(57)【要約】【課題】吸気側と排気側でミラー配置されるロータを容易に製作する。【解決手段】ロータ１ａ，１ｂは、吸気側と排気側とで同一のプレス金型を使用して形成された複数枚の鋼板Ａ〜Ｇを軸方向に積層した積層体であって、吸気側と排気側とで積層する順序を入れ替える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるケースと、
前記ケースとの間に形成された油圧室へ油圧を給排する油圧通路が設けられ、前記内燃機関の吸気バルブを開閉する吸気カムシャフトまたは排気バルブを開閉する排気カムシャフトに固定されて前記油圧室の油圧により前記ケースに対して相対回転駆動されるロータとを備え、前記吸気バルブまたは前記排気バルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング調整装置において、
前記ロータは、複数枚の金属板を軸方向に積層した積層体であって、当該金属板を積層する順序が前記吸気側と前記排気側とで入れ替わっていることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるケースと、
前記ケースとの間に形成された油圧室へ油圧を給排する油圧通路が設けられ、前記内燃機関の吸気バルブを開閉する吸気カムシャフトまたは排気バルブを開閉する排気カムシャフトに固定されて前記油圧室の油圧により前記ケースに対して相対回転駆動されるロータとを備え、前記吸気バルブまたは前記排気バルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング調整装置の製造方法において、
前記吸気側と前記排気側とで同一のプレス金型を使用して複数枚の金属板を形成し、当該複数枚の金属板を積層する順序を入れ替えて、前記吸気側の前記ロータと前記排気側の前記ロータを製作する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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層プレス化されたロータを有するバルブタイミング調整装置および製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バルブタイミング調整装置のロータは、一般的に焼結冶金またはアルミダイキャストにて素材成形後に機械加工にて仕上げている。このような従来の製造方法では、焼結冶金、アルミダイキャスト共に軸方向へ金型を分割して成形しているため、ロータ内部を径方向に走る油圧通路のほとんどが機械加工（一部では溝の成形）にて形成されていた。
【０００３】
他方、エンジン始動時のロータのロック位置と、油圧室へのオイル授受を担うオイルコントロールバルブの無通電時のオイル供給経路は、フェールセーフを考慮して、吸気側のバルブタイミング調整装置では“最遅角ロック”と“遅角側オイル供給”、排気側のバルブタイミング調整装置では“最進角ロック”と“進角側オイル供給”となっている。そのため、ロータ内の油圧通路が吸気側と排気側でミラー配置になることが一般的である。
【０００４】
従来、油圧通路の機械加工を削減する方策として、ロータ内部の油圧通路を金型成形にて構成する積層プレス化が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。この方法では、それぞれ所定の形状に金型成形した複数の金属板を軸方向に積層してロータを構成しており、複数枚の金属板にそれぞれ加工された開口部が積層されて油圧通路となる。しかしながら、上記特許文献１，２では、吸気側と排気側でミラー配置された油圧通路を、最小限の金型投資（＝最大限の金型共通化）にて成形する方策については述べられていない。
【０００５】
また、ミラー配置に対応する方策として、吸気側と排気側とでロータの素材を共用化し、表裏反転させて設置する構成が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方法では、アルミ材を押出成形してロータの共用素材を形成し、同一形状の共用素材の表面から油圧通路を切削加工して吸気側のロータにし、当該共用素材の裏面から油圧通路を切削加工して排気側のロータにする。しかしながら、上記特許文献３では、吸気側と排気側でミラー配置された油圧通路の機械加工を削減する方策については述べられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３５１１８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２６２１０９号公報
