JP4531705B2 - Valve timing control device - Google Patents
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Description
本発明は、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に関する。 The present invention relates to a valve opening / closing timing control device for adjusting the opening / closing timing of a valve of an internal combustion engine.
従来より、エンジンなどの内燃機関の駆動状態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、そ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、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を有する。駆動側回転部材及び従動側回転部材は流体圧室を形成し、この流体圧室内には、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を遅角方向に移動させる遅角室と相対回転位相を進角方向に移動させる進角室とが形成される。これら両室は、ベーンによって仕切られる。弁開閉時期制御装置は更に、上記相対回転位相を中間位相状態にロックするロック機構と、第1流体給排手段と、第2流体給排手段とを備える。第1流体給排手段は、進角室及び遅角室への流体の供給量及び排出量を調節可能である。また、第2流体給排手段は、進角室及び遅角室への流体の供給及び排出とは別に、ロック機構への流体の供給及び排出を行って、相対回転位相の中間位相状態におけるロック及びロック解除を行う。 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 coaxially disposed so as to be rotatable relative to the driving side rotating member and the driving side rotating member synchronously rotating with respect to the crankshaft, and rotates integrally with the valve opening / closing cam shaft. And a driven side rotating member. The driving-side rotating member and the driven-side rotating member form a fluid pressure chamber, and the fluid-pressure chamber has a relative rotation with respect to the retarded angle chamber that moves the relative rotation phase of the driven-side rotating member with respect to the driving-side rotating member in the retarding direction. An advance chamber is formed that moves the phase in the advance direction. Both chambers are separated by vanes. The valve timing control device further includes a lock mechanism that locks the relative rotational phase to an intermediate phase, a first fluid supply / discharge unit, and a second fluid supply / discharge unit. The first fluid supply / discharge means can adjust the supply amount and discharge amount of the fluid to the advance chamber and the retard chamber. Further, the second fluid supply / discharge means supplies and discharges the fluid to and from the lock mechanism separately from the supply and discharge of the fluid to the advance chamber and the retard chamber, and locks in the intermediate phase state of the relative rotation phase. And unlock.
特許文献1に記載の弁開閉時期制御装置では、上述したように、進角室及び遅角室への流体の給排を行う第1流体給排手段と、ロック機構への流体の給排を行う第2流体給排手段とは、互いに独立して作動できるように構成されている。そして、エンジンを始動するときの制御(特許文献1の図22)では、ロック機構による相対回転位相のロック状態を解除する前に、遅角室に流体の供給を行ってそれを充填し(工程1)、次に、遅角室に流体圧力を供給した状態で進角室に流体の供給を行ってそれを充填し(工程2)、その後、ロック解除を行っている(工程3)。
このようなロック解除制御を行うことで、ロック解除された時点では既に進角室及び遅角室の両方に流体が充填されている。その結果、ロック解除されると直ぐに進角室又は遅角室への流体の供給及び排出を行うことで相対回転位相の制御を開始できる。
尚、進角室及び遅角室の両方へ流体が充填される前にロック解除されると、ロック解除されたときに、流体が充填されていない方へ相対回転位相が急変動するという問題がある。また、進角室及び遅角室への流体の充填が終了するまでは相対回転位相の制御を行えないので、ロック解除後も進角室及び遅角室への流体の供給を継続しなければならない。
In the valve opening / closing timing control device described in
By performing such unlocking control, both the advance chamber and the retard chamber are already filled with fluid when the lock is released. As a result, the control of the relative rotation phase can be started by supplying and discharging the fluid to and from the advance chamber or the retard chamber as soon as the lock is released.
If the lock is released before fluid is filled in both the advance chamber and the retard chamber, the relative rotational phase suddenly fluctuates toward the direction not filled with fluid when the lock is released. is there. In addition, since the relative rotation phase cannot be controlled until the fluid filling into the advance chamber and the retard chamber is completed, the fluid supply to the advance chamber and the retard chamber must be continued even after the lock is released. Don't be.
