(57)【要約】【課題】コイルの供給電流量がデューティ比制御で連続可変されるものは、電流の流れ方向が常に一定であるため、磁気回路が徐々に磁化される。すると、磁化した磁気回路に強磁性の異物が引き付けられ、その異物によってムービングコアが固着する可能性がある。【解決手段】ＥＣＵ４は、イグニッションスイッチのＯＦＦ  時に、極性の異なる電流を交互にコイル１７へ与えながら、コイル１７に与える電流値を徐々に小さくする自己消磁を行う。すると、磁気回路に発生する磁力が磁極を交番しながら徐々に減少して消滅する。この自己消磁によって、電磁アクチュエータ１３の磁気回路の磁化が防がれるため、磁化した磁気回路に強磁性の異物が引き付けられることにより発生するムービングコア１５の固着を防止できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電によって磁力を発生するコイル、このコイルに磁気吸引されるムービングコアを備える電磁アクチュエータと、
前記コイルへの供給電流量を制御することによって、前記ムービングコアの変位量を制御する制御装置とを備え、
この制御装置は、前記電磁アクチュエータの起動時または停止時、あるいは前記電磁アクチュエータの停止中に、極性の異なる電流を交互に前記コイルへ与えながら、前記コイルに与える電流値を徐々に小さくする自己消磁を行うことを特徴とする電磁アクチュエータの制御装置。
【請求項２】
請求項１の電磁アクチュエータの制御装置において、
前記電磁アクチュエータは、供給電流量に応じてバルブにおける弁体の位置を変位させることを特徴とする電磁アクチュエータの制御装置。
【請求項３】
請求項２の電磁アクチュエータの制御装置において、
前記バルブは、
内燃機関のクランクシャフトに同期して回転駆動される回転駆動体と、
この回転駆動体に対して相対回転可能に設けられ、前記内燃機関のカムシャフトと一体に回転する回転従動体とを備え、
前記回転駆動体と前記回転従動体の間に形成された進角室へ油圧を供給することによって、前記回転駆動体に対して前記回転従動体とともに前記カムシャフトを進角側へ変位させるとともに、前記回転駆動体と前記回転従動体の間に形成された遅角室へ油圧を供給することによって、前記回転駆動体に対して前記回転従動体とともに前記カムシャフトを遅角側へ変位させるバルブタイミング可変機構と組み合わされ、
前記内燃機関の作動中に、油圧源で発生した油圧を、前記進角室および前記遅角室に相対的に給排させるオイルフローコントロールバルブであることを特徴とする電磁アクチュエータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁アクチュエータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁アクチュエータの作動制御によって、オイルフローコントロールバルブのスプール（弁体）の位置を連続的に可変して、エンジンのバルブタイミングを可変する装置が知られている。
バルブタイミング可変装置に用いられる電磁アクチュエータは、そのコイルに供給される電流量に応じてスプールの位置を連続可変するものであり、コイルへの供給電流量は制御装置によってコントロールされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２８０９１９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１には特に記載されてはいないが、通常、コイルへの供給電流量は、デューティ比制御によって連続可変されるため、コイルに与えられる電流の流れ方向は常に一定である。
このように常に一定方向の電流がコイルに流れると、電磁アクチュエータにおいて磁気回路（強磁性材料）が徐々に磁化される。
【０００５】
磁気回路が磁化されると、磁化した磁気回路に強磁性の異物（摩耗粉や切削粉等）が引き付けられるため、磁化した磁気回路に強磁性の異物が不着したり、積層する可能性がある。異物がムービングコアや、ムービングコアの周囲の部材等に不着、積層すると、ムービングコアが固着する可能性がある。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁アクチュエータの磁気回路が磁化するのを防ぐことで、強磁性の異物が磁化した磁気回路に引き付けられることにより発生するムービングコアの固着を防止できる電磁アクチュエータの制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
