JP2009127449A - Variable valve gear, actuator control device and turning angle sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、可変動弁装置、アクチュエータの制御装置、または回転角センサに係り、特に、バルブのリフト量を可変可能な可変動弁装置に用いて好適なアクチュエータのセンサ構造に関する。 The present invention relates to a variable valve operating device, an actuator control device, or a rotation angle sensor, and more particularly to an actuator sensor structure suitable for use in a variable valve operating device capable of changing a valve lift amount.
従来、例えば、特開2005−248849号公報に開示されるように、可変動弁機構の制御軸をモータによって回転させることにより、その回転角に応じてバルブのリフト量を可変に設定することのできる可変動弁装置が知られている。この装置は、制御軸の回転位置に応じて出力を変化させる回転角センサを備え、検出した回転位置が目標位置と一致するように、モータを適当に駆動する仕組みになっている。 Conventionally, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-248849, by rotating a control shaft of a variable valve mechanism by a motor, the lift amount of the valve can be set variably according to the rotation angle. Variable valve gears that can be used are known. This apparatus includes a rotation angle sensor that changes the output according to the rotation position of the control shaft, and is configured to appropriately drive the motor so that the detected rotation position matches the target position.
ところで、エンジンの通常運転中においては、可変動弁装置の制御軸は60度程度しか回転しない。このため、上記従来の可変動弁装置のように、制御軸に配置された回転角センサを用いて該制御軸の回転角を直接検出する構成では、精度よく回転角を検出することが困難となる。このため、検出精度を向上させるために高分解能を有する高価な回転角センサを用いなければならなかった。 By the way, during the normal operation of the engine, the control shaft of the variable valve gear rotates only about 60 degrees. For this reason, it is difficult to accurately detect the rotation angle in the configuration in which the rotation angle of the control shaft is directly detected using the rotation angle sensor disposed on the control shaft, as in the conventional variable valve device. Become. For this reason, in order to improve detection accuracy, an expensive rotation angle sensor having high resolution has to be used.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で制御軸の回転角を制御することのできる可変動弁装置を提供することを目的とする。また、簡易な構成でアクチュエータの回転角を制御することのできるアクチュエータの制御装置、またはこれに用いる回転角センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a variable valve apparatus that can control the rotation angle of a control shaft with a simple configuration. It is another object of the present invention to provide an actuator control device that can control the rotation angle of the actuator with a simple configuration, or a rotation angle sensor used therefor.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、可変動弁装置であって、
バルブのリフト量を可変に設定するための制御軸と、前記制御軸を回転させるためのモータと、前記モータの回転を減速させて前記制御軸に伝達する減速機構と、を備える可変動弁装置において、
雄ネジが形成された外周面を有し、前記モータの出力軸とともに回転する雄ネジ部材と、
前記雄ネジ部材と螺合する雌ネジが形成された孔を有し、前記雄ネジ部材が回転することにより、その回転軸方向に直線的に移動する雌ネジ部材と、
前記雌ネジ部材の位置に対応した出力を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出された出力に基づいて、前記制御軸の回転角を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a variable valve gear,
A variable valve operating apparatus comprising: a control shaft for variably setting a lift amount of a valve; a motor for rotating the control shaft; and a speed reducing mechanism for decelerating the rotation of the motor and transmitting it to the control shaft. In
A male screw member having an outer peripheral surface on which a male screw is formed and rotating together with the output shaft of the motor;
A female screw member that has a hole in which a female screw to be screwed with the male screw member is formed, and that moves linearly in the rotation axis direction by rotating the male screw member;
Output detecting means for detecting an output corresponding to the position of the female screw member;
Control means for controlling the rotation angle of the control shaft based on the output detected by the output detection means;
It is characterized by providing.
第2の発明は、第1の発明において、
前記出力検出手段は、前記雌ネジ部材の移動位置に対応して抵抗値を変化させる可変抵抗器を含むことを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
The output detection means includes a variable resistor that changes a resistance value corresponding to a moving position of the female screw member.
第3の発明は、第2の発明において、
前記制御手段は、前記出力検出手段により検出された出力が前記制御軸の目標回転角に対応する出力と一致するように、前記モータの回転角をフィードバック制御することを特徴とする。
According to a third invention, in the second invention,
The control means feedback-controls the rotation angle of the motor so that the output detected by the output detection means coincides with the output corresponding to the target rotation angle of the control shaft.
