JP2013524092A

JP2013524092A - 同心カムシャフトに沿って中央に配置したカム位相器

Info

Publication number: JP2013524092A
Application number: JP2013503785A
Authority: JP
Inventors: マーク・ウィグスタン
Original assignee: ボーグワーナーインコーポレーテッド
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2013-06-17
Also published as: WO2011126815A2; US8561584B2; EP2556220B1; EP2556220A2; US20130025403A1; WO2011126815A3; EP2556220A4

Abstract

中空の外側シャフトと、中空の外側シャフト内に受容された内側シャフトと、複数のカムローブと、内側シャフトと外側シャフトのほぼ中間にある複数のカムローブの間に配置された位相器と、を含むバルブイベントの継続時間を延長するためのカムシャフトアセンブリ。

Description

関連出願の相互参照
本願は、「ＣＡＭＰＨＡＳＥＲＣＥＮＴＲＡＬＬＹＬＯＣＡＴＥＤＡＬＯＮＧＣＯＮＣＥＮＴＲＩＣＣＡＭＳＨＡＦＴＳ」と題する２０１０年４月６日に出願された米国仮特許出願第６１／３２１，２０２号明細書に開示された１つまたは複数の発明について主張するものである。米国特許法１１９条（ｅ）に基づく米国仮特許出願の利益を本明細書において主張し、前述の出願を参照により本明細書に援用するものとする。

本発明は、同心カムシャフトの分野に関する。特に、本発明は、同心カムシャフトに沿って中央に配置されるカム位相器に関する。

カムインカムシステムは従来技術において公知である。従来技術のカムインカムシステムでは、カムシャフトは、一方が他方の内部に配置された２つのシャフトを有する。シャフトは１つがもう一方の内部において支持され、限られた軸方向距離において互いに対して回転可能である。

中空の外側シャフトと、中空の外側シャフト内に受容された内側シャフトと、複数のカムローブと、内側シャフトと外側シャフトのほぼ中間にある複数のカムローブの間に配置された位相器とを含むバルブイベントの継続時間を延長するためのカムシャフトアセンブリ。

一実施形態において、位相器がカムシャフトアセンブリの端部に取り付けられている。

ハウジングが内側シャフトに結合された第１の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を備えた同心カムシャフトを示す。第１の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を図１の線２−２に沿って切った断面図を示す。ハウジングが内側シャフトに結合された第１の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を備えた同心カムシャフトの別の図を示す。第１の実施形態のバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を図３の４−４に沿って切った断面図を示す。図２に示す第１の実施形態のＶＥＤ位相器の拡大図を示す。バルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器の端板と、隣接するカムローブとの間の連結部の拡大図を示す。バルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器の端板と、隣接するカムローブとの間の連結部の代替実施形態の拡大図を示す。ハウジングが外側シャフトに結合した第２の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を備えた同心カムシャフトを示す。第２の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を図８の線９−９に沿って切った断面図を示す。ハウジングが外側シャフトに結合した第２の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を備えた同心カムシャフトの別の図を示す。第２の実施形態のバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を図１０の線１１−１１に沿って切った断面図を示す。第２の実施形態のバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を図９の線１２−１２に沿って切った別の断面図を示す。図９に示す第２の実施形態のＶＥＤ位相器の拡大図を示す。バルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器の端板と、隣接するカムローブとの間の連結部の拡大図を示す。バルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器の端板と、隣接するカムローブとの間の連結部の代替実施形態の拡大図を示す。同心カムシャフトが２つの部品に分割し、ＶＥＤ位相器を介して連結された、第３の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を備えた同心カムシャフトを示す。第２の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を図１６の線１７−１７に沿って切った断面図を示す。同心カムシャフトが２つの部品に分割し、ＶＥＤ位相器を介して連結された、第３の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を備えた同心カムシャフトの別の図を示す。第３の実施形態のバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を図１８の線１９−１９に沿って切った断面図を示す。第３の実施形態のバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を図１８の線２０−２０に沿って切った断面図を示す。図１７に示す第３の実施形態のＶＥＤ位相器の拡大図を示す。バルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器の端板と、隣接するカムローブとの間の連結部の拡大図を示す。第４の実施形態の、中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器と、端部にある可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器とを備えた同心カムシャフトを示す。第４の実施形態の、中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器と、端部にある可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器とを備えた同心カムシャフトの等角図を示す。第４の実施形態の、中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器と、端部にある可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器とを備えた同心カムシャフトの別の等角図を示す。第５の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を備えた同心カムシャフトの等角図を示す。第５の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を備えた同心カムシャフトの側面図を示す。第５の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を備えた同心カムシャフトの別の等角図を示す。第６の実施形態の、中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器と、端部にある可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器とを備えた同心カムシャフトの等角図を示す。第６の実施形態の、中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器と、端部にある可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器とを備えた同心カムシャフトの側面図を示す。第６の実施形態の、中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器と、端部にある可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器とを備えた同心カムシャフトの別の等角図を示す。第５および第６の実施形態の同心カムシャフトおよびバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器を図２７の線３２−３２に沿って切った断面図を示す。

図１〜８は、好ましくは、第１の実施形態の同心カムシャフトに沿って中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器１０を備えた同心カムシャフトを示す。カムシャフトアセンブリ４０は内側シャフト４と中空の外側シャフト２とを有する。外側シャフトはその長さに沿ってスロット（図示せず）を有する。外側シャフト２は内側シャフト４を囲み、内側シャフト４は外側シャフト２内において回転する。内側シャフト４はシャフトの長さに対して垂直に通っている複数の穴５を有する。内側シャフトは外側シャフト内に配置されている。

