(57)【要約】【課題】混入したエアの外部への排出を確実に行える位相器を提供する。【解決手段】駆動力を受け入れる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、ハウジングに対する角度位置を変えるように回転可能なロータと、ロータの穴にスライド可能に設けられたスプール１０４を有するスプールバルブ１０９と、スプール１０４内に形成されたチャンバ２０６とを設ける。チャンバ２０６は、エアの流れの制限装置として、チェックバルブ２００を有している。【選択図】　　図１
2004028100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのカムシャフトを備えた内燃機関のための位相器であって、
駆動力を受け入れる外周部を有するハウジングと、
前記ハウジング内に同軸に配置された前記カムシャフトに連結されるとともに、前記ハウジングに対する角度位置を変えるように回転可能なロータと、
前記ロータの穴にスライド可能に設けられたスプールを有するスプールバルブと、
前記穴と連絡する入力と、外部と連絡する出力と、エアの流れの制限装置とを有し、前記入力からの作動流体が前記制限装置によって外部との連絡を阻止されるように、スプール内に設けられたチャンバと、
を備えた位相器。
【請求項２】
請求項１において、
前記入力が前記制限装置を含んでいる、
ことを特徴とする位相器。
【請求項３】
請求項２において、
前記制限装置がチェックバルブである、
ことを特徴とする位相器。
【請求項４】
請求項２において、
前記制限装置が多孔性プラグである、
ことを特徴とする位相器。
【請求項５】
請求項４において、
前記多孔性プラグが金属製である、
ことを特徴とする位相器。
【請求項６】
請求項４において、
前記多孔性プラグが、作動流体の浸入を防止し得る実質的に小さな穴を有している、
ことを特徴とする位相器。
【請求項７】
請求項２において、
前記制限装置が、曲がりくねった道筋のベントプラグである、
ことを特徴とする位相器。
【請求項８】
請求項７において、
前記ベントプラグが、ねじの形成された筒状部材である、
ことを特徴とする位相器。
【請求項９】
請求項７において、
前記ベントプラグが、曲がりくねった通路が表面に形成されたディスク状部材である、
ことを特徴とする位相器。
【請求項１０】
請求項１において、
前記出力が前記制限装置を含んでいる、
ことを特徴とする位相器。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記制限装置が、曲がりくねったワイヤである、
ことを特徴とする位相器。
【請求項１２】
請求項１において、
前記作動流体がエンジンオイルである、
ことを特徴とする位相器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ：　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｃａｍｓｈａｆｔ　ｔｉｍｉｎｇ）　システムの分野に関する。より詳細には、本発明は、可変カムシャフトタイミングシステムからエアを通気するためのベント機構に関する。とくに、本発明は、中央取付けのスプールバルブを備えたカム位相器からの通気方法に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
内燃機関は、エンジン性能の向上および排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）機構の多くは、カムシャフトに一つまたはそれ以上の“ベーン位相器”を用いている。
【０００３】
大抵の場合、位相器は、一つまたはそれ以上のベーンを備えたロータを有している。ロータは、カムシャフトの端部に取り付けられるとともに、ベーンが係合するベーンチャンバを備えたハウジングによって囲繞されている。
【０００４】
ベーンをロータに取り付けるとともに、チャンバをハウジング内に配置することも可能である。ハウジングの外周は、チェーン、ベルトまたはギヤを介して通常はクランクシャフトからの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。
【０００５】
