JP6295317B2

JP6295317B2 - ２方向性油圧バイアス回路を有するカムトルク作動式可変カムシャフトタイミング装置

Info

Publication number: JP6295317B2
Application number: JP2016501209A
Authority: JP
Inventors: フランクリン・アール・スミス
Original assignee: ボーグワーナーインコーポレーテッド
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: KR20150123871A; US8800515B1; CN105899767A; CN105899767B; DE112014000789T5; JP2016511365A; WO2014159386A1

Description

本発明は可変カムタイミング位相器の分野に関する。詳細には本発明は２方向性油圧バイアス回路を有するカムトルク作動式可変カムタイミング装置に関する。

カムシャフトトルク作動式可変カムシャフトタイミング装置に必要な油は低量のため、バルブタイミング装置を段階的に調整するためにカムシャフトトルクエネルギーを利用して可変カムシャフトタイミング装置位相器を作動することが望ましいことが実証されている。しかしながら、全てのエンジンが、可変カムシャフトタイミング装置を効果的に段階的に調整するのに十分なカムシャフトトルクエネルギーをエンジン作動範囲全体にわたって提供するわけではない。

本発明は、カムシャフトトルクが弱いとき、カムシャフトトルクエネルギーをエンジン油圧で補い、可変カムシャフトタイミング装置が段階的に調整されることを可能にする。

進角位置に移動する第１実施形態の位相器の概略図を示す。遅角位置に移動する第１実施形態の位相器の概略図を示す。ヌルまたは保持位置の第１実施形態の位相器の概略図を示す。進角位置に移動する第２実施形態の位相器の概略図を示す。遅角位置に移動する第２実施形態の位相器の概略図を示す。ヌルまたは保持位置の第２実施形態の位相器の概略図を示す。

内燃機関は、エンジン性能の向上または排出物の低減のために、カムシャフトおよびクランクシャフト間の相対的なタイミング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（ＶＣＴ：ｖａｒｉａｂｌｅｃａｍｓｈａｆｔｔｉｍｉｎｇ）機構の大部分は、エンジンカムシャフト（またはマルチカムシャフトエンジンでは複数のカムシャフト）に１つまたは複数の「ベーン位相器」を使用する。図に示されるように、ベーン位相器は、１つまたは複数のベーン１０４ａ、１０４ｂを有するロータアセンブリ１０５を有し、ロータアセンブリ１０５は、カムシャフトの端部に取り付けられ、ベーンが収まるベーンチャンバを有するハウジングアセンブリ１００によって囲繞される。ベーン１０４ａ、１０４ｂをハウジングアセンブリ１００に取り付け、チャンバをロータアセンブリ１０５に設けることも可能である。ハウジングの外周面１０１は、スプロケット、プーリまたはギヤを形成し、スプロケット、プーリまたはギヤは通常はクランクシャフトから、または場合によってはマルチカムエンジンでは別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取る。

図１〜６は、スプール弁位置に依存するＶＣＴ位相器の作動モードを示す。図に示される位置は、ＶＣＴ位相器が移動する方向を定める。位相制御弁は無数の中間位置を有し、その結果、制御弁は、ＶＣＴ位相器が移動する方向を制御するだけでなく、個々のスプール位置に依存して、ＶＣＴ位相器が位置を変化する速さも制御することが理解される。従って、位相制御弁は無数の中間位置で作動することも可能であり、図に示される位置に制限されないことが理解される。

第１の実施形態において、制御弁１０９を介した油圧作動チャンバ１２５、１２７へのポートは、スリーブ１１６に沿って軸方向に分かれている。第１実施形態の図１〜３を参照すると、位相器のハウジングアセンブリ１００は駆動力を受け取るための外周面１０１を有する。ロータアセンブリ１０５はカムシャフトに接続され、ハウジングアセンブリ１００内に同軸に配置されている。ロータアセンブリ１０５は、少なくとも２つのベーン、すなわちカムトルク作動式ベーン１０４ａと油圧作動式ベーン１０４ｂとを有する。カムトルク作動式（ＣＴＡ）ベーン１０４ａは、ハウジングアセンブリ１００とロータアセンブリ１０５との間に形成されたチャンバ１１７ａを、カムトルク作動式（ＣＴＡ）進角チャンバと、カムトルク作動式（ＣＴＡ）遅角チャンバ１０３とに分離する。

