JP2009185719A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部への作動流体の漏れを低減し、駆動効率が向上するバルブタイミング調整装置を提供する。
【解決手段】バルブタイミング調整装置１０は、ハウジング２０、ベーンロータ５０、ジャーナル１６およびシールリング３０を備えている。ハウジング２０は、エンジンの駆動軸とともに回転し、内部に収容室が形成されている。ベーンロータ５０は、ハウジング２０の収容室を遅角室および進角室に仕切り、エンジンのカムシャフト１５とともに回転し、遅角室および進角室に供給される作動油の圧力によりハウジング２０に対して相対回動する。ジャーナル１６は、ベーンロータ５０のカムシャフト１５側に設けられ、ハウジング２０を軸受けする。ジャーナル１６とハウジング２０との間には環状のシールリング３０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを運転条件に応じて変更するためのバルブタイミング調整装置に関する。

従来、エンジンの駆動軸と同期回転するタイミングプーリやチェーンスプロケットを介して従動軸を駆動し、タイミングプーリやチェーンスプロケットと従動軸との相対回転による位相差により吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉を行うベーン式のバルブタイミング調整装置が知られている。

特許文献１に開示されているバルブタイミング調整装置は、凸面を有する円盤状のプレートをベーンロータとハウジングとの間に挟み込み、ベーンロータの複数のベーンにより形成された油圧室間の作動油の漏れを低減している。一方、特許文献２に開示されているバルブタイミング調整装置は、ベーンロータあるいはハウジングの形状を工夫して各油圧室間の作動油の漏れを低減している。

ところで、バルブタイミング調整装置の作動油の漏れは、ベーンロータとハウジングとの隙間を通じて各油圧室間で作動油が漏れるバルブタイミング調整装置内部における内部漏れと、ハウジングとハウジングを軸受けする部材との間の隙間を通じて作動油がバルブタイミング調整装置外部へ漏れる外部漏れとに大別される。

上述の特許文献１と特許文献２に開示されているバルブタイミング調整装置は、作動油の内部漏れについては低減できるものの、外部漏れについては低減できない。そのため、外部漏れを考慮しつつバルブタイミング調整装置のベーンロータを良好に回動駆動させるためには、作動油の供給量を増加させる必要がある。作動油の供給量を増加する場合、作動油を供給するポンプを駆動するために余分なエネルギーが必要となる。その結果、エンジンのエネルギー損失を招き、ひいては燃費が悪化するおそれがある。
特許第３５６７５５１号公報 特開２００６−７７６６２号公報

そこで、本発明の目的は、外部への作動流体の漏れを低減し、駆動効率が向上するバルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、ハウジング、ベーンロータ、軸受部およびシール部材を備えている。ハウジングは、エンジンの駆動軸とともに回転し、内部に収容室が形成されている。ベーンロータは、ハウジングの収容室を遅角室および進角室に仕切り、エンジンの従動軸とともに回転し、遅角室および進角室に供給される作動流体の圧力によりハウジングに対して相対回動する。軸受部は、ベーンロータの従動軸側または反従動軸側の一方または両方に設けられ、ハウジングを軸受けする。軸受部とハウジングとの間には環状のシール部材が設けられている。これにより、ハウジング内部に形成された遅角室内および進角室内の作動流体が、軸受部とハウジングとの間の隙間を通じてハウジング外部へ漏れるのを低減することができる。その結果、バルブタイミング調整装置を駆動するための作動流体の供給量を低減することができる。したがって、バルブタイミング調整装置の駆動効率を高めることができる。

請求項２記載の発明では、シール部材の外周縁部はハウジングの内周壁に形成された環状の溝部に収容され、シール部材の内周壁は軸受部の外壁の全周に渡って液密に当接している。これにより、ハウジング内部からハウジング外部への作動流体の漏れを効果的に低減することができる。
請求項３記載の発明では、シール部材の内周縁部は軸受部の外周壁に形成された環状の溝部に収容され、シール部材の外周壁はハウジングの内壁の全周に渡って液密に当接している。これにより、ハウジング内部からハウジング外部への作動流体の漏れを効果的に低減することができる。

請求項４記載の発明では、ハウジングの内周壁または軸受部の外周壁に形成された溝部の径方向における深さをＤ、シール部材の径方向における幅をＷ、ハウジングと軸受部との間に形成される隙間の軸受部径方向における最大の幅をＣとすると、Ｃ＜Ｗ≦Ｄである。すなわち、Ｃ＜Ｗのため、ハウジングと軸受部との間に形成される隙間を通じてハウジング内部からハウジング外部へ作動流体が漏れるのを低減することができる。

ところで、仮にＷ＞Ｄとすると、軸受部がハウジングを軸受けするとき、軸受部とシール部材との間に過度な軸受荷重がかかるため、シール部材の異常磨耗を招くおそれがある。しかし、本発明の場合、Ｗ≦Ｄのため、軸受部がハウジングを軸受けするとき、軸受部とハウジングとの間にのみ、もしくは軸受部とシール部材との間および軸受部とハウジングとの間に軸受荷重がかかる。そのため、シール部材のみに過度な軸受荷重がかかることを回避できる。これにより、シール部材の異常磨耗を防止することができる。したがって、ハウジング内部からハウジング外部への作動流体の漏れを低減できるとともに、シール部材の異常磨耗を防止することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１〜３に示す。第１実施形態のバルブタイミング調整装置は、作動流体として作動油を用いる油圧制御式であり、排気弁のバルブタイミングを調整する。

