(57)【要約】【課題】従来よりも簡素な構成で、内燃機関の始動時に開閉タイミングの調整を速やかに開始することが可能な内燃機関の可変動弁装置を提供する。【解決手段】複数のベーン１４を有するベーンロータ１１と、各ベーン１４の周方向の一方の側には進角室２０が、他方の側には遅角室２１がそれぞれ形成されるようにベーンロータ１１を内部に収容するハウジング１２と、ベーン１４に設けられたシリンダ２４内に挿入され、ロック位置とアンロック位置とに移動可能なロックピン２６と、第１遅角室２１Ａとシリンダ２４とを通じさせる導入通路２９とを備え、ロックピン２６は導入通路２９を介してシリンダ２４に供給されたオイルにてアンロック位置に移動する可変動弁装置において、遅角用油路５０が接続されているオイル供給口５２は、導入通路２９の一端２９ａよりも径方向外側に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に延びる複数のベーンを有し、かつ内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトのうちのいずれか一方とともに回転する第１回転体と、
前記クランクシャフト及び前記カムシャフトのうちのいずれか他方とともに回転し、前記第１回転体の各ベーンの周方向の一方の側には進角室がそれぞれ形成されるとともに他方の側には遅角室がそれぞれ形成されるように前記第１回転体を内部に相対回転可能に収容する第２回転体と、
各ベーンの他方の側にそれぞれ形成された複数の遅角室にそれぞれ接続され、前記内燃機関にて駆動される供給源から送られてきたオイルを各遅角室に導くオイル供給通路と、
前記複数のベーンのうちの少なくとも１つのベーンに設けられたシリンダ内に挿入され、前記第２回転体に設けられた凹部に一部が嵌り込むロック位置と前記シリンダ内に全体が後退するアンロック位置とに移動可能なロックピンと、
一端が前記シリンダが設けられたベーンと隣接する遅角室に開口してその遅角室と前記シリンダとを通じさせる導入通路と、を備え、
前記ロックピンは、前記導入通路を介して前記シリンダに供給されたオイルにて前記アンロック位置に移動する可変動弁装置において、
前記導入通路と通じている遅角室に開口して前記オイル供給通路が接続されているオイル供給口は、前記導入通路の一端よりも径方向外側に位置するように設けられている可変動弁装置。
【請求項２】
前記オイル供給口は、前記導入通路と通じている遅角室内において最も径方向外側に位置するように設けられている請求項１に記載の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを制御可能な可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの位相を進角させたり遅角させたりすることにより、吸気弁及び排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを制御可能な可変動弁装置が知られている。例えば、カムシャフトと一体回転するベーンロータと、ベーンロータを内部に収容するとともにクランクシャフトとともに回転するハウジングとを備え、ベーンロータのベーンの一方の側に設けられた進角室及びベーンの他方の側に設けられた遅角室に供給する油圧を制御して開閉タイミングを変化させる装置が知られている。このような装置において、内燃機関の停止時に進角室に接続されている油路及び遅角室に接続されている油路を閉じてそれら油路の内部にオイルを滞留させ、これにより内燃機関の始動時における開閉タイミングの調整を速やかに行う装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３８７４４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６１３１２号公報
【特許文献３】特開平０６−０９３８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置では、内燃機関の停止時に進角室の油路及び遅角室の油路をそれぞれ閉じるために新たにバルブを追加したり切換弁の制御を追加したりする必要がある。