JP2006090307A - 可変カムタイミング位相器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロックピンの制御をスプールバルブからの液圧により行う。
【解決手段】 スプール１０９が最外側位置のとき、ポート１１５がランド１０９ｂで閉塞され、チャンバ１２８がポート１１４，１２６と連絡し、ロックピン１１１がロック位置に配置されるようにポート１３８がチャンバ１３２およびポート１２２と流体連絡する。スプール１０９が零位置のとき、ポート１１４，１１５がランド１０９ａ，１０９ｂで閉塞され、ロックピン１１１がロック解除位置に配置されるようにポート１３８がチャンバ１３０と流体連絡する。スプール１０９が最内側位置のとき、ポート１１４がランド１０９ａで閉塞され、チャンバ１２８がポート１１５，１２６と連絡し、ロックピン１１１がロック解除位置に配置されるようにポート１３８がチャンバ１３０と流体連絡する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ：variable camshaft timing）システム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、ＶＣＴ位相器におけるスプールバルブ制御のロックピンをロックまたはロック解除する（つまりリリースする）のに用いられる制御システムに関する。

内燃機関は、エンジン性能を向上させ、排気ガスを低減させるために、カムシャフトおよびクランクシャフト間の角度を変化させる種々の機構を採用してきた。これらの可変カムシャフトタイミング機構の多くは、エンジンの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。

大抵の場合、位相器は、一つまたはそれ以上のベーンを備えたロータを有している。ロータは、カムシャフトの端部に取り付けられるとともに、ベーンが係合するベーンチャンバを備えたハウジングによって囲繞されている。ベーンをハウジングに取り付けるとともに、チャンバをロータ内に配置することも同様に可能である。

ハウジングの外周部は、通常はチェーン、ベルトまたはギヤを介してカムシャフトからの駆動力を、あるいは多数カムエンジンにおいては他のカムシャフトからの駆動力を受け取るスプロケット、プーリまたはギヤを形成している。

位相器は完全に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時には、エンジンオイルポンプにより発生するオイルの圧力および流れは、一般に、位相器をオイルで満たして作動可能な状態にしておくのに十分なものである。しかしながら、エンジンの停止時には、ＶＣＴ機構からオイルが漏出し得る。

エンジンオイルポンプによる油圧発生前にエンジンを始動する際には、チャンバ内の制御オイル圧が不足していることにより、位相器が過度に振動してノイズを発生し、機構に損傷を与える恐れがある。このため、エンジンの始動時には、位相器を或る特定の位置にロックしておくのが望ましい。

従来の位相器において採用された一つの解決法は、チャンバ内のオイルが不十分であるときに、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導入することである。ロックピンは、典型的には、スプリング付勢されて係合するとともに、エンジンオイル圧を用いて係合解除されている。

この場合には、エンジンが停止して、エンジンオイル圧が所定の低い値に到達したとき、スプリング付勢のピンが係合して位相器をロックする。エンジン始動時には、ピンを係合解除するのに十分な圧力をエンジンオイルポンプが発生するまで、ピンが係合したままの状態におかれる。

たとえば、米国特許第 6,247,434号は、エンジンオイルによって駆動される多数位置可変カムシャフトタイミングシステムについて示している。当該システムにおいては、ハブが、カムシャフトとの同期回転のためにカムシャフトに固定されている。ハウジングは、ハブを囲繞するとともに、ハブおよびカムシャフトとともに回転可能になっており、さらに、所定の回転角度範囲内でハブおよびカムシャフトに対して振動可能になっている。

ドライブベーンは、ハウジング内で半径方向に配置されており、ハブの外面と協働する。一方、ドリブンベーンは、ハブ内で半径方向に配置されており、ハウジングの内面と協働する。オイル圧に反応するロック装置は、ハウジングおよびハブ間の相対運動を防止している。制御装置が、ハブに対するハウジングの振動を制御している。

米国特許第 6,311,655号は、ベーン取付けのロックピストン装置を有する多数位置可変カムタイミングシステムについて示している。カムシャフトおよび可変カムシャフトタイミングシステムを有する内燃機関において、ロータはカムシャフトに固定されるとともに、カムシャフトに対して回転可能で振動しないように構成されている。

ハウジングは、ロータを囲繞するとともに、ロータおよびカムシャフトの双方に対して回転可能になっており、さらに、完全リタード位置および完全アドバンス位置間においてロータおよびカムシャフトの双方に対して振動可能になっている。

ロック装置は、ロータまたはハウジングのいずれか一方の内部に設けられるとともに、完全リタード位置、完全アドバンス位置およびこれらの間の位置において、ロータまたはハウジングのいずれか他方に係脱可能に係合しており、ロータおよびハウジング間の相対運動を防止している。

ロック装置は、ロータをハウジングに固定するために、キーとその逆側に設けられたセレーションとを備えたロックピストンを有している。制御装置は、ハウジングに対するロータの振動を制御している。

米国特許第 6,374,787号は、エンジンオイル圧によって駆動される多数位置可変カムシャフトタイミングシステムについて示している。ハブがカムシャフトに同期して回転するようにカムシャフトに固定されている。ハウジングは、ハブを囲繞しており、ハブおよびカムシャフトとともに回転するとともに、所定の回転角の範囲内でハブおよびカムシャフトに対して振動するようになっている。

ドライブベーンは、ハウジング内において半径方向に配置されており、ハブの外面と協働している。一方、ドリブンベーンは、ハブ内において半径方向に配置されており、ハウジングの内面と協働している。油圧に反応するロック装置は、ハウジングおよびハブ間の相対運動を防止している。制御装置は、ハブに対するハウジングの振動を制御している。

米国特許第 6,477,999号は、非振動の回転のために、その一端にベーンが固定されたカムシャフトを示している。カムシャフトはまた、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトに対して振動可能なスプロケットを有している。ベーンは、スプロケットの対向凹部内にそれぞれ受け入れられた対向配置のローブを有している。

凹部は、ベーンおよびスプロケットが互いに振動するのを許容するように、ローブよりも大きな周方向長さを有している。カムシャフトの位相は、通常の運転中に受けるパルスに反応して変化する傾向がある。

カムシャフトの位相は、制御バルブのバルブ本体内におけるスプールの位置を制御して、凹部からの加圧作動流体（好ましくはエンジンオイル）の流れを選択的に阻止しまたは許容することにより、アドバンス方向またはリタード方向という一定の方向にのみ変化するように許容されている。

スプロケットは、カムシャフトの回転軸から離れて該回転軸に平行に延びる貫通通路を有している。ピンは、通路内にスライド可能に設けられており、ピンの自由端が通路を越えて突出する位置までスプリングによって弾性的に付勢されている。ベーンは、ポケットを有するプレートを備えており、該ポケットは所定のスプロケットの通路と整列している。

ポケットは作動流体を受け入れており、流体圧が通常の運転レベルにあるとき、ポケット内には、ピンの自由端がポケットに入らないようにするのに十分な圧力がある。その一方、液圧レベルが低いときには、ピンの自由端がポケット内に入り、カムシャフトおよびスプロケットと所定の向きに係合する。

従来採用された他の解決法は、ロックピンを駆動するための独立した液圧通路、ラインまたは液圧制御システムを有している。これら独立した液圧通路、ラインまたは液圧制御システムは、独立したスプールバルブ、あるいは電気式または電磁式のロック機構によって制御される。たとえば、米国特許第 5,901,674号は、独立したスプールバルブによって制御されるロックピンを駆動するための独立した液圧通路について開示している。

米国特許第 5,941,202号は、ロックピンをロック解除するための独立した別個の液圧ラインについて開示しており、ラインは、電気バルブによって制御されている。

米国特許第 6,386,164号は、バルブタイミング制御装置のためのロックピンについて開示している。ここでは、ロックピンを駆動するための液圧オイル通路およびロックピンを解除するための液圧オイル通路という独立した液圧オイル通路が、液圧アドバンスおよび液圧リタードのための通路から独立している。ロックピンを制御する液圧オイル通路は、メインオイル制御バルブ（ＯＣＶ）上の端部通路によってではなく、独立した別個のオイル切換バルブ（ＯＳＶ）によって制御されている。
米国特許第6,247,434号明細書 米国特許第 6,311,655号明細書 米国特許第 6,374,787号明細書 米国特許第 6,477,999号明細書 米国特許第5,901,674号明細書 米国特許第5,941,202号明細書 米国特許第6,386,164号明細書

