JP2015059519A - 内燃機関の可変動弁装置のコントローラと内燃機関の可変動弁システム - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータへの通電による発熱を利用して潤滑油の粘性を低下させて、低温始動時の可変動弁装置の作動応答性の悪化を抑制し得る内燃機関の可変動弁装置のコントローラを提供する。【解決手段】位相変更機構４の電動モータ１２から伝達された動力に応じて作動するカムシャフト２を有し、減速機構８には潤滑油が供給されると共に、カムシャフトの相対回転位置に応じて吸気弁の開閉タイミングを変更する可変動弁装置であって、機関の温度が所定よりも低い低温始動時には、先に始動兆候検出回路５７によって機関始動の兆候が検出された時点からクランキングが開始されるまでの間に、コントロールユニット５６から電動モータのコイル１８に所定時間、通電を継続してコイルを発熱させるようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁や排気弁の作動特性を制御する内燃機関の可変動弁装置のコントローラと内燃機関の可変動弁システムに関する。

近時、電動モータの駆動回転力によって吸気弁や排気弁の開閉タイミングを制御する可変動弁装置が提供されている。

例えば、本出願人が先に出願した以下の特許文献１に記載された可変動弁装置は、電動モータからの回転駆動力を、偏心カムと内歯及び該両者間に設けられた複数のローラとを有する減速機構を介してカムシャフトに伝達することによって、例えば吸気弁の開閉タイミングを機関運転状態に応じて変更するようになっている。

この電動式の可変動弁装置の減速機構の内部には、前記各構成部材の作動を円滑にするために、内燃機関の各摺動部を潤滑する潤滑油が供給されている。

特開２０１２−１４５０３６号公報

前記公報記載の前記減速機構には、機関の再始動時に、各ローラと接触部との間を潤滑する必要上、機関停止時にある程度の潤滑油を滞留させておく必要がある。

しかしながら、機関の停止中に低温になっている状態では、潤滑油の粘性が高くなっていることから、機関の再始動時に、前記潤滑油の高い粘度に起因して減速機構などの作動応答性が悪化してしまうおそれがある。

本発明は、機関始動直前に電動モータへ通電し、この発熱を利用して潤滑油の粘性を低下させて、可変動弁装置の作動応答性の悪化を抑制し得る内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的としている。

本願請求項１に記載の発明は、電動モータから該電動モータに隣接した減速機構を介して伝達された動力に応じて作動する出力部材を有し、前記減速機構には潤滑油が供給されると共に、前記出力部材の作動に応じて機関弁の作動特性を変更する内燃機関の可変動弁装置に用いられる電動モータのコントローラであって、
前記内燃機関の温度が所定よりも低い場合には、機関始動の兆候が検出された時点からクランキングが開始されるまでの間に、前記電動モータに所定時間、通電することを特徴としている。

この発明によれば、機関始動直前の減速機構内の潤滑油の粘性を低下させることにより、始動時の可変動弁装置の作動応答性の悪化を抑制することができる。

本発明の一実施形態を示す可変動弁装置の縦断面図である。 本実施形態における主要な構成部材を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 本実施形態の作動を示すタイムチャート図である。 本実施形態と従来技術の潤滑油温度とフリクションの関係を示す特性図である。

以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置のコントローラ及び内燃機関の可変動弁システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
この実施形態に供される可変動弁装置は、図１及び図２に示すように、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体であるタイミングスプロケット１と、シリンダヘッド４０上に軸受４２を介して回転自在に支持され、前記タイミングスプロケット１から伝達された回転力によって回転するカムシャフト２と、チェーンカバー４９に固定されたカバー部材３に覆われて、機関運転状態に応じて前記タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の相対回転位相を変更する位相変更機構４と、を備えている。

前記タイミングスプロケット１は、全体が鉄系金属によって環状一体に形成され、内周面が段差径状のスプロケット本体１ａと、該スプロケット本体１ａの外周に一体に設けられて、巻回された図外のタイミングチェーンを介してクランクシャフトからの回転力を受けるギア部１ｂと、前記スプロケット本体１ａの前端側に一体に設けられた内歯噛み合い部である内歯構成部１９と、から構成されている。

また、このタイミングスプロケット１は、スプロケット本体１ａと前記カムシャフト２の前端部に設けられた後述する出力部材である従動部材９との間に、軸受である１つの大径ボールベアリング４３が介装されており、この大径ボールベアリング４３によって、タイミングスプロケット１と前記カムシャフト２が相対回転自在に支持されている。

前記大径ボールベアリング４３は、外輪４３ａと、内輪４３ｂ及び該両輪４３ａ、４３ｂの間に介装されたボール４３ｃと、から構成され、前記外輪４３ａがスプロケット本体１ａの内周側に固定されているのに対して内輪４３ｂが後述する従動部材９の外周側に固定されている。

前記外輪４３ａは、その内周面４３ｄ側が外部と連通する開放部としての機能を有し、前記内周面４３ｄの位置が後述する偏心カム機構の一部である中径ボールベアリング４７の外輪４７ｂの外周面の最大偏心軌跡よりも外周側に位置している。

前記スプロケット本体１ａは、内周側に、前記カムシャフト２側に開口した円環溝状の外輪固定部６０が切欠形成されている。

この外輪固定部６０は、段差径状に形成されて、前記大径ボールベアリング４３の外輪４３ａが軸方向から圧入されると共に、該外輪４３ａの軸方向一方側の位置決めをするようになっている。

前記内歯構成部１９は、前記スプロケット本体１ａの前端部に一体に設けられ、位相変更機構４の電動モータ１２方向へ延出した比較的肉厚な円筒状に形成されていると共に、内周には波形状の複数の内歯１９ａが形成されている。

