JP4461118B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する吸気弁と排気弁とのうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整する内燃機関のバルブタイミング調整装置に関する。

従来、案内回転体の案内溝内を案内される複数の可動体と、案内回転体を径方向に軸受する軸受回転体との間が複数のリンク機構部により個別に接続され、案内回転体の回転に応じた軸受回転体の回転によりバルブタイミングを変化させる装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような装置において、案内回転体から軸受回転体へ至る運動伝達経路上の各要素は限定連鎖を形成しているため、それら各要素の作動状態は、実現するバルブタイミング毎に一義的に決まることとなる。
２００５−０４８７０６号公報

上記構成の装置において案内回転体と軸受回転体との間には、通常、それらの相対回転を許容するために径方向の隙間が形成される。それ故、作動状態によっては、製造公差に起因した径方向の位置ずれが案内回転体と軸受回転体との間で生じようとするが、それら回転体間の隙間が過度に小さい場合、回転体同士が衝突して位置ずれが規制されてしまう。その結果、案内回転体が軸受回転体に対してこじり、作動ロックや強度低下を招くこととなる。また、通常、案内回転体の案内溝と可動体との間にも溝幅方向の隙間が形成されるため、位置ずれの規制状態で一部の可動体は案内溝に係合できたとしても、残りの可動体は案内溝に係合できずに案内溝から浮くというおそれもある。この場合、案内溝に係合する可動体や当該可動体に連繋するリンク機構部に荷重が集中するため、強度低下を招くこととなる。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、作動ロック及び強度低下を防止するバルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によると、案内回転体を径方向に軸受する軸受部材と、各リンク機構部に連繋する連繋部材とが、それら部材の径方向における相対移動の可能な状態にて結合部材で結合されることにより、軸受回転体が形成され、案内回転体と軸受部材との間には、軸受部材に対する案内回転体の径方向の相対移動を任意の作動状態において許容する隙間が形成される。故に、案内回転体から軸受回転体へ至る運動伝達経路上の要素の製造公差に起因して、案内回転体が軸受部材に対して径方向へ位置ずれしたとしても、当該位置ずれが規制されることはない。したがって、位置ずれの規制により案内回転体が軸受部材に対してこじる事態も、位置ずれの規制により一部の可動体が案内溝から浮いて残りの可動体等に荷重が集中する事態も、回避される。このような請求項１に記載の発明によれば、作動ロック及び強度低下を防止することができる。
また、請求項１に記載の発明によると、上述したように軸受回転体は、案内回転体を軸受する軸受部材と、各リンク機構部に連繋する連繋部材とが結合部材により結合されてなる。これにより製造時には、案内回転体と軸受部材とを心合わせした状態で軸受部材と連繋部材とを結合することができるので、当該心合わせによって製造公差の影響を吸収することができる。この場合、案内回転体と軸受部材との間の隙間については、製品保証すべく製造公差の影響を考慮して設定する安全余裕分を小さくすることができるので、過大な隙間設定により軸受部材が本来の軸受機能を果たせなくなる事態を回避することができる。

請求項２に記載の発明によると、各リンク機構部は、クランク軸とカム軸とのうち一方に連動して回転する案内回転体と各可動体との間のみならず、クランク軸とカム軸とのうち他方に連動して回転する連動回転体と各可動体との間も接続している。こうした構成では、案内回転体の位置ずれを誘引する製造公差の発生要素は増加するが、位置ずれ自体は案内回転体と軸受部材との間の隙間により確実に許容されるので、作動ロック及び強度低下の防止効果は損なわれない。

請求項３に記載の発明によると、円環状の弾性部材は、隙間を埋める形態で案内回転体と軸受部材との間に介装される。これにより製造時には、案内回転体と軸受部材との間に弾性部材を介装してそれら回転体の心合わせ作業を行うことで、円環状の弾性部材が復原力を発生することによる調心作用が得られるので、心合わせ作業がアシストされて容易となる。

請求項４に記載の発明によると、軸受部材は、結合部材が挿入される挿入溝を有し、連繋部材は、結合部材に周方向に嵌合する嵌合孔を有している。これにより製造時には、結合部材を挿入溝に挿入且つ嵌合孔に嵌合した状態下、結合部材に対して軸受部材を挿入溝の延伸方向へ相対移動させることで、案内回転体と軸受部材とを心合わせしつつ軸受部材と連繋部材との結合位置を決定することができる。

請求項５に記載の発明によると、連繋部材は、結合部材が挿入される挿入溝を有し、軸受部材は、結合部材に周方向に嵌合する嵌合孔を有している。これにより製造時には、結合部材を挿入溝に挿入且つ嵌合孔に嵌合した状態下、結合部材と共に軸受部材を挿入溝の延伸方向へ移動させることで、案内回転体と軸受部材とを心合わせしつつ軸受部材と連繋部材との結合位置を決定することができる。

請求項６に記載の発明によると、結合部材は、挿入溝に圧入される大径部と、嵌合孔に圧入される小径部とを軸方向に有している。これにより製造時には、小径部を挿入溝に挿入且つ嵌合孔に圧入した状態で案内回転体と軸受部材とを心合わせした後、大径部を挿入溝に圧入することで、容易に軸受部材と連繋部材とを結合することができる。

