(57)【要約】      （修正有）【課題】位相変更の範囲が拡大出来、構造が簡素化されコストが大幅に削減される機械式カム整相システムを提供する。【解決手段】機械式カム整相が、ステータ１０２、クレードルロータ１０４、第１の係止機構１０６、ケージ、及びクレードルロータ１０４に回転可能に連結され係止状態と整相状態の間で選択的に移動可能な第２の係止機構を備える。係止状態では、クレードルロータ１０４がケージ１０２に対して回転し、係止特徴部を係止できるように、クレードルロータ１０４とケージ１０２の間に隙間が提供される。整相状態では、クレードルロータ１０４とケージ１０２間の隙間が減少して、クレードルロータ１０４とケージ１０２間の少なくとも１つの方向の回転連結が確保され、これにより、クレードルロータ１０４に対して係止特徴部が移動し、クレードルロータ１０４がステータ１０２に対して回転可能となる。【選択図】図１Ａ
2020097934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトとカムシャフトを備えた内燃機関用の機械式カム整相システムであって、
前記クランクシャフトに回転可能に連結され第１の合せ面を含むステータと、
前記カムシャフトに回転可能に連結され第２の合せ面を含むクレードルロータと、
第１の係止特徴部及び第２の係止特徴部を含む第１の係止機構と、
ケージと、
前記クレードルロータに一緒に回転するために回転可能に連結され、係止状態と整相状態との間で選択的に移動可能な第２の係止機構と、を備え、
前記係止状態で、前記クレードルロータと前記ケージとの間に隙間が設けられ、前記クレードルロータが前記ケージに相対回転し、前記第１の合せ面と前記第２の合せ面の間の圧縮によって前記第１の係止特徴部又は前記第２の係止特徴部を係止し、
前記整相状態で、前記クレードルロータと前記ケージの間の前記隙間が減少して前記クレードルロータと前記ケージとの間の回転連結が少なくとも１つの方向に確定され、
前記第２の係止機構は、加えられる入力変位に応じて前記係止状態と前記整相状態との間で移行するように構成され、
前記整相状態において、前記クレードルロータと前記ケージとの間に前記回転連結が、前記第１の係止特徴部又は前記第２の係止特徴部を前記クレードルロータに対して変位させ前記クレードルロータを前記ステータに対して回転させるように構成される、
機械式カム整相システム。
【請求項２】
前記第２の係止機構に連結され、入力変位を加えて前記第２の係止機構を前記係止状態と前記整相状態との間で移行させるアクチュエータをさらに備える、請求項１に記載の機械式カム整相システム。
【請求項３】
前記クレードルロータが無負荷にされ前記第２の係止機構が係止状態にあるとき、前記ケージが前記第１の係止特徴部及び前記第２の係止特徴部と係合することで、前記第１の合せ面及び前記第２の合せ面の少なくとも一方が係合から外れるように前記第１の係止特徴部及び第２の係止特徴部を付勢する、請求項１に記載の機械式カム整相システム。
【請求項４】
前記クレードルロータが第１の方向の外力によって負荷され前記第２の係止機構が係止状態にあるとき、前記クレードルロータと前記ケージとの間の前記隙間によって前記クレードルロータが、第１の方向に回転し第１の係止特徴部を第１の合せ面と第２の合せ面との間に圧縮する、請求項３に記載の機械式カム整相システム。
【請求項５】
前記クレードルロータが外力によって負荷を受け前記第２の係止機構が整相状態にあるとき、前記ケージは、前記第１の係止特徴部又は前記第２の係止特徴部の少なくとも一方と係合し第１の係止特徴部と第２の係止特徴部の少なくとも一方をクレードルロータに対して変位させる、請求項１に記載の機械式カム整相システム。
【請求項６】
前記第２の係止機構が、
前記ケージに１つ又は複数のコンプライアンス部材を介して回転可能に連結されると共に、その一部に沿って軸方向に延び係止領域及び該係止領域から軸方向に分離された１つ又は複数の整相領域を画定するスロットを有する、スロットチューブと、
前記スロットチューブ内にスライド可能に収容されたプランジャと、
前記スロットチューブ内の前記プランジャ及び前記スロットを貫通し前記クレードルロータにともに回転するように回転可能に連結されたピンと、
前記プランジャを選択的に変位させることで前記スロットチューブの前記スロットに沿ってピンを変位させるように構成されたソレノイドと、を備えている、
請求項１に記載の機械式カム整相システム。
【請求項７】
前記第２の係止機構は、前記ピンが前記係止領域にあるとき係止状態にあり、前記ピンが前記ソレノイドによって前記１つ又は複数の整相領域の１つに変位するとき前記係止状態から前記整相状態に移行する、請求項６に記載の機械式カム整相システム。
【請求項８】
前記１つ又は複数のコンプライアンス部材はそれぞれ、前記ケージと前記スロットチューブとの間に連結されたばねの形態である、請求項６に記載の機械式カム整相システム。
【請求項９】
前記１つ又は複数のコンプライアンス部材は、前記整相状態で前記クレードルロータと前記ケージとの間の所定量の相対回転が可能になるように構成される、請求項８に記載の機械式カム整相システム。
【請求項１０】
クランクシャフト及びカムシャフトを有する内燃機関用の機械式カム整相システムであって、
前記クランクシャフトに回転可能に連結されたステータと、
前記カムシャフトに回転可能に連結されたクレードルロータと、
第１の係止特徴部及び第２の係止特徴部を含む係止アセンブリと、
ケージと、
作動アセンブリと、を備え、
前記作動アセンブリが、
１つ又は複数のコンプライアンス部材を介してケージに回転可能に連結されると共に、その一部に沿って軸方向に延び係止領域及び該係止領域から軸方向に分離された１つ又は複数の整相領域を画定するスロットを有する、スロットチューブと、
前記スロットチューブ内にスライド可能に収容されプランジャと、
前記スロットチューブ内の前記プランジャ及び前記スロットを貫通し前記クレードルロータにともに回転するように回転可能に連結されたピンと、
前記プランジャを選択的に変位させることで前記スロットチューブの前記スロットに沿ってピンを変位させるように構成されたソレノイドと、を備え、
前記ソレノイドは、前記ピンを係止領域から１つ又は複数の整相領域の１つに選択的に変位させ、前記ステータと前記クレードルロータの間の回転関係を相対回転が禁止された係止状態から所望の方向の相対回転が有効になっている係止解除状態へ移行させる、
機械式カム整相システム。
【請求項１１】
前記クレードルロータが、径方向で内側に凹みそれに沿って軸方向に延びる少なくとも１つのピンスロットを含み、前記ピンの端部が、前記ピンスロット内に受容されて前記ピンを前記クレードルロータに回転可能に連結する、請求項１０に記載の機械式カム整相システム。
【請求項１２】
前記ピンが前記係止領域にあるとき、前記ピンと前記スロットとの間の隙間により、前記クレードルロータが前記ケージに対して回転し、前記第１の係止特徴部又は前記第２の係止特徴部を前記ステータと前記クレードルロータとの間の圧縮によって係止する、請求項１０に記載の機械式カム整相システム。
【請求項１３】
前記クレードルロータが無負荷にされ前記ピンが前記係止領域にあるとき、前記ケージが前記第１の係止特徴部及び前記第２の係止特徴部に係合して、前記第１の係止特徴部及び前記第２の係止特徴部を付勢して前記クレードルロータと前記ステータの少なくとも１つとの係合を解除する、請求項１２に記載の機械式カム整相システム。
【請求項１４】
前記ピンを前記係止領域から前記１つ又は複数の整相領域の１つに変位させることにより、前記スロットの一方の側面と前記ピンとの間の隙間が減少し前記クレードルロータと前記ケージとの間の少なくとも一方向の回転連結を確実にする、請求項１０に記載の機械式カム整相システム。
【請求項１５】
前記クレードルロータと前記ケージとの間の前記回転連結によって、前記ケージが前記第１の係止特徴部及び前記第２の係止特徴部の少なくとも一方と係合し、前記第１の係止特徴部及び前記第２の係止特徴部の少なくとも一方がクレードルロータに対して変位する、請求項１４に記載の機械式カム整相システム。
【請求項１６】
前記１つ又は複数のコンプライアンス部材は、前記ピンが前記１つ又は複数の整相領域の１つに変位したときの前記クレードルロータと前記ケージとの間の所定量の相対回転を可能にするように構成される、請求項１５に記載の機械式カム整相システム。
【請求項１７】
前記１つ又は複数のコンプライアンス部材によって提供される前記クレードルロータと前記ケージとの間の所定量の相対回転により、前記第１の係止特徴部及び前記第２の係止特徴部の少なくとも一方が前記クレードルロータに対して変位した後に、第１の係止特徴部及び第２の係止特徴部の少なくとも一方が前記クレードルロータと前記ステータとの間の圧縮により係止する、請求項１６に記載の機械式カム整相システム。
【請求項１８】
前記１つ又は複数のコンプライアンス部材がそれぞれ、前記ケージと前記スロットチューブとの間に連結されたばねの形態である、請求項１０に記載の機械式カム整相システム。
【請求項１９】
カムシャフトがクレードルロータに連結されて一緒に回転しクランクシャフトがステータに連結されて一緒に回転する、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を調整する方法であって、
ケージと係合して係止アセンブリに所定の干渉を提供し、前記クレードルロータが無負荷状態にあるときに該所定の干渉によって前記係止アセンブリを前記ステータと前記クレードルロータの少なくとも一方との係合から外し、
ソレノイドを所望の位置に作動させ、
前記ソレノイドを前記所望の位置に作動させるのに応じて、前記ケージを前記係止アセンブリとの係合状態に維持するのに前記クレードルロータと前記ケージの間に力を加え、前記係止アセンブリを前記クレードルロータに対して一方向に付勢し、
