(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトと一体に回転するケースと、
前記ケースに収納され、センターボルトによって前記エンジンのカムシャフトと同軸に締結されて前記カムシャフトと一体に回転するロータと、
前記ロータにおける前記カムシャフトとは反対側の軸周りに設けられて、前記ロータの回転方向に平面部を有したトルク受け部と
を備え、
前記トルク受け部は、溝部または突起部であり、
前記ロータは、ボス部の中央に凹部を有し、
前記溝部は、前記凹部の底面に設けられ、径方向外側の内壁部が前記凹部の内壁と連続していることを特徴とする可変バルブタイミング装置。
【請求項２】
前記トルク受け部は、前記ロータを軸方向に貫通した溝部であること
を特徴とする請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項３】
前記トルク受け部は、前記ロータの軸周りに等角度で配置されていること
を特徴とする請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
【請求項４】
請求項１記載の可変バルブタイミング装置における前記トルク受け部に治具を組み付けるステップと、
前記トルク受け部が有する平面部と前記治具の一部とが前記ロータの回転方向に面接触した状態で前記センターボルトにより前記ロータを前記カムシャフトに締結するステップと
を備えたことを特徴とする可変バルブタイミング装置の組み付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可変バルブタイミング装置（以下、ＶＶＴ装置と記載する）およびＶＶＴ装置の組み付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＶＶＴ装置は、車両のエンジンの吸気弁または排気弁の開閉タイミングを可変制御する装置であり、ボルトによってカムシャフトに締結される（例えば、特許文献１参照）。
ボルトによってＶＶＴ装置をカムシャフトに組み付けるときに発生する締結トルクは、カムシャフトをホールドすれば、カムシャフトで受け止められる。
カムシャフトをホールドできない場合は、ＶＶＴ装置をカムシャフトに組み付けると、ロータとカムシャフトが連動するので、ロータを介してカムシャフトの回転を固定する。
例えば、治具に設けられた突起部を、ロータの軸周りに設けられた溝部に挿入してロータとカムシャフトの回転を固定し、この状態でボルトを用いてＶＶＴ装置をカムシャフトに締結する。このときに発生した締結トルクの荷重は、治具の突起部とロータの溝部の内壁との接触部分に印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３９４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＶＶＴ装置では、治具の突起部とロータの溝部の内壁との接触部分に締結トルクの荷重が集中するため、過度の荷重を受けて溝部または治具が損傷する可能性があった。
このような締結トルクの荷重の集中を防ぐため、治具の突起部を長くし、ロータの溝部を深くして、これらの接触面積を増やすことが考えられる。
しかしながら、この構成では、溝部の寸法がロータの軸方向に大きくなるため、これに応じてロータが大型化し、ＶＶＴ装置の小型化または軽量化が阻害される。【０００５】
この発明は上記課題を解決するもので、ＶＶＴ装置の組み付けで発生したトルクに起因した応力集中を抑制することができるＶＶＴ装置およびＶＶＴ装置の組み付け方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るＶＶＴ装置は、エンジンのクランクシャフトと一体に回転するケースと、ケースに収納され、センターボルトによってエンジンのカムシャフトと同軸に締結されてカムシャフトと一体に回転するロータと、ロータにおけるカムシャフトとは反対側の軸周りに設けられて、ロータの回転方向に平面部を有したトルク受け部とを備え、トルク受け部は、溝部または突起部であり、ロータは、ボス部の中央に凹部を有し、溝部は、凹部の底面に設けられ、径方向外側の内壁部が凹部の内壁と連続している。