JP6178784B2 - 同心カムシャフト位相器ねじり駆動機構 - Google Patents

Description

本発明は、駆動回転部材および被動回転部材に形成された複数の歯またはスプライン、あるいは可撓性連結体が駆動回転部材および被動回転部材につながる可撓性連結器を含むことができる、回転カムシャフト用のねじり駆動機構を介して伝達される回転トルクに関し、より具体的には、自動車の内燃機関の少なくとも１つのポペット式吸気弁または排気弁を動作させるために、カム位相器および同心回転カムシャフトを介して伝達される回転トルクに関する。

内燃機関用の可変弁タイミング機構は、当技術分野において公知である。例えば、米国特許第４，４９４，４９５号明細書、米国特許第４，７７０，０６０号明細書、米国特許第４，７７１，７７２号明細書、米国特許第５，４１７，１８６号明細書、および米国特許第６，２５７，１８６号明細書を参照されたい。内燃機関は、それぞれ２弁または多弁構成とすることができるシングルオーバヘッドカムシャフト（ＳＯＨＣ）装置、デュアルオーバヘッドカムシャフト（ＤＯＨＣ）装置、および他の多重カムシャフト装置を含むとして公知である。カムシャフト装置は通常、内燃機関の燃焼シリンダ室に関連する吸気弁および／または排気弁の動作を制御するために使用される。一部の構成では、同心カムシャフトは、特定の燃焼シリンダ室内でクランクシャフトに連結されたピストンと、その特定の燃焼シリンダ室に関する所望の吸気弁および／または排気弁の動作特性との間の同期をとるように、タイミングベルト、チェーン、またはギヤを介してクランクシャフトで駆動される。内燃機関の様々な動作条件のもとで、燃料消費および排ガスに対する最適値を得るために、様々な動作パラメータに応じて弁タイミングを変えることができる。

同心カムシャフトは、内側カムシャフトおよび外側カムシャフトを含む。２つのカムシャフトは、弁タイミングを変えるために、カム位相器などの機械装置を使用して、互いに対して位相をずらすことができる。カム位相器は、適切に機能するために、厳密な公差および心合わせを必要とする。同心カムシャフトの内側カムシャフトと外側カムシャフトとの間の心ずれにより、カム位相器の適切な機能が妨げられるという問題が生じることがある。同心カムシャフトの内側および外側カムシャフト、ならびにカム位相器間の心ずれに対応できるアセンブリを提供することが望ましい。公差の集積を吸収し、それにより、同心カムシャフトおよび位相器システムアセンブリに悪影響を及ぼすバインディング（ｂｉｎｄｉｎｇ）問題を解決することができるアセンブリを提供することが望ましい。

可撓性ケーブル駆動システムは公知であり、米国特許第７，７１７，７９５号明細書、米国特許第７，５６２，７６３号明細書、米国特許第７，１６８，１２３号明細書、米国特許第６，９７８，８８４号明細書、米国特許第５，５５４，０７３号明細書、米国特許第５，０２２，８７６号明細書、米国特許第４，９１１，２５８号明細書、米国特許第４，７７９，４７１号明細書、米国特許第４，２５７，１９２号明細書、および米国特許第３，４８１，１５６号明細書を参照されたい。典型的な回転式可撓性シャフトでは、ワイヤマンドレルは、重ねて密に巻かれた複数のコイル状ワイヤ層を有し、各層は、交互に反対方向に、すなわち、右撚りまたは左撚りで連続的に重ねて巻かれる。このシャフトは通常、金属の、または被覆された可撓性ケーシングによって覆われ、シャフトがケーシング内で自由に回転できるように、シャフトとケーシングとの間に隙間が形成される。これらの可撓性ケーブル駆動システムは通常、スピードメータケーブル、電動シート調整装置、および船舶推進用途などの軽負荷動力伝達用に使用される。同心カムシャフトの内側および外側カムシャフト、ならびにカム位相器間の心ずれに対応できるアセンブリを提供することが望ましい。

同心カムシャフトは、２つのシャフト、すなわち、内側シャフトおよび外側シャフトを含む。２つのシャフトは、カム位相器などの機械装置を使用して、互いに対して位相をずらされる。カム位相器は、適切に機能するために、厳密な公差および心合わせを必要とする。同心カムシャフトの内側シャフトと外側シャフトとの心合わせに関する問題が生じることがある。ねじり駆動機構は、位相器と内側シャフトとの間に取り付けた場合に、この問題を修正することができる。ねじり駆動機構は、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、位相器が垂直度および軸ずれを調整するのを可能にする。

