JP2002295276A - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アシストスプリング３１によるベーンロータ
７への付勢力を遅角領域と進角領域とで異ならせる場
合、付勢力が途中で変化する影響によってベーンロータ
７の実際の位相を目標の位相にスムーズに制御するのが
困難であった。 【解決手段】 ＥＣＵ１８は、エンジンの運転状態に適
したベーンロータ７の目標の位相を算出し、その目標の
位相が実際の位相と一致するように第１電磁アクチュエ
ータ１５をＰＤ制御を用いてデューティー比制御するも
のであり、ベーンロータ７が遅角領域の場合は制御値と
して遅角側保持制御値（デューティー値）を用い、進角
領域の場合は制御値として進角側保持制御値（デューテ
ィー値）を用いる。このように、遅角領域と進角領域と
で別々の制御値を用いて制御しているため、ベーンロー
タ７がプリセット位相を横切って変位しても、ベーンロ
ータ７の実際の位相をスムーズに目標の位相に制御でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
エンジン）のバルブ（吸気弁あるいは排気弁）の開閉弁
時期を調整するバルブタイミング調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バルブタイミング調整装置として、エン
ジンのクランクシャフト（駆動軸に相当する）によって
回転駆動される駆動部材と、カムシャフト（従動軸に相
当する）とともに回転する従動部材とを備え、駆動部材
に対して従動部材を相対回転させて、バルブの開閉弁時
期を調整し、エンジンの出力の向上や、燃費の改善を図
るものが知られている。

【０００３】ここで、吸気バルブについて説明する。吸
気バルブをエンジンの下死点位置よりも遅く閉じること
により、エンジンのポンピングロスを防ぎ、燃費を向上
させることが知られている。しかし、エンジンの下死点
位置よりも遅く吸気バルブを閉じるタイミングは、エン
ジン暖気後において燃費が向上する反面、エンジンの冷
間時に実圧縮比が低下し、ピストンの上死点時での空気
温度が十分に上昇しないため、エンジンが始動不良を起
こし、始動時間が長くなったり、始動できなくなる可能
性がある。

【０００４】このように、エンジン冷間時に最適な吸気
バルブの開閉時期は、エンジン暖気時に最適な開閉時期
よりも進角側である。従って、吸気バルブのバルブタイ
ミングを変化させるバルブタイミング調整装置には、エ
ンジン暖気時に適した開閉弁時期とは別に、エンジン冷
間始動時に適した開閉弁時期が設定できる要求がある。
この要求に応える技術として、吸気バルブを開閉するカ
ムシャフトと一体に回転する従動部材を、駆動部材に対
する最遅角位置よりも所定量進角した中間位相でロック
させ、その状態でエンジン始動を行うものが知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】エンジンの始動時に従
動部材を中間位相でロックさせるには、エンジンの停止
時に従動部材を中間位相よりも進角側に変位させておく
必要がある。エンジンを停止する時の油圧は通常はアイ
ドリング回転数であるため低く、且つその油圧は油温に
よって大きく異なってしまう。このため、エンジンの停
止時に油温が高いと、従動部材を進角側へ駆動する進角
油圧が低下し、従動部材を中間位相以上に進角させるこ
とが困難となる。

【０００６】これに対し、特開平１１−２２３１１２号
公報に開示されるように、アシストスプリングによって
従動部材を進角側へ付勢するバルブタイミング調整装置
が知られている。この公報に開示されるアシストスプリ
ングは、最遅角から最進角の全域に亘って、一定の付勢
力で従動部材を進角側へアシストするものである。この
ようなアシストスプリングを用いた場合、エンジンを停
止した時に、従動部材が所定の中間位相よりも進角側で
停止した状態であっても、エンジンを始動する場合にア
シストスプリングの付勢力によってカムシャフトの遅角
変位が妨げられ、始動時にすぐにカムシャフトが遅角し
ない場合がある。このため、従動部材が中間位相以上の
進角位置で始動が行われることになり、エンジンの始動
性が低下してしまう不具合があった。

【０００７】

【発明の目的】本発明の第１の目的は、従動部材を進角
側へ駆動する油圧が低い状態であっても従動部材を最遅
角位置よりも進角側の中間位相以上に回動させるととも
に、エンジン始動のトルクが駆動部材に生じた時に、所
定の中間位相以上に回動していた従動部材を所定の中間
位相まで確実に回動させることができるバルブタイミン
グ調整装置を提供することにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、上記の第１の目的
を達成した場合に発生する不具合を解決することのでき
るバルブタイミング調整装置を提供することにある。即
ち、従動部材の付勢力が遅角領域と進角領域とで異なる
場合に、従動部材の実際の位相を目標の位相に素早く、
且つ正確に制御できるバルブタイミング調整装置を提供
することにある。

【０００９】本発明の第３の目的は、上記の第２の目的
を達成した場合に発生する不具合を解決することのでき
るバルブタイミング調整装置を提供することにある。即
ち、従動部材の付勢力が遅角領域と進角領域とで異なる
場合は、その付勢力が変化する変位点（遅角領域と進角
領域とが切り替わる回動点、プリセット点）が明確でな
いと、その変位点前後では従動部材を正確に制御ができ
ない。そこで、第３の目的は、組付け誤差や経時変化に
よって実際の変位点が変化するような場合であっても、
実際の変位点を検出し、その検出した変位点をもとに従
動部材の位相を制御することにより、従動部材の実際の
位相を目標の位相に素早く、且つ正確に制御できるバル
ブタイミング調整装置を提供することにある。

