特許 5953310 カムトルク駆動型−トーションアシスト型位相器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5953310

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月20日

(54)【発明の名称】カムトルク駆動型−トーションアシスト型位相器

(51)【国際特許分類】

   F01L 1/356 20060101AFI20160707BHJP

【ＦＩ】

   F01L1/356 E

【請求項の数】13

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-536871(P2013-536871)

(86)(22)【出願日】2011年10月28日

(65)【公表番号】特表2013-540951(P2013-540951A)

(43)【公表日】2013年11月7日

(86)【国際出願番号】US2011058305

(87)【国際公開番号】WO2012061234

(87)【国際公開日】20120510

【審査請求日】2014年4月3日

(31)【優先権主張番号】61/409,352

(32)【優先日】2010年11月2日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】500124378

【氏名又は名称】ボーグワーナー インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100093861

【弁理士】

【氏名又は名称】大賀 眞司

(74)【代理人】

【識別番号】100129218

【弁理士】

【氏名又は名称】百本 宏之

(72)【発明者】

【氏名】マーク・ウィグスタン

【審査官】 中村 一雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１７７３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２３５５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６７８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１０８３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９０３０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｌ １／３５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対して回転するように配置されたハウジング（１０）およびロータ（２０）を有し、前記ハウジング（１０）および前記ロータが、それらの間に配置され、ベーン（２２）によって第１のチャンバ（１６）と第２のチャンバ（１８）とに分割されている少なくとも１つのキャビティ（１０ａ）を画定し、前記第１のチャンバ（１６）と前記第２のチャンバ（１８）とを連結する通路（２６、２８）をさらに有し、前記キャビティ（１０ａ）内における前記ベーン（２２）の揺動を容易にする位相器であって、
１つの逆止弁（４０）と、
少なくとも１つのカムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードと、少なくとも１つのトーションアシスト型（ＴＡ）動作モードと、少なくとも１つの零位置との間で動作可能に可動なばね付勢式の長手方向往復動スプール（３６）を有する制御弁（２４）であって、前記スプール（３６）が、異なる長手方向の位置で、前記第１のチャンバ（１６）と、前記第２のチャンバ（１８）と、前記逆止弁（４０）と、作動流体供給源（４６）とを互いの間で選択的に連結する、制御弁（２４）と、
前記カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードと、前記トーションアシスト型（ＴＡ）動作モードと、前記少なくとも１つの零位置との間における移動のために、前記制御弁（２４）を動作するバルブ制御ユニット（３２）と、
を含み、
前記第１のチャンバ（１６）と前記第２のチャンバ（１８）とが前記スプール（３６）のランド（３６ｉ、３６ｊ）によって互いに隔離されている、前記カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードにおけるＣＴＡ零位置に対して前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）を選択的に移動させる前記バルブ制御ユニット（３２）をさらに含む、位相器。

【請求項2】

前記第１のチャンバ（１６）と前記第２のチャンバ（１８）とが前記逆止弁（４０）を介して互いに流体連通しており、カムトルク駆動力に応じて、作動流体が前記第１のチャンバ（１６）から前記第２のチャンバ（１８）に流れることを可能にし、かつ流体の損失を相殺するために前記作動流体供給源（４６）と流体連通している、前記カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードにおける後退タイミング位置に対して前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）を選択的に移動させる前記バルブ制御ユニット（３２）をさらに含む、請求項１に記載の位相器。

【請求項3】

前記第１のチャンバ（１６）と前記第２のチャンバ（１８）とが前記逆止弁（４０）を介して互いに流体連通しており、カムトルク駆動力に応じて、作動流体が前記第２のチャンバ（１８）から前記第１のチャンバ（１６）に流れることを可能にし、かつ流体の損失を相殺するために前記作動流体供給源（４６）と流体連通している、前記カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードにおける前進タイミング位置に対して前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）を選択的に移動させる前記バルブ制御ユニット（３２）をさらに含む、請求項１に記載の位相器。

