JP2006274959A - ヒステリシスブレーキ及びこれを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機関停止時におけるのヒステリシスリングの残留磁力の発生を抑制して不用意なブレーキ作用を回避する。
【解決手段】 ステップ１２で、例えばエンストして異常であると判断した場合は、ステップ１３で、イグニッションスイッチ（ＩＧＳ）をオフに戻した後に再度オン操作して、電磁コイルにバルブタイミングを変更しない程度の低電圧の電流を通電し、ステップ１４では、ＩＧＳをさらにオン操作することによって機関を始動させる。ステップ１５で、現在の機関回転数Ｎがしきい値の回転数Ｎ１よりも大きいと判断した場合は、ステップ１６で、電磁コイルへの通電を一時的にオフにする。このため、この時点でヒステリシスリングは消磁され、コギングトルクを極低レベルに抑制することができる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、例えば内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉タイミング（バルブタイミング）をヒステリシスブレーキによって可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

この種の従来のバルブタイミング制御装置としては、本出願人が先に出願した以下の特許文献１に記載されるようなものがある。

このバルブタイミング制御装置は、機関の出力軸に連結されたタイミングプーリと、該タイミングプーリに対して所定の角度範囲内で回転自在に支持され、機関のカムシャフトに連結されたスリーブと、前記タイミングプーリと前記スリーブとの間に設けられ、機関運転状態に応じて前記タイミングプーリとカムシャフトの相対回転位相を変換させるヒステリシスブレーキとを備えている。

前記ヒステリシスブレーキは、前記スリーブの先端側に有するコイルヨーク内に設けられた電磁コイルと、前記コイルヨークの軸方向端部に形成されて対向面に形成された極歯と、該各極歯間に非接触状態でかつ相対回転可に配置され、磁束のヒステリシス特性を有する円筒状のヒステリシス材とを備えている。

そして、前記電磁コイルに通電することにより、前記各極歯間に磁界を発生させることによって互いに吸引し合うことにより、回転状態にある前記ヒステリシス材に電磁ブレーキを作用させて、前記タイミングプーリと前記スリーブとを所定の角度範囲内で相対的に回転させるようになっている。
特開２００４−１１５３７号公報

前記従来のバルブタイミング制御装置のヒステリシスブレーキは、前述のように、電磁コイルへ通電することより各極歯から磁界を出力させてヒステリシス材に着磁させ、これによってヒステリシス材にブレーキ力を作用させるようになっているが、機関の運転状態によっては、機関のカムシャフトの回転を停止させた後、つまりヒステリシス材の回転が停止された後に、前記電磁コイルへの通電を停止させることがある。この場合には、ヒステリシス材は、その性質上、消磁されないで着磁された状態でその回転が停止された状態になる。

したがって、電磁コイルに通電されなくともヒステリシス材に磁力が残留してブレーキ力が発生してしまったり、あるいは各構成部品の金属摩耗粉がヒステリシス材に付着してしまうといった問題を招来している。

本発明は前記従来の技術的課題を解決するために案出されたもので、請求項１に記載の発明は、とりわけ、コイルへの通電を停止した後に、ヒステリシス材が意に反して移動を停止してしまう場合を除き、該ヒステリシス材が移動状態を維持するように構成したことを特徴としている。

いわゆる半硬質材によって成形されたヒステリシス材の着磁及び消磁の原理を簡単に説明すると、図１に示すように、通常、ヒステリシス材は、このヒステリシス材に磁力（着磁）を与える例えば電磁コイルへ所定の電圧で通電すると、メインループＭの最大範囲（磁界をいくら強くしてもそれ以上大きくならない最大のループ）及びその範囲内のマイナーループＲ領域で着磁されることになる。

一方、前記電磁コイルへの通電を停止すると、ヒステリシス材は、図２に示すように、印加された最大磁界Ｈが徐々に連続的に小さくなることによって、前記マイナーループＲが漸次小さくなって最終的に消磁することになる、といった消磁特性を備えている。

