JP2003049617A - 可変カムシャフトタイミング位相器 - Google Patents

可変カムシャフトタイミング位相器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータおよびハウジング間の相対振動運動を
生じさせることなく運転されているときに、ロータおよ
びハウジングの相対位置をロックする。 【解決手段】 ロータ１２がハウジング１４に対して選
択的にアドバンス位置またはリタード位置に移動する可
変カムシャフトタイミング位相器１０である。ロータ
は、アドバンス部１８Ａおよびリタード部１８Ｒに受け
入れられたベーン２０を有している。加圧オイルは、ア
ドバンス部またはリタード部に選択的に導入され、リタ
ード部またはアドバンス部から同時に導出される。ロー
タの通路５０に収容された軸方向移動可能なロッキング
ピン４８によってスプールが中立位置におかれていると
き、ロータおよびハウジングの相対位置は所定位置にロ
ックされる。ロッキングピンは、スプリング５２によっ
てロック位置に弾性的に付勢されており、加圧源からの
加圧オイルによってロック位置から離れる側に押圧され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のための
液圧可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ：variable c
amshaft timing) システムに関する。より詳細には、本
発明は、相対的に振動可能な各部材、具体的には、回転
するカムシャフトに取り付けられたロータと周囲の回転
可能なハウジングとの相対位置をロックするための可動
ロックピンからなるピン式ロック機構を備えたシステム
に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】米国特許第 6,250,625号
は、自己出力型の液圧ＶＣＴシステムについて記述して
いる。この液圧ＶＣＴシステムにおいては、回転するカ
ムシャフトに固定されたロータと、カムシャフトロータ
を囲繞する回転可能なハウジングとの間の相対的な振動
運動が、カムシャフトがエンジン吸排気弁を交互に開閉
するときのカムシャフトのトルク脈動によって駆動され
ている。この米国特許の開示部分は、引用することによ
って本明細書の中に含まれる。
【０００３】上記米国特許に開示されているように、エ
ンジンオイル圧が低い期間中は、カムシャフトロータと
周囲のハウジングとの間の相対振動を防止するのが望ま
しい。このため、上記米国特許は、カムシャフトととも
に回転するように設けられ、ハウジングとの係脱のため
にカムシャフトおよび周囲のハウジングに対して軸方向
に移動可能に設けられた環状ロッキングプレートの使用
を教示している。この軸方向移動は、ロッキングプレー
トがハウジングと係合しているときにハウジングおよび
カムシャフト間の相対的な振動運動を防止するように作
用する。
【０００４】ロッキングプレートは、その一方の面に作
用するエンジンオイル圧によってロック係合状態から外
れる側に付勢されるとともに、通常の運転期間中には、
ロッキングプレートの他方の面に作用するスプリング力
によってロック係合側に付勢されている。
【０００５】通常の運転期間中には、オイル圧は、スプ
リングの付勢力に打ち勝ってロッキングプレートをロッ
ク位置から外れた状態にするほど十分に大きくなってい
る。その一方、エンジン始動時またはエンジンオイル圧
が低いその他の期間中には、スプリング付勢力がエンジ
ンオイル圧による対抗力に打ち勝って、ロッキングプレ
ートをロック位置に移動させる。
【０００６】引用することによって本明細書の中に含ま
れる現在係属中の米国特許出願第09/488,903号もまた、
液圧ＶＣＴシステムを開示しており、この液圧ＶＣＴシ
ステムは、エンジンオイル圧が低い期間中に、回転カム
シャフト、とりわけ、カムシャフトに固定されたベーン
付ロータと、カムシャフトロータを囲繞する回転ハウジ
ングとの間の相対的な振動を防止するための装置を備え
ている。
【０００７】上記米国特許出願第09/488,903号のＶＣＴ
システムは、カムシャフトおよびハウジング間で相対的
な振動を生じさせるのに、カムシャフトトルクの脈動で
はなく、エンジンオイル圧に依存するシステムである。
【０００８】当該ＶＣＴシステムは、エンジンオイル圧
が低い期間中にハウジングとの係合位置にロッキングピ
ンをスライドさせるのに、カムシャフトに取り付けられ
たローブ付ロータにより保持されるスライド可能なロッ
キングピンに依存している。
【０００９】エンジンオイル圧が低い期間中にカムシャ
フトと周囲のハウジングとの間の相対振動を防止するた
めのその他の液圧ＶＣＴ装置を開示するその他の特許
は、トルツミエルらの米国特許第 6,053,138号、シライ
らの米国特許第 4,858,572号およびミカメらによる米国
特許第 5,797,361号を含んでいる。
【００１０】本発明は、改良された液圧ＶＣＴシステム
を提供することを目的とする。より詳細には、制御シス
テムが、カムシャフトロータおよびその周囲のハウジン
グ間の相対振動運動を生じさせることなく、これらの部
材を制御するように運転されているときに、カムシャフ
トロータおよびハウジングの相対位置がロックされるＶ
