JP2003206711A - 可変バルブタイミング機構の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】２つの電磁ブレーキによる制動力で、カムシャ
フトの回転位相を遅角方向及び進角方向へ変位させる可
変バルブタイミング機構において、制御方向によって応
答性に差が生じることを回避する。 【解決手段】２つの電磁ブレーキの径（回転中心からの
距離），摩擦面積，摩擦係数（せん断力）の違い、更
に、遊星歯車機構の増速比を考慮し、制御方向が異なっ
ても応答性が略同じになるように、予めフィードバック
ゲインを制御方向毎に適合する。そして、目標に近づけ
るための制御方向、及び、そのときの摩擦係数を示す機
関回転速度及び潤滑油温度に応じてゲインを設定し、該
ゲイン及び制御偏差に基づいて電磁ブレーキのフィード
バック制御量を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機関弁（吸・排気
バルブ）のバルブタイミングを変化させる可変バルブタ
イミング機構の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、可変バルブタイミング機構とし
て、内燃機関のクランクシャフトから回転を伝達される
駆動回転体と、カムシャフト側の従動回転体との組付角
度を、組付角調整機構によって変化させることによっ
て、機関弁の開閉タイミングをクランク角に対して進角
側及び遅角側に変化させる構成のものが知られている。

【０００３】例えば、特開２００１−０４１０１３号公
報に開示される可変バルブタイミング機構の組付角調整
機構は、一端の回転部が駆動回転体と従動回転体との一
方に回転可能に連結されると共に、他端のスライド部が
駆動回転体と従動回転体との他方に設けられた径方向ガ
イドにより径方向にスライド可能に連結されたリンクア
ームを備え、前記スライド部の径方向の移動に伴って回
転部の位置が周方向に相対変位して、駆動回転体と従動
回転体との組付角度が相対的に変化するように構成さ
れ、前記リンクアームのスライド部が係合する渦巻き状
ガイドが形成されたガイドプレートの相対回転角を電磁
ブレーキの制動力で制御することで、前記スライド部を
径方向に変位させ、以って、バルブタイミングを進・遅
角変位させるようになっている。

【０００４】以下、上記構成の組付角調整機構を備えた
可変バルブタイミング機構を、スパイラルラジアルリン
ク式と称するものとする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特開２
００１−０４１０１３号公報に開示されたスパイラルラ
ジアルリンク式の可変バルブタイミング機構では、ゼン
マイばねによってガイドプレートがバルブタイミングの
遅角方向に付勢される構成であるため、電磁ブレーキを
オフすることで、ゼンマイばねの付勢力によって最遅角
位置に戻ることになる。

【０００６】一方、本出願人が先に出願した特願２００
１−３１９９０８号のように、２つの電磁ブレーキで進
角方向及び遅角方向の制御をそれぞれ行う場合には、進
角方向と遅角方向とのいずれの変化方向に対しても電磁
ブレーキの制動力を作用させる必要がある。しかし、２
つの電磁ブレーキを径方向の内外に配置する構造や遊星
歯車を用いる構成によって、同じ制御量を電磁ブレーキ
に与えても、最終的に組付角度の変更に作用する発生ト
ルクが異なり、進角方向と遅角方向とで異なる制御応答
性を示す可能性があった。

【０００７】そこで、本発明は、２つの電磁ブレーキで
進角方向及び遅角方向の制御を行う可変バルブタイミン
グ機構において、バルブタイミングの変化方向に因らず
に所望の応答性でフィードバック制御することができる
制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャ
フトの回転位相を２つの電磁ブレーキの制動力によって
進角方向及び遅角方向に変化させることで、機関弁のバ
ルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構
において、前記機関弁のバルブタイミングを検出し、該
検出したバルブタイミングに基づいて前記２つの電磁ブ
レーキへの通電をフィードバック制御するときに、バル
ブタイミングを変化させる方向に応じてフィードバック
ゲインを異なる値に設定する構成とした。

【０００９】上記構成によると、進角方向と遅角方向と
で同じゲインでフィードバック制御させるのではなく、
進角方向と遅角方向とで異なるゲインでフィードバック
制御を行わせる。請求項２記載の発明では、前記可変バ
ルブタイミング機構が、内燃機関のクランクシャフトか
ら回転を伝達される駆動回転体と、カムシャフト側の従
動回転体とが組付角調整機構を介して同軸に連結され、
前記組付角調整機構によって前記駆動回転体と従動回転
体との組付角度を変化させることで、機関弁のバルブタ
イミングを変化させる構成であって、前記組付角調整機
構が、一端の回転部が前記駆動回転体と従動回転体との
一方に回転可能に連結されると共に、他端のスライド部
が前記駆動回転体と従動回転体との他方に設けられた径
方向ガイドにより径方向にスライド可能に連結されるリ
ンクアームを備え、前記スライド部を径方向に変位させ
る渦巻き状ガイドが形成されたガイドプレートを、２つ
の電磁ブレーキによって前記駆動回転体に対して相対回
転させることによって、前記回転部の位置を周方向に相
対変位させ、前記駆動回転体と従動回転体との組付角度
を変化させる構成とした。

