JP2011185100A - Valve timing changing device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸気弁や排気弁のバルブタイミングを変更する可変機構と、バルブタイミングを最遅角と最進角との間の中間角に固定するロック機構と、進角室及び遅角室からカムシャフトの回転軸側に延伸して各室から作動油を排出可能な排出通路とを備える内燃機関のバルブタイミング変更装置に関する。 The present invention includes a variable mechanism that changes the valve timing of the intake valve and the exhaust valve, a lock mechanism that fixes the valve timing to an intermediate angle between the most retarded angle and the most advanced angle, and an advance chamber and a retard chamber. The present invention relates to a valve timing changing device for an internal combustion engine that includes a discharge passage that extends to the rotating shaft side of a camshaft and can discharge hydraulic oil from each chamber.
内燃機関のバルブタイミング変更装置として、クランクシャフトに駆動連結された第1の回転体とカムシャフトに駆動連結された第2の回転体とをオイルポンプから供給される作動油の油圧を利用して相対回転させ、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更することにより、そのカムシャフトによって開閉される吸気弁や排気弁のバルブタイミングを変更するようにしたものが実用化されている。 As a valve timing changing device for an internal combustion engine, a first rotating body that is drivingly connected to a crankshaft and a second rotating body that is drivingly connected to a camshaft are utilized using the hydraulic pressure of hydraulic oil supplied from an oil pump. A valve in which the valve timing of the intake and exhaust valves that are opened and closed by the camshaft is changed by changing the relative rotation phase of the camshaft relative to the crankshaft has been put into practical use.
以下、従来のものも含め、バルブタイミング変更装置の構成例について図11を参照して説明する。なお、図11において「R」はカムシャフト(図示略)の回転方向、「C」はカムシャフトの回転軸を示している。 Hereinafter, a configuration example of a valve timing changing device including a conventional one will be described with reference to FIG. In FIG. 11, “R” indicates the rotational direction of the camshaft (not shown), and “C” indicates the rotational axis of the camshaft.
第1の回転体300にはカムシャフトの回転軸を囲繞する態様で複数の凹部301が設けられる一方、第2の回転体400にはその回転軸の径方向に放射状に延伸して各凹部301内に配置される複数のベーン401が設けられている。そしてこれら複数のベーン401により凹部301内が区画され、ベーン401を挟む態様で進角室510及び遅角室520がそれぞれ形成されている。
The first rotating
また、これら進角室510や遅角室520に連通されてそれら油圧室510,520にそれぞれ作動油を給排する進角油路610や遅角油路620はいずれも、大きくはカムシャフトの内部にその軸方向に沿ってそれぞれ延伸する軸通路(図示略)と、同カムシャフトの端部において軸通路に接続されるとともに径方向に放射状に延伸して進角室510や遅角室520に接続される径通路611,621とによって構成されている。そして例えば、バルブタイミングを進角させる場合には、オイルポンプから進角油路610の軸通路及び径通路を通じて進角室510に作動油が供給されるとともに、遅角室520の作動油が遅角油路620の径通路及び軸通路を通じてオイルパンに戻される。
Further, the
一方、バルブタイミングを遅角させる場合には、オイルポンプから遅角油路620の軸通路及び径通路を通じて遅角室520に作動油が供給されるとともに進角室510の作動油が進角油路610の径通路及び軸通路を通じてオイルパンに戻される。また、こうした各油圧室510,520に対する作動油の給排状態は進角油路610及び遅角油路620の途中に設けられた流量制御弁700を通じて制御される。
On the other hand, when retarding the valve timing, hydraulic oil is supplied from the oil pump to the
また、両回転体300,400が相対回転可能な領域における最遅角位相及び最進角位相を除く中間位相に両回転体300,400の相対回転位相を固定し、バルブタイミングが所定の中間角に固定された状態とするロック機構800を備えたバルブタイミング変更装置も知られている。なお、この中間角は、例えば機関始動に際して最も適した角度に設定される。これにより良好な機関始動性を確保することができるようになる。
Further, the relative rotational phase of both the
また、こうしたロック機構800としては、図11に示されるように、両回転体300,400のうち一方の回転体から他方の回転体に向けてロックピン801を突出させ、このロックピン801を他方の回転体に形成されたロック穴802に嵌合させることにより、両回転体の相対回転を機械的に規制するものをその代表例として挙げることができる。
In addition, as shown in FIG. 11, the
より具体的には、一方の回転体には収容空間(図示略)が形成されるとともに、この収容空間にはスプリング(図示略)の弾性力によって付勢されるロックピン801が収容されている。また、収容空間の一部には、作動油が供給されるとともに、その油圧に基づく力によりスプリングの付勢力に抗してロックピン801をスプリングの付勢方向と逆方向に付勢する解除室(図示略)が形成されている。また、バルブタイミングが中間角になったときにロックピン801と対向する他方の回転体の部位には、同ロックピン801が嵌合するロック穴802が形成されている。そして、バルブタイミングを中間角にて固定するときには、解除室に対する作動油の供給を停止し、ロックピン801をスプリングの付勢力により同収容空間から突出させてロック穴802に嵌合させる。そしてこのようにロックピン801をロック穴802に嵌合することにより両回転体300,400の相対回転が規制されてバルブタイミングが中間角に固定されるようになる。
More specifically, an accommodation space (not shown) is formed in one of the rotating bodies, and a
ところで、こうしたロック機構800を有するバルブタイミング変更装置では、機関運転を停止するのに先立ち進角室510及び遅角室520の油圧を調節して両回転体300,400を相対回転させることでロックピン801とロック穴802とが嵌合可能な位置となるように両回転体300,400を相対回転させるとともに、解除室から作動油を排出することにより、ロックピン801をスプリングの付勢力によって突出させてロック穴802に嵌合させるようにしている。そして、このようにロック機構800を通じて両回転体300,400の相対回転が規制された状態で機関運転を停止するようにしている。しかしながら、機関を停止する際の状況によっては、ロック機構800を通じて両回転体300,400の相対回転が規制されることなく、すなわち、バルブタイミングが中間角に固定されることなく機関運転が停止する可能性もある。ただし、このような場合でも機関始動時のカムトルクの変動により第2の回転体400のベーン401が揺動して同第2の回転体400が進角側や遅角側に回動することを利用し、ロックピン801をロック穴802との位置が一致したときにこれらを嵌合させ、機関始動開始時からわずかに遅れるものの、バルブタイミングを中間角に固定することは可能である。ちなみに近年では、こうしたベーン401の揺動、すなわち第2の回転体400の回動を利用したバルブタイミングの固定をより確実なものとするために、ロック穴802として段付きの穴を採用する等、種々の改良がなされている(例えば、特許文献1参照)。
By the way, in the valve timing changing device having such a
バルブタイミングの固定が行われることなく、機関運転が停止した後に機関始動を行う際に、可変機構の進角室や遅角室に多くの作動油が残留している場合には、第2の回転体のベーンの揺動がそうした作動油の油圧により妨げられるため、上述したようなカムトルクの変動を利用したベーンの揺動によるバルブタイミングの固定が困難なものになる。特に、冷間始動時等、作動油の温度が低く、その粘度が高い場合にはこうした傾向が一層顕著なものとなる。 When a large amount of hydraulic oil remains in the advance chamber and retard chamber of the variable mechanism when the engine is started after the engine operation is stopped without fixing the valve timing, the second Since the swing of the vane of the rotating body is hindered by the hydraulic pressure of the hydraulic oil, it is difficult to fix the valve timing by the swing of the vane using the cam torque fluctuation as described above. In particular, when the temperature of the hydraulic oil is low and the viscosity thereof is high, such as during a cold start, this tendency becomes more prominent.
ここで例えば、特許文献2に記載のバルブタイミング変更装置では、一部の遅角室に大気と連通する連通孔を形成するとともに、その遅角室に対しては作動油の給排を行わないようにすることで、第2の回転体を進角側に回転させるとき、すなわちバルブタイミングを進角させるときの抵抗を遅角させるときと比較して小さくするようにしている。そしてこれにより、バルブタイミングを進角させる際の応答性についてその向上を図るようにしている。 Here, for example, in the valve timing changing device described in Patent Document 2, a communication hole communicating with the atmosphere is formed in some retarded chambers, and hydraulic oil is not supplied to or discharged from the retarded chambers. By doing so, the resistance when rotating the second rotating body toward the advance side, that is, when the valve timing is advanced, is made smaller than when the resistance is retarded. Thus, the responsiveness when the valve timing is advanced is improved.
更に、バルブタイミングが固定されないまま機関運転が停止すると、カムシャフトにカムトルクの変動が作用することから、多くの場合、第2の回転体の回転位相は最遅角位相となり、バルブタイミングも最遅角となる。このため、上述したバルブタイミング変更装置では、バルブタイミングを進角させる際の応答性向上はもとより、バルブタイミングの固定が行われずに機関運転が停止された後に機関始動を行う場合に、第2の回転体が進角する際の回動量を大きくすることができ、バルブタイミングを中間角に固定することが可能になる。 Furthermore, if the engine operation is stopped without fixing the valve timing, cam torque fluctuations act on the camshaft, so in many cases, the rotational phase of the second rotating body is the most retarded phase, and the valve timing is also the latest. It becomes a corner. For this reason, in the above-described valve timing changing device, when the engine is started after the engine operation is stopped without fixing the valve timing, the second timing is improved as well as the response when the valve timing is advanced. The amount of rotation when the rotating body advances can be increased, and the valve timing can be fixed at an intermediate angle.
このように、特許文献2に記載のバルブタイミング変更装置では、一部の遅角室を実質的に油圧室として機能させなくすることになるため、機関始動時に多くの作動油が遅角室に残留するといった状況の緩和を図ることはできる。しかしながら、こうした構成を採用した場合、バルブタイミングをその目標角まで速やかに遅角させる際の応答性低下については避けられないものとなる。すなわち、こうした従来の装置では良好な機関始動性を確保するために、通常の機関運転中におけるバルブタイミング変更性能をある程度犠牲にせざるを得ず、この点においてなお改善の余地を残すものとなっていた。 As described above, in the valve timing changing device described in Patent Document 2, a part of the retarded angle chamber is substantially prevented from functioning as a hydraulic pressure chamber, so that a large amount of hydraulic oil enters the retarded angle chamber when the engine is started. It is possible to ease the situation of remaining. However, when such a configuration is adopted, responsiveness deterioration when the valve timing is quickly retarded to the target angle is unavoidable. In other words, in order to ensure good engine startability in such a conventional device, the valve timing changing performance during normal engine operation must be sacrificed to some extent, and there is still room for improvement in this respect. It was.