ねじり駆動機構は、カム位相器が同心カムシャフトの両方の部品に取り付けられた場合に生じることがある、公差の集積によるバインディング問題を解決することを意図される。シャフトの心ずれと、位相器部品を同心カムの内側および外側シャフトに取り付けたときの部品の垂直度裕度とに対応するために、ねじり方向に剛性／軸方向に追従性の連結が必要とされる。提示されるアイデアには、外側シャフトと位相器アセンブリとの間に配置された連結ピン／スロット駆動機構、単一駆動ギヤ／２重被動ギヤ駆動機構（本明細書では、横分割ギヤ駆動機構と称することもある）、単一の無限ループ可撓性駆動部材／２重被動スプロケットリングギヤ駆動体（本明細書では、横分割スプロケットリングギヤ駆動機構と称することもある）、およびスプロケットリングギヤと位相器アセンブリの端部プレートとの間に配置された横面スプライン駆動体の少なくとも１つを有するねじり駆動機構が含まれる。

ねじり駆動機構は、同心カムシャフト用の駆動部材と被動部材との間に形成された複数の歯またはスプラインを含むことができる。ねじり駆動機構は、内側シャフト−ロータ間の連結の心ずれに対応する。内側シャフト−ロータ間の連結の心ずれが修正されない場合、ロータは、カム位相器アセンブリのハウジング部分内で動かなくなり得る。

ピン駆動連結は、カム位相器と、同心カムシャフトシステムのシャフトの１つとの間のねじり駆動部材として、単純なピンを使用することができる。ピンは、一方の側の嵌合部品に圧入することができ、もう１つの相補的部品に形成されたスロットに対して滑合されるピンの外側端部を有することができる。これは、システムが回転したときに、部品間のある程度の傾斜または軸方向の振れも可能にしながら、トルクがピンを介して伝達されるのを可能にする。

横分割平歯車または横分割スプロケットリングギヤ構造も、カム位相器と同心カムシャフトシステムとの間でトルクを伝達することができ、一方で、その２つの間のある程度の軸方向動作を可能にする。これは、通常は互いに堅固に固定される位相器およびカムを分離し、その代わりに、位相器およびカムのそれぞれ用の独立した個々の平歯車またはピニオンギヤ、あるいは独立した個々のスプロケットリングギヤを、単一の共通駆動ギヤまたは無限ループ可撓性動力伝達部材を用いて駆動することによりなされる。

駆動スプロケットリングギヤと位相器アセンブリの端部プレートとの間の横面スプライン連結は、２つの構成要素間の心ずれに対応し、一方で、それでもなお、構成要素間のトルク伝達を可能にする。この「追従性の」連結は、同心カムシャフトの内側および外側シャフト間の心ずれを考慮した適応性の連結を形成することを必要とされる。横面スプラインは、一般的に、長手面または軸方向面のスプラインよりも長い噛合面を可能にする。これは、その結果として、同じ量の平行度誤差を吸収するのに必要とされるバックラッシュ量を減ずる。横面スプラインは、一般的に、トルク制限装置の用途に見ることができる。これらの装置では、２つの構成要素は、一方から他方に軸方向に移動する必要がある。この装置の場合、軸方向位置は動作中全体にわたって維持され、したがって、公差に起因する平行度誤差の吸収を可能にするだけである。

ねじり駆動機構は、同心カムに基づくカムシャフト位相器のアセンブリを可能にし、一方で、製造ばらつきに起因する構成要素の心ずれを許容する。横面スプライン連結の場合、心ずれは、位相器の端部プレートとカム駆動スプロケットリングギヤとの間で吸収されることを意図される。端部プレートをスプロケットリングギヤから分離することにより、端部プレートは、（内側シャフトにより画定される）ロータの角度勾配と合致することができる。外側および内側端部プレートは、位相器ハウジング部分を介して互いにボルトで固定されるので、端部プレートはロータと位置を合わせることができる。スプロケットリングギヤは、カムシャフトアセンブリの外側シャフトに堅固に固定される。内側シャフトの外側シャフトに対する向き、続いて、ハウジング部分および端部プレートアセンブリに加えてロータのカム駆動スプロケットリングギヤに対する向きは、カム山によって規定される。アセンブリの端部プレートは、カム駆動スプロケットリングギヤに近接して保持されるので、２つの構成要素間で面スプラインを使用してトルクを伝達し、その一方で、２つの構成要素間の平行度の若干の違いに対応することもできる。２つの構成要素間のバックラッシュは、アセンブリの騒音、振動、突き上げ（ＮＶＨ）性能が不十分になるのを回避するために、最小限にする必要がある。

ねじり駆動機構は、位相器ロータと内側シャフトとの間に取り付けられた場合に、同心カムシャフトの内側シャフトと外側シャフトとの間の心合わせ問題を修正する可撓性シャフト連結器を含むことができる。可撓性シャフト連結器は、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、位相器が垂直度および軸ずれを調整するのを可能にする。可撓性シャフト連結器は、ロータと同心カムシャフトの内側シャフトとの間のねじり駆動部材として可撓性ケーブルシャフトを使用することができる。可撓性シャフトは、内側シャフト−ロータ間の連結の心ずれに対応する。内側シャフト−ロータ間の連結の心ずれが修正されない場合、ロータは、カム位相器のハウジング内で動かなくなり得る。

