JP5057232B2 - バルブタイミング調整装置、および、その製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを運転条件に応じて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、エンジンの駆動軸と同期回転するハウジングを介して従動軸を駆動し、ハウジングと従動軸との相対回転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。このようなバルブタイミング調整装置は、エンジン始動時などベーンロータを駆動する遅角室または進角室の圧力が低いとき、ベーンに収容された規制部材をハウジングに嵌合させてベーンロータのハウジングに対する相対回動を規制している。これにより、ベーンロータとハウジングとが衝突することにより生じ得る打音の発生を防止している。

特許文献１に開示されているバルブタイミング調整装置では、ハウジングの内壁に形成された嵌合穴における内周壁、および規制部材の嵌合穴側端部の外周壁は、テーパ状に形成されている。これにより、部品精度および組付け精度などの誤差を、テーパ面が形成された嵌合穴および規制部材の嵌合深さによって吸収している。しかしながら、特許文献１に開示されているバルブタイミング調整装置の場合、「嵌合穴および規制部材のテーパ面の加工精度をある程度確保する必要があるため製造コストが増大する」、「嵌合穴または規制部材の摩擦係数が低い場合、規制部材に働くスラスト力により規制部材が嵌合穴から抜け出し、ベーンロータとハウジングとの相対回動の規制を維持できなくなる」といった問題が生じるおそれがある。

一方、特許文献２に開示されているバルブタイミング調整装置では、ハウジングの嵌合穴における内周壁、および規制部材の嵌合穴側端部の外周壁は、ストレート形状すなわち規制部材の軸に対して平行な面で形成されている。しかしながら、この場合、部品精度および組付け精度などの誤差を嵌合深さによって吸収できないため、「ハウジングの嵌合穴における内周壁と規制部材の外周壁との間に隙間があると打音が生じる」、「嵌合穴と規制部材との間の隙間量を完全になくした状態にすると嵌合穴と規制部材のこじりが発生して嵌合解除できない」、「嵌合穴と規制部材とがほぼ同径で嵌合穴の位置と規制部材の位置とがずれていると規制部材を嵌合穴に嵌合させることができない」といった問題が生じるおそれがある。また、特許文献２に開示されているバルブタイミング調整装置の場合、ベーンロータをハウジングに対して固定した状態で嵌合穴と規制部材との相対位置を調整し、かつ、嵌合穴と規制部材との間の隙間量を測定しながら部材の組付けを行う必要があり、「工数の増大、および治具の複雑化を招く」といった問題が生じるおそれもある。
特許第３０３３５８１号公報 特許第３０８１１９１号公報

そこで、本発明の目的は、簡単な構成で組付け工数を削減し、製造コストが低減するバルブタイミング調整装置、および、その製造方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、ハウジング、ベーンロータ、付勢部材および規制部材を備えている。ハウジングは、エンジンの駆動軸および従動軸の一方とともに回転し、内部に収容室を有している。ベーンロータは、外周に設けられた複数のベーンによりハウジングの収容室を遅角室および進角室に仕切り、エンジンの駆動軸および従動軸の他方とともに回転し、遅角室および進角室に供給される作動流体の圧力によりハウジングに対して相対回動する。付勢部材は、一端がベーンロータに係止され、他端がハウジングに係止され、ハウジングに対しベーンロータを進角方向または遅角方向に付勢する。規制部材は、ベーンロータのベーンに形成された孔に軸方向へ往復移動可能に収容され、ハウジングの内壁に形成された穴部に入り込むことによりベーンロータのハウジングに対する相対回動を規制する。

ハウジングに形成された穴部の内径は、規制部材の穴部側端部の外径よりも大きく設定されている。ベーンロータの第１ベーンは、規制部材を収容する。また、第１ベーンとは別異の第２ベーンは、ハウジングに対するベーンロータの遅角方向または進角方向いずれか一方向の相対回動を規制するストッパ面を有している。
本発明では、ベーンロータの軸に垂直な仮想平面とベーンロータの軸との交点をＯ₁、前記仮想平面と規制部材の軸との交点をＯ₂、付勢部材の一端とベーンロータとの当接点をベーンロータの軸方向へ前記仮想平面に投影した点をＰ₁、付勢部材の他端とハウジングとの当接点をベーンロータの軸方向へ前記仮想平面に投影した点をＰ₂とし、Ｏ₁−Ｐ₁線とＯ₁−Ｐ₂線とのなす角の二等分線と、Ｏ₁を通るＯ₁−Ｏ₂線の垂線との交角の角度をθ（°）とすると、付勢部材の一端および他端の位置は、０≦θ＜４５となるように設定されている。ベーンロータに作用する合力Ｆの方向は、Ｏ ₁ −Ｏ ₂ 線のＯ ₂ を通る垂線において、付勢部材の付勢方向である。Ｏ₁−Ｐ₁線とＯ₁−Ｐ₂線とのなす角の二等分線は、ベーンロータおよびハウジングに対して付勢部材から作用する力の合力Ｆの方向に等しい。そのため、組付け工程において、規制部材をハウジングの穴部に挿入した状態で付勢部材をベーンロータおよびハウジングに組み付けたとき、付勢部材は、ベーンロータをハウジングに対して上述の合力Ｆの方向へ押圧する。これにより、ハウジングの穴部における内周壁と規制部材の外周壁との間に、適正な幅の隙間を効果的に形成することができる。その結果、バルブタイミング調整装置の作動時、規制部材は穴部に容易に入り込むことができる。