特許文献1に記載の弁開閉時期制御装置では、上記工程2において遅角室に流体圧力を供給した状態で進角室に流体を供給してそれを充填しようとしている。図2は、流体制御弁の作動構成を示す図であるが、上記工程2は、その流体制御弁が備えるスプール位置をW2に設定することで、遅角室を閉じて圧力を供給し且つ進角室に流体を供給している。しかしながら、この状態では、進角室へ流体を供給するための進角通路への開度が非常に小さい。そのため、上記工程2を完了するために長い時間が必要になり、その結果、内燃機関の始動に長い時間が必要になるという問題が発生する。
In the valve opening / closing timing control device described in
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、内燃機関の始動を迅速に行うことができ、且つ、始動後に直ちに相対回転位相の制御を開始できる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 problems, and an object of the present invention is to provide a valve opening / closing timing control device capable of quickly starting an internal combustion engine and starting control of a relative rotational phase immediately after the start. Is to provide
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、前記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相対回転位相を前記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、
前記相対回転位相を中間位相状態にロックするロック機構と、
前記進角室へ流体を供給可能であり且つ前記遅角室から流体を排出可能である状態と、前記進角室から流体を排出可能であり且つ前記遅角室へ流体を供給可能な状態との間で、前記進角室及び前記遅角室への流体の供給量及び排出量を調節可能な第1流体給排手段と、
前記進角室及び前記遅角室への流体の供給及び排出とは別に、前記ロック機構への流体の供給及び前記ロック機構からの流体の排出を行って、前記相対回転位相の前記中間位相状態におけるロック及びロック解除を行う第2流体給排手段と、
前記第1流体給排手段及び前記第2流体給排手段による流体の給排状態を制御する制御手段と、を備える弁開閉時期制御装置であって、
前記相対回転位相が前記中間位相状態にロックされている前記内燃機関の始動時において、
前記第1流体給排手段は、前記進角室又は前記遅角室の一方に流体を充填した後、流体が充填された一方を流体の排出可能な状態にしながら前記進角室又は前記遅角室の他方に流体を充填し、
前記第2流体給排手段は、前記相対回転位相の前記中間位相状態におけるロック解除を行う点にある。
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 with respect to the drive side rotation member is supplied with the fluid out of the fluid pressure chambers. A retard chamber that moves the relative rotation phase in the retard direction of the relative rotation direction, and an advance chamber that moves the relative rotation phase in the advance direction of the relative rotation direction;
A locking mechanism that locks the relative rotational phase to an intermediate phase state;
A state in which fluid can be supplied to the advance chamber and fluid can be discharged from the retard chamber, and a fluid can be discharged from the advance chamber and fluid can be supplied to the retard chamber. A first fluid supply / discharge means capable of adjusting a supply amount and a discharge amount of fluid to the advance chamber and the retard chamber,
Separately from supplying and discharging fluid to the advance chamber and retard chamber, supplying the fluid to the lock mechanism and discharging the fluid from the lock mechanism, the intermediate phase state of the relative rotational phase A second fluid supply / discharge means for locking and unlocking
A control means for controlling a fluid supply / discharge state by the first fluid supply / discharge means and the second fluid supply / discharge means, and a valve opening / closing timing control device comprising:
At the start of the internal combustion engine in which the relative rotational phase is locked to the intermediate phase state,
The first fluid supply / discharge means fills the fluid in one of the advance chamber or the retard chamber and then sets the advance chamber or the retard while keeping one of the fluid filled in a fluid dischargeable state. Filling the other side of the chamber with fluid,
The second fluid supply / discharge means is configured to perform unlocking in the intermediate phase state of the relative rotation phase.
上記特徴構成によれば、相対回転位相が中間位相状態にロックされることで進角室及び遅角室の容積変化が抑制された状態において、第1流体給排手段は、進角室又は遅角室の一方に流体を充填した後、流体が充填された一方を流体の排出可能な状態にしながら進角室又は遅角室の他方に流体を充填する。つまり、進角室へ流体を供給するときの進角通路を大きく開放でき、且つ、遅角室へ流体を供給するときの遅角通路を大きく開放できる。その結果、進角室へ流体を充填するのに要する時間及び遅角室へ流体を充填するのに要する時間を短くできる。
更に、上述したように流体を供給しても進角室及び遅角室の容積は変化しないことが確保されている。容積が減少すると、そこに存在する流体を強制的に排出しようとする圧力が加わることになるのだが、本発明の弁開閉時期制御装置では、進角室への流体供給中に遅角室の容積が減少することや、その逆は発生しないので、一旦供給された流体は強制的に排出されること無く、そのまま存在することになる。そして、第2流体給排手段は、相対回転位相の中間位相状態におけるロック解除を行うので、ロック解除された時点において進角室及び遅角室の両方に流体が充填されている状態が得られる。その結果、ロック解除されると直ぐに進角室又は遅角室への流体の供給を行って、相対回転位相の制御に移行できる。
従って、内燃機関の始動を迅速に行うことができ、且つ、始動後に直ちに相対回転位相の制御を開始できる弁開閉時期制御装置を提供できる。
According to the above characteristic configuration, the first fluid supply / discharge unit is configured to advance the advance chamber or the retard chamber in a state where the volume change of the advance chamber and the retard chamber is suppressed by locking the relative rotational phase to the intermediate phase state. After filling one of the corner chambers with the fluid, the other of the advance chamber and the retard chamber is filled with the fluid while the one filled with the fluid can be discharged. That is, the advance passage when supplying the fluid to the advance chamber can be greatly opened, and the retard passage when supplying the fluid to the retard chamber can be opened greatly. As a result, the time required to fill the advance chamber with the fluid and the time required to fill the retard chamber with the fluid can be shortened.
Furthermore, as described above, it is ensured that the volumes of the advance chamber and the retard chamber do not change even when the fluid is supplied. When the volume decreases, a pressure for forcibly discharging the fluid existing there is applied. However, in the valve timing control device of the present invention, the retard chamber is supplied during the fluid supply to the advance chamber. Since the volume does not decrease and vice versa, the fluid once supplied will exist without being forcibly discharged. And since the 2nd fluid supply / discharge means performs the lock release in the intermediate phase state of the relative rotational phase, the state where both the advance chamber and the retard chamber are filled with the fluid when the lock is released is obtained. . As a result, the fluid can be supplied to the advance chamber or the retard chamber as soon as the lock is released, and the control can be shifted to the control of the relative rotation phase.
Therefore, it is possible to provide a valve opening / closing timing control device that can quickly start the internal combustion engine and can start the control of the relative rotation phase immediately after the start.
