(57)【要約】  長手方向に延びるアパーチャ（１４ａ）と、アパーチャに形成された半径方向に延びる長手方向に離間した複数のポート（１４ｂ）とを有する細長い弁本体（１４）を有する流体流れ制御弁（１０）。弁本体（１４）は、隣接する半径方向に延びる２つのポート（１４ｂ）の間に配置されたアンダーカット部分（１４ｃ）を含む。弁本体（１４）の長手方向に延びるアパーチャ（１４ａ）内の弁スプール（１２）は、第１及び第２の端部行程限界の間で移動することができる。弁スプール（１２）は、弁本体（１４）内の弁スプール（１２）の長手方向の位置に応じて弁本体（１４）の選択的な半径方向に延びるポート（１４ｂ）との流体連通のための流体通路（１８）を画定する複数のランド（１２ａ）及び縮径部分（１２ｂ）を有する。長手方向に延びる通路（１２ｃ）及び半径方向に延びる通路（１２ｄ）は、弁スプール（１２）に形成される。半径方向に延びる通路（１２ｄ）は、弁本体（１４）のアンダーカット部分（１４ｃ）との流体連通のために弁スプール（１２）の一方のランド（１２ａ）に終端する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動クランクシャフトに対する被駆動カムシャフトの角度配向を調整するための位相器の膨張可能な流体チャンバの間の加圧流体の流れを制御するための弁（１０）であって、
長手方向に延びるアパーチャ（１４ａ）と、前記アパーチャに形成された半径方向に延びる複数のポート（１４ｂ）とを有する細長い弁本体（１４）であって、隣接する半径方向に延びる２つのポート（１４ｂ）の間に配置された少なくとも１つのアンダーカット部分（１４ｃ）を含む細長い弁本体（１４）と、
第１及び第２の端部行程限界の間で移動するために前記弁本体（１４）の長手方向に延びる前記アパーチャ（１４ａ）内に配置された弁スプール（１２）であって、前記弁スプール（１２）が、前記弁本体（１４）内の前記弁スプール（１２）の長手方向の位置に応じて前記弁本体（１４）の選択的な半径方向に延びるポート（１４ｂ）との流体連通のための流体通路（１８）を画定する複数のランド（１２ａ）及び縮径部分（１２ｂ）を有し、前記弁スプール（１２）が、長手方向に延びる通路（１２ｃ）及び半径方向に延びる通路（１２ｄ）を有し、前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）が、前記弁本体（１４）の前記アンダーカット部分（１４ｃ）との流体連通のために前記弁スプール（１２）のランド（１２ａ）に終端する弁スプール（１２）と、
を備える弁（１０）。
【請求項２】
前記弁スプール（１２）の前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）が前記弁本体（１４）の前記隣接する半径方向に延びるポート（１４ｂ）の一方に対して流体連通して長手方向に位置決めされるときに、前記弁本体（１４）の前記アンダーカット部分（１４ｃ）が、前記弁スプール（１２）の前記長手方向に延びる通路（１２ｃ）を通したベントを可能にする請求項１に記載の弁（１０）。
【請求項３】
前記弁スプール（１２）の前記ランド（１２ａ）が長手方向の長さを有し、前記ランド（１２ａ）に終端する前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）が、前記弁本体（１４）内の前記弁スプール（１２）の前記長手方向の位置に応じて前記弁本体（１４）の隣接する半径方向に延びる前記２つのポート（１４ｂ）のいずれか一方と流体連通することを可能にし、ゼロ位置にあるときに前記弁本体（１４）の隣接する半径方向に延びる前記２つのポート（１４ｂ）のいずれか一方との流体連通から前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）をシールする請求項１に記載の弁（１０）。
【請求項４】
前記弁スプール（１２）の前記長手方向に延びる通路（１２ｃ）が、開口した長手方向端部（１２ｅ）と、前記弁スプール（１２）の縮径部分（１２ｂ）に終端する半径方向に延びる通路（１２ｆ）とを含む請求項１に記載の弁（１０）。
【請求項５】
前記弁本体（１４）に対する前記第１及び第２の端部行程限界の一方に向かって前記弁スプール（１２）を付勢するためのばね（２０）をさらに含む請求項１に記載の弁（１０）。
【請求項６】
前記弁本体（１４）内の前記ばね（２０）に対抗して前記弁スプール（１２）を駆動して長手方向に移動させるためのソレノイドアクチュエータ（１６）をさらに含む請求項５に記載の弁（１０）。
【請求項７】
制御弁（１０）を通して供給された加圧流体の流れにより内燃機関の駆動クランクシャフトに対する被駆動カムシャフトの角度配向を調整するための複数の膨張可能な流体チャンバを有する位相器を含む可変カムシャフトタイミングシステムにおいて、
長手方向に延びるアパーチャ（１４ａ）と、前記アパーチャに形成された半径方向に延びる複数のポート（１４ｂ）とを有する細長い弁本体（１４）であって、隣接する半径方向に延びる２つのポート（１４ｂ）の間に配置された少なくとも１つのアンダーカット部分（１４ｃ）を含む細長い弁本体（１４）と、
