JPH04136403A - バルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの動弁機構に用いられるバルブタイ
ミング制御装置に関する。

（従来の技術） この種のバルブタイミング制御装置としては、例えば、
特開昭５８−１８５９１４号公報に開示されるものがあ
り、動弁機構の回転伝達経路に、交叉スリットが形成さ
れたスリーブにより構成される相対回転機構を設け、ス
リーブを電気モータにより回転させることにより、タイ
ミングギアとカムシャフトとを相対回転させ、もって、
バルブタイミングの制御が行われるようになっている。

前記バルブタイミングの進、遅（カム位相角の増、減）
は、前記電気モータの正転、逆転により行われ、つまり
は、この電気モータに出力される駆動電流値の制御によ
り行われるようになっている。

ところで、このように電気制御によりバルブタイミング
を制御する方法としては、例えば、電磁クラッチを用い
て作動させる相対回転機構が考えられるが、この場合は
電磁クラッチの磁力変化をもって行われ、バルブタイミ
ングを変化させるに、この電磁クラッチに印加される電
圧が制御される。

例えば、前記電磁クラッチに印加される電圧制御として
は、第６図に示すようにバルブタイミングの切換初期で
は、一定電圧を所定時間τだけ印加して相対回転機構を
作動し、その後は相対回転機構の一定の作動状態を保持
するために、パルス状の電圧を印加してデユーティ−制
御することが望ましい。

尚、前記電圧印加時間τはエンジン回転数によって変化
されるため、例えば、第７図に示すようにエンジン回転
数の上昇に伴ってこの電圧印加時間τが短縮される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した電磁クラッチを用いて行うバルブタ
イミング制御装置では、この電磁クラッチを潤滑油によ
り潤滑した場合、この潤滑油は温度によって粘度が変化
されるため、この粘度変化が生した場合は電磁クラッチ
の作動力が変化されることになる。

即ち、潤滑油が低温状態にある場合は粘度か高くなるた
め、電磁クラッチの作動力を大きく必要とし、従って、
この低温状態にあっても電磁クラッチの作動力が十分に
得られるように、前記電圧印加時間τを予め長めに設定
する必要がある。

従って、潤滑油の粘度が低くなる低温時には電圧印加時
間τが長くなり過ぎて、その分、電力消費か必要以上に
多くなってしまうという課題があった。

そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、潤滑油温
度に応じて緻密に印加電圧を制御することにより、著し
く少ない電力消費でバルブタイミングを切り換えること
ができるバルブタイミング制御装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するために本発明は第１図に示すよう
に、動弁機構の回転伝達経路に設けられる相対回転機構
ａと、電圧印加により発生される磁力で前記相対回転機
構ａの変位量を切り換える電磁クラッチｂと、エンジン
内を潤滑する潤滑油の温度を検知する油温検出手段Ｃと
、この油温検出手段Ｃによって検知された潤滑油温度に
応じて、前記電磁クラッチｂの印加電圧を制御する電圧
制御手段ｄと、を設けることにより構成する。

また、前記電圧制御手段ｄによる電圧制御は、潤滑油温
度が高くなるに従って電圧印加時間を短縮することが望
ましい。

（作用） 以上の構成により本発明のバルブタイミング制御装置に
あっては、動弁機構の回転伝達経路に設けられる相対回
転機構ａの変位量が電磁クラッチｂにより切り換えられ
ることにより、エンジン回転に対するバルブの作動タイ
ミングが変化される。

このとき、油温検出手段Ｃによって検出されたエンジン
内を潤滑する潤滑油温度に応じて、この電磁クラッチｂ
の印加電圧が電圧制御手段ｄにより制御されるので、電
磁クラッチｂを確実に作動するために必要な最低限度の
電圧を出力させることができる。

また、前記電圧制御手段ｄによる電圧制御は、潤滑油温
度が高くなるに従って電圧印加時間を短縮するようにし
たので、潤滑油の粘度変化に応じて最も効率の良い電圧
制御を行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

即ち、第２図は本発明にかかるバルブタイミング制御装
置に用いられる相対回転機構１０の一実施例を示す要部
の分解斜視図で、同図中１２はタイミングギア、１４は
カムシャフトである。

