(57)【要約】【課題】  作動油が低温時でも、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を進角方向へ素早く変更できる弁開閉時期制御装置を提供すること。【解決手段】  外部ロータ５に対する内部ロータ４の相対回転位相を、進角方向Ｓ１へ変更させる時は、作動油の油温を検知し、油温が低温である場合には、油路切替弁２４を第１の位置２４Ａに切替える。同様に油温が高温である場合には、油路切替弁２４を第２の位置２４Ｂに切替える。外部ロータ５に対する内部ロータ４の相対回転位相を、遅角方向Ｓ２へ変更させる時は、作動油の油温に関係なく、油路切替弁２４を第３の位置２４Ｃに切替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成され、作動油が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を進角方向に変更させる複数の進角室及び前記相対回転位相を遅角方向に変更させる複数の遅角室と、
前記複数の進角室に作動油を給排する進角油路及び前記複数の遅角室に作動油を給排する遅角油路と、
前記進角油路及び前記遅角油路に作動油を供給可能なオイルポンプと、
前記オイルポンプから供給される作動油を前記進角油路及び前記遅角油路への給排を許可及び禁止を切替える油路切替弁とを備え、
前記進角油路は、１つの前記油路切替弁により第１の進角油路及び第２の進角油路の二つに分岐され、
前記第１の進角油路は、前記複数の進角室の内、一つの進角室へ作動油を給排し、
前記第２の進角油路は、前記複数の進角室の内、他の進角室へ作動油を給排することを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転をロック体により拘束するロック機構とを更に備え、
前記第１の進角油路に給排される作動油は、前記ロック体を押圧して前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転の規制を解除することを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記油路切替弁は少なくとも、前記第１の進角油路への作動油の供給を許可し、前記第２の進角油路への作動油の供給を禁止する第１の位置と、前記第１の進角油路及び前記第２の進角油路への作動油の供給を許可する第２の位置とを有することを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記油路切替弁は、作動油の油温の検知結果に基づいて前記第１の進角油路と前記第２の進角油路との間で切替可能であることを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸・排気弁の開閉時期を制御する弁開閉時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、進角側分室及び遅角側分室（進角室及び遅角室に相当）を少なくとも二つ以上有し、油圧の供給される油圧室（進角室及び遅角室）の数が内燃機関の運転状態に応じて変更され、これによって、応答性を向上させることができる位相可変機構（弁開閉時期制御装置に相当）が開示されている。
【０００３】
具体的には、四室ある進角側分室及び遅角側分室の内、三つの進角側分室及び三つの遅角側分室は、３位置５ポート切替弁である第１電磁切替弁により作動油の給排を許可もしくは禁止され、四室ある進角側分室及び遅角側分室の内、一つの進角側分室及び一つの遅角側分室は、３位置４ポート切替弁である第２電磁切替弁により作動油の給排を許可もしくは禁止されている。そして、弁開閉時期制御装置に供給される作動油の油量が少ない場合には、第１電磁切替弁により作動油の供給を許可し、第２電磁切替弁により作動油の供給を禁止することにより、作動油を供給する進角側分室及び遅角側分室の数を減らして、弁開閉時期制御装置の応答性を向上させている。
【０００４】
言い換えると、特許文献１には、同一運転状態下で、用いる油圧室の数を減らすことで応答性を向上することが開示されている。
【０００５】
一方、弁開閉時期制御装置に供給される作動油の油量が多い場合には、第１電磁切替弁及び第２電磁切替弁により作動油の供給を許可することにより、すべての進角側分室及び遅角側分室に作動油を供給し、駆動トルクを相対的に増大させて弁開閉時期制御装置の応答性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１７０１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている弁開閉時期制御装置は、作動油が低温時及び高温時を含め、全ての内燃機関の運転状態に応じて作動油が供給される油圧室の増減に対応している。
【０００８】
そのため、二つの切替弁を有し、複数の油圧室を二つの組に分けて作動油の供給及び排出を行えるようにしている。しかし、二つの切替弁を有するため、それぞれ進角油路及び遅角油路を形成する必要があり、切替弁の設置場所の増大や各油路の加工コストの増大等、不利益が生じる。