【請求項4】

カムトルク駆動力がＣＴＡ動作モードで前記位相器を前進させるのに不十分になっており、損失を相殺するために前記第１のチャンバ（１６）が前記作動流体供給源（４６）と流体連通しており、作動流体の直接の漏れが分岐通路（２８ａ）に流れることを防止するために前記第２のチャンバ（１８）の排出口（４８ｃ）が開かれる直前にＣＴＡ再循環通路（４６ａ）が遮断される、前記カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードと前記トーションアシスト型（ＴＡ）動作モードとの間にある形式的零位置に対して前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）を選択的に移動させる前記バルブ制御ユニット（３２）をさらに含む、請求項１に記載の位相器。

【請求項5】

前記ベーン（２２）にかかる差圧のために前記ロータ（２０）が前記ハウジングに対して前進し、前記第１のチャンバ（１６）が前記逆止弁（４０）を介して前記作動流体供給源（４６）と流体連通しており、作動流体が前記第１のチャンバ（１６）内に流れることを可能にし、前記第２のチャンバ（１８）が前記スプール（３６）を通じて排出口通路と流体連通している、トーションアシスト型（ＴＡ）動作モードにおける前進タイミング位置に対して前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）を選択的に移動させる前記バルブ制御ユニット（３２）をさらに含む、請求項１に記載の位相器。

【請求項6】

作動流体の流れと無関係に前記ハウジング（１０）と前記ロータ（２０）とを互いに係止するために、解放位置と係止位置との間で可動なロックピン（６０）と、
前記ロックピン（６０）を、排出口（４８ａ、４８ｂ）と前記作動流体供給源（４６）との間で選択的に連結し、前記ロックピン（６０）を前記係止位置と前記解放位置との間で移動する前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）と、をさらに含む、請求項１に記載の位相器。

【請求項7】

少なくとも１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、
カムシャフトに対して同軸的に連結されたハウジング（１０）およびロータ（２０）であって、それらの間に少なくとも１つのキャビティ（１０ａ）と、各対応するキャビティ（１０ａ）内に配置され、各対応するキャビティ（１０ａ）を第１のチャンバ（１６）と第２のチャンバ（１８）とに分割するベーン（２２）と、を画定するハウジング（１０）およびロータ（２０）と、
１つの逆止弁（４０）と、
長手方向往復動ばね付勢式スプール（３６）内に配置された前記逆止弁（４０）を備えた前記スプール（３６）を有する制御弁（２４）であって、前記スプール（３６）が、少なくとも１つのカムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードと、少なくとも１つのトーションアシスト型（ＴＡ）動作モードと、少なくとも１つの零位置との間で動作可能に可動であり、前記スプール（３６）が、前記第１のチャンバ（１６）と、前記第２のチャンバ（１８）と、前記少なくとも１つの逆止弁（４０）と、作動流体供給源（４６）とを互いに連結している制御弁（２４）と、
前記カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードと、前記トーションアシスト型（ＴＡ）動作モードと、前記少なくとも１つの零位置との間における移動のために、エンジン制御ユニット（３４）からの入力信号に応答して前記制御弁（２４）の前記長手方向往復動スプール（３６）を動作するバルブ制御ユニット（３２）と、
を含み、
前記第１のチャンバ（１６）と前記第２のチャンバ（１８）とが前記スプール（３６）のランド（３６ｉ、３６ｊ）によって互いに隔離されている、前記カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードにおけるＣＴＡ零位置に対して前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）を選択的に移動させる前記バルブ制御ユニット（３２）をさらに含む、可変カムタイミング位相器。

【請求項8】

作動流体の流れと無関係に前記ハウジング（１０）と前記ロータ（２０）とを互いに係止するために、解放位置と係止位置との間で可動なロックピン（６０）であって、前記ロックピン（６０）を前記解放位置に移動するために、前記ロックピン（６０）と関連する係止通路（６２）が前記スプール（３６）を通じて前記作動流体供給源（４６）と流体連通しているロックピン（６０）を含み、
前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）が、排出口（４８ａ、４８ｂ）と前記作動流体供給源（４６）との間の前記ロックピン（６０）を動作可能に連結している、請求項７に記載の位相器。

