JP5136628B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉するバルブタイミングを変更するためのバルブタイミング調整装置に関する。

従来、内燃機関のクランクシャフトと同期回転するタイミングプーリやスプロケットを介してカムシャフトを駆動し、タイミングプーリやスプロケットとカムシャフトとの相対回動による位相差により吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉を行うベーン式のバルブタイミング調整装置が知られている。

ここで、駆動力の伝達媒体がタイミングベルトであり駆動力を受ける構造物がタイミングプーリであるタイプを「プーリ式」、駆動力の伝達媒体がチェーンであり駆動力を受ける構造物がスプロケットであるタイプを「スプロケット式」という。プーリ式で使われるタイミングベルトは一般にゴム製であり、内側が凹凸状に形成されて、タイミングプーリの外周に形成される「プーリ歯」と係合する。一方、スプロケット式に使われるチェーンは一般に鉄製であり、スプロケットの外周に形成されるギア歯と噛み合う。
タイミングベルトはゴム製であるため、鉄製のチェーンに比べ、作動時に静かで、軽いという長所を持つ。また、軽いため、車両などに用いられる場合に燃費を向上することができる。

タイミングベルトはチェーンに比べて幅が広いため、バルブタイミング調整装置の外周部に一定幅を有するプーリ部を配置するように設計しようとすると、必然的に、プーリをカップ形状にして、ハウジングの後側から径方向外側へ囲い込ませるようなレイアウトに想到する。このようなカップ形状の例は、特許文献１に開示されている。

特開２００８−２４０７３５号公報

プーリをカップ形状にすると、プーリの外周に係合するタイミングベルトにより、カップの外壁を径方向内側にたわませる荷重がかかる。たわみによってプーリが傾くと、タイミングベルトがずれるおそれがある。そのため、たわみ防止のために外壁の肉厚を厚くする必要が生じ、その結果、バルブタイミング調整装置の製品重量が重くなる。したがって、タイミングベルト自体が軽くても、バルブタイミング調整装置を含めたトータル重量が重くなり、車両などに用いられる場合に燃費を低下させることになる。

また、タイミングベルトは上記の長所を持つ反面、耐久性に劣り、特にオイルに触れると劣化しやすいという欠点がある。したがって、スプロケット式のバルブタイミング調整装置では許容される装置外部への微量のオイル漏れも、プーリ式では確実に防止する必要がある。
例えば、バルブタイミング調整装置の外郭を構成する部品に多孔質の金属焼結体を用いるとオイルがにじみ漏れる可能性がある。この漏れを防ぐために、焼結体部品に封孔処理または樹脂含浸処理などの処理を施す必要があり、製造コストがアップする。
あるいは、バルブタイミング調整装置の外郭を構成する部品に多孔質部品を用いず、鋼材を切削加工して製作した部品を用いてオイル漏れを防止する必要がある。この場合も、製品重量の増加、または、製造コストのアップを招く可能性がある。

本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、プーリ式バルブタイミング調整装置において、製品重量を軽くし、製造コストを低減するとともに、オイル漏れを防止してタイミングベルトの劣化を抑制するバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載のバルブタイミング調整装置は、駆動軸から従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、プーリ部と、ハウジングと、ベーンロータと、リアプレートとを備える。
プーリ部は、駆動軸の回転に連動して周回するタイミングベルトが係合することにより、駆動軸とともに回転する。ハウジングは、プーリ部と一体に形成され、内部に空間を形成する有底のカップ状である。
ベーンロータは、ハウジングに収容され、吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉する従動軸とともに回転する。また、ベーンロータは、ハウジングに対し所定角度範囲に限って相対回動可能な複数のベーン部を有する。
リアプレートは、ベーンロータを収容するハウジングの開口に面してハウジングの端面と当接する。

ハウジングがプーリ部と一体に形成されることにより、一つの部品が、「ベーンロータを収容する」機能と、「タイミングベルトが係合して駆動軸とともに回転する」機能とを兼ね備えることができる。そのため、部品点数が削減でき、製造コストを低減できる。
また、ハウジングの径外側に直接プーリ部を配置し、タイミングベルトの係合による荷重を部品全体で受けることができる。ここで、駆動軸方向において、プーリ部とハウジングとは同じ位置に位置している。
したがって、プーリ部を従来技術のようなカップ形状にする必要がないため、タイミングベルトの荷重によるたわみの問題もなく、たわみ対策としての肉厚アップによる製品重量増加の問題も回避できる。よって、バルブタイミング調整装置の重量を軽くすることができる。

