(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのバルブが連動されるカムシャフトに対して同軸的にかつ相対回転可能に嵌着されたドラム部材と、
前記ドラム部材と係脱自在に連結して前記カムシャフトと前記ドラム部材を一体に回転させる係脱部材と、
前記係脱部材を前記ドラム部材から連結解除し、前記ドラム部材を前記カムシャフトに対して相対回転可能にする動作を、通電する電流量に応じた動作時間で行うソレノイド手段と、
前記ドラム部材を相対回転させるまで、前記ドラム部材に前記カムシャフトに対して原相対回転位相を保持する制動力を加え、前記ドラム部材が相対回転可能になった後、前記ドラム部材を相対回転させる制動力を加える制動手段とを備え、
前記ドラム部材の相対回転により前記バルブの開閉タイミング若しくは開弁時のリフト量の少なくとも一方を変更させる可変バルブ制御装置において、
前記ソレノイド手段に印加する電源の電圧が、前記カムシャフトに対する前記ドラム部材の原相対回転位相を保持する前記制動手段の制動力の発生と同時に、前記係脱部材を前記ドラム部材から連結解除させる閾値であるか検知し、
前記電源の電圧が閾値以上のとき前記閾値で前記ソレノイド手段に通電する電流量以下の電流量を前記ソレノイド手段に通電する通電制御手段を備えたことを特徴とする可変バルブ制御装置。
【請求項２】
エンジンのバルブが連動されるカムシャフトに対して同軸的にかつ相対回転可能に嵌着されたドラム部材と、
前記ドラム部材と係脱自在に連結して前記カムシャフトと前記ドラム部材を一体に回転させる係脱部材と、
前記係脱部材を前記ドラム部材から連結解除し、前記ドラム部材を前記カムシャフトに対して相対回転可能にする動作を、通電する電流量に応じた動作時間で行うソレノイド手段と、
前記ドラム部材を相対回転させるまで、前記ドラム部材に前記カムシャフトに対して原相対回転位相を保持する制動力を加え、前記ドラム部材が相対回転可能になった後、前記ドラム部材を相対回転させる制動力を加える制動手段とを備え、
前記ドラム部材の相対回転により前記バルブの開閉タイミング若しくは開弁時のリフト量の少なくとも一方を変更させる可変バルブ制御装置において、
前記ソレノイド手段に印加する電源の電圧が、前記カムシャフトに対する前記ドラム部材の原相対回転位相を保持する前記制動手段の制動力の発生と同時に、前記係脱部材を前記ドラム部材から連結解除させる閾値であるか検知し、前記電源の電圧が閾値以上のとき前記閾値で前記ソレノイド手段に通電する電流量以下の電流量を前記ソレノイド手段に通電する通電制御手段と、
前記係脱部材が前記ドラム部材から連結解除した状態位置になったときに前記ソレノイド手段に通電する電流に生じる一時的変化を検知する連結解除検知手段とを備えたことを特徴とする可変バルブ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのバルブの開弁時のリフト量若しくは開閉タイミングを変更する可変バルブ制御装置に係わり、特に、ドラム部材と係脱部材との連結解除時間を制御し、又は、連結解除の完了を判断するタイプの可変バルブ制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、自動車のエンジンにおいては、出力性能や燃費性能を向上させるために、バルブのクランク角度に対する開閉タイミング若しくは前記バルブの開弁時のリフト量を運転状態に応じて最適状態に可変制御する可変バルブ制御装置が知られている。
バルブの開弁時のリフト量を可変制御する装置として、カムシャフトの外周面に形成されたヘリカルスプラインと、カムシャフトの外周に同軸的に嵌着されかつ内周面が上記ヘリカルスプラインに係合しているドラムと、ドラムの外周面に設けられたぜんまいばねと、ドラムに対して制動力を加えるソレノイドブレーキと、ドラムの周縁に係脱自在に連結されたプランジャと、プランジャを軸線方向に駆動するソレノイドとを備えている（特開平８−３２６５１４号公報参照）。
この装置によれば、ソレノイドは、通電されて磁界を発生し、磁界の吸引力によりプランジャをドラムから連結解除し、ドラムをカムシャフトに対して相対回転可能な状態とする。
一方、ソレノイドブレーキは、通電されて磁界を発生し、ドラムをカムシャフトに対して相対回転するまで、ドラムの原相対回転位相を保持する制動力を加えて、さらに、プランジャの連結解除終了後、ぜんまいばねの付勢力に抗する制動力を加えて、ドラムとカムシャフトを相対回転させる。
