(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸に連結されたカム軸側部材とエンジン出力軸に連結された出力軸側部材との間に備えられてこれら該カム軸側部材と出力軸側部材との間における回転角位相を変更することでエンジンのバルブタイミングを変更するようにしたエンジンのバルブタイミング制御装置であって、
上記カム軸側部材に駆動トルクを付与して該カム軸側部材の回転トルクを変更せしめることで該カム軸側部材の回転角位相を変更する駆動手段と、
上記カム軸側部材と出力軸側部材との間を機械的に連結することで該カム軸側部材と出力軸側部材との回転角位相を一定に保持する位相保持手段と、
電磁力により上記位相保持手段による回転角位相の保持状態を解除せしめる解除手段と、
上記カム軸側部材の実回転角位相を検出する位相検出手段と、
上記位相検出手段により検出される実回転角位相を目標回転角位相に収束せしめる如く上記駆動手段の駆動トルクをフィードバック制御するとともに上記解除手段の作動を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、
上記目標回転角位相の変化率が所定の設定値より大きい場合には、上記実回転角位相と目標回転角位相との偏差の絶対値が予め定めた所定の閾値よりも小さい状態の継続時間が所定の第１時間経過したときに実回転角位相が目標回転角位相に収束したと判定して、上記位相保持手段を作動させて位相保持を行わしめる一方、
上記目標回転角位相の変化率が上記設定値以下の場合には、上記目標回転角位相の変化率が零になった状態の継続時間が所定の第２時間経過したときに実回転角位相が目標回転角位相に収束したと判定して、上記位相保持手段を作動させて位相保持を行わしめる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。
【請求項２】
請求項１において、
上記位相保持手段が、カム軸側部材と出力軸側部材とにそれぞれ設けられて相互に接離することで噛合・噛合解除されるツースを備えた噛合機構と該噛合機構を噛合方向に付勢するバネ部材とを備えてなる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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、エンジンの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】
従来より、エンジンにおいては、エンジン負荷、エンジン回転数等の運転状態の変化に対応させて吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを適宜変更して出力性能あるいは排気エミッション性能の改善を図ることが試みられており、そのためのバルブタイミングの制御装置として従来より種々のものが提案されている。
【０００３】
例えば、特開平７−２６９１７号公報には、電磁ブレーキによりカム軸側部材に位相変更用駆動トルクとして制動方向のトルク、即ち、制動トルクをかけることでカム軸側部材と出力軸側部材との間の回転角位相を変更する駆動手段と、カム軸側部材と出力軸側部材の間に設けられ且つバネ部材のバネ力により噛合方向に駆動されるツース式噛合機構により該カム軸側部材と出力軸側部材の間の回転角位相を保持する位相保持手段と、電磁力により上記位相保持手段による回転角位相の保持状態を解除する解除手段とを備えたバルブタイミング制御装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようにツース式の噛合機構で位相保持手段を構成し、且つこの噛合機構による回転角位相の保持状態を電磁力による解除手段で解除させるものは、位相変更時における位相保持解除の応答性が高いという利点がある反面、エンジンの運転状態においてはこの応答性の高さが逆に災いして以下のような問題を生じることも有り得る。
【０００５】
例えば、緩やかにスロットル開度が増大変化するエンジンの緩加速時には、図６に特性曲線Ｌ0で示すように目標回転角位相は現時点（変更前）の回転角位相「vt0」から緩やかに変化し、比較的長い変化時間を経過して最終的な目標回転角位相「ｖｖｔ」に落ち着く。一方、実際の回転角位相、即ち、実回転角位相「ｖｔ」は、これを目標回転角位相「ｖｔｔ」に収束させるように現時点の回転角位相「vt0」を初期値としてフィードバック制御される。そして、この実回転角位相「ｖｔ」と目標回転角位相「ｖｔｔ」との偏差が所定範囲内に入った時点で、上記位相保持手段が作動してその時点の回転角位相でこれを保持するようになっている。
【０００６】
この場合における実回転角位相「ｖｔ」の変化状態は、同図に破線図示する特性曲線Ｌ1の通りである。即ち、実回転角位相は、位相保持手段の保持解除とともに進角側に変化を開始し、「点イ」において上記偏差が所定範囲内に入りここで上記位相保持手段が作動し、直ちに位相保持がなされる。しかし、目標回転角位相はさらに次第に進角側に変化するため、上記偏差が所定範囲内から逸脱し、再度、上記位相保持手段による位相保持が解除され、進角側への位相変更が行われる。そして、「点ロ」において再度、上記偏差が所定範囲内に入ることで上記位相保持手段による位相保持がなされる。かかる作動は、位相保持手段が高い応答性をもつことに起因するものであるが、これが目標回転角位相の緩やかな変化に追従して繰り返して実行されることで、実回転角位相は「点イ」〜「点ハ」の各点において位相保持がなされた階段状形態となり、この結果、緩加速時におけるエンジンの運転性が悪化することになるものである。
