特許 6048887 弁開閉時期制御装置における駆動側回転体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6048887

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】弁開閉時期制御装置における駆動側回転体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F01L 1/344 20060101AFI20161212BHJP

   F01L 1/356 20060101ALI20161212BHJP

   C25D 11/00 20060101ALI20161212BHJP

   C25D 11/04 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   F01L1/344

   F01L1/356 E

   C25D11/00 308

   C25D11/00 303

   C25D11/04 A

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-82178(P2013-82178)

(22)【出願日】2013年4月10日

(65)【公開番号】特開2014-206047(P2014-206047A)

(43)【公開日】2014年10月30日

【審査請求日】2015年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000100791

【氏名又は名称】アイシン軽金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107308

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 修一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100114959

【弁理士】

【氏名又は名称】山▲崎▼ 徹也

(74)【代理人】

【識別番号】100148183

【弁理士】

【氏名又は名称】森 俊也

(72)【発明者】

【氏名】朝日 丈雄

(72)【発明者】

【氏名】野口 祐司

(72)【発明者】

【氏名】安達 一成

(72)【発明者】

【氏名】杉本 禎

【審査官】 大城 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０１９４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９６６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２４４６９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｌ １／３４４

Ｃ２５Ｄ １１／００

Ｃ２５Ｄ １１／０４

Ｆ０１Ｌ １／３５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸芯に沿う方向の少なくとも何れか一方側に開口したハウジング本体、および、前記開口の開口端面に当接して前記開口を閉じるカバープレートを有し、クランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体に内包され、前記ハウジング本体の内周面との間に進角室及び遅角室となる空間を形成しつつ、前記回転軸芯と同心状にカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、を備えた弁開閉時期制御装置において、
前記ハウジング本体の前記開口端面を被覆材で覆い、前記ハウジング本体の表面であって前記開口端面を除いた領域のうち少なくとも前記内周面に硬質層を形成し、
前記ハウジング本体をアルミニウム材で形成し、前記ハウジング本体の開口端面をゴム部材で覆いつつ前記硬質層としてのアルマイト層を形成するアルマイト処理を行う際に、
前記ゴム部材が、硬度の異なる少なくとも２種類のゴム材料で構成され、前記ゴム部材のうち前記開口端面の縁部に当接する部位に、硬度の高い方のゴム材料を配設してある駆動側回転体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、駆動側回転体の内周側に同軸芯上に相対回転可能に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体とを備える弁開閉時期制御装置を構成する駆動側回転体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

弁開閉時期制御装置は、駆動側回転体を構成するハウジング本体に対し、従動側回転体の回転位相を制御することで、内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉タイミングを変更する。このとき、ハウジング本体の内周面と、従動側回転体に設けた例えば仕切部材とが互いに摺動するが、このような摺動部分にはシール部材を装着し、ハウジング本体内の油圧室からの油漏れを防いでいる。しかし、ハウジング本体がアルミニウム材等の金属によって構成されている場合には、ハウジング本体の内周面はシール部材等との摺動によって摩耗し易く、油漏れの原因となる。そこで、例えば、特許文献１のように、ハウジング本体の内周面に自己潤滑性樹脂の被膜やアルマイト被膜等の硬質層を形成した弁開閉時期制御装置が存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−１３２４１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の弁開閉時期制御装置では、ハウジング本体の全面に対してアルマイト処理を施すため、内周面に加えて開口端面にも硬質層が形成される。アルマイト層（硬質層）は通常、アルミニウム材の表面に対して垂直な方向に成長するが、内周面と開口端面とで形成される縁部においてはアルマイト層の成長が乱れ、その表面形状が不均一になることがある。ハウジング本体にカバープレートが取付けられる場合、こうした表面形状の乱れがハウジング本体とカバープレートとの合せ面に挟み込まれ、両者間に隙間が発生する。この隙間はハウジング本体内からの油漏れの原因となる。その上、ハウジング本体の開口端面の縁部は硬質層が形成され難い箇所であって、硬質層が形成される方向に乱れが起きやすい。このため、縁部の硬質層は、従動側回転体に対して薄く形成されたり、ハウジング本体の開口端面から突出して形成されたりすることがある。そうなると、ハウジング本体の開口端面近くの硬質層と従動側回転体との間や、開口端面とカバープレートとの間に隙間が発生する。