また、ハウジングをインサートしてプーリ部が樹脂成形されることにより、ハウジングがプーリ部と一体に形成される。
インサートされるハウジングは、例えばアルミニウムダイカスト法で作られる。ハウジングを内包するとともにプーリ部を形成する部分が樹脂であるので、金属に比べて一般に重量を軽くできる。また、耐熱性、耐摩耗性に優れる樹脂、例えばガラス繊維入りポリアミドなどを使用すれば、プーリ部として使用するのに十分な熱的特性および強度特性を有する。
さらに、リアプレートとハウジングとは金属であって、ねじによって、プーリ部を介することなく互いに締結される。
樹脂のプーリ部にねじが締め込まれると、樹脂の変形、割れ等が生じ、十分な締結力が得られない。そこで、金属製のリアプレートとハウジングとが、ねじによって互いに締結されることで、樹脂のプーリ部の変形や応力集中を避けることができる。

請求項２に記載のバルブタイミング調整装置では、ハウジングは、プーリ部との接合面に突出または陥没する凹凸部を有する。特に請求項３に記載のバルブタイミング調整装置では、凹凸部は、ハウジングの径方向に突出または陥没する。

タイミングベルトの駆動時に発生する張力によってプーリ部に回転方向の荷重がかかるため、プーリ部とハウジングとの結合が弱いと接合面に剥離が生じるおそれがある。そこで、ハウジングのプーリ部との接合面に凹凸部を設けることにより、成形時に溶融樹脂が凸部を巻き込み、凹部に入り込んで収縮固化することでプーリ部とハウジングとの結合を強固にすることができる。凹凸部は、特にハウジングの径方向に設けることが製作上容易である。

請求項４に記載のバルブタイミング調整装置では、リアプレートは中実の材料で形成される。そして、ハウジングの開口の径方向外側に油密に挿着されハウジングとリアプレートとの界面から外部へのオイル漏れを防止するＯリングを備える。
ここで、「中実」とは内部が密に詰まった状態をいい、金属焼結体、鋳物などの多孔質金属材料を排除するものである。ただし、オイルが現実に孔を通って漏れる可能性がある程度の多孔質金属材料を排除するのであって、オイル漏れに影響しない程度のミクロな孔の存在までも排除するものではない。「中実の材料」は、具体的には鋼材などを示す。

これにより、リアプレートの板厚方向を貫通して外部へ通じるオイル漏れ、及び、ハウジングとリアプレートとの界面から外部へのオイル漏れをいずれも防止する。したがって、タイミングベルトがオイルに触れることを防止できるため、タイミングベルトの劣化を抑制することができる。

本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置を示す断面図である。 本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置が適用される内燃機関を示す模式図である。 本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置のプーリアセンブリの正面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置のプーリアセンブリの背面図である。 本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置の最遅角位置を示す図４のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置の最進角位置を示す図６に対応する断面図である。 参考形態のバルブタイミング調整装置のプーリアセンブリの正面図である。 図８のＤ−Ｄ断面図である。 第１および第２比較例のプーリアセンブリの正面図である。 図１０のＦ−Ｆ断面図であり、第１比較例のプーリアセンブリを示す。 図１０のＦ−Ｆ断面図であり、第２比較例のプーリアセンブリを示す。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置を示す断面図であり、カムシャフトに組み付けられた状態を示すとともに、油圧供給回路を示している。図１についての詳細な説明は後述する。

図２において、内燃機関９６のクランクシャフト９７は、「特許請求の範囲」に記載の「駆動軸」を具現し、吸気弁９４側のカムシャフト４３は、「特許請求の範囲」に記載の「従動軸」を具現したものである。
バルブタイミング調整装置９９は、吸気弁９４側に適用され、クランクシャフト９７と所定の位相差で吸気弁９４を開閉する装置である。バルブタイミング調整装置９９を構成するプーリ一体ハウジング１１は、「特許請求の範囲」に記載の「プーリ部」および「プーリ部と一体に形成されるハウジング」を包括して具現したものである。

プーリ一体ハウジング１１はカムシャフト４３に同軸に設置されている。同様に、排気弁プーリ９２はカムシャフト９３に、また、駆動軸プーリ９８はクランクシャフト９７に、それぞれ同軸に設置されている。カムシャフト４３は吸気弁９４を開閉し、カムシャフト９３は排気弁９１を開閉する。プーリ一体ハウジング１１、排気弁プーリ９２、及び、駆動軸プーリ９８の外周にはプーリ歯２ａが形成されている。
タイミングベルト９５はゴム製の環状帯である。タイミングベルト９５の環の内側には、ベルトの延びる方向に、プーリ歯２ａに係合可能な凹凸形状が形成されている。タイミングベルト９５がプーリ一体ハウジング１１、排気弁プーリ９２、及び、駆動軸プーリ９８に巻き掛けられて周回することにより、クランクシャフト９７の駆動力がプーリ一体ハウジング１１、排気弁プーリ９２に伝達され、これらが同期して回転する。

