WO2017043293A1 - 複合構造体及びそれを備えたバルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

複合構造体は、テーパ穴状の皿穴（１０１）と共に、皿穴の小径側に皿側嵌合穴（１０２）を有するカバープレート（１４）と、雌螺子状の螺子穴（１０４）と共に、螺子穴を挟んで皿側嵌合穴と反対側に螺子側嵌合穴（１０５）を有する軸受プレート（１３）と、１０１に着座するテーパ面状の座面部（１８１）及び螺子穴に螺着される雄螺子状の螺子部（１８４）と共に、皿側嵌合穴及び螺子側嵌合穴に嵌合して調心可能な皿側嵌合部（１８２）及び螺子側嵌合部（１８５）を有する皿螺子部材（１８）とを備える。皿側嵌合穴及び皿側嵌合部の直径差δφａと、螺子側嵌合穴及び螺子側嵌合部の直径差δφｂと、螺子穴及び螺子部の有効径差δφｃとは、δφａ＜δφｃ且つδφｂ＜δφｃの寸法関係を満たす。

Description

複合構造体及びそれを備えたバルブタイミング調整装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１５年９月１１日に出願された日本特許出願２０１５－１８０００１号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、複合構造体及びそれを備えたバルブタイミング調整装置に、関する。

　従来、皿穴を有する皿穴部材と、螺子穴を有する螺子穴部材とを、皿螺子部材により締結して複合構造体を構築する技術は、広く知られている。この技術では、皿螺子部材におけるテーパ面状の座面部が皿穴部材におけるテーパ面状の皿穴に着座するまで、皿螺子部材における雄螺子状の螺子部が螺子穴部材における雌螺子状の螺子穴に螺着されることにより、それら皿穴部材及び螺子穴部材が締結される。これによれば、皿螺子部材の軸方向において複合構造体を小型化することが可能となる。

　こうした技術を適用した一例として特許文献１には、バルブタイミング調整装置が開示されている。この特許文献１に開示のバルブタイミング調整装置では、クランク軸と連動回転するアウタロータの内部にて、カム軸と連動回転するインナロータを相対回転させるために、当該アウタロータが複合構造体として構築されている。

特開２００９－２１５８８１号公報

　しかし、特許文献１に開示のバルブタイミング調整装置では、皿穴部材の皿穴と螺子穴部材の螺子穴とが心ずれしていると、それらの穴に対して挿入される皿螺子部材は、傾斜することになる。その結果、皿螺子部材による締結軸力が所期の軸力よりも小さくなるため、複合構造体の耐久性、ひいてはバルブタイミング調整装置の耐久性が低下してしまう。そこで、皿螺子部材による締結前に、皿穴部材の皿穴と螺子穴部材の螺子穴とを高精度に相互調心させようとすると、当該相互調心の作業が煩雑となるため、生産性が低下してしまう。

　本開示の目的は、高い生産性と高い耐久性とを両立させる複合構造体及びそれを備えたバルブタイミング調整装置を、提供することにある。

　本開示の一態様において、複合構造体は、テーパ穴状の皿穴と共に、皿穴の小径側に設けられる皿側嵌合穴を、有する皿穴部材と、雌螺子状の螺子穴と共に、螺子穴を挟んで皿側嵌合穴とは反対側に設けられる螺子側嵌合穴を、有する螺子穴部材と、皿穴に着座するテーパ面状の座面部及び螺子穴に螺着される雄螺子状の螺子部と共に、皿側嵌合穴及び螺子側嵌合穴にそれぞれ個別に嵌合して調心可能な皿側嵌合部及び螺子側嵌合部を、有する皿螺子部材とを備える。皿側嵌合穴及び皿側嵌合部の直径差δφａと、螺子側嵌合穴及び螺子側嵌合部の直径差δφｂと、螺子穴及び螺子部の有効径差δφｃとは、δφａ＜δφｃ且つδφｂ＜δφｃの寸法関係を満たす。

　皿螺子部材におけるテーパ面状の座面部が皿穴部材におけるテーパ穴状の皿穴に着座するまで、皿螺子部材における雄螺子状の螺子部が螺子穴部材における雌螺子状の螺子穴に螺着されることにより、それら皿穴部材及び螺子穴部材が締結される。この締結時において、皿螺子部材の皿側嵌合部及び螺子側嵌合部はそれぞれ、皿穴部材の皿側嵌合穴及び螺子穴部材の螺子側嵌合穴に個別に嵌合することで、それら嵌合対象の穴に対して調心可能となる。

　皿側嵌合穴及び皿側嵌合部の直径差δφａと、螺子側嵌合穴及び螺子側嵌合部の直径差δφｂと、螺子穴及び螺子部の有効径差δφｃとは、δφａ＜δφｃ且つδφｂ＜δφｃの寸法関係を満たす。その結果、各嵌合部が各嵌合穴に個別に嵌合することによる調心機能は、螺子穴と螺子部との螺着によっては妨げられ難くなる。故に、そうした調心機能によれば、皿螺子部材を介して皿側嵌合穴と螺子側嵌合穴とが相互調心されることで、皿穴と螺子穴とについても相互調心され得る。

　以上のことから、皿穴部材及び螺子穴部材を皿螺子部材により締結しながら、皿穴及び螺子穴を相互調心させて、それらの穴に対する皿螺子部材の傾斜を抑制できる。したがって、締結前における皿穴と螺子穴との相互調心の作業を省いて生産性を高めることと両立させて、皿螺子部材の傾斜抑制により締結軸力を確保して耐久性を高めることが可能である。

