JP2000204982A - Cam phase variable device - Google Patents
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- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のクラン
ク軸と同期回転可能な動力伝達部材に対するカム軸の回
転位相を可変調整するカム位相可変装置に関し、特に、
進角方向への位相調整を円滑に行えるカム位相可変装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable cam phase device for variably adjusting a rotation phase of a cam shaft with respect to a power transmission member rotatable synchronously with a crank shaft of an internal combustion engine.
The present invention relates to a variable cam phase device that can smoothly adjust a phase in an advance direction.
【０００２】[0002]
【関連する背景技術】カム位相可変装置として、例えば
油圧ベーン式カム位相可変装置が知られている。油圧ベ
ーン式カム位相可変装置は、クランク軸と同期回転する
動力伝達部材とカム軸との間に介在するカム位相可変機
構を備える。カム位相可変機構は、動力伝達部材と一体
回転可能な収容部材と、収容部材内に収容されたベーン
を有し且つカム軸と一体回転可能なベーン部材とを含
み、ベーンと収容部材との間に形成された遅角油室およ
び進角油室に対して圧油を給排してカム位相を変化させ
るようになっている。そして、このカム位相変化により
吸気弁と排気弁とのバルブオーバラップ期間を可変調整
し、エンジン始動性やエンジン出力の向上を図るように
している。2. Related Background Art As a cam phase changing device, for example, a hydraulic vane type cam phase changing device is known. The hydraulic vane type cam phase variable device includes a cam phase variable mechanism interposed between a power transmission member that rotates synchronously with the crankshaft and the camshaft. The cam phase variable mechanism includes a housing member rotatable integrally with the power transmission member, a vane having a vane housed in the housing member, and a vane member rotatable integrally with the cam shaft. The pressure oil is supplied to and discharged from the retarding oil chamber and the advancing oil chamber which are formed at the same time to change the cam phase. Then, the valve overlap period between the intake valve and the exhaust valve is variably adjusted by the cam phase change to improve the engine startability and the engine output.
【０００３】すなわち、エンジンのクランキング時に、
遅角油室への圧油供給により或いはロック機構により吸
気弁側のカム位相を最遅角位置に保持して、エンジンの
始動性を高めることができる。また、エンジン回転数等
の上昇につれて進角油室への圧油供給量を増大すること
によりカム位相を進角させ、エンジン出力トルクを増大
させることができる。That is, when cranking the engine,
By supplying the pressure oil to the retard oil chamber or by the lock mechanism, the cam phase on the intake valve side is held at the most retarded position, and the startability of the engine can be enhanced. Further, the cam phase is advanced by increasing the amount of pressurized oil supplied to the advance oil chamber as the engine speed or the like increases, and the engine output torque can be increased.
【０００４】カム位相可変装置には、上記の油圧ベーン
式のもの以外に、動力伝達部材とカム軸との間にヘリカ
ルギア構造のカム位相可変機構を備えたものがあるし、
電気モータをトルク発生手段として使用することも考え
られる。例えば、特開平１０−１８８１６号公報には、
プーリに止着された大径筒とカムシャフトに止着された
小径筒とにヘリカルスプライン結合されたピストンによ
り大径筒の内部を２つに区画して得た進角油室と遅角油
室との間に圧力差を付与してピストンをスライドさせて
バルブタイミングを可変制御する装置が記載されてい
る。[0004] In addition to the above-mentioned hydraulic vane type, there is a cam phase variable device including a cam phase variable mechanism having a helical gear structure between a power transmission member and a cam shaft.
It is also conceivable to use an electric motor as the torque generating means. For example, JP-A-10-18816 discloses that
An advancing oil chamber and a retarding oil obtained by dividing the inside of a large-diameter cylinder into two parts by a piston helically spline-coupled to a large-diameter cylinder fixed to a pulley and a small-diameter cylinder fixed to a camshaft. An apparatus is described in which a valve timing is variably controlled by applying a pressure difference between the chamber and a piston to slide a piston.
【０００５】この様に、カム位相可変装置では、進角ト
ルクまたは遅角トルクをトルク発生手段により発生させ
て、カム位相可変機構が進角動作もしくは遅角動作す
る。As described above, in the variable cam phase device, the advance torque or the retard torque is generated by the torque generating means, and the variable cam phase mechanism performs the advance operation or the retard operation.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記のカム位相可変機
構の動作に対して、カム軸のカムに作用するバルブスプ
リングのばね力が大きく影響する。バルブスプリングの
ばね力は、バルブ（吸気弁または排気弁）の開弁時にカ
ム軸の回転を妨げる方向に作用する一方、閉弁時にはカ
ム軸回転を促す方向に作用する。The spring force of the valve spring acting on the cam of the camshaft greatly affects the operation of the above-described cam phase variable mechanism. The spring force of the valve spring acts in a direction that hinders rotation of the camshaft when a valve (intake valve or exhaust valve) is opened, and acts in a direction that encourages camshaft rotation when the valve is closed.
【０００７】カム位相可変装置は、その進角動作時には
バルブスプリングの作用力に抗してカム軸の回転を早め
る一方、遅角動作時にはバルブスプリングの作用力に抗
してカム軸回転を遅めるように動作する。換言すれば、
カム位相を円滑に進角または遅角させるには、バルブス
プリングの作用力に打ち勝つに足るトルクでカム軸を駆
動する必要がある。以下、カム位相の進角調整に要する
トルクを正方向カム駆動トルクまたは進角トルクと称
し、遅角調整に要するトルクを負方向カム駆動トルクま
たは遅角トルクという。The variable cam phase device accelerates the rotation of the camshaft against the acting force of the valve spring during the advance operation, and delays the rotation of the camshaft against the acting force of the valve spring during the retard operation. It works like that. In other words,
In order to smoothly advance or retard the cam phase, it is necessary to drive the camshaft with a torque sufficient to overcome the acting force of the valve spring. Hereinafter, the torque required for the advance adjustment of the cam phase is referred to as a forward cam drive torque or an advance torque, and the torque required for the retard adjustment is referred to as a negative cam drive torque or a retard torque.
【０００８】一般に、カムは、カムトップに関して略対
称の輪郭形状を有し、この様な輪郭形状を有するカムに
よれば、カム回転角に対するバルブリフト量および所要
のカム駆動トルクは、図６に二点鎖線ＡＶＬ及びＡＤＴ
でそれぞれ示すように変化する。バルブリフト量変化曲
線ＡＶＬは、カム回転角で展開したときのカム輪郭形状
を表し、その曲線部ＡＶＬ(+)およびＡＶＬ(-)は、カム
の上り傾斜面および下り傾斜面のそれぞれの形状に対応
している。In general, the cam has a substantially symmetrical contour with respect to the cam top. According to the cam having such a contour, the valve lift amount and the required cam driving torque with respect to the cam rotation angle are shown in FIG. Two-dot chain line AVL and ADT
Changes as shown by. The valve lift change curve AVL represents the cam profile when deployed at the cam rotation angle, and the curved portions AVL (+) and AVL (-) correspond to the respective shapes of the upward and downward inclined surfaces of the cam. Yes, it is.
【０００９】対称形状カムに係るカム駆動トルク変化曲
線ＡＤＴで示すように、カム駆動トルクは、カム回転角
に対するバルブリフト量の変化量（カム面の傾斜角）す
なわちバルブリフト量の微分値の絶対値が大きいほど大
きくなる。但し、カム軸が回転している間、カム軸には
回転摩擦力がカム軸回転方向と反対方向に作用するの
で、バルブリフト量の微分値がゼロになるカムトップに
おいて所要カム駆動トルクはゼロにはならず、回転摩擦
力に相当する正の値ΔＡＤＴをとる。この摩擦トルクΔ
ＡＤＴは、正方向カム駆動トルク（進角トルク）の増大
要因になる。すなわち、図６に示すように、正方向カム
駆動トルクＡＤＴ(+)は、摩擦トルクΔＡＤＴの２倍だ
け負方向カム駆動トルクＡＤＴ(-)よりも大きくなる。As shown by a cam drive torque change curve ADT for a symmetric cam, the cam drive torque is a change amount of the valve lift amount with respect to the cam rotation angle (inclination angle of the cam surface), that is, an absolute value of a differential value of the valve lift amount. The larger the value, the larger. However, while the camshaft is rotating, the rotational friction force acts on the camshaft in the direction opposite to the camshaft rotation direction, so that the required cam drive torque is zero at the camtop where the differential value of the valve lift is zero. And takes a positive value ΔADT corresponding to the rotational friction force. This friction torque Δ
ADT becomes an increasing factor of the forward cam drive torque (advance angle torque). That is, as shown in FIG. 6, the positive cam drive torque ADT (+) is larger than the negative cam drive torque ADT (−) by twice the friction torque ΔADT.
