JP2001050017A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents
バルブタイミング調整装置Info
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- JP2001050017A JP2001050017A JP22397499A JP22397499A JP2001050017A JP 2001050017 A JP2001050017 A JP 2001050017A JP 22397499 A JP22397499 A JP 22397499A JP 22397499 A JP22397499 A JP 22397499A JP 2001050017 A JP2001050017 A JP 2001050017A
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Abstract
の始動を開始しエンジンを速やかに始動させるととも
に、打音の発生を防止するバルブタイミング調整装置を
提供する。 【解決手段】 ストッパピストン32の先端部33に形
成された先端面33bは油圧室42から遅角油圧を受
け、大径摺動部34の嵌合穴側に形成されている環状面
34aは油圧室45から遅角油圧を受ける。先端面33
bおよび環状面34aが受ける遅角油圧は嵌合穴41か
らストッパピストン32が抜け出す方向に働く。大径摺
動部34の反嵌合穴側に形成されている環状面34b
は、油路48、貫通孔30bを介し進角油圧室54と油
圧室46とが連通している場合、油圧室46から進角油
圧を受ける。油圧室46の油圧は、嵌合部材40にスト
ッパピストン32を押し込む力として働く。大径摺動部
34により貫通孔30bが閉塞されていると、油圧室4
6はダンパ室として作用する。
Description
「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(以下、
「開閉タイミング」をバルブタイミングという)を変更
するためのバルブタイミング調整装置に関する。
期回転するタイミングプーリやチェーンスプロケット等
を介してカムシャフトを駆動し、タイミングプーリやチ
ェーンスプロケットとカムシャフトとの相対回動による
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
一方のバルブタイミングを油圧制御するバルブタイミン
グ調整装置としてたとえばベーン式のものが知られてい
る。このような作動流体を用いたベーン式のバルブタイ
ミング装置では、吸気弁および排気弁の少なくともいず
れか一方を駆動することにより正・負に変動する負荷ト
ルクをカムシャフトが受けるので、例えばエンジン始動
開始時のクランキング時のように作動流体が充分に供給
されていない状態において、ベーン部材を収容するハウ
ジング部材に対しベーン部材が揺動しハウジング部材と
ベーン部材との衝突により打音が発生するという問題が
ある。ここで、正の負荷トルクはクランクシャフトに対
しカムシャフトの遅角方向に働き、負の負荷トルクはク
ランクシャフトに対しカムシャフトの進角方向に働く。
流体が充分に供給されていない状態において、例えばベ
ーン部材に収容したストッパピストンをハウジング部材
に形成した嵌合穴に嵌合させることによりハウジング部
材に対するベーン部材の揺動を防止し、打音の発生を防
止するものが知られている。作動流体が充分に供給され
ると流体圧力によりストッパピストンがハウジング部材
から抜けるので、ハウジング部材に対しベーン部材を相
対回動制御できる。ハウジング部材にストッパピストン
を嵌合させる位置は、ハウジング部材に対しベーン部材
が最遅角か最進角にあるときである。つまり、クランク
シャフトに対しカムシャフトが最遅角か最進角にあると
きである。
を調整する場合、クランクシャフトに対しカムシャフト
が最進角にある位置でストッパピストンがハウジング部
材に嵌合する構成では、クランクシャフトに対しカムシ
ャフトが最進角にある状態でエンジンを始動することに
なる。この場合、排気弁と吸気弁との開弁期間が重複し
排気ガスが吸気側に還流するので、燃焼不良等を起こし
始動が困難になる。
る場合、クランクシャフトに対しカムシャフトが最遅角
にある位置でストッパピストンがハウジング部材に嵌合
する構成では、クランクシャフトに対しカムシャフトが
最遅角にある状態でエンジンを始動することになる。こ
の場合、吸気弁が開弁しているときに圧縮行程が開始す
るので、圧縮比が低下し出力不足になることにより始動
が困難になる。
1−152464号明細書に開示されるバルブタイミン
グ調整装置では、クランクシャフトに対し最遅角と最進
角との中間にカムシャフトが位置するときにハウジング
部材にストッパピストンが嵌合することにより、クラン
クシャフトに対するカムシャフトの相対回動を規制して
いる。最遅角と最進角の中間位置でエンジンを始動する
ことにより、クランクシャフトに対しカムシャフトが好
適な位相位置にある状態でエンジンを始動できる。
