JP7021658B2

JP7021658B2 - バルブタイミング調整装置

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Publication number: JP7021658B2
Application number: JP2019055931A
Authority: JP
Inventors: 太川村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: US11898471B2; CN113614430B; DE112020001476T5; US20220010698A1; WO2020196418A1; CN113614430A; JP2020159202A

Description

本開示は、バルブタイミング調整装置に関する。

従来から、内燃機関の吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを調整可能な、油圧式のバルブタイミング調整装置が知られている。油圧式のバルブタイミング調整装置において、位相変更部の各油圧室への作動油の供給および各油圧室からの作動油の排出は、作動油制御弁により実現されることがある。特許文献１には、バルブタイミング調整装置の位相変更部と離れて配置され、円筒状のスリーブの内側をスプールが摺動することにより油路を切り換える作動油制御弁が開示されている。

特開平１０－１４１０２２号公報

近年、バルブタイミング調整装置の応答性を向上させるために、ベーンロータの中央部に作動油制御弁が配置された一体型のバルブタイミング調整装置が提案されている。一般に、一体型のバルブタイミング調整装置では、作動油制御弁およびベーンロータがそれぞれ軸に対して固定される。また、一般に、一体型のバルブタイミング調整装置では、作動油制御弁から各油圧室へと供給される作動油の各油路を区画するために、作動油制御弁の外周面とベーンロータの内周面とのシール性が要求されるので、作動油制御弁の外周面とベーンロータの内周面との径方向の隙間が極めて小さく設定される。かかる隙間が極めて小さく設定されるが故に、各部材の製造誤差等に起因して各部材間の同軸度が大きい場合には、作動油制御弁と軸とを所定値以上の軸力で固定できないおそれがあることを、本願の発明者は見出した。このため、一体型のバルブタイミング調整装置の作動油制御弁と軸との固定において、信頼性の低下を抑制できる技術が望まれる。

本開示は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、バルブタイミング調整装置（１００）が提供される。このバルブタイミング調整装置は、内燃機関（３００）において、駆動軸（３１０）から動力が伝達される従動軸（３２０）により開閉駆動されるバルブ（３３０）のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、前記駆動軸と前記従動軸とのうちの一方の軸の端部（３２１）に固定されて前記一方の軸と連動して回転するベーンロータ（１３０）であって、作動油供給源（３５０）から供給される作動油の圧力に応じて前記駆動軸と前記従動軸とのうちの他方の軸の位相に対する前記一方の軸の位相を変更し、軸方向（ＡＤ）に貫通する貫通孔（１３６）が形成されたベーンロータと、前記ベーンロータへの前記作動油の供給と前記ベーンロータからの前記作動油の排出とを含む前記作動油の流動を制御する作動油制御弁（１０）であって、前記貫通孔に配置される本体部（３１）と、前記一方の軸の端部に形成された軸固定穴（３２２）に挿入されて固定される固定部（３２）と、を有する筒状のスリーブ（２０）と、前記スリーブの径方向の内側を前記軸方向に摺動するスプール（５０）と、を有する作動油制御弁と、を備え、前記貫通孔の前記軸方向の少なくとも一部は、前記本体部によりシールされ、前記軸固定穴の前記径方向の大きさと前記固定部の前記径方向の大きさとの差は、前記貫通孔と前記軸固定穴との予め定められた同軸度（Ｂ）と、前記本体部と前記固定部との予め定められた同軸度（Ａ）と、の合計値よりも大きく設定されている。

この形態のバルブタイミング調整装置によれば、軸固定穴の径方向の大きさと固定部の径方向の大きさとの差が、貫通孔と軸固定穴との予め定められた同軸度と、本体部と固定部との予め定められた同軸度と、の合計値よりも大きく設定されているので、製造誤差等に起因する貫通孔と軸固定穴との同軸ズレおよび本体部と固定部との同軸ズレの影響を、軸固定穴の径方向の大きさと固定部の径方向の大きさとの差（ガタ）によって吸収できる。このため、作動油制御弁と軸とを所定値以上の軸力で固定できなくなることを抑制できるので、一体型のバルブタイミング調整装置の作動油制御弁と軸との固定において、信頼性の低下を抑制できる。

本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、バルブタイミング調整装置の製造方法等の形態で実現することができる。

バルブタイミング調整装置の概略構成を示す断面図である。図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面を示す断面図である。作動油制御弁の詳細構成を示す断面図である。作動油制御弁の詳細構成を分解して示す分解斜視図である。同軸度の合計値と軸力との関係を説明するための説明図である。スプールがストッパに当接した状態を示す断面図である。スプールが摺動範囲の略中央に位置する状態を示す断面図である。

Ａ．実施形態：
Ａ－１．装置構成：
図１に示すバルブタイミング調整装置１００は、図示しない車両が備える内燃機関３００において、クランク軸３１０から動力が伝達されるカム軸３２０により開閉駆動されるバルブのバルブタイミングを調整する。バルブタイミング調整装置１００は、クランク軸３１０からカム軸３２０までの動力伝達経路に設けられている。より具体的には、バルブタイミング調整装置１００は、カム軸３２０の回転軸ＡＸに沿った方向（以下、「軸方向ＡＤ」とも呼ぶ）において、カム軸３２０の端部３２１に固定配置されている。バルブタイミング調整装置１００の回転軸ＡＸは、カム軸３２０の回転軸ＡＸとほぼ一致している。本実施形態のバルブタイミング調整装置１００は、バルブとしての吸気弁３３０と排気弁３４０とのうち、吸気弁３３０のバルブタイミングを調整する。

