【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、内燃機関の吸気側または排気側の機関弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバルブタイミング制御装置として、次のようなものが案出されている。
【０００３】
このバルブタイミング制御装置は、クランクシャフトにタイミングチェーン等を介して連係されたハウジング（駆動回転体）がカムシャフトの端部に回動可能に組み付けられ、ハウジングの内側端面に形成された径方向ガイドに可動案内部が径方向に沿って摺動自在に係合支持されると共に、径方向外側に突出するレバーを有するレバー軸（従動回転体）がカムシャフトの端部にボルト結合され、可動案内部とレバー軸のレバーとがリンクによって枢支連結されている。そして、前記径方向ガイドに対向する位置には、渦巻き状ガイドを有する中間回転体がハウジングとレバー軸に対して相対回動可能に設けられ、前記可動案内部の軸方向の一方の端部に突設された略円弧状の複数の突条が前記渦巻き状ガイドに案内係合されている。また、中間回転体はハウジングに対して回転を進める側に付勢手段であるゼンマイばねによって付勢されると共に、アクチュエータである電磁ブレーキによって回転を遅らせる側の力を適宜受けるようになっている。
【０００４】
この装置においては、電磁ブレーキがＯＦＦ状態のときには、中間回転体がゼンマイばねの付勢力を受けハウジングに対して初期位置に位置されており、渦巻き状ガイドに突条でもって噛合う可動案内部は径方向外側に最大に変位し、リンクを引き起こしてハウジングとレバー軸の組付角を最遅角位相の角度位置（以下、「最遅角位置」と呼ぶ。）または最進角位相の角度位置（以下、「最進角位置」と呼ぶ。）に維持している。そして、この状態から電磁ブレーキがＯＮにされると、中間回転体が減速されてハウジングに対して遅れ側に相対回転する結果、渦巻き状ガイドに噛合う可動案内部が径方向内側に変位し、今まで引き起こされていたリンクを次第に倒すようにしてハウジングとレバー軸の組付角を最進角位置または最遅角位置に変更する。
【０００５】
【特許文献】
特開２００１−４１０１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のバルブタイミング制御装置の場合、付勢手段（ゼンマイばね）とアクチュエータ（電磁ブレーキ）の力のバランスによって駆動回転体（ハウジング）と従動回転体（レバー軸）の組付角を操作する基本構成とされているが、経時使用等によって付勢手段に破損や劣化等の付勢力低下の原因が発生すると、組付角操作を円滑に行えなくなり、最悪の場合、機関始動が可能な組付角に戻せなくなることが懸念される。
【０００７】
そこでこの出願の発明は、付勢手段に破損や劣化等の付勢力低下の原因が発生した場合であっても、組付角を機関始動が可能な位置に確実に戻せるようにして、機関の確実な始動を保証することのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、付勢手段の異常を検出する異常検出手段を設け、この異常検出手段で異常が検出されたときに、駆動回転体と従動回転体の組付角制御をフェイルセーフ制御に切換えるようにした。
【０００９】
この発明の場合、異常検出手段によって付勢手段の異常を速やかに検出し、フェイルセーフ制御によって確実に始動が可能な位置に戻すことができるため、内燃機関の再始動時に機関始動ができなくなる最悪の事態を未然に防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【００１１】
この実施形態は、この出願の発明にかかるバルブタイミング制御装置を内燃機関の吸気側の動弁系に適用したものであるが、排気側の動弁系に同様に適用することも可能である。
【００１２】
バルブタイミング制御装置は、図１に示すように内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）に回転自在に支持されたカムシャフト１と、このカムシャフト１の前端部に結合された従動軸部材７（従動回転体）と、この従動軸部材７に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に連係されるタイミングスプロケット２を外周に有する駆動リング３（駆動回転体）と、この駆動リング３と従動軸部材７の前方側（図１中左側）に配置され、両者３，１を相対回動させて組付角を操作する組付角変更手段４と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとヘッドカバーの前面に跨って取り付けられて組付角変更手段４の前面と周域を覆う図外のＶＴＣカバーと、を備えている。尚、組付角変更手段４は、回動操作力を発生する操作力発生部４０と、その操作力発生部４０で発生した回動操作力を駆動リング３と従動軸部材７の相対的な回転力に変換する変換機構部４１と、によって構成されている。
【００１３】
駆動リング３は、段差状の挿通孔６を備えた略円板状に形成され、この挿通孔６部分が従動軸部材７（従動回転体）に回転可能に組み付けられている。そして、駆動リング３の前面（カムシャフト１と逆側の面）には、図２，図３に示すように、対面する平行な側壁を有する３つの径方向溝８（径方向ガイド）が同リング３のほぼ半径方向に沿うように形成されている。
【００１４】
また、従動軸部材７は、図１に示すように、カムシャフト１の前端部に突き合される基部側の外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する三つのレバー９が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト１０によってカムシャフト１に結合されている。各レバー９には、リンク１１の基端がピン１２によって枢支連結され、各リンク１１の先端には前記各径方向溝８に摺動自在に係合する円柱状の突出部１３が一体に形成されている。
【００１５】
各リンク１１は、突出部１３が対応する径方向溝８に係合した状態において、ピン１２を介して従動軸部材７に連結されているため、リンク１１の先端側が外力を受けて径方向溝８に沿って変位すると、駆動リング３と従動軸部材７はリンク１１の作用でもって突出部１３の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００１６】
また、各リンク１１の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴１４が形成され、この収容穴１４に、後述する渦巻き溝１５（渦巻き状ガイド）に係合する係合ピン１６と、この係合ピン１６を前方側（渦巻き溝１５側）に付勢するコイルばね１７とが収容されている。尚、この実施形態の場合、リンク１１の先端の突出部１３と係合ピン１６、コイルばね１７等によって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
【００１７】
一方、従動軸部材７のレバー９の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁を有する中間回転体１８が軸受１９を介して回転自在に支持されている。この中間回転体１８のフランジ壁の後面側には断面半円状の前述の渦巻き溝１５が形成され、この渦巻き溝１５に、前記各リンク１１の先端の係合ピン１６が転動自在に案内係合されている。渦巻き溝１５の渦巻きは、機関回転方向Ｒに沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、各リンク１１先端の係合ピン１６が渦巻き溝１５に係合した状態において、中間回転体１８が駆動リング３に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク１１の先端部は径方向溝８に案内されつつ、渦巻き溝１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体１８が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