図１に示すように、バルブタイミング調整装置１０は、ハウジング２０およびベーンロータ５０などを備えている。ハウジング２０は、プレートハウジング２１、シューハウジング２２およびチェーンスプロケット２３からなる。プレートハウジング２１およびシューハウジング２２は一体に形成され、ボルト１２によってチェーンスプロケット２３と同軸上に固定されている。また、シューハウジング２２およびチェーンスプロケット２３には、位置決めのための位置決めピン６が嵌め込まれている。チェーンスプロケット２３は、外周にギア２３１を有している。

ギア２３１には、図示しないチェーンが巻回されている。すなわち、ハウジング２０は、チェーンによってエンジンの駆動軸であるクランクシャフトとギア２３１を介して接続している。これにより、ハウジング２０は、クランクシャフトから駆動力が伝達され、クランクシャフトと同期して回転する。ハウジング２０は、図２に示すように時計周り方向へ回転する。

図１に示す従動軸としてのカムシャフト１５は、ハウジング２０、ベーンロータ５０およびジャーナル１６を経由してクランクシャフトの駆動力が伝達される。カムシャフト１５は、図示しない排気弁を開閉駆動する。軸受部としてのジャーナル１６は、ベーンロータ５０とカムシャフト１５との間に設けられている。ベーンロータ５０、ジャーナル１６およびカムシャフト１５は、ボルト１４により同軸上に固定されている。ベーンロータ５０とジャーナル１６との回転方向の位置決めは、ベーンロータ５０およびジャーナル１６に位置決めピン７を嵌め込むことにより行われる。また、ジャーナル１６とカムシャフト１５との回転方向の位置決めは、ジャーナル１６およびカムシャフト１５に図示しない位置決めピンを嵌め込むことにより行われる。

このような構成により、ベーンロータ５０、ジャーナル１６およびカムシャフト１５は、ハウジング２０に対して同軸に相対回転可能である。カムシャフト１５、ジャーナル１６、ベーンロータ５０およびハウジング２０は、図１に示す矢印Ｘ方向から見て時計方向へ回転する。以下、この回転方向をクランクシャフトに対するカムシャフト１５の進角方向とする。

カムシャフト１５に接続するジャーナル１６は、チェーンスプロケット２３に対し所定の位相差をおいて回転可能にチェーンスプロケット２３に挿入されている。ジャーナル１６のチェーンスプロケット２３に挿入される部分の外径は、チェーンスプロケット２３の内径よりもやや小さい。ジャーナル１６は、外周壁の一部がチェーンスプロケット２３の内周壁の一部と当接してハウジング２０を軸受けする。このとき、ジャーナル１６の外周壁とチェーンスプロケット２３の内周壁との間には、反矢印Ｘ方向から見て略三日月状の隙間１１１が形成される。ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間には、後に詳述するシールリング３０が設けられている。

図２に示すように、ハウジング２０のシューハウジング２２は、略筒状の周壁２２１と、周壁２２１から径方向内側へ延びるシュー２２２、２２３、２２４、２２５とを有している。シュー２２２、２２３、２２４、２２５は、略台形状に形成され、周壁２２１の回転方向にほぼ等間隔に配置されている。シュー２２２、２２３、２２４、２２５により回転方向に所定角度範囲で四箇所に形成された間隙にはそれぞれベーンを収容する扇状の収容室２４が四室形成されている。

ベーンロータ５０は、ボス部５１と、ボス部５１の外周側に回転方向へほぼ等間隔に配置されたベーン５２、５３、５４、５５とを有している。ベーンロータ５０は、ハウジング２０に対し相対回転可能にハウジング２０の内部に収容されている。ベーン５２、５３、５４、５５は各収容室２４に回転可能に収容されている。なお、ベーンロータ５０の各ベーンにおける外径は、シューハウジング２２の周壁２２１における内径よりも小さく設定されている。また、ベーンロータ５０のボス部５１における外径は、シューハウジング２２の各シューにおける内径よりも小さく設定されている。そのため、ベーンロータ５０の外周壁とシューハウジング２２の内周壁とは摺動しない。

ベーン５２、５３、５４、５５は、各収容室２４を遅角室としての遅角油圧室と進角室としての進角油圧室とに仕切っている。すなわち、シュー２２２とベーン５２との間に遅角油圧室８１が形成され、シュー２２３とベーン５３との間に遅角油圧室８２が形成され、シュー２２４とベーン５４との間に遅角油圧室８３が形成され、シュー２２５とベーン５５との間に遅角油圧室８４が形成されている。また、シュー２２５とベーン５２との間に進角油圧室９１が形成され、シュー２２２とベーン５３との間に進角油圧室９２が形成され、シュー２２３とベーン５４との間に進角油圧室９３が形成され、シュー２２４とベーン５５との間に進角油圧室９４が形成されている。