前記係止アセンブリの前記クレードルロータに対する付勢により、前記クレードルロータと前記ステータの間の前記回転関係を一方向に調整する、
回転関係を調整する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願への相互参照］
本出願は、２０１８年１２月７日に出願され「Mechanical Cam Phasing Systems and Methods」と題された米国仮特許出願第６２／７７６,９２４号に基づいており、優先権を主張し参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
［連邦政府による資金提供を受けた研究に関する声明］
該当なし
【背景技術】
【０００３】
従来の２方向クラッチは、被駆動部材と、被駆動部材に又は被駆動部材に対して双方向に変位することができる駆動部材と、を含むことができる。いくつかの用途では、２方向クラッチは、被駆動部材と駆動部材が同時に動くモードと駆動部材が被駆動部材に対して動くことができるモードとの間で選択的に移行することができる。
【発明の概要】
【０００４】
いくつかの態様では、本開示は、クランクシャフト及びカムシャフトを有する内燃機関用の機械式カム整相システムを提供する。機械式カム整相システムが、クランクシャフトに回転可能に連結され第１の合せ面を含むステータと、カムシャフトに回転可能に連結され第２の合せ面を含むクレードルロータと、第１の係止特徴部及び第２の係止特徴部を含む第１の係止機構と、ケージとを備える。機械式カム整相システムが、前記クレードルロータに回転可能に連結され一緒に回転し係止状態と整相状態との間で選択的に移動可能な第２の係止機構をさらに備える。係止状態では、クレードルロータとケージとの間に隙間が設けられて、クレードルロータが、ケージに相対回転し、第１の合せ面と第２の合せ面の間の圧縮によって第１の係止特徴部又は第２の係止特徴部を係止する。整相状態では、クレードルロータとケージの間の隙間が減少してクレードルロータとケージとの間の回転連結を少なくとも１つの方向に確定する。第２の係止機構は、これに加えられる入力変位に応じて前記係止状態と前記整相状態との間で移行させるように構成される。整相状態のクレードルロータとケージとの間の回転連結が、第１の係止特徴部又は第２の係止特徴部をクレードルロータに対して変位させ且つクレードルロータがステータに対して回転できるように構成される。
【０００５】
いくつかの態様では、本開示は、クランクシャフト及びカムシャフトを有する内燃機関用の機械式カム整相システムを提供する。機械式カム整相システムは、クランクシャフトに回転可能に連結されたステータと、カムシャフトに回転可能に連結されたクレードルロータと、第１の係止特徴部及び第２の係止特徴部を含む係止アセンブリと、ケージと、作動アセンブリと、を備える。作動アセンブリが、１つ又は複数のコンプライアンス部材を介してケージに回転可能に連結されその一部に沿って軸方向に延びるスロットを有するスロットチューブを有する。スロットが係止領域及び係止領域から軸方向に分離された１つ又は複数の整相領域を画定する。作動アセンブリが、スロットチューブ内にスライド可能に収容されプランジャと、スロットチューブ内のプランジャ及びスロットを通って伸びクレードルロータにともに回転するように回転可能に連結されたピンと、プランジャを選択的に変位させ、それによりスロットチューブのスロットに沿ってピンを変位させるように構成されたソレノイドと、を備える。ソレノイドが、ピンを係止領域から１つ又は複数の整相領域の１つに選択的に移動させ、今度はステータとクレードルロータの間の回転関係を相対回転が禁止された係止状態から所望の方向の相対回転が有効になっている係止解除状態へ移行する。
【０００６】
いくつかの態様では、本開示は、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を調整する方法を提供する。カムシャフトがクレードルロータに連結されて一緒に回転し、クランクシャフトはステータに連結されて一緒に回転する。方法が、ケージと係合して係止アセンブリに所定の干渉を提供する。所定の干渉によって、クレードルロータが無負荷状態にあるときに係止アセンブリをステータとクレードルロータの少なくとも一方との係合から外す。方法がさらに、ソレノイドを所望の位置に作動させ、ソレノイドを所望の位置に作動させるのに応じて、クレードルロータとケージの間に力を加えて、ケージを係止アセンブリとの係合状態に維持し、クレードルロータに対して係止アセンブリを一方向に付勢し、クレードルロータに対する係止アセンブリの付勢により、クレードルロータとステータの間の回転関係が一方向に調整される。
【０００７】
開示の前述した及びその他の側面と利点は、以下の説明から明らかになりる。説明において、その一部を形成する添付図面を参照し、説明のために開示の好ましい構成を示す。ただし、このような構成は開示の全範囲を必ずしも示すものではなく、開示の範囲を解釈するために特許請求の範囲及び明細書に言及する。
【０００８】
以下の詳細な説明を考慮すると、本発明はよりよく理解され、上記のもの以外の特徴、態様及び利点が明らかになるであろう。そのような詳細な説明は、以下の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本開示の一態様による、係止機構に所定の干渉が適用され係止機構が無負荷状態にある２方向クラッチの概略図である。
【図１Ｂ】第１の方向に外力が加えられ係止機構の第１の係止特徴部材が圧縮状態にある、図１Ａの２方向クラッチの概略図である。
【図１Ｃ】図１Ｂの２方向クラッチの概略図であり、第１の方向の外力が除去され係止機構が無負荷状態にある。
【図１Ｄ】外力が第２の方向に加えられ係止機構の第２の部材が圧縮状態にある、図１Ａの２方向クラッチの概略図である。
【図２Ａ】本開示の一態様による、第１の係止機構及び第２の係止機構を含む２方向クラッチの概略図である。
【図２Ｂ】外力が第１の方向に加えられ第２の係止機構が係合状態にある、図２Ａの２方向クラッチの概略図である。
【図２Ｃ】外力が除去されて第２の方向に移行した図２Ｂの２方向クラッチの概略図である。
【図３】本開示の一態様による機械式カム整相システムの上面、正面、右側の等角図である。
【図４】図３の機械式カム整相システムの側面断面図である。
【図５】エンドプレートが取り外された図３の機械式カム整相システムの正面図である。
【図６】図３の機械式カム整相システムの正面断面図である。
【図７】図３の機械式カム整相システムのクレードルロータの上面、正面、右側の等角図である。
【図８】図３の機械式カム整相システムのスロットチューブ、プランジャ、及びピンの上面、正面、右側の等角図である。
【図９】図８のスロットチューブ、プランジャ、及びピンの側面図である。
【図１０】本開示の別の態様による、図３のカム整相システムのスロットチューブ、プランジャ、及びピンの側面図である。
【図１１】図１０のスロットチューブ及びピンの一部の拡大図である。
【図１２】図３のカム整相システム内の軸方向に移動する構成要素の概略図である。
【図１３】コンプライアンス機構を備えた図３のカム整相システムの回転移動構成要素の概略図である。
【図１４】コンプライアンス機構を備えた図１１のスロットチューブに連結されたケージの上面、正面、右側の等角図である。
【図１５Ａ】無負荷状態の図１３のカム整相システムの係止アセンブリの拡大図である。
【図１５Ｂ】無負荷状態の図１１のスロットチューブ及びピンの部分の拡大図である。
【図１６Ａ】第１の方向に外力が加えられた負荷状態の図１３のカム整相システムの係止アセンブリの拡大図である。
【図１６Ｂ】第１の方向に外力が加えられた図１１のスロットチューブ及びピンの部分の拡大図である。
【図１７Ａ】第２の方向に外力が加えられた負荷状態にある図１３のカム整相システムの係止アセンブリの拡大図である。
【図１７Ｂ】第２の方向に外力が加えられた図１１のスロットチューブ及びピンの部分の拡大図である。
【図１８Ａ】第２の方向に外力が加えられた負荷状態にある図１３のカム整相システムの係止アセンブリの拡大図である。
【図１８Ｂ】第２の方向に外力が加えられ、ピンに力が加えられた、図１１のスロットチューブ及びピンの部分の拡大図である。
【図１９Ａ】第１の方向に外力が加えられた負荷状態の図１３のカム整相システムの係止アセンブリの拡大図である。
【図１９Ｂ】第１の方向に外力が加えられ、ピンを変位させる力を伴う、図１１のスロットチューブ及びピンの部分の拡大図である。
【図２０Ａ】無負荷状態の図１３のカム整相システムの係止アセンブリの拡大図である。
【図２０Ｂ】無負荷状態のピンが変位した、図１１のスロットチューブの一部及びピン拡大図である。
【図２１Ａ】第２の方向に外力が加えられた負荷状態の図１３のカム整相システムの係止アセンブリの拡大図である。
【図２１Ｂ】第２の方向に外力が加えられピンが変位した、図１１のスロットチューブ及びピンの部分の拡大図である。
【図２２Ａ】第１の方向に外力が加えられた負荷状態の図１３のカム整相システムの係止アセンブリの拡大図である。
【図２２Ｂ】第１の方向に外力が加えられピンが変位した、図１１のスロットチューブ及びピンの部分の拡大図である。
【図２３】本開示の一態様による、内部ソレノイドを含む機械式カム整相システムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書における用語「軸方向」及びその変形の使用は、特定のコンポーネント又はシステムの対称軸、中心軸、又は細長い方向に概ね沿って延びる方向を指す。例えば、コンポーネントの軸方向に延びる特徴は、そのコンポーネントの対称軸又は細長い方向に平行な方向にほぼ沿って延びる特徴であり得る。同様に、本明細書における用語「径方向」及びその変形の使用は対応する軸方向にほぼ垂直な方向を指す。例えば、構成要素の径方向に延びる構造は、一般に、その構成要素の長手軸又は中心軸に垂直な方向に沿って少なくとも部分的に延びてもよい。本明細書における用語「円周方向」及びその変形の使用は、一般に物体の円周又は周辺、対称軸の周り、中心軸の周り、又は特定のコンポーネント又はシステムの細長い方向の周りに延びる方向を指す。