　本開示の一態様において、内燃機関においてクランク軸からのクランクトルクの伝達によりカム軸が開閉する動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は、当該複合構造体として構築され、クランク軸と連動回転するアウタロータと、カム軸と連動回転し、アウタロータの内部に収容されて相対回転するインナロータとを、備える。

　クランク軸と連動回転するアウタロータの内部にて、カム軸と連動回転するインナロータを相対回転させるために、当該アウタロータが複合構造体として構築される。これによれば、インナロータを内部に収容させた複合構造体としてのアウタロータを構築する際には、生産性を高めることと両立させて、当該構築後には耐久性を高めることが可能となる。

一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す断面図であって、図２のI－I線断面図である。 図１のII－II線断面図である。 図１のIII－III線矢視図である。 図１の皿螺子部材による締結構造を拡大して示す断面図である。 図１の皿螺子部材を拡大して示す側面図である。 図１の皿螺子部材による締結構造の寸法関係を説明するための摸式図である。 図１の皿螺子部材による締結構造の寸法関係を説明するための摸式図である。 図１の皿螺子部材による締結構造の寸法関係を説明するための摸式図である。 図１の皿螺子部材による締結構造の寸法関係を説明するための摸式図である。 図１のバルブタイミング調整装置の製造方法を説明するための摸式図である。 図４の変形例を示す断面図である。 図４の変形例を示す断面図である。 図４の変形例を示す断面図である。

　一実施形態を図面に基づいて説明する。

　図１に示すように、一実施形態によるバルブタイミング調整装置１は、作動油の圧力を利用する油圧式である。装置１は、内燃機関においてクランク軸から出力のクランクトルクがカム軸２へと伝達される伝達系に、設置されている。ここでカム軸２は、クランク軸からのクランクトルクの伝達により、「動弁」としての吸気弁を開閉駆動する。そこで装置１は、吸気弁のバルブタイミングを調整する。

　図１～３に示すように装置１は、アウタロータ１０及びインナロータ２０を組み合わせて構成されている。装置１は、アウタロータ１０の内部にてインナロータ２０を作動油により相対回転させることで、それらロータ１０，２０間の回転位相に応じてバルブタイミングを調整する。

　金属製のアウタロータ１０は、タイミングスプロケット１２の軸方向両側に、それぞれ軸受プレート１３及びカバープレート１４を締結してなる、所謂ハウジングロータである。アウタロータ１０において軸受プレート１３及びカバープレート１４は、タイミングスプロケット１２を相互間に挟んだ状態にて、複数の皿螺子部材１８により締結されている。それら各皿螺子部材１８は、円筒状のタイミングスプロケット１２及び円環板状のプレート１３，１４に共通な周方向にて、所定間隔ずつをあけた箇所に配置されている。以上よりアウタロータ１０は、要素１２，１３，１４，１８を備えた「複合構成体」として、構築されている。

　図１，２に示すようにタイミングスプロケット１２は、収容筒１２０及び複数のシュー１２２を有している。各シュー１２２は、収容筒１２０において周方向に所定間隔ずつあけた箇所から、径方向内側へ略扇形状に突出している。周方向に隣り合うシュー１２２の間には、それぞれ収容室１２３が図２の如く形成されている。

　図１～３に示すようにタイミングスプロケット１２は、複数のスプロケット歯１２４も有している。各スプロケット歯１２４は、収容筒１２０において周方向に等間隔ずつあけた箇所から、径方向外側へと略扇形状に突出している。タイミングスプロケット１２は、それらスプロケット歯１２４とクランク軸の複数の歯との間にタイミングチェーンを掛け渡されることで、当該クランク軸と連繋する。これにより、内燃機関の運転時にタイミングスプロケット１２は、タイミングチェーンを通じてクランク軸からのクランクトルクを受ける。このとき、アウタロータ１０の構成要素１２，１３，１４，１８は、クランク軸と連動して周方向の片側（図２，３の時計方向）に一体回転する。

　図１に示すように軸受プレート１３の中心穴１３０には、カム軸２が嵌合している。これにより軸受プレート１３は、カム軸２に軸受されている。ここで、ロータ１０，２０間での相対回転時に軸受プレート１３は、中心穴１３０の内周面をカム軸２の外周面に対して摺動させる。

　図１，２に示すように金属製のインナロータ２０は、アウタロータ１０の内部に収容される、所謂ベーンロータである。インナロータ２０は、回転軸２００及び複数のベーン２０２を有している。

　回転軸２００は、アウタロータ１０の内部に同軸上に配置されている。回転軸２００は、カム軸２に対して同軸上に連結される。これによりインナロータ２０は、カム軸２と連動して周方向の片側（図２の時計方向）に回転しつつ、アウタロータ１０に対して周方向の両側に相対回転可能となっている。ここで、ロータ１０，２０間での相対回転時に回転軸２００は、軸方向における一端面及び他端面を、それぞれ軸受プレート１３及びカバープレート１４に対して摺動させる。それと共に回転軸２００は、径方向において外周面を各シュー１２２の突出先端面に対して摺動させる。