ＣＴシステムを提供することが本発明の目的である。
【００１１】本発明およびその目的をさらに理解するた
めには、図面、図面の簡単な説明、本発明の好ましい実
施態様の詳細な説明および特許請求の範囲に注意が向け
られるべきである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、可変
カムシャフトタイミング位相器であって、カムシャフト
に固定され、外方に突出する少なくとも一つのベーンを
有するロータと、ロータを囲繞しかつロータとともに回
転可能に設けられ、内方に延びる少なくとも一つの凹部
を有するハウジングとを備えている。ロータおよびハウ
ジング間で相対的な振動運動を許容するように、凹部が
ベーンよりも長い周方向長さを有し、ベーンが凹部をア
ドバンス部とリタード部に隔てている。また、この可変
カムシャフトタイミング位相器は、間隔を隔てたランド
部と、各ランド部の間に配置された小径部とを有する軸
方向に移動可能なスプールバルブと、中立位置におかれ
たスプールバルブの小径部にオイル供給源からオイルを
導入するためのオイル導入ラインと、スプールバルブが
中立位置の一方の側または他方の側に配置されていると
きに、スプールバルブの小径部からハウジングの少なく
とも一つの凹部のアドバンス部またはリタード部にオイ
ルが流れるのを選択的に許容するオイルフローライン
と、通路内に配置されるとともに、ロータおよびハウジ
ングをロックするロック位置と、ロータおよびハウジン
グが互いに自由に振動し得るロック解除位置との間で軸
方向に移動可能なロッキングピンとを備えている。そし
て、スプールバルブが中立位置におかれているとき、ロ
ッキングピンがロック解除位置に移動させられて、エン
ジンオイル圧にさらされており、スプールバルブが中立
位置から離れているとき、ロッキングピンがエンジンオ
イル圧から切り離されている。さらに、この可変カムシ
ャフトタイミング位相器は、エンジンオイル圧による押
付力に抗してロッキングピンをロック位置に移動させる
ように作用するスプリングを備えている。
【００１３】請求項２の発明は、請求項１において、ス
プールバルブが中立位置にあるときに、スプールバルブ
の小径部と通路とを常時接続する第２の導入ラインをさ
らに備えている。
【００１４】請求項３の発明は、請求項１において、ス
プールバルブが中立位置を挟んでいずれか一方の側の位
置におかれているときに、内方に向かう少なくとも一つ
の凹部におけるアドバンス部またはリタード部の一方か
らスプールバルブの小径部までオイルを戻すための第１
の導出ラインと、スプールバルブが中立位置を挟んでい
ずれか他方の側の位置におかれているときに、内方に向
かう少なくとも一つの凹部におけるアドバンス部または
リタード部の他方からスプールバルブの小径部までオイ
ルを戻すための第２の導出ラインと、第１または第２の
導出ラインの一方から、ロッキングピンが移動可能にお
かれている通路まで延びる第１の分岐ラインと、第１ま
たは第２の導出ラインの他方から、ロッキングピンが移
動可能におかれている通路まで延びる第２の分岐ライン
とをさらに備えている。
【００１５】請求項４の発明は、請求項３において、第
１または第２の分岐ラインの一方に設けられ、ロッキン
グピンが移動可能におかれた通路から第１または第２の
導出ラインの一方までのオイルの流れを阻止するための
第１の一方向チェックバルブと、第１または第２の分岐
ラインの他方に設けられ、ロッキングピンが移動可能に
おかれた通路から第１または第２の導出ラインの他方ま
でのオイルの流れを阻止するための第２の一方向チェッ
クバルブとをさらに備えている。
【００１６】請求項５の発明は、請求項１において、軸
方向移動可能なスプールバルブにオイルを通さずに、オ
イル供給源からロッキングピンの通路までオイルを導入
する第２のオイル導入ラインと、第２のオイル導入ライ
ンに設けられ、ロッキングピンが軸方向移動可能に設け
られた通路をオイル供給源から選択的に切り離すための
制御バルブとをさらに備えている。
【００１７】請求項６の発明は、請求項５において、オ
イルフローラインの一方と通路とに流体接続された第１
の分岐ラインと、第１の分岐ラインに設けられ、通路か
らオイルフローラインの一方までのオイルの流れを阻止
する第１の一方向チェックバルブと、オイルフローライ
ンの他方と通路とに流体接続された第２の分岐ライン
と、第２の分岐ラインに設けられ、通路からオイルフロ
ーラインの他方までのオイルの流れを阻止する第２の一
方向チェックバルブとをさらに備えている。
【００１８】請求項７の発明は、請求項６において、第
２の導入ラインが、制御バルブの下流位置で第１および
第２の分岐ラインに流体接続されている。
【００１９】本発明は、カムトルク駆動（ＣＴＡ：cam
torque actuated)型またはエンジンオイル圧駆動（ＯＰ
Ａ：oil pressure actuated)型のいずれかのＶＣＴシス
テムに関する。
【００２０】このシステムにおいては、相対的に振動す
るカムシャフトロータおよび周囲のハウジングの位置が
所望時に、エンジンオイル圧が相対的に高い通常の運転
時であっても、ロックできるようになっている。カムシ
ャフトロータは、スライドピンを保持しており、該スラ
イドピンは、ハウジングのロッキング位置に対してスラ
イド可能になっている。
