(57)【要約】【課題】レーザ焼入れによって生じた係合溝の周縁部の膨らみがロータと干渉することを抑制することができるバルブタイミング可変機構を製造する製造方法を提供する。【解決手段】バルブタイミング可変機構１１は、筒状の本体部２４及びカバー２５を含むハウジングと、カムシャフトと固定されるロータ１３と、カバー２５の係合溝９０にロータ１３の収容孔に収容されているロックピンを没入可能なロック機構と、を備えている。バルブタイミング可変機構１１を製造するこの製造方法は、カバー２５のうち、カバー２５を本体部２４の開口２４ａを塞ぐように配設したときに本体部２４と当接する当接部２５ｃと係合溝９０の周縁部９０ｆとにレーザ焼入れを行う焼入れ工程と、本体部２４にロータ１３を収容する収容工程と、焼入れ工程を経てレーザ焼入れが行われたカバー２５で本体部２４の開口２４ａを塞ぐ閉口工程と、を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の本体部及び前記本体部の開口を塞ぐカバーを含み、クランクシャフトからの回転伝達を受けるハウジングと、
前記ハウジング内に、同ハウジングに対して相対回転可能に収容されてカムシャフトと固定されるロータと、
前記カバーに設けられた係合溝に対し、前記ロータに設けられた収容孔に収容されているロックピンを没入させることによって前記ハウジングに対する前記ロータの相対回転を規制するロック機構と、を備えるバルブタイミング可変機構の製造方法であり、
前記カバーのうち、前記カバーを前記本体部の開口を塞ぐように配設したときに前記本体部と当接する当接部と前記係合溝の周縁部とにレーザ焼入れを行う焼入れ工程と、
前記本体部に前記ロータを収容する収容工程と、
前記焼入れ工程を経て前記レーザ焼入れが行われた前記カバーで前記本体部の開口を塞ぐ閉口工程と、を含む
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】
この発明は、バルブタイミング可変機構の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のバルブタイミング可変機構は、クランクシャフトからの回転伝達を受けるハウジングと、カムシャフトと一体回転するロータとを備えている。ロータは、ハウジング内に、同ハウジングに対し相対回転（回転方向に相対移動）可能に収容されている。このバルブタイミング可変機構では、ハウジングとロータとの相対回転を通じてクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更することにより、カムシャフトの回転に伴って開閉動作する機関バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）を変更する。
【０００３】
また、特許文献１には、ハウジングに対するロータの相対移動範囲の所定位置にて、ロータをハウジングに固定することのできるロック機構を備えたバルブタイミング可変機構が開示されている。この特許文献１に記載のバルブタイミング可変機構において、ロック機構は、ハウジングに設けられた係合溝に対し、ロータに設けられたロックピンを没入させ、ロックピンをロータとハウジングとの双方に係合させることにより、ハウジングに対するロータの相対回転を規制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−００７５４９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、ハウジングにおいては、ロックピンが係合する係合溝の周縁部の硬度向上のために係合溝の周縁部にレーザ焼入れを行うことが望ましい。こうして係合溝の周縁部にレーザ焼入れが行われると、レーザ焼入れが行われた部分が膨張してその部分の表面に膨らみが生じる。こうした膨らみが存在していると、この膨らみがハウジングとロータとの相対回転の際にロータと干渉するおそれがある。そして、膨らみがロータと干渉すると、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相の変更動作に支障が生じるおそれがある。
【０００６】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザ焼入れによって生じた係合溝の周縁部の膨らみがロータと干渉することを抑制することができるバルブタイミング可変機構を製造する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】
【０００７】
