JP4811302B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、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と排気弁とのうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整する内燃機関のバルブタイミング調整装置に関する。

従来、電動モータのモータ軸に発生させた制御トルクを位相調整機構へ与えて、当該制御トルクに応じてカム軸を回転駆動することにより、クランク軸とカム軸との間の相対位相（以下、「機関位相」という）を調整するようにした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」）が知られている。この種の電動バルブタイミング調整装置としては、電動モータへの通電を制御することにより、内燃機関の運転状況に応じて適正な制御トルクを発生させるようにしたものが、特許文献１に開示されている。

ところで、モータ軸に永久磁石が埋設された埋設磁石型ブラシレスモータ等の電動モータでは、通電の制御タイミングに対して実際のモータ通電が遅れることがある。一般に電動モータの分野では、こうした通電遅れを解消してモータ効率を高めるための方法として、通電の進角制御が広く用いられている（例えば特許文献２参照）。
特開２００５−９４８０号公報 特開２００４−１８０３９９号公報

これまで本発明者は、電動バルブタイミング調整装置において電動モータへの通電に進角制御を適用する技術について、鋭意研究を行ってきた。しかし、本発明者の研究の結果、モータ軸の実回転方向が変化するに際して進角制御を実施すると、次の問題が生じることが判明したのである。

モータ軸の実回転方向が変化する際には、モータ軸の実回転数は一旦零になる。位相調整機構では、開閉対象弁からの反力によりカムトルクが作用するカム軸をモータ軸からの制御トルクに応じて回転駆動することから、モータ軸の実回転数が零になった瞬間に図２４に示すように進角制御を実施する場合、カムトルクに抗してカム軸を回転駆動するのに必要な制御トルクが十分に得られなくなる（例えば図２４の黒丸参照）おそれがある。その結果、モータ軸がロックしてしまい、電動モータへの通電を制御する通電制御回路部（例えば駆動回路等）に大電流が流れて、故障を引き起こすおそれがあったのである。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、故障を防止する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、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と排気弁とのうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整する内燃機関の電動バルブタイミング調整装置であって、モータ軸を有し、通電により制御トルクをモータ軸に発生させる電動モータと、電動モータへの通電を進角制御する通電制御回路部と、モータ軸から与えられる制御トルクに応じてカム軸を回転駆動することにより機関位相を調整する位相調整機構とを備え、通電制御回路部は、モータ軸の実回転方向が変化するに際して進角制御を禁止する。

このような請求項１に記載の発明によると、モータ軸の実回転方向が変化するに際して電動モータへの通電に対する進角制御を禁止するので、モータ軸の実回転数が零になる瞬間に進角制御は実施されない。これにより、実回転数が零となる瞬間には、位相調整機構がカムトルクに抗してカム軸を回転駆動するのに必要な制御トルクをモータ軸において確保することができるので、当該モータ軸のロックが回避され得る。したがって、電動モータの通電制御回路部に大電流が流れて、故障が発生する事態を防止することができるのである。

請求項２に記載の発明によると、電動モータは、モータ軸の内部に永久磁石が埋設された埋設磁石型ブラシレスモータである。このような埋設磁石型ブラシレスモータでは、リラクタンストルクの発生により通電の制御タイミングに対して実際の通電が遅れ易いため、進角制御が有効となる。一方、カムトルクが作用するカム軸をモータ軸からの制御トルクに応じて位相調整機構により回転駆動する構成では、モータ軸の実回転数が零になる瞬間の進角制御が通電制御回路部の故障問題を引き起こす要因となる。しかし、上述したように、モータ軸の実回転方向が変化するに際して進角制御を禁止することによれば、埋設磁石型ブラシレスモータに対する進角制御の有効性を生かしつつ、進角制御に起因する故障問題を解消することもできるのである。

モータ軸の実回転方向を変化させるには、モータ軸の目標回転方向を実回転方向と相違させる必要がある。故に、目標回転方向と実回転方向とが相違する場合には、実回転方向の変化中である蓋然性が高い。そこで、請求項３に記載の発明によると、通電制御回路部は、モータ軸の目標回転方向と実回転方向とが相違することにより進角制御を禁止するので、実回転方向が変化する際には確実に進角制御を禁止することができる。