つまり、ヒステリシス材の磁力は、電磁コイルへの通電を停止すると同時に消磁するのではなく、電圧の低下に伴って所定の時間を掛けて連続的に漸減する特性を有しているのである。

そこで、この発明では、前記ヒステリシス材の消磁特性に着目して、コイルへの通電を停止すると、前記各極歯間の磁界が徐々に小さくなって前記ヒステリシス材の磁力も減少するが、この時点でヒステリシス材の移動を先に停止させてしまった場合には、ヒステリシス材に磁力が残存した状態になってしまうおそれがあることから、前記通電を停止させた際にヒステリシス材の移動を継続させることによって、該ヒステリシス材の磁力を完全に消磁させることができるのである。

請求項２に記載の発明は、ヒステリシスブレーキを内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用した場合であって、とりわけ、機関が例えばエンストなどの運転者の意に反して停止してしまうする場合を除き、機関のカムシャフトを介して前記ヒステリシス材の回転が完全に停止する前に、前記コイルへの通電を停止させるように構成したことを特徴としている。

この発明によれば、前記エンストなどの運転者の意に反して機関が停止しまう場合は別として、通常の機関の停止時において、カムシャフトを介してヒステリシス材の回転が完全に停止するまでの間に、ヒステリシス材の磁力をほぼ完全に消磁させることが可能になる。

この結果、機関の始動時に、ヒステリシス材の残留磁力によってブレーキ力が作用することがなくなるので、不用意に機関弁のバルブタイミングが変更されることない。

請求項３に記載の発明は、同じくヒステリシスブレーキを内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用したもので、例えばエンストなどの機関が運転者の意に反して停止した後に機関を再始動させる際に、コイルに対して、ヒステリシス材を介してバルブタイミングが変更されない程度の低電圧を通電すると共に、機関のカムシャフトを介して前記ヒステリシス材が回転し始めた後に、前記コイルへの通電を一時的に停止させることを特徴としている。

機関がエンストなどによって運転者の意に反して停止してしまった場合には、ヒステリシス材は回転が停止してるにも拘わらずコイルに対する通電はそのまま継続された状態になっていることから、前記ヒステリシス材に磁力が発生した状態になっている。したがって、バルブタイミングが所定位置に変更されているおそれがある。

そこで、この発明では、例えばエンスト後の機関再始動時にコイルに低電圧の電流を通電して、ヒステリシス材が回転し始めた後に、通電を一時的に停止させるようにしたため、この時点でヒステリシス材はほぼ完全に消磁されることになる。したがって、その後、コイルに適宜通電されることによってヒステリシス材のブレーキ力によってバルブタイミング制御が行われるが、ヒステリシス材のほぼ完全消磁によって、かかる機関始動後のバルブタイミング制御に影響がなくなる。

以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

すなわち、このバルブタイミング制御装置は、図３〜図７に示すように、内燃機関のシリンダヘッド３の上部に機関前後方向に沿って配設された吸入側カムシャフト１と、このカムシャフト１の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、図外のタイミングチェーンを介してクランクシャフト（図示せず）から回転力が伝達される駆動回転体であるタイミングスプロケット２と、該タイミングスプロケット２の内周側に配置されて、両者１，２の組付角を操作する組付角操作手段４と、前記カムシャフト１の前端部とタイミングスプロケット２との間、つまり組付角操作手段４よりもカムシャフト１寄りの後方側に配置されて、該組付角操作手段４を駆動する操作力付与手段５とを備えている。なお、前記組付角操作手段４と操作力付与手段５によって位相調整機構が構成されている。

前記カムシャフト１は、シリンダヘッド３の上端部に設けられた複数の軸受６によって回転自在に支持されており、前端部に軸方向から嵌着されたほぼ円筒状のスリーブ１ａと、該スリーブ１ａの前端に軸方向から嵌着された従動回転体である従動軸部材７がカムボルト１０を介して軸方向から共締め結合されている。前記従動軸部材７は、先端部に大径円板状の隔壁部７ａが一体に設けられている。

