JP5282850B2 - Variable valve operating device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バルブタイミングを変更する可変機構と同バルブタイミングを特定時期に保持する保持機構と、それら可変機構及び保持機構の各油室に対する作動油の給排状態を制御する油路制御部を有する油圧機構とを備える内燃機関の可変動弁装置に関する。 The present invention includes a variable mechanism that changes the valve timing, a holding mechanism that holds the valve timing at a specific time, and an oil passage control unit that controls the supply and discharge states of hydraulic oil to and from the oil chambers of the variable mechanism and the holding mechanism. The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine including a hydraulic mechanism.
内燃機関に搭載される装置として、カム軸により開閉駆動されるバルブのバルブタイミングを運転状態に応じて変更する可変機構を備えた可変動弁装置が知られている(例えば特許文献1参照)。 As a device mounted on an internal combustion engine, a variable valve operating device is known that includes a variable mechanism that changes the valve timing of a valve that is driven to open and close by a camshaft according to an operating state (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載される可変機構を含め、従来一般の可変機構の構成を図11(a)に示す。図11(a)は、可変機構100のカバーを取り外した状態で、カバー側からスプロケット101側を見た可変機構100の内部構造を示している。なお、同図11(a)ではカム軸(図示略)の回転方向を矢印RAにて示している。
FIG. 11A shows a configuration of a conventional general variable mechanism including the variable mechanism described in Patent Document 1. FIG. 11A shows the internal structure of the
同図11に示す可変機構100は、同一の回転軸周りに回転する2つの回転体として、クランク軸(図示略)に駆動連結されたスプロケット101及びこれに固定されたハウジング102と、カム軸に駆動連結されたベーンロータ103とを備えている。ベーンロータ103の各ベーン103Aは、ハウジング102の内部に形成された収容室105に配置されている。この収容室105はベーン103Aにより進角室106と遅角室107とに区画されている。そして、進角室106及び遅角室107に供給される油圧により収容室105でベーン103Aが変位し、上述したハウジング102とベーンロータ103とが相対回転することにより、クランク軸に対するカム軸の相対回転位相、換言すればバルブタイミングが変更される。
A
また、この可変機構100には、バルブタイミングを特定時期に保持する保持機構110が設けられている。この保持機構110は、図11(b)に示すように、ベーン103Aに設けられたピン111と、ピン111が嵌入又は抜脱するようにスプロケット101に形成された凹部112とを備えている。ピン111は、ばね113により凹部112に嵌入する方向に付勢される一方、解除室114に供給される作動油の圧力によって凹部112から抜脱する方向に付勢される。
The
そして、機関停止要求時等、バルブタイミングを特定時期に保持する保持条件が成立した場合、解除室114から作動油が排出される。これに伴い解除室114の油圧が低下してばね113の付勢力によりピン111が凹部112に嵌入すると、ベーンロータ103とハウジング102との相対回転が規制され、バルブタイミングが特定時期に保持される(以下、この状態を「ロック状態」という)。一方、バルブタイミングの変更要求時等、バルブタイミングを特定時期から解除する解除条件が成立した場合、解除室114に対して作動油が供給される。これに伴い解除室114の油圧が上昇してこの油圧に基づく付勢力によりピン111が凹部112から抜脱し、ベーンロータ103とハウジング102との相対回転の規制が解除される(以下、この状態を「解除状態」という)。その後、進角室106及び遅角室107に作動油が給排されることで、特定時期に保持されていたバルブタイミングが機関運転状態に適した所望の時期となるように制御される。なお、可変機構100の進角室106及び遅角室107、並びに保持機構110の解除室114の各油圧に対する作動油の給排状態は油路制御部によって制御される。
When a holding condition for holding the valve timing at a specific time is satisfied, such as when the engine stop is requested, the hydraulic oil is discharged from the
ところで、上述したような可変動弁装置において、保持機構がロック状態にあるときには、解除室が解除油路を通じて開放されているため、解除室や解除油路から作動油が排出されてそれらの内部に作動油がほとんど存在しない状態になることがある。そして、このように解除室や解除油路に作動油がほとんど存在しないときには、保持機構をロック状態から解除状態に切り替えるために解除室に対する作動油の供給を開始しても、解除室及び解除油路が作動油によって満たされた油密状態となるまでは、作動油の圧力に基づく付勢力がピンに作用しない。そしてこのような油圧に基づく付勢力が作用しない時間が存在するため、ピンが凹部から抜脱するのに要する時間が長くなり、保持機構をロック状態から解除状態に迅速に移行することができないこととなる。すなわち、従来の可変動弁装置にあっては、解除条件が成立したときに、保持機構をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させるうえでなお改善の余地を残すものとなっていた。 By the way, in the variable valve operating apparatus as described above, when the holding mechanism is in the locked state, the release chamber is opened through the release oil passage, so that hydraulic oil is discharged from the release chamber and the release oil passage. In some cases, there is almost no hydraulic oil. And when there is almost no hydraulic oil in the release chamber and the release oil passage in this way, even if supply of hydraulic oil to the release chamber is started to switch the holding mechanism from the locked state to the release state, the release chamber and the release oil The biasing force based on the pressure of the hydraulic oil does not act on the pin until the path is in an oil tight state filled with the hydraulic oil. And since there is a time during which the urging force based on such hydraulic pressure does not act, the time required for the pin to be removed from the recess becomes long, and the holding mechanism cannot be quickly shifted from the locked state to the released state. It becomes. That is, in the conventional variable valve apparatus, there is still room for improvement in improving the responsiveness when the holding mechanism is switched from the locked state to the released state when the release condition is satisfied. It was.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バルブタイミングを特定時期に保持する保持機構をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is an internal combustion engine capable of improving responsiveness when a holding mechanism that holds a valve timing at a specific time is switched from a locked state to a released state. The object is to provide a variable valve gear.
・上記目的を達成するため、本発明に従う内燃機関の可変動弁装置は、クランク軸に駆動連結された第1の回転体と、カム軸に駆動連結されるとともに前記第1の回転体と同一の回転軸周りに回転する第2の回転体と、前記第1の回転体と前記第2の回転体とにより区画形成される進角室及び遅角室とを有し、前記進角室及び前記遅角室に対して選択的に供給される油圧により前記各回転体を相対回転させることにより前記カム軸にて開閉駆動されるバルブのバルブタイミングを変更する可変機構と、前記各回転体の一方に設けられたピンと、前記各回転体の他方に設けられて前記ピンが嵌入する凹部と、前記ピンが前記凹部に嵌入する方向にこれを付勢する付勢部材と、前記ピンが前記凹部から抜脱する方向に前記ピンを付勢するための作動油が供給される解除室とを有し、前記解除室の油圧を低下させて前記ピンを前記凹部に嵌入することでバルブタイミングを特定時期に保持するロック状態と前記解除室の油圧を解除油圧まで上昇させて前記ピンを前記凹部から抜脱することでバルブタイミングを特定時期とは異なる時期に変更可能な解除状態とに切り替えられる保持機構と、前記進角室及び前記遅角室並びに前記解除室に対する作動油の給排状態を制御する油路制御部を有する油圧機構とを備える内燃機関の可変動弁装置であって、前記油圧機構は、作動油供給源の作動油を前記油路制御部に供給するとともに同油路制御部から前記進角室及び前記遅角室に対して作動油を選択的に供給する供給油路と、前記供給油路とは独立して設けられ前記油路制御部から前記解除室に作動油を供給する解除油路と、前記供給油路と前記解除油路とを連通し前記解除油圧より小さい油圧の作動油を前記解除室に供給する連通油路とを備える。 In order to achieve the above object, a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a first rotating body drivingly connected to a crankshaft, a driving shaft connected to a camshaft, and the same as the first rotating body. A second rotating body that rotates around the rotation axis of the first rotating body, and an advance chamber and a retard chamber that are defined by the first rotating body and the second rotating body, A variable mechanism that changes the valve timing of the valve that is driven to open and close by the camshaft by relatively rotating each rotating body by hydraulic pressure that is selectively supplied to the retard chamber; A pin provided on one side, a recess provided on the other of the rotating bodies and into which the pin fits, a biasing member for biasing the pin in a direction to fit into the recess, and the pin serving as the recess For urging the pin in the direction of removal from A release chamber to which oil is supplied, the hydraulic pressure in the release chamber is lowered, and the pin is inserted into the recess to lock the valve timing at a specific time, and the hydraulic pressure in the release chamber is released. A holding mechanism that can be changed to a release state that can be changed to a time different from a specific time by lifting the pin from the recess and lifting the pin, and the advance chamber, the retard chamber, and the release A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine comprising a hydraulic mechanism having an oil passage control unit that controls a supply and discharge state of the hydraulic oil to and from the chamber, wherein the hydraulic mechanism controls the hydraulic passage of hydraulic oil supplied from a hydraulic oil supply source. And a supply oil passage that supplies the hydraulic oil selectively from the oil passage control unit to the advance chamber and the retard chamber, and the oil passage is provided independently of the supply oil passage. From the control unit to the release chamber Comprising a release oil passage for supplying the aggressive media, and a communicating oil passage for supplying the oil supply passage and said release oil passage and a small hydraulic pressure of the hydraulic fluid from the release oil pressure communicates with the release chamber.
上記構成によれば、保持機構がロック状態にあって、油路制御部により解除室及び解除油路から作動油が排出される排出状態となっている場合であっても、これら解除油路及び解除室には供給油路から連通油路を通じて解除油圧よりも小さい油圧の作動油が供給される。このため、保持機構をロック状態に維持しつつも、解除油路や解除室の内部に残存する作動油の量を増大させることができる。したがって、保持機構をロック状態から解除状態に切り替える解除条件が成立し、油路制御部から解除油路を介して解除室に作動油が供給され始めると解除室は速やかに油密状態となって同解除室の油圧が速やかに上昇するようになる。そして、このように保持機構の解除条件が成立した場合には解除室の油圧を速やかに上昇させることができるため、保持機構をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。 According to the above configuration, even when the holding mechanism is in the locked state and the oil passage control unit is in a discharge state in which the hydraulic oil is discharged from the release chamber and the release oil passage, The release chamber is supplied with hydraulic oil having a lower hydraulic pressure than the release hydraulic pressure from the supply oil passage through the communication oil passage. For this reason, it is possible to increase the amount of hydraulic oil remaining in the release oil passage and the release chamber while maintaining the holding mechanism in the locked state. Therefore, when the release condition for switching the holding mechanism from the locked state to the released state is satisfied and hydraulic oil starts to be supplied from the oil passage control unit to the release chamber via the release oil passage, the release chamber quickly becomes oil-tight. The hydraulic pressure in the release chamber rises quickly. When the release condition of the holding mechanism is satisfied in this way, the hydraulic pressure in the release chamber can be quickly increased, so that the responsiveness when switching the holding mechanism from the locked state to the released state can be improved. .
・上記連通油路は、前記供給油路において前記作動油供給源から前記油路制御部に至るまでの部分と前記解除油路とを連通することが好ましい。
供給油路にあって油路制御部から進角室又は遅角室に至るまでの部分における作動油の油圧は、バルブタイミングを進角させるか、遅角させるか、あるいは現在のタイミングのまま保持するか、といったバルブタイミングの制御要求によってその都度異なるものとなる。これに対して、供給油路にあって作動油供給源から油路制御部に至るまでの部分における作動油の油圧は、こうしたバルブタイミングの制御要求に依存することがないため、連通油路を通じて解除油路や解除室に安定して作動油を供給することができる。このため、上述した構成によれば、解除油路や解除室の内部に好適に作動油を残存させることができ、保持機構の応答性を一層向上させることができるようになる。-It is preferable that the said communicating oil path connects the part from the said hydraulic oil supply source to the said oil path control part in the said supply oil path, and the said cancellation | release oil path.