モータ軸の実回転方向が変化した後には、当該実回転方向がモータ軸の目標回転方向と一致する。故に、目標回転方向と実回転方向との相違後に、それら方向が一致するような場合には、実回転方向の変化後である蓋然性が高い。そこで、請求項４に記載の発明によると、通電制御回路部は、モータ軸の目標回転方向と実回転方向との相違による進角制御の禁止後に、それら目標回転方向と実回転方向とが一致することによって、進角制御を復帰させる。これによれば、進角制御の禁止の必要性がなくなる実回転方向の変化後においては、進角制御を確実に復帰させて、通電遅れの解消効果を享受することができるのである。

モータ軸の実回転方向が変化する場合には、モータ軸の実回転数が一旦零にまで減少する。故に、実回転数が閾値以下に減少する場合には、実回転方向の変化中である蓋然性が高い。そこで、請求項５に記載の発明によると、通電制御回路部は、モータ軸の実回転数が閾値以下に減少することにより進角制御を禁止するので、実回転方向が変化する際には確実に進角制御を禁止することができる。

モータ軸の実回転方向が変化する場合には、モータ軸の実回転数が一旦零にまで減少した後、上昇する。故に、実回転数が閾値以下となった後に上昇して当該閾値を超えるような場合には、実回転方向の変化後である蓋然性が高い。そこで、請求項６に記載の発明によると、通電制御回路部は、モータ軸の実回転数が閾値以下となったことによる進角制御の禁止後に実回転数が上昇して当該閾値を超えることによって、進角制御を復帰させる。これによれば、進角制御の禁止の必要性がなくなる実回転方向の変化後においては、進角制御を確実に復帰させて、通電遅れの解消効果を享受することができるのである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第一実施形態）
図２は、本発明の第一実施形態による電動バルブタイミング調整装置１を示している。電動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置されている。

（基本構成）
まず、電動バルブタイミング調整装置１の基本構成について説明する。電動バルブタイミング調整装置１は、電動モータ４、通電制御回路部６及び位相調整機構８を組み合わせてなり、クランク軸とカム軸２との間の機関位相によって決まるバルブタイミングを調整する。尚、本実施形態においてカム軸２は内燃機関の吸気弁を開閉するものであり、電動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。

図２，３に示すように電動モータ４は、埋設磁石型ブラシレスモータである。具体的に電動モータ４は、ハウジング１０、軸受１２、モータ軸１４、永久磁石１８及びモータステータ１６を備えている。ハウジング１０は、チェーンケース等の内燃機関の固定節９に固定される。ハウジング１０内には、二つの軸受１２及びモータステータ１６が収容固定されている。各軸受１２は、モータ軸１４の軸本体１４ａを正逆回転自在に支持している。モータ軸１４において軸本体１４ａから外周側へ突出するロータ部１４ｂの内部には、その回転方向に等間隔に並ぶ形態で複数の永久磁石１８が埋設されている。回転方向において隣り合う永久磁石１８同士は、相反する極性の磁極をロータ部１４ｂの外周壁側に形成している。モータステータ１６はロータ部１４ｂの外周側に同心的に配置されており、コア１６ａ及びコイル１６ｂを有している。コア１６ａは鉄片を積層して形成され、モータ軸１４の回転方向に等間隔に複数設けられている。各コア１６ａには、それぞれ個別にコイル１６ｂが巻装されている。

通電制御回路部６は、電動モータ４の各コイル１６ｂに電気接続されており、それらコイル１６ｂへの通電を内燃機関の運転状況等に応じて制御する。この通電制御を受けて電動モータ４は、各永久磁石１８へ作用する回転磁界を各コイル１６ｂの励磁により形成することで、当該形成磁界に応じた方向の制御トルクをロータ部１４ｂに発生させてモータ軸１４を回転させる。ここで本実施形態では、モータ軸１４に関して、図３の時計方向及び反時計方向をそれぞれ正転方向及び逆転方向と定義している。

