JP2007315373A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】油圧ポンプ202と制御進角室55とを接続する第一進角通路222に第一逆止弁90を設置し、油圧ポンプ202と制御遅角室51とを接続する第一遅角通路212に第二逆止弁80を設置する。また、第一逆止弁90をバイパスして連通させる第二進角通路226に第一制御弁602を設置し、第二逆止弁80をバイパスして連通させる第二遅角通路225に第二制御弁601を設置する。第一制御弁602は、パイロット圧力により作動して、第二進角通路226を進角制御時に遮断し、遅角制御時に開放する。第二制御弁601は、パイロット圧力により作動して、第二遅角通路225を遅角制御時に遮断し、進角制御時に開放する。
【選択図】図1
Description
そして、進角室に作動流体を供給しクランクシャフトに対してカムシャフトの位相を遅角側から進角側の目標位相に変更する場合、ベーンロータが遅角側にトルク変動を受けることに起因して、進角室の作動流体は進角室から流出する力を受ける。すると、図20の点線に示すようにベーンロータがトルク変動により遅角側に戻され、目標の位相に達するまでの応答時間が長くなるという問題がある。この問題は、特に、流体供給源から供給される作動流体の圧力が低いときに顕著となる。
そこで、本発明の目的は、位相制御の応答性を高めるとともに、目標位相保持時のバルブタイミングのずれ抑制を図るバルブタイミング調整装置を提供することにある。
同様にして、位相制御としての遅角制御中にベーンロータが進角側にトルク変動を受けても、第一遅角通路に第二逆止弁を備えるので、遅角室から作動流体が流出することを防止することができる。よって、遅角制御中にベーンロータがハウジングに対し目標位相と反対側に戻ることを防止し、位相制御の応答性を高めることができる。
同様にして、ベーンロータを目標位相に保持している際にベーンロータが遅角側にトルク変動を受けた場合においても、第一進角通路に第一逆止弁を備えるので、進角室から作動流体が流出することを防止することができる。よって、ベーンロータが遅角側に相対回転してしまうことを防止でき、バルブタイミングのずれを抑制できる。
なお、このように進遅角切替弁を流体供給源側に配置した場合において、第一逆止弁および第二逆止弁ならびに第一制御弁および第二制御弁を、軸受よりも流体供給源側に配置してしまうと、以下の問題が生じる。すなわち、ベーンロータが例えば遅角側にトルク変動を受けると、進角室の作動流体はベーンロータから圧力を受けて軸受部から漏れ出るとともに、遅角室の作動流体には負圧が発生し、軸受部の摺動クリアランスからエアーが吸い込まれてしまう恐れが生じる。ベーンロータが進角側にトルク変動を受けた場合も同様にして、遅角室の作動流体が軸受部から漏れ出るとともに、進角室の作動流体に発生する負圧によりエアー吸い込みの恐れが生じる。
これに対し、請求項3記載の発明では、両逆止弁ならびに両制御弁を、軸受よりも遅角室および進角室側に配置しているので、上述の作動流体の漏出およびエアー吸い込みの恐れを抑制できる。
請求項4記載の発明では、進遅角切替弁が進角室および遅角室への油圧供給を規制して目標位相に保持する時に、第一制御弁は第二進角通路を遮断し、第二制御弁は第二遅角通路を遮断するよう作動する。両制御弁は軸受部よりも進角室および遅角室側にあるので、両制御弁を介して上述の軸受部からの作動流体の漏出およびエアー吸い込みの恐れを抑制でき、目標位相の保持を安定させることができる。
これに対し、進遅角切替弁よりも流体供給源側の作動流体圧力については、バルブタイミングの制御時に従動側回転体が従動軸からトルク変動を受けたときの圧力変動は小さい。
請求項7記載の発明では、パイロット圧力の供給と非供給とを切り替えるドレン切替弁を、進遅角切替弁とは別に備えるので、パイロット圧力を圧力変動が小さい任意の部位から導くことができる。
一方、請求項10記載の発明では、両弾性部材は両通路を遮断する位置へ向けて両制御弁を付勢するので、パイロット圧力により両制御弁が作動していない状態では、両通路は常時遮断される、所謂ノーマリクローズ方式である。
(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〜図7に示す。本実施形態のバルブタイミング調整装置1は作動流体として作動油を用いる油圧制御式であり、吸気弁のバルブタイミングを調整するものである。
従動側回転体としてのベーンロータ15はカムシャフトの回転軸方向端面と当接しており、カムシャフト3およびベーンロータ15はボルト23により同軸上に固定されている。ベーンロータ15とカムシャフト3との回転方向の位置決めは、ベーンロータ15およびカムシャフト3に位置決めピン24を嵌合することにより成される。カムシャフト3、ハウジング10およびベーンロータ15は、図2に示す矢印III方向からみて時計方向に回転する。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3の進角方向とする。