【請求項9】

前記第１のチャンバ（１６）と前記第２のチャンバ（１８）とが前記逆止弁（４０）を介して互いに流体連通しており、カムトルク駆動力に応じて、作動流体が前記第１のチャンバ（１６）から前記第２のチャンバ（１８）に流れることを可能にし、かつ流体の損失を相殺するために前記作動流体供給源（４６）と流体連通している、カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モード内における後退タイミング位置に対して前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）を選択的に移動させる前記バルブ制御ユニット（３２）をさらに含む、請求項７に記載の位相器。

【請求項10】

前記第１のチャンバ（１６）と前記第２のチャンバ（１８）とが前記逆止弁（４０）を介して互いに流体連通しており、カムトルク駆動力に応じて、作動流体が前記第２のチャンバ（１８）から前記第１のチャンバ（１６）に流れることを可能にし、かつ流体の損失を相殺するために前記作動流体供給源（４６）と流体連通している、カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モード内における前進タイミング位置に対して前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）を選択的に移動させる前記バルブ制御ユニット（３２）をさらに含む、請求項７に記載の位相器。

【請求項11】

カムトルク駆動力がＣＴＡ動作モードで前記位相器を前進させるのに不十分になっており、損失を相殺するために前記第１のチャンバ（１６）が前記作動流体供給源（４６）と流体連通しており、通路（２８ａ）への作動流体の直接の漏れを防止するために、前記第２のチャンバ（１８）の排出口（４８ｃ）が開かれる直前にＣＴＡ再循環通路（４６ａ）が遮断される、前記カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードと前記トーションアシスト型（ＴＡ）動作モードとの間にある形式的零位置に対して前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）を選択的に移動させる前記バルブ制御ユニット（３２）をさらに含む、請求項７に記載の位相器。

【請求項12】

前記ベーン（２２）にかかる差圧のために前記ロータ（２０）が前記ハウジングに対して前進し、前記第１のチャンバ（１６）が前記逆止弁（４０）を介して前記作動流体供給源（４６）と流体連通しており、作動流体が前記第１のチャンバ（１６）内に流れることを可能にし、前記第２のチャンバ（１８）が前記スプール（３６）を通じてベント通路と流体連通している、前記トーションアシスト型（ＴＡ）動作モード内における前進タイミング位置に対して前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）を選択的に移動させる前記バルブ制御ユニット（３２）をさらに含む、請求項７に記載の位相器。