そして、ドラムとカムシャフトのヘリカルスプラインの作用により、カムシャフトは軸方向に移動され、バルブの開弁時のリフト量も変化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記装置において、ソレノイドを通電するバッテリの電圧が変動すると、プランジャの連結解除に要する時間も変動する。
図１２は、従来技術に係わる可変バルブ制御装置の車載バッテリ電圧とプランジャの連結解除に要する時間の関係を示す。
即ち、バッテリの電圧が高くなるにしたがって、ソレノイドに発生する磁界も強くなり、プランジャの連結解除に要する時間も短くなる。
一方、ソレノイドブレーキにドラムを原相対回転位相を保持するための制動力を発生させるには、所定の手順を要し、一定の待ち時間を必要とする。故に、この待ち時間より早くプランジャを連結解除させると、ドラムの原相対回転位相を保持するのに必要な制動力が不足し、ドラムはぜんまいばねの付勢力によりカムシャフトに対して相対回転し、バルブ開弁時のリフト量も変化してしまうという技術的課題が存在する。
一方、ドラムをカムシャフトに対して相対回転させる制御開始時は、プランジャの連結解除完了時点が望ましく、連結解除完了に要する時間は、通常、見込時間を用いる。
しかし、プランジャの連結解除が終了しないうちに見込時間が経過した場合、ドラムを制動させようとソレノイドブレーキに過剰な電流が通電される。このとき、プランジャが連結解除されると、ドラムに急激な相対回転が発生し、バルブの開閉量を大きく変化させてしまうという技術的課題が存在する。また、ドラムの相対回転によりカムシャフトのカムシャフトプーリに対する回転位相を変化させるタイプの可変バルブ制御装置においても上記のケースではバルブの開閉タイミングが変化してしまう。
一方、プランジャが見込時間内に既に連結解除されている場合、残存時間は無駄な経過時間となる。
【０００４】
そこで、本発明は、以上の技術的課題を解決するためなされたものであって、バルブの開閉タイミング若しくは、バルブの開弁時のリフト量の変化を防止する可変バルブ制御装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１記載の発明は、エンジンのバルブが連動されるカムシャフトに対して同軸的にかつ相対回転可能に嵌着されたドラム部材と、
前記ドラム部材と係脱自在に連結して前記カムシャフトと前記ドラム部材を一体に回転させる係脱部材と、
前記係脱部材を前記ドラム部材から連結解除し、前記ドラム部材を前記カムシャフトに対して相対回転可能にする動作を、通電する電流量に応じた動作時間で行うソレノイド手段と、
前記ドラム部材を相対回転させるまで、前記ドラム部材に前記カムシャフトに対して原相対回転位相を保持する制動力を加え、前記ドラム部材が相対回転可能になった後、前記ドラム部材を相対回転させる制動力を加える制動手段とを備え、
前記ドラム部材の相対回転により前記バルブの開閉タイミング若しくは開弁時のリフト量の少なくとも一方を変更させる可変バルブ制御装置において、
前記ソレノイド手段に印加する電源の電圧が、前記カムシャフトに対する前記ドラム部材の原相対回転位相を保持する前記制動手段の制動力の発生と同時に、前記係脱部材を前記ドラム部材から連結解除させる閾値であるか検知し、前記電源の電圧が閾値以上のとき前記閾値で前記ソレノイド手段に通電する電流量以下の電流量を前記ソレノイド手段に通電する通電制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、バルブの制御形式としては、バルブの開閉タイミング又は開弁時のリフト量の一方を変更させる場合、バルブの開閉タイミング及び開弁時のリフト量を変更させる場合のいずれも含まれる。
【０００７】
通電制御手段の制御方式としては、ＰＷＭ出力回路（Pulse Width Modulation）を利用してソレノイド手段に通電する電流量を制御する方式、トランジスタのベース電流若しくはＦＥＴ（Field Effect Transistor）のゲート・ソース間の電圧を変化させて電流量を制御する方式のいずれも含まれる。
【０００８】
