JP2001214716A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動流体の漏れを防止する小型のバルブタイ
ミング調整装置を提供する。 【解決手段】 シューハウジング１２の各シューの間に
形成された収容室５０に、ベーンロータ１５の各ベーン
が相対回動可能に収容されている。シール部材２５はベ
ーン１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに形成されている
凹部に嵌合しており、シール部材２６はシュー１２ａ、
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの内周壁に形成されている凹部
に嵌合している。ベーンロータ１５の外周壁とシューハ
ウジング１２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、このクリアランスを介して油圧室間に作
動油が漏れることをシール部材２５、２６により防止し
ている。ベーンロータ１５のボス部１５ｆの凸曲面状に
形成された外周面と摺動するシール部材２６の摺動面は
凹曲面状に形成されているので、摺動抵抗によりシール
部材２６が傾くことを防止する。

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
期回転するタイミングプーリ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、タイミングプーリやチェ
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油圧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。このような作動流
体を用いたベーン式のバルブタイミング装置では、回転
中心に突出する仕切部をハウジング部材の周壁に回転方
向に配置し、仕切部と仕切部との間に形成された収容室
をベーン部材が仕切って作動油室を形成している。作動
油室の油圧を制御することによりハウジング部材に対す
るベーン部材の位相差、つまり、クランクシャフトに対
するカムシャフトの位相差を調整している。

【０００３】特開平１０−１４１０２４号公報および特
開平１１−３０１１１号公報に開示されるバルブタイミ
ング調整装置では、作動油室から作動油が漏れることを
防止するため、ベーン部材の外周壁に形成された凹部に
シール部材を嵌合しシール部材を取り付けている。ベー
ン部材の外周壁に取り付けるのは、遠心力によりシール
部材がハウジング部材の内周面に押し付けられ、シール
部材が確実にハウジング部材の内周面と当接するからで
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】バルブタイミング調整
装置を小型化しようとすると、ハウジング部材の仕切部
の回転方向幅が狭くなる。特開平１０−１４１０２４号
公報および特開平１１−３０１１１号公報に示すように
すべてのシール部材をベーン部材の外周壁に取り付ける
構成では、仕切部の回転方向幅が狭くなると、仕切部と
径方向に向き合うベーン部材の凹部に取り付けたシール
部材が相対回動に伴い仕切部を通り越し、作動油室間で
作動油が漏れる恐れがある。そこで、ハウジング部材の
仕切部に形成した凹部にベーン部材を嵌合し、板ばね等
の付勢力により回転中心に向けベーン部材にシール部材
を押し付けることが考えられる。

【０００５】しかし、従来ベーン部材に取り付けられ凹
曲面状のハウジング部材の内周面と摺動するために用い
られていたシール部材の摺動面は平面または凸曲面であ
る。仕切部に取り付けられたシール部材が摺動するベー
ン部材の外周面は凸曲面であるから、前述した従来のシ
ール部材がベーン部材の凸曲面状の外周面と摺動する
と、摺動抵抗によりシール部材が傾きやすく、シール部
材を取り付けている仕切部の凹部とシール部材との間か
ら作動油が漏れる恐れがある。本発明の目的は、作動流
体の漏れを防止する小型の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、ベーン部材と摺動
するシール部材の摺動面は凹状に形成されている。ベー
ン部材の凸曲面と摺動するときに発生する摺動抵抗によ
りベーン部材に対しシール部材が傾く方向に力を受けて
も、シール部材の摺動面が凹んでいるので、シール部材
が傾いても傾斜角が小さい。したがって、シール部材が
嵌合している仕切部の凹部とシール部材との間から作動
流体が漏れることを防止できる。

【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、シール部材の凹状摺動面は凹曲面状
であり、その曲率半径は、凹状摺動面と摺動するベーン
部材の凸曲面状外周面の曲率半径以下である。したがっ
て、シール部材の凹状摺動面はベーン部材の凸曲面状外
周面と全面で摺動するか、または回転方向に離れた２箇
所で摺動する。したがって、仕切部に嵌合しているシー
ル部材とベーン部材とが摺動してもシール部材は傾きに
くく、シール部材が確実に作動流体をシールする。

