(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンの広い作動範囲にわたって効果的に調整可能とする。【解決手段】可変カム軸タイミング装置は、流体を１つの作用チャンバー１０２、１０３から他の作用チャンバーに伝達するためにカム軸トルクエネルギーによって発生する圧力を用いて作動することができ、または１つの作用チャンバーを充填することと同時に対向する作用チャンバーの中の内容物を排出させるために外部流体の圧力源を通じて作動することができ、または両モードを同時に用いて作動することができる。可変カム軸タイミング装置のモードは制御弁１０９の位置によって定められる。ロックピン１４７は前記作用チャンバーのいずれか１つの流体によって制御される。【選択図】図１
2017048793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用可変カムタイミングフェーザであって、駆動力を受けるための外周を有するハウジングアセンブリ、および少なくとも１つのベーンを有するロータアセンブリを含み、ロータアセンブリはカム軸に連結するようにハウジング内部で同軸に配置され、前記ハウジングアセンブリおよびロータアセンブリは、少なくとも１つのベーンチャンバーを形成し、該ベーンチャンバーはベーンによって互いに対向する第１チャンバーと第２チャンバーに分離され、ベーンチャンバー内のベーンは、流体が前記第１チャンバーまたは第２チャンバーに供給されるとき、ハウジングアセンブリとロータアセンブリの相対的な角度位置をシフトさせる作用をし、
前記フェーザは、
流体入力部からの流体を、第１チャンバーライン、第２チャンバーライン、前記流体入力部に連結されている供給ライン、およびサンプに繋がる少なくとも１つの排出路を通じて第１チャンバーと第２チャンバーに導き、またこれらのチャンバーから導くための制御弁を含み、
前記制御弁は、
複数のポートを有する中空のスリーブであって、これらのポートの中の少なくとも２つは凹部によって連結されている中空のスリーブ、および
前記中空のスリーブの内部に収容されるスプールを含み、
前記スプールは、
前記中空のスリーブの複数のポートを選択的に遮断するための複数のランド、
前記スプールの内部に位置する中央通路、
前記スプールの内部に位置する入口中央通路、
前記中央通路の内部に収容され、該中央通路を通じる第１チャンバーと第２チャンバーとの間の流体の流れを制限する再循環逆止め弁、および
前記入口中央通路の内部に収容され、流体入力部からの流体が第１および第２チャンバーに流れることを許容し、またカムトルクの逆転中に第１および第２チャンバーから流体入力部への流れを防止する入口逆止め弁を含み、
前記制御弁は、前記フェーザが制御弁の制御下で複数のモードで作動する位置の間で動くことができ、
前記モードは、
ベーンを第１方向に動かせるためにカムトルクおよびねじり補助油圧を用いる第１モードであって、第１チャンバーからの流体は排出路を通じて凹部から前記サンプに排出され、流体は第２チャンバーから排出されて再循環逆止め弁を通じて第１チャンバーに再循環され、また流体が流体入力部からスプールの入口逆止め弁を通じて前記チャンバーのいずれかに供給される第１モード、
ベーンを第１方向に動かせるためにカムトルクを用いる第２モードであって、流体はスプールの再循環逆止め弁を通じて第１および第２チャンバーとの間で再循環され、補給流体が流体入力部からスプールの入口逆止め弁を通じて第１チャンバーに供給される第２モード、
前記フェーザを所定の位置に維持させるための第３モードであって、流体が流体入力部からスプールの入口逆止め弁を通じて第１および第２チャンバーに導かれる第３モード、
ベーンを第２方向に動かせるためにカムトルクを用いる第４モードであって、流体がスプールの再循環逆止め弁を通じて第１および第２チャンバーとの間で再循環され、補給流体が流体入力部からスプールの入口逆止め弁を通じて第２チャンバーに供給される第４モード、および
ベーンを第２方向に動かせるためにカムトルクおよびねじり補助油圧を用いる第５モードであって、第１チャンバーからの流体が排出路を通じて凹部からサンプに排出され、また排出される流体は再循環逆止め弁を通じて第２チャンバーに再循環され、また流体が流体入力部からスプールの入口逆止め弁を通じて第２チャンバーに供給される第５モードを含む、内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項２】
前記制御弁は、前記スリーブとスプールを収容するためのボアを有する中空のセンターボルトをさらに含む、請求項１に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項３】
前記凹部とセンターボルトのボアは、スリーブのポートの間に位置し、前記サンプに繋がる排出路を形成する、請求項２に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項４】
前記再循環逆止め弁はプレート、プラグ、およびスプリングを含み、該スプリングの第１端部は前記プレートに接触し、第２端部は前記プラグに接触する、請求項１に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項５】
前記入口逆止め弁はプレート、プラグ、およびスプリングを含み、該スプリングの第１端部は前記プレートに接触し、第２端部は前記プラグに接触する、請求項１に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項６】
前記第２モード、第３モード、および第４モードにおいて前記スプールランドとスリーブとの間のインタフェースは、前記サンプへの流体の流れを遮断する、請求項１に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項７】
前記ロータアセンブリまたはハウジングアセンブリに摺動可能に位置するロックピンをさらに含み、該ロックピンは第１チャンバーまたは第２チャンバーに供給される流体によって、一端部が凹部と係合してハウジングアセンブリとロータアセンブリの相対的な角度位置をロックさせるロック位置から前記一端部が凹部と係合しないロック解除位置に動くことができ、
前記制御弁が第１モードのための位置にあるとき、前記ロックピンはロック位置に動き、
前記制御弁が第１モードのための位置にないとき、前記ロックピンはロック解除位置に動く、請求項１に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項８】
前記第１チャンバーは進角チャンバーであり、第２チャンバーは遅角チャンバーである、請求項１に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項９】
前記第１チャンバーは遅角チャンバーであり、第２チャンバーは進角チャンバーである、請求項１に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項１０】
内燃機関用可変カムタイミングフェーザであって、駆動力を受けるための外周を有するハウジングアセンブリ、および少なくとも１つのベーンを有するロータアセンブリを含み、ロータアセンブリはカム軸に連結するようにハウジング内部で同軸に配置され、前記ハウジングアセンブリおよびロータアセンブリは少なくとも１つのベーンチャンバーを形成し、該ベーンチャンバーはベーンによって互いに対向する第１チャンバーと第２チャンバーに分離され、ベーンチャンバー内のベーンは、流体が第１チャンバーまたは第２チャンバーに供給されるとき、ハウジングアセンブリとロータアセンブリの相対的な角度位置をシフトさせる作用をし、
前記フェーザは、
流体入力部からの流体を第１チャンバーライン、第２チャンバーライン、および前記流体入力部に連結されている供給ラインを通じて第１チャンバーと第２チャンバーに導き、またこれらのチャンバーから導くための制御弁を含み、
前記制御弁は、
複数のポートを有する中空のスリーブとして、これらのポートの中の少なくとも２つは第１凹部によって連結されており、少なくとも２つの他のポートは第２凹部によって連結されている中空のスリーブ、および
前記中空のスリーブの内部に収容されるスプールを含み、
前記スプールは、