The hydraulic pressure of the hydraulic oil in the part of the supply oil path from the oil path control unit to the advance chamber or retard chamber is advanced, retarded, or kept at the current timing. It depends on the valve timing control request such as whether or not. On the other hand, the hydraulic pressure of the hydraulic oil in the part from the hydraulic oil supply source to the oil path control unit in the supply oil path does not depend on the control timing of such valve timing, The hydraulic oil can be stably supplied to the release oil passage and the release chamber. For this reason, according to the structure mentioned above, hydraulic fluid can remain suitably in the inside of a cancellation | release oil path or a cancellation | release chamber, and the responsiveness of a holding mechanism can be improved further.
・上記保持機構は、バルブタイミングが前記特定時期よりも進角側に変化することを規制する第1の保持機構と、バルブタイミングが前記特定時期よりも遅角側に変化することを規制する第2の保持機構とを含み、前記第1の保持機構及び前記第2の保持機構が協働してバルブタイミングを最進角時期と最遅角時期との間の中間時期である前記特定時期に保持するものであり、前記解除油路は、前記解除室として前記第1の保持機構に設けられた第1の解除室と前記解除室として前記第2の保持機構に設けられた第2の解除室との双方に作動油を供給するものであることが好ましい。 The holding mechanism includes a first holding mechanism that restricts the valve timing from changing to the advance side with respect to the specific time, and a first holding mechanism that restricts the valve timing from changing to the retard side from the specific time. 2 holding mechanism, and the first holding mechanism and the second holding mechanism cooperate to set the valve timing to the specific time which is an intermediate time between the most advanced timing and the most retarded timing. The release oil passage is a first release chamber provided in the first holding mechanism as the release chamber and a second release provided in the second holding mechanism as the release chamber. It is preferable to supply hydraulic oil to both the chamber.
このように第1の保持機構及び第2の保持機構が協働してバルブタイミングを最進角時期と最遅角時期との間の中間時期である特定時期にバルブタイミングを保持する保持機構を備える構成では、単一の保持機構によってバルブタイミングを特定時期に保持する構成と比較して、保持機構をロック状態から解除状態に切り替える際に、ピンが凹部から抜脱しやすくなる。すなわち、カム軸に作用する交番トルクによってバルブタイミングが遅角側に変化しようとしているときには、第1の保持機構のピンが凹部から抜脱しやすくなる。一方、カム軸に作用する交番トルクによってバルブタイミングが進角側に変化しようとしているときには、第2の保持機構のピンが凹部から抜脱しやすくなる。ただし、このように第1の解除室及び第2の解除室といった複数の解除室を有する構成では、それら解除室の総容積が増大する他、解除油路から第1の解除室と第2の解除室との双方に作動油を供給する必要があることから解除油路の容積も増大することとなる。このため、上述したような解除条件の成立時において解除室及び解除油路に残存する作動油の量が少ないことに起因する保持機構の応答性低下が一層顕在化する傾向にある。しかしながら、上述した構成によれば、こうした傾向を有する可変動弁装置であっても、保持機構をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。 As described above, the first holding mechanism and the second holding mechanism cooperate to hold the valve timing at a specific timing which is an intermediate timing between the most advanced timing and the most retarded timing. In the configuration provided, the pin can be easily pulled out of the recess when the holding mechanism is switched from the locked state to the released state as compared with a configuration in which the valve timing is held at a specific time by a single holding mechanism. That is, when the valve timing is about to change to the retard side due to the alternating torque acting on the camshaft, the pin of the first holding mechanism is easily pulled out of the recess. On the other hand, when the valve timing is about to change to the advance side due to the alternating torque acting on the camshaft, the pin of the second holding mechanism is easily pulled out of the recess. However, in the configuration having a plurality of release chambers such as the first release chamber and the second release chamber in this way, the total volume of these release chambers is increased and the first release chamber and the second release chamber are released from the release oil passage. Since it is necessary to supply hydraulic oil to both the release chamber, the volume of the release oil path is also increased. For this reason, when the release conditions as described above are satisfied, the responsiveness of the holding mechanism tends to be further reduced due to the small amount of hydraulic oil remaining in the release chamber and the release oil passage. However, according to the above-described configuration, even when the variable valve operating apparatus has such a tendency, it is possible to improve the responsiveness when the holding mechanism is switched from the locked state to the released state.
・上記保持機構は、前記カム軸に作用する交番トルクにより前記各回転体を相対回転させることによりバルブタイミングを前記特定時期よりも遅角側の時期から同特定時期まで段階的に進角させるラチェット式自律進角機構を含むものであり、前記保持機構は前記進角室及び前記遅角室と大気空間とを連通する大気連通路をさらに有し、前記ピンは、前記大気連通路を開放又は遮断する開閉弁を兼ねるものであり、前記解除室の各油圧の低下に伴い前記ピンは前記大気連通路を開放するものであることが好ましい。 The holding mechanism is a ratchet that advances the valve timing stepwise from a timing retarded from the specific timing to the specific timing by relatively rotating the rotating bodies with an alternating torque acting on the camshaft. The holding mechanism further includes an atmospheric communication path that communicates the advance chamber and the retard chamber with the atmospheric space, and the pin opens the atmospheric communication path or It also serves as an on-off valve that shuts off, and it is preferable that the pin opens the atmosphere communication path as the hydraulic pressure in the release chamber decreases.
機関停止時に、中間時期である特定時期にバルブタイミングが保持されなかった場合には、バルブタイミングが最遅角時期になった状態で第1の回転体及び第2の回転体は停止する。そして、次の機関始動時には、カム軸に対して交番トルクが作用するため、これに伴う各回転体の相対回転を利用したラチェット式自律進角機構を通じてバルブタイミングを特定時期にまで進角させることが可能である。ただし、このように、機関始動時に第1の回転体及び第2の回転体を相対回転させるためには、機関停止後に進角室及び遅角室から作動油が排出されて各油室の油圧が十分低下していることが望ましい。 If the valve timing is not maintained at a specific time that is an intermediate time when the engine is stopped, the first rotating body and the second rotating body are stopped in a state where the valve timing is at the most retarded time. At the next engine start, an alternating torque acts on the camshaft, so the valve timing is advanced to a specific time through a ratchet type autonomous advance mechanism that uses the relative rotation of each rotating body. Is possible. However, in this way, in order to relatively rotate the first rotating body and the second rotating body when the engine is started, the hydraulic oil is discharged from the advance chamber and the retard chamber after the engine is stopped, and the oil pressure of each oil chamber is It is desirable that is sufficiently lowered.
上記構成では、保持機構は、進角室及び遅角室と大気空間とを連通する大気連通路をさらに有し、解除室の油圧低下に伴ってピンはこの大気連通路を開放する。したがって、機関停止後に解除室に対する作動油の供給が停止されて各油圧が低下すると、大気連通路を通じて進角室及び遅角室に対して大気が導入される。これにより進角室及び遅角室から作動油が迅速にそれぞれ排出されると、機関始動時にカム軸に作用する交番トルクにより第1の回転体及び第2の回転体が相対回転しやすくなり、バルブタイミングを迅速に特定時期にまで進角させることができる。 In the above configuration, the holding mechanism further includes an atmospheric communication passage that communicates the advance chamber and the retard chamber with the atmospheric space, and the pin opens the atmospheric communication passage as the hydraulic pressure in the release chamber decreases. Accordingly, when the supply of hydraulic oil to the release chamber is stopped after the engine is stopped and each hydraulic pressure is reduced, the atmosphere is introduced into the advance chamber and the retard chamber through the atmosphere communication path. As a result, when the hydraulic oil is quickly discharged from the advance chamber and the retard chamber, the first rotating body and the second rotating body easily rotate relative to each other due to the alternating torque acting on the camshaft when the engine is started. The valve timing can be rapidly advanced to a specific time.
・本発明の一態様では、前記進角室及び前記遅角室と大気空間とを連通する大気連通路と、同大気連通路を開放又は遮断する開閉弁と、前記大気連通路を遮断する方向に前記開閉弁を付勢するための作動油が供給される開閉弁用油室とを有し、前記回転軸の周方向において前記保持機構とは異なる位置に設けられた大気開放機構とをさらに備え、前記解除油路は前記解除室に加えて前記開閉弁用油室に作動油を供給するものである。 In one aspect of the present invention, an atmospheric communication passage that communicates the advance chamber and the retard chamber with the atmospheric space, an on-off valve that opens or closes the atmospheric communication passage, and a direction that blocks the atmospheric communication passage An on-off valve oil chamber to which hydraulic oil for energizing the on-off valve is supplied, and an atmosphere release mechanism provided at a position different from the holding mechanism in the circumferential direction of the rotating shaft. The release oil passage supplies hydraulic oil to the on-off valve oil chamber in addition to the release chamber.
機関停止時に、中間時期である特定時期にバルブタイミングが保持されなかった場合には、バルブタイミングが最遅角時期になった状態で第1の回転体及び第2の回転体は停止する。そして、次の機関始動時には、カム軸に対して交番トルクが作用するため、これに伴う各回転体の相対回転を利用したラチェット式自律進角機構を通じてバルブタイミングを特定時期にまで進角させることが可能である。ただし、このように、機関始動時に第1の回転体及び第2の回転体を相対回転させるためには、機関停止後に進角室及び遅角室から作動油が排出されて各油室の油圧が十分低下していることが望ましい。 If the valve timing is not maintained at a specific time that is an intermediate time when the engine is stopped, the first rotating body and the second rotating body are stopped in a state where the valve timing is at the most retarded time. At the next engine start, an alternating torque acts on the camshaft, so the valve timing is advanced to a specific time through a ratchet type autonomous advance mechanism that uses the relative rotation of each rotating body. Is possible. However, in this way, in order to relatively rotate the first rotating body and the second rotating body when the engine is started, the hydraulic oil is discharged from the advance chamber and the retard chamber after the engine is stopped, and the oil pressure of each oil chamber is It is desirable that is sufficiently lowered.
上記構成では、進角室及び遅角室と大気空間とを連通する大気連通路と、同大気連通路を開放又は遮断する開閉弁と、大気連通路を遮断する方向に開閉弁を付勢するための作動油が供給される開閉弁用油室とを有する大気開放機構をさらに備えている。また、この大気開放機構は、回転軸の周方向において保持機構とは異なる位置に設けられている。したがって、機関停止後に開閉弁用油室に対する作動油の供給が停止されて油圧が低下すると、大気連通路を通じて進角室及び遅角室に対して大気が導入される。これにより進角室及び遅角室から作動油が排出されると、機関始動時にカム軸に作用する交番トルクにより第1の回転体及び第2の回転体が相対回転しやすくなり、バルブタイミングを迅速に特定時期にまで進角させることができる。 In the above configuration, the atmospheric communication passage that communicates the advance chamber and the retard chamber with the atmospheric space, the open / close valve that opens or closes the atmospheric communication passage, and the open / close valve that biases the open / close valve in a direction that blocks the atmospheric communication passage. And an open / close valve oil chamber to which hydraulic oil is supplied. Further, the air release mechanism is provided at a position different from the holding mechanism in the circumferential direction of the rotation shaft. Therefore, when the supply of the hydraulic oil to the on-off valve oil chamber is stopped after the engine is stopped and the hydraulic pressure is lowered, the atmosphere is introduced into the advance chamber and the retard chamber through the atmosphere communication passage. As a result, when the hydraulic oil is discharged from the advance chamber and the retard chamber, the first rotating body and the second rotating body easily rotate relative to each other due to the alternating torque acting on the camshaft when the engine is started. You can quickly advance to a specific time.
