JP5513841B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の内燃機関の吸気弁および排気弁の開閉タイミングを、運転状態に応じて調節する弁開閉時期制御装置に関する。

従来、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、駆動側回転体に対して同軸上に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転体と、で流体圧室を形成し、従動側回転体に設けられた仕切部によって流体圧室を遅角室と進角室とに仕切り、遅角室及び進角室に対して作動流体を給排して、駆動側回転体に対する従動側回転体の相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置がある。

この種の弁開閉時期制御装置においては、遅角室と進角室との間での作動流体の漏洩を防止する必要があり、例えば、特許文献１に記載の弁開閉時期制御装置は、仕切部（文献では「ベーン」）のうち駆動側回転体（文献では「ハウジング」）もしくは従動側回転体（文献では「ベーン部材」）に対向する位置と、駆動側回転体もしくは従動側回転体のうち仕切部に対向する位置と、にシール部材（文献では「シール材」）を配設し、弾性変形して付勢機能を発揮する付勢部材（文献では「金属性バネ」）によって、仕切部に配設されたシール部材を仕切部の側から駆動側回転体もしくは従動側回転体の側へ付勢すると共に、駆動側回転体もしくは従動側回転体の側に配設されたシール部材を駆動側回転体もしくは従動側回転体の側から仕切部へ付勢している。

さらに、特許文献１に記載の弁開閉時期制御装置では、シール部材に付勢部材を一体固着することにより、シール部材と付勢部材とを駆動側回転体もしくは従動側回転体に組付ける際の作業性の向上や、付勢部材の組付けし忘れ防止を図っている。シール部材と金属製バネとの一体固着としては、インサート成形や、シール部材に突起を形成し、その突起を金属性バネに形成したルーズホールに嵌合させた後に突起の先端部を熱によって潰して抜け止めを行う等する方法が挙げられている。

また、特許文献２にも同様の技術が開示されている。特許文献２に記載の弁開閉時期制御装置では、シール部材と付勢部材とを合成樹脂によって一体として射出成形してある。さらに、合成樹脂の材料として、ポリフェニレンサルファイド樹脂、炭素繊維、及びポリテトラフルオロエチレンを適用することにより、シール部材の耐油性の向上、付勢部材の付勢力向上、及び、シール部材の摩擦係数低減を実現できるとしている。

特開２０００−２６５８１５号公報 特開２０００−２６５８１４号公報

しかしながら、特許文献１の技術において、インサート成形を行う場合、単にシール部材のみを射出成形するのと比較して、設備が大掛かりとなる上、金属製バネの材質が熱に強いものに限定される等の不利な点がある。特許文献１の技術において、シール部材に金属製バネをセットした後に突起に対して熱処理を行う場合、シール部材のうち突起周辺部分が熱焼けして脆くなったり、熱溶解した突起の樹脂がルーズホールを塞ぎ込んでしまい、ルーズホールが機能しなくなったりする可能性もある。また、熱処理工程と冷却工程が必要であるため、製造時間が延長されてしまう虞もある。

また、特許文献２の技術であると、付勢部材が樹脂製であるため、金属製バネと比較して耐久性に劣る可能性がある。さらに、特許文献２の技術においては、シール部材と付勢部材との取り合い部分の仕上がり精度や、付勢部材のうち付勢力を発揮する部分の厚みの精度が重要であると考えられるが、自動車用の内燃機関における弁開閉時期制御装置のシール部材の製品寸法を鑑みると、シール部材と付勢部材の製品寸法は上記精度を達成するには小さいものである。よって、製造管理において過度の負担を強いられる虞もある。

本発明の目的は、遅角室と進角室との間での作動流体の漏洩を防止するシール部材及びシール部材を付勢する付勢部材の製造がしやすく、シール部材への付勢部材の組付けが迅速、簡易かつ確実な弁開閉時期制御装置を提供することにある。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の第一特徴構成は、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、駆動側回転体に対して同軸上に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転体と、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とで形成された流体圧室を遅角室と進角室とに仕切るよう前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の少なくとも一方に設けられた仕切部と、前記仕切部のうち前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体に対向する位置、または、前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体のうち前記仕切部に対向する位置に配設されて、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転に基づく前記遅角室と前記進角室との間での作動流体の漏洩を防止するシール部材と、弾性変形に基づく付勢力によって、自身を前記シール部材に係止すると共に、前記シール部材を前記仕切部の側から前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体の側へ、または、前記シール部材を前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体の側から前記仕切部の側へ付勢する付勢部材と、を備え、前記付勢部は、前記シール部材を前記仕切部の側から前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体の側へ、または、前記シール部材を前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体の側から前記仕切部の側へ付勢する第一付勢部と、自身の弾性変形に基づく付勢力によって自身を前記シール部材に係止する第二付勢部とを有し、前記シール部材に凸部を形成し、前記凸部は平行な２面を有し、前記第二付勢部は前記平行な２面に当接する部分を有し、前記第二付勢部は前記当接する部分で自身の弾性変形に基づく付勢力を発揮して前記平行な２面を挟持することにより前記付勢部材を前記シール部材に対して係止させ、前記第一付勢部が変形して付勢力を発揮した状態において、前記第二付勢部は前記凸部の前記平行な２面に当接した状態を維持する点にある。

