專利名稱：發動機的相位可變裝置及其控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及變更曲柄軸和凸輪軸的相對相位角而使閥的開閉時機變化的汽車用發動機的相位可變裝置及其控制裝置。
背景技術：
在使曲柄軸和凸輪軸的旋轉相位變化而使閥的開閉時機變化的發動機的相位可變裝置中，有下述專利文獻I所示的裝置。下述專利文獻I的發動機的相位可變裝置，是如下那樣的裝置由曲柄軸驅動的驅動板和凸輪軸可相對轉動地設置在同軸上，在設置于該同軸上而接受曲柄軸的驅動轉矩的導向板經第一及第ニ電磁制動器相對于驅動板相對轉動時，使三個連桿臂動作而使驅動板(曲柄軸)和凸輪軸的旋轉相位變化。 具體地講，在下述專利文獻I中，如果使第一電磁制動器從不通電狀態動作，與導向板整體的制動板被吸附，則通過導向板相對于凸輪軸向延遲的方向(與驅動板的旋轉相反方向)相對旋轉，凸輪軸相對于驅動板(曲柄軸)向提前角方向(驅動板的旋轉方向)相對轉動。另外，在下述專利文獻I中，如果第二電磁制動器從不通電狀態動作，則通過對應的制動板被吸附，經擺動齒輪機構相對于凸輪軸向上述提前角方向相對旋轉，凸輪軸相對于驅動板(曲柄軸)向延遲角方向相對轉動。其結果，曲柄軸和凸輪軸的相對相位變化，閥的開閉時機變化。在先技術文獻專利文獻專利文獻I:日本專利4027672號
發明內容
發明所要解決的課題在專利文獻I的發動機的相位可變裝置中，在不變更凸輪軸和曲柄軸側的旋轉相位(保持旋轉相位)的情況下，使兩個電磁制動器停止，在存在了上述旋轉相位的變更指令時使第一或者第二電磁制動器的一方動作。因此，在專利文獻I的發動機的相位可變裝置中，不通電狀態的電磁制動器的一方被通電而起動，該制動板被有效地吸附，在直到曲柄軸和凸輪軸的旋轉相位實際開始變化之前需要一定的時間(以后作為反應時間)。上述反應時間因為如果長則有導致發動機停止的危險，所以最好盡可能短。上述反應時間，在凸輪軸從未圖示的閥接受了干擾轉矩(由來自閥彈簧的反作用力，要使凸輪軸相對于驅動板相對轉動的轉矩)的情況下、在電磁制動器的摩擦材料老化了的情況下，因為變得特別長，所以被要求改善。另外，在專利文獻I的發動機的相位可變裝置中，在兩個電磁制動器之間進行了在響應性上不產生差別的那樣的控制，但在此控制中，不能夠縮短從旋轉相位的變更指令產生時到驅動板和凸輪軸的旋轉相位開始變化的反應時間。本申請發明是鑒于上述問題而提供ー種相位可變裝置及其控制裝置的發明，其通過縮短從曲柄軸和凸輪軸的旋轉相位的變更指令產生之后到實際旋轉相位的變更被開始的反應時間，特別是使在對凸輪軸產生了干擾轉矩的情況下、在電磁制動器老化了的情況下的相位可變動作的響應性提高等，使從變更指令產生后到旋轉相位的變更結束所需要的時間縮短而使控制性能提高。為了解決課題的手段技術方案I的發動機的相位可變裝置，具有與凸輪軸同軸且可相對轉動地配置，從曲柄軸接受旋轉轉矩而進行旋轉的兩個控制旋轉體；向上述兩個控制旋轉體分別賦予與上述曲柄軸反向的制動轉矩的兩個電磁動作執行器(專利文獻I中的兩個電磁制動器)；與上述兩個控制旋轉體的相對轉動相應地使上述凸輪軸和曲柄軸的相對相位角變化的相對相位角變更機構，由此能變更閥的開閉時機，其特征在于，上述兩個電磁動作執行器同時動作，將旋轉的上述兩個控制旋轉體保持成不能相對轉動，并且通過使動作中的上述兩個電磁動作執行器之中的一方的制動轉矩下降，使制動轉矩下降了的ー側的上述控制旋轉體相 對于另一方的控制旋轉體相對轉動。(作用)兩個控制旋轉體，在從兩個電磁動作執行器分別接受了一定的制動轉矩(吸附力)的狀態下被保持成不能相對旋轉，如果使兩個電磁動作執行器之中的一方的通電下降或者切斷，則曲柄軸和凸輪軸的相對相位角通過兩個控制旋轉體迅速地相對轉動而迅速地變化。在相對相位角的變更指令產生的階段中，因為兩個電磁動作執行器預先以一定的力吸附了兩個控制旋轉體，所以兩個控制旋轉體，如果產生相對相位角的變更指令，一方的電磁動作執行器的制動轉矩(吸附力)下降，則在能夠立即開始相對轉動的狀態下被保持。換言之，在技術方案I的發動機的相位可變裝置中，像以往的那樣產生相對相位角的變更指令而從不通電的狀態起動，在有效的制動轉矩對控制旋轉體開始起作用后到開始相對相位角的變更所需要的起動時間被削減。其結果，在技術方案I的發動機的相位可變裝置中，在變更曲柄軸和凸輪軸的相對相位角的指令發出到變更開始的反應時間比以往短。