JP2004346806A - バルブタイミング調整システム - Google Patents

Abstract

【課題】バルブタイミング調整装置が相対回動中に不意な機関回転数低下による油圧の低下で規制部材が係合孔に係合するため再度バルブタイミング調整装置が規制状態になる。
【解決手段】規制部材によるバルブタイミング調整装置の相対回動位置の規制又は解除をバルブタイミング調整装置とは別の外部装置によって制御・駆動するものである。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の吸気弁および排気弁のいずれか一方もしくは両方の開閉時期を調整するためのバルブタイミング調整装置、特に、内燃機関の始動時に制御可能範囲内の略中間位置で相対回動規制する必要のあるバルブタイミング調整装置（以後中間位置規制バルブタイミング調整装置と記述）を用いるバルブタイミング調整システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバルブタイミング調整システムは、バルブタイミング調整装置内にハウジングとベーンとを規制するストッパピンを設けて、バルブタイミング調整装置に導入される進角／遅角油圧室への油圧によりストッパピンの解除を制御したり、バルブタイミング調整装置の相対回動位置を制御する油圧とは別の独立した専用油路の油圧を用いることでストッパピンの解除を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２２７３０８号公報（第６−７頁、第６図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の遠心脱水装置では、規制部材によるバルブタイミング調整装置の相対回動の規制／解除を制御するため、専用油路と油圧制御弁を設けているが、機関の油圧は機関の回転出力より発生しているため、機関始動後ある期間の間、バルブタイミング調整装置に油圧が供給されず規制部材の解除が制御不能となる。
【０００５】
また、機関通常運転中は油圧制御弁と専用油路を経由して規制部材に常時油圧を印加しているため、機関運転中はこの部分への油圧導入と各部からの油の漏れによる損失が発生する。
【０００６】
また、バルブタイミング調整装置が相対回動中に不意な機関回転数低下による油圧の低下で規制部材が係合孔に係合するため再度バルブタイミング調整装置が規制状態になる。
【０００７】
また、機関に専用の油路と油圧制御弁を挿入するための切削加工が必要となり、かつこの油圧系統にの洗浄工程が必要となるため製造に要する工程が煩雑となる。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、機関始動後であっても規制部材の解除の制御ができるバルブタイミング調整システムを得ることを目的とする。
【０００９】
また、規制部材への油圧を常時印加することや、専用の油圧経路からの油漏れなどによる油圧損失を生じないバルブタイミング調整システムを得ることを目的とする。
【００１０】
また、機関回転数の低下による油圧低下によって規制部材の不用意な規制が生じないバルブタイミング調整システムを得ることを目的とする。
【００１１】
また、専用の油圧経路を設けることにより、切削加工工程や、加工後の洗浄工程が不要なバルブタイミング調整システムを得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るバルブタイミング調整システムは、規制部材によるバルブタイミング調整装置の相対回動位置の規制又は解除をバルブタイミング調整装置とは別の外部装置によって制御するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下この発明の実施の一形態について説明する。
内燃機関の吸・排気バルブの開閉時期を制御するバルブタイミング調整装置１における、本発明の実施の形態１の径方向断面図（図２のＢ−Ｂ断面）を図１に、図１のＡ−Ａ断面で規制解除状態を図２に、図３に規制状態をそれぞれ示す。ここで便宜上、図２の左側を後方、右側を前方として説明する。
この実施の形態におけるバルブタイミング調整装置１は、内燃機関の出力軸である図示しないクランクシャフトと図示しないチェーンに連結され、クランクシャフトと一対に回転するスプロケット２１と、内側に複数の突起状のシュー２３を有しそのシュー２３の間で油圧室８を構成するケース２２と、前記油圧室８を塞ぐカバー２４とを第１の締結部材２５で一体としたハウジング部材２と、カムシャフト３１と第２の締結部材３２により一体固定され、上記シュー２３間に構成された油圧室８をそれぞれ進角油圧室８１と遅角油圧室８２に分ける複数のベーン３３を有するロータ３４で構成されるロータ部材３とから構成されている。
【００１４】
また、進角油圧室８１と遅角油圧室８２の間の油の漏洩を防止するシール４１と、前記シール４１を径方向に付勢する板バネ４２と、進角油圧室８１への油圧を給排する第１の油路９１と、遅角油圧室８２への油圧を給排する第２の油路９２も設けられている。
【００１５】
また、図示しない機関のオイルポンプからの油圧導入を第１の油路９１と第２の油路９２に制御するための図示しない制御弁が、エンジンのオイルポンプとの間に設けられている。
【００１６】
また、ロータ部材３のベーン３３に設けられた収納孔５１と、収納孔内５１を摺動可能なロックピン５２と、収納孔内５１に収納され前記ロックピン５２を解除方向（後方）に付勢する第１の付勢部材５３と、ハウジング部材２に設けられハウジング部材２とロータ部材３の相対回動位置が所定の位置（以後初期位置と記述）となったときにロックピン５２と係合可能な係合孔５４と、外部装置１０とロックピン５２の間に配設されカバー２４内で摺動可能に取り付けられ当接部材５５と、進角油圧室内８１に配設されロータ部材３を進角方向に付勢する第２の付勢部材６１と、第２の付勢部材同志６１の干渉を防止し、付勢部材の組み立てを容易とするためハウジング部材２のシュー２３とロータ部材３のベーン３３の凹部に勘合可能なホルダ６２によって構成される。
【００１７】
また、バルブタイミング調整装置１とは別体でバルブタイミング調整装置１に向かって後方の内燃機関の筐体１０１に、バルブタイミング調整装置１と同軸上に取り付けられた外部装置１０は、通電時により下記コア部材１０３を前方に移動させるための磁力を発生させるコイル部１０２と、コイル部１０２と摺動可能にバルブタイミング調整装置１の当接部材５５と当接するコア部材１０３と非通電時にコア部材１０３を後方に付勢する第３の付勢部材１０４により構成される。
【００１８】
次にロックピン５２の係合について説明する。
ロックピン５２が係合孔５４と係合していない状態で機関を始動する場合、外部装置１０のコイル部材１０２に通電し第３の付勢部材１０４より大きな磁力を発生することですることでコア部材１０３を前方に押し出し当接部材５５と当接し、当接部材５５を介して第１の付勢部材５３に抗してロックピン５２を前方に押す。
【００１９】
この時バルブタイミング調整装置１の相対回動位置が初期位置にある場合は、ロックピン５２の先端が係合孔５４に係合させることが可能である。また初期位置以外の場合はクランキング時のバルブの交番反力と第２の付勢部材６１の付勢力による揺り返しによりバルブタイミング調整装置１の相対回動位置が初期位置を通過したときにロックピン５２の先端が係合孔５４に係合可能となる。