請求項１を採用する電磁アクチュエータの制御装置は、電磁アクチュエータの起動時または停止時、あるいは電磁アクチュエータの停止中に、極性の異なる電流を交互にコイルへ与えながら、コイルに与える電流値を徐々に小さくする自己消磁を行うものである。
この結果、電磁アクチュエータの磁気回路の磁化が防がれるため、磁化した磁気回路に強磁性の異物が引き付けられることにより発生するムービングコアの固着を防止できる。
【０００８】
なお、自己消磁を行う時期は、電磁アクチュエータの停止時がより好ましく、停止時に自己消磁を行うことにより、消磁電流による油圧脈動の影響を回避できる。
【０００９】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用する電磁アクチュエータの制御装置は、電磁アクチュエータによってバルブの弁体（可動子）の位置を変位させる電磁制御弁の制御に用いられるものである。
このように、電磁制御弁の制御に本発明を用いることにより、電磁制御弁の信頼性を高めることができる。
【００１０】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用する電磁アクチュエータの制御装置は、バルブタイミング可変機構と組み合わされて、内燃機関の作動中に、油圧源で発生した油圧を、進角室および遅角室に相対的に給排させるオイルフローコントロールバルブの制御に用いられるものである。
【００１１】
このように、バルブタイミング可変機構の油圧制御を行うオイルフローコントロールバルブの制御に本発明を用いることにより、オイルフローコントロールバルブの信頼性を高めることができる。
このため、バルブタイミング可変機構（ＶＣＴ）と、オイルフローコントロールバルブを用いた油圧回路とから構成されるバルブタイミング可変装置（ＶＶＴ）の信頼性を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、実施例と変形例を用いて説明する。
〔実施例〕
実施例を図１〜図４を参照して説明する。
先ず、図４を参照してバルブタイミング可変装置を説明する。
【００１３】
本実施例で示すバルブタイミング可変装置は、内燃機関（以下、エンジン）のカムシャフト（吸気バルブ用、排気バルブ用、吸排気兼用カムシャフトのいずれか）に取り付けられるものであり、バルブの開閉タイミングを連続的に可変可能なものである。
バルブタイミング可変装置（ＶＶＴ）は、バルブタイミング可変機構１（ＶＣＴ）と、オイルフローコントロールバルブ２を有する油圧回路３と、オイルフローコントロールバルブ２を制御するＥＣＵ４（エンジン・コントロール・ユニットの略：制御装置に相当する）とから構成されている。
【００１４】
（バルブタイミング可変機構１の説明）
バルブタイミング可変機構１は、エンジンのクランクシャフトに同期して回転駆動されるシューハウジング５（回転駆動体に相当する）と、このシューハウジング５に対して相対回転可能に設けられ、カムシャフトと一体に回転するベーンロータ６（回転従動体に相当する）とを備えるものであり、シューハウジング５内に構成される油圧アクチュエータによってシューハウジング５に対してベーンロータ６を相対的に回転駆動して、カムシャフトを進角側あるいは遅角側へ変化させるものである。
【００１５】
シューハウジング５は、エンジンのクランクシャフトにタイミングベルトやタイミングチェーン等を介して回転駆動されるスプロケットにボルト等によって結合されて、スプロケットと一体回転するものである。このシューハウジング５の内部には、図４に示すように、略扇状の凹部７が複数（この実施例では３つ）形成されている。なお、シューハウジング５は、図４において時計方向に回転するものであり、この回転方向が進角方向である。
一方、ベーンロータ６は、カムシャフトの端部に位置決めピン等で位置決めされて、ボルト等によってカムシャフトの端部に固定されるものであり、カムシャフトと一体に回転する。
【００１６】
ベーンロータ６は、シューハウジング５の凹部７内を進角室７ａと遅角室７ｂに区画するベーン６ａを備えるものであり、ベーンロータ６はシューハウジング５に対して所定角度内で回動可能に設けられている。
進角室７ａは、油圧によってベーン６ａを進角側へ駆動するための油圧室であってベーン６ａの反回転方向側の凹部７内に形成されるものであり、逆に、遅角室７ｂは油圧によってベーン６ａを遅角側へ駆動するための油圧室である。なお、各室７ａ、７ｂ内の液密性は、シール部材８等によって保たれる。
【００１７】
（油圧回路３の説明）
油圧回路３は、進角室７ａおよび遅角室７ｂにオイルを給排して、進角室７ａと遅角室７ｂに油圧差を発生させてベーンロータ６をシューハウジング５に対して相対回転させるための手段であり、クランクシャフト等によって駆動されるオイルポンプ９と、このオイルポンプ９によって圧送されるオイルを進角室７ａまたは遅角室７ｂに切り替えて供給するオイルフローコントロールバルブ２とを備える。