11−152464号明細書に開示されるバルブタイミ
ング調整装置の構成では、嵌合穴に嵌合するためにスト
ッパピストンに働く力はスプリングの付勢力だけである
から、短い嵌合時間で嵌合穴にストッパピストンを嵌合
させることが困難である。また、当接部が嵌合穴から抜
けた拘束解除状態を保持する油圧が低い場合、ハウジン
グ部材に対しベーン部材を相対回動させる位相制御中に
スプリングの付勢力によりストッパピストンが嵌合穴側
に飛び出し嵌合穴に引っかかる恐れがある。
ンの始動を開始しエンジンを速やかに始動させるととも
に、打音の発生を防止するバルブタイミング調整装置を
提供することにある。本発明の他の目的は、位相制御中
に拘束手段が拘束状態になることを防止するバルブタイ
ミング調整装置を提供することにある。
3記載のバルブタイミング調整装置によると、駆動側回
転体に対し従動側回転体が最遅角と最進角との中間位置
にあるとき、駆動側回転体に対する従動側回転体の相対
回動を拘束可能な拘束手段を備えている。中間位置にお
いて駆動側回転体に対する従動側回転体の相対回動を拘
束することにより、始動不良を防止し、排ガス中に発生
する有害物質を低減できる。
と当接部との拘束状態を解除することに加え、第2作動
流体圧力により被当接部と当接する方向に当接部を変位
させる。したがって、例えばエンジンを停止するときに
当接部に働く第1作動流体圧力を低下させ第2作動流体
圧力を上昇させることにより、中間位置において当接部
を被当接部に確実に当接させることができる。これによ
り、エンジンの始動を中間位置で開始できるので、エン
ジンを短時間で確実に始動できる。
に働く第1作動流体圧力を低下させ第2作動流体圧力を
上昇させることにより、中間位置において当接部が被当
接部と当接している状態を保持できる。エンジン始動開
始時のクランキング時において中間位相を保持できるの
で、エンジンを短時間で確実に始動できる。
調整装置によると、第1作動流体圧力は遅角側に従動側
回転体を回転させ、第2作動流体圧力は進角側に従動側
回転体を回転させる。当接部に働く第1作動流体圧力を
上昇させ第2作動流体圧力を低下させることにより、エ
ンジン始動完了後、当接部と被当接部との拘束状態を解
除し、駆動側回転体に対し従動側回転体を中間位置より
遅角側に回転させる。エンジン始動完了後のアイドル運
転において、駆動側回転体に対し従動側回転体を中間位
置より遅角側に保持するので、アイドル運転中に作動流
体圧力が低下しても当接部が被当接部に当接せず、中間
位置よりも遅角側で位相制御を行うことができる。
調整装置によると、当接部と被当接部との拘束状態を解
除する第1作動流体圧力を受ける受圧部を当接部に二箇
所設けているので、第1作動流体圧力を受ける受圧面積
を大きくすることができる。したがって、第1作動流体
圧力が低下しても当接部と被当接部との拘束解除状態を
保持できる。また、拘束状態を解除する方向に働く第1
作動流体圧力から受ける力が大きくなるので、当接付勢
手段の付勢力を増加できる。異物等が当接部に噛み込ん
でも当接付勢手段の付勢力により被当接部と当接する方
向に当接部を変位させることができるので、当接部の固
着を防止できる。
調整装置によると、当接部が被当接部と拘束解除状態の
とき第2作動流体通路は閉塞されている。エンジンの始
動完了後、エンジン通常運転中の拘束解除状態において
被当接部に当接部を当接させる第2作動流体圧力が当接
部に加わらないので、当接部と被当接部との拘束解除状
態を保持し、位相制御を滑らかに行うことができる。
動流体圧力を低下させることにより当接部が被当接部と
の拘束解除状態から拘束状態に移行するとき、第2作動
流体通路が開放され当接部に第2作動流体圧力が加わ
る。これにより、当接部を被当接部と確実に当接させる
ことができる。
調整装置によると、第2作動流体通路の開閉を当接部の
変位により行う。当接部自身の変位により当接部に第2
作動流体を供給する第2作動流体通路の開閉を行うの
で、当接部の変位に応じ確実に第2作動流体通路を開閉
できる。さらに、他の開閉弁や切換弁を用いないので、
部品点数が減少し、組み付けが容易になり、製造コスト
が低減する。
調整装置によると、当接部または嵌合穴の少なくともい
ずれか一方の当接部分は、テーパ状かつ断面円形状に形
成されている。当接部または嵌合穴に製造誤差があって
も、当接部分のテーパ形状がその誤差を吸収し、嵌合状
態におけるがたつきを防止する。したがって、エンジン
始動時の中間位置における打音の発生を防止できる。
調整装置によると、当接部分のテーパ角度を15°未満
にしている。テーパ角度を鋭角にしたことにより、当接
付勢手段および第2作動流体圧力から受ける力により従
動軸が受ける負荷トルクに打ち勝つ摩擦力を発生し、当
接部が嵌合穴に嵌合した状態を保持できる。また、嵌合
穴に嵌合する当接部の深さのばらつきを低減できる。
調整装置によると、嵌合穴は回動方向と直交する方向に
長穴状に形成されている。回動方向と直交する方向にお
いて嵌合穴または当接部に製造公差があっても、当接部