次に、本発明の作用としては、電源の電圧が閾値以上になったとき、ソレノイド手段に閾値での電流量以下の電流量を通電して、係脱部材をドラム部材から連結解除するまでの時間を調整し、カムシャフトに対するドラム部材の原相対回転位相を保持する制動力の発生する時間を確保するようにしたので、係脱部材をドラム部材から連結解除したとき、ドラム部材はカムシャフトに対して相対回転することなく、よって、カムシャフトは軸方向に移動されず又は回転位相を変化されることもない。
【０００９】
請求項２記載の発明は、エンジンのバルブが連動されるカムシャフトに対して同軸的にかつ相対回転可能に嵌着されたドラム部材と、前記ドラム部材と係脱自在に連結して前記カムシャフトと前記ドラム部材を一体に回転させる係脱部材と、前記係脱部材を前記ドラム部材から連結解除し、前記ドラム部材を前記カムシャフトに対して相対回転可能にする動作を、通電する電流量に応じた動作時間で行うソレノイド手段と、前記ドラム部材を相対回転させるまで、前記ドラム部材に前記カムシャフトに対して原相対回転位相を保持する制動力を加え、前記ドラム部材が相対回転可能になった後、前記ドラム部材を相対回転させる制動力を加える制動手段とを備え、前記ドラム部材の相対回転により前記バルブの開閉タイミング若しくは開弁時のリフト量の少なくとも一方を変更させる可変バルブ制御装置において、前記ソレノイド手段に印加する電源の電圧が、前記カムシャフトに対する前記ドラム部材の原相対回転位相を保持する前記制動手段の制動力の発生と同時に、前記係脱部材を前記ドラム部材から連結解除させる閾値であるか検知し、前記電源の電圧が閾値以上のとき前記閾値で前記ソレノイド手段に通電する電流量以下の電流量を前記ソレノイド手段に通電する通電制御手段と、前記係脱部材が前記ドラム部材から連結解除した状態位置になったときに前記ソレノイド手段に通電する電流に生じる一時的変化を検知する連結解除検知手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
次に、本発明の作用としては、係脱部材の連結解除を検知可能としたので、係脱部材の連結解除と同時に、ドラム部材をカムシャフトに対して相対回転させる制御を開始し、ドラム部材を相対回転させることにより、カムシャフトは軸方向に移動される若しくは回転位相を変化させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１１を参照して本発明を適用した実施の形態を詳細に説明する。
｛実施の形態１｝
図１は、本発明を可変バルブ制御装置に適用した実施の形態１の断面図を示すものである。
本実施の形態に係わる可変バルブ制御装置は、カムシャフト１と、カムシャフト１の軸方向に一体成形されたテーパーカム２と、テーパーカム２に当接するタペット４と、タペット４の一端に固定されるエンジンの吸排気用のバルブ５と、カムシャフト１の一端に、カムシャフト１を軸方向に移動させるアクチュエータ３と、カムシャフト１の位置を検知する位置センサ１７と、アクチュエータ３の動作を制御するコントロールユニット１８と、から構成されている。
【００１２】
アクチュエータ３は、カムシャフト１の外周に形成されたヘリカルスプライン６と、カムシャフト１の外周に同軸的に嵌着され、かつ内周面がヘリカルスプライン６に係合しているドラム部材としてのドラム７と、ドラム７が一体的に備えているディスク部７ａの面上に対向し、後述するコントロールユニット１８と協働して制動手段として機能するソレノイドブレーキ８と、ドラム７側に開口するカップ状のスプリングケース１０と、スプリングケース１０の内部に収容されたぜんまいばね１１と、カムシャフト１の軸方向の位置を保持する位置保持機構１２から構成されている。
【００１３】
この位置保持機構１２は、ドラム７側に開口するカップ状の係脱部材としてのプランジャ１３と、プランジャ１３を軸方向に駆動するソレノイド手段としてのソレノイド１４と、プランジャ１３をドラム７側にへ付勢するウエーブスプリング１５から構成されている。
プランジャ１３のドラム７側の外縁部には、ドラム７のディスク部７ａの外周縁に沿ってプランジャ１３側に向けて形成された係合歯１６ａとともにドグクラッチ１６を形成する係合歯１６ｂが形成されている。
【００１４】
コントロールユニット１８は、ソレノイド１４およびソレノイドブレーキ８を制御するマイクロコンピュータシステム６５、アナログ信号をデジタル信号に変化するＡ／Ｄ変換回路６６、直流電圧を所定のデューティ比で出力するＰＷＭ出力回路６７、通電制御用のトランジスタ６２と、ソレノイド１４の電流検出用の抵抗６３と、温度補正用の温度センサ６４を内蔵する（図２参照）。
