WO2017115738A1 - バルブタイミング変更装置 - Google Patents

Abstract

本発明のバルブタイミング変更装置は、ハウジングロータ（１０）、ベーンロータ、締結ボルト（４０）、締結ボルトの外周面に離隔して開口する油路をそれぞれ経由して進角室に連通する進角油路及び遅角室に連通する遅角油路を備え、ベーンロータは、締結ボルトよりも大きい熱膨張係数をなす材料により形成されたロータ本体（２０）と、少なくとも進角油路（２３ａ）と遅角油路（３５）とを互いに遮断する領域において締結ボルトと同等の熱膨張係数をなす材料により形成されカムシャフトと非接触でかつ締結ボルトの外周面（４１ａ）と密接するように一体的に組み込まれたロータスリーブ（３０）を含む。これによれば、油路を画定する部品相互間での隙間の発生を防止して油漏れを防止できる。

Description

バルブタイミング変更装置

　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、クランクシャフトと同期してカムシャフトの軸線上で回転するケース及びカムスプロケット（ハウジングロータ）、ケースと協働して進角室及び遅角室を画定すると共に上記軸線上で回転する可動部材（ベーンロータ）、可動部材をカムシャフトに締結すると共に油路（ポート）を有するボルト、ボルトの中心を通るように肉抜きれた挿入部に嵌め込まれると共に油路（貫通部）を有するスリーブ及びスリーブ内に往復動自在に挿入されて油路（ポート及び貫通部）の開閉を行うスプール等により構成される流量制御弁、ボルトの外周面が嵌合される可動部材の内周面に形成された環状溝をなす進角油路及び遅角油路等を備え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、流量制御弁を適宜駆動制御することにより、進角油路及び遅角油路をそれぞれ経由して進角室及び遅角室に対し導入及び導出される油量を調整するようになっている。
　ここで、流量制御弁のスリーブとボルトとの嵌合界面において、熱膨張により生じる隙間からの油漏れ等を抑制するべく、スリーブをボルトよりも熱膨張係数の高い材料により形成することが示されている。

　しかしながら、ボルトと可動部材との嵌合界面における隙間については何ら言及されておらず、仮にボルトを鉄系材料及び可動部材をアルミニウム系材料で形成した場合、両者の熱膨張差等により嵌合界面に隙間を生じる。
　その結果、可動部材の内周面にそれぞれ環状溝として形成された進角油路と遅角油路とが連通して、所望の油路に油を導くことができなくなる虞がある。

　また、可動部材の内周面に設けられた環状溝をなす進角油路及び遅角油路は、一般的には中ぐり盤等を用いて軸線方向及び径方向に送る中ぐり加工を施すことにより形成される。それ故に、上記構成での加工は、単に軸線方向にのみ送り円筒面を形成する中ぐり加工あるいは座ぐり加工に比べて面倒である。

特開２０１１－２５６７８６号公報

　本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、部品同士の隙間からの油漏れ防止等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ブルタイミング変更装置であって、カムシャフトの軸線上で回転するハウジングロータと、ハウジングロータと協働して進角室及び遅角室を画定すると共に上記軸線上で回転するベーンロータと、ベーンロータをカムシャフトと一体的に回転させるべく締結すると共に油路を有する締結ボルトと、締結ボルトの外周面に離隔して開口する油路をそれぞれ経由して進角室に連通する進角油路及び遅角室に連通する遅角油路を備え、上記ベーンロータは、締結ボルトよりも大きい熱膨張係数をなす材料により形成されたロータ本体と、少なくとも進角油路と遅角油路とを互いに遮断する領域において、締結ボルトと同等の熱膨張係数をなす材料により形成されカムシャフトと非接触でかつ締結ボルトの外周面と密接するように一体的に組み込まれたロータスリーブを含む、構成となっている。

　上記構成において、ロータスリーブは、ロータ本体に圧入されている、構成を採用してもよい。

　上記構成において、締結ボルトは、ロータスリーブに直接当接して締結されている、構成を採用してもよい。

　上記構成において、ロータ本体は、締結ボルトの外周面に密接する小径内周部と、小径内周部よりも大径に形成された大径内周部を含み、ロータスリーブは、大径内周部に圧入された状態で、小径内周部と協働して進角油路及び遅角油路の一方を画定する環状端面と、締結ボルトの外周面と密接すると共に進角油路及び遅角油路の他方を画定する筒状部と、大径内周部の開口端面に当接すると共に締結ボルトが直接当接して軸線方向に押圧される鍔部を有する、構成を採用してもよい。

　上記構成において、ロータスリーブは、ロータ本体に対して軸線回りの角度位置を位置決めする位置決め部を有する、構成を採用してもよい。

　上記構成において、ベーンロータをハウジングロータに対して軸線回りの一方向に回転付勢する付勢スプリングを含み、ロータスリーブは、その鍔部において、付勢スプリングの一端部を掛止する掛止部を有する、構成を採用してもよい。

　上記構成において、締結ボルト及びロータスリーブは、鉄系材料により形成され、ロータ本体は、アルミニウム系材料により形成されている、構成を採用してもよい。

　上記構成において、締結ボルトには、油の流量を制御する流量制御弁が組み込まれている、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、上記従来技術の問題点を解消して、部品同士の隙間からの油漏れ防止等を達成でき、所期の機能を保証し得る。

