JP4619275B2 - 可変カムタイミングシステム - Google Patents

Description

本発明は、可変カムタイミング（ＶＣＴ： variable cam timing）システムの分野に関する。より詳細には、本発明は、ロックピン制御の可変カムタイミングシステムにおける離隔配置のリモートコントロールバルブに関する。

ハウジングに対するロータの位置をロックするために、一般に、ロックピンが位相器に加えられている。ロックピン付の位相器のいくつかの例は、米国特許第 6,477,999号、米国特許第 6,481,402号、米国特許第 6,644,258号、米国特許第 6,668,778号、米国特許第 6,766,777号、および米国特許第 6,772,721号に示されている。

米国特許第 6,477,999号は、カムシャフトの回転軸と平行に延びかつ該回転軸から隔てられたスプロケット内通路について開示している。通路内にはピンがスライド自在に配置されており、ピンはスプリングによって弾性的に付勢されている。位相器のベーンは、ピンの一端を受け入れるためのポケットを有するプレートを保持している。

もし十分な油圧が供給されていれば、油圧はピン端部がベーン内のポケットと係合しないようにし、その一方、十分な油圧が供給されていなければ、ピンはポケットと係合してベーンの運動を妨げる。ポケットは、可変カムタイミングシステム内で用いられるオイルと流体連絡している。

米国特許第 6,481,402号は、スプールが零位置におかれているときに、ロータおよびハウジングがピンによって互いにロックされている可変カムタイミングシステムについて開示している。流体源からの加圧流体は、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれか一方への流体ラインから離れたロックピン通路に流体を供給する。

米国特許第 6,644,258号は、ハウジングをロータに対してロックするハウジング内のピンについて開示している。ロックピンをロック解除するのに必要な油圧は、ピンをロック解除位置に保持するのに必要な油圧よりも高くなっている。

米国特許第 6,668,778号は、可変カムタイミングシステムにおける差圧制御システム（ＤＰＣＳ）の制御回路と液圧連絡しているロックピンについて開示している。制御圧がデューティサイクルの５０％以下であれば、制御信号が、ピンを係合させるように命令するとともに、ＶＣＴを機械的停止端に向かって移動させるように命令する。回路の制御圧がデューティサイクルの５０％以上であれば、ロックピンが係合解除され、ベーンが機械的停止端から離れる側に移動する。

米国特許第 6,766,777号は、オイル源通路がスプールバルブおよびロックピンにオイルを供給している可変カムタイミングシステムについて開示している。ロックへのオイルは、オイル源から直接供給されている。オイルポンプがオンのとき、ロックピンはロック解除される。スプール位置は、ロックピンがロックされているかロック解除されているかに無関係である。

米国特許第 6,772,721号は、一対の肩部付のベーンを含む２組のベーンを有するロータを備えた可変カムタイミングシステムについて開示している。肩部は、ロックピンへの通路を位置決めするとともに閉塞している。アドバンス位置、リタード位置および零位置において、ロックピンはロック解除されている。完全アドバンス位置において、ロックピンはロックされている。スプールがデフォールト位置から離れる側に移動するように命令されるとき、ロックピンは加圧されている。

米国特許第 6,814,038号は、ＶＣＴ機構を制御してロックピンをアクティブ制御するスプールと同じスプールを利用する可変カムタイミングシステムについて開示している。スプールの多数のランドの位置は、供給オイルがリタードチャンバまたはアドバンスチャンバのいずれか一方とロックピンとの双方に供給されるかどうかに直接影響を与える。

図５Ａないし図５Ｃは、従来のカムトルク駆動（ＣＴＡ）型位相器を示している。カムトルク駆動型位相器においては、バルブを開閉する力により生じるカムシャフト内のトルク逆転現象がベーン６を移動させる。ＣＴＡシステム内の制御バルブとしてのスプールバルブ４は、所望の移動方向により、アドバンスチャンバ８からリタードチャンバ１０へまたはその逆方向への流体の流れを許容することによって、位相器内のベーン６を移動させる。

正のカム捩りは位相器をリタードさせるのに用いられ、負のカム捩りは位相器をアドバンスさせるのに用いられている。カムトルク駆動型位相器の運転中には、スプールバルブ４は、アドバンスチャンバ８およびリタードチャンバ１０の双方を同時に加圧するとともに、スプールバルブ４および各チャンバ８，１０間でオイルを循環させる。

カムトルク駆動型位相器においては双方のチャンバ８，１０が同時に加圧されるので、ロックピンは、チャンバから離れて直接追加されることはないだろう。このため、圧力は、０まで減少することはない。

