JPH078536U - 油圧アクチュエータの作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧アクチュエータの作動応答性の向上を図
る。 【構成】 オイルポンプ１から吐出された潤滑油を機関
摺動部に供給するオイルメインギャラリ２と、該オイル
メインギャラリ２から分岐されて、バルブタイミング制
御機構３の圧力室に作動用の油圧を供給する油圧回路４
とを備えている。前記オイルメインギャラリ２の油通路
２３との分岐点Ｐよりも下流側の位置に、バルブタイミ
ング制御機構３の作動初期時つまり、流路切換弁２０へ
ＯＮ信号が出力されると同時に、前記オイルメインギャ
ラリ２の下流側への潤滑油の通流を一時的に遮断する電
磁弁３３を設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば内燃機関のバルブタイミング制御機構等の油圧アクチュエー タを油圧により作動させる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

周知のように、自動車用内燃機関の油圧アクチュエータとしては、例えば吸気 ・排気バルブの開閉時期を機関運転状態に応じて可変制御するバルブタイミング 制御装置機構があり、この機構は、その作動源を機関潤滑用のオイルポンプから 吐出された油圧を利用するようになっている。

【０００３】 斯かるバルブタイミング制御機構は、例えば実開昭６２−６６２０６号公報等 に記載されたものがある。概略を説明すると、所謂ＤＯＨＣ型内燃機関の吸気・ 排気バルブを開閉するカムを有するカムシャフトと、該カムシャフトの一端部に 相対回動自在に設けられて、機関のクランク軸から回転力が伝達されるタイミン グプーリと、カムシャフトとタイミングプーリとの間に介装されて、カムシャフ トの軸方向へ移動可能な筒状歯車と、該筒状歯車を作動させる作動機構とを備え ている。

【０００４】 前記作動機構は、シリンダヘッドやカムシャフト等の内部に形成されて、筒状 歯車の前端部に有する圧力室に作動油圧を給排する油圧通路と、筒状歯車の後端 側に弾装されて圧力室内の油圧と対抗する圧縮スプリングと、油圧通路の途中に 設けられて、該油圧通路の上下流を連通するか、該油圧通路とドレン通路を連通 する流路切換弁とを備えている。また、油圧通路は、機関の各摺動部に潤滑油を 供給するオイルメインギャラリを介してオイルポンプに連通している。

【０００５】 そして、例えば機関の低負荷時には、コントローラからの制御信号に基づいて 流路切換弁が油圧通路の上下流を遮断すると共に、ドレン通路を開成する。した がって、筒状歯車は圧力室内の作動油がドレン通路から排出されて内圧が低下す るため、圧縮スプリングのばね力によって最大前方位置に保持される。これによ り、タイミングプーリとカムシャフトとの相対回動位相が一方側に変換される。

【０００６】 一方、低負荷域から高負荷域に移行すると、流路切換弁にＯＮ信号が出力され て、ドレン通路を閉成すると共に、油圧通路の上下流を連通する。このため、オ イルポンプから吐出されたオイルは、その一部が油圧通路から圧力室に導入され て、該圧力室の内圧が上昇する。したがって、筒状歯車は、圧力室の内圧の上昇 に伴い圧縮スプリングのばね力に抗して最大後方位置に移動する。これにより、 タイミングプーリとカムシャフトとの相対回動位相が他方側に変換されて、吸気 ・排気バルブの開閉時期が可変制御されるようになっている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

然し乍ら、前記従来の装置にあっては、前述のように流路切換弁にＯＮ信号が 出力されて、油圧通路から圧力室に導入される作動油は、オイルポンプの全吐出 量の一部にすぎない。すなわち、オイルポンプから吐出された潤滑油は、その約 ３分の２がオイルメインギャラリを通って各摺動部への潤滑用に供されて、３分 の１のみが圧力室に供給されるにすぎない。したがって、圧力室へ供給される作 動油の単位時間当たりの流量が少なく、該圧力室の内圧の速やかな上昇が得られ ない。この結果、筒状歯車の最大前方位置から最大後方位置までの移動速度が緩 慢となり、機関運転状態の変化に対するバルブタイミング制御応答性が低下して しまう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので、機関によって駆動さ れるオイルポンプと、該オイルポンプから吐出されたオイルを機関の所定部位に 供給するオイルメインギャラリと、該オイルメインギャラリから分岐されて、油 圧アクチュエータに作動用の油圧を供給する油圧回路とを備えた油圧アクチュエ ータの作動装置において、前記オイルメインギャラリの油圧回路との分岐点ある いは該分岐点よりも下流側の位置に、前記油圧アクチュエータの作動時にオイル の通流量を制限する制限手段を設けたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】

