JP4352338B2 - Valve timing control device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関における弁の開閉時期を制御するための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 a valve in an internal combustion engine.
従来より、エンジンなどの内燃機関の駆動状態などに応じて内燃機関の弁の開閉時期を調整する弁開閉時期制御装置が搭載された車両がある。弁開閉時期制御装置は、エンジンのクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータと、駆動側回転部材に対して相対回転可能に同軸に配置され、弁開閉用のカムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材としての内部ロータとを有する。外部ロータ及び内部ロータは流体圧室を形成し、この流体圧室内はベーンによって進角室と遅角室とに仕切られる。そして、流体が供給されることで遅角室の容積が増大すると外部ロータに対する内部ロータの第1相対回転位相が遅角方向に移動し、進角室の容積が増大すると第1相対回転位相が進角方向に移動する。このようにして、エンジンの運転状態に応じた最適の位相に上記第1相対回転位相が制御されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a vehicle equipped with a valve opening / closing timing control device that adjusts the opening / closing timing of a valve of an internal combustion engine in accordance with a driving state of the internal combustion engine such as an engine. The valve opening / closing timing control device is arranged coaxially so as to be rotatable relative to the driving side rotating member and an external rotor as a driving side rotating member that rotates synchronously with the crankshaft of the engine. It has an internal rotor as a driven side rotating member that rotates integrally with it. The outer rotor and the inner rotor form a fluid pressure chamber, and the fluid pressure chamber is divided into an advance chamber and a retard chamber by a vane. When the volume of the retard chamber is increased by supplying fluid, the first relative rotation phase of the inner rotor with respect to the outer rotor moves in the retard direction, and when the volume of the advance chamber is increased, the first relative rotation phase is increased. Move in the advance direction. In this way, the first relative rotation phase is controlled to an optimum phase according to the operating state of the engine.
特許文献1には、上述した装置構成と同様の装置構成において、外部ロータに対する内部ロータの第1相対回転位相の制御を、エンジンオイルなどの流体の圧力によって行うベーンタイプの弁開閉時期制御装置が記載されている。具体的に、特許文献1には、上記第1相対回転位相を制御するための、進角室及び遅角室に対する流体の供給・排出を、クランクシャフトの駆動力を使用する機械式のポンプか、又は、電動式のポンプを用いて行う構成の弁開閉時期制御装置が記載されている。
また、特許文献2には、ベーンタイプとは異なり、上述した流体圧室(進角室及び遅角室)を設けない構成の弁開閉時期制御装置が記載されている。具体的に、特許文献2の弁開閉時期制御装置は、外部ロータと内部ロータとの間にリング状の中間部材を備え、それら中間部材と内部ロータとの接触面にはヘリカルスプラインを形成している。そして、中間部材を内部ロータの回転軸方向に沿って移動させることで内部ロータが回転し、その結果、外部ロータに対する内部ロータの第1相対回転位相を変化させている。尚、特許文献2では、中間部材を上記回転軸方向に沿って移動させるために油圧を用いているが、油圧で駆動する代わりに空気圧やソレノイドを用いて中間部材を駆動する装置構成も想定できる。
Further,
特許文献1に記載の弁開閉時期制御装置を用いた場合、エンジンの始動時は、エンジンのクランクシャフトの駆動力を使用する機械式のポンプからは十分な流体圧力が迅速に供給されない。つまり、エンジン始動時にはエンジン回転数が低く、且つ、エンジン内部の油路への油の充填に時間がかかるため、上記流体圧室へ十分な流体圧力を供給できない。また、エンジンの始動時は、エンジンオイルの温度が低く、その粘度が高いため、一般的に小出力の電動式のポンプでは、粘度の高いエンジンオイルを十分な流体圧力で供給できない。つまり、特許文献1に記載の弁開閉時期制御装置では、エンジンの始動時に上記第1相対回転位相を制御できないことになる。
但し、特許文献1に記載の弁開閉時期制御装置では、エンジンの始動時は第1相対回転位相制御を行わなくても良いように、外部ロータに対する内部ロータの第1相対回転位相をロックするためのロック機構を設けて、そのロック位相でエンジンの始動が行えるようにしている。そして、エンジンの始動後、十分な流体圧力が供給できるようになると第1相対回転位相のロックを解除して、その後は、流体圧力による第1相対回転位相の制御を行うようにしている。
When the valve opening / closing timing control device described in
However, in the valve opening / closing timing control device described in
但し、エンジンの始動時に用いられる上記ロック位相の制御が要求されることもある。例えば、エンジン始動時の環境条件に応じて、エンジンの始動性、燃料消費の低減、排気ガスの低減、振動の低減といった目的を達成するための弁開閉時期制御が要求されることがある。一例を挙げると、エンジンが始動し難い極低温環境では、混合気を十分に吸引し圧縮して、温度を上げて着火し易い状態にするために、吸気弁の閉じ時期をピストン下死点に近い位置に設定することが好ましい。しかし、特許文献1に記載の弁開閉時期制御装置では、上記ロック位相は予め決められた位相であり、それを変更することはできないため、上記目的を達成するための弁開閉時期制御を行えない。
However, the control of the lock phase used when starting the engine may be required. For example, depending on the environmental conditions at the time of engine start, valve opening / closing timing control may be required to achieve the objectives of engine startability, fuel consumption reduction, exhaust gas reduction, and vibration reduction. For example, in a cryogenic environment where it is difficult to start the engine, the intake valve closing timing is set to the bottom dead center of the piston in order to sufficiently suck in and compress the air-fuel mixture and raise the temperature to make it easy to ignite. It is preferable to set a close position. However, in the valve opening / closing timing control device described in
また、特許文献2に記載の弁開閉時期制御装置では、中間部材と内部ロータとの接触部分に形成されたヘリカルスプラインの噛み合い部分の機械的な抵抗や、そこに存在するエンジンオイルの粘度による抵抗などにより、中間部材の直線運動を内部ロータの回転運動に変換する際の変換効率が悪くなるという問題がある。また、上述した幾つかの抵抗により中間部材の直線運動の速度が抑制されるため、外部ロータに対する内部ロータの第1相対回転位相の変化の速度を速く出来ないという問題もある。
尚、エンジンオイルの温度が高くなり、エンジンオイルの粘度が低くなると、エンジンオイルによるヘリカルスプラインの噛み合い部分の抵抗は低くなる。しかし、ヘリカルスプラインの部分には常にトルクの変動が加わるため、ヘリカルスプラインのバックラッシュによる打音が発生するという問題がある。
Further, in the valve opening / closing timing control device described in
Note that when the temperature of the engine oil increases and the viscosity of the engine oil decreases, the resistance of the meshed portion of the helical spline with the engine oil decreases. However, since torque fluctuations are always applied to the helical spline portion, there is a problem that a hitting sound is generated due to backlash of the helical spline.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体圧力が十分でないときにも、外部ロータに対する内部ロータの第1相対回転位相を制御可能であり、且つ、構成部材同士の打音の問題なども発生しない弁開閉時期制御装置を提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to control the first relative rotational phase of the internal rotor with respect to the external rotor even when the fluid pressure is not sufficient, and to provide a structural member. A valve opening / closing timing control device that does not cause a problem of sound hitting each other is provided.
上記目的を達成するための本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材に対して相対回転可能に同軸に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成された流体圧室であって、前記流体圧室のうち、流体が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の第1相対回転位相を相対回転の方向のうち遅角方向に移動させる遅角室と前記第1相対回転位相を前記相対回転の方向のうち進角方向に移動させる進角室と、
前記進角室及び前記遅角室への流体の供給及び前記進角室及び前記遅角室からの流体の排出を行う流体給排部と、を備えた弁開閉時期制御装置であって、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との間の一部分に介在し、前記従動側回転部材の回転軸と同軸に回転可能且つ前記回転軸方向に沿って移動可能である中間部材と、
前記駆動側回転部材に対する前記中間部材の第2相対回転位相をロック可能なロック機構と、
前記中間部材を前記回転軸方向に沿って移動させるアクチュエータ部と、を備え、
前記中間部材が前記回転軸方向に沿って移動すると前記中間部材と前記従動側回転部材との間の第3相対回転位相が変化するように構成され、
前記アクチュエータ部は、前記ロック機構が前記第2相対回転位相をロックしている状態で、前記中間部材を前記回転軸方向に沿って移動させ、前記第3相対回転位相を変化させて前記第1相対回転位相を制御可能であり、
前記流体給排部は、前記第2相対回転位相がロック解除されている状態において、前記進角室及び前記遅角室に対する流体の供給・排出を行って前記第1相対回転位相を制御可能である点にある。
In order to achieve the above object, the characteristic configuration of the valve timing control apparatus according to the present invention includes a drive-side rotating member that rotates synchronously with a crankshaft of an internal combustion engine, and
A driven-side rotating member that is coaxially disposed so as to be relatively rotatable with respect to the driving-side rotating member, and rotates integrally with a camshaft for opening and closing the valve of the internal combustion engine;
A fluid pressure chamber formed by the drive side rotation member and the driven side rotation member, wherein the driven side rotation member of the driven side rotation member with respect to the drive side rotation member is supplied by supplying fluid from the fluid pressure chamber. A retarding chamber that moves one relative rotational phase in a retarding direction out of the directions of relative rotation, and an advance chamber that moves the first relative rotational phase in an advanceing direction out of the directions of the relative rotation;
A valve opening / closing timing control device comprising: a fluid supply / discharge section that supplies fluid to the advance chamber and the retard chamber and discharges fluid from the advance chamber and the retard chamber;
An intermediate member interposed in a part between the drive side rotation member and the driven side rotation member, rotatable in the same axis as the rotation axis of the driven side rotation member and movable along the rotation axis direction;
A locking mechanism capable of locking the second relative rotational phase of the intermediate member with respect to the driving side rotational member;
An actuator for moving the intermediate member along the rotation axis direction,
When the intermediate member moves along the rotation axis direction, the third relative rotation phase between the intermediate member and the driven side rotation member is changed,
The actuator unit moves the intermediate member along the rotation axis direction in a state where the lock mechanism locks the second relative rotation phase, and changes the third relative rotation phase to change the first relative rotation phase. The relative rotational phase can be controlled,
The fluid supply / discharge portion can control the first relative rotation phase by supplying and discharging fluid to and from the advance chamber and the retard chamber in a state where the second relative rotation phase is unlocked. There is a point.
