JP2005133708A - バルブ特性調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を実現するモータ利用型のバルブ特性調整装置を提供する。
【解決手段】 制御回路１５０の制御信号とモータ１２の回転位置を検出する回転位置センサ１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号とに基づきモータ１２を通電駆動する駆動回路１１０を設ける。この駆動回路１１０はさらに、回転位置センサ１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号に基づきモータ１２の実回転数を表す回転数信号を生成しその回転数信号を制御回路１５０へと送信する機能を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータの回転トルクを利用してエンジンのバルブ開閉特性を調整するバルブ特性調整装置に関する。

バルブ特性調整装置としては、モータの回転トルクを利用してバルブタイミングを調整する装置（特許文献１参照）や、モータの回転トルクを利用して最大バルブリフト量を調整する装置（特許文献２参照）が公知である。こうしたモータ利用型のバルブ特性調整装置では、駆動回路からモータへの通電を制御回路により制御している。従来、モータの実回転数を検出する回転数センサの検出信号に基づき制御信号を制御回路で生成し、制御回路の制御信号とモータの回転位置を検出する回転位置センサの検出信号とに基づきモータを駆動回路で通電駆動する方法が採用されている。

実開平４−１０５９０６号公報 特開平１１−３２４６２５号公報

しかし、上記従来技術では、回転数センサと回転位置センサとが共にモータの回転に関する物理量を検出しているにも拘わらず、それらのセンサを各別に設けなくてはならない。そのため、装置が大型化し、またコストが高騰する。
本発明の目的は、小型化を実現するモータ利用型のバルブ特性調整装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、低コスト化を実現するモータ利用型のバルブ特性調整装置を提供することにある。

請求項１〜９に記載の発明によると、駆動回路は、モータの回転位置を検出する回転位置センサの検出信号に基づきモータの実回転数を表す回転数信号を生成しその回転数信号を制御回路へと送信する。これにより、モータの実回転数を検出してその検出信号を制御回路に与える回転数センサを回転位置センサとは別に設ける必要がなくなるので、装置の小型化と低コスト化とを図ることができる。
尚、請求項１〜９に記載の発明においてモータの「実回転数」は、実際の回転数の大きさを表す絶対値に回転方向を表す符号の付いた値であってもよいし、当該符号の付かない絶対値であってもよい。

請求項３に記載の発明によると、駆動回路は、相異なる位置においてモータの回転位置を検出する複数の回転位置センサから各別に検出信号を受信するので、複数の検出信号に基づき回転数信号を生成できる。そのため、モータの実回転数を正確に表す回転数信号を生成することが可能になる。

請求項４に記載の発明によると、駆動回路は、モータの回転位置に応じて電圧の高低が切り換わる検出信号を複数の回転位置センサから各別に受信し、検出信号のいずれかにエッジが現れる毎に回転数信号の電圧の高低を切り換える。これにより、例えば回転数信号に現れる二つのエッジの時間差等に基づきモータの実回転数を正確に知ることができる。

複数の回転位置センサのうち少なくとも一つに異常が生じて駆動回路が検出信号を受信できなくなると、回転数信号の電圧が切り換わるタイミング、即ち回転数信号にエッジが現れるタイミングは、正規のタイミングとは異なってしまう。そこで請求項５に記載の発明の制御回路は、回転数信号においてエッジが正規のタイミングとは異なるタイミングで現れるとき、少なくとも一つの回転位置センサに異常があると判定する。これにより、制御回路は回転数信号からモータの実回転数のみならず、回転位置センサの異常をも知ることができる。

請求項６に記載の発明によると、制御回路は、回転数信号に基づき制御信号を生成する。これにより、モータの実回転数を反映した制御信号の生成が可能となるので、駆動回路からモータへの通電、ひいてはバルブ開閉特性の調整を精度よく制御できる。
尚、調整対象のバルブ開閉特性は、請求項８に記載の発明のようにバルブタイミングであってもよいし、請求項９に記載の発明のように最大バルブリフト量であってもよい。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を図２〜４に示す。バルブタイミング調整装置１０は車両に設置され、エンジンのクランク軸の駆動トルクをエンジンのカム軸１１に伝達する伝達系に設けられる。バルブタイミング調整装置１０は、モータ制御装置１００により駆動制御されるモータ１２の回転トルクを利用して、エンジンの吸、排気バルブのバルブ開閉特性であるバルブタイミングを調整する。このようにバルブタイミング調整装置１０は、モータ利用型のバルブ特性調整装置である。

