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JP2013119842A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

内燃機関のバルブタイミング制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】機関低温時における例えばエンストによる再始動性の向上を図ることができる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供する。
【解決手段】ハウジング3のフロントプレート13の内端面に設けられ、周方向の長さLが第1ベーン16aの周方向幅よりも大きく形成された溝通路50を備え、この溝通路は、ベーンロータ9がハウジングに対して最遅角側に相対回転した位置において、周方向の一端部50aと他端部50bを介して進角油圧室12と遅角油圧室11とを連通させ、機関が例えば低温時にエンストした状態でベーンロータが最遅角位置の回転している場合に、両油圧室を連通させることによって交番トルクによるベーンロータのばたつき量を大きくしてロック位置へ速やかに回転させて、良好な再始動を得る。
【選択図】図4

Description

本発明は、吸気弁や排気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。
周知のように、内燃機関の停止時に、ロックピンを用いて最遅角位置と最進角位置の間でベーンロータをロックするベーン式のバルブタイミング制御装置が提供されている。この装置は、機関停止時において、バルブスプリングのばね力に起因する正負の交番トルクを利用してベーンロータをばたつかせながら前記所定の中間位置に回転させて前記ロックピンをロック穴に係合させてベーンロータをロックさせるようになっている。
ところが、作動油の粘度が比較的高い低温状態でかつロック位置よりも遅角側寄りにロックピンが位置しているときに、例えばエンストを起こし、再始動のためのクランキングを行った場合に、遅角作動室や進角作動室に充填されている作動油の粘性抵抗によって前記ベーンロータのばたつき量が小さくなってしまう。このため、前記ロックピンがロック位置に到達するまでに時間が掛かり、機関の始動性が悪化してしまう、といった課題を招いている。
そこで、以下の特許文献1に記載されたものは、補助排出油路を設け、これによって前記各作動室内の作動油を外部に排出させて、クランキング時にベーンロータを大きくばたつかせてロックピンをロック位置まで速やかに移動させることも考えられている。
特開2010−261312号公報
しかしながら、特許文献1に記載のバルブタイミング制御装置のように補助排出油路を設けて作動油を排出したとしても、この補助排出油路内の流動抵抗が大きく、特に、比較的粘度の高い低温状態では作動油の粘性抵抗も加わることから外部に速やかに排出することができない。この結果、前記ベーンロータをロック位置まで速やかに回転させることができない。
本発明は、前記従来技術の技術的課題に鑑みて案出されたもので、機関始動時にベーンロータをロック位置まで速やかに回転させることのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。
請求項1記載の発明は、とりわけ、ハウジングのベーンと摺動する部位に設けられ、前記ベーンの周方向幅よりも大きく形成された溝状の連通路と、を備え、該連通路は、ベーンロータがハウジングに対して最遅角側に相対回転した位置において、周方向の一端が進角作動室に臨んで最遅角位置よりもさらに遅角側の位置に形成されていると共に、他端が前記遅角作動室に臨んで形成されているか、または、前記ベーンロータがハウジングに対して最進角側に相対回転した位置において、周方向の一端が前記遅角作動室に臨んで前記最進角位置よりもさらに進角側の位置に形成されていると共に、他端が前記進角作動室に臨んで形成されていることを特徴としている。
本発明によれば、機関の始動時にベーンロータをハウジングに対するロック位置に速やかに回転させることができる。
本発明に係るバルブタイミング制御装置を示す全体構成図である。 同バルブタイミング制御装置の要部の分解斜視図である。 同バルブタイミング制御装置のベーンロータが最遅角位相の位置に回転した状態を示す図1のA−A線断面図である。 図1のB矢視図である。 図4のC−C線断面図であって、Aはベーンロータが最遅角位置に存する場合を示し、Bはベーンロータが僅かに進角側に回転した作用状態を示している。 同ベーンロータが中間位相の回転位置に保持された状態を示す図1のA−A線断面図である。 同ベーンロータが最進角位相の位置に回転した状態を示す図1のA−A線断面図である。 本実施形態のベーンロータが最遅角寄りに位置する場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。 同ベーンロータが交番トルクによってやや進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。 同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。 同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。 同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。 同ベーンロータがさらに進角側に回転した場合の各ロックピンの作動を示す展開断面図である。 第2実施形態の要部断面図であって、Aはベーンロータが最遅角位置に存する場合を示し、Bはベーンロータが僅かに進角側に回転した状態を示している。 第3実施形態のバルブタイミング制御装置をフロントプレート側からみた正面図である。 第4実施形態の要部断面図であって、Aはベーンロータが最遅角位置に存する場合を示し、Bはベーンロータが僅かに進角側に回転した作用状態を示している。 第5実施形態の要部断面図である。
以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置を、ハイブリット車あるいはアイドリングストップ車の吸気弁側に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
前記バルブタイミング制御装置は、図1〜図3に示すように、機関のクランクシャフトによりタイミングチェーンを介して回転駆動される駆動回転体であるスプロケット1と、機関前後方向に沿って配置されて、前記スプロケット1に対して相対回転可能に設けられた吸気側のカムシャフト2と、前記スプロケット1とカムシャフト2との間に配置されて、該両者の相対回転位相を変換する位相変更機構3と、該位相変更機構3を、最進角位相と最遅角位相の間の中間位相位置及び最遅角位相の位置でロックさせるロック機構4と、前記位相変更機構3とロック機構4にそれぞれ油圧を給排して別個独立に作動させる油圧回路5と、を備えている。
前記スプロケット1は、後述するハウジングの後端開口を閉塞するリアカバーとして構成され、ほぼ肉厚円板状に形成されて、外周に前記タイミングチェーンが巻回された歯車部1aを有していると共に、中央には前記カムシャフト2の一端部2aの外周に回転自在に支持される支持孔6が貫通形成されている。また、スプロケット1は、外周側の周方向等間隔位置に4つの雌ねじ孔1bが形成されている。
前記カムシャフト2は、図外のシリンダヘッドにカム軸受を介して回転自在に支持され、外周面には機関弁である吸気弁を開作動させる複数のカムが軸方向の位置に一体に固定されていると共に、一端部の内部軸心方向に雌ねじ孔2bが形成されている。
前記位相変更機構3は、図1〜図3に示すように、前記スプロケット1に軸方向から一体的に設けられたハウジング7と、前記カムシャフト2の一端部の雌ねじ孔2bに螺着するカムボルト8を介して固定され、前記ハウジング7内に回転自在に収容された従動回転体であるベーンロータ9と、前記ハウジング7内の作動室に形成されて、該ハウジング7の内周面に内方(中心)に向かって突設された後述する4つのシューと前記ベーンロータ9とによって隔成されたそれぞれ4つの遅角油圧室11及び進角油圧室12と、を備えている。