【０００７】
そこで本願発明は、高い応答性での回転角位相の変更動作を確保しつつ、緩やかなスロットル開度の変更時における階段状の位相変更を回避し良好な運転性を確保し得るようにしたエンジンのバルブタイミング制御装置を提案せんとしてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【０００９】
本願の第１の発明では、カム軸に連結されたカム軸側部材とエンジン出力軸に連結された出力軸側部材との間に備えられてこれら該カム軸側部材と出力軸側部材との間における回転角位相を変更することでエンジンのバルブタイミングを変更するようにしたエンジンのバルブタイミング制御装置において、上記カム軸側部材に駆動トルクを付与して該カム軸側部材の回転トルクを変更せしめることで該カム軸側部材の回転角位相を変更する駆動手段と、上記カム軸側部材と出力軸側部材との間を機械的に連結することで該カム軸側部材と出力軸側部材との回転角位相を一定に保持する位相保持手段と、電磁力により上記位相保持手段による回転角位相の保持状態を解除せしめる解除手段と、上記カム軸側部材の実回転角位相を検出する位相検出手段と、上記位相検出手段により検出される実回転角位相を目標回転角位相に収束せしめる如く上記駆動手段の駆動トルクをフィードバック制御するとともに上記解除手段の作動を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記目標回転角位相の変化率が所定の設定値より大きい場合には、上記実回転角位相と目標回転角位相との偏差の絶対値が予め定めた所定の閾値よりも小さい状態の継続時間が所定の第１時間経過したときに実回転角位相が目標回転角位相に収束したと判定して、上記位相保持手段を作動させて位相保持を行わしめる一方、上記目標回転角位相の変化率が上記設定値以下の場合には、上記目標回転角位相の変化率が零になった状態の継続時間が所定の第２時間経過したときに実回転角位相が目標回転角位相に収束したと判定して、上記位相保持手段を作動させて位相保持を行わしめることを特徴としている。
【００１０】
本願の第２の発明では、上記第１の発明にかかるエンジンのバルブタイミング制御装置において、上記位相保持手段を、カム軸側部材と出力軸側部材とにそれぞれ設けられて相互に接離することで噛合・噛合解除されるツースを備えた噛合機構と該噛合機構を噛合方向に付勢するバネ部材とを備えて構成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。
【００１１】
【発明の効果】
本願発明ではかかる構成とすることにより次のような効果が得られる。
【００１２】
(1) 本願の第１の発明にかかるエンジンのバルブタイミング制御装置によれば、目標回転角位相の変化率が設定変化率より大きな急な加減速時には、上記実回転角位相と目標回転角位相との偏差の絶対値が予め定めた所定の閾値よりも小さい状態の継続時間が所定の第１時間が経過した時点において位相保持手段が作動し位相保持が行われることで応答性の良い位相変更が実現されるが、目標回転角位相の変化率が設定変化率以下である緩やかな加減速時には、例え上記目標回転角位相と実回転角位相との偏差が所定範囲内に収束したとしても上記位相保持手段の作動が禁止されるので該位相保持手段による位相保持は行われない。従って、位相保持手段が高い応答性を有するにもかかわらず、緩やかな加減速時においては、位相変更特性が階段状となるのが確実に阻止され、これにより良好な運転性が確保されるものである。また、緩やかな加減速時には、上記目標回転角位相の変化率が零になった時点から所定の第２時間が経過するまで位相保持手段による位相保持の動作を禁止するようにしているので、目標回転角位相の緩やかな変化と位相保持手段の高い応答性とに起因する弊害、即ち、位相変更特性が階段状となるのが確実に阻止され、これにより良好な運転性が確保されるものである。
【００１３】
(2) 本願の第３の発明にかかるエンジンのバルブタイミング制御装置によれば、位相保持手段を、カム軸側部材と出力軸側部材とにそれぞれ設けられて相互に接離することで噛合・噛合解除されるツースを備えた噛合機構と該噛合機構を噛合方向に付勢するバネ部材とを備えて構成しているので、その構成上、位相保持の応答性は高く、従って緩やかな加減速時には位相変更特性が階段状となり易いが、かかる構成のものにおいても、上記第１又は第２の発明のように上記位相保持手段の作動を所定条件の下で禁止することで、上記(1)に記載の効果を確実に達成することができるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００１５】
構造の説明
図１には、本願発明の好適な実施形態にかかるエンジンのバルブタイミング制御装置を示しており、同図において符号１はシリンダヘッド９側に回転自在に支承されたカム軸、２はエンジンの出力軸（図示省略）によりタイミングベルト３を介して駆動されるプーリー（特許請求の範囲中の「出力軸側部材」に該当する）であり、これらカム軸１とプーリー２との間における回転角位相差を変更することでエンジンのバルブタイミングが変更される。
