JP2012145071A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シールプレートを備えるバルブタイミング調整装置において、ストッパピンの嵌合に係る部品点数および製造工数を低減する。
【解決手段】 ベーンロータ９は、シューハウジング３に対して最遅角位置から最進角位置まで相対回動する。ストッパピン７０は、ベーンロータ９の収容穴７１に収容される。シールプレート５０は、シューハウジング３とスプロケット１との間に挟持される。最遅角位置にて、ストッパピン７０の嵌合部７０ａがシールプレート５０に一体に形成される凹部６０に嵌合することで、ベーンロータ９の相対回動が規制される（ａ）。これにより、ストッパピン７０が嵌合するストッパリング７４が別部材として設けられる比較例（ｂ）に対し、ストッパリング７４が不要となるため、部品点数および組立工数を低減することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、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バルブタイミングを変更するためのバルブタイミング調整装置に関する。

従来、内燃機関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開閉を行うベーン式のバルブタイミング調整装置が知られている。ベーン式のバルブタイミング調整装置では、ベーン部を有するベーンロータが、ベーンロータを回動可能に収容するハウジング部材と軸方向両端面で摺動する。ベーン部の回転方向の一方側には進角油圧室が形成され、ベーン部の回転方向の他方側には遅角油圧室が形成される。

ここで、ベーンロータとハウジング部材との間の摺動クリアランスが大きいと、この摺動クリアランスを経由して進角油圧室と遅角油圧室との間で圧油が漏れる「内部漏れ」が生じる場合がある。内部漏れが生じると、オイルポンプから供給される圧油が、バルブタイミング調整のために有効に使われなくなる。したがって、オイルポンプのエネルギー効率が低下し、またバルブ開閉タイミングによる位相制御の精度が低下する。

摺動クリアランスには、ベーンロータ外周とハウジング部材内周との間に生ずるラジアルクリアランスと、ベーンロータ端面とハウジング部材端面との間に生ずるスラストクリアランスとがある。ラジアルクリアランスからの漏れに対しては、実施形態の中で示す「シール部材７」および「板ばね８」が従来から使用されている。
一方、スラストクリアランスによる内部漏れを低減する技術として、特許文献１のバルブタイミング調整装置では、凸状の弾性部を有するシールプレートがベーンロータの端面に当接することで、圧油の内部漏れを防いでいる。

また、バルブタイミング調整装置には、ベーンロータとハウジング部材との相対回動の上下限である最進角位置または最遅角位置において相対回転を規制する規制部材としてのストッパピンが設けられることがある。ストッパピンは、内燃機関の始動時など、バルブタイミング調整装置に油圧が供給されていないとき、ベーンロータとハウジング部材とがカムシャフトの回転によって発生するカムトルク等により相対回動することを防止する。

特許第３５６７５５１号公報

特許文献１の図４には、フロントプレートに形成されたストッパ穴にストッパピンの先端部が嵌合する構成が示されている。このように、シールプレートを備えるバルブタイミング調整装置では、ストッパピンの先端部が嵌合する嵌合穴をシールプレートとは反対側に形成する必要がある。あるいは、ストッパピンの先端部が貫通する逃がし穴をシールプレートに形成し、シールプレートに対してストッパピンの本体と反対側に嵌合穴を形成する必要がある。いずれの場合も、嵌合穴をシールプレートとは別の部材に形成する必要があるため、部品点数や製造工数が増加する。

本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、シールプレートを備えるバルブタイミング調整装置において、ストッパピンの嵌合に係る部品点数および製造工数を低減するバルブタイミング調整装置を提供する。

請求項１〜５に記載の発明は、内燃機関の駆動軸と、当該駆動軸の駆動力により回転駆動されて吸気弁および排気弁を開閉する従動軸との位相を変化させることによって、吸気弁および排気弁の少なくとも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に係る発明である。

請求項１に記載のバルブタイミング調整装置は、第１ハウジング、ベーンロータ、シールプレート、第２ハウジング、規制部材および付勢部材を備える。
第１ハウジングは、駆動軸または従動軸の一方とともに回転し、当該一方の軸の軸方向の端面に開口を有するカップ状を呈する。ベーンロータは、第１ハウジングに収容され、駆動軸または従動軸の他方とともに回転し、第１ハウジングに対し所定角度範囲で相対回動可能な複数のベーン部を有し、ベーン部の回転方向の一方側に進角油圧室が形成され、ベーン部の回転方向の他方側に遅角油圧室が形成される。

第２ハウジングは、第１ハウジングの開口を塞ぐように第１ハウジングに固定される。
シールプレートは、第１ハウジングと第２ハウジングとに挟持され、板厚方向に弾性変形可能であってベーンロータの端面に当接する弾性凸部を有する。
規制部材は、ベーンロータのシールプレート側に開口する収容穴に往復移動可能に収容される。付勢部材は、規制部材をシールプレート側に付勢する。

さらにシールプレートは、ベーンロータの相対回動における所定の位置で規制部材と対応する位置に、ベーンロータ側に開口し且つ第２ハウジング側に凹む凹部を有する。
そして、規制部材は、シールプレートの凹部に嵌合することで第１ハウジングおよび第２ハウジングに対するベーンロータの相対回動を規制する。
これにより、シールプレートの凹部は規制部材が嵌合する機能を有するため、規制部材の嵌合穴を別の部材に形成する必要がない。したがって、部品点数および製造工数を低減することができる。