【００１８】
オイルフローコントロールバルブ２を図１を参照して説明する。
オイルフローコントロールバルブ２は、スリーブ１１、スプール１２からなるスプール弁１０と、スプール１２を軸方向へ駆動する電磁アクチュエータ１３とで構成されている。
スリーブ１１は、略円筒形状を呈するものであり、複数の入出力ポートが形成されている。具体的に本実施例のスリーブ１１には、スプール１２を軸方向へ摺動自在に支持する挿通穴１１ａ、オイルポンプ９のオイル吐出口に連通する油圧供給ポート１１ｂ、進角室７ａに連通する進角室連通ポート１１ｃ、遅角室７ｂに連通する遅角室連通ポート１１ｄ、オイルパン９ａ内にオイルを戻すドレーンポート１１ｅが形成されている。
【００１９】
油圧供給ポート１１ｂ、進角室連通ポート１１ｃおよび遅角室連通ポート１１ｄは、スリーブ１１の側面に形成された穴であり、図１の左側（反コイル側）から右側（コイル側）に向けて、ドレーンポート１１ｅ、進角室連通ポート１１ｃ、油圧供給ポート１１ｂ、遅角室連通ポート１１ｄ、ドレーンポート１１ｅが形成されている。
【００２０】
スプール１２は、スリーブ１１の内径寸法（挿通穴１１ａの径）にほぼ一致した外径寸法を有するポート遮断用の大径部１２ａ（ランド）を４つ備える。
各大径部１２ａの間には、スプール１２の軸方向位置に応じて複数の入出力ポート（１１ｂ〜１１ｅ）の連通状態を変更する進角室ドレーン用小径部１２ｂ、油圧供給用小径部１２ｃ、遅角室ドレーン用小径部１２ｄが形成されている。
進角室ドレーン用小径部１２ｂは、遅角室７ｂに油圧が供給されている時に進角室７ａの油圧をドレーンするためのものであり、油圧供給用小径部１２ｃは進角室７ａまたは遅角室７ｂの一方へ油圧を供給するためのものであり、遅角室ドレーン用小径部１２ｄは進角室７ａに油圧が供給されている時に遅角室７ｂの油圧をドレーンするためのものである。
【００２１】
スプール１２は、後述するコイル１７の内側に伸びる小径のシャフト１２ｅが一体的に設けられている。このシャフト１２ｅは、後述するムービングコア１５に圧入等で結合されるものである。
一方、スプール１２の反コイル側（図１左側）には、スプール１２をコイル側（図１右側）に付勢するスプリング１４（付勢手段）が配置されている。
【００２２】
電磁アクチュエータ１３は、ムービングコア１５、ステータ１６、コイル１７、ヨーク１８、コネクタ１９を備える。
ムービングコア１５は、ステータ１６に磁気吸引される磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）によって形成されたものであり、上述したシャフト１２ｅの端部に圧入等で固定されたものである。このため、ムービングコア１５は、スプール１２と一体に軸方向へ移動する。
【００２３】
ステータ１６は、スリーブ１１とコイル１７との間に挟まれて配置される円盤部１６ａと、その円盤部１６ａの磁束をムービングコア１５の近傍まで導く筒状部１６ｂとからなる磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）であり、ムービングコア１５と筒状部１６ｂとの間にはメインギャップＭＧ（磁気吸引ギャップ）が形成される。
筒状部１６ｂの端部には、ムービングコア１５の端部が接触しないで差し込まれる凹部１６ｃが形成されており、この凹部１６ｃ内にムービングコア１５が侵入することで、ムービングコア１５がステータ１６の端部に吸引された際に、ムービングコア１５とステータ１６の一部が軸方向に交差するように設けられている。なお、筒状部１６ｂの端部にはテーパ１６ｄが形成されており、ムービングコア１５のストローク量に対して磁気吸引力が変化しない特性に設けられている。
【００２４】
コイル１７は、通電されると磁力を発生して、ステータ１６にムービングコア１５を磁気吸引させる磁力発生手段であり、樹脂性のボビン１７ａの周囲にエナメル線を多数巻回したものである。
ヨーク１８は、ムービングコア１５の周囲を覆う内筒部１８ａとコイル１７の周囲を覆う外筒部１８ｂを備える磁性体金属（例えば、鉄：磁気回路を構成する強磁性材料）であり、図１左側に形成された爪部１８ｃをカシメることでスリーブ１１と結合されるものである。内筒部１８ａは、ムービングコア１５と磁束の受渡しを行うものであり、ムービングコア１５と内筒部１８ａの間にはサイドギャップＳＧ（磁束受渡ギャップ）が形成される。
コネクタ１９は、ＥＣＵ４と接続線を介して電気的な接続を行う接続手段であり、その内部にコイル１７の両端にそれぞれ接続される端子１９ａが配置されている。
