JP2000213309A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂で箱状に形成したシール部材の変形を抑
制するバルブタイミング調整装置を提供する。 【解決手段】 バルブタイミング調整装置を構成するベ
ーンロータの外周壁とシューハウジングの内周壁との間
には微小クリアランスが設けられている。ベーンロータ
の外周壁に保持されたシール部材１６は板ばね１７の付
勢力および遠心力によりシューハウジングの内周壁に向
けて押されることにより、クリアランスを通り油圧室間
で作動油が漏れることを防止している。シール部材１６
は直方体の箱状に樹脂で一体成形されている。シール部
材１６は、箱部１６１と中央リブ１６２と両端リブ１６
３とを有している。中央リブ１６２はシール部材１６の
長手方向中央部に形成されている。シール部材１６の全
長をＬとすると、各両端リブ１６３は長手方向両端側か
らＬ／６の位置に中心が位置するように形成されてい
る。

Description

【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（以下、
「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁および排気弁
の少なくともいずれか一方の開閉タイミング（以下、
「開閉タイミング」をバルブタイミングという）を運転
条件に応じて変更するためのバルブタイミング調整装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンのクランクシャフトと同
期回転するカムギアやチェーンスプロケットを介してカ
ムシャフトを駆動し、カムギアやチェーンスプロケット
とカムシャフトとの相対回動による位相差により吸気弁
および排気弁の少なくともいずれか一方のバルブタイミ
ングを制御するベーン式のバルブタイミング調整装置が
知られている。このようなバルブタイミング調整装置で
は、ベーンがハウジングの収容室に回動可能に収容され
ており、ハウジングに対するベーンの位相差を作動油な
どの流体圧力により制御している。

【０００３】ベーンの外周壁とハウジングの内周壁との
間には微小クリアランスが設けられており、ベーンとハ
ウジングの摺動面のベーン外周またはハウジング内周に
軸方向に設けられた溝に嵌合されたシール部材により、
前述したクリアランスを介し作動油が油圧室間で漏れる
ことを防止している。

【０００４】例えば図５に示すように、樹脂で直方体の
箱状にシール部材１００を形成し、シール部材１００に
凹面を向けた状態でシール部材１００の穴部１０２に板
ばね１１０の両端に形成された凸部１１１を挿入してシ
ール手段を構成し、ハウジングまたはベーンの一方にシ
ール手段を収容し、板ばねの付勢力によりハウジングま
たはベーンの他方にシール部材１００の外側底面１０４
を押し付けるシール手段が考えられる。シール部材１０
０を箱状にすることによりシール部材１００を薄肉化し
て成形時のひけを防止し、ハイサイクル成形を可能にし
ている。また、シール部材１００の長手方向中央部にシ
ール部材１００の変形を抑制するリブ１０１が形成され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すような箱状のシール部材を樹脂で射出成形する場
合、角部の内側と外側との冷却速度の差にともなう成形
収縮の差により、図５の（Ａ）に示すシール部材１００
のように、シール部材１００の枠１０５が内側にΔｈ反
りシール部材１００が変形するという問題がある。シー
ル部材１００の枠１０５が内側に反ると、枠１０５の外
側面とハウジングまたはベーンとの当接個所に隙間が生
じ、この隙間を介し作動油が漏れる恐れがある。本発明
の目的は、樹脂で箱状に成形したシール部材の変形を抑
制するバルブタイミング調整装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
バルブタイミング調整装置によると、樹脂で箱状に形成
したシール部材の長手方向中央部に中央リブを形成し、
長手方向両端から長手方向全長の１／４以内の長手方向
両端側に両端リブを形成している。したがって、シール
部材を箱状に成形するときに、冷却速度の差にともなう
成形収縮の差により内側に反ろうとするシール部材の枠
の変形を少なくとも３つのリブが抑制している。変形量
の少ないシール部材を形成できるので、ハウジング部材
とベーン部材との隙間から作動流体が漏れることを防止
し、バルブタイミングを高精度に制御できる。さらに、
成形時の冷却時間を短縮しても各リブによりシール部材
の変形を抑制できるので、シール部材の製造時間を短縮
することができる。

【０００７】本発明の請求項２記載のバルブタイミング
調整装置によると、リブの厚みはシール部材の枠の厚み
より薄いので、リブと枠との結合部における樹脂材のひ
けを抑制できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例に
よるシール手段を用いたエンジン用バルブタイミング調
整装置を図２および図３に示す。

【０００９】図２に示すハウジング部材の一方の側壁で
あるタイミングギア１は、図示しないギア列により図示
しないエンジンの駆動軸としてのクランクシャフトと結
合して駆動力を伝達され、クランクシャフトと同期して
回転する。従動軸としてのカムシャフト２は、タイミン
グギア１から駆動力を伝達され、図示しない吸気弁およ
び排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する。タ
イミングギア１およびカムシャフト２は図２に示す矢印
Ｘ方向からみて時計方向に回転する。以下この回転方向
をタイミングギア１に対するカムシャフト２の進角方向
とする。