　図２に示すように各ベーン２０２は、回転軸２００において周方向に所定間隔ずつあけた箇所から、径方向外側へと略扇形状に突出している。各ベーン２０２は、それぞれ対応する収容室１２３に突入されている。ロータ１０，２０間での相対回転時に各ベーン２０２は、軸方向における一端面及び他端面を、それぞれ軸受プレート１３及びカバープレート１４に対して摺動させる。それと共に各ベーン２０２は、径方向における突出先端面を収容筒１２０の内周面に対して摺動させる。

　アウタロータ１０の内部において各ベーン２０２は、それぞれ対応する収容室１２３を周方向に仕切ることで、進角作動室３４及び遅角作動室３６を複数ずつ形成している。これにより内燃機関では、ポンプから吐出の作動油が油圧制御弁の作動により各進角作動室３４へと導入されると、周方向のうちアウタロータ１０に対する進角側Ｄａにインナロータ２０を相対回転させる回転トルクが、発生する。このとき内燃機関では、油圧制御弁の作動により作動油が各遅角作動室３６からドレンへと排出されることで、アウタロータ１０に対するインナロータ２０の回転位相が進角して、バルブタイミングも進角する。

　一方で内燃機関では、ポンプから吐出の作動油が油圧制御弁の作動により各遅角作動室３６へと導入されると、周方向のうちアウタロータ１０に対する遅角側Ｄｒにインナロータ２０を相対回転させる回転トルクが、発生する。このとき内燃機関では、油圧制御弁の作動により作動油が各進角作動室３４からドレンへと排出されることで、アウタロータ１０に対するインナロータ２０の回転位相が遅角して、バルブタイミングも遅角する。

　（締結構造）
　次に、皿螺子部材１８による要素１２，１３，１４の締結構造について、説明する。尚、本実施形態では複数設けられる皿螺子部材１８の各構成及び当該各構成による締結構造は、相互に実質同一である。そこで以下では、図４，５に示す皿螺子部材１８の構成及び当該構成による締結構造を代表的に採り上げて、説明する。

　図４，５に示すように皿螺子部材１８は、金属により長手棒状に形成されている。皿螺子部材１８は、皿頭部１８０、座面部１８１、皿側嵌合部１８２、接続面部１８３、螺子部１８４及び螺子側嵌合部１８５を、長手方向の一端１８ａ側から他端１８ｂ側に向かってこの順に有している。これらの各部１８０，１８１，１８２，１８３，１８４，１８５は、皿螺子部材１８において同軸上に設けられている。

　皿頭部１８０は、一端１８ａにおいて円盤状に形成されている。皿頭部１８０は、長手方向にて実質一定の直径を有している。皿頭部１８０において皿側嵌合部１８２とは反対側の端面１８０ａには、有底穴状の星形穴１８０ｂが開口している（図３，４，５参照）。この星形穴１８０ｂには、締結時に星形棒スパナが挿し込まれる。尚、皿頭部１８０の端面１８０ａには、締結時に挿し込まれる棒スパナ又は螺子回しの種類に応じて、星形穴１８０ｂ以外の例えば四角穴や六角穴、十字穴等が開口していてもよい。

　座面部１８１は、皿頭部１８０と同軸上に隣接して、テーパ面状に形成されている。座面部１８１は、皿頭部１８０から長手方向の他端１８ｂ側に向かって漸次縮径している。これにより座面部１８１の最大直径は、皿頭部１８０の直径と実質一致している。

　皿側嵌合部１８２は、座面部１８１と同軸上に隣接して、円柱状に形成されている。皿側嵌合部１８２は、長手方向に実質一定の直径を有することで、当該長手方向にストレートに延伸している。皿側嵌合部１８２の直径は、座面部１８１の最小直径と実質一致している。

　接続面部１８３は、皿側嵌合部１８２と同軸上に隣接して、テーパ面状に形成されている。接続面部１８３は、皿側嵌合部１８２から長手方向の他端１８ｂ側に向かって漸次縮径している。これにより接続面部１８３の最大直径は、皿側嵌合部１８２の直径よりも小径に、設定されている。

　螺子部１８４は、接続面部１８３と同軸上に隣接して、雄螺子状に形成されている。螺子部１８４は、長手方向における一対の不完全螺子部１８４ｂ，１８４ｃの間に、完全螺子部１８４ａを有している。ここで完全螺子部１８４ａとは、雄螺子において螺子山の山頂及び螺子溝の谷底が完全な所期形状を、有している部分である。一方で不完全螺子部１８４ｂ，１８４ｃとは、雄螺子において山頂及び谷底の形状が面取り部や食い付き部により所期形状から外れた形状を、有している部分である。

　このような螺子部１８４における山の径は、接続面部１８３の最小直径よりも大径且つ皿側嵌合部１８２よりも小径に、設定されている。ここで螺子部１８４における山の径とは、雄螺子において螺子山の山頂に接するような仮想円筒を想定した場合の当該仮想円筒の直径を、意味する。

　螺子側嵌合部１８５は、螺子部１８４のうち接続面部１８３とは反対側の不完全螺子部１８４ｃと同軸上に隣接して、他端１８ｂに円柱状に形成されている。螺子側嵌合部１８５は、長手方向にて実質一定の直径を有することで、当該長手方向にストレートに延伸している。螺子側嵌合部１８５の軸方向長は、皿側嵌合部１８２の軸方向長よりも長く設定されている。螺子側嵌合部１８５の直径は、螺子部１８４における谷の径よりも小径に設定されている。ここで螺子部１８４における谷の径とは、雄螺子において螺子溝の谷底に接するような仮想円筒を想定した場合の当該仮想円筒の直径を、意味する。