本発明は、上述した従来のものと異なり、ロックピンを備えた可変カムシャフトタイミング位相器において、ロックピンの駆動制御を、独立した別個の液圧機器によるのではなく、ベーンの駆動制御を行うスプールバルブからの液圧を用いて行えるようにすることを課題としている。

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タイミング位相器であって、駆動力を受け入れるための外周部を有するハウジングと、ハウジング内に同軸に配置され、カムシャフトに連結されるロータとを備えている。ハウジングおよびロータは、ハウジング内のチャンバをアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに区画する少なくとも一つのベーンを限定している。ベーンは、ハウジングおよびロータの相対的角度位置を変更するために回転可能になっており、ロータは、開放された外側端部と、内面と、ベントポートを有する内側端部とを備えた軸方向の円筒穴を有し、アドバンスチャンバに流体連絡するアドバンスポートと、コモンポートと、リタードチャンバに流体連絡するリタードポートと、ロックピン孔に体連絡するロックポートとを円筒穴に沿って有しており、さらに、ロータの穴にスライド可能に配置されたスプールを有するスプールバルブを備えている。スプールは、その外側端部から内側端部にかけて、第１のランドと、第１の溝と、第２のランドと、第２の溝と、第３のランドとを有しており、穴の内面と第１の溝との間の穴の領域が第１のチャンバを限定し、穴の内面と第２の溝との間の領域が第２のチャンバを限定し、穴の内面とスプールの内側端部との間の領域が第３のチャンバを限定している。スプールは、第１および第２のチャンバ間の流路のために、第１の溝から第２の溝までの通路を有している。スプールが、穴の外側端部に最も接近した最外側の位置に配置されているとき、リタードポートまたはアドバンスポートの一方が第２のランドによって閉塞され、第１のチャンバがアドバンスポートまたはリタードポートの他方およびコモンポートと連絡しており、ロックピンがロック位置に配置されるようにロックポートが第３のチャンバおよびベントポートと流体連絡している。スプールが零位置に配置されているとき、アドバンスポートおよびリタードポートが第１のランド第２のランドによって閉塞されて、ロックピンがロック解除位置に配置されるようにロックポートが第２のチャンバと流体連絡している。スプールが、穴の内側端部に最も接近した最内側の位置に配置されているときに、リタードポートまたはアドバンスポートの一方が第１のランドによって閉塞され、第１のチャンバがアドバンスポートまたはリタードポートの他方およびコモンポートと連絡しており、ロックピンがロック解除位置に配置されるようにロックポートが第２のチャンバと流体連絡している。

請求項２の発明では、オイル供給源、コモンポート、アドバンスラインおよびリタードラインと流体連絡するコモンラインをさらに有している。

請求項３の発明では、コモンラインが、コモンラインへのアドバンスラインおよびリタードラインに接続するラインをさらに有し、前記ラインがチェックバルブを有しており、チェックバルブの一つがコモンラインおよびアドバンスラインに接続するラインに配置され、他のチェックバルブがコモンラインおよびリタードラインを接続するラインに配置されている。

請求項４の発明では、オイル供給源からの流体が、アドバンスラインへのチェックバルブおよびコモンラインを通って移動しており、または、リタードラインへのチェックバルブおよびコモンラインを通って移動しており、ベーンを移動させてアドバンスチャンバまたはリタードチャンバに流体を移動させている。

請求項５の発明では、オイル供給ラインおよびコモンポートに接続されたコモンラインをさらに有している。

請求項６の発明では、オイル供給ラインからの流体がコモンポートへのコモンラインを通って移動するとともに、コモンポートからアドバンスチャンバまたはリタードチャンバに移動している。

請求項７の発明では、オイル供給ラインにチェックバルブをさらに備えている。

請求項８の発明では、ベントを有する軸方向の円筒穴の内側端部とアドバンスポートとの間に第２のアドバンスポートを有しかつアドバンスラインと流体連絡する第２のアドバンスラインをさらに備えている。

請求項９の発明では、スプールが、穴の外側端部に最も接近した最外側位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートが第３のチャンバおよびベントポートと流体連絡している。

請求項１０の発明では、スプールが零位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートが第２のチャンバと流体連絡している。

請求項１１の発明では、スプールが、穴の内側端部に最も接近した最内側の位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートが第２のチャンバと流体連絡している。

請求項１２の発明では、ロックピン孔が環状部材によってロックポートに接続されている。

請求項１３の発明では、ベントを有する軸方向の円筒穴の内側端部とアドバンスポートの間に第２のアドバンスポートを有しかつアドバンスラインに流体連絡している第２のアドバンスラインと、開放された外側端部とリタードポートの間に第２のリタードポートを有しかつリタードラインに流体連絡している第２のリタードラインとをさらに備えている。

請求項１４の発明では、アドバンスラインおよびリタードラインにそれぞれチェックバルブをさらに備えている。

請求項１５の発明では、スプールが、穴の外側端部に最も接近した最外側位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートが第３のチャンバおよびベントポートと流体連絡しており、第２のリタードポートがスプールの第１のランドによって閉塞されている。

請求項１６の発明では、スプールが零位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートがスプールの第３のランドによって閉塞されており、第２のリタードポートがスプールの第１のランドによって閉塞されている。

請求項１７の発明では、スプールが、穴の内側端部に最も接近した最内側位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートが第２のチャンバと流体連絡しており、第２のリタードポートが大気に開放されている。

本発明は、ハウジング、ロータおよびスプールバルブを備えたエンジン用のＶＣＴ位相器である。ロータは、開放された外側端部、内側面、ベントポートを有しかつ穴に沿って配置された内側端部、アドバンスポート、コモンポート、リタードポートおよびロックポートを有する穴を備えている。

スプールバルブは、第１のランド、第１の溝、第２のランド、第２の溝および第３のランドを備えたスプールを有しており、第１のチャンバを限定する第１の溝および穴内面間の領域と、第２のチャンバを限定する第２の溝および穴内面間の領域と、第３のチャンバを限定するスプール内側端部および穴内面間の領域とを有している。流体通路のための第１および第２の溝間の通路は、第１のチャンバ、第２のチャンバおよびロックピンの間の流体連絡を提供している。

スプールが、穴の外側端部に最も接近した最外側位置に配置されているとき、リタードポートまたはアドバンスポートのうちの一方のポートは第２のランドによって閉塞されており、第１のチャンバは、アドバンスポートまたはリタードポートのうちの他方のポートおよびコモンポートと連絡している。ロックポートは、ロックピンがロック位置に配置されるように、第３のチャンバおよびベントポートと流体連絡している。

スプールが零位置におかれているとき、アドバンスポートおよびリタードポートは、第１のランドおよび第２のランドによって閉塞されており、ロックポートは、ロックピンがロック解除位置におかれるように、第２のチャンバと流体連絡している。

スプールが、穴の内側端部に最も接近している最内側位置に配置されているとき、リタードポートまたはアドバンスポートのうちの一方のポートは、第１のランドによって閉塞されており、第１のチャンバは、アドバンスポートまたはリタードポートのうちの他方のポートおよびコモンポートと連絡している。ロックピンは、ロック解除位置に配置されるように、第２のチャンバと流体連絡している。

本発明によれば、ロックピンを備えた可変カムシャフトタイミング位相器において、ロータの穴に形成されたアドバンスポート、リタードポート、コモンポートおよびロックポートを、ベーンの駆動制御を行うスプールの各ランドで閉塞または開放するように構成したので、ロックピンの駆動制御（ロック制御）を、独立した別個の液圧機器によるのではなく、スプールバルブからの液圧を用いて行えるようになる。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
内燃機関は、エンジン性能の向上または排気ガスの低減のために、クランクシャフトに対するカムシャフトの角度を調整する種々の機構を採用してきた。これらの機構の一つは、可変カムシャフトタイミング機構（ＶＣＴ： variable camshaft timing）機構である。

これらのＶＣＴ機構の多くは、液圧作動流体としてエンジンオイルを用いて駆動される。ＶＣＴ機構の多くは、１００％シールされていないので、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時には、エンジンオイルポンプにより発生するオイルの圧力および流れは、一般に、位相器をオイルで満たして作動可能な状態にしておくのに十分なものである。

しかしながら、エンジンの停止時には、ＶＣＴ機構からオイルが漏出し得る。したがって、エンジン停止に続くエンジン始動時には、ＶＣＴは、システム内にオイル圧が不足していることにより、過度に振動する。

図１ａ〜図１ｄは、本発明による制御システムについて示している。これらの図において、図１ａは零位置を、図１ｂはアドバンス位置を、図１ｃはロックピンが解除されたリタード位置を、図１ｄはロックピンが係合したリタード位置をそれぞれ示している。

