(57)【要約】  本発明は、内燃機関のカムシャフト（１０）の可変システム（２）の油圧室用シールユニット（１６、４０、７２、１００）に関し、前記ユニットは、外側シール表面（３０、６６）と、壁で部分的に包囲される内部キャビティ（２８、５２、８８、１１０）とを備えたシール部材（１８、４２、７４、１０２）、及びシール部材（１８、４２、７４、１０２）から独立し、壁を越えて突出するように、シール表面（３０、６６）と反対側に、内部キャビティ（２８、５２、８８、１１０）に部分的に配置され、さらに保持要素（３６、３８、６２、６４、８０、１０６）によってシール部材（１８、４２、７４、１０２）上で保持されるばね要素（２０、４４、７６、１０４）を含む。本発明によれば、シール部材（１８、４２、７４、１０２）はプレス加工可能な金属板から製造される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側シール面（３０、６６）と、壁によって部分的に包囲された内部キャビティ（２８、５２、８８、１１０）を備えたシール部材（１８、４２、７４、１０２）と、該シール部材（１８、４２、７４、１０２）から独立し、シール面（３０、６６）と反対に、前記壁を越えて突き出るように、前記内部キャビティ（２８、５２、８８、１１０）内に部分的に配置され、保持要素（３６、３８、６２、６４、８０、１０６）によって前記シール部材（１８、４２、７４、１０２）に当接して保持されるばね要素（２０、４４、７６、１０４）を有する内燃機関の可変バルブタイミングシステム（２）の油圧室用シールユニット（１６、４０、７２、１００）において、
前記シール部材（１８、４２、７４、１０２）が成形可能な金属板から製造されることを特徴とする油圧室用シールユニット（１６、４０、７２、１００）。
【請求項２】
前記壁は、少なくとも前記シール面（３０、６６）と平行で、それぞれ反対側に配置された壁部分（３２、３４、５８、６０）を含むことを特徴とする請求項１に記載の油圧室用シールユニット（１６、４０、７２、１００）。
【請求項３】
前記保持要素（３６、３８、６２、６４、８０、１０６）が前記壁部分（３２、３４、５８、６０、７８）に設けられることを特徴とする請求項２に記載の油圧室用シールユニット（１６、４０、７２、１００）。
【請求項４】
前記保持要素（３６、３８、６２、６４、１０６）が、取付け工程において、前記ばね要素（２０、４４、１０４）に少なくとも部分的に導入された後に、前記ばね要素（２０、４４、１０４）に対し前記内部キャビティ（２８、５２、１１０）側へ押入される板金要素によって形成され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油圧室用シールユニット（１６、４０、７２、１００）。
【請求項５】
前記ばね要素（４４）が前記保持要素（６２、６４）の係合用の切り欠き部（５４、５６）を有す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油圧室用シールユニット（４０）。
【請求項６】
前記ばね要素（４４）が、可変バルブタイミングシステム（２）の他の要素での支持用の、前記シール面（３０、６６）と反対側に向いている支承面（６８）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の油圧室用シールユニット（４０）。
【請求項７】
ビード（７０）が前記支承面（６８）に一体的に形成されることを特徴とする請求項６に記載の油圧室用シールユニット（４０）。
【請求項８】
前記ばね要素（７６、１０４）が、可変バルブタイミングシステム（２）の他の要素と当接するための、前記シール面かと反対側に向いている支承隆起部（９６、９８）をそれに浮き出させていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の油圧室用シールユニット（７２、１００）。
【請求項９】
前記保持要素（８０）が溶接、はんだ付け、接着接合又は圧入結合であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の油圧室用シールユニット（７２）。
【請求項１０】