前記タイミングスプロケット２は、前記タイミングチェーンが巻回されてリング状歯車部２ａが外周に一体に形成された大径円環部２ｂと、該大径円環部２ｂの内周端に一体に形成された小径円筒部２ｃとによって段差径状に形成され、この小径円筒部２ｃが、前記従動軸部材７の外周に回転自在に組み付けられている。

また、前記大径円環部２ｂの円周方向の等間隔位置には、図５〜図７に示すように、対面する平行な側壁を有する３つ径方向ガイドである径方向孔８が該タイミングスプロケット２のほぼ半径方向に沿うようにそれぞれ形成されている。

また、前記従動軸部材７は、前記隔壁部７ａのカムシャフト１側の端部の外周面に放射状に突出する三つのレバー突起９が一体に形成されて、軸芯部に形成された貫通孔７ｂを貫通する前記ボルト１０によってカムシャフト１に結合されている。各レバー突起９には、３つのリンク１１の各基端がそれぞれピン１２によって枢支連結され、各リンク１１の先端には前記各径方向孔８に摺動自在に係合する円柱状の突出部１３が一体に形成されている。

各リンク１１は、各突出部１３が対応する径方向孔８に係合した状態において、ピン１２を介して従動軸部材７に連結されているため、リンク１１の先端側が外力を受けて径方向孔８に沿って変位すると、タイミングスプロケット２と従動軸部材７とは、各リンク１１の作用によって突出部１３の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。

また、各リンク１１の先端部には、軸方向の前方側に開口する収容穴１４が形成され、この収容穴１４に、後述する渦巻きガイド溝である渦巻き溝１５に係合する球面突起１６ａを有する係合ピン１６と、この係合ピン１６を前方側（渦巻き溝１５側）に付勢するコイルばね１７とが収容されている。

一方、従動軸部材７の後方側には、中間回転体である円板状の渦ディスク１８がボールベアリング２９を介して回転自在に支持されている。この渦ディスク１８の前面側には、断面半円状の前述の渦巻き溝１５が形成され、この渦巻き溝１５に、前記各係合ピン１６の先端部１６ａが転動自在に案内係合されている。

前記渦巻き溝１５の渦巻きは、タイミングスプロケット２の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、各係合ピン１６が渦巻き溝１５に係合した状態において、渦ディスク１８がタイミングスプロケット２に対して遅れ方向に相対回転すると、各リンク１１の先端部は径方向孔８に案内されつつ、渦巻き溝１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、渦ディスク１８が進み方向に相対変位すると半径方向外側に移動する。

前記組付角操作手段４は、前記タイミングスプロケット２の径方向孔８、リンク１１、突出部１３、係合ピン１６、レバー突起９、渦ディスク１８、渦巻き溝１５等によって構成されている。

この組付角操作手段４は、操作力付与手段５から渦ディスク１８にカムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝１５と係合ピン１６の係合部を通してリンク１１の先端を径方向に変位させ、このときリンク１１とレバー突起９の作用でもってタイミングスプロケット２と従動軸部材７に相対的な回動力を伝達する。

一方、操作力付与手段５は、渦ディスク１８をタイミングスプロケット２の回転方向に付勢する捩りコイルばね１９と、渦ディスク１８をタイミングスプロケット２の回転方向と逆方向に制動付勢するヒステリシスブレーキ２０とを備え、機関の運転状態に応じて前記ヒステリシスブレーキ２０のブレーキ力を適宜制御することにより、渦ディスク１８をタイミングスプロケット２に対して相対回動させ、あるいは、両者の回動位置を維持するようになっている。

前記捩りコイルばね１９は、図１に示すように、前記スリーブ１ａの外周に巻装され、その一端部１９ａがスリーブ１ａのカムシャフト１側端部に係止されている一方、他端部１９ｂが渦ディスク１８の円筒状内周部１８ａの係止溝に係止されている。

一方、ヒステリシスブレーキ２０は、渦ディスク１８の後端部に配置されたリテーナプレート２２と、該リテーナプレート２２の外周部に軸方向に穿設された係合孔２２ａに係合した後述する突起部２３ｄを介して取り付けられた有底円筒状のヒステリシスリング２３と、機関の運転状態に応じてコントローラ３０によって通電制御される電磁コイル２４と、該電磁コイル２４を内部に収容しつつ該電磁コイル２４の磁気を誘導するブレーキ作用部であるコイルヨーク２５とを備えている。

