DE112019007262T5

DE112019007262T5 - Spannungswellen-getriebeeinheit, zahnradübertragungsvorrichtung und ventilsteuerwechselvorrichtung

Info

Publication number: DE112019007262T5
Application number: DE112019007262.5T
Authority: DE
Inventors: Yuuhei Sanekata
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2022-01-05
Also published as: CN113330230A; US11761525B2; JP7353789B2; CN113330230B; US20220107013A1; JP2020180665A; WO2020217562A1

Abstract

Die Spannungswellen-Getriebeeinheit umfasst: ein mit einem Boden versehenes, zylindrisches erstes Innenzahnrad (20) mit Innenverzahnung (23), die an einem zylindrischen Teil (21) ausgebildet ist, und ein nicht-verzahntes Teil (24), der weiter nach innen als der Zahnboden der Innenverzahnung in einem Eckbereich (CA) vorsteht, in dem ein Bodenwandteil (22) integral mit dem zylindrischen Teil verbunden ist,; ein flexibles zylindrisches Außenzahnrad (40) mit Außenverzahnung (41), die mit der Innenverzahnung des ersten Innenzahnrads ineinandergreift, einem gegenüberliegenden Teil (43), das dem nicht-verzahnten Teil mit einem Spalt dazwischen gegenüberliegt, und ein Endteil (42a), das dem Bodenwandteil gegenüberliegt, um mit diesem in Kontakt zu kommen; ein zweites Innenzahnrad (50), das angrenzend zu dem ersten Innenzahnrad angeordnet ist und Innenverzahnung (52) aufweist, die mit der Außenverzahnung ineinandergreifen; und ein Rotationselement (70), das bewirkt, dass sich das Außenzahnrad in einer ovalen Form verformt und bewirkt, dass sich die Eingriffsposition bewegt, während es teilweise mit dem ersten Innenzahnrad und dem zweiten Innenzahnrad ineinandergreift.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Ring-Typ (auch bezeichnet als flacher Typ) Spannungswellen-Getriebeeinheit mit einem Innenzahnrad und einem zylindrischen Außenzahnrad und insbesondere eine Spannungswellen-Getriebeeinheit mit einem mit Boden versehenen zylindrischen Innenzahnrad, eine Zahnradübertragungsvorrichtung und eine Ventilsteuerwechselvorrichtung für einen Motor.
Beschreibung des Stands der Technik
Als eine herkömmliche Spannungswellen-Getriebeeinheit ist eine Spannungswellen-Getriebeeinheitsvorrichtung bekannt, die zwei zylindrisch ausgebildete Innenzahnräder, zwei plattenförmige Elemente, die jeweils die beiden Innenzahnräder fixieren, ein flexibles, zylindrisch geformtes Außenzahnrad, das mit den beiden Innenzahnrädern ineinandergreift, und einen Wellengenerator umfasst, der das Außenzahnrad zu einer ovalen Verformung veranlasst (siehe z. B. Patentdokument 1).
In dieser Vorrichtung ist das zylindrische Innenzahnrad an dem plattenförmigen Element befestigt, das als eine Bodenwand dient, um ein mit einem Boden versehenes zylindrisches (becherförmiges) Innenzahnrad mit einem zylindrischen Teil und einem Bodenwandteil zu bilden. In dieser Konfiguration ist es möglich eine Innenverzahnung über die gesamte innere Umfangsfläche des Innenzahnrads in der Breitenrichtung zu bilden, aber da das mit einem Boden versehene zylindrische Innenzahnrad aus einer Vielzahl von Teilen besteht, wie z. B. das zylindrische Innenzahnrad, dem plattenförmigen Element und Schrauben zur Befestigung, gibt es eine große Anzahl von Teilen und Montagearbeiten sind auch erforderlich.
Daher können bei dem Versuch, das durch das zylindrische Teil und das Bodenwandteil definierte mit Boden versehene zylindrische Innenzahnrad durch Bearbeitung integral auszubilden, die Innenverzahnung nicht über die gesamte Breite des zylindrischen Teils ausgebildet werden, und in einem Eckbereich, in dem das zylindrische Teil mit dem Bodenwandteil fortlaufend ist, gibt es einen nicht-verzahnten Bereich, in dem keine Verzahnung ausgebildet wird oder keine vollständige Verzahnung ausgebildet wird.
Um damit umzugehen, ist es möglich, den nicht-verzahnten Bereich zu entfernen, indem man ihn durch Schneidbearbeitung in eine konkave Form schneidet, aber das führt zu einem Anstieg der Bearbeitungsarbeitsstunden und zu einer Erhöhung der Herstellungskosten. Weiterhin ist es möglich, ein drückendes Element oder ähnliches zu verwenden, wie es beispielsweise in Patentdokument 2 offenbart ist, um die Bewegung in der Schubrichtung zu regulieren, so dass die Außenverzahnung des Außenzahnrads nicht mit dem nicht-verzahnten Bereich kollidieren, aber dies vergrößert die Größe der Vorrichtung in der Breitenrichtung des Außenzahnrads, verkompliziert die Struktur, erhöht die Anzahl der Teile und erhöht die Kosten.
Verwandte Kunst
Patentdokument

[Patentdokument 1] Japanisches Offenlegungsschrift Nr. 2017-223246
[Patentdokument 2] Internationale Veröffentlichung Nr. WO 2017/098663

ZUSAMMENFASSUNG
Zu lösende Probleme
In Anbetracht der obigen Ausführungen stellt die Erfindung ein Spannungswellen-Getriebeeinheit, eine Zahnradübertragungsvorrichtung und eine Ventilsteuerwechselvorrichtung bereit, die den Aufbau vereinfachen, die Größe reduzieren, die Anzahl der Teile verringern und die Kosten senken.
Mittel zum Lösen der Probleme
Eine erfindungsgemäße Spannungswellen-Getriebeeinheit enthält ein erstes Innenzahnrad, das eine mit einem Boden versehene zylindrische Form aufweist und Innenverzahnung enthält, die an einem zylindrischen Teil ausgebildet ist, und ein nicht-verzahntes Teil, das weiter nach innen als ein Zahnboden der Innenverzahnung in einem Eckbereich vorsteht, in dem ein Bodenwandteil integral mit dem zylindrischen Teil ausgebildet ist; ein Außenzahnrad, das flexibel ist, eine zylindrische Form aufweist und Außenverzahnung enthält, die mit der Innenverzahnung des ersten Innenzahnrads ineinandergreift, ein gegenläufiges bzw. gegenüberliegendes Teil, das dem nicht-verzahnten Teil mit einem Spalt gegenüberliegt, und ein Endteil aufweist, das dem Bodenwandteil gegenüberliegt, um das Bodenwandteil zu kontaktieren; ein zweites Innenzahnrad, das neben dem ersten Innenzahnrad angeordnet ist und Innenverzahnung aufweist, die mit der Außenverzahnung ineinandergreift; und ein Rotationselement, das bewirkt, dass sich das Außenzahnrad in einer ovalen Form verformt und bewirkt, dass sich eine Eingriffsposition bewegt, während es teilweise mit dem ersten Innenzahnrad und dem zweiten Innenzahnrad ineinandergreift.
Die obige Spannungswellen-Getriebeeinheit kann eine Konfiguration annehmen, bei der das Außenzahnrad das gegenüberliegende Teil auf jeder der beiden Seiten in einer Breitenrichtung enthält.
Die obige Spannungswellen-Getriebeeinheit kann eine Konfiguration annehmen, bei der das zweite Innenzahnrad eine zylindrische Form aufweist, das zweite Innenzahnrad mit einem Abdeckelement bereitgestellt ist, das an eine dem ersten Innenzahnrad gegenüberliegende Seite angrenzt und das Außenzahnrad abdeckt, und eine Breitenabmessung des Außenzahnrads so eingestellt ist, dass sie kleiner ist als eine Abstandsabmessung zwischen dem Bodenwandteil des ersten Innenzahnrads und dem Abdeckelement ist.
Die obige Spannungswellen-Getriebeeinheit kann eine Konfiguration annehmen, dass das erste Innenzahnrad einen Öldurchlass enthält, der eine Rillenform aufweist und sich in einer radialen Richtung auf dem Bodenwandteil erstreckt, dem das Endteil des Außenzahnrades gegenüberliegt.
Die obige Spannungswellen-Getriebeeinheit kann eine Konfiguration annehmen, bei der das zweite Innenzahnrad in einer mit einem Boden versehenen zylindrischen Form ausgebildet ist und die Innenverzahnung, die an einem zylindrischen Teil ausgebildet sind, und ein nicht-verzahntes Teil enthält, das weiter nach innen als ein Zahnboden der Innenverzahnung in einem Eckbereich vorsteht, in dem ein Bodenwandteil integral mit dem zylindrischen Teil fortlaufend ist.
Die obige Spannungswellen-Getriebeeinheit kann eine Konfiguration annehmen, bei der eine Breitenabmessung des Außenzahnrads kleiner eingestellt ist als eine Abstandsabmessung zwischen dem Bodenwandteil des ersten Innenzahnrads und dem Bodenwandteil des zweiten Innenzahnrads.
Die obige Spannungswellen-Getriebeeinheit kann eine Konfiguration annehmen, bei der das gegenüberliegende Teil durch Ausdünnen eines äußeren Umfangsbereichs des Außenzahnrads gebildet wird.
Die obige Spannungswellen-Getriebeeinheit kann eine Konfiguration annehmen, bei der das gegenüberliegende Teil eine konische Schrägfläche ist.
Die obige Spannungswellen-Getriebeeinheit kann eine Konfiguration annehmen, bei der das gegenüberliegende Teil eine zylindrische Fläche ist, die einen kleineren Außendurchmesser als die Außenverzahnung aufweist.
Die obige Spannungswellen-Getriebeeinheit kann eine Konfiguration annehmen, bei der das gegenüberliegende Teil aus einer konischen Schrägfläche und einer zylindrischen Fläche gebildet wird, die mit der Schrägfläche fortlaufend ist und einen kleineren Außendurchmesser als die Außenzähne aufweist.
Eine Zahnradübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung enthält eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, ein Gehäuse, das die Ausgangswelle drehbar lagert, und eine Übertragungseinheit, die zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet ist. Die Übertragungseinheit enthält eine der Spannungswellen-Getriebeeinheit mit der obigen Konfiguration.
Die obige Zahngetriebevorrichtung kann eine Konfiguration annehmen, dass das Rotationselement der Spannungswellen-Getriebeeinheit integral mit der Eingangswelle rotiert, das erste Innenzahnrad der Spannungswellen-Getriebeeinheit integral mit der Ausgangswelle rotiert und das zweite Innenzahnrad der Spannungswellen-Getriebeeinheit am Gehäuse befestigt ist.
Eine Ventilsteuerwechselvorrichtung gemäß der Erfindung ist eine Ventilsteuerwechselvorrichtung für einen Motor, die eine Phasenwechseleinheit enthält, die eine relative Drehphase einer Nockenwelle und eines Gehäuserotors, der mit einer Kurbelwelle verriegelt ist, ändert und eine Öffnungs-/Schließsteuerung eines Einlass- oder Auslassventils, das von der Nockenwelle angetrieben wird, auf eine Vorlaufwinkelseite oder eine Verzögerungswinkelseite ändert. Die Phasenwechseleinheit enthält ein beliebiges Spannungswellen-Getriebeeinheit mit der obigen Konfiguration, wobei das erste Innenzahnrad der Spannungswellen-Getriebeeinheit so verbunden ist, dass es sich integral mit der Nockenwelle dreht, und das zweite Innenzahnrad der Spannungswellen-Getriebeeinheit so verbunden ist, dass es sich integral mit dem Gehäuserotor dreht.
