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JP7807964B2 - Variable valve train and power unit - Google Patents
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JP7807964B2 - Variable valve train and power unit - Google Patents

Variable valve train and power unit

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JP7807964B2 JP2022052581A JP2022052581A JP7807964B2 JP 7807964 B2 JP7807964 B2 JP 7807964B2 JP 2022052581 A JP2022052581 A JP 2022052581A JP 2022052581 A JP2022052581 A JP 2022052581A JP 7807964 B2 JP7807964 B2 JP 7807964B2
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Description

本発明は、吸気バルブの開閉時期を切り替える可変動弁装置、および可変動弁装置を備えるパワーユニットに関する。 The present invention relates to a variable valve train that switches the opening and closing timing of an intake valve, and a power unit equipped with a variable valve train.

自動車等の車両には、動力源として内燃機関であるエンジンが搭載されている。また、様々な運転領域でエンジンの熱効率を向上させるため、エンジンにはバルブタイミングを制御する可変動弁装置が設けられている(特許文献1~2参照)。 Vehicles such as automobiles are equipped with internal combustion engines as their power source. Furthermore, to improve the thermal efficiency of the engine across various operating ranges, the engine is equipped with a variable valve timing system that controls valve timing (see Patent Documents 1 and 2).

特開2011-94508号公報JP 2011-94508 A 特開2009-24659号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-24659

ところで、エンジンを良好に始動させる観点から、エンジン始動時においても可変動弁装置を作動させることが考えられている。つまり、可変動弁装置を用いてエンジンの始動性を高めることが求められている。 However, from the perspective of ensuring smooth engine starting, it is considered to operate the variable valve mechanism even when the engine is starting. In other words, there is a demand for using a variable valve mechanism to improve engine startability.

本発明の目的は、エンジンの始動性を高めることにある。 The purpose of this invention is to improve engine startability.

一実施形態に係る可変動弁装置は、吸気カム軸に駆動される吸気バルブの開閉時期を切り替える可変動弁装置であって、エンジンのクランク軸に動力伝達要素を介して連結され、中央にロータ収容部が形成される環状のアウタロータと、前記ロータ収容部に回転可能に収容されるとともに前記吸気カム軸に連結され、前記アウタロータに対して進角側に付勢されるインナロータと、前記アウタロータに取り付けられ、前記アウタロータの内周面から突出する第1突出位置と突出しない第1格納位置とに移動可能であり、前記第1突出位置に向けて付勢される第1突出部材と、前記インナロータに取り付けられ、前記インナロータの外周面から突出する第2突出位置と突出しない第2格納位置とに移動可能であり、前記第2格納位置に向けて付勢される第2突出部材と、前記アウタロータと前記第1突出部材との間に設けられ、前記第1突出部材を前記第1突出位置に向けて付勢する第1弾性部材と、前記インナロータと前記第2突出部材との間に設けられ、前記第2突出部材を前記第2格納位置に向けて付勢する第2弾性部材と、前記アウタロータと前記インナロータとの間に設けられ、前記アウタロータに対して前記インナロータを進角側に付勢する第3弾性部材と、を有する。前記インナロータの外周面に開口する第1噛合凹部は、前記アウタロータに対する前記インナロータの回転角度が第1角度である場合に前記第1突出部材に対向している。前記アウタロータの内周面に開口する第2噛合凹部は、前記アウタロータに対する前記インナロータの回転角度が前記第1角度よりも進角側の第2角度である場合に前記第2突出部材に対向している。 A variable valve train according to one embodiment is a variable valve train that switches the opening and closing timing of an intake valve driven by an intake camshaft, and includes: an annular outer rotor connected to an engine crankshaft via a power transmission element and having a rotor housing portion formed in the center; an inner rotor rotatably housed in the rotor housing portion and connected to the intake camshaft and biased toward the advance side relative to the outer rotor; a first protruding member attached to the outer rotor, movable between a first protruding position where it protrudes from an inner circumferential surface of the outer rotor and a first retracted position where it does not protrude, and biased toward the first protruding position; a second protruding member attached to the outer rotor and movable between a second protruding position protruding from the outer peripheral surface of the inner rotor and a second retracted position where the second protruding member does not protrude and biased toward the second retracted position, a first elastic member provided between the outer rotor and the first protruding member and biasing the first protruding member toward the first protruding position, a second elastic member provided between the inner rotor and the second protruding member and biasing the second protruding member toward the second retracted position, and a third elastic member provided between the outer rotor and the inner rotor and biasing the inner rotor toward the advance side relative to the outer rotor . A first meshing recess opening on the outer peripheral surface of the inner rotor faces the first protruding member when a rotational angle of the inner rotor relative to the outer rotor is a first angle . A second meshing recess opening on the inner peripheral surface of the outer rotor faces the second protruding member when a rotational angle of the inner rotor relative to the outer rotor is a second angle that is more advance than the first angle.

一実施形態に係るパワーユニットは、車両に搭載されるパワーユニットであって、吸気カム軸に駆動される吸気バルブの開閉時期を切り替える可変動弁装置を備えるエンジンと、前記エンジンのクランク軸にギヤ列を介して連結され、エンジン始動時に前記クランク軸を回転させるモータジェネレータと、を有する。前記可変動弁装置は、前記エンジンの前記クランク軸に動力伝達要素を介して連結され、中央にロータ収容部が形成される環状のアウタロータと、前記ロータ収容部に回転可能に収容されるとともに前記吸気カム軸に連結され、前記アウタロータに対して進角側に付勢されるインナロータと、前記アウタロータに取り付けられ、前記アウタロータの内周面から突出する第1突出位置と突出しない第1格納位置とに移動可能であり、前記第1突出位置に向けて付勢される第1突出部材と、前記インナロータに取り付けられ、前記インナロータの外周面から突出する第2突出位置と突出しない第2格納位置とに移動可能であり、前記第2格納位置に向けて付勢される第2突出部材と、前記アウタロータと前記第1突出部材との間に設けられ、前記第1突出部材を前記第1突出位置に向けて付勢する第1弾性部材と、前記インナロータと前記第2突出部材との間に設けられ、前記第2突出部材を前記第2格納位置に向けて付勢する第2弾性部材と、前記アウタロータと前記インナロータとの間に設けられ、前記アウタロータに対して前記インナロータを進角側に付勢する第3弾性部材と、を有する。前記インナロータの外周面に開口する第1噛合凹部は、前記アウタロータに対する前記インナロータの回転角度が第1角度である場合に前記第1突出部材に対向している。前記アウタロータの内周面に開口する第2噛合凹部は、前記アウタロータに対する前記インナロータの回転角度が前記第1角度よりも進角側の第2角度である場合に前記第2突出部材に対向している。 A power unit according to one embodiment is a power unit mounted on a vehicle, and includes an engine equipped with a variable valve train that switches the opening and closing timing of an intake valve driven by an intake camshaft, and a motor generator connected to a crankshaft of the engine via a gear train and that rotates the crankshaft when the engine is started . The variable valve train includes an annular outer rotor connected to the crankshaft of the engine via a power transmission element and having a rotor housing portion formed in its center, an inner rotor rotatably housed in the rotor housing portion and connected to the intake camshaft and biased toward an advance side relative to the outer rotor, a first protruding member attached to the outer rotor and movable between a first protruding position where it protrudes from an inner circumferential surface of the outer rotor and a first retracted position where it does not protrude, and biased toward the first protruding position, and a second protruding member attached to the inner rotor and configured to move to an outer periphery of the inner rotor. a second protruding member movable between a second protruding position where it protrudes from a surface of the outer rotor and a second retracted position where it does not protrude and biased toward the second retracted position, a first elastic member provided between the outer rotor and the first protruding member and biasing the first protruding member toward the first protruding position, a second elastic member provided between the inner rotor and the second protruding member and biasing the second protruding member toward the second retracted position, and a third elastic member provided between the outer rotor and the inner rotor and biasing the inner rotor toward the advance side relative to the outer rotor . A first meshing recess opening on an outer peripheral surface of the inner rotor faces the first protruding member when a rotational angle of the inner rotor relative to the outer rotor is a first angle . A second meshing recess opening on an inner peripheral surface of the outer rotor faces the second protruding member when a rotational angle of the inner rotor relative to the outer rotor is a second angle that is more advance than the first angle.