また、前記内歯構成部１９の前端側には、後述するハウジング５と一体の円環状の雌ねじ形成部６が対向配置されている。

さらに、スプロケット本体１ａの内歯構成部１９と軸方向反対側の後端部には、円環状の保持プレート６１が配置されている。この保持プレート６１は、金属板材によって一体に形成され、図１に示すように、外径が前記スプロケット本体１ａの外径とほぼ同一に設定されており、内周部６１ａが前記外輪４３ａの軸方向の外端面４３ｅに対し僅かな押し付け力によって軸方向から当接して位置決めしている。また、内周部６１ａの内周縁所定位置には、径方向内側、つまり中心軸方向に向かって突出したストッパ凸部６１ｂが一体に設けられている。

このストッパ凸部６１ｂは、図１及び図４に示すように、ほぼ扇状に形成されて、先端縁６１ｃが後述するストッパ溝２ｂの円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。さらに、前記保持プレート６１の外周部には、前記各ボルト７が挿通する６つのボルト挿通孔６１ｅが周方向の等間隔位置に貫通形成されている。

前記スプロケット本体１ａ（内歯構成部１９）及び保持プレート６１のそれぞれの外周部には、それぞれボルト挿通孔１ｃ、６１ｅが周方向のほぼ等間隔位置に６つ貫通形成されている。また、前記雌ねじ形成部６には、各ボルト挿通孔１ｃ、６１ｅと対応した位置に６つの雌ねじ孔６ａが形成されており、これらに挿通した６本のボルト７によって前記タイミングスプロケット１と保持プレート６１及びハウジング５が軸方向から共締め固定されている。

なお、前記スプロケット本体１ａと内歯構成部１９が、後述する減速機構８のケーシングとして構成されている。

また、前記スプロケット本体１ａと前記内歯構成部１９、保持プレート６１及び雌ねじ形成部６は、それぞれの外径がほぼ同一に設定されている。

前記チェーンカバー４９は、図１に示すように、シリンダヘッド４０とシリンダブロックの前端側に前記タイミングスプロケット１に巻回された図外のチェーンを覆うよう上下方向に沿って配置固定され、前記位相変更機構４に対応した位置に開口部４９ａが形成されている。また、この開口部４９ａを構成する環状壁４９ｂの円周方向の４箇所にボス部４９ｃが一体に形成されていると共に、環状壁４９ｂから各ボス部４９ｃの内部に亘って雌ねじ孔４９ｄがそれぞれ形成されている。

前記カバー部材３は、図１及び図２に示すように、アルミニウム合金材によってカップ状に一体に形成されて、膨出状のカバー本体３ａと、該カバー本体３ａの開口側の外周縁に一体に形成された円環状の取付フランジ３ｂとから構成されている。前記カバー本体３ａは、前記ハウジング５の前端部を覆うように設けられていると共に、外周部側には円筒壁３ｃが軸方向に沿って一体に形成されている。この円筒壁３ｃは、内部に後述するブラシ保持体２８を保持する保持用孔３ｄが形成されている。

前記取付フランジ３ｂは、円周方向のほぼ等間隔位置に突設された４つの突片３ｅにそれぞれボルト挿通孔３ｇが貫通形成され、この各ボルト挿通孔３ｇに挿通したボルト５４によって、前記チェーンカバー４９に形成された各雌ねじ孔４９ｄを介してカバー部材３がチェーンカバー４９に固定されている。

また、前記カバー本体３ａの外周側の段差部内周面と前記ハウジング５の外周面との間には、図１及び図２に示すように、大径なオイルシール５０が介装されている。この大径オイルシール５０は、横断面ほぼコ字形状に形成されて、合成ゴムの基材の内部に芯金が埋設されていると共に、外周側の円環状基部が前記カバー部材３の内周面に設けられた段差円環部３ｆに嵌着固定されている。この大径オイルシール５０によって、前記スプロケット１などの回転駆動中に飛散した潤滑油が、後述する電動モータ１２内に侵入するのを抑制するようになっている。

前記ハウジング５は、鉄系金属材をプレス成形によって有底筒状に形成された筒状部であるハウジング本体５ａと、該ハウジング本体５ａの前端開口を封止する合成樹脂の非磁性材からなる封止プレート１１と、を備えている。

前記ハウジング本体５ａは、後端側に円板状の隔壁５ｂを有し、該隔壁５ｂのほぼ中央に後述の偏心軸部３９を挿通する大径な軸部挿通孔５ｃが形成されていると共に、該軸部挿通孔５ｃの孔縁には、カバー部材３方向へ突出した円筒状の延出部５ｄが一体に設けられている。

前記隔壁５ｂは、比較的薄肉に形成されて、後述する電動モータ１２のコイル１８の軸方向の一方側を覆うように断面凹状に形成されていると共に、この前端面外周側に厚肉円環状の雌ねじ形成部６が一体に設けられている。

前記カムシャフト２は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つの回転カムを有していると共に、前端部に前記フランジ部２ａが一体に設けられている。なお、前記回転カムは、一般的な卵型であって、バルブリフターを介して前記吸気弁をバルブスプリングのばね力に抗して開作動させるようになっている。

前記フランジ部２ａは、図１に示すように、外径が後述する従動部材９の固定端部９ａの外径よりも僅かに大きく形成されて、各構成部品の組み付け後に、前端面の外周部が前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂの軸方向外端面に当接配置されるようになっている。また、前端面が従動部材９に軸方向から当接した状態でカムボルト１０によって軸方向から結合されている。

