JP4297950B2 - Valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。 The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls the opening / closing timing of an intake-side or exhaust-side engine valve of the internal combustion engine in accordance with an operating state.
この種のバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトからカムシャフトに至る動力伝達経路において、両シャフトの回転位相を操作することにより、機関弁の開閉タイミングを制御するようにしている。即ち、この種の装置は、クランクシャフトにタイミングチェーン等を介して連繋された駆動回転体がカムシャフト側の従動回転体に必要に応じて相対回動できるように組み付けられると共に、これらの回転体の間に両者の組付角を操作すべく組付角操作機構が介装され、この組付角操作機構を適宜駆動制御することによってクランクシャフトとカムシャフトの回転位相を変更するようになっている。 This type of valve timing control device controls the opening / closing timing of the engine valve by manipulating the rotational phase of both shafts in the power transmission path from the crankshaft to the camshaft. That is, this type of device is assembled so that a drive rotator linked to a crankshaft via a timing chain or the like can be rotated relative to a driven rotator on the camshaft side as needed. In order to operate the assembly angle between the two, an assembly angle operation mechanism is interposed, and the rotation phase of the crankshaft and the camshaft is changed by appropriately controlling the drive of this assembly angle operation mechanism. Yes.
組付角操作機構としては、ヘリカルギヤを用いて油圧ピストンの直進作動を両回転体の回動作動に変換するもの等種々のものが開発されているが、近年、軸長を短縮化でき、フリクションロスが少ない等の多く利点を有するリンクを用いたものが案出されている。 Various types of assembly angle operating mechanisms have been developed, such as those that use a helical gear to convert the rectilinear operation of a hydraulic piston into a rotating operation of both rotating bodies. Recently, however, the shaft length can be shortened and friction can be reduced. A link that has many advantages such as low loss has been devised.
組付角操作機構にリンクを用いたバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下の特許文献1に開示されるようなものがある。 As a valve timing control device using a link for the assembly angle operation mechanism, for example, there is one disclosed in Patent Document 1 below.
この装置は、図15,図16に示すように、クランクシャフト(図示せず。)にタイミングチェーン(図示せず。)等を介して連繋されたハウジング101(駆動回転体)がカムシャフト102の端部に回動可能に組み付けられ、ハウジング101の内側端面に形成された径方向ガイド106に複数の可動案内部104,104が夫々径方向に沿って摺動自在に係合支持されると共に、径方向外側に突出する複数のレバー105,105を有するレバー軸106(従動回転体)がカムシャフト102の端部に取り付けられ、各可動案内部104とレバー軸106の対応するレバー105とがリンク107によって枢支連結されている。そして、ハウジング101の前記径方向ガイド103と対向する位置には、径方向ガイド103側の側面に一条の渦巻き状ガイド108を有する中間回転体109がハウジング101とレバー軸106に対して相対回動可能に設けられ、前記各可動案内部104の軸方向の一方の端部に突設された略円弧状の複数の突条110が前記渦巻き状ガイド108に案内係合されている。また、中間回転体109はハウジング101に対して回転を進める側にゼンマイばね111によって付勢されると共に、電磁ブレーキ112によって回転を遅らせる側の力を適宜受けるようになっている。
In this apparatus, as shown in FIGS. 15 and 16, a housing 101 (drive rotary member) connected to a crankshaft (not shown) via a timing chain (not shown) or the like is connected to a
この装置の場合、電磁ブレーキ112がOFF状態のときには、中間回転体109がゼンマイばね111の付勢力を受けハウジング101に対して初期位置に位置されており、渦巻き状ガイド108に突条110でもって噛合う可動案内部104は径方向外側に最大に変位し、リンク107を引き起こしてハウジング101とカムシャフト102の組付角を最遅角位置または最進角位置に維持している。そして、この状態から電磁ブレーキ112がONにされると、中間回転体109が減速されてハウジング101に対して遅れ側に相対回転する結果、渦巻き状ガイド108に噛合う可動案内部104が径方向内側に変位し、今まで引き起こされていたリンク107を次第に倒すようにしてハウジング101とカムシャフト102の組付角を最進角位置または最遅角位置に変更する。
本発明は、前記従来のパワーステアリング装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、請求項1記載の発明は、操舵軸に連係された操舵機構と、該操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、該油圧パワーシリンダの両油圧室に対して油圧を選択的に給排する可逆式ポンプと、該可逆式ポンプを正逆回転駆動させる電動機と、前記操舵機構に付与する操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサによって検出されたトルク信号に基づき前記電動機に対して駆動信号を出力する電動機制御手段と、前記電動機の回転数を検出または推定する駆動状態検出手段と、パワーステアリング装置の作動異常を検出する異常監視回路と、を備え、前記異常監視回路は、前記油圧パワーシリンダに供給される作動油の油量不足により前記油圧パワーシリンダのシリンダ圧が上がらないことによって発生する操舵トルクを所定トルク値として設定し、操舵トルクが前記所定トルク値以上で、かつ前記電動機の回転数が所定回転数以上であることをそれぞれ検出した場合に、前記パワーステアリング装置が故障していると判断することを特徴としている。 The present invention has been devised in view of the technical problems of the conventional power steering device. The invention according to claim 1 assists the steering mechanism linked to the steering shaft and the steering force of the steering mechanism. A hydraulic power cylinder, a reversible pump that selectively supplies and discharges hydraulic pressure to and from both hydraulic chambers of the hydraulic power cylinder, an electric motor that drives the reversible pump to rotate forward and backward, and steering that is applied to the steering mechanism a torque sensor for detecting a torque, and motor control means for outputting a drive signal to the motor based on a torque signal detected by the torque sensor, a drive state detection means for detecting or estimating a rotation speed of the electric motor, includes an abnormality monitoring circuit for detecting an abnormal operation of the power steering device, the said abnormality monitoring circuit, before the oil amount shortage of the operating oil supplied to the hydraulic power cylinder The steering torque generated when the cylinder pressure of the hydraulic power cylinder does not increase is set as a predetermined torque value, and it is detected that the steering torque is equal to or higher than the predetermined torque value and the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the predetermined rotation speed. In this case, it is determined that the power steering device is out of order.