前記構成の本考案によれば、油圧アクチュエータを従来のようなバルブタイミ ング制御装置に適用した場合には、例えば内燃機関の運転が低負荷域から高負荷 域に移行した場合などには、制限手段がオイルメインギャラリの分岐点下流位置 を例えば一時的に遮断する。このため、オイルポンプからオイルメインギャラリ に吐出されたオイルは、例えばその全てが、油圧回路に流入してバルブタイミン グ制御機構の作動用に供することができる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳述する。尚、この実施例では、油圧 アクチュエータとして６気筒，２０００ccクラスの内燃機関のバルブタイミング 制御機構に適用したものを示している。

【００１１】 即ち、図１は本願の一実施例を示す全体構成図であって、図中１は機関のクラ ンク軸によって駆動されるオイルポンプ、２は該オイルポンプ１から吐出された 潤滑油を機関の各摺動部に供給するオイルメインギャラリ、３は油圧アクチュエ ータであるバルブタイミング制御機構、４はオイルメインギャラリ２から分岐さ れて、該バルブタイミング制御機構３に油圧を給排する油圧回路である。

【００１２】 前記オイルポンプ１は、クランク軸の回転数に応じて吐出圧が上昇し、所定圧 以上になると、オイルメインギャラリ２と先端部が図外のオイルパン内に臨むオ イル導入通路５との間に有するリリーフ通路６に設けられたリリーフ弁７が開弁 して吐出圧が一定に制御されるようになっている。

【００１３】 前記バルブタイミング制御機構３は、図２に示すように構成され、クランク軸 からタイミングベルトを介して回転駆動するタイミングプーリ８と、該タイミン グプーリ８の回転力を、一端部９ａにボルト２４により固定されたスリーブ１０ を介して伝達され、かつタイミングプーリ８と相対回動可能なカムシャフト９と 、タイミングプーリ８とスリーブ１０との間に介装されて、カムシャフト軸方向 への移動に伴い両者８，９の相対回動位相を変換する筒状歯車１１とを備えてい る。

【００１４】 前記タイミングプーリ８は、筒状本体の前端部にフロントカバー１２が設けら れていると共に、筒状本体の後端部にカムシャフト９の外周に摺動自在に支持さ れるリテーナ１３が設けられている。

【００１５】 筒状歯車１１は、長尺な歯車を軸直角方向から分割されて２個の歯車構成部１ ４，１５と、両歯車構成部１４，１５とを互いに接近する方向へ付勢しながら連 結する連結ピン１６ａ及びコイルスプリング１６ｂとからなり、前記両歯車構成 部１４，１５の外周面に、前記タイミングプーリ８の筒状本体の内周面に形成さ れたインナ歯に噛合するはす歯形の外歯が、内周面にはスリーブ１０の外周面に 形成されたアウタ歯に噛合するはす歯形の内歯が夫々形成されている。

【００１６】 また、この筒状歯車１１は、作動機構によって作動されるようになっている。 この作動機構は、フロントカバー１２と前側歯車構成部１４との間に形成された 圧力室１７に対し油圧を吸・排する前記油圧回路４と、後側歯車構成部１５とリ テーナ１３との間に装着されて筒状歯車１１を前方へ付勢する圧縮スプリング１ ８と、シリンダヘッド１９に設けられて上記油圧回路４を通流する作動油の流路 を切り換える流路切換弁２０とを備えている。