前記中空のスリーブの複数のポートを選択的に遮断するための複数のランド、
前記スプールの内部に位置する作用中央通路、
前記スプールの内部に位置する入口中央通路、
前記作用中央通路の内部に収容され、該作用中央通路を通じる第１チャンバーと第２チャンバーとの間の流体の流れを制限する再循環逆止め弁、および
前記入口中央通路の内部に収容され、流体入力部からの流体が第１および第２チャンバーに流れることを許容し、またカムトルクの逆転中に第１および第２チャンバーから流体入力部への流れを防止する入口逆止め弁を含み、
前記制御弁は、前記フェーザが制御弁の制御下で複数のモードで作動する位置の間で動くことができ、
前記モードは、
ベーンを第１方向に動かせるためにカムトルクを用いる第１モードであって、第１チャンバーからの流体が再循環逆止め弁を通じて第２チャンバーに再循環される第１モード、
ベーンを第２方向に動かせるためにカムトルクを用いる第２モードであって、第２チャンバーからの流体が再循環逆止め弁を通じて第１チャンバーに再循環される第２モード、および
前記フェーザを所定の位置に維持させるための第３モードであって、流体が流体入力部からスプールの入口逆止め弁を通じて第１および第２チャンバーに導かれる第３モードを含み、
前記第１モードおよび第２モードで、補給流体が流体入力部からスプールの入口逆止め弁を通じて第１チャンバーまたは第２チャンバーのいずれかに供給され、
前記第３モードでは、補給流体が流体入力部からスプールの入口逆止め弁を通じて第１チャンバーと第２チャンバーの両方に供給される、内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項１１】
前記制御弁は、前記スリーブとスプールを収容するためのボアを有する中空のセンターボルトをさらに含む、請求項１０に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項１２】
前記第１凹部とセンターボルトのボアはロックピンと流体連通する通路を形成する、請求項１１に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項１３】
前記ロックピンは、前記ロータアセンブリまたはハウジングアセンブリに摺動可能に位置し、ロックピンは前記流体入力部からの流体によって、一端部が凹部と係合してハウジングアセンブリとロータアセンブリの相対的な角度位置をロックさせるロック位置から前記一端部が凹部と係合しないロック解除位置に動くことができ、
前記制御弁が第１モードのための位置にあるとき、前記ロックピンはロック位置に動き、
前記制御弁が第１モードのための位置にないとき、前記ロックピンはロック解除位置に動く、請求項１２に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項１４】
前記再循環逆止め弁はプレート、プラグ、およびスプリングを含み、該スプリングの第１端部は前記プレートに取り付けられており、第２端部は前記プラグに取り付けられている、請求項１０に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項１５】
前記入口逆止め弁は、ボール、プラグ、およびスプリングを含み、該スプリングの第１端部は前記ボールに取り付けられており、第２端部は前記プラグに取り付けられており、前記ボールは入口通路に連結されている通路を通じる流体の流れを遮断する、請求項１０に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項１６】
前記ロータアセンブリまたはハウジングアセンブリに摺動可能に位置するロックピンをさらに含み、該ロックピンは流体入力部によって供給される流体によって、一端部が凹部と係合してハウジングアセンブリとロータアセンブリの相対的な角度位置をロックさせるロック位置から前記一端部が凹部と係合しないロック解除位置に動くことができ、
前記制御弁が第１モードのための位置にあるとき、前記ロックピンはロック位置に動き、
前記制御弁が第１モードのための位置にないとき、前記ロックピンはロック解除位置に動く、請求項１０に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項１７】
前記第１チャンバーは進角チャンバーであり、第２チャンバーは遅角チャンバーである、請求項１０に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【請求項１８】
前記第１チャンバーは遅角チャンバーであり、第２チャンバーは進角チャンバーである、請求項１０に記載の内燃機関用可変カムタイミングフェーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変カムタイミングフェーザの分野に関する。より具体的には、本発明はマルチモード可変カムタイミングフェーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
カム軸トルク作動式の可変カム軸タイミング装置が必要とする流体の量が少ないため、弁タイミング装置を調整するためにカム軸トルクエネルギーを用いる可変カム軸タイミング装置フェーザを作動させることが好ましいことが明らかになった。しかし、全てのエンジンがエンジン全体の作動範囲にわたって可変カム軸タイミング装置を効果的に調整するために十分なカム軸トルクエネルギーを提供するものではない。
【０００３】
ＢｏｒｇＷａｒｎｅｒのＵＳ６，４５３，８５９には、フェーザを動かすためにカムトルクおよび油圧を用いるフェーザが開示されている。該フェーザは流体を進角ポートまたは遅角ポートで再循環させる単一の再循環逆止め弁を有している。該単一の再循環逆止め弁は制御弁の下流に位置し、進角チャンバーと遅角チャンバーに直接連結されてはいない。
【０００４】
ＨｉｌｉｔｅのＵＳ７，９４６，２６６には、フェーザを動かすためにカムトルクおよび圧力を用いる他のフェーザが開示されている。該フェーザは、排出流体が制御弁に入る前の位置にあるかまたは該制御弁の上流の位置にある２つの再循環逆止め弁を有している。各セットのチャンバー（進角チャンバーと遅角チャンバー）に対して１つの再循環逆止め弁が必要となる。
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態において、可変カム軸タイミング装置は、流体を１つの作用チャンバーから他の作用チャンバーに伝達するためにカム軸トルクエネルギーによって発生する圧力を用いて作動することができ、または１つの作用チャンバーを充填すると同時に対向する作用チャンバーの中の内容物を排出させるために外部流体の圧力源を通じて作動することもでき、または両モードを同時に用いて作動することもできる。可変カム軸タイミング装置のモードは制御弁の位置によって定められる。この実施形態において、ロックピンは前記作用チャンバーのいずれか１つの流体によって制御される。
【０００６】
他の実施形態において、可変カム軸タイミング装置は、流体を１つの作用チャンバーから他の作用チャンバーに伝達するためにカム軸トルクエネルギーを用いて再循環中に供給部から補給流体を選択的に受けるようになる。この実施形態において、ロックピンはスプール位置によって制御される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１状態またはモードで作動する可変カムタイミングフェーザを概略的で示す。
【図２】図２は、第２状態またはモードで作動する可変カムタイミングフェーザを概略的で示す。
【図３】図３は、第３状態またはモードで作動する可変カムタイミングフェーザを概略的で示す。
【図４】図４は、第４状態またはモードで作動する可変カムタイミングフェーザを概略的で示す。
【図５】図５は、第５状態またはモードで作動する可変カムタイミングフェーザを概略的で示す。
【図６】図６は、第１モードで作動するフェーザの制御弁の拡大図を示す。
【図７】図７は、第２モードで作動するフェーザの制御弁の拡大図を示す。
【図８】図８は、第３モードで作動するフェーザの制御弁の拡大図を示す。
【図９】図９は、第４モードで作動するフェーザの制御弁の拡大図を示す。
【図１０】図１０は、第５モードで作動するフェーザの制御弁の拡大図を示す。
【図１１】図１１は、第１モードで作動する代案的な実施形態の可変カムタイミングフェーザを概略的で示す。