【００１０】上記構成によると、２つの電磁ブレーキの
制動力によってガイドプレートが進角方向及び遅角方向
に相対回転することで、リンクアームのスライド部が径
方向に変位し、該変位に伴ってリンクアームの回転部の
位置が周方向に相対変位し、駆動回転体と従動回転体と
の組付角度、即ち、クランクシャフトに対するカムシャ
フトの回転位相が変化する構成において、ガイドプレー
トを相対回転させる方向によって異なるゲインでフィー
ドバック制御を行わせる。

【００１１】請求項３記載の発明では、前記２つの電磁
ブレーキがガイドプレートの径方向の内外に配置される
構成であり、前記２つの電磁ブレーキの回転中心からの
距離に応じてフィードバックゲインが設定される構成と
した。上記構成によると、２つの電磁ブレーキがガイド
プレートの径方向の内外に配置されることから、同じ通
電量を２つの電磁ブレーキそれぞれに与えても、外側の
電磁ブレーキでの制動力が大きくなることに対応すべ
く、２つの電磁ブレーキの回転中心からの距離に応じて
フィードバックゲインを設定する。

【００１２】請求項４記載の発明では、前記ガイドプレ
ートが、キャリア部材を入力要素とし、サンギヤとリン
グギヤとの一方を出力要素、他方をフリー要素とする遊
星歯車機構を介して回転伝達される構成であって、前記
２つの電磁ブレーキの一方が前記出力要素に制動を与
え、他方が前記フリー要素に制動を与える構成であり、
前記遊星歯車機構の増速比に応じてフィードバックゲイ
ンが設定される構成とした。

【００１３】上記構成によると、遊星歯車機構の増速比
によって、組付角度（回転位相）の変更に作用する発生
トルクが異なるので、前記増速比によってフィードバッ
クゲインを設定する。請求項５記載の発明では、前記２
つの電磁ブレーキの摩擦面の面積に応じてフィードバッ
クゲインが設定される構成とした。

【００１４】上記構成によると、同じ通電量を２つの電
磁ブレーキそれぞれに与えても、摩擦面積の違いによっ
て、回転位相の変更に作用する発生トルクが異なるよう
になることに対応すべく、２つの電磁ブレーキそれぞれ
の摩擦面積に応じてフィードバックゲインを設定する。
請求項６記載の発明では、前記２つの電磁ブレーキの摩
擦面における摩擦係数に応じてフィードバックゲインが
設定される構成とした。

【００１５】上記構成によると、摩擦面でのせん断力の
違いによって見かけの摩擦係数が異なることに対応すべ
く、フィードバックゲインを設定する。請求項７記載の
発明では、前記２つの電磁ブレーキの摩擦面における摩
擦係数を、機関回転速度及び／又は潤滑油温度に応じて
推定する構成とした。上記構成によると、機関回転速度
による周速度の違い及び油温による粘性の違いによる摩
擦係数の変化を考慮して、制御方向毎のフィードバック
ゲインが設定される。

【００１６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、２つの電
磁ブレーキを用いて遅角方向・進角方向にバルブタイミ
ングを制御する構成において、制御方向に応じてゲイン
を切り換えることで、制御方向に因らずに応答良くバル
ブタイミングをフィードバック制御することができると
いう効果がある。

【００１７】請求項２記載の発明によると、２つの電磁
ブレーキを用いて遅角方向・進角方向にバルブタイミン
グを制御するスパイラルラジアルリンク式可変バルブタ
イミング機構において、制御方向に因らずに応答良くバ
ルブタイミングをフィードバック制御することができる
という効果がある。請求項３記載の発明によると、２つ
の電磁ブレーキが回転中心から異なる距離に配置される
ことで、回転位相（組付角度）の変更に作用する発生ト
ルクに差が生じても、制御方向に因らずに応答良くバル
ブタイミングをフィードバック制御することができると
いう効果がある。

【００１８】請求項４記載の発明によると、遊星歯車機
構の増速比によって、２つの電磁ブレーキの回転位相
（組付角度）の変更に作用する発生トルクに差が生じて
も、制御方向に因らずに応答良くバルブタイミングをフ
ィードバック制御することができるという効果がある。
請求項５記載の発明によると、２つの電磁ブレーキの摩
擦面積の違いによって、回転位相の変更に作用する発生
トルクに差が生じても、制御方向に因らずに応答良くバ
ルブタイミングをフィードバック制御することができる
という効果がある。

【００１９】請求項６記載の発明によると、前記２つの
電磁ブレーキの摩擦面における摩擦係数（せん断力）の
違いによって、回転位相の変更に作用する発生トルクに
差が生じても、制御方向に因らずに応答良くバルブタイ
ミングをフィードバック制御することができるという効
果がある。請求項７記載の発明によると、機関回転速度
及び／又は潤滑油温度の違いによる摩擦係数の変化に対
応して、適正なフィードバックゲインを設定させること
ができるという効果がある。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、実施形態における車両用内
燃機関の構成図であり、内燃機関１０１の吸気管１０２
には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１
０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装
され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０
５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。