前記ヒステリシスリング２３は、前記捩りコイルばね１９の外周側に配置された円筒状の基部２３ａと該基部２３ａの渦ディスク１８側の端部に一体に有する円板部２３ｂと、該円板部２３ｂの外周側にビスを介して結合された円筒部２３ｃとから構成され、前記円板部２３ｂは、前端面に前記リテーナプレート２２の係合孔２２ａに係合して結合する前記突起部２３ｄが円周方向の等間隔位置に一体に形成されている。

また、このヒステリシスリング２３は、前記外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束が変化する特性（磁気的ヒステリシス特性）をもつヒステリシス材（半硬質材）によって形成され、外周側の前記円筒部２３ｂの部分が前記コイルヨーク２５によってブレーキ作用を受けるようになっている。

前記コイルヨーク２５は、図１にも示すように、内周部２５ａと、該内周部２５ａの外周に固定された外周部２５ｂとによって構成され、該外周部２５ｂの半径方向のほぼ中央位置に前記電磁コイル２４が収容保持されている一方、前記内周部２５ａの内周側に、一対のボールベアリング３７によって前記ヒステリシスリング２３の円筒部２３ａ側を回転自在に支持している。

そして、前記外周部２５ｂの渦ディスク１８側の端部には、磁気入出力部分が円筒状の隙間をもって向かい合うように周面状の一対の対向面２６，２７が形成されている。この両対向面２６，２７には、図４にも示すように、夫々円周方向に沿って複数の凸状の極歯２６ａ、２７ａが間欠的に一体形成され、これらの各極歯２６ａ，２７ａが磁界発生部を構成するようになっている。

そして、一方の対向面２６の極歯２６ａと他方の対向面２７の極歯２７ａは、それぞれ円周方向に交互に配置され、対向面２６，２７相互の近接する極歯２６ａ，２７ａがすべて円周方向にずれている。したがって、両対向面２６，２７の近接する極歯２６ａ，２７ａ間には、電磁コイル２４の励磁によって円周方向に傾きをもった向きの磁界が発生するようになっている。また、両対向する極面２６ａ，２７ａ間の隙間内には、前記ヒステリシスリング２３の円筒部２３ａが微小なエアーギャップを介して非接触状態に配置されている。

また、このヒステリシスブレーキ２０は、その制動力がヒステリシスリング２３の回転速度（対向面２６，２７とヒステリシスリング２３の相対速度）に関係なく、磁界の強さ、即ち、電磁コイル２４の励磁電流の大きさにほぼ比例した一定の値となる。

また、前記コントローラ３０は、機関の回転数を検出するクランク角センサ３１や機関の吸入空気量から負荷を検出エアーフローメーター３２、スロットルバルブ開度３３及び機関水温センサなどの各種のセンサ類からの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、機関運転状態に応じて前記電磁コイル２４に制御電流を出力していると共に、通常運転後にイグニッションスイッチをオフにした際に、慣性力により前記ヒステリシスリング２３の回転が完全に停止する前に、前記電磁コイル２４への通電を停止させるようになっている。

つまり、前記ヒステリシスリング２３は、前述のように、従動軸部材７や係合ピン２６及び渦ディスク１８などを介してカムシャフト１と同期回転していることから、前記イグニッションスイッチをオフ操作しても、回転慣性力（惰性）によって即座に回転が停止することはなく、僅かながらも回転を続けている。

したがって、イグニッションスイッチをオフにすると、電磁コイル２４への通電は即座に停止されるが、ヒステリシスリング２３は僅かに回転し続けることになるのである。

また、前記コントローラ３０は、機関がエンストなどの運転者の意に反して停止してしまい、その後、イグニッションスイッチをオンさせて機関を再始動させる際に、前記電磁コイル２４に対してヒステリシスリング２３を介してバルブタイミングが変更されない程度の低電圧の電流を供給するようになっていると共に、前記カムシャフト１を介してヒステリシスリング２３が回転し始めた後に、前記電磁コイル２４への通電を一時的に停止させる制御を行うようになっている。