上記課題を解決するためのバルブタイミング可変機構の製造方法は、筒状の本体部及び本体部の開口を塞ぐカバーを含み、クランクシャフトからの回転伝達を受けるハウジングと、ハウジング内に、同ハウジングに対して相対回転可能に収容されてカムシャフトと固定されるロータと、カバーに設けられた係合溝に対し、ロータに設けられた収容孔に収容されているロックピンを没入させることによってハウジングに対するロータの相対回転を規制するロック機構と、を備えるバルブタイミング可変機構の製造方法である。そして、バルブタイミング可変機構の製造方法は、カバーのうち、カバーを本体部の開口を塞ぐように配設したときに本体部と当接する当接部と係合溝の周縁部とにレーザ焼入れを行う焼入れ工程と、本体部にロータを収容する収容工程と、焼入れ工程を経てレーザ焼入れが行われたカバーで本体部の開口を塞ぐ閉口工程と、を含む。
【０００８】
上記の製造方法によれば、係合溝の周縁部に加えてカバーにおける本体部との当接部にもレーザ焼入れが行われるため、レーザ焼入れによるカバー表面の膨らみが、係合溝の周縁部に加えて当接部にも形成されるようになる。こうして当接部に膨らみが形成されると、本体部とカバーとを組み合わせる際に、カバーの当接部に形成された膨らみが本体部に当接し、本体部に収容されたロータとカバーとの間に間隙が形成されるようになる。そのため、この製造方法によって製造されたバルブタイミング可変機構では、レーザ焼入れによって生じた係合溝の周縁部の膨らみがロータと干渉しにくくなる。
【０００９】
すなわち、上記の製造方法によれば、レーザ焼入れによって生じた係合溝の周縁部の膨らみがロータと干渉することを抑制することができるバルブタイミング可変機構を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】バルブタイミング可変機構及び同機構を油圧動作させる油圧回路を示す略図。
【図２】図１のバルブタイミング可変機構の２−２線断面図。
【図３】図１のバルブタイミング可変機構の３−３線断面図。
【図４】ハウジングを構成するカバーの斜視図。
【図５】図４の５−５線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、バルブタイミング可変機構の製造方法について、図１〜図５を参照して説明する。
まず、この製造方法を通じて製造されるバルブタイミング可変機構１１の構造について説明する。
【００１２】
図１に示すように、バルブタイミング可変機構１１は、内燃機関の吸気カムシャフト１２に対し固定されたロータ１３と、吸気カムシャフト１２と同一軸線上にロータ１３を囲むように設けられて内燃機関のクランクシャフトの回転が伝達されるハウジング２１とを備えている。このハウジング２１の内側には、同ハウジング２１の回転中心軸側に向かって突出する突部２２が周方向について所定の間隔をおいて３つ設けられている。
【００１３】
また、ロータ１３には、径方向外側に突出する３つのベーン１４がそれぞれ上記各突部２２の間に位置するように設けられている。これにより、ハウジング２１内における各突部２２の間に形成される空間が、ベーン１４によって吸気カムシャフト１２の回転方向Ｘにおける後ろ側の空間である進角側油圧室２８と、吸気カムシャフト１２の回転方向Ｘにおける前側の空間である遅角側油圧室２９とに区画されている。
【００１４】
このように、ロータ１３は、ハウジング２１内の空間を進角側油圧室２８と遅角側油圧室２９とに区画し、ハウジング２１に対して相対回転可能な状態でハウジング２１に収容されている。
【００１５】
進角側油圧室２８及び遅角側油圧室２９は、油圧回路を介してオイルポンプ３１に接続されている。そして、油圧回路には、オイルコントロールバルブ３２が設けられている。
オイルコントロールバルブ３２は、オイルポンプ３１に対し供給通路３３を介して接続されるとともに、そのオイルポンプ３１により汲み上げられるオイルを貯留するためのオイルパン３４に対し排出通路３５を介して接続されている。また、オイルコントロールバルブ３２は、バルブタイミング可変機構１１の進角側油圧室２８に対し進角側油路３６を介して接続されるとともに、バルブタイミング可変機構１１の遅角側油圧室２９に対し遅角側油路３７を介して接続されている。
【００１６】
オイルコントロールバルブ３２の駆動を通じて、進角側油圧室２８にオイルが供給されるとともに遅角側油圧室２９からオイルが排出されると、ロータ１３がハウジング２１に対し図１における右回転方向に相対移動して吸気カムシャフト１２のクランクシャフトに対する相対回転位相が進角側に変化する。そして、内燃機関の吸気バルブのバルブタイミングが進角側に変化する。ハウジング２１に対するロータ１３の回転位置が、吸気カムシャフト１２の回転方向Ｘにおける相対移動可能な範囲で最も前側（進角側）の位置（以下、最進角位置と称する）になったときに、吸気バルブのバルブタイミングが進角側の制御限界（以下、最進角位相と称する）になる。