前記ハウジング7は、円筒状のハウジング本体10と、プレス成形によって形成され、前記ハウジング本体10の前端開口を閉塞するフロントプレート13と、後端開口を閉塞するリアカバーとしての前記スプロケット1と、から構成されている。
前記ハウジング本体10は、焼結金属によって一体に形成され、内周面の円周方向ほぼ等間隔位置に4つの前記各シュー10a〜10dが一体に突設されていると共に、該各シュー10a〜10dの外周側にはボルト挿通孔10eがそれぞれ軸方向に貫通形成されている。
前記フロントプレート13は、金属製の薄板円盤状に形成されて、中央に貫通孔13aが形成されていると共に、外周側の周方向の等間隔位置に4つのボルト挿通孔13bが貫通形成されている。
そして、前記スプロケット1とハウジング本体10及びフロントプレート13は、前記各ボルト挿通孔13b、10eを挿通して前記各雌ねじ孔1bに螺着する4本のボルト14によって共締め固定されている。
なお、図2及び図3中、50は、前記スプロケット1の内側面の外周側に取り付けられた位置決め用ピンであって、この位置決め用ピン50は、前記ハウジング本体10の第1シュー10aの外周面に形成された位置決め用溝51に嵌入して、組付時のスプロケット1に対するハウジング本体10の位置決めを行うようになっている。
前記ベーンロータ9は、金属材によって一体に形成され、カムシャフト2の一端部に前記カムボルト8によって固定されたロータ15と、該ロータ15の外周面に円周方向のほぼ90°等間隔位置に放射状に突設された4つのベーン16a〜16dとから構成されている。
前記ロータ15は、軸方向に比較的肉厚な異形円板状に形成され、ほぼ中央位置にボルト挿通孔15aが貫通形成されていると共に、前端に前記カムボルト8の頭部が着座する円形凹状の着座面15bが形成されている。
そして、このロータ15は、互いに周方向で隣接する第1ベーン16aと第4ベーン16dとの間、並びに第2ベーン16bと第3ベーン16cとの間の各部位が、基準円となる一対の第1、第2小径部15c、15dとして形成されていると共に、前記隣接する第1ベーン16aと第2ベーン16bとの間、並びに第3ベーン16cと第4ベーン16dとの間の部位が、前記小径部15c、15dより大径な一対の第1、第2大径部15e、15fとして形成されている。
第1,第2小径部15c、15dは、互いに円周方向で約180°の角度位置、つまり径方向の反対側に対向して配置され、それぞれの外周面が同一曲率半径の円弧状に形成されている。
一方、第1,第2大径部15e、15fは、同じく互いに円周方向で約180°の角度位置、つまり径方向の反対側に対向して配置され、外周面が小径部15c、15dの外径よりも一回り大きく形成されて、同一の曲率半径の円弧状に形成されている。
したがって、前記第1、第2小径部15c、15dの外周面に対向する前記一対の第1、第2シュー10a、10bは、各先端部が内方(ハウジング中心方向)へ長く突出して側面ほぼ長方形状に形成されている。これに対して、第1、第2大径部15e、15fの外周面に対向する前記一対の第3,第4シュー10c、10dは、各先端部が第1、第2シュー10a、10bよりも短く形成されて、全体が側面ほぼ円弧状に形成されている。
また、前記第1〜第4シュー10a〜10dの各先端縁には、前記第1,第2小径部15c、15dと第1、第2大径部15e、15fの各外周面に摺接するシール部材17aがそれぞれ嵌着固定されている。この各シール部材17aは、ほぼコ字形状に形成されて、各シール溝の底面側に設けられた図外の板ばねによって前記第1、第2小径部15c、15dと第1、第2大径部15e、15fの各外周面方向へ付勢されている。
前記各ベーン16a〜16dは、その全体の突出長さがほぼ同一に設定されていると共に、円周方向の巾がほぼ同一の比較的薄肉なプレート状に形成されて、それぞれが各シュー10a〜10dの間に配置されている。また、前記各ベーン16a〜16dの先端外周部には、断面矩形状にシール溝が軸方向に沿って形成されていると共に、該各シール溝には、ハウジング本体10の内周面に摺接するコ字形状のシール部材17bがそれぞれ設けられている。
前記各シュー10a〜10dと各ベーン16a〜16dの各シール部材17a、17bによって、前記遅角油圧室11と進角油圧室12との間を常時シールするようになっている。
また、前記ベーンロータ9は、図3に示すように、遅角側へ相対回転すると第1ベーン16aの一側面が対向する前記第1シュー10aの対向側面に当接して最大遅角側の回転位置が規制され、図5に示すように、進角側へ相対回転すると第1ベーン16aの他側面が対向する他の第3シュー10cの対向側面に当接して最大進角側の回転位置が規制されるようになっている。つまり、この第3シュー10cが、第1ベーン16aを介してベーンロータ9のストッパ機能を発揮するようになっている。
このとき、他のベーン16b〜16dは、両側面が円周方向から対向する各シュー10b、10dの対向面に当接せずに離間状態にある。したがって、ベーンロータ9とシュー10との当接精度が向上すると共に、後述する各油圧室11,12への油圧の供給速度が速くなってベーンロータ9の正逆回転応答性が高くなる。
なお、前記ベーンロータ9は、ハウジング3との通常の相対回転制御時には、後述する第1ベーン16aが対応する第1シュー10aや第3シュー10cにそれぞれ当接した最遅角位相と最進角位相よりも内側で、つまり僅かに中間寄りの範囲内で相対回転制御されるようになっている。
前記各ベーン16a〜16dの正逆回転方向の両側面と各シュー10a〜10dの両側面との間に、前述した各遅角油圧室11と各進角油圧室12が隔成されている。この各遅角油圧室11と各進角油圧室12は、前記ロータ15の各小径部15c、15dに位置する各油圧室11a,12aの容積が各大径部15e、15fに位置する各油圧室11b,12bの容積よりも大きくなっている。
このため、前記小径部15c、15d側に位置する前記ベーン16a〜16dの各一側面16e〜16hの受圧面積が、各大径部15e、15f側に位置する各ベーン10a〜10dの各側面よりも大きくなっている。
また、前記各遅角油圧室11と各進角油圧室12とは、前記ロータ15の内部にそれぞれ形成された第1連通孔11cと第2連通孔12cを介して後述する油圧回路5にそれぞれに連通している。
前記ロック機構4は、機関の停止状態に応じて、ハウジング7に対してベーンロータ9を最遅角側の回転位置(図3の位置)と最進角側の回転位置(図7の位置)との間の中間回転位相位置(図6の位置)に保持すると共に、前記最遅角側の回転位置に保持するものである。
すなわち、図2、図8〜図13に示すように、前記スプロケット1の内側面1cの所定位置に形成された第1〜第3ロック凹部である第1〜第3ロック穴24、25、26と、前記ロータ15の第1、第2大径部15e、15fの内部周方向の3箇所に設けられて、前記各ロック穴24〜26にそれぞれ係脱する3つの第1〜第3ロック部材である第1〜3ロックピン27,28、29と、該各ロックピン27〜29の前記各ロック穴24〜26に対する係合を解除させるロック通路20と、から主として構成されている。
前記第1ロック穴24は、図2、図8〜図13に示すように、第1大径部15e側のスプロケット内側面1cに形成され、後述する第1ロックピン27の小径な先端部27aの外径よりも大径な円形状に形成されて、係入した前記先端部27aが円周方向へ僅かに移動可能になっている。また、第1ロック穴24は、スプロケット1の内側面1cの前記ベーンロータ9の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。さらに、この第1ロック穴24は、底面24aの深さが後述の第2、第3ロック穴25,26の第2底面25b、26bとほぼ同じ深さに設定されている。