ただし、このように大気開放機構を備えた構成では、上述した保持機構の解除室に加えて大気開放機構の開閉弁用油室を有するため、それら解除室及び開閉弁用油室の総容積が増大する他、解除室に加えて開閉弁用油室に対しても解除油路から作動油を供給する必要があることから解除油路の容積も増大することとなる。このため、上述したような解除条件の成立時において解除室及び解除油路に残存する作動油の量が少ないことに起因する保持機構の応答性低下が、さらにより一層顕在化する傾向にある。しかしながら、上述した構成によれば、こうした傾向を有する可変動弁装置であっても、保持機構をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。 However, in the configuration provided with the air release mechanism as described above, since the release chamber of the air release mechanism is provided in addition to the release chamber of the holding mechanism described above, the total volume of the release chamber and the oil chamber for the open / close valve is In addition to the increase, since it is necessary to supply hydraulic oil from the release oil passage to the on-off valve oil chamber in addition to the release chamber, the volume of the release oil passage also increases. For this reason, when the release condition as described above is satisfied, a decrease in the responsiveness of the holding mechanism due to a small amount of hydraulic oil remaining in the release chamber and the release oil passage tends to become even more apparent. However, according to the above-described configuration, even when the variable valve operating apparatus has such a tendency, it is possible to improve the responsiveness when the holding mechanism is switched from the locked state to the released state.
以下、図1〜図10を参照して、本発明を内燃機関の吸気バルブのバルブタイミングを変更する可変動弁装置として具体化した一実施形態を説明する。
図1に示すように、内燃機関10の気筒内に往復動可能に収容されたピストン11には、その往復運動を回転運動に変換するクランク軸12が連結されている。また、内燃機関10の上部には、吸気バルブ21を開閉する吸気用のカム軸22と、排気バルブ23を開閉する排気用のカム軸24とが設けられている。Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied as a variable valve operating apparatus that changes the valve timing of an intake valve of an internal combustion engine will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a
一方、内燃機関10の下部には、作動油を貯留するオイルパン14が取り付けられるとともに、クランク軸12の回転力により駆動されてオイルパン14の作動油を組み上げるオイルポンプ13が設けられている。このオイルポンプ13が作動油供給源として機能する。
On the other hand, an
可変動弁装置20は、カム軸22の先端に設けられて吸気バルブ21のバルブタイミングを変更する可変機構25と、最遅角時期と最進角時期との間の特定の中間時期(以下、「特定時期」と称する)にバルブタイミングを保持する保持機構26と、可変動弁装置20に設けられた各油室の油圧を制御する油圧機構90とを備えている。なお、可変機構25のスプロケット31は、図示しないタイミングチェーンを介して、クランク軸12と駆動連結されている。スプロケット31は、可変機構25の扁平な筒状のハウジング32の一方の開口を塞ぐようにハウジング32に取り付けられており、可変機構25のカバー30は、スプロケット31が設けられている側とは反対側のハウジング32の開口を塞ぐように設けられている。
The variable
油圧機構90は、オイルコントロールバルブ(以下、「OCV」と称する)91と作動油通路90Aとを備えている。OCV91は、可変動弁装置20に設けられた各油室に対する作動油の給排状態を制御する。また、作動油通路90Aは、オイルパン14の作動油を各油室に供給する複数の油路、及び各油室から作動油をオイルパン14に戻す複数の油路から構成される。
The
内燃機関10には、同内燃機関10の運転状態を検出するための各種センサが設けられている。例えば、こうした各種センサとして、クランク軸12の近傍に設けられてクランク角及び機関回転速度を検出するクランク角センサ15、カム軸22の近傍に設けられて同カム軸22の位置を検出するカム角センサ16等がある。これら各種センサから出力される信号は、内燃機関10の各種装置を総括的に制御するECU17に取り込まれる。
The
ECU17は、演算装置、駆動回路の他、各種制御の演算結果やその演算に用いられる関数マップ等を記憶する記憶装置等を備えている。そして、このECU17は、各種センサからの出力信号に基づき内燃機関10の運転状態を検出するとともに、各種制御を実行する。こうした制御の一つであるバルブタイミング可変制御では、機関運転状態に基づいてOCV91のスプール位置(OCVストローク)を適宜変更することにより、吸気バルブ21のバルブタイミングを機関運転状態に応じた時期に制御する。
The
次に、図2を参照して、可変機構25の構成について説明する。同図2は、スプロケット31を取り外した状態で、スプロケット31側からカバー30側を見た可変機構25の内部構造を示している。上述したスプロケット31、ハウジング32、カバー30は図示しないボルトによって互いに固定され、カム軸22の回転軸周りに一体回転する。これらカバー30、スプロケット31及びハウジング32は、クランク軸12に駆動連結された第1の回転体として機能する。なお、カム軸22及びハウジング32は、図2に示す回転方向RAに回転するものとする。
Next, the configuration of the
ハウジング32には、その径方向内側に延びる3つの区画部35が設けられている。また、ハウジング32には、ハウジング32と同一の回転軸周りに回転するベーンロータ33がハウジング32に対して相対回動可能に収容されている。ベーンロータ33は、カム軸22に一体回転可能に連結されるボス33Aと、ボス33Aから径方向外側に突出する3つのベーン33Bを有している。ボス33Aは、センターボルト34によりカム軸22の端部に固定されている。そして、ハウジング32の各区画部35とベーンロータ33のボス33Aによって3つの収容室36が区画形成されるとともに、それぞれ収容室36は各ベーン33Bにより進角室37と遅角室38とに区画されている。なお、ベーンロータ33は、カム軸22に駆動連結された第2の回転体として機能する。
The
可変機構25には、バルブタイミングを特定時期に保持する保持機構26が設けられている。この特定時期は、バルブタイミングが機関始動に適した時期となるように設定されている。
The
保持機構26は、或る1つのベーン33B(図2では下のベーン33B)に設けられた進角保持機構50と、別の1つのベーン33B(図2では左上のベーン33B)に設けられた遅角保持機構70とを備えている。進角保持機構50は、バルブタイミングが特定時期よりも進角側に変化する方向にハウジング32とベーンロータ33とが相対回転することを規制する機能を有している。一方、遅角保持機構70は、バルブタイミングが特定時期よりも遅角する方向にハウジング32とベーンロータ33とが相対回転することを規制する機能を有している。また、進角保持機構50及び遅角保持機構70は、バルブタイミングを特定時期よりも遅角側の時期から特定時期まで段階的に進角させるラチェット式自律進角機構としても機能する。そして、これら進角保持機構50及び遅角保持機構70の協働によりバルブタイミングが特定時期に保持される。さらに、進角保持機構50には、進角室37及び遅角室38と大気空間とを連通させる大気開放機構60が設けられている。また、遅角保持機構70には、進角室37及び遅角室38と大気空間とを連通させる大気開放機構80が設けられている。
The holding
さらに、3つのベーン33Bのうち、進角保持機構50及び遅角保持機構70が設けられていない残り1つのベーン33B(図2では右上のベーン33B)には、進角室37及び遅角室38と大気空間とを連通させる大気開放機構40が設けられている。
Further, among the three
センターボルト34には、上述したOCV91が内蔵されている。そして、可変機構25には、OCV91から進角室37、遅角室38、保持機構26及び大気開放機構40の各油室に対して、ベーンロータ33の径方向に延びる複数の油路が設けられている。具体的には、進角油路95は、OCV91と進角室37とを連通する。遅角油路96は、OCV91と遅角室38とを連通する。また、第1の解除油路97Aは、OCV91と進角保持機構50の第1の解除室57とを連通する。第2の解除油路97Bは、OCV91と遅角保持機構70の第2の解除室77とを連通する。第3の解除油路97Cは、OCV91と大気開放機構40の第3の解除室44とを連通する。またOCV91は、進角室37及び遅角室38並びに解除室57,77,44に対する作動油の給排状態を制御する油路制御部として機能する。
The
次に、図3を参照して、大気開放機構40の構成について説明する。なお、以下では、カム軸22の軸方向において可変機構25のカバー30が配置される側を「先端側ZA」とし、スプロケット31が配置される側を「基端側ZB」と称する。
Next, the configuration of the
大気開放機構40は、ベーン33Bにカム軸22の軸方向に延びるように形成されたベーン孔33Cに往復動可能に収容された有底円筒状の開閉ピン41と、開閉ピン41により開放又は遮断される大気連通路42と、作動油が供給又は排出される第3の解除室44とを備えている。
The
開閉ピン41は、ベーン孔33Cにおいて先端側ZA及び基端側ZBに往復動する。開閉ピン41は、ベーン孔33Cを、カバー30側の第3の解除室44と、スプロケット31側の第3のばね室45とに区画する。大気連通路42は、第3のばね室45、進角連通路46、遅角連通路47、及び大気開放通路48により構成される。第3のばね室45には、開閉ピン41を先端側ZAに付勢する第3のばね43が収容されている。また、進角連通路46は、第3のばね室45と進角室37とを連通する。遅角連通路47は、第3のばね室45と遅角室38とを連通する。大気開放通路48は、第3のばね室45と大気空間とを連通する。
The open /
第3の解除室44には、第3の解除油路97Cを通じて作動油が供給又は排出される。そして、第3の解除室44の油圧に基づく付勢力により、開閉ピン41は基端側ZBに付勢される。スプロケット31に隣接する状態の開閉ピン41の外周面は、進角連通路46、遅角連通路47、及び大気開放通路48を閉鎖するため、これら通路を第3のばね室45に対して遮断する。一方、カバー30に隣接する状態の開閉ピン41の外周面は、進角連通路46、遅角連通路47、及び大気開放通路48を開放するため、これら通路を第3のばね室45に連通させる。このように開閉ピン41は、大気連通路42を開放又は遮断する開閉弁として機能し、第3の解除室44は、大気連通路42を遮断する方向に開閉ピン41を付勢するための作動油が供給される開閉弁用油室として機能する。
The hydraulic oil is supplied to or discharged from the
次に、図4を参照して、保持機構26の構成について説明する。図4は、左側に進角保持機構50を示し、右側に遅角保持機構70を示す。
進角保持機構50は、第1のピン51と、第1のピン51が嵌入又は抜脱する第1の凹部53と、第1のピン51を先端側ZAに付勢する付勢部材としての第1のばね52と、作動油が供給又は排出される第1の解除室57とを備えている。第1のピン51、第1のばね52、第1の解除室57はいずれもベーン33Bに設けられている。一方、第1の凹部53はカバー30に形成されている。Next, the configuration of the
