JP4600379B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に関する。

従来、クランク軸及びカム軸と連動して回転する二つの回転体間の回転位相によってバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置が知られている。そして、このようなバルブタイミング調整装置の一種に、クランク軸及びカム軸の連動回転体間の回転位相を電動モータの回転に応じて調整するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開平９−６０５０９号公報 特開２００５−４８７０６号公報

さて、クランク軸及びカム軸の連動回転体間の回転位相を電動モータの回転に応じて調整するバルブタイミング調整装置（以下、「電動バルブタイミング調整装置」という）では、例えば回転位相を保持するとき、それら連動回転体と同位相で電動モータを回転させる。故に、内燃機関の回転数が高くなると、連動回転体と同位相で回転させられる電動モータの回転数も高くなる。また、一般に内燃機関の高回転数域では、バルブタイミングを決める回転位相を、内燃機関に適した位相に保持するケースが多くなる。これらのことから内燃機関の高回転数域では、電動モータを大電流で連続使用することになるため、消費電力が増大するのみならず、電動モータの通電を制御する回路が発熱して故障するおそれがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、消費電力及び故障を抑制しつつ、内燃機関に適したバルブタイミングを実現する電動バルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整する電動バルブタイミング調整装置であって、通電により回転する電動モータと、電動モータへの通電を制御する通電制御回路と、クランク軸及びカム軸のうち一方と連動して回転する第一回転体並びにクランク軸及び前記カム軸のうち他方と連動して回転する第二回転体を有し、電動モータの回転に応じて第一回転体及び第二回転体の間の回転位相（以下、解決手段の欄では、単に「回転位相」という）を調整する位相調整機構と、を備え、内燃機関の回転数が閾値を超えることを条件として、通電制御回路が電動モータへの通電を停止することにより、位相調整機構が回転位相を、最遅角位相及び最進角位相のうち一方である調整端位相まで変化させることを特徴とする。

このような請求項１に記載の発明によると、内燃機関回転数の閾値超えを条件として、通電制御回路が電動モータへの通電を停止するので、内燃機関の当該閾値超えの高回転数域では、電動モータによる消費電力や通電制御回路の発熱による故障を抑制することができる。しかも、電動モータへの通電停止により位相調整機構は、最遅角及び最進角位相のうち一方である調整端位相まで回転位相を変化させるので、バルブタイミングを決める回転位相として高回転数域の内燃機関に適した調整端位相を、当該通電停止にもかかわらず実現できるのである。

また、請求項１に記載の発明によると、電動モータが第一回転体と同位相で回転することにより、位相調整機構が第二回転体を第一回転体と同位相で回転させ、電動モータが第一回転体に対して遅角側へ相対回転することにより、位相調整機構が第二回転体を第一回転体に対して調整端位相側へ相対回転させる。このような構成では、第一回転体と同位相で回転する電動モータへの通電が停止されると、見かけ上、電動モータは第一回転体に対して遅角側へと相対回転する。この場合、位相調整機構が第二回転体を第一回転体に対して調整端位相側へ相対回転させることになるので、回転位相が調整端位相まで確実に変化する。

さらに、請求項１に記載の発明によると、閾値は、電動モータが第一回転体と同位相且つ最高回転数で回転すると仮定したときの内燃機関の回転数よりも低く設定される。このような設定によれば、内燃機関の閾値以下の回転数域では、電動モータを第一回転体と同位相で回転させる際の回転数が必ず最高回転数よりも低くなる。故に、電動モータが回転数不足によって第一回転体、ひいては第二回転体と同位相で回転し得なく事態を回避することができる。

さて、上述したことから閾値は、高回転数域の内燃機関に適したバルブタイミングを実現するための条件値と考えることができる。故に、請求項１に記載の発明では、内燃機関に応じて閾値が決まると、当該閾値での内燃機関回転時に第一回転体と同位相で回転する電動モータの回転数を超える限りにおいて、電動モータの最高回転数を可及的に低く設定することができる。したがって、その場合には、最高回転数のより低い電動モータを選択して、小型化や低コスト化を図ることができる。