開閉するエンジンバルブの力によって引き起こされるカムシャフトのトルク逆転がＣＴＡベーン１０４ａを移動する。ＣＴＡ進角および遅角チャンバ１０２、１０３は、カムシャフトの正および負のトルクパルスに抵抗するように配置され、あるいはカムトルクによって加圧される。制御弁１０９は、所望の移動方向に依存して、ＣＴＡ進角チャンバ１０２からＣＴＡ遅角チャンバ１０３への、またはその逆の流体流を許容することによって、位相器のＣＴＡベーン１０４ａが移動することを許容する。

油圧作動式（ＯＰＡ）ベーン１０４ｂは、ハウジングアセンブリ１００とロータアセンブリ１０５との間に形成されたチャンバ１１７ｂを、油圧作動式（ＯＰＡ）進角チャンバ１２５と、油圧作動式（ＯＰＡ）遅角チャンバ１２７とに分離する。ＯＰＡベーン１０４ｂは、エンジン油圧作動によって補助される。

ベーン１０４ａ、１０４ｂは、ハウジングアセンブリ１００とロータアセンブリ１０５の相対角度位置を変えるために回転することができる。

ロックピン１３０が、ロータアセンブリ１０５内のボアの中に摺動可能に受け入れられ、ばね１３１によってハウジングアセンブリ１００の凹部１３２に付勢され、そこに嵌まる端部を有する。ロック位置において、ロックピン１３０の端部はハウジングアセンブリ１００の凹部１３２に係合する。ロック解除位置において、ロックピン１３０の端部はハウジングアセンブリ１００と係合しない。あるいは、ロックピン１３０はハウジングアセンブリ１００に受け入れられ、ロータアセンブリ１０５の凹部１３２にばね１３１で付勢されてもよい。

図１〜６において、ロックピン１３０の加圧は、凹部１３２と流体連通するライン１２８を通るＯＰＡ進角チャンバ１２５中の流体によって制御される。ロックピン１３０はＯＰＡ進角チャンバ１２５内の流体によって制御されるので、位相器はＯＰＡ進角チャンバ１２５を排液することによって遅角位置にロックされることができ、その結果ロックピン１３０は遅角ストッパで係合する。あるいは、ロックピン１３０の加圧は、ＯＰＡ遅角チャンバ１２７中の流体によって制御され得る。ロックピン１３０はＯＰＡ遅角チャンバ１２７内の流体によって制御されるので、位相器はＯＰＡ遅角チャンバ１２７を排液することによって進角位置にロックされることができ、その結果ロックピン１３０は進角ストッパで係合する。

ＣＴＡ進角チャンバ１０２は、進角ライン１１２、遅角ライン１１３、共通ライン１１４、進角逆止弁１０８、遅角逆止弁１１０および制御弁１０９を介して、ＣＴＡ遅角チャンバ１０３に接続される。ＯＰＡ進角チャンバ１２５は、進角油圧ライン１２３を介して制御弁１０９に接続され、ＯＰＡ遅角チャンバ１２７は遅角油圧ライン１２４を介して制御弁１０９に接続される。

制御弁１０９、好ましくはスプール弁は、スプール１１１を含み、その円筒状ランド１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄはスリーブ１１６の中に摺動可能に受け入れられている。制御弁は、位相器から離れて、カムシャフトの中で案内するロータアセンブリ１０５内のボアの中に、または位相器の中心ボルト内に、配置可能である。スプール１１１の一端はばね１１５と接触し、スプール１１１の他端はパルス幅変調可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１０７と接触する。ソレノイド１０７はまた、電流もしくは電圧を変えることによって、または規定通りに他の方法によって、直線的に制御可能である。さらに、スプール１１１の他端はモータまたは他のアクチュエータと接触しそれから影響を受けてもよい。

スプール１１１の位置はばね１１５と、ＥＣＵ１０６によって制御されるソレノイド１０７とによって影響を受ける。位相器の制御に関するさらなる詳細は以下で詳細に考察される。スプール１１１の位置は位相器の（例えば進角位置、保持位置、または遅角位置へ移動するための）動きを制御し、ならびに、ロックピン１３０がロック位置またはロック解除位置にあるかどうかを制御する。制御弁１０９は進角モード、遅角モード、および保持位置を有する。

図１は、進角位置へ移動する位相器を示す。進角位置へ移動するために、デューティーサイクルは５０％超に増大され、スプール１１１に対するＶＦＳ１０７の力は増大され、スプール１１１は、ばね１１５の力がＶＦＳ１０７の力と釣り合うまで、進角モードにおいてＶＦＳ１０７によって右へ移動される。