【００１７】 前記油圧回路４は、後述のシリンダブロック２１とシリンダヘッド１９及びカ ム軸受２２の内部に形成された油通路２３と、カムシャフト９の半径方向とスリ ーブ１０の固定用ボルト２４の内部軸方向に形成されて一端が油通路２３に、他 端が圧力室１７に夫々連通する連通路２５とを備えている。また、前記流路切換 弁２０は、図３にも示すように、３ポート２位置型ソレノイド弁であって、シリ ンダヘッド１９のバルブ孔２６内に筒状の通路構成部２７を介して軸方向へ摺動 自在に設けられたスプール弁２８と、該スプール弁２８をリターンスプリング２ ９のばね力に抗して適宜図中左方向へ押圧するソレノイド３０とを有している。 そして、該ソレノイド３０には、機関運転状態に応じてコントローラ３１から制 御信号が出力され、ＯＦＦ信号が出力されると、スプール弁２８が図示のように 、油通路２３の上下流の連通を遮断すると同時に、油通路２３の上流側とドレン 通路３２を連通する一方、ＯＮ信号が出力されると、スプール弁２８を押圧して ドレン通路３２を閉塞すると同時に、油通路２３の上下流を連通させて圧力室１ ７に油圧を供給するようになっている。

【００１８】 また、前記オイルメインギャラリ２の油通路２３との分岐点Ｐよりも下流側の 位置に、オイルメインギャラリ２を開閉する制限手段たる電磁弁３３が設けられ ている。この電磁弁３３は、図３に示すように２ポート２位置型であって、シリ ンダブロック２１の弁孔３４内に通路構成部３５を介して摺動自在に設けられた 略筒状の弁体３６と、該弁体３６を開閉作動させるソレノイド３７とを備えてい る。前記弁体３６は、スプリング３８のばね力によって通常時はオイルメインギ ャラリ２を開成しているが、ソレノイド３７への通電（ＯＮ）により図中下方向 へ移動してオイルメインギャラリ２を閉成するようになっている。前記ソレノイ ド３７は、前記コントローラ３１からのＯＮ−ＯＦＦ信号によって作動し、流路 切換弁２０のソレノイド３０にＯＮ信号が出力された初期の一定時間、例えば１ 秒以下だけＯＮ信号が出力されるようになっている。

【００１９】 すなわち、前記コントローラ３１は、クランク角センサやエアフローメータ及 び水温センサ，スロットルバルブスイッチ等のセンサ・スイッチ類からの検出信 号から現在の機関運転状態を検出して、流路切換弁２０や電磁弁３３に制御信号 を出力しており、特に、電磁弁３３には、内蔵されたタイマによって前記１秒以 下のＯＮ信号を出力するようになっている。

【００２０】 したがって、この実施例によれば、例えば機関低負荷時には、コントローラ流 路切換弁２０と電磁弁３３に夫々ＯＦＦ信号が出力され、油通路２３の上下流が 遮断されると共に、ドレン通路３２が開成される一方、オイルメインギャラリ２ が開成状態となる。したがって、オイルポンプ１から吐出された潤滑油は、その 大部分がオイルメインギャラリ２を通って各摺動部に供給され潤滑用に供されて 、その一部が油通路２３から流路切換弁２０を経てドレン通路３２から排出され て、圧力室１７には供給されない。このため、筒状歯車１１は、圧縮スプリング １８のばね力で最大前方向位置（図２の位置）に保持され、タイミングプーリ８ とカムシャフト９との相対回動位相を一方側に変換する。

【００２１】 また、機関低負荷域から高負荷域に移行すると、流路切換弁２０にＯＮ信号が 一定時間継続的に出力されると同時に、電磁弁３３にもＯＮ信号が一時的（１秒 以内）に出力される。したがって、油通路２３の上下流が連通すると共に、ドレ ン通路３２が閉成され、同時にオイルメインギャラリ２が一時的に閉塞される。 このため、オイルポンプ１から吐出された潤滑油は、潤滑用に供されることなく 、その全部が油通路２３から連通路２５を通って圧力室１７内に速やかに供給さ れる。したがって、該圧力室１７の内圧の上昇速度がアップして、筒状歯車１１ を圧縮スプリング１８のばね力に抗して最大後方向（図２右方向）へ速やかに移 動させることができる。この結果、タイミングプーリ８とカムシャフト９との他 方側への相対回動位相を運転状態の変化に応じて速やかに変換させることが可能 となり、バルブタイミング制御応答性の向上が図れる。