は嵌合穴に確実に嵌合する。また、製造公差の限度をゆ
るめることができるので、製造が容易になり製造コスト
が低減する。
グ調整装置によると、嵌合穴の周囲に嵌合穴よりも浅く
形成され、中間位置よりも遅角側に従動側回転体が回転
することを禁止し、中間位置よりも進角側に従動側回転
体が回転することを許容する拡大穴を有している。負荷
トルクは従動側回転体を遅角側に回転させるので、中間
位置から進角側に従動側回転体が位置していれば、拡大
穴に嵌合した状態から中間位置において拘束手段により
駆動側回転に対する従動側回転体の相対回動を確実に拘
束できる。
グ調整装置によると、拘束解除状態において、被当接部
と当接する方向へ変位する当接部の速度を低減するダン
パ室が当接部の外周に形成されている。通常運転中、エ
ンジンの運転状態により第1作動流体圧力が低下して
も、ダンパ室のダンパ作用により被当接部と当接する方
向に当接部が変位することを防止し、位相制御中に駆動
側回転体に対し従動側回転体の相対回動が拘束されるこ
とを防止する。
グ調整装置によると、当接部が被当接部との拘束解除状
態から拘束状態に移行するときダンパ室のダンパ作用を
解消している。エンジン停止時において作動流体圧力が
低下し当接部が被当接部との当接方向に変位するとき、
ダンパ作用を解消することにより被当接部に当接部を確
実に当接させることができる。
グ調整装置によると、ダンパ室のダンパ作用の解消は当
接部の変位により行われる。当接部の変位に応じて確実
にダンパ室のダンパ作用を解消することができる。ま
た、他の開閉弁や切換弁を用いないので、部品点数が減
少し、組み付けが容易になり、製造コストが低減する。
グ調整装置によると、従動側回転体を進角側に付勢する
進角付勢手段を備える。エンジンを停止する指示が出さ
れたとき、最遅角位置よりも進角側の中間位置に従動側
回転体を回転させるトルクを補助するとともに、エンジ
ン通常運転中において作動流体圧力が低下しても従動側
回転体を進角側に回転させるトルクを補助する。
グ調整装置によると、駆動側回転体に対する従動側回転
体の相対回動角度範囲において、当接部を収容する空間
の反被当接部側は大気開放されている。当接部の反被当
接部側の空間に作動流体が漏れ出しても、この作動流体
が被当接部に向け当接部を変位させる力とならないの
で、エンジン運転中において当接部と被当接部との拘束
解除状態を保持できる。
複数の実施例を図に基づいて説明する。 (第1実施例)本発明の第1実施例によるエンジン用バ
ルブタイミング調整装置を図4に示す。第1実施例のバ
ルブタイミング調整装置1は油圧制御式であり、吸気弁
のバルブタイミングを制御するものである。
るチェーンスプロケット10は、図示しないチェーンに
より図示しないエンジンの駆動軸としてのクランクシャ
フトと結合して駆動力を伝達され、クランクシャフトと
同期して回転する。従動軸としてのカムシャフト2は、
チェーンスプロケット10から駆動力を伝達され、図示
しない吸気弁を開閉駆動する。カムシャフト2は、チェ
ーンスプロケット10に対し所定の位相差をおいて回動
可能である。チェーンスプロケット10およびカムシャ
フト2は図4に示す矢印X方向からみて時計方向に回転
する。以下この回転方向を進角方向とする。
ング12およびベーンロータ15との間には、薄板状に
形成された中間プレート17が介在している。中間プレ
ート17はチェーンスプロケット10とシューハウジン
グ12およびベーンロータ15との間からの油漏れを防
止している。チェーンスプロケット10、シューハウジ
ング12および中間プレート17は駆動側回転体として
ハウジング部材を構成し、ボルト20により同軸上に固
定されている。
ング部材の他方の側壁であるフロントプレート14とか
らなり一体に形成されている。図2に示すように、シュ
ーハウジング12は周方向にほぼ等間隔に台形状に形成
されたシュー12a、12b、12cを有している。シ
ュー12a、12b、12cの周方向の三箇所の間隙に
はそれぞれベーン部材としてのベーン15a、15b、
15cを収容する扇状の収容室50が形成されており、
シュー12a、12b、12cの内周面は断面円弧状に
形成されている。
周方向にほぼ等間隔にベーン15a、15b、15cを
有し、ベーン15a、15b、15cは各収容室50内
に回動可能に収容されている。各ベーンは、各収容室5
0を遅角油圧室と進角油圧室とに二分している。図2に
示す遅角方向、進角方向を表す矢印は、シューハウジン
グ12に対するベーンロータ15の遅角方向、進角方向
を表している。図4に示すように、ベーンロータ15お
よびブッシュ22は、ボルト21によりカムシャフト2
に一体に固定されており、従動側回転体を構成してい
る。カムシャフト2に対するベーンロータ15の回転方
向の位置決めは、ピン23により行われている。
ぞれチェーンスプロケット10の内周壁10aおよびフ
ロントプレート14の内周壁14aに相対回動可能に嵌
合している。したがって、カムシャフト2およびベーン
ロータ15はチェーンスプロケット10およびシューハ
ウジング12に対し同軸に相対回動可能である。チェー