但し、電動モータの最高回転数が低くなり過ぎると、位相調整機構において所望の応答性を確保することが困難となるおそれがある。そこで、請求項１に記載の発明によると、電動モータの回転を減速して第二回転体の回転へ変換することにより回転位相を調整する位相調整機構には、電動モータ及び第二回転体の間の実際の減速比である実減速比と、電動モータの回転変化時における第二回転体の回転変化の最低応答速度とが設定されており、特に実減速比は、電動モータの回転が第一回転体と同位相での回転から最高回転数での回転へ変化するときに、位相調整機構が当該最高回転数での回転を減速して第二回転体の回転を最低応答速度で変化させるための減速比以下とされる。このような実減速比設定によれば、電動モータの最高回転数が低く設定されたとしても、第二回転体の回転変化に必要な最低応答速度を確保することができる。

また、位相調整機構では、実減速比が小さくなり過ぎると、内燃機関からトルクの伝達を受ける第二回転体を電動モータの回転によって回転させるために必要な電動モータの負荷が、増大するおそれがある。そこで、請求項２に記載の発明によると、実減速比は、位相調整機構が電動モータの回転を減速して第二回転体を内燃機関からの伝達トルクに抗して回転させるための必要減速比以上とされる。このような実減速比設定によれば、内燃機関からのトルク伝達にかかわらず、電動モータの負荷増大を抑えて第二回転体を回転させることができる。

尚、請求項３に記載の発明のように、第一及び第二回転体のうち少なくとも一方に設けられた歯車部に遊星歯車が噛合してなり、当該噛合部分に潤滑流体が供給される位相調整機構では、低温時等に潤滑流体の粘度が上昇することによっても、電動モータの負荷が増大する。しかし、電動モータの負荷が内燃機関からのトルク伝達に起因して増大することについては、上述した必要減速比以上の実減速比設定によって軽減されるので、当該負荷の過度な増大を抑制しつつ位相調整機構を潤滑して耐久性を高めることができる。

請求項４に記載の発明によると、通電制御回路が電動モータへの通電を停止することにより、位相調整機構が回転位相を、内燃機関の始動を許容する調整端位相まで変化させる。故に、電動モータへの通電が異常により停止したとしても、内燃機関の始動を許容する調整端位相まで自動的に到達させることができる。これにより、電動バルブタイミング調整装置の異常に起因して内燃機関の始動が困難となる事態を回避できるので、フェイルセーフ性が高くなる。

請求項５に記載の発明によると、調整端位相において第二回転体を第一回転体に対して留めるストッパ手段を備える。このようなストッパ手段によれば、第一回転体に対して調整端位相側へと相対回転する第二回転体は、調整端位相まで達すると、第一回転体に対して留められることになるので、調整端位相を正確に実現することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置１を示している。バルブタイミング調整装置１は車両に搭載され、内燃機関のクランク軸（図示しない）からカム軸２へ機関トルクを伝達する伝達系に設けられる。バルブタイミング調整装置１はトルク発生系４及び位相調整機構８等を組み合わせてなり、内燃機関に適したバルブタイミングを逐次実現する。尚、本実施形態においてカム軸２は内燃機関の吸気弁（図示しない）を開閉するものであり、バルブタイミング調整装置１は当該吸気弁のバルブタイミングを調整する。

まず、トルク発生系４について説明する。トルク発生系４は、電動モータ５及び通電制御回路６を備えている。

電動モータ５は例えばブラシレスモータ等であり、通電によってモータ軸７に制御トルクを発生させて当該モータ軸７を回転させる。通電制御回路６はマイクロコンピュータ及びモータドライバ等から構成されており、電動モータ５の外部及び／又は内部に配置されている。通電制御回路６は電動モータ５と電気的に接続されており、内燃機関の運転状況に応じて電動モータ５への通電を制御する。この制御された通電を受けて電動モータ５は、モータ軸７に発生させる制御トルクを調整する。

