JPH0559914A - エンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents

エンジンのバルブタイミング制御装置

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JPH0559914A
JPH0559914A JP3220793A JP22079391A JPH0559914A JP H0559914 A JPH0559914 A JP H0559914A JP 3220793 A JP3220793 A JP 3220793A JP 22079391 A JP22079391 A JP 22079391A JP H0559914 A JPH0559914 A JP H0559914A
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JP
Japan
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phase
advancing plate
camshaft
inclined surface
valve timing
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Pending
Application number
JP3220793A
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English (en)
Inventor
Yasufumi Matsushita
保史 松下
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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Publication of JPH0559914A publication Critical patent/JPH0559914A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34403—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft
    • F01L1/34406—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft the helically teethed sleeve being located in the camshaft driving pulley

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 電磁コイルを使用し、ハブ部材とアドバンシ
ングプレートとを相対回動させてエンジンのバルブタイ
ミングを変更する制御装置において、電磁コイルへの通
電時の電力消費量の節約を図る。 【構成】 外周面に軸方向に傾斜した位相可変溝を有す
るアドバンシングプレート５と、カムシャフト２側に連
結すると共にアドバンシングプレートと係合する傾斜片
を有するハブ部材４と、ハブ部材の傾斜片の傾斜面とア
ドバンシングプレートの位相可変溝の傾斜面とを相対的
に摺動移動させクランクシャフトとカムシャフトとの回
転位相を変更する電磁コイルとを備えるエンジンにおい
て、ハブ部材の傾斜片の傾斜面とアドバンシングプレー
トの位相可変溝の傾斜面間に作用する軸方向の力をクラ
ンクシャフトとカムシャフトとの回転位相の変更途中位
置では小さく、他方変更完了位置では大きくすることに
よって、バルブタイミング変更過程及び変更終了後の通
電量を少なくした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、カムシャフトとクラ
ンクシャフトとの位相関係を変化させることにより、バ
ルブタイミングをエンジンの運転状態に応じて制御する
バルブタイミング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】カムシャフトとクランクシャフトとの位
相関係を変化させることによりバルブタイミングを変え
るバルブタイミング制御装置は、例えば特開昭６３−１
６２９１０号公報に開示されているように、従来から知
られている。
【０００３】そして、従来公知のバルブタイミング制御
装置の中でも特に最近のものでは、例えば図２、図３に
示すように、エンジンの駆動力が伝達されるギヤプーリ