また、前記フランジ部２ａの外周には、図４に示すように、前記保持プレート６１のストッパ凸部６１ｂが係入するストッパ凹溝２ｂが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝２ｂは、円周方向へ所定長さの円弧状に形成されて、この長さ範囲で回動したストッパ凸部６１ｂの両端縁が周方向の対向縁２ｃ、２ｄにそれぞれ当接することによって、タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の最大進角側あるいは最大遅角側の相対回転位置を規制するようになっている。

なお、前記ストッパ凸部６１ｂは、前記保持プレート６１の大径ボールベアリング４３の外輪４３ａに軸方向外側から押圧する内周部６１ａよりもカムシャフト２の回転カム側に折曲偏倚して、前記従動部材９の固定端部９ａとは非接触状態になっている。これによって、ストッパ凸部６１ｂと固定端部９ａとの干渉を抑制できる。

前記ストッパ凸部６１ｂとストッパ凹溝２ｂによってストッパ機構が構成されている。

前記カムボルト１０は、図１に示すように、頭部１０ａの軸部１０ｂ側の端面１０ｃが後述する小径ボールベアリング３７の内輪に軸方向から当接していると共に、軸部１０ｂの外周に前記カムシャフト２の端部から内部軸方向に形成された雌ねじ部に螺着する雄ねじ部が形成されている。

前記従動部材９は、鉄系金属によって一体に形成され、図１に示すように、前端側に形成された円板状の固定端部９ａと、該固定端部９ａの内周前端面から軸方向へ突出した円筒部９ｂと、前記固定端部９ａの外周部に一体に形成されて、複数のローラ４８を保持する保持部材である円筒状の保持器４１とから構成されている。

前記固定端部９ａは、後端面が前記カムシャフト２のフランジ部２ａの前端面に当接配置されて、前記カムボルト１０の軸力によってフランジ部２ａに軸方向から圧接固定されている。

前記円筒部９ｂは、中央に前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通される挿通孔９ｄが貫通形成されていると共に、外周側にニードルベアリング３８が設けられている。

前記保持器４１は、図１〜図３に示すように、前記固定端部９ａの外周部前端から縦断面ほぼ横コ字形状に形成されて、前記円筒部９ｂと同じ方向へ突出した有底円筒状に形成されている。この保持器４１の筒状先端部４１ａは、前記雌ねじ形成部６と前記延出部５ｄとの間に形成された円環状の凹部である空間部４４を介してハウジング５の隔壁５ｂ方向へ延出している。また、前記筒状先端部４１ａの周方向のほぼ等間隔位置に、前記複数のローラ４８をそれぞれ転動自在に保持するローラ保持部であるほぼ長方形状の複数のローラ保持孔４１ｂが周方向の等間隔位置に形成されている。このローラ保持孔４１ｂ（ローラ４８）は、その全体の数が前記内歯構成部１９の内歯１９ａの全体の歯数よりも１つ少なくなっている。

そして、前記固定端部９ａの外周部と保持器４１の底部側結合部との間には、前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂを固定する内輪固定部６３が切欠形成されている。

この内輪固定部６３は、前記外輪固定部６０と径方向から対向した段差状に切欠形成されて、カムシャフト軸方向に延びた円環状の外周面と、該外周面の前記開口と反対に一体に有し、径方向に沿って形成された第２固定段差面とから構成されている。前記外周面には、大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂが軸方向から圧入されると共に、前記第２固定段差面には、圧入された前記内輪４３ｂの内端面が当接して軸方向の位置決めがされるようになっている。

前記位相変更機構４は、前記カムシャフト２のほぼ同軸上前端側に配置された前記電動モータ１２と、該電動モータ１２の回転速度を減速してカムシャフト２に伝達する減速機構８と、から構成され、前記電動モータ１２と前記減速機構８は隣接配置されている。

前記電動モータ１２は、図１、図２に示すように、ブラシ付きのＤＣモータであって、前記タイミングスプロケット１と一体に回転するヨークである前記ハウジング本体５ａと、該ハウジング本体５ａの内部に回転自在に設けられたモータ出力軸１３と、ハウジング本体５ａの内周面に固定されたステータである半円弧状の一対の永久磁石１４，１５と、前記封止プレート１１に固定された固定子１６と、を備えている。

前記モータ出力軸１３は、段差円筒状に形成されてアーマチュアとして機能し、軸方向のほぼ中央位置に形成された段差部１３ｃを介してカムシャフト２側の大径部１３ａと、ブラシ保持体２８側の小径部１３ｂとから構成されている。

前記大径部１３ａの外周には、鉄心ロータ１７が固定されていると共に、該大径部１３ａの先端部に偏心軸部３９が軸方向から一体に形成されている。

一方、前記小径部１３ｂの外周には、円環部材２０が圧入固定されていると共に、該円環部材２０の外周面にコミュテータ２１が軸方向から圧入固定されて前記段差部１３ｃの軸方向端面によって軸方向の位置決めがなされている。前記円環部材２０は、その外径が前記大径部１３ａの外径とほぼ同一に設定されていると共に、軸方向の長さが小径部１３ｂよりも僅かに短く設定されている。

前記小径部１３ｂの内周面には、栓体５５が圧入固定されており、この栓体５５は、モータ出力軸１３や偏心軸部３９内に供給されて前記各ベアリング３７，３８を潤滑するための潤滑油の前記電動モータ１２内への漏洩を抑制するようになっている。

前記鉄心ロータ１７は、複数の磁極を持つ磁性材によって形成され、外周側がコイル１８のコイル線を巻回させるスロットを有するボビンとして構成されている。前記コイル１８は、前記隔壁５ｂの凹部内に嵌合した形で該隔壁５ｂに十分に近接して配置されている。

前記コミュテータ２１は、導電材によって円環状に形成されて、前記鉄心ロータ１７の極数と同数に分割された各セグメントに前記コイル１８の引き出された図外のコイル線の端末が電気的に接続されている。つまり、内周側に形成された折り返し部に、コイル線の端末先端を挟み込んで電気的に接続されるようになっている。