ンスプロケット10の内周壁10aおよびフロントプレ
ート14の内周壁14aは従動側回転体の軸受け部を構
成している。
ェーンスプロケット10に形成された円筒状の凹部11
内に収容されている。スプリング24の一端は凹部11
の係止穴11aに係止され、他端は中間プレート17に
形成されている図2に示す長穴17a内を通りベーンロ
ータ15に係止されている。
受ける負荷トルクは正・負に変動している。ここで、負
荷トルクの正方向はシューハウジング12に対しベーン
ロータ15の遅角方向を表し、負荷トルクの負方向はシ
ューハウジング12に対しベーンロータ15の進角方向
を表している。負荷トルクの平均は正方向、つまり遅角
方向に働く。スプリング24の付勢力はシューハウジン
グ12に対しベーンロータ15を進角側に回転させるト
ルクとして働く。スプリング24がベーンロータ15に
加える進角方向のトルクはカムシャフト2が受ける負荷
トルクの平均とほぼ同じ大きさである。
ンロータ15の外周壁に嵌合している。ベーンロータ1
5の外周壁と周壁13の内周壁との間には微小クリアラ
ンスが設けられており、このクリアランスを介して油圧
室間に作動油が漏れることをシール部材26により防止
している。シール部材26はそれぞれ図4に示す板ばね
27の付勢力により周壁13に向けて押されている。
成するベーン15aの内壁に圧入保持され、円筒状に形
成された当接部としてのストッパピストン32がガイド
リング30、31にカムシャフト2の回転軸方向に摺動
可能に収容されている。図1に示す被当接部としての嵌
合部材40は横断面円形状に形成されており、フロント
プレート14に形成された凹部14bに圧入保持されて
いる。嵌合部材40には、ストッパピストン32が当接
し嵌合可能な嵌合穴41と、嵌合穴41よりも浅く嵌合
穴41の遅角側端面と同一平面上に遅角側端面を有し、
進角側に延びる拡大穴43が形成されている。
方向に向かうにしたがい縮径するテーパ状に形成されて
おり、嵌合穴41も先端部33の傾斜に合わせほぼ同じ
テーパ角で形成されているので、ストッパピストン32
は嵌合穴41に滑らかに嵌合する。さらに、嵌合穴41
とストッパピストン32ががたなく嵌合するので、負荷
トルクの変動による打音の発生を防止できる。さらに、
嵌合穴41と接触している先端部33の面積が大きいの
で、先端部33に加わる応力が低下し、ストッパピスト
ン32の寿命が延びる。
グ37は嵌合部材40側にストッパピストン32を付勢
している。ストッパピストン32、嵌合部材40および
スプリング37は拘束手段を構成している。また、スト
ッパピストン32および嵌合部材40は規制手段を構成
している。
形成されており、フロントプレート14側から、先端部
33、大径摺動部34、小径摺動部35を有する。先端
部33の外周に環状のテーパ面33aが形成されてい
る。テーパ面33aの角度は嵌合穴41のテーパ角度と
ほぼ等しい。先端部33に形成された第1受圧部として
の先端面33bは油圧室42から第1作動流体圧力とし
ての遅角油圧を受け、大径摺動部34の嵌合穴側に形成
された第3受圧部としての環状面34aは油圧室45か
ら遅角油圧を受ける。先端面33bおよび環状面34a
が受ける遅角油圧は嵌合穴41からストッパピストン3
2が抜け出す方向に働く。第2受圧部として大径摺動部
34の反嵌合穴側に形成されている環状面34bは、ス
トッパピストン32が嵌合穴41または拡大穴43と嵌
合状態、つまり拘束状態にある図1の(A)および
(B)において、油路48、貫通孔30bを介し進角油
圧室54と連通する油圧室46から第2作動流体圧力と
しての進角油圧を受ける。図1の(A)および(B)に
おいて、油圧室46の油圧は嵌合穴41にストッパピス
トン32を嵌合させる方向に働く。図1の(C)に示す
ように、ストッパピストン32が拡大穴43から抜け出
す、つまりストッパピストン32と嵌合部材40との拘
束解除状態と拘束状態との境界位置に達すると、大径摺
動部34により第2作動流体通路としての貫通孔30b
が閉塞され、油圧室46は進角油圧室54との連通を遮
断される。このとき、油圧室46の油圧は大気圧となる
ので、嵌合部材40に向けてストッパピストン32を押
し込む力とならない。
側の収容孔38は、中間プレート17に形成した長穴1
7a、チェーンスプロケット10に形成した油路10b
により、ベーンロータ15の相対回動角度範囲内、つま
り、ベーンロータ15がシューハウジング12に対し図
3に示す最進角位置にあっても、図示しない最遅角位置
にあっても大気開放されている。したがって、小径摺動
部35とガイドリング31との摺動クリアランスからス
トッパピストン32の反嵌合部材側の収容孔38に漏れ
出た作動油の油圧は大気圧とほぼ等しい。したがって、
ストッパピストン32の反嵌合部材側の収容孔38に漏
れ出た作動油は、嵌合部材32に向けストッパピストン
32を押し込む力として作用しない。
リング30またはガイドリング31の内周壁と摺動す
る。ストッパピストン32の先端部33は、図2に示す
ようにシューハウジング12に対し最遅角位置と最進角