【００２１】スライドピンのスライド運動は、エンジン
オイル圧の機能としてではなく、ハウジングのアドバン
スチャンバおよびリタードチャンバに対して流出入する
オイルの流れを選択的に制御するように軸方向にスライ
ド可能な制御スプールバルブの位置によって、制御され
ている。
【００２２】本発明による制御スプールバルブは、アド
バンスチャンバおよびリタードチャンバに対するオイル
の流れが阻止される中央の中立位置を有している。
【００２３】その一方、スプールバルブの中立位置にお
いては、ロック位置にスプリング付勢されるとともにロ
ック解除位置に押圧するように作用する液圧を受けるロ
ッキングピンを含む別の通路が減圧されており、これに
より、ロータおよびハウジング部材が互いにロックされ
ることになる。
【００２４】スプールバルブが中立位置の一方の側また
は他方の側におかれているときにおいて、少なくともエ
ンジンオイル圧が十分に作用している期間中には、ピン
をロック解除位置に移動させるように、ロッキングピン
の通路が加圧される。
【００２５】そして、オイルは、アドバンスチャンバお
よびリタードチャンバの一方に流入して他方から流出
し、これにより、カムシャフトロータおよびその周囲の
ハウジング間の位相変化が生じることになる。
【００２６】このようにして、ロータおよびハウジング
は、これらの間で位相変化を生じさせる必要がない場合
には、互いに所定位置に常時ロックされており、これ
は、スプールバルブが中立位置を維持するようにエンジ
ン制御システムがスプールバルブを制御している状態で
ある。
【００２７】ロータおよびハウジングの位置を互いにロ
ックすることは、いつ制御システムがスプールバルブを
中立位置に動かすように運転されるかに応じて、ロータ
およびハウジング間の潜在的な任意の相対位置において
生じ得る。
【００２８】
【発明の実施の形態】図１において、本発明によるカム
シャフト位相器(camshaft phaser) が、参照符号１０で
示されている。カムシャフト位相器１０は、回転可能な
カムシャフト（図示せず）に固定されたロータ１２と、
ロータ１２を囲繞するハウジング１４とを有している。
【００２９】ハウジング１４は、ロータ１２とともに回
転可能になっており、当該分野で知られているように、
クランクシャフトまたは他のカムシャフトからベルトま
たはチェーンによって駆動するための歯１６を外周に有
している。
【００３０】ハウジング１４は、内方に向って延びる多
数の凹部１８を有しており、ロータ１２は、対応する凹
部１８内において外方に向かって延びる多数のベーン２
０を有している。
【００３１】各凹部１８の周方向の長さは、該各凹部内
に延びるベーン２０の周方向長さよりも長くなってお
り、これにより、ロータ１２およびハウジング１４間に
おいて制限された相互の振動が許容されている。その点
で、各凹部１８は、該各凹部１８内に延びるベーン２０
によってシール状態で互いに隔てられたアドバンス部１
８Ａおよびリタード部１８Ｒを有している。
【００３２】そして、凹部１８のアドバンス部１８Ａに
加圧オイルが追加されると、以下に詳細に説明されるよ
うな方法で、凹部１８のリタード部１８Ｒから同時に加
圧オイルが退出して、ロータ１２がハウジング１４に対
してアドバンス位置（前進位置）に移動させられる。
【００３３】同様に、凹部１８のリタード部１８Ｒに加
圧オイルが追加されると、凹部１８のアドバンス部１８
Ａから同時に加圧オイルが退出して、ロータ１２がハウ
ジング１４に対してリタード位置（遅延位置）に移動さ
せられる。
【００３４】カムシャフト位相器１０はさらに、カムシ
ャフトの通路２４内を軸方向に移動可能なスプール２２
を含むスプールバルブを有している。
【００３５】スプール２２は、互いに間隔を隔てて配置
されかつ通路２４内にぴったりと装着されてスライドす
る一対のランド部２２Ａ，２２Ｂと、各ランド部２２
Ａ，２２Ｂの間に配置された小径の中央部２２Ｃとを有
している。加圧エンジンオイルは、図示しないエンジン
から導入ライン２６を通って通路２４に導入される。
【００３６】導入ライン２６は、スプール２２の中央部
２２Ｃが導入ライン２６と整列したスプール位置におい
て（図１参照）、通路２４内にオイルを放出する。また
導入ライン２６には、通路２４から導入ライン２６を通
る逆方向の流れを阻止するための一方向チェックバルブ
２８が設けられている。
【００３７】スプール２２の軸方向位置に応じて、導入
ライン２６からのオイルは、中央部２２Ｃから導入ライ
ン（オイルフローライン）３０を通って凹部１８のアド
バンス部１８Ａに流入するか、または、導入ライン（オ
イルフローライン）３２を通って凹部１８のリタード部
１８Ｒに流入する。
【００３８】導入ライン３０，３２には、アドバンス部
１８Ａおよびリタード部１８Ｒから導入ライン３０，３
２を通って導入ライン２６に向かう逆方向の流れを阻止
するための一方向チェックバルブ３４，３６がそれぞれ
設けられている。
【００３９】スプール２２は、該スプール２２の一端に
押接するスプリング３８によって、図示右側に弾性的に
付勢されるとともに、スプール２２の逆側端に作用する
可変力ソレノイド（ＶＦＳ： variable force solenoi
d）４０によって図示左側に押圧されている。
【００４０】図１に示すように、スプール２２の中立位
置（零位置）においては、アドバンス部１８Ａおよびリ