【００１０】本発明の第４の目的も、上記の第３の目的
と同様、上述した第２の目的を達成した場合に発生する
不具合を解決することのできるバルブタイミング調整装
置を提供することにある。即ち、従動部材の付勢力が遅
角領域と進角領域とで異なる場合は、遅角側の制御値
（学習値）と、進角側の制御値（学習値）が異なる。そ
して、従動部材への付勢力が変化する変位点の付近で学
習制御が行われる場合、実際の変位点と制御装置が認識
する変位点とが異なると、変位点の境界部分で誤った制
御値が学習されてしまい、誤学習によって従動部材の位
相制御が乱れてしまう。そこで、第４の目的は、変位点
の境界部分では誤った制御値が学習されないようにし
て、誤学習による制御の乱れをなくし、従動部材の実際
の位相を目標の位相に素早く、且つ正確に制御できるバ
ルブタイミング調整装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】〔請求項１の手段〕請求
項１を採用するバルブタイミング調整装置では、従動部
材が所定の遅角領域に位置する場合にのみ、アシストス
プリングが従動部材を進角側へ付勢する。あるいは、ア
シストスプリングが従動部材を進角側へ付勢する付勢力
は、従動部材が所定の遅角領域に位置する場合の方が、
従動部材が進角領域に位置する場合よりも強く設けられ
ている。この結果、従動部材を進角側へ駆動する油圧が
低い状態であっても従動部材を最遅角位置よりも進角側
へ回動させるとともに、従動部材が中間位相よりもさら
に進角側に回動している状態ではカムトルクによって従
動部材が所定の中間位相に容易に戻される。このため、
従動部材の位相位置を所定の中間位相に確実に回動させ
ることができる。このため、エンジンの始動時にカムシ
ャフトの位相を最適な中間位相に設定することができ、
エンジンの始動性を高めることができる。

【００１２】〔請求項２の手段〕請求項２の手段を採用
するバルブタイミング調整装置では、従動部材が所定の
遅角領域に位置する場合にのみ、アシストスプリングが
従動部材を進角側へ付勢する。あるいは、アシストスプ
リングが従動部材を進角側へ付勢する付勢力は、従動部
材が所定の遅角領域に位置する場合の方が、従動部材が
進角領域に位置する場合よりも強く設けられている。そ
して、従動部材の位相位置を制御する制御装置は、従動
部材の位相位置が遅角領域に位置する場合、遅角領域に
おけるアシストスプリングの付勢力を加味した遅角側制
御値を用いて油圧アクチュエータを制御し、従動部材の
位相位置が進角領域に位置する場合、進角領域における
アシストスプリングの付勢力を加味した進角側制御値を
用いて油圧アクチュエータを制御する。このため、従動
部材の付勢力が遅角領域と進角領域とで異なる場合であ
っても、従動部材の実際の位相を目標の位相に素早く、
且つ正確に制御できる。

【００１３】〔請求項３の手段〕請求項３の手段を採用
するバルブタイミング調整装置では、従動部材が所定の
遅角領域に位置する場合にのみ、アシストスプリングが
従動部材を進角側へ付勢する。あるいは、アシストスプ
リングが従動部材を進角側へ付勢する付勢力は、従動部
材が所定の遅角領域に位置する場合の方が、従動部材が
進角領域に位置する場合よりも強く設けられている。そ
して、従動部材の位相位置を制御する制御装置は、実際
の位相が目標の位相となるように遅角側制御値あるいは
進角側制御値を修正した場合、その修正量が所定値より
も大きい場合に、その時の実際の位相を遅角領域と進角
領域との変位点として学習するように設けられている。
このため、組付け誤差や経時変化によってアシストスプ
リングによる付勢力の変位点が変化するような場合であ
っても、実際の変位点が検出されて学習されるため、そ
の修正された実際の変位点をもとに従動部材の位相を制
御することができ、従動部材の実際の位相を目標の位相
に素早く、且つ正確に制御できる。

【００１４】ここで、変位点（プリセット位相）の学習
条件の例を開示する。上記では、遅角側制御値あるいは
進角側制御値の修正量が所定値よりも大きい場合に、そ
の時の変位点を学習するように設けたが、次のように設
けても良い。 （１）前記制御装置は、前記駆動部材に対する前記従動
部材の実際の位相を検出する実位相検出手段を備えると
ともに、前記駆動部材に対する前記従動部材の位相が前
記遅角領域と前記進角領域との変位点を含む所定範囲内
（例えば、請求項４の中間回動範囲）の領域にあり、且
つ前記内燃機関の運転状態に応じて設定された目標位相
と前記実際の位相との差が所定値より大きく、且つその
差が一定時間ほとんど変化しない場合に、前記駆動部材
に対する前記従動部材の位相を前記遅角領域と前記進角
領域との変位点として学習する変位点学習手段を備える
ことを特徴とする。つまり、従動部材の位相位置を制御
する制御装置は、従動部材の位相が遅角領域と進角領域
との変位点を含む所定範囲内（例えば、請求項４の中間
回動範囲）の領域にあり、目標位相と実際の位相との差
が所定値より大きく、さらにその差が一定時間ほとんど
変化しない場合、その時の従動部材の位相を遅角領域と
進角領域との変位点として学習するように設けられてい
る。このように設けても、組付け誤差や経時変化によっ
てアシストスプリングによる付勢力の変位点が変化する
ような場合であっても、実際の変位点が検出されて学習
されるため、その修正された実際の変位点をもとに従動
部材の位相を制御することができ、従動部材の実際の位
相を目標の位相に素早く、且つ正確に制御できる。

【００１５】（２）前記制御装置は、前記駆動部材に対
する前記従動部材の実際の位相を検出する実位相検出手
段を備えるとともに、前記駆動部材に対する前記従動部
材の位相が前記遅角領域と前記進角領域との変位点を含
む所定範囲内（例えば、請求項４の中間回動範囲）の領
域にあり、且つ前記内燃機関の運転状態に応じて設定さ
れた目標位相と前記実際の位相との差が所定値より小さ
く、且つ一定時間内に前記目標位相に前記実際の位相を
一致させるための制御値の変更を所定回数以上行った場
合に、前記駆動部材に対する前記従動部材の位相を前記
遅角領域と前記進角領域との変位点として学習する変位
点学習手段を備えることを特徴とする。つまり、従動部
材の位相位置を制御する制御装置は、従動部材の位相が
遅角領域と進角領域との変位点を含む所定範囲内（例え
ば、請求項４の中間回動範囲）の領域にあり、目標位相
と実際の位相との差が所定値より小さく、さらに一定時
間内に目標位相に実際の位相を一致させるための制御値
の変更を所定回数以上行った場合、その時の従動部材の
位相を遅角領域と進角領域との変位点として学習するよ
うに設けられている。このように設けても、組付け誤差
や経時変化によってアシストスプリングによる付勢力の
変位点が変化するような場合であっても、実際の変位点
が検出されて学習されるため、その修正された実際の変
位点をもとに従動部材の位相を制御することができ、従
動部材の実際の位相を目標の位相に素早く、且つ正確に
制御できる。