本発明のバルブタイミング変更装置、カムシャフト及び電磁アクチュエータを示す分解斜視図である。 本発明のバルブタイミング変更装置を示す分解斜視図である。 本発明のバルブタイミング変更装置、カムシャフト及び電磁アクチュエータを示す断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなす締結ボルト及び流量制御弁の分解斜視図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体を示す正面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体を示す側面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体を示す背面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体を示すものであり、図５Ｂ中のＥ１－Ｅ１における断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体を示すものであり、図５Ｂ中のＥ２－Ｅ２における断面図である 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体を示すものであり、図５Ａ中のＥ３－Ｅ３における断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体を示すものであり、図５Ｂ中のＥ４－Ｅ４における部分断面図である 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体に一体的に組み込まれるロータスリーブを示す正面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体に一体的に組み込まれるロータスリーブを示す側面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体に一体的に組み込まれるロータスリーブを示す背面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体に一体的に組み込まれるロータスリーブを示すものであり、図８Ａ中のＥ５－Ｅ５における断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体に一体的に組み込まれるロータスリーブを示すものであり、図８Ｂ中のＥ６－Ｅ６における断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすロック機構を示す断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなす流量制御弁と締結ボルトの油路の遅角モードの状態での位置関係を示す断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなす流量制御弁と締結ボルトの油路の保持モードの状態での位置関係を示す断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなす流量制御弁と締結ボルトの油路の進角モードの状態での位置関係を示す断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが、最遅角位置にある状態を示す断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが、最進角位置にある状態を示す断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータが、最遅角位置と最進角位置の間の中間位置にある状態を示す断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体に一体的に組み込まれるロータスリーブの他の実施形態を示す断面図である。 本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体に一体的に組み込まれるロータスリーブのさらに他の実施形態を示す断面図である。

　以下、本発明の実施の形態について、添付図面の図１ないし図１４を参照しつつ説明する。
　このバルブタイミング変更装置は、カムシャフトＳの軸線Ｌ上で回転するハウジングロータ１０、カムシャフトＳと一体的に回転するベーンロータとしてのロータ本体２０及びロータスリーブ３０、ベーンロータをカムシャフトＳと一体的に回転させるように締結する締結ボルト４０、付勢スプリング５０、油の流量を制御する流量制御弁６０、ベーンロータをハウジングロータ１０に対してロックし得るロック機構７０を備えている。
　尚、流量制御弁６０は、当該装置とは別個に例えばチェーンカバー（不図示）等に取り付けられる電磁アクチュエータＡにより駆動制御されるようになっている。

　カムシャフトＳは、エンジンのシリンダヘッド（不図示）に形成された軸受（不図示）により軸線Ｌ回りに回転可能に支持され、図１に示すように一方向ＣＷに回転して、エンジンの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ものである。
　カムシャフトＳは、その端部領域において、ハウジングロータ１０を回動自在に支持する円筒部Ｓ１、オイルパン（不図示）から導かれる油を締結ボルト４０の油路４５に供給する油路Ｓ２、締結ボルト４０を締結する雌ネジ部Ｓ３、位置決めピンＰを嵌合させる嵌合穴Ｓ４を備えている。

　ハウジングロータ１０は、カムシャフトＳの軸線Ｌ上で回転可能に支持され、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（２０，３０）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Ｓに伝達するものである。
　ハウジングロータ１０は、略円盤状の第１ハウジング部材１１と、第１ハウジング部材１１の前面側に結合される有底円筒状の第２ハウジング部材１２とからなる二分割構造をなすものである。

　そして、ハウジングロータ１０は、ベーンロータを所定角度範囲Δθ（最進角位置θａと最遅角位置θｒの間の角度範囲）において相対的に回転可能に収容する収容室Ｒを画定すると共にロック機構７０を収容し、収容されたベーンロータのベーン部２１により、収容室Ｒが進角室１０ａ及び遅角室１０ｂに二分されるようになっている。

　第１ハウジング部材１１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スプロケット１１ａ、内周面１１ｂ、壁面１１ｃ、嵌合穴１１ｄ、油路１１ｅ、ネジ穴１１ｆを備えている。

　内周面１１ｂは、カムシャフトＳの円筒部Ｓ１に回動自在に嵌合されるように形成されている。
　壁面１１ｃは、ロータ本体２０の背面が摺動自在に接触するように形成されている。
　嵌合穴１１ｄは、ロック機構７０に含まれるロックピン７１を嵌合させるように形成されている。
　油路１１ｅは、嵌合穴１１ｄに対する油の供給及び排出を行うように形成されている。
　ネジ穴１１ｆは、第２ハウジング部材１２を締結するボルトＢを捩じ込むように形成されている。

　第２ハウジング部材１２は、円筒壁１２ａ及び前壁１２ｂを有する有底円筒状に形成されている。
　また、第２ハウジング部材１２は、円筒壁１２ａ及び前壁１２ｂの他に、開口部１２ｃ、ボルトＢを通す３つの貫通孔１２ｄ、３つのシュー部１２ｅ、掛止溝部１２ｆ、収容凹部１２ｇ、環状結合部１２ｈを備えている。

　開口部１２ｃは、締結ボルト４０を通すべく、軸線Ｌ上に中心をもつように形成されている。
　３つのシュー部１２ｅは、前壁１２ｂの背面側において、円筒壁１２ａから中心（軸線Ｌ）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。
　掛止溝部１２ｆは、付勢スプリング５０の第１端部５２を嵌め込んで掛止するべく、開口部１２ｃの一部を切り欠いて形成されている。
　収容凹部１２ｇは、付勢スプリング５０のコイル部５１を収容するように形成されている。
　環状結合部１２ｈは、第１ハウジング部材１１の壁面１１ｃの外周縁領域に、嵌め込んで結合されるように形成されている。