この発明はこうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バルブタイミング変更性能に及ぼす悪影響を抑えつつ、バルブタイミングが固定されることなく機関運転が停止された場合であってもその後の機関始動時にロック機構を通じてバルブタイミングを中間角に確実に固定することの可能な内燃機関のバルブタイミング変更装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and the purpose thereof is to suppress the adverse effect on the valve timing changing performance, even when the engine operation is stopped without fixing the valve timing. It is an object of the present invention to provide a valve timing changing device for an internal combustion engine capable of reliably fixing the valve timing to an intermediate angle through a lock mechanism when the engine is subsequently started.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更することで吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを変更する可変機構と、前記バルブタイミングを最進角と最遅角との間の中間角に固定するロック機構とを備え、前記可変機構は、同一の回転軸を中心に回転する回転体であって前記クランクシャフトに駆動連結されるとともに前記回転軸を囲繞する態様で複数の収容室を有する第1の回転体及び前記カムシャフトに駆動連結されるとともに前記回転軸の径方向に放射状に延伸して前記各収容室内にそれぞれ配置される複数のベーンを有する第2の回転体と、前記収容室内において前記ベーンを挟む態様で区画形成されオイルポンプから作動油が供給される油圧室としての複数の進角室及び複数の遅角室と、それら油圧室から前記回転軸側に延伸して前記油圧室からそれぞれ作動油を排出可能な排出通路とを備える内燃機関のバルブタイミング変更装置において、少なくとも、両回転体の回転が停止している場合には前記油圧室と大気空間とを連通して同油圧室を大気開放状態とする大気開放機構を備え、同大気開放機構は、前記両回転体の回転が任意の位相で停止したとき前記回転軸よりも鉛直方向上方の位置で前記排出通路と連通しその排出通路に作動油が排出可能となった油圧室の少なくとも一つを前記両回転体の停止位相にかかわらず常に大気開放状態とすることを要旨としている。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, there is provided a variable mechanism that changes the valve timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve by changing the relative rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft, and sets the valve timing to the most advanced angle and the maximum angle. The variable mechanism is a rotating body that rotates about the same rotating shaft and is drivingly connected to the crankshaft and surrounds the rotating shaft. And a plurality of vanes that are drive-coupled to the first rotating body having the plurality of storage chambers and the camshaft and that extend radially in the radial direction of the rotation shaft and are respectively disposed in the storage chambers. A plurality of advance chambers as hydraulic chambers that are partitioned and formed in a manner sandwiching the vanes in the housing chamber and supplied with hydraulic oil from an oil pump And a plurality of retarding chambers, and a discharge timing passage extending from the hydraulic chambers toward the rotary shaft and capable of discharging hydraulic oil from the hydraulic chambers. When the rotation of the rotary body is stopped, an air release mechanism is provided that communicates the hydraulic chamber and the atmospheric space so that the hydraulic chamber is open to the atmosphere. At least one of the hydraulic chambers that communicates with the discharge passage at a position vertically above the rotating shaft and from which hydraulic oil can be discharged to the discharge passage is set to the stop phase of the two rotating bodies. Regardless of the gist, it is always open to the atmosphere.
油圧室から各回転体の回転軸側に延伸する排出通路を通じてその油圧室の作動油が排出されるようにした構成にあっては、機関停止に際して両回転体が停止したとき、両回転体の回転軸中心よりも鉛直方向下方の位置で排出通路と連通される油圧室についてはその排出通路に作動油を排出することができない。一方、両回転体の回転軸中心よりも鉛直方向上方の位置で排出通路と連通される油圧室についてはその排出通路に作動油を排出することが可能ではあるが、油圧室の油密性によって左右されるもののその排出量は少ない。 In the configuration in which the hydraulic oil in the hydraulic chamber is discharged through the discharge passage extending from the hydraulic chamber to the rotating shaft side of each rotating body, when both rotating bodies stop when the engine is stopped, With respect to the hydraulic chamber communicated with the discharge passage at a position vertically below the rotation shaft center, the hydraulic oil cannot be discharged into the discharge passage. On the other hand, for the hydraulic chamber that communicates with the discharge passage at a position vertically above the rotational axis center of both rotating bodies, it is possible to discharge hydraulic oil to the discharge passage, but due to the oil tightness of the hydraulic chamber, Although it is affected, its emissions are small.
そこでこの発明では、機関運転の停止に伴って前記両回転体の回転が任意の位相で停止したときその停止位相にかかわらず、両回転体の回転軸中心よりも鉛直方向上方の位置で排出通路と連通し同排出通路を通じて作動油が排出可能となる油圧室の少なくとも1つについては、大気開放機構により大気空間と連通された大気開放状態となる。したがって、このように大気開放状態とされた油圧室には大気が導入され、その導入される大気の量に応じて油圧室の作動油が排出通路を通じて排出されるようになる。そして、このように、油圧室から作動油が排出されることにより、ベーンに作用する油圧室の油圧が減少してその揺動が発生し易くなるため、第2の回転体の回動量も増大するようになる。また、この大気開放機構は少なくとも、両回転体の回転が停止している場合には油圧室と大気空間とを連通するようにしているため、換言すれば機関運転中は何らかの他の制御要求がない限り油圧室は油密状態に保たれるため、作動油が排出されてしまうことはない。このように、この発明によれば、バルブタイミング変更性能に及ぼす悪影響を抑えつつ、機関始動時にロック機構を通じてバルブタイミングを中間角に確実に固定することができるようになる。 Therefore, in the present invention, when the rotation of both the rotating bodies stops at an arbitrary phase as the engine operation is stopped, the discharge passage is at a position vertically above the rotational axis center of both rotating bodies regardless of the stopping phase. At least one of the hydraulic chambers that can communicate with the hydraulic fluid and can discharge the hydraulic oil through the same discharge passage is in an atmospheric release state that is communicated with the atmospheric space by the atmospheric release mechanism. Accordingly, the atmosphere is introduced into the hydraulic chamber thus opened to the atmosphere, and the hydraulic oil in the hydraulic chamber is discharged through the discharge passage according to the amount of the introduced atmosphere. Since the hydraulic oil is discharged from the hydraulic chamber in this way, the hydraulic pressure of the hydraulic chamber acting on the vane is reduced and the swinging of the hydraulic chamber is likely to occur, so the rotation amount of the second rotating body is also increased. Will come to do. In addition, since this atmospheric release mechanism communicates the hydraulic chamber and the atmospheric space at least when the rotation of both rotating bodies is stopped, in other words, there is some other control request during engine operation. Unless this is the case, the hydraulic chamber is kept in an oil-tight state, so that hydraulic oil is not discharged. As described above, according to the present invention, the valve timing can be reliably fixed to the intermediate angle through the lock mechanism when starting the engine while suppressing adverse effects on the valve timing changing performance.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置において、前記大気開放機構は前記油圧室として前記遅角室を大気開放状態とすることを要旨としている。 The gist of a second aspect of the present invention is that, in the valve timing changing device for an internal combustion engine according to the first aspect, the atmosphere release mechanism opens the retardation chamber as the hydraulic chamber to the atmosphere release state.
バルブタイミングがロック機構により固定されないまま機関運転が停止する際には、カムシャフトに対してカムトルク変動が作用することから多くの場合、第2の回転体の回転位相は最遅角位相若しくはそれに近い位相となり、バルブタイミングについても最遅角若しくはそれに近い角度となる。すなわち、遅角室に残留する作動油の量は進角室に残留する作動油の量よりも多くなる。このため、ベーンを揺動させることにより第2の回転体を回動させてバルブタイミングを中間角に固定する際には、進角室と比較して遅角室に残留する作動油がこれを妨げる主要因となる可能性が高い。この点、請求項2に記載の発明によれば、少なくともこの遅角室が大気開放機構を通じて大気開放状態となるため機関始動時においてより速やかにバルブタイミングを中間角に固定することができるようになる。 When engine operation stops without the valve timing being fixed by the lock mechanism, cam torque fluctuations act on the camshaft, so in many cases, the rotational phase of the second rotating body is at or near the most retarded phase. The valve timing becomes the most retarded angle or an angle close thereto. That is, the amount of hydraulic oil remaining in the retard chamber is greater than the amount of hydraulic oil remaining in the advance chamber. For this reason, when the valve timing is fixed at an intermediate angle by rotating the second rotating body by swinging the vane, the hydraulic oil remaining in the retard chamber is compared with the advance chamber. It is likely to become the main factor to prevent. In this regard, according to the second aspect of the present invention, since at least the retard chamber is opened to the atmosphere through the atmosphere opening mechanism, the valve timing can be fixed to the intermediate angle more quickly at the time of engine start. Become.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置において、前記大気開放機構は前記油圧室として前記進角室を大気開放状態とすることを要旨としている。 A third aspect of the present invention is the valve timing changing device for an internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the atmosphere release mechanism sets the advance chamber as an air release state as the hydraulic chamber. It is said.
また、上述したように、バルブタイミングがロック機構により固定されないまま機関運転が停止する際には、その後の機関始動時において遅角室に残留する作動油がベーンの揺動を妨げる主な要因となる。一方、進角室には作動油が残留していないか、残留していてもその量は遅角室のそれと比較して少ないため、進角室に残留する作動油がベーンの揺動に及ぼす影響は小さい。しかしながら、ベーンが遅角室側に揺動すると進角室には負圧が発生し、この負圧に基づく力によってその揺動が規制されるようになる。この点、請求項3に記載の発明によれば、少なくともこの進角室が大気開放機構を通じて大気開放状態となるため、機関始動時においてその進角室を略大気圧のまま維持することができ、進角室に発生する負圧の影響によってベーンの揺動が規制されることを抑制し、ロック機構を通じてバルブタイミングを速やかに中間角に固定することができるようになる。 Further, as described above, when the engine operation is stopped without the valve timing being fixed by the lock mechanism, the hydraulic oil remaining in the retarded chamber at the time of subsequent engine start is the main factor that prevents the vane from swinging. Become. On the other hand, there is no hydraulic oil remaining in the advance chamber, or even if it remains, the amount of oil is less than that in the retard chamber, so the hydraulic oil remaining in the advance chamber affects the vane oscillation. The impact is small. However, when the vane swings toward the retard chamber, a negative pressure is generated in the advance chamber, and the swing is regulated by a force based on this negative pressure. In this regard, according to the third aspect of the invention, at least the advance chamber is opened to the atmosphere through the atmosphere release mechanism, so that the advance chamber can be maintained at substantially atmospheric pressure when the engine is started. Thus, it is possible to suppress the swing of the vane from being restricted by the negative pressure generated in the advance chamber, and to quickly fix the valve timing to the intermediate angle through the lock mechanism.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置において、前記大気開放機構は特定のベーンを挟む態様でその両側に位置する遅角室及び進角室を前記油圧室として大気開放状態とすることを要旨としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the valve timing changing device for an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the atmosphere opening mechanism is a retard angle positioned on both sides of the specific vane. The gist is that the chamber and the advance chamber are opened to the atmosphere as the hydraulic chamber.
この発明によれば、特定のベーンにより区画される一つの凹部内の遅角室及び進角室がいずれも大気開放状態となるため、遅角室に残留する作動油を排出通路を介して速やかに排出することができる一方、進角室の内圧を略大気圧のまま維持してベーンの揺動時における負圧の発生を抑えることができる。その結果、油圧室の油圧や空気圧によりベーンの揺動が規制されることを好適に抑制することができ、第2の回転体の回動量を増大させてバルブタイミングを速やかに中間角に固定することができるようになる。 According to the present invention, both the retarded angle chamber and the advanced angle chamber in one recess defined by the specific vane are opened to the atmosphere, so that the hydraulic oil remaining in the retarded angle chamber can be quickly discharged through the discharge passage. On the other hand, the internal pressure of the advance chamber can be maintained at substantially atmospheric pressure, and the generation of negative pressure when the vane is swung can be suppressed. As a result, it is possible to preferably suppress the swinging of the vane by the hydraulic pressure or air pressure of the hydraulic chamber, and to increase the amount of rotation of the second rotating body to quickly fix the valve timing to the intermediate angle. Will be able to.
なお、大気開放機構は、これを請求項5に記載の発明によるように、前記油圧室と大気空間とを連通する大気連通路と、同大気連通路に設けられてこれを開放/遮断する開閉弁とを含み、機関運転中は前記大気連通路を遮断する位置に前記開閉弁の弁体を変位させる一方、機関停止に伴って前記大気連通路を開放する位置に前記弁体を変位させるものである、といった態様にて具現化することができる。 According to the invention described in claim 5, the atmosphere release mechanism is provided with an atmosphere communication path that connects the hydraulic chamber and the atmosphere space, and an opening / closing that is provided in the atmosphere communication path and opens / closes the atmosphere communication path. A valve body that displaces the valve body of the on-off valve to a position that blocks the atmosphere communication path during engine operation, and that displaces the valve body to a position that opens the atmosphere communication path when the engine is stopped It can be embodied in such a manner.