したがって、第1ロックピン27は、ベーンロータ15の進角方向の回転に伴って先端部27aが前記第1ロック穴24に係入して底面24aに当接すると、先端部27aの側縁が第1ロック穴24の周方向内側縁24bに当接した時点でベーンロータ9の遅角方向への移動を規制するようになっている(図13参照)。
前記第2ロック穴25は、第1ロック穴24と同じく第1大径部15e側のスプロケット内側面1cに形成され、円周方向に沿った長溝の階段状に形成されている。つまり、スプロケット1の内側面1cを最上段として、これより一段ずつ低くなる第1底面25a、第2底面25bと順次低くなる階段状に形成され、遅角側の各内側面は垂直に立ち上がった壁面になっていると共に、第2底面25bの進角側の内側縁25cも垂直に立ち上がった壁面になっている。
前記第2底面25bは、円周方向に沿って進角側へ僅かに長く形成されて、ここに係合した状態で前記第2ロックピン28が図12、図13に示すように、進角方向へ僅かに移動可能になっている。
前記第3ロック穴26は、前記第2大径部15f側に前記第2ロック穴よりも長くスプロケット1の円周方向に延びた円弧長溝状に形成されていると共に、スプロケット内側面1cの前記ベーンロータ9の最遅角側の回転位置よりも進角側に寄った中間位置に形成されている。また、この第3ロック穴26は、その底面が遅角側から進角側に亘って低くなる3段の階段状に形成されて、これがロック案内溝として機能するようになっている。
つまり、第3ロック穴26は、スプロケット内側面1cを最上段として、これより一段ずつ低くなる第1底面26a、第2底面26bと順次低くなる階段状に形成され、遅角側の各内側面は垂直に立ち上がった壁面になっていると共に、第2底面26bの進角側の内側縁26cも垂直に立ち上がった壁面になっている。
前記第1ロックピン27は、図2、図8〜図13に示すように、ロータ15の第1大径部15eの内部軸方向に貫通形成された第1ピン孔31a内に摺動自在に配置され、小径の前記先端部27aと、該先端部27aの後側に位置する中空状の大径部位27bと、先端部27aと大径部位27bとの間に形成された段差受圧面27cと、によって一体に形成されている。前記先端部27aは、先端面が前記第1ロック穴24の底面24aに密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。
また、この第1ロックピン27は、大径部位27bの内部の凹溝底面とフロントプレート13の内面との間に弾装された付勢部材である第1スプリング36のばね力によって第1ロック穴24に係合する方向へ付勢されている。
また、この第1ロックピン27は、前記段差受圧面27cに前記ロータ15内に形成された第1解除用受圧室32から油圧が作用するようになっている。この油圧によって、第1ロックピン27が前記第1スプリング36のばね力に抗して後退移動して第1ロック穴24との係合が解除されるようになっている。
前記第2ロックピン28は、第1ロックピン27と同じく前記第1大径部15eの内部軸方向に貫通形成された第2ピン孔31b内に摺動自在に配置され、外径が段差径状に形成されて、小径の先端部28aと、該先端部28aの後側に位置する中空状の大径部位28bと、先端部28aと大径部位28bとの間に形成された段差受圧面28cと、によって一体に形成されている。前記先端部28aは、先端面が前記第2ロック穴25の各底面25a、25bに密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。
また、この第2ロックピン28は、大径部位28bの後端側から内部軸方向に形成された凹溝底面とフロントプレート13の内面との間に弾装された付勢部材である第2スプリング37のばね力によって第2ロック穴25に係合する方向へ付勢されている。
また、この第2ロックピン28は、前記段差受圧面28cに前記ロータ15内に形成された第2解除用受圧室33から油圧が作用するようになっている。この油圧によって、第2ロックピン28が前記第2スプリング37のばね力に抗して後退移動して第2ロック穴25との係合が解除されるようになっている。
前記第3ロックピン29は、前記ロータ15の第2大径部15fの内部軸方向に貫通形成された第1ピン孔31c内に摺動自在に配置され、外径が段差径状に形成されて、小径な前記先端部29aと、該先端部29aより後部側に位置する中空状の大径部位29bと、先端部29aと大径部位29bとの間に形成された段差受圧面29cと、によって一体に形成されている。前記先端部29aは、先端面が前記第3ロック穴26の各底面26a、26bに密着状態に当接可能な平坦面状に形成されている。
また、この第3ロックピン29は、大径部位29bの後端側から内部軸方向に形成された凹溝底面とフロントプレート13の内面との間に弾装された付勢部材である第1スプリング38のばね力によって第3ロック穴26に係合する方向へ付勢されている。
また、この第3ロックピン29は、前記段差受圧面29cに前記ロータ15内に形成された第3解除用受圧室34から油圧が作用するようになっている。この油圧によって、第3ロックピン29が前記第3スプリング38のばね力に抗して後退移動して第3ロック穴26との係合が解除されるようになっている。
そして、第1〜第3ロック穴24〜26と第1〜第3ロックピン27〜29との相対的な形成位置の関係は以下のようになっている。
すなわち、図8に示すように、前記ベーンロータ9が最遅角側に相対回転した位置では、第1ロックピン27が第2ロック穴25に係入して先端面が第2底面25bに当接すると共に、先端部の外側縁が第2ロック穴25の進角側の内側縁25cに当接した状態になる。
また、前記最遅角位置から第1ロックピン27が第2ロック穴25から抜け出して、ベーンロータ9が進角側へやや回転すると、第3ロックピン29が第3ロック穴26の第1底面26aに係入している段階(図9)と第2底面26bに係入した初期段階(図10)では、第1、第2ロックピン27、28は、各先端部28a、29aがスプロケット1の内側面1cに当接している。
その後、ベーンロータ9の進角側へのさらに僅かな回転に伴い第3ロックピン29が第3ロック穴26の第2底面26b上を摺動してほぼ中央に位置した時点(図11)で、第2ロックピン28の先端部28aが第2ロック穴25の第1底面25aに当接する。
さらに、第3ロックピン29の先端部29aが第3底面26bを摺接しながら進角側へ移動すると、図12に示すように、第2ロックピン28の先端部28aが第2ロック穴25の第2底面25bに当接する。このとき、第3ロックピン29は、第3底面24b上を進角側に向かって摺動する。
その後、ベーンロータ9の進角側へのさらなる回転に伴い第2、第3ロックピン28,29が進角側へ移動すると、図13に示すように、第1ロックピン27が第1ロック穴24内に係入するように配置形成されている。このとき、第1ロックピン27と第2ロックピン28の対向外側縁が、各ロック穴24,25の対向する各内側縁24b、25cに当接して、この間を挟持するように配置形成されている。
このとき、前記第3ロックピン29は、先端部29aの側縁が前記第2底面26bから立ち上がった前記内側縁26cから僅かに離間した状態で他の第1、第2ロックピン27,28の作用によってそれ以上の進角方向への移動が規制されるようになっている(図13参照)。
要するに、ベーンロータ9が最遅角側位置から進角側の所定位置まで相対回転するにしたがって前記第3ロックピン29が第1底面26a、第2底面26bに順次段階的に当接係合し、この第2底面26bに係入しながら進角側に移動して、この途中から第2ロックピン28が第2ロック穴25に係入して第1,第2底面25a、25bに順次段階的に当接係合する。その後、第1ロックピン27が第1ロック穴24に順次係合する。
これによって、ベーンロータ9は、全体として4段階のラチェット作用によって遅角方向への回転を規制されながら進角方向へ相対回転して、最終的に最遅角位相と最進角位相との間の中間位相位置に保持されるようになっている。
なお、前記第1〜第3ピン孔31a〜31cの後端側には、各ロックピン27、28,29の良好な摺動性を確保するために呼吸孔39を介して大気に連通している。
