JP2022101674A - カム整相システムおよびカム整相方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カム整相システムおよびカム整相方法が提供される。特に、現在の機械的カム整相システムと比較して、部品の数が減少したカム整相システムが提供される。【解決手段】このカム整相システムは、カムトルクパルスが生じている間、螺旋ロッドを摩擦によってロックするように構成された螺旋ロック設計を有する。【選択図】図４

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／４４８，６１１号と、２０１７年１月２２日に出願された米国仮特許出願第６２，４４９，０９６号と、２０１７年１月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／４４９，０９８号とに基づくものであり、これらの仮出願に基づく優先権を主張する。これらの仮出願のそれぞれは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

連邦政府による資金提供を受けた研究の記載
該当なし

現在、カム整相システムは、回転アクチュエータ、または位相器を含む場合があり、これらは、内燃機関のクランクシャフトに対してカムシャフトを回転させるように構成され得る。現在、位相器は、油圧で作動するか、電子的に作動するか、または機械的に作動する場合がある。通常、機械的に作動する位相器は、位相器を回転させることができるカムトルクパルスを得る。この操作では、位相器をカムトルクパルスの方向に回転させることのみが可能である。また、カムトルクパルスが終了した後の位相器の回転速度および位相器の停止位置は、特に、カムトルクパルスの大きさ／方向、およびエンジンの速度の関数である。したがって、このような機械的なカム整相システムにより、位相器の回転速度および停止位置を直接的に制御することはできない。カムトルクパルスは、機械的なカム整相システムの減衰と比較して大規模である可能性があるため、位相器は、所望の回転量を容易に上回るか、または下回る場合があり、これにより、機械的なカム整相システムが連続的にオンとオフとを繰り返すことにつながったり、または非常に高速な制御が必要とされる結果になる可能性がある。

本開示は一般に、内燃機関におけるカムの整相に関し、より詳細には、螺旋ロック設計を有するカム整相システム、および関連する方法に関する。いくつかの非限定的な例では、現在の機械的カム整相システムと比較して、部品の数が減少したカム整相システムが提供される。カム整相システムは、カムトルクパルスが生じている間、入力部品を摩擦によってロックするか、またはカムトルクパルスをより小さな軸方向の力に転換するように構成された螺旋設計を含む。

いくつかの態様では、本開示は、内燃機関におけるカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるように構成されたカム整相システムを提供する。カム整相システムは、クランクシャフトに結合するように構成されたクランク結合部品と、カムシャフトに結合するように構成されたカム結合部品とを含む。カム結合部品は、第１の螺旋状機構を含む。カム整相システムは、第２の螺旋状機構を含む入力部品をさらに含む。第２の螺旋状機構は、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるために、第１の螺旋状機構を相互作用するように構成されている。第１の螺旋状機構と第２の螺旋状機構との間のこの相互作用は、回転トルク事象が生じている間、カム結合部品を入力部品に対して摩擦によってロックするように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、アクチュエータが入力部品に結合している。

本開示のいくつかの態様では、アクチュエータは、入力部品に力を入力するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構は、入力部品とアクチュエータとの間を結合する。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構は、カム結合部品がクランク結合部品に対する所望の回転位置に確実に到達するように、アクチュエータから入力された力を入力部品に伝達するように構成されている。

いくつかの態様では、本開示は、内燃機関におけるカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるように構成されたカム整相システムを提供する。カム整相システムは、クランクシャフトに結合するように構成されたスプロケットハブと、カムシャフトに結合するように構成されたクレードルロータとを含む。クレードルロータは、螺旋状機構を含む。カム整相システムは、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるために、螺旋ロッドをさらに含み、この螺旋ロッドは、クレードルロータの螺旋状機構と相互作用するように構成された螺旋状部分を有するスプラインを含む。螺旋状機構と螺旋状部分との間の相互作用は、回転トルク事象が生じている間、クレードルロータを螺旋ロッドに対して摩擦によってロックするように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、アクチュエータは螺旋ロッドに結合している。

本開示のいくつかの態様では、アクチュエータは、螺旋ロッドに力を入力するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構は、螺旋ロッドとアクチュエータとの間を結合する。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構が、クレードルロータがスプロケットハブに対する所望の回転位置に確実に到達するように、アクチュエータから入力された力を螺旋ロッドに伝達するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、螺旋状機構が、約５０度より大きな螺旋角度を定める。

本開示のいくつかの態様では、螺旋状機構が、約６０度より大きな螺旋角度を定める。

本開示のいくつかの態様では、エンドプレートがスプロケットハブに結合している。

いくつかの態様では、エンドプレートは、螺旋ロッドに係合し、かつ螺旋ロッドがエンドプレートに対して回転することを抑制するように構成された突起を有する中央開口を含む。

本開示のいくつかの態様では、クレードルロータが、クレードルロータの内孔の周囲に円周方向に配置された複数の螺旋状機構を含む。

本開示のいくつかの態様では、複数の螺旋状機構のそれぞれが、複数の螺旋状機構が内孔に沿って軸方向に延びるにつれて螺旋状の外形を定める、内孔における半径方向の凹部を定める。

本開示のいくつかの態様では、螺旋ロッドが、螺旋状部分および軸方向部分をそれぞれ
含む、螺旋ロッドにおいて円周方向に配置された複数のスプラインを含む。

本開示のいくつかの態様では、クレードルロータが、０度～３６０度の回転範囲において、スプロケットハブに対して回転するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、クレードルロータが、スプロケットハブの内孔に受け入れられるように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、クレードルロータは、スプロケットハブに対して軸方向に変位しないように抑制される。

いくつかの態様では、本開示は、内燃機関におけるカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるように構成されたカム整相システムを提供する。カム整相システムは、クランクシャフトに結合するように構成されたクランク結合部品と、カムシャフトに結合するように構成されたカム結合部品とを含む。カム結合部品は、第１の螺旋状機構を含む。カム整相システムは、第２の螺旋状機構を含む入力部品をさらに含む。第２の螺旋状機構は、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるために、第１の螺旋状機構を相互作用するように構成されている。第１の螺旋状機構と第２の螺旋状機構との間の相互作用は、カム結合部品からの回転トルクを、外力によって選択的に支持される入力部品における軸方向の力に転換するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、外力は直線クラッチによって提供される。

本開示のいくつかの態様では、プッシュプル結合部は、直線クラッチと入力部品との間に配置されている。

本開示のいくつかの態様では、プッシュプル結合部は、直線クラッチと入力部品との間の角度のずれを調整するように構成された自動調心軸受を備える。

本開示のいくつかの態様では、プッシュプル結合部は、ある部品に結合するように構成された第１の軸受と、直線クラッチに結合するように構成された第２の軸受とを含み、第１の軸受と第２の軸受とは、互いに対して軸方向に変位しないように抑制されており、第１の軸受と第２の軸受との間の回転運動が可能になる。

本開示のいくつかの態様では、プッシュプル結合部は、直線クラッチへの結合を円滑化するための複数の半径方向に可撓性のあるアームを有する結合頭部と、入力部品に結合するように構成されたハウジングと、軸受および内部ハウジングを有する軸受組立体とを含み、結合頭部は軸受に結合しており、結合頭部がハウジングおよび入力部品と共に回転することが防止される。

本開示のいくつかの態様では、直線クラッチは、第１のロック部材および第２のロック部材を有するロック組立体を含み、第１のロック部材と第２のロック部材とのそれぞれは、ロックされた状態と、ロックされていない状態との間を移動可能である。

本開示のいくつかの態様では、第１のロック組立体がロックされた状態にある場合、入力部品が第１の方向に軸方向に平行移動することが防止され、第１のロック組立体がロックされていない状態にある場合、入力部品は、第１の方向に軸方向に変位することができる。

本開示のいくつかの態様では、第２のロック組立体がロックされた状態にある場合、入
力部品が第１の方向とは反対の第２の方向に軸方向に平行移動することが防止され、第２のロック組立体がロックされていない状態にある場合、入力部品は、第２の方向に軸方向に変位することができる。

本開示のいくつかの態様では、入力部品に対して軸方向の力が入力されていない自由状態では、第１のロック組立体と第２のロック組立体とはロックされた状態にあり、カム結合部品に作用する回転トルクにより入力部品が軸方向に平行移動することが防止される。

本開示のいくつかの態様では、ロック組立体は、クランク結合部品の外に配置されている。

本開示のいくつかの態様では、ロック組立体は、クランク結合部品内で内部に配置されている。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構は、直線クラッチとアクチュエータとの間を結合する。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構は、カム結合部品がクランク結合部品に対する所望の回転位置に確実に到達するように、アクチュエータから入力された力を直線クラッチに伝達するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構は、クランク結合部品の外に配置されている。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構は、クランク結合部品内で内部に配置されている。

いくつかの態様では、本開示は、内燃機関におけるカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるように構成されたカム整相システムを提供する。カム整相システムは、クランクシャフトに結合するように構成されたスプロケットハブと、カムシャフトに結合するように構成されたクレードルロータとを含む。クレードルロータは、螺旋状機構を含む。カム整相システムは、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるために、螺旋ロッドをさらに含み、この螺旋ロッドは、クレードルロータの螺旋状機構と相互作用するように構成された螺旋状部分を有するスプラインを含む。第１の螺旋状機構と螺旋状部分との間の相互作用は、クレードルロータからの回転トルクを、外力によって選択的に支持される螺旋ロッドにおける軸方向の力に転換するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、外力は直線クラッチによって提供される。

本開示のいくつかの態様では、プッシュプル結合部は、直線クラッチと螺旋ロッドとの間に配置されている。

本開示のいくつかの態様では、プッシュプル結合部は、直線クラッチと螺旋ロッドとの間の角度のずれを調整するように構成された自動調心軸受を備える。

本開示のいくつかの態様では、プッシュプル結合部は、ある部品に結合するように構成された第１の軸受と、直線クラッチに結合するように構成された第２の軸受とを含み、第１の軸受と第２の軸受とは、互いに対して軸方向に変位しないように抑制されており、第１の軸受と第２の軸受との間の回転運動が可能になる。

本開示のいくつかの態様では、プッシュプル結合部は、直線クラッチへの結合を円滑化するための複数の半径方向に可撓性のあるアームを有する結合頭部と、螺旋ロッドに結合するように構成されたハウジングと、軸受および内部ハウジングを有する軸受組立体とを含み、結合頭部は軸受に結合しており、結合頭部がハウジングおよび螺旋ロッドと共に回転することが防止される。

本開示のいくつかの態様では、直線クラッチは、第１のロック部材および第２のロック部材を有するロック組立体を含み、第１のロック部材と第２のロック部材とのそれぞれは、ロックされた状態と、ロックされていない状態との間を移動可能である。

本開示のいくつかの態様では、第１のロック組立体がロックされた状態にある場合、螺旋ロッドが第１の方向に軸方向に平行移動することが防止され、第１のロック組立体がロックされていない状態にある場合、螺旋ロッドは、第１の方向に軸方向に変位することができる。

本開示のいくつかの態様では、第２のロック組立体がロックされた状態にある場合、螺旋ロッドが第１の方向とは反対の第２の方向に軸方向に平行移動することが防止され、第２のロック組立体がロックされていない状態にある場合、螺旋ロッドは、第２の方向に軸方向に変位することができる。

本開示のいくつかの態様では、螺旋ロッドに軸方向に力が入力されていない自由状態では、第１のロック組立体と第２のロック組立体とはロックされた状態にあり、カム結合部品に作用する回転トルクにより螺旋ロッドが軸方向に平行移動することが防止される。

本開示のいくつかの態様では、ロック組立体は、クランク結合部品の外に配置されている。

本開示のいくつかの態様では、ロック組立体は、クランク結合部品内で内部に配置されている。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構は、直線クラッチとアクチュエータとの間を結合する。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構は、カム結合部品がクランク結合部品に対する所望の回転位置に確実に到達するように、アクチュエータから入力された力を直線クラッチに伝達するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構は、クランク結合部品の外に配置されている。

本開示のいくつかの態様では、コンプライアンス機構は、クランク結合部品内で内部に配置されている。

いくつかの態様では、本開示は、内燃機関におけるカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるように構成されたカム整相システムを提供する。カム整相システムは、クランクシャフトに結合するように構成されたスプロケットハブと、カムシャフトに結合するように構成されたクレードルロータとを含む。カム結合部品は、第１の螺旋状機構を含む。カム整相システムは、第２の螺旋状機構を有する螺旋ロータをさらに含む。第２の螺旋状機構は、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させ
るために、第１の螺旋状機構を相互作用するように構成されている。カム整相システムは、入力される力を受け取るように構成された入力部品を有する直線クラッチと、クレードルロータとスプロケットハブとの間の相対運動を選択的に制限するか、または可能にするように構成されたロック組立体とをさらに含む。

いくつかの態様では、本開示は、内燃機関におけるカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるように構成されたカム整相システムを提供する。カム整相システムは、少なくとも２つの螺旋セクションを含む。各螺旋セクションは、クランク螺旋状突起を有するクランク結合管と、カム螺旋状突起を有するカム結合管と、第１の螺旋状凹部を有する第１の入力リングと、第２の螺旋状凹部を有する第２の入力リングとを含む。クランク螺旋状突起は、第１の螺旋状凹部に受け入れられ、カム螺旋状突起は、第２の螺旋状凹部に受け入れられる。第１の入力リングと第２の入力リングとは、軸方向に交互に積み重ねられ、クランク結合管とカム結合管とに対して軸方向に変位するように構成されている。第１の入力リングと第２の入力リングとが軸方向に変位する場合、カム結合管がクランク結合管に対して回転する。

本開示のいくつかの態様では、クランク螺旋状突起と第１の螺旋状凹部との間の相互作用と、カム螺旋状突起と第２の螺旋状凹部との間に相互作用とは、回転トルク事象が生じている間、クランク結合管をカム結合管に対して摩擦によってロックするように構成されている。

いくつかの態様では、本開示は、第１の部品と第２の部品との間を結合するように構成されたコンプライアンス機構を提供する。第１の部品は、所望の位置まで、第１の方向か第２の方向かのいずれかの方向に第２の部品を移動させるために力を入力するように構成されており、第２の部品は、第１の方向か第２の方向かのいずれかの方向の外力を受ける。コンプライアンス機構は、第１の部品に結合するように構成された第１の部分と、第２の部品に結合するように構成された第２の部分と、第１の部分と第２の部分との間を結合するばねとを含む。ばねは、第２の部品が、外力の方向、大きさ、およびタイミングにかかわらず、所望の位置に確実に到達するように、第１の部品から第２の部品に入力された力に対して力を付与するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、第１の部分は、内孔を有するハウジングである。

