(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更可能にするバルブタイミング変更装置であって、ベルト、チェーン、歯車などの動力伝動手段を介してクランクシャフトから回転動力を受けることによりカムシャフトと同軸に回転する従動回転体と、該従動回転体に固定されているハウジングと、カムシャフトに固定されているベーンロータとを備えてなり、
前記従動回転体の線膨張係数は、前記ハウジング及び前記ベーンロータの線膨張係数より小さく、
前記従動回転体は、軸受けを介して前記カムシャフトにより相対回転可能に支えられ、
前記ハウジングは、前記ベーンロータを内包する空間を有し、
前記ハウジングの内周と前記ベーンロータの外周とは、微少な間隙を隔てているか、又は選択された領域で互いに接触しており、
前記ハウジングの内周には、内方に伸びる少なくとも１つの突条部が設けてあり、
前記ベーンロータのベーンと前記突条部とが互いに非接触である回転角度範囲が、前記ベーンロータとハウジングとの回転位相差限界を規定しており、
前記ベーンロータの回転方向において前記ベーンで前記空間が区画されることにより進角圧力室及び遅角圧力室が形成され、
前記進角圧力室及び遅角圧力室に流体圧力を選択的に供給することにより、前記ベーンロータ及び前記ハウジングを相対的に回転させ、バルブタイミングを変更する装置において、
前記ハウジング及び前記ベーンロータにおける前記従動回転体に近接する側を基端側と称し、前記従動回転体から離れた側を先端側と称するとともに、前記ハウジングの内周と前記ベーンロータの外周との間隙をg、前記先端側の端における間隙gをa、前記基端側の端における間隙gをbとするとき、常温においては、aはほぼ0であるか又は微少な値であり、b＞aである
ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
【請求項２】
前記先端側の端において前記ベーンロータの外周と前記ハウジングの内周とが全周で摺動する程度に前記aが微少であ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。
【請求項３】
前記先端側の端から前記基端側の端までの間の前記間隙gは、aからbまで直線的に増大し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。
【請求項４】
前記基端側における前記ベーンロータの径をr、前記従動回転体の線膨張係数と前記ベーンロータの線膨張係数との差をδc、予定する前記流体の最高温度Thとバルブタイミングの固定状態を解除するときの前記流体の温度Tuとの差をδtとするとき、b−aはほぼr*δc *δt であることを特徴とする請求項１乃至３に記載のバルブタイミング変更装置。
【請求項５】
前記先端側の端から前記基端側の端までの軸方向の前記ベーンロータの厚みをwとするとき、前記先端側の端からw/10程度又はそれ以下の軸方向距離の位置P1において前記ベーンロータの外周又は前記ハウジングの内周に段差が設けてあり、前記先端側の端から位置P1までの間ではg＝aであり、該位置P1から前記基端側の端までの間ではg＝bである
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。
【請求項６】
前記ベーンロータの外周をなす母線又は前記ハウジングの内周なす母線のいずれか一方の母線が該ベーンロータの軸に平行であることを特徴とする請求項１乃至５に記載のバルブタイミング変更装置。
【請求項７】
内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更可能にするバルブタイミング変更装置であって、ベルト、チェーン、歯車などの動力伝動手段を介してクランクシャフトから回転動力を受けることによりカムシャフトと同軸に回転する従動回転体と、該従動回転体に固定されているハウジングと、カムシャフトに固定されているベーンロータとを備えてなり、
前記従動回転体の線膨張係数は、前記ハウジング及び前記ベーンロータの線膨張係数より小さく、
前記従動回転体は、軸受けを介して前記カムシャフトにより相対回転可能に支えられ、
前記ハウジングは、前記ベーンロータを内包する空間を有し、
前記ハウジングの内周と前記ベーンロータの外周とは、微少な間隙を隔てているか、又は選択された領域で互いに接触しており、
前記ハウジングの内周には、内方に伸びる少なくとも１つの突条部が設けてあり、
前記ベーンロータのベーンと前記突条部とが互いに非接触である回転角度範囲が、前記ベーンロータとハウジングとの回転位相差限界を規定しており、
前記ベーンロータの回転方向において前記ベーンで前記空間が区画されることにより進角圧力室及び遅角圧力室が形成され、
前記進角圧力室及び遅角圧力室に流体圧力を選択的に供給することにより、前記ベーンロータ及び前記ハウジングを相対的に回転させ、バルブタイミングを変更する装置において、
前記ハウジング及び前記ベーンロータにおける前記従動回転体に近接する側を基端側と称し、前記従動回転体から離れた側を先端側と称するとともに、前記ハウジングにおける前記空間の内周と前記ベーンの外周との間隙をg1、前記先端側の端における間隙g1をa1、前記基端側の端における間隙g1をb1とするとき、常温においては、a1はほぼ0であるか又は微少な値であり、b1＞a1であり、
前記ベーンロータの周方向における複数の前記ベーン相互の間の外周領域である谷部と前記突条部の内周との間隙g2は一定であり、
前記間隙g2は、油密を保てる程に微小であるか、又は前記突条部の内周に設けられた前記シール部材で封止してある
ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
【請求項８】
内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更可能にするバルブタイミング変更装置であって、ベルト、チェーン、歯車などの動力伝動手段を介してクランクシャフトから回転動力を受けることによりカムシャフトと同軸に回転する従動回転体と、該従動回転体に固定されているハウジングと、カムシャフトに固定されているベーンロータとを備えてなり、
前記従動回転体の線膨張係数は、前記ハウジング及び前記ベーンロータの線膨張係数より小さく、
前記従動回転体は、軸受けを介して前記カムシャフトにより相対回転可能に支えられ、
前記ハウジングは、前記ベーンロータを内包する空間を有し、
前記ハウジングの内周と前記ベーンロータの外周とは、微少な間隙を隔てているか、又は選択された領域で互いに接触しており、
前記ハウジングの内周には、内方に伸びる少なくとも１つの突条部が設けてあり、
前記ベーンロータのベーンと前記突条部とが互いに非接触である回転角度範囲が、前記ベーンロータとハウジングとの回転位相差限界を規定しており、
前記ベーンロータの回転方向において前記ベーンで前記空間が区画されることにより進角圧力室及び遅角圧力室が形成され、
前記進角圧力室及び遅角圧力室に流体圧力を選択的に供給することにより、前記ベーンロータ及び前記ハウジングを相対的に回転させ、バルブタイミングを変更する装置において、
前記ハウジングにおける前記空間の内周と前記ベーンの外周との間隙g1は一定であり、
前記間隙g1は、油密を保てる程に微小であるか、又はベーンの外周に設けられたシール部材で封止してあり、
前記ハウジング及び前記ベーンロータにおける前記従動回転体に近接する側を基端側と称し、前記従動回転体から離れた側を先端側と称するとともに、前記ベーンロータの周方向における複数の前記ベーン相互の間の外周領域である谷部と前記突条部の内周との間隙をg2、前記先端側の端における間隙g2をa2、前記基端側の端における間隙g2をb2とするとき、常温においては、a2はほぼ0であるか又は微少な値であり、b2＞a2である
ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に設けられ、吸気バルブ及び排気バルブの内の少なくとも一方のバルブタイミングを可変にする装置に関し、特に流体圧力により駆動されるバルブタイミング変更装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバルブタイミング変更装置は、内燃機関の吸気バルブ若しくは排気バルブ又はそれら両バルブの開閉タイミングを可変にする装置である。この装置を備える狙いは、内燃機関の回転数、負荷、その他の条件に応じた最適なタイミングで吸気、排気をし、吸入効率の向上、燃費の向上、排気ガスのクリーン化などをすることにある。
【０００３】
従来のバルブタイミング変更装置の一例として、特開平10−89020号に記載されたものがある。この特開平10−89020号の装置では、4つのベーン（羽根）を備えたベーンロータ（羽根車）をカムシャフトに設け、４つの突条部を備えたハウジングを、ベーンロータを覆うように、かつベーンロータに対して相対回転可能に設ける。ハウジングは被動ギアに固定され、その被動ギアはクランクシャフトに連結されていてクランクシャフトから回転動力を受ける。
【０００４】
ベーンロータにおける４つのベーンの間はそれぞれ谷部となっており、ベーンロータには4つの谷部がある。また、ハウジングにおける４つの突条部の間はそれぞれ凹部となっており、ハウジングには4つの凹部がある。ベーンロータの4つのベーンはハウジングにおける４つの凹部にそれぞれ収容されている。また、ハウジングの4つの突条部はベーンロータにおける４つの谷部にそれぞれ収容されている。このように、円周方向にベーンと突条部とが交互に位置し、ハウジングにおける各凹部はそれぞれベーンで区画される。このベーンロータとハウジングとの組み合わせ構造により、円周方向におけるベーンの両側には進角圧力室及び遅角圧力室が形成される。装置全体で進角圧力室及び遅角圧力室はそれぞれ4つである。進角圧力室及び遅角圧力室にはオイルコントロールバルブ（OCV）から油圧が選択的に供給される。オイルコントロールバルブから進角圧力室及び遅角圧力室に至る油路は、進角用および遅角用に互いに独立に設けてある。
【０００５】
その進角圧力室に油圧を加えることにより、ベーンロータの回転位相はハウジングに対して進み、逆に遅角圧力室に油圧を加えることにより、ベーンロータの回転位相はハウジングに対して遅れる。ベーンロータのベーンと突条部とが互いに非接触である回転角度範囲が、ベーンロータがハウジングに対し相対的に回転し得る角度の範囲であり、ベーンロータとハウジングとの間で取り得る回転位相差の範囲である。ハウジングは被動ギアに固定され、その被動ギアはクランクシャフトに連結されていてクランクシャフトから回転動力を受け、他方ベーンロータはカムシャフトに固定されている。そこで、ベーンロータとハウジングとの回転位相を調整することにより、クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相が調整され、ひいては内燃機関のバルブタイミングが変更される。
【０００６】
進角圧力室および遅角圧力室に油圧を伝達する油がベーンロータとハウジングとの間隙を通して漏れる量、即ち圧力室の油密性が低いと、オイルコントロールバルブから進角圧力室または遅角圧力室に油圧を供給してからベーンロータが回転するまでの時間が長くなり、バルブタイミング変更装置の作動応答性が低下する。
【０００７】
また、クランクシャフトの回転数が低いときには、オイルポンプの回転数も低くいので、オイルコントロールバルブから供給される油の圧力が低い。このように油圧が低いときには、圧力室の油密性が低いと、ハウジングに対するベーンロータの位相が安定せず、バルブタイミングが不安定になる。
【０００８】
上記特開平10−89020号のバルブタイミング変更装置においては、ベーンの先端部及び突条部の先端部にシールプレートを設け、そのシールプレートを板バネで付勢している。ベーンの先端部の板バネは、シールプレートを外方（径方向であって、外へ向かう方向）に付勢し、そのシールプレートをハウジングにおける凹部の底の表面に押付ける。突条部の先端部の板バネは、シールプレートを内方（径方向であって、内へ向かう方向）に付勢し、そのシールプレートをベーンロータにおける谷部の表面に押付ける。このように、ベーンの先端部及び突条部の先端部に、付勢されたシールプレートをそれぞれ設けることにより、ベーンロータの外周とハウジングの内周との摺り合わせ面をシールプレートで塞ぎ、圧力室の油密性を高めている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平10−89020号のバルブタイミング変更装置においては、前述のように、板バネで付勢されたシールプレートでベーンロータの外周とハウジングの内周との摺り合わせ面を塞いでいるので、圧力室の油密性は向上する。しかしながら、ハウジングにおける凹部の内周面およびベーンロータにおける谷部の外周面にシールプレートが常に付勢されて接触している従来技術の構造では、ベーンロータの軸方向の長さ（ベーンロータの厚み）全域において、ハウジングとベーンロータとが8個所で接触し、ハウジングとベーンロータとの摺動抵抗は相当に大きい。
【００１０】
ハウジングとベーンロータとの摺動抵抗が大きいことは、バルブタイミング変更装置の作動応答性を低下させ、また内燃機関の回転数が低くてオイルポンプから供給される油圧が低いときに作動を不安定にする。そのうえ、シールプレートが常時接触する構造では、接触面が摩耗し、内燃機関の運転時間に応じてシールプレートの交換を要することになる。更に、シールプレート等のシール部材を用いて油密性を保つ構造では、シール部材や付勢用の板バネなどの部品を要するから、部品点数が多くなり、ひいては製造費の増大を招く。
【００１１】
勿論、前述の従来のバルブタイミング変更装置において、シールプレートを単に除いてしまえば、シールプレートが常時接触していることに起因する摺動抵抗はなくなるが、油密性が低下する。もし、その従来のバルブタイミング変更装置において、シールプレート等のシール部材を単に除く構造を採用するならば、ベーンロータの外周とハウジングの内周とは微少な間隙で対面することになる。その間隙を一定に保持できる程に、ベーンロータとカムシャフトとの結合における軸合わせ精度や、ハウジングと被動ギアとの結合における軸合わせ精度を十分に高くとることは製造費の制約から事実上困難である。そこで、シールプレート等のシール部材を従来のものから単に除く構造では、ベーンロータとハウジングとの軸合わせ精度が不十分となり、一方のベーンの側では間隙が広すぎて油密性が不十分になり、180度反対のベーンの側では間隙が無くなり、ベーンロータの軸方向（厚み方向）の長さ全域においてベーンロータとハウジングとが直接に強く接触してしまい、摺動抵抗が著しく大きくなり、摩擦による摩耗が大きくなることは避け難い。
【００１２】
たとえ、ベーンロータとハウジングとの軸合わせ精度が十分に高い値になるようにバルブタイミング変更装置を組み合わせることができ、ベーンロータの全周においてベーンロータとハウジングとの微小間隙を一定にできたとしても、圧力室の油密性を常に十分に保持できる程にその微小間隙を小さくすることは困難である。その理由は次の通りである。
【００１３】