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、ロータの回転方向に平面部を有したトルク受け部を備えることで、ボルトの締め付けで発生した締結トルクの荷重が平面部と治具の一部とが面接触した部分に印加される。これにより、締結トルクに起因した応力の集中を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＶＶＴ装置のカムシャフトへの組み付け構造を示す分解斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るＶＶＴ装置を示す正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線で実施の形態１に係るＶＶＴ装置を切った様子を示す断面矢示図である。
【図４】図４Ａは、実施の形態１に係るＶＶＴ装置の内部を示す図である。図４Ｂは、実施の形態１におけるロータの溝部を示す図である。図４Ｃは、実施の形態１におけるロータの溝部と治具の突起部との接触状態を示す図である。
【図５】図５Ａは、従来のＶＶＴ装置の内部を示す図である。図５Ｂは、従来のロータの溝部と治具の突起部との接触状態を示す図である。
【図６】実施の形態１におけるロータの溝部とバネホルダの長穴とを示す断面図である。
【図７】図７Ａは、実施の形態１におけるロータを示す正面図である。図７Ｂは、実施の形態１におけるロータの別の例を示す正面図である。
【図８】図８Ａは、実施の形態１におけるロータの突起部を示す拡大斜視図である。図８Ｂは、治具の凹部を示す側面図である。図８Ｃは、実施の形態１におけるロータの突起部と治具の凹部との接触状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るＶＶＴ装置１のカムシャフト３への組み付け構造を示す分解斜視図である。図２は、ＶＶＴ装置１を示す正面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線でＶＶＴ装置１を切った様子を示す断面矢示図である。
ＶＶＴ装置１は、図１に示すように、センターボルト２を用いてカムシャフト３と同軸に締結される。治具４は、センターボルト２でＶＶＴ装置１をカムシャフト３に締結するときにロータ１４とカムシャフト３の回転を固定するための治具である。治具４は、筒形状の部材であり、一方の端部から軸方向に突出した複数の突起部４ａを有する。
【００１０】
ＶＶＴ装置１は、主に、ケース１０、カバー１１、渦巻きバネ１２、バネホルダ１３、ロータ１４およびハウジング１５から構成されている。
ケース１０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カムシャフト３に伝達するためのチェーンスプロケット１０ａを有し、このチェーンスプロケット１０ａを介してエンジンの回転駆動力をＶＶＴ装置１に伝達する。エンジンの回転駆動力によりロータ１４とカムシャフト３とが一体に回転してカムシャフト３とクランクシャフトとの回転位相を可変にしている。
【００１１】
渦巻きバネ１２は、バネホルダ１３によりロータ１４と同軸に配置され、カバー１１上で両端部が係止されている。バネホルダ１３を介して渦巻きバネ１２が捻れ変形することにより、ロータ１４の回転をアシストするアシストトルクが発生する。
バネホルダ１３は、カバー１１に渦巻きバネ１２を保持するホルダである。図２に示すように、バネホルダ１３の底部１３ｂには、センターボルト２を通すための中心穴１３ａと、治具４の突起部４ａを通すための長穴１３ｃとが形成されている。長穴１３ｃは、ロータ１４の軸を中心とした円弧状の貫通穴である。
【００１２】
センターボルト２は、頭部２ａから径方向外側に張り出したフランジ部２ｂを有する。バネホルダ１３の底部１３ｂは、図３に示すように、センターボルト２のフランジ部２ｂとロータ１４との間に挟まれた状態でセンターボルト２によりロータ１４に締結される。渦巻きバネ１２で発生したアシストトルクは、ロータ１４に締結されたバネホルダ１３によってロータ１４に伝達される。
【００１３】