　以上の如き各部１８０，１８１，１８２，１８３，１８４，１８５を有した皿螺子部材１８は、図４の如くアウタロータ１０の軸方向に沿って延伸する形態に、同ロータ１０の他の構成要素１２，１３，１４に対して組み付けられている。そこで、かかる組み付けのためにアウタロータ１０は、皿穴１０１、皿側嵌合穴１０２、遊挿穴１０３、螺子穴１０４及び螺子側嵌合穴１０５を、軸方向の一端１０ａ側から他端１０ｂ側に向かってこの順に有している。これらの各穴１０１，１０２，１０３，１０４，１０５は、アウタロータ１０において同軸上に設けられている。

　具体的にはアウタロータ１０のうち、金属により形成される「皿穴部材」としてのカバープレート１４には、皿穴１０１及び皿側嵌合穴１０２が設けられている。アウタロータ１０のうち、金属により形成される「遊挿穴部材」としてのタイミングスプロケット１２には、遊挿穴１０３が設けられている。アウタロータ１０のうち、金属により形成される「螺子穴部材」としての軸受プレート１３には、螺子穴１０４及び螺子側嵌合穴１０５が設けられている。

　所謂座ぐりとしての皿穴１０１は、カバープレート１４のうち一端１０ａを構成する部分において、テーパ穴状に形成されている。皿穴１０１は、カバープレート１４において皿側嵌合穴１０２とは反対側の端面１４ａから、軸方向の他端１０ｂ側に向かって漸次縮径している（図３，４参照）。

　皿穴１０１には、皿頭部１８０及び座面部１８１が同軸上に挿入されている。この挿入形態下にて皿穴１０１の最大直径は、皿頭部１８０の直径及び座面部１８１の最大直径よりも大径に設定されている。それと共に皿穴１０１の最小直径は、座面部１８１の最小直径よりも大径に設定されている。さらに皿穴１０１のテーパ角度は、座面部１８１のテーパ角度よりも小さく設定されている。こうした直径設定及び角度設定により座面部１８１は、皿頭部１８０との間のエッジ部（即ち、最大直径部）１８１ａを皿穴１０１の内周面に対して円環状に線接触させることで、当該皿穴１０１に着座している。

　皿側嵌合穴１０２は、皿穴１０１と同軸上に隣接して、円筒穴状に形成されている。皿側嵌合穴１０２は、軸方向にて実質一定の直径を有することで、カバープレート１４のうち一端１０ａよりも他端１０ｂ側を、当該軸方向にストレートに延伸している。ここで皿側嵌合穴１０２は、皿穴１０１の小径側に設けられている。これにより皿側嵌合穴１０２の直径は、皿穴１０１の最小直径と実質一致している。

　皿側嵌合穴１０２には、皿側嵌合部１８２が同軸上に挿入されている。この挿入形態下にて皿側嵌合穴１０２の直径は、皿側嵌合部１８２の直径よりも微小隙間１０２ａ（図４，６参照）の分だけ大径に、設定されている。こうした直径設定により皿側嵌合部１８２は、皿側嵌合穴１０２に嵌合することで、当該皿側嵌合穴１０２に対して調心されている。そこで微小隙間１０２ａは、皿側嵌合部１８２及び皿側嵌合穴１０２の間にて調心機能を許容するための嵌合隙間として、確保されている。

　遊挿穴１０３は、皿側嵌合穴１０２と同軸上に隣接して、円筒穴状に形成されている。皿側嵌合穴１０２は、軸方向にて実質一定の直径を有することで、タイミングスプロケット１２のうち当該軸方向の全域をストレートに延伸している。遊挿穴１０３の直径は、皿側嵌合穴１０２の直径よりも小径に設定されている。

　遊挿穴１０３には、接続面部１８３が同軸上に挿入されている。それと共に遊挿穴１０３には、螺子部１８４のうち特定部分である遊挿部分１８４ｄが同軸上に挿入されている。本実施形態において遊挿穴１０３に挿入される遊挿部分１８４ｄは、接続面部１８３側の不完全螺子部１８４ｂと、完全螺子部１８４ａにおける不完全螺子部１８４ｂ側の一部とから、構成されている。

　このような挿入形態下にて遊挿穴１０３の直径は、接続面部１８３の最大直径及び螺子部１８４における山の径よりも、円筒状隙間１０３ａ（図４，７参照）の分だけ大径に設定されている。ここで、径方向において円筒状隙間１０３ａは、微小隙間１０２ａよりも十分に大きく確保されている。こうした直径設定により接続面部１８３と螺子部１８４の特定部分である遊挿部分１８４ｄとは、皿側嵌合部１８２と螺子部１８４の残り部分である螺着部分１８４ｅとの間に設けられる「遊挿部」として、円筒状隙間１０３ａを大きくあけて遊挿穴１０３に遊挿されている。

　螺子穴１０４は、遊挿穴１０３と同軸上に隣接して、雌螺子状に形成されている。螺子穴１０４は、軸受プレート１３のうち他端１０ｂよりも一端１０ａ側を、軸方向に延伸している。螺子穴１０４は、皿側嵌合穴１０２との間に設けられた遊挿穴１０３の直径よりも小径に、谷の径を有している。ここで螺子穴１０４における谷の径とは、雌螺子において螺子溝の谷底に接するような仮想円筒を想定した場合の当該仮想円筒の直径を、意味する。