そのため、コストが増加するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、従来よりも簡素な構成で、内燃機関の始動時に開閉タイミングの調整を速やかに開始することが可能な内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の可変動弁装置は、径方向に延びる複数のベーンを有し、かつ内燃機関のクランクシャフト及びカムシャフトのうちのいずれか一方とともに回転する第１回転体と、前記クランクシャフト及び前記カムシャフトのうちのいずれか他方とともに回転し、前記第１回転体の各ベーンの周方向の一方の側には進角室がそれぞれ形成されるとともに他方の側には遅角室がそれぞれ形成されるように前記第１回転体を内部に相対回転可能に収容する第２回転体と、各ベーンの他方の側にそれぞれ形成された複数の遅角室にそれぞれ接続され、前記内燃機関にて駆動される供給源から送られてきたオイルを各遅角室に導くオイル供給通路と、前記複数のベーンのうちの少なくとも１つのベーンに設けられたシリンダ内に挿入され、前記第２回転体に設けられた凹部に一部が嵌り込むロック位置と前記シリンダ内に全体が後退するアンロック位置とに移動可能なロックピンと、一端が前記シリンダが設けられたベーンと隣接する遅角室に開口してその遅角室と前記シリンダとを通じさせる導入通路と、を備え、前記ロックピンは、前記導入通路を介して前記シリンダに供給されたオイルにて前記アンロック位置に移動する可変動弁装置において、前記導入通路と通じている遅角室に開口して前記オイル供給通路が接続されているオイル供給口は、前記導入通路の一端よりも径方向外側に位置するように設けられている（請求項１）。
【０００７】
周知のように供給源からのオイルの供給が停止すると、遅角室内のオイルはオイル供給通路を介して外部に排出される。そのため、内燃機関が停止しても遅角室内のうちオイル供給口よりも下側に位置する部分にはオイルを溜めることができる。本発明の可変動弁装置によれば、オイル供給口を導入通路の一端よりも径方向外側に設けたので、オイル供給口が導入通路の一端よりも上側に位置した状態で内燃機関が停止した場合に遅角室内及び導入通路内にそれぞれオイルを溜めることができる。そのため、内燃機関の始動時に遅角室内及び導入通路内の油圧を速やかに上昇させることができる。従って、内燃機関の始動時にロックピンを速やかにアンロック位置に動かすことができる。また、本発明の可変動弁装置によれば、新たにバルブを設けたり制御を追加したりする必要がない。そのため、従来より簡素な構成で始動時に開閉タイミングの調整を速やかに開始することができる。
【０００８】
本発明の可変動弁装置の一形態において、前記オイル供給口は、前記導入通路と通じている遅角室内において最も径方向外側に位置するように設けられていてもよい（請求項２）。このような位置にオイル供給口を設けることにより、内燃機関の停止時に遅角室内に溜まるオイルの量を増加させることができる。そのため、内燃機関の始動時に遅角室内及び導入通路内の油圧をさらに速やかに上昇させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上に説明したように、本発明の可変動弁装置によれば、オイル供給口を導入通路の一端よりも径方向外側に設けたので、遅角室内及び導入通路内にそれぞれオイルを溜めることができる。そのため、内燃機関の始動時にロックピンを速やかにアンロック位置に動かすことができる。また、本発明の可変動弁装置によれば、新たにバルブを設けたり制御を追加したりする必要がない。そのため、従来より簡素な構成で始動時に開閉タイミングの調整を速やかに開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一形態に係る吸気側可変動弁装置が組み込まれた内燃機関の要部を示す図。
【図２】図１のII−II線における位相変更機構の断面を示す図。
【図３】内燃機関の始動時における内燃機関の回転数、第１遅角室の油圧、油圧室の油圧及び吸気弁の位相の時間変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一形態に係る吸気側可変動弁装置が組み込まれた内燃機関の要部を示している。この内燃機関１は、複数の気筒を有し、車両等に走行用動力源として搭載される周知の内燃機関である。また、内燃機関１は複数の気筒が直列に並ぶ直列型内燃機関である。図示は省略したが内燃機関１は、クランクシャフトと、カムシャフトとを備えている。クランクシャフトは、各気筒に挿入されたピストンとコネクティングロッドを介して連結されている。カムシャフトには、各気筒に設けられた吸気弁を開閉駆動するための複数のカムが形成されている。カムシャフトはシリンダヘッド内に配置されている。
【００１２】