【請求項13】

少なくとも１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、
カムシャフトに対して同軸的に連結され、かつ互いに対して回転するように配置されたハウジング（１０）およびロータ（２０）であって、前記ハウジング（１０）および前記ロータ（２０）が、それらの間に、少なくとも１つのキャビティ（１０ａ）と、各キャビティ（１０ａ）内に配置されており、各キャビティ（１０ａ）を第１のチャンバ（１６）と第２のチャンバ（１８）とに分割しているベーン（２２）とを画定するハウジング（１０）およびロータ（２０）と、
作動流体の流れと無関係に前記ハウジング（１０）と前記ロータ（２０）とを互いに係止するために、解放位置と係止位置との間で可動なロックピン（６０）と、
１つの内部配置式の逆止弁（４０）を備えた長手方向往復動ばね付勢式スプール（３６）を有する制御弁（２４）であって、前記スプール（３６）が、カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モード内における前進タイミング位置および後退タイミング位置と、トーションアシスト型（ＴＡ）動作モード内における前進タイミング位置と、少なくとも１つの零位置との間で動作可能に可動であり、前記スプール（３６）が、前記第１のチャンバ（１６）と、前記第２のチャンバ（１８）と、前記逆止弁（４０）と、作動流体供給源（４６）とを互いに動作可能に連結し、排出口（４８ａ、４８ｂ）と前記作動流体供給源（４６）との間の前記ロックピン（６０）を動作可能に連結している制御弁（２４）と、
前記カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードと、前記トーションアシスト型（ＴＡ）動作モードと、前記少なくとも１つの零位置との間における移動のために、エンジン制御ユニット（３４）からの入力信号に応答して前記制御弁（２４）の前記長手方向往復動スプール（３６）を動作する可変力ソレノイド（３２）を有するバルブ制御ユニットと、を含み、
前記第１のチャンバ（１６）と前記第２のチャンバ（１８）とが前記スプール（３６）のランド（３６ｉ、３６ｊ）によって互いに隔離されている、前記カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードにおけるＣＴＡ零位置に対して前記制御弁（２４）の前記スプール（３６）を選択的に移動させる前記バルブ制御ユニット（３２）をさらに含む、位相器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クランクシャフトと内燃機関のポペット型吸気バルブまたは排気バルブとの間に介在し、少なくとも１つのそのようなバルブを駆動するための機構に関し、エンジンの動作サイクルに対するバルブ開放の時間を変更するための手段を提供し、さらに、カムシャフトまたはカムシャフトの関連カムの構造または軸方向配置を変更するための手段を提供する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の性能は、一方がエンジンの種々のシリンダの吸気バルブを動作するためであり、もう一方が排気バルブを動作するためのデュアルカムシャフトを使用することによって向上することができる。一般に、一方のカムシャフトはスプロケットとチェーンドライブまたはベルトドライブとを介してエンジンのクランクシャフトによって駆動され、もう一方のカムシャフトは第２のスプロケットとチェーンドライブまたは第２のベルトドライブとを介して第１のクランクシャフトによって駆動される。別法として、両方のカムシャフトは単一のクランクシャフトにより駆動されるチェーンドライブまたはベルトドライブによって駆動することができる。クランクシャフトは、少なくとも１つの変速機および少なくとも１つのカムシャフトを駆動するための動力をピストンから得ることができる。デュアルカムシャフトを備えたエンジンのエンジン性能は、一方のカムシャフト（通常、エンジンの吸気バルブを駆動するカムシャフト）の、もう一方のカムシャフトに対する位置関係と、クランクシャフトに対する位置関係とを変更し、それにより、その排気バルブに対する吸気バルブの動作の点において、またはクランクシャフトの位置に対するそのバルブの動作の点においてエンジンのタイミングを変更することによって、アイドル品質、燃費、低減排気ガスまたは増加トルクの点においてさらに改良することができる。

【0003】

当技術分野において一般化しているように、１つのエンジンに１つ以上のカムシャフトを設けることができる。カムシャフトはベルトまたはチェーンまたは１つ以上の歯車または別のカムシャフトによって駆動することができる。１つ以上のバルブを押すための１つ以上のローブがカムシャフト上に存在しうる。複数カムシャフト式のエンジンは、一般に、排気バルブに対して１つのカムシャフト、吸気バルブに対して１つのカムシャフトを有する。「Ｖ」型エンジンは、通常、２つのカムシャフト（各バンクに１つ）または４つのカムシャフト（各バンクに吸気と排気）を有する。

【0004】

可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ）デバイスは、米国特許第５，００２，０２３号明細書、米国特許第５，１０７，８０４号明細書、米国特許第５，１７２，６５９号明細書、米国特許第５，１８４，５７８号明細書、米国特許第５，２８９，８０５号明細書、米国特許第５，３６１，７３５号明細書、米国特許第５，４９７，７３８号明細書、米国特許第５，６５７，７２５号明細書、米国特許第６，２４７，４３４号明細書、米国特許第６，２５０，２６５号明細書、米国特許第６，２６３，８４６号明細書、米国特許第６，３１１，６５５号明細書、米国特許第６，３７４，７８７号明細書および米国特許第６，４７７，９９９号明細書等の当技術分野において一般に公知である。二次バルブを備えた、カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードとトーションアシスト型（ＴＡ）動作モードとの間において切り換えるデュアルモード位相器は米国特許第６，４５３，８５９号明細書において公知である。１つの高圧チャンバ逆止弁を使用しているカムトルク駆動型（ＣＴＡ）位相器は米国特許第７，１３７，３７１号明細書において公知である。これら先行する公知の特許のそれぞれはその意図する目的に適していると思われる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

通常、エンジンの速度範囲全体にわたりカムトルク駆動型（ＣＴＡ）位相器が動作しない場合、エンジンにおけるカムトルク駆動型（ＣＴＡ）位相器の使用を可能にするため、スプール位置によりトーションアシスト型（ＴＡ）動作モードにおいて動作しうるカムトルク駆動型（ＣＴＡ）位相器を提供することが望ましかろう。

