特許 7450479 弁開閉時期制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-07

(45)【発行日】2024-03-15

(54)【発明の名称】弁開閉時期制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 13/02 20060101AFI20240308BHJP

   F01L 1/356 20060101ALI20240308BHJP

【ＦＩ】

F02D13/02 H

F01L1/356 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020114252

(22)【出願日】2020-07-01

(65)【公開番号】P2022012430

(43)【公開日】2022-01-17

【審査請求日】2023-04-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】粕谷 友紀

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 秀悟

(72)【発明者】

【氏名】中井 敬野

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健一郎

(72)【発明者】

【氏名】鴨山 剛之

(72)【発明者】

【氏名】弘田 徹

【審査官】家喜 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０１３９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３４３２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７７９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１８９６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１８７８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ １３／００ ー ４５／００

Ｆ０１Ｌ １／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸芯を中心に内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、
前記回転軸芯と同軸芯で前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、
噛み合い位置の変位により前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転位相を設定するギヤ機構と、
回転軸を回転させることにより前記ギヤ機構の前記噛み合い位置を変位させることが可能なモータと、
前記モータの駆動を制御する制御部と、備え、
前記制御部は、前記内燃機関が停止して前記モータへの通電を停止した後、前記モータの各相に対して順番に所定時間１相通電を行う制御を間欠的に実行する弁開閉時期制御装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記１相通電と次回の前記１相通電との間隔を時間に基づいて制御する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記１相通電と次回の前記１相通電との間隔を前記モータの回転角度に基づいて制御する請求項１に記載の弁開閉時期制御装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記回転角度に基づいて、前記１相通電の対象となる前記モータの相を決定する請求項３に記載の弁開閉時期制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの駆動力により駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を設定する弁開閉時期制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、回転軸芯を中心に内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、回転軸芯と同軸芯で内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を設定する三相モータと、を備えた弁開閉時期制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような電動式の弁開閉時期制御装置は、油圧式の弁開閉時期制御装置に比べて位相制御の応答性が早く、エンジン始動時におけるクランキングに適した相対回転位相に設定する上で、有効である。

【0003】

特許文献１に記載の弁開閉時期制御装置は、内燃機関の停止後において、モータトルクを磁気保持トルク（コギングトルク）及びカムトルクとバランスさせるバランス手段と、磁気保持トルク及びカムトルクとバランスさせた状態でモータトルクを消失させる消失手段とを備えている。具体的には、カムトルクの方向を三相モータへの通電量と相対回転位相の変化量から推定し、このカムトルクに対抗する方向にモータトルクが加えられるように三相モータへの３相通電を実行した後、この３相通電量を徐々に減少させてモータトルクを消失させると記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－０１３９７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、三相モータへの通電を停止したときにおいては、三相モータの回転軸には回転をし続けようとする慣性力が働いており、この慣性力がコギングトルク及びカムトルクを下回るまで回転軸は回転し続ける。つまり、特許文献１に記載の弁開閉時期制御装置においては、カムトルク及びコギングトルクとバランスさせた状態でモータトルクを消失させたとしても、三相モータの回転軸が回転し続けてしまう。その結果、動摩擦が支配的となり、コギングトルクがカムトルク等の発生トルクを上回る静止摩擦状態となるまで、該回転軸の回転により相対回転位相が変位し続け、エンジンを次回始動するときに最適な目標位相とするのに時間を要することとなる。

【0006】

そこで、エンジン停止時において相対回転位相の変位を抑制することにより、エンジン始動時に目標位相へと迅速に変位させることが可能な弁開閉時期制御装置が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る弁開閉時期制御装置の特徴構成は、回転軸芯を中心に内燃機関のクランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、前記回転軸芯と同軸芯で前記内燃機関の弁開閉用のカムシャフトと一体回転する従動側回転体と、噛み合い位置の変位により前記駆動側回転体と前記従動側回転体との相対回転位相を設定するギヤ機構と、回転軸を回転させることにより前記ギヤ機構の前記噛み合い位置を変位させることが可能なモータと、前記モータの駆動を制御する制御部と、備え、前記制御部は、前記内燃機関が停止して前記モータへの通電を停止した後、前記モータの各相に対して順番に所定時間１相通電を行う制御を間欠的に実行する点にある。