特別是，因為在技術方案I的相位可變裝置中，通過兩個電磁動作執行器預先以一定的カ吸附兩個控制旋轉體，因為因對凸輪軸產生的干擾轉矩、電磁制動器的老化而變得更長的上述起動時間被削減，所以不會受到上述干擾轉矩、電磁制動器的老化的影響，上述反應時間變短。另外，技術方案2是在作為技術方案I的發動機的相位可變裝置的上述兩個電磁動作執行器之中，上述兩個電磁動作執行器之中的使制動轉矩下降了的ー側的上述電磁動作執行器，再次使制動轉矩增加而使上述兩個控制旋轉體的相對轉動結束。(作用)因為使制動轉矩下降的ー側的電磁動作執行器，在相對轉動的結束前再次使制動轉矩増加而對控制旋轉體施加制動，使相對相位角的變更速度減速，所以兩個控制旋轉體的相對轉動在作為目標的位置正確地停止。其結果，在技術方案2的相位可變裝置中，因為通過相對相位角的變更速度的增速和制動作用，曲柄軸和凸輪軸的相對相位角的變更迅速且正確地結束，所以從變更相對相位角的指令被發出到變更結束所需要時間被進ー步縮短。另外，技術方案3，是ー種發動機的相位可變裝置的控制裝置，該發動機的相位可變裝置的控制裝置由曲柄軸的旋轉轉矩和兩個電磁動作執行器的與上述旋轉轉矩反向的制動轉矩，與繞凸輪軸中心軸相對轉動的兩個控制旋轉體的動作相應地使凸輪軸和曲柄軸的相對相位角變化，變更閥的開閉時機，其特征在于，具有檢測凸輪軸的現在角度的凸輪角傳感器；檢測曲柄軸的現在角度的曲柄角傳感器；運算基于上述凸輪角傳感器及曲柄角傳感器的檢測值的現在相位角和凸輪軸及曲柄軸的目標相位角的偏差的偏差運算部；判定上述運算結果的符號的符號判定部；判定上述運算結果是否處于規定的閾值范圍內的閾值判定部；在偏差處于閾值內的情況下，向兩個電磁動作執行器同時發送將旋轉的上述兩個控制旋轉體保持成不能相對轉動的動作指令，在上述偏差處于閾值的范圍外的情況下，向基于上述偏差的符號的正負的規定的一方的電磁動作執行器發送使轉矩減小的動作指令的動作指令部；與上述動作指令相應地使兩個電磁動作執行器動作的驅動電路。 (作用)在技術方案3的控制裝置中，基于表示從凸輪角傳感器和曲柄角傳感器的檢測結果算出的凸輪軸和曲柄軸的現在的相對相位角的現在相位值和表示變更后的相對相位角的目標相位值的偏差，如以下的那樣控制發動機的相位可變裝置。在上述偏差處于規定的閾值的范圍內的情況下，通常使兩個電磁動作執行器動作，分別對兩個控制旋轉體賦予一定的制動轉矩(吸附力)而保持成不能相對轉動的狀態。另ー方面，在上述偏差處于規定的閾值的范圍外的情況下，使動作中的兩個電磁動作執行器之中的與偏差的符號對應的一方的制動轉矩下降，或者使制動轉矩的產生停止。進而，在上述偏差返回到規定的閾值的范圍內的情況下，使下降的一側的電磁動作執行器的制動轉矩再次増加，使兩個控制旋轉體再次保持成不能相對轉動的狀態。根據技術方案3的控制裝置，因為在相對相位角的變更指令產生的階段中兩個控制旋轉體已經從電磁動作執行器接受了一定的制動轉矩(吸附力)，如果產生上述變更指令則兩個控制旋轉體立即在開始相對轉動的狀態下被保持，所以如以往的那樣產生相對相位角的變更指令而電磁動作執行器從不通電狀態起動，在有效的制動轉矩對控制旋轉體開始起作用后到開始相對相位角的變更所需要的起動時間被削減。其結果，從變更曲柄軸和凸輪軸的相對相位角的指令被發出到變更開始的反應時間比以往短。另ー方面，曲柄軸和凸輪軸的相對相位角的變更動作，因為上述偏差返回到閾值范圍內，通過下降了的制動轉矩再次増加的制動作用正確地結束，所以在技術方案3的控制裝置中，能夠使控制旋轉體的相對轉動速度增加而迅速且正確地進行上述相對相位角的變更。這些結果，根據技術方案3的控制裝置，從變更曲柄軸和凸輪軸的相對相位角的指令被發出到變更結束所需要的時間被縮短。發明的效果根據本申請技術方案I的發動機的相位可變裝置，通過從變更曲柄軸和凸輪軸的相對相位角的指令的產生到變更開始的反應時間被縮短，響應性提高，從上述相對相位角的變更指令的產生到變更結束的時間被縮短。另外，在本申請技術方案I的發動機的相位可變裝置中，即使以發動機油的劣化、極低溫度下、極高溫度下的使用及發動機停止等為原因不能進行曲柄軸和凸輪軸的相對相位角的控制，也能產生可保持現在的相對相位角的失效安全功能。