(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変カムシャフトタイミング装置であって、
アドバンスチャンバと、
リタードチャンバと、
前記アドバンスチャンバおよびリタードチャンバと流体連絡するように配置された液圧源と、
前記アドバンスチャンバからリタードチャンバに、または前記リタードチャンバからアドバンスチャンバに流体を送るためのパルス駆動回路と、
当該可変カムシャフトタイミング装置を圧力下の流体に反応して振動させるために、前記液圧源から前記アドバンスチャンバ、または前記液圧源から前記リタードチャンバまで延びるとともに、前記リタードチャンバまたはアドバンスチャンバから油溜めまで流体を排出する圧力駆動回路と、
前記圧力駆動回路の流体排出側に設けられ、前記パルス駆動回路および前記圧力駆動回路を選択的に駆動させるスイッチ手段とを備え、
前記パルス駆動回路または前記圧力駆動回路を用いて当該可変カムシャフトタイミング装置が振動させられており、前記パルス駆動回路または前記圧力駆動回路を用いて、当該可変カムシャフトタイミング装置が、最大アドバンス状態および最大リタード状態の間の任意の位置に維持されている、
ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記パルス駆動回路が、
リタードチャンバ流路（５２）を介して前記リタードチャンバ（２４Ｒ）に流体連絡するとともにアドバンスパルス流路（５４）を介して前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）に流体連絡するリタードバルブ（４６）を有し、前記リタードチャンバ（２４Ｒ）から前記リタードバルブ（４６）を通って前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）に流体を再循環させるためのアドバンスパルス回路と、
アドバンスチャンバ流路（５０）を介して前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）に流体連絡するとともにリタードパルス流路（５６）を介してリタードチャンバ（２４Ｒ）に流体連絡するアドバンスバルブ（４４）を有し、前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）から前記アドバンスバルブ（４４）を通って前記リタードチャンバ（２４Ｒ）に流体を再循環させるためのリタードパルス回路とを備え、
アドバンス方向のトルク脈動が存在しているとき、前記アドバンスパルス回路が駆動されて振動し、当該可変カムタイミング装置を位置決めするとともに、リタード方向のトルク脈動が存在しているとき、前記リタードパルス回路が駆動されて振動し、当該可変カムタイミング装置を位置決めしている、
ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記パルス駆動回路が、
前記アドバンスバルブ（４４）およびリタードバルブ（４６）に流体接続され、前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）および前記リタードチャンバ（２４Ｒ）の各々に流体を供給して流体損失を補うための補充回路を備えている、
ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記圧力駆動回路が、
供給路からアドバンスバルブ（４４）またはリタードバルブ（４６）を通って前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）またはリタードチャンバ（２４Ｒ）まで延設された圧力供給流路と、
前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）から前記アドバンスバルブ（４４）を通り、または前記リタードチャンバ（２４Ｒ）から前記リタードバルブ（４６）を通り、油溜め（３２）に通じる圧力排出流路とから構成されている、
ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記スイッチ手段が、前記圧力駆動回路の前記圧力供給流路および圧力排出流路に流体連絡している排出バルブであって、開放していずれかのチャンバから前記圧力排出流路および排出バルブを通って油溜め（３２）まで流体が流れるのを許容している、
ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング装置。
【請求項６】
請求項５において、
前排出バルブが、当該可変カムシャフトタイミング装置の圧力駆動振動の際に開放されている、
ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記排出バルブが、油圧駆動されるとともに、スプリング（８６）と、当該排出バルブを閉じるように前記スプリング（８６）によって付勢されたピストン（８２）とを有しており、流体が所定の液圧下で前記ピストン（８２）の一方の端部に作用するとともに、前記スプリング（８６）のスプリング力に打ち勝って当該排出バルブを開放して流体の流れを許容しており、前記スプリング（８６）のスプリング力は、液圧が前記所定の液圧よりも低下したときに、前記ピストン（８２）の他方の端部に作用して当該排出バルブを閉塞している、
ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング装置。
【請求項８】
請求項５において、
前記排出バルブが、遠心力により駆動されるとともに、半径方向に配置されたスプリング（２８６）と、前記スプリング（２８６）によって閉じるように付勢された、半径方向に配置されたピストンとを有しており、前記ピストンが半径方向外方に変位することにより、当該可変カムシャフトタイミング装置の所定の回転速度下で前記スプリング（２８６）のスプリング力に打ち勝つようになっている、
ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング装置。
【請求項９】
請求項５において、
前記排出バルブが、電子的に駆動されるとともに、通常閉塞状態のソレノイドバルブ（１９４）を有しており、前記ソレノイドバルブ（１９４）が、電子的信号を受けると開放されるようになっている、
ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング装置。
【請求項１０】
液圧源（３０）に接続された可変カムシャフトタイミング装置のための制御システムであって、
前記制御システムが、
アドバンスチャンバ（２４Ａ）と、
リタードチャンバ（２４Ｒ）と、
前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）およびリタードチャンバ（２４Ｒ）を相互に連結するとともに、当該可変カムシャフトタイミング装置を振動させるためのパルス駆動回路とを備え、
前記パルス駆動回路が、
前記リタードチャンバ（２４Ｒ）からの逆方向の流体の流れを阻止する手段（６０）を有し、脈動下で前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）から前記リタードチャンバ（２４Ｒ）に流体を運搬するリタードパルス手段（５０，４４，５６）と、
前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）からの逆方向の流体の流れを阻止する手段（５８）を有し、脈動下で前記リタードチャンバ（２４Ｒ）から前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）に流体を運搬するアドバンスパルス手段（５２，４６，５４）とを備え、
前記制御システムが、さらに、当該可変カムシャフトタイミング装置を振動させるための圧力駆動回路を備えており、
前記圧力駆動回路が、
前記液圧源（３０）から前記リタードチャンバ（２４Ｒ）に流体を供給するためのリタード圧力供給手段（３４，４６，５２）と、
前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）から前記液圧源（３０）に流体を排出するためのリタード圧力排出手段（５０，４４，６４，８０，３２）と、
前記液圧源から前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）に流体を供給するためのアドバンス圧力供給手段（３４，４４，５０）と、
前記リタードチャンバ（２４Ｒ）から前記液圧源に流体を排出するためのアドバンス圧力排出手段（５２，４６，６６，８０，３２）と、
前記アドバンスチャンバ（２４Ａ）およびリタードチャンバ（２４Ｒ）から前記液圧源に流体が戻るのを阻止する手段（４０，４２）とを備えており、
前記制御システムが、さらに、前記リタード圧力排出手段（６４）および前記アドバンス圧力排出手段（６６）に接続されかつ前記パルス駆動回路および前記圧力駆動回路を選択的に駆動させるスイッチ手段を備えている、
ことを特徴とする制御システム。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記スイッチ手段が、前記パルス駆動回路および圧力駆動回路の双方に流体接続された排出バルブ（８０）を有しており、前記排出バルブが、当該可変カムシャフトタイミング装置の前記圧力駆動による振動の際に開放されている、
ことを特徴とする制御システム。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記排出バルブが、油圧駆動されるとともに、スプリング（８６）と、当該排出バルブを閉じるように前記スプリング（８６）によって付勢されたピストン（８２）とを有しており、流体が所定の液圧下で前記ピストン（８２）の一方の端部に作用するとともに、前記スプリング（８６）のスプリング力に打ち勝って当該排出バルブを開放して流体の流れを許容しており、前記スプリング（８６）のスプリング力は、液圧が前記所定の液圧よりも低下したときに、前記ピストン（８２）の他方の端部に作用して当該排出バルブを閉塞している、
ことを特徴とする制御システム。
【請求項１３】
請求項１１において、
前記排出バルブが、遠心力により駆動されるとともに、半径方向に配置されたスプリング（２８６）と、前記スプリング（２８６）によって閉じるように付勢された、半径方向に配置されたピストンとを有しており、前記ピストンが半径方向外方に変位することにより、当該可変カムシャフトタイミング装置の所定の回転速度下で前記スプリング（２８６）のスプリング力に打ち勝つようになっている、
