中心線Ｐよりも電動モータ１２寄りに位置させることも可能である。この前端面３１ａの位置は、後述する波動発生器２６の重心位置Ｇを前記噛み合い幅Ｗの範囲内に設定するための一つの手段であるから、波動発生器２６の大きさや仕様に応じて任意に変更することが可能である。

【0056】

内側環状部３２は、径方向の肉厚がオフセット部３１の肉厚よりも小さい円筒状に形成されていると共に、電動モータ１２方向へ突出した軸方向の長さＬがオフセット部３１よりも長く基部３４の前端縁とほぼ同じ長さに形成されている。

【0057】

両突出部３３、３３は、内側環状部３２の円周方向の約１８０°に位置に設けられていると共に、内側環状部３２の先端面３２ａから電動モータ１２方向へ平行に延びている。この各突出部３３は、それぞれの断面がほぼ矩形状に形成されていると共に、軸方向の長さがリテーナプレート２９のフランジ部２９ｂ付近まで延びて、各先端部３３ａ、３３ａが継手部材２３の各係合溝孔２３ｃ、２３ｃに軸方向から係入配置されている。これによって、電動モータ１２のモータ出力軸１６と波動発生部３０が、継手部材２３により連結されて、電動モータ１２の回転力により波動発生部３０が回転駆動されるようになっている。

【0058】

前記カムボルト１１は、頭部１１aの軸方向の先端部が外歯構成部材２５の各外歯２７ａと内歯車２４の各内歯２４ａとの噛み合い幅Ｗの範囲よりも電動モータ１２側に突出配置されている。各突出部３３，３３は、カムボルト１１の頭部１１ａよりもさらに電動モータ１２側に突出して継手部材２３の各係合溝孔２３ｃ、２３ｃに係入している。

【0059】

そして、波動発生部３０とオフセット部３１、内側環状部３２及び各突出部３３，３３を含む波動発生器２６の重心位置Ｇを、波動発生部３０の軸方向において内歯２４ａと外歯２７ａの噛み合い幅Ｗの範囲内に設けた。すなわち、波動発生器２６は、図３及び図７（ａ）（ｂ）に示すように、オフセット部３１を電動モータ１２と反対側のカムシャフト２寄りの位置にずらすことによって、その重心位置Ｇが内歯２４ａと外歯２７ａの噛み合い幅Ｗの範囲内のほぼ中心位置となるように設定されている。また、波動発生器２６の重心位置Ｇは、ボールベアリング３５の内輪３５ａと外輪３５ｂの対向面に形成された周方向溝３５ｄ、３５ｄと径方向でオーバーラップする位置に設けられている。
〔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簡単に説明する。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スプロケット１が回転すると、この回転力が波動歯車減速機１３の波動発生器２６に伝達される。この波動発生器２６の回転力が、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。

【0060】

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のコイルに通電されてモータ出力軸１６が正逆回転駆動される。このモータ出力軸１６の回転力が、継手部材２３を介して各突出部３３，３３から波動発生部３０に伝達されて波動歯車減速機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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

そして、本実施形態では、減速機として波動歯車減速機１３を用いて減速比を大きくすることが可能になることは勿論のこと、特に、波動発生器２６のオフセット部３１を電動モータ１２と反対側の位置にずらしたことによって、波動発生器２６の重心位置Ｇを、電動モータ１２側に偏ることなく、内歯２４ａと外歯２７ａの噛み合い幅Ｗの範囲内である中心線Ｐ上に配置した。このため、前記内歯２４ａと外歯２７ａの噛み合い駆動時における振れを抑制することができる。

【0064】

すなわち、内燃機関のバルブタイミング制御装置に用いられる波動歯車減速機１３は、波動発生器２６の重心位置Ｇが前記内歯２４ａと外歯２７ａの噛み合い幅Ｗの範囲から軸方向へ外れてしまった場合には、例えば内燃機関の振動などの外乱に起因して、内歯２４ａと外歯２７ａの噛み合い駆動時における回転モーメントの発生により比較的大きな振動や異音が発生するおそれがある。