本開示のいくつかの態様では、第２の部分は、内孔に摺動可能に受け入れられる。

本開示のいくつかの態様では、内孔は、作動室、ばね室、およびねじ付き孔を定める。

本開示のいくつかの態様では、ハウジングは、第１の部品がハウジングに結合することができるように構成された結合開口を有する。

本開示のいくつかの態様では、ハウジングは、作動室とハウジングの外の周囲との間を流体連通させるように構成されたリリーフポートを含む。

本開示のいくつかの態様では、付勢素子は、第１の部分および第２の部分にあらかじめ荷重をかけるように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、プッシュプル結合部は、第１の座金および第２の座金を含む。

本開示のいくつかの態様では、付勢素子が、第１の座金と第２の座金との間に配置され
ている。

本開示のいくつかの態様では、付勢素子は、第１の座金と第２の座金とが互いから離れるように付勢するために、第１の座金および第２の座金にあらかじめ荷重をかけるように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、第１の座金は、第１の部分におけるフランジに対して付勢される。

本開示のいくつかの態様では、第２の座金は、第２の部分における第１の端部に対して付勢される。

いくつかの態様では、本開示は、第１の部品と第２の部品との間を結合するように構成されたコンプライアンス機構を提供する。第１の部品は、所望の位置まで、第１の方向か第２の方向かのいずれかの方向に第２の部品を移動させるために、力を入力するように構成されている。第２の部品は、第１の方向か第２の方向かのいずれかの方向の外力を受ける。コンプライアンス機構は、第１の部品に結合するように構成されたハウジングと、第２の部品に結合するように構成された部分と、ハウジングとこの部分との間を結合する付勢素子とを含む。第１の相対関係がハウジングとこの部分との間に定められ、付勢素子は、第１の相対関係をハウジングとこの部分との間に確実に維持する付勢力を付与するように構成されている。

いくつかの態様では、本開示は、第１の部品と第２の部品との間を結合するように構成されたコンプライアンス機構を提供する。第１の部品は、所望の位置まで、第１の方向か第２の方向かのいずれかの方向に第２の部品を移動させるために、力を入力するように構成されている。コンプライアンス機構は、第２の部品に結合するように構成されたコイル部分と、コイル部分から延び、かつ第１の部品に結合する第１の端部と、コイル部分から延び、かつ第１の部品に結合する第２の端部とを含む。第１の部品に入力される力は、コイル部分を移動させ、これにより第２の部品を、外力の方向、大きさ、およびタイミングにかかわらず、所望の位置に確実に到達させる付勢力を生じさせるために、第１の端部および第２の端部を付勢する。

いくつかの態様では、本発明は、内孔を定めるハウジングと、内孔の第１の端部内に受け入れられるように構成された第１の軸受と、内孔の第２の端部内に受け入れられるように構成された第２の軸受とを含むプッシュプル結合部を提供する。

本開示のいくつかの態様では、プッシュプル結合部は、内孔を定めるハウジングを含む。

本開示のいくつかの態様では、ハウジングは、略円筒状である。

本開示のいくつかの態様では、第１の軸受は、内孔の第１の端部内に受け入れられるように構成されており、第２の軸受は、内孔の第２の端部内に受け入れられるように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、第１の軸受および第２の軸受は、内孔に向けて圧入される。

本開示のいくつかの態様では、第１の軸受および第２の軸受は、自動調心軸受である。

本開示のいくつかの態様では、第１の軸受は第１の結合開口を含み、第２の軸受は第２の結合開口を含む。

本開示のいくつかの態様では、第１の結合開口は、第１の軸受を第１の部品に結合させるように構成されており、第２の結合開口は、第２の軸受を第２の部品に結合させるように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、第１の部品は回転部品である。

本開示のいくつかの態様では、第２の部品は非回転部品である。

本開示のいくつかの態様では、第２の部品は回転部品である。

本開示のいくつかの態様では、第１の軸受および第２の軸受は、第１の部品と第２の部品との間の半径方向のずれを調整するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、第１の軸受および第２の軸受は、第１の部品と第２の部品との間の角度のずれを調整するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、シャフトが、第１の軸受と第２の軸受とを互いに接続するように構成されている。

本開示のいくつかの態様では、第１の軸受は第１の結合開口を含み、第２の軸受は第２の結合開口を含む。

本開示のいくつかの態様では、シャフトは、第１の結合開口および第２の結合開口に受け入れられるような寸法にされている。

本発明の前述の態様および利点、ならびに他の態様および利点が、以下の説明から明らかになる。この説明では、説明の一部をなす添付の図面を参照する。これらの図面には、本発明の好ましい実施形態が、実例として示される。しかし、このような実施形態は、本発明の全範囲を必ずしも表すものではなく、したがって、本明細書において本発明の範囲を解釈するためには、特許請求の範囲に対して参照がなされる。

本発明の以下の詳細な説明を考慮した場合に、本発明はよりよく理解され、上に記載されたもの以外の特徴、態様、および利点が明らかになる。このような詳細な説明では、以下の図面が参照される。

本開示の一態様による、回転部品と非回転部品との間に配置されたプッシュプル結合部の概略図である。 本開示の一態様による、２つの部品間に配置されたプッシュプル結合部の概略図である。 本開示の一態様によるプッシュプル結合部の左側、上部、背部を示す分解等角図である。 組み立てられた状態での図３のプッシュプル結合部の断面図である。 回転部品と半径方向にずれた非回転部品との間を結合している、図３のプッシュプル結合部の概略図である。 回転部品と角度がずれた非回転部品との間を結合している、図３のプッシュプル結合部の概略図である。 回転部品と、角度がずれ、かつ半径方向にずれた非回転部品との間を結合している、図３のプッシュプル結合部の概略図である。 本開示の別の態様によるプッシュプル結合部の左側、上部、背部を示す分解等角図である。 図８のプッシュプル結合部の左側、上部、背部を示す等角図である。 図９の線１０－１０に沿った図８のプッシュプル結合部の断面図である。 本開示のさらに別の態様によるプッシュプル結合部の右側、上部、背部を示す分解等角図である。 図１１のプッシュプル結合部の右側、上部、背部を示す等角図である。 図１２の線１３－１３に沿った図１１のプッシュプル結合部の断面図である。 本開示の一態様による、第１の部品と第２の部品との間に配置されたコンプライアンス機構の概略図である。 本開示の一態様によるコンプライアンス機構の左側、上部、背部を示す分解等角図である。 図１５のコンプライアンス機構の左側、上部、背部を示す部分分解等角図である。 図１６の線１７－１７に沿った、コンプライアンス機構が組み立てられた状態における図１５のコンプライアンス機構の断面図である。 図１６の線１８－１８に沿った、コンプライアンス機構が第１の部品と第２の部品とに結合した状態における図１５のコンプライアンス機構の断面図である。 本開示の別の態様による内部コンプライアンス機構の右側、上部、前部を示す等角図である。 本開示の一態様によるカム整相システム内に組み立てられた内部コンプライアンス機構の前面図である。 本開示の一態様によるカム整相システムの概略図である。 本開示の一態様によるカム整相システムの上部、前部、右側を示す分解等角図である。 線２３－２３に沿った、図２２のカム整相システムにおけるクレードルロータの断面図である。 図２２の線２４－２４に沿った、図２２のカム整相システムの断面図である。 本開示の別の態様によるカム整相システムの上部、前部、右側を示す分解等角図である。 図２５のカム整相システムの断面図である。 外部直線クラッチを有する図２２のカム整相システムの上部、前部、右側を示す等角図である。 線２８－２８に沿った、図２７のカム整相システムの断面図である。 図２８の直線クラッチの拡大図である。 本開示の別の態様によるカム整相システムの上部、前部、右側を示す分解等角図である。 エンドプレートが外された状態の、図３０のカム整相システムの上部、前部、右側を示す等角図である。 図３０のカム整相システムの断面図である。

本開示の任意の態様を詳細に説明する前に、本開示が、その用途において、以下の説明に記載されるか、または以下の図面に示される構成の詳細および部品の配置に限定されるものではないことを理解されたい。本開示は、他の構成も可能であり、様々な方法で実践または実行され得る。また、本明細書で使用される表現および用語は説明を目的とするも
のであり、限定と見なされるべきではないことを理解されたい。本明細書における「含む」「備える」または「有する」およびそれらの変形の使用は、その後に列挙される項目およびその均等物ならびにさらなる項目を包含することを意味する。別段の指定または限定がない限り、「取り付けられる」「接続される」「支持される」および「結合している」という用語ならびにこれらの用語の変形は、広範に使用され、直接的な取り付け、接続、支持、および結合も、間接的な取り付け、接続、支持、および結合も両方とも包含する。さらに、「接続される」および「結合している」は、物理的または機械的な接続または結合に限定されるものではない。

当業者が本開示の態様を製造し、かつ利用することができるように、以下の説明を行う。説明される構成への様々な修正が、当業者には容易に明らかになるであろう。本明細書の一般的な原理を、本開示の態様から逸脱することなく、他の構成および用途に当てはめることができる。したがって、本開示の態様は、説明される構成への限定を意図するものではなく、本明細書に開示される原理および特徴と一致する最も広い範囲と合致することが意図されている。以下の詳細な説明は図を参照して読まれるべきであり、図では、別々の図における同様の要素は、同様の参照数字を有する。図は必ずしも一定の縮尺ではなく、選択された構成を示しており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。本明細書に提供される非限定的な例には多くの有用な代替形態があり、本開示の範囲に含まれることを当業者ならば認識するであろう。

いくつかの機械システムでは、回転部品を非回転部品か別の回転部品かのいずれかに取り付けるために、接続機構が必要とされる場合がある。そのような機械システムの１つの非限定的な例が、カム整相の用途である。カム整相用途では、目的は、例えば内燃機関におけるカムシャフトとクランクシャフトとの間の位相（即ちこれらの間の回転関係）を選択的に変更することである。このことは、様々な駆動方法によって達成される可能性がある。例えば、本開示に適用することができる可能性がある様々なカム整相システムおよびカム整相方法が、米国特許出願第１５／２１６，３５２号明細書（’３５２号特許）に説明されおり、その内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。

いくつかのカム整相システムでは、（例えばリニアアクチュエータによる）軸運動が、カムシャフトとクランクシャフトとの間の位相を変更する回転運動に変換される場合がある。これらの構成では、直線運動を提供し、かつシステムを駆動するために、軸方向の力が加えられる。これら以外のカム整相システムのように、カムシャフトと共に回転するために軸方向の力を加える駆動機構が必要とされることがないため、このことは有効である可能性がある。しかし、いくつかの他のカム整相システムでは、入力された回転力が、カムシャフトとクランクシャフトとの間の相を切り替えるために加えられる場合がある。

例えばこれらのカム整相システムでは、結合機構が位相器を取り付けるために必要とされる場合がある。位相器は、駆動機構に対してカムシャフトと共に回転する。駆動機構は、回転する場合もあり、回転しない場合もある。本開示は、回転部品と、非回転部品または別の回転部品との間に配置され得るプッシュプル結合部のためのシステムおよび方法を提供する。

図１は、本開示によるプッシュプル結合部１０の１つの非限定的な用途を示す。図１に示されるように、プッシュプル結合部１０は、回転部品１２と非回転部品１４との間を結合している場合がある。プッシュプル結合部１０は、回転部品１２と非回転部品１４との間で自由に高速回転することができるように構成されている。即ち、プッシュプル結合部１０により、回転部品１２は、非回転部品１４を回転運動させることなく、非回転部品１４に対して回転することができる。プッシュプル結合部１０は、回転部品１２と非回転部品１４との間の相対的な軸運動を防止するようにさらに構成されている。即ち、プッシュプル結合部１０は、非回転部品１４から直接的に回転部品１２に対して、これらの間のいかなる相対的な軸運動も有することなく、軸運動を伝達するように構成されている。

プッシュプル結合部１０により、回転部品１２と非回転部品１４との間にずれが許容される場合がある。いくつかの非限定的な例では、プッシュプル結合部１０は、回転部品１２と非回転部品１４との間の軸および／または角度のずれを補償するように構成されている場合がある。即ち、回転部品１２および非回転部品１４は、軸または角度がずれている場合があるが、そのような場合でもプッシュプル結合部１０は、これらの間の結合およびこれらの操作を円滑化する。

図２は、本開示によるプッシュプル結合部１０の別の用途を示す。図２に示されるように、プッシュプル結合部１０は、第１の回転部品１６と第２の回転部品１８との間を結合している場合がある。図１を参照した上述のプッシュプル結合部１０の機能および利点はまた、図２の構成にも当てはまる。

図３および図４は、本開示によるプッシュプル結合部１０の１つの非限定的な例を示す。プッシュプル結合部１０は、ハウジング２０、第１の軸受２２、および第２の軸受２４を含む。ハウジング２０は、内孔２６を有する略円筒状の形状である。内孔２６は、中心軸線２７と、第１の軸受２２および第２の軸受２４を受け入れるような寸法の直径Ｄ_Iとを定める。

第１の軸受２２は、内孔２６の第１の端部２８内に受け入れられるように構成されており、第２の軸受２４は、第１の端部２８とは反対側の内孔２６における第２の端部３０内に受け入れられるように構成されている。いくつかの非限定的な例では、プッシュプル結合部１０を組み立てるために、第１の軸受２２が、内孔２６の第１の端部２８内に圧入される場合があり、第２の軸受２４が、内孔２６の第２の端部３０内に圧入される場合がある。第１の軸受２２と第２の軸受２４との間のこの圧入は、内孔２６の直径Ｄ_Iが、第１
の軸受２２および第２の軸受２４が内孔２６内に摩擦で確実に固定され得るような大きさになっていることによって円滑化される場合がある。他の非限定的な例では、ハウジング２０内に第１の軸受２２および第２の軸受２４を固定するために別の固定機構（例えば、楔止め機構、内孔２６における階段状の直径、ピン等）が使用される場合もある。

