JP2009068457A - Valve timing adjusting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に関する。 The present invention relates to a valve timing adjusting device that adjusts the valve timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve whose camshaft opens and closes by torque transmission from a crankshaft in an internal combustion engine.
従来、電動モータや電動ブレーキ等のアクチュエータにより発生したトルクを利用して、バルブタイミングを決めるクランク軸及びカム軸間の相対位相(以下、「機関位相」という)を調整するバルブタイミング調整装置が知られている。こうしたバルブタイミング調整装置の一種として特許文献1の装置では、内燃機関の停止状態における機関位相を内燃機関の始動を許容する始動位相に保持して、内燃機関の始動性を確保するようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a valve timing adjustment device that uses a torque generated by an actuator such as an electric motor or an electric brake to adjust a relative phase between a crankshaft and a camshaft that determines valve timing (hereinafter referred to as “engine phase”). It has been. As an example of such a valve timing adjusting device, in the device of
具体的に特許文献1の装置では、内燃機関の運転状態においてブレーキ軸から位相調整機構へ制動トルクを出力するメインブレーキに加え、内燃機関の停止状態においてブレーキ軸から位相調整機構へ制動トルクを出力するサブブレーキを設けている。これにより内燃機関の停止状態においては、ブレーキ軸に作用するサブブレーキの制動トルクが位相調整機構のスプリングトルクとバランスして、機関位相が始動位相に保持されるようになっている。
さて、特許文献1の装置では、内燃機関の運転状態においてカム軸に発生したカムトルクが位相調整機構を通じてブレーキ軸へ伝達されることになるが、内燃機関の停止状態においても、カム軸の回転に起因するカムトルクがブレーキ軸へ伝達されることがある。このように、内燃機関の停止状態においてカムトルクがブレーキ軸に作用する場合、当該ブレーキ軸におけるトルクバランスが崩れることによって、機関位相が始動位相から大きくずれるおそれがある。
In the device of
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関の始動性を確保するバルブタイミング調整装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a valve timing adjusting device that ensures startability of an internal combustion engine.
請求項1に記載の発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、回転可能に設けられる出力回転体を有し、出力回転体を回転駆動する駆動トルクを通電により発生し、通電カットにより駆動トルクの発生を停止するメインアクチュエータと、カム軸に発生するカムトルクを出力回転体へ伝達すると共に、出力回転体の回転状態に応じて機関位相を調整する位相調整機構と、出力回転体に係合することにより出力回転体の回転を規制する回転規制位置及び出力回転体から離脱することにより出力回転体の回転を許容する回転許容位置へ移動可能に設けられる係合部材を有し、通電により係合部材を回転許容位置へ駆動する一方、通電カットにより係合部材を回転規制位置へ駆動するサブアクチュエータと、メインアクチュエータ及びサブアクチュエータに対する通電を内燃機関の運転に伴って制御し、それらアクチュエータに対する通電を内燃機関の停止に伴ってカットする通電制御手段と、を備えることを特徴とする。
The invention according to
このような発明によると、内燃機関の停止に伴ってメイン及びサブアクチュエータに対する通電がカットされることで、出力回転体を回転駆動する駆動トルクの発生が停止すると共に、出力回転体の回転が係合部材の係合によって規制されることになる。故に、各アクチュエータに対する通電がカットされた後においては、カム軸に発生したカムトルクが位相調整機構を通じて出力回転体へ伝達されることがあっても、出力回転体の回転規制によって機関位相が位相調整機構により保持されることになる。これによれば、内燃機関の停止状態において機関位相を始動位相に保持して、内燃機関の次の始動における始動性を確保することができるのである。 According to such an invention, energization of the main and sub actuators is cut off as the internal combustion engine is stopped, so that generation of drive torque for rotationally driving the output rotator is stopped and rotation of the output rotator is involved. It is regulated by the engagement of the combined member. Therefore, after the energization of each actuator is cut off, even if the cam torque generated on the camshaft is transmitted to the output rotating body through the phase adjusting mechanism, the engine phase is phase adjusted by the rotation regulation of the output rotating body. It will be held by the mechanism. According to this, the engine phase can be held at the start phase when the internal combustion engine is stopped, and startability at the next start of the internal combustion engine can be ensured.
請求項2に記載の発明によると、出力回転体は、回転規制位置において係合部材が係合する係合溝を回転方向に複数有する。これによれば、各係合溝に対応した複数の回転位置にて係合部材が出力回転体に係合可能となるので、出力回転体の回転を規制する際には、いずれかの係合溝に係合部材を迅速に係合させて、機関位相を始動位相に適正に保持することができるのである。 According to the second aspect of the present invention, the output rotator has a plurality of engagement grooves in the rotation direction with which the engagement members are engaged at the rotation restricting position. According to this, the engagement member can be engaged with the output rotator at a plurality of rotational positions corresponding to the respective engagement grooves. Therefore, when restricting the rotation of the output rotator, By engaging the engaging member quickly in the groove, the engine phase can be properly maintained at the starting phase.