第4の発明は、上記の目的を達成するため、アクチュエータの制御装置であって、
モータにより駆動されるアクチュエータの制御装置であって、
雄ネジが形成された外周面を有し、前記モータの出力軸とともに回転する雄ネジ部材と、
前記雄ネジ部材と螺合する雌ネジが形成された孔を有し、前記雄ネジ部材が回転することにより、その回転軸方向に直線的に移動する雌ネジ部材と、
前記雌ネジ部材の位置に対応した出力を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出された出力に基づいて、前記モータの回転角を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a fourth invention is an actuator control apparatus,
A control device for an actuator driven by a motor,
A male screw member having an outer peripheral surface on which a male screw is formed and rotating together with the output shaft of the motor;
A female screw member that has a hole in which a female screw to be screwed with the male screw member is formed, and that moves linearly in the rotation axis direction by rotating the male screw member;
Output detecting means for detecting an output corresponding to the position of the female screw member;
Control means for controlling the rotation angle of the motor based on the output detected by the output detection means;
It is characterized by providing.
第5の発明は、上記の目的を達成するため、回転角センサであって、
雄ネジが形成された外周面を有し、モータの出力軸とともに回転する雄ネジ部材と、
前記雄ネジ部材と螺合する雌ネジが形成された孔を有し、前記雄ネジ部材が回転することにより、その回転軸方向に直線的に移動する雌ネジ部材と、
前記雌ネジ部材の位置に対応した出力を検出する出力検出手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a fifth invention is a rotation angle sensor,
A male screw member having an outer peripheral surface on which a male screw is formed and rotating together with the output shaft of the motor;
A female screw member that has a hole in which a female screw to be screwed with the male screw member is formed, and that moves linearly in the rotation axis direction by rotating the male screw member;
Output detecting means for detecting an output corresponding to the position of the female screw member;
It is characterized by providing.
第1の発明によれば、可変動弁機構の制御軸を回転させるべくモータを回転させると、雄ネジ部材はモータの回転とともに回転する。一方、雄ネジ部材と螺合する雌ネジ部材は、雄ネジ部材の回転角に応じて該雄ネジ部材の軸方向へ移動する。このため、本発明によれば、雌ネジ部材の位置に応じた出力を検出することにより、制御軸の回転角を検知することができるので、簡易な構成で制御軸の回転角を精度よく制御することができる。 According to the first invention, when the motor is rotated to rotate the control shaft of the variable valve mechanism, the male screw member rotates with the rotation of the motor. On the other hand, the female screw member screwed with the male screw member moves in the axial direction of the male screw member according to the rotation angle of the male screw member. For this reason, according to the present invention, the rotation angle of the control shaft can be detected by detecting the output corresponding to the position of the female screw member, so the rotation angle of the control shaft can be accurately controlled with a simple configuration. can do.
第2の発明によれば、雌ネジ部材には可変抵抗器の可動端子が取り付けられ、雌ネジ部材が雄ネジ部材の軸方向に移動すると、これとともに該可動端子が移動して抵抗値が可変となるように構成されている。このため、本発明によれば、当該可変抵抗器を介して、雌ネジ部材の位置に応じた出力を検出することができる。 According to the second invention, the movable terminal of the variable resistor is attached to the female screw member, and when the female screw member moves in the axial direction of the male screw member, the movable terminal moves together with this and the resistance value is variable. It is comprised so that. For this reason, according to this invention, the output according to the position of a female screw member is detectable via the said variable resistor.
第3の発明によれば、雌ネジ部材の位置に応じた出力が、制御軸の目標回転角に対応した出力値となるように、モータの回転角がフィードバック制御される。このため、本発明によれば、制御軸の回転角を精度よく制御することができる。 According to the third invention, the rotation angle of the motor is feedback-controlled so that the output according to the position of the female screw member becomes an output value corresponding to the target rotation angle of the control shaft. For this reason, according to the present invention, the rotation angle of the control shaft can be accurately controlled.
第4の発明によれば、アクチュエータを駆動するべくモータを回転させると、雄ネジ部材はモータの回転とともに回転する。一方、雄ネジ部材と螺合する雌ネジ部材は、雄ネジ部材の回転角に応じて該雄ネジ部材の軸方向へ移動する。このため、本発明によれば、雌ネジ部材の位置に応じた出力を検出することにより、モータの回転角を検知することができるので、簡易な構成でアクチュエータの回転角を精度よく制御することができる。 According to the fourth invention, when the motor is rotated to drive the actuator, the male screw member rotates with the rotation of the motor. On the other hand, the female screw member screwed with the male screw member moves in the axial direction of the male screw member according to the rotation angle of the male screw member. For this reason, according to the present invention, since the rotation angle of the motor can be detected by detecting the output corresponding to the position of the female screw member, the rotation angle of the actuator can be accurately controlled with a simple configuration. Can do.