【００２１】燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１
０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触
媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。前記吸
気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ排気
側カムシャフト１１０，吸気側カムシャフト１３４に設
けられたカムによって開閉駆動されるが、吸気側カムシ
ャフト１３４には、クランクシャフト１２０に対する回
転位相を変化させることで、バルブタイミングを変化さ
せるスパイラルラジアルリンク式の可変バルブタイミン
グ機構ＶＴＣ１１３が設けられている。

【００２２】尚、本実施形態では吸気バルブ側にのみ可
変バルブタイミング機構ＶＴＣ１１３を備える構成とし
たが、吸気バルブ側に代えて又は吸気バルブ側と共に、
排気バルブ側に可変バルブタイミング機構ＶＴＣ１１３
を備える構成であっても良い。また、各気筒の吸気バル
ブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料
噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記
ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動さ
れると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５
に向けて噴射する。

【００２３】マイクロコンピュータを内蔵するエンジン
コントロールユニット（ＥＣＵ）１１４には、各種セン
サからの検出信号が入力され、該検出信号に基づく演算
処理によって、前記前記電子制御スロットル１０４，可
変バルブタイミング機構ＶＴＣ１１３及び燃料噴射弁１
３１などを制御する。前記各種センサとしては、アクセ
ル開度を検出するアクセル開度センサＡＰＳ１１６、機
関１０１の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１
１５、クランクシャフト１２０から回転信号を取り出す
クランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの
開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、機関１
０１の潤滑油温度を検出する油温センサ１１９、吸気側
カムシャフト１３４から回転信号を取り出すカムセンサ
１３２などが設けられている。

【００２４】尚、前記クランク角センサ１１７から出力
される回転信号に基づいてＥＣＵ１１４において機関回
転速度Ｎｅが算出される。次に、前記可変バルブタイミ
ング機構ＶＴＣ１１３の構成を、図２〜図５に基づいて
説明する。前記可変バルブタイミング機構ＶＴＣ１１３
は、カムシャフト１３４と、駆動プレート２と、組付角
調整機構４と、作動装置１５と、ＶＴＣカバー６から構
成される。

【００２５】前記駆動プレート２は、機関１０１（クラ
ンクシャフト１２０）から回転が伝達されて回転する部
材であり、前記組付角調整機構４は、前記カムシャフト
１３４と駆動プレート２との組付角度を変化させる機構
であって、作動装置１５によって作動する。前記ＶＴＣ
カバー６は、図示省略したシリンダヘッドとロッカカバ
ーの前端に跨って取り付けられて、駆動プレート２と組
付角調整機構４の前面とその周域を覆うカバーである。

【００２６】前記カムシャフト１３４の前端部（図２に
おける左側）には、スペーサ８が嵌合され、更に、この
スペーサ８は、カムシャフト１３４のフランジ部１３４
ｆに貫通されるピン８０によって回転規制されている。
また、前記カムシャフト１３４には、径方向に油供給孔
１３４ｒが複数貫通形成されている。

【００２７】前記スペーサ８は、図３に示すように、円
盤状の係止フランジ８ａと、この係止フランジ８ａの前
端面から軸方向に延びる円管部８ｂと、同じく係止フラ
ンジ８ａの前端面であって円管部８ｂの基端側から外径
方向の３方に延びて軸方向と平行な圧入穴８ｃが形成さ
れた軸支持部８ｄとが形成されている。尚、上記軸支持
部８ｄ及び圧入穴８ｃは、図３に示すように、それぞれ
周方向に１２０°毎に配置される。

【００２８】また、前記スペーサ８には、油を供給する
油供給孔８ｒが径方向に貫通形成されている。前記駆動
プレート２は、中心に貫通穴２ａが形成された円盤状に
形成されており、前記スペーサ８に対して係止フランジ
８ａによって軸方向の変位を規制された状態で相対回転
自在に組み付けられている。

【００２９】また、駆動プレート２は、図３に示すよう
に、その後部外周に、クランクシャフト１２０から図示
省略したチェーンを介して回転が伝達されるタイミング
スプロケット３が形成されている。更に、駆動プレート
２の前端面には、貫通穴２ａと外周とを結んで外径方向
に３つのガイド溝２ｇが形成されており、前記ガイド溝
２ｇは、前記軸支持部８ｄと同様に、周方向に１２０°
毎に配置される。

【００３０】また、駆動プレート２の前端面の外周部に
は、円環状のカバー部材２ｃが溶接或いは圧入により固
定されている。本実施形態において、従動回転体は、カ
ムシャフト１３４及びスペーサ８によって構成され、駆
動回転体は、タイミングスプロケット３を含む駆動プレ
ート２によって構成される。

【００３１】前記組付角調整機構４は、カムシャフト１
３４と駆動プレート２との前端部側に配置されて、カム
シャフト１３４と駆動プレート２との組付相対角度を変
更するものである。この組付角調整機構４は、図３に示
すように、３本のリンクアーム１４を有している。

