JP2010281292A - Valve timing adjustment 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、入力回転体に入力する入力トルクをアクチュエータへの通電により発生して、クランク軸またはカム軸の連動回転体に対する当該入力回転体の回転状態を制御することにより、それら軸間の相対位相(以下、「機関位相」という)を調整するようにしたバルブタイミング調整装置が知られている。 Conventionally, an input torque to be input to the input rotator is generated by energizing the actuator, and the relative phase between the shafts is controlled by controlling the rotation state of the input rotator relative to the interlocking rotator of the crankshaft or camshaft ( Hereinafter, there is known a valve timing adjusting device that adjusts the engine phase).
かかるバルブタイミング調整装置の一種として、連動回転体に対して入力回転体をロックすることにより機関位相を保持するロック手段を備えたものが、提案されている(特許文献1参照)。 As a type of such valve timing adjusting device, there has been proposed a device equipped with a locking means for holding an engine phase by locking an input rotating body with respect to an interlocking rotating body (see Patent Document 1).
特許文献1のバルブタイミング調整装置では、連動回転体および入力回転体にそれぞれ設けられたツース同士が噛合する位置に連動回転体をウェーブリングの付勢力により付勢して、入力回転体を連動回転体に対してロックすることで、機関位相が保持されるようになっている。また、その一方で、ツース同士の噛合を解除する位置まで連動回転体を駆動する電磁駆動力をソレノイドコイルへの通電により発生させて、連動回転体に対する入力回転体のロックを解除することで、機関位相の変化が許容されるようになっている。
In the valve timing adjusting device of
これらのことから、アクチュエータおよびソレノイドコイルへの通電カットにより入力トルクおよび電磁駆動力の発生を停止されることで機関位相を保持する一方、アクチュエータおよびソレノイドコイルへの通電により入力トルクおよび電磁駆動力を発生して機関位相を変化させることができる。したがって、アクチュエータおよびソレノイドコイルへの通電時間が減少し、省電力性が高められる。 Therefore, the engine phase is maintained by stopping the generation of input torque and electromagnetic driving force by cutting off the energization of the actuator and solenoid coil, while the input torque and electromagnetic driving force are reduced by energizing the actuator and solenoid coil. Can be generated to change the engine phase. Therefore, the energization time to the actuator and the solenoid coil is reduced, and the power saving performance is improved.
しかし、特許文献1のバルブタイミング調整装置では、連動回転体および入力回転体のツースを、回転周方向に間隔をあけて設ける必要がある。これにより、ツース同士の噛合位置が離散的となるため、機関位相の保持位相を連続して設定することができず、機関位相の調整精度が低下してしまう。本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、バルブタイミングを決める機関位相の調整性を省電力性とともに高めるバルブタイミング調整装置を提供することにある。
However, in the valve timing adjusting device of
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、
入力回転体を有し、入力回転体に入力する入力トルクを発生するアクチュエータと、クランク軸またはカム軸と連動して回転する連動回転体を入力回転体と同軸上に有し、連動回転体に対する入力回転体の回転状態に応じてクランク軸およびカム軸の間の相対位相を調整する位相調整機構と、入力回転体に対して連動回転体をロックすることにより相対位相を保持する一方、当該ロックを解除することにより相対位相の変化を許容するロック手段と、アクチュエータおよびロック手段の各作動を通電により制御する通電制御手段と、を備えるバルブタイミング調整装置において、
ロック手段は、入力回転体および連動回転体と共通の回転軸方向において第一位置および第二位置の間を往復移動可能であり、かつ、入力回転体と実質的に相対回転を規制するように設けられる中間回転体と、中間回転体を第一位置側に付勢する付勢力を発生する付勢部材と、中間回転体を第二位置に駆動する電磁駆動力を発生するロックコイルと、連動回転体および中間回転体のうち一方に設けられる楔面と、連動回転体および中間回転体のうち他方に設けられ、回転径方向の楔面側に傾斜する傾斜面と、連動回転体および中間回転体の間に介装され、中間回転体の第一位置側への移動に伴って傾斜面に沿って移動することにより楔面に押付けられ、中間回転体の第二位置側への移動により当該押付けが解除される転動体と、を有し、
相対位相を保持するときに通電制御手段は、アクチュエータへの通電をカットして入力トルクの発生を停止させるとともに、ロックコイルへの通電をカットして電磁駆動力の発生を停止させ、相対位相を変化させるときに通電制御手段は、アクチュエータへの通電を制御して入力トルクを設定するととともに、ロックコイルに通電して電磁駆動力を発生させることを特徴としている。
The invention according to
An input rotator has an actuator that generates input torque to be input to the input rotator, and an interlocking rotator that rotates in conjunction with the crankshaft or camshaft. A phase adjustment mechanism that adjusts the relative phase between the crankshaft and the camshaft according to the rotational state of the input rotator, and the relative phase is maintained by locking the interlocking rotator with respect to the input rotator. In a valve timing adjustment device comprising: a lock unit that allows a change in relative phase by releasing the power; and an energization control unit that controls each operation of the actuator and the lock unit by energization.
The lock means is capable of reciprocating between the first position and the second position in the rotation axis direction common to the input rotator and the interlocking rotator, and substantially restricts relative rotation with the input rotator. Interlocked with an intermediate rotating body provided, a biasing member that generates a biasing force that biases the intermediate rotating body toward the first position, and a lock coil that generates an electromagnetic driving force that drives the intermediate rotating body to the second position A wedge surface provided on one of the rotating body and the intermediate rotating body, an inclined surface provided on the other of the interlocking rotating body and the intermediate rotating body and inclined toward the wedge surface in the radial direction, the interlocking rotating body, and the intermediate rotation It is interposed between the bodies, and is pressed against the wedge surface by moving along the inclined surface along with the movement of the intermediate rotating body to the first position side. A rolling element whose pressing is released,
When maintaining the relative phase, the energization control means cuts off the energization to the actuator to stop the generation of the input torque, cuts off the energization to the lock coil to stop the generation of the electromagnetic driving force, and sets the relative phase. When changing, the energization control means controls the energization of the actuator to set the input torque, and energizes the lock coil to generate an electromagnetic driving force.
この発明によれば、ロックコイルへの通電がカットされるときには、付勢部材が発生する付勢力により中間回転体が第一位置側に移動するため、当該移動に伴って斜面の傾斜に沿って移動する転動体が楔面に押付けられる。その結果、楔作用が発揮され、楔面に対する転動体および斜面の位置ずれが中間回転体の回転周方向において規制される。 According to the present invention, when the energization to the lock coil is cut, the intermediate rotating body moves to the first position side by the urging force generated by the urging member. The moving rolling element is pressed against the wedge surface. As a result, the wedge action is exerted, and the positional deviation of the rolling element and the inclined surface with respect to the wedge surface is restricted in the rotational circumferential direction of the intermediate rotator.
ここで、楔面と斜面とは、それぞれ連動回転体および中間回転体のうち一方と他方とに設けられることから、かかる位置ずれ規制によって中間回転体が連動回転体に対してロックされることになる。また、中間回転体は入力回転体に対して実質的に相対回転が規制されている。 Here, since the wedge surface and the slope are respectively provided on one and the other of the interlocking rotating body and the intermediate rotating body, the intermediate rotating body is locked to the interlocking rotating body by such positional deviation restriction. Become. Further, the relative rotation of the intermediate rotator with respect to the input rotator is substantially restricted.
以上のことから、中間回転体の駆動に伴って斜面が転動体を楔面に押付けることにより、任意の機関位相にて、連動回転体に対する入力回転体のロックを、中間回転体を介して実現できる。したがって、入力回転体への入力トルクを発生するアクチュエータへの通電を、ロックコイルへの通電とともにカットすることによれば、機関位相に関し、ロックによる保持位相の連続設定を可能にして調整性を高めることができる。 From the above, as the intermediate rotating body is driven, the inclined surface presses the rolling element against the wedge surface, thereby locking the input rotating body with respect to the interlocking rotating body via the intermediate rotating body at an arbitrary engine phase. realizable. Therefore, by cutting the energization of the actuator that generates the input torque to the input rotating body together with the energization of the lock coil, it is possible to continuously set the holding phase by the lock with respect to the engine phase, thereby improving the adjustability. be able to.
