(57)【要約】【課題】できる限り動作パラメータに依存することなく常にほぼ一定の高い油圧ピストンの調整速度を有しつつ高い制御特性を有するとともに、内燃機関のポンプへの負荷を低減し、低排気量エンジンに組み付け可能である油圧システムを提供すること。【解決手段】少なくとも２つの互いに逆方向に作用するシリンダ室を備えた油圧ピストンを有する原動機付き車両用油圧回路であって、前記シリンダ室に外力が交互に、又は一方向に作用するとともに、前記油圧ピストンが前記シリンダ室間の差圧によって移動し、該差圧が油圧ポンプのような油圧源から生じるよう構成された前記原動機付き車両用油圧回路において、切換装置による油圧負荷に加えて、交互に作用する外力のうち、少なくとも１つの逆止弁を開放することによって生じる負側に作用する力による油圧負荷を前記油圧ピストンの移動に使用する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの互いに逆方向に作用するシリンダ室（Ａ，Ｂ）を備えた油圧ピストンを有する原動機付き車両用油圧回路であって、前記シリンダ室に外力（Ｆ，Ｆ−，Ｆ＋）が交互に（Ｆ＋，Ｆ−）、又は一方向に（Ｆ＋のみ若しくはＦ−のみ）作用するとともに、前記油圧ピストン（３）が前記シリンダ室（Ａ，Ｂ）間の差圧によって移動し、該差圧が油圧ポンプ（５）のような油圧源から生じるよう構成された前記原動機付き車両用油圧回路において、
切換装置（１０）による油圧負荷に加えて、交互に作用する外力のうち、少なくとも１つの逆止弁（１２，１４）を開放することによって生じる負側に作用する力（Ｆ−）による油圧負荷を前記油圧ピストン（３）の移動に使用することを特徴とする原動機付き車両用油圧回路。
【請求項２】
当該油圧回路をエンジンオイルで動作する内燃機関用の油圧回路として構成するとともに、その油圧ピストン（３）を、カムシャフト（１０２）からの力（Ｆ，Ｆ−，Ｆ＋）が該油圧ピストンに作用する回転式のカムシャフトタイミングアジャスタとして構成したことを特徴とする請求項１記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項３】
前記負側に作用する力（Ｆ−）を、バイパスとしての前記逆止弁（１２，１４）を介して前記切換装置（１０）の上流側手前に作用させるよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項４】
前記負側に作用する力（Ｆ−）を、バイパスとしての前記逆止弁（１２，１４）を介して前記切換装置（１０）の連続油圧供給側に作用させるよう構成したことを特徴とする請求項３記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項５】
前記逆止弁（１２，１４）を、前記油圧ピストン（３）における前記シリンダ室（Ａ，Ｂ）のいずれかからの作動油を前記切換装置（１０）の高圧側方向にのみ許容するよう構成したことを特徴とする請求項３又は４記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項６】
前記シリンダ室（Ａ，Ｂ）を前記逆止弁（１２，１４）を介して互いに接続するとともに、拡大する側のシリンダ室（Ｂ，Ａ）へ接続された供給管路内における圧力が交互に作用する力（Ｆ−）による圧力を上回った場合に、縮小する側のシリンダ室（Ａ，Ｂ）から拡大する側のシリンダ室（Ｂ，Ａ）へ前記逆止弁を介して作動油を供給するよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項７】
前記シリンダ室（Ａ，Ｂ）を前記逆止弁（１２，１４）を介して互いに直接接続したことを特徴とする請求項６記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項８】
前記切換装置の付勢を油圧式、機械式若しくは機械油圧式で行うか、又は電気式、磁気式若しくは電磁式で行うよう構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項９】
前記逆止弁（１２，１４）を、前記切換装置（１０）の高圧ポート側（Ｐ）から該切換装置（１０）のそれぞれ前記シリンダ室（Ａ，Ｂ）へ接続された出口ポート側（Ａ１，Ｂ１）へ向けて、閉止方向に接続したことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項１０】
前記油圧ピストン（３）の変位方向を油圧制御された弁によって調整可能に構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項１１】
油圧制御された弁による圧力を前記シリンダ室（Ａ，Ｂ）のいずれかからもう一方のシリンダ室へ供給することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項１２】
前記逆止弁（１２，１４）を前記切換装置（１０）に一体的に統合したことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項１３】
前記油圧ピストン（３）と前記切換装置（１０）を一体的に統合するとともに、その軸方向中心部（９）又は軸方向延長部（２０）に減圧弁（２２，２４）、前記逆止弁（１２，１４）又は前記切換装置（１０）の二方向弁（２６）を配置したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項１４】
油圧制御された少なくとも３つの弁を備えた部分油圧回路を含んで構成するとともに、該部分油圧回路によって、２つの供給管路及び２つの逆止管路の交互の閉止及び開放により前記負側に作用する力（Ｆ−）を利用可能としたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項又は請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の原動機付き車両用油圧回路。
【請求項１５】
前記切換装置（１０）による油圧負荷を、付勢された弁により行うよう構成したことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の原動機付き車両用油圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機付き車両に適した油圧回路に関するものであり、特にカムシャフトタイミングアジャスタ及びその制御要素の油圧回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原動機付き車両用の油圧回路（以下単に「油圧回路」という。）には油圧ピストンが設けられており、この油圧ピストンに結合された例えばカムシャフトなどの機械要素が変位できるようになっている。この油圧ピストンの形態としては、回転ピストン又はラジアル型のピストンが考えられる。また、油圧ピストンを所定の角度範囲内で回転変位する油圧モータとすることも知られている。
【０００３】
このような油圧ピストンは、ケーシング内で変位し、両側がそれぞれ相対的に変位するよう構成されたシリンダ室で形成されている。すなわち、油圧ピストンの変位が生じた際には、一方のシリンダ室の体積が減少し、もう一方のシリンダ室の体積は増大する。周知のように、これら両シリンダ室は同様の構成を有しているため、一方で増大した体積と同様の体積が他方で減少するようになっている。すなわち、体積の変化量は両シリンダ室において同一である。
【０００４】
特に重要な油圧回路はオイルパン内で始動するカムシャフトタイミングアジャスタの油圧回路であり、このカムシャフトタイミングアジャスタの油圧回路は、適当な弁及び回転式のカムシャフトタイミングアジャスタを介して例えばクランクシャフト又は他のカム軸等の軸に対するカムシャフトの相対位置を調整するものである。この調整は、軸の回転角又はピストンの位置に対して進角若しくは遅角させるものである。
【０００５】
このようなシステムは、例えば１つの油圧回路を備えた閉システムと違い、原動機付き車両用の公知のトランスミッションのように構成されている。また、このシステムは、内燃機関内において、オイルパン内で始動する複数の油圧回路が存在することから、変化する作動油量によって動作する開システムとみなすことが可能である。
【０００６】
原動機付き車両（以下単に「車両」という。）における公知の油圧回路として例えば変速制御装置が挙げられる。このような変速制御装置は、エンジンオイルが供給される中央の油圧回路又は独立した閉じた油圧回路に固着されている。特に一連の油圧システムによって多様な油圧の負荷が生じるような場合には、自動車製造者は、すべての油圧消費部へ油圧を供給する油圧ポンプの負荷をできる限り低く抑える必要がある。そのため、これに伴う内燃機関の負荷も低減され、効率の向上に寄与することになる。