第１の軸受２２は、第１の結合開口３２を有し、第２の軸受２４は、第２の結合開口３４を有する。図１の非限定的な用途では、第１の結合開口３２は、第１の軸受２２を回転部品１２と非回転部品１４とのうちの一方に結合させるように構成されている場合があり、第２の結合開口３４は、第２の軸受２４を回転部品１２と非回転部品１４とのうちの他方に結合させるように構成されている場合がある。図２の非限定的な例では、第１の結合開口３２は、第１の軸受２２を第１の回転部品１６と第２の回転部品１８とのうちの一方に結合させるように構成されている場合があり、第２の結合開口３４は、第２の軸受２４を第１の回転部品１６と第２の回転部品１８とのうちの他方に結合させるように構成されている場合がある。

いくつかの非限定的な例では、第１の軸受２２および第２の軸受２４は、球面ころ軸受の形態であってもよい。他の非限定的な例では、第１の軸受２２および第２の軸受２４は、球面すべり軸受、自動調心軸受、自動調心玉軸受、トロイダルころ軸受、球面ころスラスト軸受、またはずれに対処することができる他の軸受の形態であってもよい。例えば、図４～図７に示されるように、第１の軸受２２は、第１の外リング３６、第１の内リング３８、および第１の外リング３６と第１の内リング３８との間に半径方向に配置される第１のローラリング４０を備える場合がある。第１の外リング３６の外径は、内孔２６に圧入される可能性があり、第１の結合開口３２は、第１の内リング３８の内径によって形成されている場合がある。第１の複数のローラ４１（例えば球面ローラまたは球面軸受）は、円周方向に回って配置されていてもよく、第１のローラリング４０により第１の外リング３６と第１の内リング３８との間に固定されていてもよい。操作中、第１の複数のローラ４１により、第１の内リング３８は、ハウジング２０に固定されている第１の外リング３６に対していかなる向きにも回転移動することができる場合がある。即ち、第１の内リング３８は、プッシュプル結合部１０によって結合される部品間の様々な角度および／または軸のずれを補償するために、第１の外リング３６内で３次元に回転することができる可能性がある。第１の軸受２２と同様に、第２の軸受２４はまた、第２の外リング４２、第２の内リング４４、および第２の外リング４２と第２の内リング４４との間に第２の複数のローラ４８を固定する第２のローラリング４６を含む。第２の軸受２４の操作および構成は、上述の第１の軸受２２における操作および構成と同様である場合がある。例えば、第２の内リング４４は、プッシュプル結合部１０によって結合される部品間の様々な角度および／または軸のずれを補償するために、第２の外リング４２内で３次元に回転することができる可能性がある。

上述のように、プッシュプル結合部１０は、これによって結合される部品間の軸および／または角度のずれを調整するように構成されている。この機能の様々な非限定的な例が、図５～図７に示される。以下の非限定的な例は図１の非限定的な用途に関しての説明であるが、これらの例はまた、図２の非限定的な用途にも当てはまることを理解されたい。図５に示されるように、プッシュプル結合部１０は、非回転部品１４の軸がずれている場合、回転部品１２と非回転部品１４との間を円滑に結合する場合がある。即ち、非回転部品１４は、中心軸線２７から、および／または回転部品１２によって定められる中心軸線から、軸がずれている場合がある。プッシュプル結合部１０の設計および性質により、このように軸がずれた配置の回転部品１２と非回転部品１４とを結合することができる場合がある。いくつかの非限定的な例では、プッシュプル結合部１０の軸方向の長さにより、プッシュプル結合部１０が調整し得る軸のずれの量が制御される可能性がある。特に、第１の軸受２２と第２の軸受２４との間の軸のずれにより、プッシュプル結合部１０を傾けることができる可能性があり、第１の軸受２２および第２の軸受２４が自由に回転することにより、互いに軸がずれた部品が円滑に結合される場合がある。ある用途では、プッシュプル結合部１０の軸方向の長さは、第１の軸受２２と第２の軸受２４との間における所定の軸のずれを調整するのに十分である場合がある。非回転部品１４が、軸がずれているものとして示されているが、プッシュプル結合部１０は、（例えば中心軸線２７および／または非回転部品１４によって定められる中心軸線から）回転部品１２の軸がずれている場合もまた、結合を円滑化する可能性があることを理解されたい。

図６に示されるように、プッシュプル結合部は、非回転部品１４の角度がずれている場合、回転部品１２と非回転部品１４とを円滑に結合する場合がある。即ち、非回転部品１４は、角度Ａが非回転部品１４の中心軸線と中心軸線２７との間に定められるように配置されていてもよい。プッシュプル結合部１０の設計および性質により、このように角度がずれた配置の回転部品１２と非回転部品１４とを結合することができる場合がある。例えば、上述のように、第１の内リング３８および第２の内リング４４は、それぞれ第１の外リング３６および第２の外リング４２内で自由に回転することができる可能性がある。第１の内リング３８および第２の内リング４４がこのように自由に回転することにより、プッシュプル結合部１０の機能を損失することなく、角度がずれた部品（単数および複数）を結合することができる可能性がある。非回転部品１４が、角度がずれているものとして示されているが、プッシュプル結合部１０は、回転部品１２の角度がずれている場合もまた、結合を円滑にする可能性があることを理解されたい。

いくつかの非限定的な例では、プッシュプル結合部１０は、１つの軸受も使用することなく、角度がずれた部品を円滑に結合する可能性がある。例えば、プッシュプル結合部１
０は、第１の軸受２２と第２の軸受２４とのうちの１つを備え、角度がずれた部品を円滑に結合することができる場合がある。上述のように、２つの軸受を使用することにより、プッシュプル結合部１０は、軸のずれに対処することができるというさらなる利点を有することになる。

図７に示されるように、プッシュプル結合部は、非回転部品１４が半径方向にずれ、かつ角度がずれている場合、回転部品１２と非回転部品１４とを円滑に結合する場合がある。即ち、非回転部品１４は、非回転部品１４によって定められる中心軸線が中心軸線２７および／または回転部品１２によって定められる中心軸線から半径方向にずれるように配置されていてもよく、角度Ａは、非回転部品１４の中心軸線と中心軸線２７との間に定められる。プッシュプル結合部１０の設計および性質により、このように半径方向にずれ、かつ角度がずれた配置の回転部品１２と非回転部品とを結合することができる場合がある。例えば、上述のように、第１の内リング３８および第２の内リング４４は、それぞれ第１の外リング３６および第２の外リング４２内で自由に回転することができる可能性がある。第１の内リング３８と第２の内リング４４とがこのように自由に回転することにより、第１の軸受２２と第２の軸受２４との互いの軸をずらすプッシュプル結合部１０の長さと併せて、プッシュプル結合部１０の機能を損失することなく、角度および軸がずれた部品（単数および複数）を結合することができる可能性がある。非回転部品１４は、半径方向にずれ、かつ角度がずれているものとして示されているが、プッシュプル結合部１０は、回転部品が半径方向にずれ、かつ角度がずれている場合もまた、結合を円滑化する可能性があることを理解されたい。

いくつかの非限定的な用途では、回転部品１２または第１の回転部品１６は、’３５２号特許に説明されるスパイダロータ１８、１０６、２０６、４０６、５０６、または６０６のうちの１つであってもよく、非回転部品１４は、直線的な力を加えるように構成されたリニアアクチュエータ等であってもよい。本出願では、プッシュプル結合部１０により、スパイダロータ１８、１０６、２０６、４０６、５０６、または６０６のうちの１つをリニアアクチュエータに結合することができる場合がある。プッシュプル結合部１０は、相対的な軸運動を抑制するように構成されているため、リニアアクチュエータによって提供される軸方向変位は、スパイダロータ１８、１０６、２０６、４０６、５０６、または６０６のうちの１つに直接的に伝達され、これにより、カムシャフトとクランクシャフトとの間が正確に整相されることが確実になる。また、プッシュプル結合部１０により、スパイダロータ１８、１０６、２０６、４０６、５０６、または６０６のうちの１つが、（必要に応じて）リニアアクチュエータを回転させることなく、カムシャフトと共に回転することができる。このように、カム整相システムの組立体および操作は、回転用のリニアアクチュエータへの配線が必要ないため、簡略化する。この組立体は、プッシュプル結合部１０がスパイダロータ１８、１０６、２０６、４０６、５０６、または６０６のうちの１つと、リニアアクチュエータとの間の半径方向のずれおよび／または角度のずれを調整するように構成されているため、さらに簡略化される。

相対的な軸運動をさらに抑制するが回転運動は可能にし、かついかなるタイプの半径方向のずれおよび／または角度のずれも補償することができるプッシュプル結合部１０に対しては、代替的な設計が可能であることを理解されたい。例えば、図８～図１０は、本開示の一態様によるプッシュプル結合部１０の別の非限定的な例を示す。図８～図１０に示されるように、プッシュプル結合部１０は、ハウジング２０を含まなくてもよいが、代わりに、シャフト３６が、第１の軸受２２と第２の軸受２４とを接続するために使用される可能性がある。シャフト３６は、第１の軸受２２における第１の結合開口３２、および第２の軸受２４における第２の結合開口３４内に受け入れられるような大きさになっている場合がある。１つの非限定的な例では、シャフト３６は、第１の結合開口３２および第２の結合開口３４内に圧入される場合がある。他の非限定的な例では、別の固定機構（例え
ば楔止め機構、ピン等）が、シャフト３６を第１の結合開口３２および第２の結合開口３４内に固定するために使用される場合がある。

図１１は、本開示の一態様によるプッシュプル結合部１０の別の非限定的な例を示す。図１１に示されるように、プッシュプル結合部１０は、アクチュエータ結合部５０、軸受組立体５２、およびハウジング５４を含んでもよい。アクチュエータ結合部５０は、結合頭部５６、および結合頭部５６から離れて軸方向に延びる結合シャフト５８を含む。結合頭部５６は、アクチュエータボール６０をアクチュエータ結合部５０に円滑に結合するために、内部にアクチュエータボール６０を受け入れかつ固定するように構成されたボールキャビティ５７を定める。アクチュエータボール６０は、アクチュエータ結合部５０に力（例えば軸方向の力または直線的な力）を入力するように構成されたアクチュエータ（不図示）内に取り付けられるか、または一体化されていてもよい。

結合頭部５６は、結合頭部５６の周囲に円周方向に配置された、複数の半径方向に可撓性のあるアーム６２を含む。アーム６２は、結合頭部５６を通って半径方向に延びるスロット６４によってそれぞれ隔てられている。図示された非限定的な例では、ボールキャビティ５７は、アーム６２から半径方向内向きに形成された凹部に定められている場合がある。結合頭部５６に形成されたスロット６４により、アーム６２には半径方向の可撓性が付与され、これにより、アクチュエータボール６０が、結合頭部５６のボールキャビティ５７内に円滑に挿入される場合がある。図示された非限定的な例では、結合頭部５６は、４つのアーム６２および対応する４つのスロット６４を含む。他の非限定的な例では、結合頭部５６は、４つより多いもしくは少ないアーム６２および／または４つより多いもしくは少ないスロット６４を含む場合がある。結合シャフト５８は、その端部に配置され、結合頭部５６から離れて軸方向に配置された、凹状の切欠き６５を含む。

図示された非限定的な例では、軸受組立体５２は、軸受６６および内部ハウジング６８を含む。軸受６６と内部ハウジング６８とのぞれぞれは、略環状である。軸受６６は、外面７０、および軸受６６の中心を通って軸方向に延びる内部開口７２を有する。内部開口７２は、内部に結合シャフト５８を少なくとも部分的に受け入れるように構成されている。内部ハウジング６８は、内部に軸受６６を少なくとも部分的に受け入れるように構成されている。特に、内部ハウジング６８は、内部に軸受６６を受け入れるような寸法の内径を有する内面７４を定める。内部ハウジング６８の内面７４は、半径方向内向きに突出し、かつその一端に配置された切欠き７６を含む。

いくつかの非限定的な例では、軸受６６は、軸受６６の内部開口７２と軸受６６の外面７０（例えば第１の軸受２２および第２の軸受２４を参照されたい）との間に半径方向に配置された１つ以上のローラ（不図示）を含んでもよい。このように、軸受６６は、本明細書に説明されるような、ずれを補償するように構成された自動調心軸受を定める。いくつかの非限定的な例では、軸受６６は、球面ころ軸受、球面すべり軸受、自動調心玉軸受、トロイダルころ軸受、球面ころスラスト軸受、またはずれに対処することができる別の軸受の形態であってもよい。

図示された非限定的な例では、ハウジング５４は、略環状である。ハウジング５４は、その内面７８が階段状の外形になっており、その端部にハウジング５４内に半径方向に延びる凹状の切欠き８０を含む。内面７８は、ハウジング５４の対向する両端部間に軸方向に配置された切欠き８２で直径が減少する階段状の外形を定める。いくつかの非限定的な例では、切欠き８２は、内部ハウジング６８がハウジング５４内に軸方向に完全に挿入され得る場所に、軸方向に配置されている場合がある。

図１１～図１３を参照すると、プッシュプル結合部１０は、内面７４に沿った軸受６６
の軸方向変位を限定する切欠き７６に軸受６６が係合するまで、軸受６６を内部ハウジング６８の内面７４内に軸方向に挿入することによって組み立てられる場合がある。軸受６６が内部ハウジング６８内に軸方向に挿入された状態で、結果として生じた組立体５２は、内部ハウジング６８が内面７８に沿った内部ハウジング６８の軸方向変位を限定する切欠き８２に係合するまで、ハウジング５４の内面７８内に軸方向に挿入される場合がある。その後、スナップリング８４が、凹状の切欠き８０に挿入される場合がある。スナップリング８４が凹状の切欠き８０に据え付けられた状態で、軸受６６および内部ハウジング６８は、ハウジング５４内に軸方向に固定されている場合がある。

