JP2007198320A - Rotational-linear motion converting mechanism control device for internal combustion engine - Google Patents

Rotational-linear motion converting mechanism control device for internal combustion engine Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the positional accuracy of a control shaft by accurately learning the reference position of the control shaft. <P>SOLUTION: This control device for an engine rotational-linear motion converting mechanism 60 comprises the converting mechanism 60 for converting the torque of an internal gear 63 into thrust to displace the control shaft 61 in the axial direction while preventing the generation of torque in the internal gear 63 with the axial load on the control shaft 61. The control device for the engine rotational-linear motion converting mechanism 60 learns the reference position of the control shaft 61 when controlling the axial position thereof. The control device for the engine rotational-linear motion converting mechanism 60 learns the reference position on the condition that the torque to be transmitted to the internal gear 63 is stopped. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の回転直線運動変換機構の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a rotational linear motion conversion mechanism of an internal combustion engine.

自動車用エンジン等の内燃機関において、出力や燃費、或いは排気清浄等についてそれらの最適化を図るべく、吸気バルブ、排気バルブといった機関バルブのバルブ特性を機関運転状態に応じて変更可能とするものとして、例えば特許文献１に記載の可変動弁機構がある。そして、こうした可変動弁機構には、入力されるモータの回転運動を制御軸の直線運動へと変換する回転直線運動変換機構、及び同制御軸の変位量を制御する制御装置が設けられている。このような制御装置として、センサにより制御軸の位置を直接検出するとともに、この検出した制御軸の位置及び機関運転状態等に基づいて制御軸を制御するものがある。この制御装置では、制御軸の位置を直接検出することのできるセンサ（絶対位置検出センサ）により制御軸の位置を正確に検出することができるため、可変動弁機構を好適に制御することができる。また、この回転直線運動変換機構は、モータを通じて回転運動する内歯歯車軸と、同内歯歯車軸の回転運動を通じて遊星運動する複数の遊星歯車軸と、同遊星歯車軸の遊星運動を通じて直線運動する制御軸とを備えて構成されている。   In internal combustion engines such as automobile engines, the valve characteristics of engine valves such as intake valves and exhaust valves can be changed according to engine operating conditions in order to optimize output, fuel consumption, exhaust purification, etc. For example, there is a variable valve mechanism described in Patent Document 1. Such a variable valve mechanism is provided with a rotational linear motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the input motor into linear motion of the control shaft, and a control device that controls the displacement amount of the control shaft. . As such a control device, there is one that directly detects the position of the control shaft by a sensor and controls the control shaft based on the detected position of the control shaft, the engine operating state, and the like. In this control apparatus, since the position of the control shaft can be accurately detected by a sensor (absolute position detection sensor) that can directly detect the position of the control shaft, the variable valve mechanism can be suitably controlled. . Further, this rotational linear motion conversion mechanism includes an internal gear shaft that rotates through a motor, a plurality of planetary gear shafts that perform planetary motion through the rotational motion of the internal gear shaft, and a linear motion through planetary motion of the planetary gear shaft. And a control shaft to be configured.

しかしながら、このような絶対位置検出センサは、制御軸の相対的な位置を検出するセンサ（相対位置検出センサ）と比較して高価であるといった問題がある。ここで制御軸の相対的な位置とは、所定の基準位置からの制御軸の変位量を相対変位量としたときに、これら基準位置と相対変位量とから算出される制御軸の位置である。制御軸の相対変位量は、例えば、回転直線運動変換機構へ入力されるモータの回転変位量と同機構の回転直線運動の変換効率とから算出される。   However, there is a problem that such an absolute position detection sensor is more expensive than a sensor (relative position detection sensor) that detects the relative position of the control shaft. Here, the relative position of the control shaft is the position of the control shaft calculated from the reference position and the relative displacement amount when the displacement amount of the control shaft from the predetermined reference position is the relative displacement amount. . The relative displacement amount of the control shaft is calculated from, for example, the rotational displacement amount of the motor input to the rotational linear motion conversion mechanism and the conversion efficiency of the rotational linear motion of the same mechanism.