【００１７】
オイルコントロールバルブ３２の駆動を通じて、遅角側油圧室２９にオイルが供給されるとともに進角側油圧室２８からオイルが排出されると、ロータ１３がハウジング２１に対し図１における左回転方向に相対移動して吸気カムシャフト１２のクランクシャフトに対する相対回転位相が遅角側に変化する。そして、内燃機関の吸気バルブのバルブタイミングが遅角側に変化する。ハウジング２１に対するロータ１３の回転位置が吸気カムシャフト１２の回転方向Ｘにおける相対移動可能な範囲で最も後ろ側（遅角側）の位置（以下、最遅角位置と称する）になったときに、吸気バルブのバルブタイミングが遅角側の制御限界（以下、最遅角位相と称する）になる。
【００１８】
次に、バルブタイミング可変機構１１の吸気カムシャフト１２への取り付け態様について説明する。
図２に示すように、バルブタイミング可変機構１１において、ハウジング２１に収容されているロータ１３はボルト１３ｂによって吸気カムシャフト１２の端部に固定されて同吸気カムシャフト１２に対し一体回転可能となっている。
【００１９】
また、ハウジング２１は、ロータ１３の外周に位置して同ロータ１３を囲む有底筒状の本体部２４と、本体部２４の開口２４ａを塞ぐカバー２５と、タイミングチェーンを介してクランクシャフトに連結されたスプロケット２６とを備えている。こうしたハウジング２１では、本体部２４、カバー２５、及びスプロケット２６が複数のボルト２３ｂによって固定されている。
【００２０】
図１及び図３に示すように、バルブタイミング可変機構１１には、吸気バルブのバルブタイミングを最進角位相と最遅角位相との間の所定タイミング（中間ロック位相）で固定するためのロック機構５０が設けられている。なお、中間ロック位相としては、最進角位相及び最遅角位相と異なるタイミングであって、内燃機関の始動に適した吸気バルブのバルブタイミングが設定されている。
【００２１】
図３に示すように、ロック機構５０は、詳しくは進角ロック機構６０及び遅角ロック機構７０の２つの機構によって構成されている。これら進角ロック機構６０及び遅角ロック機構７０は共に、ロータ１３のベーン１４に出没可能に設けられたロックピン６１，７１とカバー２５に形成された係合溝８０，９０との係合を通じて、ハウジング２１に対するロータ１３の相対回転を規制するものである。
【００２２】
なお、ロータ１３へのロックピン６１，７１の配設態様は、進角ロック機構６０と遅角ロック機構７０とで同様である。このため、以下ではロータ１３へのロックピン６１の配設態様について説明し、ロータ１３へのロックピン７１の配設態様についての詳細な説明は省略する。すなわち、以下の説明において、進角ロック機構６０におけるロックピン６１、スプリング６２、収容孔６３、及びロック解除油圧室６４を、それぞれ遅角ロック機構７０におけるロックピン７１、スプリング７２、収容孔７３、及びロック解除油圧室７４と置き換えれば、ロータ１３へのロックピン７１の配設態様の説明となる。
【００２３】
ロータ１３におけるベーン１４のうちの１つには、吸気カムシャフト１２の軸方向（図３の上下方向）に延びる収容孔６３が形成されている。この収容孔６３の内部には、ロックピン６１が出没可能な状態で収容されるとともに、同ロックピン６１を収容孔６３の外部に向けて突出させる方向（脱出方向）に常時付勢するスプリング６２が設けられている。また、収容孔６３の内部には、オイルコントロールバルブ３２（図１参照）を介してオイルを供給及び排出可能なロック解除油圧室６４が形成されている。
【００２４】
ロック解除油圧室６４にオイルが供給されると、その内部圧力による付勢力によってロックピン６１がスプリング６２の付勢力に抗して没入方向に移動して収容孔６３の内部に収容される。一方、ロック解除油圧室６４の内部からオイルが排出されると、ロック解除油圧室６４の圧力が低下するため、スプリング６２の付勢力によってロックピン６１を収容孔６３から脱出方向に移動させることの可能な状態となる。
【００２５】
次に、カバー２５への係合溝８０，９０の形成態様について説明する。