請求項７に記載の発明によると、結合部材は、挿入溝と嵌合孔とに圧入される大径部と、挿入溝に挿入される小径部とを軸方向に有している。これにより製造時には、大径部を嵌合孔に圧入すると共に小径部を挿入溝に挿入した状態で案内回転体と軸受部材とを心合わせした後、大径部を挿入溝に圧入することで、容易に軸受部材と連繋部材とを結合することができる。

請求項８に記載の発明によると、一対の結合部材が個別に挿入される一対の挿入溝は、軸受部材の一径方向線に沿って延伸している。これにより製造時には、軸受部材の移動を当該軸受部材の一径方向線に沿って実現することができるので、案内回転体と軸受部材との心合わせを容易且つ正確に行うことができる。

請求項９に記載の発明によると、各挿入溝は、一対の可動体を個別に案内する一対の案内溝の案内範囲の中央を通る径方向線に沿って延伸している。故に、径方向線に沿った軸受部材の移動により案内回転体と軸受部材とが心合わせされた後においては、各可動体が各案内溝の案内範囲の中央から両端へ達するまでに生じる案内回転体の位置ずれを小さく抑えることができる。これにより、案内回転体と軸受部材との間の隙間については、製造公差に起因の位置ずれを考慮して設定する安全余裕分を小さくすることができるので、過大な隙間設定により軸受部材が本来の軸受機能を果たせなくなる事態を回避することができる。

請求項１０に記載の発明によると、軸受部材と連繋部材とは螺子で軸方向に共締めされるが、それらを結合する結合部材は軸受部材の径方向線に沿った挿入溝に挿入されているので、結合後の共締時に軸受部材が螺子と共に回転して位置ずれすることを規制できる。

請求項１１に記載の発明によると、電動モータは、案内回転体を回転駆動するための回転トルクを発生するので、電動モータの回転トルク制御により高精度なバルブタイミング調整を実現することができる。尚、案内回転体を回転駆動するための回転トルクを発生する手段としては、電動モータ以外にも、例えば油圧モータや電磁ブレーキ等を用いてもよい。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第一実施形態）
図２は、本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置１を示している。バルブタイミング調整装置１は、内燃機関のクランク軸（図示しない）からカム軸２へ機関トルクを伝達する伝達系に設けられている。バルブタイミング調整装置１は、クランク軸に連動して回転する駆動側回転体１０に対して、カム軸２に連動して回転する従動側回転体１８を相対回転駆動することにより、内燃機関の吸気弁のバルブタイミングを調整する。バルブタイミング調整装置１は、具体的には、電気制御系４と位相変化機構６とを組み合わせてなる。

電気制御系４は、電動モータ２１及び通電制御回路２２を備えている。電動モータ２１は例えばブラシレスモータ等であり、内燃機関にステー（図示しない）を介して固定されるモータケース２３並びにモータケース２３により軸受されるモータ軸２４を有している。通電制御回路２２は駆動ドライバ及びその制御用マイクロコンピュータ等から構成されており、モータケース２３の外部及び／又は内部に配置されて電動モータ２１と電気的に接続されている。通電制御回路２２は、電動モータ２１のコイル（図示しない）への通電を内燃機関の運転状態等に応じて制御する。この通電制御に従って電動モータ２１は、モータ軸２４の周りに回転磁界を形成し、その回転磁界の方向に応じた方向Ｘ，Ｙ（図５参照）の回転トルクをモータ軸２４に発生する。尚、以下の説明では、電動モータ２１が発生する回転トルクをモータトルクという。

位相変化機構６は、駆動側回転体１０、従動側回転体１８、減速ユニット３０及びリンクユニット５０を備えている。

図２〜４に示すように駆動側回転体１０は全体として中空形状であり、減速ユニット３０、リンクユニット５０等を収容している。駆動側回転体１０は、二段円筒状のスプロケット１１の大径側端部に二段円筒状のカバー１２の大径側端部を同軸上に螺子止めしてなる。スプロケット１１において大径部１３と小径部１４との間を接続する平板状の接続部１５には、複数の歯１６が突出形成されており、これらの歯１６とクランク軸の複数の歯との間で環状のタイミングチェーンが巻き掛けられる。故に、クランク軸から出力された機関トルクがタイミングチェーンを通じてスプロケット１１へ伝達されるときには、駆動側回転体１０がクランク軸との間の相対位相を保って回転中心Ｏ周りに回転する。このとき駆動側回転体１０の回転方向は、図３，４の時計方向となる。

図２，３に示すように従動側回転体１８は、固定部１７、一対の連繋部１９及び軸受部２０を有している。固定部１７は円筒状に形成され、駆動側回転体１０と同心的に配置されている。固定部１７は、接続部１５の内周側に相対回転自在に嵌合している。これにより従動側回転体１８は、駆動側回転体１０を径方向に軸受している。さらに固定部１７は、カム軸２に同軸上に連結されている。これにより従動側回転体１８は、カム軸２との間の相対位相を保って回転中心Ｏ周りに回転可能となっていると共に、駆動側回転体１０に対して相対回転可能となっている。尚、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して進角する相対回転方向が方向Ｘであり、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して遅角する相対回転方向が方向Ｙである。

固定部１７において回転中心Ｏに関する１８０度の回転対称位置には、それぞれ平板状の連繋部１９が突出形成されている。固定部１７を軸方向に挟んでカム軸２とは反対側には、円筒状の軸受部２０が形成されている。

