JP3711872B2

JP3711872B2 - 内燃機関用バルブタイミング調整装置

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Publication number: JP3711872B2
Application number: JP2001019160A
Authority: JP
Inventors: 博之山▲崎▼; 和俊岩▼さき▲; 美智雄安達; 正泰牛田; 久茅野; 勇稲井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: JP2001248413A

Description

【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）の吸気バルブおよび排気バルブの少なくともいずれか一方の開閉時期（以下、「開閉時期」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】
エンジンの吸気バルブおよび排気バルブの少なくともいずれか一方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として特開平５−２１４９０７号公報および実開平２−５０１０５号公報に開示されるものが知られている。これらのバルブタイミング調整装置は、エンジンの駆動軸としてのクランクシャフトから従動軸としてのカムシャフトに駆動力を伝達する駆動力伝達手段にベーンを用いている。ベーンはハウジング内に相対回動自在に収容され、ハウジングに対するベーンの位相差を作動油等の液圧により制御している。
【発明が解決しようとする課題】
特開平５−２１４９０７号公報に開示されるバルブタイミング調整装置のハウジングは、一つの周壁とこの周壁の軸方向両端面を覆う二つの側壁とから構成されている。このようにハウジングを三部材で構成すると、次のような問題が生じる。
【０００３】
(1) 作動流体の漏れを防止するために周壁と各側壁との接合面にシール部材が必要となるので、部品点数が増加するとともに、周壁と各側壁との接合面にシール部材を配設させるための溝の分だけハウジングの外径が大きくなる。
(2) 各部材の加工精度および組付精度のばらつきにより、ハウジングを構成する両側壁の軸受け部における芯ずれが増大する。
このような三部材でハウジングを構成するバルブタイミング調整装置に対し、実開平２−５０１０５号公報に開示されるものではハウジングを構成するギア側壁と周壁とが一体に形成されているので、前述したような問題点を解決することができる。
【０００４】
しかしながら、このような構造にするとギア側壁の径はハウジングの周壁の径によって決定され、ギア側壁を小径化することができなくなってしまい、全体の部品の大きさが制約される。さらに、ハウジングの周壁と一方の側壁とを一体に形成した場合、周壁と側壁との内壁角部が鈍り内壁角部におけるシール性が低下するという問題がある。また、その材質についても硬さ、強度等の面で制約される。
【０００５】
ハウジング部材の構成に係わらず図１１に示すようにベーン１１０を駆動する作動油が供給される油圧室をシールするためにベーン１１０とハウジング部材１１１との回転摺動部にシール部材１１２を配設する場合、シール部材１１２がハウジング部材１１１に対して攻撃性が高いと、シール部材１１２との摺動頻度の高いハウジング部材１１１の部位が摺動頻度の低い部位よりも摩耗し、段差１１１ａが形成される。図１１に示すようにシール部材１１２が段差１１１ａにさしかかると、ハウジング部材１１１側から矢印Ａ方向にシール部材１１２が油圧を受け、シール部材１１２がベーン１１０側に押し込まれることがある。すると、ベーン１１０の周方向両側に設けられている油圧室間で作動油が漏れ、図１１に示す位置にベーン１１０を保持することが困難になる。このようなハウジング部材の局所的な摩耗は、中間位置でベーンを保持制御する障害となる。鉄系の高硬度な材資でハウジング部材を形成することによりハウジング部材の摩耗を防止することはできるが、製造コストが増加するとともにハウジング部材の重量を低減できないという問題がある。
【０００６】
ここで攻撃性とは、摺動する相手部材を摩耗する度合いをいう。攻撃性が高ければ摩耗させやすく、攻撃性が低ければ摩耗させにくい。
