(57)【要約】【課題】構成が簡単で、消費電力を低減可能なバルブタイミング調整装置を提供する。【解決手段】クランクシャフト３と同期して回転するハウジング２０と、カムシャフト５に固定されるロータ３０と、ロータ３０に当接することでクランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転を規制し、ロータ３０から離間することで前記相対回転を許容するスライドロータ４０と、伸縮することによりスライドロータ４０を往復移動させるピエゾアクチュエータ５０と、ピエゾアクチュエータ５０の伸縮を制御するＥＣＵ６０とを備えている。ＥＣＵ６０は、「位相変更要求状態」を検知した場合、当該状態で要求されるカムシャフト５の位相の変更の方向と変動トルクの方向とが一致する期間では、前記相対回転を可能な状態とし、一方、一致しない期間では、前記相対回転を規制する。また、制御部は、「位相保持要求状態」を検知した場合、前記相対回転を規制する。【選択図】図１
2010106757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁または排気弁を開閉駆動する従動軸に前記内燃機関の駆動軸から駆動力を伝達するとともに、前記吸気弁および前記排気弁の少なくともいずれか一方の開閉タイミングを前記駆動軸と前記従動軸との位相差により調整するバルブタイミング調整装置において、
前記駆動軸と同期して回転するハウジングと、
前記従動軸に固定され、前記ハウジングを回転可能に支持する固定部材と、
前記ハウジングの内部に往復移動可能に支持され、前記固定部材に当接することで前記駆動軸に対する前記従動軸の相対回転を規制し、前記固定部材から離間することで前記相対回転を許容する可動部材と、
印加される電圧に応じて伸縮することにより前記可動部材を往復移動させる駆動体と、
前記駆動体に印加する電圧を調節することで前記駆動体の伸縮を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記従動軸の変動トルクの方向を判別する変動トルク方向判別手段、
前記内燃機関の運転状態に適する前記開閉タイミングを実現するために要求される前記位相差を算出する要求位相差算出手段、
前記要求位相差算出手段にて算出された前記位相差に基づき、前記従動軸に要求される状態が、位相の変更が要求される「位相変更要求状態」、または位相の保持が要求される「位相保持要求状態」のいずれであるかを検知する位相要求状態検知手段、を有し、
前記位相要求状態検知手段が前記「位相変更要求状態」を検知した場合、当該状態で要求される前記従動軸の位相の変更の方向と前記変動トルク方向判別手段にて判別された前記変動トルクの方向とが一致する期間では、前記駆動体の伸縮を制御し前記可動部材を前記固定部材から離間させることによって前記相対回転を可能な状態とし、一方、一致しない期間では、前記駆動体の伸縮を制御し前記可動部材を前記固定部材に当接させることによって前記相対回転を規制し、
前記位相要求状態検知手段が前記「位相保持要求状態」を検知した場合、前記駆動体の伸縮を制御し前記可動部材を前記固定部材に当接させることによって前記相対回転を規制することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記一致する期間のうち所定の範囲で、前記駆動体の伸縮を制御し前記可動部材を前記固定部材から離間させることによって前記相対回転を可能な状態とすることを特徴とする請求項１記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項３】
前記駆動体は、ピエゾ素子を複数積層することにより構成されるピエゾアクチュエータからなることを特徴とする請求項１または２記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項４】
前記駆動体は、複数設けられてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸と従動軸との位相差を変更することにより吸気弁または排気弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置に関し、特に従動軸の変動トルクを利用して前記位相差を変更するバルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、従動軸の変動トルクを利用して駆動軸と従動軸との位相差を変更し、吸気弁または排気弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置が公知である。例えば、特許文献１に開示されたバルブタイミング調整装置では、駆動軸とともに回転するハウジングに設けられた二つのワンウェイクラッチの一方または両方を、従動軸とともに回転するロータに当接、またはロータから離間するように駆動制御することによって、駆動軸と従動軸との相対回転を許容または規制している。これにより、従動軸の変動トルクによって従動軸の位相を所望の位相に変更または所望の位相で保持し、吸気弁または排気弁の開閉タイミングを調整している。
【０００３】
しかしながら、特許文献１のバルブタイミング調整装置では、ワンウェイクラッチを駆動する駆動体は電磁コイルにより構成されていることから、その応答速度は遅いものであるといえる。そのため、短い期間においては駆動体を高速に複数回駆動させることができず、ワンウェイクラッチのような一方向の相対回転のみを許容する機構を二つ設けることを必要としている。このようなバルブタイミング調整装置は、構成が複雑であるため、製造が困難で、使用時に故障し易いといった問題が生じるおそれがある。さらに、駆動体の応答速度が遅いため、内燃機関の高速回転時等、バルブタイミング調整装置が意図したとおりに作動しないといった問題が生じるおそれもある。
【０００４】
また、特許文献１のバルブタイミング調整装置は、上記構成のため、従動軸の変動トルクの方向が、従動軸の位相を変更するために要求される方向と一致しない期間も駆動体を駆動させておく必要がある。そのため、駆動体は、余分な電力を無駄に消費することとなる。
【特許文献１】特開２００５−３２５７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、構成が簡単で、消費電力を低減可能なバルブタイミング調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、駆動軸と同期して回転するハウジングと、従動軸に固定されハウジングを回転可能に支持する固定部材と、ハウジングの内部に往復移動可能に支持され固定部材に当接することで駆動軸に対する従動軸の相対回転を規制し固定部材から離間することで前記相対回転を許容する可動部材と、印加される電圧に応じて伸縮することにより可動部材を往復移動させる駆動体と、駆動体に印加する電圧を調節することで駆動体の伸縮を制御する制御部とを備えている。