【０００９】
一般に、弁開閉時期制御装置には、カムシャフトの変動トルクが相対回転位相の遅角方向に作用するため、進角方向よりも遅角方向の方が移動し易い。
【００１０】
また、弁開閉時期制御装置に用いられる作動油は、油温が低いと粘度が高く、油温が高いと粘度が低くなる性質を持っている。作動油の粘度が高い場合は、流路抵抗が大きく、作動油が油路を流れる移動速度は遅くなる。作動油の粘度が低い場合は、流路抵抗が小さく、作動油が油路を流れる移動速度は速くなる。しかし、作動油の粘度が高い場合は、弁開閉時期制御装置を構成する各部材間の隙間から漏れる量が少ないため、油圧室に作用する油圧は高く、作動油の粘度が低い場合は、弁開閉時期制御装置を構成する各部材間の隙間から漏れる量が多いため、油圧室に作用する油圧は低くなる傾向にある。そのため、内燃機関の始動時等の作動油が低温である場合、作動油の粘度が高く、粘度が低い場合と比べて作動油が油圧室に供給されるまで時間がかかる。
【００１１】
よって、相対回転位相を変更する応答速度は、遅角方向よりも進角方向の変更の方が遅く、作動油が高温時よりも低温時の方が遅い。
【００１２】
本発明は、上記の弁開閉時期制御装置の特性に鑑みてなされたものであり、作動油が低温時の内燃機関の始動時及び相対回転位相の進角方向のみに限定し、従来技術よりも簡素な油路構成で、応答性を向上した弁開閉時期制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の技術的課題を解決するために本発明に講じられた第１の技術的手段は、
内燃機関のクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材に対して同軸上に配置され、内燃機関の弁開閉用のカムシャフトに同期回転する従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材とにより形成され、作動油が供給されることにより前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転位相を進角方向に変更させる複数の進角室及び前記相対回転位相を遅角方向に変更させる複数の遅角室と、
前記複数の進角室に作動油を給排する進角油路及び前記複数の遅角室に作動油を給排する遅角油路と、
前記進角油路及び前記遅角油路に作動油を供給可能なオイルポンプと、
前記オイルポンプから供給される作動油を前記進角油路及び前記遅角油路への給排を許可及び禁止を切替える油路切替弁とを備え、
前記進角油路は、１つの前記油路切替弁により第１の進角油路及び第２の進角油路の二つに分岐され、
前記第１の進角油路は、前記複数の進角室の内、一つの進角室へ作動油を給排し、
前記第２の進角油路は、前記複数の進角室の内、他の進角室へ作動油を給排することを特徴とする弁開閉時期制御装置である。
【００１４】
第２の技術的手段は、第１の技術的手段において、
前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転をロック体により拘束するロック機構とを更に備え、
前記第１の進角油路に給排される作動油は、前記ロック体を押圧して前記駆動側回転部材に対する前記従動側回転部材の相対回転の規制を解除することである。
【００１５】
第３の技術的手段は、第１の技術的手段または第２の技術的手段において、
前記油路切替弁は少なくとも、前記第１の進角油路への作動油の供給を許可し、前記第２の進角油路への作動油の供給を禁止する第１の位置と、前記第１の進角油路及び前記第２の進角油路への作動油の供給を許可する第２の位置とを有することである。
【００１６】
第４の技術的手段は、第１の技術的手段乃至第３の技術的手段のいずれか一つにおいて、
前記油路切替弁は、作動油の油温の検知結果に基づいて前記第１の進角油路と前記第２の進角油路との間で切替可能であることである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によると、進角油路は、１つの油路切替弁により第１の進角油路及び第２の進角油路の二つに分岐され、第１の進角油路は、複数の進角室の内、一つの進角室へ作動油を給排し、第２の進角油路は、複数の進角室の内、他の進角室へ作動油を給排することとした。
【００１８】
これにより、作動油の粘度が高く、進角室に作用する油圧が高い場合には、第１の進角油路を介して一つの進角室のみに作動油を供給すると、複数の進角室へ作動油を供給する場合と比べて、少ない油量かつ短時間で一つの進角室が満たされる。そのため、一つの進角室に供給された作動油（油圧）が従動側回転部材に作用するため、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を進角方向へ素早く変更できる。
【００１９】
請求項２の発明によると、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転をロック体により拘束するロック機構とを更に備え、第１の進角油路に給排される作動油は、ロック体を押圧して駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転の規制を解除することとした。
