JP2009150357A - Valve timing adjusting device - 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動弁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 a valve that opens and closes a camshaft by torque transmission from a crankshaft in an internal combustion engine.
従来、クランク軸と連動して回転する駆動回転体としてのハウジング並びにカム軸と連動して回転する従動回転体としてのベーンロータを備えた流体駆動式のバルブタイミング調整装置が、広く用いられている。このようなバルブタイミング調整装置の一種として特許文献1には、ハウジングとベーンロータとの間において回転方向に形成した進角室又は遅角室に作動流体を供給することで、カム軸をクランク軸に対する進角側又は遅角側に駆動してバルブタイミングを調整する装置が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a fluid-driven valve timing adjusting device including a housing as a driving rotating body that rotates in conjunction with a crankshaft and a vane rotor as a driven rotating body that rotates in conjunction with a camshaft has been widely used. As a kind of such valve timing adjusting device,
具体的に、特許文献1に開示の装置では、流体入力源としてのポンプから作動流体が入力される入力通路と、進角室及び遅角室に作動流体を出力する進角出力通路及び遅角出力通路と、作動流体が排出される進角ドレン通路及び遅角ドレン通路との間に、スプール弁を配設している。
Specifically, in the device disclosed in
そして、カム軸をクランク軸に対する進角側に駆動してバルブタイミングを進角させる場合には、スプール弁のスプール移動により、進角出力通路に対して入力通路を接続し且つ遅角出力通路に対して遅角ドレン通路を接続する。これにより、入力通路から進角出力通路への出力流体が進角室に供給されると共に、遅角室の内部流体が遅角出力通路から遅角ドレン通路に排出されるので、ベーンロータによるカム軸の迅速な駆動が可能となる。 When the valve timing is advanced by driving the camshaft toward the advance side with respect to the crankshaft, the spool passage of the spool valve connects the input passage to the advance output passage and the retard output passage. Connect the retarded drain passage. As a result, the output fluid from the input passage to the advance output passage is supplied to the advance chamber, and the internal fluid in the retard chamber is discharged from the retard output passage to the retard drain passage. Can be driven quickly.
また一方、カム軸をクランク軸に対する遅角側に駆動してバルブタイミングを遅角させる場合には、スプール弁のスプール移動により、遅角出力通路に対して入力通路を接続し且つ進角出力通路に対して進角ドレン通路を接続する。これにより、入力通路から遅角出力通路への出力流体が遅角室に供給されると共に、進角室の内部流体が進角出力通路から進角ドレン通路に排出されるので、ベーンロータによるカム軸の迅速な駆動が可能となるのである。
さて、特許文献1に開示されるようにバルブタイミング調整装置では、カム軸をクランク軸に対する進角側と遅角側とに交互に付勢するような変動トルクが、作用することになる。そのため、例えばカム軸をクランク軸に対する進角側に駆動する場合には、当該進角側にカム軸を付勢する変動トルクが作用することで瞬間的に容積拡大する進角室に対して、作動流体の供給が間に合わなくおそれがある。作動流体の供給が間に合わないと、図10に示すように進角室の内圧が負圧となるため、装置クリアランスを通じてエアが進角室へと吸引される。そして、かかる状態下、変動トルクの作用方向が反転すると、進角室に吸引されたエアが作動流体によって押し潰される又は装置クリアランスを通じて押し出されることで、進角室の内圧が大気圧に戻るまで、ベーンロータがカム軸をクランク軸に対する遅角側に相対回転させてしまう。したがって、クランク軸に対するカム軸の位相を進角させたいにも拘らず、図10に示すように当該位相が遅角側に戻ることになるので、進角応答性を高めることができないのである。尚、このような応答性の低下は、カム軸をクランク軸に対する遅角側に駆動する場合にも同様に生じることから、進角側駆動及び遅角側駆動の双方において対処することが望まれている。
Now, as disclosed in
本発明は、以上説明した従来技術の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、応答性の高い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 the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to provide a valve timing adjusting device with high responsiveness.
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動弁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、クランク軸と連動して回転する駆動回転体と、カム軸と連動して回転し、駆動回転体との間において進角室及び遅角室を回転方向に形成し、進角室又は遅角室に作動流体が供給されることによりカム軸をクランク軸に対する進角側又は遅角側に駆動する従動回転体と、流体入力源から作動流体が入力される入力通路と、進角室及び遅角室に作動流体を出力する進角出力通路及び遅角出力通路と、作動流体が排出される進角ドレン通路及び遅角ドレン通路とを形成する通路形成体と、往復移動するスプールを有し、カム軸をクランク軸に対する進角側に駆動する場合にスプールを進角位置に移動させることにより、進角出力通路に対して入力通路を接続し且つ遅角出力通路に対して遅角ドレン通路を接続し、カム軸をクランク軸に対する遅角側に駆動する場合にスプールを遅角位置に移動させることにより、遅角出力通路に対して入力通路を接続し且つ進角出力通路に対して進角ドレン通路を接続するスプール弁と、を備えるバルブタイミング調整装置において、大気開放される進角ドレン通路及び遅角ドレン通路は、各々へ排出された作動流体を溜める進角流体溜め部及び遅角流体溜め部を有し、スプールは、スプールの進角位置への移動状態下、進角出力通路及び進角流体溜め部の間を接続する進角接続通路と、スプールの遅角位置への移動状態下、遅角出力通路及び遅角流体溜め部の間を接続する遅角接続通路と、を形成すると共に、スプールの進角位置への移動状態下、進角接続通路において進角出力通路側が進角流体溜め部側よりも低圧となることにより開弁且つ進角接続通路において進角出力通路側が進角流体溜め部側よりも高圧となることにより閉弁する進角逆止弁と、スプールの遅角位置への移動状態下、遅角接続通路において遅角出力通路側が遅角流体溜め部側よりも低圧となることにより開弁且つ遅角接続通路において遅角出力通路側が遅角流体溜め部側よりも高圧となることにより閉弁する遅角逆止弁と、を内蔵することを特徴とする。
The invention according to
こうした請求項1に記載の発明によると、カム軸をクランク軸に対する進角側に駆動する場合には、スプールが進角位置に移動することで、進角出力通路に対して入力通路が接続され且つ遅角出力通路に対して遅角ドレン通路が接続される。故に、流体入力源から入力通路に入力される作動流体が進角出力通路から出力されて進角室へと供給されると共に、遅角室の作動流体が遅角出力通路を通じて遅角ドレン通路へと排出されることになる。 According to the first aspect of the present invention, when the camshaft is driven to the advance side with respect to the crankshaft, the input passage is connected to the advance output passage by moving the spool to the advance position. A retard drain passage is connected to the retard output passage. Therefore, the working fluid input to the input passage from the fluid input source is output from the advance output passage and supplied to the advance chamber, and the working fluid in the retard chamber passes through the retard output passage to the retard drain passage. Will be discharged.
このようなスプールの進角位置への移動状態では、進角出力通路と進角ドレン通路の進角流体溜め部との間が進角接続通路によって接続される。ここで進角出力通路は、作動流体を進角室に出力するためのものであり、また進角流体溜め部は、大気開放状態の進角ドレン通路に排出される作動流体を溜めるためのものである。故に、スプールの進角位置への移動状態では、カム軸をクランク軸に対する進角側に付勢する変動トルクの作用によって進角室が容積拡大すると、進角室の内圧が負圧となるため、進角接続通路において進角出力通路側が大気圧の進角流体溜め部側よりも低圧の負圧となり、それによって進角逆止弁が開弁する。その結果、進角流体溜め部に溜められた作動流体が進角接続通路及び進角出力通路を通じて負圧の進角室に吸引されることになるため、当該進角室への装置クリアランスを通じたエアの吸引量を低減することができる。これによれば、容積拡大した進角室への作動流体の供給量が確保されるので、進角側にカム軸を付勢する変動トルクの方向が反転したとしても、クランク軸に対する遅角側にカム軸を駆動するような従動回転体の回転を抑制することができる。 In such a state of movement of the spool to the advance position, the advance output passage and the advance fluid reservoir of the advance drain passage are connected by the advance connection passage. Here, the advance angle output passage is for outputting the working fluid to the advance angle chamber, and the advance angle fluid reservoir is for collecting the working fluid discharged to the advance drain passage in the atmosphere open state. It is. Therefore, in the state where the spool is moved to the advance position, if the volume of the advance chamber is increased by the action of the variable torque that urges the cam shaft toward the advance side with respect to the crankshaft, the internal pressure of the advance chamber becomes negative. In the advance connection passage, the advance output passage side has a negative pressure lower than that of the advance fluid reservoir portion at atmospheric pressure, thereby opening the advance check valve. As a result, the working fluid stored in the advance fluid reservoir is sucked into the advance chamber of negative pressure through the advance connection passage and the advance output passage, and therefore, through the device clearance to the advance chamber. The amount of air suction can be reduced. According to this, since the supply amount of the working fluid to the advance chamber with the increased volume is ensured, even if the direction of the variable torque that biases the camshaft to the advance side is reversed, the retard side with respect to the crankshaft Thus, the rotation of the driven rotating body that drives the camshaft can be suppressed.