図3に示すように、シュー121とベーン151との間に遅角室52が形成され、シュー122とベーン152との間に遅角室51が形成され、シュー123とベーン153との間に遅角室53が形成されている。また、シュー123とベーン152との間に進角室57が形成され、シュー122とベーン151との間に進角室55が形成され、シュー121とベーン153との間に進角室56が形成されている。
エンジン停止状態ではストッパピストン32は嵌合リング34に嵌合している。エンジンを始動直後の状態では、遅角室51、52、53、進角室55、56、57、油圧室40および油圧室42に油圧ポンプ202から作動油が十分に供給されないので、ストッパピストン32は嵌合リング34に嵌合したままであり、クランクシャフトに対しカムシャフトは最遅角位置に保持されている。これにより、作動油が各油圧室に供給されるまでの間、カムシャフトが受けるトルク変動によりハウジング10とベーンロータ15とが揺動振動して衝突し、打音が発生することを防止する。
エンジン始動後、油圧ポンプ202から作動油が十分に供給されると、油圧室40または油圧室42に供給される作動油の油圧によりストッパピストン32は嵌合リング34から抜け出すので、ハウジング10に対しベーンロータ15は相対回動自在である。そして、各遅角室および各進角室に加わる油圧を制御することにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相差を調整する。
進遅角切替弁60への通電をオフした図1に示す状態では、スプール63はスプリング64の付勢力により図1に示す位置にある。この状態において、供給通路204から遅角通路210に作動油が供給され、遅角通路213、214を通り遅角室52、53に作動油が供給されるとともに、遅角通路212を通り遅角室51に第二逆止弁80を通じて作動油が供給される。
このように各遅角室に作動油が供給され、各進角室から作動油が排出されることにより、ベーンロータ15は3室ある遅角室51、52、53から作動油圧を受け、ベーンロータ15はハウジング10に対し遅角側に回転する。
次に、進遅角切替弁60への通電をオンすると、図4に示すように、スプリング64の付勢力に抗して加わる電磁駆動部62の電磁力により、スプール63は図4に示す位置にある。この状態において、供給通路204から進角通路220に作動油が供給され、進角通路223、224を通り進角室56、57に作動油が供給されるとともに、進角通路222を通り進角室55に第一逆止弁90を通じて作動油が供給される。
このように各進角室に作動油が供給され、各遅角室から作動油が排出されることにより、ベーンロータ15は、3室ある進角室55、56、57から作動油圧を受け、ハウジング10に対し進角側に回転する。
ベーンロータ15が目標位相に到達すると、ECU70は進遅角切替弁60に供給する駆動電流のデューティ比を制御し、スプール63を図5の中間位置に保持する。その結果、進遅角切替弁60は、遅角通路210および進角通路220と、供給通路204および排出通路206との接続を遮断し、各遅角室および各進角室からオイルパン200に作動油が排出されることを防止するので、ベーンロータ15は目標位相に保持される。
なお、図5では、供給通路204から遅角通路210および進角通路220への作動油の供給は、完全に遮断されるように模式的に図示しているが、実際には、進遅角切替弁60のスプール63の位置の調整によって作動油の遮断量が規制されており、図5に示す状態においては、供給通路204からの作動油は遅角通路210および進角通路220に僅かに供給されている。従って、遅角通路210の油圧と進角通路220の油圧との差圧とカムシャフト3の平均負荷トルクとのバランスによって、ベーンロータ15は目標位相に保持されている。因みに、図5に示す中間保持時の進遅角切替弁60は特許請求の範囲に記載の「中間保持手段」に相当する。
図6(a)に示すように、遅角作動時にベーンロータ15が進角側にトルク(負トルク)を受けた場合または遅角側にトルク(正トルク)を受けた場合には、第一逆止弁90は、進角通路222を閉塞して、供給専用油路222aから進角通路222への逆流を防止する。そして、第一制御弁602は、パイロット圧力により第二進角通路226を開放して、制御進角室55内の作動油を第二進角通路226を通じて流出可能とする。
また、図7(b)に示すように、遅角作動時にベーンロータ15が負トルクを受けた場合には、第二逆止弁80は、遅角通路212を閉塞して、供給専用油路212aから遅角通路212への逆流を防止する。そして、第二制御弁601は、スプリング641により第二遅角通路225を閉塞して、制御遅角室51内の作動油が第二遅角通路225を通じて流出することを禁止する。