このように、本発明では、ベーンロータをハウジングに対して固定した状態で穴部と規制部材との相対位置を高精度に調整しつつ、穴部と規制部材との間の隙間量を測定しながら部材の組付けを行う必要がない。したがって、簡単な構成で組付け工数を削減し、製造コストを低減することができる。

請求項２記載の発明では、ストッパ面は、バルブタイミング調整装置の作動時、ハウジングに当接することによりハウジングに対するベーンロータの遅角方向または進角方向いずれか一方向の相対回動を規制する。この構成により、組付け工程において付勢部材をベーンロータおよびハウジングに組み付けたとき、ベーンロータは、ストッパ面とハウジングとの当接点を支点として付勢部材によってハウジングに対して上述の合力Ｆの方向へ押圧される。これにより、ハウジングの穴部における内周壁と規制部材の外周壁との間に、隙間をより効果的に形成することができる。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のバルブタイミング調整装置の製造方法であって、第１工程と第２工程と第３工程とを含む。第１工程は、第１ベーンに形成された孔の中心とハウジングの内壁に形成された穴部の中心との位置を概ね合わせ、ベーンロータをハウジングの内周側に収容し、規制部材を孔に通し、規制部材の端部を穴部に挿入する工程である。第２工程は、第１工程の後、第２ベーンのストッパ面をハウジングに当接させた状態で、ベーンロータをハウジングに対し付勢部材の付勢方向とは反対方向へ相対回転させる工程である。第３工程は、第２工程の後、付勢部材の一端をベーンロータに係止し、他端を付勢部材の付勢方向へ捻ってハウジングに係止することで、０≦θ＜４５となるよう付勢部材を組み付ける工程である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１〜３に示す。本実施形態のバルブタイミング調整装置１０は油圧制御式であり、排気弁のバルブタイミングを制御するものである。

図１に示すように、バルブタイミング調整装置１０は、ハウジング１１、ベーンロータ１６、付勢部材としてのスプリング２６、および規制部材としてのストッパピストン３０などを備えている。図２に示すように、ハウジング１１は、それぞれ別部材であるチェーンスプロケット１２、シューハウジング１３およびフロントプレート１４から構成されている。チェーンスプロケット１２、シューハウジング１３およびフロントプレート１４は、例えば鉄により焼結または鍛造等によって形成されている。ボルト２０は、フロントプレート１４のボルト穴１４７、シューハウジング１３のボルト穴１３７を通り、ボルト穴１２７が形成されたチェーンスプロケット１２にねじ締め固定されている。これにより、チェーンスプロケット１２、シューハウジング１３およびフロントプレート１４は同軸上に固定されている。チェーンスプロケット１２は、ハウジング１１の一方の側壁を構成しており、フロントプレート１４は、ハウジング１１の他方の側壁を構成している。チェーンスプロケット１２は、外周にギア１２０を有している。ハウジング１１は、ベーンロータ１６を相対回動自在に収容している。

ベーンロータ１６は、ボルト穴１６８にボルト２１を通すことによりカムシャフト７に固定され、カムシャフト７とともに回転する。ハウジング１１、ベーンロータ１６およびカムシャフト７は図２に示す矢印Ｘ方向からみて時計方向に回転する。以下この回転方向を進角方向とする。

図３に示すように、ハウジング１１のギア１２０、クランクシャフト８に同軸に固定されているギア８１、およびカムシャフト９に同軸に固定されているギア９１に、チェーン５が巻き掛けられている。このように、ハウジング１１は、チェーン５を介してエンジン６の駆動軸であるクランクシャフト８と接続している。これにより、ハウジング１１は、クランクシャフト８から駆動力が伝達され、クランクシャフト８と同期して回転する。カムシャフト７は排気弁７１を、カムシャフト９は吸気弁９２を開閉駆動する。

