JP4005068B2

JP4005068B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置及びその組立方法

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Publication number: JP4005068B2
Application number: JP2004252256A
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Inventors: 聖治菅; 智哉塚田
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Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
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Description

本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁である機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置及びその組立方法に関する。

従来のバルブタイミング制御装置としては、種々提供されており、その一つとして、例えば以下の特許文献１に記載されたベーンタイプのものが知られている。

概略を説明すれば、このバルブタイミング制御装置は、筒状のハウジング本体と該ハウジング本体の両端開口を閉塞するフロントカバー及びリアプレートとを複数のボルトによって一体的に結合されたハウジングを備え、該ハウジングの内部に、カムシャフトの端部に固定されたベーン部材が回転自在に収納されていると共に、ハウジングの内周面に直径方向から互いに内方へ突出されたほぼ台形状の３つのシューとベーン部材の３つのベーンとの間に進角油室と遅角油室が隔成されている。前記リアプレートの外周側には、クランクシャフトからタイミングチェーンを介して回転力が伝達されるスプロケットが一体に形成されている。

また、前記１つのベーンの内部軸方向に形成された摺動用孔内にロックピンが出没自在に設けられている一方、前記リアプレートの内端面に前記ロックピンが係脱するロック穴が形成されている。

そして、機関運転状態に応じて前記進角油室と遅角油室のいずれか一方に、正逆回転駆動する電動ポンプから吐出された油圧を選択的に供給し、かかる駆動油圧によりベーン部材を正逆回転させることによりタイミングプーリとカムシャフトとの相対回動位相を変化させて、吸気弁の開閉タイミングを可変制御するようになっている。

また、機関停止時には、前記ロックピンがロック穴内に係合して、ベーン部材の前記ハウジングに対する相対変換角度位置を機関始動時に最適な位置に保持して、良好な再始動性を確保するようになっている。
特開２００３−１１３７０３号公報

しかしながら、前記従来のバルブタイミング制御装置にあっては、各構成部材の組み付け時において、ハウジング本体とロック穴が設けられたリアプレート及びフロントプレートを複数のボルトによって共締めによって結合する際に、前記ボルトと前記リアプレート側に形成されたボルト孔とが互いに僅かにハウジング円周方向へずれてしまい、その結果、前記ロック穴の位置が正規の位置から外れてしまうおそれがある。

このため、機関停止時などにおいて、ロック位置でロックピンがロック穴に係入しにくくなって、ベーン部材とハウジングを拘束できなくなる可能性がある。

本発明は、前記従来装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、ベーンタイプのバルブタイミング制御装置を前提として、とりわけ、ロックピストンが配置されたベーンの側面に対向するシューが位置するハウジング本体の所定部位とロック穴が形成されたフロントプレートあるいはリアプレートとの間に、前記ロックピストンとロック穴の前記ハウジング円周方向の位置決めを行う位置決め手段を設け、前記位置決め手段を、前記フロントプレートあるいはリアプレートまたは前記ハウジング本体のいずれかに設けられた位置決め凸部と、前記いずれかの他方側に設けられて、前記位置決め凸部が係合されることにより、前記ロックピストンとロック穴の前記ハウジング円周方向の位置決めを行う位置決め凹部とによって構成し、前記ロックピストンが設けられたベーンの先端部の少なくとも前記シューに対向する側に切欠部を形成する一方、該切欠部に対向するシューの側部側に肉盛り部を形成し、前記位置決め凸部と位置決め凹部のいずれか一方を、前記ハウジング本体のシューの肉盛り部側に設けると共に、他方を、前記ロック穴が形成された前記フロントプレート側あるいはリアプレート側に設けたことを特徴としている。

この発明によれば、各構成部材の組付時などにおいて、位置決め手段によってロックピストンとロック穴とのハウジング円周方向の位置決めを確実に行うことができる。

この結果、機関停止時などにおいて、ロックピストンをロック穴に常時スムーズに係合させることが可能になる。

また、ロック穴が形成された部材側に位置決め凸部あるいは位置決め凹部を形成したため、ロックピストンとロック穴との位置決め精度が向上する。

また、ロックピストンが設けられたベーンの先端部側の前記シューの一側面と対向する部分にのみ切欠部を形成したため、該ベーンの先端部に前記シール部材が嵌着するシール溝を形成しても、ベーンの巾を可及的に小さくすることが可能になる。この結果、ハウジングとベーン部材との相対的な変換角度を大きくすることができる。

しかも、前記位置決め凸部と位置決め凹部のいずれか一方を、前記ハウジング本体のシューの肉盛り部側に設けたため、該肉盛り部側のスペースを有効に利用できる。

請求項２に記載の発明は、バルブタイミング制御装置の組立方法に関し、基本構成は請求項１の発明と同様であり、特徴的な構成は、ハウジングの周方向の位置決めを行う位置決め手段を、フロントプレートあるいはリアプレートまたはハウジング本体のいずれかに設けられた第１位置決め凹部と、前記いずれか他方側に設けられて、前記第１位置決め凹部と対向する第２位置決め凹部とから構成し、ロックピンが設けられたベーンの先端部の少なくともシューに対向する側に切欠部を形成する一方、該切欠部に対向するシューの側部側に肉盛り部を形成し、前記第１，第２位置決め凹部のいずれか一方を、前記ハウジング本体のシューの肉盛り部側に設けると共に、他方を、前記ロック穴が形成された前記フロントプレート側あるいはリアプレート側に設け、前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組み立て時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴としている。

この発明によれば、前記請求項１の発明の作用効果に加えて、位置決め凸部を形成する必要がなくなるので、製造コストの低減化が図れる。
請求項３に記載の発明は、基本構成が請求項１の発明と同じであって、特に位置決め用の凹部の構成を具体的に記載したもので、ハウジング本体の外周面であって、ロックピストンが設けられたベーンと対向するシューの周方向範囲内に形成され、前記ハウジング本体の外周面に開口するように形成された凹部と、プレートの前記ハウジング本体の凹部と軸方向から対向する位置であって、前記ロックピストンが前記ロック穴と係合及び係合解除する位置で前記ハウジング本体と前記プレートの円周方向の位置が決定されるように設けられた位置決め凸部と、を備えたことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、基本構成が請求項２の発明と同じであって、特に位置決め用の凹部の構成を具体的に記載したもので、ハウジング本体の外周面であって、ロックピストンが設けられたベーンの側面と対向するシューの周方向範囲内に形成され、前記ハウジング本体の外周面に開口するように形成された第１位置決め凹部と、プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向に対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、バルブタイミング制御装置に関し、特に、位置決め用の凹部の構成を具体化したもので、ハウジング本体の外周面であって、ロックピストンが設けられたベーンと対向するシューの周方向範囲内に形成され、前記ハウジング本体の外周面に開口するようにほぼ矩形状に形成された凹部と、前記プレートの前記ハウジング本体の凹部と軸方向から対向する位置であって、前記ロックピストンが前記ロック穴と係合及び係合解除する位置で前記ハウジング本体と前記プレートの円周方向の位置が決定されるように設けられた位置決め凸部と、を備えたことを特徴としている。
請求項６に記載の発明は、バルブタイミング制御装置の組立方法に関し、特に、第１位置決め凹部の構成を具体化したもので、ハウジング本体の外周面であって、ロックピストンが設けられたベーンの側面と対向するシューの周方向範囲内に形成され、前記ハウジング本体の外周面に開口するようにほぼ矩形状に形成された第１位置決め凹部と、プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向から対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴としている。
請求項７に記載の発明は、バルブタイミング制御装置に関し、特に、位置決め用の凹部の構成を具体化したもので、ハウジング本体の外周面であって、ロックピストンが設けられたベーンの周方向両側に設けられたシューのうちシール部材よりも前記ロックピストン側のシューの周方向範囲内に形成され、前記ハウジング本体の外周面に開口するように形成された凹部と、前記プレートの前記ハウジング本体の凹部と軸方向から対向する位置であって、前記ロックピストンが前記ロック穴と係合及び係合解除する位置で前記ハウジング本体と前記プレートの円周方向の位置が決定されるように設けられた位置決め凸部と、を備えたことを特徴としている。
請求項８に記載の発明は、バルブタイミング制御装置の組立方法に関し、特に、第１位置決め凹部の構成を具体化したもので、ハウジング本体の外周面であって、ロックピストンが設けられたベーンの周方向両側に設けられたシューのうち、前記ロックピストン側に位置するシューの周方向範囲内に形成され、前記外周面に開口するようにほぼ矩形状に形成された第１位置決め凹部と、前記プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向から対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴としている。
請求項９に記載の発明は、バルブタイミング制御装置に関し、特に、位置決め用の凹部を具体化したもので、ハウジング本体の外周面であって、ロックピストンが設けられたベーンの側面と対向するシューの周方向範囲内に形成され、かつボルト挿通孔よりも前記ロックピストンが設けられたベーン側に配置され、前記ハウジング本体の外周面に開口するように形成された凹部と、前記プレートの前記ハウジング本体の凹部と軸方向に対向する位置であって、前記ロックピストンが前記ロック穴と係合及び係合解除する位置で前記ハウジング本体と前記プレートの円周方向の位置が決定されるように設けられた位置決め凸部と、を備えたことを特徴としている。
請求項１０に記載の発明は、バルブタイミング制御装置の組立方法に関し、同じく第１位置決め凹部の構成を具体化したもので、ハウジング本体の外周面であって、ロックピストンが設けられたベーンの側面と対向するシューの周方向範囲内でかつボルト挿通孔よりも前記ロックピストンが設けられたベーン側に形成され、前記外周面に開口するように形成された第１位置決め凹部と、前記プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向に対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴としている。

図１〜図５は本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の第１の実施形態を示している。

すなわち、このバルブタイミング制御装置は、機関の図外のクランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動される回転伝達部材であるスプロケット１と、該スプロケット１に対して相対回動可能に設けられたカムシャフト２と、スプロケット１とカムシャフト２との間に配置されて、該両者の相対回動位置を変換する位相変換機構３と、該位相変換機構３を作動させる油圧回路４とを備えている。

前記カムシャフト２は、図外のシリンダヘッドにカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面所定位置にバルブリフターを介して吸気弁を開作動させる複数の駆動カムが一体に設けられていると共に、一端部２ａの内部軸方向に後述のカムボルト６が螺着する雌ねじ孔２ｂが形成されている。

前記位相変換機構３は、カムシャフト２の一端部に配置されたハウジング５と、前記カムシャフト２の一端部に前記カムボルト６によって軸方向から固定されて、前記ハウジング５内に回転自在に収容されたベーン部材７と、前記ハウジング５内に形成されて、該ハウジング５の内周面に有する５つのシュー８とベーン部材７の後述する５つのベーン２２〜２６とによって隔成されたそれぞれ５つの遅角油室９及び進角油室１０とを備えている。

前記ハウジング５は、ほぼ円筒状のハウジング本体１１と、該ハウジング本体１１の前後開口端を閉塞するフロントプレート１２及びリアプレート１３とを備え、該ハウジング本体１１とフロントプレート１２、リアプレート１３が５本のボルト１４によって軸方向から共締めにより一体的に結合されている。

前記ハウジング本体１１は、外周に前記スプロケット１が一体に形成され、全体が焼結合金材によって形成されていると共に、この加工の際に、熱処理が施されて高硬度化されている。