次に、位相調整機構８について説明する。位相調整機構８は、駆動側回転体１０、従動側回転体２０、遊星キャリア４０及び遊星歯車５０を備えている。

駆動側回転体１０は、共に有底筒状に形成された歯車部材１２及びスプロケット１３を同軸上に螺子止めしてなり、要素２０，４０，５０を収容する収容室１１を内部に形成している。歯車部材１２の周壁部は、歯先円が歯底円の内周側にある駆動側内歯車部１４を形成している。スプロケット１３には、径方向外側へ突出する複数の歯１６が設けられている。スプロケット１３は、それらの歯１６とクランク軸の複数の歯との間で環状のタイミングチェーン（図示しない）が巻き掛けられることにより、クランク軸と連繋する。したがって、クランク軸から出力された機関トルクがタイミングチェーンを通じてスプロケット１３に入力されるときには、駆動側回転体１０はクランク軸と連動して回転する。このとき本実施形態では、駆動側回転体１０の回転方向が図２，３の反時計方向となり、また駆動側回転体１０の回転数がクランク軸の回転数の半値（１／２）となる。

図１，２に示すように、従動側回転体２０は有底筒状に形成され、スプロケット１３の内周側に同心的に配置されている。従動側回転体２０の周壁部は、歯先円が歯底円の内周側にある従動側内歯車部２２を形成している。従動側内歯車部２２は、駆動側内歯車部１４に対して軸方向へずれて位置する形態でスプロケット１３の内周側に嵌合している。

図１に示すように従動側回転体２０の底壁部は、カム軸２に同軸上にボルト固定されて連繋する連繋部２４を形成している。この連繋部２４とカム軸２との連繋によって従動側回転体２０は、カム軸２と連動して回転可能となっており、また駆動側回転体１０に対して相対回転可能となっている。尚、図２，３では、駆動側回転体１０に対する進角側への相対回転方向を矢印Ｘにて示し、駆動側回転体１０に対する遅角側への相対回転方向を矢印Ｙにて示している。

図１〜３に示すように、遊星キャリア４０は筒状に形成され、電動モータ５のモータ軸７から制御トルクが入力される入力部４１を内周部によって形成している。回転体１０，２０及びモータ軸７に対して同心的な入力部４１には複数の嵌合溝部４２が開口しており、それら溝部４２に嵌合する継手４３を介して遊星キャリア４０がモータ軸７に連繋している。この連繋により遊星キャリア４０は、モータ軸７と一体に回転可能となっており、また回転体１０，２０に対して相対回転可能となっている。

遊星キャリア４０はさらに、歯車部１４，２２に対して偏心する偏心部４４を外周部によって形成している。偏心部４４は、遊星歯車５０の中心孔部５１の内周側にベアリング４５を介して嵌合している。

遊星歯車５０は段付筒状に形成され、偏心部４４に対して同心的に配置されている。即ち遊星歯車５０は、歯車部１４，２２に対しては偏心して配置されている。遊星歯車５０は、歯先円が歯底円の外周側にある駆動側外歯車部５２及び従動側外歯車部５４を、それぞれ大径部分及び小径部分によって一体に形成している。駆動側外歯車部５２は駆動側内歯車部１４の内周側に配置され、当該歯車部１４と噛合している。駆動側外歯車部５２に対して軸方向へずれて位置する従動側外歯車部５４は従動側内歯車部２２の内周側に配置され、当該歯車部２２と噛合している。これらの噛合状態下、遊星歯車５０は、偏心部４４の偏心中心周りに自転しつつ偏心部４４の回転方向へ公転する遊星運動を実現可能となっている。

以上の構成により位相調整機構８には、電動モータ５の回転を減速して従動側回転体２０の回転へと変換する差動歯車式の遊星機構部６０が形成されている。そして、このような遊星機構部６０を備えた位相調整機構８は、バルブタイミングを決める回転体１０，２０間の回転位相を電動モータ５の回転に応じて調整する。

具体的には、通電制御回路６の制御に従って電動モータ５が制御トルクを調整することによりモータ軸７が駆動側回転体１０と同位相で回転するときには、遊星歯車５０が歯車部１４，２２との噛合位置を保ちつつ、従動側回転体２０を駆動側回転体１０と同位相で回転させる。即ち、電動モータ５が回転体１０，２０と連れ回りして回転体１０，２０間の調整位相を変化させないので、バルブタイミングが保持される。

制御トルクの調整によりモータ軸７が駆動側回転体１０に対して進角側Ｘへ相対回転するときには、遊星歯車５０が歯車部１４，２２との噛合位置を変化させつつ遊星運動することにより、従動側回転体２０が駆動側回転体１０に対する進角側Ｘへと相対回転する。即ち、駆動側回転体１０に対して従動側回転体２０の回転位相が進角するので、バルブタイミングも進角する。