【００１０】油圧ベーン式或いはヘリカルギヤ式のカム
位相可変装置には、ベーン或いはピストンを遅角方向に
付勢するスプリングを備えたものがあり、この遅角用ス
プリングのばね力は、上記の回転摩擦力と同様、正方向
カム駆動トルクの増大要因になる。カム位相進角要求が
あった場合、正方向カム駆動トルクＡＤＴ(+)を上回る
トルクをカム位相可変装置からカム軸に加えることがで
きれば、バルブスプリングのばね力に打ち勝ってカム軸
の回転が早められ、これにより進角要求に即応してカム
位相を進めることができる。[0010] Some hydraulic vane-type or helical gear-type cam phase variable devices include a spring for biasing a vane or a piston in a retard direction. Like the force, it becomes an increasing factor of the forward cam drive torque. When a cam phase advance request is made, if a torque exceeding the positive cam drive torque ADT (+) can be applied to the camshaft from the cam phase variable device, the camshaft will rotate faster by overcoming the spring force of the valve spring. As a result, the cam phase can be advanced in response to the advance angle request.
【００１１】従って、進角作動の応答性を損なわないよ
うにするためには、正方向カム駆動トルクのピークを上
回るトルクを出力するトルク発生手段が必要となり、ト
ルク発生手段の大型化や性能向上のため配設スペースや
コストの問題が生じる。仮に配設スペースやコストを重
視し、正方向カム駆動トルクのピークを下回るトルクし
か出力できないトルク発生手段（例えば油圧ポンプ）を
用いた場合、図６に示すとおり、進角油圧による発生ト
ルクＣが正方向カム駆動トルクＡＤＴを下回る斜線領域
Ｅにおいて進角調整が阻害され、カム位相可変機構の進
角動作の応答性が低下するという問題が生じる。Therefore, in order not to impair the responsiveness of the advancing operation, torque generating means for outputting a torque exceeding the peak of the forward cam driving torque is required, and the torque generating means is increased in size and improved in performance. As a result, there is a problem of arrangement space and cost. If a torque generating means (for example, a hydraulic pump) capable of outputting only a torque lower than the peak of the forward cam drive torque is used, assuming that the space and cost are important, as shown in FIG. In the hatched area E lower than the positive cam drive torque ADT, the advance angle adjustment is hindered, and the responsiveness of the advance operation of the cam phase variable mechanism is reduced.
【００１２】このことは、トルク発生手段としてモータ
等を用いた場合にも同様の問題が発生する。そこで、本
発明の目的は、トルク発生手段の能力を増大させること
なく進角動作上の応答性も向上させたカム位相可変装置
を提供することにある。[0012] This also causes a similar problem when a motor or the like is used as the torque generating means. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a variable cam phase device that has improved responsiveness in advancing operation without increasing the capability of the torque generating means.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関のク
ランク軸と同期して回転する動力伝達部材と内燃機関の
カム軸との間に介在し、動力伝達部材に対するカム軸の
回転位相を進める進角動作と回転位相を遅める遅角動作
を行うカム位相可変機構と、進角動作に要する進角トル
クおよび遅角動作に要する遅角トルクを発生させるトル
ク発生手段とを有するカム位相可変装置において、進角
トルクのピーク値を抑制するようにカムの上り傾斜角を
下り傾斜角に比べてなだらかにしたことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention resides between a power transmission member rotating in synchronization with a crankshaft of an internal combustion engine and a camshaft of the internal combustion engine, and adjusts the rotational phase of the camshaft with respect to the power transmission member. A cam phase having a cam phase variable mechanism for performing advancing advance operation and a retard operation for delaying the rotation phase, and a torque generating means for generating an advance torque required for the advance operation and a retard torque required for the retard operation. The variable device is characterized in that the upward inclination angle of the cam is made gentler than the downward inclination angle so as to suppress the peak value of the advance torque.
【００１４】本発明によれば、進角トルクのピーク値を
小さくできるので、カム位相可変機構の進角動作上の応
答性を向上することができる。また、トルク発生手段に
対して要求されるトルク発生能力を過大に設定する必要
もない。例えば、機関始動中やアイドル運転中にはカム
位相を遅角側に制御する場合があるが、このような場
合、その他の運転域では、カム位相を進角側に制御する
ことにより機関運転状態に適合するカム位相を得ること
ができる。このようなカム位相制御に対して、進角動作
応答性に優れた本発明を適用すれば、特に、機関始動域
やアイドル運転域からそれ以外の運転域への移行時すな
わち機関の過渡運転時に、カム位相可変機構が速やかに
進角動作してカム位相を機関運転状態に適合させること
ができ、内燃機関の出力性能、排ガス特性および燃費を
向上できる。According to the present invention, since the peak value of the advance torque can be reduced, the responsiveness in the advance operation of the variable cam phase mechanism can be improved. Further, it is not necessary to set the torque generating capability required for the torque generating means to be excessive. For example, the cam phase may be controlled to the retard side during engine start or idling, but in such a case, the engine operating state is controlled by controlling the cam phase to the advance side in other operating ranges. Can be obtained. If the present invention, which is excellent in the advance operation response, is applied to such a cam phase control, particularly when the engine shifts from an engine start range or an idle operation range to another operation range, that is, during a transient operation of the engine, In addition, the variable cam phase mechanism can be quickly advanced to adjust the cam phase to the operating state of the engine, thereby improving the output performance, exhaust gas characteristics, and fuel efficiency of the internal combustion engine.
【００１５】本発明のカム位相可変装置の好適な実施態
様として、内燃機関により駆動される油圧源を含むトル
ク発生手段と、この油圧源にそれぞれ連通可能な遅角油
室および進角油室を含むカム位相可変機構とを備えた油
圧式カム位相可変装置として構成されるものが挙げられ
る。斯かる構成によれば、油圧源から遅角油室または進
角油室へ圧油を選択的に供給することによりカム位相可
変機構を遅角動作または進角動作させる。この種の油圧
式カム位相可変装置の場合、高油温時は油粘度が低下
し、位相可変装置への供給油圧が低下し、装置内での洩
れも生じ易く、従って機関再始動直後においてトルク発
生手段が発生するトルクが不十分になり易いが、進角ト
ルクピーク値を小さくした本発明によれば、トルク不足
による進角応答性の低下を防止できる。As a preferred embodiment of the cam phase changing device of the present invention, a torque generating means including a hydraulic source driven by an internal combustion engine, and a retard oil chamber and an advance oil chamber which can be respectively connected to the hydraulic source are provided. And a variable cam phase mechanism including a variable cam phase mechanism. According to such a configuration, the cam phase variable mechanism is retarded or advanced by selectively supplying pressure oil from the hydraulic pressure source to the retarded oil chamber or the advanced oil chamber. In the case of this type of hydraulic cam phase change device, at high oil temperature, the oil viscosity decreases, the oil pressure supplied to the phase change device decreases, and leakage easily occurs in the device. Although the torque generated by the generating means is likely to be insufficient, according to the present invention in which the advance torque peak value is reduced, it is possible to prevent a decrease in the advance angle responsiveness due to insufficient torque.
【００１６】好ましくは、本発明のカム位相可変装置
は、極低回転域での機関運転（例えばアイドル運転）の
頻度が少ない内燃機関あるいはこの種の内燃機関を搭載
した車両に適用される。この様な車両、例えば、駆動源
としての電気モータと駆動源用または発電用の内燃機関
とを装備したハイブリッド車では、車両走行停止時又は
電気モータ走行時に機関運転を停止し、内燃機関走行を
開始する度に内燃機関を始動するようにしたものがあ
る。この場合、機関始動のためのクランキング時に内燃
機関が発生する圧縮反力による振動の防止や失火の防止
のために、カム位相可変装置により吸気弁側のカム位相
を最遅角位置に制御して吸入空気量を低減することがあ
る。Preferably, the variable cam phase device of the present invention is applied to an internal combustion engine in which the frequency of engine operation (for example, idling operation) in an extremely low rotation range is low or a vehicle equipped with this type of internal combustion engine. In such a vehicle, for example, in a hybrid vehicle equipped with an electric motor as a drive source and an internal combustion engine for drive source or power generation, the engine operation is stopped when the vehicle stops running or the electric motor runs, and the internal combustion engine runs. In some cases, the internal combustion engine is started every time it is started. In this case, the cam phase on the intake valve side is controlled to the most retarded position by a cam phase variable device in order to prevent vibration due to the compression reaction force generated by the internal combustion engine during cranking for engine start and to prevent misfire. May reduce the amount of intake air.