前記タイミングギア１２には図外のタイミングベルトを
介してクランクシャフト回゛転が伝達され、そして、こ
のタイミングカム１２の回転が前記カムシャフト１４に
伝達されることにより、このカムシャフト１４に形成さ
れた図外のカムにより、吸気バルブおよび排気バルブを
開閉するようになっている。

そして、前記クランクシャフトからタイミングベルトお
よびタイミングギア１２を介してカムシャフト１４に至
る間で、動弁機構の回転伝達経路が構成されるようにな
っている。

前記相対回転機構１０は、前記タイミングギア１２の内
周に嵌合されるアドバンシングプレート１６と、このア
ドバンシングプレート１６の内周に螺合されるドラム１
８と、このドラム１８を一定回転方向に付勢するスプリ
ング２０と、カムシャフト１４に固設されるハブ２２と
を備えて構成される。

即ち、前記アドバンシングプレート１６の外周には係合
突起１６ａが形成されると共に、前記タイミングギア１
２の内周には軸方向に延びる係合溝１２ａが形成され、
この係合溝１２ａに前記係合突起１６ａが係合されるこ
とにより、アドバンシングプレート１６はタイミングギ
ア１２と一体に回転しつつ、軸方向の相対移動が可能と
なっている。

前記アドバンシングプレート１６の内周ニは雌ねじ１６
ｂが形成されると共に、前記ドラム１８の外周には雄ね
じ１８ａが形成され、これら雌ねじ１６ｂと雄ねじ１８
ａとが螺合されることにより、アドバンシングプレート
１６とドラム１８との相対回転により、これら両者が軸
方向に相対移動されるようになっている。

前記スプリング２０は渦巻きスプリングとして構成され
、その外周端部２０ａは前記ドラム１８に係止されると
共に、内周端部２０ｂは前記ノ１ブ２２に係止され、こ
のスプリング２０によりドラム１８は一方の回転方向に
付勢される。

前記ハブ２２の外周には軸方向に折曲され、かつ、螺旋
状に傾斜されるヘリカル突起２２ａが形成され、かつ、
前記アドバンシングプレート１６の外周には螺旋状のヘ
リカル溝１６ｃが形成され、このヘリカル溝１６ｃに前
記ヘリカル突起２２ａが係合されることにより、アドバ
ンシングプレート１６の軸方向移動に伴ってこれらアド
バンシングプレート１６とハブ２２とが相対回転される
ようになっている。

かかる構成になる相対回転機構１０は、通常時ではタイ
ミングギア１２の回転が係合溝１２ｇと係合突起１６ａ
とを介してアドバンシングブレート１６に伝達され、更
に、このアドバンシングプレート１６の回転がヘリカル
溝１６ｃとヘリカル突起２２ａとを介してハブ２２に伝
達され、このハブ２２の回転によりカムシャフト１４を
回転するようになっている。

従って、かかる通常時ではタイミングギア１２の回転が
そのままカムシャフト１４に伝達されることになるｄ 次に、かかる状態からドラム１８がスプリング２０の付
勢力に逆らってタイミングギア１２に対して相対回転さ
れると、アドバンシングプレート１６がタイミングギア
１２に対して軸方向に相対移動される。

すると、ヘリカル突起２２ｇに対してヘリカル溝１６ｃ
が軸方向移動されるため、ハブ２２はアドバンシングプ
レート１６、つまり、タイミングギア１２に対して相対
的に若干回転され、延いては、このタイミングギア１２
に対してカムシャフト１４が相対回転されることになり
、バルブタイミングを変化させることができる。

ところで、前記ドラム１８の内周には、この内周径より
若干小径に形成された環状のソレノイドコイル２４が嵌
合され、このコイル２４の中心穴２４ａにはボルト２６
が相対回転自在に挿通され、そして、このボルト２６が
前記カムシャフト１４の端部中心に螺着されることによ
り、ソレノイドコイル２４はドラム１８に対して回転自
在かつ同心状に支持される。

また、前記ソレノイドコイル２４の外側（図中右側）に
は、２本のピン２４ｂ、２４ｂが突設される一方、図外
のシリンダヘッドに取り付けられるブラケット２８が、
これらピン２４ｂ、２４ｂに係合されるようになってい
る。