【０００７】
特許文献１には油圧消費部への過負荷を低減させるなどの複数の実施形態が開示されており、この特許文献１に開示されたものは、油圧回路への作動油量を優先的に確保するものである。この特許文献１記載の発明によれば、内燃機関に機械的に直接設けられた油圧ポンプの、回転数に応じた作動油供給量が他の作動油供給装置又は作動油貯溜装置によって低減される。
【０００８】
また、自動車製造者の他の重要な要望は、できる限り迅速に動作するカムシャフトタイミングアジャスタを内燃機関内に設けることである。通常、調整速度は、作動油供給量の増大に伴い増加する。多くの自動車製造者は、１秒間に１００°の速度で調整することができるものを望んでいる。
【０００９】
また、文献において、極端な調整速度が記載されていることがあるが、重要なのは、調整速度を内燃機関のすべての回転数域においてできる限り一定あるいは線形とすることである。このような文献には瞬間の調整速度が１秒間に２００°以上であると記載されているが、これは、詳細な実験によって回転数についてのただ１つの特性が示されたものである。さらに、この文献を詳細に読むと、上記のような記載は回転数が比較的高く、かつ作動油温度が比較的低い場合についてのものであることが分かる。大きな油圧ポンプを製造すれば確かに比較的迅速に動作するカムシャフトタイミングアジャスタが得られるが、その一方で効率が損なわれてしまうことになる。
【００１０】
特許文献２には、完全に閉じた２つの互いに平行でない油圧回路を有し、駆動される軸の位置の調節を、弁を介し、かつ、一定量の作動油をシリンダ室間で調整して行うシステムが開示されている。また、カムシャフトタイミングアジャスタの油圧回路に漏れが生じるため、この特許文献２の特に独立請求項並びに図３及び図７に示されているものは理論的なものにすぎないといわざるを得ない。
【００１１】
また、特に非特許文献１などの文献には、例えば、油圧回路におけるポンプに調整装置における漏れを調整させる一方、常閉型の油圧調整システムを調整装置における２つの相対的に変位するシリンダ室の間に配置して上記ポンプに対する負荷を軽減することが開示されている。しかし、グラフに示された調整速度は、当該システムにおける調整装置の油圧回路に適当な比較的多量の作動油がある場合のものであると推測される。さらに、このようなシステムは、特に西欧及び日本でよく知られている小型車の典型的なエンジンがかなり少量の作動油（５リットルより少ないものが多い。）で済むため、このようなエンジンに応用しづらいものとなっている。なお、同様のカテゴリーに属するものが特許文献３に開示されている。
【００１２】
また、カムシャフトからカムシャフトタイミングアジャスタに作用するトルクを該カムシャフトタイミングアジャスタのタイミングを早める方向へ使用することが特許文献４及び特許文献５に開示されている。特許文献４記載の発明が、エンジンの高温段階から非回転数域へ移行する際にカムシャフトタイミングを迅速に早めるために応用される一方、特許文献５記載の発明は、特に油圧供給用ポンプが停止した際に、カムシャフトタイミングを早めた状態でカムシャフトが回転できるようにしたものである。
【００１３】
さらに、特許文献４記載の発明がカムシャフトタイミングアジャスタ自身における圧力調整弁を有する逆止弁に応用される一方、特許文献５記載の発明ではポンプの周囲に多数の逆止弁が配置されている。
【００１４】
特許文献６には、油圧によるカムシャフトタイミングの調整が行われる高回転域とカムシャフトのトルクによるカムシャフトタイミングの調整が行われる低回転域との間でこれら２つを切り換える弁若しくは切換装置を使用することが提案されている。ここで、この切換装置は、上記２つの間を動作状態に応じて切り換えるものとなっている。
【００１５】
以上のように、従来技術においては、カムシャフトのトルクが所定の動作状態に対して使用されている。そして、油圧の切換は、所定の範囲に対して適当に設計されている。
【００１６】
ところで、調整速度を改善することが、本出願人の出願である特許文献７若しくはそのファミリーである特許文献８に開示されている。これによれば、１つのシリンダ室からもう１つのシリンダ室へ作動油を供給して調整速度を高めるようバイパス管路を開放するために、特にピストンで作動する４つのピストンから成る弁のグループが互いに接続されている。このシステムは、この点以外についてはポンプから作動油が供給される開システムとなっている。
【００１７】
また、１つの実施例によれば、互いに入り込むような二重構造をした切換装置のシリンダによってバイパス装置が実現されている。このような実施例によれば、バイパス装置は、切換装置と分離され、複数のシリンダを含んで構成された弁グループと共にカムシャフトタイミングアジャスタの背面側の壁面に独立して設けられている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／００７２３９７号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０３８８２４４号明細書
【特許文献３】米国特許第５６５７７２５号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０１５８５３０号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０２００５０２３０５６号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第６０２０７３０８号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第１０２０５４１５号明細書
【特許文献８】米国特許第６９４１９１２号明細書
【特許文献９】国際公開第２００４／０８８０９４号
【特許文献１０】国際公開第２００４／０８８０９９号
【特許文献１１】米国特許第６８１４０３６号明細書
【特許文献１２】欧州特許出願公開第１３４７１５４号明細書
【特許文献１３】独国特許出願公開第１０２００５０１３０８５号明細書
【特許文献１４】独国特許出願公開第１０２００５００４２８１号明細書
【非特許文献１】Frank Smith, Roger Simpson著、“A camshaft torque acutuated vane style VCT phaser”、SAE-Artikel、2005-01-0764
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、できる限り動作パラメータに依存することなく常にほぼ一定の高い油圧ピストンの調整速度を有しつつ高い制御特性を有するとともに、内燃機関のポンプへの負荷を低減し、例えば上記非特許文献１に記載されたＶ６エンジンよりもガス交換弁の戻しバネの数量の小さな低排気量エンジン（例えば１．３〜１．８リットルエンジン）に組み付け可能である油圧システムの提供を目的としたものである。
【００１９】
上記制御特性とはカムシャフトタイミングアジャスタにおける特に角度についてのものであり、油圧供給用のポンプによる油圧のによって所定の位置が保持されるのが好ましいが、カムシャフトタイミングアジャスタは揺動してしまう。すなわち、上記制御特性とは、理論的な調整角度位置と実際の調整角度位置の偏差である。
【００２０】
さらに、本発明者らは、本発明によるシステムを例えば特許文献９〜１２に詳細に記載されている可変バルブタイミングのものに適用することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するため、適当な弁は請求項１に記載されている。また、好ましい形態については従属請求項に記載されている。
【００２２】
例えばガス交換弁の戻しバネ及びカムシャフトタイミングアジャスタ近傍のカムシャフト又は油圧に起因した外的な調整による純粋な変動トルクを利用するのに対し、本発明においては、増大し、かつ純粋な変動トルクによる油圧システムが提案されている。また、例えばカムシャフトのような駆動されつつ調整されるシャフトの負荷及び反作用に応じて、一方向へのトルク及び変動トルクが発生する。
【００２３】
そして、例えばカムシャフトタイミングアジャスタ用の弁などの油圧切換装置の制御を行うエンジン制御装置は、コンスタントに入力される変動トルクにもはや依存せず、ある実施形態においては１つの弁をアクティブに制御しなければならない一方、油圧回路における他の部分をパッシブに動作させなければならない。
【００２４】
これに関して、変動トルクは、時々は正の変動要素を有しているとともに、時時々は負の要素を有している、油圧ピストンに作用するトルクである。これに対して、一方向へのトルクは、量に応じて変化するものであるが、数ミリ秒もの長い時間にわたってトルク特性曲線における同符号領域にとどまるものである。