さらに、スプールの進角位置への移動状態では、カム軸をクランク軸に対する遅角側に付勢する変動トルクの作用によって進角室が圧縮されると、正圧側に圧力増大した作動流体が進角室から進角出力通路に流入することになる。このとき、進角出力通路及び進角流体溜め部間を接続の進角接続通路においては、正圧となる進角出力通路側が大気圧の進角流体溜め部側よりも高圧となり、それによって進角逆止弁が閉弁する。故に、進角出力通路への流入流体が進角接続通路から進角ドレン通路に排出されることを、進角逆止弁によって規制することができる。したがって、進角室の作動流体が進角出力通路及び進角接続通路を通じて進角ドレン通路に流出する事態を、防止し得るのである。 Further, in the state of movement of the spool to the advance angle position, when the advance chamber is compressed by the action of the variable torque that urges the cam shaft toward the retard angle side, the working fluid whose pressure has increased to the positive pressure side advances. It flows into the advance output passage from the corner chamber. At this time, in the advance connection passage that connects the advance output passage and the advance fluid reservoir, the advance output passage side that is positive pressure has a higher pressure than the advance fluid reservoir side of the atmospheric pressure, so that the advance proceeds. Angular check valve closes. Therefore, the fluid that flows into the advance output passage is discharged from the advance connection passage to the advance drain passage by the advance check valve. Accordingly, it is possible to prevent the working fluid in the advance chamber from flowing into the advance drain passage through the advance output passage and the advance connection passage.
以上によれば、カム軸をクランク軸に対する進角側に駆動してバルブタイミングを進角させる際には、進角室に十分な量の作動流体を供給しつつ、遅角室から作動流体を排出させて、進角応答性を高めることができるのである。 According to the above, when the valve timing is advanced by driving the camshaft to the advance side with respect to the crankshaft, a sufficient amount of working fluid is supplied to the advance chamber and the working fluid is supplied from the retard chamber. It is possible to improve the advance angle responsiveness by discharging.
また一方、請求項1に記載の発明によると、カム軸をクランク軸に対する遅角側に駆動する場合には、スプールが遅角位置に移動することにより、遅角出力通路に対して入力通路が接続され且つ進角出力通路に対して進角ドレン通路が接続される。故に、流体入力源から入力通路に入力される作動流体が遅角出力通路から出力されて遅角室へと供給されると共に、進角室の作動流体が進角出力通路を通じて進角ドレン通路へと排出されることになる。 On the other hand, according to the first aspect of the present invention, when the camshaft is driven to the retard side with respect to the crankshaft, the spool is moved to the retard position, so that the input passage is connected to the retard output passage. An advance drain passage is connected to the advance output passage. Therefore, the working fluid input from the fluid input source to the input passage is output from the retard output passage and supplied to the retard chamber, and the working fluid in the advance chamber passes through the advance output passage to the advance drain passage. Will be discharged.
このようなスプールの遅角位置への移動状態では、遅角出力通路と遅角ドレン通路の遅角流体溜め部との間が遅角接続通路によって接続される。ここで遅角出力通路は、作動流体を遅角室に出力するためのものであり、また遅角流体溜め部は、大気開放状態の遅角ドレン通路に排出される作動流体を溜めるためのものである。故に、スプールの遅角位置への移動状態では、カム軸をクランク軸に対する遅角側に付勢する変動トルクの作用によって遅角室が容積拡大すると、遅角室の内圧が負圧になるため、遅角接続通路において遅角出力通路側が大気圧の遅角流体溜め部側よりも低圧の負圧となり、それによって遅角逆止弁が開弁する。その結果、遅角流体溜め部に溜められた作動流体が遅角接続通路及び遅角出力通路を通じて負圧の遅角室に吸引されることになるため、当該遅角室への装置クリアランスを通じたエアの吸引量を低減することができる。これによれば、容積拡大した遅角室への作動流体の供給量が確保されるので、遅角側にカム軸を付勢する変動トルクの方向が反転したとしても、クランク軸に対する進角側にカム軸を駆動するような従動回転体の回転を抑制することができる。 In such a state that the spool is moved to the retard position, the retard output passage and the retard fluid reservoir of the retard drain passage are connected by the retard connection passage. Here, the retarded angle output passage is for outputting the working fluid to the retarded angle chamber, and the retarded angle fluid reservoir is for accumulating the working fluid discharged into the retarded drain passage in the atmosphere open state. It is. Therefore, in the state where the spool is moved to the retard angle position, if the retard chamber is expanded in volume by the action of the variable torque that urges the cam shaft toward the retard angle, the internal pressure of the retard chamber becomes negative. In the retarded connection passage, the retarded output passage side has a negative pressure lower than that of the retarded fluid reservoir portion at atmospheric pressure, thereby opening the retarded check valve. As a result, the working fluid accumulated in the retarded angle fluid reservoir is sucked into the retarded pressure chamber of the negative pressure through the retarded angle connecting passage and the retarded output passage, and therefore through the device clearance to the retarded angle chamber. The amount of air suction can be reduced. According to this, since the supply amount of the working fluid to the retarded chamber with the increased volume is ensured, even if the direction of the variable torque that biases the camshaft to the retarded side is reversed, the advanced side with respect to the crankshaft Thus, the rotation of the driven rotating body that drives the camshaft can be suppressed.
さらに、スプールの遅角位置への移動状態では、カム軸をクランク軸に対する進角側に付勢する変動トルクの作用によって遅角室が圧縮されると、正圧側に圧力増大した作動流体が遅角室から遅角出力通路に流入することになる。このとき、遅角出力通路及び遅角流体溜め部間を接続の遅角接続通路においては、正圧となる遅角出力通路側が大気圧の遅角流体溜め部側よりも高圧となり、それによって遅角逆止弁が閉弁する。故に、遅角出力通路への流入流体が遅角接続通路から遅角ドレン通路へ排出されることを、遅角逆止弁によって規制することができる。したがって、遅角室の作動流体が遅角出力通路及び遅角接続通路を通じて遅角ドレン通路に流出する事態を、防止し得るのである。 Further, in the state of movement of the spool to the retarded position, when the retarded chamber is compressed by the action of the variable torque that biases the camshaft toward the advance side with respect to the crankshaft, the working fluid whose pressure has increased to the positive pressure side is retarded. It flows into the retarded angle output passage from the corner chamber. At this time, in the retarded connection passage connecting the retarded output passage and the retarded fluid reservoir, the retarded output passage side that is positive pressure has a higher pressure than the retarded fluid reservoir side of the atmospheric pressure, so that Angular check valve closes. Therefore, it is possible to restrict the inflow fluid to the retard output passage from being discharged from the retard connection passage to the retard drain passage by the retard check valve. Accordingly, it is possible to prevent the working fluid in the retard chamber from flowing into the retard drain passage through the retard output passage and the retard connection passage.
以上によれば、カム軸をクランク軸に対する遅角側に駆動してバルブタイミングを遅角させる際には、遅角室に十分な量の作動流体を供給しつつ、進角室から作動流体を排出させて、遅角応答性を高めることができるのである。 According to the above, when the camshaft is driven to the retard side with respect to the crankshaft to retard the valve timing, the working fluid is supplied from the advance chamber while supplying a sufficient amount of working fluid to the retard chamber. It is possible to increase the retardation responsiveness by discharging.