第１及び第２の端部行程限界の間で移動するために前記弁本体（１４）の長手方向に延びる前記アパーチャ（１４ａ）内に配置された弁スプール（１２）であって、前記弁スプール（１２）が、前記弁本体（１４）内の前記弁スプール（１２）の長手方向の位置に応じて前記弁本体（１４）の選択的な半径方向に延びるポート（１４ｂ）との流体連通のための流体通路（１８）を画定する複数のランド（１２ａ）及び縮径部分（１２ｂ）を有し、前記弁スプール（１２）が、長手方向に延びる通路（１２ｃ）及び半径方向に延びる通路（１２ｄ）を有し、前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）が、前記弁本体（１４）の前記アンダーカット部分（１４ｃ）との流体連通のために前記弁スプール（１２）のランド（１２ａ）に終端する弁スプール（１２）と、
を備える前記制御弁（１０）の改良。
【請求項８】
前記弁スプール（１２）の前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）が前記弁本体（１４）の前記隣接する半径方向に延びるポート（１４ｂ）の一方に対して流体連通して長手方向に位置決めされるときに、前記弁本体（１４）の前記アンダーカット部分（１４ｃ）が、前記弁スプール（１２）の前記長手方向に延びる通路（１２ｃ）を通したベントを可能にする請求項７に記載の改良。
【請求項９】
前記弁スプール（１２）の前記ランド（１２ａ）が長手方向の長さを有し、前記ランド（１２ａ）に終端する前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）が、前記弁本体（１４）内の前記弁スプール（１２）の前記長手方向の位置に応じて前記弁本体（１４）の隣接する半径方向に延びる前記２つのポート（１４ｂ）のいずれか一方と流体連通することを可能にし、ゼロ位置にあるときに前記弁本体（１４）の隣接する半径方向に延びる前記２つのポート（１４ｂ）のいずれか一方との流体連通から前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）をシールする請求項７に記載の改良。
【請求項１０】
前記弁スプール（１２）の前記長手方向に延びる通路（１２ｃ）が、開口した長手方向端部（１２ｅ）と、前記弁スプール（１２）の縮径部分（１２ｂ）に終端する半径方向に延びる通路（１２ｆ）とを含む請求項７に記載の改良。
【請求項１１】
前記弁本体（１４）に対する前記第１及び第２の端部行程限界の一方に向かって前記弁スプール（１２）を付勢するためのばね（２０）をさらに含む、請求項７に記載の改良。
【請求項１２】
前記弁本体（１４）内の前記ばね（２０）に対抗して前記弁スプール（１２）を駆動して長手方向に移動させるためのソレノイドアクチュエータ（１６）をさらに含む、請求項１１に記載の改良。
【請求項１３】
流体流れ制御弁（１０）であって、
長手方向に延びるアパーチャ（１４ａ）と、前記アパーチャに形成された半径方向に延びる長手方向に離間した複数のポート（１４ｂ）とを有する細長い弁本体（１４）であって、隣接する半径方向に延びる２つのポート（１４ｂ）の間に配置されたアンダーカット部分（１４ｃ）を含む細長い弁本体（１４）と、
第１及び第２の端部行程限界の間で移動するために前記弁本体（１４）の長手方向に延びる前記アパーチャ（１４ａ）内に配置された弁スプール（１２）であって、前記弁スプール（１２）が、前記弁本体（１４）内の前記弁スプール（１２）の長手方向の位置に応じて前記弁本体（１４）の選択的な半径方向に延びるポート（１４ｂ）との流体連通のための流体通路（１８）を画定する複数のランド（１２ａ）及び縮径部分（１２ｂ）を有し、前記弁スプール（１２）が、長手方向に延びる通路（１２ｃ）及び半径方向に延びる通路（１２ｄ）を有し、前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）が、前記弁本体（１４）の前記アンダーカット部分（１４ｃ）との流体連通のために前記弁スプール（１２）の一方のランド（１２ａ）に終端する弁スプール（１２）と、
を備える流体流れ制御弁（１０）。
【請求項１４】
前記弁スプール（１２）の前記ランド（１２ａ）をさらに備え、前記弁スプール（１２）の前記ランド（１２ａ）が長手方向の長さを有し、前記ランド（１２ａ）に終端する前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）が、前記弁本体（１４）内の前記弁スプール（１２）の前記長手方向の位置に応じて前記弁本体（１４）の隣接する半径方向に延びる前記２つのポート（１４ｂ）のいずれか一方と流体連通することを可能にし、ゼロ位置にあるときに前記弁本体（１４）の隣接する半径方向に延びる前記２つのポート（１４ｂ）のいずれか一方との流体連通から前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）をシールする請求項１３に記載の弁（１０）。
【請求項１５】