【００１６】〔請求項４の手段〕請求項４の手段を採用
するバルブタイミング調整装置では、従動部材が所定の
遅角領域に位置する場合にのみ、アシストスプリングが
従動部材を進角側へ付勢する。あるいは、アシストスプ
リングが従動部材を進角側へ付勢する付勢力は、従動部
材が所定の遅角領域に位置する場合の方が、従動部材が
進角領域に位置する場合よりも強く設けられている。そ
して、従動部材の位相位置を制御する制御装置は、従動
部材の回動範囲が遅角領域と進角領域の変位点を含む中
間回動範囲の時は従動部材の位相が所定時間一定でも、
制御値を学習しないように設けられている。このよう
に、変位点の境界部分で誤った制御値が学習されないた
め、誤学習による制御の乱れが発生せず、従動部材の実
際の位相を素早く、且つ正確に目標の位相に制御でき
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、実施例と
変形例を用いて説明する。 〔実施例〕実施例を図１〜図９を参照して説明する。な
お、図１〜図４はバルブタイミング調整装置の構造を示
す図であり、図１はバルブタイミング調整装置の軸方向
に沿う断面図、図２はシューハウジングの内部を示す
図、図３はロック機構の説明図、図４はアシストスプリ
ングの配置を示す図である。本実施例で示すバルブタイ
ミング調整装置は、吸気バルブと排気バルブが独立した
カムシャフトによって駆動されるＤＯＨＣエンジンの吸
気側のカムシャフトに取り付けられるものであり、吸気
バルブの開閉タイミングを連続的に可変可能なものであ
る。また、この実施例では、図１の左側をフロント側、
右側をリヤ側として説明する。

【００１８】バルブタイミング調整装置１は、クランク
シャフトよりタイミングチェーンＡ（またはタイミング
ベルト等）を介して駆動される駆動部材Ｂと、この駆動
部材Ｂによって駆動されて、その駆動トルクをカムシャ
フトＤに伝達する従動部材Ｃとに大別されるものであ
り、シューハウジング２内に構成される油圧アクチュエ
ータによって駆動部材Ｂに対して従動部材Ｃを相対的に
回転駆動して、カムシャフトＤを進角側あるいは遅角側
へ変化させるものである。

【００１９】駆動部材Ｂは、内部に油圧アクチュエータ
が構成されるシューハウジング２とタイミングチェーン
Ａが架け渡されるスプロケット３を備え、クランクシャ
フトと同期して回転するものであり、シューハウジング
２とスプロケット３との間には、シューハウジング２の
内部に形成される油室（後述する進角室６ａ、遅角室６
ｂ）のリヤ側を閉塞するシールプレート４が介在されて
いる。これらシューハウジング２、スプロケット３およ
びシールプレート４は複数のボルト５によって強固に締
結されている。なお、駆動部材Ｂは、タイミングチェー
ンＡによって、図２において時計方向に回転するもので
あり、この回転方向が進角方向である。そして、シュー
ハウジング２の内部には、図２に示すように、略扇状の
凹部６が複数（この実施例では３つ）形成されている。

【００２０】一方、従動部材Ｃは、カムシャフトＤと一
体に回転するベーンロータ７を備える。このベーンロー
タ７は、カムシャフトＤに固着された位置決めピン８に
嵌まり合う位置決め穴９を備えるものであり、その位置
決めピン８と位置決め穴９が嵌まり合うことによって、
カムシャフトＤに対するベーンロータ７の位置決めがな
されている。また、ベーンロータ７は、カムシャフトＤ
に締結されるボルト１０によってカムシャフトＤの端部
に固定されるものである。

【００２１】ベーンロータ７は、シューハウジング２の
凹部６内を進角室６ａと遅角室６ｂに区画するベーン１
２を備えるものであり、ベーンロータ７はシューハウジ
ング２に対して所定角度内で回動可能に設けられてい
る。進角室６ａおよび遅角室６ｂは、シューハウジング
２、シールプレート４およびベーンロータ７に囲まれる
油圧室であり、ベーンロータ７の外周面の溝やベーン１
２の先端溝に配置したシール部材１２ａ等によって各室
内の液密性が保たれている。なお、進角室６ａは油圧に
よってベーン１２を進角側へ駆動するための油圧室であ
ってベーン１２の反回転方向側の凹部６内に形成される
ものであり、逆に、遅角室６ｂは油圧によってベーン１
２を遅角側へ駆動するための油圧室であってベーン１２
の回転方向側の凹部６内に形成されるものである。

【００２２】バルブタイミング調整装置１は、進角室６
ａおよび遅角室６ｂに流体（オイル）を給排して、進角
室６ａと遅角室６ｂに油圧差を発生させてベーンロータ
７を回動させる作動油圧発生手段が設けられている。こ
の作動油圧発生手段は、進角室６ａと遅角室６ｂに油圧
差を発生させることによって、ベーンロータ７をシュー
ハウジング２に対して相対回転させるための手段であ
る。