示される進角モードでは、スプールランド１１１ａは、ＣＴＡ進角チャンバ１０２から排出ライン１２１を通る流体の出口を遮断する。ライン１１３および１１４はＣＴＡ進角チャンバ１０２およびＣＴＡ遅角チャンバ１０３に開放される。カムシャフトトルクはＣＴＡ遅角チャンバ１０３を加圧し、流体をＣＴＡ遅角チャンバ１０３からＣＴＡ進角チャンバ１０２へ移動させ、およびＣＴＡベーン１０４ａを遅角壁１０３ａに向かって移動させる。流体はＣＴＡ遅角チャンバ１０３から出て、ライン１１３を通って、スプールランド１１１ａおよび１１１ｂの間で制御弁１０９に入り、共通ライン１１４と、ＣＴＡ進角チャンバ１０２につながるライン１１２とに戻るように再循環する。

ＣＴＡ進角チャンバ１０２に流れる流体はまた、進角ライン１１２を通って、およびスプールランド１１１ａおよび１１１ｂの間を流れ、ライン１２３を通ってＯＰＡチャンバ１２５へ流れ、ＯＰＡベーン１０４ｂを遅角壁１２７ａの方に移動し、実際には遅角壁１０３ａに向かうＣＴＡベーン１０４ａの移動を補助する。ＯＰＡ進角チャンバ１２５内の流体はロックピンライン１２８を加圧し、ロックピン１３０を、ばね１３１に付勢し、凹部１３２から離し、ロック解除位置へ置く。ＯＰＡ遅角チャンバ１２７からの流体は、ライン１２４を通って、スプールランド１１１ｃおよび１１１ｄの間で制御弁１０９を通り、排出ライン１２２に排出する。

漏れを補うために補充油がポンプ１４０によって供給部Ｓから位相器へ供給されライン１１９に入る。ライン１１９は入口逆止弁１１８および制御弁１０９につながる。制御弁１０９から、流体はライン１１４に入り、進角逆止弁１０８を通って、ＣＴＡ進角チャンバ１０２へ、およびＯＰＡ進角チャンバ１２５へ流れる。

流体が、共通ライン１１４へ至るＣＴＡ遅角チャンバ１０３から、進角逆止弁１０８を通って流れることを許容すること、およびＣＴＡ進角チャンバ１０２を充填すること；ＣＴＡ進角チャンバ１０２が排出ライン１２１へ排出することをスプールランド１１１ａに阻止させること；およびＯＰＡ遅角チャンバ１２７が排出ライン１２２を介して液溜めへ排出することを許容することによって、位相器がカムトルクエネルギーおよびエンジン油圧からの補助を用いてＣＴＡベーン１０４ａを移動し、ＯＰＡベーン１０４ｂを移動することを引き起こし、従って位相器はエネルギー源、すなわちカムトルクエネルギーまたは供給源油圧エネルギーのどちらかまたは両方から作動されることができる。

デューティーサイクルが２０〜５０％の間に設定されるとき、位相器のベーンは遅角位置の方におよび／または遅角位置に移動する。

図２は、遅角位置へ移動する位相器を示す。遅角位置へ移動するために、デューティーサイクルは０％超であるが５０％未満に変更され、スプール１１１に対するＶＦＳ１０７の力は低減され、スプール１１１は、ばね１１５の力がＶＦＳ１０７の力と釣り合うまで、ばね１１５によって図の遅角モードにおいて左へ移動される。

示される遅角モードでは、スプールランド１１１ｄが、ＣＴＡ遅角チャンバ１０３から排出ライン１２２を通る流体の出口を遮断する。ライン１１２および１１４はＣＴＡ進角チャンバ１０２およびＣＴＡ遅角チャンバ１０３に開放される。カムシャフトトルクはＣＴＡ進角チャンバ１０２を加圧し、ＣＴＡ進角チャンバ１０２中の流体をＣＴＡ遅角チャンバ１０３へ移動させ、およびベーン１０４ａを進角チャンバ壁１０２ａに向かって移動させる。流体はＣＴＡ進角チャンバ１０２から出て、ライン１１２を通って、スプールランド１１１ｂおよび１１１ｃの間で制御弁１０９に入り、共通ライン１１４と、ＣＴＡ遅角チャンバ１０３につながるライン１１３とに戻るように再循環する。

ＣＴＡ遅角チャンバ１０３に流れる流体はまた、遅角ライン１１３を通って、およびスプールランド１１１ｃおよび１１１ｄの間を流れ、ＯＰＡ遅角チャンバ１２７へ流れ、ＯＰＡベーン１０４ｂを進角壁１２５ａの方に移動し、実際には進角壁１０２ａに向かうＣＴＡベーン１０４ａの移動を補助する。ＯＰＡ進角チャンバ１２５からの流体は、ライン１２３を通って、スプールランド１１１ａおよび１１１ｂの間で制御弁１０９を通り、排出ライン１２１に排出する。流体はＯＰＡ進角チャンバ１２５から排出するので、ロックピンライン１２８は減圧され、ばね１３１がロックピン１３０の端部を付勢し、ハウジングアセンブリ１００の凹部１３２と係合させる。