各図において、円柱状のスプール２２は、３つのランド１８，１９，２０を有しており、穴またはスリーブ１７に嵌入している。エンジンオイル供給源１３は、チェックバルブを含むライン１４と、エンジンオイル供給源１３のようなオイル供給源と直接流体連絡する第１の通路１５とを介して穴１７に通じている。

オイル供給源が通常のＶＣＴ機構のための手段を提供しているということが注目される。言い換えれば、第１の通路１５がなければ、エンジンオイル供給源１３は、ＶＣＴ機構のためのオイル供給を依然として維持している。第１の通路１５は、本発明を実行するために、エンジンオイル供給源１３を分岐している。

通路１６は、エンジンオイル溜め（図示せず）に通じており、オイルがロックピン１１からオイル溜めまたはオイル供給溜めまで戻って流れるのを許容している。第２の通路またはロック通路２３は、凹部１２に係合して位相器を所定位置にロックするように配置されたロックピン１１に通じている。第２の通路２３は、ロックピン１１に対してオイルを導入または導出するのに用いられている。

分岐ライン８はアドバンスチャンバ２に通じており、分岐ライン１０はリタードチャンバ３に通じている。２つのチャンバ２，３は、ロータの一部であるベーン１によって区画されている。図１ａ〜図１ｄに示すようなカムトルク駆動型（ＣＴＡ）位相器においては、チェックバルブ６，７を有するライン９は、作動流体がアドバンスチャンバ２からリタードチャンバ３にまたはその逆方向に流れるのを許容する再循環ラインを提供している。

引用することによって本明細書中に含まれる米国特許第 5,107,804号に記述されているのと同様にして、作動流体の向きは、スプールバルブの位置により決定される。本発明によるシステムが、オイル圧またはハイブリッド装置によって、あるいは位相器を制御するのに単一のスプールバルブを使用するその他の任意の装置によって直接励起され駆動される位相器に用いら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。

図１ａに戻って説明すると、スプール２２は零位置におかれている。第１のランド１８は、オイル供給源からのオイルがロックピン１１から排出されるのを防止するベント通路または第３の通路１６を閉塞している。第２のランド１９は、オイル供給源からのオイルがアドバンス分岐ライン８から排出されるのを阻止し、第３のランド２０は、オイル供給源からのオイルがリタード分岐ライン１０から排出されるのを阻止する。

スプール２０に供給され、続いて分岐ライン８，１０に供給される補充オイルは、トルク逆転現象による圧力パルスの際にスプール２２からオイル供給源にオイルが戻るのを防止するためのチェックバルブ１４を含む供給ラインを介して供給される。

アドバンス分岐ライン８およびリタード分岐ライン１０の双方が閉塞された状態においては、漏れによるオイル損失を補充するために、オイル供給源からのオイルは、オイル分岐ライン９を通ってアドバンスチャンバ２およびリタードチャンバ３に流れる。オイル分岐ライン９は、チェックバルブ６，７によって示される位置を終端としている。

アドバンス分岐ライン８およびリタード分岐ライン１０の双方が閉塞された状態においては、いずれのチェックバルブ６，７も閉じておらず、このため、オイル供給源からのオイルは、アドバンスライン４およびリタードライン５の双方を通って流れるのが許容されている。

このようにして、アドバンスチャンバ２およびリタードチャンバ３の双方が、オイルで満たされた状態に保持される。なお、このとき、オイルは、アドバンスチャンバ２からリタードチャンバ３には流れることができず、逆方向も同様である。これにより、ベーン１は、効果的に所定位置にロックされる。

理解されるように、スプール２２がこの位置つまり零位置におかれているとき、オイル供給源は、供給ラインつまり第１の通路１５を介して、依然として自由にロックピン１１にオイルを供給する。これにより、ロックピン１１が凹部１２から係合解除された状態が維持される。

図１ｂは、スプール２２がアドバンス位置に配置された状態を示している。第２のランド１９は、アドバンス分岐ライン８を閉塞しており、アドバンス分岐ライン８がアドバンスチャンバ２からオイルを排出するのを阻止している。

第３のランド２０は、リタード分岐ライン１０を閉塞しておらず、リタードチャンバ３から排出されるオイルおよびオイル供給源からのオイルがオイル分岐ライン９およびチェックバルブ６を通ってアドバンスライン４に流れるのを許容している。

アドバンスライン４に流れたオイルは、アドバンスチャンバ２を満たすとともに、ベーン１を移動させるカムトルク逆転現象を許容する。図１ａと同様に、オイル供給源からのオイルは、ロックピン１１に供給されており、これにより、ロックピン１１が凹部１２から係合解除された状態が維持されている。

図１ｃは、スプール２２がリタード位置に配置された状態を示しており、この場合、ロックピン１１は係合解除（つまりロック解除）されている。ロックピン１１に供給されるオイル量は、依然として十分な量であり、ロックピン１１が凹部１２に係合しないようにしている。第３のランド２０は、リタード分岐ライン１０を完全に閉塞している。

アドバンスチャンバ２から排出されるオイルおよびオイル供給源からのオイルは、分岐ライン４からオイル分岐ライン９およびチェックバルブ７を通ってリタードライン１０に流れ、リタードチャンバ３を満たす。

これにより、カムトルク逆転現象がベーンをリタード位置に向かって移動できるようになる。図１ａおよび図１ｂと同様に、オイル供給源からのオイルは、ロックピン１１に供給されており、これにより、ロックピン１１が凹部１２から係合解除された状態が維持されている。

図１ｄは、スプール２２がリタード位置に配置された状態を示しており、この場合、ロックピン１１は係合状態（つまりロック状態）におかれている。第１のランド１８は、ベント通路１６を閉塞していない。

第２のランド１９は、ロックピン１１を係合解除位置に維持していたオイル供給源の供給ライン１５を閉塞しているが、オイル供給源に対してアドバンス分岐ライン８を閉塞してはいない。第３のランド２０は、オイル供給源に対してリタード分岐ライン１０を閉塞している。各ランド１８，１９，２０がこのような特定の位置に配置されているとき、オイル供給源からのオイルは、チェックバルブ１４を通って穴１７に流入する。

オイル供給源からのオイルは、アドバンスチャンバ２から排出されるオイルと組み合わされて、チェックバルブ７からリタード分岐ライン１０を通ってリタードチャンバ３に流入し、リタードチャンバ３を満たすとともに、ベーン１を移動させる。オイル供給源からのオイル供給がなく、残留オイルがベント通路１６または第３の通路１６から排出されるので、ロックピン１１は凹部１２に係合する。

ランド１８および通路１５，１６，２３の位置を逆にすることによって、ＶＣＴ機構がリタード状態または零状態におかれているときにロックピン１１がロータを係合解除し、ＶＣＴ機構がアドバンス状態におかれているときにロックピン１１がロータに係合するということが、本発明の教示の範囲内で理解される。

図１ａ〜図１ｄを参照することによって理解されるように、ロックピン１１には、第２の通路２３内のオイルと流体接触している端部とは逆側の端部に対して、弾性部材２５の付勢力が抗力として作用している。弾性部材２５による力は、実質的に一定である。弾性部材２５は、スプリング、より詳細には金属製のスプリングである。

図２は、本発明による位相器の横断面図であり、図３、図４は、それぞれ図２のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図である。これらの図は、ロータ中心にスプールバルブを有するタイプのカム位相器に本発明の制御システムがどのようにして取り付けられるのかを示している。スプール２２は、通路２３，１６を含むロックピン近傍に対して流出入する作動流体を制御するためのランド１８を有している。

より詳細には、図２は、ロックピン１１およびこれへの通路２３を示している。ロータは、周方向に延びる３つのベーン１が形成されたハウジング（図示せず）内で振動する。ロータの中心には、スプール２２がその内部を移動するのを許容する、実質的に円筒形状の開孔が形成されている。それぞれ同一である２組の穴が設けられている。さらに、第２の通路２３が、オイル供給源（図示せず）およびロックピン１１間の流体連絡を容易にしている。なお、通路４，５は、図１ａ〜図１ｄに関連して記述したように機能する。

図３には、図２のＡ−Ａ線断面が示されている。より詳細には、図３は、第２の通路（ロック通路）２３およびベント通路１６を示している。オイル供給源１３は、オイルを供給している。スプール２２は、ロータ４の中心にスライド可能に配置されている。