根據本申請技術方案2的發動機的相位可變裝置，因為能夠進行曲柄軸和凸輪軸的相對相位角的變更速度的增速，所以從上述相對相位角的變更指令的產生到變更結束的時間被縮短。根據本申請技術方案3的發動機的控制裝置，因為從變更曲柄軸和凸輪軸的相對相位角的指令的產生到變更開始的反應時間的提高，能夠進行上述相對相位角的變更速度的增速，及制動所需要的制動轉矩從電磁執行器向控制旋轉體正確地傳遞，所以從上述相對相位角的變更指令的產生到變更結束的時間被縮短。特別是，根據本申請技術方案I及2的發動機的相位可變裝置和本申請技術方案3的發動機的控制裝置，即使在對凸輪軸產生了干擾轉矩的情況下、在電磁制動器老化了的情況下，也能提高曲柄軸和凸輪軸的相位可變動作的響應性。
圖I是從裝置前方觀看發動機的相位可變裝置的實施例的分解立體圖。圖2是從裝置后方觀看圖I的分解立體圖的圖。 圖3是第一實施例的主視圖(去掉罩70)。圖4是圖3的A — A剖視圖。圖5是圖4的E — E剖視圖。圖6 (a)是圖4的B —B剖視圖。(b)是圖4的C — C剖視圖。(C)是圖4的D —D剖視圖。圖7是相位可變裝置的控制裝置的結構說明圖。圖8是相位可變裝置的控制裝置的控制框圖。圖9是相位可變裝置的控制裝置的流程圖。圖10是表示向相位可變時的各電磁動作執行器的通電狀態和相位可變的動作的模式圖。圖11是相位可變實驗時的坐標圖，Ca)是表示本實施例中的相位可變的動作的坐標圖，(b)是表示向本實施例中的各電磁動作執行器的通電狀態的坐標圖，(C)是表示以往控制中的相位可變的動作的坐標圖，Cd)是表示向以往控制中的各電磁動作執行器的通電狀態的坐標圖。
具體實施例方式
為了實施發明的優選方式下面，通過圖I 6說明成為本發明的第一實施例的發動機的相位可變裝置。第一實施例的發動機的相位可變裝置，是組裝在發動機上，用于吸排氣閥以與曲柄軸的旋轉同步地開閉的方式將曲柄軸的旋轉傳遞給凸輪軸，并且根據發動機的負荷、轉速等運轉狀態使發動機的吸排氣閥的開閉時機變化的裝置。第一實施例中的發動機的相位可變裝置1，具有由曲柄軸進行驅動旋轉的驅動旋轉體2、第一控制旋轉體3 (權利要求I的控制旋轉體)、凸輪軸6 (圖4)、轉動操作力賦予組件9、相對相位角變更機構10及自鎖機構11。另外，在以后的說明中，將圖I中的第二電磁動作執行器側作為裝置前方，將驅動旋轉體2側作為裝置后方。另外，將從裝置前方觀看的繞驅動旋轉體2的凸輪軸中心軸LO的旋轉方向作為提前角側Dl方向(順時針)，將與Dl相反的方向作為延遲角側D2方向(逆時針)地進行說明。
驅動旋轉體2，由多個螺栓2a將從曲柄軸接受驅動カ的鏈輪4和具有圓筒部20的驅動圓筒5 —體化而構成。圖4所示的凸輪軸6，通過將螺栓37插入中心軸7的中央圓孔7e和凸輪軸前方的內螺紋孔6a內，與中心軸7的后端側同軸且不能相對轉動地一體化。第一控制旋轉體3，具有法蘭部3a和與其后方連續的圓筒部3b和底部3c連續的有底圓筒形狀。在底部3c，具有中心的貫通圓孔3d、一對銷孔28、設置在從中心軸LO具有規定半徑的圓周上的圓周方向槽30、從中心軸LO到槽的距離向提前角側Dl方向減小的曲線狀的縮徑導向槽31。中心軸7，是第一圓筒部7a、法蘭部7b、第二圓筒部7c、具有從凸輪軸中心軸LO偏心的凸輪中心LI的偏心圓凸輪12及第三圓筒部7d從后方側向前方側(圖I的第二控制旋轉體側。以下相同)在軸向連續地形成。驅動旋轉體2，在由螺栓2a—體化了的鏈輪4和驅動圓筒5將法蘭部7b夾在之間的狀態下，經圓孔(4a、5a)由第一及第ニ 圓筒部(7a、7c)可轉動地支承在中心軸7上，并且經中心軸7支承在凸輪軸6上。另外，第三圓筒部7d被插入第一控制旋轉體3的中央圓孔3d內。另外，驅動旋轉體2、第一控制旋轉體3、凸輪軸6、中心軸7被同軸地配置在中心軸LO上。轉動操作力賦予組件9，制動第一控制旋轉體3，由第一電磁動作執行器21和逆旋轉機構22構成，第一電磁動作執行器21對驅動旋轉體2賦予相對轉動轉矩，逆旋轉機構22通過第二電磁動作執行器38制動第二控制旋轉體32,對第一控制旋轉體3賦予與第一電磁動作執行器21反向的相對轉動轉矩。相對相位角變更機構10是將凸輪軸6和控制旋轉體3不能相對轉動地一體化的機構，由可相對轉動地支承驅動旋轉體2的中心軸7、自鎖機構11及連結組件16構成。自鎖機構11，是夾裝在驅動旋轉體2和中心軸7之間，防止產生以凸輪軸6從未圖示的閥接受的干擾轉矩為原因的驅動旋轉體2和凸輪軸6的相對相位角的偏移的機構，由中心軸7的偏心圓凸輪12、鎖定板襯套13、鎖定板14、驅動旋轉體2的圓筒部20構成。