請求項3に記載の発明によると、サブアクチュエータは、回転規制位置において復原力を発生することにより係合部材を係合溝へ押し付ける弾性部材を有する。これによれば、回転規制位置において弾性部材の復原力により係合溝へ押し付けられた係合部材は、係合溝に堅固に係合して、位相調整機構から出力回転体に作用するカムトルクに対して対抗可能となる。故に、カムトルクの伝達に拘らず確実に出力回転体の回転を規制して始動位相を確保することができるのである。 According to the third aspect of the present invention, the subactuator has the elastic member that presses the engaging member against the engaging groove by generating a restoring force at the rotation restricting position. According to this, the engaging member pressed against the engaging groove by the restoring force of the elastic member at the rotation restricting position is firmly engaged with the engaging groove, and the cam torque acting on the output rotating body from the phase adjusting mechanism is obtained. It becomes possible to compete. Therefore, regardless of the transmission of the cam torque, the rotation of the output rotating body can be surely restricted to ensure the starting phase.
請求項4に記載の発明によると、通電制御手段は、内燃機関の始動に伴ってサブアクチュエータに対する通電を開始することにより、弾性部材と共に係合部材を回転許容位置へ移動させる。これにより内燃機関の始動時においては、回転規制位置の係合部材を弾性部材の復原力に拘らず係合溝から離脱させて、回転許容位置へ移動させることができる。故に、内燃機関の始動後の運転状態においては、駆動トルクの発生による出力回転体の回転駆動、ひいては当該回転駆動に応じた機関位相の調整が阻害されることなく、適切に実現され得るのである。 According to the fourth aspect of the present invention, the energization control means starts energization of the sub-actuator with the start of the internal combustion engine, thereby moving the engagement member together with the elastic member to the rotation allowable position. As a result, when the internal combustion engine is started, the engagement member at the rotation restriction position can be detached from the engagement groove and moved to the rotation permission position regardless of the restoring force of the elastic member. Therefore, in the operation state after the start of the internal combustion engine, the rotation drive of the output rotating body due to the generation of the drive torque, and thus the adjustment of the engine phase according to the rotation drive can be appropriately realized without being hindered. .
請求項5に記載の発明によると、通電制御手段は、内燃機関の始動に伴ってメインアクチュエータに対する通電を制御することにより、係合溝により弾性部材の復原力に抗して係合部材を押圧可能な駆動トルクを、発生させる。これにより、サブアクチュエータによっては係合部材が係合溝から離脱されないような異常が内燃機関の始動時に発生したとしても、メインアクチュエータが出力回転体に発生する駆動トルクを利用することで、回転規制位置の係合部材を弾性部材の復原力に抗して押圧し、係合溝から離脱させることが可能になる。これによれば、異常に起因して内燃機関始動後に機関位相の調整が困難となる事態を回避することができる。 According to the invention described in claim 5, the energization control means controls the energization to the main actuator as the internal combustion engine is started, thereby pressing the engagement member against the restoring force of the elastic member by the engagement groove. A possible driving torque is generated. As a result, even if an abnormality that prevents the engagement member from being removed from the engagement groove occurs depending on the sub-actuator, the rotation restriction is achieved by using the drive torque generated by the main actuator in the output rotating body. The engaging member at the position can be pressed against the restoring force of the elastic member and can be detached from the engaging groove. According to this, it is possible to avoid a situation in which it is difficult to adjust the engine phase after starting the internal combustion engine due to an abnormality.
請求項6に記載の発明によると、通電制御手段が内燃機関の始動に伴って発生させる駆動トルクは、位相調整機構から出力回転体に作用するカムトルクの最大値よりも大きく設定される。これによれば、弾性部材の復原力により係合溝と係合してカムトルクには対抗し得る状態の係合部材であっても、カムトルクの最大値よりも大きな駆動トルクの発生により、当該復原力に抗して係合溝から離脱させることが可能となる。したがって、異常に起因して内燃機関始動後の機関位相調整が困難となる事態の回避効果を、高めることができるのである。 According to the sixth aspect of the present invention, the drive torque generated by the energization control means when the internal combustion engine is started is set to be larger than the maximum value of the cam torque that acts on the output rotating body from the phase adjustment mechanism. According to this, even if the engaging member is engaged with the engaging groove by the restoring force of the elastic member and can counter the cam torque, the restoring force is generated by the generation of the driving torque larger than the maximum value of the cam torque. It becomes possible to disengage from the engaging groove against the force. Therefore, it is possible to enhance the effect of avoiding a situation in which it is difficult to adjust the engine phase after starting the internal combustion engine due to the abnormality.