【図１２】図１２は、第２モードで作動する代案的な実施形態の可変カムタイミングフェーザを概略的で示す。
【図１３】図１３は、第３モードで作動する代案的な実施形態の可変カムタイミングフェーザを概略的で示す。
【図１４】図１４は、第１モードで作動する図１１のフェーザの制御弁の拡大図を示す。
【図１５】図１５は、第２モードで作動する図１２のフェーザの制御弁の拡大図を示す。
【図１６】図１６は、第３モードで作動する図１３のフェーザの制御弁の拡大図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の一実施形態において、制御弁は作用チャンバーから排出される流体を、フェーザの内部にある再循環逆止め弁を通じて他のチャンバーに繋がる経路に導くかまたは流体をタンクまたはサンプに排出させる経路に導くかまたはこの両方を同時に行うことができる。
【０００９】
本発明では、単一の再循環逆止め弁および単一の入口逆止め弁を用いてマルチモードを達成する。また、再循環逆止め弁および入口逆止め弁は制御弁の内部に位置し、従って半径方向のパッケージサイズを減らすことができる。
【００１０】
単一の入口逆止め弁および単一の再循環逆止め弁は、同種類の逆止め弁（プレート型、ボール型またはディスク型）であってもよく、互いに異なる種類の逆止め弁であってもよい。
【００１１】
内燃機関は、エンジン性能改善または排気ガス減少のためにカム軸とクランク軸との間の相対的なタイミングを変化させる様々な機構を用いている。これらの可変カム軸タイミング（ＶＣＴ）機構の大部分はエンジンカム軸（または多重カム軸エンジンでは複数のカム軸）上にある１つ以上の「ベーンフェーザ」を用いる。図に示すように、ベーンフェーザは１つ以上のベーン１０４を有するロータアセンブリ１０５を有し、該ロータアセンブリはカム軸の端部に装着されてハウジングアセンブリ１００によって囲まれ、該ハウジングアセンブリはベーンが嵌められるベーンチャンバーを有している。前記ベーン１０４がハウジングアセンブリ１００に装着され、チャンバーはロータアセンブリ１０５内にあることも可能である。ハウジングの外周１０１は、一般的にクランク軸から、または可能であればマルチカムのエンジンにある他のカム軸からチェーン、ベルトまたはギアを通じて駆動力を受けるスプロケット、プーリーまたはギアを形成する。
【００１２】
前記フェーザのハウジングアセンブリ１００は駆動力を受けるための外周１０１を有している。ロータアセンブリ１０５はカム軸（図示せず）に連結されてハウジングアセンブリ１００内部で同軸に配置される。ロータアセンブリ１０５はベーン１０４を有し、該ベーンはハウジングアセンブリ１００とロータアセンブリ１０５との間に形成されるチャンバーを進角チャンバー１０２と遅角チャンバー１０３に分離する。ベーン１０４はハウジングアセンブリ１００とロータアセンブリ１０５の相対的な角度位置をシフトするために回転することができる。ただ１つの進角チャンバーと遅角チャンバーが示されているが、複数のチャンバーがあってもよい。さらに、フェーザの少なくとも１セットの進角チャンバーと遅角チャンバーが作用するかまたは流体を積極的に収容するかまたは排出させてベーン１０４を動かす。
【００１３】
ロックピンアセンブリ１４５はフェーザの内部にある。ロックピン１４７はロータアセンブリ１０５内にあるボア内に摺動可能に収容され、スプリング１４８によってハウジングアセンブリ１００内にある凹部１４６の方に付勢されて該凹部の中に嵌められる端部を有している。代案的に、ロックピン１４７はハウジングアセンブリ１００に収容されてもよく、またはスプリング１４８によってロータアセンブリ１０５内にある凹部１４６の方に付勢されてもよい。ロックピン１４７と凹部１４６との係合および係合解除は、遅角チャンバー１０３内の流体とスプール１１１の位置によって制御される。代案的に、ロックピン１４７と凹部１４６との係合および係合解除は、進角チャンバー１０２内の流体とスプール１１１の位置によって制御される。
【００１４】
制御弁１０９、好ましくはスプール弁はスプール１１１を含み、該スプールはセンターボルト１１０のボア１０８内部にあるスリーブ１１４中に摺動可能に収容される円筒状のランド１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、１１１ｅを有する。スリーブ１１４は複数のポート１２５、１２６、１２７、１２９、および前記ポート１２６とポート１２９とを互いに連結する凹部１２８を有する。該凹部１２８はセンターボルト１１０のボア１０８と共に、流体が流れる通路１３９を形成する。
【００１５】
センターボルト１１０は好ましくはカム軸（図示せず）によって収容される。センターボルト１１０は、進角チャンバー１０２に連結されてスリーブ１１４のポート１２５と流体連通するポート１２０、遅角チャンバー１０３に連結されてスリーブ１１４のポート１２６と流体連通するポート１２１、および供給部１４２に連結されてスリーブ１１４のポート１２７と流体連通するポート１２２を有している。
【００１６】
スプール１１１は中央通路を有し、該中央通路は再循環逆止め弁１２４と入口逆止め弁１２３によって作用中央通路１３６および入口中央通路１３５に分割される。再循環逆止め弁１２４はプラグ１４０、プレート１１７、およびスプリング１１６を有し、該スプリング１１６の第１端部はプラグ１４０に接触し、第２端部はプレート１１７に接触する。入口逆止め弁１２３はプラグ１４０、プレート１１９、およびスプリング１１８を有し、該スプリング１１８の第１端部はプラグ１４０に接触し、第２端部はプレート１１９に接触する。前記第１ランド１１１ａと第２ランド１１１ｂとの間には、前記作用中央通路１３６に繋がる開口１３０がある。第２ランド１１１ｂと第３ランド１１１ｃとの間には２つの開口があるが、この開口のいずれか１つの開口１３１は再循環逆止め弁１２４に繋がり、他の開口１３２は入口逆止め弁１２３に繋がる。第３ランド１１１ｃと第４ランド１１１ｄとの間には環状溝１３３がある。第４ランド１１１ｄと第５ランド１１１ｅとの間には、入口中央通路１３５に繋がる開口１３４がある。
【００１７】
前記スプール１１１の一端部はスプリング１１５に接触し、該スプールの反対側の端部はパルス幅変調可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１０７に接触する。該ソレノイド１０７も電流または電圧を変化させて或いは適用可能な他の方法によって線形的に制御されてもよい。加えて、スプール１１１の反対側の端部はモータまたは他のアクチュエータに接触してその影響を受けることがある。
【００１８】
制御弁１０９の位置は、前記可変力ソレノイド１０７のデューティサイクルを制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１０６によって制御される。該ＥＣＵ１０６は好ましくはエンジンを制御するための様々な計算過程を行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）、メモリ、およびデータを外部装置およびセンサと交換するのに用いられる入出力ポートを含む。
【００１９】
スプール１１１の位置はスプリング１１５およびＥＣＵ１０６によって制御されるソレノイド１０７の影響を受ける。前記フェーザの制御に対する追加的な詳細内容は、以下で詳しく論議される。スプール１１１の位置によって、フェーザのモードまたは状態が制御され、かつロックピン１４７が係合されるかまたは係合解除されるかが制御される。制御弁１０９は５つのモードを有している。第１モードにおいて、ベーン１０４がカムトルク作動およびねじり補助の両方によって進角方向に動くようにスプール１１１が位置する。第２モードにおいて、ベーン１０４がカムトルクによって進角方向に作動するようにスプール１１１が位置する。第３モードにおいて、ベーン１０４位置が維持されるようにスプール１１１が位置する。第４モードにおいて、ベーン１０４がカムトルクによって遅角方向に動くようにスプール１１１が位置し、また、第５モードにおいては、ベーン１０４がカムトルク作動およびねじり補助の両方によって遅角方向に動くようにスプール１１１が位置する。
【００２０】