次に、図２に示す位相調整機構８について説明する。位相調整機構８は、駆動側回転体２２、従動側回転体２４、遊星歯車ユニット３０及びリンクユニット５０を備えている。

駆動側回転体２２は、内燃機関のクランク軸との間にタイミングチェーンが巻き掛けられるタイミングスプロケットである。クランク軸の出力トルクが駆動側回転体２２へ入力されるときには、駆動側回転体２２はクランク軸と連動して、当該クランク軸に対する相対位相を保ちつつ図５の時計方向へ回転する。従動側回転体２４は内燃機関のカム軸２に同軸上に固定されており、カム軸２と共に図５の時計方向へ回転する。以上より本実施形態では、モータ軸１４の正転方向が内燃機関の回転方向と同一方向に、またモータ軸１４の逆転方向が内燃機関の回転方向と反対方向に設定されている。

図２，４に示すように遊星歯車ユニット３０は、太陽歯車３１、遊星キャリア３２、遊星歯車３３及び伝達回転体３４等から構成されている。内歯車からなる太陽歯車３１は駆動側回転体２２に同軸上に螺子止めされており、クランク軸の出力トルクの伝達によって駆動側回転体２２と一体に回転する。遊星キャリア３２は継手３５を介してモータ軸１４の軸本体１４ａに連結されており、モータ軸１４から伝達される制御トルクに応じて回転する。遊星キャリア３２は、駆動側回転体２２に対して偏心する円筒面状の外周面部により偏心部３６を形成している。外歯車からなる遊星歯車３３はベアリング３７を介して偏心部３６に嵌合しており、太陽歯車３１に対し偏心して配置されている。遊星歯車３３は太陽歯車３１に内周側から噛合しており、駆動側回転体２２に対するモータ軸１４の相対回転に応じて遊星運動する。伝達回転体３４は、従動側回転体２４の外周側に同心的に嵌合している。伝達回転体３４には、回転方向に等間隔に並ぶ複数の係合孔３８が設けられている。また、遊星歯車３３には、各係合孔３８内に突出する複数の係合突起３９が設けられている。そして、それら各係合突起３９が係合孔３８に係合することにより、遊星歯車３３の自転運動が抽出されて伝達回転体３４の回転運動へ変換されるようになっている。

図５，６に示すようにリンクユニット５０は、リンク５２，５３、案内部５４及び可動体５６等から構成されている。尚、図５，６では、断面を表すハッチングを省略している。第一リンク５２は、駆動側回転体２２に回り対偶によって連繋している。第二リンク５３は、従動側回転体２４に回り対偶によって連繋していると共に、可動体５６を介した回り対偶によって第一リンク５２に連繋している。図２，６に示すように案内部５４は、伝達回転体３４において遊星歯車３３とは反対側の端面を含む部分により形成されている。案内部５４には、可動体５６が滑動自在に嵌合する案内溝５８が形成されている。案内溝５８は、案内部５４の回転中心からの距離が長手方向で変化する螺旋溝状に形成されている。

以上の構成の位相調整機構８は、吸気弁からの反力によるカムトルクが図７の如く遅角側と進角側とに交番して作用するカム軸２を、モータ軸１４から与えられる制御トルクに応じて回転駆動することで、機関位相を調整する。

具体的には、制御トルクの保持等によりモータ軸１４が駆動側回転体２２に対して相対回転しないときには、遊星歯車３３が遊星運動せずに駆動側回転体２２及び伝達回転体３４と共に回転する。その結果、可動体５６が案内溝５８内を案内されず、リンク５２，５３の相対位置関係が変化しないので、モータ軸１４とカム軸２とが連れ回りするようにして、駆動側回転体２２と従動側回転体２４との間の相対位相、ひいてはバルブタイミングを決める機関位相が保持される。一方、制御トルクの正転方向への増大等によりモータ軸１４が駆動側回転体２２に対して正転方向へ相対回転するときには、遊星歯車３３の遊星運動により伝達回転体３４が駆動側回転体２２に対して図６の反時計方向へ相対回転する。その結果、可動体５６が案内溝５８内を案内されてリンク５２，５３の相対位置関係が変化することにより、従動側回転体２４と共にカム軸２が駆動側回転体２２に対して図５の時計方向へと相対回転駆動されるため、機関位相が進角する。また一方、制御トルクの逆転方向への増大等によりモータ軸１４が駆動側回転体２２に対して逆転方向へ相対回転するときには、その正転方向への相対回転時とは逆の原理により、従動側回転体２４と共にカム軸２が駆動側回転体２２に対して図５の反時計方向へと相対回転駆動されるため、機関位相が遅角する。