以下、吸気側可変動弁装置を例に説明する。カムシャフトの一端には、位相変更機構１０が設けられている。図２は、図１のII−II線における位相変更機構１０の断面を示している。図１に示すように位相変更機構１０は、第１回転体としてのベーンロータ１１と、ベーンロータ１１が内部に同軸に収容された第２回転体としてのハウジング１２とを備えている。ベーンロータ１１は、ハウジング１２に対して相対回転可能なようにハウジング１２内に収容されている。ベーンロータ１１は、円筒状のロータ本体１３と、ロータ本体１３から径方向外側に延びる４つのベーン１４とを備えている。図２に示すようにロータ本体１３は、センターボルト１５にてカムシャフトに固定される。
【００１３】
ハウジング１２は、カムシャフトに相対回転可能に支持されたスプロケット１６と、ハウジング本体１７と、蓋部１８とを備えている。スプロケット１６には、ハウジング１２がクランクシャフトとともに回転するように不図示のタイミングチェーンが巻き掛けられている。図１に示すようにハウジング本体１７は、円筒状の外壁部１７ａと、その外壁部１７ａから径方向内側に延びる４つの仕切り部１７ｂとを備えている。これによりハウジング本体１７の内部には、４つの収容室１９が形成される。ベーンロータ１１は、ベーン１４が収容室１９内に配置されるようにハウジング本体１７と組み合わされる。そして、図２に示すようにハウジング本体１７の回転軸線Ａｘの方向の一方の側がスプロケット１６にて、他方の側が蓋部１８にて塞がれることによりベーンロータ１１がハウジング１２内に収容される。
【００１４】
図１に示すようにこれにより各収容室１９内がベーン１４にて進角室２０と遅角室２１とに区分される。各ベーン１４の外周側の端部には、シール部材２２がそれぞれ設けられている。シール部材２２は、ベーン１４と外壁部１７ａとの間の隙間を塞ぐ。また、各仕切り部１７ｂの内周側の端部にもシール部材２３がそれぞれ設けられている。シール部材２３は、仕切り部１７ｂとロータ本体１３との間の隙間を塞ぐ。
【００１５】
図１に示すように４つのベーン１４のうちの１つのベーン１４には、シリンダ２４が設けられている。以降ではシリンダ２４が設けられたベーン１４を第１ベーン１４Ａと称し、他のベーン１４を第２ベーン１４Ｂと称して区別することがある。なお、区別する必要が無い場合には単にベーン１４と称する。図２に示すようにシリンダ２４は回転軸線Ａｘの方向に貫通している。スプロケット１６には、ベーンロータ１１がハウジング１２に対して図１に示した位置にある場合にシリンダ２４と対向する凹部２５が設けられている。シリンダ２４には、ロックピン２６が回転軸線Ａｘの方向に移動可能なように挿入されている。ロックピン２６は、円筒状の本体２６ａと、その本体２６ａと同軸に設けられた先端部２６ｂとを備えている。先端部２６ｂの直径は、本体２６ａの直径よりも小さい。そのため、本体２６ａと先端部２６ｂとの間には段差２６ｃが形成される。ロックピン２６は、先端部２６ｂがスプロケット１６側になるようにシリンダ２４内に挿入されている。
【００１６】
ロックピン２６は、スプロケット１６側の先端部２６ｂが凹部２５に嵌り込むロック位置と、全体がシリンダ２４内に後退するアンロック位置とに移動する。図２は、ロックピン２６がロック位置に移動したときを示している。この図に示すようにロック位置におけるロックピン２６の本体２６ａとベーン１４との間には、油圧室２７が形成される。凹部２５には、ロックピン２６がロック位置にある場合に油圧室２７がこのように形成されるように制止部材２８が設けられている。油圧室２７は、その内部に供給されたオイルがロックピン２６をアンロック位置側に押すように形成されている。第１ベーン１４Ａと隣接する遅角室２１と油圧室２７とは、導入通路２９で通じている。以降、油圧室２７と通じている遅角室を第１遅角室２１Ａと称し、他の遅角室を第２遅角室２１Ｂと称して区別することがある。なお、区別する必要が無い場合には単に遅角室２１と称する。シリンダ２４内には、ロックピン２６をスプロケット１６側に付勢するスプリング３０が設けられている。
【００１７】
