JP2004176583A

JP2004176583A - Valve timing control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004176583A
Application number: JP2002341715A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Tofuji; 保東藤; Naoki Kokubo; 小久保　　直樹
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: JP4109972B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To promptly adjust the assembly angle of a driving rotor and a driven rotor by carrying a current to an electromagnetic brake. <P>SOLUTION: An assembly angle adjusting mechanism 4 is placed between a driving ring 3 at the crankshaft side and a driven shaft member 7 at the camshaft 1 side to adjust their assembly angle. A hysteresis brake 20 for operating the assembly angle adjusting mechanism 4 is controlled in accordance with the operational state of an internal combustion engine. In this valve timing control device, initial current is applied in stand-by state where the assembly angle.of the driving ring 3 and the driven shaft member 7 is not changed. This device can eliminate time lag from output of an adjustment command signal until the current rises sufficiently, thereby allowing prompt adjustment of the assembly angle. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバルブタイミング制御装置として、次のようなものが案出されている。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトにタイミングチェーン等を介して連係されたハウジング（駆動回転体）がカムシャフトの端部に回動可能に組み付けられ、ハウジングの内側端面に形成された径方向ガイドに可動案内部が径方向に沿って摺動自在に係合支持されると共に、径方向外側に突出するレバーを有するレバー軸（従動回転体）がカムシャフトの端部にボルト結合され、可動案内部とレバー軸のレバーとがリンクによって枢支連結されている。そして、前記径方向ガイドに対向する位置には、渦巻き状ガイドを有する中間回転体がハウジングとレバー軸に対して相対回動可能に設けられ、前記可動案内部の軸方向の一方の端部に突設された略円弧状の複数の突条が前記渦巻き状ガイドに案内係合されている。また、中間回転体はハウジングに対して回転を進める側にゼンマイばねによって付勢されると共に、電磁ブレーキによって回転を遅らせる側の力を適宜受けるようになっている。この装置の場合、中間回転体に操作力を付与するゼンマイばね及び電磁ブレーキと、中間回転体の回動に応じてハウジング（駆動回転体）とレバー軸（従動回転体）の組付角を回動操作するリンクと、によって組付角変更手段が構成されている。
【０００４】
この装置においては、電磁ブレーキがＯＦＦ状態のときには、中間回転体がゼンマイばねの付勢力を受けハウジングに対して初期位置に位置されており、渦巻き状ガイドに突条でもって噛合う可動案内部は径方向外側に最大に変位し、リンクを引き起こしてハウジングとレバー軸の組付角を最遅角位相の角度位置（以下、「最遅角位置」と呼ぶ。）または最進角位相の角度位置（以下、「最進角位置」と呼ぶ。）に維持している。そして、この状態から電磁ブレーキがＯＮにされると、中間回転体が減速されてハウジングに対して遅れ側に相対回転する結果、渦巻き状ガイドに噛合う可動案内部が径方向内側に変位し、今まで引き起こされていたリンクを次第に倒すようにしてハウジングとレバー軸の組付角を最進角位置または最遅角位置に変更する。
【０００５】
【特許文献】
特開２００１−４１０１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のバルブタイミング制御装置の場合、電磁ブレーキのＯＮ作動によってハウジングとレバー軸の組付角を変更し得るようになっているが、電磁ブレーキを含む組付変更手段には、構成部材各部の接触摩擦やゼンマイばねのセット荷重等が抵抗として作用するため、電磁ブレーキに通電する電流値が設定値以上にならないと、組付角変更手段の回動作動は実際には開始されない。
【０００７】
したがって、従来のバルブタイミング制御装置においては、電磁ブレーキの通電電流が設定値に達するまでにタイムラグが存在し、このことが組付角の変更を迅速に行ううえでのネックとなっていた。
【０００８】
そこでこの出願の発明は、駆動回転体と従動回転体の組付角を電磁ブレーキの通電によって迅速に変更できるようにして、応答性に優れた内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、駆動回転体と従動回転体の組付角を変更しない待機状態のときに、電磁ブレーキに、前記両回転体が相対回動することのないイニシャル電流を通電するようにした。
【００１０】
この発明の場合、電磁ブレーキには予めイニシャル電流が通電されているため、駆動回転体と従動回転体の組付角を変更するときには、電磁ブレーキの通電電流が設定電流に達するまでの時間が短縮されることとなる。したがって、この発明によれば、駆動回転体と従動回転体の組付角を迅速に変更して、速やかなバルブタイミング制御を実現することができる。
【００１１】
前記イニシャル電流は、内燃機関の回転速度に応じて可変制御するようにしても良い。この場合、内燃機関の回転速度に応じてイニシャル電流を緻密に制御することができるため、例えば、カムシャフトの回転負荷の大きくなる高回転域ではイニシャル電流を大きくする等によって、内燃機関の広い回転域において組付角の迅速な変更を実現できる。
【００１２】
また、前記イニシャル電流は、内燃機関を循環する潤滑油の温度に応じて可変制御するようにしても良い。この場合、潤滑油の潤滑性が高まる温度領域ではイニシャル電流を小さくし、潤滑性が低下する領域ではイニシャル電流を大きくする等により、広い温度領域において組付角の迅速な変更を実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
この実施形態は、この出願の発明にかかるバルブタイミング制御装置を内燃機関の吸気側の動弁系に適用したものであるが、排気側の動弁系に同様に適用することも可能である。