上記特徴構成によれば、アクチュエータ部は、前記ロック機構が前記第2相対回転位相をロックしている状態で、前記中間部材を前記回転軸方向に沿って移動させ、前記第3相対回転位相を変化させて前記第1相対回転位相を制御可能であるように構成されている。また、前記流体給排部は、前記第2相対回転位相がロック解除されている状態において、前記進角室及び前記遅角室に対する流体の供給・排出を行って前記第1相対回転位相を制御可能であるように構成されている。
従って、内燃機関の始動時など、上記流体の圧力を十分に供給できないことで、流体給排部から進角室及び遅角室に流体を供給できないときであっても、第2相対回転位相をロックした状態において、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の第1相対回転位相を好ましい位相に制御できる。他方で、流体給排部から進角室及び遅角室に流体を供給できるようになると、第2相対回転位相をロック解除した状態において、進角室及び遅角室に対する流体の供給・排出を行って第1相対回転位相を好ましい位相に制御できる。
According to the above characteristic configuration, the actuator unit moves the intermediate member along the rotation axis direction in a state where the lock mechanism locks the second relative rotation phase, and sets the third relative rotation phase. The first relative rotational phase can be controlled by changing. The fluid supply / discharge unit controls the first relative rotation phase by supplying and discharging the fluid to and from the advance chamber and the retard chamber while the second relative rotation phase is unlocked. It is configured to be possible.
Therefore, even when the fluid pressure cannot be sufficiently supplied to the advance chamber and the retard chamber from the fluid supply / discharge portion, such as when the internal combustion engine is started, the second relative rotation phase is set. In the locked state, the first relative rotation phase of the driven side rotation member with respect to the drive side rotation member can be controlled to a preferable phase. On the other hand, when the fluid can be supplied from the fluid supply / discharge section to the advance chamber and the retard chamber, the supply / discharge of the fluid to the advance chamber and the retard chamber can be performed in the state where the second relative rotational phase is unlocked. And the first relative rotational phase can be controlled to a preferred phase.
また、前記流体給排部が、前記進角室及び前記遅角室に対する流体の供給・排出を行って前記第1相対回転位相を制御している間は、前記駆動側回転部材に対する前記中間部材の第2相対回転位相がロック解除されており、前記駆動側回転部材と前記中間部材との相対回転は自由になる。その結果、駆動側回転部材と中間部材との間、及び、従動側回転部材と中間部材との間にトルク変動が加わることが無くなるので、それらの部材間で打音が発生しなくなる。
以上のように、アクチュエータ部と流体給排部を使い分けることで、内燃機関の動作状態や流体の粘度などに拘わらず、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の第1相対回転位相を制御して、好ましい第1相対回転位相で内燃機関の始動や運転をできる。
In addition, while the fluid supply / discharge portion supplies and discharges fluid to and from the advance chamber and the retard chamber and controls the first relative rotation phase, the intermediate member with respect to the drive side rotation member The second relative rotation phase is unlocked, and the relative rotation between the drive side rotation member and the intermediate member becomes free. As a result, torque fluctuations are not applied between the driving side rotating member and the intermediate member and between the driven side rotating member and the intermediate member, so that no hitting sound is generated between these members.
As described above, by properly using the actuator unit and the fluid supply / discharge unit, the first relative rotational phase of the driven side rotating member with respect to the driving side rotating member is controlled regardless of the operating state of the internal combustion engine, the fluid viscosity, and the like. The internal combustion engine can be started and operated at a preferred first relative rotational phase.
本発明に係る弁開閉時期制御装置の別の特徴構成は、前記中間部材と前記従動側回転部材との間の接触部分にヘリカルスプラインが形成されている点にある。 Another characteristic configuration of the valve timing control apparatus according to the present invention is that a helical spline is formed at a contact portion between the intermediate member and the driven side rotation member.
上記特徴構成によれば、前記中間部材と前記従動側回転部材との間の接触部分にヘリカルスプラインが形成されているので、中間部材の上記回転軸方向に沿った直線運動を、従動側回転部材と中間部材との間の相対回転運動に変換して、上記第3相対回転位相を変化させることができる。また、通常はエンジンオイルなどの流体の温度が低い内燃機関の始動時では、その流体の粘度が高いため、ヘリカルスプラインに対して流体がダンパの役割を果たす。その結果、ヘリカルスプラインの部分にトルク変動が加わったとしても大きな打音が発生することはない。 According to the above characteristic configuration, since the helical spline is formed at the contact portion between the intermediate member and the driven side rotating member, the linear movement along the rotation axis direction of the intermediate member is caused to follow the driven side rotating member. The third relative rotational phase can be changed by converting into a relative rotational motion between the intermediate member and the intermediate member. Further, when starting an internal combustion engine where the temperature of fluid such as engine oil is low, the viscosity of the fluid is high, so that the fluid acts as a damper with respect to the helical spline. As a result, even if torque fluctuation is applied to the helical spline portion, no loud sound is generated.
本発明に係る弁開閉時期制御装置の別の特徴構成は、前記中間部材は、前記回転軸の径方向外側に向かって突出する凸部を有し、前記駆動側回転部材は、前記中間部材が前記駆動側回転部材に対して前記回転軸周りに回転するとき、前記凸部と当接して前記中間部材の回転を規制する回転規制部を有する点にある。 In another characteristic configuration of the valve timing control device according to the present invention, the intermediate member has a convex portion protruding outward in the radial direction of the rotation shaft, and the drive-side rotation member includes the intermediate member. When rotating around the rotation axis with respect to the drive side rotation member, a rotation restricting portion that abuts on the convex portion and restricts the rotation of the intermediate member is provided.
上記特徴構成によれば、ロック解除することで前記駆動側回転部材と前記中間部材との間の相対回転が自由になったとしても、上記第2相対回転位相の変化範囲に制限を設けることができる。従って、第2相対回転位相は、前記駆動側回転部材と前記中間部材とがロックされるときのロック位相から大きく離れて相対回転しないようにできる。その結果、ロック機構が前記駆動側回転部材と前記中間部材との第2相対回転位相を再びロックするとき、第2相対回転位相をロック位相へ調整し直すことが容易になる。 According to the above characteristic configuration, even if the relative rotation between the drive-side rotation member and the intermediate member becomes free by releasing the lock, the change range of the second relative rotation phase can be limited. it can. Accordingly, the second relative rotation phase can be prevented from being relatively rotated far away from the lock phase when the drive side rotation member and the intermediate member are locked. As a result, when the lock mechanism locks the second relative rotation phase between the driving side rotation member and the intermediate member again, it becomes easy to readjust the second relative rotation phase to the lock phase.