【００２５】
少なくとも２つの互いに逆方向に作用するシリンダ室を備えた油圧ピストンを有する油圧回路には、外部からのトルクが交互に、又は一方向に作用する。この油圧回路は、油圧ポンプによる前記シリンダ室への異なる負荷により変位をもたらすものである。また、油圧ピストンを変位させるために、特に弁として形成されつつ作動油に作用する負荷をピストンに対して与える油圧切換調整部のほか、交互に作用するトルクの負の要素を使用することが可能である。なお、一方向へのトルク要素は、更に他の手段（例えば逆止弁）によって次第に弱められる。
【００２６】
また、特に逆止弁を介した開放によるトルクの選択的な利用によって、ピストンの調整のためにポンプから継続的に供給する作動油量をできる限り少なくしつつも、エンジン回転数に対する調整速度を線形化するとともに、純粋に一方向へ作用するトルクにおいても高い調整速度を達成することが可能である。
【００２７】
本発明の一実施形態によれば、シリンダ室の各接続管路はもう一方のシリンダ室のための負荷ポートに設定されている。そのため、油圧回路内に弁が形成されることになる。この弁は、交互に作用するトルクのうち負の要素から少なくとも１つの逆止弁を介して一方のシリンダ室の第１の負荷ポートへ作用する油圧をもう一方のシリンダ室の第２の負荷ポートへ作用させることができる。また、交互に油圧を作用させることも可能である。
【００２８】
通常、油圧が作用している負荷ポートの油圧負荷は、第２の負荷ポートへ伝達される。交互の作動油の供給は、ある１つのシリンダ室から行ってもよいし、別のシリンダ室から該シリンダ室と逆方向に作用するシリンダ室へ行ってもよい。
【００２９】
しかして、カムシャフトタイミングアジャスタ内に油圧回路を形成すると、該油圧回路は、エンジンオイルによって機能するとともに内燃機関の油圧回路として機能する。そして、その油圧ピストンは回転式の電動機若しくははすば歯車装置のようなカムシャフトタイミングアジャスタとなっており、該カムシャフトタイミングアジャスタには少なくとも１つのカムシャフトからのトルクが作用するようになっている。
【００３０】
また、ガス交換用の弁におけるバネの大きさ及び数量は、カムシャフトからカムシャフトタイミングアジャスタへのトルクの作用の頻度及び種類に影響を及ぼす。カムシャフトタイミングアジャスタ製造業者には、内燃機関用のできる限り広範に使用することが可能なカムシャフトタイミングアジャスタを提供することが求められている。カムシャフトタイミングアジャスタ製造業者は、異なるシリーズの別々のエンジンに対して同じカムシャフトタイミングアジャスタを使用したいと希望することがよくある。そこで、油圧回路についてあらかじめ設定することが可能であり、これにより適当な弁又は適当な弁アセンブリを選択し、カムシャフトタイミングアジャスタを油圧切換装置と共に構成することでカムシャフトタイミングアジャスタの特性を向上させることが可能である。
【００３１】
また、回転式電動機型のカムシャフトタイミングアジャスタを使用する際には、力の代わりに、カムシャフトからカムシャフトタイミングアジャスタへ作用する、トルクの変化、変動トルク及び一方向へのトルクが詳細に考慮される必要がある。したがって、この場合には、力の代わりにトルクが考察される。物理学者又は機械工学者の知識によれば、トルクＭから力Ｆを算出することが可能であり、力Ｆから油圧Ｐを算出することも可能である。すなわち
【００３２】
【数１】
2009530526.tif 000003
【００３３】
及び
【００３４】
【数２】
2009530526.tif 000004
【００３５】
で表すことができる。ここで、ｒは回転式電動機型のカムシャフトタイミングアジャスタの半径であり、ｘ及びｙは平面である。
【００３６】
ところで、逆止弁の機能はバイパスであるということができる。逆止弁は、変動する力の負の要素のみを切換装置の手前で再び戻す。本発明の一実施形態によれば、戻し部における適当な箇所が切換装置において継続的に油圧が作用する高圧ポートに設定されている。また、少なくとも１つの逆止弁は、シリンダ室からの油圧が切換装置の高圧側方向にのみ作用するように配置されている。
【００３７】
例えば特許文献１３に記載されている事項に基づき、カートリッジ弁として形成された場合に少ない部品点数で長い時間にわたって機能する逆止弁を構成することが可能であるように、バイパス構造において逆止弁を用いることによって、技術的に優れた解決手段が得られた。
【００３８】
そして、油圧回路におけるバイパス機能は、変動する力によって生じた圧力が拡大するシリンダ室への供給管路における圧力を上回った場合に、所定の方向に設けられた逆止弁を開放することである。この逆止弁は、油圧ピストンにおける両シリンダ室が間接的に連通するように配置されている。この場合、一方のシリンダ室と他方のシリンダ室を連通させるために、切換装置を介した接続を行うのが好ましい。さらに、他の形態としては、逆止弁の開口部近傍において一方のシリンダ室から他方のシリンダ室への直接接続されるような接続が考えられる。
【００３９】
上記２つの形態は、得るべき油圧回路に対する境界条件に依存して決定される。また、内部に切換装置が設けられたシリンダヘッドが、複数の油圧管路を設けるための十分な空間を提供すれば、本発明の一実施形態により、油圧切換装置を介した間接的な接続が構成できる。さらに、漏れが少ない際に、できる限り迅速な一方のシリンダ室から他方のシリンダ室への作動油の移動を達成したい場合には、これら２つのシリンダ室を逆止弁を介して直接的に接続すればよい。
【００４０】
また、油圧切換装置は付勢されており、このような付勢の方法としては、油圧式、機械式若しくは機械油圧式で行うか、又は電気式、磁気式若しくは電磁式で行うことが考えられる。ただし、大量の作動油を扱う場合には、油圧式が使用される。また、機械式の場合には、調整を一度してしまうと、さらにそれを調整することができない。そして、電気式及び磁気式のものは、内燃機関の車両制御装置に使用される。これにより、ソフトウェアに応じた制御が可能となっている。
【００４１】
本発明の一実施形態によれば、逆止弁のうち１つが、油圧切換装置における油圧が作用する高圧ポートから油圧切換装置における出口ポート側に接続されるよう配置されている。この実施形態によれば、油圧切換装置の出口ポート側は、油圧ピストンにおける１つのシリンダ室と連通している。このような実施形態は、かなりコンパクトなものであり、簡易かつ単純な点で魅力的なものである。
【００４２】
また、本発明の他の実施形態によれば、油圧ピストンの変位方向は、油圧制御された弁によって調整可能である。そして、油圧速度について安定したシステムは、その戻し循環路によって達成されている。
【００４３】
また、本発明の他の実施形態によれば、油圧により制御される弁は、一方のシリンダ室からもう一方のシリンダ室へ油圧を作用させるように機能する。なお、この場合も、油圧的な依存性が油圧回路の安定性に寄与する。
【００４４】
さらに、特許文献１３に開示されていない知識によって、逆止弁がいった意識のバンドによって油圧切換装置に接続された統合部材を得ることが可能である。
【００４５】
また、弁とカムシャフトタイミングアジャスタを、中央に位置する弁を有する１つのカムシャフトタイミングアジャスタに統合すれば、更なる統合が可能である。この中央に位置する弁は、ここでは、カムシャフトタイミングアジャスタの軸方向中心部又は軸方向延長部に設けられている。この中央に位置する弁あるいはこの構成は、減圧弁、逆止弁又は二方向弁を含んだものとなっている。そして、本発明により、車両技術者又は油圧技術者が、カムシャフトタイミングアジャスタ内に例えば１つの減圧弁及び３つの逆止弁を設けるなど、選択的に本発明を実施できるよう適当な部材を選択することが可能である。
【００４６】
また、本発明の他の実施形態によれば、油圧回路が、３つの弁を備えた部分油圧回路を含んで構成されている。なお、これら３つの弁は、２つの供給管路と２つの戻し管路を選択的に閉鎖又は開放する機能を担うものである。
【００４７】
さらに、油圧回路を弁として構成することも可能である。すなわち、この弁は、油圧回路として機能するものであり、特に回転式電動機型のカムシャフトタイミングアジャスタにおいて、変動トルク及び一方向へのトルクとして生じ、当該弁の高圧ポート側に伝達されるトルクの変化を油圧源からの油圧と共に伝達する。
【００４８】