【００２３】この手段の一例を図１、図３に示す。この
作動油圧発生手段は、クランクシャフトによって駆動さ
れるオイルポンプ１３、このオイルポンプ１３によって
圧送されるオイルを進角室６ａまたは遅角室６ｂに切り
替えて供給する第１切替弁１４、この第１切替弁１４を
切替駆動する第１電磁アクチュエータ１５、遅角室６ｂ
がドレーンされている時に進角室６ａも同時にドレーン
させるための第２切替弁１６、この第２切替弁１６を切
替駆動する第２電磁アクチュエータ１７、上記第１、第
２電磁アクチュエータ１５、１７を制御する制御装置
（以下、ＥＣＵ）１８等から構成される。

【００２４】このＥＣＵ１８は、各種センサによって検
出されるクランク角、エンジン回転速度、アクセル開度
等のエンジンの運転状態に応じて第１、第２電磁アクチ
ュエータ１５、１７を制御して、エンジンの運転状態に
応じた作動油圧を進角室６ａと遅角室６ｂに発生させる
ものであり、詳細な第１電磁アクチュエータ１５のデュ
ーティー比制御については後述する。

【００２５】次に、ベーンロータ７を所定の中間位相に
固定するためのロック機構を説明する。ベーン１２の１
つには、エンジンの始動時にベーンロータ７の回動位置
を所定の中間位相（例えば、最遅角位置から１０°進角
側へ回転した位置）に固定しておくためのストッパピン
２０が装着されている。このストッパピン２０によるシ
ューハウジング２とベーンロータ７のロック構造を説明
する。

【００２６】ストッパピン２０は、ベーン１２に形成さ
れた挿通穴内に挿入され、ストッパリング２１により、
所定量以上飛び出ないように固定されている。ストッパ
ピン２０には、圧縮コイルバネ２２によってフロント側
に向かう付勢力が加えられている。そして、シューハウ
ジング２に固着されたリング状のストッパブッシュ２３
内のストッパ穴２３ａにストッパピン２０の頭部（フロ
ント側端部）が嵌合した状態で、シューハウジング２に
対してベーンロータ７がロックされる。

【００２７】ストッパピン２０のフロント側の面は、シ
ューハウジング２に形成された溝（図示しない）によっ
て遅角室６ｂと連通しており、遅角室６ｂの油圧によっ
てストッパピン２０をロック解除側（リヤ側）へ付勢す
るように設けられている。ストッパピン２０の中間部に
は、フロント側およびリヤ側の両方から油圧を受ける鍔
状のフランジ部２４が形成されている。フランジ部２４
のフロント側の油室（フロント油室）２５は、ロックが
解除された状態で遅角室６ｂと連通するように設けられ
ており、遅角室６ｂの油圧によってストッパピン２０を
ロック解除側（リヤ側）へ付勢する。

【００２８】一方、フランジ部２４のリヤ側の油室（リ
ヤ油室）２６は、ベーン１２に形成された横穴２７を介
して進角室６ａと連通しており、進角室６ａの油圧によ
ってストッパピン２０をロック側（フロント側）へ付勢
するように設けられている。また、リヤ油室２６は、ベ
ーンロータ７に形成された斜め穴２８と、シールプレー
ト４に形成された長穴２９を介して進角室６ａと連通可
能に設けられている。シールプレート４に形成された長
穴２９は、図３に示すようにベーン１２（ストッパピン
２０）が進角側に回動しているときに進角室６ａとリヤ
油室２６を斜め穴２８を介して連通させるものである
が、ストッパピン２０が最遅角側に回動しているときは
斜め穴２８との連通が遮断されるものである。

【００２９】長穴２９は、シールプレート４を薄板から
打ち抜き加工した際に同時に形成された油路であり、こ
の長穴２９（打ち抜き油路）はシューハウジング２とス
プロケット３との間に挟まれて外部（大気）と遮断され
るものである。

【００３０】次にアシストスプリング３１について説明
する。バルブタイミング調整装置１は、駆動部材Ｂに対
して従動部材Ｃを進角側へ付勢するねじりコイルバネよ
りなるアシストスプリング３１が設けられている。この
アシストスプリング３１は、エンジンを停止する際に、
ベーンロータ７を最遅角位置からロック位置へ回転し易
くするためのものであり、ベーンロータ７が所定の遅角
領域（ロック位置よりも遅角側の領域）に位置する場
合にのみ、ベーンロータ７を進角側へ付勢するものであ
り、ベーンロータ７が進角領域（ロック位置よりも進
角側の領域）に位置する時は、アシストスプリング３１
の付勢力はベーンロータ７に作用しないものである。

【００３１】このアシストスプリング３１は、図１に示
すように硬質なスプロケット３に形成されたスプリング
収容部３２の内部に直接収納されるものであり、アシス
トスプリング３１の一端３１ａはスプロケット３に形成
されたフック溝３３に保持される。アシストスプリング
３１の他端３１ｂはスプロケット３に形成された回動壁
３４内に挟まれて所定範囲（遅角領域に相当する範
囲）の回動が可能なものである。

【００３２】一方、ベーンロータ７のリヤ側の面には、
アシストスプリング３１の他端３１ｂと係合可能な係合
ピン３５が圧入されている。スプロケット３のフロント
側の面には、係合ピン３５の回動を自由にするための逃
がし溝３６が形成されている。また、シールプレート４
には、係合ピン３５を貫通させる円弧窓３７が形成され
ており、この円弧窓３７は係合ピン３５が最遅角位置か
ら最進角位置まで回動できるように略円弧状に開成され
たものである。アシストスプリング３１は、上記のよう
な構成によってベーンロータ７と係合するため、ベーン
ロータ７が遅角領域（ロック位置よりも遅角側）に位
置する時のみ進角側に向かう付勢力を受ける。