【００１７】この様に始動のための最遅角位相から走行
時には出力が得られる進角側へ瞬時に移行させなければ
ならない内燃機関を搭載した車両に対して、進角トルク
ピーク値を低減させた本発明のカム位相可変装置を用い
ると、アイドル運転域からの加速運転時にカム位相を円
滑に進角調整して加速運転に適合するカム位相を得るこ
とができ、車両の加速性能や加速運転中の排ガス特性を
向上できる。特に、内燃機関により駆動される油ポンプ
をトルク発生手段として用いる場合には、始動直後すな
わち油圧ポンプ作動開始直後は油圧が立ち上がっていな
いにもかかわらず、高出力の進角動作が要求されるが、
進角トルクピーク値を低減させているので応答性を損な
うことがない。As described above, in the case of a vehicle equipped with an internal combustion engine which must be instantaneously shifted from the most retarded phase for starting to the advanced side where an output is obtained during traveling, the peak value of the advance torque is reduced. With the use of the variable cam phase device of the present invention, it is possible to smoothly adjust the advance angle of the cam phase during the acceleration operation from the idling operation range to obtain a cam phase suitable for the acceleration operation. Exhaust gas characteristics inside can be improved. In particular, when an oil pump driven by an internal combustion engine is used as the torque generating means, a high-output advancing operation is required immediately after the start, that is, immediately after the start of the hydraulic pump operation, even though the hydraulic pressure has not risen. ,
Since the peak value of the advance torque is reduced, the responsiveness is not impaired.
【００１８】なお、ハイブリッド車以外の車両において
も、停車の度に機関運転を自動的に停止させ発進時に内
燃機関を自動的に始動させるように構成されたものがあ
り、このような車両においいても本発明はハイブリッド
車の場合と同様に有用である。或いは、通常の車両にあ
っても進角応答性の確保とトルク発生手段の容量の抑制
との両立が求められる場合、本発明のカム位相可変装置
は有用である。従って、本発明のカム位相可変装置は、
ハイブリッド車以外の車両においても有用である。Some vehicles other than hybrid vehicles are configured to automatically stop the engine operation every time the vehicle stops and automatically start the internal combustion engine when the vehicle starts moving. The present invention is also useful as in the case of a hybrid vehicle. Alternatively, even in a normal vehicle, when it is required to ensure both advance response and suppression of the capacity of the torque generating means, the variable cam phase device of the present invention is useful. Therefore, the variable cam phase device of the present invention
It is also useful for vehicles other than hybrid vehicles.
【００１９】本発明において、カム位相可変装置は、カ
ム位相可変機構を所定遅角位置にロックするロック機構
を備えるものでも良い。この場合、機関始動性を向上可
能とする最遅角位置（所定遅角位置）にカム位相を保持
することにより、機関始動を容易に行える。ロック機構
は、種々に構成可能であり、例えば、カム位相可変機構
を所定の遅角位置にロックするばね力を発生する遅角用
スプリングを備えるもので良い。この場合、遅角用スプ
リングのばね力を勘案しつつ、進角トルクピーク値が小
さくなるようにカムの上り傾斜角を設定することによ
り、遅角用スプリングのばね力に起因する進角応答性低
下をも補償でき、所要の進角応答性を得ることができ
る。In the present invention, the variable cam phase device may include a lock mechanism for locking the variable cam phase mechanism at a predetermined retard position. In this case, the engine can be easily started by holding the cam phase at the most retarded position (predetermined retarded position) at which the engine startability can be improved. The lock mechanism can be variously configured, and for example, may include a retard spring that generates a spring force to lock the variable cam phase mechanism at a predetermined retard position. In this case, the advance responsiveness caused by the spring force of the retarding spring is set by considering the spring force of the retarding spring and setting the up-tilt angle of the cam so that the advance torque peak value is reduced. The decrease can be compensated, and the required advance responsiveness can be obtained.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
油圧ベーン式カム位相可変装置を説明する。本実施形態
のカム位相可変装置は、ＤＯＨＣエンジンの吸気側のカ
ム軸に付設されてクランク軸回転に対する吸気弁の開期
間の位相を可変制御するもので、以下の説明では吸気弁
側の構成を主に説明する。但し、本装置は、エンジンの
排気側または吸排気側の双方に配設可能である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a hydraulic vane type cam phase changing device according to an embodiment of the present invention will be described. The cam phase variable device according to the present embodiment is attached to a camshaft on the intake side of a DOHC engine and variably controls the phase of the opening period of the intake valve with respect to the rotation of the crankshaft. I will mainly explain. However, this device can be arranged on both the exhaust side and the intake / exhaust side of the engine.
【００２１】図１において、エンジンのシリンダヘッド
とロッカーカバー２との接合部位には、吸気側のカム軸
１０を回転自在に支持するカムジャーナル１５が設けら
れている。カム軸１０には、ロッカアームを介して吸気
弁に当接するカム４が形成されている。後で詳述するよ
うに、カム４は、その上り傾斜角が下り傾斜角に比べて
なだらかになるような輪郭形状に形成され、これによ
り、カム位相可変装置によるカム位相の進角調整を円滑
に行えるようにしている。In FIG. 1, a cam journal 15 for rotatably supporting a camshaft 10 on the intake side is provided at a joint portion between the cylinder head of the engine and the rocker cover 2. The cam 4 is formed on the camshaft 10 so as to contact the intake valve via the rocker arm. As will be described later in detail, the cam 4 is formed into a contour shape in which the upward inclination angle is gentler than the downward inclination angle, thereby smoothly adjusting the advance of the cam phase by the cam phase variable device. To be able to do it.
【００２２】エンジンのクランク軸は、図示しない動力
伝達要素（例えば歯付きベルト）を介して吸気側の動力
伝達部材（例えばカムプーリ２０）に連結されている。
カムプーリ２０は、円板状の主体部２２と、歯付きベル
トと噛み合う歯付きフランジ２４と、カム軸１０の端部
に外嵌されたボス部２６とを有している。カムプーリ２
０のボス部２６及びカムジャーナル１５の対向周面間に
は、オイルシール１７が配されている。カム軸１０回り
の潤滑などに用いられた油は、カムジャーナル１５の油
路１５ｃを介してエンジン内部に戻される。The crankshaft of the engine is connected to a power transmission member (for example, cam pulley 20) on the intake side via a power transmission element (for example, a toothed belt) not shown.
The cam pulley 20 has a disk-shaped main body 22, a toothed flange 24 that meshes with the toothed belt, and a boss 26 that is fitted to the end of the camshaft 10. Cam pulley 2
The oil seal 17 is arranged between the boss portion 26 of the No. 0 and the peripheral surface of the cam journal 15. The oil used for lubrication around the camshaft 10 is returned into the engine via the oil passage 15c of the cam journal 15.
【００２３】カム位相可変装置は、ボルト２３（図４）
によりカムプーリ主体部２２の外方端面に固定されカム
プーリ２０と一体回転可能なベーンハウジング３０と、
ボルト１４によりカム軸１０の端面に固定されてカム軸
１０と一体に回転可能なベーンロータ（ベーン部材）４
０とを有している。ハウジング３０及びロータ４０は、
プーリ２０に対するカム軸１０の回転位相を可変調整す
るカム位相可変機構を構成する。The variable cam phase device is a bolt 23 (FIG. 4).
A vane housing 30 fixed to the outer end surface of the cam pulley main body 22 and rotatable with the cam pulley 20;
A vane rotor (vane member) 4 fixed to an end face of the camshaft 10 by bolts 14 and rotatable integrally with the camshaft 10.
0. The housing 30 and the rotor 40
A cam phase variable mechanism for variably adjusting the rotation phase of the cam shaft 10 with respect to the pulley 20 is configured.