The
第1のピン51は、有底円筒状に形成された外側ピン51Aと、外側ピン51Aの底板51Cを貫通しつつ外側ピン51Aの内側に配置された円柱状の内側ピン51Bとを備えている。外側ピン51Aは、ベーン33Bにカム軸22の軸方向に延びるように形成された空間としてのベーン孔56において、先端側ZA及び基端側ZBに往復動する。つまり外側ピン51Aは、ベーン孔56を、カバー30側の第1の解除室57と、スプロケット31側の第1のばね室58とに区画する。内側ピン51Bも同様に、ベーン孔56において先端側ZA及び基端側ZBに往復動し、さらに内側ピン51Bは、カバー30に隣接する状態ではベーン33Bの外部に突出して第1の凹部53に嵌入する。さらに、内側ピン51Bの外周には、外側ピン51Aの底板51Cに当接又は離間するように突出するフランジ状のストッパ51Dが形成されている。
The
第1の凹部53は、カバー30の周方向に沿って延びる円弧状をなしている。詳しくは、第1の凹部53の底面はカバー30の周方向に段を成しており、つまり第1の凹部53は、相対的に深さが浅く形成された第1の上段部54と、相対的に深さが深く形成された第1の下段部55とから構成されている。第1の上段部54は、第1の下段部55よりも遅角側に位置している。
The
第1のばね室58には、第1のピン51を先端側ZAに付勢する第1のばね52が収容されている。この第1のばね52は、外側ピン51Aを先端側ZAに付勢する外側ばね52Aと、内側ピン51Bを先端側ZAに付勢する内側ばね52Bとの総称であり、外側ばね52Aと内側ばね52Bは互いに独立して配置されている。一方、第1の解除室57には、第1の解除油路97A(図2参照)を通じて作動油が供給される。この第1の解除室57に供給される作動油の圧力に基づく力により、第1のピン51は基端側ZBに付勢される。そして、第1の解除室57の油圧が第1の解除油圧P1まで達したときに、第1のピン51は第1の凹部53から抜脱する。
The
進角保持機構50はさらに、進角室37及び遅角室38と大気空間とを連通する大気連通路62を有する大気開放機構60を備えている。大気連通路62は、上述した第1のばね室58と、第1のばね室58と進角室37とを連通する進角連通路66と、第1のばね室58と遅角室38とを連通する遅角連通路67と、第1のばね室58と大気空間とを連通する大気開放通路68とにより構成される。
The advance
上述した第1のピン51は、第1の凹部53に対して嵌入又は抜脱する機能を有する他、大気連通路62を開放又は遮断する開閉弁としても機能する。すなわち、第1のピン51は、基端側ZBに隣接しているときに、進角連通路66、遅角連通路67、及び大気開放通路68をその外周面で閉鎖するように構成されている。
The
図4の右側に示すように、遅角保持機構70は、第2のピン71と、第2のピン71が嵌入又は抜脱する第2の凹部73と、第2のピン71を先端側ZAに付勢する付勢部材としての第2のばね72と、作動油が供給又は排出される第2の解除室77とを備えている。第2のピン71、第2のばね72、第2の解除室77はいずれもベーン33Bに設けられている。一方、第2の凹部73はカバー30に形成されている。
As shown on the right side of FIG. 4, the
第2のピン71は、有底円筒状に形成された外側ピン71Aと、外側ピン71Aの底板71Cを貫通しつつ外側ピン71Aの内側に配置された円柱状の内側ピン71Bとを備えている。外側ピン71Aは、ベーン33Bにカム軸22の軸方向に延びるように形成された空間としてのベーン孔76において、先端側ZA及び基端側ZBに往復動する。つまり外側ピン71Aは、ベーン孔76を、カバー30側の第2の解除室77と、スプロケット31側の第2のばね室78とに区画する。また、内側ピン71Bも同様に、ベーン孔76において先端側ZA及び基端側ZBに往復動し、さらに内側ピン71Bは、カバー30に隣接する状態ではベーン33Bの外部に突出して第2の凹部73に嵌入する。さらに、内側ピン71Bの外周には、外側ピン71Aの底板71Cに当接又は離間するように突出するフランジ状のストッパ71Dが形成されている。
The
第2の凹部73は、カバー30の周方向に沿って延びる円弧状をなしている。詳しくは、第2の凹部73の底面は、カバー30の周方向に段を成しており、つまり第2の凹部73は、相対的に深さが浅く形成された第2の上段部74と、相対的に深さが深く形成された第2の下段部75とから構成されている。第2の上段部74は、第2の下段部75よりも遅角側に位置している。
The
第2のばね室78には、第2のピン71を先端側ZAに付勢する第2のばね72が収容されている。この第2のばね72は、外側ピン71Aを先端側ZAに付勢する外側ばね72Aと、内側ピン71Bを先端側ZAに付勢する内側ばね72Bとの総称であり、外側ばね72Aと内側ばね72Bは互いに独立して配置されている。一方、第2の解除室77には、第2の解除油路97B(図2参照)を通じて作動油が供給される。この第2の解除室77に供給される作動油の圧力に基づく力により、第2のピン71は基端側ZBに付勢される。具体的には、第2の解除室77の油圧が第2の解除油圧P2まで達したときに、第2のピン71は第2の凹部73から抜脱する。
The
遅角保持機構70はさらに、進角室37及び遅角室38と大気空間とを連通する大気連通路82を有する大気開放機構80を備えている。大気連通路82は、上述した第2のばね室78と、第2のばね室78と進角室37とを連通する進角連通路86と、第2のばね室78と遅角室38とを連通する遅角連通路87と、第2のばね室78と大気空間とを連通する大気開放通路88とにより構成される。
The
上述した第2のピン71は、第2の凹部73に対して嵌入又は抜脱する機能を有する他、大気連通路82を開放又は遮断する開閉弁としても機能する。すなわち、第2のピン71は、基端側ZBに隣接しているときに、進角連通路86、遅角連通路87、及び大気開放通路88をその外周面で閉鎖するように構成されている。
The
第1のピン51、第2のピン72、第1の凹部53の第1の上段部54及び第1の下段部55、並びに第2の凹部73の第2の上段部74及び第2の下段部75は、ラチェット式自律進角機構として機能する。すなわち、第1の凹部53の第1の上段部54及び第1の下段部55は、第1のピン51がこれら段部54,55にそれぞれ嵌入したときに同ピン51の遅角側への変位をそれぞれ規制する。一方、第2の凹部73の第2の上段部74及び第2の下段部75は、第2のピン71がこれら段部74,75にそれぞれ嵌入したときに同ピン71の遅角側への変位をそれぞれ規制する。そして、第1のピン51が第1の下段部55に嵌入するとともに第2のピン71が第2の下段部75に嵌入するときには、第1の下段部55の進角側の端部により第1のピン51の進角側への変位が規制され、併せて第2の下段部75の遅角側の端部により第2のピン71の遅角側への変位が規制される。これにより、バルブタイミングが特定時期で保持される。なお、図4は、保持機構26がロック状態であって、バルブタイミングが特定時期で保持された状態を示している。
The
次に、図5を参照して、油圧機構90の作動油通路90Aの構成について説明する。作動油通路90Aは、供給油路92、進角油路95、遅角油路96、解除油路97、連通油路98、及び排出油路99により構成される。なお、以下の説明において、オイルポンプ13から供給された作動油がOCV91に供給されるまでに流通する各油路を、OCV91の「上流側」と称し、OCV91を通じた作動油がOCV91から各油室に供給されるまでに流通する各油路を、OCV91の「下流側」と称する。
Next, the configuration of the
供給油路92は、OCV91の上流側に設けられて、オイルポンプ13とOCV91とを連通している。また、この供給油路92は、分岐点92Dにおいて、OCV91の進遅角供給ポート93Pに接続された第1の供給油路93と、OCV91の解除用供給ポート94Pに接続された第2の供給油路94とに分岐している。
The
進角油路95は、OCV91の下流側に設けられて、OCV91の進角ポート95Pと進角室37とを連通している。遅角油路96は、OCV91の下流側に設けられて、OCV91の遅角ポート96Pと遅角室38とを連通している。なお、上述した第1の供給油路93、進角油路95、及び遅角油路96が、オイルポンプ13から作動油をOCV91に供給するととともに、OCV91から進角室37及び遅角室38に対して作動油を選択的に供給する供給油路として機能する。
The
解除油路97は、上述した第1の供給油路93、進角油路95及び遅角油路96とは独立してOCV91の下流側に設けられて、第1の解除室57、第2の解除室77、及び第3の解除室44と、OCV91の解除用ポート97Pとをそれぞれ連通している。この解除油路97は、第1の解除室57に接続された第1の解除油路97Aと、第2の解除室77に接続された第2の解除油路97Bと、第3の解除室44に接続された第3の解除油路97Cとに、分岐点97Dにおいて分岐している。
The
連通油路98は、解除油路97における分岐点97Dの上流側と第1の供給油路93とを連通する。なお、この連通油路98の流路抵抗は、上述した第1の解除油圧P1より小さい油圧の作動油を第1の解除室57に供給するとともに、第2の解除油圧P2より小さい油圧の作動油を第2の解除室77に供給することを許容するように予め設定されている。詳しくは、保持機構26がロック状態にあるときに各解除室57,77から排出される作動油の量、各ばね52,72の付勢力、各解除室57,77の容積、及び第1の供給油路93を流通する作動油の圧力等を考慮した上で、適切な量の作動油が解除室57,77に供給されるように、連通油路98の流路抵抗が設定されている。
The
排出油路99は、OCV91の排出ポート99Pに接続されるとともに、オイルパン14まで延びている。
次に、図6を参照して、OCV91を通じて可変機構25、保持機構26、及び大気開放機構40にそれぞれ供給される作動油の量とOCVストロークとの関係について説明する。図6の縦軸は、作動油の流量を示し、図6の横軸は、OCVストロークを示す。The
Next, the relationship between the amount of hydraulic oil supplied to the
OCVストロークの制御を通じてOCV91が第1のモードから第5のモードの各モード間で切り替えられて、上述したOCV91の各ポート間の開口面積が変化すると、作動油通路90Aにおける作動油の給排状態が変更される。
When the
第1のモードでは、進角ポート95Pと進遅角供給ポート93Pとが連通される。これにより、第1の供給油路93から進角油路95に対して作動油が供給される(「93→95」として図示)。一方、遅角ポート96Pと排出ポート99Pとが連通される。これにより、遅角油路96から排出油路99に対して作動油が排出される(「96→99」)。さらに、解除用ポート97Pと排出ポート99Pとが連通される。これにより、解除油路97から排出油路99に対して作動油が排出される(「97→99」)。この第1のモードは、機関始動時に設定される。
In the first mode, the
第2のモードでは、進角ポート95Pと進遅角供給ポート93Pとが連通される。これにより、第1の供給油路93から進角油路95に対して作動油が供給される(「93→95」)。なお、これら進角ポート95Pと進遅角供給ポート93Pとの開口面積は、上述した第1のモードと比較して小さい面積に設定されるため、第1のモードよりも少ない量の作動油が、第1の供給油路93から進角油路95に対して供給される。一方、遅角ポート96Pと排出ポート99Pとが連通される。これにより、遅角油路96から排出油路99に対して作動油が排出される(「96→99」)。さらに、解除用ポート97Pと排出ポート99Pとが連通される。これにより、解除油路97から排出油路99に対して作動油が排出される(「97→99」)。この第2のモードは、機関運転を停止するとき、及びアイドル運転中に設定される。
In the second mode, the
第3のモードでは、進角ポート95Pと進遅角供給ポート93Pとが連通される。これにより、第1の供給油路93から進角油路95に対して作動油が供給される(「93→95」)。一方、遅角ポート96Pと排出ポート99Pとが連通される。これにより、遅角油路96から排出油路99に対して作動油が排出される(「96→99」)。さらに、解除用ポート97Pと解除用供給ポート94Pとが連通される。これにより、第2の供給油路94から解除油路97に対して作動油が供給される(「94→97」)。この第3のモードは、バルブタイミングを進角させるときに設定される。
In the third mode, the
第4のモードでは、進角ポート95P及び遅角ポート96Pが閉鎖状態に維持される。これにより、進角油路95及び遅角油路96に対する作動油の供給及び排出はいずれも停止される。一方、解除用ポート97Pと解除用供給ポート94Pとが連通される。これにより、第2の供給油路94から解除油路97に対して作動油が供給される(「94→97」)。この第4のモードは、バルブタイミングを目標時期に保持するとき、及び保持機構26をロック状態から解除状態に切り替えるときに設定される。