【００１６】
上記カム軸１の先端には、後述の遊星歯車機構４の構成部材の一つであるインターナルギヤ５と所定軸長をもつ中空軸部材１１（特許請求の範囲中の「カム軸側部材」に該当する）とが同軸上に配置されるととともに、これら各部材５，１１は結合ボルト１２によって上記カム軸１に結合固定され、該カム軸１と一体回転するようになっている。
【００１７】
上記プーリー２は、軸受３３を介して上記シリンダヘッド９側に回転自在に支承されるとともに、その径方向の内側には遊星歯車機構４が配置されている。この遊星歯車機構４は、上記インターナルギヤ５と後述する筒状部材１７の一端側に形成したサンギヤ８と、上記プーリー２と一体形成されたキャリア６に支持された複数のピニオンギヤ７，７，・・とで構成されている。
【００１８】
また、上記遊星歯車機構４の軸方向の一方側には、渦巻きバネ１０が、その一端を上記プーリー２側に、他端を後述する筒状部材１７側に、それぞれ固定せしめた状態で配置されている。この渦巻きバネ１０は、特許請求の範囲中の「駆動手段」の一部を構成するものであって、同じく「駆動手段」の一部を構成する後述の電磁ブレーキ２１との関係において、その巻方向が設定されるが、この点については後述する。
【００１９】
上記筒状部材１７は、フランジ部材１８と一体的に結合され、軸受３１を介して上記中空軸部材１１側に回転自在に支承されている。さらに、このフランジ部材１８は、その一側面１８ａの外周部を後述する電磁ブレーキ２１に対する接触面とする一方、その径方向中段位置には所定径のピッチ円上に位置するようにして複数のツース２０Ａ，２０Ａ，・・を設けている。
【００２０】
一方、上記中空軸部材１１の先端寄り部位には、ツース式電磁クラッチ１４が配置されている。この電磁クラッチ１４は、特許請求の範囲中の「位相保持手段」に該当するものであって、次述のスライダー１５と軸受支持部材１３とを備えている。上記スライダー１５は、上記フランジ部材１８に対向する面の外周部に該フランジ部材１８側の上記ツース２０Ａ，２０Ａ，・・と対向するツース２０Ｂ，２０Ｂ，・・を設けた略円板状形態を有し、上記中空軸部材１１に対してその軸方向へ移動可能にスプライン結合されている。このツース２０Ａ，２０Ａ，・・を備えたフランジ部材１８とツース２０Ｂ，２０Ｂ，・・を備えたスライダー１５とで特許請求の範囲中の「噛合機構」が構成される。
【００２１】
また、上記軸受支持部材１３は、上記スライダー１５に近接対向する如く上記中空軸部材１１の端部に非回動に取り付けられるとともに、上記スライダー１５との間には、該スライダー１５を常時上記フランジ部材１８側へ押圧付勢するウェーブリング１９（特許請求の範囲中の「バネ部材」に該当する）を配置している。
【００２２】
従って、この電磁クラッチ１４は、上記ウェーブリング１９により上記スライダー１５がフランジ部材１８側に押圧付勢され、該スライダー１５側の各ツース２０Ｂ，２０Ｂ，・・が上記フランジ部材１８側の各ツース２０Ａ，２０Ａ，・・に噛合することで締結状態となり、この締結状態においては上記スライダー１５とフランジ部材１８とはその相対回転が規制され、上記カム軸１とプーリー２との間における回転角位相が保持されることになる。
【００２３】
一方、上記スライダー１５の裏面側には、ケーシング２６側に固定された状態でソレノイドコイル１６が近接配置されている。このソレノイドコイル１６は、特許請求の範囲中の「解除手段」に該当するものであって、磁気吸引力により上記スライダー１５を上記フランジ部材１８側から引き離し、上記各ツース２０Ａ，２０Ａ，・・と同２０Ｂ，２０Ｂ，・・の噛合状態を解除し、上記電磁クラッチ１４による回転角位相の保持状態を解除するものであり、その通電制御はＥＣＵ３６からの制御信号を受けて作動するＶＶＴコントローラ３５により行われる。尚、この電磁クラッチ１４の通電制御については後述する。
【００２４】
さらに、上記ソレノイドコイル１６の径方向外側位置には、ソレノイドコイル２２と該ソレノイドコイル２２の磁力を受けてその軸方向へ移動可能とされた接触子２３とからなる電磁ブレーキ２１が配置されている。この電磁ブレーキ２１は、特許請求の範囲中の「駆動手段」の一部を構成するものであって、上記ソレノイドコイル２２に通電して上記接触子２３を励磁することで該接触子２３の一端側を上記フランジ部材１８の側面１８ａに押圧して該フランジ部材１８に所定の制動トルクを付与する。この電磁ブレーキ２１のソレノイドコイル２２への通電制御はＥＣＵ３６からの制御信号を受けて作動するＶＶＴコントローラ３５により行われる。
【００２５】
尚、この実施形態のものにおいては、上記電磁ブレーキ２１と上記渦巻きバネ１０とで特許請求の範囲中の「駆動手段」が構成されているが、この「駆動手段」を構成する電磁ブレーキ２１と渦巻きバネ１０との作動上の相互関係は次の通りである。即ち、この実施形態のものにおいては、上記電磁ブレーキ２１により上記フランジ部材１８に制動トルクをかけることで、上記遊星歯車機構４を介して上記カム軸１の回転角位相が上記プーリー２の回転角位相に対して早められる（即ち、回転角位相の進角動作）とともに、このカム軸１とプーリー２との相対回転に伴って上記渦巻きバネ１０が巻上げられてバネ力を蓄える。これに対して、上記渦巻きバネ１０の復元方向のバネ力により上記フランジ部材１８に加速トルクがかけられることで、上記遊星歯車機構４を介して上記カム軸１の回転角位相が上記プーリー２の回転角位相に対して遅らせられる（即ち、回転角位相の遅角動作）ようになっている。