前記ヒステリシスリング２３が回転し始めたときとは、例えばクランキング時において機関の燃焼室で初爆によってクランクシャフトが１回転し、これに伴いカムシャフト１やヒステリシスリング２３も約半回転ぐらい回転した場合である。

なお、前記コイルヨーク２５の内部などには、油供給通路を介してオイルが供給されるようになっており、この油供給通路は、図３に示すように、シリンダヘッド３の内部に形成されて、機関の潤滑油を各摺動部供給する図外のメインオイルギャラリーと連通する油供給孔３４と、カムシャフト１の径方向に穿設されて油供給孔３４と連通する径方向の油孔３５と、カムシャフト１のボルト孔と前記カムボルト１０の軸部との間に形成されて、前記油孔３５と前記コイルヨーク２５の内部とを連通する環状通路３６とから主として構成されている。前記供給孔３４には、メインオイルギャラリーを介して図外のオイルポンプから冷却用の潤滑油が供給されるようになっているが、この潤滑油は、予めオイルクーラーによって例えば約８０℃の温度に冷却されていると共に、オイルフィルターを通過して金属粉などが除去されているものである。

以下、本実施形態のバルブタイミング制御装置の作動などについて説明する。

まず、機関停止時には、ヒステリシスブレーキ２０の電磁コイル２４への通電をオフにしておくことにより、捩りコイルばね１９の力によって渦ディスク１８をタイミングスプロケット２に対して機関回転方向に最大に回転させておく（図５参照）。これにより、内燃機関の始動時やアイドル運転時には、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相（機関弁の開閉タイミング）は最遅角側に維持され、機関回転の安定化と燃費の向上が図られる。

そして、この状態から機関の運転が通常運転に移行し、前記回転位相を最進角側に変更すべき指令が前記コントローラ３０から発されると、ヒステリシスブレーキ２０の電磁コイル２４に通電されてヒステリシスリング２３が励磁されて、捩りコイルばね１９の力に抗する制動力が渦ディスク１８に付与される。

これにより、渦ディスク１８が、タイミングスプロケット２に対して逆方向に回転し、それによってリンク１１の先端の係合ピン１６が渦巻き溝１５に誘導されてリンク１１の先端部が径方向孔８に沿って変位し、図６に示すようにリンク１１の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材７の組付角が最進角側に変更される。

この結果、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相が最進角側に変更され、それによって機関の高出力化が図られることとなる。

また、この状態から前記回転位相を最遅角側に変更すべく指令がコントローラ３０から発せられると、ヒステリシスブレーキ２０の電磁コイル２４の励磁がオフにされ、再度捩りコイルばね１９の力によって渦ディスク１８が正方向に回転させられる。

すると、渦巻き溝１５による係合ピン１６の誘導によってリンク１１が上記と逆方向に揺動し、図５に示すようにそのリンク１１の作用によってタイミングスプロケット２と従動軸部材７の組付角が再度最遅角側に変更される。

なお、このバルブタイミング制御装置によるクランクシャフトとカムシャフト１の回転位相は、前述のように、最遅角と最進角の二種の位相ばかりでなく、ヒステリシスブレーキ２０の制動力の制御によって任意の位相に変更し、例えば図７示すように、捩りコイルばね１９の力とヒステリシスブレーキ２０の制動力のバランスによってその位相をクランク角約５０°のほぼ中間位置に保持することができる。

次に、この実施形態における前記コントローラ３０などの制御を図８及び図９に示すフローチャートに基づいて説明する。

図８に示すフローチャートは、車両の通常運転後に機関を停止させた場合の制御を示し、まず、ステップ１では、車両の運転者がイグニッションスイッチをオフ操作したか否かを判断し、いまだオフ操作していないと判断した場合は、そのままリターン（ＲＴＳ）するが、オフ操作されたと判断した場合はステップ２に移行する。