即ち、例えば、渦巻き状ガイド108に連係する各リンク107は可動案内部104を渦巻き状ガイド108に係合させた状態で同期作動し得るように夫々リンク長の異なる個別の設計を行わなければならず、渦巻き状ガイド108に連係するリンク107その他の部品の設計の自由度が大幅に狭められて開発者は困難な設計を強いられることとなる。また、渦巻き形状の改善によって、例えば、中間回転体109を初期位置に戻り易い特性等に改善したいときにも、前記の非線形特性による制約によって装置の所望の特性を得ることができなかった。
That is, for example, each
そこで本発明は、渦巻き状ガイドに連係するリンクその他の部品の設計の自由度を高めることができると共に、渦巻き状ガイドの形状に起因する装置の作動特性の改善を容易に行うことのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供しようとするものである。 Accordingly, the present invention can increase the degree of freedom in designing links and other parts linked to the spiral guide, and can easily improve the operating characteristics of the apparatus due to the shape of the spiral guide. It is intended to provide a valve timing control device.
機関のクランクシャフトによって回転される駆動回転体と、カムシャフトに結合され、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、前記ガイドに係合され、内側方向若しくは外側方向に移動するように設けられた可動案内部と、前記可動案内部と従動回転体を連結し、前記可動案内部の内側方向若しくは外側方向の移動により前記駆動回転体と従動回転体の組付角を変更するリンクと、電磁コイルに励磁するパターンを変更することによって前記中間回転体に遅れ側及び進み側の回転操作力を付与する操作力付与手段と、を備え、前記ガイドは、機関停止時に、前記カムシャフトに有する駆動カムのプロフィールとバルブスプリングのばね力に起因する前記カムシャフト側のトルク変動によって、前記中間回転体が機関の再始動に適した位置に戻される形状に形成されていることを特徴としている。 A drive rotator that is rotated by the crankshaft of the engine, a driven rotator that is coupled to the camshaft and receives power from the drive rotator, and is provided to be rotatable relative to the drive rotator and the driven rotator. An intermediate rotator having a guide that is reduced in diameter in the circumferential direction, a movable guide that is engaged with the guide and is provided to move inward or outward, and the movable guide and the driven rotator. The intermediate rotating body is connected to the intermediate rotating body by changing the link to change the assembly angle of the driving rotating body and the driven rotating body by moving the movable guide portion in the inner or outer direction, and the pattern for exciting the electromagnetic coil. comprising an operation force imparting means for imparting a rotational operation force of the delayed side and the leading side, the said guide, when the engine is stopped, profile of the drive cam having the cam shaft and Bal By the camshaft torque variations due to the spring force of the spring, the intermediate rotor is characterized in that it is formed in a shape that is returned to the position suitable for restart of the engine.
この発明によれば、機関停止時には、ガイドの特異な形状によって中間回転体が機関始動に適した初期位置に自然に戻されることから、機関再始動時には最適なバルブタイミングで確実な始動を行うことができる。 According to the present invention, when the engine is stopped, the intermediate rotor is naturally returned to the initial position suitable for starting the engine due to the unique shape of the guide, so that the engine can be reliably started at the optimal valve timing when the engine is restarted. Can do.
請求項2に記載の発明は、基本構成は請求項1の発明とほぼ同じであり、異なるところは、ガイドは、機関停止時に、前記カムシャフトに有する駆動カムのプロフィールとバルブスプリングのばね力に起因する前記カムシャフト側のトルク変動によって、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相が最遅角側に戻される形状に形成されていることを特徴としている。
The invention according to
この発明も請求項1の発明と同様な作用効果が得られる。 This invention can achieve the same effects as those of the invention of the first aspect.