図４には、図２のＢ−Ｂ線断面が示されている。より詳細には、図４は、第２の通路（ロック通路）２３、オイル供給源通路１３および通路１５を示している。スプール２２は、ロータ４の中心において穴内を制御可能にスライド移動するとともに、穴１７の長さにより移動が制限されている。

以下の例は、ベーン１およびロックピン１１をそれぞれ制御する、独立した別個のスプールバルブとは異なり、単一のスプールバルブを使用する本発明の機能を示しており、この例では、スプール２２が移動すると、スプールバルブは同時に２つの機能を実行する。

第１に、「スプール・アウト」は、ＶＣＴまたは位相器に対して停止端まで移動するように命令する。この停止端は、液圧通路のレイアウトに応じて、完全アドバンス位置または完全リタード位置のいずれかである。ロックピン１１を完全アドバンス位置または完全リタード位置に配置することによって、ＶＣＴシステムは自動的にロック位置を見出す。第２の命令は、オイル供給源からのオイル供給を停止して、ベント通路１６によりロックピン１１を通気し、これにより、ロックピン１１を凹部１２内に伸長させて係合させる。

理解されるように、液圧通路を制御するのに独立したスプールバルブを使用する既知のＶＣＴロックシステムと比較して、また、本発明の如き中央配置のスプール２２のような単一のスプールの近傍を介してオイル供給源からのオイルを導入することなく、位相器をロックおよびロック解除するのにオイル供給源からのオイル圧を使用する既知のＶＣＴロックシステムと比較して、本発明によれば、双方の機能がより効率的に達成できる。

言い換えれば、本発明は、図１ａ〜図１ｄにみられるように（他の実施例においても同様）、上述した２つの機能（つまりＶＣＴを或る位置まで位相調整するとともにロック機構をロックする）を達成するのに、たった１つのスプールバルブを提供している。

本発明は、さらに、上記２つの機能を組み合わせる独特の特徴部分を提供している。この特徴部分は、たとえば、図１ａ〜図１ｄに戻り、これらの図を参照することによって、記述できる。

たとえば、スプール２２が外方に移動して零位置を通過するとき、スプール位置に基づいた第１の命令は、ＶＣＴをロック位置に移動させることである。第２の命令は、スプール２２がさらに外方に移動した後で発生する。したがって、スプール２２が外方に移動するときの事象の順序は、まずＶＣＴを、次にロックピン１１を再配置することである。

スプール２２が内方に移動するとき、事象の発生は逆になる。スプール２２の最初のわずかな移動が、スプールバルブが零位置に到達前であっても、まずＶＣＴをロック解除する。内方に移動した後、ＶＣＴは、零位置を過ぎ、ロック位置から離れて移動する。これは望ましいことである。

というのは、もしロックピンが係合解除する前にＶＣＴを移動させるように命令すれば、ロックピンが係合孔に干渉してしまい、ロックピンに作用する作動流体圧でＶＣＴをロック解除することができない。理解されるように、本発明は、ロック位置から離れるようにＶＣＴが命令する前に、ロック解除するのに十分な時間をＶＣＴが与える必要がある制御方法を予め講じている。

本発明による他の好ましい結果は、スプールが内方に移動するときに最初に発生する動作がロックピン１１を係合解除するということである。このことは、ＶＣＴに移動命令を出すほど十分遠くにスプール２２が移動する前であっても、発生する。

図５ａおよび図６においては、作動流体が供給ライン１１８からコモンライン１１６を通って位相器に流入している。コモンライン１１６からの流体は、アドバンスチャンバ１０２およびリタードチャンバ１０３に流入するとともに、スプールバルブ１０９のコモンポート１２６に流入する。

アドバンスチャンバ１０２およびリタードチャンバ１０３に向かう流体は、チェックバルブ１０６，１０７を通って流れ、一端がそれぞれアドバンスチャンバ１０２、リタードチャンバ１０３に通じているライン１０４，１０５に流入する。ライン１０４，１０５の他端は、それぞれアドバンスポート１１４、リタードポート１１５に通じている。

スプールは、軸方向の円筒状スリーブまたは穴１２４内に支持されており、穴１２４は、ランド１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ、溝部（縮径部）１３４，１３６および付勢スプリング１２５を受け入れている。スプール１０９は、外側端（図示左側端）から内側端（図示右側端）まで延びており、各端部は軸方向穴１２４に関連して定義されている。

スプール１０９は、第１のランド１０９ａと、第１の溝部１３４と、第２のランド１０９ｂと、第２の溝部１３６と、第３のランド１０９ｃとを備えている。穴１２４の内面および第１の溝部１３４は、第１のチャンバ１２８を限定している。穴１２４の内面および第２の溝部１３６は、第２のチャンバ１３０を限定している。スプール１０９の内側端および穴１２４は、第３のチャンバ１３２を限定している。

第１の溝部１３４には通路１１９ａが形成されており、通路１１９ａは、第２のランド１０９ｂ内のもう一つの通路１１９ｂおよび溝部１３６に通じている。これにより、第１のチャンバ１２８および第２のチャンバ１３０間の流路が許容されている。

穴１２４は、開放された外側端と、内面と、ベントポート１２２を有する内側端とを有している。アドバンスライン１０４、ポート１１４，１２６，１１５，１３８、コモンライン１１６、リタードライン１０５、ロックピン１１１の係合孔１１２へのライン１１０は、いずれも穴１２４に沿って配置されている。

図５ａ〜図５ｃおよびとくに図６に示されるように、各ポートは、開放外側端から内側端まで以下の順序で配置されている。すなわち、アドバンスライン１０４を介してアドバンスチャンバ１０２と流体連絡するアドバンスポート１１４、コモンライン１１６と流体連絡するコモンポート１２６、リタードライン１０５を介してリタードチャンバ１０３と流体連絡するリタードポート１１５、ライン１１０を介してロックピン１１１と流体連絡するロックポート１３８。

図示しないエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御される可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１２０は、スプール１０９を穴１２４内で移動させる。零位置においては、スプール１０９のランド１０９ａ，１０９ｂによって、流体はライン１０４，１０５を通ってアドバンスチャンバ１０２およびリタードチャンバ１０３から排出されるのが防止される。

コモンポート１２６を通ってスプール１０９に向かう流体は、ランド１０９ａ，１０９ｂ間において第１の溝部１３４内の通路１１９ａおよび第１のチャンバ１２８に流入する。流体は、第１の通路１１９ａからランド１０９ｂ内の通路１１９ｂに入り、第２のチャンバ１３０に流入する。さらに、流体は、第２のチャンバ１３０からポート１３８を通り、ロックピン１１１を収容する穴に通じるライン１１０に流入する。

流体は十分な大きさの圧力を有しており、スプリングの付勢力に抗してロックピン１１１を押し込んで、ロックピン１１１をロック解除位置にする。流体は、ランド１０９ｃの位置により、穴１２４からは漏出しない。ランド１０９ｃは、プラグ１２１を有している。ライン１１０は、環状部１２３を介して穴１２４のポート１３８に連結されている。

図５ｂは、リタード位置に配置された、本発明の第２の実施例によるカムトルク駆動型位相器を示している。このリタード位置においては、スプリング１２５の付勢力は、可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１２０の押付力よりも大きく、スプール１０９は図示左方に移動しており、ランド１０９ｂがリタードポート１１５およびリタードライン１０５を閉塞している。

ランド１０９ｃは、第２のチャンバ１３０からの流体がライン１１０およびポート１３８と連絡するのを阻止している。通路１１９ｂからの流体がライン１１０したがってロックピン１１１に到達できないので、ロックピン１１１は、スプリングの付勢力によりロック位置に移動する。ロックピン１１１からの流体は、ライン１１０からロックポート１３８を出て第３のチャンバ１３２に流入し、ベントポート１２２から排出される。

作動流体は、供給ライン１１８からコモンライン１１６を通って位相器に流入する。流体は、コモンライン１１６からチェックバルブ１０７を通ってリタードライン１０５からリタードチャンバ１０３に向かう。アドバンスチャンバ１０２内の流体は、アドバンスライン１０４を通って排出され、アドバンスポート１１４から第１のチャンバ１２８に流入する。

流体は、第１のチャンバ１２８からポート１２６およびコモンライン１１６に入る。コモンライン１１６からの流体は、上述したように、リタードチャンバ１０３に向かう。第１のチャンバ１２８からの少量の流体は、ランド１０９ａおよびランド１０９ｂ間において第１の溝部１３４内のスプール通路１１９ａに入る。

スプール通路１１９ａ内の流体は、ランド１０９ｂに挿通して延びるスプール通路１１９ｂ内を通って第２のチャンバ１３０まで移動する。なお、上述したように、流体は、ロックポート１３８およびライン１１０に流入するのが防止されている。