【００２６】
基本的な作動の説明
上記の如き構成をもつバルブタイミング制御装置の基本的な作動について説明すると次の通りである。
【００２７】
Ａ：回転角位相の保持動作
カム軸１とプーリー２との回転角位相の保持は、上記電磁クラッチ１４により行われる。即ち、上記ソレノイドコイル１６を非励磁とし、上記スライダー１５を上記ウェーブリング１９の付勢力によって上記フランジ部材１８側に押圧し、これら二つの部材にそれぞれ設けられている上記ツース２０Ａ，２０Ａ，・・と同２０Ｂ，２０Ｂ，・・とを相互に噛合させて該スライダー１５とフランジ部材１８とを結合状態とし、該スライダー１５とフランジ部材１８との相対回転を規制する。すると、上記遊星歯車機構４はロック状態となり、上記プーリー２からのトルクは、キャリア６→ピニオンギヤ７→インターナルギヤ５→カム軸１と伝達され、該プーリー２とカム軸１とは所定の回転角位相を保持したまま一体的に回転することになる。
【００２８】
Ｂ：回転角位相の進角動作
回転角位相の進角動作は、先ず、上記電磁クラッチ１４による回転角位相の保持状態を解除することから始められる。即ち、上記ソレノイドコイル１６に通電し、磁気吸引力によって上記スライダー１５をフランジ部材１８から引き離し、これらにそれぞれに設けられ且つ相互に噛合状態にあるツース２０Ａ，２０Ａ，・・と同２０Ｂ，２０Ｂ，・・とを離脱させて上記電磁クラッチ１４の締結状態を解除する。しかる後、上記電磁ブレーキ２１により上記フランジ部材１８に所定の制動トルクをかけ、スライダー１５の回転に対してフランジ部材１８の回転を早くする。すると、スライダー１５と一体回転するカム軸１及び遊星歯車機構４のインターナルギヤ５は、フランジ部材１８と一体回転する遊星歯車機構４のサンギヤ８よりも遅く回転することになり、上記カム軸１の回転角位相はプーリー２の回転角位相に対して進角されることになる。
【００２９】
尚、この場合、上記プーリー２と筒状部材１７との相対回転に伴い、上記渦巻きバネ１０は巻き上げられてバネ力を蓄える。
【００３０】
上記カム軸１の進角量が目標値に達すると、上記電磁ブレーキ２１への通電を停止して制動トルクを解除するとともに、上記ソレノイドコイル１６への通電を停止して上記電磁クラッチ１４のスライダー１５をウェーブリング１９のバネ力によりフランジ部材１８側へ付勢し、上記ツース２０Ａ，２０Ａ，・・と同２０Ｂ，２０Ｂ，・・とを噛合させることでこれを締結状態とし、上記スライダー１５とフランジ部材１８との回転角位相、即ち、上記カム軸１とプーリー２との回転角位相を保持させる。
【００３１】
Ｃ：遅角動作
遅角操作は、上記ソレノイドコイル１６に通電してその磁気吸引力により上記スライダー１５をフランジ部材１８から引き離して電磁クラッチ１４の締結状態を解除して行う。即ち、この電磁クラッチ１４の締結状態（回転角位相の保持状態）が解除されると、上記渦巻きバネ１０の復元方向のバネ力による加速トルクを受けて上記フランジ部材１８は上記スライダー１５に対して遅く回転する。すると、スライダー１５と一体回転するカム軸１及び遊星歯車機構４のインターナルギヤ５は、フランジ部材１８と一体回転する遊星歯車機構４のサンギヤ８よりも早く回転することになり、上記カム軸１の回転角位相はプーリー２の回転角位相に対して遅角されることになる。
【００３２】
上記カム軸１の遅角量が目標値に達すると、上記ソレノイドコイル１６への通電を停止して上記電磁クラッチ１４のスライダー１５をウェーブリング１９のバネ力によりフランジ部材１８側へ付勢し、上記ツース２０Ａ，２０Ａ，・・と同２０Ｂ，２Ｂ，・・とを噛合させることでこれを締結状態とし、上記スライダー１５とフランジ部材１８との回転角位相、即ち、上記カム軸１とプーリー２との回転角位相を保持させる。
【００３３】
以上、Ａ〜Ｃに記載の動作が、バルブタイミング制御装置の基本的な作動である。
【００３４】
回転角位相の変更時における通電制御
ところで、この実施形態のバルブタイミング制御装置においては、上述の如き基本作動により遅角・進角を行うものであるが、この場合における上記電磁クラッチ１４の作動の応答性は、上記各ツース２０Ａ，２０Ａ，・・、同２０Ｂ，２０Ｂ，・・相互の噛合を上記ウェーブリング１９のバネ力で、またその噛合解除を上記ソレノイドコイル１６の電磁力で、それぞれ行うようにした構造上の特徴から、極めて高いものである。従って、緩やかにスロットル開度が変化する緩やかな加減速時には、この電磁クラッチ１４の応答性の高さが逆に災いして上述のように位相変更特性が階段状となり運転性が損なわれる惧れのあることは既述の通りである。
【００３５】
そこで、この実施形態のものにおいては、本願発明を適用して、緩やかな加減速時には所定条件の下で上記電磁クラッチ１４による位相保持を禁止することで、急加減速時における位相変更の応答性を高く保持しつつ、緩やかな加減速時における階段状の位相変更を回避して良好な運転性を確保するようにしている。
【００３６】
以下、この実施形態における上記電磁クラッチ１４及び電磁ブレーキ２１の通電制御について具体的に説明する。