加えて、請求項1に記載の発明においてロックコイルが通電されるときには、当該コイルが発生する電磁駆動力により中間回転体が第二位置に駆動されて、転動体の楔面への押付けが解除されるため、連動回転体に対する中間回転体のロックが解除される。したがって、ロックコイルへの通電とともに、アクチュエータへの通電を制御して入力回転体に入力する入力トルクを設定することによれば、当該入力回転体の連動回転体に対する回転上に応じて機関位相を変化させることができる。ここで、上述の如く機関位相の保持時には、ロックコイルおよびアクチュエータへの通電がカットされることから、それらへの通電時期は機関位相の変化時に限定されるので、省電力性を高めることもできる。 In addition, when the lock coil is energized in the first aspect of the invention, the intermediate rotating body is driven to the second position by the electromagnetic driving force generated by the coil, and the pressing of the rolling element to the wedge surface is released. Therefore, the intermediate rotating body is unlocked with respect to the interlocking rotating body. Therefore, by setting the input torque that is input to the input rotator by controlling the energization of the actuator along with the energization of the lock coil, the engine phase is adjusted according to the rotation of the input rotator relative to the interlocking rotator. Can be changed. Here, since the energization to the lock coil and the actuator is cut when the engine phase is maintained as described above, the timing of energizing them is limited to when the engine phase changes, so that the power saving can be improved. .
請求項2に記載の発明は、楔面は、転動体が接触する位置より中間回転体の回転周方向両側に向かうにしたがい傾斜面に接近するような曲率となっている円弧面となっていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, the wedge surface is an arcuate surface having a curvature that approaches the inclined surface as it goes to both sides in the rotational circumferential direction of the intermediate rotating body from the position where the rolling element contacts. It is characterized by that.
この発明によれば、転動体が押付けられる楔面は、転動体が接触するより中間回転体の回転周方向に向かうにしたがい傾斜面に接近するような曲率となっている円弧面であるため、転動体が円弧面となっている楔面に押付けられることにより、楔面が転動体に対して当該回転周方向の両側から係合する。この係合作用により楔作用が確実に発揮される。 According to this invention, the wedge surface against which the rolling element is pressed is an arcuate surface that has a curvature that approaches the inclined surface as it goes in the rotational circumferential direction of the intermediate rotating body rather than the rolling element comes into contact. When the rolling element is pressed against the wedge surface having an arcuate surface, the wedge surface engages with the rolling element from both sides in the rotational circumferential direction. This engagement action ensures the wedge action.
また、この発明では、転動体に対して当該回転周方向の両側より係合する面を一つの円弧面にて実現しているため、楔面の形状を簡素化することが可能となり、楔面の加工が容易となる。 Further, in the present invention, since the surface that engages the rolling element from both sides in the rotational circumferential direction is realized by one arc surface, the shape of the wedge surface can be simplified, and the wedge surface Is easy to process.
請求項3に記載の発明は、楔面、転動体、および傾斜面は中間回転体の回転径方向に並んで設けられており、ロック手段は、連動回転体および中間回転体のいずれか一方に、傾斜面側に開口し、内部に転動体を収容する凹部であって、底部に楔面を有するとともに、中間回転体の回転周方向および回転軸方向の四方を囲む側壁部を有する凹部を有することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, the wedge surface, the rolling element, and the inclined surface are provided side by side in the rotational radial direction of the intermediate rotating body, and the locking means is provided on either the interlocking rotating body or the intermediate rotating body. A recess that opens to the inclined surface side and accommodates a rolling element therein, and has a wedge surface at the bottom, and a recess having a side wall that surrounds the rotation circumferential direction and the rotation axis direction of the intermediate rotation body. It is characterized by that.
この発明によれば、楔面、転動体および傾斜面は、中間回転体の回転径方向に並んで設けられており、連動回転体および中間回転体のいずれか一方には、底部に楔面を有するとともに、当該回転体の回転周方向および回転軸方向の四方を囲む側壁部を有する、転動体を収容する凹部が設けられているので、確実に転動体がロック手段より脱落するのを阻止することができる。 According to this invention, the wedge surface, the rolling element, and the inclined surface are provided side by side in the rotational radial direction of the intermediate rotator, and either the interlocking rotator or the intermediate rotator has a wedge surface at the bottom. And a recess for housing the rolling element, which has side walls that surround the four sides in the rotational circumferential direction and the rotation axis direction of the rotating body, so that the rolling element is reliably prevented from falling off the locking means. be able to.
請求項4に記載の発明は、凹部における回転軸方向に向かい合う側壁部のうち、第一位置側の側壁部と転動体との間には、第二位置側の側壁部に向かって転動体を押付ける転動体付勢部材が設けられていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, among the side wall portions facing in the rotation axis direction in the concave portion, the rolling element is disposed between the first position side wall portion and the rolling element toward the second position side wall portion. A rolling element urging member for pressing is provided.
この発明によれば、転動体は、転動体付勢部材により、凹部における第二位置側の側壁部に向かって押付けられているため、中間回転体が第一位置の状態にあり、楔面が楔作用を発揮していない状態のときの傾斜面と転動体との間の距離を極力短くすることができる。このため、中間回転体が第二位置に移行する際の傾斜面の転動体への衝撃を極力小さくすることができ、切替え時の静粛性を向上させることができる。加えて、傾斜面と転動体との距離を極力短くすることが可能であるので、ロック状態への時間を極力短くすることができる。 According to this invention, since the rolling element is pressed toward the side wall portion on the second position side in the recess by the rolling element urging member, the intermediate rotating body is in the first position, and the wedge surface is The distance between the inclined surface and the rolling element when the wedge action is not exhibited can be shortened as much as possible. For this reason, the impact on the rolling element of the inclined surface when the intermediate rotating body moves to the second position can be minimized, and the quietness at the time of switching can be improved. In addition, since the distance between the inclined surface and the rolling element can be shortened as much as possible, the time for the locked state can be shortened as much as possible.
請求項5に記載の発明は、ロック手段は、楔面、傾斜面、および転動体の組を中間回転体の回転周方向に複数組有することを特徴としている。 The invention according to claim 5 is characterized in that the lock means has a plurality of sets of wedge surfaces, inclined surfaces, and rolling elements in the rotational circumferential direction of the intermediate rotating body.
この発明によれば、各組において傾斜面が転動体を楔面に押付けることによって発生する抗力などの力は、中間回転体の回転周方向において分散されるので、耐久性の向上に貢献することができる。 According to the present invention, the forces such as the drag generated by the inclined surfaces pressing the rolling elements against the wedge surfaces in each set are dispersed in the rotational circumferential direction of the intermediate rotating body, which contributes to improving the durability. be able to.
ここで、複数の楔面を連動回転体および中間回転体のいずれか一方に形成すると、加工誤差の発生により、中間回転体の回転軸から各楔面までの距離が異なる場合がある。このような状態で、楔面と傾斜面との間に転動体を配置させ、傾斜面により転動体を楔面に押付けるべく、中間回転体を第二位置から第一位置に移動させると、特定の転動体が楔面に押付けられたとき、当該特定の転動体よりも外側に配置されている転動体については楔面に押付けられない状態が発生する可能性がある。このように全ての転動体が楔面に押付けられないと、連動回転体に対する中間回転体のロックが不完全となる可能性がある。 Here, when a plurality of wedge surfaces are formed on either the interlocking rotator or the intermediate rotator, the distance from the rotation axis of the intermediate rotator to each wedge surface may differ due to the occurrence of a processing error. In such a state, when the rolling element is disposed between the wedge surface and the inclined surface, and the intermediate rotating body is moved from the second position to the first position in order to press the rolling element against the wedge surface by the inclined surface, When a specific rolling element is pressed against the wedge surface, there is a possibility that a state where the rolling element arranged outside the specific rolling element is not pressed against the wedge surface may occur. If all the rolling elements are not pressed against the wedge surface in this way, there is a possibility that the locking of the intermediate rotating body with respect to the interlocking rotating body becomes incomplete.
