JP3845903B2 - Rotation transmission member joint device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、回転伝動部材の継手装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、回転伝動部材の継手装置として種々のものが提案されており、例えば、特開平7−26917号公報には、カム軸側部材と出力軸側部材との間に設けられた一対の噛合部材でなりその噛合・噛合解除によりこれら両者を結合・結合解除する噛合手段としてのツース式電磁クラッチと、カム軸側部材に位相変更用駆動トルクとして制動方向のトルクをかけることでカム軸側部材と出力軸側部材との間の回転角位相を変更する駆動手段としての電磁ブレーキとを備えたものが開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような噛合手段としてのツース式電磁クラッチと駆動手段としての電磁ブレーキとを備えた回転伝動部材の継手装置を、例えばエンジンのクランク軸とカム軸との間の回転角位相の変更装置、即ち、バルブタイミング装置に適用した場合、以下のような問題があった。
【0004】
即ち、現在の回転角位相を所定の目標回転角位相に変更する場合、現在の回転角位相を保持しているツース式電磁クラッチの締結状態、即ち、一対の噛合部材のツース噛合状態を解除してクランク軸とカム軸との結合状態を解除し、その上で電磁ブレーキを作動させてその制動トルクにより該クランク軸とカム軸とを相対回転させてこれらの間の回転角位相を変更させ、しかる後、再度、上記ツース式電磁クラッチを締結してその変更された回転角位相を保持させるものである。
【0005】
従って、この回転角位相の変更動作をより迅速に行って位相変更の応答性を高めるには、上記ツース式電磁クラッチの締結解除(即ち、ツースの噛合解除)を迅速に行うことが必要となる。尚、この場合、上記ツース式電磁クラッチのツースが先細状とされているので、上記電磁ブレーキを上記ツース式電磁クラッチの締結解除動作と同期して作動させることで、該電磁ブレーキの制動トルクにより上記ツース式電磁クラッチのツースの歯面に該ツース式電磁クラッチの締結解除方向の分力が発生し、その締結解除が促進される(図3を参照)。
【0006】
ところが、従来の回転伝動部材の継手装置においては、回転角位相の変更に際し、上記ツース式電磁クラッチの締結解除動作に同期させて電磁ブレーキを作動させて該ツース式電磁クラッチの締結解除を促進させる構成とするものの、該ツース式電磁クラッチと電磁ブレーキの各ソレノイドコイルに対する通電制御に関しては何ら有効な制御思想はなく、単に、上記ツース式電磁クラッチのソレノイドコイルの通電量はこれをその締結解除に必要な駆動力に対応する値に設定し、また上記電磁ブレーキのソレノイドコイルの通電量はこれを回転角位相の所定量の変更に必要な制動トルクに対応する値に設定し、且つこれらを締結解除動作の初期から継続的にかけるようにしていたので、該ツース式電磁クラッチの締結解除動作(即ち、ツースの噛合解除動作)が比較的緩慢であるとともに、上記電磁ブレーキの制動トルクによる締結解除の助長作用も比較的少なく、この結果、図5に破線図示する特性曲線のように、例え目標回転角位相の設定時点においてツース式電磁クラッチの締結解除動作が開始されたとしても、該目標回転角位相の設定時点から実際に該ツース式電磁クラッチの締結が解除され且つ電磁ブレーキの制動トルクによって回転角位相が変更前の回転角位相から目標回転角位相側への変更動作を開始するまでに比較的長い時間(t)を必要とし、結果的に、位相変更の応答性が悪くなり、延いては位相変更過渡期が長くにることでエンジンの運転特性にも好ましくない影響を与えることになる。
【0007】
そこで本願発明は、回転伝動部材の継手装置において、噛合手段の噛合解除動作をより迅速に行わしめることで回転角位相の変更動作における応答性を高めることを目的としてなされたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【0009】
本願の第1の発明では、相互に回転力が伝動可能とされた第1回転伝動部材と第2回転伝動部材の間において同軸上に接離可能に対向配置されるとともにその対向側の端面にそれぞれ先細状のツースを複数設けた一対の噛合部材からなりその軸方向への駆動力を受けて該一対の噛合部材が離間方向へ動作しその噛合状態が解除されることで上記第1回転伝動部材と第2回転伝動部材との締結を解除するように構成した噛合手段と、上記噛合手段の上記一対の噛合部材間に所定の駆動トルクを作用させてこれらを相対回転させることで上記第1回転伝動部材と第2回転伝動部材との間の回転角位相を変更せしめるとともにその駆動トルク値が変更可能とされた駆動手段とを備えてなる回転伝動部材の継手装置において、上記駆動手段の駆動トルクを、上記噛合手段の締結解除動作の初期においては上記回転角位相の所定量の変更に必要な適正駆動トルクよりも大きい初期駆動トルクを所定期間作用させるとともに該所定期間の経過後は駆動トルクを上記適正駆動トルクに低減させるように制御することを特徴としている。
【0010】
本願の第2の発明では、上記第1の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記駆動手段を電磁ブレーキで構成し、該電磁ブレーキへの通電量の制御により上記駆動トルクを増減制御することを特徴としている。