本構成によると、シール部材と付勢部材とは別々な部材であり、製造がし易い。また、シール部材に付勢部材を組付ける際には、付勢部材を弾性変形させて、その弾性変形に基づく付勢力により、シール部材に付勢部材を係止させる。即ち、付勢部材は、作動流体の漏洩を防止するようシール部材を付勢する付勢力と、シール部材への自身の係止のための付勢力と、を有する。これにより、特別な加工、例えば、インサート成形や熱処理等を行うことなく、シール部材に付勢部材を迅速、簡易かつ確実に組付けることができる。

本構成によると、付勢部材は、凸部を挟み込むことでシール部材に係止する。例えば、付勢部材のうち二箇所の部位の幅を凸部の幅よりも狭く形成すれば、付勢部材を凸部の所定位置まで押し込むことにより、付勢部材は弾性変形する。即ち、付勢部材の弾性変形に基づいて付勢力が発生して、付勢部材は凸部を挟持する。この結果、付勢部材はシール部材に係止する。このように、シール部材への付勢部材の組付けが迅速かつ簡易となる。なお、シール部材に対する付勢部材の係止は、一箇所の凸部に対して付勢部材が一箇所だけ係止する構成であっても、一箇所の凸部に対して付勢部材が複数箇所で係止する構成であっても、複数箇所の凸部に対して付勢部材が複数箇所で係止する構成であっても良い。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の第二特徴構成は、前記シール部材の二箇所に凸部を形成し、前記付勢部材を、前記付勢部材のうち二箇所の部位が夫々各別に二箇所の前記凸部に係止する状態で弾性変形に基づく付勢力によって二箇所の前記凸部を挟持して前記シール部材に係止するよう構成した点にある。

本構成によると、付勢部材は、二箇所の凸部を大きく外側から一気に挟み込むことでシール部材に係止する。例えば、付勢部材の幅を二箇所の凸部の外側面同士の距離よりも狭く形成すれば、付勢部材を凸部の所定位置まで押し込むことにより、付勢部材は弾性変形する。即ち、弾性変形に基づいて付勢力が発生して、付勢部材は凸部を挟持する。この結果、付勢部材はシール部材に係止する。このように、シール部材への付勢部材の組付けが迅速かつ簡易となる。また、付勢部材の形状及び大きさに応じて二箇所の凸部の離間距離を調整するだけで、付勢部材をシール部材に対してバランスよく配設することができる。即ち、シール部材に対して付勢部材が安定する。なお、二箇所の凸部に対する付勢部材の二箇所の部位の係止は、一箇所であっても、複数箇所であっても良い。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の第三特徴構成は、前記付勢部材を線バネで構成した点にある。

線バネは、略円形の断面形状であるため、その断面二次モーメントはどの方向に対しても略同じ値である。本構成のごとく、付勢部材を線バネで構成すると、どの方向にも自在に曲げ加工を行うことができ、付勢部材の形状の選択の幅が広がる。よって、シール部材の形状が複雑になっても対応が可能である。また、線バネを幾重かにすることで、既存の材料を使って、付勢力の大きさを変更することが容易である。さらに、シール部材に係止する部分の付勢力は小さくし、シール部材を付勢する部分の付勢力は大きくする、といった付勢力の部分的な調整も容易である。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の第四特徴構成は、前記付勢部材を板バネで構成した点にある。

板バネは、略矩形の断面形状であるため、その厚みや幅によって付勢力の調整がしやすい。本構成のごとく、付勢部材を板バネで構成すると、付勢部材の形状に制限がある中で、シール部材を付勢する付勢力を大きくする必要がある場合等において、付勢部材の形状を複雑にすることなく付勢力の調整が容易である。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の第五特徴構成は、前記付勢部材が前記シール部材と前記仕切部とに挟まれて塑性変形しないよう、前記付勢部材の弾性変形範囲を規制する規制部を前記シール部材と前記仕切部とに亘って備えた点にある。

弁開閉時期制御装置を組立てる際は、付勢部材を仕切部の側に向けつつシール部材を仕切部に押付けて組付けることとなるが、その押付け力が大きすぎると、付勢部材の変形が降伏点を越えてしまい、付勢部材が塑性変形する虞がある。この場合、付勢部材は、シール部材を付勢するのに必要な付勢力を失ってしまうこととなる。本構成であると、付勢部材の弾性変形範囲が規制されているため、付勢部材がシール部材と仕切部とに挟まれて塑性変形することがない。よって、付勢部材の付勢力のうちシール部材を付勢するのに必要な適正な付勢力を失わせることなく、弁開閉時期制御装置を組立てることができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の第六特徴構成は、前記付勢部材が前記シール部材と前記仕切部が対向する前記駆動側回転体または前記従動側回転体とに挟まれて塑性変形しないよう、前記付勢部材の弾性変形範囲を規制する規制部を前記シール部材と前記仕切部が対向する前記駆動側回転体または前記従動側回転体とに亘って備えた点にある。

弁開閉時期制御装置を組立てる際は、付勢部材を駆動側回転体または従動側回転体の側に向けつつシール部材を駆動側回転体または従動側回転体に押付けて組付けることとなるが、その押付け力が大きすぎると、付勢部材の変形が降伏点を越えてしまい、付勢部材が塑性変形する虞がある。この場合、付勢部材は、シール部材を付勢するのに必要な付勢力を失ってしまうこととなる。本構成であると、付勢部材の弾性変形範囲が規制されているため、付勢部材がシール部材と仕切部とに挟まれて塑性変形することがない。よって、付勢部材の付勢力のうちシール部材を付勢するのに必要な適正な付勢力を失わせることなく、弁開閉時期制御装置を組立てることができる。