【００３７】
電磁クラッチ１４及び電磁ブレーキ２１の通電制御は、上述のように上記ＥＣＵ３６からの制御信号を受けて上記ＶＶＴコントローラ３５により行われるものであり、そのために、図１に示すように、上記ＥＣＵ３６にはカム軸１の回転角位相にかかる信号とプーリー２の回転角位相にかかる信号とエンジンの運転状態にかかる信号とがそれぞれ入力される。
【００３８】
この電磁クラッチ１４と電磁ブレーキ２１のうち、電磁クラッチ１４のソレノイドコイル１６の制御形態は、制御条件に応じて「励磁−非励磁」の間で切り換えられる「ＯＮ−ＯＦＦ制御」とされる。これに対して、電磁ブレーキ２１のソレノイドコイル２２の制御は、「デューティ制御」とされるとともに、制御条件に応じて、制御量（デューティ値）を所定値に固定した固定デューティによる「オープン制御」と、実回転角位相を目標回転角位相に収束させるべく制御量（デューティ値）を増減制御する「フィードバック制御」の二つの制御形態の間で選択するようにしている。尚、この電磁ブレーキ２１の制御形態の設定については後述する。
【００３９】
（イ）通電制御の基本思想
先ず最初に、図４及び図５を参照して、この実施形態のバルブタイミング制御装置における通電制御の基本思想を、回転角位相を進角方向に変更する場合を例にとり、且つエンジンが急加速される場合（即ち、スロットル開度が急速に増大変化する場合）と緩加速される場合（即ち、スロットル開度が緩やかに増大変化する場合）のそれぞれについて説明する。
【００４０】
（イ−１）
急加速時における通電制御図５には、カム軸１の回転角位相を進角方向に変更する場合における変更特性図を示している。ここでは、変更前の回転角位相を「ｖｔ0」、進角後の目標回転角位相を「ｖｔｔ」とし、目標回転角位相「ｖｖｔ」の時間的変化状態を曲線Ｌ0で、また実回転角位相「ｖｔ」の時間的変化状態を同図に曲線Ｌで示している。即ち、目標回転角位相「ｖｖｔ」は、進角指令の出力時点（時間ａ）において一気に現時点の回転角位相「ｖｔ0」から目標回転角位相「ｖｖｔ」に変更される。これに対して、実回転角位相「ｖｔ」は、進角指令を受けての進角動作の開始から、次第に進角方向に位相変更され、所定時間経過後（時間ｄ）に目標回転角位相「ｖｖｔ」に可及的に収束する。そして、その収束時点（時間ｅ）において位相保持がなされることで一連の進角動作が終了する。
【００４１】
この場合、変更前の実回転角位相「ｖｔ0」と目標回転角位相「ｖｔｔ」とに、それぞれ所定幅の「閾値α1」、「閾値α2」を設け、これら各「閾値α1」、「閾値α2」のうち、「閾値α1」はこれを制御モード変更の判断基準として用い、また「閾値α2」はこれを実回転角位相「ｖｔ」の目標回転角位相「ｖｖｔ」への収束状況の判断基準として用いるようにしている。
【００４２】
さらに、電磁クラッチ１４の締結及び締結解除の時間（即ち、上記ツース２０Ａ，２０Ａ，・・と同２０Ｂ，２０Ｂ，・・の噛合及び噛合解除の時間）を考慮して、該電磁クラッチ１４と電磁ブレーキ２１とを相互に関連させた制御モードとして、図４及び図５に示すように、回転角位相の変更動作の進行に対応して制御内容の異なる四つの制御モードを設定している。
【００４３】
モード１（mode１）は、電磁クラッチ１４の締結状態を保持（即ち、回転角位相を保持）するための制御モードであって、その制御内容は、電磁クラッチ１４のソレノイドコイル１６はこれを「ＯＦＦ（通電遮断）」として該電磁クラッチ１４を締結状態で保持させる一方、電磁ブレーキ２１のソレノイドコイル２２はこれを「ＯＦＦ（通電遮断）」として該電磁ブレーキ２１を非作動状態で保持するものである。
【００４４】
モード２（mode２）は、回転角位相の変更初期における電磁クラッチ１４の締結解除（即ち、ツースの噛合解除）に要する期間（時間ａ〜時間ｂ）に対応して設定された制御モードであって、その制御内容は、電磁クラッチ１４のソレノイドコイル１６はこれを「ＯＮ（通電）」として該電磁クラッチ１４を締結解除させる一方、電磁ブレーキ２１のソレノイドコイル２２はその制御量（デューティ値）を所定値に固定した「オープン制御」で制御するものとし、該電磁ブレーキ２１により所定の初期制動トルクを継続的に生成せしめて上記電磁クラッチ１４の締結解除に伴って回転角位相が遅角方向へ不用意に変更されるのを防止するとともに、実際の位相変更動作の立ち上がりの遅れを防止するものである。
【００４５】
モード３（mode３）は、回転角位相の変更動作が実際に開始されてからこれが目標回転角位相「ｖｔｔ」に合致するまでの回転角位相変更動作の中期（時間ｂ〜時間ｄ）に対応して設定された制御モードであって、その制御内容は、電磁クラッチ１４のソレノイドコイル１６はこれを「ＯＮ（通電）」として該電磁クラッチ１４を締結解除のまま保持する一方、電磁ブレーキ２１のソレノイドコイル２２は、実回転角位相「ｖｔ」を目標回転角位相「ｖｔｔ」に収束せしめる如くその制御量（デューティ値）をフィードバック制御するものである。
【００４６】
モード４（mode４）は、回転角位相の変更終期における電磁クラッチ１４の締結（即ち、ツースの噛合）に要する期間（時間ｄ〜時間ｅ）に対応して設定された制御モードであって、その制御内容は、電磁クラッチ１４のソレノイドコイル１６はこれを「ＯＦＦ（通電遮断）」として該電磁クラッチ１４を締結させる一方、電磁ブレーキ２１のソレノイドコイル２２は、実回転角位相「ｖｔ」を目標回転角位相「ｖｔｔ」に収束せしめる如くその制御量をフィードバック制御するものである。