同心カムシャフトに沿ったカムローブ６ａ、６ｂは、３つのローブが好ましいが、好ましくは少なくとも２つの追加のローブ７、８に分割されている。説明目的のため、ＶＥＤ位相器の一方の側にあるすべてのカムローブには６ａと符号が付されており、ＶＥＤ位相器のもう一方の側にあるすべてのカムローブには６ｂと符号が付されていることに留意されたい。分割ローブ７の１つが所定の位置に固定され、かつ外側シャフト２に取り付けられる。分割ローブ８のもう一方はピンなどの機械的な連結部を介して内側シャフト４に取り付けられ、かつ固定式の分割ローブ７に対して動く。１つのカムフォロア（図示せず）が分割ローブの両方と相互に作用する。代替実施形態では、図７に示すように、端板と分割カムの一部は一体部品３３として形成される。

バルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器１０は、好ましくは、カムシャフトアセンブリ４０のほぼ中間で２つのローブ６ａ、６ｂ間に配置される。ＶＥＤ位相器１０はローブ６ａ、６ｂの可動可能な部分７を介して内側シャフト４に連結されたハウジング１２を含む。ハウジングは外側シャフト２上にプレスまたは溶接されたロータ１４を囲む。ロータ１４は、第１の壁２３と第２の壁２４とハウジング１２の内径２５と、ロータ１４との間に形成されたチャンバ１７内に受容された一連のベーン１６を有する。ベント３２がチャンバ１７にある。各ベーンの一方の側には油供給路２８がある。ハウジング１２とロータ１４の両側に端板１８、２０があり、その１つまたは両方が駆動キー１９を含む。端板１８、２０は、好ましくは、ハウジング１２に溶接されている。端板１８、２０の１つまたは両方にある駆動キー１９は、内側シャフト４にピン留め２１されたカムローブ６ａ、６ｂの可動可能な分割ローブ７の駆動キー３４と相互に作用し、かつそれと結合する。

通路または溝３０が内側シャフト４上に切られ、ベーン１６の油供給路２８につながっている。チャンバ２９が外側シャフト２の内径と内側シャフト４上の通路または溝３０との間に形成されている。外側シャフト２の軸受（図示せず）を通じて、バルブ（図示せず）がチャンバ２９と、ロータ１４のベーン１６の油供給路２８とに流体を供給する。チャンバ２９が加圧されると、流体がベーン１６の油供給路２８およびハウジング１２とロータ１４との間に形成されたチャンバ１７に移動して、ベーン１６をチャンバ１７の第２の壁２４に向かって動かし、外側シャフト２に連結した分割ローブ６を内側シャフト４に連結した分割ローブ７に対して動かし、バルブイベントの継続時間を延長する。

ＶＥＤ位相器１０は、保持状態、バルブイベント継続時間延長状態、初期状態の少なくとも３つの状態を有し、ＶＥＤ位相器およびローブの様々な位置を可能にする。初期状態では、ベーン１６はロータ１４とハウジング１２との間に形成されたチャンバ１７の第１の壁２３に隣接し、流体が、外側シャフト２と内側シャフト４との間に形成されたチャンバ２９から、ならびにベーン１６の油供給路２８からバルブ（図示せず）を通じて排出される。

バルブイベント継続時間延長状態では、流体が、外側シャフト２と内側シャフト４との間に形成されたチャンバ２９と、ベーン１６の油供給路２８とに供給され、チャンバ２９を加圧し、ベーン１６を第２の壁２４に向かって動かす。バルブイベント継続時間延長状態では、ベーン１６を、ベーン１６が第２の壁２４に接するまで、または第１の壁２３と第２の壁２４との間の位置まで動かしてもよい。バルブイベント継続時間はベーン１６の回転および第２の壁２４に対するベーン１６の位置に基づく量だけ延長される。

チャンバ２９が加圧され、流体がチャンバ２９に供給も排出もされない位置にバルブ（図示せず）が動くと、保持状態が生じてもよい。この状態では、バルブイベント継続時間が維持される。

ＶＥＤ位相器１０が保持されるか、バルブイベント継続時間状態に移行するかでない限り、バルブ（図示せず）は排出位置に動き、同心カムシャフトにかかるローブ６、７の形状によって発生したトルクがハウジング１２に結合した内側シャフト４を動かす。トルクは可動可能な内側シャフト４において１つの方向のみに生じる。トルクによって内側シャフト４が回転すると、ハウジング１２に連結した端板１８、２０の１つまたは両方にある駆動キー１９が回転し、ハウジング１２をロータ１４に対して動かし、初期位置に戻す。初期位置では、ベーン１６がハウジング１２とロータ１４との間に形成されたチャンバ１７の第１の壁２３に隣接し、ハウジング１２に結合した分割ローブの可動可能なカムノーズ２６が回転し、ロータ１４に結合した分割ローブ６、７の固定式カムノーズ２７と整列する。

エンジン油圧がベーンの一方の側に印加され、油供給ラインに、または各チャンバへの供給ラインに逆止弁がある、またはない場合、ＶＥＤ位相器１０を油圧駆動してもよい。逆止弁はトルク変動により油圧パルスがオイルシステムに伝播して戻ることを妨げるとともに、トルク変動によりベーンが後方に動くことを防止する。

この同心カムシャフトでは、トルクは１つの方向のみに生じ、内側シャフト４上のみに生じる。

ＶＥＤ位相器１０を同心カムシャフトに沿った２つのローブ間の中央に位置決めすると、内側シャフトの有効長が短くなり、内側シャフトのねじりたわみが低減される。

ＶＥＤ位相器は組み立てにおいて全くボルトを必要としない。位相器は溶接またはろう付けによって互いに保持される。さらに、可動可能なシャフト上に一方向のトルクのみが生じるため、ロックピンは必要ない。