【００１５】
バルブタイミング制御装置は、図１に示すように内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端部に結合された従動軸部材７（従動回転体）と、この従動軸部材７に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に連係されるタイミングスプロケット２を外周に有する駆動リング３（駆動回転体）と、この駆動リング３と従動軸部材７の前方側（図１中左側）に配置され、両者３，１を相対回動させて組付角を操作する組付角変更手段４と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとヘッドカバーの前面に跨って取り付けられて組付角変更手段４の前面と周域を覆う図外のＶＴＣカバーと、を備えている。尚、組付角変更手段４は、回動操作力を発生する操作力発生部４０と、その操作力発生部４０で発生した回動操作力を駆動リング３と従動軸部材７の相対的な回転力に変換する変換機構部４１と、によって構成されている。
【００１６】
駆動リング３は、段差状の挿通孔６を備えた略円板状に形成され、この挿通孔６部分が従動軸部材７（従動回転体）に回転可能に組み付けられている。そして、駆動リング３の前面（カムシャフト１と逆側の面）には、図２，図３に示すように、対面する平行な側壁を有する３つの径方向溝８（径方向ガイド）が同リング３のほぼ半径方向に沿うように形成されている。
【００１７】
また、従動軸部材７は、図１に示すように、カムシャフト１の前端部に突き合される基部側の外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する三つのレバー９が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト１０によってカムシャフト１に結合されている。各レバー９には、リンク１１の基端がピン１２によって枢支連結され、各リンク１１の先端には前記各径方向溝８に摺動自在に係合する円柱状の突出部１３が一体に形成されている。
【００１８】
各リンク１１は、突出部１３が対応する径方向溝８に係合した状態において、ピン１２を介して従動軸部材７に連結されているため、リンク１１の先端側が外力を受けて径方向溝８に沿って変位すると、駆動リング３と従動軸部材７はリンク１１の作用でもって突出部１３の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００１９】
また、各リンク１１の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴１４が形成され、この収容穴１４に、後述する渦巻き溝１５（渦巻き状ガイド）に係合する係合ピン１６と、この係合ピン１６を前方側（渦巻き溝１５側）に付勢するコイルばね１７とが収容されている。尚、この実施形態の場合、リンク１１の先端の突出部１３と係合ピン１６、コイルばね１７等によって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
【００２０】
一方、従動軸部材７のレバー９の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁を有する中間回転体１８が軸受１９を介して回転自在に支持されている。この中間回転体１８のフランジ壁の後面側には断面半円状の前述の渦巻き溝１５が形成され、この渦巻き溝１５に、前記各リンク１１の先端の係合ピン１６が転動自在に案内係合されている。渦巻き溝１５の渦巻きは、機関回転方向Ｒに沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、各リンク１１先端の係合ピン１６が渦巻き溝１５に係合した状態において、中間回転体１８が駆動リング３に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク１１の先端部は径方向溝８に案内されつつ、渦巻き溝１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体１８が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
【００２１】
組付角変更手段４の変換機構部４１は、以上説明した駆動リング３の径方向溝８、リンク１１、突出部１３、係合ピン１６、レバー９、中間回転体１８、渦巻き溝１５等によって構成されている。この変換機構部４１は、後述する操作力発生部４０から中間回転体１８にカムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝１５と係合ピン１６の係合部を通してリンク１１の先端を径方向に変位させ、このときリンク１１が揺動してその揺動量に応じて駆動リング３と従動軸部材７を相対回動させる。
【００２２】
一方、操作力発生部５は、中間回転体１８を駆動リング３に対して機関回転方向Ｒに付勢する付勢手段としてのゼンマイばね４５と、中間回転体１８に制動力を付与することで同回転体１８を駆動リング３に対して機関回転方向Ｒと逆方向に作動させるヒステリシスブレーキ２０と、を備え、ゼンマイばね４５の付勢力とヒステリシスブレーキ２０の作動力とのバランスによって中間回転体１８を回動操作するようになっている。尚、ヒステリシスブレーキ２０はこの出願の発明における電磁ブレーキを構成している。
【００２３】
ゼンマイばね４５は、駆動リング３に延設された円筒壁２１にその外周端部が結合される一方、内周端部が中間回転体１８の円筒状の基部に結合されている。
【００２４】
また、中間回転体１８のカムシャフト１と逆側の端面には、封止壁４６が一体に結合され、その封止壁４６の外周面が前記円筒壁２１の内面に摺動自在に密接している。
【００２５】
図１，図４に示すように、ヒステリシスブレーキ２０は、略円筒状の隙間を挟む対向面を備え、非回転部材であるＶＴＣカバーに取り付けられた磁気誘導部材２２と、前記対向面に設けられた内側極歯２３、及び、外側極歯２４と、磁気誘導部材２２に取り付けられて内側極歯２３と外側極歯２４の間に磁界を生じさせる電磁コイル２５と、前記両極歯２３，２４間に非接触状態で挿入配置された円筒状のヒステリシスリング２６と、外周端がこのヒステリシスリング２６に一体に結合された状態で中間回転体１８に連結ピン４７とゴムブッシュ４８を介して結合された円環プレート２７と、を備え、電磁コイル２５が内燃機関の運転状態に応じてコントローラ４２によって適宜通電制御されるようになっている。
【００２６】
磁気誘導部材２２の内側極歯２３と外側極歯２４は夫々軸方向に沿って延出する複数の極歯要素を有している。両極歯２３，２４の極歯要素は夫々円周方向に沿って配置され、極歯２３，２４の極歯要素相互は円周方向にオフセットされている。したがって、電磁コイル２５が通電されると、両極歯２３，２４間には、オフセットした位置関係にある相手極歯要素に向かう磁界が発生する。
【００２７】
ヒステリシスリング２６は、磁気的ヒステリシス特性を有するヒステリシス材から成り、同リング２６の回転中に内側極歯２３と外側極歯２４の間に磁界が発生すると、その磁界の向きとヒステリシスリング２６内の磁束の向きとにずれが生じるようになっている。ヒステリシスブレーキ２０は、このずれによって制動力を発生する。また、円環プレート２７は、磁気誘導部材２２の内周面に軸受２８，２９を介して支持された軸部材３０に一体に結合されている。したがって、ヒステリシスリング２０は、円環プレート２７と軸部材３０を介して磁気誘導部材２２に相対回転可能に支持されている。