【００４７】
また、この実施形態のものにおいては、図５に示すように、上記電磁クラッチ１４の締結・締結解除に要する時間等を考慮し、制御を継続する時間として、三つの制御時間「OFT１」〜「OFT３」を設定している。
【００４８】
制御時間「OFT１」は、電磁クラッチ１４の締結解除に要する時間に対応させたものであって、ここでは「時間ａ」から「時間ｂ」までの期間（例えば、１２０ｍｓ程度）に設定し、且つこの制御時間「OFT１」を上記「モード２」による制御期間に対応させている。
【００４９】
制御時間「OFT２」は、電磁クラッチ１４の締結に要する時間を考慮したものであって、ここでは「時間ｄ」から「時間ｅ」間での期間（例えば１２０ｍｓ程度）に設定し、且つこの制御時間「OFT２」を上記「モード４」による制御期間に対応させている。
【００５０】
制御時間「OFT３」は、実回転角位相「ｖｔ」が目標回転角位相「ｖｔｔ」に対して上記閾値「α2」の範囲内に入ってからこれが目標回転角位相「ｖｔｔ」に収束するまでの時間を予想して設定したものであって、ここでは時間「ｃ」〜時間「ｄ」の時間（例えば、３００ｍｓ程度程度）に設定している。
【００５１】
（イ−２）緩加速時における通電制御
図６には、カム軸１の回転角位相を進角方向に変更する場合における変更特性図を示している（但し、破線図示部分は除く）。ここでは、変更前の回転角位相を「ｖｔ0」、進角後の目標回転角位相を「ｖｔｔ」とし、目標回転角位相「ｖｖｔ」を曲線Ｌ0で、また実回転角位相「ｖｔ」の時間的変化状態を同図に曲線Ｌで示している。
【００５２】
即ち、目標回転角位相「ｖｖｔ」は、進角指令を受けて、現時点の回転角位相「ｖｔ」から、スロットル開度の緩やかな増大変化に対応して進角側へ緩やかに変化し、スロットル開度の変化の停止により最終的な目標回転角位相「ｖｖｔ」に落ち着く。これに対して、実回転角位相「ｖｔ」は、本願発明を適用して後述する如き所定条件下において電磁クラッチ１４の作動（即ち、位相保持動作）を禁止することで、同図に破線Ｌ1で示すような従来の「階段状変化」とはならず、一旦実回転角位相「ｖｔ」は、これが目標回転角位相「ｖｖｔ」に対して所定の範囲内に入った後は、そのまま目標回転角位相「ｖｖｔ」の変化に追従して緩やかに変化し、最終的に目標回転角位相「ｖｖｔ」に収束せしめられる。
【００５３】
この場合、変更前の回転角位相「ｖｔ0」に所定幅の「閾値α1」を設け、この「閾値α1」を制御モード変更の判断基準として用いるようにしている。
【００５４】
さらに、電磁クラッチ１４の締結及び締結解除の時間（即ち、上記ツース２０Ａ，２０Ａ，・・と同２０Ｂ，２０Ｂ，・・の噛合及び噛合解除の時間）を考慮して、該電磁クラッチ１４と電磁ブレーキ２１とを相互に関連させた制御モードとして、図６に示すように、回転角位相の変更動作の進行に対応して制御内容の異なる四つの制御モードを設定している。尚、この各制御モードの内容は上記の場合と同一であるのでここでの説明は省略する。
【００５５】
また、この実施形態のものにおいては、図６に示すように、上記電磁クラッチ１４の締結・締結解除に要する時間等を考慮し、制御を継続する時間として、三つの制御時間「OFT１」，「OFT２」及び「OFT４」を設定している。ここで、制御時間「OFT１」と同「OFT２」は上記の場合と同一であるのでここでの説明は省略する。上記制御時間「OFT４」は、目標回転角位相「ｖｖｔ」の変化が無くなった時点を基準とし、この時点から電磁クラッチ１４の締結作動の開始タイミングを待つ待機時間として設定したものであり、この「OFT４」の経過後に電磁クラッチ１４の締結が行われる。
【００５６】
（ロ）具体的制御の説明
続いて、上記「通電制御の基本思想」の説明を踏まえた上で、カム軸１の回転角位相を進角方向に変更する場合を例にとってその具体的な制御を、図２及び図３にそれぞれ示すフローチャート図に従って説明する。尚、このフローチャートに示す制御は、エンジンの運転期間中、所定時間毎に（例えば２ｍｓ毎に）繰り返して実行されるものである。
【００５７】
制御開始後、先ずステップＳ１において、現在のカム軸１の回転角位相、即ち、実回転角位相「ｖｔ」と、現在のエンジンの運転状態に応じて出された目標回転角位相「ｖｖｔ」との偏差の絶対値「ε（＝｜ｖｖｔ−ｖｔ｜）」を求める。尚、ここでいう目標回転角位相「ｖｖｔ」は、急加速時の場合には最終的な目標回転角位相「ｖｖｔ」を指すが、緩加速時の場合にはスロットル開度の変化に津以上して時々刻々と変化する目標回転角位相「ｖｖｔ」を指す。
【００５８】
次に、ステップＳ２において、今回の目標回転角位相「ｖｖｔ」と前回の目標回転角位相「ｖｖｔ′」との偏差「ｄｖｔｔ」（即ち、目標回転角位相「ｖｖｔ」の変化率であって目標回転角位相「ｖｖｔ」に対応した上記曲線Ｌの傾きを示す）の絶対値を求める。
【００５９】
次に、ステップＳ３において、上記変化率「ｄｖｔｔ」と設定値「ｋ」とを比較し、現在の加速状態が急加速であるのか緩加速であるのかを判定する。即ち、「ｄｖｔｔ＞ｋ」の場合には、急加速時と判定し、ステップＳ４以下の制御に移行する。これに対して、「ｄｖｔｔ＜ｋ」の場合には、緩加速時と判定し、ステップＳ３１以下の制御に移行する。