また、こうした大気開放機構に設けられる開閉弁として例えば電磁弁等を採用することもできるが、請求項6に記載の発明によるように、前記開閉弁は機関運転中に前記オイルポンプから供給される作動油の油圧に基づいて前記大気連通路を遮断する位置に変位する一方、機関停止に伴って前記オイルポンプによる作動油の供給が停止したことに基づいて前記大気連通路を開放する位置に変位する前記弁体を含む、といった構成を採用することが望ましい。これによれば、弁体を変位させるための駆動源を別途設ける必要が無いため、大気開放機構の構成についてその簡略化を図ることができる。 Further, for example, an electromagnetic valve or the like can be adopted as an on-off valve provided in such an air release mechanism. However, according to the invention described in claim 6, the on-off valve is supplied from the oil pump during engine operation. Displacement to a position where the atmospheric communication passage is blocked based on hydraulic pressure of the hydraulic oil, and displacement to a position where the atmospheric communication passage is opened when the supply of hydraulic oil by the oil pump is stopped when the engine is stopped. It is desirable to adopt a configuration that includes the valve body. According to this, since it is not necessary to separately provide a drive source for displacing the valve body, the configuration of the atmosphere release mechanism can be simplified.
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置において、前記ロック機構に対する作動油の給排状態を制御して同ロック機構のロック状態とアンロック状態とを切り替える流量制御弁を更に備え、前記大気開放機構は前記流量制御弁の制御状態にかかわらず前記オイルポンプとの間で直接給排される作動油の油圧に基づいて前記油圧室と大気空間との連通状態を切り替えることを要旨としている。 According to a seventh aspect of the present invention, in the valve timing changing device for an internal combustion engine according to the sixth aspect, the supply and discharge states of the hydraulic oil to the lock mechanism are controlled so that the lock mechanism is locked and unlocked. A flow control valve for switching, and the atmospheric release mechanism is configured to connect the hydraulic chamber and the atmospheric space based on the hydraulic pressure of hydraulic oil directly supplied to and discharged from the oil pump regardless of the control state of the flow control valve. The gist is to switch the communication state.
例えばアイドル運転時等、機関運転中にロック機構を作動させて両回転体の相対回転を規制することによりバルブタイミングを中間角に固定する場合、大気開放機構にはオイルポンプから作動油が供給されているため、その弁体により油圧室と大気空間との連通が遮断された状態となる。したがって、その油圧室内の作動油が排出通路を通じて排出されてしまうことはなく、同油圧室は油密状態に保持されるようになる。この結果、ロック機構に加え、その油圧室の油圧によっても両回転体の相対回転が規制されるようになるため、バルブタイミングをより確実に中間角に固定することができる。 For example, when the valve timing is fixed at an intermediate angle by operating the lock mechanism during engine operation and restricting the relative rotation of both rotating bodies during idle operation, hydraulic oil is supplied from the oil pump to the atmosphere release mechanism. Therefore, the valve body is in a state where communication between the hydraulic chamber and the atmospheric space is blocked. Therefore, the hydraulic oil in the hydraulic chamber is not discharged through the discharge passage, and the hydraulic chamber is kept in an oil-tight state. As a result, in addition to the lock mechanism, the relative rotation of both rotating bodies is restricted by the hydraulic pressure in the hydraulic chamber, so that the valve timing can be more reliably fixed at the intermediate angle.
請求項8に記載の発明は、請求項6に記載の流量制御弁において、前記ロック機構に対する作動油の給排状態を制御して同ロック機構のロック状態とアンロック状態とを切り替える流量制御弁を更に備え、前記大気開放機構は前記流量制御弁を通じて作動油の給排制御が行われることを要旨としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in the flow rate control valve according to the sixth aspect, the flow rate control valve is configured to control a supply / discharge state of hydraulic fluid to the lock mechanism to switch between a lock state and an unlock state of the lock mechanism. The atmospheric release mechanism is characterized in that hydraulic oil supply / discharge control is performed through the flow rate control valve.
この発明によれば、流量制御弁による作動油の給排制御を通じて油圧室と大気空間とを連通/遮断することができる。
請求項9に記載の発明は、請求項5に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置において、前記開閉弁は機関運転中に前記両回転体の回転に伴って生じる遠心力により前記大気連通路を遮断する位置に変位する一方、機関停止に伴って前記両回転体の回転が停止したときにばねの付勢力により前記大気連通路を開放する位置に変位する前記弁体を含むことを要旨としている。
According to the present invention, the hydraulic chamber and the atmospheric space can be communicated / blocked through hydraulic oil supply / discharge control by the flow rate control valve.
According to a ninth aspect of the present invention, in the valve timing changing device for an internal combustion engine according to the fifth aspect, the on-off valve causes the atmospheric communication path to pass through the atmospheric communication path by a centrifugal force generated by the rotation of the two rotating bodies during engine operation. The gist includes the valve body that is displaced to a position to be shut off, and that is displaced to a position to open the atmosphere communication path by a biasing force of a spring when the rotation of both the rotating bodies is stopped when the engine is stopped. .
上述したように、大気開放機構に設けられる開閉弁として例えば電磁弁等を採用することもできるが、請求項9に記載の発明によるように、前記開閉弁は機関運転中に前記両回転体の回転に伴って生じる遠心力により前記大気連通路を遮断する位置に変位する一方、機関停止に伴って前記両回転体の回転が停止したときにばねの付勢力により前記大気連通路を開放する位置に変位する前記弁体を含む、といった構成を採用することが望ましい。これによれば、弁体を変位させるための駆動源を別途設ける必要が無いため、大気開放機構の構成についてその簡略化を図ることができる。 As described above, for example, an electromagnetic valve or the like can be adopted as the opening / closing valve provided in the atmosphere release mechanism. However, according to the invention described in claim 9, the opening / closing valve is configured so that the both rotating bodies are not operated during engine operation. A position at which the atmospheric communication passage is opened by the urging force of a spring when the rotation of both the rotating bodies stops when the engine is stopped while the atmospheric communication passage is displaced by a centrifugal force generated by rotation. It is desirable to employ a configuration that includes the valve body that is displaced to the right. According to this, since it is not necessary to separately provide a drive source for displacing the valve body, the configuration of the atmosphere release mechanism can be simplified.
(第1実施形態)
図1〜図6を参照して、本発明の内燃機関のバルブタイミング変更装置として、これを吸気弁のバルブタイミングを変更するためのバルブタイミング変更装置として具体化した第1実施形態について説明する。なお、以下において特に明示しない限り、単に「バルブタイミング」と記載した場合は、吸気弁のバルブタイミングを意味することとする。
(First embodiment)
1 to 6, a first embodiment in which the valve timing changing device for an internal combustion engine of the present invention is embodied as a valve timing changing device for changing the valve timing of an intake valve will be described. In the following description, unless otherwise specified, simply “valve timing” means the valve timing of the intake valve.
図1に示されるように、内燃機関10の下部には油圧駆動式の各種補機を駆動するための作動油を貯留するオイルパン101が取り付けられている。一方、内燃機関10の上部には吸気弁(図示略)を開閉駆動するためのカムシャフト31が設けられるとともに、このカムシャフト31にはそのバルブタイミングを変更するためのバルブタイミング変更装置20が設けられている。吸気弁のカムシャフト31にはクランクシャフト11の回転力がチェーン12からバルブタイミング変更装置20を介して伝達される。そしてこのように、クランクシャフト11の回転力によってカムシャフト31が回転することにより、同カムシャフト31に形成されたカム(図示略)により吸気弁が開閉駆動される。なお、オイルパン101に貯留される作動油は、バルブタイミング変更装置20を駆動するための油圧を発生する機能の他、内燃機関10の各部を潤滑するための潤滑油としての機能も併せ有している。
As shown in FIG. 1, an
バルブタイミング変更装置20は、吸気弁のバルブタイミングを変更する可変機構40と、バルブタイミングを特定の角度に固定するためのロック機構50とを含み、さらにこれら可変機構40及びロック機構50に作動油を供給する作動油供給機構100と、この作動油供給機構100を通じて可変機構40の作動状態、すなわちバルブタイミングを制御する電子制御装置120とを備えている。
The valve
作動油供給機構100は、オイルパン101の作動油を可変機構40及びロック機構50に供給する一方で同可変機構40及び同ロック機構50から作動油をオイルパン101に戻す複数の油路からなる作動油回路110と、オイルパン101の作動油を汲み上げて作動油回路110に供給するオイルポンプ102とを含む。この作動油回路110の途中には、可変機構40に対する作動油の給排状態を制御する第1の流量制御弁103及びロック機構50及び大気開放機構90(図2参照)に対する作動油の給排状態を制御する第2の流量制御弁104が設けられている。なお、このオイルポンプ102としては、クランクシャフト11によって駆動される機関駆動式のものが採用されている。
The hydraulic
また、電子制御装置120は、クランク角センサ121及びカム角センサ122を含む各種センサの検出信号を取り込み、それら検出信号に基づき機関運転状態に適したバルブタイミングにかかる目標角を設定するとともに、この目標角と実際のバルブタイミングとが一致するようにバルブタイミング変更装置20を制御する。
Further, the
