(57)【要約】【課題】  金属板バネおよびチップシールを製作する際の工程に影響を及ぼすことなく、チップシール組付時の作業性を高めることができるバルブタイミング可変装置を提供する。【解決手段】  バルブを開閉するカムを備えたカムシャフトへ回転力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、カムシャフトに対する入力側のケースと、カムシャフトへの出力側のロータとの間に相対回転を生じさせる油圧室がケース、ロータ間に形成され、その油圧室に対する油圧を制御することによりケースとロータとが相対回転を生じてカムシャフトの回転位相が変化し、前記バルブの開閉タイミングが変更されるバルブタイミング可変装置において、  油圧室のシールのためにケースまたはロータに装着されたチップシールと板ばねとが一枚の金属板から板金加工により一体に形成されたことを特徴とするバルブタイミング可変装置として提供可能である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブを開閉するカムを備えたカムシャフトへ回転力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、カムシャフトに対する入力側の第１回転体と、カムシャフトへの出力側の第２回転体との間に相対回転を生じさせる液圧室が前記第１、第２回転体間に形成され、その液圧室に対する液圧を制御することにより前記第１回転体と第２回転体とが相対回転を生じてカムシャフトの回転位相が変化し、前記バルブの開閉タイミングが変更されるバルブタイミング可変装置において、
前記第１回転体と第２回転体の一方が外側、他方が内側になるように同心的かつ相対回転可能に嵌合するとともに、それら第１、第２の回転体が互いに周方向の１または複数位置で液密に摺接してシールされることよりそのシール間に前記周周方向に延びる前記液圧室が形成され、
そのシールのために前記第１回転体または第２回転体に装着されたチップシールと、そのチップシールを相手方の前記第２回転体または第１回転体に向かって付勢する板ばねとを備え、
そのチップシールと板ばねとが一枚の金属板から板金加工により一体に形成された一体構造をなし、その一体構造のチップシール及び板ばねをなす一体構造体が前記第１または第２回転体に装着されてシール機能を果たすことを特徴とするバルブタイミング可変装置。
【請求項２】
前記チップシールと板ばねとの一体構造体は、
シール面となる底部と、その底部両側から曲げ起こされた両側壁部とを備えた箱形形状をなすチップシール部と、
そのチップシール部の一方の側壁部の上端から一体に分岐する板ばね連結部と、
その板ばね連結部に続いて一体に、かつ前記チップシール部の底部に対向するように、かつその底部とは反対側に凸となる湾曲形態で形成された板ばね部とを備える請求項１に記載のバルブタイミング可変装置。
【請求項３】
前記一体構造体の板ばね連結部は、前記チップシール部の一方の側壁部の上端中央から一体に分岐し、前記板ばね部はその中央の板ばね連結部をそれぞれ基端として前記底部の長手方向に沿って、かつその底部に対向するように互いに反対側に一対延びるとともに、それそれの他端は自由端として片持ち状態で支持され、かつ各一対の部分が前記底部とは反対側にそれぞれ凸となる湾曲形態でされて、一対の板ばね部による２つの湾曲部が形成される請求項２に記載のバルブタイミング可変装置。
【請求項４】
前記チップシールと板ばねとの一体構造体は、
シール面となる底部と、その底部両側から曲げ起こされた両側壁部とを備えた箱形形状をなすチップシール部と、
そのチップシール部の底部の中央部を残すように該底部の両側にスリットが入れられることにより該底部から分離され、その底部の中央部を基端として該底部の長手方向に沿って互いに反対に一対延びるとともに、それぞれの他端は自由端として片持ち支持され、かつ各一対の部分が前記底部とは反対側にそれぞれ凸となる湾曲形態で形成されて、一つの板ばねによる２つの湾曲部が形成される請求項１に記載のバルブタイミング可変装置。
【請求項５】
前記チップシール部の中央部を基端として片持ち状態で一対形成された板ばね部が、前記第１または第２回転体に形成された凸部の先端に備えられる溝に挿入される請求項４に記載のバルブタイミング可変装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを制御するバルブタイミング可変装置に関するもので、特にバルブタイミング可変装置のシール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の出力を向上させる等の目的から、吸気バルブまたは排気バルブが開閉するタイミング、即ちバルブタイミングを同機関の運転状態に応じて変更するようにした技術が提案されている。