【0005】

また、従動側回転体とカバープレートとのクリアランスは、従動側回転体の摺動の妨げにならない範囲で可能な限り狭く設定することが油漏れ回避のために好ましい。しかし、ハウジング本体の開口端面に硬質層が存在し、ハウジング本体の開口端面部分の厚みがばらついてしまうと、このクリアランスの設定が困難になり、油漏れが生じて制御応答性が悪化することとなる。

【0006】

本発明の目的は、ハウジング本体の摺動面の耐摩耗性や潤滑性を保持しながら駆動側回転体を構成する部材同士の隙間等から油漏れを生じさせない弁開閉時期制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

【0008】

【0009】

本発明に係る弁開閉時期制御装置における駆動側回転体の製造方法の特徴手段は、回転軸芯に沿う方向の少なくとも何れか一方側に開口したハウジング本体、および、前記開口の開口端面に当接して前記開口を閉じるカバープレートを有し、クランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体に内包され、前記ハウジング本体の内周面との間に進角室及び遅角室となる空間を形成しつつ、前記回転軸芯と同心状にカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、を備えた弁開閉時期制御装置において、
前記ハウジング本体の前記開口端面を被覆材で覆い、前記ハウジング本体の表面であって前記開口端面を除いた領域のうち少なくとも前記内周面に硬質層を形成し、
前記ハウジング本体をアルミニウム材で形成し、前記ハウジング本体の開口端面をゴム部材で覆いつつ前記硬質層としてのアルマイト層を形成するアルマイト処理を行う際に、
前記ゴム部材が、硬度の異なる少なくとも２種類のゴム材料で構成され、前記ゴム部材のうち前記開口端面の縁部に当接する部位に、硬度の高い方のゴム材料を配設した点にある。

【0010】

本製造方法によれば、駆動側回転体のハウジング本体を構成するのに、ハウジング本体の内周面などには硬質層を構成することでハウジング本体の耐摩耗性を向上させることができる。一方、本発明では、ハウジング本体の内周面への硬質層の形成の際に開口端面は被覆しておくので、ハウジング本体の開口端面には硬質層が形成されない。これにより、開口端面とカバープレートとの密着性が高まり、進角室あるいは遅角室に充填された作動油の漏れが抑制されて、動作応答性の良い弁開閉時期制御装置を得ることができる。また、内周面の硬質化加工が終了したのちに開口端面に対して特段の加工を施すことが不要となる。よって、所期の性能を有するハウジング本体を効率よく得ることができる。

【0011】

【0012】

ハウジング本体をアルミニウム材で構成する場合、アルミニウム材の硬質化処理としてアルマイト処理がよく用いられる。本発明では、ハウジング本体の内周面にはアルマイト処理を施し、カバープレートが取り付けられる開口端面にはアルマイト処理を行わない。これにより、ハウジング本体の耐摩耗性を向上させつつ、作動油の漏洩を抑制する。ただし、そのためには、特にハウジング本体の内周面に施すアルマイト処理によって内周面のうち開口端面との境界位置まで健全なアルマイト層を形成する必要がある。

【0013】

そのため、本製造方法では、ハウジング本体の開口端面に被覆するゴム部材のうち開口端面の縁部に当接するものとして硬度の高いゴム材料を利用する。ハウジング本体の開口端面のうち縁部以外の部位に対しては硬度の低いゴム材料を用いる。このようなゴム部材が開口端面に押し付けられる際には、ゴム部材は幾分圧縮変形し、開口端面の縁部から張り出したゴム部材は内周面の中央側に押し出される。本発明では、当該部位のゴム材料を硬度の高いものとすることで、このようなゴム材料の押し出しを軽減することができる。これにより、内周面のうち開口端面との境界位置までアルマイト層（硬質層）を健全に成長させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】弁開閉時期制御装置を示す全体構成図である。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。

