JP2006348926A - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材2と、該駆動側回転部材2に対して同軸状に配置され、カムシャフトに対して同期回転する従動側回転部材3と、駆動側回転部材2と従動側回転部材3との相対回転位相を可変制御する位相制御機構4、7、32と、前記相対回転位相の変位を所定のロック位相で拘束可能なロック機構5と、該ロック機構5とは独立して動作可能であってロック位相を含んで設定された位相変位許容範囲を超える前記相対回転位相の変位を規制可能な位相変位規制機構6と、を備える。
【選択図】 図2
Description
このようにすれば、ロック機構により前記相対回転位相をロック位相に拘束した状態で、前記位相変位規制機構を規制状態とすることができる。したがって、ロック機構による拘束を解除した後、前記位相変位許容範囲の両端のいずれかの位相を選択して前記相対回転位相を拘束する際、位相変位規制機構を規制状態としたままで前記相対回転位相を変位させることができるので、前記相対回転位相を高速で変位させた場合であっても前記相対回転位相を拘束する動作の確実性を高めることができる。
以下に、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明を自動車用エンジンの弁開閉時期制御装置1に適用した場合について説明する。図1は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1の全体構成を示す側断面図である。図2〜5は、図1のA−A断面に相当し、この弁開閉時期制御装置1の各状態を示す図である。図6は、ロック機構5及び位相変位規制機構6の拡大図である。
本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1は、エンジンのクランクシャフト(図示省略)に対して同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ2と、外部ロータ2に対して同軸状に配置され、カムシャフト11に対して同期回転する従動側回転部材としての内部ロータ3とを備えて構成されている。
また、外部ロータ2と内部ロータ3との間には、内部ロータ3と外部ロータ2との相対回転位相の変位を所定のロック位相で拘束可能なロック機構5が設けられている。本実施形態においては、図2に示すようにロック位相は最遅角位相に設定している。このロック機構5は、外部ロータ2に設けられた摺動溝52と、この摺動溝52に沿って摺動可能に設けられたロック部材53と、このロック部材53を径方向内側に付勢する付勢ばね54と、内部ロータ3に設けられ、相対回転位相がロック位相の状態でロック部材53が係合可能に形成された係合凹部51とを有して構成されている。本実施形態においては、ロック部材53は平板形状としており、摺動溝52及び係合凹部51の形状は、このロック部材53の形状に適合する形状に形成されている。なお、ロック部材53の形状は、その用途に従って、ピン形状等、他の形状を採用することができる。
また、外部ロータ2と内部ロータ3との間には、所定の位相変位許容範囲R内での相対回転位相の変位を許容するとともに位相変位許容範囲Rを超える相対回転位相の変位を規制する規制状態とすることが可能な位相変位規制機構6が設けられている。ここでは、位相変位規制機構6は、ロック機構5とは独立して動作可能としている。また、位相変位許容範囲Rは、ロック位相(最遅角位相)を含んで設定している。本実施形態においては、位相変位許容範囲Rは、一方端を後述する中間規制(中間ロック)位相(図4に示す位相)とし、他方端をロック位相(最遅角位相)としている。
次に、エンジンの状態に応じて始動時の最適な弁開閉時期が得られる位相を選択するためのロック機構5及び位相変位規制機構6の動作について、図2〜5に基づいて説明する。エンジンの停止状態では、油圧回路7からの作動油の供給がないため、図2に示すように、ロック機構5は、ロック部材53が係合凹部51内に突入したロック状態にあり、位相変位規制機構6は、突出部材63が規制凹部61内に突入した規制状態にある。
次に、本実施形態に係る油圧回路7の構成について説明する。油圧回路7は、図7に示すように、エンジンにより駆動されて作動油の供給を行う第一ポンプ71と、この第一ポンプ71に対して下流側に設けられ、エンジンとは異なる動力により駆動されて作動油の供給を行う第二ポンプ72と、第一ポンプ71と第二ポンプ72との間に設けられて作動油が貯留可能な作動油貯留部73とを有している。また、油圧回路7は、流体圧室4及びロック機構5への作動油の供給を制御する第一制御弁74と、この第一制御弁74とは独立して動作可能であって位相変位規制機構6への作動油の供給を制御する第二制御弁75と、を有している。また、この油圧回路7は、制御手段として、第二ポンプ72、第一制御弁74及び第二制御弁75の動作制御を行う制御ユニット80を有している。本実施形態においては、この油圧回路7並びに上記流体圧室4及びその内部構造(ベーン32等)が本発明における「位相制御機構」を構成する。また、本実施形態においては、この作動油貯留部73が本発明における「流体貯留部」を構成する。