【００１１】
図１Ａ〜図１Ｄは、本開示による２方向クラッチ１００（例えば、機械式カム整相システム１００）を示している。２方向クラッチ１００は、ステータ１０２、クレードルロータ１０４、係止機構１０６、及びケージ１０８を含み得る。いくつかの非限定的な例では、ステータ１０２は、エネルギを入力するように構成されたデバイスに連結され得る。これにより、ステータ１０２は装置と共に移動する。例えば、ステータ１０２は、モータ（例えば、電気モータ、内燃機関など）のクランクシャフトに連結されて、それとともに回転することができる。クレードルロータ１０４は、デバイスにも連結されると共にステータ１０２によって駆動される別のコンポーネント（例えば、カムシャフト）に連結されてもよいが、ステータ１０２と一緒に又はステータ１０２に相対して移動できてもよい。
【００１２】
一般に、係止機構１０６は、ステータ１０２とクレードルロータ１０４との間に配置され得る。係止機構１０６は、ステータ１０２とクレードルロータ１０４との間の相対運動を選択的に可能にするように構成され得る。例えば、係止機構１０６は、係止位置と係止解除位置との間で移動可能であってもよい。係止解除位置では、係止機構１０６により、クレードルロータ１０４をステータ１０２に対して所望の方向に変位させることができる。係止状態では、係止機構１０６によって、ステータ１０２とクレードルロータ１０４との間の少なくとも一方向の相対運動が禁止され得る。
【００１３】
例示された非限定的な例では、ステータ１０２は、係止機構１０６に隣接して配置された第１の合せ面１１０を含み得る。クレードルロータ１０４は、係止機構１０６に隣接して配置された第２の合せ面１１２を含み得る。図示された非限定的な例では、係止機構１０６は、第１の合せ面１１０と第２の合せ面１１２との間に配置され得る。係止機構１０６は、付勢要素１１８によって互いに離れて付勢される第１の係止特徴部１１４及び第２の係止特徴部１１６を含む。いくつかの非限定的な例では、第１及び第２の係止特徴部１１４及び１１６は、ベアリングの形態であってもよい。いくつかの非限定的な例では、第１及び第２の係止特徴部１１４及び１１６は、ローラベアリングの形態であってもよい。いくつかの非限定的な例では、第１及び第２の係止特徴部１１４及び１１６は、第１の合せ面１１０と第２の合せ面１１２との間の空洞（例えば、楔）に適合するように構成される任意の形態を取り得る。
【００１４】
動作中、クレードルロータ１０４は、係止機構１０６に荷重を加える外力を受けることがある。例えば、クレードルロータ１０４が連結される装置の構成要素はクレードルロータ１０４に外力を加えることができる。いくつかの非限定的な例では、外力は複数の方向に発生する場合がある。いくつかの非限定的な例では、クレードルロータ１０４に加えられる外力は、第１の方向と第２の方向との間で周期的に変化してもよい。
【００１５】
一部の非限定的な例では、クレードルロータ１０４に外力が加えられると、係止機構１０６に加えられる対応する荷重は、方向に応じてステータ１０２とクレードルロータ１０４との間の第１の係止特徴部１１４又は第２の係止特徴部１１６のいずれかを圧縮できる。係止機構１０６に加えられるこの圧縮は、第１の係止特徴部１１４又は第２の係止特徴部１１６のいずれかが係止位置と係止解除位置との間で移行することを実質的に防止し得る。即ち、係止機構１０６のステータ１０２とクレードルロータ１０４との間の圧縮は、係止機構１０６を外力の方向に対応する方向に効果的に「係止」し、この方向のクレードルロータ１０４及びステータ１０２間の相対回転を実質的に阻止し得る。従って、特定の動作条件では、クレードルロータ１０４に加えられる外力によって、係止機構１０６は、クレードルロータ１０４が外力に対応する方向にステータ１０２に対して回転するのが防止される負荷状態になる。
【００１６】
一般に、ケージ１０８は、負荷状態での望ましくない「係止」に対抗する係止機構１０６に適用される所定の干渉を提供し、最小限の入力強さでステータ１０２とクレードルロータ１０４との間の相対回転を可能にする。いくつかの非限定的な例では、ケージ１０８は、係止機構１０６と所定の干渉を提供するように係止機構１０６と係合して配置されてもよい。例えば、ケージ１０８は、係止機構１０６が無負荷状態にあるとき（即ち、外力がクレードルロータ１０４に加えられないとき）、係止機構１０６上で所定の干渉を提供するように設計されてもよい。いくつかの非限定的な例では、ケージ１０８によって提供される所定の干渉によって、係止機構１０６がステータ１０２及びクレードルロータ１０４の少なくとも一方から遠ざかりそれらの間にギャップが存在してもよい。いくつかの非限定的な例では、ケージ１０８によって提供される所定の干渉によって係止機構１０６がステータ１０２及びクレードルロータ１０４の両方から離して変位されてその間にギャップが存在してもよい。
【００１７】
いくつかの非限定的な例では、２方向クラッチ１００が回転する２方向クラッチ用途に適用され得る。例えば、２方向クラッチ１００は、機械式カム整相用途に適用されてもよく、ステータ１０２は内燃機関のクランクシャフトに回転可能に連結され、クレードルロータ１０４は内燃機関のカムシャフトに回転可能に連結されてもよい。
【００１８】
機械式カム整相用途における２方向クラッチ１００の動作の１つの非限定的な例が、図１Ａ〜図１Ｄを参照して説明される。一般に、動作中、外力がクレードルロータ１０４に加えられ得る。例えば、クレードルロータ１０４は、カムシャフトに作用する吸気弁及び排気弁から生じるカムトルクパルスを受け得る。クレードルロータ１０４に作用するカムトルクパルスは内燃機関の作動中に方向及び大きさが（例えば、周期的に）変化し得る。
【００１９】
図１Ａは、係止機構１０６が無負荷状態にある２方向クラッチ１００を示している。即ち、クレードルロータ１０４に加えられる外力（例えば、カムトルクパルス）がない。係止機構１０６が無負荷状態にあるとき、ケージ１０８は、所定の干渉がそれに加えられるように係止機構１０６と係合するように設計される。例えば、ケージ１０８は、第１の係止特徴部１１４及び第２の係止特徴部１１６を第１の合せ面１１０及び第２の合せ面１１２の少なくとも一方から遠ざけることができる。このように、例えば、第１の係止特徴部１１４と第２の係止特徴部１１６の両方がケージ１０８によって変位され得なくてもよい（即ち「係止」されない）。いくつかの非限定的な例において、所定の干渉は、第１の係止特徴部１１４、第２の係止特徴部１１６、及び第１の合せ面１１０及び第２の合せ面１１２の少なくとも一方との間にギャップを提供し得る。いくつかの非限定的な例では、所定の干渉は、第１の係止特徴部１１４及び第２の係止特徴部１１６と第１の合せ面１１０及び第２の合せ面１１２の両方との間にギャップを提供し得る。いずれの場合でも、ケージ１０８によって提供される所定の干渉は、第１の係止特徴部１１４及び第２の係止特徴部１１６のそれぞれが、本明細書で説明するようにカムトルクサイクルの半分のそれぞれの間、係止解除されたままであることを保証し得る。
【００２０】
動作中、図１Ｂに示されるように、外力が第１の方向でクレードルロータ１０４に加えられ得る。図示された非限定的な例では、外力は、クレードルロータ１０４に時計回り方向に作用するトルクパルスであってもよい。外力がクレードルロータ１０４に第１の方向に加えられると、圧縮力Ｆは第１の係止特徴部１１４に荷重を加えることができる。例えば、圧縮力Ｆは、第１の係止特徴部１１４と第１の合せ面１１０及び第２の合せ面１１２の両方との間の接触から生じ得る。クレードルロータ１０４への外力の結果として第１の係止特徴部１１４に加えられる圧縮力は、第１の係止特徴部１１４を「係止」することができる。即ち、この負荷状態で、第１の係止特徴部１１４は、クレードルロータ１０４のステータ１０２に対する第１の方向への回転を防止することができる。しかし、第２の係止特徴部１１６は、ケージ１０８によって支持され、それによって提供される所定の干渉は第２の係止特徴部１１６と第１の合せ面１１０及び第２の合せ面１１２の少なくとも一方との隙間又はギャップを維持することができる。従って、所定の干渉は、第２の係止特徴部１１６を「係止解除」で維持することができ、それは第１及び第２の合せ面１１０及び１１２の間で圧縮されず、ステータ１０２とクレードルロータ１０４との間の第２の方向の相対回転を最小入力強さで達成できる。
【００２１】
図１Ｃは、クレードルロータ１０４に第１の方向に加えられた外力が無くなった後の２方向クラッチ１００を示している。第１の方向の外力が除去されると、第１の係止特徴部１１４に対する圧縮力を除去することができ、係止機構１０６は、ケージ１０８によって提供される所定の干渉を介して無負荷状態に戻ることができる。
【００２２】
動作中、第１の方向の外力が無くなると、クレードルロータ１０４に加えられた外力は、図１Ｄに示されるように第２の方向に移行し得る。いくつかの非限定的な例では、第２の方向の外力は、第１の方向の外力とは異なる時間に発生する場合がある（図１Ｂ）。いくつかの非限定的な例では、クレードルロータ１０４に加えられる外力は、大きさと方向が周期的であってもよい。図示された非限定的な例では、外力は、反時計回り方向にクレードルロータ１０４に作用するトルクパルスであってもよい。外力がクレードルロータ１０４に第２の方向に加えられると、圧縮力Ｆが第２の係止特徴部１１６に荷重を加える場合がある。例えば、圧縮力Ｆは、第２の係止特徴部１１６と第１の合せ面１１０及び第２の合せ面１１２の両方の間の接触から生じ得る。クレードルロータ１０４にかかる外力の結果として、第２の係止特徴部１１６に加えられる圧縮力によって、第２の係止特徴部１１６が係止する。即ち、この負荷状態では、第２の係止特徴部１１６は、クレードルロータ１０４のステータ１０２に対する第２の方向への回転を防止することができる。しかし、第１の係止特徴部１１４は、ケージ１０８によって支持され、それによって提供される所定の干渉により、第１の係止特徴部１１４と第１の合せ面１１０及び第２の合せ面１１２の少なくとも一方との間に隙間又はギャップを維持することができる。所定の干渉は、第１および第２の合せ面１１０および１１２の間で圧縮されない「係止解除」状態で第１の係止特徴部１１４を維持することができ、相対回転が、ステータ１０２とクレードルロータ１０４との間の第１の方向に最小限の入力強さで達成できる。
