JP4062224B2 - Valve timing control device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の吸・排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関する。 The present invention relates to a valve opening / closing timing control device for controlling the opening / closing timing of intake and exhaust valves of an internal combustion engine.
弁開閉時期制御装置としては、内燃機関のクランクシャフトと一体的に回転するハウジング部材と、ハウジング部材に相対回転可能に組付けられカムシャフトと一体的に回転するロータ部材と、ハウジング部材に移動可能に配設されるロック部材がロータ部材に形成される受容部に係脱して相対回転を制御するロック機構と、ロック機構へ作動油を給排する油圧回路とを備える装置において、ロック部材が回転軸に直交または交差する方向に移動可能に配置され、ロック部材を受容部へ向けて付勢する付勢力を、ロック部材を受容部から離脱させる力(解除油圧)よりも大きく、且つ、解除油圧に内燃機関の回転速度がアイドル回転速度であるときにロック部材に働く遠心力を加えたものより小さく設定し、ロック機構を制御しているものがある(例えば、特許文献1参照。)。
As a valve opening / closing timing control device, a housing member that rotates integrally with a crankshaft of an internal combustion engine, a rotor member that is assembled so as to be rotatable relative to the housing member and that rotates integrally with a camshaft, and is movable to the housing member In a device comprising a lock mechanism that controls the relative rotation by engaging and disengaging a lock member disposed on the rotor member with a receiving portion formed on the rotor member, and a hydraulic circuit that supplies and discharges hydraulic oil to and from the lock mechanism The urging force that is movably arranged in a direction perpendicular to or intersecting the axis and that urges the lock member toward the receiving portion is larger than a force that releases the lock member from the receiving portion (release hydraulic pressure), and the release hydraulic pressure In addition, when the rotational speed of the internal combustion engine is an idle rotational speed, the one that is set smaller than the centrifugal force acting on the lock member is set to control the lock mechanism. That (for example, see
しかしながら、この従来技術は、エンジン始動後油圧が十分に供給されない時に、エンジン回転が急上昇した場合、ロック部材に発生する遠心力が付勢力より大きくなる場合があり、ロック部材が受容部から離脱して、ロック機構の解除を引き起こす可能性がある。 However, according to this prior art, when the engine rotation is rapidly increased when the hydraulic pressure is not sufficiently supplied after starting the engine, the centrifugal force generated in the lock member may be larger than the urging force, and the lock member is detached from the receiving portion. This may cause the lock mechanism to be released.
また、ロック機構を解徐しないように、遠心力に対して十分な付勢力を付加した場合には、ロック部材を受容部から離脱させるために高圧の作動油圧が必要である。
そこで本発明は、弁開閉時期制御装置において、ロック部材に発生する遠心力の影響を低減し、エンジン回転数の急上昇による遠心力によるロック機構の解除を防止することを技術的課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a technical object of the present invention to reduce the influence of centrifugal force generated on a lock member in a valve opening / closing timing control device and prevent the lock mechanism from being released due to centrifugal force due to a sudden increase in engine speed.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明にて講じた技術的手段は、内燃機関のクランクシャフトまたはカムシャフトの一方と一体的に回転するハウジング部材と、前記ハウジング部材に相対回転可能に組付けられ前記カムシャフトまたは前記クランクシャフトの他方と一体的に回転するロータ部材と、前記ハウジング部材に移動可能に配設されるロック部材が前記ロータ部材に形成される受容部に係脱して前記相対回転を制御するロック機構と、前記ロック機構へ作動油を給排する油圧回路とを備えた弁開閉時期制御装置において、前記ロック部材に発生する遠心力と対向する方向にカウンタ力を発生する遠心力キャンセル機構を有し、前記キャンセル機構は、移動可能なカウンタ部材と、一端が前記ロック部材に当接可能で他端が前記カウンタ部材に当接可能であって揺動自在に支持されたシャフト部材とから構成されることである。
In order to solve the above-mentioned problems, the technical means taken in the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、ロック部材に発生する遠心力と対向するカウンタ力を発生する遠心力キャンセル機構を有することにより、エンジン回転数の急上昇による遠心力によるロック機構の解除を簡単な構造で防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the centrifugal force canceling mechanism that generates a counter force that opposes the centrifugal force generated in the lock member is provided, the lock mechanism can be easily released by the centrifugal force due to a sudden increase in the engine speed. Can be prevented with a simple structure .