【００２８】
尚、図中４３は、中間回転体１８と駆動リング３の間に設けられ、両者１８，３の相対回動範囲を規制するストッパである。
【００２９】
ここで、駆動リング３と従動軸部材７は、前記ストッパ４３による中間回転体１８の回動規制によって組付角が規制され、それによって両者の遅角側と進角側の最大角度位置である最遅角位置と最進角位置とが決定されているが、このバルブタイミング制御装置の場合、内燃機関の始動に適した組付角（確実な始動が可能な組付角）は前記最遅角位置と最進角位置のほぼ中間位置に設定されている。また、内燃機関の始動時には、駆動リング３と従動軸部材７の組付角が始動に適した角度位置になっていなければならないが、この装置においては、内燃機関のクランキング時、つまり、イグニッションキー等による操作によって始動モータがオンにされているときに、コントローラ４２から組付角変更手段４に組付角を始動に適した角度位置に制御すべく出力信号が発されるようになっている。
【００３０】
また、コントローラ４２には、クランクシャフトの回転角（回転位置）を検出するクランク角センサ３５、カムシャフト１の回転角（回転位置）を検出するカム角センサ３６、内燃機関を循環する潤滑油の温度を検出する油温センサ３７等の検出信号が入力され、コントローラ４２は、これらの信号を基にしてヒステリシスブレーキ２０に通電する電流を適宜制御するようになっている。
【００３１】
このバルブタイミング制御装置の場合、イグニッションキーの操作等によって車両電源がオンにされると、ヒステリシスブレーキ２０には所定のイニシャル電流Ｉ_１が通電されるようになっている。このイニシャル電流Ｉ_１は、車両電源がオンにされた後、組付角が最遅角位置にあるとき（最遅角位置を基準として、図５の変換角θが０のとき）に常に付与されるものであり、その値は中間回転体１８が駆動リング３に対して相対回動を開始する直前の臨界電流値に設定されている。
【００３２】
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最進角側に変更する場合には、コントローラ４２による制御によってヒステリシスブレーキ２０にイニシャル電流Ｉ_１以上の所定の電流を通電することにより、ゼンマイばね４５の力に抗する制動力を円環プレート２７から中間回転体１８に連結ピン４７とゴムブッシュ４８を介して伝達する。これにより、中間回転体１８が駆動リング３に対して逆方向に回転し、それによってリンク１１の先端の係合ピン１６が渦巻き溝１５に誘導されてリンク１１の先端部が径方向内側に変位し、このとき、図３に示すようにリンク１１の作用によって駆動リング３と従動軸部材７の組付角が最進角位置に変更される。
【００３３】
また、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最遅角側に変更する場合には、コントローラ４２による制御によってヒステリシスブレーキ２０に通電する電流を再びイニシャル電流Ｉ_１に戻す。これにより、中間回転体１８がゼンマイばね４５の力によって機関回転方向に回転させられる。すると、渦巻き溝１５による係合ピン１６の誘導によってリンク１１の先端部が径方向外側に変位し、このとき、図２に示すようにリンク１１の作用によって駆動リング３と従動軸部材７の組付角が最遅角位置に変更される。
【００３４】
このバルブタイミング制御装置の場合、駆動リング３と従動軸部材７の組付角が最遅角位置にあるときには、ヒステリシスブレーキ２０に常に所定のイニシャル電流Ｉ_１が通電されているため、図６のタイミングチャートに示すように、この状態から所定の変更指令信号がヒステリシスブレーキ２０の電源回路に発されると、ヒステリシスブレーキ２０の通電電流はＩ_１からＩ_２まで立ち上がり、その結果、組付角変更手段４の変換角は０°からθ_１へと速やかに変更される。
【００３５】
イニシャル電流Ｉ_１を通電しない図６中鎖線で示す従来のものの場合、変更指令信号が発された後に、ヒステリシスブレーキ２０の通電電流が０からＩ_２に達するまで電流値はある勾配をもって立ち上がるため、変更指令信号が発されてから組付角変換手段４が実際に作動を開始し得る臨界電流値Ｉ_１に達するまでにロスタイムｔ_０を生じ、その結果、組付角の変更を完了するまでに多くの時間ｔ_１を要することとなる。しかし、この実施形態のバルブタイミング制御装置の場合、前述のように予めイニシャル電流Ｉ_１を通電することにより、ロスタイムｔ_０を無くして組付角の変更を完了するまでの時間をｔ_２に短縮することができる。
【００３６】
したがって、このバルブタイミング制御装置においては、組付角を最遅角位置から変更する場合であっても、その作動を迅速に行うことができ、従来のものに比較してバルブタイミング制御の応答性を確実に向上させることができる。
【００３７】
また、この実施形態の場合、ヒステリシスブレーキ２０に通電するイニシャル電流Ｉ_１は常に一定なものではなく、機関回転速度や潤滑油温度の変化に応じてコントローラ４２によって可変制御するようにしている。
【００３８】
ヒステリシスブレーキ２０によって組付角変換手段４を作動させるうえでの抵抗は機関の回転速度や潤滑油の温度の影響を受け、組付角変換手段４が作動を開始する直前の臨界電流値はこれらの環境変化によって変わってくる。具体的には、機関回転速度との関係では、カムシャフトの負荷トルクは機関回転速度の増加に応じて増大するため、臨界電流値は、図７に示すように機関回転速度の増加に略比例して増加する。また、潤滑油温度との関係では、潤滑油の潤滑性はある温度でピークとなる山形状に変化するため、臨界電流値は、図８に示すように潤滑油温度の増加に対して二次関数的に変化する。尚、潤滑油の潤滑性がある設定温度を境に次第に低下するのは、温度低下によって潤滑油の粘性抵抗が増大するためであり、逆に設定温度を越えたとき低下するのは潤滑油の油膜ができにくくなるためである。
【００３９】
この実施形態のバルブタイミング装置においては、これらのことを考慮し、図７，図８の臨界電流値の変化にほぼ合致するように、機関回転速度や潤滑油温度の変化に応じてイニシャル電流を可変制御するようにしている。例えば、図７，図８中のＩ_１→Ｉ_１’のように変化させるようにしている。
【００４０】
したがって、この装置によれば、機関回転速度や潤滑油温度が変化した場合であっても、変更指令信号が入力されてから組付角の変更が実際に開始されるまでのロスタイムをより少なくすることができる。
【００４１】
尚、この発明の実施形態は以上で説明したものに限るものではなく、例えば、上記の実施形態においては、組付角変更手段の操作力発生部はゼンマイばねとヒステリシスブレーキによって構成したが、操作力発生部はこれら以外の付勢手段と電磁ブレーキによって構成するようにしても良い。また、操作力発生部は必ずしも付勢手段を用いる必要はなく、遊星歯車機構と一対の電磁ブレーキを用いて中間回転体を駆動リングに対して正逆回転させるようにしても良い。この場合には、両電磁ブレーキに対して同様にイニシャル電流を付与すれば、組付角を正逆両方向に迅速に変更することが可能となる。
【００４２】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００４３】
（イ）組付角変更手段は、
駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に設けられた径方向ガイドと、