図８〜１５は、第２の実施形態の中央に配置したバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器１０を備えた同心カムシャフトを示す。

カムシャフトアセンブリ４１は内側シャフト４と中空の外側シャフト２とを有する。外側シャフト２は内側シャフト４を囲み、内側シャフト４は外側シャフト２内において回転する。内側シャフト４はシャフトの長さに対して垂直に通っている複数の穴５を有する。

同心カムシャフトに沿ったカムローブ６ａ、６ｂは、３つのローブが好ましいが、好ましくは少なくとも２つの追加のローブ７、８に分割される。説明目的のため、ＶＥＤ位相器の一方の側にあるすべてのカムローブには６ａと符号が付されており、ＶＥＤ位相器のもう一方の側にあるすべてのカムローブには６ｂと符号が付されていることに留意されたい。分割ローブ７の１つが所定の位置に固定され、かつ外側シャフト２に取り付けられる。分割ローブ８のもう一方はピンなどの機械的な連結部を介して内側シャフト４に取り付けられ、固定式の分割ローブ７に対して動く。１つのカムフォロア（図示せず）が分割ローブの両方と相互に作用する。

バルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器１０がカムシャフトアセンブリ４１の２つのローブ６ａ、６ｂ間に配置されている。ＶＥＤ位相器１０は、固定式ローブ６を介して外側シャフト２に連結されたハウジング１２と、ローブ６ａ、６ｂの可動可能な部分７に連結されたロータ１４と含む。ロータ１４は、第１の壁２３と第２の壁２４とハウジング１２の内径２５と、ロータ１４との間に形成されたチャンバ１７内に受容された一連のベーン１６を有する。ベント３２がチャンバ１７にある。各ベーンの一方の側には油供給路２８がある。ロータ１４はベーン１６の少なくとも２つを貫通するピン４０により内側シャフト４に連結されている。ハウジング１２とロータ１４の両側に駆動キー１９を備えた端板１８、２０がある。端板１８、２０は好ましくはハウジング１２に溶接される。端板１８、２０のそれぞれの駆動キー１９は内側シャフト４にピン留め２１されたカムローブ６ａ、６ｂの可動可能な分割ローブ７の駆動キー３４と相互に作用し、かつそれと結合する。代替実施形態では、図１５に示すように、端板と分割カムの一部は一体部品３３として形成される。

通路または溝３０が内側シャフト４上に切られ、ベーン１６の油供給路２８につながっている。チャンバ２９が外側シャフト２の内径と内側シャフト４の通路または溝３０との間に形成されている。外側シャフト２の軸受（図示せず）を通じて、バルブ（図示せず）がチャンバ２９とロータ１４のベーン１６の油供給路２８とに流体を供給する。チャンバ２９が加圧されると、流体がベーン１６の油供給路２８およびハウジング１２とロータ１４との間に形成されたチャンバ１７に移動し、ベーン１６をチャンバ１７の第２の壁２４に向かって動かし、外側シャフト２に連結した分割ローブ６を内側シャフト４に連結した分割ローブ７に対して動かし、バルブイベントの継続時間を延長する。

ＶＥＤ位相器１０は、保持状態、バルブイベント継続時間延長状態、初期状態の少なくとも３つの状態を有し、ＶＥＤ位相器およびローブの様々な位置を可能にする。初期状態では、分割ローブ６、７は、分割ローブのカムノーズ２６、２７が互いに整列し、ベーン１６がロータ１４とハウジング１２との間に形成されたチャンバ１７の第１の壁２３に隣接し、流体が外側シャフト２と内側シャフト４との間に形成されたチャンバ２９から、ならびにバルブ（図示せず）を通じてベーン１６の油供給路２８から排出されるように、整列する。

ＶＥＤ位相器１０が保持されるか、バルブイベント継続時間延長状態に移行するかでない限り、バルブ（図示せず）は排出位置に動き、同心カムシャフトにかかるローブ６、７の形状によって発生したトルクがハウジング１２に結合した内側シャフト４を動かす。トルクは可動可能な内側シャフト４において１つの方向のみに生じる。トルクによって内側シャフト４が回転すると、ロータ１４がハウジング１２に対して動き、初期状態に戻る。初期状態では、ベーン１６がハウジング１２とロータ１４との間に形成されたチャンバ１７の第１の壁２３に隣接し、ロータ１４に結合した分割ローブの可動可能なカムノーズ２６が回転し、ハウジング１２に結合した分割ローブ６、７の固定式カムノーズ２７と整列する。

ＶＥＤ位相器１０を同心カムシャフトに沿って２つのローブ間に中央に位置決めすると、内側シャフトの有効長が短くなり、内側シャフトの共振およびねじりたわみを低減する。

ＶＥＤ位相器は組み立てにおいて全くボルトを必要としない。位相器は溶接またはろう付けによって互いに保持される。さらに、可動可能なシャフトに一方向のトルクのみが生じるため、ロックピンは必要ない。

図１６〜２２は、外側シャフトが２つの部品１０２ａ、１０２ｂに分割され、かつバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器１０によって互いに接合されたカムシャフトアセンブリ４２を示す。カムシャフトアセンブリ４２は、内側シャフト４と、２つの中空の外側シャフト１０２ａおよび１０２ｂとを有する。中空の外側シャフト１０２ａ、１０２ｂはそれぞれ内側シャフト４を囲み、内側シャフト４は外側シャフト１０２ａ、１０２ｂ内において回転する。内側シャフト４はシャフトの長さに対して垂直に通っている複数の穴５を有する。