本発明の目的は、シール性が良好で部品点数が少なく、小型化可能なバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、製造コストを低減するとともに軽量化を実現し、駆動軸と従動軸との位相差を高精度に制御可能なバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、ベーン部材においてベーンの突出側先端に形成された溝部に備えられ、ハウジング部材の内周壁に対し相対回転摺動するシール部材を、ハウジング部材よりも軟質の樹脂材料で形成することにより、ハウジング部材の摩耗を低減するとともに、シール部材との摺動頻度が高いハウジング部材の特定箇所において局所的な摩耗が生じることを防止する。したがって、ハウジング部材の摩耗によるシール性の低下、特に局所的な摩耗による特定位置における作動流体の漏れを防止するので、駆動軸と従動軸との位相差を高精度に制御できる。また、にシール部材の加工が容易でかつコストを低減できる。さらに、ハウジング部材の線膨張係数に近づけるため、樹脂材料に充填材を配合してシール部材を形成することにより、温度変化によりハウジング部材およびシール部材が膨張および収縮しても、シール部材の長手方向両端のクリアランスの変化を抑えることができる。また、ハウジング部材とベーン部材との回転摺動部において一定の力でシール部材が摺動面に押しつけられる効果が期待される。したがって、温度変化に係わらずシール部材の過度の摩耗を防止するとともに、作動流体の漏れを防止できる。
【０００８】
また、ハウジング部材を高硬度な材質で形成する必要がないので、アルミ等の材質でハウジング部材を形成できる。これにより、ハウジング部材の製造コストが低下するとともに、ハウジング部材を軽量化することができる。
【０００９】
本発明の請求項２または３記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、シール部材の線膨張係数がハウジング部材に近づき、かつシール部材に配合した充填材の攻撃性が低い。したがって、温度変化に係わらず安定してシール性を維持し、ハウジング部材の摩耗、特に局所的な摩耗を防止するので、シール部材が良好に作動流体の漏れを防止し、駆動軸と従動軸との位相差を高精度に制御できる。
【００１０】
本発明の請求項４記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、シール部材の肩部を面取りすることにより、一体に形成されたバウジング部材の周壁と側壁との内壁角部が直角に形成されていなくても内壁角部の形状にシール部材の肩部の形状が合っている。したがって、シール部材の組付け当初から良好なシール性を確保できる。本発明の請求項５記載のエンジン用バルブタイミング調整装置によると、シール部材の一方の肩部だけを面取りしているので、この面取りされた肩部を内壁角部に位置させることで初期から良好なシール性が得られる。しかも面取りされない反対側の肩部においてもハウジング構造に対応した良好なシール性が得られる。
【００１１】
【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。
図１に示すハウジング部材の側壁としてのタイミングギア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、図示しない吸気バルブおよび排気バルブの少なくともいずれか一方を開閉駆動する。カムシャフト２は、タイミングギア１に対し所定の位相差をおいて回動可能である。タイミングギア１およびカムシャフト２は図１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。
【００１２】
タイミングギア１とシューハウジング３との間には、薄板上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。
【００１３】
シューハウジング３は周壁４と側壁としてのフロントプレート５とからなり、アルミダイカストにより一体に形成されている。シューハウジング３はタイミングギア１と別体に形成されているので、タイミングギア１はシューハウジング３よりも外径を小さくすることもできる。図２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９ａ、９ｂ、９ｃを収容する収容室としての扇状空間部４０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。