（プーリアセンブリ）
プーリ式バルブタイミング調整装置を説明するにあたり、まず、カムシャフトに組み付ける前の「プーリアセンブリ」の構成を説明する。
図３〜図７は、第１実施形態のバルブタイミング調整装置の「プーリアセンブリ」を示している。図３はプーリアセンブリ１０の正面図、図５は背面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。図６、図７は図４のＡ−Ａ断面図である。

ここで、「進角させる」とはバルブタイミングを早めること、「遅角させる」とはバルブタイミングを遅らせることをいう。図６および図７の時計回り方向を「進角方向」、反時計回り方向を「遅角方向」といい、対象物の進角方向の側を「進角側」、対象物の遅角方向の側を「遅角側」という。また、進角方向への作動を「進角作動」、遅角方向への作動を「遅角作動」という。

ベーンロータ９は、プーリ一体ハウジング１１に対して「所定角度範囲内」で「相対回動」する。以下、「相対回動」とは、ベーンロータ９がプーリ一体ハウジング１１に対して同軸に回動することをいう。また、「所定角度範囲内」の上下限を「最進角位置」および「最遅角位置」という。
図６は「最遅角位置」を示す。図４に示すように、ストッパピン７０がストッパリング７４に嵌合した状態である。図７は「最進角位置」を示す。図７は、図４において、ストッパピン７０がストッパリング７４から抜け出た状態でのＡ−Ａ断面図に相当する。

図４に示すように、ハウジング１３はプーリ部１２と一体に形成されてプーリ一体ハウジング１１をなす。ハウジング１３は、例えばアルミニウムダイカスト法で作られる。プーリ部１２は、例えばガラス繊維入りポリアミドなどの耐熱性、耐摩耗性に優れた樹脂で作られる。樹脂の射出成形工程でハウジング１３を金型にインサートして射出成形することにより、プーリ一体ハウジング１１が得られる。

ハウジング１３は、図３に示すように、周方向に５ヶ所の凸部１３ａおよび凹部１３ｂを設けている。凸部１３ａはハウジング１３の外周面に連続して設けられ、プーリ部１２との接合面の径方向外側に突出する。凹部１３ｂはハウジング１３の外周面に連続して設けられ、プーリ部１２との接合面の径方向外側に陥没する。また、凸部１３ａの頂部にはプーリ部１２との接合面の径方向外側に局部的に陥没するアンダーカット部１３ｕが設けられている。
凸部１３ａ、凹部１３ｂ、アンダーカット部１３ｕは、特許請求の範囲に記載の「凹凸部」に相当する。プーリ部１２の成形時、溶融樹脂が凸部を巻き込むとともに凹部に入り込んで収縮固化する。
こうして得られたプーリ一体ハウジング１１の一次加工品は、機械加工により二次加工され、同軸穴や端面などが高精度に仕上げられて、部品として完成する。

ハウジング１３は、ベーンロータ９を収容する。プーリ部１２は外周にプーリ歯２ａを有し、タイミングベルト９５が係合してクランクシャフト９７とともに回転する。ハウジング１３がプーリ部１２と一体に形成されることにより、一つの部品であるプーリ一体ハウジング１１が、「ベーンロータ９を収容する」機能と、「タイミングベルト９５が係合して回転する」機能とを兼ね備えることができる。そのため、部品点数が削減でき、部品管理工数、組立工数などに基づく製造コストを低減することができる。

以下、プーリアセンブリ１０の各部の構成について詳細に説明する。ここで、図４の左側を「前側」、図４の右側を「後側」と表す。
ハウジング１３は、後側が開口し、内側に空間を形成する有底のカップ状をなす。内側の空間は、図６、図７に示すように、シュー部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、及び、中央壁部３ｅから形成される。シュー部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、中央壁部３ｅを中心として４方向に放射状に膨らんで設けられる。
シュー部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのそれぞれの周方向の間には中央壁部３ｅの内壁面が形成され、その断面は円弧状をなす。また、シュー部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのそれぞれの内壁面の断面も円弧状をなす。加えて、シュー部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのそれぞれの進角側および遅角側の壁は中央壁部３ｅとつながっている。