【０００３】
以下、従来の技術について説明する（特許文献１参照）。図４は従来のバルブタイミング可変装置を示す断面図であり、図５は図４のＸ−Ｘ線に沿った断面矢視図であり、図６（ａ）および（ｂ）は図４および図５に示したバルブタイミング可変装置におけるチップシールの構造を示す断面図である。図４において、１は電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）、２はオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）、３はアクチュエータである。ＥＣＵ１はカム角センサ、クランク角センサ等の各種センサからの信号によりＯＣＶ２等を制御し、ＯＣＶ２はＥＣＵ１の制御下で、アクチュエータ３に作動油を供給し、アクチュエータ３はＯＣＶ２から作動油が供給されると、タイミングプーリ４に対するカムシャフト５の変位角度を制御して、吸気バルブの開閉タイミングを連続的に調整するものである。６および７はＯＣＶ２から供給される作動油が流れる油路であり、８はカムシャフト５のカム、９はカムシャフト５の軸受である。
【０００４】
また、１０はカムシャフト５に対して回転自在に取り付けられたハウジングであり、１１はハウジング１０に固定されたケースであり、１２はケース１１をハウジング１０に固定するボルトであり、１３はカムシャフト５に固定され、ケース１１に対して相対的に回転するロータである。１９はカムシャフト５が固定された側と反対側のロータ１３の端部およびケース１１の端部を覆うカバーである。
【０００５】
図５に移り、１４および１５はケース１１とロータ１３との間に形成された油圧室１６間の油の移動を防止するチップシールである。図６に移り、１７はケース１１とチップシール１４との間に配置され、チップシール１４をロータ１３の外周面に押圧する金属板ばねである。また、１８はロータ１３とチップシール１５との間に配置され、チップシール１５をケース１１の内周面に押圧する金属板ばねである。
【０００６】
次に、図４および図５を用いて、従来のバルブタイミング可変装置の動作について説明する。このような構成のバルブタイミング可変装置では、各油圧室１６に流入する油量をコントロールすることにより、カムシャフト５の回転方向を制御して、エンジンの吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを制御する。このとき、各油圧室１６を仕切るチップシール１４またはチップシール１５はロータ１３の外周面またはケース１１の内周面に金属板ばね１７または１８により押し付けられた状態で油圧室１６間の油の移動を防止しつつ、摺動する。
【０００７】
即ち、チップシール１４は、図６（ａ）に示すように、ケース１１とチップシール１４間に配置された金属板ばね１７により、ロータ１３に押し当てられている。また、チップシール１５は、図６（ｂ）に示すように、ロータ１３とチップシール１５間に配置された金属板ばね１８により、ケース１１に押し当てられている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２３４７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図６（ａ）および図６（ｂ）に示した従来のチップシール１４および１５はいずれも別体の金属板ばね１７および１８により付勢力を得る構成となっているため（図７参照）、ロータ１３およびケース１１にそれぞれ組付ける際にはチップシール１４または１５と金属板ばね１７または１８とをそれぞれバラバラにならないようにする注意が必要で、組付時の作業性が非常に悪く、量産に馴染まないという問題があった。
【００１０】
本発明の課題は、金属板ばねおよびチップシールを製作する際の工程に影響を及ぼすことなく、チップシール組付時の作業性を高めることができるバルブタイミング可変装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためのバルブタイミング可変装置を提供することにある。すなわち、
