JP2007187098A - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のリンク機構が設けられたＶＶＴ機構において、リンク機構のフェールを検知する。
【解決手段】インテーク用ＶＶＴ機構は、インテークカムシャフトに連結され、作動することによりインテークバルブの位相を変更するリンク機構（Ａ）およびリンク機構（Ｂ）と、ガイドプレート２０４０のガイド溝（Ａ）２０４１内を摺動することによりリンク機構（Ａ）が作動する制御ピン（Ａ）２０３４と、ガイドプレート２０４０のガイド溝（Ｂ）２０４２内を摺動することによりリンク機構（Ｂ）が作動する制御ピン（Ｂ）２１３４とを含む。制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接するまで、位相が遅角される方向に制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４を移動させた場合、制御ピン（Ｂ）２１３４はガイド溝（Ｂ）２０４２の端部から離間する。
【選択図】図７

Description

本発明は可変バルブタイミング装置に関し、特に、作動部（リンク機構）の作動量に応じた変化量でバルブが開閉するタイミングを変更する可変バルブタイミング装置に関する。

従来より、インテークバルブやエキゾーストバルブが開閉する位相（クランク角）を運転状態に応じて変更するＶＶＴが知られている。一般的に、ＶＶＴにおいてはインテークバルブやエキゾーストバルブを開閉させるカムシャフトをスプロケット等に対して相対的に回転させることにより位相を変更する。カムシャフトは、油圧や電動モータにより回転される。電動モータでカムシャフトを回転させる場合、油圧で回転させる場合に比べてカムシャフトを回転させるトルクを得難い。そのため、電動モータでカムシャフトを回転させる場合は、リンク機構等を介して電動モータのトルクをカムシャフトに伝達し、カムシャフトを回転させる。

特開２００５−４８７０６号公報（特許文献１）は、リンク（リンク機構）により従動軸（カムシャフト）にトルクを伝達して弁（バルブ）の開閉タイミングを変更するバルブタイミング調整装置を開示する。特許文献１に記載のバルブタイミング調整装置は、内燃機関において吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の弁を開閉駆動する従動軸に駆動軸の駆動トルクを伝達する伝達系に設けられ、少なくとも一方の弁の開閉タイミングを調整する。このバルブタイミング調整装置は、ほぼ一定幅で延伸する案内路を形成する案内部材と、案内路の幅方向両側から案内部材が嵌合し、案内部材に対し案内路の延伸方向に相対滑り可能な可動体と、複数のリンクから構成され、複数の可動体が各々対応するリンクに嵌合することで案内部材及び複数の可動体と共同して限定連鎖を構成しており、案内部材に対する可動体の相対滑りに伴って駆動軸に対する従動軸の回転位相を変化させる位相変化機構と、案内部材に制御トルクを伝達するトルク伝達部とを含む。案内部材は、径方向軸線に対し傾斜して延伸すると共に回転中心線からの径方向距離が変化する案内路を形成しており、制御トルクの伝達により対応するリンクに対して相対回転する。

この公報に記載のバルブタイミング調整装置によれば、案内部材は、径方向軸線に対し傾斜して延伸すると共に回転中心線からの径方向距離が変化する案内路を形成し、その案内路の幅方向両側から可動体に嵌合している。これにより、トルク伝達部から案内部材に制御トルクを伝達してその案内部材を対応リンクに対し相対回転させることができる。そのため、可動体を案内部材に対して容易に相対滑りさせ、従動軸の回転位相を変化させることができる。その結果、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の弁開閉タイミングを調整することができる。
特開２００５−４８７０６号公報

しかしながら、特開２００５−４８７０６号公報に記載のバルブタイミング調整装置のように、複数のリンク機構を用いてバルブの開閉タイミングを変化させるようにした場合、リンク機構のフェール（故障）を検知することが困難である。複数のリンク機構のうちのいずれか一つが破損した場合であっても、他のリンク機構により開閉タイミングを変化させることが可能であり、制御通りに開閉タイミングが変更されるからである。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、フェールを検知することができる可変バルブタイミング装置を提供することである。

第１の発明に係る可変バルブタイミング装置は、インテークバルブおよびエキゾーストバルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブの開閉タイミングを変更する。この可変バルブタイミング装置は、作動量に応じた変化量で、バルブの開閉タイミングを変更するように設けられた第１の作動部と、作動量に応じた変化量で、第１の作動部と同じバルブの開閉タイミングを変更するように設けられた第２の作動部と、第１の作動部の作動可能範囲が第２の作動部の作動可能範囲よりも小さくなるように、第１の作動部の作動を制限する制限部とを含む。

