(57)【要約】 【課題】  カムシャフトのトルク変動による発生する流体の脈動圧の影響がロック解除用の第３流体通路に及ぶことを防ぎ、内燃機関の駆動時に意図せずロック状態になることを抑制できる弁開閉時期制御装置を提供すること。【解決手段】  進角通路１１及び遅角通路１２への流体の給排を制御する第１切換弁１００と流体を吐出するオイルポンプ１２０との間の接続通路に、第１切換弁１００への流体の流通を許可しオイルポンプ１２０への流体の流通を禁止する逆止弁１４０が設けられている。そして、パイロット通路１３への流体の給排を制御する第２切換弁１１０はオイルポンプ１２０と逆止弁１４０との間から分岐した接続通路にてオイルポンプ１２０と接続されるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の弁開閉用の回転軸と一体に回転する内部ロータと、
前記内部ロータに取付けたベーンと、
前記内部ロータに所定範囲内にて相対回転可能に組付けられ、前記内燃機関のクランク軸から伝達される動力によって回転する外部ロータと、
前記外部ロータと前記内部ロータとの間に形成され、前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、
前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、
前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、
前記内部ロータと前記外部ロータとの相対回転を拘束可能なロック機構と、
前記ロック機構に対して流体を供給して拘束を解除するとともに、前記ロック機構から流体を排出して拘束させるための第３流体通路と、
前記第１流体通路及び前記第２流体通路への流体の給排を制御する第１切換弁と、
前記第３流体通路への流体の給排を制御する第２切換弁と、
前記第１切換弁及び前記第２切換弁へ流体を供給するポンプと、を備え、
前記第１切換弁と前記ポンプとの間の接続通路に前記第１切換弁への流体の流通を許可し前記ポンプへの流体の流通を禁止する逆止弁を設け、
前記第２切換弁は前記ポンプと前記逆止弁との間から分岐した接続通路にて前記ポンプと接続されることを特徴とした弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記ポンプから前記第１切換弁へ流体を流通している時の前記逆止弁の開口面積は、前記接続通路の管路孔面積以上である請求項１に記載の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、内燃機関の動弁装置において排気弁又は吸気弁の開閉時期を制御するために使用される弁開閉時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弁開閉時期制御装置の一つとして、弁開閉用の回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装されクランクプーリからの回転動力が伝達される回転伝達部材と、カムシャフトとこれに一体的に設けた内部ロータからなる回転軸に取付けられたベーンと、回転軸と回転伝達部材との間に形成され、ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、進角用室に流体を給排する第１流体通路と、遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、回転伝達部材に形成され内部に回転軸に向けて付勢されたロックピンを収容する退避孔と、回転軸に形成され回転軸と回転伝達部材との相対位相が所定の位相で同期したときロックピンの頭部が嵌入される受容孔と、この受容孔に流体を給排する第３流体通路とを備えたものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、第１流体通路及び第２流体通路への流体の給排を制御する第１切換弁と、第３流体通路への流体の給排を制御する第２切換弁とを有し、第３流体通路への流体の給排を第１流体通路及び第２流体通路への流体の給排とが独立して行われるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２０２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような弁開閉時期制御装置では、吸気弁または排気弁を開閉駆動するときに吸気弁または排気弁からカムシャフトが受けるトルク変動がベーンに伝わり、外部ロータに対し内部ロータが遅角側および進角側にトルク変動を受ける。