１と、エンジンの吸排気バルブ(図示省略)の開閉タイミ
ングを規定するカムシャフト２との間に介設され、該カ
ムシャフト２に共回り可能に結合されたドラム３および
ハブ４と、前記ドラム３とギヤプーリ１との間に軸方向
移動可能に介設されたアドバンシングプレート５と、前
記ドラム３に対して回転規制をかける電磁コイル式ブレ
ーキ手段６と、前記ドラム３の回転角度を規制するスト
ッパー７と、前記ドラム３を復帰回転させるリターンス
プリング８とを備えており、前記アドバンシングプレー
ト５外周面には、前記ギヤプーリ１内周面に突設された
軸方向に延びる凸条１aが係合する係合溝５aと、前記ハ
ブ４から円周方向にやや傾斜しつつ軸方向に延びる傾斜
爪片４aが係合する斜行溝５bとが形成されている。ま
た、前記アドバンシングプレート５の内周面には、ネジ
５cが形成される一方、前記ドラム３外周には、前記ネ
ジ５cが噛合するネジ３aが形成されており、ギヤプーリ
１とドラム３との間に相対回転数差が生じた場合には、
アドバンシングプレート５が、ネジ３a,５cの噛合と、
凸条１aおよび係合溝５aの係合とにより軸方向に移動す
ることとなっている。そして、このアドバンシングプレ
ート５の軸方向移動に伴ってハブ４(換言すれば、カム
シャフト２)が所定角度だけ回転せしめられるようにな
っている。そして、これにより、カム位相が進角あるい
は遅角されるようになっている。
【０００４】つまり、前記電磁コイル式ブレーキ手段６
の励磁時(即ち、ＯＮ作動時)においてドラム３に対して
制動力が作用せしめられることとなっており、該制動力
に起因して生ずるギヤプーリ１とドラム３との相対回転
数差に基づいてカム位相が遅角あるいは進角させられ
る。
【０００５】なお、同図面中、符号９は可変バルブタイ
ミング装置Ａ(即ち、ドラム３およびハブ４)とカムシャ
フト２とを締結するカムシャフトボルト、１０はカムシ
ャフト２とハブ４とを固定するインナレース、１１はギ
ヤプーリ１内のハブ４を保持するエンドプレート、１２
はニードルベアリング、１３はベアリングキャップ、１
４は電磁コイル式ブレーキ手段６のリード線である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如く
バルブタイミング制御装置の構成では、上記ハブ部材４
の傾斜爪片４aの傾斜面とアドバンシングプレート５の
斜行溝５bの傾斜面とを上記電磁コイル式のブレーキ手
段６を作動させて回転数差を形成することにより相対手
動させ、対応面の位置を変えてバルブタイミングを変更
するようになっており、上記相対摺動面の傾斜角、面相
度は全体に亘って一定のものとなっている。従って、バ
ルブタイミングの変更途中における電磁コイル式ブレー
キ手段６が発揮すべき制動力は同じく相対摺動面の全体
に亘って同じ大きさのものが必要となり、変更制御時の
応答性を高くしようとすると、必然的に上記電磁コイル
式ブレーキ手段６に対する通電量を大きくすることが必
要となり、バッテリ消費電力の増大を招く。
【０００７】一方、例えば上記相対摺動面の傾斜角を小
さくしたり、また同摺動面のの摩擦係数を小さくすれば
上記相対摺動時の制動力は小さくて済み、変更制御時の
電磁コイルの消費電力量は減少するが、今度はバルブタ
イミング変更完了時の保持力を大きくすることが必要と
なり、上記リターンスプリングのバネ力を増大させない
限り、該保持状態における通電量の増大による消費電力
の増大を伴うことになる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１〜３各項
記載の発明は、各々上記従来の問題を解決することを目
的としてなされたものであって、それぞれ次のように構
成されている。
【０００９】(１) 請求項１記載の発明の構成 請求項１記載の発明のエンジンのバルブタイミング制御
装置は、外周面に軸方向に傾斜した位相可変溝を有する
アドバンシングプレートと、カムシャフト側に連結され
ているとともに上記アドバンシングプレートの上記位相
可変溝と係合する傾斜片を有するハブ部材と、該ハブ部
材の上記傾斜片の傾斜面と上記アドバンシングプレート
の位相可変溝の傾斜面とを相対的に摺動移動させること
によってクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相
を可変ならしめる電磁コイルとを備えてなるエンジンに
おいて、上記ハブ部材の傾斜片の傾斜面と上記アドバン
シングプレートの位相可変溝の傾斜面との間に作用する
軸方向の力を上記クランクシャフトとカムシャフトとの
