JP6229564B2 - 弁開閉時期制御装置 - Google Patents
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Description
また、高速で相対回転位相を変化させて、短時間で中間ロック位相でのロック状態を実現させるためには、中間ロック機構からの短時間での作動流体の排出が必要である。そこで、このような構成とすれば、変化速度の遅い方向に相対回転位相が変化するときの中間ロック機構からの作動流体の排出流量よりも、変化速度の速い方向に相対回転位相が変化するときの中間ロック機構からの作動流体の排出流量を多くすることができ、高速で相対回転位相を高速させたときにも、確実に中間ロック位相でのロック状態を実現させることができる。
以下に、自動車用エンジン(以下、単に「エンジン」と称する)における吸気弁側の弁開閉時期制御装置に本発明を適用した第1実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明において、エンジンEは内燃機関の一例である。
図1に示すように、弁開閉時期制御装置10は、クランクシャフトCと同期回転するハウジング1と、ハウジング1の内側でハウジング1の軸心Xと同軸心に配置され、エンジンEの弁開閉用のカムシャフト101と一体回転する内部ロータ2とを備えている。カムシャフト101は、エンジンEの吸気弁103の開閉を制御するカム104の回転軸であり、内部ロータ2、及び固定ボルト5と同期回転する。カムシャフト101は、エンジンEのシリンダヘッドに回転自在に組み付けられている。なお、クランクシャフトCは駆動軸の一例であり、ハウジング1は駆動側回転体の一例であり、内部ロータ2は従動側回転体の一例である。
弁開閉時期制御装置10は、ハウジング1に対する内部ロータ2の相対回転位相の変化を拘束することにより、相対回転位相を最進角位相と最遅角位相との間にある中間ロック位相Pに拘束する中間ロック機構8を備えている。相対回転位相が中間ロック位相Pに拘束された状態でエンジンEを始動することによって、エンジン始動直後の作動油の油圧が安定しない状況においても、クランクシャフトCの回転位相に対するカムシャフト101の回転位相を適正に維持し、エンジンEの安定的な回転を実現することができる。
図1に示すように、本実施形態においては、OCV(オイルコントロールバルブ)51が、内部ロータ2の内側で且つ軸心Xと同軸心に配設されている。OCV51は電磁弁の一例である。OCV51は、スプール52と、スプール52を付勢する第1バルブスプリング53aと、給電量を変化させてスプール52を駆動する電磁ソレノイド54とを備えて構成される。なお、電磁ソレノイド54については、公知の技術であるので詳細な説明を省略する。
図1に示すように、オイルパン61に貯留されている作動油は、クランクシャフトCの回転駆動力が伝達されることにより駆動する機械式のオイルポンプ62によって汲み上げられ、後述する供給流路47を流通する。そして、供給流路47を流通した作動油は、OCV51を経由して、進角流路43、遅角流路44、ロック解除流路45に供給される。
(1)W1の状態
図5に示すように、電磁ソレノイド54に給電を行わない場合(給電量が0)においてOCV51は図3のW1の状態にあり、第1バルブスプリング53aの付勢力によりスプール52はストッパ55に当接し、最も左方に位置している。この状態において供給流路47に作動油を供給すると、作動油は第1供給部分47a、第2供給部分47b、第3供給部分47cを流通する。第3供給部分47cにおいてチェックバルブ48に作用する油圧が第2バルブスプリング53bの付勢力を上回ると、チェックバルブ48は開弁する。そして作動油は、第4供給部分47d、第5供給部分47e、第6供給部分47fを流通し、第1環状溝47gを介して第7環状溝52cに到達し、第4環状溝47jを介して第8環状溝52dに到達する。
図6に示すように、電磁ソレノイド54への給電量を増やしてOCV51が図3のW2の状態になった場合には、スプール52はW1の状態よりも少し右方に移動している。この状態において供給流路47に作動油を供給すると、作動油は第7環状溝52c、第8環状溝52dに到達する。第7環状溝52cは第2環状溝47hを介してロック解除流路45に繋がっているので、作動油はロック解除流路45を流通し、第1凹部85、第2凹部86に供給される。すなわち、ロック解除流路45は供給状態に切り換わる。従って、供給された作動油の油圧が第1スプリング82、第2スプリング84の付勢力を上回ると、第1ロック部材81と第2ロック部材83は第1凹部85と第2凹部86からそれぞれ離間し、ロック解除状態になる。なお、図6は、W1の状態からW2の状態に切り換わった直後の状態を表している。