【００６０】
先ず、ステップＳ３において急加速時と判定された場合であるが、この場合には、先ずステップＳ４において制御モードの判定を行う。この場合、制御モードは「モード１」にイニシャル設定されているので、ステップＳ４からステップＳ５へ移行する。このステップＳ５においては、上記偏差の絶対値「ε」と上記閾値「α1」とを比較し、「ε＜α1」である場合には、未だ回転角位相の変更指令は出されていない状態であると判断し、そのまま「モード１」を維持する（ステップＳ６）。
【００６１】
これに対して、「ε＞α1」である場合には、回転角位相の変更指令が出され上記偏差の絶対値「ε」が閾値「α1」を越えた状態であるので、この場合には回転角位相の変更動作を行うべく制御モードを「モード１」から「モード２」に変更する（ステップＳ７）。この「モード２」においては、電磁クラッチ１４はその締結解除を行うべくソレノイドコイル１６がＯＦＦ設定される一方、電磁ブレーキ２１は、前回の回転角位相変更時の制御量（例えば、後述するステップＳ２７において格納された制御量）に基づくオープン制御によりその制動トルクが制御される。そして、この「モード２」での制御状態は、制御時間「OFT１」が経過するまで継続される（ステップＳ９〜ステップＳ１１）。
【００６２】
制御時間「OFT１」が経過すると（ステップＳ９、ステップＳ１２）、上記電磁ブレーキ２１に所定の制動トルクを生成させて実回転角位相「ｖｔ」を進角方向へ変更させるべく制御モードが「モード２」から「モード３」に変更され、制動トルクのフィードバック制御が開始される（ステップＳ１３）。
【００６３】
この「モード３」においては、上記電磁クラッチ１４は締結解除されたまま保持される一方、上記電磁ブレーキ２１は実回転角位相「ｖｔ」を目標回転角位相「ｖｔｔ」に収束せしめるべくその制動トルクの制御値がフィードバック制御される。そして、この「モード３」での制御は、実回転角位相「ｖｔ」が目標回転角位相「ｖｔｔ」に近づいて偏差の絶対値「ε」が閾値「α2」より小さい状態となり、且つその状態の継続時間が上記制御時間「OFT３」を経過するまで維持される（ステップＳ１４〜ステップＳ１８）。
【００６４】
偏差の絶対値「ε」が閾値「α2」より小さい状態の継続時間が「OFT３」を経過すると、実回転角位相「ｖｔ」は既に目標回転角位相「ｖｔｔ」に十分に収束したと判断し、次はこの変更後の回転角位相を上記電磁クラッチ１４により保持させるべく制御モードを「モード３」から「モード４」へ変更する（ステップＳ１９及びステップＳ２０）。尚、「モード３」での制御中（即ち、「OFT３」での制御中）において「ε＞α2」となった場合であるが、かかる状況は、上記制御時間「OFT３」中において一旦目標回転角位相「ｖｖｔ」に収束しかけていた実回転角位相「ｖｔ」が何らかの原因で再び上記偏差「ε」を越えた状態であるので、この場合には、制御モードを「モード３」にリセットし（ステップＳ２１）、上記制御時間「OFT３」の経過を待ち、該制御時間「OFT３」を経過した時点において制御モードを「モード３」から「モード４」へ変更する。
【００６５】
上記「モード４」においては、上記電磁クラッチ１４は締結作動を開始し、上記制御時間「OFT２」を経過するまでの間にその締結を完了する。また、上記電磁ブレーキ２１は、上記「モード３」における場合と同様のフィードバック制御によりその制動トルクの制御値が制御される。この「モード４」での制御は、上記制御時間「OFT２」が経過するまで持続され（ステップＳ２３〜ステップＳ２５）、該制御時間「OFT２」の経過に伴って制御モードはこの「モード４」から回転角位相の保持モードである上記「モード１」に変更される（ステップＳ２６〜ステップＳ２８）。
【００６６】
この場合、「モード４」での制御中は、上記偏差の絶対値「ε」は零に近い状態であり、上記電磁ブレーキ２１の制動トルクはほぼ一定に維持され、従ってその制動トルクによって回転角位相が保持されていると同様の状態となる。このため、制御モードの「モード４」から「モード１」への移行時（ステップＳ２７）には、例えばその時点における電磁ブレーキ２１の制動トルクに対応した制御量をメモリーに格納する。そして、この格納された制御量は、次回の「モード２」でのオープン制御において使用される。
【００６７】
尚、「モード４」での制御中において「ε＞α2」となった場合（ステップＳ２２）であるが、これは収束方向にあった偏差の絶対値「ε」が何らかの原因により再び大きくなり回転角位相の変更制御が必要になった場合であるので、この場合には制御モードを「モード４」から再び「モード３」に変更し（ステップＳ２９）、回転角位相の変更制御を再開する。
【００６８】
以上が、急加速時における回転角位相の変更制御の具体例である。
【００６９】
一方、ステップＳ３において、現在の加速状態は緩加速であると判定された場合であるが、この場合には、図３のステップＳ３１に移行する。そして、このステップＳ３１において制御モードの判定を行い、さらにステップＳ３２へ移行する。このステップＳ３２においては、上記偏差の絶対値「ε」と上記閾値「α1」とを比較し、「ε＜α1」である場合にはそのまま「モード１」を維持する（ステップＳ３３）。
【００７０】