図５ｃは、アドバンス位置に配置された、本発明の第２の実施例によるカムトルク駆動型位相器を示している。アドバンス位置においては、スプリング１２５の付勢力は、可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１２０の押付力よりも小さくなっており、スプール１０９は図示右方に移動している。このとき、ランド１０９ａがアドバンスポート１１４およびアドバンスライン１０４を閉塞している。

作動流体は、供給ライン１１８からコモンライン１１６を通って位相器に入る。流体は、コモンライン１１６からチェックバルブ１０６を通ってアドバンスライン１０４からアドバンスチャンバ１０２に入る。リタードチャンバ１０３内の流体は、リタードライン１０５から排出され、リタードポート１１５を通って第１のチャンバ１２８に向かう。

流体は、第１のチャンバ１２８からポート１２６に入り、コモンライン１１６に流入するとともに、ランド１０９ａおよびランド１０９ｂ間の第１の溝部１３４内のスプール通路１１９ａに流入する。コモンライン１１６に流入した流体は、上述したように、アドバンスチャンバ１０２ａに向かう。

スプール通路１１９ａに流入した流体は、ランド１０９ｂを挿通するスプール通路１１９ｂ内を移動して、第２のチャンバ１３０に流入する。流体は、第２のチャンバ１３０からロックポート１３８に入り、ロックピン１１１を収容する穴１１２に通じるライン１１０に流入する。

流体は十分な圧力を有しているので、スプールの付勢力に抗してロックピン１１１を押し込んで、ロックピン１１１をロック解除位置に移動させる。スプール１０９ｃの位置のために、流体は穴１２４からは排出されない。ランド１０９ｃは、プラグ１２１を有している。

図７ａ〜図８は、オイル圧駆動型位相器における本発明の第３の実施例を示している。図７ａはオイル駆動型位相器の零位置における状態を、図７ｂはリタード位置における状態を、図７ｃはアドバンス位置における状態をそれぞれ示している。図８は、図７ａのスプールの拡大図である。

図７ａおよび図８においては、作動流体が、供給ライン２１８からライン２１６および穴２２４のポート２２６を通って位相器に流入している。穴２２４は、開放された外側端部と、内面と、ベントポート２２２を有する内側端部とを備えている。

アドバンスライン２０４へのポート２１４，２４４、ライン２１６へのポート２２６、リタードライン２０５へのポート２１５、ロックピン２１１に通じるライン２１０へのポート２３８、第２のアドバンスライン２４０へのポート２４４はすべて穴２２４に沿って配置されている。

図７ａ〜図７ｃおよびとくに図８に示すように、各ポートは、開放された外側端部から、ベントポート２２２を有する内側端部まで、以下の順に配置されている。すなわち、リタードライン２０５を介してリタードチャンバ２０３と流体連絡するリタードポート２１５、アドバンスライン２０４を介してアドバンスチャンバ２０２と流体連絡するアドバンスポート２１４、ライン２１０を介してロックピン２１１と流体連絡するロックポート２３８、第２のアドバンスライン２４０と流体連絡する第２のアドバンスポート２４４。

穴２２４はまた、スプール２０９およびスプリング２２５を収容するとともに、スプール２０９のランド２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃおよび溝部（縮径部）２３４，２３６を受け入れている。スプール２０９は、その外側端部および内側端部が穴２２５に関連して限定されるとともに、第１のランド２０９ａ、第１の溝部２３４、第２のランド２０９ｂ、第２の溝部２３６および第３のランド２０９ｃを有している。

穴２２４の内面および第１の溝部２３４が第１のチャンバ２２８を限定している。穴２２４の内面および第２の溝２３６が第２のチャンバ２３０を限定している。スプール２０９の内側端部および穴２２４が第３のチャンバ２３２を限定している。

第１の溝部２３４には通路２１９ａが設けられており、通路２１９ａは、第２のランド２０９ｂおよび溝部２３６内の通路２１９ｂに通じている。これにより、第１のチャンバ２２８および第２のチャンバ２３０間の流路が許容されている。

位相器が零位置に配置されているとき、ポート２２６からの流体は、第１のチャンバ２２８およびスプール通路２１９ａに入る。このとき、スプール２０９のランド２０９ａ，２０９ｂが、リタードチャンバ２０３、アドバンスチャンバ２０２にそれぞれ通じるリタードライン２０５、アドバンスライン２０４の各ポート２１５，２１４を閉塞している（図７ａ参照）。

スプール通路２１９ａ内の流体は、ランド２０９ｂを挿通して第２のチャンバ２３０まで延びるスプール通路２１９ｂに入る。第２のチャンバ２３０内の流体は、ロックポート２３８に入り、該ロックポート２３８から、ロックピン２１１を収容する穴２１２に通じるライン２１０に流入する。

流体の圧力は十分に大きいので、スプリングの付勢力に抗してロックピン２１１を押し込み、ロックピン２１１をロック解除位置に移動させる。スプール２０９のランド２０９ｃにより、流体は穴２２４からは排出されない。ランド２０９ｃはプラグ２２１を有している。ライン２１０は、環状部材２２３を介して穴２２４のロックポート２３８に接続されている。

第２のチャンバ２３０内の流体の一部は、アドバンスライン２０４に接続された第２のアドバンスライン２４０に入る。また、アドバンスチャンバ２０２からの流体の一部は、第２のアドバンスライン２４０を通って第２のチャンバ２３０に入る。図示されるように、ランド２０９ｃは、第２のアドバンスライン２４０への第２のアドバンスポート２４４を一部閉塞している。流体の交換は、無視できる程度である。

図７ｂは、リタード位置に配置された、本発明の第３の実施例によるオイル圧駆動型位相器を示している。リタード位置においては、スプリング２２５による付勢力が可変力ソレノイド（ＶＦＳ）２２０の押付力よりも大きく、スプール２０９は図示左方に移動している。

このとき、スプール２０９のランド２０９ｂがアドバンスポート２１４およびアドバンスライン２０４を閉塞している。ランド２０９ｃは、第２のチャンバ２３０から第２のアドバンスポート２４４およびロックポート２３８への流体の流れを阻止している。

スプール通路２１９ｂからの流体がライン２１０に到達しないので、スプリングの付勢力がロックピン２１１をロックする。ロックピン２１１の穴２１２からの流体は、ロックポート２３８を通って排出され、ライン２１０から第３のチャンバ２３２に流入する。第３のチャンバ２３２内の流体は、ベント２２２から排出される。

作動流体は、供給ライン２１８からライン２１６を通ってポート２２６から位相器に入る。流体は、ポート２２６から第１のチャンバ２２８に入る。このとき、スプール２０９のランド２０９ｂがアドバンスポート２１４を閉塞しているので、第１のチャンバ２２８内の流体は、上述したように、スプール通路２１９ａに入り、また、リタードライン２０５に通じるリタードポート２１５に入る。

リタードライン２０５内の流体は、リタードチャンバ２０３に入り、ベーン２０１を図示矢印方向に移動させる。アドバンスチャンバ２０２内の流体は、アドバンスライン２０４を通って排出される。

ランド２０９ｂによって、流体がアドバンスポート２１４を通るのが阻止されているので、流体は、第２のアドバンスライン２４０を通って第２のアドバンスポート２４４から第３のチャンバ２３２に流入する。第３のチャンバ２３２からの流体は、ベント２２２から排出される。

図７ｃは、アドバンス位置に配置された、本発明の第３の実施例によるオイル圧駆動型位相器を示している。アドバンス位置においては、スプリング２２５による付勢力が可変力ソレノイド（ＶＦＳ）２２０の押付力よりも小さく、スプール２０９は図示右方に移動している。このとき、リタードライン２０５およびリタードポート２１５が開放されている。

作動流体は、供給ライン２１８からライン２１６を通ってポート２２６から位相器に入る。流体は、ポート２２６から第１のチャンバ２２８に入る。このとき、スプール２０９は、第１のチャンバ２２８をスプリング通路２１９ａ、ライン２１６およびアドバンスライン２０４と流体連絡している。

第１のチャンバ２２８内の流体は、スプール通路２１９ａに移動し、またはアドバンスポート２１４およびアドバンスライン２０４を通ってアドバンスチャンバ２０２に移動する。アドバンスチャンバ２０２内の流体は、ベーン２０１を図示矢印方向に移動させる。