【0008】

内燃機関が停止したとき、次回始動時の最適な目標位相に相対回転位相を設定したとしても、カムシャフトが回転し続けようとする慣性力やモータが回転し続けようとする慣性力がコギングトルクを上回り、カムシャフトは停止せず、カムトルクにより相対回転位相が変位してしまう。その結果、次回に内燃機関を始動する際に最適な目標位相とするまでに時間を要してしまう。

【0009】

そこで、本構成では、内燃機関が停止した後、モータに対して所定時間１相通電を行う制御を間欠的に実行する。１相通電を行ったときには通電された相の位置でモータの回転軸が停止し、カムトルクに対抗してギヤ機構の噛み合い位置を固定することにより相対回転位相の変位を停止させることができるが、１相通電を解除したときには回転軸やカムシャフトが慣性力により回転を再開し、カムトルクを受けて相対回転位相が変位する。モータの回転軸が回転している間は動摩擦が支配的となり相対回転位相が変位するが、モータのコギングトルクがカムトルク等の発生トルクを上回ったときに静止摩擦状態となり、相対回転位相の変位が停止する。

【0010】

つまり、本構成のように、１相通電により相対回転位相の変位を停止させ、この１相通電を間欠的に実行することにより、動摩擦状態から静止摩擦状態となるまでの間における相対回転位相の変位を抑制することができる。その結果、内燃機関の次回始動時に、相対回転位相を目標位相に迅速に変位させることが可能となり、イグニションスイッチがオンとなって内燃機関がクランキングを開始するまでに、相対回転位相をクランキングに適した目標位相に確実に変位させることができる。

【0011】

このように、エンジン停止時において相対回転位相の変位を抑制することにより、エンジン始動時に目標位相へと迅速に変位させることが可能な弁開閉時期制御装置を提供できた。

【0012】

他の特徴構成は、前記制御部は、前記１相通電と次回の前記１相通電との間隔を時間に基づいて制御する点にある。

【0013】

本構成のように、１相通電を行う間隔を時間に基づいて制御すれば、制御形態が簡便である。

【0014】

他の特徴構成は、前記制御部は、前記１相通電と次回の前記１相通電との間隔を前記モータの回転角度に基づいて制御する点にある。

【0015】

本構成のように、１相通電を行う間隔をモータの回転角度に基づいて制御すれば、１相通電を行うタイミングで回転軸を停止させることが可能となるため、相対回転位相の変位を確実に停止させることができる。また、カムトルクとコギングトルクとが釣り合うタイミングで回転軸の回転を停止させれば、カムトルクを効果的に消失させ、動摩擦状態から静止摩擦状態へ移行させる時間を短縮することができる。その結果、相対回転位相の変位を効果的に抑制することができる。

【0016】

他の特徴構成は、前記制御部は、前記回転角度に基づいて、前記１相通電の対象となる前記モータの相を決定する点にある。

【0017】

本構成のように、回転角度に基づいて１相通電の対象となるモータの相を決定すれば、回転軸が停止するまでに移動する時間を短縮すること可能となり、相対回転位相の変位をより抑制することができる。

【0019】

本構成のように、１相通電を各相の順番に実行すれば、回転軸の回転角度を検出せずとも、回転軸の停止状態を効果的に作り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】弁開閉時期制御装置の断面図及びブロック図である。

【図2】エンジン停止時の制御形態を示す概念図である。

【図3】弁開閉時期制御装置の制御フローを示す図である。

【図4】コギングトルクとカムトルクとの関係を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、本発明に係る弁開閉時期制御装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、弁開閉時期制御装置の一例として、エンジンＥの吸気側に設けられた弁開閉時期制御装置１００として説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

【0022】

図１に示すように、内燃機関としてのエンジンＥのクランクシャフト１と回転軸芯Ｘを中心に同期回転する駆動側回転体Ａと、駆動側回転体Ａの径方向内側に配置され、回転軸芯Ｘを中心にして弁開閉用の吸気カムシャフト２（カムシャフトの一例）と一体回転する従動側回転体Ｂと、駆動側回転体Ａと従動側回転体Ｂとの相対回転位相を設定する三相モータ（モータの一例）で構成される位相制御モータＭと、電動ＶＶＴの制御ユニット１０と、を備えて弁開閉時期制御装置１００が構成されている。以下、電動式の弁開閉時期制御装置１００として「電動ＶＶＴ」と称する場合がある。