上記課題を解決するために、請求項2に記載の発明にて講じた技術的手段は、前記カウンタ力は、前記ロック部材に発生する遠心力より小さく設定されていることである。
In order to solve the above-mentioned problem, the technical means taken in the invention of
請求項2に記載の発明によれば、カウンタ力は、ロック部材に発生する遠心力より小さく設定されていることにより、ロック部材を受容部から離脱させる作動油圧を低減することができる。 According to the second aspect of the present invention, the counter force is set to be smaller than the centrifugal force generated in the lock member, so that the hydraulic pressure for releasing the lock member from the receiving portion can be reduced.
本発明によると、ロック部材に発生する遠心力の影響を低減することができるため、エンジン回転数の急上昇による遠心力によるロック機構の解除を防止することができる。 According to the present invention, since the influence of the centrifugal force generated on the lock member can be reduced, it is possible to prevent the lock mechanism from being released due to the centrifugal force due to the rapid increase in the engine speed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1乃至図4に示す弁開閉時期制御装置1は、内燃機関の図示しないシリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフト10と、カムシャフト10の先端部に一体的に組付けられたロータ20とからなる弁開閉用のロータ部材2を有している。また、弁開閉時期制御装置1は、ロータ20に対して所定範囲で相対回転が可能となるように組付けられるハウジング30、フロントプレート40、リアプレート50から成るハウジング部材3を有している。ハウジング30の外周には、タイミングスプロケット31が一体に形成されている。さらに、ロータ20とフロントプレート40間に組付けられたトーションスプリング60と、ロータ20に組付けた4枚のベーン70と、ハウジング30に組付けたロックプレート(ロック部材)80等が備えられている。
A valve opening / closing
タイミングスプロケット31には、周知のように、図示していないクランクシャフトからクランクスプロケットとタイミングチェーンを介して、図2にカムシャフト回転方向として示される時計廻り方向に回転動力が伝達される。
As is well known, rotational power is transmitted to the
カムシャフト10は、図示しない吸気弁または排気弁を開閉する周知の図示しないカムを有し、カムシャフト10の内部には、カムシャフト10の軸方向に延びる進角通路(油圧回路)11、遅角通路(油圧回路)12およびロック通路(油圧回路)13が設けられている。進角通路11は、カムシャフト10に設けた径方向の通路11a及び環状溝11bとシリンダヘッドに設けた接続通路15を通して切換弁200の第1接続ポート201に接続されている。また、遅角通路12は、カムシャフト10に設けた径方向の通路12a及び環状溝12bとシリンダヘッドに設けた接続通路16を通して切換弁200の第2接続ポート202に接続されている。また、ロック通路13は、カムシャフト10に設けた径方向の通路12a及び環状溝13bとシリンダヘッドに設けた接続通路17を通して切換弁200の第3接続ポート203に接続されている。
The
切換弁200は、ソレノイド204へ通電し、制御することにより図示しないスプールをスプリングに抗して移動させる周知のものである。制御弁200は、図1に示すように内燃機関によって駆動されるオイルポンプ205に接続された供給ポート206aおよび206bが各々第1接続ポート201および第3接続ポート203に連通すると共に、第2接続ポート202が排出ポート207に連通するように構成される。また制御弁200は、供給ポート206aが第1接続ポート201および第2接続ポート202と遮断されると共に、供給ポート206bが第3接続ポート203に連通するように構成される。また制御弁200は、供給ポート206aおよび206bが各々第2接続ポート202および第3接続ポート203に連通すると共に、第1接続ポート201が排出ポート207に連通するように構成される。また制御弁200は、内燃機関の停止時および始動時は、第1接続ポート201、第2接続ポート202および第3接続ポート203が排出ポート207に連通するように構成されている。
The switching valve 200 is a known valve that moves a spool (not shown) against a spring by energizing and controlling the
図2に示すように、ハウジング部材3の主要素であるハウジング30には、その内周面でロータ20を相対回転可能に支持する突部33が複数個設けられている。隣接する突部33とロータ20とにより相対回転方向(矢印S1、S2方向)に沿って並設される複数個の流体圧室R0が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、ロータ20の外周部には、各流体圧室R0に対面するようにベーン溝21が所定の間隔を隔てて放射状に複数個形成されている。各ベーン溝21には、仕切部材として機能するベーン70が放射方向に沿ってそれぞれ摺動可能に挿入されている。ベーン70は、各流体圧室R0をハウジング30及びロータ20の相対回転方向(矢印S1、S2方向)において進角室R1と遅角室R2とに仕切ると共に、ロータ20と一体的に回転する。進角室R1は、径方向の油路23aおよびロータ20の軸心に形成された油路23bを介して進角通路11に連通する。遅角室R2は、径方向の油路24aおよび軸方向の油路24bを介して遅角通路12に連通する。