本発明の実施を企図した最良の態様である以下の説明を添付の図面と併せて読めば、本発明の他の応用例が当業者に明らかになるであろう。

本明細書における説明は添付の図面について言及し、同じ参照数字は、複数の図面を通して同じ部品を指す。

ハウジング部分、ロータ、ねじり駆動機構を含むカム位相器および同心カムシャフトアセンブリの斜視図であり、同心カムシャフトは、内側カムシャフトおよび外側カムシャフトを有する。 図１のカム位相器および同心カムシャフトアセンブリの平面図である。 図１のカム位相器および同心カムシャフトアセンブリの断面図である。 ハウジング部分、ロータ、ねじり駆動機構を含むカム位相器および同心カムシャフトアセンブリの断面図であり、同心カムシャフトは、内側カムシャフトおよび外側カムシャフトを有し、ねじり駆動機構は、一方の部分が外側カムシャフトに連結され、他方の部分がカム位相器のハウジング部分に連結された分割スプロケットリングギヤを含む。 ハウジング部分、ロータ、ねじり駆動機構を含むカム位相器および同心カムシャフトアセンブリの断面図であり、同心カムシャフトは、内側カムシャフトおよび外側カムシャフトを有し、ねじり駆動機構は、開孔内に捕捉された少なくとも１つの駆動ピンを含む。 ハウジング部分、ロータ、ねじり駆動機構を含むカム位相器および同心カムシャフトアセンブリの斜視図であり、同心カムシャフトは、内側カムシャフトおよび外側カムシャフトを有する。 図６のカム位相器および同心カムシャフトの断面斜視図である。 図６のカム位相器および同心カムシャフトアセンブリの分解図である。 ハウジング、ロータ、可撓性シャフト連結器を含むカム位相器および同心カムシャフトアセンブリの側面図であり、同心カムシャフトは、内側カムシャフトおよび外側カムシャフトを有する。 図９のカム位相器および同心カムシャフトアセンブリを図１２に示すように切り取った断面図である。 図１０に示すように取り出した可撓性シャフト連結器の詳細図である。 図９のカム位相器および同心カムシャフトアセンブリの端面図である。 カム位相器および同心カムシャフトアセンブリを図９に示すように切り取った断面図である。

ここで図１〜８を参照すると、可変カムタイミング（ＶＣＴ）アセンブリ１０が、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂを有する同心カムシャフト１２を含んで示されている。主回転動作は、同心カムシャフト１２に伝達することができ、一方、副回転動作、または位相をずらす、内側カムシャフト１２ａと外側カムシャフト１２ｂとの間の相対回転動作は、カム位相器または他の機械式アクチュエータ２２によってもたらすことができる。機械式アクチュエータまたはカム位相器２２は、内側カムシャフト１２ａに作動的に連結することができる。ロータ３６を内側カムシャフト１２ａ上に押し込み、ピンで固定することができる。ロータ３６は、カム位相器２２のハウジング部分２８内に閉じ込めることができる。カム位相器２２は、適切に機能するために、厳密な公差および心合わせを必要とする。同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａと外側カムシャフト１２ｂとの間の心ずれにより、カム位相器２２の適切な機能が妨げられるという問題が生じ得る。

ねじり駆動機構１４は、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂ、ならびにカム位相器２２間の心ずれを補償するように設けることができる。ねじり駆動機構は、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａと外側カムシャフト１２ｂとの間に連結して、それらの間で回転トルクを伝達することができる。ねじり駆動機構１４は、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つとの間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの垂直度および軸ずれの調整を可能にする。ねじり駆動機構１４は、複数の被動歯１４ａを含むことができる。

ここで図１〜３を参照すると、ねじり駆動機構１４は、回転軸を有し、独立し、分離し、軸方向に隣接する第１の被動歯部分１４０ａと第２の被動歯部分１４０ｂとに横方向に分割された被動ギヤ１４０を含むことができる。第１の被動歯部分１４０ａは、位相器２２のハウジング部分２８に連結することができ、第２の被動歯部分１４０ｂは、外側カムシャフト１２ｂに連結することができる。単一の共通駆動ギヤ１４２は、被動ギヤ１４０の第１の被動歯部分１４０ａおよび第２の被動歯部分１４０ｂの両方と駆動係合して組み込むことができる。あるいは、それぞれが同じ共通シャフトに取り付けられた２つの分離したギヤを使用して、両方の被動ギヤを駆動することができる。動作時、被動ギヤ１４０の第１の被動歯部分１４０ａと第２の被動歯部分１４０ｂとの間の相対移動により、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つとの間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの垂直度および軸ずれを調整することが可能になる。位相器２２および内側カムシャフト１２ａのアセンブリは、被動ギヤ１４０の第１の被動歯部分１４０ａと第２の被動歯部分１４０ｂとの間にギャップ１４４があるために、外側カムシャフト１２ｂに対して調整することができる。言い換えると、第１の被動歯部分１４０ａと第２の被動歯部分１４０ｂとの間のギャップ１４４は、第２の被動歯部分１４０ｂに対して第１の被動歯部分１４０ａが傾く、または軸方向に振れるなど軸方向に動作することで、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの垂直度および／または軸ずれが補償されるのを可能にする。

