JP2006300067A - 内燃機関のガス交換弁の制御時間の可変設定のための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス交換弁の制御時間可変装置の効率向上を図る。
【解決手段】駆動要素１２と、被動要素８と、トリプルシャフトギヤとして設計された調節ギヤ１１とを有し、駆動要素１２が被動要素８に、又はカムシャフト９に、被動要素８に対して回転可能に取り付けられている。駆動要素１２に対する被動要素８の相対位相位置は、調節ギヤ１１を用いて選択的に変えられ、又は維持されることができる。駆動要素１２を、回転ベアリング１９，２１を介して被動要素８に取り付ける。これにより、半径方向の力及び／又は軸方向の力が、摩擦に関して最適な方法で支持されることができ、この結果、装置１の効率が増大される。
【選択図】図２

Description

本願発明は、内燃機関のガス交換弁の制御時間（タイミング）の可変設定のための装置であって、クランクシャフトに駆動連結された駆動要素と、カムシャフトに駆動連結された被動要素と、調節ギヤとを有する装置であって、駆動要素は、被動要素上又はカムシャフト上に、被動要素に対して回転可能に取り付けられ、駆動要素に対する被動要素の相対位相位置を、調節ギヤを用いて選択的に変えることができ、又は維持することができる装置、に関する。

内燃機関において、ガス交換弁を作動させるためにカムシャフトが用いられる。カムシャフトは、内燃機関内に、カムシャフトに取り付けられているカムが、カムフォロア、例えば、バケットタペット、ドラッグレバー又はロッカーアームに支持される（接触して押す）ように取り付けられている。カムシャフトが回転されるとき、カムがカムフォロア上で回転し、カムフォロアはガス交換弁を作動させる。従って、カムの位置及び形状により、ガス交換弁の開放時間及び振幅だけでなく、ガス交換弁の開閉時点も画定される。

現代のエンジンコンセプトは、弁駆動装置を可変的に設計する傾向がある。一方、弁ストローク及び弁開放時間は、個々のシリンダを完全に遮断するまでに可変構成であることができる。このために、例えば、切換可能なカムフォロア、可変弁駆動装置、又は、電気油圧式若しくは電気式の弁アクチュエータなどの構想が提示されている。さらに、内燃機関の動作中にガス交換弁の開閉時間を調整できることが有利であることが分かっている。また、吸気弁又は排気弁の開放時点又は閉鎖時点を独立に調整できることも望ましく、従って、例えば、画定された弁オーバーラップを意図的に設定できることが望ましい。ガス交換弁の開放時点又は閉鎖時点が、エンジンの現下の特性要因域、例えば、現下の回転速度又は現下の負荷の関数として設定されることにより、燃料消費率を低減することができ、排ガス物質を改善し、また、エンジン効率、最大トルク及び最大パワーを増大することができる。

ガス交換弁の時間制御における上記の可変性は、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相位置の相対変化によりもたらされる。この場合、カムシャフトは、クランクシャフトに、多くの場合、チェーン、ベルト又はギヤホイール機構を介して、又は、同等の駆動機構を介して駆動連結される。クランクシャフトにより駆動されるチェーン、ベルト又はギヤホイール機構と、カムシャフトとの間に、カムシャフトアジャスタが取り付けられ、このアジャスタが、クランクシャフトからのトルクをカムシャフトに伝達する。この場合、内燃機関の制御時間を変更するためのこの装置は、内燃機関が動作しているときに、クランクシャフトとカムシャフトとの位相位置が確実に維持されるように、また、必要であれば、カムシャフトがクランクシャフトに対して特定の角度範囲にわたり回転されることができるように設計される。

カムシャフトを有する内燃機関において、各々、吸気弁及び排気弁のために、それぞれカムシャフトアジャスタが設けられる。その結果、吸気及び排気のガス交換弁の開閉時間は、適切な時点で互いに対して変位されることができ、弁開閉時間の重複（ｖａｌｖｅ ｔｉｍｅ ｏｖｅｒｌａｐ）を、意図的に設定することができる。