また、ハウジング本体１１の内周面には、円周のほぼ等間隔位置に５つの前記シュー８が一体に突設されている。この各シュー８は、それぞれが側面ほぼＵ字形状に形成され、それぞれの先端部に軸方向に沿って形成されたシール溝内にほぼコ字形状のシール部材１６が嵌着されている。また、各シュー８の付け根部側の内部軸方向には、前記各ボルト１４が挿通するボルト挿通孔１７が貫通形成されている。

さらに、前記１つのシュー８には、図３〜図５に示すように、付け根部の円周方向一側に肉盛り部１８が一体に形成されている。この肉盛り部１８は、その外側面１８ａがほぼ円弧状に形成されて、シュー８の一側面の立ち上がり部からハウジング本体１１の内周面１１ａに沿ってなだらかな湾曲状に形成されている。

前記フロントプレート１２は、プレス成形によって比較的薄肉な円板状に形成され、中央に前記カムボルト６が挿通する大径孔１２ａが穿設されていると共に、該大径孔１２ａの孔縁所定位置に円弧状の切欠溝１２ｂが形成されている。また、外周側の円周方向等間隔位置には、前記各ボルト１４が挿通する５つのボルト孔１２ｃが貫通形成されている。

前記リアプレート１３は、同じくプレス成形によってフロントプレート１１よりも肉厚な円板状に形成され、中央に前記カムシャフト２の一端部２ａが挿通して回転自在に支持される支持孔１９が穿設されていると共に、内端面に前記支持孔１９の孔縁から放射状に延びて前記各進角油室１０に連通する５つの進角側油溝２０が形成されている。また、外周側の円周方向等間隔位置には、前記各ボルト１４の先端部の雄ねじが螺着する雌ねじ孔１３ａが形成されている。

前記ベーン部材７は、金属材によって一体に形成され、図２及び図３にも示すように、中央に形成された挿通孔７ａを軸方向から挿通した前記カムボルト６によってカムシャフト２の一端部２ａに軸方向から固定されたベーンロータ２１と、該ベーンロータ２１の外周面の円周方向のほぼ等間隔位置に放射状に突設された５枚のベーン２２〜２６とから構成されている。

前記ベーンロータ２１は、前記各シュー８の先端部上面に嵌着されたシール部材１６に摺動しつつ回転支持されていると共に、内部径方向に前記各遅角油室９に連通する５つの遅角側油孔２７がそれぞれ貫通形成されている。また、カムシャフト２側の端面中央に前記カムシャフト２の一端部２ａ先端が嵌合する嵌合溝２１ａが形成されている。

前記各ベーン２２〜２６は、それぞれが各シュー８間に配置されていると共に、各先端面に軸方向に形成されたシール溝内に前記ハウジング本体１１の内周面１１ａに摺接するほぼコ字形状のシール部材２８が嵌着されている。また、この各ベーン２２〜２６は、図４及び図５に示すように、その円周方向の巾がそれぞれ異なっており、１つベーン２２が最大巾に形成され、該ベーン２２と径方向にほぼ対向した位置にある２枚のベーン２３，２４の巾が、最大巾のベーン２２よりも若干小さく中間巾に設定され、さらに最大巾ベーン２２の両側に位置するベーン２５，２６は前記中間巾のベーン２３，２４よりも小さい巾に設定されている。このように、各ベーン２２〜２６の巾をそれぞれ変化させることによってベーン部材７の全体の重量バランスを均一化するようになっている。

前記最大巾のベーン２２は、前記１つのシュー８の肉盛り部１８に対向する部位に切欠部２２ａが形成されている。この切欠部２２ａは、前記肉盛り部１８の円弧状外側面１８ａとほぼ同一の曲率をもった円弧状に形成されて、ベーン部材７が図４に示すように最大反時計方向に回転した際に、前記肉盛り部１８の外側面１８ａと僅かな円弧状の隙間をもって対峙するように形成されている。

また、この最大巾のベーン２２の切欠部２２ａと反対側の側面には、ほぼ三角形状の突起部２２ｂが一体に形成されている。この突起部２２ｂは、図５に示すように、ベーン部材７が最大時計方向に回転した際に、その先端縁が対向するシュー８の側面に当接してそれ以上の回転を規制して、ハウジング５との相対回転変換角度を調整するようになっている。

さらに、前記最大巾のベーン２２と前記リアプレート１３との間には、ベーン部材７の自由な回転を拘束するロック機構が設けられている。

このロック機構は、ベーン２２の内部軸方向に貫通形成された摺動用孔２９内に摺動自在に収容されて、リアプレート１３側に対して進退自在が設けられたロックピストン３０と、前記リアプレート１３の内端面円周方向の所定位置に形成されて、前記ロックピストン３０の先端部３０ａが進出して係合し、あるいは後退して係合が解除されるロック穴３１と、機関の始動状態に応じて前記ロックピストン３０をロック穴３１に係合あるいは係合を解除する係脱機構とから構成されている。

前記ロックピストン３０は、円筒のピン状に形成されていると共に、先端部３０ａが段差形状のほぼ截頭円錐状に形成されて、前記ロック穴３１内に係合し易い形状になっている。

なお、前記摺動用孔２９のフロントプレート１２側の孔縁には、矩形状の切欠溝２９ａが形成され、この切欠溝２９ａと前記フロントプレート１２の切欠溝１２ｂがベーン部材７の回転範囲で常に連通してロックピストン３０の良好な摺動を確保するための空気抜き孔として機能するようになっている。

前記ロック穴３１は、リアプレート１３を貫通しない有底状に形成されて、図４及び図５にも示すように、円周方向の前記進角油室１０側に偏倚した位置に形成され、前記ロックピストン３０が係合した場合には、ハウジング５とベーン部材７の相対変換角度が遅角側の位置となるように設定されている。