前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、前記径方向ガイドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転体と、
前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに変位可能に案内係合される可動案内部と、
前記駆動回転体と従動回転体のいずれか他方のものの回転中心から離間した部位と前記可動案内部とを揺動可能に連結するリンクと、
前記中間回転体を回動させる回動操作力を発生する電磁ブレーキと、を備え、
中間回転体に入力された回動操作力を、渦巻き状ガイドと可動案内部の係合部によって増幅して、駆動回転体と従動回転体の組付角操作力に変換することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４４】
この場合、操作力発生部から中間回転体に入力された回動操作力を増幅して、駆動回転体と従動回転体の組付角操作力に変換するため、駆動回転体と従動回転体の組付角をより迅速に変更することができる。
【００４５】
（ロ）前記イニシャル電流の電流値を、駆動回転体と従動回転体が相対回動を開始する直前の臨界電流値に設定したことを特徴とする請求項１〜３、（イ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４６】
この場合、駆動回転体と従動回転体の組付角を変更する際の応答性を最大に高めることができる。
【００４７】
（ハ）前記イニシャル電流は、内燃機関の回転数の増大に応じて大きくなるように可変制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００４８】
内燃機関の回転数が増大してカムシャフトに作用する負荷トルクが大きくなるが、この発明の場合、イニシャル電流が回転数の増大と共に大きくなることから、より迅速な組付角の変更が可能になる。
【００４９】
（ニ）前記イニシャル電流は、潤滑油の温度が設定温度よりも低い範囲では、潤滑油の温度の上昇に応じて小さくなるように可変制御し、潤滑油の温度が設定温度よりも高い範囲では、潤滑油の温度の上昇に応じて大きくなるように制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００５０】
内燃機関の潤滑油は、設定温度までは温度の上昇と共に粘度が低下することで潤滑性能が高まるが、設定温度を越えると潤滑面に油膜ができにくくなることから逆に潤滑性能が低下してしまう。したがって、上記の構成により、潤滑性能がピークになる設定温度で電流値が最も小さくなるようにイニシャル電流を可変制御することにより、常に、組付角変更の応答性を効果的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同実施形態の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図４】同実施形態を示す分解斜視図。
【図５】同実施形態を示す変換角−通電電流特性図。
【図６】同実施形態を示す指令信号、通電電流、変換角のタイミングチャート。
【図７】同実施形態を示す機関回転数−イニシャル電流特性図。
【図８】同実施形態を示す潤滑油油温−イニシャル電流特性図。
【符号の説明】
１…カムシャフト
３…駆動リング（駆動回転体）
４…組付角変更手段
７…従動軸部材（従動回転体）
２０…ヒステリシスブレーキ（電磁ブレーキ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls the opening / closing timing of an intake-side or exhaust-side engine valve of the internal combustion engine in accordance with an operating state.
[0002]
[Prior art]
The following has been devised as this type of valve timing control device.
[0003]
In this valve timing control device, a housing (driving rotating body) linked to a crankshaft via a timing chain or the like is rotatably assembled to an end of a camshaft, and a radial guide formed on an inner end surface of the housing. A movable guide portion is slidably engaged in the radial direction and supported, and a lever shaft (a driven rotating body) having a lever protruding outward in the radial direction is bolted to an end of the camshaft. The part and the lever of the lever shaft are pivotally connected by a link. An intermediate rotating body having a spiral guide is provided at a position facing the radial guide so as to be rotatable relative to the housing and the lever shaft, and is provided at one end of the movable guide portion in the axial direction. A plurality of projecting substantially arc-shaped projections are guided and engaged with the spiral guide. The intermediate rotator is biased by a spring to the side that advances the rotation with respect to the housing, and receives an appropriate force on the side that delays the rotation by an electromagnetic brake. In the case of this device, a mainspring spring and an electromagnetic brake for applying an operating force to the intermediate rotating body, and an assembling angle of a housing (drive rotating body) and a lever shaft (driven rotating body) are rotated according to the rotation of the intermediate rotating body. The link to be operated dynamically constitutes an assembly angle changing unit.