回転位相の変更途中位置では小さく、他方変更完了位置
では大きくなるようにしたことを特徴とするものであ
る。
【００１０】(２) 請求項２記載の発明の構成 請求項２記載の発明のエンジンのバルブタイミング制御
装置は、外周面に軸方向に傾斜した位相可変溝を有する
アドバンシングプレートと、カムシャフト側に連結され
ているとともに上記アドバンシングプレートの上記位相
可変溝と係合する傾斜片を有するハブ部材と、該ハブ部
材の上記傾斜片の傾斜面と上記アドバンシングプレート
の位相可変溝の傾斜面とを相対的に摺動移動させること
によってクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相
を可変ならしめる電磁コイルとを備えてなるエンジンに
おいて、上記ハブ部材の傾斜片の傾斜面の面相度を上記
クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相の変更途
中位置と変更完了位置とで異ならせたことを特徴とする
ものである。
【００１１】(３) 請求項３記載の発明の構成 請求項３記載のエンジンのバルブタイミング制御装置
は、外周面に軸方向に傾斜した位相可変溝を有するアド
バンシングプレートと、カムシャフト側に連結されてい
るとともに上記アドバンシングプレートの上記位相可変
溝と係合する傾斜片を有するハブ部材と、該ハブ部材の
上記傾斜片の傾斜面と上記アドバンシングプレートの位
相可変溝の傾斜面とを相対的に摺動移動させることによ
ってクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相を可
変ならしめる電磁コイルとを備えてなるエンジンにおい
て、上記ハブ部材の傾斜片の傾斜面の傾斜角度を上記ク
ランクシャフトとカムシャフトとの回転位相の変更途中
位置と変更完了位置とで異ならせたことを特徴とするも
のである。
【００１２】
【作用】本願の請求項１〜３各項記載の発明のエンジン
のバルブタイミング制御装置は、それぞれ以上のように
構成されている結果、当該各構成に対応して各々次のよ
うな作用を奏する。
【００１３】(１) 請求項１記載の発明の作用 請求項１記載の発明のエンジンのバルブタイミング制御
装置では、先ず基本構成として外周面に軸方向に傾斜し
た位相可変溝を有するアドバンシングプレートと、カム
シャフト側に連結されているとともに上記アドバンシン
グプレートの上記位相可変溝と係合する傾斜片を有する
ハブ部材と、該ハブ部材の上記傾斜片の傾斜面と上記ア
ドバンシングプレートの位相可変溝の傾斜面とを相対的
に摺動移動させることによってクランクシャフトとカム
シャフトとの回転位相を可変ならしめる電磁コイルとを
備えており、当該電磁コイルに対する制御信号電圧の印
加状態をエンジンの負荷量、回転数に対応して適切にコ
ントロールすることによってエンジンの運転状態に応じ
た最適なバルブタイミングを実現することができる。
【００１４】そして、本発明のバルブタイミング制御装
置では、上記基本構成において、特に上記ハブ部材の傾
斜片の傾斜面と上記アドバンシングプレートの位相可変
溝の傾斜面との間に相対的に作用する軸方向の力を上記
クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相の変更途
中位置では小さく、他方変更完了位置では大きくなるよ
うに構成しているので、上記バルブタイミングの変更途
中であるハブ部材傾斜片の傾斜面とアドバンシングプレ
ートの傾斜溝の傾斜面との相対摺動状態下およびバルブ
タイミング変更完了後の保持状態下の何れの状態におい
ても上記電磁コイルへの通電量が少なくて済むようにな
る。
【００１５】(２) 請求項２記載の発明の作用 請求項２記載の発明のエンジンのバルブタイミング制御
装置では、上記請求項１記載の発明と同様先ず基本構成
として外周面に軸方向に傾斜した位相可変溝を有するア
ドバンシングプレートと、カムシャフト側に連結されて
いるとともに上記アドバンシングプレートの上記位相可
変溝と係合する傾斜片を有するハブ部材と、該ハブ部材
の上記傾斜片の傾斜面と上記アドバンシングプレートの
位相可変溝の傾斜面とを相対的に摺動移動させることに
よってクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相を
可変ならしめる電磁コイルとを備えており、当該電磁コ
イルに対する制御信号電圧の印加状態をエンジンの負荷
量、回転数に対応して適切にコントロールすることによ