現代のカムシャフトアジャスタの座部は、概して、カムシャフトの駆動側の端部に配置される。この座部は、クランクシャフトに対して固定された駆動ホイール、カムシャフトに対して固定された被動部、及び、駆動ホイールから被動部にトルクを伝達する調節機構から成る。駆動ホイールは、チェーンホイール、ベルトホイール又はギヤホイールとして設計されることができ、且つ、クランクシャフトに、チェーン、ベルト、又はギヤホイール機構を用いて、回転に関して固定的に連結される。調節機構は、電磁式、油圧式、又は空気圧式に動作され得る。カムシャフトアジャスタを中間シャフトに取り付けること、又は、非回転部品に取り付けることも考えられる。この場合、トルクは、カムシャフトに、さらなる駆動装置を介して伝達される。

電気的に動作されるカムシャフトアジャスタは、内燃機関のクランクシャフトに駆動連結された駆動ホイール、内燃機関のカムシャフトに駆動連結された被動部、及び、調節ギヤから成る。調節ギヤは、互いに対して回転可能な３つの部品を有するトリプルシャフトギヤである。この場合、ギヤの第１の部品は、駆動ホイールに、回転に関して固定的に連結され、第２の部品は、被動部に、回転に関して固定的に連結される。第３の部品は、第１部品及び第２部品に、動作可能に、例えば、１対の歯部、関節状レバー、又は摩擦ホイール対合を介して連結される。第３部品の回転速度は、例えば、電気モータ又はブレーキ装置により調節される。第３部品の歯部の歯数が異なること、レバーの運動性、又は、摩擦ホイールが異なる直径を有することにより、第１部品と第２部品との伝動比（減速比）が１でないことが実現される。従って、第３部品の適切な回転速度の選択により、位相位置を選択的に維持又は変更することができる。

トルクは、クランクシャフトから第１部品に伝達され、第１部品から第２部品に伝達され、その結果、カムシャフトに伝達される。この伝達は、直接的に、又は、第３部品が介在した状態で生じる。

第３部品の回転速度の適切な調節により、第１部品が第２部品に対して回転されることができ、この結果、カムシャフトとクランクシャフトとの位相位置が変更されることができる。このタイプのトリプルシャフトギヤの例は、内側偏心ギヤ、ダブル内側偏心ギヤ、ハーモニックドライブ、スワッシュプレート機構、エピサイクリック（遊星）ギヤ、タングステンギヤ等である。

カムシャフトアジャスタを制御するために、センサが、内燃機関の特性データ、例えば、負荷状態、回転速度、及び、カムシャフトとクランクシャフトの角度位置などを検知する。これらのデータは電子制御ユニットに送られ、電子制御ユニットは、データを内燃機関の特性要因と比較した後、カムシャフトアジャスタの調節モータを制御する。

ＤＥ １０２ ４８ ３５５は、内燃機関の制御時間を変えるための装置を開示しており、この装置において、クランクシャフトからカムシャフトへのトルク伝達、及び調節動作が、ダブルエピサイクリックギヤを用いて行われる。クランクシャフトのトルクは、装置の駆動要素に、チェーン機構を介して伝達される。駆動要素はリングホイールとして設計され、リングホイールの内歯が、プラネットキャリア上に配置され、且つ平歯車として設計された複数のプラネットホイール（遊星歯車）の外歯と噛み合う。平歯車の外歯は、同時に、被動要素の内歯と係合する。被動要素は、リングホイールとして設計され、カムシャフトに、回転に関して固定的に連結されている。さらに、プラネットホイールの歯は、調節シャフトとして働き、且つ電気モータにより駆動されるサンホイール（太陽歯車）の外歯と噛み合う。駆動要素と被動要素との位相位置は、電気モータの回転速度の関数として、維持され、又は調節される。これらの２つの部品（駆動要素と被動要素）の位相位置が変えられることができるように、駆動要素は被動要素に、被動要素に対して回転可能に、プレーンベアリング（滑り軸受け、平面軸受け）又は回転ベアリング（転がり軸受け）を用いて取り付けられる。

駆動要素は、軸方向にショルダを有して設計され、このショルダにより、駆動要素は、被動要素上に、軸方向の一方にて支持される。駆動要素は、被動要素上に、軸方向の他方にても、ばねリングにより支持される。この実施形態において、マウントはプレーンベアリングとして設計される。

このタイプの装置の調節は、調節シャフトの回転速度を調節する電気駆動装置を介して実行される。電気駆動装置を費用効率的に設計するために、且つ、構造空間に関して最適化するために、高効率の装置が必要である。高効率のための前提条件は、装置の部品間の最小摩擦である。これに関し、駆動要素を被動要素に、滑り軸受けを用いて取り付けることは、特に、高速調節する場合及び大きい傾斜モーメントが駆動要素に作用する場合に不都合であることが分かっている。