ことを特徴とする制御システム。
【請求項１４】
請求項１１において、
前記排出バルブが、電子的に駆動されるとともに、通常閉塞状態のソレノイドバルブ（１９４）を有しており、前記ソレノイドバルブ（１９４）が、電子的信号を受けると開放されるようになっている、
ことを特徴とする制御システム。
【請求項１５】
カムシャフト（２６）に取り付けられた可変カムシャフトタイミング装置であって、
前記可変カムシャフトタイミング装置が、
前記カムシャフト（２６）に取り付けられるとともに、前記カムシャフト（２６）に対して回転可能かつ振動不能なハブ（１６）と、
少なくとも一つの流体チャンバ（２４）を限定するよう前記ハブ（    １６）を囲繞するとともに、前記カムシャフト（２６）に対して回転可能かつ振動可能なハウジング（１２）とを備え、
前記ハブ（１６）が、前記少なくとも一つの流体チャンバ（２４）を少なくとも一つのチャンバ（２４Ａ）と少なくとも一つのリタードチャンバ（２４Ｒ）とに分割する少なくとも一つのベーン要素（２２）を有しており、
前記可変カムシャフトタイミング装置が、さらに、
前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（２４Ａ）およびリタードチャンバ（２４Ｒ）に流体接続され、吸入側（３０Ｉ）とその逆側の排出側（３０Ｏ）とを有する液圧源（３０）と、
前記液圧源（３０）の前記排出側（３０Ｏ）に流体接続され、前記液圧源（３０）に流体が戻るのを阻止するための少なくとも一つのチェックバルブ（４０，４２）を有する流体供給流路（３４）と、
前記流体供給流路（３４）に流体接続された供給ポート（４４Ｓ）を有するとともに、前記供給ポート（４４Ｓ）と連絡し得る制御ポート（４４Ｃ）を有し、前記制御ポート（４４Ｃ）と連絡し得る排出ポート（４４Ｅ）を有するアドバンスバルブ（４４）と、
前記アドバンスバルブ（４４）の前記制御ポート（４４Ｃ）に流体接続された一端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（２４Ａ）に流体接続された逆側端を有するアドバンスチャンバ流路（５０）と、
前記流体供給流路（３４）に流体接続された供給ポート（４６Ｓ）を有するとともに、前記供給ポート（４６Ｓ）と連絡し得る制御ポート（４６Ｃ）を有し、前記制御ポート（４６Ｃ）と連絡し得る排出ポート（４６Ｅ）とを有するリタードバルブ（４６）と、
前記リタードバルブ（４６）の前記制御ポート（４６Ｃ）に流体接続された一端を有するとともに、前記少なくとも一つのリタードチャンバ（２４Ｒ）に流体接続された逆側端を有するリタードチャンバ流路（５２）と、
前記アドバンスバルブ（４４）の前記排出ポート（４４Ｅ）に流体接続された一端を有し、前記少なくとも一つのリタードチャンバ（２４Ｒ）に流体接続された逆側端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（２４Ａ）からの流体の流れを許容しかつ前記少なくとも一つのリタードチャンバ（２４Ｒ）からの流体の流れを阻止するためのチェックバルブ（６０）を有するリタードパルス流路（５６）と、
前記リタードバルブ（４６）の前記排出ポート（４６Ｅ）に流体接続された一端を有し、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（２４Ａ）に流体接続された逆側端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（２４Ａ）への流体の流れを許容しかつ前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（２４Ａ）からの流体の流れを阻止するためのチェックバルブ（５８）を有するアドバンスパルス流路（５４）と、
前記アドバンスバルブ（４４）の前記排出ポート（４４Ｅ）に流体接続された一端を有するとともに、逆側端を終端とするリタード排出流路（６４）と、
前記リタードバルブ（４６）の前記排出ポート（４６Ｅ）に流体接続された一端を有するとともに、逆側端を終端とするアドバンス排出流路（６６）と、
前記可変カムシャフトタイミング装置において液圧駆動によるリタードの際に前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（２４Ａ）から流体を排出するために、および、前記可変カムシャフトタイミング装置において液圧駆動によるアドバンスの際に前記少なくとも一つのリタードチャンバから流体を排出するために、前記リタードおよびアドバンス排出流路（６４、６６）の前記逆側端に流体接続された排出バルブ（８０）と、
前記排出バルブ（８０）および前記液圧源の前記吸入側の間に配置されるとともに、前記排出バルブ（８０）および前記液圧源の前記吸入側に流体接続された油溜め（３２）とを備えており、
前記ハブ（１６）が、前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの一方から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの他方への流体脈動に反応して、前記ハウジング（１２）に対して振動可能になっており、
前記ハブ（１６）が、前記液圧源から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの一方への液圧に反応して、前記ハウジング（１２）に対して振動可能になっており、
前記ハブ（１６）が、前記液圧源から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの双方への液圧に反応して、前記ハウジング（１２）に対して所定位置に維持可能になっている、
ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング装置。
【請求項１６】
カムシャフト（２６）に取り付けられた可変カムシャフトタイミング装置であって、
前記可変カムシャフトタイミング装置が、
前記カムシャフト（２６）に取り付けられるとともに、前記カムシャフト（２６）に対して回転可能かつ振動不能なハブ（１６）と、
少なくとも一つの流体チャンバ（２４）を限定するよう前記ハブ（１６）を囲繞するとともに、前記カムシャフト（２６）に対して回転可能かつ振動可能なハウジング（１２）とを備え、
前記ハブ（１６）が、前記少なくとも一つの流体チャンバ（２４）を少なくとも一つのアドバンスチャンバ（２４Ａ）と少なくとも一つのリタードチャンバ（２４Ｒ）とに分割する少なくとも一つのベーン要素（２２）を有しており、
前記可変カムシャフトタイミング装置が、さらに、
前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（１２４Ａ）およびリタードチャンバ（１２４Ｒ）に流体接続され、吸入側（１３０Ｉ）とその逆側の排出側（１３０Ｏ）とを有する液圧源（１３０）と、
前記液圧源の前記排出側（１３０Ｏ）に流体接続され、前記液圧源に流体が戻るのを阻止するための少なくとも一つのチェックバルブ（１４０）を有する流体供給流路（１３４）と、
前記流体供給流路（１３４）に流体接続された供給ポート（１４５Ｓ）を有するとともに、リタード排出ポート（１４５Ｒ）とアドバンス排出ポート（１４５Ａ）とを有するスプールバルブ（１４５）と、
前記スプールバルブ（１４５）の前記アドバンス排出ポート（１４５Ａ）に流体接続された一端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（１２４Ａ）に流体接続された逆側端を有するアドバンスチャンバ流路（１５０）と、
前記スプールバルブ（１４５）の前記リタード排出ポート（１４５Ｒ）に流体接続された一端を有するとともに、前記少なくとも一つのリタードチャンバ（１２４Ｒ）に流体接続された逆側端を有するリタードチャンバ流路（１５２）と、
前記スプールバルブ（１４５）の前記供給ポート（１４５Ｓ）に流体接続された一端を有し、前記少なくとも一つのリタードチャンバ（１２４Ｒ）に流体接続された逆側端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（１２４Ａ）からの流体の流れを許容しかつ前記少なくとも一つのリタードチャンバ（１２４Ｒ）からの流体の流れを阻止するためのチェックバルブ（１６０）を有するリタードパルス流路（１５６）と、
前記スプールバルブ（１４５）の前記供給ポート（１４５Ｓ）に流体接続された一端を有し、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（１２４Ａ）に流体接続された逆側端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（１２４Ａ）への流体の流れを許容しかつ前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（１２４Ａ）からの流体の流れを阻止するためのチェックバルブ（１５８）を有するアドバンスパルス流路（１５４）と、
前記可変カムシャフトタイミング装置において、カムトルク駆動の際にはアドバンスチャンバ（１２４Ａ）またはリタードチャンバ（１２４Ｒ）から流体が排出されないように閉塞状態となってアドバンスチャンバ（１２４Ａ）およびリタードチャンバ（１２４Ｒ）間で流体を移動させるとともに、液圧駆動によるリタードの際および液圧駆動によるアドバンスの際には開放状態となって前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（１２４Ａ）または前記少なくとも一つのリタードチャンバ（１２４Ｒ）から流体を排出するために、前記スプールバルブ（１４５）の前記アドバンスおよびリタード排出ポート（１４５Ａ、１４５Ｒ）に流体接続された排出バルブ（１８０）と、
前記排出バルブ（１８０）および前記液圧源（１３０）の前記吸入側（１３０Ｉ）の間に配置されるとともに、前記排出バルブ（１８０）および前記液圧源（１３０）の前記吸入側（１３０Ｉ）に流体接続された油溜め（１３２）とを備えており、
前記ハブ（１６）が、前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの一方から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの他方への流体脈動に反応して、前記ハウジング（１２）に対して振動可能になっており、