タード部１８Ｒのいずれに対しても流入または流出する
オイルの流れはない。というのは、アドバンス部１８Ａ
およびリタード部１８Ｒからの戻りライン４２，４４
が、それぞれスプール２２のランド部２２Ｂ，２２Ａに
よって閉塞されているからである。
【００４１】このとき、スプール２２の中央部２２ｃか
らのオイル圧は、導入ライン４６を通って、ロータ１２
に形成された半径方向通路５０内のロッキングピン４８
に作用している。
【００４２】これにより、ロッキングピン４８がスプリ
ング５２によってロック係合状態（図２参照）の側に弾
性的に付勢されているにも拘らず、ロッキングピン４８
がハウジング１４とのロック係合状態から外れた状態に
維持される。
【００４３】可変力ソレノイド４０によりスプール２２
に作用する押付力の変化によって、スプール２２が中立
位置の右側（図２参照）または左側に移動したとき、導
入ライン４６がランド部２２Ｂまたは２２Ａのいずれか
により閉塞される。
【００４４】これにより、可変力ソレノイド４０の位置
を制御する制御システム（図示せず）がスプール２２を
中立位置に戻すように作用するまで、ロータ１２がハウ
ジング１４に対するアドバンス位置またはリタード位置
でロックされることになる。
【００４５】もちろん、スプール２２が中立位置におか
れているときであっても、エンジンオイル圧が低い期間
中には、スプリング５２もまたロータ１２をハウジング
１４に対して所定位置にロックするように作用する。と
いうのは、ロッキングピン４８に作用するオイル圧によ
る押付力が、スプリング５２によりロッキングピン４８
に作用する押付力に打ち勝つには不十分だからである。
【００４６】ロッキングピン４８がロック解除位置から
ロック位置に急激に移動するのを防止するために、通路
５０から制御された状態でオイル漏れが生じるのが望ま
しいと考えられる。そのため、適切な大きさのオリフィ
スを有するオイル導出ライン（図示せず）が、通路５０
から油溜め（図示せず）への緩やかなオイルの漏出を許
容するように設けられていてもよい。
【００４７】図３および図４には、本発明の他の実施態
様によるカムシャフトトルクパルス位相器が参照符号１
１０で示されている。これらの図において、図１および
図２中の部材に対応する部材は、その下二桁の数字が図
１および図２の部材の二桁の数字と同じ数字を有する１
００番台の数字で表されている。
【００４８】位相器１１０は、カムシャフト（図示せ
ず）に固定されたロータ１１２と、ロータ１１２を囲繞
しかつロータ１１２とともに回転可能なハウジング１１
４とを有している。ハウジング１１４は、当該分野で知
られているように、クランクシャフトまたは他のカムシ
ャフトからベルトまたはチェーンによって駆動するため
の歯１１６を外周に有している。
【００４９】ハウジング１１４は、内方に向って延びる
多数の凹部１１８を有しており、ロータ１１２は、対応
する凹部１１８内において外方に向かって延びる多数の
ベーン１２０を有している。各凹部１１８の周方向の長
さは、該各凹部内に延びるベーン１２０の周方向長さよ
りも長くなっており、これにより、ロータ１１２および
ハウジング１１４間において制限された相互の振動が許
容されている。
【００５０】その点で、各凹部１１８は、ベーン１２０
の各側にアドバンス部１１８Ａおよびリタード部１１８
Ｒを有している。そして、凹部１１８のアドバンス部１
１８Ａに加圧オイルが追加されると、以下に詳細に説明
されるような方法で、凹部１１８のリタード部１１８Ｒ
から同時に加圧オイルが退出して、ロータ１１２がハウ
ジング１１４に対してアドバンス位置（前進位置）に移
動させられる。
【００５１】同様に、凹部１１８のリタード部１１８Ｒ
に加圧オイルが追加されると、凹部１１８のアドバンス
部１１８Ａから同時に加圧オイルが退出して、ロータ１
１２がハウジング１１４に対してリタード位置（遅延位
置）に移動させられる。
【００５２】カムシャフト位相器１１０はさらに、カム
シャフトの通路１２４内を軸方向に移動可能なスプール
１２２を含むスプールバルブを有している。スプール１
２２は、互いに間隔を隔てて配置されかつ通路１２４内
にぴったりと装着されてスライドする一対のランド部１
２２Ａ，１２２Ｂと、各ランド部１２２Ａ，１２２Ｂの
間に配置された小径の中央部１２２Ｃとを有している。
【００５３】加圧エンジンオイルは、導入ライン１２６
を通って通路１２４に導入される。導入ライン１２６
は、スプール１２２の中央部１２２Ｃが導入ライン１２
６と整列したスプール位置において（図３参照）、通路
１２４内にオイルを放出する。
【００５４】また導入ライン１２６には、通路１２４か
ら導入ライン１２６を通る逆方向の流れを阻止するため
の一方向チェックバルブ１２８が設けられている。スプ
ール１２２の軸方向位置に応じて、導入ライン１２６か
らのオイルは、スプール１２２の中央部１２２Ｃから導
入ライン（オイルフローライン）１３０を通って凹部１
１８のアドバンス部１１８Ａに流入するか、または、導
入ライン（オイルフローライン）１３２を通って凹部１
１８のリタード部１１８Ｒに流入する。
【００５５】導入ライン１３０，１３２には、アドバン
ス部１１８Ａおよびリタード部１１８Ｒから導入ライン
１３０，１３２を通って導入ライン１２６に向かう逆方
向の流れを阻止するための一方向チェックバルブ１３