本願発明の目的は、内燃機関の制御時間を変更するための装置であって、装置内の摩擦が低減され、これにより装置の効率が増大され得る装置を提供することにある。同時に、駆動装置を被動要素に対して軸方向及び半径方向に取り付けることに特別な注意が払われている。

本願発明に従えば、この目的は、駆動要素を軸方向に、少なくとも１つの回転ベアリングを用いて支持することにおいて達成される。

本願発明の第１の実施形態において、回転ベアリングは軸方向回転ベアリングとして設計される。

さらに、駆動装置を、２つの軸方向の各々にて、軸方向回転ベアリングを用いて支持することが提供され得る。

本願発明の展開において、駆動要素は、被動要素に、１又は複数の軸方向ベアリングを介して支持される。

この場合、１又は複数の軸方向ベアリングは、軸方向バレルベアリング、ニードルベアリング（針状ころ軸受）、ニードルスリーブ、ニードルカラー、軸方向アンギュラーボールベアリング、又は軸方向溝付きボールベアリングとして設計され得る。

本願発明の有利な展開において、半径方向回転ベアリングを用いて、駆動要素をさらに半径方向に取り付けることが提供される。この場合、軸方向回転ベアリングと半径方向回転ベアリングは、それぞれ別個のベアリングであり得る。また、これらのベアリングが一体型のデザインであることも考えられる。

本願発明のさらなる実施形態において、回転ベアリングは、半径方向回転ベアリングとして設計される。この場合、半径方向回転ベアリングは、溝付きボールベアリング、４点ベアリング、１列又は２列のアンギュラーボールベアリング、又は、ショルダータイプのボールベアリングとして設計され得る。

２つの実施形態の有利な展開において、軸方向回転ベアリング又は半径方向回転ベアリングの回転体の少なくとも１つの軌道が、駆動要素の部品上又は被動要素の部品上に形成され得る。

駆動要素を被動要素に取り付けるために回転ベアリングを用いることは、装置内の摩擦の低減に、従って、装置の効率の増大に、決定的な効果をもたらす。本願発明は、急動作用の調節システムにおいて、特に有利な効果をもたらす。

軸方向ベアリングを用いることは、例えばチェーン又はベルトホイールとして設計された駆動ホイールが軸方向の軸受け点に対して対称に配置されない応用例において特に有利である。このような場合、大きい軸方向力又は傾斜モーメントが駆動要素に作用し、この力を、被動要素又はカムシャフトにより支持しなければならない。

軸方向回転ベアリング及び半径方向回転ベアリングの両方が用いられる応用例では、互いに独立のベアリングが用いられ得る。また、半径方向回転ベアリング／軸方向回転ベアリングを組み合わせて用いることも考えられ、これにより装置の製造コストを低く維持することができる。

用いられる回転ベアリングに、別個に製造された内側リング又は外側リングが設けられ得る。また、回転体の滑り面の一方又は両方を、被動要素上、カムシャフト上、又は駆動要素上に直接に形成することも考えられ、これにより、装置の個々の部品の個数を減少することができ、これにより、製造コストを低減することができる。

本願発明のさらなる特徴は、以下の説明及び添付図面から得られる。図面は、本願発明の例示的な実施形態を概略図的に示す。

内燃機関１００が図１に概略的に示されており、クランクシャフト１０１に取り付けられたピストン１０２がシリンダ１０３内にある様子が示されている。例示されている実施形態において、クランクシャフト１０１は、吸気カムシャフト１０６及び排気カムシャフト１０７に、それぞれ、牽引機構１０４及び１０５を介して連結されており、第１の装置１及び第２の装置１が、クランクシャフト１０１とカムシャフト１０６，１０７との相対回転を保証することができる。カムシャフト１０６，１０７のカム１０８，１０９は、それぞれ、吸気ガス交換弁１１０及び排気ガス交換弁１１１を動作させる。