Die obige Ventilsteuerwechselvorrichtung kann eine Konfiguration annehmen, bei der das Rotationselement der Spannungswellen-Getriebeeinheit gebildet ist, um eine Drehkraft eines Elektromotors überträgt.
Effekte
Die Spannungswellen-Getriebeeinheit, die Zahnradübertragungsvorrichtung und die Ventilsteuerwechselvorrichtung mit der obigen Konfiguration können die Struktur vereinfachen, die Größe reduzieren, die Anzahl der Teile verringern und die Kosten senken.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Außenansicht der Ventilsteuerwechselvorrichtung unter Verwendung der Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, schräg von vorne gesehen.
2 ist eine perspektivische Außenansicht der Ventilsteuerwechselvorrichtung unter Verwendung der Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, schräg von hinten gesehen.
3 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der in 1 dargestellten Ventilsteuerwechselvorrichtung.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 gezeigten Ventilsteuerwechselvorrichtung.
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 2 gezeigten Ventilsteuerwechselvorrichtung.
6 ist eine perspektivische Außenansicht, die das mit einem Boden versehene zylindrische erste Innenzahnrad zeigt, das in der erfindungsgemäßen Spannungswellen-Getriebeeinheit enthalten ist.
7 ist eine perspektivische Teilansicht, die das in der erfindungsgemäßen Spannungswellen-Getriebeeinheit enthaltene zylindrische Außenzahnrad teilweise zeigt.
8 ist eine Teilquerschnittsansicht, die das Verhältnis zwischen dem Außenzahnrad, dem gegenüberliegenden Teil des Außenzahnrads, dem mit einem Boden versehenen zylindrischen ersten Innenzahnrad, dem nicht-verzahnten Teil des ersten Innenzahnrads und dem zylindrischen zweiten Innenzahnrad zeigt, die in der erfindungsgemäßen Spannungswellen-Getriebeeinheit enthalten sind.
9 ist eine Teilquerschnittsansicht, die ein modifiziertes Beispiel des gegenüberliegenden Teils des Außenzahnrads und des nicht-verzahnten Teils des ersten Innenzahnrads aus 8 zeigt.
10 ist eine partielle Querschnittsansicht, die ein weiteres modifiziertes Beispiel des gegenüberliegenden Teils des Außenzahnrads und des nicht-verzahnten Teils des ersten Innenzahnrads aus 8 zeigt.
11 ist eine perspektivische Außenansicht der Getriebevorrichtung unter Verwendung der Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, schräg von vorne gesehen.
12 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der in 11 dargestellten Zahnradübertragungsvorrichtung.
13 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 11 gezeigten Ventilsteuerwechselvorrichtung, schräg von vorne gesehen.
14 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 11 gezeigten Ventilsteuerwechselvorrichtung, schräg von hinten gesehen.
15 ist eine Querschnittsansicht entlang der Achse der in 11 dargestellten Zahnradübertragungsvorrichtung.
16 ist eine partielle Querschnittsansicht, die das Verhältnis zwischen dem Außenzahnrad, dem gegenüberliegenden Teil des Außenzahnrads, dem mit einem Boden versehenen zylindrischen ersten Innenzahnrad, dem nicht mit Zähnen versehenen Teil des ersten Innenzahnrads, dem mit einem Boden versehenen zylindrischen zweiten Innenzahnrad und dem nicht mit Zähnen versehenen Teil des zweiten Innenzahnrads zeigt, die in der erfindungsgemäßen Spannungswellen-Getriebeeinheit in der in 11 dargestellten Getriebevorrichtung enthalten sind.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 und 2 gezeigt, enthält eine Ventilsteuerwechselvorrichtung M gemäß einer Ausführungsform eine Phasenwechseleinheit, die die relative Drehphase einer Nockenwelle 2 und eines Kettenrads 11a ändert. Hier dreht sich die Nockenwelle 2 in einer Richtung (der R-Richtung in 1) um eine Achse S und enthält ein kragenförmiges Einpassteil 2a, ein Schraubenloch 2b, einen Öldurchlass 2c und ein Einpassloch 2d für einen Positionierungsstift P. Das Kettenrad 11a dreht sich in einer Richtung (der R-Richtung) um die Achse S und ist über eine Kette mit der Drehung einer Kurbelwelle gekoppelt.
Dann wird die Phasenwechseleinheit in geeigneter Weise von einem Elektromotor angetrieben und gesteuert, um einen Öffnungs-/Schließsteuerung (Ventilsteuerung) eines Einlassventils oder eines Auslassventils, das von der Nockenwelle 2 angetrieben wird, zu ändern.
Wie in 3 bis 5 gezeigt, enthält die Phasenwechseleinheit einen Gehäuserotor 10, ein erstes Innenzahnrad 20, einen Rotor 30, ein Außenzahnrad 40, ein zweites Innenzahnrad 50, ein Lager 60 und ein Rotationselement 70. In diesem Fall setzt sich eine Spannungswellen-Getriebeeinheit aus dem ersten Innenzahnrad 20, dem Außenzahnrad 40, dem zweiten Innenzahnrad 50 und dem Rotationselement 70 zusammen.
Der Gehäuserotor 10 enthält ein erstes Gehäuse 11, das um die Achse S drehbar gelagert ist, und ein zweites Gehäuse 12, das mit dem ersten Gehäuse 11 durch Schrauben b1 verbunden ist.
Das erste Gehäuse 11 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form unter Verwendung eines Metallmaterials ausgebildet und enthält das Kettenrad 11a, ein zylindrisches Teil 11b, eine innere Umfangsfläche 11c, eine ringförmige Bodenwandfläche 11d, einen Öldurchlass 11e, einen Öldurchlass 11f, einen Vorlaufwinkelseiten- Stopper 11g, einen Verzögerungswinkelseiten-Stopper 11h und eine Vielzahl von Schraubenlöchern llj zum Einschrauben der Schrauben b1.
Die innere Umfangsfläche 11c liegt gleitend an einer äußeren Umfangsfläche 21a des ersten Innenzahnrades 20 an, so dass das erste Gehäuse 11 um die Achse S drehbar gelagert ist. Die Bodenwandfläche 11d liegt gleitend an dem äußeren Umfangsbereich einer Gelenkfläche 22b des ersten Innenzahnrades 20 an, so dass das erste Gehäuse 11 in Richtung der Achse S positioniert ist. Der Öldurchlass 11e ist in einer parallel zur Achse S verlaufenden Nutform an der Innenumfangsfläche 11c ausgebildet und führt das zu der Innenseite des ersten Innenzahnrads 20 geführte Schmieröl durch den Öldurchlass 2c der Nockenwelle 2 und einen Öldurchlass 35 des Rotors 30 zu einem Gleitbereich zwischen der Außenumfangsfläche 21a des ersten Innenzahnrads 20 und der Innenumfangsfläche 11c. Der Öldurchlass 11 f ist in einer sich in radialer Richtung erstreckenden Rillenform an einer vorderen Endfläche des zylindrischen Teils 11b ausgebildet und leitet das in den Gehäuserotor 10 geführte Schmieröl zu der Außenseite des Gehäuserotors 10. Der Vorlaufwinkelseiten-Stopper 11g wird in Kontakt mit einem Vorlaufwinkelseiten-Kontaktteil 36 des Rotors 30 gebracht, um die Nockenwelle 2 in einer maximalen Vorlaufwinkelposition zu positionieren. Der Verzögerungswinkelseiten-Stopper 11h wird in Kontakt mit einem Verzögerungswinkelseitigen-Kontaktteil 37 des Rotors 30 gebracht, um die Nockenwelle 2 in einer maximalen Verzögerungswinkelposition zu positionieren.
Das zweite Gehäuse 12 ist unter Verwendung eines Metallmaterials scheibenförmig ausgebildet und enthält eine kreisförmige Öffnung 12a, die auf der Achse S zentriert ist, eine Vielzahl von kreisförmigen Löchern 12b, durch die die Schrauben b1 hindurchgehen, und eine Innenwandfläche 12c, die einem Endteil 42b des Außenzahnrads 40 in Richtung der Achse S gegenüberliegt. Die Öffnung 12a lässt einen Spalt um das Rotationselement 70 in der radialen Richtung, um ein Verbindungsteil 72 des Rotationselements 70 freizulegen. Die Innenwandfläche 12c ist als ebene Fläche senkrecht zu der Achse S ausgebildet, so dass das Endteil 42b des Außenzahnrads 40 der Innenwandfläche 12c aus Richtung der Achse S gegenüberliegen und mit ihr in Kontakt kommen kann. Das heißt, das zweite Gehäuse 12 fungiert als ein Teil des Gehäuserotors 10 und fungiert auch als ein Abdeckelement, das neben dem zweiten Innenzahnrad 50 auf der dem ersten Innenzahnrad 20 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist und das Außenzahnrad 40 abdeckt.
Nachdem das erste Innenzahnrad 20 mit dem Rotor 30, das zweite Innenzahnrad 50, das Außenzahnrad 40 und das Rotationselement 70 mit dem Lager 60 an dem ersten Gehäuse 11 montiert sind, wird das zweite Gehäuse 12 mit dem ersten Gehäuse 11 durch die Schrauben b1 zusammengefügt, wodurch der um die Achse S rotierende Gehäuserotor 10 gebildet wird.
Da hier der Gehäuserotor 10 über das erste Innenzahnrad 20 um die Achse S drehbar gelagert ist, können der Gehäuserotor 10, das Außenzahnrad 40 und das zweite Innenzahnrad 50 in Bezug auf das an der Nockenwelle 2 befestigte erste Innenzahnrad 20 positioniert werden. Weiterhin wird die Konfiguration, die das erste Gehäuse 11 und das zweite Gehäuse 12 enthält, als der Gehäuserotor 10 verwendet, und durch das Unterbringen der oben erwähnten verschiedenen Teile und das Zusammenfügen des zweiten Gehäuses 12 mit dem ersten Gehäuse 11 kann die Ventilsteuerwechselvorrichtung M einfach zusammengebaut werden.
Wie in 4 und 6 gezeigt, ist das erste Innenzahnrad 20 in einer mit einem Boden versehenen zylindrischen Form ausgebildet, die integral den zylindrischen Teil 21 und den Bodenwandteil 22 durch Verarbeitung unter Verwendung eines Metallmaterials aufweist, und enthält eine Innenverzahnung 23, ein nicht-verzahntes Teil 24, ein Einpassloch 25 und einen Öldurchlass 26.
Das zylindrische Teil 21 definiert eine äußere Umfangsfläche 21a, die auf der Achse S zentriert ist, um die innere Umfangsfläche 11c des ersten Gehäuses 11 gleitend in Kontakt zu kommen. Das Bodenwandteil 22 ist als eine flache Wand senkrecht zu der Achse S ausgebildet und definiert eine Innenwandfläche 22a, die ein Endteil 42a des Außenzahnrads 40 kontaktiert und als Sitzfläche eines Befestigungsbolzens b2 fungiert, und die Verbindungsfläche 22b, mit der der Rotor 30 zusammengefügt ist. Die Innenverzahnung 23 bildet eine Zahnreihe mit einer Zahnanzahl Z1, die durch Anordnen der Zähne in einer Ringform zentriert auf der Achse S auf der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Teils 21 gebildet wird. Die Innenverzahnung 23 greift dann mit dem Rückseitenbereich von im Wesentlichen der Hälfte der Außenverzahnung 41 des Außenzahnrades 40 in Richtung der Achse S ineinander. Dabei ist die „Rückseite“ in 8 die rechte Seite in Richtung der Achse S, also die Seite, auf der die Nockenwelle 2 angeordnet ist.