また、この発明によれば、請求項4と組み合わされることで、中間回転体が第二位置にある状態で、全ての転動体が楔面および傾斜面の両面に楔作用が発揮されない程度に当接する。この状態で、転動体が第二位置のときに全ての転動体が当該両面に当接しているので、楔面の形成位置が多少ずれたとしても、中間回転体が第一位置に移動する際、全ての転動体が楔面に押付けられることとなり、全ての楔面、傾斜面、および転動体の組に楔作用を発揮させることができる。 Further, according to the present invention, in combination with the fourth aspect, in a state where the intermediate rotating body is in the second position, all the rolling elements do not exhibit the wedge action on both the wedge surface and the inclined surface. Touch. In this state, when the rolling elements are in the second position, all the rolling elements are in contact with both surfaces, so even if the wedge surface formation position is slightly shifted, the intermediate rotating body is moved to the first position. All the rolling elements are pressed against the wedge surface, and all wedge surfaces, inclined surfaces, and sets of rolling elements can exert a wedge action.
請求項6に記載の発明は、楔面を有する凹部は、遠心力が働いても転動体が脱落しない方向に設けられていることを特徴としている。この発明によれば、ロック手段における凹部は遠心力が働いても転動体が脱落しない方向に設けられているので、転動体が当該中間回転体の回転軸の周りを回り、転動体に遠心力が働いても、凹部にて当該回転径方向外側に転動体が脱落してしまうことを確実に防ぐことができる。
The invention described in
請求項7に記載の発明は、転動体は、中間回転体の回転軸方向に直交する断面において、円形の輪郭を有することを特徴としている。この発明によれば、傾斜面が転動体を楔面に押付けることで生じる摩擦を転動体の転動により低減して、耐久性の向上に貢献することができる。 The invention according to claim 7 is characterized in that the rolling element has a circular outline in a cross section perpendicular to the rotation axis direction of the intermediate rotating body. According to this invention, the friction generated by the inclined surface pressing the rolling element against the wedge surface can be reduced by the rolling of the rolling element, thereby contributing to the improvement of durability.
請求項8に記載の発明は、転動体は、球体であることを特徴としている。この発明によれば、転動体が球体であるため、楔面および傾斜面との接触面積を極力小さくすることができる。これによれば、楔作用を発揮すべく転動体を楔面に押付ける力を低減することができる。よって、転動体を楔面に押付ける力を低減することができるので、付勢部材の体格を小さくすることができ、ひいてはバルブタイミング調整装置の小型化に貢献することができる。 The invention according to claim 8 is characterized in that the rolling element is a sphere. According to this invention, since the rolling element is a sphere, the contact area between the wedge surface and the inclined surface can be minimized. According to this, the force which presses a rolling element on a wedge surface in order to exhibit a wedge effect | action can be reduced. Therefore, since the force which presses a rolling element to a wedge surface can be reduced, the physique of a biasing member can be made small, and it can contribute to size reduction of a valve timing adjustment apparatus by extension.
請求項9に記載の発明は、ロック手段は、回転軸方向において中間回転体とともに往復移動可能に設けられ、中間回転体の相対回転を許容する可動体を有し、付勢手段は、可動体を介して中間回転体に付勢力を付与し、ロックコイルは、可動体を介して中間回転体に電磁駆動力を付与することを特徴としている。 According to the ninth aspect of the present invention, the locking means is provided so as to be reciprocally movable with the intermediate rotating body in the direction of the rotation axis, and has a movable body that allows relative rotation of the intermediate rotating body. An urging force is applied to the intermediate rotating body via the lock coil, and the lock coil applies an electromagnetic driving force to the intermediate rotating body via the movable body.
この発明によれば、付勢部材により発生の付勢力が可動体を介して付与されることで第一位置に移動した中間回転体は、連動回転体に対してロックされるため、クランク軸またはカム軸と連動して回転する。このとき可動体は、中間回転体とともに第一位置に移動することになるが、中間回転体の相対回転を許容し得る。したがって、中間回転体の回転に拘わらず可動体を定位させて、付勢部材の付勢力を当該定位状態の可動体を介して中間回転体に付与可能となるので、ロック状態を確実に維持することができる。 According to this invention, since the urging force generated by the urging member is applied via the movable body, the intermediate rotator that has moved to the first position is locked with respect to the interlocking rotator. It rotates in conjunction with the camshaft. At this time, the movable body moves to the first position together with the intermediate rotator, but can allow relative rotation of the intermediate rotator. Therefore, the movable body is localized regardless of the rotation of the intermediate rotating body, and the urging force of the urging member can be applied to the intermediate rotating body via the movable body in the localized state, so that the locked state is reliably maintained. be able to.
さらに、この発明によれば、連動回転体に対してロックされることで回転する第一位置の中間回転体に、ロックコイルにより発生の電磁駆動力を定位状態の可動体を介して付与することによって、当該中間回転体を第二位置にまで確実に駆動することができる。 Further, according to the present invention, the electromagnetic driving force generated by the lock coil is applied to the intermediate rotating body at the first position, which rotates by being locked with respect to the interlocking rotating body, via the movable body in the localized state. Thus, the intermediate rotating body can be reliably driven to the second position.
請求項10に記載の発明は、アクチュエータは、入力回転体を制動することにより入力トルクとしてのブレーキトルクを発生し、位相調整機構は、入力回転体の回転を減速して相対位相を調整することを特徴としている。
In the invention according to
入力回転体の制動によってブレーキトルクを発生するアクチュエータの場合、通電に対する応答性は一般に高め難い傾向にあるため、位相調整機構における減速比を小さくすることで、装置の応答性を高めることが望ましい。ここで、位相調整装置における減速比を小さくした場合、連動回転体に対する入力回転体のロック位置のずれが機関位相の調整精度に影響し易くなるが、当該ロックによる保持位相の連続設定が可能であることから、機関位相を高精度に調整することができる。 In the case of an actuator that generates braking torque by braking the input rotating body, the response to energization generally tends to be difficult to increase. Therefore, it is desirable to increase the response of the device by reducing the reduction ratio in the phase adjustment mechanism. Here, when the reduction ratio in the phase adjusting device is reduced, the shift of the lock position of the input rotor relative to the interlocking rotor tends to affect the adjustment accuracy of the engine phase, but the holding phase can be set continuously by the lock. Therefore, the engine phase can be adjusted with high accuracy.
請求項11に記載の発明は、アクチュエータは、入力回転体に接触する機能性流体の粘度に応じたブレーキトルクを発生し、通電制御手段は、アクチュエータへの通電により機能性流体の粘度を可変制御することを特徴としている。 According to an eleventh aspect of the present invention, the actuator generates a brake torque corresponding to the viscosity of the functional fluid that contacts the input rotor, and the energization control means variably controls the viscosity of the functional fluid by energizing the actuator. It is characterized by doing.
この発明によれば、入力回転体に接触する機能性流体の粘度をアクチュエータへの通電により可変制御することで、実質的に異音を発生させることなく、ブレーキトルクを設定することが可能になる。したがって、静粛性の向上に貢献することができる。 According to the present invention, it is possible to set the brake torque without substantially generating abnormal noise by variably controlling the viscosity of the functional fluid contacting the input rotor by energizing the actuator. . Therefore, it can contribute to the improvement of silence.
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.