本発明に係る弁開閉時期制御装置の全体構成を示す図である。 図１のＩＩ-ＩＩ断面図であって、ロック状態のときの弁開閉時期制御装置の断面図である。 内部ロータ側の仕切部周辺の拡大断面図である。 図３のＩＶ-ＩＶ断面図である。 本発明に係るシール部材及び線バネを示す図であって、（ａ）は組付け時の斜視図、（ｂ）は組付け後の横断面図である。 第一別実施形態に係るシール部材及び線バネを示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け後の横断面図である。 第二別実施形態に係るシール部材及び線バネを示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け後の横断面図、（ｃ）は組付け後の縦断面図である。 第三別実施形態に係るシール部材及び線バネを示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け後の横断面図、（ｃ）は組付け後の縦断面図である。 第四別実施形態に係るシール部材及び線バネを示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け後の横断面図、（ｃ）は組付け後の縦断面図である。 第五別実施形態に係るシール部材及び線バネを示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け後の横断面図、（ｃ）は組付け後の縦断面図である。 第六別実施形態に係るシール部材及び板バネを示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け後の横断面図、（ｃ）は組付け後の縦断面図である。 第七別実施形態に係るシール部材及び板バネを示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け後の横断面図、（ｃ）は組付け後の縦断面図である。 第八別実施形態に係るシール部材及び板バネを示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け後の横断面図、（ｃ）は組付け後の縦断面図である。 第九別実施形態に係るシール部材及び板バネを示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け後の横断面図、（ｃ）は組付け後の縦断面図である。 第十別実施形態に係るシール部材及び板バネを示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組付け後の横断面図、（ｃ）は組付け後の縦断面図である。

以下に、自動車用エンジンにおける吸気弁側の弁開閉時期制御装置として本発明を適応した実施形態について、図１乃至図５に基づいて説明する。本実施形態においては、自動車用エンジンが「内燃機関」に相当する。

〔全体構成〕
この弁開閉時期制御装置は、図１に示すごとく、不図示のエンジンのクランクシャフトに対して同期回転する「駆動側回転体」としてのハウジング１と、ハウジング１に対して同軸上に配置され、カムシャフト１０１と同期回転する「従動側回転体」としての内部ロータ２とを備えている。カムシャフト１０１は、エンジンの吸気弁の開閉を制御する不図示のカムの回転軸である。なお、カムシャフト１０１は、不図示のエンジンのシリンダヘッドに回転自在に組み付けられている。

〔内部ロータ及びハウジング〕
内部ロータ２は、図１に示すごとく、カムシャフト１０１の先端部に一体的に組付けられている。ハウジング１は、カムシャフト１０１が接続される側とは反対側のフロントプレート１１と、タイミングスプロケット１５を一体的に備えた外部ロータ１２と、カムシャフト１０１が接続される側のリアプレート１３と、を備えている。

クランクシャフトが回転駆動すると、動力伝達部材１０２を介してタイミングスプロケット１５にその回転駆動力が伝達され、ハウジング１が図２に示す回転方向Ｓに回転駆動する。ハウジング１の回転駆動に伴い、内部ロータ２が回転方向Ｓに回転駆動してカムシャフト１０１が回転し、カムシャフト１０１に設けられたカムがエンジンの吸気弁を押し下げて開弁させる。

図２に示すごとく、外部ロータ１２に、径内方向に突出する複数個の突出部１４を回転方向Ｓに沿って互いに離間させて形成することにより、外部ロータ１２と内部ロータ２とによって流体圧室４を形成してある。突出部１４は、内部ロータ２の外周面２ａに対するシューとしても機能する。外周面２ａのうち流体圧室４に面する部分に、突出部２１を形成してある。流体圧室４は、突出部２１によって、回転方向Ｓに沿って進角室４１と遅角室４２とに仕切られている。即ち、突出部２１が、本発明の「仕切部」に相当する。流体圧室４を進角室４１と遅角室４２とに仕切るという点で、突出部１４も本発明の「仕切部」に相当する。なお、本実施形態においては、流体圧室４が四箇所となるよう構成してあるが、これに限られるものではない。

図１，図２に示すごとく、各進角室４１と後述する流体制御弁５３の所定のポートとを接続する進角通路４３を内部ロータ２及びカムシャフト１０１に形成してある。また、各遅角室４２と流体制御弁５３の所定のポートとを接続する遅角通路４４を内部ロータ２及びカムシャフト１０１に形成してある。流体制御弁５３を制御し、進角通路４３及び遅角通路４４を介して進角室４１及び遅角室４２に作動流体を供給、排出、またはその給排を遮断して、ベーン２２にその作動流体の流体圧力を作用させる。このようにして、相対回転位相を進角方向または遅角方向へ変位させ、或いは、任意の位相に保持する。進角方向とは、進角室４１の容積が大きくなる方向であり、図２に矢印Ｓ１で示してある。遅角方向Ｓ２とは、遅角室４２の容積が大きくなる方向であり、図２に矢印Ｓ２で示してある。なお、遅角室４２の容積が最大となったときの相対回転位相が最遅角位相であり、進角室４１の容積が最大となったときの相対回転位相が最進角位相である。

〔ロック機構〕
弁開閉時期制御装置は、ハウジング１に対する内部ロータ２の相対回転移動を拘束することにより、ハウジング１に対する内部ロータ２の相対回転位相を最遅角位相と最進角位相との間の所定位相（以下、「ロック位相」と称する）に拘束可能なロック機構６を備えている。エンジンの始動直後において作動流体の流体圧力が安定しない状況において、相対回転位相をロック位相に拘束することによって、クランクシャフトの回転位相に対するカムシャフト１０１の回転位相を適正に維持し、エンジンの安定的な回転を現出することができる。例えば、ロック位相を、不図示の吸気弁と排気弁との開弁時期が一部重複する位相とすると、エンジン始動時の炭化水素（ＨＣ）の低減が図られ、低エミッションのエンジンとすることができる。