請求項２に記載の発明によると、第２ハウジングは、シールプレートの凹部と対応する位置に凹部の外壁が嵌合する受容穴を有する。
凹部の外壁が第２ハウジングの受容穴に嵌合することで、凹部がバックアップされ、規制部材の嵌合に耐えうる剛性を確保することができる。例えば、凹部が深絞りによって形成され肉厚が薄くなる場合などに特に効果を奏する。また、シールプレートと第２ハウジングとの位置決めをすることができる。

請求項３に記載の発明によると、シールプレートは、凹部の底壁に、ベーンロータ側に突出し且つ規制部材の先端面が当接可能な突起を設けている。
これにより、規制部材の先端面が凹部の底壁に張り付くことを防止することができる。また、例えば、凹部の底壁側から規制部材の先端面に油圧を印加する場合、油圧室の高さを確保することができる。

請求項４に記載の発明によると、シールプレートは、ロックウェルＣスケール表面硬度がＨＲｃ５０以上である。
例えば、シールプレートが高周波焼き入れ等の熱処理または窒化等の表面処理によって表面が硬化され、あるいは、高硬度の材質で形成されることにより、ベーンロータとの摺動による摩耗や規制部材の嵌合によるシールプレートの摩耗を防止することができる。

請求項５に記載の発明によると、シールプレートは、弾性凸部の径方向外側に形成される基面部が第１ハウジングと第２ハウジングとに挟持され、当該基面部の第１ハウジング側および第２ハウジング側の少なくとも一方の面に油密性を向上するためのシール材が塗布されている。
例えば、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンラバー）、液体ガスケット等のシール材を基面部に塗布することで、シールプレートの挟持面でのシール性を向上させ、圧油の外部漏れ防止効果をより高めることができる。シール材は、基面部の第１ハウジング側または第２ハウジング側のいずれか一方の面に塗布されてもよく、望ましくは両面に塗布すれば一層効果が得られる。

本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置を示す断面図である。 本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置が適用される内燃機関を示す模式図である。 本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置の最遅角位置を示す図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１実施形態のバルブタイミング調整装置の最進角位置を示す図３に対応する断面図である。 図３のＣ−Ｃ断面の要部拡大断面図である。 図４のＤ−Ｄ断面の要部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態のシールプレートを示す（ａ）：平面図、（ｂ）：（ａ）のＥ−Ｅ断面図、（ｃ）：（ａ）のＦ−Ｆ断面の要部拡大図である。 （ａ）：図１のＰ部拡大断面図である。（ｂ）：比較例のバルブタイミング調整装置のＰ部に相当する拡大断面図である。 本発明の第２実施形態のシールプレートを示す平面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。バルブタイミング調整装置９９は、図２に示すように、内燃機関９６の吸気弁９０側に適用され、クランクシャフト９７と所定の位相差で吸気弁９０を開閉する装置である。
スプロケット１はカムシャフト２に同軸に設置されている。排気弁ギア９１はカムシャフト９２に、駆動軸ギア９８はクランクシャフト９７に、それぞれ同軸に固定されている。カムシャフト２は吸気弁９０を開閉し、カムシャフト９２は排気弁９３を開閉する。チェーン９５がスプロケット１、排気弁ギア９１および駆動軸ギア９８に巻き掛けられて周回することにより、クランクシャフト９７の駆動力がスプロケット１および排気弁ギア９１に伝達され、これらが同期して回転する。
クランクシャフト９７は、特許請求の範囲に記載の「駆動軸」に相当し、吸気弁９０側のカムシャフト２は、特許請求の範囲に記載の「従動軸」に相当する。

まず、図１〜図６を参照して、バルブタイミング調整装置９９の概略構成を説明する。
バルブタイミング調整装置９９は、「ハウジング部材」としてのスプロケット１およびシューハウジング３に対するベーンロータ９の相対回動位置が変化することによりバルブタイミングを調整する。ここで、「進角させる」とはバルブタイミングを早めることをいい、「遅角させる」とはバルブタイミングを遅らせることをいう。図３および図４における反時計回り方向が「進角方向」であり、時計回り方向が「遅角方向」である。また、対象物の進角方向の側を「進角側」といい、対象物の遅角方向の側を「遅角側」という。

ベーンロータ９がスプロケット１およびシューハウジング３に対して相対回動する「所定角度範囲内」の上下限を「最進角位置」および「最遅角位置」という。図３は、最遅角位置での、ストッパピン７０が後述する凹部６０に嵌合した状態の断面図であり、図４は、最進角位置での、ストッパピン７０が凹部６０から抜け出た状態の断面図である。図１は、図３のＢ０−Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４−Ｏ−Ｂ５−Ｂ６−Ｂ７断面に対応する。

