JP7555866B2 - バルブタイミング変更装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期（バルブタイミング）を運転状況に応じて変更するバルブタイミング変更装置に関する。

従来のバルブタイミング変更装置としては、カムシャフトの軸線上においてクランクシャフトと同期して回転するハウジング、カムシャフトと一体的に回転すると共にハウジングに対して所定の角度範囲を相対的に回転し得るベーンロータ、ベーンロータの凹状嵌合孔に嵌合される有底円筒状のブッシュ等を備え、ブッシュ及びベーンロータには、固定用のボルトを通すべく軸線を中心とする貫通孔が形成されたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

この装置においては、ボルトが、ハウジングの開口部とブッシュ及びベーンロータの貫通孔を通してカムシャフトに捩じ込まれることにより、ベーンロータがカムシャフトに固定される。
ここで、ベーンロータがボルトよりも軟質のアルミニウム材料等により形成される場合は、ブッシュを座金として機能させることができるものの、ベーンロータに凹状嵌合孔を設けているため、凹状嵌合孔を機械加工する分だけ高コスト化を招く。

また、他のバルブタイミング変更装置としては、カムシャフトの軸線上においてクランクシャフトと同期して回転するハウジング、カムシャフトと一体的に回転すると共にハウジングに対して所定の角度範囲を相対的に回転し得るベーンロータ等を備え、ベーンロータには、固定用のボルトを通すべく軸線を中心とする貫通孔が形成されたものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。

この装置においては、ボルトが、ハウジングの開口部を通して、ベーンロータの貫通孔に通され、ボルトの頭部がベーンロータの前端面に当接するようにカムシャフトに捩じ込まれることにより、ベーンロータがカムシャフトに固定される。ここで、ベーンロータがボルトよりも軟質の材料により形成される場合は、ベーンロータの座面（前端面の当接領域）のヘタリや変形等を抑制するべく座金を採用する必要がある。
しかしながら、この装置においては、座金を脱落しないように予め組み付けることができず、特に、ボルト及びカムシャフトを除いて、当該装置と座金を製品として提供する場合は、取り扱い上の利便性が悪く又管理コストの増加を招く。

特開２００８－２３２０１０号公報 特開２００９－６８４４８号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、装置の低コスト化、取り扱い上の利便性の向上を図れる、バルブタイミング変更装置を提供することにある。

本発明のバルブタイミング変更装置は、カムシャフトにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更装置であって、カムシャフトと一体的に回転するべく固定されるベーンロータと、ベーンロータを収容すると共にカムシャフトの軸線回りにベーンロータに対して所定角度範囲を相対的に回転可能なハウジングロータと、ベーンロータをカムシャフトに固定するボルトを締め付ける際に、ベーンロータの端面とボルトの頭部の間に介在させる座金とを備え、ハウジングロータは、ボルトを通すべく軸線を中心とする円形状の開口部と、座金をベーンロータの端面に隣接するように保持して脱落を規制する座金収容部を含み、ベーンロータは、軸線の方向においてハウジングロータの内壁面と接触する接触端面を含み、座金収容部は、軸線の方向においてベーンロータの端面と対向するべく、開口部の周囲において円環状凹部として形成され、座金が当接するベーンロータの端面は、接触端面と同一の平面上に画定されている、構成となっている。

上記バルブタイミング変更装置において、座金は、開口部よりも大きい外径をなす、構成を採用してもよい。

上記バルブタイミング変更装置において、ベーンロータは、ボルトを非接触にて通すべく軸線を中心とする円形状の貫通孔を含み、座金は、ボルトのネジ部を通す円孔を含み、座金収容部は、軸線に垂直な方向において、座金の円孔がベーンロータの貫通孔に臨む領域から逸脱しない範囲で座金を移動自在に収容する、構成を採用してもよい。

上記バルブタイミング変更装置において、座金収容部は、軸線の方向において、座金の板厚よりも小さい隙間の範囲で座金を移動自在に収容する、構成を採用してもよい。

上記バルブタイミング変更装置において、ベーンロータは、アルミニウム材料により形成され、座金は、鉄系材料により形成された平座金である、構成を採用してもよい。

上記バルブタイミング変更装置において、ハウジングロータは、開口部及び座金収容部を有する有底円筒状の前側ハウジングと、外周にスプロケットを有し前側ハウジングに結合される円板状の後側ハウジングを含む、構成を採用してもよい。