バルブを開閉するカムを備えたカムシャフトへ回転力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、カムシャフトに対する入力側の第１回転体と、カムシャフトへの出力側の第２回転体との間に相対回転を生じさせる液圧室が第１、第２回転体間に形成され、その液圧室に対する液圧を制御することにより第１回転体と第２回転体とが相対回転を生じてカムシャフトの回転位相が変化し、バルブの開閉タイミングが変更されるバルブタイミング可変装置において、
第１回転体と第２回転体の一方が外側、他方が内側になるように同心的かつ相対回転可能に嵌合するとともに、それら第１、第２の回転体が互いに周方向の１または複数位置で液密に摺接してシールされることよりそのシール間に周周方向に延びる液圧室が形成され、
そのシールのために第１回転体または第２回転体に装着されたチップシールと、そのチップシールを相手方の第２回転体または第１回転体に向かって付勢する板ばねとを備え、
そのチップシールと板ばねとが一枚の金属板から板金加工により一体に形成された一体構造をなし、その一体構造のチップシールおよび板ばねをなす一体構造体が第１または第２回転体に装着されてシール機能を果たすことを特徴とするバルブタイミング可変装置という構成をとる。
【００１２】
請求項２によれば、チップシールと板ばねとの一体構造体は、
シール面となる底部と、その底部両側から曲げ起こされた両側壁部とを備えた箱形形状をなすチップシール部と、
そのチップシール部の一方の側壁部の上端から一体に分岐する板ばね連結部と、
その板ばね連結部に続いて一体に、かつチップシール部の底部に対向するように、かつその底部とは反対側に凸となる湾曲形態で形成された板ばね部とを備えるものである。
【００１３】
請求項３によれば、一体構造体の板ばね連結部は、チップシール部の一方の側壁部の上端中央から一体に分岐し、板ばね部はその中央の板ばね連結部をそれぞれ基端として底部の長手方向に沿って、かつその底部に対向するように互いに反対側に一対延びるとともに、それそれの他端は自由端として片持ち状態で支持され、かつ各一対の部分が底部とは反対側にそれぞれ凸となる湾曲形態でされて、一対の板ばね部による２つの湾曲部が形成されるものである。
【００１４】
上記本発明のバルブタイミング可変装置では、チップシールおよび板ばねを一体形成することができるため、量産性を損なわずチップシールを製作する際の工程に影響を及ぼすこともない。チップシールに板ばねを組み付ける工程がなくなるので、その分の製造コストが削減できる。また、チップシール組付時に板ばねが外れることもなく、作業性を高めることができる。さらに、ロータおよびケースの形状を変更することもないので、形状変更のための開発設計期間も必要なく即ち、コスト上昇を伴わないで、既存のバルブタイミング可変装置のチップシールを置き換えることも可能である。
【００１５】
請求項４によれば、チップシールと板ばねとの一体構造体は、
シール面となる底部と、その底部両側から曲げ起こされた両側壁部とを備えた箱形形状をなすチップシール部と、
そのチップシール部の底部の中央部を残すように該底部の両側にスリットが入れられることにより該底部から分離され、その底部の中央部を基端として該底部の長手方向に沿って互いに反対に一対延びるとともに、それぞれの他端は自由端として片持ち支持され、かつ各一対の部分が底部とは反対側にそれぞれ凸となる湾曲形態で形成されて、一つの板ばねによる２つの湾曲部が形成されるものである。
【００１６】
請求項５によれば、チップシール部の中央部を基端として片持ち状態で一対形成された板ばね部が、第１または第２回転体に形成された凸部の先端に備えられる溝に挿入されるものである。
【００１７】
上記本発明のバルブタイミング可変装置では、チップシールおよび板ばねを一体形成することができるため、量産性を損なわずチップシールを製作する際の工程に影響を及ぼすこともない。チップシールに板ばねを組み付ける工程がなくなるので、その分の製造コストが削減できる。また、チップシール組付時に板ばねが外れることもなく、作業性を高めることができる。さらに、従来のチップシールは断面が箱型形状であったが、上記本発明におけるチップシールの断面は略コの字形状で、従来のチップシールに板ばねを組み付けた際の断面は略ロの字形状であるため一面少なくなり、板の面積比で従来のチップシールの約４分の３となる。これによって、部品コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