前記ハブ（１６）が、前記液圧源から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの一方への液圧に反応して、前記ハウジング（１２）に対して振動可能になっており、
前記ハブ（１６）が、前記液圧源（１３０）から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの双方への液圧に反応して、前記ハウジング（１２）に対して所定位置に維持可能になっている、
ことを特徴とする可変カムシャフトタイミング装置。
【請求項１７】
請求項８において、
アドバンスチャンバ（２２４Ａ）およびリタードチャンバ（２２４Ｒ）に対する流体の流れを制御するための離間されたランド部を有する軸方向スライド可能なスプールバルブ（２９０）と、
スプールバルブ（２９０）を第１の方向に付勢するよう、スプールバルブ（２９０）の一端に作用するスプリング（２９４）と、
スプールバルブ（２９０）を逆方向に付勢するよう、スプールバルブ（２９０）の逆側端に作用する電子制御の可変力ソレノイド（２９６）と、
をさらに備えた可変カムシャフトタイミング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、カムシャフトの位置がクランクシャフトの位置に対して周方向に変化しているタイプの可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ: Varialble Camshaft timing)機構の運転を制御するための制御システムを備えた内燃機関に関する。より詳細には、本発明は、連続圧力下での流体に反応するとともに、脈動下での流体に反応して選択的にカムシャフトの位置を前進、後退または維持させるようにＶＣＴ装置を運転するための制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
〔発明の背景〕
内燃機関の性能は、一方のカムシャフトがエンジンの多数のシリンダの吸気弁を操作しかつ他方のカムシャフトが排気弁を操作するといった２本のカムシャフトの使用によって向上できることが知られている。
【０００３】
典型的には、このようなカムシャフトの一方は、第１のスプロケットおよびチェーン駆動装置またはベルト駆動装置を介して、エンジンのクランクシャフトによって運転され、他方のカムシャフトは、第２のスプロケットおよびチェーン駆動装置または第２のベルト駆動装置を介して、第１のスプロケットにより運転される。
【０００４】
あるいは、双方のカムシャフトは、クランクシャフト駆動の単一のチェーン駆動装置またはベルト駆動装置によって運転される。２本のカムシャフトを有するまたはカムシャフトが１本でない内燃機関の性能が、クランクシャフトに対するカムシャフトの位置関係を変えることによって向上できることもまた知られている。
【０００５】
１本または２本以上のカムシャフトを有するエンジンの性能が、とくにアイドル特性、燃費、排出物の減少またはトルクの向上の点から見て、カムシャフトタイミングを変えることにより向上できるということもまた知られている。
【０００６】
たとえば、アイドル運転時には安定化の目的で、また高速運転時には出力向上の目的で吸気弁の閉塞タイミングを遅らせるために、カムシャフトがリタード(retard)される。同様に、中速運転時において高い容積効率をそれとともに生じる高トルクとともに獲得する目的で、吸気弁の閉塞タイミングを速めるために、カムシャフトがアドバンス(advance) される。
【０００７】
ダブルカムシャフトエンジンにおいては、カムシャフトのリタードおよびアドバンスは、一方のカムシャフト、通常はエンジンの吸気弁を操作する方のカムシャフトの位置関係を他方のカムシャフトおよびクランクシャフトに対して変えることによって達成される。
【０００８】
したがって、カムシャフトのリタードおよびアドバンスは、排気弁に対する吸気弁の運転の点から見て、またはクランクシャフトの位置に対するバルブの運転の点から見て、エンジンのタイミングを変化させる。
【０００９】
ピストン・シリンダ装置、ハブ・ベーン、単一のローブベーン、および対向ローブベーンを含む駆動要素を用いた多数のＶＣＴ構造が提供されている。同様に、従来においては、少なくとも三つの異なった方式のＶＣＴ駆動が行われている。
【００１０】
第１の方式は、油圧駆動（ＯＰＡ：Oil Pressure Actuated)ＶＣＴと以下呼称される。ＯＰＡシステムは、エンジンオイルポンプにより発生する連続圧力下の流体に反応するＶＣＴを有している。第２の方式は、カムシャフトトルク駆動（ＣＴＡ：Camshaft Torque Actuated）ＶＣＴと以下呼称される。
【００１１】
ＣＴＡシステムは、カムシャフトのトルクパルスにより発生する脈動下の流体に反応するＶＣＴを有している。第３の方式は、多モードＶＣＴと以下呼称される。多モードＶＣＴシステムは、カムシャフトを振動させるために圧力下の流体および脈動下の流体の双方に反応するＶＣＴを有している。
【００１２】
ＯＰＡ装置においては、ＶＣＴがエンジンオイルポンプの流体出力を使用しており、このエンジンオイルポンプでは、ＶＣＴの作動効率がポンプにより供給可能な油圧により制限されている。
【００１３】
このような多くのＶＣＴシステムは、周方向に対向した多数の壁面を有する囲繞されたハウジング内で、ハウジングと協働する、周方向に間隔を隔てた多数のベーンを含むハブを有する液圧装置を備えている。ベーンおよび壁面は、多数の流体チャンバを限定するように協働しており、ベーンは、流体チャンバを第１および第２の区画に分割している。
【００１４】
たとえば、シライらによる米国特許第 4,858,572号は、ポンプからの油圧を使用することにより、エンジンクランクシャフトおよびエンジンカムシャフト間の角位相差を調整するためのこのようなシステムの使用を教示している。シライらは、チェックバルブと、スプールバルブおよびスプリングと、電気機械式弁とを備えた流体回路を開示している。
【００１５】
流体は、第１の区画から第２の区画にまたはその逆方向に移動し、これにより、ベーンおよびハブをハウジングに対して一方向または他の方向に振動させる。流路の各分岐路は、ハブおよびカムシャフト間の排出路クリアランスからオイルポンプを通り、さらにスプールバルブおよびチェックバルブを通って、一方の区画から他方の区画まで延びている。チェックバルブは、流体が各区画から出てスプールバルブまで戻るのを阻止している。
【００１６】
ＣＴＡ装置においては、チェックバルブ流体回路を介してＶＣＴを液圧により駆動するために、ＶＣＴはカムシャフト内の反応トルクを使用している。カムローブの上昇曲線がバルブスプリングの作用に抗してバルブを開くとき、カムシャフトは抵抗トルクを周期的に受けている。
【００１７】
また、カムローブの下降曲線に沿って移動させることにより、バルブスプリングがバルブを閉じるとき、カムシャフトは駆動トルクを周期的に受けている。カムシャフト内における交互の抵抗トルクおよび駆動トルクの発生がベーンのわずかな脈動に変わっていく。これらの脈動は、アドバンスおよびリタードチャンバ内の流体を交互に圧縮する圧力差に帰着することになる。
【００１８】
カムシャフトをリタードさせるには、脈動の際に、一方向流体回路の一つの分岐路を通ってアドバンスチャンバからリタードチャンバに流体が漏出するのが許容される。カムシャフトをアドバンスさせるには、脈動の際に、一方向流体回路の他方の分岐路を通ってリタードチャンバからアドバンスチャンバに流体が漏出するのが許容される。
【００１９】
したがって、流体チャンバ内の流体の圧力差を利用して一方のチャンバの容積を増加させ、一方のチャンバから他方のチャンバに流体を移動させて入れ換えることにより、ＶＣＴは位相を変化させる。
【００２０】
たとえば、メルキオルによる米国特許第 5,645,017号は、カムシャフトの位相を変えるために、トルクパルス駆動のＶＣＴを使用することを教示している。米国特許第 5,645,017号は、一定方向の二つの回路によって相互に連結された対向部材を限定するハウジングの内部にベーンを有するベーン型ＶＣＴを開示している。各チャンバ間の交互の圧力差に反応して、一方のチャンバから他方のチャンバに流体を移動させるように、バルブは一定方向の二つの回路と連絡している。
【００２１】
上述のシステムにおいては、ＶＣＴ駆動は、カムシャフト内のトルク脈動またはエンジンオイルポンプからのエンジンオイル圧のいずれかに（双方ではなく）反応して達成されている。このことは、重大な不利益をもたらす。
【００２２】
第１に、ＣＴＡのみの駆動によるＶＣＴの使用には欠点がある。カム入力トルクのエネルギが大きいことによりＣＴＡ装置の潜在的な駆動効率がＯＰＡ装置よりも実質的に高いとしても、ＣＴＡ装置の周波数特性はＯＰＡ装置よりも著しく低い。
【００２３】
たとえば、直列４シリンダエンジンは一般に比較的高回転数で運転されており、このため、ＣＴＡシステムがＶＣＴを駆動させるほど迅速に反応することができない非常に高い周波数のトルクパルスを発生させる。
【００２４】
これにより、ＣＴＡシステムの比較的低い周波数特性は、直列４シリンダエンジンの高回転数においてＣＴＡの性能を著しく低下させることになる。同様に、直列６シリンダエンジンは、ＶＣＴを駆動するには不十分な、振幅の小さいカムシャフトトルクパルスを示す。
【００２５】
これに対して、ＯＰＡシステムは、ほぼ逆の問題を有している。ＯＰＡ装置の駆動率は、エンジンオイル圧に強く依存しているので、ＯＰＡ装置は、オイルポンプが高い油圧を発生させているとき、エンジン高回転数で良好に機能する。しかしながら、エンジン回転数が低くなると、とくに、エンジンが高温状態で運転されているときには、オイルポンプがほとんど油圧を発生させないので、装置の性能は低下する。
【００２６】
ＯＰＡ装置が高回転数で良好に機能し、ＣＴＡが低回転数で良好に機能するために、双方の構成を一つの多モードＶＣＴ装置に結合させるとともに、二つの装置を選択的に切り換えかつ（または）双方の装置を同時に使用することができれば有利である。
【００２７】
たとえば、バタフィールドらによる米国特許第 5,657,725号は、本件出願の譲受人に譲渡されているが、カムシャフトの位相を変えるために、２モードＶＣＴシステムの使用を教示している。米国特許第 5,657,725号は、トルクパルスおよび（または）エンジンオイルポンプ圧に反応する２モード装置を開示している。