４，１３６がそれぞれ設けられている。
【００５６】スプール１２２は、該スプール１２２の一
端に押接するスプリング１３８によって、図示右側に弾
性的に付勢されるとともに、スプール１２２の逆側端に
作用する可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１４０によって図
示左側に押圧されている。
【００５７】図３に示すように、スプール１２２の中立
位置（零位置）においては、アドバンス部１１８Ａおよ
びリタード部１１８Ｒのいずれに対しても流入または流
出するオイルの流れはない。というのは、アドバンス部
１１８Ａおよびリタード部１１８Ｒからの戻りライン１
４２，１４４が、それぞれスプール１２２のランド部１
２２Ｂ，１２２Ａによって閉塞されているからである。
【００５８】このとき、スプール１２２の中央部１２２
ｃからのオイル圧は、導入ライン１４４−１，１４２−
１を通って、ロータ１１２に形成された半径方向通路１
５０内のロッキングピン１４８に作用する。
【００５９】これにより、ロッキングピン１４８がスプ
リング１５２によってロック係合状態（図３参照）の側
に弾性的に付勢されているにも拘らず、ロッキングピン
１４８がハウジング１１４とのロック係合状態から外れ
た状態に維持される（図４参照）。
【００６０】可変力ソレノイド１４０によりスプール１
２２に作用する押付力の変化によって、スプール１２２
が中立位置（図３参照）の右側または左側に移動したと
き、バルブ１６０により選択的に開閉される導入ライン
１４６の加圧オイルがロッキングピン１４８に圧力を及
ぼし、スプリング１５２の付勢力に抗してロッキングピ
ン１４８をハウジング１１４とのロック係合状態から外
れた状態にする。
【００６１】バルブ１６０は、可変力ソレノイド１４０
への力の大きさをも制御する電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）１６２からの指令下で選択的に開閉される。もちろ
ん、オイルが導入ライン１４６を通って流れてロッキン
グピン１４８に力を作用させるようにバルブ１６０が開
放しているときであっても、エンジンオイル圧が低い期
間中には、エンジンオイル圧によりロッキングピン１４
８に作用する力は、スプリング１５２によりロッキング
ピン１４８に作用するばね力に打ち勝つには不十分であ
る。
【００６２】このため、ロータ１１２およびハウジング
１１４の相対位置は、電子制御ユニット１６２によりバ
ルブ１６０に入力される指令信号でロックされる。その
結果、ロータ１１２のアドバンス位置またはリタード位
置への移動が望ましくない場合には、ロータ１２３のこ
のような移動が起こらないようになる。
【００６３】図５および図６には、本発明のさらに他の
実施態様によるカムシャフトトルクパルス位相器が参照
符号２１０で示されている。これらの図において、図
１，図２中の部材および図３，図４中の部材にそれぞれ
対応する部材は、その下二桁の数字が、図１，図２中の
部材の二桁の数字または図３，図４中の部材の下二桁の
数字と同じ数字を含む２００番台の数字で表されてい
る。
【００６４】位相器２１０は、カムシャフト（図示せ
ず）に固定されたロータ２１２と、ロータ２１２を囲繞
しかつロータ２１２とともに回転可能なハウジング２１
４とを有している。ハウジング２１４は、当該分野で知
られているように、クランクシャフトまたは他のカムシ
ャフトからベルトまたはチェーンによって駆動するため
の歯２１６を外周に有している。
【００６５】ハウジング２１４は、内方に向って延びる
多数の凹部２１８を有しており、ロータ２１２は、対応
する凹部２１８内において外方に向かって延びる多数の
ベーン２２０を有している。各凹部２１８の周方向の長
さは、該各凹部内に延びるベーン２２０の周方向長さよ
りも長くなっており、これにより、ロータ２１２および
ハウジング２１４間において制限された相互の振動が許
容されている。
【００６６】その点で、各凹部２１８は、アドバンス部
２１８Ａおよびリタード部２１８Ｒを有している。そし
て、アドバンス部２１８Ａに加圧オイルが追加される
と、以下に詳細に説明されるような方法で、リタード部
２１８Ｒから同時に加圧オイルが退出して、ロータ２１
２がハウジング２１４に対してアドバンス位置（前進位
置）に移動させられる。
【００６７】同様に、リタード部２１８Ｒに加圧オイル
が追加されると、アドバンス部２１８Ａから同時に加圧
オイルが退出して、ロータ２１２がハウジング２１４に
対してリタード位置（遅延位置）に移動させられる。
【００６８】カムシャフト位相器２１０は、カムシャフ
トの通路２２４内を軸方向に移動可能なスプール２２２
を含むスプールバルブを有している。スプール２２２
は、互いに間隔を隔てて配置された４つのランド部、つ
まり、一端側のランド部２２２Ａと、他端側のランド部
２２２Ｂと、各ランド部２２２Ａ，２２２Ｂ間に間隔を
隔てて配置された中間ランド部２２２Ｄ，２２３Ｅとを
有している。
【００６９】さらにスプール２２２は、ランド部２２２
Ａ，２２２Ｄ間に配置された第１の小径部（縮径部）２
２２Ｆと、ランド部２２２Ｂ，２２２Ｅ間に配置された
第２の小径部（縮径部）２２２Ｇと、ランド部２２２
Ｅ，２２２Ｄ間に配置された第３の小径部（縮径部）２
２２Ｃとを有している。
【００７０】スプール２２２は、各ランド部２２２Ａ，