【００２３】
図１Ａ〜図１Ｄに示されるように、ケージ１０８によって係止機構１０６上に提供される所定の干渉は、第１の係止特徴部１１４及び第２の係止特徴部１１６のそれぞれを「係止解除」、又は例えば外力サイクルの少なくとも半分の間、変位可能に維持し得る。加えて、所定の干渉により、ステータ１０２とクレードルロータ１０４との間の相対的な回転が最小の入力強さで達成され得る。
【００２４】
図２Ａ〜図２Ｃは、本開示による２方向クラッチ２００（例えば、機械式カム整相システム２００）を示している。２方向クラッチ１００と同様に、２方向クラッチ２００は、ステータ１０２、クレードルロータ１０４、係止機構１０６、及びケージ１０８を含み得る。しかしながら、２方向クラッチ２００は、第２の係止機構２０２を含み得、それによって、２方向クラッチが本明細書に記載の干渉概念を活用してステータ１０２とクレードルロータ１０４との間の所望の方向の相対回転を選択的に可能にする。即ち、係止機構１０６は第１の係止機構１０６であり得、第２の係止機構２０２はクレードルロータ１０４及びケージ１０８に相互作用して、第１の係止特徴部１１４及び第２の係止特徴部１１６の所望の１つを選択的に係止解除して、ステータ１０２とクレードルロータ１０４との間の所望の方向への相対回転を可能にする。
【００２５】
一般に、ケージ１０８によって第１の係止機構１０６に与えられる所定の干渉により、第１の係止機構１０６が係止する（即ちステータ１０２とクレードルロータ１０４との間の相対回転が防止される）のにクレードルロータ１０４とケージ１０８との間の所定の量の相対運動が必要とされる場合がある。例えば、ケージ１０８が第１の合せ面１１０及び第２の合せ面１１２の少なくとも一方から第１の係止特徴部１１４を保持する状態で、クレードルロータ１０４はケージ１０８に対して少なくとも所定の量だけ移動して、第１の係止特徴部１１４が確実に荷重されて第１の合せ面１１０及び第２の合せ面１１２間に圧縮されなければならない。しかしながら、クレードルロータ１０４とケージ１０８との間のこの相対的な動きが第２の係止２０２を介して所望の方向に阻害されると、第１の係止機構１０６は所望の方向での係止が防止されて（即ち、第１の係止特徴部１１４及び第２の係止特徴部１１６の選択的な１つが係止解除されたままである）、それによりケージ１０８及びクレードルロータ１０４がステータ１０２に対して所望の方向に強制的に回転する。
【００２６】
この機能を達成するために、第２の係止機構２０２は、クレードルロータ１０４に連結されて共に回転することができる。第２の係止機構２０２は、クレードルロータ１０４がケージ１０８に対して少なくとも所定量だけ移動することができる係合解除（図２Ａ）と、ケージ１０８がクレードルロータ１０４と共に所望の方向に強制的に回転させられそれらの間の相対運動が一般的に阻止され得る係合状態（図２Ｂ及び図２Ｃ）との間で選択的に移動可能であってもよい。
【００２７】
いくつかの非限定的な例では、２方向クラッチ２００は回転式２方向クラッチ用途に適用され得る。例えば、２方向クラッチ２００は機械式カム整相用途に適用されてもよく、ステータ１０２は内燃機関のクランクシャフトに回転可能に連結されクレードルロータ１０４は内燃機関のカムシャフトに回転可能に連結されてもよい。
【００２８】
機械式カム整相用途における２方向クラッチ２００の動作の１つの非限定的な例が、図２Ａ〜図２Ｃを参照して説明される。一般に、動作中、外力がクレードルロータ１０４に加えられ得る。例えば、クレードルロータ１０４は、カムシャフトに作用する吸気弁及び排気弁から生じるカムトルクパルスを受け得る。クレードルロータ１０４に作用するカムトルクパルスは、内燃機関の作動中に方向及び大きさが（例えば、周期的に）変化し得る。
【００２９】
図２Ａは、第２の係止機構２０２が係合解除でクレードルロータ１０４とケージ１０８との間で少なくとも所定量の相対運動が許容される一般的な係止状態の２方向クラッチ２００を示している。このようにして、例えば、図２Ｂに示すように、外力がクレードルロータ１０４に第１の方向（例えば時計回り）に加えられると、クレードルロータ１０４はケージ１０８に対して少なくとも所定量回転することができる。クレードルロータ１０４とケージ１０８との間の相対的な回転により、第１の係止特徴部１１４が第１の合せ面１１０及び第２の合せ面１１２との接触から生じる圧縮力Ｆを受けることができる。第１の方向におけるクレードルロータ１０４の外力の結果としての第１の係止特徴部１１４に加わる圧縮力によって、第１の係止特徴部１１４を「係止」することができる。即ち、この負荷状態でにおいて、第１の係止特徴部１１４によって、クレードルロータ１０４がステータ１０２に対して第１の方向に回転するのを防止され得る。
【００３０】
第１の方向の反対の第２の方向（具体的には反時計方向）にクレードルロータ１０４に加えられる外力に応答して反対のプロセスが起こり得ることを理解されたい。即ち、第２の係止特徴部１１６は、第１の合せ面１１０と第２の合せ面１１２との間で圧縮されて、第２の係止特徴部１１６を「係止」し、クレードルロータ１０４のステータ１０２に対する第２の方向の回転を防止する。
【００３１】
第１の方向の外力がクレードルロータ１０４に加えられた時点で、第２の係止機構２０２は、係合解除から係合状態に移行してもよい（図２Ｂ）。このように、第１の方向の外力が無くなり外力が第２の方向（例えば、反時計回り）に移行すると、図２Ｃに示すように、第２の係止機構２０２は、第１の方向とは反対の第２の方向のクレードルロータ１０４及びケージ１０８間の相対回転を防止し、ケージ１０８を第２の係止特徴部１１６と係合させて、第２の係止特徴部１１６を「係止解除」状態に保持する。従って、第２の方向の外力がクレードルロータ１０４に加えられると、ステータ１０２に対して第２の方向に一緒に回転するようにクレードルロータ１０４とケージ１０８が強制され、それによりカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係が整相される。
【００３２】
第１の方向におけるクレードルロータ１０４とステータ１０２との間の所望の相対回転に対して反対のプロセスが起こり得ることが理解されるべきである。即ち、第２の係止機構２０２は、係合状態に移行し、外力が第２の方向から第１の方向に移行するときに、第１の係止特徴部１１４を係止解除されたままにする。第１の方向の外力がクレードルロータ１０４に加えられると、第２の係止機構２０２は、クレードルロータ１０４とケージ１０８との間の第１の方向の相対回転を防止し、ケージ１０８を第１の係止特徴部１１４との係合に維持して、第１の係止特徴部１１４を「係止解除」状態に保持する。従って、第１の方向の外力がクレードルロータ１０４に加えられると、クレードルロータ１０４とケージ１０８がステータ１０２に対して第１の方向に一緒に回転するように強制され、それによりカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係が整相される。
【００３３】
第２の係止機構２０２を機械式カム整相システムに実装されて使用することで、整相を容易にするための高コストの作動システムを必要とせずにカムシャフトとクランクシャフトとの間の選択的整相を提供し得る。例えば、単一の低力アクチュエータを使用して、カムシャフトとクランクシャフト間の選択的整相を容易にすることができ、これにより、従来の機械式、油圧式、電子カム式整相システムと比較して作動が簡素化され、カム整相システムのコストが大幅に削減される。加えて、このように作動が単純化されたことにより、従来のカム整相システムと比較した場合に機械式カム整相システムを少ないコンポーネント数で動作可能にされる。
【００３４】
図３〜図６は、第２の係止機構２０２の利点及び本明細書に記載の所定の干渉概念を活用する機械式カム整相システム３００の非限定的な一例を示している。図示された非限定的な例では、機械式カム整相システム３００は、ステータ３０２、クレードルロータ３０４、複数の第１の係止アセンブリ３０６、ケージ３０８、エンドキャップ３１０、及び第２の係止アセンブリ又は作動アセンブリ３１２を備える。ステータ３０２は、ギア３１４及びステータリング３１６を含み得る。ギア３１４は、ステータ３０２の外周の周りに円周方向に配置され得、内燃機関のクランクシャフトへのステータの回転連結を容易にし得る（例えば、ギアトレイン又はベルト経由）。ステータリング３１６は、ステータ３０２に挿入されてステータ３０２の内面３１８から径方向内側に配置され、ステータリング３１６がステータ３０２の内面３１８から径方向内側に配置されてそれと係合するように設計されてもよい。非限定的な例では、ステータリング３１６によって画定される単純化された幾何学は、ステータ３０２と比較して硬化した材料からステータリング３１６を製造することを可能にし、第１の係止アセンブリ３０６との相互作用による摩耗を低減する。
【００３５】
一般に、ステータ３０２、クレードルロータ３０４、ケージ３０８、及び作動アセンブリ３１２は、共通軸Ａの周りに同心円状に配置することができる。機械式カム整相システム３００に関連する又は含まれる特徴の本明細書の説明については、「軸」、「径方向」、「円周方向」という用語（及びそのバリエーション）の使用は、軸Ａに対応する基準軸に基づく。