【0023】

エンジンＥは、シリンダブロックに形成された複数のシリンダ３にピストン４を収容し、そのピストン４をコネクティングロッド５によりクランクシャフト１に連結した４サイクル型に構成されている。このエンジンＥのクランクシャフト１の出力スプロケット１Ｓと、駆動側回転体Ａの駆動スプロケット１１Ｓとに亘ってタイミングチェーン６（タイミングベルト等でも良い）が巻回されている。これにより、エンジンＥのクランクシャフト１の回転が駆動側回転体Ａに伝達される。エンジンＥの駆動は、制御装置としての上位ＥＣＵ５０により制御される。上位ＥＣＵ５０は、各種処理を実行するＣＰＵやメモリを中核としたソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの協働により構成されている。

【0024】

これによりエンジンＥの駆動時には弁開閉時期制御装置１００の全体が回転軸芯Ｘを中心に回転する。また、位相制御モータＭの駆動力により後述する位相調節機構Ｃを作動させ駆動側回転体Ａに対して従動側回転体Ｂを回転方向と同方向又は逆方向に相対変位可能となる。この変位により駆動側回転体Ａと従動側回転体Ｂとの相対回転位相を設定し、吸気カムシャフト２のカム部２Ａによる吸気バルブ２Ｂの開閉時期（開閉タイミング）の制御が実現する。

【0025】

尚、従動側回転体Ｂが駆動側回転体Ａの回転方向と同方向に変位する作動を進角作動と称し、この進角作動により吸気圧縮比が増大する。また、従動側回転体Ｂが駆動側回転体Ａと逆方向に変位する作動を遅角作動と称し、この遅角作動により吸気圧縮比が低減する。

【0026】

〔弁開閉時期制御装置〕
駆動側回転体Ａは、回転軸芯Ｘを中心とする筒状の本体部Ａａと、本体部Ａａと同期回転するオルダム継手Ｃｘおよび入力ギヤ３０とを備えている。本体部Ａａは、外周に駆動スプロケット１１Ｓが形成されたアウタケース１１と、フロントプレート１２と、を複数の締結ボルト１３で締結して構成されている。アウタケース１１は、底部に開口を有する有底筒状型である。駆動側回転体Ａの一部を構成するオルダム継手Ｃｘおよび入力ギヤ３０は、後述する位相調節機構Ｃとしても機能する。オルダム継手Ｃｘを介して入力ギヤ３０は本体部Ａａに連結されている。

【0027】

アウタケース１１の内部空間に中間部材２０（従動側回転体Ｂの一例）と、ハイポサイクロイド型のギヤ機構を有した位相調節機構Ｃとが収容されている。また、位相調節機構Ｃは、位相変化を駆動側回転体Ａおよび従動側回転体Ｂに反映するオルダム継手Ｃｘを備えており、このオルダム継手Ｃｘは回転軸芯Ｘ方向において中間部材２０とフロントプレート１２との間に配置されている。フロントプレート１２のうちオルダム継手Ｃｘと対向する面には、回転軸芯Ｘ方向に僅かな隙間となる潤滑凹部１２ａが形成されている。

【0028】

従動側回転体Ｂを構成する中間部材２０は、回転軸芯Ｘに直交する姿勢で吸気カムシャフト２に連結される支持壁部２１と、回転軸芯Ｘを中心とする筒状で吸気カムシャフト２から離間する方向に突出する筒状壁部２２とが一体形成されている。

【0029】

この中間部材２０は、筒状壁部２２の外面がアウタケース１１の内面に接触する状態で相対回転自在に挿入されており、支持壁部２１の中央の貫通孔に挿通する連結ボルト２３により吸気カムシャフト２の端部に固定されている。中間部材２０の支持壁部２１のうち、吸気カムシャフト２に当接する面の一部には偏芯部材２６の内部にオイルを案内する開口部２１ａが形成されている。

