(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向外側に突出するベーンを有するロータと、前記ロータと同軸に配置されることにより相対角変化を許容しつつ径方向外側を包囲して該ロータとの間に前記ベーンにより周方向に区画された油室を形成するハウジングと、を備えたバルブタイミング可変機構の製造方法であって、
前記ハウジングの径方向内側に前記ロータを配置するとともに、前記ハウジング及び前記ロータにおける軸方向の一端面が治具に当接された状態で、前記ハウジング及び前記ロータの他端面を面一に加工することにより、前記ハウジング及び前記ロータの前記軸方向の厚みを同時に調整する工程を有し、
前記治具の受け面には、前記軸方向の段差が形成されるとともに、前記ハウジングは前記段差の凹部に当接され、前記ロータは前記段差の凸部に当接される
ことを特徴とするバルブタイミング可変機構の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブタイミング可変機構の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、機関バルブ（吸気・排気バルブ）の動作タイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構がある。例えば、特許文献１に記載のバルブタイミング可変機構は、径方向に突出するベーンを有するロータと、このロータと同軸に配置されることにより相対角変化を許容しつつその径方向外側を包囲するハウジングとを備えている。尚、この従来例では、ハウジングはバルブを介してクランクシャフトにより回転駆動され、ロータはカムシャフトと一体に回転する。また、ハウジングの軸方向両端は、それぞれ封止プレートによって液密に封止されている。そして、これにより、ハウジングとロータとの間には、ベーンにより周方向に区画された油室（進角室及び遅角室）が形成されるようになっている。
【０００３】
即ち、ハウジングの回転は、各油室を挟んで当該ハウジングとロータとが一体に回転することにより、カムシャフトへと伝達される。また、ベーンにより周方向に区画された油室間の油圧バランス（油量）を変化させることで、ハウジングに対するロータの相対角を変更することができる。そして、これにより、カムシャフトに伝達する回転の位相を進め又は遅らせることによって、そのバルブタイミングを変更することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６４１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなバルブタイミング可変機構においては、そのハウジング及びロータの寸法の公差管理、とりわけ軸方向の厚み管理が重要な課題となっている。
即ち、ハウジングに対するロータの相対角変化を許容するためには、ロータの厚みをハウジングの厚みよりも薄くして、軸方向のクリアランス（隙間）を確保する必要がある。しかしながら、そのクリアランスが過大である場合には、各油室内に充填されたオイルが当該クリアランスを介して油圧室間を移動することで、その油圧バランスが制御し難くなるおそれがある。そのため、ハウジング及びロータについては、それぞれ、その厚み公差の厳密な管理が行われている。
【０００６】
しかし、要求されるクリアランスは極めて小さな値であるため（例えば、数十μｍ程度）、ハウジング及びロータには、高い加工精度が要求される。その結果、ハウジング及びロータの製造過程は、研磨加工を含む多数の工程を有するものとなっており、その煩雑さが製造コストを押し上げる一因にもなっている。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、公差管理を容易化して、その製造過程を簡略化することのできるバルブタイミング可変機構の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、径方向外側に突出するベーンを有するロータと、前記ロータと同軸に配置されることにより相対角変化を許容しつつ径方向外側を包囲して該ロータとの間に前記ベーンにより周方向に区画された油室を形成するハウジングと、を備えたバルブタイミング可変機構の製造方法であって、前記ハウジングの径方向内側に前記ロータを配置するとともに、前記ハウジング及び前記ロータにおける軸方向の一端面が治具に当接された状態で、前記ハウジング及び前記ロータの他端面を面一に加工することにより、前記ハウジング及び前記ロータの前記軸方向の厚みを同時に調整する工程を有することを要旨とする。