第１の発明によると、インテークバルブおよびエキゾーストバルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブの開閉タイミングは、第１の作動部（たとえば第１のリンク機構）および第２の作動部（たとえば第２のリンク機構）の作動量に応じた変化量で変更される。これにより、いずれか一方の作動部が破損して正常に作動できない場合であっても、他方の作動部により開閉タイミングを変更することができる。第１の作動部の作動可能範囲は、第２の作動部の作動可能範囲よりも小さくなるように、制限部により制限される。これにより、第１の作動部が破損等しておらず正常に作動していれば、第１の作動部の作動が制限部により制限されるまで開閉タイミングを変更することができる。一方、第１の作動部が破損して正常に作動できない場合には、第１の作動部の作動が制限部により制限されることなく、第１の作動部の作動可能範囲を超えて、開閉タイミングをさらに変更することができる。そのため、開閉タイミングを検知することにより、第１の作動部にフェールが発生した状態か否かを判別することができる。その結果、フェールを検知することができる可変バルブタイミング装置を提供することができる。

第２の発明に係る可変バルブタイミング装置においては、第１の発明の構成に加え、第１の作動部の強度は、第２の作動部の強度に比べて低い。

第２の発明によると、第１の作動部は、第２の作動部に比べて強度が低くなるように形成される。これにより、フェールの検知が可能である第１の作動部において、第２の作動部よりも先にフェールを発生させることができる。そのため、第２の作動部にフェールが発生しているにも関わらず、第１の作動部が正常であることにより、フェールが検知できないという状態になることを抑制することができる。

第３の発明に係る可変バルブタイミング装置は、インテークバルブおよびエキゾーストバルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブの開閉タイミングを変更する。この可変バルブタイミング装置は、作動量に応じた変化量で、開閉タイミングを変更するように設けられた第１の作動部と、作動量に応じた変化量で、第１の作動部と同じバルブの開閉タイミングを変更するように設けられた第２の作動部と、開閉タイミングを遅角する方向への第１の作動部の作動可能範囲が第２の作動部の作動可能範囲よりも小さくなるように、第１の作動部の作動を制限する第１の制限部と、開閉タイミングを進角する方向への第２の作動部の作動可能範囲が第１の作動部の作動可能範囲よりも小さくなるように、第２の作動部の作動を制限する第２の制限部とを含む。

第３の発明によると、インテークバルブおよびエキゾーストバルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブの開閉タイミングは、第１の作動部（たとえば第１のリンク機構）および第２の作動部（たとえば第２のリンク機構）の作動量に応じた変化量で変更される。これにより、いずれか一方の作動部が破損して正常に作動できない場合であっても、他方の作動部により開閉タイミングを変更することができる。開閉タイミングを遅角する方向への第１の作動部の作動可能範囲は、第２の作動部の作動可能範囲よりも小さくなるように、第１の制限部により制限される。開閉タイミングを進角する方向への第２の作動部の作動可能範囲は、第１の作動部の作動可能範囲よりも小さくなるように、第２の制限部により制限される。これにより、第１の作動部が破損等しておらず正常に作動していれば、第１の作動部の作動が第１の制限部により制限されるまで開閉タイミングを遅角することができる。一方、第１の作動部が破損して正常に作動できない場合には、第１の作動部の作動が制限部により制限されることなく、第１の作動部の作動可能範囲を超えて、開閉タイミングをさらに遅角することができる。同様に、第２の作動部が破損等しておらず正常に作動していれば、第２の作動部の作動が第２の制限部により制限されるまで開閉タイミングを進角することができる。一方、第２の作動部が破損して正常に作動できない場合には、第２の作動部の作動が第２の制限部により制限されることなく、第２の作動部の作動可能範囲を超えて、開閉タイミングをさらに進角することができる。そのため、開閉タイミングを検知することにより、第１の作動部もしくは第２の作動部にフェールが発生した状態か否かを判別することができる。その結果、フェールを検知することができる可変バルブタイミング装置を提供することができる。

第４の発明に係る可変バルブタイミング装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、バルブはカムシャフトにより駆動される。第１の作動部および第２の作動部は、カムシャフトを回転するようにカムシャフトに連結され、アクチュエータにより作動されるリンク機構である。開閉タイミングは、カムシャフトがリンク機構を介してアクチュエータにより回転されることにより変更される。

第４の発明によると、カムシャフトを回転せしめてバルブの開閉タイミングを変更するために、アクチュエータにより作動されるリンク機構において発生するフェールを検知することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置を搭載した車両のエンジンについて説明する。

エンジン１０００は、「Ａ」バンク１０１０と「Ｂ」バンク１０１２とに、それぞれ４つの気筒（シリンダ）からなる気筒群が設けられたＶ型８気筒エンジンである。なお、Ｖ型８気筒以外の形式のエンジンを用いるようにしてもよい。

エンジン１０００には、エアクリーナ１０２０から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０３０により調整される。スロットルバルブ１０３０はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。