本発明に係る弁開閉時期制御装置の別の特徴構成は、前記制御手段は、前記進角室及び前記遅角室の両方に流体を充填した後において、前記第1流体給排手段に対して、前記進角室及び前記遅角室の両方への流体の供給を停止する制御を開始させた後で、前記第2流体給排手段に対して、前記ロック解除を行うように指示する点にある。 Another characteristic configuration of the valve opening / closing timing control device according to the present invention is that, after the control means fills both the advance angle chamber and the retard angle chamber with fluid, the control means controls the first fluid supply / discharge means. And instructing the second fluid supply / discharge means to release the lock after starting the control to stop the supply of fluid to both the advance chamber and the retard chamber. is there.
進角室及び遅角室の一方にのみ流体が供給されているとき、つまり、進角室及び遅角室の一方にのみ流体圧力が加えられているとき、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相は、進角方向又は遅角方向の何れかに付勢されている。相対回転位相が進角方向又は遅角方向の何れかの方向に付勢されていると、相対回転位相をロックするロック機構の構成部品へは、進角方向又は遅角方向の何れかの方向に荷重が加えられている。その結果、荷重が加えられたその構成部品の動きが重くなり、ロック解除が阻害されることになる。
ところが本特徴構成における弁開閉時期制御装置では、制御手段が、進角室及び前記遅角室の両方に流体を充填した後において、第1流体給排手段に対して、進角室及び遅角室の両方への流体の供給を停止する制御を開始させた後で、第2流体給排手段に対してロック解除を行うように指示する。その結果、ロック解除を行うとき、相対回転位相が進角方向又は遅角方向の何れの方向にも付勢されていない。従って、相対回転位相をロックするロック機構の構成部品へは、進角方向又は遅角方向の何れの方向にも荷重が加えられておらず、ロック解除が阻害されないようにできる。
When fluid is supplied only to one of the advance chamber and the retard chamber, that is, when fluid pressure is applied only to one of the advance chamber and the retard chamber, the driven side rotation member with respect to the drive side rotation member The relative rotational phase is biased in either the advance direction or the retard direction. When the relative rotational phase is urged in either the advance direction or the retard direction, the component of the lock mechanism that locks the relative rotation phase has either the advance direction or the retard direction. A load is applied to As a result, the movement of the component to which the load is applied becomes heavy and the unlocking is hindered.
However, in the valve opening / closing timing control device according to this characteristic configuration, after the control means fills both the advance chamber and the retard chamber with the fluid, the advance chamber and the retard angle with respect to the first fluid supply / discharge means. After starting the control for stopping the supply of fluid to both chambers, the second fluid supply / discharge means is instructed to unlock. As a result, when the lock is released, the relative rotational phase is not biased in either the advance direction or the retard direction. Therefore, no load is applied to the components of the lock mechanism that locks the relative rotation phase in either the advance angle direction or the retard angle direction, and unlocking can be prevented.
本発明に係る弁開閉時期制御装置の更に別の特徴構成は、前記制御手段は、前記進角室及び前記遅角室の両方に流体を充填した後において、前記第1流体給排手段に対して、前記進角室及び前記遅角室へ流体を交互に供給する制御を開始させた後に、前記第2流体給排手段に対して、前記ロック解除を行うように指示する点にある。 Still another characteristic configuration of the valve timing control apparatus according to the present invention is that the control means is configured to provide the first fluid supply / discharge means after the fluid is filled in both the advance chamber and the retard chamber. Thus, after the control for alternately supplying the fluid to the advance chamber and the retard chamber is started, the second fluid supply / discharge unit is instructed to perform the unlocking.
進角室及び遅角室の一方にのみ流体が供給されているとき、つまり、進角室及び遅角室の一方にのみ流体圧力が加えられているとき、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相は、進角方向又は遅角方向の何れかに付勢されている。相対回転位相が進角方向又は遅角方向の何れかの方向に付勢されていると、相対回転位相をロックするロック機構の構成部品へは、進角方向又は遅角方向の何れかの方向に荷重が加えられている。その結果、荷重が加えられたその構成部品の動きが重くなり、ロック解除が阻害されることになる。
ところが本特徴構成における弁開閉時期制御装置では、制御手段が、進角室及び遅角室の両方に流体を充填した後において、第1流体給排手段に対して、進角室及び遅角室へ流体を交互に供給する制御を開始させた後に、第2流体給排手段に対して、ロック解除を行うように指示する。その結果、ロック解除の際、進角室に流体圧力を供給する期間と、遅角室に流体圧力を供給する期間との間で、相対回転位相をロックするロック機構の構成部品へは、進角方向又は遅角方向の何れの方向にも荷重が加えられない期間を作り出すことができる。従って、ロック解除が阻害されないようにできる。
When fluid is supplied only to one of the advance chamber and the retard chamber, that is, when fluid pressure is applied only to one of the advance chamber and the retard chamber, the driven side rotation member with respect to the drive side rotation member The relative rotational phase is biased in either the advance direction or the retard direction. When the relative rotational phase is urged in either the advance direction or the retard direction, the component of the lock mechanism that locks the relative rotation phase has either the advance direction or the retard direction. A load is applied to As a result, the movement of the component to which the load is applied becomes heavy and the unlocking is hindered.