このように、本発明によるバルブタイミング調整装置は、ハウジング、固定部材、可動部材、駆動体および制御部といった少数の部材等によって構成されている。そのため、当該バルブタイミング調整装置は、容易に製造することができ、部材点数が少ないことから装置の信頼性を向上することができる。
【０００７】
制御部は、従動軸の変動トルクの方向を判別する変動トルク方向判別手段、内燃機関の運転状態に適する吸気弁または排気弁の開閉タイミングを実現するために要求される駆動軸と従動軸との位相差を算出する要求位相差算出手段、要求位相差算出手段にて算出された前記位相差に基づき、従動軸に要求される状態が、位相の変更が要求される「位相変更要求状態」、または位相の保持が要求される「位相保持要求状態」のいずれであるかを検知する位相要求状態検知手段、を有している。
【０００８】
制御部は、位相要求状態検知手段が「位相変更要求状態」を検知した場合、当該状態で要求される従動軸の位相の変更の方向と変動トルク方向判別手段にて判別された従動軸の変動トルクの方向とが一致する期間では、駆動体の伸縮を制御し可動部材を固定部材から離間させることによって前記相対回転を可能な状態とし、一方、一致しない期間では、駆動体の伸縮を制御し可動部材を固定部材に当接させることによって前記相対回転を規制する。また、制御部は、位相要求状態検知手段が「位相保持要求状態」を検知した場合、駆動体の伸縮を制御し可動部材を固定部材に当接させることによって前記相対回転を規制する。これにより、従動軸の変動トルクを利用して、従動軸の位相を、内燃機関の運転状態に適した所望の位相に変更または所望の位相で保持し、吸気弁または排気弁の開閉タイミングを調整することが可能となる。
【０００９】
このように、本発明では、制御部が変動トルク方向判別手段、要求位相差算出手段および位相要求状態検知手段を有することにより、所定の条件、すなわち「位相変更要求状態」にあり、かつ、当該状態で要求される従動軸の位相の変更の方向と従動軸の変動トルクの方向とが一致する期間のみ、駆動体に電圧を印加することが可能となる。つまり、「位相変更要求状態」であっても、要求される従動軸の位相の変更の方向と従動軸の変動トルクの方向とが一致しない期間は、駆動体に印加する電圧を低下あるいはゼロとすることができる。したがって、バルブタイミング調整装置の消費電力を低減することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、制御部は、位相変更要求状態で要求される従動軸の位相の変更の方向と従動軸の変動トルクの方向とが一致する期間のうちの所定の範囲で、駆動体を制御し可動部材を固定部材から離間させることによって前記相対回転を可能な状態とする。したがって、バルブタイミング調整装置の消費電力をさらに低減することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明では、駆動体は、ピエゾ素子を複数積層することにより構成されるピエゾアクチュエータからなる。そのため、例えば駆動体を電磁コイル等で構成する場合に比べ、駆動体の応答速度を高めることができる。これにより、短い期間においても駆動体の伸縮を高精度に制御することができる。したがって、内燃機関が高速に回転しているとき等においても、バルブタイミング調整装置の作動を高精度に制御することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明では、駆動体は、複数設けられている。例えば、小型の駆動体を複数設けることとすれば、大型の駆動体を１つ設けるような場合に比べ、駆動体の総重量および総体積を低減することができる。これにより、バルブタイミング調整装置の重量およびコストを低減することができる。また、駆動体が複数設けられていることにより、駆動体が可動部材を移動させるとき、可動部材の任意の箇所に任意の大きさの力を加えることができる。そのため、バルブタイミング調整装置の作動をより高精度に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の複数の実施形態によるバルブタイミング調整装置を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を図１〜４に示す。図４に示すように、内燃機関（以下、エンジンとする）２の駆動軸としてのクランクシャフト３に固定されるスプロケット４と、従動軸としてのカムシャフト５に同軸に接続されるスプロケット２１１と、カムシャフト７に固定されるスプロケット８とにチェーン９が巻き掛けられ、クランクシャフト３からカムシャフト５およびカムシャフト７に駆動力が伝達される。カムシャフト５は吸気弁１０を開閉駆動し、カムシャフト７は排気弁１２を開閉駆動する。本実施形態のバルブタイミング調整装置１は、ハウジングに形成されるスプロケット２１１をチェーン９に、ロータをカムシャフト５に接続し、カムシャフト５の変動トルクを利用してクランクシャフト３とカムシャフト５との位相差を変更または保持することにより吸気弁１０の開閉タイミングを調整する。
【００１４】
クランクシャフト３は、図４において時計回り方向へ回転する。これにより、バルブタイミング調整装置１のハウジングは図４の矢印方向へクランクシャフト３と同期して回転する。なお、クランクシャフト３が２回転するとバルブタイミング調整装置１のハウジングは１回転する。
【００１５】
図１に示すように、バルブタイミング調整装置１は、ハウジング２０、ロータ３０、スライドロータ４０、ピエゾアクチュエータ５０および電子制御装置（以下、ＥＣＵとする）６０などを備えている。
固定部材としてのロータ３０は、例えばアルミまたは鉄などの金属を焼結または鍛造することによって形成されている。ロータ３０は、円盤状に形成され、ボルト１３によりカムシャフト５と同軸に固定されている。これにより、ロータ３０が回転するとき、その回転力はカムシャフト５に伝達される。
【００１６】
ハウジング２０は、例えばアルミまたは鉄などの金属を焼結または鍛造することによって形成されている。ハウジング２０は、筒部２１および底部２２からなる有底筒状に形成されている。筒部２１には、反底部２２側端部の外周側にスプロケット２１１が形成されている。スプロケット２１１にはチェーン９が巻き掛けられているため、ハウジング２０は、クランクシャフト３の駆動力により図１の矢印Ｘの方向から見て時計回り方向へ回転する。
【００１７】