ここで、マイクロコンピュータシステム６５は、データを演算処理するＣＰＵ、データを処理プログラムが記憶されたＲＯＭ、データの一時記憶用のＲＡＭ、データの入出力を行うＩ／Ｏインターフェースからなる。
トランジスタ６２には、ＮＰＮ形トランジスタに限られず、ＰＮＰ形トランジスタを用いてもよい。
【００１５】
次に、本実施の形態に係わる可変バルブ制御装置の制御方法について説明する。
ソレノイド１４に通電されていない状態では、ウエーブスプリング１５はドラム７側にプランジャ１３を付勢し、係合歯１６ａ、１６ｂ同士は係合してドグクラッチ１６を連結する。これにより、ドラム７とカムシャフト１は一体回転し、カムシャフト１の軸方向の位置は保持されている。
先ず、ソレノイド１４には、プランジャ１３をドラム７から連結解除するための電流を通電する一方、ソレノイドブレーキ８には、ドラム７の原相対回転位相を維持するための電流を通電する。
このとき、プランジャ１３はドラム７から連結解除されると共に、ドラム７はカムシャフト１の対して相対回転可能な状態で原相対回転位相を保持し、カムシャフト１は原位置を保持する。
【００１６】
次に、プランジャ１３をドラム７から連結解除終了すると同時に、ソレノイドブレーキ８にはドラム７の原相対回転位相の保持に必要な電流から、ドラム７をカムシャフト１に対して相対回転させる電流を通電する。
このとき、ソレノイドブレーキ８は、ドラム７にカムシャフト１とドラム７との間の係合力を超える制動力を加える。制動力を加えられたドラム７は、カムシャフト１に対して相対回転し、ぜんまいばね１１は、ドラム７の相対回転に伴って、巻き締められる。ドラム７と係合するカムシャフト１は、ヘリカルスプライン６のヘリカル作用で図１の左方向へ移動する。
ここで、カムシャフト１の現在位置は、位置センサ１７によって検出される。位置センサ１７の出力は、コントロールユニット１８に入力される。マイクロコンピュータシステム６５は、位置センサ１７によって検出された軸方向の位置と、エンジンの運転状態に応じて予め設定されてカムシャフト１の目標位置との偏差に基づいて、ソレノイド８ｂに通電するＰＷＭのデューティ比を制御して、ドラム７に対する制動力を調整する。
【００１７】
カムシャフト１が目標位置との所定の偏差以内に達したとき、保持機構１２のソレノイド１４をオフする。
このとき、プランジャ１３はウエーブスプリング１５によってドラム７側に移動する。係合歯１６ａ、１６ｂ同士は歯合してドグクラッチ１６が接続し、これにより、カムシャフト１の変更位置が保持される。
【００１８】
カムシャフト１の位置変更は、タペット４のテーパーカム２に当接する部位を変化させ、タペット４を介して開閉されるバルブ５の開弁時のリフト量を変更させる。
【００１９】
次に、本可変バルブ制御装置の適用するプランジャ１３をドラム７から連結解除するときのソレノイド１４に対する通電制御方法並びにドラム７とプランジャ１３の連結解除検知方法について説明する。
図２は、本制御方法を実現するソレノイド１４の通電制御システムおよび連結解除検知システムの概念図を示すものである。
前記通電制御システム及び連結解除検知システムは、例えば、電源としての車載のバッテリ６１のプラス側に配線されたソレノイド手段としてのソレノイド１４と、ソレノイド１４にコレクタ電極が配線される通電制御手段としてのＮＰＮ型トランジスタ６２と、トランジスタ６２のベース電極と配線される通電制御手段としてのＰＷＭ出力回路６７と、トランジスタ６２のエミッタ電極と配線される連結解除検知手段としての抵抗６３と、バッテリ６１の電圧、ソレノイド１４の駆動電流、温度センサ６４の温度が入力される通電制御手段、連結解除検知手段としてのＡ／Ｄ変換回路６６と、Ａ／Ｄ変換回路６６により変換されたデータを演算処理する通電制御手段、連結解除検知手段としてのマイクロコンピュータシステム６５からなる。
【００２０】
ここで、ＰＷＭ出力回路６７は、以下の原理を応用するために用いる。
図３は、コイルに印加される電圧とコイルに通電される電流の経時変化を示すものである。
即ち、コイルにパルス電圧を印加すると、コイルに電圧が印加されると同時にコイルに印加電圧を打ち消す誘導電流が発生し、コイルに通電される電流が一定になるまで、一定の飽和時間が必要とされる。