鎖定板襯套13，如圖I和圖5所示，在中央具有與中心軸7的偏心圓凸輪12卡合的圓孔13a，在外周兩端具有ー對平面(23、24)，以平面(23、24)相對于連結凸輪軸中心軸LO和凸輪中心LI的直線L2大致平行的方式可轉動地安裝在偏心圓凸輪12的外周。鎖定板14，作為整體被形成為圓盤狀，具有在徑向延伸的大致長方形狀的保持槽15。另外，鎖定板14,由ー對構成構件(14a、14b)構成,該ー對構成構件(14a、14b)由從保持槽15的短面(15a、15b)向鎖定板14的外周呈直線狀地延伸的一對狹縫(25、26)等分。另外，鎖定板襯套13的平面(23、24)，分別與保持槽15的長面(15c、15d)接觸地保持。鎖定板14，在保持槽15的長面(15c、15d)夾持了鎖定板襯套13的平面(23、24)的狀態下，其外周面(14c、14d)與驅動圓筒5的圓筒部20內接。此時，偏心圓凸輪12的外周，與在凸輪中心LI中與直線L2正交的直線L3 (以下相同，以后簡單地作為直線L3)相比進ー步配置在偏心側(從LO超過LI地進ー步偏心的方向)的部分，經鎖定板襯套13保持在鎖定板14的保持槽15內。另外，連結組件16，由ー對連結銷(27、27)、設置在控制旋轉體3的底部3b的ー對第一銷孔(28、28)、分別構成在鎖定板14的結構構件(14a、14b)上的第二銷孔(29、29)構成。連結銷27被嵌合固定在第一銷孔28和第二銷孔29之中任何一方上，在與另一方之間，以形成微少間隙的狀態被插入。
ー邊夾持鎖定板襯套13 —邊與驅動圓筒5的圓筒部20內接的鎖定板14，通過將連結銷27插入第一及第ニ銷孔(28、29)內，被與控制旋轉體3不能相對轉動地一體化。其結果，中心軸7 (凸輪軸6)，經偏心圓凸輪12、鎖定板襯套13及鎖定板14，被與控制旋轉體3不能相對轉動地一體化。接著，對轉動操作力賦予組件9進行說明。第一電磁動作執行器21，被固定在未圖示的發動機的內部，配置在第一控制旋轉體3的前方，使法蘭部3a的前面3e吸附在摩擦件21a 上。另外，逆旋轉機構22，由第一控制旋轉體3的圓周方向槽30和縮徑導向槽31、第ニ控制旋轉體32、圓盤狀的銷導向板33、制動第二控制旋轉體32的第二電磁動作執行器38、第一及第ニ連桿銷(34、35)、環狀構件36構成。第二控制旋轉體32，被配置在第一控制旋轉體3的圓筒部3b的內側，經將中心軸LO作為中心設置的貫通圓孔32a可轉動地支承在中心軸7的第三圓筒部7d上。另外第二控制旋轉體32，在后方具有中心01從凸輪軸中心軸LO偏心的臺階狀的偏心圓孔32b，環狀 構件36可滑動轉動地與偏心圓孔32b內接。第二電磁動作執行器38，被固定在未圖示的發動機的內部，配置在第二控制旋轉體32的前方，使前面32c吸附在摩擦件38a上。圓盤狀的銷導向板33，在第一控制旋轉體3的圓筒部3b的內側被配置在底部3c和第二控制旋轉體32之間，經中心部的貫通圓孔33a可轉動地支承在中心軸7的第三圓筒部7d上。另外銷導向板33，具有從不與貫通圓孔33a連接的位置向大致徑向延伸的大致徑向槽33b和大致徑向導槽33c。大致徑向槽33b，在與圓周方向槽30對應的位置從貫通圓孔33a的附近到外周緣穿透地形成，大致徑向導槽33c，在與縮徑導向槽31對應的位置到外周緣部附近形成為長圓狀。另外，第一連桿銷34,由細圓軸34a和與細圓軸34a的前端卡合一體化的空心粗圓軸34b形成。空心粗圓軸34b,由大致徑向槽33b從兩側夾持,細圓軸34a的后端穿插在圓周方向槽30及保持槽15中，固定在驅動圓筒5的安裝孔5b上。另外，細圓軸34a，沿著槽方向在圓周方向槽30的兩端之間移動。第二連桿銷35,由在細圓軸35a的后端一體形成粗圓軸35b而成的第一構件35c、空心第一軸35d、空心第二軸35e及空心第三軸35f形成。空心第一軸至空心第三軸(35d 35f),朝向粗圓軸35b側依次插裝在細圓軸35a上，防止向后方脫落。粗圓軸35b被插入保持槽15內。另外，空心第一軸35d，具有外周形狀沿著縮徑導向槽31的圓弧形狀，上下被保持在縮徑導向槽31內，并且沿著縮徑導向槽31移動。空心第二軸35e，具有圓筒形狀，兩側被保持在大致徑向導槽33c內，并且沿著大致徑向導槽33c移動。