本発明の一態様によれば、エンジンの始動性を高めることができる。 One aspect of the present invention can improve engine startability.

本発明の一実施形態であるパワーユニットが搭載された車両を示す図である。1 is a diagram showing a vehicle equipped with a power unit according to an embodiment of the present invention. パワーユニットの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a power unit. エンジンの一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an engine. 本発明の一実施形態である可変動弁装置を示す図である。1 is a diagram showing a variable valve operating device according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態である可変動弁装置を示す図である。1 is a diagram showing a variable valve operating device according to an embodiment of the present invention; 可変動弁装置を構成するアウタロータおよびインナロータを示す図である。2 is a diagram showing an outer rotor and an inner rotor that constitute a variable valve mechanism; FIG. 吸気バルブのバルブタイミングを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing valve timing of an intake valve. エンジン始動時における可変動弁装置の動作を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating the operation of the variable valve mechanism when the engine is started. エンジン始動時における可変動弁装置の動作を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating the operation of the variable valve mechanism when the engine is started. エンジン始動時における可変動弁装置の動作を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating the operation of the variable valve mechanism when the engine is started. エンジン始動時における可変動弁装置の動作を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating the operation of the variable valve mechanism when the engine is started. エンジン始動時における可変動弁装置の動作を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating the operation of the variable valve mechanism when the engine is started. エンジン始動時における可変動弁装置の動作を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating the operation of the variable valve mechanism when the engine is started. エンジン始動からエンジン停止までのエンジン回転数および吸気バルブの閉時期の推移を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing the transition of the engine speed and the intake valve closing timing from the start of the engine to the stop of the engine. 図14の一部を拡大して示すタイミングチャートである。15 is a timing chart showing an enlarged portion of FIG. 14. エンジン始動時における筒内圧力およびクランクトルクの関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the in-cylinder pressure and the crank torque at the time of engine start-up.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一または実質的に同一の構成や要素については、同一の符号を付して繰り返しの説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the following description, identical or substantially identical configurations and elements will be designated by the same reference numerals and repeated description will be omitted.

[パワーユニット]
図1は本発明の一実施形態であるパワーユニット10が搭載された車両11を示す図である。図1に示すように、車両11には、エンジン12およびモータジェネレータMG1,MG2を備えたパワーユニット10が搭載されている。パワーユニット10の後輪出力軸13には、プロペラ軸14およびリヤデファレンシャル機構15を介して後輪16が連結されている。また、パワーユニット10にはフロントデファレンシャル機構17が組み込まれており、フロントデファレンシャル機構17には前輪18が連結されている。図示するパワーユニット10は、全輪駆動用のパワーユニットであるが、これに限られることはなく、前輪駆動用や後輪駆動用のパワーユニットであっても良い。
[Power unit]
FIG. 1 is a diagram showing a vehicle 11 equipped with a power unit 10 according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the vehicle 11 is equipped with a power unit 10 including an engine 12 and motor generators MG1 and MG2. Rear wheels 16 are connected to a rear wheel output shaft 13 of the power unit 10 via a propeller shaft 14 and a rear differential mechanism 15. A front differential mechanism 17 is also incorporated into the power unit 10, and front wheels 18 are connected to the front differential mechanism 17. The power unit 10 shown in the figure is an all-wheel drive power unit, but is not limited to this and may be a front-wheel drive or rear-wheel drive power unit.

図2はパワーユニット10の一例を示す図である。図2に示すように、パワーユニット10は、エンジン12および第1モータジェネレータMG1からなる第1駆動系21と、第2モータジェネレータMG2からなる第2駆動系22と、を有している。第1駆動系21には、動力源としてエンジン12および第1モータジェネレータMG1が設けられている。エンジン12のクランク軸23にはダンパ機構24を介して伝達軸25が連結されており、この伝達軸25には駆動ギヤ26aが固定されている。なお、駆動ギヤ26aとこれに噛み合う従動ギヤ26bとによって、ギヤ列26が構成されている。 Figure 2 shows an example of a power unit 10. As shown in Figure 2, the power unit 10 has a first drive system 21 consisting of the engine 12 and a first motor generator MG1, and a second drive system 22 consisting of a second motor generator MG2. The first drive system 21 is provided with the engine 12 and the first motor generator MG1 as a power source. A transmission shaft 25 is connected to the crankshaft 23 of the engine 12 via a damper mechanism 24, and a drive gear 26a is fixed to this transmission shaft 25. The drive gear 26a and the driven gear 26b that meshes with it form a gear train 26.

ダンパ機構24は、クランク軸23に固定される入力プレート27と、伝達軸25に固定される出力プレート28と、入力プレート27および出力プレート28に組み付けられるダンパスプリング29と、を有している。また、駆動ギヤ26aに噛み合う従動ギヤ26bには伝達軸30が固定されており、この伝達軸30には遊星ギヤ列31を介して第1モータジェネレータMG1のロータ32が連結されている。さらに、エンジントルクおよびモータトルクを出力する出力軸として、遊星ギヤ列31には第1出力軸33が連結されている。 The damper mechanism 24 has an input plate 27 fixed to the crankshaft 23, an output plate 28 fixed to the transmission shaft 25, and a damper spring 29 attached to the input plate 27 and the output plate 28. A transmission shaft 30 is fixed to the driven gear 26b, which meshes with the drive gear 26a. A rotor 32 of the first motor generator MG1 is connected to this transmission shaft 30 via a planetary gear train 31. A first output shaft 33 is connected to the planetary gear train 31 as an output shaft that outputs engine torque and motor torque.

第2駆動系22には、動力源として第2モータジェネレータMG2が設けられている。第2モータジェネレータMG2のロータ34には、遊星ギヤ列35を介して第2出力軸36が連結されている。第2駆動系22が備える第2出力軸36には、第1駆動系21が備える第1出力軸33がギヤ列37を介して連結されている。また、第2出力軸36の一端部には、ギヤ列38を介して前輪出力軸39が連結されており、第2出力軸36の他端部には、カップリング40を介して後輪出力軸13が連結されている。前輪出力軸39は前述したフロントデファレンシャル機構17に連結されており、後輪出力軸13は前述したリヤデファレンシャル機構15に連結されている。 The second drive system 22 is provided with a second motor generator MG2 as a power source. A second output shaft 36 is connected to a rotor 34 of the second motor generator MG2 via a planetary gear train 35. The second output shaft 36 of the second drive system 22 is connected to the first output shaft 33 of the first drive system 21 via a gear train 37. Furthermore, one end of the second output shaft 36 is connected to a front wheel output shaft 39 via a gear train 38, and the other end of the second output shaft 36 is connected to the rear wheel output shaft 13 via a coupling 40. The front wheel output shaft 39 is connected to the front differential mechanism 17 described above, and the rear wheel output shaft 13 is connected to the rear differential mechanism 15 described above.