図２及び図２ａは、内燃機関１００の制御時間を変更するための、本願発明に従う装置１の一実施形態を示す。この場合、図２ａは、図２の細部ｚを拡大して示す。

装置１は、特に、スワッシュプレート（斜板）機構２として設計された調節ギヤ１１を含み、調節ギヤ１１は、第１ベベルホイール（傘歯車）３、第２ベベルホイール４、及びスワッシュプレート５から成る。ベベルホイール歯部として設計された第１の歯付きリム６が、第１ベベルホイール３に形成されている。スワッシュプレート５は、ベベルホイール歯部として設計された２つの第２の歯付きリム７を有して設計され、これらの歯付き第２リム７は、各々、スワッシュプレート５の軸方向側面に配置されている。第１ベベルホイール３と同様に、第２ベベルホイール４も、ベベルホイール歯部として設計された第１歯付きリム６を有する。第１ベベルホイール３は、第１ベベルホイール３と一体につくられた被動要素８により、カムシャフト９に、回転に関して固定的に連結されている。被動要素８とカムシャフト９との連結は、材料的に一体の連結、非押し込み式（ｎｏｎ−ｐｏｓｉｔｉｖｅ）連結、摩擦連結、又は押し込み式（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）連結により実行され得る。例示された実施形態において、被動要素８は、カムシャフト９に、固定ねじ１０により固定されている。

第２ベベルホイール４は、駆動要素１２に、回転に関して固定的に連結され、駆動要素１２は、一次駆動装置（図示せず）に、駆動ホイール１３を介して動作可能に連結されており、一次駆動装置を介して、トルクがクランクシャフト１０１から駆動要素１２に伝達される。このタイプの一次駆動装置は、例えば、チェーンドライブ、ベルトドライブ又はギヤホイール機構であり得る。第２ベベルホイール４と被動要素８との連結は、非押し込み式連結、押し込み式連結、摩擦連結、又は、材料的に一体の連結により実行され得る。

２つのベベルホイール３と４は、互いに対して平行に配置され、軸方向にて互いに対して離隔されている。ベベルホイール３，４は、駆動要素１２と共に環状キャビティを形成し、このキャビティ内にスワッシュプレート５が配置されている。第１の回転ベアリング１４により、スワッシュプレート５が調節シャフト１５に、ベベルホイール３，４に対する画定された傾斜角度（ａｎｇｌｅ ｏｆ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）で取り付けられている。本質的にポット形状に設計された調節シャフト１５に連結要素１６が設けられており、この連結要素１６に、調節シャフト１５の回転速度を調節できる装置（図示せず）のシャフト（図示せず）が嵌合する。このタイプの装置は、例えば、電気モータ又はブレーキとして設けられ得る。調節シャフト１５は、第２の回転ベアリング１７を介してシャフトに支持されており、このシャフトは、カムシャフト９に、回転に関して固定的に連結され、この実施形態においては中空シャフト１８として設計されている。調節シャフト１５を固定ねじ１０のねじヘッドに取り付けること、及び／又は、スワッシュプレート５を調節シャフト１５に取り付けることにプレーンベアリングを用いることも考えられる。

画定された傾斜角度で調節シャフト１５に配置されたスワッシュプレート５は、第２歯付きリム７の一方により第１ベベルホイール３の第１歯付きリム６と係合し、第２歯付きリム７の他方により第２ベベルホイール４の第１歯付きリム６と係合する。この場合、それぞれの歯付きリム６，７は、特定の角度範囲にわたってのみ係合し、この角度範囲の大きさは、スワッシュプレート５の傾斜角度に依存する。

歯付きリム６と歯付きリム７が係合することにより、一次駆動装置から駆動要素１２に伝達され、そして駆動要素１２から第２ベベルホイール４に伝達された、クランクシャフト１０１のトルクが、スワッシュプレート５を介して第１ベベルホイール３に伝達され、この結果、被動要素８を介してカムシャフト９に伝達される。