ってエンジンの運転状態に応じた最適なバルブタイミン
グを実現することができる。
【００１６】そして、本発明のバルブタイミング制御装
置では、上記基本構成において、特に上記ハブ部材の傾
斜片の傾斜面の面相度を例えば上記クランクシャフトと
カムシャフトとの回転位相の変更途中位置では滑らか
に、他方変更完了位置では粗くなるように摩擦係数を異
ならせて構成しているので、相対摺動時には摩擦力が小
さく、停止時には摩擦力が大きくなり、上記バルブタイ
ミングの変更途中であるハブ部材傾斜片の傾斜面とアド
バンシングプレートの傾斜溝の傾斜面との相対摺動状態
下およびバルブタイミング変更完了後の保持状態下の何
れの状態においても上記電磁コイルへの通電量が少なく
て済むようになる。
【００１７】(３) 請求項３記載の発明の作用 請求項３記載の発明のエンジンのバルブタイミング制御
装置では、上記請求項１および２記載の発明同様、先ず
その基本構成として、外周面に軸方向に傾斜した位相可
変溝を有するアドバンシングプレートと、カムシャフト
側に連結されているとともに上記アドバンシングプレー
トの上記位相可変溝と係合する傾斜片を有するハブ部材
と、該ハブ部材の上記傾斜片の傾斜面と上記アドバンシ
ングプレートの位相可変溝の傾斜面とを相対的に摺動移
動させることによってクランクシャフトとカムシャフト
との回転位相を可変ならしめる電磁コイルとを備えてお
り、当該電磁コイルに対する制御信号電圧の印加状態を
エンジンの負荷量、回転数に対応して適切にコントロー
ルすることによってエンジンの運転状態に応じた最適な
バルブタイミングを実現することができる。
【００１８】そして、本発明のバルブタイミング制御装
置では、上記基本構成において、特に上記ハブ部材の傾
斜片の傾斜角を例えば上記クランクシャフトとカムシャ
フトとの回転位相の変更途中位置では大きく、他方変更
完了位置では小さくなるように異ならせて構成している
ので、相対摺動時には係合力が低く、小さな力でもスム
ーズに移動し、一方停止時には係合力が高くなって移動
しにくくなる結果、上記バルブタイミングの変更途中で
あるハブ部材傾斜片の傾斜面とアドバンシングプレート
の傾斜溝の傾斜面との相対摺動状態下およびバルブタイ
ミング変更完了後の保持状態下の何れの状態においても
上記電磁コイルへの通電量が少なくて済むようになる。
【００１９】
【発明の効果】従って、本願発明のエンジンのバルブタ
イミング制御装置によると、バルブタイミング切換制御
時の通電電力の節約を図ることができるとともに同一通
電量の下における切換応答性を向上させることが可能と
なる。
【００２０】
【実施例】
(１) 第１実施例 図１〜図８は、本願発明の第１実施例に係るエンジンの
バルブタイミング制御装置を示している。
【００２１】先ず図１〜図４は、同バルブタイミング制
御装置の特にバルブタイミング可変機構部の構造を示す
ものである。
【００２２】本実施例におけるバルブタイミング可変機
構自体の全体構造は、先に従来技術の項において説明し
たものとほぼ同様な構造のものとされており、例えば図
２、図３に示すように、エンジンの駆動力が伝達される
ギヤプーリ１と、エンジンの吸排気バルブ(図示省略)の
開閉タイミングを規定するカムシャフト２との間に介設
され、該カムシャフト２に共回り可能に結合されたドラ
ム３およびハブ４と、上記ドラム３とギヤプーリ１との
間に軸方向移動可能に介設されたアドバンシングプレー
ト５と、上記ドラム３に対して回転規制力をかける電磁
コイル式ブレーキ手段６と、上記ドラム３の回転角度を
規制するストッパー７と、上記ドラム３を復帰回転させ
るリターンスプリング８と、カムシャフトボルト９と、
ベアリングキャップ１３と、シールカラー１８とを備え
ており、上記アドバンシングプレート５の外周面には、
上記ギヤプーリ１の内周面に突設された軸方向に延びる
凸条１aが係合する係合溝５aと、上記ハブ４から円周方
向にやや傾斜しつつ軸方向に延びる傾斜爪片(傾斜片)４
aが係合する斜行溝(位相可変溝)５bとが形成されてい
る。また、上記アドバンシングプレート５の内周面に
は、ネジ溝５cが形成されている一方、上記ドラム３の
外周には、上記ネジ溝５cが噛合するネジ溝３aが形成さ
れており、ギヤプーリ１とドラム３との間に相対回転数
差が生じた場合には、アドバンシングプレート５が、上
記ネジ溝３a,５cの噛合と上記凸条１aおよび係合溝５a
の係合とにより軸方向に移動することとなっている。そ
して、このアドバンシングプレート５の軸方向移動に伴