【０００６】
そして、例えば進角用室に流体を供給し、クランクシャフトに対してカムシャフトの位相を遅角側から進角側の目標位相に変更する場合、内部ロータが遅角側にトルク変動を受けると、内部ロータは進角用室の容積を減少する方向にトルク変動を受けることになるので、進角用室の流体は進角用室から流出する力を受ける。逆に、内部ロータが進角側にトルク変動を受けると、内部ロータは進角用室の容積を増大する方向にトルク変動を受けることになるので、進角用室は流体を吸引する力を発生する。これがトルク変動による流体の脈動で、特に、ポンプから供給される流体の圧力が低いときに顕著となる。この現象は、遅角用室に流体を供給し、クランクシャフトに対してカムシャフトの位相を進角側から遅角側の目標位相に変更する場合も同様に発生する。
【０００７】
カムのトルク変動による流体の脈動圧が進角用室及び／または遅角用室から第１流体通路及び／または第２流体通路、第１切換弁、第２切換弁、第３流体通路を介してロック機構に作用すると、脈動圧による圧力低下がロック機構のロック解除状態保持圧に作用して意図せずにロック機構がロックされる虞がある。
【０００８】
特に、回転軸と回転伝達部材との相対位相が最進角位相と最遅角位相との中間位相においてロック制御される、所謂中間ロックタイプの弁開閉時期制御装置においては、ロック機構の規制体としてのロックピンが退避孔に収容された状態で受容孔の外周を揺動する。その際、ロックピンを収容孔に保持するための流体圧力が脈動すると、ロックピンは退避孔から突出したり、退避孔に退避したりを繰り返すことになる。その結果、ロックピンが意図せず受容孔に突入してロック状態になる虞がある。
【０００９】
本発明の目的は、カムシャフトのトルク変動による発生する流体の脈動圧の影響がロック解除用の第３流体通路に及ぶことを防ぎ、内燃機関の駆動時に意図せずロック状態になることを抑制できる弁開閉時期制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、内燃機関の弁開閉用の回転軸と一体に回転する内部ロータと、前記内部ロータに取付けたベーンと、前記内部ロータに所定範囲内にて相対回転可能に組付けられ、前記内燃機関のクランク軸から伝達される動力によって回転する外部ロータと、前記外部ロータと前記内部ロータとの間に形成され、前記ベーンによって進角用室と遅角用室とに二分される流体圧室と、前記進角用室に流体を給排する第１流体通路と、前記遅角用室に流体を給排する第２流体通路と、前記内部ロータと前記外部ロータとの相対回転を拘束可能なロック機構と、前記ロック機構に対して流体を供給して拘束を解除するとともに、前記ロック機構から流体を排出して拘束させるための第３流体通路と、前記第１流体通路及び前記第２流体通路への流体の給排を制御する第１切換弁と、前記第３流体通路への流体の給排を制御する第２切換弁と、前記第１切換弁及び前記第２切換弁へ流体を供給するポンプと、を備え、前記第１切換弁と前記ポンプとの間の接続通路に前記第１切換弁への流体の流通を許可し前記ポンプへの流体の流通を禁止する逆止弁を設け、前記第２切換弁は前記ポンプと前記逆止弁との間から分岐した接続通路にて前記ポンプと接続されることである。
【００１１】
第２の技術的手段は第１の技術的手段において、前記ポンプから前記第１切換弁へ流体を流通している時の前記逆止弁の開口面積は、前記接続通路の管路孔面積以上であることである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、進角用室に流体を給排する第１流体通路及び遅角用室に流体を給排する第２流体通路への流体の給排を制御する第１切換弁と流体を吐出するポンプとの間の接続通路に、第１切換弁への流体の流通を許可しポンプへの流体の流通を禁止する逆止弁が設けられている。そして、ロック機構に流体の給排を制御する第２切換弁はポンプと逆止弁との間から分岐した接続通路にてポンプと接続されている。よって、カムシャフトのトルク変動により発生する流体の脈動圧が、逆止弁により第１切換弁からポンプに伝わることが防止できる。また、第２切換弁はポンプと逆止弁との間から分岐した接続通路で流体が供給されているので、カムシャフトのトルク変動により発生する流体の脈動圧が影響することなく、第２切換弁からは安定した流体を第３流体通路に供給することができる。その結果、ロック機構は安定した流体圧によりロック解除状態を保持することができ、意図せずロックされることがない。