例えば、電気モータを用いて、駆動要素１２に対する被動要素８の位相位置を調節する場合、調節シャフト１５は、カムシャフト９とクランクシャフト１０１との位相位置を維持するためには、駆動要素１２の回転速度で駆動される。位相位置を変化させようとするならば、調節シャフト１５の回転速度は、カムシャフト９がクランクシャフト１０１より進むべきか又は遅れるべきかに応じて増大又は低減される。調節シャフト１５の回転速度が異なることにより、スワッシュプレート５は揺動回転を行い、歯付きリム６，７が互いに係合する角度範囲が、ベベルホイール３，４を周回する。歯付きリムの対の少なくとも一方において、互いに係合する２つの歯付きリム６と歯付きリム７は、異なる歯数を有する。歯付きリム６と７が互いに係合する角度範囲が一度完全に一周したとき、これが、歯数の差異によって第１ベベルホイール３を第２ベベルホイール４に対して調節することをもたらし、従って、カムシャフト９をクランクシャフト１０１に対して調節することをもたらす。調節角度は、歯数の差を形成する歯部が占める範囲に対応している。この点に関し、歯付きリムの両方の対の歯付きリム６，７が異なる歯数を有することが考えられる。これにより、調節減速比は、得られる２つの減速比から生じる。

また、１対の歯付きリムだけ、歯付きリム６と７が異なる歯数を有することも考えられる。この場合、減速比は、この減速比のみから生じる。この場合、歯付きリムの他方の対は、単に、スワッシュプレート５とそれぞれの部品との１：１の減速比を有する連結手段としてのみ働く。この場合、連結手段として、第２対の歯付きリムの代わりにピン連結を設けることも考えられ、この場合、スワッシュプレート５又は駆動要素１２／被動要素８に取り付けられた、又は、これらの部品と一体につくられたピンが、それぞれの他方の部品の軸方向に延在する溝に嵌合する。

被動要素８は、ポット形状の設計でつくられ、環状部分１８ａが形成されている。駆動要素１２は、この環状部分１８ａに、駆動要素１２上に形成された突出部１８ｂを介して取り付けられる。さらに、部分１８ａを限定するストップディスク（止めディスク）２０が設けられ、ディスク２０は被動要素８に、回転に関して固定的に連結されている。駆動要素１２は、被動要素８に、半径方向回転ベアリング１９を介して取り付けられている。例示された実施形態において、半径方向回転ベアリング１９はニードルカラーとして設計され、部分１８ａの外面領域及び突出部１８ｂの内面領域は、回転体２９のための滑り面として働く。半径方向回転ベアリング１９を用いることにより、調節動作中に生じるこれらの部品間の摩擦がかなり低減される。装置１の効率は増大し、これにより、調節シャフト１５の電気駆動装置を、より小さく、より費用効率的な設計にすることができる。ニードルベアリングだけでなく、例えば、溝付きボールベアリング、４点ベアリング、１列又は２列のアンギュラーボールベアリング、ショルダータイプのボールベアリング、又はテーパーローラベアリングも用いられ得る。

図２及び図２ａにおいて、半径方向回転ベアリング１９に加えて、２つの軸方向回転ベアリング２１が設けられ、これらのベアリング２１はニードルスリーブとして設計され、駆動要素１２を、ベベルホイール３及びストップディスク２０に対して軸方向に取り付ける。この場合、軸方向回転ベアリング２１は、半径方向回転ベアリング１９と一体であるようにつくられ、回転体２９はケージ２９ａによりガイドされる。互いに独立の半径方向回転ベアリング１９と軸方向回転ベアリング２１も考えられる。用いられる軸方向回転ベアリング２１は、軸方向バレルベアリング、ニードルベアリング、ニードルカラー、軸方向アンギュラーボールベアリング、又は、軸方向溝付きボールベアリングであってもよい。この場合、軸方向回転ベアリング２１は、被動要素８及び駆動要素１２とは別個に製造された内側リング及び／又は外側リングを有して設計されてもよい。この例示的な実施形態において、半径方向回転ベアリング１９を設けずに、軸方向回転ベアリング２１のみを用いることも考えられるであろう。

用いられる半径方向回転ベアリング１９が、例えば、溝付きボールベアリング、４点ベアリング、１列又は２列のアンギュラーボールベアリング、ショルダータイプのボールベアリング、又は、テーパーローラベアリングであるならば、駆動要素１２に加えられる軸方向の力も同時に支持することができる。従って、駆動要素１２と被動要素８との間に軸方向回転ベアリング２１を設けなくてもよい。

図３は、本願発明に従う装置１のさらなる実施形態を示す。この例において、調節ギヤ１１はハーモニックドライブ２２として設計される。これは、特に、駆動ホイール１３を有し、この駆動ホイール１３を介して、クランクシャフト１０１のトルクが、一次駆動装置（図示せず）により装置１に伝達される。駆動ホイール１３は、駆動要素１２に、回転に関して固定的に、非押し込み式連結、材料的に一体の連結、又は押し込み式連結により連結されている。さらに、被動要素８が設けられ、被動要素８は、カムシャフト（図示せず）に、回転に関して固定的に連結されている。