前記ばね要素（７６、１０４）が１つの中央領域（８２）と２つの外側領域（８４、８６）を含み、前記中央領域（８２）が前記保持要素（８０、１０６）によって内部キャビティ（８８、１１０）内で保持され、前記外側領域（８４、８６）が壁を越えて突き出ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の油圧室用シールユニット（７２、１００）。
【請求項１１】
前記外側領域（８４、８６）にはそれぞれ、内部キャビティ（８８、１１０）内に突入する端部領域（９０、９２）が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の油圧室用シールユニット（７２、１００）。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の油圧室用シールユニット（１６、４０、７２、１００）を備えた、カムシャフト（１０）用の可変バルブタイミングシステム（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載の内燃機関の可変バルブタイミングシステムの油圧室用シールユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変バルブタイミングシステムは、内燃機関のクランクシャフトに関してカムシャフトを調整する働きをする。この場合、クランクシャフトに回転上は固定されて接続された外周輪と翼輪の多数の翼との間であって、各翼の両側のそれぞれに油圧室が形成される。作動油の作用を受ける油圧室によって、カムシャフトの位置は、カムシャフトに回転上は固定されて接続される翼の油圧の緊張の結果としてクランクシャフトに対して連続的に設定できる。
【０００３】
油圧室を相互に封止するために、特許文献１は、シール部材と、それぞれシール部材から独立して形成されたばね要素を有する油圧室用シールユニットを開示する。油圧室用シールユニットは、それぞれ外周輪の又は翼輪の溝に配置され、それらのシール面が翼輪の又は外周輪の対応シール面に当接するようにばね要素によって押圧される。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，４８４，６７８  Ｂ２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、製造、設置が容易な油圧室用シールユニットを提供することである。これは、請求項１の特徴によって、本発明に従い達成される。さらなる実施形態は従属請求項から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、外側シール面を備え、及び壁で部分的に包囲された内部キャビティを備えたシール部材、及びシール部材から独立し、外側シール面と反対側に、壁を越えて突出できるように内部キャビティ内に配置され、保持要素によってシール部材に当接するように保持されるばね要素を含む、内燃機関の可変バルブタイミングシステムの油圧室用シールユニットを開示する。
【０００７】
シール部材が成形可能な金属板から製造されることが提案される。成形可能な金属板から製造されるおかげで、シール部材の製造過程での切断作業を、低減又は完全に回避でき、シール部材の費用効果の高い製造を達成できる。滑らか成形可能な金属板が使用される場合、外側シール面の再機械加工が省略されても良い。切断によって機械加工された加工物と対照的に、材料繊維は、ロール状にした成形可能な金属板で中断無く延び、その結果、シール部材の壁を、シール部材の高安定性と同様に、非常に薄く保持できる。特に軽量シール部材がそれによって達成できる。他の利点は、他の金属要素への物質的一体接続に適している容易に溶接可能な成形可能金属板の使用によってもたらされる。
【０００８】
シール部材の成形可能な金属板の材料の厚みは、シール部材の必要な剛性により設定され、ばね要素の材料の厚みと異なっても良い。したがって、ばね要素は、例えば、ばね鋼から製造されるが、シール部材は、構成要素の輪郭に容易に成形可能である金属から、そうでなければより高い剛性用のより大きな材料厚みで製造される。ばね要素とは別の構成要素として造られるシール部材によって、外周輪と翼輪との間の大きな半径方向のすきまは封止されると同時に、構成要素の応力が制御可能になる。このことは、可変バルブタイミングシステムの部品の公差を比較的許容し、したがって高費用効果的な製造を可能にする。シール部材の製造及びそのシール部材へのばね要素の接続は、押入（かしめ）、曲げ、さらに、必要なら、溶接、はんだ付け又は接着接合具などの革新的な用具によって１回の作業で達成される。