次に、バルブタイミング調整装置９９の構成を順に説明する。以下の説明では、図１の右側を「後ろ側」、図１の左側を「前側」と表す。
スプロケット１およびシューハウジング３は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「第２ハウジング」および「第１ハウジング」に相当する。
スプロケット１は、クランクシャフト９７から駆動力を伝達されて回動する。スプロケット１は、中央部に、カムシャフト２が嵌合する軸受穴１ａを有する。スプロケット１は、また、最遅角位置でのストッパピン７０の位置に対応する位置に有底の受容穴１ｂ、及び、ねじ１４が螺合しうるタップ穴１ｃを有する。

シューハウジング３は、スプロケット１に当接する側が開口し、内側に収容室４を形成する有底の蓋状をなす。収容室４は、フロント部３ｅ、シュー部３ａ、３ｂ、３ｃ、及び、中央壁部３ｄに囲まれた空間である。シュー部３ａ、３ｂ、３ｃは、中央壁部３ｄを中心として３方向の径外方向に放射状に膨らんで設けられる。
シュー部３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれの周方向の間には中央壁部３ｄが形成される。中央壁部３ｄの断面は、ベーンロータ９のロータボディ部９ｄに対応する円弧状をなす。

シュー部３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれの内壁面の断面も円弧状をなす。また、シュー部３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれの進角側および遅角側の壁は中央壁部３ｄとつながっている。シュー部３ａ、３ｂ、３ｃは、それぞれベーンロータ９のベーン部９ａ、９ｂ、９ｃを収容する。ここで、ベーン部９ａのみ、ベーン部９ｂ、９ｃよりも周方向の幅が大きく、最遅角位置でベーン部９ａの遅角側の側面がシュー部３ａの遅角側の内壁に当接し、最進角位置でベーン部９ａの進角側の側面がシュー部３ａの進角側の内壁に当接するように形成されている。一方、ベーン部９ｂ、９ｃの遅角側の側面、進角側の側面は、いずれも最遅角位置、最進角位置でシュー部３ｂ、３ｃの内壁に当接しない。

フロント部３ｅは、収容室４の前側に設けられる。フロント部３ｅの中央には、中央穴３ｆが貫通している。また、フロント部３ｅを取り囲み、シュー部３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれの周方向の間に３ヶ所のねじ座部３ｇが設けられる。各ねじ座部３ｇには、ねじ穴３ｈが貫通している。
またフロント部３ｅには、最遅角位置でのストッパピン７０の位置に対応して大気開放穴３ｉが貫通している。

スプロケット１とシューハウジング３には、図３、図４に破線で示す位置決め穴が互いに対応する位置に設けられる。また、後述するシールプレート５０にも、対応する位置に位置決め切り欠き５４ａ、位置決め穴５４ｂが設けられる。
図示しないノックピンにより位置決めしてスプロケット１とシューハウジング３との間にシールプレート５０を挟み、３本のねじ１４をねじ穴３ｈに通してタップ穴１ｃに締め込むことにより、スプロケット１とシューハウジング３とは同軸に締結される。

ベーンロータ９は、ロータボディ部９ｄとベーン部９ａ、９ｂ、９ｃとからなり、収容室４に収容される。ロータボディ部９ｄはシューハウジング３の中央壁部３ｄに対応し、ベーン部９ａ、９ｂ、９ｃはシュー部３ａ、３ｂ、３ｃに対応する。ベーンロータ９がシューハウジング３に対して相対回動することにより、下記３組の遅角油圧室と進角油圧室とが形成される。

（ａ）シュー部３ａとべーン部９ａとロータボディ部９ｄとに囲まれる空間において、ベーン部９ａの進角側の空間は遅角油圧室８０を形成し、ベーン部９ａの遅角側の空間は進角油圧室８３を形成する。
（ｂ）シュー部３ｂとべーン部９ｂとロータボディ部９ｄとに囲まれる空間において、ベーン部９ｂの進角側の空間は遅角油圧室８１を形成し、ベーン部９ｂの遅角側の空間は進角油圧室８４を形成する。
（ｃ）シュー部３ｃとべーン部９ｃとロータボディ部９ｄとに囲まれる空間において、ベーン部９ｃの進角側の空間は遅角油圧室８２を形成し、ベーン部９ｃの遅角側の空間は進角油圧室８５を形成する。

これらの遅角油圧室８０、８１、８２と進角油圧室８３、８４、８５とは、それぞれ、ベーン部９ａ、９ｂ、９ｃおよびロータボディ部９ｄによって区画されている。
ロータボディ部９ｄの外周部およびベーン部９ａ、９ｂ、９ｃの外周部には、それぞれ、シューハウジング３の内壁面に面しラジアルクリアランスからの内部漏れを防止するためのシール部材７が、板ばね８に付勢される状態で設置される。一方、スラストクリアランスからの内部漏れシールに関する構成については後述する。

ベーンロータ９は、中央に貫通穴９ｅを有する。貫通穴９ｅの後ろ側のリアインロー部９ｆと貫通穴９ｅの前側のフロントインロー部９ｇとは、同軸精度良く形成される。
リアインロー部９ｆの内壁にはカムシャフト２の先端部２ａの外壁が嵌合する。また、リアインロー部９ｆの底面は、平面度、及び、中心軸に対する直角度が精度良く形成される。これにより、カムシャフト２の先端面とリアインロー部９ｆの底面とが精度良く面接触し、接触面からの油漏れを防止することができる。