次に図1及び図2を併せ参照して、可変機構40の構成について説明する。なお、図1の可変機構40は、図2のDA−DA線に沿う断面構造を示している。また、図2は、可変機構40から図1に示されるカバー42を取り外した状態の同可変機構40の平面構造を示す。なお、カムシャフト31及びスプロケット41Cは同図2に示す回転方向RAに回転するものとする。
Next, the configuration of the
可変機構40は、チェーン12を介してクランクシャフト11と同期して回転する第1の回転体41と、吸気弁のカムシャフト31に固定されることによりこれと同期して回転する第2の回転体43とにより構成されている。
The
第1の回転体41は、クランクシャフト11に連結されてこれと同期して回転するスプロケット41Cと、スプロケット41Cに組み付けられてこれと一体に回転するハウジング41Bと、このハウジング41Bに取り付けられるカバー42とにより構成されている。ハウジング41Bには、径方向内側に向けて突出する3つの区画壁41Aがその周方向においてほぼ等角度間隔を隔てて形成されている。
The first
第2の回転体43は、センターボルト44に組み付けられたボス43Bがカムシャフト31の端部に固定されている。また、このボス43Bには、その外周面から径方向外側に突出する3つのベーン43Aがその周方向においてほぼ等角度間隔を隔てて形成されている。そして、第1の回転体41における区画壁41Aの内周面と第2の回転体43におけるボス43Bの外周面とが摺動可能に当接することにより、3つの収容室45がカムシャフト31の回転軸を囲繞する態様で形成されるとともに、それら収容室45に対してベーン43Aが揺動可能にそれぞれ配設されている。またこれにより、各収容室45はベーン43Aによってそれぞれ進角室46と遅角室47とに区画されている。
In the second
これら進角室46及び遅角室47に対する作動油の給排状態が第1の流量制御弁103を通じて制御されることにより、可変機構40の第1の回転体41と第2の回転体43との相対回転位相、換言すればバルブタイミングが変更される。
By controlling the supply / discharge state of the hydraulic oil to and from the
次に、こうした可変機構40によるバルブタイミングの変更方法について説明する。
進角室46に対して作動油を供給する一方で遅角室47の作動油を排出することにより、第2の回転体43が第1の回転体41に対して上記回転方向RAに回転すると、バルブタイミングが進角される。そして、第2の回転体43が第1の回転体41に対して回転方向RAに更に回転し、ベーン43Aの少なくとも一つが区画壁41Aに当接してそれ以上回転できない状態(最進角位相)となると、バルブタイミングは最進角に設定される。
Next, a method for changing the valve timing by the
When the second
一方、遅角室47に対して作動油を供給する一方で進角室46の作動油を排出することにより、第2の回転体43が第1の回転体41に対して回転方向RAと反対方向に回転すると、バルブタイミングは遅角される。そして、第2の回転体43が第1の回転体41に対して回転方向RAと反対方向に更に回転し、ベーン43Aの少なくとも一つが区画壁41Aに当接してそれ以上回転できない状態(最遅角位相)となると、バルブタイミングは最遅角に設定される。
On the other hand, the second
また、可変機構40には、進角室46及び遅角室47の油圧によらず、第1及び第2の回転体41,43の相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間にある中間位相に固定するロック機構50が設けられている。このようにロック機構50を通じて第1及び第2の回転体41,43の相対回転位相が中間位相に固定されることにより、バルブタイミングは最進角と最遅角との間の中間角に固定される。なお、この中間角は、バルブタイミングと吸気弁及び排気弁のバルブオーバーラップが機関始動時及びアイドリング時に適したものとなるように設定されている。
Further, the
次に、ロック機構50の構成について説明する。
ロック機構50は、第1及び第2の回転体41,43の相対回転位相が中間位相よりも進角側に変化することを規制する第1のロック機構60と、相対回転位相が中間位相よりも遅角側に変化することを規制する第2のロック機構70(図2参照)といった機能の異なる一対の機構によって構成されている。なお、第1のロック機構60と第2のロック機構70とはほぼ同じ構造を有するものであるため、ここでは第2のロック機構70の構成についての説明を割愛する。
Next, the configuration of the
The
第1のロック機構60は、第2の回転体43に形成された3つのベーン43Aのうちの一つに設けられて、第1のロックピン61が収容される第1の収容空間62が形成されるとともに、同収容空間62には第1のロックピン61の端部が同収容空間62から突出するようにこれを第1の回転体41側に向けて付勢する第1のスプリング63が収容されている(図1参照)。また、第1の収容空間62において第1のロックピン61を挟んで第1のスプリング63と反対側に位置する部分には作動油が供給される第1の解除室62Aが形成されている。この第1の解除室62Aの油圧に基づいて第1のロックピン61は第1のスプリング63の付勢力と反対方向に付勢される。一方、第1の回転体41には、第1及び第2の回転体41,43の相対回転位相が中間位相となったとき、換言すればバルブタイミングが中間角となったときに、第1のロックピン61が嵌脱可能な第1のロック穴64が形成されている。
The
こうした第1のロック機構60にあっては、第1及び第2の回転体41,43の相対回転位相が中間位相となっているときに、第1の解除室62Aから作動油が排出されて、その油圧が低下すると第1のロックピン61は第1のスプリング63の付勢力により第1の収容空間62から突出し、その端部が第1のロック穴64に嵌合する。すなわち、第1のロック機構60がロック状態となる。このように第1のロック機構60がロック状態にあるときには、第2の回転体43に対して進角側へのトルクが作用する場合であっても、第1のロックピン61の進角側壁面と第1のロック穴64の進角側壁面とが係合することにより、バルブタイミングは中間角よりも進角することが規制されるようになる。一方、このようにロック状態にあるとき、第1の解除室62Aに作動油を供給して、その油圧を増加させると、その油圧により第1のロックピン61は付勢され、第1のロック穴64から抜脱して第1の収容空間62に収容される。すなわち、第1のロック機構60がアンロック状態となる。このように第1のロック機構60がアンロック状態にある場合には、バルブタイミングを進角室46及び遅角室47に対する作動油の給排状態に基づいて任意の角度に変更することができるようになる。
In such a
第2のロック機構70は、3つのベーン43Aのうち、第1のロック機構60が設けられたベーン43Aを除く2つのベーン43Aのうちの一つに設けられる。そして、第1のロック機構60におけるバルブタイミングの規制または変更態様と同じように、第2のロック機構70にあっては、第2のロック機構70がロック状態にあるときには、第2の回転体43に対して遅角側へのトルクが作用する場合であっても、第2のロックピン71の遅角側壁面と第2のロック穴74の遅角側壁面とが係合することにより、バルブタイミングは中間角よりも遅角することが規制されるようになる。一方、第2のロック機構70がアンロック状態にある場合には、バルブタイミングを進角室46及び遅角室47に対する作動油の給排状態に基づいて任意の角度に変更することができるようになる。
The
なお、図2に示されるように、3つのベーン43Aのうち、第1のロック機構60及び第2のロック機構70が設けられていない残り1つのベーン43Aには、大気開放機構90が設けられている。この大気開放機構90については、図4にて詳述する。
As shown in FIG. 2, among the three
次に、図2を参照して、ロック機構50及び大気開放機構90を含めた可変機構40と、作動油供給機構100との間における作動油の流通態様について説明する。なお、後述するように、ロック機構50は第1及び第2の回転体41,43の相対回転を規制する機能の他、大気開放機構90と同様に、油圧室46,47の作動油を速やかに排出すべくその内部に大気を導入する大気開放機能を併せ有している。
Next, with reference to FIG. 2, the flow mode of the hydraulic oil between the
作動油回路110は、複数の油路、すなわち第1の供給油路111、第1の排出油路112、進角油路113、遅角油路114、第2の供給油路115、第2の排出油路116、第1の解除用油路117、第2の解除用油路118及び第3の解除用油路119により構成されている。ここで、第1の供給油路111は、オイルポンプ102から吐出される作動油を第1の流量制御弁103に対して供給する。一方、第1の排出油路112は、可変機構40から第1の流量制御弁103に排出された作動油をオイルパン101に戻す。なお、この第1の排出油路112は、実際には管や孔等の一定の形状を有するものではなく、作動油をオイルパン101に導く上で適した形状を有する内燃機関10の内壁(例えばチェーンケースの内壁等)により構成されている。また、進角油路113は、第1の流量制御弁103と各進角室46との間で作動油を流通する。遅角油路114は、第1の流量制御弁103と各遅角室47との間で作動油を流通する。
The
更に、第2の供給油路115は、オイルポンプ102から吐出される作動油を第2の流量制御弁104に対して供給する。一方、第2の排出油路116は、ロック機構50及び大気開放機構90から第2の流量制御弁104に排出された作動油をオイルパン101に戻す。なお、この第2の排出油路116は、第1の排出油路112同様に、内燃機関10の内壁等によって構成されている。また、第1の解除用油路117は、第2の流量制御弁104と第1の解除室62Aとの間で作動油を流通する。第2の解除用油路118は、第2の流量制御弁104と第2の解除室72Aとの間で作動油を流通する。第3の解除用油路119は、第2の流量制御弁104と大気開放機構90において作動油が供給される第3の解除室92Aとの間で作動油を流通する。
Further, the second
進角油路113及び遅角油路114はそれぞれ、進角室46及び遅角室47に対してそれぞれ独立して接続されている。また、第1の解除用油路117、第2の解除用油路118及び第3の解除用油路119はそれぞれ、第1の解除室62A、第2の解除室72A及び第3の解除室92Aに対してそれぞれ独立して接続されている。すなわち、第1の流量制御弁103は、進角室46及び遅角室47に対する作動油の給排状態を独立して制御可能な弁として構成されている一方、第2の流量制御弁104は、第1の解除室62A、第2の解除室72A及び第3の解除室92Aに対する作動油の給排状態を独立して制御可能な弁として構成されている。
The
また、ボス43Bには、各進角室46、各遅角室47、第1の解除室62A、第2の解除室72A及び第3の解除室92Aからセンターボルト44に向けて径方向に延伸するそれぞれ進角排出通路46A、遅角排出通路47A、第1の排出通路62B、第2の排出通路72B及び第3の排出通路92Bが設けられている。進角排出通路46Aは、第1の流量制御弁103を介して第1の排出油路112に連通されている。各進角室46の作動油は、この進角排出通路46Aを通じて第1の排出油路112に排出される。遅角排出通路47Aは、第1の流量制御弁103を介して第1の排出油路112に連通されている。各遅角室47の作動油は、この遅角排出通路47Aを通じて第1の排出油路112に排出される。第1の排出通路62Bは、第2の流量制御弁104を介して第2の排出油路116に連通されている。第1の解除室62Aの作動油は、この第1の排出通路62Bを通じて第2の排出油路116に排出される。第2の排出通路72Bは、第2の流量制御弁104を介して第2の排出油路116に連通されている。第2の解除室72Aの作動油は、この第2の排出通路72Bを通じて第2の排出油路116に排出される。第3の排出通路92Bは、第2の流量制御弁104を介して第2の排出油路116に連通されている。第3の解除室92Aの作動油は、この第3の排出通路92Bを通じて第2の排出油路116に排出される。
The
ここで、バルブタイミングを中間角に固定するときの第1の流量制御弁103及び第2の流量制御弁104の給排状態と可変機構40についての作動油の給排状態との関係について説明する。
Here, the relationship between the supply / discharge states of the first
第1の流量制御弁103は、その内部に収容されるスプール(図示略)の位置を特定の位置に変更することにより作動油の給排状態を設定し、これにより第1の供給油路111及び第1の排出油路112と進角油路113及び遅角油路114との接続状態を切り替える。また、第2の流量制御弁104は、その内部に収容されるスプール(図示略)の位置を特定の位置に変更することにより作動油の給排状態を設定し、これにより第2の供給油路115及び第2の排出油路116と第1の解除用油路117及び第2の解除用油路118及び第3の解除用油路119との接続状態を切り替える。
The first
そして、バルブタイミングを中間角に固定する要求が生じたときには、第1の流量制御弁103の給排状態を例えば「モードA」とし、第2の流量制御弁104の給排状態を「モードB」に設定することにより、第1及び第2の回転体41,43の相対回転位相を固定する状態、すなわち、可変機構40を固定する状態(以下、「固定モード」)としている。
When a request for fixing the valve timing at an intermediate angle is made, the supply / discharge state of the first
モードAにおいては、進角油路113と第1の供給油路111とが接続され、且つ遅角油路114と第1の排出油路112とが接続される。またモードBにおいては、第1〜3の解除用油路117〜119と第2の排出油路116とが接続される。すなわち、進角室46に作動油が供給されるとともに遅角室47から作動油が排出され、更に各解除室62A,72A,92Aからも作動油が排出される。
In mode A, the
第1の流量制御弁103がモードAに設定され、第2の流量制御弁104がモードBに設定されるとき、第2の回転体43の回転位相を進角側に変更しようとする状態であり、各ロックピン61,71をロック状態に変位させようとする状態にあるため、第2の回転体43の進角側への回転に伴い同回転位相が中間位相に達したときにバルブタイミングが中間角に固定されるようになる。
When the first
第1及び第2の流量制御弁103,104の給排状態は、基本的には機関運転状態に基づいて設定されるバルブタイミングの変更要求に応じて選択される。例えば、機関停止時やアイドル時を含む極低負荷状態にバルブタイミングの中間角への固定要求があるときには、上述した固定モードが選択される。
The supply / discharge states of the first and second
ところで、第1及び第2の回転体41,43の相対回転位相が上述したような中間位相にて固定されずに機関停止したとき(以下、「機関異常停止時」)には、次回の機関始動時にカムトルクの変動によりベーン43Aが揺動し、それにともなって第2の回転体43が回動することを利用して、同相対回転位相を中間位相に固定するようにしている。そしてこの場合においては、進角室46及び遅角室47に多くの作動油が残留している状況下では、ベーン43Aの揺動がそうした作動油の油圧により妨げられるため、カムトルクの変動を利用したバルブタイミングの中間角への固定が迅速に行われないこともある。
By the way, when the engine is stopped without the relative rotational phase of the first and second
そこで、本実施形態では、上述した第1のロック機構60及び第2のロック機構70に各進角室46及び各遅角室47と大気空間とを連通してそれら油圧室46,47を大気開放状態とする、それぞれ第1の大気連通路81及び第2の大気連通路82を設けるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, each
図3を参照して、第1のロック機構60及び第2のロック機構70にそれぞれ設けられる第1及び第2の大気連通路81,82の詳細について説明する。なお、図3は、図2のDB−DB線に沿う断面構造を平面上に展開した断面図である。
With reference to FIG. 3, details of the first and second