フェーザの可変カム軸タイミング（ＶＣＴ）のカムトルク作動は、ベーン１０４を動かすためにエンジン弁の開閉力によりカム軸で生じるトルク逆転を用いる。進角チャンバー１０２および遅角チャンバー１０３は、カム軸（図示せず）での正と負トルクパルスに抵抗するように配置され、代案的にカムトルクによって加圧される。制御弁１０９は所望の運動方向に応じて流体が進角チャンバー１０２から遅角チャンバー１０３またはその反対方向に流れるようにすることにより、フェーザのベーン１０４が動けるようにする。
【００２１】
カム軸トルク作動式（ＣＴＡ）の可変カム軸タイミング（ＶＣＴ）システムの他にも、油圧式のＶＣＴシステムの大部分が２つの原理、すなわち油圧作動（ＯＰＡ）またはねじり補助（ＴＡ）で作動する。油圧作動式のＶＣＴシステムにおいて、オイル制御弁（ＯＣＶ）がエンジンの油圧をＶＣＴフェーザ内の１つの作用チャンバーに導き、同時に、ハウジングアセンブリ、ロータアセンブリおよびベーンで形成された対向する作用チャンバーの中の内容物を排出させる。これにより、ベーンのうちの１つ以上で圧力差が生じ、ＶＣＴフェーザが一方向または他の方向に油圧的に押されるようにする。弁を中立に置くかまたは零の位置に動かすと、ベーンの両側に同一の圧力が作用してフェーザが任意の中間位置に維持される。弁がより早く開くかまたは閉まる方向にフェーザが動くと、該フェーザは進角すると言い、弁がより遅く開くかまたは閉まる方向にフェーザが動くと、該フェーザは遅角すると言う。
【００２２】
ねじり補助（ＴＡ）システムは、カム作動によって起るトルクインパルスのような対向力を招くと、ＶＣＴフェーザが命令を受けたこととは反対方向に動くことを防止するために、１つ以上の逆止め弁を有している点を除いては、ＯＰＡシステムと同様の原理で作動する。
【００２３】
図１〜図１０は、スプール弁位置によるマルチモードＶＣＴフェーザの作動モードを示す。図に示す位置はＶＣＴフェーザが動く方向を規定する。位相制御弁は無限な数の中間位置を有するので、制御弁はＶＣＴフェーザが動く方向を制御するだけでなく、個別のスプール位置によって、ＶＣＴフェーザが位置を変更する速度も制御する。従って、位相制御弁は、さらに無限な数の中間位置で作動でき、図に示す位置に限定されないことが理解されるであろう。
【００２４】
第１モードにおいて、制御弁１０９のスプール１１１は、流体が遅角チャンバー１０３からスプール１１１および該スプール１１１の内部の再循環逆止め弁１２４を通じて進角チャンバー１０２に流れ得る位置に動く。遅角チャンバー１０３からの流体は、またスプール１１１の外に流出されてタンクＴに流れてもよい。供給部Ｓからの流体は、スプール１１１および該スプール１１１の内部の入口逆止め弁１２３を通じて進角チャンバー１０２に流体を供給する。供給部Ｓからの流体がタンクＴに流れることはスプール１１１によって防止される。ロックピン１４７は、凹部１４６と係合するかまたはロックされる。
【００２５】
第２モードにおいて、制御弁１０９のスプール１１１は、流体が遅角チャンバー１０３からスプール１１１および該スプールの内部の再循環逆止め弁１２４を通じて進角チャンバー１０２に流れ得る位置に動く。流体が進角チャンバー１０２から流出することが遮断される。供給部Ｓからの流体は、スプール１１１および該スプール１１１の内部の入口逆止め弁１２３を通じて進角チャンバー１０２にのみ補給流体を供給する。供給部Ｓおよび進角チャンバー１０２からの流体がタンクＴに流れることはスプール１１１によって防止される。ロックピン１４７は、凹部１４６と係合しないかまたはロック解除される。
【００２６】
第３モードにおいて、スプール１１１は流体が進角チャンバー１０２および遅角チャンバー１０３から流出することを遮断する位置に動くが、供給部Ｓからの少量の流体はスプール１１１を通じて進角チャンバー１０２および遅角チャンバー１０３へ入ることが可能である。ロックピン１４７は凹部１４６との係合から解除されるかまたはロック解除される。
【００２７】
第４モードにおいて、スプール１１１は、流体が進角チャンバー１０２からスプール１１１および該スプールの内部の再循環逆止め弁１２４を通じて遅角チャンバー１０３に流れ得る位置に動く。流体が遅角チャンバー１０３から流出することが遮断される。供給部Ｓからの流体は、スプール１１１および該スプール１１１の内部の入口逆止め弁１２３を通して遅角チャンバー１０３に流体を供給する。供給部Ｓからの流体がタンクＴに流れることはスプール１１１によって防止される。ロックピン１４７は、凹部１４６との係合から解除されるかまたはロック解除される。
【００２８】
第５モードにおいて、スプール１１１は、流体が進角チャンバー１０２からスプール１１１および該スプール１１１の内部の再循環逆止め弁１２４を通じて遅角チャンバー１０３に流れ得る位置に動く。進角チャンバー１０２からの流体はまたスプール１１１の外に流出されてタンクＴに流れてもよい。供給部Ｓからの流体は、スプール１１１および該スプール１１１の内部の入口逆止め弁１２３を通じて遅角チャンバー１０３に流体を供給する。供給部Ｓおよび遅角チャンバー１０３からの流体がタンクＴに流れることはスプール１１１によって防止される。ロックピン１４７は、凹部１４６との係合から解除されるかまたはロック解除される。
【００２９】
パルス幅変調可変力ソレノイド１０７のデューティサイクルに基づき、スプール１１１は該ストローク、例えば、０ｍｍストローク、１ｍｍストローク、２．５ｍｍストローク、４ｍｍストローク、および５ｍｍストロークに沿って対応位置に動く。可変力ソレノイド１０７のデューティサイクルは該ストロークに沿った特定の位置に対応するように変化する。
【００３０】
図１および６を参照すると、進角位置に向かって動くフェーザが示されている。進角位置に向かって動くために、ＶＦＳ１０７のデューティサイクルは、スプール１１１のストロークが０ｍｍとなっており、スプリング１１５の力がＶＦＳ１０７の力と平衡を成すまで、スプール１１１はスプリング１１５の力によって動かされる。
【００３１】
カム軸トルクが遅角チャンバー１０３を加圧し、流体が該遅角チャンバー１０３から進角チャンバー１０２の中に入り、ベーン１０４が遅角壁１０３ａに向かって動くようになる。
【００３２】
スプール１１１が第１モードの位置にあるとき、遅角チャンバー１０３または対向するチャンバーからの流体（図６で破線で示されている）がライン１１３を通じて制御弁１０９に流れる。ライン１１３からの流体は、センターボルト１１０のポート１２１およびスリーブ１１４のポート１２６を通じて制御弁１０９の中に流入する。ポート１２６からの流体は、スプールランド１１１ｃとスプールランド１１１ｄとの間の環状溝１３３の周りを流れ、凹部１２８およびスリーブ１１４とセンターボルト１１０との間に形成されている通路１３９に流れる。
【００３３】
前記通路１３９からの流体はタンクＴと進角チャンバー１０２の両方に流れることができる。タンクＴに流れる流体は、通路１３９からスリーブ１１４のポート１２９を通過し、またスプール１１１、スリーブ１１４およびセンターボルト１１０との間に形成されている通路１３７を通じて外に流出される。
【００３４】
前記モードで進角チャンバーまたは作用チャンバー１０２に流れる流体は、通路１３９からスリーブ１１４のポート１２９を通過し、またスプールランド１１１ａとスプールランド１１１ｂとの間の開口１３０を通過して作用中央通路１３６に流れる。遅角チャンバー１０３からの流体がプレート１１７に加える圧力は、再循環逆止め弁１２４のスプリング１１６の力を克服しかつスプールランド１１１ｂとスプールランド１１１ｃとの間の開口１３１および進角チャンバー１０２と流体連通するポート１２５、１２０を通じて進角チャンバー１０２に流出するのに十分な大きさである。
【００３５】
流体は供給部Ｓからも進角チャンバー１０２に供給される。該供給部Ｓは供給ライン１４２を通じてポート１２２、１２７と流体連通する（図６で実線で示されている）。流体はポート１２２、１２７から、スプールランド１１１ｄとスプールランド１１１ｅとの間でスプールに形成されている開口１３４に流れる。該開口１３４からの流体はスプール１１１の入口中央通路１３５に流れる。供給部Ｓからの流体がプレート１１９に加える圧力は、入口逆止め弁１２３のスプリング１１８の力を克服しかつスプールランド１１１ｂとスプールランド１１１ｃとの間の開口１３２および進角チャンバー１０２と流体連通するポート１２５、１２０を通じて進角チャンバー１０２に流出するのに十分な大きさである。