フロントインロー部９ｇの内壁にはセンターワッシャ５の外壁が嵌合する。また、フロントインロー部９ｇの底面は、平面度、及び、中心軸に対する直角度が精度良く形成される。これにより、センターワッシャ５の端面とフロントインロー部９ｇの底面とが精度良く面接触し、接触面からの油漏れを防止することができる。

カムシャフト２の先端面の中央には、ベーンロータ９の貫通穴９ｅと連接する油路穴２ｂが形成される。油路穴２ｂの側面には導入油路３７が連通する。カムシャフト２の外周寄りには、先端面から導入油路２８が形成される。また油路穴２ｂの底部に、センターボルト１５が螺合しうるタップ穴２ｃが形成される。

センターワッシャ５は、ベーンロータ９の反対側にザグリ部が形成され、中央に貫通穴を有している。
センターボルト１５は、センターワッシャ５、ベーンロータ９の貫通穴９ｅ、カムシャフト２の油路穴２ｂを貫通し、タップ穴２ｃに所定の締付トルクで締め込まれる。このときセンターボルト１５の頭部座面がセンターワッシャ５のザグリ底面に当接し、その摩擦により緩みが防止される。これにより、カムシャフト２とベーンロータ９とが同軸に締結される。

次に、スラストクリアランスからの内部漏れシール性に関する構成について説明する。
シューハウジング３は、端面から収容室４の底面までの深さＤｓの平行度が精度良く形成され、ベーンロータ９は、両端面間の厚さＴｖの平行度が精度良く形成される。
収容室４の深さＤｓは、ベーンロータの厚さＴｖよりもわずかに大きく設定される。深さＤｓから厚さＴｖを差し引いた値を下式１によりスラストクリアランスＣｔという。
Ｃｔ＝Ｄｓ−Ｔｖ ・・・（式１）

続いて、図７に、シールプレート５０をベーンロータ９側から見た平面図を示す。
シールプレート５０は、例えば、鋼板をプレス加工することにより形成される。
シールプレート５０の中央には、カムシャフト２の先端部２ａに嵌合するための嵌合穴５２が設けられている。また、スプロケット１のタップ孔１ｃおよびシューハウジング３のねじ穴３ｈに対応して、ねじ１４を通す貫通穴５１、回転方向の正確な位置決めをするための位置決め切り欠き５４ａ、位置決め穴５４ｂが設けられている。なお、以下のシールプレート５０の説明で「各穴」というときには、位置決め切り欠き５４ａを含むものとする。これらの各穴を用い、シールプレート５０はスプロケット１とシューハウジング３に挟持される。

嵌合穴５２の周囲には、ベーン部９ａ、９ｂ、９ｃのそれぞれの相対回動範囲に対応する範囲に略扇形で凸状の弾性凸部５５ａ、５５ｂ、５５ｃが設けられる。「凸状」とは、図７の手前方向に凸であることを意味する。３箇所の弾性凸部５５ａ、５５ｂ、５５ｃを総称して「弾性凸部５５」と記す。弾性凸部５５は、板厚方向に弾性変形可能である。
シールプレート５０の弾性凸部５５および各穴を除く部分が基面部５９である。基面部５９は、シューハウジング３とスプロケット１とに挟持固定される。
なお、図５、図６、図７（ｂ）、図７（ｃ）では、シールプレート５０の厚さ方向を誇張して示している。また、図５、図６は、シュー部３ａ、３ｂ、３ｃを代表してシュー部３ａの断面を示す。

弾性凸部５５は、上面部５６と斜面部５８からなる。上面部５６は平面状であり、ベーンロータ９に当接する。また、斜面部５８は基面部５９と上面部５６との高低差を徐変する部分であり、上面部５６の周縁に形成される。弾性凸部５５、スプロケット１の端面、及び、カムシャフト２の先端部２ａ外壁に囲まれた空間は、圧力室８６を形成する。

シールプレート５０単品状態での基面部５９と上面部５６との高低差である「自由高さＨｅ」は、スラストクリアランスＣｔより大きく設定される。自由高さＨｅとスラストクリアランスＣｔとの差分を下式２により、「たわみδ」と表す。
δ＝Ｈｅ−Ｃｔ＞０ ・・・（式２）
たわみδがゼロより大きいため、組付状態で弾性凸部５５が圧縮されベーンロータ９の端面に当接し、弾性力により内部漏れシール性が確保される。

また、シールプレート５０は圧油導入路５３を有する。図３に示すように、圧油導入路５３は、最遅角位置での進角油圧室８３、８４、８５に連通する位置、すなわち各弾性凸部５５ａ、５５ｂ、５５ｃの遅角側の端に設けられる。さらに詳細には、図５、図６に示すように、斜面部５８と基面部５９にまたがって設けられる。このため、最遅角位置から最進角位置までのすべての状態で、進角油圧室８３、８４、８５内の圧油は、圧油導入路５３を経由して圧力室８６に導入される。その結果、シールプレート５０の表裏に生じる圧力差によってシールプレート５０がベーンロータ９側に押圧され、内部漏れシール性をより向上させる。