ロック機構６は、図１，図２に示すごとく、第一ロック部６Ａ及び第二ロック部６Ｂ、内部ロータ２の外周面２ａに形成されたロック溝６２と、ロック溝６２と後述する流体切換弁５４の所定のポートとを接続するロック通路６１と、を備えている。第一ロック部６Ａ、及び第二ロック部ロ６Ｂは、外部ロータ１２に形成された収容部６３と、収容部６３の形状に沿って径方向に出退可能なロック部材６４と、ロック部材６４をロック溝６２の側に付勢するスプリング６５と、を夫々備えている。

図２に示すごとく、両ロック部６Ａ，６Ｂのロック部材６４がロック溝６２に係入すると、内部ロータ２の相対回転移動が拘束されて、相対回転位相がロック位相に拘束される。流体切換弁５４を制御して、ロック溝６２に作動流体を供給すると、図示はしないが、両ロック部６Ａ，６Ｂのロック部材６４がロック溝６２から収容部６３の側へ引退し、相対回転位相の拘束は解除される。その後は、内部ロータ２はハウジング１に対して相対回転移動でき、運転状態に応じた相対回転位相を現出できる。

〔流体給排機構〕
流体給排機構５は、図１に示すごとく、「作動流体」の一例であるエンジンオイルを貯留するオイルパン５１と、クランクシャフトの回転駆動力が伝達されることにより駆動する機械式のオイルポンプ５２と、進角通路４３及び遅角通路４４に対するエンジンオイルの供給、排出、及び給排の遮断を制御する電磁制御型の流体制御弁（ＯＣＶ）５３と、ロック通路６１に対するエンジンオイルの供給及び排出を制御する電磁制御型の流体切換弁（ＯＳＶ）５４と、を備えている。流体制御弁５３と流体切換弁５４とはＥＣＵ７で制御される。

流体制御弁５３は、スプール式に構成され、ＥＣＵ７（エンジンコントロールユニット）による給電量の制御に基づいて動作する。流体制御弁５３の切換えによって、進角室４１への作動油供給・遅角室４２からの作動油排出、進角室４１からの作動油排出・遅角室４２への作動油供給、進角室４１及び遅角室４２への作動油給排遮断、といった制御が可能である。

夫々の凸部ＳＥｄは、夫々の脚部ＳＥｅと所定の間隔を隔てつつ、両側の脚部ＳＥｅ同士の間に位置している。凸部ＳＥｄの幅は摺接部ＳＥａの幅よりも小さい。凸部ＳＥｄの高さは脚部ＳＥｅの高さよりも低い。

〔トーションスプリング〕
図１に示すごとく、内部ロータ２とフロントプレート１１とに亘ってトーションスプリング３を設けてある。トーションスプリング３は、相対回転位相が進角側に変位するよう、ハウジング１及び内部ロータ２に付勢力を作用させる。通常、エンジン運転中は、カムシャフト１０１のトルク変動に基づく遅角方向及び進角方向の変位力が従動側回転体に作用する。この変位力は平均すると遅角方向に働き、従動側回転体は遅角方向に変位しようとする。しかし、トーションスプリング３を備えることにより、カムシャフト１０１のトルク変動に基づく遅角方向への平均変位力に拘らず、相対回転位相を円滑かつ迅速に進角方向へ変位させることが可能である。

〔シール部材・付勢部材〕
外部ロータ１２は、円筒形状の材料から内周側に突出部１４を削り出す構成であり、内部ロータ２は、円柱形状の材料から外周側に突出部２１を削り出す構成である。よって、精度良く加工したとしても、外部ロータ１２のうち流体圧室４に面する側面と、内部ロータ２のうち流体圧室４に面する側面と、に多少の凹凸が残る可能性がある。したがって、突出部１４と内部ロータ２との間や、突出部２１と外部ロータ１２との間に隙間ができ、その隙間を介して遅角室４２と進角室４１との間で作動流体が漏洩する虞がある。遅角室４２と進角室４１との間で作動流体が漏洩すると、相対回転位相の制御の精度が落ち、エンジンの運転状態に応じた吸気弁の開閉タイミングを実現できなくなる。

そこで、図２に示すごとく、作動流体の漏洩を防止するべく、突出部１４のうち内部ロータ２に対向する部分、及び、突出部２１のうち外部ロータ１２に対向する部分にシール部材ＳＥを配設してある。さらに、シール部材ＳＥのシール性を高めるために、シール部材ＳＥを内部ロータ２の側もしくは外部ロータ１２の側に付勢する「付勢部材」としての線バネＳＰ１を備えている。以下に、シール部材ＳＥ及び線バネＳＰ１の詳細を説明する。なお、突出部１４のうち内部ロータ２に対向する部分に配設したシール部材ＳＥ及び線バネＳＰ１と、突出部２１のうち外部ロータ１２に対向する部分に配設したシール部材ＳＥ及び線バネＳＰ１と、の構成は同じであるため、ここでは突出部２１のうち外部ロータ１２に対向する部分に配設したシール部材ＳＥ及び線バネＳＰ１についてのみ説明する。

