JP7807964B2

JP7807964B2 - 可変動弁装置およびパワーユニット

Info

Publication number: JP7807964B2
Application number: JP2022052581A
Authority: JP
Inventors: 信太朗船見
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2022-03-28
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2026-01-28
Anticipated expiration: 2042-03-28
Also published as: JP2023145220A

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。

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）。

特開２０１１－９４５０８号公報特開２００９－２４６５９号公報

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。

本発明の目的は、エンジンの始動性を高めることにある。

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。

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。

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。

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。パワーユニットの一例を示す図である。エンジンの一例を示す図である。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。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。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。吸気バルブのバルブタイミングを示す図である。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。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。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。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。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。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。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。図１４の一部を拡大して示すタイミングチャートである。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。

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。

［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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

Claims

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。
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。
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。
請求項３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。