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は車両に搭載され、内燃機関のクランク軸(図示しない)からカム軸2に機関トルクを伝達する伝達系に設置されている。ここで、図1に示すカム軸2は、内燃機関の「動弁」のうち吸気弁(図示しない)を開閉する。本実施形態の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。
FIG. 1 shows a valve
(基本部分)
まず、バルブタイミング調整装置1の基本部分を説明する。本実施形態のバルブタイミング調整装置1は、アクチュエータ100、通電制御回路200、位相調整機構300およびロック機構400などを組み合わせてなり、クランク軸に対するカム軸2の相対位相である機関位相を調整することで、内燃機関の運転状態に適したバルブタイミングを実現する。
(Basic part)
First, the basic part of the valve
(アクチュエータ)
図1に示すようにアクチュエータ100は、本実施形態では電動式の流体ブレーキであり、ハウジング110、入力回転体130およびブレーキコイル150を備えている。
(Actuator)
As shown in FIG. 1, the
図2に示すようにハウジング110は、ともに磁性材製の固定部材112および支持部材114を液密に相互固着してなり、全体として中空形状を呈している。固定部材112は有底円筒状を呈しており、図示しない固定手段により支持部材114に固定されている。支持部材114は、固定部材112と同軸上の円環板状を呈しており、固定部材112の底部116よりも機構300、400側に配置されている。また、支持部材114は、内燃機関の固定節であるチェーンケース4(図1も参照)に固定されている。
As shown in FIG. 2, the
入力回転体130は、本体部材131および連繋部材136を相互固着してなる。本体部材131は磁性材からなり、回転軸部132およびロータ部134を一体に有している。シャフト状の回転軸部132には、支持部材114を貫き機構300、400と連繋する筒状の連繋部材136が同心嵌合されている。回転軸部132は、この嵌合により、当該連繋部材136を介して機構300、400と連繋する。連繋部材136は、支持部材114の軸受118によって支持されている。この連繋により入力回転体130は、内燃機関の運転中にクランク軸から出力される機関トルクが位相調整機構300から伝達されることで、回転する。
The
図2に示すように円環板状のロータ部134は、回転軸部132において連繋部材136と反対側の端部に同軸上に設けられ、ハウジング110内に収容されている。これにより、入力回転体130の回転軸方向においては、ロータ部134と固定部材112の底部116との間に磁気ギャップ120が形成されるとともに、ロータ部134と支持部材114との間に磁気ギャップ124が形成される。
As shown in FIG. 2, the annular plate-
そして、このように磁気ギャップ120、124が形成されたハウジング110の内部に、磁気粘性流体140が部分的に充填されるように封入されている。ここで、磁気粘性流体140は「機能性流体」の一種であり、液状のベース材に磁性粒子を懸濁させてなる。磁気粘性流体140のベース材としては、例えばオイルなどの液状の非磁性材が使用され、より好ましくは内燃機関の潤滑オイルと同種のオイルが使用される。磁気粘性流体140の磁性粒子としては、例えばカルボニル鉄などの粉状の磁性材が使用される。
The inside of the
こうした成分構成の磁気粘性流体140は、印加される磁界の強度に追従して見かけ上の粘度が上昇するという特性を有する。また、磁気粘性流体140に、当該粘度に比例し、かつ磁気粘性流体140の存在スペースのサイズに反比例してせん断応力が増大するという特性が出現する。
The
ブレーキコイル150はロータ部134の外周側に同心上に配置されている。ブレーキコイル150は固定部材112および支持部材114によりボビン152を介して保持されている。通電してブレーキコイル150を励磁することにより、ブレーキコイル150は、図5の破線矢印Bの如く固定部材112、磁気ギャップ120、ロータ部134、磁気ギャップ124および支持部材114を順に通過する磁束を形成するような磁界を発生する。
The
入力回転体130の回転中にブレーキコイル150が通電電流に従う磁界を発生するときには、磁気粘性流体140が各磁気ギャップ120、124に流入して、当該発生磁界の強度に対応した粘度となる。その結果、各磁気ギャップ120、124の磁気粘性流体140に接触するハウジング110、入力回転体130間では、磁気粘性流体140の粘度に比例するせん断応力によって、ロータ部134を制動するブレーキトルクが図3の時計方向に発生する。すなわち、ブレーキトルクが、「入力トルク」として入力回転体130に入力されることとなる。
When the
(通電制御回路)
図1に示す通電制御回路200は、例えばマイクロコンピュータなどからなり、アクチュエータ100の外部に配置されてブレーキコイル150および車両のバッテリ6と電気接続されている。内燃機関の停止中において通電制御回路200は、バッテリ6からの電力供給の遮断により、ブレーキコイル150への通電をカットした状態とする。したがって、このときは、ブレーキコイル150により磁界が発生せず、入力回転体130に作用するブレーキトルクの発生が停止した状態となる。
(Energization control circuit)
An
一方、内燃機関の運転中において通電制御回路200は、バッテリ6からの電力供給の下、ブレーキコイル150への通電電流を制御する。したがって、このときには、磁気粘性流体140の粘度が可変制御され、入力回転体130に入力するブレーキトルクがブレーキコイル150への通電電流に追従して増減する。なお、内燃機関運転中における通電制御回路200の制御状態には、ブレーキコイル150への通電をカットする状態も含まれている。当該通電カット状態においては、内燃機関の停止中と同様に、ブレーキトルクの発生が停止することとなる。
On the other hand, during operation of the internal combustion engine, the
(位相調整機構)
図1に示すように位相調整機構300は、駆動回転体10、従動回転体20、アシスト部材30、遊星キャリア40および遊星歯車50を備えている。
(Phase adjustment mechanism)
As shown in FIG. 1, the
図1、6に示すように駆動回転体10は、ともに円筒状を呈する歯車部材12およびスプロケット13を、同軸上に螺子止めしてなる。歯車部材12の内周部は、駆動側内歯車部14を形成している。スプロケット13の外周部には、回転径方向の外側に突出する複数の歯16が設けられている。スプロケット13は、それらの歯16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掛け渡されることにより、クランク軸と連繋する。したがって、内燃機関の運転中にクランク軸から出力される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に入力されることで、駆動回転体10はクランク軸と連動して図6の時計方向に回転する。
As shown in FIGS. 1 and 6, the
従動回転体20は円筒状を呈しており、スプロケット13の内周側に同心上に配置されている。従動回転体20の外周部は、従動側外歯車部22を形成している。従動回転体20の内周部は、カム軸2に同軸上にボルト固定されて連繋する連繋部24を形成している。この連繋により従動回転体20は、カム軸2と連動して図6の時計方向に回転可能となり、また駆動回転体10に対して相対回転可能となる。
The driven
図1に示すようにアシスト部材30はねじりコイルばねからなり、スプロケット13の内周側に同心上に配置されている。アシスト部材30の一端部はスプロケット13に係止され、アシスト部材30の他端部は連繋部24に係止されている。本実施形態では、回転体10、20間に介装されているアシスト部材30は、ねじり変形することで、駆動回転体10に対する遅角側に従動回転体20を付勢するアシストトルクを発生する。
As shown in FIG. 1, the
遊星キャリア40は、全体として筒状を呈している。遊星キャリア40の内周部は、アクチュエータ100の入力回転体130からブレーキトルクが伝達される伝達部41を形成している。回転体10、20および入力回転体130に対して同心上に配置される伝達部41は、複数の嵌合溝部42を有しており、それら嵌合溝部42に嵌合する継手43を介して遊星キャリア40が入力回転体130の連繋部材136と連繋している。この連繋により遊星キャリア40は、入力回転体130と一体に回転可能となっており、また駆動回転体10に対して相対回転可能となっている。
The
図1、6に示すように遊星キャリア40の外周部は、伝達部41に対して偏心する偏心部44を形成している。偏心部44は、遊星歯車50の内周側に遊星ベアリング45を介して同心嵌合している。この嵌合により、遊星キャリア40は遊星歯車50を、駆動側内歯車部14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支持している。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の回転周方向に公転する遊星運動をいう。
As shown in FIGS. 1 and 6, the outer peripheral portion of the
遊星歯車50は円筒状を呈し、偏心部44に対して同心上に配置されている。すなわち、遊星歯車50は、歯車部14、22に対しては偏心して配置されている。遊星歯車50の外周部は、偏心側にて駆動側内歯車部14と噛合する駆動側外歯車部52を形成している。駆動側外歯車部52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。遊星歯車50の内周部は、偏心側とは反対側にて従動側外歯車部22と噛合する従動側内歯車部54を形成している。従動側内歯車部54の歯数は、従動側外歯車部22の歯数よりも多く、かつ駆動側外歯車部52の歯数よりも少なく設定されている。