【００３２】前記各リンクアーム１４は、先端部にスラ
イド部としての円筒部１４ａが設けられ、また、この円
筒部１４ａから外径方向に延びるアーム部１４ｂが設け
られている。前記円筒部１４ａには、収容孔１４ｃが貫
通して形成されている一方、アーム部１４ｂの基端部に
は、回動部としての回動穴１４ｄが貫通して形成されて
いる。

【００３３】前記リンクアーム１４は、前記スペーサ８
の圧入穴８ｃにきつく圧入された回動ピン８１に対して
回動穴１４を装着して、回動ピン８１を中心に回動可能
に取り付けられている。一方、リンクアーム１４の円筒
部１４ａは、前記駆動プレート２の径方向ガイドとして
のガイド溝２ｇに挿入されて、駆動プレート２に対して
径方向に移動可能（スライド可能）に取り付けられてい
る。

【００３４】上記構成において、円筒部１４ａが外力を
受けてガイド溝２ｇに沿って径方向にスライド変位する
と、リンクアーム１４によるリンク作用により回動ピン
８１が前記円筒部１４ａの径方向の変位量に応じた角度
だけ周方向に移動することになるもので、この回動ピン
８１の変位によりカムシャフト１３４が駆動プレート２
に対して相対回転することになる。

【００３５】図４及び図５は、前記組付角調整機構４の
作動を示すもので、図４に示すように、円筒部１４ａが
ガイド溝２ｇにおいて駆動プレート２の外周側に配置さ
れているときには、基端部の回動ピン８１がガイド溝２
ｇに近い位置に引っ張られているもので、この位置が最
遅角位置となる。一方、図５に示すように、円筒部１４
ａがガイド溝２ｇにおいて駆動プレート２の内周側に配
置されているときには、回動ピン８１が周方向に押され
てガイド溝２ｇから離れるもので、この位置が最進角位
置となる。

【００３６】上記組付角調整機構４における前記円筒部
１４ａの径方向への移動は、前記作動装置１５により行
われ、この作動装置１５は、作動変換機構４０と増減速
機構４１とを備えている。前記作動変換機構４０は、リ
ンクアーム１４の円筒部１４ａに保持された球２２と、
前記駆動プレート２の前面に対向して同軸に設けられた
ガイドプレート２４とを備え、このガイドプレート２４
の回転を前記リンクアーム１４における円筒部１４ａの
径方向の変位に変換する機構である。

【００３７】前記ガイドプレート２４は、前記スペーサ
８の円管部８ｂの外周に金属系のブッシュ２３を介して
相対回転可能に支持されている。また、前記ガイドプレ
ート２４の後面には、断面略半円状で周方向の変位に伴
って径方向に変位する渦巻きガイドとしての渦巻状ガイ
ド溝２８が形成され、かつ、径方向の中間部には、油の
供給を行う油供給孔２４ｒが前後方向に貫通して形成さ
れている。

【００３８】前記渦巻状ガイド溝２８には、前記球２２
が係合されている。即ち、前記リンクアーム１４の円筒
部１４ａに設けられた収容孔１４ｃには、図２及び図３
に示すように、円盤状の支持パネル２２ａと、コイルス
プリング２２ｂと、リテーナ２２ｃと、球２２とが順に
挿入されている。また、前記リテーナ２２ｃは、前端部
に球２２が飛び出した状態で支持する椀状の支持凹部２
２ｄが形成されていると共に、外周に前記コイルスプリ
ング２２ｂが着座するフランジ２２ｆが形成されてい
る。

【００３９】そして、図２に示す組付状態では、コイル
スプリング２２ｂが圧縮され、支持パネル２２ａが駆動
プレート２の前面に押し付けられ、かつ、前記球２２が
渦巻状ガイド溝２８に押し付けられて上下方向で係合す
ると共に、渦巻状ガイド溝２８の延在方向には相対移動
可能となっている。また、前記渦巻状ガイド溝２８は、
図４，５に示すように、駆動プレート２の回転方向Ｒに
沿って次第に縮径するように形成されている。

【００４０】従って、前記作動変換機構４０は、前記球
２２が渦巻状ガイド溝２８に係合した状態で、ガイドプ
レート２４が駆動プレート２に対して回転方向Ｒに相対
回転すると、球２２が渦巻状ガイド溝２８の渦巻き形状
に沿って半径方向外側に移動し、これによりスライド部
としての円筒部１４ａが、図４に示す外径方向に移動
し、リンクアーム１４に連結された回動ピン８１がガイ
ド溝２ｇに近づくように引きつけられ、カムシャフト１
３４は遅角方向に移動する。

【００４１】逆に、上記状態からガイドプレート２４が
駆動プレート２に対して回転方向Ｒとは逆方向に相対回
転すると、球２２は渦巻状ガイド溝２８の渦巻き形状に
沿って半径方向内側に移動し、これによりスライド部と
しての円筒部１４ａが、図５に示す内径方向に移動し、
リンクアーム１４に連結された回動ピン８１がガイド溝
２ｇから離れる方向に押され、この場合、カムシャフト
１３４は進角方向に移動する。