第1のロック機構60は、第1の回転体41のスプロケット41Cに、第1のロック穴64と、同第1のロック穴64から周方向に沿って遅角側に延伸する第1のロック溝65とが形成されている。この第1のロック溝65の深さは第1のロック穴64よりも浅くなるように設定されている。また、ベーン43Aには、進角室46と第1の収容空間62とを連通する第1の進角連通路66、及び遅角室47と第1の収容空間62とを連通する第1の遅角連通路67と形成されている。更に、ベーン43Aには、第1の収容空間62と大気空間とを連通する第1の開放通路68が形成されている。これら第1の進角連通路66、第1の遅角連通路67、第1の開放通路68の第1の収容空間62おける開口は、第1のロックピン61が第1の解除室62Aの油圧によりカバー42に当接される位置に付勢されるときに、同ピン61によって遮断される位置に形成されている。さらに、各通路66,67,68は、第1のロックピン61が第1のスプリング63により付勢されているとき且つ同ピン61が第1のロック穴64及び第1のロック溝65に嵌合されていないときであっても同ピン61により遮断されない位置に形成されている。また、第1の進角連通路66と第1の遅角連通路67とは、第1のスプリング63の付勢方向において、同じ位置に形成されている。なお、第1の大気連通路81は、第1の進角連通路66と第1の遅角連通路67と第1の開放通路68とにより構成されている。
The
こうした構造の第1のロック機構60にあっては、図3(a)に示されるように、内燃機関10の機関運転に伴い、第1の解除室62Aに作動油が供給されることに基づいて、第1のロックピン61が第1のスプリング63の付勢力と反対方向に付勢されるとき、第1の進角連通路66と第1の遅角連通路67と第1の開放通路68とが同ピン61により遮断される。すなわち、第1のロックピン61が第1の大気連通路81を遮断する位置に変位するとき、同第1の大気連通路81を通じて各油圧室46,47の作動油が排出されることはない。
In the
また、図3(b)に示されるように、例えば第2の流量制御弁104の給排状態がモードBに設定されることにより、第1の解除室62Aの油圧が低下することに基づいて、第1のロックピン61が第1のスプリング63により付勢されるとき且つ第1及び第2の回転体41,43の相対回転位相が中間位相となったとき、同ピン61が第1のロック穴64に嵌合するようになる。このとき、第1の進角連通路66と第1の遅角連通路67と第1の開放通路68とが連通される。すなわち、第1のロックピン61が第1の大気連通路81を開放する位置に変位する。これにより、内燃機関10の機関停止に伴い第1の大気連通路81が設けられたベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方にて停止する場合、進角室46及び遅角室47には第1の大気連通路81を通じて大気が導入される。そして、この導入される大気の量に応じてそれら油圧室46,47に残留する作動油がそれぞれ進角排出通路46A及び遅角排出通路47Aを通じて排出されるようになる。
Further, as shown in FIG. 3B, for example, when the supply / discharge state of the second flow
同様に、第2のロック機構70において、第1の回転体41には第2のロック穴74から周方向に沿って遅角側に延伸する第2のロック溝75が形成されている。また、ベーン43Aには、進角室46と第2の収容空間72とを連通する第2の進角連通路76及び遅角室47と第2の収容空間72とを連通する第2の遅角連通路77及び第2の収容空間72と大気空間とを連通する第2の開放通路78が形成されている。第2の進角連通路76及び第2の遅角連通路77及び第2の開放通路78は、第2のロックピン71が第2の解除室72Aの油圧によりカバー42に当接される位置に付勢されるときに、同ピン71によって遮断される位置に形成されている。さらに、各通路76,77,78は、第2のロックピン71が第2のスプリング73により付勢されているとき且つ同ピン71が第2のロック穴74及び第2のロック溝75に嵌合されていないときであっても同ピン71により遮断されない位置に形成されている。また、第2の進角連通路76と第2の遅角連通路77とは、第2のスプリング73の付勢方向において、同じ位置に形成されている。なお、第2の大気連通路82は、第2の進角連通路76と第2の遅角連通路77と第2の開放通路78とにより構成されている。
Similarly, in the
こうした構造の第2のロック機構70にあっては、図3(a)に示されるように、内燃機関10の機関運転に伴い、第2の解除室72Aに作動油が供給されることに基づいて、第2のロックピン71が第2のスプリング73の付勢力と反対方向に付勢されるとき、第2の進角連通路76と第2の遅角連通路77と第2の開放通路78とが同ピン71により遮断される。すなわち、第2のロックピン71が第2の大気連通路82を遮断する位置に変位するとき、同第2の大気連通路82を通じて各油圧室46,47の作動油が排出されることはない。
In the
また、図3(b)に示されるように、例えば第2の流量制御弁104の給排状態がモードBに設定されることにより、第2の解除室72Aの油圧が低下することに基づいて、第2のロックピン71が第2のスプリング73により付勢されるとき且つ第1及び第2の回転体41,43の相対回転位相が中間位相となったとき、同ピン71が第2のロック穴74に嵌合するようになる。このとき、第2の進角連通路76と第2の遅角連通路77と第2の開放通路78とが連通される。すなわち、第2のロックピン71が第2の大気連通路82を開放する位置に変位する。これにより、内燃機関10の機関停止に伴い第2の大気連通路82が設けられたベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方にて停止する場合、進角室46及び遅角室47には第2の大気連通路82を通じて大気が導入される。そして、この導入される大気の量に応じてそれら油圧室46,47に残留する作動油がそれぞれ進角排出通路46A及び遅角排出通路47Aを通じて排出されるようになる。
Further, as shown in FIG. 3B, for example, when the supply / discharge state of the second flow
ここで、機関異常停止時に、第1及び第2の大気連通路81,82が設けられていないベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方に位置する状態にて可変機構40が停止した場合、同ベーン43Aの両隣の進角室46及び遅角室47からは、上述した場合と同様に、機関始動時における第2の回転体43のベーン43Aの揺動を利用してバルブタイミングを中間角に固定することが困難となる場合がある。
Here, when the
そこで、本実施形態では、第1のロック機構60及び第2のロック機構70が設けられていないベーン43Aに、その両隣の進角室46及び遅角室47を大気開放状態とする大気開放機構90を設けるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, an air release mechanism that opens the
図4を参照して、大気開放機構90の詳細について説明する。なお、図4は、図2のDC−DC線に沿う断面構造を平面上に展開した断面図である。
大気開放機構90は、開放ピン91が収容される第3の収容空間92が形成されるとともに、同収容空間92には開放ピン91を第1の回転体41側に向けて付勢する第3のスプリング93が収容されている。また、第3の収容空間92において開放ピン91を挟んで第3のスプリング93と反対側に位置する部分には、作動油が供給される第3の解除室92Aが形成されている。この解除室92Aの油圧に基づいて開放ピン91は第3のスプリング93の付勢力と反対方向に付勢される。また、同機構90のベーン43Aには進角室46と第3の収容空間92とを連通する第3の進角連通路94が設けられている。更に第3の収容空間92及び遅角室47と第3の収容空間92とを連通する第3の遅角連通路95及び第3の収容空間92と大気空間とを連通する第3の開放通路96が形成されている。第3の進角連通路94及び第3の遅角連通路95及び第3の開放通路96は、開放ピン91が第3の解除室92Aの油圧によりカバー42に当接される位置に付勢されるときに、同ピン91によって遮断される位置に形成されている。さらに、各通路94,95,96は、開放ピン91が第3のスプリング93により付勢されているときであっても同ピン91により遮断されない位置に形成されている。また、第3の進角連通路94と第3の遅角連通路95とは、第3のスプリング93の付勢方向において、同じ位置に形成されている。なお、第3の進角連通路94と第3の遅角連通路95と第3の開放通路96とにより第3の大気連通路83が構成されている。
The details of the
In the
こうした構造の大気開放機構90にあっては、図4(a)に示されるように、内燃機関10の機関運転に伴い、第3の解除室92Aに作動油が供給されることに基づいて、開放ピン91が第3のスプリング93の付勢力と反対方向に付勢されるとき、第3の進角連通路94と第3の遅角連通路95と第3の開放通路96とが同ピン91により遮断される。すなわち、開放ピン91が第3の大気連通路83を遮断する位置に変位するとき、同第3の大気連通路83を通じて各油圧室46,47の作動油が排出されることはない。
In the
また、図4(b)に示されるように、例えば第2の流量制御弁104の給排状態がモードBに設定されることにより、第3の解除室92Aの油圧が低下することに基づいて、開放ピン91が第3のスプリング93により付勢されるとき、第3の進角連通路94と第3の遅角連通路95と第3の開放通路96とが連通される。すなわち、開放ピン91が第3の大気連通路83を開放する位置に変位する。これにより、内燃機関10の機関停止に伴い第3の大気連通路83が設けられたベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方にて停止する場合、進角室46及び遅角室47には第3の大気連通路83を通じて大気が導入される。そして、この導入される大気の量に応じてそれら油圧室46,47に残留する作動油がそれぞれ進角排出通路46A及び遅角排出通路47Aを通じて排出されるようになる。
Further, as shown in FIG. 4B, for example, when the supply / discharge state of the second
図5を参照して、機関異常停止時におけるロック機構50によるバルブタイミングの中間角への固定態様について説明する。なお、図5は、図2のDB−DB線に沿う断面構造を平面上に展開してこれを模式的に示している。
With reference to FIG. 5, the manner in which the valve timing is fixed to the intermediate angle by the
可変機構40の制御を通じて良好な機関始動性を確保するためには、内燃機関10の始動動作が開始された時点においてバルブタイミングが中間角にすでに保持されていることが要求される。そこで当該内燃機関10では、機関運転中にイグニッションスイッチの切替操作にともなう機関停止要求が生じたとき、次回の機関始動時に備えてロック機構50によりバルブタイミングを中間角に固定するようにしている。すなわち、機関通常停止時には、機関停止要求に基づいて内燃機関10の運転を停止する前にロック機構50によりバルブタイミングを中間角に固定し、その後に機関停止要求に基づいて内燃機関10の運転を停止する。一方、機関異常停止が生じたときには、上述した機関通常停止前のバルブタイミングの固定が行われないため、次回の機関始動時における始動性の低下が問題となる。
In order to ensure good engine startability through the control of the
この点、当該可変機構40のロック機構50によれば、機関異常停止後の機関始動時において次のようにバルブタイミングの中間角への固定が行われるようになる。
ここで、機関異常停止に伴い第1及び第2の回転体41,43の相対回転位相が中間位相よりも遅角側にある状態のもと内燃機関10の始動動作が開始された状況を想定する。
In this regard, according to the
Here, it is assumed that the start operation of the
この場合、カムトルクの変動が生じることにともなう第2の回転体43の進角側への回動により第1のロックピン61が第1のロック溝65と対応するところにまで変位したとき、図5(a)に示されるように、ベーン43Aから第1のロックピン61が突出してその先端部が第1のロック溝65に挿入するようになる。
In this case, when the
そして、第1のロックピン61の先端部が第1のロック溝65内にある状態のもと、第2の回転体43が引き続き進角側に変位することに伴い第1のロックピン61は第1のロック溝65上を進角側に移動する。
Then, with the tip of the
この状態のもと、第2のロックピン71が第2のロック溝75と対応するところにまで変位したとき、図5(b)に示されるように、ベーン43Aから第2のロックピン71が突出してその先端部が第2のロック溝75に挿入するようになる。
In this state, when the
さらに、第2の回転体43が進角側に変位することに伴い第1のロックピン61が第1のロック穴64と対応するところにまで変位したとき、図5(c)に示されるように、ベーン43Aから第1のロックピン61が突出してその先端部が第1のロック穴64に挿入するようになる。
Further, when the
そして、この状態のもと、第2のロックピン71が第2のロック穴74と対応するところにまで変位したとき、図5(d)に示されるように、ベーン43Aから第2のロックピン71が突出してその先端部が第2のロック穴74に挿入するようになる。
Then, under this state, when the
このようにして、カムトルクの変動による第2の回転体43の進角側への回動が第1のロックピン61の進角側壁面と第1のロック穴64の進角側壁面との係合により規制されるとともに、遅角側への回動が第2のロックピン71の遅角側壁面と第2のロック穴74の遅角側壁面との係合により規制されることにより、第1の回転体41と第2の回転体43との相対回転位相が中間位相にて規制されるようになる。
In this way, the rotation of the second
ここで、内燃機関10の始動動作が開始された場合において、各進角室46及び遅角室47に多くの作動油が残留している状況下においては、上述したように、ロック機構50によるバルブタイミングの中間角への固定が行われないこともある。
Here, when the starting operation of the
この点、本実施形態の可変機構40によれば、機関異常停止時に、可変機構40がどの位置で停止したとしても、各解除室62A、72A、92Aの油圧が低下することにより、第1及び第2及び第3の大気連通路81,82,83のうち少なくとも1つを通じて、センターボルト44よりも鉛直方向上方に位置する進角室46及び遅角室47が大気開放状態となる。これにより、機関停止中に、同油圧室46,47から作動油が各排出通路46A,47Aを通じて排出されるため、次回の機関始動時に全ての進角室46及び遅角室47に多くの作動油が残留している状況が生じる頻度は低減されるようになる。従って、機関異常停止後の機関始動時にロック機構50を通じてバルブタイミングを速やかに中間角に固定することができるようになる。
In this regard, according to the
図6に、内燃機関10の運転状態と、第1及び第2のロックピン61,71の動作態様と、第1及び第2の大気連通路81,82の開放/遮断状態と、開放ピン91の動作態様と、第3の解除室92Aに対する作動油の給排状態と、第3の大気連通路83の開放/遮断状態とについて、これらの関係をまとめたものを示す。
FIG. 6 shows the operating state of the
内燃機関10の機関停止に伴い、第2の流量制御弁104の給排状態がモードBに設定されることに基づいて、各解除室62A,72A,92Aから作動油が排出されるとき、第1及び第2のロックピン61,71及び開放ピン91が各スプリング63,73,93の付勢方向に向けて変位する(図中では「突出」と標記)。これにより、各進角連通路66,76,94と各遅角連通路67,77,95と各開放通路68,78,96とが連通されて、第1及び第2及び第3の大気連通路81,82,83が開放状態となる。この場合、センターボルト44よりも鉛直方向上方に位置する進角室46及び遅角室47に残留する作動油が各排出通路46A,47Aを通じて排出される。
When hydraulic oil is discharged from the