上記バルブタイミング変更装置において、前側ハウジングは、ダイカスト又は焼結体として形成されている、構成を採用してもよい。

上記構成をなすバルブタイミング変更装置によれば、装置の低コスト化、取り扱い上の利便性の向上を達成することができる。

本発明の一実施形態に係るバルブタイミング変更装置を内燃エンジンのカムシャフトに装着した状態を示す外観斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバルブタイミング変更装置をカムシャフトに装着する前の状態を示すものであり、前方斜めから視た分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバルブタイミング変更装置をカムシャフトに装着する前の状態を示すものであり、後方斜めから視た分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバルブタイミング変更装置を分解して前方斜めから視た分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバルブタイミング変更装置を分解して後方斜めから視た分解斜視図である。 一実施形態に係るバルブタイミング変更装置を内燃エンジンのカムシャフトに装着した状態を示す断面図である。 一実施形態に係るバルブタイミング変更装置を内燃エンジンのカムシャフトに装着した状態を示す断面図である。 一実施形態に係るバルブタイミング変更装置を内燃エンジンのカムシャフトに装着した状態を示す断面図である。 一実施形態に係るバルブタイミング変更装置において、ハウジングロータ（前側ハウジング）、座金、ベーンロータの位置関係を示す部分断面図である。 一実施形態に係るバルブタイミング変更装置において、ハウジングロータ（前側ハウジング）と座金の位置関係を示すものであり、ハウジングの内側から視た背面図である。 一実施形態に係るバルブタイミング変更装置をカムシャフトに装着する作業を示すものである。 一実施形態に係るバルブタイミング変更装置をカムシャフトに装着する作業を示すものである。 一実施形態に係るバルブタイミング変更装置をカムシャフトに装着する作業を示すものである。 一実施形態に係るバルブタイミング変更装置において、ベーンロータが最遅角位置にある状態及び進角通路を示す断面図である。 一実施形態に係るバルブタイミング変更装置において、ベーンロータが最進角位置にある状態及び進角室に連通する進角通路を示す断面図である。 一実施形態に係るバルブタイミング変更装置において、ベーンロータが最遅角位置にある状態及び遅角室に連通する遅角通路を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
一実施形態に係るバルブタイミング変更装置Ｍは、図１に示すように、内燃エンジンＥのカムシャフト１に装着されるものであり、図４及び図５に示すように、ベーンロータ１０、ハウジングロータ２０、座金３０、ベーンロータ１０をハウジングロータ２０に対してロックするロック機構４０を備えている。

カムシャフト１は、内燃エンジンＥのシリンダヘッドに形成された軸受により軸線Ｓ回りにおいて回転可能に支持され、矢印Ｒ方向に回転して吸気バルブ又は排気バルブをカム作用により開閉駆動する。また、カムシャフト１は、図２及び図３に示すように、ハウジングロータ２０を回動自在に支持する円形状の軸部１ａ、作動油の供給及び排出を行う進角通路１ｂ、作動油の供給及び排出を行う遅角通路１ｃ、ボルトＢを捩じ込む雌ネジ穴１ｄ、位置決めピンＰを嵌合する嵌合穴１ｅを備えている。
ボルトＢは、硬質の鉄系金属材料により形成され、鍔付きの頭部Ｂ_１、ネジ部Ｂ_２、首下部Ｂ_３を備えている。

そして、バルブタイミング変更装置Ｍは、ベーンロータ１０がボルトＢを用いてカムシャフト１に固定された状態で、ハウジングロータ２０がチェーン等を介してクランクシャフトの回転に連動し、ベーンロータ１０を介してクランクシャフトの回転駆動力をカムシャフト１に伝達する。また、作動油の流れを制御する油圧制御系２に接続されることにより、内燃エンジンＥにおいてバルブタイミングを変更する機能を果たす。
油圧制御系２は、図２及び図３に示すように、ポンプから吐出される作動油の流れを制御する油圧制御弁２ａ、油圧制御弁２ａと進角通路１ｂとを接続する進角側通路２ｂ、油圧制御弁２ａと遅角通路１ｃとを接続する遅角側通路２ｃ、油圧制御弁２ａの駆動を制御する制御手段（不図示）により構成されている。
ここでは、バルブタイミング変更装置Ｍにおいて、ボルトＢを挿入する側を「前側」と称し、カムシャフト１を連結する側を「後側」と称する。

ベーンロータ１０は、鉄系材料よりも軟質のアルミニウム材料を用いて形成され、図４及び図５に示すように、端面としての前面１０ａ及び後面１０ｂ、四つのベーン部１１、円柱状のハブ部１２、貫通孔１３、ロック機構４０を取り付ける取付け穴１４、遅角通路１５、進角通路１６、カムシャフト１を嵌合する嵌合凹部１７、ベーン部１１の先端に形成された四つのシール挿入溝１８、カムシャフト１の位置決めピンＰを嵌合する位置決め穴１９を備えている。