クランクシャフト１０１の駆動トルクは、駆動ホイール１３及び駆動要素１２を介して、ハーモニックドライブ２２により被動要素８に伝達される。ハーモニックドライブ２２は、断面が楕円形状に形成された調節シャフト１５、第３の回転ベアリング２３、柔軟なスリーブとして設計された平歯車２４、及び、２つのリングホイール２５，２６から成る。リングホイール２５，２６の一方が被動要素８上に形成され、他方が駆動要素１２上に形成される。調節シャフト１５は、被動要素８及び駆動要素１２に対して同心状に配置され、連結要素１６を有し、連結要素１６を介して、前記調節シャフトが、作動駆動装置（図示せず）と協働する。ボールベアリングとして設計された第３の回転ベアリング２３は、調節シャフト１５の外周面上に配置される。第３の回転ベアリング２３の内側リング２７は、調節シャフト１５の外周面に適合されており、従って、調節シャフト１５と同様に楕円形状に設計される。平歯車２４が、第３の回転ベアリング２３の外側リング２８の外周面上に配置されている。外側リング２８及び平歯車２４は柔軟に設計されており、従って、内側リング２７又は調節シャフト１５の楕円形状の輪郭に適合する。平歯車２４の外歯は、互いに対向する２つの角度範囲において、リングホイール２５の内歯及びリングホイール２６の内歯の両方と係合する。これらの角度範囲外では、歯は係合しない。クランクシャフト１０１から駆動要素１２に伝達されるトルクは、平歯車／リングホイールの歯の２つの対を介して被動要素８に伝達される。この場合、リングホイール２５の内歯と２６の内歯が、それぞれ異なる歯数を有することが前提である。

クランクシャフト１０１に対するカムシャフト９の位相位置を維持するためには、調節シャフト１５は駆動ホイール１３の回転速度で駆動される。位相位置を調節しようとするならば、調節シャフト１５の回転速度は、駆動ホイール１３の回転速度よりも増大又は低減される。これにより、楕円形の調節シャフト１５が駆動要素１２に関連して回転され、この結果、平歯車の歯とリングホイールの歯とが係合する角度範囲が、平歯車２４又はリングホイール２５，２６を周回する。これにより、２つのリングホイール２５と２６の歯数が異なることによって、駆動要素１２に対する被動要素８の回転が生じ、従って、カムシャフト９とクランクシャフト１０１との位相位置の変化が生じる。

駆動要素１２は、半径方向回転ベアリング１９を用いて被動要素８に取り付けられる。この場合、半径方向回転ベアリング１９は、溝付きボールベアリング、４点ベアリング、１列又は２列のアンギュラーボールベアリング、ショルダータイプのボールベアリング等として設計され得る。これらのベアリングを用いることにより、駆動要素１２は被動要素８に対して、軸方向及び半径方向の両方にて支持され、この結果、プレーンベアリングマウントを有する軸方向ガイド及び半径方向プレーンベアリングを設けなくてよい。

第１実施形態と同様に、ハーモニックドライブ２２においても、半径方向回転ベアリング１９としてニードルベアリングを設けることが考えられる。この場合も、有利には、軸方向回転ベアリング２１、例えば、軸方向バレルベアリング、ニードルベアリング、ニードルスリーブ、ニードルカラー、軸方向アンギュラーボールベアリング、又は軸方向溝付きボールベアリングが、駆動要素１２を、被動要素８に対して軸方向に、摩擦に関して最適な方法で支持するために設けられる。

図３に例示された実施形態において、駆動要素１２と被動要素８との間にボールベアリングが配置され、被動要素８の外周面が、回転体２９のための軌道として働く。

図３ａは、図３に示した本願発明に従う装置１の変型を示す。この実施形態においても、駆動要素１２は被動要素８に、半径方向回転ベアリング１９を用いて取り付けられる。この場合、駆動要素１２の内周面が、回転体２９のための軌道として働く。半径方向回転ベアリング１９に別々の内側リング２７及び外側リング２８の両方が設けられる実施形態も、もちろん考えられる。また、被動要素８の外周面及び駆動要素１２の内周面の両方が半径方向回転ベアリング１９のための軌道として働く実施形態も考えられ得る。回転体２９の軌道がハーモニックドライブ２２の部品上に形成されることにより、部品の数が低減され、従って、装置１の構造スペース、重量、組立に関する経費及びコストに好ましい影響をもたらす。

