JP2003314218A - 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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JP2003314218A
JP2003314218A JP2003060747A JP2003060747A JP2003314218A JP 2003314218 A JP2003314218 A JP 2003314218A JP 2003060747 A JP2003060747 A JP 2003060747A JP 2003060747 A JP2003060747 A JP 2003060747A JP 2003314218 A JP2003314218 A JP 2003314218A
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housing
lock pin
tapered
lock
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Jeffrey Lewis
ジェフリー・ルイス
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロックピンのロック解除を遅延させることが
できる可変カムシャフトタイミング位相器を提供する。 【解決手段】 互いに相対回転可能なハウジング１およ
びロータ２と、ハウジング１に形成された半径方向穴１
７にスライド自在に設けられ、ロータ２に形成されたテ
ーパ状凹部１９に係脱自在に係合し得るテーパ状端部１
０ａを有するロックピン１０と、半径方向穴１７内に配
置されるとともに、ロックピン１０のテーパ状端部１０
ａがロータ２のテーパ状凹部１９に係合してハウジング
１およびロータ２がロックされるようにロックピン１０
を付勢するスプリング２１と、ロックピン１０のテーパ
状端部１０ａをロータ２のテーパ状凹部１９から離脱さ
せる際に時間的遅延が生じるように、テーパ状凹部１９
を加圧オイル供給口１５ａに連結する遠回りの流路１４
とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変カムシャフト
タイミングシステム（ＶＣＴ :variable camshaft timi
ng system)の運転を制御するための液圧制御システムに
関する。より詳細には、本発明は、液圧遅延を提供する
ようにロックピンのロック解除を遅らせるために、遠回
りの通路または制限された通路を利用する制御システム
に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】内燃機関は、エンジン性
能を改良しまたは排ガスを減少させるべく、カムシャフ
トおよびクランクシャフト間の角度を変えるために、種
々の機構を採用している。このような可変カムタイミン
グ機構の多くは、エンジンカムシャフトに一つまたはそ
れ以上の「ベーン位相器」を使用している。
【０００３】大抵の場合、位相器は、一つまたはそれ以
上のベーンを有するロータを備えており、ロータは、カ
ムシャフト端部に取り付けられるとともに、ベーンが装
着されるベーンチャンバを有するハウジングによって囲
繞されている。ベーンをロータに取り付けるとともに、
チャンバをステータに取り付けることも可能である。
【０００４】ハウジングの外周は、通常はカムシャフト
からの駆動装置（典型的にはチェーン、ベルトまたはギ
ヤ）を受け入れるスプロケット、プーリまたはギヤを構
成している。
【０００５】位相器は、作動流体としてエンジンオイル
を用いて運転されるが、エンジンオイルは、クランクシ
ャフトからの駆動装置に対して角度方向にカムシャフト
を回転させるように、ベーンのいずれかの側においてオ
イルチャンバ内に導入される。
【０００６】位相器は完全にはシールすることができな
いので、漏れによるオイル損失の影響を受ける。通常の
エンジン運転中において、エンジンオイルポンプにより
発生する油圧および油量は、位相器をオイルで十分に満
たして完全な作動状態にするには十分なものである。
【０００７】その一方、エンジン停止時には、オイルは
ＶＣＴ機構から漏出する。エンジン始動時において、エ
ンジンオイルポンプが油圧を発生させる前には、制御油
圧の不足により、位相器が過度に振動してノイズを発生
させ、その結果、機構に損傷を与える可能性がある。ま
た、エンジンが始動される際には、位相器が或る特定の
位置でロックされている方が望ましい。
【０００８】従来の位相器で採用された一つの解決法
は、チャンバ内のオイルが十分でないときに、クランク
シャフトに対する或る特定の位相角度位置で位相器をロ
ックするロックピンを採用することである。
【０００９】この場合、エンジンが停止してエンジンの
油圧が所定の低い値に達したときに、スプリング付勢の
ピンが位相器と係合して位相器をロックする。エンジン
始動時には、エンジンオイルポンプがピンをロック解除
するのに十分な圧力を発生するまで、ピンは係合した状
態におかれる。
【００１０】従来のロックピンの第２の例は、米国特許
第 5,836,275号に示されており、当該米国特許は、チャ
ンバがオイルで満たされるまでロックピンの縮退を防止