内燃機関において予定される油圧油の温度範囲は100度以上である。ベーンロータ及びハウジングはアルミニューム合金でなり、被動ギアは鉄系焼結合金でなる。ハウジングにおける軸方向の片端は被動ギアにボルトで緊締されている。そこで、ハウジングの被動ギア側（基端側）は被動ギアの線膨張係数で膨張し、被動ギアから遠い側（先端側）ではハウジングの材料自体の線膨張係数で膨張し、ハウジングの径方向膨張率は一様ではない。したがって、ベーンロータとハウジングとの微小間隙は、油圧油の温度が予定した範囲で変化しても、ベーンロータとハウジングとが接触しない程度に余裕を持たせた値、従って油密性の低い値に設計せざるを得ない。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、シールプレートなどのシール部材を用いることなく必要な圧力室の油密性を確保し、しかも少ない部品点数で構成できるバルブタイミング変更装置の提供にある。本発明の他の目的は、シール部材を用いることなく、ハウジングとベーンロータの軸合わせが容易にできるバルブタイミング変更装置の提供にある。更に、本発明の別の目的は、従来の装置より少ない数のシール部材でもって、必要な圧力室の油密性を確保できるバルブタイミング変更装置の提供にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために本発明は次の手段を提供する。
▲１▼内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更可能にするバルブタイミング変更装置であって、ベルト、チェーン、歯車などの動力伝動手段を介してクランクシャフトから回転動力を受けることによりカムシャフトと同軸に回転する従動回転体と、該従動回転体に固定されているハウジングと、カムシャフトに固定されているベーンロータとを備えてなり、
前記従動回転体の線膨張係数は、前記ハウジング及び前記ベーンロータの線膨張係数より小さく、
前記従動回転体は、軸受けを介して前記カムシャフトにより相対回転可能に支えられ、
前記ハウジングは、前記ベーンロータを内包する空間を有し、
前記ハウジングの内周と前記ベーンロータの外周とは、微少な間隙を隔てているか、又は選択された領域で互いに接触しており、
前記ハウジングの内周には、内方に伸びる少なくとも１つの突条部が設けてあり、
前記ベーンロータのベーンと前記突条部とが互いに非接触である回転角度範囲が、前記ベーンロータとハウジングとの回転位相差限界を規定しており、
前記ベーンロータの回転方向において前記ベーンで前記空間が区画されることにより進角圧力室及び遅角圧力室が形成され、
前記進角圧力室及び遅角圧力室に流体圧力を選択的に供給することにより、前記ベーンロータ及び前記ハウジングを相対的に回転させ、バルブタイミングを変更する装置において、
前記ハウジング及び前記ベーンロータにおける前記従動回転体に近接する側を基端側と称し、前記従動回転体から離れた側を先端側と称するとともに、前記ハウジングの内周と前記ベーンロータの外周との間隙をg、前記先端側の端における間隙gをa、前記基端側の端における間隙gをbとするとき、常温においては、aはほぼ0であるか又は微少な値であり、b＞aである
ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
▲２▼前記先端側の端において前記ベーンロータの外周と前記ハウジングの内周とが全周で摺動する程度に前記aが微少であることを特徴とする前記▲１▼に記載のバルブタイミング変更装置。
▲３▼前記先端側の端から前記基端側の端までの間の前記間隙gは、aからbまで直線的に増大していることを特徴とする前記▲１▼又は▲２▼に記載のバルブタイミング変更装置。
▲４▼前記基端側における前記ベーンロータの径をr、前記従動回転体の線膨張係数と前記ベーンロータの線膨張係数との差をδc、予定する前記流体の最高温度Thとバルブタイミングの固定状態を解除するときの前記流体の温度Tuとの差をδtとするとき、b−aはほぼr*δc *δt であることを特徴とする前記▲１▼乃至▲３▼に記載のバルブタイミング変更装置。
▲５▼前記先端側の端から前記基端側の端までの軸方向の前記ベーンロータの厚みをwとするとき、前記先端側の端からw/10程度又はそれ以下の軸方向距離の位置P1において前記ベーンロータの外周又は前記ハウジングの内周に段差が設けてあり、前記先端側の端から位置P1までの間ではg＝aであり、該位置P1から前記基端側の端までの間ではg＝bである
ことを特徴とする前記▲１▼又は▲２▼に記載のバルブタイミング変更装置。
▲６▼前記ベーンロータの外周をなす母線または前記ハウジングの内周なす母線のいずれか一方の母線が該ベーンロータの軸に平行であることを特徴とする前記▲１▼乃至▲５▼に記載のバルブタイミング変更装置。
▲７▼内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更可能にするバルブタイミング変更装置であって、ベルト、チェーン、歯車などの動力伝動手段を介してクランクシャフトから回転動力を受けることによりカムシャフトと同軸に回転する従動回転体と、該従動回転体に固定されているハウジングと、カムシャフトに固定されているベーンロータとを備えてなり、
前記従動回転体の線膨張係数は、前記ハウジング及び前記ベーンロータの線膨張係数より小さく、
前記従動回転体は、軸受けを介して前記カムシャフトにより相対回転可能に支えられ、
前記ハウジングは、前記ベーンロータを内包する空間を有し、
前記ハウジングの内周と前記ベーンロータの外周とは、微少な間隙を隔てているか、又は選択された領域で互いに接触しており、
前記ハウジングの内周には、内方に伸びる少なくとも１つの突条部が設けてあり、
前記ベーンロータのベーンと前記突条部とが互いに非接触である回転角度範囲が、前記ベーンロータとハウジングとの回転位相差限界を規定しており、
前記ベーンロータの回転方向において前記ベーンで前記空間が区画されることにより進角圧力室及び遅角圧力室が形成され、
前記進角圧力室及び遅角圧力室に流体圧力を選択的に供給することにより、前記ベーンロータ及び前記ハウジングを相対的に回転させ、バルブタイミングを変更する装置において、
前記ハウジング及び前記ベーンロータにおける前記従動回転体に近接する側を基端側と称し、前記従動回転体から離れた側を先端側と称するとともに、前記ハウジングにおける前記空間の内周と前記ベーンの外周との間隙をg1、前記先端側の端における間隙g1をa1、前記基端側の端における間隙g1をb1とするとき、常温においては、a1はほぼ0であるか又は微少な値であり、b1＞a1であり、
前記ベーンロータの周方向における複数の前記ベーン相互の間の外周領域である谷部と前記突条部の内周との間隙g2は一定であり、
前記間隙g2は、油密を保てる程に微小であるか、又は前記突条部の内周に設けられた前記シール部材で封止してある
ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
▲８▼内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更可能にするバルブタイミング変更装置であって、ベルト、チェーン、歯車などの動力伝動手段を介してクランクシャフトから回転動力を受けることによりカムシャフトと同軸に回転する従動回転体と、該従動回転体に固定されているハウジングと、カムシャフトに固定されているベーンロータとを備えてなり、
前記従動回転体の線膨張係数は、前記ハウジング及び前記ベーンロータの線膨張係数より小さく、
前記従動回転体は、軸受けを介して前記カムシャフトにより相対回転可能に支えられ、
前記ハウジングは、前記ベーンロータを内包する空間を有し、
前記ハウジングの内周と前記ベーンロータの外周とは、微少な間隙を隔てているか、又は選択された領域で互いに接触しており、
前記ハウジングの内周には、内方に伸びる少なくとも１つの突条部が設けてあり、
前記ベーンロータのベーンと前記突条部とが互いに非接触である回転角度範囲が、前記ベーンロータとハウジングとの回転位相差限界を規定しており、
前記ベーンロータの回転方向において前記ベーンで前記空間が区画されることにより進角圧力室及び遅角圧力室が形成され、
前記進角圧力室及び遅角圧力室に流体圧力を選択的に供給することにより、前記ベーンロータ及び前記ハウジングを相対的に回転させ、バルブタイミングを変更する装置において、