とくに、図５Ａに示すような零位置においては、スプールランド９ａ，９ｂがライン１２，１３を閉塞しており、ベーン６が所定位置にロックされている。漏れによる損失を補填するために、追加の流体が位相器に供給されている。この位置において、穴５２内のロックピンは、ロック解除位置におかれている。

流体源からの流体が、ライン５０，５４により、ロックピンに供給されている。流体源からの流体の圧力は、スプリング２３からロックピン２４に作用する付勢力よりも大きくなっている。ロックピン２４は、スプールランド９ｂによって漏出が防止されている。

さらに、いくつかのエンジンにおいては、カムトルクエネルギが高速域で消失しており、ＣＴＡ型ＶＣＴはカムトルクエネルギなしには移動することができない。というのは、ＣＴＡ液圧回路の性質により、ＶＣＴが移動しないように同じ液圧がベーンの両側に作用するからである。

位相器をリタードさせるには、図５Ｂに示すように、流体源からの作動流体がライン１８に入り、チェックバルブ１９を通ってスプールバルブ４まで移動する。スプールバルブ４は内部に取り付けられており、ランド９ａ，９ｂを有するスプール９と、付勢スプリング５を受け入れるためのスリーブ１７とを有している。ＥＣＵ２によって制御される可変力ソレノイド（ＶＦＳ）またはアクチュエータ３は、スリーブ１７内でスプール９を移動させる。

スプリング５によってスプールは左方に移動させられ、スプールランド９ｂがライン１３を閉塞して、排出ライン２１を一部開放する一方、スプールランド９ｃがライン５４を閉塞して、ライン５０およびロックピン２４への流体を遮断する。流体源からの流体圧がなければ、付勢スプリング２３はロックピン２４をロック位置に押しやる。ロックピン付の穴５２内に存在している流体のすべてまたは一部は、ライン２１に排出される。

ライン１２，１６は開放されている。スプール９から、流体は、ライン１６に入り、チェックバルブ１５を通ってライン１３に入り、リタードチャンバ１０に流入する。それと同時に、流体は、アドバンスチャンバ８を出てライン１２を通り、ランド９ａ，９ｂ間のスプールを通ってライン１６に戻る。そして、流体は、ライン１３に流入し、リタードチャンバ１０に流体を供給する。

位相器をアドバンスさせるには、図５Ｃに示すように、スプールが、ＶＦＳ３によって右方に移動させられる。これにより、スプールランド９ｂ，９ｃは、ライン１３，１６や排出ラインを閉塞しておらず、スプールランド９ａは、ライン１２からの流体の出口を閉塞している。

リタードチャンバ１０からの流体は、チャンバを出てライン１３を通る。ライン１３は、ランド９ａ，９ｂ間からスプール９を通って流体を送出している。次に、流体は、ライン１６に入り、チェックバルブ１４を通ってライン１２に入り、さらにアドバンスチャンバ８に流入する。追加の流体が、供給源からライン１８およびチェックバルブ１９を通ってスプールバルブ４に供給されている。この位置において、ロックピン２４は、ロック解除位置におかれている。

流体源からの流体が、ライン５０，５４により、ロックピン２４の穴５２に供給されている。流体源からの流体の圧力は、付勢スプリング２３によるロックピン２４への付勢力よりも大きくなっている。ロックピン２４は、スプールランド９ｂによって、漏出が防止されている。
このように従来の位相器においては、流体源から供給される流体によりロックピンの制御を行っている。
米国特許第 6,477,999号明細書 米国特許第 6,481,402号明細書 米国特許第 6,644,258号明細書 米国特許第 6,668,778号明細書 米国特許第 6,766,777号明細書 米国特許第 6,772,721号明細書 米国特許第 6,814,038号明細書

本発明は、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバからの流体を利用することによってアクティブ制御を行える可変カムタイミングシステムを提供しようとしている。

請求項１の発明に係る内燃機関用可変カムタイミングシステムは、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るカムシャフトに連結されるロータと、ロータまたはハウジングの一方の穴に配置されたロックピンと、複数のポートを有する穴内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分割する少なくとも一つのベーンを限定しており、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ように回転可能になっている。ロックピンは、前記穴に流体を密封するように設けられた外径を有する本体部と、ロータまたはハウジングの他方の凹部に係合するように設けられた部分を有する内側端部とを有するとともに、前記穴内においてロック位置とロック解除位置との間で移動可能になっている。ロックピンは、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれか一方に供給される油圧によりロック解除されるようになっている。スプールは、各ポートを閉塞する複数のランドを有している。リタード位置においては、複数のランドは、流体が各ポートを通ってアドバンスチャンバからリタードチャンバまで移動するのを許容している。アドバンス位置においては、複数のランドは、流体が各ポートを通ってリタードチャンバからアドバンスチャンバまで移動するのを許容している。零位置においては、複数のランドは、供給源からの供給流体がアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに移動するのを許容している。ロック位置においては、複数のランドは、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバのうちの一方のチャンバに流体を供給するとともに、他方のチャンバから流体を排出することでロックピンがロック位置に移動するのを許容している。