請求項2に記載の発明によると、進角流体溜め部及び遅角流体溜め部は、通路形成体において上側へ向かって開口し、当該開口において進角ドレン通路及び遅角ドレン通路が大気開放される。このように、通路形成体において上側へ向かって開口する進角流体溜め部及び遅角流体溜め部によれば、それぞれ対応のドレン通路に排出される作動流体を確実に溜めることができるのみならず、当該開口において容易に大気開放させて、溜めた作動流体の圧力を大気圧に保持することができる。したがって、進角逆止弁及び遅角逆止弁の各機能を適時に正しく発揮させて、進角応答性及び遅角応答性の双方を高めることが可能になる。 According to the second aspect of the present invention, the advance fluid reservoir and the retard fluid reservoir are opened upward in the passage forming body, and the advance drain passage and the retard drain passage are opened to the atmosphere in the opening. The As described above, according to the advance fluid reservoir and the retard fluid reservoir that open upward in the passage forming body, not only can the working fluid discharged to the corresponding drain passages be reliably stored, respectively. The opening can be easily opened to the atmosphere, and the pressure of the accumulated working fluid can be maintained at atmospheric pressure. Therefore, the functions of the advance angle check valve and the retard angle check valve can be exhibited properly in a timely manner, and both the advance angle responsiveness and the retard angle responsiveness can be enhanced.
請求項3に記載の発明によると、進角流体溜め部の容積は、カム軸をクランク軸に対する進角側に駆動する場合にカム軸を当該進角側に付勢する変動トルクにより容積が拡大する進角室の容積拡大量以上に設定され、遅角流体溜め部の容積は、カム軸をクランク軸に対する遅角側に駆動する場合にカム軸を当該遅角側に付勢する変動トルクにより容積が拡大する遅角室の容積拡大量以上に設定される。 According to the third aspect of the present invention, the volume of the advance fluid reservoir is increased by the variable torque that urges the cam shaft toward the advance side when the cam shaft is driven toward the advance side relative to the crank shaft. The volume of the retarding fluid reservoir is set by the variable torque that urges the camshaft to the retard side when the camshaft is driven to the retard side with respect to the crankshaft. It is set to be equal to or larger than the volume expansion amount of the retarded angle chamber in which the volume expands.
ここで、スプールの遅角位置への移動状態においては、進角ドレン通路に排出された作動流体を進角流体溜め部に充填させることができる。故に、請求項3に記載の発明によれば、スプールの進角位置への移動状態下、進角室が容積拡大して進角逆止弁が開弁することによって、進角流体溜め部に充填されている作動流体が進角室に吸引されたとしても、その容積拡大量以上の容積の進角流体溜め部が空になることは抑制され得る。これによれば、大気開放状態の進角流体溜め部が空になることで当該流体溜め部に流入したエアが進角室に吸引される事態を回避して、高い進角応答性を確保することができる。 Here, in the state of movement of the spool to the retard position, the working fluid discharged to the advance drain passage can be filled into the advance fluid reservoir. Therefore, according to the third aspect of the present invention, the advance chamber is expanded in volume and the advance check valve is opened while the spool is moved to the advance position, so that the advance check valve is opened. Even if the filled working fluid is sucked into the advance chamber, the advance fluid reservoir having a volume larger than the volume expansion amount can be suppressed from being emptied. According to this, it is possible to avoid a situation in which the air that has flowed into the fluid reservoir portion is sucked into the advance chamber by emptying the advance fluid reservoir portion in the atmosphere open state, and to ensure high advance responsiveness. be able to.
また一方、スプールの進角位置への移動状態においては、遅角ドレン通路に排出された作動流体を遅角流体溜め部に充填させることができる。故に、請求項3に記載の発明によれば、スプールの遅角位置への移動状態下、遅角室が容積拡大して遅角逆止弁が開弁することによって、遅角流体溜め部に充填されている作動流体が遅角室に吸引されたとしても、その容積拡大量以上の容積の遅角流体溜め部が空になることは抑制され得る。これによれば、作動流体の吸引により大気開放状態の遅角流体溜め部が空になることで当該流体溜め部に流入したエアが遅角室に吸引される事態を回避して、高い遅角応答性を確保することができるのである。 On the other hand, when the spool is in the advanced position, the working fluid discharged to the retarded drain passage can be filled into the retarded fluid reservoir. Therefore, according to the third aspect of the present invention, the retard chamber is expanded in volume and the retard check valve is opened while the spool is moved to the retard position. Even if the filled working fluid is sucked into the retard chamber, it is possible to prevent the retard fluid reservoir having a volume larger than the volume expansion amount from being emptied. According to this, it is possible to avoid a situation where air that has flowed into the fluid reservoir is sucked into the retard chamber due to emptying of the retarded fluid reservoir in the open state due to suction of the working fluid, and high retard Responsiveness can be ensured.
請求項4に記載の発明によると、入力通路において流体入力源側がスプール弁側よりも高圧となることにより開弁且つ入力通路においてスプール弁側が流体入力源側よりも高圧となることにより閉弁する入力逆止弁を備える。 According to the fourth aspect of the present invention, the valve is opened when the fluid input source side has a higher pressure than the spool valve side in the input passage, and the valve is closed when the spool valve side has a higher pressure than the fluid input source side in the input passage. An input check valve is provided.
このような請求項4に記載の発明では、スプールの進角位置への移動状態下、圧縮された進角室の作動流体が、スプール弁を介して進角出力通路に接続された入力通路に流入したとしても、当該入力通路においてスプール弁側が流体入力源側よりも高圧となることにより、入力逆止弁が閉弁する。これによれば、作動流体が進角室から流出し、入力通路を通じて流体入力源側に逆流することを規制し得るので、進角室に十分な量の作動流体を供給して進角応答性を高めることができるのである。 In such a fourth aspect of the invention, the compressed working fluid in the advance chamber is transferred to the input passage connected to the advance output passage via the spool valve while the spool is moved to the advance position. Even if it flows in, the input check valve closes when the spool valve side in the input passage becomes higher in pressure than the fluid input source side. According to this, since it is possible to restrict the working fluid from flowing out of the advance chamber and flowing back to the fluid input source side through the input passage, a sufficient amount of working fluid is supplied to the advance chamber and the advance angle response is achieved. Can be increased.