その後、結合シャフト５８は、結合シャフト５８の凹状の切欠き６５が内部開口７２を通って軸方向に延びるように、軸受６６の内部開口７２を通って軸方向に挿入される場合がある。その後、シャフト止めリング８６は、軸受６６、内部ハウジング６８、およびハウジング５４に対してアクチュエータ結合部５０を軸方向に固定するために、結合シャフト５８の凹状の切欠き６５に据え付けられる場合がある。プッシュプル結合部１０が組み立てられた状態で、アクチュエータボール６０が、ボールキャビティ５７に挿入される場合がある。特に、アーム６２は、アクチュエータボール６０がボールキャビティ５７に摺動することができるように、半径方向外向きに変位する可能性がある。アーム６２のそれぞれは、アクチュエータボール６０の外面と一致するように構成された、アーム６２の半径方向に内面に配置されている湾曲表面８８を有する。ボールキャビティ５７にアクチュエータボール６０が完全に挿入されると、湾曲表面８８は、アクチュエータボール６０の外面に係合し、アーム６２が半径方向に可撓性を有するため、アクチュエータボール６０における接触力が付与され、アクチュエータボール６０およびアクチュエータ（不図示）がアクチュエータ結合部５０に結合される。プッシュプル結合部１０を組み立てるための上述のステップは、いかなるようにも限定を意味するものではなく、プッシュプル結合部１０は、代替的な順序で組み立てられる可能性があることを理解されたい。

いくつかの非限定的な用途では、ハウジング５４は、回転部品１２または第１の回転部品１６に結合する場合がある。例えば、ハウジング５４は、カム整相システムと共に部品に回転可能に結合する場合があり、かつ／またはハウジング５４は、カム整相システム内に組み込まれ、これと共に回転する場合がある。いずれの場合でも、ハウジング５４は、カム整相システムと共に回転する場合があり、内部ハウジング６８は、ハウジング５４と共に回転する場合がある。いくつかの非限定的な例では、内部ハウジング６８とハウジング５４の内面７８との間に摩擦嵌合部が存在する場合がある。いくつかの非限定的な例では、内部ハウジング６８は楔止めされていてもよく、楔止めされていなければ、ハウジング５４に回転可能に固定されていてもよい。内部開口７２または軸受６６は、内部ハウジング６８と共に回転しないように抑制される場合がある。例えば、結合シャフト５８と内部軸受６６の内部開口７２との間の摩擦嵌合部は、軸受６６の内部開口７２が内部ハウジング６８と共に回転することを抑制する場合がある。いくつかの非限定的な例では、結合シャフト５８は楔止めされていてもよく、楔止めされていなければ、軸受６６の内部開口７２に回転可能に固定されていてもよい。

上述のように、軸受６６は、軸受６６の内部開口７２と軸受６６の外面７０との間に半径方向に配置された、１つ以上のローラまたはボール（不図示）を含んでもよい。これらのローラは、軸受６６の内部開口７２に対する軸受６６の外面７０の回転を円滑にする場合がある。また、軸受６６は、本明細書に説明される第１の軸受２２および第２の軸受２４と同様に機能する場合がある。例えば、軸受６６の内部開口７２は、軸受６６の外面７０に対していかなる向きにも回転移動することができる可能性がある。即ち、軸受６６の内部開口７２は、カム整相システムとアクチュエータ（不図示）との間の様々な角度および／または軸のずれを補償するために、軸受６６の外面７０内で３次元に回転することができる場合がある。代替的または追加的に、アクチュエータボール６０は、アクチュエータ（不図示）に結合しているか、または内部に組み込まれており、ずれをさらに補償するためにボールキャビティ５７内で回転可能に結合している場合がある。

いくつかの機械システムでは、２つ以上の部品間での相対運動が必要とされる。相対運動は、いくつか挙げると例えば、直線運動、軸運動、回転運動、または螺旋運動であってもよい。いくつかの例では、相対運動は、１つの部品により直接的または間接的に別の部品に入力される力によって開始される場合がある。これらのシステムでは、２つ以上の部品間の相対運動が、１つ以上の時間間隔で自然にロックされる場合がある。これらのロック事象が生じている間、部品が互いに対して移動することが防止される場合がある。例えば、摩擦力、トルクパルス等の外力が、所望の相対運動を抑制するシステムに加えられる可能性がある。これらのロック事象は、入力された力がこの部品に伝達されることを抑制する可能性があり、したがって、部品が望むように相対移動しない可能性がある。このようにして、入力される力はロック事象と重複しない時間に加えられるように適切にタイミングを合わせなければならず、これにより、機械システムの設計における複雑性が増す。

そのような機械システムの１つの非限定的な例が、カム整相の用途である。カム整相用途では、目的は、例えば内燃機関におけるカムシャフトとクランクシャフトとの間の位相角（即ち回転関係）を変化させることである。カム整相システムにおける位相角の変化は、様々な駆動機構によって達成される可能性がある。例えば、本開示に適用可能な可能性がある様々なカム整相システムおよびカム整相方法が、’３５２特許に説明されている。

’３５２特許に説明されるように、いくつかのカム整相システムでは、（例えばリニアアクチュエータによる）軸運動が、カムシャフトとクランクシャフトとの間の位相を変更する回転運動に変換される場合がある。これらの構成では、直線運動を提供し、かつシステムを駆動するために、軸方向の力が加えられる。しかし、いくつかの他のカム整相システムでは、入力された回転力が、カムシャフトとクランクシャフトとの間の相を切り替えるために加えられる場合がある。入力機構にかかわらず、エンジンの動作中、弁ばねにおけるカムロブの力によって生じたカムシャフトにおけるトルクパルスが存在する。これらのトルクパルスは、機関サイクル中、正方向にも負方向にも（即ち時計回り方向および反時計回り方向）発生する。トルクパルスの発生により大きな外力が生じる場合があり、これにより、（駆動方向、または整相方向に応じて）正トルクか負トルクかのいずれかが生じている間、システムがロックされ、位相角の変更が妨げられる。位相角は、カムシャフトにおけるトルクパルスが排除されるか、または所望の位相方向と同じ方向に加えられた場合にのみ、システムによって変更される可能性がある。したがって、付与された入力された力に応じて所望の位相角変化が起こり得る保証はない。

この潜在的な動作における非効率性を克服する試みにおいて、本開示は、外側の力にかかわらず入力変位をもたらすことができ、かつ所望の最終位置が確実に達成されるように構成されたコンプライアンス機構を提供する。

図１４は、本開示の一態様によるコンプライアンス機構１００の非限定的な用途を示す。図１４に示されるように、コンプライアンス機構１００は、第１の部品１１２と第２の部品１１４との間を結合するように構成されている。図示された非限定的な例では、第２の部品１１４に対して特定の変位が所望されている。第２の部品１１４は、第１の部品１１２によって加えられた入力変位に応じて、座標系に対して第１の方向または第２の方向に、相対的に（例えば軸方向に、回転して、螺旋状に等）移動するように構成されている場合がある。第１の部品１１２によってもたらされた入力変位は、所望の位置に向かって、第１の方向か第２の方向かのいずれか（即ち所望の方向）に、第２の部品１１４を移動させるように構成されている。即ち、第１の部品１１２によってもたらされた入力変位の量は、第２の部品１１４が所望の位置に到達するように、所望の方向への第２の部品１１４における所望の移動量に直接的に比例する。本明細書で使用される「所望の方向」という用語は、この第２の部品１１４が所望の位置に到達するように移動する方向（例えば第１の方向か第２の方向かのいずれか）を指す。しかし、他の非限定的な例では、第１の部品１１２は、第２の部品１１４によって加えられた入力変位に応じて、第１の方向または第２の方向に、相対的に（例えば軸方向に、回転可能に、螺旋状に等）移動するように構成されている場合があることを理解されたい。

操作中、第２の部品１１４は、第１の方向または第２の方向に、外力（例えば軸力、回転力、螺旋方向の力等）を受ける場合があり、このため（所望の運動方向に応じて）第２の部品１１４がロックされる可能性があり、これにより、第２の部品１１４が所望の位置に移動することが抑制される。コンプライアンス機構１００は、第１の部品１１２が、外力が加えられる時間にかかわらず、いつであれ入力変位を加えることができ、かつ第２の部品１１４が所望の位置に確実に到達するように構成されている。例えば、第１の部品１１２は、所望の時間に入力変位を付与する場合がある。この時間または移動中の任意の時間に、所望の位置に向かって外力が加えられると、コンプライアンス機構１００は、入力変位により、第２の部品１１４が所望の位置に到達するまで、第２の部品１１４に確実に力が加えられるように構成されている。即ち、コンプライアンス機構１００は、外力が取り除かれ存在しなくなった場合、所望の方向とは反対の方向、および所望の方向と同じ方向に第１の部品１１２によって加えられた入力変位を第２の部品１１４に伝達するように構成されている。したがって、コンプライアンス機構１００は、第２の部品１１４が所望の位置に到達するまで、第１の部品１１２から入力された力を第２の部品１１４に伝達し続ける。

図１５～図１７は、本開示の一態様によるコンプライアンス機構１００の非限定的な例を示す。図１５～図１７に示されるように、コンプライアンス機構１００は、ハウジング１１６、第１のピン１１８、および第２のピン１２０を含む。ハウジング１１６は、略円筒状である。他の非限定的な例では、ハウジング１１６は、所望のような別の形状、例えば楕円形、長方形の、多角形の等であってもよい。ハウジング１１６は、作動室１２４、ばね室１２６、およびねじ付き孔１２８を定める内孔１２２を含む。内孔１２２は、ねじ付き孔１２８の直径がばね室１２６の直径より大きく、ばね室１２６の直径が作動室１２４の直径より大きな階段状の幾何学的形状である。しかしこれは、内孔１２２の１つの非限定的な設計であり、他の非限定的な設計では、内孔１２２が、例えば均一な幾何学的形状であってもよいことを理解されたい。

作動室１２４は、結合開口１３０およびリリーフポート１３２を含む。結合開口１３０は、ハウジング１１６の第１の側１３４からハウジング１１６内に軸方向に延びる。ハウジング１１６は、第１の部品１１２と第２の部品１１４とのうちの１つに結合するように構成されている場合がある。特に、ハウジング１１６の結合開口１３０は、第１の部品１１２と第２の部品１１４とのうちの１つに結合するように構成されている場合がある。リリーフポート１３２は、ハウジング１１６を通って半径方向に延び、作動室１２４と周囲の空気との間を流体連通する。

第１のピン１１８は、第１の端部１３６、第２の端部１３８、および第１の端部１３６と第２の端部１３８との間に配置されたばね部分１４０を含む。第１の端部１３６は、内孔１２２の作動室１２４内に摺動可能に受け入れられるような寸法にされている。付勢素子１４２が、第１のピン１１８のばね部分１４０に沿って、その周囲に配置されるように構成されている。図示された付勢素子１４２は、ばねの形態である。ばね１４２は、第１の座金１４４と第２の座金１４６との間で圧縮されるように構成されている。第１の座金１４４は、第１のピン１１８のばね部分１４０が第１の座金１４４を通って延びるような寸法にされている。第１の座金１４４は、内孔１２２のばね室１２６内に摺動可能に受け
入れられるような寸法にされている。第１の座金１４４は、ばね１４２の第１の側１４８における停止部として作用するように構成されている。第２の座金１４６は、第１のピン１１８のばね部分１４０が第２の座金１４６を通って延びるような寸法にされている。第２の座金１４６は、内孔１２２のばね室１２６に摺動可能に受け入れられるような寸法にされている。第２の座金１４６は、第１の側１４８の反対側にあるばね１４２における第２の側１５０のための停止部として作用するように構成されている。

第２のピン１２０は、第１の端部１５２、第２の端部１５４、および結合開口１５６を含む。第２のピン１２０は、第１の部品１１２と第２の部品１１４とのうちの１つに結合し、ハウジング１１６には結合しないように構成されている場合がある。特に、第２のピン１２０における第２の端部１５４は、第１の部品１１２と第２の部品１１４とのうちの１つに結合し、ハウジング１１６には結合しないように構成されている場合がある。第２のピン１２０は、第１のピン１１８に結合するように構成されている場合がある。特に、第２のピン１２０の結合開口１５６は、第１のピン１１８における第２の端部１３８に結合するように構成されている場合がある。ねじ付きキャップ１５８は、略環状であり、第２のピン１２０における第２の端部１５４の少なくとも一部を、ねじ付きキャップ１５８自体を通って摺動可能に受け入れるような寸法にされている。ねじ付きキャップ１５８は、内孔１２２のねじ付き孔１２８に受け入れられるような寸法にされている。

コンプライアンス機構１００の動作に関する１つの非限定的な例が、図１８を参照して説明される。この非限定的な例では、ハウジング１１６は、第１の部品１１２に結合している場合があり、第２のピン１２０は、第２の部品１１４に結合している場合がある。第１の部品１１２は、第２の部品１１４の運動（例えば軸運動、回転運動、または螺旋運動）における所望の方向および大きさに直接的に対応する入力変位（例えば、軸方向、回転方向、または螺旋方向の入力変位）を付与するように構成されている可能性がある。しかし、以下の性質および利点はまた、第２の部品１１４が第１の部品１１２の運動における所望の方向および大きさに直接的に対応する入力変位を付与する非限定的な例にも当てはまる可能性があることを理解されたい。

操作中、第２の部品１１４は、第１の部品１１２によって付与された入力変位に応じて、所望の位置に向かって、第１の方向または第２の方向に、座標系に対して移動するように構成されている場合がある。第１の部品１１２の入力変位によって付与された大きさおよび方向は、第２の部品１１４における所望の位置と直接的に相関する。しかし、操作中、第２の部品１１４は、第１の方向または第２の方向に、外力（例えば軸力、回転力、螺旋方向の力等）を受ける場合があり、このため（所望の運動方向に応じて）第２の部品１１４がロックされる可能性があり、これにより、第２の部品１１４が所望の位置に移動することが抑制される。

最初に、第１の相対関係が、ハウジング１１６と、第１のピン１１８および第２のピン１２０との間に定められる場合がある。第２の部品１１４を座標系に対して移動することが所望される場合、第１の部品１１２は、ハウジング１１６に所定の大きさおよび方向の入力変位を付与するように、電子的に、油圧で、機械的に、またはこれらの組み合わせによって案内される。例えば、入力変位は、第１の座金１４４から第２の座金１４６に向かう方向に付与される。組み立てられた場合、ばね１４２には、第１の座金１４４および第２の座金１４６が互いから離れた方に付勢されるように、あらかじめ荷重がかけられる場合がある。したがって、入力変位が付与されない場合、第１の座金１４４は、第１の端部１３６と第１のピン１１８のばね部分１４０との間の接合部に定められるフランジ１６０に対して付勢される場合があり、第１の座金１４４が、作動室１２４と内孔１２２のばね室１２６との間の接合部に定められるシート１６２に対して付勢される場合もまたある。第２の座金１４６は、第２のピン１２０における第１の端部１５２に対して付勢される場
合があり、ねじ付きキャップ１５８に対して付勢される場合もまたある。ばね１４２によって付与されるこの予荷重により、第１の部品１１２によって付与される入力変位が、遅滞なく、コンプライアンス機構１００を通じて第２の部品１１４に直接的に伝達されることが確実になる。