カムシャフトタイミングアジャスタに使用する典型的な弁としては、４つのポートを備えたものが考えられる。このポートのうち１つは直接的又は間接的に連続的に油圧を発生する油圧源に接続された高圧ポートであり、他のうちの１つはオイルパンに連通したタンクポートである。そして、油圧ピストンのシリンダ室に連通した負荷ポートは、油圧ピストンの位置に応じて弁内で交互に開放又は閉鎖されるようになっている。なお、弁は、トルクの変化なしに油圧を断続的にシリンダ室の１つに供給する。
【００４９】
また、油圧回路内において変動トルクのうち負の要素に起因する更なる油圧が発生する。変動トルクのうち負の要素に起因するこの油圧は、常に、少なくとも逆止弁を介して逃がすことが可能となっている。そして、この逃がされた油圧は、第２の負荷ポートへ伝達される。なお、油圧切換装置若しくは弁の高圧ポートからの油圧の作用は、大部分の時間は適当な負荷ポートへ供給されるため、上記のような状態は通常の状態ではなく特別な状態である。
【００５０】
さらに、油圧回路内部では、連続的な油圧を超えて油圧の更なる利用が行われる。そして、逆止弁から分岐したバイパス管路は、負の変動トルク利用している一方、油圧ピストンの選択された中立位置によって中立位置調整が行われるようになっている。また、好ましい強力な他の油圧源の利用のほかに、戻し接続部により、制御特性及び調整速度を安定させたり改良したりすることが可能である。
【００５１】
特に、変動トルクの負の要素の伝達には２つの逆止弁が使用され、これら逆止弁は、変動トルクの負の要素によって生じる圧力（上記式によって算出可能）が高圧ポートにおける圧力を上回った場合に、作動油が弁の高圧ポートから負荷ポートへ流れるのを防止するように配置されている。この逆止弁は、いわば一方向絞り弁（Richtungsdrosseln）として機能する。このような観点からいえば、２つの切換状態を備えた弁は、これが本発明による逆止弁と同様の機能を果たすべきときには、本発明による逆止弁としても使用されることができる。なお、特に好ましい形態（Band）の代わりに、逆止弁の機能が失われない限り、従来周知の技術を用いることも可能である。
【００５２】
ところで、本発明の好ましい特徴は、弁を特にバネによって付勢するとともに、弁全体をカートリッジ弁として形成したことである。このカートリッジ弁は、カムシャフトタイミングアジャスタの代わりにカムシャフトカートリッジ弁と呼ばれる。特に好ましいのは、逆止帯として形成された逆止弁である。この逆止帯はリング状に形成されており、この逆止帯の留め具によって弁が開閉動作する。また、このカートリッジ弁は、逆止弁を有する統合された部材を形成する。そして、カートリッジ弁内のすべての交差結合は、十字孔及び凹部によってスリーブ及びピストンに設けられている。
【００５３】
ところで、油圧式のプランジャは２つ又は３つの切換位置を占めることが可能に形成されており、切換位置範囲が実際に物理的に存在する。また、弁は切換弁として形成されており、プランジャの積極的な制御なしに付勢によって生じる第１の位置は開放位置である。これは、パラレル型切換部として機能する。ここで、パラレル型切換部とは、高圧ポートＰが第１の負荷ポートＡに連通していることを意味する。また、第２の負荷ポートは、タンクポートに連通している。そして、高圧ポートＰが第２の負荷ポートＢに連通し、第１の負荷ポートＡがタンクポートＴに連通する場合には、開放位置でクロス型切換部となっている。
【００５４】
パラレル型切換部となっている開放位置及びクロス型切換部となっている開放位置は、２つ又は３つの切換位置のうち２つを占めている。そして、３つの切換位置がある場合のもう１つの切換位置は、閉止位置となっている。なお、この閉止位置を、プランジャにおいて、２つの開放位置の間に設けることが考えられる。また、３つより多くの切換位置をプランジャに沿って設定することも可能である。
【００５５】
本発明の一実施形態によれば、第１の逆止弁を、第１の負荷ポートの圧力ピークが当該逆止弁によって逃がされるように設けられている。この場合、第２の逆止弁は、第２の負荷ポートの圧力ピークが当該逆止弁を介して逃がされるように設けられている。そして、第３の逆止弁がポンプ保護弁として形成されている。ポンプを保護するために、１つ又は２つの逆止弁が互いに逆方向に流れを許容するよう弁に配置されている。したがって、両逆止弁のうちいずれかは常に開放されている。なお、弁は、内燃機関のシリンダヘッド又はカムシャフトタイミングアジャスタ自体に取り付けられている。
【００５６】
入れ子式のピストン構成から成る公知のバイパス構造に対して、本発明は、バイパス管路が切換装置又は所定の弁を介して延設されている。このような構成によれば、部品点数をかなり削減することが可能であるとともに、弁の内部で容易に形成可能なピストン構造が得られる。他社で既に行われたような摺動部材の内部に更に摺動部材を設けるようなことのないように、パッシブに動作するシステムが得られた。なお、このシステムは、外部からの影響を受けずに動作する。
【００５７】
一方、このシステムを、必要に応じて例えば別の制御弁による影響を受けるように構成することも可能である。また、力又はトルクによって生じる圧力ピークの絶対値は、具体的な制御性には何ら影響を与えることはない。そのため、制御特性は向上する。さらに、システム内における差圧も重要である。そして、本発明においては、従来公知のもののほか、結局のところ流れ方向に影響を与える適当な構成は逆止弁であると解することができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、できる限り動作パラメータに依存することなく常にほぼ一定の高い油圧ピストンの調整速度を有しつつ高い制御特性を有するとともに、内燃機関のポンプへの負荷を低減し、低排気量エンジンに組み付け可能である油圧システムを提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００６０】
図１は、カムシャフトタイミングアジャスタにおいて測定された変動するトルクを例えば様式化して示したものである。ここで、Ｘ軸は時間であり、図示の例では４０ｍｓまで示されている。また、Ｙ軸はトルクであり、目盛は、単位をＮｍとして１０の指数で示されている。
【００６１】
図１から分かるように、トルクは、一定ではなく常に変化する。このような変化は、振動特性、カムシャフト位置、内燃機関の点火タイミング、吸排気弁の開弁タイミングなどによって決まってくる。また、総トルクＭは、その負の部分Ｍ−及び正の部分Ｍ＋を合成したものとなっている。
【００６２】
ここで、内燃機関においては、増大したトルクのみ生じる状態が起こることがある。この場合、符号の逆転は生じないため、カムシャフトタイミングアジャスタのＭ＋又はＭ−のみを測定すればよい。
【００６３】
また、内燃機関の動作中には、増大したトルク（Ｍ＋のみ又はＭ−のみ）の段階並びに負の部分及び正の部分が生じる変動トルクの段階が生じる可能性がある。カムシャフトタイミングアジャスタが増大したトルクの段階にある限り、トルク（又は力）が制御の質の向上に使用されることはない。
【００６４】
一方、負の部分及び正の部分が生じる変動トルクの段階においては、逆符号のトルクを効果的に使用することが可能である。このことから、自身の積極的な影響なしに逆符号のトルクをできるだけ有効に使用可能な油圧回路が望まれている。そして、この油圧回路によって、図示の２５０Ｎｍをなくすことが可能となる。
【００６５】
図２〜図６には本発明の各実施形態が示されており、各実施形態は、各図に示された油圧回路（特にカムシャフト用油圧回路）の設定における具体的な条件に依存するものである。また、各図において、同様の部材又は同様の機能を有する部材は、図２〜図６に示す実施形態において同じ符号を用いて示されている。さらに、図が煩雑となるのを避けるため、各実施形態においてはすべての部材について図示せず、また、これら部材についての説明も、一度したものについては適宜省略する。
＜実施の形態１＞
本実施の形態が図２に示されており、この図２には、特にカムシャフトタイミングアジャスタ１００としての油圧ピストン３を備えた油圧回路１が示されている。このカムシャフトタイミングアジャスタ１００は少なくとも第１のシリンダ室Ａ及び第２のシリンダ室Ｂを備えており、通常、これらシリンダ室Ａ，Ｂは繰り返し交互に動作する。
【００６６】
また、第１の供給管路２８及び第２の供給管路３０が設けられており、これらは、切換装置１０の二次側からカムシャフトタイミングアジャスタ１００へ到達している。なお、これら第１及び第２の供給管路２８，３０の長さについては、切換装置１０が内燃機関における比較的遠い位置にあるか、あるいは切換装置１０及びカムシャフトタイミングアジャスタ１００が所定の部材に統合されているかに応じて適宜設定すればよい。
【００６７】