請求項２の発明では、供給源からスプールバルブまで延びる供給ラインをさらに備えている。

請求項３の発明では、供給ラインがチェックバルブを備えている。

請求項４の発明では、前記穴がロータ内に配置されている。

請求項５の発明では、前記穴がエンジン内に配置されている。

請求項６の発明では、複数のポートが、アドバンスポート、アドバンスチェックバルブポート、リタードポート、リタードチェックバルブポートおよびベントポートを有している。

請求項７の発明では、アドバンスチェックバルブポートからアドバンスチャンバまでの通路、およびリタードチェックバルブポートからリタードチャンバまでの通路をさらに有している。

請求項８の発明では、通路がさらにチェックバルブを有している。

請求項９の発明に係る内燃機関用可変カムタイミングシステムは、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るカムシャフトに連結されるロータと、ロータまたはハウジングの一方の穴にスライド自在に配置されたロックピンと、穴内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分割する少なくとも一つのベーンを限定しており、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ように回転可能になっている。ロックピンは、前記穴に流体を密封するように設けられた外径を有する本体部と、ロータまたはハウジングの他方の凹部に係合するように設けられた部分を有する内側端部とを有するとともに、前記穴内においてロック位置とロック解除位置との間で移動可能になっている。前記穴は、開放された外側端部、内側面、内側端部、アドバンスチャンバと流体連絡するアドバンスポート、リタードチャンバと流体連絡するリタードチェックバルブポート、供給ポート、アドバンスチャンバと流体連絡するアドバンスチェックバルブポート、リタードチャンバと流体連絡するリタードポート、ロックピンおよびベントポートを有している。スプールは、外側端から内側端にかけて、第１のランド、第１の溝、第２のランド、第２の溝、第３のランド、第３の溝、第４のランド、第４の溝および第５のランドを順に有している。スプールが前記穴の端部に最も近いリタード位置におかれているとき、ロックピンがロック解除位置に配置されるとともに、アドバンスチェックバルブポートが第３および第４のスプールランドによって閉塞され、リタードポートが第３および第４のランドによって閉塞され、ベントポートが第５のランドによって閉塞されるように、アドバンスポートがアドバンスチャンバおよびリタードチェックバルブポートと流体連絡しており、リタードチェックバルブポートが、供給ライン、アドバンスポート、リタードチャンバおよびロックピン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、ロックピンがロック解除位置に配置されるとともに、アドバンスチェックバルブポートが供給ライン、リタードチェックバルブポート、アドバンスチャンバおよびリタードポートと流体連絡し、リタードポートが供給ライン、リタードチェックバルブポート、アドバンスチェックバルブポートおよびロックピンと流体連絡し、ベントポートが第５のスプールランドによって閉塞されるように、アドバンスポートが第１のランドによって閉塞され、リタードチェックバルブポートが供給ライン、リタードチャンバ、アドバンスチェックバルブポート、リタードポートおよびロックピンと流体連絡している。スプールがアドバンス位置におかれているとき、ロックピンがロック解除位置に配置され、ベントポートが第５のランドによって閉塞されるように、アドバンスポートが第１のスプールランドによって閉塞され、リタードチェックバルブポートが第１および第２のスプールランドによって閉塞され、アドバンスチェックバルブポートがアドバンスチャンバ、供給ライン、リタードポートと流体連絡し、リタードポートがリタードチャンバ、アドバンスチェックバルブポートおよびロックピンと流体連絡している。スプールが最内側アドバンス位置（または完全アドバンス位置）におかれているとき、ロックピンがロック位置に配置され、ベントポートがリタードポートと流体連絡するように、アドバンスポートが第１のランドによって閉塞され、リタードチェックバルブポートが第１および第２のランドによって閉塞され、アドバンスチェックバルブポートがアドバンスチャンバおよび供給ラインと流体連絡し、リタードポートがリタードチャンバ、ベントポートおよびロックピンと流体連絡している。

請求項１０の発明では、供給源および供給ポートと流体連絡する供給ラインと、アドバンスポートおよびアドバンスチャンバ間に延びるアドバンスラインと、リタードポート、リタードチャンバおよびロックピン間に延びるリタードラインと、アドバンスチェックバルブポートおよびアドバンスライン間からアドバンスチャンバまで延びるアドバンスチェックバルブラインと、リタードチェックバルブポートからリタードラインを通って、リタードチャンバおよびロックピンまで延びるリタードチェックバルブラインと、ベントポートからオイルパンまで延びるバルブラインとをさらに備えている。