ここで図４を参照すると、ねじり駆動機構１４は、回転軸を有し、独立し、分離し、軸方向に隣接する第１の被動歯部分２４０ａと第２の被動歯部分２４０ｂとに横方向に分割された被動スプロケットリングギヤ２４０を含むことができる。第１の被動歯部分２４０ａは、位相器２２のハウジング部分２８に連結することができ、第２の被動歯部分２４０ｂは、外側カムシャフト１２ｂに連結することができる。単一の共通無限ループ可撓性駆動部材２４２は、被動スプロケットリングギヤ２４０の両方の被動歯部分２４０ａ、２４０ｂと駆動係合して組み込むことができる。動作時、被動スプロケットリングギヤ２４０の第１の被動歯部分２４０ａと第２の被動歯部分２４０ｂとの間の相対移動により、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つとの間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの垂直度および軸ずれを調整することが可能になる。位相器２２および内側カムシャフト１２ａのアセンブリは、被動スプロケットリングギヤ２４０の第１の被動歯部分２４０ａと第２の被動歯部分２４０ｂとの間にギャップ２４４があるために、外側カムシャフト１２ｂに対して調整することができる。言い換えると、第１の被動歯部分２４０ａと第２の被動歯部分２４０ｂとの間のギャップ２４４は、第２の被動歯部分２４０ｂに対して第１の被動歯部分２４０ａが傾く、または軸方向に振れるなど軸方向に動作することで、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの垂直度および／または軸ずれが補償されるのを可能にする。分割平歯車または分割スプロケットリングギヤ構造はまた、カム位相器と同心カムシャフトシステムとの間でトルクを伝達することができ、一方で、その２つの間のある程度の軸方向動作を可能にする。これは、通常は互いに堅固に固定される位相器およびカムを分離し、その代わりに、独自の平歯車またはスプロケットリングギヤを用いてそれぞれを駆動することでなされる。

ここで図６〜８を参照すると、ねじり駆動機構１４は、位相器２２のハウジング部分２８とスプロケットリングギヤ３４０のフランジ３１６との間で対向して横に延びる１対の面３４４ａ、３４４ｂを含むことができる。横に延びる面３４４ａ、３４４ｂは、互いに駆動係合して組み込まれた複数の相互噛合歯または面スプライン３４０ａ、３４０ｂを含むことができる。動作時、位相器ハウジング部分２８および駆動スプロケットリングギヤ３４０の第１の歯または面スプライン部分３４０ａと第２の歯または面スプライン部分３４０ｂとの間の相対移動により、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つとの間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの垂直度および軸ずれを調整することが可能になる。位相器２２および内側カムシャフト１２ａのアセンブリは、位相器２２および駆動スプロケットリングギヤ３４０の第１の歯または面スプライン部分３４０ａと第２の歯または面スプライン部分３４０ｂとの間に、軸方向に相互噛合する歯または面スプライン接触面３４４があるために、外側カムシャフト１２ｂに対して調整することができる。言い換えると、第１の歯または面スプライン部分３４０ａと第２の歯または面スプライン部分３４０ｂとの間の接触面３４４は、第２の被動歯またはスプライン部分３４０ｂに対して第１の駆動歯またはスプライン部分３４０ａが傾く、または軸方向に振れるなど軸方向に動作することで、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの垂直度および／または軸ずれが補償されるのを可能にする。

図６〜８に示す構成は、駆動スプロケットリングギヤと位相器アセンブリの端部プレートとの間の面スプラインを使用する。面スプラインは、２つの構成要素間の心ずれを許容し、一方で、それでもなお、２つの構成要素間のトルク伝達を可能にする。互いに連係して使用される２つの構成要素はトルクの伝達を可能にし、一方で、それでもなお、平行度の誤差を吸収する能力を付与する。この「追従性の」連結は、同心カムシャフトの内側および外側シャフト間の心ずれを考慮した適応性の連結を形成する。２つの部品は、トルク伝達を可能にするように、面スプラインによって噛合することができる。各構成要素が、２つの異なるシャフトに沿って軸方向に固定および配置されるということは、構成要素が常時噛合していることを可能にする。面スプラインは、一般的に、垂直面のスプラインよりも長い噛合面を可能にする。これは、ひいては、同じ量の平行度誤差を吸収するのに必要とされるバックラッシュ量を減ずる。この装置の場合、軸方向位置は動作中全体にわたって維持され、したがって、公差に起因する平行度誤差の吸収を可能にするだけである。