前記係脱機構は、ロックピストン３０の後端部とフロントプレート１２の内端面との間に弾装されて、ロックピストン３０を進出方向へ付勢するコイルスプリング３２と、前記ロック穴３１内に油圧を供給してロックピストン３０を後退させる図外の解除用油圧回路とから構成されており、この解除用油圧回路は、前記遅角油室９と進角油室１０にそれぞれ選択的に供給された油圧が所定の油孔を介して導入されるようになっている。

また、前記ハウジング本体１１とリアプレート１３との間には、これらの各構成部材を前記各ボルト１４によって組み付ける際に、ハウジング本体１１とリアプレート１３の回転位置、つまり前記ロックピストン３０の先端部３０ａとロック穴３１との回転方向の位置決めを行う位置決め手段が設けられている。

すなわち、この位置決め手段は、図１及び図２に示すように、ハウジング本体１１のリアプレート１３側の外周縁の所定位置に切欠形成された位置決め凹部３３と、前記リアプレート１３の外周部側の内端面の前記位置決め凹部３３と対応する位置に設けられた位置決め凸部である位置決めピン３４とから構成されている。

すなわち、前記位置決め凹部３３は、ハウジング本体１１の前記肉盛り部１８の円周方向のほぼ中央位置に外周面からリアプレート１３側の外端面側に沿ってほぼ矩形状に溝状に切欠形成されて、ハウジング本体１１の焼結型成形時に同時に形成されるようになっている。

一方、位置決めピン３４は、リアプレート１３の外周部側のロック穴３１近傍に軸方向に貫通形成されたピン孔３５内に圧入固定され、先端部３４ａがハウジング本体１１方向に突出して、前記位置決め凹部３３内に軸方向から係入するようになっている。なお、前記位置決め凹部３３の巾は、前記位置決めピン３４の外径よりも若干大きく設定されて、係入された位置決めピン３４との関係でハウジング本体１１とリアプレート１３の円周方向のガタの発生がないように設定されている。

前記油圧回路４は、前記各油室９，１０に対して油圧を選択的に供給あるいは各油室９，１０内の油を排出するもので、図２に示すように、前記遅角側油孔２７に連通する遅角通路３６と、前記各進角側油溝２０に連通する進角通路３７と、該各通路３６，３７に電磁切換弁３８を介して油圧を選択的に供給するオイルポンプ３９と、前記各通路３６，３７に電磁切換弁３８を介して選択的に連通するドレン通路４０とを備えている。

前記両通路３６、３７は、前記カムシャフト２の内部に径方向及び軸方向に沿って形成された油通路孔３６ａ、３７ａ及びグルーブ溝３６ｂ、３７ｂを介して前記各油孔２７と各油溝２０に連通している。

前記電磁切換弁３８は、２方向弁であって、図外のコントローラかからの出力信号によって各通路３６，３７とオイルポンプ３９の吐出通路３９ａとドレン通路４０とを選択的に切り換え制御するようになっている。

前記コントローラは、内部のコンピュータが図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、スロットルバルブ開度センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、かかる機関運転状態に応じて前記電磁切換弁３８の電磁コイルに制御パルス電流を出力するようになっている。

以下、本実施形態の作用を説明すれば、まず、機関始動時は、図４に示すように、予めロックピストン３０の先端部３０ａがロック穴３１内に係入して、ベーン部材７を始動に最適な遅角側の位置に拘束している。このため、イグニッションスイッチをオン操作して始動が開始されると、スムーズなクランキングによって良好な始動性が得られる。

そして、機関始動後の所定の低回転低負荷域では、コントローラが電磁切換弁３８の電磁コイルへの通電を遮断する。これによって、オイルポンプ３９の吐出通路３９ａから進角側通路３７を連通させると同時に、遅角側通路３６ととドレン通路４０とを連通させる。

このため、オイルポンプ３９から吐出された作動油が、進角側通路３７を介して進角油室１０内に流入して、該進角油室１０が高圧になる一方、遅角油室９内の作動油が遅角側通路３６を通ってドレン通路４０からオイルパン４１内に排出されて、遅角油室９内が低圧になる。

このとき、進角油室１０内に流入した作動油が、ロック穴３１内に流入して、ロックピストン３０を後退動させてロック穴３１から抜け出させる。これにより、ベーン部材７は、自由な回転が確保される。

したがって、進角油室１０の容積の拡大に伴い、ベーン部材７を、図５に示すように、時計方向へ回転させる。したがって、カムシャフト２は、スプロケット１に対して相対回転角度が進角側に変換される。

一方、機関が例えば高回転高負荷域に移行した場合は、コントローラから電磁切換弁３８に制御電流が出力されて、吐出通路３９ａと遅角側通路３６を連通させると同時に、進角側通路３７とドレン通路４０を連通させる。これにより、進角油室１０内の作動油が排出されて低圧になると共に、遅角油室９内に作動油が供給されて内部が高圧になる。このとき、遅角油室９からロック穴３１内に油圧が供給されることから、ロックピストン３０はロック穴３１から抜け出した状態が維持される。

このため、ベーン部材７は、図４に示すように、ハウジング５に対して反時計方向へ回転して、スプロケット１に対する相対回動位相を遅角側に変換する。

この結果、吸気弁の開閉タイミングが遅角側に制御されて、かかる高回転高負荷域における機関の出力を向上させることができる。

また、機関停止直前には、各油室９，１０への油圧の供給が停止されると共に、カムシャフト２に作用する交番トルクによってベーン部材７が前記遅角側へ相対回転してロックピストン３０がコイルスプリングプリン３２のばね力によって進出し、先端部３０ａがロック穴３１内に係合する。この場合、後述するように、各構成部材の組付時に、ロックピストン３０とロック穴３１のハウジング５円周方向の正確な位置決めが行われているため、ロックピストン３０のスムーズな係合作用が得られる。