図３，図４に示すごとく、突出部２１のうち外部ロータ１２に対向する先端部に、回転軸芯Ｘに沿ってフロントプレート１１の側からリアプレート１３の側までに亘る取付溝２２（突出部１４においては取付溝１６）を形成してある。取付溝２２は矩形断面形状を有している。

シール部材ＳＥは、取付溝２２の形状に沿って、径方向に摺動可能な形状である。シール部材ＳＥは、図３乃至図５に示すごとく、摺接部ＳＥａと、周壁部ＳＥｃと、脚部ＳＥｅと、凸部ＳＥｄと、を備えている。摺接部ＳＥａの底面ＳＥｂが外部ロータ１２の内周面に対して摺接する。摺接部ＳＥａの底面ＳＥｂは、図５（ａ）に示すごとく、円弧形状の断面形状となるよう形成してある。周壁部ＳＥｃは、摺接部ＳＥａの四方周囲を垂直に立ち上げて箱形状に形成してある。脚部ＳＥｅは、周壁部ＳＥｃのうち、フロントプレート１１及びリアプレート１３に接する部分をさらに垂直に立ち上げて形成してある。凸部ＳＥｄは、摺接部ＳＥａに対して垂直に立設するよう、二箇所形成してある。以下、図５における摺接部ＳＥａの長辺方向の寸法を「長さ」と称し、図５における摺接部ＳＥａの短辺方向の寸法を「幅」と称し、図５における脚部ＳＥｅの立上り方向の寸法を「高さ」と称する。

夫々の凸部ＳＥｄは、夫々の脚部ＳＥｅと所定の間隔を隔てつつ、両側の脚部ＳＥｅ同士の間に位置している。凸部ＳＥｄの幅は摺設部の幅よりも小さい。凸部ＳＥｄの高さは脚部ＳＥｅの高さよりも低い。

線バネＳＰ１は、図３乃至図５に示すごとく、円弧形状に湾曲した第一付勢部ＳＰ１ａと、第一付勢部ＳＰ１ａの両端部に夫々連なると共に高さ方向に延在する連接部ＳＰ１ｃと、夫々の連接部ＳＰ１ｃに連なると共にＵ字形状に湾曲した第二付勢部ＳＰ１ｂと、を備えている。第一付勢部ＳＰ１ａと第二付勢部ＳＰ１ｂとは、弾性変形により夫々付勢力を発揮する。第一付勢部ＳＰ１ａが弾性変形する面と第二付勢部ＳＰ１ｂが弾性変形する面とが直交するよう線バネＳＰ１を構成してある。夫々の第二付勢部ＳＰ１ｂを夫々凸部ＳＥｄに係止させることにより、線バネＳＰ１をシール部材ＳＥに係止させることができる。線バネＳＰ１をシール部材ＳＥに係止した状態において、第一付勢部ＳＰ１ａはその付勢力を発揮することができる。

第二付勢部ＳＰ１ｂのうちＵ字形状の両側部の間隔は、凸部ＳＥｄの幅よりもやや小さく設定してある。また、線バネＳＰ１の全体長さは、二つの凸部ＳＥｄの長さ方向外側面同士の距離よりもやや大きく設定してある。よって、第二付勢部ＳＰ１ｂを凸部ＳＥｄの所定の位置まで押し込めば、第二付勢部ＳＰ１ｂはその弾性変形に基づく幅方向内側への付勢力によって凸部ＳＥｄを挟持する。あるいは、Ｕ字形状の両側部が開くように第二付勢部ＳＰ１ｂを押し広げた状態で凸部ＳＥｄにあてがった後、その押し広げる力を解放すれば、第二付勢部ＳＰ１ｂはその弾性変形に基づく幅方向内側への付勢力によって凸部ＳＥｄを挟持する。この結果、線バネＳＰ１はシール部材ＳＥに係止する。また、二箇所の第二付勢部ＳＰ１ｂ材が二箇所の凸部ＳＥｄを各別に挟持するため、線バネＳＰ１はシール部材ＳＥに確実に係止される。

第二付勢部ＳＰ１ｂのうち連接部ＳＰ１ｃとは反対側の端部に、連接部ＳＰ１ｃと平行な立上り部ＳＰ１ｄを備えてある。凸部ＳＥｄは、連接部ＳＰ１ｃとこの立上り部ＳＰ１ｄとによっても挟持される。また、両連接部ＳＰ１ｃは、直面に配置されるのではなく、対角に配置されている。即ち、第一付勢部ＳＰ１ａは、両側の第二付勢部ＳＰ１ｂに対して斜めに架けられた状態である。よって、線バネＳＰ１に対して倒伏する方向の力が加えられても、線バネＳＰ１は倒伏せず安定した状態を保つ。

このように、第二付勢部ＳＰ１ｂの付勢力によって、線バネＳＰ１はシール部材ＳＥに係止される。この状態において、第一付勢部ＳＰ１ａに高さ方向の押圧力が作用すると、第一付勢部ＳＰ１ａが高さ方向及び長さ方向に弾性変形し、第一付勢部ＳＰ１ａの付勢力が発揮される。この際、第二付勢部ＳＰ１ｂは凸部ＳＥｄに付勢力によって係止しているだけであって、凸部ＳＥｄに沿って長さ方向にスライド移動可能であるため、第一付勢部ＳＰ１ａの長さ方向の弾性変形は阻害されない。上述したように、脚部ＳＥｅと凸部ＳＥｄとが所定の距離を隔てて形成されているため、第一付勢部ＳＰ１ａの弾性変形によって線バネＳＰ１が長さ方向に長くなっても、第二付勢部ＳＰ１ｂが脚部ＳＥｅに当接することはない。