図２及び図３に示すようにバルブタイミング調整装置１０のモータ１２は、モータ軸１４、軸受１６、回転位置センサとしてのホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ、ステータ２０等から構成される３相ブラシレスモータである。
モータ軸１４は２個の軸受１６で支持され、軸線Ｏ回りに正逆回転可能である。本実施形態では、モータ軸１４の回転方向のうち図３の時計方向を正転方向とし、図３の反時計方向を逆転方向とする。モータ軸１４は、軸本体から径方向外側へ突出する円形板状のロータ部１５を形成しており、当該ロータ部１５に８個の磁石１５ａが埋設されている。各磁石１５ａは軸線Ｏ周りに等間隔に並んでおり、モータ軸１４の回転方向において隣接する磁石１５ａ同士はロータ部１５の外周壁側に形成する磁極（以下、単に磁極という）について互いに逆とされている。３個のホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、軸線Ｏ周りに等間隔に並ぶ形態でロータ部１５の近傍に配設されている。図５は、各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号を示している。尚、図５では、各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗをそれぞれＳ_ｕ，Ｓ_ｖ，Ｓ_ｗと略記している。図３に示すように各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを通る径方向軸線Ｌの両側±２２．５°の角度範囲Ｗ_θ内に、磁極がＮ極の磁石１５ａが位置するとき、各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは図５に示すように高（Ｈ）レベルの電圧の検出信号を生成する。また一方、径方向軸線Ｌの両側±２２．５°の角度範囲Ｗ_θ内に磁極がＳ極の磁石１５ａが位置するとき、各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは図５に示すように低（Ｌ）レベルの電圧の検出信号を生成する。こうして生成される各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号は、モータ軸１４の回転位置θに応じて電圧の高低が切り換わる信号となる。

ステータ２０はモータ軸１４の外周側に配設されている。ステータ２０の１２個のコア２１は軸線Ｏ周りに等間隔に並んでおり、各コア２１に巻線２２が巻回しされている。図６に示すように巻線２２は３個を１組としてスター結線され、非結線側に接続された端子２３をモータ制御装置１００の駆動回路１１０に接続されている。駆動回路１１０により通電された各巻線２２は、図３の時計方向又は反時計方向の回転磁界をモータ軸１４の外周側に形成する。図３の時計方向の回転磁界が形成されるときには、当該磁界内で磁石１５ａが相互作用を受けて正転方向の回転トルクがモータ軸１４に付与される。同様の原理により、図３の反時計方向の回転磁界が形成されるときには、逆転方向の回転トルクがモータ軸１４に付与される。

図２及び図４に示すようにバルブタイミング調整装置１０の位相変化機構３０は、スプロケット３２、リングギア３３、偏心軸３４、遊星歯車３５、出力軸３６等から構成されている。
スプロケット３２は出力軸３６の外周側に同軸上に配設されており、出力軸３６に対してモータ軸１４と同じ軸線Ｏ周りに相対回転可能である。クランク軸の駆動トルクがチェーンベルトを通じてスプロケット３２に入力されるとき、スプロケット３２はクランク軸に対する回転位相を保ちつつ、軸線Ｏを中心として図４の時計方向へ回転する。リングギア３３は内歯車で構成されてスプロケット３２の内周壁に同軸上に固定されており、スプロケット３２と一体に回転する。

偏心軸３４は、モータ軸１４に連結固定されることにより一端部の外周壁が軸線Ｏに対し偏心する形態で配設されており、モータ軸１４と一体となって回転可能である。遊星歯車３５は外歯車で構成されており、複数の歯の一部をリングギア３３の複数の歯の一部に噛み合わせるようにしてリングギア３３の内周側に遊星運動可能に配設されている。偏心軸３４の上記一端部の外周壁に同軸上に支持されている遊星歯車３５は、偏心軸３４に対して偏心軸線Ｐ周りに相対回転可能である。出力軸３６はカム軸１１に同軸上にボルト固定されており、モータ軸１４と同じ軸線Ｏを中心としてカム軸１１と一体に回転する。出力軸３６には、軸線Ｏを中心とする円環板状の係合部３７が形成されている。係合部３７には、軸線Ｏ周りに等間隔に９個の係合孔３８が設けられている。遊星歯車３５には、各係合孔３８と向き合う９箇所から係合突起３９が突出している。各係合突起３９は偏心軸線Ｐ周りに等間隔に配設され、対応する係合孔３８に突入している。