説明した装置は、同心カムに基づくカムシャフト位相器アセンブリを可能にし、一方で、製造ばらつきに起因する構成要素の心ずれを許容する手段として意図される。この場合、心ずれは、位相器の端部プレートとカム駆動スプロケットリングギヤとの間で吸収されることを意図される。端部プレートをスプロケットリングギヤから分離することにより、端部プレートは、内側シャフトにより画定されるロータの角度勾配と合致することができる。外側および内側端部プレートは、位相器ハウジング部分を介して互いにボルトで固定されるので、端部プレートはロータに対して位置を合わせることができる。スプロケットリングギヤは、カムシャフトアセンブリの外側シャフトに堅固に固定される。内側シャフトの外側シャフトに対する向き、続いて、ハウジング部分および端部プレートアセンブリに加えてカム駆動スプロケットリングギヤに対する向きは、カム山によって規定される。アセンブリの端部プレートは、カム駆動スプロケットリングギヤに近接して保持されるので、面スプラインは、トルク伝達手段を提供するために２つの構成要素間で使用することができ、一方で、２つの構成要素間の平行度の若干の違いに対応することもできる。２つの構成要素間のバックラッシュは、アセンブリの騒音、振動、および突き上げ（ＮＶＨ）性能が不十分にならないように最小限にしなければならない。

図１〜３と図６〜８との比較から、第１の歯または面スプライン部分１４０ａ、２４０ａ、３４０ａおよび第２の歯または面スプライン部分１４０ｂ、２４０ｂ、３４０ｂは任意の所望の向きをとることができると分かる。非限定的な例として、第１の歯または面スプライン部分１４０ａ、２４０ａ、３４０ａおよび第２の歯または面スプライン部分１４０ｂ、２４０ｂ、３４０ｂは、歯形の面幅方向１４０ｃ、２４０ｃ、３４０ｃが、同心カムシャフトの長手方向回転軸に対して角度をなして配置された面に沿って半径方向に延びるか（図６〜８）、または同心カムシャフトの長手方向回転軸に対して直角もしくは垂直に配置された横面に沿って半径方向に延びるか（図６〜８）、または同心カムシャフトの長手方向回転軸に対して横方向に延び、複数の交差する歯があるか（図６〜８）、または同心カムシャフトの長手方向回転軸に対して横方向に延び、互いに交差する、少なくとも２つのグループの平行歯があるか（図示せず）、または同心カムシャフトの長手方向回転軸に対して軸方向、もしくは長手方向に円周面に沿って延びる（図１〜４）向きに形成することができる。非限定的な例として、歯形の面幅は、図１〜４に示すように、歯１４０ａ、１４０ｂ、２４０ａ、２４０ｂの場合に軸方向に延びるか、図６〜８に示すように、歯またはスプライン３４０ａ、３４０ｂの場合に半径方向に延びるか、または軸方向と半径方向との間で任意の角度をなす向きに延びることができる（図示せず）。図６〜８に示すように、半径方向に延びる場合、歯形は、半径方向外側位置の広い方の歯形から半径方向内側位置の細い方の歯形までテーパを付けることができる。

ここで図５を参照すると、ねじり駆動機構１４は、カム位相器２２のハウジング壁部分２２ａとスプロケットリングギヤ４５６のフランジ４４２との間に配置された連結ピンおよびスロット駆動機構４４０を含むことができる。ピン駆動連結は、カム位相器２２の内側ハウジング壁部分２２ａと同心カムシャフトシステムのシャフトの１つとの間のねじり駆動部材として、単純なピン４４０ａを使用している。より具体的には、ピン駆動連結は、スプロケットリングギヤ４５６のフランジ４４２とカム位相器２２の内側ハウジング壁部分２２ａとの間の境界面を使用する。ピン４４０ａは、フランジ４４２か、または内側ハウジング壁部分２２ａのいずれかである一方の側の対合部に圧入することができ、それぞれ内側ハウジング壁部分２２ａか、またはフランジ４４２のいずれかである他方の対合部の開孔またはスロット４４０ｂ内に滑合した状態で係合することができる。これは、システムが回転したときに、部品間のある程度の傾斜または軸方向の振れも可能にしながら、トルクがピンおよびスロット連結を介して伝達されるのを可能にする。

自動車の内燃機関用の可変カムタイミングアセンブリ１０は、内側カムシャフト１２ａと外側カムシャフト１２ｂとの間の位相をずらす相対回転動作を行うために、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａと外側カムシャフト１２ｂとの間に連結されたカム位相器２２を有することができる。ねじり駆動機構１４は、回転トルクを伝達するために、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つとの間に連結することができる。ねじり駆動機構１４は、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つとの間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの互いに対する、および／または位相器２２に対する垂直度および軸ずれの調整を可能にする。ねじり駆動機構１４は、駆動部材１４２、２４２、３４２、４４２と少なくとも１つの被動部材１４０、２４０、３４０、４４０との間、または、より詳細には、非限定的な例として、駆動ギヤ１４２と被動歯１４０ａ、１４０ｂを有する被動ギヤ１４０との間（図１〜３）、または無限ループの動力伝達駆動部材２４２とスプロケット歯２４０ａ、２４０ｂを有する被動スプロケットリングギヤ２４０との間（図４）、またはピン４４０ａを有する駆動スプロケットリングギヤ４５６とカム位相器２２の開孔４４０ｂを有する被動壁部分２８ａとの間（図５）、またはスプラインもしくは歯３４０ａを有する駆動スプロケットリングギヤ３４２と位相器３２２のスプラインもしくは歯３４０ｂを有する被動壁部分２８ａとの間（図６〜８）などに配置され、相補的に成形された、作動的に係合する接触面を含むことができる。