（電動モータ）
以下、電動モータ４の特徴的構成を説明する。図２，８に示すように電動モータ４は、三つの回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷをさらに備えている。各回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷは例えばホール素子等からなり、モータ軸１４の回転方向に所定間隔をあけて位置決めされている。回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷは、それぞれモータ軸１４に装着されたセンサ磁石２０が磁極により形成する磁界を感知することで、モータ軸１４の実回転位置θを表す検出信号を出力する。

ここで具体的には、回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷは、各々の感知範囲内にセンサ磁石２０のＮ極が位置するときオンして、検出信号の電圧レベルを図１３に示すようにハイ（Ｈ）とする。また、回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷは、各々の感知範囲内にセンサ磁石２０のＳ極が位置するときオフして、検出信号の電圧レベルを図１３に示すようにロー（Ｌ）とする。したがって、各回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの検出信号は、モータ軸１４の実回転位置θに応じて電圧レベルが高低する信号となる。

（通電制御回路部）
以下、通電制御回路部６の特徴的構成を説明する。図２に示すように通電制御回路部６は、制御回路６０及び駆動回路７０を備えている。本実施形態において制御回路６０は電動モータ４の外部に、また駆動回路７０は電動モータ４の内部に配置されているが、それら回路６０，７０の双方を電動モータ４の外部又は内部に配置するようにしてもよい。

制御回路６０はマイクロコンピュータを主体に構成されており、図８に示すように駆動回路７０と電気接続されている。制御回路６０は、内燃機関を制御する機能と共に、電動モータ４への通電を制御する機能を備えている。

制御回路６０は、駆動回路７０から与えられる電動モータ４の実回転方向Ｄｒ及び実回転数Ｓｒ等に基づいて機関位相の実バルブタイミングを算出すると共に、内燃機関の運転状況等に基づいて目標バルブタイミングを算出する。さらに制御回路６０は、算出した実バルブタイミングと目標バルブタイミングとの間の位相差に基づいて電動モータ４の目標回転方向Ｄｔ及び目標回転数Ｓｔをそれぞれ設定し、それらの設定結果を駆動回路７０へ出力する。

駆動回路７０には、信号生成ブロック７２及び通電ブロック７４が設けられている。尚、本実施形態において各ブロック７２，７４は、専用の電気回路要素によってハード的に構成されている。

信号生成ブロック７２は、電動モータ４の各回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷ、制御回路６０及び通電ブロック７４に電気接続されている。信号生成ブロック７２は、モータ軸１４の実回転位置θを表す各回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの検出信号に基づいて電動モータ４の実回転方向Ｄｒ及び実回転数Ｓｒをそれぞれ算出し、それらの算出結果を制御回路６０及び通電ブロック７４へ出力する。

図９に示すように通電ブロック７４は、インバータ部７６及び駆動部７８を有している。ブリッジ回路からなるインバータ部７６は、上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ及び下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷを有している。上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷと下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷとは、符号の末尾が同じもの同士で電気接続されており、それらの接続点間において電動モータ４の各コイル１６ｂがスター結線されている。各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷは、電圧レベルがハイの駆動信号によりオン且つ電圧レベルがローの駆動信号によりオフする特性を有している。

駆動部７８は制御ＩＣからなり、制御回路６０、信号生成ブロック７２及びインバータ部７６の各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷに電気接続されている。駆動部７８は、制御回路６０から与えられる目標回転方向Ｄｔ及び目標回転数Ｓｔと、信号生成ブロック７２から与えられる実回転方向Ｄｒ及び実回転数Ｓｒとに基づいて、各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷをオンオフ駆動する。その結果、モータ通電が実現されて制御トルクがモータ軸１４に発生することになる。

ここで、図１０，１１に示すように本実施形態の駆動部７８は、各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷへ与える駆動信号の電圧レベルのパターンｉ〜ｖｉ（以下、「通電パターン」という）を制御することにより、制御トルクを調整する。尚、図１０，１１では、各通電パターンｉ〜ｖｉにおいて駆動信号の電圧レベルをハイにする場合をＨ、駆動信号の電圧レベルをローにする場合をＬ、駆動信号の電圧レベルをパルス幅変調させる場合をＰとして、表している。