同心カムシャフトに沿ったカムローブ６ａ、６ｂは、３つのローブが好ましいが、好ましくは少なくとも２つの追加のローブ７、８に分割される。説明目的のため、ＶＥＤ位相器の一方の側にあるすべてのカムローブには６ａと符号が付されており、ＶＥＤ位相器のもう一方の側にあるすべてのカムローブには６ｂと符号が付されていることに留意されたい。分割ローブ７の１つが所定の位置に固定され、かつ外側シャフト２に取り付けられる。分割ローブ８のもう一方はピンなどの機械的な連結部を介して内側シャフト４に取り付けられ、かつ固定式の分割ローブ７に対して動く。１つのカムフォロア（図示せず）が分割ローブの両方と相互に作用する。代替実施形態では、端板と分割カム３３は一体部品である。

バルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器１０がカムシャフトアセンブリ４２の２つのローブ６ａ、６ｂ間に配置されている。ＶＥＤ位相器１０は、端板１１８および１２０にそれぞれ一体的に形成されたフランジ１１９、１２１を介して中空の外側シャフト１０２ａおよび１０２ｂに直結したハウジング１２を含む。代替実施形態では、端板１１８、１２０はキーで連結（ｋｅｙｅｄ）され１２３てもよく、中空の外側シャフト１０２ａ、１０２ｂはキーで連結（ｋｅｙｅｄ）１２４、他方と噛合してもよい。ハウジング１２は外側シャフト１０２ａ、１０２ｂを介して固定式ローブ６に連結される。

ＶＥＤ位相器１０内にはローブ６ａ、６ｂの可動可能な部分７に連結されたロータ１４がある。ハウジング１２はロータ１４を囲む。ロータ１４は内側シャフト４上にプレスばめされ、内側シャフト４をロータ１４に連結する。代わりに、ピンが内側シャフト４をロータ１４に結合してもよい。ロータ１４は、第１の壁２３と第２の壁２４とハウジング１２の内径２５と、ロータ１４との間に形成されたチャンバ１７内に受容された一連のベーン１６を有する。ベント３２がチャンバ１７にある。各ベーンの一方の側には油供給路２８がある。ハウジング１２とロータ１４の両側に端板１８、２０があり、その１つまたは両方が駆動キー１９を含む。端板１８、２０は好ましくはハウジング１２に溶接される。端板１８、２０の１つまたは両方にある駆動キー１９は、内側シャフト４にピン留め２１されたカムローブ６ａ、６ｂの可動可能な分割ローブ７の駆動キー３４と相互に作用し、かつそれと結合する。代替実施形態では、端板と分割カム３３は一体部品である。

図２３〜２５は、カムシャフトアセンブリ４３のほぼ中間にあるバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器１０と、カムシャフトアセンブリ４３の端部にある可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器２００とを備えたカムシャフトアセンブリを示す。

バルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器１０は図１〜７に示すＶＥＤ位相器であってもよく、好ましくは、カムシャフトアセンブリ４０のほぼ中間で２つのローブ６ａ、６ｂ間に配置される。一方、ＶＥＤ位相器は図８〜１５に示すＶＥＤ位相器であってもよい。ＶＥＤ位相器１０はローブ６ａ、６ｂの可動可能な部分７を介して内側シャフト４に連結されたハウジング１２を含む。ハウジングは外側シャフト２上にプレスまたは溶接されたロータ１４を囲む。ロータ１４は、第１の壁２３と第２の壁２４とハウジング１２の内径２５と、ロータ１４との間に形成されたチャンバ１７内に受容された一連のベーン１６を有する。ベント３２がチャンバ１７にある。各ベーンの一方の側には油供給路２８がある。ハウジング１２とロータ１４の両側に端板１８、２０があり、その１つまたは両方が駆動キー１９を含む。端板１８、２０が好ましくはハウジング１２に溶接される。端板１８、２０の１つまたは両方にある駆動キー１９は、内側シャフト４にピン留め２１されたカムローブ６ａ、６ｂの可動可能な分割ローブ７の駆動キー３４と相互に作用し、かつそれと結合する。

通路または溝３０が内側シャフト４上に切られ、ベーン１６の油供給路２８につながっている。チャンバ２９が外側シャフト２の内径と内側シャフト４上の通路または溝３０との間に形成されている。外側シャフト２の軸受（図示せず）を通じて、バルブ（図示せず）がチャンバ２９とロータ１４のベーン１６の油供給路２８とに流体を供給する。チャンバ２９が加圧されると、流体がベーン１６の油供給路２８およびハウジング１２とロータ１４との間に形成されたチャンバ１７に移動し、ベーン１６をチャンバ１７の第２の壁２４に向かって動かし、外側シャフト２に連結した分割ローブ６を内側シャフト４に連結した分割ローブ７に対して動かし、バルブイベントの継続時間を延長する。

ＶＥＤ位相器１０は、保持状態、バルブイベント継続時間延長状態、初期状態の少なくとも３つの状態を有し、位相器およびローブの様々な位置を可能にする。初期状態では、分割ローブ６、７が、分割ローブのカムノーズ２６、２７が互いに整列し、ベーン１６がロータ１４とハウジング１２との間に形成されたチャンバ１７の第１の壁２３に隣接し、流体が外側シャフト２と内側シャフト４との間に形成されたチャンバ２９から、ならびにバルブ（図示せず）を通じてベーン１６の油供給路２８から排出されるように、整列する。

バルブイベント継続時間延長状態では、流体が外側シャフト２と内側シャフト４との間に形成されたチャンバ２９と、ベーン１６の油供給路２８とに供給され、チャンバ２９を加圧し、ベーン１６を第２の壁２４に向かって動かす。バルブイベント継続時間延長状態では、ベーン１６を、ベーン１６が第２の壁２４に接するまで、または第１の壁２３と第２の壁２４との間の位置まで動かしてもよい。バルブイベント継続時間はベーン１６の回転および第２の壁２４に対するベーン１６の位置に基づく量だけ延長される。