【００３６】
従って、制御弁１０９およびフェーザが前記第１モードにあるとき、カムトルク作動（流体は遅角チャンバー１０３から再循環逆止め弁１２４を通じて進角チャンバー１０２に再循環される）およびねじり補助（供給部Ｓからの流体は入口逆止め弁１２３を通して進角チャンバー１０２に流れ、遅角チャンバーからの流体はタンクＴに排出される）の両方が同時に用いられてベーン１０４を動かす。
【００３７】
遅角チャンバー１０３からの流体は排出されて進角チャンバー１０２に再循環されるので、流体がロックピン１４７に加える圧力は、ロックピンスプリング１４８の力を克服するには十分な大きさではなく、ロックピン１４７は凹部１４６と係合してハウジングアセンブリ１０１をロータアセンブリ１０５に対してロックさせる。
【００３８】
図２は、進角位置に向かって動くフェーザを示し、図７は、制御弁を通過する流体の流れの拡大図を示す。進角位置に向かって動くために、ＶＦＳ１０７のデューティサイクルはスプール１１１のストロークが１ｍｍとなっており、スプリング１１５の力がＶＦＳ１０７の力と平衡を成すまでスプール１１１はＶＦＳ１０７の力によって動かされる。
【００３９】
カム軸トルクが遅角チャンバー１０３を加圧し、流体が該遅角チャンバー１０３から進角チャンバー１０２の中に入り、ベーン１０４が遅角壁１０３ａに向かって動くようになる。
【００４０】
制御弁１０９のスプール１１１が第２モードの位置にあるとき、遅角チャンバー１０３からの流体（図６で破線で示されている）はライン１１３を通じて制御弁１０９に流れる。ライン１１３からの流体はセンターボルト１１０のポート１２１およびスリーブ１１４のポート１２６を通じて制御弁の中に流入する。ポート１２６からの流体は、スプールランド１１１ｃとスプールランド１１１ｄとの間の環状溝１３３の周りを流れ、凹部１２８およびスリーブ１１４とセンターボルト１１０との間に形成されている通路１３９に流れる。通路１３９から流体は進角チャンバー１０２に再循環のみ可能である。第１モードとは異なり、流体がタンクＴに排出されることはスプールランド１１１ａとスリーブ１１４のインタフェース１４１によって防止される。
【００４１】
進角チャンバー１０２に流れる流体は、通路１３９からスリーブ１１４のポート１２９を通過し、またスプールランド１１１ａとスプールランド１１１ｂとの間の開口１３０を通過して作用中央通路１３６に流れる。遅角チャンバー１０３からの流体がプレート１１７に加える圧力は、再循環逆止め弁１２４のスプリング１１６の力を克服しかつスプールランド１１１ｂとスプールランド１１１ｃとの間の開口１１６および進角チャンバー１０２と流体連通するポート１２５、１２０を通じて進角チャンバー１０２に流出するのに十分な大きさである。
【００４２】
また、供給部Ｓからの流体が進角チャンバー１０２に供給されて漏出を補給し、ベーン１０４を動かすのには用いられない。供給部Ｓは供給ライン１４２を通じてポート１２２、１２７と流体連通する（図６で実線で示されている）。流体はポート１２２、１２７から、スプールランド１１１ｄとスプールランド１１１ｅとの間でスプールに形成されている開口１３４に流れる。該開口１３４からの流体はスプール１１１の入口中央通路１３５に流れる。供給部Ｓからの流体がプレート１１９に加える圧力は、入口逆止め弁１２３のスプリング１１８の力を克服しかつスプールランド１１１ｂとスプールランド１１１ｃとの間の開口１１８および進角チャンバー１０２と流体連通するポート１２５、１２０を通じて進角チャンバー１０２に流出するのに十分な大きさである。
【００４３】
従って、制御弁１０９およびフェーザがこの第２モードにあるときは、カムトルク作動（流体は遅角チャンバー１０３から再循環逆止め弁１２４を通じて進角チャンバー１０２に再循環される）のみが用いられてベーン１０４を動かす。流体はシステムから排出されない。供給部から供給される流体は漏出を補給するのに用いられる。カムトルクエネルギーが逆転すると、入口逆止め弁１２３および再循環逆止め弁１２４の両方が、流体が進角チャンバー１０２または作用チャンバーから流出することを防止する。
【００４４】
遅角チャンバー１０３からの流体は排出されて進角チャンバーに再循環され、サンプまたは大気に排出されないので、流体がロックピン１４７に加える圧力は、作動中にロックピンスプリング１４８の力を克服するのに十分な大きさであり、ロックピン１４７は凹部１４６との係合から解除された状態に維持されてロック解除される。
【００４５】
図３は、零の位置にあるフェーザを示し、図８は、制御弁を通過する流体の流れの拡大図を示す。この位置で、可変力ソレノイド１０７のデューティサイクルはスプールのストロークが３ｍｍとなっている。零の位置においては、ＶＦＳ１０７がスプール１１１の一端部に加える力はスプール１１１の反対側の端部に加えられるスプリング１１５の力と同じである。
【００４６】
スプール１１１が第３モードの位置にあるとき、供給部Ｓからの流体はセンターボルト１１０のポート１２２およびスリーブ１１０のポート１２７を通じてスプール１１１の入口中央通路１３５に提供される。該中央通路１３５から補給流体が入口逆止め弁１２３を通じて進角チャンバー１０２と遅角チャンバー１０３に提供される。スプール弁ランド１１１ｂ、１１１ｃは、開口１１６、１１８からポート１２０、１２５、１２６、１２１（進角チャンバー１０２と遅角チャンバー１０３に繋がる）への通路を完全に遮断しているように見えるが、流体が進角チャンバー１０２と遅角チャンバー１０３に流れるようにする小さなアンダーカットまたは隙間がある。
【００４７】
流体は遅角チャンバー１０３にあり、また遅角チャンバー１０３に提供されているので、流体がロックピン１４７に加える圧力は、ロックピンスプリング１４８の力より大きくなり、ロックピン１４７は凹部１４６との係合から解除されてロータアセンブリ１０５がハウジングアセンブリ１０１に対して動けるようになる。
【００４８】
図４は、遅角位置に向かって動くフェーザを示し、図９は、制御弁を通過する流体の流れの拡大図を示す。遅角位置に向かって動くために、ＶＦＳ１０７のデューティサイクルはスプール１１１のストロークが４ｍｍとなっており、スプリング１１５の力がＶＦＳ１１１の力と平衡を成すまでスプール１１１がＶＦＳ１０７の力によって動かされる。
【００４９】
カム軸トルクが遅角チャンバー１０３を加圧し、流体が進角チャンバー１０２から遅角チャンバー１０３の中に入り、ベーン１０４が進角壁１０２ａに向かって動くようになる。
【００５０】
スプール１１１が第４モードの位置にあるとき、進角チャンバー１０２からの流体（図９で破線で示されている）がライン１１２を通じて制御弁１０９に流れる。ライン１１２からの流体はセンターボルト１１０のポート１２０およびスリーブ１１４のポート１２５を通じて制御弁１０９の中に流入する。ポート１２５からの流体はポート１３０を通じて作用中央通路１３６に流れる。進角チャンバー１０２からの流体がプレート１１７に加える圧力は、再循環逆止め弁１２４のスプリング１１６の力を克服しかつスプールランド１１１ｂとスプールランド１１１ｃとの間の開口１１６および遅角チャンバー１０３と流体連通するポート１２６、１２１を通じて遅角チャンバー１０３に流出するのに十分な大きさである。流体は進角チャンバー１０２から遅角チャンバー１０３に再循環のみ可能である。流体がタンクＴに排出されることはスプールランド１１１ａとスリーブ１１４のインタフェース１４１によって防止される。通路１３９の中に流れる流体が遅角チャンバー１０３に到逹することはスプールランド１１１ｃ、１１１ｄによって遮断される。
【００５１】
また、供給部Ｓからの流体が遅角チャンバー１０３に供給されて漏出を補給し、ベーン１０４を動かすのには用いられない。供給部Ｓは供給ライン１４２を通じてポート１２２、１２７と流体連通する（図９で実線で示されている）。流体はポート１２２、１２７から、スプールランド１１１ｄとスプールランド１１１ｅとの間でスプールに形成されている開口１３４に流れる。該開口１３４からの流体はスプール１１１の入口中央通路１３５に流れる。供給部Ｓからの流体がプレート１１９に加える圧力は、入口逆止め弁１２３のスプリング１１８の力を克服しかつスプールランド１１１ｂとスプールランド１１１ｃとの間の開口１１８および遅角チャンバー１０３と流体連通するポート１２６、１２１を通じて遅角チャンバー１０３に流出するのに十分な大きさである。