このステップ２では、前記イグニッションスイッチのオフによって機関の駆動電源への通電が停止されると共に、コントローラ３０への通電も停止されることによって、前記電磁コイル２４への通電も停止される。したがって、前記ヒステリシスリング２３の円筒部２３ｃを透過する磁界の発生が停止される。

その後、ステップ３では、イグニッションスイッチがオフされても、クランクシャフトは慣性力で僅かに回転し続けることから、カムシャフト１や前記ヒステリシスリング２３も僅かに回転し続けた後に停止させる。

すなわち、通常の機関の停止時において、カムシャフト１を介してヒステリシスリング２３の回転が完全に停止するまでの間に、電磁コイル２４への通電を停止させることから、前記ヒステリシスリング２３の磁力をほぼ完全に消磁させることが可能になる。

この結果、機関の再始動時に、ヒステリシスリング２３の残留磁力によってブレーキ力（ゴギングトルク）が作用することがなくなるので、不用意に吸気弁のバルブタイミングが変更されることない。

図９のフローチャートは、例えば機関のエンストなどの異常停止時における制御を示し、まず、ステップ１１では、イグニッションスイッチがオン状態にあるか否かを判断し、オン状態にない、つまりオフになっていると判断した場合は、そのままリターン（ＲＴＳ）するが、オン状態にあると判断した場合はステップ１２に移行する。

このステップ１２では前回の機関停止は異常によるものか否かを判断し、つまり、前記イグニッションスイッチがオン状態にあるにも拘わらず機関が停止している場合は異常と判断し、前記オフ状態になっていると判断した場合は異常ではない判断する。そして、異常ではないと判断した場合は、リターンするが、異常であると判断した場合は、ステップ１３に移行する。

ステップ１３では、機関再始動の操作として、例えば、一旦イグニッションスイッチをオフに戻した後に再度段階的なオン操作して、コントローラ３０から電磁コイル２４にバルブタイミングを変更しない程度の低電圧の通電を開始する。

ステップ１４では、前記イグニッションスイッチをさらに段階的にオン操作することによって機関を始動させる。

ステップ１５では、前記クランク回転センサから検出された現在の機関回転数Ｎが所定のしきい値の回転数Ｎ１よりも大きいか否かを判断し、しきい値よりも小さいと判断した場合はそのままリターンするが、大きいと判断した場合はステップ１６に移行する。

このステップ１６では、前記電磁コイル２４への通電を一時的にオフにする。このため、この時点でヒステリシスリング２３は消磁され、コギングトルクを極低レベルに抑制することができる。

したがって、その後、電磁コイル２４に適宜通電することによってヒステリシスリング２３の着磁によるブレーキ力によってバルブタイミング制御が行われるが、ヒステリシスリング２３が予め消磁されていることから、かかる機関始動後のバルブタイミング制御に影響がなくなる。

前記ステップ１５において機関回転数Ｎが極低回転であった場合には、電磁コイル２４への通電停止後におけるヒステリシス材の消磁効果が少なくなってしまうおそれがあるが、所定以上の回転数に上昇していれば、確実な消磁効果が得られるのである。

次に、冷却用潤滑油の流れについて説明すると、前述のように、メインオイルギャラリーから油供給孔３４内に導入された潤滑油は、図３の矢印で示すように、油孔３５を介して環状通路３６を経て、さらにここからコイルヨーク２５の内周側の空間部に流入する。このコイルヨーク２５内では、一対のボールベアリング３７、３７の内部を通ってヒステリシスリング２３の内面とコイルヨーク２５との間に流入する。ここで、対向面２６、２７の間や電磁コイル２４の周囲を通って、外部に排出される。

したがって、前記電磁コイル２４は、冷却された潤滑油によって吸熱されることから効果的に冷却されると共に、前記ヒステリシスリング２３がオイルによって冷却されることから、ヒステリシスブレーキ２０全体を効果的に冷却することができる。