【００２８】
米国特許第 5,657,725号においては、対向するアドバンスおよびリタード要素を限定するベーンをハウジング内に有するＶＣＴ装置が開示されている。アドバンスおよびリタード要素は、二つのチェックバルブおよびスプールバルブを有する液圧回路によって相互に連結されている。
【００２９】
ここでは、流体は、ベーン内の十分に大きなトルク脈動に反応して、一方のチェックバルブからスプールバルブを通って、一方のチャンバから他方のチャンバに流れる。ベーン内に十分に大きな脈動が存在していない場合には、流体は、チェックバルブを通らずに、一方のチャンバから直接スプールバルブを通って排出される。
【００３０】
同時に、エンジンオイルポンプから補充流体は、スプールバルブを通って、他のチェックバルブからスプールバルブまで循環させることにより、直接および間接的に他方のチャンバに流入する。
【００３１】
米国特許第 5,657,725号は、従来技術に対して著しい改良点を開示しているが、依然としていくつかの欠点を有している。たとえば、このシステムは、２位置のみであり、最前進位置および最後退位置の間の位置を維持することはできない。また、このシステムは、比較的複雑な液圧回路およびスプールバルブシステムを使用している。
【００３２】
したがって、必要とされているのは、エンジンの全速度範囲にわたって、カムシャフトを前進させ、後退させることができ、中間位置で維持することができるとともに、比較的安価で単純な液圧回路および構成部品を使用する多モードＶＣＴシステムである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る可変カムシャフトタイミング装置は、アドバンスチャンバと、リタードチャンバと、前記アドバンスチャンバおよびリタードチャンバと流体連絡するように配置された液圧源と、前記アドバンスチャンバからリタードチャンバに、または前記リタードチャンバからアドバンスチャンバに流体を送るためのパルス駆動回路と、当該可変カムシャフトタイミング装置を圧力下の流体に反応して振動させるために、前記液圧源から前記アドバンスチャンバ、または前記液圧源から前記リタードチャンバまで延びるとともに、前記リタードチャンバまたはアドバンスチャンバから油溜めまで流体を排出する圧力駆動回路と、前記圧力駆動回路の流体排出側に設けられ、前記パルス駆動回路および前記圧力駆動回路を選択的に駆動させるスイッチ手段とを備えている。前記パルス駆動回路または前記圧力駆動回路を用いて当該可変カムシャフトタイミング装置が振動させられており、前記パルス駆動回路または前記圧力駆動回路を用いて、当該可変カムシャフトタイミング装置が、最大アドバンス状態および最大リタード状態の間の任意の位置に維持されている。
【００３４】
請求項２の発明に係る可変カムシャフトタイミング装置は、請求項１において、前記パルス駆動回路が、リタードチャンバ流路を介して前記リタードチャンバに流体連絡しかつアドバンパルス流路を介して前記アドバンスチャンバに流体連絡するリタードバルブを有し、前記リタードチャンバから前記リタードバルブを通って前記アドバンスチャンバに流体を再循環させるためのアドバンスパルス回路と、アドバンスチャンバ流路を介して前記アドバンスチャンバに流体連絡しかつリタードパルス流路を介してリタードチャンバに流体連絡するアドバンスバルブを有し、前記アドバンスチャンバから前記アドバンスバルブを通って前記リタードチャンバに流体を再循環させるためのリタードパルス回路とを備えている。アドバンス方向のトルク脈動が存在しているとき、前記アドバンスパルス回路が駆動されて振動し、当該可変カムタイミング装置を位置決めするとともに、リタード方向のトルク脈動が存在しているとき、前記リタードパルス回路が駆動されて振動し、当該可変カムタイミング装置を位置決めしている。
【００３５】
請求項３の発明に係る可変カムシャフトタイミング装置は、請求項２において、前記パルス駆動回路が、前記アドバンスバルブおよびリタードバルブに流体接続されるとともに前記アドバンスチャンバおよび前記リタードチャンバの各々に流体を供給して流体損失を補うための補充回路を備えている。
【００３６】
請求項４の発明に係る可変カムシャフトタイミング装置は、請求項１において、前記圧力駆動回路が、供給路から第１またはリタードバルブを通って前記アドバンスチャンバまたはリタードチャンバまで延設された圧力供給流路と、前記アドバンスチャンバから前記アドバンスバルブまで、または前記リタードチャンバから前記リタードバルブを通り、油溜めに通じる排出炉まで延設された圧力排出流路とから構成されている。
【００３７】
請求項５の発明に係る可変カムシャフトタイミング装置は、請求項４において、前記スイッチ手段が、前記圧力駆動回路の前記圧力供給流路および圧力排出流路に流体連絡している排出バルブであって、開放していずれかのチャンバから前記圧力排出流路および排出バルブを通って油溜めまで流体が流れるのを許容している。
【００３８】
請求項６の発明に係る可変カムシャフトタイミング装置は、請求項５において、前排出バルブが、当該可変カムシャフトタイミング装置の圧力駆動振動の際に開放されている。
【００３９】
請求項７の発明に係る可変カムシャフトタイミング装置は、請求項５において、前記排出バルブが、油圧駆動されるとともに、スプリングと、前記排出バルブを閉じるように前記スプリングによって付勢されたピストンとを有しており、流体が所定の液圧下で前記ピストンの一方の端部に作用するとともに、前記スプリングのスプリング力に打ち勝って前記排出バルブを開放して流体の流れを許容しており、前記スプリングのスプリング力は、液圧が前記所定の液圧よりも低下したときに、前記ピストンの他方の端部に作用して前記排出バルブを閉塞している。
【００４０】
請求項８の発明に係る可変カムシャフトタイミング装置は、請求項５において、前記排出バルブが、遠心力により駆動されるとともに、半径方向に配置されたスプリングと、前記スプリングによって閉じるように付勢された、半径方向に配置されたピストンとを有しており、前記ピストンが半径方向外方に変位することにより、当該可変カムシャフトタイミング装置の所定の回転速度下で前記スプリングのスプリング力に打ち勝つようになっている。
【００４１】
請求項９の発明に係る可変カムシャフトタイミング装置は、請求項５において、前記排出バルブが、電子的に駆動されるとともに、通常閉塞状態のソレノイドバルブを有しており、前記ソレノイドバルブが、電子的信号を受けると開放されるようになっている。
【００４２】
請求項１０の発明に係る制御システムは、液圧源（３０）に接続された可変カムシャフトタイミング装置のための制御システムであって、アドバンスチャンバ（２４Ａ）と、リタードチャンバ（２４Ｒ）と、前記アドバンスチャンバおよびリタードチャンバを相互に連結するとともに、前記可変カムシャフトタイミング装置を振動させるためのパルス駆動回路とを備えている。前記パルス駆動回路は、前記リタードチャンバからの逆方向の流体の流れを阻止する手段（６０）を有し、脈動下で前記アドバンスチャンバから前記リタードチャンバに流体を運搬するリタードパルス手段（５０，４４，５６）と、前記アドバンスチャンバからの逆方向の流体の流れを阻止する手段（５８）を有し、脈動下で前記リタードチャンバから前記アドバンスチャンバに流体を運搬するアドバンスパルス手段（５２，４６，５４）とを備えている。前記制御システムは、さらに、前記可変カムシャフトタイミング装置を振動させるための圧力駆動回路を備えている。前記圧力駆動回路は、前記液圧源から前記リタードチャンバに流体を供給するためのリタード圧力供給手段（３４，４６，５２）と、前記アドバンスチャンバから前記液圧源に流体を排出するためのリタード圧力排出手段（５０，４４，６４，１８０，３２）と、前記液圧源から前記アドバンスチャンバに流体を供給するためのアドバンス圧力供給手段（３４，４４，５０）と、前記リタードチャンバから前記液圧源に流体を排出するためのアドバンス圧力排出手段（５２，４６，６６，１８０，３２）と、前記アドバンスチャンバおよびリタードチャンバから前記液圧源に流体が戻るのを阻止する手段（４０，４２）とを備えている。前記制御システムが、さらに、前記リタード圧力排出手段（６４）および前記アドバンス圧力排出手段（６６）に接続されかつ前記パルス駆動回路および前記圧力駆動回路を選択的に駆動させるスイッチ手段を備えている。
【００４３】
請求項１１の発明に係る制御システムは、請求項１０において、前記スイッチ手段が、前記パルス駆動流路および圧力駆動回路の双方に流体接続された排出バルブ（８０，１８０）を有しており、前記排出バルブが、前記可変カムシャフトタイミング装置の前記圧力駆動による振動の際に開放されている。
【００４４】
請求項１２の発明に係る制御システムは、請求項１１において、前記排出バルブが、油圧駆動されるとともに、スプリング（８６）と、前記排出バルブを閉じるように前記スプリングによって付勢されたピストン（１８２）とを有しており、流体が所定の液圧下で前記ピストンの一方の端部に作用するとともに、前記スプリングのスプリング力に打ち勝って前記排出バルブを開放して流体の流れを許容しており、前記スプリングのスプリング力は、液圧が前記所定の液圧よりも低下したときに、前記ピストンの他方の端部に作用して前記排出バルブを閉塞している。
【００４５】
請求項１３の発明に係る制御システムは、請求項１０において、請求項１１において、前記排出バルブが、遠心力により駆動されるとともに、半径方向に配置されたスプリング（８６）と、前記スプリングによって閉じるように付勢された、半径方向に配置されたピストン（８２）とを有しており、前記ピストンが半径方向外方に変位することにより、前記可変カムシャフトタイミング装置の所定の回転速度下で前記スプリングのスプリング力に打ち勝つようになっている。
【００４６】
請求項１４の発明に係る制御システムは、請求項１０において、請求項１１において、前記排出バルブが、電子的に駆動されるとともに、通常閉塞状態のソレノイドバルブ（１９４）を有しており、前記ソレノイドバルブが、電子的信号を受けると開放されるようになっている。
【００４７】