ベーン５２、５３、５４、５５とシューハウジング２２の周壁２２１との間、およびベーンロータ５０のボス部５１とシュー２２２、２２３、２２４、２２５との間に、シールチップ１７が配設されている。シールチップ１７は、ベーン５２、５３、５４、５５、およびボス部５１の外周壁に設けた溝にはめ込まれており、例えばばねなどによりシューハウジング２２の周壁２２１における内周壁、またはシュー２２２、２２３、２２４、２２５における内周壁に向けて押し付けられている。この構成により、シールチップ１７は各遅角油圧室と各進角油圧室とを液密に保持し、各遅角油圧室と各進角油圧室との間の作動油の漏れを低減している。

図１に示すように、ベーンロータ５０のベーン５２には、チェーンスプロケット２３側端面から軸方向の途中まで穴部５２１が形成されている。これにより、穴部５２１のプレートハウジング２１側には底部５２２が形成されている。穴部５２１には、筒部材５２３が嵌め込まれている。筒部材５２３は略円筒状に形成され、軸方向の途中に筒部材５２３の外側と内側を連通する孔５２４を有している。筒部材５２３の内側には、規制部材としてのストッパピストン１００およびスプリング１０１が収容されている。ストッパピストン１００は、略円筒状に形成され、筒部材５２３に軸方向へ往復移動可能に収容されている。スプリング１０１は、軸方向の一方の端部が底部５２２に接し、他方の端部がストッパピストン１００に接している。スプリング１０１は、圧縮コイルスプリングであり、軸方向へ伸びる力を有している。これにより、スプリング１０１は、ストッパピストン１００をチェーンスプロケット２３側へ付勢している。

チェーンスプロケット２３に形成された凹部２３２には、嵌合部としての嵌合リング１０２が圧入保持されている。ストッパピストン１００は、嵌合リング１０２に嵌合可能である。ストッパピストン１００および嵌合リング１０２の嵌合側は、テーパ状に形成されている。そのため、ストッパピストン１００は、嵌合リング１０２に滑らかに嵌合する。ストッパピストン１００のチェーンスプロケット２３側に形成された油圧室１０３、ならびにストッパピストン１００の外周に形成された油圧室１０４に供給される作動油の圧力は、嵌合リング１０２からストッパピストン１００が抜け出す方向へ働く。ストッパピストン１００は、油圧室１０３および油圧室１０４から受ける力とスプリング１０１の付勢力とのバランスにより、嵌合リング１０２に嵌合したり嵌合リング１０２から抜け出たりする。図２に示すように、油圧室１０３は通路５２５を経由して遅角油圧室８１と連通し、油圧室１０４は孔５２４および通路５２６を経由して遅角油圧室８１と連通している。

図２はシューハウジング２２に対してベーンロータ５０が最も進角した状態を示しており、この状態においてストッパピストン１００は嵌合リング１０２に嵌合しているので、ベーンロータ５０はチェーンスプロケット２３と連結されチェーンスプロケット２３に対する相対回転が規制される。そのため、ベーンロータ５０は、チェーンスプロケット２３すなわちハウジング２０とともに回転する。このとき、ベーン５２は、シュー２２２の側面に接している。したがって、クランクシャフトからカムシャフト１５に回転駆動力が伝達され、カムシャフト１５に正・負の反転トルクが生じてもベーンロータ５０とハウジング２０とは相対的な回転振動を発生することなく、打音の発生が防止される。ストッパピストン１００が嵌合リング１０２から抜け出ると、ベーンロータ５０はチェーンスプロケット２３との連結を解除され、シューハウジング２２に対して最進角位置から最遅角位置の角度範囲内で相対回転自在である。

図１に示すように、流体供給源としてのオイルポンプ１は、オイルタンク２から汲み上げた作動油を供給通路３に供給する。切換弁７０は、公知の電磁スプール弁であり、カムシャフト１５よりもオイルポンプ１側において、供給通路３および排出通路４と、遅角通路８０、進角通路９０との間に設置されている。切換弁７０は、電子制御装置（ＥＣＵ）５から電磁駆動部７１に供給されるデューティー比制御された駆動電流により切換制御される。切換弁７０のスプール７２は、駆動電流のデューティー比に基づいて変位する。このスプール７２の位置により、切換弁７０は、遅角油圧室８１、８２、８３、８４および進角油圧室９１、９２、９３、９４への作動油の供給、ならびに遅角油圧室８１、８２、８３、８４および進角油圧室９１、９２、９３、９４からの作動油の排出を切り換える。上述の切換制御によって、切換弁７０は、状態７０１、状態７０２または状態７０３に切り換わる。切換弁７０の状態７０１は、切換弁７０への通電をオフした状態である。

図示しない軸受により回転を支持されているカムシャフト１５の外周壁には、環状通路１５１、１５２が形成されている。環状通路１５１は遅角通路８０と接続し、環状通路１５２は進角通路９０と接続している。カムシャフト１５、ジャーナル１６およびボス部５１の内部には、カムシャフト１５、ジャーナル１６およびボス部５１を軸方向に連通する四つの遅角通路８５が形成されている。遅角通路８５は、環状通路１５１に接続している。