する「相殺手段」を備えたロックピンを開示している。
この「相殺手段」は、ハウジング内に配置された穴の底
部において半径方向内方に延びる小孔である。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第 5,836,275号明細書
【００１２】もう一つの例は、米国特許第 5,901,674号
に示されており、当該米国特許は、別個のロック解除ラ
インおよびバルブを有するロックピンを開示している。
ロックピンは、エンジン始動後においても、インナーロ
ータおよびアウターロータの回転を制限する。この時間
中には、ロックピンが解除されるまで、アドバンスチャ
ンバおよびディレイチャンバ内に十分なオイル供給が行
われる。
【００１３】
【特許文献２】米国特許第 5,901,674号明細書
【００１４】米国特許第 5,927,239号は、連結部材の上
流にフローレストリクター（流量制限装置）を有するロ
ックピンを開示している。このフローレストリクター
は、スライドリングを囲繞するインナーリングを有しか
つハウジングに固定された鋼製リングである。
【００１５】鋼製リングの内周面およびスライドリング
間に形成される隙間が、液圧媒体の通過を許容する。こ
のような制限によって、ロックピンの解除の際にわずか
な遅延がもたらされ、これがとくに米国特許第 5,927,2
39号の発明者にとって欠点とみなされている。遅延とい
う欠点は、ロックピンから生じるチャタリングノイズを
排除することによって相殺されるものと考えられてい
る。
【００１６】
【特許文献３】米国特許第 5,927,239号明細書
【００１７】米国特許第 5,941,203号は、ピンの縮退時
に位相器が高速で回転できるように構成されたロックピ
ンを開示している。ロックピンの形状は、湾曲したまた
は球面状の頭部とスカート部から構成されている。
【００１８】
【特許文献４】米国特許第 5,941,203号明細書
【００１９】頭部は、内部ロータおよび外部ロータ間の
相対回転を調整するように内部ロータの穴に係合してい
る。多量の作動油が穴に導入されると、ロックピンが押
し出され、内部ロータおよび外部ロータ間の回転がもは
や調整されなくなる。
【００２０】もう一つの例は、米国特許第 5,979,380号
であって、当該米国特許は、ロックピンを備えたベーン
位相器を開示している。ここでは、圧力の作用でピンが
縮退する。ロックピン機構は、ロータとハウジング部材
の間に配置されている。ハウジング部材は、ロータの外
周部に形成された受入れ穴と、該受入れ穴と整列できる
ようにハウジング部材の内周部に形成された相殺穴と、
相殺穴にスライド自在に装着された段付ロックピンとを
備えている。
【００２１】放出された流体の圧力が十分に高ければ、
切換バルブが第１の位置に切り換わって、加圧流体が第
１のチャンバおよび受入れ穴に同時に供給され、回転を
許容するようにロックピンが穴から押し出される。
【００２２】
【特許文献５】米国特許第 5,979,380号明細書
【００２３】米国特許第 6,006,708号は、アドバンスチ
ャンバおよびリタードチャンバの双方のオイル通路によ
り発生するロックピンの縮退について開示している。こ
の縮退は、低い油圧に関連する問題を避けるためにＥＣ
Ｕによってエンジン始動時に遅延される。
【００２４】
【特許文献６】米国特許第 6,006,708号明細書
【００２５】米国特許第 6,006,709号は、低圧オイル状
態下で位相器をロックするロックピンについて開示して
いる。始動時のチャタリングを避けるために、ロックピ
ンの縮退は、アドバンスチャンバ内に十分なオイルが存
在するまで遅延される。
【００２６】
【特許文献７】米国特許第 6,006,709号明細書
【００２７】もう一つの例は、米国特許第 6,024,061号
である。当該米国特許は、位相器を運転前にリタード状
態に保持するのに十分なリタード圧を利用できる場合に
おいて移動するロックピンについて開示している。これ
は、油圧が生成されるように位相器にリタード圧を供給
する前において、始動時にＥＣＵが遅延を実行すること
によって達成される。
【００２８】
【特許文献８】米国特許第 6,024,061号明細書
【００２９】米国特許第 6,035,819号は、エンジン停止
時に最大アドバンス位置に切り換えられるとともにエン
ジン始動時にロック位置に移動する位相器について開示
している。圧力が十分でなければ、ロックピンはロック
されたままであり、位相器を圧力チャンバの中間に保持
する。エンジン始動後は、位相器がロック解除される。
ベーンが圧力チャンバの中間に配置されているので、わ
ずかな遅延が生じる。
【００３０】
【特許文献９】米国特許第 6,035,819号明細書
【００３１】最後に、米国特許第 6,105,543号は、圧力
生成時にロックピンの後退を容易にするために、ロック
ピンの球面状端部について開示している。
【００３２】
【特許文献１０】米国特許第 6,105,543号明細書
【００３３】これら従来のロックピンの欠点は、位相器
の作動に十分なオイルが供給される前に、初期の油圧で
ロックピンがロック解除されることである。
【００３４】したがって、ロックピンのロータからの離
脱時およびエンジン始動時の間の遅延の後にロックピン
を解除させるロック機構が要求されている。