【００３６】
図示された非限定的な例では、クレードルロータ３０４は、ステータ３０２内に少なくとも部分的に配置され、内燃機関のカムシャフトと回転するように回転可能に連結されてよい。図示された非限定的な例では、第１の係止アセンブリ３０６のそれぞれは、第１の係止特徴部３２０、第２の係止特徴部３２２、及び付勢要素３２４を含むことができる。付勢要素３２４は対応する対の第１及び第２の係止特徴部３２０及び３２２の間に係合して配置され、これによって、第１及び第２の係止特徴部３２２及び３２４を互いに離れるように付勢する。いくつかの非限定的な例では、付勢要素３２４はばねの形態であり得る。いくつかの非限定的な例では、付勢要素３２４は、所望に応じて第１の係止特徴部３２０及び第２の係止特徴部３２２を互いから遠ざけることができる実行可能な機械式リンケージの形態であり得る。いくつかの非限定的な例では、第１の係止アセンブリ３０６のそれぞれは１つ又は複数の付勢要素３２４を含み得る。いくつかの非限定的な例では、第１の係止特徴部３２０及び第２の係止特徴部３２２はローラベアリングの形態であり得る。いくつかの非限定的な例では、第１の係止特徴部３２０及び第２の係止特徴部３２２はくさびの形態であってもよい。
【００３７】
図示された非限定的な例では、ケージ３０８は、ケージリング３２６、複数のケージ突起３２８、複数のケージアーム３３０、及び中央ケージハブ３３２を含み得る。ケージリング３２６は、クレードルロータ３０４とステータ３０２との間（即ち、クレードルロータ３０４とステータリング３１６の径方向内面との間）に径方向に配置され得る。複数のケージ突起３２８は、ケージリング３２６から離れて軸方向に第１の係止アセンブリ３０６にそれとの係合のために向かってよい。図示された非限定的な例では、ケージ突起３２８はケージリング３２６の周りに円周方向に配置される。図示された非限定的な例では、ケージ突起３２８の円周方向に隣接する各対は、配置された複数の第１の係止アセンブリ３０６の対応する１つを間に含む。即ち、ケージ突起３２８の１つが、第１の係止アセンブリ３０６の対応する１つの第１の係止特徴部３２０と係合し、円周方向に隣接するケージ突起３２８が、第１の係止アセンブリ３０６の対応する１つの第２の係止特徴部３２２と係合する。第１の係止特徴部３２０及び第２の係止特徴部３２２のケージ突起３２８による係合は、クレードルロータ３０４が無負荷状態にあるとき（即ち、クレードルロータ３０４に外力が加えられていないとき）、第１の係止特徴部３２０及び第２の係止特徴部３２２をステータ３０２及びクレードルロータ３０４の少なくとも１つとの係合から外す所定の干渉を提供し得る。本明細書で説明するように、作動アセンブリ３１２は、クレードルロータ３０４とケージ３０８を選択的に回転連結することにより、第１の係止特徴部３２０又は第２の係止特徴部３２２のいずれかで所定の干渉を選択的に維持するように構成されてもよく、これにより、ステータ３０２とクレードルロータ３０４との間の所望の方向への相対回転が最小限の入力強さで可能になる。
【００３８】
図示された非限定例では、各ケージアーム３３０は、中央ケージハブ３３２とケージリング３２６の径方向内面との間で径方向に延び、ケージ３０８の周りに円周方向に配置される。いくつかの非限定的な例では、ケージ３０８は、４つのケージアーム３３０を含む。いくつかの非限定的な例では、ケージ３０８は、４つのケージアーム３３０より多いか又は少ないケージアーム３３０を含む。中央ケージハブ３３２は、軸方向に延びるケージ開口３３４を含む。
【００３９】
図４〜図７を参照すると、図示された非限定的な例では、クレードルロータ３０４は、内面３３６、上面３３８、及び複数のカム連結開口３４０を含み得る。クレードルロータ３０４の内面３３６は、少なくとも部分的にクレードルロータ３０４を通って軸方向に延びる内側ボア３４２を画定する。図示の非限定的な例では、内面３３６は、内面３３６に径方向に凹みそれに沿って軸方向に延びる１対の対向するピンスロット３４４を含む。いくつかの非限定的な例では、内面３３６は、少なくとも１つのピンスロット３４４を含むことができる。図示された非限定的な例では、上面３３８は、上面３３８に軸方向に凹んでそれに沿って径方向に延びる複数のケージスロット３４６を含む。ケージスロット３４６は、内面３３６から上面３３８の外周まで径方向に延びることができる。いくつかの非限定的な例では、上面３３８は少なくとも１つのケージスロット３４６を含むことができる。
【００４０】
ケージスロット３４６の各々は、ケージアーム３３０の対応する１つを中に受け入れることができる。ケージスロット３４６及びケージアーム３３０は、ケージアーム３３０がケージスロット３４６内に受け入れられたときに、ケージアーム３３０が動作中のケージスロット３４６のいかなる部分とも係合しないように十分な横方向又は円周方向の隙間を確保するように設計され得る。
【００４１】
図示された非限定的な例では、第１の係止アセンブリ３０６の各々は、ステータ３０２に配置された第１の合せ面３４５とクレードルロータ３０４に配置された第２の合せ面３４７との間に配置される。図示された非限定的な例では、第１の合せ面３４５は、ステータリング３１６の径方向内側の面であり得、第２の合せ面３４７は、クレードルロータ３０４の外周によって画定され得る。
【００４２】
図３〜図９に図示された非限定的な例において、作動アセンブリ３１２は、スロットチューブ３４８、プランジャ３５０、ばね３５２、ピン３５４、及びソレノイド３５６を含み得る。スロットチューブ３４８は、クレードルロータ３０４の内側ボア３４２内に受容され、プランジャ３５０及びばね３５２はスロットチューブ３４８内に受容され得る。ばね３５２は、クレードルロータ３０４に対して付勢されて、プランジャ３５０にソレノイド３５６に向かう方向の力を与えることができる。プランジャ３５０は、径方向に貫通するピン開口部３５５を含み、ソレノイド３５６からの入力変位に応じてスロットチューブ３４８内で軸方向に摺動可能であってもよい。
【００４３】
図示された非限定的な例では、スロットチューブ３４８は、複数のタブ３５８及び１対の対向するスロット３６２を含み得る。いくつかの非限定的な例では、スロットチューブ３４８は、２つを超えるスロット３６２を含み得る。複数のタブ３５８は、スロットチューブ３４８の上面から軸方向に延び、円周方向に隣接するタブ３５８の間にクレードルロータ３０４のケージスロット３４６と整列するチューブスロット３６０を形成する。各チューブスロット３６０は、対応するケージアーム３３０の１つを受容するように構成されて、スロットチューブ３４８をケージ３０８に回転式にキー止め又は連結する。
【００４４】
スロット３６２のそれぞれは、スロットチューブ３４８の一部を径方向に貫通しそれに沿って軸方向に延びる。一般に、スロット３６２はそれぞれ、カム整相システム３００の動作のため係止状態及び１つ又は複数の整相状態を規定し得る。例えば、係止状態は、スロット３６２に沿って画定される係止領域に対応し得、クレードルロータ３０４とステータ３０２との間の相対的な回転を抑制する。１つ又は複数の整相状態は、スロット３６２に沿って画定される１つ又は複数の整相領域に対応して、クレードルロータ３０４及びステータ３０２間の相対回転を可能にするか又は許容する。いくつかの非限定的な例では、スロット３６２は、ピン３５４がソレノイド３５６によって変位され得る３つの領域又は軸方向位置を規定して、カム整相システム３００の様々な作動モード、状態を容易にする。例えば、スロット３６２は、係止領域、前方整相領域（前進）、及び後方整相領域（後進）を含むことができる。係止領域と前方整相領域又は後方整相領域のいずれかを切り替えることにより、クレードルロータ３０４とケージ３０８の間の隙間を調整することができる。即ち、ピン３５４とスロットチューブ３４８に形成されたスロット３６２との間の隙間を係止領域と前方整相領域又は後方整相領域のいずれかとの間で、ピン３５４を切り替えるか変位させることにより調整することができる。いくつかの非限定的な例では、ピン３５４を前方整相領域又は後方整相領域に移動すると、ピン３５４とスロット３６２との間の隙間が減少しピン３５４がスロット３６２に係合し、ケージ３０８がステータ３０４に対する第１の係止特徴部３２０又は第２の係止特徴部３２２（順方向又は逆方向の整相が必要かどうかによる）のいずれかを変位できるようになり、クレードルロータ３０４が、外力を所望の方向に獲得しステータ３０２に対して回転できる。
【００４５】
例えば、ピン３５４が係止領域内にあるとき、スロット３６２は、クレードルロータ３０４がケージ３０８に対して圧縮し係止するのに十分な量だけ回転できるようピン３５４に対して十分な回転隙間を画定することができ、第１の係止特徴部３２０又は第２の係止特徴部３２２（クレードルロータ３０４に加えられる外力の方向に応じて）を圧縮して係止し、クレードルロータ３０４とステータ３０２との間の双方向の係止を提供する。ピン３５４が前方整相領域に変位するとき、スロット３６２は、ピン３５４に対して第１の方向に十分な隙間を提供してクレードルロータ３０４とステータ３０２との間の相対的な回転を防止すると共に、外力がクレードルロータ３０４に第２の方向に加えられたときのピン３５４とスロット３６２との間の係合を確実にする。ピン３５４とスロット３６２との係合は、例えば、第１の係止特徴部３２０を解除し、クレードルロータ３０４に第２の方向に加えられる外力により、クレードルロータ３０４をステータ３０２に対して回転させることができる。ピン３５４が後方整相領域に変位すると、スロット３６２は、ピン３５４に対して第２の方向に十分な隙間を提供する幾何学形状を画定してクレードルロータ３０４とステータ３０２との間の第２の方向の相対回転を防止すると共に、外力がクレードルロータ３０４に第１の方向に加えられるときのピン３５４とスロット３６２との間の係合を確実にする。ピン３５４とスロット３６２との係合が例えば第２の係止特徴部３２２を解除し、クレードルロータ３０４に第１の方向に加えられる外力により、クレードルロータ３０４をステータ３０２に対して回転させることができる。