　ベーンロータ（ロータ本体２０及びロータスリーブ３０）は、ハウジングロータ１０と協働して進角室１０ａ及び遅角室１０ｂを画定するべく、ハウジングロータ１０の収容室Ｒに収容されて収容室Ｒを進角室１０ａ及び遅角室１０ｂに二分すると共に、カムシャフトＳと一体的に回転する。

　ロータ本体２０は、締結ボルト４０よりも熱膨張係数の大きい材料、例えばアルミニウム系材料等の軽金属材料を用いて形成されている。
　また、ロータ本体２０は、３つのベーン部２１、３つのベーン部２１を略等間隔で一体的に保持するハブ部２２、小径内周部２３、ロータスリーブ３０を圧入する大径内周部２４、３つの進角油路２５、３つの遅角油路２６、開口端面２７、位置決め部としての位置決め孔２８、ロック機構７０を嵌め込む凹部２９及び凹部２９に連通する圧力調整孔２９ａ，２９ｂ、ベーン部２１の先端に形成された溝部に嵌め込まれるシール部材を備えている。

　小径内周部２３は、圧入されるロータスリーブ３０の環状端面３１と協働して環状溝をなす進角油路２３ａを画定するように形成され、又、締結ボルト４０の外周面４１ａと密接した状態で組み付けられる内径寸法に形成されている。
　大径内周部２４は、小径内周部２３よりも大径に形成され、鉄系材料により形成されたロータスリーブ３０の筒状部３２が圧入された状態において、当該装置が使用される際に受ける温度の変化範囲全域において隙間を生じない内径寸法に形成されている。

　進角油路２５は、ハブ部２２において放射状に伸長し、進角油路２３ａと連通するように形成されている。
　遅角油路２６は、ハブ部２２において放射状に伸長し、大径内周部２４と連通するように形成されている。
　開口端面２７は、大径内周部２４の端部において、座ぐり状に形成されている。
　位置決め孔２８は、カムシャフトＳに取り付けられた位置決めピンＰを嵌合させるように形成されている。

　ロータスリーブ３０は、締結ボルト４０と同等の熱膨張係数をもつ鉄系材料により形成されて、ロータ本体２０に圧入されている。
　また、ロータスリーブ３０は、環状端面３１、筒状部３２、鍔部３３、位置決め部としての位置決め孔３４、環状をなす遅角油路３５、３つの遅角油路３６、掛止部３７を備えている。

　環状端面３１は、ロータ本体２０の小径内周部２３と協働して進角油路２３ａを画定するように形成されている。
　筒状部３２は、ロータ本体２０の大径内周部２４に圧入されるように形成されている。
　鍔部３３は、大径内周部２４の開口端面２７にその内側面が当接すると共に、その外側面に締結ボルト４０が直接当接して、軸線Ｌ方向に押圧されるように形成されている。

　位置決め孔３４は、ロータ本体２０及びカムシャフトＳに対して軸線Ｌ回りの角度位置を位置決めする位置決めピンＰを嵌合させるように形成されている。
　遅角油路３５は、筒状部３２の内周面３２ａに形成されている。
　遅角油路３６は、筒状部３２において放射状に伸長して貫通し遅角油路３５と連通するように形成されている。
　掛止部３７は、付勢スプリング５０の第２端部５３を掛止するべく、鍔部３３の一部を切り欠いて形成されている。

　ここで、筒状部３２の軸線Ｌ方向における長さ寸法は、ロータ本体２０の大径内周部２４の軸線Ｌ方向における長さ寸法より若干短く形成されている。
　また、筒状部３２の外径寸法は、遅角油路３６が開口する近傍を含む３つの領域が、他の領域よりも外径寸法が大きく形成されている。

　そして、筒状部３２は、アルミニウム系材料により形成されたロータ本体２０の大径内周部２４に圧入された状態で、当該装置が使用される際に受ける温度の変化範囲全域において隙間を生じないように形成されている。
　すなわち、ロータスリーブ３０は、ロータ本体２０の大径内周部２４に対して部分的に圧入されている。
　また、筒状部３２の内周面３２ａは、締結ボルト４０の外周面４１ａと密接した状態で組み付けられる内径寸法に形成されている。

　締結ボルト４０は、ベーンロータのロータスリーブ３０に直接当接して、軸線Ｌ方向の押圧力を及ぼしつつベーンロータ（２０，３０）をカムシャフトＳと一体的に回転させるように締結するものであり、機械的強度の高い鉄系材料により形成されている。
　締結ボルト４０は、外周面４１ａをもつ円筒部４１、円筒部４１の先端側に位置する雄ネジ部４２、鍔付頭部４３、挿入部４４、油路４５、油路４６、油路４７、環状溝４８、位置決め部４９を備えている。

　円筒部４１の外周面４１ａは、ロータスリーブ３０の筒状部３２の内周面３２ａ及びロータ本体２０の小径内周部２３の内周面に対して、軸線Ｌ方向に嵌合可能でありかつ隙間なく密接する外径寸法に形成されている。
　鍔付頭部４３は、雄ネジ部４２とは反対側において、ロータスリーブ３０の鍔部３３に直接当接して、鍔部３３を軸線Ｌ方向に押圧するように形成されている。
　挿入部４４は、円筒部４１の内部を肉抜きして、流量制御弁６０を嵌め込む有底状に形成されている。

　油路４５は、円筒部４１と雄ネジ部４２の接続領域に形成されている。
　油路４６は、円筒部４１の外周面４１ａにおいて開口し進角油路２３ａに連通するように形成されている。
　油路４７は、円筒部４１の外周面４１ａにおいて開口し遅角油路３５に連通するように形成されている。