前面１０ａは、軸線Ｓに垂直な平面であり、四つのベーン部１１及びハブ部１２の前側の端面を画定する。そして、ベーン部１１の領域及びハブ部１２の外側領域における前面１０ａが軸線Ｓの方向においてハウジングロータ２０の内壁面２１ｄと摺動自在に接触する接触端面として機能する。また、ハブ部１２の内側領域における前面１０ａが座金３０を当接させる座面として機能する。
すなわち、座金３０が当接するベーンロータ１０の端面は、ハウジングロータ２０の内壁面２１ｄと接触する接触端面と同一の平面上に画定されている。
後面１０ｂは、軸線Ｓに垂直な平面であり、四つのベーン部１１及びハブ部１２の後側の端面を画定する。そして、後面１０ｂは、軸線Ｓの方向においてハウジングロータ２０の内壁面２２ｄと摺動自在に接触する接触端面として機能する。

四つのベーン部１１は、ハブ部１２に対して略等間隔で配置されている。一つのベーン部１１には、ロック機構４０を取り付ける取付け穴１４が形成されている。
ハブ部１２は、ボルトＢにより押圧されてカムシャフト１に固定される領域であり、座金３０を介してボルトＢが締め付けられることにより、面圧が低減され、又、ボルトＢの頭部Ｂ_１の回転による擦り傷等の発生が抑制ないし防止される。
貫通孔１３は、ボルトＢのネジ部Ｂ_２及び首下部Ｂ_３を非接触にて通して首下部Ｂ_３の周りに作動油の通路を画定するべく、軸線Ｓを中心とし前面１０ａから後面１０ｂまで貫通する内径Ｈｒの円形状に形成されている。

取付け穴１４は、後面１０ｂに開口し、ロック機構４０の円筒ホルダ４１を嵌め込むように形成されている。また、取付け穴１４には、圧力を調整する通路１４ａ，１４ｂが連通するように形成されている。通路１４ａは、開口部２１ａを通して外部に連通するべく前面１０ａに形成された長溝１４ａ_１に連通する。通路１４ｂは、一つのベーン部１１の側面に開口して遅角室ＲＣに連通し、ロックピン４２を埋没させる向きに作用する遅角室ＲＣ内の作動油を供給する。

遅角通路１５は、図５、図８、図１６に示すように、嵌合凹部１７の底面に形成されカムシャフト１の遅角通路１ｃに連通する溝状の二つの通路１５ａ、ハブ部１２の外周面に開口する四つの通路１５ｂにより形成されている。そして、遅角通路１５は、貫通孔１３内でボルトＢの首下部Ｂ_３の周りに画定される通路を介して、遅角室ＲＣに作動油を供給し又遅角室ＲＣから作動油を排出する。
進角通路１６は、図５、図７、図１５に示すように、カムシャフト１の進角通路１ｂに連通するべく嵌合凹部１７の底面に開口して軸線Ｓの方向に伸長する二つの通路１６ａ、ハブ部１２の外周面に開口する四つの通路１６ｂにより形成されている。そして、進角通路１６は、進角室ＡＣに作動油を供給し又進角室ＡＣから作動油を排出する。
嵌合凹部１７は、ベーンロータ１０の後面１０ｂ側において、カムシャフト１の軸部１ａの前端部を嵌合させるべく、円筒状の凹部として形成されている。
シール挿入溝１８は、矩形断面をなすように形成され、ハウジングロータ２０の内周面２１ｆと摺動自在に接触するシール部材１８ａが嵌め込まれる。

そして、ベーンロータ１０は、ハウジングロータ２０の収容室に、所定角度範囲において、すなわち、図１４に示す最遅角位置と図１５に示す最進角位置との間の角度範囲において相対的に回転可能に収容され、収容室を進角室ＡＣ及び遅角室ＲＣに領域分けすると共に、座金３０を介してボルトＢによりカムシャフト１に固定され、カムシャフト１と一体的に回転する。

ハウジングロータ２０は、有底円筒状の前側ハウジング２１と、前側ハウジング２１にネジｂにより結合される円板状の後側ハウジング２２とからなる二分割構造をなす。
そして、ハウジングロータ２０は、ベーンロータ１０を所定角度範囲において相対的に回転可能に収容する。