請求項3に記載の発明は、機関停止時の前記カムシャフトが回転を停止する前に前記中間回転体が回動した際、該中間回転体の回転を停止させるストッパを設けたことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a stopper for stopping the rotation of the intermediate rotating body when the intermediate rotating body rotates before the camshaft stops rotating when the engine is stopped. Yes.
この発明によれば、機関停止時に、前記中間回転体が、前述のように機関再始動時の最適な初期位置に回転した際に、ストッパによって中間回転体を正確な初期位置に停止させることが可能になる。 According to the present invention, when the engine is stopped, when the intermediate rotating body rotates to the optimum initial position at the time of restarting the engine as described above, the intermediate rotating body can be stopped at the accurate initial position by the stopper. It becomes possible.
請求項4に記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転される駆動回転体と、カムシャフトに結合され、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、を備え、機関の運転状態に応じて前記クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
内側方向若しくは外側方向に移動するように案内された可動案内部と、前記可動案内部が係合するとともに周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、前記ガイドに沿って前記可動案内部を内側方向若しくは外側方向に移動させて前記クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を可変制御する組付角操作機構と、電磁コイルに励磁するパターンを変更することによって前記中間回転体に遅れ側及び進み側の回転操作力を付与して前記可動案内部を前記ガイドに沿って変位させて前記駆動回転体に対する前記従動回転体の組付角を調整する操作力付与手段と、を備え、前記ガイドは、前記カムシャフトが回転を停止する前に、前記カムシャフトに有する駆動カムのプロフィールとバルブスプリングのばね力に起因する前記カムシャフト側のトルク変動の力によって、前記中間回転体が機関の再始動に適した位置に戻される形状に形成されていることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a driving rotating body that is rotated by a crankshaft of an engine, and a driven rotating body that is coupled to a camshaft and that is transmitted with power from the driving rotating body. A valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls the relative rotational phase of the crankshaft and the camshaft according to
A movable guide portion guided to move inward or outward, an intermediate rotating body having a guide that engages with the movable guide portion and has a diameter reduced in the circumferential direction, and the movable guide portion along the guide Is moved inwardly or outwardly to variably control the relative rotational phase of the crankshaft and camshaft, and the intermediate rotor is delayed and changed by changing the pattern of exciting the electromagnetic coil. An operation force applying means for applying an advancing side rotation operation force and displacing the movable guide portion along the guide to adjust an assembly angle of the driven rotation body with respect to the drive rotation body, , before the camshaft stops rotating, due to the spring force profile and the valve spring of the drive cam with the cam shaft said Kamushafu The force of the torque fluctuation of the side, the intermediate rotating body is characterized in that it is formed in a shape that is returned to the position suitable for restart of the engine.
以下、本発明のバルブタイミング制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図1〜図9は本発明の実施形態の基本構成について説明し、図10、図11に示す縮径するガイドである渦巻き溝の構成は参考例であって、本実施形態の渦巻き溝の構成は図12〜図14に示している。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a valve timing control device of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 9 explain the basic configuration of the embodiment of the present invention, and the configuration of the spiral groove that is a guide for reducing the diameter shown in FIGS. 10 and 11 is a reference example, and the configuration of the spiral groove of the present embodiment Is shown in FIGS.
なお、この実施形態は、バルブタイミング制御装置を内燃機関の吸気側の動力伝達系に適用したものであるが、排気側の動力伝達系に同様に適用することも可能である。 In this embodiment, the valve timing control device is applied to the power transmission system on the intake side of the internal combustion engine, but can also be applied to the power transmission system on the exhaust side.