そして、バネ３２により付勢されつつ電気的に制御されるプランジャ６４によって調整される切換装置１０の一次側には、圧力供給管路３４に接続された高圧ポートＰと、オイルパン７に連通したタンクポートＴとが設けられている。その一方、第１の負荷ポートＡ１及び第２の負荷ポートＢ１が設けられている切換装置１０の二次側には、例えば分岐管路によって第１の逆止管路１６及び第２の逆止管路１８が接続されている。
【００６８】
この第１の逆止管路１６は第１の逆止弁１２を備えており、第２の逆止管路１８は第２の逆止弁１４を備えている。また、これら第１及び第２の逆止弁１２，１４は、圧力供給管路３４に接続されている。ここで、第１の逆止管路１６は第１の負荷ポートＡ１に接続され、第２の逆止管路１８は第２の負荷ポートＢ１に接続されている。なお、圧力供給管路３４には、第１及び第２の逆止弁１２，１４並びに第１のポンプ保護弁４４からの流れが合流する合流点が設けられている。
【００６９】
これら第１及び第２の逆止弁１２，１４並びに第１のポンプ保護弁４４は、合流点に関してオープンなスペースに配置されている。また、第１のポンプ保護弁４４の流入側には、油圧ポンプ５に接続された第３の供給管路３６が設けられている。
【００７０】
しかして、本実施の形態においては切換装置１０として４ポート３位置型切換弁６０が設定されており、この４ポート３位置型切換弁６０は、クロス型切換部５０における開放位置、閉止位置５２及びパラレル型切換部５４における開放位置を有している。ここで、プランジャ６４への非通電時には、バネ３２が切換装置１０における油圧ピストンをパラレル型切換部５４における開放位置へ付勢するようになっている。なお、これ以外にも、弁の構造に応じて、バネによって油圧ピストンを他の位置へ付勢するようにしてもよい。
【００７１】
そして、油圧ポンプ５が十分に作動すると、第１のポンプ保護弁４４が開放され、作動油がオイルパン７から切換装置１０を通って第１のシリンダ室Ａへ供給される。この際、同時に第２のシリンダ室Ｂの容積は減少することになる。また、プランジャ６４により切換装置１０における油圧ピストンが調整され、４ポート３位置型切換弁６０がクロス型切換部５０における開放位置へもたらされた場合、第１のシリンダ室Ａから流出する作動油が第１の負荷ポートＡ１を通ってタンクポートＴへ流通する一方、油圧ポンプ５によって送出される新たな作動油が第２のシリンダ室Ｂへ供給される。これにより第２のシリンダ室の容積が増大する一方、これに伴い第１のシリンダ室Ａの容積が縮小する。
【００７２】
ところで、カムシャフトタイミングアジャスタ１００が通常の調整以外にトルク負荷又は力の負荷を受けるとともに、この負荷が調整を補助するような場合には、各逆止弁１２，１４が開放される。また、第１のポンプ保護弁４４は圧力の増大に伴い閉鎖される一方、第１及び第２の逆止弁１２，１４は力の負荷によって開放されるようになっている。なお、油圧管路の長さのために、切換装置１０における位置の即時の交互の切換はなされないが、非常に迅速な切換は可能である。
＜実施の形態２＞
図３には、本発明の第２の実施の形態が示されている。本実施の形態においても切換装置１０として弁が用いられており、この弁の一つのポートは、第３の供給管路３６を介して油圧ポンプ５に直接接続されている。他方、この４ポート３位置型切換弁６０である切換装置１０のもう一つのポートは、オイルパン７に連通している。
【００７３】
ここで、４ポート３位置型切換弁６０は、プランジャに電力が供給されていないか、わずかに供給されている状態におけるバネ３２の付勢力によってもたらされるパラレル型切換部５４における開放位置と、閉止位置と、クロス型切換部５０における開放位置とを有している。また、切換装置１０は、その二次側において、逆止弁である第１及び第２のポンプ保護弁４４，４６及び４ポート２位置型切換弁６２における油圧制御式のプランジャに接続されている。
【００７４】
しかして、供給用の絞り弁である第１の絞り弁３８及び第２の絞り弁４０が設けられており、これら第１及び第２の絞り弁３８，４０と切換装置１０の接続は、第１の絞り弁−切換弁接続管路７０及び第２の絞り弁−切換弁接続管路７２を介してなされている。また、第１及び第２のポンプ保護弁４４，４６は、第１の逆止弁１２及び第２の逆止弁１４と共に作動油を４ポート２位置型切換弁６２の高圧ポートＰへと案内する。
【００７５】
ここで、この４ポート２位置型切換弁６２の４つのポートは、圧力供給用の高圧ポートＰ、オイルパン（タンク）７に連通したタンクポートＴ並びに第１及び第２の負荷ポートＡ１，Ｂ１となっている。これら第１及び第２の負荷ポートＡ１，Ｂ１は、第１及び第２の供給管路２８，３０を介して油圧ピストン３あるいはカムシャフト１０２が機械的に固設されているカムシャフトタイミングアジャスタ１００の第１及び第２のシリンダ室Ａ，Ｂへ接続されている。
【００７６】
これら第１及び第２のシリンダ室Ａ，Ｂも第１及び第２の逆止管路１６，１８に接続されており、これら第１及び第２の逆止管路１６，１８における第１及び第２の逆止弁１２，１４は、互いに逆方向への作動油の流通を許容するように設けられている。なお、各供給管路内に設けられた第３の絞り弁４２は、作動油をオイルパン７方向へ流通させるものである。
【００７７】
すなわち、油圧回路１は、４つの逆止弁に加えて、機械的に付勢されつつ電気的に調整可能な４ポート３位置型切換弁６０及び両方向から油圧制御される４ポート２位置型切換弁６２を含んで構成されている。また、切換装置１０及びその３つの切換位置（パラレル型切換部５４における開放位置と、閉止位置と、クロス型切換部５０における開放位置）によってカムシャフトタイミングアジャスタ１００の位置が決定されることになる。
【００７８】
ところで、カムシャフトの早められたタイミングあるいは遅延されたタイミングがクランクシャフト又は他のカムシャフトに対して調整されていれば、切換装置１０は閉止位置５２にとどまることになる。また、油圧ポンプ５から見た油圧回路１における第１及び第２の絞り弁３８，４０の向こう側の部分には油圧ポンプ５が接続されておらず、第１及び第２のポンプ保護弁４４，４６は閉鎖状態を維持したままとなっている。そして、カムシャフトタイミングアジャスタ１００を油圧ポンプ５から見た油圧回路１における第１及び第２の絞り弁３８，４０の向こう側の部分に統合させると、各ポンプ保護弁４４，４６が閉鎖状態にあることから、作動油のリークはほとんど生じない。
【００７９】
一方、カムシャフト１０２の外部トルクに変動が生じた場合には、第１及び第２の逆止弁１２，１４のうちいずれかが開放され、一方のシリンダ室からもう一方のシリンダ室への作動油の移動がなされるようになっている。また、４ポート２位置型切換弁６２及び油圧制御されるプランジャ６６の位置によって、第１及び第２のシリンダ室Ａ，Ｂのうちいずれかへの油圧による負荷が軽減されるようになっている。
＜実施の形態３＞
図４及び図５には、油圧ピストン３として形成されたカムシャフトタイミングアジャスタ１００を備えた油圧回路１の本発明による２つの互いに類似した実施形態がそれぞれ示されている。
【００８０】
図４における油圧回路１は、カムシャフト１０２の位相を変化させるカムシャフトタイミングアジャスタ１００又は油圧ピストン３の油圧回路の概要を示している。このカムシャフトタイミングアジャスタ１００は流体が互いに流出入される第１及び第２のシリンダ室Ａ，Ｂを備えており、これら第１及び第２のシリンダ室Ａ，Ｂは、カムシャフト１０２を早めのタイミング又は遅めのタイミングに調整できるよう第２のシリンダ室Ｂにあっては第１の供給管路２８を介して、第１のシリンダ室Ａにあっては第２の供給管路３０を介して互いに異なる圧力レベルで油圧源に接続されている。なお、第１及び第２のシリンダ室Ａ，Ｂに接続された第１及び第２の供給管路２８，３０は、漏れを低減し、システム全体における圧力損失も低減するものである。
【００８１】
また、内部に第１及び第２の逆止弁１２，１４を備えた第１及び第２の逆止管路１６，１８は、一方のシリンダ室からもう一方へのシリンダ室へのパッシブで自動的な作動油の入換えが可能となるよう第１及び第２の負荷ポートＡ１，Ｂ１から第１及び第２の供給管路２８，３０へ作動油を流通させる。
【００８２】
ところで、切換装置１０は、中立位置かつ開放位置であるクロス型切換部５０と同様に開放位置であるパラレル型切換部５４との間で切換可能なバネ３２で付勢された４ポート２位置型切換弁として形成されている。一方、この切換弁におけるプランジャ６６は、第１及び第２の減圧弁２２，２４によって油圧式に操作されるようになっている。
【００８３】
図４に示す実施形態では還流部に第１及び第２の絞り弁３８，４０が配置されており、これら第１及び第２の絞り弁３８，４０は、油圧発生装置である油圧ポンプ５及び第２の減圧弁２４の間で、当該第１及び第２の絞り弁３８，４０に接続された第１及び第２の逆止管路１６，１８並びに第１及び第２の供給管路２８，３０と、カムシャフトタイミングアジャスタ１００と共に配置されている。