【図3】硬質層が形成されたハウジング本体の斜視図である。

【図4】ハウジング本体と被覆材との斜視図である。

【図5】別実施形態の被覆材の斜視図である。

【図6】ハウジング本体に被覆材が配設された状態を示す部分断面図である。

【図7】筒材の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

〔全体構成〕
図１に示すように、弁開閉時期制御装置は、エンジンＥのクランクシャフトＥ１と同期回転するハウジング１（駆動側回転体の一例）と、エンジンＥのカムシャフト２と同期回転する内部ロータ３（従動側回転体の一例）と、を備えている。ハウジング１と内部ロータ３とは同一軸芯Ｘ上に配置されている。

【0016】

〔ハウジングおよびロータ〕
図１及び図２に示すように、ハウジング１は、前側すなわちカムシャフト２とは反対側に設けたフロントプレート４（カバープレートの一例）と、後側すなわちカムシャフト２の側に設けたリアプレート５（カバープレートの一例）と、フロントプレート４およびリアプレート５との間に介装された外部ロータ６（ハウジング本体の一例）と、を備えている。リアプレート５の外周部にはスプロケットが形成されている。フロントプレート４とリアプレート５と外部ロータ６とはねじ固定されている。尚、リアプレート５の外周部にスプロケットを形成せずに、外部ロータ６の外周部にスプロケットを形成してもよい。

【0017】

クランクシャフトＥ１が回転駆動すると、動力伝達部材Ｅ２を介してリアプレート５にその回転駆動力が伝達され、外部ロータ６が回転方向Ｓ（図２参照）に回転駆動する。外部ロータ６の回転駆動に伴い、内部ロータ３が回転方向Ｓに回転駆動してカムシャフト２が回転し、カムシャフト２に設けられたカム（図示しない）がエンジンの吸気弁（図示しない）を押し下げる。

【0018】

図２に示すように、外部ロータ６の内周部には、径方向内方側に突出する突出部８が複数形成されている。それら突出部８は回転方向Ｓに沿って間隔を隔てて配置してある。内部ロータ３の外周部には、径方向外方側に突出する仕切部９が複数形成されている。それら仕切部９は、突出部８と同様に回転方向Ｓに沿って間隔を隔てて配置してある。突出部８によって、外部ロータ６と内部ロータ３との間の空間が複数の流体圧室に仕切られている。仕切部９によって、これら流体圧室がそれぞれ進角室１１と遅角室１２とに仕切られている。さらに、進角室１１、遅角室１２間のエンジンオイルの漏洩を防止するために、突出部８のうち内部ロータ３の外周面に対向する位置、および、仕切部９のうち外部ロータ６の内周面に対向する位置には、それぞれシール部材ＳＥが設けられている。

【0019】

外部ロータ６は、ステンレス、鉄、銅合金等の焼結金属や、アルミニウム、アルミニウム合金等によって形成されている。外部ロータ６は、図３に示すように、開口端面２５を除いた表面のうち内周面２６に硬質層３０が形成されている。

【0020】

硬質層３０は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、ボリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ボリアミドイミド樹脂（ＰＡｌ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、全芳香族ポリエステル樹脂（ＡＲＰＥＳ）、ポリエーテルケトン樹脂（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）等の硬質性樹脂によって形成される。硬質層３０の形成方法としては、静電粉体塗装法、誘導塗装法、流動浸債法、スプレー塗装法、ハケ塗り法等を採用することができる。外部ロータ６をアルミニウム材で構成し、内周面２６に硬質層３０としてアルマイト層を形成してもよい。

【0021】

このように、外部ロータ６のうち、少なくとも内周面２６に硬質層３０を設けることで、内部ロータ３の一部が外部ロータ６に摺動する際に、外部ロータ６の耐摩耗性を向上することができる。一方、外部ロータ６の開口端面２５には硬質層３０を設けないことで、ハウジング１を組み立てる際に、開口端面２５とフロントプレート４との密着性が高まる。よって、進角室１１あるいは遅角室１２に充填された作動油の漏れが抑制され、動作応答性の良い弁開閉時期制御装置が得られる。