【０００８】本発明の請求項３記載のバルブタイミング
調整装置によると、請求項２記載のシール部材は、凹状
摺動面の回転方向両側にハウジング部材の凹曲面状内周
面の曲率半径とほぼ等しい曲率半径の凸曲面を有してい
る。そしてこのシール部材を、仕切部を除くハウジング
部材の凹曲面状内周面と向き合うベーン部材の外周壁に
取り付けると、シール部材の凸曲面とハウジング部材の
凹曲面状内周面とが摺動するので、作動流体の漏れを防
止するシール長を確保できる。同じシール部材をハウジ
ング部材およびベーン部材の両方に取り付けることがで
きるので、部品種類を低減し、製造コストを低減でき
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例によるエンジン用バ
ルブタイミング調整装置を図１および図２に示す。本実
施例のバルブタイミング調整装置１は油圧制御式であ
り、吸気弁のバルブタイミングを制御するものである。

【００１０】図２に示すハウジング部材の他方の側壁で
あるチェーンスプロケット１０は、図示しないチェーン
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、チェーンスプロケット１０から駆動力を伝達され、
図示しない吸気弁を開閉駆動する。カムシャフト２は、
チェーンスプロケット１０に対し所定の位相差をおいて
回動可能である。チェーンスプロケット１０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進角方向とする。

【００１１】チェーンスプロケット１０とシューハウジ
ング１２およびベーンロータ１５との間には、薄板状に
形成された中間プレート１７が介在している。中間プレ
ート１７はチェーンスプロケット１０とシューハウジン
グ１２およびベーンロータ１５との間からの作動油漏れ
を防止している。チェーンスプロケット１０、シューハ
ウジング１２および中間プレート１７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。

【００１２】シューハウジング１２は周壁１３とハウジ
ング部材の一方の側壁であるフロントプレート１４とか
らなり一体に形成されている。図１に示すように、シュ
ーハウジング１２は、回転方向にほぼ等間隔に配置さ
れ、台形状に形成された仕切部としてのシュー１２ａ、
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを有している。シュー１２ａ、
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの内周面は断面円弧状に形成さ
れている。シュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄによ
り回転方向に四箇所形成される間隙にはそれぞれベーン
部材としてのベーン１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを
収容する扇状の収容室５０が形成されている。

【００１３】ベーン部材としてのベーンロータ１５は、
ボス部１５ｆと、ボス部１５ｆの外周側に回転方向にほ
ぼ等間隔に配置されたベーン１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、
１５ｄとを有している。ベーン１５ａ、１５ｂ、１５
ｃ、１５ｄは各収容室５０内に回動可能に収容されてい
る。各ベーンは、各収容室５０を作動圧室としての遅角
油圧室と進角油圧室とに二分している。図１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１２に
対するベーンロータ１５の遅角方向、進角方向を表して
いる。図２に示すように、ベーンロータ１５はボルト２
１によりカムシャフト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。カムシャフト２に対するベー
ンロータ１５の回転方向の位置決めは、ピン２３により
行われている。

【００１４】カムシャフト２およびブッシュ２２はそれ
ぞれチェーンスプロケット１０の内周壁１０ａおよびフ
ロントプレート１４の内周壁１４ａに相対回動可能に嵌
合している。したがって、カムシャフト２およびベーン
ロータ１５はチェーンスプロケット１０およびシューハ
ウジング１２に対し同軸に相対回動可能である。チェー
ンスプロケット１０の内周壁１０ａおよびフロントプレ
ート１４の内周壁１４ａは従動側回転体の軸受け部を構
成している。

【００１５】図１に示すように、シール部材２５、２６
は径方向に向き合うシューハウジング１２とベーンロー
タ１５との間に形成されている隙間に配設されている。
シール部材２５は、ベーン１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１
５ｄに形成されている凹部に嵌合している。また、シー
ル部材２６はシュー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの
内周壁に形成されている凹部に嵌合している。ベーンロ
ータ１５の外周壁と周壁１３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、このクリアランスを介し
て油圧室間に作動油が漏れることをシール部材２５、２
６により防止している。シール部材２５、２６はそれぞ
れ長板状の板ばね２９の付勢力により径方向に対向する
摺動面に向けて押されている。シール部材２５が摺動す
る周壁１３の内周面は凹曲面であり、シール部材２６が
摺動するベーンロータ１５のボス部１５ｆの外周面１８
（図４参照）は凸曲面である。