[エンジン]
続いて、パワーユニット10に設けられるエンジン12について説明する。図3はエンジン12の一例を示す図である。図3に示すように、エンジン12は、シリンダブロック50と、シリンダブロック50の下部に取り付けられるクランクケース51と、シリンダブロック50およびクランクケース51に支持されるクランク軸23と、を有している。シリンダブロック50には、動弁機構52等を備えたシリンダヘッド53が取り付けられている。このシリンダヘッド53には、燃焼室54に連通する吸気ポート55が形成されるとともに、吸気ポート55を開閉する吸気バルブ56が組み付けられている。また、シリンダヘッド53には、燃焼室54に連通する排気ポート57が形成されるとともに、排気ポート57を開閉する排気バルブ58が組み付けられている。なお、シリンダヘッド53には、燃焼室54内の混合気に点火する図示しない点火プラグが設けられており、吸入空気に向けて燃料を噴射する図示しないインジェクタが設けられている。
[engine]
Next, the engine 12 provided in the power unit 10 will be described. FIG. 3 is a diagram showing an example of the engine 12. As shown in FIG. 3, the engine 12 includes a cylinder block 50, a crankcase 51 attached to the lower part of the cylinder block 50, and a crankshaft 23 supported by the cylinder block 50 and the crankcase 51. A cylinder head 53 equipped with a valve train 52 and other components is attached to the cylinder block 50. The cylinder head 53 is formed with an intake port 55 communicating with a combustion chamber 54, and is fitted with an intake valve 56 that opens and closes the intake port 55. The cylinder head 53 is also formed with an exhaust port 57 communicating with the combustion chamber 54, and is fitted with an exhaust valve 58 that opens and closes the exhaust port 57. The cylinder head 53 is also provided with a spark plug (not shown) that ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 54, and an injector (not shown) that injects fuel toward the intake air.

シリンダブロック50にはシリンダボア60が形成されており、シリンダボア60にはピストン61が往復動可能に収容されている。ピストン61にはピストンピン62が組み付けられており、ピストンピン62にはコネクティングロッド63の小端部64が連結されている。また、クランク軸23にはクランクジャーナル65に対して偏心するクランクピン66が設けられており、クランクピン66にはコネクティングロッド63の大端部67が連結されている。このように、クランク軸23とピストン61とは、コネクティングロッド63を介して互いに連結されている。 A cylinder bore 60 is formed in the cylinder block 50, and a piston 61 is housed in the cylinder bore 60 so that it can reciprocate. A piston pin 62 is attached to the piston 61, and the small end 64 of a connecting rod 63 is connected to the piston pin 62. The crankshaft 23 is provided with a crank pin 66 that is eccentric with respect to the crank journal 65, and the big end 67 of the connecting rod 63 is connected to the crank pin 66. In this way, the crankshaft 23 and piston 61 are connected to each other via the connecting rod 63.

シリンダヘッド53には、吸気バルブ56を開閉させる吸気カム70を備えた吸気カム軸71が設けられるとともに、排気バルブ58を開閉させる排気カム72を備えた排気カム軸73が設けられている。また、クランク軸23にはクランクスプロケット74が固定されており、吸気カム軸71にはカムスプロケット75が固定されており、排気カム軸73にはカムスプロケット76が固定されている。これらのスプロケット74,75,76にはタイミングチェーン(動力伝達要素)77が掛けられており、吸気バルブ56および排気バルブ58はクランク軸23の回転に連動して開閉される。 The cylinder head 53 is provided with an intake camshaft 71 equipped with an intake cam 70 that opens and closes the intake valve 56, and an exhaust camshaft 73 equipped with an exhaust cam 72 that opens and closes the exhaust valve 58. A crank sprocket 74 is fixed to the crankshaft 23, a cam sprocket 75 is fixed to the intake camshaft 71, and a cam sprocket 76 is fixed to the exhaust camshaft 73. A timing chain (power transmission element) 77 is looped around these sprockets 74, 75, and 76, and the intake valve 56 and exhaust valve 58 are opened and closed in conjunction with the rotation of the crankshaft 23.

[可変動弁装置]
図4および図5は本発明の一実施形態である可変動弁装置100を示す図である。図6は可変動弁装置100を構成するアウタロータ80およびインナロータ90を示す図である。また、図7は吸気バルブ56のバルブタイミングを示す図である。
[Variable valve train]
Figures 4 and 5 are views showing a variable valve train 100 according to one embodiment of the present invention. Figure 6 is a view showing the outer rotor 80 and inner rotor 90 that constitute the variable valve train 100. Figure 7 is a view showing the valve timing of the intake valve 56.

図4に示すように、吸気カム軸71のカムスプロケット75には、吸気バルブ56の開閉時期を切り替える可変動弁装置100が設けられている。可変動弁装置100は、カムスプロケット75に固定される環状のアウタロータ80と、吸気カム軸71に固定されるインナロータ90と、を有している。アウタロータ80の中央にはロータ収容部81が形成されるとともに、このロータ収容部81にはインナロータ90が所定角度で回転可能に収容されている。また、アウタロータ80のロータ収容部81には複数のバネ室82が形成されており、インナロータ90にはバネ室82に収容される複数の突起部91が形成されている。ロータ収容部81のバネ室82には引張コイルスプリング(第3弾性部材)101が取り付けられており、引張コイルスプリング101のバネ力によってインナロータ90は矢印a1方向に付勢されている。つまり、アウタロータ80とインナロータ90との間に設けられる引張コイルスプリング101により、アウタロータ80に対してインナロータ90は進角側に付勢されている。なお、アウタロータ80は、ハウジングとも呼ばれている。 As shown in FIG. 4, the cam sprocket 75 of the intake camshaft 71 is provided with a variable valve train 100 that switches the opening and closing timing of the intake valve 56. The variable valve train 100 has an annular outer rotor 80 fixed to the cam sprocket 75 and an inner rotor 90 fixed to the intake camshaft 71. A rotor accommodating portion 81 is formed in the center of the outer rotor 80, and the inner rotor 90 is accommodated in this rotor accommodating portion 81 so that it can rotate at a predetermined angle. The rotor accommodating portion 81 of the outer rotor 80 also has multiple spring chambers 82, and the inner rotor 90 has multiple protrusions 91 that are accommodated in the spring chambers 82. A tension coil spring (third elastic member) 101 is attached to the spring chamber 82 of the rotor accommodating portion 81, and the inner rotor 90 is urged in the direction of arrow a1 by the spring force of the tension coil spring 101. In other words, the inner rotor 90 is biased toward the advance side relative to the outer rotor 80 by the tension coil spring 101 provided between the outer rotor 80 and the inner rotor 90. The outer rotor 80 is also called the housing.

図6に示すように、アウタロータ80には内周面83に開口するピン収容穴84が形成されており、ピン収容穴84には第1ロックピン(第1突出部材)85が収容されている。アウタロータ80に組み付けられる第1ロックピン85は、アウタロータ80の内周面83から突出する第1突出位置と、アウタロータ80の内周面83から突出しない第1格納位置と、に移動可能である。また、ピン収容穴84には圧縮コイルスプリング(第1弾性部材)86が取り付けられており、圧縮コイルスプリング86のバネ力(付勢力)によって第1ロックピン85は矢印b1方向の第1突出位置に向けて付勢されている。つまり、アウタロータ80と第1ロックピン85との間に設けられる圧縮コイルスプリング86により、第1ロックピン85は第1突出位置に向けて付勢されている。 As shown in FIG. 6 , the outer rotor 80 has a pin receiving hole 84 that opens to the inner circumferential surface 83, and a first lock pin (first protruding member) 85 is received in the pin receiving hole 84. The first lock pin 85 assembled to the outer rotor 80 is movable between a first protruding position where it protrudes from the inner circumferential surface 83 of the outer rotor 80 and a first retracted position where it does not protrude from the inner circumferential surface 83 of the outer rotor 80. A compression coil spring (first elastic member) 86 is attached to the pin receiving hole 84, and the spring force (biasing force) of the compression coil spring 86 biases the first lock pin 85 toward the first protruding position in the direction of arrow b1. In other words, the compression coil spring 86, which is provided between the outer rotor 80 and the first lock pin 85, biases the first lock pin 85 toward the first protruding position.