図6(b)に示すように、進角作動時にベーンロータ15が正トルクを受けた場合には、第一逆止弁90は、進角通路222を閉塞して、供給専用油路222aから進角通路222への逆流を防止する。そして、第一制御弁602は、スプリング642により第二進角通路226を閉塞して、制御進角室55内の作動油が第二進角通路226を通じて流出することを禁止する。
また、図6(c)に示すように、進角作動時にベーンロータ15が負トルクを受けた場合には、第一逆止弁90は、進角通路222を開放して、進角通路222から供給専用油路222aを通じて制御進角室55へ作動油が供給される。そして、第一制御弁602は、スプリング642により第二進角通路226を閉塞して、制御進角室55内の作動油が第二進角通路226を通じて流出することを禁止する。
図6(d)に示すように、中間保持作動時にベーンロータ15が正トルクまたは負トルクを受けた場合には、第一逆止弁90は、進角通路222を閉塞して、供給専用油路222aから進角通路222への逆流を防止する。そして、第一制御弁602は、スプリング642により第二進角通路226を閉塞して、制御進角室55内の作動油が第二進角通路226を通じて流出することを禁止する。
本発明の第2実施形態を図8〜図10に示す。尚、第1実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第一制御弁602および第二制御弁601に関し、上述の第1実施形態ではノーマリクローズ方式の制御弁を採用しているのに対し、本第2実施形態では図8〜図10に示すノーマリオープン方式の制御弁を採用している。
ただし、パイロット圧力を供給する作動に関しては、本第2実施形態では以下の点が異なる。
本発明の第3実施形態を図11〜図13に示す。尚、第1実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
上述の第1実施形態では、進遅角切替弁60の作動はECU70により制御され、ドレン切替弁600はECU700により制御されるので、両切替弁60、600の作動は、各々独立して制御される。これに対し、本第3実施形態では図11〜図13に示すように、進遅角切替弁60とドレン切替弁600とを連動させ、一つのECU70により両切替弁60、600の作動を制御する。
本発明の第4実施形態を図14〜図16に示す。尚、第1実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
本第4実施形態では、上述の第3実施形態と同様にして、進遅角切替弁60とドレン切替弁600とを連動させ、一つのECU70により両切替弁60、600の作動を制御する。また、上述の第1実施形態と同様にして、第一制御弁602および第二制御弁601には、ノーマリクローズ方式の制御弁が採用されている。
本発明の第5実施形態を図17に示す。尚、第1実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。 本第5実施形態では、第1〜4実施形態に対してドレン切替弁600を廃止している。第一制御弁602および第二制御弁601には、上述の第2実施形態と同様のノーマリオープン方式の制御弁が採用されており、第一制御弁602を作動させる第一パイロット油路231を進角通路220から分岐し、第二制御弁601を作動させる第二パイロット油路230を遅角通路210から分岐している。これにより、第一制御弁602および第二制御弁601は進遅角切替弁60の制御油圧によって作動させられる。
従って中間保持する時は、遅角通路210の油圧と進角通路220の油圧との差圧とカムシャフト3の平均負荷トルクとのバランスによってベーンロータ15は目標位相に保持されており、第一制御弁602および第二制御弁601は共に閉じているために保持安定性が良い。
上記各実施形態では、複数の第一進角通路222、223、224のうち進角通路222にのみ第一逆止弁90を備えているが、複数の第一進角通路222、223、224のうち少なくとも1つの進角通路に第一逆止弁90を備えていればよく、例えば、全ての進角通路222、223、224の各々に第一逆止弁90を備えていてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、上記各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
Claims (10)
- 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、前記吸気弁及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、
前記駆動軸および前記従動軸の一方とともに回転し、所定角度範囲で回転方向に形成された収容室を回転方向に複数有するハウジングと、
前記駆動軸および前記従動軸の他方とともに回転して前記収容室に収容されるベーンを有し、前記ベーンにより前記収容室を仕切って形成された遅角室および進角室の作動流体圧力により前記ハウジングに対し遅角側または進角側に相対回転駆動されるベーンロータと、