第5の発明によれば、モータを回転させると、雄ネジ部材はモータの回転とともに回転する。一方、雄ネジ部材と螺合する雌ネジ部材は、雄ネジ部材の回転角に応じて該雄ネジ部材の軸方向へ移動する。このため、本発明によれば、雌ネジ部材の位置に応じた出力を検出することにより、モータの回転角を精度よく検知することができる。 According to the fifth invention, when the motor is rotated, the male screw member rotates with the rotation of the motor. On the other hand, the female screw member screwed with the male screw member moves in the axial direction of the male screw member according to the rotation angle of the male screw member. For this reason, according to the present invention, the rotation angle of the motor can be accurately detected by detecting the output corresponding to the position of the female screw member.
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.
実施の形態
[実施の形態の構成]
図1は、本実施の形態のシステム構成を説明するための全体構成図を示している。この図に示すように、本実施の形態のシステムは、可変動弁機構10を備えている。可変動弁機構10は、例えば、後述する制御軸12の回転角に応じて、ロッカーアーム(図示せず)の揺動量や揺動タイミングを変化させて、リフト量、作用角、バルブタイミングといったバルブの開弁特性を連続的に変更できるように構成されている。具体的には、本実施の形態における可変動弁機構10は、例えば、特開2005−248849号公報等に記載されているような公知の技術を用いて構成されている。
Embodiment [Configuration of Embodiment]
FIG. 1 shows an overall configuration diagram for explaining a system configuration of the present embodiment. As shown in this figure, the system of the present embodiment includes a
また、図1に示すとおり、本実施の形態の可変動弁機構10は、制御軸12を備えている。また、可変動弁機構10には、制御軸12を任意の角度に回転駆動するためのモータ14が付設されている。モータ14は、通電状態に応じて正,逆回転可能な出力軸16を備えている。この出力軸16は、図1に示すように、軸線A−Aを中心として回転しつつ、制御軸12に大きな回転トルクを伝達するものである。
Further, as shown in FIG. 1, the
また、モータ14と制御軸12との間には、減速機構18が介在している。減速機構18は、モータ14の回転出力を減速しつつ、制御軸12に大きな回転トルクを伝達するものである。具体的には、減速機構18は、この図に示すように、モータ14の出力軸16に取り付けられたウォームシャフト20と、制御軸12の外周側に固定されたウォームホイール22とにより構成されている。
Further, a
ウォームシャフト20は、モータ14の出力軸16と同軸に配置され、当該出力軸16とともに回転するものである。ウォームシャフト20は、ウォームホイール22と噛合した状態に保持されている。
The
一方、ウォームホイール22は、略扇形をなす平板状のギア部品として形成され、制御軸12から径方向に外向きに突出している。そして、ウォームホイール22は、モータ14によりウォームシャフト20を介して回転駆動され、制御軸12とともに回転する仕組みになっている。
On the other hand, the
また、本実施の形態のシステムは、上述したウォームシャフト20と一体に形成された雄ネジ部材24を備えている。雄ネジ部材24の外周面には雄ネジ加工が施されている。雄ネジ部材24は、ウォームシャフト20とともにモータ14の出力軸16と同軸に配置され、当該出力軸16とともに回転するように構成されている。
Further, the system of the present embodiment includes a
また、雄ネジ部材24の雄ネジ部には、雌ネジ部材26が螺合している。雌ネジ部材26は、より具体的には、内周面に雌ネジ加工が施された孔を備え、当該孔の雌ネジ部が雄ネジ部材24の雄ネジ部に螺合して構成されている。また、雌ネジ部材26には、後述する可変抵抗器28の可動端子29が接続されている。このため、雄ネジ部材24が軸線A−Aを中心として回転すると、雌ネジ部材26自身は回転せずに軸線A−Aの方向に移動する。
A
また、本実施の形態のシステムでは、雌ネジ部材26の近傍に可変抵抗器28が固定されている。可変抵抗器28は、軸線A−A方向に移動可能な可動端子29を備えている。可変抵抗器28の可動端子29は、雌ネジ部材26に固定されている。このため、雌ネジ部材26の位置が移動すると、可変抵抗器28の抵抗値が変化する仕組みになっている。
In the system according to the present embodiment, the
また、本実施の形態のシステムは、モータ14に駆動電力を供給するためのドライバ34、駆動電力としてのバッテリ36、およびドライバ34へ動作指令を送るためのアンプ32を備えている。また、本実施のシステムには、その制御装置として、ECU(Electronic Control Unit)30が備えられている。ECU30は、エンジンの運転状態などに基づいて、最適なリフト量を特定する他、当該リフト量を実現するためのモータ14の目標回転角を演算する。
The system of the present embodiment also includes a
[実施の形態における動作]
次に、図1を参照して本実施の形態のシステムの動作について説明する。
[Operation in the embodiment]
Next, the operation of the system of this embodiment will be described with reference to FIG.