このとき、圧力室８６の油圧は、弾性凸部５５の反対側である遅角油圧室８０、８１、８２の油圧よりも高いため、弾性凸部５５の表裏に圧力差が生じる。また略扇形の弾性凸部５５は、周方向にも径方向にも長く、面積が大きいため、圧力室８６の油圧が広い面積で作用し、大きな押圧荷重を発生することができる。

さらにシールプレート５０には、最遅角位置でのストッパピン７０の位置（図３参照）に対応する位置に凹部６０が一体に形成される。凹部６０は、ベーンロータ９側に開口し、スプロケット１側に凹む。弾性凸部５５は、凹部６０を避けるように形成される。
凹部６０の底壁６３には、ベーンロータ９側に突出する３個の突起６４が形成される。３個の突起６４は、底壁６３の中心に対してほぼ均等に配置されている。また、３個の突起６４の高さは略同一であって、凹部６０の深さに比べて十分に低い。

シールプレート５０は、プレス加工等によって上述の形状に形成された後、熱処理、表面処理等によってロックウェルＣスケール表面硬度がＨＲｃ５０以上となるように処理される。具体的には、高周波焼き入れ、窒化処理、ＴｉＮ（窒化チタン）コーティング、ＷＣ（タングステンカーバイト）コーティング、ＤＬＣコーティング、硬質クロム処理等を採用することができる。また、形状加工における靱性に問題がなければ、上記の処理に代えて、超硬材料等でシールプレート５０を形成することも可能である。

次に、図８（ａ）を参照して、ストッパ機構に関する構成を説明する。
「規制部材」としてのストッパピン７０は、ベーン部９ａのスプロケット１側の端面に設けられる有底の収容穴７１に収容される。収容穴７１の底には、最遅角位置でフロント部３ｅの大気開放穴３ｉに連通する穴が設けられる。
スプロケット１の受容穴１ｂの内壁は、開口部より奥が小径となるテーパ状に形成されている。シールプレート５０の凹部６０の外壁６１は、受容穴１ｂにほぼ隙間なく嵌合する。これにより、凹部６０は、受容穴１ｂにバックアップされる。

一方、ストッパピン７０の先端部外壁の嵌合部７０ａは、凹部６０の内壁６２に対してやや小さく形成されており、内壁６２との間に環状の隙間２６を有する状態で嵌合する。ストッパピン７０の先端面７０ｂ、凹部６０の内壁６２および底壁６３に囲まれる空間には油圧室２４が形成される。

また、ストッパピン７０の嵌合部７０ａが凹部６０の内壁６２に嵌合したとき、ストッパピン７０の先端面７０ｂは、突起６４に当接する。これにより、ストッパピン７０がスプリング７２に付勢された状態で先端面７０ｂが底壁６３に張り付くことを防止する。また、突起６４の高さに対応して油圧室２４の高さを確保することができる。

収容穴７１の底部とストッパピン７０の間には「付勢部材」としてのスプリング７２が挿着され、ストッパピン７０を凹部６０側に付勢している。
ガイドブッシュ７３は収容穴７１に嵌入されており、ストッパピン７０の軸方向の一部の外壁がガイドブッシュ７３の軸方向の一部の内壁に嵌合して、軸方向の移動が案内される。
ストッパピン７０の軸方向の途中には受圧溝部が設けられ、受圧溝とガイドブッシュ７３の内壁とに囲まれる空間に油圧室２３が形成される。また、ガイドブッシュ７３の側面には、遅角主油路３８から油圧室２３に圧油を導入するための連通孔２５が設けられる。

以上の構成により、ストッパピン７０は、油圧室２３もしくは油圧室２４に圧油が導入されたとき、いずれもスプリング７２の付勢力に抗して収容穴７１の底部側、すなわち図８（ａ）の左方向へ移動し、凹部６０から抜け出る。このとき、収容穴７１内の空気は大気開放穴３ｉから開放される。

図３に示す最遅角位置では、ストッパピン７０は凹部６０に嵌合しているので、ベーンロータ９はスプロケット１と連結され、共に回転する。すなわち、ベーンロータ９とスプロケット１とが相対回動しない状態である。
ストッパピン７０が凹部６０から抜け出ると、ベーンロータ９はスプロケット１と連結を解除され、最遅角位置から最進角位置の角度範囲内で相対回動可能となる。

次に油圧の供給および排出に関する構成を説明する。
ロータボディ部９ｄのリアインロー部９ｆの底面には環状油路２９が設けられる。環状油路２９はカムシャフト２の先端面と当接し、カムシャフト２の内部で導入油路２８を経由して遅角主油路３８と連通する。また、ロータボディ部９ｄの内部で環状油路２９と遅角分配路３０、３１、３２とが連通する。遅角分配路３０は遅角油圧室８０と連通し、遅角分配路３１は遅角油圧室８１と連通し、遅角分配路３２は遅角油圧室８２と連通する。
なお、環状油路２９の代わりに、導入油路２８と遅角分配路３０、３１、３２とを個々に連通する油路が設けられてもよい。