ロータ１４は、ケース１０にカバー１１とハウジング１５とを組み付けた空間内に収納され、センターボルト２によってカムシャフト３の一端部に締結される。
ロータ１４におけるカムシャフト３とは反対側の軸周りには、図２に示すように、複数の溝部１４ａが形成されている。複数の溝部１４ａのそれぞれは、ロータ１４の回転方向の平面部となる内壁部を有しており、センターボルト２の締結トルクまたは緩みトルクを受け止めるトルク受け部として機能する。
【００１４】
次にＶＶＴ装置１のカムシャフト３への組み付け手順について説明する。
ＶＶＴ装置１のハウジング１５側にカムシャフト３の端部を嵌合してから、ロータ１４の中心穴１４ｂにセンターボルト２を通し、治具４をＶＶＴ装置１に装着する。
ＶＶＴ装置１に治具４を装着したとき、複数の突起部４ａのそれぞれは、バネホルダ１３の長穴１３ｃを通してロータ１４の溝部１４ａに挿入され、貫通穴４ｂには、センターボルト２の頭部２ａが入った状態となる。
この状態で治具４を工具などで固定することにより、突起部４ａと溝部１４ａとの接触部分がロータ１４の回り止めとなってロータ１４とカムシャフト３の回転が固定される。
このように治具４を固定してから、センターボルト２をカムシャフト３の雌ねじ穴３ａにねじ込むことで、ＶＶＴ装置１はカムシャフト３に締結される。この後、ＶＶＴ装置１から治具４を取り外す。
【００１５】
図４Ａは、ＶＶＴ装置１の内部を示す図であり、図２におけるカバー１１、渦巻きバネ１２およびバネホルダ１３を取り除いた状態を示している。図４Ｂは、ロータ１４の溝部１４ａを示す図である。図４Ｃは、溝部１４ａと治具４の突起部４ａとの接触状態を示す図である。図５Ａは、従来のＶＶＴ装置１００の内部を示す図であり、図４Ａと同じ状態を示している。図５Ｂは、従来のロータ１０２の溝部１０２ａと治具の突起部２００との接触状態を示す図である。
【００１６】
ロータ１４は、図４Ａに示すように、ボス部１４ｃおよびボス部１４ｃの外周から突出したベーン１４ｅを備えており、ボス部１４ｃの中央には、バネホルダ１３を嵌合するための凹部が形成されている。溝部１４ａおよび中心穴１４ｂは、凹部の底面１４ｃ−１に形成されている。ロータ１４の溝部１４ａは、例えば、４つの溝部１４ａがロータ１４の軸周りに等角度で配置されている。このように溝部１４ａを配置することにより、ロータ１４が軸方向に傾きなくカムシャフト３に締結され、ＶＶＴ装置１の回転バランスを確保することができる。これにより、ＶＶＴ装置１の回転効率を高めることができる。
【００１７】
ボス部１４ｃの凹部は、平行に対向した内壁部１４ｃ−２，１４ｃ−２を有する二面幅形状の凹部である。バネホルダ１３の本体部は、この凹部に対応した外周形状を有している。バネホルダ１３の本体部をボス部１４ｃの凹部に嵌合することで、バネホルダ１３とロータ１４との相対的な角度を位置決めすることができる。
【００１８】
溝部１４ａは、図４Ｂに示すように、平面視がロータ１４の軸中心を要とした扇形状の溝部であり、ロータ１４の回転方向の平面部となる内壁部１４ａ−１を有している。内壁部１４ａ−２は、溝部１４ａの成型に用いる金型を抜け易くするためのカット面である。
治具４の突起部４ａは、平面部４ａ−１を有した断面矩形の柱状部材である。
一方、従来のＶＶＴ装置１００は、ＶＶＴ装置１と同様にケース１０１にロータ１０２が収納されており、ロータ１０２の軸周りに溝部１０２ａが形成されている。
溝部１０２ａは、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、両端部が丸まった長丸形状の溝部であり、溝部１４ａにおける上記平面部を有していない。
従来の治具の突起部２００は、断面円形の柱状部材である。
【００１９】
センターボルト２を締め付けたときに発生する締結トルクは、図４Ｃの矢印で示すように、突起部４ａの平面部４ａ−１と溝部１４ａの内壁部１４ａ−１とで受け止められる。ＶＶＴ装置１の取り外しも同様に、センターボルト２を緩めたときの緩みトルクは、突起部４ａの平面部４ａ−１と溝部１４ａの内壁部１４ａ−１とで受け止められる。
【００２０】
従来のＶＶＴ装置１００においても、図５Ｂの矢印で示すように、治具の突起部２００と溝部１０２ａの内壁とで締結トルクが受け止められる。