【００１３】
また好ましくは、ポンプから第１切換弁へ流体を流通している時の逆止弁の開口面積は、接続通路の管路孔面積以上であるとよい。通常、流体が流れる管路中に逆止弁が設けられていると管路抵抗となり、内部ロータと外部ロータとの相対回転移動に必要な流体が、速やかに流体圧室に供給できないことも考えられる。しかし、流体を流通している時の逆止弁の開口面積が接続通路の管路孔面積以上であれば、逆止弁を設けていても速やかに流体圧室に流体を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る弁開閉時期制御装置の実施形態を示す全体構成図である。
【図２】本発明に係る弁開閉時期制御装置の実施形態のロック状態にある弁開閉時期制御機構を示す全体構成図である。
【図３】本発明に係る弁開閉時期制御装置の実施形態のロック解除状態にある弁開閉時期制御機構を示す全体構成図である。
【図４】本発明に係る弁開閉時期制御装置の実施形態の最進角状態にある弁開閉時期制御機構を示す全体構成図である。
【図５】本発明に係る弁開閉時期制御装置の実施形態の最遅角状態にある弁開閉時期制御機構を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示した本発明による弁開閉時期制御装置は、カムシャフト１０と内部ロータ３０及び内部ロータ３０に取付けたベーン５０とからなる弁開閉用の回転軸と、この回転軸に所定範囲で相対回転可能に外装された外部ロータ４０、ロックプレート６０ａ、６０ｂ及びタイミングスプロケット７０等の回転伝達部材によって構成されている。カムシャフト１０の外周はシリンダヘッド８１によって回転自在に支持されている。また、タイミングスプロケット７０には、周知のように、クランク軸（図示省略）からタイミングチェーン（図示省略）を介して図２の時計方向に回転動力が伝達されるように構成されている。
【００１６】
カムシャフト１０は、吸気弁（図示省略）又は排気弁（図示省略）を開閉する周知のカム（図示省略）を有していて、図１及び図２に示したように、内部にカムシャフト１０の軸方向に延びる進角通路１１、遅角通路１２及びパイロット通路１３が設けられている。進角通路１１は、カムシャフト１０に設けた取付ボルト１６用の取付孔内に形成されていて、カムシャフト１０の被支持部の外周側に設けた環状通路９１及び接続通路９２を介して第１切換弁１００の接続ポート１０１に接続されている。遅角通路１２は、カムシャフト１０の被支持部の外周側に設けた環状通路９３及び接続通路９４を介して切換弁１００の接続ポート１０２に接続されている。パイロット通路１３は、カムシャフト１０の被支持部の外周側に設けた環状通路９５及び接続通路９６を介して第２切換弁１１０の接続ポート１１１に接続されている。
【００１７】
第１切換弁１００は、制御装置（図示省略）によって切換作動を制御されるものである。図１及び図２に示した進角位置に切換えられている状態（非通電時）では、逆止弁１４０を介してオイルポンプ１２０と接続された供給ポート１０３が接続ポート１０１に接続されて連通するとともに、接続ポート１０２がオイルパン１３０に接続された排出ポート１０４に接続されて連通する。また、図示右方の遅角位置に切換えられた状態（通電時）では、供給ポート１０３が接続ポート１０２に接続されて連通するとともに、接続ポート１０１が排出ポート１０４に接続されて連通する。
【００１８】
このため、進角位置の状態ではオイルポンプ１２０から逆止弁１４０を介して進角通路１１にオイルが供給されるとともに遅角通路１２からオイルパン１３０にオイルが排出される。また、遅角位置の状態ではオイルポンプ１２０から逆止弁１４０を介して遅角通路１２にオイルが供給されるとともに進角通路１１からオイルパン１３０にオイルが排出される。