　環状溝４８は、挿入部４４の開口端側において、ワッシャ６４及びスナップリング６５を嵌め込むように形成されている。
　位置決め部４９は、流量制御弁６０のスリーブ６１を軸線Ｌ回りにおいて位置決めするべく、位置決め部６１ｅを受け入れる凹状に形成されている。

　そして、締結ボルト４０は、第２ハウジング部材１２の開口部１２ｃを通して、ロータ本体２０に圧入されたロータスリーブ３０の筒状部３２及びロータ本体２０の小径内周部２３に挿入され、雄ネジ部４２がカムシャフトＳの雌ネジ部Ｓ３に捩じ込まれる。
　これにより、締結ボルト４０は、ロータスリーブ３０に直接当接して軸線Ｌ方向に押圧力（締結力）を及ぼし、ベーンロータ（２０，３０）をカムシャフトＳと一体的に回転するように締結する。
　また、この締結状態において、締結ボルト４０の外周面４１ａが、ロータ２０本体の環状溝をなす進角油路２３ａと遅角油路３５とを互いに連通しないように遮断するようになっている。

　すなわち、ロータスリーブ３０がロータ本体２０に圧入され、又、締結ボルト４０がロータスリーブ３０を介してベーンロータ（２０，３０）をカムシャフトＳと一体的に回転するように締結する。
　これによれば、ベーンロータとしては、締結ボルト４０よりも大きい熱膨張係数をなす材料により形成されたロータ本体２０と、少なくとも進角油路２３ａと遅角油路３５とを互いに遮断する領域において、締結ボルト４０と同等の熱膨張係数をなす材料により形成されカムシャフトＳと非接触でかつ締結ボルト４０の外周面４１ａと密接するように一体的に組み込まれたロータスリーブ３０を含む構成が得られる。
　また、ロータスリーブ３０がロータ本体２０に圧入されて一体的に組み込まれるが故に、締結ボルト４０の外周面４１ａにより互いに遮断されて進角室１０ａに連通する進角油路２３ａ，２５及び遅角室１０ｂに連通する遅角油路３５，３６，２６を備えたベーンロータが得られる。

　上記構成をなすロータ本体２０及びロータスリーブ３０を含むベーンロータ及び締結ボルト４０の関係によれば、締結ボルト４０及びベーンロータが熱膨張を生じても、締結ボルト４０の外周面４１ａと密接しかつ少なくとも進角油路２３ａと遅角油路４５を互いに遮断する領域において、締結ボルト４０と同等の熱膨張係数をなす材料により形成されたロータスリーブ３０が一体的に組み込まれているため、締結ボルト４０の外周面４１ａとロータスリーブ３０の内周面３２ａの間に隙間を生じることはない。
　特に、ロータスリーブ３０は、カムシャフトＳと非接触で締結ボルト４０の外周面４１ａにだけ接触するため、例えばロータスリーブがカムシャフトに嵌合されて接触状態にある場合に懸念される嵌合関係及び組付けバラツキ等の影響を受けることはない。
　それ故に、ロータスリーブ３０の内周面３２ａと締結ボルト４０の外周面４１ａとの確実な接触状態を得ることができる。

　すなわち、進角油路２３ａと遅角油路４５とが、締結ボルト４０の外周面４１ａ上における隙間により連通することはなく、油漏れが防止されて所望の油路に油を導くことができる。それ故に、開閉タイミングの変更を高精度に行うことができる。
　また、ロータスリーブ３０は、ロータ本体２０に圧入により一体的に組み込まれているため、熱変形の範囲において圧入代を常に隙間を生じない嵌め合いの状態にすることで、両者が熱膨張しても隙間を生じることなく、又、圧入作業も容易に行うことができる。

　さらに、締結ボルト４０は、同等の熱膨張係数をなすロータスリーブ３０に直接当接して締結されているため、熱変形を生じる環境下でも、締結ボルト４０とロータスリーブ３０との間には熱変形による相対的なずれを生じない。
　したがって、締結ボルト４０が熱膨張係数の異なるロータ本体２０に直接当接する場合に比べて、締結ボルト４０の緩み等を防止でき、それ故に進角油路２３ａと遅角油路４５の間での油漏れ等を防止できる。

　特に、締結ボルト４０及びロータスリーブ３０を鉄系材料により形成することで、締結ボルト４０の強度を確保しつつ、締結ボルト４０とロータスリーブ３０の間に熱膨張差が生じないようにして隙間の発生を防止することができる。
　また、ロータ本体２０をアルミニウム系材料により形成することで、軽量化を達成でき、応答性を高めることができる。

　さらに、ロータスリーブ３０及びロータ本体２０は、カムシャフトＳに対して軸線Ｌ回りの角度位置を位置決めする共通の位置決めピンＰに対して、ロータスリーブ３０の位置決め孔３４及びロータ本体２０の位置決め孔２８を適合させることで、三つの部品を一度に位置決めすることができる。
　それ故に、ロータスリーブ３０に設けられた遅角油路３６及びロータ本体２０に設けられた遅角油路２６等の相互の位置ずれを確実に防止することができる。

　また、ロータスリーブ３０をロータ本体２０に圧入して組み込んだベーンロータによれば、ロータスリーブ３０が、環状端面３１、筒状部３２を含むことにより、ロータスリーブ３０の筒状部３２がロータ本体２０の大径内周部２４に圧入されると、環状端面３１が小径内周部２３と協働して環状溝をなす進角油路２３ａを画定し、又、圧入されたロータスリーブ３０の筒状部３２が環状溝をなす遅角油路３５を画定する。
　これにより、ロータ本体２０に対して環状溝をなす中ぐり加工を施す必要がないため、全体としての加工の手間を減らしつつ、ベーンロータの生産性を高めることができる。

