JP2010025032A - 油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆止弁下流側の油路内の高圧化によるオイル漏れを抑制し、ＶＶＴ機構の応答性を維持した油圧制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】油圧制御装置１は、内燃機関のバルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構２と、この可変バルブタイミング機構２へ供給されるオイルが流れるオイル通路７と、このオイル通路７の上流側にシリンダ大径部４３ａ、下流側にシリンダ小径部４３ｂが形成されたシリンダ部４３と、オイルの通過するオイル通過孔４４ｃが設けられ、シリンダ大径部４３ａに位置するピストン大径部４４ａと、中空円筒状に形成され、シリンダ小径部４３ｂの下流側に位置する小径部４４ｂと、を有し、シリンダ部４３内で摺動するするピストンと、オイル通過孔４３ｂを閉塞する逆止弁４５と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の油圧制御装置に関し、特に、可変バルブタイミング機構の駆動油圧を制御する油圧制御装置に関する。

エンジンの吸気バルブ、排気バルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構（以下、「ＶＶＴ機構」と称する。）が知られている。このＶＶＴ機構は、エンジン内を循環するオイルの一部が供給されて駆動される。

このようなＶＶＴ機構へ供給されるオイルの油圧制御を行う油圧制御装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の油圧制御装置は、ＶＶＴ機構へオイルを供給するオイル通路上にオイルを蓄圧する蓄圧器を備えることにより、ＶＶＴ機構への油圧供給を安定させて、ＶＶＴ機構の応答性、制御安定性の低下を防止している。

特開平１０−５４２１５号公報

ところで、ＶＶＴ機構へオイルを供給するオイル通路には、オイルの逆流を防止するために逆止弁が設けられている。ＶＶＴ機構へのオイルの供給油圧が低い場合、カムの駆動トルクよりもＶＶＴ機構の発生トルクが小さく、オイルが油路を逆流する。このとき逆止弁が閉じられることにより、逆止弁の下流側の油路内は密閉状態となり、圧力が上昇する。この圧力は、カムの変動トルクのピーク時に非常に大きくなり、オイル漏れを引き起こす原因となる。

このような原因によりオイル漏れが発生すると、オイル圧が確保できず、ＶＶＴ機構の応答性が悪化する。このような問題に対し、装置の肉厚を厚くしてオイル漏れを防止する手段を取り得るが、装置が大型化し、装置の質量が増加してしまう。

また、特許文献１のようにオイル通路の逆止弁の下流側にオイルを蓄圧する蓄圧器を備えた構成であれば、逆止弁の下流側の圧力上昇を抑制することができるが、このような蓄圧器を備えることにより部品点数が増加する。

そこで、本発明は、逆止弁下流側の油路内の高圧化によるオイル漏れを抑制し、ＶＶＴ機構の応答性を維持した油圧制御装置を提供することを課題とする。

かかる課題を解決する本発明の油圧制御装置は、内燃機関のバルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構と、当該可変バルブタイミング機構へ供給されるオイルが流れるオイル通路と、当該オイル通路上に設けられ、上流側が大径に形成され、下流側が小径に形成されたシリンダ部と、オイルの通過するオイル通過孔が設けられ、前記シリンダ部の大径側に位置する大径部と、中空円筒状に形成され、前記シリンダ部の小径側に位置する小径部と、を有し、前記シリンダ部内で摺動するするピストンと、前記オイル通過孔を閉塞する逆止弁と、を備え、前記ピストンは、前記逆止弁により前記オイル通過孔が閉塞されている場合に、上流側と下流側との油圧差に応じて、前記シリンダ部を摺動することを特徴とする。また、このような油圧制御装置の逆止弁は、前記ピストンが下流側に位置する場合に開弁する構成とすることができる。

このような構成により、オイルが逆流するような圧力状態において逆止弁下流側の容積が拡大するため、逆止弁下流側の圧力が低下する。これにより、逆止弁下流側のオイル漏れが抑制される。さらに、このようなオイル漏れが抑制されるため、可変タイミング機構の応答性が良好に維持される。

本発明の油圧制御装置は、逆止弁下流側の油路内の高圧化によるオイル漏れを抑制し、ＶＶＴ機構の応答性を維持することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の油圧制御装置１の概略構成を示した説明図である。油圧制御装置１は、可変バルブタイミング機構（以下、「ＶＶＴ機構」と称する。）２、オイルコントロールバルブ（以下、「ＯＣＶ」と称する。）３、油圧調整部４、オイルポンプ５、オイルパン６、オイル通路７を備えている。