このバルブタイミング制御装置は、図1に示すように内燃機関のシリンダヘッド(図示せず)に回転自在に支持されたカムシャフト1と、このカムシャフト1の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン(図示せず)を介してクランクシャフト(図示せず)に連繋されるタイミングスプロケット2を外周に有する駆動プレート3(本発明における駆動回転体)と、この駆動プレート3とカムシャフト1の前方側(図1中左側)に配置されて、両者3,1の組付角を回動操作する組付角操作機構5と、この組付角操作機構5のさらに前方側に配置されて、同機構5を駆動操作する操作力付与手段4と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとロッカカバーの前面に跨って取り付けられて組付角操作機構5と操作力付与手段4の前面と周域を覆うVTCハウジング12と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the valve timing control device includes a camshaft 1 rotatably supported by a cylinder head (not shown) of an internal combustion engine, and a relative rotation at the front end of the camshaft 1 as necessary. A drive plate 3 (drive rotator in the present invention) having a
駆動プレート3は、中心部に段差状の支持孔6を備えた円板状に形成され、その支持孔6部分が、カムシャフト1の前端部に一体に結合されたフランジリング7に回転自在に支持されている。そして、駆動プレート3の前面(カムシャフト1と逆側の面)には、図2に示すように、3つの径方向溝8(本発明における径方向ガイド)が同プレート3の半径方向に沿うように形成されており、この各径方向溝8の内部には、後述する案内部材17(本発明における可動案内部)の断面方形状の基部が摺動自在に係合されている。
The
また、前記フランジリング7の前面側には、放射状に突出する三つのレバー9を有するレバー軸10(本発明における従動回転体)が配置され、このレバー軸10がフランジリング7と共にボルト13によってカムシャフト1に結合されている。そして、レバー軸10の各レバー9には、リンク14の一端がピン15によって枢支連結され、各リンク14の他端には、基部側が径方向溝8に係合された前記各案内部材17が回動可能に嵌合されている。
Further, on the front side of the
各案内部材17は、上述のように径方向ガイド8に案内された状態において、リンク14を介してレバー軸10の対応するレバー9に連結されているため、案内部材17が外力を受けて径方向溝8に沿って変位すると、駆動プレート3とレバー軸10はリンク14の作用でもって案内部材17の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
Since each
また、各案内部材17には前面側(カムシャフト1と逆側)に開口する保持穴18が設けられ、この保持穴18に、係合部としての球19を保持するための略円柱状のリテーナ20が摺動自在に収容されると共に、リテーナ20を前方側に付勢するためのコイルばね21が収容されている。リテーナ20は前面中央に半球状の凹部20aが設けられ、この凹部20aに球19(案内部材17と共に本発明における可動案内部を構成。)が転動自在に収容されている。
Each
レバー軸10のレバー9の突設位置よりも前方側には、略円盤状の中間回転体23が玉軸受22を介して支持されている。この中間回転体23の後部側の面には縮径するガイドである断面半円状の渦巻き溝24が形成され、この渦巻き溝24に前記各案内部材17の球19が転動自在に係合されている。渦巻き溝24の渦巻きは、図2及び図10,図11に示すように駆動プレート3の回転方向Rに沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、案内部材17の球19が渦巻き溝24に係合した状態で中間回転体23が駆動プレート3に対して遅れ方向に相対回転すると、案内部材17は渦巻き溝24の渦巻き形状に沿って半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体23が進み方向に相対回転すると、半径方向外側に移動する。
A substantially disc-shaped intermediate
この実施形態の場合、組付角操作機構5は、以上説明した駆動プレート3の径方向溝8、案内部材17、リンク14、レバー9、中間回転体23の渦巻き溝24等によって構成されている。この組付角操作機構5は、操作力付与手段4から中間回転体23にカムシャフト1に対する相対的な回動操作力が入力されると、渦巻き溝24を介して案内部材17を径方向に変位させ、さらにリンク14及びレバー9を介してその回動力を設定倍率に増幅し、駆動プレート3とカムシャフト1に相対的な回動力を作用させる。
In the case of this embodiment, the assembly
一方、操作力付与手段4は、図1,図3に示すように前記中間回転体23の前面側(駆動プレート3と逆側)に接合された円環プレート状の永久磁石ブロック29と、レバー軸10に一体に結合された同じく円環プレート状のヨークブロック30と、VTCハウジング12内に取り付けられた電磁コイルブロック32と、を備えて成り、この電磁コイルブロック32の備える複数の電磁コイル33A,33Bは、励磁回路やパルス分配回路等を含む駆動回路(図示せず)に接続され、この駆動回路が図示しないコントローラによって制御されるようになっている。尚、コントローラは、クランク角、カム角、機関回転数、機関負荷等の各種の入力信号を受け、随時機関の運転状態に応じた制御信号を駆動回路に出力する。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 3, the operating
永久磁石ブロック29は、図4に示すように、軸方向と直交する面に放射方向に延出する磁極(N極,S極)が、異磁極が交互になるように円周方向に沿って複数着磁されている。尚、図4においては、N極の磁極面を36nで示し、S極の磁極面を36sで示している。
As shown in FIG. 4, the
ヨークブロック30は、図3,図5に示すように第1,第2極歯リング37,38が対にされて成る二組のヨーク39A,39Bを備え、その内周縁部がレバー軸10に対し一体に結合されている。
The