自動車の内燃機関の少なくとも１つのポペットタイプの弁を動作させるための可変カムタイミングアセンブリ１０は、内側回転カムシャフト１２ａおよび外側回転カムシャフト１２ｂを含む同心カムシャフト１２に回転軸が連結されたロータ３６を囲むハウジング部分２８を有するカム位相器２２を含むことができる。ねじり駆動機構１４は、回転トルクを伝達するために、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つとの間に連結することができる。ねじり駆動機構１４は、カム位相器２２と同心カムシャフト１２との間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの互いに対する、および／またはカム位相器２２に対する垂直度および軸ずれの調整を可能にする。ねじり駆動機構１４は、横分割被動ギヤ１４０、横分割スプロケットリングギヤ２４０、横面スプラインギヤ３４０、およびピンおよびスロット連結駆動体４４０の１つから形成することができる。

カム位相器２２が同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａと外側カムシャフト１２ｂとの間に連結される、自動車の内燃機関用の可変カムタイミングアセンブリ１０を組み立てる方法は、回転トルクを伝達するために、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つとの間にねじり駆動機構１４を連結することを含むことができる。ねじり駆動機構１４は、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つとの間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの互いに対する、および／またはカム位相器２２に対する垂直度および軸ずれの調整を可能にすることができる。方法はまた、横分割被動ギヤ１４０、横分割スプロケットリングギヤ２４０、横面スプラインギヤ３４０、およびピンおよびスロット連結駆動体４４０の１つを内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの駆動部材と被動部分との間に組み入れることを含むことができる。

作業時、ねじり駆動機構１４は、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つと位相器２２との間に配置される。ねじり駆動機構１４は、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの互いに対する、および／またはカム位相器２２のロータ３６もしくはハウジング部分２８との連結における心ずれを吸収するが、この心ずれが修正されない場合、この心ずれにより、ロータ３６が、カム位相器２２のハウジング部分２８内で動かなくなることがある。ねじり駆動機構１４は、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つと、位相器２２のロータ３６またはハウジング部分２８との間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、内側カムシャフト１２ａ、外側カムシャフト１２ｂ、および位相器２２のアセンブリ間の垂直度および軸方向心ずれを調整する。ねじり駆動機構１４は、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの１つに対する位相器２２のロータ３６またはハウジング部分２８の範囲をもった垂直度と軸の再調整とを可能にし、一方で、ロータ３６と内側カムシャフト１２ａとの間、またはハウジング部分２８と外側カムシャフト１２ｂとの間で、いずれかの回転方向にトルクおよび回転動作を伝達する。同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの両方が回転駆動されるときに、位相器２２の作動に応じて、内側カムシャフト１２ａが外側カムシャフト１２ｂに対して自由に回転するのは変わらない。

ここで図９〜１３を参照すると、可変カムタイミング（ＶＣＴ）アセンブリ１０の一部が、内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂを有する同心カムシャフト１２を含んで示されている。主回転動作は、スプロケットリング５２から、外側カムシャフト１２ｂに作動的に連結された環状フランジ１６までのアセンブリを介して、同心カムシャフト１２に伝達することができる。副回転動作、または位相をずらす、内側カムシャフト１２ａと外側カムシャフト１２ｂとの間の相対回転動作は、カム位相器または他の機械式アクチュエータ２２によってもたらすことができる。カム位相器２２は、適切に機能するために、厳密な公差および心合わせを必要とする。同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａと外側カムシャフト１２ｂとの間の心ずれにより、カム位相器２２の適切な機能が妨げられるという問題が生じ得る。ねじり駆動機構１４は、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂ、ならびにカム位相器２２間の心ずれを補償する可撓性シャフト連結器４０を含むことができる。環状フランジ１６は、外側カムシャフト１２ｂに作動的に連結することができる。可撓性シャフト連結器４０は、可撓性シャフト連結器４０の本体４０ａに連結された１つの端部部分１８ａを有する、相補的な雄−雌型の非円形連結部１８によって、内側カムシャフト１２ａに連結することができる。機械式アクチュエータまたはカム位相器２２は、内側カムシャフト１２ａに作動的に連結することができる。可撓性シャフト連結器４０は、可撓性シャフト連結器４０の反対側から、可撓性シャフト連結器４０の本体４０ａに連結された１つの端部部分２４ａを有する、相補的な雄−雌型の非円形連結部２４によって、カム位相器２２のロータ３６に連結することができる。ロータ３６は、内側カムシャフト１２ａ上に押し込み、ピン３８で固定することができる。ロータ３６は、内側プレート３２と、ハウジング２８と、外側プレート３０との間に収容することができる。