そこで従来、このような相対位置検出センサを備えるとともに、特許文献２に記載されるような逆効率が０％、すなわち制御軸にその軸方向の荷重が作用しても回転運動が生じない回転直線運動変換機構を備えた可変動弁機構がある。ここで、逆効率とは、回転直線運動変換機構において、回転運動を直線運動に変換する効率である正効率に対して、直線運動を回転運動に変換する効率のことである。このように回転直線運動変換機構の逆効率を０％とすることにより、出力軸として機能する制御軸に軸方向の荷重が作用しても遊星歯車軸及び内歯歯車軸の回転運動にはその影響が及ばないため、そのような荷重により制御軸が変位することがない。このため、回転直線運動変換機構へ入力されるモータの回転運動量のみによって制御軸が駆動されるようになるため、制御軸の相対変位量を正確に算出することができるようになる。
特開２００１−２６３０１５号公報 国際公開ＷＯ２００４／０９４８５０号公報 Therefore, conventionally, such a relative position detection sensor is provided, and the reverse efficiency as described in Patent Document 2 is 0%, that is, a rotational straight line that does not generate a rotational motion even when a load in the axial direction acts on the control shaft. There is a variable valve mechanism having a motion conversion mechanism. Here, the reverse efficiency is an efficiency of converting a linear motion into a rotational motion with respect to a positive efficiency that is an efficiency of converting the rotational motion into a linear motion in the rotational linear motion conversion mechanism. Thus, by setting the reverse efficiency of the rotary linear motion conversion mechanism to 0%, even if an axial load is applied to the control shaft that functions as the output shaft, the rotational motion of the planetary gear shaft and the internal gear shaft is Since there is no influence, the control shaft is not displaced by such a load. For this reason, since the control shaft is driven only by the rotational momentum of the motor input to the rotary linear motion conversion mechanism, the relative displacement amount of the control shaft can be accurately calculated.
JP 2001-263015 A International Publication WO2004 / 094850

ところで、相対位置検出センサと回転直線運動変換機構とを備えた可変動弁機構においては、所定の基準位置からの制御軸の変位量に基づいて制御軸の位置を算出するため、基準位置を正確に学習する必要がある。この基準位置の学習が正確に行われない場合には、制御軸の位置を正確に制御することができなくなり、内燃機関の燃費やドライバビリティに悪影響を及ぼすおそれがある。   By the way, in a variable valve mechanism having a relative position detection sensor and a rotary linear motion conversion mechanism, the position of the control shaft is calculated based on the amount of displacement of the control shaft from a predetermined reference position, so that the reference position is accurate. Need to learn. If learning of the reference position is not performed accurately, the position of the control shaft cannot be accurately controlled, which may adversely affect the fuel consumption and drivability of the internal combustion engine.

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御軸の基準位置を正確に学習することにより制御軸の位置精度を向上させることのできる内燃機関の回転直線運動変換機構の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotational linear motion conversion mechanism for an internal combustion engine that can improve the position accuracy of the control shaft by accurately learning the reference position of the control shaft. It is to provide a control device.

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内歯歯車のトルクを制御軸が軸方向に変位しようとする推力に変換する一方、同制御軸に作用する軸方向の荷重によって前記内歯歯車にトルクが発生しないように構成された変換機構を備え、前記制御軸の軸方向の位置を制御する際の基準位置を学習する内燃機関の回転直線運動変換機構の制御装置において、前記内歯歯車へのトルクの伝達が停止したことを条件に前記基準位置を学習することを要旨としている。 In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to the first aspect of the present invention, the torque of the internal gear is converted into a thrust force that the control shaft attempts to displace in the axial direction, and torque is generated in the internal gear by the axial load acting on the control shaft. In a control device for a rotational linear motion conversion mechanism of an internal combustion engine for learning a reference position when controlling the axial position of the control shaft, a conversion mechanism configured to prevent the torque from being applied to the internal gear The gist is to learn the reference position on condition that the transmission is stopped.

同構成によれば、変換機構は制御軸に作用する軸方向の荷重によって内歯歯車にトルクが発生しないように構成されているため、内歯歯車へ伝達されるトルクが停止した後に制御軸に作用する軸方向の荷重によって内歯歯車が回転することがない。このため、内歯歯車へのトルクの伝達が停止したことを条件に基準位置を学習すれば、内歯歯車へのトルクの伝達が停止した時と次回に内歯歯車へトルクが伝達される時とで制御軸の実際の位置と基準位置との関係を等しくすることができる。その結果、制御軸の基準位置を正確に学習することができるため、制御軸の位置精度を向上させることができる。   According to this configuration, since the conversion mechanism is configured so that torque is not generated in the internal gear due to the axial load acting on the control shaft, the torque is transmitted to the internal gear after the torque transmitted to the internal gear stops. The internal gear does not rotate due to the acting axial load. For this reason, if the reference position is learned on the condition that the torque transmission to the internal gear has stopped, the torque transmission to the internal gear will stop and the next time torque will be transmitted to the internal gear. Thus, the relationship between the actual position of the control axis and the reference position can be made equal. As a result, since the reference position of the control axis can be accurately learned, the position accuracy of the control axis can be improved.

請求項２に記載の発明は、前記内歯歯車へ伝達されるトルクはモータによって発生させられ、前記モータへの通電が停止したことを条件に前記基準位置を学習することを要旨としている。   The gist of the invention described in claim 2 is that the torque transmitted to the internal gear is generated by a motor, and the reference position is learned on the condition that energization of the motor is stopped.

具体的には、請求項２に記載の発明によるように、前記内歯歯車へ伝達されるトルクはモータによって発生させられ、前記モータへの通電が停止したことを条件に前記基準位置を学習するといった構成を採用することができる。   Specifically, as in the invention according to claim 2, the torque transmitted to the internal gear is generated by a motor, and the reference position is learned on the condition that energization of the motor is stopped. Such a configuration can be adopted.