一方、内燃機関10の機関運転に伴い、各解除室62A,72A,92Aに作動油が供給されているとき、第1及び第2のロックピン61,71及び開放ピン91が各スプリング63,73,93の付勢力とは反対方向に向けて変位する(図中では「収容」と標記)。これにより、各進角連通路66,76,94と各遅角連通路67,77,95と各開放通路68,78,96とが各ピン61,71,91により遮断されて、第1及び第2及び第3の大気連通路81,82,83が遮断状態となる。この場合、センターボルト44よりも鉛直方向上方に位置する進角室46及び遅角室47であっても、各排出通路46A,47Aを通じて作動油が排出されることはない。
On the other hand, when the hydraulic oil is supplied to the
なお、機関運転中にバルブタイミングを中間角に固定する要求が生じたときには、第2の流量制御弁104の給排状態がモードBに設定されるため、機関運転中であっても、各解除室62A,72A,92Aから作動油が排出されることに基づいて、第1及び第2及び第3の大気連通路81,82,83が開放状態となり、センターボルト44よりも鉛直方向上方に位置する進角室46及び遅角室47に残留する作動油が各排出通路46A,47Aを通じて排出されるようになる。
When a request to fix the valve timing at an intermediate angle occurs during engine operation, the supply / discharge state of the second
本実施形態の内燃機関のバルブタイミング変更装置によれば以下の効果を奏することができる。
(1)機関運転の停止に伴って第1及び第2の回転体41,43の回転が任意の位相で停止したときその停止位相にかかわらず、カムシャフト31の回転軸中心よりも鉛直方向上方に位置する進角室46及び遅角室47は、第1及び第2のロック機構60,70及び大気開放機構90のうちの少なくとも1つにより大気空間と連通されて大気開放状態となる。したがって、このように大気開放状態とされた油圧室46,47には大気が導入され、その導入される大気の量に応じて油圧室46,47の作動油が各排出通路46A,47Aを通じて排出されるようになる。そしてこのように、油圧室46,47から作動油が排出されることにより、ベーン43Aに作用する油圧室46,47の油圧が減少してその揺動が発生し易くなるため、第2の回転体43の回動量も増大するようになるため、機関始動時にロック機構50を通じてバルブタイミングを中間角に確実に固定することができるようになる。
According to the valve timing changing device for an internal combustion engine of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the rotation of the first and second
(2)また、各大気連通路81,82,83は機関停止時および機関停止に伴うアイドル運転時に油圧室46,47と大気空間とを連通するようにしている。すなわち、機関運転中においては、機関停止に伴うアイドル運転時でない限り油圧室46,47は油密状態に保たれるため、作動油が排出されてしまうことはない。このように、バルブタイミング変更性能に及ぼす悪影響を抑えつつ、機関始動時にロック機構を通じてバルブタイミングを中間角に確実に固定することができるようになる。
(2) The
(3)カムシャフト31の回転軸中心よりも鉛直方向上方に位置する遅角室47がいずれかの大気連通路81,82,83を通じて大気開放可能な状態となるようにした。これにより、機関異常停止時の次回の機関始動時にも、より速やかにバルブタイミングを中間角に固定することができるようになる。
(3) The
(4)カムシャフト31の回転軸中心よりも鉛直方向上方に位置する進角室46がいずれかの大気連通路81,82,83を通じて大気開放可能な状態となるようにした。これにより、機関異常停止時の次回の機関始動時においてその進角室46を略大気圧のまま維持することができ、進角室46に発生する負圧の影響によってベーン43Aの揺動が規制されることを抑制し、ひいてはロック機構50を通じてバルブタイミングを速やかに中間角に固定することができるようになる。
(4) The
(5)1つのベーン43Aにより区画される遅角室47及び進角室46がいずれも大気開放可能な状態となるようにした。これにより、カムシャフト31の回転軸中心よりも鉛直方向上方に位置する遅角室47に残留する作動油を遅角排出通路47Aを介して速やかに排出することができる。一方、進角室46の内圧を略大気圧のまま維持してベーン43Aの揺動時における負圧の発生を抑えることができる。その結果、各油圧室46,47の油圧や空気圧によりベーン43Aの揺動が規制されることを好適に抑制することができるようになる。ひいては第2の回転体43の回動量を増大させてバルブタイミングを速やかに中間角に固定することができるようになる。
(5) The retarding
(6)ロック機構50が、遅角室47及び進角室46を大気空間に開放可能とすることにより同油圧室46,47の作動油を各排出通路46A,47Aを通じて排出する機能と、バルブタイミングを中間角に固定する機能とを併せ有するようにした。これにより、各油圧室46,47を大気空間に開放するためだけの機能を有する機構(大気開放機構)を新たに設ける必要がない。すなわち、既存の機構(ロック機構)を利用して、機関停止時に遅角室47及び進角室46から作動油を好適に排出することができるようになる。
(6) The
(7)第1のロック溝65及び第2のロック溝75がそれぞれ、第1のロック穴64及び第2のロック穴74よりも深さの小さい溝として、それぞれ第1のロック穴64及び第2のロック穴74から遅角側の所定位置までにわたり設けられるようにした。これにより、第1の回転体41と第2の回転体43との相対回転位相が第1のロック溝65よりも遅角側にあるときに、各ロックピン61,71が各スプリング63,73の付勢方向に変位するとき且つカムトルクの変動によりベーン43Aが揺動するときに、同各ロックピン61,71がそれぞれ第1のロック溝65、第2のロック溝75によりその順に規制された後、第1のロック穴64、第2のロック穴74の順に嵌合されるようになる。従って、同回転位相が規制されずに各ロックピン61,71と各ロック穴64,74とが係合する場合に比べて、より速やかに係合するようになるため、バルブタイミングを速やかに中間角に固定することができるようになる。
(7) The
(8)ロック機構50の中間角を機関停止時やアイドル時を含む極低負荷状態に適した値に設定し、機関停止に先立ってロック機構50をロック状態に移行するようにした。これにより、機関始動に適したバルブタイミングにて内燃機関10の運転を再開することができる。その結果、良好な機関始動性を確保することができるとともに、機関始動後においては安定したアイドル運転を行うことができるようになる。
(8) The intermediate angle of the
(第2実施形態)
図1,2及び図7を参照して、本発明の第2実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と共通する構成については、その説明を割愛する。
(Second Embodiment)
With reference to FIGS. 1, 2, and 7, a second embodiment of the present invention will be described focusing on the differences from the first embodiment. Note that the description of the configuration common to the first embodiment is omitted.
第1実施形態にかかる大気開放機構90では、第2の流量制御弁104により、第3の解除室92Aに対する作動油の給排状態を制御する構成とした。これに対して、本実施形態では、内燃機関10に供給される油圧である機関油圧に連動して第3の解除室92Aに作動油が給排される構成としている。
In the
本実施形態における第3の解除室92Aは、図1及び図2の二点鎖線にて示されるように、第2の流量制御弁104を介することなく、オイルパン101及びオイルポンプ102との間で直接的に作動油が流通される構成としている。すなわち、内燃機関10の機関運転に伴い機関駆動式のオイルポンプ102が駆動状態にあることから同ポンプ102から吐出される所定圧の作動油が第3の解除室92Aに供給される。これより、開放ピン91が第3のスプリング93の付勢力と反対方向に付勢されるとき、第3の進角連通路94と第3の遅角連通路95と第3の開放通路96とが同ピン91により遮断される。すなわち、開放ピン91が第3の大気連通路83を遮断する位置に変位するとき、同第3の大気連通路83を通じて各油圧室46,47の作動油が排出されることはない。
The
従って、機関運転中にバルブタイミングを中間角に固定する要求が生じた場合であっても、大気開放機構90が設けられたベーン43Aが鉛直方向上方にて停止するときにはオイルポンプ102からの油圧に基づいて第3の解除室92Aには常に作動油が供給される状態となっているため、上述したように、第3の大気連通路83を通じて各油圧室46,47の作動油が排出されることはない。このため、同各油圧室46,47の油圧により、第2の回転体43の位相を中間位相に維持することが可能となり、ロック機構50が速やかにロック状態に移行する特性(以下、「ロック移行性」)を高めることができる。
Therefore, even when a request for fixing the valve timing to an intermediate angle occurs during engine operation, when the
なお、機関停止時には、第1実施形態と同様に進角室46及び遅角室47から作動油が排出されるため、機関異常停止時の次回の機関始動時にもカムトルクの変動を十分に利用して、第2の回転体43の回転位相を中間位相にまで進角させる機能(以下、「自己進角機能」)を発揮することができるようになる。ひいては、バルブタイミングを速やかに中間角に固定することができるようになる。
When the engine is stopped, the hydraulic oil is discharged from the
図7に、内燃機関10の運転状態と、第1及び第2のロックピン61,71の動作態様と、第1及び第2の大気連通路81,82の開放/遮断状態と、開放ピン91の動作態様と、第3の解除室92Aに対する作動油の給排状態と、第3の大気連通路83の開放/遮断状態との関係について、これらのまとめを示す。
FIG. 7 shows an operating state of the
内燃機関10の機関停止に伴い、第2の流量制御弁104の給排状態がモードBに設定されることに基づいて、各解除室62A,72Aから作動油が排出されるとともに、機関油圧が消失することにより第3の解除室92Aから作動油が排出されるとき、第1及び第2のロックピン61,71及び開放ピン91が各スプリング63,73,93の付勢方向に向けて変位する(図中では「突出」と標記)。これにより、各進角連通路66,76,94と各遅角連通路67,77,95と各開放通路68,78,96とが連通されて、第1及び第2及び第3の大気連通路81,82,83が開放状態となる。この場合、センターボルト44よりも鉛直方向上方に位置する進角室46及び遅角室47に残留する作動油が各排出通路46A,47Aを通じて排出される。
As the
一方、内燃機関10の機関運転に伴い、各解除室62A,72A,92Aに作動油が供給されているとき、第1及び第2のロックピン61,71及び開放ピン91が各スプリング63,73,93の付勢力とは反対方向に向けて変位する(図中では「収容」と標記)。これにより、各進角連通路66,76,94と各遅角連通路67,77,95と各開放通路68,78,96とが各ピン61,71,91により遮断されて、第1及び第2及び第3の大気連通路81,82,83が遮断状態となる。この場合、センターボルト44よりも鉛直方向上方に位置する進角室46及び遅角室47であっても、各排出通路46A,47Aを通じて作動油が排出されることはない。
On the other hand, when the hydraulic oil is supplied to the
なお、機関運転中にバルブタイミングを中間角に固定する要求が生じたときには、第2の流量制御弁104の給排状態がモードBに設定されるため、機関運転中であっても、各解除室62A,72Aから作動油が排出されることに基づいて、第1及び第2の大気連通路81,82は開放状態となる。これにより、第1のロック機構60及び第2のロック機構70が設けられるベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方に位置するとき、同ベーン43Aの両隣に位置する進角室46及び遅角室47の作動油は各排出通路46A,47Aを通じて排出されるようになる。
When a request to fix the valve timing at an intermediate angle occurs during engine operation, the supply / discharge state of the second
一方、第3の解除室92Aについては、機関運転中であれば、オイルポンプ102が駆動していることにより常に作動油が供給されるため、大気開放機構90は遮断状態となる。すなわち、大気開放機構90が設けられるベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方にて停止する場合には、同ベーン43Aの両隣に位置する進角室46及び遅角室47が大気空間に開放されることなく、同各油圧室46,47の油圧が維持されるようになる。
On the other hand, when the engine is in operation, the
図8に、大気開放機構90に対する作動油の制御状態と、第1実施形態の可変機構40及び第2実施形態の可変機構40及び大気開放機構90を設けない可変機構がそれぞれ有する自己進角機能及びロック移行性についてのまとめを示す。
In FIG. 8, the control state of the hydraulic oil with respect to the
第1実施形態(図6参照)では、大気開放機構90の第3の解除室92Aに対する作動油の給排状態が第2の流量制御弁104により制御されている。すなわち、内燃機関10の機関運転中にバルブタイミングを中間角に固定する要求が生じている場合等に、第2の流量制御弁104の給排状態がモードBに設定されているときには、各解除室62A,72A,92Aの作動油が各解除用油路117,118,119を通じてオイルパン101に還流されるようになる。これにより、センターボルト44よりも鉛直方向上方に位置する進角室46及び遅角室47の作動油が排出される。なお、機関停止時にもセンターボルト44よりも鉛直方向上方に位置する進角室46及び遅角室47の作動油が排出される。従って、機関始動時の自己進角機能を発揮することができる一方で、各油圧室46,47の油圧によるロック移行性については充分に期待することはできない。
In the first embodiment (see FIG. 6), the second flow
第2実施形態(図7参照)では、大気開放機構90の第3の解除室92Aに対する作動油の給排状態が機関油圧に連動して制御されている。すなわち、内燃機関10の機関運転中にバルブタイミングを中間角に固定する要求が生じている場合に、第2の流量制御弁104の給排状態がモードBに設定されている場合であっても、第3の解除室92Aの作動油が排出されることはない。これにより、大気開放機構90が設けられたベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方に位置するときには、同ベーン43Aの両隣に位置する進角室46及び遅角室47からは作動油が排出されることはない。なお、機関停止時には第1及び第2及び第3の大気連通路81,82,83を通じて、センターボルト44よりも鉛直方向上方に位置する進角室46及び遅角室47から作動油が排出される。従って、機関始動時の自己進角機能を発揮することができるとともに、大気開放機構90が設けられたベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方にて停止した場合には、同ベーン43Aの両隣に位置する進角室46及び遅角室47からは作動油が排出されることがないため、同油圧室46,47の油圧によるロック移行性が増すようになる。
In the second embodiment (see FIG. 7), the supply / discharge state of the hydraulic oil with respect to the