自動車の内燃機関用の可変カムタイミングアセンブリ１０は、内側カムシャフト１２ａと外側カムシャフト１２ｂとの間の位相をずらす相対回転動作を行うために、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａと外側カムシャフト１２ｂとの間に連結されたカム位相器２２を有することができる。ねじり駆動機構１４は、回転トルクを伝達するために、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａとの間に連結された可撓性シャフト連結器４０を含むことができる。可撓性シャフト連結器４０は、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの少なくとも１つとの間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、垂直度および軸ずれの調整を可能にする可撓性本体４０ａを有することができる。

可撓性シャフト連結器４０は、トルク伝達ケーブルアセンブリとすることができる。可撓性シャフト連結器４０は、ほどけるのを防止するために互いに接合され、一方の端部で内側カムシャフト１２ａに連結され、他方の端部でカム位相器２２に連結された、らせん状に巻いた複数のストランド４０ｂを含むことができる。らせん状に巻いたストランドは、互いに溶接され、一方の端部で内側カムシャフト１２ａに連結され、反対側の端部でカム位相器２２に連結された金属ストランド４０ｂを含むことができる。非円形断面の端部部分１８ａ、２４ａを有する少なくとも１つの雄−雌型連結部１８、２４は、内側カムシャフト１２ａおよびカム位相器２２の１つに配置された、対応する相補的な雄−雌型取付具１８ｂ、２４ｂへの取り付けのために、可撓性シャフト連結器４０に設けることができる。可撓性シャフト連結器４０は、内側カムシャフト１２ａおよび／またはカム位相器２２に形成された、対応する相補的雄−雌型取付具１８ｂ、２４ｂの相補的な雌または雄の嵌合端部と係合するための雄または雌の嵌合端部部分１８ａ、２４ａを形成することができると認識されたい。可撓性シャフト連結器４０は、巻きケーブル、巻き鋼、巻きプラスチック、およびそれらの任意の組み合わせの少なくとも１つで構築することができる。少なくとも１つの雄−雌型連結部１８、２４は、可撓性シャフト連結器４０に対して回転不可能に連結することができる。可撓性シャフト連結器４０は、外側カムシャフト１２ｂ内に少なくとも部分的に収めることができる。

自動車の内燃機関の少なくとも１つのポペットタイプの弁を動作させるための可変カムタイミングアセンブリ１０は、内側回転カムシャフト１２ａおよび外側回転カムシャフト１２ｂを含む同心カムシャフト１２に回転軸が連結されたロータ３６を少なくとも部分的に囲むハウジング２８、３０、３２を有するカム位相器２２を含むことができる。ねじり駆動機構１４は、回転トルクを伝達するために、カム位相器２２のロータ３６と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａに連結可能な他方の端部との間に連結可能な一方の端部を有することができる細長い可撓性シャフト連結器４０を含むことができる。細長い可撓性シャフト連結器４０は、カム位相器２２と同心カムシャフト１２との間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、垂直度および軸ずれの調整を可能にする可撓性本体４０ａを有することができる。可撓性シャフト連結器４０は、トルク伝達ケーブルアセンブリから形成することができる。細長い可撓性シャフト連結器４０の少なくとも１つの端部は、ロータ３６および内側カムシャフト１２ａの少なくとも１つと駆動連結するための非円形の周縁部を有することができる。

カム位相器２２が同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａと外側カムシャフト１２ｂとの間に連結される、自動車の内燃機関用の可変カムタイミングアセンブリ１０を組み立てる方法は、ねじり駆動機構１４を連結することを含むことができ、ねじり駆動機構１４は、回転トルクを伝達するために、カム位相器２２と同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａとの間に可撓性シャフト連結器４０を含む。可撓性シャフト連結器４０は、カム位相器２２と、同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの少なくとも１つとの間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、垂直度および軸ずれの調整を可能にする可撓性本体４０ａを有することができる。方法はまた、可撓性シャフト連結器４０の少なくとも１つの端部を内側カムシャフト１２ａおよびカム位相器２２に取り付けるために、非円形断面の端部部分１８ａ、２４ａを有する、少なくとも１つの相補的な雄−雌型連結部１８、２４を形成することを含むことができる。雄−雌型連結部１８、２４は、一方の端部で内側カムシャフト１２ａおよび反対側の端部でカム位相器２２の少なくとも１つに可撓性シャフト連結器４０の１つの端部を取り付けるための、対応する相補的な雄−雌型取付具１８ｂ、２４ｂに対して、非円形断面の相補的雄−雌型連結部１８、２４の少なくとも１つの端部部分１８ａ、２４ａを連結することで組み立てることができる。可撓性シャフト連結器４０は、可撓性シャフト連結器４０を画定し、ストランド４０ｂがほどけるのを防止するように、らせん状に巻いたストランド４０ｂを互いに接合することで形成することができる。可撓性シャフト連結器４０の少なくとも１つの端部は、内側カムシャフト１２ａおよびカム位相器２２の少なくとも１つに連結することができる。