上記目的を達成するための本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材に対して相対回転可能に同軸に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成される流体圧室であって、前記流体圧室のうち、流体が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の第1相対回転位相を相対回転の方向のうち遅角方向に移動させる遅角室と前記第1相対回転位相を前記相対回転の方向のうち進角方向に移動させる進角室と、
前記進角室及び前記遅角室への流体の供給及び前記進角室及び前記遅角室からの流体の排出を行う流体給排部と、を備えた弁開閉時期制御装置であって、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との間の一部分に介在する中間リング及びサブロータと、
前記駆動側回転部材に対する前記サブロータの第2相対回転位相をロック可能なロック機構と、
前記中間リングを前記回転軸方向に沿って移動させるアクチュエータ部と、を備え、
前記中間リングは、前記従動側回転部材の回転軸と同軸に回転可能且つ前記回転軸方向に沿って移動可能であり、
前記中間リングが前記回転軸方向に沿って移動すると前記従動側回転部材と前記サブロータとの間の第3相対回転位相が変化するように構成され、
前記アクチュエータ部は、前記ロック機構が前記第2相対回転位相をロックしている状態で、前記中間リングを前記回転軸方向に沿って移動させ、前記第3相対回転位相を変化させて前記第1相対回転位相を制御可能であり、
前記流体給排部は、前記第2相対回転位相がロック解除されている状態において、前記進角室及び前記遅角室に対する流体の供給・排出を行って前記第1相対回転位相を制御可能である点にある。
In order to achieve the above object, the characteristic configuration of the valve timing control apparatus according to the present invention includes a drive-side rotating member that rotates synchronously with a crankshaft of an internal combustion engine, and
A driven-side rotating member that is coaxially disposed so as to be relatively rotatable with respect to the driving-side rotating member, and rotates integrally with a camshaft for opening and closing the valve of the internal combustion engine;
A fluid pressure chamber formed by the drive side rotation member and the driven side rotation member, wherein the driven side rotation member is connected to the drive side rotation member by supplying a fluid out of the fluid pressure chambers. A retarding chamber that moves one relative rotational phase in a retarding direction out of the directions of relative rotation, and an advance chamber that moves the first relative rotational phase in an advanceing direction out of the directions of the relative rotation;
A valve opening / closing timing control device comprising: a fluid supply / discharge section that supplies fluid to the advance chamber and the retard chamber and discharges fluid from the advance chamber and the retard chamber;
An intermediate ring and a sub-rotor interposed in a part between the driving side rotating member and the driven side rotating member;
A lock mechanism capable of locking the second relative rotation phase of the sub-rotor with respect to the drive-side rotation member;
An actuator unit that moves the intermediate ring along the rotation axis direction, and
The intermediate ring is rotatable coaxially with the rotation axis of the driven side rotation member and movable along the rotation axis direction.
When the intermediate ring moves along the rotation axis direction, the third relative rotation phase between the driven side rotation member and the sub rotor is changed,
The actuator unit moves the intermediate ring along the rotation axis direction in a state where the lock mechanism locks the second relative rotation phase, and changes the third relative rotation phase to change the first relative rotation phase. The relative rotational phase can be controlled,
The fluid supply / discharge portion can control the first relative rotation phase by supplying and discharging fluid to and from the advance chamber and the retard chamber in a state where the second relative rotation phase is unlocked. There is a point.
上記特徴構成によれば、アクチュエータ部は、前記ロック機構が前記第2相対回転位相をロックしている状態で、前記中間リングを前記回転軸方向に沿って移動させ、前記第3相対回転位相を変化させて前記第1相対回転位相を制御可能であるように構成されている。また、前記流体給排部は、前記第2相対回転位相がロック解除されている状態において、前記進角室及び前記遅角室に対する流体の供給・排出を行って前記第1相対回転位相を制御可能であるように構成されている。
従って、内燃機関の始動時など、上記流体の圧力を十分に供給できないことで、流体給排部から進角室及び遅角室に流体を供給できないときであっても、第2相対回転位相をロックした状態において、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の第1相対回転位相を好ましい位相に制御できる。他方で、流体給排部から進角室及び遅角室に流体を供給できるようになると、第2相対回転位相をロック解除した状態において、進角室及び遅角室に対する流体の供給・排出を行って第1相対回転位相を好ましい位相に制御できる。
According to the above characteristic configuration, the actuator unit moves the intermediate ring along the direction of the rotation axis in a state where the lock mechanism locks the second relative rotation phase, and sets the third relative rotation phase. The first relative rotational phase can be controlled by changing. The fluid supply / discharge unit controls the first relative rotation phase by supplying and discharging the fluid to and from the advance chamber and the retard chamber while the second relative rotation phase is unlocked. It is configured to be possible.
Therefore, even when the fluid pressure cannot be sufficiently supplied to the advance chamber and the retard chamber from the fluid supply / discharge portion, such as when the internal combustion engine is started, the second relative rotation phase is set. In the locked state, the first relative rotation phase of the driven side rotation member with respect to the drive side rotation member can be controlled to a preferable phase. On the other hand, when the fluid can be supplied from the fluid supply / discharge section to the advance chamber and the retard chamber, the supply / discharge of the fluid to the advance chamber and the retard chamber can be performed in the state where the second relative rotational phase is unlocked. And the first relative rotational phase can be controlled to a preferred phase.
また、前記流体給排部が、前記進角室及び前記遅角室に対する流体の供給・排出を行って前記第1相対回転位相を制御している間は、前記駆動側回転部材に対する前記サブロータの第2相対回転位相がロック解除されており、前記駆動側回転部材と前記サブロータとの相対回転は自由になる。その結果、駆動側回転部材とサブロータとの間、サブロータと中間リングとの間、及び、中間リングと従動側回転部材との間にトルク変動が加わることが無くなるので、それらの部材間で打音が発生しなくなる。
以上のように、アクチュエータ部と流体給排部を使い分けることで、内燃機関の動作状態や流体の粘度などに拘わらず、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の第1相対回転位相を制御して、好ましい第1相対回転位相で内燃機関の始動や運転をできる。
In addition, while the fluid supply / discharge unit supplies and discharges fluid to and from the advance chamber and the retard chamber and controls the first relative rotation phase, the sub-rotor with respect to the drive-side rotation member is controlled. The second relative rotation phase is unlocked, and the relative rotation between the drive side rotation member and the sub-rotor becomes free. As a result, torque fluctuations are not applied between the driving side rotating member and the sub-rotor, between the sub-rotor and the intermediate ring, and between the intermediate ring and the driven side rotating member. Will not occur.
As described above, by properly using the actuator unit and the fluid supply / discharge unit, the first relative rotational phase of the driven side rotating member with respect to the driving side rotating member is controlled regardless of the operating state of the internal combustion engine, the fluid viscosity, and the like. The internal combustion engine can be started and operated at a preferred first relative rotational phase.
本発明に係る弁開閉時期制御装置の別の特徴構成は、前記中間リングと前記サブロータとの間の接触部分にヘリカルスプラインが形成され、前記中間リングと前記従動側回転部材との間の接触部分に前記回転軸に沿ったスプラインが形成されている点にある。 Another characteristic configuration of the valve timing control device according to the present invention is that a helical spline is formed in a contact portion between the intermediate ring and the sub-rotor, and a contact portion between the intermediate ring and the driven side rotating member. A spline is formed along the rotation axis.
上記特徴構成によれば、中間リングとサブロータとの間の接触部分にヘリカルスプラインが形成されているので、中間リングの上記回転軸方向に沿った直線運動を、中間リングとサブロータとの間の相対回転運動に変換させて、上記第3相対回転位相を変化させることができる。また、内燃機関の始動時において流体の粘度が高いときには、ヘリカルスプラインに対して流体の粘度がダンパの役割を果たすため、ヘリカルスプラインで大きな打音が発生することはない。更に、流体の粘度が低くなると、ヘリカルスプラインにはトルク変動が加わらないようになるので、ヘリカルスプラインで大きな打音が発生することはない。 According to the above characteristic configuration, since the helical spline is formed at the contact portion between the intermediate ring and the sub-rotor, the linear movement along the rotational axis direction of the intermediate ring is caused by relative movement between the intermediate ring and the sub-rotor. The third relative rotational phase can be changed by converting into rotational motion. Further, when the fluid viscosity is high at the start of the internal combustion engine, the fluid viscosity plays a role of a damper with respect to the helical spline, so that a large hitting sound is not generated in the helical spline. Further, when the viscosity of the fluid is lowered, torque fluctuation is not applied to the helical spline, so that a large hitting sound is not generated in the helical spline.
本発明に係る弁開閉時期制御装置の別の特徴構成は、前記中間リングと前記サブロータとの間の接触部分に前記回転軸に沿ったスプラインが形成され、前記中間リングと前記従動側回転部材との間の接触部分にヘリカルスプラインが形成されている点にある。 Another characteristic configuration of the valve opening / closing timing control device according to the present invention is that a spline along the rotation shaft is formed at a contact portion between the intermediate ring and the sub-rotor, and the intermediate ring, the driven side rotation member, A helical spline is formed at the contact portion between the two.
上記特徴構成によれば、中間リングと従動側回転部材との間の接触部分にヘリカルスプラインが形成されているので、中間リングの上記回転軸方向に沿った直線運動を、従動側回転部材と中間リングとの間の相対回転運動に変換させて、上記第3相対回転位相を変化させることができる。また、通常はエンジンオイルなどの流体の温度が低い内燃機関の始動時では、その流体の粘度が高いため、ヘリカルスプラインに対して流体がダンパの役割を果たす。その結果、ヘリカルスプラインの部分にトルク変動が加わったとしても大きな打音が発生することはない。 According to the above characteristic configuration, since the helical spline is formed at the contact portion between the intermediate ring and the driven side rotating member, linear movement along the rotation axis direction of the intermediate ring is performed between the driven side rotating member and the intermediate ring. The third relative rotational phase can be changed by converting into a relative rotational motion with the ring. Further, when starting an internal combustion engine where the temperature of fluid such as engine oil is low, the viscosity of the fluid is high, so that the fluid acts as a damper with respect to the helical spline. As a result, even if torque fluctuation is applied to the helical spline portion, no loud sound is generated.