なお、大気開放機構90が設けられていない可変機構では、機関停止に伴い第1のロック機構60及び第2のロック機構70が設けられていないベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方にて停止した場合、同ベーン43Aの両隣に位置する各進角室46及び遅角室47からは充分に作動油を排出することができないため、機関始動時の自己進角機能を期待することはできない。一方、機関運転中に第2の流量制御弁104の給排状態がモードBに設定される場合であっても、第1のロック機構60及び第2のロック機構70が設けられていない残り1つのベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方に位置する場合には、同ベーン43Aの両隣の進角室46及び遅角室47からは作動油が排出されることはないため同各油圧室46,47の油圧によるロック移行性が増す。
In the variable mechanism that is not provided with the
以上にて説明した本実施形態によれば、先の第1実施形態による前記(1)〜(8)の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
(9)開放ピン91が機関運転中にオイルポンプ102から供給される作動油の油圧に基づいて第3の大気連通路83を遮断する位置に変位する一方、機関停止に伴ってオイルポンプ102による作動油の供給が停止したことに基づいて第3の大気連通路83を開放する位置に変位するようにした。これにより、開放ピン91を変位させるための駆動源を別途設ける必要が無いため、大気開放機構90の構成についてその簡略化を図ることができる。
According to this embodiment described above, in addition to the effects (1) to (8) of the first embodiment, the following effects can be achieved.
(9) The
(10)アイドル運転時等、機関運転中にロック機構50を作動させて両回転体41,43の相対回転を規制することによりバルブタイミングを中間角に固定する場合、大気開放機構90にはオイルポンプ102から作動油が供給されているため、開放ピン91により各油圧室46,47と大気空間との連通が遮断された状態となる。したがって、機関運転中にロック機構50をロック状態とする場合であっても、大気開放機構90については、カムシャフト31の回転軸中心よりも鉛直方向上方に位置する油圧室46,47内の作動油が各排出通路46A,47Aを通じて排出されてしまうことはなく、同油圧室46,47は油密状態に保持されるようになる。この結果、ロック機構50に加え、大気開放機構90が設けられているベーン43A両隣の油圧室46,47の油圧によっても両回転体41,43の相対回転が規制されるようになるため、バルブタイミングをより確実に中間角に固定することができる。
(10) When the valve timing is fixed at an intermediate angle by operating the
(その他の実施形態)
なお、本発明の実施態様は上記各実施形態に限られるものではなく、例えば以下に示す態様をもって実施することもできる。また以下の各変形例は上記各実施形態についてのみ適用されるものではなく異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
(Other embodiments)
In addition, the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be carried out, for example, in the following manner. The following modifications are not applied only to the above-described embodiments, and different modifications can be combined with each other.
・上記第1実施形態では、第1の流量制御弁103により進角室46及び遅角室47に対する作動油の給排状態を制御するとともに、第2の流量制御弁104により第1の解除室62A及び第2の解除室72A及び第3の解除室92Aに対する作動油の給排状態を制御する構成としたが、各室に対する作動油の給排状態を制御するための流量制御弁の構成はこれに限られない。すなわち、進角室46及び遅角室47及び第1の解除室62A及び第2の解除室72A及び第3の解除室92Aに対する作動油の給排状態を制御する単一の流量制御弁を備える構成とすることもできる。また、進角室46及び遅角室47及び第1の解除室62A及び第2の解除室72Aに対する作動油の給排状態を制御する第1の流量制御弁と第3の解除室92Aに対する作動油の給排状態を制御する第2の流量制御弁とすることもできる。こうした構成であっても、上述した(1)〜(8)の作用効果を奏することができる。
In the first embodiment, the first
・上記各実施形態では、各進角連通路66,76,94と各遅角連通路67,77,95とは、それぞれ各スプリング63,73,93の付勢方向において、同じ位置に形成される構成としたが、各進角連通路66,76,94及び各遅角連通路67,77,95が形成される位置はこれに限られない。すなわち、各進角連通路66,76,94が各遅角連通路67,77,95よりも第1の回転体41側に形成する構成としてもよい。また、この逆の構成とすることもできる。例えば、大気開放機構90に、この変形例を適用した場合について、図9を参照して説明する。
In each of the above embodiments, the
図9(a)に示されるように、第3の解除室92Aの油圧により、開放ピン91がカバー42に当接する位置まで付勢されているとき、第3の進角連通路94と第3の遅角連通路95と第3の開放通路96とは同ピン91により遮断される。これにより、大気開放機構90が設けられたベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方にて停止する場合であっても、同ベーン43Aの両隣に位置する進角室46及び遅角室47の作動油は、各排出通路46A,47Aを通じて排出されることはない。
As shown in FIG. 9A, when the
次に、第3の解除室92Aの油圧が低下して、図9(b)に示されるような位置まで開放ピン91が変位したとき、第3の遅角連通路95と第3の開放通路96とが連通されることにより、遅角室47のみが大気開放状態となる。このとき、大気開放機構90が設けられたベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方にて停止する場合には、同ベーン43Aの隣に位置する遅角室47の作動油が遅角排出通路47Aを通じて排出されるようになる。一方、第3の進角連通路94は開放ピン91により遮断されているため、進角室46の作動油が排出されることはない。このように、遅角室47の作動油のみが排出される場合、機関異常停止時に第2の回転体43の回転位相が最遅角位相まで変位している状況下であっても、遅角室47から作動油が好適に排出されるため、次回の機関始動時にはカムトルクの変動を利用してバルブタイミングを速やかに中間角に固定することができる。
Next, when the hydraulic pressure in the
そして、第3の解除室92Aの油圧がさらに低下して、図9(c)に示されるような位置まで開放ピン91が変位したとき、第3の進角連通路94と第3の遅角連通路95と第3の開放通路96とが連通されることにより、各油圧室46,47が大気開放状態となる。このとき、大気開放機構90が設けられたベーン43Aがセンターボルト44よりも鉛直方向上方にて停止する場合には、同ベーン43Aの両隣に位置する各油圧室46,47の作動油が各排出通路46A,47Aを通じて排出されるようになる。こうした構成であっても、上述した(1)〜(10)の作用効果を奏することができる。
Then, when the hydraulic pressure in the
・上記各実施形態では、各第1及び第2及び第3の大気連通路81,82,83をベーン43Aに設ける構成としたが、これらを設ける箇所はこれに限られない。例えば、第1の回転体41に設けることもできる。こうした構成について、図10を参照して説明する。なお、以下では、第1及び第2の回転体41,43の相対回転が停止する際に、大気開放機構200がセンターボルト44よりも鉛直方向上方に位置するものとする。
In each of the above embodiments, each of the first, second, and third
図10(a)に示されるように、この大気開放機構200は、スプリング202とこのスプリング202によりセンターボルト44に向けて付勢される弁体203とが収容される収容室201及びこの収容室201と進角室46及び遅角室47に連通するそれぞれの進角連通路204及び遅角連通路205を区画壁41Aに形成するようにする。また、この収容室201は、大気空間に開放状態となるように形成されている。すなわち、内燃機関10の機関運転に伴い、第1の回転体41が回転方向RAに回転しているときには、弁体203は遠心力により、センターボルト44とは反対方向に付勢される。これにより、収容室201及び進角連通路204及び遅角連通路205との連通が弁体203により遮断される。
As shown in FIG. 10A, the
一方、内燃機関10の機関停止に伴い、第1の回転体41の回転が停止するときには、弁体203はスプリング202により付勢されて、図10(b)に示される位置まで変位する。このとき、大気空間に連通された収容室201と進角連通路204と遅角連通路205とが連通するようになる。すなわち、大気開放機構200が開放状態となる。これにより、進角室46及び遅角室47には大気開放機構200を通じて大気が導入される。そして、この導入される大気の量に応じてそれら油圧室46,47に残留する作動油がそれぞれ進角排出通路46A及び遅角排出通路47Aを通じて排出されるようになる。
On the other hand, when the rotation of the first
・上記各実施形態では、各進角連通路66,76,94及び各遅角連通路67,77,95及び各開放通路68,78,96を設けることにより、各進角室46及び各遅角室47を大気開放状態可能となる構成としたが、大気開放状態とする油圧室はこれに限られない。すなわち、各進角連通路66,76,94及び各開放通路68,78,96のみを設けることにより、進角室46のみを大気開放状態とするようにしてもよい。こうした構成であっても、上述した(1)、(2)、(4)、(6)〜(10)の作用効果を奏することができる。この場合には、進角室46を略大気圧のまま維持することができ、進角室46に発生する負圧の影響によってベーン43Aの揺動が規制されることを抑制し、ロック機構50を通じてバルブタイミングを速やかに中間角に固定することが可能になる。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施形態では、各進角連通路66,76,94及び各遅角連通路67,77,95及び各開放通路68,78,96を設けることにより、各進角室46及び各遅角室47を大気開放状態可能となる構成としたが、大気開放状態とする油圧室はこれに限られない。すなわち、各遅角連通路67,77,95及び各開放通路68,78,96のみを設けることにより、遅角室47のみを大気開放状態とするようにしてもよい。こうした構成であっても、上述した(1)、(2)、(3)、(6)〜(10)の作用効果を奏することができる。この場合には、機関異常停止時に第2の回転体43の回転位相が最遅角位相まで変位している状況下であっても、遅角室47から作動油が好適に排出されるため、次回の機関始動時にはカムトルクの変動を利用してバルブタイミングを速やかに中間角に固定することが可能になる。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施形態では、ベーン43Aにおいて、各収容空間62,72,92を挟んで遅角室47側に各開放通路68,78,96を形成するようにしたが、各開放通路68,78,96を形成する位置はこれに限られない。すなわち、各収容空間62,72,92を挟んで進角室46側に形成するようにしてもよい。こうした構成であっても、上述した(1)〜(10)の作用効果を奏することができる。
In each of the above embodiments, in the
・上記各実施形態では、可変機構40が3つのベーン43Aを備える構成としたが、ベーン43Aを2つ以下または4つ以上とすることもできる。ベーン43Aの数が2以下または4つのときには、ベーン43A毎に、各大気連通路81,82,83のいずれかが設けられるようにすればよい。また、ベーン43Aの数が5つ以上のときには、各大気連通路81,82,83のそれぞれが第2の回転体43の周方向において、略均一となるように設けられるようにすればよい。こうした構成であっても、上述した(1)〜(10)の作用効果を奏することができる。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施形態では、バルブタイミングを中間角に規制するためのロック機構、すなわち、第1のロック機構60及び第2のロック機構70が進角室46及び遅角室47を大気に開放可能とする機能を併せ持つようにしたが、各油圧室46,47を大気に開放可能とする機構はこれに限られない。例えば、各ロック機構60,70のうちいずれか一方を省略してもよい。この場合、残りのベーン43Aに大気開放機構90を設けるようにすればよい。こうした構成であっても、上述した(1)〜(5)、(9)の作用効果を奏することができる。
In each of the above embodiments, the lock mechanism for regulating the valve timing to the intermediate angle, that is, the
・上記各実施形態では、各ロックピン61,71が各解除室62A,72Aの油圧により動作するときに、同ピン61が設けられるベーン43Aの両隣に位置する進角室46及び遅角室47が大気に開放または大気から遮断可能な構成としたが、進角室46及び遅角室47を大気空間に開放または遮断可能とする構成はこれに限られるものではない。すなわち、各ロックピン61,71のうちいずれかをバルブタイミングが中間角よりも遅角側または進角側に変更されることを規制するための規制ピンとすることもできる。こうした構成であっても、上述した(1)〜(10)の作用効果を奏することができる。
In each of the above-described embodiments, when the lock pins 61 and 71 are operated by the hydraulic pressure of the
・上記各実施形態では、各ロック機構60,70の構成として、第2の回転体43に各ロックピン61,71及び各解除室62A,72A及び各スプリング63,73が設けられるとともに、第1の回転体41に各ロック穴64,74及び各ロック溝65,75が設けられる構成を採用したが、各ロック機構60,70の構成はこれに限られるものではない。例えば、第1の回転体41に各ロックピン61,71及び各解除室62A,72A及び各スプリング63,73を設け、第2の回転体43に各ロック穴64,74及び各ロック溝65,75を設けることもできる。この場合、第1及び第2の大気連通路81,82を第1の回転体41に設けるようにすればよい。こうした構成であっても、上述した(1)〜(10)の作用効果を奏することができる。
In each of the above-described embodiments, the
・上記各実施形態の各ロック機構60,70及び大気開放機構90は、第2の回転体43に設けられる各ピン61,71,91が各スプリング63,73,93の付勢力により、第1の回転体41側に向けて変位する構成としたが、これを次のように変更することもできる。すなわち、第1の回転体41に各ピン61,71,91が径方向に設けられるとともに、各スプリング63,73,93の付勢力により、第2の回転体43側に向けて変位する構成とすることもできる。こうした構成であっても、上述した(1)〜(10)の作用効果を奏することができる。
In each of the
・上記各実施形態では、オイルポンプ102として機関駆動式のオイルポンプを用いるようにしたが、モータにより駆動される電動ポンプを採用することもできる。こうした構成であっても、上述した(1)〜(8)の作用効果を奏することができる。