ＶＶＴ装置１００をカムシャフトから取り外すときにも同様に、センターボルトを緩めたときに発生する緩みトルクは、治具の突起部２００と溝部１０２ａの内壁部とで受け止められる。
【００２１】
しかしながら、従来のＶＶＴ装置１００では、溝部１０２ａの深さ方向に突起部２００と溝部１０２ａの内壁とが線接触した部分に締結トルクの荷重が印加される。
このように狭い接触面積の部分に集中した応力によって溝部１０２ａまたは治具の突起部２００が損傷する可能性があった。
これに対して、ＶＶＴ装置１では、平面部４ａ−１と内壁部１４ａ−１とが面接触した部分に締結トルクの荷重が印加される。このため、従来のＶＶＴ装置１００のような応力集中が発生せず、これに起因した突起部４ａまたは溝部１４ａの損傷を回避できる。
【００２２】
また、従来のＶＶＴ装置１００では、溝部１０２ａと治具の突起部２００との接触面積を確保する場合、治具の突起部２００を長くし、溝部１０２ａを深くする必要があった。
これに対し、ＶＶＴ装置１は、平面部４ａ−１と内壁部１４ａ−１とが面接触して応力が集中しない構造であるため、溝部１４ａの深さを浅くすることが可能である。
これにより、例えば図３に示すように、溝部１４ａの下部に油路１４ｄを設けることができる。油路１４ｄは、カムシャフト３に設けられた油路３ｂと連通しており、油路３ｂおよび油路１４ｄを通してケース１０内の油圧室に油が供給または排出される。
このように、ＶＶＴ装置１では、溝部１４ａの下部にも油路を形成するスペースを確保できるので、ＶＶＴ装置１の小型化と軽量化が可能となる。
なお、溝部１４ａの下部からずらした位置に油路を形成する場合、溝部１４ａを貫通穴としてもよい。これにより、ロータ１４を軽量化することができる。
【００２３】
図６はロータ１４の溝部１４ａとバネホルダ１３の長穴１３ｃとを示す断面図である。図６に示すように、長穴１３ｃの周方向の寸法Ｂは、溝部１４ａの周方向の寸法Ｃよりも大きく形成されている。例えば、ＶＶＴ装置１をカムシャフト３に組み付けるときに治具４がわずかに傾くと、突起部４ａと溝部１４ａの開口周縁部との接触部分に応力が集中する可能性がある。この応力の集中によって溝部１４ａの開口周縁部が塑性変形すると、微小な盛り上がり部１４ｆが形成される場合がある。
ＶＶＴ装置１では、図６に示すように、長穴１３ｃが盛り上がり部１４ｆを避けることができるので、盛り上がり部１４ｆによってバネホルダ１３のロータ１４への組み付けが阻害されることがない。
【００２４】
図７Ａに示すように、ロータ１４の溝部１４ａの径方向外側の内壁部は、ボス部１４ｃの凹部の内壁と連続している。このように構成することで、焼結成型の金型を抜くことが可能となり、二面幅形状の凹部および溝部１４ａを焼結成型で作成することができる。
これにより、安価な焼結成型でロータ１４を作成することができる。
【００２５】
図７Ｂに示すロータ１４Ａでは、溝部１４ａ’の径方向外側の内壁部がボス部１４ｃの凹部の内壁と連続していない。この構成では、溝部１４ａ’の径方向外側の内壁部とボス部１４ｃの凹部の内壁との距離を許容範囲以上に離さないと、焼結成型が破損する。このため、ロータ１４Ａは、ロータ１４よりも小型化が阻害される可能性がある。また、設計上、溝部１４ａ’の径方向外側の内壁部とボス部１４ｃの凹部の内壁との距離を許容範囲以上に離すことができない場合、ロータ１４Ａは、焼結成型よりも高価な機械加工で作成することになる。
【００２６】
これまで、治具４の突起部４ａとロータ１４の溝部１４ａとで締結トルクを受け止める構成を示したが、実施の形態１に係るＶＶＴ装置１は、治具の凹部とロータの突起部とで締結トルクを受け止める構成であってもよい。
図８Ａは、ロータ１４の突起部１４Ｂを示す拡大斜視図である。図８Ａに示すように、突起部１４Ｂは、ロータ１４のボス部１４ｃの凹部に設けられ、底面１４ｃ−１上で凹部の内壁から径方向内側に突出している。突起部１４Ｂは、ロータ１４の回転方向に平面部１４Ｂ−１を有する。図８Ｂは、治具４Ａの凹部４Ａ−１を示す側面図である。治具４Ａは、図１に示した治具４と同様に筒形状の部材であり、一方の端部に軸方向に凹んだ凹部４Ａ−１を有する。凹部４Ａ−１は、突起部１４Ｂの平面部１４Ｂ−１と面接触する内壁部４Ａ−２を有する。