[0004]
In this device, when the electromagnetic brake is in the OFF state, the intermediate rotating body is located at the initial position with respect to the housing under the urging force of the mainspring spring, and the movable guide portion which meshes with the spiral guide with a ridge is provided. It is displaced to the maximum in the radial direction and causes a link to cause the assembling angle of the housing and the lever shaft to be the angle position of the most retarded phase (hereinafter referred to as the “most retarded position”) or the most advanced angle position. (Hereinafter, referred to as “most advanced position”). Then, when the electromagnetic brake is turned ON from this state, the intermediate rotating body is decelerated and relatively rotates with respect to the delay side with respect to the housing. As a result, the movable guide portion meshing with the spiral guide is displaced radially inward, The assembling angle of the housing and the lever shaft is changed to the most advanced position or the most retarded position by gradually tilting the link that has been raised.
[0005]
[Patent Document]
JP 2001-41013 A
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the above-described conventional valve timing control device, the assembling angle between the housing and the lever shaft can be changed by the ON operation of the electromagnetic brake. Since the contact friction and the set load of the mainspring act as a resistance, the turning operation of the assembling angle changing means does not actually start unless the value of the current supplied to the electromagnetic brake exceeds the set value.
[0007]
Therefore, in the conventional valve timing control device, there is a time lag until the current supplied to the electromagnetic brake reaches the set value, and this has been a bottleneck in quickly changing the assembly angle.
[0008]
Therefore, the invention of this application is to provide a valve timing control device for an internal combustion engine with excellent responsiveness by enabling the assembling angle of a driving rotating body and a driven rotating body to be quickly changed by energizing an electromagnetic brake. It is.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-described problem, the invention of this application is based on the fact that the electromagnetic brake relatively rotates the two rotating bodies in a standby state where the assembly angle between the driving rotating body and the driven rotating body is not changed. An initial current that does not occur is supplied.
[0010]
In the case of the present invention, the initial current is supplied to the electromagnetic brake in advance, so that when changing the assembly angle between the driving rotator and the driven rotator, the time until the current supplied to the electromagnetic brake reaches the set current is reduced. Will be done. Therefore, according to the present invention, it is possible to quickly change the assembling angle between the driving rotator and the driven rotator to realize quick valve timing control.
[0011]
The initial current may be variably controlled according to the rotation speed of the internal combustion engine. In this case, since the initial current can be precisely controlled according to the rotation speed of the internal combustion engine, for example, the initial current is increased in a high rotation range where the rotational load of the camshaft is large, so that a wide rotation of the internal combustion engine is performed. A quick change of the assembly angle can be realized in the region.
[0012]
Further, the initial current may be variably controlled according to the temperature of lubricating oil circulating in the internal combustion engine. In this case, the initial current can be reduced in a temperature region where lubricity of the lubricating oil is enhanced, and the initial current can be increased in a region where lubricity is reduced.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the invention of this application will be described based on the drawings.
[0014]
In this embodiment, the valve timing control device according to the invention of this application is applied to a valve train on the intake side of an internal combustion engine. However, the valve timing control device can be similarly applied to a valve train on the exhaust side.
[0015]
As shown in FIG. 1, the valve timing control device includes a camshaft 1 rotatably supported by a cylinder head (not shown) of an internal combustion engine, and a driven shaft member 7 (connected to a front end of the camshaft 1). The driven sprocket 2 is attached to the driven shaft member 7 so as to be able to relatively rotate as required, and the timing sprocket 2 linked to a crankshaft (not shown) via a chain (not shown) , And a drive ring 3 (drive rotator) disposed on the front side (left side in FIG. 1) of the drive ring 3 and the driven shaft member 7. The vehicle includes an assembling angle changing means 4 and a VTC cover (not shown) which is attached to a cylinder head (not shown) of the internal combustion engine and a front surface of the head cover and covers a front surface and a peripheral area of the assembling angle changing means 4. . The assembling angle changing means 4 includes an operating force generating unit 40 for generating a rotating operation force, and a rotating operation force generated by the operating force generating unit 40 for relative movement of the drive ring 3 and the driven shaft member 7. And a conversion mechanism 41 that converts the torque into torque.
[0016]
The drive ring 3 is formed in a substantially disk shape having a stepped insertion hole 6, and the insertion hole 6 is rotatably assembled to a driven shaft member 7 (driven rotation body). As shown in FIGS. 2 and 3, three radial grooves 8 (radial guides) having parallel side walls facing each other are formed on the front surface of the drive ring 3 (the surface opposite to the camshaft 1). The ring 3 is formed substantially along the radial direction.
[0017]
Further, as shown in FIG. 1, the driven shaft member 7 has an enlarged diameter portion formed on an outer periphery of a base portion which is abutted against a front end portion of the camshaft 1, and has an outer peripheral portion located forward of the enlarged diameter portion. Three levers 9 protruding radially from the surface are integrally formed, and are connected to the camshaft 1 by bolts 10 penetrating the shaft core. A base end of a link 11 is pivotally connected to each lever 9 by a pin 12, and a column-shaped projection 13 slidably engaged with each of the radial grooves 8 is integrally formed at a distal end of each link 11. Is formed.