カム軸３２０の端部３２１には、軸穴部３２２と、供給穴部３２６とが形成されている。軸穴部３２２は、軸方向ＡＤに形成されている。軸穴部３２２の内周面には、後述する作動油制御弁１０を固定するための軸固定部３２３が形成されている。軸固定部３２３には、雌ねじ部３２４が形成されている。雌ねじ部３２４は、作動油制御弁１０の固定部３２に形成された雄ねじ部３３と螺合する。供給穴部３２６は、径方向に形成され、カム軸３２０の外周面と軸穴部３２２を連通させている。供給穴部３２６には、作動油供給源３５０から作動油が供給される。作動油供給源３５０は、オイルポンプ３５１とオイルパン３５２とを有する。オイルポンプ３５１は、オイルパン３５２に貯留されている作動油を汲み上げる。

図１および図２に示すように、バルブタイミング調整装置１００は、ハウジング１２０と、ベーンロータ１３０と、作動油制御弁１０とを備える。図２では、作動油制御弁１０の図示を省略している。

図１に示すように、ハウジング１２０は、スプロケット１２１と、ケース１２２とを有する。スプロケット１２１は、カム軸３２０の端部３２１に嵌合され、回転可能に支持されている。スプロケット１２１には、後述するロックピン１５０と対応する位置に嵌入凹部１２８が形成されている。スプロケット１２１には、クランク軸３１０のスプロケット３１１とともに、環状のタイミングチェーン３６０が掛け渡されている。スプロケット１２１は、複数のボルト１２９によってケース１２２と固定されている。このため、ハウジング１２０は、クランク軸３１０と連動して回転する。ケース１２２は、有底筒状の外観形状を有し、スプロケット１２１により開口端が塞がれている。図２に示すように、ケース１２２は、径方向内側に向かって周方向に互いに並んで形成された複数の隔壁部１２３を有する。周方向において互いに隣り合う各隔壁部１２３間は、それぞれ油圧室１４０として機能する。図１に示すように、ケース１２２の底部の中央部には、開口部１２４が形成されている。

ベーンロータ１３０は、ハウジング１２０の内部に収容され、後述する作動油制御弁１０から供給される作動油の油圧に応じて、ハウジング１２０に対して遅角方向または進角方向へ相対回転する。このため、ベーンロータ１３０は、駆動軸に対する従動軸の位相を変更する位相変更部として機能する。ベーンロータ１３０は、複数のベーン１３１と、ボス１３５とを有する。

図２に示すように、複数のベーン１３１は、ベーンロータ１３０の中央部に位置するボス１３５から径方向外側に向かってそれぞれ突出し、周方向に互いに並んで形成されている。各ベーン１３１は、各油圧室１４０にそれぞれ収容され、各油圧室１４０を周方向において遅角室１４１と進角室１４２とに区画している。遅角室１４１は、ベーン１３１に対して周方向の一方に位置する。進角室１４２は、ベーン１３１に対して周方向の他方に位置する。複数のベーン１３１のうちの１つには、軸方向に収容穴部１３２が形成されている。収容穴部１３２は、ベーン１３１に形成された遅角室側ピン制御油路１３３を介して遅角室１４１と連通し、進角室側ピン制御油路１３４を介して進角室１４２と連通している。収容穴部１３２には、軸方向ＡＤに往復動可能なロックピン１５０が配置されている。ロックピン１５０は、ハウジング１２０に対するベーンロータ１３０の相対回転を規制し、油圧が不十分な状態においてハウジング１２０とベーンロータ１３０とが周方向に衝突することを抑制する。ロックピン１５０は、スプリング１５１により、スプロケット１２１に形成された嵌入凹部１２８側へと軸方向ＡＤに付勢されている。

ボス１３５は、筒状の外観形状を有し、カム軸３２０の端部３２１に固定されている。より具体的には、ボス１３５のカム軸３２０側の端面に形成されたロータ嵌合部１３９と、カム軸３２０の端部３２１とが嵌合されることにより、ベーンロータ１３０の回転軸ＡＸとカム軸３２０の回転軸ＡＸとが一致するように固定されている。したがってボス１３５が形成されているベーンロータ１３０は、カム軸３２０の端部３２１に固定されて、カム軸３２０と一体に回転する。ボス１３５の中央部には、軸方向ＡＤに貫通する貫通孔１３６が形成されている。貫通孔１３６には、作動油制御弁１０が配置される。ボス１３５には、複数の遅角油路１３７と複数の進角油路１３８とが、径方向に貫通して形成されている。各遅角油路１３７と各進角油路１３８とは、軸方向ＡＤにおいて互いに並んで形成されている。各遅角油路１３７は、後述する作動油制御弁１０の遅角ポート２７と遅角室１４１を連通させている。各進角油路１３８は、後述する作動油制御弁１０の進角ポート２８と進角室１４２を連通させている。貫通孔１３６において、各遅角油路１３７と各進角油路１３８との間は、後述する作動油制御弁１０のアウタースリーブ３０の本体部３１によってシールされている。

本実施形態において、ベーンロータ１３０は、アルミニウム合金により形成されているが、アルミニウム合金に限らず、鉄やステンレス鋼等の任意の金属材料や樹脂材料等により形成されていてもよい。

図１に示すように、作動油制御弁１０は、バルブタイミング調整装置１００の回転軸ＡＸに配置されて用いられ、作動油供給源３５０から供給される作動油の流動を制御する。作動油制御弁１０の動作は、内燃機関３００の全体動作を制御する図示しないＥＣＵからの指示により制御される。作動油制御弁１０は、軸方向ＡＤにおいてカム軸３２０側とは反対側に配置されたソレノイド１６０により駆動される。ソレノイド１６０は、電磁部１６２とシャフト１６４とを有する。ソレノイド１６０は、上述のＥＣＵの指示による電磁部１６２への通電によって軸方向ＡＤにシャフト１６４を変位させることにより、後述する作動油制御弁１０のスプール５０を、バネ６０の付勢力に抗してカム軸３２０側へと押圧する。後述するように、押圧によってスプール５０が軸方向ＡＤに摺動することで、遅角室１４１に連通する油路と進角室１４２に連通する油路とを切り替えることができる。