この性質を利用して、飽和時間に対して短い駆動周期のパルス電圧をコイルに印加すると、通電時間（オン時間）と非通電時間（オフ時間）の繰り返し速度にコイルの電流変化が追従できず、コイルに通電される電流は定常状態になる。
よって、コイルへのオン時間、オフ時間を調整することによりコイルに通電される電流量を制御することができる。以上の駆動形式を、ＰＷＭ駆動という。
【００２１】
図４は、補正デューティ比に基づいてコイルに印加される電圧とコイルに通電される電流の関係を示す。
図４（ａ）は、例えば、電圧９ＶでコイルをＰＷＭ駆動（デューティ比５０％）したときのコイルに通電される電流波形、図４（ｂ）は、例えば、電圧１５ＶでコイルをＰＷＭ駆動（デューティ比３０％）したときの電流波形を示す。
これによれば、印加電圧は異なっても、デューティ比を補正することにより、駆動周期単位にコイルに通電される電流の平均値は等しくなる。
即ち、バッテリの電圧が変化しても、コイルに通電される電流量を一定に保つことができる。
【００２２】
先ず、プランジャ１３をドラム７から連結解除するときのソレノイドに対する通電制御方法について説明する。
図５は、プランジャ１３をドラム７から連結解除するとき、ソレノイド１４に通電する電流の制御フローチャートを示すものである。
連結解除手順を開始すると、バッテリ６１の電圧を検知し、バッテリ６１の電圧が閾値以上か否か判断する。ここで、閾値とは、カムシャフト１に対するドラム７の原相対回転位相を保持する制動力をソレノイドブレーキ８に発生させると同時に、プランジャ１３をドラム７から連結解除終了させる電圧値をいう。
バッテリ６１の電圧が閾値より低いとき、マイクロコンピュータシステム６５はデューティ比１００％を選択し、ＰＷＭ出力回路６７はデューティ比１００％でベース電流を出力する。
一方、バッテリ６１の電圧が閾値以上のとき、マイクロコンピュータシステム６５は補正デューティを計算し、ＰＷＭ出力回路６７は所定の補正デューティ比でベース電流を出力する。
さらに、補正デューティ比には、ソレノイド１４の温度変動に対する通電量の変化を考慮して、温度センサ６４の測定するソレノイド１４周囲の温度を加味して計算する。
所定のデューティ比に設定されたベース電流がトランジスタ６２に入力されると、矩形波状の電圧がソレノイド１４に印加され、ソレノイド１４には鋸波状の電流が通電される。
この鋸波状の電流は、閾値以上でバッテリ６１の電圧が変動したとしても、デューティ比をマイクロコンピュータシステム６５で計算して、駆動周期単位で閾値での電流量に制御する。
従って、バッテリ６１の電圧が閾値以上のときでも、閾値での電流量が通電される。なお、前記条件でソレノイド１４に通電する電流量は、閾値で通電する電流量以下としても、カムシャフト１に対するドラム７の原相対回転位相を保持する制動力の発生する時間を確保でき、プランジャ１３をドラム７から連結解除したとき、ドラム７はカムシャフト１に対して相対回転することはないため、差し支えない。
【００２３】
図６は、バッテリ電圧とプランジャ１３の連結解除に要する時間の関係を示したものである。
本実施の形態では、プランジャ１３の連結解除に要する時間は、閾値以下でバッテリ６１の電圧の上昇に対して単調減少し、閾値以上で一定になる。
よって、バッテリ６１の電圧が閾値以上のときでも、ソレノイドブレーキ８は、ドラム７をプランジャ１３から連結解除終了すると同時に、ドラム７のカムシャフト１に対する原相対回転位相を保持させる制動力を発生させる。
【００２４】
次に、ドラム７とプランジャ１３の連結解除検知方法について説明する。
本可変バルブ制御装置において、ソレノイドブレーキ８に通電する電流は、プランジャ１３のドラム７から連結解除終了と同時に、ドラム７の原相対回転位相の保持に必要な電流からドラム７をカムシャフト１に対して相対回転させる電流に増加する。
ここで、プランジャ１３をドラム７から連結解除終了する時点は、ソレノイド１４に通電する電流の一時的減少により決定する。
【００２５】
図７は、プランジャ１３の連結状態から連結解除終了状態に至る動作量及びそのときソレノイド１４に通電される電流の経時変化を示すものである。
これによれば、ソレノイド１４に通電される電流は、プランジャ１３をドラム７から連結解除した時点で一時的に減少し、その後回復する。よって、この電流の一時的な減少を検知することにより、プランジャ１３をドラム７から連結解除したか否か判断可能になる。