As shown in FIG. 2, a plurality of
図2に示すように、ロータ20の外周部にはロック油通路22が形成されている。ロック油通路22の一端には後述するロック機構を構成して中間位相から相対回転位相が進角方向(矢印S1方向)へそれ以上移動することを阻止するロック溝22Aが形成されている。また、ロック油通路22の他端には後述するロック機構を構成して中間位相から相対回転位相が遅角方向(矢印S1方向)へそれ以上移動することを阻止するロック溝22Bが形成されている。
As shown in FIG. 2, a
図2に示すように、ハウジング30の突部33には、ハウジング30及びロータ20の相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との中間となる中間位相にメカニカルに保持するロック機構を構成するロック部8Aおよびロック部8Bが取り付けられている。ロック部8A(進角用ロック部)は、ロータ20が進角方向(S1方向)へ移動することを阻止する。ロック部8B(遅角用ロック部)は、ロータ20が遅角方向(S2方向)へ移動することを阻止する。進角用ロック部8Aは、プレート形状のロック体60と、ロックプレート80をロック方向である径内方向に付勢するバネ81を有する。遅角用のロック部8Bは、進角用のロック部8Aと同様に、プレート形状のロックプレート80と、ロックプレート80をロック方向である径方向内方に付勢するバネ81とを有する。なおロックプレート80の形状はプレート形状に限定されない。
As shown in FIG. 2, the
図2乃至図4に示すように、突部33のロック部8Aとロック部8Bとの中間には径方向に案内溝36が形成されている。案内溝36には径方向に移動可能なカウンタウエイト91が挿入されている。突部33のロック部8A、8Bと案内溝36との各々の中間には支点穴35aが形成されている。支点穴35aにはアーム90が一体に設けられた支点軸35bが揺動自在に挿入されている。支点穴35aと支点軸35bにより支点構造35を構成する。アーム90は一端がロックプレート80に当接し他端がカウンタウエイト91に当接している。カウンタウエイト91に回転による遠心力が径方向外方に発生するとアーム90は支点構造35を介して揺動されロックプレート80に径方向内方にカウンタ力が発生する。カウンタ力は、ロックプレート80に発生する遠心力に対向するようにロックプレート80に作用する。これにより、エンジン回転数の急上昇による遠心力によるロック機構の解除を防止することができる。尚、案内溝36は、外部と連通しているとよい。これにより、案内溝36に滞留するオイルを排出することができカウンタウエイト91の作動を円滑にすることができる。
As shown in FIGS. 2 to 4, a
図2に示すように、ロック油通路22の作動油が排出され、ハウジング30およびロータ20の相対回転位相が中間位相のとき、バネ81の付勢力により進角用のロック部8Aのロックプレート80はロック方向である径内方向に付勢され、ロック溝22Aにロックプレート80の先端部が係合される。また、同様にバネ81の付勢力により遅角用のロック部8Bのロックプレート80がロック方向である径内方向に付勢され、ロック溝22Bに遅角用のロック部8Bのロックプレート80の先端部が係合される。これにより、ハウジング30およびロータ20の相対回転位相はロックされる。
As shown in FIG. 2, when the hydraulic oil in the
このようにハウジング30およびロータ20の相対回転位相がロックされると、ハウジング30およびロータ20は一体回転可能となる。本実施形態においては上記のようにハウジング30およびロータ20の相対回転位相が最進角位相と最遅角位相との中間の中間位相となるとき、つまり、ベーン70の位相が流体圧室R0において最進角位相と最遅角位相との中間の中間位相となるとき、エンジンの円滑な始動性が得られるように、エンジンの弁の開閉タイミング時期が設定されている。
When the relative rotational phase of the
以上のように構成した本実施形態の弁開閉時期制御装置1の作用を説明する。
The operation of the valve
図2は、始動時における弁開閉時期制御装置を示す。始動時は、進角室R1および遅角室R2の作動油は排出されると共に、ロック油通路22の作動油も排出されている。このため、ロックプレート80が夫々径方向内方に移動して、ロック部8A、8Bがロックされている。これにより、回転位相が中間位相においてエンジンを始動させることができ、円滑な始動性が得られる。
FIG. 2 shows a valve opening / closing timing control device at the time of starting. At the time of starting, the hydraulic oil in the advance chamber R1 and the retard chamber R2 is discharged, and the hydraulic oil in the
ところで、エンジン始動後、エンジン回転がアイドル回転速度の場合は、図2に示すように、ロックプレート80を径内方向へ向けて付勢するばね81の付勢力により、ロックプレート80がロック溝22A、22Bに没入されてロック機構をロックすることができる。また、エンジン始動後は、制御弁200を制御することにより、オイルポンプ205から進角室R1、遅角室R2およびロック油通路22に作動油が供給され、相対回転位相が中間位相にされる。
By the way, after the engine is started, when the engine rotation is at the idle rotation speed, as shown in FIG. 2, the