図３および図４に示すように、作動油制御弁１０は、スリーブ２０と、スプール５０と、バネ６０と、固定部材７０と、チェック弁９０とを備える。なお、図３では、回転軸ＡＸに沿った断面を示している。

スリーブ２０は、アウタースリーブ３０と、インナースリーブ４０とを有する。アウタースリーブ３０とインナースリーブ４０とは、いずれも略筒状の外観形状を有する。スリーブ２０は、アウタースリーブ３０に形成された軸孔３４にインナースリーブ４０が挿入された概略構成を有する。

アウタースリーブ３０は、作動油制御弁１０の外郭を構成し、インナースリーブ４０の径方向外側に配置されている。アウタースリーブ３０は、本体部３１と、固定部３２と、突出部３５と、拡径部３６と、移動規制部８０と、工具係合部３８とを有する。本体部３１と固定部３２とには、軸方向ＡＤに沿った軸孔３４が形成されている。軸孔３４は、アウタースリーブ３０を軸方向ＡＤに貫通して形成されている。

本体部３１は、筒状の外観形状を有し、図１に示すようにベーン１３１の貫通孔１３６に配置されている。図４に示すように、本体部３１には、複数のアウター遅角ポート２１と複数のアウター進角ポート２２とが形成されている。複数のアウター遅角ポート２１は、周方向に互いに並んで形成され、それぞれ本体部３１の外周面と軸孔３４を連通させている。複数のアウター進角ポート２２は、軸方向ＡＤにおいてアウター遅角ポート２１よりもソレノイド１６０側にそれぞれ形成されている。複数のアウター進角ポート２２は、周方向に互いに並んで形成され、それぞれ本体部３１の外周面と軸孔３４を連通させている。

固定部３２は、筒状の外観形状を有し、軸方向ＡＤにおいて本体部３１と連なって形成されている。固定部３２は、本体部３１と略同じ径に形成され、図１に示すようにカム軸３２０の軸固定部３２３に挿入されている。固定部３２には、雄ねじ部３３が形成されている。雄ねじ部３３は、軸固定部３２３に形成された雌ねじ部３２４と螺合する。アウタースリーブ３０は、雄ねじ部３３と雌ねじ部３２４との締結により、カム軸３２０側へと向かう軸方向ＡＤの軸力が加えられてカム軸３２０の端部３２１に固定される。軸力が加えられることにより、吸気弁３３０を押すことによるカム軸３２０の偏心力によって作動油制御弁１０とカム軸３２０の端部３２１とがずれることを抑制でき、作動油が漏れることを抑制できる。

突出部３５は、本体部３１から径方向外側に突出して形成されている。図１に示すように、突出部３５は、ベーンロータ１３０をカム軸３２０の端部３２１との間で軸方向ＡＤに挟み込む。

図３に示すように、本体部３１のうちソレノイド１６０側の端部には、拡径部３６が形成されている。拡径部３６は、本体部３１の他部分に比べて内径が拡大して形成されている。拡径部３６には、後述するインナースリーブ４０の鍔部４６が配置される。

移動規制部８０は、アウタースリーブ３０の内周面において拡径部３６によって形成される径方向の段差として構成されている。移動規制部８０は、固定部材７０との間において、後述するインナースリーブ４０の鍔部４６を軸方向ＡＤに挟み込む。これにより、移動規制部８０は、軸方向ＡＤに沿ったソレノイド１６０の電磁部１６２から遠ざかる方向へのインナースリーブ４０の移動を規制する。

工具係合部３８は、軸方向ＡＤにおいて突出部３５よりもソレノイド１６０側に形成されている。工具係合部３８は、図示しない六角ソケット等の工具と係合可能に構成され、アウタースリーブ３０を含む作動油制御弁１０をカム軸３２０の端部３２１に締結固定するために用いられる。

インナースリーブ４０は、筒部４１と、底部４２と、複数の遅角側突出壁４３と、複数の進角側突出壁４４と、封止壁４５と、鍔部４６と、ストッパ４９とを有する。

筒部４１は、略筒状の外観形状を有し、アウタースリーブ３０の本体部３１と固定部３２とに亘ってアウタースリーブ３０の径方向内側に位置している。図３および図４に示すように、筒部４１には、遅角側供給ポートＳＰ１と、進角側供給ポートＳＰ２と、リサイクルポート４７とがそれぞれ形成されている。遅角側供給ポートＳＰ１は、軸方向ＡＤにおいて遅角側突出壁４３よりも底部４２側に形成され、筒部４１の外周面と内周面を連通させている。本実施形態において、遅角側供給ポートＳＰ１は、周方向の半周に亘って複数並んで形成されているが、全周に亘って形成されていてもよく、単数であってもよい。進角側供給ポートＳＰ２は、軸方向ＡＤにおいて進角側突出壁４４よりもソレノイド１６０側に形成され、筒部４１の外周面と内周面を連通させている。本実施形態において、進角側供給ポートＳＰ２は、周方向の半周に亘って複数並んで形成されているが、全周に亘って形成されていてもよく、単数であってもよい。遅角側供給ポートＳＰ１と進角側供給ポートＳＰ２とは、図１に示すカム軸３２０の軸穴部３２２とそれぞれ連通している。図３および図４に示すように、リサイクルポート４７は、軸方向ＡＤにおいて遅角側突出壁４３と進角側突出壁４４との間に形成され、筒部４１の外周面と内周面を連通させている。リサイクルポート４７は、遅角側供給ポートＳＰ１および進角側供給ポートＳＰ２とそれぞれ連通している。具体的には、リサイクルポート４７は、アウタースリーブ３０の本体部３１の内周面とインナースリーブ４０の筒部４１の外周面との間の空間であって、周方向に互いに隣り合う遅角側突出壁４３の間および周方向に互いに隣り合う進角側突出壁４４の間の空間により、各供給ポートＳＰ１、ＳＰ２と連通している。このため、リサイクルポート４７は、遅角室１４１および進角室１４２から排出された作動油を供給側へと戻すリサイクル機構として機能する。本実施形態において、リサイクルポート４７は、周方向に複数並んで形成されているが、単数であってもよい。なお、スプール５０の摺動による油路の切り替え動作を含めたバルブタイミング調整装置１００の動作については、後述する。