請求項１５の発明は、カムシャフト（２６）に取り付けられた可変カムシャフトタイミング装置であって、前記可変カムシャフトタイミング装置が、前記カムシャフトに取り付けられるとともに、前記カムシャフトに対して回転可能かつ振動不能なハブ（１６）と、少なくとも一つの流体チャンバ（２４）を限定するよう前記ハブを囲繞するとともに、前記カムシャフトに対して回転可能かつ振動可能なハウジング（１２）とを備えている。前記ハブは、前記少なくとも一つの流体チャンバを少なくとも一つのチャンバ（２４Ａ）と少なくとも一つのリタードチャンバ（２４Ｒ）とに分割する少なくとも一つのベーン要素（２２）を有している。前記可変カムシャフトタイミング装置は、さらに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに流体接続され、吸入側（３０Ｉ）とその逆側の排出側（３０Ｏ）とを有する液圧源（３０）と、前記液圧源の前記排出側に流体接続され、前記液圧源に流体が戻るのを阻止するための少なくとも一つのチェックバルブ（４０，４２）を有する流体供給流路（３４）と、前記流体供給流路に流体接続された供給ポート（４４Ｓ）を有するとともに、前記供給ポートと連絡し得る制御ポート（４４Ｃ）を有し、前記制御ポートと連絡し得る排出ポート（４４Ｅ）を有するアドバンスバルブ（４４）と、前記アドバンスバルブの前記制御ポートに流体接続された一端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバに流体接続された逆側端を有するアドバンスチャンバ流路（５０）と、前記流体供給流路に流体接続された供給ポート（４６Ｓ）を有するとともに、前記供給ポートと連絡し得る制御ポート（４４Ｃ）を有し、前記制御ポートと連絡し得る排出ポート（４４Ｅ）とを有するリタードバルブ（４６）と、前記リタードバルブの前記制御ポートに流体接続された一端を有するとともに、前記少なくとも一つのリタードチャンバに流体接続された逆側端を有するリタードチャンバ流路（５２）と、前記アドバンスバルブの前記排出ポートに流体接続された一端を有し、前記少なくとも一つのリタードチャンバに流体接続された逆側端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバからの流体の流れを許容しかつ前記少なくとも一つのリタードチャンバからの流体の流れを阻止するためのチェックバルブ（６０）を有するリタードパルス通路（５６）と、前記リタードバルブの前記排出ポートに流体接続された一端を有し、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバに流体接続された逆側端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバへの流体の流れを許容しかつ前記少なくとも一つのアドバンスチャンバからの流体の流れを阻止するためのチェックバルブ（５８）を有するアドバンスパルス通路（５４）と、前記アドバンスバルブの前記排出ポートに流体接続された一端を有するとともに、逆側端を終端とするリタード排出流路（６４）と、前記リタードバルブの前記排出ポートに流体接続された一端を有するとともに、逆側端を終端とするアドバンス排出流路（６６）と、前記可変カムシャフトタイミング装置において液圧駆動によるリタードの際に前記少なくとも一つのアドバンスチャンバから流体を排出するために、および、前記可変カムシャフトタイミング装置において液圧駆動によるアドバンスの際に前記少なくとも一つのリタードチャンバから流体を排出するために、前記リタードおよびアドバンス排出流路の前記逆側端に流体接続された排出バルブ（８０，１８０）と、前記排出バルブおよび前記液圧源の前記吸入側の間に配置されるとともに、前記排出バルブおよび前記液圧源の前記吸入側に流体接続された油溜め（３２）とを備えている。前記ハブは、前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの一方から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの他方への流体脈動に反応して、前記ハウジングに対して振動可能になっており、前記ハブが、前記液圧源から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの一方への液圧に反応して、前記ハウジングに対して振動可能になっている。また前記ハブは、前記液圧源から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの双方への液圧に反応して、前記ハウジングに対して所定位置に維持可能になっている。
【００４８】
請求項１６の発明は、カムシャフト（２６）に取り付けられた可変カムシャフトタイミング装置であって、前記可変カムシャフトタイミング装置が、前記カムシャフトに取り付けられるとともに、前記カムシャフトに対して回転可能かつ振動不能なハブ（１６）と、少なくとも一つの流体チャンバ（２４）を限定するよう前記ハブを囲繞するとともに、前記カムシャフトに対して回転可能かつ振動可能なハウジング（１２）とを備えている。前記ハブは、前記少なくとも一つの流体チャンバを少なくとも一つのアドバンスチャンバ（２４Ａ）と少なくとも一つのリタードチャンバ（２４Ｒ）とに分割する少なくとも一つのベーン要素（２２）を有している。前記可変カムシャフトタイミング装置は、さらに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに流体接続され、吸入側（１３０Ｉ）とその逆側の排出側（１３０Ｏ）とを有する液圧源（１３０）と、前記液圧源の前記排出側に流体接続され、前記液圧源に流体が戻るのを阻止するための少なくとも一つのチェックバルブ（１４０，１４２）を有する流体供給流路（１３４）と、前記流体供給流路に流体接続された供給ポート（１４５Ｓ）を有するとともに、リタード排出ポート（１４５Ｒ）とアドバンス排出ポート（１４５Ａ）とを有するスプールバルブ（１４５）と、前記スプールバルブの前記アドバンス排出ポートに流体接続された一端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバに流体接続された逆側端を有するアドバンスチャンバ流路（１５０）と、前記スプールバルブの前記リタード排出ポートに流体接続された一端を有するとともに、前記少なくとも一つのリタードチャンバに流体接続された逆側端を有するリタードチャンバ流路（１５２）と、前記スプールバルブの前記供給ポートに流体接続された一端を有し、前記少なくとも一つのリタードチャンバに流体接続された逆側端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバからの流体の流れを許容しかつ前記少なくとも一つのリタードチャンバからの流体の流れを阻止するためのチェックバルブ（１６０）を有するリタードパルス通路（１５６）と、前記スプールバルブの前記供給ポートに流体接続された一端を有し、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバに流体接続された逆側端を有するとともに、前記少なくとも一つのアドバンスチャンバへの流体の流れを許容しかつ前記少なくとも一つのアドバンスチャンバからの流体の流れを阻止するためのチェックバルブ（１５８）を有するアドバンスパルス通路（１５４）と、前記可変カムシャフトタイミング装置において、カムトルク駆動の際にアドバンスチャンバ（１２４Ａ）またはリタードチャンバ（１２４Ｒ）から流体が排出されないようにしてアドバンスチャンバ（１２４Ａ）およびリタードチャンバ（１２４Ｒ）間で流体を移動させるとともに、液圧駆動によるリタードの際および液圧駆動によるアドバンスの際には開放状態となって前記少なくとも一つのアドバンスチャンバ（１２４Ａ）または前記少なくとも一つのリタードチャンバ（１２４Ｒ）から流体を排出するために、前記スプールバルブ（１４５）の前記アドバンスおよびリタード排出ポート（１４５Ａ、１４５Ｒ）に流体接続された排出バルブ（１８０）と、前記排出バルブおよび前記液圧源の前記吸入側の間に配置されるとともに、前記排出バルブおよび前記液圧源の前記吸入側に流体接続された油溜め（１３２）とを備えている。前記ハブは、前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの一方から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの他方への流体脈動に反応して、前記ハウジングに対して振動可能になっており、前記ハブが、前記液圧源から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの一方への液圧に反応して、前記ハウジングに対して振動可能になっている。また、前記ハブは、前記液圧源から前記少なくとも一つのアドバンスおよびリタードチャンバの双方への液圧に反応して、前記ハウジングに対して所定位置に維持可能になっている。
【００４９】
請求項１７の発明に係る可変カムシャフトタイミング装置は、請求項８において、アドバンスチャンバおよびリタードチャンバに対する流体の流れを制御するための離間されたランド部を有する軸方向スライド可能なスプールバルブ（２９０）と、スプールバルブを第１の方向に付勢するよう、スプールバルブの一端に作用するスプリングと、スプールバルブを逆方向に付勢するよう、スプールバルブの逆側端に作用する電子制御の可変力ソレノイドとをさらに備えている。
【００５０】
本発明によれば、エンジンの全速度範囲にわたって、カムシャフトを前進させ、後退させ、中間位置で保持させることができるとともに、比較的安価で単純な液圧回路および要素を使用する多モードＶＣＴシステムが提供されている。
【００５１】
本発明は、可変カムシャフトタイミング装置を有しており、可変カムシャフトタイミング装置は、脈動下の流体に反応して該可変カムシャフトタイミング装置を振動させるためのパルス駆動回路を有している。圧力駆動回路は、圧力下での流体に反応して可変カムシャフトタイミング装置を振動させるために設けられている。
【００５２】
アドバンス（前進）バルブおよびリタード（後退）バルブは、パルスおよび圧力駆動回路を別個にかつ同時に駆動させるために、パルスおよび圧力駆動回路に相互連結されている。さらに、排出バルブが、パルスおよび圧力駆動回路に流体連結されて配置されている。
【００５３】
これにより、パルスおよび圧力駆動回路の一方または双方を使用することによって、可変カムシャフトタイミング装置が振動させられるとともに、所定位置に保持される。
【００５４】
このように、内燃機関においてカムシャフトのタイミングを変えるために、改良された可変カムシャフトタイミング装置を提供することが本発明の目的である。