【0011】
本願の第3の発明では、上記第1又は第2の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記噛合手段の締結解除方向への駆動力を、解除動作の初期に大きく、終期に小さくなるように制御することを特徴としている。
【0012】
本願の第4の発明では、上記第3の発明にかかる回転伝動部材の継手装置において、上記噛合手段を、その磁力により上記一対の噛合部材を離間させる方向の駆動力を発生する電磁クラッチで構成し、該電磁クラッチへの通電量の制御により上記駆動力を増減制御することを特徴としている。
【0013】
【発明の効果】
本願発明ではかかる構成とすることにより次のような効果が得られる。
【0014】
▲1▼本願の第1及び第2の発明にかかる回転伝動部材の継手装置は、駆動手段を、噛合手段の締結解除動作の初期においては回転角位相の所定量の変更に必要な適正駆動トルクよりも大きい初期駆動トルクを所定期間作用させるとともに該所定期間の経過後は駆動トルクを上記適正駆動トルクに低減させるように制御するようにしている。
【0015】
従って、駆動手段の駆動トルクによって噛合手段の先細状のツースの歯面に発生する噛合手段の締結解除方向の駆動力は、該駆動トルクが適正駆動トルクよりも大きな初期駆動トルクに設定されていることで、より大きな値となり、該駆動手段の駆動トルクによる噛合手段の締結解除の助長作用が高められ、それだけ該噛合手段の締結解除が迅速となり、結果的に第1回転伝動部材と第2回転伝動部材との回転角位相の変更動作の応答性が高められるものである。
【0016】
また、駆動手段は、噛合手段の締結解除の初期における所定時間だけその駆動トルクが初期駆動トルクに設定されて噛合手段の締結解除を助長し、その後はこれが適正駆動トルクに設定されこの適正駆動トルクの下で第1回転伝動部材と第2回転伝動部材との回転角位相変更を行うものであるため、回転角位相の変更動作が適正に行われ位相変更精度が確保されるとともに、例えば所定時間経過後も初期駆動トルクを維持するようにした場合に比して、ソレノイドコイルにおける電力消費量が少なくて済み経済的である。
【0017】
▲2▼本願の第3及び第4の発明にかかる回転伝動部材の継手装置によれば、噛合手段の締結解除方向への駆動力を、解除動作の初期に大きく、終期に小さくなるように制御するようにしているので、締結解除のための駆動力を最も必要とする締結解除の初期に大きな駆動力がかけられることで該噛合手段の締結解除速度が早くなり、それだけ第1回転伝動部材と第2回転伝動部材との回転角位相の変更動作の応答性が高められることになる。
【0018】
また、締結解除の終期においては上記駆動力が小さく設定されるので、締結解除後の状態保持はこの小さな駆動力の下で行われることとなり、それだけソレノイドコイルへの通電量が少なくて済み経済的である。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
構造の説明
図1には、本願発明にかかる回転伝動部材の継手装置の好適な実施形態として、エンジンのバルブタイミング制御装置を示しており、同図において符号1はシリンダヘッド9側に回転自在に支承されたカム軸(特許請求の範囲中の「第1回転伝動部材」に該当する)、2はエンジンの出力軸(図示は省略するが、特許請求の範囲中の「第2回転伝動部材」に該当する)によりタイミングベルト3を介して駆動されるプーリーであり、これらカム軸1とプーリー2(即ち、出力軸)との間における回転角位相差を変更することでエンジンのバルブタイミングが変更される。
【0020】
上記カム軸1の先端には、後述の遊星歯車機構4の構成部材の一つであるインターナルギヤ5と所定軸長をもつ中空軸部材11とが同軸上に配置されるととともに、これら各部材5,11は結合ボルト12によって上記カム軸1に結合固定され、該カム軸1と一体回転するようになっている。
【0021】
上記プーリー2は、軸受33を介して上記シリンダヘッド9側に回転自在に支承されるとともに、その径方向の内側には遊星歯車機構4が配置されている。この遊星歯車機構4は、上記インターナルギヤ5と後述する筒状部材17の一端側に形成したサンギヤ8と、上記プーリー2と一体形成されたキャリア6に支持された複数のピニオンギヤ7,7,・・とで構成されている。
【0022】
また、上記遊星歯車機構4の軸方向の一方側には、渦巻きバネ10が、その一端を上記プーリー2側に、他端を後述する筒状部材17側に、それぞれ固定せしめた状態で配置されている。この渦巻きバネ10は、後述の電磁ブレーキ21との関係において、その巻方向が設定されるが、この点については後述する。
【0023】
上記筒状部材17は、フランジ部材18と一体的に結合され、軸受31を介して上記中空軸部材11側に回転自在に支承されている。さらに、このフランジ部材18は、特許請求の範囲中の「一方の噛合部材」に該当するものであって、その一側面18aの外周部を後述する電磁ブレーキ21に対する接触面とする一方、その径方向中段位置には所定径のピッチ円上に位置するようにして複数のツース20A,20A,・・を設けている。
【0024】