また、第二付勢部ＳＰ１ｂによる挟持の方向と、連接部ＳＰ１ｃ及び立上り部ＳＰ１ｄによる挟持の方向と、が直交しているため、線バネＳＰ１がガタつかず、線バネＳＰ１の長さ方向の弾性変形が安定する。

線バネＳＰ１は、全体の高さが脚部ＳＥｅよりも高く、かつ、連接部ＳＰ１ｃの高さが脚部ＳＥｅよりも低くなるよう設定してある。即ち、第一付勢部ＳＰ１ａが押圧されて弾性変形した際、第一付勢部ＳＰ１ａの天端が脚部ＳＥｅの天端の高さとなるまでは、第一付勢部ＳＰ１ａは弾性変形可能である。第一付勢部ＳＰ１ａの変形が降伏点を越えて、第一付勢部ＳＰ１ａが塑性変形しないよう、脚部ＳＥｅの高さを設定してある。つまり、脚部ＳＥｅの天端が取付溝２２の底部に当接することによって、第一付勢部ＳＰ１ａの弾性変形範囲が規制される。即ち、脚部ＳＥｅが、本発明に係る「規制部」に相当する。

シール部材ＳＥを弁開閉時期制御装置に組付けた際には、図３，図４に示すごとく、周壁部ＳＥｃが取付溝２２の内面、フロントプレート１１、及びリアプレート１３に沿うと共に、シール部材ＳＥが線バネＳＰ１によって対向する外部ロータ１２に付勢されるため、シール部材ＳＥによるシール性は確実となる。

なお、シール部材ＳＥは、例えば、耐磨耗性・耐油性に優れた樹脂を材料として、射出成形すると良い。線バネＳＰ１は、例えば、ステンレス製とすると良い。

本構成であると、シール部材ＳＥと線バネＳＰ１とを別個に製造しても、シール部材ＳＥへの線バネＳＰ１を組付け作業が迅速かつ簡易となる。また、シール部材ＳＥへの線バネＳＰ１の係止が確実となる。

本実施形態では、二箇所の第二付勢部ＳＰ１ｂが二箇所の凸部ＳＥｄを夫々挟持するよう構成したが、図５（ｂ）において二箇所の第二付勢部ＳＰ１ｂが各別に二箇所の凸部ＳＥｄに係止する状態で、第一付勢部ＳＰ１ａの長さ方向の弾性変形に基づく付勢力によって二箇所の凸部ＳＥｄを一気に挟持するよう構成してあっても良い。この場合は、線バネＳＰ１が変形していない状態において、線バネＳＰ１の全体長さは、二つの凸部ＳＥｄの長さ方向の外側面同士の距離よりも小さく設定する。

〔第一別実施形態〕
シール部材と付勢部材との構成は、上述の実施形態に限られるものではない。別の実施形態を図面に基づいて説明する。上述の実施形態と同様の構成に関する説明は省略する。また、同じ構成の箇所には同じ符号を付すこととする。

例えば、図６に示すごとく、第二付勢部ＳＰ１ｂの幅方向に広がろうとする付勢力を利用して、線バネＳＰ１をシール部材ＳＥに係止させても良い。第二付勢部ＳＰ１ｂのうちＵ字形状の両端部の間隔は、周壁部ＳＥｃの内幅よりもやや大きく設定してある。よって、第二付勢部ＳＰ１ｂを、互いに対向する周壁部ＳＥｃの間の所定の位置まで押し込めば、第二付勢部ＳＰ１ｂはその弾性変形に基づく幅方向外側への付勢力によって両側の周壁部ＳＥｃを突っ張る。あるいは、線バネＳＰ１のうち二箇所の第二付勢部ＳＰ１ｂの幅を周壁部ＳＥｃの内幅よりも押し縮めた状態で、互いに対向する周壁部ＳＥｃ同士の内側に線バネＳＰ１をあてがった後、線バネＳＰ１を押し縮める力を解放すれば、第二付勢部ＳＰ１ｂはその弾性変形に基づく幅方向外側への付勢力によって両側の周壁部ＳＥｃを突っ張る。この結果、線バネＳＰ１はシール部材ＳＥに係止する。なお、周壁部ＳＥｃのうち第二付勢部ＳＰ１ｂが係止する部分と摺接部ＳＥａとで構成される凹部ＳＥｆが、本発明の「凹部」に相当する。

〔第二別実施形態〕
例えば、図７に示すごとく、第一付勢部ＳＰ１ａの長さ方向に広がろうとする付勢力と、第二付勢部ＳＰ１ｂの長さ方向に広がろうとする付勢力と、の両方を利用して、線バネＳＰ１をシール部材ＳＥに係止させても良い。この場合、周壁部ＳＥｃのうち長さ方向において互いに対向する部分と周接部ＳＥａとで構成される凹部ＳＥｆが、本発明の「凹部」に相当する。第一付勢部ＳＰ１ａに高さ方向の押圧力が作用すると、第一付勢部ＳＰ１ａが高さ方向及び長さ方向に弾性変形すると共に、第二付勢部ＳＰ１ｂが長さ方向に弾性変形する。