【特許文献３】特開２０１０−２０３２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来は、ロータの積層プレス化によって油圧通路の機械加工を削減することは達成できたが、ミラー配置となる吸気側と排気側では個別に金型構成部品（ダイとパンチ）を製作したり入れ替えたりする必要があるという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、吸気側と排気側でミラー配置されるロータを容易に製作することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るバルブタイミング調整装置は、ロータが、複数枚の金属板を軸方向に積層した積層体であって、当該金属板を積層する順序が吸気側と排気側とで入れ替わっているものである。
【００１０】
この発明に係るバルブタイミング調整装置の製造方法は、吸気側と排気側とで同一のプレス金型を使用して複数枚の金属板を形成し、当該複数枚の金属板を積層する順序を入れ替えて、吸気側のロータと排気側のロータを製作するというものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、複数枚の金属板の積層する順序を入れ替えて吸気側のロータと排気側のロータを製作するようにしたので、金型構成部品を含めた同一の金型を使用しながら、プレス機のパンチ動作のプログラムを吸気側と排気側で変更して積層する順序を入れ替えて製作可能となり、油圧通路が吸気側と排気側でミラー配置されるロータを容易に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る吸気側のバルブタイミング調整装置の構成を示す平面図である。
【図２】実施の形態１に係る吸気側のバルブタイミング調整装置の構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係る排気側のバルブタイミング調整装置の構成を示す平面図である。
【図４】実施の形態１に係る排気側のバルブタイミング調整装置の構成を示す断面図である。
【図５】実施の形態１に係る吸気側、排気側のバルブタイミング調整装置に取り付けるカムシャフトの端面を示す図であり、図５（ａ）は吸気側、図５（ｂ）は排気側である。
【図６】実施の形態１のロータを成す積層鋼板の断面図と各鋼板の分解図であり、図６（ａ）は吸気側、図６（ｂ）は排気側である。
【図７】実施の形態１のロータを成す鋼板の積み上げ方向を説明する図である。
【図８】実施の形態１に係る排気側のバルブタイミング調整装置の変形例を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
先ず、吸気側のバルブタイミング調整装置１００ａの構成を説明し、次に、排気側のバルブタイミング調整装置１００ｂの構成を説明する。
【００１４】
図１は、実施の形態１に係る吸気側のバルブタイミング調整装置１００ａの構成を示す平面図であり、カバー４を取り外した状態である。図２は、吸気側のバルブタイミング調整装置１００ａの断面図である。この吸気側のバルブタイミング調整装置１００ａは、主に、ロータ１ａ、ケース２、ハウジング３、カバー４から構成されており、エンジンの吸気側のカムシャフト１０ａにセンタボルト１１にて締結されている。
【００１５】
ハウジング３には、図示しないエンジンのクランクシャフトからの駆動力を吸気側のカムシャフト１０ａに伝達するためのチェーンスプロケット部が形成されている。このチェーンスプロケット部を介してエンジンの回転駆動力をバルブタイミング調整装置１００ａとセンタボルト１１にて締結されたカムシャフト１０ａに伝達することで、クランクシャフトとカムシャフト１０ａが同期して回転可能となっている。
【００１６】
ケース２は、内周に突出し複数の油圧室を形成するための複数のシュー１０１を有する。ロータ１ａは、中央部から外周に突出しケース２により形成された複数の油圧室をそれぞれ進角油圧室１０３と遅角油圧室１０４に区画する複数のベーン１０２を有する。ケース２とロータ１ａは積層プレス化にて製作されている。
【００１７】
ハウジング３およびカバー４は、ロータ１ａとケース２を間に挟んだ状態で複数のボルト５をボルト締結穴１１４に締結して固定されており、進角油圧室１０３および遅角油圧室１０４のオイルを封止している。
また、ロータ１ａの各ベーン１０２の先端部には、凹形状が形成されており、それぞれの凹形状に、油圧室間のオイル漏れを防止するシール８が板バネ９によって付勢された状態で装着されている。
【００１８】