ＶＶＴ機構２は、エンジンの吸気弁あるいは排気弁のバルブタイミングを変更する機構である。ＶＶＴ機構２は、フランジ部２１内に、カムシャフト８と接続したベーン部（図示しない）を備えている。ＶＶＴ機構２では、ベーン部をオイル圧により回転させ、カムシャフト８の回転位相を変更して、バルブ９の開閉タイミングを変更する。

オイル通路７は、オイルパン６からＶＶＴ機構２へオイルポンプ５により圧送されるオイルが流れる通路である。

ＯＣＶ３は、ＶＶＴ機構２へのオイル供給を制御する油圧制御弁である。ＯＣＶ３はオイル通路７上のＶＶＴ機構２の上流側に配置されている。ＯＣＶ３の供給ポート３１は、オイル通路７と接続されており、オイルポンプ５の圧送によりオイルの供給を受ける。ＯＣＶ３のスプール３２はソレノイド３３によって軸方向に移動されて、ＯＣＶ３のポート３４、３５のいずれか一方と供給ポート３１とを接続し、加圧されたオイルをＶＶＴ機構２内へ供給するように油路を切り換え制御する。このように、ＯＣＶ３のポート３４、３５からＶＶＴ機構２へ供給されるオイルは、ＶＶＴ機構２のフランジ部２１に送られ、ＶＶＴ機構２のベーン部の回転を制御する。ポート３４、３５の他方はスプール３２によってドレンポート３６又は３７に連通して、排出される潤滑油をオイルパン６へ戻す。

油圧調整部４は、オイル通路７上のオイルポンプ５の下流側、ＯＣＶ３の上流側に配置されている。図２は、油圧調整部４を拡大して示した説明図である。油圧調整部４は、上流側接合部４１、下流側接合部４２、シリンダ部４３、ピストン４４、逆止弁４５を備えている。

上流側接合部４１は、オイルポンプ５の下流側と接続されている。下流側接合部４２は、ＯＣＶ３の供給ポート３１側と接続されている。シリンダ部４３は、上流側に内径の大きなシリンダ大径部４３ａ、下流側に内径の小さなシリンダ小径部４３ｂが形成されて構成されている。ピストン４４は、ピストン大径部４４ａとピストン小径部４４ｂとを備えている。ピストン大径部４４ａはオイル通過孔４４ｃが貫通しており、ピストン小径部４４ｂは中空円筒状に形成されており、ピストン４４の内側をオイルが通過することができる。また、ピストン大径部４４ａは上流側、すなわち、シリンダ大径部４３ａに位置し、ピストン小径部４４ｂは下流側、すなわち、シリンダ小径部４３ｂに位置している。ピストン部４４のピストン大径部４４ａの断面積はＳ１、ピストン小径部４４ｂの断面積はＳ２であり、Ｓ１＞Ｓ２の関係となっている。このようなピストン４４は上流側の油圧と下流側の油圧の関係に応じて、シリンダ４３内で摺動する。

さらに、このピストン４４のピストン小径部４４ｂの内側には、ピストン大径部４４ａのオイル通過孔４４ｃを閉塞可能に逆止弁４５が配置されている。逆止弁４５はストッパ４６に他端が当接したバネ４７により、閉弁方向へ付勢されている。バネ４７は、ピストン４４が上流側に位置する場合に、逆止弁４５へ付勢力を加え、逆止弁４５の閉弁状態が維持される。この逆止弁４５は、ピストン４４が下流側に位置する場合に開弁状態となる。

次に、このような油圧調整部４のピストン４４の動作について説明する。図３は、油圧調整部４の逆止弁４５の上流側の油圧と下流側の油圧との関係による動作状態を示した説明図である。図３（ａ）は、ピストン４４が下流側に位置し、逆止弁４５が開弁した状態を示している。図３（ｂ）は、ピストン４４が下流側に位置し、逆止弁４５が閉弁した状態を示している。図３（ｃ）は、ピストン４４が上流側に位置し、逆止弁４５が閉弁した状態を示している。