また、アウタロータ80には、内周面83に開口するロック穴(第2噛合凹部)87が形成されている。図5に示すように、アウタロータ80に対するインナロータ90の回転角度が第2角度X2である場合、つまりアウタロータ80に対するインナロータ90の回転角度が所定の進角位置である場合に、アウタロータ80のロック穴87は後述するインナロータ90の第2ロックピン94に対向する。つまり、アウタロータ80に対してインナロータ90が所定の進角位置まで回転すると、アウタロータ80のロック穴87に対してインナロータ90の第2ロックピン94が挿入される。これにより、図7に矢印Vaで示すように、吸気バルブ56の開閉時期であるバルブタイミングを、進角側の開時期IVOaおよび閉時期IVCaに設定することができる。 The outer rotor 80 also has a lock hole (second meshing recess) 87 that opens to the inner circumferential surface 83. As shown in FIG. 5 , when the rotational angle of the inner rotor 90 relative to the outer rotor 80 is the second angle X2, that is, when the rotational angle of the inner rotor 90 relative to the outer rotor 80 is a predetermined advance position, the lock hole 87 of the outer rotor 80 faces a second lock pin 94 of the inner rotor 90, which will be described later. In other words, when the inner rotor 90 rotates relative to the outer rotor 80 to the predetermined advance position, the second lock pin 94 of the inner rotor 90 is inserted into the lock hole 87 of the outer rotor 80. This allows the valve timing, which is the opening and closing timing of the intake valve 56, to be set to an advance opening timing IVOa and closing timing IVCa, as shown by arrow Va in FIG. 7 .

本明細書において、アウタロータ80に対するインナロータ90の回転角度とは、仮想線L1,L2の成す角度を意味している。図4および図5に示すように、仮想線L1とは回転中心Cxと第1ロックピン85の中心とを結ぶ線であり、仮想線L2とは回転中心Cxと吸気カム70の頂点とを結ぶ線である。なお、図示する仮想線L1,L2に限られることはなく、アウタロータ80とインナロータ90との相対角度を示すことが可能であれば、如何なる仮想線であっても良いことはいうまでもない。 In this specification, the rotational angle of the inner rotor 90 relative to the outer rotor 80 refers to the angle formed by imaginary lines L1 and L2. As shown in Figures 4 and 5, imaginary line L1 is a line connecting the center of rotation Cx and the center of the first lock pin 85, and imaginary line L2 is a line connecting the center of rotation Cx and the apex of the intake cam 70. It goes without saying that imaginary lines L1 and L2 are not limited to those shown in the figures, and any imaginary line can be used as long as it is capable of showing the relative angle between the outer rotor 80 and the inner rotor 90.

図6に示すように、インナロータ90には外周面92に開口するピン収容穴93が形成されており、ピン収容穴93には第2ロックピン(第2突出部材)94が収容されている。インナロータ90に組み付けられる第2ロックピン94は、インナロータ90の外周面92から突出する第2突出位置と、インナロータ90の外周面92から突出しない第2格納位置と、に移動可能である。また、ピン収容穴93には引張コイルスプリング(第2弾性部材)95が取り付けられており、引張コイルスプリング95のバネ力(付勢力)によって第2ロックピン94は矢印c1方向の第2格納位置に向けて付勢されている。つまり、インナロータ90と第2ロックピン94との間に設けられる引張コイルスプリング95により、第2ロックピン94は第2格納位置に向けて付勢されている。 As shown in FIG. 6 , the inner rotor 90 has a pin receiving hole 93 that opens to its outer peripheral surface 92, and a second lock pin (second protruding member) 94 is received in the pin receiving hole 93. The second lock pin 94 assembled to the inner rotor 90 is movable between a second protruding position where it protrudes from the outer peripheral surface 92 of the inner rotor 90 and a second retracted position where it does not protrude from the outer peripheral surface 92 of the inner rotor 90. A tension coil spring (second elastic member) 95 is also attached to the pin receiving hole 93, and the spring force (biasing force) of the tension coil spring 95 biases the second lock pin 94 toward the second retracted position in the direction of arrow c1. In other words, the tension coil spring 95, which is provided between the inner rotor 90 and the second lock pin 94, biases the second lock pin 94 toward the second retracted position.

また、インナロータ90には、外周面92に開口するロック穴(第1噛合凹部)96が形成されている。図4に示すように、アウタロータ80に対するインナロータ90の回転角度が第1角度X1である場合、つまりアウタロータ80に対するインナロータ90の回転角度が所定の遅角位置である場合に、インナロータ90のロック穴96はアウタロータ80の第1ロックピン85に対向する。つまり、アウタロータ80に対してインナロータ90が所定の遅角位置まで回転すると、インナロータ90のロック穴96に対してアウタロータ80の第1ロックピン85が挿入される。これにより、図7に矢印Vrで示すように、吸気バルブ56の開閉時期であるバルブタイミングを、遅角側の開時期IVOrおよび閉時期IVCrに設定することができる。 The inner rotor 90 also has a lock hole (first meshing recess) 96 that opens to the outer peripheral surface 92. As shown in FIG. 4, when the rotational angle of the inner rotor 90 relative to the outer rotor 80 is the first angle X1, that is, when the rotational angle of the inner rotor 90 relative to the outer rotor 80 is at a predetermined retard position, the lock hole 96 of the inner rotor 90 faces the first lock pin 85 of the outer rotor 80. In other words, when the inner rotor 90 rotates relative to the outer rotor 80 to the predetermined retard position, the first lock pin 85 of the outer rotor 80 is inserted into the lock hole 96 of the inner rotor 90. This allows the valve timing, which is the opening and closing timing of the intake valve 56, to be set to the retarded opening timing IVOr and closing timing IVCr, as shown by arrow Vr in FIG. 7.

[可変動弁装置の動作]
以下、エンジン始動時における可変動弁装置100の動作について説明する。図8~図13は、エンジン始動時における可変動弁装置100の動作を示す図である。なお、エンジン始動時においては、第1モータジェネレータMG1が力行状態に制御され、第1モータジェネレータMG1のモータトルクによってクランク軸23が始動回転(クランキング)される。
[Operation of variable valve train]
The operation of the variable valve system 100 at engine start will now be described. Figures 8 to 13 are diagrams showing the operation of the variable valve system 100 at engine start. At engine start, the first motor generator MG1 is controlled to a powering state, and the crankshaft 23 is cranked by the motor torque of the first motor generator MG1.

図8に示すように、クランキング前のエンジン停止状態においては、アウタロータ80に対してインナロータ90が所定の進角位置まで回転した状態で停止している。また、矢印b1で示すように、第1ロックピン85は第1突出位置に向けて付勢されており、矢印c1で示すように、第2ロックピン94は第2格納位置に向けて付勢されている。続いて、図9に示すように、モータジェネレータMG1によるクランキングが開始されると、矢印α1方向にタイミングチェーン77が動き始め、矢印α2方向にカムスプロケット75およびアウタロータ80が回転し始める。つまり、停止するインナロータ90に対してアウタロータ80が先行して回転し始めることから、相対的には、アウタロータ80に対してインナロータ90が遅角側に回転することになる。 As shown in FIG. 8 , when the engine is stopped before cranking, the inner rotor 90 rotates to a predetermined advance position relative to the outer rotor 80 and stops. Furthermore, as indicated by arrow b1, the first lock pin 85 is biased toward the first extended position, and as indicated by arrow c1, the second lock pin 94 is biased toward the second retracted position. Subsequently, as shown in FIG. 9 , when cranking by the motor-generator MG1 begins, the timing chain 77 begins to move in the direction of arrow α1, and the cam sprocket 75 and outer rotor 80 begin to rotate in the direction of arrow α2. In other words, since the outer rotor 80 begins to rotate before the stopped inner rotor 90, the inner rotor 90 rotates relatively toward the retard side relative to the outer rotor 80.