流体供給源と前記進角室とを接続する第一進角通路に設置され、前記流体供給源から前記進角室への作動流体の流れを許容し、前記進角室から前記流体供給源側への作動流体の流れを規制する第一逆止弁と、
前記流体供給源と前記遅角室とを接続する第一遅角通路に設置され、前記流体供給源から前記遅角室への作動流体の流れを許容し、前記遅角室から前記流体供給源側への作動流体の流れを規制する第二逆止弁と、
前記流体供給源と前記進角室とを前記第一逆止弁をバイパスして連通させる第二進角通路に設置され、パイロット圧力により作動して、前記ベーンロータを進角側へ相対回転させる進角制御を行うとき前記第二進角通路を遮断し、前記ベーンロータを遅角側へ相対回転させる遅角制御を行うとき前記第二進角通路を開放する第一制御弁と、
前記流体供給源と前記遅角室とを前記第二逆止弁をバイパスして連通させる第二遅角通路に設置され、パイロット圧力により作動して、前記ベーンロータを遅角側へ相対回転させる遅角制御を行うとき前記第二遅角通路を遮断し、前記ベーンロータを進角側へ相対回転させる進角制御を行うとき前記第二遅角通路を開放する第二制御弁と、
を備えるバルブタイミング調整装置。 - 前記第一進角通路および前記第一遅角通路は、複数の前記進角室および前記遅角室の各々に設けられ、
前記第一逆止弁は、複数の前記第一進角通路のうち少なくとも1つに設置され、
前記第二逆止弁は、複数の前記第一遅角通路のうち少なくとも1つに設置される請求項1記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記流体供給源から前記遅角室および前記進角室への作動流体の供給と、前記遅角室および前記進角室からの作動流体の排出とを少なくとも切り替える進遅角切替弁をさらに備え、
前記進遅角切替弁は、前記従動軸を回転可能に支持する軸受よりも前記流体供給源側に配置され、
前記第一逆止弁および前記第二逆止弁、ならびに前記第一制御弁および前記第二制御弁は、前記軸受よりも前記遅角室および前記進角室側に配置されている請求項1または2記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記進遅角切替弁は、前記遅角室および前記進角室への作動流体の供給を規制することにより、前記ベーンロータの前記ハウジングに対する相対位相角度を任意の目標角度に中間保持する中間保持手段を更に備え、
前記中間保持手段により中間保持に制御しているときには、前記第一制御弁は前記第二進角通路を遮断し、前記第二制御弁は前記第二遅角通路を遮断するよう作動する請求項3記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記第一制御弁および前記第二制御弁への前記パイロット圧力の供給と非供給とを切り替えるドレン切替弁をさらに備え、
前記進遅角切替弁と前記ドレン切替弁とは連動して作動する請求項3または4記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記パイロット圧力は、前記進遅角切替弁よりも前記流体供給源側から前記第一制御弁および前記第二制御弁へ導かれる請求項3から5のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記第一制御弁および前記第二制御弁への前記パイロット圧力の供給と非供給とを切り替えるドレン切替弁をさらに備える請求項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。
- 前記第一逆止弁および第二逆止弁、ならびに前記第一制御弁および第二制御弁は、前記ベーンロータに内蔵されている請求項1から7のいずれか一項記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記第一制御弁は、前記パイロット圧力により前記第二進角通路を遮断する位置へ移動するよう構成され、
前記第二制御弁は、前記パイロット圧力により前記第二遅角通路を遮断する位置へ移動するよう構成され、
前記第二進角通路を開放する位置へ向けて前記第一制御弁を付勢する第一弾性部材と、
前記第二遅角通路を開放する位置へ向けて前記第二制御弁を付勢する第二弾性部材と、を備える請求項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。 - 前記第一制御弁は、前記パイロット圧力により前記第二進角通路を開放する位置へ移動するよう構成され、
前記第二制御弁は、前記パイロット圧力により前記第二遅角通路を開放する位置へ移動するよう構成され、
前記第二進角通路を遮断する位置へ向けて前記第一制御弁を付勢する第一弾性部材と、
前記第二遅角通路を遮断する位置へ向けて前記第二制御弁を付勢する第二弾性部材と、を備える請求項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。
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