【０００９】
即ち、ハウジングの厚みが薄く、ロータの厚みが厚いほど、バルブタイミング可変機構において両者が形成する軸方向のクリアランスは小さくなり、ハウジングの厚みが厚く、ロータの厚みが薄いほど、両者が形成するクリアランスは大きくなる。従って、従来のようにハウジング及びロータをそれぞれ個別に加工する場合、そのクリアランスに生ずる誤差は、最大で、両者の厚みに関する公差を足し合わせた値になる。
【００１０】
しかしながら、上記構成によれば、そのハウジング及びロータの軸方向における「厚みの違い（厚みの差）」が常に一定となる。その結果、ハウジング及びロータの厚みに関する公差を大幅に緩和して、その管理を容易化することができる。そして、これにより、例えば、旋削加工後の研磨加工を廃する等、工数を削減して、その製造過程を簡略化することができる。
【００１１】
さらに請求項１に記載の発明は、前記治具の受け面には、前記軸方向の段差が形成されるとともに、前記ハウジングは前記段差の凹部に当接され、前記ロータは前記段差の凸部に当接されることを要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、簡素な構成にて、容易に、その受け面に設けられた段差の高さに対応した「適切な厚みの違い」をハウジング及びロータに設定することができる。そして、これにより、両者が形成する軸方向のクリアランスを適正範囲内に収めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】エンジンの概略構成を模式的に示す断面図。
【図２】バルブタイミング可変機構の概略構成図。
【図３】バルブタイミング可変機構の概略構成を模式的に示す断面図（Ａ−Ａ断面）。
【図４】本発明にかかるバルブタイミング可変機構の製造方法の説明図。
【図５】本発明にかかるバルブタイミング可変機構の製造方法の説明図（Ｂ−Ｂ断面）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１は、往復動可能にピストン２を収容するシリンダブロック３と、シリンダブロック３に固定されることにより当該シリンダブロック３及びピストン２との間に燃焼室４を形成するシリンダヘッド５とを備えている。
【００１５】
シリンダブロック３の下方（同図中下側）には、クランクシャフト６を回転自在に収容するクランクケース７が形成されている。また、クランクケース７の下方には、オイルを貯留するオイルパン８が形成されている。そして、ピストン２は、コネクティングロッド９を介してクランクシャフト６に連結されている。
【００１６】
一方、シリンダヘッド５には、燃焼室４に連通する吸気ポート１１及び排気ポート１２が形成されている。また、シリンダヘッド５には、これらの吸気ポート１１及び排気ポート１２を開閉可能な吸気バルブ１３及び排気バルブ１４が設けられている。吸気バルブ１３及び排気バルブ１４は、往復動可能に支持されるとともに、その外周に嵌装されたバルブスプリング１５の弾性力によって、それぞれ、閉弁方向（同図中上側）に付勢されている。そして、シリンダヘッド５には、これらの吸気バルブ１３及び排気バルブ１４をそれぞれ開弁方向（同図中下側）に駆動するカムシャフト１７，１８が設けられている。
【００１７】
カムシャフト１７は、吸気バルブ１３の上方において回転自在に支承され、カムシャフト１８は、排気バルブ１４の上方において回転自在に支承されている。また、これらの各カムシャフト１７，１８には、図示しないチェーンを介してクランクシャフト６の回転が伝達される。そして、各カムシャフト１７，１８は、その回転により吸気バルブ１３及び排気バルブ１４を押し下げることによって、それぞれ、対応する吸気バルブ１３及び排気バルブ１４を開駆動する。
【００１８】
また、エンジン１には、カムシャフト１７が吸気バルブ１３を開駆動するタイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構３１が設けられている。
図２に示すように、バルブタイミング可変機構３１は、クランクシャフト６と同期して回転するハウジング３２と、カムシャフト１７と同期して回転するロータ３３とを備えている。即ち、本実施形態では、クランクシャフト６の回転は、このバルブタイミング可変機構３１を介して、カムシャフト１７に伝達される。そして、バルブタイミング可変機構３１は、そのカムシャフト１７に伝達する回転の位相を進め（進角）、又は遅らせる（遅角）ことにより、バルブタイミングを変化させることが可能となっている。