【0065】

そこで、本実施形態では、前述のように、波動発生器２６の重心位置Ｇを、内外歯２４ａ、２７ａの噛み合い幅Ｗの範囲内（中心線Ｐ上）に配置させたことによって、内歯２４ａと外歯２７ａの噛み合い駆動時における回転モーメントの発生を十分に抑制することができる。これによって、外乱によっても波動歯車減速機１３の振動や異音の発生を抑制することができる。
また、前述のように、波動発生器２６の重心位置Ｇを特定することによって、各突出部３３、３３を電動モータ１２側へ延出させても波動発生器２６全体の重量バランスが取ることができる。このため、カムボルト１１の頭部１１ａを波動発生器２６の噛み合い幅Ｗよりも電動モータ１２側に突出させることができる。つまり、カムボルト１１の頭部１１ａを、波動発生器２６の軸方向の内部に配置することができることから、装置全体の軸方向の長さを短尺化することができる。

【0066】

しかも、オフセット部３１の前端面３１ａが、内歯車２４の内歯２４ａと外歯車２７の外歯２７ａとの噛み合い部と径方向で重なっていることによって、オフセット部３１による波動発生部３０（基部３４）の支持剛性が高くなることから、回転駆動した際の波動発生部３０の撓み変形を抑制できる。

【0067】

さらに、波動発生器２６の重心位置Ｇが、ボールベアリング３５の周方向溝３５ｄ、３５ｄの幅内に存することによって、各ボール３５ｃの軌道面を介して径方向に荷重が伝わり易くなりことから、波動発生器２６の安定した回転が得られる。

【0068】

カムシャフト２は、カム軸受によって機関のシリンダヘッドに支持されており、波動発生器２６の重心位置Ｇが、ボールベアリング３５の内外輪３５ａ、３５ｂの軸方向幅の中心線Ｐ上に位置し、カムシャフト２寄りに配置されていることから、波動発生器２６は前記カム軸受を介して安定した支持が得られる。この結果、波動発生器２６の回転駆動時における振動などの発生を抑制することができる。

【0069】

また、各突出部３３，３３は、オフセット部３１の内周側に一体に有する内側環状部３２の先端部から突出されていることから、その長さを内側環状部３２の長さ分だけ短くすることができる。このため、各突出部３３，３３の強度を高くすることが可能になると共に、短尺化に伴って製造作業が容易になる。

【0070】

また、前述したように、基部３４の外周面３４ａは、ボールベアリング３５の内輪３５ａの内周面との当接精度を高めるために仕上げ加工が施されるようになっているが、この仕上げ加工作業の際に、内側環状部３２を内周側からチャックによって支持するようになっている。このとき、内側環状部３２が基部３４の外周面３４ａと径方向で重なって配置されていることから、例えば切削刃を前記外周面３４ａの径方向外側から内側へ押圧しながら切削するときの支持精度が良好になり、外周面３４ａの仕上げ加工精度が向上する。

【0071】

各突出部３３，３３は、継手部材２３の係合溝孔２３ｃ、２３ｃに係合し得る細幅の形状にできるので、軽量化を図ることができる。これによって、質量の低減化が図れることから波動発生器２６の回転時における慣性モーメントが小さくなって大きな振動などの発生を抑制できる。

【0072】

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、波動発生器２６の重心位置Ｇを、前述のように、内歯２４ａと外歯２７ａの噛み合い幅Ｗの範囲内に設定するためには、各突出部３３，３３の長さを調整するとか、オフセット部３１の偏倚量などを変更することなど、各構成部品の質量や形成位置などを変更して行うことも可能である。また、転がり軸受としては、ボールベアリング３５の他にニードルベアリングなどであってもよい。

【符号の説明】

【0073】

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…外歯部、１ｅ…雌ねじ孔、２…カムシャフト、２ａ…一端部、３…位相変更機構、５…軸受け面、４…ボルト、４ｃ…雄ねじ部、７…ストッパプレート、７ｃ…規制突起部、８…スラストプレート、９…従動部材(従動回転体)、１０…ジャーナル部、１０ａ…外周面、１０ｂ…後端面、１０ｃ…先端面、１０ｄ…ストッパ突部、１１…カムボルト、１１ａ…頭部、１１ｂ…軸部、１１ｃ…雄ねじ部、１２…電動モータ、１３…波動歯車減速機、１６…モータ出力軸、１６ａ…先端部、２４…内歯車、２４ａ…内歯、２５…外歯構成部材、２６…波動発生器、２７…外歯車、２７ａ…外歯、３０…波動発生部、３１…オフセット部、３１ａ…前端面、３１ｂ…後端面、３２…内側環状部、３３…突出部、３４…基部、３５…ボールベアリング（転がり軸受）、３５ａ…内輪、３５ｂ…外輪、３５ｃ…ボール（転動体）、３５ｄ…周方向溝、Ｐ…噛み合い幅の中心線、Ｇ…重心位置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】