ハウジング１３の前側中央部にフロント面３ｆが形成される。フロント面３ｆの中央には中央穴３ｇが貫通している。またシュー部３ａの底部には、ストッパリング穴７５が設けられている。一方、ハウジング１３の後側端面には、シュー部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの径方向外側にＯリング溝３ｊが設けられる。Ｏリング溝３ｊには、Ｏリング６が挿着される。またＯリング溝３ｊの径方向外側には、５ヶ所のタップ穴３ｈが設けられる。タップ穴３ｈは、ハウジング１３の周方向の凸部１３ａおよび凹部１３ｂの位置に対応する。

次に、ベーンロータ９は、ロータボディ部９ｅとベーン部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄとからなる。ロータボディ部９ｅはハウジング１３の中央壁部３ｅに、ベーン部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、それぞれ、シュー部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに収容される。
なお、ベーン部９ａのみ、他のベーン部９ｂ、９ｃ、９ｄよりも周方向の幅が大きく、最遅角位置では、ベーン部９ａの遅角側の側面がシュー部３ａの遅角側の内壁に当接し、最進角位置では、ベーン部９ａの進角側の側面がシュー部３ａの進角側の内壁に当接するように形成されている。一方、ベーン部９ｂ、９ｃ、９ｄの遅角側の側面、進角側の側面は、いずれも最遅角位置、最進角位置でシュー部３ｂ、３ｃ、３ｄの内壁に当接しない。

上記の構成により、下記４組の遅角油圧室と進角油圧室とが形成される。
（ａ）シュー部３ａとべーン部９ａとロータボディ部９ｅとに囲まれる空間において、ベーン部９ａの進角側の空間は遅角油圧室６０を形成し、ベーン部９ａの遅角側の空間は進角油圧室６５を形成する。
（ｂ）シュー部３ｂとべーン部９ｂとロータボディ部９ｅとに囲まれる空間において、ベーン部９ｂの進角側の空間は遅角油圧室６１を形成し、ベーン部９ｂの遅角側の空間は進角油圧室６６を形成する。
（ｃ）シュー部３ｃとべーン部９ｃとロータボディ部９ｅとに囲まれる空間において、ベーン部９ｃの進角側の空間は遅角油圧室６２を形成し、ベーン部９ｃの遅角側の空間は進角油圧室６７を形成する。
（ｄ）シュー部３ｄとべーン部９ｄとロータボディ部９ｅとに囲まれる空間において、ベーン部９ｄの進角側の空間は遅角油圧室６３を形成し、ベーン部９ｄの遅角側の空間は進角油圧室６８を形成する。

ロータボディ部９ｅの外周部とベーン部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの外周部には、それぞれ、ハウジング１３の内壁面に面し、摺動部クリアランスからの内部漏れを防止するためのシール部材７が、板ばね８に付勢される状態で装着される。
また、ベーンロータ９の中央には貫通穴９ｈが形成される。貫通穴９ｈの後側にリアインロー部９ｆが、貫通穴９ｈの前側にフロントインロー部９ｇが同軸に形成される。フロントインロー部９ｇにはセンターワッシャ８１が嵌合する。

次に、ストッパ機構に関する構成を説明する。
ストッパピン７０は、ベーン９ａに設けられる有底の収容穴７１に収容される。ハウジング１３のストッパリング穴７５には、ストッパリング７４が嵌入されている。ストッパリング７４の内径は、開口部より奥が小径となるテーパ状に形成されている。ストッパピン７０の先端部外径は、ストッパリング７４の内径のテーパ角度とほぼ同角度のテーパ形状に形成されており、ストッパリング７４に嵌合可能である。
収容穴７１の底部とストッパピン７０の間にはスプリング７２が挿着され、ストッパピン７０をストッパリング７４側に付勢している。ガイドブッシュ７３は収容穴７１に嵌入されており、ストッパピン７０の軸方向の一部の外径がガイドブッシュ７３の軸方向の一部の内径に嵌合して、軸方向の移動が案内される。

ストッパピン７０の軸方向の途中には受圧溝部が設けられ、受圧溝とガイドブッシュ７３の内径とに囲まれる空間に油圧室６４が形成される。ガイドブッシュ７３の側面には、遅角作動時に油圧室６４に圧油を導入するための図示しない油路が設けられる。
ストッパピン７０の先端部、ストッパリング７４、及び、ストッパリング穴７５の底部に囲まれる空間に油圧室６９が形成される。また、進角作動時に油圧室６９に圧油を導入するための図示しない油路が設けられる。
以上の構成により、ストッパピン７０は、油圧室６４もしくは油圧室６９に圧油が導入されたとき、いずれもスプリング７２の付勢力に抗して収容穴７１の底部側、すなわち図４の右方向へ移動し、ストッパリング７４から抜け出る。