モータ軸１４がスプロケット３２に対して相対回転しないときには、クランク軸の回転に伴い遊星歯車３５が、リングギア３３との噛合位置を保ちつつスプロケット３２と一体に図４の時計方向へ回転する。このとき、係合突起３９が係合孔３８の内周壁を回転方向へ押圧するため、出力軸３６はスプロケット３２に対して相対回転することなく図４の時計方向へ回転する。これにより、クランク軸に対するカム軸１１の回転位相（以下、単に回転位相という）が保たれる。一方、モータ軸１４がスプロケット３２に対して図４の反時計方向へ相対回転するときには、遊星歯車３５がその遊星運動により、偏心軸３４に対して図４の時計方向へ相対回転しつつリングギア３３との噛合位置を変化させる。このとき、係合突起３９が係合孔３８を回転方向に押圧する力が増大するため、出力軸３６がスプロケット３２に対して進角する。これにより、回転位相が進角側へと変化する。また一方、モータ軸１４がスプロケット３２に対して図４の時計方向へ相対回転するときには、遊星歯車３５がその遊星運動により、偏心軸３４に対して図４の反時計方向へ相対回転しつつリングギア３３との噛合位置を変化させる。このとき、係合突起３９が係合孔３８を反回転方向に押圧するようになるため、出力軸３６がスプロケット３２に対して遅角する。これにより、回転位相が遅角側へと変化する。

図２に示すようにバルブタイミング調整装置１０のモータ制御装置１００は、駆動回路１１０、制御回路１５０等から構成されている。尚、図２では、駆動回路１１０及び制御回路１５０を模式的にモータ１２の外部に位置するように示しているが、駆動回路１１０及び制御回路１５０の各設置箇所については適宜設定可能である。例えば、駆動回路１１０をモータ１２内に設置し、制御回路１５０をモータ１２外に設置するようにしてもよい。また例えば、駆動回路１１０の一部をモータ１２内に設置し、駆動回路１１０の残部及び制御回路１５０をモータ１２外に設置するようにしてもよい。

制御回路１５０は、駆動回路１１０によるモータ１２への通電を制御すると共に、点火装置及び燃料噴射装置の駆動等といったエンジンの作動を制御する。具体的に制御回路１５０は電気回路で構成され、例えばマイクロコンピュータ等を備えている。制御回路１５０は、回転位相を保持又は変化するために、目標とするモータ軸１４の回転数（以下、目標回転数という）Ｒ_ａと、目標とするモータ軸１４の回転方向（以下、目標回転方向という）Ｄ_ａとを設定する。ここで目標回転数Ｒ_ａは、目標回転方向Ｄ_ａを表す符号の付かない値であって、目標とするモータ軸１４の回転数の絶対値のみを示している。図１に示すように本実施形態の制御回路１５０は、駆動回路１１０と、クランク軸の回転数を検出する回転数センサ１６０と、カム軸１１の回転数を検出する回転数センサ１６２とに接続されている。かかる制御回路１５０では、駆動回路１１０が生成する後述の回転数信号と回転数センサ１６０，１６２の検出信号とに基づき目標回転数Ｒ_ａ及び目標回転方向Ｄ_ａを設定する。このとき目標回転数Ｒ_ａの設定には、例えば回転位相を保持又は変化するのに必要なモータ軸１４の回転数をクランク軸及びカム軸１１の各回転数並びに回転数信号が表すモータ軸１４の実回転数Ｒを利用して求め、その求めた回転数を目標回転数Ｒ_ａとする方法等が採用される。こうして設定された目標回転数Ｒ_ａ及び目標回転方向Ｄ_ａをそれぞれ電圧等により表す第一制御信号及び第二制御信号を、制御回路１５０は生成する。

駆動回路１１０はモータ１２を通電駆動する。具体的に駆動回路１１０は電気回路で構成され、信号生成部１２０、フィードバック制御部１２４、通電部１２６を備えている。
信号生成部１２０は、各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号を伝達する３本の信号線１３０ｕ，１３０ｖ，１３０ｗに接続されていると共に、信号線１３１を介して制御回路１５０に接続されている。信号生成部１２０は、各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号に基づきモータ軸１４の実回転数Ｒを表す回転数信号を生成し、その生成した回転数信号を信号線１３１によって制御回路１５０へと送信する。ここで実回転数Ｒは、モータ軸１４の実際の回転方向を表す符号の付かない値であって、モータ軸１４の実際の回転数の絶対値のみを示している。