請求項１１の発明では、アドバンスチェックバルブラインおよびリタードチェックバルブラインがさらにチェックバルブを備えている。

請求項１２の発明に係る内燃機関用可変カムタイミングシステムは、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るカムシャフトに連結されるロータと、ロータまたはハウジングの一方の穴に配置されたロックピンと、複数のポートを有する穴内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分割する少なくとも一つのベーンを限定しており、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ように回転可能になっている。ロックピンは、前記穴に流体を密封するように設けられた外径を有する本体部と、ロータまたはハウジングの他方の凹部に係合するように設けられた部分を有する内側端部とを有するとともに、前記穴内においてロック位置とロック解除位置との間で移動可能になっており、さらに、リタードチャンバに供給される油圧によりロック解除されるようになっている。スプールは、各ポートを閉塞する複数のランドを有している。リタード位置においては、複数のランドは、流体が各ポートを通ってアドバンスチャンバからリタードチャンバまで移動するのを許容している。アドバンス位置においはて、複数のランドは、流体が各ポートを通ってリタードチャンバからアドバンスチャンバまで移動するのを許容している。零位置においては、複数のランドは、供給源からの供給流体がアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに移動するのを許容している。ロック位置において、複数のランドは、アドバンスチャンバに流体を供給するとともに、リタードチャンバから流体を排出することでロックピンがロック位置に移動するのを許容している。

請求項１３の発明では、供給源からスプールバルブまで延びる供給ラインをさらに備えている。

請求項１４の発明では、供給ラインがチェックバルブを備えている。

請求項１５の発明では、前記穴がロータ内に配置されている。

請求項１６の発明では、前記穴がエンジン内に配置されている。

請求項１７の発明では、複数のポートが、アドバンスポート、アドバンスチェックバルブポート、リタードポート、リタードチェックバルブポートおよびベントポートを有している。

請求項１８の発明では、アドバンスチェックバルブポートからアドバンスチャンバまでの通路、およびリタードチェックバルブポートからリタードチャンバまでの通路をさらに有している。

請求項１９の発明では、通路がさらにチェックバルブを有している。

本発明は、ハウジング、ロータ、ロックピンおよびスプールバルブを備えたＶＣＴシステムである。スプールバルブは、複数のポートを備えた穴内にスライド自在に配置されたスプールを有している。スプールは、ポートを閉塞する複数のランドを有している。

スプールがアドバンス位置におかれているとき、複数のランドは、流体が各ポートを通ってリタードチャンバからアドバンスチャンバまで移動するのを許容している。スプールがリタード位置におかれているとき、複数のランドは、流体が各ポートを通ってアドバンスチャンバからリタードチャンバまで移動するのを許容している。

スプールが零位置におかれているとき、複数のランドは、流体が流体源からアドバンスチャンバおよびリタードチャンバまで移動するのを許容している。スプールがロック位置に配置されているとき、複数のランドは、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバの一方から流体を排出することでロックピンがロック位置に移動するのを許容する。

本発明は、カムトルク駆動（ＣＴＡ）型ＶＣＴにとくに重要である。というのは、別個の液圧制御ラインをロックピンに追加することなく、ロックピンのアクティブ切換を許容するからである。

本発明によれば、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバから排出された流体を利用して、ロックピンをロック位置に移動させるようにしたので、ロックピンのアクティブ制御を行えるようになる。

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および排出ガスの低減のために、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ための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（ＶＣＴ）機構の大部分は、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。

大抵の場合、位相器は、ベーンが係合す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かつカムシャフトの端部に取り付けられた一つまたはそれ以上のベーンを有するロータを備えている。なお、ベーンがハウジングに取り付けられ、チャンバがロータ内に配置されるようにすることも可能である。ハウジングの外周は、通常はカムシャフトから、多数カムエンジンの場合には他のカムシャフトから、チェーン、ベルトまたはギヤを介して駆動力を受けるスプロケット、プーリまたはギヤを構成している。

図１は、零位置に配置された、本発明による位相器の概略図である。作動流体は、ライン１３６および供給ポート１３６ａを通ってスリーブ１３０に入る。スリーブ１３０は、位相器から離隔配置されており、開放された外側端と、内側面と、付勢スプリング１３２を受け入れるための内側端とを有している。

スリーブ１３０は、スプール１０９およびランド１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄ，１０９ｅをスライド自在に受け入れている。隣り合う各ランドは、第１の溝、第２の溝、第３の溝、第４の溝によって互いに隔てられている。スプール１０９は、離隔配置のアクチュエータ１３８によって、スプリング１３２の側に付勢されている。