前記ハウジングにおける前記空間の内周と前記ベーンの外周との間隙g1は一定であり、
前記間隙g1は、油密を保てる程に微小であるか、又はベーンの外周に設けられたシール部材で封止してあり、
前記ハウジング及び前記ベーンロータにおける前記従動回転体に近接する側を基端側と称し、前記従動回転体から離れた側を先端側と称するとともに、前記ベーンロータの周方向における複数の前記ベーン相互の間の外周領域である谷部と前記突条部の内周との間隙をg2、前記先端側の端における間隙g2をa2、前記基端側の端における間隙g2をb2とするとき、常温においては、a2はほぼ0であるか又は微少な値であり、b2＞a2である
ことを特徴とするバルブタイミング変更装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を挙げ、本発明を一層詳しく説明する。
【００１７】
まず、本発明の第1の実施の形態を説明する。図１(A),(B)、図２(A),(B)、図３、図４、図５に本発明の第１の実施の形態を示す。図１(A)は、本発明の第1の実施の形態におけるベーンロータを先端側から見た正面図、図１(B)は図１(A)のW-W矢視縦断面図、図２(A)は本発明の第1の実施の形態におけるハウジングを基端側から見た正面図、図２(B)は図２(A)のX-X矢視縦断面図である。但し、図２(B)におけるc1＝c2＝0とした構成が第1の実施の形態であり、c1, c2≠0のとき、図２(B)は本発明の第１の実施の形態の変形例（後に詳述）となる。図３は、本発明の第1の実施の形態を一層具体化した実施例における横断面図（図４のZ-Z面で切断し、矢印方向に見た図。但し、図４におけるボルト6, 71〜74, ワッシャー8,カムシャフト4を除いた構造を示す。）である。図４は、図３のY-Y矢視縦断面図である。図５は、図３及び図４の実施例におけるベーンロータ１の外周とハウジング２の内周との間隙を説明するために、図４の符号Gの領域を拡大して示す断面図である。
【００１８】
第1の実施の形態のバルブタイミング変更装置は、ベーンロータ1、ハウジング2、スプロケット3（前述の従動回転体に相当）、フランジ付六角ボルト6、フランジ付六角ボルト71,72,73,74、ワッシャー8、位置決めピン9（ハウジング2とスプロケット3との位置決め用、計2個）、回り止めピン（ベーンロータ1とカムシャフト4との回り止め用、計1個）で構成されている。ベーンロータ1及びハウジング2はアルミニューム合金でなり、スプロケット3は鉄系焼結合金でなる。
【００１９】
ベーンロータ1はカムシャフト4の端面（図４における左端面）にフランジ付六角ボルト6で締結されている。そして、この実施の形態のバルブタイミング変更装置の全体は、そのカムシャフト4の片端に取り付けられ、エンジンブロックの片側に付属している。そこで、本発明のバルブタイミング変更装置において、カムシャフト4に近い側を基端側と称し、カムシャフト4から遠い側を先端側と称することにする。
【００２０】
図１(A),(B)、図３及び図４によく現れているように、ベーンロータ１は、貫通孔12、ワッシャー当接面14及びカムシャフト当接面13、油溝15,16、油孔1e8,1f8,1g8,1h8をボス部に有するとともに、ボス部から径方向に伸びるベーン1a,1b,1c,1dを有する。図１は、油溝15,16、油孔1e8,1f8,1g8,1h8を省略して描いてある。ベーンロータ１におけるベーン1a,1b,1c及び1dの間がそれぞれ谷部1e,1f,1g及び1hをなしている。ベーン1a,1b,1c及び1dの先端面がそれぞれベーンの外周面1a1,1b1,1c1及び1d1をなしている。本実施の形態の特徴は、図１(B)に示してあるように、ベーンロータ1において軸o-oから外周に至る径が先端側で大きく、基端側で小さくなり、ベーンロータ1がいわゆるテーパーの形をなしていることであるが、この特徴については後に詳しく説明する。
【００２１】
図２(A),(B)、図３及び図４によく現れているように、ハウジング2は突条部2e,2f,2g,2hを有する。これら突条部2e,2f,2g及び2hの間がそれぞれ凹部2a,2b,2c及び2dをなしている。凹部2a,2b,2c及び2dの底であって、ハウジング2の軸心から等距離の面が凹部2a,2b,2c及び2dにおけるハウジング2の内周面2a1,2b1,2c1及び2d1をなしている。突条部2e,2f,2g及び2hには、それぞれ貫通孔21,22,23及び24が開けられている。突条部2e,2f,2g及び2hの先端面は、それぞれ内周面2e1,2f1,2g1及び2h1をなしている。ハウジング2には、スプロケット3との軸心を合わせるための位置決めピン９が嵌められる穴が設けてある。ハウジング2の軸心は開口25の中心を通る。位置決めピン９はハウジング2の軸心に関して対称な位置に2つ設けられるので、位置決めピン用の穴もハウジング2に2つ設けてある。
【００２２】
図4に現れているスプロケット3は、従来技術の例として前に挙げた特開平10−89020号の装置における被動歯車に対応する部材であり、ジャーナル軸受でカムシャフト4に支えられている。スプロケット3には、内燃機関のクランクシャフトからチェーンを介して回転動力が伝達される。スプロケット3は、チェーンに嵌められる歯30を図４の右端に全周に有し、また図3に現れているように、油溝3a,3b,3c,3d及び雌ネジ31,32,33,34を有する。
【００２３】
カムシャフト4における図４の左端面は、ベーンロータ1のカムシャフト当接面13に押付けられている。カムシャフト4の外周は、カムシャフト当接面13の外縁13aと同じ径であり、外縁13aに密接に接触している。図４におけるカムシャフト4の左端面に回り止めピン用の穴が設けてあり、カムシャフト当接面13において該穴に対応する位置に同様な回り止めピン用の穴が設けてある。回り止めピンで前記両回り止めピン用の穴を一致させ、カムシャフト4とベーンロータ1との回転角度を固定する。図4におけるカムシャフト4の左端には該カムシャフト4と同心に雌ネジが設けてあり、この雌ネジにフランジ付六角ボルト6が螺合される。また、カムシャフト4には、油通路4a,4b,4c,4d、油通路4a1、油溝4eが設けてある。前述のように図3はカムシャフト4を除いて描いてあるが、図３には油通路4a,4b,4c,4dが破線で表してある。図３に表した油通路4a,4b,4c,4dは、図３のベーンロータ1の基端側端面にカムシャフト4が当接されたときに現れる油通路4a,4b,4c,4dを仮想して示したものである。
【００２４】
フランジ付六角ボルト6は、ベーンロータ１をカムシャフト4へ締め付ける固着手段であり、ベーンロータ1の貫通孔12を通り、カムシャフト4の雌ネジに螺合されている。フランジ付六角ボルト6の六角頭はハウジング2の開口25へ納められる。フランジ付六角ボルト71は、ハウジング2をスプロケット3に締め付ける固着手段であり、ハウジング2の貫通孔21を貫通し、スプロケット3の雌ネジ31に螺合されている。貫通穴22,23及び24をそれぞれ貫通し、雌ネジ32,33及び34にそれぞれ螺合するフランジ付六角ボルト72,73及び74もフランジ付六角ボルト71と同様に設けられる。但し、フランジ付六角ボルト72,73,74は図には現れていない。
【００２５】
位置決めピン9は、スプロケット3の端面（図４における左側端面）に開けられた穴に埋め込まれているピンであり、スプロケット3の軸心に関し対称な２箇所に設けてある（但し、図には、位置決めピン9は1個だけに現れている）。そこで、スプロケット3の端面には、位置決めピン９でなる突起が2箇所に設けられる。ハウジング2の基端側端面（図4における右側端面）には、スプロケット3における位置決めピン9に対応した位置にそれぞれ位置決め穴が空けてある。ハウジング2の位置決め穴をスプロケット3の端面の位置決めピン９に嵌め合わせ、フランジ付六角ボルト71,72,73,74を雌ネジ31,32,33,34に螺合し、ハウジング2とスプロケット3とを緊締する。位置決めピン９が2箇所に設けてあるから、ハウジング2とスプロケット3との軸心はかなりの精度で一致するとともに、ハウジング2とスプロケット3との相対回転角度も所定値に設定される。
