(57)【要約】【課題】  弾性部材から受ける樹脂シール部材の接触応力を低減するとともに、樹脂ヒケの発生を防止するベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造を提供する。【解決手段】  シール構造は、表面５ａを有するアペックスシール５と、アペックスシール５を所定の方向に付勢する板ばね６とを備える。表面５ａには、板ばね６が離れて位置する領域２１と、板ばね６を支持する領域２２とが規定されている。アペックスシール５には、肉抜き部１１および１２が形成されている。肉抜き部１１は、領域２１に位置して、表面５ａ側に幅Ｂ１で開口している。肉抜き部１２は、領域２２に位置して、表面５ａ側に幅Ｂ１よりも小さい幅Ｂ２で開口している。【選択図】        図５
2005325703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧室を区画形成するベーン体に設けられ、隣り合う前記油圧室間を封止するベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造であって、
前記ベーン体に向い合う表面を有する樹脂シール部材と、
前記ベーン体と前記表面との間に配置され、前記樹脂シール部材を所定の方向に付勢する弾性部材とを備え、
前記表面には、前記弾性部材が離れて位置する第１の領域と、前記弾性部材を支持する第２の領域とが規定されており、
前記樹脂シール部材には、前記第１の領域に位置して、前記表面側に所定の幅で開口する第１の肉抜き部と、前記第２の領域に位置して、前記表面側に前記所定の幅よりも小さい幅で開口する第２の肉抜き部とが形成されている、ベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造。
【請求項２】
前記樹脂シール部材は、前記弾性部材により、前記ベーン体に対して相対的に移動する壁部に向けて付勢され、
前記第１および第２の肉抜き部は、前記樹脂シール部材と前記壁部とが接触する線上に並んで形成されている、請求項１に記載のベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造。
【請求項３】
前記弾性部材は、円弧状部位を有する板ばねであり、
前記円弧状部位が、前記第２の領域に位置して前記表面に接触している、請求項１または２に記載のベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、ベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造に関し、より特定的には、樹脂材料からなるシール部材が用いられたベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのバルブタイミング調整機構に用いられる従来のシール構造に関して、たとえば、特開２００１−６５７０２号公報には、シール面の精度を向上させ、液漏れ防止と円滑な摺動とを実現することを目的としたベーンシールが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示されたベーンシールでは、側壁と補強用リブとの間に溝状の中空部が形成されている。その中空部は、一定の幅でベーンシールの長手方向に沿って延びている。
【０００３】
また、特開２００１−１９３４２１号公報には、シール部材と板バネとを予め組み合わせてユニット化し、生産性を向上させることを目的としたバルブタイミング調整装置が開示されている（特許文献２）。特許文献１に開示されたベーンシールと同様に、そのバルブタイミング調整装置に用いられるシール部材の内底にも、シール部材の長手方向に一定の幅で延びる溝が形成されている。
【特許文献１】特開２００１−６５７０２号公報
【特許文献２】特開２００１−１９３４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなバルブタイミング調整機構に用いられるシール構造は、隣り合う油圧室間を封止するために設けられ、樹脂シール部材と、その樹脂シール部材を所定の方向に付勢する板ばね等の弾性部材とから構成される。樹脂シール部材には、その成形時に樹脂ヒケ（成形品表面に位置する樹脂が、内部の溶融状態にある樹脂の体積収縮に伴う引っ張り力を受けることによって、成形品外観に凹痕が生じる現象）が発生しないように肉抜き部が形成される。
【０００５】
しかし、上述の特許文献に開示されているように、樹脂シール部材に一定幅の肉抜き部を形成すると、肉抜き部を形成した位置において弾性部材と樹脂シール部材とが非接触になるため、両者の接触長さを十分に確保することができない。この場合、弾性部材との接触応力が増大し、樹脂シールに座屈が生じるという問題が発生する。