一方、上記中空軸部材11の先端寄り部位には、ツース式電磁クラッチ14が配置されている。この電磁クラッチ14は、特許請求の範囲中の「噛合手段」に該当するものであって、次述のスライダー15と軸受支持部材13とを備えている。上記スライダー15は、特許請求の範囲中の「他方の噛合部材」に該当するものであって、上記フランジ部材18に対向する面の外周部に該フランジ部材18側の上記ツース20A,20A,・・と対向するツース20B,20B,・・を設けた略円板状形態を有し、上記中空軸部材11に対してその軸方向へ移動可能にスプライン結合されている。また、上記軸受支持部材13は、上記スライダー15に近接対向する如く上記中空軸部材11の端部に非回動に取り付けられるとともに、上記スライダー15との間には、該スライダー15を常時上記フランジ部材18側へ押圧付勢するウェーブリング19を配置している。
【0025】
従って、この電磁クラッチ14は、上記ウェーブリング19により上記スライダー15がフランジ部材18側に押圧付勢され、該スライダー15側の各ツース20B,20B,・・が上記フランジ部材18側の各ツース20A,20A,・・に噛合することで締結状態となり、この締結状態においては上記スライダー15とフランジ部材18とはその相対回転が規制され、上記カム軸1とプーリー2との間における回転角位相が保持されることになる。
【0026】
一方、上記スライダー15の裏面側には、ケーシング26側に固定された状態でソレノイドコイル16が近接配置されている。このソレノイドコイル16は、磁気吸引力により上記スライダー15を上記フランジ部材18側から引き離して上記各ツース20A,20A,・・と同20B,20B,・・の噛合状態を解除することで上記電磁クラッチ14による回転角位相の保持状態を解除するものであり、その通電制御はECU36からの制御信号を受けて作動するVVTコントローラ35により行われる。尚、この電磁クラッチ14の通電制御については後述する。
【0027】
さらに、上記ソレノイドコイル16の径方向外側位置には、ソレノイドコイル22と該ソレノイドコイル22の磁力を受けてその軸方向へ移動可能とされた接触子23とからなる電磁ブレーキ21が配置されている。この電磁ブレーキ21は、特許請求の範囲中の「駆動手段」を構成するものであって、上記ソレノイドコイル22に通電して上記接触子23を励磁することで該接触子23の一端側を上記フランジ部材18の側面18aに押圧して該フランジ部材18に所定の制動トルクを付与する。この電磁ブレーキ21のソレノイドコイル22への通電制御はECU36からの制御信号を受けて作動するVVTコントローラ35により行われる。このである21の通電制御については後述する。
【0028】
尚、上記電磁ブレーキ21と上記渦巻きバネ10との作動上の相互関係は次の通りである。即ち、この実施形態のものにおいては、上記電磁ブレーキ21により上記フランジ部材18に制動トルクをかけることで、上記遊星歯車機構4を介して上記カム軸1の回転角位相が上記プーリー2の回転角位相に対して遅らせられる(即ち、回転角位相の遅角動作)とともに、このカム軸1とプーリー2との相対回転に伴って上記渦巻きバネ10が巻上げられてバネ力を蓄える。これに対して、上記渦巻きバネ10の復元方向のバネ力により上記フランジ部材18に加速トルクがかけられることで、上記遊星歯車機構4を介して上記カム軸1の回転角位相が上記プーリー2の回転角位相に対して早められる(即ち、回転角位相の進角動作)ようになっている。
【0029】
基本的な作動の説明
上記の如き構成をもつバルブタイミング制御装置の基本的な作動について説明すると次の通りである。
【0030】
A:回転角位相の保持動作
カム軸1とプーリー2との回転角位相の保持は、上記電磁クラッチ14により行われる。即ち、上記ソレノイドコイル16を非励磁とし、上記スライダー15を上記ウェーブリング19の付勢力によって上記フランジ部材18側に押圧し、これら二つの部材にそれぞれ設けられている上記ツース20A,20A,・・と同20B,20B,・・とを相互に噛合させて該スライダー15とフランジ部材18とを結合状態とし、該スライダー15とフランジ部材18との相対回転を規制する。すると、上記遊星歯車機構4はロック状態となり、上記プーリー2からのトルクは、キャリア6→ピニオンギヤ7→インターナルギヤ5→カム軸1と伝達され、該プーリー2とカム軸1とは所定の回転角位相を保持したまま一体的に回転することになる。
【0031】
B:回転角位相の遅角動作
回転角位相の遅角動作は、先ず、上記電磁クラッチ14による回転角位相の保持状態を解除することから始められる。即ち、上記ソレノイドコイル16に通電し、磁気吸引力によって上記スライダー15をフランジ部材18から引き離し、これらにそれぞれに設けられ且つ相互に噛合状態にあるツース20A,20A,・・と同20B,20B,・・とを離脱させて上記電磁クラッチ14の締結状態を解除する。しかる後、上記電磁ブレーキ21により上記フランジ部材18に所定の制動トルクをかけ、スライダー15の回転に対してフランジ部材18の回転を遅くする。すると、スライダー15と一体回転するカム軸1及び遊星歯車機構4のインターナルギヤ5は、フランジ部材18と一体回転する遊星歯車機構4のサンギヤ8よりも速く回転することになり、上記カム軸1の回転角位相はプーリー2の回転角位相に対して遅角されることになる。
【0032】
尚、この場合、上記プーリー2と筒状部材17との相対回転に伴い、上記渦巻きバネ10は巻き上げられてバネ力を蓄える。
【0033】
上記カム軸1の遅角量が目標値に達すると、上記電磁ブレーキ21への通電を停止して制動トルクを解除するとともに、上記ソレノイドコイル16への通電を停止して上記電磁クラッチ14のスライダー15をウェーブリング19のバネ力によりフランジ部材18側へ付勢し、上記ツース20A,20A,・・と同20B,20B,・・とを噛合させることでこれを締結状態とし、上記スライダー15とフランジ部材18との回転角位相、即ち、上記カム軸1とプーリー2との回転角位相を保持させる。