ってハブ４(換言すれば、カムシャフト２)が所定角度だ
け回転せしめられるようになっている。このことによ
り、カム位相が進角あるいは遅角されることとなってい
る。
【００２３】しかも、該場合において、上記ハブ４の傾
斜爪片４aの摺動側傾斜面１９は、例えば図１に示すよ
うに、傾斜角は一定であるが、その摺動面全体の内の特
に中間保持部１９aの面相度が、例えばクロスハッチ加
工又はローレット加工などにより他の部分よりも粗く形
成されていて摩擦係数が高く設定されている。従って、
後述する電磁コイル式ブレーキ手段６のＯＮ作動による
進角時又は同電磁コイル式ブレーキ手段６ＯＦＦ時のリ
ターンスプリング８の付勢力による遅角時においてその
移動途中においては小さな力でもスムーズに移動(相対
摺動)するようになるとともに保持状態では高い係合力
で安定した保持が行なわれるようになる。この結果、該
構成では、上記傾斜面１９の傾斜角をできるだけ小さく
(図示θ1を大きく)してアドバンシングプレート５との
相対摺動時、つまりバルブタイミング変更時の電磁コイ
ル式ブレーキ手段６への通電量を少なくすることができ
るようになるとともにリターンスプリングの付勢力をも
小さくすることが可能になる。
【００２４】さらに、本実施例の場合、例えば図１、図
３に示すように、上記ハブ４に形成された傾斜爪片４a
自体の傾斜方向は、従来公知のものと異なって、カムシ
ャフト２の回転方向Ｍとされている。そして、上記電磁
コイル式ブレーキ手段６の励磁時(即ち、ＯＮ作動時)に
おいてドラム３に対して制動力が作用せしめられること
となっており、該制動力に起因して生ずるギヤプーリ１
とドラム３との相対回転数差に基づいてスムーズにカム
位相が進角させられることとなっている。なお、電磁コ
イル式ブレーキ手段６の非励磁時(即ち、ＯＦＦ作動時)
においては、ドラム３への制動力が解除されることとな
っており、その結果、リターンスプリング８の付勢力に
よってスムーズにカム位相が遅角させられる。
【００２５】なお図面中、１０はカムシャフト２とハブ
４とを固定するインナレース、１１はギヤプーリ１内の
ハブ４を保持するエンドプレート、１２はニードルベア
リング、１４は電磁コイル式ブレーキ手段６のリード線
である。
【００２６】一方、上記構成のバルブタイミング可変機
構には、図３に示すように、エンジンの運転状態に応じ
て電磁コイル式ブレーキ手段６への電圧印加を制御する
制御ユニット２０が付設されている。
【００２７】該制御ユニット２０は、図５に示すよう
に、電磁コイル式ブレーキ手段６への電圧印加時期およ
び印加電圧値を決定するマイクロプロセッサ(以下、Ｃ
ＰＵという)２１と、エンジンの回転数を検出する回転
数検出手段(例えば、クランク角センサー)１５からの信
号によりエンジン回転数Ｎeをカウントする回転数カウ
ンタ２２と、デジタル入力ポート２３と、アナログ入力
ポート２４と、プログラム動作中一時使用される一時記
憶ユニット(以下、ＲＡＭという)２５と、プログラムや
各種の定数等を記憶しておく読み出し専用メモリ(以
下、ＲＯＭという)２６と、出力ポート２７と、ＣＰＵ
２１への信号授受を行うコモンバス２８とをそなえてい
る。上記デジタル入力ポート２３は、エンジンが始動状
態にあることを検出する始動検出手段(例えば、スター
タスイッチ)１６からの出力信号をＣＰＵ２１に伝達す
る。上記アナログ入力ポート２４は、アナログマルチプ
レクサとＡ−Ｄ変換器からなっており、エンジン負荷の
増減に対応して増減する吸入空気量を検出するエアフロ
メータ１７からの信号をＡ−Ｄ変換してＣＰＵ２１に読
み込ませる機能を有する。
【００２８】上記ＲＡＭ２５には、電源回路２９を介し
て電源が供給されることとなっているが、該電源回路２
９はバッテリ３０に対して直接接続され、常時電源が印
加されるようになっている。一方、符号３１で示す電源
回路は、上記ＲＡＭ２５以外の部分に電源を供給するも
のであり、キースイッチ３２を介してバッテリ３０に接
続されている。
【００２９】そして、上記ＣＰＵ２１は、図６に示すよ
うに、エンジンの常用運転域である中低負荷領域(例え
ば、図８におけるＣe1)以下であってエンジン回転数Ｎe
がアイドル回転数の上限である第１設定値Ｎe1以下の場
合には上記バルブタイミング可変機構(具体的には、電
磁コイル式ブレーキ手段６)に対して電圧印加を行う第
１電圧印加手段２１１と、エンジンの常用運転域である
中低負荷領域であってエンジン回転数Ｎeが上記第１設
定値Ｎe1を超え且つ該第１設定値Ｎe1より高い第２設定