請求項３に記載の発明は、前記基準位置の学習は、前記モータの回転が停止したことを更に条件とすることを要旨としている。
内歯歯車へ伝達されるトルクがモータによって発生させられる場合には、モータへの通電を停止したとしても慣性によってモータが回転し続けるおそれがある。 The gist of the invention described in claim 3 is that the learning of the reference position is further conditional on the rotation of the motor being stopped.
When the torque transmitted to the internal gear is generated by the motor, the motor may continue to rotate due to inertia even if the energization of the motor is stopped.

この点、同構成によれば、基準位置の学習は、モータの回転が停止したことを更に条件として行われるため、モータの回転が実際に停止して内歯歯車が停止してから制御軸の基準位置を学習することができる。このため、制御軸の基準位置をより正確に学習することができる。   In this respect, according to the same configuration, the learning of the reference position is performed on the condition that the rotation of the motor has stopped. Therefore, after the rotation of the motor actually stops and the internal gear stops, The reference position can be learned. For this reason, the reference position of the control axis can be learned more accurately.

以下、本発明を具体化した実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。
図１に示されるように、この車両には、内燃機関として複数の気筒が設けられたエンジン１０が搭載されている。エンジン１０には、各気筒の吸気通路１１における開口部を開閉するための吸気バルブ１２が設けられている。また、エンジン１０には、クランクシャフトと駆動連結して同クランクシャフトから伝達されるトルクにより回転運動するカムシャフト１３が設けられている。カムシャフト１３には、カムシャフト１３と一体回転する吸気カム１４が設けられている。吸気バルブ１２と吸気カム１４との間には、吸気バルブ１２のバルブリフト量および作用角を可変とする可変動弁機構２０が設けられている。この可変動弁機構２０は、コントロールシャフト２１、入力アーム２２、出力アーム２３、及びロッカアーム２４を備えて構成されている。カムシャフト１３と平行に配設されるコントロールシャフト２１には、入力アーム２２及び出力アーム２３が相対回動可能且つ軸方向に相対変位可能に組み付けられている。また、出力アーム２３と吸気バルブ１２との間には出力アーム２３及び吸気バルブ１２に当接するようにロッカアーム２４が配設されている。なお、エンジン１０の排気バルブ１１２を駆動する機構は、排気カム及びロッカアーム等からなる周知のものである。また、エンジン１０には、コントロールシャフト２１を軸方向の変位をさせるための電動アクチュエータ３０が設けられている。このアクチュエータは、コントロールシャフト２１に連結した回転直線運動変換機構６０、及び同変換機構６０にトルクを伝達する電動モータ８０を備えている。電動モータ８０は、ロータ８１及びステータ８２を備えて構成されている。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the vehicle is equipped with an engine 10 having a plurality of cylinders as an internal combustion engine. The engine 10 is provided with an intake valve 12 for opening and closing an opening in the intake passage 11 of each cylinder. In addition, the engine 10 is provided with a camshaft 13 that is drivingly connected to the crankshaft and is rotated by torque transmitted from the crankshaft. The camshaft 13 is provided with an intake cam 14 that rotates integrally with the camshaft 13. A variable valve mechanism 20 is provided between the intake valve 12 and the intake cam 14 to vary the valve lift amount and operating angle of the intake valve 12. The variable valve mechanism 20 includes a control shaft 21, an input arm 22, an output arm 23, and a rocker arm 24. An input arm 22 and an output arm 23 are assembled to a control shaft 21 disposed in parallel with the camshaft 13 so as to be capable of relative rotation and relative displacement in the axial direction. A rocker arm 24 is disposed between the output arm 23 and the intake valve 12 so as to contact the output arm 23 and the intake valve 12. A mechanism for driving the exhaust valve 112 of the engine 10 is a well-known mechanism including an exhaust cam and a rocker arm. Further, the engine 10 is provided with an electric actuator 30 for causing the control shaft 21 to be displaced in the axial direction. The actuator includes a rotary linear motion conversion mechanism 60 connected to the control shaft 21 and an electric motor 80 that transmits torque to the conversion mechanism 60. The electric motor 80 includes a rotor 81 and a stator 82.

さらに、エンジン１０には、運転状態等を検出するための各種センサが設けられている。電動アクチュエータ３０には、ロータ８１の回転量を検出する回転量検出センサ３１及びロータ８１の回転速度を検出する回転速度検出センサ３２が設けられている。回転量検出センサ３１は、ロータ８１が一定角度回転する毎に信号を出力する。   Further, the engine 10 is provided with various sensors for detecting an operating state and the like. The electric actuator 30 is provided with a rotation amount detection sensor 31 that detects the rotation amount of the rotor 81 and a rotation speed detection sensor 32 that detects the rotation speed of the rotor 81. The rotation amount detection sensor 31 outputs a signal every time the rotor 81 rotates by a certain angle.