【００１９】
詳述すると、ハウジング３２は、略円環板状の外形を有するとともに、その外周には、チェーン（図示略）を介して同ハウジング３２を回転駆動するためのスプロケット３５が形成されている。一方、ロータ３３は、略円板状に形成された基部３６を有しており、この基部３６がカムシャフト１７と同軸に固定されることにより、当該カムシャフト１７と一体に回転するようになっている。そして、ハウジング３２は、ロータ３３の径方向外側を包囲するように、当該ロータ３３と同軸に配置されている。
【００２０】
ロータ３３は、その基部３６から径方向外側に延びる複数（本実施形態では３つ）ベーン３７を有している。また、ハウジング３２の内周には、径方向内側に延びる複数（本実施形態では３つ）の突部３８が設けられている。具体的には、ハウジング３２の各突部３８は、軸方向に厚みを有する板状に形成されている。同様に、ロータ３３の各ベーン３７もまた、軸方向に厚みを有する板状に形成されている。そして、ロータ３３は、その各ベーン３７が、それぞれ周方向に隣り合う各突部３８の間に配置される態様で、これらの各突部３８が形成するロータ収容部３９内に収容されている。
【００２１】
さらに詳述すると、各ベーン３７の間隔は、各突部３８の周方向幅よりも広く、各突部３８の間隔は、各ベーン３７の周方向幅よりも広く設定されている。そして、これにより、そのロータ収容部３９内におけるハウジング３２に対するロータ３３の相対角変化が許容されている。
【００２２】
また、図３に示すように、ハウジング３２及びロータ３３の軸方向両端には、封止プレート４０ａ，４０ｂが固定されており、これによりロータ収容部３９は、液密に封止されている。そして、ロータ収容部３９内において、各ベーン３７の先端は、ハウジング３２の内周面３２ａに摺接し、各突部３８の先端は、基部３６の外周面３６ａに摺接している。
【００２３】
即ち、ハウジング３２とロータ３３との間には、当該ハウジング３２及びロータ３３、並びに各封止プレート４０ａ，４０ｂにより囲まれた閉鎖空間が形成されている。また、図２に示すように、これらの各閉鎖空間には、オイルが供給されるようになっており、これにより、各ベーン３７によって周方向に区画された油室４１，４２が形成されている。そして、ハウジング３２の回転は、これらの各油室４１，４２を挟んでハウジング３２及びロータ３３が一体回転することにより、カムシャフト１７へと伝達されるようになっている。
【００２４】
また、バルブタイミング可変機構３１は、これら各ベーン３７の回転方向上流側（同図中、反時計回り方向側）に位置する第１油室４１、及び回転方向下流側（同図中、時計回り方向側）に位置する第２油室４２へのオイル供給を制御することが可能なオイルコントロールバルブ４３を備えている。
【００２５】
オイルコントロールバルブ４３は、第１油路４５及び第２油路４６を介してオイルパン８に接続されている。第１油路４５には、オイルポンプ４７が設けられており、オイルパン８内のオイルは、この第１油路４５を介してオイルコントロールバルブ４３に圧送される。そして、オイルコントロールバルブ４３に供給されたオイルは、第２油路４６を介してオイルパン８に還流される。
【００２６】
また、オイルコントロールバルブ４３は、第３油路４８を介して第１油室４１に接続されるとともに、第４油路４９を介して第２油室４２に接続されている。そして、オイルコントロールバルブ４３は、第１油路４５及び第２油路４６、並びに第３油路４８及び第４油路４９の接続形態を切り替えることにより、各油室４１，４２に対するオイルの給排を制御する機能を有している。
【００２７】
本実施形態のバルブタイミング可変機構３１は、このオイルコントロールバルブ４３の機能により、第１油室４１及び第２油室４２間の油圧バランスを変化させることによって、そのハウジング３２に対するロータ３３の相対角を変更する。そして、カムシャフト１７に伝達する回転の位相を進め又は遅らせることにより、そのバルブタイミングを変更することが可能になっている。
【００２８】
具体的には、第１油室４１にオイルを供給し、及び第２油室４２内のオイルを排出することで、ハウジング３２に対するロータ３３の相対角は、進角方向（同図中、時計回り方向）に変化する。そして、これによりカムシャフト１７に伝達する回転の位相を進ませることで、そのバルブタイミングを早めることができる。
【００２９】
また、第２油室４２にオイルを供給し、及び第１油室４１内のオイルを排出することで、ハウジング３２に対するロータ３３の相対角は、遅角方向（同図中、反時計回り方向）に変化する。そして、これによりカムシャフト１７に伝達する回転の位相を遅らせることで、そのバルブタイミングを遅らせることができる。