【００１９】
第２切換弁１１０は、制御装置（図示省略）によって切換作動を制御されるものである。図１に示した供給位置に切換えられている状態（通電時）では、接続ポート１１１がオイルポンプ１２０に接続された供給ポート１１４に接続されて連通するとともにオイルパン１３０に接続された排出ポート１１３との連通を遮断される。また、図２に示した排出位置に切換えられた状態（非通電時）では、接続ポート１１１が排出ポート１１３に接続されて連通し、供給ポート１１４は閉塞される。このため、供給位置の状態ではパイロット通路１３にオイルが供給され、排出位置の状態ではパイロット通路１３からオイルパン１３０にオイルが排出される。
【００２０】
内部ロータ３０は、ボルト１６によってカムシャフト１０に一体的に固着されていて、４枚の各ベーン５０をそれぞれ径方向に取付けるためのベーン溝３１を有している。さらに、内部ロータ３０は、図２に示した状態、すなわちカムシャフト１０、内部ロータ３０等回転軸と外部ロータ４０、タイミングスプロケット７０等回転伝達部材の相対位相が所定の位相（内燃機関の始動に適した最進角位相と最遅角位相との中間位相）で同期したときロックプレート６０ａ、６０ｂの頭部が所定量嵌入される受容溝３２と、この受容溝３２の底部とパイロット通路１３を接続する接続通路３３と、各ベーン５０によって区画された進角用室Ｒ１と進角通路１１を接続する接続通路３４と、各ベーン５０によって区画された遅角用室Ｒ２と遅角通路１２を接続する接続通路３７とを有している。なお、各ベーン５０は、ベーン溝３１の底部に収容したスプリング５１によって径外方向に付勢されている。
【００２１】
外部ロータ４０は、内部ロータ３０の外周に所定範囲で相対回転可能に組付けられていて、その両側にはフロントプレート４１、リアプレート４２がボルト４３によって一体的に締結されている。また、外部ロータ４０には、各ベーン５０を収容し各ベーン５０によって進角用室Ｒ１と遅角用室Ｒ２とに二分される作動室Ｒ０を内部ロータ３０によって形成されるとともに、ロックプレート６０ａ、６０ｂとこれを内部ロータ３０に向けて付勢するスプリング６１ａ、６１ｂとを収容する退避溝４６ａ、４６ｂが外部ロータ４０の径方向に形成されている。
【００２２】
ロックプレート６０ａ、６０ｂは、退避溝４６ａ、４６ｂに外部ロータ４０の径方向にて移動可能に嵌合されており、スプリング６１ａ、６１ｂによって内部ロータ３０に向けて付勢されている。スプリング６１ａ、６１ｂはロックプレート６０ａ、６０ｂとリテーナ６２ａ、６２ｂとの間に介装した圧縮スプリングであり、リテーナ６２ａ、６２ｂは外部ロータ４０に組付け固定させられている。
【００２３】
上記のように構成した本実施形態の弁開閉時期制御装置の作動について説明する。内燃機関の始動時には、図２に示した状態、すなわち内燃機関の始動に適した所定の位相でロックプレート６０ａ、６０ｂの頭部が受容溝３２に嵌入してロックされている状態にて内燃機関が始動される。内燃機関が始動するとオイルポンプ１２０が駆動されてオイルの供給が開始される。オイルポンプ１２０から吐出されたオイルは逆止弁１４０を介して第1切換弁１００の供給ポート１０３から接続ポート１０１、接続通路９２、環状通路９１、進角通路１１、接続通路３４を介して進角用室Ｒ１に供給される。一方、オイルポンプ１２０から第２切換弁１１０へ供給されたオイルは、第２切換弁１１０の供給ポート１１４が閉塞されているのでパイロット通路１３へ供給されることがなく、ロック状態が保持される。
【００２４】
内燃機関始動後、制御装置（図示省略）からの信号により第２切換弁１１０に通電されると、図３に示すようにオイルポンプ１２０から吐出されたオイルは、第２切換弁１１０の供給ポート１１４から接続ポート１１１、接続通路９６、環状通路９５、パイロット通路１３、接続通路３３を介して受容溝３２に供給される。受容溝３２にオイルが供給されると、図３に示したように、ロックプレート６０ａ、６０ｂがスプリング６１に抗して径外方向に押動されて受容溝３２から外れ退避溝４６ａ、４６ｂに退避する。こうして、ロックプレート６０ａ、６０ｂによるロック状態が解除されてカムシャフト１０、内部ロータ３０及びベーン５０等の回転軸側部材が外部ロータ４０等の回転伝達部材に対して相対回転可能となる。