【００２６】
以下の説明では、ハウジング2の回転方向が図3において時計回り方向であるとする。このとき、ハウジング2に固定されているスプロケット3の回転方向も当然に時計回り方向である。ハウジング2に内包されていベーンロータ1は、ハウジング2の回転に対し進んだ位相又は遅れた位相で、ハウジング2と同一の回転数で回転する。その位相は、ハウジング2の凹部2a,2b,2c,2d内でベーンロータ1のベーン1a,1b,1c,1dがどこに位置するかに依存する。
【００２７】
図3によく現れているように、ベーンロータ1の回転方向において、ハウジング2の凹部2a,2b,2c及び2dはベーン1a,1b,1c及び1dでそれぞれ区画される。凹部2a,2b,2c及び2dがベーン1a,1b,1c及び1dでそれぞれ区画されることにより、ベーンロータ1の軸方向から見たベーン1a,1b,1c及び1dの片側に進角圧力室100a,101a,102a及び103aがそれぞれ形成され、ベーン1a,1b,1c及び1dの他方の側に遅角圧力室100b,101b,102b及び103bがそれぞれ形成される。
【００２８】
図３において、ハウジング2の回転方向が時計回りであるから、ベーン1aが突条部2hに接触しているときに、ベーンロータ1の回転位相はハウジング2に対し最も遅れており、ベーン1aが突条部2eに接触しているときに、ベーンロータ1の回転位相はハウジング2に対し最も進んでいる。進角圧力室100a,101a,102a及び103a並びに遅角圧力室100b,101b,102b及び103bには、オイルコントロールバルブから後述の油路を経てそれぞれ油圧が供給される。
【００２９】
進角圧力室100a,101a,102a及び103aの油圧は共通の値である。その進角圧力室の油圧をPaとする。遅角圧力室100b,101b,102b及び103bの油圧も共通の値である。その遅角圧力室の油圧をPdとする。Pa＝Pdのとき、ベーンロータ1はハウジング2に対し静止し、ハウジング2に対するベーンロータ1の位相は変化しない。Pa＞Pdのとき、図3において、ベーンロータ1はハウジング2に対し時計方向に回転し、ハウジング2に対するベーンロータ1の位相は現在の位相より進む。Pa＜Pdのとき、図3において、ベーンロータ1はハウジング2に対し反時計方向に回転し、ハウジング2に対するベーンロータ1の位相は現在の位相より遅れる。
【００３０】
ベーンロータ1とハウジング2との回転位相差の限界は、ベーンロータ1のベーン1a,1b,1c及び1dとハウジング2の突条部2e,2f,2g及び2hとが互いに非接触である回転角度の範囲である。図３は、ベーン1aが突条部2hに接触し、ベーンロータ1がハウジング2に対し最も遅れた位相にある状態を示している。ベーン1aが突条部2eに接触したとき、ベーンロータ1がハウジング2に対し最も進んだ位相になる。
【００３１】
次に進角圧力室100a,101a,102a及び103a及び遅角圧力室100b,101b,102b及び103bに油圧を供給する油路につき説明する。カムシャフト4の外周には、進角用及び遅角用の円環状油溝が形成してある。オイルコントロールバルブから伸びる進角用及び遅角用の油路は、カムシャフト4の外周に設けられている該進角用及び遅角用の円環状油溝にそれぞれ通じている。カムシャフト4には、その外周に設けられている該進角用の円環状油溝に通じる油通路4b,4d、及び該遅角用の円環状油溝に通じる油通路4a,4cが設けてある。
【００３２】
ベーンロータ1のカムシャフト当接面13には油溝15,16が形成してある。進角用の油通路4b及び4dは、カムシャフト4の端面において油溝15及び16にそれぞれ開口する。ベーンロータ1の貫通孔12の径はフランジ付六角ボルト6の径より大きい。そこで、ベーンロータ1の貫通孔12の内周とフランジ付六角ボルト6の外周との間に環状空間が形成されている。油溝15及び16はその環状空間に通じている。該環状空間からベーンロータ1内において油孔1e8,1f8,1g8,1h8が放射状に延びている。油孔1e8,1f8,1g8及び1h8は、進角圧力室100a,101a,102a及び103aに開口し、前記環状空間と該進角圧力室100a,101a,102a及び103aとを連通している。
【００３３】
カムシャフト4における前記遅角用の円環状油溝に通じる油通路4a,4cは、該カムシャフト4の端面ではベーンロータ1のカムシャフト当接面13により閉塞されている。油通路4aは、該端面に近い位置で油孔4a1に通じている。油通路4cは、該端面に近い位置で油孔4c1に通じている。但し、油孔4c1は図に現れていない。油孔4a1及び4c1は円環状の油溝4eに通じている。スプロケット3には、ベーンロータ1に近接し、ハウジング2に当接する端面（図４の左側端面）から該円環状の油溝4eに至る油溝3a,3b,3c,3dが形成してある。これら油溝3a,3b,3c及び3dは遅角圧力室100b,101b,102b及び103bにそれぞれ開口している。
【００３４】
以上の如くの油路により、進角圧力室100a,101a,102a及び103a並びに遅角圧力室100b,101b,102b及び103bには進角用油圧Pa及び遅角用油圧Pdがそれぞれ供給される。かくして、オイルコントロールバルブにより、進角圧力室100a,101a,102a及び103a並びに遅角圧力室100b,101b,102b及び103bの油圧を制御することにより、ハウジング2に対するベーンロータ1の位相、ひてはクランクシャフトに対するカムシャフト4の位相を任意に制御できる。
【００３５】
以上に、本発明の第1の実施の形態であるバルブタイミング変更装置の構成及び作動を延べた。この第1の実施の形態では、前述の通り、ベーンロータ1がテーパーの形をなしていることに特徴がある。このようにベーンロータ1の形をテーパーにすることにより、もたらされる作用及び効果について次に説明する。
【００３６】
前述のとおり、ベーンロータ1及びハウジング2はアルミニューム合金でなり、スプロケット3は鉄系焼結合金でなる。ベーンロータ1及びハウジング2は、軽量化を図るためにアルミニューム合金としてある。スプロケット3は、カムシャフト4に軸受で支えられるので、高い強度を必要とする。そこで、スプロケット3の材料には高い強度を示す鉄系焼結合金が広く使われている。
【００３７】
本バルブタイミング変更装置の温度はオイルコントロールバルブから供給される油圧油の温度にほぼ依存する。内燃機関を始動して間もなくの期間や、外気温度が低いときは、油圧油の温度は低く、内燃機関の始動から時間が経過し、外気温度が高いときには油圧油の温度は高い。油圧油の温度が所定値より低いときには、ロックピンを作動させて、スプロケット3とカムシャフト4とを固定し（或いはベーンロータ1とハウジング2との固定）、バルブタイミングを固定する方式のバルブタイミング変更装置が多いが、このようなバルブタイミング固定機能付きのバルブタイミング変更装置でも、バルブタイミングの可変機能が作用している期間（バルブタイミング固定機能が解除されている期間）における予定最高温度Thとバルブタイミング固定機能を解除するときの温度Tuとの差δtは摂氏100度を超える場合が多い。
【００３８】
鉄系焼結合金の線膨張係数Cfは11*10-6/℃程度であり、アルミニューム合金の線膨張係数Caは21*10-6/℃程度である。アルミニューム合金製のハウジング2は鉄系焼結合金製のスプロケット3にボルト71,72,73,74で締結されると、ハ鉄系焼結合金の剛性がアルミニューム合金の剛性より格段に大きいので、ハウジング2の内のスプロケット3近傍部（ハウジング2の基端側端部）はスプロケット3の線膨張係数Cfで伸縮する。他方、ハウジング2の先端側端部はアルミニューム合金の線膨張係数Caで伸縮する。