この電流の一時的減少は、以下の理由によると推察される。即ち、通電されたコイルは、電磁石として磁界を発生する。この磁界は、磁性体に入り込み、他の磁性体を引き付けるが、この磁界の磁性体への入り込み易さは、磁性体の物性、構造により左右される。
即ち、磁性体同士を接触状態から非接触状態にすると、磁界の入り込み易さ、及び磁界の強度を変化させる。そして、磁界の変化は、コイルに誘導電流を発生させ、コイルに通電される電流を一時的に変化させる。
本実施の形態では、ソレノイド１４によりプランジャ１３とドラム７を連結解除したとき、同様な現象が生じていると考えられる。
【００２６】
以上より、本実施の形態によれば、バッテリ６１の電圧が所定の閾値以上となったときでも、プランジャ１３をドラム７から連結解除したときのバルブの開閉量の変動は防止され、安定した可変バルブの制御が行われる。
また、ドラム７を相対回転させる制御開始時に発生するバルブ開弁時のリフト量の変動を防止し、プランジャ１３の連結解除に伴う無駄時間を解消する。
【００２７】
図８は、本実施の形態を変形した一態様を示すものである。
変形の一態様に係わるソレノイド１４の通電制御システムは、ＮＰＮ型トランジスタ６２の代わりに通電制御手段としてのＦＥＴ６８を用いている点に特徴を有する。
これによれば、バッテリ６１電圧が閾値以上になったとき、ＦＥＴ６８のゲート電極とソース電極間に補正デューティ比の電圧が印加され、ソレノイド１４に閾値での電流が通電される。
【００２８】
｛実施の形態２｝
図９は、本発明を可変バルブ制御装置に適用した実施の形態２を示すものである。
本実施の形態に係わる通電制御システムは、実施の形態１とほぼ同様の構成であるが、ＰＷＭ出力回路６７を用いずに通電制御手段としてのＤ／Ａ変換回路６９を備え、Ｄ／Ａ変換回路６９介してトランジスタ６２に結線されている点に特徴を有する。
【００２９】
図１０は、本実施の形態に係わるソレノイド１４に通電する電流の制御方法を示すものである。
即ち、バッテリ６１の電圧を検知し、バッテリ６１の電圧が閾値より高いか否か判断する。
次に、バッテリ６１の電圧が閾値以上のときは、マイクロコンピュータシステム６５により補正したベース電流を計算し、Ｄ／Ａ変換回路６９を介して出力する。このとき、ソレノイド１４に、閾値での電流が通電される。
よって、実施の形態１と同様に、バッテリ６１の電圧が閾値以上のときでも、ソレノイドブレーキ８にドラム７とカムシャフト１との原相対回転位相を保持する制動力を発生させる時間が確保される。
【００３０】
｛実施の形態３｝
図１１は、本発明を可変バルブタイミング装置に適用した実施の形態３の断面図を示すものである。
本実施の形態に係わる可変バルブタイミング装置は、カムシャフト１の軸端に一体に固定された回転部材２１と、カムシャフト１の外周面に相対回転可能に設けられたカムシャフトプーリ２２と、カムシャフトプーリ２２と一体回転可能に設けられた円筒部材２３と、円筒部材２３と同軸に配置されたドラム部材としてのドラム２４と、ドラム２４と円筒部材２３に固定されるトーションスプリング２５と、トーションスプリング２５と反対側でドラム２４と対向する係脱部材２６と、係脱部材２６に対向するソレノイド手段としてのソレノイド２７と、ソレノイド２７の外側にあってドラム２４に対向し、実施の形態１と同様なコントロールユニット１８と協働して制動手段として機能するクラッチソレノイド２８と、回転部材２１と円筒部材２３の形成する隙間に配設されるピストン部材２９から主要部を構成している。
【００３１】
さらに、カムシャフト１と回転部材２１の間に狭設されるストッパー３１と、ピストン部材２９をカムシャフトプーリ２２側に付勢するスプリング３２と、ドラム２４と回転部材２１間に設けられるベアリング部材３３と、ベアリング部材３３を受けるベアリング受け部材３４と、ベアリング受け部材３４と回転部材２１を固定する固定部材３５と、ベアリング部材３３とドラム２４を固定する固定部材３６と、係脱部材２６をドラム２４側に付勢する係脱付勢材３７と、係脱付勢材３７を受ける付勢受け部材３８と、回転部材２１とカムシャフト１を固定する止めねじ３９と、カムシャフトプーリ２２と円筒部材２３を固定する止め具４１から構成されている。
ソレノイド２７とクラッチソレノイド２８は、実施の形態１と同様なコントロールユニット１８に配線されている。
【００３２】
回転部材２１は、周面にピストン部材２９と係合するヘリカルスプライン２１ａを設けた円柱状の本体部と、本体部の端部に本体部より径を絞り、縁部に係止溝２１ｂを設けた円柱状の突出部から構成されている。