図３に示すように、底部４２は、筒部４１と一体に形成され、筒部４１の軸方向ＡＤにおけるソレノイド１６０側とは反対側（以下、説明の便宜上「カム軸３２０側」とも呼ぶ）の端部を塞いでいる。底部４２には、バネ６０の一端が当接している。

図４に示すように、複数の遅角側突出壁４３は、筒部４１から径方向外側に突出するように、周方向に互いに並んで形成されている。周方向に互いに隣り合う遅角側突出壁４３の間は、図１に示すカム軸３２０の軸穴部３２２と連通しており、作動油供給源３５０から供給される作動油が流通する。図３および図４に示すように、各遅角側突出壁４３には、それぞれインナー遅角ポート２３が形成されている。各インナー遅角ポート２３は、それぞれ遅角側突出壁４３の外周面と内周面を連通させている。図３に示すように、各インナー遅角ポート２３は、それぞれアウタースリーブ３０に形成された各アウター遅角ポート２１と連通する。インナー遅角ポート２３の軸線は、アウター遅角ポート２１の軸線と軸方向ＡＤにおいてずれている。

図４に示すように、複数の進角側突出壁４４は、それぞれ軸方向ＡＤにおいて遅角側突出壁４３よりもソレノイド１６０側に形成されている。複数の進角側突出壁４４は、筒部４１から径方向外側に突出するように、周方向に互いに並んで形成されている。周方向に互いに隣り合う進角側突出壁４４の間は、図１に示す軸穴部３２２と連通しており、作動油供給源３５０から供給される作動油が流通する。図３および図４に示すように、各進角側突出壁４４には、それぞれインナー進角ポート２４が形成されている。各インナー進角ポート２４は、それぞれ進角側突出壁４４の外周面と内周面を連通させている。図３に示すように、各インナー進角ポート２４は、それぞれアウタースリーブ３０に形成された各アウター進角ポート２２と連通する。インナー進角ポート２４の軸線は、アウター進角ポート２２の軸線と軸方向ＡＤにおいてずれている。

封止壁４５は、軸方向ＡＤにおける進角側供給ポートＳＰ２よりもソレノイド１６０側において、筒部４１の全周に亘って径方向外側に向かって突出して形成されている。封止壁４５は、アウタースリーブ３０の本体部３１の内周面とインナースリーブ４０の筒部４１の外周面とをシールすることにより、後述する作動油供給油路２５を流通する作動油がソレノイド１６０側へと漏れることを抑制する。封止壁４５の外径は、遅角側突出壁４３および進角側突出壁４４の外径と略同じに形成されている。

鍔部４６は、インナースリーブ４０のソレノイド１６０側の端部において、筒部４１の全周に亘って径方向外側に向かって突出して形成されている。鍔部４６は、アウタースリーブ３０の拡径部３６に配置されている。図４に示すように、鍔部４６には、複数の嵌合部４８が形成されている。複数の嵌合部４８は、鍔部４６の外縁部において周方向に互いに並んで形成されている。本実施形態において、各嵌合部４８は、鍔部４６の外縁部が直線状に切り落とされて形成されているが、直線状に限らず曲線状に形成されていてもよい。各嵌合部４８は、後述する固定部材７０の各嵌合突起部７３とそれぞれ嵌合する。

図３に示すストッパ４９は、インナースリーブ４０の軸方向ＡＤの端部であってカム軸３２０側の端部に形成されている。ストッパ４９は、筒部４１の他部分に比べて内径が縮小して形成されることにより、スプール５０のカム軸３２０側の端部が当接可能に構成されている。ストッパ４９は、ソレノイド１６０の電磁部１６２から遠ざかる方向へのスプール５０の摺動限界を規定する。

アウタースリーブ３０に形成された軸孔３４と、インナースリーブ４０との間の空間は、作動油供給油路２５として機能する。作動油供給油路２５は、図１に示すカム軸３２０の軸穴部３２２と連通しており、作動油供給源３５０から供給される作動油を遅角側供給ポートＳＰ１および進角側供給ポートＳＰ２へと導く。図３に示すように、アウター遅角ポート２１とインナー遅角ポート２３とは、遅角ポート２７を構成し、図２に示す遅角油路１３７を介して遅角室１４１と連通する。図３に示すように、アウター進角ポート２２とインナー進角ポート２４とは、進角ポート２８を構成し、図２に示す進角油路１３８を介して進角室１４２と連通する。

図３に示すように、アウタースリーブ３０とインナースリーブ４０とは、作動油の漏れを抑制するために、軸方向ＡＤの少なくとも一部においてシールされている。より具体的には、遅角側突出壁４３によって、遅角側供給ポートＳＰ１およびリサイクルポート４７と遅角ポート２７との間がシールされ、進角側突出壁４４によって、進角側供給ポートＳＰ２およびリサイクルポート４７と進角ポート２８との間がシールされている。また、封止壁４５によって、作動油供給油路２５と作動油制御弁１０の外部とがシールされている。すなわち、軸方向ＡＤにおいて遅角側突出壁４３から封止壁４５までの範囲が、シール範囲ＳＡとして設定されている。また、本実施形態において、アウタースリーブ３０の本体部３１の内径は、シール範囲ＳＡにおいて略一定に構成されている。