[0018]
Each link 11 is connected to the driven shaft member 7 via the pin 12 in a state where the protrusion 13 is engaged with the corresponding radial groove 8. When displaced along 8, the drive ring 3 and the driven shaft member 7 rotate relative to each other by the action of the link 11 in a direction and an angle corresponding to the displacement of the projection 13.
[0019]
A receiving hole 14 is formed at the distal end of each link 11 and opens forward in the axial direction. The receiving hole 14 has an engaging pin 16 that engages with a spiral groove 15 (a spiral guide) described later. And a coil spring 17 for urging the engagement pin 16 forward (toward the spiral groove 15). In the case of this embodiment, a movable guide portion that can be displaced in the radial direction is configured by the protrusion 13 at the tip of the link 11, the engagement pin 16, the coil spring 17, and the like.
[0020]
On the other hand, an intermediate rotating body 18 having a disk-shaped flange wall is rotatably supported via a bearing 19 in front of the driven shaft member 7 at a position forward of the lever 9. The above-mentioned spiral groove 15 having a semicircular cross section is formed on the rear surface side of the flange wall of the intermediate rotating body 18, and the engaging pin 16 at the tip of each link 11 is guided in the spiral groove 15 so as to freely roll. Is engaged. The spiral of the spiral groove 15 is formed so that its diameter gradually decreases along the engine rotation direction R. Therefore, when the intermediate rotating body 18 relatively rotates in the delay direction with respect to the drive ring 3 in a state where the engaging pin 16 at the tip of each link 11 is engaged with the spiral groove 15, the tip of the link 11 is While being guided by the spiral shape of the spiral groove 15 and moving inward in the radial direction, conversely, when the intermediate rotating body 18 is relatively displaced in the advancing direction, it moves outward in the radial direction.
[0021]
The conversion mechanism 41 of the assembling angle changing means 4 is formed by the radial groove 8, the link 11, the protrusion 13, the engagement pin 16, the lever 9, the intermediate rotating body 18, the spiral groove 15, etc. of the drive ring 3 described above. It is configured. When a relative rotational operation force with respect to the camshaft 1 is input to the intermediate rotating body 18 from an operation force generation unit 40 described later, the conversion mechanism unit 41 applies the operation force to the spiral groove 15 and the engagement pin 16. The distal end of the link 11 is displaced in the radial direction through the engaging portion, and at this time, the link 11 swings to relatively rotate the drive ring 3 and the driven shaft member 7 according to the swing amount.
[0022]
On the other hand, the operating force generator 5 applies a spring spring 45 as an urging means for urging the intermediate rotating body 18 toward the drive ring 3 in the engine rotation direction R, and applies a braking force to the intermediate rotating body 18. A hysteresis brake 20 for operating the rotating body 18 with respect to the drive ring 3 in a direction opposite to the engine rotation direction R. The intermediate rotating body 18 is controlled by a balance between the urging force of the mainspring 45 and the operating force of the hysteresis brake 20. Is rotated. Note that the hysteresis brake 20 constitutes the electromagnetic brake according to the invention of this application.
[0023]
The mainspring spring 45 has an outer peripheral end coupled to the cylindrical wall 21 extending from the drive ring 3, and an inner peripheral end coupled to a cylindrical base of the intermediate rotating body 18.
[0024]
A sealing wall 46 is integrally connected to the end face of the intermediate rotating body 18 opposite to the camshaft 1, and the outer peripheral surface of the sealing wall 46 is slidably in close contact with the inner surface of the cylindrical wall 21. ing.
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 4, the hysteresis brake 20 has an opposing surface sandwiching a substantially cylindrical gap, and is provided on a magnetic induction member 22 attached to a VTC cover which is a non-rotating member, and on the opposing surface. An inner coil 23, an outer pole 24, an electromagnetic coil 25 attached to the magnetic induction member 22 and generating a magnetic field between the inner pole 23 and the outer pole 24; And a cylindrical hysteresis ring 26 inserted and arranged in a non-contact state with the intermediate rotating body 18 via a connecting pin 47 and a rubber bush 48 in a state where the outer peripheral end is integrally connected to the hysteresis ring 26. And an annular plate 27, so that the electromagnetic coil 25 is appropriately energized by the controller 42 in accordance with the operating state of the internal combustion engine.
[0026]
The inner pole teeth 23 and the outer pole teeth 24 of the magnetic guide member 22 each have a plurality of pole tooth elements extending along the axial direction. The pole teeth elements of both pole teeth 23 and 24 are respectively arranged along the circumferential direction, and the pole tooth elements of pole teeth 23 and 24 are circumferentially offset. Therefore, when the electromagnetic coil 25 is energized, a magnetic field is generated between the two pole teeth 23 and 24 toward the partner pole tooth element having an offset positional relationship.
[0027]
The hysteresis ring 26 is made of a hysteresis material having a magnetic hysteresis characteristic. A deviation is caused in the direction of the magnetic flux. The hysteresis brake 20 generates a braking force due to this shift. The annular plate 27 is integrally connected to a shaft member 30 supported on the inner peripheral surface of the magnetic guide member 22 via bearings 28 and 29. Therefore, the hysteresis ring 20 is rotatably supported by the magnetic guide member 22 via the annular plate 27 and the shaft member 30.
[0028]
In the drawing, reference numeral 43 denotes a stopper provided between the intermediate rotating body 18 and the driving ring 3 for restricting a relative rotation range between the two.