位相器は、クランクシャフトからの駆動装置に対してカムシャフトを回転させるように、作動流体として、ベーンのいずれかの側においてオイルチャンバに導入されるエンジンオイルを用いて運転される。
【０００６】
位相器は完全にシールすることができないので、システム内へのエア導入の影響を受ける。位相器内にエアが存在していると、ベーンにチャタリングを生じさせ、位相角を保持できなくなって、応答性が緩慢になる。
【０００７】
従来においては、システム内に存在するエアは、トルク逆転現象によってベーンチャンバ内で圧縮され、シールを介して漏出されるように許容されているが、従来の技術は、位相器内に存在するエアを取り除く効果的かつ効率的な方法を提供してはいない。
【０００８】
可変カムタイミング（ＶＣＴ）システムにおいては、カムシャフト上のタイミングギヤが“位相器”として知られる可変角カップリングによって置き換えられている。
【０００９】
この位相器は、カムシャフトに連結されたロータと、タイミングギヤに連結された（またはタイミングギヤを形成する）ハウジングとを備えており、カムシャフトおよびクランクシャフト間の相対的タイミングを変化させるために、角度制限の範囲内でタイミングギヤから独立してカムシャフトを回転させるのを許容している。
【００１０】
ここで使用される“位相器”という用語は、ハウジングおよびロータを含むとともに、ハウジングおよびロータ間の相対的角度位置を制御してカムシャフトのタイミングがクランクシャフトからオフセットされるのを許容するすべての部品を含んでいる。
【００１１】
多数本のカムシャフトエンジンのいずれにおいても、当該分野で知られているように、各カムシャフトに一つの位相器があるということが理解されるだろう。
【００１２】
位相器には、カムトルク駆動（ＣＴＡ：Ｃａｍ　Ｔｏｒｑｕｅ　Ａｃｔｕａｔｅｄ）型位相器、油圧駆動（ＯＰＡ：Ｏｉｌ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ａｃｔｕａｔｅｄ）型位相器、およびトルク（またはトーション）アシスト（ＴＡ：Ｔｏｒｑｕｅ　ｏｒ　Ｔｏｒｓｉｏｎ　Ａｓｓｉｓｔ）　型位相器という一般的な３つのタイプがある。
【００１３】
ＣＴＡ位相器においては、可変カムタイミングシステムが、ベーンを移動させるのに、エンジンバルブを開閉させる力によって発生するカムシャフトのトルク逆転現象を使用している。
【００１４】
チャンバ間で流体の流れを生じさせてベーンを移動させるとともに、オイルの流れを停止させてベーンを所定位置にロックするのに、制御バルブが設けられている。ＣＴＡ位相器は、漏れによる損失を補填するためのオイル入力を有しているが、位相器を移動させるのにエンジンオイル圧を使用してはいない。
【００１５】
ＯＰＡまたはＴＡ位相器においては、ベーンを移動させるのに、リタードチャンバまたはアドバンスチャンバにおいてベーンの一方の側または他方の側にエンジンオイル圧を作用させている。ＴＡ位相器は、各チャンバへの各供給ラインまたはスプールバルブへのエンジンオイル供給ラインのいずれかにチェックバルブを追加している。
【００１６】
チェックバルブは、トルク逆転現象による油圧パルスがオイルシステム内に伝搬するのを阻止して、トルク逆転現象によりベーンが後退するのを停止させている。一方、前方へのトルクの影響によるベーンの運動は許容されている。
【００１７】
ＯＰＡ，ＣＴＡおよびＴＡというこれら３つの位相器すべてにおいて、スプールバルブが、ベーンチャンバに対して流入および流出が許容されているオイルを制御している。スプールは、ランドの設置によってオイルの導入および導出を制御している。
【００１８】
スプールの位置は、機械式、電気式、可変式または差圧制御システム（ＤＰＣＳ）であるフォースソレノイドによって制御される。スプールバルブは、スプリングによってフォースソレノイドの側に付勢されている。スプールバルブは、一般に、ロータの穴内に配置されている。
【００１９】
本発明は、混入したエアの外部への排出を確実に行える位相器を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、少なくとも一つのカムシャフトを備えた内燃機関のための位相器であって、駆動力を受け入れる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、ハウジングに対する角度位置を変えるように回転可能なロータと、ロータの穴にスライド可能に設けられたスプールを有するスプールバルブと、スプール内に設けられたチャンバとを備えている。チャンバは、穴と連絡する入力と、外部と連絡する出力と、エアの流れの制限装置とを有しており、入力からの作動流体が、制限装置によって外部との連絡を阻止されるように設けられている。