前記油圧回路5は、図1に示すように、前記各遅角油圧室11に対して第1連通路11cを介して油圧を給排する遅角通路18と、各進角油圧室12に対して第2連通路12cを介して油圧を給排する進角通路19と、前記各第1、第2解除用受圧室32〜34に対して通路部20aを介してそれぞれ油圧を供給、排出するロック通路20と、前記各通路18,19に作動油を選択的に供給すると共に、ロック通路20に作動油を供給する流体圧供給源であるオイルポンプ40と、機関運転状態に応じて前記遅角通路18と進角通路19の流路を切り換えると共に、前記ロック通路20に対する作動油の給排を切り換える制御弁である単一の電磁切換弁41と、を備えている。
前記遅角通路18と進角通路19とは、それぞれの一端部が前記電磁切換弁41の図外の各ポートに接続されている一方、他端側が前記カムシャフト2の内部に形成された通路部18a、19aと前記第1,第2連通路11c、12cとを介して前記各遅角油圧室11と各進角油圧室12にそれぞれ連通している。
前記ロック通路20は、図1、図2に示すように、一端側が電磁切換弁41のロックポートに接続されている一方、他端側の通路部20aが前記カムシャフト2の内部径方向から軸方向に折曲されて、前記ロータ15内に径方向へ分岐形成された分岐通路孔20b、20cを介して前記第1〜第3解除用受圧室32〜34にそれぞれ連通している。
前記オイルポンプ40は、機関のクランクシャフトによって回転駆動するトロコイドポンプなどの一般的なものであって、アウター、インナーロータの回転によってオイルパン42内から吸入通路を介して吸入された作動油が吐出通路40aを介して吐出されて、その一部がメインオイルギャラリーM/Gから内燃機関の各摺動部などに供給されると共に、他が前記電磁切換弁41側に供給されるようになっている。
なお、吐出通路40aの下流側には、図外の濾過フィルタが設けられていると共に、該吐出通路40aから吐出された過剰な作動油を、ドレン通路43を介してオイルパン42に戻して適正な流量に制御する図外の流量制御弁が設けられている。
前記電磁切換弁41は、図1に示すように、6ポート6位置の比例型弁であって、各構成部材については具体的に符番を入れて説明しないが、概略的には、ほぼ円筒状の軸方向に比較的長いバルブボディと、該バルブボディ内に軸方向へ摺動自在に設けられたスプール弁体と、バルブボディの内部一端側に設けられて、スプール弁体を一方向へ付勢する付勢部材であるバルブスプリングと、バルブボディの一端部に設けられて、前記スプール弁体をバルブスプリングのばね力に抗して他方向へ移動させる電磁ソレノイドと、から主として構成されている。
そして、この電磁切換弁41は、電子コントローラ35の制御電流と前記バルブスプリングとの相対的な圧力によって、前記スプール弁体を前後方向の6つのポジジョンに移動させて、オイルポンプ40の吐出通路40aと前記いずれか一方の油通路18,19と連通させると同時に、他方の油通路18,19とドレン通路43とを連通させるようになっている。また、前記ロック通路20と吐出通路40aあるいはドレン通路43とを選択的に連通させるようになっている。
このように、前記スプール弁体を、軸方向の6つポジションに移動させることによって、各ポートを選択的に切り換えてタイミングスプロケット1に対するベーンロータ9の相対回転角度を変化させると共に、各ロックピン27〜29の各ロック穴24〜26へのロックとロック解除を選択的に行ってベーンロータ9の自由な回転の許容と規制を行うようになっている。
前記電子コントローラ35は、内部のコンピュータが図外のクランク角センサ(機関回転数検出)やエアーフローメータ、機関水温センサ、機関温度センサ、スロットルバルブ開度センサおよびカムシャフト2の現在の回転位相を検出するカム角センサなどの各種センサ類からの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出すると共に、前述したように、前記電磁切換弁41の電磁コイルに制御パルス電流を出力して前記スプール弁体の移動位置を制御し、前記各ポートを選択的に切換制御するようになっている。
そして、車両のイグニッションスイッチをオフ操作して機関停止させた場合と、走行時のアイドリングストップなどの一時的な機関停止の場合とに分けて前記電磁切換弁41へ制御パルス電流を出力するようになっている。
そして、前記フロントプレート13の内端面には、図4、図5に示すように、前記各進角油圧室12側に連通路である4つの溝通路50がそれぞれ形成されている。
具体的に説明すれば、前記各溝通路50は、フロントプレート13の内端面にほぼ矩形状に切欠形成されて、周方向に所定長さLだけ延びた円弧長溝状に形成されていると共に、平坦な底面50cまでの深さDが比較的浅いほぼ均一の深さに設定されている。
また、各溝通路50は、同心円上に配置された円周方向の形成位置は、前記ベーンロータ9が最遅角位置に相対回転した際、つまり、第1ベーン16aが周方向から対向する第1シュー10aの一側面10fに当接してそれ以上の遅角方向の回転が規制された状態において、各ベーン16a〜16dが最遅角位置に存する場合に、各一端部50aが最遅角位置よりもさらに僅かに遅角側に形成され、図5A、Bに示すように、例えば第1ベーン16a側では一端部50aが第1シュー10aの一側面10fよりも僅かに遅角側に位置している。
また、各溝通路50の径方向の形成位置は、各内周縁がロータ15の外周面15c〜15fに沿って形成されていると共に、各外周縁が前記各ベーン16a〜16dの先端外周部に形成された前記各シール溝(各シール部材17b)の位置よりも内周側に形成されて、前記各シール溝とは連通されないようになっている。
さらに、各溝通路50の前記周方向の長さLは、前記各ベーン16a〜16dの周方向幅Wよりも僅かに大きく設定されて、前記ベーンロータ9が最遅角側の位置に存する場合に、各一端部50aが各進角油圧室12に臨み、各他端部50bが各遅角油圧室11にそれぞれ臨んで両油圧室11,12を連通するようになっている。
〔本実施形態の作動〕
以下、本実施形態のバルブタイミング制御装置の具体的な作動を説明する。
〔機関を手動停止させた場合〕
まず、車両の通常走行後にイグニッションスイッチをオフ操作して機関を停止させた場合には、電磁切換弁41への通電も遮断されることから、スプール弁体は、バルブスプリングのばね力で、一方向の最大位置に移動する(第1ポジション)。これによって、吐出通路40aに対して遅角通路18及び進角通路19の両方を連通させると共に、ロック通路20とドレン通路43を連通させる。
また、オイルポンプ40の駆動も停止されることから、いずれかの油圧室11,12や各第1〜第3解除用受圧室32〜34への作動油の供給が停止される。
そして、この機関停止前のアイドリング回転時には、各遅角油圧室11に作動油圧が供給されてベーンロータ9が図3示す最遅角側の回転位置になっている。このとき、第2、第3ロックピン28,29は、図6に示すように、第2、第3ロック穴25、26の位置から外れてスプロケット1の内側面1cに弾接しているが、第1ロックピン27は、第2ロック穴25に係合している。
この状態で、イグニッションスイッチがオフ操作されると、操作初期の機関停止直前に、前記電磁切換弁41にパルス電流が出力されてオイルポンプ40から各解除用受圧室32〜34に作動油が供給されることから、前記第1ロックピン27は、図中一点鎖線で示すように、第1スプリング36のばね力に抗して後退移動して第1ロック穴27との係合が解除されている。
また、この機関の停止直前では、カムシャフト2に作用する正負の交番トルクが発生する。特に、負のトルクによってベーンロータ9が遅角側から進角側へ回転して中間位相位置になると、第1〜第3ロックピン27〜29が、各スプリング36〜38のばね力で進出移動して各先端部27a〜29aが対応する第1〜第3ロック穴24〜26に係合する。これによって、ベーンロータ9は、図2に示す最進角と最遅角の間の中間位相位置に保持される。
すなわち、図8に位置するベーンロータ9が、前記カムシャフト2に作用する負の交番トルクによって僅かに進角側(図中矢印方向)に回転すると、この時点で、前記電磁切換弁41へのパルス電流の出力が停止されて、各解除用受圧室32〜34への油圧の供給が停止される。