空気は、吸気通路１０３２を通ってシリンダ１０４０に導入される。空気は、シリンダ１０４０（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０４０には、インジェクタ１０５０から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０５０の噴射孔はシリンダ１０４０内に設けられている。

燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０５０の噴射孔がシリンダ１０４０内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１０００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０５０に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。

シリンダ１０４０内の混合気は、点火プラグ１０６０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１０７０により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１０８０押し下げられ、クランクシャフト１０９０が回転する。

シリンダ１０４０の頭頂部には、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０が設けられる。インテークバルブ１１００はインテークカムシャフト１１２０により駆動される。エキゾーストバルブ１１１０はエキゾーストカムシャフト１１３０により駆動される。インテークカムシャフト１１２０とエキゾーストカムシャフト１１３０とは、チェーンやギヤ等により連結され、同じ回転数で回転する。

インテークバルブ１１００は、インテークカムシャフト１１２０に設けられたインテーク用ＶＶＴ機構２０００により、位相（開閉タイミング）が制御される。エキゾーストバルブ１１１０は、エキゾーストカムシャフト１１３０に設けられたエキゾースト用ＶＶＴ機構３０００により、位相（開閉タイミング）が制御される。

本実施の形態においては、インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０がＶＶＴ機構により回転されることにより、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０の位相が制御される。なお、位相を制御する方法はこれに限らない。

インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、電動モータ２０６０（図３において図示せず）により作動する。電動モータ２０６０は、ＥＣＵ４０００により制御される。電動モータ２０６０の電流や電圧は電流計（図示せず）および電圧計（図示せず）により検知され、ＥＣＵ４０００に入力される。

エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００は、油圧により作動する。なお、インテーク用ＶＶＴ機構２０００を油圧により作動するようにしてもよく、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００を電動モータにより作動するようにしてもよい。

ＥＣＵ４０００には、クランク角センサ５０００からクランクシャフト１０９０の回転数およびクランク角を表す信号が入力される。また、ＥＣＵ４０００には、カムポジションセンサ５０１０からインテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０の位相（回転方向におけるカムシャフトの位置）を表す信号が入力される。

さらに、ＥＣＵ４０００には、水温センサ５０２０からエンジン１０００の水温（冷却水の温度）を表す信号が、エアフローメータ５０３０からエンジン１０００の吸入空気量（エンジン１０００に吸入される空気量）を表す信号が入力される。

ＥＣＵ４０００は、これらのセンサから入力された信号、メモリ（図示せず）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１０００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、インテークバルブ１１００の位相、エキゾーストバルブ１１１０の位相などを制御する。

本実施の形態において、ＥＣＵ４０００は、図２に示すように、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＫＬとをパラメータとしたマップに基づいて、インテークバルブ１１００の位相を決定する。インテークバルブ１１００の位相を決定するためのマップは、水温別に複数記憶される。

以下、インテーク用ＶＶＴ機構２０００についてさらに説明する。図３に示すように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、スプロケット２０１０、カムプレート２０２０、リンク機構（Ａ）２０３０、リンク機構（Ｂ）２１３０、ガイドプレート２０４０、サイクロイド減速機２０５０、および電動モータ２０６０から構成される。

スプロケット２０１０は、チェーン等を介してクランクシャフト１０９０に連結される。スプロケット２０１０の回転数は、クランクシャフト１０９０の２分の１の回転数である。スプロケット２０１０の回転軸と同心軸で、スプロケット２０１０に対して相対的に回転可能であるように、インテークカムシャフト１１２０が設けられる。

カムプレート２０２０は、ピン（１）２０７０によりインテークカムシャフト１１２０に連結される。カムプレート２０２０は、スプロケット２０１０の内部において、インテークカムシャフト１１２０と一体的に回転する。なお、カムプレート２０２０とインテークカムシャフト１１２０とを一体的に形成するようにしてもよい。

リンク機構（Ａ）２０３０は、アーム（Ａ１）２０３１（図３において図示せず）とアーム（Ａ２）２０３２（図３において図示せず）とから構成される。リンク機構（Ｂ）２１３０は、アーム（Ｂ１）２１３１とアーム（Ｂ２）２１３２とから構成される。

図３におけるＡ−Ａ断面である図４に示すように、インテークカムシャフト１１２０の回転軸に対して点対称になるように、アーム（Ａ１）２０３１およびアーム（Ｂ１）２１３１がスプロケット２０１０内に設けられる。アーム（Ａ１）２０３１およびアーム（Ｂ１）２１３１は、ピン（２）２０７２を中心として搖動可能であるようにスプロケット２０１０に連結される。

図３におけるＢ−Ｂ断面である図５、および図５の状態からインテークバルブ１１００の位相を進角させた状態である図６に示すように、アーム（Ａ１）２０３１とカムプレート２０２０とが、アーム（Ａ２）２０３２により連結される。アーム（Ｂ１）２１３１とカムプレート２０２０とが、アーム（Ｂ２）２１３２により連結される。