請求項7に記載の発明によると、通電制御手段は、内燃機関の停止に必須の条件を検知した場合に、サブアクチュエータに対する通電を維持したままメインアクチュエータに対する通電を制御して所定の機関位相を実現した後、それらアクチュエータに対する通電をカットする。これによれば、所定の機関位相が実現された状態で出力回転体の回転が各アクチュエータに対する通電カットによって規制されることになるので、安定した始動位相を得ることが可能になるのである。 According to the seventh aspect of the present invention, the energization control means controls the energization to the main actuator while maintaining the energization to the sub-actuator and detects the predetermined engine phase when the indispensable condition for stopping the internal combustion engine is detected. After realization, the power supply to these actuators is cut off. According to this, since the rotation of the output rotator is regulated by the energization cut for each actuator in a state where a predetermined engine phase is realized, it is possible to obtain a stable start phase.
請求項8に記載の発明によると、メインアクチュエータは、通電により励磁するモータコイルを有し、当該励磁により駆動トルクを発生する電動モータである。このように、出力回転体を回転駆動する駆動トルクをモータコイルの励磁によって迅速に発生可能な電動モータを用いることによれば、通電制御及び通電カットに対する応答性を高めて、バルブタイミングの調整精度及び始動性の確保確度の向上を図ることができるのである。 According to the invention described in claim 8, the main actuator is an electric motor having a motor coil excited by energization and generating a drive torque by the excitation. As described above, by using the electric motor capable of generating the driving torque for rotating the output rotator quickly by exciting the motor coil, the responsiveness to energization control and energization cut is improved, and the valve timing adjustment accuracy is improved. In addition, it is possible to improve the startability ensuring accuracy.
請求項9に記載の発明によると、サブアクチュエータは、通電により励磁するソレノイドコイルを有し、係合部材を駆動する電磁駆動力を当該励磁により発生するソレノイドアクチュエータである。このように、係合部材を駆動する電磁駆動力をソレノイドコイルの励磁によって迅速に発生可能なソレノイドアクチュエータを用いることによれば、通電制御及び通電カットに対する応答性を高めて、始動性の確保確度の向上を図ることができるのである。 According to the ninth aspect of the present invention, the sub-actuator is a solenoid actuator that has a solenoid coil that is excited by energization and generates an electromagnetic driving force that drives the engaging member by the excitation. In this way, by using the solenoid actuator that can generate the electromagnetic driving force for driving the engaging member quickly by exciting the solenoid coil, the response to energization control and energization cut is improved, and the startability is ensured. This can be improved.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(基本構成)
図1は、本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置1を示している。バルブタイミング調整装置1は、内燃機関のクランク軸(図示しない)からカム軸2へ機関トルクを伝達する伝達系に設けられている。バルブタイミング調整装置1は電動モータ4、通電制御回路部6及び位相調整機構8を備えてなり、クランク軸及びカム軸2の間の機関位相によって決まるバルブタイミングを調整する。尚、本実施形態においてカム軸2は内燃機関の吸気弁(図示しない)を開閉するものであり、バルブタイミング調整装置1は当該吸気弁のバルブタイミングを調整する。