本発明に係る弁開閉時期制御装置の別の特徴構成は、前記サブロータは、前記回転軸の径方向外側に向かって突出する凸部を有し、前記駆動側回転部材は、前記サブロータが前記駆動側回転部材に対して前記回転軸周りに回転するとき、前記凸部と当接して前記サブロータの回転を規制する回転規制部を有する点にある。 Another characteristic configuration of the valve timing control device according to the present invention is that the sub-rotor has a convex portion that protrudes radially outward of the rotating shaft, and the driving-side rotating member is driven by the sub-rotor. When rotating around the rotation axis with respect to the side rotation member, a rotation restricting portion that abuts on the convex portion and restricts the rotation of the sub-rotor is provided.
上記特徴構成によれば、ロック解除することで前記駆動側回転部材と前記サブロータとの間の相対回転が自由になったとしても、上記第2相対回転位相の変化範囲に制限を設けることができる。従って、第2相対回転位相は、前記駆動側回転部材と前記サブロータとがロックされるときのロック位相から大きく離れて相対回転しないようになる。その結果、ロック機構が前記駆動側回転部材と前記サブロータとの第2相対回転位相を再びロックするとき、第2相対回転位相をロック位相へ調整し直すことが容易になる。 According to the above characteristic configuration, even if the relative rotation between the drive-side rotating member and the sub-rotor becomes free by releasing the lock, it is possible to limit the change range of the second relative rotation phase. . Therefore, the second relative rotation phase is not far away from the lock phase when the driving side rotation member and the sub-rotor are locked. As a result, when the lock mechanism locks the second relative rotation phase between the drive side rotation member and the sub-rotor again, it is easy to readjust the second relative rotation phase to the lock phase.
本発明に係る弁開閉時期制御装置の別の特徴構成は、前記アクチュエータ部によって前記第3相対回転位相を変化させることによる前記第1相対回転位相の変化範囲が、前記流体給排部による前記第1相対回転位相の変化範囲内にある点にある。 Another characteristic configuration of the valve opening / closing timing control device according to the present invention is that the change range of the first relative rotation phase by changing the third relative rotation phase by the actuator unit is the first range of the fluid supply / discharge unit. It is in the point which exists in the change range of 1 relative rotational phase.
上記特徴構成によれば、前記アクチュエータ部による前記第3相対回転位相の変化範囲は小さくてもよいので、アクチュエータ部を小型にできる。その結果、アクチュエータ部を設けたことによる内燃機関の大型化を抑制できる。また、アクチュエータ部の動作時間は、流体給排部の動作時間に比べて短くなるので、アクチュエータ部の製品寿命を長く出来る。 According to the above characteristic configuration, since the change range of the third relative rotation phase by the actuator unit may be small, the actuator unit can be made small. As a result, the increase in size of the internal combustion engine due to the provision of the actuator portion can be suppressed. In addition, since the operation time of the actuator section is shorter than the operation time of the fluid supply / discharge section, the product life of the actuator section can be extended.
<第1実施形態>
以下に図面を参照して第1実施形態の弁開閉時期制御装置の構成について説明する。図1は、第1実施形態の弁開閉時期制御装置の側断面図であり、この弁開閉時期制御装置は、以下に説明する弁制御機構部Vと、流体給排部Fと、アクチュエータ部ACTとに分けることができる。そして、図2は、アクチュエータ部ACTを構成するアーム14などの上面図である。また、図3は、図1のA−A断面における弁開閉時期制御装置の横断面図であり、図4は、図1のB−B断面における弁開閉時期制御装置の横断面図である。以下、図1〜図4を参照して、弁制御機構部Vと、流体給排部Fと、アクチュエータ部ACTとについて説明する。
<First Embodiment>
The configuration of the valve timing control apparatus of the first embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view of the valve opening / closing timing control device according to the first embodiment. This valve opening / closing timing control device includes a valve control mechanism unit V, a fluid supply / discharge unit F, and an actuator unit ACT described below. And can be divided into FIG. 2 is a top view of the
<弁制御機構部>
弁制御機構部Vは、エンジン(内燃機関)のクランクシャフト(図示せず)に対して同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ30と、外部ロータ30に対して相対回転可能に同軸に配置され、弁開閉用のカムシャフト1に対して一体回転する従動側回転部材としての内部ロータ40とを備えて構成されている。また、外部ロータ30と内部ロータ40とによって流体圧室45が形成される。流体圧室45は、内部に配置されるベーン49によって遅角室47と進角室46とに仕切られる。このベーン49は、内部ロータ40に形成されたベーン溝48に挿入されている。そして、流体が供給されることによって遅角室47の容積が増大すると、外部ロータ30に対する内部ロータ40の相対回転位相(以下、「第1相対回転位相」と記す)がその相対回転の方向のうち遅角方向(図4のS1方向)に移動し、進角室46の容積が増大すると、外部ロータ30に対する内部ロータ40の第1相対回転位相が、その相対回転の方向のうち進角方向(図4のS2方向)に移動する。
<Valve control mechanism>
The valve control mechanism V is disposed coaxially so as to be rotatable relative to the
上記内部ロータ40は、エンジンのシリンダヘッドに一体回転するように支持されたカムシャフト1の先端部に一体的に組付けられている。また、内部ロータ40の一端には、回転軸Xに沿って、上記カムシャフト1とは反対側に突出する突出部40aが形成されている。
上記外部ロータ30は、フロントプレート31、サブハウジング32、ハウジング33、ハウジング33の外周に一体的に形成されたタイミングスプロケット36、及び、リアプレート34を用いて構成され、それらはスクリュー35によって連結されて一体化されている。そして、外部ロータ30は、上記内部ロータ40に対して外装される。また、タイミングスプロケット36とエンジンのクランクシャフトに取り付けられたギアとの間には、タイミングチェーンやタイミングベルト等の動力伝達部材37が架設される。
以下の説明では、フロントプレート31、サブハウジング32、ハウジング33及びリアプレート34がスクリュー35を用いて一体化されたものを外部ロータ30として説明する。但し、外部ロータ30がフロントプレート31を表すときには「外部ロータ30(31)」と記載し、外部ロータ30がサブハウジング32を表すときには「外部ロータ30(32)」と記載し、外部ロータ30がハウジング33を表すときには「外部ロータ30(33)」と記載する。
The
The
In the following description, the
上記外部ロータ30(31、32)と上記内部ロータ40との間の一部分には、中間リング50とサブロータ53とが介在する。
中間リング50は、内部ロータ40の突出部40aの外周面に接して設けられる部材であり、外部ロータ30(31、32)と内部ロータ40との間の作動空間43を移動する。具体的には、中間リング50の内周面の一部には回転軸Xの方向に沿ってスプライン51が形成され、内部ロータ40の突出部40aの外周面の一部には回転軸Xの方向に沿ってスプライン41が形成される。そして、中間リング50のスプライン51と内部ロータ40のスプライン41とが噛み合うように両者が組み付けられる。その結果、中間リング50は、内部ロータ40の回転軸Xと同軸に回転可能であり、且つ、回転軸Xの方向に沿ったY1方向及びY2方向に移動可能となる。
An
The
また、サブロータ53は中間リング50の外周面に接して設けられる部材である。具体的には、サブロータ53の内周面の一部にはヘリカルスプライン54が形成され、中間リング50の外周面の一部にはヘリカルスプライン52が形成される。そして、サブロータ53のヘリカルスプライン54と中間リング50のヘリカルスプライン52とが噛み合うように両者が組み付けられる。その結果、中間リング50が回転軸Xの方向(Y1方向及びY2方向)に沿って移動すると、サブロータ53と中間リング50とは回転軸Xを中心として相対回転することになる。本実施形態では、中間リング50がY1方向に移動すると、中間リング50及び内部ロータ40がサブロータ53に対して進角方向(図3及び図4のS2方向)へ回転するように、両者の接触部分にヘリカルスプライン52、54を形成している。また、本実施形態では内部ロータ40とサブロータ53との間の相対回転位相のことを第3相対回転位相と記す。
