特開 2024-177862 バルブタイミング制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024177862

(43)【公開日】2024-12-24

(54)【発明の名称】バルブタイミング制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01L 1/356 20060101AFI20241217BHJP

【ＦＩ】

F01L1/356 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023096234

(22)【出願日】2023-06-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】田端 健吾

【テーマコード（参考）】

3G018

【Ｆターム（参考）】

3G018AB02

3G018BA09

3G018BA29

3G018BA33

3G018CA19

3G018DA20

3G018DA63

3G018DA70

3G018DA73

3G018DA74

3G018EA02

3G018EA20

3G018EA33

3G018FA01

3G018FA07

3G018FA16

3G018GA02

3G018GA11

(57)【要約】

【課題】ベーンロータのロックを解除することが可能なバルブタイミング制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】穴を有するハウジングと、前記ハウジングに収納され、油圧により前記ハウジング内において回転可能なベーンロータと、前記ベーンロータに設けられ、前記穴に対向し、前記油圧により移動可能なロックピンと、バルブの開度を制御することで前記油圧を制御する制御部と、を具備し、前記ロックピンが前記穴に係合することで、前記ベーンロータの位置がロックされ、前記ロックピンが前記穴から離脱することで、前記ロックが解除され、内燃機関の回転数に基づき、前記制御部は前記バルブのデューティの上昇速度を制御するバルブタイミング制御装置。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

穴を有するハウジングと、
前記ハウジングに収納され、油圧により前記ハウジング内において回転可能なベーンロータと、
前記ベーンロータに設けられ、前記穴に対向し、前記油圧により移動可能なロックピンと、
バルブの開度を制御することで前記油圧を制御する制御部と、を具備し、
前記ロックピンが前記穴に係合することで、前記ベーンロータの位置がロックされ、
前記ロックピンが前記穴から離脱することで、前記ロックが解除され、
内燃機関の回転数に基づき、前記制御部は前記バルブのデューティの上昇速度を制御するバルブタイミング制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はバルブタイミング制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関のバルブタイミングを制御する可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２３４７１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＶＶＴにおいては、油圧によってベーンロータの位置を変更することでバルブタイミングを変更する。ロックピンを穴に係合させることで、ベーンロータの位置をロックすることができる。油圧によりロックピンを押し出すことで、ロックを解除することができる。しかし、ロックピンが係合した状態で部品に挟まれ、ロック解除が困難なことがある。そこで、ベーンロータのロックを解除することが可能なバルブタイミング制御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】

【0005】

上記目的は、穴を有するハウジングと、前記ハウジングに収納され、油圧により前記ハウジング内において回転可能なベーンロータと、前記ベーンロータに設けられ、前記穴に対向し、前記油圧により移動可能なロックピンと、バルブの開度を制御することで前記油圧を制御する制御部と、を具備し、前記ロックピンが前記穴に係合することで、前記ベーンロータの位置がロックされ、前記ロックピンが前記穴から離脱することで、前記ロックが解除され、内燃機関の回転数に基づき、前記制御部は前記バルブのデューティの上昇速度を制御するバルブタイミング制御装置によって達成することができる。

【発明の効果】

【0006】

ベーンロータのロックを解除することが可能なバルブタイミング制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１（ａ）および図１（ｂ）は実施形態に係るバルブタイミング制御装置を例示する図である。

【図2】図２（ａ）および図２（ｂ）はロックピンを拡大した断面図である。

【図3】図３（ａ）はトルクを例示する図である。図３（ｂ）はデューティの上昇速度を例示する図である。図３（ｃ）は位相の変換速度を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本実施形態のバルブタイミング制御装置について説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。

【0009】

図１（ａ）および図１（ｂ）は実施形態に係るバルブタイミング制御装置１００を例示する図である。バルブタイミング制御装置１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit、制御部）１０、オイルポンプ１２、オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）１４、カムハウジング２０、ベーンロータ２２、オイル通路１６、３０および３２、ロックピン４０を有する。図１（ａ）および図１（ｂ）では、オイル通路１６を実線で示し、オイル通路３０を破線で示し、オイル通路３２を点線で示している。

【0010】

カムハウジング２０の外周面にスプロケット２１が設けられ、カムハウジング２０の内部には空洞が設けられている。カムハウジング２０の内部にベーンロータ２２が収納されている。ベーンロータ２２は複数のベーン２３を有する。ベーン２３の個数は例えば３個である。ベーン２３はベーンロータ２２の外に向けて突出している。カムハウジング２０およびベーンロータ２２は、同一の回転軸の周囲を回転することができる。Ｚ軸はカムハウジング２０およびベーンロータ２２の厚さ方向を表し、回転軸に平行である。

