JP2004346938A - クランクシャフトとカムシャフトとの間の相対回転位置を制御調整するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クランクシャフトとカムシャフトとの間の相対回転位置を制御調整するための装置を提供する。
【解決手段】 クランクシャフトによって駆動され、かつ作動可能な電気サーボモータを有する調整機構を介してカムシャフトに駆動結合されるドライブホイールと、カムシャフトとのドライブ連結部を有しかつ偏心シャフトの偏心器に回転可能に装着される第１の遊星歯車と噛み合う第１の内歯車と、カムシャフトと共に回転するようにカムシャフトに連結されかつ第１の内歯車に対して少なくともある限度まで回転可能に装着される第２の内歯車と噛み合う偏心器に同様に回転可能に装着される第２の遊星歯車とを有する。第１および第２の遊星歯車は組み合わせられ、全幅にわたって延在する共通の歯立ちを有する一体成形の遊星歯車を形成する。２つの内歯車は、異なるプロファイル変位をもち、異なる伝動比をもたらす歯数を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、可変バルブタイミングシステム、特に請求項１の前文によるクランクシャフトとカムシャフトとの間の相対回転位置を制御調整するための装置に関する。

特許文献１は、特にカムシャフトを駆動するドライブホイールに対してカムシャフトを相対的に調整するために、回転駆動連結部を有する２つのアセンブリ用の調整装置を開示している。電気モータによって調整歯車機構の入力と出力との間で相対的な調整を行う調整歯車機構は、カムシャフトとドライブホイールとの間に設けられる。調整歯車機構は、ヴォルフロム型の歯車機構の遊星歯車機構である。その第１の内歯車は、ドライブホイールと共に回転するようにドライブホイールに連結され、前記ドライブホイールは、チェーンを介して内燃機関のクランクシャフトによって駆動されるスプロケットである。第１の遊星歯車は、第２の遊星歯車と共に回転するように第２の遊星歯車に連結される第１の内歯車と噛み合い、また偏心シャフトの偏心器に同様に回転可能に装着される。第２の遊星歯車は第２の内歯車と噛み合う。後者は、カムシャフトと共に回転するようにカムシャフトに連結され、また第１の内歯車に対してある限度まで回転することができる。

２つの遊星歯車の歯数は、調整装置がセルフロック式に作動するように内歯車の歯数に合わせられる。すなわち、遊星歯車キャリアとして機能する偏心器に対する能動トルクなしに、内歯車に対するトルクの大きさの程度にかかわらず、歯車機構を調整することはできない。このため、偏心器に対する能動調整なしの動作状態では、歯車機構は、トルクを発生する電気モータなしのブロックとして回転する。ドライブホイールの角度位置に対して、したがって、内燃機関のクランクシャフトに対して、カムシャフトの角度位置を調整するために、偏心シャフト、したがって偏心器を、電気モータのロータによって前方または後方方向に簡単に駆動することができる。高い伝動比により、遅くかつ連続的に増加する２つの内歯車の相互の相対回転が行われる。２つの最端位置の間で調整を実行するために、ロータの複数の回転が必要であり、これによって、相対角度位置を特に微細かつ正確に設定することができる。所望の角度位置に到達した場合、再び電気モータの電源が切られる。

独国特許出願公開第４１１０１９５ Ａ１号明細書

本発明は、冒頭に記載した種類の装置を改良することにより、低コストでかつ僅かな構成要素により製造することができる、高度の効率ならびに長期の使用寿命を有する装置を提供することを目的とする。この目的は、本発明により請求項１の特徴によって達成される。さらに有用な改良が従属請求項から理解される。

従来の２つの遊星歯車は異なる歯数を有することが好ましいとされた。したがって、割り当てられた内歯車には、同様に異なる歯数が設けられた。しかし、遊星歯車が同じ歯数を有し、またその場合内歯車に異なるプロファイル変位を施すことによって適切な伝動比を達成することも考えられる。

本発明によれば、第１および第２の遊星歯車は、一体成形の遊星歯車を形成するために組み合わせられ、全幅にわたって延在する共通の歯立ちを有する。全体的な伝動比に対応する所望の異なる伝動比は、同一の内径にもかかわらず異なるプロファイル変位をもたせた、故に異なる歯数を有する内歯車の、その異なる歯数から得られる。本発明による装置の歯車機構は、３つの歯車のみから、具体的には２つの内歯車および１つの遊星歯車を備えるのみなので、大きな出費なしに製造することができ、かつ装着が簡単である。全体として、平歯車の歯立ちのため、装置は優れた効率および優れた耐摩耗性を有する。

ドライブホイールとカムシャフトとの間の調整機構の伝動比は、２つの内歯車の歯数によってのみ決定される。遊星歯車の歯数は伝動比に影響を及ぼさない。その歯数は、偏心シャフトの偏心器の偏心度を決定するに過ぎない。伝動比は、カムシャフトの位相角が一定であるときにサーボモータが静止し、また位相角が変化するときにサーボモータが前方または後方に回転するように、歯車機構がセルフロック機能を有するように構成することができる。セルフロックなしの場合、位相角が一定であるときにサーボモータがカムシャフトの回転速度で回転し、また位相角を変更するために、サーボモータが制動されるかまたは加速されるように、より好ましい効率で伝動比を構成することができる。偏心器で回転する遊星歯車１つのみが使用されるので、高度な力学的調整が施される場合、滑らかな回転を達成するために、補償ウェイトを偏心シャフトに取り付けることができる。