　さらに、ロータスリーブ３０が鍔部３３を含む構成故に、締結ボルト４０を捩じ込んで鍔部３３をロータ本体２０の開口端面２７に向けて軸線Ｌ方向に押圧することにより、ロータスリーブ３０の圧入を軽圧入としつつ、軸線Ｌ方向の押圧力により、ベーンロータ（２０，３０）をカムシャフトＳと一体的に回転するように確実に締結することができる。

　付勢スプリング５０は、ベーンロータ（２０，３０）をハウジングロータ１０に対して一方向に回転付勢するものである。
　付勢スプリング５０は、コイル部５１、第１端部５２、及び第２端部５３を有する捩りコイル状のスプリングであり、ハウジングロータ１０の内部において、ロータ本体２０の開口端面２７と第２ハウジング部材１２の収容凹部１２ｇとの間に配置されている。

　第１端部５２は、軸線Ｌに対して垂直な方向に伸長すると共にコイル部５１からコイル部５１の径方向外向きに伸長するように形成されている。
　第２端部５３は、軸線Ｌに対して垂直な方向に伸長すると共にコイル部５１からコイル部５１の中心に向けて伸長するように形成されている。

　そして、コイル部５１は、ロータ本体２０の開口端面２７に当接するように嵌め込まれて収容される。第２端部５３は、ロータベース３０の掛止部３７に嵌め込まれて掛止される。第１端部５２は、第２ハウジング部材１２の掛止溝部１２ｆに嵌め込まれて掛止される。これにより、付勢スプリング５０は、ベーンロータ（２０，３０）をハウジングロータ１０に対して進角方向に回転付勢するようになっている。

　このように、進角方向に付勢する付勢スプリング５０を採用することにより、ベーンロータ（２０，３０）のガタツキを防止できると共に、進角させる際の必要油圧を低減でき、又、応答性を向上させることができる。
　さらに、作動トルクと負荷トルクとの差が、進角時と遅角時とで略同等となるように付勢スプリング５０の荷重を設定することにより、制御性を向上させることができる。

　また、付勢スプリング５０の第２端部５３は、ロータ本体２０ではなくロータスリーブ３０の鍔部３３に設けられた掛止部３７に掛止されるため、コイル部５１の端面を鍔部３３の周りの開口端面２７で受けることで、付勢スプリング５０の倒れ及びロータ本体２０の摩耗等を防止することができる。

　流量制御弁６０は、締結ボルト４０内に組み込まれて油（作動油）の流量を制御するものである。
　ここで、流量制御弁６０は、締結ボルト４０の挿入部４４に嵌め込まれるスリーブ６１、スリーブ６１内において軸線Ｌ方向に往復動自在に嵌め込まれるスプール６２、スプール６２をスリーブ６１から突出する向きに付勢する付勢スプリング６３、スリーブ６１の抜け止め及びスプール６２の脱落を防止するワッシャ６４、ワッシャ６４を固定するＣ型のスナップリング６５を備えている。

　スリーブ６１は、締結ボルト４０よりも熱膨張係数の大きい材料、例えばアルミニウム系材料等を用いて、締結ボルト４０の挿入部４４に密接して嵌合されるように形成されている。
　ここで、スリーブ６１は、油路６１ａ、内周面６１ｂ、油路６１ｃ，６１ｄ、位置決め部６１ｅ、受け部６１ｆを備えている。

　油路６１ａは、締結ボルト４０の油路４５を経て供給される油を内部に導くべく凹状溝から内部へ連通する貫通孔まで形成されている。
　内周面６１ｂは、スプール６２を摺動自在に嵌め込むように形成されている。
　油路６１ｃ，６１ｄは、内周面６１ｂから径方向外側に貫通して形成されている。
　位置決め部６１ｅは、締結ボルト４０の位置決め部４９に嵌め込まれて位置決めされるべく凸状に形成されている。
　受け部６１ｆは、付勢バネ６３の一端部を受けるように形成されている。

　スプール６２は、例えばアルミニウム系材料等を用いて、有底の略円筒状に形成されている。
　ここで、スプール６２は、スリーブ６１の内周面６１ｂに密接してそれぞれ摺動する第１弁部６２ａ，第２弁部６２ｂ，及び摺動部６２ｃ、油路６２ｄ、油路６２ｅ、縮径部６２ｆ、油路６２ｇ、油路６２ｈ、油路６２ｉ、受け部６２ｊを備えている。

　油路６２ｄは、第１弁部６２ａと第２弁部６２ｂの間において環状溝をなすように形成されている。
　油路６２ｅは、第２弁部６２ａと摺動部６２ｃの間において環状溝をなすように形成されている。
　縮径部６２ｆは、摺動部６２ｃから端部に向けて縮径して形成されている。
　油路６２ｇは、内部において軸線方向に伸長するように形成されている。
　油路６２ｈは、油路６２ｅにおいて油路６２ｇに連通する貫通孔をなすように形成されている。
　油路６２ｉは、縮径部６２ｆにおいて油路６２ｇに連通する貫通孔をなすように形成されている。
　受け部６２ｊは、付勢バネ６３の他端部を受けるように形成されている。

　付勢スプリング６３は、圧縮型のコイルスプリングであり、スリーブ６１の受け部６１ｆとスプール６２の受け部６２ｊの間に配置されて、スプール６２をスリーブ６１から押し出す方向に付勢力を及ぼすように形成されている。