【0006】

可変カムタイミング位相器は、互いに対して回転するように配置されたハウジングおよびロータを含みうる。ハウジングおよびロータは、ベーンによって分割された少なくとも１つのキャビティを画定しうる。ベーンは、キャビティを第１のチャンバと第２のチャンバとに分割しうる。通路は、第１のチャンバと、第２のチャンバと、作動流体供給源とを互いに連結することができ、キャビティ内におけるベーンの揺動を容易にしている。制御弁は、カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードとトーションアシスト型（ＴＡ）動作モードとの間において動作可能に移動し、異なる長手方向の位置において、第１のチャンバと、第２のチャンバと、逆止弁と、作動流体供給源とを互いの間において選択的に連結するための長手方向往復動スプールを有しうる。

【0007】

少なくとも１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は、カムシャフトに対して同軸的に連結されており、かつベーンによって第１のチャンバと第２のチャンバとに分割されている少なくとも１つのキャビティを画定するハウジングおよびロータを含みうる。制御弁は、少なくとも１つのカムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードと、少なくとも１つのトーションアシスト型（ＴＡ）動作モードと、少なくとも１つの零位置との間において移動するための、長手方向往復動スプールを有しうる。スプールは、第１のチャンバと、第２のチャンバと、逆止弁と、作動流体供給源とを互いに連結しうる。

【0008】

少なくとも１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は、カムシャフトに対して同軸的に連結されており、かつ互いに対して回転するように配置されているハウジングおよびロータを含みうる。ハウジングおよびロータは、それらの間に、少なくとも１つのキャビティと、各キャビティ内に配置されており、各キャビティを第１のチャンバと第２のチャンバとに分割している少なくとも１つのベーンと、を画定しうる。ロックピンは、作動流体の流れと無関係にハウジングとロータとを互いに係止するために、解放位置と係止位置との間において移動しうる。制御弁は、内部配置式の逆止弁を備えた長手方向往復動ばね付勢式スプールを有しうる。スプールは、カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モード内における前進タイミング位置および後退タイミング位置と、トーションアシスト型（ＴＡ）動作モード内における前進タイミング位置と、少なくとも１つの零位置との間において動作可能に移動しうる。スプールは、第１のチャンバと、第２のチャンバと、逆止弁と、作動流体供給源とを互いに対して動作可能に連結しうるとともに、ロックピンを排出口と作動流体供給源との間において動作可能に連結しうる。バルブ制御ユニットは、カムトルク駆動型（ＣＴＡ）動作モードと、トーションアシスト型（ＴＡ）動作モードと、少なくとも１つの零位置との間における移動のために、エンジン制御ユニットからの入力信号に応答して、制御弁の長手方向往復動スプールを動作するための可変力ソレノイドを有しうる。

【0009】

本発明の実施のため企図された最良の実施形態に関する以下の説明を添付の図面とともに読むと、当業者には本発明の他の用途が明らかになろう。

【0010】

本明細書中の説明では、複数の図にわたり同様の参照符号が同様の部品を示す添付の図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に応答して、可変力ソレノイド（ＶＦＳ）等のバルブ制御ユニット（ＶＣＵ）により作動され、ＣＴＡ動作モードの後退タイミング位置（ここで、スプールは後退タイミング位置への移動に対応する第１の位置にあり、ロックピン作動流体供給ラインを排出してロックピンを係止位置に移動する）に移動しているスプールを有する制御弁を備えたカムトルク駆動型（ＣＴＡ）−トーションアシスト型（ＴＡ）可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器の概略図である。

【図2】エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に応答して、可変力ソレノイド（ＶＦＳ）等のバルブ制御ユニット（ＶＣＵ）により作動され、ＣＴＡ動作モードのＣＴＡ零タイミング位置（ここで、スプールはＣＴＡ零タイミング位置への移動に対応する第２の位置にあり、供給ラインからの加圧作動流体によりロックピンを解放位置に移動する）に移動しているスプールを有する制御弁を備えた概略図カムトルク駆動型（ＣＴＡ）−トーションアシスト型（ＴＡ）可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器である。