However, in the valve opening / closing timing control device according to this characteristic configuration, after the control unit fills both the advance chamber and the retard chamber with fluid, the advance chamber and the retard chamber with respect to the first fluid supply / discharge unit. After starting the control to alternately supply the fluid to the second fluid supply unit, the second fluid supply / discharge unit is instructed to release the lock. As a result, when unlocking, the components of the lock mechanism that locks the relative rotational phase between the period during which the fluid pressure is supplied to the advance chamber and the period during which the fluid pressure is supplied to the retard chamber are advanced. A period during which no load is applied in either the angular direction or the retarded direction can be created. Therefore, the unlocking can be prevented from being hindered.
本発明に係る弁開閉時期制御装置の更に別の特徴構成は、前記第1流体給排手段は、前記進角室及び前記遅角室に接続される流路の途中に設けられ、流路を開閉可能なスプールを有するソレノイド式の流体制御弁を備える点にある。 Still another characteristic configuration of the valve timing control device according to the present invention is that the first fluid supply / discharge means is provided in the middle of a flow path connected to the advance chamber and the retard chamber, A solenoid-type fluid control valve having a spool that can be opened and closed is provided.
上記特徴構成によれば、進角室及び前記遅角室に接続される流路の途中に設けられ、その流路を開閉可能なスプールの位置を、ソレノイドへの通電量を変化させて制御することで、進角室及び遅角室への流体の供給量並びに進角室及び遅角室からの流体の排出量を調節できる。 According to the above characteristic configuration, the position of the spool that is provided in the middle of the flow path connected to the advance chamber and the retard chamber and that can open and close the flow path is controlled by changing the energization amount to the solenoid. Thus, the supply amount of the fluid to the advance chamber and the retard chamber and the discharge amount of the fluid from the advance chamber and the retard chamber can be adjusted.
<第1実施形態>
以下に、図面を参照して本発明の第1実施形態に係る弁開閉時期制御装置について説明する。図1は、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置の全体構成を示す側断面図であり、図2は、流体制御弁(OCV)の作動構成を示す図である。また、図3〜図6は、弁開閉時期制御装置の各作動状態における図1のA−A断面図である。
<First Embodiment>
The valve opening / closing timing control apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view showing an overall configuration of the valve opening / closing timing control apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing an operation configuration of a fluid control valve (OCV). 3 to 6 are sectional views taken along line AA of FIG. 1 in each operation state of the valve timing control apparatus.
図1〜図6に示すように、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置は、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2と、外部ロータ2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1とを備えて構成されている。また、外部ロータ2と内部ロータ1とによって流体圧室40が形成される。流体圧室40は、内部に配置されるベーン5によって遅角室42と進角室43とに仕切られる。そして、流体が供給されることによって遅角室42の容積が増大すると、外部ロータ2に対する内部ロータ1の相対回転位相がその相対回転の方向のうち遅角方向に移動し、進角室43の容積が増大すると、外部ロータ2に対する内部ロータ1の相対回転位相が、その相対回転の方向のうち進角方向に移動する。
As shown in FIGS. 1 to 6, the valve timing control apparatus according to the present embodiment is an
上記内部ロータ1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3の先端部に一体的に組付けられている。
上記外部ロータ2は、上記内部ロータ1に対して所定の相対回転位相の範囲内で相対回転可能に外装され、フロントプレート22、リアプレート23及び外部ロータ2の外周に一体的に設けたタイミングスプロケット20を備える。
タイミングスプロケット20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24が架設される。
The
The
A
この構成において、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24を介してタイミングスプロケット20に回転動力が伝達されるので、上記タイミングスプロケット20を備えた外部ロータ2が図3〜図6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1が回転方向Sに沿って回転駆動してカムシャフト3が回転し、カムシャフト3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 this configuration, when the crankshaft of the engine is rotationally driven, the rotational power is transmitted to the
本発明に係る弁開閉時期制御装置における制御手段としての電子制御ユニットECU9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、ECU9は、エンジンの運転状態に適合した最適の相対回転位相になるように、実際の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ECU9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。
また、相対回転位相を中間位相状態にロックするロック機構6も設けられている。
In the electronic control unit ECU9 as the control means in the valve timing control apparatus according to the present invention, the optimum relative rotational phase corresponding to the operating state of the engine is stored and stored in the memory, and is detected separately. It is configured such that an optimum relative rotational phase can be recognized with respect to the operating state (for example, engine speed, cooling water temperature, etc.). Then, the
A
以下、本発明に係る弁開閉時期制御装置の構成について具体的に説明する。
〔流体圧室40〕
図3に示すように、上記外部ロータ2には、径内方向に突出するシューとして機能する突部4の複数個が回転方向に沿って互いに離間して並設されている。そして、外部ロータ2の隣接する突部4の夫々の間には、内部ロータ1と外部ロータ2との間で規定される流体圧室40が形成されている。
Hereinafter, the structure of the valve timing control apparatus according to the present invention will be described in detail.