【００３９】
前述の通り、従来のバルブタイミング変更装置では、シールプレートを用いないとすると、ハウジング2の内周とベーンロータ1の外周とを微小な間隙で隔てる構造となる。このような構造の従来のバルブタイミング変更装置では、ベーンロータ1の外径及びハウジング2の内径は、軸方向におけるスプロケット3からの距離に拘わらず、常温において一定である。このとき、ハウジング2の内周とベーンロータ1の外周との間隙をg、先端側の端における間隙gをa、基端側の端における間隙gをbとするとき（図５参照）、常温においてはb＝aである。
【００４０】
この従来のバルブタイミング変更装置の構造では、常温より100度以上も高い温度で運転されるとき、間隙gが軸方向におけるスプロケット3からの距離に応じ著しく相違し、常温における間隙gが狭いときにはハウジング2の内周とベーンロータ1の外周とが基端側の端部で接触し、バルブタイミングの変更の度にハウジング2とベーンロータ1との間に大きな摩擦が生じ、作動応答性を低下させ、内燃機関の低速回転時の作動を不安定にし、接触面を摩耗させる。
【００４１】
従来のバルブタイミング変更装置の構造において、高温運転時においてハウジング2の内周とベーンロータ1の外周とが基端側端部で接触するのを避けるには、スプロケット3とベーンロータ1とにおける線膨張係数の差δcを見込んで、基端側端部においてもハウジング2の内周とベーンロータ1の外周とが接触しない程度に、軸方向におけるスプロケット3からの距離に拘わらず、常温における間隙gを一様に大きく設計せざるを得ない。ところが、このように間隙gを大きく取ると、進角圧力室と遅角圧力室との間の油密性が低下し、作動応答性が低下する。
【００４２】
従来の構造における上述の２つの合い対立する要求、即ち進角圧力室と遅角圧力室との間の油密性の保持という第1の要求と、高温におけるベーンロータ1とハウジング2との接触の回避という第2の要求、を本実施の形態では、ベーンロータ1にテーパーを持たせることにより解決している。図１(B)において、軸線o-oとベーン1aの外周面1a1の先端側縁1a2との距離をra2、軸線o-oとベーン1aの外周面1a1の基端側縁1a3との距離をra3とすると、c1＝ra2−ra3である。
【００４３】
この実施の形態では、基端側におけるベーンロータ1の径をr、ベーンロータの線膨張係数Caとスプロケット3の線膨張係数Cfとの差をδc、予定する油圧油の最高温度Thとバルブタイミングの固定状態を解除するときの油圧油の温度Tuとの差をδt、先端側の径r2と基端側の径r3との差cをとするとき、
c＝r*δc *δt
である。
【００４４】
ここで、ベーン1aについて一例を挙げる。基端側におけるベーン1aの径r＝ra3＝40mm、スプロケット3（鉄系焼結合金）の線膨張係数Cf＝11*10-6/℃、ベーンロータ1（アルミニューム合金）の線膨張係数Ca＝21*10-6/℃、δc＝Ca−Cf＝10*10-6/℃、最高温度Th＝130℃、バルブタイミングの固定状態を解除するときの油圧油の温度Tu＝30℃、δt＝Th−Tu＝100℃とすると、
c1＝40mm*10*10-6/℃*100℃＝40*10−3mm＝40μm
となる。
【００４５】
ベーン1aの外周面1a1は、先端側縁1a2から基端側縁1a3へ近づくに従って径を直線的に漸減するテーパー面となる。ベーンロータ1における谷部1e,1f,1g,1hの表面も同様にテーパー面である。但し、谷部の基端側の端面の径rf3（軸心o-oと基端側縁1f3の距離）はベーン1aの基端側端面の径ra3より小さいから、前述のとおりc＝r*δc*δtの式を適用すると、rが小さい分だけc2はc1より小さい。図３のベーンロータ1では、rf3＝22.4mm＝0.56ra3であり、c2＝0.56c1＝22.4μmである。
【００４６】
いま、図5を参照すると、この実施の形態では、ハウジング2の内周の径は軸方向に関して一定である（図２(B)のc1＝c2＝0）から、前述のところからして、ベーンロータ1における谷部1eの先端側の径re2と基端側の径re3との差c2が即ちaとbとの差であり、a−b＝c2である。ここでは、基端側における谷部1eの径re3(＝rf3)＝22.4ｍｍであり、a−b＝c2＝22.4μmである。
【００４７】
この本発明の第1の実施の形態では、ベーンロータ1が常温（バルブタイミングの固定状態を解除するときの油圧油の温度Tu＝30℃近傍の温度）で上述のようにテーパーに形成してある。そこで、例えば油圧油の温度が130℃に上昇すると、谷部1eの先端側ではベーンロータ1及びハウジング2がともに同じ率で膨張するから、間隙g＝aのままである。他方、基端側では、ベーンロータ1はハウジング2よりもr*δc*δtの式に従って多く伸び、r＝re3(＝rf3)＝22.4ｍｍ、δc＝10*10-6/℃、δt＝100℃であるから、その伸び量は22.4μmであり、常温において径を小さく製作した分だけベーンロータ1の谷部の1eの外周はハウジング2の突条部2eに接近し、b＝aとなり、間隙gは軸方向において一定の値aとなる。
【００４８】
前述の通り、ハウジング2は位置決めピン9でスプロケット3に位置決めされ、ハウジング2の軸はスプロケット3の軸、即ちカムシャフト4の軸にはかなりの精度で一致する。しかし、ハウジング2の軸がカムシャフト4の軸から偏芯していることによる振動や、摩耗の偏りを無視できる程に、ハウジング2の軸をカムシャフト4の軸にほぼ完全に一致させることは製作費の制限などから事実上困難であった。しかしながら、本発明の第1の実施の形態において、先端側における間隙aを常温環境下で、ベーンロータ1とハウジング2とが摺動する程度にゼロに近い値に製作しておけば、ハウジング2の回転軸はカムシャフト4の回転軸に自ずから一致する。
【００４９】
以上に詳しく述べたように、本発明の第1の実施の形態のバルブタイミング変更装置では、ベーンロータ1をテーパー形状に形成し、ハウジング2の内周とベーンロータ1の外周との間隙をg、先端側の端における間隙gをa、基端側の端における間隙gをbとするとき（図5参照）、常温においては、aをほぼ0又は微小な値に設定し、b＞aとしている。この構成により、シールプレートなどのシール部材を用いることなく必要な圧力室の油密性を確保し、しかも少ない部品点数で足りるバルブタイミング変更装置を実現している。更に、本第1の実施の形態によれば、シール部材を用いることなく、ハウジングとベーンロータの軸合わせが容易にできるバルブタイミング変更装置を実現している。
【００５０】
次にこの第1の実施の形態の一変形例を説明する。この変形例は、図１(B)のベーンロータ1においてc1＝c2＝0とし、ハウジング2として図２(B)の構成を採用したものである。その他の構成は第1の実施の形態と同じである。図５におけるb＞aを実現する手段として、第1の実施の形態ではベーンロータ1の外径を軸方向に関して先端側から基端側に向かうに従い小さくしたが、この変形例ではハウジング2の内径を軸方向に関して先端側から基端側に向かうに従い大きくしている。この変形例の作用及び効果は第1の実施の形態と同じである。
【００５１】