【００３３】
カムシャフトプーリ２２は、外周にタイミングベルトを係合させる係合溝２２ａを設けた円筒状の本体部と、本体部に内接する円板状の内接円板部からなり、内接円板部は中心部に円形の開口部を設け、開口部はカムシャフト１を内接する。
【００３４】
円筒部材２３は、円筒状の本体部と、本体部の内側にさらに円筒状の円筒部を備え、円筒部の内周面には、ピストン部材２９と係合するヘリカルスプライン２３ａを形成して、ヘリカルスプライン２３ａはピストン部材２９と係合する。
ヘリカルスプライン２３ａの一部は、欠歯として潤滑油通路５１を形成している。
【００３５】
ドラム２４は、内周面にピストン部材２９と係合するねじ溝２４ａを設けた円筒状の本体部と、本体部末端周縁から径方向へ同心円状に突出するつば部２４ｂと、つば部２４ｂの同心円面に係脱部材２６と係合するリング状に係合歯２４ｃから構成され、ピストン部材２９に対して相対回転可能になっている。
【００３６】
トーションスプリング２５は、軸方向に向かって螺旋状に巻かれた形状であり、例えば、鋼製である。
【００３７】
係脱部材２６は、中心部に円形の開口部を設けた円板状の円板部と、ソレノイド２７側に突出する円筒状の円筒部からなり、ドラム２４と対向する面にはドラム２４のつば部２４ｂに設けた係合歯２４ｃと係合する被係合歯２６ａを、開口部の内周面には回転部材２１の係止溝２１ｂと係止される被係止溝２６ｂを設けている。
【００３８】
ピストン部材２９は、外周面に円筒部材２３のヘリカルスプライン２３ａと係合するヘリカルスプライン２９ａを設けた円筒状の本体部と、本体部からドラム２４側に突出し、外周面にドラム２４のねじ溝２４ａと係合するねじ溝２９ｃを設けた円筒状の円筒部からなり、本体部と円筒部の内面には、回転部材２１のヘリカルスプライン２１ａと係合するヘリカルスプライン２９ｂを形成する。
ヘリカルスプライン２９ｂの一部は欠歯とし、軸方向に潤滑油を通過させる潤滑油通路５２を形成する。
【００３９】
ソレノイド２７及びクラッチソレノイド２８は、中空の円筒体であり、円筒体の中空部には、周方向にコイルが組込まれ、このコイルは外部に配線されている。
【００４０】
次に、図１１に基づいて、本実施の形態に係わる可変バルブタイミング装置の制御方法について説明する。
ソレノイド２７に通電されていない状態では、係脱付勢材３７の付勢力によって係脱部材２６はドラム２４側に付勢され、係合歯２４ｃと被係合歯２６ａ同士が係合して連結され、これにより、ドラム２４と回転部材２１は一体回転し、カムシャフト１とカムシャフトプーリ２２の相対回転位相が保持されている。
【００４１】
先ず、ソレノイド２７には、係脱部材２６をドラム２４から連結解除のための電流を通電すると共に、クラッチソレノイド２８には、ドラム２４の回転部材２１に対する原相対回転位相を保持する制動力を加えるための電流を通電する。
このとき、係脱部材２６はドラム２４から連結解除され、ドラム２４は回転部材２１に対して相対回転可能な状態で原相対回転位相を保持する。
【００４２】
次に、係脱部材２６の連結解除終了と同時にクラッチソレノイド２８に通電する電流を増加させる。
このとき、ドラム２４に対する制動力は増加し、ドラム２４は回転部材２１に対して相対回転すると共に、ドラム２４の相対回転に伴って、トーションスプリング２５は巻き締められていく。
ここで、ドラム２４の内周面のねじ溝２４ａとピストン部材２９の円筒部の外周面のねじ溝２９ｃのねじ作用により、ピストン部材２９は軸方向に移動する。
【００４３】
ピストン部材２９の軸方向の移動は、ピストン部材２９内周面のヘリカルスプライン２９ｂと回転部材２１のヘリカルスプライン２１ａを作用させ、カムシャフト１をカムシャフトプーリ２２に対して、例えば、時計方向に相対回転させる。
一方、ピストン部材２９外周面のヘリカルスプライン２９ａと円筒部材２３のヘリカルスプライン２３ａの作用により、カムシャフトプーリ２２はカムシャフト１に対して、例えば、反時計方向に回転し、カムシャフトプーリ２２とカムシャフト１の相対回転位相差は拡大する。
【００４４】
そして、カムシャフト１とカムシャフトプーリ２２が目標の相対回転位相差に達したとき、ソレノイド２７の通電をオフにする。
このとき、係脱部材２６は係脱付勢材３７の付勢力によりドラム２４側に移動し、係合歯２４ｃと被係合歯２６ａは係合し、係脱部材２６とドラム２４は連結される。