The sub-rotor 53 is a member provided in contact with the outer peripheral surface of the
外部ロータ30(32)とサブロータ53との間には、外部ロータ30(32)に対するサブロータ53の相対回転位相(以下、「第2相対回転位相」と記す)をロック可能なロック機構70が設けられている。このロック機構70は、ロックピン56とスプリング57とを有する。外部ロータ30(32)には、ロックピン56が摺動可能なロックピン摺動穴58が形成されている。ロックピン56は、ロックピン摺動穴58に外部ロータ30(32)の径方向内側を向いて設けられたスプリング57によって、径方向内側に付勢されている。また、サブロータ53には、ロックピン56の先端部を収容可能なロックピン収容穴59が形成されている。そして、外部ロータ30(32)側から突出したロックピン56がサブロータ53側のロックピン収容穴59に嵌まり込むと、外部ロータ30(32)に対するサブロータ53の第2相対回転位相がロックされるロック状態となる。
Between the external rotor 30 (32) and the sub-rotor 53, a
また、サブロータ53のロックピン収容穴59の径方向内側は、後述するようにロック解除油の供給及び排出が行われるロック解除油室42として機能する。その結果、外部ロータ30(32)のロックピン摺動穴58とサブロータ53のロックピン収容穴59とが正対している位置関係にあるとき、ロック解除油室42からロック解除油が排出されると、スプリング57によって付勢されるロックピン56はロックピン収容穴59に嵌まり込んで外部ロータ30(32)とサブロータ53とがロックされるロック状態となり、ロック解除油室42にロック解除油が供給されるとロックピン56はロックピン摺動穴59の方に押し込まれて外部ロータ30(32)とサブロータ53とがロック解除されるロック解除状態となる。このように、外部ロータ30(32)のロックピン摺動穴58とサブロータ53のロックピン収容穴59とが正対しているときの第2相対回転位相はロック位相と呼ぶことができる。後述するように、エンジン始動時の上記ロック位相は、エンジンの弁の開閉時期がエンジンの円滑な始動性が得られるような位相に設定されている。
Further, the radially inner side of the lock
図3に示すように、サブロータ53は、回転軸Xの径方向外側に向かって突出する凸部55を有する。また、サブハウジング32は、外部ロータ30とサブロータ53とが回転軸Xの周りに相対回転して両者の間の第2相対回転位相が変化するように動作するとき、上記凸部55の可動範囲を規定する空間となる凹部38を有する。つまり、凸部55の側部55a、55bが凹部38の回転規制部38a、38bと夫々当接すると、外部ロータ30(32)に対するサブロータ53の回転が規制される。本実施形態では更に、凸部55の側部55aが回転規制部38aと当接すると、外部ロータ30(32)のロックピン摺動穴58とサブロータ53のロックピン収容穴59とが正対するように構成してある。つまり、凸部の側部55aが回転規制部38aと当接するとき、第2相対回転位相はロック位相になる。従って、凸部の側部55aが回転規制部38aと当接すると、外部ロータ30(32)とサブロータ53との相対回転速度は一時的に零になるため、その時、ロックピン56がロックピン収容穴59に嵌まり込むのに必要な時間的余裕が与えられる。
As shown in FIG. 3, the sub-rotor 53 has a
<流体給排部>
図1に示すように、流体給排部Fは、エンジンオイルを貯留するオイルパン5と、ポンプ6と、ソレノイド式の流体制御弁(OCV)8とを備える。そして、進角通路2及び遅角通路3を介して進角室46及び遅角室47に対する作動油としてのエンジンオイルの供給・排出を実行する。この流体給排部Fのポンプ6より下流側には、電子制御ユニットECU7からの通電量制御によりスプール位置を変化させて複数のポートにおけるエンジンオイルの供給及び排出を実行するソレノイド式の流体制御弁(OCV)8が設けられる。そして、進角通路2及び遅角通路3がOCV8の所定のポートに接続されている。つまり、上記流体圧室45(進角室46及び遅角室47)に対する流体の供給・排出、並びに、ロック解除油室42に対する流体の供給・排出はソレノイド式のOCV8を用いて行われる。
<Fluid supply / discharge section>
As shown in FIG. 1, the fluid supply / discharge part F includes an
また、ECU7によって制御されるポンプ6は、エンジンオイルを貯留するオイルパン5と接続されている。ポンプ6は、エンジンからその駆動を得て作動するメカニカルポンプ、及び、電力の供給を受け作動する電動ポンプの少なくとも一方である。メカニカルポンプはエンジンが回転している状態で主に進角室46、遅角室47及びロック解除油室42への作動油及びロック解除油の供給を行うときに利用できる。他方、電動ポンプは一般に小出力ではあるが、主に、エンジンが回転しておらず、メカニカルポンプから作動油及びロック解除油の供給を行えないときに利用される。但し、エンジンの始動時などエンジンオイルの温度が低いためにその粘度が高いときには、必要な量の作動油を供給できないこともある。
The pump 6 controlled by the
以上のように、作動油の供給・排出を行う流体給排部Fは、進角室46及び遅角室47の容積を変化させてベーン49の流体圧室45での相対位置を変更して、外部ロータ30(33)に対する内部ロータ40の第1相対回転位相を制御する。このとき、進角室46の容積が最大となるときの第1相対回転位相を最進角位相とし、遅角室47の容積が最大となるときの第1相対回転位相を最遅角位相とする。
また、流体給排部Fは、ロック解除油通路4を介してロック解除油室42に対するロック解除油としてのエンジンオイルの供給・排出を実行する。それにより、ロック機構70による外部ロータ30(32)とサブロータ53との位相のロック及びロック解除が行われる。
このように、エンジンオイルは本発明の「流体」に相当する。
As described above, the fluid supply / discharge unit F that supplies and discharges hydraulic oil changes the relative positions of the
Further, the fluid supply / discharge part F supplies and discharges engine oil as unlocking oil to the unlocking
Thus, the engine oil corresponds to the “fluid” of the present invention.
上記ロック解除油室42は内部ロータ40に形成されたロック解除油通路4に連通し、ロック解除油通路4は上記進角通路2から分岐している。そして、ロック解除油室42にロック解除油としてのエンジンオイルが供給されると、ロックピン56がサブハウジング32側に引退して、サブハウジング32(外部ロータ30)とサブロータ53との相対回転のロック状態が解除される。逆に、ロック解除油室42にロック解除油が供給されなくなって、ロックピン56がスプリング57によってサブロータ53側に突出すると、サブハウジング32(外部ロータ30)とサブロータ53との相対回転がロックされる。このとき、ロック解除油通路4は進角通路2から分岐して構成されているので、ロック解除油室42にロック解除油が供給されなくなると、進角室46にも作動油が供給されなくなる。従って、サブハウジング32(外部ロータ30)とサブロータ53とがロックされる状態は、外部ロータ30に対する内部ロータ40の第1相対回転位相が最遅角位相の状態である。
The unlocking
以上のような弁開閉時期制御装置の構成において、エンジンのクランクシャフトが回転駆動すると、動力伝達部材37を介してタイミングスプロケット36に回転動力が伝達される。それにより、上記タイミングスプロケット36を備えた外部ロータ30(33)が、例えば図4に示す回転方向Sに沿って回転駆動し、更には、内部ロータ40が回転方向Sに沿って回転駆動してカムシャフト1が回転し、カムシャフト1に設けられたカムがエンジンの吸気弁又は排気弁を押し下げて開弁させる。
In the configuration of the valve timing control apparatus as described above, when the crankshaft of the engine is driven to rotate, the rotational power is transmitted to the
ECU7には、そのメモリ内に、エンジンの運転状態に応じた最適の相対回転位相が格納・記憶されており、別途検出される運転状態(例えば、エンジン回転数、冷却水温など)に対して、最適の相対回転位相が認識できるように構成されている。そして、ECU7は、エンジンの運転状態に適合した最適の第1相対回転位相になるように、実際の第1相対回転位相を制御する制御指令を生成及び出力する。更に、このECU7には、イグニッションキーのON/OFF情報、エンジン油温を検出する油温センサからの情報等が取りこまれるように構成されている。
The
<アクチュエータ部>
アクチュエータ部ACTは、回転軸Xの方向に沿ったY1方向又はY2方向に中間リング50を移動させる機構を有している。そして、アクチュエータ部ACTは、ECU7によって制御される電動のモータ11を駆動源とし、モータ11の回転運動を中間リング50の回転軸Xに沿った直線運動に変換するように構成されている。つまり、アクチュエータ部ACTは、モータ11、ウォームギア13、アーム14、作動リング19及びベアリング20を用いて構成される。
<Actuator section>
The actuator unit ACT has a mechanism for moving the
ウォームギア13は、モータ回転軸12の端部に設けられ、モータ回転軸12の回転方向に対して傾斜したギアが形成されている。
図1及び図2に示すように、アーム14は作動リング19を両持ち状態で挟むように二又に分岐して構成されている。そして、支点ボス17を用いてエンジンカバー10に対して連結される。よって、アーム14は、支点ボス17を揺動中心として揺動可能となる。
アーム14の一端のアームヘッド15には、上記ウォームギア13と噛み合うギア16が形成されている。よって、モータ11の回転に伴ってウォームギア13が回転すると、そのウォームギア13と噛み合っているアーム14は、支点ボス17を揺動中心として揺動することになる。このとき、モータ11の回転方向に応じてアーム14の揺動方向は変化する。アームヘッド15が形成されているのとは別の端部には、作動リング19がピン18を介した両持ち形態で連結される。この作動リング19は、ベアリング20を介して中間リング50に連結される。以上のようにして、モータ11が回転すると中間リング50がY1方向又はY2方向に直線移動する構成が得られる。