ハウジング１１６に入力される力により、ハウジング１１６が、例えば第２の座金１４６に向かう方向に平行移動する場合があり、これにより、ばね１４２が圧縮される。したがって、ハウジング１１６と第１のピン１１８および第２のピン１２０との間に最初に定められた第１の相対関係は、第２の相対関係に変更される場合がある。ハウジング１１６の変位によってばね１４２がさらに圧縮されることにより、結果的に生じた力が、ばね１４２を介して第２の座金１４６に直接的に伝達される場合があり、このため、第２の座金１４６と第２のピン１２０との係合により、第１のピン１１８および第２のピン１２０に伝達される。このようにして、ハウジング１１６は、第１の部品１１２によって入力された力により、所望の方向に所望の分変位する場合がある。第２のピン１２０は第２の部品１１４に結合しているため、第１のピン１１８と第２のピン１２０とのこの変位は、第２の部品１１４に伝達される場合があり、これにより、第２の部品１１４は、所望の位置まで、第１の方向か第２の方向かのいずれかの方向に変位する。したがって、ハウジング１１６と、第１のピン１１８および第２のピン１２０とは、第２の相対関係から第１の相対関係に戻る。ハウジング１１６内のリリーフポート１３２により、第１のピン１１８と第２のピン１２０との移動中、作動室１２４内に圧力が生じず、または真空が生成されないことが確実になる。

上述のように、第２の部品１１４に対して、第１の方向か第２の方向かのいずれかの方向に、外力が加えられる可能性がある。コンプライアンス機構１００の設計および性質により、第１の部品１１２によって付与される入力変位が、外力のタイミングおよび方向にかかわらず、第２の部品１１４に確実に伝達される。第２の部品１１４に対して、入力変位に対する力を絶えず加えるばね１４２を圧縮することにより、このことが達成される。ばね１４２によって加えられた一定の力により、第２の部品１１４が、外力が存在しない、取り除かれた場合、所望の位置に向かって、または所望の方向と同じ方向に、持続的に移動する可能性があることが確実になる場合がある。したがって、第２の部品１１４は、可能な場合は所望の位置に到達するまで、所望の位置に向かって持続的に移動する。したがって、コンプライアンス機構１００により、いかなる所望の時間にも入力変位を加えることができ、第２の部品１１４が必然的に所望の位置に到達するまで、第２の部品１１４に力が持続的に伝達されることが確実になる。

いくつかの非限定的な用途では、第１の部品１１２と第２の部品１１４とのうちの一方は、’３５２特許に説明されるスパイダロータ１８、１０６、２０６、４０６、５０６、または６０６のうちの１つであってもよく、第１の部品１１２と第２の部品１１４とのうちの他方は、軸方向の力または直線的な力を加えるように構成されたリニアアクチュエータ等であってもよい。本出願では、コンプライアンス機構１００により、アクチュエータによって入力された力が、カムトルクパルスの方向および大きさにかかわらず、スパイダロータ１８、１０６、２０６、４０６、５０６、または６０６のうちの１つに持続的に加えられることが確実になる場合がある。これにより、リニアアクチュエータによって入力された力を、いかなる所望の時間にも加えることができる場合があり、これによりカム整相システムの動作および制御がより効率的になる。また、コンプライアンス機構１００により、スパイダロータ１８、１０６、２０６、４０６、５０６、または６０６のうちの１つが、所望の位相角に必然的に到達することが確実になる。

図１５～図１８を参照した上述の非限定的な例では、コンプライアンス機構１００は、カム整相システムのカム位相アクチュエータの少なくとも部分的に外側に配置されていて
もよい。例えば、コンプライアンス機構１００は、カム位相アクチュエータに力を入力する装置に直接結合していてもよい。いくつかの非限定的な例では、コンプライアンス機構１００は、カム位相アクチュエータ内に組み込まれている場合がある。例えば、図１９は、カム位相アクチュエータ内に組み込まれているか、またはその内部に配置されている場合があるコンプライアンス機構１００の別の非限定的な構成を示す。

図１９に示されるように、コンプライアンス機構１００は、コイル部分２０２、第１の端部２０４、および第２の端部２０６を含むコイル２００の形態であってもよい。コイル２００は、単一の巻き線材料から単一部品として形成されていてもよい。いくつかの非限定的な例では、コイル２００は、第１の端部２０４と第２の端部２０６とが、自由状態では互いから離れて延びるようにあらかじめ付勢されていてもよい。例えば、第１の端部２０４および第２の端部２０６は、互いから離れて延び、コイル部分２０２が自由状態にある場合に略Ｖ字形状を形成する可能性がある。コイル部分２０２は、第１の端部２０４と第２の端部２０６とのうちの１つまたは両方によってコイル部分２０２に加えられた付勢力を吸収するためのばねとして作用する、略円形のコイル式巻き線である。

図２０は、カム位相アクチュエータ内に据え付けられたコイル２００の１つの非限定的な例を示す。説明のため、このカム位相アクチュエータの特定の部品は透明になっている。また、図示された部品は、カム位相アクチュエータ内に収容されていてもよいことを理解されたい。図２０に示されるように、コイル２００は、第１のカム整相部品２０８と第２のカム整相部品２１０との間を結合する場合がある。いくつかの非限定的な例では、第１のカム整相部品２０８は、直接的にか、間接的にかのいずれかで、第２のカム整相部品２１０に加えられた入力変位に応じて、変位するように構成されたスパイダロータ（例えば、’３５２特許に説明されるスパイダロータのうちの１つ、またはカム位相アクチュエータ内に配置された別のスパイダロータ）であってもよい。いくつかの非限定的な例では、第２のカム整相部品２１０は、直接的に、または間接的に（例えば１つ以上の中間部品を介して）、カム位相アクチュエータに入力変位を加えるように構成されたアクチュエータ（不図示）に結合していてもよい。

図示された非限定的な例では、４つのコイル２００が、カム位相アクチュエータ内に据え付けられている。他の非限定的な例では、カム位相アクチュエータは、本明細書に説明されるコンプライアンス機構１００の機能性を提供する、４つより多いまたは少ないコイル２００を含んでもよい。コイル２００を第１のカム整相部品２０８に円滑に結合するために、第１のカム整相部品２０８は、その第１の表面２１４から離れて軸方向に延びる複数の突起２１２を含んでもよい。突起の数は、カム位相アクチュエータに据え付けられたコイル２００の数と一致する場合がある。突起２１２は略円筒状である場合があり、ばね２００のコイル部分２０２内に受け入れられ、かつこの部分を通って延びる場合がある。据え付けられた場合、コイル２００の第１の端部２０４および第２の端部２０６は半径方向内向きに延び、第２のカム整相部品２１０に形成されたスロット２１６に係合する。コイル２００が据え付けられた状態では、第２のカム整相部品２１０のスロット２１６が、その自由状態に対して、第１の端部２０４および第２の端部２０６を互いに向かって付勢する場合がある。したがって、コイル２００をあらかじめ付勢することにより、第１のカム整相部品２０８と第２のカム整相部品２１０との間で力が常に伝達されることが確実になる場合がある。

操作中、入力変位が、所望の大きさおよび方向で、第２のカム整相部品２１０に加えられる場合がある。例えば、第２のカム整相部品２１０は、既知の回転位置まで、第１のカム整相部品２０８に対して回転する場合がある。第２のカム整相部品２１０が回転する際、スロット２１６は、（入力された力の方向に応じて）第１の端部２０４と第２の端部２０６とのうちの一方を、第１の端部２０４と第２の端部２０６とのうちの他方に円周方向に係合させ、かつ付勢する。第１の端部２０４と第２の端部２０６とのうちの一方をこのように円周方向に付勢することにより、コイル部分２０２が、対応する力を突起２１２に、ひいては第１のカム整相部品２０８に加える結果になる。コイル２００により第１のカム整相部品に加えられた力は、第１のカム整相部品２０８が第２のカム整相部品２１０に加えられる入力変位によって決定される所望の位置に到達するまで、第１のカム整相部品において維持される。したがって、カム位相アクチュエータの内部に配置されようと、少なくとも部分的にその外部に配置されようと、本明細書に説明されるコンプライアンス機構１００により、第２の部品が所望の位置に到達するまで、第１の部品から第２の部品に力が連続的に伝達されることが確実になる。

いくつかの非限定的な例では、コンプライアンス機構１００を使用することにより、位相角の変化を円滑化するために必要とされる部品がより少なくなることによって、カム整相システムをより効率的に構成することができる。したがって、コンプライアンス機構１００を使用することが、最小限の数の部品を使用する簡略化されたカム整相システムの設計および操作を円滑化する可能性がある。

図２１は、本開示の一態様によるこのようなカム整相システム３００の１つの非限定的な概略を示す。図２１に示されるように、カム整相システム３００は、クランク結合部品３０２、カム結合部品３０４、および入力部品３０６を含んでもよい。クランク結合部品３０２は、（例えばギヤ列またはベルトを介して）内燃機関のクランクシャフト（不図示）に結合するように構成されている。カム結合部品３０４は、内燃機関におけるクランク結合部品３０２およびカムシャフト（不図示）に結合するように構成されている。したがって、カム整相システム３００は、内燃機関におけるカムシャフトおよびクランクシャフトに結合し、それらの間の相対関係（即ち位相角）を変更することができるように構成されている。

入力部品３０６は、直接的または間接的に、カム結合部品３０４に係合するように構成されている。入力部品３０６は、入力部品３０６に入力された力に応じて移動するように構成されている。いくつかの非限定的な例では、カム結合部品３０４および／または入力部品３０６は、カム結合部品３０４を入力された力に応じて回転させ、これによりクランク結合部品３０２に対するカム結合部品３０４の回転方向の向きを変更することができるように、螺旋状機構を含んでもよい。

入力された力は、アクチュエータ３０８によって加えられ、コンプライアンス機構１００により入力部品３０６に伝達される場合がある。コンプライアンス機構１００は、大きな力がアクチュエータ３０８に加えられることを防止し、アクチュエータ３０８が常に所望の運動を完全に達成することを確実にする場合がある。これによってコンプライアンス機構１００により、カムトルクパルスの方向および大きさにかかわらず、カム結合部品３０４が所望の位相角にまで回転することができるようになる場合がある。即ち、コンプライアンス機構１００により、カム結合部品３０４は、カムトルクパルスが取り除かれたか、または所望の位相変化と同じ方向に生じているかのいずれかの場合に、位相を調整することができる場合がある。

カムトルクパルスが存在するため、カム結合部品３０４に加えられたカムトルクパルスに応じた入力部品３０６の望ましくない相対運動を防止するために、ロック設計がカム整相システム３００内に組み込まれていることが必要になる可能性がある。例えば、図２２は、螺旋状のロック設計を含むカム整相システム３００を示す。図示された非限定的な例では、クランク結合部品３０２は、スプロケットハブ３１０の形態であってもよく、カム結合部品３０４は、クレードルロータ３１２の形態であってもよい。入力部品３０６は、螺旋ロッド３１４の形態であってもよい。カム整相システム３００はまた、エンドプレー
ト３１６を含んでもよい。

図２２～図２４を特に参照すると、スプロケットハブ３１０が、その外面３２０の周囲に配置されたギヤ３１８、および内孔３２２を含む。ギヤ３１８は、例えばギヤ列またはベルトを介して、内燃機関のクランクシャフトに結合している場合がある。このように、スプロケットハブ３１０は、クランクシャフトと同じ速度で回転するように駆動される場合がある。内孔３２２は、内部にクレードルロータ３１２を受け入れるような寸法にされている。

クレードルロータ３１２は、内燃機関のカムシャフトに結合するように構成されている。組み立てられた場合、クレードルロータ３１２は、共に回転するようにスプロケットハブ３１０に結合される。しかし、クレードルロータ３１２は、スプロケットハブ３１０に対して選択的に回転し、これによりこれらの間の回転関係を変更するように構成されている。クレードルロータ３１２は、内孔３２４を有し、内孔３２４には複数の螺旋状機構３２６が形成され、内孔３２４の周囲に円周方向に配置されている。図示された非限定的な例では、複数の螺旋状機構３２６はそれぞれが、内孔３２４において半径方向に凹状のスロットを定め、このスロットは、内孔３２４に沿って軸方向に延びるにつれて螺旋状の外形を定める。

複数の螺旋状機構３２６のそれぞれにより、図８に示されるように、螺旋角度Ａが定められる。いくつかの非限定的な例では、クレードルロータ３１２は、螺旋角度Ａが約５０度よりも大きくなるように設計されている場合がある。いくつかの非限定的な例では、クレードルロータ３１２は、螺旋角度Ａが約６０度よりも大きくなるように設計されている場合がある。いくつかの非限定的な例では、クレードルロータ３１２は、螺旋角度Ａが約７０度よりも大きくなるように設計されている場合がある。いくつかの非限定的な例では、クレードルロータ３１２は、螺旋角度Ａが約８０度よりも大きくなるように設計されている場合がある。いくつかの非限定的な例では、クレードルロータ３１２は、螺旋角度Ａが約５０度～約９０度になるように設計されている場合がある。いくつかの非限定的な例では、クレードルロータ３１２は、螺旋角度Ａが約６０度～約９０度になるように設計されている場合がある。いくつかの非限定的な例では、クレードルロータ３１２は、螺旋角度Ａが約７０度～約９０度になるように設計されている場合がある。いくつかの非限定的な例では、クレードルロータ３１２は、螺旋角度Ａが約８０度～約９０度になるように設計されている場合がある。

説明されるように、螺旋角度Ａの急角度な設計により、カムトルクパルス（即ちカムシャフトによりクレードルロータ３１２に加えられる回転力）が生じている際に、クレードルロータ３１２および螺旋ロッド３１４が摩擦によってロックされる場合があり、これにより、螺旋ロッド３１４が、クレードルロータ３１２に対して軸方向に望まないように変位することが防止される。