【００２５】
さらに、図３に示したロックプレート６０ａ、６０ｂによるロックが解除されている状態にて、オイルポンプ１２０から第１切換弁１００及び進角通路１１等を通して進角用室Ｒ１にオイルが供給されると、遅角用室Ｒ２から遅角通路１２及び切換弁１００等を通してオイルパン１３０にオイルが排出される。すると、カムシャフト１０、内部ロータ３０及びベーン５０等の回転軸側部材は外部ロータ４０等の回転伝達部材に対して図３の時計方向へ相対回転して図４に示した状態、すなわち遅角用室Ｒ２の容積が最小となる最進角の状態となる。
【００２６】
また、図４に示した最進角の状態にて、制御装置（図示省略）からの信号により第１切換弁１００に通電されると、図５に示すようにオイルポンプ１２０から吐出されたオイルは、逆止弁１４０を介して第1切換弁１００の供給ポート１０３から接続ポート１０２、接続通路９４、環状通路９３、遅角通路１２、接続通路３７を介して遅角用室Ｒ２に供給される。一方、進角用室Ｒ１からは進角通路１１及び切換弁１００等を通してオイルパン１３０にオイルが排出される。すると、カムシャフト１０、内部ロータ３０及びベーン５０等の回転軸側部材は外部ロータ４０等の回転伝達部材に対して図４の反時計方向へ相対回転して図５に示した状態、すなわち進角用室Ｒ１の容積が最小となる最遅角の状態となる。
【００２７】
内燃機関の駆動時は、内燃機関の運転状態に合わせ最進角の状態と最遅角の状態との間を往復動して最適な位相に弁開閉時期が制御される。その際、図４に示した最進角の状態から図５に示した最遅角の状態に移行する時には、ロックプレート６０ａが退避溝４６ａに収容されている状態を保持し、逆に、図５に示した最遅角の状態から図４に示した最進角の状態に移行する時には、ロックプレート６０ｂが退避溝４６ｂに収容されている状態を保持する必要がある。
【００２８】
本実施形態では、進角通路１１及び遅角通路１２へのオイルの給排を制御する第１切換弁１００とオイルを吐出するオイルポンプ１２０との間の接続通路に、第１切換弁１００へのオイルの流通を許可しオイルポンプ１２０へのオイルの流通を禁止する逆止弁１４０が設けられている。そして、パイロット通路１３へのオイルの給排を制御する第２切換弁１１０はオイルポンプ１２０と逆止弁１４０との間から分岐した接続通路にてオイルポンプ１２０と接続されている。よって、カムシャフト１０のトルク変動により発生するオイルの脈動圧が、逆止弁１４０により第１切換弁１００からオイルポンプ１２０に伝わることが防止できる。また、第２切換弁１１０はオイルポンプ１２０と逆止弁１４０との間の接続通路から分岐した通路でオイルが供給されているので、カムシャフト１０のトルク変動により発生するオイルの脈動圧が影響することなく、第２切換弁１１０からは安定したオイルをパイロット通路１３に供給することができる。その結果、受容溝３２には安定したオイルが供給されるので、ロックプレート６０ａ、６０ｂが退避溝４６ａ、４６ｂに収容されている状態を保持でき、意図せずロックすることを防止できる。
【００２９】
尚、本実施形態の説明においては、所定の位相が内燃機関の始動に適した最進角位相と最遅角位相との中間位相である場合を説明したが、これに限定されるものではなく、所定の位相は最遅角位相であっても最進角位相であってもよいことは述べるまでもない。
【符号の説明】
【００３０】
１０・・・カムシャフト
１１・・・進角通路（第１流体通路）
１２・・・遅角通路（第２流体通路）
１３・・・パイロット通路（第３流体通路）
３０・・・内部ロータ
３２・・・受容溝（受入部、ロック機構））
４０・・・外部ロータ
４１・・・フロントプレート
４２・・・リアプレート
４６ａ、４６ｂ・・・退避溝（退避部）
５０・・・ベーン
６０ａ、６０ｂ・・・ロックプレート（規制体、ロック機構）
８１・・・シリンダヘッド
１００・・・第１切換弁
１１０・・・第２切換弁
１２０・・・オイルポンプ（ポンプ）
１３０・・・オイルパン
１４０・・・逆止弁
Ｒ０・・・作動室（流体圧室）
Ｒ１・・・進角用室
Ｒ２・・・遅角用室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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