図１に示すように、シューハウジング１３は、略円筒状の周壁１３０から内周側に突出した４個のシュー１３１、１３２、１３３、１３４を周方向にほぼ等間隔で有している。回転方向に隣接するシュー同士の間隙には扇状の収容室５０が形成されている。

ベーンロータ１６は、例えば鉄により焼結または鍛造等によって形成されている。ベーンロータ１６は、カムシャフト７と回転軸方向の端面同士で当接するボス部１６０と、周方向にほぼ等間隔に設置され、ボス部１６０から径外方向に突出する４個のベーン１６１、１６２、１６３、１６４とを有している。ベーンロータ１６とカムシャフト７との回転方向の位置決めは、ボス部１６０に設けたピン穴１８（図２参照）と、カムシャフト７に設けた図示しないピン穴とに位置決めピンを嵌合することにより行う。

ベーンロータ１６の各ベーンにおける外径は、シューハウジング１３の周壁１３０における内径よりも小さく設定されている。また、ベーンロータ１６のボス部１６０における外径は、シューハウジング１３の各シューにおける内径よりも小さく設定されている。これにより、ベーンロータ１６とシューハウジング１３との間にはクリアランスが形成される。

各ベーンは各収容室５０に相対回動自在に収容されており、各収容室５０を、遅角室としての遅角油圧室と進角室としての進角油圧室とに二分している。図１に示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の遅角方向、進角方向を表している。カムシャフト７およびベーンロータ１６は、ハウジング１１に対し同軸に相対回動自在である。

シュー１３１とベーン１６１との間に遅角油圧室５１が形成され、シュー１３２とベーン１６２との間に遅角油圧室５２が形成され、シュー１３３とベーン１６３との間に遅角油圧室５３が形成され、シュー１３４とベーン１６４との間に遅角油圧室５４が形成されている。また、シュー１３４とベーン１６１との間に進角油圧室５５が形成され、シュー１３１とベーン１６２との間に進角油圧室５６が形成され、シュー１３２とベーン１６３の間に進角油圧室５７が形成され、シュー１３３とベーン１６４の間に進角油圧室５８が形成されている。

図２に示すように、カムシャフト７およびベーンロータ１６の内部には、遅角油路１００および進角油路１１０が形成されている。各遅角油圧室には遅角油路１００から作動油が供給され、各進角油圧室には進角油路１１０から作動油が供給される。両油路１００、１１０への作動油の供給、ならびに両油路１００、１１０からの作動油の排出を切り換えることにより、ハウジング１１に対してベーンロータ１６を相対回動し、クランクシャフト８に対するカムシャフト７の位相差を調整する。

ベーンロータ１６は、ボス部１６０の反カムシャフト７側端面に、カムシャフト７側へ略円環状に窪む凹部１６５を有している。凹部１６５には、略円筒状のブッシュ２２がベーンロータ１６とほぼ同軸に圧入されている。ベーンロータ１６は、凹部１６５の径方向内側すなわちブッシュ２２の内側に、反カムシャフト７側へ略円環状に突出する凸部１６６を形成している。凸部１６６には、外周縁から径内方向へ延びる溝１６７が形成されている。

スプリングピン２４は、フロントプレート１４を貫通してシューハウジング１３のシュー１３３に形成された圧入穴２５（図１参照）に圧入固定されている。付勢部材としてのスプリング２６は、ブッシュ２２の内側に収容され、一方の端部２６１をベーンロータ１６の溝１６７に係止され、他方の端部２６２をハウジング１１に設けたスプリングピン２４に係止されている。スプリング２６の付勢力は、ハウジング１１に対しベーンロータ１６を進角方向に回転させるトルクとして働く。

ここで、カムシャフト７が排気弁７１を駆動するときに排気弁７１から受ける変動トルクは正・負に変動している。変動トルクの正方向はハウジング１１に対しベーンロータ１６の遅角方向を表し、変動トルクの負方向はハウジング１１に対しベーンロータ１６の進角方向を表している。変動トルクの平均は正方向、つまり遅角方向に働く。スプリング２６がベーンロータ１６に加える進角方向のトルクはカムシャフト７が受ける変動トルクの平均とほぼ同じ大きさである。

シール部材２８は、例えば樹脂で形成されており、図１に示すように各ベーンの外周壁に嵌合している。シール部材２８は、それぞれ板ばねの付勢力によりシューハウジング１３の内周壁に向けて押されている。これにより、各ベーンの外周壁とシューハウジング１３の内周壁との間を通じて油圧室間に作動油が漏れることを防止している。