螺旋ロッド３１４は、コンプライアンス機構１００に結合するように構成されていてもよく、コンプライアンス機構１００はまた、アクチュエータ３０８に結合している。螺旋ロッドは、その外面から半径方向外向きに突出する複数のスプライン３２８を含む。複数のスプライン３２８は、螺旋ロッド３１４の円周全体に複数のスプライン３２８が均一に分布するように、螺旋ロッド３１４の周囲に円周方向に連続して配置されていてもよい。複数のスプライン３２８は、第１の螺旋端部３３０から第２の螺旋端部３３２に向かって、螺旋ロッド３１４に沿って軸方向に延びる。複数のスプライン３２８のそれぞれは、直線部分３３４および螺旋状部分３３６を定める可能性がある。直線部分３３４は、第１の螺旋端部３３０から第１の螺旋端部３３０と第２の螺旋端部３３２との間の場所に向かって、中心軸線３３８に実質的に平行な方向に延びる。螺旋状部分３３６は、中心軸線３３８を略横断する方向に延び、クレードルロータ３１２の螺旋状機構３２６によって定められた螺旋状のパターンと一致する。螺旋状部分３３６は、直線部分３３４が止まる場所から第２の螺旋端部３３２に延びる。螺旋状部分３３６は半径方向に延び、直線部分３３４と比較して半径方向の厚さが増加する。

螺旋ロッド３１４の螺旋状部分３３６のそれぞれは、クレードルロータ３１２における螺旋状機構３２６のうちの対応する１つの中に受け入れられるように構成されている。螺旋ロッド３１４の螺旋状部分３３６とクレードルロータ３１２の螺旋状機構３２６との間の相互作用により、クレードルロータ３１２は、アクチュエータ３０８によって加えられ、かつコンプライアンス機構１００によりクレードルロータ３１２に伝達された軸方向変位に応じて、スプロケットハブ３１０に対して回転することができる。組み立てられた場合、クレードルロータ３１２は、軸方向に変位することがないように抑えられる場合がある。したがって、アクチュエータ３０８により螺旋ロッド３１４に加えられた軸方向変位に応じて、クレードルロータ３１２は、螺旋ロッド３１４の螺旋状部分３３６とクレードルロータ３１２の螺旋状機構３２６との間の相互作用により、スプロケットハブ３１０に対して回転させられる。

上述のように、螺旋状機構３２６は、急角度の螺旋角度Ａを定めるように設計されていてもよい。この急角度の螺旋角度Ａにより、クレードルロータ３１２に加えられる回転パルスが生じている際の、螺旋状機構３２６に接する螺旋状部分３３６によって加えられる通常の力が大きくなり、したがって、摩擦力もまた大きくなることが確実になる。螺旋角度Ａは、螺旋状部分３３６と螺旋状機構３２６との間の摩擦係数と関連して大きくなるように設計されているため、（例えばカムシャフトによって）クレードルロータ３１２に加えられる回転トルクにより、クレードルロータ３１２と螺旋ロッド３１４とが互いにロックされる。クレードルロータ３１２および螺旋ロッド３１４が、回転トルク事象が生じている際にロックされる場合、（駆動方向に応じて）正トルク事象か負トルク事象かのいずれか、または両方が生じている際に、螺旋ロッド３１４の軸運動が妨げられる。したがって、回転トルクが取り除かれたか、または螺旋ロッド３１４の軸運動が可能になる大きさにまで低減された場合、クレードルロータ３１２とスプロケットハブ３１０との間で位相が変化するのみである可能性がある。

エンドプレート３１６は略環状であり、中央開口３４０を有する。中央開口３４０は、螺旋ロッド３１４の直線部分３３４と合致する略スプライン形状のパターンを定める。即ち、中央開口３４０は、それぞれ半径方向内向きに延び、かつ中央開口３４０の周囲に円周方向に配置された、複数のスプライン状突起３４２を含んでもよい。中央開口３４０は、螺旋ロッド３１４の直線部分３３４を受け入れるように構成されている。組み立てられた場合、螺旋ロッド３１４の直線部分３３４は、中央開口３４０を通って延び、螺旋ロッド３１４における複数のスプライン３２８と、中央開口３４０における複数のスプライン状突起３４２との間の相互作用により、螺旋ロッド３１４が、エンドプレート３１６に対して一貫した向きに維持される場合がある。エンドプレート３１６は、エンドプレート３１６がスプロケットハブ３１０に対して回転することがないように、スプロケットハブ３１０に固く取り付けられるように構成されている。図示された非限定的な例では、ボルトの形態における複数の固定要素３４４を、エンドプレート３１６をスプロケットハブ３１０に固定するために使用してもよい。

カム整相システム３００の設計および性質により、クレードルロータ３１２、ひいてはカムシャフトが、３６０度全体の回転範囲にわたり、スプロケットハブ３１０に対して回転することが可能になる場合がある。即ち、アクチュエータ３０８は、クレードルロータ３１２とスプロケットハブ３１０との間の回転位相を、０度～３６０度の任意の所望の相対関係に切り替える場合がある力を入力するように構成されている場合がある。

いくつかの非限定的な例では、カム整相システム３００によって利用される螺旋状のロックが、多くの互いに異なる螺旋接合面を含む複数の螺旋状の部分に拡張される場合がある。このように、例えば、カム整相システム３００は、比較的少ない軸方向変位のために、カム結合部品３０４とクランク結合部品３０２との間の広範囲の相対運動を付与する場合がある。いくつかの非限定的な例では、複螺旋設計によって提供される螺旋相互作用部のそれぞれは、トルクパルスが生じている際、自己ロックしてもよい。

図２５および図２６は、カム整相システム３００によって実現され得る複螺旋設計３４６の１つの非限定的な例を示す。図示された非限定的な例では、複螺旋設計３４６は、軸方向に共に積み重ねられ、かつその一端で底部部分３４９に結合している場合がある複数の螺旋セクション３４８を含む。螺旋セクション３４８のそれぞれは、カム結合管３５０、クランク結合管３５２、第１の入力リング３５４、および第２の入力リング３５６を含む。底部カム結合管３７４は、内燃機関のカムシャフトに回転可能に結合していてもよく、カム整相システム３００内で組み立てられた場合、軸方向に移動することが抑制される場合がある。クランク結合管３５２のうちの１つは、内燃機関のクランクシャフトに回転可能に結合していてもよく、カム整相システム３００内で組み立てられた場合、軸方向に移動することが抑制される場合がある。第１の入力リング３５４および第２の入力リング３５６は、（例えばコンプライアンス機構１００を介して）アクチュエータ３０８に結合していてもよく、カム結合管３５０およびクランク結合管３５２に対して軸方向に変位することができる場合がある。

図示された非限定的な例では、カム結合管３５０のそれぞれは、略環状であってもよく、第１の軸方向の場所に沿って配置された１つ以上の非螺旋状突起３５８と、第１の軸方向の場所とは重複しない第２の軸方向の場所に沿って配置された１つ以上の螺旋状突起３６０とを含む。非螺旋状突起３５８および螺旋状突起３６０は、カム結合管３５０の外面から半径方向外向きに延びる。軸方向にずれていることに加えて、非螺旋状突起３５８は、螺旋状突起３６０から円周方向にずれている。

クランク結合管３５２のそれぞれは略環状であってもよく、第１の軸方向の場所に沿って配置された１つ以上の非螺旋状突起３６２と、第１の軸方向の場所とは重複しない第２の軸方向の場所に沿って配置された１つ以上の螺旋状突起３６４とを含む。非螺旋状突起３６２および螺旋状突起３６４は、クランク結合管３５２の内面から半径方向内向きに延びる。軸方向にずれていることに加えて、非螺旋状突起３６２は、螺旋状突起３６４から円周方向にずれている。クランク結合管３５２の内径は、第１の入力リング３５４と第２の入力リング３５６とが、軸方向に積み重ねられ、かつクランク結合管３５２とカム結合管３５０との間に半径方向に配置された状態で、内部にカム結合管３５０を受け入れるような寸法であってもよい。

第１の入力リング３５４のそれぞれは略環状であり、その内面に向かって半径方向に凹状になった１つ以上の非螺旋状凹部３６６と、その外面に向けて半径方向に凹状になった１つ以上の螺旋状凹部３６８とを含む。１つ以上の非螺旋状凹部３６６は、カム結合管３５０の１つ以上の非螺旋状突起３５８を受け入れるように構成されている。１つ以上の螺旋状凹部３６８は、クランク結合管３５２の１つ以上の螺旋状突起３６４を受け入れるように構成されている。

第２の入力リング３５６のそれぞれは略環状であり、その外面に向かって半径方向に凹状になった１つ以上の非螺旋状凹部３７０と、その内面に向かって半径方向に凹状になった１つ以上の螺旋状凹部３７２とを含む。１つ以上の非螺旋状凹部３７０は、クランク結合管３５２の１つ以上の非螺旋状突起３６２を受け入れるように構成されている。１つ以
上の螺旋状凹部３７２は、カム結合管３５０の１つ以上の螺旋状突起３６０を受け入れるように構成されている。

組み立てられた場合、第１の入力リング３５４および第２の入力リング３６５は、軸方向に交互に積み重ねられ、かつクランク結合管３５２の内面と、カム結合管３５０の外面との間に半径方向に配置されていてもよい。カム結合管３５０のそれぞれは、第２の入力リング３５６のうち対応する１つとの螺旋状の相互作用部を定め、クランク結合管３５２のそれぞれは、第１の入力リング３５４のうち対応する１つとの螺旋状の相互作用部を定める。クランク結合管３５２における螺旋状の相互作用部は、半径方向外向きに配置されており、カム結合管３５０における螺旋状の相互作用部から軸方向にずれている。

底部部分３４９は、底部カム結合管３７４と、底部カム結合管３７４に結合する第１の入力リング３５４のうち１つとを含んでもよい。底部カム結合管３７４は、カム結合管３５０と同様であってもよいが、１つ以上の螺旋状突起３６０を含まなくてもよい。底部カム結合管３７４は、内燃機関のカムシャフトに直接的または間接的に結合している場合がある。

操作中、第１の入力リング３５４のそれぞれは、非螺旋状凹部３６６と非螺旋状突起３５８との間の相互作用部により、カム結合管３５０、３７４に対して回転することが妨げられる場合がある。同様に、第２の入力リング３５６のそれぞれは、非螺旋状凹部３７０と非螺旋状突起３６２との間の相互作用部により、クランク結合管３５２に対して回転することが妨げられる場合がある。カム結合管３５０、３７４とクランク結合管３５２とは、互いに対してそれぞれ回転することができる。内燃機関におけるカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を切り替えることが所望される場合、アクチュエータ３０８は、第１の入力リング３５４と第２の入力リング３５６との積み重ねに力を入力する場合がある。これに応じて、第１の入力リング３５４および第２の入力リング３５６は、所望の分、軸方向に平行移動する場合がある。第１の入力リング３５４がカム結合管３５０、３７４に対して回転しないようになっており、かつ第２の入力リング３５６がクランク結合管３５２に対して回転しないようになっているため、第１の入力リング３５４および第２の入力リング３５６と、カム結合管３５０およびクランク結合管３５２との間の螺旋状の相互作用部により、カム結合管３５０が、（アクチュエータ３０８によって入力された力によって統制される）所望の分、クランク結合管３５２に対して回転する結果になる場合がある。複数の螺旋状の相互作用部と共に複数の螺旋セクション３４８を使用することにより、カム整相システム３００は、カム整相システム３００に加えられる小さな軸方向変位に応じて、比較的大きな回転変位を付与することができる可能性があり、この際、より円滑に螺旋ロック（例えば摩擦ロック）を行うために、螺旋状の相互作用部に対する大きな螺旋角度もまた維持される。

いくつかの非限定的な例では、カム整相システム３００はまた、急角度の螺旋角度Ａが、クレードルロータ３１２に加えられた回転トルクを螺旋ロッド３１４に加えられる軸方向の力に転換するように設計されている場合がある。この場合、螺旋状部分３３６と螺旋状機構３２６との間の摩擦係数が、システムを完全にロックするには十分ではない場合であっても、大きな回転トルクが、外力により容易に支持される軸方向の力に転換される。即ち、螺旋ロッド３１４は、この外力を支持するように構成された入力部に結合していてもよく、これにより、クレードルロータ３１２の相対的な回転位置を制御することができる。入力部は、外力を選択的に支持するように構成されていてもよい。入力部が外力を支持する場合、螺旋ロッド３１４の軸運動が防止される場合があり、システムがロックされる場合がある。代替的または追加的に、入力部は、螺旋ロッド３１４が軸方向に変位可能であり、これによりクレードルロータ３１２の相対的な回転位置が変更され得るように、外力を支持する場合がある。

図２７～図２９は、カム整相システム３００内に組み込まれ得る直線クラッチ４００の形態の入力部に関する非限定的な例を示す。いくつかの非限定的な例では、直線クラッチ４００は、アクチュエータ３０８から入力される力を受ける場合があり、入力された力の方向に応じて、直線クラッチ４００は、例えばカム結合部品３０４に加えられたカムトルクパルスに起因する、入力部品３０６に加えられた直線的な力を支持し、これにより、所望の方向とは反対の方向への入力部品３０６の移動を抑制するように構成されていてもよい。したがって、直線クラッチ４００は、例えば所望の方向とは反対の方向にカムトルクパルス事象が起きている際に、入力部品３０６の運動をロックし、かつ所望の方向に移動するカム結合部品３０４と一致する方向にのみ入力部品３０６が移動するように構成されていてもよい。

図示された非限定的な例では、直線クラッチ４００は、ハウジング４０２、プッシュロッド４０４、追従ロッド４０６、および１つ以上のロック組立体４０８を含む。図示された非限定的な例では、ハウジング４０２は、略長方形である。他の非限定的な例では、ハウジングは、所望のような別の形状（例えば円形、多角形等）であってもよい。ハウジング４０２は略中空であり、内部キャビティ４１０を定め、内部キャビティ４１０では、プッシュロッド４０４および追従ロッド４０６が少なくとも部分的に受け入れられる場合があり、かつ１つ以上のロック組立体４０８が囲まれる場合がある。プッシュロッド４０４、追従ロッド４０６、および１つ以上のロック組立体は、ハウジング４０２に対して移動可能な場合がある。