本実施形態の信号生成部１２０は、第一ＸＯＲゲート１２１、第二ＸＯＲゲート１２２及びインバータゲート１２３を有している。第一ＸＯＲゲート１２１にはホール素子１８ｖ，１８ｗの各検出信号が入力され、第二ＸＯＲゲート１２２にはホール素子１８ｕの検出信号と第一ＸＯＲゲート１２１の出力信号とが入力され、インバータゲート１２３には第二ＸＯＲゲート１２２の出力信号が入力される。このような信号生成部１２０では、図５に示す如く各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号のいずれかにエッジが現れる毎に、インバータゲート１２３の出力信号（以下、単に出力信号という）の電圧が高（Ｈ）レベルと低（Ｌ）レベルとの間で切り換えられる。ここで、出力信号の電圧が保持される間にモータ軸１４が回転する角度範囲は、上記Ｗ_θの１／３にほぼ一致する一定の角度範囲Ｘ_θとされている。そのため、出力信号に現れる二つのエッジの時間差からモータ軸１４の実回転数Ｒを知ることができる。即ち出力信号はモータ軸１４の実回転数Ｒを間接的に表しており、信号生成部１２０は当該出力信号を回転数信号して生成する。
尚、このような信号生成部１２０の機能をマイクロコンピュータによって実現するようにしてもよい。

フィードバック制御部１２４は、図１に示すように、制御回路１５０の生成した第一制御信号を伝達する信号線１３２に接続されている。フィードバック制御部１２４は、目標回転数Ｒ_ａを表す第一制御信号に基づきモータ１２への印加電圧Ｖ_ｓを決定する。本実施形態のフィードバック制御部１２４は信号生成部１２０に接続されており、信号生成部１２０が生成した回転数信号に基づきモータ軸１４の実回転数Ｒを割り出すことができる。そこでフィードバック制御部１２４では、回転数信号から割り出した実回転数Ｒを第一制御信号が表す目標回転数Ｒ_ａに一致させるための制御値として、印加電圧Ｖ_ｓを決定する。こうして決定された印加電圧Ｖ_ｓの実現を通電部１２６に指令するための指令信号を、フィードバック制御部１２４は生成する。

通電部１２６は、フィードバック制御部１２４と、制御回路１５０の生成した第二制御信号を伝達する信号線１３３と、モータ１２の端子２３とに接続されている。通電部１２６は、第二制御信号が表す目標回転方向Ｄ_ａを実現するようにして、フィードバック制御部１２４が指令信号により指令する電圧Ｖ_ｓをモータ１２に印加する。本実施形態の通電部１２６は、信号線１３０ｕ，１３０ｖ，１３０ｗからそれぞれ分岐する信号線１３５ｕ，１３５ｖ，１３５ｗに接続されていると共に、図６に示すようにモータ１２を負荷とするブリッジで構成されたインバータ回路１２７を有している。かかる通電部１２６では、各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号と、フィードバック制御部１２４からの指令信号と、目標回転方向Ｄ_ａを表す第二制御信号とに基づいて、インバータ回路１２７の各スイッチング素子１２８の切換パターンを決定する。そして通電部１２６では、決定した切換パターンに従って各スイッチング素子１２８のオンオフを切り換えることにより、オンされた二つのスイッチング素子１２８間の巻線２２に電圧を印加する。

次に、モータ制御装置１００の特徴的作動について説明する。
全ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの作動が正常であるとき、信号生成部１２０が生成する回転数信号の電圧は、図５に示すように、モータ軸１４が所定の回転位置θに達して検出信号のいずれかにエッジが現れる毎に高低する。そこで制御回路１５０では、信号生成部１２０から受信した回転数信号に現れる二つのエッジの時間差からモータ軸１４の実回転数Ｒを求め、その求めた実回転数Ｒを制御信号の生成に利用する。

ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの少なくとも一つに異常が発生して検出信号が信号生成部１２０へ送信されなくなると、例えば図７に示すように信号生成部１２０は、送信不能となった検出信号（同図に二点鎖線で示す）のエッジに対応する電圧切換を回転数信号に生じさせなくなる。そのため、回転数信号においてエッジが正規のタイミング（図５参照）とは異なるタイミングで現れるようになり、例えば図７にＸ_θ，Ｘ_θ’で示すように、回転数信号の電圧が保持される間に回転するモータ軸１４の角度範囲に違いが生じる。そこで制御回路１５０では、受信した回転数信号においてエッジが正規のタイミングとは異なるタイミングで現れるときホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの少なくとも一つに異常が生じたと判定し、モータ１２への通電停止を指令する制御信号を駆動回路１１０へと送信する。このとき異常の判定には、例えば回転数信号にエッジが現れる毎に１つ前のエッジとの時間差を求め、その求めた時間差と先のエッジ出現時に求めた時間差との比を正規の比と照らし合わせる方法等を採用する。