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。図１(A),(C)、図２(A),(C)、図３、図４、図５が本発明の第２実施の形態を示している。但し、図２(C)におけるc1＝c2＝0とした構成が第2の実施の形態であり、c1, c2≠0のとき、図２(C)は本発明の第2の実施の形態の変形例（後述）となる。第２の実施の形態が前述の第1の実施の形態と相違するのは、ベーンロータ1Aが図１(C)に示すように外周に段差を有する点である。その他の構成では、第２の実施の形態は第1の実施の形態と同じである。以下の説明では、この第2の実施の形態におけるハウジングは、図２(C)に符号2Aで示し、図２(C)においてc1＝c2＝0としたものであるとする。図１(C)におけるc1,c2は、第1の実施の形態を示す同図(B)におけるc1,c2と同じ式で設計される。この段付ベーンロータ1Aでは、ベーン1aの外周面1a1における先端側の縁1a2とその外周面1a1における基端側の縁1a3との距離をH1とし、先端側の縁1a2とその外周面1a1における段差面1a4との距離をH2とするとき、H2/H1＝1/10である。
【００５２】
この第2の実施の形態では、ハウジング2Aの内径は軸方向に関し一定であるから、ベーンロータ1Aとハウジング2Aとの間隙gは、先端側の端面から段差面1a4までの間で一定値aであり、段差面1a4から基端側端面までの間で一定値bである。第2の実施の形態では、図５におけるb＞aを実現する手段として、ベーンロータ1Aにおけるベーンの外周に段差を設けた。段差は、ベーンロータ1Aの軸方向の全体長さH1の1/10程度だけ先端側端面から離れた、先端面からH2の距離に形成してある。
【００５３】
この第2の実施の形態では、ベーンロータ1Aの軸方向の全体長さH1の1/10程度の長さH2だけでハウジング2の内周面と摺動し、残余のH1/10の軸方向長さの領域ではベーンロータ1Aの外周はハウジング2の内周から間隙を置いている。このように、ベーンロータ1Aの軸方向の全体長さH1の1/10程度の長さH2だけでハウジング2Aの内周面と摺動することにより、ハウジング2Aの軸心をベーンロータ1Aの軸心に高い精度で一致させることができる。ハウジング2Aの軸心をベーンロータ1Aの軸心に一致させる精度は、前述の第1の実施の形態における精度より優れている。したがって、ハウジング2Aの軸がカムシャフト4の軸から偏芯していることによる振動や、摩耗の偏りを無視できる程に、ハウジング2Aの軸をカムシャフト4の軸にほぼ完全に一致させることが、構造の特徴により自ずから実現できる。ハウジング2Aの軸心をベーンロータ1Aの軸心に高い精度で一致させられるから、間隙bを十分に小さくでき、ひいてはシール部材を備えなくても進角圧力室と遅角圧力室との間の油密性を十分に高くできる。
【００５４】
次に、この第2の実施の形態の一変形例を説明する。この変形例は、図１(C)のベーンロータ1Aにおいてc1＝c2＝0とし、ハウジング2Aとして図２(C)の構成を採用したものである。その他の構成は第2の実施の形態と同じである。図５におけるb＞aを実現する手段として、第2の実施の形態ではベーンロータ1Aの外周に段差を設けたが、この変形例ではハウジング2Aの内周に段差を設けた。この変形例の作用及び効果は第2の実施の形態と同じである。
【００５５】
以上に実施の形態を挙げ、本発明を具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものでないことは勿論である。例えば、従動回転体は以上の実施の形態ではスプロケット3としたが、スプロケット3に限らず、ベルトや歯車でも差し支えない。また、ベーンロータ1、ハウジング２、スプロケット３の材料を例示したが、ベーンロータ1、ハウジング２の材料は軽量であることが求められ、スプロケット３の材料は高強度であることが求められると言う限定の範囲で各種の素材から選択できる。
【００５６】
図１(B)に示した本発明の第１の実施の形態及び同図(C)に示した本発明の第１の実施の形態の変形例を組み合わせ、ベーンロータ１及びハウジング２の双方を軸方向に関し径を変え、ベーンロータ１とハウジング２の間隙gを先端側より基端側において大きくしてもよい。同様に、図２(B)に示した本発明の第２の実施の形態及び同図(C)に示した本発明の第２の実施の形態の変形例を組み合わせ、ベーンロータ１の外周及びハウジング２の内周の双方に段差を設け、ベーンロータ１とハウジング２の間隙gを先端側より僅かの軸方向長さの範囲だけでaとし、残余の軸方向長さの範囲でbとし、a＜bとしてもよい。
【００５７】
以上に説明した第1の実施の形態では、ベーンの外周面1a1,1b1,1c1,1d1及びベーンロータ1の谷部1e,1f,1g,1hの双方にいずれもテーパーを付け、第1の実施の形態の変形例では、ハウジング2における凹部の内周面2a1,2b1,2c1,2d1及びハウジング2における突条部の内周面2e1,2f1,2g1,2h1の双方にいずれもテーパーを付け、或いは第2の実施の形態では、ベーンの外周面及びベーンロータ1Aの谷部の双方にいずれも段差を付け、第2の実施の形態の変形例では、ハウジング2Aにおける凹部の内周面及びハウジング2Aにおける突条部の内周面の双方にいずれも段差を付けた。
【００５８】
しかしながら、本発明では、ベーンの外周面及びベーンロータ1の谷部の双方にいずれもテーパーを付ける（第1の実施の形態）か、ハウジング2における凹部の内周面及びハウジング2における突条部の内周面の双方にいずれもテーパーを付ける（第1の実施の形態の変形例）か、或いはベーンの外周面及びベーンロータ1Aの谷部の双方にいずれも段差を付ける（第2の実施の形態）か、ハウジング2Aにおける凹部の内周面及びハウジング2Aにおける突条部の内周面の双方にいずれも段差を付ける（第2の実施の形態の変形例）かのいずれかに限定する必要はない。
【００５９】
例えば、ベーンの外周面にはテーパーを付け、ハウジング2の凹部の内周面は母線を軸線に平行にし、ベーンロータ1の谷部の表面及びハウジング2の突条部の内周面は前述の従来例と同様に母線を軸線に平行にし、従ってベーンロータ1の谷部の表面とハウジング2の突条部の内周面との間隙g2を一定にし、ベーンロータ1の谷部の表面とハウジング2の突条部の内周面との間の油密が保持できる程度に微小な値に間隙g2を設定する構成でも、圧力室の油密を確保でき、部品点数を従来例より少なくでき、ベーンの外周面とハウジング2の凹部の内周面との摺動抵抗を図１(B)の構成と同様な理由により従来例より低減でき、またベーンロータ1とハウジング2との軸合わせも容易にできる。
【００６０】
これと類似の構成として、例えば、ベーンの外周面にはテーパーを付け、ハウジング2の凹部の内周面は母線を軸線に平行にし、ベーンロータ1の谷部の表面及びハウジング2の突条部の内周面は前述の従来例と同様に母線を軸線に平行にし、従ってベーンロータ1の谷部の表面とハウジング2の突条部の内周面との間隙g2を一定にし、ハウジング2の突条部の内周面にシール部材を設け、ベーンロータ1の谷部の表面とハウジング2の突条部の内周面との間隙g2の油密はシール部材で保つようにする構成でも、圧力室の油密を確保でき、部品点数を従来例より少なくでき、ベーンの外周面とハウジング2の凹部の内周面との摺動抵抗を図１(B)の構成と同様な理由により従来例より低減でき、更にシール部材の数が少ない分だけベーンロータ1とハウジング2との摺動抵抗を従来例より低減でき、またベーンロータ1とハウジング2との軸合わせも容易にできる。
【００６１】
また、ベーンの外周面及びハウジング2の凹部の内周面は前述の従来例と同様に母線を軸線に平行にし、従ってベーンの外周面とハウジング2の凹部の内周面との間隙g1を一定にし、ベーンの外周面とハウジング2の凹部の内周面との間の油密が保持できる程度に微小な値に間隙g1を設定し、ベーンロータ1の谷部の表面にテーパーを付け、ハウジング2の突条部の内周面は母線を軸線に平行にする構成でも、圧力室の油密を確保でき、部品点数を従来例より少なくでき、ベーンロータ1の谷部の表面とハウジング2の突条部の内周面との摺動抵抗を図１(B)の構成と同様な理由により従来例より低減でき、またベーンロータ1とハウジング2との軸合わせも容易にできる。
【００６２】