[Fluid pressure chamber 40]
As shown in FIG. 3, the
内部ロータ1の外周部の、上記各流体圧室40に対面する個所にはベーン溝41が形成されており、このベーン溝41には、上記流体圧室40を相対回転方向(例えば、図3において矢印S1,S2方向)において進角室43と遅角室42とに仕切るベーン5が放射方向に沿って摺動可能に挿入されている。
A
また、上記進角室43は内部ロータ1に形成された進角通路11に連通し、遅角室42は内部ロータ1に形成された遅角通路10に連通し、進角通路11及び遅角通路10は、後述する油圧回路7に接続されている。
The
上記流体圧室40(進角室43及び遅角室42)への流体の供給及び排出はソレノイド式の流体制御弁(OCV)76を用いて行われる。図2に示すように、OCV76は、進角室43へ流体を供給可能であり且つ遅角室42から流体を排出可能である状態W1と、進角室43へ流体を供給可能であり且つ遅角通路を閉鎖する状態W2と、進角通路及び遅角通路の両方を閉鎖して、進角室43及び遅角室42の両方への流体の供給を停止する状態W3と、進角通路を閉鎖し且つ遅角室42へ流体を供給可能である状態W4と、進角室43から流体を排出可能であり且つ遅角室42へ流体を供給可能な状態W5と、の間でスプール位置を切換制御することで、進角室43及び遅角室42への流体の供給量及び排出量を調節可能である。具体的には、ECU9がOCV76への通電量を制御することで、上記スプール位置が調節される。但し、図2において、Duty0%からDuty50%へとスプール位置が移行するにつれて、進角通路への開度は徐々に減少する。同様に、Duty100%からDuty75%へとスプール位置が移行するにつれて、遅角通路への開度は徐々に減少する。
以上のように、上記流体制御弁(OCV)76は本発明の「第1流体給排手段」に相当する。
The fluid is supplied to and discharged from the fluid pressure chamber 40 (
As described above, the fluid control valve (OCV) 76 corresponds to the “first fluid supply / discharge means” of the present invention.
上記ロック機構6への流体の供給及び排出は、OCV76とは別の流体切換弁(OSV)77を用いて行われる。OSV77は、進角室43及び遅角室42への流体の供給及び排出とは別に、ロック機構6への流体の供給及び排出を行って、相対回転位相の中間位相状態におけるロック及びロック解除を行う。
以上のように、上記OSV77は本発明の「第2流体給排手段」に相当する。
The fluid is supplied to and discharged from the
As described above, the
〔油圧回路〕
図1〜図6に示すように、油圧回路7は、上記進角通路11及び上記遅角通路10を介して進角室43及び遅角室42の一方若しくは両方に対する作動油としてのエンジンオイルの給排出を実行し、ベーン5の流体圧室40での相対位置を変更して、外部ロータ2に対する内部ロータ1の相対回転位相(以下、相対回転位相と呼ぶ。)を最進角位相(進角室43の容積が最大となるときの両ロータ1,2の相対回転位相)と最遅角位相(遅角室42の容積が最大となるときの両ロータ1,2の相対回転位相)との間で調整可能な相対回転位相調整機構として機能する。
[Hydraulic circuit]
As shown in FIGS. 1 to 6, the
具体的には、油圧回路7は、図1に示すように、エンジンの駆動力で駆動し、作動油又は後述のロック油となるエンジンオイルをOCV76及びOSV77側に供給するポンプ70を備えて構成されており、ECU9からの制御指令に伴って、ポンプ70の作動、非作動が制御されるように構成されている。
以上のように、エンジンオイルは本発明の「流体」に相当する。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
As described above, the engine oil corresponds to the “fluid” of the present invention.
図示するように、この油圧回路7のポンプ70より下流側で、進角室43及び遅角室42の上流側には、ECU9からの通電量制御により進角室43及び遅角室42に接続される流路の途中に設けられ、その流路を開閉可能なスプールを有するソレノイド式のOCV76が設けられ、及び、ポンプ70より下流側で、ロック油室62の上流側には、ECU9からの通電量制御によりロック油室62への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OSV77が設けられる。また、ポンプ70は、エンジンオイルを貯留するオイルパン75と接続されている。
この油圧回路7において、上記進角通路11及び上記遅角通路10が上記OCV76の所定のポートに接続され、上記ロック油通路63が上記OSV77の所定のポートに接続されている。
As shown in the drawing, downstream of the
In the
〔付勢機構〕
図1に示すように、内部ロータ1と外部ロータ2との間には、両ロータ1,2の相対回転位相を進角側に付勢する付勢機構としてのトーションスプリング8が設けられている。
このトーションスプリング8は、例えば図3において、S1で示す方向に外部ロータ2を内部ロータ1に対して付勢する。
[Biasing mechanism]
As shown in FIG. 1, a
For example, the
〔ロック機構6及びロック油室62〕
内部ロータ1と外部ロータ2との間には、両ロータ1,2の相対回転位相が最進角位相と最遅角位相との間に設定された所定の中間位相状態(ロック位相)にあるときに、両ロータ1,2の相対回転を拘束可能なロック機構6が設けられている。本願では、この中間位相がエンジン始動時の位相である。
[
Between the
例えば図3に示すように、ロック機構6は、外部ロータ2に設けられた遅角用ロック部6A及び進角用ロック部6Bと、内部ロータ1の外周部の一部に凹状のロック油室62とを備えて構成されている。
For example, as shown in FIG. 3, the
遅角用ロック部6A及び進角用ロック部6Bは、外部ロータ2に径方向において摺動自在に設けられたロック体60と、ロック体60を径内方向に付勢するバネ61とを有する。尚、ロック体60の形状は、プレート形状、ピン形状、又はその他の形状を採用することができる。
The
そして、上記遅角用ロック部6Aは、ロック体60をロック油室62内に突入させることで、内部ロータ1が外部ロータ2に対してロック位相から遅角方向(図3においてS1で示す方向)へ相対回転することを阻止し、上記進角用ロック体6Bは、ロック体60をロック油室62内に突入させることで、内部ロータ1が外部ロータ2に対してロック位相から進角方向(図3においてS2で示す方向)へ相対回転することを阻止する。即ち、遅角用ロック部6A若しくは進角用ロック部6Bのいずれか一方が、ロック油室62内に突入している状態にあっては、遅角若しくは進角の何れか一方側への位相変更が規制され、他方側への位相変更は許容される。