スリーブ１３０の長手方向に沿って、ポート１１０ａ，１１８ａ，１１２ａ，１１６ａ，１３４ａが配置されており、これらのポートは、アドバンスライン１１０、リタードチェックバルブライン１１８、アドバンスチェックバルブライン１１２、リタードライン１１６、ベントポートライン１３４にそれぞれ通じている。これらのポートは、スリーブ１３０の外側端から内側端に向かって、以下の順に配置されている。

アドバンスチャンバ１０２に通じるライン１０８およびアドバンスライン１１０と流体連絡するアドバンスポート１１０ａ；ライン１１４、リタードチャンバ１０４およびロックピン１２０に通じるリタードチェックバルブライン１１８と流体連絡するリタードチェックバルブポート１１８ａ；ライン１０８およびアドバンスチャンバ１０２に通じるアドバンスチェックバルブライン１１２と流体連絡するアドバンスチェックバルブポート１１２ａ；リタードチャンバ１０４に通じるライン１１４、ロックピン１２０およびリタードチェックバルブライン１１８と流体連絡するリタードポート１１６ａ；ベントライン１３４と流体連絡するベントポート１３４ａ。また、スリーブ１３０には、その内側面に通じる供給ポート１３６ａおよび供給ライン１３６が設けられている。

スプール１０９が零位置に配置されているとき、供給ライン１３６および供給ポート１３６ａからの流体は、位相器から離隔配置されたスリーブ１３０内に入り、アドバンスチャンバ１０２、リタードチャンバ１０４およびロックピン１２０に供給される。この零位置においては、各チャンバ１０２，１０４に供給された流体が、ベーン１０６の位置を維持している。

流体がアドバンスチャンバ１０２に到達するためには、流体は、スプール１０９の供給ポート１３６ａから、アドバンスチェックバルブライン１１２のアドバンスチェックバルブポート１１２ａを通って、ライン１０８に移動する。ライン１０８のチェックバルブ１２８は、アドバンスチェックバルブポート１１２ａからライン１０８側への流体の流れのみを許容している。

流体がリタードチャンバ１０４に到達するためには、流体は、スプール１０９の供給ポート１３６ａから、リタードチェックバルブライン１１８のリタードチェックバルブポート１１８ａを通って、リタードライン１１６およびライン１１４に移動する。ライン１１８のチェックバルブ１２６は、リタードチェックバルブポート１１８ａからリタードライン１１４およびライン１１６側への流体の流れのみを許容している。

流体圧は、ロックピン１２０を維持しあるいはロック解除するために、リタードポート１１６ａおよびリタードライン１１６によってハウジングの孔１２３内のロックピン１２０に供給されている。供給される流体圧が、ロックピン１２０の孔１２３内のスプリング１２１による付勢力より大きいと、ピン１２４を孔１２３内に押し込んで、ハウジング（またはロータ）に対してロータ（またはハウジング）をロック解除する。

ロックピン１２０のスプリング１２１は、流体がリタードチャンバ１０４から排出されているときでさえ、流体源圧力がピン１２０をロックしないでおくことができるように、設計されている。スプールランド１０９ａ，１０９ｅは、アドバンスライン１１０のアドバンスポート１１０ａおよびベントライン１３４のベントポート１３４ａをそれぞれ閉塞している。

スリーブ１３０内のスプリング１３２の付勢力がアクチュエータ１３８の押付力よりも大きい場合には、スプール１０９は、図２に示すように左方に移動して、リタード位置に移動する。このリタード位置においては、流体は、アドバンスチャンバ１０２を出て、ライン１０８を通り、アドバンスライン１１０からポート１１０ａに入るとともに、アドバンスチェックバルブライン１１２に入る。

流体は、アドバンスチェックバルブライン１１２を通ってポート１１２ａ側に出るのがチェックバルブ１２８によって防止されている。もしいくらかの流体がアドバンスチェックバルブポート１１２ａに入ることがあったとしても、流体が位相器の他の部分に移動するのはスプールランド１０９ｃおよび１０９ｄによって阻止されている。

アドバンスポート１１０ａからの流体は、リタードチェックバルブポート１１８ａに流れ、リタードチェックバルブライン１１８からチェックバルブ１２６を通ってリタードライン１１６およびライン１１４に入る。ライン１１４の流体は、リタードチャンバ１０４に入って、ベーン１０６を左方に移動させる。

リタードライン１１６に流入した流体は、ピン１２４をスプリング１２１の付勢力に抗して押圧し、ロックピン１２０をロック解除位置に維持する。このとき、スプールランド１０９ｄ，１０９ｅにより、流体が位相器の他の部分に移動するのが防止されている。