【００３５】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
なされたもので、ロックピンのロック解除を遅延させる
ことができる可変カムシャフトタイミング位相器を提供
することを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、少な
くとも一つのカムシャフトを有する内燃機関のための可
変カムシャフトタイミング位相器であって、ａ）駆動力
を受け入れる外周部を有するハウジングと、ｂ）カムシ
ャフトに連結され、ハウジングに対する相対的角度位置
を変更できるように回転可能に設けられるとともに、ハ
ウジング内に同芯に配置されかつ外周にテーパ状凹部を
有するロータと、ｃ）ハウジング内においてロータと隣
り合う半径方向穴にスライド自在に配置されるととも
に、半径方向穴に密着する外径を有するボディと、テー
パ状凹部に係合し得るテーパ状端部とを備え、テーパ状
端部がテーパ状凹部に係合してハウジングおよびロータ
間の相対的角度位置をロックするロック位置と、テーパ
状端部がロータと係合しないロック解除位置とをとり得
るロックピンと、ｄ）半径方向穴に配置され、ロックピ
ンをロック位置に向かって半径方向内方に付勢するスプ
リングと、ｅ）ロックピンのテーパ状端部をロータ内の
テーパ状凹部から移動させるのに時間的遅延が生じるよ
うに、テーパ状凹部を加圧オイル供給口に連結する遠回
りの通路とを備えている。
【００３７】請求項２の発明に係る可変カムシャフトタ
イミング位相器は、請求項１において、半径方向穴の開
口端においてロックピンの少なくとも内側端部を囲繞し
て支持するブシュをさらに備えている。
【００３８】請求項３の発明に係る可変カムシャフトタ
イミング位相器は、請求項１において、遠回りの通路が
らせん状の道筋を有している。
【００３９】本発明は、ロックピンが係合するテーパ状
凹部への加圧オイルの供給口を始端とする遠回りの通路
を有する可変カムタイミング位相器を備えており、この
通路は、ロックピンのロック解除位置への移動時および
エンジン始動時の間で遅延を生じさせる。
【００４０】この遠回りの通路は、流体の流れを制限
し、可変カムタイミング位相器の作動に十分なオイルが
供給される前において初期の油圧下でのエンジン始動時
にロックピンがロック解除されるのを防止する。この遅
延は、位相器のロック解除前に可変カムタイミング位相
器のチャンバが作動流体で満たされる時間があるという
ことを保証する。
【００４１】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。
【００４２】
【発明の実施の形態】図１において、ベーン型ＶＣＴ
（Variable Camshaft Timing：可変カムシャフトタイミ
ング）位相器は、ハウジング１を有している。ハウジン
グ１の外周は、タイミングチェーン９と噛み合ってタイ
ミングチェーン９により駆動されるスプロケット歯８を
有している。ハウジング１の内部には、流体チャンバ
６，７が配置されている。
【００４３】ハウジング１の内部に同芯に配置されかつ
ハウジング１に対して回転自在になっているのは、チャ
ンバ６，７間に装着されたベーン５を有するロータ２
と、流路１２，１３を介してチャンバ６，７にそれぞれ
加圧オイルを送出する中央の制御バルブ４である。
【００４４】バルブ４によって流路１２に導入された加
圧オイルは、ハウジング１に対してベーン５を反時計回
りに押して、チャンバ６から流出したオイルを流路１３
およびバルブ４に送る。
【００４５】本明細書中の記述が一般のベーン位相器に
共通したものであり、図１に示されたベーン、チャン
バ、流路およびバルブの特定の配置が本発明の教示の範
囲内で変更され得るということが、当該分野の当業者に
は理解されるだろう。たとえば、ベーンの数および配置
は変更可能である。位相器の中には、たった一つのベー
ンしか有していないものもあれば、１２個ものベーンを
有しているものもある。
【００４６】またベーンは、ハウジング上に配置され、
チャンバ内においてロータ上で往復動するようにしても
よい。ハウジングは、チェーン、ベルトまたはギヤによ
って駆動され、ハウジングの外周には、図示されたよう
なスプロケット歯の他に、ベルトと係合するプーリまた
はギヤを形成するようにしてもよい。
【００４７】図１および図２の詳細図に示すように、本
発明による位相器の内部には、ハウジング１における半
径方向の穴１７内をスライド自在なボディ１０Ａを有す
るロックピン１０が設けられており、ロックピン１０
は、ロータ２およびハウジング１を固定回転位置にロッ
クするように、スプリング２１によってロータ２内部の
テーパ状凹部１９内に押圧されている。
【００４８】図２（ａ）に示すロック位置においては、
スプリング２１のばね力によって、ロックピン１０先端
のテーパ状端部１０ａがロータ２のテーパ状凹部１９に
係合しており、一方、同図（ｂ）に示すロック解除位置
においては、スプリング２１のばね力に抗して油圧が作
用することにより、ロックピン１０のテーパ状端部１０
ａがロータ２のテーパ状凹部１９から離脱している。
【００４９】ベント１１は、ロックピン１０を通って漏
れるオイルの放出を許容している。穴１７内には、良好
なシール状態を提供するために、ロックピン１０の少な