前記永久磁石１４，１５は、全体が円筒状に形成されて円周方向に複数の磁極を有していると共に、その軸方向の位置が前記鉄心ロータ１７の固定位置よりも前方にオフセット配置されている。これによって、前記永久磁石１４，１５の前端部が、径方向で前記コミュテータ２１や固定子１６の後述する第１ブラシ２５ａ、２５ｂなどとオーバーラップするように配置されている。

前記固定子１６は、図５に示すように、前記封止プレート１１の内周側に一体的に設けられた円板状の樹脂プレート２２と、該樹脂プレート２２の内側に設けられた一対の樹脂ホルダー２３ａ、２３ｂと、該各樹脂ホルダー２３ａ、２３ｂの内部に径方向に沿って摺動自在に収容配置されて、コイルスプリング２４ａ、２４ｂのばね力で各先端面が前記コミュテータ２１の外周面に径方向から弾接する切換ブラシ（整流子）である一対の第１ブラシ２５ａ、２５ｂと、前記樹脂ホルダー２３ａ、２３ｂの前端面に、各外端面を露出した状態で埋設固定された内外二重の円環状のスリップリング２６ａ、２６ｂと、前記各第１ブラシ２５ａ、２５ｂと各スリップリング２６ａ、２６ｂを電気的に接続するピグテールハーネス２７ａ、２７ｂと、から主として構成されている。

なお、前記スリップリング２６ａ、２６ｂが給電機構の一部を構成し、また、前記第１ブラシ２５ａ、２５ｂやコミュテータ２１、ピグテールハーネス２７ａ、２７ｂなどが通電切換手段として構成されている。

前記封止プレート１１は、前記ハウジング５の前端部内周に形成された凹状段差部にかしめによって位置決め固定されている。また、中央位置には、モータ出力軸１３の一端部などが挿通される軸挿通孔１１ａが貫通形成されている。

前記カバー本体３ａには、合成樹脂材によって一体的にモールドされた給電機構であるブラシ保持体２８が固定されている。このブラシ保持体２８は、図１に示すように、側面視ほぼＬ字形状に形成され、前記保持用孔３ｃに挿入されるほぼ円筒状のブラシ保持部２８ａと、該ブラシ保持部２８ａの上端部に有するコネクタ部２８ｂと、前記ブラシ保持部２８ａの両側に一体に突設されて、前記カバー本体３ａに固定される一対のブラケット部２８ｃ、２８ｃと、前記ブラシ保持体２８の内部に大部分が埋設された一対の端子片３１、３１と、から主として構成されている。

前記一対の端子片３１，３１は、上下方向に沿って平行かつクランク状に形成されて、一方側（下端側）の各端子３１ａ、３１ａが前記ブラシ保持部２８ａの底部側に露出状態で配置されている一方、他方側（上端側）の各端子３１ｂ、３１ｂが前記コネクタ部２８ｂの雌型嵌合溝２８ｄ内に突設されている。また、前記他方側端子３１ａ、３１ｂは、図外の雄端子を介してバッテリー電源に電気的に接続されている。

前記ブラシ保持部２８ａは、ほぼ水平方向（軸方向）に延設されて、内部の上下位置に形成された円柱状の貫通孔内にスリーブ状の摺動部２９ａ、２９ｂが固定されていると共に、該各摺動部２９ａ、２９ｂの内部に、各先端面が前記各スリップリング２６ａ、２６ｂに軸方向からそれぞれ当接する第２ブラシ３０ａ、３０ｂが軸方向へ摺動自在に保持されている。

この各第２ブラシ３０ａ、３０ｂは、ほぼ長方体状に形成されて、各貫通孔の底部側に臨む前記一方側端子３１ａ、３１ａとの間に弾装された第２コイルスプリング３２ａ、３２ｂのばね力によってそれぞれ前記各スリップリング２６ａ、２６ｂ方向に付勢されている。

また、前記第２ブラシ３０ａ、３０ｂの後端部と前記一方側端子３１ａ、３１ａとの間には、可撓性を有する一対のピグテールハーネス３３ａ、３３ｂが溶接固定されて、前記両者を電気的に接続している。このピグテールハーネス３３ａ、３３ｂは、その長さが前記第２ブラシ３０ａ、３０ｂが前記各コイルスプリング３２ａ、３２ｂによって最大に進出した際に、前記各摺動部２９ａ、２９ｂから脱落しないように、その最大摺動位置を規制する長さに設定されている。

また、前記ブラシ保持部２８ａの基部側外周に形成された円環状の嵌着溝内に、環状シール部材３４が嵌着保持されており、前記ブラシ保持部２８ａが前記保持用孔３ｃに挿通された際に、前記シール部材３４が前記円筒壁３ｂの先端面に弾接してブラシ保持部２８ａ内をシールするようになっている。

前記コネクタ部２８ｂは、上端部に図外の雄型端子が挿入される前述の嵌合溝２８ｄに臨む前記他方側端子３１ｂ、３１ｂが前記雄型端子を介してコントローラであるコントロールユニット５６に電気的に接続されている。

前記ブラケット部２８ｃ、２８ｃは、図２に示すように、ほぼ三角形状に形成されて、両側部にボルト挿通孔２８ｅ、２８ｅが貫通形成されている。この各ボルト挿通孔２８ｅ、２８ｅには、前記カバー本体３ａに形成された図外の一対の雌ねじ孔に螺着する各ボルトが挿通されて各ブラケット部２８ｃ、２８ｃを介して前記ブラシ保持体２８がカバー本体３ａに固定されるようになっている。

