JP5850002B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents
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Description
図1に示す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は、車両の内燃機関に搭載される。尚、本実施形態において内燃機関の停止及び始動は、エンジンスイッチSWのオフ指令及びオン指令に応じるだけでなく、アイドルストップシステムISSのアイドルストップ指令及び再始動指令にも応じて、実現される。
まず、バルブタイミング調整装置1の基本構成につき、説明する。バルブタイミング調整装置1は、「作動液の圧力」として作動油の圧力を利用する液圧式であり、機関トルクの伝達によりカム軸2が開閉する「動弁」として吸気弁9(後に詳述する図10参照)のバルブタイミングを調整する。図1〜4に示すようにバルブタイミング調整装置1は、内燃機関にてクランク軸(図示しない)から出力される機関トルクをカム軸2へ伝達する伝達系に設置の回転駆動部10と、当該駆動部10を駆動するために作動油の入出を制御する制御部40とを、備えている。
回転駆動部10において金属製のハウジングロータ11は、リアプレート13とフロントプレート15とをシューリング12の軸方向両端部にそれぞれ締結してなる。リアプレート13は、シューリング12側へ向かって開口するロック孔162,172を、円筒孔状に形成している。
図1,5〜8に示す制御部40において、主進角通路41は、回転軸140に形成されて進角室22,23,24と連通している。主遅角通路45は、回転軸140に形成されて遅角室26,27,28と連通している。ロック解除通路49は、回転軸140に形成されてロック解除室161,171の双方と連通している。
次に、図1に示すように、主ロック要素160,161,162の組に主弾性部材163を組み合わせてなる「主ロック手段」としての主ロック機構16につき、詳細に説明する。
次に、図1に示すように、主ロック部材160側に組み付けられる「ロック制御手段」としてのロック制御機構18につき、詳細に説明する。
次に、図4に示すように、副ロック要素170,171,172の組に副弾性部材173及び制限溝174を組み合わせてなる「副ロック手段」としての副ロック機構17につき、詳細に説明する。
次に、カム軸2からベーンロータ14に作用する変動トルクにつき、説明する。
次に、ベーンロータ14を副ロック位相Psへ向かって付勢するための付勢構造につき、説明する。
次に、第一実施形態の作動を詳細に説明する。
始動により完爆した後における内燃機関の通常運転中は、図16,17に示すように、ポンプ4からの作動油供給が内燃機関の回転速度に応じた高い圧力にて継続される。その結果、各ロック解除室161,171に導入される作動油の圧力作用により、各ロック部材160,170がそれぞれロック孔162,172からの脱出位置Leに移動することで、各ロック位相Pm,Psでの回転位相ロックの解除状態が維持される(図8)。かかる状態下、スプール68の移動位置を領域Rr,Ra,Rhのいずれかに変更することで、バルブタイミングが適宜調整される。
エンジンスイッチSWのオフ指令又はアイドルストップシステムISSのアイドルストップ指令といった停止指令に応じて、図16,17に示すように通常運転中の内燃機関が停止するときには、燃料カットによって内燃機関を慣性回転状態とする前に、スプール68をロック領域Rlに移動させる。このときポンプ4からの作動油供給は、内燃機関の回転速度に応じた高い圧力で継続される。故に、遅角室26,27,28の作動油圧力により回転位相が最遅角位相としての主ロック位相Pmへ変化する。