空心第三軸35f，具有圓筒形狀，可轉動地與環狀構件36的圓孔36a連結。另外，在中心軸7的第三圓筒部7d的前端，從前方配置在中央具有圓孔(39a、40a)的保持架39和墊圈40，保持架39、墊圈40及中心軸7，通過將插入圓孔(39a、40a)和圓孔7e內的螺栓37安裝在內螺釘孔6a內，不能相對轉動地固定在凸輪軸6上。其結果，從配置在中心軸7的外周的圖4的驅動旋轉體2到第二控制旋轉體32的零件，防止脫落地固定在凸輪軸6的法蘭部6b和保持架39之間，通過調整墊圈40的厚度，使這些零件的軸向的間隙適當化。另外，在螺栓和第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)的前方，配置罩70。在此，對由轉動操作力賦予組件9進行的凸輪軸6和驅動旋轉體2 (未圖示的曲柄軸)的相對相位角的變更動作進行說明。通常，第一控制旋轉體3，ー邊與第二控制旋轉體32一起從第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)接受一定的吸附カ(制動轉矩)ー邊接受由曲柄軸產生的Dl方向的旋轉轉矩，與驅動旋轉體2成為一體地向Dl方向旋轉(參照圖6 (C))。此時第一及第ニ控制旋轉體(3、32)，由第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)的制動轉矩進行平衡，保持在相互不能相對轉動的狀態。在使由第一電磁動作執行器21產生的制動轉矩下降或者斷開的情況下，第一控制旋轉體3，因為由第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)的制動轉矩產生的平衡被破壞，所以由曲柄軸的轉矩相對于第二控制旋轉體32和銷導向板33向Dl方向相對轉動。其結果，中心軸7 (凸輪軸6)，與一體化的第一控制旋轉體3 —起相對于向Dl方向旋轉的驅動旋轉體2向Dl方向相對轉動。其結果，凸輪軸6相對于驅動旋轉體2 (未圖示的曲柄軸)的相對相位角向提前角側Dl方向變更，未圖示的閥的開閉時機變化。另外，如 果使第一電磁動作執行器21的制動轉矩再增加而返回到原來的制動轉矩，則第一控制旋轉體相對于第二控制旋轉體的相對轉動停止，凸輪軸6相對于驅動旋轉體2 (未圖示的曲柄軸)的相對相位角在停止位置被保持。此時圖6 (C)所示的第二連桿銷35的空心第一軸35d，在縮徑導向槽31內向成為大致逆時針的D6方向移動，圖6 (b)的空心第二軸35e，在大致徑向導槽33c內朝向中心軸LO向D5方向移動，圖6 (a)的空心第三軸35f，向環狀構件36賦予圓孔32b內的滑動轉動轉矩。另外，第一連桿銷34的細圓軸34a，在圓周方向槽30內向逆時針D2方向移動。另夕卜，圓周方向槽30的兩端(30a、30b)，作為移動的細圓軸34a抵接的止動構件發揮作用。另外，在第一及第ニ控制旋轉體(3、32) —邊接受第一及第ニ電磁動作執行器(21,38)的制動轉矩ー邊被保持成不能相對轉動的狀態下，在使由第二電磁動作執行器38產生的制動轉矩下降或者斷開的情況下，第二控制旋轉體32由曲柄軸的轉矩相對于第一控制旋轉體3向Dl方向相對轉動。圖6 Ca)的環狀構件36，通過內接的偏心圓孔32b向Dl方向進行偏心轉動，在偏心圓孔32b內進行滑動轉動。圖6 (b)的空心第二軸35e，通過連桿構件36的動作，與空心第三軸35f及空心第一軸35d—起沿著大致徑向導槽33c朝向中心向D4方向移動。此時圖6 (c)的第一控制旋轉體3,與電磁動作執行器21的動作時相反地，從在縮徑槽31內向大致順時針方向D3方向移動的空心第一軸35d經縮徑槽31接受延遲角側D2方向的相對轉動轉矩,相對于向Dl方向旋轉的驅動旋轉體2向成為旋轉延遲的延遲角側D2方向相對轉動。其結果，凸輪軸6相對于驅動旋轉體2 (未圖示的曲柄軸)的相對相位角，返回到延遲角側D2方向，未圖示的閥的開閉時機變化。接著，說明發動機的相位可變裝置的控制裝置的實施例。控制裝置50，如圖7所示，由發動機控制單元(ECU)51、驅動電路52、凸輪角傳感器53、曲柄角傳感器54、各種傳感器55構成。E⑶51與驅動電路52連接，驅動電路52分別與提前角用的第一電磁動作執行器21和延遲角用的第二電磁動作執行器38連接。