次いで、図10に示すように、カムスプロケット75およびアウタロータ80が回転し、アウタロータ80の第1ロックピン85がインナロータ90のロック穴96に対向すると、矢印b1で示すように、第1ロックピン85はロック穴96に対して挿入される。これにより、第1ロックピン85およびロック穴96が互いに噛み合うことから、アウタロータ80に対するインナロータ90の回転角度は第1角度X1に保持され、アウタロータ80およびインナロータ90は一体となって回転する。すなわち、クランキング前半においては、吸気バルブ56のバルブタイミングが、遅角側の開時期IVOrおよび閉時期IVCrに設定される。 Next, as shown in FIG. 10, the cam sprocket 75 and outer rotor 80 rotate, and when the first lock pin 85 of the outer rotor 80 faces the lock hole 96 of the inner rotor 90, the first lock pin 85 is inserted into the lock hole 96, as indicated by arrow b1. As a result, the first lock pin 85 and the lock hole 96 mesh with each other, so the rotational angle of the inner rotor 90 relative to the outer rotor 80 is maintained at the first angle X1, and the outer rotor 80 and inner rotor 90 rotate together. In other words, during the first half of cranking, the valve timing of the intake valve 56 is set to the retarded opening timing IVOr and closing timing IVCr.

このように、遅角側のバルブタイミングによってクランキングが開始されると、図11に示すように、アウタロータ80およびインナロータ90の回転速度の上昇に伴い、第1および第2ロックピン85,94に対して作用する遠心力が徐々に増加する。そして、第1ロックピン85に作用する遠心力がバネ力を上回ると、矢印b2で示すように、第1ロックピン85が径方向外側つまり第1格納位置に向けて移動する。これにより、第1ロックピン85とロック穴96との噛み合いが外れるため、アウタロータ80に対するインナロータ90の拘束が解除される。なお、第2ロックピン94に作用する遠心力もバネ力を上回っており、矢印c2で示すように、第2ロックピン94についても径方向外側に向けて付勢される。 When cranking is initiated using the retarded valve timing, as shown in FIG. 11 , the centrifugal force acting on the first and second lock pins 85, 94 gradually increases as the rotational speeds of the outer rotor 80 and inner rotor 90 increase. When the centrifugal force acting on the first lock pin 85 exceeds the spring force, the first lock pin 85 moves radially outward, i.e., toward the first storage position, as indicated by arrow b2. This disengages the first lock pin 85 from the lock hole 96, releasing the inner rotor 90 from the outer rotor 80. The centrifugal force acting on the second lock pin 94 also exceeds the spring force, and the second lock pin 94 is also biased radially outward, as indicated by arrow c2.

ここで、図11に示すように、引張コイルスプリング101のバネ力によってインナロータ90は矢印a1方向に付勢されている。このため、図12に示すように、アウタロータ80に対するインナロータ90の拘束が解除されると、アウタロータ80に対してインナロータ90は進角側に回転する。つまり、矢印α3で示すように、インナロータ90の回転速度は、一時的にアウタロータ80の回転速度を上回る。そして、図13に示すように、アウタロータ80に対してインナロータ90が進角側に回転し、インナロータ90の第2ロックピン94がアウタロータ80のロック穴87に対向すると、矢印c2で示すように、第2ロックピン94はロック穴87に対して挿入される。これにより、第2ロックピン94およびロック穴87が互いに噛み合うことから、アウタロータ80に対するインナロータ90の回転角度は第1角度X1よりも進角側の第2角度X2に保持され、アウタロータ80およびインナロータ90は一体となって回転する。すなわち、クランキング後半においては、吸気バルブ56のバルブタイミングが、進角側の開時期IVOaおよび閉時期IVCaに設定される。 As shown in Figure 11, the inner rotor 90 is biased in the direction of arrow a1 by the spring force of the tension coil spring 101. Therefore, as shown in Figure 12, when the inner rotor 90 is released from its position relative to the outer rotor 80, the inner rotor 90 rotates toward the advance side relative to the outer rotor 80. In other words, as shown by arrow α3, the rotational speed of the inner rotor 90 temporarily exceeds the rotational speed of the outer rotor 80. Then, as shown in Figure 13, when the inner rotor 90 rotates toward the advance side relative to the outer rotor 80 and the second lock pin 94 of the inner rotor 90 faces the lock hole 87 of the outer rotor 80, the second lock pin 94 is inserted into the lock hole 87, as shown by arrow c2. As a result, the second lock pin 94 and the lock hole 87 mesh with each other, so the rotational angle of the inner rotor 90 relative to the outer rotor 80 is maintained at a second angle X2 that is more advanced than the first angle X1, and the outer rotor 80 and inner rotor 90 rotate together. In other words, during the latter half of cranking, the valve timing of the intake valve 56 is set to an advance opening timing IVOa and closing timing IVCa.

これまで説明したように、クランキング前半、つまりクランク軸23の回転速度が閾値を下回る領域では、第2ロックピン94は遠心力を上回るバネ力によって第2格納位置に移動し、第2ロックピン94とロック穴87との噛み合いが外れる。また、第1ロックピン85は遠心力を上回るバネ力によって第1突出位置に移動し、第1ロックピン85とロック穴96とが互いに噛み合い、アウタロータ80に対するインナロータ90の回転角度が第1角度X1に保持される。これにより、クランキング前半においては、吸気バルブ56のバルブタイミングが、遅角側の開時期IVOrおよび閉時期IVCrに設定される。 As explained above, during the first half of cranking, i.e., when the rotational speed of the crankshaft 23 is below the threshold, the second lock pin 94 moves to the second retracted position due to a spring force that exceeds the centrifugal force, and the second lock pin 94 disengages from the lock hole 87. Furthermore, the first lock pin 85 moves to the first protruding position due to a spring force that exceeds the centrifugal force, and the first lock pin 85 engages with the lock hole 96, maintaining the rotational angle of the inner rotor 90 relative to the outer rotor 80 at the first angle X1. As a result, during the first half of cranking, the valve timing of the intake valve 56 is set to the retarded opening timing IVOr and closing timing IVCr.

一方、クランキング後半、つまりクランク軸23の回転速度が閾値を上回る領域では、第1ロックピン85はバネ力を上回る遠心力によって第1格納位置に移動し、第1ロックピン85とロック穴96との噛み合いが外れる。また、第2ロックピン94はバネ力を上回る遠心力によって第2突出位置に移動し、第2ロックピン94とロック穴87とが互いに噛み合い、アウタロータ80に対するインナロータ90の回転角度が第2角度X2に保持される。これにより、クランキング後半においては、吸気バルブ56のバルブタイミングが、進角側の開時期IVOaおよび閉時期IVCaに設定される。なお、クランキング前半とクランキング後半とを分ける閾値は、後述の図14および図15に示す回転数N2に設定されるが、他の回転数を閾値として設定しても良いことはいうまでもない。 On the other hand, during the latter half of cranking, i.e., when the rotational speed of the crankshaft 23 exceeds the threshold, the centrifugal force exceeds the spring force, causing the first lock pin 85 to move to the first retracted position, disengaging from the lock hole 96. The centrifugal force exceeds the spring force, causing the second lock pin 94 to move to the second extended position, engaging the lock hole 87, and maintaining the rotational angle of the inner rotor 90 relative to the outer rotor 80 at the second angle X2. As a result, during the latter half of cranking, the valve timing of the intake valve 56 is set to the advance side opening timing IVOa and closing timing IVCa. The threshold separating the first half of cranking from the latter half of cranking is set to the rotational speed N2 shown in Figures 14 and 15 (described below), although it goes without saying that other rotational speeds may also be set as the threshold.

[エンジン始動時のバルブタイミング]
図14は、エンジン始動からエンジン停止までのエンジン回転数および吸気バルブ56の閉時期の推移を示すタイミングチャートである。また、図15は図14の一部を拡大して示すタイミングチャートである。図15に示す時刻t1~t6と、前述した図8~図13に示す時刻t1~t6とは、互いに同じタイミングである。
[Valve timing at engine start]
Figure 14 is a timing chart showing the transition of the engine speed and the closing timing of the intake valve 56 from engine start to engine stop. Figure 15 is a timing chart showing an enlarged portion of Figure 14. Times t1 to t6 shown in Figure 15 are the same as times t1 to t6 shown in Figures 8 to 13 described above.