カムシャフト１５の内部には、環状通路１５２とカムシャフト１５のジャーナル１６側とを接続する進角通路９５が形成されている。略円筒状のジャーナル１６の内周壁１６１とボルト１４の外周壁との間には、略円筒状の進角通路９６が形成されている。また、略円筒状のボス部５１の内周壁５１１とボルト１４の外周壁との間には、略円筒状の進角通路９７が形成されている。進角通路９６は、進角通路９５と進角通路９７とを接続している。

図２に示すように、ボス部５１の内部には、遅角通路８５と各遅角油圧室とを接続する四つの遅角通路８６が形成されている。これにより、遅角通路８０と各遅角油圧室とは、環状通路１５１、遅角通路８５、８６を経由して連通している。また、ボス部５１の内部には、進角通路９７と各進角油圧室とを接続する四つの進角通路９８が形成されている。これにより、進角通路９０と各進角油圧室とは、環状通路１５２、進角通路９５、９６、９７、９８を経由して連通している。

次に、シールリング３０の詳細について図１および図３を用いて説明する。なお、図３はバルブタイミング調整装置１０の模式的断面図であり、各部材の形状的特徴を強調するため実際の部材の寸法比率とは異なっている。
シール部材としてのシールリング３０は、例えば樹脂などにより略円環状に形成され、図１および図３に示すようにジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に設けられている。シールリング３０の内周壁は、ジャーナル１６の外周壁の全周に渡って液密に当接している。ジャーナル１６の外周壁に対向するチェーンスプロケット２３の内周壁には、円環状の溝部２３３が形成されている。シールリング３０の外周縁部は、溝部２３３に収容されている。

ジャーナル１６がハウジング２０を軸受けするとき、ジャーナル１６の外周壁とチェーンスプロケット２３の内周壁との間には、図３のＹ方向から見て略三日月状の隙間１１１が形成される。シールリング３０の径方向の幅をＷ、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に形成される隙間１１１のジャーナル１６径方向における最大の幅をＣとすると、シールリング３０の幅Ｗは、Ｃ＜Ｗの関係を満たすように設定されている。これにより、ハウジング２０内部から隙間１１１を通じてハウジング２０外部へ作動油が漏れるのを低減することができる。

上述のように、チェーンスプロケット２３のギア２３１には、図示しないチェーンが巻回されている。そのため、ジャーナル１６がハウジング２０を軸受けするとき、チェーンの張力がチェーンスプロケット２３を経由し軸受荷重としてジャーナル１６の外周壁に加わる。本実施形態の場合、溝部２３３の径方向における深さをＤとすると、シールリング３０の幅Ｗは、Ｗ≦Ｄの関係を満たすように設定されている。そのため、ジャーナル１６がハウジング２０を軸受けするとき、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間にのみ、もしくはジャーナル１６とシールリング３０との間およびジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に軸受荷重がかかる。その結果、シールリング３０のみに過度な軸受荷重がかかることを回避できるため、シールリング３０の異常磨耗を防止することができる。

次にバルブタイミング調整装置１０の作動を説明する。
（１）図１および図２に示すように、エンジン始動時オイルポンプ１からの作動油が油圧室１０３および１０４にまだ導入されていないとき、クランクシャフトの回転に伴いベーンロータ５０はシューハウジング２２に対して最進角位置にあり、ストッパピストン１００はスプリング１０１の付勢力により嵌合リング１０２に嵌合しており、ベーンロータ５０はストッパピストン１００によりチェーンスプロケット２３と連結されている。

（２）切換弁７０の状態７０１が選択されてオイルポンプ１から作動油が圧送されると、進角通路９０、環状通路１５２、進角通路９５、９６、９７、９８を経由して進角油圧室９１、９２、９３、９４に作動油が流入する。しかしながら、進角油圧室９１、９２、９３、９４に流入した作動油の圧力がそれぞれベーン５２、５３、５４、５５の側面に作用するとともに、ストッパピストン１００は嵌合リング１０２に嵌合した状態のため、ベーンロータ５０はシューハウジング２２に対して依然として図２に示す最進角位置に保持される。そのため、ベーンロータ５０とシューハウジング２２との打音の発生は防止される。

（３）切換弁７０が状態７０１から状態７０３に切り換わると、オイルポンプ１から遅角通路８０、環状通路１５１、遅角通路８５、８６を経由して遅角油圧室８１、８２、８３、８４に作動油が流入するとともに、通路５２５を通じて油圧室１０３に作動油が流入し、通路５２６、および孔５２４を通じて油圧室１０４に作動油が流入する。また、このとき、進角油圧室９１、９２、９３、９４はオイルタンク２へ開放される。油圧室１０３および油圧室１０４に流入した作動油の圧力が高まると、ストッパピストン１００は、スプリング１０１の付勢力に抗して穴部５２１のプレートハウジング２１側にストッパピストン１００を押し込む方向に働く。すると、ストッパピストン１００が嵌合リング１０２から完全に抜け出るので、ベーンロータ５０はチェーンスプロケット２３との連結を解除される。