また、ベアリング20は、その内周側で中間リング50と同軸状に連結され、且つ、その外周側で作動リング19に連結されている。その結果、中間リング50は作動リング19に対して自由に回転可能な状態で連結されている。
The
As shown in FIGS. 1 and 2, the
A
The
以上のように弁制御機構部Vとアクチュエータ部ACTとを構成することで、モータ11が回転すると中間リング50がY1方向又はY2方向に直線移動することになる。そして、中間リング50がY1方向に移動すると、中間リング50及び内部ロータ40がサブロータ53に対して進角方向(図2及び図3のS2方向)へ回転することで、内部ロータ40とサブロータ53との間の第3相対回転位相が変化する。また、中間リング50がY2方向に移動すると、中間リング50及び内部ロータ40がサブロータ53に対して遅角方向(図3及び図4のS1方向)へ回転することで第3相対回転位相が変化する。
By configuring the valve control mechanism unit V and the actuator unit ACT as described above, when the
図5は、ロック機構70によって外部ロータ30(32)とサブロータ53とをロックした状態でモータ11を作動させることで上記第3相対回転位相を変化させ、それにより、外部ロータ30と内部ロータ40との間の第1相対回転位相を変化させた状態を説明する弁開閉時期制御装置の側断面図である。また、図6は、図5のC−C断面における弁開閉時期制御装置の横断面図であり、図7は、図5のD−D断面における弁開閉時期制御装置の横断面図である。
In FIG. 5, the third relative rotational phase is changed by operating the
図5に示すように、モータ11を作動させることで中間リング50がY1方向に移動している。このとき、ロック機構70によって外部ロータ30(32)とサブロータ53とがロックされているので、中間リング50及び内部ロータ40は、サブロータ53及び外部ロータ30(32)に対して進角方向(図7のS2方向)へ回転する。図示しないが、中間リング50がY2方向に移動した場合には、中間リング50及び内部ロータ40は、サブロータ53及び外部ロータ30(32)に対して遅角方向(図7のS1方向)へ回転する。
以上のように、本発明に係る弁開閉時期制御装置は、外部ロータ30(32)とサブロータ53とがロックされたロック状態においては、外部ロータ30に対する内部ロータ40の第1相対回転位相を、アクチュエータ部ACTからの機械的な力のみによって調節できるように構成されている。尚、ロック機構70による外部ロータ30(32)とサブロータ53との間のロックを解除したロック解除状態では、サブロータ53は外部ロータ30(32)に対して自由に回転できる。従って、ロック解除状態にあるときに中間リング50がY1方向及びY2方向に移動してもサブロータ53のみが回転するだけであり、上記第1相対回転位相は変化しない。
As shown in FIG. 5, by operating the
As described above, in the valve opening / closing timing control device according to the present invention, in the locked state where the external rotor 30 (32) and the sub-rotor 53 are locked, the first relative rotational phase of the
このように、外部ロータ30(32)とサブロータ53との間のロックが解除されたロック解除状態では、中間リング50とサブロータ53との間のヘリカルスプライン52、54にはトルク変動が加わらないようになるので、そのヘリカルスプライン52、54の部分で大きな打音が発生することはない。他方で、外部ロータ30(32)とサブロータ53とがロックされたロック状態であっても、エンジンの始動時においてエンジンオイルの粘度が高いときであれば、ヘリカルスプライン52、54に対してエンジンオイルの粘度がダンパの役割を果たすため、ヘリカルスプライン52、54の部分で大きな打音が発生することはない。
Thus, in the unlocked state in which the lock between the external rotor 30 (32) and the sub-rotor 53 is released, torque fluctuations are not applied to the
次に、ロック機構70による外部ロータ30(32)とサブロータ53との間のロックを解除した状態で流体給排部Fを作動させることで、外部ロータ30と内部ロータ40との間の第1相対回転位相を変化させることを説明する。図8は、ロック機構70による外部ロータ30(32)とサブロータ53との間のロックを解除した状態での、図5のA−A断面における弁開閉時期制御装置の横断面図である。
Next, the fluid supply / discharge portion F is operated in a state in which the lock between the external rotor 30 (32) and the sub-rotor 53 by the
ロック機構70による外部ロータ30(32)とサブロータ53との間のロックを解除したロック解除状態では、流体給排部Fによって進角室46に作動油を供給することで、外部ロータ30(33)に対する内部ロータ40の第1相対回転位相は進角方向(図8のS2方向)に変化する。このとき、内部ロータ40に連結される中間リング50及びサブロータ53も進角方向に回転する。図示しないが、流体給排部Fによって遅角室47に作動油を供給することで、外部ロータ30(33)に対する内部ロータ40の第1相対回転位相は遅角方向(図8のS1方向)に変化する。
In the unlocked state in which the lock between the external rotor 30 (32) and the sub-rotor 53 is released by the
本実施形態の弁開閉時期制御装置においてECU7は、例えばエンジンの停止制御時において、外部ロータ30(32)に対するサブロータ53の第2相対回転位相がロック機構70によってロックされる前に、アクチュエータ部ACTを予め作動させて内部ロータ40とサブロータ53との間の第3相対回転位相を初期の位相に戻しておく。外部ロータ30(32)とサブロータ53とがロックされる前であれば、サブロータ53は自由に回転可能であるので、ヘリカルスプライン52、54に負荷がかからないからである。
In the valve opening / closing timing control device of the present embodiment, the
以上のように、第1実施形態の弁開閉時期制御装置において、ECU7は、エンジンの始動時にエンジンオイルの温度などを考慮して好ましい弁開閉時期を判定し、実際に外部ロータ30に対する内部ロータ40の第1相対回転位相の制御を行う。エンジンオイルの粘度が高いとき、流体給排部Fによって供給される作動油によっては外部ロータ30に対する内部ロータ40の第1相対回転位相を進角方向又は遅角方向に変化させることができない場合であっても、エンジンオイルの粘度の高低には無関係なアクチュエータ部ACTによって、外部ロータ30に対する内部ロータ40の第1相対回転位相を変化させることができる。そして、アクチュエータ部ACTを用いて、上記第1相対回転位相を好ましい始動時の位相へ変化させてエンジンを始動させた後、エンジンオイルの粘度が低くなった頃に流体給排部Fを用いて上記第1相対回転位相の制御を行うことができる。
As described above, in the valve opening / closing timing control apparatus according to the first embodiment, the
また、第1実施形態の弁開閉時期制御装置は、モータ11を用いたアクチュエータ部ACTによって、内部ロータ40とサブロータ53との間の第3相対回転位相を変化させることによる上記第1相対回転位相の変化範囲が、流体給排部Fによる上記第1相対回転位相の変化範囲内にあるように構成されている。つまり、アクチュエータ部ACTによる第3相対回転位相の変化範囲は小さくてもよいので、アクチュエータ部ACTを小型にできる。特に、回転軸Xの方向に沿った中間リング50の長さを短くできる。その結果、アクチュエータ部ACTを設けたことによるエンジンの大型化を抑制できる。また、アクチュエータ部ACTが動作するのは主にエンジン始動時であり、流体給排部Fの動作時間に比べて短くなるので、アクチュエータ部ACTの製品寿命を長く出来る。このように、アクチュエータ部ACTはエンジンの運転中に常時使用されるものでは無いので、安価なブラシモータを用いて構成できる。
Further, in the valve timing control apparatus of the first embodiment, the first relative rotation phase by changing the third relative rotation phase between the
<第2実施形態>
第2実施形態の弁開閉時期制御装置は、第1実施形態で説明した中間リング50及びサブロータ53を一つの中間部材60として構成した点で第1実施形態と異なる。
図9は、第2実施形態の弁開閉時期制御装置の側断面図である。また、図10及び図11は、図9のE−E断面における弁開閉時期制御装置の横断面図である。第2実施形態の弁開閉時期制御装置についても、弁制御機構部Vと、アクチュエータ部ACTと、流体給排部Fとに大きく分けることができる。この内、第1実施形態の弁開閉時期制御装置と構成が異なるのは、弁制御機構部Vである。
以下に、第2実施形態の弁開閉時期制御装置の構成について説明するが、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
Second Embodiment
The valve timing control apparatus of the second embodiment is different from the first embodiment in that the
FIG. 9 is a side sectional view of the valve timing control apparatus of the second embodiment. 10 and 11 are cross-sectional views of the valve opening / closing timing control device taken along the line EE of FIG. The valve opening / closing timing control apparatus according to the second embodiment can also be broadly divided into a valve control mechanism V, an actuator ACT, and a fluid supply / discharge part F. Among these, the valve control mechanism V differs in configuration from the valve opening / closing timing control device of the first embodiment.