以上説明した第一実施形態によると、停止した内燃機関にてエンジン温度Tが設定温度Ts以上となる間の温間停止状態では、感温体185が拡張状態Seへと変化する。これにより可動部材181は、主ロック部材160を位置決めするための第一位置L1にラッチされるので、主ロック孔162への当該部材160の嵌入が主ロック位相Pmにおいて許容される。即ち、主ロック位相Pmでの回転位相ロックが許容される。ここで、気筒7内のピストン8が下死点BDCに到達するよりも遅いタイミングにて吸気弁9を閉じる主ロック位相Pmでは、内燃機関の次の始動時に、下死点到達後のピストン8のリフトアップに応じて気筒7内ガスが吸気系に押出されることで、実圧縮比が低下する(デコンプレッション効果)。故に、設定温度Ts以上での温間停止後となる温間始動時、例えばアイドルストップシステムISSによる再始動が図18の如く頻繁に繰り返される場合でも、可動部材181を第一位置L1に定位させて主ロック位相Pmでの回転位相ロックを維持することで、始動不具合の発生を抑制できるのである。
図19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。
「ロック制御手段」としてのロック制御機構2018は、主ロック孔2162側に組み付けられる。このロック制御機構2018では、第一実施形態とは異なる可動部材2181及び制御弾性部材2182が、設けられている。
ここまで説明した構成の第二実施形態では、第一実施形態とは一部異なる作動が通常運転、停止及び始動に関して実現される。そこで、以下では、第二実施形態に特有な通常運転、停止及び始動に関する作動を、詳細に説明する。
以上説明した第二実施形態では、第一実施形態で説明した作用効果において「可動部材181」、「第一位置L1」、「第二位置L2」及び「主ロック孔162」をそれぞれ、「可動部材2181」、「開放位置Lo」、「閉塞位置Lc」及び「主ロック孔2162」に読み替えた内容を、奏することができるのである。
図26に示すように、本発明の第三実施形態は第二実施形態の変形例である。
「ロック制御手段」として、主ロック機構16の主ロック孔2162側に組み付けられるロック制御機構3018では、要素183,184,185が設けられず、第二実施形態とは異なる感温体3185が「ラッチ部材」としても機能する。
ここまで説明した構成の第三実施形態では、第二実施形態で説明した作動において「感温体185」、「可動部材2181」及び「主ロック孔2162」をそれぞれ、「感温体3185」、「可動部材3181」及び「主ロック孔3162」に読み替えた内容が、実現される。
以上説明した第三実施形態に特有の作用効果に説明する。
図31〜33に示すように、本発明の第四実施形態は第一実施形態の変形例である。
「主ロック手段」としての主ロック機構4016では、ベーンロータ14のうち回転軸140に対して偏心した箇所のベーン141に、円筒孔状の支持孔4144が形成されている。図34に示すように支持孔4144には、所定サイズδaの径方向隙間4145を介して、主ロック部材4160の鍔部160cが同軸上に嵌入されている。かかる嵌入により円筒状の主ロック部材4160は、支持孔4144に摺動支持されることで、軸方向の嵌入位置Liと脱出位置Leとに往復移動可能となっている(図31〜33参照)。それと共に、支持孔4144内において主ロック部材4160は、図35,36に示すように、隙間4145のサイズδaに応じた角度θaまで傾き可能となっている。即ち、主ロック部材4160の最大傾きは、角度θa分の傾きとなるように調整されている。尚、本実施形態の主ロック部材4160には、係止部160bが設けられていない。
「ロック制御手段」として、図31〜33の如く主ロック部材4160側に組み付けられるロック制御機構4018は、可動部材181、リング部材4187、制御弾性部材182、リテーナ部材183、ラッチ部材184及び感温体185を有している。
以上説明した構成の第四実施形態では、第一実施形態と同様な作動の実現により、第一実施形態と同様な作用効果を奏することができる。
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、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
Claims (10)
- 内燃機関の気筒(7)を開閉する吸気弁(9)のバルブタイミングを、作動液の圧力により調整するバルブタイミング調整装置において、
前記内燃機関のクランク軸と連動して回転するハウジングロータ(11)と、
前記内燃機関のカム軸(2)と連動して回転し、前記ハウジングロータ内において作動液の圧力を受けることにより、前記ハウジングロータに対する回転位相が変化するベーンロータ(14)と、