Wie in 6 und 8 gezeigt, ist das nicht-verzahnte Teil 24 ein Bereich, in dem die Innenverzahnung 23 nicht ausgebildet sind, oder ein Bereich, der eine unvollständige Zahnform enthält, die keine vollständige Zahnform in dem Eckbereich CA bildet, in dem das Bodenwandteil 22 integral mit dem zylindrischen Teil 21 fortlaufend ist, und ist ein ringförmiger konvexer Teil, der weiter nach innen als ein Zahnboden 23a der Innenverzahnung 23 vorsteht und einen geneigten Querschnitt mit einem zu dem Bodenwandteil 22 hin abnehmenden Innendurchmesser aufweist. Das nicht-verzahnte Teil 24 ist ein verbleibender Bereich, der nicht von einer Schneidklinge geschnitten werden kann, wenn die Innenverzahnung 23 durch Schneidbearbeitung ausgebildet werden.
Das Einpassloch 25 weist eine kreisförmige Form auf, die auf der Achse S zentriert ist, so dass ein rohrförmiges Einpassteil 32 des Rotors 30 darin eingepasst werden kann. Der Öldurchlass 26 ist als eine sich in radialer Richtung erstreckende Nut an der Innenwandfläche 22a des Bodenwandteils 22 ausgebildet und führt das zu der Innenseite des ersten Innenzahnrads 20 geführte Schmieröl durch den Öldurchlass 35 des Rotors 30 und die Innenseite des rohrförmigen Einpassteils 32 dem Lager 70, dem Endteil 42a des Außenzahnrads 40, einem Eingriffsbereich zwischen der Außenverzahnung 41 des Außenzahnrads 40 und der Innenverzahnung 23 und 52 sowie dem Endteil 42b des Außenzahnrads 40 zu. Durch Bereitstellen des Öldurchlass 26 kann auf diese Weise der Verschleiß und die Verschlechterung des Eingriffsbereichs und der Kontaktfläche des Außenzahnrads 40 unterdrückt werden, und es kann ein reibungsloser Betrieb erzielt werden.
Wie in 4 und 5 gezeigt, ist der Rotor 30 in einer im Wesentlichen flachen Plattenform unter Verwendung eines Metallmaterials ausgebildet und enthält ein Einpassloch 31, das rohrförmige Einpassteil 32, ein konkaves Einpassteil 33, ein Positionierloch 34, den Öldurchlass 35, das Vorlaufwinkelseiten-Kontaktteil 36 und das Verzögerungswinkel-Seitenkontaktteil 37.
Das Durchgangsloch 31 weist eine kreisförmige Form auf, die auf der Achse S zentriert ist, um den Befestigungsbolzen b2 mit einem Spalt hindurch zu führen, durch den das Schmieröl fließt. Das rohrförmige Einpassteil 32 definiert ein Teil des Durchgangslochs 31 und weist eine zylindrische Form auf, die auf der Achse S zentriert ist, um in das Einpassloch 25 des ersten Innenzahnrads 20 eingepasst zu werden oder um den Öldurchlass 26 in dem eingepassten Zustand nicht zu blockieren. Das konkave Einpassteil 33 weist eine kreisförmige Form auf, die auf der Achse S zentriert ist, so dass es in das Einpassteil 2a der Nockenwelle 2 passt.
Das Positionierloch 34 ist so ausgebildet, dass das in dem Einpassloch 2d der Nockenwelle 2 befestigte Positionierstift P darin eingepasst ist, und dient zum Positionieren der Winkelposition um die Achse S. Der Öldurchlass 35 ist als eine sich in radialer Richtung erstreckende Nut ausgebildet, die mit dem Durchgangsloch 31 und mit dem Öldurchlass 2c der Nockenwelle 2 an der Bodenwandfläche des konkaven Einpassteil 33 in Verbindung steht und das aus dem Öldurchlass 2c der Nockenwelle 2 zugeführte Schmieröl durch das Durchgangsloch 31 in das erste Zahnrad 20 leitet.
Das Vorlaufwinkelseiten-Kontaktteil 36 kommt mit dem Vorlaufwinkelseiten -Stopper 11g des ersten Gehäuses 11 in lösbaren Kontakt. Das Verzögerungswinkelseiten-Kontaktteil 37 kommt mit dem Verzögerungswinkelseiten-Stopper 11h des ersten Gehäuses 11 in lösbaren Kontakt.
Dann wird der Rotor 30 mit dem ersten Innenzahnrad 20 zusammengebaut, indem das rohrförmige Einpassteil 32 in dem Einpassloch 25 eingepasst wird. Anschließend wird der Rotor 30 mit dem ersten Gehäuse 11, das drehbar mit dem ersten Innenzahnrad 20 verbunden ist, in die Nähe der Nockenwelle 2 gebracht, der Positionierstift P wird in die Positionierloch 34 eingepasst, und das Einpassteil 2a wird in das konkave Einpassteil 33 eingepasst. Dadurch wird der Rotor 30 mit der Nockenwelle 2 zusammengefügt. Danach wird der Befestigungsbolzen b2 durch das Durchgangsloch 31 in das Schraubenloch 2b eingeschraubt, wodurch das erste Innenzahnrad 20 über den Rotor 30 an der Nockenwelle 2 befestigt wird.
Weiterhin ist der Rotor 30 in der maximalen Vorlaufwinkelposition positioniert, wenn das vorlaufende Winkelseiten Kontaktteil 36 in Kontakt mit dem Vorlaufwinkelseiten-Stopper 11g kommt, und ist in der maximalen Verzögerungswinkelposition positioniert, wenn das Verzögerungswinkelseiten-Kontaktteil 37 in Kontakt mit dem Verzögerungswinkelseiten-Stopper 11h kommt. Das heißt, der Drehbereich der Nockenwelle 2 wird relativ zu dem Gehäuserotor 10 über den Rotor 30 geregelt. Dadurch kann der Bereich der Drehphase, in dem die Ventilsteuerung verändert werden kann, d.h. der einstellbare Winkelbereich von der maximalen Verzögerungswinkelposition bis zur maximalen Vorlaufwinkelposition, auf einen gewünschten Bereich geregelt werden.
Hier kann durch die Verwendung des Rotors 30, wenn sich die Form des Einpassteils 2a der Nockenwelle 2 entsprechend den Spezifikationen der Motoren unterscheidet, die Ventilsteuerwechselvorrichtung M auf verschiedene Motoren angewendet werden, indem einfach der Rotor 30 entsprechend den verschiedenen Nockenwellen 2 eingestellt wird.
Wie in 4, 5, 7 und 8 gezeigt, ist das Außenzahnrad 40 in einer dünnen zylindrischen Form ausgebildet, die unter Verwendung eines Metallmaterials elastisch verformbar ist, und enthält die Außenverzahnung 41 an der Außenumfangsfläche, die Endteile 42a und 42b, die die Breitenabmessung in Richtung der Achse S definieren, und die gegenüberliegenden Teile 43 und 43 in den Außenumfangsbereichen auf beiden Seiten in der Breitenrichtung.
Die Außenverzahnung 41 bildet eine Zahnreihe mit einer Zahnanzahl Z2, die sich von der Zahnanzahl Z1 der ersten Innenverzahnung 20 unterscheidet, gebildet durch Anordnen der Zähne in einer Ringform zentriert auf der Achse S auf der Außenumfangsfläche des Außenzahnrades 40. Dann greift der Rückseitenbereich von im Wesentlichen der Hälfte der Außenverzahnung 41 in der Richtung der Achse S mit den Innenverzahnungen 23 des ersten Innenzahnrads 20 ineinander, und der vorderseitige Bereich von im Wesentlichen der Hälfte der Außenverzahnung 41 in Richtung der Achse S greift mit den Innenverzahnungen 52 des zweiten Innenzahnrads 50 ineinander. Die „Vorderseite“ ist dabei die linke Seite in der Richtung der Achse S in 8, also die Seite, auf der der Elektromotor angeordnet ist und die der Seite, auf der die Nockenwelle 2 angeordnet ist, gegenüberliegt. Die „Rückseite“ ist die in Richtung der Achse S in 8 rechte Seite. Das Endteil 42a weist eine ringförmige ebene Fläche senkrecht zu der Achse S auf und liegt der Innenwandfläche 22a des Bodenwandteils 22 des ersten Zahnrads 20 in Richtung der Achse S gegenüber, so dass es die Innenwandfläche 22a kontaktiert. Das Endteil 42b weist eine ringförmige ebene Fläche senkrecht zu der Achse S auf und liegt der Innenwandfläche 12c des zweiten Gehäuses 12 in Richtung der Achse S gegenüber, so dass es die Innenwandfläche 12c kontaktiert. Außerdem kann das Außenzahnrad 40 so zusammengebaut werden, dass das Endteil 42b dem Bodenwandteil 22 gegenüberliegt und das Endteil 42a der Innenwandfläche 12c gegenüberliegt.
Das gegenüberliegende Teil 43 wird durch Ausdünnen des äußeren Umfangsbereichs des Außenzahnrads 40 gebildet, so dass es dem nicht-verzahnten Teil 24 des ersten Innenzahnrads mit einem vorbestimmten Spalt gegenüberliegt, d.h. einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des nicht-verzahnten Teils 24, in einem Zustand, in dem das Endteil 42a oder das Endteil 42b in Kontakt mit der Innenwandfläche 22a des Bodenwandteils 22 ist. Hier wird, wenn das Außenzahnrad 40 ausgebildet wird, durch Ausführen einer Staffelungsbearbeitung während der Zuschneidungsbearbeitung, wie z.B. Entgraten, das gegenüberliegende Teil 43 auf einer konisch geneigten Oberfläche mit einem Außendurchmesser ausgebildet, der in Richtung der Endteile 42a und 42b in der Breitenrichtung zur gleichen Zeit wie die Endbearbeitung abnimmt.
Dann wird das Außenzahnrad 40 unter der Nockenwirkung eines Nockenteils 73 des Rotationselements 70 über das Lager 60 in eine ovale Form verformt und greift teilweise an zwei Punkten mit dem ersten Innenzahnrad 20 und teilweise an zwei Punkten mit dem zweiten Innenzahnrad 50 ineinander.
Wie oben beschrieben, ist das Außenzahnrad 40 mit dem gegenüberliegenden Teil 43 in der Nähe des Endteils 42a und dem gegenüberliegenden Teil 43 in der Nähe des Endteils 42b bereitgestellt. Dementsprechend kann das Außenzahnrad 40 so montiert werden, dass das Endteil 42b des Außenzahnrads 40 dem Bodenwandteil 22 des ersten Innenzahnrads 20 gegenüberliegt. Somit kann eine fehlerhafte Montage des Außenzahnrades 40 verhindert werden.
Des Weiteren ist in einem Zustand, in dem das Endteil 42a des Außenzahnrads 40 in Kontakt mit dem Bodenwandteil 22 des ersten Innenzahnrads 20 ist, der gegenüberliegende Teil 43 dem nicht-verzahnten Teil 24 mit einem Spalt gegenüberliegend, so dass eine Interferenz zwischen der Außenverzahnung 41 und dem nicht-verzahnten Teil 24 verhindert werden kann. Daher kann im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Abstandselement oder dergleichen zwischen dem Endteil 42a und dem Bodenwandteil 22 angeordnet ist, um eine Interferenz zwischen der Außenverzahnung 41 und dem nicht-verzahnten Teil 24 zu verhindern, die Anzahl der Teile reduziert werden, und die Breite der Abmessungen in Richtung der Achse S kann verringert werden.