この結果、電磁コイル２４の励磁力の不安定化が防止されて、ヒステリシスブレーキ２０の常時安定したブレーキ作用を得ることができる。

また、各ボールベアリング２９，３７や径方向孔８及び渦巻き溝１５等を十分に冷却するため、各摺動部の摩擦による摩耗の発生を十分に防止でき、装置の耐久性が向上する。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１） 前記コイルへの通電の停止は、車両のイグニッションスイッチがオフになったことによって行われることを特徴とする請求項２に記載のヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置。

前記イグニッションスイッチは、内燃機関の始動、停止させる際の電源スイッチであって、例えば機関停止時の最も早い情報であるから、オフ信号によって機関のカムシャフトの回転が停止する前にコイルへの通電を停止させることができる。

請求項（２）機関の再始動時に、クランキングが開始される前にバルブタイミングが変更しない程度の低電圧の電流を前記コイルに通電し、機関のカムシャフトが回転し始めた後に、前記コイルへの通電を停止することを特徴とする請求項３に記載のヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置。

例えば機関のエンスト後には、前述のようにコイルへの通電が継続していることから、ヒステリシス材に磁力が発生しているため、機関の再始動時からコイルへの通電を停止するまで前記着磁されたヒステリシス材によってブレーキ力が作用するが、本発明では、機関の再始動前に低電圧の電流を通電しておいてカムシャフトを介してヒステリシス材が回転した直後に通電を停止することによりヒステリシス材を確実に消磁させることが可能になる。これによって、ヒステリシス材の着磁によるブレーキ力の影響を極力少なくすることが可能になる。

請求項（３）車両のイグニッションスイッチをオンすると同時にバルブタイミングが変更しない程度の低電圧の電流を前記コイルに通電したことを特徴とする請求項（２）に記載のヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置。

前記イグニッションスイッチは、内燃機関の始動、停止させる際の電源スイッチであって、例えば機関始動時の最も早い情報であるから、オオン信号によって機関のクランキングが開始される前にコイルへ通電することができる。

請求項（４）前記コイルへの通電の停止は、機関の回転数が所定以上になった時点で行うようにしたことを特徴とする請求項２〜（３）のいずれかに記載のヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置。

機関回転数が極低回転であった場合には、コイルへの通電停止後におけるヒステリシス材の消磁効果が少なくなってしまうおそれがあるが、所定以上の回転数に上昇していれば、確実な消磁効果が得られる。

請求項（５）複数の極歯が対向して形成されたヨークと、
通電することによって前記ヨークに磁界を発生させるコイルと、
前記対向する各極歯間を回転可能に配置され、磁束のヒステリシス特性を有するヒステリシス材と、を備え、
前記コイルへの通電により前記ヒステリシス材の回転に対してブレーキ力を作用させて機関弁のバルブタイミングを変更するヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
機関の作動状態で、かつバルブタイミングが始動時の位相でヒステリシス材が停止している状態では、前記コイルに対して、バルブタイミングが変更しない程度の低電圧を通電するか、あるいは通電停止を行うことを特徴とするヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、機関が始動された後においても、コイルに対して例えば通電を停止させることによって、ヒステリシス材を効果的に消磁させることが可能になる。したがって、ヒステリシス材の着磁をさらに確実に防止できる。

請求項（６）複数の極歯が対向して形成されたヨークと、
通電することによって前記ヨークに磁界を発生させるコイルと、
前記対向する各極歯間を回転可能に配置され、磁束のヒステリシス特性を有するヒステリシス材と、を備え、
前記コイルへの通電により前記ヒステリシス材の回転に対してブレーキ力を作用させて機関弁のバルブタイミングを変更するヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
機関の作動状態で前記ヒステリシス材が着磁されたことを検出または推定した場合には、バルブタイミングが始動時の位相でヒステリシス材が停止している際に、前記コイルに対して、バルブタイミングが変更しない程度の低電圧を通電するか、あるいは通電停止を行うことを特徴とするヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置。

機関の始動中に前記ヒステリシス材が着磁されてしまった場合でも、例えばコイルへの通電を停止させることによってヒステリシス材を消磁させることが可能になる。したがって、ヒステリシス材が着磁するのを確実に防止できる。