〔第三別実施形態〕
図８に示すごとく、線バネＳＰ１を幅方向に二重に折り返すと共に、折り返し部で二箇所の第二付勢部ＳＰ１ｂを形成しても良い。本実施形態では、シール部材ＳＥに二箇所の凸部ＳＥｄを形成し、夫々の第二付勢部ＳＰ１ｂが夫々凸部ＳＥｄを幅方向で挟持するよう構成してある。ただし、夫々の第二付勢部ＳＰ１ｂが夫々各別に凸部ＳＥｄに係止する状態で、第一付勢部ＳＰ１ａの長さ方向の弾性変形に基づく付勢力によって二箇所の凸部ＳＥｄを一気に挟持する構成であっても良い。本構成であると、第一付勢部ＳＰ１ａが取付溝２２に対して二点で接触することとなり、一点で接触する場合と比較して、取付溝２２とシール部材ＳＥとの間で付勢力が安定して伝わる。

〔第四別実施形態〕
図９に示すごとく、線バネＳＰ１を幅方向及び高さ方向に夫々二重に折り返すと共に、折り返し部で二箇所の第二付勢部ＳＰ１ｂを構成しても良い。本実施形態では、シール部材ＳＥに二箇所の凸部ＳＥｄを形成し、夫々の第二付勢部ＳＰ１ｂが夫々凸部ＳＥｄを幅方向で挟持するよう構成してある。

〔第五別実施形態〕
図１０に示すごとく、線バネＳＰ１を幅方向及び高さ方向に夫々二重に折り返すと共に、折り返し部で一箇所の第二付勢部ＳＰ１ｂを構成しても良い。本実施形態では、シール部材ＳＥに一箇所の凸部ＳＥｄを形成し、第二付勢部ＳＰ１ｂが凸部ＳＥｄを長さ方向で挟持するよう構成してある。本実施形態において、凸部ＳＥｄの長さを大きくすることにより、シール部材ＳＥに線バネＳＰ１を安定して組付けることができる。

〔第六別実施形態〕
これまで、付勢部材を線バネで構成する例を示したが、これに限られるものではなく、付勢部材を板バネで構成しても良い。例えば、図１１に示すごとく、板材を湾曲させて第一付勢部ＳＰ２ａを形成した板バネＳＰ２において、その両端部分を図中長さ方向内側下方に折り返して二箇所の第二付勢部ＳＰ２ｂを形成しても良い。本実施形態では、シール部材ＳＥに一箇所の凸部ＳＥｄを形成し、二箇所の第二付勢部ＳＰ２ｂが凸部ＳＥｄを長さ方向で挟持するよう構成してある。さらに、凸部ＳＥｄのうち第二付勢部ＳＰ２ｂが係止する面に、第二付勢部ＳＰ２ｂの幅よりも僅かに大きい幅を有するガイド溝ＳＥｇを形成してある。これにより、シール部材ＳＥの定位置に板バネＳＰ２を組付けることができると共に、板バネＳＰ２をガイド溝ＳＥｇに沿って安定して弾性変形させることができる。

〔第七別実施形態〕
同様に、図１２に示すごとく、板材を湾曲させて第一付勢部ＳＰ２ａを形成した板バネＳＰ２において、その両端部分を図中長さ方向内側下方に折り返して二箇所の第二付勢部ＳＰ２ｂを形成し、さらに、第二付勢部ＳＰ２ｂの先端部に長孔形状の切欠きを設けても良い。本実施形態では、シール部材ＳＥに二箇所のピン形状の凸部ＳＥｄを形成し、夫々の第二付勢部ＳＰ２ｂが夫々各別に凸部ＳＥｄに係止する状態で、第一付勢部ＳＰ２ａの長さ方向の弾性変形に基づく付勢力によって二箇所の凸部ＳＥｄを一気に挟持するよう構成してある。第一付勢部ＳＰ２ａに高さ方向の押圧力が作用すると、板バネＳＰ２は長さ方向に広がるように弾性変形するが、切欠きがルーズホールの役割をなすため、第二付勢部ＳＰ２ｂが凸部ＳＥｄから逸脱することはない。

〔第八別実施形態〕
図１３に示すごとく、板材を湾曲させて第一付勢部ＳＰ２ａを形成した板バネＳＰ２において、第一付勢部ＳＰ２ａよりも幅広の両端部分を図中幅方向内側上方に夫々折り返して二箇所の第二付勢部ＳＰ２ｂを形成しても良い。本実施形態においては、夫々の第二付勢部ＳＰ２ｂが、互いに幅方向に対向する周壁部ＳＥｃを幅方向外側に押圧するよう構成してある。この場合、周壁部ＳＥｃのうち幅方向において互いに対向する部分と摺接部ＳＥａとで構成される凹部ＳＥｆが、本発明の「凹部」に相当する。

〔第九別実施形態〕
図１４に示すごとく、板材を湾曲させつつ、その両端部分を図中長さ方向内側上方に夫々折り返して第一付勢部ＳＰ２ａを形成した板バネＳＰ２において、第一付勢部ＳＰ２ａよりも幅広の中央部分を幅方向内側上方に折り返して一箇所の第二付勢部ＳＰ２ｂを形成しても良い。本実施形態においては、第二付勢部ＳＰ２ｂが、互いに幅方向に対向する周壁部ＳＥｃを幅方向外側に押圧するよう構成してある。さらに、周壁部ＳＥｃのうち第二付勢部ＳＰ２ｂが係止する面に、第二付勢部ＳＰ２ｂの幅よりもやや大きい幅を有するガイド溝ＳＥｇを形成してある。ガイド溝ＳＥｇにより、シール部材ＳＥの定位置に板バネＳＰ２を組付けることができると共に、シール部材ＳＥに対して板バネＳＰ２を安定させることができる。即ち、本実施形態においては、ガイド溝ＳＥｇが凹部ＳＥｆとしても機能する。