Wie in 3 bis 5 gezeigt, ist das zweite Innenzahnrad 50 in einer im Wesentlichen zylindrischen oder ringförmigen Form unter Verwendung eines Metallmaterials ausgebildet und enthält ein zylindrisches Teil 51, zentriert auf der Achse S, eine Innenverzahnung 52, ein Kragenteil 53 und eine Vielzahl von kreisförmigen Löchern 54, durch die die Schrauben b1 hindurchgehen. Das zylindrische Teil 51 ist so ausgebildet, dass er eine Außendurchmesser-Abmessung aufweist, die in die innere Umfangsfläche 11c des ersten Gehäuses 11 eingepasst ist. Die Innenverzahnung 52 bildet eine Zahnreihe mit einer Zahnanzahl Z3, die durch Anordnen der Zähne in einer ringförmigen Form zentriert auf der Achse S auf der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Teils 21 gebildet wird. Dann greift die Innenverzahnung 52 mit dem vorderen Seitenbereich von im Wesentlichen der Hälfte der Außenverzahnung 41 des Außenzahnrades 40 in Richtung der Achse S ineinander.
Dabei wird die Zahnanzahl Z3 der Innenverzahnung 52 gleich der Zahnanzahl Z2 der Innenverzahnung 41 des Außenzahnrades 40 gesetzt. Indem die Zahnanzahlen Z3 und Z2 auf diese Weise gleich eingestellt werden (Z3 = Z2), kann das Zähneanzahlverhältnis (z. B. Untersetzungsverhältnis) zum Zeitpunkt des Wechsels der Drehphase einfach mit der Zahnanzahl Z1 des ersten Innenzahnrads 20 und der Zahnanzahl Z2 des Außenzahnrads 40 eingestellt werden.
Das Kragenteil 53 ist in einer flachen Plattenform senkrecht zu der Achse S ausgebildet und wird zwischen dem ersten Gehäuse 11 und dem zweiten Gehäuse 12 eingeklemmt und montiert. Das heißt, das zweite Innenzahnrad 50 ist durch die Schrauben b1 so fixiert, dass es sich integral mit dem Gehäuserotor 10 dreht und mit dem Außenzahnrad 40 in Eingriff steht.
In der obigen Konfiguration, wie in 8 gezeigt, ist das Außenzahnrad 40 mit einem Spalt C zwischen der Innenwandfläche 22a des Bodenwandteils 22 des ersten Innenzahnrads 20 und der Innenwandfläche 12c des zweiten Gehäuses 12 in der Richtung der Achse S angeordnet. Das heißt, in der Richtung der Achse S ist die Breitenabmessung des Außenzahnrads 40 kleiner eingestellt als die Trennungsabmessung zwischen dem Bodenwandteil 22 des ersten Innenzahnrads 20 und der Innenwandfläche 12c des zweiten Gehäuses 12, das als das Abdeckelement dient. Da das Außenzahnrad 40 daran gehindert werden kann, sowohl das Bodenwandteil 22 als auch die Innenwandfläche 12c gleichzeitig zu kontaktieren, kann der Gleitwiderstand reduziert werden.
Wie in 3 und 8 gezeigt, enthält das Lager 60 einen ringförmigen Innenring 61, einen ringförmigen Außenring 62, eine Vielzahl von Wälzkörpern 63, die rollend zwischen dem Innenring 61 und dem Außenring 62 angeordnet sind, und einen Halter 64 zum Halten der Vielzahl von Wälzkörpern 63.
Der Innenring 61 weist die Form eines Endlosbandes auf, der unter Verwendung eines Metallmaterials elastisch verformbar ist, und das Nockenteil 73 des Rotationselements 70 ist darin eingepasst. Der Außenring 62 weist die Form eines Endlosbandes auf, der unter Verwendung eines metallischen Werkstoffs elastisch verformbar ist, und ist in das Außenzahnrad 40 eingepasst. Die Vielzahl von Wälzkörpern 63 sind unter Verwendung eines metallischen Werkstoffs zu Kugeln ausgebildet und sind zwischen dem Innenring 61 und dem Außenring 62 gesandwhiched und werden von der Halterung 64 in gleichen Abständen um die Achse S gehalten. Der Halter 64 ist in Form eines Endlosbandes ausgebildet, das unter Verwendung eines Metallmaterials elastisch verformbar ist und die Vielzahl der Wälzkörper 63 in gleichen Abständen rollend hält.
Dann werden der Innenring 61 und der Außenring 62 des Lagers 60 in einer ovalen Form entlang des Nockenteils 73 des Rotationselements 70 verformt. Da das Lager 70 zwischen dem Nockenteil 73 des Rotationselements 70 und dem Außenzahnrad 40 in einem oval verformten Zustand angeordnet ist, kann das Außenzahnrad 40 bei der Drehung des Rotationselements 70 gleichmäßig oval verformt werden.
Wie in 3 bis 5 gezeigt, ist das Rotationselement 70 in einer im Wesentlichen zylindrischen Form unter Verwendung eines Metallmaterials ausgebildet und enthält ein ringförmiges Teil 71, das Verbindungsteil 72 und das Nockenteil 73. Das ringförmige Teil 71 weist eine ringförmige Form auf, die auf der Achse S zentriert ist. Das Verbindungsteil 72 ist an der Innenseite des ringförmigen Teils 71 als U-förmige Nut ausgebildet, die sich zu der radialen Mitte hin senkrecht zu der Achse S öffnet, und ist mit der Drehwelle des Elektromotors verbunden. Das Nockenteil 73 ist in einer ovalen Ringform ausgebildet, deren äußere Umfangsfläche eine ovale Form mit einer Hauptachse in einer linearen Richtung senkrecht zu der Achse S definiert, und übt die Nockenwirkung zur Erzeugung einer elliptischen Verformung auf das Außenzahnrad 40 aus. Da hier das ringförmige Teil 71 und das Nockenteil 73 durch eine Schraube zusammengefügt sind, kann das ringförmige Teil 71 oder das Nockenteil 73 entsprechend den Vorgaben ausgetauscht werden. Weiterhin kann das Verbindungsteil 72 in einer zerbrechlichen Form ausgebildet sein, um die Übertragung der Drehkraft mit der Drehwelle zu unterbrechen, wenn eine übermäßige Belastung auftritt, und das ringförmige Teil 71 kann aus einem Harzmaterial gebildet werden.
Dann nimmt das Rotationselement 70 die Drehkraft des Elektromotors auf, so dass das Nockenteil 73 die Nockenwirkung auf das Außenzahnrad 40 ausübt. Infolgedessen wird das Außenzahnrad 40 in dem Zustand des Eingriffs mit dem ersten Innenzahnrad 20 und dem zweiten Innenzahnrad 50 in eine ovale Form verformt und seine Eingriffsposition ändert sich kontinuierlich um die Achse S.
Das Verhältnis zwischen dem ersten Innenzahnrad 20, dem Außenzahnrad 40 und dem zweiten Innenzahnrad 50 in der obigen Konfiguration wird beschrieben. Da das Verhältnis zwischen der Zahnanzahl Z1 des ersten Innenzahnrads 20 und der Zahnanzahl Z2 des Außenzahnrads 40 eine relative Drehung bewirkt, wird festgelegt, dass, wenn die Anzahl der Eingriffspunkte des ersten Innenzahnrads 20 und des Außenzahnrads 40 N und eine positive ganze Zahl n ist, das Verhältnis von Z2 = Z1 ± n · N hergestellt wird. In dieser Ausführungsform werden, da N = 2 ist, z. B. Z1 = 162 und Z2 = 160 gesetzt. Ferner wird für das Verhältnis zwischen der Zahnanzahl Z3 des zweiten Innenzahnrads 50 und der Zahnanzahl Z2 des Außenzahnrads 40 der gleiche Wert gewählt, um sie in der gleichen Phase zu drehen, ohne eine relative Drehung wie oben beschrieben zu verursachen. In dieser Ausführungsform werden z. B. Z3 = 160 und Z2 = 160 eingestellt. Da das Untersetzungsverhältnis einfach durch die Zahnanzahl Z1 des ersten Innenzahnrads 20 und die Zahnanzahl Z2 des Außenzahnrads 40 bestimmt werden kann, ist die Einstellung des Untersetzungsverhältnisses entsprechend einfach. Außerdem kann die Zahnanzahl Z3 des zweiten Innenzahnrads 50 nicht mit der Zahnanzahl Z2 des Außenzahnrads 40 übereinstimmen und einen anderen Wert annehmen.
Als nächstes wird der Zusammenbau der Ventilsteuerwechselvorrichtung M mit der obigen Konfiguration beschrieben. Beim Zusammenbau werden das erste Gehäuse 11, das zweite Gehäuse 12, die Schrauben b1, das erste Innenzahnrad 20, der Rotor 30, das Außenzahnrad 40, das zweite Innenzahnrad 50, das Lager 60 und das Drehelement 70 vorbereitet.
Zunächst werden das Lager 60 und das Außenzahnrad 40 an das Rotationselement 70 montiert. Anschließend wird der Rotor 30 mit dem ersten Innenzahnrad 20 zusammengefügt und einstückig montiert. Anschließend wird das erste Innenzahnrad 20 in das erste Gehäuse 11 eingesetzt und das Rotationselement 70 so montiert, dass der hintere Teil der Zahnreihe 41 des Außenzahnrads 40 mit der Innenverzahnung 23 des ersten Innenzahnrads 20 ineinandergreift. Anschließend wird das zweite Innenzahnrad 50 so eingepasst, dass die Innenverzahnung 52 mit dem vorderen Seitenteil der Innenverzahnung 41 des Außenzahnrads 40 ineinandergreift, und das zweite Gehäuse 12 wird von dessen äußerer Vorderseite her angeordnet.
Anschließend werden die Schrauben b1 durch die kreisrunden Löcher 12b und 54 in die Schraubenlöcher 11j geschraubt, wodurch das zweite Gehäuse 12 mit dem ersten Gehäuse 11 zusammengefügt wird, wobei das zweite Innenzahnrad 50 dazwischen gesandwhiched ist. Damit ist die Montage der Ventilsteuerwechselvorrichtung M abgeschlossen. Ferner ist in diesem zusammengebauten Zustand das Verbindungsteil 72 des Rotationselements 70 durch die Öffnung 12a des Gehäuserotors 10 freigelegt. Der Zusammenbau ist jedoch nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt, und es können auch andere Verfahren angewendet werden. Die Ventilsteuerwechselvorrichtung M mit der obigen Konfiguration kann den Aufbau vereinfachen, die Größe reduzieren, die Anzahl der Teile verringern und die Kosten senken.
Als nächstes wird der Betrieb beschrieben, wenn die obige Ventilsteuerwechselvorrichtung M auf den Motor angewendet wird. Zunächst wird, wenn die Phase nicht geändert wird, d.h. die Ventilsteuerzeiten nicht geändert werden, der Elektromotor so angetrieben und gesteuert, dass er eine Drehantriebskraft auf das Rotationselement 70 in der gleichen Richtung wie die Nockenwelle 2 mit der gleichen Drehzahl wie die Drehzahl der Nockenwelle 2 ausübt. Dementsprechend sind das erste Innenzahnrad 20 und das Außenzahnrad 40 in der Position gesperrt, in der sie miteinander ineinandergreifen. Außerdem sind das Außenzahnrad 40 und das zweite Innenzahnrad 50 in der Position gesperrt, in der sie miteinander ineinandergreifen. Infolgedessen drehen sich die Nockenwelle 2 und der Gehäuserotor 10 integral in einer Richtung (die R-Richtung in 1) um die Achse S.