図１および図２に示すように、規制部材としてのストッパピストン３０は、有底円筒状に形成され、ベーン１６１を回転軸方向に貫通して形成された孔１７に回転軸方向に往復移動自在に収容されている。ストッパピストン３０は、内部にスプリング３４を収容する収容穴３１を有している。スプリング３４は、一端をフロントプレート１４に係止されており、他端をストッパピストン３０の収容穴３１の底に係止されている。

チェーンスプロケット１２のベーンロータ１６側端面、すなわちハウジング１１の内壁面には圧入穴１２１が形成され、圧入穴１２１にリング３６が圧入保持されている。リング３６には、ストッパピストン３０の端部３２が入り込む穴部３７が形成されている。つまり、ハウジング１１の内壁に、ベーンロータ１６側に開口する穴部３７が形成されている。スプリング３４は、リング３６に向けてストッパピストン３０を付勢する。なお、リング３６の穴部３７における内径は、ストッパピストン３０の端部３２の外径よりも大きく設定されている。

図２に示すストッパピストン３０がリング３６の穴部３７に入り込んだ状態では、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の相対回動は拘束される。ストッパピストン３０がリング３６に入り込む所定角度位置は、クランクシャフト８に対するカムシャフト７の位相がエンジン６を始動するときに最適な始動位相であり、本実施形態の排気弁用のバルブタイミング調整装置１０では最進角位置である。ストッパピストン３０に対し孔１７のリング３６と反対側に設けた背圧室３８は、最進角位置においてフロントプレート１４に形成した連通孔１５に連通し大気開放される。したがって、最進角位置におけるストッパピストン３０の往復移動は妨げられない。

リング３６の反ベーンロータ１６側に形成された第１圧力室４０は遅角油圧室５１と連通し、ストッパピストン３０の周囲に形成された第２圧力室４１は進角油圧室５５と連通している。第１圧力室４０および第２圧力室４１の油圧は、リング３６の穴部３７からストッパピストン３０が抜け出る方向に働く。

上述のように、ベーン１６１は、ストッパピストン３０を収容している。また、ベーン１６３は、シュー１３３側にストッパ面１６９を有している。ストッパ面１６９は、バルブタイミング調整装置１０の作動時、シュー１３３に当接することによりハウジング１１に対するベーンロータ１６の進角方向の相対回動を規制する。このように、ベーン１６１とは別異のベーン１６３にストッパ面１６９が形成されている。なお、ここで、ベーン１６１は特許請求の範囲における第１ベーンであり、ベーン１６３は特許請求の範囲における第２ベーンである。

次に、バルブタイミング調整装置１０の各部材の組付け工程について図４、図５、図６および図７を用いて説明する。なお、以下説明のため、図４および図６においてベーンロータ１６の軸に垂直な仮想平面とベーンロータ１６の軸との交点をＯ₁、前記仮想平面とストッパピストン３０の軸との交点をＯ₂とし、図６においてスプリング２６の端部２６１とベーンロータ１６との当接点をベーンロータ１６の軸方向へ前記仮想平面に投影した点をＰ₁、スプリング２６の端部２６２とハウジング１１との当接点をベーンロータ１６の軸方向へ前記仮想平面に投影した点をＰ₂とする。

＜ベーンロータ組付け工程＞
まず、ボルト穴１３７とボルト穴１２７との位置を合わせ、シューハウジング１３とチェーンスプロケット１２とを仮固定し、チェーンスプロケット１２の圧入穴１２１にリング３６を圧入固定する。次に、図４に示すようにベーン１６１の孔１７の中心とリング３６の穴部３７の中心との位置を概ね合わせ、凹部１６５にブッシュ２２が圧入されたベーンロータ１６をシューハウジング１３の内周側に収容する。次に、ストッパピストン３０を孔１７に通し、端部３２をリング３６の穴部３７に挿入する。なお、リング３６の穴部３７における内径はストッパピストン３０の端部３２の外径よりも大きく設定されているため、ストッパピストン３０の端部３２を穴部３７に容易に挿入することができる。
その後、ストッパピストン３０の収容穴３１にスプリング３４を収容する。さらに、フロントプレート１４のボルト穴１４７とシューハウジング１３のボルト穴１３７との位置を合わせ仮固定する。