また一方、スプールの遅角位置への移動状態下、圧縮された遅角室の作動流体が、スプール弁を介して遅角出力通路に接続された入力通路に流入したとても、当該入力通路においてスプール弁側が流体入力源側よりも高圧となることにより、入力逆止弁が閉弁する。これによれば、作動流体が遅角室から流出し、入力通路を通じて流体入力源側に逆流することを規制し得るので、遅角室に十分な量の作動流体を供給して遅角応答性を高めることができるのである。 On the other hand, when the spool is moved to the retard position, the compressed working fluid in the retard chamber flows into the input passage connected to the retard output passage via the spool valve. When the valve side is at a higher pressure than the fluid input source side, the input check valve is closed. According to this, since it is possible to restrict the working fluid from flowing out of the retarding chamber and flowing back to the fluid input source side through the input passage, a sufficient amount of working fluid is supplied to the retarding chamber to retard the retarding response. Can be increased.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。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を車両の内燃機関に適用した例を示している。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流体駆動式であり、「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを調整する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example in which a valve
(基本構成)
以下、バルブタイミング調整装置1の基本構成を説明する。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)の駆動力を内燃機関のカム軸2に伝達する駆動力伝達系に設置されて作動油により駆動される駆動部10と、駆動部10への作動油供給を制御する制御部30とを備えている。
(Basic configuration)
Hereinafter, a basic configuration of the valve
(駆動部)
図1,2に示すように、駆動部10において「駆動回転体」としてのハウジング11は、シューハウジング12及びスプロケット13から構成されている。
(Drive part)
As shown in FIGS. 1 and 2, a
シューハウジング12は、有底円筒状の筒部12aと、仕切部として複数のシュー12b,12c,12dとを有している。
The
各シュー12b〜12dは、筒部12aにおいて回転方向に略等間隔となる箇所から径方向内側に突出している。各シュー12b〜12dの突出側端面は、図2の紙面垂直方向から見て円弧形の凹面状であり、ベーンロータ14のボス部14aの外周壁面に摺接する。回転方向において隣り合うシュー12b〜12dの間には、それぞれ収容室50が形成される。
Each of the
スプロケット13は円環板状を呈しており、筒部12aの開口側に同軸上に装着されている。スプロケット13は、タイミングチェーン(図示しない)を介してクランク軸と連繋している。これにより、内燃機関の運転中は、クランク軸からスプロケット13に駆動力が伝達されることで、ハウジング11がクランク軸と連動して図2の時計方向に回転する。
The
「従動回転体」としてのベーンロータ14は、ハウジング11内に同軸上に収容されており、軸方向においてハウジング11と摺接する。ベーンロータ14は、円柱状のボス部14aと、ベーン14b,14c,14dとを有している。
The
ボス部14aは、カム軸2に対して同軸上にボルト固定される。これによりベーンロータ14は、カム軸2と連動して図2の時計方向に回転すると共に、ハウジング11に対して相対回転可能となっている。
The
各ベーン14b〜14dは、ボス部14aにおいて回転方向に略等間隔となる箇所から径方向外側に突出し、それぞれ対応する収容室50内に収容されている。各ベーン14b〜14dの突出側端面は、図2の紙面垂直方向から見て円弧形の凸面状に形成され、筒部12aの内周壁面に摺接する。
Each of the
各ベーン14b〜14dは、それぞれ対応する収容室50を回転方向に二分することによって、進角室及び遅角室をハウジング11との間に形成している。具体的には、シュー12bとベーン14bの間に進角室52、シュー12cとベーン14cの間に進角室53、シュー12dとベーン14dの間に進角室54がそれぞれ形成されている。また、シュー12cとベーン14bの間に遅角室56、シュー12dとベーン14cの間に遅角室57、シュー12bとベーン14dの間に遅角室58がそれぞれ形成されている。
Each of the
このような構成の駆動部10では、進角室52〜54への作動油供給並びに遅角室56〜58からの作動油排出により、ベーンロータ14がハウジング11に対して進角側に相対回転することで、カム軸2がクランク軸に対する進角側に駆動される。したがって、この場合には、バルブタイミングが進角することになる。
In the
また一方、遅角室56〜58への作動油供給並びに進角室52〜54からの作動油排出により、ベーンロータ14がハウジング11に対して遅角側に相対回転することで、カム軸2がクランク軸に対する遅角側に駆動される。したがって、この場合には、バルブタイミングが遅角することになるのである。
On the other hand, the supply of hydraulic oil to the
(制御部)
図1,2に示す制御部30において、各々進角室52,53,54に開口するようにベーンロータ14を貫通して設けられる進角連通通路72,73,74は、進角出力通路75と常時連通する。また、各々遅角室56,57,58に開口するようにベーンロータ14を貫通して設けられる遅角連通通路76,77,78は、遅角出力通路79と常時連通する。
(Control part)
In the
図1に示すように入力通路80は、「流体入力源」としてのポンプ4の吐出口と連通しており、ポンプ4によってオイルパン5から汲み上げられた作動油が吐出されるようになっている。ここで本実施形態のポンプ4は、クランク軸によって駆動されるメカポンプであり、故に内燃機関の運転中は、作動油が継続して入力通路80に入力されることとなる。また、ドレン通路82,83は、オイルパン5に作動油をリターン可能に設けられている。
As shown in FIG. 1, the
ポンプ4と反対側においてスプール弁100に接続される入力通路80には、ポンプ4からスプール弁100に向かう方向が開弁方向且つ逆方向が閉弁方向となるように、入力逆止弁90が配設されている。これにより入力逆止弁90は、入力通路80においてポンプ4側がスプール弁100側(詳しくは、後述の入力ポート116側)よりも高圧となることによって開弁し、当該弁100側への作動油流れを許容する。また一方、入力逆止弁90は、入力通路80においてスプール弁100側がポンプ4側よりも高圧となることによって閉弁し、当該弁100側からの作動油逆流を規制する。
An
スプール弁100は、ソレノイド120の発生する電磁駆動力を利用してスプールを往復直線駆動する電磁制御弁である。ここでスプール弁100には、進角出力通路75と連通する進角出力ポート112、遅角出力通路79と連通する遅角出力ポート114、入力通路80と連通してポンプ4から作動油が入力される入力ポート116、並びに作動油排出のためにドレン通路82,83にそれぞれ連通するドレンポート118,119が設けられている。スプール弁100は、ソレノイド120への通電に応じたスプール移動により、進角出力ポート112及び遅角出力ポート114に対する入力ポート116及びドレンポート118,119の各々の接続状態を切り換える。
The
制御回路180は、例えばマイクロコンピュータ等からなり、スプール弁100のソレノイド120と電気的に接続されている。制御回路180は、ソレノイド120への通電を制御する機能と共に、内燃機関の運転も合わせて制御する機能を備えている。
The
このような構成の制御部30では、制御回路180によりソレノイド120への通電が制御されることによって、ポート112,114に対するポート116,118,119の接続状態が切り換わる。その結果、進角出力ポート112に対して入力ポート116が接続されるときには、ポンプ4から入力通路80への入力作動油が進角出力通路75及び進角連通通路72〜74を通じて進角室52〜54に供給される。それと共に、遅角出力ポート114に対して遅角ドレンポート119が接続されるときには、遅角室56〜58の作動油が遅角連通通路76〜78及び遅角出力通路79を通じて遅角ドレン通路83に排出され、当該通路83からさらにオイルパン5へとリターンされる。
In the
また一方、遅角出力ポート114に対して入力ポート116が接続されるときには、ポンプ4から入力通路80への入力作動油が遅角出力通路79及び遅角連通通路76〜78を通じて遅角室56〜58に供給される。それと共に、進角出力ポート112に対して進角ドレンポート118が接続されるときには、進角室52〜54の作動油が進角連通通路72〜74及び進角出力通路75を通じて進角ドレン通路82に排出され、当該通路82からさらにオイルパン5へとリターンされるのである。
On the other hand, when the
(特徴)
以下、バルブタイミング調整装置1の特徴を詳細に説明する。
(Characteristic)
Hereinafter, features of the valve
(変動トルク)