Andererseits, wenn die Phase geändert wird, d.h. die Ventilsteuerung geändert wird, wird der Elektromotor so angetrieben und gesteuert, dass er eine Drehantriebskraft auf das Rotationselement 70 in der gleichen Richtung wie die Nockenwelle 2 mit einer Drehzahl ausübt, die sich von der Drehzahl der Nockenwelle 2 unterscheidet. Wenn beispielsweise der Elektromotor so angetrieben und gesteuert wird, dass er eine Drehantriebskraft auf das Rotationselement 70 in der gleichen Richtung wie die Nockenwelle 2 mit einer Drehzahl ausübt, die höher ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2, wird das Rotationselement 70 relativ in einer Richtung um die Achse S gedreht, und das Nockenteil 73 des Rotationselements 70 übt eine Nockenwirkung auf das Außenzahnrad 40 aus, während es sich in einer Richtung dreht. Wenn dann das Rotationselement 70 eine Drehung in einer Richtung ausführt, verursacht das Außenzahnrad 40 eine Rotationsdifferenz in Bezug auf das erste Innenzahnrad 20 um die Zahnanzahldifferenz (162 - 160) und verschiebt sich in die andere Richtung. Andererseits, auch wenn sich das Rotationselement 70 in eine Richtung dreht, sind die Zahnanzahl Z2 des Außenzahnrads 40 und die Zahnanzahl Z3 des zweiten Innenzahnrads 50 gleich, so dass die gleiche Phase beibehalten wird.
Das heißt, das Rotationselement 70 wird relativ in eine Richtung gedreht, wodurch die Rotationsphase der Nockenwelle 2 in Bezug auf den Gehäuserotor 10 vorverlegt wird und die Öffnungs-/Schließsteuerung des Einlassventils oder des Auslassventils auf die Vorverlagerungswinkelseite geändert wird.
Andererseits, wenn der Elektromotor so angetrieben und gesteuert wird, dass er eine Drehantriebskraft auf das Rotationselement 70 in der gleichen Richtung wie die Nockenwelle 2 mit einer niedrigeren Drehzahl als die Drehzahl der Nockenwelle 2 ausübt, wird das Rotationselement 70 relativ in der anderen Richtung um die Achse S gedreht, wodurch das Nockenteil 73 des Rotationselements 70 eine Nockenwirkung auf das Außenzahnrad 40 ausübt, während es sich in der anderen Richtung dreht. Wenn dann das Rotationselement 70 eine Drehung in die andere Richtung ausführt, verursacht das Außenzahnrad 40 eine Rotationsdifferenz in Bezug auf das erste Innenzahnrad 20 um die Zahnanzahldifferenz (162 - 160) und verschiebt sich in eine Richtung. Andererseits, auch wenn sich das Rotationselement 70 in die andere Richtung dreht, sind die Zahnanzahl Z2 des Außenzahnrads 40 und die Zahnanzahl Z3 des zweiten Innenzahnrads 50 gleich, so dass die gleiche Phase beibehalten wird.
Das heißt, das Rotationselement 70 wird relativ in die andere Richtung gedreht, wodurch die Rotationsphase der Nockenwelle 2 in Bezug auf den Gehäuserotor 10 verzögert wird und der Öffnungs-/Schließsteuerung des Einlassventils oder des Auslassventils auf die Seite des Verzögerungswinkels geändert wird.
Bei diesem Schaltvorgang bewegt sich das Außenzahnrad 40 in der Richtung der Achse S aufgrund der Schubkraft, die durch den Unterschied im Eingriffszustand zwischen der Innenverzahnung 23 und der Innenverzahnung 52 in Bezug auf die Außenverzahnung 41 des Außenzahnrades 40 erzeugt wird. Wenn sich das Außenzahnrad 40 in Richtung der Achse S nach hinten bewegt und der Endteil 42a in Kontakt mit dem Bodenwandteil 22 des ersten Innenzahnrads 20 kommt, kann eine Interferenz zwischen den Außenverzahnungen 41 und dem nicht-verzahnten Teil 24 verhindert werden, da das gegenüberliegende Teil 43 dem nicht-verzahnten Teil 24 mit einem Spalt gegenüberliegt. Infolgedessen kann die Außenverzahnung 41 des Außenzahnrads 40 normalerweise mit der Innenverzahnung 23 des ersten Innenzahnrads 20 ineinandergreifen und sich reibungslos drehen. Andererseits kann, selbst wenn sich das Außenzahnrad 40 in der Richtung der Achse S zu der Vorderseite hin bewegt und das Endteil 42b in Kontakt mit der Innenwandfläche 12c des zweiten Gehäuses 12 kommt, da das zweite Innenzahnrad 50 keinen nicht-verzahnten Teil aufweist, die Außenverzahnung 41 des Außenzahnrads 40 normalerweise mit der Innenverzahnung 52 des zweiten Innenzahnrads 50 ineinandergreifen und sich gleichmäßig drehen.
Da das Außenzahnrad 40, wie in 8 gezeigt, mit dem Spalt C zwischen dem Bodenwandteil 22 (Innenwandfläche 22a) des ersten Innenzahnrads 20 und der Innenwandfläche 12c des zweiten Gehäuses 12 angeordnet ist, kontaktiert das Außenzahnrad 40 nicht gleichzeitig das Bodenwandteil 22 und die Innenwandfläche 12c, und der Gleitwiderstand kann entsprechend reduziert werden. Darüber hinaus wird in der obigen Ventilsteuerwechselvorrichtung M das in einer Ölwanne des Motors gespeicherte Schmieröl der Nockenwelle 2 durch eine Ölpumpe oder dergleichen zugeführt und zu der Innenseite des ersten Innenzahnrads 20 durch den Öldurchlass 2c, den Öldurchlass 35 und das Durchgangsloch 31 geführt und dem Lager 60 und dem Eingriffsbereich der Außenverzahnung 41 des Außenzahnrads 40 und der Innenverzahnung 23 und 52 durch den Öldurchlass 26 zugeführt. Anschließend wird das Schmieröl durch die Öffnung 12a und den Öldurchlass 11f zu der Außenseite des Gehäuserotors 10 geführt, fließt in das Innere des Abdeckelements des Motors und wird in die Ölwanne zurückgeführt. Wie oben beschrieben, kann, da die Schmierung sicher durchgeführt wird, der Verschleiß und die Verschlechterung des Gleitbereichs und des Eingriffsbereichs des Außenzahnrads 40 unterdrückt werden, und die Ventilsteuerung kann reibungslos geändert werden.
Die obige Ausführungsform zeigt eine Konfiguration, bei der das zylindrische zweite Innenzahnrad 50 als zweites Innenzahnrad verwendet wird und das zweite Gehäuse 12 als das Abdeckelement neben dem zweiten Innenzahnrad 50 verwendet wird, aber die Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann als zweites Innenzahnrad ein mit einem Boden versehenes zylindrisches zweites Innenzahnrad verwendet werden, das ein nicht-verzahntes Teil aufweist, das weiter nach innen ragt als der Zahnboden der Innenverzahnung in dem Eckbereich, wo das Bodenwandteil integral mit der an dem zylindrischen Teil ausgebildeten Innenverzahnung und dem zylindrischen Teil fortlaufend ist, so dass dieser auch als zweites Gehäuse dient. In diesem Fall liegt das Endteil 42b des Außenzahnrads 40 dem Bodenwandteil des zweiten Innenzahnrads gegenüber, so dass er das Bodenwandteil kontaktiert, und der in der Nähe des Endteils 42b ausgebildete gegenüberliegende Teil 43 weist die Funktion auf, dem nicht-verzahnten Teil des zweiten Innenzahnrads mit einem Spalt gegenüberzuliegen.
9 zeigt ein modifiziertes Beispiel des nicht-verzahnten Teils 24 des ersten Innenzahnrads 20 und ein modifiziertes Beispiel des gegenüberliegenden Teils 43 des Außenzahnrads 40. In diesem modifizierten Beispiel enthält das erste Innenzahnrad 20 ein nicht-verzahntes Teil 27 anstelle des nicht-verzahnten Teils 24. Außerdem enthält das Außenzahnrad 40 ein gegenüberliegender Teil 44 anstelle des gegenüberliegenden Teils 43.
Das nicht-verzahnte Teil 27 ist ein verbleibender Bereich, der von der Schneidklinge nicht geschnitten werden kann, wenn die Innenverzahnung 23 durch Schneidbearbeitung ausgebildet werden, und ist ein ringförmiges, konvexes Teil mit einem rechteckigen Querschnitt, der weiter nach innen ragt als der Zahnboden 23a der Innenverzahnung 23.
Das gegenüberliegende Teil 44 wird durch Ausdünnen des äußeren Umfangsbereichs des Außenzahnrads 40 gebildet, so dass er dem nicht-verzahnten Teil 27 des ersten Innenzahnrads 20 mit einem vorbestimmten Spalt gegenüberliegt, d.h. einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des nicht-verzahnten Teils 27, in einem Zustand, in dem das Endteil 42a oder das Endteil 42b in Kontakt mit der Innenwandfläche 22a des Bodenwandteils 22 ist. Hier wird, wenn das Außenzahnrad 40 ausgebildet wird, durch Ausführen einer Schneidbearbeitung auf dem äußeren Umfangsbereich, das gegenüberliegende Teil 43 auf einer zylindrischen Oberfläche mit einem Außendurchmesser gebildet, der kleiner ist als die Außenverzahnung 41.
In diesem modifizierten Beispiel ist in einem Zustand, in dem das Endteil 42a des Außenzahnrads 40 in Kontakt mit dem Bodenwandteil 22 des ersten Innenzahnrads 20 ist, das gegenüberliegende Teil 44 das nicht-verzahnte Teil 27 mit einem Spalt gegenüberliegend, so dass eine Interferenz zwischen den Außenverzahnungen 41 und dem nicht-verzahnten Teil 27 verhindert werden kann. Daher kann, wie oben beschrieben, im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Abstandselement oder dergleichen zwischen dem Endteil 42a und dem Bodenwandteil 22 angeordnet ist, um eine Interferenz zwischen der Außenverzahnung 41 und dem nicht-verzahnten Teil 27 zu verhindern, die Anzahl der Teile reduziert werden, und die Breite der Abmessungen in der Richtung der Achse S kann verringert werden.
10 zeigt ein weiteres modifiziertes Beispiel des nicht-verzahnten Teils 24 des ersten Innenzahnrads 20 und ein weiteres modifiziertes Beispiel des gegenüberliegenden Teils 43 des Außenzahnrads 40. In diesem modifizierten Beispiel enthält das erste Innenzahnrad 20 ein nicht-verzahntes Teil 28 anstelle des nicht-verzahnten Teils 24. Weiterhin enthält das Außenzahnrad 40 ein gegenüberliegendes Teil 45 anstelle des gegenüberliegenden Teils 43.
Das nicht-verzahnte Teil 28 ist ein verbleibender Bereich, der von der Schneidklinge nicht geschnitten werden kann, wenn die Innenverzahnung 23 durch Schneidbearbeitung ausgebildet werden, und ist ein ringförmiges konvexes Teil, das weiter nach innen als der Zahnboden 23a der Innenverzahnung 23 vorsteht und einen Querschnitt aufweist, der einen geneigten Querschnitt und einen rechteckigen Querschnitt kombiniert, wobei der geneigte Querschnitt einen Außendurchmesser aufweist, der in Richtung des Bodenwandteils 22 abnimmt.