【００３０】
（バルブタイミング可変機構の製造方法）
次に、本実施形態におけるバルブタイミング可変機構の製造方法について説明する。
図４及び図５に示すように、本実施形態では、バルブタイミング可変機構３１の製造過程において、ハウジング３２及びロータ３３は、それぞれ、独立に可動するチャック６１，６２により保持される。
【００３１】
チャック６１，６２は、それぞれ、三本の把持爪６１ａ，６２ａを有している。また、これらの各把持爪６１ａ，６２ａは、それぞれ周方向に略均等角度間隔で配置されるとともに、それぞれ拡縮方向に可動する。尚、本実施形態では、各チャック６１，６２は、油圧により可動する。
【００３２】
ハウジング３２は、その外周に形成されたスプロケット３５が各把持爪６１ａに把持されることにより、チャック６１に保持される。そして、ロータ３３は、その基部３６が各把持爪６２ａに把持されることにより、チャック６２に保持される。
【００３３】
具体的には、ロータ３３は、その基部３６を保持するチャック６２の各把持爪６２ａとともにハウジング３２のロータ収容部３９内に挿入される。尚、各把持爪６２ａは、各ベーン３７とともに、油室となる各突部３８間に配置される。また、このとき、同一方向に臨むハウジング３２及びロータ３３の第１軸方向端面６５ａ，６６ａ（図５中、左側の軸方向端面）には、共通の受け面６７を有する治具６８が当接される。そして、これにより、ロータ３３は、その軸方向の相対移動が規制された状態でハウジング３２の径方向内側に配置されることになる。
【００３４】
本実施形態では、このような状態で、これらハウジング３２及びロータ３３（詳しくは、そのワーク）の加工が行われる。具体的には、治具６８に当接された第１軸方向端面６５ａ，６６ａを軸方向の一端面として、その他端面（同図中、右側の軸方向端面）となるハウジング３２及びロータ３３の第２軸方向端面６５ｂ，６６ｂを加工する。そして、本実施形態では、これにより、ハウジング３２及びロータ３３の軸方向の厚みを同時に調整する構成になっている。
【００３５】
詳述すると、図５中、破線に囲まれた部分（部分拡大図）に示すように、上記治具６８の受け面６７には、ハウジング３２及びロータ３３の軸方向において、その受け面６７に凹凸を形成する段差７０が設けられている。そして、ハウジング３２の第１軸方向端面６５ａは、段差７０の凹部７０ａに当接され、ロータ３３の第１軸方向端面６６ａは、段差７０の凸部７０ｂに当接される。
【００３６】
一方、ハウジング３２及びロータ３３の第２軸方向端面６５ｂ，６６ｂに対しては、それぞれ、工具７５を用いた旋削加工が施される。具体的には、各第２軸方向端面６５ｂ，６６ｂが面一となる、即ち各第２軸方向端面６５ｂ，６６ｂが同一平面を形成するように、そのハウジング３２及びロータ３３に対する旋削加工が行われる。そして、本実施形態では、これにより、ハウジング３２におけるロータ収容部３９の軸方向の厚みＤ１、及びロータ３３の軸方向の厚みＤ２を同時に調整することによって（図３参照）、これらのハウジング３２及びロータ３３が形成する軸方向のクリアランスを管理する。
【００３７】
即ち、本実施形態では、ロータ収容部３９を構成する各突部３８及びその径方向外側に位置する周縁部の軸方向両端面が、ハウジング３２側の第１軸方向端面６５ａ及び第２軸方向端面６５ｂに設定されている。また、治具６８の受け面６７に形成された段差７０の高さＨは、その厚みＤ１，Ｄ２の違いに基づいてハウジング３２及びロータ３３が形成すべきクリアランスに対応する値に設定されている。具体的には、その高さＨは、要求されるクリアランスの最小値ΔＤ０に設定されている。そして、本実施形態では、これにより、ハウジング３２及びロータ３３が形成する軸方向のクリアランスを適正範囲内に収めることで、そのハウジング３２に対するロータ３３の相対角変化を許容しつつ、両者の間に形成される各油室４１，４２の液密性を確保する構成になっている。
【００３８】
次に、本実施形態の製造方法の作用について説明する。
ハウジング３２の径方向内側にロータ３３が配置されるバルブタイミング可変機構３１では、そのハウジング３２（のロータ収容部３９）の厚みＤ１が薄く、ロータ３３の厚みＤ２が厚いほど、両者が形成する軸方向のクリアランスは小さくなる。そして、ハウジング３２の厚みＤ１が厚く、ロータ３３の厚みＤ２が薄いほど、両者が形成するクリアランスは大きくなる。
【００３９】