【０００６】
一方、弾性部材との接触長さを十分に確保するため、その位置に肉抜き部を設けないことにすると、樹脂シール部材の肉厚が大きくなって樹脂ヒケが発生してしまう。樹脂ヒケが発生すると、隣り合う油圧室間で油漏れが生じ、バルブタイミング調整機構を適正に機能させることができない。
【０００７】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、弾性部材から受ける樹脂シール部材の接触応力を低減するとともに、樹脂ヒケの発生を防止するベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に従ったベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造は、油圧室を区画形成するベーン体に設けられ、隣り合う油圧室間を封止するシール構造である。そのシール構造は、ベーン体に向い合う表面を有する樹脂シール部材と、ベーン体と表面との間に配置され、樹脂シール部材を所定の方向に付勢する弾性部材とを備える。樹脂シール部材が有する表面には、弾性部材が離れて位置する第１の領域と、弾性部材を支持する第２の領域とが規定されている。樹脂シール部材には、第１の肉抜き部と、第２の肉抜き部とが形成されている。第１の肉抜き部は、第１の領域に位置して、表面側に所定の幅で開口している。第２の肉抜き部は、第２の領域に位置して、表面側に上記所定の幅よりも小さい幅で開口している。
【０００９】
このように構成されたベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造によれば、弾性部材を支持する第２の領域において、第１の領域に形成された第１の肉抜き部と比較して、相対的に小さい幅で第２の肉抜き部が形成されている。このため、第２の領域に肉抜き部を形成しているにもかかわらず、樹脂シール部材の表面と弾性部材との接触長さを十分に確保することができる。これにより、弾性部材から受ける接触応力を低減し、樹脂シール部材の表面に座屈が生じることを防止できる。また、肉抜き部は、第１および第２の領域のいずれにも形成されているため、樹脂シール部材に樹脂ヒケが発生することを防止できる。これにより、隣り合う油圧室間で油漏れが発生することを防止し、ベーン式可変バルブタイミング機構に所望の性能を発揮させることができる。
【００１０】
また、樹脂シール部材は、弾性部材により、ベーン体に対して相対的に移動する壁部に向けて付勢される。好ましくは、第１および第２の肉抜き部は、樹脂シール部材と壁部とが接触する線上に並んで形成されている。このように構成されたベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造によれば、樹脂シール部材と壁部とが接触する線上で樹脂ヒケが発生することを防止できる。これにより、隣り合う油圧室間で油漏れが発生することを確実に防止できる。
【００１１】
また好ましくは、弾性部材は、円弧状部位を有する板ばねである。円弧状部位は、第２の領域に位置して樹脂シール部材の表面に接触している。このように構成されたベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造によれば、板ばねを樹脂シール部材の表面に面接触させることができ、板ばねから受ける接触応力をさらに低減させることができる。これにより、樹脂シール部材の表面に座屈が生じることをより効果的に防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、この発明に従えば、弾性部材から受ける樹脂シール部材の接触応力を低減するとともに、樹脂ヒケの発生を防止するベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるシール構造が用いられた可変バルブタイミング機構を示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った可変バルブタイミング機構の断面図である。図１および図２中では、シール構造が簡略化して描かれている。図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った可変バルブタイミング機構の断面図である。
【００１５】
図中に示す可変バルブタイミング機構は、インテークバルブやエキゾーストバルブの開閉時期（バルブタイミング）を変更するため、ガソリンエンジンなどの内燃機関に設けられる。まず、本実施の形態におけるシール構造が用いられる可変バルブタイミング機構について、簡単に説明を行なう。なお、本実施の形態では、エキゾースト側に設けられた可変バルブタイミング機構について説明を行なうが、インテーク側についても同様に本発明を適用することができる。