　螺子穴１０４には、螺子部１８４のうち遊挿穴１０３に遊挿される遊挿部分１８４ｄよりも他端１８ｂ側の螺着部分１８４ｅが、同軸上に挿入されている。本実施形態において螺子穴１０４に挿入される螺着部分１８４ｅは、接続面部１８３とは反対側の不完全螺子部１８４ｃと、完全螺子部１８４ａにおける不完全螺子部１８４ｃ側の一部とから、構成されている。

　このような挿入形態下にて螺子穴１０４の有効径は、螺子部１８４の有効径よりも螺旋状隙間１０４ａ（図８参照）の分だけ大径に、設定されている。ここで、径方向において螺旋状隙間１０４ａは、円筒状隙間１０３ａよりも十分に小さいが、微小隙間１０２ａよりも僅かに大きく確保されている。また、螺子穴１０４の有効径とは、雌螺子において螺子溝の幅が螺子山の幅に等しくなるような仮想円筒を想定した場合の当該仮想円筒の直径を、意味する。さらに、螺子部１８４の有効径とは、雄螺子において螺子溝の幅が螺子山の幅に等しくなるような仮想円筒を想定した場合の当該仮想円筒の直径を、意味する。こうした直径設定により、螺子部１８４の遊挿部分１８４ｄよりも他端１８ｂ側の螺着部分１８４ｅは、螺子穴１０４に対して螺旋状隙間１０４ａをあけて螺着している（図８参照）。

　螺子側嵌合穴１０５は、螺子穴１０４と同軸上に隣接して、円筒穴状に形成されている。螺子側嵌合穴１０５は、螺子穴１０４を挟んで遊挿穴１０３及び皿側嵌合穴１０２とは反対側に、位置している。螺子側嵌合穴１０５は、軸方向にて実質一定の直径を有することで、軸受プレート１３のうち他端１０ｂを構成する部分を、当該軸方向にストレートに延伸している。螺子側嵌合穴１０５の直径は、螺子穴１０４における山の径よりも小径に、設定されている。ここで、螺子穴１０４における山の径とは、雌螺子において螺子山の山頂に接するような仮想円筒を想定した場合の当該仮想円筒の直径を、意味する。

　螺子側嵌合穴１０５には、螺子側嵌合部１８５が同軸上に挿入されている。この挿入形態下にて螺子側嵌合穴１０５の直径は、螺子側嵌合部１８５の直径よりも微小隙間１０５ａ（図４，９参照）の分だけ大径に、設定されている。こうした直径設定により螺子側嵌合部１８５は、螺子側嵌合穴１０５に嵌合することで、当該螺子側嵌合穴１０５に対して調心されている。そこで微小隙間１０５ａは、螺子側嵌合部１８５及び螺子側嵌合穴１０５の間にて調心機能を許容するための嵌合隙間として、確保されている。ここで、径方向において微小隙間１０５ａは、円筒状隙間１０３ａよりも十分に小さく、且つ螺旋状隙間１０４ａよりも僅かに小さく確保されている。但し、微小隙間１０５ａについて微小隙間１０２ａに対しては、径方向において小さい、大きい及び等しいのうち、いずれであってもよい。

　以上の如き各穴１０１，１０２，１０３，１０４，１０５を有したアウタロータ１０と、各部１８０，１８１，１８２，１８３，１８４，１８５を有した皿螺子部材１８との間には、特徴的な寸法関係が成立している。そこで以下では、その寸法関係を説明する。

　図６に示すように、皿側嵌合穴１０２の直径をφａｈと表し、皿側嵌合部１８２の直径をφａｓと表すと、それら皿側嵌合穴１０２及び皿側嵌合部１８２の直径差δφａは、下記式１により定義される。図９に示すように、螺子側嵌合穴１０５の直径をφｂｈと表し、螺子側嵌合部１８５の直径をφｂｓと表すと、それら螺子側嵌合穴１０５及び螺子側嵌合部１８５の直径差δφｂは、下記式２により定義される。図８，９に示すように、螺子穴１０４の有効径をφｃｈと表し、螺子部１８４のうち特に同穴１０４への螺着部分１８４ｅの有効径をφｃｓと表すと、それら螺子穴１０４及び螺子部１８４の有効径差δφｃは、下記式３により定義される。ここで図８では、理想的な構成における有効径差δφｃの半値δφｃ／２を示している。図７に示すように遊挿穴１０３の直径をφｄｈと表し、螺子部１８４のうち特に同穴１０３への遊挿部分１８４ｄにおける山の径を「遊挿部」の最大の直径としてφｄｓと表すと、それら遊挿穴１０３及び「遊挿部」の直径差δφｄは、下記式４により定義される。

　δφａ＝φａｈ－φａｓ　…（式１）
　δφｂ＝φｂｈ－φｂｓ　…（式２）
　δφｃ＝φｃｈ－φｃｓ　…（式３）
　δφｄ＝φｄｈ－φｄｓ　…（式４）
　こうした定義下、直径差δφａと有効径差δφｃとは、下記式５の寸法関係を満たすように設定される。それと共に、直径差δφｂと有効径差δφｃとは、下記式６の寸法関係を満たすように設定される。さらに、有効径差δφｃと直径差δφｄとは、下記式７の寸法関係を満たすように設定される。尚、直径差δφａと直径差δφｂとの寸法関係については、微小隙間１０２ａと微小隙間１０５ａとの大小関係に応じて、設定される。