【0030】

位相制御モータＭは、その出力軸Ｍａ（回転軸の一例）の軸芯を回転軸芯Ｘと同軸芯上に配置するように支持フレーム７によりエンジンＥに支持されている。位相制御モータＭの出力軸Ｍａには回転軸芯Ｘに対して直交する姿勢の一対の係合ピン８が形成されている。本実施形態における位相制御モータＭは、三相モータで構成されており、内周部分に出力軸Ｍａが固定され外周部分に永久磁石が埋設されたロータ（不図示）と、当該ロータに回転力を与えるための磁束を発生するステータ（不図示）とを備えている。このステータは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のステータコイル（不図示）を備え、後述する制御ユニット１０のインバータ１０ｂにより直流電圧を交流電圧に変換して各ステータコイルに交流電圧を印加する。各ステータコイルは、Δ結線又はＹ結線で電気的に接続されている。また、位相制御モータＭには、回転角度センサＳ３が設けられている。この回転角度センサＳ３は、出力軸Ｍａの回転方向に複数設けられており、出力軸Ｍａの回転位相及び回転速度を検知する。

【0031】

位相調節機構Ｃは、位相制御モータＭの駆動力により駆動側回転体Ａと従動側回転体Ｂとの相対回転位相を変更するように複数の部材で構成されている。この位相調節機構Ｃは、中間部材２０と、中間部材２０の筒状壁部２２の内周面に形成される出力ギヤ２５（ギヤ機構の一例）と、偏芯部材２６と、板ばね２７と、第１軸受２８と、第２軸受２９と、固定リング３１と、オルダム継手Ｃｘと、入力ギヤ３０（ギヤ機構の一例）と、を備えている。

【0032】

中間部材２０の筒状壁部２２の内周のうち、回転軸芯Ｘに沿う方向で内側（支持壁部２１に隣接する位置）に回転軸芯Ｘを中心とする支持面２２Ｓが形成され、支持面２２Ｓより回転軸芯Ｘに沿う方向で外側（吸気カムシャフト２より遠い側）に回転軸芯Ｘを中心とする出力ギヤ２５が一体的に形成されている。

【0033】

偏芯部材２６は筒状であり、この偏芯部材２６は、回転軸芯Ｘに沿う方向での内側（吸気カムシャフト２に近い側）に従動側回転体Ｂ（中間部材２０）の径方向内側を支持する第一部分２６Ａと、回転軸芯Ｘに沿う方向での外側（吸気カムシャフト２より遠い側）に駆動側回転体Ａ（入力ギヤ３０）の径方向内側を支持する第二部分２６Ｂと、を有している。第二部分２６Ｂには、回転軸芯Ｘに平行となる姿勢で且つ回転軸芯Ｘに対して所定の偏芯量Ｄｙで偏芯する偏芯軸芯Ｙを中心とする外周面である偏芯支持面２６Ｅが形成されている。この偏芯支持面２６Ｅの外周に形成した凹部２６Ｆに板ばね２７が嵌め込まれている。また、第一部分２６Ａには、この板ばね２７の径方向の外面よりも更に径方向外側に突出させた突出部２６Ｓが形成されている。この突出部２６Ｓの外周面には回転軸芯Ｘを中心とする円周支持面２６Ｓａが形成されている。

【0034】

偏芯部材２６の内周には、位相制御モータＭの一対の係合ピン８の各々が係合可能な一対の係合溝２６Ｔが回転軸芯Ｘと平行姿勢で形成されている。更に、偏芯部材２６の回転軸芯Ｘに沿う方向で内側（支持壁部２１の側）の端部には径方向外側に突出した環状の突起２６ａが形成されている。この突起２６ａは、回転軸芯Ｘに沿う方向で従動側回転体Ｂの支持壁部２１と第１軸受２８との間に挟まれており、偏芯部材２６の抜け止め機能を有している。