【0034】
C:進角動作
進角操作は、上記ソレノイドコイル16に通電してその磁気吸引力により上記スライダー15をフランジ部材18から引き離して電磁クラッチ14の締結状態を解除して行う。即ち、この電磁クラッチ14の締結状態(回転角位相の保持状態)が解除されると、上記渦巻きバネ10の復元方向のバネ力による加速トルクを受けて上記フランジ部材18は上記スライダー15に対して早く回転する。すると、スライダー15と一体回転するカム軸1及び遊星歯車機構4のインターナルギヤ5は、フランジ部材18と一体回転する遊星歯車機構4のサンギヤ8よりも遅く回転することになり、上記カム軸1の回転角位相はプーリー2の回転角位相に対して進角されることになる。
【0035】
上記カム軸1の進角量が目標値に達すると、上記ソレノイドコイル16への通電を停止して上記電磁クラッチ14のスライダー15をウェーブリング19のバネ力によりフランジ部材18側へ付勢し、上記ツース20A,20A,・・と同20B,2B,・・とを噛合させることでこれを締結状態とし、上記スライダー15とフランジ部材18との回転角位相、即ち、上記カム軸1とプーリー2との回転角位相を保持させる。
【0036】
以上、A〜Cに記載の動作が、バルブタイミング制御装置の基本的な作動である。
【0037】
回転角位相の変更時における通電制御
ところで、この実施形態のバルブタイミング制御装置においては、上述の如き基本作動により進角・遅角を行うものであるが、その場合、上記電磁クラッチ14と電磁ブレーキ21の通電制御に本願発明を適用することで、図5に実線図示する特性曲線Lの如く、回転角位相の変更を目標回転角位相の設定後、より迅速に回転角位相の変更を行い得るようにし、以て高い応答性の位相変更動作を実現し、延いてはエンジンの良好な運転特性の維持を図るようにしている。
【0038】
この通電制御を、図5に実線図示する特性曲線Lのように回転角位相を現在の回転角位相から目標回転角位相へ変更する場合を例にとって説明する。先ず、この実施形態のものにおける制御の基本思想であるが、この基本思想は電磁クラッチ14の作動特性を考慮したものとなっている。即ち、電磁クラッチ14は、同図(ハ)に示すように、位相変更動作への移行と同時に締結解除動作が開始されるが、そのツース20A,20A,・・、同20B,20B,・・の噛合解除動作はその動作開始時点(時間t1)で直ちに噛合解除されるものではなく、動作開始時点(時間t1)から所定時間(時間t3−t1)をかけて完了するものであり、且つその場合、ツース噛合解除動作は、その解除動作の初期において最も大きな駆動力を必要とするものである。
【0039】
かかる電磁クラッチ14の作動特性を考慮した上で、該電磁クラッチ14の締結解除動作の初期段階において該電磁クラッチ14に対して解除方向へ最も大きな駆動力を一時的にかけてその締結解除の初期動作を素早く行わせ、その後は適正の駆動力に戻して締結解除を継続させるとともにその締結解除状態を保持させるものである。そして、この電磁クラッチ14の締結解除の初期段階においては、該電磁クラッチ14の締結解除動作用のソレノイドコイル16の電磁力による駆動力のみならず、本来は位相変更の駆動トルクを生成するための電磁ブレーキ21のソレノイドコイル22の電磁力をも上記駆動力と利用するとともに、該電磁クラッチ14と電磁ブレーキ21による駆動力としてより大きなものを作用させるようにしている。
【0040】
かかる基本思想のもとでの通電制御であるが、先ず、電磁クラッチ14の通電は、同図(イ)に示すように、位相変更指令の出力時点(時間t1)から所定時間(時間t2−時間t1)だけ通電量を最大値(100%)に設定し、より大きな締結解除のための駆動力を作用させ、該所定時間の経過後に通電量を本来の締結解除に必要な適正通電量(A%)に切り替えてこれを位相変更の完了時点まで保持するようにしている。
【0041】
また、上記電磁ブレーキ21の通電制御であるが、本来的には位相変更指令の出力時点から位相変更が完了するまでの期間中、現在の回転角位相を目標回転角位相に変更させるに必要な大きさの駆動トルク(即ち、適正トルク)を作用させれば良い訳である。しかし、この実施形態のものにおいては、同図(ロ)に示すように、位相変更指令の出力時点(時間t1)から所定時間(時間t2−t1)だけ、上記適正トルクよりも大きな初期駆動トルクを作用させるべくその通電量を最大値(100%)に設定し、該所定時間の経過後にこれを適正トルクに戻し、この適正トルクを位相変更完了時点まで保持するようにしている。尚、このように、電磁クラッチ14の締結解除動作の初期から電磁ブレーキ21によって駆動トルク(制動トルク)を作用させるようにしたのは、図2に示すように、上記電磁クラッチ14は、ツース20A,20A,・・を備えたスライダー15とツース20B,20B,・・を備えたフランジ部材18と、該スライダー15を噛合解除方向に駆動させるソレノイドコイル16とで構成され、しかも上記各ツース20A,20A,・・、同20B,20B,・・が共に先細状の形態を有しており、この各ツース20A,20A,・・、同20B,20B,・・の先細状形態により、上記電磁ブレーキ21により作用せしめられる駆動トルクFによって電磁クラッチ14を解除させる方向に駆動力Frが作用するので、この電磁ブレーキ21の駆動トルクに起因する駆動力Frを電磁クラッチ14の締結解除に利用するためである。