図14に示すように、時刻ta1において、モータジェネレータMG1によるクランキングが開始されると、吸気バルブ56のバルブタイミングが遅角側の閉時期IVCrに切り替えられる(符号d1)。続いて、エンジン回転数の上昇に伴って第1および第2ロックピン85,94に作用する遠心力が増加すると、吸気バルブ56のバルブタイミングが進角側の閉時期IVCaに切り替えられる(符号d2)。そして、吸気バルブ56のバルブタイミングを進角側に維持したまま、時刻ta2で示すように、混合気を燃焼させるファイアリング状態にエンジン12が制御される。そして、時刻ta3で示すように、エンジン停止時には、吸気バルブ56のバルブタイミングを進角側に維持したまま、エンジン12が停止状態に制御される。なお、エンジン停止時においては、図13に示すように、第2ロックピン94がロック穴96に噛み合う状態から、第2ロックピン94に作用する遠心力が低下するため、図8に示すように、ロック穴96から第2ロックピン94が外れた状態に移行する。 As shown in FIG. 14 , at time ta1, cranking by motor generator MG1 is initiated, and the valve timing of intake valve 56 is switched to the retarded closing timing IVCr (symbol d1). Subsequently, as the engine speed increases, the centrifugal force acting on first and second lock pins 85, 94 increases, and the valve timing of intake valve 56 is switched to the advanced closing timing IVCa (symbol d2). Then, while maintaining the valve timing of intake valve 56 on the advanced side, as shown at time ta2, the engine 12 is controlled to a firing state in which the air-fuel mixture is combusted. Then, when the engine is stopped, as shown at time ta3, the engine 12 is controlled to a stopped state while maintaining the valve timing of intake valve 56 on the advanced side. When the engine is stopped, the centrifugal force acting on the second lock pin 94 decreases from a state in which the second lock pin 94 is engaged with the lock hole 96 as shown in Figure 13, and the second lock pin 94 transitions to a state in which it is disengaged from the lock hole 96 as shown in Figure 8.

図14に示したように、クランキング前半においては、吸気バルブ56のバルブタイミングが遅角側に設定される一方、クランキング後半においては、吸気バルブ56のバルブタイミングが進角側に切り替えられる。つまり、時刻ta2で示すように、燃焼室54内の混合気が燃焼するタイミングにおいては、吸気バルブ56のバルブタイミングを進角側に設定することができる。これにより、筒内温度を上昇させて混合気を良好に燃焼させることができ、エンジン12の始動性を高めることができる。 As shown in Figure 14, during the first half of cranking, the valve timing of the intake valve 56 is set to the retarded side, while during the second half of cranking, the valve timing of the intake valve 56 is switched to the advanced side. In other words, as shown at time ta2, the valve timing of the intake valve 56 can be set to the advanced side at the timing when the air-fuel mixture in the combustion chamber 54 burns. This increases the in-cylinder temperature, allowing the air-fuel mixture to combust well, improving the startability of the engine 12.

つまり、図14に時刻ta2で示すように、エンジン回転数が回転数N1に到達したときに、エンジン12が所謂ファイアリング状態に制御されている。このため、図14および図15に時刻t4で示すように、回転数N1よりも低い回転数N2において、第1ロックピン85がロック穴96から外れるように、第1ロックピン85の質量や圧縮コイルスプリング86のバネ力等が設定されている。なお、時刻t4およびその近傍において、第2ロックピン94が径方向外側に付勢されるように、第2ロックピン94の質量や引張コイルスプリング95のバネ力等が設定されることはいうまでもない。 In other words, as shown at time ta2 in Figure 14, when the engine speed reaches speed N1, the engine 12 is controlled to enter a so-called firing state. Therefore, as shown at time t4 in Figures 14 and 15, the mass of the first lock pin 85 and the spring force of the compression coil spring 86 are set so that the first lock pin 85 disengages from the lock hole 96 at speed N2, which is lower than speed N1. It goes without saying that the mass of the second lock pin 94 and the spring force of the tension coil spring 95 are set so that the second lock pin 94 is biased radially outward at and around time t4.

しかも、クランキング前半においては、吸気バルブ56のバルブタイミングが遅角側に設定されている。これにより、クランキング前半においては、筒内圧力の変動幅を抑制することができるため、クランク軸23に作用するクランクトルクの変動幅を抑制することができる。このように、クランキング前半においてクランクトルクの変動幅を抑制することができるため、ギヤ列26から発生する歯打ち音を低減することができる。 Furthermore, during the first half of cranking, the valve timing of the intake valve 56 is set to the retarded side. This suppresses the range of fluctuation in in-cylinder pressure during the first half of cranking, thereby suppressing the range of fluctuation in crank torque acting on the crankshaft 23. In this way, suppressing the range of fluctuation in crank torque during the first half of cranking reduces gear rattle noise generated by the gear train 26.

ここで、図16はエンジン始動時における筒内圧力およびクランクトルクの関係を示す図である。図16には、実施例として吸気バルブ56のバルブタイミングを遅角側に設定した例が示されており、比較例として吸気バルブ56のバルブタイミングを進角側に設定した例が示されている。また、図16には、一例として、4気筒エンジンを用いたときの筒内圧力およびクランクトルクが示されている。 Figure 16 shows the relationship between in-cylinder pressure and crank torque when the engine is started. Figure 16 shows an example in which the valve timing of the intake valve 56 is set to the retarded side as an embodiment, and an example in which the valve timing of the intake valve 56 is set to the advanced side as a comparative example. Figure 16 also shows the in-cylinder pressure and crank torque when a four-cylinder engine is used as an example.

図16に示すように、吸気バルブ56の閉時期を遅角側の「IVCr」に設定した場合には、クランキングにおけるクランクトルクTcの変動幅が「Rt1」に抑制される。一方、吸気バルブ56の閉時期を進角側の「IVCa」に設定した場合には、クランキングにおけるクランクトルクTcの変動幅が「Rt2」に拡大される。つまり、図2の拡大部分に示すように、エンジン始動時には、モータジェネレータMG1から従動ギヤ26bに対してモータトルクTm1が伝達され、このモータトルクTm1によってクランキングが行われる。このようなクランキングにおいて、クランク軸23から駆動ギヤ26aに伝達されるクランクトルクTcに大きな変動が生じた場合には、クランクトルクTcの変動方向が切り替わる度に、符号z1,z2で示した箇所で歯面が強く当たることになる。しかしながら、実施例のように、吸気バルブ56の閉時期が遅角側の「IVCr」に設定されていた場合には、クランキングにおけるクランクトルクTcの変動幅を「Rt1」に抑制することができるため、ギヤ列26における歯面の当たりを緩和することができ、ギヤ列26から発生する歯打ち音を低減することができる。 As shown in Figure 16, when the closing timing of the intake valve 56 is set to "IVCr" on the retard side, the fluctuation range of crank torque Tc during cranking is suppressed to "Rt1." On the other hand, when the closing timing of the intake valve 56 is set to "IVCa" on the advance side, the fluctuation range of crank torque Tc during cranking is expanded to "Rt2." In other words, as shown in the enlarged portion of Figure 2, when the engine starts, motor torque Tm1 is transmitted from motor generator MG1 to driven gear 26b, and cranking is performed by this motor torque Tm1. During such cranking, if a large fluctuation occurs in crank torque Tc transmitted from crankshaft 23 to drive gear 26a, the tooth surfaces will strongly contact at the locations indicated by symbols z1 and z2 each time the direction of fluctuation of crank torque Tc changes. However, when the closing timing of the intake valve 56 is set to "IVCr" on the retarded side, as in this embodiment, the fluctuation range of the crank torque Tc during cranking can be limited to "Rt1", which alleviates contact between the tooth surfaces of the gear train 26 and reduces the rattle noise generated by the gear train 26.