【００２４】詳しくは、ベーンロータ４０は、円筒状の
主体部４２と、その周面に設けられた例えば４つのベー
ン４４とを有し（図２）、また、ロータ主体部４２のピ
ン穴４２ｂとカム軸１０のピン孔とに嵌合するピン８に
より、カム軸１０に対して位置決めされている。ベーン
ハウジング３０は、ハウジング本体３２とハウジング端
壁３４とを有している。ハウジング本体３２はベーン数
と同数の周壁部３２ａを有し、各ハウジング周壁部３２
ａから一対の隔壁３２ｂ、３２ｃが延びている。相隣る
隔壁３２ｃ同士は隔壁結合部３２ｄを介して結合され、
隔壁結合部３２ｄはベーンロータ４０を回転自在に支持
している。隔壁結合部３２ｄには、ボルト２３が挿通す
るボルト孔２３ａが形成されている。More specifically, the vane rotor 40 has a cylindrical main body 42 and, for example, four vanes 44 provided on its peripheral surface (FIG. 2). It is positioned with respect to the camshaft 10 by the pin 8 fitted into the pin hole of the camshaft 10. The vane housing 30 has a housing main body 32 and a housing end wall 34. The housing body 32 has the same number of peripheral wall portions 32a as the number of vanes.
A pair of partition walls 32b and 32c extend from a. The adjacent partition walls 32c are connected to each other via a partition connection portion 32d,
The partition coupling portion 32d rotatably supports the vane rotor 40. A bolt hole 23a through which the bolt 23 is inserted is formed in the partition wall coupling portion 32d.
【００２５】ベーンハウジング３０の各対の隔壁３２
ｂ、３２ｃは、ハウジング端壁３４及びカムプーリ主体
部２２と協働してベーン４４を収容するベーン収容室を
画成している。即ち、要素２２は、要素３２、３４と共
に収容部材を構成する。ベーン４４とハウジング周壁部
３２ａとの間に配されたシール４９とベーン４４とによ
り、ベーン収容室は進角油室４７と遅角油室４８との２
つに区分されている。Each pair of partition walls 32 of the vane housing 30
b and 32c define a vane accommodating chamber for accommodating the vane 44 in cooperation with the housing end wall 34 and the cam pulley main body 22. That is, the element 22 constitutes a housing member together with the elements 32 and 34. Due to the seal 49 and the vane 44 disposed between the vane 44 and the housing peripheral wall portion 32a, the vane accommodating chamber is divided into the advance oil chamber 47 and the retard oil chamber 48.
It is divided into two.
【００２６】次に、油室４７、４８に対する圧油の給排
について説明する。図１に示すように、カムジャーナル
１５にはカム軸軸線に略直交して油路１５ａ、１５ｂが
形成されている。油路１５ａ、１５ｂは、オイルコント
ロールバルブ（ＯＣＶ）５０の出口ポート５１、５２に
それぞれ連通している。ＯＣＶ５０の入口ポート５３
は、油タンク６０からの油を加圧する油ポンプ（圧油供
給源）６２に連通する油供給パイプ６３に接続され、別
の入口ポート５４はリターンパイプ６４に接続されてい
る。油ポンプ６２はエンジンにより駆動される。Next, the supply and discharge of the pressure oil to and from the oil chambers 47 and 48 will be described. As shown in FIG. 1, the cam journal 15 has oil passages 15a and 15b formed substantially perpendicular to the camshaft axis. The oil passages 15a and 15b communicate with outlet ports 51 and 52 of an oil control valve (OCV) 50, respectively. Inlet port 53 of OCV50
Is connected to an oil supply pipe 63 communicating with an oil pump (pressure oil supply source) 62 for pressurizing oil from an oil tank 60, and another inlet port 54 is connected to a return pipe 64. The oil pump 62 is driven by the engine.
【００２７】ＯＣＶ５０は、その電磁ソレノイドに対す
る電力供給が遮断される非通電状態では図１に示す進角
位置５０ａをとる。この進角位置５０ａでは入口ポート
５３、５４と出口ポート５２、５１とが連通して油ポン
プ６２が進角油室４７に連通し、油室４７への圧油供給
が行われる。電磁ソレノイドに電力が供給される通電状
態すなわち遅角位置５０ｂでは、入口ポート５３、５４
と出口ポート５１、５２とが連通して油ポンプ６２が遅
角油室４８に連通し、油室４８への圧油供給が行われ
る。また、中立位置５０ｃでは、入口ポート５３、５４
と出口ポート５１、５２との連通が遮断されて油ポンプ
６２から油室４７、４８への圧油供給が遮断される。The OCV 50 assumes the advanced position 50a shown in FIG. 1 in a non-energized state where power supply to the electromagnetic solenoid is cut off. At this advanced position 50a, the inlet ports 53, 54 and the outlet ports 52, 51 communicate with each other, the oil pump 62 communicates with the advanced oil chamber 47, and pressure oil is supplied to the oil chamber 47. In the energized state in which power is supplied to the electromagnetic solenoid, that is, in the retard position 50b, the entrance ports 53, 54
And the outlet ports 51 and 52 communicate with each other, and the oil pump 62 communicates with the retard oil chamber 48, so that pressure oil is supplied to the oil chamber 48. In the neutral position 50c, the entrance ports 53, 54
The communication between the oil pump 62 and the outlet ports 51 and 52 is cut off, and the supply of the pressurized oil from the oil pump 62 to the oil chambers 47 and 48 is cut off.
【００２８】本実施形態では、ＯＣＶ５０の電磁ソレノ
イドへの通電時間をコントローラ８０によりデューティ
制御して、所望のカム位相を得るようになっている。コ
ントローラ８０は、例えばエンジン回転数・デューティ
比マップを内蔵しており、エンジン回転数センサ８１に
より検出したエンジン回転数に対応するデューティ比を
このマップから読み出し、デューティ制御を実施する。In this embodiment, the energization time to the electromagnetic solenoid of the OCV 50 is duty-controlled by the controller 80 to obtain a desired cam phase. The controller 80 incorporates, for example, an engine speed / duty ratio map, reads a duty ratio corresponding to the engine speed detected by the engine speed sensor 81 from this map, and performs duty control.
【００２９】カムジャーナル１５に形成した上記の油路
１５ａ、１５ｂは、カム軸１０の周面に形成された環状
溝１１ａ、１１ｂにそれぞれ開口している。カム軸１０
には、環状溝１１ａからカム軸軸線の手前まで延びる半
径方向孔１２ａと、環状溝１１ｂからカム軸軸線まで延
びる半径方向孔１２ｂとが形成されている。孔１２ａは
ベーン数と同数設けられている。カム軸１０の回転位置
にかかわらず、孔１２ａは環状溝１１ａに連通し、孔１
２ｂは環状溝１１ｂに連通する。また、カム軸１０に
は、孔１２ａ、１２ｂからカム軸端面まで延びる長手方
向孔１３ａ、１３ｂが形成されている。孔１３ｂはカム
軸軸線上に一つ設けられ、孔１３ａはカム軸軸線から偏
倚した半径方向位置においてベーン数と同数設けられて
いる。The oil passages 15a and 15b formed in the cam journal 15 open to annular grooves 11a and 11b formed on the peripheral surface of the cam shaft 10, respectively. Camshaft 10
Are formed with a radial hole 12a extending from the annular groove 11a to a position short of the cam axis, and a radial hole 12b extending from the annular groove 11b to the cam axis. The number of holes 12a is equal to the number of vanes. Regardless of the rotation position of the camshaft 10, the hole 12a communicates with the annular groove 11a,
2b communicates with the annular groove 11b. The camshaft 10 has longitudinal holes 13a, 13b extending from the holes 12a, 12b to the camshaft end faces. One hole 13b is provided on the camshaft axis, and the number of holes 13a is equal to the number of vanes at a radial position offset from the camshaft axis.
【００３０】長手方向孔１３ｂは、孔１２ｂに連通する
小径部と、中空ボルト１４が螺着される大径部とを有し
ている。ボルト１４は、ベーンロータ主体部４２の段付
き貫通孔４２ａ内に配されている。ボルト中空部１４ａ
は、ベーンロータ主体部４２とハウジング端壁３４のネ
ジ孔３５に螺着されたボルト３６とボルト１４とにより
画成される油路４１に連通している（図１）。The longitudinal hole 13b has a small diameter portion communicating with the hole 12b and a large diameter portion into which the hollow bolt 14 is screwed. The bolt 14 is provided in a stepped through hole 42 a of the vane rotor main body 42. Bolt hollow part 14a
Communicates with an oil passage 41 defined by a bolt 36 and a bolt 14 screwed into the screw hole 35 of the vane rotor main body portion 42 and the housing end wall 34 (FIG. 1).