次に、図9に示すタイミングチャートに基づいて、中間規制位相をエンジン始動時の相対回転位相として選択する場合における弁開閉時期制御装置1の動作例について説明する。まず、通常のエンジン停止状態では、第一ポンプ71及び第二ポンプ72は停止しており、図2に示すように、相対回転位相はロック位相(最遅角位相)であり、ロック機構5はロック部材53が突出したロック状態、位相変位規制機構6は突出部材63が突出した規制状態となっている。そして、イグニッションキーのオン等のエンジンの始動又は始動を予測させる信号を始動トリガとし、制御ユニット80は、第二ポンプ72の動作を開始させるとともに、第二制御弁75を、位相変位規制機構6を規制状態とさせる制御状態である規制制御状態とする。また、この際、第一制御弁74は、進角室41及びロック機構5の係合凹部51に作動油を供給する進角制御状態となっている。したがって、図3に示すように、第二ポンプ72からの作動油によりロック機構5はロック部材53が突出したロック状態からロック部材53が引退して解除状態となる。
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図10は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1のロック機構5及び位相変位規制機構6の拡大図である。この図に示すように、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1では、位相変位規制機構6により相対回転位相の変位が許容される位相変位許容範囲Rは、ロック機構5により相対回転位相が拘束されるロック位相を間に含み、このロック位相に対して進角側に設定された第一規制位相と遅角側に設定された第二規制位相とを両端とする範囲として設定されている。この場合、ロック位相は最遅角位相とはせず、ロック位相と第二規制位相との間の角度よりも大きい角度範囲だけ進角側の位相に設定している。また、ここでは、ロック機構5の解除を相対回転位相の変位方向に関係なく行うことを可能にするため、ロック通路55は、進角通路43及び遅角通路44に対して独立した通路とすると好適である。このような位相変位規制機構6の構成によれば、相対回転位相は、ロック機構5をロック状態とすることによりロック位相に拘束され、ロック機構5を解除状態として位相変位規制機構6を規制状態とし、相対回転位相を進角方向に変位させることにより第一規制位相に拘束され、この状態で相対回転位相を遅角方向に変位させることにより第二規制位相に拘束される。したがって、この位相変位規制機構6の構成によれば、エンジンの状態に応じて始動時の最適な弁開閉時期が得られるように、3つの位相を選択することが可能となる。なお、その他の構成については、上記第一の実施形態と同様とすることができる。
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図11及び図12は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1の相対回転位相がロック位相にある状態(図11)及び中間規制位相にある状態(図12)をそれぞれ示す断面図(図1のA−A断面に相当)である。図13は、本実施形態に係るロック機構5及び位相変位規制機構6の拡大図である。これらの図に示すように、本実施形態では、位相変位規制機構6が、位相変位許容範囲Rの一方端の位相である中間規制位相(図12に示す位相)に相対回転位相の変位を拘束可能な拘束機構66を備える点において、上記第一の実施形態と相違する。その他の構成は、上記第一の実施形態と同様とすることができる。以下、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。
位相変位規制機構6の基本的な構成は、上記第一の実施形態と同様である。また、本実施形態においても、位相変位許容範囲Rは、一方端を後述する中間規制位相(図12に示す位相)とし、他方端をロック位相(図11に示す位相、最遅角位相)としている。一方、本実施形態では、位相変位規制機構6は、拘束機構66を構成する拘束凹部67を規制凹部61内に備えている。この拘束凹部67は、規制凹部61内に形成され、相対回転位相が中間規制位相にある状態で、突出部材63が規制凹部61内に突入した状態より更に突入可能な凹部となっている。すなわち、図13に良く示されているように、ここでは、拘束凹部67は、規制凹部61の底面61aよりも更に深く形成された底面67aを有する段差状の凹部となっている。そして、相対回転位相が位相変位許容範囲Rの一方端の中間規制位相にある状態で、突出部材63が突入可能とするために、拘束凹部67は、規規制凹部61の相対回転位相の変位方向の一方の端面61bと一致する端面を有するとともに、前記突出部材63の両側面(摺動溝62との摺動面)間の幅と一致する相対回転位相の変位方向の幅wを有するように形成されている。これにより、図12に示すように、突出部材63が拘束凹部67内に突入した拘束状態では、相対回転位相が中間規制位相に拘束される。
本実施形態においては、この拘束凹部67と突出部材63が、本発明における「拘束機構66」を構成する。
次に、図14に示すタイミングチャートに基づいて、中間規制位相をエンジン始動時の相対回転位相として選択する場合における本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1の動作の上記第一の実施形態との相違点について説明する。なお、本実施形態においては、油圧回路7の構成は、上記第一の実施形態と同様であるものとする。