【００２１】
請求項２の発明では、請求項１において、穴に連絡する入力が、エアの流れの制限装置を含んでいる。
【００２２】
請求項３の発明では、請求項２において、エアの流れの制限装置が、チェックバルブである。
【００２３】
請求項４の発明では、請求項２において、エアの流れの制限装置が、多孔性プラグである。
【００２４】
請求項５の発明では、請求項４において、多孔性プラグが金属製である。
【００２５】
請求項６の発明では、請求項４において、多孔性プラグが、作動流体の浸入を防止し得る実質的に小さな穴を有している。
【００２６】
請求項７の発明では、請求項２において、エアの流れの制限装置が、曲がりくねった道筋のベントプラグである。
【００２７】
請求項８の発明では、請求項７において、ベントプラグが、ねじの形成された筒状部材である。
【００２８】
請求項９の発明では、請求項７において、ベントプラグが、曲がりくねった通路が表面に形成されたディスク状部材である。
【００２９】
請求項１０の発明では、請求項１において、外部と連絡する出力が、エアの流れの制限装置を含んでいる。
【００３０】
請求項１１の発明では、請求項１０において、エアの流れの制限装置が、曲がりくねったワイヤである。
【００３１】
請求項１２の発明では、請求項１において、作動流体がエンジンオイルである。
【００３２】
本発明によれば、内燃機関用の可変カムシャフト位相調整装置（位相器）は、少なくとも一つのカムシャフトを有している。位相器は、駆動力を受け入れる外周を備えたハウジングと、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有している。ハウジングおよびロータは、カムシャフトおよびクランクシャフトの相対的角度位置を変化させるように回転可能になっている。
【００３３】
スプールバルブは、ロータの穴内にスライド可能に設けられたスプールを有している。スプール内には、スプールが取り付けられた穴と連絡する入力と、外部と連絡する出力と、エア流量制限とを有するチャンバが存在している。
【００３４】
ロータの穴と連絡する入力からの液圧流体は、チャンバ内のエア流量制限装置によって、外部との連絡が阻止されている。エア流量制限装置は、穴と連絡する入力または外部と連絡する出力のいずれかに設けられている。チャンバ内に取り込まれたエアは、このエア流量制限装置によって、チャンバ外部に排出される。
【００３５】
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。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は、可変カムタイミング位相器のスプールバルブを示している。スプールバルブ１０９は、図示しないロータの中心に配置されている。スプールバルブ１０９は、筒状部材１１２と、筒状部材１１２の内部を前後方向にスライド可能なスプール１０４とから構成されている。
【００３７】
スプール１０４は、その逆側端にそれぞれ円筒状ランド１０４ａ，１０４ｂを有している。ランド１０４ａ，１０４ｂは筒状部材１１２内にぴったりと係合しており、各図に示すような零位置に位相器がおかれているときに導入ライン１１１，１１３に対する作動流体の流入および流出を阻止するように、ランド１０４ａ，１０４ｂが配置されている。
【００３８】
導入ライン１１１，１１３に対するスプールの位置は、スプリング１１６およびアクチュエータ１０３によって影響を受ける。導入ラインにおける作動流体は、好ましくエンジンオイルである。
【００３９】
スプール１０４の中央には、中空のチャンバ２０６が配置されている。この中空チャンバは、ベント通路２０８に接続されている。ベント通路２０８は、中空チャンバから半径方向外方において鉛直方向に延びている。
【００４０】