すなわち、この実施形態において、各構成部材を組み付ける場合において、前記ハウジング本体１１に対してフロントプレート１２やリアプレート１３を各ボルト１４によって組み付ける際には、ハウジング本体１１の前端側にフロントプレート１２を各ボルト１４を介して仮止めすると共に、リアプレート１３をハウジング本体１１の後端側に配置しつつ位置決めピン３４をハウジング本体１１の位置決め凹部３３に軸方向から係合させる。

このとき、摺動用孔２９内にロックピストン３０やコイルスプリングプリン３２を収容しつつ該ロックピストン３０の先端部３０ａをリアプレート１３のロック穴３１内に係合させておく。

その後、各ボルト１４の先端雄ねじをリアプレート１３の各雌ねじ孔１３ａに螺着しつつそのまま各ボルト１４を締め付ければ、ハウジング本体１１に対して両プレート１２，１３を強固に結合させることができると共に、リアプレート１３をハウジング本体１１に対して円周方向の位置決めを確実に行うことが可能になる。

したがって、各ボルト１４とハウジング本体１１の各ボルト挿通孔１７などとの位置ずれが生じても、ロックピストン３０とロック穴３１とのハウジング５円周方向の確実な位置決めが可能になる。

この結果、前記機関停止におけるロックピストン３０のロック穴３１に対するスムーズな係合作用が得られる。また、例えば機関の駆動中において回転伝達部材からハウジング本体１１に作用する回転トルクなどによるロックピストン３０とロック穴３１との円周方向の位置ずれも防止できる。

また、ロックピストン３０が形成されたハウジング本体１１やロック穴３１が形成されたリアプレート１３に位置決め凹部３３や位置決めピン３４を形成したため、組付時におけるロックピストン３０とロック穴３１との位置決め精度が向上する。

また、この実施形態では、ハウジング本体１１は、前記５つのベーン２２〜２６によって隔成された５つの油室９，１０によってハウジング５とベーン部材７との相対回転変換トルクのための十分な容積を確保できるので、その軸方向の長さを可及的に短尺化することが可能になる。

この結果、装置全体の軸方向の長さを短くすることが可能になるので、例えばエンジンルームに横置されるタイプの機関の搭載性が良好になると共に、レイアウトの自由度が向上する。

また、前記切欠部２２ａを、最大巾のベーン２２の先端面の前記シュー８の一側面と対向する側にのみに形成したことから、この反対側のベーン２２の先端面に前記シール溝を形成しても、ベーン２２の巾を可及的に小さくすることが可能になる。この結果、ハウジング５とベーン部材７との相対的な変換角度を大きくすることができる。

しかも、前記位置決め凹部３３を、前記ハウジング本体１１のシュー８の肉盛り部１８に設けたため、該肉盛り部１８のスペースを有効に利用することができる。

また、前記切欠部２２ａや肉盛り部１８の外側面１８ａをそれぞれ円弧状に形成したことから、角当たりが防止されて、ベーン２２の強度を確保することが可能になる。

さらに、耐久性の点からハウジング本体１１を比較的高硬度の材料で形成してあるため、この部位にドリリングによる穴開け加工を行うことは困難になるが、この実施形態では位置決め凹部３３を、ハウジング本体１１と一緒に型成形によって形成することができるのでその成形作業が容易になる。

さらにまた、前記位置決めピン３４や位置決め凹部３３を前記ロック穴３１に十分に近接した位置に配置したため、ロックピストン３０とロック穴３１との位置決め精度をさらに高くすることが可能になる。

図６は本発明の第２の実施形態を示し、位置決め手段の構造を変更したものであって、ハウジング本体１１側の第１位置決め凹部３３は同じであるが、リアプレート１３側の位置決めピンに代えて第２の位置決め凹部３５とし、この両位置決め凹部３３，３６を位置合わせ治具３６によって位置合わせするように構成したものである。

具体的に説明すれば、前記第２位置決め凹部３６は、リアプレート１３のロック穴３１の近傍の外周縁に軸方向へ貫通状態に形成されて、ほぼＵ字形状に切欠形成されている。

前記位置合わせ治具３７は、図７に示すように、有底円環状に形成され、底部３７ａのほぼ中央位置に一体に突設されて、組付時に前記ベーンロータ２１の嵌合溝２１ａに軸方向から嵌合するほぼ円柱状の突起３７ｂと、底部３７ａの外周縁に一体に設けられて、組付時にリアプレート１３の外周面とハウジング本体１１の端部外周面に外側軸方向から嵌合する環状の周壁３７ｃと、底部３７ａの周壁３７ｃ近傍に貫通形成された固定用孔３７ｄに圧入固定された位置合わせピン３７ｅによって構成されている。

前記位置合わせピン３７ｅは、その外径が前記両位置決め凹部３３，３６の内径より僅かに小さく設定されて、円周方向へのガタつきが発生しないようになっている。

したがって、ハウジング本体１１にフロントプレート１２やリアプレート１３を組み付ける際には、基本的に前記第１実施形態と同様な手順で行うが、リアプレート１３をハウジング本体１１の後端側に配置する際には、予め両位置決め凹部３３，３６の位置を一応合わせておき、その後、図７に示すように、位置合わせ治具３７の突起３７ｂや周壁３７ｃを介してリアプレート１３やハウジング本体１１に嵌合するときに、位置合わせピン３７ｅを第２位置決め凹部３６に外側軸方向から嵌入させると共に、第１位置決め凹部３３内にそのまま嵌入する。