具体的には、目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒが共に正転方向の場合に駆動部７８は、図１０に示す通電パターンｉ〜ｖｉの順方向への切換により、正転中のモータ軸１４へ作用する当該正転方向の制御トルクを調整する。目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒが共に逆転方向の場合に駆動部７８は、図１１に示す通電パターンｉ〜ｖｉの逆方向への切換により、逆転中のモータ軸１４に作用する当該逆転方向の制御トルクを調整する。目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒがそれぞれ正転及び逆転方向の場合に駆動部７８は、図１０に示す通電パターンｉ〜ｖｉの逆方向への切換により、逆転中のモータ軸１４に正転方向のブレーキをかけるように制御トルクを調整する。目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒがそれぞれ逆転及び正転方向の場合に駆動部７８は、図１１に示す通電パターンｉ〜ｖｉの順方向への切換により、正転中のモータ軸１４に逆転方向のブレーキをかけるように制御トルクを調整する。そして、これらいずれの場合においても駆動部７８は、目標回転数Ｓｔと実回転数Ｓｒとの間の回転数差に基づいて、各通電パターンｉ〜ｖｉにおけるパルス幅変調のオンデューティ比を設定するのである。

図１２に示すように、本実施形態の駆動部７８はさらに、目標回転方向Ｄｔと実回転方向Ｄｒとが一致する場合に通電パターンｉ〜ｖｉの切換タイミングを進角制御する一方、目標回転方向Ｄｔと実回転方向Ｄｒとが相違する場合に当該進角制御を禁止する。

具体的には、目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒが共に正転方向の場合に駆動部７８は、図１０に示す通電パターンｉ〜ｖｉの順方向切換のタイミングを、図１３に示すように、回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの検出信号のうち予め関連付けられた信号の電圧レベルの切換タイミング（以下、「関連信号切換タイミング」という）に対して進角させる。同様に、目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒが共に逆転方向の場合に駆動部７８は、図１１に示す通電パターンｉ〜ｖｉの逆方向切換のタイミングを、図１４に示すように回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの関連信号切換タイミングに対して進角させる。そして、これらいずれの場合においても駆動部７８は、通電パターンｉ〜ｖｉの切換タイミングの進角量Ｔａを、回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの関連信号切換タイミング間の時間差Ｔｄに対して所定割合となるように実回転数Ｓｒに応じて設定するのである。

一方、目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒがそれぞれ正転及び逆転方向の場合に駆動部７８は、図１０に示す通電パターンｉ〜ｖｉの逆方向切換のタイミングを、図１５に示すように回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの関連信号切換タイミングと一致させる。同様に、目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒがそれぞれ逆転及び正転方向の場合に駆動部７８は、図１１に示す通電パターンｉ〜ｖｉの順方向切換のタイミングを、図１６に示すように回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの関連信号切換タイミングと一致させる。したがって、これらいずれの場合においても、通電パターンｉ〜ｖｉの切換タイミングの進角が禁止されるのである。

以上より第一実施形態では、例えば図１の如くモータ軸１４の正転中に目標回転方向Ｄｔが正転方向から逆転方向へ変化すると、当該方向Ｄｔは実回転方向Ｄｒと相違することになるので、通電パターンｉ〜ｖｉの切換タイミングの進角制御が図１６の如く禁止される。このとき、通電パターンｉ〜ｖｉの切換形態は図１１の順方向切換となっているので、正転中のモータ軸１４に逆転方向のブレーキがかかって実回転数Ｓｒが減少する。その結果、実回転数Ｓｒが一旦零となるが、この零の瞬間において進角制御は禁止されているので、カムトルクに対抗し得る制御トルク（例えば図１７に白丸で表すトルク）が発生してモータ軸１４が逆転を開始する。即ち、実回転方向Ｄｒが逆転方向へ変化して目標回転方向Ｄｔと一致することになるので、通電パターンｉ〜ｖｉの切換タイミングの進角制御が図１４の如く復帰する。

このように第一実施形態によれば、実回転方向Ｄｒが変化するときには、当該変化前から進角制御が禁止されてモータ軸１４のロックが回避されることになるので、インバータ部７６に大電流が流れて故障する事態を防止することができる。また、そうした進角制御の禁止が不要になると、その直後から適確に進角制御が実施されることになるので、リラクタンストルクに起因の通電遅れを解消することができる。