In the fourth mode, the
第5のモードでは、進角ポート95Pと排出ポート99Pとが連通される。これにより、進角油路95から排出油路99に対して作動油が排出される(「95→99」)。また、遅角ポート96Pと進遅角供給ポート93Pとが連通される。これにより、第1の供給油路93から遅角油路96に対して作動油が供給される(「93→96」)。さらに、解除用ポート97Pと解除用供給ポート94Pとが連通される。これにより、第2の供給油路94から解除油路97に対して作動油が供給される(「94→97」)。この第5のモードは、バルブタイミングを遅角させるときに設定される。
In the fifth mode, the
次に、上述した可変機構25、保持機構26、及び油圧機構90を備えた可変動弁装置20の作用について説明する。
機関運転に伴いクランク軸12が回転するとその駆動力がタイミングチェーン(図示略)を介して可変機構25に伝達され、この可変機構25とともに、カム軸22が回転する。これにより、吸気バルブ21はカム軸22に設けられたカム(図示略)により開閉される。Next, the operation of the
When the
また、可変機構25の進角室37及び遅角室38に対する作動油の供給又は排出がOCV91を通じて制御されると、進角室37及び遅角室38の油圧に基づき収容室36でベーン33Bが変位する。これにより、スプロケット31及びハウジング32に対するベーンロータ33の相対回転位置、すなわちクランク軸12に対するカム軸22の相対回転位置が変更され、吸気バルブ21のバルブタイミングが変更される。
Further, when the supply or discharge of the hydraulic oil to or from the
すなわち、図6に示すように、OCV91が第3のモードに設定されると、可変機構25の進角室37に対して作動油が供給される一方で遅角室38の作動油が排出される。これにより、ベーンロータ33がハウジング32に対して進角方向に相対回転すると、バルブタイミングが進角される。そして、ベーン33Bが遅角室38の進角側の内壁に当接すると、バルブタイミングは最進角時期となる。
That is, as shown in FIG. 6, when the
一方、OCV91が第5のモードに設定されると、遅角室38に対して作動油が供給される一方で進角室37の作動油が排出される。これにより、ベーンロータ33がハウジング32に対して遅角方向に相対回転すると、バルブタイミングは遅角される。そして、ベーン33Bが進角室37の遅角側の内壁に当接すると、バルブタイミングは最遅角時期となる。
On the other hand, when the
また、OCV91が第4のモードに設定されると、進角室37及び遅角室38からの作動油の供給及び排出がいずれも停止される。これにより、ベーンロータ33とハウジング32との相対回転が停止し、バルブタイミングは所定の目標時期に保持される。
Further, when the
なお、OCV91が第3のモード、第4のモード、又は第5のモードにあって、進角室37及び遅角室38の油圧の制御によりバルブタイミングが最遅角時期と最進角時期との間で変更されるときには、第1のピン51及び第2のピン71はベーン33B内に収容された状態(解除状態)に維持されている。
When the
次に、図7を参照して、OCV91が第3のモード、第4のモード、又は第5のモードに設定されているときの進角保持機構50、遅角保持機構70、及び大気開放機構40の状態を説明する。なお、遅角保持機構70は進角保持機構50と同様の構造を有しているため、図示を省略するとともに説明を簡略化する(以下、同様)。
Next, referring to FIG. 7, the advance
図7(a)に示すように、進角保持機構50では、第1の解除室57に対して第1の解除油路97Aを通じて作動油が供給されている。これにより、第1の解除室57の油圧に基づく付勢力が第1のばね52の付勢力(外側ばね52Aの付勢力と内側ばね52Aの付勢力との合力)よりも大きくなるように維持されている。すなわち、第1の解除室57の油圧が第1の解除油圧P1よりも大きくなるように維持されている。このとき、外側ピン51Aの底板51Cが内側ピン51Bのストッパ51Dに当接して、外側ピン51Aとともに内側ピン51Bが基端側ZBに移動しているため、内側ピン51Bが第1の凹部53から抜脱している。また、進角連通路66、遅角連通路67、及び大気開放通路68は、外側ピン51Aにより閉鎖されて、大気連通路62が遮断されている。そのため、第1のばね室58と進角室37との間、第1のばね室58と遅角室38との間、及び第1のばね室58と大気空間との間における空気の流れが遮断されている。
As shown in FIG. 7A, in the advance
一方、遅角保持機構70では、第2の解除室77に対して第2の解除油路97Bを通じて作動油が供給されることにより、第2の解除室77の油圧が第2の解除油圧P2よりも大きくなるように維持されている。これにより、内側ピン71Bが第2の凹部73から抜脱している。また、進角連通路86、遅角連通路87、及び大気開放通路88は、外側ピン71Aにより閉鎖されて、大気連通路82が遮断されている。そのため、第2のばね室78と進角室37との間、第2のばね室78と遅角室38との間、及び第2のばね室78と大気空間との間における空気の流れが遮断されている。
On the other hand, in the
また、図7(b)に示すように、大気開放機構40では、第3の解除室44に対して第3の解除油路97Cを通じて作動油が供給されることにより、第3の解除室44の油圧に基づく付勢力が第3のばね43の付勢力よりも大きくなるように維持されている。これにより、開閉ピン41が基端側ZBに移動しているため、進角連通路46、遅角連通路47、大気開放通路48が開閉ピン41により閉鎖されて、大気連通路42が遮断されている。そのため、第3のばね室45と進角室37との間、及び第3のばね室45と遅角室38との間、第3のばね室45と大気空間との間における空気の流れが遮断されている。
Further, as shown in FIG. 7B, in the
次に、先の図4及び図8(a)を併せて参照して、保持機構26がロック状態に切り替わるとき、及び保持機構26がロック状態にあるときの進角保持機構50及び遅角保持機構70の状態を説明する。
Next, referring to FIG. 4 and FIG. 8A, the advance
内燃機関10がアイドル運転に移行するときには、保持機構26がロック状態に切り替わるようにOCV91が制御される。すなわち、バルブタイミングが特定時期よりも遅角側にある場合には、OCV91が第2のモードに設定される。一方、バルブタイミングが特定時期よりも進角側にある場合には、OCV91が一旦第5のモードに設定されて、バルブタイミングが遅角される。その後、OCV91が第2のモードに設定される。これにより、バルブタイミングが徐々に進角するとともに、第1の解除室57、第2の解除室77、及び第3の解除室44からそれぞれ作動油が排出される。その結果、バルブタイミングが特定時期になるときに第1のピン51が第1の凹部53に嵌入するとともに、第2のピン71が第2の凹部73に嵌入し、保持機構26がロック状態になる。
When the
詳しくは、先の図4及び図8(a)に示すように、進角保持機構50の第1の解除室57から第1の解除油路97Aを通じて作動油が排出されて、第1の解除室57の油圧が第1の解除油圧P1よりも低下すると、第1のばね52で付勢された第1のピン51が第1の凹部53(第1の下段部55)に嵌入する。併せて、遅角保持機構70の第2の解除室77から作動油が排出されて、第2の解除室77の油圧が第2の解除油圧P2よりも低下すると、先の図4に示すように、第2のばね72で付勢された第2のピン71が第2の凹部73(第2の下段部75)に嵌入する。これにより、第1のピン51の進角側への変位が第1の下段部55の進角側の端部で規制されるとともに、第2のピン71の遅角側への変位が第2の下段部75の遅角側の端部で規制されて、バルブタイミングが特定時期に保持される。
Specifically, as shown in FIGS. 4 and 8A, the hydraulic oil is discharged from the
また、図8(a)に示すように、保持機構26がロック状態にあるときには、進角保持機構50において、第1のピン51である外側ピン51A及び内側ピン51Bの双方が先端側ZAに移動している。したがって、進角連通路66、遅角連通路67、及び大気開放通路68は外側ピン51Aにより閉鎖されることなく、大気連通路62が開放されることとなる。したがって、大気開放機構60において、第1のばね室58と進角室37との間、第1のばね室58と遅角室38との間、及び第1のばね室58と大気空間との間における空気の流れが許容される(大気開放状態)。一方、遅角保持機構70においても、進角連通路86、遅角連通路87、及び大気開放通路88は外側ピン71Aにより閉鎖されることなく、大気連通路82が開放されることとなる。したがって、大気開放機構80において、第2のばね室78と進角室37との間、第2のばね室78と遅角室38との間、及び第2のばね室78と大気空間との間における空気の流れが許容される(大気開放状態)。
Further, as shown in FIG. 8A, when the
次に、図8(b)を参照して、保持機構26がロック状態に切り替わらなかった状態で機関停止が実行されたとき(以下、「機関異常停止時」と称する)における、進角保持機構50及び遅角保持機構70の状態を説明する。機関停止後に、進角保持機構50の第1の解除室57に対する作動油の供給が停止されて第1の解除室57の油圧が低下すると、外側ピン51Aが外側ばね52Aにより先端側ZAに付勢されて移動する。これにより、大気開放機構60において、第1のばね室58と進角室37との間、第1のばね室58と遅角室38との間、及び第1のばね室58と大気空間との間における空気の流れが許容される(大気開放状態)。一方、遅角保持機構70においても、第2の解除室77の油圧の低下に伴い、大気開放機構80において、第2のばね室78と進角室37との間、第2のばね室78と遅角室38との間、及び第2のばね室78と大気空間との間における空気の流れが許容される(大気開放状態)。
Next, referring to FIG. 8B, the advance angle holding mechanism when the engine stop is executed in a state where the
次に、図8(c)を参照して、保持機構26がロック状態にあるとき、及び機関停止中における大気開放機構40の状態を説明する。
保持機構26がロック状態に切り替わるときには、OCV91が第2のモードに設定されて解除用ポート97Pと排出ポート99Pが連通されるため、第3の解除室44から作動油が排出される。したがって、保持機構26がロック状態にあるときには、大気開放機構40において開閉ピン41が先端側ZAに移動している。これにより、進角連通路46、遅角連通路47、及び大気開放通路48は開閉ピン41により閉鎖されることなく、大気連通路42が開放されることとなる。したがって、大気開放機構40において、第3のばね室45と進角室37との間、第3のばね室45と遅角室38との間、及び第3のばね室45と大気空間との間における空気の流れが許容される(大気開放状態)。Next, the state of the
When the
また、機関停止中には、機関停止に伴い第3の解除室44に対する作動油の供給が停止されて油圧が低下するため、開閉ピン41が先端側ZAに移動している。これにより、大気開放機構40は大気開放状態となる。
In addition, when the engine is stopped, the supply of hydraulic oil to the
なお、上述したように、アイドル運転中は保持機構26がロック状態に切り替えられるため、一旦アイドル運転を経由して機関運転が停止される通常の機関停止時には、バルブタイミングは特定時期に保持された状態、すなわち保持機構26がロック状態にある状態で機関運転が停止される。そして、機関運転中にバルブタイミングを特定時期から解除する解除条件が成立すると、保持機構26が解除状態に切り替えられる。具体的には、OCV91が第4のモードに設定されることにより、第1の解除室57、第2の解除室77、及び第3の解除室44に対して、解除油路97を通じて作動油がそれぞれ供給される。これにより、第1のピン51及び第2のピン71が第1の凹部53及び第2の凹部73からそれぞれ抜脱する。その後、上述したように、バルブタイミングが機関運転状態に適した所望の時期となるように、OCV91の制御が実行される。
As described above, since the holding