筒部２１の内周側には、スプロケット２１１と対応する位置に環状のベアリング１４が設けられている。ベアリング１４は、外周側の部材が筒部２１の内周壁に、内周側の部材がロータ３０の外周壁に固定され、ハウジング２０とロータ３０とを接続している。これにより、ハウジング２０とロータ３０とは、相対回転可能である。また、ハウジング２０は、ベアリング１４によって、ロータ３０に対する回転軸方向への相対的な移動が規制されている。
【００１８】
ハウジング２０の底部２２の中央部には、ハウジング２０を板厚方向に貫く穴部２２１が形成されている。また、底部２２には、穴部２２１の外縁からロータ３０に向けて筒状に延びる第１筒部２２２が形成されている。さらに、底部２２には、穴部２２１の外縁から第１筒部２２２とは反対側へ筒状に延びる第２筒部２２３が形成されている。第１筒部２２２のロータ３０側端部には、穴部２３１が形成された略円盤状のプレート２３が、第１筒部２２２と軸を同じくして固定されている。なお、プレート２３はハウジング２０の一部を構成している。また、バルブタイミング調整装置１の組み付け時、ロータ３０とカムシャフト５とをボルト１３で固定する際には、第２筒部２２３の内側、穴部２２１、第１筒部２２２の内側および穴部２３１を、ボルト１３を通すための作業穴として利用することができる。
【００１９】
可動部材としてのスライドロータ４０は、例えばアルミまたは鉄などの金属を焼結または鍛造することによって形成されている。本実施形態では、スライドロータ４０の応答性を確保するという観点から、スライドロータ４０はアルミにより形成されていることが望ましい。スライドロータ４０は、筒部４１および底部４２からなる有底筒状に形成されている。
【００２０】
図２に示すように、底部４２の中央部には、底部４２を板厚方向に貫く穴部４２１が形成されている。穴部４２１には、ハウジング２０の第１筒部２２２が挿通されている。底部４２の内径すなわち穴部４２１の径は、第１筒部２２２の外径よりもやや大きく設定されている。そのため、底部４２と第１筒部２２２とは、軸方向へ摺動可能である。これにより、スライドロータ４０は、ハウジング２０の内部において、第１筒部２２２に対して摺動しながら往復移動可能である。また、底部４２の内壁すなわち穴部４２１を形成する底部４２の壁面には、底部４２の径内方向へ突出するガイド部４２２が形成されている。本実施形態では、ガイド部４２２は、穴部４２１を形成する壁面の周方向へ等間隔に４つ形成されている。
【００２１】
第１筒部２２２の外壁には、第１筒部２２２の径内方向へ凹むとともに軸方向へ直線状に延びるガイド溝２２４が形成されている。ガイド溝２２４は、第１筒部２２２外壁の周方向において、ガイド部４２２に対応する位置に形成されている。ガイド溝２２４には、対応するガイド部４２２が、第１筒部２２２の軸方向へ摺動可能に嵌り込んでいる。これにより、スライドロータ４０は、第１筒部２２２に対する軸方向への相対的な往復移動が案内されるとともに、第１筒部２２２に対する周方向への相対的な回転が規制される。スライドロータ４０の第１筒部２２２に対する周方向への相対的な回転が規制されることで、ハウジング２０が回転するとき、その回転力はスライドロータ４０に伝達される。
【００２２】
図１に示すように、筒部４１のロータ３０側端部には、径外方向へ環状に拡がる鍔部４１１が形成されている。鍔部４１１とハウジング２０の底部２２との間には、付勢部材としてのスプリング１５が設けられている。スプリング１５は、一方の端部が鍔部４１１に接し、他方の端部が底部２２に接している。スプリング１５は、軸方向へ伸びる力を有している。これにより、スライドロータ４０は、ロータ３０のスライドロータ４０側の端面３１に押し付けられている。すなわち、スライドロータ４０は、ロータ３０側端部および鍔部４１１に形成される端面４１２がロータ３０の端面３１に当接可能に設けられている。
【００２３】
スライドロータ４０の端面４１２とロータ３０の端面３１のうち端面４１２に当接する箇所とには、それぞれ、例えばセラミック粉、非鉄金属粉、無機繊維または銅繊維などの摩擦材が塗布してある。そのため、端面４１２と端面３１とが当接しているとき、端面４１２と端面３１との間には摩擦力が生じ、ハウジング２０とロータ３０との相対回転が規制される。これにより、ハウジング２０がクランクシャフト３の駆動力によって回転するとき、その回転力はスライドロータ４０およびロータ３０を経由してカムシャフト５に伝達される。つまり、このとき、クランクシャフト３に対するカムシャフト５の相対回転は規制され、カムシャフト５はクランクシャフト３と同期して回転する。
【００２４】
駆動体としてのピエゾアクチュエータ５０は、充電または放電されることにより伸縮する容量性のピエゾ素子が複数積層されることによって構成されている。ピエゾアクチュエータ５０は、ハウジング２０のプレート２３とスライドロータ４０の底部４２との間に設けられている。本実施形態では、ピエゾアクチュエータ５０は、プレート２３の反ロータ３０側端面上に、周方向へ等間隔に４つ設けられている（図３参照）。ピエゾアクチュエータ５０は、一方の端部がプレート２３に固定され、他方の端部が底部４２に接している。
【００２５】
ピエゾアクチュエータ５０は、電圧を印加され電気的なエネルギーが充電されると軸方向に伸長する。このとき、ピエゾアクチュエータ５０は、他方の端部が変位することにより、スライドロータ４０をスプリング１５の付勢力に抗してハウジング２０の底部２２側へ押圧する。これにより、スライドロータ４０は、ロータ３０から離間する。その結果、スライドロータ４０の端面４１２とロータ３０の端面３１との当接が解除され、ハウジング２０に対するロータ３０の相対回転、すなわちクランクシャフト３に対するカムシャフト５の相対回転が可能な状態となる。つまり、このとき、スライドロータ４０は、クランクシャフト３に対するカムシャフト５の相対回転を許容する。
【００２６】
一方、ピエゾアクチュエータ５０から電気的なエネルギーが放電される、あるいはピエゾアクチュエータ５０に逆向きの電圧（正に対して負）が印加されると、ピエゾアクチュエータ５０は軸方向に収縮する。このとき、ピエゾアクチュエータ５０の他方の端部が変位するため、スライドロータ４０は、スプリング１５の付勢力によってロータ３０側へ押圧される。これにより、スライドロータ４０は、ロータ３０に当接する。その結果、端面４１２と端面３１とが当接し、クランクシャフト３に対するカムシャフト５の相対回転が規制される。つまり、このとき、スライドロータ４０は、クランクシャフト３に対するカムシャフト５の相対回転を規制する。
【００２７】
制御部としてのＥＣＵ６０は、チェーンカバー１６に固定されたスリップリング１７にリード線により接続している。スリップリング１７は、環状に形成されている。スリップリング１７には、ハウジング２０の第２筒部２２３が嵌め込まれている。スリップリング１７の内周壁は、第２筒部２２３の外周壁に摺動可能に接している。
【００２８】