スプールランド１０９ｃは、供給流体がアドバンスチェックバルブポート１１２ａ内に入るのを阻止している。スプールランド１０９ｄは、供給流体がリタードポート１１６ａに入るのを阻止しており、スプールランド１０９ｅは、位相器内の流体がベントポート１３４ａおよびベントポートライン１３４に排出されるのを阻止している。

アクチュエータ１３８の押付力がスプリング１３２の付勢力よりも大きい場合、スプール１０９は、図３に示すように右方に移動して、アドバンス位置に移動する。このアドバンス位置においては、流体は、リタードチャンバ１０４を出てライン１１４を通り、リタードライン１１６からポート１１６ａに入るとともに、リタードチェックバルブライン１１８に入る。

たとえ流体がリタードチャンバ１０４からリタードライン１１６を通ってポート１１６ａからアドバンスチェックバルブライン１１２に排出されていても、ロックピン１２０は、供給圧によって依然として十分な量だけ加圧されており、ロック解除状態のままである。チェックバルブ１２６により、流体は、リタードチェックバルブライン１１８を通ってポート１１８ａまで移動するのが防止されている。

もしリタードチェックバルブポート１１８ａまで通過する流体があったとしても、スプールランド１０９ａおよび１０９ｂによって、流体が位相器の他の部分に移動するのが阻止されている。リタードポート１１６ａからの流体は、アドバンスチェックバルブポート１１２ａからアドバンスチェックバルブライン１１２に入り、チェックバルブ１２８を通ってライン１０８およびアドバンスライン１１０に入る。

ライン１０８からの流体は、アドバンスチャンバ１０２に入り、ベーン１０６を右方に移動させる。アドバンスライン１１０に流入した流体は、スプールランド１０９ａにより、スプールバルブを通って位相器の他の部分に移動するのが防止されている。スプールランド１０９ａは、供給流体がアドバンスライン１１０に入るのを阻止している。

スプールランド１０９ａおよび１０９ｂは、供給流体がリタードチェックバルブライン１１８およびポート１１８ａに入るのを阻止している。スプールランド１０９ｅは、位相器内の流体がベントポート１３４ａおよびベントポートライン１３４に排出されるのを阻止している。

図４は、完全アドバンス停止位置における位相器を示している。この位置においては、スプール１０９は、スリーブ１３０によって許容される距離まで右方に移動している。スプールランド１０９ａは、流体がアドバンスライン１１０を出て位相器の他の部分に移動するのを防止するとともに、供給流体がアドバンスライン１１０に入るのを阻止している。

スプールランド１０９ａおよび１０９ｂは、供給流体がリタードチェックバルブライン１１８に入るのを防止している。スプールランド１０９ｂおよび１０９ｃは、供給源以外からの流体がアドバンスチェックバルブライン１１２およびポート１１２ａに入るのを防止している。

リタードチャンバ１０４からの流体は、ライン１１４、リタードライン１１６およびリタードチェックバルブライン１１８に排出される。チェックバルブ１２６は、流体がリタードチャンバ１０４からリタードチェックバルブライン１１８を通ってスプールバルブに排出されるのを防止している。リタードライン１１６内の流体は、リタードポート１１６ａを通り、ベントポート１３４ａからベントポートライン１３４に移動する。

リタードチャンバ１０４からの流体はすべてベントポートライン１３４およびベントポート１３４ａに完全に排出される。リタードチャンバ１０４からの流体がすべて排出されてアドバンスチャンバ１０２まで再循環されないので、リタードチャンバ１０４内の圧力は０まで低下し、スプリング１２１の付勢力は、ピン１２４を付勢してロック位置に移動させるほど十分に大きくなって、ロータをハウジングに対してロックする。

アドバンスチャンバ１０２は、供給ライン１３６からアドバンスチェックバルブライン１１２およびライン１０８を通って流入した流体で満たされて、ベーン１０６は右方に移動する。このことは、油圧駆動（ＯＰＡ）型または捩り補助（ＴＡ）型位相器と同様である。

というのは、一方のチャンバ（ここではリタードチャンバ１０４）が排出されており、供給流体がチャンバ１０４を補充するとともにアドバンスチャンバ１０２を加圧するのが防止されているからである。したがって、圧力は、ＶＣＴを停止端に押しやるとともにロックピン１２４をロック位置に移動させるのに用いられている。

アドバンスチャンバ１０２またはリタードチャンバ１０４のいずれが排出されていてもよく、ロックピン１２０を制御していてもよい。さらに、ロックピン１２０を収容する孔１２３は、ハウジングまたはロータ内に配置されていてもよい。穴またはスリーブの長さ方向に沿った各ポートの配列または順序は、図示されたものには限定されない。