【００３１】油室４７，４８への圧油給排経路に関連し
て、ロータ主体部４２には、カム軸１０の４つの孔１３
ａに整合した４つの短い長手方向孔４５ａと、これらの
孔４５ａにそれぞれ対応する４つの半径方向孔４６ａと
が形成されている（図１）。孔４６ａは、ロータ主体部
４２の外周面に開口し遅角油室４８に連通している。ま
た、ベーンロータ主体部４２には半径方向孔４６ｂが形
成されている。孔４６ｂは段付き貫通孔４２ａの大径部
に開口し、また、ロータ主体部４２の外周面に開口して
進角油室４７に連通している。In connection with the pressure oil supply / discharge path to the oil chambers 47 and 48, the rotor main body 42 has four holes 13 of the camshaft 10.
Four short longitudinal holes 45a aligned with a and four radial holes 46a respectively corresponding to these holes 45a are formed (FIG. 1). The hole 46a is opened on the outer peripheral surface of the rotor main body 42 and communicates with the retard oil chamber 48. A radial hole 46b is formed in the vane rotor main body 42. The hole 46b opens at the large diameter portion of the stepped through hole 42a, and opens at the outer peripheral surface of the rotor main body 42 to communicate with the advance oil chamber 47.
【００３２】上記のように構成したカム位相可変装置で
は、油ポンプ６２から進角油室４７への圧油供給に応じ
てカム位相可変機構３０、４０が進角動作してバルブス
プリング（図示略）の作用力に抗してカム軸１０の回転
を早め、これによりカム位相を進める一方、遅角油室４
８への圧油供給に応じてカム位相可変機構３０、４０が
遅角動作してバルブスプリングの作用力に抗してカム軸
１０の回転を遅めてカム位相を遅めるようになってい
る。ここで、油ポンプ６２はカム位相可変機構３０、４
０と協働してトルク発生手段を構成する。In the variable cam phase device constructed as described above, the variable cam phase mechanisms 30 and 40 advance in accordance with the supply of pressurized oil from the oil pump 62 to the advance oil chamber 47, and the valve springs (not shown). ), The rotation of the camshaft 10 is advanced to thereby advance the cam phase.
In response to the supply of pressure oil to the camshaft 8, the cam phase variable mechanisms 30 and 40 are retarded to delay the rotation of the camshaft 10 against the acting force of the valve spring to delay the cam phase. I have. Here, the oil pump 62 is connected to the variable cam phase mechanism 30,
0 together with the torque generating means.
【００３３】図６を参照して既に説明したように、カム
トップに関して略対称形状のカムを有した従来の装置で
は、進角油室への油圧供給に応じてカム位相可変装置が
発生するトルクＣが、油供給不足などによりカム位相の
進角調整に要するカム駆動トルク（進角トルク）ＡＤＴ
(+)を下回って、円滑な進角調整が阻害されることがあ
る。As described above with reference to FIG. 6, in the conventional device having a cam having a substantially symmetrical shape with respect to the cam top, the torque generated by the cam phase variable device in response to the supply of hydraulic pressure to the advance oil chamber is set. C is the cam drive torque (advance torque) ADT required to adjust the cam phase advance angle due to insufficient oil supply, etc.
Below (+), smooth advance angle adjustment may be hindered.
【００３４】本実施形態では、油供給不足のときにも進
角調整を円滑に行うべく、カム４は、カムトップに関し
て非対称の輪郭形状に形成されている。カム４の輪郭形
状は、図６に実線ＢＶＬで示すバルブリフト量変化曲線
により表される。この曲線ＢＶＬは、カム回転角に対す
るバルブリフト量を表し、従って、カム輪郭形状をカム
回転角で展開したものを表す。曲線ＢＶＬの、カムトッ
プに関して一半部ＢＶＬ(+)及び他半部ＢＶＬ(-)は、カ
ム４の上り傾斜面の形状及び下り傾斜面の形状にそれぞ
れ対応している。曲線部ＢＶＬ(+)で表されるカム４の
上り傾斜面は、曲線部ＢＶＬ(-)で表される下り傾斜面
に比べて全体としてなだらかな形状になっている。In the present embodiment, the cam 4 is formed in an asymmetrical contour with respect to the cam top so that the advance angle can be smoothly adjusted even when the oil supply is insufficient. The contour shape of the cam 4 is represented by a valve lift change curve shown by a solid line BVL in FIG. This curve BVL represents the valve lift amount with respect to the cam rotation angle, and thus represents the cam profile developed at the cam rotation angle. One half BVL (+) and the other half BVL (-) of the curve BVL with respect to the cam top correspond to the shapes of the upwardly inclined surface and the downwardly inclined surface of the cam 4, respectively. The upwardly inclined surface of the cam 4 represented by the curved portion BVL (+) has a gentler shape as a whole than the downwardly inclined surface represented by the curved portion BVL (-).
【００３５】この結果、進角調整に要するカム駆動トル
ク（進角トルク）ＢＤＴ(+)は、遅角調整に要するカム
駆動トルク（遅角トルク）ＢＤＴ(-)に比べて全体とし
て小さくされ、進角トルクＢＤＴ(+)のピーク値は遅角
トルクＢＤＴ(-)のピーク値よりも大幅に小さくなって
いる。換言すれば、進角トルクＢＤＴ(+)のピーク値が
遅角トルクＢＤＴ(-)のピーク値よりも小さくなるよう
に、カム４の上り傾斜角は下り傾斜角よりもなだらかに
されている。ここで、上り傾斜角および下り傾斜角は、
上り傾斜面（曲線部ＢＶＬ(+)）および下り斜面（曲線
部ＢＶＬ(-)）のそれぞれの傾斜角度を指す。As a result, the cam drive torque (advance torque) BDT (+) required for the advance adjustment is made smaller as a whole than the cam drive torque (retard torque) BDT (-) required for the retard adjustment. The peak value of the advance torque BDT (+) is significantly smaller than the peak value of the retard torque BDT (-). In other words, the upward inclination angle of the cam 4 is made gentler than the downward inclination angle so that the peak value of the advance torque BDT (+) becomes smaller than the peak value of the retard torque BDT (-). Here, the upward inclination angle and the downward inclination angle are:
It indicates the respective inclination angles of the ascending slope (curved portion BVL (+)) and the descending slope (curved portion BVL (-)).
【００３６】注目すべきは、図６に示すように、進角ト
ルクＢＤＴ(+)のピーク値が、油供給不足を来した場合
での発生トルクＣを下回っている点である。このため、
カム４の上り傾斜角の最大値は、進角トルクＢＤＴ(+)
のピーク値が発生トルクＣを下回るように小さくされ
る。結果として、油供給不足の場合にも円滑な進角調整
が可能になる。It should be noted that, as shown in FIG. 6, the peak value of the advance torque BDT (+) is lower than the generated torque C when the oil supply is insufficient. For this reason,
The maximum value of the upward inclination angle of the cam 4 is the advance angle torque BDT (+).
Is smaller than the generated torque C. As a result, a smooth advance adjustment can be performed even when the oil supply is insufficient.
【００３７】本実施形態に係るカム駆動トルク曲線部Ｂ
ＤＴ(+)と回転摩擦相当分のトルク値ΔＡＤＴを通る直
線Ｇとが囲む面積は、従来装置における曲線部ＡＤＴ
(+)と直線Ｇとが囲む面積と同一である。曲線部ＢＤＴ
(-)についても同様であり、この曲線部と直線Ｇとが囲
む面積は、曲線部ＡＤＴ(-)と直線Ｇとが囲む面積と同
一である。結果として、遅角トルクのピーク値が増大
し、図６に斜線領域Ｆで示すように、油供給不足を来し
た場合、遅角油圧による発生トルクＤが遅角トルクＢＤ
Ｔ(-)を下回ることがあるが、斜線領域Ｆにおける遅角
調整の遅れは、進角調整遅れの場合と異なり、エンジン
運転上大きな問題にはならない。The cam drive torque curve portion B according to this embodiment
The area surrounded by DT (+) and the straight line G passing through the torque value ΔADT corresponding to the rotational friction is the curved portion ADT in the conventional device.
The area surrounded by (+) and the straight line G is the same. Curved part BDT
The same applies to (-), and the area surrounded by the curved portion and the straight line G is the same as the area surrounded by the curved portion ADT (-) and the straight line G. As a result, when the peak value of the retarding torque increases and the oil supply becomes insufficient as shown by the hatched area F in FIG. 6, the torque D generated by the retarding hydraulic pressure becomes the retarding torque BD.