（第二実施形態）
図１８に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態の駆動部７８は、モータ軸１４の実回転数Ｓｒが所定の閾値Ｓｔｈを超える場合に通電パターンｉ〜ｖｉの切換タイミングを進角制御する一方、実回転数Ｓｒが閾値Ｓｔｈ以下となる場合に当該進角制御を禁止する。尚、ここで閾値Ｓｔｈは、零回転付近の値とし、装置１において進角制御による影響が十分に小さい範囲で設定される。これにより、実回転数Ｓｒが零回転付近の値となる領域は、目標回転方向Ｄｔと実回転方向Ｄｒとが相違する領域とほぼ重なり、この領域において進角制御を禁止することが可能となる。

具体的には、実回転数Ｓｒが閾値Ｓｔｈを超え且つ方向Ｄｔ，Ｄｒが共に正転方向又は共に逆転方向の場合に駆動部７８は、図１０又は図１１に示す通電パターンｉ〜ｖｉの順方向又は逆方向切換のタイミングを、図１３又は図１４に示すように回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの関連信号切換タイミングに対して進角させる。同様に、実回転数Ｓｒが閾値Ｓｔｈを超え且つ方向Ｄｔ，Ｄｒが正転方向及び逆転方向の一方と他方との場合に駆動部７８は、図１０又は図１１に示す通電パターンｉ〜ｖｉの逆方向又は順方向切換のタイミングを、図１９又は図２０に示すように回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの関連信号切換タイミングに対して進角させる。そして、これらいずれの場合においても駆動部７８は、通電パターンｉ〜ｖｉの切換タイミングの進角量Ｔａを、第一実施形態の場合と同様に設定するのである。

実回転数Ｓｒが閾値Ｓｔｈ以下且つ方向Ｄｔ，Ｄｒが共に正転方向又は共に逆転方向の場合に駆動部７８は、図１０又は図１１に示す通電パターンｉ〜ｖｉの順方向又は逆方向切換のタイミングを、図２１又は図２２に示すように回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの関連信号切換タイミングと一致させる。同様に、実回転数Ｓｒが閾値Ｓｔｈ以下且つ方向Ｄｔ，Ｄｒが正転方向及び逆転方向の一方と他方との場合に駆動部７８は、図１０又は図１１に示す通電パターンｉ〜ｖｉの逆方向又は順方向切換のタイミングを、図１５又は図１６に示すように回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの関連信号切換タイミングと一致させる。したがって、これらいずれの場合においても、通電パターンｉ〜ｖｉの切換タイミングの進角が禁止されるのである。

以上より第二実施形態では、例えば図２３の如く目標回転方向Ｄｔがモータ軸１４の正転中に正転方向から逆転方向へ変化すると、通電パターンｉ〜ｖｉの切換形態は図１１の順方向切換となるので、正転中のモータ軸１４に逆転方向のブレーキがかかって実回転数Ｓｒが減少する。このとき、実回転数Ｓｒが閾値Ｓｔｈを超えている間は、通電パターンｉ〜ｖｉの切換タイミングが図２０の如く進角制御され、実回転数Ｓｒが閾値Ｓｔｈ以下まで減少すると、当該進角制御が図１６の如く禁止される。その結果、通電制御の禁止状態において実回転数Ｓｒが一旦零になるので、カムトルクに対抗し得る制御トルクが発生してモータ軸１４が逆転を開始して、実回転数Ｓｒが上昇することになる。したがって、実回転方向Ｄｒが逆転方向へ変化してから実回転数Ｓｒが閾値Ｓｔｈ以下である間は、通電パターンｉ〜ｖｉの切換タイミングの進角制御が図２２の如き禁止状態に保たれ、実回転数Ｓｒが閾値Ｓｔｈを超えると、当該進角制御が図１４の如く復帰する。

このように第二実施形態によっても、実回転方向Ｄｒが変化するときには、当該変化の前後に亘って進角制御が禁止されてモータ軸１４のロックが回避されることになるので、インバータ部７６に大電流が流れて故障する事態を防止することができる。また、そうした進角制御の禁止が不要となった後には、適確に進角制御を実施してリラクタンストルクに起因の通電遅れを解消することができるのである。

（他の実施形態）
ここまで本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの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、電動モータ４は、通電の進角制御を必要とするモータであれば、埋設磁石型ブラシレスモータ以外であってもよい。