アーム（Ａ２）２０３２は、ピン（３）２０７４を中心として、アーム（Ａ１）２０３１に対して搖動可能であるように支持される。同様に、アーム（Ｂ２）２１３２は、ピン（３）２０７４を中心として、アーム（Ｂ１）２１３１に対して搖動可能であるように支持される。また、アーム（Ａ２）２０３２およびアーム（Ｂ２）２１３２は、ピン（４）２０７６を中心として、カムプレート２０２０に対して搖動可能であるように支持される。

リンク機構（Ａ）２０３０およびリンク機構（Ｂ）２１３０により、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転し、インテークバルブ１１００の位相が変更される。

本実施の形態においては、リンク機構（Ａ）２０３０およびリンク機構（Ｂ）２１３０の一対のリンク機構が設けられているため、リンク機構（Ａ）２０３０およびリンク機構（Ｂ）２１３０のうちのいずれか一方が破損等して折れた場合であっても、他方のリンク機構によりインテークバルブ１１００の位相を変更することが可能である。

図３に戻って、リンク機構（Ａ）２０３０（アーム（Ａ２）２０３２）のガイドプレート２０４０側の面には、制御ピン（Ａ）２０３４が設けられる。同様に、リンク機構（Ｂ）２１３０（アーム（Ｂ２）２１３２）のガイドプレート２０４０側の面には、制御ピン（Ｂ）２１３４が設けられる。

制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４は、ピン（３）２０７４と同心軸に設けられる。制御ピン（Ａ）２０３４は、ガイドプレート２０４０に設けられたガイド溝（Ａ）２０４１内を摺動する。制御ピン（Ｂ）２１３４は、ガイドプレート２０４０に設けられたガイド溝（Ｂ）２０４２内を摺動する。

制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４は、ガイドプレート２０４０のガイド溝（Ａ）２０４１内およびガイド溝（Ｂ）２０４２内を摺動することにより、半径方向に移動される。制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４が半径方向に移動されることにより、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対回転せしめられる。

図３におけるＣ−Ｃ断面である図７に示すように、ガイド溝（Ａ）２０４１およびガイド溝（Ｂ）２０４２は、ガイドプレート２０４０が回転することにより制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４を半径方向に移動させるように、半径方向に対して予め定められた角度で傾斜して形成される。なお、ガイド溝（Ａ）２０４１およびガイド溝（Ｂ）２０４２の形状はこれに限らない。

制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相はより遅角される。すなわち、位相の変化量は、制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４の位置が半径方向に変化することによるリンク機構（Ａ）２０３０およびリンク機構（Ｂ）２１３０の作動量に対応した値になる。

なお、制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相がより進角されるようにしてもよい。

ガイド溝（Ａ）２０４１は、ガイド溝（Ｂ）２０４２よりも短い。ガイド溝（Ａ）２０４１およびガイド溝（Ｂ）２０４２は、長さのみが異なり、その他の形状はガイドプレート２０４０の軸心に対して点対称になるように設けられる。

図７に示すように、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接するまで、位相が遅角される方向に制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４を移動させた場合、制御ピン（Ｂ）２１３４はガイド溝（Ｂ）２０４２の端部から離間する。

なお、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接するまで、位相が進角される方向に制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４を移動させた場合に、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２０４２の端部から離間するようにしてもよい。

制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接すると、位相を遅角する方向へのリンク機構（Ａ）２０３０の作動が制限される。そのため、リンク機構（Ａ）２０３０が正常である場合、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接する位相が最遅角の位相になる。

また、位相が進角される方向に制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４を移動させた場合に、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接し、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２０４２の端部に当接する位相が最進角の位相になる。

図３に戻って、ガイドプレート２０４０には、ガイドプレート２０４０とサイクロイド減速機２０５０とを連結するための凹部２０４４が、サイクロイド減速機２０５０側の面において複数設けられる。

サイクロイド減速機２０５０は、リングギヤ２０５２およびプラネタリギヤ２０５４から構成される。リングギヤ２０５２は、スプロケット２０１０と一体的に回転するように、スプロケット２０１０に対して固定される。

プラネタリギヤ２０５４には、ガイドプレート２０４０の凹部２０４４に収容される凸部２０５６が複数形成される。プラネタリギヤ２０５４は、電動モータ２０６０の出力軸の軸心２０６４に対して偏心して形成されたカップリング２０６２の偏心軸２０６６を中心に回転可能に支持される。

図３におけるＤ−Ｄ断面を、図８に示す。プラネタリギヤ２０５４の歯数はリングギヤ２０５２の歯数よりも１つ少ない。プラネタリギヤ２０５４は、複数の歯のうちの一部の歯がリングギヤ２０５２と噛合うように設けられる。