漏れを補うために補充油がポンプ１４０によって供給部Ｓから位相器へ供給されライン１１９に入る。ライン１１９は入口逆止弁１１８および制御弁１０９につながる。制御弁１０９から、流体はライン１１４に入り、遅角逆止弁１１０を通って、ＣＴＡ遅角チャンバ１０３へ流れる。

流体が、共通ライン１１４へ至るＣＴＡ進角チャンバ１０２から、遅角逆止弁１１０を通って流れることを許容すること、およびＣＴＡ遅角チャンバ１０３を充填すること；ＣＴＡ遅角チャンバ１０２が排出ライン１２２へ排出することをスプールランド１１１ｄに阻止させること；およびＯＰＡ進角チャンバ１２５が排出ライン１２１を介して液溜めへ排出することを許容することによって、位相器がカムトルクエネルギーおよびエンジン油圧からの補助を用いてＣＴＡベーン１０４ａを移動し、ＯＰＡベーン１０４ｂを移動することを引き起こし、従って位相器はエネルギー源、すなわちカムトルクエネルギーまたは供給源油圧エネルギーのどちらかまたは両方から作動されることができる。

位相器の保持位置は、好ましくはハウジングに対するベーンの遅角および進角位置の間で起きる。

図３は、ヌルまたは保持位置の位相器を示す。この位置では、可変力ソレノイド１０７のデューティーサイクルは約５０％であり、スプール１１１の一端に対するＶＦＳ１０７の力は、保持モードにおいてスプール１１１の他端に対するばね１１５の力に等しい。ランド１１１ｂおよび１１１ｃは、ＣＴＡ進角チャンバ１０２に接続された進角ライン１１２からの、およびＯＰＡ進角チャンバ１２５への流体の流れ、およびＣＴＡ遅角チャンバ１０３に接続された遅角ライン１１３からの、およびＯＰＡ遅角チャンバ１２７への流体の流れを制限する。スプールランド１１１ａは排出ライン１２１を遮断し、スプールランド１１１ｄは排出ライン１２２を遮断する。

漏れを補うために補充油がポンプ１４０によって供給部Ｓから位相器へ供給されライン１１９に入る。ライン１１９は入口逆止弁１１８および制御弁１０９につながる。制御弁１０９から、流体はライン１１４に入り、進角逆止弁１０８を通って、ＣＴＡ進角チャンバ１０２へ、および遅角逆止弁１１０を通ってＣＴＡ遅角チャンバ１０３へ流れる。

スプール弁１１１は、流体が供給部から、進角逆止弁１０８および遅角逆止弁１１０を通って、ＣＴＡ進角チャンバ１０２およびＣＴＡ遅角チャンバ１０３へ、続いてＯＰＡ進角チャンバ１２５およびＯＰＡ遅角チャンバ１２７へ流れることができるように、位置付けられる。ＯＰＡ進角チャンバ１２５内の流体はロックピンライン１２８を加圧し、ロックピン１３０をばね１３１に対して付勢し、凹部１３２から離し、ロック解除位置へ置く。等しい圧力がＯＰＡ進角チャンバ１２５およびＯＰＡ遅角チャンバ１２７の両方に適用されているので、位相器は位置を維持する。

図４〜６に示される第２実施形態では、ＯＰＡチャンバ１２５、１２７およびＣＴＡチャンバ１０２、１０３へのポートは同一平面上にあり、スリーブ１１６の周りで半径方向に互いに分離される。ＯＰＡチャンバ１２５、１２７およびＣＴＡチャンバ１０２、１０３のポートを同一平面にし、スリーブ１１６の周りで半径方向に互いに分離させる利点は、油がＯＰＡチャンバ１２５、１２７に向けられ、第１実施形態のように進角または遅角逆止弁１０８、１１０を通って流れる必要がないことである。