【００１０】タイミングギア１とシューハウジング３と
の間には、薄板状に形成されたリアプレート１８が介在
している。このリアプレート１８により、タイミングギ
ア１とシューハウジング３との間からの油漏れを防止し
ている。タイミングギア１、シューハウジング３および
リアプレート１８は駆動側回転体としてハウジング部材
を構成し、ボルト２０により同軸上に固定されている。

【００１１】シューハウジング３は周壁４と他方の側壁
であるフロントプレート５とからなり一体に形成されて
いる。図３に示すように、シューハウジング３は周方向
にほぼ等間隔に台形状に形成されたシュー３ａ、３ｂ、
３ｃを有している。シュー３ａ、３ｂ、３ｃの周方向の
三箇所の間隙にはそれぞれベーン部材としてのベーン９
ａ、９ｂ、９ｃを収容する収容室としての扇状空間部４
０が形成されており、シュー３ａ、３ｂ、３ｃの内周面
は、断面円弧状に形成されている。

【００１２】図３に示すように、ベーンロータ９は周方
向にほぼ等間隔にベーン９ａ、９ｂ、９ｃを有し、この
ベーン９ａ、９ｂ、９ｃがシュー３ａ、３ｂ、３ｃの周
方向の間隙に形成されている扇状空間部４０内に回動可
能に収容されている。図３に示す遅角方向、進角方向を
表す矢印は、シューハウジング３に対するベーンロータ
９の遅角方向、進角方向を表している。ベーンロータ９
は、カムシャフト２に一体に固定されており、従動側回
転体を構成している。以上の構成により、カムシャフト
２およびベーンロータ９はタイミングギア１およびシュ
ーハウジング３に対して同軸に相対回動可能である。

【００１３】図３に示すように、ベーンロータ９の外周
壁と周壁４の内周壁との間には微小クリアランス５０が
設けられている。このクリアランス５０の大きさは、ハ
ウジングの内壁角部とベーンロータ９の角部との干渉を
避け、ならびにシューハウジング３とベーンロータ９と
の芯ずれを考慮して設定されている。

【００１４】シュー３ａとベーン９ａとの間に遅角油圧
室１０が形成され、シュー３ｂとベーン９ｂとの間に遅
角油圧室１１が形成され、シュー３ｃとベーン９ｃとの
間に遅角油圧室１２が形成されている。また、シュー３
ａとベーン９ｂとの間に進角油圧室１３が形成され、シ
ュー３ｂとベーン９ｃとの間に進角油圧室１４が形成さ
れ、シュー３ｃとベーン９ａとの間に進角油圧室１５が
形成されている。

【００１５】図２に示すように、樹脂製のシール部材１
６はベーンロータ９の外周壁に軸方向に形成された溝９
ｅに嵌合している。シール部材１６は、それぞれ付勢手
段としての板ばね１７の付勢力および遠心力により径方
向外側の周壁４に向けて押されることによりシューハウ
ジング３の周壁４の内周壁に外側底面を当接しているの
で、油圧室間において図３に示すクリアランス５０を通
って作動油が漏れることを防止している。シール部材１
６および板ばね１７はシール手段を構成している。

【００１６】図１に示すように、シール部材１６は直方
体の箱状に樹脂で一体成形されている。シール部材１６
は、箱部１６１と中央リブ１６２と両端リブ１６３とを
有している。中央リブ１６２はシール部材１６の長手方
向中央部に形成されている。シール部材１６の全長をＬ
とすると、各両端リブ１６３は長手方向両端側からＬ／
６の位置に中心が位置するように形成されている。中央
リブ１６２および両端リブ１６３の厚みｔｓは箱部１６
１の枠１６１ａの厚みｔの１／２である。

【００１７】図１の（Ｂ）に示すように、シール部材１
６の穴部１６４が形成された面は中央が膨らんだ形状に
なっていて凸部１６５を形成している。これにより、組
付時に板ばね１７をシール部材１６に強く押圧しても、
凸部１６５により板ばね１７のシール部材１６側への変
形が制限されるので、必要以上に板ばね１７が変形して
へたることがない。