ベーンロータ９の貫通穴９ｅおよびカムシャフト２の油路穴２ｂは、センターボルト１５の軸部の周囲の空間に中央油路３６を形成する。中央油路３６は、カムシャフト２内部の油路穴２ｂで導入油路３７を経由して進角主油路３９と連通する。また、ロータボディ部９ｄの内部で中央油路３６と進角分配路３３、３４、３５とが連通する。進角分配路３３は進角油圧室８３と連通し、進角分配路３４は進角油圧室８４と連通し、進角分配路３５は進角油圧室８５と連通する。

カムシャフト２のジャーナル部４２は、図示しないシリンダヘッドに設けられた軸受部４１により回転可能に支持されるとともに回転軸方向への移動を規制されている。遅角主油路３８、進角主油路３９は、軸受部４１内部の図示しない通路を経由して、それぞれカムシャフト２内部の導入油路２８、油路穴２ｂに連通する。

切替バルブ４９のオイルパン４５側の２つのポートには、オイルポンプ４６からの圧油を圧送する圧送油路４７とオイルパン４５へ油を排出する排出油路４８とが接続される。また、切替バルブ４９のバルブタイミング調整装置９９側の２つのポートには、遅角主油路３８と進角主油路３９とが接続される。
切替バルブ４９は、下記（イ）〜（ハ）の３モードを切り替えることができる。
（イ）圧送油路４７と遅角主油路３８とを連通し、排出油路４８と進角主油路３９とを連通する逆送モード４９ａ
（ロ）いずれの連通をも遮断する停止モード４９ｂ
（ハ）圧送油路４７と進角主油路３９とを連通し、排出油路４８と遅角主油路３８とを連通する正送モード４９ｃ

以上の構成により、切替バルブ４９の切替操作によって、オイルポンプ４６からの圧油を遅角油圧室８０、８１、８２および油圧室２３へ、または、進角油圧室８３、８４、８５および油圧室２４へ選択的に供給すること、または、いずれへの供給も停止することができる。

（作動）
次にバルブタイミング調整装置９９の作動を説明する。ここで、進角方向への作動を「進角作動」、遅角方向への作動を「遅角作動」という。
（Ｉ）図３に示すように、エンジン始動時ポンプ４６からの圧油が遅角油圧室８０、８１、８２、進角油圧室８３、８４、８５のいずれにもまだ導入されていない初期状態では、ベーンロータ９は最遅角位置にある。
図５に示すように、ストッパピン７０はスプリング７２の付勢力により凹部６０に嵌合しており、ベーンロータ９はストッパピン７０によりスプロケット１と連結されている。

（ＩＩ）進角作動状態では、切替バルブ４９の正送モード４９ｃを選択すると、オイルポンプ４６からの圧油は、供給油路４７、進角主油路３９、導入油路３７を経由して中央油路３６に圧送され、中央油路３６から進角分配路３３、３４、３５を経由して進角油圧室８３、８４、８５に分配される。また、圧油は、進角油圧室８３からストッパピン７０の嵌合部７０ａと凹部６０の内壁６２との隙間２６を経由して油圧室２４にも分配される（図８の破線矢印Ｓ参照）。

油圧室２４の油圧がストッパピン７０の先端面７０ａに印加されるので、図６に示すように、ストッパピン７０はスプリング７２の付勢力に抗して収容穴７１の底部側に押し込まれ、ベーンロータ９とスプロケット１との連結が解除された状態となる。
進角油圧室８３、８４、８５の油圧がそれぞれベーン部９ａ、９ｂ、９ｃの遅角側の側面に作用するため、ベーンロータ９は進角方向へ相対回動する。そして、図４に示すように、最大時、最進角位置まで相対回動しうる。
これにより、カムシャフト２のバルブタイミングが早められる。また、遅角油圧室８０、８１、８２の圧油は、環状油路２９、導入油路２８、遅角主油路３８、排出油路４８を経由してオイルパン４５に排出される。

図５、図６に示すように、ベーンロータ９の相対回動に伴い、ベーン部９ａ、９ｂ、９ｃは、図５の状態から図６の状態に移行する。この間、進角油圧室８５は相対的に高圧であり、遅角油圧室８０、８１、８２は相対的に低圧である関係が維持される。

このとき、シールプレート５０の圧油導入路５３は、ベーン部９ａ、９ｂ、９ｃに覆われることなく、進角油圧室８３、８４、８５に連通する位置に設けられているので、進角油圧室８３、８４、８５の圧油は、破線矢印Ｌで示すように、圧油導入路５３を経由して圧力室８６に導入される。
圧力室８６の油圧は、弾性凸部５５の反対側である遅角油圧室８０、８１、８２の油圧より高いため、弾性凸部５５の表裏に圧力差が生じる。その結果、弾性凸部５５がベーン部９ａ、９ｂ、９ｃに強く押し付けられ、進角油圧室８３、８４、８５と遅角油圧室８０、８１、８２との間の内部漏れシール性が確保される。