【００２７】
図８Ｃは、ロータ１４の突起部１４Ｂと治具４Ａの凹部４Ａ−１との接触状態を示す図である。図８Ｃの矢印で示すように、センターボルト２を締め付けたときに発生する締結トルクは、突起部１４Ｂの平面部１４Ｂ−１と凹部４Ａ−１の内壁部４Ａ−２とで受け止められる。ＶＶＴ装置１の取り外しも同様に、センターボルト２を緩めたときの緩みトルクは、突起部１４Ｂの平面部１４Ｂ−１と凹部４Ａ−１の内壁部４Ａ−２とで受け止められる。
【００２８】
突起部１４Ｂの平面部１４Ｂ−１と凹部４Ａ−１の内壁部４Ａ−２とが面接触した部分に締結トルクの荷重が印加される。このため、従来のＶＶＴ装置１００のような応力集中が発生せず、これに起因した突起部１４Ｂまたは凹部４Ａ−１の損傷を回避できる。
ロータ１４の突起部１４Ｂの下部に油路を設けるスペースが確保されるので、ＶＶＴ装置１の小型化と軽量化が可能となる。
また、突起部１４Ｂは、ロータ１４の軸周りに等角度で配置してもよい。このように構成することで、溝部１４ａの場合と同様にＶＶＴ装置１の回転バランスを確保することができ、ＶＶＴ装置１の回転効率を高めることができる。
【００２９】
以上のように、実施の形態１に係るＶＶＴ装置１は、ケース１０、ロータ１４および溝部１４ａまたは突起部１４Ｂを備える。このように構成することで、センターボルト２の締め付けで発生した締結トルクの荷重が、ロータ１４と治具４とが面接触した部分に印加される。これにより、締結トルクに起因した応力の集中を抑制することができる。
【００３０】
実施の形態１に係るＶＶＴ装置１において、トルク受け部は、ロータ１４の軸周りに等角度で配置されている。このように構成することで、ＶＶＴ装置１の回転バランスを確保することができ、ＶＶＴ装置１の回転効率を高めることができる。
例えば、３個以上のトルク受け部をロータ１４の軸周りに等角度で配置するとよい。
【００３１】
実施の形態１に係るＶＶＴ装置１において、トルク受け部は、ロータ１４を軸方向に貫通した溝部である。このように構成することで、ロータ１４を軽量化することができる。
【００３２】
実施の形態１に係るＶＶＴ装置１において、ロータ１４が、ボス部１４ｃの中央に凹部を有し、溝部１４ａが、凹部の底面１４ｃ−１に設けられ、径方向外側の内壁部が凹部の内壁と連続している。このように構成することで、焼結成型の金型を抜くことが可能となり、二面幅形状の凹部および溝部１４ａを安価な焼結成型で作成することができる。
【００３３】
なお、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。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
この発明に係るＶＶＴ装置は、ボルトを用いた組み付けで発生した締結トルクの荷重の集中を抑制することができるので、エンジンのカムシャフトに取り付けられて吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを制御するＶＶＴ装置に好適である。
【符号の説明】
【００３５】
１，１００  ＶＶＴ装置、２  センターボルト、２ａ  頭部、２ｂ  フランジ部、３  カムシャフト、３ａ  雌ねじ穴、３ｂ，１４ｄ  油路、４，４Ａ  治具、４Ａ−１  凹部、４Ａ−２，１４ａ−１，１４ａ−２，１４ｃ−２  内壁部、４ａ，１４Ｂ，２００  突起部、４ａ−１，１４Ｂ−１  平面部、４ｂ  貫通穴、１０，１０１  ケース、１０ａ  チェーンスプロケット、１１  カバー、１２  渦巻きバネ、１３  バネホルダ、１３ａ，１４ｂ  中心穴、１３ｂ  底部、１３ｃ  長穴、１４，１４Ａ，１０２  ロータ、１４ａ，１４ａ'，１０２ａ  溝部、１４ｃ  ボス部、１４ｃ−１  底面、１４ｅ  ベーン、１４ｆ  盛り上がり部、１５  ハウジング。
【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】
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【図８】
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