【図3】エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に応答して、可変力ソレノイド（ＶＦＳ）等のバルブ制御ユニット（ＶＣＵ）により作動され、ＣＴＡ動作モードの前進タイミング位置（ここで、スプールは前進タイミング位置への移動に対応する第３の位置にあり、供給ラインからの加圧作動流体によりロックピンを解放位置に移動する）に移動しているスプールを有する制御弁を備えた概略図カムトルク駆動型（ＣＴＡ）−トーションアシスト型（ＴＡ）可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器である。

【図4】エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に応答して、可変力ソレノイド（ＶＦＳ）等のバルブ制御ユニット（ＶＣＵ）により作動され、ＣＴＡ動作モードとＴＡ動作モードとの間の形式的零タイミング位置（ここで、スプールは形式的零タイミング位置（ｍｏｄａｌ ｎｕｌｌ ｔｉｍｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）への移動に対応する第４の位置にあり、供給ラインからの加圧作動流体によりロックピンを解放位置に移動する）に移動しているスプールを有する制御弁を備えた概略図カムトルク駆動型（ＣＴＡ）−トーションアシスト型（ＴＡ）可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器である。

【図5】エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に応答して、可変力ソレノイド（ＶＦＳ）等のバルブ制御ユニット（ＶＣＵ）により作動され、ＴＡ動作モードの前進タイミング位置（ここで、スプールは前進タイミング位置への移動に対応する第５の位置にあり、供給ラインからの加圧作動流体によりロックピンを解放位置に移動する）に移動しているスプールを有する制御弁を備えた概略図カムトルク駆動型（ＣＴＡ）−トーションアシスト型（ＴＡ）可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

ここで図１を参照すると、カムトルク駆動型（ＣＴＡ）−トーションアシスト型（ＴＡ）可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器は、タイミングチェーンまたはベルトまたは歯車（図示せず）と係合的に噛合するための外周が形成されたスプロケット歯１２を有するハウジング１０を含みうる。ハウジング１０の内部には少なくとも１つのキャビティ１０ａが形成されている。ハウジング１０内において同軸上にあり、ハウジング１０に対して自由に回転するのは、各対応するキャビティ１０ａ内に嵌合して第１の流体チャンバ１６と第２の流体チャンバ１８とを画定するベーン２２を備えたロータ２０である。制御弁２４は、カムトルク駆動力に応じてロータ２０のベーン２２を駆動するために、通路２６、２８を通じてそれぞれ第１のチャンバ１６と第２のチャンバ１８との間に加圧作動流体または油を送ることができる。この説明は一般にベーン位相器に共通のものであり、図１〜５に示すベーン、チャンバ、通路およびバルブの特定の配置は本発明の教示内において変更できることは当業者には理解されよう。例えば、ベーンの数およびそれらの位置は変えることができ、わずか１つのベーンを有する位相器もあれば、１２ものベーンを有しうるものもある。ベーンをハウジング上に配置し、ロータ上のチャンバ内において往復運動させてもよい。ハウジングはチェーンまたはベルトまたは歯車によって駆動してもよく、スプロケット歯は歯車歯またはベルト用の歯付きプーリであってもよい。

【0013】

一組の流体回路を完成させるために、限定はしないが、例えば、示されるようなスプール型制御弁２４等の制御弁２４を配置するため、制御弁２４は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）３４からの入力信号に応答し、開ループ制御シーケンスまたは閉ループ制御シーケンスのいずれかを使用して可変力ソレノイド（ＶＦＳ）等のバルブ制御ユニット（ＶＣＵ）３２により作動されるスプール３６を有しうる。制御弁２４のスプール３６の第１の端部３６ａに作用する力によってスプール型制御弁２４を係合することにより、ばね等の弾性部材３８によって制御弁２４のスプール３６の第２の端部３６ｂに作用する等しい力による平衡位置が達成されうる。スプール３６は、大径のランド３６ｈ、３６ｉ、３６ｊ、３６ｋによって分離された複数の縮径のチャンバ３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆ、３６ｇを画定する。スプール３６内の中心通路３６ｌは、内部に配置されたばね付勢式逆止弁４０を介してチャンバ３６ｄとチャンバ３６ｅとを連結する。スプール３６は、第１の移動限界端部の近傍にある（図１に概略的に示されるように完全に伸張した）第１の位置と、（図２に概略的に示されるように左に内方に移動した）第２の位置と、（図３に概略的に示されるようにさらに左に内方に移動した）第３の位置と、（図４に概略的に示されるようにまたさらに左に内方に移動した）第４の位置と、（図５に概略的に示されるような）第２の移動限界端部の近傍にある第５の位置との間において移動可能である。