これに対して、「ε＞α1」である場合には、回転角位相の変更動作を行うべく制御モードを「モード１」から「モード２」に変更する（ステップＳ３４）。この「モード２」においては、電磁クラッチ１４はその締結解除を行うべくソレノイドコイル１６がＯＦＦ設定される一方、電磁ブレーキ２１は、前回の回転角位相変更時の制御量に基づくオープン制御によりその制動トルクが制御される。そして、この「モード２」での制御状態は、制御時間「OFT１」が経過するまで継続される（ステップＳ３６〜ステップＳ３８）。
【００７１】
制御時間「OFT１」が経過すると（ステップＳ３６、ステップＳ３９）、上記電磁ブレーキ２１に所定の制動トルクを生成させて実回転角位相「ｖｔ」を進角方向へ変更させるべく制御モードが「モード２」から「モード３」に変更され、制動トルクのフィードバック制御が開始される（ステップＳ４０）。
【００７２】
この「モード３」においては、上記電磁クラッチ１４は締結解除されたまま保持される一方、上記電磁ブレーキ２１は実回転角位相「ｖｔ」を目標回転角位相「ｖｔｔ」に収束せしめるべくその制動トルクの制御値がフィードバック制御される。そして、この「モード３」での制御は、目標回転角位相の偏差「ｄｖｔｔ」が「ｄｖｔｔ＝０」となった時点においてセットされる上記制御時間「OFT４」が経過するまで継続される（ステップＳ４２〜ステップＳ４５）。
【００７３】
従って、この「モード３」の制御中においては、緩やかに変化する目標回転角位相「ｖｖｔ」に対して実回転角位相「ｖｔ」が所定範囲内に入り従来ならば電磁クラッチ１４が作動して位相保持がなされる状態に至ったとしても、電磁クラッチ１４の締結動作は行われない。このため、図６に実線図示の曲線Ｌのように、実回転角位相「ｖｔ」は一旦、点イにおいて目標回転角位相「ｖｖｔ」に収束した後、そのまま目標回転角位相「ｖｖｔ」の変化に追従して緩やかに進角側へ変化し、点ハにおいて実回転角位相「ｖｔ」が最終的な目標回転角位相「ｖｖｔ」に収束しその変化がほとんど無くなる。この結果、従来のような階段状特性による位相変更が回避され、運転性の向上が図れるものである。
【００７４】
上記制御時間「OFT４」が経過すると（ステップＳ４３，ステップＳ４６）、実回転角位相「ｖｔ」は既に目標回転角位相「ｖｔｔ」に十分に収束し、最早、階段状の位相変更は発生しないものと判断し、次はこの変更後の回転角位相を上記電磁クラッチ１４により保持させるべく制御モードを「モード３」から「モード４」へ変更する（ステップＳ４７）。尚、「モード３」での制御中において「ｄｖｔｔ≠０」となった場合であるが、かかる状況は、変化が停止した目標回転角位相「ｖｖｔ」が再度変化を開始した場合であるので、この場合には、制御モードを「モード３」にリセットし（ステップＳ４８）、再度、目標回転角位相「ｖｖｔ」の変化が無くなった時点で上記制御時間「OFT４」をセットし、この制御時間「OFT４」が経過した時点で制御モードを「モード３」から「モード４」へ変更する。
【００７５】
上記「モード４」においては、上記電磁クラッチ１４は締結作動を開始し、上記制御時間「OFT２」を経過するまでの間にその締結を完了する。また、上記電磁ブレーキ２１は、上記「モード３」における場合と同様のフィードバック制御によりその制動トルクの制御値が制御される。この「モード４」での制御は、上記制御時間「OFT２」が経過するまで持続され（ステップＳ４９〜ステップＳ５１）、該制御時間「OFT２」の経過に伴って制御モードはこの「モード４」から回転角位相の保持モードである上記「モード１」に変更される（ステップＳ５４）。また、この場合、その時点における電磁ブレーキ２１の制動トルクに対応した制御量をメモリーに格納する（ステップＳ５３）。
【００７６】
以上が、緩加速時における回転角位相の変更制御の具体例である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の好適な実施形態にかかるバルブタイミング制御装置の具体的構造を示す断面図である。
【図２】  図１に示したエンジンのバルブタイミング制御装置における制御フローチャートである。
【図３】  図１に示したエンジンのバルブタイミング制御装置における制御フローチャートである。
【図４】  図１に示したエンジンのバルブタイミング制御装置における制御モード説明図である。
【図５】  図１に示したエンジンのバルブタイミング制御装置における回転角位相の制御特性説明図である。
【図６】  図１に示したエンジンのバルブタイミング制御装置における回転角位相の制御特性説明図である。
【符号の説明】
１はカム軸、２はプーリー、３はタイミングベルト、４は遊星歯車機構、５はインターナルギヤ、６はキャリア、７はピニオンギヤ、８はサンギヤ、９はシリンダヘッド、１０は渦巻きバネ、１１は中空軸部材、１２は結合ボルト、１３は軸受支持部材、１４は電磁クラッチ、１５はスライダー、１６はソレノイドコイル、１７は筒状部材、１８はフランジ部材、１９はウェーブリング、２０Ａ及び２０Ｂはツース、２１は電磁ブレーキ、２２はソレノイドコイル、２３は接触子、２５はケーシング、２６はケーシング、２７はエンドプレート、３１〜３３は軸受、３５はＶＶＴコントローラ、３６はＥＣＵである。
【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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