これに対し、上述した機関異常停止時には、内燃機関10の停止が完了するまでのベーンロータ33とハウジング32との相対回転によりバルブタイミングが最遅角時期まで変化する。これは、進角室37及び遅角室38への作動油の供給停止に伴い、バルブタイミングが遅角する方向に向かってクランク軸12とカム軸22とが相対回転するためである。そして、その後の機関始動時には、カム軸22に対して作用する交番トルクにより、バルブタイミングが遅角側及び進角側に変化するようにベーンロータ33とハウジング32とがその向きを変化させつつ相対回転するようになる。詳しくは、カム軸22に対して、バルブタイミングが進角する方向に作用する負トルクと、バルブタイミングが遅角する方向に作用する正トルクとが交互に作用する。
On the other hand, at the time of the abnormal engine stop described above, the valve timing changes to the most retarded timing due to the relative rotation of the
ここで、内燃機関10の始動性を確保する上では、クランキング時に保持機構26がロック状態にあってバルブタイミングが特定時期にあることが望ましい。そこで、本実施形態では、上述したラチェット式自律進角機構が設けられている。これにより、カム軸22に作用する交番トルクに基づいてハウジング32とベーンロータ33とを相対回転させることによりバルブタイミングが最遅角時期にある状態から同バルブタイミングを特定時期まで段階的に順次進角させ、保持機構26を迅速にロック状態に切り替えるようにしている。
Here, in order to ensure startability of the
次に、図9を参照して、機関始動時においてバルブタイミングが最遅角時期から特定時期まで進角する過程について説明する。図9(a)〜(d)は、バルブタイミングが最遅角時期から特定時期にまで進角する過程について、順に示したものである。なお、図9(a)〜(d)では、進角保持機構50の動作状態と遅角保持機構70の動作状態との関係を容易に把握できるよう、第1のピン51と第2のピン71とを同一のベーン33Bから互いに逆向きに突出するように示しているとともに、第1の凹部53と第2の凹部73とを軸方向に向き合うように示している。
Next, a process in which the valve timing is advanced from the most retarded timing to a specific timing when the engine is started will be described with reference to FIG. FIGS. 9A to 9D sequentially show the process in which the valve timing is advanced from the most retarded timing to the specific timing. 9A to 9D, the
内燃機関10においてクランキングが開始されると、カム軸22に対して作用する負トルクに基づきベーンロータ33とハウジング32とが相対回転する。そして、第1のピン51が第1の上段部54に向けて突出可能である期間において第1のピン51が第1の上段部54に嵌入する(図9(a))。この状態で、カム軸22に対してさらに作用する負トルクに基づき、第2のピン71が第2の上段部74に嵌入し(図9(b))、第1のピン51が第1の下段部55に嵌入し(図9(c))、第2のピン71が第2の下段部75に嵌入する(図9(d))。これにより、保持機構26がロック状態に切り替えられて、バルブタイミングが特定時期に保持されるため、内燃機関10の始動が良好に実行される。
When cranking is started in the
しかし、機関異常停止後の機関始動時において、全ての進角室37及び遅角室38に多くの作動油が残留している状況下では、カム軸22に交番トルクが作用している場合であっても、ベーンロータ33とハウジング32との相対回転が進角室37及び遅角室38の油圧により抑制される。そのため、上述したように保持機構26がロック状態に迅速に切り替えることが困難になる場合がある。
However, when a large amount of hydraulic oil remains in all the
この点、本実施形態では、可変機構25の3つのベーン33Bのいずれにも、大気開放機構60,80,40がそれぞれ設けられているため、機関停止後には、これら大気開放機構60,80,40の少なくとも1つがセンターボルト34の鉛直方向上方にて停止する。また、これら大気開放機構60,80,40は、機関停止中において大気開放状態にある。そのため、センターボルト34の鉛直方向上方に停止した大気開放機構60,80,40において、大気連通路62,82,42を通じて進角室37及び遅角室38に大気がそれぞれ導入される。これにより進角油路95及び遅角油路96を通じて進角室37及び遅角室38から作動油が排出されると、機関始動時において、全ての進角室37及び遅角室38に多くの作動油が残留している状況が生じる頻度は低減されるようになる。したがって、機関異常停止後の機関始動時に、ベーンロータ33とハウジング32との相対回転を抑制する進角室37及び遅角室38の油圧が低減され、保持機構26を迅速にロック状態に切り替えてバルブタイミング特定時期に保持することができる。
In this regard, in the present embodiment, since the
ところで、上述したように、内燃機関10がアイドル状態であって、保持機構26をロック状態に維持するときには、OCV91が第2のモードに設定されている。このときには、解除用ポート97Pと排出ポート99Pとが連通されているため、第1の解除室57、第2の解除室77、及び第3の解除室44が解除油路97を通じて開放されている。したがって、解除室57,77,44や解除油路97A,97B,97Cからそれぞれ作動油が排出されることにより、それらの内部に作動油が満たされてない状態になり、ひいては作動油がほとんど存在しない状態になることがある。
By the way, as described above, when the
ここで、保持機構26がロック状態にあるときに解除条件が成立すると、保持機構26を解除状態に切り替えるべく、OCV91が第4のモードに設定される。これにより、解除用ポート97Pと解除用供給ポート94Pとが連通されて、第2の供給油路94から解除油路97に対する作動油の供給が開始される。
Here, if the release condition is satisfied when the
しかしながら、第1の解除室57及び第1の解除油路97Aが作動油で満たされていない上述したような状況下では、第2の供給油路94を通じた作動油供給が開始されたとしても、第1の解除室57及び第1の解除油路97Aが作動油によって満たされた油密状態となるまでは、作動油の圧力に基づく付勢力が第1のピン51に作用しない。同様に、第2の解除室77及び第2の解除油路97Bが作動油で満たされていない状況下では、第2の供給油路94を通じた作動油供給が開始されたとしても、第2の解除室77及び第2の解除油路97Bが作動油によって満たされた油密状態となるまでは、作動油の圧力に基づく付勢力が第2のピン71に作用しない。そして、このような油圧に基づく付勢力が作用しない時間が存在するため、ピン51,71が凹部53,73から抜脱するのに要する時間が長くなり、保持機構26をロック状態から解除状態に迅速に移行することができないという問題が生じる。
However, even if the
そこで、本実施形態の油圧機構90には、解除油路97における分岐点97Dの上流側と第1の供給油路93とを連通する連通油路98が設けられている。これにより、OCV91が第1のモード又は第2のモードに設定されて、保持機構26がロック状態に切り替えられているときであっても、連通油路98を通じて解除油路97に常に供給される。
Therefore, the
次に、図10を参照して、OCV91の各モードと、連通油路98における作動油の供給との関係を説明する。保持機構26がロック状態にあってOCV91が第1のモード又は第2のモードに設定されるときには、第1の供給油路93、OCV91、及び進角油路95を通じて作動油が進角室37に供給されているため、第1の供給油路93を流通する作動油が連通油路98を通じて解除油路97に供給される。この連通油路98は、解除油路97の分岐点97Dの上流側に接続されているため、解除油路97に供給された作動油は、第1の解除油路97A、第2の解除油路97B、及び第3の解除油路97Cにそれぞれ供給される。そして、これら第1の解除油路97A、第2の解除油路97B、及び第3の解除油路97Cに供給された作動油は、第1の解除室57、第2の解除室77、及び第3の解除室44にそれぞれ供給される。
Next, the relationship between each mode of the
なお、上述したように、連通油路98の流路抵抗は、上述した第1の解除油圧P1より小さい油圧の作動油を第1の解除室57に供給するとともに、第2の解除油圧P2より小さい油圧の作動油を第2の解除室77に供給するように予め設定されている。このため、連通油路98を通じて供給された作動油の油圧に基づいて第1のピン51が第1の凹部53から抜脱することは抑えられる。また、連通油路98を通じて供給された作動油の油圧に基づいて第2のピン71が第2の凹部73から抜脱することは抑えられる。これにより、OCV91が第1のモード又は第2のモードに設定されているときには、保持機構26はロック状態に維持されるとともに、解除室57,77及び解除油路97A,97Bの内部に残存する作動油の量を増大させることができる。そのため、解除条件が成立したときに、OCV91が第4のモードに設定されて第2の供給油路94から作動油が解除油路97に供給されると、第1の解除室57は速やかに油密状態となって同解除室57の油圧が速やかに上昇する。これにより、第1の解除室57の油圧に基づく付勢力が第1のピン51に速やかに作用し、第1のピン51が速やかに基端側ZBに移動する。また、第2の解除室77の油圧に基づく付勢力が第2のピン71に速やかに作用し、第2のピン71が速やかに基端側ZBに移動する。なお、連通油路98を通じて供給される作動油は、第3の解除油路97Cを通じて第3の解除室44に対しても供給されるため、第3の解除室44及び第3の解除油路97Cの内部に残存する作動油の量も増大する。
Note that, as described above, the flow resistance of the
また、OCV91が第3のモード又は第5のモードに設定されているときには、第1の供給油路93を通じて進角室37又は遅角室38に作動油が供給されている状態である。したがって、連通油路98を通じて、第1の供給油路93を流通する作動油が解除油路97に供給される。さらに、第2の供給油路94を通じて作動油が解除油路97に供給されるため、第1の解除室57、第2の解除室77、及び第3の解除室44は、いずれも作動油で満たされた油密状態に保たれる。
Further, when the
さらに、OCV91が第4のモードに設定されているときには、第1の供給油路93を通じた進角室37及び遅角室38への作動油の供給が停止されているため、連通油路98を通じた解除油路97への作動油の供給も停止される。しかし、このときには、第2の供給油路94を通じて作動油が解除油路97に供給されるため、第1の解除室57、第2の解除室77、及び第3の解除室44は、いずれも作動油で満たされた油密状態に保たれる。
Further, when the
以上説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)第1の供給油路93と解除油路97とを連通する連通油路98を備えているため、保持機構26がロック状態にあって、解除室57,77,44及び解除油路97A,97B,97Cから作動油が排出される排出状態となっている場合であっても、これら解除室57,77,44及び解除油路97A,97B,97Cには連通油路98を通じて作動油が供給される。このため、保持機構26をロック状態に維持しつつも解除室57,77,44や解除油路97A,97B,97Cの内部に残存する作動油の量を増大させることができる。これにより、保持機構26をロック状態から解除状態に切り替える解除条件が成立し、OCV91から解除油路97を介して解除室57,77に作動油が供給され始めると、解除室57,77は速やかに油密状態となって解除室57,77の各油圧が速やかに上昇するようになる。すなわち、第1の解除室57の油圧を第1の解除油圧P1にまで速やかに上昇させることができるとともに、第2の解除室77の油圧を第2の解除油圧P2にまで速やかに上昇させることができる。したがって、保持機構をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。According to the embodiment described above, the following operational effects can be achieved.