スリップリング１７の内周壁には、図示しない端子が露出している。当該端子には、ＥＣＵ６０が接続している。一方、第２筒部２２３の外周壁には、ピエゾアクチュエータ５０に接続された図示しない端子が露出している。スリップリング１７の端子と第２筒部２２３の端子とは、摺動可能に接している。これにより、ハウジング２０がスリップリング１７に対してどの回転位置にあっても、ＥＣＵ６０は、ピエゾアクチュエータ５０と接続しており、ピエゾアクチュエータ５０に対して任意の電圧を印加可能である。
【００２９】
ＥＣＵ６０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータによって構成されている。また、ＥＣＵ６０は、ＲＯＭに記録されているプログラムにしたがってエンジン２およびエンジンシ２が搭載されている車両を統合して制御する。ＥＣＵ６０は、バルブタイミング調整装置１だけでなく、図示しないスロットル、インジェクタおよびサプライポンプ等、種々の装置に接続し、これら装置の作動を制御する。また、ＥＣＵ６０には、カムシャフト５の回転角度を検出するカム角センサ、クランクシャフト３の回転角度および回転数を検出するクランク角センサ、スロットルの開度を検出するアクセルセンサ、およびエンジン２を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサ等、種々のセンサが接続し、これらセンサからの電気的な信号を検出値として受信する。
【００３０】
本実施形態では、ＥＣＵ６０は、例えばＶ型６気筒のエンジン２を制御の対象としている。そのため、エンジン２に設けられるカムシャフトは、１本あたり３つの気筒の吸気弁（または排気弁）を開閉駆動する。図４は、エンジン２が有する６つの気筒のうちの１気筒およびその周辺を示している。吸気弁１０の外周には、吸気弁１０を閉弁方向に付勢するバルブスプリング１１が設けられている。
【００３１】
カムシャフト５が回転するとき、カムシャフト５に設けられたカム６のカムノーズは、吸気弁１０を押し下げて開弁する。このとき、カムシャフト５は、バルブスプリング１１の付勢力に抗して回転するため、カムシャフト５の回転方向とは逆方向の力をバルブスプリング１１から受ける。また、カム６のカムノーズによる吸気弁１０の押し下げ量が最大に達した後は、バルブスプリング１１の付勢力により吸気弁１０が押し上げられることによって閉弁する。このとき、カムシャフト５は、カムシャフト５の回転方向の力をバルブスプリング１１から受ける。
【００３２】
このように、カムシャフト５が回転するとき、カムシャフト５は、正または負に交互に変動する力（以下、この力をカムシャフトの変動トルクとし、正または負により変動トルクの方向を示す）をバルブスプリング１１から受ける。図５（Ａ）では、クランクシャフト３が一定の回転速度で回転しているときのクランクシャフト３の回転角度と、カムシャフト５に作用する変動トルクとの関係を示している。本実施形態では、カムシャフト５は３つの気筒の吸気弁を開閉駆動するため、カムシャフト５には、クランクシャフト３が２回転する期間（カムシャフト５が１回転する期間）に、「負−正」の波で表される変動トルクが３回作用する。また、例えば、エンジン２（クランクシャフト３）の回転数が６０００ｒｐｍのとき、カムシャフト５が１回転する期間は１／２００秒であり、変動トルクの１つの「負−正」の波が生じる期間は１／６００秒である。
【００３３】
正の変動トルクは、例えば、クランクシャフト３がカムシャフト５を回転駆動するとき、その抵抗となる方向に作用する。一方、負の変動トルクは、クランクシャフト３がカムシャフト５を回転駆動するとき、その回転駆動を順方向にアシストするように作用する。そのため、バルブタイミング調整装置１のスライドロータ４０がロータ３０から離間しハウジング２０とロータ３０とが相対回転可能な状態のとき、すなわちクランクシャフト３とカムシャフト５とが相対回転可能な状態のとき、カムシャフト５は、正の変動トルクによっては遅角方向へ位相が変更され、負の変動トルクによっては進角方向へ位相が変更される（図４参照）。
【００３４】
ＥＣＵ６０は、変動トルク方向判別手段、要求位相差算出手段および位相要求状態検知手段を有している。すなわち、ＥＣＵ６０は、ＲＯＭに記憶されているプログラムとＣＰＵおよび種々のセンサ等のハードウェア資源とが協働することにより、特許請求の範囲における「変動トルク方向判別手段」、「要求位相差算出手段」および「位相要求状態検知手段」として機能するものである。
【００３５】
ＥＣＵ６０は、変動トルク方向判別手段として機能するとき、カムシャフト５の変動トルクの方向を判別する。具体的には、ＥＣＵ６０は、例えば、カムシャフト５の回転角度と変動トルクの方向および大きさ（正または負の値）との対応をマップとして記憶している。ＥＣＵ６０は、カム角センサからの信号によりカムシャフト５の回転角度を検出し、上記マップを参照することで、検出した回転角度における変動トルクの方向（正または負）を判別する。
【００３６】
ＥＣＵ６０は、要求位相差算出手段として機能するとき、エンジン２の運転状態に適する吸気弁１０の開閉タイミングを実現するために要求される、クランクシャフト３とカムシャフト５との位相差を算出する。具体的には、ＥＣＵは、例えば、まず、アクセルセンサからのスロットルの開度に関する信号、クランク角センサからのクランクシャフト５（エンジン２）の回転数に関する信号、水温センサからの冷却水の温度に関する信号などに基づき、エンジン２の運転状態を検出する。続いて、ＥＣＵ６０は、検出した運転状態に適する吸気弁１０の開閉タイミングを実現するための、クランクシャフト３とカムシャフト５との位相差を算出する。当該位相差を算出するとき、ＥＣＵ６０は、例えば、種々の運転状態とその運転状態に適する位相差との対応を保持するマップを参照する。
【００３７】
ＥＣＵ６０は、位相変更要求状態検知手段として機能するとき、要求位相差算出手段にて算出されたクランクシャフト３とカムシャフト５との位相差に基づき、カムシャフト５に要求される状態が、位相の変更が要求される「位相変更要求状態」、または位相の保持が要求される「位相保持要求状態」のいずれであるかを検知する。具体的には、ＥＣＵ６０は、例えば、まず、クランク角センサにより検出したクランクシャフト３の回転角度とカム角センサにより検出したカムシャフト５の回転角度とから、その時点におけるクランクシャフト３とカムシャフト５との実際の位相差を算出する。続いて、算出した実際の位相差と、要求位相差算出手段にて算出された位相差とから、カムシャフト５の目標位相を算出する。そして、当該目標位相と、その時点のカムシャフト５の実際の位相とが異なる場合、カムシャフト５に要求される状態として、目標位相への位相の変更が要求される「位相変更要求状態」であることを検知する。一方、目標位相と実際の位相とが等しい場合、カムシャフト５に要求される状態として、位相の保持が要求される「位相保持要求状態」であることを検知する。