図7に示すように、電磁ソレノイド54に更に給電を行ってOCV51が図3のW3の状態になった場合には、スプール52はW2の状態よりも少し右方に移動している。この状態において供給流路47に作動油を供給すると、作動油は第7環状溝52c、第8環状溝52dに到達する。第7環状溝52cは引き続きロック解除流路45に繋がっているので、作動油はロック解除流路45を流通し、第1凹部85、第2凹部86に供給される。すなわち、ロック解除流路45は供給状態である。従って、W3の状態においても、W2の状態から引き続き、ロック解除状態が維持される。なお、図7は、図3に示すW3の状態の中央付近の状態を表している。
図8に示すように、電磁ソレノイド54に更に給電を行ってOCV51が図3のW4の状態になった場合には、スプール52はW3の状態よりも少し右方に移動している。この状態において供給流路47に作動油を供給すると、作動油は第7環状溝52c、第8環状溝52dに到達する。第7環状溝52cは引き続きロック解除流路45に繋がっているので、作動油はロック解除流路45を流通し、第1凹部85、第2凹部86に供給される。すなわち、ロック解除流路45は供給状態である。従って、W4の状態においても、W2、W3の状態から引き続き、ロック解除状態が維持される。なお、図8は、W3の状態からW4の状態に切り換わった直後の状態を表している。
以下、本発明の第2実施形態に係る弁開閉時期制御装置10について図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態の説明においては、第1実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を付し、同様の構成に関する説明は省略する。本実施形態の弁開閉時期制御装置10においては、中間ロック機構8に給排される作動油が流通する流路として、ロック解除流路45以外に、ロック排出流路46が形成されている点である。
(1)W1の状態
図14に示すように、電磁ソレノイド54に給電を行わない場合(給電量が0)においてOCV51は図12のW1の状態にあり、第1バルブスプリング53aの付勢力によりスプール52はストッパ55に当接し、最も左方に位置している。この状態において供給流路47に作動油を供給すると、第1実施形態と同様に、進角流路43を流通する作動油は進角室41に供給され、これと同時に、作動油は遅角室42から排出されて遅角流路44を流通し、中間ロック機構8から排出された作動油もロック解除流路45を流通する。このとき、ロック排出流路46を流通する作動油は、第6環状溝47mを介して収容空間5aに排出され、その後、主排出流路52bから第3貫通孔52gを通って、弁開閉時期制御装置10の外部に排出される。すなわち、中間ロック機構8(第1凹部85、第2凹部86)にある作動油は、ロック解除流路45とロック排出流路46の両方から排出される。以下、本実施形態のW1の状態における、ロック解除流路45、第2環状溝47h、第9環状溝52h、第1貫通孔52e、ロック排出流路46、第6環状溝47mをまとめて第1排出流路と称する。
図12、図15、図16、図17に示すように、OCV51がW2、W3、W4の状態にあるときは、ロック排出流路46は供給流路47とも主排出流路52bとも繋がっていないので、作動油はロック排出流路46を流通しない。すなわち、W2、W3、W4の状態における進角流路43、遅角流路44、ロック解除流路45を流通する作動油の増減傾向は、図12、図13に示すように、第1実施形態と全く同じである。すなわち、W2の状態は「ロック解除した状態での進角作動」であり、W3の状態は「中間位相保持」であり、W4の状態は「ロック解除した状態での遅角作動」であり、これらはいずれも位相可変モードに該当する。そのため、本実施形態においては、詳細な説明を省略する。
本実施形態においては、第1実施形態の図9の状態(W4Eの状態)になっても、OCV51のスプール52と収容空間5aの底面との間に隙間があり、電磁ソレノイド54への給電量を増加させることにより、スプール52は更に右方へ移動して図18に示すW5の状態になる。この状態において供給流路47に作動油を供給すると、W4の状態から引き続き、進角室41から排出された作動油は進角流路43を流通し、遅角流路44を流通する作動油は遅角室42に供給される。ロック解除流路45を流通する作動油は第7環状溝52cに繋がっているものの、第7環状溝52cと第1環状溝47gとは対向せず、第5面積は0になる。すなわち、ロック解除流路45は作動油が流通しない。