しかし、エンジン始動直後は、進角室R1、遅角室R2およびロック油通路22に作動油が十分に供給されていない。また、エンジン回転が急上昇した場合、図3に示すように、ロックプレート80に発生する遠心力がばね81の付勢力より大きくなる場合があり、ロックプレート80がロック溝22A、22Bから離脱しロック解除を引き起こす場合がある。
However, immediately after the engine is started, the hydraulic oil is not sufficiently supplied to the advance chamber R1, the retard chamber R2, and the
しかしながら、本実施形態では、カウンタウエイト91に回転による遠心力が径方向外方に発生するとアーム90は支点構造35を介して揺動されロックプレート80に径方向内方にカウンタ力が発生する。カウンタ力は、ロックプレート80に発生する遠心力に対向するようにロックプレート80に作用し、ばね81のロックプレート80を径内方向へ向けて付勢する付勢力に付加されてロックプレート80をロック溝22A、22Bに係合させる。これにより、エンジン回転数の急上昇による遠心力によるロック機構の解除を防止することができる。
However, in this embodiment, when a centrifugal force due to rotation is generated in the
エンジンの駆動条件に応じてハウジング30およびロータ20の相対回転位相を変化させる場合には、進角用のロック部8Aおよび遅角用のロック部8Bを解除する。この場合には、ロック油路25を介してロック油通路22に油を供給し、ロック油通路22の油圧によりロック部8Aおよび8Bのロックプレート80の先端部の加圧面を加圧し、ロックプレート80を径外方向に移動させてロック解除する。このようにロック部8A,8Bがロック解除されているとき、ハウジング30およびロータ20の相対回転は可能となり、エンジンの駆動条件に応じてクランクシャフトの回転位相に対するカムシャフト10の回転位相を遅角方向(矢印S1方向)または進角方向(矢印S2方向)に必要に応じて調整して、エンジンの出力特性を調整することができる。
When the relative rotation phase of the
1・・・弁開閉時期制御装置
2・・・ロータ部材
3・・・ハウジング部材
10・・・カムシャフト
13・・・ロック通路(油圧回路)
22A,22B・・・ロック溝(受容部:ロック機構)
70・・・ベーン
80・・・ロックプレート(ロック部材:ロック機構)
90・・・アーム(シャフト部材:キャンセル機構)
91・・・カウンタウエイト(カウンタ部材:キャンセル機構)
DESCRIPTION OF
22A, 22B ... Lock groove (receiving part: lock mechanism)
70 ...
90 ... arm (shaft member: cancellation mechanism)
91 ... Counter weight (counter member: cancel mechanism)
Claims (2)
前記ハウジング部材に相対回転可能に組付けられ前記カムシャフトまたは前記クランクシャフトの他方と一体的に回転するロータ部材と、
前記ハウジング部材に移動可能に配設されるロック部材が前記ロータ部材に形成される受容部に係脱して前記両部材の相対回転を制御するロック機構と、
前記ロック機構へ作動油を給排する油圧回路とを備えた弁開閉時期制御装置において、
前記ロック部材に発生する遠心力と対向する方向にカウンタ力を発生する遠心力キャンセル機構を有し、前記キャンセル機構は、移動可能なカウンタ部材と、一端が前記ロック部材に当接可能で他端が前記カウンタ部材に当接可能であって揺動自在に支持されたシャフト部材とから構成されることを特徴とする弁開閉時期制御装置。 A housing member that rotates integrally with one of the crankshaft or camshaft of the internal combustion engine;
A rotor member that is assembled to the housing member so as to be relatively rotatable, and rotates integrally with the other of the camshaft or the crankshaft;
A lock mechanism that is movably disposed on the housing member and engages / disengages with a receiving portion formed on the rotor member to control relative rotation of the two members;
In a valve opening / closing timing control device comprising a hydraulic circuit for supplying and discharging hydraulic oil to and from the lock mechanism,
Have a centrifugal force canceling mechanism for generating a counter force in a direction opposite to the centrifugal force generated in the locking member, wherein the canceling mechanism includes a counter member movable, the other end one possible contact with the locking member A valve opening / closing timing control device comprising: a shaft member that is capable of contacting the counter member and is swingably supported .
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