Das gegenüberliegende Teil 45 wird durch Ausdünnen des äußeren Umfangsbereichs des Außenzahnrads 40 gebildet, so dass es dem nicht-verzahnten Teil 28 des ersten Innenzahnrads 20 mit einem vorbestimmten Spalt gegenüberliegt, d.h. einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des nicht-verzahnten Teils 28, und zwar in einem Zustand, in dem das Endteil 42a oder das Endteil 42b in Kontakt mit der Innenwandfläche 22a des Bodenwandteils 22 ist. Hier wird, wenn das Außenzahnrad 40 ausgebildet wird, durch Ausführen einer Schneidbearbeitung auf dem Außenumfangsbereich, das gegenüberliegende Teil 45 auf einer konischen, geneigten Oberfläche mit einem Außendurchmesser, der in Richtung der Endteile 42a und 42b in der Breitenrichtung abnimmt, und auf einer zylindrischen Oberfläche, die mit der geneigten Oberfläche zusammenhängt und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als die Außenverzahnung 41 ist, gebildet.
In diesem modifizierten Beispiel ist in einem Zustand, in dem das Endteil 42a des Außenzahnrads 40 in Kontakt mit dem Bodenwandteil 22 des ersten Innenzahnrads 20 ist, das gegenüberliegende Teil 45 dem nicht-verzahnten Teil 28 mit einem Spalt gegenüberliegend, so dass Interferenz zwischen den Außenverzahnungen 41 und dem nicht-verzahnten Teil 28 verhindert werden kann. Daher kann, wie oben beschrieben, im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Abstandselement oder dergleichen zwischen dem Endteil 42a und dem Bodenwandteil 22 angeordnet ist, um eine Interferenz zwischen der Außenverzahnung 41 und dem nicht-verzahnten Teil 28 zu verhindern, die Anzahl der Teile reduziert werden, und die Breite der Abmessungen in Richtung der Achse S kann verringert werden.
11 bis 16 zeigen eine Zahnradübertragungsvorrichtung M2 gemäß einer Ausführungsform. Die Zahnradübertragungsvorrichtung M2 gemäß einer Ausführungsform enthält einen Elektromotor 100 mit einer Eingangswelle 102, einem Gehäuse 110, einem ersten Innenzahnrad 120 mit einer Ausgangswelle 125, einem Außenzahnrad 130, einem zweiten Innenzahnrad 140, einem Lager 150 und einem Rotationselement 160. Hier ist eine Spannungswellen-Getriebeeinheit aus dem ersten Innenzahnrad 120, dem Außenzahnrad 130, dem zweiten Innenzahnrad 140 und dem Rotationselement 160 aufgebaut.
Wie in 15 dargestellt, enthält der Elektromotor 100 einen Hauptkörper 101, die durch den Hauptkörper 101 rotierend angetriebene Eingangswelle 102 und ein Flanschteil 103. Der Hauptkörper 101 weist einen Magneten auf, eine Spule zur Erregung und einen Rotor. Die Eingangswelle 102 weist ein Befestigungsteil 102a auf, das sich auf der Achse S erstreckt und aus dem Hauptkörper 101 herausragt, um das Rotationselement 160 zu befestigen, und ein Schraubenloch 102b zum Einschrauben eines mit einer Unterlegscheibe W versehenen Befestigungsbolzens b3, um das Rotationselement 160 zu befestigen. Der Flanschteil 103 ist als ringförmige ebene Fläche senkrecht zu der Achse S ausgebildet und enthält ein kreisförmiges Loch 103a, durch das eine Schraube b4 verläuft. Dann wird das Flanschteil 103 mit einem Kragenteil 145 des zweiten Innenzahnrads 140 zusammengefügt.
Das Gehäuse 110 weist eine zylindrische Form mit einem Boden auf, der auf der Achse S zentriert ist, und enthält ein zylindrisches Teil 111, ein Stützteil 112, ein konkaves Einpassteil 113 und ein Schraubenloch 114. Das zylindrische Teil 111 weist eine zylindrische Form auf, die auf der Achse S zentriert ist, um das erste Innenzahnrad 120 drehbar um die Achse S aufzunehmen. Das Stützteil 112 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die auf der Achse S zentriert ist, und stützt die Ausgabewelle 125 des ersten Innenzahnrads 120 drehbar um die Achse S über ein Lager BG. Das Einpassteil 113 bildet ein ringförmiges konkaves Teil, das auf der Achse S zentriert ist, um das Kragenteil 145 des zweiten Innenzahnrads 140 anzupassen und zu fixieren.
Wie in 13 und 15 gezeigt, ist das erste Innenzahnrad 120 in einer mit einem Boden versehenen zylindrischen Form mit einem zylindrischen Teil 121 und einem Bodenwandteil 122 durch Verarbeiten unter Verwendung eines Metallmaterials ausgebildet und enthält eine Innenverzahnung 123, ein nicht-verzahntes Teil 124 und die Ausgangswelle 125, die in Richtung der Achse S aus dem Bodenwandteil 122 herausragt.
Das zylindrische Teil 121 definiert eine äußere Umfangsfläche, die auf der Achse S zentriert ist und eine Außendurchmesser-Abmessung aufweist, die nicht in Kontakt mit der Innenseite des Gehäuses 110 angeordnet werden kann. Das Bodenwandteil 122 ist als mehrstufige ebene Fläche senkrecht zu der Achse S ausgebildet und definiert eine Innenwandfläche 122a, mit der das Endteil 132a des Außenzahnrades 130 in Kontakt kommen kann, und eine Außenwandfläche 122b, aus der die Ausgangswelle 125 herausragt. Die Innenverzahnung 123 bildet eine Zahnreihe mit einer Zahnanzahl Z11, die durch Anordnen der Zähne in einer Ringform zentriert auf der Achse S auf der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Teils 121 gebildet wird. Dann greift die Innenverzahnung 123 mit dem Rückseitenbereich von im Wesentlichen der Hälfte der Außenverzahnung 131 des Außenzahnrads 130 in Richtung der Achse S ineinander. Hier ist die „Rückseite“ die rechte Seite in Richtung der Achse S in 15, d.h. die Seite, auf der die Ausgangswelle 125 angeordnet ist.
Wie in 13 und 16 gezeigt, ist der nicht-verzahnte Teil 124 ein Bereich, in dem die Innenverzahnung 123 nicht ausgebildet sind, oder ein Bereich, der eine unvollständige Zahnform enthält, die keine vollständige Zahnform in dem Eckbereich CA bildet, in dem das Bodenwandteil 122 integral mit dem zylindrischen Teil 121 fortlaufend ist, und ein ringförmiger konvexer Teil ist, der weiter nach innen als ein Zahnboden 123a der Innenverzahnung 123 vorsteht und einen geneigten Querschnitt mit einem zum Bodenwandteil 122 hin abnehmenden Innendurchmesser aufweist. Das nicht-verzahnte Teil 24 ist ein verbleibender Bereich, der nicht von einem Schneidblatt geschnitten werden kann, wenn die Innenverzahnung 123 durch Schneidbearbeitung ausgebildet werden. Die Ausgangswelle 125 ist säulenförmig ausgebildet und wird von dem Trägerteil 112 über das Lager BG um die Achse S drehbar gelagert.
Wie in 13, 14 und 16 gezeigt, ist das Außenzahnrad 130 in einer dünnen zylindrischen Form ausgebildet, die unter Verwendung eines Metallmaterials elastisch verformbar ist, und enthält die Außenverzahnung 131 an der Außenumfangsfläche, die Endteile 132a und 132b, die die Breitenabmessung in Richtung der Achse S definieren, und die gegenüberliegenden Teile 133 und 134 in den Außenumfangsbereichen auf beiden Seiten in der Breitenrichtung.
Die Außenverzahnung 131 bildet eine Zahnreihe mit einer Zahnanzahl Z12, die sich von der Zahnanzahl Z11 der ersten Innenverzahnung 120 unterscheidet, gebildet durch Anordnen der Zähne in einer Ringform zentriert auf der Achse S auf der Außenumfangsfläche des Außenzahnrades 130. Dann greift der rückseitige Bereich von im Wesentlichen der Hälfte der Außenverzahnung 131 in Richtung der Achse S mit der Innenverzahnung 123 des ersten Innenzahnrades 120 ineinander, und der vorderseitige Bereich von im Wesentlichen der Hälfte der Außenverzahnung 131 in der Richtung der Achse S greift mit der Innenverzahnung 143 des zweiten Innenzahnrades 140 ineinander. Dabei ist die „Vorderseite“ in 15 die in Richtung der Achse S linke Seite, also die Seite, auf der der Elektromotor 100 angeordnet ist. Die „Rückseite“ ist die rechte Seite in Richtung der Achse S in 15. Das Endteil 132a weist eine ringförmige ebene Fläche senkrecht zu der Achse S auf und liegt der Innenwandfläche 122a des Bodenwandteils 122 des ersten Innenzahnrads 120 in Richtung der Achse S gegenüber, so dass es die Innenwandfläche 122a kontaktiert. Das Endteil 132b weist eine ringförmige ebene Fläche senkrecht zu der Achse S auf und liegt der Innenwandfläche 142a des Bodenwandteils 142 des zweiten Innenzahnrads 140 in Richtung der Achse S gegenüber, um die Innenwandfläche 142a zu kontaktieren.
Das gegenüberliegende Teil 133 wird durch Ausdünnen des äußeren Umfangsbereichs des Außenzahnrads 130 gebildet, um dem nicht-verzahnten Teil 124 des ersten Innenzahnrads 120 mit einem vorbestimmten Spalt gegenüberzuliegen, d.h. einen Außendurchmesser aufzuweisen, der kleiner ist als der Innendurchmesser des nicht-verzahnten Teils 124, in einem Zustand, in dem das Endteil 132a in Kontakt mit der Innenwandfläche 122a des Bodenwandteils 122 des ersten Innenzahnrads 120 ist. Das gegenüberliegende Teil 134 wird durch Ausdünnen des äußeren Umfangsbereichs des Außenzahnrads 130 gebildet, so dass er dem nicht-verzahnten Teil 144 des zweiten Innenzahnrads 140 mit einem vorbestimmten Spalt gegenüberliegt, d.h. einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des nicht-verzahnten Teils 144, in einem Zustand, in dem der Endteil 132b in Kontakt mit der Innenwandfläche 142a des Bodenwandteils 142 des zweiten Innenzahnrads 140 ist. Hier wird, wenn das Außenzahnrad 130 ausgebildet wird, durch Ausführen einer Staffelungsbearbeitung während der Zuschneidungsbearbeitung, wie z.B. Entgraten, das gegenüberliegende Teil 133 auf einer konisch geneigten Oberfläche mit einem Außendurchmesser ausgebildet, das in Richtung des Endteils 132a in der Breitenrichtung abnimmt, oder das gegenüberliegende Teil 134 wird auf einer konisch geneigten Oberfläche mit einem Außendurchmesser ausgebildet, der in Richtung des Endteils 132b in der Breitenrichtung zur gleichen Zeit wie die Endbearbeitung abnimmt.
Dann wird das Außenzahnrad 130 unter der Nockenwirkung eines Nockenteils 162 des Rotationselements 160 über das Lager 150 in eine ovale Form verformt und greift teilweise an zwei Punkten mit dem ersten Innenzahnrad 120 ineinander und greift teilweise an zwei Punkten mit dem zweiten Innenzahnrad 140 ineinander.