【0042】
このように電磁クラッチ14と電磁ブレーキ21の通電制御を行うことにより、電磁クラッチ14の締結解除の初期に、該電磁クラッチ14のソレノイドコイル16によって締結解除方向により大きな駆動力が作用せしめられると同時に、上記電磁ブレーキ21によってその駆動トルクの分力として電磁クラッチ解除方向に大きな駆動力(Fr)が作用し、これら両者の相乗作用により、電磁クラッチ14の締結解除動作の初期速度が高く維持され、これにより図5に実線図示するように、位相変更が位相変更指令の出力からより早期に完了し、回転角位相の変更動作の応答性が高められることになる。この回転角位相の変更動作の応答性が高められる分だけ回転角位相の過渡的状態の期間が短くなり、結果的にエンジンの良好な運転特性が維持されることになるものである。
【0043】
また、電磁クラッチ14及び電磁ブレーキ21共に、上記所定時間の経過後にそのソレノイドコイルへの通電量が本来の締結解除に必要な通電量、あるいは本来の位相変更に必要な通電量に、それぞれ変更され且つこれが保持されることで、例えば位相変更初期の大きな通電量をそのまま所定時間経過後も保持するような場合に比して、上記各ソレノイドコイル16,22への通電量そのものを減らすことができ、特に、自動車用エンジンの如くバッテリー容量が制約されるものにおいて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の好適な実施形態にかかる回転伝動部材の継手装置の具体的構造を示す断面図である。
【図2】図1に示した電磁クラッチの構造概念図である。
【図3】図2に示したツース部分における作用力の説明図である。
【図4】位相変更時における電磁クラッチと電磁クラッチの通電量特性と、ツースの噛合状態との相対関係の説明図である。
【図5】図1に示した回転伝動部材の継手装置をバルブタイミング制御装置に適用した場合の回転角位相の制御特性説明図である。
【符号の説明】
1はカム軸、2はプーリー、3はタイミングベルト、4は遊星歯車機構、5はインターナルギヤ、6はキャリア、7はピニオンギヤ、8はサンギヤ、9はシリンダヘッド、10は渦巻きバネ、11は中空軸部材、12は結合ボルト、13は軸受支持部材、14は電磁クラッチ、15はスライダー、16はソレノイドコイル、17は筒状部材、18はフランジ部材、19はウェーブリング、20A及び20Bはツース、21は電磁ブレーキ、22はソレノイドコイル、23は接触子、25はケーシング、26はケーシング、27はエンドプレート、31〜33は軸受、35はVVTコントローラ、36はECUである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a joint device for a rotary transmission member.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types of joint devices for rotating power transmission members have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-26917 discloses a pair of meshes provided between a cam shaft side member and an output shaft side member. A tooth type electromagnetic clutch as a meshing means that is a member and that engages / disengages the two by engaging and releasing the engagement, and a camshaft side member by applying a torque in the braking direction as a phase change driving torque to the camshaft side member And an electromagnetic brake as drive means for changing the rotation angle phase between the output shaft side member and the output shaft side member is disclosed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, a joint device for a rotary transmission member provided with such a tooth type electromagnetic clutch as a meshing means and an electromagnetic brake as a drive means is used, for example, a device for changing a rotational angle phase between a crankshaft and a camshaft of an engine. That is, when applied to a valve timing device, there are the following problems.