以上説明した第一実施形態によると、信号生成部１２０は、モータ軸１４の回転位置θを検出するホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号に基づきモータ軸１４の実回転数Ｒを表す回転数信号を生成し、その回転数信号を制御回路１５０へと送信する。そのため、モータ軸１４の実回転数を検出してその検出信号を制御回路１５０に与える回転数センサをホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗとは別に設ける必要がないので、バルブタイミング調整装置１０の小型化と低コスト化とを実現できる。

また、第一実施形態によると、信号生成部１２０が相異なる位置のホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗから受信した複数の検出信号に基づき回転数信号を生成するので、モータ軸１４の実回転数Ｒを正確に表す回転数信号を生成できる。さらに第一実施形態によると、モータ軸１４の回転位置θに応じて電圧が高低する検出信号のいずれかにエッジが現れる毎に回転数信号の電圧を高低させる。そのため、信号生成部１２０が生成する回転数信号においてエッジは、モータ軸１４の所定の回転位置θに正確に対応して現れる。したがって、制御回路１５０は、受信した回転数信号に現れる二つのエッジの時間差からモータ軸１４の実回転数Ｒを正確に求めることができる。以上より制御回路１５０は、正確な実回転数Ｒを反映した制御信号を回転数信号に基づき生成できるので、駆動回路１１０からモータ１２への通電、ひいてはバルブタイミングの調整を高精度に制御できる。

またさらに第一実施形態によると、制御回路１５０は、受信した回転数信号にエッジが現れるタイミングを監視することで、ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの異常を早期に発見できる。しかも制御回路１５０は、ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの少なくとも一つに異常を発見したとき、モータ１２への通電停止を指令する制御信号を駆動回路１１０に与えることができる。そのため、ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号に基づいてスイッチング素子１２８のオンオフを切り換える通電部１２６では、オフすべきスイッチング素子１２８を誤ってオンすることがない。したがって、スイッチング素子１２８の誤作動によりモータ１２やインバータ回路１２７に過電流が流れてそれら要素１２，１２７が故障することを防止できる。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態によるバルブタイミング調整装置のモータ制御装置を図８に示す。第二実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

第二実施形態のモータ制御装置２００において制御回路２１０は、回転位相を保持又は変化するために、目標とするモータ１２の負荷電流（以下、目標負荷電流という）Ｉ_ａと目標回転方向Ｄ_ａとを設定する。ここで目標負荷電流Ｉ_ａは、目標回転方向Ｄ_ａにモータ軸１４を回転させるのに必要な負荷電流の大きさを示している。この目標負荷電流Ｉ_ａの設定には、例えば回転位相を保持又は変化するのに必要なモータ軸１４の回転数をクランク軸及びカム軸１１の各回転数並びにモータ軸１４の実回転数Ｒを利用して求め、その求めた回転数が得られるようにクランク軸又はカム軸１１の回転数や油温、電源電圧等を考慮して目標負荷電流Ｉ_ａを得る方法等が採用される。制御回路２１０は、設定した目標負荷電流Ｉ_ａ及び目標回転方向Ｄ_ａをそれぞれ電圧等により表す第一制御信号及び第二制御信号を生成する。

モータ制御装置２００の駆動回路２２０には、モータ１２の実際の負荷電流Ｉを検出する電流計２２２と、目標負荷電流Ｉ_ａを表す第一制御信号に基づきモータ１２への印加電圧Ｖ_ｓを決定するフィードバック制御部２２４とが設けられている。
具体的に電流計２２２はインバータ回路１２７の信号線に接続されており、検出した負荷電流Ｉを表す負荷電流信号を生成する。尚、電流計２２２については、駆動回路２２０ではなくモータ１２に設けて、巻線２２等に接続するようにしてもよい。

フィードバック制御部２２４は、制御回路２１０の生成した第一制御信号を伝達する信号線１３２と、通電部１２６とに接続されている。さらにフィードバック制御部２２４は、信号生成部１２０には接続されず、その代わりに電流計２２２に接続されて負荷電流信号を受信する。このようなフィードバック制御部２２４では、負荷電流信号が表す実際の負荷電流Ｉを第一制御信号が表す目標負荷電流Ｉ_ａに一致させるための制御値として、印加電圧Ｖ_ｓを決定する。そしてフィードバック制御部２２４では、決定した印加電圧Ｖ_ｓの実現を通電部１２６に指令するための指令信号を生成する。
以上説明した第二実施形態によっても、上述した第一実施形態と同様な効果を享受することができる。