リタードチャンバ２０３内の流体は、リタードライン２０５からリタードポート２１５を通って大気中に排出される。スプール通路２１９ａに移動した流体は、ランド２０９ｂを貫通して第２のチャンバ２３０まで延びるスプール通路２１９ｂに入る。第２のチャンバ２３０内の流体は、ロックポート２３８を通ってライン２１０に入る。

流体は十分な大きさの圧力を有しているので、スプリングの付勢力に抗してロックピン２１１を押し込み、ロックピン２１１をロック解除位置に移動させる。ランド２０９ｃによって、流体は穴２２４からは排出されない。ランド２０９ｃはプラグ２２１を有している。ライン２１０は、環状部材２２３を介して、穴２２４のロックポート２３８に接続されている。

アドバンスライン２０４内の流体の一部は、第２のアドバンスライン２４０を通って第２のアドバンスポート２４４から第２のチャンバ２３０に入る。第２のチャンバ２３０内の流体は、ロックポート２３８からライン２１０を通ってロックピン２１１まで移動する。

図９ａ〜図１０は、単一チェックバルブ付捩り補助型位相器における本発明の第４の実施例を示している。図９ａは、この単一チェックバルブ付捩り補助型位相器の零位置における状態を、図９ｂはリタード位置における状態を、図９ｃはアドバンス位置における状態をそれぞれ示している。図１０は、図７ａのスプールの拡大図である。

図９ａおよび図１０に示すように、作動流体は、チェックバルブ３４２を有する供給ライン３１８を通り、ライン３１６およびポート３２６から位相器に入る。穴３２４は、開放された外側端部と、内面と、ベントポート３２２を有する内側端部とを備えている。

アドバンスライン３０４に通じるポート３１４、ライン３１６に通じるポート３２６、リタードライン３０５に通じるポート３１５、第２のアドバンスライン３４０に通じるポート３４４、ライン３１０に通じるポート３３８はすべて穴３２４に沿って配置されている。

図９ａ〜図９ｃおよびとくに図１０に示されるように、各ポートは、開放された外側端部から、ベントポート３２２を有する内側端部まで以下の順序で配置されている。すなわち、リタードライン３０５を介してリタードチャンバ３０３と流体連絡するリタードポート３１５、アドバンスライン３０４を介してアドバンスチャンバ３０２と流体連絡するアドバンスポート３１４、ライン３１６と流体連絡するポート３２６、ライン３１０を介してロックピン３１１と流体連絡するロックポート３３８、第２のアドバンスライン３４０と流体連絡する第２のアドバンスポート３４４。

穴３２４はまた、スプール３０９およびスプリング３２５を収容しており、スプール３０９のランド３０９ａ，３０９ｂ，３０９ｃおよび溝部（縮径部）３３４，３３６を受け入れている。スプール３０９の外側端部および内側端部は、穴３２４に関連して限定されている。

スプール３０９は、第１のランド３０９ａ、第１の溝部３３４、第２のランド３０９ｂ、第２の溝部３３６および第３のランド３０９ｃを有している。穴３２４の内面および第１の溝部３３４が第１のチャンバ３２８を限定している。穴３２４の内面および第２の溝３３６が第２のチャンバ３３０を限定している。

スプール３０９の内側端および穴３２４が第３のチャンバ３３２を限定している。第１の溝部３３４内には通路３１９ａが設けられており、該通路３１９ａは、第２のランド３０９ｂおよび溝部３３６内の通路３１９ｂに通じている。これにより、第１のチャンバ３２８および第２のチャンバ３３０間の流路が許容されている。

位相器が零位置におかれているとき、流体は、ポート３２６から第１のチャンバ３２８およびスプール通路３１９ａ内に入る。ランド３０９ａは、リタードチャンバ３０３に通じるライン３０５のポート３１５を閉塞し、ランド３０９ｂは、アドバンスチャンバ３０２に通じるライン３０４のポート３１４を閉塞する。

スプール通路３１９ａ内の流体は、ランド３０９ｂを挿通して第２のチャンバ３３０まで延びるスプール通路３１９ｂに入る。第２のチャンバ３３０内の流体は、ロックポート３３８を通って、ロックピン３１１を収容する穴３１２に通じるライン３１０に入る。

流体は十分な大きさの圧力を有しているので、スプリングの付勢力に抗してロックピン３１１を押し込み、ロックピン３１１をロック解除位置に移動させる。ランド３０９ｃによって、流体は穴３２４からは排出されない。ランド３０９ｃはプラグ３２１を有している。ライン３１０は、環状部材３２３によって、穴３２４のポート３３８に接続されている。

第２のチャンバ３３０内の流体の一部は、アドバンスライン３０４に接続された第２のアドバンスライン３４０に入る。アドバンスチャンバ３０２内の流体の一部は、第２のアドバンスライン３４０を通って第２のチャンバ３３０に入る。図示されるように、ランド３０９ｃは、第２のアドバンスポート３４４を一部閉塞している。流体の交換は無視できる程度である。

図９ｂは、本発明の第４の実施例による単一チェックバルブ付捩り補助型位相器においてリタード位置に配置された状態を示している。リタード位置においては、スプリング３２５の付勢力が可変力ソレノイド（ＶＦＳ）３２０の押付力よりも大きく、スプール３０９は図示左方に移動している。

このとき、スプール３０９のランド３０９ｂが、アドバンスポート３１４およびアドバンスライン３０４を閉塞している。ランド３０９ｃは、第２のチャンバ３３０から第２のアドバンスポート３４４およびロックポート３３８への流体の流れを阻止している。

スプール通路３１９ｂ内の流体がライン３１０に到達することができないので、ロックピン３１１は、スプリングの付勢力によりロックされる。ロックピン３１１の穴３１２からの流体は、ライン３１０を通ってロックポート３３８から第３のチャンバ３３２に流入する。第３のチャンバ３３２内の流体は、ベント３２２から排出される。

作動流体は、チェックバルブ３４２を有する供給ライン３１８からライン３１６およびポート３２６を通って位相器に入る。流体は、ポート３２６から第１のチャンバ３２８に入る。スプール３０９のランド３０９ｂがポート３１４を閉塞しているので、第１のチャンバ３２８内の流体は、スプール通路３１９ａ内に入り、またはリタードポート３１５からリタードライン３０５に入る。

リタードライン３０５内の流体は、リタードチャンバ３０３内に入り、ベーン３０１を図示矢印方向に移動させる。アドバンスチャンバ３０２内の流体は、アドバンスライン３０４を通って排出される。

ランド３０９ｂによって、流体はアドバンスポート３１４を通るのが阻止されており、流体は、第２のアドバンスライン３４０を通って第２のアドバンスポート３４４から第３のチャンバ３３２に流入する。第３のチャンバ３３２内の流体は、ベント３２２から排出される。

図９ｃは、アドバンス位置における本発明の第４の実施例による単一チェックバルブ付捩り補助型位相器を示している。アドバンス位置においては、スプリング３２５の付勢力が可変力ソレノイド（ＶＦＳ）３２０の押付力よりも小さいので、スプール３０９は図示右方に移動している。このとき、リタードライン３０５およびリタードポート３１５は開放されている。

作動流体は、供給ライン３１８からライン３１６およびポート３２６を通って位相器に入る。流体は、ポート３２６から第１のチャンバ３２８に入る。スプール３０９は、第１のチャンバ３２８をスプール通路３１９ａ、ライン３１６およびアドバンスライン３０４と流体連絡するように配置されている。

第１のチャンバ３２８からの流体は、スプール通路３１９ａに入り、またはアドバンスポート３１４を通ってアドバンスライン３０４からアドバンスチャンバ３０２に入る。アドバンスチャンバ３０２内の流体は、ベーン３０１を図示矢印方向に移動する。リタードチャンバ３０３内の流体は、リタードライン３０５を通ってリタードポート３１５から大気中に排出される。

第１の溝部３３４内のスプール通路３１９ａに移動した流体は、ランド３０９ｂを挿通して第２のチャンバ３３０まで延びているスプール通路３１９ｂに入る。第２のチャンバ３３０内の流体は、ロックポート３３８からライン３１０を通り、ロックピン３１１を収容する穴３１２に通じるライン３１０に流入する。

流体は十分な大きさの圧力を有しているので、スプリングの付勢力に抗してロックピン３１１を押し込み、ロックピン３１１をロック解除位置に移動させる。スプール３０９のランド３０９ｃにより、流体は穴３２４からは排出されない。ランド３０９ｃはプラグ３２１を有している。ライン３１０は、環状部材４２３により穴３２４のロックポート３３８に接続されている。