【００３８】
ＥＣＵ６０は、位相要求状態検知手段により「位相変更要求状態」を検知した場合、当該状態で要求されるカムシャフト５の位相の変更の方向と変動トルク方向判別手段にて判別された変動トルクの方向とが一致する期間では、ピエゾアクチュエータ５０の伸縮を制御しスライドロータ４０をロータ３０から離間させることによって、クランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転を可能な状態とする。一方、一致しない期間では、ピエゾアクチュエータ５０の伸縮を制御しスライドロータ４０をロータ３０に当接させることによって、クランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転を規制する。また、ＥＣＵ６０は、位相要求状態検知手段により「位相保持要求状態」を検知した場合、ピエゾアクチュエータ５０の伸縮を制御しスライドロータ４０をロータ３０に当接させることによって前記相対回転を規制する。
【００３９】
次に、バルブタイミング調整装置１が吸気弁１０の開閉タイミングを変更するときの作動について、図５を用いて説明する。
図５（Ｂ）では、ピエゾアクチュエータ５０に印加される電圧と、それに伴うカムシャフト５の位相の変化との関係を示している。
時刻ｔ０より前においては、ＥＣＵ６０はカムシャフト５に要求される状態として「位相保持要求状態」であることを検知しているため、ピエゾアクチュエータ５０に電圧は印加されておらず、ピエゾアクチュエータ５０は収縮している。そのため、スライドロータ４０はロータ３０に当接しており、クランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転が規制されている。よって、この期間においては、カムシャフト５の位相は一定（θ１）に保持されている。
【００４０】
時刻ｔ０において、ＥＣＵ６０は、カムシャフト５に要求される状態として、目標位相（θ２）への位相の変更が要求される「位相変更要求状態」を検知すると、θ１からθ２への位相の変更の方向（遅角方向）と変動トルクの方向（正：図５（Ａ）参照）とが一致するため、ピエゾアクチュエータ５０に電圧を印加する。これにより、ピエゾアクチュエータ５０に電気的なエネルギーが充電され、ピエゾアクチュエータ５０は伸長する。ピエゾアクチュエータ５０が伸長すると、ピエゾアクチュエータ５０はスプリング１５の付勢力に抗してスライドロータ４０を反ロータ３０側へ押圧する。これにより、スライドロータ４０はロータ３０から離間し、クランクシャフト３とカムシャフト５とは相対回転が可能な状態となる。
【００４１】
時刻ｔ０においてクランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転が可能な状態となり、この状態でカムシャフト５には正の方向の変動トルクが作用しているため、時刻ｔ０以降（ｔ０〜ｔ１）では、カムシャフト５の位相が遅角方向へ変更される。
時刻ｔ１では、変動トルクの方向が負に転じ、カムシャフト５に要求される位相の変更の方向（遅角方向）と変動トルクの方向（負）とが一致しなくなるため、ＥＣＵ６０は、ピエゾアクチュエータ５０への電圧の印加を停止し、ピエゾアクチュエータ５０から電気的なエネルギーを放電する制御を行う。これにより、ピエゾアクチュエータ５０は収縮する。ピエゾアクチュエータ５０が収縮すると、スライドロータ４０は、スプリング１５の付勢力によってロータ３０側へ押圧される。これにより、スライドロータ４０はロータ３０に当接し、クランクシャフト３とカムシャフト５とは相対回転が規制された状態となる。
【００４２】
時刻ｔ１〜ｔ２の期間は、変動トルクの方向が負なので、クランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転は規制された状態である。そのため、時刻ｔ１〜ｔ２の期間では、カムシャフト５の位相は変更されない。
時刻ｔ２になると、変動トルクの方向が正に転じ、カムシャフト５に要求される位相の変更の方向（遅角方向）と変動トルクの方向（正）とが一致するため、ＥＣＵ６０は、ピエゾアクチュエータ５０に電圧を印加しスライドロータ４０をロータ３０に当接させて、クランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転を可能な状態とする。これにより、時刻ｔ２〜ｔ３の期間において、カムシャフト５の位相が遅角方向へ変更される。
【００４３】
時刻ｔ３において、カムシャフト５の位相が目標位相（θ２）に達すると、ＥＣＵ６０は、「位相保持要求状態」を検知し、ピエゾアクチュエータ５０への電圧の印加を停止し、ピエゾアクチュエータ５０から放電する制御を行う。これにより、時刻ｔ３〜ｔ４の期間では、カムシャフト５の位相は、θ２に保持された状態となる。
【００４４】
時刻ｔ４において、ＥＣＵ６０は、カムシャフト５に要求される状態として、目標位相（θ３）への位相の変更が要求される「位相変更要求状態」を検知すると、θ２からθ３への位相の変更の方向（進角方向）と変動トルクの方向（負）とが一致するため、ピエゾアクチュエータ５０に電圧を印加する。これにより、クランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転が可能な状態となり、時刻ｔ４〜ｔ５の期間において、カムシャフト５の位相が進角方向へ変更される。
【００４５】
時刻ｔ５になると、変動トルクの方向が正に転じ、カムシャフト５に要求される位相の変更の方向（進角方向）と変動トルクの方向（正）とが一致しなくなるため、ピエゾアクチュエータ５０への電圧の印加を停止する。これにより、時刻ｔ５〜ｔ６の期間においては、カムシャフト５の位相が保持される。
時刻ｔ６になると、変動トルクの方向が負に転じるため、ＥＣＵ６０は、ピエゾアクチュエータ５０に電圧を印加し、クランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転を可能な状態とする。これにより、時刻ｔ６〜ｔ７において、カムシャフト５の位相が進角方向へ変更される。
【００４６】
時刻ｔ７において、カムシャフト５の位相が目標位相（θ３）に達すると、ＥＣＵ６０は、「位相保持要求状態」を検知し、ピエゾアクチュエータ５０への電圧の印加を停止する。これにより、時刻ｔ７以降、カムシャフト５の位相はθ３に保持された状態となる。
このように、時刻ｔ０〜ｔ４の期間ではカムシャフト５の目標位相としてθ２が算出されており、ＥＣＵ６０は、時刻ｔ０〜ｔ３の期間は「位相変更要求状態」、時刻ｔ３〜ｔ４の期間は「位相保持要求状態」を検知し、その状態に応じたピエゾアクチュエータ５０の伸縮制御を行う。また、時刻ｔ４以降はカムシャフト５の目標位相としてθ３が算出されており、ＥＣＵ６０は、時刻ｔ４〜ｔ７の期間は「位相変更要求状態」、時刻７以降は「位相保持要求状態」を検知し、その状態に応じたピエゾアクチュエータ５０の伸縮制御を行う。