【００２５】
オイルフローコントロールバルブ２は、コイル１７のＯＦＦ  時、スプール１２とムービングコア１５が、スプリング１４の付勢力によってコイル側（図１右側）へ変位して停止する。
この停止状態でメインギャップＭＧの最大ギャップが決定されるとともに、スリーブ１１に対するスプール１２の位置決めが成される。この実施例のオイルフローコントロールバルブ２では、ステータ１６の内部に取り付けたリング状のカラー２０と、スプール１２に形成した段差１２ｆとが当接することによって、スプール１２およびムービングコア１５がコイル側に変位した際（コイル１７のＯＦＦ  時）のストッパが構成される。
なお、図１中に示す符号２１はシール用のＯリングであり、符号２２はオイル洩れを防ぐカップである。
【００２６】
（ＥＣＵ４の説明）
ＥＣＵ４は、電磁アクチュエータ１３のコイル１７への供給電流量を制御することによって、スプール１２の軸方向の位置をリニアに制御し、エンジンの運転状態に応じた作動油圧を、進角室７ａおよび遅角室７ｂに発生させて、カムシャフトの進角位相を制御するものである。なお、ＥＣＵ４の詳細は後述する。
【００２７】
（バルブタイミング可変装置の作動説明）
車両の運転状態に応じてＥＣＵ４がカムシャフトを進角させる際、ＥＣＵ４はコイル１７への供給電流量を増加させる。すると、コイル１７の発生する磁力が増加し、ムービングコア１５とスプール１２が反コイル側（図１左側：進角側）へ移動する。すると、油圧供給ポート１１ｂと進角室連通ポート１１ｃの連通割合が増加するとともに、遅角室連通ポート１１ｄとドレーンポート１１ｅの連通割合が増加する。この結果、進角室７ａの油圧が増加し、逆に遅角室７ｂの油圧が減少して、ベーンロータ６がシューハウジング５に対して相対的に進角側へ変位し、カムシャフトが進角する。
【００２８】
逆に、車両の運転状態に応じてＥＣＵ４がカムシャフトを遅角させる際、ＥＣＵ４はコイル１７への供給電流量を減少させる。すると、コイル１７の発生する磁力が減少し、ムービングコア１５とスプール１２がコイル側（図１右側：遅角側）へ移動する。すると、油圧供給ポート１１ｂと遅角室連通ポート１１ｄの連通割合が増加するとともに、進角室連通ポート１１ｃとドレーンポート１１ｅの連通割合が増加する。この結果、遅角室７ｂの油圧が増加し、逆に進角室７ａの油圧が減少して、ベーンロータ６がシューハウジング５に対して相対的に遅角側へ変位し、カムシャフトが遅角する。
【００２９】
〔本発明にかかる実施例の特徴〕
ＥＣＵ４は、デューティ比制御によって電磁アクチュエータ１３のコイル１７へ供給する電流量（以下、供給電流量）を制御するものであり、コンピュータ制御部、ドライバ（ＥＤＵ）等から構成される。なお、デューティ比制御とは、制御周波数（ＰＷＭ周波数）における１サイクル当たりのオン時間とオフ時間の割合を可変することによって、供給電流量を可変制御するものである。
【００３０】
コンピュータ制御部は、ＣＰＵ、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）、Ｉ／Ｏポート（ＤＡＣ、ＡＤＣ）等から構成されるものであり、図示しない各種センサによって検出されるクランク角、エンジン回転速度、アクセル開度等のエンジンの運転状態に応じて供給電流量を演算によって求め、求めた供給電流量に応じたデューティ比（１サイクル当たりにおけるオン時間とオフ時間との割合）を決定する。
ドライバは、コンピュータ制御部から出力されるデューティ比の制御信号（指令信号）に基づいて、電磁アクチュエータ１３のコイル１７のＯＮ−ＯＦＦ制御を実施するものである。
【００３１】
コイル１７への供給電流量は、デューティ比制御によって連続可変されるものであり、電磁アクチュエータ１３の制御中はコイル１７に与えられる電流の流れ方向が常に一定である。
このように常に一定方向の電流がコイル１７に流れると、従来技術の項でも説明したように、コイル１７によって磁力が与えられる磁気回路（強磁性材料：ムービングコア１５、ステータ１６、ヨーク１８等）が徐々に磁化される。
このようにして磁気回路が磁化されると、強磁性の異物（摩耗粉や切削粉等）が磁化した磁気回路に引き付けられるため、磁気回路に強磁性の異物が不着したり、積層する可能性があり、ムービングコア１５が固着する要因となってしまう。
【００３２】
そこで、この実施例のＥＣＵ４は、電磁アクチュエータ１３の停止時（バルブタイミング可変装置の停止時であり、具体例としてはイグニッションスイッチのＯＦＦ  時）に、図２に示すように、極性の異なる電流を交互にコイル１７へ与えながら、コイル１７に与える電流値を徐々に小さくする自己消磁を行う。即ち、コイル１７へ徐々に減少する交番電流を印加する。