Then, the
更に、図3に示すように、遅角用ロック部6A及び進角用ロック体6Bの両方のロック体60を、ロック油室62内に突入させることで、両ロータ1,2の相対回転位相を、最進角位相と最遅角位相との間に設定された所定の中間位相(ロック位相)に拘束する所謂ロック状態とすることができる。但し、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。
Furthermore, as shown in FIG. 3, the relative rotation phases of the
上記ロック油室62は内部ロータ1に形成されたロック油通路63に連通し、ロック油通路63は上記油圧回路7のOSV77における所定のポートに接続されている。
即ち、油圧回路7は、ロック油通路63を介して、ロック油室62にロック油としてのエンジンオイルの給排出を実行するように構成され、OSV77からロック油室62にロック油が供給されると、図6に示すように、ロック体60が外部ロータ2側に引退して、両ロータ1,2の相対回転のロック状態が解除される。
The
That is, the
次に、本発明の弁開閉時期制御装置における、エンジンの始動時のロック解除制御について説明する。図7は、第1実施形態のロック解除制御における相対回転位相、OSV77の状態、OCV76の状態、及び、エンジン回転数の状態を示すタイミング図である。また、図8は、第1実施形態のロック解除制御のフローチャートである。 Next, the unlocking control when starting the engine in the valve opening / closing timing control device of the present invention will be described. FIG. 7 is a timing chart showing the relative rotation phase, the OSV77 state, the OCV76 state, and the engine speed state in the lock release control of the first embodiment. FIG. 8 is a flowchart of lock release control according to the first embodiment.
図7及び図8に示すように、時刻t0の以前では、エンジンは始動しておらず、相対回転位相はロック位相でロックされた状態にある。また、進角室43及び遅角室42には作動油は充填されていない。そして、時刻t0においてイグニッションキーのオン操作などによりエンジンの始動が指令されると、ステップ#10においてECU9は、図3に示すように、進角油路を開放して作動油が進角室43に供給される状態(スプール位置:W1)にOCV76を作動させる。また、ECU9は、ロック油を排出する状態にOSV77を作動させることでロック機構6をロック状態に作動させる。その結果、ロック機構6がロック状態にあるので進角室43及び遅角室42の容積が変化しない状態で、進角室43に作動油が素早く供給されることになる。時刻t0から時刻t1まではエンジンのクランキング期間である。また、時刻t2までは、ポンプから進角室43に至る油路に作動油が充填されるのに必要な期間である。そして、実質的に、時刻t2から進角室43への作動油の供給が始まる。
As shown in FIGS. 7 and 8, before the time t0, the engine is not started, and the relative rotation phase is locked by the lock phase. The
ステップ#11においてECU9は、時刻t0から設定時間:T1が経過したか否かを判定する。本実施形態において、この設定時間:T1は、進角室43に作動油が充填されるまでに要する期間(時刻t0〜時刻t3)である。但し、ECU9は、作動油の油温、粘性などに基づいて、このT1の長さを適宜変更する。そして、ECU9は、設定期間:T1が経過したと判定すると、次にステップ#12に移行する。
In
ステップ#12においてECU9は、図4に示すように、ロック機構6をロック状態に保つようにOSV77を作動させながら、進角室43を排出可能状態にしながら遅角室42に流体が供給される状態(スプール位置:W5)にOCV76を作動させる。その結果、ロック機構6がロック状態にあるので進角室43及び遅角室42の容積が変化しない状態で、作動油が遅角室42に供給されることになる。更に、進角通路が開放されて進角室43は排出可能状態にあるものの、進角室43は進角油路よりも径方向外側にあるので、進角室43内に存在する作動油は遠心力によって進角室43内に留まることになる。また、ロック機構6がロック状態に維持されているので進角室43の容積は減少しないことも、作動油が進角室43内に留まる理由の一つである。
In
ステップ#13においてECU9は、時刻t3から設定時間:T2が経過したか否かを判定する。本実施形態において、この設定時間:T2は、遅角室42に作動油が充填されるまでに要する期間(時刻t3〜時刻t4)である。但し、ECU9は、作動油の油温、粘性などに基づいて、このT2の長さを適宜変更する。そして、ECU9は、設定期間:T2が経過したと判定すると、次にステップ#14に移行する。
In
ステップ#14においてECU9は、図5に示すように、ロック機構6をロック状態に保つようにOSV77を作動させながら、進角室43及び遅角室42の両方への作動油の供給を停止させる状態(スプール位置:W3)にOCV76を作動させる(図7の時刻t4)。つまり、進角通路及び遅角通路は閉鎖され、進角室43及び遅角室42は作動油が充填された状態で閉止される。ところが、進角室43及び遅角室42からは作動油がリークするため、そのリークによって進角室43及び遅角室42の小さい容積変動が生じる。その結果、ロック体60に荷重が加わった状態と荷重が無くなった状態とが繰り返されることになる。
In
次に、ステップ#15においてECU9は、図6に示すように、ロック機構6をロック解除させるようにOSV77を作動させて、ロック油路にロック油を供給する(図7の時刻t5)。このように、本実施形態においてECU9は、進角室43及び遅角室42の両方に流体を充填した後において、OCV76に対して、進角室43及び遅角室42の両方への作動油の供給を停止する制御を開始させた後に、OSV77に対してロック解除を行うように指示している。そして、時刻t6においてロック解除が行われる。上述したように、ロック体60への荷重が無くなった状態になると、ロック体60はロック油に押されて遅角用ロック部6A及び進角用ロック部6Bに収容されて、ロック解除が良好に行われる。図6は、ロック解除された状態を示す図である。その後、ECU9は、進角室43及び遅角室42に対する作動油の供給を適宜行って、相対回転位相を調整する(図7の時刻t7)。
Next, in
以上のように、本実施形態の弁開閉時期制御装置におけるロック解除制御では、進角室43及び遅角室42へ作動油を供給するとき、進角通路及び遅角通路を大きく開放しているので、進角室43及び遅角室42へ作動油を充填するのに要する時間を短くできる。また、ロック機構6がロック解除されたときには既に進角室43及び遅角室42への作動油の充填が終了しているので、ロック解除後に即座に相対回転位相の制御を開始できる。