　δφａ＜δφｃ　…（式５）
　δφｂ＜δφｃ　…（式６）
　δφｃ＜δφｄ　…（式７）
　さて、図４，６，９に示すように皿側嵌合部１８２及び螺子側嵌合部１８５は、皿側嵌合穴１０２及び螺子側嵌合穴１０５に個別に嵌合することで、それぞれ皿側嵌合箇所Ｐａ及び螺子側嵌合箇所Ｐｂを形成している。ここで、本実施形態において皿側嵌合穴１０２及び皿側嵌合部１８２の皿側嵌合箇所Ｐａは、螺子穴１０４及び螺子部１８４の螺着箇所Ｐｃに対して、螺子側嵌合穴１０５及び螺子側嵌合部１８５の螺子側嵌合箇所Ｐｂよりも離れて位置している。

　図６に示すように、皿側嵌合穴１０２が皿側嵌合部１８２と実際に嵌合している軸方向長さは、皿側嵌合箇所Ｐａの嵌合長Ｌａとして定義される。図９に示すように、螺子側嵌合穴１０５が螺子側嵌合部１８５と実際に嵌合している軸方向長さは、螺子側嵌合箇所Ｐｂの嵌合長Ｌｂとして定義される。これらの定義下、皿側嵌合穴１０２及び皿側嵌合部１８２の皿側嵌合箇所Ｐａにおける嵌合長Ｌａと、螺子側嵌合穴１０５及び螺子側嵌合部１８５の螺子側嵌合箇所Ｐｂにおける嵌合長Ｌｂとは、下記式８の寸法関係を満たすように設定される。

　Ｌａ＜Ｌｂ　…（式８）
　（製造方法）
　次に、インナロータ２０を内部に収容させた「複合構造体」としてのアウタロータ１０を構築して、装置１を製造する方法について、説明する。

　まず、図１０（ａ）に示すように、インナロータ２０を内部に同軸上に配置したタイミングスプロケット１２の軸方向両側に、それぞれ軸受プレート１３とカバープレート１４とを重ね合わせてセットする。

　次に、図１０（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、タイミングスプロケット１２及びプレート１３，１４を皿螺子部材１８により締結する。具体的には、星形穴１８０ｂに星形棒スパナを挿入して、皿螺子部材１８を螺子回ししつつ、当該皿螺子部材１８を螺子側嵌合部１８５から各穴１０１，１０２，１０３，１０４，１０５へと順次挿入する。

　その結果として本実施形態では、螺子穴１０４への螺子部１８４の螺合が開始してから、図１０（ｂ）の如く螺子側嵌合部１８５が螺子側嵌合穴１０５に嵌合して調心される。このとき螺子側嵌合部１８５は、螺旋状隙間１０４ａの範囲内にて図１０（ｂ）の白抜矢印の如き振れを許容されることで、螺子側嵌合穴１０５に対して調心容易となる。

　また、皿螺子部材１８の挿入が進むと、図１０（ｃ）の如く螺子側嵌合部１８５が螺子側嵌合穴１０５に対して調心されたまま、皿側嵌合部１８２が皿側嵌合穴１０２に嵌合して調心される。このとき皿側嵌合部１８２は、螺旋状隙間１０４ａ及び微小隙間１０２ａの範囲内にて図１０（ｃ）の白抜矢印の如き振れを許容されることで、皿側嵌合穴１０２に対して調心容易となる。

　さらに、皿螺子部材１８の挿入が進むと、図１０（ｄ）の如く各嵌合部１８５，１８２が各嵌合穴１０５，１０２に対して調心されたまま、座面部１８１が皿穴１０１に着座する。以上の締結作業を全ての皿螺子部材１８について行うことで、装置１の製造が完了する。尚、こうして完成した装置１については、図１に示すように、軸受プレート１３の中心穴１３０に通されたカム軸２に対してインナロータ２０を連結させると共に、タイミングスプロケット１２をクランク軸と連繋させることで、使用可能となる。

　（作用効果）
　ここまで説明した装置１の作用効果を、以下に説明する。

　装置１では、皿螺子部材１８におけるテーパ面状の座面部１８１がカバープレート１４におけるテーパ穴状の皿穴１０１に着座するまで、皿螺子部材１８における雄螺子状の螺子部１８４が軸受プレート１３における雌螺子状の螺子穴１０４に螺着される。これにより、カバープレート１４及び軸受プレート１３が締結される。この締結時に、皿螺子部材１８の皿側嵌合部１８２及び螺子側嵌合部１８５はそれぞれ、カバープレート１４の皿側嵌合穴１０２及び軸受プレート１３の螺子側嵌合穴１０５に個別に嵌合することで、それら嵌合対象の穴１０２，１０５に対して調心可能となる。

　ここで装置１によると、皿側嵌合穴１０２及び皿側嵌合部１８２の直径差δφａと、螺子側嵌合穴１０５及び螺子側嵌合部１８５の直径差δφｂと、螺子穴１０４及び螺子部１８４の有効径差δφｃとは、δφａ＜δφｃ且つδφｂ＜δφｃの寸法関係を満たす。その結果、各嵌合部１８２，１８５が各嵌合穴１０２，１０５に個別に嵌合することによる調心機能は、螺子穴１０４と螺子部１８４との螺着によっては妨げられ難くなる。故に、そうした調心機能によれば、皿螺子部材１８を介して皿側嵌合穴１０２と螺子側嵌合穴１０５とが相互調心されることで、皿穴１０１と螺子穴１０４とについても相互調心され得る。