The
以上により位相調整機構300は、入力回転体130の回転を減速してカム軸2に伝達することで、機関位相を調整する、所謂差動歯車式の遊星減速機構を構成している。
Thus, the
具体的には、後に説明するロック機構400のロック作用により入力回転体130が駆動回転体10と同速回転し、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が遊星運動せずに回転体10、20とともに回転する。したがって、このときの機関位相は、保持されることになる。
Specifically, when the
一方、後に説明するロック機構400のロック解除下、入力回転体130のブレーキトルクが発生するときには、入力回転体130が駆動回転体10よりも低速回転する。これにより、遊星キャリア40が駆動側内歯車部14に対する遅角側に相対回転するときには、遊星歯車50が遊星運動して従動回転体20が駆動回転体10に対する進角側へと相対回転する。したがって、このときの機関位相は、進角することになる。
On the other hand, when the brake torque of the
また一方、ロック機構400のロック解除下、入力回転体130のブレーキトルクが減少するときには、アシスト部材30のアシストトルクが位相調整機構300を通じて入力回転体130に伝達されることにより、入力回転体130が駆動回転体10よりも高速回転する。これにより、遊星キャリア40が駆動側内歯車部14に対する進角側に相対回転するときには、遊星歯車50が遊星運動して従動回転体20が駆動回転体10に対する遅角側へと相対回転する。したがって、このときの機関位相は、遅角することになる。
On the other hand, when the brake torque of the
(特徴部分)
次に、バルブタイミング調整装置1の特徴部分について、詳細に説明する。図1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、電動式のロック機構400を設けるとともに、当該ロック機構400をアクチュエータ100と共通の通電制御回路200によって作動制御するところに、特徴がある。
(Characteristic part)
Next, the characteristic part of the valve
(ロック機構)
図2に示すようにロック機構400は、中間回転体410、可動体420、付勢部材430およびロックコイル440を備えている。
(Lock mechanism)
As shown in FIG. 2, the
図2、3に示すように、中間回転体410は回転体10、130と同心上に配置され、回転体10、130と共通の回転軸方向にて遊星キャリア40と向き合っている。中間回転体410は、支持軸部412およびロック部414を一体に有している。円筒状の支持軸部412は、当該回転軸方向に往復移動可能であり、かつ実質的に入力回転体130に対して相対回転が規制されるように連繋部材136に支持されている。連繋部材136の外周部は当該回転軸方向に延びる複数の歯からなる外歯部137を形成している。また、支持軸部412の内周部は当該外歯部137と噛合する当該回転軸方向に延びる複数の歯からなる内歯部413を形成している。連繋部材136の外歯部137が、支持軸部412の内歯部413に噛合することにより、中間回転体410は、回転軸方向において、図2の第一位置および図5の第二位置の間を往復移動可能であり、かつ実質的に入力回転体130に対して相対回転が規制されるように連繋部材136に支持されることとなる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2、3に示す円筒状のロック部414は、支持軸部412の遊星キャリア40側の端部に同軸上に設けられている。ロック部414は、駆動回転体10のうち歯車部材12の内周側に、歯車部材12との間に回転径方向のクリアランスを設けて配置されている。
A
図2に示すように、磁性材からなる可動体420は円筒状を呈しており、可動ベアリング422を介して中間回転体410の支持軸部412の外周側に同心嵌合している。この嵌合により中間回転体410については、可動体420とともに回転軸方向に往復移動可能となっており、また可動体420に対する相対回転が許容される。
As shown in FIG. 2, the
付勢部材430は圧縮コイルばねからなり、入力回転体130の外周側に同心上に配置されている。付勢部材430の一端部は、可動体420に設けられた可動側係止部432に係止され、付勢部材430の他端部は、ハウジング110の支持部材114に設けられた環状溝状の固定側係止部434に係止されている。これにより可動体420、駆動回転体10間に介装されている付勢部材430は、圧縮変形することで、可動体420を介して中間回転体410を第一位置側に付勢する付勢力を発生する。
The urging
ロックコイル440は入力回転体130の外周側に同心上に配置され、ハウジング110の支持部材114によりボビン442を介して保持されている。通電してロックコイル440を励磁することにより、ロックコイル440は、図5の破線矢印Rの如く可動体420および支持部材114を順に通過する磁束を形成するような磁界を発生する。ロックコイル440が通電電流に従う磁界を発生するときには、磁気吸引力が可動体420および支持部材114の間に作用し、当該可動体420とともに中間回転体410が付勢部材430の付勢力に抗して第二位置に移動する。すなわち、可動体420を介して中間回転体410に付与する「電磁駆動力」としての磁気吸引力が発生し、それによって可動体420が第二位置に駆動されることになる。
The
そして、このような構成の下、ロック機構400には、図2、3に示すように、クラッチ部460が中間回転体410の回転周方向に複数設けられている。具体的にクラッチ部460は、図2、3に示すように、楔面462、傾斜面468、転動体470および転動体付勢部材472の組から構成されている。
Under such a configuration, the
楔面462は、駆動回転体10において歯車部材12の内周部に開口する凹部463の内面により、形成されている。楔面462は、中間回転体410の回転軸方向に直交する断面(図3に示す断面)において、中間回転体410の回転周方向に開く円弧状を呈している。これにより楔面462は、中間回転体410の回転径方向線Lに対してそれぞれ相反する方向に傾斜する円弧状の係合面部462a、462bを形成している。より具体的には、係合面部462a、462bは、それぞれ当該径方向線Lより回転周方向に向かうに従い、傾斜面468との距離が小さくなるような円弧面となっている。
The
傾斜面468は、中間回転体410のロック部414において歯車部材12の内周側に設けられたテーパ部469の外周面によって形成されることで、各組のクラッチ部460に共通となっている。本実施形態の傾斜面468は、位相調整機構300のうち遊星キャリア40側からアクチュエータ100のうちのハウジング110側に向かうほど拡径している。これにより傾斜面468は、中間回転体410の回転径方向のうち各組のクラッチ部460の楔面462側に傾斜することとなる。
The
転動体470は、本実施形態では球体を呈しており、同一組のクラッチ部460において傾斜面468側に開口し、底部に楔面462を形成するとともに、中間回転体410の回転周方向および回転軸方向の四方を囲む側壁部464を形成する凹部463内に、転動可能に収容されている。これにより転動体470は、中間回転体410の回転軸方向に直交する断面(図3に示す断面)において円形輪郭を有するように楔面462および傾斜面468の間に介装され、駆動回転体10とともに回転可能となる。
In this embodiment, the rolling
なお、凹部463の側壁部464のうち、ハウジング110側の側壁部464aは、転動体470のハウジング110側への脱落を阻止するように形成されている。そして、当該側壁部464aの中間回転体410側の端部には、凹部463より内周側への転動体470の脱落を阻止する突出する突出部465が形成されている。また、凹部463の側壁部464のうち、遊星キャリア40側の側壁部464bは、転動体470の遊星キャリア40側への脱落を阻止するように形成されている。このような凹部463の構造により、ハウジング110側、遊星キャリア40側および中間回転体410側への転動体470の脱落を阻止することができる。
Of the
転動体付勢部材472は圧縮コイルばねからなり、駆動回転体10において歯車部材12に設けられた保持凹部466内に保持されている。保持凹部466は、同一組のクラッチ部460の楔面462を形成する遊星キャリア40側の側壁部464bに開口している。当該付勢部材472は、このような保持凹部466内から凹部463内に突出して、当該凹部463に突出した端部を転動体470に当接させている。これにより、駆動回転体10および転動体470の間に介装される転動体付勢部材472は、圧縮変形することで、ハウジング110側の側壁部464aに向かって転動体470を付勢する復原力を発生する。
The rolling
以上の構成によりクラッチ部460では、中間回転体410が図2に示す第一位置側へと移動するのに伴って、転動体470が傾斜面468の傾斜に沿って楔面462側に移動する。その結果、中間回転体410が第一位置に達すると、図2、3に示すように傾斜面468によって楔面462に押し付けられる。
With the above configuration, in the
この押付け状態では、楔面462の各係合面部462a、462bが中間回転体410の回転周方向の両側から転動体470に係合することで、それら係合面部462a、462bから転動体470に作用する抗力によって楔作用が発揮される。これにより、楔面462に対する転動体470および傾斜面468の回転周方向両側への位置ずれが規制されるので、中間回転体410が駆動回転体10に対して相対回転不能にロックされることになる。
In this pressing state, the engaging