[0029]
Here, the assembling angle of the drive ring 3 and the driven shaft member 7 is regulated by the regulation of the rotation of the intermediate rotating body 18 by the stopper 43, and thereby the maximum angle position on both the retard side and the advance side. Although the most retarded position and the most advanced position are determined, in the case of this valve timing control device, the assembly angle suitable for starting the internal combustion engine (the assembly angle at which the engine can be reliably started) is the most retarded position. It is set at a substantially intermediate position between the angular position and the most advanced angle position. When the internal combustion engine is started, the assembly angle between the drive ring 3 and the driven shaft member 7 must be at an angle position suitable for starting. However, in this device, when the internal combustion engine is cranked, that is, when the ignition is started, When the starting motor is turned on by an operation with a key or the like, an output signal is issued from the controller 42 to the assembling angle changing means 4 to control the assembling angle to an angular position suitable for starting. I have.
[0030]
The controller 42 includes a crank angle sensor 35 for detecting a rotation angle (rotational position) of the crankshaft, a cam angle sensor 36 for detecting a rotation angle (rotational position) of the camshaft 1, and a lubricating oil circulating in the internal combustion engine. Detection signals from the oil temperature sensor 37 and the like for detecting the temperature are input, and the controller 42 appropriately controls the current supplied to the hysteresis brake 20 based on these signals.
[0031]
In this case the valve timing control apparatus, when the vehicle power is turned on by the operation such as the ignition key, the predetermined initial current I ₁ is adapted to be energized to the hysteresis brake 20. The initial current I _1, after the vehicle power supply is turned on, (based on the most retarded position, when the conversion angle of Figure 5 theta is 0) when the assembling angle is the most retarded position always granted to The value is set to a critical current value immediately before the intermediate rotating body 18 starts rotating relative to the drive ring 3.
[0032]
Since this valve timing control device is configured as described above, when the rotational phase of the crankshaft and the camshaft 1 (opening / closing timing of the engine valve) is changed to the most advanced side, the hysteresis brake is controlled by the controller 42. By applying a predetermined current equal to or more than the initial current I ₁ to the motor 20, a braking force against the force of the mainspring 45 is transmitted from the annular plate 27 to the intermediate rotating body 18 via the connecting pin 47 and the rubber bush 48. . Thereby, the intermediate rotating body 18 rotates in the opposite direction with respect to the drive ring 3, whereby the engaging pin 16 at the tip of the link 11 is guided to the spiral groove 15, and the tip of the link 11 is displaced radially inward. At this time, as shown in FIG. 3, the operation angle of the link 11 changes the assembly angle between the drive ring 3 and the driven shaft member 7 to the most advanced position.
[0033]
Further, when changing the crankshaft and the camshaft 1 of the rotational phase (valve timing of the engine valve) to the most retarded side, back to the initial current I ₁ again current supplied to the hysteresis brake 20 by control of the controller 42 . Thus, the intermediate rotating body 18 is rotated in the engine rotation direction by the force of the mainspring 45. Then, the leading end of the link 11 is displaced radially outward by the guide of the engagement pin 16 by the spiral groove 15, and at this time, the combination of the drive ring 3 and the driven shaft member 7 by the action of the link 11, as shown in FIG. The angle is changed to the most retarded position.
[0034]
In this valve timing control apparatus, when the assembling angle of the drive ring 3 and the driven shaft member 7 is at the most retarded position, since the initial current I ₁ always given to the hysteresis brake 20 is energized, in FIG. 6 as shown in the timing chart, the predetermined change command signal from this state is issued to the power supply circuit of the hysteresis brake 20, the energization current of the hysteresis brake 20 rises from I ₁ to I _2, as a result, changes assembling angle converting angle means 4 is rapidly changed from 0 ° to theta _1.
[0035]
For the conventional one shown by a chain line in FIG. 6 is not energized the initial current I _1, after the change command signal emitted, for conducting current of the hysteresis brake 20 is rising with a slope that is the current value from 0 to its I _2, resulting loss time t ₀ to reach the critical current value I ₁ which is assembling angle changing means 4 since the emitted change command signal may actually start operating, by the result to complete the change of assembling angle the it takes a lot of time t _1. However, shortening the case of the valve timing control apparatus of this embodiment, by energizing the pre-initial current I _1, as described above, the time until eliminating the loss time t ₀ to complete the change of assembling angle t ₂ can do.
[0036]
Therefore, in this valve timing control device, even when the assembling angle is changed from the most retarded position, the operation can be performed quickly, and the responsiveness of the valve timing control is improved as compared with the conventional one. Can be reliably improved.
[0037]
Further, in this embodiment, the initial current I ₁ to be supplied to the hysteresis brake 20 is not always as it constant, so that variably controlled by the controller 42 in response to changes in engine speed and lubricant temperature.
[0038]
The resistance in operating the assembling angle conversion means 4 by the hysteresis brake 20 is affected by the rotational speed of the engine and the temperature of the lubricating oil, and the critical current value immediately before the assembling angle conversion means 4 starts operating is It depends on the environmental changes. Specifically, in relation to the engine speed, the load torque of the camshaft increases as the engine speed increases, so that the critical current value is substantially proportional to the engine speed increase as shown in FIG. And increase. Further, in relation to the lubricating oil temperature, the lubricating property of the lubricating oil changes to a peak shape at a certain temperature, and therefore, the critical current value increases as the lubricating oil temperature increases as shown in FIG. It changes functionally. The reason why the lubricating property of the lubricating oil gradually decreases from the set temperature is because the viscous resistance of the lubricating oil increases due to the temperature decrease. Conversely, when the temperature exceeds the set temperature, the lubricating oil decreases. This is because it is difficult to form an oil film.