前側ハウジング２１は、アルミニウム材料を用いたダイカストにより又は焼結体として、円筒壁及び前壁を有する有底円筒状に形成されている。
前側ハウジング２１は、図４ないし図６、図９及び図１０に示すように、開口部２１ａ、ネジｂを通す四つの円孔２１ｂ、四つのシュー部２１ｃ、内壁面２１ｄ、座金収容部２１ｅ、ベーンロータ１０に取り付けられたシール部材１８ａが摺動自在に接触する内周面２１ｆを備えている。

開口部２１ａは、図６ないし図８に示すようにボルトＢを通すべく、図９に示すように、軸線Ｓを中心として頭部Ｂ_１の外径よりも大きい寸法の内径Ｈｈをなす円形状に形成されている。
四つの円孔２１ｂは、四つのシュー部２１ｃの領域において、軸線Ｓの方向に貫通するように形成されている。
四つのシュー部２１ｃは、円筒壁から中心（軸線Ｓ）に向かって突出すると共に周方向において等間隔に配置して形成されている。
内壁面２１ｄは、図９に示すように、軸線Ｓに垂直な平面をなし、軸線Ｓの方向においてベーンロータ１０の端面である前面１０ａが摺動自在に接触する。

座金収容部２１ｅは、図９及び図１０に示すように、軸線Ｓの方向においてベーンロータ１０の端面（前面１０ａ）と対向するべく、開口部２１ａの周囲において円環状凹部として形成されている。
そして、座金収容部２１ｅは、バルブタイミング変更装置ＭがボルトＢによりカムシャフト１に固定される前の状態において、座金３０をベーンロータ１０の端面（前面１０ａ）に隣接するように保持して脱落を規制する。

ここで、座金収容部２１ｅは、図９に示すように、軸線Ｓの方向において、座金３０の板厚Ｔよりも小さい寸法の隙間Ｃの範囲で、座金３０を移動自在に収容するように形成されている。これによれば、バルブタイミング変更装置Ｍを搬送する際に、座金３０のガタツキを抑制することができ、又、当該装置Ｍがカムシャフト１に装着された状態において、座金３０がハウジングロータ２０と接触しないように隙間を確保することができる。

また、座金収容部２１ｅは、図１０に示すように、軸線Ｓに垂直な方向において、座金３０の円孔３１がベーンロータ１０の貫通孔１３に臨む領域から逸脱しない範囲で座金３０を移動自在に収容するように形成されている。
具体的には、座金３０が軸線Ｓを中心とする位置から最大に偏倚した状態であっても、座金３０の円孔３１の大部分が貫通孔１３と対向するように移動範囲が規制される。
ここで、「貫通孔１３に臨む」とは、円孔３１の全体が貫通孔１３と対向する状態は勿論のこと、円孔３１の一部が貫通孔１３と部分的に対向する状態も含む概念である。

これによれば、座金３０が貫通孔１３に対して偏倚した状態で、ボルトＢが挿入される際に、ネジ部Ｂ_２の先端を円孔３１に挿入して座金３０を芯合わせしつつ、すなわち、円孔３１の中心を貫通孔１３の中心である軸線Ｓに合わせつつ、ボルトＢを貫通孔１３に挿入することができる。それ故に、バルブタイミング変更装置Ｍをカムシャフト１に装着する作業を容易に行うことができる。
ここでは、座金３０が軸線Ｓを中心とする位置から最大に偏倚した状態であっても、座金３０の大部分が貫通孔１３と対向する形態を示したが、円孔３１の全領域が貫通孔１３と対向する領域から逸脱しない範囲に規制されてもよい。この場合は、ボルトＢの挿入作業をより円滑に行うことができる。
また、前側ハウジング２１は、ダイカスト又は焼結体として形成されているため、座金収容部２１ｅを一体成形することができる。したがって、座金収容部を機械加工により形成する場合に比べて低コスト化を達成することができる。

後側ハウジング２２は、鉄系の金属材料を用いた焼結体として円板状に形成され、図４ないし図８に示すように、スプロケット２２ａ、嵌合内周面２２ｂ、ネジｂを捩じ込む四つのネジ孔２２ｃ、内壁面２２ｄ、溝状の通路２２ｅ、嵌合穴２２ｆを備えている。

スプロケット２２ａは、クランクシャフトの回転駆動力を伝達するチェーンが巻回されるようになっている。
嵌合内周面２２ｂは、カムシャフト１の軸部１ａに回動自在に嵌合される。
内壁面２２ｄは、軸線Ｓに垂直な平面をなし、軸線Ｓの方向においてベーンロータ１０の端面である後面１０ｂが摺動自在に接触する。
通路２２ｅは、嵌合穴２２ｆに対する作動油の供給及び排出を行うべく、内壁面２２ｄにおいて溝状にかつ進角通路１６（通路１６ａ）に連通するように形成されている。
嵌合穴２２ｆは、内壁面２２ｄにおいて、ロック機構４０に含まれるロックピン４２が嵌合し得るように形成されている。