作業時、可撓性シャフト連結器４０は、内側カムシャフト１２ａと位相器２２のロータ３６との間に配置される。可撓性シャフト連結器４０は、ロータ３６との連結における内側カムシャフト１２ａの心ずれを吸収するが、この心ずれが修正されない場合、この心ずれにより、ロータ３６が、カム位相器２２のハウジング２８、３０、３２内で動かなくなることがある。可撓性シャフト連結器４０は、内側カムシャフト１２ａとロータ３６との間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、位相器２２のロータ３６が垂直度および軸ずれを調整するためである。可撓性シャフト連結器４０は、内側カムシャフト１２ａに対するロータ３６の範囲をもった垂直度と軸の再調整とを可能にし、一方で、ロータ３６と内側カムシャフト１２ａとの間で、いずれかの回転方向にトルクおよび回転動作を伝達する。同心カムシャフト１２の内側カムシャフト１２ａおよび外側カムシャフト１２ｂの両方が、スプロケットリング５２および環状フランジ１６のアセンブリにより回転駆動されるときに、位相器２２の作動に応じて、内側カムシャフト１２ａが外側カムシャフト１２ｂに対して自由に回転するのは変わらない。

本発明が、現時点で最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものに関連して説明されたが、当然ながら、本発明は、開示した実施形態に限定されるのではなく、逆に、添付の請求項の趣旨および範囲内に包含される様々な修正形態および均等の装置を含むことを意図され、請求項の範囲は、法の下で許される限り、そのような修正形態および均等構造のすべてを包含するように最も広い解釈を付与されるべきである。

Claims (4)

1. 同心カムシャフト（１２）の内側カムシャフト（１２ａ）と外側カムシャフト（１２ｂ）との間に連結されたカム位相器（２２）を有する、自動車の内燃機関用の可変カムタイミングアセンブリ（１０）において、
   前記同心カムシャフト（１２）の前記内側カムシャフト（１２ａ）と前記外側カムシャフト（１２ｂ）との間で回転トルクを伝達するために、前記同心カムシャフト（１２）の前記内側カムシャフト（１２ａ）と前記外側カムシャフト（１２ｂ）との間に連結されたねじり駆動機構（１４）を有し、
   前記ねじり駆動機構（１４）は、前記カム位相器（２２）のハウジング部分（２８）に連結された複数の被動歯（１４ａ）を有し、
   前記ねじり駆動機構（１４）は、前記カム位相器（２２）と、前記同心カムシャフト（１２）の前記内側カムシャフト（１２ａ）および前記外側カムシャフト（１２ｂ）の少なくとも１つとの間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、垂直度および軸ずれを吸収し、
   前記ねじり駆動機構（１４）の前記複数の被動歯（１４ａ）は、回転軸を有するとともに、前記カム位相器（２２）の前記ハウジング部分（２８）に連結された第１の被動歯部分（１４０ａ）と、前記外側カムシャフト（１２ｂ）に連結された第２の被動歯部分（１４０ｂ）とに横に分割された、被動ギヤ（１４０）を含む、
   可変カムタイミングアセンブリ（１０）。
2. 前記被動ギヤ（１４０）の第１の被動歯部分（１４０ａ）および第２の被動歯部分（１４０ｂ）の両方と駆動係合した単一の共通駆動ギヤ（１４２）をさらに含む、請求項１に記載の可変カムタイミングアセンブリ（１０）。
3. 同心カムシャフト（１２）の内側カムシャフト（１２ａ）と外側カムシャフト（１２ｂ）との間に連結されたカム位相器（２２）を有する、自動車の内燃機関用の可変カムタイミングアセンブリ（１０）において、
   前記同心カムシャフト（１２）の前記内側カムシャフト（１２ａ）と前記外側カムシャフト（１２ｂ）との間で回転トルクを伝達するために、前記同心カムシャフト（１２）の前記内側カムシャフト（１２ａ）と前記外側カムシャフト（１２ｂ）との間に連結されたねじり駆動機構（１４）を有し、
   前記ねじり駆動機構（１４）は、前記カム位相器（２２）のハウジング部分（２８）に連結された複数の被動歯（１４ａ）を有し、
   前記ねじり駆動機構（１４）は、前記カム位相器（２２）と、前記同心カムシャフト（１２）の前記内側カムシャフト（１２ａ）および前記外側カムシャフト（１２ｂ）の少なくとも１つとの間の、ねじり方向に剛性の連結を維持しながら、垂直度および軸ずれを吸収し、
   前記ねじり駆動機構（１４）の前記複数の被動歯（１４ａ）は、回転軸を有するとともに、前記カム位相器（２２）の前記ハウジング部分（２８）に連結された第１の被動歯部分（２４０ａ）と、前記外側カムシャフト（１２ｂ）に連結された第２の被動歯部分（２４０ｂ）とに横に分割された、被動スプロケットリングギヤ（２４０）を含む、
   可変カムタイミングアセンブリ（１０）。
4. 前記被動スプロケットリングギヤ（２４０）の両方の被動歯部分（２４０ａ、２４０ｂ）と駆動係合した共通の無限ループ可撓性駆動部材（２４２）をさらに含む、請求項３に記載の可変カムタイミングアセンブリ（１０）。

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