前記弁本体（１４）の前記アンダーカット部分（１４ｃ）をさらに備え、前記弁スプール（１２）の前記半径方向に延びる通路（１２ｄ）が前記弁本体（１４）の前記隣接する半径方向に延びるポート（１４ｂ）の一方に対して流体連通して長手方向に位置決めされるときに、前記弁本体（１４）の前記アンダーカット部分（１４ｃ）が、前記弁スプール（１２）の前記長手方向に延びる通路（１２ｃ）を通したベントを可能にする請求項１３に記載の弁（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムシャフトの制御及び操作を可能にする位相器チャンバの間の流体流れの制御、より詳細には、ポート構造がオイル流を制御するためにハウジング及び軸受内に配置される場合の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ）システム用の制御弁は、一般に知られている。例えば、米国特許第７，８４１，３１０号明細書、米国特許第７，５８４，７２８号明細書、米国特許第６，９４１，９１３号明細書、米国特許第６，３７４，７８７号明細書、米国特許第６，２４７，４３４号明細書、及び米国特許第５，４９７，７３８号明細書を参照されたい。差し迫った現実性としてより小さいエンジン及びより厳しい燃料経済の要件のため、今や重量が、多くの自動車製造業者によって過敏にとらえられており、新しいかつ有望な技術の開発が必要とされる。これらの必要性を満たすために、パッケージ長さがより短くかつ重量を低減した制御弁を提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
ベントスプール弁が一体化された５方向オイル制御弁（ＯＣＶ）は、液圧制御装置である。この技術は、本質的に基本的なものであり、多くの分野にわたって適用可能であるが、主に自動車用途に使用される。
【０００４】
ＯＣＶは、位相器チャンバの間のオイルを制御し、カムシャフトの制御及び操作を可能にする。この特定の５方向ＯＣＶは、スプール弁を通した特異なポート構造のベントのため、さもなければ多数の弁が必要とされるであろうものを１つの弁によって達成する。この構造は、現在の自動車のサブシステム内への一体化を可能にしつつ、実際的かつ実行可能な製造性及び組立を可能にする。スプール弁を通した特異なポート構造のベントなしには、弁は、比較的並外れて長くなるであろう。
【０００５】
ベントスプール弁の構想は、開示した構造によりパッケージの短縮及び重量の低減が得られる点で、他のものに対して明確な利点を有する。エンジンの小型化及び燃料経済要件の厳正化の差し迫った現実のため、今や重量が、多くの自動車製造業者によって過敏にとらえられており、新しいかつ有望な技術の開発が必要とされる。
【０００６】
本発明の他の用途は、本発明を実施するために考慮された最善の様式の以下の説明を添付図面と関連して読み取られるとき、当業者に明らかになるであろう。
【０００７】
本明細書の説明は添付図面を参照し、ここで、同様の参照番号は複数の図面を通して同様の部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ハウジング及び軸受内のポート位置を示すソレノイド作動のオイル制御弁（ＯＣＶ）の断面図である。
【図２】図１のアンダーカットベント構造の詳細断面図である。
【図３】図１のアンダーカットベントスプール弁の詳細断面図である。
【図４】図１のオイル制御弁の液圧部分の詳細断面図である。
【図５】従来技術のアクチュエータの断面図であり、図１〜図４のアクチュエータの改良された構成と比較した場合、適切な機能のためにオイル制御弁のより長い液圧長さが必要であることを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
内燃機関の可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ）位相器は、内燃機関の駆動クランクシャフトに対して被駆動カムシャフトの角度配向を調整するための駆動ステータと被駆動ロータとの間の流体結合を規定する膨張可能な複数の流体チャンバを含む。オイル制御弁（ＯＣＶ）１０は、弁本体１４に対する弁スプール１２の長手方向位置に応答して、膨張可能な流体チャンバ内への及びそこからの液圧オイルのような加圧流体の流れを制御する。弁スプール１２は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）からの信号に応答して、ソレノイド作動のアクチュエータ１６のようなアクチュエータによって駆動される。
【００１０】