図３及び図４に示すように、ハウジング２１のカバー２５におけるロータ１３と対向する対向面２５ｓのうち、進角ロック機構６０のロックピン６１の先端が対向する位置には、吸気カムシャフト１２の回転方向Ｘに延びる係合溝８０が形成されている。この係合溝８０は、溝８１と、溝８１の進角側の端部に位置し同溝８１よりも深さの深いロック孔８２とで構成されている。溝８１及びロック孔８２は、ロックピン６１の先端が侵入可能な形状に形成されている。また、バルブタイミング可変機構１１においては、溝８１にロックピン６１が係合した状態であっても、ハウジング２１とロータ１３との相対回転が可能な構造となっている。
【００２６】
カバー２５における溝８１の進角側の端部、すなわちロック孔８２の形成位置は、吸気バルブのバルブタイミングが中間ロック位相になったときにおいてロックピン６１の先端が対向する位置になっている。一方、カバー２５における溝８１の遅角側の端部は、中間位相よりも若干遅角側の位置になっている。
【００２７】
ロックピン６１の先端が溝８１に対向する位置になって同溝８１に侵入すると、吸気バルブのバルブタイミングの変化が中間ロック位相よりも若干遅角側の位置から同中間ロック位相までの位置範囲で制限されるようになる。さらに、吸気バルブのバルブタイミングが中間ロック位相となってロックピン６１がロック孔８２に挿入されると、ロックピン６１の外面とロック孔８２の内面との係合を通じて、吸気バルブのバルブタイミングの中間ロック位相からの変化が規制されるようになる。すなわち、このとき吸気バルブのバルブタイミングが中間ロック位相で固定されるようになる。
【００２８】
一方、ハウジング２１のカバー２５におけるロータ１３と対向する対向面２５ｓのうち、遅角ロック機構７０のロックピン７１の先端が対向する位置には、吸気カムシャフト１２の回転方向Ｘに延びる係合溝９０が形成されている。この係合溝９０は、溝９１と、溝９１における進角側の端部と遅角側の端部との略中間位置に位置し同溝９１よりも深さの深いロック孔９２とで構成されている。溝９１及びロック孔９２は、ロックピン７１の先端が侵入可能な形状に形成されている。
【００２９】
なお、カバー２５における溝９１の進角側の端部と遅角側の端部との略中間位置、すなわちロック孔９２の形成位置は、吸気バルブのバルブタイミングが中間ロック位相になったときにおいてロックピン７１の先端が対向する位置になっている。一方、カバー２５における溝９１の遅角側の端部は、中間位相よりも若干遅角側の位置となっており、溝９１の進角側の端部は、中間位相よりも若干進角側の位置となっている。
【００３０】
したがって、バルブタイミング可変機構１１においては、溝９１にロックピン７１が侵入した状態であっても、ロックピン７１が溝９１内で移動可能な範囲においてハウジング２１とロータ１３との相対回転が可能な構造となっている。
【００３１】
具体的には、ロックピン７１の先端が溝９１に対向する位置になって同溝９１に侵入すると、吸気バルブのバルブタイミングの変化が中間ロック位相よりも若干遅角側の位置から若干進角側の位置までの位置範囲で制限されるようになる。さらに、吸気バルブのバルブタイミングが中間ロック位相となってロックピン７１がロック孔９２に挿入されると、ロックピン７１の外面とロック孔９２の内面との接触を通じて、吸気バルブのバルブタイミングの中間ロック位相からの変化が規制されるようになる。すなわち、このとき吸気バルブのバルブタイミングが中間ロック位相で固定されるようになる。
【００３２】
続いて、こうしたバルブタイミング可変機構１１の製造方法について説明する。
バルブタイミング可変機構１１の製造には、収容工程と閉口工程と焼入れ工程とが含まれる。
【００３３】
収容工程では、ロータ１３へのロックピン６１，７１の組付けを行い、ロックピン６１，７１を組み付けたロータ１３をハウジング２１の本体部２４に収容する。
焼入れ工程では、カバー２５における、係合溝８０，９０の周縁部８０ｆ，９０ｆ、そして、カバー２５を本体部２４の開口２４ａを塞ぐように配設したときにカバー２５の対向面２５ｓのうちで本体部２４と当接する部分である当接部２５ｃにレーザ焼入れを行う。なお、バルブタイミング可変機構１１においては、カバー２５を本体部２４の開口２４ａを塞ぐように配設したときに、カバー２５の周縁部の全周が本体部２４と当接する当接部２５ｃとして機能する。
【００３４】
そして、閉口工程では、焼入れ工程を経てレーザ焼入れが行われたカバー２５によって本体部２４の開口２４ａを塞ぐ。
図４に示すように、レーザ焼入れを行ったカバー２５における、係合溝８０，９０の周縁部８０ｆ，９０ｆには、レーザ焼入れによって生じた膨らみ１０１，１０２が形成され、当接部２５ｃにはレーザ焼入れによって生じた膨らみ１１０が形成されている。なお、カバー２５には、カバー２５と本体部２４とをスプロケット２６に締結するためのボルト２３ｂ（図２参照）が挿入される締結孔４２が３つ設けられている。