一方、中間回転体410が図5に示す第二位置側へと移動するのに伴ってクラッチ部460では、転動体470を挟む傾斜面468と楔面462との間の距離が増大する。その結果、中間回転体410が第二位置に達すると、転動体470の楔面462に対する押付けが解除されることになる。したがって、この押付け解除状態では、駆動回転体10に対する中間回転体410のロックが解除される。
On the other hand, as the intermediate
なお、このようなクラッチ部460において、各面462、468が設けられる要素12、410並びに転動体470の材料としては、耐摩耗性の高い材料であることが望ましく、例えば鉄系合金などの金属材料が採用されることになる。
In such a
ここで、楔面462の形状について詳細に説明する。図4は、図3に示す断面における楔面462、傾斜面468および転動体470を模式的に示している。なお、この図4では、説明の都合上、複数の楔面462のうち一つの楔面462のみを示している。他の楔面462もこの図で説明する楔面462と同様の考え方で形成されている。
Here, the shape of the
転動体470に接する実線として図示する下側の円弧は、傾斜面468上に形成される円弧であって、中間回転体410の回転軸と図2に示す当該回転軸と直交する断面との交点Oを中心とする半径Rの円の一部である。ここでこの半径Rは、当該交点Oから転動体470と傾斜面468との接触部位までの距離となっている。転動体470に接する一点鎖線として図示する円弧は、転動体470の直径をDとしたときの上記交点Oを中心とする半径(R+D)の円の一部であり、実際には存在しない仮想の円弧ある。本実施形態では、ロック時に転動体470が押付けられる楔面462(図4において実線で示す)は、当該鎖線でしめす半径(R+D)の円の曲率(1/(R+D))よりも大きい曲率(1/r)である円弧状の面にて形成されている。
A lower arc illustrated as a solid line in contact with the rolling
このように楔面462を半径(R+D)の円の曲率よりも大きい曲率の円弧面にて形成することにより、図4に示すように、転動体470と楔面462との接触部位から回転周方向両側へ向かうに従い楔面462と傾斜面468との距離が短くなるような楔面462を形成することができる。これにより、中間回転体410を第二位置に移動させたときに転動体470を楔面462に押付け駆動回転体10に対して中間回転体410をロックさせることができる。
In this way, by forming the
本実施形態では、この円弧面の曲率の上記rの値を上記Rの値と同値とし、円弧面の中心を上記交点Oより回転径方向に距離D(転動体470の直径分)だけオフセットさせることにより楔面462を形成している。
In the present embodiment, the value of r of the curvature of the arc surface is set to the same value as the value of R, and the center of the arc surface is offset from the intersection point O by a distance D (the diameter of the rolling element 470) in the rotation radius direction. Thus, the
本実施形態では、上述したように楔作用を発揮する係合面部462a、462bを円弧面にて形成しているため、楔面462の形状を簡素化することができ、楔面462の加工が容易となる。
In the present embodiment, as described above, the
(通電制御回路によるロック機構制御)
図1に示すように通電制御回路200は、アクチュエータ100のブレーキコイル150および車両のバッテリ6に加え、ロック機構400のロックコイル440にも電気接続されている。内燃機関の停止中において通電制御回路200は、バッテリ6からの電力供給の遮断により、ロックコイル440への通電をカットした状態とする。したがって、このときには、ロックコイル440によって磁界が発生せず、可動体420に作用する磁気吸引力の発生が停止した状態となる。
(Lock mechanism control by energization control circuit)
As shown in FIG. 1, the
一方、内燃機関の運転中において通電制御回路200は、バッテリ6からの電力供給の下、ロックコイル440への通電電流を制御する。したがって、このときには、可動体420作用する磁気吸引力が可変制御され、ロックコイル440への通電電流に追従して可動体420および中間回転体410が往復移動されることになる。
On the other hand, during operation of the internal combustion engine, the
なお、内燃機関の運転中における通電制御回路200の制御状態には、ロックコイル440への通電をカットする状態も含まれており、当該通電のカット状態においては、内燃機関の停止中と同様にして磁気吸引力の発生が停止することになる。
Note that the control state of the
(バルブタイミング調整作動)
次に、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)
Next, the valve timing adjustment operation by the valve
(保持作動)
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などを表す運転条件が成立した場合に、通電制御回路200は、バルブタイミングを保持する保持処理を実施する。この保持処理では、図7(a)に示すように、アクチュエータ100のブレーキコイル150に対する通電電流を零に制御して、当該コイル150への通電をカットする。その結果、アクチュエータ100では、入力回転体130に作用するブレーキトルクの発生が停止する。
(Holding operation)
In the internal combustion engine, when an operation condition indicating a stable operation state such as an accelerator holding state is satisfied, the
それとともに保持処理では、図7(a)に示すように、ロック機構400のロックコイル440に対する通電電流を零に制御して、当該コイル440への通電をカットする。その結果、ロック機構400では、可動体420に作用する磁気吸引力の発生が停止し、付勢部材430の付勢力によって中間回転体410が第一位置に駆動される。ゆえに、複数のクラッチ部460のそれぞれにおいて楔面462が、傾斜面468によって押付けられた転動体470に楔作用を発揮することで、中間回転体410が駆動回転体10に対してロックされる。また、中間回転体410は入力回転体130に対して相対回転が規制されるように連繋部材136に支持されている。以上により、駆動回転体10に対する入力回転体130のロックが実現されるため、それら回転体10、130が同速回転し、バルブタイミングを決める機関位相が保持されることになる。
At the same time, in the holding process, as shown in FIG. 7A, the energization current to the
このように本実施形態によれば、中間回転体410の第一位置への駆動に伴いクラッチ部460の傾斜面468が転動体470を楔面462へと押付けるだけで、実質的に衝撃を生じることなく、任意の機関位相に保持できる。したがって、衝撃の発生を回避して静粛性および耐久性を高めつつ、機関位相に関し、保持位相の連続設定を可能にして調整性を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the intermediate
また、本実施形態において可動体420は中間回転体410の相対回転を許容しているので、中間回転体410の回転に拘わらず可動体420を定位させて、当該定位状態の可動体420を介して付勢部材430の付勢力を中間回転体410に付与できる。したがって、回転する中間回転体410の第一位置を確保してロック状態、ひいては機関位相の保持状態を確実に維持することができる。
In this embodiment, since the
なお、本実施形態では、内燃機関の停止に伴うバッテリ6からの電力供給の遮断によって通電制御回路200が、ブレーキコイル150およびロックコイル440への通電をカットするので、この項目で説明した保持作動に順ずる作動が当該機関停止時にも実現される。
In the present embodiment, the
ゆえに、内燃機関の停止時や停止後にカム軸が回転してカムトルクが位相調整機構300に伝達されたとしても、駆動回転体10に対する入力回転体130のロックにより機関位相を保持して、内燃機関の次の始動に備えることができる。したがって、内燃機関の始動時には、その始動に適した機関位相が正しく確保されることになるので、機関始動性の優れたものになるといった副次的効果も得られる。
Therefore, even when the camshaft rotates and the cam torque is transmitted to the
(進角作動・遅角作動)
内燃機関においてアクセルのオフ状態または低・中速高負荷運転状態などを表す運転条件が成立した場合に、通電制御回路200は、バルブタイミングを進角させる進角処理を実施する。この進角処理では、図7(b)に示すように、アクチュエータ100のブレーキコイル150に対する通電をオンして、その通電電流を零よりも大きな設定値に制御する。その結果、アクチュエータ100では、入力回転体130に作用するブレーキトルクが通電電流の設定値に従って発生することになる。
(Advanced / retarded operation)