(Basic configuration)
FIG. 1 shows a valve
図1,2に示すように、電動モータ4はブラシレスモータであり、モータケース100、軸受101、モータ軸102及びモータステータ103を備えている。モータケース100は、内燃機関の固定節(例えばチェーンケース)に取り付けられる。中空のモータケース100内には、二つの軸受101及びモータステータ103が収容固定されている。各軸受101は、モータ軸102の金属製の軸本体104を図2の方向X,Yへ正逆回転可能に支持している。モータ軸102において磁性金属製のロータ部105は、軸本体104から外周側へ突出する円環板状に形成されている。このロータ部105には、モータ軸102の回転方向に等間隔に並ぶ形態で複数の永久磁石106が設けられている。これにより各永久磁石106は、モータ軸102と共に正逆回転可能となっている。回転方向において隣り合う永久磁石106同士は、互いに逆極性の磁極をロータ部105の外周側に形成している。モータステータ103はロータ部105の外周側に同心上に配置されており、モータコア108及びモータコイル109を有している。モータコア108は金属片を積層して形成され、モータ軸102の回転方向に等間隔に複数設けられている。各モータコア108に個別に巻装されているモータコイル109には、通電制御回路部6が電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
通電制御回路部6は、例えば制御コンピュータ及び通電ドライバ等からなり、少なくとも一部がモータケース100内に収容固定されている。通電制御回路部6は電動モータ4の各モータコイル109に電気的に接続され、それらコイル109に対する通電を制御する。この通電制御を受けて電動モータ4は、各永久磁石106に作用する磁界を各モータコイル109の励磁により形成することで、当該形成磁界に応じた方向X,Yの駆動トルクをモータ軸102に発生させて、当該モータ軸102を回転駆動する。尚、各モータコイル109に対する通電が通電制御回路部6によってカットされるときには、それらモータコイル109の形成する磁界が消失するので、駆動トルクの発生は停止することになる。
The energization
図1に示すように位相調整機構8は、駆動側回転体10、従動側回転体20、遊星キャリア40及び遊星歯車50を備えている。
As shown in FIG. 1, the phase adjustment mechanism 8 includes a driving
図1,3に示すように駆動側回転体10は、共に円筒状に形成された歯車部材12及びスプロケット13を同軸上に螺子止めしてなり、位相調整機構8の他の構成要素20,40,60を内部に収容している。歯車部材12の周壁部は、歯底円の内周側に歯先円を有する駆動側内歯車部14を形成している。スプロケット13には、外周側へ突出する複数の歯19が設けられている。スプロケット13は、それら歯19とクランク軸の複数の歯との間で環状のタイミングチェーンが巻き掛けられることにより、クランク軸と連繋する。したがって、クランク軸から出力された機関トルクがタイミングチェーンを通じてスプロケット13へ入力されるときには、駆動側回転体10は、クランク軸と連動して回転する。このとき駆動側回転体10の回転方向は、図3の時計方向となる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the drive-
図1,4に示すように、従動側回転体20は有底円筒状に形成され、駆動側回転体10の内周側に同心上に嵌合している。従動側回転体20の底壁部は、カム軸2に同軸上に螺子止めされて連結される連結部21を形成している。この連結により従動側回転体20は、カム軸2と連動して回転可能となっており、また駆動側回転体10に対して相対回転可能となっている。尚、駆動側回転体10に対して従動側回転体20が進角する相対回転方向が方向Xであり、駆動側回転体10に対して従動側回転体20が遅角する相対回転方向が方向Yである。
As shown in FIGS. 1 and 4, the driven
従動側回転体20の周壁部は、歯底円の内周側に歯先円を有する従動側内歯車部22を形成している。ここで、従動側内歯車部22の内径は駆動側内歯車部14の内径よりも小さく設定され、また従動側内歯車部22の歯数は駆動側内歯車部14の歯数よりも少なく設定されている。従動側内歯車部22は、駆動側内歯車部14に対して軸方向へずれて配置されている。
The peripheral wall portion of the driven
図1,3,4に示すように、遊星キャリア40は全体として筒状に形成され、内周面部により入力部41を形成している。入力部41は、回転体10,20及びモータ軸102に対して同心上に配置されている。入力部41には溝部42が開口しており、当該溝部42に嵌合する継手43を介して遊星キャリア40がモータ軸102と連結している。これにより遊星キャリア40は、駆動トルクの発生に応じてモータ軸102と共に回転可能となっており、また回転体10,20の内歯車部14,22に対して相対回転可能となっている。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the
遊星キャリア40は、入力部41に対して偏心する外周面部により偏心部44を形成している。偏心部44は、遊星歯車50の中心孔51の内周側にベアリング45を介して嵌合している。これにより遊星歯車50は、内歯車部14,22に対する遊星キャリア40の相対回転に応じて遊星運動可能に、偏心部44によって支持されている。ここで遊星運動とは、遊星歯車50が偏心部44の偏心中心線周りに自転しつつ、遊星キャリア40の回転方向へ公転する遊星運動をいう。