次に図１〜図４を参照すると、流体制御弁１０は、長手方向に延びるアパーチャ１４ａと、その中に形成された半径方向に延びる複数のポート１４ｂとを有する細長い弁本体１４を含む。弁本体１４は、隣接する半径方向に延びる２つのポート１４ｂの間に配置された少なくとも１つのアンダーカット部分１４ｃを含む。弁スプール１２は、第１及び第２の端部行程限界（ｅｎｄ  ｌｉｍｉｔｓ  ｏｆ  ｔｒａｖｅｌ）の間の弁本体１４の長手方向に延びるアパーチャ１４ａ内の往復運動のために配置される。弁スプール１２は、弁本体１４内の弁スプール１２の長手方向位置に応じて、選択的な半径方向に延びるポート１４ｂとの流体連通のための流体通路１８を画定する複数のランド１２ａ及び縮径部分１２ｂを含むことができる。弁スプール１２は、長手方向に延びる通路１２ｃ及び半径方向に延びる通路１２ｄを有する。半径方向に延びる通路１２ｄは、弁本体１４のアンダーカット部分１４ｃとの流体連通のために弁スプールのランド１２ａに終端する。
【００１１】
弁本体１４のアンダーカット部分１４ｃは、弁スプール１２が、弁本体１４の隣接する半径方向に延びるポート１４ｂの一方に対して流体連通して長手方向に位置決めされるときに、弁スプール１２の長手方向に延びる通路１２ｃを通した流体のベントを可能にする。弁スプール１２のランド１２ａは、十分なサイズの長手方向の長さを有し、ランド１２ａに終端する少なくとも一方の半径方向に延びる通路１２ｄが、弁本体１４内の弁スプール１２の長手方向の位置に応じて弁本体１４の隣接する半径方向に延びる２つのポートのいずれか一方と流体連通することを可能にする。弁スプール１２の長手方向に延びる通路１２ｃは、開口した長手方向端部１２ｅと、弁スプール１２の縮径部分１２ｂに終端する半径方向に延びる通路１２ｆとを含むことができる。
【００１２】
ばね２０は、弁本体１４に対する第１及び第２の端部行程限界の一方に向かって弁スプール１２を付勢する。ソレノイドアクチュエータ１６は、弁スプール１２を駆動して、ばね２０の勢いに対抗して弁本体１４内で長手方向に移動させる。
【００１３】
動作時、弁本体１４及び弁スプール１２は、ベントスプール１２が一体化された５方向制御弁１０を画定する。弁スプール１２は、図２に最善に示されているように弁本体のアンダーカット部分１４ｃに対して３つの位置に置くことができる。第１に、弁スプール１２は、半径方向に延びる通路１２ｄが弁本体１４のアンダーカット部分１４ｃと流体連通し、また弁本体の隣接する半径方向に延びるポート１４ｂのいずれかとの流体連通からシールされるように、位置決めすることができる。このことは、中立又は非ベントのゼロ位置と称すことができる。第２に、弁スプール１２は、半径方向に延びる通路１２ｄを、弁本体１４のアンダーカット部分１４ｃの右に位置決めされた半径方向に延びるポート１４ｂと流体連通させるために、図２に示したようにゼロ位置から右にシフトさせることができる。これにより、「右側」の半径方向に延びるポート１４ｂと連通する位相器の膨張可能な流体チャンバを、弁スプール１２の長手方向に延びる通路１２ｃを通してベントすることが可能である。第３に、弁スプール１２は、半径方向に延びる通路１２ｄを、弁本体１４のアンダーカット部分１４ｃの左に位置決めされた半径方向に延びるポート１４ｂと流体連通させるために、図２に示した位置から左にシフトさせることができる。これにより、「左側」の半径方向に延びるポート１４ｂと連通する位相器の膨張可能な流体チャンバを、弁スプール１２の長手方向に延びる通路１２ｃを通してベントすることが可能である。
【００１４】
次に図５を参照すると、従来技術のアクチュエータ１０ａが示され、６３．２４ミリメートル（ｍｍ）の長さを有する図１〜図４のアクチュエータの改良された構成と比較した場合、適切な機能のためにオイル制御弁には７０．５５ミリメートル（ｍｍ）のより長い液圧長さが必要であることを示している。これらの寸法は、一例として与えられ、オイル制御弁の開示した構成に関して限定されないことを認識すべきである。
【００１５】
本発明が可変カムシャフトタイミング位相器用の制御弁に関して開示されていることを認識すべきである。しかし、開示した制御弁の構成は、開示した可変カムシャフトタイミング位相器の構成に限定されることなく、他の用途及び他の流体制御システムに適用し得る。制御弁の構成により、ベント通路を制御弁の弁スプール内に一体的に組み込むことによって、必要な機能のために以前に利用可能な寸法からの長手方向寸法の低減が提供される。開示した制御弁の構成により、ベント通路を制御弁の弁スプール内に一体的に組み込むことによって、必要な機能のために以前に利用可能な重量からの重量の低減が提供される。
【００１６】
現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関連して本発明について説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されず、反対に、添付した特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる様々な修正形態及び均等の構成を包含するように意図され、その範囲は、法律の下に許容されるようなすべての修正形態及び均等の構造を包含するように最も広義な解釈に準じるべきであることを理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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