制御トルクの調整又は通電制御回路６から電動モータ５への通電停止によりモータ軸７が駆動側回転体１０に対して遅角側Ｙへ相対回転するときには、遊星歯車５０が歯車部１４，２２との噛合位置を変化させつつ遊星運動することにより、従動側回転体２０が駆動側回転体１０に対する遅角側Ｙへと相対回転する。即ち、駆動側回転体１０に対して従動側回転体２０の回転位相が遅角するので、バルブタイミングも遅角する。

次に、バルブタイミング調整装置１の特徴部分について詳細に説明する。

（ストッパ構造）
図１，２に示すように、駆動側回転体１０のスプロケット１３には、その内周面に開口するストッパ溝部７０が周方向に複数形成されている。また、従動側回転体２０には、従動側内歯車部２２の外周側へ突出するストッパ突部７２が周方向に複数形成されている。各ストッパ突部７２は、それぞれ対応するストッパ溝部７０内に挿入されており、駆動側回転体１０に対する進角側Ｘ及び遅角側Ｙへ揺動可能となっている。これらストッパ突部７２のうちの少なくとも一つが対応ストッパ溝部７０の端部７４，７６に当接することによって、回転体１０，２０間の回転位相の調整端が一義的に決められることとなる。

具体的には、少なくとも一つのストッパ突部７２が対応ストッパ溝部７０の進角側Ｘの端部７４に当接するときには、従動側回転体２０が駆動側回転体１０に対する最進角位相（以下、単に「最進角位相」という）に留められる。

また一方、少なくとも一つのストッパ突部７２が対応ストッパ溝部７０の遅角側Ｙの端部７６に当接するときには、従動側回転体２０が駆動側回転体１０に対する最遅角位相（以下、単に「最遅角位相」という）に留められる。故に、電動モータ５への通電が停止することによって、位相調整機構８が駆動側回転体１０に対する従動側回転体２０の回転位相を遅角側へと変化させるときには、図２に示すように当該回転位相が最遅角位相にまで達し、そこで保持されることとなる。

ここで、吸気弁のバルブタイミングを調整する装置１においては、最遅角位相が、内燃機関の始動を許容する始動時位相に設定されている。それ故、内燃機関の運転中（以下、機関運転中という）に通電制御回路６等の異常が生じて電動モータ５への通電が停止したとしても、駆動側回転体１０に対する従動側回転体２０の回転位相を位相調整機構８により始動時位相まで変化させて、その状態で内燃機関の次の始動に備えることができるのである。

（潤滑構造）
図１に示すように、従動側回転体２０の連繋部２４には、それを貫通する供給流路８０が周方向に複数形成されている。各供給流路８０の入口は、カム軸２において内燃機関用のポンプ９から潤滑油が導入される導入流路３に連通している。また、各供給流路８０の出口は、従動側内歯車部２２の内周側において収容室１１に連通している。これらの構成により、内燃機関の運転中に導入流路３へと導入された潤滑油は、各供給流路８０を通じて遊星機構部６０まで供給され、歯車部２２，５４間及び歯車部１４，５２間を順次流動して潤滑する。

このように潤滑油が供給される遊星機構部６０を備えた位相調整機構８では、低温時等に潤滑油の粘度が上昇すると、電動モータ５の回転により従動側回転体２０を回転させて駆動側回転体１０に対し相対回転させるのに必要な制御トルク（以下、「必要制御トルク」という）が増大する。それ故、必要制御トルクが他の要因によっても増大する場合には、電動モータ５の負荷が過大となるため、望ましくない。ところが、機関運転中は、図４に示す如き変動トルクが吸気弁の駆動反力によって発生するため、それがカム軸２から従動側回転体２０へと伝達されて位相調整機構８を通じてモータ軸７に作用すると、それに抗して従動側回転体２０を回転させる分、必要制御トルクが増大してしまう。