プッシュロッド４０４は、アクチュエータプラットフォーム４１２、第１対目の接続アーム４１４、第２対目の接続アーム４１６、第１対目の入力アーム４１８、および第２対目の入力アーム４２０を含む。アクチュエータプラットフォーム４１２は、ハウジング４０２の外に配置されており、アクチュエータ３０８に結合するように構成されている。第１対目の接続アーム４１４および第２対目の接続アーム４１６は、アクチュエータプラットフォーム４１２からハウジング４０２の内部キャビティ４１０内に延びる。第１対目の接続アーム４１４と第２対目の接続アーム４１６とは、追従ロッド４０６の少なくとも一部が間に配置され得るように、横方向に互いから離れて配置されている場合がある。第１対目の接続アーム４１４は、１つ以上のロック組立体４０８のうち１つを間に配置することができるように、互いから離れて配置されている。第２対目の接続アーム４１６は、１つ以上のロック組立体４０８のうち別のものを間に配置することができるように、互いから離れて配置されている。

第１対目の入力アーム４１８のうち一方は、第１対目の接続アーム４１４間を横方向に延び、第１対目の入力アーム４１８のうち他方は、第２対目の接続アーム４１６間を横方向に延びる。第１対目の入力アーム４１８は、ハウジング４０２の内部キャビティ４１０に配置された１つ以上のロック組立体４０８の片側に配置されている。第２対目の入力アーム４２０のうち一方は、第１対目の接続アーム４１４間を横方向に延び、第２対目の入力アーム４２０のうち他方は、第２対目の接続アーム４１６間を横方向に延びる。第２対目の入力アーム４２０は、第１対目の入力アーム４１８から離れて配置されており、ハウジング４０２の内部キャビティ４１０に配置された１つ以上のロック組立体４０８の反対側に配置されている。一般に、第１の入力アーム４１８と第２の入力アーム４２０とを組み合わせた、それらの間を横方向に延びる第１対目の接続アーム４１４は、１つ以上のロック組立体４０８のうち１つを囲んでいる。第１の入力アーム４１８と第２の入力アーム４２０とを組み合わせた、それらの間を横方向に延びる第２対目の接続アーム４１６は、１つ以上のロック組立体４０８のうち別のものを略囲んでいる。

図示された非限定的な例では、追従ロッド４０６は、ロック部分４２２および結合部分
４２４を含む。一般に、ロック部分４２２は、ハウジング４０２の内部キャビティ４１０に配置されており、第１対目の接続アーム４１４と第２対目の接続アーム４１６との間で、かつ１つ以上のロック組立体４０８間に配置されている。ロック部分４２２は、第１の側４２６および第２の側４２８を有する。ロック部分４２２の第１の側４２６は、一対の第１のテーパ面４３０のうち１つと、この側に配置された一対の第２のテーパ面４３２のうち１つとを有する。ロック部分４２２の第２の側４２８は、別の一対の第１のテーパ面４３０と、この側に配置された別の一対の第２のテーパ面４３２とを有する。ロック部分４２２のそれぞれの側で、第１のテーパ面４３０および第２のテーパ面４３２は、互いに向かって延びるにつれてテーパ状になっている。即ち、第１のテーパ面４３０は、第２のテーパ面４３２に向かう方向に延びるにつれて、追従ロッド４０６の中心線に向かって内向きに傾き、第２のテーパ面４３２は、第１のテーパ面４３０に向かう方向に延びるにつれて、追従ロッド４０６の中心線に向かって内向きに傾く。このように、第１のテーパ面４３０と第２のテーパ面４３２とは、ロック部分４２２における第１の側４２６および第２の側４２８のそれぞれで、略Ｖ字状の外形を形成する。

結合部分４２４は、入力部品３０６（例えば螺旋ロッド３１４）の隣に配置されたロック部分４２２の一端から延びる。結合部分４２４は、一般に、ロッドのような形状を定め、軸方向の移動（即ち非回転変位）が追従ロッド４０６と入力部品３０６（例えば螺旋ロッド３１４）との間で伝達され得るように、入力部品３０６（例えば螺旋ロッド３１４）に結合するように構成されている。いくつかの非限定的な例では、プッシュプル結合部１０は、入力部品３０６（例えば螺旋ロッド３１４）と結合部分４２４との間を結合するように実現される可能性がある。

図示された非限定的な例では、直線クラッチ４００は、ハウジング４０２の内部キャビティ４１０に配置された２つのロック組立体４０８を含む。他の非限定的な例では、直線クラッチ４００は、２つのより多いまたは少ないロック組立体４０８を含んでもよく、プッシュロッド４０４および追従ロッド４０６は、いかなる数のロック組立体４０８も適宜収容するように設計されていてもよい。ロック組立体４０８のそれぞれは、第１のロック部材４３４、第２のロック部材４３６、および第１のロック部材４３４と第２のロック部材４３６との間に配置された付勢素子４３８を含む。図示された非限定的な例では、第１のロック部材４３４および第２のロック部材４３６は、ころ軸受の形態である。他の非限定的な例では、第１のロック部材４３４および第２のロック部材４３６は、楔の形態であってもよい。付勢素子４３８は、互いから離れるように第１のロック部材４３４と第２のロック部材４３６とを付勢する。組み立てられた場合、付勢素子４３８は、第１のロック部材４３４を第１の入力アーム４１８に向かうように付勢し、かつ第２のロック部材４３６を第２の入力アーム４２０に向かうように付勢する場合がある。

操作中、ハウジング４０２は、固定された基準点に回転可能に固定されており、したがって、螺旋ロッド３１４とカム整相システム３００内の他の回転部品と共には回転しない。最初の状態では、プッシュロッド４０４に対してアクチュエータ３０８からの力が入力されていない状態で、付勢素子４３８は、嵌合表面間に第１のロック部材４３４および第２のロック部材４３６を留め、これにより、螺旋ロッド３１４の軸方向変位が防止される場合がある。特に、第１のロック部材４３４のうち１つは、ロック部分４２２の第１の側４２６における第１のテーパ面４３０と、ハウジング４０２の第１の内面４４０との間に留められる場合があり、第１のロック部材４３４のうち別のものは、ロック部分４２２の第２の側４２８における第１のテーパ面４３０と、ハウジング４０２の第２の内面４４２との間に留められている場合がある。また、第２のロック部材４３６のうち１つは、ロック部分４２２の第１の側４２６における第２のテーパ面４３２と、ハウジング４０２の第１の内面４４０との間に留められている場合があり、第２のロック部材４３６のうち別のものは、ロック部分４２２の第２の側４２８における第２のテーパ面４３２と、ハウジング４０２の第２の内面４４２との間に留められている場合がある。この留められた状態では、第１のロック部材４３４および第２のロック部材４３６は、追従ロッド４０６の変位が抑制されるロックされた状態である場合がある。追従ロッド４０６は螺旋ロッド３１４に結合しているため、螺旋ロッド３１４はまた、第１のロック部材４３４と第２のロック部材４３６とがロックされた状態にある場合、軸方向に変位することが防止される場合がある。このように、例えば、直線クラッチ４００は、第１のロック部材４３４と第２のロック部材４３６とがロックされた状態にある場合、クレードルロータ３１２に作用する時計回り方向か、反時計回り方向かのいずれかの方向のカムトルクパルスが、螺旋ロッド３１４を軸方向に変位させることを防止する場合がある。

クレードルロータ３１２とスプロケットハブ３１０との間の回転位相を切り替えることが所望される場合、アクチュエータ３０８は、所望の距離分、所望の方向にプッシュロッド４０４を変位させるために、プッシュロッド４０４のアクチュエータプラットフォーム４１２に対して、所望の方向に力（例えば直線的な力）を入力する場合がある。いくつかの非限定的な例では、コンプライアンス機構１００は、アクチュエータ３０８と直線クラッチ４００との間に配置されていてもよい。アクチュエータ３０８によりプッシュロッド４０４が変位する量は、クレードルロータ３１２とスプロケットハブ３１０との間に所望される回転整相の量と直接的に一致する。１つの非限定的な例では、アクチュエータ３０８は、第１の方向４４４に力を入力する場合がある。第１の方向４４４へのアクチュエータの変位は、第１のロック部材４３４がハウジング４０２の内面４４０、４４２、または第１のテーパ面４３０と係合しなくなるように移動するように、第１対目の入力アーム４１８を第１のロック部材４３４と係合するように変位させる場合がある。したがって、第１の方向４４４に入力された力に応じて、第１のロック部材４３４は、ロックされていない状態になるように付勢される場合がある。

第１のロック部材４３４がロックされていない状態では、直線クラッチ４００により、螺旋ロッド３１４が、第１の方向４４４に向かって軸方向に変位することができる場合がある。同時に、付勢素子４３８が、第２のロック部材４３６をロックされた状態に維持する場合がある。したがって、直線クラッチ４００により、螺旋ロッド３１４が、第１の方向４４４とは反対の第２の方向４４６に軸方向に変位することが防止される場合がある。例えば、直線クラッチ４００は、螺旋ロッド３１４を第２の方向４４６に軸方向に変位させようとする、クレードルロータ３１２に加えられるカムトルクパルスが生じている間、螺旋ロッド３１４を直線的に支持する場合がある。このようにして、第１の方向４４４に力が入力された状態では、直線クラッチ４００により、クレードルロータ３１２とスプロケットハブ３１０との間の所望の回転関係を達成するために、螺旋ロッド３１４が第１の方向４４４に向かって軸方向に変位することのみが可能になる。

螺旋ロッド３１４は第１の方向４４４に向かって軸方向に移動することができるため、螺旋ロッド３１４に結合した追従ロッド４０６は、螺旋ロッド３１４と共に変位する。螺旋ロッド３１４は、追従ロッド４０６が、アクチュエータ３０８によりプッシュロッド４０４に加えられた変位の量に応じて変位し、かつ留められロックされた状態に第１のロック部材４３４を再び配置させるまで、第１の方向４４４に軸方向に変位することができる。アクチュエータ３０８によりプッシュロッド４０４に入力される第２の方向４４６の力に応じて、逆の機能が直線クラッチ４００によって付与される場合があることを理解されたい。

いくつかの非限定的な例では、本明細書に説明されるこの設計および性質の直線クラッチ４００は、カム整相システムに組み込まれてもよく、またはカム整相システムの内部に配置されていてもよい。図３０～図３２は、本開示による内部直線クラッチを含むカム整相システム５００の１つの非限定的な例を示す。一般に、カム整相システム５００は、ク
ランク結合部品５０２、カム結合部品５０６、入力部品５０４、および直線クラッチ５０８を含んでもよい。クランク結合部品５０２は、内燃機関のクランクシャフト（不図示）に（例えばギヤ列またはベルトを介して）結合するように構成されている。カム結合部品５０６は、クランク結合部品５０２と内燃機関のカムシャフト（不図示）とに結合するように構成されている。したがって、カム整相システム５００は、内燃機関のカムシャフトおよびクランクシャフトに結合し、これらの間の相対関係（即ち位相角）を変更することができるように構成されている。

図示された非限定的な例では、クランク結合部品５０２は、スプロケットハブ５１０の形態であってもよく、カム結合部品５０６は、クレードルロータ５１４の形態であってもよい。入力部品５０４は、螺旋ロータ５１２の形態であってもよい。直線クラッチ５０８は、スパイダロータ５１６および複数のロック組立体５１８によって形成されている場合がある。図示された非限定的な例では、カム整相システム５００はまた、エンドプレート５２０を含んでもよい。

スプロケットハブ５１０は、その外面５２４の周囲に配置されたギヤ５２２と、内孔５２６とを含む。ギヤ５２２は、例えばギヤ列またはベルトを介して、内燃機関のクランクシャフトに結合していてもよい。このように、スプロケットハブ５１０は、クランクシャフトと同じ速度で回転するように駆動される場合がある。内孔５２６は、クレードルロータ５１４、螺旋ロータ５１２、スパイダロータ５１６の少なくとも一部、およびロック組立体５１８を内部に受け入れるような寸法にされている。

螺旋ロータ５１２は、内孔５２８および外面５３０を含む。内孔５２８は、内孔５２８に形成され、かつ内孔５２８の周囲に円周方向に配置された複数の螺旋状機構５３４を含む。図示された非限定的な例では、複数の螺旋状機構５３４が、内孔５２８において半径方向の凹状のスロットをそれぞれ定め、これにより、これらの螺旋状機構５３４が内孔５２８に沿って軸方向に延びるにつれて、螺旋状の外形が定められる。

螺旋ロータ５１２の外面５３０には、第１のテーパ部分５３６および第２のテーパ部分５３８が表面に配置されている。第１のテーパ部分５３６および第２のテーパ部分５３８は、互いに向かって延びるにつれてテーパ状になっている。即ち、第１のテーパ部分５３６は、第２のテーパ部分５３８に向かう方向に延びるにつれて、螺旋ロータ５１２の中心軸線に向かって内向きに傾き、第２のテーパ部分５３８は、第１のテーパ部分５３６に向かう方向に延びるにつれて、螺旋ロータ５１２の中心軸線に向かって内向きに傾く。このように、第１のテーパ部分５３６および第２のテーパ部分５３８は、螺旋ロータ５１２の外面５３０において略Ｖ字状の外形を形成している。

クレードルロータ５１４は、内燃機関のカムシャフトに結合するように構成されている。組み立てられた場合、クレードルロータ５１４は、共に回転するためにスプロケットハブ５１０に結合している。しかし、クレードルロータ５１４は、スプロケットハブ５１０に対して選択的に回転し、これによりこれらの間の回転関係を変更するように構成されている。クレードルロータ５１４は、その外面５４２から半径方向外向きに突出する複数のスプライン５４０を含む。複数のスプライン５４０は、クレードルロータ５１４の円周全体に複数のスプライン５４０が均一に分布するように、クレードルロータ５１４の周囲で円周方向に連続的に配置されていてもよい。複数のスプライン５４０は、第１の螺旋端部５４４から第２の螺旋端部５４６に向かって、クレードルロータ５１４に沿って軸方向に延びる。複数のスプライン５４０のそれぞれは、螺旋ロータ５１２の螺旋状機構５３４によって定められた螺旋状のパターンと一致する螺旋状のパターンで、第１の螺旋端部５４４と第２の螺旋端部５４６との間を軸方向に延びる可能性がある。