【００４６】
図８及び図９を特に参照すると、スロット３６２のそれぞれは、隙間部分３６６及び傾斜部分３６８を画定する。図示の非限定的な例では、傾斜部分３６８は、第１の傾斜部分３７０、傾斜隙間部分３７１、及び第２の傾斜部分３７２を有し、第１の傾斜部分３７０が隙間部分３６６と第２の傾斜部分３７２との間に軸方向に配置されている。
【００４７】
例示された非限定的な例では、スロット３６２の隙間部分３６６及び傾斜隙間部分３７１は、第１の傾斜部分３７０及び第２の傾斜部分３７２と比較した場合、スロット３６２に沿った最大横幅を画定し得る。隙間部分３６６及び傾斜隙間部分３７１は、スロット３６２に沿ってピン３５４の係止領域を画定することができる。第１の傾斜部分３７０が、スロット３６２の第１の側面３７４から横方向内側に延び、隙間３６６に軸方向に隣接する位置に配置された第１のピーク３７５から離れるにつれて傾斜が減少する傾斜を画定する。第２の傾斜部分３７２が、スロット３６２の第２の側面３７６から横方向内向きに傾斜が延び、隙間部分３６６から軸方向に離れた位置に配置された第２のピーク３７８から軸方向に延びるにつれて横方向内向きの突出が減少する傾斜を画定する（即ち、隙間部分３６６がスロット３６２の一端に配置されてもよく、第２のピーク３７８がスロット３６２の軸方向に対向する端に隣接して配置されてもよい）。第１の傾斜部分３７０及び第２の傾斜部分３７２は、スロット３６２に沿ったピン３５４の前方整相領域及び後方整相領域を画定することができる。傾斜隙間部分３７１は、第１の傾斜部３７０と第２の傾斜部３７２との間に軸方向に配置されてもよい。図示された非限定的な例では、第１の傾斜部分３７０及び第２の傾斜部分３７２は互いに向かって軸方向に先細になっている。いくつかの非限定的な例では、隙間部分３６６及び傾斜部分３６８の向き及び配置は異なっていてもよい。一般に、ばねの使用と組み合わせたスロット３６２の使用により、単一の単方向ソレノイドが機械式カム整相システム３００を作動させ得る。
【００４８】
いくつかの非限定的な例では、スロット３６２は、カム整相システム３００の３つの動作領域を可能にする代替の幾何学形状を画定してもよい。例えば、図１０及び図１１に、スロット３６２が概ね角度の付いた又は螺旋状の形状を画定するスロットチューブ３４８の別の非限定的な例が示される。即ち、スロット３６２の第１の側面３７４及び第２の側面３７６は、ピン３５４がそれに沿って変位する軸Ａに対して角度を付けることができる。スロット３６２は、スロット３６２に沿って前方整相領域３８１と後方整相領域３８３との間に軸方向に配置されたピン３５４（図１１）の係止領域３７９又は中立位置を画定することができる。いくつかの非限定的な例では、中立位置３７９は、スロット３６２に沿って軸方向のほぼ中心にあり得る。動作中、ピン３５４が中立位置３７９から第１の軸方向に軸方向に変位する場合（例えば、図１１の視点で上向き）、ピン３５４は、スロット３６２に沿って画定される前方整相領域３８１内に変位することができる。ピン３５４が中立位置から第２の軸方向に軸方向に変位する場合（例えば、図１１の視点で下方向）、ピン３５４はスロット３６２に沿って規定される後方整相領域３８３に移動される。
【００４９】
図１１に示す中立位置３７９でスロット３６２とピン３５４の両側との間に隙間３７７が画定される。隙間３７７は、クレードルロータ３０４が変位（例えば回転）できるように寸法決めすることができ、ケージ３０８に対して外力（例えば、周期的なカムトルクパルス）がクレードルロータ３０４に加えられると、（外力の方向に応じて）ステータ３０２の第１の合せ面３４５とクレードルロータ３０４の第２の合せ面３４７との間の圧縮を介して第１の係止特徴部３２０又は第２の係止特徴部３２２が係止できるようになる。ピン３５４が中立位置３７９から例えば軸方向に前方整相領域３８１へと変位すると、スロット３６２の軸Ａに対する角度のある又は螺旋状の配置により、ピン３５４はスロット３６２の第１の側面３７４に近接するか又は係合するように変位することができる。このように、例えば、クレードルロータ３０４が第１の方向（例えば時計回り）の外力を受けると、スロット３６２の幾何学により、ピン３５４がスロット３６２の第１の側面３７４と確実に係合する。スロット３６２の角度付き配置によってピン３５４が前方整相領域３８１のスロット３６２の第１の側面３７４に近接するか又は係合するが、ピン３５４は、ピン３５４及び第２の側面３７６間の中立位置３７９において画定される隙間３７７を少なくとも維持することができる。これにより、ピン３５４がスロット３６２の第２の側面３７６と係合することなく、クレードルロータ３０４がステータ３０２に対して変位することが可能になり、これにより、例えば、ステータ３０２の第１の合せ面３４５とクレードルロータ３０４の第２の合せ面３４７との間の圧縮を介して第２の係止特徴部３２２が係止する。
【００５０】
或いは、ピン３５４が中立位置３７９から軸方向に離れて、例えば後方整相領域３８３に移動すると、ピン３５４は変位して、軸Ａに対するスロット３６２の角度のある又は螺旋状の配置により、スロット３６２の第２の側面３７６に近接するか又は係合するように変位することができる。このように、スロット３６２の幾何学的形状により、例えばクレードルロータ３０４が第２の方向（例えば、反時計回り）の外力を受けるとき、ピン３５４がスロット３６２の第２の側面３７６と確実に係合する。スロット３６２の傾斜配置は、ピン３５４を後方整相領域３８３のスロット３６２の第２の側面３７６に近接させるか又は係合させることができるが、ピン３５４は、ピン３５４と第１の側面３７４との間の中立位置３７９で画定される隙間３７７を少なくとも維持することができる。これにより、ピン３５４がスロット３６２の第１の側面３７４と係合することなく、クレードルロータ３０４がステータ３０２に対して変位することが可能になり、これにより、例えば、ステータ３０２の第１の合せ面３４５とクレードルロータ３０４の第２の合せ面３４７との間の圧縮を介して第１の係止特徴部３２０が係止する。
【００５１】
任意の構成において、組み立てられたとき、ピン３５４は、プランジャ３５０のピン開口部３５５、スロットチューブ３４８のスロット３６２、及びクレードルロータのピンスロット３４４に少なくとも部分的に通って横方向に延びてもよい。例えば、ピン３５４の対向する端部が、ピンスロット３４４内に延びてプランジャ３５０及びピン３５４をクレードルロータ３０４に回転可能に連結し共に回転することができる。
【００５２】
例示された非限定的な例では、ソレノイド３５６はステータ３０２の外部に配置され得る。いくつかの非限定的な例では、ソレノイド３５６は本明細書で説明されるようにステータ３０２内に配置され得る。ソレノイド３５６は、ワイヤコイル３８２に流す電流に応答して所望の位置に選択的に変位可能なアーマチュア３８０を含むことができる。アーマチュア３８０は、プランジャ３５０に連結され、ばね３５２の力に抗してスロットチューブ３４８に沿って軸方向に選択的にプランジャ３５０を変位させることができ、これによってスロット３６２に沿ってピン３５４が軸方向に所望の位置に変位する（例えば、図４を参照）。
【００５３】
図３〜図９を参照してカム整相システム３００の一般的な動作を説明する。動作中、作動アセンブリ３１２は、ステータ３０２とクレードルロータ３０４との間の回転関係を、それらの間の相対回転が禁止された係止状態、及び所望の方向に相対回転が有効化された係止解除状態から選択的に移行するように構成されてよい。例えば、ステータ３０２とクレードルロータ３０４との間の相対的な回転が望ましくない場合、ソレノイド３５６が消勢されて、ばね３５２がピン３５４をスロット３６２の隙間部分３６６に押し込む。隙間部分３６６の横幅が増加すると、クレードルロータ３０４に加えられるカムトルクパルスの方向に応じて、第１の係止特徴部３２０又は第２の係止特徴部３２２のいずれかがステータ３０２の第１の合せ面３４５及びクレードルロータ３０４の第２の合せ面３４７の間の圧縮により係止できるのに十分な所定量だけクレードルロータ３０４がケージ３０８に対して移動できる。例えば、カムトルクパルスがクレードルロータ３０４に第１の方向（例えば時計回り）に加えられる場合、クレードルロータ３０４は、ケージ３０８に対してピン３５４とスロット３６２の第２の側面３７６との間の隙間によって支配される量だけ動くことができる。スロット３６２のピン３５４と第２の側面３７６との間のこの隙間は、ステータ３０２の第１の合せ面３４５とクレードルロータ３０４の第２の合せ面３４７との間の圧縮により、スロット３６２の第２の側面３７６に係止することを許容することなくピン３５４が第１の係止特徴部３２０を係止するに十分なほどにクレードルロータ３０４がケージ３０８に対して移動できるように設計されている。
【００５４】
クレードルロータ３０４をステータ３０２に対して第２の方向（例えば、反時計回り）に回転させることが望ましい場合、ソレノイド３５６は、ピン３５４を変位させて第１の傾斜部分３７０と軸方向に整列させることができる。ピン３５４と第１の傾斜部分３７０との間の減少した隙間によって、クレードルロータ３０４に第２の方向（例えば、反時計回り）に加えられるカムトルクパルスに応答して、ピン３５４が、ピン３５４とクレードルロータ３０４との間の回転連結を介してスロット３６２の第１の側面３７４と係合することが確実にされる。ピン３５４がスロット３６２の第１の側面３７４に係合すると、クレードルロータ３０４とケージ３０８との間の相対運動は、ケージ３０８及びスロットチューブ３４８の回転連結を介して第２の方向に防止される。さらに、ケージ３０８が、第２の係止特徴部３２２と係合した状態に維持されそれに所定の干渉を加え、これにより、第２の係止特徴部３２２の係合を解除したままにする。このようにして、カムトルクパルスがクレードルロータ３０４を第２の方向に回転させると、ケージ３０８とクレードルロータ３０４はステータ３０２に対して一緒に回転することができる。