そこで位相調整機構８では、下記式（１）で表される要素７，２０間の実減速比Ｒｒについて、変動トルク起因の必要制御トルクが粘度上昇起因の必要制御トルクの設定率Ｓ％以下となるように、設定している。尚、式（１）においてＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４は、それぞれ各歯車部１４，２２，５２，５４の歯数を表している。
Ｒｒ＝（Ｚ２／Ｚ４・Ｚ３／Ｚ１）／（Ｚ２／Ｚ４・Ｚ３／Ｚ１−１） ・・・（１）

ここで具体的には、粘度上昇起因の必要制御トルクをＴｃ、カム軸２における変動トルクの平均トルクをＴｖ（図４参照）、従動側回転体２０からモータ軸７までのトルク伝達効率をＥ％と定義する。そして、上記設定率Ｓ％を実現しつつ変動トルクの平均トルクＴｖに抗して従動側回転体２０を回転させるために必要な減速比Ｒｌを、下記式（２）に従って算出し、当該必要減速比Ｒｌ以上の値に実減速比Ｒｒを設定する。例えば、Ｔｃ＝０．４Ｎｍ、Ｔｖ＝３Ｎｍ、Ｅ＝６０％、Ｓ＝５％の場合には、Ｒｌ＝９０となるので、Ｒｒ≧９０を満たす実減速比Ｒｒを設定することになる。したがって、このような設定によれば、電動モータ５の負荷を軽減することができるのである。
Ｒｌ＝（Ｔｖ・Ｅ）／（Ｔｃ・Ｓ） ・・・（２）

（通電制御）
図１に示すように、通電制御回路６には、内燃機関のクランク軸の回転を検出する回転センサ９０が電気的に接続されている。通電制御回路６は、この回転センサ９０から与えられる検出信号からクランク軸の回転数を逐次割り出し、電動モータ５の通電制御に利用する。そして、特に本実施形態の通電制御回路６は、図５に示すように、割り出したクランク軸の回転数が閾値Ｎｔｈを超える高回転数域Ｗｈにおいて、電動モータ５への通電を強制的に停止してその電流を零値とするのであり、それによって回転体１０，２０間の回転位相を最遅角位相まで変化させるのである。

ここで、最遅角位相については、上述した始動時位相としてのみならず、機関出力の点において高回転数域Ｗｈの内燃機関に適した位相としても、設定されている。故に、電動モータ５への通電停止にもかかわらず、回転体１０，２０間の回転位相を自動で最遅角位相に保持可能な本実施形態では、無駄な電力消費並びに通電制御回路６の発熱による故障が抑制されると同時に、内燃機関の出力向上が図られるのである。

また、閾値Ｎｔｈについては、それを超える高回転数域Ｗｈでの最遅角位相への保持によって所望の機関出力が得られる限りにおいて、電動モータ５が回転体１０，２０と同位相且つ最高回転数Ｍｍで回転すると仮定したときのクランク軸の回転数Ｎａ（図５参照）よりも、低く設定されている。それ故、クランク軸の閾値Ｎｔｈ以下の中低回転数域Ｗｍｌでは、電動モータ５を回転体１０，２０と同位相で回転させてバルブタイミングを保持する際に、電動モータ５の回転数が最高回転数Ｍｍよりも必ず低くなる。したがって、電動モータ５が回転数不足となって回転体１０，２０との同位相回転を実現し得なく事態を回避することができる。尚、電動モータ５の最高回転数Ｍｍは、モータ自体の仕様として予めメカ的に設定されているものであってもよいし、通電制御回路６等によって制御的に実現されるものであってもよい。

さて、電動モータ５の回転体１０，２０と同位相且つ最高回転数Ｍｍでの回転仮定時のクランク軸回転数Ｎａよりも閾値Ｎｔｈが低いということは、内燃機関に応じて決まる閾値Ｎｔｈに対して当該回転数Ｎａは高ければよいということになる。故に、電動モータ５の最高回転数Ｍｍについては、それに対応する回転数Ｎａが閾値Ｎｔｈを超える限りにおいて、可及的に低回転数に設定することができるので、小型且つ安価な電動モータ５の使用が可能となる。

但し、電動モータ５の最高回転数Ｍｍが低くなり過ぎる場合、位相調整機構８において応答性の確保が困難となるおそれがある。そこで位相調整機構８では、電動モータ５の回転変化時における従動側回転体２０の回転変化の応答速度として最低限必要な最低応答速度ωを、電動モータ５の最高回転数Ｍｍにて実現できるように、実減速比Ｒｒが設定されている。尚、本実施形態において最低応答速度ωは、回転体１０，２０間の回転位相変化を目的とした電動モータ５の回転変化時における、従動側回転体２０の駆動側回転体１０に対する相対回転角速度として、表されるものである。