【００５５】
ポンプからの圧力下での流体および、変動するカムシャフトトルクからの脈動下での流体に反応して運転できる多モード可変カムシャフトタイミング装置を提供することが本発明の他の目的である。
【００５６】
エンジン速度の全範囲にわたって最前進位置および最後退位置の間の任意の位置を維持することができ、スプールバルブの使用を必ずしも必要としない多モード可変カムシャフトタイミング装置を提供することが本発明のさらに他の目的である。
【００５７】
本発明のこれらの目的およびその他の特徴および利点は、以下の詳細な記述、添付クレームおよび添付図面を読んだ後で、明らかになるだろう。
【００５８】
【発明の実施の形態】
一般に、一方の回転部材の位相を他方の回転部材に対して変化させるために、液圧タイミングシステムが設けられている。本発明は、より詳細には、回転カムシャフトに生じるトルク脈動に固有の圧力脈動下のエンジンオイルおよび（または）ポンプからの圧力の作用下において、エンジンオイルで駆動されまたはエンジンオイルに反応する多モード可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ: Variable Camshaft Timing）システムを提供する。
【００５９】
本発明は内燃機関に関して詳細に記述されるが、このＶＣＴシステムは、液圧タイミング装置を使用する他の環境にも良好に適合する。同様に、ここで記述される流体手段は、好ましくはエンジンオイルであるが、他の任意の標準的な作動流体も使用可能である。したがって、本発明は、内燃機関にのみ限定されるものではない。
【００６０】
図１には、本発明の好ましい実施態様によるＶＣＴ装置１０が示されている。ＶＣＴ装置１０は、当該分野で一般に知られたエンジン制御モジュールの制御下で運転されるように意図されている。ＶＣＴ装置１０は、その外周に周方向に配置されたスプロケット歯１４を含むハウジング１２を有している。
【００６１】
ハウジング１２は、ハブ１６との間で流体チャンバ２４を限定するようにハブ１６を囲繞している。ハブ１６は、カムシャフト２６とともに回転するがカムシャフト２６に対して振動しないように、カムシャフト２６に機械的に連結されている。ハブ１６は、当該分野で一般に知られているように、図示しない流路を介してカムシャフト２６に流体接続されている。
【００６２】
ハブ１６は、図２に示すように、各流体チャンバ２４をアドバンスチャンバ２４Ａおよびリタードチャンバ２４Ｒに分割するように、周方向に間隔を隔てかつ半径方向外方に延びるローブ１８を有している。各ローブ１８は、ベーン２２を収容するための溝２０を有している。ベーン２２は、アドバンスチャンバ２４Ａおよびリタードチャンバ２４Ｒをシールしてそれぞれ流体を密封するように、ハウジング１２の内部と協働する。
【００６３】
図１において、ハブ１６およびハウジング１２とともにカムシャフト２６を含む組立体は、クランクシャフトから回転が与えられるようにスプロケット歯１４と係合する無端状チェーン（図示せず）によってハウジング１２に作用するトルクにより、回転させられる。ハウジング１２を駆動するための歯付タイミングベルトの使用もまた意図されている。流体チャンバ２４Ａ，２４Ｒ内の流体を介して、ハウジング１２からハブ１６に回転が与えられる。
【００６４】
ハブ１６は、ハウジング１２に対する位置が周方向に前進（アドバンス）または後退（リタード）できる。したがって、ハウジング１２は、カムシャフト２６とともに回転するとともに、クランクシャフトに対するカムシャフト２６の位相を変えるようにカムシャフト２６に対して振動可能になっている。ＶＣＴ機器は、システムとしてのＶＣＴ装置１０とは異なり、当該分野で周知の任意の構造を有していてよい。
【００６５】
周知のＶＣＴ機器の例は、ベッカーらによる米国特許第 5,107,804号およびバタフィールドらによる米国特許第 5,657,725号のものを含んでおり、これらの米国特許は、引用することによって本明細書の中に含まれる。ＶＣＴ機器に加えて、振動制御装置が、ＶＣＴ装置１０を振動させるために必要になる。
【００６６】
図１に示された機器の例を補足するために、本発明によるＶＣＴ装置１０の概要を図３に示す。ＶＣＴ制御システムは、ＶＣＴ装置１０の構成要素に穴開けされ、あるいは他の方法で機械加工されまたは形成された流体回路を有している。流路およびこのような流体回路の相互連結の正確な位置は、本発明にとって重要ではなく、したがって、ここでは概略的に図示されている。
【００６７】
構造的には、ＶＣＴ装置１０の制御システムは、流路およびバルブなどの点から記述することができる。エンジンオイルポンプ３０のような加圧流体源が上流に配置されており、該加圧流体源は、ローブ１８によって分離された下流のアドバンスチャンバ２４Ａおよびリタードチャンバ２４Ｒに流体接続されている。
【００６８】
エンジンオイルポンプ３０は、エンジンオイルシステムの油溜め３２に接続された吸入側３０Ｉを有するとともに、アドバンスチャンバ２４Ａおよびリタードチャンバ２４Ｒにオイルを供給する逆側の排出側３０Ｏを有している。油溜め３２は、制御システムの流体回路を完成させるように、システム内の種々の部分からのオイルを集める。
【００６９】
オイル供給路３４は、ポンプ３０の排出側３０Ｏと流体で接続されており、アドバンス分岐路３６およびリタード分岐路３８に分岐している。分岐路３６，３８は、ポンプ３０から下流方向へのオイルの流れを許容しかつポンプ３０に向かう上流方向へのオイルの流れを阻止する供給チェックバルブ４０，４２をそれぞれ有している。言い換えれば、チェックバルブ４０，４２は、ポンプ３０に戻る逆側の流れを阻止している。
【００７０】
各チェックバルブの下流側において、各分岐路３６，３８はそれぞれアドバンスバルブ４４またはリタードバルブ４６を終端としている。好ましくは、バルブ４４，４６は、パルス幅変調（ＰＷＭ）バルブであって、オイル供給路３４と流体接続された供給ポート４４Ｓ，４６Ｓをそれぞれ有している。
【００７１】
バルブ４４，４６はまた、アドバンスチャンバ流路５０またはリタードチャンバ流路５２の一端と流体接続された制御ポート４４Ｃ，４６Ｃをそれぞれ有している。流路５０，５２の各逆側端は、アドバンスチャンバ２４Ａまたはリタードチャンバ２４Ｒとそれぞれ流体接続されている。
【００７２】
各バルブ４４，４６は、制御ポート４４Ｃ，４６Ｃと流体接続されるとともに、パルス流路５４，５６および排出流路６４，６６の双方と流体接続された排出ポート４４Ｅ，４６Ｅをそれぞれ有している。各パルス流路５４，５６は、それぞれバルブ４４，４６に接続された一端を有するとともに、チャンバ２４Ａ、２４Ｒおよび対応する流路５０，５２とそれぞれ連絡する逆側端を有している。
【００７３】
各パルス流路５４，５６は、パルス流路５４，５６を通る上流へのオイルの流れを阻止するために、言い換えれば、チャンバ２４Ａ，２４Ｒからバルブ４４，４６に向かう逆側への流れを阻止するために、流路５０，５２との接続部の上流側にパルスチェックバルブ５８，６０をそれぞれ有している。
【００７４】
各排出流路６４，６６は、バルブ４４，４６の排出ポート４４Ｅ，４６Ｅとそれぞれ連絡する一端を有するとともに、排出バルブ８０が各流路６４，６６の終端となるように排出バルブ８０と連絡している。したがって、排出バルブ８０は、図３に示すように、ハブ１６の内部において半径方向のバルブ流路８４内に半径方向に配置されたピストン８２を有している。
【００７５】
排出流路８８がバルブ８０によって閉塞されるように、スプリング８６がバルブ８０をバルブ閉塞位置で支持している。周知のように、スプリング力は、要求されるバルブ開放状態を達成するように、エンジン回転速度の計算にしたがって選択される。
【００７６】
バルブ開放位置においては、排出バルブ８０および排出流路８８は、流路を介して、またはエンジン構成部品間の隙間を通ってオイルが漏れることによって、エンジンの油溜め３２と連絡する。ＰＷＭバルブ４４，４６および排出バルブ８０は、好ましくは、当該分野で周知のように、エンジン制御ユニットまたはこれと同種の装置のような中央の装置によって制御される。
【００７７】
システム的には、ＶＣＴシステムは、上述の構造から限定される回路の点から記述することができる。ＶＣＴ制御システムは、パルス駆動回路と、圧力駆動回路とを有している。パルス駆動回路は、リタードパルス流路、アドバンスパルス流路、および補充オイル流路に分けられる。
【００７８】
リタードパルス流路は、アドバンスチャンバ２４Ａと、アドバンスチャンバ流路５０と、アドバンスＰＷＭバルブ４４と、リタードパルス流路５６と、リタードチャンバ２４Ｒとを有しており、これらは流体接続されている。同様に、アドバンスパルス流路は、リタードチャンバ２４Ｒと、リタードチャンバ流路５２と、リタードＰＷＭバルブ４６と、アドバンスパルス流路５４と、アドバンスチャンバ２４Ａとを有しており、これらは流体接続されている。
【００７９】
またシステムは、オイルロスに対して完全にシールされていないので、補充オイル回路が必要であり、該補充オイル回路は、オイル供給流路３４と、バルブ４４，４６と、チャンバ流路５０，５２と、チャンバ２４Ａ，２４Ｒとによって限定されている。
【００８０】
同様に、圧力駆動回路は、圧力供給流路および圧力排出流路に分けられる。圧力供給流路は、オイル供給流路３４と、チェックバルブ４０，４２と、バルブ４４，４６と、チャンバ流路５０，５２と、チャンバ２４Ａ，２４Ｒとを有しており、これらは流体接続されている。圧力排出流路は、チャンバ２４Ａ，２４Ｒと、チャンバ流路５０，５２と、バルブ４４，４６と、排出流路６４，６６と、排出バルブ８０とを有しており、これらは流体接続されている。
【００８１】
運転中には、ＶＣＴ装置１０は、最後退位置および最前進位置の間で振動し、またはこれらの位置の間の任意の位置を維持する。最後退位置においては、アドバンスチャンバ２４Ａの容積がほぼ零となる一方、リタードチャンバ２４Ｒの容積が最大になる。
【００８２】
逆に、最前進位置においては、リタードチャンバ２４Ｒの容積がほぼ零となる一方、アドバンスチャンバ２４Ａの容積が最大になる。最前進位置および最後退位置の間の任意の位置を維持するために、本発明によるＶＣＴ装置１０は、閉ループ制御下で運転される。
【００８３】
言い換えれば、周知のように、ＶＣＴシステムは、カムシャフトの相対位置を測定する位置フィードバックセンサと通信する。ＶＣＴ装置１０の位相をさらに制御する際にも、位置のフィードバックがＶＣＴシステムによって用いられる。
