JP2005528551A5 - - Google Patents

Description

２つの回転要素間の相対的角度調整を行う装置

本発明は、請求項１の前文に従い、駆動対象に接続される２つの回転要素間の相対的角度調整を行う装置に関する。

前述のタイプの装置は、例えば、内燃機関においては公知であり、カムシャフトを駆動するクランクシャフトに対するカムシャフトの相対的角度調整を行うために提供される。バルブ駆動に用いるこの装置は、リミットの範囲内で可変的にバルブ開口の位相角、開口期間およびバルブストロークに影響を与える。

特許文献１は、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとの間の相対的角度調整を行う一般的なタイプの装置を開示する。チェインホイールは、クランクシャフトのドライブ内のカムシャフトに割り当てられ、前記チェインホイールは、伝動要素を介してカムシャフトを駆動する。その伝動要素は、２つの回転要素の相対的角度位置を変更することができるようにする。この変化は、電動アクチュエータによってもたらされ、その回転子が伝動要素の作動シャフトに作用し、その装置の各動作状況において回転する。

振動によって引き起こされる慣性力が作動要素の回転子または伝動要素の作動シャフトに作用すると、望ましくない相対的角度位置の調整が必要になる。これは、アクチュエータによって補正されなければならず、継続的なエネルギーの適用が必要となる。アクチュエータが故障すると、この機能は、もはや可能でなくなり、制御不能な調整が起こり、このことにより内燃機関の操作が難しくなり、ひいては内燃機関の損傷につながる。アクチュエータも継続的に回転しなければならないので、それも通常動作中に受け入れられないほど加熱させる恐れがある。このような場合、電動アクチュエータへの損傷を防ぐために内燃機関の動作を停止させなければならなかった。

一般的な技術背景に対し特許文献２および特許文献３も引用される。

独国特許出願公開第１００ ３６ ２７５ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１００ ３８ ３５４ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第４１ １０ １９５ Ａ１号明細書

本発明は、アクチュエータが消費する電気エネルギーが低く、信頼性の高い緊急動作モードを有する装置を提供することを目的とする。

この目的は、請求項１の特徴部分で特定された特徴による本発明に従い達成される。

本発明の大きな利点は、通常動作中に、伝動要素を２つの回転要素の相対的角度位置を不変となるように固定でき、その際アクチュエータがエネルギーを必要としないことである。このことは、全体的な低エネルギー消費につながる、ゆえにアクチュエータに加わる熱がより低くなる。それでも、許容できない加熱がアクチュエータに生じる場合、２つの回転要素の相対的角度位置の制御不能な調整につながることなく内燃機関が動作しているときであっても冷却の目的で作動を停止できる。本発明の１つの特定の実施形態では、アクチュエータに給電されていない状態でアクチュエータの回転子が回転要素の少なくとも一方に能動的に接続され、伝動要素はアクチュエータが故障すると自動的に固定される。ゆえに問題もなく緊急動作モードを確保できる。

本発明の別の実施形態や利点は他の従属項や以下の説明から明らかとなる。

本発明は、本発明による装置を備えた内燃機関のカムシャフトドライブからの細部を示す概略部分断面図を参照して以下で説明される。

内燃機関のカムシャフトドライブの概略図（部分断面図で示された）において、カムシャフトとして具現化される回転要素は、１で示される。チェインホイールとして具現化される別の回転要素２は、内燃機関のクランクシャフト機構（図示せず）の回転要素１に割り当てられる。回転要素２は、伝動要素３を介して回転要素１を駆動するので回転要素１と回転要素２とは同回転速度となる。外周にチェインが装着される回転要素２は、回転要素１に対し同軸に配置され、回転要素１を囲み、伝動要素３は、回転要素１と回転要素２との間に配置されている。この伝動要素３（詳細に図示せず）は、例えば、遊星型ギヤ機構、斜板機構などとして具化されても良く、さらに電動アクチュエータ（電動モータ）５の回転子５ａによって作用される作動シャフト４を有する。調整に必要なドライブトルクは、アクチュエータ５の回転子５ａと固定子５ｂとの間で発生される。

作動シャフト４の相対的回転によって、２つの回転要素１、２の相対的角度位置を変更させることが可能となる。作動シャフト４の相対的回転は、アクチュエータ５の回転子５ａによってもたらされる。

低エネルギー消費量および確実な緊急動作機能をもたらすために、作動シャフト４は、本発明によれば、回転要素１または２の一方に働くように接続され、作動シャフト４と回転要素２との間の作用的な接続は代表的な実施形態で例示されている。作動シャフト４と回転要素２との間の作用的な接続は、作動シャフト４に軸方向に移動可能に接続されるアクチュエータ５の回転子５ａによって行われる。回転要素２に作動シャフト４を作用的に接続すると、伝動要素３が固定され、その結果、２つの回転要素１と２との間の相対的角度位置が不変となる。