【００１４】
図３に示すように、シューハウジング３の周壁４とフロントプレート５とが形成する内壁角部３ｄは直角ではなく鈍っている。この内壁角部３ｄの鈍りは、型による成形加工であれば型摩耗、切削加工であれば切削工具摩耗により生じる。フロントプレート５とリアプレート１８との間の軸長Ｌ_１は本実施例ではＬ_１＝２２〜２５mmに設定されている。
【００１５】
図２に示すように、ベーン部材としてのベーンロータ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内に回動可能に収容されている。図１に示すように、ベーンロータ９およびブッシュ６は、ボルト２１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。ベーンロータ９と一体に固定されるブッシュ６は、フロントプレート５の内周壁に相対回動可能に嵌合している。
【００１６】
図２および図４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、内壁角部３ｄ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。
【００１７】
図３に示すように、シール部材１６は、ベーン９ａ、９ｂ、９ｃの外周壁に形成された溝９ｅ、ならびに図示しないがベーンロータ９のボス部９ｄの外周壁に形成された溝９ｅに嵌合している。図３には板ばね１７を図示していない。シール部材１６はＰＰＳ樹脂を基材とし、ＰＰＳ樹脂よりも硬質の無機充填材を配合して形成されている。ＰＰＳ樹脂は耐油性に優れて劣化しにくく、かつ膨潤しにくいのでシール部材１６として用いることが望ましい。ＰＰＳ樹脂および配合される無機充填材はシューハウジング３より軟質である。シール部材１６はそれぞれ板ばね１７の付勢力および遠心力により径方向外側の周壁４に向けて押されており、油圧室間においてクリアランス５０を通り作動油が漏れることを防止している。ＰＰＳ樹脂に代えて、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、フェノール樹脂、テフロン樹脂を用いてもよい。
【００１８】
シール部材１６の軸長Ｌ_２は、Ｌ_１ ≧Ｌ_２に設定されている。また、図５に示すベーンロータ９からのシール部材１６の突出量ｆ、つまりクリアランス５０の大きさは、シューハウジング３の内径をａ、ベーンロータ９の外径をｂ、内壁角部３ｄの鈍り寸法をｃ（図４参照）とすると、次式(1) で表される。
ｆ＝ａ−ｂ＞ｃ＋（シューハウジング３とベーンロータ９の軸ずれ量）・・・(1)
【００１９】
図６に示すＰ_１はシール部材１６が進角油圧室から受ける作動油圧を示し、Ｐ_２はシール部材１６が遅角油圧室から受ける作動油圧を示している。またｄはシール部材１６の厚みを表している。
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３ａ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。
【００２０】
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。
図１に示すように、ガイドリング１９は、収容孔２３を形成するベーン９ａの内壁に圧入保持され、このガイドリング１９にストッパピストン７が挿入されている。従って、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、かつスプリング８によりフロントプレート５側に付勢されている。ストッパ穴５ａはフロントプレート５に形成されており、このストッパ穴５ａにテーパ穴２２ａを有するガイドリング２２が圧入保持されている。ストッパピストン７はスプリング８の付勢力によりテーパ穴２２ａに嵌合可能である。タイミングギア１に形成された連通路２４はフランジ部７ａよりも右側の収容孔２３に連通するとともに大気解放されているので、ストッパピストン７の移動が妨げられない。
【００２１】
フランジ部７ａの左側の油圧室３７は、油路３９を介して進角油圧室１５と連通している。進角油圧室１５に作動油が供給されると、スプリング８の付勢力に抗してストッパピストン７はテーパ穴２２ａから抜け出す。また、ストッパピストン７の先端部に形成された油圧室３８は、図２に示す油路４１を介して遅角油圧室１０と連通している。遅角油圧室１０に作動油が供給されると、スプリング８の付勢力に抗してストッパピストン７はテーパ穴２２ａから抜け出す。