【0014】

図１をさらに参照すると、第１の位置にある場合、流体通路２６はスプールのチャンバ３６ｄと流体連通している。流体通路２８はチャンバ３６ｅと流体連通しており、さらに、内部スプール通路３６ｌを通じてチャンバ３６ｄと流体連通している。流体回路は、示されるような内部逆止弁または外部逆止弁とされうる逆止弁４０を含みうる。あらゆる流体の損失を補償するために、加圧作動流体または油の源が作動流体供給源通路４６を通じてスプール３６のチャンバ３６ｅ、３６ｆに供給される。一端にあるチャンバ３６ｃと、反対端にあるロックピン６０との間において流体連通している任意の係止通路６２が設けられうる。排出口または排出通路４８ａ、４８ｂはスプール３６のチャンバ３６ｃと流体連通して配置することができ、係止通路６２が排出されることを可能にし、ばね付勢式ロックピン６０を係止位置に移動させる。ＶＣＵ３２のＶＦＳは、ＣＴＡ動作モードの後退タイミング位置への移動のためにスプール３６を動作する。スプール３６が第１の位置にある場合、ロックピン６０を係止位置に移動するために、任意のロックピン６０と関連する任意の係止通路６２はスプール３６を通じて排出口通路４８ａ、４８ｂに流体連通して連結されうる。カムトルク駆動力は、作動流体を駆動して、第１のチャンバ１６から、通路２６と、チャンバ３６ｄと、内部スプール通路３６ｌと、逆止弁４０と、チャンバ３６ｅと、通路２８とを通過させて、チャンバ１８内に送り、チャンバ１６を収縮させる一方でチャンバ１８を拡張させることによってベーン２２を回転状態にする。ハウジング１０に対するベーン２２の回転は係止位置において任意のばね付勢式ロックピン６０が対応する孔内に係合するまで継続しうる。任意のロックピン６０が係止位置にある場合、作動流体の流れと無関係にロータ２０とハウジング１０は単一のアセンブリとして共に回転できる。

【0015】

ここで図２を参照すると、スプール３６は（概略的に示されるように内方かつ左に）第２の位置に移動している。第２の位置において、ランド３６ｉは通路２６との流体連通を遮断しており、ランド３６ｊは通路２８との流体連通を遮断している。制御弁２４はＣＴＡ動作モードのＣＴＡ零タイミング位置に移行している。その位置では、任意のロックピン６０が、付勢するばね６０ａの勢い（ｕｒｇｉｎｇ）に抗してロックピン６０を解放位置に移動するためにチャンバ３６ｄを通じて作動流体供給源通路４６と流体連通している一方で、あらゆる流体の損失を補償するために、チャンバ３６ｅがチャンバ３６ｄと、内部スプール通路３６ｌと、逆止弁４０とを通じて加圧されている。換言すると、ロータ２０とハウジング１０は、係止位置にある任意のロックピン６０を通じてもはや互いに機械的に相互連結されておらず、通路２６、２８がスプール３６のランド３６ｉ、３６ｊによって遮断されているため、流体チャンバ１６と流体チャンバ１８とは互いに隔離されている。チャンバ１６、１８内に封入された作動流体のため、ハウジング１０とロータ２０との間に流体継手が存在し、ＣＴＡ零タイミング位置においてハウジング１０とロータ２０とが機械的なロックなしで互いに回転することを可能にする。このＣＴＡ零位置からのスプール３６の位置の変化が位相器をＣＴＡ動作モードにおいて前進または後退させる。第２の位置にあるスプールによりチャンバ１６とチャンバ１８とを互いに隔離する前、キャビティ１０ａ内においてベーン２２を駆動するカムトルク駆動力のため、ハウジング１０に対するロータ２０の相対的な位置は任意の所望の角配向とすることができる。したがって、スプール３６のこの「ＣＴＡ零位置」はハウジング１０に対するロータ２０の任意の所望の角配向と関連させることができると理解すべきである。