【0011】

ベーンロータ２２の位置によってバルブタイミングが制御される。ベーンロータ２２の位置は油圧により制御される。カムハウジング２０の内部に、油圧室２４および２６が形成されている。３つのベーン２３のそれぞれの一方の側に油圧室２４が位置し、他方の側に油圧室２６が位置する。油圧室２４および油圧室２６に油圧が発生する。ベーン２３が油圧室２４の油圧、および油圧室２６の油圧を受けることで、ベーンロータ２２が回転する。図中のＸ１方向は左回転の方向である。Ｘ２方向は右回転の方向である。

【0012】

オイルポンプ１２、ＯＣＶ１４、オイル通路は油圧回路を形成する。オイルポンプ１２およびＯＣＶ１４は、油圧を制御する。オイル通路１６の１つの端部はオイルポンプ１２に接続され、もう１つの端部はＯＣＶ１４に接続されている。ＯＣＶ１４にはオイル通路３０および３２が接続されている。オイル通路３０は、３つの油圧室２４に接続されている。オイル通路３２は、３つの油圧室２６に接続されている。

【0013】

オイルポンプ１２は、不図示のオイルパンから作動油（オイル）を汲み上げる。オイルはオイル通路１６を流れ、ＯＣＶ１４に供給される。ＥＣＵ１０は、ＯＣＶ１４に信号を送信し、ＯＣＶ１４の開度を変化させることで、油圧を制御する。信号のデューティに応じて、ＯＣＶ１４はオイルを供給する通路を切り替える。例えばデューティのある値を閾値として、オイル通路３０とオイル通路３２との切り替えが行われる。

【0014】

ＯＣＶ１４がオイル通路３０を選択すると、オイルはオイル通路３０を流れ、油圧室２４に供給される。油圧室２４の油圧が増加することで、ベーンロータ２２は左方向（Ｘ１方向）に回転する。ＯＣＶ１４がオイル通路３２を選択すると、オイルはオイル通路３２を流れ、油圧室２６に供給される。油圧室２６の油圧が増加することで、ベーンロータ２２は右方向（Ｘ２方向）に回転する。

【0015】

図２（ａ）および図２（ｂ）はロックピン４０を拡大した断面図である。ベーンロータ２２の１つのベーン２３は貫通孔を有する。貫通孔はベーン２３をＺ軸方向に貫通する。ロックピン４０は、当該ベーン２３の貫通孔に設けられており、Ｚ軸方向に平行に配置されている。ロックピン４０は、Ｚ軸方向に移動可能である。ロックピン４０は、カムハウジング２０の穴２５に対向する。ロックピン４０の穴２５とは反対側にはバネ４２が設けられている。

【0016】

オイル通路４４は、油圧室２４および穴２５に連通する。オイル通路４４内にオイルが供給されることで、ロックピン４０の先端に油圧がかかる。バネ４２の付勢力と油圧とにより、ロックピン４０の位置が定まる。

【0017】

図２（ａ）においては、バネ４２の付勢力がオイル通路４４内の油圧よりも大きい。ロックピン４０は図中の下に付勢され、穴２５に差し込まれている。ロックピン４０が穴２５に係合することで、ベーンロータ２２は回転できなくなる。ベーンロータ２２の位置がロックされる。

【0018】

図２（ｂ）においては、油圧がバネ４２の付勢力よりも大きい。ロックピン４０は図中の上に付勢され、穴２５との係合は解除される。ベーンロータ２２は回転可能である。

【0019】

ロックピン４０に横方向の力が作用することで、ロックピン４０がカムハウジング２０に押し付けられることがある。例えば図２（ａ）の状態において、Ｘ１方向の力によって、ロックピン４０のＸ１側の側面がカムハウジング２０の穴２５の内壁に押し付けられる。ロックピン４０がカムハウジング２０とベーンロータ２２とに挟まれることで、ロックピン４０が抜けにくくなる。すなわち、ベーンロータ２２のロックの解除が困難である。

【0020】

カムハウジング２０の回転に応じて、ベーンロータ２２およびロックピン４０にはトルクが作用する。トルクＦ１はＸ１方向に作用する。トルクＦ２はＸ２方向に作用する。トルクＦ２がＸ２方向に作用することで、ロックピン４０が穴２５の内壁から離間し、抜けやすくなる。

【0021】

図３（ａ）はトルクを例示する図である。横軸は時間を表す。縦軸はトルクを表す。トルクのうち０より高い値（正の値）はＸ１方向のトルクである。０より低い値（負の値）はＸ２方向のトルクである。図３（ａ）に示すように、カムハウジング２０の回転に応じて、ベーン２３に作用するトルクは周期的に変化する。Ｘ２方向のトルク（負のトルク）がベーン２３にかかる際、ロックピン４０はカムハウジング２０から離間し、押し付けられない。このためロックピン４０は抜けやすい。