遅角油圧室８１、８２、８３、８４に流入した作動油の圧力がそれぞれベーン５２、５３、５４、５５の側面に作用すると、ベーンロータ５０はシューハウジング２２に対して図２に示す遅角方向へ回転し、カムシャフト１５により開閉駆動される排気弁のバルブタイミングが遅らされる。シューハウジング２２に対してベーンロータ５０が回転することによりベーンロータ５０が最進角位置から移動すると、ストッパピストン１００と嵌合リング１０２との周方向位置がずれるので、ストッパピストン１００は嵌合リング１０２に嵌合しなくなる。

（４）再び切換弁７０の状態７０１を選択すると、ベーンロータ５０はシューハウジング２２に対して図２に示す進角方向へ回転し、カムシャフト１５により開閉駆動される排気弁のバルブタイミングが早められる。ベーンロータ５０がシューハウジング２２に対して進角方向あるいは遅角方向へ回転している途中で切換弁７０の状態７０２を選択すると、遅角油圧室８１、８２、８３、８４および進角油圧室９１、９２、９３、９４の作動油は流入および流出が遮断され、ベーンロータ５０は中間の位置に保持され、所望のバルブタイミングを得ることができる。

以上説明したように、第１実施形態では、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に円環状のシールリング３０が設けられている。これにより、ハウジング２０内部に形成された遅角油圧室内および進角油圧室内の作動油が、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間の隙間１１１を通じてハウジング２０外部へ漏れるのを低減することができる。その結果、バルブタイミング調整装置１０を駆動するための作動油の供給量を低減することができる。したがって、バルブタイミング調整装置１０の駆動効率を高めることができる。

また、第１実施形態では、シールリング３０の外周縁部はチェーンスプロケット２３の内周壁に形成された円環状の溝部２３３に収容されるとともに、シールリング３０の内周壁はジャーナル１６の外周壁の全周に渡って液密に当接している。これにより、ハウジング２０内部からハウジング２０外部への作動油の漏れを効果的に低減することができる。

さらに、第１実施形態では、チェーンスプロケット２３の内周壁に形成された溝部２３３の径方向における深さをＤ、シールリング３０の径方向における幅をＷ、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に形成される隙間１１１のジャーナル１６径方向における最大の幅をＣとすると、Ｃ＜Ｗ≦Ｄの関係を満たす。Ｃ＜Ｗのため、隙間１１１を通じてハウジング２０内部からハウジング２０外部へ作動油が漏れるのを低減することができる。また、Ｗ≦Ｄのため、ジャーナル１６がハウジング２０を軸受けするとき、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間にのみ、もしくはジャーナル１６とシールリング３０との間およびジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に軸受荷重がかかる。そのため、シールリング３０のみに過度な軸受荷重がかかることを回避できる。これにより、シールリング３０の異常磨耗を防止することができる。したがって、ハウジング２０内部からハウジング２０外部への作動油の漏れを低減できるとともに、シールリング３０の異常磨耗を防止することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整装置を図４に示す。図４は、第２実施形態によるバルブタイミング調整装置の模式的断面図であり、各部材の形状的特徴を強調するため実際の部材の寸法比率とは異なっている。なお、第２実施形態は、第１実施形態の変形であり、第１実施形態と基本的に同一の部材を有するが、一部の部材の形状等が第１実施形態と異なる。第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

シールリング３０は、第１実施形態と同様、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に設けられている。シールリング３０の外周壁は、チェーンスプロケット２３の内周壁の全周に渡って液密に当接している。ジャーナル１６の外周壁においてチェーンスプロケット２３の内周壁に対向する箇所には、円環状の溝部１６２が形成されている。シールリング３０の内周縁部は、溝部１６２に収容されている。

ジャーナル１６がハウジング２０を軸受けするとき、ジャーナル１６の外周壁とチェーンスプロケット２３の内周壁との間には、第１実施形態と同様、図４のＹ方向から見て略三日月状の隙間１１１が形成される。シールリング３０の径方向の幅をＷ、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に形成される隙間１１１のジャーナル１６径方向における最大の幅をＣとすると、シールリング３０の幅Ｗは、Ｃ＜Ｗの関係を満たすように設定されている。これにより、ハウジング２０内部から隙間１１１を通じてハウジング２０外部へ作動油が漏れるのを低減することができる。

また、溝部１６２の径方向における深さをＤとすると、シールリング３０の幅Ｗは、Ｗ≦Ｄの関係を満たすように設定されている。そのため、ジャーナル１６がハウジング２０を軸受けするとき、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間にのみ、もしくはジャーナル１６とシールリング３０との間およびジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に軸受荷重がかかる。その結果、シールリング３０のみに過度な軸受荷重がかかることを回避できるため、シールリング３０の異常磨耗を防止することができる。

以上説明したように、第２実施形態では、第１実施形態と同様、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に円環状のシールリング３０が設けられているため、作動油が隙間１１１を通じてハウジング２０内部からハウジング２０外部へ漏れるのを低減することができる。したがって、バルブタイミング調整装置を駆動するための作動油の供給量を低減することができ、バルブタイミング調整装置の駆動効率を高めることができる。