In each of the above embodiments, an engine-driven oil pump is used as the
・上記各実施形態では、可変機構40としてバルブタイミングを中間角に固定する第1及び第2のロック機構60,70を備えるものを採用したが、各ロック機構60,70により固定されるバルブタイミングは中間角に限られるものではない。すなわち、最進角に変更することもできる。要するに、各ロック機構60,70により固定されるバルブタイミングの特定角としては、最遅角を除くいずれのバルブタイミングをも採用することができる。
In each of the above embodiments, the
・可変機構40の構成をはじめとして本発明の適用対象となるバルブタイミング変更装置の構成は上記各実施形態にて例示した内容に限られるものではない。すなわち、バルブタイミングを変更する可変機構を備えるものであれば、吸気弁に限らず、排気弁あるいは吸気弁及び排気弁のいずれのバルブタイミング変更装置に対しても本発明を適用することは可能であり、その場合にも上記各実施形態の作用効果に準じた作用効果を奏することはできる。
The configuration of the valve timing changing device to which the present invention is applied including the configuration of the
10…内燃機関、11…クランクシャフト、12…チェーン、20…バルブタイミング変更装置、31…カムシャフト(回転軸)、40…可変機構、41…第1の回転体、41A…区画壁、41B…ハウジング、41C…スプロケット、42…カバー、43…第2の回転体、43A…ベーン、43B…ボス、44…センターボルト、45…収容室、46…進角室、46A…進角排出通路、47…遅角室、47A…遅角排出通路、50…ロック機構、60…第1のロック機構、61…第1のロックピン、62…第1の収容空間、62A…第1の解除室、62B…第1の排出通路、63…第1のスプリング、64…第1のロック穴、65…第1のロック溝、66…第1の進角連通路、67…第1の遅角連通路、68…第1の開放通路、70…第2のロック機構、71…第2のロックピン、72…第2の収容空間、72A…第2の解除室、72B…第2の排出通路、73…第2のスプリング、74…第2のロック穴、75…第2のロック溝、76…第2の進角連通路、77…第2の遅角連通路、78…第2の開放通路、81…第1の大気連通路、82…第2の大気連通路、83…第3の大気連通路、90…大気開放機構(開閉弁)、91…開放ピン(弁体)、92…第3の収容空間、92A…第3の解除室、92B…第3の排出通路、93…第3のスプリング、94…第3の進角連通路、95…第3の遅角連通路、96…第3の開放通路、100…作動油供給機構、101…オイルパン、102…オイルポンプ、103…第1の流量制御弁、104…第2の流量制御弁、110…作動油回路、111…第1の供給油路、112…第1の排出油路、113…進角油路、114…遅角油路、115…第2の供給油路、116…第2の排出油路、117…第1の解除用油路、118…第2の解除用油路、119…第3の解除用油路、120…電子制御装置、121…クランク角センサ、122…カム角センサ、200…大気開放機構、201…収容室、202…スプリング、203…弁体、204…進角連通路、205…遅角連通路。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
少なくとも、両回転体の回転が停止している場合には前記油圧室と大気空間とを連通して同油圧室を大気開放状態とする大気開放機構を備え、同大気開放機構は、前記両回転体の回転が任意の位相で停止したとき前記回転軸よりも鉛直方向上方の位置で前記排出通路と連通しその排出通路に作動油が排出可能となった油圧室の少なくとも一つを前記両回転体の停止位相にかかわらず常に大気開放状態とする
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング変更装置。 A variable mechanism that changes the valve timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve by changing the relative rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft, and the valve timing is set to an intermediate angle between the most advanced angle and the most retarded angle. A lock mechanism for fixing, and the variable mechanism is a rotating body that rotates around the same rotation shaft, and is connected to the crankshaft and has a plurality of storage chambers in a manner surrounding the rotation shaft. A second rotating body that is drivingly connected to the first rotating body and the camshaft and that extends radially in the radial direction of the rotating shaft and has a plurality of vanes disposed in each of the housing chambers; A plurality of advance chambers and a plurality of retard chambers as hydraulic chambers that are partitioned and configured to sandwich the vane in the room and are supplied with hydraulic oil from an oil pump; In the valve timing apparatus for an internal combustion engine having an exhaust passage capable of discharging the respective hydraulic fluid from said hydraulic chamber to extend in the rotation axis side from the hydraulic chamber,
At least when the rotation of both rotating bodies is stopped, the hydraulic chamber and the atmospheric space are communicated with each other so that the hydraulic chamber is opened to the atmosphere. When the rotation of the body stops at an arbitrary phase, at least one of the hydraulic chambers that communicates with the discharge passage at a position vertically above the rotation shaft and from which hydraulic oil can be discharged into the discharge passage is rotated in both directions. An apparatus for changing a valve timing of an internal combustion engine, wherein the valve is always open to the atmosphere regardless of the stop phase of the body.
請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置。 The valve timing changing device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the atmosphere release mechanism is configured to open the retard chamber to the atmosphere as the hydraulic chamber.
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置。 The valve timing change device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the air release mechanism sets the advance chamber as an air release state as the hydraulic chamber.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置。 The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the air release mechanism is in an air release state with a retard chamber and an advance chamber located on both sides of the specific vane as the hydraulic chamber. Valve timing change device.
前記油圧室と大気空間とを連通する大気連通路と、同大気連通路に設けられてこれを開放/遮断する開閉弁とを含み、機関運転中は前記大気連通路を遮断する位置に前記開閉弁の弁体を変位させる一方、機関停止に伴って前記大気連通路を開放する位置に前記弁体を変位させるものである
請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置。 The atmospheric release mechanism is
An air communication passage communicating the hydraulic chamber and the air space; and an opening / closing valve provided in the air communication passage for opening / closing the air communication passage, and opening and closing the air communication passage at a position where the air communication passage is shut off during engine operation. The valve timing of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the valve body is displaced to a position where the atmosphere communication path is opened when the engine is stopped while the valve body of the valve is displaced. Change device.
請求項5に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置。 The on-off valve is displaced to a position for blocking the atmospheric communication path based on the hydraulic pressure of hydraulic oil supplied from the oil pump during engine operation, while supply of hydraulic oil by the oil pump is stopped when the engine is stopped. The valve timing changing device for an internal combustion engine according to claim 5, including the valve body that is displaced to a position for opening the atmosphere communication path based on the fact.
請求項6に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置。 The apparatus further comprises a flow control valve that controls a supply / discharge state of the hydraulic fluid to the lock mechanism to switch between a lock state and an unlock state of the lock mechanism, and the atmosphere release mechanism is independent of the control state of the flow control valve. The valve timing changing device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the communication state between the hydraulic chamber and the atmospheric space is switched based on the hydraulic pressure of hydraulic oil directly supplied to and discharged from an oil pump.
請求項6に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置。 The system further comprises a flow control valve that controls a supply / discharge state of the hydraulic oil to the lock mechanism to switch between a lock state and an unlock state of the lock mechanism, and the atmosphere release mechanism controls the supply / discharge of the hydraulic oil through the flow control valve. The valve timing changing device for an internal combustion engine according to claim 6.
請求項5に記載の内燃機関のバルブタイミング変更装置。 The on-off valve is displaced to a position where the atmospheric communication path is blocked by the centrifugal force generated with the rotation of the both rotating bodies during engine operation, while the rotation of the both rotating bodies stops with the engine stopped. The valve timing changing device for an internal combustion engine according to claim 5, including the valve body that is displaced to a position where the atmospheric communication path is opened by a biasing force of a spring.
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