図６に示す最遅角位置では、ストッパピン７０はストッパリング７４に嵌合しているので、ベーンロータ９はプーリ一体ハウジング１１と連結され、共に回転する。すなわち、ベーンロータ９とプーリ一体ハウジング１１とが相対回動しない状態である。
ストッパピン７０がストッパリング７４から抜け出ると、ベーンロータ９はプーリ一体ハウジング１１と連結を解除され、最遅角位置から最進角位置の角度範囲内で相対回動可能となる。

次に、リアプレート４は、前側の端面がハウジング１３の後側端面に当接する。５本のねじ５がリアプレート４のねじ穴４ｈを貫通しハウジング１３のタップ穴３ｈに締め込まれることにより、リアプレート４は、プーリ一体ハウジング１１に締結される。このとき、Ｏリング６により、ハウジング１３とリアプレート４との界面から外部へのオイル漏れが防止される。また、ねじ５は、樹脂のプーリ部１２を避けてハウジング１３に締め込まれ、リアプレート４およびハウジング１３の金属同士が固定される。

リアプレート４は、「特許請求の範囲」に記載の「中実の材料」である鋼材を切削加工して製作される。すなわち、焼結体のような多孔質材料でないため、リアプレート４を通してオイルが漏れることはない。したがって、オイル漏れによってタイミングベルト９５を劣化させる不具合を回避できる。
リアプレート４の後側中央には筒部４ａが形成される。また筒部４ａの径方向内側に、リアプレート４を貫通して軸受穴４ｂが形成される。

（バルブタイミング調整装置の構成）
次に、プーリアセンブリ１０をカムシャフト４３に取り付けたバルブタイミング調整装置９９の構成について、図１を参照して説明する。
カムシャフト４３のジャーナル部４２は、図示しないシリンダヘッドに設けられた軸受部４１により回転可能に支持されるとともに回転軸方向への移動を規制されている。

リアプレート４の筒部４ａは、オイルシール４４に内挿される。
カムシャフト４３の先端部４３ａの外径は、リアプレート４の軸受穴４ｂに回転可能に嵌合し、さらにベーンロータ９のリアインロー部９ｆの内径に嵌合する。カムシャフト４３の先端面４３ｂは、リアインロー部９ｆの底面に当接する。このとき、ノックピン８４により、カムシャフト４３とベーンロータ９とは、回転方向の位置決めがされる。
カムシャフト４３の中心軸に沿ってタップ穴４３ｃが形成され、その奥に中央油路３６が形成される。中央油路３６の側面には導入油路３７が連通する。また、カムシャフト４３の外周寄りには、先端面４３ｂから導入油路３２が形成される。

センターボルト８２は、センターワッシャ８１中央の貫通穴、ベーンロータ９の貫通穴９ｈを貫通し、カムシャフト４３のタップ穴４３ｃに所定の締付トルクで締め込まれる。このときセンターボルト８２の頭部座面がセンターワッシャ８１のザグリ底面に当接し、その摩擦により緩みが防止される。これにより、ベーンロータ９とカムシャフト４３とは同軸に締結される。また、センターボルト８２の軸上にはボルト油路３５が設けられており、ボルト油路３５は中央油路３６と連通する。
センターキャップ８３は、センターボルト８２の頭部およびハウジング１３のフロント面３ｆを覆うように、ハウジング１３の中央穴３ｇに嵌合して装着される。

ベーンロータ９とカムシャフト４３とが締結されることにより、ベーンロータ９の遅角油路３１は、導入油路３２を経由して遅角主油路３８と連通する。遅角油路３１は、ベーンロータ９の内部で遅角油圧室６０、６１、６２、６３、及び、油圧室６４と連通する。
また、ベーンロータ９の進角油路３４は、センターボルト８２の側面に設けられる連通孔を経由してボルト油路３５と連通し、ボルト油路３５は、中央油路３６、導入油路３７を経由して進角主油路３９と連通する。進角油路３４は、ベーンロータ９の内部で進角油圧室６５、６６、６７、６８、及び、油圧室６９と連通する。

切替バルブ４９のオイルパン４５側の２つのポートには、オイルポンプ４６からの圧油を圧送する供給油路４７とオイルパン４５へ油を排出する排出油路４８とが接続される。また、切替バルブ４９のバルブタイミング調整装置９９側の２つのポートには、遅角主油路３８と進角主油路３９とが接続される。