第1実施形態及び第2実施形態においては、内部ロータ2の内側に配置された1つのOCV51で、進角室41、遅角室42、中間ロック機構8への作動油の給排を制御したが、これに限られるものではない。例えば、OCV51の機能を2つに分離し、内部ロータ2の内側に、進角室41、遅角室42への作動油の給排のみを制御するOCV51Aを配置し、ハウジング1の外側に、中間ロック機構8への作動油の給排を制御するOCV51Bを配置するように構成してもよい。また、図20に示すように、OCV51AとOCV51Bの両方をハウジング1の外側に配置する構成にしてもよい。このとき、OCV51Aについては、スプール52の位置により作動油の流量が変化する3位置比例制御弁を用いるとよい。
2 内部ロータ(従動側回転体)
4 流体圧室
8 中間ロック機構
10 弁開閉時期制御装置
21 突出部(仕切部)
41 進角室
42 遅角室
43 進角流路
44 遅角流路
51 OCV(電磁弁)
52 スプール
101 カムシャフト
C クランクシャフト(駆動軸)
E エンジン(内燃機関)
P 中間ロック位相
S1 進角方向
S2 遅角方向
X 軸心
Claims (3)
- 内燃機関の駆動軸と同期回転する駆動側回転体と、
前記駆動側回転体の内側で前記駆動側回転体の軸心と同軸心に配置され、前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間に区画形成される流体圧室と、
前記駆動側回転体及び前記従動側回転体の少なくとも一方に設けられた仕切部で前記流体圧室を仕切ることにより形成される進角室及び遅角室と、
作動流体の給排により、前記駆動側回転体に対する前記従動側回転体の相対回転位相が最進角位相と最遅角位相との間の中間ロック位相に拘束されるロック状態と前記中間ロック位相の拘束が解除されたロック解除状態とが選択的に切り替えられる中間ロック機構と、
前記進角室に給排される前記作動流体の流通を許容する進角流路と、
前記遅角室に給排される前記作動流体の流通を許容する遅角流路と、
給電量を変化させることによりスプールの位置を変化させ、前記進角室、前記遅角室及び前記中間ロック機構に対する前記作動流体の給排を制御する少なくとも1つの電磁弁と、を備え、
前記中間ロック機構から前記作動流体が排出され且つ前記進角室及び前記遅角室のいずれか一方に前記作動流体が供給されいずれか他方から前記作動流体が排出されるように前記電磁弁が制御されたロック移行モードにあるときに前記進角流路及び前記遅角流路を流通する前記作動流体の最大流量は、前記中間ロック機構に前記作動流体が供給されるように前記電磁弁が制御されている位相可変モードにあるときに前記進角流路及び前記遅角流路を流通する前記作動流体の最大流量よりも多く、
前記ロック移行モードにおいて前記相対回転位相が進角方向と遅角方向の両方向に変化可能に構成されており、
前記ロック移行モードにおいて、前記電磁弁の前記スプールが前記スプールの可動範囲の一方の端部にあるときに前記相対回転位相が前記進角方向へ変化しつつ前記作動流体は前記中間ロック機構から第1排出流路を流通して排出され、前記スプールが可動範囲の他方の端部にあるときに前記相対回転位相が前記遅角方向へ変化しつつ前記作動流体は前記中間ロック機構から第2排出流路を流通して排出され、
前記相対回転位相が前記遅角方向へ変化するときの前記従動側回転体の速度である遅角変化速度の方が前記相対回転位相が前記進角方向へ変化するときの前記従動側回転体の速度である進角変化速度よりも速い場合、前記進角変化速度に対する前記遅角変化速度の速度比以上に、前記第2排出流路を流通する前記作動流体の流量が前記第1排出流路を流通する前記作動流体の流量よりも多い、弁開閉時期制御装置。 - 前記ロック移行モードにあるときに、前記進角流路及び前記遅角流路を流通する前記作動流体の流量は前記電磁弁の前記スプールが前記スプールの可動範囲の端部へ近づくにつれて増加する、請求項1に記載の弁開閉時期制御装置。
- 前記位相可変モードにおいて、前記相対回転位相を保持しつつ前記中間ロック機構に前記作動流体を供給するときの前記作動流体の流量が、前記相対回転位相を変化させつつ前記中間ロック機構に前記作動流体を供給するときの前記作動流体の流量よりも多い、請求項1又は2に記載の弁開閉時期制御装置。
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