スプール５０は、インナースリーブ４０の径方向内側に配置されている。スプール５０は、自身の一端に当接して配置されるソレノイド１６０により駆動され、軸方向ＡＤに摺動する。スプール５０は、スプール筒部５１と、スプール底部５２と、バネ受け部５６とを有する。また、スプール５０には、ドレン油路５３の少なくとも一部と、ドレン流入部５４と、ドレン流出部５５とが形成されている。

図３および図４に示すように、スプール筒部５１は、略筒状の外観形状を有する。スプール筒部５１の外周面には、遅角側シール部５７と、進角側シール部５８と、係止部５９とが、軸方向ＡＤにおいてカム軸３２０側からこの順に並んで、それぞれ径方向外側に向かって突出して全周に亘って形成されている。遅角側シール部５７は、図３に示すようにスプール５０が最もソレノイド１６０の電磁部１６２に近付いた状態において、リサイクルポート４７と遅角ポート２７との連通を断ち、図６に示すようにスプール５０が最も電磁部１６２から遠ざかった状態において、遅角側供給ポートＳＰ１と遅角ポート２７との連通を断つ。進角側シール部５８は、図３に示すようにスプール５０が最も電磁部１６２に近付いた状態において、進角側供給ポートＳＰ２と進角ポート２８との連通を断ち、図６に示すようにスプール５０が最も電磁部１６２から遠ざかった状態において、リサイクルポート４７と進角ポート２８との連通を断つ。図３に示すように、係止部５９は、固定部材７０と当接することにより、ソレノイド１６０の電磁部１６２に近付く方向へのスプール５０の摺動限界を規定する。

スプール底部５２は、スプール筒部５１と一体に形成され、スプール筒部５１のソレノイド１６０側の端部を塞いでいる。スプール底部５２は、軸方向ＡＤにおいてスリーブ２０よりもソレノイド１６０側に突出可能に構成されている。スプール底部５２は、スプール５０の基端部として機能する。

スプール筒部５１とスプール底部５２とインナースリーブ４０の筒部４１と底部４２とにより囲まれた空間は、ドレン油路５３として機能する。このため、スプール５０の内部は、ドレン油路５３の少なくとも一部として機能する。ドレン油路５３には、遅角室１４１と進角室１４２とから排出される作動油が流通する。

ドレン流入部５４は、スプール筒部５１のうち軸方向ＡＤにおいて遅角側シール部５７と進角側シール部５８との間に形成されている。ドレン流入部５４は、スプール筒部５１の外周面と内周面を連通させている。ドレン流入部５４は、遅角室１４１と進角室１４２とから排出される作動油をドレン油路５３へと導く。また、ドレン流入部５４は、リサイクルポート４７を介して各供給ポートＳＰ１、ＳＰ２と連通している。

ドレン流出部５５は、スプール５０の一端であるスプール底部５２において、径方向外側に開口するように形成されている。ドレン流出部５５は、ドレン油路５３の作動油を作動油制御弁１０の外部へと排出する。図１に示すように、ドレン流出部５５から排出された作動油は、オイルパン３５２へと回収される。

図３に示すように、バネ受け部５６は、スプール筒部５１のカム軸３２０側の端部において、スプール筒部５１の他部分に比べて内径が拡大されて形成されている。バネ受け部５６には、バネ６０の他端が当接される。

本実施形態において、アウタースリーブ３０とスプール５０とは、それぞれ鉄により形成され、インナースリーブ４０は、アルミニウムにより形成されている。なお、これらの材料に限らず、任意の金属材料や樹脂材料等によりそれぞれ形成されていてもよい。

バネ６０は、圧縮コイルバネにより構成され、自身の端部がインナースリーブ４０の底部４２とスプール５０のバネ受け部５６とにそれぞれ当接して配置されている。バネ６０は、軸方向ＡＤに沿って、スプール５０をソレノイド１６０側へと付勢している。

固定部材７０は、アウタースリーブ３０のソレノイド１６０側の端部に固定されている。図４に示すように、固定部材７０は、平板部７１と、複数の嵌合突起部７３とを有する。

平板部７１は、径方向に沿った平板状に形成されている。平板部７１は、径方向に限らず、軸方向ＡＤと交差する方向に沿って形成されていてもよい。平板部７１の略中央には、開口７２が形成されている。図３に示すように、開口７２には、スプール５０の一端であるスプール底部５２が挿入される。

図４に示すように、複数の嵌合突起部７３は、平板部７１から軸方向ＡＤに向かって突起し、周方向に互いに並んで形成されている。嵌合突起部７３は、軸方向ＡＤに限らず、径方向と交差する任意の方向に突出して形成されていてもよい。各嵌合突起部７３は、インナースリーブ４０の各嵌合部４８とそれぞれ嵌合する。

図４に示すように、固定部材７０は、インナースリーブ４０の内部にスプール５０が挿入されて、嵌合突起部７３と嵌合部４８とが嵌合するように組み付けられた後に、アウタースリーブ３０にかしめ固定される。固定部材７０のソレノイド１６０側の端面の外縁部は、アウタースリーブ３０にかしめ固定される被かしめ部として機能する。

嵌合突起部７３と嵌合部４８とが嵌合した状態において固定部材７０がアウタースリーブ３０に固定されることにより、インナースリーブ４０がアウタースリーブ３０に対して周方向に回転することが規制される。また、固定部材７０がアウタースリーブ３０に固定されることにより、インナースリーブ４０とスプール５０とが、アウタースリーブ３０から軸方向ＡＤにおいてソレノイド１６０側に抜けることがそれぞれ規制される。