【００１８】
組付角変更手段４の変換機構部４１は、以上説明した駆動リング３の径方向溝８、リンク１１、突出部１３、係合ピン１６、レバー９、中間回転体１８、渦巻き溝１５等によって構成されている。この変換機構部４１は、後述する操作力発生部４０から中間回転体１８にカムシャフト１に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝１５と係合ピン１６の係合部を通してリンク１１の先端を径方向に変位させ、このときリンク１１が揺動してその揺動量に応じて駆動リング３と従動軸部材７を相対回動させる。
【００１９】
一方、操作力発生部５は、中間回転体１８を駆動リング３に対して機関回転方向Ｒに付勢する付勢手段としてのゼンマイばね４５と、中間回転体１８を駆動リング３に対して機関回転方向Ｒと逆方向に作動させる（付勢手段に抗する力を発生する）アクチュエータとしてのヒステリシスブレーキ２０と、を備え、ゼンマイばね４５の付勢力とヒステリシスブレーキ２０の作動力とのバランスによって中間回転体１８を回動操作するようになっている。
【００２０】
ゼンマイばね４５は、駆動リング３に延設された円筒壁２１にその外周端部が結合される一方、内周端部が中間回転体１８の円筒状の基部に結合されている。
【００２１】
また、中間回転体１８のカムシャフト１と逆側の端面には、封止壁４６が一体に結合され、その封止壁４６の外周面が前記円筒壁２１の内面に摺動自在に密接している。
【００２２】
図１，図４に示すように、ヒステリシスブレーキ２０は、非回転部材であるＶＴＣカバーに取り付けられると共に、略円筒状の隙間を挟む対向面を備えた磁気誘導部材２２と、前記対向面に設けられた内側極歯２３、及び、外側極歯２４と、磁気誘導部材２２に取り付けられて内側極歯２３と外側極歯２４の間に磁界を生じさせる電磁コイル２５と、前記両極歯２３，２４間に非接触状態で挿入配置された円筒状のヒステリシスリング２６と、外周端がこのヒステリシスリング２６に一体に結合された状態で中間回転体１８に連結ピン４７とゴムブッシュ４８を介して結合された円環プレート２７と、を備え、電磁コイル２５がコントローラ４２の出力信号によって適宜通電制御されるようになっている。
【００２３】
磁気誘導部材２２の内側極歯２３と外側極歯２４は夫々軸方向に沿って延出する複数の極歯要素を有している。両極歯２３，２４の極歯要素は夫々円周方向に沿って配置され、極歯２３，２４の極歯要素相互は円周方向にオフセットされている。したがって、電磁コイル２５が通電されると、両極歯２３，２４間には、オフセットした位置関係にある相手極歯要素に向かう磁界が発生する。
【００２４】
ヒステリシスリング２６は、磁気的ヒステリシス特性を有するヒステリシス材から成り、同リング２６の回転中に内側極歯２３と外側極歯２４の間に磁界が発生すると、その磁界の向きとヒステリシスリング２６内の磁束の向きとにずれが生じるようになっている。ヒステリシスブレーキ２０は、このずれによって制動力を発生する。また、円環プレート２７は、磁気誘導部材２２の内周面に軸受２８，２９を介して支持された軸部材３０に一体に結合されている。したがって、ヒステリシスリング２０は、円環プレート２７と軸部材３０を介して磁気誘導部材２２に相対回転可能に支持されている。
【００２５】
尚、図中４３は、中間回転体１３と駆動リング３の間に設けられ、両者１３，３の相対回動範囲を規制するストッパである。
【００２６】
ここで、駆動リング３と従動軸部材７は、前記ストッパ４３による中間回転体１８の回動規制によって組付角が規制されているが、このバルブタイミング制御装置の場合、内燃機関の始動に適した組付角（確実な始動が可能な組付角）は最遅角位置と最進角位置のほぼ中間位置に設定されている。即ち、この実施形態のバルブタイミング制御装置は、吸気側の動弁系に適用されているため、時間軸に対する機関弁のリフト特性は、図５中の右側の山形の線図のようになるが、このとき内燃機関の始動に適した位相（図中実線）は、最遅角位相と最進角位相のほぼ中間の位相となっている。
【００２７】
また、このバルブタイミング制御装置の場合、内燃機関の運転中に、コントローラ４２からヒステリシスブレーキ２０に適宜信号が出力されて機関運転に応じた最適な組付角（バルブタイミング）に制御されるが、通常運転時おけるこの制御は、実際の組付角情報を逐次コントローラ４２にフィードバックさせるフィードバック制御によって行われる。即ち、コントローラ４２には、車速センサ５０やエンジン負荷センサ５１等から機関運転状態を示す各種の運転状態信号が入力されると共に、クランク角センサ５２とカム角センサ５３からクランクシャフトとカムシャフト１の回転位相を示す回転位相信号が入力され、コントローラ４２は、運転状態信号を基にして目標組付角を決定し、回転位相信号をフィードバック信号として実際の組付角が目標組付角に近付くようにヒステリシスブレーキ２０に出力を行う。
【００２８】
さらに、このバルブタイミング制御装置においては、コントローラ４２が操作力発生部５のゼンマイばね４５（付勢手段）の異常を常時監視し、異常が発見されたときに、組付角制御を前述の基本制御から後述するフェイルセーフ制御に切換えるようになっている。
【００２９】
ゼンマイばね４５の異常検出は専用の異常センサを別に設けることも可能であるが、組付角の変更操作時における任意の作動部の実挙動をコントローラ４２によって監視し、正常時の挙動と異なる挙動が検出されたときに異常と判断するようにすれば、特別なセンサを設けることなく異常検出手段をコントローラ４２の内部に構成することができる。
【００３０】
この実施形態の場合、前述の位相信号（クランク角センサ５２とカム角センサ５３の信号）を用いてコントローラ４２が組付角変更速度を逐次検出し、その変更速度が通常変更操作時（正常時）の速度範囲から外れたときに、ゼンマイばね４５が異常であると判断するようにしている。つまり、この実施形態の場合、コントローラ４２は、実組付角速度を逐次検出する変更速度検出手段と、その検出速度が通常変更操作時の規定の速度範囲内にあるかどうかを比較判断する比較判定手段と、この判定手段が規定の速度範囲内にないとき判断したときに異常信号を出力する異常信号出力手段と、を内部機能として実現している。尚、異常検出のための具体的な実行処理については異常判断時（フェイルセーフ制御時）の実行処理と併せて後に詳述する。
【００３１】
また、フェイルセーフ制御は、まず、前述の通常のフィードバック制御を完全に停止し、その後に、ゼンマイばね４５と同方向に付勢力を発揮する後述の補助付勢手段の力（ゼンマイばね４５が若干なりとも機能する場合には、補助付勢手段の力にゼンマイばね４５の力を加算した力）と、ヒステリシスブレーキ２０の力とのバランスによって、組付角を機関始動の可能な位置（前述の最遅角位置と最進角位置のほぼ中間の組付角位置）に変更及び維持する。また、この制御は機関始動の可能な位置を目標位置としたフィードバック制御によって行う。
【００３２】
この実施形態の場合、補助付勢手段は、可動案内部の係合ピン１６が係合される中間回転体１８の渦巻き溝１５の傾斜の設定と、機関運転に伴うカムシャフト１の交番トルク（バルブスプリングの力の駆動カムのプロフィールに起因する変動トルク。）の力によって実現されている。即ち、この実施形態のバルブタイミング制御装置は、吸気側の動弁系に適用されているため、バルブスプリングの力に抗する側の交番トルクの成分（絶対値の大きい側のトルク成分）は機関運転中に従動軸部材７とリンク１１を介して係合ピン１６と渦巻き溝１５に作用するが、渦巻き溝１５の接線方向と成す角度をある程度以上に大きく設定しておくことにより、交番トルクのトルク成分を遅角方向の付勢力として利用することができる。
【００３３】
また、この実施形態においては、車両の運転席にゼンマイばね４５の異常を知らせる警告ランプ５４が設けられ、前述の異常検出手段によってゼンマイばね４５の異常が検出されたときに、コントローラ４２から警告ランプ５４に点灯信号が出力されるようになっている。
【００３４】