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態によるバルブリフト調整装置の要部を図９〜図１２に示す。車両に設置されるバルブリフト調整装置３００は、モータ制御装置３７０により駆動制御されるモータ３２０の回転トルクを利用して、エンジンの吸気バルブのバルブ開閉特性である最大バルブリフト量を調整する。このようにバルブリフト調整装置３００は、モータ利用型のバルブ特性調整装置である。

バルブリフト調整装置３００は、制御軸３３０を軸方向に直線駆動するアクチュエータ３１０と、吸気バルブについての最大バルブリフト量を制御軸３３０の軸方向位置に基づき変化させるリフト量変化機構（図示しない）とから構成される。
図９に示すようにアクチュエータ３１０は、モータ３２０、制御軸３３０、伝達部３４０、駆動カム３５０（図１１参照）、モータ制御装置３７０等を備えている。尚、第三実施形態のモータ３２０及びモータ制御装置３７０は、それぞれ第一実施形態のモータ１２及びモータ制御装置１００の一部を変形したものであり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

図９及び図１２に示すモータ３２０は、モータ軸３２４にモータギア３２８が連結固定され、巻線３２２にモータ制御装置３７０の駆動回路１１０が接続されている点を除いて第一実施形態と同様に構成された３相ブラシレスモータである。かかるモータ３２０は、モータ制御装置３７０により通電されることで正転方向又は逆転方向の回転トルクをモータ軸３２４に付与し、モータ軸３２４の回転位置θに応じて電圧の高低が切り換わる検出信号を各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗで生成する。

図９に示す制御軸３３０は、一方側の端部で伝達部３４０の支持枠３４１と結合し、他方側でリフト量変化機構と結合している。制御軸３３０の軸方向は、モータ３２０のモータ軸３２４と直交する方向に設定されている。図１０及び図１１に示すように、制御軸３３０の一方の端部に設けられた結合部３３２は、制御軸３３０と直交する方向で支持枠３４１の結合部３４２と重なり嵌合している。結合部３３２，３４２はクリップ３４６によって相互の離脱を防止されている。

伝達部３４０は、箱形の支持枠３４１と、制御軸３３０とは反対側で支持枠３４１に正逆転自在に支持されるローラ３４４とを有している。
駆動カム３５０のカム軸３５２は、モータ３２０のモータ軸３２４と平行となるようにして支持枠３４１の内側に正逆転自在に挿入されている。駆動カム３５０の外周面には、ローラ３４４に摺接するカム面３５３が形成されている。図９に示すように、カム軸３５２のローラ３４４とは反対側の端部には、カムギア３５４が一体回転可能に固定されている。モータギア３２８とカムギア３５４とは互いに噛み合うことで減速機構を構成している。カムギア３５４の回転角度範囲は、当該ギアに設けられた二つの突起（図示しない）がそれぞれ係止部材３５８，３５９に係止されることにより制限される。

モータ軸３２４が回転するときには、モータギア３２８、カムギア３５４を通じてモータ３２０の回転トルクが駆動カム３５０へと伝達される。駆動カム３５０がローラ３４４と摺接しつつ回転すると、ローラ３４４を支持する支持枠３４１が制御軸３３０と共に当該制御軸３３０の軸方向へ往復直線移動する。このときリフト量変化機構は、駆動カム３５０のカム面３５３のカムプロフィールに従って移動する制御軸３３０の軸方向位置に応じて最大バルブリフト量を調整する。

図１２に示すようにモータ制御装置３７０の制御回路３７２は、最大バルブリフト量を保持又は変化するためにモータ３２０についての目標回転数Ｒ_ａ及び目標回転方向Ｄ_ａを設定し、その設定した目標回転数Ｒ_ａ及び目標回転方向Ｄ_ａをそれぞれ表す第一制御信号及び第二制御信号を生成する。ここで目標回転数Ｒ_ａの設定には、例えば最大バルブリフト量を保持又は変化するのに必要なモータ軸３２４の回転数を、エンジンのクランク軸及びカム軸の各回転数並びに回転数信号が表すモータ軸３２４の実回転数Ｒを利用して求め、その求めた回転数を目標回転数Ｒ_ａとする方法等が採用される。