位置のほぼ中間位置にベーンロータ15が位置するとき
嵌合穴41に嵌合可能である。ストッパピストン32が
嵌合穴41嵌合した状態においてシューハウジング12
に対するベーンロータ15の相対回動は拘束される。図
1の(A)に示すように、ストッパピストン32が嵌合
穴41に嵌合することによりシューハウジング12とベ
ーンロータ15との相対回動が拘束される中間位置は、
エンジンを確実に始動可能にするように吸気弁のバルブ
タイミング、つまりクランクシャフトに対するカムシャ
フト2の位相差を最適に設定する位置である。
ング12に対しベーンロータ15が遅角側に回転すると
ストッパピストン32と嵌合穴41との周方向位置がず
れることにより、ストッパピストン32は嵌合穴41に
嵌合不能になる。シューハウジング12に対しベーンロ
ータ15が中間位置から最進角まで回転しても、図1の
(B)に示すようにストッパピストン32は拡大穴43
上に位置している。
は遅角油圧室51と油圧室42とを連通している。ガイ
ドリング30にはガイドリング30を貫通する貫通孔3
0aが形成されており、油路47、貫通孔30aは遅角
油圧室51と油圧室45とを連通している。ガイドリン
グ30に形成された貫通孔30bは油圧室46と油路4
8とを連通可能である。
15aとの間に遅角油圧室51が形成され、シュー12
bとベーン15bとの間に遅角油圧室52が形成され、
シュー12cとベーン15cとの間に遅角油圧室53が
形成されている。また、シュー12cとベーン15aと
の間に進角油圧室54が形成され、シュー12aとベー
ン15bとの間に進角油圧室55が形成され、シュー1
2bとベーン15cの間に進角油圧室56が形成されて
いる。
油圧室52、53は、油路62、63を介しボス部15
dのカムシャフト2側端面にC字状に形成された図2に
示す油路60と連通している。さらに遅角油圧室51、
52、53は油路60、61を介し図4に示すカムシャ
フト2に形成された油路200と連通している。図2に
示すように、進角油圧室55は油路72と連通してい
る。進角油圧室54、56は、油路71、73を介しボ
ス部15dのブッシュ22側端面にC字状に形成された
油路70と連通している。さらに進角油圧室54、5
5、56は油路70、72からボス部15dの軸方向に
形成された図示しない油路を介し図4に示すカムシャフ
ト2に形成された油路201と連通している。
成された溝通路202と連通しており、油路201はカ
ムシャフト2の外周壁に形成された溝通路203と連通
している。溝通路202は油路204を介し、溝通路2
03は油路205を介し切換弁212と接続している。
作動流体供給路としての油供給路206は油ポンプ21
0と接続しており、作動流体排出路としての油排出路2
07はドレイン211に向け開放されている。油ポンプ
210はドレイン211から汲み上げた作動油を切換弁
212を介し各油圧室に供給する。切換弁212は周知
の4ポート案内弁である。
グ214により一方向に付勢されており、ソレノイド2
15への通電を制御することにより往復移動する。ソレ
ノイド215への通電は、エンジン制御装置(ECU)
300により制御される。ECU300は、各種センサ
からの検出信号を入力し、エンジンの各装置に信号を送
出している。弁部材213が往復移動することにより、
油路204、205と油供給路206、油排出路207
との連通の組み合わせ、および遮断が切り換わる。以上
の油路構成により、油ポンプ210から遅角油圧室5
1、52、53あるいは進角油圧室54、55、56、
ならびに油圧室42、45、46に作動油を供給可能に
なるとともに、各油圧室からドレイン211へ作動油を
排出可能になる。
を説明する。イグニションをオフしエンジン停止が指示
されると、ECU300はソレノイド215への通電を
オフするので、弁部213aが選択される。すると各進
角油圧室に作動油が供給され、各遅角油圧室および油圧
室42、45はドレインに開放されるので、ベーンロー
タ15はシューハウジング12に対し進角側に回転す
る。このとき、図1の(C)に示す位置よりもストッパ
ピストン32がさらに嵌合部材40から離れている、つ
まりストッパピストン32が嵌合穴41および拡大穴4
3と拘束解除状態にあるとき、油圧室46は進角油圧室
54との連通を大径摺動部34により遮断されているの
で、油圧室46の油圧は嵌合部材40に向けストッパピ
ストン32を押し込む力にならない。しかし、油圧室4
2、45の油圧が低下するので、スプリング37の付勢
力によりストッパピストン32は嵌合部材40側に移動
する。
する中間位置(拘束位置)よりもシューハウジング12
に対しベーンロータ15が遅角側に位置している状態
(解除状態)でエンジン停止が指示されると、各進角油
圧室に作動油が供給されるのでベーンロータ15が進角
側に回転する。ストッパピストン32がスプリング37
の付勢力により嵌合部材40に向けて移動し、図1の
(C)に示すように,拘束解除状態から拘束状態に移行
するとき、大径摺動部34は貫通孔30bの閉塞を解除