As described above, in the lock release control in the valve timing control apparatus of the present embodiment, when the hydraulic oil is supplied to the
<第2実施形態>
第2実施形態の弁開閉時期制御装置のロック解除制御は、ECU9が、進角室43及び遅角室42の両方に流体を充填した後において、OCV76に対して、進角室43及び遅角室42へ流体を交互に供給する制御を開始させた後に、OSV77に対してロック解除を行うように指示することに特徴がある。以下に、第2実施形態のロック解除制御について図9及び図10を参照して説明するが、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
具体的には、図10は、第2実施形態のロック解除制御のフローチャートであり、ステップ#20〜ステップ#23及びステップ#25は、図8に示した第1実施形態のステップ#10〜ステップ#13及びステップ#15と同様である。従って、図10のステップ#24について以下に詳細に説明する。
<Second Embodiment>
The lock release control of the valve timing control apparatus of the second embodiment is performed by the
Specifically, FIG. 10 is a flowchart of the unlocking control of the second embodiment, and
図10のステップ#23までに、第1実施形態と同様に進角室43及び遅角室42に作動油が充填される。ステップ#24においてECU9は、図5に示したように、ロック機構6をロック状態に保つようにOSV77を作動させながら、進角室43及び遅角室42へ流体を交互に供給する制御を開始させる状態にOCV76を作動させる(図7の時刻t14)。つまり、進角通路のみが開放された状態と遅角通路のみが開放された状態とにOCV76を交互に作動させることで、進角室43及び遅角室42は流体圧力が交互に供給される。具体的には、ECU9は、OCV76のスプール位置をW3に制御するときの通電量:I3を基準として、(I3+α)と(I3−α)との間で交互に増減させる(図9の時刻t14〜時刻t16)。これにより、進角室43及び遅角室42の容積が交互に増減し、ロック体60に荷重が加わった状態と荷重が無くなった状態とが繰り返されることになる。
By
次に、ステップ#25においてECU9は、図6に示したように、ロック機構6をロック解除させるようにOSV77を作動させて、ロック油路にロック油を供給する(図9の時刻t15)。そして、時刻t16においてロック解除が行われる。上述したように、ロック体60への荷重が無くなった状態になると、ロック体60はロック油に押されて遅角用ロック部6A及び進角用ロック部6Bに収容されて、ロその後、ECU9は、進角室43及び遅角室42に対する作動油の供給を適宜行って、相対回転位相を調整する(図9の時刻t17)。
Next, in
以上のように、本実施形態の弁開閉時期制御装置におけるロック解除制御では、進角室43及び遅角室42へ作動油を供給するとき、進角通路及び遅角通路を大きく開放しているので、進角室43及び遅角室42へ作動油を充填するのに要する時間を短くできる。また、ロック機構6がロック解除されたときには既に進角室43及び遅角室42への作動油の充填が終了しているので、ロック解除後に即座に相対回転位相の制御を開始できる。
As described above, in the lock release control in the valve timing control apparatus of the present embodiment, when the hydraulic oil is supplied to the
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、図7及び図9を参照してECU9による制御タイミングについて説明したが、各制御タイミングは変更可能である。
例えば、第1実施形態の改変例として図11に示すように、図7に示した時刻t4と時刻t5とは同時でもよい。但し、図11では時刻t5(=t4)のみを示している。具体的には、進角室43及び遅角室42の両方への作動油の供給を停止する制御を開始させる時刻(t4)と、OSV77に対してロック解除を行うように指示する時刻(t5)とは同時でもよい。
同様に、図示はしないが、図9において時刻t14と時刻t15とは同時でもよい。具体的には、進角室43及び遅角室42へ流体を交互に供給する制御を開始させる時刻(t14)と、OSV77に対してロック解除を行うように指示する時刻(t15)とは同時でもよい。
<Another embodiment>
<1>
In the above embodiment, the control timing by the
For example, as shown in FIG. 11 as a modified example of the first embodiment, time t4 and time t5 shown in FIG. 7 may be simultaneous. However, FIG. 11 shows only time t5 (= t4). Specifically, a time (t4) for starting control for stopping the supply of hydraulic oil to both the
Similarly, although not shown, time t14 and time t15 in FIG. 9 may be simultaneous. Specifically, the time (t14) at which the control for alternately supplying the fluid to the
<2>
上記実施形態では、進角室43に対して作動油を充填した後で遅角室42に対して作動油を充填する例について説明したが、作動油を充填する順序は変更可能である。つまり、本発明における弁開閉時期制御装置では、OCV76は、進角室43又は遅角室42の一方に作動油を充填した後、作動油が充填された一方を作動油の排出可能な状態にしながら進角室43又は遅角室42の他方に流体を充填すればよい。
<2>
In the above-described embodiment, the example in which the retarding
<3>
上記実施形態では、ポンプ70を単一の装置で説明したが、例えば、機械式ポンプ及び電動式ポンプの2つのポンプによって実現してもよい。このとき、機械式ポンプはエンジンが回転している状態、主に相対回転位相の制御を行う場合に作動する。他方で、電動式ポンプは、機械式ポンプからのエンジンオイルの供給圧が不十分となるとき(例えば、始動制御時及び停止制御時)に働く。また、機械式ポンプと電動式ポンプとの配置は、オイルパン75に対して並列配置とすることが好ましい。このような並列配置では、機械式ポンプ及び電動式ポンプの両方がオイルパン75と直接連通するので、エンジンの停止中であっても、必要な部位へエンジンオイルの供給を行える。