(バルブのリフト量の変更動作)
バルブのリフト量を減少させる場合には、モータ14を作動させることにより、出力軸16をリフト量の減少方向に回転させる。出力軸16の回転は、ウォームシャフト20を介してウォームホイール22に伝達される。これにより、可変動弁機構10の制御軸12は、ウォームホイール22と一緒にリフト減少方向に回転駆動されて、バルブのリフト量が制御軸12の回転角に応じて減少する。
(Change operation of valve lift)
In order to decrease the lift amount of the valve, the
一方、バルブのリフト量を増大させる場合には、モータ14の出力軸16をリフト量の増大方向に回転させる。この結果、可変動弁機構10の制御軸12は、減速機構18を介してリフト増大方向へ回転駆動されて、バルブのリフト量が制御軸12の回転角に応じて増大する。
On the other hand, when increasing the lift amount of the valve, the
(制御軸の回転角制御動作)
エンジンの運転状態に基づいてバルブのリフト量が特定されると、当該リフト量を実現すべく、制御軸の回転制御が実行される。より具体的には、制御軸12の実回転角が所望のリフト量を実現するための目標回転角に一致するように、モータ14を適当に駆動する。
(Control shaft rotation angle control operation)
When the lift amount of the valve is specified based on the operating state of the engine, rotation control of the control shaft is executed in order to realize the lift amount. More specifically, the
ここで、通常のリフト量可変動作において使用する制御軸12の回転角は60度程度の範囲内であるため、制御軸12の回転角を直接検出する構成では、精度よくその回転角を検出することが困難となる。
Here, since the rotation angle of the
そこで、本実施の形態では、モータ14の回転角に応じて、可変抵抗器28の抵抗値を変化させるように構成されている。より具体的には、上述したとおり、モータ14の出力軸16には雄ネジ部材24が配置されている。このため、モータ14の出力軸16が回転することにより雄ネジ部材24が回転すると、これに螺合する雌ネジ部材26が軸線A−A方向に移動する。雌ネジ部材26には、可変抵抗器28の可動端子29が取り付けられている。このため、モータ14の回転角に応じて可変抵抗器28の抵抗値を変化させることができる。
Therefore, in the present embodiment, the resistance value of the
可変抵抗器28の出力は、制御軸12の位置フィードバック情報としてアンプ32に送られる。具体的には、例えば、可変抵抗器28の抵抗値に応じて、2V〜8Vの電圧値として出力される。また、ECU30では、運転状態に基づいて特定された制御軸12の回転角目標値に対応する出力(例えば、2V〜8Vの電圧値)が演算されて、アンプ32に送られる。アンプ32では、これらの出力値が比較されて、その差分に応じた動作指令をドライバ34に出力する。ドライバ34は、供給された動作指令に対応する駆動電力を、バッテリ36からモータ14へ供給する。
The output of the
このように、本実施の形態のシステムによれば、可変抵抗器28からの出力電圧値を制御物理量として直接用いることができるので、信号変換等の処理を行うことなく、制御軸12の回転角を所望の回転角に制御することができる。また、可変抵抗器28の動作は、減速機構18において減速される前のモータ14の回転を利用して行われるので、可動端子29の移動量を十分に確保し、検出精度を効果的に向上させることができる。
As described above, according to the system of the present embodiment, the output voltage value from the
尚、可変動弁機構10における制御軸12の回転角可変範囲は、当該可変動弁装置が搭載されるエンジンによって異なることとなる。そこで、制御軸12の回転角可変範囲が異なる範囲となる場合には、雄ネジ部材24および雌ネジ部材26のピッチを変更することとする。具体的には、制御軸12の回転角可変範囲が狭い場合には、雄ネジ部材24および雌ネジ部材26のピッチを大きくすることにより、可変抵抗器28の可変範囲を広げて検出分解能を維持することができる。
Note that the rotation angle variable range of the
ところで、上述した実施の形態においては、減速機構18としてウォームシャフト20とウォームホイール22とを用いているが、本発明に用いられる減速機構はこれに限られない。すなわち、モータ14の出力軸16の回転が減速されて制御軸12に伝達されるのであれば、更に複数のギアを介在させる構成でもよいし、また、他の減速機構を用いることとしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態においては、雄ネジ部材24をウォームシャフト20と一体に形成して、モータ14の出力軸16に取り付けることとしているが、雄ネジ部材24の取り付け場所はモータ14の出力軸と同軸に限られない。すなわち、モータ14の高速回転が伝達されるのであれば、モータ14の出力軸16とは異なる軸上に配置し、ギアを介して動力を伝達させる構成でもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態においては、雌ネジ部材26に可変抵抗器28の可動端子29を取り付け、該雌ネジ部材26の位置に応じた電圧を出力することとしているが、該雌ネジ部材26の位置を検出する構成はこれに限られない。すなわち、他の公知な手法を用いて、雌ネジ部材26の位置に応じた出力を検知することとしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態においては、可変動弁機構10における制御軸12の回転角を制御することとしているが、本発明の制御対象は可変動弁機構10に限られない。すなわち、モータにより駆動され、且つ、回転角の制御を必要とする他のアクチュエータの制御装置に用いることとしてもよい。また、雄ネジ部材24、雌ネジ部材26、および可変抵抗器28からなる構造を、回転角を検知するためのセンサとして他の用途に使用することとしてもよい。
In the above-described embodiment, the rotation angle of the
10 可変動弁機構
12 制御軸
14 モータ
16 出力軸
18 減速機構
20 ウォームシャフト
22 ウォームホイール
24 雄ネジ部材
26 雌ネジ部材
28 可変抵抗器
29 可動端子
30 ECU(Electronic Control Unit)
32 アンプ
34 ドライバ
36 バッテリ
DESCRIPTION OF
32
Claims (5)
雄ネジが形成された外周面を有し、前記モータの出力軸とともに回転する雄ネジ部材と、
前記雄ネジ部材と螺合する雌ネジが形成された孔を有し、前記雄ネジ部材が回転することにより、その回転軸方向に直線的に移動する雌ネジ部材と、
