JP5029671B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置1について、車両の内燃機関2に適用した例を示している。このバルブタイミング調整装置1は、カム軸3が開閉する「動弁」としての吸気弁のバルブタイミングを、「供給源」としてのポンプ4から「作動液」として供給される作動油により調整する。
以下、バルブタイミング調整装置1の基本構成を説明する。バルブタイミング調整装置1は、内燃機関2のクランク軸(図示しない)からカム軸3に機関トルクを伝達する伝達系に設置される駆動部10、並びに当該駆動部10の作動を制御する制御部30を備えている。
図1,2に示す駆動部10において、ハウジング11は、シュー部材12及びスプロケット部材13等から構成されている。
図1に示す制御部30において、進角通路72は、カム軸3及びその軸受(図示しない)を貫通しており、回転位相の変化に拘らず進角室52,53,54(図2参照)と連通する。遅角通路74は、カム軸3及びその軸受を貫通しており、回転位相の変化に拘らず遅角室56,57,58(図2参照)と連通する。
以下、バルブタイミング調整装置1の詳細構成を説明する。
図1に示すようにベーンロータ14がカム軸3と連結されている駆動部10では、内燃機関2の運転中にカム軸3によって開閉駆動される吸気弁のスプリング反力等に起因して、変動トルクがベーンロータ14に作用する。ここで、図3に例示するように変動トルクは、ハウジング11に対する回転位相の進角側にベーンロータ14を付勢する負トルクと、回転位相の遅角側にベーンロータ14を付勢する正トルクとの間で交番する。そして、特に本実施形態の変動トルクは、カム軸3及び軸受間のフリクション等に起因して、正トルクのピークトルクT+が負トルクのピークトルクT−よりも大きくなる傾向を示している。これによりベーンロータ14は、変動トルクの平均トルクTaveによって正トルク側、即ち回転位相の遅角側に平均的に偏って付勢されるようになっている。
図1,4に示すようにハウジング11は、金属により円筒状に形成されたハウジングブッシュ100を備えている。ハウジングブッシュ100は、スプロケット部材13と反対側から筒部12aの底壁に同軸上に固定されるフランジ壁101を、有している。ハウジングブッシュ100の軸方向においてフランジ壁101と反対側の端部には、径方向に貫通する円弧状のハウジング溝102が図4の如く設けられている。
図1,7に示すようにハウジング11は、スプロケット部材13に埋設された金属製のガイド130と共同して、第一規制凹部132及びロック凹部134を形成している。第一規制凹部132は、ベーンロータ14と摺接するスプロケット部材13の内面135に開口し且つハウジング11の回転方向に延伸する形状であり、その延伸方向の閉塞された両端部に一対の第一規制ストッパ136,137を形成している。ロック凹部134はカム軸3に軸平行な有底筒孔状であり、第一規制凹部132の進角側端部において当該規制凹部132の底面に開口している。
図1,2に示すように駆動部10には、第一流体回路160が設けられている。第一流体回路160は、第一ハウジング通路162及び第一ロータ通路164を有している。
図1,7に示すようにハウジング11は、スプロケット部材13に埋設された金属製のガイド200と共同して、第二規制凹部202を形成している。第二規制凹部202は、スプロケット部材13の内面135に開口し且つハウジング11の回転方向に延伸する形状であり、その延伸方向の閉塞された両端部のうち遅角側端部に第二規制ストッパ206を形成している。
図1,2に示すように駆動部10には、第二流体回路240が設けられている。第二流体回路240は、第二ハウジング通路242及び第二ロータ通路244を有している。
図1に示す制御部30において、カム軸3及びその軸受を貫通する駆動通路300は、回転位相の変化に拘らず通路146,216と連通する。ポンプ4と接続の供給通路76から分岐する分岐通路302は、当該ポンプ4の供給する作動油を供給通路76から受ける。さらに、ドレン通路304は、オイルパン5に作動油を排出可能に設けられている。
以下、バルブタイミング調整装置1の詳細作動を説明する。
まず、内燃機関2が正常に停止するときの通常作動について説明する。
次に、内燃機関2が異常停止した場合のフェイルセーフ作動について説明する。
(ii−3)異常停止時の回転位相が図8(f)の最進角位相にある場合、始動直前において第一規制部材150は、第一弾性部材170の復原力により、スプロケット部材13と当接して第一流体回路160を開放する開放位置に定位している。またこの場合、始動直前において第二規制部材220は、第二弾性部材230の復原力により、第二規制凹部202に突入して第二流体回路240を開放する開放位置に定位している。そして、これらの定位状態において内燃機関2の始動が開始されると、作動油が進角室52,53,54へと導入されるが、進角室52,53が流体回路160,250を通じて大気に開放されているため、ベーンロータ14の駆動力が減じられることになる。その結果、変動トルクの平均トルクTaveの偏りに応じて、回転位相が遅角側のロック位相まで変化するのである。尚、このとき、回転位相がロック位相を遅角側にすり抜けるようなことがあったとしても、すでに第二規制凹部202に突入している第二規制部材220は、図8(c)の第二規制位相にて第二規制ストッパ206に一旦係止されることになる。故に、この後には、上記(ii−2)に準じた作動を経て、回転位相がロック位相にロックされることとなる。したがって、内燃機関2の異常停止に拘らず、回転位相を規制位相の領域内のロック位相に調整した状態で内燃機関2を完爆させること、即ち機関始動性を確保することが可能である。