このような制御回路３７２を備えたモータ制御装置３７０では、第一実施形態で説明したモータ制御装置１００の特徴的作動において「モータ１２」、「モータ軸１４」、「制御回路１５０」をそれぞれ「モータ３２０」、「モータ軸３２４」、「制御回路３７２」と読み替えた作動が実施される。

以上説明した第三実施形態によると、モータ軸３２４の実回転数を検出してその検出信号を制御回路３７２に与える回転数センサをホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗとは別に設ける必要がないので、バルブリフト調整装置３００の小型化と低コスト化とを実現できる。
また、第三実施形態の信号生成部３９０は、複数のホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号に基づいてモータ軸３２４の実回転数Ｒを正確に表す回転数信号を生成できる。しかも第三実施形態の制御回路３７２は、回転数信号に現れる二つのエッジの時間差から実回転数Ｒを正確に求めて、当該実回転数Ｒを反映した制御信号を生成できる。以上より第三実施形態では、駆動回路１１０からモータ３２０への通電、ひいては最大バルブリフト量の調整を高精度に制御できる。

またさらに第三実施形態の制御回路３７２は、受信した回転数信号に基づいてホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの異常を早期に発見して、モータ３２０への通電停止を駆動回路１１０に指令できる。これにより通電部１２６では、オフすべきスイッチング素子１２８を誤ってオンすることがなくなるため、過電流の発生によるモータ３２０及びインバータ回路１２７の故障を防止できる。

（第四実施形態）
本発明の第四実施形態によるバルブリフト調整装置のモータ制御装置を図１３に示す。第四実施形態は第三実施形態を第二実施形態に準じて変形したものであり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

第四実施形態によるモータ制御装置４００において制御回路４１０は、最大バルブリフト量を保持又は変化するためにモータ３２０についての目標負荷電流Ｉ_ａ及び目標回転方向Ｄ_ａを設定し、その設定した目標負荷電流Ｉ_ａ及び目標回転方向Ｄ_ａをそれぞれ電圧等により表す第一制御信号及び第二制御信号を生成する。ここで目標負荷電流Ｉ_ａの設定には、例えば最大バルブリフト量を保持又は変化するのに必要なモータ軸３２４の回転数を、クランク軸及びカム軸の各回転数並びにモータ軸３２４の実回転数Ｒを利用して求め、その求めた回転数が得られるようにクランク軸又はカム軸の回転数や油温、電源電圧等を考慮して目標負荷電流Ｉ_ａを得る方法等が採用される。

モータ制御装置４００において駆動回路４２０に設けられる電流計４２２は、インバータ回路１２７の信号線に接続されており、モータ３２０の実際の負荷電流Ｉを検出して当該負荷電流Ｉを表す負荷電流信号を生成する。尚、本実施形態の電流計４２２についても、駆動回路４２０ではなくモータ３２０に設けて、巻線３２２等に接続するようにしてもよい。

駆動回路４２０のフィードバック制御部４２４は、信号生成部１２０には接続されず、その代わりに電流計４２２に接続されて負荷電流信号を受信する。かかるフィードバック制御部４２４では、電流計４２２が生成した負荷電流信号の表す負荷電流Ｉを制御回路４１０が生成した第一制御信号の表す目標負荷電流Ｉ_ａに一致させるための制御値として、印加電圧Ｖ_ｓを決定する。
このような第四実施形態によっても、上述した第三実施形態と同様な効果を享受することができる。

以上、本発明の複数の実施形態について説明した。
尚、ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号を制御回路１５０，２１０，３７２，４１０へ直接伝達し信号生成部１２０の機能を制御回路１５０，２１０，３７２，４１０で果たすようにしても、上述の第一〜第四実施形態と同様な効果を得ることができる。但し、その場合には、回転数信号を制御回路１５０，２１０，３７２，４１０に伝達する１本の信号線１３１に代え、各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号を制御回路１５０，２１０，３７２，４１０に伝達する３本の信号線を設ける必要が生じるため、上述の第一〜第四実施形態の方がよりコスト性に優れたものとなる。また、エンジンを制御する制御回路１５０，２１０，３７２，４１０に信号生成部１２０の機能を追加することで当該制御回路１５０，２１０，３７２，４１０における処理量が増加するため、上述の第一〜第四実施形態の方が制御回路１５０，２１０，３７２，４１０の負担を軽減できる。

また、上述の第一〜第四実施形態では、モータ軸１４，３２４の実際の回転数の絶対値であってモータ軸１４，３２４の実際の回転方向を表す符号の付かない値を、モータ軸１４，３２４の実回転数Ｒとして採用している。これに対し、実際の回転数の絶対値に実際の回転方向を表す符号の付いた値を、モータ軸１４，３２４の実回転数Ｒとして採用してもよい。その場合、実際の回転方向については、例えば各ホール素子１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの検出信号にエッジが現れる順序等から知ることができる。

