JP4169540B2 - 可変カムシャフトタイミング位相器 - Google Patents

Description

【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 camshaft 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ＶＣＴ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第１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、ロータおよびハウジング間に設けられた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、および、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の間で軸方向に移動可能なロッキングピンと、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と、第１のオイル導入ラインから独立して設けられ、ロッキングピンにエンジンオイル圧を作用させるための第２のオイル導入ラインとを備えている。そして、スプールバルブが中立位置におかれているとき、ロッキングピンが第２のオイル導入ラインからのエンジンオイル圧を受けてロック解除位置に移動し、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ロック位置を維持している、
【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、第２のオイル導入ラインが、スプールバルブの小径部と通路とを常時接続している。
【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、第２のオイル導入ラインが、通路内を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しており、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おり、通路へのオイル圧の配送を制御するための装置が、スプールバルブの位置にしたがって、通路とオイル供給源との連絡を制御するように配置されている。
【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（ＯＰＡ：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２０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１８Ａ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１８Ａ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２２Ａ，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３０，３２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 solenoid）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１１０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１００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１１４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１１８Ｒを有している。そして、凹部１１８のアドバンス部１１８Ａ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１１２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１２２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１２２Ａ，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１２６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１１８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１１８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１３４，１３６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１４２，１４４が、それぞれスプール１２２のランド部１２２Ｂ，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１２２ｃ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１５０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１２２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（ＥＣＵ）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１４８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２１４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２１２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２２２Ａ，２２２Ｄ間に配置された第１の小径部（縮径部）２２２Ｆ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２２２Ｅ，２２２Ｄ間に配置された第３の小径部（縮径部）２２２Ｃ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２２４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）２４０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２１４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２１８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２１４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２１２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２５０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

Claims (7)

1. 可変カムシャフトタイミング位相器（１０；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；１１８；２１８）を有するハウジング（１４；１１４；２１４）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；２１８Ａ）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；１２２Ａ，１２２Ｂ；２２２Ａ，２２２Ｂ）と、各ランド部の間に配置された小径部（２２Ｃ；１２２Ｃ；２２２Ｃ）とを有する軸方向に移動可能なスプールバルブ（２２；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第１のオイル導入ライン（２６；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；２３０，２３２）と、
   ロータおよびハウジング間に設けられた通路（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、
   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、
   第１のオイル導入ラインから独立して設けられ、ロッキングピン（４８；１４８；２４８）にエンジンオイル圧を作用させるための第２のオイル導入ライン（４６；１４６；２４６）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、ロッキングピンが第２のオイル導入ライン（４６；１４６；２４６）からのエンジンオイル圧を受けてロック解除位置に移動し、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ロック位置を維持している、
   ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング位相器。
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、第２のオイル導入ライン（４６）が、スプールバルブ（２２）の小径部（２２Ｃ）と通路（５０）とを常時接続している、
   ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング位相器。
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（１４４）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（１４４）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、
   第２のオイル導入ライン（１４６；２４６）が、通路内を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）までオイルを導入しており、
   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；２６０）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、
   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（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（２３０−１）と、
   第１の分岐ライン（２３０−１）に設けられ、通路（２５０）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（２３０−２）と、
   第２の分岐ライン（２３０−２）に設けられ、通路（２５０）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）と流体接続されており、
   通路（５０；１５０；２５０）へのオイル圧の配送を制御するための装置が、スプールバルブの位置にしたがって、当該通路とオイル供給源との連絡を制御するように配置されている、
   ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング位相器。

Images