図２，５に示すように減速ユニット３０は、外歯車３１、遊星キャリア３２、内歯車３３及び案内回転体３４等から構成されている。

歯先円が歯底円の外周側に設定された外歯車３１は、カバー１２に同心的にリベットかしめされて駆動側回転体１０と一体に回転可能となっている。

遊星キャリア３２は全体として筒状であり、内周面３５が駆動側回転体１０及びモータ軸２４と同心的に配置されている。遊星キャリア３２の内周面３５には溝部３６が開口しており、この溝部３６に嵌合する継手３７を介して遊星キャリア３２がモータ軸２４に連結されている。これにより遊星キャリア３２は、モータ軸２４に連動して回転中心Ｏ周りに回転可能となっていると共に、駆動側回転体１０に対して相対回転可能となっている。遊星キャリア３２は、回転中心Ｏに対して偏心する偏心部３８を外周面に有している。

遊星歯車である内歯車３３は有底円筒状に形成され、歯先円が歯底円の内周側に設定された歯車部３９を有している。歯車部３９の歯底円は外歯車３１の歯先円よりも大きく、また歯車部３９の歯数は外歯車３１の歯数よりも一つ多い。歯車部３９は、外歯車３１に対して偏心する形態で外歯車３１の外周側に配置されており、その偏心側とは反対側で外歯車３１に噛合している。内歯車３３の中心孔４１は歯車部３９と同心的に配置され、この中心孔４１がベアリング４０を介して偏心部３８に嵌合している。これにより内歯車３３は、偏心部３８の偏心中心Ｅ周りに自転しつつ偏心部３８の回転方向へ公転する遊星運動を実現可能となっている。尚、本実施形態では、偏心部３８に開口する収容孔４２にＵ字状の板ばね４３が収容されており、この板ばね４３がベアリング４０を介して内歯車３３の中心孔４１を押圧することにより、内歯車３３が外歯車３１にしっかりと噛合している。

図２，４に示すように案内回転体３４は円環板状に形成され、従動側回転体１８の軸受部２０の外周側に相対回転自在に嵌合している。これにより案内回転体３４は、軸受部２０による径方向の軸受作用を受けて回転中心Ｏ周りに回転可能となっていると共に、回転体１０，１８に対して相対回転可能となっている。図２，５に示すように、案内回転体３４において回転方向へ等間隔をあけた複数箇所には、係合孔４８が形成されている。また、内歯車３３において自転方向へ等間隔をあけた複数箇所には、係合突起４９が形成されている。各係合突起４９は各係合孔４８に個別に遊挿されて係合することにより、内歯車３３の遊星運動を許容しつつ内歯車３３から案内回転体３４へのトルク伝達を可能にしている。

こうした構成の減速ユニット３０では、遊星キャリア３２が駆動側回転体１０に対して相対回転しないときには、内歯車３３が遊星運動することなく駆動側回転体１０と共に回転し、各係合突起４９が係合孔４８を回転側へ押圧する。その結果、案内回転体３４が駆動側回転体１０との間の相対位相を保ちつつ、図５の時計方向へ回転する。

モータトルクの方向Ｘへの増大等により遊星キャリア３２が駆動側回転体１０に対して方向Ｘへ相対回転するときには、内歯車３３が外歯車３１との噛合歯を変化させつつ遊星運動することにより、各係合突起４９が係合孔４８を回転側へ押圧する力が増大する。その結果、案内回転体３４が駆動側回転体１０に対して方向Ｘへ相対回転する。

一方、モータトルクの方向Ｙへの増大等により遊星キャリア３２が駆動側回転体１０に対して方向Ｙへ相対回転するときには、内歯車３３が外歯車３１との噛合歯を変化させつつ遊星運動することにより、各係合突起４９が係合孔４８を反回転側へ押圧する。その結果、案内回転体３４が駆動側回転体１０に対して方向Ｙへ相対回転する。

このような減速ユニット３０によれば、モータトルクを増幅して案内回転体３４へ伝達することで、当該案内回転体３４を駆動側回転体１０に対して相対回転駆動することができる。

図２〜４，６に示すようにリンクユニット５０は、一対のリンク機構部５１、溝形成部５４及び一対の可動軸体５６等から構成されている。尚、図２〜４は、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して最遅角したときのリンクユニット５０の状態を示し、図６は、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して最進角したときのリンクユニット５０の状態を示している。また、図３，４，６では、断面を表すハッチングの図示を省略している。

図２，３に示すように各リンク機構部５１は、二種類のリンク５２，５３を組み合わせてなり、回転中心Ｏに関する１８０度の回転対称位置にそれぞれ配置されている。各リンク機構部５１の第一リンク５２は円弧形の平板状に形成され、接続部１５の相異なる二箇所にそれぞれ軸体５５を介した回り対偶によって連繋している。各リンク機構部５１の第二リンク５３はω字形の平板状に形成され、同一組の第一リンク５２に可動軸体５６を介した回り対偶によって連繋していると共に、対応する連繋部１９に軸体５７を介した回り対偶によって連繋している。