【００５５】
逆に、クレードルロータをステータ３０２に対して第１の方向（例えば時計回り）に回転させたい場合、ソレノイドは、ピン３５４を第２の傾斜部分３７２と軸方向に位置合わせすることにより変位させることができる。ピン３５４と第２の傾斜部分３７２との間の減少した隙間によって、ピン３５４が、クレードルロータ３０４に第１の方向（例えば時計回り）に加えられるカムトルクパルスに応答してスロット３６２の第２の側面３７６と係合することが確実にされる。ピン３５４がスロット３６２の第２の側面３７６に係合すると、クレードルロータ３０４とケージ３０８との間の相対運動は、ケージ３０８とスロットチューブ３４８との回転連結を介して第１の方向に防止される。さらに、ケージ３０８は、第１の係止特徴部３２０との係合を維持しそれに所定の干渉を加え、これにより、第１の係止特徴部を係止解除したままにする。このようにして、カムトルクパルスがクレードルロータ３０４を第１の方向に回転させると、ケージ３０８とクレードルロータ３０４はステータ３０２に対して回転することができる。
【００５６】
動作中、係止解除状態から係止状態に移行することが望まれる場合、ピン３５４は、ソレノイド３５６によって第１の傾斜部３７０及び第２の傾斜部３７２の一方から変位して、傾斜隙間部分３７１に軸方向に整列することができる。隙間部分３６６と同様に、傾斜隙間部分３７１は、クレードルロータ３０４に加えられるカムトルクパルスの方向に応じてステータ３０２の第１の合せ面３４５とクレードルロータ３０４の第２の合せ面３４７との間の圧縮を介してクレードルロータ３０４がケージ３０８に対して第１の係止特徴部３２０又は第２の係止特徴部３２２のいずれかを係止するのに十分な所定量だけ移動できるようにする。例示された非限定的な例では、隙間部分３６６が、ソレノイドの電源が切れたとき（例えば、エンジンの停止後）にシステムが係止されるのを確実にするピン３５４の「デフォルト」係止位置でよい。
【００５７】
傾斜隙間部３７１が軸方向で第１の傾斜部分３７０と第２の傾斜部分３７２との間にあるので、傾斜隙間部分３７１は、動作中にシステムを係止するのに隙間部分３６６と比較して近い選択肢となり得る。動作中に、傾斜隙間部分３７１を使用してシステムの係止を容易にし、ピン３５４を選択的に変位させて、第１の傾斜部分３７０又は第２の傾斜部分３７２の一部と軸方向に整列させて、所望の方向（即ち、クレードルロータ３０４とステータ３０２との間の所望の方向の相対回転）の係止解除を可能にする。
【００５８】
図示された非限定的な例では、第１の傾斜部分３７０及び第２の傾斜部分３７２によって画定される傾斜プロファイルは、クレードルロータ３０４とステータ３０２との間の係止及び係止解除の比例制御を可能にする。例えば、ピン３５４が第１のピーク３７５又は第２のピーク３７８のいずれかに軸方向に近接して整列されると、クレードルロータ３０４とステータ３０２との間の相対回転は所望の方向に完全に係止解除され得る。ピン３５４が、ピーク３７５、３７８から離れた第１の傾斜部分３７０又は第２の傾斜部分３７２の領域と軸方向に整列している場合、ピン３５４と第１の側面３７４及び第２の側面３７６のそれぞれとの間で隙間が漸進的に増加するので、部分的に係止解除された状態が可能になる。即ち、クレードルロータ３０４は、クレードルロータ３０４が第１の係止特徴部３２０及び第２の係止特徴部３２２の一方に完全に係合して係止する前に、ステータ３０２に対して所定量回転することができる（カムトルクパルスの方向に依存して）。この部分的に係止解除された状態では、クレードルロータ３０４とステータ３０２の間の相対運動は、完全に係止解除された状態に比べて遅くなる場合があり、これは、機械式カム整相システム３００をより小さな細かい整相中に制御するのに有益である。
【００５９】
一部の非限定的な例では、カム整相システム３００は、ケージ３０８とスロットチューブ３４８（及びスロット３６２）との間に回転可能に連結されるコンプライアンス部材を含んで、外力がクレードルロータ３０４に加えられたときにこれらの部品間で生じる相対回転の量を制御することにより、クレードルロータ３０４とステータ３０２との間の相対回転速度の比例制御を可能にする。例えば、図１２及び図１３に示されるように、カム整相システム３００は、スロット３６２とケージ３０８との間に配置されるコンプライアンス部材３８４を含み得る。いくつかの非限定的な例では、コンプライアンス部材３８４は、コンプライアンス部材３８４と考えられるスロット３６２に回転可能に連結されたケージ３０８と、一緒に回転するのにピン３５４に剛性的に連結されたクレードルロータ３０４との間の所定量の回転ラッシュ又は回転相対動きを提供するように構成され得る。いくつかの非限定的な例では、コンプライアンス部材３８４は、ケージ３０８とスロットチューブ３４８との間に連結される曲げ可能なアームの形態であり得る。いくつかの非限定的な例では、コンプライアンス部材３８４はばねの形態であり得る。
【００６０】
図１４は、ケージアーム３３０のそれぞれとスロットチューブ３４８との間に連結されたＵ字形ばねの形態のコンプライアンス部材３８４の非限定的な一例を示している。即ち、いくつかの非限定的な例では、各ケージアーム３３０の遠位端は、コンプライアンス部材３８４を介してスロットチューブ３４８に回転可能に連結され得る。各コンプライアンス部材３８４は、スロットチューブ３４８に形成されたチューブスロット３６０内に延びチューブスロット３６０の両側に係合する第１の端部３８６及び第２の端部３８８を含む。いくつかの非限定的な例では、コンプライアンス部材３８４は、コンプライアンス部材３８４がチューブスロット３６８内に設置されたときに、第1の端部３８６及び第２の端部３８８が事前に負荷されて（即ち、互いに離れる方向に力を発生する）、スロットチューブ３４８の任意の変位がコンプライアンス部材３８４を介してケージ３０８に伝達される（逆も同様）ことが保証される。例えば、スロットチューブ３４８が図１４の視点で時計回りに回転する場合、コンプライアンス部材３８４の第１の端部３８６が撓んで、ケージ３０８に時計回り方向の付勢力を生成及び維持することができる。コンプライアンス部材３８４は設計がフレキシブルなので、クレードルロータ３０４とケージ３０８との間の回転関係に、コンプライアンス部材３８４の物理的特性（例えば、バネ定数）によって決定される所定量のラッシュまたは相対回転が提供され得る。
【００６１】
例えば、ピン３５４が前方位整相領域又は後方位整相領域に作動している間に、クレードルロータ３０４がある方向の外力を受ける場合、コンプライアンス部材３８４は、係止前に発生するクレードルロータ３０４とステータ３０２との間の相対回転量を制御することができる。即ち、ピン３５４は、スロット３６２に係合しコンプライアンス部材３８４を介してケージ３０８に負荷をかける（即ち、ケージ３０８が第１の係止特徴部３２０及び第２の係止特徴部３２２の１つと係合するのを保持する）が、コンプライアンス部材３８４はまた、クレードルロータ３０４がケージ３０８に対して回転することを可能にし、所定量の相対回転の後に圧縮により第１の係止特徴部３２０及び第２の係止特徴部３２２の一方を係止する。従って、クレードルロータ３０４に加えられる外力の各サイクル中に、コンプライアンス部材３８４によって、クレードルロータ３０４が、整相の方向に外力を獲得し且つコンプライアンス部材３８４の特性により規定される所定量だけステータ３０２に対して回転することが可能となり、その後、クレードルロータ３０４とコンプライアンス部材３８４により提供されるケージ３０８との間の相対回転により停止する。このようにして、例えば、クレードルロータ３０４と外力（例えば、カムトルクパルス）の各サイクル中に発生するステータ３０２との間の整相量は、所与のエンジン速度、ピン３５４の位置、及びコンプライアンス部材３８４の設計（例えば、ばね定数）に対して既知であるか又は事前決定され得る。
【００６２】
いくつかの非限定的な例において、コンプライアンス部材３８４の機能は、スロットチューブ３４８とケージ３０８との間に別個の構成要素（例えば、ばね）を提供するのでなく、ケージアーム３３０を回転屈曲するように設計することによって提供されてもよい。
【００６３】
コンプライアンス部材３８４を含むカム整相システム３００の一般的な動作を、図１２〜図２２Ｂを参照して説明する。図９のスロット３６２を含むカム整相システム３００に関して上述したように、図１０及び図１１のコンプライアンス部材３００及びスロット３６２を備えたカム整相システム３００は定常状態係止を提供し得る。例えば、図１５Ａ及び図１５Ｂに示されるように、ピン３５４が中立位置３７９にあり、クレードルロータ３００に負荷がかかっていない（即ち、クレードルロータ３０４に外力が加えられていない）場合、ピン３５４とスロット３６２との間に隙間３７７を画定することができる。さらに、ケージ突起３２８は、第１の係止特徴部３２０及び第２の係止特徴部３２２と係合して、それらをステータ３０２の第１の合せ面３４５及びクレードルロータ３０４の第２の合せ面３４７の少なくとも一方から偏らせることができる。図示された非限定的な例では、ケージ突起３２８は、クレードルロータ３０４の第２の合せ面３４７から第１の係止特徴部３２０及び第２の係止特徴部３２２を偏らせ、それらの間に隙間３９０を提供する。
【００６４】
図１６Ａ及び図１６Ｂを参照し、外力（例えば、カムトルクパルス）がクレードルロータ３０４に第１の方向（例えば、図１６Ａの視点で時計回り）に作用すると、クレードルロータ３０４及び第２の合せ面３４７がステータ３０２に対して回転することができ、これにより第１の合せ面３４５と第２の合せ面３４７の間で第１の係止特徴部３２０を圧縮し荷重をかける。同時に、ピン３５４とクレードルロータ３０４の間の剛性回転連結のために、ピン３５４はスロット３６２内で横方向に移動しスロット３６２の第１の側面３７４に向かうが、スロット３６２の第１の側面３７４に係合しない（即ち、スロット３６２とピン３５４との間に隙間３７７の一部が残る）。このようにして、例えば第１の係止特徴部３２０の圧縮によりクレードルロータ３０４とステータ３０２との間の第１の方向の相対回転が防止される。