【０００９】
シール部材は、実質的にＵ字状になるように成形された板金片から成り、シール面が下方正面部の外側に配置される。ばね要素は、下方正面部及び２本の脚部が、内部キャビティ内に部分的に位置するように取り付けられ、シール面と反対のＵ字状輪郭の開放側から部分的に外部に突出する。
【００１０】
油圧室用シールユニットは、通常、大量生産品として供給される。シール面と少なくとも基本的に平行で、それぞれ反対側に配置される壁部分を設けることにより、油圧室用シールユニットの十分な分別が分別装置によって達成できる。シール部材のＵ字状輪郭の開放側は、この壁部分で部分的に覆われ、その結果として幾つかの油圧室用シールユニットが絡み合わないように保護される。平行度の代わりに、壁部分は、それがＵ状輪郭の開放側の一部領域を一方のＵ脚部から他方のＵ状脚部まで完全に覆うような形状にされても良い。
【００１１】
ばね要素用の保持要素は壁部分に配置される。それによってばね要素を特に簡単な方法で内部キャビティ内に固定できる。
【００１２】
シール部材及びばね要素は、ばね要素とシール部材とを共に接合させるために、ばね要素が弾性的に曲げられ、シール部材の内部キャビティ内に導入されるように、それらの形状に関し互いに協力し合うようにされても良い。これの代わりに、保持要素は、取付中、ばね要素の内部キャビティ内への部分的導入後にばね要素に対して押入される板金要素によって有利に形成される。ばね要素は、この場合、僅かな弾性曲げだけ又は全く曲がらない結果として内部キャビティに挿入でき、シール部材へのばね要素の固定が、保持要素の押入（折り曲げ）によって達成される。ばね要素は、このような非常に簡単で費用効果的な生産ステップによってシール部材内に固定される。
【００１３】
本発明の他の実施形態において、ばね要素は、保持要素の係合用の切り欠き部を有する。それによってばね要素を精密に配置してシール部材内に固定できる。
【００１４】
他の利点は、ばね要素が、シール面と反対側に向いており、可変バルブタイミングシステムの要素への支持用の大きな支承面を有するときもたらされる。この大きな支承面によって、他の同様の平面要素に対するばね要素の安定的な支持が達成できる。その結果、磨耗、特に他の要素の磨耗は、その要素上でのばね要素の運動中、低く保たれる。この実施形態は、軟質材、例えばアルミニウム合金から製造されるこれらの要素に特に適している。
【００１５】
支承面を強化するために、ビードが任意に支承面に一体的に形成される。ばね要素の長手方向と平行に有利に向けられる、このような支承面の外形によって、ばね要素が荷重を受けても、支承面の平面度は基本的に維持される。
【００１６】
可変バルブタイミングシステムの他の要素への支持用の、シール面と反対方向に向いている支承隆起部を、ばね要素内に浮き出されるようにしても良い。支承隆起部のおかげで、ばね要素と他の要素との間の特に小支承面を達成でき、その結果、ばね要素と他の要素との間の低摩擦性が達成される。本発明のこの実施形態は、他の要素が硬質で丈夫な材料、特に高級鋼から製造されるときに特に適している。浮き出しは、ばね要素の金属板からの隆起させた立体形状によって達成できる。ばね要素が支承面の領域で切り込まれるか又は打ち抜かれ、さらに支承隆起部がその領域の曲げによって得られることも可能となる。
【００１７】
本発明の他の実施形態において、保持要素は溶接接合である。シール部材は非常に簡素にでき、ばね要素はしっかりとシール部材に固定される。
【００１８】
可変バルブタイミングシステム内の油圧室用シールユニットの耐傾斜位置決めは、ばね要素が１つの中央領域と２つの外側領域とを含むときに達成され、その中央領域は保持要素によって内部キャビティ内に固定され、外側領域は壁を越えて突出する。可変バルブタイミングシステムの他の要素への支持用の、互いに間隔を空けて配置されるばね要素の２つの支承面が得られる。