Hereinafter, the configuration of the valve timing control apparatus of the second embodiment will be described, but the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
第2実施形態の弁制御機構部Vは、エンジン(内燃機関)のクランクシャフト(図示せず)に対して同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ30と、外部ロータ30に対して相対回転可能に同軸に配置され、弁開閉用のカムシャフト1に対して一体回転する従動側回転部材としての内部ロータ40とを備えて構成されている。また、外部ロータ30と内部ロータ40とによって流体圧室45が形成される。これら、外部ロータ30、内部ロータ40、及び、流体圧室45の構成は、例えば図4と図7とに示した第1実施形態と同様である。
The valve control mechanism V according to the second embodiment has an
第2実施形態の弁開閉時期制御装置において、上記外部ロータ30(31、32)と上記内部ロータ40との間の一部分には、単一の中間部材60が介在する。この中間部材60は、内部ロータ40の突出部40aの外周面に接して設けられる部材であり、中間部材60は内部ロータ40の回転軸Xの方向に沿って移動可能である。中間部材60のカムシャフト1側の一端には、径方向外側に屈曲した鍔部60aが形成されている。中間部材60の内周面の一部にはヘリカルスプライン61が形成され、内部ロータ40の突出部40aの外周面の一部にはヘリカルスプライン63が形成される。そして、中間部材60のヘリカルスプライン61と内部ロータ40のヘリカルスプライン63とが噛み合うように両者が組み付けられる。中間部材60は、外部ロータ30(32)と内部ロータ40の突出部40aとの間のロック解除油室64の空間を、その鍔部60aが回転軸Xに沿って移動可能に構成されている。その結果、中間部材60が回転軸Xの方向に沿って移動すると、中間部材60と内部ロータ40とは回転軸Xを中心として相対回転することになる。本実施形態では、中間部材60がY1方向に移動すると、内部ロータ40が中間部材60に対して進角方向(図10及び図11のS2方向)へ回転するように、両者の接触部分にヘリカルスプライン61、63を形成している。本実施形態では内部ロータ40と中間部材60との間の相対回転位相のことを第3相対回転位相と記す。
In the valve opening / closing timing control apparatus of the second embodiment, a single
外部ロータ30(32)と中間部材60との間には、外部ロータ30(32)に対する中間部材60の相対回転位相(以下、「第2相対回転位相」と記す)をロック可能なロック機構71が設けられている。このロック機構71は、板状のロックキー66とスプリング67とを有する。外部ロータ30(32)には、ロックキー66が径方向内側に向かって摺動可能なロックキー摺動溝68が形成されている。ロックキー66は、外部ロータ30(32)の径方向内側を向いてロックキー摺動溝68に設けられたスプリング67によって、径方向内側に付勢されている。また、中間部材60の鍔部60aには、ロックキー66の先端部を収容可能なロックキー収容溝69が形成されている。そして、外部ロータ30(32)側から突出したロックキー66が中間部材60側のロックキー収容溝69に嵌まり込むと、外部ロータ30(32)に対する中間部材60の第2相対回転位相がロックされるロック状態となる。
Between the external rotor 30 (32) and the
また、ロックキー66の径方向内側のロック解除油室64は、上述したように中間部材60が移動可能な空間として用いられるだけでなく、ロック解除油の供給及び排出が行われる空間として用いられる。そして、図10に示すように、外部ロータ30(32)のロックキー摺動溝68と中間部材60のロックキー収容溝69とが正対している位置関係にあるとき、ロック解除油室64からロック解除油が排出されるとロックキー66はロックキー収容溝69に嵌まり込んで外部ロータ30(32)と中間部材60とがロックされるロック状態となる。また、ロック解除油室64にロック解除油が供給されるとロックキー66はロックキー摺動溝68の方に押し込まれて外部ロータ30(32)と中間部材60とがロック解除されるロック解除状態となる。このように、外部ロータ30(32)のロックキー摺動溝68と中間部材60のロックキー収容溝69とが正対しているときの第2相対回転位相はロック位相と呼ぶことができる。
尚、ロック解除油が外部ロータ30の外側に漏洩しないように、中間部材60と接触するフロントプレート31の部分にシール部材62を設けてある。
Further, the unlocking
A seal member 62 is provided on the portion of the
但し、図9に示すように、回転軸Xの方向における中間部材60の鍔部60aの厚さD60は、ロックキー66の厚さD66よりも薄く形成されている。従って、ロックキー66が中間部材60のロックキー収容溝69に嵌まり込んでいても、中間部材60はY1方向及びY2方向に移動できる。
However, as shown in FIG. 9, the thickness D60 of the
図10及び図11に示すように、中間部材60は、回転軸Xの径方向外側に向かって突出する凸部65を有する。また、サブハウジング32は、外部ロータ30と中間部材60とが回転軸Xの周りに相対回転して両者の間の第2相対回転位相が変化するように動作するとき、上記凸部60の可動範囲を規定する空間となる凹部38を有する。つまり、凹部38の回転規制部38a、38bが凸部65の側部65a、65bと夫々当接すると、外部ロータ30(32)に対する中間部材60の回転が規制される。本実施形態では更に、凸部65の側部65aが回転規制部38aと当接すると、外部ロータ30(32)のロックキー摺動溝68と中間部材60のロックキー収容溝69とが正対するように構成してある。つまり、凸部65の側部65aが回転規制部38aと当接するとき、第2相対回転位相はロック位相になる。従って、凸部の側部65aが回転規制部38aと当接すると、外部ロータ30(32)と中間部材60との相対回転速度は一時的に零になるため、その時、ロックキー66がロックキー収容溝69に嵌まり込むのに必要な時間的余裕が与えられる。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
以上のように、本発明に係る弁開閉時期制御装置においてECU7は、外部ロータ30(32)と中間部材60とがロックされたロック状態においては、外部ロータ30に対する内部ロータ40の第1相対回転位相を、アクチュエータ部ACTからの機械的な力のみによって調節できるように構成されている。尚、ロック機構71による外部ロータ30(32)と中間部材60との間のロックを解除したロック解除状態では、中間部材60は外部ロータ30(32)に対して自由に回転できる。従って、ロック解除状態にあるときに中間部材60がY1方向及びY2方向に移動しても上記第1相対回転位相は変化しない。
As described above, in the valve timing control apparatus according to the present invention, the
このように、外部ロータ30(32)と中間部材60との間のロックが解除されたロック解除状態では、中間部材60と内部ロータ40との間のヘリカルスプライン61、63にはトルク変動が加わらないようになるので、そのヘリカルスプライン61、63の部分で大きな打音が発生することはない。他方で、外部ロータ30(32)と中間部材60とがロックされたロック状態であっても、エンジンの始動時においてエンジンオイルの粘度が高いときであれば、ヘリカルスプライン61、63に対してエンジンオイルの粘度がダンパの役割を果たすため、ヘリカルスプライン61、63の部分で大きな打音が発生することはない。
Thus, in the unlocked state in which the lock between the outer rotor 30 (32) and the
次に、ロック機構71による外部ロータ30(32)と中間部材60との間のロックを解除した状態で流体給排部Fを作動させることで、外部ロータ30(33)と内部ロータ40との間の第1相対回転位相を変化させることを説明する。図11は、ロック機構71による外部ロータ30(32)と中間部材60との間のロックを解除した状態での、図9のE−E断面における弁開閉時期制御装置の横断面図である。
Next, the fluid supply / discharge portion F is operated in a state where the lock between the external rotor 30 (32) and the
ロック機構71による外部ロータ30(32)と中間部材60との間のロックを解除したロック解除状態では、流体給排部Fによって進角室46に作動油を供給することで、外部ロータ30(33)に対する内部ロータ40の第1相対回転位相は進角方向(図11のS2方向)に変化する。このとき、内部ロータ40に連結される中間部材60も進角方向に回転する。図示しないが、流体給排部Fによって遅角室47に作動油を供給することで、外部ロータ30(33)に対する内部ロータ40の第1相対回転位相は遅角方向(図11のS1方向)に変化する。
In the unlocked state in which the lock between the external rotor 30 (32) and the
また、本実施形態の弁開閉時期制御装置においてECU7は、例えばエンジンの停止制御時において、外部ロータ30(32)に対する中間部材60の第2相対回転位相がロック機構71によってロックされる前に、アクチュエータ部ACTを予め作動させて内部ロータ40と中間部材60との間の第3相対回転位相を初期の位相に戻しておく。外部ロータ30(32)と中間部材60とがロックされる前であれば、中間部材60は自由に回転可能であるので、ヘリカルスプライン61、63に負荷がかからないからである。
Further, in the valve opening / closing timing control device of the present embodiment, the
更に、第2実施形態の弁開閉時期制御装置においても、モータ11を用いたアクチュエータ部ACTによって、内部ロータ40と中間部材60との間の第3相対回転位相を変化させることによる上記第1相対回転位相の変化範囲が、流体給排部Fによる上記第1相対回転位相の変化範囲内にあるように構成されている。つまり、アクチュエータ部ACTによる第3相対回転位相の変化範囲は小さくてもよいので、アクチュエータ部ACTを小型にできる。特に、回転軸Xの方向に沿った中間部材60の長さを短くできる。その結果、アクチュエータ部ACTを設けたことによるエンジンの大型化を抑制できる。また、アクチュエータ部ACTが動作するのは主にエンジン始動時であり、流体給排部Fの動作時間に比べて短くなるので、アクチュエータ部ACTの製品寿命を長く出来る。このように、アクチュエータ部ACTはエンジンの運転中に常時使用されるものでは無いので、安価なブラシモータを用いて構成できる。
Furthermore, also in the valve timing control apparatus of the second embodiment, the first relative rotation by changing the third relative rotational phase between the
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、アクチュエータ部ACTの駆動源として電動のモータ11を用いた場合について説明したが、他の駆動源を用いてもよい。例えば、空気圧やソレノイドとバネなどを組み合わせて中間リング50又は中間部材60を直線移動させるように構成してもよい。
<Another embodiment>
<1>
In the above embodiment, the case where the
<2>
上記第1実施形態では中間リング50とサブロータ53との間の接触部分にヘリカルスプライン52、54を形成し、中間リング50と内部ロータ40との間の接触部分にスプライン51、41を形成した場合を例示したが、その構成を改変してもよい。例えば、中間リング50とサブロータ40との間の接触部分に回転軸Xに沿ったスプラインを形成し、中間リング50と内部ロータ40との間の接触部分にヘリカルスプラインを形成するように構成してもよい。
<2>
In the first embodiment, the
<3>
上記実施形態及び上記別実施形態では、ヘリカルスプラインを用いることで、内部ロータ40(中間リング50)とサブロータ53との間の第3相対回転位相が変化するように構成し、或いは、中間部材60と内部ロータ40との間の第3相対回転位相が変化するように構成したが、ヘリカルスプラインとは異なる他の機構を用いて第3相対回転位相を変化させるように構成してもよい。具体的には、中間リング50(又は中間部材60)の直線運動を、中間リング50(又は中間部材60)に接する部材の相対回転運動に変換する変換機構が設けられていればよい。
<3>
In the said embodiment and said another embodiment, it is comprised so that the 3rd relative rotational phase between the internal rotor 40 (intermediate ring 50) and the
1 カムシャフト
30 外部ロータ(駆動側回転部材)
38a 回転規制部
38b 回転規制部
40 内部ロータ(従動側回転部材)
41 スプライン
45 流体圧室
46 進角室
47 遅角室
50 中間リング
51 スプライン
52 ヘリカルスプライン
53 サブロータ
54 ヘリカルスプライン
55 凸部
60 中間部材
61 ヘリカルスプライン
63 ヘリカルスプライン
65 凸部
70 ロック機構
71 ロック機構
ACT アクチュエータ部
F 流体給排部
X 回転軸
1
38a
41
Claims (8)
前記駆動側回転部材に対して相対回転可能に同軸に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成された流体圧室であって、前記流体圧室のうち、流体が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の第1相対回転位相を相対回転の方向のうち遅角方向に移動させる遅角室と前記第1相対回転位相を前記相対回転の方向のうち進角方向に移動させる進角室と、
前記進角室及び前記遅角室への流体の供給及び前記進角室及び前記遅角室からの流体の排出を行う流体給排部と、を備えた弁開閉時期制御装置であって、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との間の一部分に介在し、前記従動側回転部材の回転軸と同軸に回転可能且つ前記回転軸方向に沿って移動可能である中間部材と、
前記駆動側回転部材に対する前記中間部材の第2相対回転位相をロック可能なロック機構と、
前記中間部材を前記回転軸方向に沿って移動させるアクチュエータ部と、を備え、