したがって、図9に示すように、第1ロックピン27の先端部27aが第1スプリング36の付勢力でスプロケット1の内側面1cに弾接すると共に、前記第3ロックピン29の先端部29aが、第3スプリング38の付勢力によって第3ロック穴26の第1底面26aに当接係合する。ここで、ベーンロータ9に正の交番トルクが作用して遅角側へ回転しようとするが、第3ロックピン29の先端部29aの側縁が第1底面26aの立ち上がり段差面に当接して遅角側(図中矢印方向)への回転が規制される。
その後、負のトルクにしたがってベーンロータ9が進角側へ回転するに伴い第3ロックピン29が、図10に示すように、順次階段を下りるように移動して第2底面26bに当接係合する共に、第2底面26b上を進角方向へラチェット作用を受けながら中間位置まで移動する。
そうすると、今度は第2ロックピン28の先端部28aが、第2スプリング37の付勢力によって、図11に示すように、第2ロック穴25の第1底面25aに当接係合する。その後、ベーンロータ9がさらに進角側へ回転すると、図12に示すように、第3ロックピン29が内側縁26c近傍に移動すると共に、第2ロックピン28が第2ロック穴25の第2底面25bにラチェット作用を受けながら当接係合する。
さらに、ベーンロータ9が負のトルクによってさらに進角側へ移動すると、図11に示すように、第2、第3ロックピン28,29の同方向への移動と共に、第1ロックピン27が第1ロック穴24に係入すると共に、前述したように、該第1ロックピン27と第2ロックピン28によって各ロック穴24,25の対向内側縁24b、25cの間を挟持するように配置される。これによって、ベーンロータ9は、図4に示したように、最遅角と最進角の中間位置に安定かつ確実に保持される。
その後、機関を始動するために、イグニッションスイッチをオン操作すると、その直後の初爆(クランキング開始)によってオイルポンプ40が駆動し、その吐出油圧が、遅角通路18と進角通路19を介して各遅角油圧室11と各進角油圧室12にそれぞれ供給される。一方、前記ロック通路20とドレン通路43は連通された状態になっていることから、各ロックピン27〜29は、各スプリング36〜38のばね力によって各ロック穴24〜26に係合した状態を維持している。
また、前記電磁切換弁41は、油圧などの情報信号を入力して現在の機関運転状態を検出した電子コントローラ35によって制御されているため、オイルポンプ40の吐出油圧の不安定なアイドリング運転時は各ロックピン27〜29の係合状態を維持する。
続いて、例えば機関低回転低負荷域や高回転高負荷域に移行する直前には、電子コントローラ35から電磁切換弁41に制御電流が出力されて、スプール弁体が、バルブスプリングのばね力に抗して僅かに他方向へ移動する(第6ポジション)。これによって、吐出通路40aとロック通路20が連通すると共に、吐出通路40aに対する遅角通路18と進角通路19との連通が維持される。
したがって、ロック通路20から通路部20aを介して第1〜第3解除用受圧室32〜34に作動油(油圧)が供給されるので、各ロックピン27〜29は、各スプリング36〜38のばね力に抗して後退移動して先端部27a〜29aが各ロック穴24〜26から抜け出してそれぞれの係合が解除される。したがって、ベーンロータ9の自由な正逆回転が許容されると共に、遅角、進角油圧室11,12の両方に作動油が供給される。
ここで、前記いずれか一方の油圧室11,12のみに油圧を供給した場合は、ベーンロータ9がいずれか一方に回転しようとして、ロータ15内の第1〜第3ピン孔31a〜31cと第1〜第3ロック穴24〜26との間に発生した剪断力を第1〜第3ロックピン27〜29が受けていわゆる食い込み現象が発生して、速やかな係合解除ができないおそれがある。
また、両油圧室11,12のいずれにも油圧が供給されない場合は、前記交番トルクによってベーンロータ9がばたついてベーン16aとハウジング本体10のシュー10aとの衝突打音が発生するおそれがある。
これに対して本実施形態では、両方の油圧室11,12に油圧を供給していることから、前記各ロックピン27〜29の各ロック穴24〜26への食い込み現象やばたつき等を十分に抑制できる。
その後、例えば機関低回転低負荷域に移行した場合は、電磁切換弁41にさらに大きな制御電流が出力されて、スプール弁体が、バルブスプリングのばね力に抗してさらに他方側に移動し(第3ポジション)、吐出通路40aとロック通路20及び遅角通路18の連通状態を維持すると共に、進角通路19とドレン通路43を連通させる。
これによって、各ロックピン27〜29は、各ロック穴24〜26から抜け出た状態が維持される一方、進角油圧室12の油圧が排出されて低圧になる一方、遅角油圧室11が高圧になっていることから、ベーンロータ9をハウジング7に対して最遅角側に回転させる。
よって、バルブオーバーラップが小さくなって筒内の残留ガスが減少して燃焼効率が向上し、機関回転の安定化と燃費の向上が図れる。
その後、例えば機関高回転高負荷域に移行した場合は、電磁切換弁41に小さな制御電流が供給されて、スプール弁体が、一方向へ移動する(第2ポジション)。これによって、遅角通路18とドレン通路43が連通されると共に、吐出通路40aに対してロック通路20が連通状態を維持されていると共に、進角通路19が連通する。
したがって、各ロックピン27〜29の係合が解除された状態になっていると共に、遅角油圧室11が低圧になる一方、進角油圧室12が高圧になる。このため、ベーンロータ9は、図7に示すように、ハウジング11に対して最進角側に回転する。これにより、カムシャフト2は、スプロケット1に対して最進角の相対回転位相に変換される。
これによって、吸気弁と排気弁のバルブオーバーラップが大きくなって、吸気充填効率が高くなって機関の出力トルクの向上が図れる。
また、前記機関低回転低負荷域や高回転高負荷域からアイドリング運転に移行した場合は、電子コントローラ35から電磁切換弁41への制御電流の通電が遮断されて、スプール弁体が、バルブスプリングのばね力によって最大一方向に移動して(第1ポジション)、ロック通路20とドレン通路43を連通させると共に、吐出通路40aを遅角通路18と進角通路19の両方に連通させる。これによって、両油圧室11,12には、ほぼ均一圧の油圧が作用する。
このため、ベーンロータ9は、たとえ遅角側位置にあった場合でもカムシャフト2に作用する前記交番トルクによって進角側に回転する。これによって、各ロックピン27〜29が、各スプリング36〜38のばね力で進出移動して、前述したラチェット作用を得ながらロック穴24〜26に係合する。このため、ベーンロータ9は、図4に示す最進角と最遅角の間の中間位相位置にロック保持される。
また、機関を停止した際も、前述したように、イグニッションスイッチをオフ操作すると、各ロックピン27〜29は各ロック穴24〜26から抜け出すことなく係合状態を維持する。
さらに、所定の運転域が継続されている場合は、電磁切換弁41に通電されて、スプール弁体が軸方向のほぼ中央位置に移動する(第4ポジション)と、吐出通路40aやドレン通路43に対する前記遅角通路18と進角通路19の連通が遮断されると共に、吐出通路40aとロック通路20が連通される。これによって、各遅角油圧室11と各進角油圧室12の内部にそれぞれ作動油が保持された状態になると共に、各ロックピン27〜29が、各ロック穴24〜26から抜け出してロック解除状態が維持される。
したがって、ベーンロータ9が所望の回転位置に保持されて、カムシャフト2もハウジング7に対して所望の相対回転位置に保持されることから、吸気弁の所定のバルブタイミングに保持される。
このように、機関の運転状態に応じて、電子コントローラ35が電磁切換弁41に所定の通電量で通電、あるいは通電を遮断して前記スプール弁体の軸方向の移動を制御して、前記第1ポジション〜第4ポジションの位置に制御する。これによって、前記位相変換機構と3とロック機構4を制御してスプロケット1に対するカムシャフト2の最適相対回転位置に制御することから、バルブタイミングの制御精度の向上が図れる。