驅動電路52接受ECU51的動作指令驅動第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)。另ー方面，在E⑶51上，連接著在凸輪軸上檢測現在相位角的凸輪角傳感器53、檢測未圖示的曲柄軸的現在相位角的曲柄角傳感器54、檢測各控制旋轉體的潤滑油溫、轉速的各種傳感器55。E⑶51，基于反饋了后述的各傳感器(53 55)的檢測信息的結果，向驅動電路52送出使第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)在規定的電流值和狀態下動作的動作指令。另外，E⑶51具有運算控制裝置(C P U等，未圖示)，該運算控制裝置包含運算凸輪軸6和曲柄軸(未圖示)的現在相位角和目標相位角的偏差的偏差運算部58、判定上述偏差的符號的符號判定部59、判定上述偏差是否處于規定的閾值內的閾值判定部60、與偏差的數值和符號相應地向驅動電路52發送使第一及第ニ電磁動作執行器在規定的電流值動作的動作指令信號的動作指令部61、與控制旋轉體的潤滑油溫、轉速的檢測結果相應地修正上述動作指令信號的電流值的動作指令修正部62。驅動電路52是基于E⑶51的動作指令使第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)的一方或者雙方動作的電路。凸輪角傳感器53和曲柄角傳感器54,是從凸輪軸6和未圖不的曲柄軸的各規定的基準位置將各自的現在角度作為電氣信號進行檢測的傳感器。檢測出的電氣信號由ECU51
內的未圖示的A/D變換組件等作為數字數據，用于曲柄軸(未圖示)和凸輪軸6的現在的相對相位角(以后，稱為現在相位角)和由目標相位指令信號變更的相對相位角(以后，稱為目標相位角)的偏差的運算。另外，在各種傳感器55中，包含檢測第一及第ニ控制旋轉體(21、38)的轉速的轉速傳感器56、檢測流向第一及第ニ控制旋轉體的電磁離合器吸附面的潤滑油的油溫的油溫傳感器57等。由旋轉角傳感器56和油溫傳感器57檢測出的電氣信號，在ECU51內做成數字數據，用于修正由第一及第ニ控制旋轉體(3、32)的轉速、潤滑油溫左右的第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)的制動轉矩。接著，通過圖8 圖11說明由本實施例的控制裝置50進行的第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)的具體的控制方法。向第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)的通電，按照圖10所示的“提前角用及延遲角用電磁動作執行器電流”的實線部分的那樣的波形進行，從凸輪軸及曲柄軸之間的現在相位角向目標相位角的變更動作和從變更后的相對相位角向當初的相對相位角的復位動作，按照圖10所示的“相位可變”的實線部分的那樣的波形進行。首先，在凸輪軸6和曲柄軸(未圖示)的相對相位角變更前的初期狀態下，首先，E⑶51向驅動電路52發送使第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)同時通電而使第一及第ニ控制旋轉體(3，32)保持為不能相對轉動的動作指令信號(參照符號61)。另外，在初期狀態下使第一及第ニ控制旋轉體(3、32)保持為不能相對轉動的動作指令信號的電流值，預先作為學習值存儲在ECU51的存儲器等(未圖示)中。另外，因為使第一及第ニ控制旋轉體保持為不能相對轉動的制動轉矩，因第一及第二控制旋轉體(3、32)的轉速、流向各控制旋轉體的吸附面的潤滑油溫而變化，所以存儲在存儲器等中的上述學習值，基于轉速傳感器56、油溫傳感器57的檢測結果，接受動作狀態所需要的修正而被隨時更新(參照符號62)。接受了信號的驅動電路52，按照圖10的那樣的波形向第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)的雙方通電。第一及第ニ控制旋轉體(3、32),—邊從第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)接受規定的制動轉矩而保持成不能相對轉動的狀態，一邊與從曲柄軸接受驅動力的驅動旋轉體2 —起旋轉。