値Ｎe2以下の場合に上記電磁コイル式ブレーキ手段６に
対する電圧印加を解除する第１電圧解除手段２１２と、
該第１電圧解除手段２１２による電圧解除後においてエ
ンジン回転数が上記第２設定値Ｎe2を超えた場合に上記
電磁コイル式ブレーキ手段６に対して再度電圧印加を行
う第２電圧印加手段２１３と、エンジン始動時において
上記第１電圧印加手段２１１による印加電圧を通常時よ
り低く抑える電圧補正手段２１４と、エンジンの常用運
転域である中回転数領域(例えば、図８におけるＮe1〜
Ｎe2間)であってエンジン負荷Ｃeが常用運転負荷の上限
である負荷設定値Ｃe1以下の場合に上記電磁コイル式ブ
レーキ手段６に対する電圧印加を解除する第２電圧解除
手段２１５と、エンジンの常用運転域である中回転数領
域であってエンジン負荷Ｃeが上記負荷設定値Ｃe1を超
えた場合に上記電磁コイル式ブレーキ手段６に対して電
圧印加を行う第３電圧印加手段２１６とを兼ねることと
なっている。
【００３０】ついで、図７に示すフローチャートを参照
して、上記ＣＰＵ２１によるバルブタイミング制御の内
容を説明する。
【００３１】キースイッチ３２およびスタータスイッチ
(図示省略)がＯＮしてエンジンが始動されると、ステッ
プＳ1において、回転数検出手段１５からのエンジン回
転数Ｎe、エアフロメータ１６からの負荷検出信号Ｃe等
の読み込みが実行される。
【００３２】すると、ＣＰＵ２１による制御はステップ
Ｓ2に進み、エンジン回転数Ｎeと第１設定値(アイドル
回転数の上限)Ｎe1との比較がなされ、Ｎe≦Ｎe1と判定
された場合には、ステップＳ3において始動検出手段(即
ち、スタータスイッチ)１７からの始動信号Ｓeの有無
(即ち、始動時であるか否か)が判定される。ここで、始
動時と判定された場合には、ＣＰＵ２１による制御はス
テップＳ4に進み、電圧補正手段２１４により電磁コイ
ル式ブレーキ手段６に印加される電圧をホールド電圧よ
り低い値に補正すべき指令が出力され、第１電圧印加手
段２１１からの指令により該補正電圧が電磁コイル式ブ
レーキ手段６に印加される(ステップＳ5)。すると、上
記バルブタイミング可変機構におけるドラム３に対して
制動力が作用することとなり、該制動力に起因して生ず
るギヤプーリ１とドラム３との相対回転数差に基づいて
カム位相が進角させられ、エンジンの燃焼性が確保され
る。当該進角が完了すると、電磁コイル式ブレーキ手段
６に印加される電圧はホールド電圧に復帰せしめられる
(ステップＳ6およびＳ7)。その後、ＣＰＵ２１による制
御はステップＳ1にリターンし、エンジンの運転状態変
化を待つ。
【００３３】上記した如く、エンジン始動時において電
磁コイル式ブレーキ手段６に印加される電圧をホールド
電圧より低い値に補正するようにしたのは、次のような
理由による。
【００３４】即ち、エンジン始動時においては上記バル
ブタイミング可変機構におけるドラム３は停止状態にあ
るところから、電磁コイル式ブレーキ手段６による制動
は上記面相度との関係で決定される静止摩擦係数に依存
することとなり、小さな制動力でも十分な効果が得られ
るためである。このようにしたことにより、電圧消費率
の低減が図れるばかりでなく、最大電圧でドラム３を制
動した場合に進角完了時において生ずるブレーキ力の急
激な増大に起因してエンジン回転数が一時的に低下する
現象をも併せて効果的に防止できる。
【００３５】ステップＳ2においてＮe≦Ｎe1と判定さ
れ、且つステップＳ3において始動時でないと判定され
た場合には、ＣＰＵ２１による制御はステップＳ4を飛
ばしてステップＳ5に進み、第１電圧印加手段２１１か
らの指令により電磁コイル式ブレーキ手段６に対して通
常の電圧印加がなされる。つまり、電磁コイル式ブレー
キ手段６により動摩擦に打ち勝つだけの制動力が得られ
る電圧が印加されるのである。しかも、この時の制動力
は、上記ハブ側傾斜面が滑らかであるところから、可及
的に少ない通電量でも十分となる。
【００３６】一方、ステップＳ2においてＮ＞Ｎe1と判
定された場合には、ＣＰＵ２１による制御はステップＳ
8およびＳ9に進み、エンジン回転数Ｎeと上記第１設定
値Ｎe1より高い第２設定値Ｎe2との比較およびエンジン
負荷Ｃeとエンジンの常用運転負荷の上限である設定値
Ｃe1との比較がなされ、Ｎe≦Ｎe2、Ｃe≦Ｃe1(即ち、
エンジンの常用運転域)と判定された場合には、第１電
圧解除手段２１２および第２電圧解除手段２１５からの
指令によりステップＳ10において電磁コイル式ブレーキ
手段６への電圧印加が解除される。つまり、上記バルブ