上述の工程の後、ベーン１６３のストッパ面１６９をシュー１３３に当接させた状態で、ベーンロータ１６をハウジング１１に対して遅角方向へ相対回転させる。すなわち、ストッパ面１６９とシュー１３３との当接点を支点として、ベーン１６１を遅角方向へ移動させる。ここで、図４のＶ−Ｖ線は、Ｏ₁−Ｏ₂線の垂線のうちＯ₂を通る垂線であり、図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。上記のベーン１６１を遅角方向へ移動させる工程により、図４および図５に示すように、ストッパピストン３０の端部３２は、Ｖ−Ｖ線において、遅角方向側では外周壁がリング３６の穴部３７における内周壁と接し、進角方向側では外周壁がリング３６の穴部３７における内周壁と離れた状態となる。
さらに、この後の付勢部材組付け後にベーンロータ１６が所定量移動できるように、予めハウジング１１とベーンロータ１６の間にはＯ₁−Ｐ₁線とＯ₁−Ｐ₂線とのなす角の二等分線Ｌ₁方向に所定量の隙間を確保した状態で、ボルト２０をボルト穴１４７、ボルト穴１３７およびボルト穴１２７に通すことによってフロントプレート１４、シューハウジング１３およびチェーンスプロケット１２を固定する。

＜付勢部材組付け工程＞
上記ベーンロータ組付け工程の後、付勢部材としてのスプリング２６をベーンロータ１６およびハウジング１１に組み付ける。具体的には、図６に示すように、スプリング２６の端部２６１をベーンロータ１６の凸部１６６に形成された溝１６７に係止してから、端部２６２を進角方向へ捻ってハウジング１１に設けられたスプリングピン２４に係止する。スプリング２６は、いわゆる捻りばねである。そのため、ベーンロータ１６は、スプリング２６により所定の方向へ押圧される。

すなわち、Ｐ₁に対応する当接点においてスプリング２６からベーンロータ１６に作用する力、およびＰ₂に対応する当接点においてスプリング２６からハウジング１１に作用する力の合力Ｆがベーンロータ１６に対して作用し、その作用方向はＯ₁−Ｐ₁線とＯ₁−Ｐ₂線とのなす角の二等分線Ｌ₁の方向と等しい。そのため、ベーンロータ１６は、合力Ｆによってハウジング１１に対してＬ₁方向へ押圧される。このとき、ベーンロータ１６は、ベーン１６３のストッパ面１６９とシュー１３３との当接点を支点として合力Ｆの方向へ押圧される。

ここで、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線は、Ｏ₁−Ｏ₂線の垂線のうちＯ₂を通る垂線であり、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。図６および図７に示すように、上述のスプリング２６をベーンロータ１６およびハウジング１１に組み付ける工程を経た後、ストッパピストン３０の端部３２は、ＶＩＩ−ＶＩＩ線において、進角方向側では外周壁がリング３６の穴部３７における内周壁と接し、遅角方向側では外周壁がリング３６の穴部３７における内周壁と離れた状態となる。その結果、端部３２のＶＩＩ−ＶＩＩ線遅角方向側において、端部３２の外周壁とリング３６の内周壁との間に幅ｗの隙間２００を形成することができる。

＜ベーンロータ固定工程＞
上記付勢部材組付け工程の後、ベーンロータ１６のボルト穴１６８にボルト２１を通すことによりベーンロータ１６とカムシャフト７とを一体に固定する。
以上の組付け工程を経て製造されたバルブタイミング調整装置１０は、ストッパピストン３０の端部３２の外周壁とリング３６の穴部３７における内周壁との間に幅ｗの隙間２００が形成されている。そのため、バルブタイミング調整装置１０の作動時、ストッパピストン３０は、リング３６の穴部３７に容易に入り込むことができる。

本実施形態の場合、図６に示すように、Ｏ₁−Ｐ₁線とＯ₁−Ｐ₂線とのなす角の二等分線Ｌ₁とＯ₁を通るＯ₁−Ｏ₂線の垂線Ｌ₂との交角の角度をθ（°）とすると、スプリング２６の端部２６１および端部２６２の位置は、０≦θ＜４５となるように設定されている。上述のように、付勢部材組付け工程においてスプリング２６をベーンロータ１６およびハウジング１１に組み付けたとき、ベーンロータ１６は、スプリング２６によって合力Ｆの方向へ押圧され、ハウジング１１に対して合力Ｆの方向へ所定の量、移動する。このとき、ベーンロータ１６は、合力Ｆの垂線Ｌ₂方向の分力Ｆ₁の作用により分力Ｆ₁の方向へ移動すると同時に、合力ＦのＯ₁−Ｏ₂線方向の分力Ｆ₂の作用により分力Ｆ₂の方向へ移動する。ここで、ハウジング１１に対するベーンロータ１６の合力Ｆ方向への移動量をＴ、分力Ｆ₁方向への移動量をＴ₁、分力Ｆ₂方向への移動量をＴ₂とすると、Ｔ₁はＴ×ｃｏｓθで求められ、Ｔ₂はＴ×ｓｉｎθで求められる。