　流量制御弁６０の締結ボルト４０への組付けに際しては、先ず、スリーブ６１が締結ボルト４０の挿入部４４に位置決めしつつ嵌め込まれて固定される。ここで、スリーブ６１は、その先端側が部分的に挿入部４４に軽圧入されて固定される。
　また、この状態において、図１１Ａないし図１１Ｃに示すように、油路４５と油路６１ａが連通し、油路４６と油路６１ｃが連通し、油路４７と油路６１ｄが連通する。

　続いて、付勢スプリング６３がスリーブ６１内に挿入され、その外側からスプール６２が挿入され、付勢スプリング６３の付勢力に抗してスプール６２を押し込みつつ、ワッシャ６４及びスナップリング６５が締結ボルト４０の環状溝４８に嵌め込まれる。

　この状態において、スプール６２は、図１１Ａの遅角モードで示すように、付勢スプリング６３の付勢力により外側に押し出されつつ摺動部６２ｃの外側端面がワッシャ６４に当接して停止した状態となり、第１弁部６２ａが油路６１ａと油路６１ｃ，４６の連通を遮断すると共に進角油路２５，２３ａ→油路４６→油路６１ｃ→油路６２ｇ→油路６２ｉを経て進角室１０ａ内の油が外部に排出される状態となる。
　また、第２弁部６２ｂが油路６１ａと油路６１ｄ，４７を連通させて、油路４５→油路６１ａ→油路６２ｄ→油路６１ｄ→油路４７→遅角油路３５，３６，２６を経て遅角室１０ｂ内に油が導入される状態となる。

　図１１Ｂの保持モードで示すように、スプール６２が電磁アクチュエータＡにより所定量だけ押し込まれると、第１弁部６２ａが油路６１ａと油路６１ｃ，４６の連通を遮断すると共に油路４６，６１ｃと油路６２ｇの連通を遮断する。
　また、第２弁部６２ｂが油路６１ａと油路６１ｄ，４７の連通を遮断すると共に油路４７，６１ｄと油路６２ｈ，６２ｇの連通を遮断する。そして、進角室１０ａ及び遅角室１０ｂに対する油の流入及び流出を阻止した状態となる。

　さらに、図１１Ｃの進角モードで示すように、スプール６２が電磁アクチュエータＡによりさらに所定量だけ押し込まれると、第１弁部６２ａが油路６１ａと油路６１ｃ，４６を連通させて、油路４５→油路６１ａ→油路６２ｄ→油路６１ｃ→油路４６→進角油路２３ａ，２５を経て進角室１０ａ内に油が導入される状態となる。
　また、第２弁部６２ｂが油路６１ａと油路６１ｄ，４７の連通を遮断すると共に遅角油路２６，３６，３５→油路４７→油路６１ｄ→油路６２ｅ→油路６２ｇ→油路６２ｉを経て遅角室１０ｂ内の油が外部に排出される状態となる。

　このように、流量制御弁６０が締結ボルト４０に組み込まれる構成であるため、油圧システムとしての集約化、流動媒体としての油の圧力損失等を低減でき、バルブタイミングを変更する際の応答性を高めることができる。
　さらに、流量制御弁６０が予め締結ボルト４０に組み込まれてモジュール品として取り扱われることで、部品の管理工数等を低減することができる。

　ロック機構７０は、ベーンロータ（２０，３０）をハウジングロータ１０に対して所定角度範囲Δθの所定位置（ここでは、最遅角位置θｒ）にロックすると共に油圧によりロックが解除されるものである。
　ここで、ロック機構７０は、ロックピン７１、付勢スプリング７２、円筒ホルダ７３により構成されている。

　ロックピン７１は、軸線Ｌの方向に往復動自在で、かつ、ロータ本体２０の後端面から突出し得るように形成されている。
　付勢スプリング７２は、ロックピン７１を突出する向きに付勢力を及ぼすように形成されている。
　円筒ホルダ７３は、付勢スプリング７２により付勢されたロックピン７１を往復動自在に保持するべく、ロータ本体２０の凹部２９に嵌め込まれるように形成されている。

　そして、進角油路２５及び油路１１ｅを経て供給されロックピン７１を押圧する油圧が低下した状態で、ロックピン７１が付勢スプリング７２により付勢されてハウジングロータ１０（第１ハウジング部材１１）の嵌合穴１１ｄに嵌合することにより、ベーンロータ（２０，３０）をハウジングロータ１０に対して所定角度範囲Δθ内の所定位置（ここでは、最遅角位置θｒ）にロックする。
　一方、進角油路２５→油路１１ｅを経て導かれる油により、ロックピン７１に加わる油圧が上昇すると、ロックピン７１がロータ本体２０の後端面から没入してロックを解除するようになっている。

　電磁アクチュエータＡは、エンジンのチェーンカバー（不図示）等に固定されるものであり、軸線Ｌ方向に往復動してスプール６２の端部に当接しつつ押し込み力を及ぼすプランジャＡ１、プランジャＡ１の周りに配置された励磁用のコイルＡ２を備えている。

　そして、電磁アクチュエータＡにおいては、適宜通電制御されて、プランジャＡ１の突出量が調整されると、付勢スプリング６３の付勢力に抗してスプール６２を押し込む量が適宜調整されて、図１１Ａで示す遅角モード、図１１Ｂで示す保持モード、図１１Ｃで示す進角モードが選択されるようになっている。

　次に、上記バルブタイミング変更装置の動作について、図１１Ａないし図１４を参照しつつ説明する。
　エンジンが停止した状態においては、図１２に示すように、進角室１０ａ内の油が排出されて、ベーンロータ（２０，３０）は付勢スプリング５０の付勢力に抗して最遅角位置θｒに位置付けられる。
　また、ロック機構７０のロックピン７１が嵌合穴１１ｄに嵌合して、ベーンロータ（２０，３０）がハウジングロータ１０に対してロックされた状態にある。
　これにより、エンジン始動時には、ベーンロータ（２０，３０）のバタツキ等を防止しつつ、エンジンを始動させることができる。