【００１９】
大量生産からのこの実施形態の簡単な分離は、外側領域がそれぞれ内部キャビティ内に突出する端部領域を含むときに達成される。複数の油圧室用シールユニットの外側領域が絡み合うことが防止される。
【００２０】
本発明の他の利点は図の説明から明らかとなるであろう。図面は、本発明の例示的な実施形態を示す。請求項、図及び説明は組み合わせにて幾つかの特徴を含む。当業者は、これらを個別に適用したり、好適な他の構成にそれらを組み合わせたりするであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、外周輪４及び翼輪６を供えた、内燃機関の可変バルブタイミングシステム２の概略断面を示す。外周輪４は外部歯８を有し、それによって内燃機関のクランクシャフトに制御チェインを介して回転上は固定されて接続される。翼輪６は内燃機関のカムシャフト１０に回転上は固定されて接続される。
【００２２】
翼輪６は、それぞれ外周輪４のキャビティ内に配置される４つの翼１２を有する。これらのキャビティは、それぞれ油圧室１４を翼１２の両側にそれぞれに形成する。油圧室１４は、それぞれ互いに独立した作動油による圧力の作用を受けても良い。油圧室１４に押し込められた作動油によって、外周輪４に対する翼輪６の相対位置を連続的に設定できる。４つの油圧室用シールユニット１６が、それぞれ翼１２内設けられた溝内に、及び、外周輪４の内周面に設けられた溝内に配置され、油圧室１４を互いに対して封止する。
【００２３】
このような油圧室用シールユニット１６は図２の斜視図で示される。油圧室用シールユニット１６はシール部材１８及びばね要素２０を含む。シール部材１８は、プレス成形により金属板から製造され、基本的に１つの正面部２２及び２つの側面部２４、２６を有する輪郭がＵ字形状である。正面部２２及び側面部２４、２６は一体部品であり、部分的に内部キャビティ２８を包囲する壁を構成する。
【００２４】
油圧室用シールユニット１６は図３において縦断面図で、及び図４において平面図で示されている。正面部２２の下面は、油圧室用シールユニット１６が、例えば、翼輪６内に設置される状態において、可変バルブタイミングシステム２の外周輪４の内面に当接するシール面３０を形成する。そのシール面３０は、側面部２６に隣接した第２の油圧室１４に対し側面部２４に隣接した第１の油圧室１４を封止する。シール部材１８はばね要素２０によって外周輪４に押圧される。このために、ばね要素２０は翼１２の溝内で支えられる。
【００２５】
壁部分３２は側面部２４に一体的に形成され、壁部分３４は側面部２６に一体的に形成され、２つの壁部分３２、３４は基本的に平行であり、シール面３０と反対側に配置される。端部領域において、シール部材１８のＵ輪郭は壁部分３２、３４で閉じられ、その結果、油圧室用シールユニット１６が大量生産される際に、他のユニットと絡み合うことが防止される。プレスにより構成された保持要素３６、３８は、２つの壁部分３２、３４のそれぞれに一体的に形成される。ばね要素２０がシール部材１８に挿入される前に、２つの保持要素３６、３８は、図２及び３の保持要素３６で示されるような方向に、向けられる。ばね要素２０は、上から内部キャビティ２８に部分的に挿入され、内部キャビティ２８から、シール面３０と反対側に、若干突き出ている。シール部材１８内へのばね要素２０の挿入後に、保持要素３６、３８は、保持要素３８によって示されるように、成形型によって下向きに曲げられる。ばね要素２０は、シール部材１８に拘束的に保持される。これに代わり、図２及び３の保持要素３８によって示されるように、始めから保持要素３６、３８を成形し、弾性的に圧縮されたばね要素２０を、保持要素３６、３８間に通し、それを内部キャビティ２８内で解放させるように構成することも可能ある。
【００２６】