し開放し始める。すると、油圧室46は油路48、貫通
孔30bを介し進角油圧室54と連通し、進角油圧室5
4から油圧室46に作動油が供給される。したがって、
油圧室46の油圧は嵌合部材40に向けストッパピスト
ン32を押し込む力として働く。シューハウジング12
に対しベーンロータ15が図1の(A)に示す中間位置
(拘束位置)に達すると、スプリング37の付勢力およ
び油圧室46から受ける力によりストッパピストン32
は嵌合穴41と嵌合する。ストッパピストン32が嵌合
穴41に嵌合できなかった場合、ベーンロータ15は中
間位置よりも進角側に回転し拡大穴43と嵌合する。
する中間位置よりもシューハウジング12に対しベーン
ロータ15が進角側に位置している状態でエンジン停止
が指示されると、ベーンロータ15が進角側に回転する
ことによりストッパピストン32は拡大穴43と嵌合す
る。エンジン始動前、ストッパピストン32が嵌合穴4
1に嵌合していると、シューハウジング12に対するベ
ーンロータ15の位相差、つまりクランクシャフトに対
するカムシャフト2の位相差がエンジンを始動するため
に最も好適な位相に保持されているので、エンジンは確
実に短時間で始動する。
嵌合穴41に嵌合しておらず、クランクシャフトに対し
カムシャフト2が中間位置よりも進角側にある状態でエ
ンジンの始動を開始する場合を考える。このとき、スト
ッパピストン32は拡大穴43に嵌合している。スプリ
ング24がベーンロータ15およびカムシャフト2に加
える進角トルクは負荷トルクの平均とほぼ等しいので、
正側の遅角方向に働く負荷トルクの最大値はスプリング
24の付勢力よりも大きい。したがって、負荷トルクの
変動に伴い進角方向に働くスプリング24の付勢力に抗
しシューハウジング12に対しベーンロータ15は遅角
側に揺動し、中間位置において拡大穴43の遅角側の面
に係止される。エンジン始動開始時のクランキング時に
おいて油圧室42、45に作動油は導入されていないの
で、ストッパピストン32が中間位置に達すると、スト
ッパピストン32はスプリング37の付勢力および油圧
室46から受ける力により嵌合穴41に嵌合する。
に嵌合していなくても拡大穴43にストッパピストン3
2が嵌合しているので、エンジンの始動を開始すると速
やかにストッパピストン32が嵌合穴41に嵌合し、ク
ランクシャフトに対しカムシャフト2が中間位置に保持
されるので、エンジンが確実に短時間で始動する。
には、切換弁212の弁部213aが選択されるので、
各進角油圧室および油圧室46に作動油が供給され、各
遅角油圧室および油圧室42はドレインに開放される。
したがって、ストッパピストン32は嵌合穴41または
拡大穴43から抜け出さない。
動油が充填され油圧室42、45の油圧が所定圧に上昇
してからストッパピストン32は嵌合穴41から抜け出
し、シューハウジング12に対するベーンロータ15の
相対回動、つまり位相制御が可能になる。ストッパピス
トン32が嵌合穴41から図1の(C)に示す拘束解除
方向に移動すると大径摺動部34により貫通孔30bが
閉塞されるので、油圧室46は進角油圧室54との連通
を遮断され、油圧室46は略密封される。
すると、ECU300からの指示により、弁部材213
の弁部213a、213b、213cのいずれかが選択
される。これにより、各油圧室への作動油の供給および
各油圧室からの作動油の排出を制御し、シューハウジン
グ12に対するベーンロータ15の相対回動を制御でき
る。
2は図1の(C)に示す位置よりもさらに嵌合穴41か
ら抜け出した位置にある。したがって、前述したように
油圧室46は略密封されているので、油圧室42、45
の油圧の低下によりストッパピストン32が嵌合部材4
0に向け移動しようとしても、油圧室46がダンパ室と
し働き移動速度が低下する。したがって、シューハウジ
ング12に対しベーンロータ15が相対回動しストッパ
ピストン32が嵌合部材40上を通過するときに油圧が
低下しストッパピストン32が嵌合部材40に向け移動
しようとしても、油圧室46がダンパ室として働くこと
により嵌合部材40に嵌合する前にストッパピストン3
2は嵌合部材40上を通過し、ストッパピストン32が
嵌合部材40に嵌合することを防止する。
動流体圧力を進角側とすることで、エンジン停止時に進
角圧を高めることにより停止時におけるストッパピスト
ン32の嵌合を助けることができる。第1実施例では吸
気弁を駆動するバルブタイミング調整装置について説明
したが、第1実施例のバルブタイミング調整装置により
排気弁だけ、あるいは吸気弁および排気弁の両方を駆動
することも可能である。
に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分に同一符号
を付し、説明を省略する。第2実施例では、ストッパピ
ストン81は遅角油圧を受ける受圧部を第1受圧部とし
て先端部82の先端面82aに一箇所しか設けていな
い。進角油圧を受ける第2受圧部は先端部82の反嵌合
部材85側に環状面82bとして形成している。ストッ
パピストン81が嵌合穴86および拡大穴43から完全