座金３０は、ベーンロータ１０の端面（前面１０ａ）とボルトＢの頭部Ｂ_１の間に介在させるものであり、硬質の鉄系材料を用いて、外径Ｄｗをなす円形状の平座金として形成され、内径Ｈｗをなす円孔３１を備えている。
そして、座金３０は、ボルトＢが締め付けられる前の状態で、ハウジングロータ２０内の座金収容部２１ｅに収容される。

ここで、座金３０の外径Ｄｗは、図９に示すように、ハウジングロータ２０の開口部２１ａの内径Ｈｈよりも大きい寸法に形成され、円孔３１の内径Ｈｗは、ベーンロータ１０の貫通孔１３の内径Ｈｒよりも小さい寸法に形成されている。
これによれば、座金３０がハウジングロータ２０の座金収容部２１ｅに収容された状態において、座金３０が開口部２１ａを通り抜けて脱落するのを防止することができ、又、座金３０が貫通孔１３から最大に偏倚した状態であっても、円孔３１を貫通孔１３に臨む領域に留めるようにすることができる。

ロック機構４０は、図６に示すように、円筒ホルダ４１、ロックピン４２、コイルバネ４３を備えている。
円筒ホルダ４１は、コイルバネ４３により付勢されたロックピン４２を往復動自在に保持するべく、ベーンロータ１０の取付け穴１４に嵌め込まれる。
ロックピン４２は、軸線Ｓの方向に往復動自在であり、コイルバネ４３の付勢力によりベーンロータ１０の後面１０ｂから突出して後側ハウジング２２の嵌合穴２２ｆに嵌合し、又、嵌合穴２２ｆに導かれた作動油の油圧を受けて又は通路１４ｂを通して導かれた作動油の油圧を受けてベーンロータ１０内に埋没するように形成されている。
コイルバネ４３は、ベーンロータ１０の後面１０ｂからロックピン４２を突出させる向きに付勢力を及ぼす。

上記構成をなすロック機構４０においては、進角通路１６及び通路２２ｅを経て供給される作動油の油圧が低下しかつ通路１４ｂを経て供給される作動油の油圧が低下すると、ロックピン４２がコイルバネ４３の付勢力によりハウジングロータ２０の嵌合穴２２ｆに嵌合し、ベーンロータ１０がハウジングロータ２０に対して最遅角位置にロックされる。
一方、進角通路１６及び通路２２ｅを経て導かれる作動油の油圧がコイルバネ４３の付勢力よりも大きくなると、ロックピン４２がベーンロータ１０の後面１０ｂから没入して、ベーンロータ１０のロックが解除される。また、通路１４ｂを経て供給される作動油の油圧がコイルバネ４３の付勢力よりも大きくなると、ロックの解除状態が維持される。

次に、上記バルブタイミング変更装置Ｍの組付け方法について説明する。
予め、ロック機構４０が組み込まれたベーンロータ１０、四つのシール部材１８ａ、前側ハウジング２１及び後側ハウジング２２、座金３０、四つのネジｂを準備する。
先ず、前側ハウジング２１の収容室が上向きになるように前側ハウジング２１をセットする。そして、座金３０を前側ハウジング２１の座金収容部２１ｅに配置する。この際に、座金収容部２１ｅは円環状凹部として形成されているため、座金３０を落し込むだけで容易に配置することができる。
続いて、前面１０ａが座金３０と対向するように、ベーンロータ１０を前側ハウジング２１の収容室に挿入する。そして、ベーンロータ１０の四つのシール挿入溝１８に、それぞれシール部材１８ａを嵌め込む。
続いて、ベーンロータ１０の後面１０ｂを覆うように、前側ハウジング２１に後側ハウジング２２を対向させて接合し、四つのネジｂを円孔２１ｂに通してネジ孔２２ｃに捩じ込み、後側ハウジング２２を前側ハウジング２１に結合する。
以上により、バルブタイミング変更装置Ｍの組付けが完了する。尚、組付け手順としては、上記の手順に限るものではなく、その他の手順で行ってもよい。