図４は、本願発明に従う装置１のさらなる実施形態を示す。この実施形態も、駆動ホイール１３及び被動要素８を有し、駆動ホイール１３は、一次駆動装置（図示せず）を介して、回転に関して固定的にクランクシャフト１０１に連結され、被動要素８は、回転に関して固定的にカムシャフト９に連結されている。駆動要素１２は駆動ホイール１３と一体につくられている。この実施形態において、調節ギヤ１１はダブルエピサイクリックギヤ３０として設計されている。これは、駆動要素１２の内面領域上に形成されたリングホイール２５、被動要素８の内周面上に形成された第２のリングホイール２６、及び、複数のプラネットホイール３１から成り、プラネットホイール３１はプラネットキャリア３２に回転可能に取り付けられている。プラネットホイール３１は平歯車として設計されている。プラネットキャリア３２は連結要素１６と協働し、連結要素１６を介して、プラネットキャリア３２が電気作動ユニット（図示せず）により駆動されることができる。プラネットホイール３１の外歯は、第１リングホイール２５の内歯及び第２リングホイール２６の内歯の両方と噛み合う。リングホイール２５の内歯の数と、リングホイール２６内歯の数は等しくない。リングホイール２５の内歯の数とリングホイール２６内歯の数が異なることにより、プラネットキャリア３２が回転駆動する間、２つのリングホイール２５と２６の相対運動が生じ、この結果、被動要素８と駆動要素１２との相対運動が生じる。これは、クランクシャフト１０１とカムシャフト９との位相位置を変える効果を有する。図４に示されているように、この実施形態においても、駆動要素１２は被動要素８に、半径方向回転ベアリング１９を用いて取り付けられている。

図５は、本願発明に従う装置１のさらなる実施形態を示す。この例において、調節ギヤ１１は、タングステンギヤ３３として設計されている。このギヤは、図４に示したダブルエピサイクリックギヤ３０と類似であるが、サンホイール３４がさらに設けられていることが異なる。サンホイール３４は平歯車として設計され、プラネットホイール３１は、この場合、リングホイール２５，２６及びサンホイール３４の両方と噛み合う。図４に示した実施形態とは異なり、この実施形態においては、サンホイール３４が電気作動装置（図示せず）により駆動される。

この実施形態においても、駆動要素１２が被動要素８に、半径方向回転ベアリング２１を用いて取り付けられている。

図４及び図５に示した実施形態において、最初の２つの実施形態にて示された軸受方法と同じ軸受方法が用いられ得る。駆動要素１２を被動要素８上に軸方向に支持することが、適切な半径方向回転ベアリング１９又は特別な軸方向回転ベアリング２１を用いて行われ得る。或いは、これらのベアリングの組合せ及び一体型を用いることも可能である。

もちろん、全ての実施形態において、用いられる半径方向回転ベアリング１９は、ニードルベアリング、テーパーローラベアリング、溝付きボールベアリング、又は、アンギュラーボールベアリングであり得る。また、タングステンギヤ、ダブルエピサイクリックギヤ、又はハーモニックドライブ（３３，３０，２２）を用いて、被動要素８を駆動要素１２に対して軸方向回転ベアリング２１を介して取り付けることも考えられる。全ての回転ベアリングは、別個に製造された内側リング及び／又は外側リング（２７，２８）を有して設計され得る。また、回転体２９の滑り面が、駆動要素１２上又は被動要素８上に直接形成されることも考えられる。

半径方向回転ベアリング又は軸方向回転ベアリング（１９，２１）を用いることにより、装置１に生じる摩擦がかなり低減され、従って、装置１の効率が増大する。この結果、電気作動駆動装置が供給すべき電力は、より小さくなり、従って、軸方向構造空間の要求条件が低くなり、製造が、より費用効率的になる。回転ベアリングを用いることは、迅速動作の調節装置１の場合、特に有益である。駆動ホイール１３が装置１の軸受点に対して非対称に配置され、従って、大きい軸方向力又は傾斜モーメントが支持されなければならない実施形態においては、軸方向回転ベアリング２１が特に有利である。