【００２０】
また、機関運転中のロックピン５２の係合は進角／遅角の油圧によってハウジング部材２とロータ部材３の相対回動位置を初期位置に移動／保持させる。次に外部装置１０のコイル部材１０２に通電し、第３の付勢部材１０４より大きな磁力を発生することですることでコア部材１０３を前方に押し出し当接部材５５と当接し、当接部材５５を介して第１の付勢部材５３に抗してロックピン５２を前方に押し係合孔５４にロックピン５２の先端を係合させることができる。
【００２１】
また、この方法によりロックピン５２を係合しながら機関を停止することが可能となり、機関停止後はバルブの反力もしくは第２の付勢部材６１の付勢力により、ロックピン５２と係合孔５４の側面同志がかじりを生じロックピン５２が係合した状態で保持され、次回の機関始動が安定して実施することが可能となる。もしも、機関停止時ロックピン５２を抜けて停止したとしても相対回動規制位置近傍でバルブタイミング調整装置１が停止するため、次の機関始動時にロックピン５２が係合しやすくなり機関始動が安定して実施することが可能となる。
【００２２】
次に、ロックピン５２を解除する方法について説明する。
機関が始動しバルブタイミング調整装置１が制御可能な油圧状態になるとロックピン５２を解除をするが、この時ロックピン５２が係合孔５４の側面との間にかじりを生じさせないようにバルブタイミング調整装置１の進角油圧室８１および遅角油圧室内８２の油圧の供給／排出を停止する。
これは、ロックピン５２係合状態でバルブタイミング調整装置内１の進角もしくは遅角の油圧に差があり、バルブタイミング調整装置１が相対回動可能な状態の場合にロックピン５２の側面と係合孔５４の側面がかじりを生じ、第３の付勢部材１０４の付勢力ではロックピン５２の解除が不可能となるためである。
【００２３】
また、バルブタイミング調整装置１の進角油圧室８１および遅角油圧室８２内の油圧の供給／排出を停止した状態で外部装置１０のコイル部１０２を非通電状態にするとコイル部１０２の磁力がなくなり第３の付勢部材１０４の付勢力によりコア部材１０３を後方に押し下げ、当接部材５５と分離する。
当接部材５５は外部装置１０による付勢がなくなったためロックピン５２と共に第１の付勢部材５３の付勢力により、後方に移動し、ロックピン５２の先端が係合孔５４より離脱することでロックピン５２による相対回動の規制が解除される。
【００２４】
また、収納孔５１と係合孔５４とにはそれぞれ大気に通じる連通路５６をそれぞれ有しており、摺動クリアランスより両孔に漏れた油圧を排出することが可能である。
これにより、油圧による外乱が発生すること無く、第１の付勢部材５３と、第３の付勢部材１０４の付勢力とコイル部１０２で発生する磁力のみでロックピン５２の係合／解除の制御が可能となる。
【００２５】
ロータ部材３は機関運転中常に、カムシャフト３１が吸／排気バルブの開閉駆動することで遅角に移動させる方向に力を受けるが、第２の付勢部材６１の付勢により機関がアイドル回転となり油圧が低下しても初期位置を含む所望の相対回動位置で位置保持可能にすることが可能となる。
【００２６】
また、本実施の形態では外部装置１０として、電磁ソレノイドを用いてロックピンを制御したが、その他の方法としてモータ＋リードネジによりモータの回転を軸方向に変換する方法、モータの回転をウオームギヤにより軸方向に変換する方法などが有効である。
【００２７】
また、本実施の形態ではロックピン５２を１本としたが、複数個としバルブタイミング調整装置１の中心軸に対し略角度対称とすることで外部装置１０がバルブタイミング調整装置１に偏荷重を与えること無く規制部材の規制が可能となる。
【００２８】
また、この実施の形態では、バルブタイミング調整装置が機関始動時と停止時のみロックピン必要時のみ外部装置に通電することでロックピンの係合／解除の制御でき、かつ機関通常運転中は常時通電を停止することで機関に余分な電力消費や油圧損失すること無く効率的にロックピン解除状態を保持できる。
【００２９】
また、機関停止、始動時の油圧の無いもしくは低い状態でもロックピンの係合／解除が制御できるので安定したバルブタイミング調整装置の位置保持が可能となる。
【００３０】
また、油圧を用いずロックピンの係合／解除を制御しているため専用の油路を必要とせず、機械加工の工程を削減することができる。
【００３１】
なお、この実施の形態においては、カムシャフトやクランクシャフトと同期して回転するバルブタイミング装置内のストッパピンを、当該バルブタイミング装置外に設けた外部装置によって駆動することにより、ストッパピンを駆動させるための機構をバルブタイミング装置内に設ける必要がないので、バルブタイミング装置を簡略化することができ、カムシャフトにかかるバルブタイミング装置の重量を減少させることができ、カムシャフトを偏心しずらくすることができる。また、バルブタイミング装置内にストッパピンを駆動するための駆動機構を設けることによる、ストッパピン駆動のための油圧経路又は電力供給経路等をバルブタイミング装置と軸受け、又はカムシャフトと軸受けとの接触面、又は、カムシャフトとバルブタイミング装置の各々の接触面に設ける必要がなく、接触面の減少を図ることができる。このことにより、スペース効率の向上、又は、摺動面の減少による摺動ロスの減少を図ることができる。
【００３２】
また、この実施の形態においては、外部装置に設けられた、電磁ソレノイドにより、駆動力を発生させて、ストッパピンを駆動させていたが、その他、油圧駆動、モータ駆動等により、駆動させてもよい。
【００３３】
また、ストッパピンとして、軸方向に移動するピンを用いているが、径方向に移動するストッパピンを用いてもよい。その場合には、外部装置はストッパピンを径方向から駆動するようにすればよい。例えば、三つのソレノイドによる駆動される、三分割円上のコア部材により、バルブタイミング装置の外周に突出した当接部材を駆動するようにすればよい。
【００３４】
また、ストッパピンは、ベーン内に設けるものを示しているが、例えば、シュー内に設けてもよく、更には、ロータ部材のロータ部分（すなわち、軸心部分）に設けるようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
この発明にかかるバルブタイミング調整システムは、機関停止、始動時の油圧の無いもしくは低い状態でも、規制手段の係合又は解除が制御できるので安定したバルブタイミング調整装置の位置保持が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のバルブタイミング調整装置の径方向断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１のバルブタイミングシステムの軸方向断面図であり、規制解除状態を示す。
【図３】本発明の実施の形態１のバルブタイミングシステムの軸方向断面図であり、規制状態を示す。
【符号の説明】
１：バルブタイミング装置、２：ハウジング部材、３：ロータ部材、１０：外部装置、５２：ロックピン、５５：当接部材、１０３：コア部材