【００３３】次に、エンジン停止時およびエンジン始動
時の作動を説明する。エンジンに停止指示が与えられる
と、ＥＣＵ１８の働きによって遅角室６ｂ側がドレーン
されるとともに、進角室６ａ側に油圧が供給される。こ
の時、油温の上昇によって進角室６ａに供給される油圧
が低下していても、ベーンロータ７が遅角領域に位置
するときは、アシストスプリング３１によって進角側に
付勢されているため、ベーンロータ７がロック位置より
も進角側（進角領域）へ確実に回転する。ベーンロー
タ７がロック位置よりも進角側へ回転すると、図３に示
すように、長穴２９と横穴２７を介してリヤ油室２６に
油圧が供給される。すると、圧縮コイルバネ２２ととも
にストッパピン２０をフロント側へ押し出す力が上回
り、ストッパピン２０がシューハウジング２に当接す
る。この状態でエンジンが停止する。

【００３４】エンジンが始動されると、ＥＣＵ１８の働
きによって進角室６ａと遅角室６ｂが共にドレーンされ
る。そして、クランク軸によって駆動部材Ｂが進角側へ
駆動される。この時、ベーンロータ７は進角領域に存
在するために、アシストスプリング３１の付勢力は受け
ておらず、従動部材ＣにはカムシャフトＤの負荷が加え
られるため、シューハウジング２が進角側に回転する
と、相対的にベーンロータ７が遅角側に移動する。そし
て、ベーンロータ７の位相位置がロック位置まで回動す
ると、圧縮コイルバネ２２の作用でストッパピン２０が
ストッパ穴２３ａに嵌合し、結果的にシューハウジング
２とベーンロータ７とが所定の中間位相でロックする。
つまり、吸気側のカムシャフトＤを所定の中間位相にロ
ックした状態で確実にエンジン始動を行うことができ
る。

【００３５】従って、この第１実施例のバルブタイミン
グ調整装置１では、ベーンロータ７を所定の中間位相に
ロックした状態で確実にエンジン始動を行うことができ
るため、吸気バルブがエンジン冷間時の始動に適した最
適なバルブタイミングになるので、エンジン始動不良が
なくなり、エンジン始動時間を短縮できる。また、エン
ジンの暖気後は暖気したエンジンに適した最適なバルブ
タイミングにすることができるため、エンジンの出力向
上やエミッションを改善することができる。

【００３６】次に、請求項２の発明にかかる実施例を説
明する。ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出
力ポート等を備えた周知の電子制御ユニットによって構
成されるものであって、そのＲＯＭには、エンジンの運
転時、各種センサによって検出されるエンジン回転速
度、アクセル開度、エンジン水温等からエンジンの運転
状態に適したベーンロータ７の位相角（目標の位相）を
算出し、その目標の位相が実際の位相と一致するように
ＰＤ制御によって第１電磁アクチュエータ１５をデュー
ティー比制御するプログラムが書き込まれている。

【００３７】なお、ＥＣＵ１８には、エンジンの運転状
態を検出するためセンサ類の他に、クランクシャフトの
回転角を検出するクランク角度検出センサと、吸気側の
カムシャフトＤの回転角を検出するカムシャフト角度検
出センサとが接続されており、クランクシャフトの回転
角とカムシャフトＤの回転角とから、ベーンロータ７の
実際の位相を検出している。

【００３８】上述したように、アシストスプリング３１
は、ベーンロータ７が遅角領域に位置するときのみベ
ーンロータ７を進角側に付勢するものであるため、図５
（ａ）に示すように、ベーンロータ７が遅角領域に位
置する場合と、進角領域に位置する場合とでは、プリ
セット位相（変位点）を境界線としてベーンロータ７の
変化速度が異なる。なお、図５（ｂ）は、ＥＣＵ１８内
において区別される制御領域の概略図である。

【００３９】このため、ＥＣＵ１８は、ベーンロータ７
が遅角領域に位置する場合と、ベーンロータ７が進角
領域に位置する場合とで、別々の制御値（遅角側保持
制御値と進角側保持制御値）を切り替えて用いて第１電
磁アクチュエータ１５をデューティー比制御するように
設けられている（制御値切替手段の機能）。（ベーンロ
ータ７が遅角領域に位置する場合）保持モード時（目
標の位相が一定状態）は、第１電磁アクチュエータ１５
の制御デューティー比を、遅角側保持制御値（デューテ
ィー値）として与えるものである。フィードバック制御
時（目標の位相と実際の位相が異なる状態）は、第１電
磁アクチュエータ１５のデューティー比を、遅角側保持
制御値（デューティー値）＋Ｐ制御量＋Ｄ制御量として
与えるものである。

【００４０】（ベーンロータ７が進角領域に位置する
場合）保持モード時は、第１電磁アクチュエータ１５の
デューティー比を、進角側保持制御値（デューティー
値）として与えるものである。フィードバック制御時
は、第１電磁アクチュエータ１５のデューティー比を、
進角側保持制御値（デューティー値）＋Ｐ制御量＋Ｄ制
御量として与えるものである。なお、上記Ｐ制御量は目
標の位相と実際の位相の差による比例制御値であり、上
記Ｄ制御量は目標の位相と実際の位相の差による微分制
御値である。

【００４１】つまり、ベーンロータ７が遅角領域に位
置する場合は、制御値として遅角側保持制御値（デュー
ティー値）を用い、ベーンロータ７が進角領域に位置
する場合は、制御値として進角側保持制御値（デューテ
ィー値）を用いるものである。

【００４２】このように、遅角領域と進角領域にお
いて別々の制御値を用いて制御しているので、遅角領域
と進角領域でベーンロータ７の変化速度が異なって
も、ベーンロータ７の実際の位相を正確且つ素早く目標
の位相に制御できる。また、図６（ｂ）に示すように、
ベーンロータ７が遅角領域と進角領域のプリセット
位相を横切って変位する場合、図６（ａ）に示すよう
に、保持制御値（デューティー比）が遅角側保持制御値
（デューティー比）と進角側保持制御値（デューティー
比）に切り替わるため、ベーンロータ７の実際の位相を
スムーズに目標の位相に制御できる。