The
遊星歯車50は段付円筒状に形成され、歯底円の外周側に歯先円を有する駆動側外歯車部52及び従動側外歯車部54をそれぞれ大径部分及び小径部分により形成している。駆動側外歯車部52及び従動側外歯車部54の歯数は、それぞれ駆動側内歯車部14及び従動側内歯車部22の歯数よりも同数ずつ少なくなるように設定されている。駆動側外歯車部52は駆動側内歯車部14の内周側に配置されて、当該歯車部14と噛み合っている。また、駆動側外歯車部52よりも連結部21側の従動側外歯車部54は従動側内歯車部22の内周側に配置されて、当該歯車部22と噛み合っている。
The
以上の構成により回転体10,20の内部には、駆動側内歯車部14と従動側内歯車部22とが遊星歯車50を介して連繋してなる差動歯車機構60が構築されている。このような差動歯車機構60を備えた位相調整機構8は、カム軸2に発生するカムトルクをモータ軸102へ伝達しつつ、モータ軸102及び遊星キャリア40の回転状態に応じて機関位相を調整する。
With the above configuration, a
具体的には、モータ軸102及び遊星キャリア40が駆動側回転体10と同速回転することで遊星キャリア40が駆動側内歯車部14に対して相対回転しないときには、遊星歯車50が遊星運動をしないで回転体10,20と共に回転する。したがって、機関位相は変化せず、その結果としてバルブタイミングが保持されることになる。
Specifically, when the
一方、モータ軸102及び遊星キャリア40が駆動側回転体10に対して高速回転することで遊星キャリア40が駆動側内歯車部14に対して方向Xへ相対回転するときには、遊星歯車50の遊星運動によって従動側回転体20が駆動側回転体10に対して方向Xへ相対回転する。したがって、機関位相がクランク軸に対するカム軸2の進角側へと変化し、それに合わせてバルブタイミングが進角する。
On the other hand, when the
また一方、モータ軸102及び遊星キャリア40が駆動側回転体10に対して低速回転する又は逆回転することで遊星キャリア40が駆動側内歯車部14に対して方向Yへ相対回転するときには、遊星歯車50の遊星運動によって従動側回転体20が駆動側回転体10に対して方向Yへ相対回転する。したがって、機関位相がクランク軸に対するカム軸2の遅角側へと変化し、それに合わせてバルブタイミングが遅角する。
On the other hand, when the
(特徴的構成)
以下、本実施形態の特徴的構成について説明する。
(Characteristic configuration)
Hereinafter, a characteristic configuration of the present embodiment will be described.
図1,5に示すように本実施形態のバルブタイミング調整装置1は、基本要素4,6,8に加え、ソレノイドアクチュエータ120を備えている。このソレノイドアクチュエータ120は、回転制御部材122、リンク部材123、係合部材124、弾性部材125及び電磁駆動部126等から構成され、電動モータ4のモータケース100内に設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 5, the valve
金属製の回転制御部材122は、ブラケット部130及び溝形成部132を有している。ブラケット部130は有底円筒状に形成され、その底部側においてモータ軸102のロータ部105に同軸上に装着されている。これにより回転制御部材122は、モータ軸102の一部として正逆回転可能となっている。溝形成部132は円環板状に形成され、ブラケット部130の開口側に同軸上に設けられている。溝形成部132には、その外周側へ向かって開口する係合溝134が、周方向に等間隔に並ぶ形態で複数形成されている。
The metal
図5に示す金属製のリンク部材123は、回転制御部材122の外周側において図5の方向A,Bへ揺動可能となるように、回転軸135を介してモータケース100に支持されている。リンク部材123において回転軸135を径方向に挟む両側には、スリーブ部136と連繋部137とがそれぞれ設けられている。
The
金属製の係合部材124は円柱状に形成され、有底円筒状のスリーブ部136内に同心上に嵌挿されている。これにより係合部材124は、リンク部材123と共に揺動可能且つスリーブ部136に対して摺接移動可能となっている。係合部材124においてスリーブ部136の底部と反対側となる端部は、略半球状の係合部138を形成しており、スリーブ部136の開口部よりも常に張り出す形となっている。
The
弾性部材125は、本実施形態では金属製の圧縮コイルスプリングであり、スリーブ部136内に同心上に収容されている。弾性部材125は、スリーブ部136の底部と係合部材124の当該底部側の端部との間に介装されており、圧縮変形によって復原力を発生する。
In this embodiment, the
電磁駆動部126は、ソレノイドハウジング140、可動軸141、可動コア144、固定コア145、ソレノイドコイル142及び付勢部材143を有している。ソレノイドハウジング140は、モータケース100内においてリンク部材123の近傍箇所に収容固定されている。金属製の可動軸141は長手棒状に形成されており、可動コア144に連結される一端部の側が中空のソレノイドハウジング140内に往復移動可能に挿入されている。可動軸141において可動コア144と反対側の端部は、連繋ピン146を介した回り対偶によりリンク部材123の連繋部137と連繋している。以上により本実施形態では、可動軸141が図5の方向αへ移動するときには、リンク部材123が方向Aへと揺動する一方、可動軸141が図5の方向βへ移動するときには、リンク部材123が方向Bへと揺動するようになっている。