【００８４】
図３には、ＶＣＴ装置１０が、最前進位置および最後退位置の中間位置を維持した状態で示されている。この状態を達成するには、圧力駆動回路が、アドバンスチャンバ２４Ａおよびリタードチャンバ２４Ｒに同時にオイルを供給するように作動されている。したがって、オイルは、ポンプ３０からオイル供給流路３４を通って各オイル供給分岐路３６，３８に流入する。
【００８５】
オイルは、さらに各チェックバルブ４０，４２を通って、各バルブ４４，４６の供給ポート４４Ｓ，４６Ｓに導入される。各バルブ４４，４６は、排出ポート閉塞位置に配置されており、オイルを制御ポート４４Ｃ，４６Ｃから導出させ、チャンバ流路５０，５２を介して各チャンバ２４Ａ，２４Ｒに導く。パルスチェックバルブ５８，６０は、チャンバ流路５０，５２からの油圧の作用下でシートに対して閉塞状態のままである。
【００８６】
これにより、各チャンバ２４Ａ，２４Ｒは、制御システムの各分岐流路を介してポンプ３０から同じ油圧を受ける。ここで、ポンプ３０からの液圧は、排出流路６４，６６には到達しない。したがって、排出バルブ８０は、閉塞状態のままであるか、または開放状態におかれている。というのは、排出バルブ８０の状態は、この制御システムの状態に何ら大きな影響を与えないからである。
【００８７】
図４は、カムトルク駆動下でのアドバンス状態における制御システムを示している。カムトルク駆動は、従来技術の項で説明したように、反作用のカムシャフトトルクに反応して運転される。ここでは、アドバンスバルブ４４が排出閉塞位置を維持しており、リタードバルブ４６がソース閉塞位置に移動している。排出バルブ１８０は、閉塞位置に位置している。したがって、ＶＣＴ装置１０のアドバンス方向における各トルク脈動は、リタードチャンバ２４Ｒ内のオイルを絶えず圧縮する。
【００８８】
このような圧縮により、リタードチャンバ２４Ｒ内のオイルがそこから排出されて、アドバンスパルス流路内に流入する。さらにオイルは、リタードチャンバ流路５２からアドバンスバルブ４６の制御ポート４６Ｃに入り、排出ポート４６Ｅを出てアドバンスパルス流路５４を通り、チェックバルブ５８を通ってアドバンス流路２４Ａに入る。
【００８９】
チェックバルブ６０は、パルスオイルがアドバンスバルブ４４側に迂回するのを阻止する。ポンプ３０からの補充オイルの流れは、アドバンスバルブ４４を通ってアドバンスチャンバ２４Ａ内に流入する。供給チェックバルブ４０は、脈動下でオイルがポンプ３０の側に戻るのを阻止する。
【００９０】
図４の排出バルブ１８０は、エンジンオイル圧で駆動されるようになっており、ハブ１６の内部において軸方向の流路１８４内に好ましくは軸方向に配置されたスプリング付勢のピストン１８２を有している。
【００９１】
スプリング８６は、排出流路８８がバルブ１８０によって閉塞されるように、バルブ１８０をバルブ閉塞位置に支持している。図示されるように、エンジンオイル圧は、ＯＰＡ運転のためにバルブ１８０を変位させるには不十分である。
【００９２】
図５は、図４とは左右対称の図面であって、カムトルク駆動下でのリタード状態における制御システムを示している。ここでは、リタードバルブ４６は、排出閉塞位置を維持しており、アドバンスチャンババルブ４４はソース閉塞位置に移動している。
【００９３】
したがって、ＶＣＴ装置１０のリタード方向における各トルク脈動は、各アドバンスチャンバ２４Ａ内のオイルを絶えず圧縮する。この圧縮により、アドバンスチャンバ２４Ａ内のオイルは、そこから排出され、アドバンスチャンバ流路５０を通ってリタードパルス流路内に入る。そして、オイルは、バルブ４６の制御ポート４４Ｃに入り、バルブ４４の排出ポート４４Ｅを出て、リタードパルス流路５６からチェックバルブ６０を通ってリタードチャンバ２４Ｒに入る。
【００９４】
チェックバルブ５８は、パルスオイルがパルス流路側に迂回するのを阻止する。ポンプ３０からの補充オイルの流れは、リタードバルブ４６を通ってリタードチャンバ２４Ｒに入る。供給チェックバルブ４２は、脈動下でオイルがポンプ３０の側に排出されるのを阻止する。図５の排出バルブ１８０は、図４に示されたものと同一である。
【００９５】
図６は、油圧駆動下でのアドバンス状態における制御システムを示している。油圧駆動は、従来技術の項で説明したように、エンジン内の利用可能な液圧に反応して運転される。ここでは、オイルは、ポンプ３０からの圧力の作用下で圧力駆動回路を通って流れる。
【００９６】
詳細には、オイルは、チェックバルブ４０を通ってバルブ４４の供給ポート４４Ｓに入り、バルブ４４の制御ポート４４Ｃを出て、アドバンスチャンバ流路５０からアドバンスチャンバ２４Ａに入る。それと同時に、オイルは、リタードチャンバ２４Ｒから流出し、リタードパルス流路５２を通って、バルブ４６の制御ポート４６Ｃに入り、バルブ４６の排出ポート４６Ｅを出て、排出流路６６を通り、排出バルブ１８０から油溜め３２に流入して、ポンプ３０を介して循環する。
【００９７】
図６の排出バルブ１８０は、図４および図５のものと同一であり、ＶＣＴ装置１０の油圧駆動を生じさせるためのスイッチ手段として用いられている。ここでは、排出バルブ１８０は、ＣＴＡが効力を失うとき、エンジンの高回転数においてエンジンオイルポンプ３０からの液圧の作用下で開放されている。排出バルブ１８０は、十分なエンジンオイル圧がバルブ１８０に作用して所定のスプリング力に打ち勝つときに開く。
【００９８】
排出駆動流路１９０は、排出バルブチャンバ１９２をオイル供給流路３４に流体接続している。したがって、オイルは、排出バルブ１８０に常時流れるが、最小油圧を生じさせるのに十分な所定エンジン速度と相関関係をもって、最小油圧の作用下でバルブ１８０を開放するように作用するだけである。
【００９９】
このため、スプリング力は、所望のバルブ開放状態を達成するためのスプリング力と釣り合うエンジン油圧の計算にしたがって選択されている。バルブ開放位置に示すように、排出バルブ１８０および排出流路１８８は、流路を介して、またはエンジン構成部品間から漏出することによって、エンジンの油溜め３２と連絡している。
【０１００】
図７は、図６と左右対称な図面であって、油圧駆動下でのリタード状態における制御システムを示している。オイルは、ポンプ３０からの圧力の作用下で圧力駆動回路を通って流れる。オイルは、チェックバルブ４２を通り、リタードバルブ４６の供給ポート４６Ｓに入り、リタードバルブ４６の排出ポート４６Ｃから出て、リタードチャンバ流路５２を通り、リタードチャンバ２４Ｒに流入する。
【０１０１】
それと同時に、オイルは、アドバンスチャンバ２４Ａから流出し、アドバンスチャンバ流路５０を通ってバルブ４４の制御ポート４４Ｃに入り、バルブ４４の排出ポート４４Ｅから出て、排出流路６４および排出バルブ１８０を通り、油溜め３２に入り、循環する。
【０１０２】
図７はまた、ソレノイドバルブ１９４によって制御されたエンジン油圧により選択的に駆動される排出バルブ１８０を示している。ここでは、排出バルブ１８０は、ソレノイドバルブ１９４が駆動を制御する点を除いて、図６の排出バルブ１８０と同様にして駆動される。したがって、相対的に低いエンジン回転数および油圧の作用下において、ソレノイドバルブ１９４が開放しているときにのみ排出バルブ１８０が開放するように、さらに小さなスプリング力が選択されている。
【０１０３】
これにより、排出バルブ１８０が開放しているときに、さらに広範なエンジン速度範囲が許容される。また、ソレノイドバルブ１９４のような構成要素の配置は、本発明にとって重要ではなく、当該分野ですでに周知の技術にしたがって設計される。
【０１０４】
図８は、本発明の変形例であって現在のところ好ましいと考えられる実施態様を示しており、これは、図３から図７の電気機械的なバルブ配列のかわりに、純粋に機械的なバルブ配列を用いている。ＶＣＴ装置１１０は、最前進位置および最後退位置間の中間位置を維持した状態で示されている。
【０１０５】
この状態を達成するために、圧力駆動回路は、アドバンスチャンバ１２４Ａおよびリタードチャンバ１２４Ｒの双方に同時にオイルを供給するよう作動させられている。したがって、オイルは、ポンプ１３０からオイル供給流路１３４を通ってオイル供給分岐路１３６に入る。さらにオイルは、チェックバルブ１４０を通って、スプールバルブ１４５の供給ポート１４５Ｓに入る。
【０１０６】
スプールバルブ１４５は、オイルをパルス流路１５４，１５６から各チャンバ１２４Ａ，１２４Ｒ内に導くように、排出ポート閉塞位置に配置されている。パルスチェックバルブ１５８，１６０は、オイル供給分岐路１３６からの液圧の作用下で開く。これにより、各チャンバ１２４Ａ，１２４Ｒは、制御システムの各分岐路を介してポンプ１３０から同じ液圧を受ける。
【０１０７】
ここでは、ポンプ１３０からの液圧は排出流路１６５には到達しない。というのは、排出チェックバルブ１７０が排出流路１６５内への流体の流れを阻止するとともに、スプールバルブ１４５がチャンバ流路１５０，１５２からの流体の流れを阻止するからである。
【０１０８】
ＣＴＡモードをアドバンスさせるには、スプールバルブ１４５が左方に移動し、リタード排出ポート１４５Ｒの近傍で排出バルブ１８０により閉塞された排出流路１６５までリタードチャンバ流路１５２を開く。
【０１０９】
したがって、リタードチャンバ１２４Ｒからのオイルパルスは、リタードチェックバルブ１６０を迂回し、リタードチャンバ流路１５２を通ってスプールバルブ１４５の右側を流れ、スプールバルブ１４５の左側のアドバンスチャンバ流路１５０を迂回し、排出チェックバルブ１７０を通り、チェックバルブ１５８を通ってアドバンスパルス流路１５４に入り、アドバンスチャンバ１２４Ａに流入する。
【０１１０】
ここでは、ＶＣＴ装置１１０の位相を変えるのにソースオイルだけで十分であるか、または不十分であり、したがって、脈動下でのオイルがＶＣＴ装置１１０の位相を変えるのに使用される。ＯＰＡモードをアドバンスさせるために、スプールバルブが左側に移動して、油溜め１３２に開放している排出流路１６５にリタードチャンバ流路１５２を開放させる。
【０１１１】
ＣＴＡモードをリタードさせるには、スプールバルブ１４５が右側に移動して、アドバンス排出ポート１４５Ａの近傍で排出バルブ１８０によって閉塞されている排出流路１６５にアドバンスチャンバ流路１５０を開放させる。
【０１１２】