(1) Since the
(2)進角油路95及び遅角油路96における油圧は、バルブタイミングの制御要求によってその都度異なる。すなわち、進角油路95及び遅角油路96の油圧はOCV91の各モードにより異なる。例えば、OCV91が第1のモードに設定されているときには、OCV91が第2のモードに設定されているときよりも進角油路95を流通する作動油の量が大きくなる。また、OCV91が第5のモードに設定されてバルブタイミングが遅角されているときには、進角油路95への作動油の供給は停止される一方、遅角油路96に対して作動油が供給される。これに対し、第1の供給油路93における油圧は、上述したバルブタイミングの制御要求、すなわちOCV91の各モードに依存することがないため、解除油路97A,97Bや解除室57,77に対して連通油路98を通じて安定して作動油を供給することができる。したがって、解除油路97A,97Bや解除室57,77の内部に好適に作動油を残存させることができ、保持機構26の応答性を一層向上させることができるようになる。
(2) The oil pressure in the
(3)保持機構26は、進角保持機構50及び遅角保持機構70を各別に備えている。そのため、保持機構26をロック状態から解除状態に切り替えるときに、カム軸22に作用する交番トルクによりバルブタイミングが遅角側に変化しようとしている期間において、第1のピン51は第1の凹部53から抜脱しやすくなる。一方、カム軸22に作用する交番トルクによりバルブタイミングが進角側に変化しようとしている期間において、第2のピン71が第2の凹部73から抜脱しやすくなる。したがって、機関始動時において、これらピン51,71を凹部53,73から速やかにそれぞれ抜脱させることができるようになる。
(3) The
(4)進角保持機構50及び遅角保持機構70は互いに異なるベーン33Bに設けられている。また、進角保持機構50には大気開放機構60が設けられる一方、遅角保持機構70には大気開放機構80が設けられている。このため、これら大気開放機構60及び大気開放機構80のいずれか一方が機関停止時においてセンターボルトの鉛直方向上方にて停止した場合には、その鉛直方向上方に停止した大気開放機構60,80において、大気連通路62,82を通じて進角室37及び遅角室38に大気がそれぞれ導入される。これにより進角室37及び遅角室38から作動油が迅速にそれぞれ排出されると、機関始動時にカム軸22に作用する交番トルクによりハウジング32とベーンロータ33とが相対回転しやすくなり、バルブタイミングを迅速に特定時期にまで進角させることができる。
(4) The
(5)解除油路97は、第1の解除室57と第2の解除室77との双方に作動油を供給するものであるため、保持機構26として単一の保持機構を有する構成と比較して、解除室57,77や解除油路97の総容積が増大する。したがって、保持機構26として単一の保持機構を有する構成と比較して、解除室57,77及び解除油路97に残存する作動油の量が少ないことに起因する保持機構26の応答性低下が一層顕在化する傾向にある。この点、解除油路97には、連通油路98を通じて第1の供給油路93から作動油が供給されるため、保持機構26をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。
(5) Since the
(6)進角保持機構50及び遅角保持機構70が設けられていない残りの1つのベーン33Bには、大気開放機構40が設けられている。すなわち、ベーンロータ33の3つのベーン33Bのすべてに大気開放機構60,80,40が設けられている。そのため、機関停止時には、これら大気開放機構60,80,40の少なくとも1つがセンターボルト34の鉛直方向上方にて停止する。また、これら大気開放機構60,80,40は、機関停止後に大気開放状態になる。したがって、機関停止後には、センターボルト34の鉛直方向上方で停止した大気開放機構60,80,40の大気連通路62,82,42を通じて、進角室37及び遅角室38に大気が導入される。これにより進角室37及び遅角室38から作動油が迅速にそれぞれ排出されると、機関始動時にカム軸22に作用する交番トルクによりハウジング32とベーンロータ33とが相対回転しやすくなり、バルブタイミングを迅速に特定時期にまで進角させることができる。
(6) The
(7)解除油路97は、第1の解除室57(進角保持機構50)と第2の解除室77(遅角保持機構70)に加えて、第3の解除室44(大気開放機構40)に作動油を供給するものである。そのため、大気開放機構40が設けられていない構成と比較して、解除室57,77,44及び解除油路97の総容積が増大する。そのため、大気開放機構40が設けられていない構成と比較して、保持機構26をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性低下が、さらにより一層顕在化する傾向にある。この点、解除油路97には、連通油路98を通じて作動油が供給されて、第1の解除室57、第2の解除室77、第3の解除室44、及び解除油路97の内部に好適に作動油を残存させることができるため、保持機構26をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。
(7) The
(8)可変動弁装置20には、単一のOCV91が設けられるとともに、このOCV91により可変機構25、保持機構26、大気開放機構40の各油室の油圧が制御される。したがって、複数のOCVが設けられる構成と比較して、部品点数を削減することができ、可変動弁装置20の生産コストを削減することができる。
(8) The variable
(その他の実施形態)
なお、この発明にかかる内燃機関の可変動弁装置は、上述した実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。(Other embodiments)
Note that the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the configuration exemplified in the above-described embodiment, and can be implemented as, for example, the following forms appropriately modified.
・上記実施形態では、OCV91の上流側に設けられた第1の供給油路93と解除油路97とを連通する連通油路98を設ける例を示した。これに対し、図5の一点鎖線で示すように、進角油路95と解除油路97とを連通する連通油路198を設けるようにしてもよい。進角油路95には、OCV91が第1のモード又は第2のモードに設定されて保持機構26がロック状態にあるときに作動油が供給されている。そのため、進角油路95を流通する作動油が、連通油路98を通じて解除油路97に供給される。したがって、上記(1)、(3)〜(8)に示した各作用効果を奏することができる。さらに、上記実施形態で示した連通油路98と、図5の一点差線で示した連通油路198の双方を設けるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the
・上記実施形態で示したOCV91の各モードと作動油通路90Aにおける作動油の給排状態との関係は一例であって、適宜変更することができる。この場合であっても、OCV91の上流側に設けられた第1の供給油路93と解除油路97とを連通する連通油路98を設けることにより、上述した各作用効果を奏することができる。さらに、OCV91の下流側に設けられた供給油路と解除油路とを連通する連通油路を設ける場合には、保持機構26がロック状態にあるときに、作動油が供給される供給油路と解除油路とを連通するようにすればよい。換言すると、第1の解除室57及び第2の解除室77から作動油が排出されるようにOCV91が設定されているときに、作動油が供給される供給油路と解除油路とを連通するようにすればよい。例えば、保持機構26がロック状態にあるときに、遅角室38に対して作動油が供給されるようにOCV91が制御されている構成であれば、遅角油路96と解除油路97とを連通するように連通油路を設ければよい。この場合であっても、上記(1)、(3)〜(8)に示した各作用効果を奏することができる。
-The relationship between each mode of OCV91 shown in the said embodiment and the supply-and-discharge state of the hydraulic fluid in the
・上記実施形態では、保持機構26をロック状態から解除状態に切り替えるときにOCV91を第4のモードに設定する例を示した。しかし、OCV91を第3のモードに設定してバルブタイミングを進角制御しつつ保持機構26を解除状態に切り替えるようにしてもよい。また、OCV91を第5のモードに設定してバルブタイミングを遅角制御しつつ保持機構26を解除状態に切り替えるようにしてもよい。
In the above embodiment, the example in which the
・上記実施形態では、連通油路98が解除油路97の分岐点97Dの上流側に接続されている例を示した。しかし、第1の解除室57及び第2の解除室77に対して作動油を供給することのできる構成であれば、連通油路98の接続箇所を変更することも可能である。例えば、連通油路98の途中で分岐させ、分岐された一方の油路を第1の解除油路97Aに接続するとともに、他方の油路を第2の解除油路97Bに接続するようにしてもよい。この場合であっても、第1の解除室57、第2の解除室77、第1の解除油路97A、第2の解除油路97Bの内部に残存する作動油の量を増大させることができるため、上述した各作用効果を奏することができる。
In the above embodiment, the example in which the
・上記実施形態では、連通油路98の流路抵抗が、上述した第1の解除油圧P1より小さい油圧の作動油が第1の解除室57に供給されるとともに、第2の解除油圧P2より小さい油圧の作動油が第2の解除室77に供給されるように設定する例を示した。しかし、この連通油路の流路抵抗については、適宜変更することができる。例えば、連通油路の全長を同一の流路断面積に設定する他、連通油路の途中に絞りを設けて流路断面積が小さい箇所を形成することにより、連通油路を流通する作動油の量を調整するようにすることもできる。
In the above-described embodiment, hydraulic fluid having a flow path resistance of the
・上記実施形態では、連通油路98の流路抵抗を、上述した第1の解除油圧P1より小さい油圧の作動油が第1の解除室57に供給されるとともに、第2の解除油圧P2より小さい油圧の作動油が第2の解除室77に供給されるように設定する例を示した。これは、保持機構26がロック状態から解除状態に切り替える際に関与する解除室の油圧が第1の解除室57の油圧及び第2の解除室77の油圧であるからである。これに対し、開閉ピン41が基端側ZBに付勢されるときの第3の解除室44の油圧を第3の解除油圧P3とし、この第3の解除油圧P3も考慮した上で上述した連通油路98の流路抵抗を設定するようにしてもよい。
In the above embodiment, the hydraulic oil having a hydraulic pressure smaller than the first release hydraulic pressure P1 described above is supplied to the
・上記実施形態では、第1の供給油路93を作動油が流通している間、常に連通油路98を通じて作動油が解除油路97に供給される例を示したが、作動油は常に解除油路97に供給されていることは要しない。すなわち、機関運転中であって保持機構26がロック状態にあるときに作動油が解除油路97に供給されていればよい。これにより、解除室57,77及び解除油路97が常に作動油に満たされた状態になるため、上述した各作用効果を奏することができる。例えば、連通油路を開放又は遮断する弁を設けるとともに、この弁を適宜開閉することにより、連通油路を作動油が適宜流通するように構成してもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the hydraulic oil is always supplied to the
・上記実施形態では、内燃機関10のアイドル運転時には、OCV91が第2のモードに設定されて、保持機構26をロック状態に切り替える例を示した。これに対し、アイドル状態にはバルブタイミングをアイドル運転時に適した目標時期に保持するとともに、保持機構26は解除状態に保持する態様を採用することもできる。この場合であっても、機関停止時には、各油室への作動油の供給停止に伴い保持機構26がロック状態に切り替えられるため、次回の機関始動時には、保持機構26がロック状態にあるときにクランキングが開始される。したがって、保持機構26が解除状態に切り替わる以前のロック状態にある期間から、連通油路98を通じて作動油を解除油路97に供給することができ、これにより、解除室57,77を早期に油密状態にすることができる。そのため、機関始動後に解除条件が成立するときに、保持機構26をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。
In the above embodiment, the example in which the
・上記実施形態では、進角保持機構50に大気開放機構60を設けるとともに、遅角保持機構70に大気開放機構80を設ける例を示した。これに対し、これら大気開放機構60及び大気開放機構80のどちらも設けない態様や、どちらか一方のみ設ける態様を採用することもできる。この場合であっても、少なくとも上記(1)〜(3)、(5)、(8)に示した各作用効果を奏することができる。なお、上述したように、機関停止後において大気開放機構を有するベーン33Bをセンターボルト34の鉛直方向上方で停止させ、進角室37及び遅角室38に貯留する作動油を迅速に排出させる上では、大気開放機構をより多く設けることが望ましい。
In the above embodiment, the example in which the
・上記実施形態では、進角保持機構50又は遅角保持機構70が設けられていないベーン33Bに、大気開放機構40を設ける例を示したが、大気開放機構40を割愛してもよい。この場合であっても、上記(1)〜(5)、(8)に示した各作用効果を奏することができる。
In the above embodiment, the example in which the
・上記実施形態では、ベーンロータ33が3つのベーン33Bを有し、これら3つのベーン33Bのそれぞれに大気開放機構60、大気開放機構80、及び大気開放機構40を設ける例を示した。しかし、ベーンロータ33が有するベーン33Bの個数については、3つに限られない。例えば4つのベーンを有するベーンロータを設ける場合には、互いに異なるベーンに進角保持機構50及び大気開放機構60、遅角保持機構70及び大気開放機構80をそれぞれ設けるとともに、残り2つのベーンには、保持機構26とは別に設けられる大気開放機構40をそれぞれ設けるようにすればよい。これにより、機関停止後において大気開放機構を有するいずれかのベーン33Bがセンターボルト34の鉛直方向上方で停止するため、進角室37及び遅角室38に貯留する作動油を迅速に排出させることができる。また、本発明を適用することにより、保持機構26をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。
In the above embodiment, the example in which the
・上記実施形態では、進角保持機構50及び遅角保持機構70を互いに異なるベーン33Bにそれぞれ設ける例を示した。これに対し、同一のベーン33Bに進角保持機構50及び遅角保持機構70を設ける構成を採用することもできる。ただし、上述したように、機関停止後において大気開放機構を有するベーン33Bをセンターボルト34の鉛直方向上方で停止させ、進角室37及び遅角室38に貯留する作動油を迅速に排出させる上では、大気開放機構をより多く設けることが望ましい。したがって、進角保持機構50及び遅角保持機構70を同一のベーン33Bに設ける場合には、残りのベーン33Bには、保持機構とは別に設けられる大気開放機構40をそれぞれ設けることが望ましい。そして、本発明を適用することにより、保持機構をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。
In the above embodiment, the example in which the advance
・上記実施形態では、第1の凹部53が複数の段部54,55により構成されるとともに、第2の凹部73が複数の段部74,75により構成される例を示した。これに対し、こうした複数の段部が形成されていない凹部を採用することもできる。この場合であっても、少なくとも上記(1)及び(2)に示した各作用効果を奏することができる。しかし、機関異常停止後の機関始動時において、保持機構26を迅速にロック状態に切り替える上では、上記実施形態に示したように複数の段部54,55,74,75が保持機構26に形成されていることが望ましい。
In the above embodiment, the example in which the
・上記実施形態では、保持機構26が進角保持機構50及び遅角保持機構70を備える例を示した。これに対し、単一のピンと単一の凹部とでバルブタイミングを特定時期に保持する単一の保持機構により保持機構を構成するようにしてもよい。この場合であっても、本発明を適用することにより、保持機構26をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。
In the above embodiment, the example in which the
・また、単一の保持機構により保持機構を構成するとともに、この保持機構が設けられたベーン33Bとは異なるベーン33Bには、保持機構とは別に設けられる大気開放機構40をそれぞれ設けるようにしてもよい。この場合であっても、本発明を適用することにより、保持機構をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。
In addition, a holding mechanism is configured by a single holding mechanism, and an
・上記実施形態では、保持機構26がバルブタイミングを保持する特定時期が中間時期である例を示したが、この特定時期については変更することもできる。例えば、バルブタイミングを最遅角時期で保持する保持機構を有する可変動弁装置に本発明を適用することも可能である。この場合であっても、保持機構をロック状態にしたときに解除室及び解除油路から作動油が流出し、解除室が作動油で満たされないという問題は起こりうる。そのため、本発明を適用することにより、保持機構26をロック状態から解除状態に切り替える際の応答性を向上させることができる。
In the above-described embodiment, an example is shown in which the specific time when the
・上記実施形態では、単一のOCV91を設ける例を示したが、複数のオイルコントロールバルブを設けるようにしてもよい。この場合であっても、オイルコントロールバルブの下流側に設けられた解除油路と供給油路とを連通する連通油路を設けることにより、上記(1)〜(7)に示した各作用効果を奏することができる。 -Although the example which provides the single OCV91 was shown in the said embodiment, you may make it provide a some oil control valve. Even in this case, by providing a communication oil passage that communicates the release oil passage and the supply oil passage provided on the downstream side of the oil control valve, the effects described in (1) to (7) above are provided. Can be played.