（ＩＩＩ）次に、遅角作動状態では、切替バルブ４９の逆送モード４９ａを選択すると、オイルポンプ４６からの圧油は、圧送油路４７、遅角主油路３８、導入油路２８を経由して環状油路２９に圧送され、環状油路２９から遅角分配路３０、３１、３２を経由して遅角油圧室８０、８１、８２に分配される。また、連通孔２５を経由して、圧油は油圧室２３にも分配される。
油圧室２３の油圧が、受圧溝部の前側の溝側面に作用するので、ストッパピン７０はスプリング７２の付勢力に抗して収容穴７１の底部側に押し込まれ、凹部６０から完全に抜け出た状態、すなわち、ベーンロータ９とスプロケット１との連結が解除された状態が維持される。
遅角油圧室８０、８１、８２の油圧がそれぞれベーン部９ａ、９ｂ、９ｃの進角側の側面に作用するため、ベーンロータ９は遅角方向へ相対回動する。そして、図３に示すように、最大時、最遅角位置まで相対回動しうる。

これにより、カムシャフト２のバルブタイミングが遅らされる。また、進角油圧室８３、８４、８５の圧油は、中央油路３６、導入油路３７、進角主油路３９、排出油路４８を経由してオイルパン４５に排出される。

このときも圧力室８６には、進角油圧室８３、８４、８５から導入された圧油が維持されている。したがって、進角作動状態と同様、弾性凸部５５の表裏に生ずる圧力差によって、弾性凸部５５がベーン部９ａ、９ｂ、９ｃに強く押し付けられる。よって、内部漏れシール性が確保される。

（ＩＶ）ベーンロータ９が進角方向あるいは遅角方向へ相対回動している途中で切替バルブ４９の停止モード４９ｂが選択されると、遅角油圧室８０、８１、８２および進角油圧室８３、８４、８５の圧油は流入および流出が遮断され、ベーンロータ９は中間の位置に保持され、所望のバルブタイミングを得ることができる。

以上、（Ｉ）〜（ＩＶ）の過程を通して、シールプレート５０の弾性凸部５５は、ベーン部９ａ、９ｂ、９ｃと弾性力により当接しており、さらに圧力室８６と遅角油圧室８０、８１、８２との圧力差を利用することができるので、進角油圧室８３、８４、８５と遅角油圧室８０、８１、８２との間の内部漏れシール性が確保される。

次に、第１実施形態のバルブタイミング調整装置９９の効果を説明する。
（１）シールプレート５０の凹部６０は、ストッパピン７０が嵌合する機能を有する。ここで、図８（ｂ）を参照して、比較例のバルブタイミング調整装置について説明する。比較例では、スプロケット１のブッシュ穴１ｄにストッパリング７４が設けられている。ストッパリング７４は内壁がテーパ状に形成されており、ストッパピン７０の嵌合部７０ａが嵌合する。したがって、ストッパリング７４の部品コスト、及び、ストッパリング７４をスプロケット１に組み付ける組立工数を要する。これに対し、本実施形態では、ストッパリング７４が不要となるため、部品点数および製造工数を低減することができる。

（２）凹部６０の外壁６１がスプロケット１の受容穴１ｂに嵌合することで、凹部６０がバックアップされ、ストッパピン７０の嵌合に耐えうる剛性を確保することができる。例えば、凹部が深絞りによって形成され肉厚が薄くなる場合などに特に効果を奏する。
また、シールプレート５０とスプロケット１との位置決めをすることができる。

（３）ストッパピン７０の先端面７０ｂが当接する突起６４が凹部６０の底壁６３に形成されることで、ストッパピン７０の先端面７０ｂが凹部６０の底壁６３に張り付くことを防止することができる。また、突起６４の高さに対応して油圧室２４の高さを確保することができる。よって、図８の破線矢印Ｓで示すように、隙間２６を経由して油圧室２４へ圧油を供給することにより、ストッパピン７０の先端面７０ｂに油圧を印加し、ストッパピン７０を良好に作動させることができる。

（４）シールプレート５０のロックウェルＣスケール表面硬度をＨＲｃ５０以上とすることで、ベーンロータ９との摺動による摩耗やストッパピン７０の嵌合によるシールプレート５０の摩耗を防止することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態のシールプレート５００は、図９に示すように、第１実施形態のシールプレート５０の基面部５９の表面にシール材５０ｓが塗布される。シール材５０ｓは、具体的には、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンラバー）、液体ガスケット、二硫化モリブデンコート、発泡ゴム等である。これらのシール材５０ｓを基面部５９に塗布することで、第１実施形態の効果に加え、シールプレートの挟持面でのシール性を向上させ、圧油の外部漏れ防止効果をより高めることができる。シール材５０ｓは、基面部５９のシューハウジング３側またはスプロケット１側のいずれか一方の面に塗布されてもよく、望ましくは両面に塗布すれば一層効果が得られる。

（その他の実施形態）
（ア）バルブタイミング調整装置は、吸気弁９０側に限らず、排気弁９３側に適用されてもよい。この場合、排気弁９３側のカムシャフト９２が特許請求の範囲に記載の「従動軸」に相当し、上記実施形態と逆の位相制御が行われる。すなわち、初期状態が最進角位置、最大作動状態が最遅角位置となり、シールプレートの圧油導入路は、遅角油圧室と圧力室とを連通するように設けられる。また、シールプレートの凹部は、最進角位置でのストッパピンの位置に対応する位置に形成され、最進角位置にてストッパピンが嵌合する。