したがって、アドバンスチャンバ１２４Ａからのオイル脈動は、アドバンスチェックバルブ１５８を迂回し、アドバンスチャンバ流路１５０を通ってスプールバルブ１４５の左側を流れ、スプールバルブ１４５の右側のリタードチャンバ流路１５２を迂回して、排出チェックバルブ１７０を通って流れ、スプールバルブ１４５からリタードチェックバルブ１６０を通ってリタードパルス流路１５６に入り、リタードチャンバ１２４Ｒに流入する。
【０１１３】
ＯＰＡモードをリタードさせるには、スプールバルブが右側に移動して、油溜め１３２に開放している排出流路１６５にアドバンスチャンバ流路１５０を開放させる。図８の位置から左側または右側へのスプールバルブ１４５の移動は、適切な任意の方法により、たとえば可変ソレノイド（図示せず）によって、制御可能に駆動される。
【０１１４】
図９ないし図１４は、本発明の他の実施態様を示しており、ここでは、ＣＴＡモード（図９〜図１１）からＯＰＡモード（図１２〜図１４）への変更が、半径方向に延びかつ遠心力により運転される制御バルブ２８８の位置に反応している。
【０１１５】
バルブ２８８は、回転カムシャフト２２６の内部で半径方向に延びているバルブ本体２８０の内部で前後に移動する。カムシャフト２２６の低い回転数では、バルブ２８８は、図９から図１４に示すように、スプリング２８６により半径方向内方に付勢されて左側に移動する。
【０１１６】
そして、図９〜図１１に示すバルブ位置では、オイルは、バルブ２８８を通り、エンジンオイル溜めに通じる排出ライン２３２に流れることはできない。バルブ２８８のこの位置においては、図９に示すように、オイルは、ハウジング２１２内の流体チャンバ２２４のリタードチャンバ２２４Ｒから流体チャンバ２２４のアドバンスチャンバ２２４Ａに流れるか、または図１０に示すように、オイルは、アドバンスチャンバ２２４Ａからリタードチャンバ２２４Ｒまで流れる。
【０１１７】
あるいは図１１に示すように、オイルは、バルブ本体２９２の内部を前後方向にスライドするスプール要素２９０の位置に応じて、アドバンスチャンバ２２４Ａおよびリタードチャンバ２２４Ｒの間を流れない。
【０１１８】
その点で、スプール要素２９０は、間隔を隔てたランド部２９０Ａ，２９０Ｂを有しており、該ランド部２９０Ａ，２９０Ｂは、バルブ本体２９２の内部でスプール２９０の軸方向位置に応じ、ライン２５４，２５６を通ってチャンバ２２４Ａ，２２４Ｒに対して流入または流出する側へのオイルの流れを阻止するように設けられ（図１１参照）、または、チャンバ２２４Ｒを出てバルブ本体２９２を介してチャンバ２２４Ａに向かう流体の流れを許容するように設けられ（図９参照）、あるいは、チャンバ２２４Ａを出てバルブ本体２９２を介してチャンバ２２４Ｒに向かう流体の流れを許容するように設けられている（図１０参照）。
【０１１９】
その点で、スプール２９０は、カムシャフト２２６の内部において該スプール２９０の一端に作用するスプリング２９４によって図９の位置に弾性的に付勢されている。スプール２９０はまた、電子エンジン制御ユニット２９８により運転制御されかつスプール２９０の他端に作用する可変ソレノイド２９０によって、図１０および図１１の位置に押されている。
【０１２０】
図９〜図１４の実施態様のＯＰＡモードにおいて、チャンバ２２４Ａ，２２４Ｒに対するオイルの流れの制御は、図１２および図１３に示されている。チャンバ２２４Ｒから出てチャンバ２２４Ａに入る流体の流れは図１２に示されており、図１４では、バルブ本体内でのスプール２９０の軸方向位置に応じて、スプール２９０を通る補充オイルの漏れを除いては、チャンバ２２４Ａ，２２４Ｒのいずれか一方に対するオイルの流れは生じていない。
【０１２１】
図１２では、ランド部２９０Ｂは、ライン２５６およびバルブ本体２９２を通ってチャンバ２２４Ｒから出る流体の流れを許容するように配置されているが、この流れは、バルブ本体２８０内でのバルブ２８８の位置により排出ライン２３２に流入する。
【０１２２】
同時に、エンジンオイルは、ソース２３０からライン２３４、バルブ本体２９２およびライン２５４を通って、チャンバ２２４Ａ内に流入する。ランド部２９０Ａは、ライン２５４を開放してオイルの流入を許容するように配置されている。
【０１２３】
図１３に示すスプール２９０の位置では、オイルは、ソース２３０からライン２３４、バルブ本体２９２およびライン２５６を通って流れ、チャンバ２２４Ｒ内に流入する。同時にオイルは、チャンバ２２４Ａから出て、ライン２５４、バルブ本体２９２およびバルブ本体２８０を通って排出ライン２３２に流入する。
【０１２４】
図１３では、ランド部２９０Ｂが、ソース２３０からバルブ本体およびライン２５６を通りチャンバ２２４Ｒに流入する流体の流れを許容するように配置されている。また、ランド部２９０Ａは、チャンバ２２４Ａから出てライン２５４、バルブ本体２９２およびバルブ本体２８８を通り排出ライン２３２に流入する流体の流れを許容するように配置されている。
【０１２５】
バルブ本体２８８およびバルブ本体２９２の間には、分岐路２６６Ａ，２６６Ｂを有するライン２６６が延びており、チャンバ２２４Ｒから分岐路２６６Ｂおよびライン２６６を通りバルブ本体２８０に流入する流体の流れ（図１２参照）、またはチャンバ２２４Ａから分岐路２２６Ａおよびライン２２６を通りバルブ本体２８０に流入する流体の流れ（図１３参照）を提供している。
【０１２６】
図１２の運転状態下では、ランド部２９０Ａが、バルブ本体２９２を通って分岐ライン２６６Ａに流入する流体の流れを阻止するように配置されており、図１３の運転状態下では、ランド部２９０Ｂが、バルブ本体２９２から分岐ライン２６６Ｂに流入する流体の流れを阻止している。
【０１２７】
図１２〜図１４に示すＯＰＡモードの運転状態下において、バルブ本体２９２内でのスプール２９０の前後方向移動は、図９〜図１１に示すＣＴＡモードの運転状態下、すなわち、可変ソレノイド２９６によりスプール２９０の一端に作用する可変力の作用下におけるものと同一である。同様に、ソレノイド２９６によってスプール２９０に作用する力は、エンジンオイル制御装置２９８によって制御される。
【０１２８】
図１４に示す運転状態下では、スプール２９０のランド部２９０Ｂがライン２５６を通る流体の流れを阻止するように配置されているので、チャンバ２２４Ｒに対するオイルの流れは生じない。
【０１２９】
同様に、このような運転状態では、スプール２９０のランド部２９０Ａがライン２５４を通る流体の流れを阻止するように配置されているので、チャンバ２２４Ａに対するオイルの流れは生じない。
【０１３０】
いずれの場合でも、漏れにより失ったオイルを補うために、少量の補充オイルのチャンバ２２４Ａ，２２４Ｒへの流れを許容するように、ソレノイド２９６が、図１１または図１４のいずれかの状態下でいくらか振動しつつ運転されるということが理解されるべきである。
【０１３１】
上  述のことから、本発明の重要な利点は、オイルポンプ容量が十分でなくてもまたはカムシャフトに十分な脈動がなくても、任意のエンジンの全速度範囲にわたり高い信頼性を持って、エンジンクランクシャフトに対してカムシャフトがアドバンスまたはリタードされるということが理解されるべきである。
【０１３２】
もう一つの利点は、本発明のＶＣＴが、オイル流路を内部に有する周知のＶＣＴ装置の制御システムにとって安価な変更を有しているという点である。
【０１３３】
本発明は好ましい実施態様の点から説明されてきたが、当該分野の当業者であれば、他の形態が採用され得ることは明らかである。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるべきものである。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る可変カムシャフトタイミング装置においては、エンジンの全速度範囲にわたって、最前進位置および最後退位置の間の任意の位置に維持できるようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施態様によるＶＣＴ装置の分解斜視図である。
【図２】組立状態における図１の装置の端面図である。
【図３】本発明の好ましい実施態様によるＶＣＴ制御システムの概略図であって、ＶＣＴが位置を維持している状態を示している。
【図４】変形例のバルブを含む本発明によるＶＣＴ制御システムの概略図であって、ＶＣＴがカムトルク駆動下で前進している状態を示している。
【図５】図４のＶＣＴ制御システムの概略図であって、ＶＣＴがカムトルク駆動下で後退している状態を示している。
【図６】油圧駆動排出バルブを含む本発明によるＶＣＴ制御システムの概念図であって、ＶＣＴが油圧駆動下で前進している状態を示している。
【図７】電子液圧駆動の排出バルブを含む本発明によるＶＣＴ制御システムの概略図であって、ＶＣＴが油圧駆動下で後退している状態を示している。
【図８】本発明の変形例であって好ましい実施態様によるＶＣＴ制御システムの概略図であって、ＶＣＴが位置を維持している状態を示している。
【図９】本発明によるＶＣＴ制御システムの２番目に好ましい実施態様の概略図であって、アドバンス位置への位相変化の際にＣＴＡモードで運転されている状態を示している。
【図１０】図９と似ているが、リタード位置への位相変化の際の状態を示している。
【図１１】図９および図１０と似ているが、ここでは、ＶＣＴがアドバンス位置にもリタード位置にも位相変化が行われていない状態を示している。
【図１２】アドバンス位置への位相変化の際にＯＰＡモードで運転されている図９ないし図１１のＶＣＴ制御システムの実施態様である。
【図１３】図１２と似ているが、リタード位置への位相変化の際の状態を示している。
【図１４】図１２および図１３と似ているが、ＶＣＴがアドバンス位置にもリタード位置にも位相変化が行われていない状態を示している。
【符号の説明】
２４Ａ：  アドバンスチャンバ
２４Ｒ：  リタードチャンバ
３０：  流体源
４０，４２：  流体が戻るのを阻止する手段
５８，６０：  流体の流れを阻止する手段
５０，４４，５６：  リタードパルス手段
５２，４６，５４：  アドバンスパルス手段
３４，４６，５２：  リタード圧力供給手段
５０，４４，６４，３２：  リタード圧力排出手段
３４，４４，５０：  アドバンス圧力供給手段
５２，４６，６６，３２：  アドバンス圧力排出手段
【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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