また、通電制御回路部６は、電動モータ４への通電を進角制御可能な構成であれば、上述した二つの回路６０，７０を組み合わせる構成以外であってもよい。ここで例えば、一つの電気回路によって回路６０，７０の双方の機能を果たすようにしてもよい。また、駆動回路７０において、その一部の機能をマイクロコンピュータにより実現するようにしてもよい。

さらにまた、位相調整機構８は、電動モータ４により発生した制御トルクに応じてカム軸２を回転駆動することにより機関位相を調整可能な構成であれば、上述した遊星歯車ユニット３０を備える構成以外であってもよい。ここで具体的には、クランク軸及びカム軸とそれぞれ連動して回転する二つの回転体の双方に、遊星歯車と噛合する太陽歯車を設けて、当該遊星歯車の遊星運動により機関位相を変化させる構成の位相調整機構８等を用いてもよいのである。

そして、本発明は、上述した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適宜適用することができる。

本発明の第一実施形態の特徴的作動を説明するための模式図である。 本発明の第一実施形態による電動バルブタイミング調整装置を示す構成図であって、図５のＩＩ−ＩＩ線断面図に相当する。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図２のＶ−Ｖ線断面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 本発明の第一実施形態においてカム軸に作用するカムトルクについて説明するための模式図である。 図２の通電制御回路部を示すブロック図である。 図８の通電ブロックの詳細構成を示すブロック図である。 本発明の第一及び第二実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第一及び第二実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第一実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第一及び第二実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第一及び第二実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第一及び第二実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第一及び第二実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第一実施形態の特徴的作動を説明するための模式図である。 本発明の第二実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第二実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第二実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第二実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第二実施形態による通電制御について説明するための模式図である。 本発明の第二実施形態の特徴的作動を説明するための模式図である。 本発明により解決する課題について説明するための模式図である。

符号の説明

１ 電動バルブタイミング調整装置、２ カム軸、４ 電動モータ、６ 通電制御回路部、８ 位相調整機構、１４ モータ軸、１４ａ 軸本体、１４ｂ ロータ部、１６ モータステータ、１８ 永久磁石、２０ センサ磁石、６０ 制御回路、７０ 駆動回路、７２ 信号生成ブロック、７４ 通電ブロック、７６ インバータ部、７８ 駆動部、Ｄｒ 実回転方向、Ｄｔ 目標回転方向、Ｓｒ 実回転数、Ｓｔ 目標回転数、Ｓｔｈ 閾値、ＳＵ，ＳＶ，ＳＷ 回転角センサ、ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ 上段スイッチング素子、ＧＵ，ＧＶ，ＧＷ 下段スイッチング素子、ｉ，ｉｉ，ｉｉｉ，ｉｖ，ｖ，ｖｉ 通電パターン、Ｔａ 進角量、Ｔｄ 時間差

Claims (6)

1. 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と排気弁とのうち少なくとも一方のバルブタイミングを調整する内燃機関のバルブタイミング調整装置であって、
   モータ軸を有し、通電により制御トルクを前記モータ軸に発生させる電動モータと、
   前記電動モータへの通電を進角制御する通電制御回路部と、
   前記モータ軸から与えられる前記制御トルクに応じて前記カム軸を回転駆動することにより前記クランク軸と前記カム軸との間の相対位相を調整する位相調整機構と、
   を備え、
   前記通電制御回路部は、前記モータ軸の実回転方向が変化するに際して前記進角制御を禁止することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記電動モータは、前記モータ軸の内部に永久磁石が埋設された埋設磁石型ブラシレスモータであ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. 前記通電制御回路部は、前記モータ軸の目標回転方向と実回転方向とが相違することにより、前記進角制御を禁止することを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置。
4. 前記通電制御回路部は、前記進角制御の禁止後に前記目標回転方向と前記実回転方向とが一致することにより、前記進角制御を復帰させることを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記通電制御回路部は、前記モータ軸の実回転数が閾値以下に減少することにより、前記進角制御を禁止することを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング調整装置。
6. 前記通電制御回路部は、前記進角制御の禁止後に前記実回転数が上昇して前記閾値を超えることにより、前記進角制御を復帰させることを特徴とする請求項５に記載のバルブタイミング調整装置。

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