【００８４】
また、システム全体における作動油の還流は、第２の減圧弁２４（図４）あるいは第１の減圧弁２２（図５）、第３の絞り弁４２及び切換装置１０からオイルパン７へ至るようになっている。
【００８５】
なお、第２の減圧弁２４はバネ３３によって付勢されており、第１のポンプ保護弁４４は逆止弁として油圧ポンプ５を保護するものである。また、特に図４に示す実施形態は、４ポート２位置型切換弁である切換装置１０及び複数の逆止弁１２，１４，４４をカムシャフトから離間した位置でカムシャフトタイミングアジャスタに統合させたものである。
【００８６】
図４に示す実施の形態では、切換装置１０は、一方でバネ３２で付勢された４ポート２位置型切換弁として形成されている。この４ポート２位置型切換弁６２の２つの位置とは、パラレル型切換部５４における開放位置とクロス型切換部５０における開放位置である。また、この４ポート２位置型切換弁のプランジャ６６は油圧制御式となっている。そして、高圧ポートＰは、内燃機関のオイルパン７へ開口している。
【００８７】
また、第１及び第２の供給管路２８，３０を介して油圧ピストン３の第１及び第２のシリンダ室Ａ，Ｂに接続された第１及び第２の負荷ポートＡ１，Ｂ１は、第１及び第２の逆止弁１２，１４を備えた第１及び第２の逆止管路１６，１８を介して圧力供給管路３４における合流点へ接続されている。ここで、圧力供給管路３４は、作動油を４ポート２位置型切換弁６２における高圧ポートＰへ案内するものである。
【００８８】
ところで、油圧回路１の回路図は更に逆止弁である第１のポンプ保護弁４４を備えており、この第１のポンプ保護弁４４は、第３の供給管路３６におけるカムシャフトタイミングアジャスタ側から見た第１及び第３の絞り弁３８，４２の手前に設けられている。また、第１の絞り弁−切換弁接続管路７０が第３の供給管路３６から第２の減圧弁２４まで延設されている。なお、この第２の減圧弁２４は、バネ３３によって中立位置に付勢保持されている。
【００８９】
そして、第１の絞り弁−切換弁接続管路７０及び第３の供給管路３６には油圧ポンプ５によって作動油が供給されるようになっている。また、第２の減圧弁２４はエンジンブロック側に設けられている。さらに、第２及び第３の絞り弁４０，４２が、油圧制御されるプランジャ６６に対して油圧を作用させるようになっている。
【００９０】
ここで、第３の絞り弁４２もオイルパン７方向へ開口しており、油圧回路１には、作動油をオイルパン７へ流出させる位置が４箇所設けられている。すなわち、この４箇所とは、４ポート２位置型切換弁６２、それぞれ第３の絞り弁４２を介した第１の絞り弁３８及び第２の絞り弁４０の下流並びに第２の減圧弁２４である。なお、４ポート２位置型切換弁６２は、２つの切換位置を有しているが、閉止位置５２を有していない。
【００９１】
しかして、あるトルクがカムシャフトタイミングアジャスタ１００に作用すると、第１のシリンダ室Ａ又は第２のシリンダ室Ｂの容積は減少し、これらのうちいずれかから流出した作動油は第１の供給管路２８と第２の逆止管路１８（及び第２の逆止弁１４）を通って圧力供給管路３４における合流点へ至る。これとほぼ同時に、第１のポンプ保護弁４４が閉鎖され、油圧ポンプ５の作用が油圧回路１に及ばないようになる。
【００９２】
したがって、最高圧力は、油圧ポンプ５を破損させるようには作用せず、４ポート２位置型切換弁６２あるいは切換装置１０を介し、プランジャ６６の位置に応じて第１のシリンダ室Ａ又は第２のシリンダ室Ｂへ作用する。それゆえ、減圧弁を調節することにより制御精度を調節することが可能である。
【００９３】
ところで、図５に示す油圧回路１は、図４に示すものとほぼ同じであるが、一方でバネ３２により付勢されもう一方で電気的に制御されるプランジャ６４により制御される第１の減圧弁２２についてのみ図４のものとは相違する。また、図５に示す油圧回路１の機能も、車両制御装置あるいはエンジン制御装置によって切換弁の位置が電気的に切り換えられる点を除いて同様である。他の部材については、図４についての説明において言及している。
＜実施の形態４＞
図６には、図７に示すような構造例に類似し、カムシャフトタイミングアジャスタ１００に統合されたコンポーネントとしての油圧回路１が示されている。
【００９４】
通常はあまり用いないオイルパン７方向へ開口した第３の絞り弁４２を有する第１及び第２の絞り弁３８，４０としての流通部により、図６に示す本実施の形態においては切換装置１０までのすべての部材がカムシャフトタイミングアジャスタ１００に取り付けられていることが分かる。
【００９５】
しかして、バネ３２によって中立位置に付勢された４ポート３位置型切換弁６０としての切換装置１０からカムシャフトタイミングアジャスタ１００へ第１の絞り弁−切換弁接続管路７０及び第２の絞り弁−切換弁接続管路７２が延設されており、これら第１及び第２の絞り弁−切換弁接続管路７０，７２は、カムシャフトタイミングアジャスタ１００内における第１及び第２のポンプ保護弁４４，４６の手前で第１の油圧制御管路７４と第２の油圧制御管路７６に分岐されている。
【００９６】
上記４ポート３位置型切換弁６０は、クロス型切換部５０における開放位置、パラレル型切換部５４における開放位置及び閉止位置５２を備えており、中立位置においてパラレル型切換部５４における開放位置を占めている。
【００９７】
また、２つの２ポート２位置型切換弁２６の間が接続されていることにより、油圧ポンプ５からカムシャフトタイミングアジャスタ１００の第１のシリンダ室Ａ又は第２のシリンダ室Ｂへの作動油流入方向が交互に開放されている一方、もう一方の弁は、作動油がオイルパン７へ排出されるよう開放されている。
【００９８】
また、圧力逃がし調整弁５６は、切換装置１０の切換位置に応じて、第１及び第２の逆止管路１６，１８のいずれかが油圧の供給を受けている第１のシリンダ室Ａ又は第２のシリンダ室Ｂに接続されるよう両側から油圧によって付勢されている。さらに、逆止弁１３，１５は、管路からシリンダ室への圧力が所定圧力以上に上昇した場合に、圧力逃がし調整弁５６と共に、容積が減少する側のシリンダ室から容積が増大する側のシリンダ室へカムシャフトによる圧力あるいはトルクの脈動の低減を移行させるために管路内からシリンダ室への油圧通路を開放するものである。
【００９９】
ところで、図７には本発明によるカムシャフトタイミングアジャスタ１００の油圧回路の構造がカムシャフト１０２と共に示されており、このカムシャフト１０２の逆側にはカムシャフトタイミングアジャスタ１００における特にロータ１０８の軸方向延長部２０が設けられている。
【０１００】
このロータ１０８はロータ軸受１１４に接続されており、このロータ軸受１１４は、翼状部材１０４及び軸方向延長部２０を備えたロータ１０８よりも小さな径に設定されている。また、このロータ軸受１１４内にはロータリジョイントが統合されており、このロータリジョイントは回路図において第１の絞り弁３８として示されている。そして、回転流通部、すなわちロータ軸受１１４の開口部は、第１及び第２の油圧制御管路７４，７６並びに第１及び第２の絞り弁−切換弁接続管路７０，７２に接続されている。
【０１０１】
また、幾つかの供給管路及び制御管路は、翼状部材１０４に接続されておらず、軸方向延長部２０へ接続されている。この軸方向延長部２０は、円筒状に切り取られた形状を有しており、第１及び第２のポンプ保護弁４４，４６並びに２ポート２位置型切換弁２６を収容するための空間がそのほぼ中央部（好ましくは重心）に形成されている。
【０１０２】
しかして、図６に示す油圧回路１によれば、各管路はキャップ部から翼状部材１０４並びに第１及び第２のシリンダ室Ａ，Ｂへと延設されている。幾つかの翼状部材１０４には逆止弁１３，１５が設けられており、これら逆止弁１３，１５は、カムシャフトタイミングアジャスタ１００における一方のシリンダから他方のシリンダへの作動油の移動を特に圧力逃がし調整弁５６と共に解放するものである。さらに、他の幾つかの翼状部材１０４には締結用開口部１０６を設けることができる。そして、第３のタイプの翼状部材１０４は他の機能はなく、中実に形成されている。
【０１０３】
また、翼状部材１０４がウェブ１１０の前端面に対して当接している場合、第１及び第２のシリンダ室Ａ，Ｂのうちいずれか（例えば第１のシリンダ室Ａ）の容積が拡大している状態となっている。なお、「当接」とは、緩衝用チャンバ１１６及び廃棄物集積領域１１８による実際の接触がないことを意味している。
【０１０４】
そして、翼状部材１０４の位置が最大たわみに達しない状態においては、作動油は、逆止弁（例えば逆止弁１５）を通って例えば第２のシリンダ室Ｂから第１のシリンダ室Ａへと流通する。この際、逆止弁はオーバープレッシャにより開放し、管路が解放される。また、場合によっては、例えば軸方向延長部２０に配置された圧力逃がし調整弁５６を介してカムシャフト１０２及びその吸排気逆止弁（不図示）からのインパルスを使用して作動油のエネルギーを制御精度向上に応用することも可能である。