【００４２】次に、増減速機構４１について詳細に説明
する。前記増減速機構４１は、前記ガイドプレート２４
を駆動プレート２に対して増速及び減速、即ち、ガイド
プレート２４を駆動プレート２に対して回転方向Ｒ側に
移動（増速）させたり、ガイドプレート２４を駆動プレ
ート２に対して回転方向Ｒとは反対側に移動（減速）さ
せたりするものであり、遊星歯車機構２５と第１電磁ブ
レーキ２６と第２電磁ブレーキ２７とを備えている。

【００４３】前記遊星歯車機構２５は、サンギヤ３０
と、リングギヤ３１と、両ギヤ３０，３１に噛み合わさ
れたプラネタリギヤ３３とを備えている。図２，図３に
示すように、前記サンギヤ３０は、ガイドプレート２４
の前面側の内周に一体的に形成されている。前記プラネ
タリギヤ３３は、前記スペーサ８の前端部に固定された
キャリアプレート３２に回転自在に支持されている。

【００４４】また、前記リングギヤ３１は、前記キャリ
アプレート３２の外側に回転自在に支持された環状の回
転体３４の内周に形成されている。尚、前記キャリアプ
レート３２は、前記スペーサ８の前端部に嵌合されて、
ワッシャ３７を前端部に当接させた状態でボルト９を貫
通させてカムシャフト１３４に締結させて固定されてい
る。

【００４５】また、前記回転体３４の前端面には、前方
を向いた制動面３５ｂを有した制動プレート３５がねじ
止めされている。また、前記サンギヤ３０が一体に形成
されたガイドプレート２４の外周にも、前方を向いた制
動面３６ｂを有した制動プレート３６が溶接や嵌合など
により固定されている。

【００４６】従って、前記遊星歯車機構２５は、プラネ
タリギヤ３３が自転せずにキャリアプレート３２と共に
公転したとすると、第１電磁ブレーキ２６ならびに第２
電磁ブレーキ２７が非作動状態では、サンギヤ３０とリ
ングギヤ３１はフリー状態で同速回転する。この状態か
ら第１電磁ブレーキ２６のみを制動作動すると、ガイド
プレート２４がキャリアプレート３２に対して（カムシ
ャフト１３４に対して）遅れる方向（図４，５のＲ方向
とは逆方向）に相対回転し、駆動プレート２とカムシャ
フト１３４とが、図５に示す進角方向に相対変位するこ
とになる。

【００４７】一方、第２電磁ブレーキ２７のみを制動作
動すると、リングギヤ３１のみに制動力が付与され、リ
ングギヤ３１がキャリアプレート３２に対して遅れ方向
に相対回転することによってプラネタリギヤ３３が自転
し、このプラネタリギヤ３３の自転がサンギヤ３０を増
速させ、ガイドプレート２４を駆動プレート２に対して
回転方向Ｒ側に相対回転し、駆動プレート２とカムシャ
フト１３４とが図４に示す遅角方向に相対回転すること
になる。

【００４８】尚、本実施形態において、キャリアプレー
ト３２が入力要素であり、サンギヤ３０が出力要素であ
り、リングギヤ３１がフリー要素となる。前記第１電磁
ブレーキ２６及び第２電磁ブレーキ２７は、それぞれ前
述した制動プレート３６，３５の制動面３６ｂ，３５ｂ
に対向するよう内外２重に配置されて、前記ＶＴＣカバ
ー６の裏面にピン２６ｐ，２７ｐによって回転のみを規
制された浮動状態で支持された円管部材２６ｒ，２７ｒ
を有している。

【００４９】これらの円管部材２６ｒ，２７ｒには、コ
イル２６ｃ，２７ｃが収容されていると共に、各コイル
２６ｃ，２７ｃへの通電時に各制動面３５ｂ，３６ｂに
押し付けられる摩擦材２６ｂ，２７ｂが装着されてい
る。また、各円管部材２６ｒ，２７ｒ及び各制動プレー
ト３５，３６は、コイル２６ｃ，２７ｃへの通電時に磁
界を形成するために鉄などの磁性体により形成されてい
る。

【００５０】それに対して、前記ＶＴＣカバー６は、通
電時に磁束の漏れを生じさせないために、また、摩擦材
２６ｂ，２７ｂは、永久磁石化して非通電時に制動プレ
ート３５，３６に貼り付くのを防止するために、アルミ
などの非磁性体により形成されている。前記遊星歯車機
構２５の出力要素としてのサンギヤ３０が設けられたガ
イドプレート２４と駆動プレート２の相対回動は、最遅
角位置および最進角位置において組付角ストッパ６０に
より規制されるようになっている。

【００５１】更に、前記遊星歯車機構２５において、リ
ングギヤ３１と一体的に設けられている制動プレート３
５と、キャリアプレート３２との間には、遊星歯車スト
ッパ９０が設けられている。ところで、上述した前記作
動変換機構４０は、リンクアーム１４の円筒部１４ａの
位置を保持して、駆動プレート２とカムシャフト１３４
との相対組付位置が変動しない構成となっているもの
で、その構成について説明する。