[0004]
That is, when the current rotation angle phase is changed to a predetermined target rotation angle phase, the engagement state of the tooth type electromagnetic clutch that holds the current rotation angle phase, that is, the tooth engagement state of the pair of engagement members is released. Release the coupled state between the crankshaft and the camshaft, and then actuate an electromagnetic brake to rotate the crankshaft and the camshaft relative to each other by the braking torque to change the rotational angle phase between them, Thereafter, the tooth type electromagnetic clutch is engaged again to maintain the changed rotational angle phase.
[0005]
Accordingly, in order to perform the rotational angle phase changing operation more quickly and improve the phase change responsiveness, it is necessary to quickly release the engagement of the tooth type electromagnetic clutch (that is, release the engagement of the tooth). . In this case, since the tooth of the tooth type electromagnetic clutch is tapered, the electromagnetic brake is operated in synchronization with the fastening release operation of the tooth type electromagnetic clutch, so that the braking torque of the electromagnetic brake A component force in the engagement release direction of the tooth type electromagnetic clutch is generated on the tooth surface of the tooth type electromagnetic clutch, and the release of the engagement is promoted (see FIG. 3).
[0006]
However, in the conventional joint device for rotary transmission members, when changing the rotation angle phase, the electromagnetic brake is operated in synchronization with the engagement release operation of the tooth electromagnetic clutch to promote the release release of the tooth electromagnetic clutch. Although it is configured, there is no effective control philosophy regarding the energization control for each solenoid coil of the tooth type electromagnetic clutch and the electromagnetic brake, and the energization amount of the solenoid coil of the tooth type electromagnetic clutch is simply used to release the engagement. Set to a value corresponding to the required driving force, and set the energization amount of the solenoid coil of the electromagnetic brake to a value corresponding to the braking torque required to change the predetermined amount of the rotation angle phase, and fasten them. Since it was applied continuously from the initial stage of the release operation, the engagement release operation of the tooth type electromagnetic clutch (ie, the tooth The engagement release operation) is relatively slow, and the engagement releasing action by the braking torque of the electromagnetic brake is also relatively small. As a result, as shown by the characteristic curve shown by the broken line in FIG. Even if the engagement release operation of the tooth type electromagnetic clutch is started at the set time, the engagement of the tooth type electromagnetic clutch is actually released from the set time of the target rotation angle phase, and the rotation angle phase is set by the braking torque of the electromagnetic brake. It takes a relatively long time (t) to start the change operation from the rotation angle phase before the change to the target rotation angle phase side. As a result, the responsiveness of the phase change becomes worse, and consequently the phase change. Longer transition periods will adversely affect engine operating characteristics.
[0007]
Accordingly, the present invention has been made for the purpose of enhancing the responsiveness in the rotational angle phase changing operation by performing the meshing release operation of the meshing means more quickly in the joint device of the rotational transmission member.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the following configuration is adopted as a specific means for solving such a problem.