また、ロータ１ａの一方の端面には、吸気側のカムシャフト１０ａが当接するカムシャフト取付座面１１２が形成されており、ロータ１ａとカムシャフト１０ａの各位置決めピン勘合穴１１１，１２３に位置決めピン１２を勘合して、回転方向の位置決めがされている。ロータ１ａの他方の端面には、センタボルト取付座面１１３が凹設され、センタボルト１１を使用してロータ１ａとカムシャフト１０ａが締結されている。
【００１９】
ロータ１ａの内部には軸方向および径方向に延びる穴が複数形成されており、進角油圧室１０３へオイルを供給／排出するための進角油圧通路１０５と、遅角油圧室１０４へオイルを供給／排出するための遅角油圧通路１０６として使用される。さらに、進角油圧通路１０５の一部が分岐してロックピン解除通路１０７を成し、ハウジング３のロックピン先端勘合穴１１０へオイルを供給するために使用される。
【００２０】
進角油圧通路１０５および遅角油圧通路１０６の各一端は、カムシャフト取付座面１１２に開口しており、カムシャフト１０ａの端面に開口した進角油路１２１および遅角油路１２２に連通している。カムシャフト１０ａの外周面には吸気側のカムジャーナル１３ａが取り付けられており、不図示のオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶ）が供給するオイルが、カムジャーナル１３ａを経由して進角油路１２１、進角油圧通路１０５、進角油圧室１０３へ流れ、また、その逆の経路を辿って排出される。また、ＯＣＶが供給するオイルが、カムジャーナル１３ａを経由して遅角油路１２２、遅角油圧通路１０６、遅角油圧室１０４へ流れ、また、その逆を辿って排出される。さらに、進角油圧通路１０５に供給されたオイルの一部は、ロックピン解除通路１０７からロックピン先端勘合穴１１０へ流れる。
【００２１】
ロータ１ａに形成された複数のベーン１０２のうちのいずれか１つには、軸方向に貫通して一端がロックピン先端勘合穴１１０に相対するロックピン本体摺動穴１０９と、このロックピン本体摺動穴１０９の他端から径方向内側へ向かうロックピン後端ドレン通路１０８とが形成されている。ロックピン本体摺動穴１０９には、ロックピン６と、ロックピン６をロックピン先端勘合穴１１０の方向へ付勢するスプリング７が挿入されている。
【００２２】
ロックピン６は、ロックピン本体摺動穴１０９を軸方向に摺動可能で、スプリング７の付勢力でロックピン先端勘合穴１１０に突出して勘合可能になっている。エンジン始動時など油圧供給のない状態においてロータ１ａを基準位置、例えば最遅角位置（図１）に固定してばたつきを抑制するために、ロックピン６がハウジング３のロックピン先端勘合穴１１０と勘合することで、機械的にロータ１ａを規制することができる。一方、ロックピン解除通路１０７の油圧がロックピン６の先端部に作用することで、ロックピン６がスプリング７に抗してロックピン先端勘合穴１１０からロックピン本体摺動穴１０９へ退避し、ロータ１ａの規制が解除される。
【００２３】
また、ロックピン６を収容したベーン１０２が、隣り合った２つのシュー１０１に当接することにより、進角側、遅角側の回転が規制され、ケース２に対するロータ１ａの動作角度２０１ａが規定される。図１では、ベーン１０２の時計回り方向側（進角方向）に進角側ストッパ面１３１が構成され、反時計回り方向側（遅角方向）に遅角側ストッパ面１３２が構成されている。
【００２４】
次に、吸気側のバルブタイミング調整装置１００ａの動作を説明する。
エンジン始動時は、予めロックピン６がロックピン先端勘合穴１１０に勘合して、吸気側のロータ１ａを最遅角位置でロックしている（図１）。このときＯＣＶは無通電状態であり、オイルは、吸気側のカムジャーナル１３ａを介して遅角油路１２２、遅角油圧通路１０６、遅角油圧室１０４に供給される。ＯＣＶ無通電時のオイル供給経路２００ａを、図１に矢印で示す。
従って、万が一ロックピン６がロックピン先端勘合穴１１０に勘合していなかったとしても、ロータ１ａは最遅角位置に維持される。
【００２５】
エンジン作動時、通電状態になったＯＣＶがオイルの供給を遅角側から進角側に切り替えると、オイルは、吸気側のカムジャーナル１３ａを介して進角油路１２１、進角油圧通路１０５、進角油圧室１０３に供給される。また、進角油圧室１０３から分岐したロックピン解除通路１０７へもオイルが供給され、ロックピン６の勘合が解除されて、吸気側のロータ１ａの自由な回転が可能になる。
【００２６】
ロックピン６の勘合を解除した後、ＯＣＶがエンジン負荷に応じてオイルの供給／排出を切り替えることにより、進角油圧室１０３と遅角油圧室１０４の油圧を制御する。
進角油圧室１０３の油圧を高めると、吸気側のロータ１ａは図１に示す位置から時計回り方向（進角方向）に回転して、吸気側のカムシャフト１０ａのクランクシャフトに対する位相を進角側にずらし、吸気バルブの開閉タイミングを進角側にする。一方、遅角油圧室１０４の油圧を高めると、吸気側のロータ１ａは反時計回り方向（遅角方向）に回転して、吸気側のカムシャフト１０ａのクランクシャフトに対する位相を遅角側にずらし、吸気バルブの開閉タイミングを遅角側にする。