ここで具体的には、電動モータ５の回転が駆動側回転体１０と同位相での回転から最高回転数Ｍｍでの回転へ変化するとき、当該同位相での回転数Ｍｓに対する最高回転数Ｍｍの偏差（＝Ｍｍ−Ｍｓ）は、図６に示すようにクランク軸の回転数に対して線形関係を示す。そして、このような関係を満たす回転数Ｍｓのうち設定回転数Ｍｓｓ（対応するクランク軸回転数は図６のＮｓｓ）から最高回転数Ｍｍへの変化時に最低応答速度ωを実現するとして、それに必要な減速比Ｒｈを下記式（３）に従って算出し、当該減速比Ｒｈ以下の値に実減速比Ｒｒを設定する。例えば、Ｍｍ＝３０００ｒｐｍ、Ｍｓｓ＝１０００ｒｐｍ、ω＝１００°ＣＡの場合には、（Ｍｍ−Ｍｓｓ）＝２０００ｒｐｍ／６０ｓ・７２０°ＣＡであることから、Ｒｈ＝２４０となるので、Ｒｈ≦２４０を満たす実減速比Ｒｒを設定することになる。したがって、このような設定によれば、電動モータ５の最高回転数Ｍｍが低くなったとしても、位相調整機構８に要求される最低応答速度ωを十分に確保することができるのである。尚、上述において「°ＣＡ」は、回転数がクランク軸の半値となるカム軸２の回転角度を表す単位である。
Ｒｈ＝（Ｍｍ−Ｍｓｓ）／ω ・・・（３）

以上、本発明の一実施形態について説明したが、当該実施形態では、駆動側回転体１０が「第一回転体」に相当し、従動側回転体２０が「第二回転体」に相当し、駆動側回転体１０に対する従動側回転体２０の最遅角位相が「調整端位相」に相当し、ストッパ溝部７０及びストッパ突部７２が「ストッパ手段」に相当する。

（他の実施形態）
本発明は、上述した実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

例えば、通電制御回路６としては、クランク軸回転数の閾値Ｎｔｈ超えと他の条件とが共に成立した場合には、電動モータ５への通電を停止するが、クランク軸回転数が閾値Ｎｔｈ超えても当該他の条件が成立しない場合には、電動モータ５への通電を停止しないで、制御トルクの調整を継続するものであってもよい。また、通電制御回路６としては、クランク軸回転数に代えて又は加えて、カム軸２の回転数を電動モータ５の通電制御、特に閾値超えを条件とする通電制御に利用するものであってもよい。但し、上述の実施形態においてカム軸２の回転数を閾値超えを条件とする通電制御に利用するよう変更する場合、当該閾値については、クランク軸回転数の場合のＮｔｈの半値に設定される。

位相調整機構８としては、回転体１０がカム軸２と連動回転し、回転体２０がクランク軸と連動回転するものであってもよい。また、位相調整機構８としては、電動モータ５への通電停止によって回転体１０，２０間の回転位相を最進角位相まで変化させるものであってもよい。さらにまた、位相調整機構８としては、クランク軸及びカム軸２の連動回転体１０，２０の双方に設けられた歯車部１４，２２に遊星歯車５０が噛合してなる遊星機構部６０を備えたもの以外であっても、本発明の作用効果が得られる限りにおいて、各種構成の機構を適宜採用することができる。例えば、先述した特許文献２に開示されるように、クランク軸及びカム軸の連動回転体のうち一方に設けられた歯車部に遊星歯車が噛合してなる機構等を、位相調整機構８として採用してもよい。

位相調整機構８の遊星機構部６０としては、歯車部１４，２２の少なくとも一方及びそれに対応する歯車部５２，５４の少なくとも一方を、それぞれ外歯車部及び内歯車部に変更してもよい。また、遊星機構部６０へ供給する潤滑流体については、内燃機関用の潤滑油以外であってもよい。