Wie in 14 und 15 gezeigt, ist das zweite Innenzahnrad 140 in einer mit einem Boden versehenen zylindrischen Form mit einem zylindrischen Teil 141 und einem Bodenwandteil 142 durch Verarbeitung unter Verwendung eines Metallmaterials ausgebildet und enthält die Innenverzahnung 143, das nicht-verzahnte Teil 144 und das Kragenteil 145.
Das zylindrische Teil 141 definiert eine äußere Umfangsfläche, die auf der Achse S zentriert ist und eine Außendurchmesser-Abmessung aufweist, die nicht in Kontakt mit der Innenseite des Gehäuses 110 angeordnet werden soll. Das Bodenwandteil 142 ist als ebene Fläche senkrecht zu der Achse S ausgebildet und definiert eine Innenwandfläche 142a, mit dem das Endteil 132b des Außenzahnrads 130 in Kontakt kommen kann, eine Außenwandfläche 142b, die dem Hauptkörper 101 des Elektromotors 100 gegenüberliegt, und ein Durchgangsloch 142c, durch das die Eingangswelle 102 verläuft. Die Innenverzahnung 143 bildet eine Zahnreihe mit einer Zahnanzahl Z13, die durch Anordnen der Zähne in einer Ringform zentriert auf der Achse S auf der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Teils 141 gebildet wird. Dann greift die Innenverzahnung 143 mit dem vorderen Seitenbereich von im Wesentlichen der Hälfte der Außenverzahnung 131 des Außenzahnrads 130 in Richtung der Achse S ineinander. Hier ist die Zahnanzahl Z13 der Innenverzahnung 143 so eingestellt, dass sie die gleiche ist wie die Zahnanzahl Z12 der Außenverzahnung 131 des Außenzahnrads 130. Indem die Zahnanzahlen Z13 und Z12 auf diese Weise gleich eingestellt werden (Z13 = Z12), kann das Übersetzungsverhältnis, z.B. das Untersetzungsverhältnis, einfach mit der Zahnanzahl Z11 des ersten Innenzahnrades 120 und der Zahnanzahl Z12 des Außenzahnrades 130 eingestellt werden.
Wie in 14 und 16 gezeigt, ist das nicht-verzahnte Teil 144 ein Bereich, in dem die Innenverzahnung 143 nicht ausgebildet sind, oder ein Bereich, der eine unvollständige Zahnform enthält, die keine vollständige Zahnform in dem Eckbereich CA bildet, in dem das Bodenwandteil 142 integral mit dem zylindrischen Teil 141 fortlaufend ist, und ist ein ringförmiger konvexer Teil, der weiter nach innen als ein Zahnboden 143a der Innenverzahnung 143 vorsteht und einen geneigten Querschnitt mit einem zum Bodenwandteil 142 hin abnehmenden Innendurchmesser aufweist. Das nicht-verzahnte Teil 144 ist ein verbleibender Bereich, der nicht von einer Schneidklinge geschnitten werden kann, wenn die Innenverzahnung 143 durch Schneidbearbeitung ausgebildet werden. Das Kragenteil 145 ist so ausgebildet, dass er eine Außendurchmesser-Abmessung aufweist, die in das konkave Einpassteil 113 des Gehäuses 110 eingepasst ist, und ein kreisförmiges Loch 145a aufweist, durch das die Schraube b4 verläuft.
Dann, in einem Zustand, in dem die Innenverzahnung 143 mit der Außenverzahnung 131 des Außenzahnrads 130 ineinandergreift, wird das Kragenteil 145 des zweiten Innenzahnrads 140 in das konkave Einpassteil 113 des Gehäuses 110 eingepasst, durch den Flanschteil 103 des Elektromotors 100 eingeklemmt und durch Anschrauben der Schraube b4 an dem Gehäuse 110 befestigt.
Wie oben beschrieben, ist in einem Zustand, in dem das Endteil 132a des Außenzahnrads 130 in Kontakt mit dem Bodenwandteil 122 des ersten Innenzahnrads 120 ist, das gegenüberliegende Teil 133 dem nicht-verzahnten Teil 124 mit einem Spalt gegenüberliegend, so dass eine Interferenz zwischen der Außenverzahnung 131 und dem nicht-verzahnten Teil 124 verhindert werden kann. Ferner ist in einem Zustand, in dem das Endteil 132b des Außenzahnrads 130 in Kontakt mit dem Bodenwandteil 142 des zweiten Innenzahnrads 140 ist, das gegenüberliegende Teil 134 ist dem nicht-verzahnten Teil 144 mit einem Spalt gegenüberliegend, so dass eine Interferenz zwischen der Außenverzahnung 131 und dem nicht-verzahnten Teil 144 verhindert werden kann. Daher kann im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Abstandselement oder dergleichen zwischen dem Endteil 132a und dem Bodenwandteil 122 und zwischen dem Endteil 132b und dem Bodenwandteil 142 angeordnet ist, um eine Interferenz zwischen der Außenverzahnung 131 und den nicht-verzahnten Teilen 124 und 142 zu verhindern, die Anzahl der Teile reduziert werden, und die Breite der Abmessungen in Richtung der Achse S kann verengt werden.
Ferner ist in der obigen Konfiguration, wie in 16 gezeigt, das Außenzahnrad 130 mit einem Spalt C zwischen der Innenwandfläche 122a des Bodenwandteils 122 des ersten Innenzahnrads 120 und der Innenwandfläche 142a des Bodenwandteils 142 des zweiten Innenzahnrads 140 in Richtung der Achse S angeordnet. Das heißt, in Richtung der Achse S ist die Breitenabmessung des Außenzahnrads 130 kleiner eingestellt als die Abstandsabmessung zwischen dem Bodenwandteil 122 des ersten Innenzahnrads 120 und dem Bodenwandteil 142 des zweiten Innenzahnrads 140. Da das Außenzahnrad 130 daran gehindert werden kann, sowohl das Bodenwandteil 122 als auch das Bodenwandteil 142 gleichzeitig zu kontaktieren, kann der Gleitwiderstand reduziert werden.
Wie in 15 und 16 gezeigt, enthält das Lager 150 einen ringförmigen Innenring 151, einen ringförmigen Außenring 152, eine Vielzahl von Wälzkörpern 153, die rollend zwischen dem Innenring 151 und dem Außenring 152 angeordnet sind, und einen Halter 154 zum Halten der Vielzahl von Wälzkörpern 153.
Der Innenring 151 ist in Form eines Endlosbandes ausgebildet, der unter Verwendung eines Metallmaterials elastisch verformbar ist, und das Nockenteil 162 des Rotationselements 160 ist darin eingepasst. Der Außenring 152 weist die Form eines Endlosbandes auf, der unter Verwendung eines Metallmaterials elastisch verformbar ist, und ist in das Außenzahnrad 130 eingepasst. Die Vielzahl von Wälzkörper 153 sind unter Verwendung eines metallischen Werkstoffs zu Kugeln ausgebildet und liegen zwischen dem Innenring 151 und dem Außenring 152 und werden durch die Halterung 154 in gleichen Abständen um die Achse S gehalten. Der Halter 154 ist in Form eines Endlosbandes ausgebildet, das unter Verwendung eines metallischen Werkstoffs elastisch verformbar ist und die Vielzahl der Wälzkörper 153 in gleichen Abständen rollbar hält.
Dann werden der Innenring 151 und der Außenring 152 des Lagers 150 in einer ovalen Form entlang des Nockenteils 162 des Rotationselements 160 verformt. Da das Lager 150 zwischen dem Nockenteil 162 des Rotationselements 160 und dem Außenzahnrad 130 in einem Zustand angeordnet ist, in dem es in einer ovalen Form verformt ist, kann das Außenzahnrad 130 reibungslos in einer ovalen Form verformt werden, wenn sich das Rotationselement 160 dreht.
Wie in 13 bis 15 gezeigt, ist das Rotationselement 160 in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und enthält ein Einpassloch 161 und das Nockenteil 162. Das Einpassloch 161 ist so ausgebildet, dass die Eingangswelle 102 des Elektromotors 100 darin eingepasst wird, damit sich das Rotationselement 160 integral mit der Eingangswelle 102 drehen kann. Das Nockenteil 162 ist in einer ovalen Ringform ausgebildet, deren äußere Umfangsfläche eine ovale Form mit einer Hauptachse in einer linearen Richtung senkrecht zur Achse S definiert, und übt die Nockenwirkung zur Erzeugung einer elliptischen Verformung auf das Außenzahnrad 130 aus.
Dann nimmt das Rotationselement 160 die Drehkraft des Elektromotors auf, so dass das Nockenteil 162 die Nockenwirkung auf das Außenzahnrad 130 ausübt. Infolgedessen wird das Außenzahnrad 130 in dem Zustand des Eingriffs mit dem ersten Innenzahnrad 120 und dem zweiten Innenzahnrad 140 oval verformt und seine Eingriffsposition ändert sich kontinuierlich um die Achse S.
Das Verhältnis zwischen dem ersten Innenzahnrad 120, dem Außenzahnrad 130 und dem zweiten Innenzahnrad 140 in der obigen Konfiguration wird beschrieben. Da das Verhältnis zwischen der Zahnanzahl Z 11 des ersten Innenzahnrads 120 und der Zahnanzahl Z12 des Außenzahnrads 130 eine relative Drehung bewirkt, wird festgelegt, dass, wenn die Anzahl der Eingriffspunkte des ersten Innenzahnrads 120 und des Außenzahnrads 130 N und eine positive ganze Zahl n ist, das Verhältnis von Z12 = Z11 ± n·N hergestellt wird. In dieser Ausführungsform, da N = 2, werden beispielsweise Z11 = 162 und Z12 = 160 eingestellt. Außerdem wird für das Verhältnis zwischen der Zahnanzahl Z13 des zweiten Innenzahnrads 140 und der Zahnanzahl Z12 des Außenzahnrads 130 derselbe Wert gewählt, um sie in derselben Phase zu drehen, ohne eine relative Drehung wie oben beschrieben zu verursachen. In dieser Ausführungsform werden z. B. Z13 = 160 und Z12 = 160 eingestellt.
In der Zahnradübertragungsvorrichtung M2 mit der obigen Konfiguration wird, wenn die Eingangswelle 102 durch die Antriebskraft des Elektromotors 100 gedreht wird, die Drehzahl durch die Spannungswellen-Getriebeeinheit reduziert und die Ausgangswelle 125 wird gedreht. Bei diesem Schaltvorgang bewegt sich das Außenzahnrad 130 in Richtung der Achse S aufgrund der Schubkraft, die durch den Unterschied im Eingriffszustand zwischen der Innenverzahnung 123 und der Innenverzahnung 143 in Bezug auf die Außenverzahnung 131 des Außenzahnrades 130 erzeugt wird.
Wenn sich das Außenzahnrad 130 zur Rückseite in der Richtung der Achse S bewegt und das Endteil 132a in Kontakt mit dem Bodenwandteil 122 des ersten Innenzahnrads 120 kommt, kann eine Interferenz zwischen den Außenverzahnungen 131 und dem nicht-verzahnten Teil 124 verhindert werden, da das gegenüberliegende Teil 133 dem nicht-verzahnten Teil 124 mit einem Spalt gegenüberliegt. Infolgedessen kann die Außenverzahnung 131 des Außenzahnrads 130 normalerweise mit der Innenverzahnung 123 des ersten Innenzahnrads 120 ineinandergreifen und sich reibungslos drehen. Andererseits, wenn sich das Außenzahnrad 130 zur Vorderseite in der Richtung der Achse S bewegt und das Endteil 132b in Kontakt mit dem Bodenwandteil 142 des zweiten Innenzahnrads 140 kommt, da das gegenüberliegende Teil 134 dem nicht-verzahnten Teil 144 mit einem Spalt gegenüberliegt, kann eine Interferenz zwischen der Außenverzahnung 131 und dem nicht-verzahnten Teil 144 verhindert werden. Infolgedessen können die Außenverzahnung 131 des Außenzahnrads 130 normalerweise mit der Innenverzahnung 143 des zweiten Innenzahnrads 140 ineinandergreifen und sich reibungslos drehen.