Although it may fall below T (-), the delay in the delay angle adjustment in the hatched region F is not a major problem in engine operation, unlike the case of the advance angle adjustment delay.
【００３８】本実施形態のカム位相可変装置は、ベーン
４４を最遅角位置にロックするためのロック機構を有し
ている。図２及び図３に示すように、本実施形態では、
ベーン数と同数のロック機構が設けられている。各ロッ
ク機構のロックピン７０は、ベーン厚さ方向にベーン４
４を貫通して形成されたロックピン孔４４ａ内に移動自
在に配されている。The variable cam phase device of this embodiment has a lock mechanism for locking the vane 44 at the most retarded position. As shown in FIGS. 2 and 3, in the present embodiment,
The same number of lock mechanisms as the number of vanes are provided. The lock pin 70 of each lock mechanism is connected to the vane 4 in the vane thickness direction.
4 and is movably disposed in a lock pin hole 44a formed through it.
【００３９】ロックピン７０は、図５に示すように、進
角油室４７への圧油供給によりハウジング端壁３４側
（ロック解除方向）へ移動する一方、遅角油室４８への
圧油供給によりカムプーリ主体部２２側（ロック方向）
へ移動するようにされている。そして、ロックピン７０
が最遅角回転位置付近まで移動したとき、ロックピン先
端部７０ａが、カムプーリ主体部２２に形成されたロッ
ク穴２２ｂに嵌入してロックピン７０がロックされるよ
うになっている。As shown in FIG. 5, the lock pin 70 moves toward the housing end wall 34 (in the unlocking direction) due to the supply of pressure oil to the advance oil chamber 47, while the pressure oil moves to the retard oil chamber 48. The cam pulley main body 22 side (lock direction) by supply
To be moved to. And the lock pin 70
Is moved to the vicinity of the most retarded rotation position, the lock pin tip 70a fits into the lock hole 22b formed in the cam pulley main body 22, and the lock pin 70 is locked.
【００４０】進角油室４７からロックピン７０への圧油
印加のため、各ベーン４４のカムプーリ主体部２２側の
端面には油通路４４ｃが形成されている。進角油室４７
からのロック解除用の圧油は、油通路４４ｃを介してロ
ックピン先端部７０ａの受圧面に加えられ、ロックピン
７０をロック解除方向へ移動させるように作用する。遅
角室側油室４８からロックピン７０への圧油印加のた
め、各ベーン４４のハウジング端壁３４側の端面には油
通路４４ｄが形成されている。遅角油室４８からのロッ
ク用の圧油は、油通路４４ｄを介してロックピン基端部
７０ｂの受圧面に加えられ、ロックピン７０をロック方
向へ移動させるように作用する。An oil passage 44c is formed in the end face of each vane 44 on the side of the cam pulley main body 22 for applying pressure oil from the advance oil chamber 47 to the lock pin 70. Advance oil chamber 47
Is applied to the pressure receiving surface of the lock pin distal end portion 70a via the oil passage 44c, and acts to move the lock pin 70 in the unlock direction. An oil passage 44d is formed in the end face of each vane 44 on the housing end wall 34 side to apply pressure oil from the retard chamber oil chamber 48 to the lock pin 70. The pressure oil for locking from the retard oil chamber 48 is applied to the pressure receiving surface of the lock pin base end 70b through the oil passage 44d, and acts to move the lock pin 70 in the locking direction.
【００４１】以下、上記構成のカム位相可変装置の作用
を説明する。エンジン運転中、コントローラ８０は、図
示しないデューティ制御ルーチンを所定周期で実施す
る。先ず、エンジン回転数センサ８１の出力を読込んで
現在のエンジン回転数を検出し、次に、図示しないエン
ジン回転数・デューティ比マップを参照してエンジン回
転数に対応するデューティ比を設定し、このデューティ
比に基づいて、エンジン回転数に適合するカム位相にな
るように、ＯＣＶ５０の電磁ソレノイドに対する電力供
給時間（通電時間）がデューティ制御される。このデュ
ーティ制御において、高回転域ではカム位相を進角させ
るべく通電時間が減少制御され、また、低回転域ではカ
ム位相を遅角させるべく通電時間が増大制御される。The operation of the variable cam phase device having the above configuration will be described below. During the operation of the engine, the controller 80 executes a duty control routine (not shown) at a predetermined cycle. First, the output of the engine speed sensor 81 is read to detect the current engine speed, and then a duty ratio corresponding to the engine speed is set by referring to an engine speed / duty ratio map (not shown). Based on the duty ratio, the duty of the power supply time (energization time) to the electromagnetic solenoid of the OCV 50 is controlled so that the cam phase matches the engine speed. In this duty control, the energization time is controlled to decrease in order to advance the cam phase in a high rotation range, and the energization time is controlled to increase in order to retard the cam phase in a low rotation range.
【００４２】ＯＣＶ５０の電磁ソレノイドへの通電停止
中、ＯＣＶ５０は進角位置５０ａに切り替わり、油ポン
プ６２からの圧油は、カムジャーナル１５の油路１５ｂ
等を介してボルト１４の中空部１４ａへ流入し、更に、
油路４１等を介して進角油室４７に供給される。この圧
油供給により、ベーン４４は、遅角油室４８内の油を孔
４６ａ、４５ａ等やＯＣＶ５０を介してシリンダヘッド
内へ排出しつつベーン収容室内で進角方向へ移動し、カ
ム位相が進角される。While the power supply to the electromagnetic solenoid of the OCV 50 is stopped, the OCV 50 is switched to the advanced position 50a, and the pressure oil from the oil pump 62 is supplied to the oil passage 15b of the cam journal 15.
Flows into the hollow portion 14a of the bolt 14 through
The oil is supplied to the advance oil chamber 47 via the oil passage 41 and the like. Due to the supply of the pressure oil, the vane 44 moves in the advance direction in the vane accommodating chamber while discharging the oil in the retarding oil chamber 48 into the cylinder head through the holes 46a and 45a and the OCV 50, and the cam phase is changed. It is advanced.
【００４３】一方、電磁ソレノイドへの通電中、ＯＣＶ
５０は遅角位置５０ｂに切り替わり、油ポンプ６２から
遅角油室４８に圧油が供給され、ベーン４４は進角油室
４７内の油を排出しつつベーンハウジング３０のベーン
収容室内で遅角方向へ移動し、カム位相が遅角される。
図６を参照して既に説明したとおり、本実施形態では、
カム位相の進角調整に要する進角トルクＢＤＴ(+)のピ
ーク値を小さくするような形状にカム４の上り傾斜面が
形成されているので、進角調整は円滑に行われる。On the other hand, while the electromagnetic solenoid is energized, the OCV
50 is switched to the retard position 50b, pressure oil is supplied from the oil pump 62 to the retard oil chamber 48, and the vane 44 discharges the oil in the advance oil chamber 47 and retards the vane in the vane housing chamber of the vane housing 30. , And the cam phase is retarded.
As described above with reference to FIG. 6, in the present embodiment,
Since the upwardly inclined surface of the cam 4 is formed in such a shape as to reduce the peak value of the advance torque BDT (+) required for the advance adjustment of the cam phase, the advance angle is smoothly adjusted.
【００４４】すなわち、エンジン運転状態たとえばエン
ジン回転数が大きく増大変化したとき、コントローラ８
０は、カム位相進角要求があったと判断して、ＯＣＶ５
０の電磁ソレノイドの通電時間を減少制御する。結果と
して、進角油室４７への圧油供給がなされ、カム位相可
変機構が進角動作する。この際、高速走行後の停車状態
から車両走行を再開した場合のように、カム位相可変機
構に供給される油圧が通常よりも大きく低下していて、
カム位相可変機構が発生するトルクが図６に記号Ｃで示
すように小さくなることがある。本実施形態では、この
様な場合にも進角トルクＡＤＴ(+)のピーク値が発生ト
ルクＣよりも小さくなるようにカム４の輪郭形状が設定
されているため、カム位相可変機構の進角動作が阻害さ
れず、円滑な進角調整が実施され、上記のエンジン加速
運転中、カム位相は過渡的なエンジン運転状態に常に適
合したものになる。このため、エンジンの加速性能や排
ガス特性が向上する。That is, when the engine operating state, for example, the engine speed greatly changes, the controller 8
0 indicates that there has been a cam phase advance request, and OCV5
The energizing time of the electromagnetic solenoid 0 is reduced and controlled. As a result, pressure oil is supplied to the advance oil chamber 47, and the cam phase variable mechanism performs the advance operation. At this time, the hydraulic pressure supplied to the variable cam phase mechanism is much lower than usual, as in the case where the vehicle travel is restarted from the stopped state after high-speed travel,
In some cases, the torque generated by the variable cam phase mechanism decreases as indicated by symbol C in FIG. In the present embodiment, the contour of the cam 4 is set such that the peak value of the advance torque ADT (+) is smaller than the generated torque C even in such a case. The operation is not hindered, and the advance angle is smoothly adjusted. During the engine acceleration operation, the cam phase is always adapted to the transient engine operation state. Therefore, the acceleration performance and exhaust gas characteristics of the engine are improved.