ピストン４４は、逆止弁４５の上流側の油圧Ｐ１、下流側の油圧Ｐ２が、
Ｐ１・Ｓ１ ≧ Ｐ２・Ｓ２ （１）
の関係を満たす場合、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように下流側へ移動する。特に、逆止弁４５の上流側の油圧Ｐ１と下流側の油圧Ｐ２との差が、逆止弁４５の開弁圧を超える場合、図３（ａ）に示すように、オイル通過孔４４ｃが開通する。これにより、油圧調整部４の上流側と下流側とが連通し、オイルがオイルポンプ５からＯＣＶ３側へ送られる。一方、逆止弁４５の上流側の油圧Ｐ１と下流側の油圧Ｐ２との差が逆止弁４５の開弁圧を超えない場合には、図３（ｂ）に示すように、油圧調整部４はオイルの流通を遮断する。

一方、ピストン４４は、逆止弁４５の上流側の油圧Ｐ１、下流側の油圧Ｐ２が、
Ｐ１・Ｓ１ ＜ Ｐ２・Ｓ２ （２）
の関係を満たす場合、図３（ｃ）に示すように上流側へ移動する。これにより、逆止弁４５の下流側の容積が拡大する。ピストン４４が上流側へ移動し、逆止弁４５の下流側の容積が拡大することにより、油圧調整部４の下流側の油圧が低下する。この結果、油圧調整部４の下流側のオイル圧の上昇が抑制され、オイル通路７、ＯＣＶ３やＶＶＴ機構２に過度な圧力が加えられることが抑制される。なお、この場合は、油圧調整部４の上流側の油圧Ｐ１よりも下流側の油圧Ｐ２が大きいため、逆止弁４５は閉弁状態である。

次に、油圧制御装置１におけるＶＶＴ機構２のカムトルクの変動に対するオイル通路７内における逆止弁４５の下流側の内部圧力の変動、及び、ＶＶＴ機構２のＶＶＴ進角度の変動について説明する。図４は、油圧制御装置１におけるＶＶＴ機構２のカムトルク、オイル通路７内における逆止弁４５の下流側の内部圧力、ＶＶＴ機構２のＶＶＴ進角度のそれぞれと、時間との関係を示した説明図である。図４（ａ）は、カムトルクと時間との関係を示し、図４（ｂ）は、逆止弁４５の下流側の内部圧力と時間との関係を示し、図４（ｃ）は、ＶＶＴ進角度と時間との関係を示している。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）の時間軸は、開始時期が等しく、等しいスケールで描かれており、同時期の現象を示している。また、図４（ｂ）、図４（ｃ）における実線は、本発明の油圧調整部４を備えた油圧制御装置１の状態を表し、点線は、比較例として示した従来の逆止弁を備えた油圧制御装置の状態を表している。

まず、逆止弁４５下流側の内部圧力の変動について説明する。図４（ｂ）に示すように、逆止弁４５の下流側のオイル圧は、図４（ａ）のカムトルクの変動に伴い変動する。図４（ｂ）中のＡで示す領域では、逆止弁４５の上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２が上記の式（１）を満たし、かつ、上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２の差が逆止弁４５の開弁圧を超える。このため、油圧調整部４は、図３（ａ）で示すように、ピストン４４が上流側へ移動し、逆止弁４５が開弁した状態となる。図４（ｂ）中のＢで示す領域では、逆止弁４５の上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２が上記の式（１）を満たすが、上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２の差が逆止弁４５の開弁圧を超えないため、油圧調整部４は、図３（ｂ）で示すように、ピストン４４が下流側へ移動し、逆止弁４５が閉弁した状態となる。図４（ｃ）中のＣで示す領域では、逆止弁４５の上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２が上記の式（２）を満たすため、油圧調整部４は、図３（ｃ）で示すように、ピストン４４が上流側へ移動し、逆止弁４５が閉弁した状態となる。

特に、このＣで示す領域において、本発明の油圧制御装置１は、比較例の油圧制御装置に比べ、逆止弁４５の下流側のオイル通路７内の圧力が低下している（矢示Ｄ）。これは、図３（ｃ）のように、ピストン４４が上流側へ移動することにより、逆止弁４５の下流側の容積が拡大し、容積拡大に伴い油圧が低下するためである。これにより、オイル漏れやＶＶＴ機構２のハウジング２１への過度の加圧が抑制される。