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最進角側に変更する場合には、コントローラ４２による制御によってヒステリシスブレーキ２０に適宜電流を通電することにより、ゼンマイばね４５の力に抗する制動力が円環プレート２７から中間回転体１８に連結ピン４７とゴムブッシュ４８を介して伝達される。これにより、中間回転体１８が駆動リング３に対して逆方向に回転し、それによってリンク１１の先端の係合ピン１６が渦巻き溝１５に誘導されてリンク１１の先端部が径方向内側に変位し、このとき、図３に示すようにリンク１１の作用によって駆動リング３と従動軸部材７の組付角が最進角位置に変更される。
【００３５】
また、クランクシャフトとカムシャフト１の回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最遅角側に変更する場合には、コントローラ４２による制御によってヒステリシスブレーキ２０の通電電流をオフまたは微弱にすることにより、中間回転体１８がゼンマイばね４５の力によって機関回転方向に回転させられる。すると、渦巻き溝１５による係合ピン１６の誘導によってリンク１１の先端部が径方向外側に変位し、このとき、図２に示すようにリンク１１の作用によって駆動リング３と従動軸部材７の組付角が最遅角位置に変更される。
【００３６】
そして、この装置の場合、回転位相の制御はコントローラ４２によるフィードバック制御によって任意の位相に変更及び維持することができ、機関の始動時と停止時には、このフィードバック制御によって最遅角位相と最進角位相の中間の位相に変更及び維持される。
【００３７】
この制御は、コントローラ４２による基本のフィードバック制御によって行われるが、コントローラ４２においては、常時、図６に示すような異常検出サブルーチンが実行され、このサブルーチンで異常が検出されたときには、図７に示すよな処理サブルーチンが実行され、この処理サブルーチンの実行によってフェイルセーフ制御が行われる。
【００３８】
図６の異常検出サブルーチンにおいては、まず、Ｓ１において、現在行われている組付角制御が進角側の制御かどうかを判断し、このとき進角側の制御と判断したときにはＳ２に進み、Ｓ２において、そのときの進角速度ＶＦを回転位相信号を基にして算出した後に、つづくＳ３のステップへと進む。Ｓ３においては、Ｓ２で求めた実際の進角速度ＶＦが、ゼンマイばね４５の正常時の最大進角速度ＶＦＬよりも大きいかどうかを判断し、大きいと判断したときにのみ、次のＳ４に進み、そこで異常判定のためのフラグＮＦに１を代入する。つまり、ゼンマイばね４５に劣化や破損等が生じた場合には、充分な付勢力を発揮できなくなり、その分進角速度ＶＦが増加することが予測されるため、ＶＦがＶＦＬよりも大きい場合にはゼンマイばね４５が異常であるものと判断する。尚、Ｓ３においてＶＦがＶＦ Ｌよりも大きくないと判断されたときには、異常フラグＮＦを（初期値０のまま）変えることなくこのサブルーチンを抜ける。
【００３９】
また、Ｓ１において、進角側の制御でないと判断した場合には、Ｓ５に進み、そこで回転位相信号を基にして遅角速度ＶＲを演算する。そして、次にＳ６において、実際の組付角位置θＲが、目標組付角位置θＴとその位置θＴが更新された直後の組付角位置θＴ０のちょうど中間の位置に達したかどうかを判断し、中間位置に達したと判断したときにのみＳ７に進み、それ以外のときにはこのサブルーチンを抜ける。遅角制御時には、組付角の変更の開始直後や終了時間際では組付角の変更速度が不安定になり易いため、ここでは、前記の中間位置に達したときに次のＳ７に進んで遅角速度の比較を行うようにしている。Ｓ７では、Ｓ５で求めた実際の遅角速度ＶＦが、ゼンマイばね４５の正常時の最小進角速度ＶＲＬよりも小さいかどうかを判断し、ここで小さいと判断したときにのみ次のＳ８に進み、それ以外のときには何もせずにこのサブルーチンを抜ける。ゼンマイばね４５に異常がある場合には戻りが通常よりも遅れるため、異常がある場合にはステップＳ８へと進み、そこで異常判定のためのフラグＮＦに１を代入する。
【００４０】
一方、図７の異常検出時の処理サブルーチンでは、Ｓ１１において、前述のフラグＮＦが１であるかどうかの判断を行い、ＮＦが１のときにのみ次のＳ２に進み、そこで警告ランプ５４に点灯信号を出力した後に、続くＳ１３において通常の（正常時の）フィードバック制御を完全に停止する。そして、この後にＳ１４において、組付角を始動可能位置（最遅角位置と最進角位置のほぼ中間位置）に変更及び維持するフィードバック制御を行う。
【００４１】
Ｓ１４において、異常検出時のフィードバック制御に切換わると、機関が完全停止するまでの間、始動可能位置に維持されるため、内燃機関の再始動時には始動可能位置での確実な始動が可能となる。
【００４２】
したがって、このバルブタイミング制御装置の場合、破損や劣化等によってゼンマイばね４５の付勢力が低下した場合であっても、機関の始動が不可能になる最悪の事態だけは確実に回避することができる。しかも、この実施形態の装置においては、ゼンマイばね４５の異常の検出と同時に警告ランプ５４の点灯によってそのことを運転者に速やかに知らせることができるため、ゼンマイばね４５の異常がさらに進む前に装置の修理を行うことができる。
【００４３】
この実施形態の場合、機関始動が可能な組付角位置を最遅角と最進角位置の中間位置に設定したが、この機関始動が可能な組付角位置は内燃機関の仕様に応じて任意に設定することができる。この場合、この実施形態のようにフェイルセーフ時にフィードバック制御によって始動可能な位置に戻すようにしたものであれば、コントローラ４２の設定の変更のみによって容易に対応することができる。
【００４４】
また、この実施形態においては、フェイルセーフ制御に用いる補助付勢手段として、渦巻き溝１５の傾斜とカムシャフト１の交番トルクを利用したが、ゼンマイばね４５と同方向に付勢力を発揮する別のばね部材を追加し、そのばね部材を補助付勢手段としても良い。ただし、補助付勢手段をこの実施形態のように渦巻き溝１５の傾斜等によって構成した場合には、部品点数の増加を無くし、製造コストの高騰や装置の大型・重量化を回避することができる。
【００４５】
ところで、以上説明した実施形態は、ゼンマイばね４５の異常を検出したときに、組付角を始動可能位置に単純にフィードバック制御するようにしたものであるが、ゼンマイばね４５に異常があるときに急激な制御を行うことは動作安定上好ましくないことがある。このようなことが懸念されるときには、組付角を始動可能位置に近付ける制御を緩やかに行うようにすれば良く、例えば、図７のサブルーチンに代えて図８のサブルーチンを採用すれば良い。
【００４６】
図８のサブルーチンは、Ｓ１３までの処理は図７のものと同様であるが、それ以降の処理が異なっている。
【００４７】
即ち、Ｓ１３に続くＳ１４０において、まず、目標組付角位置θＴにそのときの実際の組付角位置θＲの値を代入し、つづくＳ１４１において、目標組付角位置θＴが始動可能位置θＮと等しいかどうかを判断し、等しいと判断したときにはＳ１４２に進んで現状を維持する保持制御を行い、等しくないと判断したときにはＳ１４３へと進む。そして、Ｓ１４３では、変数θＴが始動可能位置θＮの値よりも大きいかどうか、即ち、現在の組付角位置θＲが始動可能位置θＮよりも大きいかどうかを判断し、大きいと判断したときにはＳ１４４に進み、大きくないと判断したときにはＳ１４５に進む。Ｓ１４４では、遅角側への制御となるため新たな目標組付角位置θＴを現在の変数値θＴから微小移動量θａＲを差し引いた値に設定し、同様に、Ｓ１５５では、進角側への制御となるため新たな目標組付角位置θＴを現在の変数値θＴに微小移動量θａＦを加えた値に設定する。そして、Ｓ１４４、Ｓ１４５につづくＳ１５６においては、新たな目標組付角位置θＴに向けて組付角を変更すべく制御を行う。
【００４８】
したがって、このサブルーチンを採用した場合には、組付角位置θＲが始動可能位置θＮと等しくなるまで目標組付角位置θＴが少しずつ変化し、その結果、組付角の変更作動が緩やかに行われることとなる。
【００４９】