第２実施形態の図４〜６を参照すると、位相器のハウジングアセンブリ１００は駆動力を受け取るための外周面１０１を有する。ロータアセンブリ１０５はカムシャフトに接続され、ハウジングアセンブリ１００内に同軸に配置されている。ロータアセンブリ１０５は、少なくとも２つのベーン、すなわちＣＴＡベーン１０４ａとＯＰＡベーン１０４ｂとを有する。ＣＴＡベーン１０４ａは、ハウジングアセンブリ１００とロータアセンブリ１０５との間に形成されたチャンバ１１７ａを、ＣＴＡ進角チャンバと、ＣＴＡ遅角チャンバ１０３とに分離する。開閉するエンジンバルブの力によって引き起こされるカムシャフトのトルク逆転がＣＴＡベーン１０４ａを移動する。ＣＴＡ進角および遅角チャンバ１０２、１０３は、カムシャフトの正および負のトルクパルスに抵抗するように配置され、あるいはカムトルクによって加圧される。制御弁１０９は、所望の移動方向に依存して、ＣＴＡ進角チャンバ１０２からＣＴＡ遅角チャンバ１０３への、またはその逆の流体流を許容することによって、位相器のＣＴＡベーン１０４ａが移動することを許容する。

ＯＰＡベーン１０４ｂは、ハウジングアセンブリ１００とロータアセンブリ１０５との間に形成されたチャンバ１１７ｂを、ＯＰＡ進角チャンバ１２５と、ＯＰＡ遅角チャンバ１２７とに分離する。ＯＰＡベーン１０４ｂは、エンジン油圧作動によって補助される。

ロックピン１３０が、ロータアセンブリ１０５内のボアの中に摺動可能に受け入れられ、ばね１３１によってハウジングアセンブリ１００の凹部１３２に付勢され、そこに嵌まる端部を有する。ロック位置において、ロックピン１３０の端部はハウジングアセンブリ１００の凹部１３２と係合する。ロック解除位置において、ロックピン１３０の端部はハウジングアセンブリ１００と係合しない。あるいは、ロックピン１３０はハウジングアセンブリ１００に受け入れられ、ロータアセンブリ１０５の凹部１３２にばね１３１で付勢されてもよい。

図４〜６において、ロックピン１３０の加圧は、ＯＰＡ進角チャンバ１２５と流体連通するライン１２８を通るＯＰＡ進角チャンバ１２５中の流体によって制御される。ロックピン１３０はＯＰＡ進角チャンバ１２５内の流体によって制御されるので、位相器はＯＰＡ進角チャンバ１２５を排液することによって遅角位置にロックされることができ、その結果ロックピン１３０は遅角ストッパで係合する。あるいは、ロックピン１３０の加圧は、ＯＰＡ遅角チャンバ１２７中の流体によって制御され得る。ロックピン１３０はＯＰＡ遅角チャンバ１２７内の流体によって制御されるので、位相器はＯＰＡ遅角チャンバ１２７を排液することによって進角位置にロックされることができ、その結果ロックピン１３０は進角ストッパで係合する。

ＣＴＡ進角チャンバ１０２は、進角ライン１１２、遅角ライン１１３、共通ライン１１４、進角逆止弁１０８、遅角逆止弁１１０および制御弁１０９を介して、ＣＴＡ遅角チャンバ１０３に接続される。ＯＰＡ進角チャンバ１２５は、油圧進角ライン２２４を介して制御弁１０９に接続され、ＯＰＡ遅角チャンバ１２７は油圧遅角ライン２２３を介して制御弁１０９に接続される。

制御弁１０９、好ましくはスプール弁は、スプール１１１を含み、その円筒状ランド１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄはスリーブ１１６の中に摺動可能に受け入れられている。制御弁は、位相器から離れて、カムシャフトの中で案内するロータアセンブリ１０５内のボアの中に、または位相器の中心ボルト内に、配置可能である。スプール１１１のランド１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１ｄの長さは、スプール１１１の移動の間、ＣＴＡチャンバ１０２、１０３が排出ライン１２２、１２１に開放されて排液しないような長さである。スプールの一端はばね１１５と接触し、スプールの他端はパルス幅変調可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１０７と接触する。ソレノイド１０７はまた、電流または電圧を変えることによって、あるいは規定通りに他の方法によって、直線的に制御可能である。さらに、スプール１１１の他端はモータまたは他のアクチュエータと接触しそれによって影響を受けてもよい。

図４は、進角位置へ移動する位相器を示す。進角位置へ移動するために、デューティーサイクルは５０％超に増大され、スプール１１１に対するＶＦＳ１０７の力は増大され、スプール１１１は、ばね１１５の力がＶＦＳ１０７の力と釣り合うまで、進角モードにおいてＶＦＳ１０７によって右へ移動される。