In the internal combustion engine, the
それとともに進角処理では、図7(b)に示すように、ロック機構400のロックコイル440に対する通電をオンして、その通電電流を零よりも大きな設定値に制御する。その結果、ロック機構400では、可動体420に作用する磁気吸引力が発生し、中間回転体410が第二位置に駆動される。ゆえに、複数のクラッチ部460のそれぞれにおいては、傾斜面468による転動体470の楔面462への押付けが解除されるので、駆動回転体10に対する中間回転体410のロックが解除される。以上により、駆動回転体10に対する入力回転体130のロックが解除された状態の下、ブレーキトルクが発生することによって入力回転体130が駆動回転体10よりも低速回転し、バルブタイミングを決める機関位相が進角することになる。
At the same time, in the advance processing, as shown in FIG. 7B, energization of the
ここで本実施形態では、可動体420が中間回転体410の相対回転を許容することで、第一位置における中間回転体410の回転に拘わらず可動体420を定位させ、当該定位状態の可動体420を介してロックコイル440の磁気吸引力を中間回転体410に付与できる。したがって、回転する中間回転体410を第二位置まで正しく駆動してロック解除、ひいては機関位相の進角を確実に実現することができる。
Here, in the present embodiment, the
こうした進角処理に対し、内燃機関において軽負荷の通常運転状態などを表す運転条件が成立した場合に、通電制御回路200は、バルブタイミングを遅角させる遅角処理を実施する。この遅角処理では、図7(c)に示すように、アクチュエータ100のブレーキコイル150に対する通電電流を零に制御して、当該コイル150への通電をカットする。その結果、アクチュエータ100では、入力回転体130に作用するブレーキトルクの発生が停止する。
In contrast to such advance processing, the
それとともに遅角処理では、図7(c)に示すように、ロック機構400のロックコイル440に対する通電をオンして、その通電電流を進角処理と同じ設定値に制御する。その結果、進角処理と同様にして、中間回転体410が第二位置に正しく駆動され、駆動回転体10に対する中間回転体410のロックが解除されることになる。以上により、駆動回転体10に対する入力回転体130のロックが解かれた状態の下、ブレーキトルクの発生が停止することによって入力回転体130が駆動回転体10よりも高速回転し、バルブタイミングを決める機関位相が遅角することになる。
At the same time, in the retard processing, as shown in FIG. 7C, energization of the
このように本実施形態によれば、ブレーキコイル150およびロックコイル440の少なくとも一方に通電する状態が機関位相の変化時に限定されるので省電力性を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, since the state in which at least one of the
また、本実施形態によると、機関位相を調整するためのブレーキトルクの増減設定を、入力回転体130に接触する磁気粘性流体140の粘度を可変制御することで実現しているので、当該増減設定に異音を発生させることがなく、上述の静粛性が保たれることになる。
Further, according to the present embodiment, the brake torque increase / decrease setting for adjusting the engine phase is realized by variably controlling the viscosity of the
さらに、ブレーキトルクを発生するアクチュエータは、モータトルクを発生するアクチュエータに比べると、通電に対する応答性を高め難い傾向にあるため、位相調整機構300の減速比を小さくして装置トータルとしての応答性を高めることが望ましい。
Further, since the actuator that generates the brake torque tends to be difficult to increase the responsiveness to energization compared to the actuator that generates the motor torque, the reduction ratio of the
ここで、位相調整機構300における減速比を小さくすると、駆動回転体10に対する入力回転体130のロック位置のずれが機関位相の調整精度に影響しやすくなるが、上述したように保持位相の連続設定が可能であることから、機関位相を高精度に調整することができる。
Here, when the reduction ratio in the
また、転動体470は、転動体付勢部材472により凹部463の内面の一部を形成するハウジング110側の側壁部464aに付勢されている。このような構造によれば、中間回転体410が第二位置における、つまり駆動回転体10に対する中間回転体410のロックが解かれた状態における転動体470と傾斜面468との距離が、転動体470が遊星キャリア40側の側壁部464b側に配置されている場合に比べ短くなる。このため、駆動回転体10に対して中間回転体410をロックすべく、中間回転体410が第二位置から第一位置に移動する際、傾斜面468と転動体470とが衝突するときの衝撃を極力小さくすることができ、ロック解除状態からロック状態に移行するときの静粛性を高めることができる。また、ロック解除状態からロック状態に移行するまでの時間を極力短くすることができる。
Further, the rolling
また、本実施形態では、ロック機構400は、楔面462、傾斜面468および転動体470の組を中間回転体410の回転周方向に複数組有しているので、各組において傾斜面468が転動体470を楔面462に押付けることによって発生する抗力などの力は、中間回転体410の回転周方向において分散されることになり、耐久性の向上に貢献することができる。
In the present embodiment, the
ここで、本実施形態では、駆動回転体10は、鋳造、鍛造または切削加工により形成されている。少なくとも楔面462については、上述した加工方法により形成した後に、除去加工にて形成され所望の円弧面としている。
Here, in this embodiment, the
ところが、駆動回転体10に複数の楔面462を形成すると、形成時に加工誤差が発生するため、上述した交点Oから楔面462までの距離が異なる場合がある。このため、転動体470の交点Oに対する設置位置も異なることとなる(図4参照)。各転動体470の交点Oに対する設置位置が異なるため、中間回転体410が第二位置より第一位置に移動すると、最も交点Oに近い特定の転動体470が楔面462に押付けられたとき、当該特定の転動体470よりも外側に配置されている転動体470については楔面462に押付けられない状態が発生する可能性がある。このように全ての転動体470が楔面462に押付けられないと、駆動回転体10に対する中間回転体410のロックが不完全となる可能性がある。
However, when a plurality of wedge surfaces 462 are formed on the
そこで、本実施形態では、凹部463内に転動体470をハウジング110側に付勢する転動体付勢部材472を設置している。このため、中間回転体410が第二位置にある状態で、全ての転動体470を楔面462および傾斜面468の両面にそれぞれ当接させることが可能となる。このとき、転動体470は単に当該両面462、468に当接するだけであり、楔作用は発揮していない。
Therefore, in this embodiment, a rolling
第二位置の時点で転動体470が第二位置の状態のときに全ての転動体470が当該両面462、468に当接しているので、楔面462の形成位置が多少ずれていたとしても、中間回転体410が第一位置に移行する際、全ての転動体470が楔面462に押付けられ、楔作用を発揮できる。
Since all the
また、転動体470を収容する凹部463は転動体470に遠心力が働いても凹部463から脱落しない方向に、つまり傾斜面468よりも回転径方向外側に設けられているため、転動体470が駆動回転体10とともに回転し、転動体470に傾斜面468よりも回転径方向外側に向かう遠心力が働いても、凹部463に形成されている楔面462により転動体470が駆動回転体10から脱落してしまうのを確実に阻止することができる。
In addition, the
また、転動体470は図3の断面図にて示すように、中間回転体410の回転軸方向に直交する断面において、円形の輪郭を有し、凹部463内で転動可能に収容されているので、傾斜面468が転動体470を楔面462に押付けることで生じる摩擦を転動体470の転動により低減できる。
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the rolling
また、本実施形態では転動体470として球体を使用しているため、転動体470と傾斜面468との接触面積および転動体470と楔面462との接触面積を極力小さくすることができる。これによれば、楔作用を発揮すべく転動体470を楔面462に押付ける力を低減することができる。以上により、付勢部材430の体格を小さくすることができ、ひいてはバルブタイミング調整装置1の体格を小さくすることができる。
In this embodiment, since a spherical body is used as the rolling
なお、ここまで説明した実施形態では、駆動回転体10が特許請求の範囲に記載の「連動回転体」に相当し、ロック機構400が特許請求の範囲に記載の「ロック手段」に相当し、通電制御回路200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.