【０１０５】
そして、油圧ピストン３、特にカムシャフト１０２を備えた図６に基づくカムシャフトタイミングアジャスタ１００の他の実施形態は、統合をもたらす構成を詳細に示している。第１〜第３の絞り弁３８，４０，４２は、図６において４ポート３位置型切換弁６０として示された切換装置１０の上方に示されている。通常、カムシャフトタイミングアジャスタ１００の位置は、４ポート３位置型切換弁６０のプランジャ６４をバネ３２に対して電気的に制御することによって調整されている。
【０１０６】
そして、この調整された位置、すなわちクロス型切換部５０における開放位置、閉止位置５２又はパラレル型切換部５４における開放位置に応じて油圧ポンプ５からの作動油を通じて圧力が２つの２ポート２位置型切換弁２６のうちいずれかを介して第１のシリンダ室Ａ又は第２のシリンダ室Ｂへ供給されることになる。なお、これら２つの２ポート２位置型切換弁２６は、交互に開放されて流通位置にもたらされる。
【０１０７】
ここで、２つの２ポート２位置型切換弁２６のうちいずれかが開放されてこの２ポート２位置型切換弁２６における管路が開放されると、もう一方の２ポート２位置型切換弁２６によって同時にこの２ポート２位置型切換弁２６における管路が閉鎖されるようになっている。
【０１０８】
また、それぞれ第１及び第２の絞り弁−切換弁接続管路７０，７２に接続された第１及び第２の油圧制御管路７４，７６はプランジャ６４の位置制御に使用され、これら第１及び第２の油圧制御管路７４，７６は第１及び第２のポンプ保護弁４４，４６の手前と第１及び第２の絞り弁３８，４０に接続されている。
【０１０９】
さらに、圧力逃がし調整弁５６は同様に２ポート２位置型切換弁として形成されており、そのピストンは、その両側にある第１及び第２の油圧制御管路７４，７６によって制御されている。そして、管路内の圧力比に応じて第１の逆止管路１６又は第２の逆止管路１８のいずれが開放されるかが決定される。
【０１１０】
また、圧力逃がし調整弁５６の下流側にはそれぞれ逆方向に流通を許容する逆止弁１３，１５が設けられており、これら逆止弁１３，１５は、圧力ピークを第１及び第２のシリンダ室Ａ，Ｂのいずれかからもう一方のシリンダ室へ移行させるものである。そして、２つの２ポート２位置型切換弁２６及び圧力逃がし調整弁５６は、各逆止弁４４，４６，１３，１５と共にカムシャフトタイミングアジャスタ側で閉鎖されている。
【０１１１】
なお、切換装置１０として、当業者によってよく知られた通常の４ポート３位置型切換弁を用いることが可能である。また、制御精度向上は、カムシャフトタイミングアジャスタ、特に逆止弁１３，１５及びこれに付随する切換装置によって達成される。
【０１１２】
図７には、図６に示す油圧回路１におけるカムシャフトタイミングアジャスタ１００側の構造が示されている。カムシャフトタイミングアジャスタ１００内にはロータ１０８が設けられており、該ロータ１０８の軸方向中央部はシリンダ状に延在し、ここに２ポート２位置型切換弁２６、第１及び第２のポンプ保護弁４４，４６並びに圧力逃がし調整弁５６が収容されるようになっている。
【０１１３】
また、ロータ１０８はステータ１１２内において旋回運動し、該ロータ１０８の複数の翼状部材１０４内には幾つかの部品が設けられている。これら翼状部材１０４のうち２つは逆止弁１３，１５を備えており、他のうち１つは、例えば特許文献１４（Hydraulik-Ring GmbH）に記載されているような慣用の締結ピンのための締結用開口部１０６を有している。
【０１１４】
そして、カムシャフトタイミングアジャスタ１００のロータ１０８内には、第１及び第２の逆止管路１６，１８、第１及び第２の油圧制御管路７４，７６並びに第１及び第２の絞り弁−切換弁接続管路多数７０，７２を当該ロータ１０８内で組み立てるための管路が設けられている。なお、第１及び第２のポンプ保護弁４４，４６、２ポート２位置型切換弁２６並びに圧力逃がし調整弁５６は軸方向延長部２０に設けられている。
【０１１５】
カムシャフトタイミングアジャスタ１００における各逆止弁及び弁の配置の代わりに、図８ａ〜図８ｃに示すように１つの大きな機能群を弁２００内に形成することができ、図８ａにおいて構造的に示した弁２００は図９に示すものと類似したものとなっている。これら図８ａ〜図８ｃは、同じ弁のそれぞれ異なったプランジャ及びピストンの位置を示しており、この弁２００は、磁石部２１８及び油圧部２２０を含んで構成されている。これは、本発明の一実施形態を達成するために、慣用の磁石部２１８をこれに対応する油圧部２２０に設けたものである。
【０１１６】
選択的に油圧式又は電気式で制御されるプランジャ（ここでは例えば電気的に制御されるプランジャ６４）は、油圧ピストン２０２をバネ３２に抗して摺動させるようになっている。このバネ３２は作動油中に設けられており、作動油は、このバネ３２を貫流し、タンクポートＴを通ってオイルパン７へ至る。なお、この作動油は、排出開口部２２４を通って油圧ピストン２０２の中空室２２６内へ導入される。
【０１１７】
第１及び第２のシリンダ室Ａ，Ｂそれぞれの接続部は、第１の負荷ポートＡ１又は第２の負荷ポートＢ１を備えており、これら第１及び第２の負荷ポートＡ１，Ｂ１のいずれかが帯状の逆止弁２０４，２０８に取り付けられている。また、油圧ピストン２０２のエッジ部において第１及び第２の負荷ポートＡ１，Ｂ１が選択的に切り換えられるようになっている。弁２００の油圧部２２０のほぼ中央に配置された高圧ポートＰにはスリーブ２１０の外部でフィルタ２１６が設けられており、このフィルタ２１６の下部には帯状のリング部材２０６が配置されている。なお、このリング部材２０６は、逆止弁として帯状の逆止弁２０４，２０８と同様に機能するものである。
【０１１８】
ところで、第１のシリンダ室Ａを介して帯状の逆止弁（リング）にオーバプレッシャが生じた場合には、逆止弁は油圧ピストン２０２への通路を開放するようになっている。一方、帯状の逆止弁（リング）２０６から成るポンプ保護弁４０４は油圧源との連通が遮断されるようになっている。なお、帯状の逆止弁２０４，２０８及びリング部材２０６は、弁の外面部２１２の下方に配置されている。
【０１１９】
連通した流路を形成するよう自身の外縁部における主要部に沿って中空となっている油圧ピストン２０２の位置に応じて、圧力ピークを第１のシリンダ室Ａから第２のシリンダ室Ｂへ移行させることも可能である。また、図９に示すような弁２００の非常にコンパクトな形成は、本発明によるカートリッジ弁２１４の洗練された構成を示している。なお、カートリッジ弁２１４は、通常の内燃機関のシリンダヘッドの開口部に螺着されるものである。
【０１２０】
図９における４ポート２位置型切換弁６２については、図２〜図６に関連して既に類似の部材について説明されており、図８ａ〜図８ｃを参照すれば容易に理解し得るものである。
【０１２１】
しかして、図１０には高圧ポートＰ、タンクポートＴ並びに第１及び第２の負荷ポートＡ１，Ｂ１を備えた４ポート３位置型切換弁６０が記載されており、この３位置は、クロス型切換部５０における開放位置、閉止位置５２及びパラレル型切換部５４における開放位置である。
【０１２２】
この４ポート３位置型切換弁６０のピストンは、電気的に制御されるプランジャ６４によりバネ３２に抗して摺動する。また、例えば帯状の逆止弁２０４，２０８及びリング部材２０６、第１及び第２の逆止弁１２，１４並びに第２及び第３のポンプ保護弁４６，４７によって実現されるように、図１０に示す弁を図８ａ〜図８ｃに示すような弁とすることも可能である。なお、第２及び第３のポンプ保護弁４６，４７並びに第１及び第２の逆止弁１２，１４は、互いに逆方向への流れを許容するように構成されている。
【０１２３】
また、第１及び第２の逆止弁１２，１４は、高圧側でなく低圧側であるタンクポートＴ側に圧力ピークが生じた際に第１の負荷ポートＡ１と第２の負荷ポートＢ１の間を連通させるものである。そして、この瞬間に第２及び第３のポンプ保護弁４６，４７が閉鎖され、例えば油圧ポンプ５である油圧源は切り離されて、カムシャフトタイミングアジャスタ１００の第１のシリンダ室Ａと第２のシリンダ室Ｂの間で第１及び第２の逆止弁１２，１４を介して調圧がなされることになる。
【０１２４】
ところで、図１１に示すようにバネ３２及び電気的に制御されるプランジャ６４を備えた４ポート３位置型切換弁６０は図１０に示すものと類似したものであり、流通方向を制限しつつ一方のみ開放された第１及び第２の逆止弁１２，１４並びに第１のポンプ保護弁４４は、実際の油圧ピストン２０２から離して配置されているとともに、直列に配置されている。