各進角室２０及び各遅角室２１へのオイルの供給は、オイル供給装置４０にて行われる。図１に示すようにオイル供給装置４０は、内燃機関１のオイルパン２のオイルをストレーナ４１を介して汲み上げる供給源としてのオイルポンプ４２を備えている。オイルポンプ４２は、内燃機関１に駆動される周知のポンプである。オイルポンプ４２の吐出側には供給通路４３が接続されている。供給通路４３にはオイル中の異物を除去するためのフィルタ４４が設けられている。供給通路４３は、分岐点４３ａにおいてメイン油路４５と動弁用油路４６とに分岐している。メイン油路４５は、クランクシャフトを支持するベアリング及びピストンを冷却するためのオイルジェット機構等にオイルを導く。動弁用油路４６はオイルコントロールバルブ４７にオイルを導く。動弁用油路４６には、供給通路４３からオイルコントロールバルブ４７へのオイルの流れは許容し、オイルコントロールバルブ４７から供給通路４３へのオイルの流れは阻止する逆止弁４８が設けられている。オイルコントロールバルブ４７は、進角用油路４９を介して各進角室２０と接続されている。また、オイルコントロールバルブ４７は、オイル供給通路としての遅角用油路５０を介して各遅角室２１と接続されている。オイルコントロールバルブ４７は、動弁用油路４６が進角用油路４９及び遅角用油路５０のいずれか一方と選択的に接続されるように構成されている。
【００１８】
遅角用油路５０は、途中から４本の分岐通路５１に分岐している。なお、この図では４本のうちの２本のみを示す。各遅角室２１には、オイル供給口５２が設けられている。分岐通路５１は、このオイル供給口５２に接続されている。この図に示すようにオイル供給口５２は、遅角室２１において最も径方向外側に位置するように設けられている。そのため、オイル供給口５２は、導入通路２９の端部のうち第１遅角室２１Ａに開口している一端２９ａよりも径方向外側に位置している。
【００１９】
この位相変更機構１０では、内燃機関１が停止してオイルポンプ４２が停止すると遅角室２１内のオイルがオイル供給口５２から排出される。図示は省略したが、カムシャフトの下部にはカムジャーナルが、カムシャフトの上部にはカムカバーがそれぞれ設けられている。オイル供給口５２から排出されたオイルは、これらカムジャーナルとカムカバーの合わせ目から漏れてオイルパン２に戻る。この図にはこの合わせ目の位置を二点鎖線ＯＬで示した。そして、オイル供給口５２に繋がっている遅角用油路５０（分岐通路５１）はオイル供給口５２からエンジンヘッド方向に向かうＵ字構造になっている。そのため、オイルが合わせ目から徐々に漏れて油面がその合わせ目の位置まで低下してもＵ字構造の分岐通路５１にオイルが溜まる。このように内燃機関１の停止時もシリンダヘッド内にオイルが溜まっている。従って、内燃機関１が停止しても二点鎖線ＯＬで示したレベルよりも下には油面が低下しない。また、オイルはオイル供給口５２から排出されるため、遅角室２１のうちオイル供給口５２よりも下の部分にはオイルが溜まる。そのため、図１に示した４つの遅角室２１のうち右位置と下位置の遅角室２１では油面が二点鎖線ＯＬよりも低くなることはない。また、左位置と上位置の遅角室２１では油面がオイル供給口５２の下端よりも低くなることはない。このように本発明の可変動弁装置では、内燃機関１の停止中でも遅角室２１のうち斜線を付した部分にはオイルが溜まっている。従って、図１に示したように第１遅角室２１Ａがカムシャフトよりも上に位置した状態で内燃機関１が停止しても第１遅角室２１Ａ内には油面Ａまでオイルが溜まっている。また、導入通路２９の一端２９ａはオイル供給口５２よりも径方向内側に位置しているため、導入通路２９及び油圧室２７にもオイルが溜まっている。
【００２０】
次に可変動弁装置の動作について説明する。オイルコントロールバルブ４７の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６０にて制御される。ＥＣＵ６０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットである。ＥＣＵ６０は、所定の制御プログラムに従って内燃機関１に設けられた種々の制御対象を制御し、これにより内燃機関１を制御する。また、ＥＣＵ６０には、内燃機関１の運転状態を取得するための種々のセンサが接続されている。
【００２１】
ＥＣＵ６０は、内燃機関１の始動直後は一定時間の間吸気弁の位相が最も遅角されるようにオイルコントロールバルブ４７を制御する。この場合、ＥＣＵ６０は動弁用油路４６と遅角用油路５０とが接続されるようにオイルコントロールバルブ４７を制御する。そして、一定時間経過後に吸気弁が進角されるようにオイルコントロールバルブ４７を制御する。図３は、内燃機関１の始動時における内燃機関１の回転数、第１遅角室２１Ａの油圧、油圧室２７の油圧及び吸気弁の位相の時間変化を示している。なお、この図には比較例として、オイル供給口５２が遅角室２１において最も径方向内側に設けられている場合の第１遅角室２１Ａの油圧、油圧室２７の油圧及び吸気弁の位相の時間変化を破線で示した。
【００２２】
