JP2001289012A - カム軸調整装置 - Google Patents

カム軸調整装置

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JP2001289012A
JP2001289012A JP2001064161A JP2001064161A JP2001289012A JP 2001289012 A JP2001289012 A JP 2001289012A JP 2001064161 A JP2001064161 A JP 2001064161A JP 2001064161 A JP2001064161 A JP 2001064161A JP 2001289012 A JP2001289012 A JP 2001289012A
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camshaft
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Siegfried Heer
ジークフリート・ヘール
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 損傷危険性をごく僅かなものに抑えなが
らもカム軸調整操作に必要とされる回転モーメントがで
きるだけ小さいカム軸調整装置を提供する。 【解決手段】 遊星ギヤ機構を介して駆動ホイール２に
対するカム軸１の調整を電気モータによって行う装置。
遊星ギヤ機構は、第１・第２内歯ギヤ３、４と、それぞ
れにかみ合う第１・第２遊星ギヤ５、６とから構成され
る複数の遊星ギヤユニット１２を備えている。駆動ホイ
ール２が第１内歯ギヤ３と、カム軸１が第２内歯ギヤ４
と連結され、かつ第１遊星ギヤ５と第１内歯ギヤ３との
間の第1減速比及び第２遊星ギヤ６と第２内歯ギヤ４の
間の第２減速比が僅かしか相違しておらず、かつ第１・
第２遊星ギヤ５、６がカム軸１及び駆動ホイール２の軸
芯に対して偏芯して配置されている遊星ギヤキャリア７
に回転可能に支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遊星ギヤ機構を介
して駆動ホイールに対するカム軸の調整を行う、少なく
とも１個の電気モータを用いて内燃機関のカム軸を調整
するための装置であって、前記遊星ギヤ機構には第１内
歯ギヤ及び第２内歯ギヤ、並びに前記第１内歯ギヤと噛
み合っている少なくとも第１遊星ギヤ及び前記第２内歯
ギヤと噛み合っているとともに第１遊星ギヤと連結され
ている第２遊星ギヤを備えているものに関する。
【０００２】
【従来の技術】欧州公開特許公報第０９０３４７１号か
ら、エンジンのカム軸を調整するための遊星ギヤ機構を
含む装置は知られている。だがこの装置では遊星ギヤ機
構の減速比が制限されるので、その結果として調整操作
に必要とされる調整モーメントを作り出すためには相当
に大きな電気モータを使用しなければならない。さら
に、遊星ギヤ機構の比較的大きなギヤバックラッシュが
装置の運転音及び寿命に悪影響を与える。
【０００３】ドイツ公開特許公報第４１３３４０８号
は、僅かに相違する直径を持つ２つの相互連結された内
歯ギヤを有する遊星ギヤ機構を備えるカム軸調整装置を
開示している。これらの内歯ギヤは各々１つの遊星ギヤ
と噛み合っているが、その際遊星ギヤの１つはカム軸
と、及びもう１つは駆動ホイールと連結されている。２
つの内歯ギヤはカム軸と駆動ホイールの軸芯に対して偏
芯した状態でスリーブに軸受けを介して保持されてい
る。他方このスリーブはカム軸周りで回転可能に設けら
れている。スリーブがカム軸の回転数で回転するときに
は、駆動ホイールに対するカム軸の回転角度調整はは行
われない。スリーブの制動ないしは増速によって、駆動
ホイールに対しるカム軸の相応な相対変位が作り出され
る。そのような装置においては、発生するアンバランス
な質量運動力を抑制することが困難であり、ギヤ歯に相
当強度の荷重がかかる。
【０００４】さらに、欧州公開特許公報第０１４３３６
８号は、駆動軸とカム軸との間の相対回転角度調整を可
能にする軸連結システムを開示している。ここでは、遊
星ギヤキャリアが相互連結されていることによって２つ
の遊星ギヤが伝動方向につながることになる。相対位置
調整は、２つの同軸で相対配置された内歯ギヤが互いに
ずれるように相対回転させられることによって行われ
る。だがこの装置では、定常運転時においても遊星ギヤ
が駆動しているので、結果的にそれなりの損傷及び騒音
発生の高い可能性ある。同様のことは、英国公開特許公
報第６４９２２１号に開示されているギヤ機構について