図２，４に示すように溝形成部５４は、案内回転体３４の内歯車３３とは反対側部分により形成されている。溝形成部５４においてその形状中心に関する１８０度の回転対称位置には、それぞれ案内溝５８が形成されている。各案内溝５８は所定の幅をもって延伸し、その延伸方向において回転中心Ｏからの距離が変化するように案内回転体３４の径方向線に対して傾斜する曲線状である。ここで、図４，６に示すように本実施形態の案内溝５８は、曲率が漸次変化する渦巻形の曲線状であり、方向Ｘへ向かうほど回転中心Ｏから離間するように傾斜している。また、本実施形態の案内溝５８は、係合孔４８と連通する箇所を除いて、案内回転体３４を貫通しない有底溝状である。

図２〜４に示すように各可動軸体５６は全体として円柱状であり、回転中心Ｏに対して偏心する形態で配置されている。各可動軸体５６の一端部は、対応する案内溝５８に滑動自在に嵌合している。これにより各可動軸体５６は、案内回転体３４の回転に応じて案内溝５８内を当該溝５８の延伸方向へ案内される。各可動軸体５６の他端部は、対応するリンク機構部５１において接続部１５と連繋する第一リンク５２に相対回転自在に嵌合している。これにより各リンク機構部５１の第一リンク５２は、各可動軸体５６と駆動側回転体１０との間を個別に接続した形となっている。各可動軸体５６の中間部は、対応するリンク機構部５１において連繋部１９と連繋する第二リンク５３に圧入固定されている。これにより各リンク機構部５１の第二リンク５３は、各可動軸体５６と従動側回転体１８との間を個別に接続した形となっている。

こうした構成のリンクユニット５０では、案内回転体３４が駆動側回転体１０との間の相対位相を保っているときには、各可動軸体５６が案内溝５８内を案内されることなく案内回転体３４と共に回転する。このとき、各リンク機構部５１においてリンク５２，５３の相対位置関係は変化しないので、従動側回転体１８が駆動側回転体１０との間の相対位相を保ちつつ図４，６の時計方向へ回転する。したがって、バルブタイミングが保持される。

案内回転体３４が駆動側回転体１０に対して方向Ｘへ相対回転するときには、各可動軸体５６が案内溝５８内を回転中心Ｏに対する接近側へ案内される。このとき各可動軸体５６は、対応するリンク機構部５１の第一リンク５２を回転駆動しつつ、自身と回転中心Ｏとの間の距離を縮小するように移動する。その結果、各リンク機構部５１の第二リンク５３が可動軸体５６により押圧されて連繋部１９と共に方向Ｘへと駆動されるため、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して進角する。したがって、バルブタイミングが進角側へ変化する。

一方、案内回転体３４が駆動側回転体１０に対して方向Ｙへ相対回転するときには、各可動軸体５６が案内溝５８内を回転中心Ｏに対する離間側へ案内される。このとき各可動軸体５６は、対応するリンク機構部５１の第一リンク５２を回転駆動しつつ、自身と回転中心Ｏとの間の距離を拡大するように移動する。その結果、各リンク機構部５１の第二リンク５３が可動軸体５６により引張られて連繋部１９と共に方向Ｙへと駆動されるため、従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して遅角する。したがって、バルブタイミングが遅角側へ変化する。

このようにリンクユニット５０は、駆動側回転体１０に対する案内回転体３４の相対回転に追従した各可動軸体５６の移動に応じ、駆動側回転体１０に対する従動側回転体１８の相対回転を各リンク機構部５１で生じさせることで、バルブタイミングを変化させる。

次に、第一実施形態の特徴的構成について説明する。図２に示すように第一実施形態の従動側回転体１８は、固定部１７及び連繋部１９を形成する連繋部材６０と、軸受部２０を形成する軸受部材６１とを、一対の結合部材６２により結合してなる。

図７に示すように各結合部材６２は、円柱状の小径部６３と、小径部６３より大径円柱状の大径部６４とを同軸上に有している。

図８に示すように、連繋部材６０においてその形状中心（ここでは、回転中心Ｏと一致する）に関する１８０度の回転対称位置には、それぞれ円筒孔状の嵌合孔６５が形成されている。また図３に示すように、軸受部材６１においてその形状中心に関する１８０度の回転対称位置には、それぞれ長孔状の挿入溝６６が形成されている。

図７に示すように各嵌合孔６５には、対応する結合部材６２の小径部６３が周方向に嵌合し、特に第一実施形態では当該小径部６３が圧入固定されている。また、各挿入溝６６には、対応する結合部材６２の大径部６４が挿入され、特に第一実施形態では当該大径部６４が圧入固定されている。これにより各挿入溝６６は、幅方向両側の側壁６７，６８を大径部６４に嵌合させていると共に、溝延伸方向において大径部６４との間に空間部６９を形成している。

図４，６に示すように従動側回転体１８が駆動側回転体１０に対して最遅角及び最進角するとき、一方の案内溝５８の端部には可動軸体５６が当接して係止されるが、他方の案内溝５８の端部には可動軸体５６が当接せず係止されない。したがって、一方の案内溝５８による可動軸体５６の案内範囲は、図９に示すように案内溝５８の長さと一致する範囲Ｗ１であり、他方の案内溝５８による可動軸体５６の案内範囲は、図９に示すように案内溝５８の長さより短い範囲Ｗ２である。そして第一実施形態では、これら各案内範囲Ｗ１，Ｗ２の中央Ｃ１，Ｃ２を通る軸受部材６１の一径方向線Ｒに沿って、各挿入溝６６が延伸している。尚、図９において、Ａ１，Ａ２は、従動側回転体１８が最遅角したときに各可動軸体５６が位置する案内範囲Ｗ１，Ｗ２の最遅角端を示し、またＢ１，Ｂ２は、従動側回転体１８が最進角したときに各可動軸体５６が位置する案内範囲Ｗ１，Ｗ２の最進角端を示している。