このように、有底円筒状の前側ハウジング２１に対して、座金３０、ベーンロータ１０、シール部材１８ａを順次に落し込んで、後側ハウジング２２で覆い、ネジｂで前側ハウジング２１と後側ハウジング２２とを結合するという簡単な段取りにより、バルブタイミング変更装置Ｍを容易に組付けることができる。
また、座金３０を前側ハウジング２１の座金収容部２１ｅに配置することにより、座金３０をベーンロータ１０の端面（前面１０ａ）に隣接するように保持してハウジングロータ２０からの脱落を規制することができる。
したがって、バルブタイミング変更装置Ｍを内燃エンジンＥの組立ラインに供給する際に、如何なる状態で搬送されても、座金３０のガタツキを抑制し、又、座金３０の脱落を防止することができる。それ故に、バルブタイミング変更装置Ｍを取り扱う際の利便性が向上する。

次に、バルブタイミング変更装置Ｍを、内燃エンジンＥの組立ラインにおいて、カムシャフト１に装着する作業について、図１１ないし図１３を参照しつつ説明する。
例えば、内燃エンジンＥの組立ラインにおいて、カムシャフト１の軸線Ｓが水平となるようにセットされる場合、図１１に示すように、バルブタイミング変更装置Ｍは、水平方向からカムシャフト１に近づけられて、ハウジングロータ２０の嵌合内周面２２ｂにカムシャフト１の軸部１ａが嵌め込まれ、又、位置決めピンＰが位置決め穴１９に嵌合されつつ、ベーンロータ１０の嵌合凹部１７にカムシャフト１の軸部１ａの先端部分が嵌合される。
この状態において、座金３０には重力が作用するため、座金収容部２１ｅの範囲内で軸線Ｓより下側に偏倚した状態に保持される。
この状態において、座金３０は、軸線Ｓに垂直な方向において、円孔３１がベーンロータ１０の貫通孔１３に臨む領域から逸脱しないように保持されている。

続いて、ボルトＢをバルブタイミング変更装置Ｍの前方から開口部２１ａに向けて近づけ、図１２及び図１３に示すように、ボルトＢのネジ部Ｂ_２の先端を円孔３１に挿入して座金３０を持ち上げ、そして、円孔３１の中心を貫通孔１３の中心に合わせつつ、ボルトＢを貫通孔１３に挿入する。
その後、ボルトＢをカムシャフト１の雌ネジ穴１ｄに完全に捩じ込んで座金３０及びベーンロータ１０を締め付け、ベーンロータ１０をカムシャフト１に固定する。
この装着作業においては、座金３０を別途に準備する必要がなく、ボルトＢを捩じ込むだけでよいため、装着作業を円滑にかつ容易に行うことができ、組立ラインにおける生産性が向上する。
特に、座金３０が軸線Ｓを中心とする位置から最大に偏倚した状態であっても、円孔３１が貫通孔１３に臨む領域から逸脱しないように保持されているため、ボルトＢの挿入作業を円滑に行うことができる。

ここでは、カムシャフト１の軸線Ｓが水平となるようにセットされた状態でバルブタイミング変更装置Ｍが内燃エンジンＥに装着される場合を示したが、カムシャフト１の軸線Ｓが斜めに傾斜した状態又は鉛直方向にセットされる場合であっても、座金３０は、円孔３１が貫通孔１３に臨む領域から逸脱しないように保持されるため、同様にボルトＢの挿入作業及び装着作業を容易に行うことができ、生産性を向上させることができる。

次に、バルブタイミング変更装置Ｍの動作について、図１４ないし図１６を参照しつつ説明する。
内燃エンジンＥが停止した状態においては、進角室ＡＣ及び遅角室ＲＣ内の作動油が排出されて、図１４に示すように、ベーンロータ１０は最遅角位置に位置付けられる。
また、ロック機構４０のロックピン４２が嵌合穴２２ｆに嵌合して、ベーンロータ１０がハウジングロータ２０に対してロックされた状態にある。
これにより、内燃エンジンＥの始動時には、ベーンロータ１０のバタツキ等を防止しつつ、円滑に始動させることができる。

続いて、内燃エンジンＥの始動により、進角通路１６及び通路２２ｅを通して、作動油がロックピン４２の先端に供給されると、ロックピン４２が押圧されて嵌合穴２２ｆから外れてロック状態が解除される。
そして、内燃エンジンＥの始動後は、油圧制御弁２ａが適宜切り替えられて、ベーンロータ１０及びカムシャフト１が進角側へ又は遅角側へあるいは所定の角度位置に保持されるように位相制御が行われる。

例えば、進角モードの場合は、遅角通路１５及び遅角側通路２ｃを経て、遅角室ＲＣ内の作動油が排出されると共に、進角側通路２ｂ及び進角通路１６を経て、進角室ＡＣ内に作動油が供給される。
これにより、ベーンロータ１０は、進角室ＡＣ内の作動油の油圧により、図１５に示すように、ハウジングロータ２０に対して時計回りに、すなわち、進角側に回転する。

