(57)【要約】【課題】油漏れを防止しつつ、摺動部における油膜切れを起こさないベーンシールを提供することを目的とする。【解決手段】ベーンシール２は、ハウジング部材とハウジング部材内に該ハウジング部材に対して相対回転可能に設けられるベーン部材との間に形成される油圧室をシールするものであり、回転中心と平行な方向に延びる長尺部材であり、ハウジング部材またはベーン部材に当接するシール面２１と、シール面２１の長手方向端部から直立する一対の端面２４、２４とを有し、該ベーンシールの長手方向においてハウジング部材と一対の端面との間にクリアランスを有してハウジング部材内の収容部に装着され、一対の端面２４のうち少なくともいずれか一方に、繊維が植毛された植毛部２５を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング部材と、前記ハウジング部材内に該ハウジング部材に対して相対回転可能に設けられるベーン部材との間に形成される油圧室をシールするベーンシールであって、
前記ベーンシールは、回転中心と平行な方向に延びる長尺部材であり、前記ハウジング部材または前記ベーン部材に当接する摺動面と、前記摺動面の長手方向端部から直立する一対の端面とを有し、該ベーンシールの長手方向において前記ハウジング部材と前記一対の端面との間にクリアランスを有して前記ハウジング部材内の収容部に装着され、
前記一対の端面のうち少なくともいずれか一方に、繊維が植毛された植毛部を有することを特徴とするベーンシール。
【請求項２】
前記植毛部の繊維の長さが、前記クリアランスの幅の１／２以下であることを特徴とする請求項１記載のベーンシール。
【請求項３】
前記繊維が、合成樹脂繊維であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のベーンシール。
【請求項４】
前記ベーンシールが、合成樹脂製または焼結金属製であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載のベーンシール。
【請求項５】
前記ベーンシールが、エンジンのバルブタイミング調整装置に用いられるものであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載のベーンシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのバルブタイミング調整装置などに用いられるベーンシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのバルブタイミング調整装置は、自動車などのエンジンの吸気弁や排気弁の開閉タイミングを、運転状況に応じて変更するための装置である。バルブタイミング調整装置として、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相差により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（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ベーン式のバルブタイミング調整装置では、ベーン部材がハウジング部材内に所定回転角度内で相対回転自在に収容され、ハウジング部材とベーン部材との間に形成された油圧室の作動油圧によってハウジング部材に対するベーン部材の位相差を制御している。ここで、ハウジング部材内の油圧室の油漏れを防ぐために、ハウジング部材およびベーン部材にベーンシールが装着されている。ベーンシールは長尺部材であり、弾性部材によってハウジング部材およびベーン部材に押し付けて装着されることで、油圧室のシール性が確保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６５７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のベーンシールにおいてベーンシールの長手方向の長さは、ベーンシールの動きを容易にするため、ハウジング部材内の収容部の軸方向の長さよりも短く設計されている。つまり、長手方向においてベーンシールとハウジング部材との間に僅かなクリアランスが形成されるように、ベーンシールが装着される。このクリアランスが大きいと油圧室から油漏れが生じるおそれがある。また、このクリアランスが小さいと油膜切れなどの潤滑不足に伴うベーンシールの動作不良、焼付き、異常摩耗などが生じるおそれがある。