前記モータ出力軸１３と偏心軸部３９は、前記カムボルト１０の頭部１０ａ側の軸部１０ｂの外周面に設けられた小径ボールベアリング３７と、前記従動部材９の円筒部９ｂの外周面に設けられて小径ボールベアリング３７の軸方向側部に配置された前記ニードルベアリング３８とによって回転自在に支持されている。

前記小径ボールベアリング３７は、内輪３７ａが前記従動部材９の円筒部９ｂの段差状前端縁とカムボルト１０の頭部端面１０ｃとの間に挟持状態に固定されている一方、外輪３７ｂが前記モータ出力軸１３の段差部１３ｃ付近の外周面に圧入固定されていると共に、前記段差部１３ｃの内側段差面に当接して軸方向の位置決めがなされている。

前記ニードルベアリング３８は、偏心軸部３９の内周面に圧入された円筒状のリテーナ３８ａと、該リテーナ３８ａの内部に回転自在に保持された複数の転動体であるニードルローラ３８ｂとから構成されている。前記リテーナ３８ａは、軸方向一端が小径ボールベアリング３７の外輪３７ｂの対向側面に当接している一方、ニードルローラ３８ｂは、前記従動部材９の円筒部９ｂの外周面を転動している。

また、前記モータ出力軸１３(偏心軸部３９)の外周面と前記ハウジング５の延出部５ｄの内周面との間には、減速機構８の内部から電動モータ１２内への潤滑油のリークを阻止する小径なオイルシール４６が設けられている。この小径オイルシール４６は、前記延出部５ｄ内周に固定された基部４６ａと、該基部４６ａの内周部に一体に設けられて、内周が前記モータ出力軸１３の大径部１３ａ外周面に摺接したシール部４６ｂと、該シール部４６ｂを大径部１３ａの外周面方向に付勢するバックアップスプリングとから構成されている。また、この小径オイルシール４６は、前記延出部５ｄを介して前記コイル１８に軸方向から十分に近接配置されている。

前記コントロールユニット５６は、図外のクランク角センサやエアーフローメータ、機関の冷却水温度を検出する水温センサ、機関の油温を検出する油温センサ及びアクセル開度センサなど各種のセンサ類から情報信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、機関制御を行うと共に、前記コネクタ端子３１ｂや第２ブラシ３０ａ、３０ｂなどを介してコイル１８に制御電流を出力してモータ出力軸１３の回転制御を行うようになっている。

また、このコントロールユニット５６は、例えば車両のドアのロック解除状態を検出する始動兆候検出手段としての始動兆候検出回路５７を有している。

この始動兆候検出回路５７は、機関停止後に、前記水温センサで検出した機関水温が所定以下の低温状態にあるときに、ドアロックの解除操作が行われると、この解除信号を検出して前記電動モータ１２のコイル１８に通電を開始して、クランキングが開始するまでの間、通電を継続するようになっている。

なお、始動兆候検出回路５７は、車両ドアロック解除信号の他に、該ドアの開信号例えばトランクリッドの開信号など、例えば運転者が機関を始動前（クランキング前）の事象を検出してコイル１８に通電することも可能である。

前記減速機構８は、図１及び図３に示すように、偏心回転運動を行う前記偏心軸部３９と、該偏心軸部３９の外周に設けられた中径ボールベアリング４７と、該中径ボールベアリング４７の外周に設けられた前記ローラ４８と、該ローラ４８を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する前記保持器４１と、該保持器４１と一体の前記従動部材９と、から主として構成されている。前記偏心軸部３９と中径ボールベアリング４７によって偏心カム機構が構成されている。

前記偏心軸部３９は、段差径の円筒状に形成されて、前端側が前述したモータ出力軸１３の大径部１３ａに軸方向から一体に結合されている共に、外周面に形成されたカム面３９ａの軸心Ｙがモータ出力軸１３の軸心Ｘから径方向へ僅かに偏心している。

前記中径ボールベアリング４７は、前記ニードルベアリング３８の径方向位置で全体がほぼオーバーラップする状態に配置され、内輪４７ａと外輪４７ｂ及び両輪４７ａ、４７ｂとの間に介装されたボール４７ｃとから構成されている。前記内輪４７ａは、前記偏心軸部３９のカム面３９ａに圧入固定されているのに対して、前記外輪４７ｂは、軸方向で固定されることなくフリーな状態になっている。つまり、この外輪４７ｂは、軸方向の電動モータ１２側の一端面がどの部位にも接触せず、また軸方向の他端面がこれに対向する保持器４１の内側面との間に微小な隙間が形成されてフリーな状態になっている。

また、この外輪４７ｂの外周面には、前記各ローラ４８の外周面が転動自在に当接していると共に、この外輪４７ｂの外周側には、円環状の隙間が形成されて、この隙間によって中径ボールベアリング４７全体が前記偏心軸部３９の偏心回転に伴って径方向へ偏心移動可能になっている。

前記各ローラ４８は、鉄系金属によって形成され、前記中径ボールベアリング４７の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ前記内歯構成部１９の内歯１９ａに嵌入すると共に、保持器４１のローラ保持孔４１ｂの両側縁によって周方向にガイドされつつ径方向に揺動運動させるようになっている。

前記減速機構８の内部には、潤滑油供給手段によって潤滑油が供給されるようになっている。この潤滑油供給手段は、前記シリンダヘッド４０の軸受４２の内部に形成されて、図外のメインオイルギャラリーから潤滑油が供給される油供給通路と、図１に示すように、前記カムシャフト２の内部軸方向に形成されて、前記油供給通路にグルーブ溝を介して連通した油供給孔５１と、前記従動部材９の内部軸方向に貫通形成されて、一端が該油供給孔５１に環状通路５１ａを介して開口し、他端が前記ニードルベアリング３８と中径ボールベアリング４７の付近に開口した前記小径なオイル孔５２と、から構成されている。