【００１６】
図１から図３を参照して、可変バルブタイミング機構１０は、エキゾースト側カムシャフト５１の先端に設けられている。可変バルブタイミング機構１０は、外壁５７ａを有するローター部５７と、外壁５７ａと距離を隔てて向い合う内壁５４ａを有し、ローター部５７を収容するハウジング部５４と、ハウジング部５４の端面に取り付けられ、図示しないタイミングチェーンが掛けられるギア部７８と、ギア部７８に対してハウジング部５４の反対側の端面に取り付けられた蓋部６５（図１では、省略）とを備える。なお、上述の図示しないタイミングチェーンによって、ギア部７８は、インテーク側カムシャフトの先端に設けられたギア部に連結されている。インテーク側カムシャフトは、さらに別のタイミングチェーンによって、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトに連結されている。このような構成により、クランクシャフトからの回転力が、タイミングチェーンを介してギア部７８に伝えられる。
【００１７】
カムシャフト５１の先端には、ノックピン７３が設けられている。ノックピン７３は、ローター部５７の端面に形成されたノック穴７２に挿入され、その状態でローター部５７とカムシャフト５１とが図示しないボルトにより固定されている。一方、カムシャフト５１は、ギア部７８に形成された開口部７１に隙間を設けて挿通されている。このような構成により、ローター部５７およびカムシャフト５１は、一体に固定されており、ギア部７８、ハウジング部５４および蓋部６５は、別に一体に固定されている。ローター部５７およびカムシャフト５１は、ギア部７８、ハウジング部５４および蓋部６５に対して、相対的に回転できるように設けられている。
【００１８】
ハウジング部５４には、略９０°ごとに、内壁５４ａからローター部５７の外壁５７ａに向けて延びる４枚のベーン体５５が形成されている。ローター部５７には、略９０°ごとに、外壁５７ａからハウジング部５４の内壁５４ａに向けて延びる４枚のベーン体５８が形成されている。ベーン体５５とベーン体５８とは、それぞれ交互に入り組んで形成されている。
【００１９】
内壁５４ａ、外壁５７ａ、ギア部７８の端面および蓋部６５の端面に囲まれた空間には、油圧室が形成されている。その油圧室がベーン体５５および５８によって区画されることによって、４つの進角油圧室６１と、４つの遅角油圧室６２とが周方向に交互に並んで形成されている。進角油圧室６１および遅角油圧室６２には、図示しないオイルコントローラバルブに通じる油路がそれぞれ独立して接続されている。
【００２０】
そのオイルコントローラバルブには、適宜、内燃機関の運転状況に合った指令が電子制御装置から出される。その指令を受けて、オイルコントローラバルブから進角油圧室６１に油が供給されると、ローター部５７とともにカムシャフト５１が、図１中の矢印７７に示す方向（進角方向）に回転し、その位置に固定される。また、オイルコントローラバルブから遅角油圧室６２に油が供給されると、ローター部５７とともにカムシャフト５１が、図１中の矢印７６に示す方向（遅角方向）に回転し、その位置に固定される。これにより、カムシャフト５１に形成されたカムプロファイル５２の位相を変更し、エキゾーストバルブのバルブタイミングを早めたり、遅らせたりすることができる。
【００２１】
進角油圧室６１および遅角油圧室６２には、１００ｋＰａから４００ｋＰａまでにも達する油圧がかかる。このため、進角油圧室６１および遅角油圧室６２を区画形成するベーン体５８および５５の先端には、これらの油圧室間を封止するためのシール構造１および２が設けられている。以下、本実施の形態におけるこれらシール構造の説明を行なう。なお、本実施の形態では、特にシール構造１について説明を行なうが、シール構造２についてもシール構造１と同様の構造を備える。
【００２２】
図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったシール構造の断面図である。図３および図４を参照して、ベーン体５８には、ハウジング部５４の内壁５４ａに対峙する位置に溝部５８ｇが形成されている。溝部５８ｇには、樹脂材料から形成されたアペックスシール５が設けられている。アペックスシール５は、ベーン体５８に向い合う表面５ａと、表面５ａの反対側に位置し、ハウジング部５４の内壁５４ａに向い合う表面５ｂとを有する。溝部５８ｇには、さらに、アペックスシール５の表面５ａとベーン体５８との間に位置して板ばね６が設けられている。アペックスシール５の表面５ｂとハウジング部５４の内壁５４ａとがシール線９に沿って接触した状態で、板ばね６が有する弾性力により、アペックスシール５がハウジング部５４の内壁５４ａに向けて付勢されている。