The
磁性金属製の可動コア144は円柱状に形成されており、可動軸141に同軸上に連結されてソレノイドハウジング140内に往復移動可能に収容されている。また、磁性金属性の固定コア145は円筒状に形成されており、可動コア144の外周側に同心上に配置された状態でソレノイドハウジング140内に収容固定されている。
The
ソレノイドコイル142は、ソレノイドハウジング140内において固定コア145の外周側に巻装されている。ソレノイドコイル142は通電制御回路部6(図1参照)と電気的に接続されており、ソレノイドコイル142に対する通電が通電制御回路部6によって制御されるようになっている。したがって、ソレノイドコイル142は、通電制御回路部6による通電制御を受けて励磁して、コア144,145に作用する磁界を形成することで、可動軸141を図5の方向βへ駆動する電磁駆動力を発生するのである。
The
付勢部材143は、本実施形態では金属製の圧縮コイルスプリングであり、可動軸141と同軸上にソレノイドハウジング140内に収容されている。付勢部材143は、可動コア144とソレノイドハウジング140との間に介装されており、圧縮変形によって復原力を発生する。ここで付勢部材143の復原力は、可動軸141を図5の方向αへ駆動する駆動力として可動コア144に作用することになる。したがって、ソレノイドコイル142に対する通電が通電制御回路部6によってカットされるときには、ソレノイドコイル142の形成する磁界が消失するので、復原力によって可動軸141が図5の方向αへ駆動されることになる。
In this embodiment, the urging
このような構成において、ソレノイドコイル142に対する通電カットにより可動軸141及びリンク部材123がそれぞれ方向α,Aへ駆動されて、係合部材124が図5に示す位置に達したときには、係合部138が回転制御部材122のいずれかの係合溝134に係合する。このとき弾性部材125は、係合部材124及びスリーブ部136の間で圧縮されて復原力を発生することより、係合部138を係合溝134に押し付けて堅固に係合させる。したがって、モータ軸102の回転が係合部材124の係合によって規制されることになる。
In such a configuration, when the
一方、ソレノイドコイル142に対する通電により可動軸141及びリンク部材123がそれぞれ方向β,Bへ駆動されて、弾性部材125と共に係合部材124が図6に示す位置に達したときには、弾性部材125による押圧如何に拘らず係合部138が回転制御部材122の係合溝134から離脱する。したがって、この場合には、モータ軸102の回転が許容されることになる。
On the other hand, when the
また一方、可動軸141及びリンク部材123が図5と同じ位置に定位する状態にあっても、図7に示すように当該定位状態のリンク部材123に対し係合部材124が弾性部材125の復原力に抗して移動することで、係合部138が係合溝134から離脱する。したがって、この場合にも、モータ軸102の回転が許容されることになるのである。
On the other hand, even when the
以上より本実施形態では、図5に示す係合部材124の移動位置が回転規制位置となっており、図6,7に示す係合部材124の移動位置が回転許容位置となっている。
As described above, in the present embodiment, the movement position of the
(特徴的作動)
以下、本実施形態の特徴的作動について説明する。
(Characteristic operation)
Hereinafter, characteristic operations of the present embodiment will be described.
アイドル回転状態の内燃機関がイグニッションスイッチのオフ指令等の停止指令を受けて停止するときには、通電制御回路部6がその停止指令を検知して、ソレノイドコイル142に対する通電をオンのまま維持する。それと共に通電制御回路部6は、各モータコイル109に対する通電を制御することにより、機関位相を図8に示す所定の位相Phに保持する。尚、本実施形態において位相Phは、停止した内燃機関の次の始動を許容すると共に燃費を向上させる範囲ΔPsの始動位相のうち最適な位相(以下、「最適始動位相」という)に設定される。また、本実施形態において最適始動位相は、最遅角位相及び最進角位相間の中間位相とされるが、最遅角位相又は最進角位相であってもよい。
When the internal combustion engine in the idling state is stopped in response to a stop command such as an ignition switch OFF command, the energization
このようにして機関位相を最適始動位相Phに保持した状態下、内燃機関の回転数が閾値Rth(例えば200rpm)以下に低下すると、通電制御回路部6が各モータコイル109及びソレノイドコイル142に対する通電をいずれもカットする。その結果、駆動トルクの発生が停止してモータ軸102と共に慣性回転する回転制御部材122のいずれかの係合溝134に対し、図5に示すように回転規制位置へ移動した係合部材124の係合部138が、迅速に係合することとなる。これによりモータ軸102が完全停止すると共に、内燃機関も通電カットから非常に短い時間(例えば0.1秒程度)で完全停止することになるため、図8に示すように機関位相は、位相Phを含む始動位相の範囲ΔPs内に安定して止まるのである。