【0022】

エンジンの回転数が高いほど、カムハウジング２０の回転数も高くなり、図３（ａ）に示すトルク変動の周波数が高くなる。すなわち、トルクがＸ２方向を向く回数が多くなる。このためロックピン４０が抜けやすい。一方、エンジンの回転数が低いほど、カムハウジング２０の回転数も低くなり、トルク変動の周波数が低下する。トルクがＸ２方向を向く回数が少なくなる。実施形態では、回転数が低いときにもロックピン４０を抜けやすくする。

【0023】

図３（ｂ）はデューティの上昇速度を例示する図である。横軸はエンジンの回転数を表す。縦軸はデューティの上昇速度を表す。ＥＣＵ１０は、エンジンの回転数に応じて、図３（ｂ）のようにデューティの上昇速度を設定する。回転数が高いほどデューティの上昇速度は大きい。デューティの上昇速度が大きいほど、オイル通路３０とオイル通路３２との間で切り替えが素早く行われる。回転数が低いほどデューティの上昇速度は小さい。デューティの上昇速度が小さいほど、切り替えは遅くなる。例えば回転数がＲ１のとき、デューティ上昇速度はＤ１である。回転数がＲ１より高いＲ２のとき、デューティ上昇速度はＤ１より大きいＤ２である。

【0024】

図３（ｃ）は位相の変換速度を表す図である。横軸はＯＣＶ１４のデューティ（ＯＣＶ－ｄｕｔｙ）を表す。縦軸はＶＶＴの位相の変換速度を表す。ＯＣＶ１４のデューティに応じて、位相変換速度が変化する。０より高い値は進角側への位相変換速度である。ベーン２３は進角側に移動させるような油圧を受ける。０より低い値は遅角側への位相変換速度である。ベーン２３は遅角側に移動させるような油圧を受ける。位相変換速度が０付近の部分は不感帯である。不感帯では、油圧室２４の油圧と油圧室２６の油圧とが同程度の大きさであり、つり合いに近くなる。このためベーン２３が回転しにくい。

【0025】

図３（ｃ）中の破線は、デューティ上昇速度がＤ１の例である。実線は、デューティ上昇速度がＤ２の例である。破線の例に比べて、実線の例では位相変換速度が遅く変化し、不感帯を通る時間が長い。長い時間にわたってベーン２３が回転しにくいため、ロックピン４０も押し付けられない。ロックピン４０が抜けやすくなる。

【0026】

本実施形態によれば、ベーンロータ２２にロックピン４０が設けられている。ロックピン４０が穴２５に係合することで、ベーンロータ２２はロックされる。ロックピン４０が穴２５から離脱することで、ロックは解除される。ＥＣＵ１０は、内燃機関の回転数に基づいて、ＯＣＶ１４のデューティの上昇速度を制御する。図３（ｂ）に示すように、回転数が低いほど、デューティの上昇速度は低下する。図３（ａ）に示すように、デューティの上昇速度が低下することで、不感帯の通過時間が長くなる。ロックピン４０がカムハウジング２０に押し付けられないため、抜けやすくなる。ベーンロータ２２のロックを解除することが可能である。

【0027】

図３（ａ）に示すように、トルクは周期的に変化する。Ｘ２方向のトルクが作用するとき、ロックピン４０が抜けやすい。エンジンの回転数が高いほど、トルクがＸ２方向を向く回数が多くなる。このためロックピン４０が抜けやすい。一方、エンジンの回転数が低いほど、トルクがＸ２方向を向く回数は少なくなる。実施形態によれば、回転数が低いときにはデューティ上昇速度を低下させ、不感帯の通過時間を長くする。ロックピン４０が抜けやすくなる。すなわち、エンジンの回転数に関わらずロックピン４０が抜けやすいため、ベーン２３のロックを解除することができる。

【0028】

図３（ｂ）の例ではＥＣＵ１０は、デューティの上昇速度を回転数に対して線形に変化させる。ＥＣＵ１０は、デューティの上昇速度を回転数に対して非線形に変化させてもよい。

【0029】

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0030】

１０ ＥＣＵ、１２ オイルポンプ、１４ ＯＣＶ、１６、３０、３２、４４ オイル通路、２０ カムハウジング、２１ スプロケット、２２ ベーンロータ、２３ ベーン、２４、２６ 油圧室、２５ 穴、４０ ロックピン、４２ バネ、１００ バルブタイミング制御装置

【図1】

【図2】

【図3】