本実施形態において内燃機関の運転中は、カム軸2によって開閉駆動される吸気弁からのスプリング反力等に起因して生じる変動トルクが、カム軸2を通じて駆動部10のベーンロータ14に作用する。ここで、図3に示すように変動トルクは、カム軸2をクランク軸に対する進角側に付勢する負トルクと、カム軸2をクランク軸に対する遅角側に付勢する正トルクとの間において、周期的に変動するものである。尚、変動トルクは、例えば、正トルクのピークトルクT+が負トルクのピークトルクT−と実質的に等しくなることにより平均トルクが実質的に零となるものであってもよいし、正トルクのピークトルクT+が負トルクのピークトルクT−よりも大きくなることにより平均トルクが正トルク側に偏るものであってもよい。
(Variable torque)
In the present embodiment, during operation of the internal combustion engine, fluctuating torque generated due to a spring reaction force or the like from the intake valve driven to open and close by the
(通路形成構造)
尚、以下の説明では、水平面上におけるバルブタイミング調整装置1の鉛直方向及び水平方向を、単に「鉛直方向」及び「水平方向」というものとする。
(Passage formation structure)
In the following description, the vertical direction and horizontal direction of the valve
図1,4に示すように、進角出力通路75及び遅角出力通路79は、内燃機関のエンジンヘッド、カムカバー等の固定節200と、カム軸2を支持する軸受201と、カム軸2とを貫通して設けられている。進角出力通路75及び遅角出力通路79において固定節200に設けられる部分は、図4に示すように、固定節200を水平方向(同図の左右方向)に貫通する円筒孔状の収容孔202から、鉛直方向下側に向かって延伸している。
As shown in FIGS. 1 and 4, the advance
入力通路80は、その一部が収容孔202の鉛直方向上側に位置し且つ収容孔202とは反対側の端部がポンプ4からの作動油入力が可能となるように、固定節200を貫通して設けられている。
The
進角ドレン通路82及び遅角ドレン通路83は、収容孔202から鉛直方向上側に向かって延伸し且つ収容孔202とは反対側の端部が鉛直方向上側に向かって開口するように、固定節200を貫通して設けられている。これにより、進角ドレン通路82及び遅角ドレン通路83は、それぞれ進角ドレンポート118及び遅角ドレンポート119から排出されてくる作動油を、固定節200の鉛直方向の上面204及び側面(図示しない)を通じてオイルパン5までリターン可能となっている。
The
そして、特に本実施形態の進角ドレン通路82は、進角ドレンポート118から排出される作動油を一時的に溜めるための進角流体溜め部82aを、当該通路82の全体にて形成している。これにより進角流体溜め部82aは、収容孔202とは反対側の端部にて固定節200の上面204に開口し、当該開口にて大気開放された形となっている。ここで、進角流体溜め部82aの容積は、カム軸2をクランク軸に対する進角側に駆動する場合に、変動トルクのうちカム軸2を当該進角側に付勢する負トルクの作用によって容積拡大する進角室52〜54の容積拡大量の最大値以上に設定されることが、好ましい。
In particular, the
また一方、本実施形態の遅角ドレン通路83は、遅角ドレンポート119から排出される作動油を一時的に溜めるための遅角流体溜め部83aを、当該通路83の全体にて形成している。これにより遅角流体溜め部83aは、収容孔202とは反対側の端部にて固定節200の上面204に開口し、当該開口にて大気開放された形となっている。ここで、遅角流体溜め部83aの容積は、カム軸2をクランク軸に対する遅角側に駆動する場合に、変動トルクのうちカム軸2を当該遅角側に付勢する正トルクの作用によって容積拡大する遅角室56〜58の容積拡大量の最大値以上に設定されることが、好ましい。
On the other hand, the
以上、本実施形態では、固定節200と軸受201とカム軸2とが共同して、通路75,79,80,82,83を形成する「通路形成体」を構成しているのである。
As described above, in the present embodiment, the fixed
(スプール弁)
図4に示すように本実施形態のスプール弁100は、スリーブ110、ソレノイド120、スプール130、駆動軸139及びリターンスプリング140を備えている。
(Spool valve)
As shown in FIG. 4, the
スリーブ110は、金属により円筒状に形成されている。スリーブ110には、進角ドレンポート118、進角出力ポート112、入力ポート116、遅角出力ポート114及び遅角ドレンポート119が、一端部110a側から他端部110b側に向かう軸方向にこの順で設けられている。スリーブ110は、遅角ドレンポート119に近い側の端部110bにソレノイド120が装着された状態で、固定節200の収容孔202内に同軸上に収容固定されている。
The
これにより、進角ドレンポート118、入力ポート116及び遅角ドレンポート119はそれぞれ、鉛直方向上側に向かって開口し、固定節200における進角ドレン通路82の進角流体溜め部82a、入力通路80及び遅角ドレン通路83の遅角流体溜め部83aと連通している。また一方、進角出力ポート112及び遅角出力ポート114はそれぞれ、鉛直方向下側に向かって開口し、固定節200における進角出力通路75及び遅角出力通路79と連通している。
As a result, the
スプール130は金属により串状に形成されており、スリーブ110内に同軸上に収容されている。スプール130の一端部130aには、ソレノイド120によって電磁駆動される駆動軸139が同軸上に連結されており、それによってスプール130が駆動軸139と共に軸方向に往復移動可能となっている。スプール130には、進角支持ランド132、進角切換ランド134、遅角切換ランド136及び遅角支持ランド138が、一端部130a側から他端部130b側に向かう軸方向にこの逆順で設けられている。
The
進角支持ランド132は、進角ドレンポート118の端部110a側において、スリーブ110により常時摺動支持される。進角切換ランド134は、進角出力ポート112を挟む進角ドレンポート118側及び入力ポート116側のうち少なくとも一方において、スリーブ110により摺動支持されるようになっている。ここで、図4に示すように進角切換ランド134が進角出力ポート112の進角ドレンポート118側のみにて支持されるときには、進角出力ポート112に対して入力ポート116が進角切換ランド134及び遅角切換ランド136の間隙を通じて接続されることになる。また、図5に示すように進角切換ランド134が進角出力ポート112の入力ポート116側のみにて支持されるときには、進角出力ポート112に対して進角ドレンポート118が進角切換ランド134及び進角支持ランド132の間隙を通じて接続されることになる。さらに、図6に示すように進角切換ランド134が進角出力ポート112の進角ドレンポート118側及び入力ポート116側の双方にて支持されるときには、進角出力ポート112が他のポートに対して遮断されることになる。
The advance
図4に示すように遅角支持ランド138は、ドレンポート119の端部110b側において、スリーブ110により常時摺動支持される。遅角切換ランド136は、遅角出力ポート114を挟む遅角ドレンポート119側及び入力ポート116側のうち少なくとも一方において、スリーブ110により摺動支持されるようになっている。ここで、図5に示すように遅角切換ランド136が遅角出力ポート114の遅角ドレンポート119側のみにて支持されるときには、遅角出力ポート114に対して入力ポート116が遅角切換ランド136及び進角切換ランド134の間隙を通じて接続されることになる。また、図4に示すように遅角切換ランド136が遅角出力ポート114の入力ポート116側のみにて支持されるときには、遅角出力ポート114に対して遅角ドレンポート119が遅角切換ランド136及び遅角支持ランド138の間隙を通じて接続されることになる。さらに、図6に示すように遅角切換ランド136が遅角出力ポート114の遅角ドレンポート119側及び入力ポート116側の双方にて支持されるときには、遅角出力ポート114が他のポートに対して遮断されることになる。
As shown in FIG. 4, the
リターンスプリング140は金属製の圧縮コイルスプリングからなり、スリーブ110内に同軸上に収容されている。リターンスプリング140は、スリーブ110においてソレノイド120とは反対側の端部110aとスプール130の進角支持ランド132との間に介装されている。リターンスプリング140は、スプール130を軸方向のソレノイド120側に向かって付勢する復原力を、圧縮変形により発生する。また、これに対してソレノイド120は、スプール130を軸方向のリターンスプリング140側に向かって付勢する電磁駆動力を、通電により発生する。したがって、スプール弁100においては、リターンスプリング140が発生する復原力と、ソレノイド120が発生する電磁駆動力との釣り合いに応じて、スプール130が駆動されることとなる。
The
そして、ここまで説明した構成の下、特に本実施形態では、図1,4に示すように逆止弁210,230をそれぞれスプール130の接続通路220,240に内蔵しているのである。
In the present embodiment, the
具体的には、図4に示すようにスプール130に形成された進角接続通路220の一端部221は、進角支持ランド132及び進角切換ランド134の間において、スプール130の外周面の複数個所に開口している。また、進角接続通路220の他端部222は、進角切換ランド134において、スプール130の外周面の複数個所に開口している。以上の構成により進角接続通路220は、ランド132,134間の間隙を通じて常時、進角ドレンポート118と連通すると共に、進角切換ランド134を通じて常時、進角出力ポート112と連通するようになっている。
Specifically, as shown in FIG. 4, one end 221 of the
進角逆止弁210は、進角接続通路220において一端部221から他端部222に向かう方向が開弁方向且つ逆方向が閉弁方向となるように、配設されている。ここで本実施形態の進角逆止弁210は、進角弁座212と進角弁部材214と進角弾性部材216とを組み合わせてなる。
The
進角弁座212は、進角接続通路220の内周壁面のうち端部221側に向かって縮径する円錐面によって、形成されている。金属製の進角弁部材214はボール状を呈しており、進角接続通路220において進角弁座212よりも端部222側に配設され、進角弁座212に対して軸方向に離着座可能となっている。進角弾性部材216は金属製の圧縮コイルスプリングからなり、進角接続通路220において進角弁部材214と当該通路220の内壁面224との間に介装されている。これにより進角弾性部材216は、進角弁部材214を進角弁座212側に付勢する復原力を、圧縮変形によって発生する。