チェック弁９０は、作動油の逆流を抑制する。チェック弁９０は、２つの供給チェック弁９１と、リサイクルチェック弁９２とを含んで構成されている。図４に示すように、各供給チェック弁９１とリサイクルチェック弁９２とは、それぞれ帯状の薄板を環状に巻いて形成されることにより、径方向に弾性変形する。図３に示すように、各供給チェック弁９１は、遅角側供給ポートＳＰ１および進角側供給ポートＳＰ２と対応する位置において、それぞれ筒部４１の内周面と当接して配置されている。各供給チェック弁９１は、径方向外側から作動油の圧力を受けることによって、帯状の薄板の重なり部分が大きくなり、径方向に縮小する。リサイクルチェック弁９２は、リサイクルポート４７と対応する位置において、筒部４１の外周面と当接して配置されている。リサイクルチェック弁９２は、径方向内側から作動油の圧力を受けることによって、帯状の薄板の重なり部分が小さくなり、径方向に拡大する。

本実施形態において、軸固定部３２３は、本開示における軸固定穴の下位概念に相当する。また、クランク軸３１０は、本開示における駆動軸の下位概念に相当し、カム軸３２０は、本開示における従動軸の下位概念に相当し、吸気弁３３０は、本開示におけるバルブの下位概念に相当し、ソレノイド１６０は、本開示におけるアクチュエータの下位概念に相当する。

Ａ－２．バルブタイミング調整装置の組み付け：
図１に示すバルブタイミング調整装置１００の組み付けは、ベーンロータ１３０のロータ嵌合部１３９とカム軸３２０の端部３２１とを嵌合させた状態で、作動油制御弁１０のアウタースリーブ３０に形成された突出部３５とカム軸３２０の端部３２１との間でベーンロータ１３０を軸方向ＡＤに挟み込むようにして、作動油制御弁１０をカム軸３２０の端部３２１に締結して行なわれる。かかる締結は、上述のように、アウタースリーブ３０の固定部３２に形成された雄ねじ部３３と軸固定部３２３に形成された雌ねじ部３２４とを螺合させて、既定のトルクで締め付けることにより実現される。

また、上述のように、ベーンロータ１３０に形成された貫通孔１３６は、遅角室１４１に連通する遅角ポート２７および遅角油路１３７と、進角室１４２に連通する進角ポート２８および進角油路１３８とを区画するために、各遅角油路１３７と各進角油路１３８との間がアウタースリーブ３０の本体部３１によってシールされる。このため、各遅角油路１３７と各進角油路１３８との間において、本体部３１の外周面と貫通孔１３６との径方向の隙間は、極めて小さく設定されている。

ここで、作動油制御弁１０の製造誤差に起因して、アウタースリーブ３０の本体部３１と固定部３２との同軸ズレが発生する場合がある。「同軸ズレ」とは、本来同じ軸上にあるべき軸がずれていることを意味する。また、ベーンロータ１３０、カム軸３２０、作動油制御弁１０は、いずれも回転軸ＡＸが一致するように組み付けられるが、それぞれの部材の製造誤差に起因して、同軸ズレが発生する場合がある。ここで、貫通孔１３６の軸と本体部３１の軸とが一致するように組み付けられることにより、貫通孔１３６は、アウタースリーブ３０の本体部３１によりシールされる。これにより、ベーンロータ１３０の貫通孔１３６とカム軸３２０の軸固定部３２３との同軸ズレが発生する場合がある。同軸ズレの許容範囲（設計公差）として、本体部３１と固定部３２との同軸度Ａと、貫通孔１３６と軸固定部３２３との同軸度Ｂとは、予め定められている。「同軸度」とは、同一線上にあるべき２つの軸がどのくらいずれているかを示す指標であり、一方の軸に対する他方の軸のズレの範囲に相当する。同軸度Ａと同軸度Ｂとの合計値は、本体部３１と固定部３２との同軸ズレと、貫通孔１３６と軸固定部３２３との同軸ズレとがそれぞれ最も大きいために、軸固定部３２３と固定部３２との同軸度が最も大きくなる場合の軸ズレ量に相当する。

図１および図５を参照して、同軸度の合計値と軸力との関係について説明する。図５において、縦軸は、作動油制御弁１０をカム軸３２０の端部３２１に締結して固定する際の軸力（Ｎ）を示し、横軸は、軸固定部３２３と固定部３２との同軸ズレの量（ｍｍ）を示している。軸固定部３２３と固定部３２との同軸ズレは、本体部３１と固定部３２との同軸ズレと、貫通孔１３６と軸固定部３２３との同軸ズレとに起因して増加する。図５では、作動油制御弁１０を既定のトルクで締め付けた場合における軸力を太線で示している。

図５に示すように、軸固定部３２３と固定部３２との同軸ズレの量が、破線で示す所定値α以上の場合には、締め付けの際のトルクの一部が雄ねじ部３３と雌ねじ部３２４との螺合に用いられないため、トルクの損失が大きくなってしまう。このため、既定のトルクで締め付けても、必要な軸力を加えることができなくなり、軸力が低下する。

これに対し、本実施形態のバルブタイミング調整装置１００では、軸固定部３２３の径方向の大きさと固定部３２の径方向の大きさとの差（以下、「径差Ｘ」とも呼ぶ）が、同軸度Ａと同軸度Ｂとの合計値よりも大きく設定されている。より具体的には、軸固定部３２３の雌ねじ部３２４と固定部３２の雄ねじ部３３との有効径差が、同軸度Ａと同軸度Ｂとの合計値よりも大きく設定されている。図５に示すように、径差Ｘが同軸度Ａと同軸度Ｂとの合計値よりも大きく設定された範囲において、作動油制御弁１０を既定のトルクで締め付けた場合における軸力は、略一定となっている。この理由は、軸固定部３２３と固定部３２との径方向の隙間によって、同軸ズレに起因する締め付けの際のトルクの損失を抑制でき、軸力の低下を抑制できるからである。ここで、一般に、雌ねじはＩＳＯ等級６Ｈ、雄ねじはＩＳＯ等級６ｇが使用されることが多い。このような構成において、雌ねじ部３２４の有効径を拡大する、または雄ねじ部３３の有効径を縮小する、あるいはその両方を行うことによって、有効径差を同軸ズレよりも大きく設定することができる。