さらに、クランク軸23とギヤ列26との間にはダンパ機構24が設けられることから、ダンパ機構24の共振周波数によっては、クランクトルクTcのトルク変動とダンパ機構24とを共振させてしまう虞もある。しかしながら、前述したように、クランキング前半においては、吸気バルブ56の閉時期が遅角側の「IVCr」に設定されるため、クランクトルクTcの変動幅を抑制することができ、クランクトルクTcのトルク変動とダンパ機構24との共振についても抑制することができる。なお、前述した可変動弁装置100は、油圧を用いて制御される構造ではなく、バネ力および遠心力を用いて制御される構造である。これにより、油圧を立ち上げることが困難なエンジン始動時においても、可変動弁装置100を適切に動作させることが可能である。 Furthermore, because a damper mechanism 24 is provided between the crankshaft 23 and the gear train 26, there is a risk that torque fluctuations in the crank torque Tc may resonate with the damper mechanism 24 depending on the resonant frequency of the damper mechanism 24. However, as mentioned above, in the first half of cranking, the closing timing of the intake valve 56 is set to the retarded "IVCr" timing, which suppresses the fluctuation range of the crank torque Tc and also suppresses resonance between the torque fluctuations in the crank torque Tc and the damper mechanism 24. The variable valve train 100 described above is not controlled using hydraulic pressure, but is controlled using spring force and centrifugal force. This allows the variable valve train 100 to operate appropriately even during engine startup, when it is difficult to build up hydraulic pressure.

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。図示する例では、圧縮コイルスプリング86を用いて第1ロックピン85を付勢し、引張コイルスプリング101を用いて第2ロックピン94を付勢し、引張コイルスプリング101を用いてインナロータ90を付勢しているが、これに限られることはない。例えば、コイルスプリング以外の弾性部材を用いて、第1ロックピン85、第2ロックピン94、或いはインナロータ90を付勢しても良い。また、例えば、圧縮ガス等を封入した圧力室を設けることにより、第1ロックピン85、第2ロックピン94、或いはインナロータ90を付勢しても良い。また、例えば、圧縮コイルスプリングを用いてインナロータ90を付勢しても良い。 The present invention is not limited to the above-described embodiment and can, of course, be modified in various ways without departing from the spirit and scope of the invention. In the illustrated example, the first lock pin 85 is biased using a compression coil spring 86, the second lock pin 94 is biased using a tension coil spring 101, and the inner rotor 90 is biased using a tension coil spring 101, but this is not limited to this. For example, the first lock pin 85, the second lock pin 94, or the inner rotor 90 may be biased using an elastic member other than a coil spring. Furthermore, the first lock pin 85, the second lock pin 94, or the inner rotor 90 may be biased by providing a pressure chamber filled with compressed gas or the like. Furthermore, the inner rotor 90 may be biased using a compression coil spring, for example.

図示する例では、パワーユニット10に対して2つのモータジェネレータMG1,MG2を設けているが、これに限られることはなく、パワーユニットに対して1つのモータジェネレータを設けても良い。また、可変動弁装置100が適用されるエンジン12としては、如何なる形式のエンジンであっても良い。例えば、水平対向エンジン、直列エンジン、V型エンジン或いは単気筒エンジンに対して、可変動弁装置100を適用することが可能である。 In the illustrated example, two motor generators MG1, MG2 are provided for the power unit 10, but this is not limited to this and a single motor generator may be provided for the power unit. Furthermore, the engine 12 to which the variable valve train 100 is applied may be any type of engine. For example, the variable valve train 100 can be applied to a horizontally opposed engine, an in-line engine, a V-type engine, or a single-cylinder engine.

前述の説明では、クランクスプロケット74およびカムスプロケット75,76にタイミングチェーン77を巻き掛けているが、これに限られることはなく、クランクプーリおよびカムプーリにタイミングベルトを巻き掛けても良い。また、前述の説明では、排気バルブ58のバルブタイミングを固定しているが、これに限られることはなく、油圧アクチュエータや電動アクチュエータ等を用いて排気バルブ58のバルブタイミングを制御しても良い。なお、可変動弁装置100に加えて油圧アクチュエータや電動アクチュエータ等を設けることにより、エンジン始動時以外にも吸気バルブ56のバルブタイミングを制御しても良い。 In the above description, the timing chain 77 is wound around the crank sprocket 74 and the cam sprockets 75, 76, but this is not limited to this and a timing belt may be wound around the crank pulley and the cam pulley. Also, in the above description, the valve timing of the exhaust valve 58 is fixed, but this is not limited to this and the valve timing of the exhaust valve 58 may be controlled using a hydraulic actuator, an electric actuator, or the like. Furthermore, by providing a hydraulic actuator, an electric actuator, or the like in addition to the variable valve gear 100, the valve timing of the intake valve 56 may be controlled at times other than when the engine is started.

10 パワーユニット
11 車両
12 エンジン
23 クランク軸
24 ダンパ機構
25 伝達軸
26 ギヤ列
56 吸気バルブ
71 吸気カム軸
77 タイミングチェーン(動力伝達要素)
80 アウタロータ
81 ロータ収容部
83 内周面
85 第1ロックピン(第1突出部材)
86 圧縮コイルスプリング(第1弾性部材)
87 ロック穴(第2噛合凹部)
90 インナロータ
92 外周面
94 第2ロックピン(第2突出部材)
95 引張コイルスプリング(第2弾性部材)
96 ロック穴(第1噛合凹部)
100 可変動弁装置
101 引張コイルスプリング(第3弾性部材)
MG1 第1モータジェネレータ(モータジェネレータ)
N2 回転数(閾値)
10 Power unit 11 Vehicle 12 Engine 23 Crankshaft 24 Damper mechanism 25 Transmission shaft 26 Gear train 56 Intake valve 71 Intake camshaft 77 Timing chain (power transmission element)
80 Outer rotor 81 Rotor accommodating portion 83 Inner peripheral surface 85 First lock pin (first protruding member)
86 compression coil spring (first elastic member)
87 Lock hole (second meshing recess)
90: Inner rotor 92: Outer peripheral surface 94: Second lock pin (second protruding member)
95 tension coil spring (second elastic member)
96 Lock hole (first meshing recess)
100 Variable valve operating device 101 Tension coil spring (third elastic member)
MG1 First motor generator (motor generator)
N2 rotation speed (threshold)

Claims (4)