【００５２】
従って、制御弁１０９およびフェーザがこの第４モードにあるときは、カムトルク作動（流体は進角チャンバー１０２から再循環逆止め弁１２４を通じて遅角チャンバー１０３に再循環される）のみが用いられてベーン１０４を動かす。流体はシステムから排出されない。供給部Ｓから供給される流体は漏出を補給するのに用いられる。カムトルクエネルギーが逆転すると、入口逆止め弁１２３および再循環逆止め弁１２４の両方が流体が遅角チャンバー１０３または作用チャンバーから流出することを防止する。
【００５３】
流体は再循環を通じて進角チャンバーによって遅角チャンバー１０３に供給されているので、流体がロックピン１４７に加える圧力は、ロックピンスプリング１４８の力を克服するのに十分な大きさであり、ロックピン１４７は凹部１４６との係合から解除されてハウジングアセンブリ１０１がロータアセンブリ１０５に対して動けるようになる。
【００５４】
図５は、遅角位置に向かって動くフェーザを示し、図１０は、制御弁を通過する流体の流れの拡大図を示す。遅角位置に向かって動くために、ＶＦＳ１０７のデューティサイクルはスプール１１１のストロークが５ｍｍとなっており、スプリング１１５の力がＶＦＳ１０７の力と平衡を成すまでスプール１１１はスプリング１１５の力によって動かされる。
【００５５】
カム軸トルクが進角チャンバー１０２を加圧し、流体が進角チャンバー１０２から遅角チャンバー１０３に流れ、ベーン１０４が進角壁１０２ａに向かって動くようになる。
【００５６】
スプール１１１が第５モードの位置にあるとき、進角チャンバー１０２または対向するチャンバーからの流体（図１０で破線で示されている）はライン１１２を通じて制御弁１０９に流れる。ライン１１２からの流体はセンターボルト１１０のポート１２０およびスリーブ１１４のポート１２５を通じて制御弁１０９の中に流入する。ポート１２５からの流体はポート１３０を通じて作用中央通路１３６に流れる。進角チャンバー１０２からの流体がプレート１１７に加える圧力は、再循環逆止め弁１２４のスプリング１１６の力を克服しかつスプールランド１１１ｂとスプールランド１１１ｃとの間の開口１１６および遅角チャンバー１０３と流体連通するポート１２６、１２１を通じて遅角チャンバー１０３に流出するのに十分な大きさである。
【００５７】
また、作用中央通路１３６からの流体はスリーブ１１４のポート１２９に繋がる開口１３０を通じて通路１３７に流れることができる。ポート１２９からの流体は通路１３７を通じてタンクＴに流れ、該通路１３７はスプールランド１１１ａとスリーブランド１１１ａとの間に形成される。通路１３９の中に流れる流体が遅角チャンバー１０３に到逹することはスプールランド１１１ｃ、１１１ｄによって遮断される。
【００５８】
また、供給部Ｓからの流体が遅角チャンバー１０３に供給されて漏出を補給し、ベーン１０４を動かすのには用いられない。供給部Ｓは供給ライン１４２を通じてポート１２２、１２７と流体連通する（図９で実線で示されている）。流体はポート１２２、１２７から、スプールランド１１１ｄとスプールランド１１１ｅとの間でスプールに形成されている開口１３４に流れる。該開口１３４からの流体はスプール１１１の入口中央通路１３５に流れる。供給部Ｓからの流体がプレート１１９に加える圧力は、入口逆止め弁１２３のスプリング１１８の力を克服しかつスプールランド１１１ｂとスプールランド１１１ｃとの間の開口１１８および遅角チャンバー１０３と流体連通するポート１２６、１２１を通じて遅角チャンバー１０３に流出するのに十分な大きさである。
【００５９】
従って、制御弁１０９およびフェーザがこの第５モードにあるときは、カムトルク作動（流体は進角チャンバー１０２から再循環逆止め弁１２４を通じて遅角チャンバー１０３に再循環される）およびねじり補助（供給部Ｓからの流体が入口逆止め弁１２３を通して遅角チャンバー１０３に流れ、進角チャンバーからの流体はタンクＴに排出される）の両方が同時に用いられてベーン１０４を動かす。
【００６０】
流体は再循環を通じて進角チャンバー１０２によって遅角チャンバー１０３に供給されているので、流体がロックピン１４７に加える圧力は、ロックピンスプリング１４８の力を克服するのに十分な大きさであり、ロックピン１４７は凹部１４６との係合から解除されてハウジングアセンブリ１０１がロータアセンブリ１０５に対して動けるようになる。
【００６１】
ベーン１０４を動かすためにＴＡおよびＣＴＡの両方を用いるモードで作動することができるフェーザを有することで、該フェーザはＴＡおよびＣＴＡの両方が与える利点を用いることができる。例えば、ＣＴＡは低速で最も効果的であるが、高速では制限された影響を与え、ＴＡは高速で最も効果的である。例えば、４気筒エンジンの場合、フェーザはカムトルク作動のみを用いる第２および第４モードの位置にあってもよく、流体は再循環されるので流体消費は少ない。フェーザは高速で第１および第５モードの位置にあってもよく、これらのモードはカムトルクとねじり補助を用い、それによって高速では油圧がカムトルクエネルギーの損失を補給するだろう。
【００６２】
図１１〜１６は、本発明の代案的な実施形態を示す。この実施形態は、ロックピンは作用チャンバーのいずれとも直接流体連通しないので、図１〜１０の第２、第３および第４モードのみを用い、またロックピンはスプール位置によってロック解除されるかロックされるので、図１〜１０のフェーザとは異なる。第１実施形態の第２、第３および第４モードは、第２実施形態で第１、第２および第３と番号を付け直した。
【００６３】
内燃機関は、エンジン性能改善または排気ガス減少のためにカム軸とクランク軸との間の相対的なタイミングを変化させる様々な機構を用いている。これらの可変カム軸タイミング（ＶＣＴ）機構の大部分はエンジンカム軸（または多重カム軸エンジンでは複数のカム軸）上にある１つ以上の「ベーンフェーザ」を用いる。図に示すように、ベーンフェーザは１つ以上のベーン２０４を有するロータアセンブリ２０５を有し、該ロータアセンブリはカム軸の端部に装着されてハウジングアセンブリ２００によって囲まれ、該ハウジングアセンブリはベーンが嵌められるベーンチャンバーを有している。前記ベーン２０４がハウジングアセンブリ２００に装着され、チャンバーはロータアセンブリ２０５内にあることも可能である。ハウジングの外周２０１は、一般的にクランク軸からまたは可能であればマルチカムのエンジンにある他のカム軸からチェーン、ベルトまたはギアを通じて駆動力を受けるスプロケット、プーリーまたはギアを形成する。
【００６４】
前記フェーザのハウジングアセンブリ２００は駆動力を受けるための外周２０１を有している。ロータアセンブリ２０５はカム軸（図示せず）に連結されてハウジングアセンブリ２００内部で同軸に配置される。ロータアセンブリ２０５はベーン２０４を有し、該ベーンはハウジングアセンブリ２００とロータアセンブリ２０５との間に形成されるチャンバーを進角チャンバー２０２と遅角チャンバー２０３に分離する。ベーン２０４はハウジングアセンブリ２００とロータアセンブリ２０５の相対的な角度位置をシフトするために回転することができる。ただ１つの進角チャンバーと遅角チャンバーが示されているが、複数のチャンバーがあってもよい。さらに、フェーザの少なくとも１セットの進角チャンバーと遅角チャンバーが作用するかまたは流体を積極的に収容するかまたは排出させてベーンを動かす。
【００６５】
制御弁２０９、好ましくはスプール弁はスプール２１１を含み、該スプールはセンターボルト２１０のボア２０８内部にあるスリーブ２１４の中に摺動可能に収容される円筒状のランド２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ、２１１ｅを有する。スリーブ２１４は複数のポート２２５、２２６、２２７、２２９、２５０、２５２、２５４を有し、前記ポート２５２とポート２５４を互いに連結する第１凹部２５６、および前記ポート２２６とポート２２９を互いに連結する第２凹部２２８を有する。第１凹部２５６は流体がロックピンアセンブリ２４５に流れ、またそこから流れるように通路２５７をセンターボルト２１０のボア２０８と一緒に形成する。第２凹部２２８は流体が流れるように通路２３９をセンターボルト２１０のボア２０８と一緒に形成する。
【００６６】