一方、遅角モードの場合には、進角通路１６及び進角側通路２ｂを経て、進角室ＡＣ内の作動油が排出されると共に、遅角側通路２ｃ及び遅角通路１５を経て、遅角室ＲＣ内に作動油が供給される。
これにより、ベーンロータ１０は、遅角室ＲＣ内の作動油の油圧により、図１６に示すように、ハウジングロータ２０に対して反時計回りに、すなわち、遅角側に回転する。
尚、ベーンロータ１０が最遅角位置に移動した場合、ロックピン４２は嵌合穴２２ｆに対向するが、遅角室ＲＣ内の作動油が通路１４ｂを通してロックピン４２を埋没させる方向に作用しているため、ロックピン４２は嵌合穴２２ｆに嵌合することなくロックの解除状態が維持される。

また、ベーンロータ１０を最進角位置と最遅角位置との間の中間位置に保持する保持モードの場合には、油圧制御弁２ａが切り替えられて、進角室ＡＣ及び遅角室ＲＣに作動油が供給され、進角室ＡＣ及び遅角室ＲＣ内の作動油の油圧により、ベーンロータ１０は所定の中間位置に保持される。

上記実施形態に係るバルブタイミング変更装置Ｍによれば、ハウジングロータ２０が、座金３０をベーンロータ１０の端面（前面１０ａ）に隣接するように保持して脱落を規制する座金収容部２１ｅを含むため、ボルトＢ及びカムシャフト１を除いて当該装置Ｍを提供する場合、取り扱い上の利便性が向上し、内燃エンジンＥの組立ラインにおける生産性が向上する。

座金３０が当接するベーンロータ１０の端面は、軸線Ｓの方向においてハウジングロータ２０の内壁面２１ｄと接触する接触端面（前面１０ａ）と同一の平面上に画定されているため、ベーンロータ１０に対して座面としての特別な加工を施す必要がなく、ベーンロータ１０の低コスト化を達成することができる。

座金収容部２１ｅは、軸線Ｓの方向においてベーンロータ１０の端面（前面１０ａ）と対向するべく開口部２１ａの周囲において円環状凹部として形成され、座金３０が開口部２１ａの内径寸法よりも大きい外径Ｄｗをなすため、座金３０がハウジングロータ２０から脱落するのを確実に防止することができる。
また、座金収容部２１ｅは、軸線Ｓに垂直な方向において、座金３０の円孔３１がベーンロータ１０の貫通孔１３に臨む領域から逸脱しない範囲で座金３０を移動自在に収容するため、カムシャフト１に当該装置Ｍを装着する際に、ボルトＢを容易に挿入して締め付けることができ、又、装着後において座金３０がハウジングロータ２０と接触しないように隙間を確保して固定することができる。
さらに、座金収容部２１ｅは、軸線Ｓの方向において、座金３０の板厚Ｔよりも小さい寸法の隙間Ｃの範囲で座金３０を移動自在に収容するため、当該装置Ｍを搬送する際のガタツキを抑制することができ、又、装着後において座金３０がハウジングロータ２０と接触しないように隙間を確保して固定することができる。

ベーンロータ１０がアルミニウム材料により形成され、座金３０が鉄系材料により形成された平座金であることにより、軽量化を達成しつつ、ボルトＢの捩じ込み及び締付けによるベーンロータ１０の擦り傷やヘタリ等を防止することができる。
また、ハウジングロータ２０が、開口部２１ａ及び座金収容部２１ｅを有する有底円筒状の前側ハウジング２１と、外周にスプロケット２２ａを有し前側ハウジング２１に結合される円板状の後側ハウジング２２を含む構成とすることにより、座金３０をハウジングロータ２０内に容易に配置することができ、又、当該装置Ｍの組付けを容易に行うことができる。
さらに、前側ハウジング２１がダイカスト又は焼結体として形成されることにより、座金収容部２１ｅを一体成形することができ、機械加工により形成する場合に比べて、低コスト化を達成することができる。

上記実施形態においては、座金として平座金をなす座金３０を示したが、これに限定されるものではなく、ばね座金、波形座金、皿形座金、その他の形態をなす座金を採用してもよい。
上記実施形態においては、座金収容部として円環状凹部をなす座金収容部２１ｅを示したが、これに限定されるものではなく、座金３０をベーンロータ１０の端面（前面１０ａ）に隣接するように保持して脱落を規制するものであれば、その他の形態をなす座金収容部を採用してもよい。
上記実施形態においては、ハウジングロータ２０の開口部として円形状の開口部２１ａを示したが、これに限定されるものではなく、ボルトＢの挿入が可能でかつ座金の脱落を防止できるものであれば、その他の形態をなす開口部を採用してもよい。