２２２Ｄ，２２２Ｅ，２２２Ｂが通路２２４内にぴった
りと装着された状態で、カムシャフトの通路２２４内を
軸方向に移動可能になっている。
【００７１】加圧エンジンオイルは、導入ライン２２６
から通路２２４に導入される。導入ライン２２６は、ス
プール２２２の小径部２２２Ｃが導入ライン２２６と整
列したスプール中立位置において（図５参照）、通路２
２４内にオイルを放出する。
【００７２】通路２２４内に導入された加圧エンジンオ
イルは、スプール２２２がその中立位置からいずれかの
方向に移動したとき、オイルフローライン２３０または
２３２を通って、凹部２１８のアドバンス部２１８Ａま
たはリタード部２１８Ｒに流入する。
【００７３】ロータ２１２がハウジング２１４に対して
アドバンス位置またはリタード位置に移動できるよう
に、スプール２２２が中立位置から移動するとき、位相
器２１０がアドバンスモードまたはリタードモードのい
ずれのモードで運転されているかに応じて、オイルは、
アドバンス部２１８Ａまたはリタード部２１８Ｒからラ
イン２３０または２３２を通って流れる。
【００７４】位相器２１０がリタードモードで運転され
ているときには、ライン２３０を通って流れるアドバン
ス部２１８Ａからのオイルは、スプール２２２の小径部
２２２Ｇに流入し、そこから、第１の戻りライン２４６
−１を通って油溜め（図示せず）に戻る。
【００７５】同様に、位相器２１０がアドバンスモード
で運転されているときには、ライン２３２を通って流れ
るリタード部２１８Ｒからのオイルは、スプール２２２
の小径部２２２Ｆに流入し、そこから、第２の戻りライ
ン２４６−２を通って油溜め（図示せず）に戻る。
【００７６】スプール２２２は、該スプール２２２の一
端に押接するスプリング２３８によって、図示左側に弾
性的に付勢されている。可変力ソレノイド（ＶＦＳ）２
４０が、スプール２２２の逆側端に作用している。
【００７７】図５に示すように、スプール２２２の中立
位置（零位置）においては、ソレノイド２４０は、最大
運転サイクル(maximum duty cycle)の５０％で運転され
る。
【００７８】したがって、もしソレノイド２４０がその
運転サイクルの５０％以上で運転されるのであれば、ス
プール２２２は図示右側に移動し、オイルは凹部２１８
のリタード部２１８Ｒに流入するとともにアドバンス部
２１８Ａから流出し、ロータ２１２は、ハウジング２１
４に対してリタード位置に移動する。
【００７９】これとは逆に、もしソレノイド２４０がそ
の運転サイクルの５０％以下で運転されるのであれば、
スプール２２２は図示左側に移動し、オイルは凹部２１
８のアドバンス部２１８Ａに流入するとともにリタード
部２１８Ｒから流出し、ロータ２１２は、ハウジング２
１４に対してアドバンス位置に移動する。
【００８０】ロッキングピン２４８は、ロータ２１２の
通路２５０内にスライド可能に配置されており、導入ラ
イン２４６からのエンジンオイル圧により、スプリング
２５２による反発力に抗してロック解除位置に通常加圧
されている。ロッキングピン２４８へのオイル圧は、遮
断弁(shut off valve)２６０により制御されている。
【００８１】遮断弁２６０は、電子制御ユニット（図示
せず）により制御されており、該電子制御ユニットは、
ロータ２１２およびハウジング２１４の位置をアドバン
ス位置またはリタード位置に移動させるのが望ましくな
い場合に、スプール２２２の中立位置においてロータ２
１２およびハウジング２１４の位置をロックするように
ソレノイド２４０の運転を制御する電子制御ユニットで
ある。
【００８２】ロック状態およびロック解除状態間でのロ
ッキングピン２４８の移動は、凹部２１８のアドバンス
部２１８Ａから分岐ライン２３０−１を通って通路２５
０へオイルを漏出させることによって、またはリタード
部２１８Ｒから分岐ライン２３０−２を通ってオイルを
漏出させることによって、減速させられる。
【００８３】分岐ライン２３０−１，２３０−２には、
通路２５０からライン２３０，２３２への逆方向のオイ
ルの流れを阻止するための一方向流量制御弁２７０−
１，２７０−２が設けられている。
【００８４】本発明が関連する分野の当業者は、上述の
教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な
特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する
種々の変形例やその他の実施態様を構築し得る。上述の
実施態様はあらゆる点で単なる例示としてのみみなされ
るべきものであり、限定的なものではない。
【００８５】したがって、本発明が個々の実施態様に関
連して説明されてきたものの、構造、順序、材料その他
の変更は、本発明の範囲内においてではあるが、当該技
術分野の当業者にとって明らかであろう。
【００８６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る可変
カムシャフトタイミング位相器によれば、ロータおよび
ハウジング間の相対振動運動を生じさせることなく運転
されているときに、ロータおよびハウジングの相対位置
をロックできるようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様による液圧ＶＣＴシステム