【００２２】
ストッパピストン７の位置とテーパ穴２２ａ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がテーパ穴２２ａに嵌合するように設定されている。ストッパピストン７とテーパ穴２２ａとはロック機構を構成している。
図１および図２に示すようにベーンロータ９のボス部９ｄには、ブッシュ６との当接部において油路２９が設けられており、カムシャフト２との当接部において油路３３が設けられている。油路２９および３３はそれぞれ円弧状に形成されている。油路２９は、油路２７、２５を介して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２９は、油路３０、３１、３２により遅角油圧室１０、１１、１２と連通しており、油路４１を介して油圧室３８と連通している。
【００２３】
油路３３は、油路２８、２６を介して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、１４、１５と連通しており、進角油圧室１５、油路３９を介して油圧室３７と連通している。
次に、バルブタイミング装置の作動について説明する。
【００２４】
エンジン通常運転時、遅角油圧室１０、１１、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はテーパ穴２２ａ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２に示す最遅角位置で停止する。油圧室３７、３８にも作動油が供給されないので、ストッパピストン７はスプリング８の付勢力によりテーパ穴２２ａに嵌合する。
【００２６】
エンジンが再始動しても、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るまではストッパピストン７はテーパ穴２２ａ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、油圧室３７または３８に作動油が供給されると、ストッパピストン７は図１の右側に力を受けるので、スプリング８の付勢力に抗してテーパ穴２２ａ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。
次に、シール部材１６の摩耗過程について図７に基づいて説明する。図７には溝９ｅおよび板ばね１７を図示していない。
【００２８】
▲１▼図７の（Ａ）に示すように、溝９ｅにシール部材１６を嵌合した初期の状態では、シール部材１６の角部はすべて直角である。▲２▼シール部材１６は板ばね１７の付勢力および遠心力により矢印方向に押されているので、内壁角部３ｄと摺動するシール部材１６の角部に力が集中する。シール部材１６はシューハウジング３よりも軟質の材質で形成されているので、時間経過にともない図７の（Ｂ）に示すように内壁角部３ｄと摺動するシール部材１６の角部、つまり肩部が摩耗してくる。▲３▼さらに摩耗が進み内壁角部３ｄ全体とシール部材１６とが摺動するようになると、摩耗されてきたシール部材１６の角部に対する力の集中がなくなる。これにより初期摩耗が終了し、これ以後定常摩耗に移行する。
【００２９】
このように、内壁角部３ｄの形状とシール部材１６の角部の形状とが合致すると、シール部材１６と周壁４との間のクリアランスがほぼ消滅するので、各油圧室間の作動油漏れをシール部材１６により良好に低減できる。
次に、シール部材１６に配合する無機充填材の違いによるシューハウジング３およびシール部材１６の摩耗量を測定した結果を図８に示す。
図８の（Ｂ）に示すように、アルミプレート１００の上にバーベル１０１を載置し、このバーベル１０１に一定圧力Ｐを加えながらアルミプレート１００を速度Ｖで回転させたのち、アルミプレート１００およびバーベル１０１の摩耗量を計測した。バーベル１０１の基材はＰＰＳ樹脂であり、Ｐ＝０．５kgf/mm^２、Ｖ＝０．５ｍ／ｓである。
【００３０】