チップシールおよび板ばねを製作する際の工程に影響を及ぼすことなく、チップシール組付時の作業性を高めることができるバルブタイミング可変装置を、油圧室のシールのためにケースまたはロータに装着されたチップシールと板ばねとが一枚の金属板から板金加工により一体に形成することにより実現した。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の実施の形態１に係るバルブタイミング可変装置におけるチップシールの構造を示す斜視図である。なお、本実施の形態１における後述のチップシール以外の各構成要素は図４および図５に示した従来のバルブタイミング可変装置の各構成要素と同一であり、その共通する構成要素には同一符号を付し、その部分の説明を省略する。また、動作説明にあっては図４および図５も併せて参照するものとする。
【００２１】
チップシール３１は、例えば図１（ａ）に示す形状に切断した金属板を用意し、短手方向の一端を板ばね部とするために、板ばね部とシール部の境界に長手方向の中央部を残してスリット部を設ける。この金属板を長手方向に３１ｂおよび３１ｄを破線で示す位置で内側に折り、その後、板ばね部３１ａを破線で示す位置で内側に折り、図１（ｂ）示すように立ち上げることで製造することができる。そして、チップシール３１の中央部分の裏面３１ｃが摺動面に相当する。
【００２２】
板ばね部３１ａは図１（ｂ）のように、チップシール３１の一方の側壁部３１ｂの上端から一体に分岐する板ばね連結部３１ｅと、その板ばね連結部３１ｅに続いて一体に、かつ前記チップシール部の底部３１ｃに対向し、底部３１ｃの長手方向に沿って底部３１ｃとは反対側に凸となる２つの湾曲部により形成されている。
【００２３】
なお、チップシール３１の組み付けは、図８の左側（図５の手前側）から右側（図５の向こう側）に向かって、ケース１１（本発明における第１回転体）とロータ１３（本発明における第２回転体）の間に挿入することにより組み付けるが、チップシール３１が金属板の曲げ成形による一体成形品であるため、従来のチップシール１４，１５および板ばね１７，１８のようにバラバラにならないので、チップシール３１の組付時の作業性が向上する。また、チップシール３１は、金属板の曲げ成形により比較的容易に製作することができるので構造も単純であり作業性および量産性を損なわない。さらに、従来品と比べて軽量化を図ることができ、これにより油圧室１６内でチップシール３１が移動し易くなり、油圧に対する応答性も格段に向上させることができる。
【００２４】
次に動作を説明する。バルブタイミング可変装置において、図４に示すＥＣＵ１の制御下で、ＯＣＶ２によりアクチュエータ３に作動油が供給されると、作動油は油路６または油路７を介して各油圧室１６（図５参照：本発明における液圧室）内に供給されるが、ＯＣＶ２における油路の選択によりチップシール３１により仕切られた２つの油圧室１６のいずれか一方に作動油が供給される。即ち、一方の油圧室１６内に作動油が供給されると、チップシール３１を介して隣接する他方の油圧室１６に充填されていた作動油が排出されるため、チップシール３１が移動し、ケース１１に対してロータ１３が所定の進角または遅角をもって相対的に回転する。ケース１１はタイミングプーリ４を介して内燃機関の駆動軸と共に回転しており、ロータ１３はカムシャフト５に固定されていることから、吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングは内燃機関の駆動軸に対してカムシャフト５の変位角度を制御することによって連続的に調整される。
【実施例２】
【００２５】
図２および図３は本発明の実施の形態２に係るバルブタイミング可変装置におけるチップシールの構造を示す斜視図である。なお、本実施の形態２における後述のチップシール以外の各構成要素は図４および図５に示した従来のバルブタイミング可変装置の各構成要素と同一であり、その共通する構成要素には同一符号を付し、その部分の説明を省略する。また、動作説明にあっては図４および図５も併せて参照するものとする。
【００２６】
チップシール３６は、例えば図２に示すように、摺動面に相当する底部３６ｃにおいて中央部を残すように長手方向の両側にスリットを入れた金属板を用意し、この金属板の長手方向に３６ｂおよび３６ｄを破線で示す位置で内側に折ることによって製造することができる。
【００２７】
そのチップシール３６の底部３６ｃにスリットが入れられることにより底部３６ｃから分離された部分は、その底部３６ｃとは反対側にそれぞれ凸となる湾曲形態に形成されて、２つの板ばね３６ａが形成される。