電動モータ２０６０により、カップリング２０６２が、軸心２０６４を中心にリングギヤ２０５２に対して相対的に回転されると、プラネタリギヤ２０５４全体が軸心２０６４を中心に回転するとともに、プラネタリギヤ２０５４が偏心軸２０６６を中心に自転する。プラネタリギヤ２０５４の回転運動により、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転せしめられ、インテークバルブ１１００の位相が変更される。

電動モータ２０６０の出力軸回転数がスプロケット２０１０の回転数と同じである場合は、カップリング２０６２およびプラネタリギヤ２０５４はリングギヤ２０５２（スプロケット２０１０）と同じ回転数で回転する。この場合、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０と同じ回転数で回転し、インテークバルブ１１００の位相が維持される。

図９を参照して、インテーク用ＶＶＴ機構２０００を制御するＥＣＵ４０００が、インテーク用ＶＶＴ機構２０００においてフェールが発生したか否かを判定するため実行するプログラムの制御構造について説明する。以下に説明するプログラムは、イグニッションスイッチ（図示せず）をオンにしてエンジン１０００を始動する際やアイドル状態である場合等、予め定められた時期において実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ４０００は、インテークバルブ１１００の位相（開閉タイミング）が最も遅角されるように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００を制御する。たとえば、電動モータ２０６０の駆動電流が急増するまで（ロック電流が検知されるまで）、位相が遅角される方向に電動モータ２０６０が作動される。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ４０００は、クランク角センサ５０００およびカムポジションセンサ５０１０から送信された信号に基づいて、インテークバルブ１１００の位相（インテークカムシャフト１１２０の位相）を検知する。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ４０００は、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接する位相よりも遅角側の位相が検知されたか否かを判別する。制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接する位相よりも遅角側の位相が検知されると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０に移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１４０に移される。

Ｓ１３０にて、ＥＣＵ４０００は、インテーク用ＶＶＴ機構２０００においてフェールが発生したと判定する。このとき、リンク機構（Ａ）２０３０においてフェールが発生したと判定される。Ｓ１４０にて、ＥＣＵ４０００は、インテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ａ）２０３０が正常であると判定する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置を制御するＥＣＵ４０００の動作について説明する。

予め定められた時期において、インテークバルブ１１００の位相が最も遅角されるように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００が制御され（Ｓ１００）、そのときの位相が検知される（Ｓ１１０）。

インテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ａ）２０３０が破損等しておらず、正常に作動し得る状態であれば、図１０に示すように、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接し、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２０４２の端部から離間した状態になる。

この状態では、位相がさらに遅角されることがない。そのため、検知される位相と、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接する位相とが一致する（Ｓ１２０にてＮＯ）。

この場合、リンク機構（Ａ）２０３０が正常に作動しているといえる。そのため、インテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ａ）２０３０が正常であると判定される（Ｓ１４０）。

一方、インテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ａ）２０３０が破損して折れた場合等のフェールが発生した場合においては、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接しても、リンク機構（Ａ）２０３０の作動が制限されない。そのため、スプロケット２０１０に対するインテークカムシャフト１１２０の相対回転は制限されない。

この場合、図１１に示すように、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２０４２の端部に当接するまでリンク機構（Ｂ）２１３０が作動し、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対回転される。

この状態で検知される位相は、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接する位相よりも遅角側の位相になる。そこで、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２０４１の端部に当接する位相よりも遅角側の位相が検知されると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、インテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ａ）２０３０においてフェールが発生したと判定される（Ｓ１３０）。これにより、インテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ａ）２０３０において発生したフェールを検知することができる。

以上のように、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置であるインテーク用ＶＶＴ機構によれば、リンク機構（Ａ）の制御ピン（Ａ）が摺動するガイド溝（Ａ）は、インテークバルブの位相を遅角する方向において、リンク機構（Ｂ）の制御ピン（Ｂ）が摺動するガイド溝（Ｂ）よりも短く形成される。これにより、リンク機構（Ａ）が破損等しておらず正常に作動していれば、リンク機構（Ａ）の制御ピン（Ａ）がガイド溝（Ａ）の端部に当接するまで位相を遅角することができる。一方、リンク機構（Ａ）が破損して折れている場合には、リンク機構（Ｂ）の制御ピン（Ｂ）がガイド溝（Ｂ）の端部に当接するまで位相をさらに遅角することができる。そのため、位相が最遅角になるようにインテーク用ＶＶＴ機構を制御した場合に検知される位相から、リンク機構（Ａ）にフェールが発生した状態か否かを判別することができる。その結果、インテーク用ＶＶＴ機構で発生したフェールを検知することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、リンク機構（Ａ）の強度がリンク機構（Ｂ）の強度に比べて低くなるように、リンク機構（Ａ）が形成されている点で、前述の第１の形態と相違する。