これにより、カムシャフト１とカムシャフトプーリ２２の相対回転位相差は保持され、バルブの開閉タイミングは変更される。
【００４５】
ここで、係脱部材２６をドラム２４から連結解除するときソレノイド２７に通電する電流の制御は、実施の形態１と同様に行う。これにより、クラッチソレノイド２８は、係脱部材２６とドラム２４の連結解除終了と同時に、ドラム２４の原相対回転位相を保持する制動力を発生する。
また、係脱部材２６とドラム２４の連結解除終了時点は、ソレノイド２７に通電する電流の一時的減少により判断する。これにより、ドラム２４は係脱部材２６の連結解除終了と同時に、相対回転を開始可能になる。
【００４６】
以上より、本実施の形態のように、カムシャフト１とカムプーリ２２の相対回転位相を変化させてバルブの開閉タイミングを変更させる可変バルブタイミング装置に対しても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４７】
【発明の効果】
以上より、請求項１記載の発明によれば、電源の電圧が所定の閾値以上となったときでも、係脱部材をドラム部材から連結解除したときのバルブの開閉量又は開閉タイミングの変動は防止され、安定した可変バルブの制御が行われる。
また、請求項２記載の発明によれば、ドラム部材をカムシャフトに対して相対回転させる制御開始時に起きるバルブの開閉タイミング、又はバルブ開弁時のリフト量の変動を防止し、さらに、係脱部材の連結解除に伴う無駄時間を解消する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を可変バルブ制御装置に適用した実施の形態１の断面図を示すものである。
【図２】図１に係わるソレノイドの通電制御システムおよび連結解除検知システムを示す概念図である。
【図３】コイルに印加される電圧とコイルに通電される電流の経時変化を示すものである。
【図４】（ａ）は、例えば、電圧９Ｖ（デューティ比５０％）をコイルに印加した場合の電流変化を示し、（ｂ）は、例えば、電圧１５Ｖ（デューティ比３０％）としてコイルに印加した場合の電流変化を示すものである。
【図５】図１に係わるプランジャをドラムから連結解除するときのソレノイドに通電する電流量の制御方法を示すものである。
【図６】図１に係わる車載のバッテリ電圧とプランジャの連結解除に要する時間の関係を示す概念図である。
【図７】図１に係わるプランジャの連結状態から連結解除状態に至る動作量及びソレノイドに通電される電流と経過時間の関係を示すものである。
【図８】図１に係わる変形の一態様を示すものである。
【図９】本発明を可変バルブ制御装置に適用した実施の形態２を示すものである。
【図１０】図９に係わるソレノイドに通電する電流量の制御方法を示すものである。
【図１１】本発明を適用した実施の形態３の断面構造を示すものである。
【図１２】従来技術に係わるバッテリ電圧とプランジャの連結解除に要する時間を示す概念図である。
【符号の説明】
１  カムシャフト
２  テーパーカム
３  アクチュエータ
４  タペット
５  バルブ
６  ヘリカルスプライン
７  ドラム（ドラム部材）
８  ソレノイドブレーキ（制動手段）
９  スプライン
１０  スプリングケース
１１  ぜんまいばね
１２  位置保持機構
１３  プランジャ（係脱部材）
１４  ソレノイド（ソレノイド手段）
１５  ウエーブスプリング
１６  ドグクラッチ
１７  位置センサ
１８  コントロールユニット
２１  回転部材（カムシャフト）
２２  カムシャフトプーリ
２３  円筒部材
２４  ドラム（ドラム部材）
２５  トーションスプリング
２６  係脱部材
２７  ソレノイド（ソレノイド手段）
２８  クラッチソレノイド（制動手段）
６１  バッテリ（電源）
６２  ＮＰＮ型トランジスタ（通電制御手段）
６３  抵抗（連結解除検知手段）
６５  マイクロコンピュータシステム（通電制御手段、連結解除検知手段）
６６  Ａ／Ｄ変換回路（通電制御手段、連結解除検知手段）
６７  ＰＷＭ出力回路（通電制御手段）
６８  ＦＥＴ（通電制御手段）
６９  Ｄ／Ａ変換回路（通電制御手段）
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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