ＶＥＤ位相器１０が保持されるか、バルブイベント継続時間延長状態に移行するかでない限り、バルブ（図示せず）は排出状態に移行し、同心カムシャフトにかかるローブ６、７の形状によって発生したトルクがハウジング１２に結合した内側シャフト４を動かす。トルクは可動可能な内側シャフト４において１つの方向のみに生じる。トルクによって内側シャフト４が回転すると、ハウジング１２に連結された端板１８、２０の１つまたは両方にある駆動キー１９が回転し、ハウジング１２をロータ１４に対して動かし、初期状態に戻る。初期状態では、ベーン１６がハウジング１２とロータ１４との間に形成されたチャンバ１７の第１の壁２３に隣接し、ハウジング１２に結合した分割ローブの可動可能なカムノーズ２６が回転し、ロータ１４に結合した分割ローブ６、７の固定式カムノーズ２７と整列する。

エンジン油圧がベーンの一方の側に印加され、各チャンバへの供給ラインに逆止弁がある、またはない場合、ＶＥＤ位相器１０を油圧駆動してもよい。逆止弁はトルク変動により油圧パルスがオイルシステムに伝播して戻ることを妨げるとともに、トルク変動によりベーンが後方に動くことを防止する。

ＶＣＴ位相器２００が外側シャフト２または内側シャフト４のいずれかが延在するカムシャフトアセンブリ４３の端部に取り付けられている。図２３〜２５に示すように、外側シャフト２はＶＣＴ位相器のロータ２１４（図示せず）を取り付けるために延在する。ＶＣＴ位相器２００を外側シャフトに取り付けた状態では、内側シャフト４はＶＣＴ位相器２００内に延在しないことに留意されたい。

ＶＣＴ位相器２００は、同心カムシャフトアセンブリ４３の端部に取り付けられ、ベーンが取り付けられた（図示せず）ベーンチャンバ（図示せず）を備えたハウジング２０３によって囲まれた、１つまたは複数のベーン（図示せず）を備えたロータ２１４（図示せず）を有する。ベーンをハウジングに、ならびにロータ内のチャンバにも取り付けることが可能である。ハウジングの外周２０２の一部が、通常、クランクシャフトから、または可能な複数のカムエンジン内の別のカムシャフトから、チェーン、ベルトまたはギヤを介して駆動力を受けるスプロケット、プーリまたはギヤを形成する。ＶＣＴ位相器２００はロータ内に取り付けられたコントロールバルブ（図示せず）によって制御される。

ＶＥＤ位相器１０とＶＣＴ位相器２００とは互いに独立して運転される。ＶＥＤ位相器１０が図１〜１５に示すように取り付けられた場合、そこで、ＶＣＴ位相器２００は外側シャフト２の位置のみを変更し、クランクシャフトに対するカムシャフトのタイミングを変更する。さらに、ＶＥＤ位相器１０はバルブ継続時間を制御する。

カムシャフトアセンブリ４３に取り付けたＶＣＴ位相器２００は、２００５年４月２６日発行済みの、単一の逆止弁ＴＡを備えた「ＴＯＲＳＩＯＮＡＬＡＳＳＩＳＴＥＤＭＵＬＴＩ−ＰＯＳＩＴＩＯＮＣＡＭＩＮＤＥＸＥＲＨＡＶＩＮＧＣＯＮＴＲＯＬＳＬＯＣＡＴＥＤＩＮＲＯＴＯＲ」と題され、参照によって本明細書中に組み込まれる米国特許第６，８８３，４８１号明細書および／または２００４年７月２０日発行済みの、２つの逆止弁ＴＡを開示する「ＣＡＭＰＨＡＳＥＲＦＯＲＥＮＧＩＮＥＳＨＡＶＩＮＧＴＷＯＣＨＥＣＫＶＡＬＶＥＳＩＮＲＯＴＯＲＢＥＴＷＥＥＮＣＨＡＭＢＥＲＳＡＮＤＳＰＯＯＬＶＡＬＶＥ」と題され、参照によって本明細書中に組み込まれる米国特許第６，７６３，７９１号明細書に開示されるような、油圧駆動式（ＯＰＡ）、トーションアシスト式（ＴＡ）であってもよく、１９９２年４月２８日発行済みの、「ＶＡＲＩＡＢＬＥＣＡＭＳＨＡＦＴＴＩＭＩＮＧＦＯＲＩＮＴＥＲＮＡＬＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥ」と題され、参照によって本明細書中に組み込まれる米国特許第５，１０７，８０４号明細書に開示されるようなカムトルク駆動式（ＣＴＡ）であってもよく、または２００７年８月１４日発行済みの、「ＣＴＡＰＨＡＳＥＲＷＩＴＨＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬＯＩＬＰＲＥＳＳＵＲＥＦＯＲＡＣＴＵＡＴＩＯＮＡＴＥＮＧＩＮＥＣＯＮＤＩＴＩＯＮＷＩＴＨＬＯＷＣＡＭＴＯＲＳＩＯＮＡＬＳ」と題される、２００５年１１月２３日に出願の、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，２５５，０７７号明細書に開示されるようなハイブリッド式であってもよく、「ＣＴＡＰＨＡＳＥＲＷＩＴＨＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬＯＩＬＰＲＥＳＳＵＲＥＦＯＲＡＣＴＵＡＴＩＯＮＡＴＥＮＧＩＮＥＣＯＮＤＩＴＩＯＮＷＩＴＨＬＯＷＣＡＭＴＯＲＳＩＯＮＡＬＳ」と題される、２００５年１１月２３日に出願の、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００６−００８６３３２Ａ１号明細書に開示されるようなハイブリッド位相器であってもよいが、カムトルク駆動式位相器のみを図面に示す。