これら各センサ３１，３２の検出信号は、いずれもエンジン１０の電子制御装置４０に取り込まれる。この電子制御装置４０は、各種制御プログラムや演算用マップ、及び制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリを備えている。また、電子制御装置４０は、上記各種センサ３１，３２等からの検出信号に基づいてエンジン１０及び電動アクチュエータ３０等を駆動することにより、燃焼形態にかかる制御や燃料噴射量制御等、各種機関の制御を実行する。さらに、電子制御装置４０は電動モータ８０への電力の供給又は電力供給の遮断を制御する。   The detection signals of these sensors 31 and 32 are all taken into the electronic control unit 40 of the engine 10. The electronic control device 40 includes a memory for storing and holding various control programs, calculation maps, data calculated when the control is executed, and the like. In addition, the electronic control unit 40 drives the engine 10 and the electric actuator 30 based on the detection signals from the various sensors 31, 32, etc., thereby controlling the combustion mode and controlling the fuel injection amount. Execute control. Further, the electronic control unit 40 controls the supply of electric power to the electric motor 80 or the interruption of the electric power supply.

次に、電動アクチュエータ３０の構成について、図２を参照して説明する。
図２に示されるように、電動アクチュエータ３０は、大きくは、コントロールシャフト２１に連結した回転直線運動変換機構６０、及び同変換機構６０へトルクを入力する電動モータ８０を備えて構成されている。電動アクチュエータ３０には、変換機構６０を囲うようにハウジング５０，５１が設けられている。ハウジング５０，５１と変換機構６０との間にはベアリング５２が設けられており、変換機構６０は回転可能に支持されている。 Next, the configuration of the electric actuator 30 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the electric actuator 30 is mainly configured to include a rotary linear motion conversion mechanism 60 connected to the control shaft 21 and an electric motor 80 that inputs torque to the conversion mechanism 60. The electric actuator 30 is provided with housings 50 and 51 so as to surround the conversion mechanism 60. A bearing 52 is provided between the housings 50 and 51 and the conversion mechanism 60, and the conversion mechanism 60 is rotatably supported.

また、電動アクチュエータ３０には、ロータ８１とステータ８２を有するブラシレスモータで構成される電動モータ８０が設けられている。ハウジング５０の内周面には、コイル８３を有するステータ８２が設けられている。このステータ８２の内周には、変換機構６０の内歯歯車６３に固定され、同変換機構６０と一体回転可能なロータ８１が配設されている。このロータ８１は、永久磁石を備えて構成されている。   The electric actuator 30 is provided with an electric motor 80 constituted by a brushless motor having a rotor 81 and a stator 82. A stator 82 having a coil 83 is provided on the inner peripheral surface of the housing 50. A rotor 81 fixed to the internal gear 63 of the conversion mechanism 60 and capable of rotating integrally with the conversion mechanism 60 is disposed on the inner periphery of the stator 82. The rotor 81 includes a permanent magnet.

続いて、この変換機構６０の詳細な構成について図３を参照して説明する。
図３に示されるように、この変換機構６０は、コントロールシャフト２１に連結された制御軸６１を備えている。この制御軸６１の右端部近傍の外周面には、同制御軸６１の中心軸Ｌと平行な外歯の平歯車６１ｂが設けられ、中央部に雄ねじ６１ａが設けられている。これら雄ねじ６１ａと平歯車６１ｂとは、互いに距離をおいて設けられている。制御軸６１の外周には、遊星軸６２が複数配設されている。この遊星軸６２の右端部近傍の外周面には、制御軸６１の平歯車６１ｂと噛合う平歯車６２ｂが設けられるとともに、中央部に雄ねじ６１ａと噛合う雄ねじ６２ａが設けられている。雄ねじ６１ａと雄ねじ６２ａとは、互いのねじれ角が逆方向となるように噛合わされている。遊星軸６２の外周には、制御軸６１及び遊星軸６２を囲むように内歯歯車６３が配設されている。この内歯歯車６３の内周面には、中央部に遊星軸６２の雄ねじ６２ａと噛合う雌ねじ６３ａが設けられている。内歯歯車６３の両端解放部には、カラー６６，６７が装着されている。カラー６６の中央部には貫通孔６６ａが形成され、同貫通孔６６ａにはコントロールシャフト２１及び制御軸６１が軸方向に変位可能に挿入支持されている。また、カラー６７の中央部には挿入孔６７ａが形成され、この挿入孔６７ａには制御軸６１の右端部が挿入支持されている。遊星軸６２の両端部には、同遊星軸６２を支持する支持部材６４，６５が配設されている。このような変換機構６０の構成により、制御軸６１は軸方向に変位可能、且つ回転不可能に配設され、遊星軸６２は自身の中心軸を中心に自転可能、且つ中心軸Ｌを中心に公転可能に配設されている。 Next, a detailed configuration of the conversion mechanism 60 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the conversion mechanism 60 includes a control shaft 61 connected to the control shaft 21. An outer spur gear 61b parallel to the central axis L of the control shaft 61 is provided on the outer peripheral surface in the vicinity of the right end portion of the control shaft 61, and a male screw 61a is provided at the center. The male screw 61a and the spur gear 61b are provided at a distance from each other. A plurality of planetary shafts 62 are arranged on the outer periphery of the control shaft 61. A spur gear 62b that meshes with the spur gear 61b of the control shaft 61 is provided on the outer peripheral surface in the vicinity of the right end portion of the planetary shaft 62, and a male screw 62a that meshes with the male screw 61a is provided at the center. The male screw 61a and the male screw 62a are meshed with each other such that their twist angles are opposite to each other. An internal gear 63 is disposed on the outer periphery of the planetary shaft 62 so as to surround the control shaft 61 and the planetary shaft 62. On the inner peripheral surface of the internal gear 63, a female screw 63a that meshes with the male screw 62a of the planetary shaft 62 is provided at the center. Collars 66 and 67 are attached to both end release portions of the internal gear 63. A through hole 66a is formed in the central portion of the collar 66, and the control shaft 21 and the control shaft 61 are inserted and supported in the through hole 66a so as to be displaceable in the axial direction. An insertion hole 67a is formed at the center of the collar 67, and the right end of the control shaft 61 is inserted and supported in the insertion hole 67a. Support members 64 and 65 for supporting the planetary shaft 62 are disposed at both ends of the planetary shaft 62. With such a configuration of the conversion mechanism 60, the control shaft 61 is disposed so as to be axially displaceable and non-rotatable, and the planetary shaft 62 is capable of rotating about its own central axis and centering on the central axis L. It is arranged so that it can revolve.