　続いて、エンジンの始動により、例えば、図１１Ｃに示すような進角モードが選択されると、油路４５→油路６１ａ→油路６２ｄ→油路６１ｃ→油路４６→進角油路２３ａ→進角油路２５→油路１１ｅを経て、油がロックピン７１の受圧部に供給される。
　そして、ロックピン７１がその油圧により押圧されて嵌合穴１１ｄから外れてロック状態が解除され、又、進角室１０ａ内の油圧が上昇して、ベーンロータ（２０，３０）はハウジングロータ１０に対して進角側に回転する。
　エンジンの始動後は、流量制御弁６０が適宜切り替えられて、ベーンロータ（２０，３０）及びカムシャフトＳが遅角側へ（遅角モード）又は進角側へ（進角モード）、さらには所定の中間角度位置に保持される（保持モード）ように位相制御が行われる。

　例えば、遅角モードの場合には、図１１Ａに示すように、スプール６２が付勢スプリング６３の付勢力により突出した状態とされる。
　そして、進角室１０ａ→進角油路２５→進角油路２３ａ→油路４６→油路６１ｃ→油路６２ｇ→油路６２ｉを経て、進角室１０ａ内の油が、外部に例えばチェーンカバー内を通じてオイルパン内に排出される。
　一方、油路４５→油路６２ｄ→油路６１ｄ→油路４７→遅角油路３５→遅角油路３６→遅角油路２６を経て、油が遅角室１０ｂ内に供給される。
　これにより、ベーンロータ２０は、付勢スプリング５０の付勢力に抗しつつ油圧により、図１３又は図１４に示すような状態から図１２に示す最遅角位置まで、ハウジングロータ１０に対して反時計回りに（遅角側に）回転する。

　一方、進角モードの場合は、図１１Ｃに示すように、スプール６２が付勢スプリング６３の付勢力に抗して電磁アクチュエータＡにより所定量だけ押し込まれた状態とされる。
　そして、遅角室１０ｂ→遅角油路２６→遅角油路３６→遅角油路３５→油路４７→油路６１ｄ→油路６２ｅ→油路６２ｇ→油路６２ｉを経て、遅角室１０ｂ内の油が、外部に例えばチェーンカバー内を通じてオイルパン内に排出される。
　一方、油路４５→油路６２ｄ→油路６１ｃ→油路４６→進角油路２３ａ→進角油路２５を経て、油が進角室１０ａ内に供給される。
　これにより、ベーンロータ（２０，３０）は、付勢スプリング５０の付勢力に加えて油圧により、図１２又は図１３に示すような状態から図１４に示す最進角位置まで、ハウジングロータ１０に対して時計回りに（進角側に）回転する。

　一方、保持モードの場合は、図１１Ｂに示すように、電磁アクチュエータＡが適宜制御されてスプール６２が所定量だけ押し込まれた状態とされる。
　そして、第１弁部６２ａが油路６１ａ，６２ｄと油路６１ｃ，４６の連通を遮断すると共に油路４６，６１ｃと油路６２ｇの連通を遮断し、又、第２弁部６２ｂが油路６１ａ，６２ｄと油路６１ｄ，４７の連通を遮断すると共に油路４７，６１ｄと油路６２ｅ，６２ｇの連通を遮断し、進角室１０ａ及び遅角室１０ｂに対する油の流入及び流出を阻止した状態となる。
　これにより、ベーンロータ（２０，３０）は、図１３に示すように、最遅角位置θｒと最進角位置θａの間の所望の中間位置に保持される。

　以上述べたように、上記構成をなすバルブタイミング変更装置によれば、構造の簡素化、装置の小型化、軽量化、低コスト化、組付け作業の簡素化等を達成しつつ、組付けられた部品同士の熱変形等による隙間からの油漏れを防止して、所期の機能を保証することができる。
　特に、締結ボルト４０及びベーンロータが熱膨張を生じても、締結ボルト４０の外周面４１ａと密接しかつ少なくとも進角油路２３ａと遅角油路３５を互いに遮断する領域には、締結ボルト４０と同等の熱膨張係数をなす材料により形成されたロータスリーブ３０が一体的に組み込まれているため、締結ボルト４０の外周面４１ａとロータスリーブ３０の内周面３２ａの間に隙間を生じることはない。

　特に、ロータスリーブ３０は、カムシャフトＳと非接触で締結ボルト４０の外周面４１ａにだけ接触するため、例えばロータスリーブがカムシャフトに嵌合されて接触状態にある場合に懸念される嵌合関係及び組付けバラツキ等の影響を受けることはない。
　それ故に、ロータスリーブ３０の内周面３２ａと締結ボルト４０の外周面４１ａとの確実な接触状態を得ることができる。
　すなわち、進角油路２３ａと遅角油路３５とが締結ボルト４０の外周面４１ａ上における隙間により連通することはなく、油漏れが防止されて所望の油路に油を導くことができる。それ故に、開閉タイミングの変更を高精度に行うことができる。

　図１５は、本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体に組み込まれるロータスリーブの他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　この実施形態に係るロータベース３０´は、環状端面３１、筒状部３２、鍔部３３、位置決め孔３４、遅角油路３５、３つ遅角油路３６、掛止部３７、筒状部３２の外周面に形成された環状凹部３８及び環状逃げ部３９を備えている。