【0035】

この位相調節機構Ｃでは、入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの歯数が、出力ギヤ２５の内歯部２５Ａの歯数より１歯だけ少なく設定されている。そして、入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの一部が出力ギヤ２５の内歯部２５Ａの一部に噛合することで、ギヤ機構を構成している。板ばね２７は、入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの一部を出力ギヤ２５の内歯部２５Ａの一部に噛み合わせるように、入力ギヤ３０に付勢力を作用させる。この板ばね２７の付勢力により、入力ギヤ３０と出力ギヤ２５との噛み合い部におけるバックラッシュを無くすことができる。

【0036】

固定リング３１はＣ字状の環状部材であり、偏芯部材２６の偏芯支持面２６Ｅよりも回転軸芯Ｘ方向の外側（吸気カムシャフト２より遠い側）に嵌合状態で固定されることにより第２軸受２９の抜け止めが行われる。

【0037】

オルダム継手Ｃｘは、板状の継手部材で構成されており、一対の外部係合アーム（不図示）をアウタケース１１に係合させ、一対の内部係合アーム（不図示）を入力ギヤ３０に係合させている。オルダム継手Ｃｘはアウタケース１１に対して外部係合アームが突出する第１方向（回転軸芯Ｘと直交する方向）に変位可能となり、このオルダム継手Ｃｘに対して内部係合アームの形成方向に沿う第２方向（回転軸芯Ｘ及び第１方向と直交する方向）に入力ギヤ３０が変位自在となっている。

【0038】

オイルポンプＰから供給される潤滑油は、吸気カムシャフト２の潤滑油路１５から、中間部材２０の支持壁部２１の開口部２１ａを介して偏芯部材２６の内部空間に供給される。このように供給された潤滑油は、遠心力により偏芯部材２６の突起２６ａと従動側回転体Ｂの支持壁部２１との隙間から第１軸受２８に供給され第１軸受２８を円滑に作動させる。これと同時に、偏芯部材２６の内部空間の潤滑油は遠心力によりオルダム継手Ｃｘに供給されると共に、第２軸受２９に供給され、出力ギヤ２５の内歯部２５Ａと入力ギヤ３０の外歯部３０Ａとの間に供給される。そして、このオルダム継手Ｃｘに供給された潤滑油は、オルダム継手Ｃｘとアウタケース１１との間の隙間から外部に排出される。

【0039】

上記構成により、吸気カムシャフト２の端部に中間部材２０の支持壁部２１が連結ボルト２３により連結されており、吸気カムシャフト２と中間部材２０とが一体回転する。偏芯部材２６は第１軸受２８により中間部材２０に対して回転軸芯Ｘを中心に相対回転自在に支持されている。この偏芯部材２６の偏芯支持面２６Ｅに対し第２軸受２９を介して入力ギヤ３０が支持され、板ばね２７の付勢力により入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの一部が出力ギヤ２５の内歯部２５Ａの一部に噛み合っている。また、オルダム継手Ｃｘの外方側にフロントプレート１２が配置されるため、オルダム継手Ｃｘはフロントプレート１２の内面に接触する状態で回転軸芯Ｘに対して直交する方向に移動可能となる。さらに、位相制御モータＭの出力軸Ｍａに形成された一対の係合ピン８が、偏芯部材２６の係合溝２６Ｔに係合している。

【0040】

位相制御モータＭは、制御ユニット１０によって制御される。エンジンＥにはクランクシャフト１と吸気カムシャフト２の回転速度（単位時間あたりの回転数）と、各々の回転位相とを検知可能なクランクセンサＳ１及びカムセンサＳ２を備えており、これらのセンサの検知信号を上位ＥＣＵ５０に入力するように構成されている。上位ＥＣＵ５０から相対回転位相を維持する位相指令を受けた制御ユニット１０は、エンジンＥの駆動時において位相制御モータＭを吸気カムシャフト２の回転速度と等しい速度で駆動することで相対回転位相を維持する。これに対して、上位ＥＣＵ５０から相対回転位相を変位させる位相指令を受けた制御ユニット１０は、位相制御モータＭの回転速度を吸気カムシャフト２の回転速度より低減することにより進角作動が行われ、これとは逆に回転速度が増大することにより遅角作動が行われる。