アクチュエータ１３８は、可変力ソレノイド、液圧ソレノイド、または差圧制御システム（ＤＰＣＳ）である。
スリーブ１３０およびスプールバルブ１０９は、ロータの穴の中央に配置されていてもよい。

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することは、特許請求の範囲を限定する意図ではない。

本発明による位相器の概略図であって、零位置におかれた状態を示している。 本発明による位相器の概略図であって、リタード位置におかれた状態を示している。 本発明による位相器の概略図であって、アドバンス位置におかれた状態を示している。 本発明による位相器の概略図であって、完全アドバンス停止位置におかれた状態を示している。 スプールバルブ制御のロック作用を用いた従来のカムトルク駆動型位相器の概略図であって、零位置におかれた状態を示している。 従来のカムトルク駆動型位相器の概略図であって、リタードおよびロック位置を示している。 従来のカムトルク駆動型位相器の概略図であって、アドバンス位置を示している。

１０２： アドバンスチャンバ
１０４： リタードチャンバ
１０６： ベーン
１２０： ロックピン
１０９： スプール
１０９ａ〜１０９ｅ： ランド

Claims (19)

1. 内燃機関のための可変カムタイミングシステムであって、
   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る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分割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ように回転可能になっており、
   さらに、ロータまたはハウジングの一方の孔に配置されたロックピンを備え、
   ロックピンが、前記孔に流体を密封するように設けられた外径を有する本体部と、ロータまたはハウジングの他方の凹部に係合するように設けられた部分を有する内側端部とを有するとともに、前記孔内においてロック位置とロック解除位置との間で移動可能になっており、さらに、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれか一方に供給される油圧によりロック解除されるようになっており、
   さらに、複数のポートを有する穴内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、各ポートを閉塞する複数のランドを有しており、
   リタード位置において、複数のランドは、流体が各ポートを通ってアドバンスチャンバからリタードチャンバまで移動するのを許容しており、
   アドバンス位置において、複数のランドは、流体が各ポートを通ってリタードチャンバからアドバンスチャンバまで移動するのを許容しており、
   零位置において、複数のランドは、供給源からの供給流体がアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに移動するのを許容しており、
   ロック位置において、複数のランドは、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバのうちの一方のチャンバに流体を供給するとともに、他方のチャンバから流体を排出することでロックピンがロック位置に移動するのを許容している、
   ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
2. 請求項１において、
   供給源からスプールバルブまで延びている供給ラインをさらに備えている、
   ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
3. 請求項２において、
   供給ラインがチェックバルブを備えている、
   ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
4. 請求項１において、
   前記穴がロータ内に配置されている、
   ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
5. 請求項１において、
   前記穴がエンジン内に配置されている、
   ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
6. 請求項１において、
   複数のポートが、アドバンスポート、アドバンスチェックバルブポート、リタードポート、リタードチェックバルブポートおよびベントポートを有している、
   ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
7. 請求項６において、
   アドバンスチェックバルブポートからアドバンスチャンバまでの通路、およびリタードチェックバルブポートからリタードチャンバまでの通路をさらに有している、
   ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
8. 請求項７において、
   前記通路がさらにチェックバルブを有している、
   ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
9. 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システムであって、
   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た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分割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ように回転可能になっており、
   さらに、ロータまたはハウジングの一方の孔にスライド自在に配置されたロックピンを備え、
   ロックピンが、前記孔に流体を密封するように設けられた外径を有する本体部と、ロータまたはハウジングの他方の凹部に係合するように設けられた部分を有する内側端部とを有するとともに、前記孔内でロック位置とロック解除位置との間で移動可能になっており、
   さらに、穴内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、
   前記穴が、開放された外側端部、内側面、内側端部、アドバンスチャンバと流体連絡するアドバンスポート、リタードチャンバと流体連絡するリタードチェックバルブポート、供給ポート、アドバンスチャンバと流体連絡するアドバンスチェックバルブポート、リタードチャンバと流体連絡するリタードポート、ロックピンおよびベントポートを有しており、
   スプールが、外側端から内側端にかけて、第１のランド、第１の溝、第２のランド、第２の溝、第３のランド、第３の溝、第４のランド、第４の溝および第５のランドを順に有しており、