When the rotational speed of the internal combustion engine falls below a threshold value Rth (for example, 200 rpm) with the engine phase held at the optimum start phase Ph in this way, the energization
以上により内燃機関が停止してから次の始動までの間においては、バルブ反力によりカム軸2が回転して発生したカムトルクが、位相調整機構8を通じてモータ軸102に作用することがある。そこで、本実施形態では、回転規制位置の係合部材124に対し弾性部材125が発生する復原力について、予想最大値のカムトルクがモータ軸102に作用することで回転制御部材122が係合溝134によって係合部138を押圧する状態にあっても、それら要素134,138間の係合状態を維持可能となるように、設定する。これによれば、要素134,138間の係合状態がカムトルクに対抗して維持され、モータ軸102の回転が確実に規制されることになるので、内燃機関の停止状態においては、機関位相が適正な始動位相の範囲ΔPs内に保持されるのである。したがって、内燃機関がイグニッションスイッチのオン指令等の始動指令を受けることで、次に始動するときには、その始動性を担保することができるのである。
As described above, the cam torque generated by the rotation of the camshaft 2 due to the valve reaction force may act on the
また、内燃機関が始動指令を受けたときには、通電制御回路部6がその始動指令を検知して、ソレノイドコイル142に対する通電を開始する。その結果、図6に示すように、係合部材124が弾性部材125と共に回転許容位置へ迅速に移動して、係合部138が回転制御部材122の係合溝134から離脱する。これにより、モータ軸102の回転が許容されることになるので、通電制御回路部6がソレノイドコイル142に対する通電の開始と共に又は開始後に各モータコイル109に対する通電制御を開始することで、駆動トルクの発生による機関位相調整を阻害することなく、適切に実現し得るのである。
When the internal combustion engine receives a start command, the energization
尚、ソレノイドアクチュエータ120の故障等に起因して当該アクチュエータ120によっては係合部材124が係合溝134から離脱し得ない異常が発生すると、内燃機関始動後の機関位相調整に影響が及ぶおそれがある。
Note that if an abnormality occurs in which the
そこで、本実施形態では、各モータコイル109に対する通電を開始する際にモータ軸102に発生させる駆動トルクについて、係合溝134によって係合部材124を弾性部材125の復原力に抗して押圧可能となるように、設定する。これによれば、機関位相を調整するためにモータ軸102に発生させる駆動トルクを利用して、図7に示すように回転規制位置の係合部材124を弾性部材125側へと押圧することで、当該部材124の係合部138を係合溝134から離脱させることができるのである。
Therefore, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、各モータコイル109に対する通電を開始する際にモータ軸102に発生させる駆動トルクについて、内燃機関の停止状態においてモータ軸102に作用するカムトルクの予想最大値よりも大きくなるように、設定する。これによれば、弾性部材125の復原力により係合溝134と係合することで、カムトルクに対しては対抗し得る状態の係合部材124であっても、当該復原力に抗して係合溝134から離脱させることが可能となるのである。
In the present embodiment, the drive torque generated in the
こうした駆動トルクの特徴的設定によれば、異常に起因して内燃機関始動後の機関位相調整が困難となる事態を確実に回避することができるので、高いフェイルセーフ性を発揮
することができるのである。
According to such characteristic setting of the drive torque, it is possible to surely avoid a situation in which it is difficult to adjust the engine phase after starting the internal combustion engine due to an abnormality, so that high fail-safety can be exhibited. is there.
尚、ここまで説明した実施形態において、電動モータ4が特許請求の範囲に記載の「メインアクチュエータ」に相当し、回転制御部材122を含むモータ軸102が特許請求の範囲に記載の「出力回転体」に相当し、ソレノイドアクチュエータ120が特許請求の範囲に記載の「サブアクチュエータ」に相当し、通電制御回路部6が特許請求の範囲に記載の「通電制御手段」に相当する。
In the embodiment described so far, the
(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
(Other embodiments)
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not construed as being limited to the embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention.