【００２０】
これにより、第１の進角油路に作動油が供給されると、一つの進角室または副進角室へ作動油を供給する前に確実にロック解除ができ、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を進角方向に変更できる。
【００２１】
請求項３の発明によると、油路切替弁は少なくとも、第１の進角油路への作動油の供給を許可し、第２の進角油路への作動油の供給を禁止する第１の位置と、第１の進角油路及び第２の進角油路への作動油の供給を許可する第２の位置とを有することとした。
【００２２】
これにより、作動油の粘度が高い場合には、油路切替弁を第１の位置に切替えることにより、一つの進角室または副進角室のみに作動油が供給されて、従動側回転部材に油圧が作用する。よって、駆動側回転部材に対する従動側回転部材の相対回転位相を進角方向へ素早く変更できる。
【００２３】
請求項４の発明によると、油路切替弁は、作動油の油温の検知結果に基づいて第１の進角油路と第２の進角油路との間で切替可能であることとした。
【００２４】
これにより、作動油の油温で作動油の粘度が推定できるため、油路切替弁の制御が容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る弁開閉時期制御装置の概略図。
【図２】図１のＩＩ‐ＩＩ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
【００２７】
弁開閉時期制御装置は、エンジンのクランクシャフト１１０と同期しつつエンジンの弁を開閉するカムシャフト９の軸芯周りに回転可能な駆動側回転部材としての外部ロータ５と、外部ロータ５の内部に、外部ロータ５と位相変更可能にカムシャフト９と一体回転する従動側回転部材としての内部ロータ４とを備える。
【００２８】
外部ロータ５は、カムシャフト９が接続される側の反対側に取り付けたフロントプレート５Ａと、カムシャフト９が接続される側に取り付けたリアプレート５Ｂと、フロントプレート５Ａとリアプレート５Ｂとに狭持されるハウジング５Ｃとで構成されている。
【００２９】
ハウジング５Ｃの外周には、ギア５Ｄが形成してある。このギア５Ｄとエンジンのクランクシャフトに取り付けられたギア（図示せず）との間には、タイミングチェーンやタイミングベルト等の動力伝達部材１２０が架設してある。
【００３０】
ハウジング５Ｃの内周には、径内方向に突出する複数個の突部５Ｅが回転方向に沿って互いに離間して併設してある。また、ハウジング５Ｃの内周には、ロック体６Ａを収容する退避溝６Ｂと、退避溝６Ｂと連通し、ロック体６Ａを径内方向へ付勢するスプリング６Ｃの収容穴６Ｄとが形成されている。
【００３１】
内部ロータ４は、エンジンの吸気弁または排気弁の開閉時期を制御するカムの回転軸を構成するカムシャフト９の先端部に一体的に組み付けられ、外部ロータ５に対して所定の相対回転範囲内で相対回転可能に内装される。また、内部ロータ４には、ロック体６Ａが径内方向へ移動したときに収容されるロック溝６Ｅが形成されている。
【００３２】
尚、ロック機構６は、前述したロック体６Ａ、退避溝６Ｂ、スプリング６Ｃ、収容穴６Ｄ、ロック溝６Ｅで構成されている。また、スプリング６Ｃの付勢力は、内部ロータ４及び外部ロータ５の回転による遠心力に打ち勝つ程度、かつロック体６Ａに作用する油圧が高温の作動油により低くてもロック解除できる程度である。
【００３３】
外部ロータ５と内部ロータ４とにおいて、外部ロータ５の隣接する突部５Ｅの各々の間には油圧室１が形成してある。第１の実施形態では、油圧室１を四室備えたものを例示する。
【００３４】
油圧室１は、ベーン７によって進角室２及び遅角室３に二分されている。
【００３５】
外部ロータ５に対する内部ロータ４の相対回転可能範囲は、油圧室１の内部でベーン７が移動可能な範囲、すなわち最遅角位相と最進角位相との間の範囲に相当する。
【００３６】
トーションスプリング８は、一端をフロントプレート５Ａに係止し、他端を内部ロータ５に係止して取り付けられ、内部ロータ５を外部ロータ４に対して進角方向Ｓ１側へ付勢している。尚、本実施形態では、トーションスプリング８がフロントプレート５Ａに係止されているが、リアプレート５Ｂに係止されていてもよい。
【００３７】
次に、油路について説明する。
【００３８】
第１の実施形態に係る油路は、外部ロータ５に対する内部ロータ４の相対回転位相を、進角方向Ｓ１へ変更させる第１の進角油路１０、２０及び第２の進角油路１１、２１と、外部ロータ５に対する内部ロータ４の相対回転位相を、遅角方向Ｓ２へ変更させる遅角油路１２、２２とで構成されている。
【００３９】
オイルポンプ２３から吐出され、供給油路２７に供給された作動油は、油路切替弁２４により、第１の進角油路２０、第２の進角油路２１、遅角油路２２への供給を許可もしくは禁止される。また、オイルパン２６に連通する排出油路２８は、第１の進角油路２０、第２の進角油路２１、遅角油路２２から排出された作動油をオイルパン２６へ排出する。