【００４７】
このように、本実施形態では、駆動体はピエゾ素子を積層したピエゾアクチュエータ５０からなるため、例えば、１／１０００秒といった短い期間においても、駆動体（ピエゾアクチュエータ５０）の伸縮を高精度に制御することができる。
以上説明したように、本実施形態では、バルブタイミング調整装置１は、ハウジング２０、ロータ３０、スライドロータ４０、ピエゾアクチュエータ５０およびＥＣＵ６０といった少数の部材等によって構成されている。そのため、バルブタイミング調整装置１は、容易に製造することができ、部材点数が少ないことから信頼性を向上することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、ＥＣＵ６０は、カムシャフト５の変動トルクの方向を判別する変動トルク方向判別手段、エンジン２の運転状態に適する吸気弁１０の開閉タイミングを実現するために要求されるクランクシャフト３とカムシャフト５との位相差を算出する要求位相差算出手段、要求位相差算出手段にて算出された前記位相差に基づき、カムシャフト５に要求される状態が、位相の変更が要求される「位相変更要求状態」、または位相の保持が要求される「位相保持要求状態」のいずれであるかを検知する位相要求状態検知手段、を有している。
【００４９】
ＥＣＵ６０は、位相要求状態検知手段が「位相変更要求状態」を検知した場合、当該状態で要求されるカムシャフト５の位相の変更の方向と変動トルク方向判別手段にて判別されたカムシャフト５の変動トルクの方向とが一致する期間では、ピエゾアクチュエータ５０の伸縮を制御しスライドロータ４０をロータ３０から離間させることによってクランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転を可能な状態とし、一方、一致しない期間では、ピエゾアクチュエータ５０の伸縮を制御しスライドロータ５０をロータ３０に当接させることによって前記相対回転を規制する。また、ＥＣＵ６０は、位相要求状態検知手段が「位相保持要求状態」を検知した場合、ピエゾアクチュエータ５０の伸縮を制御しスライドロータ４０をロータ３０に当接させることによって前記相対回転を規制する。これにより、カムシャフト５の変動トルクを利用して、カムシャフト５の位相を、エンジン２の運転状態に適した所望の位相に変更または所望の位相で保持し、吸気弁１０の開閉タイミングを調整することが可能となる。
【００５０】
上述したように、本実施形態では、ＥＣＵ６０が変動トルク方向判別手段、要求位相差算出手段および位相要求状態検知手段を有することにより、所定の条件、すなわち「位相変更要求状態」にあり、かつ、当該状態で要求されるカムシャフト５の位相の変更の方向とカムシャフト５の変動トルクの方向とが一致する期間のみ、ピエゾアクチュエータ５０に電圧を印加することが可能となる。つまり、「位相変更要求状態」であっても、要求されるカムシャフト５の位相の変更の方向とカムシャフト５の変動トルクの方向とが一致しない期間は、ピエゾアクチュエータ５０に印加する電圧を低下あるいはゼロとすることができる。したがって、バルブタイミング調整装置１の消費電力を低減することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、可動部材としてのスライドロータ４０を移動させる駆動体は、ピエゾ素子を複数積層することにより構成されるピエゾアクチュエータ５０からなる。そのため、例えば駆動体を電磁コイル等で構成する場合に比べ、駆動体の応答速度を高めることができる。これにより、例えば、１／１０００秒といった短い期間においても、駆動体（ピエゾアクチュエータ５０）の伸縮を高精度に制御することができる。したがって、エンジン２が高速に回転しているとき等においても、バルブタイミング調整装置１の作動を高精度に制御することができる。
【００５２】
さらに、本実施形態では、ピエゾアクチュエータ５０は、複数設けられている。そのため、例えば、大型のピエゾアクチュエータを１つ設けるような場合に比べ、ピエゾアクチュエータの総重量および総体積を低減することができる。これにより、バルブタイミング調整装置１の重量およびコストを低減することができる。また、ピエゾアクチュエータ５０が複数設けられていることにより、ピエゾアクチュエータ５０がスライドロータ４０を移動させるとき、スライドロータ４０の任意の箇所に任意の大きさの力を加えることができる。そのため、バルブタイミング調整装置１の作動をより高精度に制御することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整装置を図６に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。第２実施形態では、可動部材の形状、および可動部材と駆動体との配置関係等が第１実施形態と異なる。
【００５４】
第２実施形態では、可動部材としてのスライドロータ７０は、略円盤状に形成されている。スライドロータ７０の中央部には、スライドロータ７０を板厚方向に貫く穴部７２１が形成されている。穴部７２１には、ハウジング２０の第１筒部２２２のロータ３０側端部が嵌め込まれている。スライドロータ７０の内径すなわち穴部７２１の径は、第１筒部２２２の外径よりもやや大きく設定されている。そのため、スライドロータ７０と第１筒部２２２とは、軸方向へ摺動可能である。これにより、スライドロータ７０は、ハウジング２０の内部において、第１筒部２２２に対して摺動しながら往復移動可能である。また、スライドロータ７０の内壁すなわち穴部７２１を形成するスライドロータ７０の壁面には、スライドロータ７０の径内方向へ突出するガイド部７２２が形成されている。本実施形態では、ガイド部７２２は、穴部７２１を形成する壁面の周方向へ等間隔に４つ形成されている。
【００５５】
第１筒部２２２のロータ３０側端部の外壁には、第１筒部２２２の径内方向へ凹むとともに軸方向へ直線状に延びるガイド溝２２５が形成されている。ガイド溝２２５は、第１筒部２２２外壁の周方向において、ガイド部７２２に対応する位置に形成されている。ガイド溝２２５には、対応するガイド部７２２が、第１筒部２２２の軸方向へ摺動可能に嵌り込んでいる。これにより、スライドロータ７０は、第１筒部２２２に対する軸方向への相対的な往復移動が案内されるとともに、第１筒部２２２に対する周方向への相対的な回転が規制される。スライドロータ７０の第１筒部２２２に対する周方向への相対的な回転が規制されることで、ハウジング２０が回転するとき、その回転力はスライドロータ７０に伝達される。
【００５６】