各ヨーク39A,39Bの第1,第2極歯リング37,38は透磁率の高い金属材料によって形成され、図5に示すように、平板リング状の基部37a,38aと、その基部37a,38aから径方向内側または外側に延出する略台形状の複数の極歯37b…,38b…とを備えている。この実施形態の場合、各極歯リング37,38の極歯37b,38bは、円周方向に等間隔に、かつ、歯先が相手極歯リング側に指向するように、つまり、第1極歯リング37の歯先は径方向内側に、第2極歯リング38の歯先は径方向外側に夫々指向するように延出している。そして、第1極歯リング37と第2極歯リング38は、互いの極歯37b,38bが円周方向に交互に、かつ、等ピッチとなるように絶縁体である樹脂材料40によって結合されている。
The first and second pole tooth rings 37 and 38 of the
ヨークブロック30を構成する2つのヨーク39A,39Bは、径方向外側と内側に全体がほぼ円板状を成すように並べられると共に、互いの極歯37b,38bが円周方向に沿って4分の1ピッチずれるように組み付けられている。
The two
また、ヨークブロック30は、図1,図3に示すように、その両側面が永久磁石ブロック29と電磁コイルブロック32に軸方向で対向するように配置されているが、各ヨーク39A,39Bの第1,第2極歯リング37,38は、リング状の基部37a,38aが電磁コイルブロック32側(図中左側)に位置され、台形状の各極歯37b,38bが永久磁石ブロック29側(図中右側)に位置されるように極歯37b,38bと基部37a,38aの連接部が適宜屈曲して形成されている。そして、ヨークブロック30のヨーク39A,39B相互は各ヨークの第1,第2極歯リング37,38間と同様に絶縁体である樹脂材料40によって結合されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
一方、電磁コイルブロック32は、径方向内外に並べて配置された2相の電磁コイル33A,33Bと、電磁コイル33A,33Bの各周域に配置され、電磁コイル33Aで発生した磁束をヨークブロック30寄りの磁気入端部34,35(図3参照)に誘導するためのヨーク41とを備えた構成とされている。
On the other hand, the
そして、各電磁コイル33A,33Bにおける磁気入出部34,35は、図3に拡大して示すように、ヨークブロック30の対応するヨーク39A,39Bの、リング状の基部37a,38aに対して、軸方向のエアギャップaを介して対面している。したがって、電磁コイル33A,33Bが励磁されて所定の向きの磁界が生じると、エアギャップaを介してヨークブロック30の対応するヨーク39A,39Bに磁気誘導が生じ、その結果として、ヨーク39A,39Bの各極歯リング37,38に磁界の向きに応じた磁極が現れる。
Then, as shown in an enlarged view in FIG. 3, the magnetic entry /
電磁コイル33A,33Bの発生磁界は、駆動回路のパルスの入力に対して所定のパターンで順次切換えられ、それによって永久磁石ブロック29の磁極面36n,36sに対峙する極歯37b,38bの磁極が円周方向に沿って4分の1ピッチずつ移動するようになっている。したがって、中間回転体23は、このときヨークブロック30上の円周方向に沿った磁極の移動に追従し、レバー軸10に対して相対的に回動することとなる。
The magnetic fields generated by the
また、電磁コイルブロック32は、両ヨーク41,41の磁気入出部34,35を除くほぼ全域が、アルミニウム等の非磁性材料から成る抱持ブロック42によって抱持され、その抱持ブロック42を介してVTCハウジング12に取り付けられている。また、抱持ブロック42の内周面には玉軸受50が配置され、同ブロック42はその玉軸受50を介してレバー軸10に回転自在に係合されている。
In addition, the
ここで、前記中間回転体23の渦巻き溝24の渦巻き形状について説明する。この渦巻き溝24の渦巻き形状は、角度当りの径の変化率が一定ではなく、三つのリンク14のリンク長を等しくしたときに、そのすべてのリンク14が不具合なく同期作動できるように、つまり、中間回転体23の回転角の進行に対して駆動回転体(駆動プレート3)と従動回転体(レバー軸10)の組付角が図7中の実線で示すように線形的に変化するように設定されている。
Here, the spiral shape of the
この渦曲線は、具体的には、以下のようにして特定されるものである。 Specifically, this vortex curve is specified as follows.
今、図8に示すように、定点Oを中心に回転可能なアームcと、定点Oを通る直線状のガイド線dと、一端がアームcの先端に枢支連結され、他端がガイド線dにスライド可能に拘束されたリンクeと、定点Oを中心として回転するディスクfと、があり、アームcを定点Oを中心として第1の角速度ωaで回転させ、同時にディスクfを第1の角速度ωaに対して任意の速度比を持った第2の角速度ωdで回転させたときに、リンクeの他端がディスクf上に描く渦曲線g。 As shown in FIG. 8, an arm c that can rotate around a fixed point O, a linear guide line d that passes through the fixed point O, one end is pivotally connected to the tip of the arm c, and the other end is a guide line. a link e that is slidably constrained to d and a disk f that rotates about a fixed point O. The arm c is rotated about the fixed point O at a first angular velocity ωa, and at the same time, the disk f is A vortex curve g drawn on the disk f by the other end of the link e when rotated at a second angular velocity ωd having an arbitrary speed ratio with respect to the angular velocity ωa.
また、この実施形態の渦曲線をさらに厳密に特定するならば、以下のようになる。 Further, if the vortex curve of this embodiment is specified more strictly, the following is obtained.