また、第２実施形態では、シールリング３０の内周縁部はジャーナル１６の外周壁に形成された円環状の溝部１６２に収容されるとともに、シールリング３０の外周壁はチェーンスプロケット２３の内周壁の全周に渡って液密に当接している。これにより、ハウジング２０内部からハウジング２０外部への作動油の漏れを効果的に低減することができる。

さらに、第２実施形態では、ジャーナル１６の外周壁に形成された溝部１６２の深さＤ、シールリング３０の幅Ｗ、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に形成される隙間１１１の最大の幅Ｃは、Ｃ＜Ｗ≦Ｄの関係を満たす。これにより、第１実施形態と同様、ハウジング２０内部からハウジング２０外部への作動油の漏れを低減できるとともに、シールリング３０の異常磨耗を防止することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるバルブタイミング調整装置を図５および図６に示す。図６は、第３実施形態によるバルブタイミング調整装置の模式的断面図であり、各部材の形状的特徴を強調するため実際の部材の寸法比率とは異なっている。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第３実施形態の場合、図５に示すようにベーンロータ５０のカムシャフト１５側に設けられたジャーナル１６に加え、ベーンロータ５０の反カムシャフト１５側にも軸受部としてのブッシュ１８が設けられている。ブッシュ１８は、底部１８１を有する略円筒形状に形成されている。底部１８１には、孔１８２が形成されている。ブッシュ１８は、孔１８２にボルト１４が通されることにより、カムシャフト１５、ジャーナル１６およびベーンロータ５０に同軸に固定され、カムシャフト１５、ジャーナル１６およびベーンロータ５０とともに回転可能である。

ベーンロータ５０に接続するブッシュ１８は、プレートハウジング２１に対し所定の位相差をおいて回転可能にプレートハウジング２１に挿入されている。ブッシュ１８のプレートハウジング２１に挿入される部分の外径は、プレートハウジング２１の内径よりもやや小さい。ブッシュ１８は、外周壁の一部がプレートハウジング２１の内周壁の一部と当接してハウジング２０を軸受けする。ブッシュ１８とプレートハウジング２１との間には、シールリング４０が設けられている。

シール部材としてのシールリング４０は、例えば樹脂などにより略円環状に形成されている。図５および図６に示すようにシールリング４０の内周壁は、ブッシュ１８の外周壁の全周に渡って液密に当接している。ブッシュ１８の外周壁に対向するプレートハウジング２１の内周壁には、円環状の溝部２１１が形成されている。シールリング４０の外周縁部は、溝部２１１に収容されている。

ブッシュ１８がハウジング２０を軸受けするとき、ブッシュ１８の外周壁とプレートハウジング２１の内周壁との間には、図６のＸ方向から見て略三日月状の隙間１１２が形成される。シールリング４０の径方向の幅をＷ１、ブッシュ１８とプレートハウジング２１との間に形成される隙間１１２のブッシュ１８径方向における最大の幅をＣ１とすると、シールリング４０の幅Ｗ１は、Ｃ１＜Ｗ１の関係を満たすように設定されている。これにより、ハウジング２０内部から隙間１１２を通じてハウジング２０外部へ作動油が漏れるのを低減することができる。

また、溝部２１１の径方向における深さをＤ１とすると、シールリング４０の幅Ｗ１は、Ｗ１≦Ｄ１の関係を満たすように設定されている。そのため、ブッシュ１８がハウジング２０を軸受けするとき、ブッシュ１８とプレートハウジング２１との間にのみ、もしくはブッシュ１８とシールリング４０との間およびブッシュ１８とプレートハウジング２１との間に軸受荷重がかかる。その結果、シールリング４０のみに過度な軸受荷重がかかることを回避できるため、シールリング４０の異常磨耗を防止することができる。

以上説明したように、第３実施形態では、ブッシュ１８とプレートハウジング２１との間に円環状のシールリング４０が設けられているため、作動油が隙間１１２を通じてハウジング２０内部からハウジング２０外部へ漏れるのを低減することができる。したがって、バルブタイミング調整装置を駆動するための作動油の供給量を低減することができ、バルブタイミング調整装置の駆動効率を高めることができる。

また、第３実施形態では、シールリング４０の外周縁部はプレートハウジング２１の内周壁に形成された円環状の溝部２１１に収容されるとともに、シールリング４０の内周壁はブッシュ１８の外周壁の全周に渡って液密に当接している。これにより、ハウジング２０内部からハウジング２０外部への作動油の漏れを効果的に低減することができる。

さらに、第３実施形態では、プレートハウジング２１の内周壁に形成された溝部２１１の深さＤ１、シールリング４０の幅Ｗ１、およびジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間に形成される隙間１１２の最大の幅Ｃ１は、Ｃ１＜Ｗ１≦Ｄ１の関係を満たす。これにより、ハウジング２０内部からハウジング２０外部への隙間１１２を通じた作動油の漏れを低減できるとともに、シールリング４０の異常磨耗を防止することができる。