切替バルブ４９は、下記（イ）〜（ハ）の３モードを切り替えることができる。
（イ）供給油路４７と遅角主油路３８とを連通し、排出油路４８と進角主油路３９とを連通する遅角作動モード４９ａ
（ロ）いずれの連通も遮断する停止モード４９ｂ
（ハ）供給油路４７と進角主油路３９とを連通し、排出油路４８と遅角主油路３８とを連通する進角作動モード４９ｃ

（バルブタイミング調整装置の作動）
次にバルブタイミング調整装置９９の作動を説明する。
（１）オイルポンプ４６からの圧油が遅角油圧室６０、６１、６２、６３、進角油圧室６５、６６、６７、６８のいずれにもまだ導入されていない初期状態では、ベーンロータ９は、図６に示すように最遅角位置にある。
ストッパピン７０はスプリング７２の付勢力によりストッパリング７４に嵌合しており、ベーンロータ９はプーリ一体ハウジング１１と連結されている。

（２）切替バルブ４９の進角作動モード４９ｃを選択すると、オイルポンプ４６からの圧油は、供給油路４７、進角主油路３９、導入油路３７、中央油路３６、ボルト油路３５、進角油路３４を経由して進角油圧室６５、６６、６７、６８、及び、油圧室６９に供給される。
油圧室６９の油圧が先端部に作用するので、ストッパピン７０はスプリング７２の付勢力に抗して収容穴７１の底部側に押し込まれ、ベーンロータ９とプーリ一体ハウジング１１との連結が解除された状態となる。

進角油圧室６５、６６、６７、６８の油圧がそれぞれベーン部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの遅角側の側面に作用するため、ベーンロータ９は進角方向へ相対回動する。そして、図７に示すように、最大時、最進角位置まで相対回動しうる。
これにより、カムシャフト４３のバルブタイミングが早められる。また、遅角油圧室６０、６１、６２、６３の圧油は、遅角油路３１、導入油路３２、遅角主油路３８、排出油路４８を経由してオイルパン４５に排出される。

（３）次に、切替バルブ４９の遅角作動モード４９ａを選択すると、オイルポンプ４６からの圧油は、供給油路４７、遅角主油路３８、導入油路３２、遅角油路３１を経由して遅角油圧室６０、６１、６２、６３、及び、油圧室６４に供給される。
油圧室６４の油圧が、受圧溝部の前側の溝側面に作用するので、ストッパピン７０はスプリング７２の付勢力に抗して収容穴７１の底部側に押し込まれ、ストッパリング７４から完全に抜け出た状態、すなわち、ベーンロータ９とプーリ一体ハウジング１１との連結が解除された状態が維持される。

遅角油圧室６０、６１、６２、６３の油圧がそれぞれベーン部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの進角側の側面に作用するため、ベーンロータ９は遅角方向へ相対回動する。そして、図６に示すように、最大時、最遅角位置まで相対回動しうる。
これにより、カムシャフト４３のバルブタイミングが遅らされる。また、進角油圧室６５、６６、６７、６８の圧油は、進角油路３４、ボルト油路３５、中央油路３６、導入油路３７、進角主油路３９、排出油路４８を経由してオイルパン４５に排出される。

（４）ベーンロータ９が進角方向あるいは遅角方向へ相対回動している途中で切替バルブ４９の停止モード４９ｂが選択されると、遅角油圧室６０、６１、６２、６３および進角油圧室６５、６６、６７、６８の圧油は流入および流出が遮断され、ベーンロータ９は中間の位置に保持され、所望のバルブタイミングを得ることができる。

（比較例）
次に、本発明と比較するための２つの比較例のプーリアセンブリを、図１０〜図１２に基づいて説明する。図１０は２つの比較例に共通する正面図であり、図１１および図１２は、ともに図１０のＦ−Ｆ断面図である。図１１は第１比較例のプーリアセンブリ１１０を示し、図１２は第２比較例のプーリアセンブリ１２０を示す。
いずれの比較例においても、プーリ１１２もしくはプーリ１２２と、ハウジング１０３とは別体に製作される。また、プーリ１１２もしくはプーリ１２２は、例えば鉄系金属焼結法でカップ形状に製作される。