ここで、上記可変動弁機構２０の吸気バルブ１２を開閉する際の動作態様について図１を参照して説明する。入力アーム２２が吸気カム１４により押されると、入力アーム２２がコントロールシャフト２１を中心に揺動するとともに、出力アーム２３もコントロールシャフト２１を中心に揺動する。出力アーム２３の揺動に伴い出力アーム２３によりロッカアーム２４が押されると、ロッカアーム２４が揺動して吸気バルブ１２が開かれる。   Here, an operation mode when the intake valve 12 of the variable valve mechanism 20 is opened and closed will be described with reference to FIG. When the input arm 22 is pushed by the intake cam 14, the input arm 22 swings around the control shaft 21 and the output arm 23 swings around the control shaft 21. When the rocker arm 24 is pushed by the output arm 23 as the output arm 23 swings, the rocker arm 24 swings and the intake valve 12 is opened.

次に、吸気バルブ１２のバルブ特性を変更する際の可変動弁機構２０の動作態様について図１乃至図３を参照して説明する。吸気バルブ１２のバルブ特性の変更は、大きくは、電動アクチュエータ３０によりコントロールシャフト２１を軸方向に変位させることにより行われる。電動アクチュエータ３０のステータ８２への通電によりロータ８１にトルクが発生すると、図２及び図３に示されるように、このロータ８１が内歯歯車６３と一体回転して内歯歯車６３にトルクが伝達される。内歯歯車６３へと伝達されたトルクは、この内歯歯車６３の雌ねじ６３ａと遊星軸６２の雄ねじ６２ａの噛合いを通じて遊星軸６２へと伝達される。さらに、遊星軸６２へと伝達されたトルクは、遊星軸６２の雄ねじ６２ａと制御軸６１の雄ねじ６１ａとの噛合いを通じて制御軸６１へと伝達される。制御軸６１へトルクが伝達されると、制御軸６１が軸方向に変位し、これに伴いコントロールシャフト２１が軸方向に変位する。なお、制御軸６１の平歯車６１ｂと遊星軸６２の平歯車６２ｂとの間の噛合いにより、遊星軸６２が回転したときに、その遊星軸６２の回転角度に対応する回転角度まで制御軸６１が回転しない現象、いわゆるトルク伝達の際の滑りを抑制するようにしている。   Next, an operation mode of the variable valve mechanism 20 when changing the valve characteristic of the intake valve 12 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The change of the valve characteristics of the intake valve 12 is largely performed by displacing the control shaft 21 in the axial direction by the electric actuator 30. When torque is generated in the rotor 81 by energization of the stator 82 of the electric actuator 30, the rotor 81 rotates integrally with the internal gear 63 and the torque is transmitted to the internal gear 63 as shown in FIGS. Is done. The torque transmitted to the internal gear 63 is transmitted to the planetary shaft 62 through the meshing of the female screw 63a of the internal gear 63 and the male screw 62a of the planetary shaft 62. Further, the torque transmitted to the planetary shaft 62 is transmitted to the control shaft 61 through engagement between the male screw 62 a of the planetary shaft 62 and the male screw 61 a of the control shaft 61. When torque is transmitted to the control shaft 61, the control shaft 61 is displaced in the axial direction, and accordingly, the control shaft 21 is displaced in the axial direction. When the planetary shaft 62 rotates due to the meshing between the spur gear 61b of the control shaft 61 and the spur gear 62b of the planetary shaft 62, the control shaft 61 reaches a rotation angle corresponding to the rotation angle of the planetary shaft 62. Is prevented from slipping, that is, slippage during torque transmission.