【００１６】図４に示すように、シール部材２６は各シ
ューに形成されている凹溝１６に嵌合している。シール
部材２６の摺動面２７は凹曲面状に形成されている。摺
動面２７の曲率半径は、ボス部１５ｆの外周面１８の曲
率半径よりも小さい。したがって、シール部材２６は回
転方向に離れた２箇所で外周面１８と摺動する。図５に
示すように、シール部材２６の反摺動側に板ばね２９を
嵌合する凹部２８が形成されている。シール部材２６は
板ばね２９の付勢力によりボス部１５ｆの外周面１８に
押さえ付けられている。

【００１７】図２に示すように、ガイドリング３０は収
容孔３８を形成するベーン１５ａの内壁に圧入保持さ
れ、このガイドリング３０に円筒状に形成された当接部
としてのストッパピストン３１がカムシャフト２の回転
軸方向に摺動可能に収容されている。被当接部としての
嵌合リング３６はフロントプレート１４に形成された凹
部１４ｂに圧入保持されている。ストッパピストン３１
は嵌合リング３６に当接し嵌合可能である。ストッパピ
ストン３１および嵌合リング３６の当接側はテーパ状に
形成されているので、ストッパピストン３１は嵌合リン
グ３６に滑らかに嵌合する。当接付勢手段としてのスプ
リング３７は嵌合リング３６側にストッパピストン３１
を付勢している。ストッパピストン３１、嵌合リング３
６およびスプリング３７は拘束手段を構成している。

【００１８】油圧室４０および油圧室４１に供給される
作動油の圧力は、嵌合リング３６からストッパピストン
３１が抜け出す方向に働く。ストッパピストン３１の先
端部３２は、シューハウジング１２に対し最遅角位置に
ベーンロータ１５が位置するとき嵌合リング３６に嵌合
可能である。ストッパピストン３１が嵌合リング３６に
嵌合した状態においてシューハウジング１２に対するベ
ーンロータ１５の相対回動は拘束されている。シューハ
ウジング１２に対しベーンロータ１５が最遅角位置から
進角側に回転するとストッパピストン３１と嵌合リング
３６との回転方向位置がずれることにより、ストッパピ
ストン３１は嵌合リング３６に嵌合不能になる。

【００１９】チェーンスプロケット１０に形成された連
通路４２と、中間プレート１７に形成された連通路と、
ベーン１５ａに形成された連通路４３と収容孔３８と
は、シューハウジング１２に対しベーンロータ１５が最
遅角位置、つまり拘束位置の近傍にあるとき互いに連通
する。連通路４２は大気開放されているので、図２に示
す位置にあるとき、収容孔３８は大気開放される。した
がって、嵌合リング３６からストッパピストン３１が抜
け出る動きが妨げられない。最遅角位置からベーンロー
タ１５が進角側に回転すると、連通路４３と中間プレー
ト１７に形成された連通路との回転方向位置がずれるの
で収容孔３８と連通路４２との連通が遮断される。

【００２０】図１に示すように、シュー１２ａとベーン
１５ａとの間に遅角油圧室５１が形成され、シュー１２
ｂとベーン１５ｂとの間に遅角油圧室５２が形成され、
シュー１２ｃとベーン１５ｃとの間に遅角油圧室５３が
形成され、シュー１２ｄとベーン１５ｄとの間に遅角油
圧室５４が形成されている。また、シュー１２ｄとベー
ン１５ａとの間に進角油圧室５５が形成され、シュー１
２ａとベーン１５ｂとの間に進角油圧室５６が形成さ
れ、シュー１２ｂとベーン１５ｃの間に進角油圧室５７
が形成され、シュー１２ｃとベーン１５ｄの間に進角油
圧室５８が形成されている。

【００２１】図３に示すように、カムシャフト２の外周
壁に環状の油路４４、４６が形成されている。カムシャ
フト２には、遅角油路４５に加え各遅角油圧室毎に図示
しない遅角油路が形成され油路４４と連通している。ベ
ーンロータ１５には、各遅角油路と連通しているととも
に、遅角油圧室５１、５２、５３、５４とそれぞれこの
順で連通している油路６０、６１、６２、６３が形成さ
れている。前述した油圧室４１は遅角油圧室５１と連通
している。

【００２２】カムシャフト２には、進角油路４７に加え
各進角油圧室毎に図示しない進角油路が形成され油路４
６と連通している。チェーンスプロケット１０には、各
進角油路と連通しているとともに、進角油圧室５５、５
６、５７、５８とそれぞれこの順で連通している油路７
０、７１、７２、７３が形成されている。前述した油圧
室４０は進角油圧室５５と連通している。