【００１８】板ばね１７の幅Ｃはシール部材１６の幅Ａ
よりも僅かに狭い。板ばね１７の長手方向一端に形成さ
れている凸部１７１の幅Ｄはシール部材１６の穴部１６
４の幅Ｂよりも僅かに大きいため、板ばね１７の凸部１
７１をシール部材１６の穴部１６４に挿入するときに軽
い圧入となり、板ばね１７の凸部１７１の動きを規制す
ることができる。したがって、組付け時に板ばね１７が
シール部材１６と離れて落下することがない。板ばね１
７の他方の凸部１７２の幅Ｅはシール部材１６の穴部１
６４の幅Ｂよりも僅かに狭いため、板ばね１７の他端の
凸部１７２はシール部材１６の穴部１６４の中で長さ方
向に移動でき、板ばね１７は付勢力をもつことができ
る。また、シール部材１６と板ばね１７とは、枠１６１
ａと凸部１７１、１７２の肩部１７１ａ、１７２ａとの
合計４箇所で当接するので、シール部材１６に加わる応
力の集中を緩和することができる。

【００１９】図３に示すように、ストッパピストン７は
カムシャフト２の軸方向に摺動可能にベーン９ａに収容
されている。フロントプレート５には図示しないストッ
パ穴が形成されており、ストッパピストン７は図示しな
いスプリングの付勢力によりストッパ穴に嵌合可能であ
る。

【００２０】図３に示すストッパピストン７とフロント
プレート５との間には図示しない油圧室が設けられ、そ
の油圧室はそれぞれ進角油圧室１５または遅角油圧室１
０と連通している。進角油圧室１５または遅角油圧室１
０に作動油が供給されると、スプリングの付勢力に抗し
てストッパピストン７はストッパ穴から抜け出す。

【００２１】ストッパピストン７の位置とストッパ穴の
位置とは、クランクシャフトに対してカムシャフト２が
最遅角位置にあるとき、つまりシューハウジング３に対
してベーンロータ９が最遅角位置にあるときにストッパ
ピストン７がストッパ穴に嵌合するように設定されてい
る。ストッパピストン７とストッパ穴とはロック機構を
構成している。

【００２２】図２および図３に示すようにカムシャフト
２には、軸方向に油路２７、２８、２９及び３３が設け
られている。油路２７、２８、２９は、図示しない駆動
手段としての油圧源またはドレインと連通している。さ
らに油路２７、２８、２９は、それぞれ油路３０、３
１、３２により遅角油圧室１０、１１、１２と連通して
いる。

【００２３】油路３３は、図示しない駆動手段としての
油圧源またはドレインと連通している。さらに油路３３
は、油路３４、３５、３６により進角油圧室１３、１
４、１５と連通している。

【００２４】次に、バルブタイミング装置の作動につい
て説明する。エンジン通常運転時、遅角油圧室１０、１
１、１２、進角油圧室１３、１４、１５に供給する作動
油の油圧によりストッパピストン７はストッパ穴から抜
け出しているので、シューハウジング３に対しベーンロ
ータ９は相対回動自在である。そして、各油圧室に加わ
る油圧を制御することにより、クランクシャフトに対す
るカムシャフト２の位相差を調整する。

【００２５】エンジンが停止すると、遅角油圧室１０、
１１、１２、進角油圧室１３、１４、１５に作動油が供
給されなくなるので、ベーンロータ９はシューハウジン
グ３に対し図３に示す最遅角位置で停止する。ストッパ
ピストン７はスプリングの付勢力によりストッパ穴に嵌
合する。

【００２６】エンジンが再始動しても、遅角油圧室１
０、１１、１２、進角油圧室１３、１４、１５に作動油
が供給されるまではストッパピストン７はストッパ穴に
嵌合したままであり、クランクシャフトに対しカムシャ
フト２は最遅角位置に保持されている。これにより、作
動油が各油圧室に供給されるまでの間、フロントプレー
ト５にベーンロータ９がロックされるので、シューハウ
ジング３とベーンロータ９とがカムの変動トルクにより
衝突することを防止する。

【００２７】各遅角油圧室または各進角油圧室に作動油
が供給されると、ストッパピストン７は図２の右側に力
を受けるので、スプリングの付勢力に抗してストッパ穴
からストッパピストン７が抜け出す。これにより、ロッ
ク機構によるフロントプレート５とベーンロータ９との
結合が解除されるので、遅角油圧室１０、１１、１２、
進角油圧室１３、１４、１５に加わる作動油圧によりシ
ューハウジング３に対してベーンロータ９が相対回動
し、クランクシャフトに対するカムシャフト２の相対位
相差が調整される。

【００２８】次に、両端リブの有無と、両端リブの形成
位置と、シール部材成形時のシール部材の変形量との関
係について、図４に基づいて説明する。図４において、
▲は本実施例、■は中央リブに加え長手方向両端からＬ
／４の位置に中心が位置するように両端リブが形成され
た比較例１を示し、◆は中央リブに加え長手方向両端か
らＬ／３の位置に中心が位置するように両端リブが形成
された比較例２を示し、×は中央リブだけを形成した従
来例を示す。