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。図15〜18は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1の各状態を示す図である。図19は、本実施形態に係る第一位相変位規制機構6A及び第二位相変位規制機構6Bの拡大図である。これらの図に示すように、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1は、ロック機構5を備えておらず、第一位相変位規制機構6A及び第二位相変位規制機構6Bの2個の位相変位規制機構6を備えている点において、上記第一の実施形態と相違する。その他の構成は、上記第一の実施形態と同様とすることができる。以下、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。
第一位相変位規制機構6Aは、所定の第一位相変位許容範囲R1(図19参照)内での相対回転位相の変位を許容するとともに第一位相変位許容範囲R1を超える相対回転位相の変位を規制することが可能な機構である。第二位相変位規制機構6Bは、第一位相変位規制機構6Aとは独立して動作可能であって、第一位相変位許容範囲R1と一部重複するように設定された第二位相変位許容範囲R2(図19参照)内での相対回転位相の変位を許容するとともに第二位相変位許容範囲R2を超える相対回転位相の変位を規制することが可能な機構である。本実施形態においては、第一位相変位規制範囲R1は、遅角側端を最遅角位相(図17に示す位相)とし、進角側端を所定の第一中間規制位相(図15に示す位相)としている。また、第二位相変位規制範囲R2は、遅角側端を前記第一中間規制位相とし、進角側端を所定の第二中間規制位相(図16に示す位相)としている。したがって、第一位相変位規制範囲R1と第二位相変位規制範囲R2とは、第一中間規制位相でのみ重複するように設定されている。このように、第一位相変位規制範囲R1と第二位相変位規制範囲R2とが、所定の一の位相(ここでは第一中間規制位相)でのみ重複するように設定すれば、当該所定の一の位相においては、第一位相変位規制機構6A及び第二位相変位規制機構6Bの両方を規制状態とすることによって、相対回転位相がいずれの方向にも変位しないように拘束されることになる。したがって、作動油が供給されていない状態であっても相対回転位相を当該所定の一の位相に拘束することができる。
本実施形態においては、これら第一中間規制位相、第二中間規制位相、及び最遅角位相が、第一位相変位許容範囲R1又は第二位相変位許容範囲R2のいずれか一方端の位相である規制位相となる。
次に、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1の動作について、図15〜18に基づいて説明する。なお、本実施形態においては、油圧回路7の構成は、上記第一の実施形態と同様であるものとする。
次に、本発明の第五の実施形態について説明する。図20は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1の油圧回路7の構成を示す図である。この図に示すように、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1の油圧回路7は、上記第一の実施形態と比較して、第二制御弁75を有しておらず、それに代えて、作動油貯留部73の潤滑系連通口73dと位相変位規制機構6とを連通させる連通流路82を備えている点で相違している。具体的には、この連通流路82は、作動油貯留部73の潤滑系連通口73dとエンジン潤滑系78とを連通させる潤滑系連通流路81から分岐し、規制通路65を介して位相変位規制機構6の規制凹部61に連通する作動油の流路として構成している。その他の構成については、上記第一の実施形態と同様である。
次に、本発明の第六の実施形態について説明する。図22は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1の油圧回路7の構成を示す図である。この図に示すように、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置1の油圧回路7は、作動油を供給するためのポンプを第一ポンプ71のみとしている。したがって、上記第一の実施形態と比較して、第二ポンプ72を有しておらず、それに伴い作動油貯留部73及びバイパス流路79も有していない点で相違している。その他の構成については、上記第一の実施形態と同様である。
(1)上記の各実施形態においては、ロック機構5と位相変位規制機構6とを同一の突部24に隣接して配置する場合について説明したが、これらロック機構5及び位相変位規制機構6は、任意の位置に設けることが可能であり、それぞれ異なる突部24に配置することも可能である。
2:外部ロータ(駆動側回転部材)
3:内部ロータ(従動側回転部材)
4:流体圧室(位相制御機構)
5:ロック機構
6:位相変位規制機構
6A:第一位相変位規制機構
6B:第二位相変位規制機構
7:油圧回路(位相制御機構)