　以上のことから装置１では、カバープレート１４及び軸受プレート１３を皿螺子部材１８により締結しながら、皿穴１０１及び螺子穴１０４を相互調心させて、それらの穴１０１，１０４に対する皿螺子部材１８の傾斜を抑制できる。したがって、締結前における皿穴１０１及び螺子穴１０４の相互調心の作業を省いて生産性を高めることと両立させて、皿螺子部材１８の傾斜抑制により締結軸力を確保して耐久性を高めることが可能である。

　さらに装置１のように、ストレートな円柱状の皿側嵌合部１８２及び螺子側嵌合部１８５はそれぞれ、ストレートな円筒穴状の皿側嵌合穴１０２及び螺子側嵌合穴１０５に嵌合することで、それら嵌合対象の穴１０２，１０５に対して正確に調心され得る。これによれば、皿螺子部材１８を介した皿側嵌合穴１０２及び螺子側嵌合穴１０５の相互調心精度、ひいては皿穴１０１及び螺子穴１０４の相互調心精度を高めることができる。これは、皿螺子部材１８の傾斜抑制により締結軸力を確保して耐久性を高める上で、特に有効となる。

　またさらに装置１によると、皿側嵌合部１８２と螺子部１８４のうち螺子穴１０４への螺着部分１８４ｅとの間の「遊挿部」として、皿螺子部材１８には、接続面部１８３と螺子部１８４の遊挿部分１８４ｄとが設けられている。ここで、座面部１８１が皿穴１０１に着座するまで螺子部１８４が螺子穴１０４に螺着される際に「遊挿部」は、皿側嵌合穴１０２及び螺子穴１０４の間にてタイミングスプロケット１２の遊挿穴１０３に遊挿される。これによりタイミングスプロケット１２は、皿側嵌合穴１０２を有するカバープレート１４と、螺子穴１０４を有する軸受プレート１３との間に挟まれて、締結される。この締結時に、皿螺子部材１８の皿側嵌合部１８２及び螺子側嵌合部１８５はそれぞれ、カバープレート１４の皿側嵌合穴１０２及び軸受プレート１３の螺子側嵌合穴１０５に個別に嵌合することで、それら嵌合対象の穴１０２，１０５に対して調心可能となる。

　ここで装置１によると、螺子穴１０４及び螺子部１８４の有効径差δφｃと、遊挿穴１０３及び「遊挿部」の直径差δφｄとは、δφｃ＜δφｄの寸法関係を満たす。その結果、各嵌合部１８２，１８５が各嵌合穴１０２，１０５に個別に嵌合することによる調心機能は、遊挿穴１０３への「遊挿部」の遊挿によっても妨げられ難くなる。故に、カバープレート１４及び軸受プレート１３の間に別部材のタイミングスプロケット１２を挟んだ「複合構造体」として、アウタロータ１０を構築する場合にあっても、高い生産性と高い耐久性との両立が可能となる。

　加えて装置１によると、皿側嵌合穴１０２及び皿側嵌合部１８２の皿側嵌合箇所Ｐａは、螺子穴１０４及び螺子部１８４の螺着箇所Ｐｃに対して、螺子側嵌合穴１０５及び螺子側嵌合部１８５の螺子側嵌合箇所Ｐｂよりも離れて位置する。その結果、螺子側嵌合箇所Ｐｂよりも螺着箇所Ｐｃから離れた皿側嵌合箇所Ｐａでは、締結時の軸受プレート１３に対して皿螺子部材１８に許容される振れ幅が増大し得る。これによれば、軸受プレート１３に対して皿螺子部材１８を大きく振れさせることで、皿側嵌合部１８２を皿側嵌合穴１０２に調心させ易くなる。故に、そうした調心容易性は、生産性を高める上で特に有効となる。

　また加えて装置１によると、皿側嵌合穴１０２及び皿側嵌合部１８２の皿側嵌合箇所Ｐａにおける嵌合長Ｌａと、螺子側嵌合穴１０５及び螺子側嵌合部１８５の螺子側嵌合箇所Ｐｂにおける嵌合長Ｌｂとは、Ｌａ＜Ｌｂの寸法関係を満たす。その結果、螺子側嵌合箇所Ｐｂよりも螺着箇所Ｐｃから離れた皿側嵌合箇所Ｐａでは、締結時にカバープレート１４に対しても、皿螺子部材１８に許容される振れ幅が増大し得る。これによれば、カバープレート１４及び軸受プレート１３に対して皿螺子部材１８を大きく振れさせることができるで、皿側嵌合部１８２を皿側嵌合穴１０２に調心させ易く、且つ当該調心の精度も確保し易くなる。故に、そうした調心容易性及び調心精度は、生産性及び耐久性を共に高める上で、特に有効となる。

　さらに加えて装置１によると、クランク軸と連動回転するアウタロータ１０の内部にて、カム軸２と連動回転するインナロータ２０を相対回転させるために、当該アウタロータ１０が「複合構造体」として構築される。これによれば、インナロータ２０を内部に収容させた「複合構造体」としてのアウタロータ１０を構築する際には、生産性を高めることと両立させて、当該構築後には耐久性を高めることが可能となる。

　（他の実施形態）
　一実施形態について説明したが、本開示は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