【００５２】前記駆動プレート２からカムシャフト１３
４には、リンクアーム１４およびスペーサ８を介して駆
動トルクが伝達されるが、カムシャフト１３４からリン
クアーム１４には、機関弁（吸気バルブ１０５）からの
反力によるカムシャフト１３４の変動トルクが、回動ピ
ン８１からリンクアーム１４の両端の枢支点を結ぶ方向
の力Ｆとして入力される。

【００５３】前記リンクアーム１４の円筒部１４ａは、
径方向ガイドとしてのガイド溝２ｇに沿って径方向に案
内されているとともに、円筒部１４ａから前面に突出し
た球２２が、渦巻状ガイド溝２８に係合されているた
め、各リンクアーム１４を介して入力される力Ｆは、ガ
イド溝２ｇの左右の壁とガイドプレート２４の渦巻状ガ
イド溝２８とによって支持される。

【００５４】したがって、リンクアーム１４に入力され
た力Ｆは互いに直交する二つの分力ＦＡ，ＦＢに分解さ
れるが、これらの分力ＦＡ，ＦＢは、渦巻状ガイド構２
８の外周側の壁と、ガイド溝２ｇの一方の壁とに略直交
する向きで受け止められ、リンクアーム１４の円筒部１
４ａがガイド溝２ｇに沿って移動することが阻止され、
これにより、リンクアーム１４が回動することが阻止さ
れる。

【００５５】よって、各電磁ブレーキ２６，２７の制動
力によってガイドプレート２４が回動されてリンクアー
ム１４が所定の位置に回動操作された後には、基本的に
は制動力を付与し続けなくてもリンクアーム１４の位置
を維持、つまり、駆動プレート２とカムシャフト１３４
の回転位相をそのまま保持することができる。尚、前記
力Ｆは、外径方向に作用することに限られず、逆向きの
内径方向に作用することもあるが、このとき分力ＦＡ，
ＦＢは渦巻状ガイド溝２８の内周側の壁と、ガイド構２
ｇの他方側とに略直角の向きに受け止められる。

【００５６】以下、上記可変バルブタイミング機構ＶＴ
Ｃ１１３の作用を説明する。クランクシャフトとカムシ
ャフト１３４の回転位相を遅角側に制御する場合には、
第２電磁ブレーキ２７に通電する。第２電磁ブレーキ２
７に通電すると、第２電磁ブレーキ２７の摩擦材２７ｂ
が制動プレート３５に摩擦接触し、遊星歯車機構２５の
リングギヤ３１に制動力が作用し、タイミングスプロケ
ット３の回転に伴ってサンギヤ３０が増速回転される。

【００５７】このサンギヤ３０の増速回転によりガイド
プレート２４が駆動プレート２に対して回転方向Ｒ側に
回転させられ、これに伴ってリンクアーム１４に支持さ
れた球２２が渦巻状ガイド溝２８の外周側に移動する。
この遅角側への移動は、組付角ストッパ６０により図４
に示す最遅角位置において規制される。

【００５８】更に、上述のように、リングギヤ３１の回
転を第２電磁ブレーキ２７により制動するにあたり、瞬
時に回転を規制するのではなく所定量の回転を許しなが
ら制動を行うもので、この回転量が所定量となると遊星
歯車ストッパ９０によりリングギヤ３１の回転が規制さ
れるようになっている。一方、カムシャフト１３４の組
付角度を進角方向に変位させるときには、第１ブレーキ
２６に通電する。

【００５９】これにより、ガイドプレート２４に制動力
が作用してガイドプレート２４は駆動プレート２に対し
て回転方向Ｒとは反対方向に回動し、カムシャフト１３
４は進角側に組付角度が変位される。この進角側への移
動は、組付角ストッパ６０により図５に示す最進角位置
において規制される更に、ガイドプレート２４の回転が
規制されると、プラネタリギヤ３３が自転してリングギ
ヤ３１が増速回転されるが、この回転量が所定量となる
と遊星歯車ストッパ９０により回転が規制される。

【００６０】前記ＥＣＵ１１４は、クランクシャフト１
２０に対するカムシャフト１３４の目標進角値（目標の
回転位相差）を設定し、クランク角センサ１１７の検出
信号とカムセンサ１３２の検出信号とから検出される実
際の進角値と前記目標値との偏差及び偏差の方向に基づ
いて、前記第１電磁ブレーキ２６及び第２電磁ブレーキ
２７への通電をフィードバック制御し、実際の進角値が
目標に一致すると、両電磁ブレーキ２６，２７への通電
を停止させて、そのときの進角位置を維持させる。

【００６１】図６のフローチャートは、前記フィードバ
ック制御を示すものである。ステップＳ１では、機関運
転条件に基づいて目標進角値（目標のバルブタイミン
グ）を設定する。ステップＳ２では、クランク角センサ
１１７の検出信号とカムセンサ１３２の検出信号とから
実際の進角値を検出する。