尚、この発明の実施形態は以上で説明したものに限るものではなく、例えば、上記の実施形態においては、組付角変更手段の操作力発生部はゼンマイばねとヒステリシスブレーキによって構成したが、操作力発生部はこれら以外の付勢手段とアクチュエータによって構成するようにしても良い。
【００５０】
さらに具体的には、付勢手段は、例えば、ねじりばね等であっても良く、アクチュエータは油圧アクチュエータ等であっても良い。そして、油圧アクチュエータを用いる場合、進角、遅角両方向に作動するものを用いれば、油圧アクチュエータ自体を、フェイルセーフ制御時における補助付勢手段として機能させることができる。
【００５１】
また、以上ではフェイルセーフ制御時にフィードバック制御によって組付角を始動可能位置に維持し続けるようにしたが、例えば、ロックピンのような機械的なロック手段を設け、フェールセーフ制御時にそのロック手段によって始動可能位置に維持するようにしても良い。
【００５２】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００５３】
（イ） 前記異常検出手段は、駆動回転体と従動回転体の組付角変更操作時における変更操作の実挙動が通常制御時の挙動と異なるときに付勢手段の異常信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００５４】
この場合、駆動回転体と従動回転体が相対回転する状態を監視することで付勢手段の異常を検出するものであるため、既存の位相検出手段やコントローラ等によって付勢手段の異常を確実に検出することができる。
【００５５】
（ロ） 前記異常検出手段は、駆動回転体と従動回転体の組付角変更操作時における組付角変更速度を検出し、その速度が通常変更操作時の速度範囲から外れたときに付勢手段の異常信号を出力することを特徴とする前記（イ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００５６】
（ハ） 前記異常検出手段は、駆動回転体と従動回転体の組付角変更操作時における実組付角変更速度を検出する変更速度検出手段と、その変更速度検出手段による検出速度が通常変更操作時の速度範囲にあるかどうかを比較判断する比較判定手段と、この比較判定手段が通常変更操作時の速度範囲にないと判定したときに異常信号を出力する異常信号出力手段と、を備えたことを特徴とする前記（イ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００５７】
上記の（ロ），（ハ）の場合、既存の位相検出手段とコントローラにより、最も簡単な構成によって付勢手段の異常を検出することができる。
【００５８】
（ニ） 前記付勢手段と同方向に付勢力を発揮する補助付勢手段を設け、前記フェイルセーフ制御は、通常の組付角制御を停止し、前記補助付勢手段とアクチュエータ、若しくは、付勢手段及び補助付勢手段とアクチュエータとによって組付角を機関始動可能な位置に変更、及び、維持することを特徴とする請求項１、前記（イ）〜（ハ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００５９】
この場合、通常の組付角制御を停止することによって組付角が現在以上に機関始動不能な方向に進むのを阻止すると共に、補助付勢手段とアクチュエータ、若しくは、付勢手段及び補助付勢手段とアクチュエータとによって組付角を機関始動可能な位置に変更、及び、維持するため、機関が完全停止前に組付角を機関始動が可能な位置に確実に戻すことができる。
【００６０】
（ホ） 前記フェイルセーフ制御は、機関始動可能な位置にフィードバック制御することを特徴とする前記（ニ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００６１】
この場合、機関始動が可能な組付角位置が最進角位置や最遅角位置以外の中間位置であっても、機関停止時には確実にその位置に維持しておくことができる。
【００６２】
（ヘ） フェイルセーフ制御時に、組付角を機関始動可能な位置に維持するためのロック手段を設けたことを特徴とする前記（ニ）に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００６３】
この場合、機関の始動時に、組付角を最も確実に機関始動可能な位置に維持することができる。
【００６４】
（ト） 駆動回転体と従動回転体のいずれか一方に設けられた径方向ガイドと、前記駆動回転体と従動回転体に対して相対回転可能に設けられ、前記径方向ガイドに対峙する側の面に渦巻き状ガイドを有する中間回転体と、前記径方向ガイドと渦巻き状ガイドに変位可能に案内係合される可動案内部と、前記駆動回転体と従動回転体のいずれか他方のものの回転中心から離間した部位と前記可動案内部とを揺動可能に連結するリンクと、を設け、前記中間回転体を付勢手段によって一方向に回転付勢すると共に、前記アクチュエータによって中間回転体に付勢手段に抗する向きの力を付与し、アクチュエータの制御によって中間回転体を回動操作し、それによって駆動回転体と従動回転体の組付角を変更する内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記渦巻き状ガイドの渦巻きの傾斜を、機関運転に伴なうカムシャフトの交番トルクによって中間回転体に前記付勢手段と同方向の回転力が作用するように設定し、この渦巻き状ガイドを含む回動操作機構によって前記補助付勢手段を構成したことを特徴とする請求項１、前記（イ）〜（ヘ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００６５】
この場合、回動操作機構を構成する渦巻き状ガイドの渦巻きの傾斜を変更するだけで、補助付勢手段の付勢力を任意に設定することができるため、部品点数の増加等によるコストの高騰を招くことなくフェイルセーフ制御を実現することができる。
【００６６】
（チ） 前記アクチュエータを進角方向と遅角方向の両方向に作動可能な油圧アクチュエータによって構成し、その油圧アクチュエータを前記補助付勢手段として機能させたことを特徴とする前記（ニ）〜（ト）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００６７】
この場合、特別に補助付勢手段を設けることなく、確実にフェイルセーフ制御を行うことができる。
【００６８】
（リ） 異常検出手段によって異常が検出されたときに、運転者に異常を知らせる警告手段を設けたことを特徴とする請求項１、（イ）〜（チ）のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【００６９】
この場合、付勢手段の異常を速やかに運転者に知らせることができるため、装置の修理を速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同実施形態の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図４】同実施形態を示す分解斜視図。
【図５】同実施形態の吸気弁と排気弁のリフト特性図。。
【図６】同実施形態の異常検出サブルーチンを示すフローチャート。
【図７】同実施形態の異常検出時の処理サブルーチンを示すフローチャート。
【図８】この出願の発明の他の実施形態の、異常検出時の処理サブルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…カムシャフト
３…駆動リング（駆動回転体）
７…従動軸部材（従動回転体）
２０…ヒステリシスブレーキ（アクチュエータ）
４２…コントローラ
４５…ゼンマイばね（付勢手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine that variably controls the opening / closing timing of an intake-side or exhaust-side engine valve of the internal combustion engine in accordance with an operating state.