も当てはまる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記実状に鑑み、本発
明の課題は、これらの欠点を回避して、損傷危険性をご
く僅かなものに抑えながらもカム軸調整操作に必要とさ
れる回転モーメントができるだけ小さい、上述したタイ
プの信頼性の高いカム軸調整装置を提供することであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、遊星ギヤ機構には第１内歯ギヤ及び第２内歯ギヤ、
並びに前記第１内歯ギヤと噛み合っている少なくとも第
１遊星ギヤ及び前記第２内歯ギヤと噛み合っているとと
もに第１遊星ギヤと連結されている第２遊星ギヤを備え
ている、本発明によるカム軸調整装置では、それぞれ前
記第１遊星ギヤ及び前記第２遊星ギヤから構成される複
数の遊星ギヤユニット備えられ、かつ前記駆動ホイール
が前記第１内歯ギヤと連結されているとともに、前記カ
ム軸が第２内歯ギヤと連結されており、かつ前記第１遊
星ギヤと前記第１内歯ギヤとの間の第1減速比及び前記
第２遊星ギヤと前記第２内歯ギヤの間の第２減速比が僅
かしか相違しておらず、かつ前記第１遊星ギヤと前記第
２遊星ギヤがカム軸及び駆動ホイールの軸芯に対して偏
芯して配置されている遊星ギヤキャリアに回転可能に支
持されている。
【０００７】本発明では、定常運転時に、遊星ギヤが内
歯ギヤを転動しないことである。れにより、損傷危険性
をごく僅かに抑えることができ、騒音発生もまたほんの
僅かなものとなる。本発明の構造により高い減速比を達
成することができるので、調整操作時に、電気モータに
かかる負荷は相当に小さな回転モーメントですむ。その
際、減速比が大きく設計されるほど、第1・第2内歯ギヤ
の有効直径の差は小さくなる。電気モータは、基本的に
は、例えば欧州公開特許公報第０９０３４７１号に記載
されているような、モータ全体が回転部材に取り付けら
れた共回りタイプの電気モータとして構成することも、
あるいはドイツ公開特許公報第４１１０１９５号に記載
されているような、モータのステータが固定部材に取り
付けられるともにロータが回転部材に取り付けられた定
置電気モータとして構成することも可能であり、本発明
はどちらかの構成に限定されるのではなく、両方の構成
を含むものである。複数の遊星ギヤユニットを中心軸周
りで一様な中心角ピッチで配置することによって、本発
明による構成において、他に特別な措置を講じなくとも
アンバランスな質量運動量やモーメントの発生を伴なう
ことなく回転が行われる。
【０００８】本発明の好適な実施形態の１つでは、電気
モータのハウジングがカム軸又は駆動軸（駆動ホイール
に連結された軸）に固定され、かつ電気モータがスリッ
プリングを介して固定部材に設けられた給電プレートか
ら給電されるものがある。このような構成では、電気モ
ータの運転停止は、駆動ホイールに対するカム軸の調整
が行われないことを意味する。従って、簡単な制御操作
で定常運転が可能になる。
【０００９】好適な実施形態では、電気モータはそのス
テータをモータハウジングとともに固定されている。こ
れにより、電気モータはカム軸の回転数に比例する回転
数で回転することになる。従ってカム軸の調整は、電気
モータの増速または減速によって行われる。
【００１０】ギヤバックラッシュは、遊星ギヤユニット
が径方向に変位可能に設けられているという簡単な方法
で低下させる、または完全に回避することができる。こ
の方法では、騒音発生もさらに小さくすることができ
る。その際、特に好ましいのは、遊星ギヤユニットがば
ねによって内歯ギヤに向かう方向に付勢されるように構
成されることである。
【００１１】本発明の構造的に特に好適な実施形態の１
つでは、電気モータのハウジングが遊星ギヤキャリアに
固定されている。この構成では、電気モータ全体がカム
軸芯周りで回転する。このとき好ましいのは遊星ギヤの
軸芯が電気モータの軸芯と一致していることである。本
発明のまた別の実施形態では、電気モータが第１遊星ギ
ヤ又は第２遊星ギヤと噛み合うピニオンを備えている。
この構成では、遊星ギヤを直接回転させることでカム軸
調整が可能なので、好都合にも電気モータを定置タイプ
として配置することができ、スリップリングを使用せず
とも給電や制御信号伝達が可能となる。
【００１２】本発明のさらに別な実施形態では、第１遊
星ギヤ及び第２遊星ギヤが一体品として構成されて同じ
ギヤ仕様でギヤ歯を形成しており、少なくとも１つの内
歯ギヤが形態転位(profilverschiebung)を有している。
つまり２つの遊星ギヤが同一なギヤ歯形成となっている
ので、内歯ギヤがその形態を変更することで本発明の意
味での遊星ギヤ機構としての特性を作り出すのである。