電動アクチュエータによりコントロールシャフト２１が軸方向に変位すると、図１に示されるように、入力アーム２２及び出力アーム２３が、コントロールシャフト２１に対して軸方向に相対変位するとともに互いに相対回動する。このとき、入力アーム２２と出力アーム２３とは互いに逆方向に回動するため、これらの間の相対位相が変化する。このため、吸気カム１４が入力アーム２２を押したときにおける出力アーム２３がロッカアーム２４を押すタイミングおよび位置を変化させることができるため、吸気バルブ１２のバルブ特性を変更することができる。   When the control shaft 21 is displaced in the axial direction by the electric actuator, as shown in FIG. 1, the input arm 22 and the output arm 23 are relatively displaced in the axial direction with respect to the control shaft 21 and rotate relative to each other. At this time, since the input arm 22 and the output arm 23 rotate in opposite directions, the relative phase between them changes. For this reason, since the timing and position at which the output arm 23 pushes the rocker arm 24 when the intake cam 14 pushes the input arm 22 can be changed, the valve characteristic of the intake valve 12 can be changed.

ここで、制御軸６１の雄ねじ６１ａと遊星軸６２の雄ねじ６２ａとは、互いのねじれ角が逆方向となるように噛合わされるとともに、変換機構６０における逆効率が０％となるように設計されている。すなわち、この変換機構６０は、内歯歯車６３にトルクが生じたときには制御軸６１が変位する一方で、コントロールシャフト２１から制御軸６１へと荷重が作用しても内歯歯車６３に回転運動が生じないように、すなわち制御軸６１が変位しないように構成されている。   Here, the male screw 61a of the control shaft 61 and the male screw 62a of the planetary shaft 62 are designed to mesh with each other so that their twist angles are opposite to each other, and the reverse efficiency in the conversion mechanism 60 is 0%. ing. That is, in the conversion mechanism 60, when the torque is generated in the internal gear 63, the control shaft 61 is displaced. On the other hand, even if a load is applied from the control shaft 21 to the control shaft 61, the internal gear 63 rotates. The control shaft 61 is configured not to be displaced so as not to occur.

なお、電子制御装置４０では以下のようにコントロールシャフト２１の位置制御を実行している。すなわち、コントロールシャフト２１に連結された制御軸６１が所定の位置（初期位置）にあるときにロータ８１の回転量を「０」に設定する。そして、この初期位置から制御軸が変位したときに、回転量検出センサ３１から電子制御装置４０へと入力される信号の回数、すなわちロータ８１の回転量をメモリに記憶する。このようにして記憶されたロータ８１の回転量に基づいて制御軸６１及びコントロールシャフト２１の位置を制御する。なお、エンジン１０においては、ロータ８１の回転量に基づいて制御軸６１の初期位置からの変位量を算出し、同変位量に基づいて制御軸６１の位置を制御することができるが、便宜上、ロータ８１の回転量に基づいて制御軸６１及びコントロールシャフト２１の位置を制御するようにしている。   In the electronic control unit 40, the position control of the control shaft 21 is executed as follows. That is, the rotation amount of the rotor 81 is set to “0” when the control shaft 61 connected to the control shaft 21 is at a predetermined position (initial position). When the control shaft is displaced from this initial position, the number of signals input from the rotation amount detection sensor 31 to the electronic control unit 40, that is, the rotation amount of the rotor 81 is stored in the memory. Based on the rotation amount of the rotor 81 thus stored, the positions of the control shaft 61 and the control shaft 21 are controlled. In the engine 10, the displacement amount from the initial position of the control shaft 61 can be calculated based on the rotation amount of the rotor 81, and the position of the control shaft 61 can be controlled based on the displacement amount. Based on the rotation amount of the rotor 81, the positions of the control shaft 61 and the control shaft 21 are controlled.

以下、このようなエンジン１０においてエンジン１０の停止時に際して行われる制御軸の位置学習制御について図４を参照して説明する。
図４は、このエンジン１０の停止時における制御軸位置学習制御の実行手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置４０により所定の周期をもって繰り返し実行される。 Hereinafter, the position learning control of the control shaft performed when the engine 10 is stopped in the engine 10 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing the execution procedure of the control axis position learning control when the engine 10 is stopped. The series of processing shown in this flowchart is repeatedly executed by the electronic control device 40 with a predetermined period.

同図４に示されるように、この一連の処理ではまず、電動モータ８０への電力供給を遮断しているか否かが判定される。具体的には、運転者によりイグニッションスイッチがオフされて、電子制御装置４０において電動モータ８０への電力供給を遮断していることに基づき、電動モータ８０への電力供給を遮断している旨判定される。   As shown in FIG. 4, in this series of processing, it is first determined whether or not the power supply to the electric motor 80 is interrupted. Specifically, based on the fact that the ignition switch is turned off by the driver and the power supply to the electric motor 80 is cut off in the electronic control unit 40, it is determined that the electric power supply to the electric motor 80 is cut off. Is done.