The
このような構成の進角逆止弁210では、進角接続通路220において進角出力ポート112と連通の端部222側が進角ドレンポート118と連通の端部221側よりも低圧となることにより、図7に示すように進角弁部材214が端部222側に移動する。これにより、進角弁部材214が進角弁座212から離座して開弁するので、端部221側から端部222側に向かう作動油流れが許容されることになる。
In the
また一方、進角逆止弁210では、進角接続通路220において端部222側が端部221側よりも高圧となることにより、図4に示すように進角弁部材214が端部221側に移動する。これにより、進角弁部材214が進角弁座212に着座して閉弁するので、端部222側から端部221側に向かう作動油流れが規制されることになる。
On the other hand, in the
さて、図4に示すようにスプール130に形成された遅角接続通路240の一端部241は、遅角切換ランド136及び遅角支持ランド138の間において、スプール130の外周面の複数個所に開口している。また、遅角接続通路240の他端部242は、遅角切換ランド136において、スプール130の外周面の複数個所に開口している。以上の構成により遅角接続通路240は、ランド136,138間の間隙を通じて常時、遅角ドレンポート119と連通する共に、遅角切換ランド136を通じて常時、遅角出力ポート114と連通するようになっている。
As shown in FIG. 4, one
遅角逆止弁230は、遅角接続通路240において一端部241から他端部242に向かう方向が開弁方向且つ逆方向が閉弁方向となるように、配設されている。ここで本実施形態の遅角逆止弁230は、進角逆止弁210に準じた構成、即ち遅角弁座232と遅角弁部材234と遅角弾性部材236とを組み合わせた構成とされている。
The
但し、遅角逆止弁230において遅角弁座232は、遅角接続通路240の内周壁面のうち端部241側に向かって縮径する円錐面によって、形成されている。遅角弁部材234は、遅角接続通路240において遅角弁座232よりも端部222側に配設され、遅角弁座232に対して軸方向に離着座可能となっている。遅角弾性部材236は金属製の圧縮コイルスプリングからなり、遅角接続通路240において遅角弁部材234と当該通路240の内壁面244との間に介装されている。これにより遅角弾性部材236は、遅角弁部材234を遅角弁座232側に付勢する復原力を、圧縮変形によって発生する。
However, in the
このような構成の遅角逆止弁230では、遅角接続通路240において遅角出力ポート114と連通の端部242側が遅角ドレンポート119と連通の端部241側よりも低圧となることにより、図8に示すように遅角弁部材234が端部242側に移動する。これにより、遅角弁部材234が遅角弁座232から離座して開弁するので、端部241側から端部242側に向かう作動油流れが許容されることになる。
In the
また一方、遅角逆止弁230では、遅角接続通路240において端部242側が端部241側よりも高圧となることにより、図5に示すように遅角弁部材234が端部241側に移動する。これにより、遅角弁部材234が遅角弁座232に着座して閉弁するので、端部242側から端部241側に向かう作動油流れが規制されることになる。
On the other hand, in the
(バルブタイミング調整作動)
本実施形態においてポンプ4が駆動される内燃機関の運転中は、制御回路180がクランク軸に対するカム軸2の位相(以下、「機関位相」という)について実位相及び目標位相を算出し、その算出結果に応じてスプール弁100のソレノイド120への通電電流を制御する。これにより、スプール弁100のスプール130が移動し、その移動位置に応じた作動油供給又は排出が進角室52〜54及び遅角室56〜58に対して実現されることで、バルブタイミングが調整される。以下、本実施形態のバルブタイミング調整装置1によるバルブタイミング調整作動について、詳細に説明する。
(Valve timing adjustment operation)
During operation of the internal combustion engine in which the pump 4 is driven in the present embodiment, the
(1)進角作動
以下、機関位相をクランク軸に対するカム軸2の進角側に変化させてバルブタイミングを進角させる場合の作動を、説明する。
(1) Advance Advancing Operation Hereinafter, an operation when the valve timing is advanced by changing the engine phase to the advance side of the
内燃機関においてアクセルのオフ状態又は低・中速高負荷運転状態等を表す運転条件が成立すると、制御回路180は、ソレノイド120への通電電流を所定の基準値Ibよりも大きな値に制御する。その結果、スプール130は、進角出力ポート112に連通の進角出力通路75に対して入力ポート116に連通の入力通路80を接続し且つ遅角出力ポート114に連通の遅角出力通路79に対して遅角ドレンポート119に連通の遅角ドレン通路83を接続するように、図4,7の進角位置へと移動する。ここで進角位置においては、スプール130の進角接続通路220が各端部222,221をそれぞれ進角出力ポート112及び進角ドレンポート118を介して進角出力通路75及び進角ドレン通路82の進角流体溜め部82aに連通させて、それら要素75,82a間を接続する。
When operating conditions are established which represents the accelerator-off state or a low and middle speed high-load operation state or the like in the internal combustion engine, the
したがって、変動トルクのうち負トルクがカム軸2からベーンロータ14に作用するときには、ポンプ4から入力通路80への入力作動油が、図7に示す進角出力通路75から進角連通通路72〜74へと出力されて、それら通路72〜74から進角室52〜54に供給される。また、負トルクが作用するときには、遅角室56〜58の作動油が遅角連通通路76〜78から図7に示すように遅角出力通路79を通じて遅角ドレン通路83へと排出され、当該通路83の遅角流体溜め部83aに充填状態となるまで溜められる。
Therefore, when a negative torque of the varying torque acts on the
また、負トルクの作用により、容積拡大した進角室52〜54の内圧が負圧になると、進角接続通路220においては、大気開放により大気圧に保持された進角流体溜め部82a側よりも当該負圧の進角出力通路75側が低圧となる。即ち、端部221側よりも端部222側が低圧となるので、図7に示すように進角逆止弁210が開弁する。そのため、後述の如くスプール130の遅角位置にて進角流体溜め部82aに充填状態で溜められた作動油が、図7に示すように、負圧状態の進角室52〜54側へと通路220,75,72〜74を通じて吸引されることになる。これによれば、通路220,75,72〜74上の装置クリアランス(例えば、進角出力通路75を形成する軸受201及びカム軸2の界面の装置クリアランス)を通じて進角室52〜54に吸引されるエアの量が、低減されるのである。ここで特に、負トルクによる進角室52〜54の容積拡大量の最大値以上に容積設定された進角流体溜め部82aの場合、充填状態の作動油が進角室52〜54に吸引されたとしても空になり難いので、進角室52〜54へのエア吸引量の低減効果が向上する。このようなことから、容積拡大した進角室52〜54への作動油の供給量が確保され得るので、変動トルクが負トルクから正トルクに反転したとしても、クランク軸に対する遅角側にカム軸2を駆動するようなベーンロータ14の相対回転を抑制することができる。
Further, when the internal pressure of the
これに対し、変動トルクのうち正トルクの作用によって進角室52〜54が圧縮されるときには、図4に示すように、正圧側に圧力増大した作動油が進角室52〜54から進角出力通路75へと流入する。これにより、進角出力通路75及び進角流体溜め部82a間を接続する進角接続通路220においては、正圧となる進角出力通路75側が大気圧の進角流体溜め部82a側よりも高圧となる。即ち、端部221側よりも端部222側が高圧となるので、図4に示すように進角逆止弁210が閉弁し、進角出力通路75への流入油が進角接続通路220から進角流体溜め部82aには排出されなくなる。また、進角出力通路75に接続する入力通路80においては、スプール弁100側がポンプ4側よりも高圧となって、図1の入力逆止弁90が閉弁するようになるため、進角出力通路75への流入油が入力通路80に逆流することが規制される。以上によれば、進角室52〜54の作動油が通路72〜75,220を通じて進角流体溜め部82aに流出する事態を、防止することができる。
On the other hand, when the
以上によれば、進角逆止弁210の機能を適時に正しく発揮させて、進角室52〜54には十分な量の作動油を供給しつつ、遅角室56〜58からは作動油を排出させることができるので、高い進角応答性を実現し得るのである。
According to the above, the function of the
(2)遅角作動
以下、機関位相をクランク軸に対するカム軸2の遅角側に変化させてバルブタイミングを遅角させる場合の作動を、説明する。
(2) Delay Angle Operation Hereinafter, an operation when the engine phase is changed to the retard side of the
内燃機関において軽負荷の通常運転状態等を表す運転条件が成立すると、制御回路180は、ソレノイド120への通電電流を基準値Ibよりも小さな値に制御する。その結果、スプール130は、遅角出力ポート114に連通の遅角出力通路79に対して入力ポート116に連通の入力通路80を接続し且つ進角出力ポート112に連通の進角出力通路75に対して進角ドレンポート118に連通の進角ドレン通路82を接続するように、図5,8の遅角位置へと移動する。ここで遅角位置においては、スプール130の遅角接続通路240が各端部242,241をそれぞれ遅角出力ポート114及び遅角ドレンポート119を介して遅角出力通路79及び遅角ドレン通路83の遅角流体溜め部83aに連通させて、それら要素79,83a間を接続する。