・上記実施形態では、凹部53,73がカバー30に形成された例を示したが、凹部53,73をスプロケット31に形成するようにしてもよい。
・上記実施形態では、スプロケット31がクランク軸12に駆動連結され、ベーンロータ33がカム軸22に駆動連結された例を示した。しかし、スプロケット31がカム軸22に駆動連結され、ベーンロータ33がクランク軸12に駆動連結されるように可変機構25を構成してもよい。この場合であっても、上述した各作用効果を奏することができる。In the above embodiment, the
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、本発明の可変動弁装置を吸気バルブ21のバルブタイミングを変更する可変動弁装置20として具体化した例を示したが、排気バルブ23のバルブタイミングを変更する可変動弁機構として本発明を具体化することも可能である。また、吸気バルブ21のバルブタイミングを変更する可変動弁機構、及び排気バルブ23のバルブタイミングを変更する可変動弁機構のそれぞれに本発明を適用することも可能である。
In the above embodiment, an example in which the variable valve device of the present invention is embodied as the
10…内燃機関、11…ピストン、12…クランク軸、13…オイルポンプ(作動油供給源)、14…オイルパン、15…クランク角センサ、16…カム角センサ、17…ECU、20…可変動弁装置、21…吸気バルブ、22…吸気用カム軸、23…排気バルブ、24…排気用カム軸、25,100…可変機構、26,110…保持機構、30…カバー(第1の回転体)、31,101…スプロケット(第1の回転体)、32,102…ハウジング(第1の回転体)、33,103…ベーンロータ(第2の回転体)、33A…ボス、33B,103A…ベーン、34…センターボルト、35…区画部、36,105…収容室、37,106…進角室、38,107…遅角室、40、60,80…大気開放機構、41…開閉ピン(開閉弁)、42,62,82…大気連通路、43…第3のばね、44…第3の解除室(開閉弁用油室)、45…第3のばね室、46,66,86…進角連通路、47,67,87…遅角連通路、48,68,88…大気開放通路、50…進角保持機構(第1の保持機構)、51…第1のピン(ピン、開閉弁)、51A,71A…外側ピン、51B,71B…内側ピン、51C,71C…底板、51D,71D…ストッパ、52…第1のばね(付勢部材)、52A,72A…外側ばね、52B,72B…内側ばね、53…第1の凹部(凹部)、54…第1の上段部、55…第1の下段部、56,76,33C…ベーン孔、57…第1の解除室、58…第1のばね室、70…遅角保持機構(第2の保持機構)、71…第2のピン(ピン、開閉弁)、72…第2のばね(付勢部材)、73…第2の凹部(凹部)、74…第2の上段部、75…第2の下段部、77…第2の解除室、78…第2のばね室、90…油圧機構、90A…作動油通路、91…オイルコントロールバルブ(OCV、油路制御部)、92…供給油路、92D…分岐点、93…第1の供給油路、93P…進遅角供給ポート、94…第2の供給油路、94P…解除用供給ポート、95…進角油路、95P…進角ポート、96…遅角油路、96P…遅角ポート、97…解除油路、97A…第1の解除油路、97B…第2の解除油路、97C…第3の解除油路、97D…分岐点、97P…解除用ポート、98,198…連通油路、99…排出油路、99P…排出ポート、111…ピン、112…凹部、113…ばね、114…解除室。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記各回転体の一方に設けられたピンと、前記各回転体の他方に設けられて前記ピンが嵌入する凹部と、前記ピンが前記凹部に嵌入する方向にこれを付勢する付勢部材と、前記ピンが前記凹部から抜脱する方向に前記ピンを付勢するための作動油が供給される解除室とを有し、前記解除室の油圧を低下させて前記ピンを前記凹部に嵌入することでバルブタイミングを特定時期に保持するロック状態と前記解除室の油圧を解除油圧まで上昇させて前記ピンを前記凹部から抜脱することでバルブタイミングを特定時期とは異なる時期に変更可能な解除状態とに切り替えられる保持機構と、
前記進角室及び前記遅角室並びに前記解除室に対する作動油の給排状態を制御する油路制御部を有する油圧機構とを備える内燃機関の可変動弁装置であって、
前記油圧機構は、
作動油供給源の作動油を前記油路制御部に供給するとともに同油路制御部から前記進角室及び前記遅角室に対して作動油を選択的に供給する供給油路と、
前記供給油路とは独立して設けられ前記油路制御部から前記解除室に作動油を供給する解除油路と、
前記供給油路と前記解除油路とを連通し前記解除油圧より小さい油圧の作動油を前記解除室に供給する連通油路とを備える
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。A first rotating body that is drivingly connected to the crankshaft; a second rotating body that is drivingly connected to the camshaft and rotates about the same rotation axis as the first rotating body; and the first rotating body And an advance chamber and a retard chamber formed by the second rotor and each of the rotors by hydraulic pressure selectively supplied to the advance chamber and the retard chamber. A variable mechanism that changes the valve timing of a valve that is driven to open and close by the camshaft by relative rotation;
A pin provided on one side of each of the rotating bodies; a recess provided on the other side of each of the rotating bodies; and a biasing member that biases the pins in a direction in which the pins are fitted into the recesses; A release chamber that is supplied with hydraulic oil for urging the pin in a direction in which the pin is pulled out of the recess, and the pin is inserted into the recess by reducing the hydraulic pressure of the release chamber. In a locked state in which the valve timing is held at a specific time and a release state in which the valve timing can be changed to a time different from the specific time by raising the hydraulic pressure in the release chamber to the release hydraulic pressure and removing the pin from the recess. A holding mechanism that can be switched to
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, comprising: a hydraulic mechanism having an oil passage control unit that controls a supply and discharge state of hydraulic oil to and from the advance chamber, the retard chamber, and the release chamber;
The hydraulic mechanism is
A supply oil passage that supplies hydraulic oil from a hydraulic oil supply source to the oil passage control unit and selectively supplies the hydraulic oil from the oil passage control unit to the advance chamber and the retard chamber;
A release oil path that is provided independently of the supply oil path and supplies hydraulic oil from the oil path control unit to the release chamber;
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, comprising: a communication oil passage that communicates the supply oil passage with the release oil passage and supplies hydraulic oil having a hydraulic pressure smaller than the release oil pressure to the release chamber.
請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。2. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the communication oil passage communicates a portion of the supply oil passage from the hydraulic oil supply source to the oil passage control unit and the release oil passage.
前記解除油路は、前記解除室として前記第1の保持機構に設けられた第1の解除室と前記解除室として前記第2の保持機構に設けられた第2の解除室との双方に作動油を供給するものである
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の可変動弁装置。The holding mechanism restricts the valve timing from changing to the advance side with respect to the specific time, and the second holding mechanism restricts the valve timing from changing to the retard side from the specific time. And the first holding mechanism and the second holding mechanism cooperate to hold the valve timing at the specific timing which is an intermediate timing between the most advanced timing and the most retarded timing. Is what
The release oil passage operates in both a first release chamber provided in the first holding mechanism as the release chamber and a second release chamber provided in the second holding mechanism as the release chamber. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein oil is supplied.
前記保持機構は前記カム軸に作用する交番トルクにより前記各回転体を相対回転させることによりバルブタイミングを前記特定時期よりも遅角側の時期から同特定時期まで段階的に進角させるラチェット式自律進角機構を含むものであり、
前記保持機構は前記進角室及び前記遅角室と大気空間とを連通する大気連通路をさらに有し、
前記ピンは、前記大気連通路を開放又は遮断する開閉弁を兼ねるものであり、前記解除室の各油圧の低下に伴い前記ピンは前記大気連通路を開放するものである
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The holding mechanism is a ratchet type autonomous system that advances the valve timing stepwise from a timing retarded from the specific timing to the specific timing by relatively rotating the rotating bodies with an alternating torque acting on the camshaft. Including an advance mechanism,
The holding mechanism further includes an atmospheric communication path that communicates the advance chamber and the retard chamber with the atmospheric space;
The pin serves as an on-off valve that opens or shuts off the atmosphere communication path, and the pin opens the atmosphere communication path as the hydraulic pressure in the release chamber decreases. Variable valve gear for engine.
前記進角室及び前記遅角室と大気空間とを連通する大気連通路と、同大気連通路を開放又は遮断する開閉弁と、前記大気連通路を遮断する方向に前記開閉弁を付勢するための作動油が供給される開閉弁用油室とを有し、前記回転軸の周方向において前記保持機構とは異なる位置に設けられた大気開放機構とをさらに備え、
前記解除油路は前記解除室に加えて前記開閉弁用油室に作動油を供給するものである
ことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 4,
An atmospheric communication passage that communicates the advance chamber and the retard chamber with the atmospheric space, an open / close valve that opens or closes the atmospheric communication passage, and the open / close valve that biases the open / close valve in a direction that blocks the atmospheric communication passage An on-off valve oil chamber to which hydraulic oil is supplied, and further includes an air release mechanism provided at a position different from the holding mechanism in the circumferential direction of the rotating shaft,
The release oil passage supplies hydraulic fluid to the on-off valve oil chamber in addition to the release chamber.
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