【0022】

図１及び図２に示すように、内部ロータ３、連結部材２２、及びカムシャフト２の内部には、進角通路１３及び遅角通路１４が形成されている。進角通路１３は、各進角室１１とエンジンオイルの給排及びその給排の遮断を行なう給排機構ＫＫとを接続する。遅角通路１４は、各遅角室１２と給排機構ＫＫとを接続する。

【0023】

給排機構ＫＫは、オイルパンと、オイルモータと、進角通路１３および遅角通路１４に対してエンジンオイルの給排及びその給排の遮断を行なう流体制御弁ＯＣＶと、流体制御弁ＯＣＶの作動を制御する電子制御ユニットＥＣＵと、を備えている。この給排機構ＫＫを制御することによって、内部ロータ３と外部ロータ６との相対回転位相を進角方向（図２の矢印Ｓ１方向）または遅角方向（図２の矢印Ｓ２方向）へ変位させたり、任意の位相に保持する。

【0024】

ロック機構ＲＫは、内部ロータ３と外部ロータ６とを所定の相対回転位相にロックする。ロック機構ＲＫは、内部ロータ３の仕切部９の一つに、リアプレート５に形成した凹部（図示せず）に対して回転軸芯Ｘに沿う方向に出退自在な先端部を備えたロック部材１６を装着して構成してある。また、ロック部材１６に作動油圧力を作用させる液圧室（図示せず）が設けられており、この液圧室は進角通路１３または遅角通路１４に連通している。これら構成により、ロック機構ＲＫは、圧縮バネなどの付勢部材（図示せず）の付勢力を受けて、ロック部材１６の先端部が凹部に入り込むことによってロック状態に切り換え、作動油圧力（流体圧力）を受けて、付勢部材の付勢力に抗して凹部から内部ロータ３の側に抜け出ることによってロック解除状態に切り換える。

【0025】

〔ハウジング（駆動側回転体）の製造方法について〕
例えば、ハウジング１を構成する外部ロータ６（ハウジング本体の一例）がアルミニウム材で構成されている場合には、内周面２６をアルマイト処理することにより硬質層３０が形成される。こうした硬質層３０を形成するためには、まず、外部ロータ６の両側の開口端面２５、２５を被覆材４０，４０（図４参照）で覆う。被覆材４０は、外部ロータ６の開口端面２５に沿うよう、例えば硬質のゴム部材や銅板によって構成されている。図４に示される被覆材４０は、外部ロータ６の開口端面２５とほぼ同形であるが、外部ロータ６の開口端面２５を完全に覆うものであれば被覆材４０の形状は問わない。

【0026】

開口端面２５、２５を被覆材４０，４０（図４参照）によって被覆した後、外部ロータ６の表面であって開口端面２５を除いた領域のうち少なくも内周面２６に硬質層３０を形成する。アルマイト処理に関しては、被覆材４０，４０を用いる他は一般的な方法を用いる。硬質層３０は、外部ロータ６の内周面２６のみではなく、外周面２７に併せて形成してもよい。外部ロータ６に硬質層３０を形成した後は、開口端面２５から被覆材４０を取り外し、開口端面２５、２５にフロントプレート４、リアプレート５を取り付けることにより、ハウジング１が完成する。

【0027】

なお、ハウジング１において、仮に外部ロータ６とフロントプレート４及びリアプレート５の一方が一体成形されている場合には、被覆材４０は一方側の開口端面２５のみに配置される。

【0028】

このように、外部ロータ６の内周面２６に硬質層３０を形成することで、外部ロータ６の耐摩耗性を向上させることができる。一方、外部ロータ６の開口端面２５には硬質層３０が形成されない。このため、フロントプレート４を外部ロータ６の開口端面２５に取り付ける際に、開口端面２５の表面がフロントプレート４に密着し易くなる。その結果、進角室１１あるいは遅角室１２に充填された作動油の漏れが抑制されて、動作応答性の良い弁開閉時期制御装置を得ることができる。