この状態で各ボルト１４を締め付ければ、ハウジング本体１１に対するリアプレート１３の円周方向の位置決めを確実に行うことができる。この結果、ロックピストン３０とロック穴３１との回転方向の確実な位置決めができる。

なお、前記組み付け作業が完了した後は、両位置決め凹部３３，３６から前記位置合わせ治具３７を軸方向から取り外す。

したがって、この実施形態によれば、前記第１実施形態と同様な作用効果が得られると共に、リアプレート１３には単に第２位置決め凹部３６を形成するだけで、前述のような前記位置決めピン３４等を設ける必要がなくなるので、製造コストの低減化が図れる。

なお、前記位置合わせ治具３７は、その構造をさらに簡素化したものでもよく、例えばマイナスドライバーのようなものを利用することも可能であり、あるいはこれらの治具を用いずに単に両位置決め凹部３３，３６を視認によって合わせることも可能である。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１）前記ロックピストンをほぼ円筒状のピン形状に形成すると共に、前記切欠部を前記ロックピストンの外形とほぼ相似形の円弧状に形成し、該切欠部と対向する前記シューの肉盛り部の側面を切欠部とほぼ同形の円弧状に形成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

切欠部や肉盛り部の側面をそれぞれ円弧状に形成したことから、ベーンがシューに当接した際の集中荷重の発生がなくなるので、ベーンの強度を確保することが可能になる。

請求項（２）前記位置決め凹部を前記ハウジング本体に形成すると共に、前記位置決め凸部を前記フロントプレートあるいはリアプレートに穿設されたピン孔に圧入固定されたピンによって形成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

回転伝達部材が一体的に形成されたハウジング本体は、耐久性の点から比較的高硬度の材料で形成する必要があることから、この部位にドリリングによる穴開け加工を行うことは困難になるが、この発明では、この部位には位置決め凹部を型成形によって形成することができるため、その成形作業が容易になる。

一方、フロントプレートやリアプレートは、プレス成形可能な比較的硬度の低い材料で形成できるので、ドリリング加工が容易である。

請求項（３）前記位置決め凹部が形成されたハウジング本体を、熱処理によって高硬度化したことを特徴とする請求項（２）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

請求項（４）前記ロック穴をハウジングの円周方向へ偏倚した位置に形成すると共に、前記ロックピストンを前記ベーンの前記ロック穴側寄りに形成し、かつ前記位置決め凸部あるいは位置決め凹部を前記ロック穴の近傍に形成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、前記位置決め凸部や位置決め凹部を前記ロック穴に十分に近接した位置に配置できるので、ロックピストンとロック穴との位置決め精度をさらに高くすることが可能になる。

請求項（５）前記ロックピストンが配置された前記ベーンの先端面に設けられた前記シール部材を、前記シューの肉盛り部とは反対側の前記ベーン先端面に形成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

請求項（６）前記位置決め手段を、
前記フロントプレートあるいはリアプレートまたは前記ハウジング本体のいずれかに設けられた第１位置決め凹部と、
前記いずれかの他方側に設けられて、前記第１位置決め凹部と対向する第２位置決め凹部とから構成し、
前記ロックピストンが設けられたベーンの先端部の少なくとも前記シューに対向する側に切欠部を形成する一方、該切欠部に対向するシューの側部側に肉盛り部を形成し、
前記第１，第２位置決め凹部のいずれか一方を、前記ハウジング本体のシューの肉盛り部側に設けると共に、他方を、前記ロック穴が形成された前記フロントプレート側あるいはリアプレート側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明では、位置決め手段を、単に第１、第２位置決め凹部によって形成したため、その製造作業や組付作業が容易になる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の第１の実施形態を示す分解斜視図である。本実施形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示す概略図である。本実施形態に供されるベーン部材を示す正面図である。本実施形態によるバルブタイミングを遅角側に制御した状態を示す作用説明図である。本実施形態によるバルブタイミングを進角側に制御した状態を示す作用説明図である。本発明の第２の実施形態を示す分解斜視図である。本実施形態における構成部材の組み付け作業を示す縦断面図である。

符号の説明

１…スプロケット（回転伝達部材）
２…カムシャフト
３…位相変換機構
４…油圧回路
５…ハウジング
７…ベーン部材
８…シュー
９…遅角油室
１０…進角油室
１１…ハウジング本体
１２…フロントプレート
１３…リアプレート
１４…ボルト
１８…肉盛り部
２１…ベーンロータ
２２…最大巾ベーン
２２ａ…切欠部
２３〜２６…ベーン
２８…シール部材
３０…ロックピストン
３１…ロック穴
３３…位置決め凹部
３４…位置決めピン（位置決め凸部）
３６…第２位置決め凹部