上記実施形態においては、ハウジングロータとして、前側ハウジング２１及び後側ハウジング２２からなる二分割構造をなすハウジングロータ２０を示したが、これに限定されるものではない。例えば、平板状の前側ハウジング、円筒状の外周ハウジング、平板状の後側ハウジングからなる三分割構造、あるいはその他の形態をなすハウジングロータを備えた構成において、本発明を採用してもよい。

上記実施形態においては、クランクシャフトの回転力を伝達するスプロケット２２ａを備えたハウジングロータ２０を示したが、これに限定されるものではない。例えば、クランクシャフトの回転駆動力を伝達する手段がその他の構造をなすもの、例えば、歯付きタイミングベルト等であれば、その構造に合った歯付きプーリ等を備えたハウジングロータを採用してもよい。

上記実施形態においては、ロック機構として、円筒ホルダ４１、ロックピン４２、コイルバネ４３を含むと共に最遅角位置にロックするロック機構４０を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ベーンロータ１０をハウジングロータ２０に対してロックし得る構成であれば、その他のロック機構を採用してもよく、又、ロック位置としては、最遅角位置に限らず、最進角位置あるいは必要に応じてその他の位置であってもよい。

以上述べたように、本発明のバルブタイミング変更装置は、装置の低コスト化、取り扱い上の利便性の向上を達成することができるため、自動車等に搭載された内燃エンジンに適用できるのは勿論のこと、二輪車等に搭載された小型の内燃エンジン、その他の車両又は船舶等に搭載の内燃エンジンにおいても有用である。

１ カムシャフト
Ｓ 軸線
Ｂ ボルト
Ｂ_１ 頭部
Ｍ バルブタイミング変更装置
１０ ベーンロータ
１０ａ 前面（端面、接触端面）
１３ 貫通孔
２０ ハウジングロータ
２１ 前側ハウジング（ハウジングロータ）
２１ａ 開口部
２１ｄ 内壁面
２１ｅ 座金収容部
２２ 後側ハウジング（ハウジングロータ）
２２ａ スプロケット
３０ 座金
３１ 円孔
４０ ロック機構

Claims (7)

1. カムシャフトにより駆動される吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更装置であって、
   前記カムシャフトと一体的に回転するべく固定されるベーンロータと、
   前記ベーンロータを収容すると共に前記カムシャフトの軸線回りに前記ベーンロータに対して所定角度範囲を相対的に回転可能なハウジングロータと、
   前記ベーンロータを前記カムシャフトに固定するボルトを締め付ける際に、前記ベーンロータの端面と前記ボルトの頭部の間に介在させる座金と、を備え、
   前記ハウジングロータは、前記ボルトを通すべく前記軸線を中心とする円形状の開口部と、前記座金を前記ベーンロータの端面に隣接するように保持して脱落を規制する座金収容部を含み、
   前記ベーンロータは、前記軸線の方向において前記ハウジングロータの内壁面と接触する接触端面を含み、
   前記座金収容部は、前記軸線の方向において前記ベーンロータの端面と対向するべく、前記開口部の周囲において円環状凹部として形成され、
   前記座金が当接する前記ベーンロータの端面は、前記接触端面と同一の平面上に画定されている、
   ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
2. 前記座金は、前記開口部よりも大きい外径をなす、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング変更装置。
3. 前記ベーンロータは、前記ボルトを非接触にて通すべく、前記軸線を中心とする円形状の貫通孔を含み、
   前記座金は、前記ボルトのネジ部を通す円孔を含み、
   前記座金収容部は、前記軸線に垂直な方向において、前記座金の円孔が前記ベーンロータの貫通孔に臨む領域から逸脱しない範囲で前記座金を移動自在に収容する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング変更装置。
4. 前記座金収容部は、前記軸線の方向において、前記座金の板厚よりも小さい隙間の範囲で前記座金を移動自在に収容する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング変更装置。
5. 前記ベーンロータは、アルミニウム材料により形成され、
   前記座金は、鉄系材料により形成された平座金である、
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一つに記載のバルブタイミング変更装置。
6. 前記ハウジングロータは、前記開口部及び前記座金収容部を有する有底円筒状の前側ハウジングと、外周にスプロケットを有し前記前側ハウジングに結合される円板状の後側ハウジングを含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一つに記載のバルブタイミング変更装置。
7. 前記前側ハウジングは、ダイカスト又は焼結体として形成されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のバルブタイミング変更装置。

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