Ａ－３．バルブタイミング調整装置の動作：
図１に示すように、作動油供給源３５０から供給穴部３２６へと供給された作動油は、軸穴部３２２を通って作動油供給油路２５へと流通する。図３に示す状態のように、ソレノイド１６０に通電が行われずスプール５０が最もソレノイド１６０に近付いた状態において、遅角ポート２７は、遅角側供給ポートＳＰ１と連通する。これにより、作動油供給油路２５の作動油が遅角室１４１へと供給されて、ベーンロータ１３０がハウジング１２０に対して遅角方向へ相対回転し、クランク軸３１０に対するカム軸３２０の相対回転位相が遅角側へと変化する。また、この状態において、進角ポート２８は、進角側供給ポートＳＰ２と連通せず、リサイクルポート４７と連通する。これにより、進角室１４２から排出された作動油は、リサイクルポート４７を介して遅角側供給ポートＳＰ１へと戻されて再循環する。また、進角室１４２から排出された作動油の一部は、ドレン流入部５４を介してドレン油路５３に流入し、ドレン流出部５５を通ってオイルパン３５２へと戻される。

図６に示すように、ソレノイド１６０に通電が行われてスプール５０が最もソレノイド１６０から遠ざかった状態、すなわち、スプール５０がストッパ４９に当接した状態において、進角ポート２８は、進角側供給ポートＳＰ２と連通する。これにより、作動油供給油路２５の作動油が進角室１４２へと供給されて、ベーンロータ１３０がハウジング１２０に対して進角方向へ相対回転し、クランク軸３１０に対するカム軸３２０の相対回転位相が進角側へと変化する。また、この状態において、遅角ポート２７は、遅角側供給ポートＳＰ１と連通せず、リサイクルポート４７と連通する。これにより、遅角室１４１から排出された作動油は、リサイクルポート４７を介して進角側供給ポートＳＰ２へと戻されて再循環する。また、遅角室１４１から排出された作動油の一部は、ドレン流入部５４を介してドレン油路５３に流入し、ドレン流出部５５を通ってオイルパン３５２へと戻される。

また、図７に示すように、ソレノイド１６０に通電が行われてスプール５０が摺動範囲の略中央に位置する状態では、遅角ポート２７と遅角側供給ポートＳＰ１とが連通し、進角ポート２８と進角側供給ポートＳＰ２とが連通する。これにより、作動油供給油路２５の作動油が遅角室１４１と進角室１４２との両方へと供給されて、ベーンロータ１３０のハウジング１２０に対する相対回転が抑制され、クランク軸３１０に対するカム軸３２０の相対回転位相が保持される。

遅角室１４１または進角室１４２へと供給される作動油は、遅角室側ピン制御油路１３３または進角室側ピン制御油路１３４を介して収容穴部１３２へと流入する。遅角室１４１または進角室１４２に十分な油圧がかけられた状態になってから、ロックピン１５０が嵌入凹部１２８から抜け出し、ハウジング１２０に対するベーンロータ１３０の相対回転が許容された状態となる。

バルブタイミング調整装置１００は、カム軸３２０の相対回転位相が目標値よりも進角側である場合、ソレノイド１６０への通電量を比較的小さくすることによって、ベーンロータ１３０をハウジング１２０に対して遅角方向へ相対回転させる。これにより、クランク軸３１０に対するカム軸３２０の相対回転位相が遅角側へと変化し、バルブタイミングが遅角する。また、バルブタイミング調整装置１００は、カム軸３２０の相対回転位相が目標値よりも遅角側である場合、ソレノイド１６０への通電量を比較的大きくすることによって、ベーンロータ１３０をハウジング１２０に対して進角方向へ相対回転させる。これにより、クランク軸３１０に対するカム軸３２０の相対回転位相が進角側へと変化し、バルブタイミングが進角する。また、バルブタイミング調整装置１００は、カム軸３２０の相対回転位相が目標値と一致する場合、ソレノイド１６０への通電量を中程度とすることによって、ベーンロータ１３０のハウジング１２０に対する相対回転を抑制する。これにより、クランク軸３１０に対するカム軸３２０の相対回転位相が保持され、バルブタイミングが保持される。

以上説明した本実施形態のバルブタイミング調整装置１００によれば、軸固定部３２３の径方向の大きさと固定部３２の径方向の大きさとの径差Ｘが、貫通孔１３６と軸固定部３２３との予め定められた同軸度Ｂと、本体部３１と固定部３２との予め定められた同軸度Ａとの合計値よりも大きく設定されているので、作動油制御弁１０をカム軸３２０の端部３２１に締結する際に、貫通孔１３６と軸固定部３２３との同軸ズレと、本体部３１と固定部３２との同軸ズレとに起因するトルクの損失を抑制できる。すなわち、製造誤差等に起因する貫通孔１３６と軸穴部３２２との同軸ズレおよび本体部３１と固定部３２との同軸ズレの影響を、軸穴部３２２の径方向の大きさと固定部３２の径方向の大きさとの径差Ｘ（ガタ）によって吸収できる。このため、作動油制御弁１０を既定のトルクで締め付けた場合における軸力の低下を抑制でき、作動油制御弁１０とカム軸３２０とを所定値以上の軸力で固定できなくなることを抑制できる。したがって、一体型のバルブタイミング調整装置１００の作動油制御弁１０とカム軸３２０との固定において、信頼性の低下を抑制できる。