アドバンスライン３０４内の流体の一部は、第２のアドバンスライン３４０を通って第２のアドバンスポート３４４から第２のチャンバ３３０に流入する。第２のチャンバ３３０内の流体は、ロックポート３３８からライン３１０を通ってロックピン３１１まで移動する。

図１１ａ〜図１２は、ダブルチェックバルブ付捩り補助型位相器において本発明の第５の実施例を示している。図１１ａはこのダブルチェックバルブ付捩り補助型位相器の零位置における状態を、図１１ｂはリタード位置における状態を、図１１ｃはアドバンス位置における状態をそれぞれ示している。図１２は図１１ａのスプールの拡大図である。

図１１ａおよび図１２において、作動流体は、供給ライン４１８からライン４１６を通ってポート４２６から位相器に入る。穴４２４は、開放された外側端部と、内面と、ベントポート４２２を有する内側端部とを有している。

チェックバルブ４４８上方のリタードライン４０５に接続された第２のリタードライン４５０へのポート４５２、チェックバルブ４４８下方のリタードライン４０５へのポート４１５、ライン４１６へのポート４２６、チェックバルブ４４６下方のアドバンスライン４０４へのポート４１４、チェックバルブ４４６上方のアドバンスライン４０４に接続された第２のアドバンスライン４４０へのポート４４４は、いずれも穴４２４に沿って配置されている。

図１１ａ〜図１１ｃおよびとくに図１２に示すように、各ポートは、開放された外側端部から、ベントポート４２２を有する内側端部まで、以下の順序で配置されている。すなわち、リタードライン４０５と流体連絡する第２のリタードポート４５２、リタードライン４０５を介してリタードチャンバ４０３と流体連絡するリタードポート４１５、ライン４１６と流体連絡するポート４２６、アドバンスライン４０４を介してアドバンスチャンバ４０２と流体連絡するアドバンスポート４１４、ライン４１０と流体連絡するロックポート４３８、アドバンスライン４４０と流体連絡する第２のアドバンスポート４４４。

穴４２４はまた、スプール４０９およびスプリング４２５を収容するとともに、スプール４０９のランド４０９ａ，４０９ｂ，４０９ｃおよび溝部（縮径部）４３４，４３６を受け入れている。スプール４０９の外側端部および内側端部は、穴４２５に関連して限定されている。

スプール４０９は、第１のランド４０９ａ、第１の溝部４３４、第２のランド４０９ｂ、第２の溝部４３６および第３のランド４０９ｃを有している。穴４２４の内面および第１の溝部４３４が、第１のチャンバ４２８を限定している。穴４２４の内面および第２の溝部４３６が、第２のチャンバ４３０を限定している。スプール４０９の内側端部および穴４２４が、第３のチャンバ４３２を限定している。

第１の溝部４３４内には、通路４１９ａが設けられている。通路４１９ａは、第２のランド４０９ｂおよび溝部４３６内の通路４１９ｂに通じている。これにより、第１のチャンバ４２８および第２のチャンバ４３０間の流路が許容されている。

図１１ａに示すように、位相器が零位置に配置されて、スプール４０９のランド４０９ａ，４０９ｂ，４０９ｃがポート４５２，４１５，４１４を閉塞しているとき、流体は、ポート４２６から第１のチャンバ４２８およびスプール通路４１９ａに入る。

ランド４０９ａ，４０９ｂ間の第１の溝部４３４におけるスプール通路４１９ａ内の流体は、ランド４０９ｂを挿通して第２のチャンバ４３０まで延びるスプール通路４１９ｂに入る。第２のチャンバ４３０内の流体は、ロックポート４３８を通り、ロックピン４１１を収容する穴４１２に通じるライン４１０内に流入する。

流体は十分な大きさの圧力を有しているので、スプリングの付勢力に抗してロックピン４１１を押し込み、ロックピン４１１をロック解除位置に移動させる。ランド４０９ａ，４０９ｃにより、流体は穴４２４からは排出されない。ランド４０９ｃはプラグ４２１を有している。ライン４１０は、環状部材４２３により、穴４２４のロックポート４３８に接続されている。

図１１ｂは、リタード位置に配置された、本発明の第４の実施例によるダブルチェックバルブ付捩り補助型位相器を示している。リタード位置においては、スプリング４２５の付勢力が可変力ソレノイド（ＶＦＳ）４２０の押付力よりも大きいので、スプール４０９は、図示左方に移動している。

このとき、スプール４０９のランド４０９ａが第２のリタードポート４５２および第２のリタードライン４５０を閉塞しており、ランド４０９ｂがアドバンスポート４１４およびアドバンスライン４０４を閉塞している。ランド４０９ｃは、第２のチャンバ４３０から第２のアドバンスポート４４４への流体の流れおよびポート４３８への流体の流れを阻止している。

スプール通路４１９ｂからの流体がライン４１０に到達することができないので、スプリングの付勢力がロックピン４１１をロック位置に移動させる。ロックピン４１１の穴４１２からの流体は、ライン４１０を通ってロックポート４３８から第３のチャンバ４３２内に流入する。第３のチャンバ４３２内の流体は、ベント４２２から排出される。

作動流体は、供給ライン４１８からライン４１６およびポート４２６を通って位相器に入る。流体は、ポート４２６から第１のチャンバ４２８内に流入する。このとき、スプール４０９のランド４０９ｂがアドバンスポート４１４を閉塞しているので、第１のチャンバ４２８内の流体はスプール通路４１９ａ内に入るとともに、リタードポート４１５からチェックバルブ４４８を通ってリタードライン４０５に入る。

リタードライン４０５内の流体は、リタードチャンバ４０３に入り、ベーン４０１を図示矢印方向に移動させる。なお、リタードライン４０５内の流体は、第２のリタードライン４５０内に入るかもしれないが、第２のリタードライン４５０および第２のリタードポート４５２はランド４０９ａによって閉塞されている。アドバンスチャンバ４０２内の流体は、アドバンスライン４０４を通って排出される。

流体は、チェックバルブ４４６およびランド４０９ｂにより、アドバンスポート４１４を通って流れるのが阻止されるとともに、第２のアドバンスライン４４０を通って第２のアドバンスポート４４４から第３のチャンバ４３２に流れる。第３のチャンバ４３２からの流体は、ベント４２２から排出される。

図１１ｃは、アドバンス位置に配置された、本発明の第５の実施例によるダブルチェックバルブ付捩り補助型位相器を示している。アドバンス位置においては、スプリング４２５の付勢力は可変力ソレノイド（ＶＦＳ）４２０の押付力よりも小さく、スプール４０９は図示右方に移動している。

このとき、スプール４０９のランド４０９ａがリタードポート４１５およびリタードライン４０５を閉塞している。ランド４０９ｃは、第２のアドバンスポート４４４および第２のアドバンスライン４４０を一部閉塞している。第２のリタードライン４５０および第２のリタードポート４５２は、開放されている。

作動流体は、供給ライン４１８からライン４１６およびポート４２６を通って位相器に入る。流体は、ポート４２６から第１のチャンバ４２８に入る。スプール４０９は、第１のチャンバ４２８をスプール通路４１９ａ、ライン４１６およびアドバンスライン４０４と流体連絡する。

第１のチャンバ４２８からの流体は、スプール通路４１９ａに移動するとともに、アドバンスポート４１４からチェックバルブ４４６を通ってアドバンスライン４０４からアドバンスチャンバ４０２に移動する。アドバンスチャンバ４０２内の流体は、ベーン４０１を図示矢印方向に移動させる。

リタードチャンバ４０３内の流体は、リタードライン４０５を通って排出される。流体は、チェックバルブ４４８およびランド４０９ａにより、リタードポート４１５を通って流れるのが阻止されるとともに、第２のリタードライン４５０および第２のリタードポート４５２を通って流れ、穴４２４から排出される。

第１の溝部４３４内のスプール通路４１９ａまで移動した流体は、ランド４０９ｂを挿通して第２のチャンバ４３０まで延びるスプール通路４１９ｂに入る。流体は、第２のチャンバ４３０からロックポート４３８に入り、ロックピン４１１を収容する穴４１２に通じるライン４１０に流入する。

流体は十分な大きさの圧力を有しているので、スプリングの付勢力に抗してロックピン４１１を押し込み、ロックピン４１１をロック解除位置に移動させる。ランド４０９ｃにより、流体は穴４２４からは排出されない。ランド４０９ｃはプラグ４２１を有している。ライン４１０は、環状部材４２３により、穴４２４のロックポート４３８に接続されている。