[0002]
[Prior art]
The following has been devised as this type of valve timing control device.
[0003]
In this valve timing control device, a housing (driving rotating body) linked to a crankshaft via a timing chain or the like is rotatably assembled to an end of a camshaft, and a radial guide formed on an inner end surface of the housing. A movable guide portion is slidably engaged in the radial direction and supported, and a lever shaft (a driven rotating body) having a lever protruding outward in the radial direction is bolted to an end of the camshaft. The part and the lever of the lever shaft are pivotally connected by a link. An intermediate rotating body having a spiral guide is provided at a position facing the radial guide so as to be rotatable relative to the housing and the lever shaft, and is provided at one end of the movable guide portion in the axial direction. A plurality of projecting substantially arc-shaped projections are guided and engaged with the spiral guide. Further, the intermediate rotating body is biased by a mainspring as a biasing means toward a side where the rotation is advanced with respect to the housing, and appropriately receives a force on the side which delays the rotation by an electromagnetic brake as an actuator.
[0004]
In this device, when the electromagnetic brake is in the OFF state, the intermediate rotating body is located at the initial position with respect to the housing under the urging force of the mainspring spring, and the movable guide portion which meshes with the spiral guide with a ridge is provided. It is displaced to the maximum in the radial direction and causes a link to cause the assembling angle of the housing and the lever shaft to be the angle position of the most retarded phase (hereinafter referred to as the “most retarded position”) or the most advanced angle position. (Hereinafter, referred to as “most advanced position”). Then, when the electromagnetic brake is turned ON from this state, the intermediate rotating body is decelerated and relatively rotates with respect to the delay side with respect to the housing. As a result, the movable guide portion meshing with the spiral guide is displaced radially inward, The assembling angle of the housing and the lever shaft is changed to the most advanced position or the most retarded position by gradually tilting the link that has been raised.
[0005]
[Patent Document]
JP 2001-41013 A
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the above-described conventional valve timing control device, the basic operation of assembling the drive rotator (housing) and the driven rotator (lever shaft) based on the balance between the biasing means (spring spring) and the actuator (electromagnetic brake). However, if the urging means becomes damaged or deteriorates due to use over time, etc., the urging force will not be able to be smoothly operated, and in the worst case, the engine can be started. There is a concern that it will not be possible to return to the corner.
[0007]
Therefore, the invention of this application is to ensure that the assembly angle can be returned to a position where the engine can be started even if a cause of a decrease in the urging force such as breakage or deterioration occurs in the urging means. An object of the present invention is to provide a valve timing control device for an internal combustion engine that can guarantee a reliable start.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problem, the invention of this application provides an abnormality detecting means for detecting an abnormality of the urging means, and when the abnormality detecting means detects an abnormality, the driving rotating body and the driven rotation The body angle control has been switched to fail-safe control.
[0009]
In the case of the present invention, since the abnormality of the urging means can be quickly detected by the abnormality detection means and the position can be reliably returned to the start position by the fail-safe control, the worst case in which the engine cannot be started when the internal combustion engine is restarted Can be prevented beforehand.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the invention of this application will be described with reference to FIGS.
[0011]
In this embodiment, the valve timing control device according to the invention of this application is applied to a valve train on the intake side of an internal combustion engine. However, the valve timing control device can be similarly applied to a valve train on the exhaust side.
[0012]
As shown in FIG. 1, the valve timing control device includes a camshaft 1 rotatably supported by a cylinder head (not shown) of an internal combustion engine, and a driven shaft member 7 (connected to a front end of the camshaft 1). The driven sprocket 2 is attached to the driven shaft member 7 so as to be able to relatively rotate as required, and the timing sprocket 2 linked to a crankshaft (not shown) via a chain (not shown) , And a drive ring 3 (drive rotator) disposed on the front side (left side in FIG. 1) of the drive ring 3 and the driven shaft member 7. The vehicle includes an assembling angle changing means 4 and a VTC cover (not shown) which is attached to a cylinder head (not shown) of the internal combustion engine and a front surface of the head cover and covers a front surface and a peripheral area of the assembling angle changing means 4. . The assembling angle changing means 4 includes an operating force generating unit 40 for generating a rotating operation force, and a rotating operation force generated by the operating force generating unit 40 for relative movement of the drive ring 3 and the driven shaft member 7. And a conversion mechanism 41 that converts the torque into torque.
[0013]
The drive ring 3 is formed in a substantially disk shape having a stepped insertion hole 6, and the insertion hole 6 is rotatably assembled to a driven shaft member 7 (driven rotation body). As shown in FIGS. 2 and 3, three radial grooves 8 (radial guides) having parallel side walls facing each other are formed on the front surface of the drive ring 3 (the surface opposite to the camshaft 1). The ring 3 is formed substantially along the radial direction.
[0014]
Further, as shown in FIG. 1, the driven shaft member 7 has an enlarged diameter portion formed on an outer periphery of a base portion which is abutted against a front end portion of the camshaft 1, and has an outer peripheral portion located forward of the enlarged diameter portion. Three levers 9 protruding radially from the surface are integrally formed, and are connected to the camshaft 1 by bolts 10 penetrating the shaft core. A base end of a link 11 is pivotally connected to each lever 9 by a pin 12, and a column-shaped projection 13 slidably engaged with each of the radial grooves 8 is integrally formed at a distal end of each link 11. Is formed.
[0015]
Each link 11 is connected to the driven shaft member 7 via the pin 12 in a state where the protrusion 13 is engaged with the corresponding radial groove 8. When displaced along 8, the drive ring 3 and the driven shaft member 7 rotate relative to each other by the action of the link 11 in a direction and an angle corresponding to the displacement of the projection 13.
[0016]
A receiving hole 14 is formed at the distal end of each link 11 and opens forward in the axial direction. The receiving hole 14 has an engaging pin 16 that engages with a spiral groove 15 (a spiral guide) described later. And a coil spring 17 for urging the engagement pin 16 forward (toward the spiral groove 15). In the case of this embodiment, a movable guide portion that can be displaced in the radial direction is configured by the protrusion 13 at the tip of the link 11, the engagement pin 16, the coil spring 17, and the like.
[0017]
On the other hand, an intermediate rotating body 18 having a disk-shaped flange wall is rotatably supported via a bearing 19 in front of the driven shaft member 7 at a position forward of the lever 9. The above-mentioned spiral groove 15 having a semicircular cross section is formed on the rear surface side of the flange wall of the intermediate rotating body 18, and the engaging pin 16 at the tip of each link 11 is guided in the spiral groove 15 so as to freely roll. Is engaged. The spiral of the spiral groove 15 is formed so that its diameter gradually decreases along the engine rotation direction R. Therefore, when the intermediate rotating body 18 relatively rotates in the delay direction with respect to the drive ring 3 in a state where the engaging pin 16 at the tip of each link 11 is engaged with the spiral groove 15, the tip of the link 11 is While being guided by the spiral shape of the spiral groove 15 and moving inward in the radial direction, conversely, when the intermediate rotating body 18 is relatively displaced in the advancing direction, it moves outward in the radial direction.