而且，在將凸輪軸和曲柄軸的相對相位角變更成目標相位角的指令信號被輸入控制裝置51的情況下，ECU51，如圖8和9所示，運算基于凸輪角傳感器53和曲柄角傳感器54的檢測結果的從凸輪軸6和曲柄軸(未圖示)的各現在角度數據得到的凸輪軸6和曲柄軸的現在相位角和被輸入的目標相位角的偏差(參照符號58)。對于向提前角側Dl方向或者延遲角側D2方向的哪ー個方向變更凸輪軸相對于曲柄軸的相對相位角，由運算的偏差的符號決定。在本實施例中，作為一例，假設在上述偏差的符號為正的情況下向提前角側變更，在上述偏差的符號為負的情況下向延遲角側變更進行說明。E⑶51，在上述偏差為正的情況下，向驅動電路52發送動作指令信號而切斷延遲角用的第二電磁動作執行器38的通電，在上述偏差為負的情況下，切斷提前角用的第一電磁動作執行器21的通電(參照符號59)。在第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)的任ー個的通電被切斷的情況下，因為不能相對轉動地保持了第一及第ニ控制旋轉體(3、32)的制動轉矩的平衡被破壞，所以切斷了通電的ー側的控制旋轉體立即相對于另一方的控制旋轉體及驅動旋轉體2向提前角側Dl方向相對轉動。
在提前角用的第一電磁動作執行器21的通電被切斷的情況下，凸輪軸6與作為ー體的第一控制旋轉體3 —起立即相對于驅動旋轉體2向提前角側Dl方向相對轉動，凸輪軸相對于曲柄軸的相對相位角向提前角側變更。另外，在第二電磁動作執行器38的通電被切斷的情況下，第二控制旋轉體32相對于第一控制旋轉體3向提前角側Dl方向相對轉動，使第二連桿銷35和環狀構件36動作。其結果，凸輪軸6與一體化的第一控制旋轉體3 —起立即相對于驅動旋轉體2向延遲角側D2方向相對轉動，凸輪軸相對于曲柄軸的相對相位角向延遲角側變更。另外對于上述偏差是否處于規定的閾值的范圍內反復進行判定(參照符號59)。在上述偏差處于規定的閾值的范圍外的情況下，不從ECU51向驅動電路52發送第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)的動作信號，相對相位角的變更動作被繼續進行。另ー方面，在上述偏差處于規定的閾值的范圍內的情況下，因為基于存儲的學習值從ECU51向驅動電路52發送動作信號，切斷的電磁動作執行器的通電復位，第一及第ニ控制旋轉體(3、32)的相對轉動動作被制動，所以第一及第ニ控制旋轉體(3、32)再次被保持成不能相對轉動。其結果，曲柄軸和凸輪軸6的相對相位角的變更動作結束。在圖10中，首先，在切斷延遲角用電磁動作執行器38的通電之后，通過使通電復位成原來的學習值，將凸輪軸相對于曲柄軸的相對相位角從現在相位角變更成延遲角側的目標相位角并保持，接著，在切斷提前角用電磁動作執行器21的通電之后，通過使通電復位成原來的學習值，將變更的上述相對相位角返回到原來的相對相位角。圖10的波狀線部分是表示在向延遲角側變更相對相位角后，向由以往的控制方法進行返回到原來的相對相位角的上述動作的情況的第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)的通電和“相位可變”的動作的部分。在圖10的波狀線部分的控制方法中，在保持相對相位角時，使兩個電磁動作執行器的雙方成為非通電狀態，在變更相對相位角時，使初始變更的ー側的電磁動作執行器通電而使控制旋轉體吸附，向規定的方向變更相對相位角。對于圖10的相位可變動作，如果比較實線部分和波狀線部分，則在本實施例的控制中，在從時間tl到t2之間進行向目標相位角的變更動作，與此相對，在以往的控制中，直到向目標相位角的變更動作結束需要從tl到t2’的時間，與本實施例相比，格外花費從t2到t2’的時間。同樣，在本實施例的控制中，在從時間t3到t4之間進行從目標相位角向原來的相位角的復位動作，與此相對，在以往的控制中，直到復位需要從t3到t4’的時間，與本實施例相比，格外花費從t4到t4’的時間。另ー方面，圖11 (a)是表示實際向第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)進行基于(b)圖的本實施例的控制方法的通電而進行了實驗時的相位可變動作的圖，圖11 (C)是表示實際向第一及第ニ電磁動作執行器(21、38)進行基于(d)圖的以往的控制方法的通電而進行了實驗時的相位可變動作的圖。