【0041】

位相制御モータＭがアウタケース１１と等速（吸気カムシャフト２と等速）で回転する場合には、出力ギヤ２５の内歯部２５Ａに対する入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの噛み合い位置が変化しないため、駆動側回転体Ａに対する従動側回転体Ｂの相対回転位相は維持される。

【0042】

これに対して、ギヤ機構の減速比に比例させた形態でアウタケース１１の回転速度より高速又は低速で位相制御モータＭの出力軸Ｍａを駆動回転することにより、位相調節機構Ｃにおける偏芯軸芯Ｙが回転軸芯Ｘ周りに公転する。この公転により出力ギヤ２５の内歯部２５Ａに対する入力ギヤ３０の外歯部３０Ａに対する噛み合い位置が出力ギヤ２５の内周に沿って変位し、入力ギヤ３０と出力ギヤ２５との間には回転力が作用する。つまり、出力ギヤ２５には回転軸芯Ｘを中心とする回転力が作用し、入力ギヤ３０には偏芯軸芯Ｙを中心に自転させようとする回転力が作用する。

【0043】

前述したように入力ギヤ３０は、オルダム継手Ｃｘの内部係合アームに係合するためアウタケース１１に対して自転することはなく、駆動側回転体Ａの本体部Ａａの回転力が出力ギヤ２５に作用する。この回転力の作用により出力ギヤ２５と共に中間部材２０が、アウタケース１１に対し回転軸芯Ｘを中心に回転する。その結果、駆動側回転体Ａと従動側回転体Ｂとの相対回転位相が設定され、吸気カムシャフト２による開閉時期の設定が実現される。

【0044】

また、入力ギヤ３０の偏芯軸芯Ｙが回転軸芯Ｘ周りに公転する際には、入力ギヤ３０の変位に伴い、オルダム継手Ｃｘは、アウタケース１１に対して外部係合アームが突出する方向（第１方向）に変位し、入力ギヤ３０は、内部係合アームが突出する方向（第２方向）へ変位する。

【0045】

前述したように入力ギヤ３０の外歯部３０Ａの歯数が、出力ギヤ２５の内歯部２５Ａの歯数より１歯だけ少なく設定されているため、位相制御モータＭの出力軸Ｍａをギヤ機構の減速比分だけ回転させることにより、入力ギヤ３０の偏芯軸芯Ｙが回転軸芯Ｘを中心に１回転だけ公転した場合には、１歯分だけ出力ギヤ２５が回転することになり大きい減速を実現している。

【0046】

〔電動ＶＶＴの制御ユニット〕
制御ユニット１０は、位相制御モータＭの駆動を制御する制御部１０ａと、制御部１０ａから位相指令を受けて位相制御モータＭの各相に交流電圧を印加するインバータ１０ｂとを有している。この制御ユニット１０は、エンジンＥの駆動を制御する上位ＥＣＵ５０とケーブル等の有線を介して電気的に接続されている。このため、制御ユニット１０と上位ＥＣＵ５０とは、様々な情報を互いに送受信可能に構成されている。尚、制御ユニット１０と上位ＥＣＵ５０とを、無線通信可能に構成しても良い。制御ユニット１０の各機能部は、各種処理を実行するＣＰＵやメモリを中核としたソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの協働により構成されている。

【0047】

上位ＥＣＵ５０では、クランクシャフト１の回転位置を検知したクランクセンサＳ１や吸気カムシャフト２の回転位相を検知したカムセンサＳ２から得られた現在の相対回転位相（実位相）と、エンジンＥの運転状態に応じて設定される最適な相対回転位相である目標位相と、を制御ユニット１０に送信する。制御部１０ａは、エンジンＥの駆動を制御する上位ＥＣＵ５０からの位相指令を受信して、現在の相対回転位相が目標位相となるように位相制御モータＭの駆動（出力軸Ｍａの回転速度）を制御し、駆動側回転体Ａに対する従動側回転体Ｂの相対回転位相を設定する。