計測の結果、図８の（Ａ）に示すように、無機充填材を含まないＰＰＳ樹脂だけでバーベル１０１を形成したものは、アルミプレート１００の摩耗量は比較的少ないがＰＰＳ樹脂が柔らかい材質であるためにバーベル１０１の摩耗量が大きくなっている。ＰＰＳ樹脂が柔らかい材質であるにも関わらずタルクやチタン酸カリウムを充填したものに比べ、アルミプレート１００の摩耗量が大きくなっているのは、アルミプレート１００から生じるアルミ粉がＰＰＳ樹脂が柔らかい材質であるが故にバーベル１０１に埋め込まれ、この埋め込まれたアルミ粉によりアルミプレート１００が摩耗されるからである。チタン酸カリウムは小さい針状に形成されている。
【００３１】
ＰＰＳ樹脂よりも硬質のタルクやチタン酸カリウムを充填したものに比べＰＰＳ樹脂だけのものはアルミプレート１００の摩耗量が大きいとはいえ、シール部材１６として使用できる範囲である。
【００３２】
ＧＦ（ガラス繊維）を充填したものはＧＦ（硬度７〜８）が硬い材質であるためにバーベル１０１の摩耗量は少ないがアルミプレート１００の摩耗量が大きくなっている。つまり、ＧＦはシューハウジング３に対する攻撃性が高くシューハウジング３の摩耗量が大きくなるので、ＧＦはシール部材１６に配合する無機充填材として不適である。しかし、後述するようにシール部材１６にＧＦを配合することによりシール部材１６の線膨張係数がシューハウジング３に近づきシール性を向上することができるので、シューハウジング３の線膨張係数にシール部材１６の線膨張係数を近づけることを主眼にするならＧＦを充填材として用いてもよい。
【００３３】
これに対し、タルク５０％またはチタン酸カリウム３０％を充填したものは、アルミプレート１００およびバーベル１０１の摩耗量がともに少ないことが判った。つまり、シール部材１６の形成にはＰＰＳ樹脂に適度な硬度を有する無機充填材を配合することがより効果的であることが判った。タルクおよびチタン酸カリウムはそれぞれモース硬度２、４である。タルク、チタン酸カリウム以外にも、ＰＰＳ樹脂よりも硬質でありモース硬度５以下の脆性材料であれば、シール部材１６に充填する無機充填材として使用できる。例えば、クレー（硬度２）、マイカ（硬度３）、水酸化アルミニウム（硬度３）、ワラスナイト（硬度４．５）、グラファイト（硬度１〜２）、酸化亜鉛（硬度４．２）である。無機充填材以外にもカーボンファイバ（硬度１〜２）を用いることも可能である。これら充填材は、鉄やアルミと摺動することによりシール部材１６の表面から脱落して穴を形成するのではなく、充填材が摩耗し、発生した充填材の摩耗粉がアルミ粉や異物を一緒に外部に排出する。これら充填材の配合量は、成形材料中の重量％で５〜７０％が好ましい。その理由は、配合量が５％未満であるとシューハウジング３との摺動効果が十分ではなく、７０％を超えるとＰＰＳ樹脂との混練が困難になるとともに射出成形時の流れが悪くなるからである。さらに好適には３０〜６０％である。３０〜６０％の配合量はハウジング部材がアルミの場合に好ましく、アルミの線膨張係数に近いシール部材を得ることができる。例えば、使用温度範囲として−４０°Ｃ〜１５０°Ｃの全域で良好なシール性を維持できる。
【００３４】
さらに、シール部材１６の基材にこれら充填材を配合することにより、シール部材１６の線膨張係数がシューハウジング３に近づく。シューハウジング３とシール部材１６との線膨張係数の差が小さくなることにより、温度変化に伴いシール部材１６およびシューハウジング３が膨張および収縮してもシューハウジング３とシール部材１６との軸方向クリアランスが変化せず、漏れ量の増加がなく、かつシール部材１６がシューハウジング３の内壁とほぼ一様な力で摺動する。したがって、シール部材１６が過度に摩耗したり、油圧室間で油漏れが生じたりすることを防止できる。線膨張係数をシューハウジング３に近づけることを主眼にするなら、前述したように充填材としてシール部材１６にＧＦを配合してもよい。
【００３５】
上記充填材の内シューハウジング３に対する攻撃性が低くシューハウジング３を摩耗させにくい材質は、タルク、クレー、針状のチタン酸カリウム、カーボンファイバ、グラファイト、針状の酸化亜鉛である。
【００３６】
また、シール部材１６の線膨張係数をシューハウジング３に近づける効果はないが、攻撃性の低いテフロン樹脂を粉末状にして前述したＰＰＳ樹脂等の基材に充填することにより、シューハウジング３に対する攻撃性をより低下することができる。粉末状のテフロン樹脂と前述した充填材とを併用することにより、線膨張係数をシューハウジング３に近づけるとともに、シューハウジング３に対する攻撃性を低下することができる。
【００３７】