<3>
In the above embodiment, the
1 内部ロータ(従動側回転部材)
2 外部ロータ(駆動側回転部材)
3 カムシャフト
6 ロック機構
9 電子制御ユニット(ECU、制御手段)
40 流体圧室
42 遅角室
43 進角室
76 流体制御弁(OCV、第1流体給排手段)
77 流体切換弁(OSV、第2流体給排手段)
1 Internal rotor (driven rotation member)
2 External rotor (drive side rotating member)
3
40
77 Fluid switching valve (OSV, second fluid supply / discharge means)
Claims (4)
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相対回転位相を前記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、
前記相対回転位相を中間位相状態にロックするロック機構と、
前記進角室へ流体を供給可能であり且つ前記遅角室から流体を排出可能である状態と、前記進角室から流体を排出可能であり且つ前記遅角室へ流体を供給可能な状態との間で、前記進角室及び前記遅角室への流体の供給量及び排出量を調節可能な第1流体給排手段と、
前記進角室及び前記遅角室への流体の供給及び排出とは別に、前記ロック機構への流体の供給及び前記ロック機構からの流体の排出を行って、前記相対回転位相の前記中間位相状態におけるロック及びロック解除を行う第2流体給排手段と、
前記第1流体給排手段及び前記第2流体給排手段による流体の給排状態を制御する制御手段と、を備える弁開閉時期制御装置であって、
前記相対回転位相が前記中間位相状態にロックされている前記内燃機関の始動時において、
前記第1流体給排手段は、前記進角室又は前記遅角室の一方に流体を充填した後、流体が充填された一方を流体の排出可能な状態にしながら前記進角室又は前記遅角室の他方に流体を充填し、
前記第2流体給排手段は、前記相対回転位相の前記中間位相状態におけるロック解除を行う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 driving side rotating member and the driven side rotating member, wherein the driven side rotating member is relative to the driving side rotating member by supplying a fluid in the fluid pressure chamber. A retarding chamber that moves the rotational phase in the retarding direction of the relative rotation direction; and an advance chamber that moves the relative rotational phase in the advanced direction of the relative rotation direction;
A locking mechanism that locks the relative rotational phase to an intermediate phase state;
A state in which fluid can be supplied to the advance chamber and fluid can be discharged from the retard chamber, and a fluid can be discharged from the advance chamber and fluid can be supplied to the retard chamber. A first fluid supply / discharge means capable of adjusting a supply amount and a discharge amount of fluid to the advance chamber and the retard chamber,
Separately from supplying and discharging fluid to the advance chamber and retard chamber, supplying the fluid to the lock mechanism and discharging the fluid from the lock mechanism, the intermediate phase state of the relative rotational phase A second fluid supply / discharge means for locking and unlocking
A control means for controlling a fluid supply / discharge state by the first fluid supply / discharge means and the second fluid supply / discharge means, and a valve opening / closing timing control device comprising:
At the start of the internal combustion engine in which the relative rotational phase is locked to the intermediate phase state,
The first fluid supply / discharge means fills the fluid in one of the advance chamber or the retard chamber and then sets the advance chamber or the retard while keeping one of the fluid filled in a fluid dischargeable state. Filling the other side of the chamber with fluid,
The second fluid supply / discharge means is a valve opening / closing timing control device that performs lock release in the intermediate phase state of the relative rotation phase.
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