　具体的に変形例１では、図１１に示すように、皿側嵌合穴１０２及び螺子側嵌合穴１０５の少なくとも一方を、テーパ穴状に形成してもよい。このとき、テーパ穴状の皿側嵌合穴１０２については、皿側嵌合部１８２との直径差のうち皿側嵌合箇所Ｐａでの最小値を、δφａとして定義する。また、テーパ穴状の螺子側嵌合穴１０５については、螺子側嵌合部１８５との直径差のうち螺子側嵌合箇所Ｐｂでの最小値を、δφｂとして定義する。尚、図１１では、皿側嵌合穴１０２及び螺子側嵌合穴１０５の双方をテーパ穴状に形成した変形例１を、示している。

　図１２に示すように変形例２では、皿側嵌合部１８２及び螺子側嵌合部１８５の少なくとも一方を、テーパ柱状に形成してもよい。このとき、テーパ柱状の皿側嵌合部１８２については、皿側嵌合穴１０２との直径差のうち皿側嵌合箇所Ｐａでの最小値を、δφａとして定義する。また、テーパ柱状の螺子側嵌合部１８５については、螺子側嵌合穴１０５との直径差のうち螺子側嵌合箇所Ｐｂでの最小値を、δφｂとして定義する。尚、図１２では、皿側嵌合部１８２及び螺子側嵌合部１８５の双方をテーパ穴状に形成した変形例２を、示している。

　変形例３では、変形例１，２を組み合わせてもよい。変形例４では、皿側嵌合箇所Ｐａにおける嵌合長Ｌａと、螺子側嵌合箇所Ｐｂにおける嵌合長Ｌｂとを、Ｌａ＞Ｌｂの寸法関係を満たす値に設定してもよい。

　図１３に示すように変形例５では、タイミングスプロケット１２を軸受プレート１３と一体に形成して、遊挿穴１０３を螺子穴１０４に変更してもよい。このとき、図１３に示すように接続面部１８３を設けないことで、皿側嵌合箇所Ｐａと螺子側嵌合箇所Ｐｂとを、螺着箇所Ｐｃからは同程度の距離に配置してもよい。

　以上の他に変形例６では、「動弁」としての排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の「複合構造体」としてのアウタロータや、バルブタイミング調整装置とは異なる装置の「複合構造体」等に、本開示を適用してもよい。

 

Claims (6)

1. 　テーパ穴状の皿穴（１０１）と共に、前記皿穴の小径側に設けられる皿側嵌合穴（１０２）を、有する皿穴部材（１４）と、
   　雌螺子状の螺子穴（１０４）と共に、前記螺子穴を挟んで前記皿側嵌合穴とは反対側に設けられる螺子側嵌合穴（１０５）を、有する螺子穴部材（１３）と、
   　前記皿穴に着座するテーパ面状の座面部（１８１）及び前記螺子穴に螺着される雄螺子状の螺子部（１８４，１８４ｅ）と共に、前記皿側嵌合穴及び前記螺子側嵌合穴にそれぞれ個別に嵌合して調心可能な皿側嵌合部（１８２）及び螺子側嵌合部（１８５）を、有する皿螺子部材であって、前記皿側嵌合穴及び前記皿側嵌合部の直径差δφａと、前記螺子側嵌合穴及び前記螺子側嵌合部の直径差δφｂと、前記螺子穴及び前記螺子部の有効径差δφｃとは、δφａ＜δφｃ且つδφｂ＜δφｃの寸法関係を満たす皿螺子部材（１８）とを、備える複合構造体。
2. 　前記皿側嵌合穴及び前記螺子側嵌合穴は、ストレートな円筒穴状に形成され、
   　前記皿側嵌合部及び前記螺子側嵌合部は、ストレートな円柱状に形成される請求項１に記載の複合構造体。
3. 　前記皿側嵌合穴及び前記螺子穴の間に設けられる遊挿穴（１０３）を、有する遊挿穴部材（１２）を、備え、
   　前記皿螺子部材は、前記皿側嵌合部及び前記螺子部の間に設けられて前記遊挿穴に遊挿される遊挿部（１８３，１８４ｄ）を、有し、
   　前記螺子穴及び前記螺子部の有効径差δφｃと、前記遊挿穴及び前記遊挿部の直径差δφｄとは、δφｃ＜δφｄの寸法関係を満たす請求項１又は２に記載の複合構造体。
4. 　前記皿側嵌合穴及び前記皿側嵌合部の皿側嵌合箇所（Ｐａ）は、前記螺子穴及び前記螺子部の螺着箇所（Ｐｃ）に対して、前記螺子側嵌合穴及び前記螺子側嵌合部の螺子側嵌合箇所（Ｐｂ）よりも離れて位置する請求項１～３のいずれか一項に記載の複合構造体。
5. 　前記皿側嵌合穴及び前記皿側嵌合部の皿側嵌合箇所（Ｐａ）における嵌合長Ｌａと、前記螺子側嵌合穴及び前記螺子側嵌合部の螺子側嵌合箇所（Ｐｂ）における嵌合長Ｌｂとは、Ｌａ＜Ｌｂの寸法関係を満たす請求項１～４のいずれか一項に記載の複合構造体。
6. 　内燃機関においてクランク軸からのクランクトルクの伝達によりカム軸（２）が開閉する動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）であって、
   　請求項１～５のいずれか一項に記載の複合構造体として構築され、前記クランク軸と連動回転するアウタロータ（１０）と、
   　前記カム軸と連動回転し、前記アウタロータの内部に収容されて相対回転するインナロータ（２０）とを、備えるバルブタイミング調整装置。
   
    

Images