さらなる本発明の利点は次の図１および図２の説明から理解される。本発明の模範的な実施態様が図面に示されている。当業者は、特徴を個別に適切に考慮し、それらを組み合わせてさらなる組み合わせを形成するであろう。

スプロケットの形態のドライブホイール１２を介して内燃機関のクランクシャフト（図示せず）によって駆動されるカムシャフト１１は、ハウジング１０内に装着される。調整機構はドライブホイール１２とカムシャフト１１との間に設けられ、前記調整機構は、ドライブホイール１２と共に回転するようにドライブホイール１２に結合される第１の内歯車１３と、カムシャフト１１と共に回転するように、フランジハウジング１７によってカムシャフト１１に結合される少なくともある限度まで回転可能に装着される第２の内歯車１８と、軸受２３（例えばハブ軸受）によって偏心シャフト２１の偏心器２０に装着される遊星歯車１５とを備える。遊星歯車１５が回転できる偏心軸２５は、偏心シャフト２１の回転軸２２に対して偏心２６を有する。偏心シャフト２１は、作動可能な電気サーボモータ２４によって駆動することができる。

遊星歯車１５は全幅にわたって延在し、また第１の内歯車１３または第２の内歯車１８の歯立ち１４または１９とそれぞれ噛み合う歯立ち１６を有する。したがって、調整機構は、歯車１３、１５および１８の３つのみを備え、費用効率的に製造されうる。内歯車１３と１８は共通の遊星歯車１５と噛み合うので、内歯車は同一の内径を有する。内歯車１３を有する第１の歯車段と内歯車１８を有する第２の歯車段との間で減速を達成するために、内歯車１３および内歯車１８は、異なるプロファイル変位をもたせることによって所定の異なる歯数が付与される。

２つの一般的な形態の伝動比の構成が可能である。具体的には、一方では、カムシャフト１１の位相角が一定であるときにサーボモータ２４は静止するが、位相角が変化するときにサーボモータ２４が前方または後方に回転するようにする、また他方では、位相角が一定であるときにサーボモータ２４がカムシャフト１１の回転速度で回転し、また位相角を変更するためにサーボモータ２４は制動されるかまたは加速されるようにすることが可能である。第１の例では、ドライブホイール１２からカムシャフト１１に１以上の減速が達成され、一方、第２の例では減速は１に等しい。第１の例においても伝動比が１に等しくなるように、伝動比は、セルフロックが行われるように、またサーボモータ２４の電源が切られるときに内歯車１３、１８がブロック内の遊星歯車１５と共に回転するように、適切に構成される。

高度な力学的調整によって滑らかな回転を達成するために、補償ウェイト２７が、偏心器２０に対して正反対に偏心シャフト２１に取り付けられる。本発明によれば、ドライブホイール１２が内歯車１３と１８を囲み、かつフランジハウジング１７と共に遊星歯車機構１３、１５、１８のためのハウジングとして機能するので、装置はきわめて簡単に構成できる。同時に、フランジハウジング１７は、軸受２３によって少なくともある限度まで回転可能であるようにドライブホイール１２内に装着され、また固定リング２８によって軸方向に固定される。

本発明による装置の構成概略を示す図面である。 本発明による装置の歯車ボックスの縦断面図である。

符号の説明

１０ ハウジング
１１ カムシャフト
１２ ドライブホイール
１３ 第１の内歯車
１４ 歯立ち
１５ 遊星歯車
１６ 歯立ち
１７ フランジハウジング
１８ 第２の内歯車
１９ 歯立ち
２０ 偏心器
２１ 偏心シャフト
２２ 回転軸
２３ 軸受
２４ 電気サーボモータ
２５ 偏心軸
２６ 偏心度
２７ 補償ウェイト
２８ 固定リング

Claims (4)

1. 往復ピストンエンジンのクランクシャフトとカムシャフト（１１）との間の相対回転位置を制御調整するための装置であって、前記クランクシャフトによって駆動され、かつ電気サーボモータ（２４）を有する調整機構を介してカムシャフトに駆動結合されるドライブホイールと、前記カムシャフトとのドライブ連結部を有しかつ偏心シャフトの偏心器に回転可能に装着される第１の遊星歯車と、前記第１の遊星歯車と噛み合う第１の内歯車と、前記カムシャフトと共に回転するように前記カムシャフトに連結されかつ前記第１の内歯車に対して少なくともある限度まで回転可能に装着される第２の内歯車と、前記第２の内歯車と噛み合う前記偏心器に同様に回転可能に装着される第２の遊星歯車とを有し、前記第１および第２の遊星歯車が、単一の遊星歯車（１５）を形成するように組み合わせられ、かつ全幅にわたって延在する共通の歯立ち（１６）を有し、前記第１と第２の内歯車（１３、１８）は、異なるプロファイル変位を有し所望の伝動比をもたらすよう異なる歯数を有する、装置。
2. 前記カムシャフト（１１）の位相角が一定であるときに前記サーボモータ（２４）が静止し、また位相角が変化するときに前記サーボモータ（２４）が前方または後方に回転するように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記位相角が一定であるときに前記サーボモータ（２４）が前記カムシャフト（１１）の回転速度で回転し、また前記位相角を変更するためには前記サーボモータ（２４）が制動されるかまたは加速されるよう構成される、請求項１に記載の装置。
4. 少なくとも１つの補償ウェイト（２７）が前記偏心シャフト（２１）に装着される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。

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