[0018]
The conversion mechanism 41 of the assembling angle changing means 4 is formed by the radial groove 8, the link 11, the protrusion 13, the engagement pin 16, the lever 9, the intermediate rotating body 18, the spiral groove 15, etc. of the drive ring 3 described above. It is configured. When a relative rotational operation force with respect to the camshaft 1 is input to the intermediate rotating body 18 from an operation force generation unit 40 described later, the conversion mechanism unit 41 applies the operation force to the spiral groove 15 and the engagement pin 16. The distal end of the link 11 is displaced in the radial direction through the engaging portion, and at this time, the link 11 swings to relatively rotate the drive ring 3 and the driven shaft member 7 according to the swing amount.
[0019]
On the other hand, the operating force generating unit 5 includes a mainspring 45 serving as urging means for urging the intermediate rotating body 18 in the engine rotation direction R with respect to the drive ring 3, and an engine rotating means 18 which applies the intermediate rotating body 18 to the drive ring 3. A hysteresis brake 20 as an actuator that operates in a direction opposite to the rotation direction R (generates a force against the urging means), and the balance between the urging force of the mainspring spring 45 and the operating force of the hysteresis brake 20 The rotating body 18 is rotated.
[0020]
The mainspring spring 45 has an outer peripheral end coupled to the cylindrical wall 21 extending from the drive ring 3, and an inner peripheral end coupled to a cylindrical base of the intermediate rotating body 18.
[0021]
A sealing wall 46 is integrally connected to the end face of the intermediate rotating body 18 opposite to the camshaft 1, and the outer peripheral surface of the sealing wall 46 is slidably in close contact with the inner surface of the cylindrical wall 21. ing.
[0022]
As shown in FIGS. 1 and 4, the hysteresis brake 20 is attached to a VTC cover which is a non-rotating member, and has a magnetic induction member 22 having an opposing surface sandwiching a substantially cylindrical gap, and provided on the opposing surface. The inner pole teeth 23 and the outer pole teeth 24, the electromagnetic coil 25 attached to the magnetic induction member 22 to generate a magnetic field between the inner pole teeth 23 and the outer pole teeth 24, and the bipolar teeth 23, 24. A cylindrical hysteresis ring 26 inserted and arranged in a non-contact state therebetween, and is connected to the intermediate rotating body 18 via a connecting pin 47 and a rubber bush 48 with the outer peripheral end integrally connected to the hysteresis ring 26. An annular plate 27 is provided, and the energization of the electromagnetic coil 25 is appropriately controlled by an output signal of the controller 42.
[0023]
The inner pole teeth 23 and the outer pole teeth 24 of the magnetic guide member 22 each have a plurality of pole tooth elements extending along the axial direction. The pole teeth elements of both pole teeth 23 and 24 are respectively arranged along the circumferential direction, and the pole tooth elements of pole teeth 23 and 24 are circumferentially offset. Therefore, when the electromagnetic coil 25 is energized, a magnetic field is generated between the two pole teeth 23 and 24 toward the partner pole tooth element having an offset positional relationship.
[0024]
The hysteresis ring 26 is made of a hysteresis material having a magnetic hysteresis characteristic. A deviation is caused in the direction of the magnetic flux. The hysteresis brake 20 generates a braking force due to this shift. The annular plate 27 is integrally connected to a shaft member 30 supported on the inner peripheral surface of the magnetic guide member 22 via bearings 28 and 29. Therefore, the hysteresis ring 20 is rotatably supported by the magnetic guide member 22 via the annular plate 27 and the shaft member 30.
[0025]
In the drawing, reference numeral 43 denotes a stopper provided between the intermediate rotating body 13 and the drive ring 3 to regulate a relative rotation range of the two members 13 and 3.
[0026]
Here, the assembling angle of the drive ring 3 and the driven shaft member 7 is regulated by the regulation of the rotation of the intermediate rotating body 18 by the stopper 43, but this valve timing control device is suitable for starting the internal combustion engine. The assembling angle (assembly angle at which reliable starting is possible) is set at a position substantially intermediate between the most retarded position and the most advanced position. That is, since the valve timing control device of this embodiment is applied to the intake-side valve operating system, the lift characteristic of the engine valve with respect to the time axis is as shown in the right-hand chevron diagram in FIG. At this time, the phase (solid line in the figure) suitable for starting the internal combustion engine is a phase approximately intermediate between the most retarded phase and the most advanced phase.
[0027]
Further, in the case of this valve timing control device, during operation of the internal combustion engine, an appropriate signal is output from the controller 42 to the hysteresis brake 20 to control the assembly angle (valve timing) to an optimum assembly angle according to the engine operation. This control during normal operation is performed by feedback control in which actual controller information is sequentially fed back to the controller 42. That is, various operating state signals indicating the engine operating state are input to the controller 42 from the vehicle speed sensor 50, the engine load sensor 51, and the like, and the crankshaft and the camshaft 1 are detected from the crank angle sensor 52 and the cam angle sensor 53. A rotation phase signal indicating the rotation phase is input, the controller 42 determines a target assembly angle based on the operation state signal, and uses the rotation phase signal as a feedback signal so that the actual assembly angle approaches the target assembly angle. Is output to the hysteresis brake 20.
[0028]
Further, in this valve timing control device, the controller 42 constantly monitors the abnormality of the mainspring 45 (biasing means) of the operating force generating unit 5 and, when an abnormality is found, performs the assembly angle control as described above. The control is switched from fail-safe control to the later-described fail-safe control.
[0029]
For detecting the abnormality of the mainspring 45, it is possible to provide a special abnormality sensor separately. However, the actual behavior of any operating part during the operation of changing the assembly angle is monitored by the controller 42, and the behavior different from the normal behavior If it is determined that an abnormality has occurred, the abnormality detection means can be configured inside the controller 42 without providing a special sensor.
[0030]
In the case of this embodiment, the controller 42 sequentially detects the assembling angle change speed using the above-described phase signals (the signals of the crank angle sensor 52 and the cam angle sensor 53), and the change speed is determined during the normal change operation (normal operation). When the speed deviates from the speed range of (2), the mainspring spring 45 is determined to be abnormal. That is, in the case of this embodiment, the controller 42 compares the change speed detecting means for sequentially detecting the actual assembling angular speed with the comparison judgment for judging whether the detected speed is within the specified speed range at the time of the normal change operation. Means and an abnormal signal output means for outputting an abnormal signal when the judgment means judges that the speed is not within the specified speed range are realized as internal functions. It should be noted that a specific execution process for detecting an abnormality will be described later in detail together with an execution process when an abnormality is determined (during fail-safe control).
[0031]
In the fail-safe control, first, the above-described normal feedback control is completely stopped, and then, the force of an auxiliary urging means (described later) that exerts an urging force in the same direction as the mainspring spring 45 (the mainspring spring 45 is slightly In the case of functioning, the assembling angle is adjusted to a position where the engine can be started by the balance between the force of the auxiliary urging means and the force of the spring 45) and the force of the hysteresis brake 20 (as described above). It is changed and maintained at an assembling angle position substantially intermediate between the most retarded position and the most advanced position. This control is performed by feedback control using a position where the engine can be started as a target position.