【００２８】
なお、チップシール３６の組み付けは、図３のように、ケース１１（本発明における第１回転体）がロータ１３（本発明における第２回転体）に接する部分を凸形状とし、その凸形状の先端部に板ばね３６ａを格納するための溝１１ａを設け、チップシール３６の底部３６ｃが上を向くようにして、板ばね３６ａを溝１１ａに挿入するようにケース１１に組み付ける。図９は組み付け後の断面図である。チップシール３６は、板ばね３６ａの付勢力によりロータ１３に押し当てられている。ロータ１３とチップシール３６の組み付けも、ケース１１の場合と同様である。
【００２９】
チップシール３６は金属板の曲げ成形による一体成形品であるため、従来のチップシール１４，１５および板ばね１７，１８のようにバラバラにならないので、チップシール３６の組付時の作業性が向上する。また、チップシール３６は、金属板の曲げ成形により比較的容易に製作することができるので構造も単純であり作業性および量産性を損なわない。さらに、従来品と比べて軽量化を図ることができ、これにより油圧室１６内でチップシール３６が移動し易くなり、油圧に対する応答性も格段に向上させることができる。さらに、チップシール３６の成型前の金属板の形状は、従来の一体型チップシール（特許文献１参照）とは異なり、張り出し部のない長方形であるため、張り出し部を形成するための工程が不要になり、製造コストが低減される。加えて、通常は一枚の大きな金属板からチップシールの基となる金属板を切り出すので、上記発明の長方形のチップシールの場合、無駄になる面積が少なく材料費の低減にも寄与する。
【００３０】
次に動作を説明する。バルブタイミング可変装置において、図４に示すＥＣＵ１の制御下で、ＯＣＶ２によりアクチュエータ３に作動油が供給されると、作動油は油路６または油路７を介して各油圧室１６（図５：本発明における液圧室）内に供給されるが、ＯＣＶ２における油路の選択によりチップシール３６により仕切られた２つの油圧室１６のいずれか一方に作動油が供給される。即ち、一方の油圧室１６内に作動油が供給されると、チップシール３６を介して隣接する他方の油圧室１６に充填されていた作動油が排出されるため、チップシール３６が移動し、ケース１１に対してロータ１３が所定の進角または遅角をもって相対的に回転する。ケース１１はタイミングプーリ４を介して内燃機関の駆動軸と共に回転しており、ロータ１３はカムシャフト５に固定されていることから、吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングは内燃機関の駆動軸に対してカムシャフト５の変位角度を制御することによって連続的に調整される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１によるバルブタイミング可変装置のチップシール構造を示す断面図。
【図２】本発明の実施例２によるバルブタイミング可変装置のチップシール構造を示す断面図。
【図３】図２に続くバルブタイミング可変装置のチップシール構造を示す断面図。
【図４】従来のバルブタイミング可変装置を示す断面図。
【図５】図４のＸ−Ｘ線に沿った断面矢視図。
【図６】従来技術のバルブタイミング可変装置のチップシール構造を示す断面図。
【図７】従来技術のバルブタイミング可変装置のチップシール構造を示す鳥瞰図。
【図８】本発明の実施例１によるバルブタイミング可変装置のチップシール構造を示す断面図。
【図９】本発明の実施例２によるバルブタイミング可変装置のチップシール構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２  オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）
３  アクチュエータ
５  カムシャフト
１０  ハウジング
１１  ケース
１３  ロータ
１４，１５  チップシール
１６  油圧室
１７，１８  金属板ばね
３１  チップシール
３６  チップシール
【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】
2005083272.tif 000009
【図８】
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【図９】
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