在由本實施例的控制進行的實際的通電時，能夠確認在相位可變側的電磁動作執行器的電流切斷時在相反側的電磁動作執行器中電流值的上升，但在比較本實施例和以往的控制方法中的向目標相位角的變更動作和向原來的相對相位角的復位動作的情況下，與模式圖10同樣，本實施例的變更動作所需要的從tl到t2的時間，比以往的從tl到t2’的時間短，本實施例的復位動作所需要的從t3到t4的時間，比以往的從t3到t4’的時間短。即，根據本實施例的控制方法，可以認為與以往的控制方法相比，從現在相位角向 目標相位角的變更時間僅縮短了從t2到t2’的時間，從目標相位角向原來的相位角復位的時間僅縮短了從t4到t4’的時間。其理由被認為是，在預先吸附了控制旋轉體的本實施例的控制方法中，沒有在相對相位角的變更時向非通電的電磁動作執行器的通電及控制旋轉體的吸附動作，和在變更的結束時吸附控制旋轉體而對相對轉動動作施加制動的結果，能預計相位變更動作的增速和反應性的提高。另外，在本實施例中，在相位可變時完全切斷了變更的一側的電磁動作執行器的通電，但因為如果電流值減小則開始相位可變動作，所以上述通電也可以不完全切斷。符號說明I :發動機的相位可變裝置2 :驅動旋轉體3:第一控制旋轉體6:凸輪軸10 :相對相位角變更機構21 :第一電磁動作執行器(提前角用)32 :第二控制旋轉體38 :第二電磁動作執行器(延遲角用)50 :控制裝置52:驅動電路53 :凸輪角傳感器54:曲柄角傳感器58:偏差運算部59 :符號判定部60:閾值判定部61 :動作指令部L0:凸輪軸中心軸
權利要求
1.一種發動機的相位可變裝置，具有與凸輪軸同軸且可相對轉動地配置，從曲柄軸接受旋轉轉矩而進行旋轉的兩個控制旋轉體；向上述兩個控制旋轉體分別賦予與上述曲柄軸反向的制動轉矩的兩個電磁動作執行器；與上述兩個控制旋轉體的相對轉動相應地使上述凸輪軸和曲柄軸的相對相位角變化的相對相位角變更機構，由此能變更閥的開閉時機，其特征在于， 上述兩個電磁動作執行器同時動作，將旋轉的上述兩個控制旋轉體保持成不能相對轉動，并且通過使動作中的上述兩個電磁動作執行器之中的一方的制動轉矩下降，使制動轉矩下降了的一側的上述控制旋轉體相對于另一方的控制旋轉體相對轉動。
2.如權利要求I記載的發動機的相位可變裝置，其特征在于， 上述兩個電磁動作執行器之中的使制動轉矩下降了的一側的上述電磁動作執行器，再次使制動轉矩增加而使上述兩個控制旋轉體的相對轉動結束。
3.一種發動機的相位可變裝置的控制裝置，該發動機的相位可變裝置的控制裝置由曲 柄軸的旋轉轉矩和兩個電磁動作執行器的與上述旋轉轉矩反向的制動轉矩，與繞凸輪軸中心軸相對轉動的兩個控制旋轉體的動作相應地使凸輪軸和曲柄軸的相對相位角變化，變更閥的開閉時機，其特征在于，具有 檢測凸輪軸的現在角度的凸輪角傳感器； 檢測曲柄軸的現在角度的曲柄角傳感器； 運算基于上述凸輪角傳感器及曲柄角傳感器的檢測值的現在相位角和凸輪軸及曲柄軸的目標相位角的偏差的偏差運算部； 判定上述運算結果的符號的符號判定部； 判定上述運算結果是否處于規定的閾值范圍內的閾值判定部； 在偏差處于閾值內的情況下，向兩個電磁動作執行器同時發送將旋轉的上述兩個控制旋轉體保持成不能相對轉動的動作指令，在上述偏差處于閾值的范圍外的情況下，向基于上述偏差的符號的正負的規定的一方的電磁動作執行器發送使轉矩減小的動作指令的動作指令部； 與上述動作指令相應地使兩個電磁動作執行器動作的驅動電路。
全文摘要
本發明提供一種發動機的相位可變裝置和其控制裝置，其使從相對相位角的變更指令產生后到變更結束所需要的時間縮短而使控制性能提高。與凸輪軸同軸且可相對轉動地配置并且從曲柄軸接受旋轉轉矩而旋轉的兩個控制旋轉體由兩個電磁動作執行器進行相對轉動，該發動機的相位可變裝置具有使凸輪軸和曲柄軸的相對相位角變化的相對相位角變更機構，通過兩個電磁動作執行器同時動作，將旋轉的兩個控制旋轉體保持成不能相對轉動，并且使動作中的上述兩個電磁動作執行器之中的一方的制動轉矩下降，使制動轉矩下降了的一側的控制旋轉體相對于另一方的控制旋轉體相對轉動。
文檔編號F01L1/34GK102859127SQ201080066409
公開日2013年1月2日 申請日期2010年7月2日 優先權日2010年7月2日
發明者龜田美千廣, 戶塚拓海 申請人:日鍛汽門株式會社