この潤滑油供給手段によって、前記空間部４４に潤滑油が供給されて、ここから中径ボールベアリング４７や各ローラ４８を潤滑すると共に、さらには偏心軸部３９とモータ出力軸１３の内部に流入してニードルベアリング３８や小径ボールベアリング３７などの可動部の潤滑に供されるようになっている。また、前記空間部４４内に流入した潤滑油は、前記小径オイルシール４６によってハウジング５内へのリークが阻止されるようになっている。
前記電動モータ１２と減速機構８の隣接配置は、前記電動モータ１２と前記減速機構８が一体的に構成されていることを含み、モータ出力軸１３(偏心軸部３９)が減速機構８内部に挿通しており、電動モータ１２のハウジング本体５ａが減速機構８のケーシングであるスプロケット本体１ａ一体的に構成されている。
〔本実施形態の作用〕
以下、本実施形態の作用について説明する。まず、機関のクランクシャフトが回転駆動するとタイミングチェーン４２を介してタイミングスプロケット１が回転して、その回転力が内歯構成部１９と雌ねじ形成部６を介してハウジング５、つまり電動モータ１２が同期回転する。一方、前記内歯構成部１９の回転力が、各ローラ４８から保持器４１及び従動部材９を経由してカムシャフト２に伝達される。これによって、カムシャフト２の回転カムが吸気弁を開閉作動させる。

そして、機関始動後の所定の機関運転時には、前記コントロールユニット５６から各端子片３１，３１や各ピグテールハーネス３２ａ、３２ｂ、第２ブラシ３０ａ、３０ｂ、各スリップリング２６ａ、２６ｂなどを介して電動モータ１２のコイル１８に通電される。これによって、モータ出力軸１３が回転駆動され、この回転力が減速機構８を介してカムシャフト２に減速された回転力が伝達される。

すなわち、前記モータ出力軸１３の回転に伴い偏心軸部３９が偏心回転すると、各ローラ４８がモータ出力軸１３の１回転毎に保持器４１の各ローラ保持孔４１ｂで径方向へガイドされながら前記内歯構成部１９の１つの内歯１９ａを乗り越えて隣接する他の内歯１９ａに転動しながら移動し、これを順次繰り返しながら円周方向へ転接する。この各ローラ４８の転接によって前記モータ出力軸１３の回転が減速されつつ前記従動部材９に回転力が伝達される。このときの減速比は、前記ローラ４８の個数などによって任意に設定することが可能である。

これにより、カムシャフト２がタイミングスプロケット１に対して正逆相対回転して相対回転位相が変換されて、吸気弁の開閉タイミングを進角側あるいは遅角側に変換制御するのである。この結果、吸気弁の開閉タイミングが進角側あるいは遅角側へ最大に変換されて、機関の燃費や出力の向上が図れる。

なお、前記タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の正逆相対回転の最大位置規制(角度位置規制)は、前記ストッパ凸部６１ｂの各側面が前記ストッパ凹溝２ｂの各対向面２ｃ、２ｄのいずれか一方に当接することによって行われる。

さらに、本実施形態では、例えば機関停止して長時間が経過し、前記機関を始動する前の機関温度が所定以下の状態にある場合に、例えば運転手が車両を始動するためにドアのロック解除操作を行った際に、このロック解除信号を前記始動兆候検出回路５７が検出して、該始動兆候検出回路５７がコントロールユニット５６を介して即座に前記電動モータ１２のコイル１８に通電を開始する信号を出力する。

すなわち、図６のタイムチャート図に示すように、前記始動兆候検出回路５７が、機関始動の兆候であるドアロック解除信号を検出して、この解除信号をコントロールユニット５６に出力し、このコントロールユニット５６から前記コイル１８に通電を開始する。この通電継続時間は、機関始動のためにイグニッションスイッチをオン操作する直前まで続き、通常は約１０〜２０秒である。この通電時間が経過すると、コイル１８への通電を遮断する。前記コイル１８への通電量は、前記モータ軸１３を回転駆動させない程度の電流量である。

その後、イグニッションスイッチをオン操作すると、イニシャライズされると、コントロールユニット５６から電動モータ１２のコイル１８に再び通電されるが、この電流はモータ軸１３を回転駆動させるための電流量であり、これによって、減速機構８を作動させて前記カムシャフト２がタイミングスプロケット１に対して正逆相対回転して相対回転位相を機関始動に適した最進角と最遅角の間の中間位相位置に変換制御される。その後、クランキングが開始される。

なお、前記始動兆候検出回路５７で検出された後のコントロールユニット５６からのコイル１８への通電は、一定時間継続して行われるが、クランキングが開始した後は通電が停止されて、その後は、前述のように、機関運転状態に応じて前記コントロールユニット５６から通常の位相変更機構４の作動用の電流が前記コイル１８に供給されることになる。

このように、始動前の一定時間にコイル１８に通電することによって該コイル１８を発熱させて前記隔壁５ｂに伝熱することによって、前記小径オイルシール４６を暖めると共に、減速機構８の各ローラ４８、ボールベアリング４７などの各構成部材を介して内部の潤滑油を暖めることができるため、その後の減速機構８の作動の応答性を向上させることができる。

すなわち、前記小径オイルシール４６は、低温時には、内周側のゴム製のシール部材４６ｂが硬化して柔軟性が低下していると共に、バップアップスプリングのばね力によって縮径する方向に付勢されていることから、モータ出力軸１３の外周面に対する緊締力が大きくなる。このため、クランキング初期に、前記オイルシール４６とモータ出力軸１３の外周面モータとの間のフリクションが大きくなって、出力軸１３の速やかな回転が得られなくなる。また、減速機構８内の潤滑油は、粘性が高くなってボールベアリング４７などが粘性抵抗によって作動性が悪化してしまう。また、前記オイルシール４６側では、シール部４６ｂに付着した潤滑油の高い粘性も影響している。