【００２３】
アペックスシール５は、たとえば、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂に、針状（ウィスカー）構造を有するカリウムが添加されて形成されている。針状構造は、一般的に欠陥が非常に少ない単結晶であり、このような構造を有するカリウムを添加することによって、アペックスシール５の強度を向上させ、伸縮率を低減させることができる。板ばね６は、弓形形状を有し、一般的なばね鋼から形成されている。板ばね６は、その両端がアペックスシール５の表面５ａに接触し、弓状に曲がる中央部分が溝部５８ｇの表面に接触して位置決めされている。
【００２４】
図５は、図４中の矢印Ｖに示す方向から見たシール構造の平面図である。図５中では、板ばね６が２点鎖線で表わされている。図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線上に沿ったシール構造の断面図である。
【００２５】
図５および図６を参照して、アペックスシール５の表面５ａは、略長方形形状を有する。表面５ａの長手方向には、表面５ｂと内壁５４ａとが接触する上述のシール線９が延びている。表面５ａには、板ばね６が離れて位置する領域２１と、領域２１の両側に位置し、板ばね６を支持する領域２２とが規定されている。領域２２では、板ばね６の一方端６ｍおよび他方端６ｎが、表面５ａの短手方向に沿って接触している。
【００２６】
アペックスシール５には、シール線９上に並んで、表面５ａ側に開口する複数の肉抜き部１１および１２が形成されている。肉抜き部１１および１２は、底面１１ｃおよび１２ｃを有する。肉抜き部１１および１２は、表面５ｂから底面１１ｃおよび１２ｃまでの距離が、表面５ｂから表面５ａまでの距離も小さくなるように形成されている。表面５ａの短手方向の長さ、つまり、板ばね６の一方端６ｍおよび他方端６ｎが表面５ａに接触する方向の長さを「幅」と呼ぶことにすると、肉抜き部１１および１２は、それぞれ領域２１および２２に位置して、幅Ｂ１および幅Ｂ１よりも小さい幅Ｂ２で、表面５ａ側に開口している。板ばね６は、肉抜き部１２が開口する幅Ｂ２よりも大きく、表面５ａの幅Ｂよりも小さい幅で形成されている。一例として、表面５ａの幅Ｂが５ｍｍであり、板ばね６の幅が４．５ｍｍである場合、肉抜き部１１が開口する幅Ｂ１を３ｍｍとし、肉抜き部１２が開口する幅Ｂ２を２ｍｍとすれば良い。
【００２７】
肉抜き部１１および１２を形成した位置では、表面５ｂ側の樹脂の肉厚を薄くすることができる。これにより、アペックスシール５の成形時において、表面５ｂに樹脂ヒケが生じることを防止できる。また、肉抜き部１１および１２は、表面５ｂと内壁５４ａとが接触するシール線９上に並んで形成されている。このため、表面５ｂのそのシール線９が延びる位置において、樹脂ヒケの発生を防止できる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、複数の肉抜き部１１および１２が所定の間隔を隔てて形成されている場合について説明したが、肉抜き部は、領域２１と２２との間で幅を変えながら連続して形成されていても良い。
【００２９】
この発明の実施の形態１におけるベーン式可変バルブタイミング機構１０のシール構造１は、油圧室を区画形成するベーン体５８に設けられ、隣り合う油圧室としての進角油圧室６１および遅角油圧室６２間を封止するシール構造である。シール構造１は、ベーン体５８に向い合う表面５ａを有する樹脂シール部材としてのアペックスシール５と、ベーン体５８と表面５ａとの間に配置され、アペックスシール５を所定の方向に付勢する弾性部材としての板ばね６とを備える。
【００３０】
表面５ａには、板ばね６が離れて位置する第１の領域としての領域２１と、板ばね６を支持する第２の領域としての領域２２とが規定されている。アペックスシール５には、第１の肉抜き部としての肉抜き部１１と、第２の肉抜き部としての肉抜き部１２とが形成されている。肉抜き部１１は、領域２１に位置して、表面５ａ側に所定の幅Ｂ１で開口している。肉抜き部１２は、領域２２に位置して、表面５ａ側に所定の幅Ｂ１よりも小さい幅Ｂ２で開口している。
【００３１】