このため、前記ソレノイドコイル２４はエンジン本体側
に固定されると共に、このソレノイドコイル２４と前記
ドラム１８の内周との間で電磁クラッチ３０が構成され
る。

従って、前記電磁クラッチ３０は電圧印加されない状態
では、ソレノイドコイル２４とドラム１８との間に吸引
力が発生されないため、前記相対回転機構１０は作動さ
れない状態、つまり、タイミングギア１２の回転かその
ままカムシャフト１４に伝達される状態にある。

そして、この状態からソレノイドコイル２４に電圧を印
加して磁力を発生させると、このソレノイドコイル２４
に吸引されてドラム１８に回転抵抗が生じ、電磁クラッ
チ３０が作動された状態となる。

勿論、前記ドラム１８は感磁性の材料、例えば、鉄等に
より形成されている。

従って、前記電磁クラッチ３０が作動されると、ドラム
１８はブレーキングされるため、このドラム１８は前記
アドバンシングプレート１６に対して回転遅れを生じ、
つまりは相対回転されることになり、これに伴ってタイ
ミングギア１２とカムシャフト１４とが相対回転され、
バルブタイミングの切り換え（本実施例ではタイミング
を早める方向への切り換え）が行われる。

尚、前記スプリング２０の付勢方向は、前記電磁クラッ
チ３０が接続された時にドラム１８がタイミングギア１
２と相対回転される方向とは反対方向となる。

そして、前記ソレノイドコイル２４への電圧印加を停止
することにより、ドラム１８は前記スプリング２０の付
勢力で初期状態に復帰され、この復帰時にはドラム１８
が電磁クラッチ３０の作動時とは逆方向に回転されるこ
とにより、相対回転機構１０は逆方向に作動されること
になる。

つまり、相対回転機構１０が逆方向に作動されると、タ
イミングギア１２とカムシャフト１４とは逆に相対回転
されて初期のバルブタイミングに戻される。

尚、前記電磁クラッチ３０はエンジン内を潤滑する潤滑
油が送給されて潤滑され、ソレノイドコイル２４とドラ
ム１８との間の相対回転が滑らかに行われるようになっ
ている。

ところで、前記ソレノイドコイル２４への印加電圧は、
電圧制御手段としてのコントローラ３２により制御され
る。

即ち、前記コントローラ３２にはエンジン回転センサ３
４から出力されるエンジン回転数信号と、油温検出手段
としての油温センサ３６から出力される油温信号がそれ
ぞれ人力され、これら各信号に基づいて制御される。

つまり、前記電圧制御は、例えば、第３図（Ａ）に示す
ように制御され、バルブタイミングの変化を必要としな
い場合は印加電圧を停止状態（ＯＶ）に保持（Ｒ状態）
し、この状態からバルブタイミングを切り換えるときは
、所定時間τだけ一定電圧（例えば、１４ｖ）を印加す
る。

そして、作動終了後は省電力を図るため電圧をパルス状
に出力してデユーティ−制御することにより、バルブタ
イミングの切り換え状態が保持される。

従って、前記制御電圧が電磁クラッチ３０に印加される
ことにより、第３図（Ｂ）に示すようにバルブタイミン
グ（カム位相角）が変化される。

尚、本実施例では前記コントローラ３２による電圧制御
は、前記電圧印加時間τの長さを制御するようになって
いる。

第４図は前記コントロールローラ３２で実行される制御
のフローチャートを示し、まず、ステップ１００でエン
ジン回転数Ｎと油温Ｔとを検知し、これら両信号に基づ
いて次のステップ１０１では前記電圧印加時間τが計算
される。

このとき、τ−ｆ　（Ｎ、Ｔ）の関数として求められ、
そのデータマツプとしては第４図に示すようにデジタル
変換されて求められた油温Ｔ　（Ｔ、　。

Ｔ２−　・・・）に応じててか求められる。

次に、ステップ１０２によりバルブタイミングの切り換
え信号が発生されているがどうかを判断し、この信号が
発生されている場合はステップ１０３に進んで制御電圧
を電磁クラッチ３０に印加する一方、切り換え信号が発
生されていない場合は電圧印加すること無くそのままリ
ターンされる。