   スプールが、前記穴の端部に最も近いリタード位置におかれているとき、ロックピンがロック解除位置に配置されるとともに、アドバンスチェックバルブポートが第３および第４のスプールランドによって閉塞され、リタードポートが第４および第５のランドによって閉塞され、ベントポートが第５のランドによって閉塞されるように、アドバンスポートがアドバンスチャンバおよびリタードチェックバルブポートと流体連絡しており、リタードチェックバルブポートが、供給ライン、アドバンスポート、リタードチャンバおよびロックピンと流体連絡しており、
   スプールが零位置におかれているときに、ロックピンがロック解除位置に配置されるとともに、アドバンスチェックバルブポートが供給ライン、リタードチェックバルブポート、アドバンスチャンバおよびリタードポートと流体連絡し、リタードポートが供給ライン、リタードチェックバルブポート、アドバンスチェックバルブポートおよびロックピンと流体連絡し、ベントポートが第５のスプールランドによって閉塞されるように、アドバンスポートが第１のランドによって閉塞され、リタードチェックバルブポートが供給ライン、リタードチャンバ、アドバンスチェックバルブポート、リタードポートおよびロックピンと流体連絡しており、
   スプールがアドバンス位置におかれているときに、ロックピンがロック解除位置に配置され、ベントポートが第５のランドによって閉塞されるように、アドバンスポートが第１のスプールランドによって閉塞され、リタードチェックバルブポートが第１および第２のスプールランドによって閉塞され、アドバンスチェックバルブポートがアドバンスチャンバ、供給ライン、リタードポートと流体連絡し、リタードポートがリタードチャンバ、アドバンスチェックバルブポートおよびロックピンと流体連絡しており、
   スプールが最内側アドバンス位置におかれているときに、ロックピンがロック位置に配置され、ベントポートがリタードポートと流体連絡するように、アドバンスポートが第１のランドによって閉塞され、リタードチェックバルブポートが第１および第２のランドによって閉塞され、アドバンスチェックバルブポートがアドバンスチャンバおよび供給ラインと流体連絡し、リタードポートがリタードチャンバ、ベントポートおよびロックピンと流体連絡している、
   ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
10. 請求項９において、
    供給源および供給ポートと流体連絡する供給ラインと、
    アドバンスポートおよびアドバンスチャンバ間に延びるアドバンスラインと、
    リタードポート、リタードチャンバおよびロックピン間に延びるリタードラインと、
    アドバンスチェックバルブポートおよびアドバンスライン間からアドバンスチャンバまで延びるアドバンスチェックバルブラインと、
    リタードチェックバルブポートからリタードラインを通って、リタードチャンバおよびロックピンまで延びるリタードチェックバルブラインと、
    ベントポートからオイルパンまで延びるベントポートラインと、
    をさらに備えた可変カムタイミングシステム。
11. 請求項１０において、
    アドバンスチェックバルブラインおよびリタードチェックバルブラインがさらにチェックバルブを備えている、
    ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
12. 内燃機関のための可変カムタイミングシステムであって、
    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る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分割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ように回転可能になっており、
    さらに、ロータまたはハウジングの一方の孔に配置されたロックピンを備え、
    ロックピンが、前記孔に流体を密封するように設けられた外径を有する本体部と、ロータまたはハウジングの他方の凹部に係合するように設けられた部分を有する内側端部とを有し、前記孔内においてロック位置とロック解除位置との間で移動可能になっているとともに、リタードチャンバに供給される油圧によりロック解除されるようになっており、
    さらに、複数のポートを有する穴内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、各ポートを閉塞する複数のランドを有しており、
    リタード位置において、複数のランドは、流体が各ポートを通ってアドバンスチャンバからリタードチャンバまで移動するのを許容しており、
    アドバンス位置において、複数のランドは、流体が各ポートを通ってリタードチャンバからアドバンスチャンバまで移動するのを許容しており、
    零位置において、複数のランドは、供給源からの供給流体がアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに移動するのを許容しており、
    ロック位置において、複数のランドは、アドバンスチャンバに流体を供給するとともに、リタードチャンバから流体を排出することでロックピンがロック位置に移動するのを許容している、
    ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
13. 請求項１２において、
    供給源からスプールバルブまで延びる供給ラインをさらに備えている、
    ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
14. 請求項１３において、
    供給ラインがチェックバルブを備えている、
    ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
15. 請求項１２において、
    前記穴がロータ内に配置されている、
    ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
16. 請求項１２において、
    前記穴がエンジン内に配置されている、
    ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
17. 請求項１２において、
    複数のポートが、アドバンスポート、アドバンスチェックバルブポート、リタードポート、リタードチェックバルブポートおよびベントポートを有している、
    ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
18. 請求項１７において、
    アドバンスチェックバルブポートからアドバンスチャンバまでの通路、およびリタードチェックバルブポートからリタードチャンバまでの通路をさらに有している、
    ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。
19. 請求項１８において、
    通路がさらにチェックバルブを有している、
    ことを特徴とする可変カムタイミングシステム。

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