センターボルト２１０は、好ましくはカム軸（図示せず）によって収容される。センターボルト２１０は、進角チャンバー２０２に連結されスリーブ２１４のポート２２５と流体連通するポート２２０、遅角チャンバー２０３に連結されスリーブ２１４のポート２５０と流体連通するポート２２１、および供給部２４２に連結されスリーブ２１４のポート２２７と流体連通するポート２２２、および通路２４４を通じてロックピンアセンブリ２４５に連結されスリーブ２１４のポート２５２と流体連通するポート２６０を有する。
【００６７】
前記スプール２１１は作用中央通路２３６、再循環逆止め弁２２４、および軸入口通路２３４を有し、該軸入口通路は通路２３５を通じて入口逆止め弁２２３と流体連通する。再循環逆止め弁２２４はプラグ２４０、プレート２１７、およびスプリング２１６を有し、該スプリング２１６の第１端部はプラグ２４０に接触し、第２端部はプレート２１７に接触する。入口逆止め弁２２３はプラグ２４０、ボール２１９、およびスプリング２１８を有し、該スプリング２１８の第１端部はプラグ２４０に接触し、第２端部はボール２１９に接触する。第１ランド２１１ａと第２ランド２１１ｂとの間には、前記作用中央通路２３６に繋がる開口２３０がある。第２ランド２１１ｂと第３ランド２１１ｃとの間には、再循環逆止め弁２２４と入口逆止め弁２２３に繋がる開口２３１がある。第３ランド２１１ｃと第４ランド２１１ｄとの間には環状溝２３３がある。第４ランド２１１ｄと第５ランド２１１ｅとの間には、軸入口通路２３４に繋がる開口２５８がある。
【００６８】
前記スプール２１１の一端部はスプリング２１５に接触し、該スプール２１１の反対側の端部はパルス幅変調可変力ソレノイド（ＶＦＳ）２０７に接触する。該ソレノイド２０７も電流または電圧を変化させて或いは適用可能な他の方法によって線形的に制御することができる。加えて、スプール２１１の反対側の端部はモータまたは他のアクチュエータに接触してその影響を受けることがある。
【００６９】
制御弁２０９の位置は、前記可変力ソレノイド２０７のデューティサイクルを制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２０６によって制御される。該ＥＣＵ２０６は、好ましくはエンジンを制御するための様々な計算過程を行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）、メモリ、およびデータを外部装置およびセンサと交換するのに用いられる入出力ポートを含む。
【００７０】
スプール２１１の位置はスプリング２１５およびＥＣＵ２０６によって制御される前記ソレノイド２０７の影響を受ける。前記フェーザの制御に対する追加的な詳細内容は、以下で詳しく論議される。スプール２１１の位置によって、フェーザのモードが制御され、かつロックピン２４７が係合されるかまたは係合解除されるかが制御される。
【００７１】
制御弁２０９は３つのモードを有している。第１モードにおいて、ベーン２０４がカムトルク作動によって進角方向に動くように制御弁２０９のスプール２１１が位置する。第２モードにおいて、ベーン２０４がカムトルク作動によって遅角方向に動くようにスプール２１１が位置する。第３モードにおいては、ベーン２０４位置が維持されるようにスプール２１１が位置する。
【００７２】
ロックピンアセンブリ２４５はフェーザの内部にある。ロックピン２４７はロータアセンブリ２０５内にあるボア内に摺動可能に収容され、スプリング２４８によってハウジングアセンブリ２００にある凹部２４６の方に付勢されて該凹部の中に嵌められる端部を有している。代案的に、ロックピン２４７はハウジングアセンブリ２００に収容されてもよく、またスプリング２４８によってロータアセンブリ２０５内にある凹部２４６の方に付勢されてもよい。ロックピン２４７と凹部２４６の係合および係合解除はスプール２１１のランド２１１ｅによって制御される。
【００７３】
フェーザの可変カム軸タイミング（ＶＣＴ）のカムトルク作動は、ベーン２０４を動かすためにエンジン弁の開閉力によりカム軸で生じるトルク逆転を用いる。進角チャンバー２０２および遅角チャンバー２０３はカム軸（図示せず）での正と負トルクパルスに抵抗するように配置され、代案的にカムトルクによって加圧される。制御弁２０９は所望の運動方向に応じて流体が進角チャンバー２０２から遅角チャンバー２０３またはその反対方向に流れるようにすることにより、フェーザのベーン２０４が動けるようにする。
【００７４】
図１１〜図１６は、スプール弁位置によるマルチモードＶＣＴフェーザの作動モードを示す。図に示す位置はＶＣＴフェーザが動く方向を規定する。位相制御弁は無限な数の中間位置を有するので、制御弁はＶＣＴフェーザが動く方向を制御するだけでなく、個別のスプール位置によって、ＶＣＴフェーザが位置を変更する速度も制御する。従って、位相制御弁はまた無限な数の中間位置で作動することができ、図に示す位置に限定されないことが理解されるであろう。
【００７５】
第１モードにおいて、スプール２１１は、流体が遅角チャンバー２０３からスプール２１１および該スプール２１１内部の再循環逆止め弁２２４を通じて進角チャンバー２０２に流れ得る位置に動く。供給部Ｓからの流体は、単に補給流体用として供給ライン２４２からスプール２１１および該スプール２１１内部の入口逆止め弁２２３を通じて進角チャンバー２０２にのみ流体を供給する。流体が供給部からライン２４４（ロックピン２４５に連結されている）に入ることがスプールランド２１１ｅによって防止されるので、ロックピン２４７は凹部２４６と係合するかまたはロックされる。
【００７６】
第２モードにおいて、スプール２１１は、流体が進角チャンバー２０２からスプール２１１および該スプール２１１内部の再循環逆止め弁２２４を通じて遅角チャンバー２０３に流れ得る位置に動く。供給部Ｓからの流体は、単に補給流体用でスプール２１１および該スプール２１１内部の入口逆止め弁２２３を通じて遅角チャンバー２０３にのみ流体を供給する。ロックピン２４７は凹部２４６と係合から解除されるかまたはロック解除される。
【００７７】
第３モードにおいて、スプール２１１は流体が進角チャンバー２０２および遅角チャンバー２０３から流出することを遮断する位置に動くが、供給部Ｓからの少量の流体はスプール２１１を通じて進角チャンバー２０２および遅角チャンバー２０３に入ることができる。ロックピン２４７は凹部２４６と係合から解除されるかまたはロック解除される。
【００７８】
パルス幅変調可変力ソレノイド２０７のデューティサイクルに基づき、スプール２１１は該ストローク、例えば０ｍｍストローク、２．５ｍｍストローク、および５ｍｍストロークに沿って対応位置に動く。可変力ソレノイド２０７のデューティサイクルは該ストロークに沿った特定の位置に対応するように変化する。
【００７９】
図１１〜図１４を参照すると、進角位置に向かって動くフェーザが示されている。進角位置に向かって動くために、ＶＦＳ２０７のデューティサイクルはスプール２１１のストロークが０ｍｍとなっており、スプリング２１５の力がＶＦＳ２１１の力と平衡を成すまでスプール２１１がスプリング２１５の力によって動かされる。
【００８０】
カム軸トルクが遅角チャンバー２０３を加圧し、流体が該遅角チャンバー２０３から進角チャンバー２０２の中に入り、ベーン２０４が遅角壁２０３ａに向かって動くようになる。
【００８１】
スプールが第１モードの位置にあるとき、遅角チャンバー２０３からの流体（図１４で破線で示されている）がライン２１３を通じて制御弁２０９に流れる。ライン２１３からの流体はセンターボルト２１０のポート２２１およびスリーブ２１４のポート２５０を通じて制御弁の中に流入する。ポート２５０からの流体は、スプールランド２１１ｃとスプールランド２１１ｄとの間の環状溝２３３の周りを流れ、凹部２２８およびスリーブ２１４の凹部２２８とセンターボルト２１０との間に形成されている通路２３９に流れる。通路２３９からの流体は進角チャンバー２０２に再循環のみ可能である。
【００８２】
進角チャンバー２０２に流れる流体は通路２３９からスリーブ２１４のポート２２９およびスプールランド２１１ａとスプールランド２１１ｂとの間の開口２３０を通じて作用中央通路２３６に流れる。遅角チャンバー２０３からの流体がプレート２１７に加える圧力は、再循環逆止め弁２２４のスプリング２１６の力を克服しかつスプールランド２１１ｂとスプールランド２１１ｃとの間の開口２３１および進角チャンバー２０２と流体連通するポート２２５、２２０を通じて進角チャンバー２０２に流出するのに十分な大きさである。