の概略部分図であって、ある運転状態を示している。
【図２】図１のＶＣＴシステムの一部を取り出して示し
た部分図であって、図１と異なる運転状態を示してい
る。
【図３】本発明の他の実施態様による液圧ＶＣＴシステ
ムの概略部分図であって、ある運転状態を示している。
【図４】図３のＶＣＴシステムの一部を取り出して示し
た部分図であって、図３と異なる運転状態を示してい
る。
【図５】本発明のさらに他の実施態様による液圧ＶＣＴ
システムの概略部分図であって、ある運転状態を示して
いる。
【図６】図５のＶＣＴシステムにおいて、図５と異なる
運転状態を示している。
【符号の説明】
１０，１１０，２１０： カムシャフト位相器 １２，１１２，２１２： ロータ １４，１１４，２１４： ハウジング １６，１１６，２１６： 歯 １８，１１８，２１８： 凹部 １８Ａ，１１８Ａ，２１８Ａ： アドバンス部 １８Ｒ，１１８Ｒ，２１８Ｒ： リタード部 ２０，１２０，２２０： ベーン ２２，１２２，２２２： スプール ２２Ａ，２２Ｂ： ランド部 ２２Ｃ： 小径部 １２２Ａ，１２２Ｂ： ランド部 １２２Ｃ： 小径部 ２２２Ａ，２２２Ｂ： ランド部 ２２２Ｃ： 小径部 ２６，１２６，２２６： 導入ライン ３０，３２： 導入ライン １３０，１３２： 導入ライン ２３０，２３２： 導入ライン ４８，１４８，２４８： ロッキングピン ５０，１５０，２５０： 通路 ５２，１５２，２５２： スプリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500124378 Ｐｏｗｅｔｒａｉｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ 3800 Ａｕｔｏｍａｔｉ ｏｎ Ａｖｅｎｕｅ Ｓｕｉｔｅ 100, Ａｕｂｕｒｎ Ｈｉｌｌｓ，Ｍｉｃｈｉｇ ａｎ 48326−1782 Ｕ．Ｓ．Ａ (72)発明者 ロジャー・ティー・シンプソン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14850 イサカ ウッドローン・ロード 29 (72)発明者 フランクリン・アール・スミス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 13045 コートランド ヘッジムーア・ドライブ 3736 Ｆターム(参考） 3G018 BA09 BA33 CA19 DA24 DA51 DA52 DA59 DA60 DA73 DA83 FA03 FA04 FA07 GA33

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可変カムシャフトタイミング位相器（１
    ０；１１０；２１０）であって、 カムシャフトに固定されるとともに、外方に突出する少
    なくとも一つのベーン（２０；１２０；２２０）を有す
    るロータ（１２；１１２；２１２）と、 ロータを囲繞しかつロータとともに回転可能に設けら
    れ、内方に延びる少なくとも一つの凹部（１８；１１
    ８；２１８）を有するハウジング（１４；１１４；２１
    ４）とを備え、 ロータおよびハウジング間で相対的な振動運動を許容す
    るように、凹部がベーンよりも長い周方向長さを有し、
    ベーンが凹部をアドバンス部（１８Ａ；１１８Ａ；２１
    ８Ａ）とリタード部（１８Ｒ；１１８Ｒ；２１８Ｒ）と
    に隔てており、 さらに、間隔を隔てたランド部（２２Ａ，２２Ｂ；１２
    ２Ａ，１２２Ｂ；２２２Ａ，２２２Ｂ）と、各ランド部
    の間に配置された小径部（２２Ｃ；１２２Ｃ；２２２
    Ｃ）とを有する軸方向に移動可能なスプールバルブ（２
    ２；１２２；２２２）と、 中立位置におかれたスプールバルブの小径部にオイル供
    給源からオイルを導入するためのオイル導入ライン（２
    ６；１２６；２２６）と、 スプールバルブが中立位置の一方の側または他方の側に
    配置されているときに、スプールバルブの小径部からハ
    ウジングの少なくとも一つの凹部のアドバンス部または
    リタード部にオイルが流れるのを選択的に許容するオイ
    ルフローライン（３０，３２；１３０，１３２；２３
    ０，２３２）と、 通路（５０；１５０；２５０）内に配置されるととも
    に、ロータおよびハウジングをロックするロック位置
    と、ロータおよびハウジングが互いに自由に振動し得る
    ロック解除位置との間で軸方向に移動可能なロッキング
    ピン（４８；１４８；２４８）とを備え、 スプールバルブが中立位置におかれているとき、ロッキ
    ングピンがロック解除位置に移動させられて、エンジン
    オイル圧にさらされており、スプールバルブが中立位置
    から離れているとき、ロッキングピンがエンジンオイル
    圧から切り離されており、 さらに、エンジンオイル圧による押付力に抗してロッキ
    ングピンをロック位置に移動させるように作用するスプ
    リング（５２；１５２；２５２）と、を備えた可変カム
    シャフトタイミング位相器。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の可変カムシャフトタイミ
    ング位相器（１０）において、 スプールバルブ（２２）が中立位置にあるときに、スプ