【０００６】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、油漏れを防止しつつ、摺動部における油膜切れを起こさないベーンシールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のベーンシールは、ハウジング部材と、該ハウジング部材内に該ハウジング部材に対して相対回転可能に設けられるベーン部材との間に形成される油圧室をシールするベーンシールであって、該ベーンシールは、回転中心と平行な方向に延びる長尺部材であり、上記ハウジング部材または上記ベーン部材に当接する摺動面と、上記摺動面の長手方向端部から直立する一対の端面とを有し、該ベーンシールの長手方向において上記ハウジング部材と上記一対の端面との間にクリアランスを有して上記ハウジング部材内の収容部に装着され、上記一対の端面のうち少なくともいずれか一方に、繊維が植毛された植毛部を有することを特徴とする。
【０００８】
上記植毛部の繊維の長さが、上記クリアランスの幅の１／２以下であることを特徴とする。また、上記繊維が、合成樹脂繊維であることを特徴とする。また、上記ベーンシールが、合成樹脂製または焼結金属製であることを特徴とする。また、上記ベーンシールが、エンジンのバルブタイミング調整装置に用いられるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のベーンシールは、ハウジング部材またはベーン部材に当接する摺動面と、摺動面の長手方向端部から直立する一対の端面とを有し、ベーンシールの長手方向においてハウジング部材と一対の端面との間にクリアランスを有してハウジング部材内の収容部に装着されるので、摺動面で油圧室をシールする一方、ベーンシールの長手方向に形成されたクリアランスにより、摺動する際の動きが容易となる。また、このクリアランスに面する端面に、繊維が植毛された植毛部を有するので、クリアランスが植毛部で塞がれ、油漏れを防ぐことができる。さらに、植毛部に油が保持されるため、ベーンシール端面の潤滑性が向上し、摺動部において油膜切れが起こらず、ベーンシールの動作不良、焼き付き、異常摩耗などの発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のベーンシールの一例を示す図である。
【図２】バルブタイミング調整装置の径方向断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線における断面図である
【図４】図２のＹ−Ｙ線における断面図である
【図５】本発明のベーンシールの長手方向の端面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のベーンシールを用いたバルブタイミング調整装置の構成を図２〜図４に基づいて説明する。図２は、このバルブタイミング調整装置の径方向断面図であり、図３は、図２のＸ−Ｘ線における断面図であり、図４は、図２のＹ−Ｙ線における断面図である。図２〜図４に示すように、バルブタイミング調整装置１は、カムシャフトＳと一体に回転するベーン部材３と、エンジンのクランクシャフト（図示省略）と同期して回転し、ベーン部材３を相対回転自在に収容するハウジング部材４と、回転伝達部材５とを備える。バルブタイミング調整装置１は、ベーン部材３とハウジング部材４との相対回転による位相差により、吸気弁（図示省略）および排気弁（図示省略）の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを制御する。
【００１２】
ベーン部材３は、図２に示すように、外周側に突出する複数のベーン６を有し、カムシャフトＳの先端にボルトなどの結合具７で固定されている。ハウジング部材４は、複数のベーン６の周方向間に突出する複数のシュー８を有する。ベーン６とシュー８との周方向間には油圧室９、１０が形成される。
【００１３】
ベーン６の周方向一方側の油圧室９は、ベーン部材３を進角側に駆動する際に油圧が供給される進角室であり、ベーン６の周方向他方側の油圧室１０は、ベーン部材３を遅角側に駆動する際に油圧が供給される遅角室である。カムシャフトＳには、油圧室９、１０それぞれに連通する油路（図示省略）が形成されており、該油路を介して油圧源から各油圧室に作動油が供給される。各油圧室９、１０に加わる作動油圧を制御することにより、ハウジング部材４に対してベーン部材３が相対回転し、ひいてはクランクシャフトに対するカムシャフトＳの位相差が調整される。
【００１４】