【００４３】次に、請求項３の発明にかかる実施例を説
明する。ＥＣＵ１８は、ベーンロータ７の実際の位相が
目標の位相に収束していない場合、保持制御値（デュー
ティー比）を修正するように設けられている。つまり、
ベーンロータ７が遅角領域の状態で目標の位相に収束
していない場合は、遅角側保持制御値（デューティー
比）を修正し、ベーンロータ７が進角領域の状態で目
標の位相に収束していない場合は、進角側保持制御値
（デューティー比）を修正するように設けられている。
なお、修正値は後述するように、後述する中間回動範囲
αの領域（不感帯領域）では学習せず、第１、第２回動
範囲β、γの領域では学習するように設けられている。

【００４４】そして、ＥＣＵ１８が認知するプリセット
位相と実際のプリセット位相とが異なる場合で、且つ実
際の位相と目標の位相がプリセット位相をまたいでいる
場合は、実際の位相を目標の位相に収束しようと保持制
御値（デューティー比）を変更する場合、その保持制御
値（デューティー比）は大きく変化する（例えば、デュ
ーティー比の２〜３％よりも大きく変化する）。

【００４５】ＥＣＵ１８は、この保持制御値（デューテ
ィー比）の変化量（変更量）が所定よりも大きい場合
に、ＥＣＵ１８が認知するプリセット位相と実際のプリ
セット位相とが異なると判断して、修正後の実際の位相
を実際のプリセット位相として学習するように設けられ
ている。具体的には、図７（ｂ）に示すように、実際の
位相が遅角領域で、その実際の位相が目標の位相とな
るように遅角側保持制御値（デューティー比）を修正し
た場合、図７（ａ）の破線に示すように、遅角側保持制
御値（デューティー比）が進角側へ所定値（２〜３％）
より大きく変化した場合は、修正後のベーンロータ７の
位相をプリセット位相（遅角領域と進角領域との変
位点）として学習する（変位点学習手段の機能）。

【００４６】逆に、実際の位相が進角領域で、その実
際の位相が目標の位相となるように進角側保持制御値
（デューティー比）を修正した場合、その進角側保持制
御値（デューティー比）が遅角側へ所定値（２〜３％）
より大きく変化した場合は、修正後のベーンロータ７の
位相をプリセット位相（遅角領域と進角領域との変
位点）として学習する（変位点学習手段の機能）。な
お、保持制御値（デューティー比）の変更量が所定値
（２〜３％）よりも小さい場合は、ＥＣＵ１８はプリセ
ット位相の学習は行わず、前回学習した値をプリセット
位相として認識する。

【００４７】このため、この実施例のバルブタイミング
調整装置１では、組付け誤差や経時変化によってプリセ
ット位相（変位点）が変化するような場合であっても、
正確なプリセット位相が検出されて学習されるため、そ
のプリセット位相を介して別れる遅角領域の制御と、
進角領域の制御とを正確に切り替えることができ、結
果的にベーンロータ７の実際の位相を目標の位相にスム
ーズに制御できる。

【００４８】次に、請求項４の発明にかかる実施例を説
明する。ＥＣＵ１８は、上述したように、ベーンロータ
７の目標の位相が所定時間一定で、且つその実際の位相
が目標の位相に収束していない場合、保持制御値（デュ
ーティー比）を変更するように設けられている。つま
り、ベーンロータ７が遅角領域の状態で一定時間に亘
って目標の位相に収束していない場合は、遅角側保持制
御値（デューティー比）を変更し、ベーンロータ７が進
角領域の状態で一定時間に亘って目標の位相に収束し
ていない場合は、進角側保持制御値（デューティー比）
を変更するように設けられている。

【００４９】一方、ＥＣＵ１８は、ベーンロータ７の回
動範囲が、図８（ｂ）に示すように、プリセット位相
（変位点）を含む中間回動範囲αか、この中間回動範囲
αよりも遅角側の第１回動範囲βか、中間回動範囲αよ
りも進角側の第２回動範囲γかを区別するように設けら
れている（回動範囲判別手段の機能）。

【００５０】そして、ＥＣＵ１８には、ベーンロータ７
が第１回動範囲βの時は、ベーンロータ７が一定時間に
亘って目標の位相に収束していない場合に、遅角側保持
制御値（デューティー比）を実際の位相が目標の位相に
収束する制御値に変更し、その変更した制御値を学習す
るように設けられている（遅角側学習手段の機能）。ま
た、ＥＣＵ１８には、ベーンロータ７が第２回動範囲γ
の時は、ベーンロータ７が一定時間に亘って目標の位相
に収束していない場合に、進角側保持制御値（デューテ
ィー比）を実際の位相が目標の位相に収束する制御値に
変更し、その変更した制御値を学習するように設けられ
ている（進角側学習手段の機能）。さらに、ＥＣＵ１８
には、ベーンロータ７が中間回動範囲αの時は、ベーン
ロータ７が一定時間に亘って目標の位相に収束していな
い場合に、遅角側保持制御値（デューティー比）あるい
は進角側保持制御値（デューティー比）を、実際の位相
が目標の位相に収束する制御値に一時的に変更するが、
その変更した制御値は学習しないように設けられてい
る。

【００５１】つまり、ベーンロータ７が中間回動範囲α
の時は、図９（ｃ）に示すように、ベーンロータ７が一
定時間に亘って目標の位相に収束していない場合、図９
（ｂ）の破線に示すように、遅角側保持制御値（デュー
ティー比）あるいは進角側保持制御値（デューティー
比）を、実際の位相が目標の位相に収束する制御値に一
時的に変更するが、その変更した制御値は学習しない。

【００５２】このように、この実施例のバルブタイミン
グ調整装置１では、遅角側の第１回動範囲βおよび進角
側の第２回動範囲γでは、変更した制御値を学習してベ
ーンロータ７の実際の位相を目標の位相に素早く、且つ
正確に制御できる。また、この実施例のバルブタイミン
グ調整装置１では、ベーンロータ７が中間回動範囲αの
時は、制御値を変更して実際の位相を目標の位相に制御
しているが、その変更した制御値を学習しないため、プ
リセット位相の境界部分で誤った制御値が学習されな
い。このため、誤学習による制御の乱れが発生せず、ベ
ーンロータ７の実際の位相を素早く、且つ正確に目標の
位相に制御できる。