    ールバルブ（２２）の小径部（２２Ｃ）と通路（５０）
    とを常時接続する第２の導入ライン（４６）をさらに備
    えた、ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング位
    相器。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の可変カムシャフトタイミ
    ング位相器（１１０）において、 スプールバルブ（１２２）が中立位置を挟んでいずれか
    一方の側の位置におかれているときに、内方に向かう少
    なくとも一つの凹部（１１８）におけるアドバンス部
    （１１８Ａ）またはリタード部（１１８Ｒ）の一方から
    スプールバルブの小径部（１２２Ｃ）までオイルを戻す
    ための第１の導出ライン（１４２）と、 スプールバルブ（１２２）が中立位置を挟んでいずれか
    他方の側の位置におかれているときに、内方に向かう少
    なくとも一つの凹部（１１８）におけるアドバンス部
    （１１８Ａ）またはリタード部（１１８Ｒ）の他方から
    スプールバルブの小径部（１２２Ｃ）までオイルを戻す
    ための第２の導出ライン（１４４）と、 第１の導出ライン（１４２）または第２の導出ライン
    （１４４）の一方から、ロッキングピン（１４８）が移
    動可能におかれている通路（１５０）まで延びる第１の
    分岐ライン（１４２−１）と、 第１の導出ライン（１４２）または第２の導出ライン
    （１４４）の他方から、ロッキングピン（１４８）が移
    動可能におかれている通路（１５０）まで延びる第２の
    分岐ライン（１４４−１）と、をさらに備えた可変カム
    シャフトタイミング位相器。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の可変カムシャフトタイミ
    ング位相器（１１０）において、 第１の分岐ライン（１４２−１）または第２の分岐ライ
    ン（１４４−１）の一方に設けられ、ロッキングピン
    （１４８）が移動可能におかれた通路（１５０）から第
    １の導出ライン（１４２）または第２の導出ライン（１
    ４４）の一方までのオイルの流れを阻止するための第１
    の一方向チェックバルブ（１７０−１）と、 第１の分岐ライン（１４２−１）または第２の分岐ライ
    ン（１４４−１）の他方に設けられ、ロッキングピン
    （１４８）が移動可能におかれた通路（１５０）から第
    １の導出ライン（１４２）または第２の導出ライン（１
    ４４）の他方までのオイルの流れを阻止するための第２
    の一方向チェックバルブ（１７０−２）と、をさらに備
    えた可変カムシャフトタイミング位相器。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の可変カムシャフトタイミ
    ング位相器（１１０；２１０）において、 軸方向移動可能なスプールバルブ（１２２；２２２）に
    オイルを通さずに、オイル供給源からロッキングピン
    （１４８；２４８）の通路（１５０；２５０）までオイ
    ルを導入する第２のオイル導入ライン（１４６；２４
    ６）と、 第２のオイル導入ライン（１４６；２４６）に設けら
    れ、ロッキングピン（１４８；２４８）が軸方向移動可
    能に設けられた通路（１５０；２５０）をオイル供給源
    から選択的に切り離すための制御バルブ（１６０；２６
    ０）と、をさらに備えた可変カムシャフトタイミング位
    相器。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の可変カムシャフトタイミ
    ング位相器（２１０）において、 オイルフローライン（２３０；２３２）の一方と通路
    （２５０）とに流体接続された第１の分岐ライン（２３
    ０−１）と、 第１の分岐ライン（２３０−１）に設けられ、通路（２
    ５０）からオイルフローライン（２３０；２３２）の一
    方までのオイルの流れを阻止する第１の一方向チェック
    バルブ（２７０−１）と、 オイルフローライン（２３０；２３２）の他方と通路
    （２５０）とに流体接続された第２の分岐ライン（２３
    ０−２）と、 第２の分岐ライン（２３０−２）に設けられ、通路（２
    ５０）からオイルフローライン（２３０；２３２）の他
    方までのオイルの流れを阻止する第２の一方向チェック
    バルブ（２７０−２）と、をさらに備えた可変カムシャ
    フトタイミング位相器。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の可変カムシャフトタイミ
    ング位相器（２１０）において、 第２の導入ライン（２４６）が、制御バルブ（２６０）
    の下流位置で第１の分岐ライン（２７０−１）および第
    ２の分岐ライン（２７０−２）と流体接続されている、
    ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング位相器。
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