【００８３】
また、供給部Ｓから流体が進角チャンバー２０２にのみ供給されて漏出を補給し、ベーン２０４を動かすのには用いられない。供給部Ｓは供給ライン２４２を通じてポート２２２、２２７と流体連通する（図１４で実線で示されている）。流体はポート２２２、２２７から、スプールランド２１１ｄとスプールランド２１１ｅとの間でスプールに形成されている軸通路２３４と通路２３５に流れる。供給部Ｓからの流体がボール２１９に加える圧力は、入口逆止め弁２２３のスプリング２１８の力を克服しかつスプールランド２１１ｂとスプールランド２１１ｃとの間の開口２３１および進角チャンバー２０２と流体連通するポート２２５、２２０を通じて進角チャンバー２０２に流出するのに十分な大きさである。
【００８４】
従って、制御弁２０９およびフェーザが前記モードにあるときは、カムトルク作動（流体は遅角チャンバー２０３から逆止め弁２２４を通じて進角チャンバー２０２に再循環される）のみが用いられてベーン２０４を動かす。流体はシステムから排出されない。油圧流体が供給部Ｓから作用チャンバー（この場合、進角チャンバー２０２）に提供されて漏出を補給する。カムトルクエネルギーが逆転すると、入口逆止め弁２２３および再循環逆止め弁２２４の両方が、流体が進角チャンバー２０２または作用チャンバーから流出することを防止する。
【００８５】
スプール２１１の位置に基づき、供給部Ｓからの流体がライン２４４に流体を供給することはスプールランド２１１ｅおよびスリーブ２１４によって防止される。ライン２４４からの流体は通路２５７およびセンターボルト２１０の通路２３８を通じて排出されて、サンプ（図示せず）に流れる。ロックピンスプリング２４８の力によってロックピン２４７が動き、それによって該ロックピンが凹部２４６と係合してハウジングアセンブリ２０１をロータアセンブリ２０５に対してロックさせる。
【００８６】
図１２は、遅角位置に向かって動くフェーザを示し、図１５は、制御弁を通過する流体の流れの拡大図を示す。遅角位置に向かって動くために、ＶＦＳ２０７のデューティサイクルはスプール２１１のストロークが５ｍｍとなっており、スプリング２１５の力がＶＦＳ２１１の力と平衡を成すまでスプール２１１がＶＦＳ２０７の力によって動かされる。
【００８７】
カム軸トルクが進角チャンバー２０２を加圧して、流体が進角チャンバー２０２から遅角チャンバー２０３の中に入り、ベーン２０４が進角壁２０２ａに向かって動くようになる。
【００８８】
スプールが第２モードの位置にあるとき、進角チャンバー２０２からの流体（図１５で破線で示されている）がライン２１２を通じて制御弁２０９に流れる。ライン２１２からの流体はセンターボルト２１０のポート２２０およびスリーブ２１４のポート２２５を通じて制御弁２０９の中に流入する。ポート２２５からの流体はスプールランド２１１ａとスプールランド２１１ｂとの間の開口２３０を通じて作用中央通路２３６の中に流入する。進角チャンバー２０２からの流体がプレート２１７に加える圧力は、再循環逆止め弁２２４のスプリング２１６の力を克服しかつスプールランド２１１ｂとスプールランド２１１ｃとの間の開口２３１および遅角チャンバー２０３と流体連通するポート２５０、２２１を通じて遅角チャンバー２０３に流出するのに十分な大きさである。
【００８９】
また、供給部Ｓからの流体が遅角チャンバー２０３にのみ供給されて漏出を補給し、ベーン２０４を動かすのには用いられない。供給部Ｓは供給ライン２４２を通じてポート２２２、２２７と流体連通する（図１５で実線で示されている）。流体はポート２２２、２２７から、スプールランド２１１ｄとスプールランド２１１ｅとの間でスプールに形成されている軸通路２３４と通路２３５に流れる。供給部Ｓからの流体がボール２１９に加える圧力は、入口逆止め弁２２３のスプリング２１８の力を克服しかつスプールランド２１１ｂとスプールランド２１１ｃとの間の開口２３１および遅角チャンバー２０３と流体連通するポート２５０、２２１を通じて遅角チャンバー２０３に流出するのに十分な大きさである。
【００９０】
従って、制御弁２０９およびフェーザが前記モードにあるときは、カムトルク作動（流体は進角チャンバー２０２から逆止め弁２２４を通じて遅角チャンバー２０３に再循環される）のみが用いられてベーン２０４を動かす。流体はシステムから排出されない。油圧流体が供給部Ｓから作用チャンバー（この場合、遅角チャンバー２０３）に提供されて漏出を補給する。カムトルクエネルギーが逆転すると、入口逆止め弁２２３および再循環逆止め弁２２４の両方は、流体が遅角チャンバー２０３または作用チャンバーから流出することを防止する。
【００９１】
スプール２１１の位置に基づき、供給部Ｓからの流体は軸通路２３４を通じてライン２４４に流体を供給する。軸通路２３４からの流体はスプールランド２１１ｄとスプールランド２１１ｅとの間の開口２５８を通じて第１凹部２５６に流れる。流体は、スリーブ２１４の第１凹部２５６およびセンターボルト２１０のボア２０８により形成された通路２５８で流れ、ライン２４４に繋がるポート２５２とポート２６０に流れる。供給部Ｓからの流体の圧力の力はロックピンスプリング２４８の力より大きく、ロックピン２４７を動かし、それによってロックピンは凹部２４６と係合から解除されてハウジングアセンブリ２０１がロータアセンブリ２０５に対して動けるようになる。
【００９２】
図１３は、零の位置にあるフェーザを示し、図１６は、制御弁を通過する流体の流れの拡大図を示す。この位置で、可変力ソレノイド２０７のデューティサイクルはスプールのストロークが２．５ｍｍとなっている。零の位置では、スプール２１１の一端部に加えられるＶＦＳ２０７の力はスプール２１１の反対側の端部に加えられるスプリング２１５の力と同じである。
【００９３】
スプールが第３モードの位置にあるとき、供給部Ｓからの流体は供給ライン２４２を通じてポート２２２、２２７によって進角チャンバー２０２および遅角チャンバー２０３に提供される（図１６で実線で示されている）。流体はポート２２２、２２７から、スプールランド２１１ｄとスプールランド２１１ｅとの間でスプールに形成されている軸通路２３４および通路２３５に流れる。供給部Ｓからの流体がボール２１９に加える圧力は、入口逆止め弁２２３のスプリング２１８の力を克服しかつスプールランド２１１ｂとスプールランド２１１ｃとの間の開口２３１および遅角チャンバー２０３と流体連通するポート２５０、２２１を通じて遅角チャンバー２０３に流出してまた開口２３１およびポート２２５、２２０を通じて進角チャンバー２０２に流出するのに十分な大きさである。
【００９４】
スプール弁ランド２１１ｂ、２１１ｃは開口２３１からポート２２５、２２０、２２１、２５０（進角および遅角チャンバー２０２、２０３に繋がる）への通路を完全に遮断しているように見えるが、流体が進角および遅角チャンバー２０２、２０３に流れるようにする小さなアンダーカットまたは隙間がある。
【００９５】
スプール２１１の位置に基づき、供給部Ｓからの流体は軸通路２３４からライン２４４に流体を供給する。軸通路２３４からの流体はスプールランド２１１ｄとスプールランド２１１ｅとの間の開口２５８を通じて第１凹部２５６に流れる。流体はスリーブ２１４の第１凹部２５６およびセンターボルト２１０のボア２０８により形成された通路２５７で流れ、ライン２４４に繋がるポート２５２、２６０に流れる。供給部Ｓからの流体の圧力の力はロックピンスプリング２４８の力より大きく、ロックピン２４７を動かし、それによってロックピンは凹部２４６と係合から解除されてハウジングアセンブリ２０１がロータアセンブリ２０５に対して動けるようになる。
【００９６】
従って、ここで説明した本発明の実施形態は、単に本発明の原理の適用を例示するものであることを理解すべきである。ここで図示された実施形態の詳細内容に対する参照は、請求の範囲を限定しようとするものではなく、その請求の範囲自体には本発明に本質的なものと考えられる特徴的事項が記載されている。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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