（イ）上記実施形態では、凹部６０の外壁６１はテーパ角１０〜１５°程度のテーパ形状に図示されている（図１、図８（ａ）参照）。しかし、凹部の外壁を基面部の面とほぼ直角に形成してもよい。
（ウ）凹部６０の突起の数は３個に限定されず、いくつでもよい。また、円形に限らず、例えば凹部の底壁がひだ状に形成されてもよい。あるいは、シールプレートの材質、表面処理等の効果によってストップピンの張り付きを回避できる場合など、突起が設けられなくてもよい。

（エ）上記実施形態では、凹部６０がスプロケット１の受容穴１ｂに嵌合してバックアップされることで剛性を得るとともに、シールプレート５０がスプロケット１に位置決めされる。しかし、凹部６０単独で剛性が得られ、また他の位置決め手段が利用できる場合などは、受容穴１ｂは設けられなくてもよい。
（オ）シールプレート５０の表面硬度、特に凹部６０の表面硬度は、ストッパピン７０の表面硬度、衝突荷重、作動頻度および耐用年数等によって考慮される。したがって、これらの条件が比較的緩い場合などは、シールプレートのロックウェルＣスケール表面硬度を必ずしもＨＲｃ５０以上にしなくてもよい。

（カ）圧油導入路５３の形状は丸穴に限定されず長穴などであってもよい。また、一つの進角油圧室または遅角油圧室あたり圧油導入路を２つ以上設けてもよい。
（キ）シュー部３ａ、３ｂ、３ｃおよびベーン部９ａ、９ｂ、９ｃの数は、各３個に限定されず、いくつであってもよい。

（ク）「第２ハウジング」は、上記実施形態のスプロケット１に限らず、クランクシャフト９７からの駆動力をタイミングベルトによって伝達されるプーリであってもよい。
（ケ）ベーンロータ９と共に回転する回転軸は、内燃機関９６の従動軸であるカムシャフト２、９２に限らず、駆動軸であるクランクシャフト９７であってもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施することができる。

１ ・・・スプロケット（第２ハウジング）、
１ｂ ・・・受容穴、
２ ・・・カムシャフト（従動軸）、
３ ・・・シューハウジング（第１ハウジング）、
３ａ、３ｂ、３ｃ・・・シュー部、
９ ・・・ベーンロータ、
９ａ、９ｂ、９ｃ・・・ベーン部、
５０、５００ ・・・シールプレート、
５０ｓ ・・・シール材、
５５ ・・・弾性凸部、
５９ ・・・基面部、
６０ ・・・凹部、
６１ ・・・外壁、
６２ ・・・内壁、
６３ ・・・底壁、
６４ ・・・突起、
７０ ・・・ストッパピン（規制部材）、
７０ａ ・・・嵌合部、
７０ｂ ・・・先端面、
７１ ・・・収容穴、
７２ ・・・スプリング（付勢部材）、
８０、８１、８２・・・遅角油圧室、
８３、８４、８５・・・進角油圧室、
９０ ・・・吸気弁、
９３ ・・・排気弁、
９７ ・・・クランクシャフト（駆動軸）、
９９ ・・・バルブタイミング調整装置。

Claims (5)

1. 内燃機関の駆動軸と、当該駆動軸の駆動力により回転駆動されて吸気弁および排気弁を開閉する従動軸との位相を変化させることによって、吸気弁および排気弁の少なくとも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、当該一方の軸の軸方向の端面に開口を有するカップ状の第１ハウジングと、
   前記第１ハウジングに収容され、前記駆動軸または前記従動軸の他方とともに回転し、前記第１ハウジングに対し所定角度範囲で相対回動可能な複数のベーン部を有し、前記ベーン部の回転方向の一方側に進角油圧室が形成され、前記ベーン部の回転方向の他方側に遅角油圧室が形成されるベーンロータと、
   前記第１ハウジングの前記開口を塞ぐように前記第１ハウジングに固定される第２ハウジングと、
   前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとに挟持され、板厚方向に弾性変形可能であって前記ベーンロータの端面に当接する弾性凸部を有するシールプレートと、
   前記ベーンロータの前記シールプレート側に開口する収容穴に往復移動可能に収容される規制部材と、
   前記規制部材を前記シールプレート側に付勢する付勢部材と、
   を備え、
   前記シールプレートは、前記ベーンロータの前記相対回動における所定の位置で前記規制部材と対応する位置に、前記ベーンロータ側に開口し且つ前記第２ハウジング側に凹む凹部を有し、
   前記規制部材は、前記シールプレートの前記凹部に嵌合することで前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングに対する前記ベーンロータの相対回動を規制することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記第２ハウジングは、前記シールプレートの前記凹部と対応する位置に前記凹部の外壁が嵌合する受容穴を有することを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記シールプレートは、前記凹部の底壁に、前記ベーンロータ側に突出し且つ前記規制部材の先端面が当接可能な突起を設けていることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記シールプレートは、ロックウェルＣスケール表面硬度がＨＲｃ５０以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記シールプレートは、前記弾性凸部の径方向外側に形成される基面部が前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとに挟持され、当該基面部の前記第１ハウジング側および前記第２ハウジング側の少なくとも一方の面に油密性を向上するためのシール材が塗布されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。

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