即ち、今、図9に示すように、定点Oを中心として回転する渦巻きと、定点Oを中心に回転可能なアームcと、定点Oを通る直線状のガイド線dと、一端がアームcの先端に枢支連結され、他端がガイド線dと渦巻きにスライド可能に拘束されたリンクeと、があり、
R;アームcの長さ
L;リンクeの長さ
θ;アームcとガイド線dのなす角
ψ;渦巻きの回転角
α;進角係数(渦巻き1回転に対するアームcの移動角)
P;渦巻きの回転角ψのときにおけるピッチ円半径
P1;渦巻きの初期位置でのピッチ円半径
としたときに、
That is, as shown in FIG. 9, a spiral rotating around a fixed point O, an arm c rotatable around the fixed point O, a linear guide line d passing through the fixed point O, and one end of the arm c. There is a link e pivotally connected to the front end and the other end constrained so as to be slidable by a guide wire d and a spiral,
R: length of arm c L: length of link e θ: angle formed by arm c and guide line d ψ: swirl rotation angle α: advance angle coefficient (movement angle of arm c with respect to one rotation of swirl)
P: Pitch circle radius at the rotation angle ψ of the spiral P 1 ; When the pitch circle radius is at the initial position of the spiral,
または、 Or
の関係式を満たす渦曲線。 A vortex curve that satisfies
ここで、上記の関係式、数1,数2について説明すると、この関係式は、
(A)ガイド線d(上記具体例の径方向溝8)は放射方向に延出する。
(B)渦巻きの回転角ψとリンクeによる変換角θとは線形性が成り立つ。
(C)等長のリンクeを用いる。
の条件を前提にして求められたものである。
Here, the above relational expressions,
(A) The guide wire d (the
(B) The linearity is established between the rotation angle ψ of the spiral and the conversion angle θ by the link e.
(C) An isometric link e is used.
It was obtained on the premise of the conditions.
まず、
θ1;初期状態でのアーム−ガイド線挟角
θ;渦巻きの回転角ψのときにおけるアーム−ガイド線挟角
とすると、
リンクeによる変換角(θ−θ1)が渦巻きの回転角ψに対して線形関係にあることから、任意の進角係数αを用いてθを表すと、以下の数4のようになる。
First,
θ 1 : Arm-guide line included angle in the initial state θ: Arm-guide line included angle at the spiral rotation angle ψ
Since the conversion angle (θ−θ 1 ) by the link e is linearly related to the rotation angle ψ of the spiral, θ can be expressed by the following
また、R,L,P1を任意に定めると、初期状態でのアーム−ガイド線挟角θ1は一義的に定まり、余弦定理によって以下の数5で表されることとなる。
Further, when R, L, and P 1 are arbitrarily determined, the arm-guide line sandwiching angle θ 1 in the initial state is uniquely determined and is expressed by the following
したがって、数4,数5より、渦巻きの回転角ψのときにおけるアーム−ガイド線挟角θは上記の数2で表される。
Therefore, from
また、渦巻きの回転角ψのときにおける渦巻きのピッチ円半径Pは余弦定理を用いることにより、以下の数6で表すことができ、これを整理すると、以下の数7の2次方程式となる。
Further, the spiral pitch circle radius P at the rotation angle ψ of the spiral can be expressed by the following
そして、この数7を解の公式を用いてPについて解くと、上記の数1が求められる。
Then, when this
また、渦巻きの回転方向に対する渦の向きが逆向きの場合には、上記の数4は When the direction of the vortex is opposite to the direction of rotation of the vortex,
となり、その結果、数2は数3となる。
As a result,
尚、この実施形態においては、3つのリンク14が等長に設定されているため、径方向溝8(図9におけるガイド線d)、若しくは、レバー9(図9におけるアームc)の円周方向の配置は不等配となっている。ここでは、具体的な条件式等は示さないが、これらの配置は、渦巻き溝24の渦巻き形状が決定されれば、隣接する一組の径方向溝8,8のなす角等を任意に決めることによって一義的に求められる。
In this embodiment, since the three
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、内燃機関の始動時やアイドル運転時には、図2に示すように、駆動プレート3とレバー軸10の組付角を予め最遅角側に維持しておくことにより、クランクシャフトとカムシャフト1の回転位相(機関弁の開閉タイミング)を最遅角側にし、機関回転の安定化と燃費の向上を図ることができる。