Claims (6)

1. 内燃機関の出力軸に連結され出力軸と一対に回転し、内側に複数の突起部を有し、その突起部の間で油圧室を構成する第１の回転体と、
   上記突油圧室をそれぞれ進角油圧室及び遅角油圧室に分ける複数のベーンを有し、上記第１の回転体内に所定角度動作可能に挿入され、内燃機関の吸気弁または排気弁の少なくとも一方を駆動するための従動軸と一体固定した第２の回転体と、
   第１もしくは第２の回転体うちどちらか片方の回転体に摺動可能に収納され、下記係合孔に係合することで第１回転体と第２の回転体の相対回動を規制可能な規制部材と、第１もしくは第２の回転体のうち前記と他方の回転体に設けられ、第１の回転体と第２の回転体との相対位置が所定の位置になったとき規制部材が係合可能な係合孔とを有するバルブタイミング調整装置において、
   上記規制部材によるバルブタイミング調整装置の相対回動位置の規制又は解除をバルブタイミング調整装置とは別の外部装置によって制御することを特徴とするバルブタイミング調整システム。
2. 外部装置は電動装置であ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システム。
3. 外部装置と当接可能な規制部材を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のバルブタイミング調整システム。
4. 外部装置と規制部材との当接面はバルブタイミング調整装置の中心軸に対して略角度対称に複数個用いていることを特徴とする請求項３記載のバルブタイミング調整システム。
5. 外部装置はバルブタイミング調整装置の軸方向に対して摺動可能な部材を有する請求項１又は請求項２記載のバルブタイミング調整システム。
6. 外部装置は内燃機関の筐体にバルブタイミング調整装置の同軸上に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載のバルブタイミング調整システム。

Images