【0048】

制御部１０ａは、インバータ１０ｂの各スイッチング素子（不図示）に駆動信号を送信し、位相制御モータＭのＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のステータコイルへの通電量を制御する。この通電量の制御にあたって、エンジンＥが駆動している間は、上位ＥＣＵ５０から受信した実位相と目標位相とに基づいて実行する。一方、エンジンＥが停止したときには、制御部１０ａは、次回始動時の最適な目標位相（例えば最遅角位相）となるようにインバータ１０ｂへの通電量を制御し、目標位相となった時点で位相制御モータＭへの通電を停止する。このとき、吸気カムシャフト２が回転し続けようとする慣性力や位相制御モータＭが回転し続けようとする慣性力がコギングトルクを上回り、吸気カムシャフト２は停止せず、カムトルクにより相対回転位相が変位してしまう（図２の「相対回転位相」の破線参照）。その結果、次回にエンジンＥを始動する際に最適な目標位相とするまでに時間を要してしまう。

【0049】

そこで、本実施形態における制御部１０ａは、エンジンＥが停止した後、位相制御モータＭに対して所定時間（例えば５０ｍｓ）１相通電を行う制御を間欠的に実行する。図２には、制御部１０ａによる位相制御モータＭの通電制御の一例が示されている。同図に示すように、エンジンＥが停止した後、制御部１０ａは、次回始動時の最適な目標位相（例えば最遅角位相）となるようにインバータ１０ｂへの通電量を制御し、目標位相となった時点で位相制御モータＭへの通電を停止する。そして、制御部１０ａは、位相制御モータＭのＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のうちの１相に通電するように、インバータ１０ｂの各スイッチング素子に駆動信号を送信する。この１相通電を行ったときには、通電された相の位置で位相制御モータＭの出力軸Ｍａが停止し、カムトルクに対抗してギヤ機構（入力ギヤ３０及び出力ギヤ２５）の噛み合い位置を固定することにより、相対回転位相の変位を停止させることができる。

【0050】

次いで、制御部１０ａは、位相制御モータＭへの通電を停止する。その結果、位相制御モータＭの出力軸Ｍａや吸気カムシャフト２が慣性力により回転を再開し、カムトルクを受けてギヤ機構（入力ギヤ３０及び出力ギヤ２５）の噛み合い位置が変化して、相対回転位相が変位する（例えば、進角側に変位する）。次いで、制御部１０ａは、再び、位相制御モータＭのＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のうちの１相に通電するように、インバータ１０ｂの各スイッチング素子に駆動信号を送信する。制御部１０ａは、この位相制御モータＭへの１相通電と通電停止とを複数回（本実施形態では６回）繰り返し実行し、位相制御モータＭへの通電を完全に停止する。本実施形態における制御部１０ａは、１相通電と次回の１相通電との間隔を時間（例えば６０ｍｓ等）に基づいて制御する。

【0051】

位相制御モータＭへの通電を停止し、位相制御モータＭの出力軸Ｍａが回転している間は動摩擦が支配的となり相対回転位相が変位するが、位相制御モータＭのコギングトルクがカムトルク等の発生トルクを上回ったときに静止摩擦状態となり、相対回転位相の変位が停止する。

【0052】

つまり、本実施形態では、図２の「相対回転位相」の実線に示すように、位相制御モータＭへの１相通電により相対回転位相の変位を停止させ、この１相通電を間欠的に実行することにより、１相通電を実行しない図２の「相対回転位相」の破線で示す従来例に比べて、動摩擦状態から静止摩擦状態となるまでの間における相対回転位相の変位を抑制することができる。その結果、エンジンＥの次回始動時に、相対回転位相を目標位相に迅速に変位させることが可能となり、イグニションスイッチがオンとなってエンジンＥがクランキングを開始するまでに、相対回転位相をクランキングに適した目標位相に確実に変位させることができる。

【0053】

図３には、本実施形態に係る弁開閉時期制御装置１００に制御フローが示されている。エンジンＥが駆動しているとき、弁開閉時期制御装置１００の制御部１０ａは、上位ＥＣＵ５０からの位相指令に基づいて、相対回転位相を制御する（♯３１）。そして、イグニションスイッチをオフにしてエンジンＥを停止した場合（♯３２ＹＥＳ）、上位ＥＣＵ５０からの位相指令に基づいて、制御部１０ａは、次回始動時の最適な目標位相（例えば最遅角位相）となるようにインバータ１０ｂへの通電量を制御し、目標位相となった時点で位相制御モータＭへの通電を停止する（♯３３）。