図２６〜２８は、好ましくは第１の実施形態の同心カムシャフトに沿って中央に配置されたバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器１０を備えた同心カムシャフトを示す。カムシャフトアセンブリ３４０は内側シャフト４と中空の外側シャフト２とを有する。外側シャフトはその長さに沿ってスロット５を有する。外側シャフト２は内側シャフト４を囲み、内側シャフト４は外側シャフト２内において回転する。内側シャフト４はシャフトの長さに対して通っている複数の穴５を有する。内側シャフト４は外側シャフト２内に配置される。

同心カムシャフトは、外側シャフト２に強固に取り付けられた第１の組のカムローブ３０７と、自由に回転し、外側シャフト２に隙間ばめによって配置された第２の組のカムローブ３０６とを有する。第１の組のカムローブ３０７と第２の組のカムローブ３０６との間に、好ましくは軸受３３４がある。第２の組のカムローブ３０６は外側シャフト２のスロット（図示せず）上に配置され、ピンなどの機械的な連結部を介して内側シャフト４によって制御され、固定式の第１の組のカムローブ３０７に対して動く。各カムローブはそれ自体のカムフォロア（図示せず）を有する。

バルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器３１０は、好ましくは、カムシャフトアセンブリ３４０のほぼ中間で２つのローブ３０８、３０９間に配置される。ＶＥＤ位相器３１０は、自由に回転する可動可能な部分第２の組のカムローブ３０７を介して内側シャフト４に連結され、かつ機械的な連結部によって内側シャフト４に連結されたハウジング３１２を含むため。ハウジングは外側シャフト２上にプレスまたは溶接されたロータ３１４を囲む。ロータ３１４はロータ３１４とハウジング３１２との間に形成されたチャンバ（図示せず）内に受容された一連のベーン（図示せず）を有する。ベーン（図示せず）はチャンバを第１の圧力チャンバ３２８と第２の圧力チャンバ３３３とに分割する。

第１の通路または溝３３０が内側シャフト４上に切られ、第１の圧力チャンバ３２８につながっている。第２の通路または溝３３２が内側シャフトの別の部分の上に切られ、第２の圧力チャンバ３３３につながっている。外側シャフト２上の軸受３３４を通じて、バルブ（図示せず）は第１の圧力チャンバ３２８または第２の圧力チャンバ３３３に流体を供給する。

第１の通路または溝３３０が加圧され、流体が第１の圧力チャンバ３２８に充填されると、ベーン（図示せず）は第１の方向に動き、第２の圧力チャンバ３３３内の流体がバルブ（図示せず）を通ってサンプに出る。この第１の方向へのベーン（図示せず）の動きが内側シャフト４に連結された第２の組のカムローブ３０７を外側シャフト２上の第１の組のカムローブ３０６に対して動かし、第２の組のカムローブ３０７に対する第１の組のカムローブ３０６の相対的なタイミングを変更する。

第２の通路または溝３３２が加圧され、流体が第２の圧力チャンバ３３３に充填されると、ベーン（図示せず）が第２の方向に動き、第１の圧力チャンバ３２８内の流体がバルブ（図示せず）を通ってサンプに出る。この第２の方向へのベーン（図示せず）の動きが内側シャフトに連結された第２の組のカムローブ３０７を外側シャフト２上の第１の組のカムローブ３０６に対して動かし、初期状態に戻す。

ＶＥＤ位相器３１０は、保持状態と、変化したバルブタイミング状態と、初期状態との少なくとも３つの状態を有し、ＶＥＤ位相器およびローブの様々な位置を可能にする。初期状態では、ベーン（図示せず）はハウジング３１２とロータ３１４との間に形成されたチャンバ内の壁に直に隣接する位置にあり、第１の圧力チャンバ３２８内の流体がサンプに排出され、第２の圧力チャンバ３３３が流体で充填される。

変化したバルブタイミング状態では、ベーンは、初期状態においてベーンが隣接する壁の反対側の、ハウジング３１２とロータ３１４との間に形成されたチャンバ内の壁に直に隣接する位置にある。第２の圧力チャンバ３３３内の流体がサンプに排出され、第１の圧力チャンバ３２８が流体で充填される。

第１の圧力チャンバ３２８と第２の圧力チャンバ３３３の両方が加圧され、流体が第１の圧力チャンバ３２８および第２の圧力チャンバ３３３に供給も排出もされない位置にバルブ（図示せず）が動くと、保持状態が生じてもよい。この状態では、変化したバルブタイミングが維持される。

トルクが両方向に発生するため、ＶＥＤ位相器３１０を、保持状態、変化したバルブタイミング状態、初期状態の少なくとも３つの状態に移行しなければならない。

ＶＥＤ位相器３１０を同心カムシャフトに沿って２つのローブ間に中央に位置決めすると、内側シャフトの有効長が短くなり、内側シャフトのねじりたわみが低減される。

ＶＥＤ位相器は組み立てにおいて全くボルトを必要としない。位相器は溶接またはろう付けによって互いに保持される。

図２９〜３１は、カムシャフトアセンブリのほぼ中間にあるバルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器３１０と、カムシャフトアセンブリ３４２の端部にある可変カムタイミング（ＶＣＴ）位相器２００とを備えたカムシャフトアセンブリを示す。

バルブイベント継続時間（ＶＥＤ）位相器３１０は、好ましくは、図３２に示すＶＥＤ位相器であり、カムシャフトアセンブリ３４２のほぼ中間で２つのローブ３０８と３０９との間に配置される。

第１の通路または溝３３０が、内側シャフト４上に切られ、第１の圧力チャンバ３２８につながっている。第２の通路または溝３３２が内側シャフトの別の部分の上に切られ、第２の圧力チャンバ３３３につながっている。外側シャフト２上の軸受３３４を通じて、バルブ（図示せず）が第１の圧力チャンバ３２８または第２の圧力チャンバ３３３に流体を供給する。