このように構成されたシール構造１によれば、領域２１および２２のいずれの領域にも肉抜き部が形成されているため、表面５ｂ側の樹脂の肉厚を全体的に薄くすることができる。このため、表面５ｂのいずれの位置にも樹脂ヒケを発生させることなく、アペックスシール５を成形することができる。特に、アペックスシールを安価な樹脂材料から形成する場合には、その成形時に樹脂ヒケが発生しやすくなる。また、１つの金型から多数個のアペックスシール５を同時に成形する場合には、金型の位置によって加熱条件や樹脂の注入条件に差が生じることから、同様に樹脂ヒケが発生しやすくなる。本実施の形態におけるシール構造を用いれば、このような場合であっても、表面５ｂに樹脂ヒケを発生させることなく、アペックスシール５を作製することができる。
【００３２】
樹脂ヒケの発生を抑えることにより、隣り合う進角油圧室６１および遅角油圧室６２間で油漏れが発生することを防止でき、所望の応答速度で可変バルブタイミング機構１０を動作させることができる。また、カムシャフト５１を正確な位相位置に固定できるため、内燃機関の燃費を向上させる等、可変バルブタイミング機構１０による効果を十分に得ることができる。
【００３３】
また同時に、領域２２に形成された肉抜き部１２の幅Ｂ２が肉抜き部１１の幅Ｂ１より小さいため、板ばね６と表面５ａとの接触長さを十分に確保することができる。これにより、板ばね６から受ける表面５ａ上の接触応力を低減させ、表面５ａに座屈等の欠陥が生じることを防止できる。
【００３４】
（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２におけるシール構造を示す断面図である。図７中には、実施の形態１の図６に対応する断面が表わされている。この発明の実施の形態２におけるシール構造は、実施の形態１におけるシール構造１と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００３５】
図７を参照して、本実施の形態では、アペックスシール５の表面５ａとベーン体５８との間に位置して板ばね３１が設けられている。板ばね３１は、実施の形態１における板ばね６と同様に、全体的には弓形形状を有するが、さらにその一方端３１ｍおよび他方端３１ｎが円弧状に湾曲して形成されている。このような板ばね３１の構成により、表面５ａの領域２２では、一方端３１ｍおよび他方端３１ｎの円弧状に形成された部分が、表面５ａと接触している。
【００３６】
この発明の実施の形態２におけるベーン式可変バルブタイミング機構のシール構造では、弾性部材は、円弧状部位としての一方端３１ｍおよび他方端３１ｎを有する板ばね３１である。一方端３１ｍおよび他方端３１ｎは、領域２２に位置してアペックスシール５の表面５ａに接触している。
【００３７】
このように構成されたシール構造によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を奏することができる。加えて、板ばね３１から受ける表面５ａ上の接触応力をさらに低減させることができる。
【００３８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１におけるシール構造が用いられた可変バルブタイミング機構を示す斜視図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った可変バルブタイミング機構の断面図である。
【図３】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った可変バルブタイミング機構の断面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿ったシール構造の断面図である。
【図５】図４中の矢印Ｖに示す方向から見たシール構造の平面図である。
【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ線上に沿ったシール構造の断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２におけるシール構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，２  シール構造、５  アペックスシール、５ａ  表面、６，３１  板ばね、９  シール線、１０  可変バルブタイミング機構、１１，１２  肉抜き部、２１，２２  領域、３１ｍ  一方端、３１ｎ  他方端、５４ａ  内壁、５５，５８  ベーン体、５７ａ  外壁、６１  進角油圧室、６２  遅角油圧室。
【図１】
2005325703.tif 000003
【図２】
2005325703.tif 000004
【図３】
2005325703.tif 000005
【図４】
2005325703.tif 000006
【図５】
2005325703.tif 000007
【図６】
2005325703.tif 000008
【図７】
2005325703.tif 000009