When operating conditions are established which represents the normal operation state of the light load in the internal combustion engine, the
したがって、変動トルクのうち正トルクがカム軸2からベーンロータ14に作用するときには、ポンプ4から入力通路80への入力作動油が、図8に示す遅角出力通路79から遅角連通通路76〜78へと出力されて、それら通路76〜78から遅角室56〜58に供給される。また、正トルクが作用するときには、進角室52〜54の作動油が進角連通通路72〜74から図8に示すように進角出力通路75を通じて進角ドレン通路82へと排出され、当該通路82の進角流体溜め部82aに充填状態となるまで溜められる。
Therefore, when a positive torque of the variable torque acts on the
また、正トルクの作用により、容積拡大した遅角室56〜58の内圧が負圧になると、遅角接続通路240においては、大気開放により大気圧に保持された遅角流体溜め部83a側よりも当該負圧の遅角出力通路79側が低圧となる。即ち、端部241側よりも端部242側が低圧となるので、図8に示すように遅角逆止弁230が開弁する。そのため、上述の如くスプール130の進角位置にて遅角流体溜め部83aに充填状態で溜められた作動油が、図8に示すように、負圧状態の遅角室56〜58側へと通路240,79,76〜78を通じて吸引されることになる。これによれば、通路240,79,76〜78上の装置クリアランス(例えば、遅角出力通路79を形成する軸受201及びカム軸2の界面の装置クリアランス)を通じて遅角室56〜58に吸引されるエアの量が、低減されるのである。ここで特に、正トルクによる遅角室56〜58の容積拡大量の最大値以上に容積設定された遅角流体溜め部83aの場合、充填状態の作動油が遅角室56〜58に吸引されたとしても空になり難いので、遅角室56〜58へのエア吸引量の低減効果が向上する。このようなことから、容積拡大した遅角室56〜58への作動油の供給量が確保され得るので、変動トルクが正トルクから負トルクに反転したとしても、クランク軸に対する進角側にカム軸2を駆動するようなベーンロータ14の相対回転を抑制することができる。
Further, when the internal pressure of the
これに対し、変動トルクのうち負トルクの作用によって遅角室56〜58が圧縮されるときには、図5に示すように、正圧側に圧力増大した作動油が遅角室56〜58から遅角出力通路79へと流入する。これにより、遅角出力通路79及び遅角流体溜め部83a間を接続する遅角接続通路240においては、正圧となる遅角出力通路79側が大気圧の遅角流体溜め部83a側よりも高圧となる。即ち、端部241側よりも端部242側が高圧となるので、図5に示すように遅角逆止弁230が閉弁し、遅角出力通路79への流入油が遅角接続通路240から遅角流体溜め部83aには排出されなくなる。また、遅角出力通路79に接続する入力通路80においては、スプール弁100側がポンプ4側よりも高圧となって、図1の入力逆止弁90が閉弁するようになるため、遅角出力通路79への流入油が入力通路80に逆流することが規制される。以上によれば、遅角室56〜58の作動油が通路76〜79,240を通じて遅角流体溜め部83aに流出する事態を、防止することができるのである。
On the other hand, when the
以上によれば、遅角逆止弁230の機能を適時に正しく発揮させて、遅角室56〜58には十分な量の作動油を供給しつつ、進角室52〜54からは作動油を排出させることができるので、高い遅角応答性を実現し得るのである。
According to the above, the function of the
(3)保持作動
以下、機関位相を所定の目標位相領域に保持してバルブタイミングを実質的に保持する場合の作動を、説明する。
(3) Holding Operation Hereinafter, an operation in the case where the engine phase is held in a predetermined target phase region and the valve timing is substantially held will be described.
内燃機関においてアクセルの保持状態といった安定運転状態等を表す運転条件が成立すると、制御回路180は、ソレノイド120への通電電流を基準値Ibに制御する。その結果、スプール130は、進角出力ポート112及び遅角出力ポート114に対して入力ポート116及びドレンポート118,119の双方を遮断するように、図6の保持位置へと移動する。ここで、保持位置においてスプール130の接続通路220,240は、各々の端部222,242を対応する出力通路75,79に連通させると共に、各々の端部221,241を対応する流体溜め部82a,83aに連通させる。即ち、出力通路75,79及び流体溜め部82a,83a間が接続通路220,240によって接続されることになる。
When operating conditions representative of the stable operating condition and the like, such as an accelerator of the holding state is established in the internal combustion engine, the
したがって、ポンプ4から入力通路80への入力作動油は、進角及び遅角出力ポート112,114に対する入力ポート116の遮断によって、進角室52〜54及び遅角室56〜58のいずれにも供給されなくなる。これにより、作動油が各室52〜54,56〜58に閉じ込められた状態となるため、変動トルクの作用によるベーンロータ14のハウジング11に対する相対回転が抑制される。その結果、各室52〜54,56〜58のいずれに発生する負圧も小さくなる。ここで従来技術では、発生した負圧により装置クリアランス(例えば、カム軸2及び軸受201の界面の装置クリアランス)から圧縮性のエアを吸引することで、保持中の位相変動が時間経過と共に増大する。これに対し、本実施形態によれば、発生した負圧により各流体溜め部82a,83aから非圧縮性のオイルが吸引されることになるので、保持中の位相変動が抑制されるのである。
Therefore, the input hydraulic fluid from the pump 4 to the
以上によれば、機関位相の変化を抑制して、バルブタイミングの実質的な保持を実現することができるのである。 According to the above, it is possible to realize substantial retention of the valve timing by suppressing the change of the engine phase.
ここまで説明した実施形態によると、内燃機関に適したバルブタイミング調整を迅速に且つ適確に行うことが可能になる。 According to the embodiments described so far, the valve timing adjustment suitable for the internal combustion engine can be performed quickly and accurately.
(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、説明の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 described, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention. .
具体的には、駆動部10において、例えば変動トルクの平均トルクの偏り側とは反対側にカム軸2を付勢するアシストスプリング等の弾性部材を設けるようにしてもよい。また、駆動部10については、ハウジング11をカム軸2と連動して回転させ、ベーンロータ14をクランク軸と連動して回転させるようにしてもよい。
Specifically, in the
また、「通路形成体」としての固定節200については、各ドレン通路82,83の流体溜め部82a,83aを図9の変形例(同図は流体溜め部82aの例)の如く、収容孔202から水平方向に延伸して鉛直方向上側に屈曲する形状に形成してもよい。尚、この場合には、例えば図9に示すように、固定節200において収容孔202の鉛直方向の最上端よりも低い位置の上面204に各流体溜め部82a,83aを開口させるようにしても、それら流体溜め部82a,83aにおいて作動油を大気圧状態で溜めることができるのである。
Further, with respect to the fixed
さらにまた、スプール弁100については、ソレノイド120によりスプール130を駆動するように構成したもの以外にも、例えばピエゾアクチュエータや油圧アクチュエータによりスプール130を駆動するものを採用してもよい。さらにまた、スプール弁100については、出力ポート114を出力通路75及び連通通路72〜74を介して進角室52〜54と連通させると共に、出力ポート112を出力通路79及び連通通路76〜78を介して遅角室56〜58と連通させるようにしてもよい。この場合、図4,7の位置が遅角作動のための遅角位置となり、また図5,8の位置が進角作動のための進角位置となる。
Furthermore, as for the
そして、本発明は、吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外にも、「動弁」としての排気弁のバルブタイミングを調製する装置や、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、適用することもできる。 In addition to the device that adjusts the valve timing of the intake valve, the present invention provides a device that adjusts the valve timing of the exhaust valve as a “valve”, and a device that adjusts the valve timing of both the intake valve and the exhaust valve. It can also be applied.