変化したバルブタイミング状態では、ベーンは、初期状態においてベーンが隣接する壁の反対側の、ハウジング３１２とロータ３１４との間に形成されたチャンバ内の壁に直に隣接する位置にある。第２の圧力チャンバ３３３内の流体がサンプに排出され、第１の圧力チャンバ３２８に流体が充填される。

ＶＣＴ位相器２００が外側シャフト２または内側シャフト４のいずれかが延在するカムシャフトアセンブリ４３の端部に取り付けられている。ＶＣＴ位相器２００を外側シャフトに取り付けた状態では、内側シャフト４はＶＣＴ位相器２００内に延在しないことに留意されたい。

ＶＥＤ位相器３１０とＶＣＴ位相器２００とは互いに独立して運転される。ＶＥＤ位相器３１０が位相器の中間に、および内側シャフトに取り付けられた場合、そこで、ＶＣＴ位相器２００は外側シャフト２の位置のみを変更し、クランクシャフトに対するカムシャフトのタイミングを変更する。さらに、ＶＥＤ位相器３１０はバルブ継続時間を制御する。

カムシャフトアセンブリ３４２に取り付けたＶＣＴ位相器２００は、２００５年４月２６日発行済みの、単一の逆止弁ＴＡを備えた「ＴＯＲＳＩＯＮＡＬＡＳＳＩＳＴＥＤＭＵＬＴＩ−ＰＯＳＩＴＩＯＮＣＡＭＩＮＤＥＸＥＲＨＡＶＩＮＧＣＯＮＴＲＯＬＳＬＯＣＡＴＥＤＩＮＲＯＴＯＲ」と題され、参照によって本明細書中に組み込まれる米国特許第６，８８３，４８１号明細書および／または２００４年７月２０日発行済みの、２つの逆止弁ＴＡを開示する「ＣＡＭＰＨＡＳＥＲＦＯＲＥＮＧＩＮＥＳＨＡＶＩＮＧＴＷＯＣＨＥＣＫＶＡＬＶＥＳＩＮＲＯＴＯＲＢＥＴＷＥＥＮＣＨＡＭＢＥＲＳＡＮＤＳＰＯＯＬＶＡＬＶＥ」と題され、参照によって本明細書中に組み込まれる米国特許第６，７６３，７９１号明細書に開示されるような、油圧駆動式（ＯＰＡ）、トーションアシスト式（ＴＡ）であってもよく、１９９２年４月２８日発行済みの、「ＶＡＲＩＡＢＬＥＣＡＭＳＨＡＦＴＴＩＭＩＮＧＦＯＲＩＮＴＥＲＮＡＬＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥ」と題され、参照によって本明細書中に組み込まれる米国特許第５，１０７，８０４号明細書に開示されるようなカムトルク駆動式（ＣＴＡ）であってもよく、または２００７年８月１４日発行済みの、「ＣＴＡＰＨＡＳＥＲＷＩＴＨＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬＯＩＬＰＲＥＳＳＵＲＥＦＯＲＡＣＴＵＡＴＩＯＮＡＴＥＮＧＩＮＥＣＯＮＤＩＴＩＯＮＷＩＴＨＬＯＷＣＡＭＴＯＲＳＩＯＮＡＬＳ」と題される、２００５年１１月２３日に出願の、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，２５５，０７７号明細書に開示されるようなハイブリッド式であってもよく、「ＣＴＡＰＨＡＳＥＲＷＩＴＨＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬＯＩＬＰＲＥＳＳＵＲＥＦＯＲＡＣＴＵＡＴＩＯＮＡＴＥＮＧＩＮＥＣＯＮＤＩＴＩＯＮＷＩＴＨＬＯＷＣＡＭＴＯＲＳＩＯＮＡＬＳ」と題される、２００５年１１月２３日に出願の、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００６−００８６３３２Ａ１号明細書に開示されるようなハイブリッド位相器であってもよいが、カムトルク駆動式位相器のみを図面に示す。

したがって、本明細書に記載した本発明の実施形態は本発明の原理の適用の単なる例示にすぎないものと理解すべきである。本明細書中における例示的な実施形態の詳細の参照は特許請求の範囲の範囲を限定することを意図するものではなく、それ自体が本発明に必須とみなされる特徴を列挙するものである。