Since this valve timing control device is configured as described above, when the internal combustion engine is started or idling, the assembly angle of the
そして、この状態から機関の運転が通常運転に移行し、前記回転位相を最進角側に変更すべく指令が図外のコントローラから電磁コイルブロック32の駆動回路に発されると、電磁コイルブロック32はその指令に従って発生磁界を所定パターンで変化させ、永久磁石ブロック29を中間回転体23と共に遅れ側に最大に相対回動させる。これにより、渦巻き溝24に球19によって係合されている案内部材17は、図10,図11に順次示すように、径方向溝8に沿って径方向内側に最大に変位し、リンク14とレバー9を介して駆動プレート3とレバー軸10の組付角を最進角側に変更する。この結果、クランクシャフトとカムシャフト1の回転位相が最進角側に変更され、それによって機関の高出力化が図られることとなる。
When the operation of the engine shifts from this state to the normal operation and a command is issued from the controller (not shown) to the drive circuit of the
また、この状態から前記回転位相を最遅角側に変更すべく指令がコントローラから発されると、電磁コイルブロック32が発生磁界を逆パターンで変化させることによって中間回転体23を進み側に最大に相対回動させ、渦巻き溝24に係合する案内部材17を、図2に示すように、径方向溝8に沿って径方向外側に最大に変位させる。これにより、案内部材17はリンク14とレバー9を介して駆動プレート3とレバー軸10を相対回動させ、クランクシャフトとカムシャフト1の回転位相を最遅角側に変更する。
Further, when a command is issued from the controller to change the rotational phase to the most retarded side from this state, the
この実施形態のバルブタイミング制御装置においては、前述のように渦巻き溝24の渦巻き形状を設定することにより、3つのリンク14のリンク長を等長にし、しかも、すべてを一条の渦巻き溝24に(球19を介して)係合させた状態において同期作動させることができる。したがって、同サイズ、同形状のリンク14を用いることができることから、リンク14の製造及び設計が容易になると共に組付けも容易になり、さらに、一条の渦巻き溝24にリンク14を係合させることから、渦巻きの成す傾斜を緩くしてカムシャフト1側からのトルクの入力によって中間回転体23が予期せず回転する不具合を無くすことができる。
In the valve timing control device of this embodiment, by setting the spiral shape of the
また、この装置の場合、渦巻き溝24の渦巻き形状は、中間回転体23の回転の進行に対して駆動プレート3とレバー軸10の組付角が線形的に変化するように設定してあるため、中間回転体23を一定速度で回転させたときに、駆動プレート3とレバー軸10を定速度で安定作動させることができる。
In the case of this apparatus, the spiral shape of the
尚、以上では、渦巻き溝24の渦巻き形状を、中間回転体23の回転の進行に対して駆動プレート3とレバー軸10の組付角が線形的に変化するように設定した場合であるが、渦巻き形状は、角度当たりの径の変化率が一定でない形状であれば他の形状を採用することも可能である。
In the above, the spiral shape of the
図12〜図14は本発明における渦巻き溝24やストッパの具体的な実施形態を示し、渦巻き溝24の渦巻き形状の設定と、中間回転体23の回転を規制するストッパ60を設けたものである。
12 to 14 show specific embodiments of the
すなわち、前記渦巻き溝24の渦巻き形状は、駆動カムのプロフィールとバルブスプリングのばね力に起因するカムシャフト1側のトルク変動によって中間回転体23が内燃機関の始動に適した初期位置(例えば、吸気側動力伝達系にあっては位相を最遅角側にする位置。)に戻る形状に形成されている。
That is, the spiral shape of the
そして、駆動プレート3の外周縁部の前面側には、円周方向両側に凹状の受容部61a,61bを備えた係止プレート62が取り付けられ、中間回転体23の後部面には、これらの受容部61a,61bに当接可能なストッパ突起63が突設されており、このストッパ突起63と係止プレート62が中間回転体23の回転を規制するストッパ60を構成するようになっている。
A locking
この実施形態の場合、所謂エンスト時等にはカムシャフト1の回転停止の前にトルク変動の力によって中間回転体23が機関始動に適した初期位置に自然に戻され、ストッパ突起63が図13に示すように係止プレート62の一方の受容部61aに当接することによって中間回転体23が正確な初期位置で確実に停止する。したがって、内燃機関の再始動時には最適なバルブタイミングで確実な始動を行うことができる。尚、ストッパ突起63は、図14に示すように、中間回転体23が初期位置と逆側に回転したときに係止プレート62の他方の受容部61bに当接することにより、逆側の過大回転を規制することができる。
In the case of this embodiment, at the time of so-called engine stall or the like, the intermediate
1…カムシャフト
3…駆動プレート(駆動回転体)
4…操作力付与手段
10…レバー軸(従動回転体)
14…リンク
17…案内部材(可動案内部)
19…球(可動案内部)
23…中間回転体
24…渦巻き溝(縮径するガイド)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
4 ... Operating force applying means 10 ... Lever shaft (driven rotor)
14 ...
19 ... sphere (movable guide)
23 ...