そこで、本実施形態では、前記コイル１８への通電による発熱によって隔壁５ｂを介して前記小径オイルシール４６を暖めて柔軟性を速やかに回復させることができると共に、減速機構３内の潤滑油の粘性も速やかに低下させることができる。ちなみに、前記コイル１８への通電を５秒以上継続すると、コイル１８の発熱は約４０℃まで急激に上昇する。したがって、前記各構成部材や潤滑油を短時間で暖めることができるのである。

したがって、機関始動時の位相変更機構４によるカムシャフト２の相対回転位相を変換する速度は、図６の下側に示すように、前記コイル１８に予め通電されない従来の場合（破線）は、前記クランキング開始時点から電動モータ１２を駆動するためにコイル１８に通電を開始すると、駆動までの立ち上がり速度が約８ｓｅｃで駆動が開始する。これに対して、本実施形態にように、コイル１８に予め通電した場合（実線）は、駆動までの立ち上がり速度が約２ｓｅｃとなり、極めて短時間となる。したがって、位相変更機構４（ＶＴＣ）の作動応答性が良好になり、機関始動性の向上が図れる。

このように、本実施形態では、始動兆候検出回路５７を介して機関のクランキング開始前にコイル１８に通電して発熱させて、オイルシール４６の柔軟性を回復させると共に、潤滑油の粘度を低下させることによってオイルシール４６とモータ出力軸１３との間のフリクションや減速機構８の各構成部品のフリクションを低減できるからである。

図７は減速機構８内の潤滑油の温度と位相変更機構４（減速機構８）のフリクションとの関係を実験によって検証したもので、予めコイル１８に通電していない従来の場合（細い実線）と、本実施形態のように、予めコイル１８に通電している場合（太い実線）とを比較してみると、機関始動開始後の所定時間経過は、潤滑油の温度上昇と共に両者ともフリクションが小さくなっているが、始動初期において従来では、潤滑油のフリクションが大きくなっているのに対して、本実施形態では、フリクションが十分小さくなっている。これは、前述したように、コイル１８への通電により潤滑油の粘性が大きく異なっていることに起因するである。

よって、本実施形態では、機関の低温始動時における潤滑油の粘性などに起因する大きなフリクションの発生を効果的に抑制できるので、位相変更機構４による機関始動初期での前記吸気弁の開閉タイミングの制御応答性が向上して、良好な始動性が得られる。
の作動応答性を向上させることができる。

なお、前記機関停止時に、前記位相変更機構４によってカムシャフト２を予め低温始動に適した相対回転位相、例えば中間回転位相に制御固定されている場合は、始動兆候検出回路によってコイル１８に予め通電する必要は必ずしもないが、常に予め通電するように設定しておけば、その後の位相変更機構４の作動応答性の向上に少なからず貢献できる。

また、前述のように、減速機構８が潤滑油の大きな粘性抵抗を受けることがないことから、前記電動モータ１２を出力トルクの小さなものにすることが可能になる。これによって、可変動弁装置全体の小型化と軽量化を図ることができる。

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、例えば、前記始動兆候検出回路５７によって兆候状態が検出されてコイル１８に通電される継続時間をタイマーなどによって所定時間内に設定することも可能である。

また、本実施形態では、始動兆候検出回路５７を介してコイル１８に通電される電流量は発熱させるための大きさに設定しているが、始動時の機関水温や油温に応じて前記コイル１８への電流量を減少させたり、位相変更機構４の駆動用の電流量と同じとすることも可能である。

前記実施形態では、可変動弁装置を機関の吸気弁側に設けた場合を示したが、排気弁側に設けることも可能である。この場合、機関停止時には、位相変更機構によってカムシャフトの相対回転位相を最進角側に制御する。

さらに、前記機関温度は、前記水温センサばかりか油温センサを用いることも可能である。

前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置のコントローラにおいて、
前記内燃機関の始動の兆候があった時点からクランキングを開始するまでの間に、前記電動モータに所定時間、通電を継続する際には、前記出力部材は作動しない状態でいることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
〔請求項ｂ〕請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置のコントローラにおいて、
前記内燃機関の始動の兆候があった時点からクランキングを開始するまでの間に、前記電動モータに通電する電流は最大電流であることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
〔請求項ｃ〕請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置のコントローラにおいて、
前記内燃機関の始動の兆候があった時点からクランキングを開始するまでの間は、前記電動モータへの通電を継続することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
〔請求項ｄ〕請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置のコントローラにおいて、
クランキングが開始された時点で、前記出力部材の作動が規制された状態では前記電動モータへの通電を中止することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
〔請求項ｅ〕請求項ｄに記載の内燃機関の可変動弁装置のコントローラにおいて、
クランキング中に、機関弁の作動特性を機関始動に適した状態に前記電動モータを制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
〔請求項ｆ〕請求項ｅに記載の内燃機関の可変動弁装置のコントローラにおいて、
クランキング中に前記出力部材を制御するために電動モータへ通電する電流量よりも、内燃機関の始動の兆候があった時点からクランキングが開始されるまでの間に前記電動モータへ通電する電流量の方が大きいことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
〔請求項ｇ〕請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置のコントローラにおいて、
内燃機関を停止する際には、前記出力部材の作動が規制された状態に制御した後に停止することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
〔請求項ｈ〕請求項３に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記電動モータの出力軸が減速機構の内部に挿入されて、前記出力軸が前記減速機構の一部を構成していることを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
〔請求項ｉ〕請求項ｈに記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記電動モータと減速機構との間には、前記減速機構を潤滑する潤滑油が電動モータ側へ侵入するのを規制するシール部材が設けられ、該シール部材の内周部が前記電動モータの出力軸に摺動するように配置されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
〔請求項ｊ〕請求項ｉに記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記電動モータは、ブラシ付き直流モータであって、コイルが出力軸と一体回転するように巻回されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
〔請求項ｋ〕請求項ｊに記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記シール部材を、前記コイルに軸方向から近接配置させたことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。