Claims

中空の外側シャフトと、
前記中空の外側シャフト内に受容された内側シャフトと、
前記内側シャフトまたは前記外側シャフトに固定された少なくとも第１の組の固定式ローブと、前記第１の組のローブに対して回転し、かつ機械的な連結部を介して前記内側シャフトまたは前記外側シャフトのもう一方に取り付けられた少なくとも第２の組のローブと、にそれぞれが分割した複数のカムローブと、
前記複数のカムローブの間に配置された位相器と、を含む、バルブイベントの継続時間を延長するためのカムシャフトアセンブリ。
前記内側シャフトと前記外側シャフトとの間に画定され、油源と流体連通するチャンバをさらに含む、請求項１に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記位相器が、
内径を含み、第２の組のローブを介して前記内側シャフトに結合したハウジングと、
前記ハウジング内において同軸上に配置され、前記カムシャフトアセンブリの前記外側シャフトに固定的に取り付けられたロータであって、前記ハウジングおよび前記ロータが前記ハウジング内のチャンバを隔てる少なくとも１つのベーンを画定し、前記ハウジング内の前記チャンバが前記ハウジングの前記内径と、前記ロータと、第１の壁および第２の壁とによって画定され、前記ベーンは前記ハウジングと前記ロータの前記相対的な位置角を変えるために回転が可能であり、前記内側シャフトと前記外側シャフトとの間に前記チャンバと流体連通する油供給路を含む、ロータと、
前記ハウジングと前記ロータの第１の側において前記ハウジングに固定的に取り付けられ、前記外側シャフトに固定された前記固定式ローブの近傍にある第１の端板と、
前記第１の側と反対側の前記ハウジングの第２の側において前記ハウジングに固定的に取り付けられ、前記外側シャフトに固定された前記固定式ローブの近傍にある第２の鏡板と、を含み、
前記内側シャフトと前記外側シャフトとの間の前記チャンバが流体によって加圧されると、流体が前記ベーンの前記油供給路に移動し、前記ベーンを前記第２の壁に向かって、および前記外側シャフトに連結した前記分割ローブを前記内側シャフトに連結した前記分割ローブに対して動かし、前記バルブイベントの前記継続時間を延長する可変イベント継続時間位相器である、請求項１に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記バルブイベントの前記継続時間が前記ベーンの回転と前記ハウジングの前記第２の壁に対する前記ベーンの位置とに基づく量だけ延長される、請求項３に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記可変イベント位相器内の前記ハウジングと前記ロータとの間に形成された前記チャンバが大気に通じるベントをさらに含む、請求項３に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記固定式ローブの１つと前記第１の端板とが一体部品である、請求項３に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記固定式ローブの１つと前記第２の端板とが一体部品である、請求項３に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記第１の端板と、前記第２の端板と、前記第１の端板と前記第２の端板とに隣接する前記固定式ローブとが、キーをさらに含み、前記第１の端板および前記第２の端板の前記キーが前記固定式ローブの前記キーと噛合する、請求項３に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記第１の組の固定式ローブと前記第２の組のローブとが１つのカムフォロアを共有する、請求項１に記載のカムシャフトアセンブリ。
一端において前記外側シャフトに取り付けられた可変カムタイミング位相器をさらに含み、前記可変カムタイミング位相器が、
前記外側シャフトに取り付けられた駆動力を受けるための外周を有するハウジングと、
前記ハウジング内において同軸上に配置され、前記ハウジングおよび前記ロータが前記ハウジング内のチャンバを隔てる少なくとも１つのベーンを画定し、前記ベーンは前記ハウジングと前記ロータの前記相対的な位置角を変えるために回転することが可能なロータと、
流体を前記チャンバに案内するためにロータによって受容されたコントロールバルブと、を含む、請求項１に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記可変カムタイミング位相器が油圧駆動式、カムトルク駆動式、ハイブリッド式またはトーションアシスト式である、請求項１０に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記外側シャフトが複数の部品を含む、請求項１に記載のカムシャフトアセンブリ。
中空の外側シャフトと、
前記中空の外側シャフト内に受容された内側シャフトと、
前記内側シャフトまたは前記外側シャフトに固定された第１の組の固定式カムローブと、前記第１の組のカムローブに対して回転し、かつ機械的な連結部を介して前記内側シャフトまたは前記外側シャフトのもう一方に取り付けられた少なくとも第２の組のカムローブと、を含む複数のカムローブと、
前記複数のカムローブの間に配置された位相器と、を含む、バルブイベントの継続時間を延長するためのカムシャフトアセンブリ。
前記内側シャフトと前記外側シャフトとの間に画定され、油源と流体連通する第１の通路と、前記内側シャフトと前記外側シャフトとの間に画定され、前記油源と流体連通する第２の通路とをさらに含む、請求項１３に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記位相器が、
第２の組のローブを介して前記内側シャフトに結合したハウジングと、
前記ハウジング内において同軸上に配置され、前記カムシャフトアセンブリの前記外側シャフトに固定的に取り付けられたロータであって、前記ハウジングおよび前記ロータが前記ハウジング内のチャンバを、第１の圧力チャンバと第２の圧力チャンバとに隔てる少なくとも１つのベーンを画定し、前記ベーンは前記ハウジングと前記ロータの前記相対的な位置角を変えるために回転することが可能であり、前記内側シャフトと前記外側シャフトとの間にあり、前記第１の圧力チャンバと流体連通する第１の通路と、前記内側シャフトと前記外側シャフトとの間にあり、前記第２の圧力チャンバと流体連通する第２の通路とを含む、ロータと、を含み、
前記第１の圧力チャンバが流体によって加圧されると、前記ベーンが動き、前記第２の圧力チャンバ内の流体がサンプに出て、前記内側シャフトに連結される前記第１の組のカムローブが前記外側シャフトに連結された前記第２の組のカムローブに対して動き、前記第２の組のカムローブに対する前記第１の組のカムローブの前記相対的なタイミングを変更する、可変イベント継続時間位相器である、請求項１３に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記固定式カムローブおよび前記第２のカムローブはそれぞれ１つのカムフォロアを有する、請求項１３に記載のカムシャフトアセンブリ。
一端において前記外側シャフトに取り付けられた可変カムタイミング位相器をさらに含み、前記可変カムタイミング位相器が、
前記外側シャフトに取り付けられた駆動力を受けるための外周を有するハウジングと、
前記ハウジング内において同軸上に配置され、前記ハウジングおよび前記ロータが前記ハウジング内のチャンバを隔てる少なくとも１つのベーンを画定し、前記ベーンは前記ハウジングと前記ロータの前記相対的な位置角を変えるために回転することが可能なロータと、
流体を前記チャンバに案内するためにロータによって受容されたコントロールバルブと、を含む、請求項１３に記載のカムシャフトアセンブリ。
前記可変カムタイミング位相器が油圧駆動式、カムトルク駆動式、ハイブリッド式またはトーションアシスト式である、請求項１７に記載のカムシャフトアセンブリ。