(ii−4)異常停止時の回転位相が最進角位相及びロック位相の間にある場合には、上記(ii−3)に準ずる作動が当該異常停止時の回転位相状態から実現される。したがって、この場合にも回転位相をロック位相に戻して、機関始動性を確保することが可能である。
図11,12に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態の第一流体回路1160では、第一ハウジング通路162の代わりに、円筒孔状の第一ブッシュ通路1162がベーンロータ14におけるロータブッシュ1110の底壁1111を軸方向に貫通して、同ロータ14における第一ロータ通路1164の第一大気連通孔1167に向かって開口している。これにより第一ブッシュ通路1162は、ロータブッシュ1110の内周側空間1114を通じて、当該通路1162の開放端1162aからハウジング11外部の大気に開放されていると共に、第一大気連通孔1167と常時連通している。
図13,14に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例である。第三実施形態の第一流体回路2160では、第一ハウジング通路162の代わりに、円筒孔状の第一カム通路2162がカム軸3をL字形に貫通して、同ロータ14における第一ロータ通路2164の第一大気連通孔2167に向かって開口している。これにより第一カム通路2162は、第一大気連通孔2167と常時連通して、当該連通孔2167とは反対側の開放端2162aからハウジング11外部の大気に開放されている。
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用してもよい。
Claims (9)
- 内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する動弁のバルブタイミングを、前記内燃機関の運転に伴って供給源から供給される作動液により調整するバルブタイミング調整装置であって、
前記クランク軸と連動して回転中心まわりに回転するハウジングと、
前記カム軸と連動して前記回転中心まわりに回転し、前記ハウジングの内部において進角室及び遅角室を回転方向に区画するベーンを有し、前記作動液が前記進角室又は前記遅角室に導入されることにより前記ハウジングに対する回転位相が進角側又は遅角側に変化するベーンロータと、
前記回転位相を最進角位相及び最遅角位相の間の規制位相に規制する規制手段と、
前記進角室及び前記遅角室のうち少なくとも一方である特定室に連通し、当該特定室よりも前記回転中心側を経由して大気に開放される流体回路と、
前記流体回路の開閉を制御する開閉制御手段と、を備え、
前記開閉制御手段は、
前記作動液の圧力を受けることにより、前記流体回路を閉塞する閉塞位置側に移動する開閉体と、
前記流体回路を開放する開放位置側に向かって前記開閉体を押圧する復原力を発生する弾性部材と、を有し、
前記規制手段は、前記ベーンロータに支持される前記開閉体を前記開閉制御手段と共有し、前記開放位置において前記開閉体が前記ハウジングの凹部に突入した状態で係止されることにより前記回転位相を規制し、
前記開閉体が前記凹部から脱出して前記回転位相が前記規制位相からずれた状態下、前記作動液の圧力により前記開閉体を駆動する駆動力が消失したときに当該開閉体は、前記閉塞位置から前記開放位置へ移動することを特徴とするバルブタイミング調整装置。 - 前記流体回路は、前記特定室よりも前記回転中心側において大気に開放される開放端を有することを特徴とする請求項1に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記流体回路は、前記特定室としての前記進角室及び前記遅角室の双方に連通し、
前記開閉体は、前記開放位置において前記進角室及び前記遅角室の間を連通する一方、前記閉塞位置において前記進角室及び前記遅角室の間を遮断することを特徴とする請求項1又は2に記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記開閉制御手段及び前記規制手段は、複数の前記ベーンにそれぞれ個別に支持される複数の前記開閉体を共有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記カム軸から前記ベーンロータに作用する変動トルクは、前記遅角側に平均的に偏って前記ベーンロータを付勢し、
前記特定室は、前記進角室及び前記遅角室のうち少なくとも前記進角室を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずか一項に記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記規制手段は、前記回転位相が前記規制位相に至るまで前記ベーンロータを進角側に付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項5に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記流体回路は、前記ハウジングにおいて前記特定室よりも前記回転中心側となる箇所から大気に開放されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記流体回路は、前記ベーンロータにおいて前記特定室よりも前記回転中心側となる箇所から大気に開放されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記流体回路は、前記カム軸において前記特定室よりも前記回転中心側となる箇所から大気に開放されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
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