示される進角モードでは、スプールランド１１１ｂは、ＣＴＡ進角チャンバ１０２から排出ライン１２１を通る流体の出口を遮断する。ライン１１３および１１４はＣＴＡ遅角チャンバ１０３に開放される。カムシャフトトルクはＣＴＡ遅角チャンバ１０３を加圧し、流体をＣＴＡ遅角チャンバ１０３からＣＴＡ進角チャンバ１０２へ移動させ、およびＣＴＡベーン１０４ａをカムトルクエネルギーによって遅角壁１０３ａに向かって移動させる。流体はＣＴＡ遅角チャンバ１０３から出て、ライン１１３を通って、スプールランド１１１ｂおよび１１１ｃの間で制御弁１０９に入り、共通ライン１１４と、進角逆止弁１０８と、ＣＴＡ進角チャンバ１０２につながるライン１１２とに戻るように再循環する。

ＣＴＡ進角チャンバ１０２に流れる流体は、ライン１１２から、制御弁１０９を通って流れ出ることをスプールランド１１１ｂによって阻止される。ＣＴＡ遅角チャンバ１０３から排出する流体は、供給ライン１１９からの流体に加えて、ＯＰＡ進角チャンバ１２５に流れ込み、ＯＰＡベーン１０４ｂを遅角壁１２７ａの方に移動し、従ってＣＴＡベーン１０４ａの移動を油圧エネルギーで補助する。ＯＰＡ遅角チャンバ１２７内の流体はライン２２３を通ってチャンバから排出し、およびスプールランド１１１ａおよび１１１ｂの間で制御弁を通って排出ライン１２１へ至る。従って、位相器はエネルギー源、すなわちカムトルクエネルギーまたは供給源油圧エネルギーのどちらかまたは両方から作動されることができる。

ＯＰＡ進角チャンバ１２５内の流体はロックピンライン１２８を加圧し、ロックピン１３０をばね１３１に付勢し、凹部１３２から離し、ロック解除位置へ置く。

漏れを補うために補充油がポンプ１４０によって供給部Ｓから位相器へ供給されライン１１９に入る。ライン１１９は入口逆止弁１１８および制御弁１０９につながる。制御弁１０９から、流体はライン１１４に入り、進角逆止弁１０８を通って、ＣＴＡ進角チャンバ１０２へ流れる。

デューティーサイクルが０〜５０％の間に設定されるとき、位相器のベーンは遅角位置の方におよび／または遅角位置に移動する。

図５は、遅角位置へ移動する位相器を示す。遅角位置へ移動するために、デューティーサイクルは０％超であるが５０％未満に変更され、スプール１１１に対するＶＦＳ１０７の力は低減され、スプール１１１は、ばね１１５の力がＶＦＳ１０７の力と釣り合うまで、ばね１１５によって図の遅角モードにおいて左へ移動される。

示される遅角モードでは、スプールランド１１１ｃが、ＣＴＡ遅角チャンバ１０３から排出ライン１２２を通る流体の出口を遮断する。ライン１１２および１１４はＣＴＡ進角チャンバ１０２に開放される。カムシャフトトルクはＣＴＡ進角チャンバ１０２を加圧し、ＣＴＡ進角チャンバ１０２中の流体をＣＴＡ遅角チャンバ１０３へ移動させ、およびベーン１０４ａをカムトルクエネルギーによって進角チャンバ壁１０２ａに向かって移動させる。流体はＣＴＡ進角チャンバ１０２から出て、ライン１１２を通って、スプールランド１１１ｂおよび１１１ｃの間で制御弁１０９に入り、共通ライン１１４と、遅角逆止弁１１０と、ＣＴＡ遅角チャンバ１０３につながるライン１１３とに戻るように再循環する。

ＣＴＡ遅角チャンバ１０３に流れる流体は、ライン１１３から、制御弁１０９を通って流れ出ることをスプールランド１１１ｃによって阻止される。ＣＴＡ進角チャンバ１０２から排出する流体は、供給ライン１１９からの流体に加えて、ＯＰＡ遅角チャンバ１２７に流れ込み、ベーン１０４ｂを進角壁１２５ａの方に移動し、従ってＣＴＡベーン１０４ａの移動を油圧エネルギーで補助する。ＯＰＡ進角チャンバ１２５内の流体はライン２２４を通って、スプールランド１１１ｃおよび１１１ｄの間で制御弁を通って排出ライン１２２へ至り、液溜めへ排出する。従って、位相器はエネルギー源、すなわちカムトルクエネルギーまたは供給源油圧エネルギーのどちらかまたは両方から作動されることができる。

流体がＯＰＡ進角チャンバ１２５から排出するとき、ロックピンライン１２８は減圧され、ばね１３１がロックピン１３０の端部を付勢し、ハウジングアセンブリ１００の凹部１３２と係合させる。