また、固定部３２が雄ねじ部３３を有し、軸固定部３２３が雌ねじ部３２４を有するので、ねじの螺合によって作動油制御弁１０をカム軸３２０の端部３２１に固定でき、作動油制御弁１０に対して容易に軸力を加えることができる。このため、カム軸３２０の偏心力に起因して作動油制御弁１０とカム軸３２０の端部３２１とがずれることを抑制でき、作動油が漏れることを抑制できる。また、雌ねじ部３２４と雄ねじ部３３との有効径差が、同軸度Ａと同軸度Ｂとの合計値よりも大きく設定されているので、同軸ズレの影響を有効径差によるガタで吸収でき、トルクの損失を抑制して軸力の低下を抑制できる。

また、アウタースリーブ３０およびインナースリーブ４０からなる二重構造のスリーブ２０を有するので、アウタースリーブ３０に形成された軸孔３４とインナースリーブ４０との間の空間により作動油供給油路２５を容易に実現できる。このため、スプール内部を作動油供給油路として機能させる構成と比較して、作動油の供給のためにスプール５０に油圧がかかることを抑制でき、スプール５０の摺動性の悪化を抑制できる。また、スリーブ２０が二重構造を有するので、インナースリーブ４０に各ポートＳＰ１、ＳＰ２、２３、２４、４７を容易に形成できる。このため、スリーブ２０における各ポートＳＰ１、ＳＰ２、２７、２８、４７の加工性を向上でき、スリーブ２０の製造工程が複雑化することを抑制できる。また、かかる加工性を向上できるので、各ポートＳＰ１、ＳＰ２、２７、２８、４７の設計の自由度を向上でき、作動油制御弁１０およびバルブタイミング調整装置１００の搭載性を向上できる。

Ｂ．他の実施形態：
（１）上記実施形態では、作動油制御弁１０とカム軸３２０との固定がねじの締結により実現されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、雄ねじ部３３と雌ねじ部３２４とが省略されてもよい。例えば、作動油制御弁１０とカム軸３２０の端部３２１とを貫通させるようにして棒状の部材を径方向外側から挿入することにより、作動油制御弁１０とカム軸３２０とを固定してもよい。また、溶接等の任意の固定方法により、作動油制御弁１０とカム軸３２０とを固定してもよい。かかる構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（２）上記実施形態における作動油制御弁１０の構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、スリーブ２０は、アウタースリーブ３０およびインナースリーブ４０からなる二重構造のスリーブ２０に限らず、１つの部材により構成されていてもよい。また、例えば、作動油制御弁１０は、ソレノイド１６０に限らず、電動モータやエアシリンダー等の任意のアクチュエータにより駆動されてもよい。このような構成によっても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。

（３）上記実施形態において、バルブタイミング調整装置１００は、カム軸３２０が開閉駆動する吸気弁３３０のバルブタイミングを調整していたが、排気弁３４０のバルブタイミングを調整してもよい。また、駆動軸としてのクランク軸３１０から中間の軸を介して動力が伝達される従動軸としてのカム軸３２０の端部３２１に固定されて用いられてもよく、二重構造のカム軸が備える駆動軸と従動軸とのうちの一方の端部に固定されて用いられてもよい。

本開示は、上述の各実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０作動油制御弁、２０スリーブ、３１本体部、３２固定部、５０スプール、１００バルブタイミング調整装置、１３０ベーンロータ（位相変更部）、１３６貫通孔、１６０ソレノイド、３００内燃機関、３１０クランク軸（駆動軸）、３２０カム軸（従動軸）、３２１端部、３２２軸穴部（軸固定穴）、３５０作動油供給源、Ａ、Ｂ同軸度、ＡＤ軸方向、ＡＸ回転軸、Ｘ径差（差）

Claims

内燃機関（３００）において、駆動軸（３１０）から動力が伝達される従動軸（３２０）により開閉駆動されるバルブ（３３０）のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置（１００）であって、
前記駆動軸と前記従動軸とのうちの一方の軸の端部（３２１）に固定されて前記一方の軸と連動して回転するベーンロータ（１３０）であって、作動油供給源（３５０）から供給される作動油の圧力に応じて前記駆動軸と前記従動軸とのうちの他方の軸の位相に対する前記一方の軸の位相を変更し、軸方向（ＡＤ）に貫通する貫通孔（１３６）が形成されたベーンロータと、
前記ベーンロータへの前記作動油の供給と前記ベーンロータからの前記作動油の排出とを含む前記作動油の流動を制御する作動油制御弁（１０）であって、
前記貫通孔に配置される本体部（３１）と、前記一方の軸の端部に形成された軸固定穴（３２２）に挿入されて固定される固定部（３２）と、を有する筒状のスリーブ（２０）と、
前記スリーブの径方向の内側を前記軸方向に摺動するスプール（５０）と、
を有する作動油制御弁と、
を備え、
前記貫通孔の前記軸方向の少なくとも一部は、前記本体部によりシールされ、
前記軸固定穴の前記径方向の大きさと前記固定部の前記径方向の大きさとの差（Ｘ）は、前記貫通孔と前記軸固定穴との予め定められた同軸度（Ｂ）と、前記本体部と前記固定部との予め定められた同軸度（Ａ）と、の合計値よりも大きく設定されている、
バルブタイミング調整装置。
請求項１に記載のバルブタイミング調整装置において、
前記固定部は、前記軸固定穴に形成された雌ねじ部（３２４）と螺合する雄ねじ部（３３）を有し、
前記雌ねじ部と前記雄ねじ部との有効径差は、前記合計値よりも大きく設定されている、
バルブタイミング調整装置。