吸気カム軸に駆動される吸気バルブの開閉時期を切り替える可変動弁装置であって、
エンジンのクランク軸に動力伝達要素を介して連結され、中央にロータ収容部が形成される環状のアウタロータと、
前記ロータ収容部に回転可能に収容されるとともに前記吸気カム軸に連結され、前記アウタロータに対して進角側に付勢されるインナロータと、
前記アウタロータに取り付けられ、前記アウタロータの内周面から突出する第1突出位置と突出しない第1格納位置とに移動可能であり、前記第1突出位置に向けて付勢される第1突出部材と、
前記インナロータに取り付けられ、前記インナロータの外周面から突出する第2突出位置と突出しない第2格納位置とに移動可能であり、前記第2格納位置に向けて付勢される第2突出部材と、
前記アウタロータと前記第1突出部材との間に設けられ、前記第1突出部材を前記第1突出位置に向けて付勢する第1弾性部材と、
前記インナロータと前記第2突出部材との間に設けられ、前記第2突出部材を前記第2格納位置に向けて付勢する第2弾性部材と、
前記アウタロータと前記インナロータとの間に設けられ、前記アウタロータに対して前記インナロータを進角側に付勢する第3弾性部材と、
を有し、
前記インナロータの外周面に開口する第1噛合凹部は、前記アウタロータに対する前記インナロータの回転角度が第1角度である場合に前記第1突出部材に対向しており、
前記アウタロータの内周面に開口する第2噛合凹部は、前記アウタロータに対する前記インナロータの回転角度が前記第1角度よりも進角側の第2角度である場合に前記第2突出部材に対向している、
可変動弁装置。
A variable valve operating device that switches the opening and closing timing of an intake valve driven by an intake camshaft,
an annular outer rotor connected to a crankshaft of the engine via a power transmission element and having a rotor accommodating portion formed at its center;
an inner rotor rotatably accommodated in the rotor accommodating portion, connected to the intake camshaft, and biased toward the advance angle side relative to the outer rotor;
a first protruding member attached to the outer rotor, movable between a first protruding position where the first protruding member protrudes from an inner circumferential surface of the outer rotor and a first retracted position where the first protruding member does not protrude, and biased toward the first protruding position;
a second protruding member attached to the inner rotor, movable between a second protruding position protruding from an outer peripheral surface of the inner rotor and a second retracted position not protruding, and biased toward the second retracted position;
a first elastic member provided between the outer rotor and the first protruding member, the first elastic member biasing the first protruding member toward the first protruding position;
a second elastic member provided between the inner rotor and the second protruding member and biasing the second protruding member toward the second stored position;
a third elastic member provided between the outer rotor and the inner rotor and biasing the inner rotor toward the advance side relative to the outer rotor;
and
a first meshing recess that opens into an outer peripheral surface of the inner rotor faces the first protruding member when a rotation angle of the inner rotor with respect to the outer rotor is a first angle;
a second meshing recessed portion that opens to an inner circumferential surface of the outer rotor faces the second protruding member when a rotation angle of the inner rotor relative to the outer rotor is a second angle that is more advanced than the first angle;
Variable valve train.
請求項1に記載の可変動弁装置において、
エンジン始動時における前記クランク軸の回転速度が閾値を下回る領域では、
前記第2突出部材は遠心力を上回る付勢力によって前記第2格納位置に移動し、前記第2突出部材と前記第2噛合凹部との噛み合いが外れ、
前記第1突出部材は遠心力を上回る付勢力によって前記第1突出位置に移動し、前記第1突出部材と前記第1噛合凹部とが互いに噛み合い、
前記アウタロータに対する前記インナロータの回転角度は、前記第1角度に保持される一方、
エンジン始動時における前記クランク軸の回転速度が前記閾値を上回る領域では、
前記第1突出部材は付勢力を上回る遠心力によって前記第1格納位置に移動し、前記第1突出部材と前記第1噛合凹部との噛み合いが外れ、
前記第2突出部材は付勢力を上回る遠心力によって前記第2突出位置に移動し、前記第2突出部材と前記第2噛合凹部とが互いに噛み合い、
前記アウタロータに対する前記インナロータの回転角度は、前記第1角度よりも進角側の前記第2角度に保持される、
可変動弁装置。
The variable valve system according to claim 1,
In a region where the rotation speed of the crankshaft at the time of engine start is below a threshold value,
the second protruding member is moved to the second storage position by a biasing force that exceeds the centrifugal force, and the second protruding member is disengaged from the second engaging recess;
the first protruding member is moved to the first protruding position by a biasing force exceeding the centrifugal force, and the first protruding member and the first engaging recess engage with each other;
The rotation angle of the inner rotor relative to the outer rotor is maintained at the first angle,
In a region where the rotation speed of the crankshaft at engine start exceeds the threshold value,
the first protruding member moves to the first storage position due to centrifugal force exceeding the biasing force, and the first protruding member disengages from the first engaging recess;
the second protruding member moves to the second protruding position by centrifugal force exceeding the biasing force, and the second protruding member and the second engaging recess engage with each other;
The rotation angle of the inner rotor relative to the outer rotor is maintained at the second angle that is more advanced than the first angle.
Variable valve train.
車両に搭載されるパワーユニットであって、
吸気カム軸に駆動される吸気バルブの開閉時期を切り替える可変動弁装置を備えるエンジンと、
前記エンジンのクランク軸にギヤ列を介して連結され、エンジン始動時に前記クランク軸を回転させるモータジェネレータと、
を有し、
前記可変動弁装置は、
前記エンジンの前記クランク軸に動力伝達要素を介して連結され、中央にロータ収容部が形成される環状のアウタロータと、
前記ロータ収容部に回転可能に収容されるとともに前記吸気カム軸に連結され、前記アウタロータに対して進角側に付勢されるインナロータと、
前記アウタロータに取り付けられ、前記アウタロータの内周面から突出する第1突出位置と突出しない第1格納位置とに移動可能であり、前記第1突出位置に向けて付勢される第1突出部材と、
前記インナロータに取り付けられ、前記インナロータの外周面から突出する第2突出位置と突出しない第2格納位置とに移動可能であり、前記第2格納位置に向けて付勢される第2突出部材と、
前記アウタロータと前記第1突出部材との間に設けられ、前記第1突出部材を前記第1突出位置に向けて付勢する第1弾性部材と、
前記インナロータと前記第2突出部材との間に設けられ、前記第2突出部材を前記第2格納位置に向けて付勢する第2弾性部材と、
前記アウタロータと前記インナロータとの間に設けられ、前記アウタロータに対して前記インナロータを進角側に付勢する第3弾性部材と、
を有し、
前記インナロータの外周面に開口する第1噛合凹部は、前記アウタロータに対する前記インナロータの回転角度が第1角度である場合に前記第1突出部材に対向しており、
前記アウタロータの内周面に開口する第2噛合凹部は、前記アウタロータに対する前記インナロータの回転角度が前記第1角度よりも進角側の第2角度である場合に前記第2突出部材に対向している、
パワーユニット。
A power unit mounted on a vehicle,
an engine equipped with a variable valve mechanism that switches the opening and closing timing of an intake valve driven by an intake camshaft;
a motor generator connected to the crankshaft of the engine via a gear train, and configured to rotate the crankshaft when the engine is started;
and
The variable valve operating device is
an annular outer rotor connected to the crankshaft of the engine via a power transmission element and having a rotor accommodating portion formed at its center;
an inner rotor rotatably accommodated in the rotor accommodating portion, connected to the intake camshaft, and biased toward the advance angle side relative to the outer rotor;
a first protruding member attached to the outer rotor, movable between a first protruding position where the first protruding member protrudes from an inner circumferential surface of the outer rotor and a first retracted position where the first protruding member does not protrude, and biased toward the first protruding position;
a second protruding member attached to the inner rotor, movable between a second protruding position protruding from an outer peripheral surface of the inner rotor and a second retracted position not protruding, and biased toward the second retracted position;
a first elastic member provided between the outer rotor and the first protruding member, the first elastic member biasing the first protruding member toward the first protruding position;
a second elastic member provided between the inner rotor and the second protruding member and biasing the second protruding member toward the second stored position;
a third elastic member provided between the outer rotor and the inner rotor and biasing the inner rotor toward the advance side relative to the outer rotor;
and
a first meshing recess that opens into an outer peripheral surface of the inner rotor faces the first protruding member when a rotation angle of the inner rotor with respect to the outer rotor is a first angle;
a second meshing recessed portion that opens to an inner circumferential surface of the outer rotor faces the second protruding member when a rotation angle of the inner rotor relative to the outer rotor is a second angle that is more advanced than the first angle;
Power unit.
請求項に記載のパワーユニットにおいて、
前記クランク軸と前記ギヤ列との間に、ダンパ機構が設けられている、
パワーユニット。
4. The power unit according to claim 3 ,
A damper mechanism is provided between the crankshaft and the gear train.
Power unit.
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JP2009215968A (en) 2008-03-11 2009-09-24 Nissan Motor Co Ltd Variable valve timing device for internal combustion engine
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