スライドロータ７０とハウジング２０の底部２２との間に、付勢部材としてのスプリング１５が設けられている。スプリング１５は、一方の端部がスライドロータ７０の外縁部に接し、他方の端部が底部２２に接している。スプリング１５は、軸方向へ伸びる力を有している。これにより、スライドロータ７０は、ロータ３０のスライドロータ７０側の端面３１に押し付けられている。すなわち、スライドロータ７０は、ロータ３０側端部に形成される端面７１１がロータ３０の端面３１に当接可能に設けられている。
【００５７】
スライドロータ７０の端面７１１とロータ３０の端面３１のうち端面７１１に当接する箇所とには、それぞれ、例えばセラミック粉、非鉄金属粉、無機繊維または銅繊維などの摩擦材が塗布してある。そのため、端面７１１と端面３１とが当接しているとき、端面７１１と端面３１との間には摩擦力が生じ、ハウジング２０とロータ３０との相対回転が規制される。これにより、ハウジング２０がクランクシャフト３の駆動力によって回転するとき、その回転力はスライドロータ４０およびロータ３０を経由してカムシャフト５に伝達される。つまり、このとき、クランクシャフト３に対するカムシャフト５の相対回転は規制され、カムシャフト５はクランクシャフト３と同期して回転する。
【００５８】
第２実施形態では、駆動体としてのピエゾアクチュエータ８０は、ハウジング２０の底部２２とスライドロータ７０との間に設けられている。本実施形態では、ピエゾアクチュエータ８０は、スライドロータ７０の反ロータ３０側端面上に、周方向へ等間隔に４つ設けられている。ピエゾアクチュエータ８０は、一方の端部がハウジング２０の底部２２に固定され、他方の端部がスライドロータ７０に固定されている。
【００５９】
ピエゾアクチュエータ８０は、電圧を印加され電気的なエネルギーが充電されると軸方向に収縮する。ピエゾアクチュエータ８０は、上述のように、両端がそれぞれハウジング２０の底部２２およびスライドロータ７０に固定されている。そのため、ピエゾアクチュエータ８０は、軸方向に収縮したとき、他方の端部が変位することにより、スライドロータ７０をスプリング１５の付勢力に抗して底部２２側へ引き寄せる。これにより、スライドロータ７０は、ロータ３０から離間する。その結果、スライドロータ７０の端面７１１とロータ３０の端面３１との当接が解除され、ハウジング２０に対するロータ３０の相対回転、すなわちクランクシャフト３に対するカムシャフト５の相対回転が可能な状態となる。つまり、このとき、スライドロータ７０は、クランクシャフト３に対するカムシャフト５の相対回転を許容する。
【００６０】
一方、ピエゾアクチュエータ８０から電気的なエネルギーが放電される、あるいはピエゾアクチュエータ８０に逆向きの電圧（正に対して負）が印加されると、ピエゾアクチュエータ８０は軸方向に伸長する。このとき、ピエゾアクチュエータ８０の他方の端部が変位するため、スライドロータ７０は、スプリング１５の付勢力によってロータ３０側へ押圧される。これにより、スライドロータ７０は、ロータ３０に当接する。その結果、端面７１１と端面３１とが当接し、クランクシャフト３に対するカムシャフト５の相対回転が規制される。つまり、このとき、スライドロータ７０は、クランクシャフト３に対するカムシャフト５の相対回転を規制する。
【００６１】
このようなピエゾアクチュエータ８０は、例えば、電圧を印加され電気的なエネルギーが充電されると軸方向に伸長するピエゾ素子積層部と、当該ピエゾ素子積層部の端部の変位方向を逆向きに変換してピエゾアクチュエータ８０の端部に伝達する機構と、をピエゾアクチュエータ８０内部に設けることにより実現することができる。すなわち、ピエゾアクチュエータ８０に電圧を印加すればピエゾ素子積層部は伸長するがピエゾアクチュエータ８０としては収縮する、またはピエゾアクチュエータ８０から電気的なエネルギーを放電すればピエゾ素子積層部は収縮するがピエゾアクチュエータ８０としては伸長する、という上述の作動を実現することができる。
【００６２】
あるいは、ピエゾアクチュエータ８０を、例えば、伸縮変位の方向に異なる極性を有するバイポーラ型ピエゾ素子により構成することとしても、上述の作動を実現することができる。バイポーラ型ピエゾ素子は、例えば、負の電圧を印加すると電圧を印加していない通常時に比べて収縮し、正の電圧を印加すると通常時に比べて伸長する。つまり、ピエゾアクチュエータ８０をバイポーラ型ピエゾ素子で構成した場合、ピエゾ素子が収縮する方向の（負の）電圧を印加するとピエゾアクチュエータ８０は収縮する。一方、ピエゾアクチュエータ８０に（負の）電圧を印加することによって充電された電気的なエネルギーを、ピエゾ素子から放電するとピエゾアクチュエータ８０は伸長する。
【００６３】
本実施形態でのＥＣＵ６０による駆動体としてのピエゾアクチュエータ８０の伸縮の制御、および可動部材としてのスライドロータ７０の移動に関する制御については、第１実施形態と同様である。すなわち、ＥＣＵ６０は、位相要求状態検知手段により「位相変更要求状態」を検知した場合、当該状態で要求されるカムシャフト５の位相の変更の方向と変動トルク方向判別手段にて判別された変動トルクの方向とが一致する期間では、ピエゾアクチュエータ８０の伸縮を制御しスライドロータ７０をロータ３０から離間させることによって、クランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転を可能な状態とする。一方、一致しない期間では、ピエゾアクチュエータ８０の伸縮を制御しスライドロータ７０をロータ３０に当接させることによって、クランクシャフト３とカムシャフト５との相対回転を規制する。また、ＥＣＵ６０は、位相要求状態検知手段により「位相保持要求状態」を検知した場合、ピエゾアクチュエータ８０の伸縮を制御しスライドロータ７０をロータ３０に当接させることによって前記相対回転を規制する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態では、スライドロータの形状、およびスライドロータとピエゾアクチュエータとの配置関係が第１実施形態と異なる。これにより、本実施形態では、バルブタイミング調整装置を、第１実施形態に比べて部材点数が少なく、かつ、さらに簡単な構成とすることができる。
【００６５】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、駆動体としてのピエゾアクチュエータは、４つに限らず、いくつ設けてもよい。また、ピエゾアクチュエータは、周方向に等間隔で配置するのではなく、任意の間隔で配置することとしてもよい。
また、ピエゾアクチュエータは、複数設けるのではなく、例えば、環状のもの（ピエゾアクチュエータ）にハウジングの第１筒部を挿通するようにして１つ設けることとしてもよい。このような構成であっても、上述の実施形態によるバルブタイミング調整装置と同様の作動を実現することができる。