図２に示すように、ベーン部材３の各ベーン６の先端面とハウジング部材４の内周面との間には、相対回転が可能なように隙間が設けられている。この隙間を介し作動油が漏れることを防ぐため、ベーンシール２が設けられている。このベーンシール２は、ベーン６の先端面に形成された溝部６ａに嵌合し、ハウジング部材４の内周面と摺動する。また、ハウジング部材４のシュー８の先端面とベーン部材３の外周面との間にも隙間が設けられており、この隙間を介し作動油が漏れることを防ぐため、ベーンシール２が設けられている。このベーンシール２は、シュー８の先端面に形成された溝部８ａに嵌合し、ベーン部材３の外周面と摺動する。溝部６ａおよび溝部８ａは、それぞれベーン部材３およびハウジング部材４の軸方向に伸びており、略矩形断面の溝となっている。
【００１５】
図２において、バルブタイミング調整装置１には、ベーン６の溝部６ａにベーンシール２が４つ装着され、シュー８の溝部８ａにベーンシール２が４つ装着されている。溝部６ａに装着されたベーンシール２と溝部８ａに装着されたベーンシール２は、寸法が同じものでもよく、異なっていてもよい。また、材質についても、互いに同じものでもよく、異なっていてもよい。
【００１６】
図３および図４に示すように、ベーンシール２と溝部６ａ、８ａの底面との間には板バネ１１が設けられている。板バネ１１は、ベーンシール２の反対方向に向かって凸に湾曲しており、この板バネ１１によってベーンシール２の一側面（シール面２１）がハウジング部材４の内周面またはベーン部材３の外周面に押し付けられる。
【００１７】
また、図３および図４に示すように、ハウジング部材４は、周壁部４ａ（シュー８も含む、以下同じ）と、一対の側壁部４ｂ、４ｃとを有する。側壁部４ｂ、４ｃは、各々中央孔を有する円板状の部材である。周壁部４ａと、側壁部４ｂ、４ｃとは、結合具（図示省略）により結合され、一体となってハウジング部材４を構成する。また、回転伝達部材５は、エンジンのクランクシャフト（図示せず）から種々の伝達機構を介して回転伝達するリング状の部材であり、回転伝達部材５とベーン部材３は一体固定される。これにより、エンジンのクランクシャフトと同期してベーン部材３が回転する。
【００１８】
上記のように、ベーンシール２はハウジング部材４内の収容部に収容される。収容部とはベーンシール２を装着するために設けられた空間であって、一対の側壁部４ｂ、４ｃと周壁部４ａと溝部６ａとで形成された空間、または、一対の側壁部４ｂ、４ｃとベーン部材３と、溝部８ａとで形成された空間をさす。ここで、ベーンシールの長手方向の長さは、ベーンシールの動きを容易にするため、ハウジング部材内の収容部の軸方向長さ（図３および図４における側壁部４ｂ、４ｃ間の距離）よりも短く設定されている。そのため、軸方向においてハウジング部材とベーンシールの端面との間には僅かなクリアランスが生じる。このクリアランスの幅は、作動油の漏れや油膜切れといった潤滑不足などに影響するため、クリアランスの調整は困難となっている。
【００１９】
これに対し、本発明のベーンシールは、後述するようにこのクリアランスに面した端面に、繊維からなる植毛部を有するため、作動油の漏れを防止しつつ、良好な潤滑性を付与することができる。
【００２０】
本発明のベーンシールの一例を図１に基づき説明する。図１はベーンシールをシール面（摺動面）側から見た斜視図であり、図１（ｂ）は反シール面（シール面の反対側の面）側から見た斜視図である。図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ベーンシール２は、その回転中心と平行な方向に延びる長尺部材であり、反シール面側が開口した中空形状となっている。ベーンシール２は、シール面２１と、反シール面２２と、シール面の短手方向両側に直立して設けられた一対の平坦な側面２３、２３と、シール面の長手方向両側に直立して設けられた一対の平坦な端面２４、２４とを備える。反シール面２２の長手方向両端部には一対の凸部２２ａが設けられ、一対の凸部２２ａの間には、長手方向に沿った補強用リブ２２ｂが設けられている。一対の凸部２２ａは、補強用リブ２２ｂよりも突出して設けられており、この一対の凸部２２ａの間に板バネ１１が装着される。
【００２１】
本実施形態では、一対の端面２４、２４の両方に、繊維が植毛された植毛部２５を有する。この植毛部２５は一対の端面２４、２４のうち、少なくとも一方の端面に設けられていればよい。図５には、ハウジング部材の収容部にベーンシールを装着した際の長手方向の端面の拡大図を示している。図５に示すように、長手方向において、ハウジング部材４とベーンシール２の端面２４との間には、クリアランスＣが形成されている。ベーンシール２には、端面２４に植毛部２５を設けることにより、クリアランスＣの一部が塞がり、作動油の漏れを防ぐことができる。また、植毛部２５の繊維間に作動油が保持されるため、端面において潤滑性が付与され、また、ハウジング部材４とベーンシール２の端面２４とが直接接触しないため、摩耗などを防止できる。