主ロック部材(160,4160)及び主ロック孔(162)を有し、前記気筒内のピストン(8)が下死点に到達するよりも遅いタイミングにて前記吸気弁を閉じるための前記回転位相である主ロック位相(Pm)において、前記主ロック部材が前記主ロック孔へ嵌入することにより、前記回転位相をロックする主ロック手段(16,4016)と、
副ロック部材(170)及び副ロック孔(172)を有し、前記主ロック位相よりも進角した前記回転位相である副ロック位相(Ps)において、前記副ロック部材が前記副ロック孔へ嵌入することにより、前記回転位相をロックする副ロック手段(17)と、
拡縮する感温体(185)を有すると共に、前記主ロック部材を位置決めするための第一位置(L1)と第二位置(L2)とに往復移動する可動部材(181)を有するロック制御手段(18,4018)であって、停止した前記内燃機関の温度が設定温度(Ts)以上となる間の温間停止状態の前記主ロック位相において、前記感温体が拡張状態(Se)へ変化することにより、前記主ロック孔への前記主ロック部材の嵌入を許容する前記第一位置に前記可動部材がラッチされ、停止した前記内燃機関の温度が前記設定温度未満となった後の冷間停止状態の前記主ロック位相において、前記感温体が収縮状態(Sc)へ変化して前記可動部材のラッチが外れることにより、前記主ロック孔への前記主ロック部材の嵌入を解除する前記第二位置に前記可動部材が移動するロック制御手段とを、備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。 - 内燃機関の気筒(7)を開閉する吸気弁(9)のバルブタイミングを、作動液の圧力により調整するバルブタイミング調整装置において、
前記内燃機関のクランク軸と連動して回転するハウジングロータ(11)と、
前記内燃機関のカム軸(2)と連動して回転し、前記ハウジングロータ内において作動液の圧力を受けることにより、前記ハウジングロータに対する回転位相が変化するベーンロータ(14)と、
主ロック部材(160)及び主ロック孔(2162,3162)を有し、前記気筒内のピストン(8)が下死点に到達するよりも遅いタイミングにて前記吸気弁を閉じるための前記回転位相である主ロック位相(Pm)において、前記主ロック部材が前記主ロック孔へ嵌入することにより、前記回転位相をロックする主ロック手段(16)と、
副ロック部材(170)及び副ロック孔(172)を有し、前記主ロック位相よりも進角した前記回転位相である副ロック位相(Ps)において、前記副ロック部材が前記副ロック孔へ嵌入することにより、前記回転位相をロックする副ロック手段(17)と、
拡縮する感温体(185,3185)を有すると共に、前記主ロック孔の開放位置(Lo)と閉塞位置(Lc)とに往復移動する可動部材(2181,3181)を有するロック制御手段(2018,3018)であって、停止した前記内燃機関の温度が設定温度(Ts)以上となる間の温間停止状態の前記主ロック位相において、前記感温体が拡張状態(Se)へ変化することにより、前記主ロック孔への前記主ロック部材の嵌入を許容する前記開放位置に前記可動部材がラッチされ、停止した前記内燃機関の温度が前記設定温度未満となった後の冷間停止状態の前記主ロック位相において、前記感温体が収縮状態(Sc)へ変化して前記可動部材のラッチが外れることにより、前記主ロック孔への前記主ロック部材の嵌入を解除する前記閉塞位置に前記可動部材が移動するロック制御手段とを、備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。 - 前記ロック制御手段(18,2018,3018,4018)は、
前記可動部材(181,2181,3181)に設けられるラッチ開口部(186,3186)を係止することにより、前記可動部材をラッチする一方、当該ラッチ開口部からの離脱又は当該ラッチ開口部内への収容により、前記可動部材のラッチを外すラッチ部材(184,3185)を、有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。 - 前記ロック制御手段(18,2018,4018)は、前記主ロック孔(162,2162)への前記主ロック部材の嵌入を解除する方向に前記可動部材(181,2181)を付勢する復原力(Fr)を与える制御弾性部材(182,2182)を、有し、