に抜け出し拘束解除状態になると、貫通孔80aが先端
部82により閉塞されるので、油圧室46は進角油圧室
54との連通を遮断され、ダンパ室として働く。
未満になるように形成されている。先端部82のテーパ
角度θが鋭角であるから、スプリング37および油圧室
46の進角油圧から受ける力によりカムシャフト2が受
ける負荷トルクに打ち勝つ摩擦力を嵌合部材85に形成
した嵌合穴86との間に発生し、ストッパピストン81
が嵌合穴86に嵌合した状態を保持できる。また、嵌合
穴86に嵌合するストッパピストン81の深さのばらつ
きを低減できる。
6の(B)に示すようにストッパピストン81の回動方
向、つまりベーンロータ15の回動方向に直交する方向
に延びる長穴状に形成されている。つまり、回動方向に
直交する方向の嵌合穴86の径bは回動方向の嵌合穴8
6の径aよりも大きい。回動方向に直交する方向の嵌合
穴86またはストッパピストン81に製造公差が生じて
も、嵌合穴86にストッパピストン81が嵌合すること
ができる。また、製造公差の限度をゆるめることができ
るので、製造が容易になり製造コストが低減する。
記複数の実施例では、嵌合穴および拡大穴から抜け出す
方向にストッパピストンに遅角油圧を加えるとともに、
嵌合部材に向け押し込む方向にストッパピストンに進角
油圧を加えている。したがって、エンジンの停止が指示
されたときに、遅角油圧室をドレイン開放し進角油圧室
に作動油を供給することにより、中間位置において嵌合
穴にストッパピストンを確実に嵌合させることができ
る。シューハウジングに対しベーンロータを中間位置に
保持した状態でエンジンの始動を開始できるので、エン
ジンを短時間で確実に始動できる。
ることによりシューハウジングに対しベーンロータを中
間位置に拘束する拘束手段以外に、中間位置からベーン
ロータが遅角側に回転することを禁止する一方、進角側
への回転を許容する規制手段としての拡大穴を形成して
いる。したがって、ストッパピストンが拡大穴に嵌合
し、拡大穴の遅角側に係止されることにより、ストッパ
ピストンが確実に嵌合穴に嵌合する。これにより、シュ
ーハウジングに対しベーンロータをエンジン始動に最適
な中間位置に保持した状態でエンジンを停止できる。し
たがって、エンジンを短時間で確実に始動できる。
室46と進角油圧室54とを連通する貫通孔30b、8
0aを開閉するので、ストッパピストンの変位により貫
通孔30b、80aを確実に開閉できる。さらに、油圧
室46と進角油圧室54とを連通する第2作動流体通路
を開閉するために他の開閉弁や切換弁が不要であるか
ら、部品点数が減少し、組み付けが容易になり、製造コ
ストが低減する。
が軸方向に移動して嵌合穴に嵌合したが、ストッパピス
トンが径方向に移動し嵌合穴に嵌合する構成にすること
も可能である。また、ハウジング部材側にストッパピス
トンを収容し、ベーンロータ側に嵌合穴および拡大穴を
形成してもよい。
ロケットによりクランクシャフトの回転駆動力をカムシ
ャフトに伝達する構成を採用したが、タイミンプーリま
たはタイミングギア等を用いる構成にすることも可能で
ある。また、駆動軸としてのクランクシャフトの駆動力
をベーン部材で受け、従動軸としてのカムシャフトとハ
ウジング部材とを一体に回転させることも可能である。
整装置の横断面を示す図2のI−I線断面図であり、
(A)は嵌合穴との嵌合状態を示し、(B)は拡大穴と
の嵌合状態を示し、(C)は拘束解除状態を示してい
る。
示す横断面図である。
ルブタイミング調整装置の横断面図である。
ミング調整装置の嵌合穴周囲を示す断面図であり、
(B)は(A)のB−B線断面図である。
動側回転体) 12 シューハウジング(ハウジング部材、駆動側
回転体) 12a、12、12c シュー 13 周壁(ハウジング部材、駆動側回転体) 14 フロントプレート(ハウジング部材、駆動側
回転体) 15 ベーンロータ(ベーン部材、従動側回転体) 15a、15b、15c ベーン(ベーン部材、従動
側回転体) 17 中間プレート(ハウジング部材、駆動側回転
体) 24 スプリング(進角付勢手段) 30、31 ガイドリング 30b 貫通孔(第2作動流体通路) 32 ストッパピストン(当接部、拘束手段) 33 先端部 33b 先端面(第1受圧部) 34 大径摺動部 34a 第3受圧部 34b 第2受圧部 37 スプリング(当接付勢手段、拘束手段) 40 嵌合部材(被当接部、拘束手段) 41 嵌合穴(被当接部、拘束手段) 43 拡大穴 50 収容室 51、52、53 遅角油圧室 54、55、56 遅角油圧室 81 ストッパピストン(当接部、拘束手段) 82 先端部 82a 先端面(第1受圧部) 82b 環状面(第2受圧部) 85 嵌合部材(被当接部、拘束手段) 86 嵌合穴(被当接部、拘束手段)
Claims (15)
- 【請求項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する駆動側回転体と、 前記従動軸とともに回転する従動側回転体であって、前
記駆動側回転体および前記従動側回転体の一方に形成し