これと類似の構成として、例えば、ベーンの外周面及びハウジング2の凹部の内周面は前述の従来例と同様に母線を軸線に平行にし、従ってベーンの外周面とハウジング2の凹部の内周面との間隙g1を一定にし、そのベーンの外周面にシール部材を設け、ハウジング2の凹部の内周面とベーンの外周面との間隙g1の油密はシール部材で保ち、ベーンロータ1の谷部の表面にテーパーを付け、ハウジング2の突条部の内周面は母線を軸線に平行にする構成でも、圧力室の油密を確保でき、部品点数を従来例より少なくでき、ベーンロータ1の谷部の表面とハウジング2の突条部の内周面との摺動抵抗を図１(B)の構成と同様な理由により従来例より低減でき、シール部材の数が少ない分だけベーンロータ1とハウジング2との摺動抵抗を従来例より低減でき、またベーンロータ1とハウジング2との軸合わせも容易にできる。
【００６３】
直前の４つの段落では、ベーンの外周面とハウジング2の凹部の内周面との間隙をg1とし、ベーンロータ1の谷部の表面とハウジング2の突条部の内周面との間隙をg2とするとき、間隙g1と間隙g2との内で、どちらか一方の間隙だけを先端側で小さくし基端側で大きくし、他方の間隙は一定にし、この一定である側の間隙を油密を保てる程度に微小にするか、又はシール部材で封止する構成を採用しても、ベーンロータ１とハウジング２との摺動抵抗の減少、部品点数の減少およびベーンロータ１とハウジング２との軸合わせの容易化において効果が有ることを述べた。直前の４つの段落においては、図１(B)の構成の変形例だけを挙げたが、ハウジング２の内周にテーパーをもたせた図２(B)の構成を同様に変形しても同様な効果が得られるし、更に図１(C)及び図２(C)の構成を同様に変形しても同様な効果が挙げられることも明らかである。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、以上に実施の形態を挙げ詳しく説明したように、シールプレートなどのシール部材を用いることなく必要な圧力室の油密性を確保し、しかも少ない部品点数で構成できるバルブタイミング変更装置を提供できる。更に、本発明によれば、シール部材を用いることなく、ハウジングとベーンロータの軸合わせが自ずから容易にできるバルブタイミング変更装置を提供できる。また、本発明によれば、従来の装置より少ない数のシール部材でもって、必要な圧力室の油密性が確保され、かつハウジングとベーンロータの軸合わせが自ずから容易になされるバルブタイミング変更装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施の形態におけるベーンロータを先端側から見た正面図(A)及びそのW-W矢視縦断面図(B)、並びに本発明の第2の実施の形態におけるベーンロータを示すW-W縦断面図(C)である。
【図２】本発明の第1の実施の形態におけるハウジングを基端側から見た正面図(A)及び第1の実施の形態の変形例におけるハウジングのX-X矢視縦断面図(B)、並びに本発明の第2の実施の形態の変形例におけるハウジングを示すX-X縦断面図(C)である。
【図３】本発明の第1の実施の形態を一層具体化した一実施例における横断面図（図４のZ-Z面で切断し、矢印方向に見た図。但し、図４におけるボルト6,71〜74,カムシャフト4を除いた構造を示す。）である。
【図４】図３のY-Y矢視縦断面図である。
【図５】図３、図４の実施例におけるベーンロータ１の外周とハウジング２の内周との間隙を説明するために、図４の符号Gの領域を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・ベーンロータ（羽根車）
1A・・・・・段付ベーンロータ
1a,1b,1c,1d・・・・・ベーン（羽根）
1a1,1b1,1c1,1d1・・・・・ベーンの外周面
1a2・・・・・外周面1a1の先端側縁
1a3・・・・・外周面1a1の基端側縁
1a4・・・・・段付ベーンロータ1Aにおけるベーン1aの外周面に形成された段差面
1a5・・・・・段付ベーンロータ1Aにおけるベーン1aの外周面
1e,1f,1g,1h・・・・・ベーンロータの谷部
1e1・・・・・谷部1eの外周面
1e8,1f8,1g8,1h8・・・・・貫通孔12から放射状に伸びる油孔
1f1・・・・・谷部1fの外周面
1f2・・・・・谷部1fの外周面1f1における先端側縁
1f3・・・・・谷部1fの外周面1f1における基端側縁
1f4・・・・・段付ベーンロータ1Aにおける谷部1fの外周面に形成された段差面
1f5・・・・・段付ベーンロータ1Aにおける谷部1fの外周面
12・・・・・ベーンロータ1をカムシャフト4に固着するボルト6が挿入される貫通孔
13・・・・・ベーンロータにおけるカムシャフト当接面
13a・・・・・カムシャフト当接面の外縁
14・・・・・ワッシャー（座金）当接面
14a・・・・・ワッシャー当接面の外縁
15・・・・・油溝
16・・・・・油溝
100a,101a,102a,103a・・・・・進角圧力室
100b,101b,102b,103b・・・・・遅角圧力室
2・・・・・ハウジング
2A・・・・・段付ハウジング
2a,2b,2c,2d・・・・・凹部
2a1,2b1,2c1,2d1・・・・・凹部におけるハウジングの内周面
2a2・・・・・凹部2aにおける内周面2a1の先端側縁
2a3・・・・・凹部2aにおける内周面2a1の基端側縁
2a4・・・・・段付ハウジング2Aにおける凹部2aの内周面に形成された段差面
2e,2f,2g,2h・・・・・突条部
2e1,2f1,2g1,2h1・・・・・突条部の内周面
2f2・・・・・突条部2fの内周面2f1における先端側縁
2f3・・・・・突条部2fの内周面2f1における基端側縁
2f4・・・・・段付ハウジング2Aにおける突条部2fの内周面に形成された段差面
2f5・・・・・段付ハウジング2Aにおける突条部2fの内周面
21,22,23,24・・・・・ハウジング2をスプロケット3に固着するボルトが挿入される貫通孔
25・・・・・ベーンロータ1をカムシャフト4に固着するボルト6の六角頭が納められる開口
26・・・・・ハウジング2の基端側端面
３・・・・・スプロケット
3a,3b,3c,3d・・・・・スプロケットの先端側端面に設けられ、油溝4eに連通する油溝
30・・・・・歯
31,32,33,34・・・・・スプロケットの先端側に設けられ、ボルトが螺合される雌ネジ
35・・・・・スプロケットの先端側端面
４・・・・・カムシャフト
4a,4b,4c,4d・・・・・カムシャフト内に設けられた油通路
4a1・・・・・油通路4aを油溝4eへ連通する油孔
4e・・・・・カムシャフトの外周に形成された環状の油溝
６・・・・・ベーンロータ1をカムシャフト4へ固定するフランジ付六角ボルト
71・・・・・貫通孔21を貫通し、雌ネジ31に螺合され、ハウジング2をスプロッケット3へ固定するフランジ付六角ボルト
71a・・・・・ボルト71の六角頭
71b・・・・・六角頭71aに設けられたフランジ
8・・・・・ワッシャー（座金）
9・・・・・位置決めピン
a・・・・・ベーンロータ１の先端側におけるベーンロータ1の谷部1eの外周面1e1とハウジング2の突条部2eの内周面2e1との間隙（クリアランス）
b・・・・・ベーンロータ１の基端側におけるベーンロータ1の谷部1eの外周面1e1とハウジング2の突条部2eの内周面2e1との間隙（クリアランス）
c1・・・・・ベーンロータ1のベーンの外周面における先端側の縁と基端側の縁との径方向の差（または、ハウジング2の凹部の内周面における先端側の縁と基端側の縁との径方向の差）
c2・・・・・ベーンロータ1の谷部の外周面における先端側の縁と基端側の縁との径方向の差（または、ハウジング2の突条部の内周面における先端側の縁と基端側の縁との径方向の差）
【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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