〔機関低温時のエンスト後の再始動時の作動〕
そして、例えば、機関の低温始動後に、前記ベーンロータ9が、前述のロック位置よりも遅角側の位置、つまり最遅角側の位置にあるときに、機関がエンストなどで異常停止してしまった場合、イグニッションスイッチをオン操作してクランキングを開始させると、この時点では、前記各遅角油圧室11と進角油圧室12に作動油が供給されていることから、正負の交番トルクによる前記ベーンロータ9のばたつき量が小さくなって、始動に最適な中間位相位置(ロック位置)への復帰時間が遅くなるおそれがある。
しかし、本実施形態では、図4及び図5Aに示すように、前記各遅角油圧室11と進角油圧室12がそれぞれ前記各溝通路50によって連通状態になっていることから、ベーンロータ9がクランキング初期の負の交番トルクによって進角側へ瞬間的に回転させようとすると、この回転力によって各遅角油圧室11内の作動油が各溝通路50を通って各進角油圧室12内に置換流動する。
このため、前記ベーンロータ9は、図5Bに示すように、最初の負の変動トルクによって進角方向へ大きくかつ速やかに回転することができ、つまり、ばたつき量(角度)を大きくすることができる。
また、ベーンロータ9が所定以上進角方向へ回転すると、図5Bに示すように、溝通路50の他端部50bが第1ベーン16aのスプロケット1側の一側面で閉塞されることから、この時点で遅角油圧室11から進角油圧室12への作動油の置換流動は阻止される。
その後は、前述したラチェット作用によってベーンロータ9を中間位相位置に回転させる。したがって、クランキング時におけるベーンロータ9の初期位置への復帰時間を短縮できるので始動性が向上する。
また、前述した機関のエンスト状態では、前記電磁切換弁41の電磁コイルへの通電が遮断されることになるが、この通電を遮断されるとは、例えば電磁コイルの断線した場合や、スプール弁体が移動中に作動油に混入した金属粉などのコンタミを前記スプール弁体と各ポートの孔縁との間などに噛み込んでロックし、流路の切り換えができなくなった場合も含む。したがって、これらの場合が前記遅角油圧室11と進角油圧室12に作動油が供給される状態になっているときに、ベーンロータ9が最遅角位置に存する場合にも、前述と同じように機関再始動時には、各溝通路50を介して各遅角油圧室11内の作動油が各進角油圧室12に置換流動してベーンロータ9の進角方向への回転を速やかに行わせることが可能になる。
〔機関が自動的に停止した場合〕
アイドリングストップなどによって機関が自動的に停止する場合は、前記手動で停止させた場合と同じく、この機関の自動停止前のアイドリング回転時に、電子コントローラ35によって電磁切換弁41に通電されて、吐出通路40aと遅角通路18を連通させると共に、進角通路19とドレン通路43を連通させると、同時に、ロック通路20とドレン通路43とを連通させる。したがって、各遅角油圧室11に作動油圧が供給されて、ベーンロータ9が図3示す最遅角側の回転位置になる。
このとき、前記ロック機構4は、各解除用受圧室32〜34に油圧が供給されていないことから、第2、第3ロックピン28,29が、図6に示すように、第2、第3ロック穴25、26の位置から外れて各スプリング37,38の付勢力によってスプロケット1の内側面1cに弾接していると共に、第1ロックピン27が、第1スプリング36のばね力によって第2ロック穴25に係合する。
これによって、前記ベーンロータ9は、最遅角側の回転位置に安定かつ確実にロックされことから、その後、機関の自動的な再始動時(クラインキング初期)には、吸気弁は最遅角位相の状態で始動が開始される。したがって、ピストンの有効圧縮比が低下して良好な始動性を確保しつつ機関の振動を十分に抑制することができる。
なお、機関が自動的に始動された後は、前述と同じく、前記電磁切換弁41に通電されて、スプール弁体を介して吐出通路40aとロック通路20を連通させるため、第1ロックピン27は、第2ロック穴25から抜け出て係合が解除される。これによって、ベーンロータ9の自由な正逆回転を確保できる。
以上のように、本実施形態では、特に、機関低温始動時のエンスト後の再始動には、各溝通路50を介して作動油が遅角油圧室11から進角油圧室12へ速やかに流入して、最遅角位置にあるベーンロータ9が始動に適した中間位相位置に速やかに回転させることができるため、良好な再始動性が得られる。
また、ベーンロータ9のロータ15に、第1ピン孔31a〜31cを介して第1〜第3ロックピン27〜29を設けたため、各ベーン16a〜16dの肉厚を十分に薄くすることができる。これによって、ベーンロータ9のハウジング7に対する相対回転角度を十分に拡大することが可能になる。
しかも、ベーンロータ9のロータ15を、ロックピンを保持するためにロータ全体を大径に形成するのではなく、第1大径部15eと第2大径部15fを部分的に形成し、ここにそれぞれ各ロックピン27〜29を設けるようにしたため、各小径部15c、15d領域に位置するそれぞれ2つの遅角油圧室11a、11aと進角油圧室12a、12aの各容積を、各大径部15e、15f領域に位置するそれぞれ2つの遅角油圧室11b、11bと進角油圧室12b、12bの各容積よりも大きく確保できる。
したがって、前記各大容積の遅角油圧室11a、11aと進角油圧室12a、12aに臨む各ベーン16a〜16dの各側面16e〜16hの受圧面積が、これと反対側の各側面よりも十分に大きくなる。このため、制御時におけるベーンロータ9の相対回転速度が高くなって、吸気弁のバルブタイミング制御の応答性が十分に向上する。
また、前記ロータ15の2つの小径部15c、15dと2つの大径部15e、15fを、それぞれ径方向の反対位置に形成したことから、ベーンロータ9全体の重量バランスを取ることができる。したがって、ベーンロータ9の常時円滑な相対回転作動が得られる。
また、本実施形態では、機関が自動的に停止した場合には、ロック機構4によってベーンロータ9を最遅角側の回転位置に、油圧ではなく機械的にロックさせるようにしたため、油圧源を別途設ける必要がなくなる。このため、装置の簡素化が図れると共に、コストの低減化が図れる。
さらに、本実施形態では、各油圧室11,12への油圧制御用とロック解除受圧室32〜34への油圧制御用の2つの機能を単一の電磁切換弁41によって行うようにしたため、機関本体へのレイアウトの自由度が向上すると共に、さらなるコストの低減化が図れる。
さらに、機関を手動停止させた場合には、前記ロック機構4によってベーンロータ9を中間回転位相位置への保持性が向上すると共に、各ロック穴25、26の階段状の各底面25a、25b、26a、26bによって第2ロックピン27と第3ロックピン28は必ず進角側の各底面25b、26b方向のみにラチェット式に案内移動されることから、かかる案内作用の確実性と安定性を担保できる。
前記各ロック穴25、26の階段状の各底面25a、25b、26a、26bによる4段階の長いラチェット作用によって、ベーンロータ9が最遅角側寄りに回転移動していたとしても、中間位置へ安定かつ確実に案内することが可能になる。
前記各受圧室32〜34に作用する油圧を、前記各油圧室11,12の油圧を用いるのではないことから、各油圧室11,12の油圧を用いる場合に比較して、前記各受圧室32〜34に対する油圧の供給応答性が良好になり、各ロックピン27〜29の後退移動の応答性が向上する。また、各油圧室11,12から各受圧室32〜34間のシール機構が不要になる。
また、本実施形態では、ロック機構4を、第1ロックピン27が係合する底面24a並びに第2ロックピン28が係合する第1、第2底面25a、25b、さらに第3ロックピン29が係合する第1、第2底面26a、26bとの3つに分けて形成したことによって、各ロック穴24、25、26が形成される前記スプロケット1の肉厚を小さくすることができる。つまり、例えば、ロックピンを単一とし、体一のロック穴の階段状の各底面を連続的に形成する場合は、この階段状の高さを確保するために前記スプロケット1の肉厚を厚くしなければならないが、前述のように、3つに分けることによってスプロケット1の肉厚を小さくできるので、バルブタイミング制御装置の軸方向の長さを短くでき、レイアウトの自由度が向上する。