【００５３】〔変形例〕上記の実施例では、ベーンロー
タ７の回動位置（位相）が遅角領域に位置する場合に
遅角側保持制御値（デューティー比）を用い、ベーンロ
ータ７の回動位置（位相）が進角領域に位置する場合
に進角側保持制御値（デューティー比）を用いるよう
に、プリセット位相を起点に保持制御値（デューティー
比）を切り換えた例を示した。しかし、図１０に示すよ
うに、例えば、ベーンロータ７の回動位置（位相）を、
中間回動位置α（不感帯領域）、遅角側の第１回動範囲
β、進角側の第２回動範囲γに区分し、ベーンロータ７
の回動位置（位相）が中間回動位置α（不感帯領域）に
位置する場合は、中間回動位置α（不感帯領域）の制御
値（デューティー比）を用いてベーンロータ７の回動位
置を制御するように設けても良い。この中間回動位置α
（不感帯領域）の制御値（デューティー比）の一例とし
ては、図１０に示すように、遅角側保持制御値（デュー
ティー比）と進角側保持制御値（デューティー比）を用
いた関数（例えば線形化）を用い、その関数から中間回
動位置α（不感帯領域）における保持制御値（デューテ
ィー比）を求めても良い。

【００５４】上記の実施例では、アシストスプリング３
１をベーンロータ７のスプロケット３側に配置した例を
示したが、反スプロケット３側に配置しても良い。上記
の実施例では、ベーンロータ７がカムシャフトＤの端部
に固着される例を示したが、カムシャフトＤがベーンロ
ータ７の内部を貫通するタイプのバルブタイミング調整
装置１に本発明を適用しても良い。上記の実施例では、
吸気側のカムシャフトＤに取り付けられるバルブタイミ
ング調整装置１に本発明を適用した例を示したが、排気
側のカムシャフトＤに取り付けられるバルブタイミング
調整装置１に本発明を適用しても良い。

【００５５】上記の実施例では、ストッパピン２０がフ
ロント方向へ移動してストッパ穴２３ａに嵌合する例を
示したが、ストッパピン２０がリヤ方向へ移動してスト
ッパ穴２３ａに嵌合するように設けても良いし、ストッ
パピン２０を径方向へ移動させてストッパ穴２３ａに嵌
合するように設けても良い。また、ストッパピン２０を
ベーンロータ７側に収納した例を示したが、ストッパピ
ン２０をシューハウジング２側に収納してベーンロータ
７をロックさせても良い。

【００５６】上記の実施例では、シューハウジング２内
に３つの凹部６を形成し、ベーンロータ７の外周部に３
つのベーン１２を設けた例を示したが、凹部６の数やベ
ーン１２の数は構成上１つあるいはそれ以上であればい
くつでも構わないものであり、凹部６の数およびベーン
１２の数を他の数にしても良い。つまり、例えば、シュ
ーハウジング２に２つの凹部６を形成してベーンロータ
７の外周部に２つのベーン１２を設けても良いし、シュ
ーハウジング２に４つの凹部６を形成してベーンロータ
７の外周部に４つのベーン１２を設けても良い。

【００５７】上記の実施例では、シューハウジング２が
クランクシャフト（駆動軸）とともに回転し、ベーンロ
ータ７がカムシャフトＤ（従動軸）とともに回転する例
を示したが、ベーンロータ７がクランクシャフト（駆動
軸）とともに回転し、シューハウジング２がカムシャフ
トＤ（従動軸）とともに回転するように構成しても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】バルブタイミング調整装置の軸方向に沿う断面
図である。

【図２】シューハウジングの内部を示す図である。

【図３】ロック構造の概略説明図である。

【図４】スプロケットの内部を示す図である。

【図５】遅角領域および進角領域におけるベーンロータ
の変化速度および制御領域を示す図である。

【図６】遅角領域および進角領域における制御値（保持
デューティー比）の切替説明図である。

【図７】プリセット位相を検出する時の位相および制御
値（保持デューティー比）の説明図である。

【図８】制御値（保持デューティー比）学習の不感帯領
域を示す説明図である。

【図９】制御値（保持デューティー比）学習の不感帯領
域を示す作動説明図である。

【図１０】第１回動範囲、中間回動範囲、第２回動範囲
における制御値（保持デューティー比）の説明図であ
る。

【符号の説明】

Ａ クランクシャフトによって駆動されるタイミング
チェーン Ｂ 駆動部材 Ｃ 従動部材 Ｄ カムシャフト（従動軸） １ バルブタイミング調整装置 ２ シューハウジング ６ 凹部 ６ａ 進角室 ６ｂ 遅角室 ７ ベーンロータ １２ ベーン １８ ＥＣＵ（制御装置） ３１ アシストスプリング 遅角領域 進角領域 α 中間回動範囲 β 遅角側の第１回動範囲 γ 進角側の第２回動範囲