従って、従来のようにハウジング３２及びロータ３３をそれぞれ個別に加工する場合、そのクリアランスに生ずる誤差は、最大で、その厚みＤ１，Ｄ２の公差を足し合わせた値になる。
【００４０】
この点、本実施形態の製造方法は、ハウジング３２の径方向内側にロータ３３を配置するとともに、これらハウジング３２及びロータ３３の第１軸方向端面６５ａ，６６ａを治具６８に当接させる。そして、この状態で、その他端面となる第２軸方向端面６５ｂ，６６ｂが面一になるように加工することにより、両者の軸方向の厚みＤ１，Ｄ２を同時に調整する工程を有する。
【００４１】
このような構成とすることで、そのハウジング及びロータの軸方向における「厚みの違い（厚みの差）」が常に一定となる。そして、本実施形態では、これにより、その軸方向の厚みＤ１，Ｄ２に関する公差を緩和することが可能となっている。
【００４２】
以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）ハウジング３２の厚みＤ１及びロータ３３の厚みＤ２に関する公差が緩和されることで、その管理が容易になる。その結果、旋削加工後の研磨加工を廃する等により、その工数を削減することができる。
【００４３】
（２）治具６８の受け面６７には、ハウジング３２及びロータ３３の軸方向において、その受け面６７に凹凸を形成する段差７０が設けられる。そして、ハウジング３２の第１軸方向端面６５ａは、段差７０の凹部７０ａに当接され、ロータ３３の第１軸方向端面６６ａは、段差７０の凸部７０ｂに当接される。
【００４４】
上記構成によれば、簡素な構成にて、容易に、その段差７０の高さＨに対応した「適切な厚みの違い」をハウジング３２及びロータ３３に設定することができる。そして、これにより、バルブタイミング可変機構３１において両者が形成する軸方向のクリアランスを適正範囲内に収めることができる。
【００４５】
（３）ハウジング３２及びロータ３３は、それぞれ、独立に可動するチャック６１，６２により保持される。このような構成とすれば、ハウジング３２及びロータ３３を組として保持した状態のまま、上記第２軸方向端面６５ｂ，６６ｂについての旋削加工のような所謂「端面削り」のみならず、「内径削り」や「巾削り」、或いは「穴あけ」等といった異なる部分についての旋削加工、及びその他の加工を行うことが可能になる。尚、このような加工を行う場合、各チャック６１，６２自体の相対移動（例えば、図５中、左右方向）が可能であればよい。その結果、加工工程を集約して製造過程を簡略化することできるとともに、併せて、その製造ラインを小規模化することができる。そして、これにより、製造コストの削減を図ることができる。
【００４６】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、三本の把持爪６１ａ，６２ａを有するチャック６１，６２により、ハウジング３２及びロータ３３を保持することとした。しかし、これに限らず、軸方向の相対移動を規制しつつ、両者の軸方向の厚みＤ１，Ｄ２を同時に調整することが可能な構成であれば、その保持装置は、どのようなものであってもよい。尚、上記実施形態では、各チャック６１，６２は、油圧により可動することしたが、気圧（エア圧）式、や電動式であってもよい。
【００４７】
・上記実施形態では、ハウジング３２及びロータ３３の第２軸方向端面６５ｂ，６６ｂに対して旋削加工を行うことにより、両者の厚みＤ１，Ｄ２を同時に調整することとしたが、その調整を研磨加工やミーリング加工等により行う構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１…エンジン、２…ピストン、３…シリンダブロック、４…燃焼室、５…シリンダヘッド、６…クランクシャフト、８…オイルパン、１３…吸気バルブ、１４…排気バルブ、１７，１８…カムシャフト、３１…バルブタイミング可変機構、３２…ハウジング、３２ａ…内周面、３３…ロータ、３５…スプロケット、３６…基部、３６ａ…外周面、３７…ベーン、３８…突部、３９…ロータ収容部、４０ａ，４０ｂ…封止プレート、４１…第１油室、４２…第２油室、４３…オイルコントロールバルブ、６１，６２…チャック、６１ａ，６２ｂ…把持爪、６５ａ，６６ａ…第１軸方向端部、６５ｂ，６６ｂ…第２軸方向端部、６７…受け面、６８…治具、７０…段差、７０ａ…凹部、７０ｂ…凸部、Ｄ１，Ｄ２…厚み、ΔＤ０…最小値、Ｈ…高さ。
【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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