図４（ｃ）のＶＶＴ進角度は、図４（ｂ）の逆止弁４５の下流側の圧力変動に応じて変化する。図４（ｂ）の領域Ａでは、上流側の圧力Ｐ１と下流側の圧力Ｐ２の差が逆止弁４５の開弁圧を超えるため、逆止弁４５が開弁状態となり、ＯＣＶ３、及びＶＶＴ機構２へのオイル供給が行われる。これにより、ＶＶＴ進角度が進角する。一方、図４（ｂ）の領域Ｂ、領域Ｃのように、逆止弁４５の下流側の圧力が高い場合、逆止弁４５は閉弁状態となるため、ＶＶＴ機構２へのオイル供給は停止する。さらに、本発明の油圧制御装置１では、逆止弁４５の下流側の容積を一時的に拡張し、逆止弁４５の下流側の油圧を低下するため、図４（ｃ）に示すように、ＶＶＴ進角度が一時的に遅角側へ移動する（矢示Ｅ）。しかしながら、逆止弁４５の下流側の圧力Ｐ２の低下に伴い、容積が元に戻り、ＶＶＴの進角量が回復する。このため、ＶＶＴ機構２の応答性の低下が起こらない。特に、このような構成により、オイル漏れが抑制されるので、オイル漏れによる応答性の悪化も防止される。

以上のように、本発明の油圧制御装置１は、逆止弁４５の下流側が高圧となる場合にピストン４４が上流側へ移動し、逆止弁４５の下流側の容積が拡大することにより、逆止弁４５の下流側のピーク圧力を低下し、オイル漏れや油路への過度の加圧を抑制する。さらに、油圧が低いタイミングで容積が元に戻り、オイル供給量が回復するのでＶＶＴ機構２における進角量の応答性を維持する。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

本発明の油圧制御装置の概略構成を示した説明図である。 油圧調整部を拡大して示した説明図である。 逆止弁の上流側の油圧と下流側の油圧との関係による動作状態を示した説明図であって、（ａ）は、ピストンが下流側に位置し、逆止弁が開弁した状態を示し、（ｂ）は、ピストンが下流側に位置し、逆止弁が閉弁した状態を示し、（ｃ）は、ピストンが上流側に位置し、逆止弁が閉弁した状態を示した説明図である。 （ａ）は、油圧制御装置におけるカムトルクと時間との関係を示し、（ｂ）は、オイル通路内における逆止弁４５の下流側の内部圧力と時間との関係を示し、（ｃ）は、ＶＶＴ機構のＶＶＴ進角度と時間との関係を示した説明図である。

符号の説明

１ 油圧制御装置
２ 可変バルブタイミング機構
３ オイルコントロールバルブ
４ 油圧調整部
４１ 上流側接合部
４２ 下流側接合部
４３ シリンダ部
４３ａ シリンダ大径部
４３ｂ シリンダ小径部
４４ ピストン
４４ａ ピストン大径部
４４ｂ ピストン小径部
４４ｃ オイル通過孔
４５ 逆止弁
４６ ストッパ
４７ バネ
５ オイルポンプ
６ オイルパン
７ オイル通路

Claims (2)

1. 内燃機関のバルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構と、
   当該可変バルブタイミング機構へ供給されるオイルが流れるオイル通路と、
   当該オイル通路上に設けられ、上流側が大径に形成され、下流側が小径に形成されたシリンダ部と、
   オイルの通過するオイル通過孔が設けられ、前記シリンダ部の大径側に位置する大径部と、中空円筒状に形成され、前記シリンダ部の小径側に位置する小径部と、を有し、前記シリンダ部内で摺動するピストンと、
   前記オイル通過孔を閉塞する逆止弁と、
   を備え、
   前記ピストンは、前記逆止弁により前記オイル通過孔が閉塞されている場合に、上流側と下流側との油圧差に応じて、前記シリンダ部を摺動することを特徴とする油圧制御装置。
2. 内燃機関のバルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構と、
   当該可変バルブタイミング機構へ供給されるオイルが流れるオイル通路と、
   当該オイル通路上に設けられ、上流側が大径に形成され、下流側が小径に形成されたシリンダ部と、
   オイルの通過するオイル通過孔が設けられ、前記シリンダ部の大径側に位置する大径部と、中空円筒状に形成され、前記シリンダ部の小径側に位置する小径部と、を有し、前記シリンダ部内で摺動するピストンと、
   前記オイル通過孔を閉塞する逆止弁と、
   を備え、
   前記逆止弁は、前記ピストンが下流側に位置する場合に開弁することを特徴とする油圧制御装置。

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