本実施形態では、Ｌ₁とＬ₂との交角の角度θ（°）は０≦θ＜４５の範囲であるため、Ｔ₁＞Ｔ₂となる。そのため、ベーンロータ１６とともに移動するストッパピン３０のＶＩＩ−ＶＩＩ線方向の移動量は、ストッパピン３０のＯ₁−Ｏ₂線方向の移動量よりも大きい。したがって、ストッパピストン３０の端部３２のＶＩＩ−ＶＩＩ線遅角方向側において、端部３２の外周壁とリング３６の内周壁との間に、隙間２００を効果的に形成することができる。

また、本実施形態では、隙間２００の幅ｗは例えば０．２ｍｍ以下に設定されている。幅ｗが０．２ｍｍ以下であれば、ストッパピストン３０の外周壁とリング３６の内周壁との衝突による打音が生じるおそれはない。ここで、ベーン１６３のストッパ面１６９とシュー１３３との当接点をベーンロータ１６の軸方向へ前記仮想平面に投影した点をＰ₃、Ｐ₃とＯ₁との距離をｄ₁、Ｐ₃とＯ₂との距離をｄ₂、ベーンロータ１６とシューハウジング１３との間のクリアランスの幅をｃとすると、ｗは次式（１）に基づいて決定される。
ｗ＝ｃ×（ｄ₂／ｄ₁）・・・（１）

例えばｄ₂／ｄ₁＝２で設計しｗを０．２ｍｍとした場合、ｃは０．１ｍｍとなる。本実施形態の場合、ｗは０．２ｍｍ以下のため、ｃすなわちベーンロータ１６とシューハウジング１３との間のクリアランスの幅は０．１ｍｍ以下となる。この場合のｗおよびｃの値は、バルブタイミング調整装置１０を実現するにあたって適正値であるといえる。

次に、バルブタイミング調整装置１０の作動を図１、図２、および図３を用いて説明する。なお、図１および図２は、エンジン始動前、すなわちエンジン６が停止している時のバルブタイミング調整装置１０の状態を示している。
＜エンジン始動時＞
エンジン６が停止している状態ではストッパピストン３０はリング３６の穴部３７に入り込んでいる。エンジン６を始動した直後の状態では、遅角油圧室５１、５２、５３、５４、進角油圧室５５、５６、５７、５８、第１圧力室４０、第２圧力室４１に油圧ポンプ１から十分に作動油が供給されないので、ストッパピストン３０はリング３６の穴部３７に入り込んだ状態を維持し、クランクシャフト８に対しカムシャフト７は最進角位置に保持されている。これにより、作動油が各油圧室に供給されるまでの間、カムシャフト７が受けるトルク変動によりハウジング１１とベーンロータ１６とが揺動振動して衝突し打音が発生することを防止する。

＜エンジン始動後＞
エンジン始動後、油圧ポンプ１から作動油が十分に供給されると、第１圧力室４０および第２圧力室４１に供給される油圧によりストッパピストン３０がリング３６から抜け出すので、ハウジング１１に対しベーンロータ１６は相対回動自在となる。そして、各遅角油圧室および各進角油圧室に加わる油圧を制御することにより、クランクシャフト８に対するカムシャフト７の位相差を調整する。

＜遅角作動時＞
バルブタイミング調整装置１０が遅角作動するとき、電子制御装置（ＥＣＵ）４は、切換弁３に供給する駆動電流を制御する。切換弁３は、油圧ポンプ１と遅角油路１００とを接続し、進角油路１１０とオイルパン２とを接続する。油圧ポンプ１から吐出される作動油は、遅角油路１００を経由し、遅角油圧室５１、５２、５３、５４に供給される。遅角油圧室５１、５２、５３、５４の油圧がベーン１６１、１６２、１６３、１６４に作用し、ベーンロータ１６を遅角方向に付勢するトルクを発生する。このとき、進角油圧室５５、５６、５７、５８の作動油は進角油路１１０を経由し、オイルパン２に排出される。遅角油圧室５１、５２、５３、５４の油圧の発生するトルクが、スプリング２６の発生する進角方向のトルクに抗し、ベーンロータ１６は、ハウジング１１に対し遅角方向に回動する。