〔第十別実施形態〕
図１５に示すごとく、板材を湾曲させつつ、その両端部分を図中長さ方向内側上方に夫々折り返して第一付勢部ＳＰ２ａを形成した板バネＳＰ２において、両端部分をさらに長さ方向内側上方に夫々折り返して二箇所の第二付勢部ＳＰ２ｂを形成しても良い。本実施形態においては、第二付勢部ＳＰ２ｂが、互いに長さ方向に対向する脚部ＳＥｅを長さ方向外側に押圧するよう構成してある。さらに、脚部ＳＥｅのうち第二付勢部ＳＰ２ｂが係止する面に、第二付勢部ＳＰ２ｂの幅よりもやや大きい幅を有するガイド溝ＳＥｇを形成してある。シール部材ＳＥの定位置に板バネＳＰ２を組付けることができると共に、シール部材ＳＥに対して板バネＳＰ２を安定させることができる。即ち、本実施形態においては、ガイド溝ＳＥｇが凹部ＳＥｆとしても機能する。

〔その他の実施形態〕
上述の実施形態において、仕切部として突出部２１を内部ロータ２に形成したが、これに限られるものではない。例えば、図示はしないが、内部ロータ２にベーン溝を形成し、ベーン溝に仕切部としてのプレート形状のベーンを配設した構成であっても良い。この場合、ベーン自体が外部ロータ１２の側に付勢され、シール部材としての役割をなす。よって、外部ロータ１２の側の仕切部としての突出部１４にのみ、本発明に係るシール部材及び付勢部材を配設する構成とする。

なお、本発明は、弁開閉時期制御装置のうち、シール部材及び付勢部材の構成に特徴を有するものであるため、その他の構成は上述の構成に限定されるものではない。例えば、本発明に係るシール部材及び付勢部材を排気弁側の弁開閉時期制御装置に適用しても良い。また、ロック機構を備えていなくても、あるいはロック機構の構成が異なっていても良い。

さらに、上述の実施形態では、付勢部材を線バネで構成するか、板バネで構成するかしたが、これに限られるものではない。例えば、図示はしないが、線バネと板バネとの混合部材で付勢部材を構成してあっても、コイルバネで付勢部材を構成してあっても良い。

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利用することができる。

１ ハウジング（駆動側回転部材）
２ 内部ロータ（従動側回転部材）
４ 流体圧室
１４ 突出部（仕切部）
２１ 突出部（仕切部）
４１ 進角室
４２ 遅角室
ＳＥ シール部材
ＳＥｄ 凸部
ＳＥｅ 脚部（規制部）
ＳＥｆ 凹部
ＳＰ１ 線バネ（付勢部材）
ＳＰ２ 板バネ（付勢部材）

Claims (6)

1. 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、
   駆動側回転体に対して同軸上に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転体と、
   前記駆動側回転体と前記従動側回転体とで形成された流体圧室を遅角室と進角室とに仕切るよう前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の少なくとも一方に設けられた仕切部と、
   前記仕切部のうち前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体に対向する位置、または、前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体のうち前記仕切部に対向する位置に配設されて、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転に基づく前記遅角室と前記進角室との間での作動流体の漏洩を防止するシール部材と、
   弾性変形に基づく付勢力によって、自身を前記シール部材に係止すると共に、前記シール部材を前記仕切部の側から前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体の側へ、または、前記シール部材を前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体の側から前記仕切部の側へ付勢する付勢部材と、を備え、
   前記付勢部材は、前記シール部材を前記仕切部の側から前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体の側へ、または、前記シール部材を前記駆動側回転体もしくは前記従動側回転体の側から前記仕切部の側へ付勢する第一付勢部と、自身の弾性変形に基づく付勢力によって自身を前記シール部材に係止する第二付勢部とを有し、
   前記シール部材に凸部を形成し、
   前記凸部は平行な２面を有し、前記第二付勢部は前記平行な２面に当接する部分を有し、前記第二付勢部は前記当接する部分で自身の弾性変形に基づく付勢力を発揮して前記平行な２面を挟持することにより前記付勢部材を前記シール部材に対して係止させ、
   前記第一付勢部が変形して付勢力を発揮した状態において、前記第二付勢部は前記凸部の前記平行な２面に当接した状態を維持する弁開閉時期制御装置。
2. 前記シール部材の二箇所に凸部を形成し、
   前記付勢部材を、前記付勢部材のうち二箇所の部位が夫々各別に二箇所の前記凸部に係止する状態で弾性変形に基づく付勢力によって二箇所の前記凸部を挟持して前記シール部材に係止するよう構成してある請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。
3. 前記付勢部材を線バネで構成してある請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。
4. 前記付勢部材を板バネで構成してある請求項１又は２に記載の弁開閉時期制御装置。
5. 前記付勢部材が前記シール部材と前記仕切部とに挟まれて塑性変形しないよう、前記付勢部材の弾性変形範囲を規制する規制部を前記シール部材と前記仕切部とに亘って備えた請求項１乃至４の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
6. 前記付勢部材が前記シール部材と前記仕切部が対向する前記駆動側回転体または前記従動側回転体とに挟まれて塑性変形しないよう、前記付勢部材の弾性変形範囲を規制する規制部を前記シール部材と前記仕切部が対向する前記駆動側回転体または前記従動側回転体とに亘って備えた請求項１乃至４の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。

Images