【００４０】
第１の進角油路１０、２０は、四室ある進角室２の内、ロック機構６と隣り合う一つの進角室２Ａへ作動油を給排する油路である。第２の進角油路１１、２１は、第１の進角油路２０が給排しない他の三つの進角室２Ｂ、２Ｃ、２Ｄへ作動油を給排する油路である。また、遅角油路１２、２２は、四つの遅角室３へ作動油を給排する油路である。
【００４１】
油路切替弁２４は、第１の進角油路１０、２０への作動油の供給を許可し、第２の進角油路１１、２１への作動油の供給を禁止し、遅角油路１２、２２からの作動油の排出を許可する第１の位置２４Ａと、第１の進角油路１０、２０及び第２の進角油路１１、２１への作動油の供給を許可し、遅角油路１２、２２からの作動油の排出を許可する第２の位置２４Ｂと、第１の進角油路１０、２０及び第２の進角油路１１、２１からの作動油の排出を許可し、遅角油路１２、２２への作動油の供給を許可する第３の位置２４Ｃとを有している。油路切替弁２４は、いわゆる３位置６ポート切替弁である。また、油路切替弁２４は、制御手段であるＥＣＵ２５からの制御信号により、第１の位置２４Ａ、第２の位置２４Ｂ及び第３の位置２４Ｃを切替可能に動作する。
【００４２】
ＥＣＵ２５は、作動油の油温の検知結果により、油路切替弁２４を制御する。具体的には、外部ロータ５に対する内部ロータ４の相対回転位相を、進角方向Ｓ１へ変更させる時は、作動油の油温を検知し、油温が低温である場合には、油路切替弁２４を第１の位置２４Ａに切替える。同様に油温が高温である場合には、油路切替弁２４を第２の位置２４Ｂに切替える。外部ロータ５に対する内部ロータ４の相対回転位相を、遅角方向Ｓ２へ変更させる時は、作動油の油温に関係なく、油路切替弁２４を第３の位置２４Ｃに切替える。
【００４３】
次に、弁開閉時期制御装置の作動について説明する。
【００４４】
エンジンが停止している時は、オイルポンプ２３が停止しており、油圧室１には作動油（油圧）が供給されていない。この時、ロック体６Ａが内部ロータ４のロック溝６Ｅに没入し、外部ロータ５と内部ロータ４との相対回転が規制されている。
【００４５】
エンジンが始動すると、オイルポンプ２３が駆動され、オイルポンプ２３から作動油が吐出される。そして進角方向Ｓ１に位相変更する際、ＥＣＵ２５は、作動油の油温の検知結果に基づいて、油路切替弁２４を第１の位置２４Ａへ切替える。すると、内部ロータ４へ供給される作動油は、第１の進角油路１０のみから供給されるため、作動油はロック体６Ａをスプリング６Ｃの付勢力に抗して径外方向に押圧してロックを解除する。更に作動油は、第１の進角油路１０を通じて一つの進角室２Ａのみに作動油を供給するため、四つの進角室２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄへ作動油を供給する場合と比べて、少ない油量かつ短時間で進角室２Ａが満たされ、進角室２Ａに供給された作動油（油圧）が、内部ロータ４に作用するため、外部ロータ５に対する内部ロータ４の相対回転位相を進角方向Ｓ１に素早く変更できる。
【００４６】
エンジンが始動して一定時間が経過すると、作動油の油温が上昇する。作動油の油温が上昇すると、各部材間の隙間から漏れる量が多くなり、一つの進角室２Ａに作用する油圧が低くなるため、進角室２Ａの受圧面積だけでは、外部ロータ５に対する内部ロータ４の相対回転位相を、進角方向Ｓ１へ変更できなくなる。
【００４７】
この時、ＥＣＵ２５は、作動油の油温の検知結果に基づいて、油路切替弁２４を第２の位置２４Ｂへ切替える。すると、内部ロータ４へ供給される作動油は、第１の進角油路１０及び第２の進角油路１１から供給される。一つの進角室２Ａに作用する油圧が低い場合でも、四つの進角室２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄへ作動油を供給して受圧面積を増やすため、外部ロータ５に対する内部ロータ４の相対回転位相を進角方向Ｓ１に変更できる。
【００４８】
尚、外部ロータ５に対する内部ロータ４の相対回転位相を、遅角方向Ｓ２へ変更させる時は、作動油の油温に関係なく、油路切替弁２４を第３の位置２４Ｃに切替える。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・油圧室
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ・・・進角室
３・・・遅角室
４・・・内部ロータ（従動側回転部材）
５・・・外部ロータ（駆動側回転部材）
６・・・ロック機構
６Ａ・・・ロック体
７・・・ベーン
１０・・・第１の進角油路（進角油路）
１１・・・第２の進角油路（進角油路）
１２・・・遅角油路
２３・・・オイルポンプ
２４・・・油路切替弁
２４Ａ・・・第１の位置
２４Ｂ・・・第２の位置
２４Ｃ・・・第３の位置
２７・・・供給油路
２８・・・排出油路
【図１】
2010169009.tif 000003
【図２】
2010169009.tif 000004