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AB02 BA33 CA09 CA20 DA25 DA73 DA74 DA84 EA02 EA11 EA17 EA21 EA31 EA33 FA01 FA07 FA16 GA11 3G084 BA23 CA01 CA07 DA09 EB17 EB19 EC02 EC06 FA20 FA33 FA38 FA39 3G092 AA11 DA01 DA02 DA10 DG02 DG05 DG09 EA03 EA04 EA13 EC01 EC05 EC08 FA31 GA01 GA10 HA13X HE01Z HE04Z HE05Z HE08Z HF08Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の駆動軸によって回転駆動される
   駆動部材と、 この駆動部材の回転トルクをバルブ開閉用の従動軸に伝
   達する従動部材と、 前記駆動部材に対して前記従動部材を進角側へ付勢する
   アシストスプリングとを備え、 前記駆動部材の回転に対して前記従動部材の回転に位相
   差を生じさせることにより、バルブの開閉時期を調整す
   るバルブタイミング調整装置であって、 前記アシストスプリングは、前記従動部材が所定の遅角
   領域に位置する場合にのみ、前記従動部材を進角側へ付
   勢する、あるいは前記従動部材が所定の遅角領域に位置
   する場合の方が、進角領域に位置する場合よりも強く前
   記従動部材を進角側へ付勢するように設けられたことを
   特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 【請求項２】内燃機関の駆動軸によって回転駆動される
   駆動部材と、 この駆動部材の回転トルクをバルブ開閉用の従動軸に伝
   達する従動部材と、 前記駆動部材に対して前記従動部材を進角側へ付勢する
   アシストスプリングと、 前記駆動部材の回転に対して前記従動部材の回転に位相
   差を生じさせる油圧アクチュエータと、 前記内燃機関の運転状態を検出する手段を備え、その手
   段によって検出される運転状態に応じて前記油圧アクチ
   ュエータを制御する制御装置と、を備えたバルブタイミ
   ング調整装置であって、 前記アシストスプリングは、前記従動部材が所定の遅角
   領域に位置する場合にのみ、前記従動部材を進角側へ付
   勢する、あるいは前記従動部材が所定の遅角領域に位置
   する場合の方が、進角領域に位置する場合よりも強く前
   記従動部材を進角側へ付勢するように設けられ、 前記制御装置は、 前記従動部材の位相位置が前記遅角領域に位置する場
   合、前記遅角領域における前記アシストスプリングの付
   勢力を加味した遅角側制御値を用いて前記油圧アクチュ
   エータを制御し、 前記従動部材の位相位置が前記進角領域に位置する場
   合、前記進角領域における前記アシストスプリングの付
   勢力を加味した進角側制御値を用いて前記油圧アクチュ
   エータを制御することを特徴とするバルブタイミング調
   整装置。
3. 【請求項３】内燃機関の駆動軸によって回転駆動される
   駆動部材と、 この駆動部材の回転トルクをバルブ開閉用の従動軸に伝
   達する従動部材と、 前記駆動部材に対して前記従動部材を進角側へ付勢する
   アシストスプリングと、 前記駆動部材の回転に対して前記従動部材の回転に位相
   差を生じさせる油圧アクチュエータと、 前記内燃機関の運転状態を検出する手段を備え、その手
   段によって検出される運転状態に応じて前記油圧アクチ
   ュエータを制御する制御装置と、を備えたバルブタイミ
   ング調整装置であって、 前記アシストスプリングは、前記従動部材が所定の遅角
   領域に位置する場合にのみ、前記従動部材を進角側へ付
   勢する、あるいは前記従動部材が所定の遅角領域に位置
   する場合の方が、進角領域に位置する場合よりも強く前
   記従動部材を進角側へ付勢するように設けられ、 前記制御装置は、 前記駆動部材に対する前記従動部材の実際の位相を検出
   する手段と、 前記従動部材の位相位置が前記遅角領域に位置する場合
   に、前記遅角領域における前記アシストスプリングの付
   勢力を加味した遅角側制御値を用いて前記油圧アクチュ
   エータを制御し、前記従動部材の位相位置が前記進角領
   域に位置する場合、前記進角領域における前記アシスト
   スプリングの付勢力を加味した進角側制御値を用いて前
   記油圧アクチュエータを制御する制御値切替手段と、 実際の位相が目標の位相となるように前記遅角側制御値
   あるいは前記進角側制御値を修正する修正手段と、 この修正手段による修正量が所定値よりも大きい場合
   に、その時の実際の位相を前記遅角領域と前記進角領域
   との変位点として学習する変位点学習手段とを備えるこ
   とを特徴とするバルブタイミング調整装置。
4. 【請求項４】内燃機関の駆動軸によって回転駆動される
   駆動部材と、 この駆動部材の回転トルクをバルブ開閉用の従動軸に伝
   達する従動部材と、 前記駆動部材に対して前記従動部材を進角側へ付勢する
   アシストスプリングと、 前記駆動部材の回転に対して前記従動部材の回転に位相
   差を生じさせる油圧アクチュエータと、 前記内燃機関の運転状態を検出する手段を備え、その手
   段によって検出される運転状態に応じて前記油圧アクチ
   ュエータを制御する制御装置と、を備えたバルブタイミ
   ング調整装置であって、 前記アシストスプリングは、前記従動部材が所定の遅角
   領域に位置する場合にのみ、前記従動部材を進角側へ付
   勢する、あるいは前記従動部材が所定の遅角領域に位置
   する場合の方が、進角領域に位置する場合よりも強く前
   記従動部材を進角側へ付勢するように設けられ、 前記制御装置は、 前記駆動部材に対する前記従動部材の位相を検出する手
   段と、 前記従動部材の回動範囲が、前記遅角領域と前記進角領
   域の変位点を含む中間回動範囲か、この中間回動範囲よ
   りも遅角側の第１回動範囲か、前記中間回動範囲よりも
   進角側の第２回動範囲かを区別する回動範囲判別手段
   と、 実際の位相が目標の位相となるように前記遅角側制御値
   あるいは前記進角側制御値を修正する修正手段と、 前記従動部材の回動範囲が前記第１回動範囲で、且つ前
   記従動部材の位相が所定時間一定の場合に、前記油圧ア
   クチュエータの制御値を遅角側制御値として学習する遅
   角側学習手段と、 前記従動部材の回動範囲が前記第２回動範囲で、且つ前
   記従動部材の位相が所定時間一定の場合に、前記油圧ア
   クチュエータの制御値を進角側制御値として学習する進
   角側学習手段とを備え、 前記従動部材の回動範囲が前記中間回動範囲の時は、前
   記従動部材の位相が所定時間一定でも、前記油圧アクチ
   ュエータの制御値を学習しないように設けられているこ
   とを特徴とするバルブタイミング調整装置。