【００６２】ステップＳ３では、前記目標進角値と実際
の進角値との偏差を演算する。ステップＳ４では、実際
の進角値を目標に近づける方向が、進角方向であるか遅
角方向であるかを、前記偏差に基づいて判別する。ステ
ップＳ４で、進角方向に変化させる必要があると判断さ
れたとき、即ち、第１電磁ブレーキ２６に通電する場合
には、ステップＳ５へ進む。

【００６３】ステップＳ５では、予め潤滑油温度及び機
関回転速度の条件毎に、進角方向への制御に適合するフ
ィードバックゲインＧを記憶したマップから、そのとき
の潤滑油温度及び機関回転速度に対応するゲインＧを検
索する。また、ステップＳ４で、遅角方向に変化させる
必要があると判断されたとき、即ち、第２電磁ブレーキ
２７に通電する場合には、ステップＳ６へ進む。

【００６４】ステップＳ６では、予め潤滑油温度及び機
関回転速度の条件毎に、遅角方向への制御に適合するフ
ィードバックゲインＧを記憶したマップから、そのとき
の潤滑油温度及び機関回転速度に対応するゲインＧを検
索する。尚、油温センサ１１９を備えない場合には、冷
却水温度を潤滑油温度に相当する値として、冷却水温度
と機関回転速度とからゲインを設定させることができ、
また、潤滑油温度と機関回転速度とのいずれか一方から
ゲインＧを設定させることができる。

【００６５】前記ステップＳ５又はステップＳ６で設定
されるゲインＧは、第１電磁ブレーキ２６，第２電磁ブ
レーキ２７の径（回転中心からの距離），摩擦面積，摩
擦係数（せん断力）、更に、前記遊星歯車機構２５の増
速比を考慮し、バルブタイミング制御の応答性が、制御
方向が異なっても略同じになるように、予め適合されて
いる。

【００６６】即ち、第１電磁ブレーキ２６，第２電磁ブ
レーキ２７の径（回転中心からの距離）のみに着目する
と、径が大きくより外側に配置される第１電磁ブレーキ
２６の発生トルクは、第２電磁ブレーキの発生トルクよ
りも大きく、同じゲインで制御したときには、進角方向
の応答に比べて、遅角方向の応答が低下することになっ
てしまう。

【００６７】そこで、第１電磁ブレーキ２６，第２電磁
ブレーキ２７の径（回転中心からの距離）のみに着目す
ると、遅角方向のフィードバックゲインを進角方向に比
べて大きくするようにしてある。また、第１電磁ブレー
キ２６，第２電磁ブレーキ２７の摩擦面積に着目する
と、摩擦面積が大きい方（径の大きい方）の電磁ブレー
キを用いる制御方向の応答が相対的に高くなるので、係
る摩擦面積の違いを考慮してゲインが予め設定される。

【００６８】尚、摩擦面積の違いは、電磁ブレーキの径
が異なることで発生するが、径が同じであっても、摩擦
面積が異なる設定になる場合がある。更に、本実施形態
のように、遊星歯車機構２５を用いる構成では、遊星歯
車機構２５の増速比によって進角方向と遅角方向とで応
答が変化するので、係る増速比の設定を考慮してゲイン
が予め設定される。

【００６９】また、第１電磁ブレーキ２６と第２電磁ブ
レーキ２７とで摩擦係数（制動時の摩擦面でのせん断
力）が異なる場合があり、かつ、係る摩擦係数が機関回
転速度や潤滑油の温度（潤滑油の粘性）によって変化す
るので、機関回転速度及び潤滑油温度に応じてそれぞれ
の制御方向でのゲインＧが決定されるようにしてある。
尚、フィードバックゲインＧとしては、比例・積分・微
分制御における比例ゲイン・積分ゲイン・微分ゲインが
含まれる他、スライディングモード制御におけるゲイン
であっても良い。

【００７０】ステップＳ７では、ステップＳ５又はステ
ップＳ６で設定したゲインＧと、ステップＳ３で求めた
制御偏差とに基づいてフィードバック制御量を演算す
る。ステップＳ８では、ステップＳ７で演算したフィー
ドバック制御量に基づいて前記第１電磁ブレーキ２６又
は第２電磁ブレーキ２７への通電を制御する。上記構成
によると、第１電磁ブレーキ２６，第２電磁ブレーキ２
７の径，摩擦面積，摩擦係数（摩擦面でのせん断力）の
違い、また、遊星歯車機構による増速比の影響で、組付
角度の変更に作用するトルクが制御方向で異なっても、
応答性を略揃えることができ、目標進角値（目標のバル
ブタイミング）へのフィードバック制御性を向上させる
ことができ、更に、機関回転速度及び潤滑油温度による
摩擦係数の変化に対応して、常に所望の応答性でフィー
ドバック制御を行わせることができる。