このように、第３実施形態では、ジャーナル１６およびブッシュ１８によりハウジング２０を軸受している。そして、ジャーナル１６とチェーンスプロケット２３との間にシールリング３０が設けられているとともに、ブッシュ１８とプレートハウジング２１との間にもシールリング４０が設けられている。そのため、ハウジング２０内部からハウジング２０外部への隙間１１１を通じた作動油の漏れに加え、隙間１１２を通じた作動油の漏れも低減することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるバルブタイミング調整装置を図７に示す。図７は、第４実施形態によるバルブタイミング調整装置の模式的断面図であり、各部材の形状的特徴を強調するため実際の部材の寸法比率とは異なっている。なお、第４実施形態は、第３実施形態の変形であり、第３実施形態と基本的に同一の部材を有するが、一部の部材の形状等が第３実施形態と異なる。第３実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

シールリング４０は、第３実施形態と同様、ブッシュ１８とプレートハウジング２１との間に設けられている。シールリング４０の外周壁は、プレートハウジング２１の内周壁の全周に渡って液密に当接している。ブッシュ１８の外周壁においてプレートハウジング２１の内周壁に対向する箇所には、円環状の溝部１８３が形成されている。シールリング４０の内周縁部は、溝部１８３に収容されている。

ブッシュ１８がハウジング２０を軸受けするとき、ブッシュ１８の外周壁とプレートハウジング２１の内周壁との間には、第３実施形態と同様、図７のＸ方向から見て略三日月状の隙間１１２が形成される。シールリング４０の径方向の幅をＷ１、ブッシュ１８とプレートハウジング２１との間に形成される隙間１１２のブッシュ１８径方向における最大の幅をＣ１とすると、シールリング４０の幅Ｗ１は、Ｃ１＜Ｗ１の関係を満たすように設定されている。これにより、ハウジング２０内部から隙間１１２を通じてハウジング２０外部へ作動油が漏れるのを低減することができる。

また、溝部１８３の径方向における深さをＤ１とすると、シールリング４０の幅Ｗ１は、Ｗ１≦Ｄ１の関係を満たすように設定されている。そのため、ブッシュ１８がハウジング２０を軸受けするとき、ブッシュ１８とプレートハウジング２１との間にのみ、もしくはブッシュ１８とシールリング４０との間およびブッシュ１８とプレートハウジング２１との間に軸受荷重がかかる。その結果、シールリング４０のみに過度な軸受荷重がかかることを回避できるため、シールリング４０の異常磨耗を防止することができる。

図８に、第４実施形態によるバルブタイミング調整装置、および軸受部とハウジングとの間にシール部材を設けていないバルブタイミング調整装置（以下、従来のバルブタイミング調整装置とする。）、それぞれにおける作動油の漏れ量の測定結果を示す。図８のグラフの縦軸は作動油の漏れ量を示し、横軸はベーンロータとハウジングとの間の軸方向におけるクリアランスの幅を示している。図８において、実線Ｌ１は第４実施形態によるバルブタイミング調整装置から外部へ漏れる作動油の量すなわち外部漏れ量を示し、実線Ｌ２は第４実施形態によるバルブタイミング調整装置内部における油圧室間で漏れる作動油の量すなわち内部漏れ量と外部漏れ量とを合計した漏れ量を示している。一方、破線Ｌ３は従来のバルブタイミング調整装置の外部漏れ量を示し、破線Ｌ４は従来のバルブタイミング調整装置の内部漏れ量と外部漏れ量とを合計した漏れ量を示している。

Ｌ１とＬ３とを比較すると、第４実施形態によるバルブタイミング調整装置の外部漏れ量は、従来のバルブタイミング調整装置の外部漏れ量に比べて大きく低減されていることがわかる。これは、第４実施形態によるバルブタイミング調整装置の場合、軸受部とハウジングとの間にシール部材が設けられ、軸受部とハウジングとの間の隙間を通じた作動油の漏れが低減されているからである。なお、第４実施形態によるバルブタイミング調整装置および従来のバルブタイミング調整装置において、ベーンロータとハウジングとの間の軸方向におけるクリアランスの幅が増大しても、外部漏れ量は一定であることがわかる。

Ｌ２およびＬ４から、第４実施形態によるバルブタイミング調整装置および従来のバルブタイミング調整装置の両者とも、ベーンロータとハウジングとの間のクリアランスの幅が増大するに従い内部漏れ量も増大していることがわかる。しかしながら、第４実施形態によるバルブタイミング調整装置の場合、軸受部とハウジングとの間のシール部材により作動油の外部漏れ量が低減されているため、内部漏れ量と外部漏れ量との合計すなわちバルブタイミング調整装置全体における作動油の漏れ量は、従来のバルブタイミング調整装置に比べて大きく低減されていることがわかる。

以上説明したように、第４実施形態では、第３実施形態と同様、ブッシュ１８とプレートハウジング２１との間に円環状のシールリング４０が設けられているため、作動油が隙間１１２を通じてハウジング２０内部からハウジング２０外部へ漏れるのを低減することができる。したがって、バルブタイミング調整装置を駆動するための作動油の供給量を低減することができ、バルブタイミング調整装置の駆動効率を高めることができる。