アクチュエータ100としては、「機能性流体」として磁気粘性流体140を用いた流体ブレーキ以外にも、例えば「機能性流体」として電気粘性流体を用いる流体ブレーキ、ヒステリシスブレーキや摩擦ブレーキなどといった、ブレーキトルクを発生するもの、あるいは電動モータや油圧モータなどといった、モータトルクを発生するものを採用してもよい。なお、アクチュエータ100として電動モータを用いる場合、位相調整機構300においてアシスト部材30を設けないようにしてもよい。
As the
クラッチ部460については、楔面462を中間回転体410に設けるとともに、傾斜面468を駆動回転体10に設けるようにしてもよい。また、転動体470については、ころ状のものを用いてもよい。
Regarding the
位相調整機構300については、駆動回転体10がカム軸2と連動して回転し、かつ従動回転体20がクランク軸と連動して回転するようにしてもよい。また、位相調整機構300としては、上述の如き遊星減速機構を構成するもの以外にも、駆動回転体10に対する入力回転体130の回転状態に応じて機関位相を調整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。
The
遅角作動(遅角処理)については、アクチュエータ100のブレーキコイル150に対する通電電流を零とするよりも大きく、かつ進角作動時よりも小さな設定値に制御することで、入力回転体130に作用するブレーキトルクを進角作動時よりも減少させてもよい。また、例えばアシスト部材30による従動回転体20の付勢方向を駆動回転体10に対する進角側とする場合や、上述の如くアクチュエータ100として電動モータを採用する場合などには、ブレーキコイル150に対する通電電流について、遅角作動(遅角処理)時の値と進角作動(進角処理)時の値とを入替えるようにしてもよい。
The retarding operation (retarding process) is controlled on 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整する装置や、吸気弁およ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 is a device that adjusts the valve timing of the exhaust valve as a “valve”, or 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、4 チェーンケース、6 バッテリ、10 駆動回転体(連動回転体)、20 従動回転体、30 アシスト部材、40 遊星キャリア、50 遊星歯車、100 アクチュエータ、110 ハウジング、130 入力回転体、131 本体部材、132 回転軸部、134 ロータ部、136 連繋部材、140 磁気粘性流体、150 ブレーキコイル、200 通電制御回路(通電制御手段)、300 位相調整機構、400 ロック機構(ロック手段)、410 中間回転体、412 支持軸部、413 内歯部、414 ロック部、420 可動体、430 付勢部材、440 ロックコイル、460 クラッチ部、462 楔面、462a 係合面部、462b 係合面部、463 凹部、464 側壁部、464a 側壁部、464b 側壁部、465 突出部、468 傾斜面、469 テーパ部、470 転動体、472 転動体付勢部材
DESCRIPTION OF
Claims (11)
入力回転体を有し、前記入力回転体に入力する入力トルクを発生するアクチュエータと、
前記クランク軸または前記カム軸と連動して回転する連動回転体を前記入力回転体と同軸上に有し、前記連動回転体に対する前記入力回転体の回転状態に応じて前記クランク軸およ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、
前記入力回転体に対して前記連動回転体をロックすることにより前記相対位相を保持する一方、当該ロックを解除することにより前記相対位相の変化を許容するロック手段と、
前記アクチュエータおよび前記ロック手段の各作動を通電により制御する通電制御手段と、を備えるバルブタイミング調整装置において、
前記ロック手段は、
前記入力回転体および前記連動回転体と共通の回転軸方向において第一位置および第二位置の間を往復移動可能であり、かつ、前記入力回転体と実質的に相対回転を規制するように設けられる中間回転体と、
前記中間回転体を前記第一位置側に付勢する付勢力を発生する付勢部材と、
前記中間回転体を前記第二位置に駆動する電磁駆動力を発生するロックコイルと、
前記連動回転体および前記中間回転体のうち一方に設けられる楔面と、
前記連動回転体および前記中間回転体のうち他方に設けられ、回転径方向の前記楔面側に傾斜する傾斜面と、
前記連動回転体および前記中間回転体の間に介装され、前記中間回転体の前記第一位置側への移動に伴って前記傾斜面に沿って移動することにより前記楔面に押付けられ、前記中間回転体の前記第二位置側への移動により当該押付けが解除される転動体と、を有し、
前記相対位相を保持するときに前記通電制御手段は、前記アクチュエータへの通電をカットして前記入力トルクの発生を停止させるとともに、前記ロックコイルへの通電をカットして前記電磁駆動力の発生を停止させ、
前記相対位相を変化させるときに前記通電制御手段は、前記アクチュエータへの通電を制御して前記入力トルクを設定するととともに、前記ロックコイルに通電して前記電磁駆動力を発生させ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,
An actuator having an input rotator and generating an input torque input to the input rotator;
An interlocking rotator that rotates in conjunction with the crankshaft or the camshaft is coaxial with the input rotator, and the crankshaft and the camshaft according to the rotation state of the input rotator with respect to the interlocking rotator. A phase adjustment mechanism for adjusting the relative phase between
Lock means for maintaining the relative phase by locking the interlocking rotating body with respect to the input rotating body, while allowing the change of the relative phase by releasing the lock;
In a valve timing adjusting device comprising: energization control means for controlling each operation of the actuator and the lock means by energization,
The locking means is
Provided so as to be capable of reciprocating between a first position and a second position in a rotation axis direction common to the input rotator and the interlocking rotator, and substantially restricting relative rotation with the input rotator. An intermediate rotating body,
A biasing member that generates a biasing force that biases the intermediate rotating body toward the first position;
A lock coil for generating an electromagnetic driving force for driving the intermediate rotating body to the second position;
A wedge surface provided on one of the interlocking rotating body and the intermediate rotating body;
An inclined surface which is provided on the other of the interlocking rotating body and the intermediate rotating body and which is inclined toward the wedge surface in the rotational radial direction;
It is interposed between the interlocking rotator and the intermediate rotator, and is pressed against the wedge surface by moving along the inclined surface as the intermediate rotator moves toward the first position. A rolling element whose pressing is released by the movement of the intermediate rotating body toward the second position side,
When the relative phase is maintained, the energization control unit cuts off the energization to the actuator to stop the generation of the input torque, and cuts off the energization to the lock coil to generate the electromagnetic driving force. Stop,
When changing the relative phase, the energization control unit controls energization to the actuator to set the input torque, and energizes the lock coil to generate the electromagnetic driving force. Valve timing adjustment device.
ロック手段は、前記連動回転体および前記中間回転体のいずれか一方に、前記傾斜面側に開口し、内部に前記転動体を収容する凹部であって、底部に前記楔面を有するとともに、前記中間回転体の回転周方向および回転軸方向の四方を囲む側壁部を有する凹部を有することを特徴とする請求項1または2に記載のバルブタイミング調整装置。 The wedge surface, the rolling element, and the inclined surface are provided side by side in the radial direction of the intermediate rotator,
The locking means is a recess that opens on the inclined surface side and accommodates the rolling element inside either the interlocking rotating body or the intermediate rotating body, and has the wedge surface at the bottom, and 3. The valve timing adjusting device according to claim 1, further comprising a concave portion having a side wall portion surrounding four sides in a rotation circumferential direction and a rotation axis direction of the intermediate rotating body.
前記付勢部材は、前記可動体を介して前記中間回転体に前記付勢力を付与し、
前記ロックコイルは、前記可動体を介して前記中間回転体に前記電磁駆動力を付与することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。 The locking means is provided so as to be reciprocally movable with the intermediate rotating body in the rotation axis direction, and has a movable body that allows relative rotation of the intermediate rotating body,
The biasing member applies the biasing force to the intermediate rotating body via the movable body,
The valve timing adjusting device according to any one of claims 1 to 8, wherein the lock coil applies the electromagnetic driving force to the intermediate rotating body via the movable body.
前記位相調整機構は、前記入力回転体の回転を減速して前記相対位相を調整することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。 The actuator generates a brake torque as the input torque by braking the input rotating body,
The valve timing adjusting device according to any one of claims 1 to 9, wherein the phase adjusting mechanism adjusts the relative phase by decelerating the rotation of the input rotating body.
前記通電制御手段は、前記アクチュエータへの通電により前記機能性流体の粘度を可変制御することを特徴とする請求項10に記載のバルブタイミング調整装置。 The actuator generates the brake torque according to the viscosity of the functional fluid that contacts the input rotating body,
11. The valve timing adjusting device according to claim 10, wherein the energization control means variably controls the viscosity of the functional fluid by energizing the actuator.
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