[0032]
In the case of this embodiment, the auxiliary urging means sets the inclination of the spiral groove 15 of the intermediate rotating body 18 with which the engaging pin 16 of the movable guide is engaged, and the alternating torque of the camshaft 1 accompanying engine operation ( Fluctuating torque resulting from the profile of the drive cam of the valve spring force). That is, since the valve timing control device of this embodiment is applied to the intake-side valve operating system, the component of the alternating torque (the torque component on the side with the larger absolute value) that opposes the force of the valve spring is the engine. During operation, it acts on the engagement pin 16 and the spiral groove 15 via the driven shaft member 7 and the link 11. By setting the angle between the tangential direction of the spiral groove 15 and the tangential direction to a certain degree or more, the alternating torque can be reduced. The torque component can be used as a biasing force in the retard direction.
[0033]
In this embodiment, a warning lamp 54 is provided in the driver's seat of the vehicle to inform the driver of the abnormality of the mainspring 45. When the abnormality detecting means detects the abnormality of the mainspring 45, the controller 42 issues a warning lamp. A lighting signal is output to 54.
[0034]
Since this valve timing control device is configured as described above, when the rotational phase of the crankshaft and the camshaft 1 (opening / closing timing of the engine valve) is changed to the most advanced side, the hysteresis brake is controlled by the controller 42. By appropriately applying a current to the motor 20, a braking force against the force of the mainspring spring 45 is transmitted from the annular plate 27 to the intermediate rotating body 18 via the connecting pin 47 and the rubber bush 48. Thereby, the intermediate rotating body 18 rotates in the opposite direction with respect to the drive ring 3, whereby the engaging pin 16 at the tip of the link 11 is guided to the spiral groove 15, and the tip of the link 11 is displaced radially inward. At this time, as shown in FIG. 3, the operation angle of the link 11 changes the assembly angle between the drive ring 3 and the driven shaft member 7 to the most advanced position.
[0035]
When the rotational phase of the crankshaft and the camshaft 1 (opening / closing timing of the engine valve) is changed to the most retarded side, the current supplied to the hysteresis brake 20 is turned off or weakened by the control of the controller 42. The intermediate rotating body 18 is rotated in the engine rotation direction by the force of the mainspring 45. Then, the leading end of the link 11 is displaced radially outward by the guide of the engagement pin 16 by the spiral groove 15, and at this time, the combination of the drive ring 3 and the driven shaft member 7 by the action of the link 11, as shown in FIG. The angle is changed to the most retarded position.
[0036]
In the case of this device, the control of the rotation phase can be changed and maintained at an arbitrary phase by feedback control by the controller 42. When the engine is started and stopped, the most retarded phase and the most advanced angle are controlled by this feedback control. The phase is changed and maintained at an intermediate phase.
[0037]
This control is performed by the basic feedback control by the controller 42. In the controller 42, an abnormality detection subroutine as shown in FIG. 6 is always executed, and when an abnormality is detected in this subroutine, as shown in FIG. Such a processing subroutine is executed, and failsafe control is performed by executing this processing subroutine.
[0038]
In the abnormality detection subroutine of FIG. 6, first, in S1, it is determined whether or not the currently performed assembling angle control is on the advance side, and if it is determined that the control is on the advance side, the process proceeds to S2. in S2, after calculating by the advance speed V F at that time based on the rotational phase signal, the process proceeds to step subsequent S3. In S3, the actual advance speed V F obtained in S2 is, to determine whether greater than the maximum advance speed V FL of the normal of the spiral spring 45, only when it is determined that the large, go to the next S4 , where 1 is substituted for the flag N F for abnormality judgment. That large when such deterioration and damage to the spiral spring 45 occurs, will not be able to exhibit sufficient biasing force, for correspondingly advance speed V F is expected to increase, V F than V FL In this case, it is determined that the mainspring 45 is abnormal. Incidentally, when the V F is not greater than V F L in S3, the abnormality flag N F (from the initial value 0) and the subroutine is exited without changing.
[0039]
Further, in S1, when it is judged not to be the control of the advance side, the process proceeds to S5, where it the rotational phase signal based on calculating a retard speed V R. Then, in next S6, whether the actual assembling angular position theta R has reached just middle position of the assembling angle position theta T0 immediately after its position as the target assembly angular position theta T theta T is updated The process proceeds to S7 only when it is determined that the intermediate position has been reached, and otherwise exits this subroutine. At the time of the retard control, the change speed of the assembling angle is likely to be unstable immediately after the start of the change of the assembling angle or at the end of the time. Therefore, the process proceeds to next S7 when the intermediate position is reached. The comparison of the retardation speed is performed. In S7, the actual retard speed V F obtained in S5 is to determine whether less than the minimum advance speed V RL at normal spiral spring 45, only proceed to the next S8 when it is determined that small here Otherwise, exit this subroutine without doing anything. Since the return is delayed than normal when there is an abnormality in the spiral spring 45, when there is an abnormality, the process proceeds to step S8, where 1 is substituted for the flag N F for abnormality judgment.
[0040]
On the other hand, in the processing subroutine at abnormality detection in FIG. 7, in S11, performs a determination of whether the flag N F described above is 1, N F advances to the next S2 only when the 1, where the warning lamp 54 , A normal (normal) feedback control is completely stopped in the following S13. Then, thereafter, in S14, feedback control for changing and maintaining the assembly angle to a startable position (substantially intermediate position between the most retarded position and the most advanced position) is performed.
[0041]
In S14, when the control is switched to the feedback control at the time of abnormality detection, the engine is maintained at the startable position until the engine is completely stopped. Therefore, when the internal combustion engine is restarted, it is possible to reliably start at the startable position. .
[0042]
Therefore, in the case of this valve timing control device, even in the case where the urging force of the mainspring spring 45 is reduced due to breakage or deterioration, only the worst case in which the engine cannot be started can be reliably avoided. . Moreover, in the device of this embodiment, the warning lamp 54 can be turned on at the same time as the detection of the abnormality of the mainspring spring 45, so that the driver can be immediately notified of the fact. Can be repaired.
[0043]
In the case of this embodiment, the assembly angle position at which the engine can be started is set to an intermediate position between the most retarded position and the most advanced position, but the assembly angle position at which the engine can be started depends on the specifications of the internal combustion engine. It can be set arbitrarily. In this case, if the position is returned to a startable position by feedback control at the time of fail-safe as in this embodiment, it can be easily dealt with only by changing the setting of the controller 42.
[0044]
Further, in this embodiment, the inclination of the spiral groove 15 and the alternating torque of the camshaft 1 are used as the auxiliary biasing means used for the fail-safe control, but another biasing force exerting the biasing force in the same direction as the mainspring spring 45 is used. A spring member may be added, and the spring member may be used as auxiliary biasing means. However, when the auxiliary biasing means is constituted by the inclination of the spiral groove 15 as in this embodiment, it is possible to eliminate an increase in the number of parts and to avoid an increase in manufacturing cost and an increase in size and weight of the apparatus. .
[0045]
In the above-described embodiment, when the abnormality of the mainspring 45 is detected, the assembly angle is simply feedback-controlled to the startable position. Performing rapid control may not be preferable in terms of operation stability. If this is a concern, the control for bringing the assembly angle closer to the startable position may be performed gently. For example, the subroutine of FIG. 8 may be employed instead of the subroutine of FIG.
[0046]
In the subroutine of FIG. 8, the processing up to S13 is the same as that of FIG. 7, but the subsequent processing is different.