この判定処理を通じて電動モータ８０への電力供給を遮断している旨判定された場合には（ステップ１００：ＹＥＳ）、電動モータ８０の回転が停止しているか否かが判定される（ステップ１１０）。この処理では、具体的には、回転速度検出センサ３２から電動モータ８０の回転速度が検出され、この回転速度が「０」ｒｐｍであることに基づいて、電動モータ８０の回転が停止している旨判定される。なお、この処理は電動モータ８０の回転速度が「０」ｒｐｍになるまで繰り返し実行される（ステップ１１０：ＮＯ）。   If it is determined that the power supply to the electric motor 80 is cut off through this determination process (step 100: YES), it is determined whether the rotation of the electric motor 80 is stopped (step 110). . Specifically, in this process, the rotation speed of the electric motor 80 is detected from the rotation speed detection sensor 32, and the rotation of the electric motor 80 is stopped based on this rotation speed being "0" rpm. It is judged. This process is repeated until the rotation speed of the electric motor 80 reaches “0” rpm (step 110: NO).

この判定処理を通じて電動モータ８０の回転が停止している旨判定された場合には（ステップ１１０：ＹＥＳ）、制御軸６１の軸方向の位置を学習する。この処理では、具体的には、ロータ８１の回転量を電子制御装置４０のメモリに記憶する。   If it is determined that the rotation of the electric motor 80 is stopped through this determination process (step 110: YES), the position of the control shaft 61 in the axial direction is learned. In this process, specifically, the rotation amount of the rotor 81 is stored in the memory of the electronic control unit 40.

一方、電動モータ８０への電力供給を遮断していない旨判定された場合には（ステップ１００：ＮＯ）、この処理は一旦終了する。
なお、この制御を実行して学習したロータ８１の回転量は次回のエンジン１０始動時におけるロータ８１の基準回転量とされ、この基準回転量からのロータ８１の回転量に基づいて制御軸６１の位置制御が実行される。すなわち、エンジン１０の停止時における制御軸６１の位置は次回の始動時における制御軸６１の基準位置とされ、この基準位置からの制御軸の変位量に基づいて制御軸６１の位置制御が実行される。 On the other hand, when it is determined that the power supply to the electric motor 80 is not interrupted (step 100: NO), this process is temporarily terminated.
Note that the rotation amount of the rotor 81 learned by executing this control is the reference rotation amount of the rotor 81 at the next start of the engine 10, and the control shaft 61 is controlled based on the rotation amount of the rotor 81 from this reference rotation amount. Position control is executed. That is, the position of the control shaft 61 when the engine 10 is stopped is set as the reference position of the control shaft 61 at the next start, and the position control of the control shaft 61 is executed based on the amount of displacement of the control shaft from this reference position. The

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に列記する作用効果が得られる。
（１）回転直線運動変換機構６０は制御軸６１に作用する軸方向の荷重によって内歯歯車６３にトルクが発生しないように構成されているため、内歯歯車６３へ伝達されるトルクが停止した後に制御軸６１に作用する軸方向の荷重によって内歯歯車６３が回転することがない。このため、内歯歯車６３へ伝達されるトルクが停止したことを条件にロータ８１の基準回転量、すなわち制御軸６１の基準位置を学習すれば、内歯歯車６３へ伝達されるトルクが停止した時と次回に内歯歯車６３へトルクが伝達される時とで制御軸６１の実際の位置と基準位置との関係を等しくすることができる。その結果、制御軸６１の基準位置を正確に学習することができるため、制御軸６１の位置精度を向上させることができる。 As described above in detail, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the rotational linear motion conversion mechanism 60 is configured so that no torque is generated in the internal gear 63 due to an axial load acting on the control shaft 61, the torque transmitted to the internal gear 63 is stopped. The internal gear 63 does not rotate due to an axial load that acts on the control shaft 61 later. Therefore, if the reference rotation amount of the rotor 81, that is, the reference position of the control shaft 61, is learned on the condition that the torque transmitted to the internal gear 63 has stopped, the torque transmitted to the internal gear 63 has stopped. The relationship between the actual position of the control shaft 61 and the reference position can be made equal at the time when the torque is transmitted to the internal gear 63 next time. As a result, since the reference position of the control shaft 61 can be accurately learned, the position accuracy of the control shaft 61 can be improved.

（２）ロータ８１の基準回転量の学習、すなわち制御軸６１の基準位置の学習は、電動モータ８０の回転が停止したことを更に条件として行われるため、電動モータ８０の回転が実際に停止して内歯歯車６３が停止してから制御軸６１の基準位置を学習することができる。このため、電動モータ８０が慣性によって回転する間における基準位置のずれを補償することができ、制御軸６１の基準位置をより正確に学習することができる。   (2) Since the learning of the reference rotation amount of the rotor 81, that is, the learning of the reference position of the control shaft 61 is performed on the condition that the rotation of the electric motor 80 is stopped, the rotation of the electric motor 80 is actually stopped. Thus, the reference position of the control shaft 61 can be learned after the internal gear 63 stops. For this reason, the deviation of the reference position while the electric motor 80 rotates due to inertia can be compensated, and the reference position of the control shaft 61 can be learned more accurately.

尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ロータ８１の回転が停止したことを条件にロータ８１の回転量をメモリに記憶するようにしていたが、内歯歯車６３の回転が停止したことを条件に回転量を記憶するようにしてもよい。また、電動モータ８０への通電停止後であっても、コントロールシャフト２１から制御軸６１へと作用する荷重によって内歯歯車６３に回転運動が生じないことから、電動モータ８０への通電が停止したことを条件にロータ８１の回転量を記憶するようにしてもよい。 In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the above embodiment, the rotation amount of the rotor 81 is stored in the memory on the condition that the rotation of the rotor 81 is stopped. However, the rotation amount is stored on the condition that the rotation of the internal gear 63 is stopped. You may make it do. In addition, even after the energization of the electric motor 80 is stopped, the internal gear 63 does not rotate due to the load applied from the control shaft 21 to the control shaft 61, and thus the energization of the electric motor 80 is stopped. On this condition, the rotation amount of the rotor 81 may be stored.

本発明にかかる制御装置の一実施形態についてその概略を示す模式図。The schematic diagram which shows the outline about one Embodiment of the control apparatus concerning this invention. 図１の制御装置における電動アクチュエータの拡大断面図。The expanded sectional view of the electric actuator in the control apparatus of FIG. 図２の電動アクチュエータにおける回転直線運動変換機構の拡大断面図。The expanded sectional view of the rotation linear motion conversion mechanism in the electric actuator of FIG. 図１の制御装置における制御軸位置学習制御を実行する際の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence at the time of performing the control axis position learning control in the control apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０…エンジン、１１…吸気通路、１２…吸気バルブ、１３…カムシャフト、１４…吸気カム、２０…可変動弁機構、２１…コントロールシャフト、２２…入力アーム、２３…出力アーム、２４…ロッカアーム、３０…電動アクチュエータ、３１…回転量検出センサ、３２…回転速度検出センサ、４０…電子制御装置、５０，５１…ハウジング，５２…ベアリング、６０…回転直線運動変換機構、６１…制御軸、６１ａ，６２ａ…雄ねじ、６１ｂ，６２ｂ…平歯車、６２…遊星軸、６３…内歯歯車、６３ａ…雌ねじ、６４，６５…支持部材、６６，６７…カラー、６６ａ…貫通孔、６７ａ…挿入孔、８０…電動モータ、８１…ロータ、８２…ステータ、８３…コイル、１１２…排気バルブ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 11 ... Intake passage, 12 ... Intake valve, 13 ... Cam shaft, 14 ... Intake cam, 20 ... Variable valve mechanism, 21 ... Control shaft, 22 ... Input arm, 23 ... Output arm, 24 ... Rocker arm, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Electric actuator, 31 ... Rotation amount detection sensor, 32 ... Rotation speed detection sensor, 40 ... Electronic control unit, 50, 51 ... Housing, 52 ... Bearing, 60 ... Rotary linear motion conversion mechanism, 61 ... Control shaft, 61a, 62a ... male screw, 61b, 62b ... spur gear, 62 ... planetary shaft, 63 ... internal gear, 63a ... female screw, 64, 65 ... support member, 66, 67 ... collar, 66a ... through hole, 67a ... insertion hole, 80 ... Electric motor, 81 ... rotor, 82 ... stator, 83 ... coil, 112 ... exhaust valve.

Claims (3)

内歯歯車のトルクを制御軸が軸方向に変位しようとする推力に変換する一方、同制御軸に作用する軸方向の荷重によって前記内歯歯車にトルクが発生しないように構成された変換機構を備え、前記制御軸の軸方向の位置を制御する際の基準位置を学習する内燃機関の回転直線運動変換機構の制御装置において、
前記内歯歯車へのトルクの伝達が停止したことを条件に前記基準位置を学習する
ことを特徴とする内燃機関の回転直線運動変換機構の制御装置。 A conversion mechanism configured to convert the torque of the internal gear into a thrust that the control shaft attempts to displace in the axial direction, while preventing torque from being generated in the internal gear due to an axial load acting on the control shaft. A control device for a rotational linear motion conversion mechanism of an internal combustion engine that learns a reference position when controlling the axial position of the control shaft,
The control apparatus for a rotational linear motion conversion mechanism of an internal combustion engine, wherein the reference position is learned on condition that transmission of torque to the internal gear has stopped. 前記内歯歯車へ伝達されるトルクはモータによって発生させられ、前記モータへの通電が停止したことを条件に前記基準位置を学習する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の回転直線運動変換機構の制御装置。 2. The rotation straight line of the internal combustion engine according to claim 1, wherein torque transmitted to the internal gear is generated by a motor, and the reference position is learned on the condition that energization of the motor is stopped. Control device for motion conversion mechanism. 前記基準位置の学習は、前記モータの回転が停止したことを更に条件とする
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の回転直線運動変換機構の制御装置。 The control device for a rotational linear motion conversion mechanism for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the learning of the reference position is further conditional on the rotation of the motor being stopped.
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