図９に、本実施例に対しシール部材を用いずシューハウジング６０とベーンロータ６１との直接の摺動によりシールを行う比較例を示す。比較例のシューハウジング６０も周壁と側壁の一方とを一体に形成したものである。
比較例のシューハウジング６０にも本実施例と同様に内壁角部６０ａが形成されている。この内壁角部６０ａとの干渉を避けるため、ベーンロータ６１の角部６１ａは切欠かれており、この角部６１ａの切欠によりクリアランス６２が形成される。このクリアランス６２に作動油が漏れると油圧室の圧力が低下するので、バルブタイミングの制御応答性が低下する。さらに、シューハウジング６０とベーンロータ６１とが直接摺動するのでシューハウジング６０とベーンロータ６１との径方向における高い加工精度が要求される。さらにまた、シューハウジング６０とベーンロータ６１との摺動部が摩耗することにより摺動部にクリアランスが形成され易くなる。このクリアランスから作動油が漏れ、バルブタイミングの制御応答性が低下する。
【００３８】
これに対して本実施例では、シール部材１６が摩耗し、内壁角部の形状にシール部材１６の角部の形状が合致するので比較例に示したクリアランスが形成されない。さらに、シューハウジング３よりもシール部材１６が軟質であるため、周壁４のシール部材１６との摺動面の摩耗量が低減する。したがって、シール部材１６との摺動頻度の高い周壁４の局所的な摩耗を防止し、作動油の漏れを低減できるのでバルブタイミングの制御応答性が向上する。さらに、特定位置で作動油漏れを起こすことがないので、任意の位置でベーンロータ９を確実に保持することができる。また、シューハウジング３とベーンロータ９とが径方向で直接摺動する必要がないので、径方向における加工が容易になる。さらにまた、金属同士のシューハウジング３とベーンロータ９とが径方向で摺動しないので互いの摩耗を防止することができる。
【００３９】
また図１０に示す本実施例の変形例のように、内壁角部３ｄに対応するシール部材５５の肩部に内壁角部３ｄの鈍りを覆うように予め面取り５５ａを設けてもよい。この実施例ではシール部材５５の長手方向両端の肩部のうち、内壁角部３ｄと対向する肩部のみに面取り５５ａを設け、他方の残る肩部を直角の鋭い角部とした。したがって、内壁角部３ｄにほぼ沿うとともに、シューハウジング３とリアプレート１８とで形成される角部にも合致する。これにより、シール部材５５を組付けた当初からシール部材５５は周壁４およびフロントプレート５の内壁と摺動し、油圧室間の油漏れを防止することができる。変形例では一方の肩部だけに面取り５５ａを設けたが、他方の肩部にも面取り５５ａを設けてもよい。両肩部に面取り５５ａを設けることにより、シール部材の肩部の位置を逆に組付けても内壁角部３ｄに面取り５５ａが面するので、組付け間違いを防ぎ組付けが容易になる。
以上説明した本実施例では、周壁４とフロントプレート５とをアルミダイカストにより一体に形成してシューハウジング３を構成し、シューハウジング３はタイミングギア１と別体に形成されている。したがって、シューハウジング３の外径に関係なくタイミングギア１の外径を極力小さくできるので、シューハウジング３およびタイミングギア１からなるハウジング部材だけでなく全体の体格を小型化可能である。
【００４０】
また本実施例では、シューハウジング３よりも軟質のＰＰＳ樹脂をシール部材１６の基材とし、このＰＰＳ樹脂にＰＰＳ樹脂よりも硬質でシューハウジング３よりも軟質のモース硬度５以下の充填材を配合したことにより、シューハウジング３をアルミで形成することが可能になった。したがって、シューハウジングが軽量化し、加工性が向上した。
【００４１】
さらに、摺動により発生するシューハウジング３のアルミ粉や作動油に混入した鉄粉等の異物がシール部材１６に配合された無機充填材が摩耗するときに発生する摩耗粉とともに排出されるので、シール部材１６と摺動するシューハウジング３の摺動面がアルミ粉や異物により摩耗することを防止できる。
【００４２】
本実施例では、周壁４と側壁としてのフロントプレート５とを一体に形成してハウジング部材としてのシューハウジング３を構成したが、周壁と側壁とを一体に形成しないでハウジング部材を構成してもよい。この場合も、ハウジング部材よりも軟質の樹脂材料で形成したシール部材をハウジング部材とベーン部材との回転摺動部に配設することにより、ハウジング部材の摩耗を低減するとともに、ハウジング部材の局所的な摩耗を低減できる。したがって、回転摺動部における作動油の漏れ、特に特定位置における作動油の漏れが低減するので、ベーン部材を中間位置において保持する等のハウジング部材に対するベーン部材の高精度な位相制御を確実に行うことができる。