〔第2実施形態〕
図14A、Bは第2実施形態を示し、ベーンロータ9の最遅角位置において、前記遅角油圧室11と進角油圧室12とを連通させる各溝通路51を、フロントプレート13ではなく、前記スプロケット1の内端面に形成したものである。
前記各溝通路51は、その周方向の長さLや深さD、配設位置などは第1実施形態と同様である。
したがって、この実施形態も第1実施形態と同じく、低温始動時に例えばエンストが発生して、その再始動時における負の交番トルクによって前記各溝通路51を介して遅角油圧室11内の作動油が進角油圧室12内に置換流動してベーンロータ9のばたつき量を大きくすることにより、ロック位置への復帰速度を速くして始動性を向上する、といった作用効果が得られる。
〔第3実施形態〕
図15は第3実施形態を示し、この実施形態では、フロントプレート13の内端面に前記第1実施形態のような最遅角側の位置に前記溝通路50を形成する他に、最進角側の位置にも第2溝通路52を形成したものである。
この第2溝通路52は、その周方向の幅Lが第1溝通路50と同じく、第1ベーン16aの幅Wよりも大きく設定されていると共に、ベーンロータ9の最進角の回転位置において、一端部52aが遅角油圧室11を臨んで第3シュー10cにオーバーラップする位置に形成され、他端部52bが進角油圧室12に臨んで配置されて、この時点では両油圧室11,12を連通するようになっている。
したがって、例えば機関のエンストなどによって機関が停止した際に、前記ベーンロータ9が最進角位置に保持されてしまった場合には、再始動時のクランキング初期に正の交番トルクが発生して、前記ベーンロータ9に進角油圧室12方向(図中反時計方向)への回転力が作用すると、進角油圧室12内の作動油が前記各溝通路52を通って遅角油圧室11側に置換流動する。これによって、ベーンロータ9は、ばたつき量が大きくなって始動に最適な中間位相位置(中間ロック位置)へ速やかに回転するため、かかる再始動性が良好になる。
なお、この実施形態では、最遅角側にも前記各溝通路50が形成されていることから、第1実施形態と同じくエンスト時に、ベーンロータ9が最遅角位置に保持された場合にも、再始動時には各溝通路50を介して作動油が置換流動することからばたつき量が大きくなって第1実施形態と同じ作用効果が得られる。
〔第4実施形態〕
図16A、Bは第4実施形態を示し、フロントプレート13側の溝通路50の他に、スプロケット1の内端面の前記各溝通路50と対向する位置に第2溝通路53を設けたものである。
したがって、この実施形態によれば、第1溝通路50と第2溝通路53とによって、遅角油圧室11と進角油圧室12とを連通させる通路断面積が大きくなるため、遅角油圧室11から進角油圧室12への作動油の流動抵抗が小さくなって置換流動速度がさらに速くなる。これによって、前記ベーンロータ9は、交番トルクを介した進角油圧室12側への回転が一層速やかに行われるので、機関再始動性をさらに向上させることができる。
〔第5実施形態〕
図17は第5実施形態を示し、この実施形態では、前記各溝通路50を、断面ほぼ円弧状に形成して、深さを底面50c中央の最深部から一端部50aと他端部50bに渡って漸次浅くなるように形成したものである。
このように、溝通路50の形状を円弧状に形成することによって、作動油が遅角油圧室11から滑らかに溝通路50内に案内されてさらに進角油圧室12へ滑らかに流入することから、流動抵抗が小さくなって前記各油圧室11,12間の置換流動速度をさらに上昇させることができる。
したがって、前記ベーンロータ9の中間位相方向への回転速度が速くなって、再始動性をさらに向上させることができる。
なお、前記溝通路50の円弧形状は、前記第2〜第4実施形態の各溝通路51,52、53に適用することも可能である。
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものでは、例えば、前記各溝通路50〜53の断面形状や深さ、周方向長さなどは装置の大きさや仕様によって任意に変更することができる。
また、この装置を排気弁側に適用することも可能であり、また、ベーンタイプのものであれば、いずれの装置にも適用することができる。
前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項a〕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において、
前記連通路は、前記ハウジングの軸方向の少なくとも一方の内端面に形成されていると共に、該内端面に対向する前記ベーンの軸方向の一側面によって開閉され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。
この発明によれば、連通路をハウジングの内端面に形成するだけであるから、別途配管などを利用する場合に比して構造が簡素化される。
〔請求項b〕請求項aに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記連通路は、前記ハウジングの軸方向の対向する両側内側面に形成されてい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。
〔請求項c〕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において、
前記連通路は、前記全ての作動室にそれぞれ形成されてい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。
〔請求項d〕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において、
前記連通路は、周方向の両端から中央部にいくにしたがって漸次深くなるように形成されてい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。
〔請求項e〕請求項dに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記連通路の少なくとも周方向の両端は、円弧状に形成されてい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。
〔請求項f〕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において、
前記連通路は、深さ寸法よりも径方向の幅寸法の方が長く形成されてい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。
この発明によれば、径方向の幅寸法を大きく取ることによって、入口の開口面積を大きくすることができるので作動室の流動抵抗を少なくすることができる。これによって、隣接する作動室内の作動油の置換流動が速やかに行われて、ベーンロータのばたつきを大きくすることができる。
〔請求項g〕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において、
前記ベーンの外周側端にシール溝が形成されていると共に、該シール溝内に前記ハウジングの内周面に摺動するシール部材が設けられてい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。
〔請求項h〕請求項gに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記連通路は、前記シール溝よりも内周側に設けられてい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。
〔請求項i〕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において、
前記ロック機構は、前記ベーンロータに設けられ、前記ハウジングに対して進退動するロック部材と、前記ハウジングに設けられ、前記ロック部材が進出した際に当接して前記ベーンロータのハウジングに対する相対回転を規制するロック凹部とを備えてい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。