さらに上述の第一及び第二実施形態では、駆動回路１１０，２２０から制御回路１５０，２１０へ送信される回転数信号と、回転数センサ１６０，１６２の検出信号とに基づき目標回転数Ｒ_ａ又は目標負荷電流Ｉ_ａを表す第一制御信号を生成している。これに対し、例えば回転数センサ１６０，１６２の検出信号のみに基づき第一制御信号を生成するように制御回路１５０，２１０を構成してもよい。

またさらに上述の第一及び第三実施形態では、目標とするモータ軸１４，３２４の回転数の絶対値であってモータ軸１４，３２４の目標回転方向Ｄ_ａを表す符号の付かない値を、モータ軸１４，３２４の目標回転数Ｒ_ａとして採用している。これに対し、目標とする回転数の絶対値に目標回転方向Ｄ_ａを表す符号の付いた値を、モータ軸１４，３２４の目標回転数Ｒ_ａとして採用してもよい。

さらにまた、上述の第一〜第四実施形態では、ホール素子を回転位置センサとして用いているが、例えば磁気抵抗効果素子等を回転位置センサとして用いてもよい。
加えて、上述の第三及び第四実施形態では、バルブ開閉特性としての最大バルブリフト量を吸気バルブについて調整するバルブリフト調整装置に本発明を適用した例を説明したが、最大バルブリフト量を排気バルブについて調整するバルブリフト調整装置に本発明を適用してもよい。

第一実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。 第一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す断面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 第一実施形態によるモータ制御装置の作動を説明するための模式図である。 第一実施形態による通電部の要部を示す回路図である。 第一実施形態によるモータ制御装置の作動を説明するための模式図である。 第二実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。 第三実施形態によるバルブリフト調整装置の要部を示す部分断面斜視図である。 第三実施形態によるアクチュエータの要部を示す斜視図である。 第三実施形態によるアクチュエータの要部を示す側面図である。 第三実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。 第四実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。

符号の説明

１０ バルブタイミング調整装置（バルブ特性調整装置）、１２，３２０ モータ、１４，３２４ モータ軸、１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ ホール素子（回転位置センサ）、１００，２００，３７０，４００ モータ制御装置、１１０，２２０，４２０ 駆動回路、１２０ 信号生成部、１２４，２２４，４２４ フィードバック制御部、１２６ 通電部、１５０，２１０，３７２，４１０ 制御回路、２２２，４２２ 電流計、３００ バルブリフト調整装置（バルブ特性調整装置）、Ｒ 実回転数、θ 回転位置

Claims (9)

1. モータの回転トルクを利用してエンジンのバルブ開閉特性を調整するバルブ特性調整装置であって、
   制御回路の制御信号と前記モータの回転位置を検出する回転位置センサの検出信号とに基づき前記モータを通電駆動すると共に、前記検出信号に基づき前記モータの実回転数を表す回転数信号を生成しその回転数信号を前記制御回路へと送信する駆動回路を、
   備えることを特徴とするバルブ特性調整装置。
2. 前記回転位置センサはホール素子で構成されることを特徴とする請求項１に記載のバルブ特性調整装置。
3. 前記駆動回路は、相異なる位置において前記回転位置を検出する複数の前記回転位置センサから各別に前記検出信号を受信することを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブ特性調整装置。
4. 前記駆動回路は、前記回転位置に応じて電圧の高低が切り換わる前記検出信号を複数の前記回転位置センサから各別に受信し、前記検出信号のいずれかにエッジが現れる毎に前記回転数信号の電圧の高低を切り換えることを特徴とする請求項３に記載のバルブ特性調整装置。
5. 前記回転数信号においてエッジが正規のタイミングとは異なるタイミングで現れるとき、少なくとも一つの前記回転位置センサに異常があると判定する前記制御回路を、
   備えることを特徴とする請求項４に記載のバルブ特性調整装置。
6. 前記回転数信号に基づき前記制御信号を生成する前記制御回路を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバルブ特性調整装置。
7. 前記エンジンを制御する前記制御回路を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバルブ特性調整装置。
8. 前記バルブ開閉特性としてバルブタイミングを調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバルブ特性調整装置。
9. 前記バルブ開閉特性として最大バルブリフト量を調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバルブ特性調整装置。
   

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