[0039]
In the valve timing apparatus of this embodiment, taking these facts into consideration, the initial current is changed according to the change in the engine speed or the lubricating oil temperature so as to substantially match the change in the critical current value shown in FIGS. Variable control is used. For example, it is changed as shown by I ₁ → I _{1 ′} in FIGS.
[0040]
Therefore, according to this device, even when the engine rotational speed or the lubricating oil temperature changes, the loss time from when the change command signal is input to when the change in the assembly angle is actually started is further reduced. be able to.
[0041]
It should be noted that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described one. For example, in the above-described embodiment, the operating force generating unit of the assembly angle changing unit is configured by the mainspring spring and the hysteresis brake. The force generating section may be constituted by other urging means and an electromagnetic brake. Further, the operating force generating unit does not necessarily need to use the urging means, and may rotate the intermediate rotator with respect to the drive ring by using a planetary gear mechanism and a pair of electromagnetic brakes. In this case, if the initial current is similarly applied to both the electromagnetic brakes, the mounting angle can be quickly changed in both the forward and reverse directions.
[0042]
Next, inventions other than those described in the claims that can be understood from the above embodiments will be described below together with their operational effects.
[0043]
(A) The assembly angle changing means
A radial guide provided on one of the driving rotating body and the driven rotating body,
An intermediate rotator that is provided rotatably with respect to the driving rotator and the driven rotator and has a spiral guide on a surface facing the radial guide,
A movable guide portion that is displaceably engaged with the radial guide and the spiral guide;
A link that swingably connects a portion separated from the rotation center of the other one of the driving rotator and the driven rotator and the movable guide portion,
An electromagnetic brake that generates a rotating operation force for rotating the intermediate rotating body,
The rotating operation force input to the intermediate rotating body is amplified by an engaging portion between the spiral guide and the movable guide, and is converted into an assembling angle operating force of the driving rotating body and the driven rotating body. The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1.
[0044]
In this case, in order to amplify the turning operation force input to the intermediate rotating body from the operating force generating unit and convert it to the angle operating force for assembling the driving rotating body and the driven rotating body, the driving rotating body and the driven rotating body The mounting angle can be changed more quickly.
[0045]
(B) The current value of the initial current is set to a critical current value immediately before the driving rotator and the driven rotator start relative rotation. 3. The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1.
[0046]
In this case, the responsiveness when changing the assembling angle between the driving rotating body and the driven rotating body can be maximized.
[0047]
(C) The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the initial current is variably controlled so as to increase as the rotational speed of the internal combustion engine increases.
[0048]
Although the rotational speed of the internal combustion engine increases and the load torque acting on the camshaft increases, in the case of the present invention, since the initial current increases with the increase in the rotational speed, the mounting angle can be changed more quickly. Become.
[0049]
(D) The initial current is variably controlled so that the temperature of the lubricating oil is lower in accordance with a rise in the temperature of the lubricating oil in a range where the temperature of the lubricating oil is lower than the set temperature. 4. The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the control is performed so as to increase as the temperature of the lubricating oil increases.
[0050]
The lubricating oil of an internal combustion engine increases its lubricating performance by decreasing its viscosity as the temperature rises up to the set temperature, but when the temperature exceeds the set temperature, it becomes difficult to form an oil film on the lubricating surface, and conversely the lubricating performance decreases I will. Therefore, with the above configuration, the responsiveness of the change of the assembling angle can always be effectively improved by variably controlling the initial current so that the current value is minimized at the set temperature at which the lubrication performance is peaked. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary sectional view of the same embodiment taken along line AA of FIG. 1;
FIG. 3 is an exemplary sectional view corresponding to FIG. 2 showing an operation state of the embodiment;
FIG. 4 is an exploded perspective view showing the same embodiment.
FIG. 5 is a conversion angle-conduction current characteristic diagram showing the embodiment.
FIG. 6 is a timing chart of a command signal, a conduction current, and a conversion angle according to the first embodiment.
FIG. 7 is an engine speed-initial current characteristic diagram showing the embodiment.
FIG. 8 is a graph showing lubricating oil temperature-initial current characteristics showing the same embodiment.
[Explanation of symbols]
1 camshaft 3 drive ring (drive rotary body)
4: Assembling angle changing means 7: driven shaft member (driven rotating body)
20: Hysteresis brake (electromagnetic brake)

Claims

内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、カムシャフト若しくは同シャフトに結合された別体部材から成り、前記駆動回転体が必要に応じて相対回動できるように組み付けられた従動回転体と、電磁ブレーキの制動力を用いて前記駆動回転体と従動回転体の組付角を操作する組付角変更手段と、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記駆動回転体と従動回転体の組付角を変更しない待機状態のときに、電磁ブレーキに、前記両回転体が相対回動することのないイニシャル電流を通電することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。A driven rotor, which is rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine, and a camshaft or a separate member coupled to the shaft, and the driven rotor is assembled such that the drive rotor can be relatively rotated as required. A valve timing control device for an internal combustion engine, comprising: a body, and an assembling angle changing unit that operates an assembling angle between the driving rotator and the driven rotator by using a braking force of an electromagnetic brake.
In a standby state in which the assembly angle between the driving rotator and the driven rotator is not changed, an initial current is supplied to the electromagnetic brake so that the rotators do not rotate relative to each other. Valve timing control device.

前記イニシャル電流は、内燃機関の回転速度に応じて可変制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the initial current is variably controlled according to a rotation speed of the internal combustion engine.

前記イニシャル電流は、内燃機関を循環する潤滑油の温度に応じて可変制御することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the initial current is variably controlled according to a temperature of lubricating oil circulating in the internal combustion engine.