【００２９】従来例に比べ本実施例および各比較例の変
形量が少ないのは、成形時において冷却速度の差にとも
なう成形収縮の差により箱部の枠の各角部が内側に反ろ
うとすることを両端リブが抑制するからである。また、
長手方向両端に近い位置に両端リブを形成した方が、枠
の角部の変形を低減できるのでシール部材の変形量が少
なくなることが分かる。本実施例に加え、比較例１もシ
ール部材として使用可能である。

【００３０】以上説明した本発明の上記実施例によれ
ば、中央リブに加え、長手方向両端からＬ／６の位置に
それぞれ両端リブを形成したことにより、樹脂で箱状に
成形する際のシール部材１６の変形を抑制することがで
きる。シューハウジング３とベーンロータ９との隙間か
ら作動油が漏れることを防止するので、シューハウジン
グ３に対するベーンロータ９の位相、つまりクランクシ
ャフトに対するカムシャフト２の位相を高精度に制御
し、バルブタイミングを高精度に制御することができ
る。

【００３１】本実施例では長手方向両端からＬ／６の位
置に中心が位置するように両端リブを形成したが、長手
方向両端からＬ／４以内の長手方向両端側に中心が位置
するように両端リブを形成することにより、シューハウ
ジング３とベーンロータ９との隙間から作動油が漏れる
ことを防止し、シューハウジング３に対するベーンロー
タ９の位相を高精度に制御できる。また、長手方向両端
からＬ／４以内の長手方向両端側に中心が位置するので
あればそれぞれ複数の両端リブを形成してもよい。

【００３２】本実施例では、各リブの厚みを箱部１６１
の枠１６１ａの厚みの１／２にすることにより、各リブ
と枠１６１ａとの結合部における樹脂のひけを抑制する
ことができるので、ひけを介し作動油が漏れることを防
止することができる。また、リブの厚みは箱部の枠の厚
みの１／２に限らず、枠の厚みよりも薄くすることによ
り各リブと枠との結合部におけるひけの発生を抑制でき
る。

【００３３】以上説明した本発明の実施の形態を示す上
記実施例では、タイミングギア１によりクランクシャフ
トの回転駆動力をカムシャフト２に伝達する構成を採用
したが、タイミングプーリまたはチェーンスプロケット
等を用いる構成にすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の一実施例によるシール部材お
よび板ばねを示す平面図であり、（Ｂ）はシール部材に
板ばねを組み付けたシール手段の縦断面図である。

【図２】本発明の一実施例によるバルブタイミング調整
装置を示す図３のII−II線断面図である。

【図３】本発明の一実施例によるバルブタイミング調整
装置を示す断面図である。

【図４】両端リブの有無と、両端リブの形成位置と、シ
ール部材の変形量との関係を示す特性図である。

【図５】（Ａ）は従来例によるシール部材と板ばねを示
す平面図であり、（Ｂ）はシール部材に板ばねを組み付
けたシール手段の縦断面図である。

【符号の説明】

１ タイミングギア（ハウジング部材） ２ カムシャフト（従動軸） ３ シューハウジング（ハウジング部材） ３ａ、３ｂ、３ｃ シュー ４ 周壁（ハウジング部材） ５ フロントプレート（ハウジング部材） ７ ストッパピストン ９ ベーンロータ ９ａ、９ｂ、９ｃ ベーン（ベーン部材） １６ シール部材（シール手段） １６１ 箱部 １６１ａ 枠 １６２ 中央リブ １６３ 両端リブ １７ 板ばね（シール手段，付勢手段） ４０ 扇状空間部（収容室）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G016 AA06 AA19 BA21 BA22 BA23 BA38 CA06 CA11 CA13 CA27 CA33 CA36 CA46 CA51 CA52 DA06 DA22 EA12 GA00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の駆動軸から内燃機関の吸気弁
   および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉する従動
   軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられるバルブ
   タイミング調整装置であって、 前記駆動軸または前記従動軸のいずれか一方とともに回
   転するハウジング部材と、 前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前
   記ハウジング部材内に形成された収容室に所定角度範囲
   に限り前記ハウジング部材に対し相対回動可能に収容さ
   れているベーン部材と、 前記ハウジング部材と前記ベーン部材との隙間に配設さ
   れているシール手段とを備え、 前記シール手段は、樹脂で箱状に形成され前記ハウジン
   グ部材または前記ベーン部材の一方に保持され前記ハウ
   ジング部材または前記ベーン部材の他方に当接し摺動す
   るシール部材と、前記ハウジング部材または前記ベーン
   部材の他方に向け前記シール部材を付勢する付勢手段と
   を有し、 前記シール部材は、長手方向中央部に形成されている中
   央リブと、長手方向両端から長手方向全長の１／４以内
   の長手方向両端側に形成されている両端リブとを有して
   いることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 【請求項２】 各リブの厚みは、前記シール部材の枠の
   厚みより薄いことを特徴とする請求項１記載のバルブタ
   イミング調整装置。