これによって、第１遊星ギヤ及び第２遊星ギヤを実際的
に単一の歯車と区別がつかないように構成することがで
きる。従って、電気モータのピニオンは両方の遊星ギヤ
に噛み合うことができ、結果的に強度的に特に好都合な
構成が達成される。内歯ギヤの形態転位によって、相違
する仮想回転半径が生じる。特に有益であるのは、この
関連において第１遊星ギヤ及び第２遊星ギヤの歯数が同
一で、第１内歯ギヤ及び第２内歯ギヤの歯数がほんの僅
かに相違している構成であるが、その際この相違する歯
数は、好ましくは、備えられている遊星ギヤユニットの
数と同一にすることである。例えば２組の遊星ギヤユニ
ットが備えられている場合は、各内歯ギヤの歯数は１０
０と１０２本にするのであり、それによって遊星ギヤと
第１ないしは第２内歯ギヤとの間のギヤ比はほんの僅か
しか相違しない。これにより、電気モータの回転と調整
回転との間の比を極めて大きくすることができる。
【００１３】本発明によるその他の特徴及び利点は、以
下図面を用いた実施例の説明により明らかになるだろ
う。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１では、実質的に本発明のすべ
ての変形実施例に当てはまる包括的な原理が模式的に図
示されている。カム軸１は、タイミングベルトプーリ又
はチェーンホイールとして形成することのできる駆動ホ
イール２によって駆動させられる。駆動ホイール２は第
１内歯ギヤ３と一体的につながっており、他方カム軸１
は第２内歯ギヤ４と相対回転不能に連結されている。内
歯ギヤ３、４の直径ｄ、Ｄはほんの僅かに相違してお
り、例えば第１内歯ギヤ３の直径ｄは第２内歯ギヤ４の
直径Ｄの９６〜９８％とすることができる。第１内歯ギ
ヤ３が、第２内歯ギヤ４と噛み合っている第２遊星ギヤ
６と一体的に形成されている第１遊星ギヤ５と噛み合っ
ている。第１遊星ギヤ５及び第２遊星ギヤ６から形成さ
れた遊星ギヤユニット１２は遊星ギヤキャリア７に回転
可能に支持されており、遊星ギヤキャリア７はカム軸１
にカム軸芯周りで回転可能に支持されている。カム軸１
を調整するための電気モータは図１には示されていない
が、この電気モータの配置については特に下記の異なる
実施形態が提案されている： ａ）電気モータ８はカム軸に支承されており、電気モー
タ８はカム軸１に対して遊星ギヤキャリア７を回転させ
る。 ｂ）電気モータ８は固定部材に固定配置されており、遊
星ギヤキャリア７を回転させる。調整動作は、電気モー
タ８がカム軸１より急速または緩徐に回転することによ
る作り出される。 ｃ）電気モータ８のステータは固定部材に固定配置され
ており、電気モータのロータは遊星ギヤキャリア７とと
もに回転できる場所に取り付けられている。調整動作
は、電気モータ８がカム軸１より急速または緩徐に回転
することによる作り出される。 ｄ）電気モータ８は遊星ギヤキャリア７に支持され、遊
星ギヤ５及び６を回転させる。 ｅ）電気モータ８はカム軸１と連結されており、電気モ
ータ８のピニオン１１が遊星ギヤ５、６と噛み合ってい
る。 ｅ）電気モータ８は固定されており、そのピニオン１１
が遊星ギヤ５、６と噛み合っている。
【００１５】図２の噛み合わせ図には、変形ｄ）が示さ
れている。この図からは、電気モータ８が遊星ギヤキャ
リアに固定されており、遊星ギヤ５、６を直接に回転さ
せることが読み取れる。与えられた動力条件に応じて、
３〜７個の電気モータ８及びそれに連結された、遊星ギ
ヤ５、６から組み立てられている遊星ギヤユニット１２
が備えられることになる。ギヤバックラッシュを最小限
に抑えるためには、遊星ギヤキャリア７に遊星ギヤユニ
ット１２を内歯ギヤ３、４の方に付勢するばね９を設け
ることができる。電気モータ８への給電は、この解決策
では図示されていないスリップリングを介して行われ
る。
【００１６】図３の模式図に示された別実施形態では、
定置タイプ電気モータ８が遊星ギヤキャリア７を直接回
転させる。カム軸の調整は、カム軸１に対する電気モー
タ８の回転の増速ないしは減速によって行われる。
【００１７】図４の別実施形態では、固定部材に固定さ
れてもよいし、あるいはカム軸１と連結されてもよい電
気モータ８がピニオン１１を介して第２遊星ギヤ６を回
転させている。この図では、単純に図示するために遊星
ギヤキャリアは図示されていない。ピニオン１１は極め
て小さな直径を有するので、大きな減速比が達成され
る。
【００１８】本発明は、簡単な構成にもかかわらず、相
当に小さな調整操作モーメントで駆動ホイールの回転角
に対するカム軸の回転角調整を実現する。摩擦による損
傷危険性が小さくなり、騒音発生が抑制される。