本発明では、上述したように内燃機関１の停止中も第１遅角室２１Ａ、導入通路２９及び油圧室２７にオイルが溜まっている。そのため、この図に実線で示したように本発明では時刻ｔ１において内燃機関１のクランキングが開始されると時刻ｔ２から第１遅角室２１Ａの油圧が上昇し始める。従って、油圧室２７の油圧が時刻ｔ３から上昇し始める。これにより速やかにロックピン２６をアンロック位置に移動させることができる。そして、時刻ｔ５にはベーンロータ１１を動かして吸気弁の位相を進角側に変化させることができる。なお、この時刻ｔ５では内燃機関１の回転数が上昇している途中である。そのため、回転数が所定回転数Ｎ１まで上昇した後と比較してロックピン２６に働くせん断力が小さい。従って、ロックピン２６が凹部２５にかじりつくことを抑制し、低い油圧でロックピン２６をアンロック位置に動かすことができる。
【００２３】
これに対して比較例ではオイル供給口５２が遅角室２１において最も径方向内側に設けられている。そのため、第１遅角室２１Ａが図１に示した位置で内燃機関１が停止した場合、第１遅角室２１Ａ内のオイルがほぼ全て排出される。従って、比較例では時刻ｔ４から第１油圧室２１Ａの油圧が上昇し始める。そのため、比較例の場合には時刻ｔ６から油圧室２７の油圧が上昇し始める。この際には内燃機関１の回転数が所定回転数Ｎ１まで上昇しているので、ロックピン２６に働くせん断力が大きくなる。この場合、ロックピン２６が凹部２５にかじりつく。そのため、ロックピン２６を動かすために必要な油圧が高くなる。従って、時刻ｔ７までベーンロータ１１を動かすことができない。
【００２４】
以上に説明したように、本発明によればオイル供給口５２を遅角室２１において最も径方向外側に設けたので、図１に示すように第１遅角室２１Ａがカムシャフトよりも上に位置する状態で内燃機関１が停止しても第１遅角室２１Ａ内にオイルを溜めておくことができる。また、導入通路２９の一端２９ａはオイル供給口５２よりも径方向内側に位置しているため、導入通路２９及び油圧室２７内にもオイルを溜めておくことができる。そのため、内燃機関１の始動時に油圧室２７の油圧を速やかに上昇させてロックピン２６を速やかにアンロック位置に動かすことができる。これにより吸気弁の位相を速やかに進角させることができるので、内燃機関１を速やかに始動することができる。また、本発明によれば、新たにバルブを設けたり制御を追加したりする必要がない。そのため、従来よりも簡素な構成で、内燃機関１の始動時に吸気弁の開閉タイミングの調整を速やかに開始することができる。
【００２５】
なお、オイル供給口５２が設けられる位置は、上述した形態で示した位置すなわち遅角室２１において最も径方向外側の位置に限定されない。オイル供給口５２は、導入通路２９の一端２９ａよりも径方向外側に位置するように設けられていればよい。この場合でも内燃機関１の停止時に第１遅角室２１Ａのうちオイル供給口５２より下側の部分にオイルを溜めることができる。そして、オイル供給口５２は導入通路２９の一端２９ａよりも径方向外側にある。そのため、内燃機関１の停止時に導入通路２９内にもオイルを溜めることができる。従って、内燃機関１の始動時に油圧室２７の油圧を速やかに上昇させてロックピン２６を速やかにアンロック位置に動かすことができる。
【００２６】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される内燃機関は直列型の内燃機関に限定されない。本発明は、気筒がＶ型に配置されたＶ型内燃機関や、気筒が水平に配置された水平対向型内燃機関に適用してもよい。
【００２７】
本発明におけるロックピンの数は１本に限定されず、２本以上であってもよい。本発明では、ベーンロータがクランクシャフトとともに回転し、ハウジングがカムシャフトとともに回転してもよい。また、本発明は吸気側の可変動弁装置に限らず、排気側の可変動弁装置に適用してもよい。例えば、排気側可変動弁装置であり、かつベーンロータがロックピンにより進角側で固定される装置の場合では、上述した実施例中の遅角室を進角室に、進角室を遅角室に置き換えることで本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１  内燃機関
１１  ベーンロータ（第１回転体）
１２  ハウジング（第２回転体）
１４  ベーン
２０  進角室
２１  遅角室
２４  シリンダ
２５  凹部
２６  ロックピン
２９  導入通路
２９ａ  導入通路の一端
４２  オイルポンプ（供給源）
５０  遅角用油路（オイル供給通路）
５２  オイル供給口
【図１】
2013155695.tif 000003
【図２】
2013155695.tif 000004
【図３】
2013155695.tif 000005