【００３５】
このバルブタイミング可変機構１１の製造方法では、こうした収容工程、焼入れ工程及び閉口工程を経た後に、ボルト２３ｂ（図２参照）によって、本体部２４とカバー２５とスプロケット２６とが締結される。
【００３６】
こうしてハウジング２１内にロータ１３が収容された状態になり、バルブタイミング可変機構１１が完成する。
以下、カバー２５の当接部２５ｃにレーザ焼入れを行うことによる作用について説明する。
【００３７】
図５に示すように、カバー２５の当接部２５ｃにレーザ焼入れが行われると、同当接部２５ｃが膨張してその表面に膨らみ１１０が生じる。こうした膨らみ１１０は、係合溝８０，９０の周縁部８０ｆ，９０ｆの表面に生じたレーザ焼入れによる膨らみ１０１，１０２と同程度に突出した膨らみとなる。なお、図５では、膨らみ１０１，１０２のうち、係合溝９０の周縁部９０ｆにおける膨らみ１０２のみを例示している。また、図５においては説明の便宜上、各膨らみ１０１，１０２，１１０の高さを誇張して表示している。
【００３８】
当接部２５ｃに膨らみ１１０が形成されると、本体部２４とカバー２５とを組み合わせる際に、カバー２５の当接部２５ｃに形成された膨らみ１１０が本体部２４に当接するようになる。そして、本体部２４に収容されたロータ１３とカバー２５との間に間隙が形成されるようになる。なお、こうして形成されるロータ１３とカバー２５との間の間隙や、本体部２４とカバー２５との間の間隙は、ごく小さいものである。また、上記では、図５を参照して係合溝９０の周縁部９０ｆにおける膨らみ１０２の周辺での作用について例示したが、係合溝８０の周縁部８０ｆに形成された膨らみ１０１の周辺についても、同様の作用が得られる。
【００３９】
以上説明したバルブタイミング可変機構１１の製造方法によれば、次の効果を奏することができる。
（１）当接部２５ｃに形成された膨らみ１１０によって本体部２４との間に間隙が形成され、係合溝８０，９０の周縁部８０ｆ，９０ｆの膨らみ１０１，１０２がロータ１３と干渉しにくくなる。すなわち、この製造方法によれば、レーザ焼入れによって生じた係合溝８０，９０の周縁部８０ｆ，９０ｆの膨らみ１０１，１０２がロータ１３と干渉することを抑制することができるバルブタイミング可変機構１１を製造することができる。
【００４０】
（２）カバー２５における係合溝８０，９０の周縁部８０ｆ，９０ｆへのレーザ焼入れに際して、膨らみ１０１，１０２が生じると予想される部分にあらかじめ浅溝を形成しておく方法によっても、膨らみ１０１，１０２とロータ１３との干渉を抑制することはできる。しかしながら、こうしたカバー２５への浅溝の形成では、コンタリング加工等を別途行う必要があり、コストアップが避けられない。これに対して、上記の製造方法によれば、そうしたコストアップを抑えつつ、係合溝８０，９０の周縁部８０ｆ，９０ｆの膨らみ１０１，１０２がロータ１３と干渉することを抑制することができるバルブタイミング可変機構１１を製造することができる。
【００４１】
なお、上記の製造方法は以下のように変更して実施することもできる。
・本体部２４とカバー２５との間で給排されるオイルのシール性を維持できるのであれば、レーザ焼入れは必ずしもカバー２５の当接部２５ｃの全体に行う必要はなく、カバー２５の当接部２５ｃに部分的に行うようにしてもよい。
【００４２】
・本体部２４を、カバー２５と対向して位置するとともに同カバー２５とともにロータ１３を両側から挟む板状のフロント部と、同ロータ１３の周囲を取り囲む底の無い筒状のサイド部とに分かれたものを採用してもよい。
【００４３】
・この製造方法は、吸気バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変機構に限らず、排気バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング可変機構にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１１…バルブタイミング可変機構、１２…吸気カムシャフト、１３…ロータ、２１…ハウジング、２４…本体部、２４ａ…開口、２５…カバー、２５ｃ…当接部、５０…ロック機構、６１，７１…ロックピン、６３，７３…収容孔、８０，９０…係合溝、８０ｆ，９０ｆ…周縁部、１０１，１０２，１１０…膨らみ。
【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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