[0009]
In the first invention of the present application, the first rotational transmission member and the second rotational transmission member, which are capable of transmitting rotational force to each other, are coaxially opposed to each other so as to be able to contact and separate from each other, and on the opposite end surface. The first rotation transmission is made up of a pair of meshing members each provided with a plurality of tapered teeth, receiving the driving force in the axial direction, and moving the pair of meshing members in the separating direction and releasing the meshing state. The engagement means configured to release the fastening between the member and the second rotation transmission member, and a predetermined drive torque is applied between the pair of engagement members of the engagement means to rotate them relative to each other. In a joint device for a rotary transmission member, comprising: a drive unit that changes a rotational angle phase between the rotary transmission member and the second rotary transmission member and whose drive torque value can be changed. Toru In the initial stage of the engagement release operation of the meshing means, an initial driving torque larger than the appropriate driving torque required for changing the predetermined amount of the rotation angle phase is applied for a predetermined period, and the driving torque is applied after the predetermined period has elapsed. Control is performed so that the driving torque is reduced to the appropriate driving torque.
[0010]
According to a second invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the first invention, the drive means is constituted by an electromagnetic brake, and the drive torque is increased or decreased by controlling the amount of current supplied to the electromagnetic brake. It is characterized by that.
[0011]
According to a third invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the first or second invention, the driving force in the fastening release direction of the meshing means is large at the initial stage of the releasing operation and small at the final stage. It is characterized by controlling as follows.
[0012]
According to a fourth invention of the present application, in the joint device for a rotary transmission member according to the third invention, the meshing means is constituted by an electromagnetic clutch that generates a driving force in a direction in which the pair of meshing members are separated by the magnetic force thereof. The driving force is increased or decreased by controlling the amount of current supplied to the electromagnetic clutch.
[0013]
【The invention's effect】
In the present invention, the following effects can be obtained by adopting such a configuration.
[0014]
(1) In the rotation transmission member coupling device according to the first and second inventions of the present application, the drive means is an appropriate drive torque required for changing the predetermined amount of the rotation angle phase in the initial stage of the engagement release operation of the meshing means. A larger initial driving torque is applied for a predetermined period, and after the predetermined period has elapsed, the driving torque is controlled to be reduced to the appropriate driving torque.
[0015]
Accordingly, the driving force in the fastening release direction of the meshing means generated on the tooth surface of the tapered tooth of the meshing means by the drive torque of the drive means is set to an initial drive torque that is greater than the appropriate drive torque. As a result, a larger value is obtained, and the engagement / disengagement action of the meshing means by the driving torque of the drive means is enhanced, and the engagement / release of the meshing means is accelerated accordingly, and as a result, the first rotation transmission member and the second rotation Responsiveness of the changing operation of the rotational angle phase with the transmission member is enhanced.
[0016]
Further, the drive means sets the drive torque to the initial drive torque for a predetermined time at the initial stage of the release of the engagement of the meshing means to promote the release of the engagement of the engagement means. The rotation angle phase of the first rotation transmission member and the second rotation transmission member is changed under the control of the rotation angle, so that the rotation angle phase change operation is properly performed to ensure the phase change accuracy, and for example, for a predetermined time Compared with the case where the initial driving torque is maintained even after the lapse of time, the power consumption in the solenoid coil is small, which is economical.
[0017]
(2) According to the joint device of the rotary transmission member according to the third and fourth inventions of the present application, the driving force of the engagement means in the fastening release direction is controlled to be large at the initial stage of the releasing operation and small at the final stage. Therefore, when a large driving force is applied at the initial stage of the fastening release that requires the most driving force for releasing the fastening, the fastening release speed of the meshing means is increased, and the first rotation transmission member and The responsiveness of the rotation angle phase changing operation with the second rotation transmission member is improved.
[0018]
In addition, since the driving force is set to be small at the end of the release of the fastening, the state is maintained after the fastening is released under this small driving force. It is.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on preferred embodiments.
1. Description of structure FIG. 1 shows an engine valve timing control device as a preferred embodiment of a joint device for a rotational transmission member according to the present invention. In FIG. 1,
[0020]
At the tip of the
[0021]
The
[0022]
A
[0023]
The
[0024]
On the other hand, a tooth type
[0025]
Accordingly, in the electromagnetic clutch 14, the
[0026]
On the other hand, on the back side of the
[0027]
Further, an
[0028]
The operational relationship between the
[0029]
Description of basic operation The basic operation of the valve timing control apparatus having the above- described configuration will be described as follows.
[0030]
A: Holding operation of rotation angle phase The rotation angle phase between the
[0031]
B: Retardation operation of rotation angle phase Retardation operation of rotation angle phase is started by first releasing the holding state of the rotation angle phase by the
[0032]
In this case, with the relative rotation between the
[0033]
When the retard amount of the
[0034]
C: Advance operation The advance operation is performed by energizing the
[0035]
When the advance amount of the
[0036]
As described above, the operations described in A to C are the basic operations of the valve timing control device.