＜進角作動時＞
バルブタイミング調整装置１０が進角作動するとき、ＥＣＵ４は、切換弁３に供給する駆動電流を制御する。切換弁３は、油圧ポンプ１と進角油路１１０とを接続し、遅角油路１００とオイルパン２とを接続する。油圧ポンプ１から吐出される作動油は、進角油路１１０を経由し、進角油圧室５５、５６、５７、５８に供給される。進角油圧室５５、５６、５７、５８の油圧は、ベーン１６１、１６２、１６３、１６４に作用し、ベーンロータ１６を進角方向に付勢するトルクを発生する。このとき、遅角油圧室５１、５２、５３、５４の作動油は、遅角油路１００を経由し、オイルパン２に排出される。進角油圧室５５、５６、５７、５８の油圧の発生するトルクと、スプリング２６の復元力がベーンロータ１６を進角方向へ回動させるトルクとの合力により、ベーンロータ１６は、ハウジング１１に対し進角方向に回動する。

＜中間保持作動時＞
ベーンロータ１６が目標位相に到達すると、ＥＣＵ４は切換弁３に供給する駆動電流のデューティ比を制御する。これにより、切換弁３は、油圧ポンプ１と、遅角油路１００および進角油路１１０との接続を遮断し、遅角油圧室５１、５２、５３、５４および進角油圧室５５、５６、５７、５８からオイルパン２に作動油が排出されることを規制する。このため、ベーンロータ１６は目標位相に保持される。

＜エンジン停止時作動＞
バルブタイミング調整装置１０の作動中にエンジン停止が指示されると、ベーンロータ１６は、上記進角作動時と同様の作動によりハウジング１１に対して進角方向に回転する。ベーンロータ１６は、ベーン１６３のストッパ面１６９がシュー１３３に当接するまで進角方向へ回転し、最進角位置で回動が停止する。この状態において、ＥＣＵ４は、油圧ポンプ１の作動を停止するとともに、切換弁３によって進角油路１１０とオイルパン２とを接続する。これにより、第２圧力室４１の圧力が低下し、ストッパピストン３０はスプリング３４の付勢力によりリング３６側へ移動する。その結果、ストッパピストン３０は、リング３６の穴部３７に入り込む。本実施形態では、リング３６の穴部３７における内周壁とストッパピストン３０の外周壁との間に適正な幅の隙間２００が形成されるため、ストッパピストン３０は穴部３７に容易に入り込むことができる。

以上説明したように、本発明の一実施形態では、Ｏ₁−Ｐ₁線とＯ₁−Ｐ₂線とのなす角の二等分線Ｌ₁と、Ｏ₁を通るＯ₁−Ｏ₂線の垂線Ｌ₂との交角の角度をθ（°）とすると、スプリング２６の端部２６１および端部２６２の位置は、０≦θ＜４５となるように設定されている。Ｌ₁は、ベーンロータ１６およびハウジング１１に対してスプリング２６から作用する力の合力Ｆの方向に等しい。そのため、組付け工程においてストッパピストン３０をハウジング１１の穴部３７に挿入した状態で、スプリング２６をベーンロータ１６およびハウジング１１に組み付けたとき、ベーンロータ１６は、スプリング２６によってハウジング１１に対して合力Ｆの方向へ押圧される。これにより、ハウジング１１の穴部３７における内周壁とストッパピストン３０の外周壁との間に、適正な幅の隙間を効果的に形成することができる。その結果、バルブタイミング調整装置１０の作動時、ストッパピストン３０は穴部３７に容易に入り込むことができる。

また、本発明の一実施形態では、組付け工程において、ベーンロータ１６をハウジング１１に対して固定した状態で穴部３７とストッパピストン３０との相対位置を高精度に調整しつつ、穴部３７とストッパピストン３０との間の隙間の幅を測定しながら部材の組付けを行う必要がない。したがって、簡単な構成で組付け工数を削減し、製造コストを低減することができる。

さらに、本発明の一実施形態では、ストッパピストン３０が収容されるベーン１６１とは別異のベーンであるベーン１６３に、ストッパ面１６９が形成されている。この構成により、組付け工程においてスプリング２６をベーンロータ１６およびハウジング１１に組み付けたとき、ベーンロータ１６は、ストッパ面１６９とハウジング１１との当接点を支点としてスプリング２６によってハウジング１１に対して合力Ｆの方向へ押圧される。これにより、ハウジング１１の穴部３７における内周壁とストッパピストン３０の外周壁との間に、隙間をより効果的に形成することができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、ブッシュを備えない構成としてもよい。この場合、ベーンロータのボス部に形成する凹部の深さを深くし、この凹部の内側に付勢部材としてのスプリングを収容することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本発明の他の実施形態では、ハウジングの内壁面にリングを備えない構成としてもよい。この場合、チェーンスプロケットのベーンロータ側壁面にストッパピストンが入り込む穴部を形成することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