Da das Außenzahnrad 130 mit dem Spalt C zwischen dem Bodenwandteil 122 (Innenwandfläche 122a) des ersten Innenzahnrads 120 und dem Bodenwandteil 142 (Innenwandfläche 142a) des zweiten Innenzahnrads 140 angeordnet ist, kontaktiert das Außenzahnrad 130 nicht gleichzeitig das Bodenwandteil 122 und das Bodenwandteil 142, und der Gleitwiderstand kann entsprechend reduziert werden, wie in 16 gezeigt. Die Zahnradübertragungsvorrichtung M2 mit der obigen Konfiguration kann den Aufbau vereinfachen, die Größe reduzieren, die Anzahl der Teile verringern und die Kosten senken.
Die obige Ausführungsform zeigt das zweite Innenzahnrad 140, bei dem das zylindrische Teil 141 und das Bodenwandteil 142 integral als zweites Innenzahnrad ausgebildet sind, aber die Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Eine Ausführungsform, bei der das zweite Innenzahnrad zylindrisch ausgebildet ist und das Abdeckelement neben dem zweiten Innenzahnrad angeordnet und an dem zweiten Innenzahnrad befestigt ist, kann verwendet werden.
Die Ausführungsform gemäß der obigen Ventilsteuerwechselvorrichtung M zeigt eine Konfiguration, in der das Lager 70 zwischen dem Außenzahnrad 40 und dem Rotationselement 70 angeordnet ist, aber die Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Eine Konfiguration, bei der das Außenzahnrad 40 direkt in das Nockenteil 73 eingepasst ist, kann verwendet werden. Weiterhin ist das Lager 60 mit dem Innenring 61, den Wälzkörpern 63 und dem Außenring 62 als Lager dargestellt, aber die Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Eine Konfiguration, in der das Lager aus dem Innenring und den Wälzkörpern besteht, und das Außenzahnrad 40 anstelle des Außenrings verwendet wird, kann verwendet werden.
Die Ausführungsform gemäß der obigen Zahnradübertragungsvorrichtung M2 zeigt eine Konfiguration, in der das Lager 150 zwischen dem Außenzahnrad 130 und dem Rotationselement 160 angeordnet ist, aber die Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Eine Konfiguration, bei der das Außenzahnrad 130 direkt in das Nockenteil 162 eingepasst ist, kann verwendet werden. Weiterhin ist das Lager 150 mit dem Innenring 151, den Wälzkörpern 153 und dem Außenring 152 als Lager dargestellt, aber die Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Eine Konfiguration, in der das Lager aus dem Innenring und den Wälzkörpern besteht, und das Außenzahnrad 130 anstelle des Außenrings verwendet wird, kann verwendet werden.
Da die erfindungsgemäße Spannungswellen-Getriebeeinheit, wie oben beschrieben, den Aufbau vereinfachen, die Größe reduzieren, die Anzahl der Teile verringern und die Kosten senken kann, kann es natürlich als Phasenwechseleinheit einer Ventilsteuerwechselvorrichtung und als Übertragungseinheit einer Zahnradübertragungsvorrichtung eingesetzt werden, und kann auch als Drehzahlminderer, Drehzahlerhöher, Getriebe oder dergleichen in anderen Drehübertragungsvorrichtungen eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

S: Achse
M: Ventilsteuerwechselvorrichtung
2: Nockenwelle
10: Gehäuse-Rotor
11a: Ritzel
12: zweites Gehäuse (Abdeckelement)
20: erstes Innengetriebe (Spannungswellen-Getriebeeinheit, Phasenwechseleinheit)
21: zylindrisches Teil
22: Bodenwandteil
CA: Eckbereich
23: Innenverzahnung
23a: Zahnboden
24: nicht-verzahntes Teil
26: Öldurchlass
40: Außenzahnrad (Spannungswellen-Getriebeeinheit, Phasenwechseleinheit)
41: Außenverzahnung
42a, 42b: Endteil
43, 44, 45: gegenläufiges Teil
50: zweites Innenzahnrad (Spannungswellen-Getriebeeinheit, Phasenwechseleinheit)
52: Innenverzahnung
70: Rotationselement (Spannungswellen-Getriebeeinheit, Phasenwechseleinheit)
M2: Zahnradübertragungsvorrichtung
100: Elektromotor
102: Eingangswelle
110: Gehäuse
120: erstes Innenzahnrad (Spannungswellen-Getriebeeinheit, Übertragungseinheit)
121: zylindrisches Teil
122: Bodenwandteil
123: Innenverzahnung
123a: Zahnboden
124: Nicht-verzahntes Teil
125: Ausgangswelle
130: Außenzahnrad
131: Außenverzahnung
132a, 132b: Endteil
133,134: gegenüberliegendes Teil
140: zweites Innenzahnrad (Spannungswellen-Getriebeeinheit, Übertragungseinheit)
141: zylindrisches Teil
142: Bodenwandteil
143: Innenverzahnung
143a: Zahnboden
144: nicht-verzahntes Teil
160: Rotationselement (Spannungswellen-Getriebeeinheit, Übertragungseinheit)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017223246 [0005]
WO 2017/098663 [0005]

Claims

Spannungswellen-Getriebeeinheit, die umfasst: ein erstes Innenzahnrad (20), das eine mit einem Boden versehene zylindrische Form aufweist und Innenverzahnung (23) umfasst, die an einem zylindrischen Teil (21) ausgebildet ist, und ein nicht-verzahntes Teil (24), das weiter nach innen als ein Zahnboden (23a) der Innenverzahnung (23) in einem Eckbereich (CA) vorsteht, in dem ein Bodenwandteil (22) integral mit dem zylindrischen Teil (21) fortlaufend ist; ein Außenzahnrad (40), das flexibel ist, eine zylindrische Form aufweist und Außenverzahnung (41), die mit der Innenverzahnung (23) des ersten Innenzahnrads (20) ineinandergreift, ein gegenüberliegendes Teil (43), das dem nicht-verzahnten Teil (24) mit einem Spalt gegenüberliegt, und ein Endteil (42a) umfasst, das dem Bodenwandteil (22) gegenüberliegt, um das Bodenwandteil (22) zu kontaktieren; ein zweites Innenzahnrad (50), das neben dem ersten Innenzahnrad (20) angeordnet ist und Innenverzahnung (52) umfasst, die mit der Außenverzahnung (41) ineinandergreift; und ein Rotationselement (70), das bewirkt, dass sich das Außenzahnrad (40) in einer ovalen Form verformt und eine Eingriffsposition veranlasst sich zu bewegen, während teilweise Ineinandergreifen mit dem ersten Innenzahnrad (20) und dem zweiten Innenzahnrad (50).
Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1, wobei das Außenzahnrad (40), das gegenüberliegende Teil (43) auf jeder der beiden Seiten in einer Breitenrichtung umfasst.
Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Innenzahnrad (50) eine zylindrische Form aufweist, das zweite Innenzahnrad (50) mit einem Abdeckelement (12) bereitgestellt ist, das an einer dem ersten Innenzahnrad (20) gegenüberliegenden Seite anliegt und das Außenzahnrad (40) abdeckt, und eine Breitenabmessung des Außenzahnrads (40) eingestellt ist, sodass sie kleiner ist als eine Abstandsabmessung zwischen dem Bodenwandteil (22) des ersten Innenzahnrads (20) und dem Abdeckelement (12).
Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Innenzahnrad (20) einen Öldurchlass (26), der eine Rillenform aufweist, umfasst, und sich in einer radialen Richtung auf dem Bodenwandteil (22) erstreckt, dem das Endteil (42a) gegenüberliegt.
Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß Anspruch 2, wobei das zweite Innenzahnrad (140) in einer mit einem Boden versehenen zylindrischen Form ausgebildet ist und die Innenverzahnung (143), die an einem zylindrischen Teil (141) ausgebildet ist, und ein nicht-verzahntes Teil (144) umfasst, der weiter nach innen als ein Zahnboden (143a) der Innenverzahnung (143) in einem Eckbereich (CA) vorsteht, in dem ein Bodenwandteil (142) integral mit dem zylindrischen Teil (141) fortlaufend ist.
Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß Anspruch 5, wobei eine Breitenabmessung des Außenzahnrads (130) kleiner eingestellt ist als eine Abstandsabmessung zwischen dem Bodenwandteil (122) des ersten Innenzahnrads (120) und dem Bodenwandteil (142) des zweiten Innenzahnrads (140) .
Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das gegenüberliegende Teil (43) durch Ausdünnen eines äußeren Umfangsbereichs des Außenzahnrads (40) gebildet wird.
Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß Anspruch 7, wobei das gegenüberliegende Teil (43) eine konische Schrägfläche ist.
Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß Anspruch 7, wobei das gegenüberliegende Teil (43) eine zylindrische Fläche ist, die einen kleineren Außendurchmesser aufweist als die Außenverzahnung (41).
Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß Anspruch 7, wobei das gegenüberliegende Teil (43) aus einer konischen Schrägfläche und einer zylindrischen Fläche gebildet ist, die mit der Schrägfläche fortlaufend ist und einen kleineren Außendurchmesser als die Außenverzahnung (41) aufweist.
Zahnradübertragungsvorrichtung, die eine Eingangswelle (102), eine Ausgangswelle (125), ein Gehäuse (110), das die Ausgangswelle (125) drehbar lagert, und eine zwischen der Eingangswelle (102) und der Ausgangswelle (125) eingefügt Übertragungseinheit umfasst, wobei die Übertragungseinheit die Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.
Getriebevorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das Rotationselement (70) der Spannungswellen-Getriebeeinheit integral mit der Eingangswelle (102) rotiert, das erste Innenzahnrad (20) der Spannungswellen-Getriebeeinheit integral mit der Ausgangswelle (125) rotiert, und das zweite Innenzahnrad (50) der Spannungswellen-Getriebeeinheit an dem Gehäuse (110) befestigt ist.
Ventilsteuerwechselvorrichtung für einen Motor, umfassend eine Phasenänderungseinheit, die eine relative Drehphase einer Nockenwelle (2) und eines mit einer Kurbelwelle verriegelten Gehäuserotors (10) ändert und eine Öffnungs-/Schließsteuerung eines Einlass- oder Auslassventils, angetrieben von der Nockenwelle (2) auf eine Vorlaufwinkelseite oder eine Verzögerungswinkelseite ändert, wobei die Phasenänderungseinheit die Spannungswellen-Getriebeeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst, das erste Innenzahnrad (20) der Spannungswellen-Getriebeeinheit verbunden ist, um mit der Nockenwelle (2) integral zu drehen, und das zweite Innenzahnrad (50) der Spannungswellen-Getriebeeinheit verbunden ist, um mit dem Gehäuserotor (10) integral zu drehen.
Ventilsteuerwechselvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei das Rotationselement (70) der Spannungswellen-Getriebeeinheit gebildet ist, um eine Drehkraft eines Elektromotors (100) zu übertragen.