従って、本実施例では電磁クラッチ３０への電圧印加時
間τが制御される際、この電圧印加時間τは第５因に示
したように、エンジン回転数の上昇および油温の上昇に
伴ってそれぞれ短縮される方向に制御される このように、電磁クラッチ３０の潤滑油温度が低く、そ
の粘度が著しく高くなっている場合は、電圧印加時間τ
を長くして電磁クラッチ３０の作動力を増大することが
できるため、潤滑油の粘性による作動力低下に影響され
ること無く、カム位相角を目的の角度までスムーズに変
化させることができる。

一方、前記潤滑油温度が高くなって粘度が低い状態では
、電圧印加時間τを短くして余分な電力消費を無くし、
省電力を達成できる。

尚、エンジン回転数が上昇された場合は、一定の時間あ
たりにドラム１８が相対回転される量が多くなるため、
電圧印加時間τを短縮させることで目的のカム位相角を
得ることができる。

また、本実施例では、印加電圧値を一定としてその印加
時間τを変化させるようにしたものを開示したが、これ
に限ることなく電圧値自体を変化させるように制御する
こともできる。

ところで、以上説明した本実施例のバルブタイミング制
御装置にあっては、潤滑油温度により変化される粘度の
影響を考慮して電圧印加時間τを制御する場合を開示し
たか、電磁クラッチ３０に発生される磁力は温度によっ
て微妙に変化され、つまり、ソレノイドコイル２４の電
気抵抗は温度上昇に伴って増加されることにより磁力の
低下が来される。

従って、潤滑油の粘度に限ることなく、油温信号を磁力
変化に応じた制御を行う場合に用いることができ、この
ように磁力変化を考慮した印加電圧制御を行うことによ
り、省電力の効果を更に向上させることができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の請求項１に示すバルブタイ
ミング制御装置にあっては、動弁機構の回転伝達経路に
設けられた相対回転機構の変位量が電磁クラッチで切り
換えられるようになっており、この電磁クラッチに印加
する電圧がエンジン内を潤滑する潤滑油温度に応じて制
御されるため、この電磁クラッチを確実に作動するため
に必要な最低限度の電圧を緻密に制御して、バルブタイ
ミングを切り換えるに必要な電力消費を著しく低減する
ことができる。

また、本発明の請求項２では印加電圧を制御するにあた
って、潤滑油温度が高くなるに従って電圧印加時間を短
縮するようにしたので、潤滑油の粘度変化に対応して最
も効率の良い電圧制御を行うことができるという各種優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるバルブタイミング制御装置の概
念を示す概略構成図、第２図は本発明の一実施例に用い
られる要部構成を示す分解斜視図、第３図（Ａ）は本発
明で制御される印加電圧の特性図、第３図（Ｂ）は本発
明で制御されることにより得られるカム位相角の特性図
、第４図は本発明で実行される制御の一処理例を示すフ
ローチャート、第５図は本発明の制御に用いられる電圧
印加時間のデータマツプ、第６図は従来の電磁クラッチ
を用いたバルブタイミング制御装置の制御電圧特性図、
第７図は従来のバルブタイミング制御装置で制御される
電圧印加時間の特性図である。 １０・・・相対回転機構　　１２・・・タイミングギア
１４・・・カムシャフト １６・・・アドバンシングプレート １８・・・ドラム　　　　　２０・・・スプリング２２
・・・ハブ　　　　　　２４・・・ソレノイドコイル３
０・・・電磁クラッチ ３２・・・コントローラ（電圧制御手段）３４・・・エ
ンジン回転センサ ３６・・・油温センサ（油温検出手段）特許出願人　　
　　　　マ　ツ　ダ　株式会社代　理　人　　　　　　
弁理士　−色値　補間　　　　　　　　弁理士　松　本
　雅　利わ 第 図 第 図 第４ 図 第 図 第 図 エフシフｒｉＪ転軟

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　動弁機構の回転伝達経路に設けられる相対回転
   機構と、 電圧印加により発生される磁力で前記相対回転機構の変
   位量を切り換える電磁クラッチと、エンジン内を潤滑す
   る潤滑油の温度を検知する油温検出手段と、 この油温検出手段によって検知された潤滑油温度に応じ
   て、前記電磁クラッチの印加電圧を制御する電圧制御手
   段と、を設けたことを特徴とするバルブタイミング制御
   装置。
2. （２）　電圧制御手段による電圧制御は、潤滑油温度が
   高くなるに従って電圧印加時間を短縮することを特徴と
   する請求項１に記載のバルブタイミング制御装置。