Claims (4)
カムシャフトに結合され、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記ガイドに係合され、内側方向若しくは外側方向に移動するように設けられた可動案内部と、
前記可動案内部と従動回転体を連結し、前記可動案内部の内側方向若しくは外側方向の移動により前記駆動回転体と従動回転体の組付角を変更するリンクと、
電磁コイルに励磁するパターンを変更することによって前記中間回転体に遅れ側及び進み側の回転操作力を付与する操作力付与手段と、を備え、
前記ガイドは、機関停止時に、前記カムシャフトに有する駆動カムのプロフィールとバルブスプリングのばね力に起因する前記カムシャフト側のトルク変動によって、前記中間回転体が機関の再始動に適した位置に戻される形状に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 A drive rotor rotated by the crankshaft of the engine;
A driven rotator coupled to the camshaft and receiving power from the drive rotator;
An intermediate rotator that has a guide that is provided so as to be relatively rotatable with respect to the drive rotator and the driven rotator, and that is reduced in diameter in the circumferential direction;
A movable guide that is engaged with the guide and is provided to move inward or outward ;
A link that connects the movable guide unit and the driven rotator, and changes an assembly angle of the drive rotator and the driven rotator by movement in the inner or outer direction of the movable guide unit ;
An operation force applying means for applying a rotation operation force on the lag side and the advance side to the intermediate rotating body by changing a pattern excited in the electromagnetic coil ,
When the engine is stopped , the intermediate rotating body is returned to a position suitable for restarting the engine due to the torque fluctuation on the camshaft side caused by the profile of the drive cam on the camshaft and the spring force of the valve spring. A valve timing control device for an internal combustion engine, characterized in that the valve timing control device is formed in a shape.
吸気側カムシャフトに結合され、前記駆動回転体から動力を伝達される従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記ガイドに係合され、内側方向若しくは外側方向に移動するように設けられた可動案内部と、
前記可動案内部と従動回転体を連結し、前記可動案内部の内側方向若しくは外側方向の移動により前記駆動回転体と従動回転体の組付角を変更するリンクと、
電磁コイルに励磁するパターンを変更することによって前記中間回転体に遅れ側及び進み側の回転操作力を付与する操作力付与手段と、を備え、
前記ガイドは、機関停止時に、前記カムシャフトに有する駆動カムのプロフィールとバルブスプリングのばね力に起因する前記カムシャフト側のトルク変動によって、前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相が最遅角側に戻される形状に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 A drive rotor rotated by the crankshaft of the engine;
A driven rotator coupled to the intake side camshaft to which power is transmitted from the drive rotator;
An intermediate rotator that has a guide that is provided so as to be relatively rotatable with respect to the drive rotator and the driven rotator, and that is reduced in diameter in the circumferential direction;
A movable guide that is engaged with the guide and is provided to move inward or outward ;
A link that connects the movable guide unit and the driven rotator, and changes an assembly angle of the drive rotator and the driven rotator by movement in the inner or outer direction of the movable guide unit ;
An operation force applying means for applying a rotation operation force on the lag side and the advance side to the intermediate rotating body by changing a pattern excited in the electromagnetic coil ,
When the engine is stopped, the relative rotational phase of the drive rotating body and the driven rotating body is the latest due to torque fluctuation on the camshaft side caused by the cam cam profile and the spring force of the valve spring. A valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the valve timing control device is formed in a shape returned to the corner side.
内側方向若しくは外側方向に移動するように案内された可動案内部と、
前記可動案内部が係合するとともに周方向に縮径するガイドを有する中間回転体と、
前記ガイドに沿って前記可動案内部を内側方向若しくは外側方向に移動させて前記クランクシャフトとカムシャフトの相対回転位相を可変制御する組付角操作機構と、
電磁コイルに励磁するパターンを変更することによって前記中間回転体に遅れ側及び進み側の回転操作力を付与して前記可動案内部を前記ガイドに沿って変位させて前記駆動回転体に対する前記従動回転体の組付角を調整する操作力付与手段と、を備え、
前記ガイドは、前記カムシャフトが回転を停止する前に、前記カムシャフトに有する駆動カムのプロフィールとバルブスプリングのばね力に起因する前記カムシャフト側のトルク変動の力によって、前記中間回転体が機関の再始動に適した位置に戻される形状に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 A driving rotating body that is rotated by a crankshaft of the engine, and a driven rotating body that is coupled to the camshaft and that is transmitted with power from the driving rotating body, the crankshaft and the camshaft according to the operating state of the engine A valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls the relative rotational phase of
A movable guide guided to move inward or outward, and
An intermediate rotating body having a guide that engages with the movable guide portion and has a reduced diameter in the circumferential direction;
An assembly angle operation mechanism that variably controls the relative rotational phase of the crankshaft and the camshaft by moving the movable guide portion inward or outward along the guide;
By changing the pattern to be excited in the electromagnetic coil, the intermediate rotating body is given a rotational operation force on the lag side and the advancing side to displace the movable guide portion along the guide, and the driven rotation with respect to the driving rotating body. Operating force applying means for adjusting the assembly angle of the body,
Before the camshaft stops rotating, the guide is driven by the camshaft side torque fluctuation force caused by the camshaft profile of the camshaft and the spring force of the valve spring. A valve timing control device for an internal combustion engine, wherein the valve timing control device is formed in a shape that is returned to a position suitable for restarting the engine.
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