【００２７】
次に、排気側のバルブタイミング調整装置１００ｂの構成を説明する。
図３は、実施の形態１に係る排気側のバルブタイミング調整装置１００ｂの構成を示す平面図であり、カバー４を取り外した状態である。図４は、排気側のバルブタイミング調整装置１００ｂの断面図である。なお、バルブタイミング調整装置１００ａ，１００ｂに共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
排気側のバルブタイミング調整装置１００ｂは、主に、ロータ１ｂ、ケース２、ハウジング３、カバー４から構成されており、エンジンの排気側のカムシャフト１０ｂにセンタボルト１１にて締結されている。排気側のロータ１ｂは、吸気側のロータ１ａとは表裏が反対のミラー配置となっており、進角油圧通路１０５、遅角油圧通路１０６およびロックピン解除通路１０７の位置が異なる。また、ロックピン解除通路１０７は遅角油圧通路１０６から分岐する。
【００２９】
ロータ１ａ，１ｂのミラー配置に合せて、排気側のカムシャフト１０ｂと吸気側のカムシャフト１０ａもミラー配置となっている。
ここで、図５（ａ）に吸気側のカムシャフト１０ａの端面を示し、図５（ｂ）に排気側のカムシャフト１０ｂの端面を示す。図示するように、吸気側のカムシャフト１０ａと排気側のカムシャフト１０ｂとでは、進角油路１２１、遅角油路１２２および位置決めピン勘合穴１２３がミラー配置になっている。
【００３０】
次に、排気側のバルブタイミング調整装置１００ｂの動作を説明する。
エンジン始動時は、予めロックピン６がロックピン先端勘合穴１１０に勘合して、排気側のロータ１ｂを最進角位置でロックしている（図３）。最進角位置では、ロックピン６を収容したベーン１０２が、時計回り方向側（進角方向）のシュー１０１に当接して、進角側ストッパ面１３１を構成している。ケース２に対する排気側のロータ１ｂの動作角度２０１ｂは、進角側ストッパ面１３１と遅角側ストッパ面１３２とで決定されている。
このとき、無通電状態のＯＣＶから供給されるオイルは、排気側のカムジャーナル１３ｂを介して進角油路１２１、進角油圧通路１０５、進角油圧室１０３に供給される。ＯＣＶ無通電時のオイル供給経路２００ｂを、図３に矢印で示す。従って、万が一ロックピン６がロックピン先端勘合穴１１０に勘合していなかったとしても、ロータ１ｂは最遅角位置に維持される。
【００３１】
エンジン作動時、通電状態になったＯＣＶがオイルの供給を遅角側から進角側に切り替えると、オイルは、排気側のカムジャーナル１３ｂを介して遅角油路１２２、遅角油圧通路１０６、遅角油圧室１０４に供給される。また、遅角油圧通路１０６から分岐したロックピン解除通路１０７へもオイルが供給され、ロックピン６の勘合が解除されて、排気側のロータ１ｂの自由な回転が可能になる。ロックピン６の勘合を解除した後、ＯＣＶがエンジン負荷に応じてオイルの供給／排出を切り替えることにより、進角油圧室１０３と遅角油圧室１０４の油圧を制御し、排気バルブの開閉タイミングを調整する。
【００３２】
次に、ロータ１ａ，１ｂの製造方法を説明する。
上記説明のように、吸気側のロータ１ａと排気側のロータ１ｂの進角油圧通路１０５、遅角油圧通路１０６およびロックピン解除通路１０７は、バルブタイミング調整装置１００ａ，１００ｂのフェールセーフを達成するため、図１と図３に示したようなミラー配置となっている。
【００３３】
ここで、図６（ａ）に吸気側のロータ１ａを成す積層鋼板の断面図と各鋼板の分解図を示し、図６（ｂ）に排気側のロータ１ｂを成す積層鋼板の断面図と各鋼板の分解図を示す。
ロータ１ａ，１ｂの機能を、軸方向に、出力調整部２１０（鋼板Ａ、Ａ１）、センタボルト座面部２１１（鋼板Ｂ、Ｂ１）、油圧通路構成部２１２（鋼板Ｃ〜Ｇ、Ｃ１〜Ｇ１）の３つに分けると、機能別の各鋼板Ａ〜Ｇ，Ａ１〜Ｇ１は、図６（ａ）と図６（ｂ）に示すように表裏が逆転しているものの吸気側と排気側とで同じ形状である。つまり、鋼板Ａ〜Ｇが表面を向いた形状とすれば、鋼板Ａ１〜Ｇ１は鋼板Ａ〜Ｇが裏面を向いた形状になっている。
【００３４】
そこで、各鋼板がプレス時の積層工程へ到着する順序を、プレス機のパンチ動作のプログラム変更にて吸気側と排気側とで逆転させる。即ち、図７の上側の矢印で示すように、吸気側のロータ１ａを製作する場合には、油圧通路構成部２１２側の鋼板Ｇを最下層として、鋼板Ｇの上に、鋼板Ｆ、Ｅ、Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａの順序で積み上げる。一方、排気側のロータ１ｂを製作する場合には、吸気側のロータ１ａの製作時と同じプレス金型を使用しながら、パンチ動作のプログラムを変更することで、図７の下側の矢印で示すように、出力調整部２１０側の鋼板Ａを最下層として、鋼板Ａの上に、鋼板Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇの順序で積み上げる。すると、積層が完了してバルブタイミング調整装置１００ａ，１００ｂへ組み込まれる状態となったロータ１ａ，１ｂは、表裏が反転した状態でプレス機から排出されることとなる。