【0016】

ここで図３を参照すると、スプール３６は、第３の位置に（概略的に示されるようにさらに内方かつ左に）移動している。第３の位置においては、ランド３６ｉが、通路２８をチャンバ３６ｆを通じてＣＴＡ再循環通路４６ａと流体連通させ、チャンバ３６ｄとの流体連通を可能にするように配置されている。制御弁２４は、ＣＴＡ動作モードの前進タイミング位置に移動している。その位置において、スプールは、内燃機関のバルブ駆動のタイミングを前進させるためにロータをハウジングに対して移動する第３の位置にある一方で、任意のロックピンを供給ラインからの加圧作動流体により解放位置に維持している。チャンバ３６ｄは任意の係止通路６２を加圧して任意のロックピン６０を解放位置に維持するために作動流体供給源通路４６と流体連通している。第３の位置にある場合、チャンバ３６ｄは、また、内部スプール通路３６ｌおよび逆止弁４０を通じてチャンバ３６ｅと流体連通している。チャンバ３６ｅは通路２６と流体連通し、作動流体がチャンバ１６に流れることを可能にしており、チャンバ１８を収縮している一方でチャンバ１６を拡張している。

【0017】

ここで図４を参照すると、スプール３６は、第４の位置に（概略的に示されるようにまたさらに内方かつ左に）移動している。第４の位置においては、ランド３６ｋがチャンバ３６ｇと作動流体供給源通路４６との間の流体連通を遮断している。制御弁２４は、ＣＴＡ動作モードとＴＡ動作モードとの間の形式的零タイミング位置に移動しており、その位置では、チャンバ３６ｄを通る作動流体供給源通路４６からの加圧作動流体により任意のロックピン６０が解放位置に維持されている。あらゆる流体の損失を補償するために、チャンバ３６ｄは、また、内部スプール通路３６ｌと、逆止弁４０と、通路２６とを通じてチャンバ１６と流体連通している。ＣＴＡ再循環通路４６ａが排出口４８ｃがチャンバ３６ｇだがチャンバ１８と流体連通にされる直前にランド３６ｋにより遮断されるため、第４のスプール位置は、排出口４８ｃへの作動流体の直接の漏れを防止する。限定はしないが、例えば、４気筒エンジンにおける高速等、ＣＴＡ動作モードにおいて位相器のタイミングを前進させるのにカムねじり駆動力が不十分となった場合、これが「形式的零位置」を形成する。この点を超えてスプール３６を押すとＴＡ動作モードにおいて位相器のタイミングが前進する。

【0018】

ここで図５を参照すると、スプール３６は第２の移動限界端部に相当する第５の位置に（概略的に示されるように内方に左に）移動している。第５の位置においては、チャンバ３６ｇが排出口４８ｃと流体連通しており、チャンバ１８が分岐通路２８ａを通じて排出することを可能にしている。制御弁２４は、ＴＡ動作モードの前進タイミング位置に移動している。その位置では、チャンバ３６ｄおよび任意の係止通路６２を通じて作用している供給源通路４６からの加圧作動流体により任意のロックピン６０が解放位置に維持されている。チャンバ３６ｄは、また、内部スプール通路３６ｌと、逆止弁４０と、チャンバ３６ｅと、通路２６とを通じてチャンバ１６と流体連通している。ベーン２２に作用する差圧により、位相器は内燃機関のバルブ駆動のタイミングを前進させるために移動しうる。

【0019】

本発明を現在最も実際的かつ好適な実施形態と考えられるものとの関連において説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、逆に、添付の特許請求の範囲の精神および範囲に包含される種々の改良形態および均等の配置を包含することを意図するものであることは理解されよう。範囲にはそのような改良形態および均等の構造を全て網羅すべく法の許す範囲で最も広い解釈を与えられるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】