32:ベーン(位相制御機構)
61:規制凹部
63:突出部材
66:拘束機構
67:拘束凹部
71:第一ポンプ
72:第二ポンプ
73:作動油貯留部(流体貯留部)
73b:第一連通口
73c:第二連通口
73d:潤滑系連通口
74:第一制御弁
75:第二制御弁
78:エンジン潤滑系(内燃機関の潤滑系)
79:バイパス流路
80:制御ユニット(制御手段)
81:潤滑系連通流路
82:連通流路
L:規制凹部の相対回転位相の変位方向の長さ
R:位相変位許容範囲
R1:第一位相変位許容範囲
R2:第二位相変位許容範囲
Claims (10)
- 内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、該駆動側回転部材に対して同軸状に配置され、カムシャフトに対して同期回転する従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を可変制御する位相制御機構と、前記相対回転位相の変位を所定のロック位相で拘束可能なロック機構と、該ロック機構とは独立して動作可能であって所定の位相変位許容範囲を超える前記相対回転位相の変位を規制可能な位相変位規制機構と、を備える弁開閉時期制御装置。
- 前記位相変位規制機構を、前記位相変位許容範囲内での前記相対回転位相の変位を許容するとともに前記位相変位許容範囲を超える前記相対回転位相の変位を規制する規制状態とし、前記位相制御機構により前記相対回転位相を一方向に変位させることによって前記相対回転位相を前記位相変位許容範囲の一方端に拘束する制御を行うことが可能な制御手段を更に備える請求項1に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記位相変位許容範囲は、前記ロック位相を含んで設定されている請求項1又は2に記載の弁開閉時期制御装置。
- 内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、該駆動側回転部材に対して同軸状に配置され、カムシャフトに対して同期回転する従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との相対回転位相を可変制御する位相制御機構と、所定の第一位相変位許容範囲を超える前記相対回転位相の変位を規制可能な第一位相変位規制機構と、該第一位相変位規制機構とは独立して動作可能であって、前記第一位相変位許容範囲と一部重複するように設定された第二位相変位許容範囲を超える前記相対回転位相の変位を規制可能な第二位相変位規制機構と、を備える弁開閉時期制御装置。
- 前記位相変位規制機構は、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材のいずれか一方から他方側に突出可能な突出部材と、前記他方側にある前記駆動側回転部材又は前記従動側回転部材に設けられて前記突出部材が突入可能な規制凹部と、を備え、
前記規制凹部は、前記位相変位許容範囲に対応する前記相対回転位相の変位方向の長さを有する請求項1から4の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。 - 前記位相変位規制機構は、前記位相変位許容範囲の一方端の規制位相に前記相対回転位相の変位を拘束可能な拘束機構を更に備え、
前記拘束機構は、前記規制凹部内に形成され、前記相対回転位相が前記規制位相にある状態で、前記突出部材が更に突入可能な拘束凹部を備える請求項5に記載の弁開閉時期制御装置。 - 前記位相変位許容範囲は、前記相対回転位相の変位角度で5°以上の角度範囲を有する請求項1から6の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記位相制御機構は、前記内燃機関により駆動されて作動流体の供給を行う第一ポンプと、該第一ポンプに対して下流側に設けられ、前記内燃機関とは異なる動力により駆動されて作動流体の供給を行う第二ポンプと、前記第一ポンプと前記第二ポンプとの間に設けられて作動流体が貯留可能な流体貯留部と、を備え、
前記流体貯留部は、前記第一ポンプと連通する第一連通口よりも高い位置に前記内燃機関の潤滑系に連通する潤滑系連通口を有する請求項1から7の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。 - 前記位相制御機構は、前記流体貯留部の潤滑系連通口と前記位相変位規制機構とを連通させる連通流路を備える請求項8に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記位相制御機構は、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材の少なくとも一方に形成されて前記相対回転位相を変位させる方向の付勢力を発生可能な流体圧室と、この流体圧室への作動流体の供給を制御する第一流体制御弁とは独立して動作可能であって、前記位相変位規制機構への作動流体の供給を制御する第二流体制御弁と、を備える請求項1から8の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。
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