Claims

筒状のハウジング本体と該ハウジング本体の両端開口を閉塞するフロントプレート及びリアプレートとを複数のボルトによって一体的に結合してなるハウジングと、
前記ハウジング本体の内周面に突設されたシューと、
前記ハウジング内に回転自在に配置されて、径方向に延びるベーンと前記シューとによって前記ハウジング内を進角油室と遅角油室とに隔成するベーン部材と、
前記ベーンの先端面に形成されたシール溝に嵌着されて、前記ハウジング本体の内周面に摺接するシール部材と、
前記ベーンの内部から進退自在に設けられたロックピストンと、
前記フロントプレートあるいはリアプレートに設けられて、前記ロックピストンが進出して係合することにより、前記ベーン部材とハウジングとの相対回転を拘束するロック穴と、
機関の運転状態に応じて前記ロックピストンとロック穴との係合あるいは係合を解除する係脱機構と、を備え、
前記ロックピストンが配置された前記ベーンの側面に対向する前記シューが位置する前記ハウジング本体の所定部位と前記ロック穴が形成されたフロントプレートあるいはリアプレートとの間に、前記ロックピストンとロック穴の前記ハウジング円周方向の位置決めを行う位置決め手段を設け、
前記位置決め手段を、
前記フロントプレートあるいはリアプレートまたは前記ハウジング本体のいずれかに設けられた位置決め凸部と、
前記いずれかの他方側に設けられて、前記位置決め凸部が係合されることにより、前記ロックピストンとロック穴の前記ハウジング円周方向の位置決めを行う位置決め凹部とによって構成し、
前記ロックピストンが設けられたベーンの先端部の少なくとも前記シューに対向する側に切欠部を形成する一方、該切欠部に対向するシューの側部側に肉盛り部を形成し、
前記位置決め凸部と位置決め凹部のいずれか一方を、前記ハウジング本体のシューの肉盛り部側に設けると共に、他方を、前記ロック穴が形成された前記フロントプレート側あるいはリアプレート側に設けたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
筒状のハウジング本体と該ハウジング本体の両端開口を閉塞するフロントプレート及びリアプレートとを複数のボルトによって一体的に結合してなるハウジングと、
前記ハウジング本体の内周面に突設されたシューと、
前記ハウジング内に回転自在に配置されて、径方向に延びるベーンと前記シューとによって前記ハウジング内を進角油室と遅角油室とに隔成するベーン部材と、
前記ベーンの先端面に形成されたシール溝に嵌着されて、前記ハウジング本体の内周面に摺接するシール部材と、
前記ベーンの内部から進退自在に設けられたロックピストンと、
前記フロントプレートあるいはリアプレートに設けられて、前記ロックピストンが進出して係合することにより、前記ベーン部材とハウジングとの相対回転を拘束するロック穴と、
機関の運転状態に応じて前記ロックピストンとロック穴との係合あるいは係合を解除する係脱機構と、を備え、
前記ロックピストンが配置された前記ベーンの側面に対向する前記シューが位置する前記ハウジング本体の所定部位と前記ロック穴が形成されたフロントプレートあるいはリアプレートとの間に、前記ロックピストンとロック穴の前記ハウジング円周方向の位置決めを行う位置決め手段を設け、
前記位置決め手段を、
前記フロントプレートあるいはリアプレートまたは前記ハウジング本体のいずれかに設けられた第１位置決め凹部と、
前記いずれか他方側に設けられて、前記第１位置決め凹部と対向する第２位置決め凹部とから構成し、
前記ロックピンが設けられたベーンの先端部の少なくとも前記シューに対向する側に切欠部を形成する一方、該切欠部に対向するシューの側部側に肉盛り部を形成し、
前記第１，第２位置決め凹部のいずれか一方を、前記ハウジング本体のシューの肉盛り部側に設けると共に、他方を、前記ロック穴が形成された前記フロントプレート側あるいはリアプレート側に設け、
前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組み立て時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置の組立方法。
クランクシャフトから回転力が伝達される筒状のハウジング本体と、
該ハウジング本体の内周面に突設された複数のシューと、
前記ハウジング本体の少なくとも一端を閉塞するプレートと、
カムシャフトに連結されかつ前記ハウジング本体と相対回転するように設けられ、径方向に延びる複数のベーンを有し、このベーンと前記シューとの間に進角油室及び遅角油室を隔成するベーン部材と、
該ベーン部材の少なくとも１つのベーンの内部から進退自在に設けられたロックピストンと、
前記プレートに設けられて、前記ロックピストンが係合するロック穴と、
前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンと対向する前記シューの周方向範囲内に形成され、前記外周面に開口するように形成された凹部と、
前記プレートの前記ハウジング本体の凹部と軸方向から対向する位置であって、前記ロックピストンが前記ロック穴と係合及び係合解除する位置で前記ハウジング本体と前記プレートの円周方向の位置が決定されるように設けられた位置決め凸部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
クランクシャフトから回転力が伝達される筒状のハウジング本体と、
該ハウジング本体の内周面に突設された複数のシューと、
前記ハウジング本体の少なくとも一端を閉塞するプレートと、
カムシャフトに連結されかつ前記ハウジング本体と相対回転するように設けられ、径方向に延びる複数のベーンを有し、このベーンと前記シューとの間に進角油室及び遅角油室を隔成するベーン部材と、
該ベーン部材の少なくとも１つのベーンの内部から進退自在に設けられたロックピストンと、
前記プレートに設けられて、前記ロックピストンが係合するロック穴と、
前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンの側面と対向する前記シューの周方向範囲内に形成され、前記外周面に開口するように形成された第１位置決め凹部と、
前記プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向に対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、
前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置の組立方法。
クランクシャフトから回転力が伝達される筒状のハウジング本体と、
該ハウジング本体の内周面に突設された複数のシューと、
前記ハウジング本体の少なくとも一端を閉塞するプレートと、
カムシャフトに連結されかつ前記ハウジング本体と相対回転するように設けられ、径方向に延びる複数のベーンを有し、このベーンと前記シューとの間に進角油室及び遅角油室を隔成するベーン部材と、
該ベーン部材の少なくとも１つのベーンの内部から進退自在に設けられたロックピストンと、
前記プレートに設けられて、前記ロックピストンが係合するロック穴と、
前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンと対向する前記シューの周方向範囲内に形成され、前記外周面に開口するようにほぼ矩形状に形成された凹部と、