【００３３】
すると、図３に示すように、磁気回路に発生する磁力が磁極を交番しながら徐々に減少して消滅する。なお、図３の横軸Ｈは磁界の強さを示すものであり、縦軸Ｂは磁化の強さを示すものである。
この自己消磁によって、電磁アクチュエータ１３の磁気回路の磁化が防がれる。このため、磁化した磁気回路に強磁性の異物が引き付けられることにより発生するムービングコア１５の固着を防止できる。
このように、磁気回路の磁化によるムービングコア１５の固着が防がれるため、オイルフローコントロールバルブ２の信頼性が高まり、バルブタイミング可変装置（ＶＶＴ）の信頼性を高めることができる。
【００３４】
〔変形例〕
上記の実施例では、電磁アクチュエータ１３の停止時に自己消磁を行う例を示したが、電磁アクチュエータ１３の起動時（例えば、イグニッションスイッチのＯＮ時）に自己消磁を行うように設けたり、電磁アクチュエータ１３の停止中（例えば、停止後所定時間が経過した時）に自己消磁を行うように設けても良い。
【００３５】
上記の実施例で示したバルブタイミング可変機構１は、実施例を説明する一例であって、バルブタイミング可変機構１の内部の油圧アクチュエータによって進角調整できる構造であれば他の構造であっても良い。
例えば、上記の実施例では、シューハウジング５内に３つの凹部７を形成し、ベーンロータ６の外周部に３つのベーン６ａを設けた例を示したが、凹部７の数やベーン６ａの数は構成上１つあるいはそれ以上であればいくつでも構わないものであり、凹部７およびベーン６ａの数を他の数にしても良い。
また、シューハウジング５がクランクシャフトと同期回転し、ベーンロータ６がカムシャフトと一体回転する例を示したが、ベーンロータ６をクランクシャフトに同期回転させ、シューハウジング５がカムシャフトと一体回転するように構成しても良い。
【００３６】
上記の実施例では、大径部１２ａと小径部１２ｂ〜１２ｄを有したスプール１２を用いた例を示したが、スプール１２の構造は限定されるものではなく、例えば筒形状のスプール１２を用いても良い。
上記の実施例では、スリーブ１１の側面に穴を形成して入出力ポート（実施例中、油圧供給ポート１１ｂ、進角室連通ポート１１ｃ、遅角室連通ポート１１ｄ等）を設けた例を示したが、スリーブ１１の構造は限定されるものではなく、例えばスリーブ１１の直径方向に貫通穴を形成することで複数の入出力ポートを形成しても良い。
【００３７】
上記の実施例で示した電磁アクチュエータ１３の構造は、実施例の説明のための一例であって、他の構造であっても良い。例えば、コイル１７の軸方向の外側にムービングコア１５が配置されるものであっても良い。
上記の実施例では、コイル１７がＯＮした時にスプール１２が反コイル側へ変位する例を示したが、逆にコイル１７がＯＮした時にスプール１２がコイル側へ変位するようにしても良い。
【００３８】
上記の実施例では、バルブタイミング可変機構１と組み合わされるオイルフローコントロールバルブ２の制御に本発明を適用したが、オイルの断続やオイルの流れ方向を切り替える全てのオイルフローコントロールバルブ２の制御にも適用可能なものである。
また、オイルフローコントロールバルブ２の制御に本発明が限定されるものではなく、バルブの弁体を駆動する電磁アクチュエータ１３の制御にも適用可能なものである。
さらに、本発明は、弁体を駆動する電磁アクチュエータ１３の制御に限定されるものではなく、弁体以外の可動子を駆動する電磁アクチュエータ１３の制御にも適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】オイルフローコントロールバルブの軸方向に沿う断面図である。
【図２】コイルに印加される交番電流の変化を示すグラフである。
【図３】磁気回路の磁力の変化を示すグラフである。
【図４】バルブタイミング可変装置の概略図である。
【符号の説明】
１    バルブタイミング可変機構
２    オイルフローコントロールバルブ
３    油圧回路
４    ＥＣＵ（制御装置）
５    シューハウジング（回転駆動体）
６    ベーンロータ（回転従動体）
７ａ  進角室
７ｂ  遅角室
１２    スプール（弁体）
１３    電磁アクチュエータ
１５    ムービングコア（磁気回路の構成部品）
１６    ステータ（磁気回路の構成部品）
１７    コイル
１８    ヨーク（磁気回路の構成部品）
【図１】
2004304921.tif 000003
【図２】
2004304921.tif 000004
【図３】
2004304921.tif 000005
【図４】
2004304921.tif 000006