以上の構成により互いに結合されている連繋部材６０と軸受部材６１とは、図２に示すように、それら部材６０，６１からなる従動側回転体１８をカム軸２と連結するボルト７０によって軸方向に共締めされる。したがって、各結合部材６２による結合力は、後述する案内回転体３４と軸受部材６１との心合わせ後、連繋部材６０と軸受部材６１とが共締めされるまでに軸受部材６１が位置ずれしない程度であればよい。

図１に模式的に示すように、案内回転体３４と軸受部材６１の軸受部２０との間には径方向の隙間８０が形成されている。また、図２に示すように案内回転体３４と軸受部材６１の軸受部２０との間には、ゴムからなる円環状のＯリング８２が介装されており、このＯリング８２が隙間８０の軸方向の一部を周方向の全域に亘って埋めている。

次に、第一実施形態の特徴的製造方法について説明する。この製造方法では、まず、スプロケット１１の接続部１５、連繋部材６０の連繋部１９及び可動軸体５６と連繋するリンク機構部５１を一対形成する。

続いて、スプロケット１１の内周側に案内回転体３４を配置し、各リンク機構部５１に連繋する可動軸体５６を図１に示すように径方向線Ｒ上で案内溝５８に嵌合する。このときには、各案内溝５８の外周側の側壁８４に可動軸体５６を当接させておく。

さらに続いて、案内回転体３４に装着されたＯリング８２の内周側に軸受部材６１を圧入した後、図１０に示すように各結合部材６２の小径部６３を軸受部材６１の挿入溝６６に挿通して、当該小径部６３の大径部６４とは反対側端部を連繋部材６０の嵌合孔６５に圧入する。このとき、小径部６３の嵌合孔６５への圧入量は、図７（ａ）に示す完全結合状態での圧入量より小さくされる。これにより、各結合部材６２の大径部６４が挿入溝６６には圧入されず、また各結合部材６２の小径部６３が挿入溝６６の側壁６７，６８に対して溝延伸方向へ摺動可能に嵌挿される。

この後、各結合部材６２に挿入溝６６の側壁６７，６８を摺動案内させつつ軸受部材６１を径方向線Ｒに沿って動かすことにより、軸受部材６１の軸受部２０と案内回転体３４とを正確に心合わせする。このとき、軸受部材６１と案内回転体３４との間のＯリング８２は、弾性変形により復原力を発生することで調心作用を発揮するので、心合わせ作業がアシストされる。

心合わせが完了したら、図７（ａ）に示すように各結合部材６２の小径部６３を嵌合孔６５にさらに圧入しつつ、各結合部材６２の大径部６４を挿入溝６６に圧入する。これにより、連繋部材６０と軸受部材６１とが結合部材６２を介して結合され、従動側回転体１８が形成される。

従動側回転体１８の形成後には、スプロケット１１にタイミングチェーンを巻き掛けると共に、ボルト７０により連繋部材６０と軸受部材６１とを共締めしてカム軸２に固定する。このとき各結合部材６２は、軸受部材６１の径方向線Ｒに沿って長い挿入溝６６の側壁６７，６８間に圧入されているので、ボルト７０の締付トルクにより軸受部材６１が連繋部材６０に対して相対回転し案内回転体３４に対して心ずれすることを防止できる。

以上の後、駆動側回転体１０内に減速ユニット３０を形成し、カバー１２をスプロケット１１に螺子止めする。さらに、モータ軸２４を遊星キャリア３２に連結し、電動モータ２１と通電制御回路２２とを電気的に接続することで、バルブタイミング調整装置１が完成する。

次に、第一実施形態による隙間８０の設計方法について説明する。この設計方法では、（i）回転体１０，１８、リンク機構部５１及び可動軸体５６の製造公差に起因する案内回転体３４の位置ずれ量と、（ii）案内溝５８の製造公差に起因する案内回転体３４の位置ずれ量と、を考慮する。

（i）案内範囲Ｗ１，Ｗ２の最遅角端Ａ１，Ａ２、最進角端Ｂ１，Ｂ２及び中央Ｃ１，Ｃ２における可動軸体５６の位置（以下、軸体位置という）は、所定因子を製造公差の想定範囲内で変化させると、例えば図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すようにばらつく。ここで所定因子とは、例えば第一リンク５２の長さ、第二リンク５３の長さ、第一リンク５２と軸体５５，５６との間の隙間、第二リンク５３と軸体５５，５７との間の隙間、軸体５５，５７との間の位置関係等である。尚、図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）において、縦軸方向は、最遅角端Ａ１，Ａ２、最進角端Ｂ１，Ｂ２及び中央Ｃ１，Ｃ２における可動軸体５６の中心と回転中心Ｏとを通る径方向線（即ち、中央Ｃ１，Ｃ２では径方向線Ｒ）に沿った方向であり、縦軸方向は、当該径方向線の直交線に沿った方向である。