【００４５】図７は、エンジンの一つの気筒に係るカム
位相の進角調整の進捗過程を示す。本実施形態による非
対称形状のカム４を有したカム位相可変装置によれば、
図７に実線で示す曲線Ｂa1で表される進角調整が実施さ
れる。すなわち、或るカム位相から目標カム位相Ｐまで
カム位相を進角調整する場合、本実施形態の進角調整は
滞りなく行われ、カム位相調整開始時点からＴba1時間
経過した時点で完了する。すなわち、進角応答性に富
む。FIG. 7 shows the progress of the advance adjustment of the cam phase for one cylinder of the engine. According to the cam phase variable device having the asymmetric cam 4 according to the present embodiment,
The advance angle adjustment represented by a curve Ba1 shown by a solid line in FIG. 7 is performed. That is, when advancing the cam phase from a certain cam phase to the target cam phase P, the advance adjustment in the present embodiment is performed without delay, and is completed when Tba1 time has elapsed from the start of the cam phase adjustment. That is, the lead angle response is rich.
【００４６】一方、対称形状のカムを有した従来装置の
進角調整は、図７に破線曲線Ａa1で示すように、図６の
斜線領域Ｅでの発生トルク不足を反映してカム位相が一
時的に遅角側へ変化する等して円滑には行われず、目標
カム位相Ｐまでの進角調整に、本実施形態での所要時間
Ｔba1に比べて相当に長い時間Taa1を要する。すなわ
ち、進角動作上の応答性に乏しい。On the other hand, as shown by a broken line curve Aa1 in FIG. 7, the advance angle of the conventional device having a symmetrical cam is temporarily adjusted to reflect the insufficient torque generated in the hatched area E in FIG. It is not smoothly performed due to, for example, a change to the retard side, and the advance angle adjustment to the target cam phase P requires a considerably longer time Taa1 than the required time Tba1 in the present embodiment. That is, the response in the advance operation is poor.
【００４７】エンジンの全ての気筒を勘案した場合、本
実施形態による進角調整は、図８の実線の曲線Ｂa2で示
すように円滑に且つ応答性良く実施され、Ｔba2時間内
に終了する。その一方で、本実施形態の遅角調整は、図
６の斜線領域Ｆでの発生トルク不足を反映して、図８に
実線の曲線Ｂr2で示すように円滑さを欠き、また、長い
時間Ｔbr2を要するが、エンジン運転に支障を来すこと
はない。In consideration of all the cylinders of the engine, the advance angle adjustment according to the present embodiment is smoothly and responsively performed as shown by the solid line curve Ba2 in FIG. 8, and ends within Tba2 hours. On the other hand, the retard adjustment in this embodiment lacks smoothness as shown by the solid-line curve Br2 in FIG. 8 and reflects the shortage of the generated torque in the hatched region F in FIG. It does not hinder engine operation.
【００４８】これに対して、従来の進角調整は円滑性を
欠くと共に所要時間Ｔaa2が長くなり、エンジンの加速
運転性能が低下するなどの不具合が生じる。その一方
で、遅角調整は円滑に実施され短時間Ｔar2内に完了す
る。以下、本実施形態のカム位相可変装置のその他の作
用を更に説明する。一般に、エンジン運転停止直前に
は、極低回転域でのエンジン運転が行われる。この場
合、エンジン回転の安定化のためカム位相を最遅角位置
に制御するべくデューティ比が例えば１００％に設定さ
れる。この結果、ＯＣＶ５０への通電が連続して行わ
れ、遅角位置５０ｂにあるＯＣＶ５０を介して油ポンプ
６２から遅角油室４８へ圧油が供給され、ロックピン７
０はロック穴２２ｂに略整合する。このとき、油室４８
からロックピン基端部７０ｂの受圧面に供給される圧油
によりロックピン７０がロック方向へ付勢されており、
ロックピン７０はロック穴２２ｂに嵌入し、ベーン４４
が最遅角位置にロックされる。On the other hand, the conventional advance angle adjustment lacks smoothness and the required time Taa2 becomes longer, causing problems such as a decrease in the acceleration operation performance of the engine. On the other hand, the retard adjustment is performed smoothly and completed within a short time Tar2. Hereinafter, other operations of the variable cam phase device according to the present embodiment will be further described. Generally, immediately before the engine operation is stopped, the engine is operated in an extremely low rotation speed range. In this case, the duty ratio is set to, for example, 100% in order to control the cam phase to the most retarded position in order to stabilize the engine rotation. As a result, the energization of the OCV 50 is continuously performed, and pressure oil is supplied from the oil pump 62 to the retard oil chamber 48 via the OCV 50 at the retard position 50b, and the lock pin 7
0 substantially aligns with the lock hole 22b. At this time, the oil chamber 48
The lock pin 70 is urged in the locking direction by pressure oil supplied to the pressure receiving surface of the lock pin base end portion 70b from
The lock pin 70 fits into the lock hole 22b and the vane 44
Is locked to the most retarded position.
【００４９】そして、エンジン回転が停止すると、デュ
ーティ比が例えば０％に設定される。この結果、エンジ
ンが運転停止状態にある間、ＯＣＶ５０への通電は停止
されるが、ロックピン７０はロック穴２２ｂに嵌入した
ままであり、ベーン４４は最遅角位置にロックされる。
次のエンジン始動時、ベーン４４はエンジン始動に適し
た最遅角位置にロックされており、エンジンは失火発生
を伴うことなく円滑に始動する。When the engine rotation stops, the duty ratio is set to, for example, 0%. As a result, while the operation of the engine is stopped, the power supply to the OCV 50 is stopped, but the lock pin 70 remains fitted in the lock hole 22b, and the vane 44 is locked at the most retarded position.
At the next start of the engine, the vane 44 is locked at the most retarded position suitable for starting the engine, and the engine starts smoothly without occurrence of misfire.
【００５０】また、排気弁と吸気弁が共に開いているオ
ーバラップ期間において吸気弁が進角位置でオーバラッ
プ期間が拡大しても、吸気のオーバラップ期間における
リフトが小さく、燃焼ガスの吸気側への押し戻しすなわ
ち内部ＥＧＲ量が制限され、吸気進角位置での極低回転
での安定したアイドル運転も可能となる。このため、ア
イドル運転から出力を増大させる高負荷運転への移行時
間がより短縮される。Further, even if the overlap period is expanded at the advanced position of the intake valve in the overlap period in which both the exhaust valve and the intake valve are open, the lift in the overlap period of the intake gas is small, and the combustion gas on the intake side is reduced. , That is, the internal EGR amount is limited, and a stable idling operation at an extremely low speed at the intake advance position is also possible. For this reason, the transition time from the idling operation to the high load operation that increases the output is further reduced.
【００５１】本発明の装置は、上記の実施形態に限定さ
れず、種々に変形可能である。例えば、上記実施形態で
は、進角動作上の応答性を向上することを重視して進角
動作応答性を遅角動作応答性に比べて大幅に向上させた
が、本発明はこれに限定されない。例えば、図８に進角
動作特性曲線Ｃa2および遅角動作特性曲線Ｃr2で示すよ
うに、進角動作応答性を遅角動作応答性と同程度にする
ようにしても良いが、必ずしも進角トルクのピーク値が
遅角トルクのピーク値より小さく又は同等としなければ
ならないものでなく、進角トルクのピーク値が遅角トル
クのピーク値よりも大きくても、進角トルクのピーク値
を抑制できれば、本発明の効果を充分に満足する。The device of the present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified. For example, in the above-described embodiment, the advance operation responsiveness is greatly improved as compared with the retard operation responsiveness with emphasis on improving the responsiveness in the advance operation, but the present invention is not limited to this. . For example, as shown by the advancement operation characteristic curve Ca2 and the retardation operation characteristic curve Cr2 in FIG. 8, the advancement operation responsiveness may be made approximately equal to the retardation operation responsiveness, but the advancement torque is not necessarily required. It is not necessary that the peak value of the retarding torque be smaller than or equal to the peak value of the retarding torque, and even if the peak value of the advancing torque is larger than the peak value of the retarding torque, if the peak value of the advancing torque can be suppressed. Therefore, the effects of the present invention are sufficiently satisfied.