【００３５】
このように、プレス金型にセットしたダイとパンチ（金型構成部品）にて所定の形状に打ち抜いた鋼板Ａ〜Ｇを軸方向に積層することで、吸気側のロータ１ａの進角油圧通路１０５、遅角油圧通路１０６、ロックピン解除通路１０７、ロックピン後端ドレン通路１０８、ロックピン本体摺動穴１０９、位置決めピン勘合穴１１１、センタボルト取付座面１１３等を、機械加工せずに形成することができる。
他方、排気側のロータ１ｂは、積層する順序を逆にするので、表裏が反転した鋼板Ａ１〜Ｇ１の積層体となる。従って、吸気側のロータ１ａでは進角油圧通路１０５になる鋼板Ｃ〜Ｇの各開口部が、排気側のロータ１ｂでは鋼板Ｃ１〜Ｇ１の遅角油圧通路１０６となる。また、吸気側のロータ１ａでは遅角油圧通路１０６になる鋼板Ｃ〜Ｇの各開口部が、排気側のロータ１ｂでは鋼板Ｃ１〜Ｇ１の進角油圧通路１０５となる。
なお、図示例では１枚の鋼板を用いて鋼板Ａを構成しているが、実際は、同一形状の鋼板を複数枚重ねて鋼板Ａを構成することが多い。同様に、鋼板Ｂ〜Ｇ，Ａ１〜Ｇ１のそれぞれも、同一形状の鋼板を複数枚重ねて構成することが多い。
【００３６】
以上より、実施の形態１によれば、ロータ１ａ，１ｂは、複数の鋼板Ａ〜Ｇを軸方向に積層した積層体であって、積層する順序が吸気側と排気側とで入れ替わっている構成にした。この構成を実現するためには、プレス機のパンチ動作のプログラムを吸気側と排気側で変更することにより、金型構成部品（ダイとパンチ）を含めた同一のプレス金型を使用して複数の鋼板Ａ〜Ｇを形成し、当該複数の鋼板Ａ〜Ｇを積層する順序を入れ替えて、吸気側のロータ１ａと排気側のロータ１ｂを製作する。従って、ミラー配置される吸気側のロータ１ａと排気側のロータ１ｂを、最小限の金型投資（＝最大限の金型共通化）で、容易に製作することができる。
【００３７】
なお、実施の形態１では、吸気側と排気側のロータ１ａ，１ｂが完全にミラー配置の場合を例に説明したが、動作角度の違いなどにより完全にミラー配置でない場合もある。
ここで、図８に、排気側のバルブタイミング調整装置１００ｂの変形例を示す。図８の変形例では、排気側のロータ１ｂの動作角度２０１ｂを吸気側のロータ１ａの動作角度２０１ａ（図１に示す）より狭めるため、ベーン１０２の遅角側ストッパ面１３２に肉盛り部１３３を設けている。また、肉盛り部１３３を避けて進角油圧室１０３へ油圧通路を通すために、進角油圧通路１０５の形成位置を径方向にずらしている。この場合には、ロータ１ａを製作する金型のうち、肉盛り部１３３および進角油圧通路１０５を打ち抜くための金型構成部品（パンチとダイ）を入れ替えてロータ１ｂを製作すれば、最大限金型を共通化することが可能である。
【００３８】
上記以外にも、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１ａ，１ｂ  ロータ、２  ケース、３  ハウジング、４  カバー、５  ボルト、６  ロックピン、７  スプリング、８  シール、９  板バネ、１０ａ，１０ｂ  カムシャフト、１１  センタボルト、１２  位置決めピン、１３  カムジャーナル、１００ａ，１００ｂ  バルブタイミング調整装置、１０１  シュー、１０２  ベーン、１０３  進角油圧室、１０４  遅角油圧室、１０５  進角油圧通路、１０６  遅角油圧通路、１０７  ロックピン解除通路、１０８  ロックピン後端ドレン通路、１０９  ロックピン本体摺動穴、１１０  ロックピン先端勘合穴、１１１  位置決めピン勘合穴、１１２  カムシャフト取付座面、１１３  センタボルト取付座面、１１４  ボルト締結穴、１２１  進角油路、１２２  遅角油路、１２３  位置決めピン勘合穴、１３１  進角側ストッパ面、１３２  遅角側ストッパ面、１３３  肉盛り部、２００ａ，２００ｂ  ＯＣＶ無通電時のオイル供給経路、２０１ａ，２０１ｂ  動作角度、２１０  出力調整部、２１１  センタボルト座面部、２１２  油圧通路構成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015140746.tif 000009
【図８】
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