スプール１０４が回転すると、エアよりも重い作動流体は、スプールバルブ１０９の外周、たとえばキャビティ１１４に移動する。スプールバルブ１０９内に存在するエアは、作動流体よりも軽く、中央のチャンバ２０６内に押圧される。作動流体は、供給ライン２１０によってスプールバルブ１０９内に導入されている。
【００４１】
中央のチャンバ２０６内には、チェックバルブ２００およびプラグ１１０が設けられている。プラグ１１０は、チャンバ２０６の端部に配置されており、スプリング１１６に近接配置されている。プラグ１１０は、チャンバ２０６内にぴったりと係合している。
【００４２】
プラグ１１０の逆側に配置されたチェックバルブ（制限装置）２００は、チャンバ２０６から可変カムシャフトタイミングシステムの外部に通じるベント通路２０８へのエアの流れを許容する環状シート２００ａを有している。
【００４３】
ベント通路２０８からシステムのチャンバ２０６へのエアの流れは、シート２００ａ側に弾性的に付勢されたボール２００ｃによって阻止されている。
【００４４】
エンジンが停止しているとき、チェックバルブ２００は閉じられ、ベント通路２０８からの流体の流出を防止する。エンジンの運転中には、チェックバルブ２００は開放され、オイル漏れを最小限に抑えるように流れを著しく妨げる。したがって、チェックバルブ２００は、エアの漏出つまり通気を一方向に許容している。
【００４５】
このようにして、チャンバ２０６内に取り込まれたエアは、ベント通路２０８から放出されて、スプールバルブにおいて、チャンバ内のエアに起因した緩慢な応答性、チャタリングおよび位相角の維持不能などの問題を取り除く。
【００４６】
チェックバルブ２００は、位相器のロックピンの運転に必要な最小圧よりも低い２〜３ｐｓｉの開放圧を有しているのが好ましい。たとえば、可変カムシャフトタイミングシステムのロックピンが６ｐｓｉで解放するのであれば、チェックバルブ２００の開放圧は好ましくは３ｐｓｉであろう。
【００４７】
チェックバルブ２００の開放圧は、ロックピンの解放前にチェックバルブ２００が開いてエアを通気するということを保証する。したがって、エンジンが最初に始動したとき、オイルギャラリ内に取り込まれたエアは、作動流体が位相器を満たしてロックピンの解除に十分な圧力を発生させるまで、チェックバルブ２００から漏出するだろう。
【００４８】
図２は、他の実施態様を示している。スプール１０４中央のチャンバ２０６には、焼結金属製のプラグ３００（制限装置）およびプラグ１１０が設けられている。スプール１０４中央の中空チャンバ２０６は、ベント通路２０８に連結されており、ベント通路２０８は可変カムシャフトタイミングシステムの外部に通じている。
【００４９】
プラグ１１０は、チャンバ２０６の端部に位置しており、スプリング１１６に近接している。プラグ１１０は、チャンバ２０６内にぴったりと係合している。本実施態様による焼結金属製プラグ３００は、前記実施態様のチェックバルブ２００のかわりに用いられている。
【００５０】
焼結金属製プラグ３００は、ベント通路２０８を通ってエアが漏出するのを許容する多孔性部材である。焼結金属製プラグ３００の孔は、作動流体が焼結金属製プラグ３００を通ってベント通路２０８に漏出するのを著しく妨げるほど十分に小さくなっているのが好ましい。
【００５１】
スプール１０４が回転すると、エアよりも重い作動流体は、スプールバルブ１０９の外周、たとえばキャビティ１１４に移動する。スプールバルブ１０９内に存在するエアは、作動流体よりも軽く、中央のチャンバ２０６内に押圧される。
【００５２】
エアは、中央のチャンバ２０６から焼結金属製プラグ３００の孔を通ってベント通路２０８まで移動し、そこで、可変カムシャフトタイミングシステムから通気される。
【００５３】
図３は、中央取付けのスプールバルブのさらに他の通気機構を示している。スプール１０４中央のチャンバ２０６は、曲がりくねった通路のベントプラグ（制限装置）４００と、プラグ１１０とを有している。プラグ１１０は、チャンバ２０６の端部に位置しており、スプリング１１６に近接している。
【００５４】
プラグ１１０は、チャンバ２０６内にぴったりと係合している。プラグ１１０の逆側に配置され、遠回りの道筋の通路を有するベントプラグ４００は、エアがこの通路を通ってベント通路２０８まで流れるのを許容するとともに、作動流体が該通路を通って流れるのを著しく阻害している。
【００５５】