製品保証すべき軸体位置のばらつき範囲は、例えば図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、菱形で囲まれた範囲Ｄ_ａ，Ｄ_ｂ，Ｄ_ｃとされる。したがって、範囲Ｄ_ａ，Ｄ_ｂ，Ｄ_ｃの縦軸方向の二つの頂点位置から、設計基準位置に対する軸体位置の径方向の保証ばらつき量として、±σ_ａ，±σ_ｂ，±σ_ｃが得られる。尚、ここで設計基準位置とは、製造公差が０であると仮定したときの軸体位置である。また、第一実施形態では、案内溝５８が上述した渦巻形の曲線状に形成されていることにより、各保証ばらつき量の絶対値σ_ａ，σ_ｂ，σ_ｃが下記式（１）の関係を満たしている。
σ_ａ＜σ_ｃ＜σ_ｂ ・・・（１）

上述したように、製造時における軸受部材６１と案内回転体３４との心合わせは、中央Ｃ１，Ｃ２を通る径方向線Ｒ上において可動軸体５６を案内溝５８に嵌合した状態下、行われる。したがって、軸体位置のばらつきに起因する案内回転体３４の位置ずれ量として製品保証すべき保証量±σ_ｉは、中央Ｃ１，Ｃ２における保証ばらつき量の絶対値σ_ｃと、それより大きな最進角端Ｂ１，Ｂ２における保証ばらつき量の絶対値σ_ｂとを用いた下記式（２）にて表される。
±σ_ｉ＝±（σ_ｂ−σ_ｃ） ・・・（２）

（ii）案内溝５８が上述した渦巻形の曲線状に形成されていることにより、案内回転体３４における案内溝５８の形成箇所が図９に示す設計箇所から左右へ最もずれると、回転中心Ｏに対する案内溝５８の幅方向中心の位置（以下、溝中心位置という）が最もばらつく。

そこで、まず、右へのずれが最大となる場合を想定すると、溝中心位置は、図１２（ａ）に示すように変化する。即ち溝中心位置は、最遅角端Ａ１，Ａ２と中央Ｃ１，Ｃ２との間では製造公差が０の設計基準位置よりも回転中心Ｏに対する離間側において、また最進角端Ｂ１，Ｂ２と中央Ｃ１，Ｃ２との間では設計基準位置よりも回転中心Ｏに対する接近側において、線形変化する。したがって、この場合の変化幅は、最遅角端Ａ１，Ａ２における溝中心位置と最進角端Ｂ１，Ｂ２における溝中心位置との差Δにて表される。

これに対して、左へのずれが最大となる場合を想定すると、溝中心位置は、図１２（ｂ）に示すように変化する。即ち溝中心位置は、最遅角端Ａ１，Ａ２と中央Ｃ１，Ｃ２との間では設計基準位置よりも回転中心Ｏに対する接近側において、また最進角端Ｂ１，Ｂ２と中央Ｃ１，Ｃ２との間では設計基準位置よりも回転中心Ｏに対する離間側において、線形変化する。したがって、この場合の変化幅も、最遅角端Ａ１，Ａ２における溝中心位置と最進角端Ｂ１，Ｂ２における溝中心位置との差Δにて表される。

上述したように、軸受部材６１と案内回転体３４との心合わせは、中央Ｃ１，Ｃ２を通る径方向線Ｒ上において可動軸体５６を案内溝５８に嵌合した状態下、行われる。したがって、溝中心位置の変化に起因する案内回転体３４の位置ずれ量として製品保証すべき保証量±σ_ｉｉは、図１２（ａ），（ｂ）に示す変化幅Δを用いた下記式（３）にて表される。
±σ_ｉｉ＝±Δ／２ ・・・（３）

以上説明した（i），（ii）の考慮結果から第一実施形態では、下記式（４）にて示すように、上記式（２），（３）から求められる保証量の絶対値σ_ｉ，σ_ｉｉの和の２倍を、隙間８０の径方向のトータルサイズ（幅）として設定する。
δ＝２（σ_ｉ＋σ_ｉｉ）＝２（σ_ｂ−σ_ｃ）＋Δ ・・・（４）

このような設計により隙間８０は、案内回転体３４の径方向の位置ずれを任意の作動状態において許容するサイズδとなる。故に、製造公差に起因して案内回転体３４が位置ずれしたとしても、当該位置ずれは規制されることがないので、軸受部材６１に対する案内回転体３４のこじりや、一方の可動軸体５６及び一方のリンク機構部５１における荷重の集中を回避することができる。したがって、第一実施形態によれば、バルブタイミング調整装置１の作動ロック及び強度低下を防止することができる。

また、隙間８０のサイズδを規定するために案内回転体３４の位置ずれ保証量として求められる±σ_ｉ，±σ_ｉｉは、軸受部材６１と案内回転体３４との心合わせの結果、非常に小さくなる。これにより、隙間８０のサイズδも非常に小さくなるので、軸受部材６１により案内回転体３４の軸受機能を十分に果たすことができる。

尚、以上の第一実施形態では、従動側回転体１８が特許請求の範囲に記載の「軸受回転体」に相当し、可動軸体５６が特許請求の範囲に記載の「可動体」に相当する。また、第一実施形態では、駆動側回転体１０が特許請求の範囲に記載の「連動回転体」に相当し、Ｏリング８２が特許請求の範囲に記載の「弾性部材」に相当し、ボルト７０が特許請求の範囲に記載の「螺子」に相当する。