〔請求項j〕請求項iに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記ロック部材は、前記ベーンに設けられ、ハウジングの軸方向に沿って進退動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。
〔請求項k〕請求項iに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記ベーンロータには、前記ハウジングに対して進退動する第2のロック部材を設けられていると共に、前記ハウジングには、前記第2のロック部材が進出した際に当接して、前記ロック部材とロック凹部との当接によって前記ベーンロータのハウジングに対する相対回転を規制する第2のロック凹部が設けられ、
前記第2のロック凹部は、周方向に沿った長溝状に形成されてい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。
〔請求項l〕請求項kに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第2のロック凹部には、底面に段差面が形成され、この段差面の幅長さは、前記ベーンがバルブスプリングのばね力に起因する正負の交番トルクによって揺動する角度以下に設定されてい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。
〔請求項m〕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において、
前記コントローラは、機関の始動後における前記制御弁による制御範囲を、前記連通路によって前記進角作動室と遅角作動室が連通しない範囲としてい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。
〔請求項n〕請求項mに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記制御弁は、前記コントローラによって制御されていない状態では、前記進角作動室と遅角作動室の両方に作動油を供給する位置に保持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。
1…スプロケット(駆動回転体)
2…カムシャフト
3…位相変更機構
4…ロック機構
5…油圧回路
7…ハウジング
9…ベーンロータ(従動回転体)
10…ハウジング本体
10a〜10d…第1〜第4シュー
11(11a)…遅角油圧室
11c…第1連通路
12(12a)…進角油圧室
12c…第2連通路
15…ロータ
15c、15d…小径部
15e、15f…大径部
16a〜16d…第1〜第4ベーン
18…遅角通路
19…進角通路
20…ロック通路
20a…通路部
20b…分岐通路
24…第1ロック穴(第1ロック凹部)
24a…底面
25…第2ロック穴(第2ロック凹部)
25a・25b…第1、第2底面
26…第3ロック穴(第3ロック凹部)
26a・26b…第1、第2底面
27…第1ロックピン(第1ロック部材)
28…第2ロックピン(第2ロック部材)
29…第3ロックピン(第3ロック部材)
36・37・38…第1〜第3スプリング(付勢部材)
31a・31b・31c…第1、第2、第3ピン孔
32・33・34…第1、第2、第3解除用受圧室
35…電子コントローラ
40…オイルポンプ
40a…吐出通路
41…電磁切換弁
43…ドレン通路
50〜53…溝通路(連通路)

Claims (3)

  1. クランクシャフトから回転力が伝達され、内周面から内方へ突設されたシューによって隔成された作動室を内部に有するハウジングと、
    カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周部に径方向に沿って延設され、前記各シューとの間で前記作動室を進角作動室と遅角作動室に隔成するベーンと、を有するベーンロータと、
    機関の状態に応じて前記ハウジングに対する前記ベーンロータの最遅角と最進角の相対回転位置の間で、該ベーンロータの回転をロックするかまたはロックを解除するロック機構と、
    前記ハウジングの前記ベーンと摺動する部位に設けられ、前記ベーンの周方向幅よりも大きく形成された溝状の連通路と、を備え、
    該連通路は、前記ベーンロータがハウジングに対して最遅角側に相対回転した位置において、周方向の一端が前記進角作動室に臨んで前記最遅角位置よりもさらに遅角側の位置に形成されていると共に、他端が前記遅角作動室に臨んで形成されているか、または、前記ベーンロータがハウジングに対して最進角側に相対回転した位置において、周方向の一端が前記遅角作動室に臨んで前記最進角位置よりもさらに進角側の位置に形成されていると共に、他端が前記進角作動室に臨んで形成されてい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。
  2. クランクシャフトから回転力が伝達され、内周面から内方へ突設されたシューによって隔成された作動室を内部に有するハウジングと、
    カムシャフトに固定されるロータと、該ロータの外周部に径方向に沿って延設され、前記各シューとの間で前記作動室を進角作動室と遅角作動室に隔成するベーンと、を有するベーンロータと、
    機関の状態に応じて前記ハウジングに対する前記ベーンロータの最遅角と最進角の相対回転位置の間で、該ベーンロータの回転をロックするかまたはロックを解除するロック機構と、
    前記進角作動室と遅角作動室への作動油の給排を制御する制御弁と、
    該制御弁の作動を制御するコントローラと、
    前記ハウジングの前記ベーンと摺動する部位に設けられ、前記ハウジングに対してベーンロータが相対回転することによって前記遅角作動室と進角作動油とを連通状態と非連通状態に切り換える溝通路と、
    を備え、
    該溝通路は、前記ベーンロータがハウジングに対して最遅角側あるいは最進角側に相対回転した位置において、少なくとも前記2つの遅角作動室と進角作動室とを連通させると共に、前記ベーンロータがハウジングに対して最遅角側あるいは最進角側の相対回転位置から反対方向へ所定以上に回転した場合に、前記進角作動室と遅角作動室を非連通状態と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。
  3. クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、
    カムシャフトに固定され、前記駆動回転体との間に進角作動室と遅角作動室に隔成し、前記進角作動室に作動室を供給する一方、遅角作動室内の作動油を排出することによって前記駆動回転体に対して進角側に作動し、前記遅角作動室に作動室を供給する一方、進角作動室内の作動油を排出することによって前記駆動回転体に対して遅角側に作動する従動回転体と、
    機関の状態に応じて前記駆動回転体に対する従動回転体の最遅角と最進角の相対回転位置の間で、前記従動回転体の回転をロックするかまたはロックを解除するロック機構と、
    前記駆動回転体の前記従動回転体との摺動部位に設けられ、該従動回転体が相対回転することによって前記遅角作動室と進角作動油とを連通状態と非連通状態に切り換える溝通路と、
    を備え、
    該溝通路は、前記ベーンロータがハウジングに対して最遅角側あるいは最進角側に相対回転した位置において、少なくとも前記2つの遅角作動室と進角作動室とを連通させると共に、前記ベーンロータがハウジングに対して最遅角側あるいは最進角側の相対回転位置から反対方向へ所定以上に回転した場合に、前記進角作動室と遅角作動室を非連通状態と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。
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