【0054】

次いで、制御部１０ａは、エンジンＥが停止した後、位相制御モータＭに対して所定時間（例えば５０ｍｓ）１相通電を行う制御を間欠的に実行するブレーキ作動を行う（♯３４）。この１相通電と次回の１相通電との間隔を時間（例えば６０ｍｓ等）に基づいて制御する。そして、制御部１０ａによる１相通電の間欠制御を開始してから所定時間（例えば、６００ｍｓ）経過したとき（♯３５ＹＥＳ）、位相制御モータＭへの通電を完全に停止する（♯３６）。そして、イグニションスイッチがオンとなってエンジンＥが始動するとき（♯３７）、制御部１０ａは、上位ＥＣＵ５０からの位相指令に基づいて、制御部１０ａが位相制御モータＭを制御して、クランキングに適した目標位相（例えば、最遅角位相）となるように、相対回転位相の変位を実行し、クランキングを開始する（♯３８、♯３９）。上述したように、制御部１０ａにより動摩擦状態から静止摩擦状態となるまでの間における相対回転位相の変位を抑制することができるため、エンジンＥの次回始動時に、相対回転位相をクランキングに適した目標位相に確実に変位させることが可能となる。

【0055】

［その他の実施形態］
（１）制御部１０ａは、位相制御モータＭへの１相通電と次回の１相通電との間隔を、回転角度センサＳ３により検知した位相制御モータＭの回転角度に基づいて制御しても良い。このように、１相通電を行う間隔を位相制御モータＭの回転角度に基づいて制御すれば、１相通電を行うタイミングで位相制御モータＭの出力軸Ｍａを停止させることが可能となるため、相対回転位相の変位を確実に停止させることができる。また、図４に示す静止摩擦状態でコギングトルクとカムトルクとがクロスするタイミング（カムトルクとコギングトルクとが釣り合うタイミング）で出力軸Ｍａの回転を停止させれば、カムトルクを効果的に消失させ、動摩擦状態から静止摩擦状態へ移行させる時間を短縮することができる。その結果、カムトルクに起因する相対回転位相の変位を効果的に抑制することができる。

【0056】

（２）制御部１０ａは、回転角度センサＳ３により検知した位相制御モータＭの回転角度に基づいて、１相通電の対象となる位相制御モータＭの相を決定しても良い。このように、位相制御モータＭの回転角度に基づいて１相通電の対象となる位相制御モータＭの相を決定すれば、位相制御モータＭの出力軸Ｍａが停止するまでに移動する時間を短縮すること可能となり、相対回転位相の変位をより抑制することができる。

【0057】

（３）制御部１０ａは、位相制御モータＭの各相に対して順番に１相通電を実行しても良い。このように、１相通電を各相の順番に実行すれば、位相制御モータＭの出力軸Ｍａの回転角度を検出せずとも、出力軸Ｍａの停止状態を効果的に作り出すことができる。

【0058】

（４）位相制御モータＭの回転角度は、クランクセンサＳ１やカムセンサＳ２の検出値から推定しても良い。
（５）電動ＶＶＴとしての弁開閉時期制御装置１００は、上述した実施形態に限定されず、電動アクチュエータで相対回転位相を変位させるものであれば、どのような構成であっても良い。
（６）位相制御モータＭは、ブラシレスＤＣモータ、交流誘導モータ、交流同期モータ等、複数相で構成されるものであれば、特に限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明は、モータの駆動力により駆動側回転体と従動側回転体との相対回転位相を設定する弁開閉時期制御装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0060】

１ ：クランクシャフト
２ ：吸気カムシャフト（カムシャフト）
１０ ：制御ユニット
１０ａ ：制御部
１００ ：弁開閉時期制御装置
２５ ：出力ギヤ（ギヤ機構）
３０ ：入力ギヤ（ギヤ機構）
Ａ ：駆動側回転体
Ｂ ：従動側回転体
Ｅ ：エンジン（内燃機関）
Ｍ ：位相制御モータ（モータ）
Ｍａ ：出力軸（回転軸）
Ｘ ：回転軸芯

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】