【００２２】 尚、電磁弁３３には、１秒以内のＯＮ信号が出力されるだけで、その後はＯＦ Ｆ信号が出力されて、オイルメインギャラリ２を開成するため、各摺動部の潤滑 性能の低下を招くことはない。また、電磁弁３３のＯＮ信号時間は、以下のよう な実験によって得られた結果に基づいて設定され、コントローラ３１の前記タイ マに記憶させてある。

【００２３】 以下、本出願人が、前記応答性向上のための油圧制御を行った場合における予 測計算した結果を述べる。まず、オイルポンプ１はそのポンプ能力が１５３cc/s ec（機関回転数２０００rpm，２.５kg/cm²時）に設定した。ここで、流路切換弁 ２０と電磁弁３３に夫々ＯＮ信号を出力すると、オイルメインギャラリ２内の圧 力は０.２kg/cm²程度低下し、各摺動部への潤滑油の供給量は、

【００２４】

【数１】

【００２５】 となる。

【００２６】 また、ポンプ吐出圧が２.３kg/cm²時のポンプ能力は１６cc/secであり、圧力 室１７への供給量は、△Ｑvtc＝１６０−１４６＝１４cc/sec となる。

【００２７】 また、筒状歯車１１は最大後方移動時の圧力室１７の容積変化９ccとＯＦＦ時 にドレン通路３２から漏れる量（約２cc）を前記のポンプ能力で満足させるため には、 Ｔ＝９＋２／１４≒０.８sec となる（０.８secより漏れ量推定）。

【００２８】 ここで、電磁弁３３によりオイルメインギャラリ２を遮断すると、１１ccの容 量を満たす状態は、略全閉条件に等しく４.６５kg/cm²となる。したがって、例 えば４kg/cm²時のポンプ能力が１０５cc/secであるため、 Ｔ＝１１／１０５≒０.１sec となる。但し、この電磁弁３３等の作動応答性 や油圧の立上りにおいて、約０.０５〜０.０７secの遅れがみられるため、実質 的には０.２sec前後と予想される。

【００２９】 即ち、電磁弁３３が在しない場合の筒状歯車１１の作動応答時間は、０.８〜 ０.５秒であったが、電磁弁３３によってオイルメインギャラリ２を閉成した場 合には、図４に示すように０.２秒前後と非常に早くなることが明らかになった 。

【００３０】 尚、本発明は、前記実施例の構成に限定されるものではなく、電磁弁３３によ ってオイルメインギャラリ２を完全に遮断するのではなく、電磁弁３３にオリフ ィスを設けて僅かに摺動部側へ漏らすことも可能である。

【００３１】 また、各流路切換弁２０や電磁弁３３を別異の構成とすることも可能である。 さらに、油圧アクチュエータとしてバルブタイミング制御機構以外の機器に適用 することも可能である。

【００３２】 また、各流路切換弁２０，電磁弁３３を一体的に構成し、これを分岐点Ｐ付近 に設けることも可能である。

【００３３】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案に係る油圧アクチュエータの作動装置に よれば、該油圧アクチュエータの作動初期時には、制限手段によってオイルメイ ンギャラリを通流するオイルの流量を制限して、オイルポンプから吐出されたオ イルの殆どを油圧アクチュエータの作動用に供するようにしたため、該油圧アク チュエータの作動応答性が一段と向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す全体概略図。

【図２】本実施例のバルブタイミング制御機構の要部断
面図。

【図３】本実施例の流路切換弁と電磁弁とを示す要部断
面図。

【図４】本実施例における作動応答時間の特性図。

【符号の説明】

１…オイルポンプ ２…オイルメインギャラリ ３…バルブタイミング制御機構（油圧アクチュエータ） ４…油圧回路 ２０…流路切換弁 ２３…油通路 ３３…電磁弁（制限手段） Ｐ…分岐点

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関によって駆動されるオイルポンプ
   と、該オイルポンプから吐出されたオイルを機関の所定
   部位に供給するオイルメインギャラリと、該オイルメイ
   ンギャラリから分岐されて、油圧アクチュエータに作動
   用の油圧を供給する油圧回路とを備えた油圧アクチュエ
   ータの作動装置において、前記オイルメインギャラリの
   油圧回路との分岐点あるいは該分岐点よりも下流側の位
   置に、前記油圧アクチュエータの作動時にオイルの通流
   量を制限する制限手段を設けたことを特徴とする油圧ア
   クチュエータの作動装置。