【０１２５】
また、このような油圧ピストン２０２は、より多くのクロス型の接続部を第１の負荷ポートＡ１、第２の負荷ポートＢ１、高圧ポートＰ及びタンクポートＴの間に備える必要がある。そして、第１及び第３の切換位置においては、高圧ポートＰが少なくとも２つの流出側接続部に連通している。さらに、高圧ポートＰ及びタンクポートＴは、同様に反対側の接続部すなわち第１及び第２の負荷ポートＡ１，Ｂ１に接続されている。
【０１２６】
図１２にも４ポート３位置型切換弁６０が示されており、その第１及び第２の逆止弁１２，１４は負荷ポート側には設けられておらず、高圧ポートＰの側にのみ設けられている。また、図１１と図１２を比較すると、第１のポンプ保護弁４４の配置が異なることにより、該第１のポンプ保護弁４４が高圧ポートＰに保持されている場合に、弁装置２００の油圧ピストン２０２の位置によって内部における他の接続がなされる。
【０１２７】
この４ポート３位置型切換弁６０については、第１及び第２の負荷ポートＡ１，Ｂ１から見て、これらが高圧ポートＰ及びタンクポートＴに二重に接続されている。ここで、クロス型切換部５０における開放位置とパラレル型切換部５４における開放位置は、閉止位置５２の両側に位置している。図１１に示すものを構成する際には、上記のような配置は直接適用することは適当でない。
【０１２８】
図１３は従来のカムシャフトタイミングアジャスタの制御誤差と本発明によるシステムの制御誤差の比較を示すグラフであり、ｙ軸に制御誤差が示されており、ｘ軸にエンジン回転数が示されている。これには、７５０ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ及び４０００ｒｐｍの異なったエンジン回転数が示されており、本発明による場合には比較的高いエンジン回転数において通常１°である誤差が２°となっている。一方、閉止方向への逆止弁が設けられていないと、制御誤差は例えば６°にもなってしまう。
【０１２９】
上記説明したものは、例えば入力されたトルク又は外部からの力によって引き起こされる迅速な一方のシリンダ室からもう一方のシリンダ室への作動油の移動によりカムシャフトタイミングアジャスタシステムを安定化しつつパッシブに作動する当該カムシャフトタイミングアジャスタシステムがカムシャフトタイミングアジャスタ内又はカムシャフトタイミング調整弁内に適当に配置された逆止弁及び幾つかの逆止管路によって構成されるような様々な実施形態を示すものである。
【０１３０】
これによれば、可動部材の点数を削減することが可能であるとともに、絶対的な圧力を低下させることも可能である。また、本発明による油圧回路は、供給される油圧との差圧で動作するものである。特にカムシャフトタイミングアジャスタに統合若しくは部分的に統合された比較的短い管路により、大量の作動油を供給する必要も生じない。さらに、図示の油圧回路は、油圧切換弁内に多数設けられた簡易に構成可能な逆止弁によってカムシャフトタイミングアジャスタの角度調整速度を均等化することが可能である。
【０１３１】
すなわち、少ない可動部材で十分であり、故障しづらく容易に構成可能なシステムが構想されたものである。したがって、本発明は弁及び特に内燃機関のカムシャフトタイミングアジャスタの適当な油圧回路に適用され、これにおいて、高い制御精度を有し迅速に動作するカムシャフトタイミングアジャスタを実現するために、多数の逆止弁又は逆止弁のような機能を備えた二方向弁が配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】トルク特性を示すグラフである。
【図２】本発明による油圧回路を示す図である。
【図３】本発明による油圧回路を示す図である。
【図４】本発明による油圧回路を示す図である。
【図５】本発明による油圧回路を示す図である。
【図６】本発明による油圧回路を示す図である。
【図７】本発明による油圧回路を示す図である。
【図８ａ】帯状の逆止弁の第１の位置を示す図である。
【図８ｂ】帯状の逆止弁の第２の位置を示す図である。
【図８ｃ】帯状の逆止弁の第３の位置を示す図である。
【図９】本発明における切換装置の一形態を示す図である。
【図１０】本発明における切換装置の一形態を示す図である。
【図１１】本発明における切換装置の一形態を示す図である。
【図１２】本発明における切換装置の一形態を示す図である。
【図１３】従来のシステムと本発明のシステムとの制御誤差の違いを示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３３】
１            原動機付き車両用油圧回路
３            油圧ピストン
５            油圧ポンプ
７            オイルパン
１０          切換装置
１２          第１の逆止弁
１３，１５    翼状部材における逆止弁
１４          第２の逆止弁
１６          第１の逆止管路
１８          第２の逆止管路
２０          軸方向延長部
２２          第１の減圧弁
２４          第２の減圧弁
２６          ２ポート２位置型切換弁
２８          第１の供給管路
３０          第２の供給管路
３２，３３    バネ
３４          圧力供給管路
３６          第３の供給管路
３８          第１の絞り弁
４０          第２の絞り弁
４２          第３の絞り弁
４４          第１のポンプ保護弁
４６          第２のポンプ保護弁
４７          第３のポンプ保護弁
５０          クロス型切換部
５２          閉止位置
５４          パラレル型切換部
５６          圧力逃がし調整弁
６０          ４ポート３位置型切換弁
６２          ４ポート２位置型切換弁
６４，６６    プランジャ
７０          第１の絞り弁−切換弁接続管路
７２          第２の絞り弁−切換弁接続管路
７４          第１の油圧制御管路
７６          第２の油圧制御管路
１００        カムシャフトタイミングアジャスタ
１０２        カムシャフト
１０４        翼状部材
１０６        締結用開口部
１０８        ロータ
１１０        ウェブ
１１２        ステータ
１１４        ロータ軸受
１１６        緩衝用チャンバ
１１８        廃棄物集積領域
２００        弁（装置）
２０２        油圧ピストン
２０４，２０８  逆止弁
２０６        リング部材
２１０        スリーブ
２１２        弁（装置）の外面部
２１４        カートリッジ弁
２１６        フィルタ
２１８        磁石部
２２０        油圧部
２２４        排出開口部
２２６        油圧ピストンの中空室
４０４        ポンプ保護弁
Ａ            第１のシリンダ室
Ａ１          第１の負荷ポート
Ｂ            第２のシリンダ室
Ｂ１          第２の負荷ポート
Ｍ            総トルク
Ｐ            高圧ポート
Ｔ            タンクポート
【図１】
2009530526.tif 000005
【図２】
2009530526.tif 000006
【図３】
2009530526.tif 000007
【図４】
2009530526.tif 000008
【図５】
2009530526.tif 000009
【図６】
2009530526.tif 000010
【図７】
2009530526.tif 000011
【図８ａ】
2009530526.tif 000012
【図８ｂ】
2009530526.tif 000013
【図８ｃ】
2009530526.tif 000014
【図９】
2009530526.tif 000015
【図１０】
2009530526.tif 000016
【図１１】
2009530526.tif 000017
【図１２】
2009530526.tif 000018
【図１３】
2009530526.tif 000019
【国際調査報告】
2009530526.tif 000020
2009530526.tif 000021
2009530526.tif 000022
2009530526.tif 000023
2009530526.tif 000024
2009530526.tif 000025