シール部材の温度を速やかに上昇させることができる。
〔請求項ｌ〕請求項ｊに記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記電動モータと減速機構との間に両者を隔成する金属製の隔壁を設けると共に、該隔壁と前記コイルを近接配置したことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
〔請求項ｍ〕請求項ｌに記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記隔壁の前記コイルに近接した部位は、他の部位よりも薄肉に形成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
〔請求項ｎ〕請求項３の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記可変動弁装置は、前記出力部材が回転作動することによって機関弁のバルブタイミングを変更するものであることを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
〔請求項ｏ〕請求項３に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記温度検出手段は、内燃機関の冷却水の温度を検出する水温センサであることを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
〔請求項ｐ〕請求項３に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記温度検出手段は、内燃機関の潤滑油の温度を検出する油温センサであることを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
〔請求項ｑ〕請求項３に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記始動兆候検出手段は、内燃機関が停止し、かつロックされた状態にある車両のドアのロックが解除されたことを始動兆候と判断することを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
〔請求項ｒ〕請求項ｌに記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記始動兆候検出手段によって始動の予兆が検出された時点から通常の制御を開始するまでの間に、前記出力部材は、作動範囲の最進角位置で規制されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
〔請求項ｓ〕請求項ｌに記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
前記始動兆候検出手段によって始動の兆候が検出された時点から通常の制御を開始するまでの間に、前記出力部材は作動範囲の最遅角位置で規制されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。

１…タイミングスプロケット（駆動回転体）
１ａ…スプロケット本体
２…カムシャフト
４…位相変更機構
５…ハウジング
８…減速機構
９…従動部材(出力部材)
１２…電動モータ
１３…モータ出力軸
１３ａ…大径部
１３ｂ…小径部
１３ｃ…段差部
１９…内歯構成部(内歯噛み合い部)
３９…偏心軸部(偏心カム機構、偏心カム)
４１…保持器(保持部材)
４３…大径ボールベアリング(偏心カム機構)
４３ａ…外輪
４３ｂ…内輪
４３ｄ…外輪内周面
４６…小径オイルシール
４８…ローラ
５６…コントロールユニット（コントローラ）
５７…始動兆候検出回路

Claims (8)

1. 電動モータから該電動モータに隣接した減速機構を介して伝達された動力に応じて作動する出力部材を有し、前記減速機構には潤滑油が供給されると共に、前記出力部材の作動に応じて機関弁の作動特性を変更する内燃機関の可変動弁装置に用いられる内燃機関の可変動弁装置のコントローラであって、
   前記内燃機関の温度が所定よりも低い場合には、機関始動の兆候が検出された時点からクランキングが開始されるまでの間に、前記電動モータに所定時間、通電を継続することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
2. 請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置のコントローラにおいて、
   前記内燃機関の始動の兆候があった時点からクランキングを開始するまでの間に、前記電動モータに所定時間、通電を継続する際には、前記出力部材は作動しない状態でいることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
3. 請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置のコントローラにおいて、
   クランキングが開始された時点で、前記出力部材の作動が規制された状態では前記電動モータへの通電を中止することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
4. 請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置のコントローラにおいて、
   クランキング中に、機関弁の作動特性を機関始動に適した状態に前記電動モータを制御することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
5. 請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装置のコントローラにおいて、
   クランキング中に前記出力部材を制御するために電動モータへ通電する電流量よりも、内燃機関の始動の兆候があった時点からクランキングが開始されるまでの間に前記電動モータへ通電する電流量の方が大きいことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置のコントローラ。
6. 電動モータから該電動モータに隣接した減速機構を介して伝達された動力に応じて作動する出力部材を有し、前記減速機構には潤滑油が供給されると共に、前記出力部材の作動に応じて機関弁の作動特性を変更する内燃機関の可変動弁装置に用いられる電動モータのコントローラであって、
   内燃機関の温度が所定よりも低い場合には、機関始動の兆候が検出された時点からクランキングが開始されるまでの間に、少なくとも所定時間は、前記出力部材の作動が規制された状態で前記電動モータに通電を継続することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置に用いられる電動モータのコントローラ。
7. 電動モータから該電動モータに隣接した減速機構を介して伝達された動力に応じて作動する出力部材を有し、前記減速機構には潤滑油が供給されると共に、前記出力部材の作動に応じて機関弁の作動特性を変更する内燃機関の可変動弁装置と、
   内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、
   内燃機関の始動の兆候を検出する始動兆候検出手段
   前記温度検出手段で検出された温度が所定より低い場合には、前記始動兆候手段で兆候が検出された時点から通常の制御を開始するまでの間に、前記出力部材が作動範囲の一方側に規制された状態で、さらに前記出力部材を規制方向に作動させるように、前記電動モータに所定時間、通電を継続するように前記電動モータを制御するコントローラと、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
8. 請求項７に記載の内燃機関の可変動弁システムにおいて、
   前記電動モータと減速機構との間には、前記減速機構を潤滑する潤滑油が電動モータ側へ侵入するのを規制するシール部材が設けられ、該シール部材の内周部が前記電動モータの出力軸に摺動するように配置されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。

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