アクチュエータが通電されていないと、回転子５ａは、回転要素２に作用的に接続される。回転子５ａと回転要素２との間の作用的な接続は、回転子５ａに軸方向の力Ｆ_Ａ１を加えることによって行われ、この軸方向に加わる力は、円板バネ６によって発生される。他の動作原理もこの軸方向の力Ｆ_Ａ１を発生させるために使用できる。

アクチュエータが通電されると、アクチュエータ５の電気的駆動力を低く保持するために回転子５ａと回転要素２との間の作用的な接続が解除される。アクチュエータ５が通電されると、軸方向力成分Ｆ_Ａ２が、アクチュエータ５の固定子５ｂと回転子５ａとの間で有利に作用状態となる。これは、例えば、固定子５ｂと回転子５ａとの間の軸方向オフセット７によって行われても良く、このオフセット７により、回転子５ａと固定子５ｂとの間の磁力の影響がこの軸方向の力成分Ｆ_Ａ２をもたらすからである。

ハウジングに固定されるように回転子５ａを搭載する、ゆえに摩擦損を生成するのを避けるために、回転子５ａは回転要素１上に搭載され、それを他の回転要素、例えば作動シャフト４上に搭載することも考えられる。

作動シャフト４と回転要素１、２の一方との間の作用的な接続は、別に作動できる構成要素（ここでは図示せず）によっても達成される。その構成要素は、例えば、ブレーキのような摩擦ロック接続要素及び／又は例えば、クラッチのような積極ロック接続要素及び／又は例えば磁気クラッチのような力ロック接続要素として具化されても良い。

上述の作用的な接続可能性のそれぞれは、摩擦的にロックするように有利に実施できる。

本発明による装置を備えた内燃機関のカムシャフトドライブからの細部を示す概略部分断面図である。

符号の説明

１、２ 回転要素
３ 伝動要素
４ 作動シャフト
５ アクチュエータ
５ａ 回転子
５ｂ 固定子
６ 円板バネ
７ オフセット

Claims (13)

1. 駆動対象に接続され作動シャフト（４）を有する伝動要素（３）を介して接続される２つの回転要素（１、２）間の相対的角度調整を行う装置で、前記伝動要素（３）は、電動アクチュエータ（５）の回転子（５ａ）によって作用を受け、前記電動アクチュエータ（５）の相対的位置を前記回転要素（１、２）に対して変更することによって前記回転要素（１、２）の相対的角度位置が変更される装置であって、
   前記作動シャフト（４）はアクチュエータ（５）の通電がなされなくなると、回転要素（１、２）の相対的角度位置を変えることなく前記回転要素（１、２）の少なくとも一方に作用的に接続されることを特徴とする２つの回転要素間の相対的角度調整を行う装置。
2. 前記２つの回転要素（１、２）の相対的角度位置は、前記回転要素（１、２）の一方への前記作動シャフト（４）の作用的な接続の結果として実質的に不変であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記回転要素（１、２）の一方への前記作動シャフト（４）の作用的な前記接続は、前記電動アクチュエータ（５）の前記回転子（５ａ）によって行われることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の装置。
4. 前記電動アクチュエータ（５）が通電されていないと、前記回転子（５ａ）は前記回転要素（１、２）の少なくとも一方に作用的に接続されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記回転子（５ａ）と回転要素（１、２）との間の前記作用的な接続は、前記回転子（５ａ）に軸方向の力を加えること（Ｆ_Ａ１）によって行われることを特徴とする請求項３あるいは４に記載の装置。
6. 前記電動アクチュエータ（５）が通電されると、前記作用的な接続は解除されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
7. 前記電動アクチュエータ（５）が通電されると、軸方向の力（Ｆ_Ａ２）が前記電動アクチュエータ（５）の固定子（５ｂ）と前記回転子（５ａ）との間で作用状態となることを特徴とする請求項３あるいは６に記載の装置。
8. 前記固定子（５ｂ）と前記回転子（５ａ）との間の軸方向の力の影響（Ｆ_Ａ２）は、前記固定子（５ｂ）と前記回転子（５ａ）との間の軸方向オフセット（７）に起因することを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記電動アクチュエータ（５）の前記回転子（５ａ）は、前記回転要素（１、２）の一方に搭載されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記電動アクチュエータ（５）の前記回転子（５ａ）は、作動シャフト（４）に直接に接続されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記作動シャフト（４）と前記回転要素（１、２）との間の前記作用的な接続は、別に作動できる構成要素によって行われることを特徴とする請求項１に記載の装置。
12. 別に作動できる前記構成要素は、摩擦ロック又は積極ロック又は力ロック接続であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記作用的な接続は、摩擦力でロックすることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。