油圧室用シールユニット４０の他の実施形態は、図５〜７に示されている。油圧室用シールユニット４０は、成形可能な金属板から、Ｕ字形状に製造されたシール部材４２、及び、ばね要素２０と同じように、ばね鋼板から形成されるばね要素４４を含む。シール部材１８と同様に、シール部材４２は、内部キャビティ５２を部分的に包囲する正面部４６及び側面部４８、５０を有する。ばね要素４４は、それを２つの切り欠き部５４、５６に組み込み、それらを通してそれぞれ壁部分５８、６０に一体的に形成された板金要素又は保持要素６２、６４が取り付けられた状態で突き出る。油圧室用シールユニット１６に関して説明されたものと同様に、保持要素６２、６４は、保持要素６４によって示されたように、シール部材４２内へのばね要素４４の挿入後に切り欠き部５４、５６内に、保持要素６２によって示された、跳ね上げ状態から押入（曲げ）される。図７は、取り付けられ、曲げた状態での２つの保持要素６２、６４を示す。この状態において、ばね要素４４は保持要素６２、６４によってシール部材４２内で拘束的に保持される。
【００２７】
ばね要素４４は、シール面６６と反対方向に面し、例えば、外周輪４の内部壁に当接する支承面６８を含む。この支承面６８は、ばね要素４４の長手方向の向きと平行に延びるビード７０にそれを浮き出させた。そのビード７０は支承面６８を強化させる働きをする。
【００２８】
図８〜１０は、シール部材７４及びばね要素７６を備えた他の油圧室用シールユニット７２を示す。シール部材７４は、直線的なＵ字形状として構成され、その正面部７８にばね要素７６が溶接接合部として構成された保持要素８０によって溶接される。ばね要素７６は、１つの中央領域８２、及び内部キャビティ８８から突き出るように構成される２つの外側領域８４、８６を含む。外側領域８４、８６はそれぞれ端部領域９０、９２を含む。端部領域９０、９２は、それぞれ再び外側から内部キャビティ８８内に突入するよう曲げられる。端部領域９０、９２は、大量生産から成る油圧室用シールユニット７２が互いに絡み合うのを防ぐ。シール面９４から最も遠い位置に、外側領域８４、８６は、それぞれ支承隆起部９６、９８を含む。支承隆起部９６、９８は、ばね要素７６のばね鋼板に浮き出される。支承隆起部９６、９８は、例えば、可変バルブタイミングシステム２の外周輪の内面とばね要素７６との間の基本的に直線状の支承接触をもたらす。支承隆起部９６、９８は、ばね要素７６の幅から見て、ばね要素７６の中央領域に浮き出され、ばね要素７６の幅の一部を越えて延びるだけである。ばね要素７６の寸法的安定性はそれによって僅かしか損なわれない。
【００２９】
図１１及び１２は、シール部材１０２及びばね要素１０４を備えた油圧室用シールユニット１００の他の例を示す。ばね要素１０４は、その構成がばね要素７６に対応するが、代わりに、圧入以外、ばね要素７６のように、物質的に一体的にシール部材１０２に接続されない。この目的で、シール部材１０２は、板金により構成され、Ｕ字形状を有するシール部材１０２の側面部１０８上に一体的に形成される保持要素１０６を含む。シール部材１０２の内部キャビティ１１０内へのばね要素１０４の挿入後、この保持要素１０６は、内部キャビティ１１０に、ばね要素１０４に対し、例えば傾斜具によって、曲げられるので、ばね要素１０４が保持要素１０６とシール部材１０２の正面部１１２との間で拘束的に保持される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】可変バルブタイミングシステムの概略断面図を示す。
【図２】油圧室用シールユニットの斜視図を示す。
【図３】図２の油圧室用シールユニットを断面図で示す。
【図４】図２の油圧室用シールユニットを平面図で示す。
【図５】他の油圧室用シールユニットを斜視図で示す。
【図６】図５の油圧室用シールユニットを断面図で示す。
【図７】図５の油圧室用シールユニットを平面図で示す。
【図８】他の油圧室用シールユニットを斜視図で示す。
【図９】図８の油圧室用シールユニットを斜視平面図で示す。
【図１０】図８の油圧室用シールユニットを断面図で示す。
【図１１】図８の油圧室用シールユニット改造した保持要素と共に示す。
【図１２】図１１の保持要素についての断面図を示す。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2008500504.tif 000015
2008500504.tif 000016
2008500504.tif 000017
2008500504.tif 000018
2008500504.tif 000019
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