カップ形状に製作される理由は、ハウジング１０３と別体のプーリ１１２もしくはプーリ１２２において、プーリ歯２ａの幅がタイミングベルト９５の幅よりも広くなるように設計しようとすると、ハウジング１０３の後側から径方向外側へ囲い込むレイアウトにせざるをえないからである。
プーリ１１２もしくはプーリ１２２がカップ形状の場合、外周に係合するタイミングベルト９５により、外壁を径方向内側にたわませる荷重σがかかる。たわみによってプーリ１１２もしくはプーリ１２２の前側が下がるように傾くと、タイミングベルト９５の係合位置がずれるおそれがある。そのため、たわみ防止のために外壁の肉厚を厚くする必要が生じ、その結果、製品重量が重くなる。

また、オイル漏れに関する課題がある。
第１比較例において、プーリ１１２は多孔質の焼結体であるため、破線Ｒ１で示すように、プーリ１１２の底部の板厚方向を横断してオイルが外部へ漏れる可能性がある。この漏れを防ぐために、焼結体のプーリ１１２に封孔処理または樹脂含浸処理を施す必要があり、製造コストがアップする。
なお、破線Ｒ２で示すように、プーリ１１２の底部とハウジング１０３とが当接する界面からオイルが外部へ漏れる可能性があるため、ハウジング１０３のＯリング溝１０３ｊにＯリング６が挿着されている。この点は、本発明の第１実施形態と同様である。

第２比較例では、プーリ１２２とリアプレート１２４とを２部品に分割している。リアプレート１２４は、多孔質を用いず、鋼材を切削加工して製作することによりオイル漏れを防止できる。しかし、部品点数が増えるため、部品管理工数、組立工数などに基づく製造コストがアップする。

第１および第２比較例と比較すると、本実施形態は、軽量化の効果と、部品点数削減による製造コスト低減の効果とを有する。また、本実施形態によると、鋼材のリアプレート４、及び、Ｏリング６を備えることにより、オイル漏れ防止のための構造を有するため、オイルとの接触によるタイミングベルト９５の劣化が抑制される。
また、プーリ部１２の成形時、溶融樹脂は、ハウジング１３の径方向に突出または陥没する凸部１３ａ、凹部１３ｂ、アンダーカット部１３ｕの凸部を巻き込み凹部に入り込んで収縮固化するため、プーリ部１２とハウジング１３とがタイミングベルト９５の張力に対して強固に結合することができる。
さらに、ねじ５が樹脂のプーリ部１２を避けてハウジング１３に締め込まれることで、リアプレート４およびハウジング１３の金属同士が固定されるため、樹脂のプーリ部１２の変形、応力集中を避けることができる。

（参考形態）
参考形態のバルブタイミング調整装置のプーリアセンブリを図８、図９に基づいて説明する。図８は、プーリアセンブリ２０の正面図、図９は、図８のＤ−Ｄ断面図である。なお、下記に説明する以外の構成、作用は第１実施形態と同じである。
プーリ一体ハウジング２１はアルミニウム焼結法、またはアルミニウム押し出し成形によって形成される。アルミニウム焼結法は、アルミニウム粉末を成形金型に詰めて焼結した後、整形する方法であり、押し出し成形は、長手方向に均一断面を有する長尺品を連続成形した後、所定長さに切断する方法である。いずれの方法でも、プーリ部２２を備えたプーリ一体ハウジング２０の一次加工品がアルミニウムで形成される。こうして得られた一次加工品は、機械加工により二次加工され、同軸穴や端面などが高精度に仕上げられて、部品として完成する。

プーリ一体ハウジング２１は、フロントプレート２５およびリアプレート４に前後を挟まれてねじ５によって締結されることにより、ベーンロータ９を収容する。
フロントプレート２５のフロント面２５ｆおよび中央穴２５ｇは、それぞれ第１実施形態におけるハウジング１３のフロント面３ｆおよび中央穴３ｇに相当する。また、プーリ一体ハウジング２１のＯリング溝２１ｊは、第１実施形態におけるハウジング１３のＯリング溝３ｊに相当する。Ｏリング溝２１ｊにＯリング６が挿着されることにより、プーリ一体ハウジング２１とリアプレート４との界面から外部へのオイル漏れが防止される。

また、リアプレート４は、「中実の材料」である鋼材を切削加工して製作される。すなわち、焼結体のような多孔質材料でないため、リアプレート４を通してオイルが漏れることはない。したがって、オイル漏れによってタイミングベルト９５を劣化させる不具合を回避できる。
なお、本参考形態では、フロントプレート２５も同様に鋼材を切削加工して製作されるため、フロントプレート２５を通してオイルが漏れることも防止できる。