【００５２】また、上記実施形態では、進角動作に要す
るトルクが、油圧不足の場合の発生トルクよりも小さく
なるようにしたが、必ずしもその様にする必要はない。
上記実施形態では油圧ベーン式のカム位相可変装置を用
いたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ヘリカル
ギア構造のカム位相可変機構を備えるタイプのものにも
適用可能である。In the above-described embodiment, the torque required for the advance operation is set to be smaller than the torque generated when the hydraulic pressure is insufficient, but it is not always necessary.
In the above embodiment, the hydraulic vane type cam phase changing device is used. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a type having a helical gear structure cam phase changing mechanism.
【００５３】上記実施例では、主に油ポンプ６２からな
る油圧式のトルク発生手段を用いたが、これに代えて、
トルク発生手段を例えば電気モータなどで構成可能であ
る。更に、実施形態では、ロックピンをロック方向に付
勢するスプリングを具備しないロック機構を有したカム
位相可変装置について説明したが、本発明は、スプリン
グ付きのロック機構を有する装置に対しても適用可能で
ある。この場合、カム輪郭形状の設定に際してはスプリ
ングの作用力を勘案することになる。In the above embodiment, the hydraulic torque generating means mainly composed of the oil pump 62 is used.
The torque generating means can be constituted by, for example, an electric motor. Further, in the embodiment, the cam phase variable device having the lock mechanism without the spring for biasing the lock pin in the locking direction has been described. However, the present invention is also applied to an apparatus having a lock mechanism with a spring. It is possible. In this case, when setting the cam profile, the action force of the spring is taken into account.
【００５４】上記実施形態では、各ベーンにロック機構
を設けた４枚ベーン式のカム位相可変装置について説明
したが、ベーン数は４枚に限らない。また、ロック機構
は少なくとも一つのベーンに設ければ良く、或いはロッ
ク機構を設けなくとも良い。実施形態ではカム位相をエ
ンジン回転数に応じて調整したが、エンジン回転数とエ
ンジン負荷の双方に応じてカム位相を調整可能である。In the above-described embodiment, the description has been given of the four-vane type cam phase changing device in which each vane is provided with a lock mechanism. However, the number of vanes is not limited to four. Further, the lock mechanism may be provided on at least one vane, or the lock mechanism may not be provided. In the embodiment, the cam phase is adjusted according to the engine speed, but the cam phase can be adjusted according to both the engine speed and the engine load.
【００５５】[0055]
【発明の効果】本発明のカム位相可変装置は、内燃機関
のクランク軸と同期して回転する動力伝達部材と内燃機
関のカム軸との間に介在し、動力伝達部材に対するカム
軸の回転位相を進める進角動作と回転位相を遅める遅角
動作を行うカム位相可変機構と、進角動作に要する進角
トルクおよび遅角動作に要する遅角トルクを発生させる
トルク発生手段とを有するカム位相可変装置において、
進角トルクのピーク値を抑制するようにカムの上り傾斜
角を下り傾斜角に比べてなだらかにしたので、カム位相
可変機構の進角動作上の応答性を向上することができ、
従って、内燃機関の過渡運転時たとえば加速運転時にお
いてもカム位相を機関運転状態に適合させて内燃機関の
出力性能、排ガス特性および燃費を向上できる。また、
本発明によれば、トルク発生手段に対して要求されるト
ルク発生能力を過大に設定することもなく、従って、ト
ルク発生手段をコンパクトに構成した場合にも所要の進
角動作応答性を得ることができる。The variable cam phase device of the present invention is interposed between a power transmission member that rotates in synchronization with a crankshaft of an internal combustion engine and a camshaft of the internal combustion engine, and the rotational phase of the camshaft with respect to the power transmission member. Having a cam phase variable mechanism for performing an advance operation and a retard operation for delaying a rotational phase, and a torque generating means for generating an advance torque required for the advance operation and a retard torque required for the retard operation. In the variable phase device,
Since the up-tilt angle of the cam is made gentler than the down-tilt angle so as to suppress the peak value of the advancing torque, the responsiveness in the advancing operation of the cam phase variable mechanism can be improved.
Therefore, even during a transient operation of the internal combustion engine, for example, during an acceleration operation, the cam phase can be adapted to the engine operating state to improve the output performance, exhaust gas characteristics, and fuel efficiency of the internal combustion engine. Also,
According to the present invention, it is possible to obtain a required advance operation responsiveness even when the torque generating means is compactly configured without setting the torque generating capability required for the torque generating means excessively. Can be.
【図１】本発明の一実施形態によるカム位相可変装置を
図２のＩ−Ｉ線に沿って示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a variable cam phase device according to an embodiment of the present invention, taken along line II of FIG.
【図２】図３のＩＩ−ＩＩ線に沿うカム位相可変装置の
横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the variable cam phase device taken along the line II-II in FIG. 3;
【図３】ロック解除状態のカム位相可変装置を示す、図
４のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the variable cam phase device in the unlocked state, taken along line III-III of FIG. 4;
【図４】カム位相可変装置の端面図である。FIG. 4 is an end view of the variable cam phase device.
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along the line VV in FIG. 2;
【図６】図１ないし図５に示したカム位相可変装置のカ
ムの輪郭形状に対応するバルブリフト量ならびにカム位
相の進角調整および遅角調整に要するカム駆動力トルク
をカム回転角の関数で表した図である。6 is a function of a cam rotation angle, a valve lift amount corresponding to a contour shape of a cam of the cam phase variable device shown in FIGS. 1 to 5, and a cam driving force torque required for advancing and retarding a cam phase. FIG.
【図７】図１ないし図５に示したカム位相可変装置での
カム位相の進角調整の進行過程を、一つの気筒との関連
において、従来装置による進角調整と比較して、カム回
転角の関数で表した図である。FIG. 7 shows the progress of the advance adjustment of the cam phase in the variable cam phase device shown in FIGS. 1 to 5 in comparison with the advance adjustment by the conventional device in relation to one cylinder, It is the figure represented by the function of the angle.
【図８】図１ないし図５に示したカム位相可変装置での
進角調整および遅角調整の進行過程を、全ての気筒との
関連において、クランク角の関数で表した図である。FIG. 8 is a diagram showing a progress process of advance angle adjustment and retard angle adjustment in the variable cam phase device shown in FIGS. 1 to 5 as a function of a crank angle in relation to all cylinders.
４ カム １０ カム軸 ２０ カムプーリ ３０ ベーンハウジング ４０ ベーンロータ ４４ ベーン ４７ 進角油室 ４８ 遅角油室 ６２ 油ポンプ Reference Signs List 4 cam 10 cam shaft 20 cam pulley 30 vane housing 40 vane rotor 44 vane 47 advance oil chamber 48 retard oil chamber 62 oil pump
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Claims (1)
る動力伝達部材と上記内燃機関の吸気弁または排気弁を
開閉するカムが形成されたカム軸との間に介在し、上記
動力伝達部材に対する上記カム軸の回転位相を進める進
角動作と上記回転位相を遅める遅角動作を行うカム位相
可変機構と、上記カム位相可変機構の上記進角動作に要
する進角トルクおよび上記遅角動作に要する遅角トルク
を発生させるトルク発生手段とを有するカム位相可変装
置において、 上記進角トルクのピーク値を抑制するように上記カムの
上り傾斜角を下り傾斜角に比べてなだらかにしたことを
特徴とするカム位相可変装置。1. A power transmission member interposed between a power transmission member that rotates in synchronization with a crankshaft of an internal combustion engine and a camshaft provided with a cam that opens and closes an intake valve or an exhaust valve of the internal combustion engine. A cam phase variable mechanism for performing an advance operation for advancing the rotational phase of the cam shaft and a retard operation for delaying the rotational phase, an advance torque and a retard angle required for the advance operation of the cam phase variable mechanism In a variable cam phase device having a torque generating means for generating a retarding torque required for the operation, the up inclination angle of the cam is made gentler than the down inclination angle so as to suppress the peak value of the advancing torque. A variable cam phase device.
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1999
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