【００２３】次に、バルブタイミング調整装置１の作動
を説明する。エンジン通常運転時、油圧室４０または油
圧室４１に供給する作動油の油圧によりストッパピスト
ン３１は嵌合リング３６から抜け出しているので、シュ
ーハウジング１２に対しベーンロータ１５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。

【００２４】エンジンが停止すると、遅角油圧室５１、
５２、５３、５４、進角油圧室５５、５６、５７、５８
に作動油が供給されなくなるので、ベーンロータ１５は
シューハウジング１２に対し図１に示す最遅角位置で停
止する。油圧室４０および油圧室４１にも作動油が供給
されないので、ストッパピストン３１はスプリング３７
の付勢力により嵌合リング３６に嵌合する。

【００２５】エンジンが再始動しても、遅角油圧室５
１、５２、５３、５４、進角油圧室５５、５６、５７、
５８に作動油が供給されるまでは油圧室４１および油圧
室４０にも作動油が供給されないので、ストッパピスト
ン３１は嵌合リング３６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、シューハウジング１２とベーンロータ１５と
がカムの変動トルクにより衝突することを防止する。

【００２６】各遅角油圧室または各進角油圧室に作動油
が供給され、油圧室４１または油圧室４０に作動油が供
給されると、ストッパピストン３１は図２の右側に力を
受けるので、スプリング３７の付勢力に抗して嵌合リン
グ３６からストッパピストン３１が抜け出す。これによ
り、シューハウジング１２とベーンロータ１５との結合
が解除されるので、遅角油圧室５１、５２、５３、５
４、進角油圧室５５、５６、５７、５８に加わる作動油
圧によりシューハウジング１２に対してベーンロータ１
５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。

【００２７】シューハウジング１２に対しベーンロータ
１５が相対回動すると、シール部材２５はシューハウジ
ング１２の周壁１３の内周面と摺動し、シール部材２６
はボス部１５ｆの外周面１８と摺動する。バルブタイミ
ング調整装置１が小型化され各ベーンの回転方向の幅が
狭くなっても、シール部材２５は各ベーンに嵌合してい
るので、シール部材２５は常に周壁１３の内周面と摺動
する。したがって、各ベーンにより仕切られた遅角油圧
室と進角油圧室との間で作動油が漏れることを防止でき
る。

【００２８】また、バルブタイミング調整装置１が小型
化され各シューの回転方向の幅が狭くなっても、シール
部材２６は各シューに嵌合しているので、シール部材２
６は常にボス部１５ｆの外周面１８と摺動する。したが
って、回転方向に隣接する収容室５０の遅角油圧室と進
角油圧室との間で作動油が漏れることを防止できる。

【００２９】さらに、ベーンロータ１５の外周面１８と
摺動するシール部材２６の摺動面２７は凹曲面状に形成
されており、摺動面２７の曲率半径はベーンロータ１５
の外周面１８の曲率半径よりも小さい。摺動面２７は回
転方向に離れた２箇所で外周面１８と摺動するので、外
周面１８との摺動によりシール部材２６が傾くことを防
止する。

【００３０】（第２実施例）本発明の第２実施例を図６
および図７に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分
に同一符号を付し、説明を省略する。ボス部１５ｆの外
周面１８と摺動するシール部材８０は、外周面１８の曲
率半径よりも小さい曲率半径を有する凹曲面状の摺動面
８１と、摺動面８１の回転方向両側にシューハウジング
１２の凹曲面状の内周面とほぼ等しい曲率半径を有する
凸曲面状の摺動面８２とを有している。各ベーンおよび
各シューに同じシール部材８０が嵌合している。

【００３１】摺動面８２の曲率半径が内周面１９の曲率
半径とほぼ等しいので、摺動面８２と内周面１９とのシ
ール長が長くなり、作動油の漏れを防止できる。第２実
施例では、各シューおよび各ベーンに同じシール部材８
０を取り付けることができるので、部品種類を低減し製
造コストを低減できる。