前記雌ネジ部材の位置に対応した出力を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出された出力に基づいて、前記制御軸の回転角を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁装置。 A variable valve operating apparatus comprising: a control shaft for variably setting a lift amount of a valve; a motor for rotating the control shaft; and a speed reducing mechanism for decelerating the rotation of the motor and transmitting it to the control shaft. In
A male screw member having an outer peripheral surface on which a male screw is formed and rotating together with the output shaft of the motor;
A female screw member that has a hole in which a female screw to be screwed with the male screw member is formed, and that moves linearly in the rotation axis direction by rotating the male screw member;
Output detecting means for detecting an output corresponding to the position of the female screw member;
Control means for controlling the rotation angle of the control shaft based on the output detected by the output detection means;
A variable valve operating apparatus comprising:
雄ネジが形成された外周面を有し、前記モータの出力軸とともに回転する雄ネジ部材と、
前記雄ネジ部材と螺合する雌ネジが形成された孔を有し、前記雄ネジ部材が回転することにより、その回転軸方向に直線的に移動する雌ネジ部材と、
前記雌ネジ部材の位置に対応した出力を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出された出力に基づいて、前記モータの回転角を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするアクチュエータの制御装置。 A control device for an actuator driven by a motor,
A male screw member having an outer peripheral surface on which a male screw is formed and rotating together with the output shaft of the motor;
A female screw member that has a hole in which a female screw to be screwed with the male screw member is formed, and that moves linearly in the rotation axis direction by rotating the male screw member;
Output detecting means for detecting an output corresponding to the position of the female screw member;
Control means for controlling the rotation angle of the motor based on the output detected by the output detection means;
An actuator control device comprising:
前記雄ネジ部材と螺合する雌ネジが形成された孔を有し、前記雄ネジ部材が回転することにより、その回転軸方向に直線的に移動する雌ネジ部材と、
前記雌ネジ部材の位置に対応した出力を検出する出力検出手段と、
を備えることを特徴とする回転角センサ。 A male screw member having an outer peripheral surface on which a male screw is formed and rotating together with the output shaft of the motor;
A female screw member that has a hole in which a female screw to be screwed with the male screw member is formed, and that moves linearly in the rotation axis direction by rotating the male screw member;
Output detecting means for detecting an output corresponding to the position of the female screw member;
A rotation angle sensor comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007300674A JP2009127449A (en) | 2007-11-20 | 2007-11-20 | Variable valve gear, actuator control device and turning angle sensor |
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---|---|---|---|---|
KR20220031425A (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-11 | 주식회사 현대케피코 | CVVD system and method for controlling it |
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2007
- 2007-11-20 JP JP2007300674A patent/JP2009127449A/en active Pending
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KR20220031425A (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-11 | 주식회사 현대케피코 | CVVD system and method for controlling it |
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