タイミング可変機構によりカム位相が遅角される。この
ことにより、エンジンの燃費効率向上とトルク確保とが
両立される。その後、ＣＰＵ２１による制御はステップ
Ｓ1にリターンし、エンジンの運転状態変化を待つ。
【００３７】なお、ステップＳ8およびＳ9においてＮe
＞Ｎe2、Ｃe＞Ｃe1と判定された場合には、ＣＰＵ２１
による制御はステップＳ5に進み、第２電圧印加手段２
１３および第３電圧印加手段２１６からの指令により電
磁コイル式ブレーキ手段６に対して通常の電圧印加がな
される。
【００３８】上記した如く、本実施例によれば、運転期
間が短く、燃焼性が重視される低回転域(即ち、アイド
ル運転域)においてはバルブタイミング可変機構におけ
る電磁コイル式ブレーキ手段６への電圧印加を行って、
クランクシャフトに対するカム位相を進角せしめ、エン
ジンの常用運転域である中低負荷・中回転数領域におい
ては、電磁コイル式ブレーキ手段６への電圧印加を解除
して、クランクシャフトに対するカム位相を遅角せしめ
るようにしているため、低回転域での燃焼性が確保でき
るとともに、常用運転域における電圧消費率および燃費
効率の向上に大いに寄与することとなる。
【００３９】また、エンジン回転数Ｎeおよびエンジン
負荷Ｃeが上昇して高負荷・高回転数領域に入った場合
には、電磁コイル式ブレーキ手段６への電圧印加をなし
て、クランクシャフトに対するカム位相を進角せしめる
ようにしているため、エンジンの高負荷・高回転域にお
ける出力およびトルク向上に大いに寄与する。
【００４０】さらに、エンジン始動時において電磁コイ
ル式ブレーキ手段６に印加される電圧を通常時より低く
抑えるようにしているため、バルブタイミング可変機構
におけるドラム制動力が静止摩擦係数に依存している始
動時においては、小さな制動力でもバルブタイミング可
変機構による確実なカム位相進角が得られることとな
り、電圧消費率のさらなる低減を図ることができる。
【００４１】(２) 第２実施例 次に図９は、本願発明の第２実施例に係るエンジンのバ
ルブタイミング制御装置におけるバルブタイミング可変
機構のハブ部材４の構造を示している。
【００４２】本実施例のハブ部材４では、上記第１実施
例のアドバンシングプレート４に対応した傾斜爪片４a
の構成(傾斜角一定)に代えて、その傾斜面１９の傾斜角
を移動部１９bに対して特に進角完了位置(保持部)１９a
で小さくすることによって(図示θ3を大きくすることに
よって)バルブタイミング設定時における保持力を大き
くし、それによって移動時および保持状態下における上
記電磁コイル６への通電量が少なくて済むようにしたこ
とを特徴とするものである。
【００４３】従って、本実施例の場合にも上記電磁コイ
ル式ブレーキ手段６のＯＮ作動による進角時又は同電磁
コイル式ブレーキ手段６ＯＦＦ時のリターンスプリング
８の付勢力による遅角時においてその移動途中において
は小さな力でもスムーズに移動(相対摺動)するようにな
るとともに保持状態では高い係合力で安定した保持が行
なわれるようになる。この結果、該構成では、上記アド
バンシングプレート５との相対摺動面となる傾斜面１９
の傾斜角をできるだけ小さく(図示θ2を大きく)してア
ドバンシングプレート５との相対摺動時、つまりバルブ
タイミング変更時の電磁コイル式ブレーキ手段６への通
電量を少なくすることができるようになるとともにリタ
ーンスプリングの付勢力をも小さくすることが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願発明の実施例に係るエンジンのバ
ルブタイミング制御装置のバルブタイミング可変機構部
のハブ部材とアドバンシングプレートの構成を示す分解
斜視図である。
【図２】図２は、同エンジンのバルブタイミング制御装
置のバルブタイミング可変機構部の全体構造を示す分解
斜視図である。
【図３】図３は、同バルブタイミング可変機構部の組立
状態の断面図である。
【図４】図４は、同バルブタイミング可変機構部の要部
の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、上記バルブタイミング制御装置の制御
ユニットの構成を示す概略図である。
【図６】図６は、同制御ユニットの制御機能を示すブロ
ック図である。
【図７】図７は、同バルブタイミング制御装置のバルブ
タイミング制御動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、同図７のバルブタイミング制御におけ