（第二実施形態）
図１３〜１５に示す本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例であり、結合部材６２による連繋部材６０と軸受部材６１との結合形態が第一実施形態とは異なっている。

図１３に示すように、軸受部材６１においてその形状中心に関する１８０度の回転対称位置には、それぞれ円筒孔状の嵌合孔１００が形成されている。また図１４に示すように、連繋部材６０においてその形状中心（ここでは、回転中心Ｏと一致する）に関する１８０度の回転対称位置には、それぞれ長孔状の挿入溝１１０が軸受部材６１の一径方向線Ｒに沿って延伸する形態で形成されている。

図１５に示すように各嵌合孔１００には、対応する結合部材６２の大径部６４が周方向に嵌合し、特に第二実施形態では当該大径部６４が圧入固定されている。また、各挿入溝１１０には、対応する結合部材６２の大径部６４及び小径部６３が挿入され、特に第一実施形態では当該大径部６４が圧入固定されている。これにより各挿入溝１１０は、幅方向両側の側壁１１１，１１２を大径部６４に嵌合且つ小径部６３から離間させていると共に、溝延伸方向において大径部６４及び小径部６３との間に空間部１１３を形成している。

このような第二実施形態の製造方法において、Ｏリング８２の内周側への軸受部材６１の圧入後には、図１６に示すように各結合部材６２の小径部６３を軸受部材６１の嵌合孔１００及び連繋部材６０の挿入溝１１０に順次挿入して、各結合部材６２の大径部６４を当該嵌合孔１００に圧入する。このとき、各結合部材６２の大径部６４は挿入溝１１０には圧入されず、それにより各結合部材６２の小径部６３が挿入溝１１０の側壁１１１，１１２に対して溝延伸方向へ摺動可能に嵌挿される。

また、この後には、各結合部材６２を挿入溝１１０の側壁１１１，１１２に摺動案内させつつ、それら各結合部材６２と共に軸受部材６１を径方向線Ｒに沿って動かすことにより、軸受部材６１の軸受部２０と案内回転体３４とを正確に心合わせする。さらに、この心合わせが完了したら、図１５（ａ）に示すように各結合部材６２の大径部６４において嵌合孔１００への圧入位置を変化させつつ、当該大径部６４を挿入溝１１０に圧入する。これにより、連繋部材６０と軸受部材６１とが結合部材６２を介して結合され、従動側回転体１８が形成される。

こうして製造される第二実施形態においても、第一実施形態と同様な方法により隙間８０を設計することができるので、バルブタイミング調整装置１の作動ロック及び強度低下を防止することができる。

（第三実施形態）
図１７に示す本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例であり、従動側回転体１５０が一部材で形成されている。これにより製造時には、Ｏリング８２の調心作用のみにより軸受部２０と案内回転体３４とを概ね心合わせした状態下、各可動軸体５６を案内溝５８に嵌合することになる。そのため、各可動軸体５６を嵌合可能な位置（以下、単に嵌合位置という）は、案内範囲Ｗ１，Ｗ２内でばらつく。したがって、第三実施形態では、軸受部２０と案内回転体３４との間の隙間８０の設計方法が第一実施形態の場合と異なっている。

即ち、嵌合位置のばらつきを考慮して製品保証する必要が生じるため、要素１０，１８，５１，５６の製造公差に起因する案内回転体３４の位置ずれ量については、図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す保証ばらつき量±σ_ａ，±σ_ｂ，±σ_ｃのうち絶対値が最大の±σ_ｂを保証量±σ_ｉとする。また、同様の理由により、案内溝５８の製造公差に起因する案内回転体３４の位置ずれ量については、図１２（ａ），（ｂ）に示す変化幅Δを用いた下記式（５）にて表される値を保証量±σ_ｉｉとする。したがって、第三実施形態では、下記式（６）にて表される値が隙間８０の径方向のトータルサイズδとして設定される。
±σ_ｉｉ＝±Δ ・・・（５）
δ＝２（σ_ｉ＋σ_ｉｉ）＝２σ_ｂ＋２Δ ・・・（６）

このような第三実施形態によれば、サイズδの隙間８０が案内回転体３４の位置ずれを任意の作動状態において許容することができるので、バルブタイミング調整装置１の作動ロック及び強度低下を防止することができる。尚、以上の第二実施形態では、従動側回転体１５０が特許請求の範囲に記載の「軸受回転体」に相当する。

（他の実施形態）
本発明は、上述した実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の実施形態に適用することができる。

例えば、案内溝５８については、方向Ｙへ向かうほど回転中心Ｏから離間するように傾斜していてもよいし、あるいは曲線状以外の例えば直線状等であってもよい。また、案内溝５８については、可動軸体５６と同数設ける以外にも、複数の可動軸体５６に共通の一つを設けるようにしてもよい。さらにまた、リンク機構部５１については、第一リンク５２及び軸体５５を設けないで、可動軸体５６を接続部１５にスライド嵌合させることで滑り回り対偶による連繋を実現してもよい。

さらに、図１８（同図は、第一実施形態の変形例）に示すように、係合突起４９を有し遊星キャリア３２により支持される外歯車２００を内歯車３３の代わりに設けると共に、当該外歯車２００に噛合する内歯車２０２を外歯車３１の代わりに回転体１０に設けてもよい。また、回転体１０をカム軸２と連動して回転させ、且つ回転体１８をクランク軸と連動して回転させてもよい。さらにまた、電動モータ２１の代わりに、電磁ブレーキ装置や油圧モータ等を用いてもよい。