クレードルロータ５１４のスプライン５４０のそれぞれは、螺旋ロータ５１２における螺旋状機構５３４のうちの対応する１つに受け止められるように構成されている。クレードルロータ５１４のスプライン５４０と螺旋ロータ５１２の螺旋状機構５３４との間の相互作用により、クレードルロータ５１４は、アクチュエータによって加えられ、かつ直線クラッチ５０８により螺旋ロータ５１２に伝達された軸方向変位に応じて、スプロケットハブ５１０に対して回転することができる。いくつかの非限定的な例では、コンプライアンス機構１００は、アクチュエータと直線クラッチ５０８との間に配置されていてもよい。組み立てられた場合、クレードルロータ５１４は、軸方向に変位することができないように抑えられる場合がある。例えば、クレードルロータ５１４は、スプロケットハブ５１０の内孔５２６において軸方向に抑えられ、エンドプレート５２０によって内孔５２６に固定される場合がある。したがって、直線クラッチ５０８により螺旋ロータ５１２に加えられる軸方向変位に応じて、クレードルロータ５１４は、クレードルロータ５１４のスプライン５４０と螺旋ロータ５１２の螺旋状機構５３４との間の相互作用により、スプロケットハブ５１０に対して回転させられる。

図示された非限定的な例では、スパイダロータ５１６は略環状であり、スプロケットハブ５１０の内孔５２６の形状と一致する六角形の外形を有する。このように、例えば、スプロケットハブ５１０の内孔５２６によって定められる幾何学的形状とスパイダロータ５１６の対応する幾何学的形状とにより、スパイダロータ５１６とスプロケットハブ５１０との間の相対的な回転が防止される場合がある。いくつかの非限定的な例では、スプロケットハブ５１０の内孔５２６とスパイダロータ５１６とは、これらの間の相対的な回転を防止する別の幾何学的形状（例えば長方形、五角形、多角形、楕円形等）であってもよい。いくつかの非限定的な例では、スプロケットハブ５１０の内孔５２６とスパイダロータ５１６とが、幾何学的にというよりはむしろ別の機構（例えば、ピン、楔止め機構等）により、互いに回転することが防止される場合がある。

スパイダロータ５１６は、その外縁から軸方向に延びる複数の作動アーム５４８と、連続した一対の作動アーム５４８間に配置された複数のロックケージ５５０とを含む。作動アーム５４８は、スパイダロータ５１６の周囲に円周方向に配置されており、組み立てられた場合、エンドプレート５２０に向かって軸方向に延びる。エンドプレート５２０は、エンドプレート５２０の外縁の周囲に円周方向に、かつこの外縁の隣に配置された複数の駆動開口５５２を有する。駆動開口５５２のそれぞれは、作動アーム５４８のうちの対応する１つを、駆動開口５５２を通して受け入れるように構成されている。したがって、作動アーム５４８は、エンドプレート５２０を通って軸方向に延び、作動アーム５４８にアクチュエータを円滑に結合させる。

ロックケージ５５０のそれぞれは、第１の入力アーム５５４と第２の入力アーム５５６とによって形成されており、第１の入力アーム５５４と第２の入力アーム５５６とは、互いから軸方向に間隔をおいて配置され、かつ対応する一対の作動アーム５４８間を横方向に延びる。第１の入力アーム５５４と第２の入力アーム５５６とは、ロック組立体５１８がこれらの間に円滑に配置されるように、軸方向に互いから間隔をおいて配置されている。

図示された非限定的な例では、直線クラッチ５０８は、６つのロック組立体５１８を含み、６つであることは、螺旋ロータ５１２の外面５３０（ならびに内孔５２６およびスパイダロータ５１６）によって定められる略六角形の形状と一致する。他の非限定的な例では、直線クラッチ５０８は、６つより多いまたは少ないロック組立体５１８を含んでもよく、この数は、内孔５２６、スパイダロータ５１６、および外面５３０における代替的な形状と一致する。

ロック組立体５１８のそれぞれは、第１のロック部材５５８、第２のロック部材５６０、および第１のロック部材５５８と第２のロック部材５６０との間に配置された付勢素子５６２を含む。図示された非限定的な例では、第１のロック部材５５８および第２のロック部材５６０は、ころ軸受の形態である。他の非限定的な例では、第１のロック部材５５８および第２のロック部材５６０は、楔の形態であってもよい。付勢素子５６２は、互いから離れるように第１のロック部材５５８と第２のロック部材５６０とを付勢する。組み立てられた場合、付勢素子５６２は、第１の入力アーム５５４に向けて第１のロック部材５５８を付勢し、第２の入力アーム５５６に向けて第２のロック部材５６０を付勢する場合がある。

直線クラッチ５０８、螺旋ロータ５１２、およびクレードルロータ５１４がスプロケットハブ５１０の内孔５２６に据え付けられた状態では（例えば図３２参照）、ロック組立体５１８は、第１の入力アーム５５４と第２の入力アーム５５６との間に軸方向に配置されている場合があり、螺旋ロータ５１２の外面５３０とスプロケットハブ５１０の内面５６４との間に半径方向に留められている場合がある。特に、付勢素子５６２は、第１のテーパ面５３６とスプロケットハブ５１０の内面５６４との間に第１のロック部材５５８を留める場合があり、第２のテーパ面５３８とスプロケットハブ５１０の内面５６４との間に第２のロック部材５６０を留める場合がある。したがって、ロック組立体５１８は、自由状態（即ち、スパイダロータ５１６に力が入力されていない状態）で、螺旋ロータ５１２の外面５３０とスプロケットハブ５１０の内面５６４との間に半径方向に留められる場合がある。このように、例えば、ロック組立体５１８は、螺旋ロータ５１２がクレードルロータ５１４に対して回転可能になることを防止する場合がある。また、自由状態では、第１のロック部材５５８および第２のロック部材５６０は、ロックされた状態にある場合があり、この状態では、螺旋ロータ５１２の軸方向の平行移動が、ロックされた状態における留められた配置によって抑制される。したがって、直線クラッチ５０８により、第１のロック部材５５８および第２のロック部材５６０がロックされた状態にある場合、クレードルロータ５１４に作用する時計回り方向か反時計回り方向かのいずれかの方向のカムトルクパルスが、螺旋ロータ５１２を軸方向に変位させることを防止する場合がある。言い換えれば、自由状態では、直線クラッチ５０８は、クレードルロータ５１４に作用するカムトルクパルスの結果として、直線クラッチ５０８に加えられる直線的な力、または軸方向の力を支持する場合があり、スプロケットハブ５１０に対するクレードルロータ５１４の回転の向きを維持する場合がある。

クレードルロータ５１４とスプロケットハブ５１０との間の回転位相を切り替えることが所望される場合、アクチュエータは、所望の距離分、所望の方向にスパイダロータ５１６を変位させるために、スパイダロータ５１６の作動アーム５４８に対して、所望の方向に力（例えば直線的な力）を入力する場合がある。いくつかの非限定的な例では、アクチュエータは、コンプライアンス機構１００に入力変位を加える場合があり、コンプライアンス機構１００はその後、その変位をスパイダロータ５１６の作動アーム５４８に伝達する。アクチュエータによりスパイダロータ５１６が変位する量は、クレードルロータ５１４とスプロケットハブ５１０との間に所望される回転整相の量と直接的に一致する。１つの非限定的な例では、アクチュエータは、第１の方向５６６に力を入力する場合がある。第１の方向５６６へのアクチュエータの変位は、第１のロック部材５５８がスプロケットハブ５１０の内面５６４、または第１のテーパ面５３６と係合しなくなるように移動するように、第１の入力アーム５５４を第１のロック部材５５８と係合するように変位させる場合がある。したがって、第１の方向５６６に入力された力に応じて、第１のロック部材５５８は、ロックされていない状態になるように付勢される場合がある。

第１のロック部材５５８がロックされていない状態では、直線クラッチ５０８により、螺旋ロータ５１２は、第１の方向５６６に軸方向に変位することができる場合がある。同
時に、付勢素子５６２が、第２のロック部材５６０をロックされた状態に維持する場合がある。したがって、直線クラッチ５０８により、螺旋ロータ５１２が、第１の方向５６６とは反対の第２の方向５６８に軸方向に変位することが防止される場合がある。例えば、直線クラッチ５０８は、螺旋ロータ５１２を第２の方向５６８に軸方向に変位させようとする、クレードルロータ５１４に加えられるカムトルクパルスが生じている間、螺旋ロータ５１２を直線的に支持する場合がある。このようにして、第１の方向５６６に力が入力された状態では、直線クラッチ５０８により、クレードルロータ５１４とスプロケットハブ５１０との間の所望の回転関係を達成するために、螺旋ロータ５１２が第１の方向５６６に軸方向に変位することのみが可能になる。

螺旋ロータ５１２は、螺旋ロータ５１２が、アクチュエータによりスパイダロータ５１６に加えられた変位の量に応じて変位し、かつ留められロックされた状態に第１のロック部材５５８を再び配置させるまで、第１の方向５６６に向かって軸方向に変位することができる。アクチュエータによりスパイダロータ５１６に入力される第２の方向５６８の力に応じて、逆の機能が直線クラッチ５０８によって付与される場合があることを理解されたい。

本明細書では、明瞭かつ簡潔に明細書が記載され得る方法で実施形態が説明されてきたが、実施形態は、本発明から離れることなく様々に組み合わされ得るか、または切り離され得ることが意図されており、このことが理解されるであろう。例えば、本明細書に説明されるすべての好ましい特徴は、本明細書に説明される本発明のすべての態様に適用可能であることが理解されるであろう。

したがって、本発明は特定の実施形態および例と結び付けて説明されてきたが、本発明は、必ずしもそれらに限定されるものではなく、多数の他の実施形態、例、用途、ならびにこれらの実施形態、例、および用途からの修正および発展は、本明細書に添付された特許請求の範囲によって包含されることが意図されている。本明細書に引用された特許および公表文献のそれぞれの開示全体が、このような特許および公表文献のそれぞれが参照により本明細書に個別に組み込まれたかのように、参照によって組み込まれる。

本発明の様々な特徴および利点が、以下の特許請求の範囲に記載されている。

Claims (20)

1. 内燃機関におけるカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるように構成されたカム整相システムであって、
   前記クランクシャフトに結合するように構成されたクランク結合部品と、
   前記カムシャフトに結合するように構成されたカム結合部品であって、第１の螺旋状機構を含むカム結合部品と、
   第２の螺旋状機構を含む入力部品であって、前記第２の螺旋状機構が、前記カムシャフトと前記クランクシャフトとの間の回転関係を変動させるように、前記第１の螺旋状機構と相互作用するように構成されている入力部品とを備え、
   前記第１の螺旋状機構と前記第２の螺旋状機構との間の前記相互作用が、回転トルク事象が生じている間、前記入力部品に対して前記カム結合部品を摩擦によってロックするように構成されているカム整相システム。
2. 前記入力部品に結合するアクチュエータをさらに備える、請求項１に記載のカム整相システム。
3. 前記アクチュエータが、前記入力部品に力を入力するように構成されている、請求項２に記載のカム整相システム。
4. コンプライアンス機構が、前記入力部品と前記アクチュエータとの間を結合している、請求項２に記載のカム整相システム。
5. 前記コンプライアンス機構が、前記カム結合部品が前記クランク結合部品に対する所望の回転位置に確実に到達するように、前記アクチュエータから入力された力を前記入力部品に伝達するように構成されている、請求項４に記載のカム整相システム。
6. 内燃機関におけるカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変動させるように構成されたカム整相システムであって、
   前記クランクシャフトに結合するように構成されたスプロケットハブと、
   前記カムシャフトに結合するように構成されたクレードルロータであって、螺旋状機構を含むクレードルロータと、
   前記カムシャフトと前記クランクシャフトとの間の回転関係を変動させるように、前記クレードルロータの前記螺旋状機構と相互作用するように構成された螺旋状部分を有するスプラインを含む螺旋ロッドとを備え、
   前記螺旋状機構と前記螺旋状部分との間の前記相互作用が、回転トルク事象が生じている間、前記螺旋ロッドに対して前記クレードルロータを摩擦によってロックするように構成されているカム整相システム。
7. 前記螺旋ロッドに結合しているアクチュエータをさらに備える、請求項６に記載のカム整相システム。
8. 前記アクチュエータが、前記螺旋ロッドに力を入力するように構成されている、請求項７に記載のカム整相システム。
9. コンプライアンス機構が、前記螺旋ロッドと前記アクチュエータとの間を結合している、請求項７に記載のカム整相システム。
10. 前記コンプライアンス機構が、前記クレードルロータが前記スプロケットハブに対する所望の回転位置に確実に到達するように、前記アクチュエータから入力された力を前記螺
    旋ロッドに伝達するように構成されている、請求項９に記載のカム整相システム。
11. 前記螺旋状機構が、約５０度より大きな螺旋角度を定める、請求項６に記載のカム整相システム。
12. 前記螺旋状機構が、約６０度より大きな螺旋角度を定める、請求項６に記載のカム整相システム。
13. 前記スプロケットハブに結合しているエンドプレートをさらに備える、請求項６に記載のカム整相システム。
14. 前記エンドプレートが、前記螺旋ロッドに係合し、かつ前記螺旋ロッドが前記エンドプレートに対して回転することを抑制するように構成された突起を有する中央開口を含む、請求項１３に記載のカム整相システム。
15. 前記クレードルロータが、前記クレードルロータの内孔の周囲に円周方向に配置された複数の螺旋状機構を含む、請求項６に記載のカム整相システム。
16. 前記複数の螺旋状機構のそれぞれが、前記複数の螺旋状機構が前記内孔に沿って軸方向に延びるにつれて螺旋状の外形を定める、前記内孔における半径方向の凹部を定める、請求項１５に記載のカム整相システム。
17. 前記螺旋ロッドが、前記螺旋状部分および軸方向部分をそれぞれ含む、前記螺旋ロッドにおいて円周方向に配置された複数のスプラインを含む、請求項６に記載のカム整相システム。
18. 前記クレードルロータが、０度～３６０度の回転範囲において、前記スプロケットハブに対して回転するように構成されている、請求項６に記載のカム整相システム。
19. 前記クレードルロータが、前記スプロケットハブの内孔に受け入れられるように構成されている、請求項６に記載のカム整相システム。
20. 前記クレードルロータが、前記スプロケットハブに対して軸方向に変位しないように抑制される、請求項１９に記載のカム整相システム。

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