　これによれば、ロータスリーブ３０´の筒状部３２をロータ本体２０の大径内周部２４に圧入する際に、削り取られて発生した切り屑等を環状凹部３８又は環状逃げ部２９に留めて捕獲することで、摺動界面等に飛散するのを防止することができる。

　図１６は、本発明のバルブタイミング変更装置の一部をなすベーンロータのロータ本体に組み込まれるロータスリーブのさらに他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　この実施形態に係るロータベース３０´´は、環状端面３１、筒状部３２、鍔部３３、位置決め孔３４、遅角油路３５、３つ遅角油路３６、掛止部３７を備えている。
　ここで、筒状部３２は、環状溝をなす遅角油路３５を協働して画定するように二分割に形成された第１筒状部３２´及び第２筒状部３２´´により構成されている。

　これによれば、ロータスリーブ３０´´の筒状部３２を二分割構成として、両者の組付けにより協働して環状溝をなす遅角油路３５が画定されるようになっている。
　それ故に、ロータスリーブ３０´´においても環状溝をなす中ぐり加工を施す必要がなく、さらに加工の手間を減らして、全体としての生産性を高めることができる。

　上記実施形態においては、ロータスリーブとして、環状溝をなす遅角油路３５を画定するロータスリーブ３０を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ロータ本体が環状溝をなす進角油路と環状溝をなす遅角油路を備える構成において、進角油路と遅角油路の間に埋設された単なる環状のロータスリーブを採用してもよい。

　上記実施形態においては、ロータ本体２０が進角油路及び遅角油路の一方として進角油路２３ａを画定し、ロータスリーブ３０が進角油路及び遅角油路の他方として遅角油路３５を画定する構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ロータ本体が進角油路及び遅角油路の一方として遅角油路を画定し、ロータスリーブが進角油路及び遅角油路の他方として進角油路を画定する構成を採用してもよい。

　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１１ａを備えたハウジングロータ１０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、その構造に合ったもの（歯付きプーリ等）を備えたハウジングロータを採用することができる。

　上記実施形態においては、ロック機構として、ロックピン７１、付勢スプリング７２、円筒ホルダ７３を含むと共に最遅角位置にロックする構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ベーンロータ（２０，３０）をハウジングロータ１０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、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、部品同士の隙間からの油漏れ等を防止して、所期の機能を保証し得るため、自動車等に搭載された内燃式の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エンジン等においても有用である。

Ｓ　カムシャフト
Ｌ　軸線
１０　ハウジングロータ
１０ａ　進角室
１０ｂ　遅角室
２０　ロータ本体（ベーンロータ）
２３　小径内周部
２３ａ　進角油路（環状溝）
２４　大径内周部
２５　進角油路
２６　遅角油路
２７　開口端面
２８　位置決め孔
３０，３０´，３０´´　ロータスリーブ（ベーンロータ）
３１　環状端面
３２　筒状部
３３　鍔部
３４　位置決め孔（位置決め部）
３５　遅角油路（環状溝）
３６　遅角油路
３７　掛止部
４９　位置決め部
５０　付勢スプリング
６０　流量制御弁
 

Claims (8)

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ブルタイミング変更装置であって、
   　カムシャフトの軸線上で回転するハウジングロータと、
   　前記ハウジングロータと協働して進角室及び遅角室を画定すると共に前記軸線上で回転するベーンロータと、
   　前記ベーンロータをカムシャフトと一体的に回転させるべく締結すると共に油路を有する締結ボルトと、
   　前記締結ボルトの外周面に離隔して開口する油路をそれぞれ経由して前記進角室に連通する進角油路及び前記遅角室に連通する遅角油路を備え、
   　前記ベーンロータは、前記締結ボルトよりも大きい熱膨張係数をなす材料により形成されたロータ本体と、少なくとも前記進角油路と前記遅角油路とを互いに遮断する領域において、前記締結ボルトと同等の熱膨張係数をなす材料により形成されカムシャフトと非接触でかつ前記締結ボルトの外周面と密接するように一体的に組み込まれたロータスリーブを含む、
   ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
2. 　前記ロータスリーブは、前記ロータ本体に圧入されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング変更装置。
3. 　前記締結ボルトは、前記ロータスリーブに直接当接して締結されている、
   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. 　前記ロータ本体は、前記締結ボルトの外周面に密接する小径内周部と、前記小径内周部よりも大径に形成された大径内周部を含み、
   　前記ロータスリーブは、前記大径内周部に圧入された状態で、前記小径内周部と協働して前記進角油路及び遅角油路の一方を画定する環状端面と、前記締結ボルトの外周面と密接すると共に前記進角油路及び遅角油路の他方を画定する筒状部と、前記大径内周部の開口端面に当接すると共に前記締結ボルトが直接当接して前記軸線方向に押圧される鍔部を有する、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のバルブタイミング変更装置。
5. 　前記ロータスリーブは、前記ロータ本体に対して前記軸線回りの角度位置を位置決めする位置決め部を有する、
   ことを特徴とする請求項２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. 　前記ベーンロータを前記ハウジングロータに対して前記軸線回りの一方向に回転付勢する付勢スプリングを含み、
   　前記ロータスリーブは、前記鍔部において、前記付勢スプリングの一端部を掛止する掛止部を有する、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載のバルブタイミング変更装置。
7. 　前記締結ボルト及びロータスリーブは、鉄系材料により形成され、
   　前記ロータ本体は、アルミニウム系材料により形成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載のバルブタイミング変更装置。
8. 　前記締結ボルトには、油の流量を制御する流量制御弁が組み込まれている、
   ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか一つに記載のバルブタイミング変更装置。

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