図１は、内燃機関を、非常に図式的に示す。 図２は、内燃機関の制御時間を変えるための装置の、本願発明に従う第１の実施形態を長手方向断面にて示す。 図２ａは、図２の細部ｚを示す。 図３は、内燃機関の制御時間を変えるための装置の、本願発明に従う第２の実施形態を長手方向断面図にて示す。 図３ａは、内燃機関の制御時間を変えるための装置の、本願発明に従う第３の実施形態を示し、図３における細部Ｙのみを示す。 図４は、内燃機関の制御時間を変えるための装置の、本願発明に従う第４の実施形態を長手方向断面図にて示す。 図５は、内燃機関の制御時間を変えるための装置の、本願発明に従う第５の実施形態を長手方向断面図にて示す。

符号の説明

１ 装置
２ スワッシュプレート機構
３ 第１ベベルホイール
４ 第２ベベルホイール
５ スワッシュプレート
６ 第１歯付きリム
７ 第２歯付きリム
８ 被動要素
９ カムシャフト
１０ 固定ねじ
１１ 調節ギヤ
１２ 駆動要素
１３ 駆動ホイール
１４ 第１回転ベアリング
１５ 調節シャフト
１６ 連結要素
１７ 第２回転ベアリング
１８ 中空シャフト
１８ａ 部分
１８ｂ 突出部
１９ 半径方向回転ベアリング
２０ ストップディスク
２１ 軸方向回転ベアリング
２２ ハーモニックドライブ
２３ 第３回転ベアリング
２４ 平歯車
２５ リングホイール
２６ リングホイール
２７ 内側リング
２８ 外側リング
２９ 回転体
２９ａ ケージ
３０ ダブルエピサイクリックギヤ
３１ プラネットホイール
３２ プラネットキャリア
３３ タングステンギヤ
３４ サンホイール
１００ 内燃機関
１０１ クランクシャフト
１０２ ピストン
１０３ シリンダ
１０４ 牽引機構
１０５ 牽引機構
１０６ 吸気カムシャフト
１０７ 排気カムシャフト
１０８ カム
１０９ カム
１１０ 吸気ガス交換弁
１１１ 排気ガス交換弁

Claims (10)

1. 内燃機関のガス交換弁の制御時間の可変設定のための装置（１）であって、
   クランクシャフト（１０１）に駆動連結された駆動要素（１２）と、
   カムシャフト（９）に駆動連結された被動要素（８）と、
   調節ギヤ（１１）と、
   を備え、
   駆動要素（１２）が、被動要素（８）上に、又はカムシャフト（９）上に、被動要素（８）に対して回転可能に取り付けられ、
   駆動要素（１２）に対する被動要素（８）の相対位相位置が、調節ギヤ（１１）を用いて選択的に変えられ又は維持されることができる装置において、
   駆動要素（１２）が、軸方向において少なくとも１つの回転ベアリング（１９，２１）により支持されることを特徴とする装置。
2. 回転ベアリング（２１）が軸方向回転ベアリングとして設計されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 駆動要素（１２）が、２つの軸方向のそれぞれにおいて軸方向回転ベアリング（２１）により支持されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 駆動要素（８）が、１つ又は複数の軸方向ベアリング（２１）を介して被動要素（８）に支持されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
5. １つ又は複数の軸方向ベアリング（２１）が、軸方向バレルベアリング、ニードルベアリング、ニードルスリーブ、ニードルカラー、軸方向アンギュラーボールベアリング、又は軸方向溝付きボールベアリングとして設計されることを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
6. 駆動要素（１２）が、半径方向回転ベアリング（１９）により、さらに半径方向に取り付けられることを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
7. 軸方向回転ベアリング（２１）と半径方向回転ベアリング（１９）とが１部品としてつくられることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 回転ベアリングが半径方向回転ベアリング（１９）として設計されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 半径方向回転ベアリング（１９）が、溝付きボールベアリング、４点ベアリング、１列又は２列のアンギュラーボールベアリング、又はショルダータイプのボールベアリングとして設計されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 軸方向回転ベアリング（２１）又は半径方向回転ベアリング（１９）の回転体（２９）の少なくとも１つの軌道が、駆動要素（１２）又は被動要素（８）の部品上に形成されることを特徴とする請求項１，２，６又は８のいずれか一項に記載の装置。

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