加えて、本発明は、吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外にも、排気弁のバルブタイミングを調整する装置や、吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置に適用してもよい。

本発明の第一実施形態の特徴的構成を説明するための模式図である。 本発明の第一実施形態の全体構成を示す図であって、図３のII−II線断面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 図２のV−V線断面図である。 図４とは異なる作動状態を示す断面図である。 本発明の第一実施形態の特徴部分を拡大して示す断面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明の第一実施形態の特徴部分を示す側面図である。 本発明の第一実施形態の特徴部分を説明するための模式図である。 本発明の第一実施形態の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第一実施形態の設計方法を説明するための模式図である。 本発明の第一実施形態の設計方法を説明するための模式図である。 本発明の第二実施形態を示す図であって、図３に対応する断面図である。 本発明の第二実施形態の特徴部分を示す側面図である。 本発明の第二実施形態の特徴部分を拡大して示す断面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明の第二実施形態の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第三実施形態を示す図であって、図２に対応する断面図である。 図２の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、４ 電気制御系、６ 位相変化機構、１０ 駆動側回転体（連動回転体）、１１ スプロケット、１５ 接続部、１７ 固定部、１８，１５０ 従動側回転体（軸受回転体）、１９ 連繋部、２０ 軸受部、２１ 電動モータ、３０ 減速ユニット、３４ 案内回転体、５０ リンクユニット、５１ リンク機構部、５２ 第一リンク、５３ 第二リンク、５４ 溝形成部、５５，５７ 軸体、５６ 可動軸体（可動体）、５８ 案内溝、６０ 連繋部材、６１ 軸受部材、６２ 結合部材、６３ 小径部、６４ 大径部、６５，１００ 嵌合孔、６６，１１０ 挿入溝、６７，６８，１１１，１１２ 側壁、７０ ボルト（螺子）、８０ 隙間、８２ Ｏリング（弾性部材）、Ａ１，Ａ２ 最遅角端、Ｂ１，Ｂ２ 最進角端、Ｃ１，Ｃ２ 中央、Ｒ 径方向線、Ｗ１，Ｗ２ 案内範囲

Claims (11)

1. 案内溝を有する案内回転体と、
   前記案内回転体を径方向に軸受する軸受回転体と、
   前記案内回転体の回転に応じて前記案内溝内を案内される複数の可動体と、
   前記軸受回転体と各前記可動体との間を個別に接続し、各前記可動体の移動に応じて前記軸受回転体を回転駆動する複数のリンク機構部と、
   を備え、クランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する吸気弁と排気弁とのうち少なくとも一方のバルブタイミングを前記軸受回転体の回転に応じて調整する内燃機関のバルブタイミング調整装置において、
   前記案内回転体を径方向に軸受する軸受部材と、各前記リンク機構部に連繋する連繋部材とが、それら部材の径方向における相対移動の可能な状態にて結合部材で結合されることにより、前記軸受回転体が形成され、
   前記案内回転体と前記軸受部材との間には、前記軸受部材に対する前記案内回転体の径方向の相対移動を任意の作動状態において許容する隙間が形成されることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記クランク軸と前記カム軸とのうち一方に連動して回転する前記軸受回転体と、
   前記クランク軸と前記カム軸とのうち他方に連動して回転する連動回転体と、
   前記連動回転体と各前記可動体との間を個別に接続し、各前記可動体の移動に応じて前記軸受回転体を前記連動回転体に対して相対回転駆動する複数の前記リンク機構部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記隙間を埋める形態で前記案内回転体と前記軸受部材との間に介装される円環状の弾性部材を備え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調整装置。
4. 前記軸受部材は、前記結合部材が挿入される挿入溝を有し、
   前記連繋部材は、前記結合部材に周方向に嵌合する嵌合孔を有する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タイミング調整装置。
5. 前記連繋部材は、前記結合部材が挿入される挿入溝を有し、
   前記軸受部材は、前記結合部材に周方向に嵌合する嵌合孔を有する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タイミング調整装置。
6. 前記結合部材は、大径部と小径部とを軸方向に有し、
   前記大径部は前記挿入溝に圧入され、前記小径部は前記嵌合孔に圧入されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のバルブタイミング調整装置。
7. 前記結合部材は、大径部と小径部とを軸方向に有し、
   前記大径部は前記挿入溝と前記嵌合孔とに圧入され、前記小径部は前記挿入溝に挿入されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のバルブタイミング調整装置。
8. 前記軸受部材と前記連繋部材とは、一対の前記挿入溝に個別に挿入されると共に一対の前記嵌合孔に個別に嵌合する一対の前記結合部材により結合されており、
   各前記挿入溝は、前記軸受部材の一径方向線に沿って延伸していることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
9. 前記案内回転体は、一対の前記可動体を個別に案内する一対の前記案内溝を有し、
   各前記挿入溝は、各前記案内溝の案内範囲の中央を通る前記径方向線に沿って延伸していることを特徴とする請求項８に記載のバルブタイミング調整装置。
10. 前記軸受部材と前記連繋部材とを軸方向に共締めする螺子を備えることを特徴とする請求項８又は９に記載のバルブタイミング調整装置。
11. 前記案内回転体を回転駆動するための回転トルクを発生する電動モータを備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。

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