[0047]
That is, in S140 subsequent to S13, first, by substituting the actual value of the assembling angle position theta R at that time in the target assembly angular position theta T, followed in S141, startable position target assembly angular position theta T theta N and it is determined whether or not the equality, when it is determined that the performs holding control for maintaining the status quo proceeds to S142 equal, the process proceeds to S143 when it is determined not equal. Then, in S143, whether the variable theta T is greater than the value of startable position theta N, i.e., it determines whether the current assembling angular position theta R greater than startable position theta N, determined to be greater If so, the process proceeds to S144, and if not, the process proceeds to S145. In S144, it is set to a value obtained by subtracting the current variable value aR infinitesimal movement amount theta from theta T a new target assembly angular position theta T for the control of the retard side, similarly, in S155, the advance set to a value obtained by adding a small amount of movement theta aF the current variable value theta T a new target assembly angular position theta T for the control to the side. Then, S144, in S156 subsequent to S145, performs control so as to change the assembling angle toward the new target assembly angular position theta T.
[0048]
Therefore, in the case of employing this subroutine, the target assembly angular position theta T is changed little by little until the assembling angle position theta R equals the startable position theta N, as a result, changes the operation of assembling angle It will be done slowly.
[0049]
It should be noted that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described one. For example, in the above-described embodiment, the operating force generating unit of the assembly angle changing unit is configured by the mainspring spring and the hysteresis brake. The force generating unit may be constituted by other urging means and actuators.
[0050]
More specifically, the urging means may be, for example, a torsion spring or the like, and the actuator may be a hydraulic actuator or the like. When a hydraulic actuator is used that operates in both advance and retard directions, the hydraulic actuator itself can function as auxiliary biasing means during fail-safe control.
[0051]
Further, in the above description, the assembly angle is maintained at the startable position by the feedback control at the time of the fail-safe control.However, for example, a mechanical lock such as a lock pin is provided, and the lock is provided by the lock at the time of the fail-safe control. The starting position may be maintained.
[0052]
Next, inventions other than those described in the claims that can be understood from the above embodiments will be described below together with their operational effects.
[0053]
(B) The abnormality detecting means outputs an abnormal signal of the urging means when the actual behavior of the change operation at the time of the operation of changing the assembling angle of the driving rotator and the driven rotator is different from the behavior at the time of the normal control. The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein
[0054]
In this case, since the abnormality of the urging means is detected by monitoring the state in which the driving rotator and the driven rotator rotate relative to each other, the abnormality of the urging means is surely detected by the existing phase detecting means or the controller. Can be detected.
[0055]
(B) The abnormality detecting means detects an assembling angle changing speed at the time of the assembling angle changing operation of the driving rotator and the driven rotator, and is energized when the speed is out of the speed range at the time of the normal changing operation. The valve timing control device for an internal combustion engine according to (a), wherein the abnormality signal of the means is output.
[0056]
(C) The abnormality detecting means includes a changing speed detecting means for detecting an actual assembling angle changing speed at the time of an assembling angle changing operation of the driving rotator and the driven rotator, and the detecting speed of the changing speed detecting means is normally changed. Comparison determination means for comparing and determining whether the speed is within the speed range at the time of operation, and abnormal signal output means for outputting an abnormal signal when the comparison determination means determines that the speed is not within the speed range at the time of the normal change operation. The valve timing control device for an internal combustion engine according to (a), wherein:
[0057]
In the above cases (b) and (c), the existing phase detection means and controller can detect an abnormality of the urging means with the simplest configuration.
[0058]
(D) Auxiliary biasing means for exerting a biasing force in the same direction as the biasing means is provided. In the fail-safe control, normal assembly angle control is stopped, and the auxiliary biasing means and an actuator or The assembly angle is changed and maintained at a position at which the engine can be started by the urging means, the auxiliary urging means, and the actuator, and the assembly angle is set to any of (a) to (c). A valve timing control device for an internal combustion engine.
[0059]
In this case, by stopping the normal assembling angle control, the assembling angle is prevented from proceeding in a direction in which the engine cannot be started more than at present, and the auxiliary urging means and the actuator, or the urging means and the auxiliary urging means are controlled. Since the assembly angle is changed and maintained by the means and the actuator at a position where the engine can be started, it is possible to reliably return the assembly angle to a position where the engine can be started before the engine is completely stopped.
[0060]
(E) The valve timing control device for an internal combustion engine according to (D), wherein the fail-safe control performs feedback control to a position where the engine can be started.
[0061]
In this case, even when the assembled angle position at which the engine can be started is an intermediate position other than the most advanced position and the most retarded position, the position can be reliably maintained when the engine is stopped.
[0062]
(F) The valve timing control device for an internal combustion engine according to (d), wherein a lock means for maintaining the assembly angle at a position where the engine can be started during fail-safe control is provided.
[0063]
In this case, when the engine is started, the mounting angle can be maintained at a position where the engine can be started most reliably.
[0064]
(G) a radial guide provided on one of the driving rotator and the driven rotator, and a radial guide provided on the side facing the diametrical guide so as to be rotatable relative to the driving rotator and the driven rotator. An intermediate rotating body having a spiral guide on a surface, a movable guide portion displaceably engaged with the radial guide and the spiral guide, and a rotation center of the other of the driving rotating body and the driven rotating body. A link that swingably connects the portion separated from the movable guide portion and the movable guide portion, and biases the intermediate rotating body in one direction by biasing means and biases the intermediate rotating body to the intermediate rotating body by the actuator. A valve timing control device for an internal combustion engine for applying a force in a direction against the means and rotating the intermediate rotating body under the control of an actuator, thereby changing the assembly angle between the driving rotating body and the driven rotating body. And
The inclination of the spiral of the spiral guide is set such that a rotating force in the same direction as that of the urging means acts on the intermediate rotating body by an alternating torque of the camshaft accompanying engine operation, and includes the spiral guide. 2. The valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said auxiliary urging means is constituted by a rotation operation mechanism.
[0065]
In this case, the biasing force of the auxiliary biasing means can be arbitrarily set only by changing the inclination of the spiral of the spiral guide constituting the rotating operation mechanism. Fail-safe control can be realized without inviting.
[0066]
(H) The actuator is constituted by a hydraulic actuator operable in both the advance direction and the retard direction, and the hydraulic actuator is made to function as the auxiliary urging means. The valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of the above.
[0067]
In this case, fail-safe control can be reliably performed without providing any special urging means.
[0068]
(I) An internal combustion engine according to any one of (1) to (H), further comprising a warning unit for notifying the driver of the abnormality when the abnormality is detected by the abnormality detecting unit. Valve timing control device.
[0069]
In this case, the driver can be immediately notified of the abnormality of the urging means, so that the device can be repaired promptly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary sectional view of the same embodiment taken along line AA of FIG. 1;
FIG. 3 is an exemplary sectional view corresponding to FIG. 2 showing an operation state of the embodiment;
FIG. 4 is an exploded perspective view showing the same embodiment.
FIG. 5 is a lift characteristic diagram of an intake valve and an exhaust valve of the embodiment. .
FIG. 6 is an exemplary flowchart illustrating an abnormality detection subroutine of the embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a processing subroutine when an abnormality is detected in the embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing a processing subroutine at the time of abnormality detection according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 camshaft 3 drive ring (drive rotary body)
7: driven shaft member (driven rotating body)
20: Hysteresis brake (actuator)
42 ... Controller 45 ... Spring spring (biasing means)