【００６６】
他の実施形態では、ハウジングの第１筒部に形成されるガイド溝は、直線状の溝ではなく、スプライン溝のような曲線状の溝であってもよい。
また、スライドロータに形成されるガイド部、および第１筒部の当該ガイド部に対応する位置に形成されるガイド溝は、それぞれ、４つに限らず、いくつ形成されていてもよい。また、ガイド部およびガイド溝のそれぞれの配置間隔は、任意の間隔に設定してもよい。
【００６７】
さらに、ガイド部を第１筒部の外壁に形成し、当該ガイド部に対応するガイド溝をスライドロータの内壁に形成する構成としてもよい。
また、他の実施形態では、スライドロータとロータとの当接面には、摩擦材としてのセラミック粉、非鉄金属粉、無機繊維または銅繊維を塗布するのではなく、それらの摩擦材を結合材としての樹脂により加熱成形した部材を貼り付けることとしてもよい。このような構成によっても、スライドロータとロータとの当接面に摩擦力を生じさせることができる。
【００６８】
また、他の実施形態では、ＥＣＵは、カムシャフトの回転角度と変動トルクの方向および大きさとの対応を保持するマップを参照して変動トルクの方向を判別するのではなく、変動トルクの値（正または負）を検出可能なセンサによる実測値に基づいて変動トルクの方向を判別することとしてもよい。例えば、カムシャフトとロータとの間、あるいはロータの内部にセンサを配置し、当該センサの歪みの方向および大きさを検知して変動トルクの値（正または負）を検出することによって、変動トルクの方向を判別することができる。
【００６９】
また、他の実施形態では、ピエゾアクチュエータの伸縮を制御するとき、ピエゾアクチュエータから放電した電気エネルギーを蓄電手段等により回収し、このエネルギーを伸縮制御等のために再利用することとしてもよい。これにより、バルブタイミング調整装置の消費電力をより低減することができる。
上述の実施形態では、ＥＣＵは、「位相変更要求状態」にあり、かつ、当該状態で要求されるカムシャフトの位相の変更の方向とカムシャフトの変動トルクの方向とが一致する期間（期間の始端から終端まで）ピエゾアクチュエータに電圧を印加し、スライドロータをロータから離間させてカムシャフトをクランクシャフトに対し相対回転させる例を示した（図５参照）。ところが、前記一致する期間の始端あるいは終端近傍においては、カムシャフトに生じた変動トルクの値（正または負）が十分な大きさでない場合がある。この場合、変動トルクによって、ハウジングとロータとを、すなわちクランクシャフトとカムシャフトとを効率よく相対回転させることができないおそれがある。
【００７０】
そこで、他の実施形態では、ＥＣＵは、「位相変更要求状態」にあり、かつ、当該状態で要求されるカムシャフトの位相の変更の方向とカムシャフトの変動トルクの方向とが一致する期間のうちの所定の範囲、例えば変動トルクの値が十分大きな値の期間のみピエゾアクチュエータに電圧を印加し、スライドロータをロータから離間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相対回転を可能な状態とするようにしてもよい。このような制御を行うことにより、カムシャフトをクランクシャフトに対して効率よく相対回転させてカムシャフトの位相を変更することができるとともに、バルブタイミング調整装置の消費電力をより低減することができる。
【００７１】
上述の第２実施形態では、充電時に収縮し、放電時に伸長するピエゾアクチュエータを設ける例を示した。これに対し、他の実施形態では、第２実施形態のピエゾアクチュエータを、第１実施形態で示したような、充電時に伸長し、放電時に収縮するピエゾアクチュエータに代えた構成としてもよい。この場合のピエゾアクチュエータの伸縮制御としては、クランクシャフトとカムシャフトとの相対回転を規制する必要があるとき、すなわちスライドロータをロータに当接させる必要があるときは、ピエゾアクチュエータに（正の）電圧を印加し、一方、クランクシャフトとカムシャフトとの相対回転を許容する必要があるとき、すなわちスライドロータをロータから離間させる必要があるときは、ピエゾアクチュエータから放電させる、あるいは逆向き（負）の電圧を印加する、という制御が考えられる。このような構成のバルブタイミング調整装置であっても、上述の実施形態と同様、カムシャフトの変動トルクによってクランクシャフトとカムシャフトとの位相差を所望の位相差に変更、あるいは所望の位相差で保持することができる。
【００７２】
なお、本発明で駆動体として用いるピエゾアクチュエータ（ピエゾ素子）は、コンデンサのように蓄電性を有するため、伸長時に電気エネルギーを蓄え（充電し）、このとき充電電流が流れる。しかし、ピエゾアクチュエータは、電磁コイルのような電磁式アクチュエータと異なり、伸長を維持するための電気エネルギーを必要としない。そのため、本発明のバルブタイミング調整装置は、電磁式アクチュエータを用いたバルブタイミング調整装置に比べ、消費電力を低減することができる。
【００７３】
また、本発明の他の実施形態では、駆動体として、ピエゾ素子からなるピエゾアクチュエータを用いるのではなく、例えば、電歪素子または磁歪素子等、作用する電界または磁界等に応じて収縮可能なその他の素子により構成されたアクチュエータを用いることとしてもよい。
さらに、本発明の他の実施形態では、バルブタイミング調整装置を、排気弁を開閉駆動するカムシャフトに設けることとしてもよい。また、バルブタイミング調整装置を、排気弁を開閉駆動するカムシャフトと吸気弁を開閉駆動するカムシャフトとの両方に設けることとしてもよい。
【００７４】
このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図。
【図４】本発明の第１実施形態によるバルブタイミング調整装置が従動軸に取り付けられている状態を示す模式図。
【図５】（Ａ）は駆動軸の回転角度と従動軸に生じる変動トルクとの関係を示す図、（Ｂ）は駆動体に印加する電圧と従動軸の位相との関係を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００７６】
１：バルブタイミング調整装置、２：エンジン（内燃機関）、３：クランクシャフト（駆動軸）、５、７：カムシャフト（従動軸）、１０：吸気弁、１２：排気弁、２０：ハウジング、３０：ロータ（固定部材）、４０：スライドロータ（可動部材）、５０：ピエゾアクチュエータ（駆動体）、６０：ＥＣＵ（電子制御装置、制御部、変動トルク方向判別手段、要求位相差算出手段、位相要求状態検知手段）
【図１】
2010106757.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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