た収容室に他方の回転体のベーンが収容され、所定角度
範囲に限り前記駆動側回転体に対し作動流体圧力により
相対回動駆動される従動側回転体と、 前記駆動側回転体と前記従動側回転体とにそれぞれ設け
られ、所定角度範囲の周方向両端の間において前記駆動
側回転体に対し前記従動側回転体が中間位置にあるとき
互いに当接することにより前記駆動側回転体に対する前
記従動側回転体の相対回動を拘束する当接部および被当
接部、ならびに前記被当接部に当接する方向に前記当接
部を付勢する当接付勢手段を有する拘束手段とを備え、 前記当接部は、前記駆動側回転体に対し前記従動側回転
体を進角側または遅角側の一方に駆動する第1作動流体
圧力により前記当接付勢手段の付勢力に抗し前記被当接
部との拘束状態を解除する方向に力を受け、前記駆動側
回転体に対し前記従動側回転体を進角側または遅角側の
他方に駆動する第2作動流体圧力により前記被当接部と
当接する方向に力を受けることを特徴とするバルブタイ
ミング調整装置。 - 【請求項2】 前記第1作動流体圧力は遅角側に前記従
動側回転体を回転させ、第2作動流体圧力は進角側に前
記従動側回転体を回転させ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。 - 【請求項3】 前記当接部は、第1作動流体圧力を受け
る第1受圧部と、前記第1受圧部が第1作動流体圧力を
受ける方向と反対方向に第2作動流体圧力を受ける第2
受圧部とを有することを特徴とする請求項1または2記
載のバルブタイミング調整装置。 - 【請求項4】 前記当接部は、同一方向に第1作動流体
圧力を受ける第1受圧部および第3受圧部と、前記第1
受圧部が第1作動流体圧力を受ける方向と反対方向に第
2作動流体圧力を受ける第2受圧部とを有することを特
徴とする請求項1または2記載のバルブタイミング調整
装置。 - 【請求項5】 前記当接部が前記被当接部と拘束解除状
態のとき前記当接部に第2作動流体を供給する第2作動
流体通路は閉塞され、前記当接部が前記被当接部との拘
束解除状態から拘束状態に移行するとき前記第2作動流
体通路は開放されることを特徴とする請求項1から4の
いずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。 - 【請求項6】 前記第2作動流体通路の開閉は前記当接
部の変位により行われることを特徴とする請求項5記載
のバルブタイミング調整装置。 - 【請求項7】 前記被当接部は前記当接部が嵌合可能な
嵌合穴を有し、前記当接部または前記嵌合穴の少なくと
もいずれか一方の当接部分は、テーパ状かつ断面円形状
に形成されていることを特徴とする請求項1から6のい
ずれか一項記載のバルブタイミグ調整装置。 - 【請求項8】 前記当接部分のテーパ角度は、15°未
満であることを特徴とする請求項7記載のバルブタイミ
ング調整装置。 - 【請求項9】 前記被当接部は前記当接部が嵌合可能な
嵌合穴を有し、前記嵌合穴の周囲に前記嵌合穴よりも浅
く形成され、最遅角と最進角の中間位置よりも遅角側に
前記従動側回転体が回転することを禁止し、中間位置よ
りも進角側に前記従動側回転体が回転することを許容す
る拡大穴を有していることを特徴とする請求項1から8
のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。 - 【請求項10】 前記被当接部は前記当接部が嵌合可能
な嵌合穴を有し、前記嵌合穴は回動方向と直交する方向
に長穴状に形成されていることを特徴とする請求項1か
ら9のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。 - 【請求項11】 拘束解除状態において、前記被当接部
と当接する方向へ変位する前記当接部の速度を低減する
ダンパ室が前記当接部の外周に形成されていることを特
徴とする請求項1から10のいずれか一項記載のバルブ
タイミング調整装置。 - 【請求項12】 前記ダンパ室のダンパ作用は前記当接
部が前記被当接部との拘束解除状態から拘束状態に移行
するとき解消されることを特徴とする請求項11記載の
バルブタイミング調整装置。 - 【請求項13】 前記ダンパ室のダンパ作用の解消は前
記当接部の変位により行われることを特徴とする請求項
12記載のバルブタイミング調整装置。 - 【請求項14】 前記従動側回転体を進角側に付勢する
進角付勢手段を備えることを特徴とする請求項1から1
3のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。 - 【請求項15】 前記駆動側回転体に対する前記従動側
回転体の相対回動角度範囲において、前記当接部を収容
する空間の反被当接部側は大気開放されていることを特
徴とする請求項1から14のいずれか一項記載のバルブ
タイミング調整装置。
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1999
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