【００１９】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカム軸調整装置の包括的な原理を
説明するための模式図
【図２】本発明によるカム軸調整装置の１つの実施形態
を説明する模式図
【図３】本発明によるカム軸調整装置の別な実施形態を
説明する模式図
【図４】本発明によるカム軸調整装置のさらに別な実施
形態を模式的に示す縦断面図
【符号の説明】
１ カム軸 ２ 駆動ホイール ３ 第１内歯ギヤ ４ 第２内歯ギヤ ５ 第１遊星ギヤ ６ 第２遊星ギヤ ７ 遊星ギヤキャリア ８ 電気モータ １２ 遊星ギヤユニット

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 遊星ギヤ機構を介して駆動ホイール
    （２）に対するカム軸（１）の調整を行う、少なくとも
    １個の電気モータ（８）を用いて内燃機関のカム軸
    （１）を調整するための装置であって、前記遊星ギヤ機
    構には第１内歯ギヤ（３）及び第２内歯ギヤ（４）、並
    びに前記第１内歯ギヤ（３）と噛み合っている少なくと
    も第１遊星ギヤ（５）及び前記第２内歯ギヤと噛み合っ
    ているとともに第１遊星ギヤ（５）と連結されている第
    ２遊星ギヤ（６）を備えているものにおいて、 それぞれ前記第１遊星ギヤ（５）及び前記第２遊星ギヤ
    （６）から構成される複数の遊星ギヤユニット（１２）
    が備えられ、かつ前記駆動ホイール（２）が前記第１内
    歯ギヤ（３）と連結されているとともに、前記カム軸
    （１）が第２内歯ギヤ（４）と連結されており、かつ前
    記第１遊星ギヤ（５）と前記第１内歯ギヤ（３）との間
    の第1減速比及び前記第２遊星ギヤ（６）と前記第２内
    歯ギヤ（４）の間の第２減速比が僅かしか相違しておら
    ず、かつ前記第１遊星ギヤ（５）と前記第２遊星ギヤ
    （６）がカム軸（１）及び駆動ホイール（２）の軸芯に
    対して偏芯して配置されている遊星ギヤキャリア（７）
    に回転可能に支持されていることを特徴とするガム軸調
    整装置。
  2. 【請求項２】 前記電気モータ（８）のハウジングがカ
    ム軸（１）又は駆動軸に固定され、かつ前記電気モータ
    （８）がスリップリングを介して給電されることを特徴
    とする請求項１に記載のガム軸調整装置。
  3. 【請求項３】 前記電気モータ（８）がそのステータを
    前記ハウジングに固定されている構造であることを特徴
    とする請求項１に記載のガム軸調整装置。
  4. 【請求項４】 前記遊星ギヤユニット（１２）が径方向
    に変位可能に設けられていることを特徴とする請求項１
    〜３のいずれかに記載のガム軸調整装置。
  5. 【請求項５】 前記遊星ギヤユニット（１２）がばね
    （９）によって内歯ギヤ（３、４）の方に付勢されるよ
    うに構成されることを特徴とする請求項４に記載のガム
    軸調整装置。
  6. 【請求項６】 前記電気モータ（８）のハウジングが遊
    星ギヤキャリア（７）に固定されていることを特徴とす
    る請求項４又は５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記電気モータ（８）が第１遊星ギヤ
    （５）又は第２遊星ギヤ（６）と噛み合うピニオン（１
    １）を備えていることを特徴とする請求項４又は５に記
    載のガム軸調整装置。
  8. 【請求項８】 前記第１遊星ギヤ（５）及び前記第２遊
    星ギヤ（６）が一体品として構成されて同じギヤ歯を形
    成しており、少なくとも１つの内歯ギヤ（３、４）が形
    態転位(profilverschiebung)を有することを特徴とする
    請求項１〜７のいずれかに記載のガム軸調整装置。
  9. 【請求項９】 前記第１遊星ギヤ（５）及び前記第２遊
    星ギヤ（６）の歯数が同一であり、前記第１内歯ギヤ
    （３）及び前記第２内歯ギヤ（４）の歯数が僅かに相違
    しており、その際この相違する歯数が備えられている遊
    星ギヤユニット（１２）の数と同じであることを特徴と
    する請求項８に記載のガム軸調整装置。
  10. 【請求項１０】 それぞれの僅かに相違する直径を有す
    る第１遊星ギヤ（５）及び第２遊星ギヤ（６）からなる
    ３〜７組の遊星ギヤユニット（１２）が備えられている
    ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガム
    軸調整装置。
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