【0029】

また、本製造方法では、内周面２６への硬質層３０の形成の際に開口端面２５は被覆しておくので、内周面２６の硬質化加工が終了したのちに開口端面２５に対して特段の加工を施すことが不要となる。よって、所期の性能を有するハウジング部材を効率よく得ることができる。

【0030】

内周面２６に形成する硬質層３０については、内部ロータ３の全幅に亘る部位と確実に当接させるために、開口端面２５との境界位置まで健全なアルマイト層（硬質層）３０を形成する必要がある。ただし、外部ロータ６の開口端面２５に例えばゴム部材（被覆材の一例）４０を押し当てた場合、ゴム部材４０は幾分圧縮変形され、ゴム部材４０のうち開口端面２５の縁部２５ａから張り出した部分は内周面２６の中央側に押し出される。こうしたゴム部材４０の押し出しが大きくなると、内周面２６のうち開口端面２５との境界位置では、アルマイト層（硬質層）３０が成長するべき空間がゴム部材４０によって塞がれるため、健全なアルマイト層（硬質層）３０を形成することが困難になる。

【0031】

そこで、図５及び図６に示すように、開口端面２５を被覆するゴム部材４０を硬度の異なる２種類のゴム材料４１、４２で構成する。ゴム部材４０は、開口端面２５の縁部２５ａに当接するものとして硬度の高いゴム材料４１を用い、開口端面２５の縁部２５ａ以外の部位に対しては硬度の低いゴム材料４２を用いる。

【0032】

このように、ゴム部材４０において開口端面２５の縁部２５ａに当接するゴム材料４１を硬度の高いものとすることで、ゴム材料４１の内周面２６の中央側への押し出しを軽減することができる。これにより、内周面２６のうち開口端面２５との境界位置までアルマイト層（硬質層）３０を健全に成長させることができ、外部ロータ６の内周面２６において回転軸芯Ｘ方向の全体に亘り良好な硬質層３０を形成することができる。

【0033】

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、単一の外部ロータ６の開口端面２５を被覆材４０によって被覆する例を示したが、図７に示すように、長尺の筒材６０を用いて複数の外部ロータ６を製造してもよい。筒材６０は押出成形等により成形することができる。この場合、筒材６０の内周面２６のみまたは内周面２６及び外周面２７に硬質層３０を形成した後、筒材６０を切断線C（外部ロータ６の幅寸法を規定する線）に沿って切断する。筒材６０の両端の開口端面２５に形成される硬質層は、開口端面２５に切削加工を施すことによって削り落とされる。これにより、筒材６０から開口端面２５に硬質層３０が形成されない外部ロータ６を複数製造することができる。筒材６０の中央寄りの部分から製造される外部ロータ６は、切断線Cに沿って切断するだけで硬質層３０が形成されない開口端面２５を備える。このように、筒材６０の両側の開口端面２５を被覆するだけで複数の外部ロータ６を製造することができるので、外部ロータ６を効率よく製造することができる。

【0034】

（２）上記実施形態では、ハウジング１が外部ロータ６とフロントプレート４とリアプレート５との３部材で構成される例を示したが、ハウジング１は外部ロータ６にフロントプレート４及びリアプレート５のうち一方が一体成形されて構成されていてもよい。

【0035】

（３）上記実施形態では、開口端面２５の被覆材であるゴム部材４０を硬度の異なる２種類のゴム材料４１、４２で構成する例を示したが、開口端面２５から内周面２６の中央側へのゴム材料の押し出しが軽減されるのであれば、硬度の異なる３種類以上のゴム材料によってゴム部材４０を構成してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0036】

本発明は、自動車その他の内燃機関の弁開閉時期制御装置に適応可能である。

【符号の説明】

【0037】

１ ハウジング（駆動側回転体）
２ カムシャフト
３ 内部ロータ（従動側回転体）
４ フロントプレート（カバープレート）
５ リアプレート（カバープレート）
６ 外部ロータ（ハウジング本体）
１１ 進角室
１２ 遅角室
２５ 開口端面
２５ａ 縁部
３０ 硬質層
４０ 被覆材
４１ 硬度の高いゴム材料
４２ 硬度の低いゴム材料
Ｘ 回転軸芯

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】