上述の実施形態では、バルブタイミング調整装置をエンジンの排気弁に適用する例について示した。しかし、本発明の他の実施形態では、バルブタイミング調整装置を吸気弁に適用してもよい。また、上述の実施形態では、スプリングによってベーンロータをハウジングに対して進角方向へ付勢する例について示した。しかし、本発明の他の実施形態では、スプリングによってベーンロータをハウジングに対して遅角方向へ付勢する構成としてもよい。

このように、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で他の種々の実施形態に適用可能である。

本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す図であって、図２のＩ−Ｉ線断面図。 本発明の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。 本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す模式図。 本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置の組付け工程途中の状態を示す断面図。 図４のＶ−Ｖ線断面図。 本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置の組付け工程後の状態を示す断面図。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図。

符号の説明

６：エンジン（内燃機関）、７：カムシャフト（従動軸）、８：クランクシャフト（駆動軸）、１０：バルブタイミング調整装置、１１：ハウジング、１６：ベーンロータ、１７：孔、２６：スプリング（付勢部材）、３０：ストッパピストン（規制部材）、３７：穴部、５０：収容室、５１、５２、５３、５４：遅角油圧室（遅角室）、５５、５６、５７、５８：進角油圧室（進角室）、７１：排気弁、９２：吸気弁、１６１、１６２、１６３、１６４：ベーン、２６１：端部（一端、付勢部材）、２６２：端部（他端、付勢部材）

Claims (3)

1. 内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
   前記駆動軸および前記従動軸の一方とともに回転し、回転方向に所定角度範囲で形成される収容室を有するハウジングと、
   前記駆動軸および前記従動軸の他方とともに回転し、外周に設けられた複数のベーンにより前記収容室を遅角室および進角室に仕切り、前記遅角室および前記進角室に供給される作動流体の圧力により遅角方向または進角方向に前記ハウジングに対して相対回動するように駆動されるベーンロータと、
   一端が前記ベーンロータに係止され、他端が前記ハウジングに係止され、前記ハウジングに対し前記ベーンロータを進角方向または遅角方向に付勢する付勢部材と、
   前記ベーンに形成された孔に軸方向へ往復移動可能に収容され、前記ハウジングの内壁に形成された穴部に入り込むことにより前記ベーンロータの前記ハウジングに対する相対回動を規制する規制部材とを備え、
   前記穴部の内径は、前記規制部材の前記穴部側端部の外径よりも大きく設定されており、
   前記ベーンロータの第１ベーンは、前記規制部材を収容し、
   前記第１ベーンとは別異の第２ベーンは、前記ハウジングに対する前記ベーンロータの遅角方向または進角方向いずれか一方向の相対回動を規制するストッパ面を有し、
   前記ベーンロータの軸に垂直な仮想平面と前記ベーンロータの軸との交点をＯ₁、
   前記仮想平面と前記規制部材の軸との交点をＯ₂、
   前記付勢部材の一端と前記ベーンロータとの当接点を前記ベーンロータの軸方向へ前記仮想平面に投影した点をＰ₁、
   前記付勢部材の他端と前記ハウジングとの当接点を前記ベーンロータの軸方向へ前記仮想平面に投影した点をＰ₂、
   Ｏ₁−Ｐ₁線とＯ₁−Ｐ₂線とのなす角の二等分線と、Ｏ₁を通るＯ₁−Ｏ₂線の垂線との交角の角度をθ（°）とすると、
   前記付勢部材の一端および他端の位置は、０≦θ＜４５となるように設定され、
   前記ベーンロータに作用する合力Ｆの方向は、Ｏ ₁ −Ｏ ₂ 線のＯ ₂ を通る垂線において、前記付勢部材の付勢方向であることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記ストッパ面は、前記ハウジングに当接するとき、前記ハウジングに対する前記ベーンロータの遅角方向または進角方向いずれか一方向の相対回動を規制することを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
3. 請求項１または２に記載のバルブタイミング調整装置の製造方法であって、
   前記孔の中心と前記穴部の中心との位置を概ね合わせ、前記ベーンロータを前記ハウジングの内周側に収容し、前記規制部材を前記孔に通し、前記規制部材の端部を前記穴部に挿入する第１工程と、
   前記第１工程の後、前記ストッパ面を前記ハウジングに当接させた状態で、前記ベーンロータを前記ハウジングに対し前記付勢部材の付勢方向とは反対方向へ相対回転させる第２工程と、
   前記第２工程の後、前記付勢部材の一端を前記ベーンロータに係止し、他端を前記付勢部材の付勢方向へ捻って前記ハウジングに係止することで、０≦θ＜４５となるよう前記付勢部材を組み付ける第３工程と、
   を含むことを特徴とするバルブタイミング調整装置の製造方法。

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