前記プレートの前記ハウジング本体の凹部と軸方向から対向する位置であって、前記ロックピストンが前記ロック穴と係合及び係合解除する位置で前記ハウジング本体と前記プレートの円周方向の位置が決定されるように設けられた位置決め凸部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
クランクシャフトから回転力が伝達される筒状のハウジング本体と、
該ハウジング本体の内周面に突設された複数のシューと、
前記ハウジング本体の少なくとも一端を閉塞するプレートと、
カムシャフトに連結されかつ前記ハウジング本体と相対回転するように設けられ、径方向に延びる複数のベーンを有し、このベーンと前記シューとの間に進角油室及び遅角油室を隔成するベーン部材と、
該ベーン部材の少なくとも１つのベーンの内部から進退自在に設けられたロックピストンと、
前記プレートに設けられて、前記ロックピストンが係合するロック穴と、
前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンの側面と対向する前記シューの周方向範囲内に形成され、前記外周面に開口するようにほぼ矩形状に形成された第１位置決め凹部と、
前記プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向から対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、
前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置の組立方法。
クランクシャフトから回転力が伝達される筒状のハウジング本体と、
該ハウジング本体の内周面に突設された複数のシューと、
前記ハウジング本体の少なくとも一端を閉塞するプレートと、
カムシャフトに連結されかつ前記ハウジング本体と相対回転するように設けられ、径方向に延びる複数のベーンを有し、このベーンと前記シューとの間に進角油室及び遅角油室を隔成するベーン部材と、
前記ベーンの先端面に形成されたシール溝に嵌着され、前記ハウジング本体の内周面に摺接するシール部材と、
前記ベーン部材の少なくとも１つベーンであって前記シール部材と周方向にオフセットした位置で前記１つのベーンの内部から進退自在に設けられたロックピストンと、
前記プレートに設けられて、前記ロックピストンが係合するロック穴と、
前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンの周方向両側に設けられた前記シューのうち前記シール部材よりも前記ロックピストン側のシューの周方向範囲内に形成され、前記外周面に開口するように形成された凹部と、
前記プレートの前記ハウジング本体の凹部と軸方向から対向する位置であって、前記ロックピストンが前記ロック穴と係合及び係合解除する位置で前記ハウジング本体と前記プレートの円周方向の位置が決定されるように設けられた位置決め凸部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
クランクシャフトから回転力が伝達される筒状のハウジング本体と、
該ハウジング本体の内周面に突設された複数のシューと、
前記ハウジング本体の少なくとも一端を閉塞するプレートと、
カムシャフトに連結されかつ前記ハウジング本体と相対回転するように設けられ、径方向に延びる複数のベーンを有し、このベーンと前記シューとの間に進角油室及び遅角油室を隔成するベーン部材と、
前記ベーンの先端面に形成されたシール溝に嵌着され、前記ハウジング本体の内周面に摺接するシール部材と、
前記ベーン部材の少なくとも１つのベーンの前記シール部材と周方向にオフセットした位置で、前記ベーンの内部から進退自在に設けられたロックピストンと、
前記プレートに設けられて、前記ロックピストンが係合するロック穴と、
前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンの周方向両側に設けられた前記シューのうち、前記ロックピストン側に位置するシューの周方向範囲内に形成され、前記外周面に開口するようにほぼ矩形状に形成された第１位置決め凹部と、
前記プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向から対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、
前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置の組立方法。
クランクシャフトから回転力が伝達される筒状のハウジング本体と、
該ハウジング本体の内周面に突設された複数のシューと、
前記シューの内部を軸方向から貫通して形成されたボルト挿通孔と、
前記ハウジング本体の少なくとも一端を閉塞するプレートと、
前記ボルト挿通孔を挿通して前記ハウジング本体と前記プレートとを締結するボルトと、
カムシャフトに連結されかつ前記ハウジング本体と相対回転するように設けられ、径方向に延びる複数のベーンを有し、このベーンと前記シューとの間に進角油室及び遅角油室を隔成するベーン部材と、
該ベーン部材の少なくとも１つのベーンの内部から進退自在に設けられたロックピストンと、
前記プレートに設けられて、前記ロックピストンが係合するロック穴と、
前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンの側面と対向する前記シューの周方向範囲内に形成され、かつ前記ボルト挿通孔よりも前記ロックピストンが設けられたベーン側に配置され、前記外周面に開口するように形成された凹部と、
前記プレートの前記ハウジング本体の凹部と軸方向に対向する位置であって、前記ロックピストンが前記ロック穴と係合及び係合解除する位置で前記ハウジング本体と前記プレートの円周方向の位置が決定されるように設けられた位置決め凸部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
クランクシャフトから回転力が伝達される筒状のハウジング本体と、
該ハウジング本体の内周面に突設された複数のシューと、
該シューの内部を軸方向へ貫通して形成されたボルト挿通孔と、
前記ハウジング本体の少なくとも一端を閉塞するプレートと、
前記ボルト挿通孔を挿通して前記ハウジング本体とプレートとを締結するボルトと、
カムシャフトに連結されかつ前記ハウジング本体と相対回転するように設けられ、径方向に延びる複数のベーンを有し、このベーンと前記シューとの間に進角油室及び遅角油室を隔成するベーン部材と、
前記少なくとも１つのベーンの内部から進退自在に設けられたロックピストンと、
前記プレートに設けられて、前記ロックピストンが係合するロック穴と、
前記ハウジング本体の外周面であって、前記ロックピストンが設けられた前記ベーンの側面と対向する前記シューの周方向範囲内でかつ前記ボルト挿通孔よりも前記ロックピストンが設けられたベーン側に形成され、前記外周面に開口するように形成された第１位置決め凹部と、
前記プレートの前記第１位置決め凹部と軸方向に対向する位置に設けられた第２位置決め凹部と、を有し、
前記ハウジング本体に対するフロントプレートとリアプレートとの組立時に、前記第１、第２位置決め凹部に跨って位置決め治具を嵌合して前記ハウジング円周方向の位置決めを行うようにしたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置の組立方法。