【００７１】尚、上記実施形態では、渦巻き状ガイドが
形成されたガイドプレートを２つの電磁ブレーキによっ
て進角方向及び遅角方向に相対回転させる構成のスパイ
ラルラジアルリンク式可変バルブタイミング機構を対象
としたが、スパイラルラジアルリンク式に限定されるも
のではなく、２つの電磁ブレーキの制動力でクランクシ
ャフトに対するカムシャフトの回転位相を進角方向及び
遅角方向に変化させる構成の可変バルブタイミング機構
であれば、同様なフィードバック制御を適用して同様の
効果を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における内燃機関のシステム構成
図。

【図２】実施の形態における可変バルブタイミング機構
を示す断面図。

【図３】上記可変バルブタイミング機構の分解斜視図。

【図４】上記可変バルブタイミング機構の要部の作動を
示す図２のＡ−Ａ断面図。

【図５】上記可変バルブタイミング機構の要部の作動を
示す図２のＡ−Ａ断面図。

【図６】バルブタイミングのフィードバック制御を示す
フローチャート。

【符号の説明】

２…駆動プレート ２ｇ…ガイド溝 ３…タイミングスプロケット ４…組付角調整機構 ６…ＶＴＣカバー ８…スペーサ １４…リンクアーム １５…作動装置 ２４…ガイドプレート ２５…遊星歯車機構 ２６…第１電磁ブレーキ ２７…第２電磁ブレーキ ２８…渦巻状ガイド溝 ３０…サンギヤ ３１…リングギヤ ３２…キャリアプレート ３３…プラネタリギヤ ３５…制動プレート ３６…制動プレート ４０…作動変換機構 ４１…増減速機構 １０１…内燃機関 １０５…吸気バルブ １１３…可変バルブタイミング機構ＶＴＣ １１４…エンジンコントロールユニット １１７…クランク角センサ １１９…油温センサ １２０…クランクシャフト １３２…カムセンサ １３４…カムシャフト

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のクランクシャフトに対するカム
   シャフトの回転位相を２つの電磁ブレーキの制動力によ
   って進角方向及び遅角方向に変化させることで、機関弁
   のバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング
   機構において、 前記機関弁のバルブタイミングを検出し、該検出したバ
   ルブタイミングに基づいて前記２つの電磁ブレーキへの
   通電をフィードバック制御するときに、バルブタイミン
   グを変化させる方向に応じてフィードバックゲインを異
   なる値に設定することを特徴とする可変バルブタイミン
   グ機構の制御装置。
2. 【請求項２】前記可変バルブタイミング機構が、 内燃機関のクランクシャフトから回転を伝達される駆動
   回転体と、カムシャフト側の従動回転体とが組付角調整
   機構を介して同軸に連結され、前記組付角調整機構によ
   って前記駆動回転体と従動回転体との組付角度を変化さ
   せることで、機関弁のバルブタイミングを変化させる構
   成であって、 前記組付角調整機構が、一端の回転部が前記駆動回転体
   と従動回転体との一方に回転可能に連結されると共に、
   他端のスライド部が前記駆動回転体と従動回転体との他
   方に設けられた径方向ガイドにより径方向にスライド可
   能に連結されるリンクアームを備え、前記スライド部を
   径方向に変位させる渦巻き状ガイドが形成されたガイド
   プレートを、２つの電磁ブレーキによって前記駆動回転
   体に対して相対回転させることによって、前記回転部の
   位置を周方向に相対変位させ、前記駆動回転体と従動回
   転体との組付角度を変化させる構成であることを特徴と
   する請求項１記載の可変バルブタイミング機構の制御装
   置。
3. 【請求項３】前記２つの電磁ブレーキがガイドプレート
   の径方向の内外に配置される構成であり、 前記２つの電磁ブレーキの回転中心からの距離に応じて
   フィードバックゲインが設定されることを特徴とする請
   求項２記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
4. 【請求項４】前記ガイドプレートが、キャリア部材を入
   力要素とし、サンギヤとリングギヤとの一方を出力要
   素、他方をフリー要素とする遊星歯車機構を介して回転
   伝達される構成であって、 前記２つの電磁ブレーキの一方が前記出力要素に制動を
   与え、他方が前記フリー要素に制動を与える構成であ
   り、 前記遊星歯車機構の増速比に応じてフィードバックゲイ
   ンが設定されることを特徴とする請求項２又は３に記載
   の可変バルブタイミング機構の制御装置。
5. 【請求項５】前記２つの電磁ブレーキの摩擦面の面積に
   応じてフィードバックゲインが設定されることを特徴と
   する請求項１〜４のいずれか１つに記載の可変バルブタ
   イミング機構の制御装置。
6. 【請求項６】前記２つの電磁ブレーキの摩擦面における
   摩擦係数に応じてフィードバックゲインが設定されるこ
   とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の可
   変バルブタイミング機構の制御装置。
7. 【請求項７】前記２つの電磁ブレーキの摩擦面における
   摩擦係数を、機関回転速度及び／又は潤滑油温度に応じ
   て推定することを特徴とする請求項６記載の可変バルブ
   タイミング機構の制御装置。