また、第４実施形態では、シールリング４０の内周縁部はブッシュ１８の外周壁に形成された円環状の溝部１８３に収容されるとともに、シールリング４０の外周壁はプレートハウジング２１の内周壁の全周に渡って液密に当接している。これにより、ハウジング２０内部からハウジング２０外部への作動油の漏れを効果的に低減することができる。

さらに、第４実施形態では、ブッシュ１８の外周壁に形成された溝部１８３の深さＤ１、シールリング４０の幅Ｗ１、ブッシュ１８とプレートハウジング２１との間に形成される隙間１１２の最大の幅Ｃ１は、Ｃ１＜Ｗ１≦Ｄ１の関係を満たす。これにより、第３実施形態と同様、ハウジング２０内部からハウジング２０外部への隙間１１２を通じた作動油の漏れを低減できるとともに、シールリング４０の異常磨耗を防止することができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、軸受部とハウジングとの間に設けられるシール部材は、樹脂に限らず金属等任意の材料により形成してもよい。シール部材の材料が樹脂以外の材料であっても、上述の複数の実施形態と同様にハウジング内部からハウジング外部への作動油の漏れを低減することができる。また、本発明の他の実施形態では、ハウジングを軸受けするジャーナルは、カムシャフトと一体に設けられていてもよい。

上述の複数の実施形態では、ベーンロータのカムシャフト側の軸受部とハウジングの間のみ、またはベーンロータのカムシャフト側および反カムシャフト側両方の軸受部とハウジングとの間にシール部材を設ける例を示した。しかし、本発明の他の実施形態では、ベーンロータの反カムシャフト側の軸受部とハウジングとの間のみにシール部材を設ける構成としてもよい。

また、上述の複数の実施形態では、軸受部またはハウジングのどちらか一方に円環状の溝部を形成し、シール部材の一部を溝部に収容する例を示した。しかし、本発明の他の実施形態では、軸受部およびハウジングの両方に溝部を形成してもよい。
上述の複数の実施形態では、バルブタイミング調整装置をエンジンの排気弁に適用する例について示した。しかし、本発明の他の実施形態では、バルブタイミング調整装置を吸気弁に適用してもよい。なお、本発明は、ストッパピストンを備えていないバルブタイミング調整装置にも適用することができる。

本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置およびその油路の構成を示す概略図。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。 本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置の各部の形状の特徴を強調して示した模式的断面図。 本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整装置の各部の形状の特徴を強調して示した模式的断面図。 本発明の第３実施形態によるバルブタイミング調整装置およびその油路の構成を示す概略図。 本発明の第３実施形態によるバルブタイミング調整装置の各部の形状の特徴を強調して示した模式的断面図。 本発明の第４実施形態によるバルブタイミング調整装置の各部の形状の特徴を強調して示した模式的断面図。 本発明の第４実施形態によるバルブタイミング調整装置、および従来のバルブタイミング調整装置、それぞれにおける作動油の漏れ量の測定結果を示すグラフ。

符号の説明

１０：バルブタイミング調整装置、１５：カムシャフト（従動軸）、１６：ジャーナル（軸受部）、１８：ブッシュ（軸受部）、２０：ハウジング、２１：プレートハウジング（ハウジング）、２２：シューハウジング（ハウジング）、２３：チェーンスプロケット（ハウジング）、２４：収容室、３０、４０：シールリング（シール部材）、５０：ベーンロータ、８１、８２、８３、８４：遅角油圧室（遅角室）、９１、９２、９３、９４：進角油圧室（進角室）

Claims (4)

1. 内燃機関の駆動軸から吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を開閉駆動する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
   前記駆動軸とともに回転し、回転方向に所定角度範囲で形成される収容室を有するハウジングと、
   前記従動軸とともに回転し、前記収容室を遅角室および進角室に仕切り、前記遅角室および前記進角室に供給される作動流体の圧力により遅角側または進角側に前記ハウジングに対して相対回動するように駆動されるベーンロータと、
   前記ベーンロータの従動軸側または反従動軸側の一方または両方に設けられ、前記従動軸および前記ベーンロータとともに回転しつつ、前記ハウジングを軸受けする軸受部と、
   前記軸受部と前記ハウジングとの間に設けられ、前記収容室から前記ハウジング外部への作動流体の漏れを防止する環状のシール部材と、
   を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記シール部材の外周縁部は、前記ハウジングの内周壁に形成された環状の溝部に収容され、
   前記シール部材の内周壁は、前記軸受部の外壁の全周に渡って液密に当接していることを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記シール部材の内周縁部は、前記軸受部の外周壁に形成された環状の溝部に収容され、
   前記シール部材の外周壁は、前記ハウジングの内壁の全周に渡って液密に当接していることを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記溝部の径方向における深さをＤ、
   前記シール部材の径方向における幅をＷ、
   前記ハウジングと前記軸受部との間に形成される隙間の前記軸受部径方向における最大の幅をＣとすると、
   Ｃ＜Ｗ≦Ｄであることを特徴とする請求項２または３記載のバルブタイミング調整装置。

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