くとも内側端部２０を囲繞して支持するブシュ１６が設
けられている。
【００５０】遠回りの流路１４は、加圧オイル供給路１
５から凹部１９に加圧オイルを送出している。遠回りの
流路１４は、ロックピン１０への加圧オイル供給口１５
ａからの通路に沿っていずれかの部位に存在するウォー
ム状（つまり螺旋状）の通路、小さな孔またはその他の
制限部材であってもよい。
【００５１】凹部１９に到達するまでオイルが流れる遠
回りの流路１４によって、ロックピン１０をロック解除
するのに十分な圧力は、ＶＣＴのチャンバがオイルでほ
ぼ満たされるまで利用できないようになっている。
【００５２】従って、エンジン始動時には、オイルが遠
回りの流路１４を通らなければならず、凹部１９に達す
るまでの時間的遅延を与える。このため、位相器のチャ
ンバ６，７を完全に満たすほど十分なオイルが流路１
２，１３内に存在するレベルにまで供給オイルの圧力が
上がるまでは、図２（ａ）に示すロック位置からスプリ
ング２１のばね力に抗してロックピン１０を押し戻すこ
とができない。
【００５３】エンジン停止時には、凹部および流路内の
圧力が、スプリング力に抗してピンを穴内に保持するの
に要求される圧力よりも低下して、ロックピンがロータ
に向かって移動する。ロックピンおよび凹部が整列する
と、ロックピンが凹部内に嵌まり込んで、ロータおよび
ハウジングを固定する。
【００５４】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。
【００５５】それゆえ、本発明の範囲は、上記記述内容
よりもむしろ添付の請求の範囲に示されている。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。
【００５６】
【発明の効果】以上のように、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、ロックピンのテーパ
状端部が係合するテーパ状凹部への加圧オイルの供給口
を始端とする遠回りの通路が設けられるので、ロックピ
ンのロック解除を遅延させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用するＶＣＴ位相器の前面図であ
る。
【図２】図１のII部分詳細図であって、（ａ）は本発明
によるロックピンの係合状態（ロック状態）を示し、
（ｂ）はロックピンの非係合状態（ロック解除状態）を
示している。
【符号の説明】
１： ハウジング ２： ロータ ８： スプロケット歯（外周部） ９： タイミングチェーン １０： ロックピン １４： 遠回りの流路（通路） １５： 加圧オイル供給路 １５ａ： 加圧オイル供給口 １６： ブシュ １７： 半径方向穴 １９： テーパ状凹部 ２０： 内側端部 ２１： 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 ジェフリー・ルイス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 13068 フリービル スプリング・ラン 53 Ｆターム(参考） 3G018 AB02 BA09 BA10 BA33 BA36 DA18 DA70 DA72 DA73 DA74 FA01 FA07 GA02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一つのカムシャフトを有する
    内燃機関のための可変カムシャフトタイミング位相器で
    あって、 ａ）駆動力を受け入れる外周部を有するハウジングと、 ｂ）カムシャフトに連結され、ハウジングに対する相対
    的角度位置を変更できるように回転可能に設けられると
    ともに、ハウジング内に同芯に配置されかつ外周にテー
    パ状凹部を有するロータと、 ｃ）ハウジング内においてロータと隣り合う半径方向穴
    にスライド自在に配置されるとともに、半径方向穴に密
    着する外径を有するボディと、テーパ状凹部に係合し得
    るテーパ状端部とを備え、テーパ状端部がテーパ状凹部
    に係合してハウジングおよびロータ間の相対的角度位置
    をロックするロック位置と、テーパ状端部がロータと係
    合しないロック解除位置とをとり得るロックピンと、 ｄ）半径方向穴に配置され、ロックピンをロック位置に
    向かって半径方向内方に付勢するスプリングと、 ｅ）ロックピンのテーパ状端部をロータ内のテーパ状凹
    部から移動させるのに時間的遅延が生じるように、テー
    パ状凹部を加圧オイル供給口に連結する遠回りの通路
    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において、 半径方向穴の開口端においてロックピンの少なくとも内
    側端部を囲繞して支持するブシュをさらに備えた、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において、 遠回りの通路が螺旋状の道筋を有している、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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