【００３２】以上説明した本発明の実施の形態を示す上
記複数の実施例では、シューにシール部材を嵌合してい
るので、シューの回転方向幅が狭くなっても、作動油の
漏れを防止できる。したがって、バルブタイミング調整
装置を小型化できる。さらに、シューに嵌合するシール
部材の摺動面を凹曲面状に形成し、ベーンロータ１５の
凸曲面状の外周面の曲率半径よりもシール部材の摺動面
の曲率半径を小さくしているので、シール部材は回転方
向に離れた２箇所でベーンロータ１５の外周面１８と摺
動する。摺動抵抗によりシール部材が傾く方向に力を受
けてもシール部材が傾かないので、シール部材を取り付
けているシューの凹部とシール部材との間に隙間が形成
されず、作動油が漏れることを防止できる。

【００３３】上記複数の実施例ではシューに嵌合したシ
ール部材の凹曲面状の摺動面の曲率半径をベーンロータ
１５の凸曲面状外周面の曲率半径よりも小さくしたが、
ほぼ同じ曲率半径にしてもよい。これにより、シール部
材とベーンロータとが面接触するので、シール部材が傾
くことを防止するとともに、シール長を確保できる。ま
た、シール部材の凹曲面状の摺動面を例えば矩形状の溝
にしてもよい。

【００３４】上記複数の実施例では吸気弁を駆動するバ
ルブタイミング調整装置について説明したが、上記複数
の実施例のバルブタイミング調整装置により排気弁だ
け、あるいは吸気弁および排気弁の両方を駆動すること
も可能である。上記複数の実施例では、ストッパピスト
ンが軸方向に移動して嵌合リングに嵌合したが、ストッ
パピストンが径方向に移動し嵌合リングに嵌合する構成
にすることも可能である。

【００３５】また上記複数の実施例では、チェーンスプ
ロケットによりクランクシャフトの回転駆動力をカムシ
ャフトに伝達する構成を採用したが、タイミンプーリま
たはタイミングギア等を用いる構成にすることも可能で
ある。また、駆動軸としてのクランクシャフトの駆動力
をベーン部材で受け、従動軸としてのカムシャフトとハ
ウジング部材とを一体に回転させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるバルブタイミング調
整装置を示す横断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１のIII −III 線断面図である。

【図４】第１実施例によるシール部材とベーン部材との
摺動状態を示す模式的説明図である。

【図５】第１実施例によるシール部材を示す模式的斜視
図である。

【図６】本発明の第２実施例によるシール部材を示す模
式図である。

【図７】第２実施例によるシューおよびベーンとシール
部材との摺動状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１ バルブタイミング調整装置 ２ カムシャフト（従動軸） １０ チェーンスプロケット（ハウジング部材） １２ シューハウジング（ハウジング部材） １２ａ、１２、１２ｃ、１２ｄ シュー（仕切部） １３ 周壁（ハウジング部材） １４ フロントプレート（ハウジング部材） １５ ベーンロータ（ベーン部材） １５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ ベーン（ベーン部
材） １６ 凹溝 １７ 中間プレート（ハウジング部材） １８ 外周面 １９ 内周面 ２６ シール部材 ２７ 摺動面 ２９ 板ばね ３１ ストッパピストン ３６ 嵌合リング ３７ スプリング ８０ シール部材 ８１、８２ 摺動面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気
   弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆
   動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁お
   よび前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミ
   ングを調整するバルブタイミング調整装置であって、 前記駆動軸または前記従動軸の一方とともに回転し、回
   転中心に向け突出する仕切部を回転方向に配置し、前記
   仕切部と前記仕切部との間に収容室を形成しているハウ
   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、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
   能に前記収容室に収容され、前記収容室を仕切って作動
   圧室を形成しているベーン部材と、 径方向に向き合う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、前記作動圧室から作動流体が漏れ
   ることを防止するシール部材とを備え、 前記シール部材のうち、前記仕切部の内周壁に形成した
   凹部に嵌合し前記ベーン部材と摺動する前記シール部材
   の摺動面は凹状に形成され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】 前記凹状摺動面は凹曲面であり、前記凹
   状摺動面の曲率半径は、前記凹状摺動面と摺動する前記
   ベーン部材の凸曲面状外周面の曲率半径以下であること
   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。
3. 【請求項３】 前記シール部材は、前記ハウジング部材
   の凹曲面状内周面の曲率半径とほぼ等しい曲率半径の凸
   曲面を前記凹状摺動面の回転方向両側に有し、前記凸曲
   面を有するシール部材を、径方向に向き合う前記ハウジ
   ング部材と前記ベーン部材との隙間に配設されているす
   べてのシール部材として用いていることを特徴とする請
   求項２記載のバルブタイミング調整装置。