るバルブタイミング制御特性を示す特性図である。
【図９】図９は、本願発明の第２実施例に係るエンジン
のバルブタイミング制御装置におけるバルブタイミング
可変機構のハブ部材の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１はプーリ(ギヤプーリ)、２はカムシャフト、３はドラ
ム、３aはネジ溝、４はハブ部材、４aは傾斜爪片、５は
アドバンシングプレート、５aは係合溝、５bは斜行溝、
５cはネジ溝、６は電磁コイル式ブレーキ手段、７はス
トッパー、８はリターンスプリング、１５は回転数検出
手段、１６はエアフロメータ、１７は始動検出手段(ス
タータスイッチ)、１９は傾斜面、２０は制御ユニッ
ト、２１はマイクロプロセッサ(ＣＰＵ)、２１１は第１
電圧印加手段、２１２は電圧解除手段、２１３は第２電
圧印加手段、２１４は電圧補正手段、２１５は第３電圧
印加手段、Ａはバルブタイミング可変機構。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外周面に軸方向に傾斜した位相可変溝を
    有するアドバンシングプレートと、カムシャフト側に連
    結されているとともに上記アドバンシングプレートの上
    記位相可変溝と係合する傾斜片を有するハブ部材と、該
    ハブ部材の上記傾斜片の傾斜面と上記アドバンシングプ
    レートの位相可変溝の傾斜面とを相対的に摺動移動させ
    ることによってクランクシャフトとカムシャフトとの回
    転位相を可変ならしめる電磁コイルとを備えてなるエン
    ジンにおいて、上記ハブ部材の傾斜片の傾斜面と上記ア
    ドバンシングプレートの位相可変溝の傾斜面との間に作
    用する軸方向の力を上記クランクシャフトとカムシャフ
    トとの回転位相の変更途中位置では小さく、他方変更完
    了位置では大きくなるようにしたことを特徴とするエン
    ジンのバルブタイミング制御装置。
  2. 【請求項２】 外周面に軸方向に傾斜した位相可変溝を
    有するアドバンシングプレートと、カムシャフト側に連
    結されているとともに上記アドバンシングプレートの上
    記位相可変溝と係合する傾斜片を有するハブ部材と、該
    ハブ部材の上記傾斜片の傾斜面と上記アドバンシングプ
    レートの位相可変溝の傾斜面とを相対的に摺動移動させ
    ることによってクランクシャフトとカムシャフトとの回
    転位相を可変ならしめる電磁コイルとを備えてなるエン
    ジンにおいて、上記ハブ部材の傾斜片の傾斜面の面相度
    を上記クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相の
    変更途中位置と変更完了位置とで異ならせたことを特徴
    とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
  3. 【請求項３】 外周面に軸方向に傾斜した位相可変溝を
    有するアドバンシングプレートと、カムシャフト側に連
    結されているとともに上記アドバンシングプレートの上
    記位相可変溝と係合する傾斜片を有するハブ部材と、該
    ハブ部材の上記傾斜片の傾斜面と上記アドバンシングプ
    レートの位相可変溝の傾斜面とを相対的に摺動移動させ
    ることによってクランクシャフトとカムシャフトとの回
    転位相を可変ならしめる電磁コイルとを備えてなるエン
    ジンにおいて、上記ハブ部材の傾斜片の傾斜面の傾斜角
    度を上記クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相
    の変更途中位置と変更完了位置とで異ならせたことを特
    徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002061241A1 (fr) * 2001-01-29 2002-08-08 Unisia Jecs Corporation Controleur de reglage de distribution d'un moteur a combustion interne
KR101236276B1 (ko) * 2008-09-05 2013-02-22 니탄 밸브 가부시키가이샤 자동차용 엔진에 있어서의 캠샤프트 위상 가변 장치

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