[0037]
Energization control when changing rotation angle phase By the way, in the valve timing control device of this embodiment, the advance and retard are performed by the basic operation as described above. By applying the present invention to the energization control of the
[0038]
This energization control will be described by taking as an example a case where the rotation angle phase is changed from the current rotation angle phase to the target rotation angle phase as indicated by the characteristic curve L shown by the solid line in FIG. First, the basic idea of control in this embodiment is based on the operating characteristics of the
[0039]
In consideration of the operating characteristics of the electromagnetic clutch 14, the initial operation of releasing the engagement is performed by temporarily applying the largest driving force in the releasing direction to the electromagnetic clutch 14 in the initial stage of the releasing operation of the
[0040]
In the energization control based on such a basic idea, first, energization of the
[0041]
The energization control of the
[0042]
By performing energization control of the
[0043]
Further, in both the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a specific structure of a joint device for a rotary transmission member according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a structural conceptual diagram of the electromagnetic clutch shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an acting force in the tooth portion shown in FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram of a relative relationship between an energization amount characteristic of the electromagnetic clutch and the electromagnetic clutch and a tooth meshing state at the time of phase change.
FIG. 5 is an explanatory diagram of control characteristics of a rotation angle phase when the joint device for a rotation transmission member shown in FIG. 1 is applied to a valve timing control device.
[Explanation of symbols]
1 is a cam shaft, 2 is a pulley, 3 is a timing belt, 4 is a planetary gear mechanism, 5 is an internal gear, 6 is a carrier, 7 is a pinion gear, 8 is a sun gear, 9 is a cylinder head, 10 is a spiral spring, 11 is Hollow shaft member, 12 coupling bolt, 13 bearing support member, 14 electromagnetic clutch, 15 slider, 16 solenoid coil, 17 cylindrical member, 18 flange member, 19 wave ring, 20A and 20B are tooth , 21 is an electromagnetic brake, 22 is a solenoid coil, 23 is a contact, 25 is a casing, 26 is a casing, 27 is an end plate, 31 to 33 are bearings, 35 is a VVT controller, and 36 is an ECU.
Claims (4)
上記噛合手段の上記一対の噛合部材間に所定の駆動トルクを作用させてこれらを相対回転させることで上記第1回転伝動部材と第2回転伝動部材との間の回転角位相を変更せしめるとともにその駆動トルク値が変更可能とされた駆動手段とを備えてなる回転伝動部材の継手装置であって、
上記駆動手段の駆動トルクを、上記噛合手段の締結解除動作の初期においては上記回転角位相の所定量の変更に必要な適正駆動トルクよりも大きい初期駆動トルクを所定期間作用させるとともに該所定期間の経過後は駆動トルクを上記適正駆動トルクに低減させるように制御することを特徴とする回転伝動部材の継手装置。Between the first rotation transmission member and the second rotation transmission member that are capable of transmitting rotational force to each other, they are concentrically opposed to each other and provided with a plurality of tapered teeth on the opposite end surfaces. The pair of meshing members receive the driving force in the axial direction thereof, the pair of meshing members move in the separating direction, and the meshing state is released, so that the first rotation transmission member and the second rotation transmission member are Meshing means configured to release the fastening of
A predetermined drive torque is applied between the pair of meshing members of the meshing means to rotate them relative to each other, thereby changing the rotation angle phase between the first rotation transmission member and the second rotation transmission member. A joint device for a rotary transmission member comprising a drive means capable of changing a drive torque value,
The initial driving torque larger than the appropriate driving torque required for changing the predetermined amount of the rotation angle phase is applied for a predetermined period at the initial stage of the engagement release operation of the engagement means. After the elapse of time, the rotation transmission member coupling device is controlled so as to reduce the driving torque to the appropriate driving torque.
上記駆動手段が電磁ブレーキで構成され、該電磁ブレーキへの通電量の制御により上記駆動トルクが増減制御されることを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 1,
The joint device for a rotary transmission member, wherein the drive means is constituted by an electromagnetic brake, and the drive torque is controlled to increase or decrease by controlling an energization amount to the electromagnetic brake.
上記噛合手段の締結解除方向への駆動力を、解除動作の初期に大きく、終期に小さくなるように制御することを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 1 or 2,
A joint device for a rotary transmission member, wherein the driving force of the meshing means in the fastening release direction is controlled to be large at the initial stage of the releasing operation and small at the final stage.
上記噛合手段を、その磁力により上記一対の噛合部材を離間させる方向の駆動力を発生する電磁クラッチで構成し、該電磁クラッチへの通電量の制御により上記駆動力を増減制御することを特徴とする回転伝動部材の継手装置。In claim 3,
The meshing means is constituted by an electromagnetic clutch that generates a driving force in a direction to separate the pair of meshing members by the magnetic force, and the driving force is increased or decreased by controlling the amount of current supplied to the electromagnetic clutch . Rotating transmission member joint device.
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