漏れを補うために補充油がポンプ１４０によって供給部Ｓから位相器へ供給され、ベアリング１２０を通ってライン１１９に入る。ライン１１９は入口逆止弁１１８および制御弁１０９につながる。制御弁１０９から、流体はライン１１４に入り、遅角逆止弁１１０を通って、ＣＴＡ遅角チャンバ１０３へ流れる。

図６は、ヌルまたは保持位置の位相器を示す。この位置では、可変力ソレノイド１０７のデューティーサイクルは約５０％であり、スプール１１１の一端に対するＶＦＳ１０７の力は、保持モードにおいてスプール１１１の他端に対するばね１１５の力に等しい。ランド１１１ｂおよび１１１ｃは、ＣＴＡ進角チャンバ１０２およびＣＴＡ遅角チャンバ１０３からの流体の出口を遮断する。これら同じランド１１１ｂ、１１１ｃはまた、供給ライン１１９からの流体が、スリーブ１１６の拡大されたポートを介して、ライン２２３および２２４へ流れ込み、ＯＰＡ遅角チャンバ１２７およびＯＰＡ進角チャンバ１２５に至ることを許容する。スプールランド１１１ｂは排出ライン１２１を遮断し、スプールランド１１１ｃは排出ライン１２２を遮断する。等しい圧力がＯＰＡ進角チャンバ１２５およびＯＰＡ遅角チャンバ１２７の両方に適用されているので、位相器は位置を維持する。

漏れを補うために補充油がポンプ１４０によって供給部Ｓから位相器へ供給され、ベアリング１２０を介してライン１１９に入る。ライン１１９は入口逆止弁１１８および制御弁１０９につながる。制御弁１０９から、流体はライン１１４に入り、進角逆止弁１０８を通ってＣＴＡ進角チャンバ１０２へ、および遅角逆止弁１１０を通ってＣＴＡ遅角チャンバ１０３へ流れる。

従って、本明細書に記載した本発明の実施形態は、本発明の原理の単なる適用例を示すものであることが理解される。示された実施形態の細部への本明細書中の言及は、請求項の範囲を限定するものではなく、請求項の範囲自体が、本発明の本質とみなされるそれらの特徴を示している。