その他のハードウエア構造および制御構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図１２に示すように、リンク機構（Ａ）２０３０のアーム（Ａ２）２０３２には、リンク機構（Ｂ）２１３０のアーム（Ｂ２）２１３２よりも強度が低くなるように、孔部２０３６が設けられる。

なお、孔部２０３６の代わりにもしくは加えて、図１３に示すように、リンク機構（Ａ）２０３０のアーム（Ａ２）２０３２の側面に切欠き部２０３８を設けることにより、アーム（Ａ２）２０３２の強度を低くするようにしてもよい。

また、アーム（Ａ２）２０３２の代わりにもしくは加えて、アーム（Ａ１）２０３１に孔部や切欠き部を設けることにより、アーム（Ａ１）２０３１の強度をアーム（Ｂ１）２１３１の強度よりも低くするようにしてもよい。

さらに、リンク機構（Ａ）２０３０におけるピン（２）２０７２、ピン（３）２０７４およびピン（４）２０７６の強度を、リンク機構（Ｂ）２１３０におけるピン（２）２０７２、ピン（３）２０７４およびピン（４）２０７６の強度よりも低くするようにしてもよい。

このようにすれば、フェールの発生を検知することができるリンク機構（Ａ）２０３０において、リンク機構（Ｂ）２１３０よりも先に破損等のフェールを発生させることができる。そのため、リンク機構（Ｂ）２１３０にフェールが発生しているにも関わらず、リンク機構（Ａ）２０３０が正常であることにより、フェールの発生を検知できないという状態になることを抑制することができる。

＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、制御ピン（Ｂ）がガイド溝（Ｂ）の端部に当接するまで、位相が進角される方向に制御ピン（Ａ）および制御ピン（Ｂ）を移動させた場合、制御ピン（Ａ）がガイド溝（Ａ）の端部から離間する点で前述の第１の実施の形態と相違する。

その他のハードウエア構造については、前述の第１の実施の形態もしくは第２の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図１４に示すように、本実施の形態においては、前述の第１の実施の形態と同様に、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２１４１の端部に当接するまで、位相が遅角される方向に制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４を移動させた場合、制御ピン（Ｂ）２１３４はガイド溝（Ｂ）２１４２の端部から離間する。

一方、前述の第１の実施の形態と異なり、リンク機構（Ｂ）２１３０の制御ピン（Ｂ）２１３４が摺動するガイド溝（Ｂ）２１４２が、インテークバルブ１１００の位相を進角する方向において、リンク機構（Ａ）２０３０の制御ピン（Ａ）２０３４が摺動するガイド溝（Ａ）２１４１よりも短く形成される。

したがって、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２１４２の端部に当接するまで、位相が進角される方向に制御ピン（Ａ）２０３４および制御ピン（Ｂ）２１３４を移動させた場合、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２１４１の端部から離間する。

制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２１４２の端部に当接すると、位相を進角する方向へのリンク機構（Ｂ）２１３０の作動が制限される。そのため、リンク機構（Ｂ）２１３０が正常である場合、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２１４２の端部に当接する位相が最進角の位相になる。

図１５を参照して、インテーク用ＶＶＴ機構２０００を制御するＥＣＵ４０００が、インテーク用ＶＶＴ機構２０００においてフェールが発生したか否かを判定するため実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは、前述の第１の実施の形態におけるプログラムの実行前もしくは実行後において実行される。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ４０００は、インテークバルブ１１００の位相（開閉タイミング）が最も進角されるように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００を制御する。たとえば、電動モータ２０６０の駆動電流が急増するまで（ロック電流が検知されるまで）、位相が進角される方向に電動モータ２０６０が作動される。

Ｓ２１０にて、ＥＣＵ４０００は、クランク角センサ５０００およびカムポジションセンサ５０１０から送信された信号に基づいて、インテークバルブ１１００の位相（インテークカムシャフト１１２０の位相）を検知する。

Ｓ２２０にて、ＥＣＵ４０００は、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２１４２の端部に当接する位相よりも進角側の位相が検知されたか否かを判別する。制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２１４２の端部に当接する位相よりも進角側の位相が検知されると（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、処理はＳ２３０に移される。もしそうでないと（Ｓ２２０にてＮＯ）、処理はＳ２４０に移される。

Ｓ２３０にて、ＥＣＵ４０００は、インテーク用ＶＶＴ機構２０００においてフェールが発生したと判定する。このとき、リンク機構（Ｂ）２１３０においてフェールが発生したと判定される。Ｓ２４０にて、ＥＣＵ４０００は、インテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ｂ）２１３０が正常であると判定する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置を制御するＥＣＵ４０００の動作について説明する。

インテークバルブ１１００の位相が最も進角されるように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００が制御されると（Ｓ２００）、そのときの位相が検知される（Ｓ２１０）。

インテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ｂ）２１３０が破損等しておらず、正常に作動し得る状態であれば、図１６に示すように、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２１４２の端部に当接し、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２１４１の端部から離間した状態になる。

この状態では、位相がさらに進角されることがない。そのため、検知される位相と、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２１４２の端部に当接する位相とが一致する（Ｓ２２０にてＮＯ）。

この場合、リンク機構（Ｂ）２１３０が正常に作動しているといえる。そのため、インテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ｂ）２１３０が正常であると判定される（Ｓ２４０）。

一方、インテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ｂ）２１３０が破損して折れた場合等のフェールが発生した場合においては、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２１４２の端部に当接しても、リンク機構（Ｂ）２１３０の作動は制限されない。そのため、スプロケット２０１０に対するインテークカムシャフト１１２０の相対回転は制限されない。

この場合、図１７に示すように、制御ピン（Ａ）２０３４がガイド溝（Ａ）２１４１の端部に当接するまでリンク機構（Ａ）２０３０が作動し、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対回転される。

この状態で検知される位相は、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２１４２の端部に当接する位相よりも進角側の位相になる。そこで、制御ピン（Ｂ）２１３４がガイド溝（Ｂ）２１４２の端部に当接する位相よりも進角側の位相が検知されると（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、インテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ｂ）２１３０においてフェールが発生したと判定される（Ｓ２３０）。

これにより、前述の第１の実施の形態と同様にしてインテーク用ＶＶＴ機構２０００のリンク機構（Ａ）２０３０において発生したフェールを検知することができるとともに、リンク機構（Ｂ）２１３０において発生したフェールを検知することができる。

以上のように、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置であるインテーク用ＶＶＴ機構によれば、リンク機構（Ａ）の制御ピン（Ａ）が摺動するガイド溝（Ａ）は、インテークバルブの位相を遅角する方向において、リンク機構（Ｂ）の制御ピン（Ｂ）が摺動するガイド溝（Ｂ）よりも短く形成される。リンク機構（Ｂ）の制御ピン（Ｂ）が摺動するガイド溝（Ｂ）は、インテークバルブの位相を進角する方向において、リンク機構（Ａ）の制御ピン（Ａ）が摺動するガイド溝（Ａ）よりも短く形成される。これにより、リンク機構（Ａ）が破損等しておらず正常に作動していれば、リンク機構（Ａ）の制御ピン（Ａ）がガイド溝（Ａ）の端部に当接するまで位相を遅角することができる。一方、リンク機構（Ａ）が破損して折れている場合には、リンク機構（Ｂ）の制御ピン（Ｂ）がガイド溝（Ｂ）の端部に当接するまで位相をさらに遅角することができる。同様に、リンク機構（Ｂ）が破損等しておらず正常に作動していれば、リンク機構（Ｂ）の制御ピン（Ｂ）がガイド溝（Ｂ）の端部に当接するまで位相を進角することができる。一方、リンク機構（Ｂ）が破損して折れている場合には、リンク機構（Ａ）の制御ピン（Ａ）がガイド溝（Ａ）の端部に当接するまで位相をさらに進角することができる。そのため、位相が最遅角もしくは最進角になるようにインテーク用ＶＶＴ機構を制御した場合に検知される位相から、リンク機構（Ａ）もしくはリンク機構（Ｂ）にフェールが発生した状態かを判別することができる。その結果、インテーク用ＶＶＴ機構で発生したフェールを検知することができる。

なお、第１〜第３の実施の形態におけるインテーク用ＶＶＴ機構２０００においては、２つのリンク機構が設けられていたが、３つ以上のリンク機構を設けるようにしてもよい。

また、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００において、２つ以上のリンク機構を用いてエキゾーストバルブ１１１０の位相を変更するようにし、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００におけるリンク機構のフェールを検知するようにしてもよい。

さらに、リンク機構の代わりにもしくは加えて、リンク機構以外の機構によりインテークバルブ１１００やエキゾーストバルブ１１１０の位相を変更するようにし、その機構において発生するフェールを検知するようにしてもよい。

＜その他の実施の形態＞
ガイドプレート２０４０に設けられたガイド溝（Ａ）２０４１，２１４１やガイド溝（Ｂ）２０４２，２１４２に加えて、図１８に示すように、制限ピン（１）２２００や制限ピン（２）２２０２により、リンク機構（Ａ）２０３０やリンク機構（Ｂ）２１３０の作動可能範囲を制限するようにしてもよい。

図１８において、制限ピン（１）２２００は、遅角方向へのリンク機構（Ａ）２０３０の作動可能範囲が、リンク機構（Ｂ）２１３０の作動可能範囲よりも小さくなるように、リンク機構（Ａ）２０３０の作動を制限する。