1 バルブタイミング調整装置、2 カム軸(通路形成体)、4 ポンプ(流体入力源)、5 オイルパン、10 駆動部、11 ハウジング(駆動回転体)、12 シューハウジング、12a 筒部、12b,12c,12d シュー、13 スプロケット、14 ベーンロータ(従動回転体)、14a ボス部、14b,14c,14d ベーン、30 制御部、50 収容室、52,53,54 進角室、56,57,58 遅角室、72,73,74 進角連通通路、76,77,78 遅角連通通路、79 遅角出力通路、80 入力通路、82 進角ドレン通路、82a 進角流体溜め部、83 遅角ドレン通路、83a 遅角流体溜め部、90 入力逆止弁、100 スプール弁、110 スリーブ、112 進角出力ポート、114 遅角出力ポート、116 入力ポート、118 進角ドレンポート、119 遅角ドレンポート、120 ソレノイド、130 スプール、132 進角支持ランド、134 進角切換ランド、136 遅角切換ランド、138 遅角支持ランド、140 リターンスプリング、180 制御回路、200 固定節(通路形成体)、201 軸受(通路形成体)、202 収容孔、204 上面、210 進角逆止弁、212 進角弁座、214 進角弁部材、216 進角弾性部材、220 進角接続通路、221,222,241、242 端部、230 遅角逆止弁、232 遅角弁座、234 遅角弁部材、236 遅角弾性部材、240 遅角接続通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve timing adjustment apparatus, 2 Cam shaft (passage formation body), 4 Pump (fluid input source), 5 Oil pan, 10 Drive part, 11 Housing (drive rotary body), 12 Shoe housing, 12a Tube part, 12b, 12c , 12d shoe, 13 sprocket, 14 vane rotor (driven rotor), 14a boss part, 14b, 14c, 14d vane, 30 control part, 50 accommodating chamber, 52, 53, 54 advance angle chamber, 56, 57, 58 retard angle Chamber, 72, 73, 74 advance communication passage, 76, 77, 78 retard communication passage, 79 retard output passage, 80 input passage, 82 advance drain passage, 82a advance fluid reservoir, 83 retard drain passage 83a retarding fluid reservoir, 90 input check valve, 100 spool valve, 110 sleeve, 112 advance output port, 114 retard output port 116, input port, 118 advance drain port, 119 retard angle drain port, 120 solenoid, 130 spool, 132 advance support land, 134 advance switch land, 136 retard switch land, 138 retard support land, 140 return Spring, 180 control circuit, 200 fixed node (passage forming body), 201 bearing (passage forming body), 202 receiving hole, 204 upper surface, 210 advance check valve, 212 advance valve seat, 214 advance valve member, 216 Advance angle elastic member, 220 Advance angle connection passage, 221, 222, 241, 242 End, 230 Delay angle check valve, 232 Delay angle valve seat, 234 Delay angle valve member, 236 Delay angle elastic member, 240 Delay angle connection aisle
Claims (4)
前記クランク軸と連動して回転する駆動回転体と、
前記カム軸と連動して回転し、前記駆動回転体との間において進角室及び遅角室を回転方向に形成し、前記進角室又は前記遅角室に作動流体が供給されることにより前記カム軸を前記クランク軸に対する進角側又は遅角側に駆動する従動回転体と、
流体入力源から作動流体が入力される入力通路と、前記進角室及び前記遅角室に作動流体を出力する進角出力通路及び遅角出力通路と、作動流体が排出される進角ドレン通路及び遅角ドレン通路とを形成する通路形成体と、
往復移動するスプールを有し、前記カム軸を前記クランク軸に対する進角側に駆動する場合に前記スプールを進角位置に移動させることにより、前記進角出力通路に対して前記入力通路を接続し且つ前記遅角出力通路に対して前記遅角ドレン通路を接続し、前記カム軸を前記クランク軸に対する遅角側に駆動する場合に前記スプールを遅角位置に移動させることにより、前記遅角出力通路に対して前記入力通路を接続し且つ前記進角出力通路に対して前記進角ドレン通路を接続するスプール弁と、を備えるバルブタイミング調整装置において、
大気開放される前記進角ドレン通路及び前記遅角ドレン通路は、各々へ排出された作動流体を溜める進角流体溜め部及び遅角流体溜め部を有し、
前記スプールは、
前記スプールの前記進角位置への移動状態下、前記進角出力通路及び前記進角流体溜め部の間を接続する進角接続通路と、
前記スプールの前記遅角位置への移動状態下、前記遅角出力通路及び前記遅角流体溜め部の間を接続する遅角接続通路と、
を形成すると共に、
前記スプールの前記進角位置への移動状態下、前記進角接続通路において前記進角出力通路側が前記進角流体溜め部側よりも低圧となることにより開弁且つ前記進角接続通路において前記進角出力通路側が前記進角流体溜め部側よりも高圧となることにより閉弁する進角逆止弁と、
前記スプールの前記遅角位置への移動状態下、前記遅角接続通路において前記遅角出力通路側が前記遅角流体溜め部側よりも低圧となることにより開弁且つ前記遅角接続通路において前記遅角出力通路側が前記遅角流体溜め部側よりも高圧となることにより閉弁する遅角逆止弁と、
を内蔵す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 for adjusting a valve timing of a valve that opens and closes a camshaft by torque transmission from a crankshaft in an internal combustion engine,
A drive rotor that rotates in conjunction with the crankshaft;
By rotating in conjunction with the camshaft, forming an advance chamber and a retard chamber in the rotational direction with the drive rotor, and working fluid is supplied to the advance chamber or the retard chamber A driven rotator for driving the camshaft forward or retarded with respect to the crankshaft;
An input passage through which a working fluid is input from a fluid input source, an advance output passage and a retard output passage for outputting the working fluid to the advance chamber and the retard chamber, and an advance drain passage from which the working fluid is discharged And a passage forming body that forms a retarded drain passage,
When the camshaft is driven to the advance side relative to the crankshaft, the input passage is connected to the advance output passage by moving the spool to an advance position when the camshaft is driven to the advance side with respect to the crankshaft. In addition, when the retard drain passage is connected to the retard output passage and the camshaft is driven to the retard side with respect to the crankshaft, the spool is moved to the retard position, thereby the retard output A spool valve that connects the input passage to the passage and connects the advance drain passage to the advance output passage, and a valve timing adjusting device comprising:
The advance drain passage and the retard drain passage that are opened to the atmosphere have an advance fluid reservoir portion and a retard fluid reservoir portion that store the working fluid discharged to each,
The spool is
An advance connection passage that connects between the advance output passage and the advance fluid reservoir, under the state of movement of the spool to the advance position;
A retard connection passage that connects between the retard output passage and the retard fluid reservoir under the state of movement of the spool to the retard position;
And forming
Under the state of movement of the spool to the advance angle position, the advance angle output passage side in the advance angle connection passage becomes lower in pressure than the advance fluid reservoir side, and the valve is opened and the advance angle is increased in the advance connection passage. An advance check valve that closes when the angle output passage side becomes higher in pressure than the advance fluid reservoir side;
When the spool is moved to the retarded position, the retarded output passage side in the retarded connection passage is lower in pressure than the retarded fluid reservoir side, and the valve is opened and the retarded connection passage is in the retarded connection passage. A retarded check valve that closes when the angular output passage side becomes higher in pressure than the retarded fluid reservoir side;
A valve timing adjusting device characterized by incorporating a valve.
前記遅角流体溜め部の容積は、前記カム軸を前記クランク軸に対する遅角側に駆動する場合に前記カム軸を当該遅角側に付勢する変動トルクにより容積が拡大する前記遅角室の容積拡大量以上に設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載のバルブタイミング調整装置。 The volume of the advance fluid reservoir is such that when the cam shaft is driven to the advance side with respect to the crank shaft, the volume of the advance chamber is increased by a variable torque that urges the cam shaft to the advance side. Set to more than the volume expansion amount,
When the camshaft is driven to the retard side with respect to the crankshaft, the retarding fluid reservoir has a volume that is increased by a variable torque that biases the camshaft toward the retard side. The valve timing adjusting device according to claim 1, wherein the valve timing adjusting device is set to a volume expansion amount or more.
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