回転体１０に対して回転体２０を留めるストッパ構造（「ストッパ手段」）としては、溝部７０及び突部７２の組み合わせによるもの以外であっても、位相調整機構８の構成に応じたものを適宜採用してもよい。

そして、本発明は、吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外にも、排気弁のバルブタイミングを調整する装置や、吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置にも適用することができるのである。

本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す図であって、図２のI−I線断面図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 変動トルクについて説明するための模式図である。 図１の通電制御回路の作動を説明するための模式図である。 図１の位相調整機構の特性を説明するための模式図である。

符号の説明

１ バルブタイミング調整装置、２ カム軸、３ 導入流路、４ トルク発生系、５ 電動モータ、６ 通電制御回路、７ モータ軸、８ 位相調整機構、９ ポンプ、１０ 駆動側回転体（第一回転体）、１１ 収容室、１４ 駆動側内歯車部（歯車部）、２０ 従動側回転体（第二回転体）、２２ 従動側内歯車部（歯車部）、４０ 遊星キャリア、５０ 遊星歯車、５２ 駆動側外歯車部、５４ 従動側外歯車部、６０ 遊星機構部、７０ ストッパ溝部（ストッパ手段）、７２ ストッパ突部（ストッパ手段）、７４，７６ 端部、８０ 供給流路、９０ 回転センサ、Ｍｍ 最高回転数、Ｎａ 回転数（内燃機関の回転数）、Ｎｔｈ 閾値、Ｒｌ 必要減速比、Ｒｒ 実減速比、Ｒｈ 減速比（最低応答速度で変化させるための減速比）、Ｔｖ 変動トルクの平均トルク、Ｗｈ 高回転数域、Ｗｍｌ 中低回転数域、ω 最低応答速度

Claims (5)

1. 内燃機関においてクランク軸からのトルク伝達によりカム軸が開閉する吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置であって、
   通電により回転する電動モータと、
   前記電動モータへの通電を制御する通電制御回路と、
   前記クランク軸及び前記カム軸のうち一方と連動して回転する第一回転体並びに前記クランク軸及び前記カム軸のうち他方と連動して回転する第二回転体を有し、前記電動モータの回転に応じて前記第一回転体及び前記第二回転体の間の回転位相を調整する位相調整機構と、
   を備え、
   前記内燃機関の回転数が閾値を超えることを条件として、前記通電制御回路が前記電動モータへの通電を停止することにより、前記位相調整機構が前記回転位相を、最遅角位相及び最進角位相のうち一方である調整端位相まで変化させ、
   前記電動モータが前記第一回転体と同位相で回転することにより、前記位相調整機構が前記第二回転体を前記第一回転体と同位相で回転させ、
   前記電動モータが前記第一回転体に対して遅角側へ相対回転することにより、前記位相調整機構が前記第二回転体を前記第一回転体に対して前記調整端位相側へ相対回転させ、
   前記閾値は、前記電動モータが前記第一回転体と同位相且つ最高回転数で回転すると仮定したときの前記内燃機関の回転数よりも低く設定され、
   前記電動モータの回転を減速して前記第二回転体の回転へ変換することにより前記回転位相を調整する前記位相調整機構には、前記電動モータ及び前記第二回転体の間の実際の減速比である実減速比と、前記電動モータの回転変化時における前記第二回転体の回転変化の最低応答速度とが設定されており、
   前記実減速比は、前記電動モータの回転が前記第一回転体と同位相での回転から前記最高回転数での回転へ変化するときに、前記位相調整機構が当該最高回転数での回転を減速して前記第二回転体の回転を前記最低応答速度で変化させるための減速比以下とされることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記実減速比は、前記位相調整機構が前記電動モータの回転を減速して前記第二回転体を前記内燃機関からの伝達トルクに抗して回転させるための必要減速比以上とされることを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
3. 前記位相調整機構は、前記第一回転体及び前記第二回転体のうち少なくとも一方に設けられた歯車部に遊星歯車が噛合してなり、当該噛合部分に潤滑流体が供給されることを特徴とする請求項２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記通電制御回路が前記電動モータへの通電を停止することにより、前記位相調整機構が前記回転位相を、前記内燃機関の始動を許容する前記調整端位相まで変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記調整端位相において前記第二回転体を前記第一回転体に対して留めるストッパ手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。

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