制限ピン（２）２２０２は、進角方向へのリンク機構（Ｂ）２１３０の作動可能範囲が、リンク機構（Ａ）２０３０の作動可能範囲よりも小さくなるように、リンク機構（Ｂ）２１３０の作動を制限する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置が搭載された車両のエンジンを示す概略構成図である。 インテークカムシャフトの位相を定めたマップを示す図である。 インテーク用ＶＶＴ機構を示す断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図（その１）である。 図３のＢ−Ｂ断面図（その２）である。 図３のＣ−Ｃ断面図（その１）である。 図３のＤ−Ｄ断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のインテーク用ＶＶＴ機構を制御するＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 図３のＣ−Ｃ断面図（その２）である。 図３のＣ−Ｃ断面図（その３）である。 本発明の第２の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のリンク機構を示す断面図（その１）である。 本発明の第２の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のリンク機構を示す断面図（その２）である。 本発明の第３の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のガイドプレートを示す断面図（その１）である。 本発明の第３の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のインテーク用ＶＶＴ機構を制御するＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のガイドプレートを示す断面図（その２）である。 本発明の第３の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のガイドプレートを示す断面図（その３）である。 本発明のその他の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置において、リンク機構の作動可能範囲を制限する制限ピンを示す断面図である。

符号の説明

１０００ エンジン、１０１０ 「Ａ」バンク、１０１２ 「Ｂ」バンク、１０２０ エアクリーナ、１０３０ スロットルバルブ、１０４０ シリンダ、１０５０ インジェクタ、１０６０ 点火プラグ、１０７０ 三元触媒、１０９０ クランクシャフト、１１００ インテークバルブ、１１１０ エキゾーストバルブ、１１２０ インテークカムシャフト、１１３０ エキゾーストカムシャフト、２０００ インテーク用ＶＶＴ機構、２０１０ スプロケット、２０２０ カムプレート、２０３０ リンク機構（Ａ）、２０３１ アーム（Ａ１）、２０３２ アーム（Ａ２）、２０３４ 制御ピン（Ａ）、２０３６ 孔部、２０３８ 切欠き部、２０４０ ガイドプレート、２０４１，２１４１ ガイド溝（Ａ）、２０４２，２１４２ ガイド溝（Ｂ）、２０４４ 凹部、２０５０ サイクロイド減速機、２０５２ リングギヤ、２０５４ プラネタリギヤ、２０５６ 凸部、２０６０ 電動モータ、２０６２ カップリング、２０６４ 軸心、２０６６ 偏心軸、２０７０ ピン（１）、２０７２ ピン（２）、２０７４ ピン（３）、２０７６ ピン（４）、２１３０ リンク機構（Ｂ）、２１３１ アーム（Ｂ１）、２１３２ アーム（Ｂ２）、２１３４ 制御ピン（Ｂ）、２２００ 制限ピン（１）、２２０２ 制限ピン（２）、３０００ エキゾースト用ＶＶＴ機構、４０００ ＥＣＵ、５０００ クランク角センサ、５０１０ カムポジションセンサ、５０２０ 水温センサ、５０３０ エアフローメータ。

Claims (4)

1. インテークバルブおよびエキゾーストバルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置であって、
   作動量に応じた変化量で、前記バルブの開閉タイミングを変更するように設けられた第１の作動部と、
   作動量に応じた変化量で、前記第１の作動部と同じバルブの開閉タイミングを変更するように設けられた第２の作動部と、
   前記第１の作動部の作動可能範囲が前記第２の作動部の作動可能範囲よりも小さくなるように、前記第１の作動部の作動を制限する制限部とを含む、可変バルブタイミング装置。
2. 前記第１の作動部の強度は、前記第２の作動部の強度に比べて低い、請求項１に記載の可変バルブタイミング装置。
3. インテークバルブおよびエキゾーストバルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブが開閉するタイミングを変更する可変バルブタイミング装置であって、
   作動量に応じた変化量で、前記バルブの開閉タイミングを変更するように設けられた第１の作動部と、
   作動量に応じた変化量で、前記第１の作動部と同じバルブの開閉タイミングを変更するように設けられた第２の作動部と、
   前記開閉タイミングを遅角する方向への前記第１の作動部の作動可能範囲が前記第２の作動部の作動可能範囲よりも小さくなるように、前記第１の作動部の作動を制限する第１の制限部と、
   前記開閉タイミングを進角する方向への前記第２の作動部の作動可能範囲が前記第１の作動部の作動可能範囲よりも小さくなるように、前記第２の作動部の作動を制限する第２の制限部とを含む、可変バルブタイミング装置。
4. 前記バルブはカムシャフトにより駆動され、
   前記作動部は、前記カムシャフトを回転するように前記カムシャフトに連結され、アクチュエータにより作動されるリンク機構であり、
   前記開閉タイミングは、前記カムシャフトが前記リンク機構を介して前記アクチュエータにより回転されることにより変更される、請求項１〜３のいずれかに記載の可変バルブタイミング装置。

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