【００４３】
また本実施例では、シール部材１６により周壁４の内周壁とベーンロータ９の外周壁とをシールするので、シューハウジング３とベーンロータ９の径方向のクリアランスを高精度に加工する必要がない。したがって、部材の加工が容易になる。
また本発明では、シューハウジングを鉄系焼結材で形成する場合はシール部材をアルミ、樹脂またはゴム、シューハウジングをアルミで形成する場合はシール部材をゴムで形成することも可能である。
【００４４】
また本実施例では、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】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縦断面図である。
【図２】本実施例のバルブタイミング調整装置を示す横断面図である。
【図３】本実施例のシール部材を含む模式的縦断面図である。
【図４】本実施例の周壁とベーンロータとのクリアランスを示す模式的縦断面図である。
【図５】本実施例のシール部材の作動状態を示す模式的横断面図である。
【図６】図５の要部拡大図である。
【図７】シール部材の摩耗過程を示す断面図であり、（Ａ）は初期状態を示し、（Ｂ）は中間状態を示し、（Ｃ）は最終状態を示している。
【図８】（Ａ）はシール部材に充填する充填材と摩耗量との関係を示す特性図であり、（Ｂ）は摩耗量の試験治具を示す模式図である。
【図９】本実施例の比較例を示す模式的断面図である。
【図１０】本実施例の変形例を示す模式的断面図である。
【図１１】従来のシール部材によるハウジングの摩耗状態を示す模式的断面図である。
【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（ベーン部材）
９ａ、９ｂ、９ｃベーン（ベーン部材）
１６シール部材
４０扇状空間部（収容室）
５５シール部材
５５ａ面取り

Claims

内燃機関の駆動軸から内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブ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内燃機関用バルブタイミング調整装置において、
ハウジング部材と、
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相対回動可能に収容されるベーン部材とを備え、
前記収容室には、前記ハウジング部材の周壁から中心方向に突出するシューと、前記ベーン部材のボス部と一体に形成され当該ボス部から径方向外側に突出するベーンとの間で交互に仕切られた複数の油圧室が形成されると共に、
前記ハウジング部材の内周壁と前記ベーン部材の外周壁との間には、径方向のクリアランスが形成され、
前記ベーン部材において前記ベーンの突出側先端に形成された溝部には、隣接する前記複数の油圧室間において前記クリアランスを通じた油の連通を遮断するシール部材と、前記シール部材を前記ハウジング部材の内周壁に向けて付勢する板ばねとを備え、
前記シール部材は、前記ハウジング部材よりも軟質の樹脂材料で形成され、且つ、前記ハウジング部材の線膨張係数に近づけるため、樹脂材料に充填材が配合されており、前記ハウジング部材の内周壁に対し相対回転摺動することを特徴とする内燃機関用バルブタイミング調整装置。
前記充填材は前記ハウジング部材に対し攻撃性が低いことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
前記充填材は、タルク、チタン酸カリウム、クレー（硬度２）、マイカ（硬度３）、水酸化アルミニウム（硬度３）、ワラスナイト（硬度４．５）、グラファイト（硬度１〜２）、酸化亜鉛（硬度４．２）、カーボンファイバ（硬度１〜２）のいずれかであることを特徴とする請求項２記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
前記シール部材の肩部を面取りすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。
前記シール部材の一方の肩部だけを面取りすることを特徴とする請求項４記載の内燃機関用バルブタイミング調整装置。