【００２２】
植毛部２５に用いる繊維（短繊維）としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるため、上記の中でも合成樹脂繊維を用いることが好ましい。
【００２３】
合成樹脂繊維の形状としては特に限定されないが、ベーンシールのクリアランスを考慮して、その長さを決定することが好ましい。図５に示すように、植毛部２５の繊維は、ベーンシール２の端面２４に略垂直に植毛されている。ここで、一方の端面２４において、植毛部２５の繊維の長さＬは、クリアランスＣの幅Ｗまでの範囲内で設定できる。ただし、作動油の漏れと潤滑性付与の観点から、植毛部２５の繊維の長さＬは、クリアランス幅Ｗの１／２以下とすることが好ましい。なお、ベーンシール２を収容部に装着した際のクリアランス幅は、ベーンシール２の長手方向の一対の端面２４、２４それぞれとハウジング部材４とのクリアランス幅の総和をいう。
【００２４】
このような繊維の具体的な形状としては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが挙げられる。また、植毛部の繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１〜４０％が好ましい。また、繊維の形状としては、ストレートとベンド(繊維の先端が曲がっている)タイプのものがあり、また、断面形状は円状と多角断面状のものがある。多角形状断面の繊維を利用することで、円形断面の繊維よりも大きな表面積とすることができ、潤滑油などの保持性が向上する。
【００２５】
植毛部２５は、繊維をベーンシール２の端面２４の表面に、例えば植毛塗装することで形成できる。植毛塗装方法としては、吹き付けや静電植毛を採用できる。端面２４の表面の任意の箇所に多量の繊維を短時間で密に、垂直に植毛できることから、静電植毛を採用することが好ましい。静電植毛方法としては、公知の方法を採用できる。例えば、静電植毛方法として、（１）ベーンシール２の静電植毛を施す範囲（一対の端面２４）に接着剤を塗布する工程、（２）帯電させた繊維を一対の端面２４に吹き付け静電気力により上記接着剤塗布面に略垂直に植毛する工程、（３）繊維が仮付着した表面を乾燥させて接着剤の硬化反応を十分に行ない、繊維を非接触面の表面に固着させる工程などを含む方法が挙げられる。
【００２６】
静電植毛に使用できる接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００２７】
本発明のベーンシールを形成する材質としては、合成樹脂または焼結金属を用いることが好ましい。合成樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などを用いることができる。また、必要に応じて、上記合成樹脂にガラス繊維、炭素繊維などの繊維状補強材や、周知の樹脂用添加剤を配合してもよい。
【００２８】
焼結金属としては、鉄系、銅鉄系、銅系、ステンレス系などのいずれでもよいが、他部材（ハウジング部材やベーン部材）との摺動による摩擦摩耗を軽減するためには硬い鉄系が好ましい。また、コスト面からも鉄系が好ましい。
【００２９】
ベーンシールの形態としては、図１に示す形態に限らず、周知のベーンシールの形態を採用することができる。例えば、ベーンシール２における反シール面２２の補強用リブ２２ｂを設けない形態としてもよく、また、反シール面２２に凹部を設けた形態としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のベーンシールは、油漏れを防止しつつ、摺動部における油膜切れを起こさないので、バルブタイミング調製装置などのベーンシールに好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  バルブタイミング調整装置
２  ベーンシール
３  ベーン部材
４  ハウジング部材
５  回転伝達部材
６  ベーン
７  結合具
８  シュー
９  油圧室
１０  油圧室
１１  板バネ
２１  シール面
２２  反シール面
２３  側面
２４  端面
２５  植毛部
Ｓ  カムシャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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