前記中間部材が前記回転軸方向に沿って移動すると前記中間部材と前記従動側回転部材との間の第3相対回転位相が変化するように構成され、
前記アクチュエータ部は、前記ロック機構が前記第2相対回転位相をロックしている状態で、前記中間部材を前記回転軸方向に沿って移動させ、前記第3相対回転位相を変化させて前記第1相対回転位相を制御可能であり、
前記流体給排部は、前記第2相対回転位相がロック解除されている状態において、前記進角室及び前記遅角室に対する流体の供給・排出を行って前記第1相対回転位相を制御可能である弁開閉時期制御装置。 A drive-side rotating member that rotates synchronously with the crankshaft of the internal combustion engine;
A driven-side rotating member that is coaxially disposed so as to be relatively rotatable with respect to the driving-side rotating member, and rotates integrally with a camshaft for opening and closing the valve of the internal combustion engine;
A fluid pressure chamber formed by the drive side rotation member and the driven side rotation member, wherein the driven side rotation member of the driven side rotation member with respect to the drive side rotation member is supplied by supplying fluid from the fluid pressure chamber. A retarding chamber that moves one relative rotational phase in a retarding direction out of the directions of relative rotation, and an advance chamber that moves the first relative rotational phase in an advanceing direction out of the directions of the relative rotation;
A valve opening / closing timing control device comprising: a fluid supply / discharge section that supplies fluid to the advance chamber and the retard chamber and discharges fluid from the advance chamber and the retard chamber;
An intermediate member interposed in a part between the drive side rotation member and the driven side rotation member, rotatable in the same axis as the rotation axis of the driven side rotation member and movable along the rotation axis direction;
A locking mechanism capable of locking the second relative rotational phase of the intermediate member with respect to the driving side rotational member;
An actuator for moving the intermediate member along the rotation axis direction,
When the intermediate member moves along the rotation axis direction, the third relative rotation phase between the intermediate member and the driven side rotation member is changed,
The actuator unit moves the intermediate member along the rotation axis direction in a state where the lock mechanism locks the second relative rotation phase, and changes the third relative rotation phase to change the first relative rotation phase. The relative rotational phase can be controlled,
The fluid supply / discharge portion can control the first relative rotation phase by supplying and discharging fluid to and from the advance chamber and the retard chamber in a state where the second relative rotation phase is unlocked. A valve timing control device.
前記駆動側回転部材は、前記中間部材が前記駆動側回転部材に対して前記回転軸周りに回転するとき、前記凸部と当接して前記中間部材の回転を規制する回転規制部を有する請求項1又は2記載の弁開閉時期制御装置。 The intermediate member has a protrusion that protrudes outward in the radial direction of the rotating shaft,
The drive-side rotation member has a rotation restricting portion that abuts on the convex portion and restricts rotation of the intermediate member when the intermediate member rotates about the rotation axis with respect to the drive-side rotation member. The valve opening / closing timing control apparatus according to 1 or 2.
前記駆動側回転部材に対して相対回転可能に同軸に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに対して一体回転する従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成される流体圧室であって、前記流体圧室のうち、流体が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の第1相対回転位相を相対回転の方向のうち遅角方向に移動させる遅角室と前記第1相対回転位相を前記相対回転の方向のうち進角方向に移動させる進角室と、
前記進角室及び前記遅角室への流体の供給及び前記進角室及び前記遅角室からの流体の排出を行う流体給排部と、を備えた弁開閉時期制御装置であって、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材との間の一部分に介在する中間リング及びサブロータと、
前記駆動側回転部材に対する前記サブロータの第2相対回転位相をロック可能なロック機構と、
前記中間リングを前記回転軸方向に沿って移動させるアクチュエータ部と、を備え、
前記中間リングは、前記従動側回転部材の回転軸と同軸に回転可能且つ前記回転軸方向に沿って移動可能であり、
前記中間リングが前記回転軸方向に沿って移動すると前記従動側回転部材と前記サブロータとの間の第3相対回転位相が変化するように構成され、
前記アクチュエータ部は、前記ロック機構が前記第2相対回転位相をロックしている状態で、前記中間リングを前記回転軸方向に沿って移動させ、前記第3相対回転位相を変化させて前記第1相対回転位相を制御可能であり、
前記流体給排部は、前記第2相対回転位相がロック解除されている状態において、前記進角室及び前記遅角室に対する流体の供給・排出を行って前記第1相対回転位相を制御可能である弁開閉時期制御装置。 A drive-side rotating member that rotates synchronously with the crankshaft of the internal combustion engine;
A driven-side rotating member that is coaxially disposed so as to be relatively rotatable with respect to the driving-side rotating member, and rotates integrally with a camshaft for opening and closing the valve of the internal combustion engine;
A fluid pressure chamber formed by the drive side rotation member and the driven side rotation member, wherein the driven side rotation member is connected to the drive side rotation member by supplying a fluid out of the fluid pressure chambers. A retarding chamber that moves one relative rotational phase in a retarding direction out of the directions of relative rotation, and an advance chamber that moves the first relative rotational phase in an advanceing direction out of the directions of the relative rotation;
A valve opening / closing timing control device comprising: a fluid supply / discharge section that supplies fluid to the advance chamber and the retard chamber and discharges fluid from the advance chamber and the retard chamber;
An intermediate ring and a sub-rotor interposed in a part between the driving side rotating member and the driven side rotating member;
A lock mechanism capable of locking the second relative rotation phase of the sub-rotor with respect to the drive-side rotation member;
An actuator unit that moves the intermediate ring along the rotation axis direction, and
The intermediate ring is rotatable coaxially with the rotation axis of the driven side rotation member and movable along the rotation axis direction.
When the intermediate ring moves along the rotation axis direction, the third relative rotation phase between the driven side rotation member and the sub rotor is changed,
The actuator unit moves the intermediate ring along the rotation axis direction in a state where the lock mechanism locks the second relative rotation phase, and changes the third relative rotation phase to change the first relative rotation phase. The relative rotational phase can be controlled,
The fluid supply / discharge portion can control the first relative rotation phase by supplying and discharging fluid to and from the advance chamber and the retard chamber in a state where the second relative rotation phase is unlocked. A valve timing control device.
前記駆動側回転部材は、前記サブロータが前記駆動側回転部材に対して前記回転軸周りに回転するとき、前記凸部と当接して前記サブロータの回転を規制する回転規制部を有する請求項4〜6の何れか一項に記載の弁開閉時期制御装置。 The sub-rotor has a protrusion that protrudes radially outward of the rotating shaft,
The drive-side rotation member has a rotation restricting portion that abuts on the convex portion and restricts the rotation of the sub-rotor when the sub-rotor rotates around the rotation axis with respect to the drive-side rotation member. The valve timing control apparatus according to any one of claims 6 to 6.
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