電動モータ4としては、上述の如き構成のブラシレスモータ以外にも、本発明の作用効果が得られる限りにおいて、各種のモータを採用することができる。また、駆動トルクを発生する「メインアクチュエータ」としては、電動モータ以外にも、例えば比較的大きな駆動トルクを発生可能な流体モータ等を採用してもよい。
As the
ソレノイドアクチュエータ120としては、上述の如き構成を有するもの以外にも、例えばリンク部材123を設けないで、係合部材124を電磁駆動部126により直接に駆動可能としたもの等を採用してもよい。また、係合部材124を駆動する「サブアクチュエータ」としては、ソレノイドアクチュエータ以外にも、例えばピエゾアクチュエータや流体駆動式のピストンアクチュエータ等を採用してもよい。
As the
位相調整機構8としては、上述の如き差動歯車機構60を備えたもの以外にも、モータ軸102の回転状態に応じて機関位相を調整可能且つカム軸2のカムトルクをモータ軸102まで伝達可能な限りにおいて、各種の機構を採用することができる。
As the phase adjustment mechanism 8, the engine phase can be adjusted according to the rotation state of the
「内燃機関の停止に必須の条件」としては、内燃機関が停止する際に必ず現出する条件であれば、上述した内燃機関の停止指令以外にも、例えば内燃機関のアイドル回転数等を採用してもよい。 As an “indispensable condition for stopping the internal combustion engine”, in addition to the above-described stop command for the internal combustion engine, for example, an idling speed of the internal combustion engine is adopted as long as it is a condition that always appears when the internal combustion engine stops. May be.
そして、本発明は、上述した吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外にも、排気弁のバルブタイミングを調整する装置や、吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置にも適用することができるのである。 The present invention is also applicable to a device for adjusting the valve timing of the exhaust valve and a device for adjusting the valve timing of both the intake valve and the exhaust valve, in addition to the above-described device for adjusting the valve timing of the intake valve. It can be done.
1 バルブタイミング調整装置、2 カム軸、4 電動モータ(メインアクチュエータ)、6 通電制御回路部(通電制御手段)、8 位相調整機構、100 モータケース、102 モータ軸(出力回転体)、103 モータステータ、104 軸本体、105 ロータ部、106 永久磁石、108 モータコア、109 モータコイル、120 ソレノイドアクチュエータ(サブアクチュエータ)、122 回転制御部材(出力回転体)、123 リンク部材、124 係合部材、125 弾性部材、126 電磁駆動部、130 ブラケット部、132 溝形成部、134 係合溝、136 スリーブ部、137 連繋部、138 係合部、140 ソレノイドハウジング、141 可動軸、142 ソレノイドコイル、143 付勢部材、144 可動コア、145 固定コア、Ph 最適始動位相、ΔPs 始動位相の範囲、Rth 閾値
DESCRIPTION OF
Claims (9)
回転可能に設けられる出力回転体を有し、前記出力回転体を回転駆動する駆動トルクを通電により発生し、通電カットにより前記駆動トルクの発生を停止するメインアクチュエータと、
前記カム軸に発生するカムトルクを前記出力回転体へ伝達すると共に、前記出力回転体の回転状態に応じて前記クランク軸及び前記カム軸の間の相対位相を調整する位相調整機構と、
前記出力回転体に係合することにより前記出力回転体の回転を規制する回転規制位置及び前記出力回転体から離脱することにより前記出力回転体の回転を許容する回転許容位置へ移動可能に設けられる係合部材を有し、通電により前記係合部材を前記回転許容位置へ駆動する一方、通電カットにより前記係合部材を前記回転規制位置へ駆動するサブアクチュエータと、
前記メインアクチュエータ及び前記サブアクチュエータに対する通電を前記内燃機関の運転に伴って制御し、それらアクチュエータに対する通電を前記内燃機関の停止に伴ってカットする通電制御手段と、
を備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。 A valve timing adjusting device that adjusts the valve timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve that opens and closes a camshaft by torque transmission from a crankshaft in an internal combustion engine,
A main actuator having an output rotator provided rotatably, generating a drive torque for rotationally driving the output rotator by energization, and stopping the generation of the drive torque by energization cut;
A phase adjusting mechanism for transmitting cam torque generated in the cam shaft to the output rotating body and adjusting a relative phase between the crankshaft and the cam shaft in accordance with a rotation state of the output rotating body;
A rotation restricting position for restricting the rotation of the output rotator by engaging with the output rotator and a rotation allowing position for allowing the output rotator to rotate by detachment from the output rotator are provided. A sub-actuator having an engagement member and driving the engagement member to the rotation allowable position by energization while driving the engagement member to the rotation restriction position by energization cut;
Energization control means for controlling energization to the main actuator and the sub-actuator with the operation of the internal combustion engine, and cutting energization to the actuator with the stop of the internal combustion engine;
A valve timing adjusting device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007239959A JP2009068457A (en) | 2007-09-14 | 2007-09-14 | Valve timing adjusting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2009068457A true JP2009068457A (en) | 2009-04-02 |
Family
ID=40604974
Family Applications (1)
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JP2007239959A Pending JP2009068457A (en) | 2007-09-14 | 2007-09-14 | Valve timing adjusting apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2009068457A (en) |
-
2007
- 2007-09-14 JP JP2007239959A patent/JP2009068457A/en active Pending
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