請求項（７）機関のクランクシャフトによって回転駆動される駆動回転体と、
カムシャフトまたは該カムシャフトに結合された従動回転体と、
前記駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に設けられた径方向ガイドと、
前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、渦巻き状ガイド溝を有する中間回転体と、
前記径方向ガイドと渦巻き状ガイド溝に変位可能に案内される係合部材と、
該係合部材の変位を前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相に変換する運動変換機構とを備え、
前記運動変換機構のヒステリシス材を、前記中間回転体に固定したことを特徴とする請求項２〜（６）のいずれかに記載のヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、ヒステリシスブレーキをバルブタイミング制御装置以外の他の機器類に適用することも可能であり、また、バルブタイミング制御装置としては吸気側だけではなく排気側にも適用することが可能である。

本発明に供されるヒステリシス材の消励磁の原理説明図である。 同ヒステリシス材の磁界と消磁時間との関係を示す特性図である。 本発明にかかる内燃機関のバルブタイミング制御装置の実施形態の縦断面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態の最遅角制御時の作動状態説明図である。 本同実施形態の最進角制御時の作動状態説明図である。 本実施形態の中間位置制御時の作動状態説明図である。 本実施形態の通常機関停止時の制御フローチャート図である。 本実施形態の異常機関停止時の制御フローチャート図である。

符号の説明

１…カムシャフト
２…タイミングスプロケット（駆動回転体）
４…組付角操作手段（位相調整機構）
５…操作力付与手段（位相調整機構）
７…従動軸部材（従動回転体）
８…径方向孔（径方向ガイド）
１５…渦巻き溝（渦巻きガイド溝）
１６…係合ピン（係合部材）
１８…渦ディスク（中間回転体）
２０…ヒステリシスブレーキ（運動変換機構）
２３…ヒステリシスリング（ヒステリシス材）
２４…電磁コイル
２５…コイルヨーク
２６・２７…対向面
２６ａ、２７ａ…極歯（極歯）
３０…コントローラ

Claims (3)

1. 複数の極歯が対向して形成されたヨークと、
   通電することによって前記ヨークに磁界を発生させるコイルと、
   前記対向する各極歯間を移動可能に配置され、磁束のヒステリシス特性を有するヒステリシス材と、を備え、
   前記コイルへの通電により前記ヒステリシス材の移動に対してブレーキ力を作用させるヒステリシスブレーキであって、
   前記コイルへの通電を停止した後に、前記ヒステリシス材が意に反して移動を停止してしまう場合を除き、該ヒステリシス材が移動状態を維持するように構成したことを特徴とするヒステリシスブレーキ。
2. 複数の極歯が対向して形成されたヨークと、
   通電することによって前記ヨークに磁界を発生させるコイルと、
   前記対向する各極歯間を回転可能に配置され、磁束のヒステリシス特性を有するヒステリシス材と、を備え、
   前記コイルへの通電により前記ヒステリシス材の回転に対してブレーキ力を作用させて機関弁のバルブタイミングを変更するヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記機関が運転者の意に反して停止してしまうする場合を除き、機関のカムシャフトを介して前記ヒステリシス材の回転が完全に停止する前に、前記コイルへの通電を停止させるように構成したことを特徴とするヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 複数の極歯が対向して形成されたヨークと、
   通電することによって前記ヨークに磁界を発生させるコイルと、
   前記対向する各極歯間を回転可能に配置され、磁束のヒステリシス特性を有するヒステリシス材と、を備え、
   前記コイルへの通電により前記ヒステリシス材の回転に対してブレーキ力を作用させて機関弁のバルブタイミングを変更するヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記機関が運転者の意に反して停止した後に機関を再始動させる際に、前記コイルに対して、ヒステリシス材を介してバルブタイミングが変更されない程度の低電圧を通電すると共に、機関のカムシャフトを介して前記ヒステリシス材が回転し始めた後に、前記コイルへの通電を一時的に停止させることを特徴とするヒステリシスブレーキを用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置。
   

Images