アドバンスライン４０４内の流体の一部は、第２のアドバンスライン４４０を通って第２のアドバンスポート４４４から第２のチャンバ４３０内に入る。第２のチャンバ４３０内の流体は、ロックポート４３８からライン４１０を通ってロックピン４１１まで流れる。

ここで述べられた本発明の実施例が、本発明の原理を採用する単なる例示であるということが理解されるべきである。本発明に本質的であるとみなされる特徴部分を説明している実施例の詳細にここで言及したことは、特許請求の範囲を限定する意図ではない。

本発明の第１の実施例の概略図である。 本発明の第１の実施例の概略図である。 本発明の第１の実施例の概略図である。 本発明の第１の実施例の概略図である。 本発明の第１の実施例による、ロックピンを備えかつ導入通路および導出通路が連結されたＶＣＴ位相器の横断面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 カムトルク駆動型位相器における本発明の第２の実施例を示している。 カムトルク駆動型位相器における本発明の第２の実施例を示している。 カムトルク駆動型位相器における本発明の第２の実施例を示している。 図５ａのスプールを収容する軸方向円筒穴の拡大図である。 油圧駆動型位相器における本発明の第３の実施例を示している。 油圧駆動型位相器における本発明の第３の実施例を示している。 油圧駆動型位相器における本発明の第３の実施例を示している。 図７ａのスプールを収容する軸方向円筒穴の拡大図である。 単一チェックバルブ捩り補助位相器における本発明の第４の実施例を示している。 単一チェックバルブ捩り補助位相器における本発明の第４の実施例を示している。 単一チェックバルブ捩り補助位相器における本発明の第４の実施例を示している。 図９ａのスプールを収容する軸方向円筒穴の拡大図である。 ダブルチェックバルブ捩り補助位相器における本発明の第５の実施例を示している。 ダブルチェックバルブ捩り補助位相器における本発明の第５の実施例を示している。 ダブルチェックバルブ捩り補助位相器における本発明の第５の実施例を示している。 図１１ａのスプールを収容する軸方向円筒穴の拡大図である。

符号の説明

１０１： ベーン
１０２： アドバンスチャンバ
１０３： リタードチャンバ

１０９： スプール
１０９ａ： 第１のランド
１０９ｂ： 第２のランド
１０９ｃ： 第３のランド
１１１： ロックピン
１１２： ロックピン孔
１１４： アドバンスポート
１１５： リタードポート
１１９ａ，１１９ｂ： 通路
１２２： ベントポート
１２６： コモンポート
１２８： 第１のチャンバ
１３０： 第２のチャンバ
１３２： 第３のチャンバ
１３４： 第１の溝部
１３６： 第２の溝部
１３８： ロックポート

Claims (17)

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タイミング位相器であって、
   駆動力を受け入れるための外周部を有するハウジングと、
   ハウジング内に同軸に配置され、カムシャフトに連結されるロータとを備え、
   ハウジングおよびロータが、ハウジング内のチャンバをアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに区画する少なくとも一つのベーンを限定しており、ベーンが、ハウジングおよびロータの相対的角度位置を変更するために回転可能になっており、ロータが、開放された外側端部と、内面と、ベントポートを有する内側端部とを備えた軸方向の円筒穴を有し、アドバンスアドバンスチャンバと流体連絡するアドバンスポートと、コモンポートと、リタードチャンバと流体連絡するリタードポートと、ロックピン孔と流体連絡するロックポートとを円筒穴に沿って有しており、
   さらに、ロータの穴にスライド自在に配置されたスプールを有するスプールバルブを備え、
   スプールが、その外側端部から内側端部にかけて、第１のランドと、第１の溝部と、第２のランドと、第２の溝部と、第３のランドとを有しており、穴の内面と第１の溝部との間の穴の領域が第１のチャンバを限定し、穴の内面と第２の溝部との間の領域が第２のチャンバを限定し、穴の内面とスプールの内側端部との間の領域が第３のチャンバを限定しており、スプールが、第１および第２のチャンバ間の流路のために、第１の溝部から第２の溝部までの通路を有しており、
   スプールが、穴の外側端部に最も接近した最外側の位置に配置されているとき、リタードポートまたはアドバンスポートの一方が第２のランドによって閉塞されており、第１のチャンバが、アドバンスポートまたはリタードポートの他方およびコモンポートと連絡しており、ロックピンがロック位置に配置されるように、ロックポートが第３のチャンバおよびベントポートと流体連絡しており、
   スプールが零位置に配置されているとき、アドバンスポートおよびリタードポートが第１のランドおよび第２のランドによって閉塞されており、ロックピンがロック解除位置に配置されるように、ロックポートが第２のチャンバと流体連絡しており、
   スプールが、穴の内側端部に最も接近した最内側の位置に配置されているときに、リタードポートまたはアドバンスポートの一方が第１のランドによって閉塞されており、第１のチャンバが、アドバンスポートまたはリタードポートの他方およびコモンポートと連絡しており、ロックピンがロック解除位置に配置されるように、ロックポートが第２のチャンバと流体連絡している、
   ことを特徴とする位相器。
2. 請求項１において、
   オイル供給源、コモンポート、アドバンスラインおよびリタードラインと流体連絡するコモンラインをさらに有している、
   ことを特徴とする位相器。
3. 請求項２において、
   コモンラインが、コモンラインへのアドバンスラインおよびリタードラインに接続するラインをさらに有し、前記ラインがチェックバルブを有しており、チェックバルブの一つがコモンラインおよびアドバンスラインを接続するラインに配置されており、他のチェックバルブがコモンラインおよびリタードラインを接続するラインに配置されている、
   ことを特徴とする位相器。
4. 請求項２において、
   オイル供給源からの流体が、アドバンスラインへのチェックバルブおよびコモンラインを通って移動しており、または、リタードラインへのチェックバルブおよびコモンラインを通って移動しており、ベーンを移動させてアドバンスチャンバまたはリタードチャンバに流体を移動させている、
   ことを特徴とする位相器。
5. 請求項１において、
   オイル供給ラインおよびコモンポートに接続されたコモンラインをさらに有している、
   ことを特徴とする位相器。
6. 請求項５において、
   オイル供給ラインからの流体が、コモンポートへのコモンラインを通って移動するとともに、コモンポートからアドバンスチャンバまたはリタードチャンバに移動している、
   ことを特徴とする位相器。
7. 請求項５において、
   オイル供給ラインにチェックバルブをさらに備えた、
   ことを特徴とする位相器。
8. 請求項１において、
   ベントポートを有する軸方向の円筒穴の内側端部とアドバンスポートとの間に第２のアドバンスポートを有しかつアドバンスラインと流体連絡する第２のアドバンスラインをさらに備えた、
   ことを特徴とする位相器。
9. 請求項８において、
   スプールが、穴の外側端部に最も接近した最外側位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートが第３のチャンバおよびベントポートと流体連絡している、
   ことを特徴とする位相器。
10. 請求項８において、
    スプールが零位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートが、第２のチャンバと流体連絡している、
    ことを特徴とする位相器。
11. 請求項８において、
    スプールが、穴の内側端部に最も接近した最内側の位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートが第２のチャンバと流体連絡している、
    ことを特徴とする位相器。
12. 請求項１において、
    ロックピン孔が、環状部材によってロックポートに接続されている、
    ことを特徴とする位相器。
13. 請求項１において、
    ベントポートを有する軸方向の円筒穴の内側端部とアドバンスポートの間に第２のアドバンスポートを有しかつアドバンスラインに流体連絡している第２のアドバンスラインと、開放された外側端部とリタードポートの間に第２のリタードポートを有しかつリタードラインに流体連絡している第２のリタードラインとをさらに備えた、
    ことを特徴とする位相器。
14. 請求項１３において、
    アドバンスラインおよびリタードラインにそれぞれチェックバルブをさらに備えた、
    ことを特徴とする位相器。
15. 請求項１３において、
    スプールが、穴の外側端部に最も接近した最外側位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートが、第３のチャンバおよびベントポートと流体連絡しており、第２のリタードポートがスプールの第１のランドによって閉塞されている、
    ことを特徴とする位相器。
16. 請求項１３において、
    スプールが零位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートがスプールの第３のランドによって閉塞されており、第２のリタードポートがスプールの第１のランドによって閉塞されている、
    ことを特徴とする位相器。
17. 請求項１３において、
    スプールが、穴の内側端部に最も接近した最内側位置に配置されているとき、第２のアドバンスポートが第２のチャンバと流体連絡しており、第２のリタードポートが大気に開放されている、
    ことを特徴とする位相器。

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