このベントプラグ４００は、ねじ付筒状部材、表面に螺旋溝が形成されたプラスチック製ディスク、または小さな通路が形成されたその他類似の部材でもよい。チャンバ２０６の内部構造の概略が図３に示されている。
【００５６】
スプール１０４が回転すると、エアよりも重い作動流体は、スプールバルブ１０９の外周、たとえばキャビティ１１４に移動する。スプールバルブ１０９内に存在するエアは、作動流体よりも軽く、中央のチャンバ２０６内に押圧される。
【００５７】
エアは、中央のチャンバ２０６からベントプラグ４００の曲がりくねった通路を通ってベント通路２０８まで移動し、そこで、可変カムシャフトタイミングシステムから通気される。
【００５８】
図４は、中央取付けのスプールバルブの別の通気機構を示している。スプールバルブ１０９は、図示しないロータ内の中央に配置されている。スプールバルブ１０９は、円筒状部材１１２と、その中で前後方向にスライド可能なスプール１０４とから構成されている。スプール１０４は、互いに逆側端にそれぞれ円筒状のランド１０４ａ，１０４ｂを有している。
【００５９】
ランド１０４ａ，１０４ｂは円筒状部材１１２内にぴったりと係合しており、図４に示すような零位置に位相器がおかれているときに導入ライン１１１，１１３に対する作動流体の流入および流出を阻止するように、ランド１０４ａ，１０４ｂが配置されている。導入ライン１１１，１１３に対するスプールの位置は、スプリング１１６およびフォースソレノイド１０３によって影響を受ける。
【００６０】
スプール１０４の中央内部には、スプール１０４の中央の全幅を横断する細い通路（制限装置）５１０が形成されている。スプールバルブを通って鉛直方向に延びるのは、ベント通路５２０である。ベント通路５２０は、通路５１０と交差している。
【００６１】
ベント通路５２０は、スプリング１１６付近の領域に作動流体が流入するのを防止するプラグ１１０により、スプール１０４の全長を挿通するのを妨げられている。システム内に存在するエアがスプール中央への通路を有するように、通路５１０は、その直径よりも数千分の一インチ小さいワイヤ５００を含んでいる。
【００６２】
スプール１０４が回転すると、エアよりも重い作動流体は、スプールバルブ１０９の外周、たとえばキャビティ１１４に移動する。スプールバルブ１０９内に存在するエアは、作動流体よりも軽く、ワイヤ５００を含む通路５１０から押し出されてベント通路５２０の側に移動する。エアは、ベント通路５２０からシステム外部に通気される。
【００６３】
なお、各図は、零位置におけるＯＰＡ位相器またはＴＡ位相器の概略を示しているが、上記各実施態様は、当該分野の当業者によって容易にＣＴＡ位相器に適用可能である。
【００６４】
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。
【００６５】
それゆえ、本発明の範囲は、上記記述内容よりもむしろ添付の請求の範囲に示されている。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。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エアの流れの制限装置をチャンバ内に設けるようにしたので、混入したエアの外部への排出を確実に行える位相器を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】エアを通気するためのエア通気機構を備えた可変カムタイミング位相器における中央取付けのスプールバルブの概略構成図である。
【図２】エアを通気するための他のエア通気機構を備えた可変カムタイミング位相器における中央取付けのスプールバルブの概略構成図である。
【図３】エアを通気するためのさらに他のエア通気機構を備えた可変カムタイミング位相器における中央取付けのスプールバルブの概略構成図である。
【図４】エアを通気するための別のエア通気機構を備えた可変カムタイミング位相器における中央取付けのスプールバルブの概略構成図である。
【符号の説明】
１０４：　スプール
１０９：　スプールバルブ
２００：　チェックバルブ（制限装置）
２０６：　チャンバ
２０８：　ベント通路
【図１】
2004028100.tif 000003
【図２】
2004028100.tif 000004
【図３】
2004028100.tif 000005
【図４】
2004028100.tif 000006