形状記憶材料からなる前記感温体(185)は、温度上昇に応じて前記拡張状態に形状復原し、
前記ラッチ開口部(186)は、前記復原力の方向に対して交差する内面(186a)を、形成し、
前記ラッチ部材は、前記拡張状態の前記感温体によって押圧されることにより、前記ラッチ開口部を係止する一方、前記復原力の分力(Frd)を前記内面から受けることにより、前記感温体を前記収縮状態に押圧しつつ前記ラッチ開口部から離脱することを特徴とする請求項3に記載のバルブタイミング調整装置。 - バイメタルからなる前記感温体(3185)は、温度上昇に応じて前記拡張状態に変化することにより、前記ラッチ部材として前記ラッチ開口部(3186)を係止する一方、温度低下に応じて前記収縮状態に変化することにより、前記ラッチ部材として前記ラッチ開口部内に収容されることを特徴とする請求項3に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記主ロック部材(4160)は、軸方向において前記主ロック孔への嵌入位置(Li)と前記主ロック孔からの脱出位置(Le)とに往復移動し、
前記可動部材は、所定サイズの許容隙間(4147)を介して前記主ロック部材に同軸上に外嵌され、前記軸方向において前記第一位置と前記第二位置とに往復移動し、
前記主ロック手段(4016)は、
前記主ロック部材及び前記可動部材をそれぞれ前記軸方向に往復移動可能に摺動支持する支持孔(4144)と、
前記主ロック部材の周りに形成され、前記内燃機関の始動後となる通常運転中に導入される作動液の圧力を前記主ロック部材に作用させることにより、当該主ロック部材を前記脱出位置に移動させ、当該圧力を前記可動部材に作用させることにより、当該可動部材を前記第一位置に移動させる主ロック解除室(161)と、
前記主ロック部材を嵌入位置側へ向かって付勢する主弾性部材(163)とを、有し、
前記ロック制御手段(4018)は、
復原力(Fr)を発生する制御弾性部材(182)と、
前記支持孔に同軸上に遊挿されると共に、所定サイズのシール隙間(4148)を介して前記主ロック部材に同軸上に外嵌され、前記復原力を受けて前記可動部材に前記第一位置側から面接触することにより、前記可動部材を前記第二位置側へ向かって押圧するリング部材(4187)とを、有し、
前記許容隙間は、前記可動部材に対して前記主ロック部材の傾きを許容するサイズ(δc)に形成されることにより、前記主ロック解除室からの作動液の流入を許容し、
前記シール隙間は、前記軸方向に前記許容隙間を挟んで前記主ロック解除室とは反対側において前記許容隙間よりも小さなサイズ(δd)に形成されることにより、前記可動部材と前記リング部材との接触界面と共同して、前記許容隙間からの作動液の通過を規制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。 - 前記許容隙間は、前記支持孔内における前記主ロック部材の最大傾きを許容することを特徴とする請求項6に記載のバルブタイミング調整装置。
- 前記リング部材は、前記支持孔内のうち前記可動部材の内周側に同軸上に遊挿され、
前記リング部材及び前記可動部材の間に所定サイズに形成される遊挿隙間(4149)は、前記支持孔内における前記主ロック部材の最大傾き状態下、前記支持孔内における前記リング部材の最大傾きを許容することを特徴とする請求項6又は7に記載のバルブタイミング調整装置。 - コイルスプリングである前記制御弾性部材は、前記主ロック部材の外周側に同軸上に配置され、
前記リング部材は、当該制御弾性部材の内周側及び外周側のうち少なくとも一方に、当該制御弾性部材を前記軸方向にガイドするガイド部(4187a,4187c)を、形成することを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。 - 前記主ロック位相及び前記副ロック位相間の前記回転位相において、前記ハウジングロータに対して前記ベーンロータを進角側へ付勢する進角弾性部材(19)を、備えることを特徴とする請求項1〜9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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