Claims

内燃機関の可変カムシャフトタイミング位相器であって、
駆動力を受け取るための外周面を有するハウジングアセンブリと、
カムシャフトに接続するために前記ハウジング内に同軸に配置されたロータアセンブリであって、前記ハウジングアセンブリおよび前記ロータアセンブリが、前記ハウジングアセンブリ内のチャンバを、進角チャンバおよび遅角チャンバに分離する少なくとも２つのベーンを画定し、前記２つのベーンの少なくとも１つがカムトルク作動式であり、カムトルク作動式進角チャンバおよびカムトルク作動式遅角チャンバを画成し、前記少なくとも２つのベーンの少なくとも他のベーンが油圧作動式であり、油圧作動式遅角チャンバおよび油圧作動式進角チャンバを画成するロータアセンブリと、
流体入力部に結合された供給ラインと、
少なくとも１つの排出ラインと、
進角ラインと、遅角逆止弁および進角逆止弁を有する共通ラインと、遅角ラインとを介して、前記カムトルク作動式遅角チャンバと前記カムトルク作動式進角チャンバの間で流体を仕向けるために、進角モード、遅角モードおよび保持位置の間で移動可能な制御弁と、含み、
前記制御弁が前記進角モードのとき、流体が前記進角逆止弁を介して前記カムトルク遅角チャンバから前記カムトルク進角チャンバへ経路指定され、および前記カムトルク進角チャンバへの流体がさらに、前記油圧作動式進角チャンバへ経路指定され、前記油圧遅角チャンバからの流体が前記少なくとも１つの排出ラインに経路指定され、
前記制御弁が前記遅角モードのとき、流体が前記遅角逆止弁を介して前記カムトルク進角チャンバから前記カムトルク遅角チャンバへ経路指定され、および前記カムトルク遅角チャンバへの流体がさらに、前記油圧作動式遅角チャンバへ経路指定され、前記油圧進角チャンバからの流体が前記少なくとも１つの排出ラインに経路指定され、
前記制御弁が前記保持位置にあるとき、流体が前記カムトルク作動式進角チャンバおよび前記カムトルク作動式遅角チャンバの間で移動することを阻止され、前記油圧作動式ベーンおよびカムトルク作動式ベーンを油圧によって適所に維持する、可変カムシャフトタイミング位相器。
前記ロータアセンブリ内に摺動可能に配置されたロックピンをさらに含み、前記ロックピンが、前記ロータアセンブリ内を、前記ロックピンの端部が前記ハウジングアセンブリの凹部と係合するロック位置から、前記端部が前記ハウジングアセンブリの前記凹部と係合しないロック解除位置へ移動可能である、請求項１に記載の位相器。
前記ロックピンが前記油圧作動式進角チャンバと流体連通し、前記制御弁が前記進角モードのとき、前記ロックピンがロック解除位置へ移動される、請求項２に記載の位相器。
前記ロックピンが前記油圧作動式遅角チャンバと流体連通し、前記制御弁が前記遅角モードのとき、前記ロックピンがロック解除位置へ移動される、請求項２に記載の位相器。
前記制御弁は、前記油圧作動式進角チャンバに流体連通する進角ラインと前記油圧作動式遅角チャンバに流体連通する遅角ラインとのためのポートを備え、前記制御弁に沿って、前記進角ラインおよび前記遅角ラインへのポートが軸方向に分離される、請求項１に記載の位相器。
前記制御弁が前記位相器から離れて配置される、請求項１に記載の位相器。
内燃機関の可変カムシャフトタイミング位相器であって、
駆動力を受け取るための外周面を有するハウジングアセンブリと、
カムシャフトに接続するために前記ハウジング内に同軸に配置されたロータアセンブリであって、前記ハウジングアセンブリおよび前記ロータアセンブリが、前記ハウジングアセンブリ内のチャンバを、進角チャンバおよび遅角チャンバに分離する少なくとも２つのベーンを画定し、前記２つのベーンの少なくとも１つがカムトルク作動式であり、カムトルク作動式進角チャンバおよびカムトルク作動式遅角チャンバを画成し、前記少なくとも２つのベーンの少なくとも他のベーンが油圧作動式であり、油圧作動式遅角チャンバおよび油圧作動式進角チャンバを画成するロータアセンブリと、
流体入力部に結合された供給ラインと、
少なくとも１つの排出ラインと、
進角ラインと、共通ラインと、遅角ラインとを介して、前記カムトルク作動式遅角チャンバと前記カムトルク作動式進角チャンバの間で流体を仕向けるために、進角モード、遅角モードおよび保持位置の間で移動可能な制御弁と、含み、
前記制御弁に沿って、前記進角ラインおよび前記遅角ラインへのポートが半径方向に分離され、および、前記進角ライン、遅角ラインおよび共通ラインにつながるポートと同一平面上にある、
前記制御弁が前記進角モードに移動されると、流体が前記カムトルク遅角チャンバから前記カムトルク進角チャンバへ経路指定され、前記供給ラインからの流体が、前記油圧作動式進角チャンバへ経路指定され、前記油圧遅角チャンバからの流体が前記少なくとも１つの排出ラインに経路指定され、
前記制御弁が前記遅角モードに移動されると、流体が前記カムトルク進角チャンバから前記カムトルク遅角チャンバへ経路指定され、前記供給ラインからの流体が、前記油圧作動式遅角チャンバへ経路指定され、前記油圧進角チャンバからの流体が前記少なくとも１つの排出ラインに経路指定され、
前記制御弁が前記保持位置にあるとき、流体が前記カムトルク作動式進角チャンバおよび前記カムトルク作動式遅角チャンバの間で移動することを阻止され、前記油圧作動式ベーンおよびカムトルク作動式ベーンを油圧によって適所に維持し、
可変カムシャフトタイミング位相器。
前記ロータアセンブリ内に摺動可能に配置されたロックピンをさらに含み、前記ロックピンが、前記ロータアセンブリ内を、前記ロックピンの端部が前記ハウジングアセンブリの凹部と係合するロック位置から、前記端部が前記ハウジングアセンブリの前記凹部と係合しないロック解除位置へ移動可能である、請求項７に記載の位相器。
前記ロックピンが前記油圧作動式進角チャンバと流体連通し、前記制御弁が前記進角モードのとき、前記ロックピンがロック解除位置へ移動される、請求項８に記載の位相器。
前記ロックピンが前記油圧作動式遅角チャンバと流体連通し、前記制御弁が前記遅角モードのとき、前記ロックピンがロック解除位置へ移動される、請求項８に記載の位相器。
前記ポートが、前記油圧作動式進角チャンバに流体連通する進角ラインと前記油圧作動式遅角チャンバに流体連通する遅角ラインとのためのものである請求項７に記載の位相器。
前記制御弁が前記位相器から離れて配置される、請求項７に記載の位相器。