プーリ一体ハウジング２１の外周には、プーリ歯２ａを有するプーリ部２２が一体に備えられる。プーリ部２２にタイミングベルト９５が係合することにより、プーリ一体ハウジング２１は、クランクシャフト９７と同期して回転する。
プーリ部２２を一体に備えたプーリ一体ハウジング２１を一部品とすることにより、部品点数が削減でき、部品管理工数、組立工数などに基づく製造コストを低減することができる。また、アルミニウムは比重約２．７の軽金属であるため、製品重量を軽減することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
例えば、アルミニウムによるプーリ一体ハウジングの製造方法は、焼結法、押し出し成形の他、ダイカストなどの方法であってもよい。
あるいは、アルミニウムに代えてマグネシウムを用いることもできる。マグネシウムは比重約１．８の軽金属であるため、製品重量の軽減にはさらに効果がある。
また、バルブタイミング調整装置９９は、吸気弁９４側に限らず、排気弁９１側に適用されてもよい。あるいは、吸気弁９４側および排気弁９１側の両方に適用されてもよい。

プーリ部が樹脂で成形される第１実施形態において、「凹凸部」としての凸部１３ａ、凹部１３ｂ、アンダーカット部１３ｕは、ハウジング１３とプーリ部１２との接合面の径方向外側に突出または陥没するように設けられる。
その他、凹凸部は、ハウジングとプーリ部との接合面の径方向内側に突出または陥没するように設けられてもよい。あるいは、凹凸部は、ハウジングとプーリ部との接合面の軸方向等に設けられてもよい。また、凹凸部は、例えば連続した溝状に形成されてもよく、複数の突起や窪みが分離して形成されてもよい。
いずれの方向に、いずれの形状の凹凸部が設けられる場合でも、成形時に溶融樹脂が凸部を巻き込み凹部に入り込んで収縮固化することにより、プーリ部とハウジングとがタイミングベルトの張力に対して強固に結合することができる。

２ａ：プーリ歯、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ：シュー部、３ｅ：中央壁部、３ｊ：Ｏリング溝、４：リアプレート、４ａ：筒部、４ｂ：軸受穴、５：ねじ、６：Ｏリング、９：ベーンロータ、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ：ベーン、９ｅ：ロータボディ部、９ｈ：貫通穴、１０、２０：プーリアセンブリ、１１、２１：プーリ一体ハウジング、１２：プーリ部、１３：ハウジング、１３ａ：凸部（凹凸部）、１３ｂ：凹部（凹凸部）、１３ｕ：アンダーカット部（凹凸部）、２５：フロントプレート、
３１：遅角油路、３２：導入油路、３４：進角油路、３５：ボルト油路、３６：中央油路、３７：導入油路、３８：遅角主油路、３９：進角主油路、４３：カムシャフト（従動軸）、４５：オイルパン、４６：油圧ポンプ、４７：供給油路、４８：排出油路、４９：切替バルブ、６０、６１、６２、６３：遅角油圧室、６４：油圧室、６５、６６、６７、６８：進角油圧室、６９：油圧室、７０：ストッパピン、７１：収容穴、７４：ストッパリング、８１：センターワッシャ、８２：センターボルト、８３：センターキャップ、
９１：排気弁、９４：吸気弁、９５：タイミングベルト、９６：内燃機関、９７：クランクシャフト（駆動軸）、９８：駆動軸プーリ、９９：バルブタイミング調整装置

Claims (4)

1. 駆動軸から従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、
   前記駆動軸の回転に連動して周回するタイミングベルトが係合することにより前記駆動軸とともに回転するプーリ部と、
   前記プーリ部と一体に形成され、内部に空間を形成する有底のカップ状のハウジングと、
   前記ハウジングに収容され、吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉する前記従動軸とともに回転し、前記ハウジングに対し所定角度範囲に限って相対回動可能な複数のベーン部を有するベーンロータと、
   前記ベーンロータを収容する前記ハウジングの開口に面して前記ハウジングの端面と当接するリアプレートと、
   を備え、
   前記ハウジングをインサートして前記プーリ部が樹脂成形されることにより、前記プーリ部が前記ハウジングと一体に形成され、
   駆動軸方向において、前記プーリ部と前記ハウジングとは同じ位置に位置しており、
   前記リアプレートと前記ハウジングとは金属であって、互いにねじで締結されることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記ハウジングは、前記プーリ部との接合面に突出または陥没する凹凸部を有す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. 前記凹凸部は、前記ハウジングの径方向に突出または陥没することを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記リアプレートは中実の材料で形成されるとともに、
   前記ハウジングの開口の径方向外側に油密に挿着され前記ハウジングと前記リアプレートとの界面から外部へのオイル漏れを防止するＯリングを備え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。

Images