【００６５】
図１７Ａ及び図１７Ｂを参照し、外力（例えば、カムトルクパルス）がクレードルロータ３０４に第２の方向（例えば、図１７Ａの視点で反時計回り）に作用すると、クレードルロータ３０４及び第２の合せ面３４７がステータ３０２に対して回転することができ、これにより、第１の合せ面３４５と第２の合せ面３４７の間で第２の係止特徴部３２２を圧縮する。同時に、ピン３５４とクレードルロータ３０４との間の剛性回転連結のために、ピン３５４はスロット３６２内で横方向に移動しスロット３６２の第２の側面３７６に向かうが、スロット３６２の第２の側面３７６と係合しない（即ち、隙間３７７の一部は、スロット３６２とピン３５４との間に残る）。このようにして、例えば、第２の係止特徴部３２２の圧縮によりクレードルロータ３０４とステータ３０２との間の第２の方向の相対回転が防止される。従って、ピン３５４が中立位置３７９にあるとき、カム整相システム３００は係止状態にあってクレードルロータ３０４とステータ３０２との間の相対回転が抑制され得る。
【００６６】
クレードルロータ３０４とステータ３０２との間の位相変化（即ち、相対回転方向の変化）を開始するのに、ピン３５４を前方整相領域３８１の１つに変位させるソレノイド３５６に電流を流してよい。以下の説明は、ピン３５４を後方整相領域３８３に変位させることに言及し、ピンを前方整相領域３８１に変位させるのに反対のプロセスが起こり得ることを理解されたい。
【００６７】
図１８Ａ及び図１８Ｂに図示された非限定的な例では、ソレノイド３５６は、ピン３５４を中立位置３７９から後方整相位置３８３に変位させる力を加えることができる。いくつかの非限定的な例では、クレードルロータ３０４が荷重されるときに（つまり、カムトルクパルスが作用している）ピン３５４に力を加えることができる。図１８Ａの非限定的な例に示されるように、外力（例えば、第２の方向のカムトルクパルス、又は図１８Ａの視点で反時計回り）がクレードルロータ３０４へ第２の方向に同時に加わると、ピン３５４に力が加わる。クレードルロータ３０４に作用する外力は、ステータ３０２に対してクレードルロータ３０４を変位させ、圧縮により第２の係止特徴部３２２を係止することができる。係止されている第２の係止特徴部３２２は、ケージ突出部３２８従ってケージ３０８がクレードルロータ３０４に対して回転するのを防ぎ、また、ピン３５４がスロット３６２に沿って軸方向に変位するのを防ぐことができる。例えば、ピン３５４は、後方整相領域３８３に到達する前にスロット３６２の第２の側面３７６に係合し、ケージ３０８とクレードルロータ３０４との間の相対回転が第２の係止特徴部３２２の係止によって抑制されるのでさらに変位するのが防止される。
【００６８】
ピン３５４及びケージ３０８は、外力が反転するまで（例えば、整相に有利な方向から整相に反対する方向へ、又は第２の方向から第１の方向へ）第２の係止特徴部３２２が係止されるので移動が防止され得る。図１９Ａ及び図１９Ｂでは、外力が第１の方向に加えられると、第２の係止特徴部３２０が解除され、第１の係止特徴部３２０が圧縮により係止され、クレードルロータ３０４とステータ３０２との間の第１の方向の相対回転が防止される。さらに、ケージ３０８はクレードルロータ３０４に対して第２の方向に回転することができるし実際に回転し、ピン３５４に加えられた力はピン３５４を後方整相領域３８３に変位させる。クレードルロータ３０４及びケージ３０８間の相対回転によって、ケージ突起３２８が第２の係止特徴部３２２と係合して、第２の係止特徴部３２２がクレードルロータ３０４に対して第２の方向に変位し、第２の係止特徴部３２２が第１の合せ面３４５及び第２の合せ面３４７の少なくとも１つから離れるように付勢され、これにより、第２の係止特徴部３２２が係止解除される。
【００６９】
クレードルロータ３０４に加えられる外力が再び反転し始めると（例えば、整相に反対する方向から整相に有利な方向へ、又は第１の方向から第２の方向へ）、カム整相システム３００は無負荷状態を通過する（つまり、カムトルクパルスの大きさでゼロを通過する）。図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、システムが無負荷状態を通過すると、ピン３５４はスロット３６２の第２の側面３７６と係合し、その結果、ケージ突起３２８がクレードルロータ３０４及びステータ３０２に対して第２の方向に第２の係止特徴部３２２を変位し続ける。ピン３５４とスロット３６２との間の係合によって引き起こされる第２の係止特徴部３２２とクレードルロータ３０４との間の相対運動によって、クレードルロータ３０４とステータ３０２との間の相対的回転の向きが変化する。加えて、無負荷状態の移行中に、第１の係止特徴部３２０の圧縮が解除され、第１の係止特徴部３９０と第１の合せ面３４５及び第２の合せ面３４７の少なくとも一方との間に再び隙間３９０が画定される。
【００７０】
カム整相システム３００が無負荷状態を移行し、外力が再び整相に有利な方向（例えば、第２の方向、又は図２１Ａの視点で反時計回り）に作用すると、クレードルロータ３０４は、外力を獲得しステータ３０２に対して外力の方向に回転する。図２１Ａ及び図２１Ｂに示されるように、ケージ３０８によって提供される第２の係止特徴部３２２とクレードルロータ３０４との間の相対回転によって、クレードルロータ３０４が外力を獲得してステータ３０２に対して第２の方向に回転し得る。クレードルロータ３０４は、第２の係止特徴部３２２が圧縮によって係止されてクレードルロータ３０４のさらなる回転が防止されるまでステータ３０２に対して第２の方向に回転し続ける。
【００７１】
クレードルロータ３０４とケージ３０８との間のコンプライアンス部材３８４によって許容されるラッシュ又は相対回転によって第２の係止特徴部３２２が係止される。例えば、クレードルロータ３０４に加えられる第２の方向の外力がそれらの間の剛性回転連結によりピン３５４に加えられ得る。この力によって、ピン３５４がスロット３６２の第２の側面３７６に付勢され、ケージ３０８及びそれにより第２の係止特徴部３２２が、ケージ突起３２８との係合を介して第２の方向にコンプライアンス部材３８４を通して付勢される。ピン３５４がクレードルロータ３０４によってスロット３６２に押し込まれ続け、コンプライアンス部材３８４が回転自在に撓んでクレードルロータ３０４からピン３５４及びケージ３０８への負荷を維持し、クレードルロータ３０４がケージ３０８に対して回転できる。コンプライアンス部材３８４は、クレードルロータ３０４とケージ３０８との間に十分なラッシュ又は相対回転を提供して、クレードルロータ３０４は、第１の合せ面３４５と第２の合せ面３４７との間の圧縮を介して第２の係止特徴部３２２が係止される回転位置に至る。例えば、クレードルロータ３０４は、コンプライアンス部材３８４からの付勢力がケージ３０８を加速できるよりも速く（カムシャフトへの連結により）回転し得る。これにより、ケージ３０８が最初に第２の係止特徴部３２２をクレードルロータ３０４に対して変位させ、その後クレードルロータ３０４が第２の係止特徴部３２２に追いついて係止し、これによって、クレードルロータ３０４は、ステータ３０２に対して回転し次いで第２の係止特徴部３２２がクレードルロータ３０４によって圧縮されると係止する。
【００７２】
第２の係止特徴部３２２が圧縮により係止すると、クレードルロータ３０４とステータ３０２との間のさらなる整相が防止されることができるが、ケージ３０８及びピン３５４は、コンプライアンス部材３８４を介して第２の方向に負荷されたままであり得る。従って、コンプライアンス部材３８４は、外力の各サイクル（例えば、カムトルクサイクル）中に獲得されるクレードルロータ３０４とステータ３０２との間の相対回転運動の量を制御することができる。
【００７３】
図２２Ａ及び図２２Ｂに示されるように、カム整相システム３００は、ピン３５４がスロット３６２に沿って異なる領域に変位されるまで、整相方向（例えば、第２の方向）に生じる外力の一部を獲得し続ける。例えば、図２２Ａ及び図２２Ｂに示されるように、外力が再び第１の方向（例えば、位相と反対の方向）に逆になりピン３５４が後方整相領域３８３に変位すると、クレードルロータ３０４からコンプライアンス部材３８４を通して加えられるピン３５４にかかる荷重は除去されてもよいが、ピン３５４は定位置に留まる。このようにして、例えば、クレードルロータ３０４を第１の方向に回転させて圧縮により第１の係止特徴部３２０を係止することができ、その結果、それぞれのケージ突起３２８が第２の係止特徴部３２２を所定位置に保持することができる。この位置から、カム整相システム３００は、クレードルロータ３０４に第２の方向に加えられた外力を獲得し続け、ピン３５４の位置が変更されるまでクレードルロータ３０４をステータ３０２に対して第２の方向に回転させる。
【００７４】
本明細書に記載の機械式カム整相システム３００では、ソレノイド３５６は、ステータ３０２の外部に配置され、プランジャ３５０に直線変位を加えるように構成される。いくつかの非限定的な例では、ピンは、図２Ａ〜図２Ｃに概略的に示されているように、本明細書に記載されたスロットチューブ構成の代わりに各運動方向のスロット又は孔に載置されてよい。これには、係止を解除するのに２つのソレノイドが必要になる場合がある（つまり、整相の各所望の方向に１つ）。いくつかの非限定的な例では、ソレノイドはステータ３０２内に配置され、及び/又は回転入力変位を適用してクレードルロータ３０４とステータ３０２の間の相対回転を係止状態と係止解除状態の間で移行するように構成され得る。図２３は、ステータ４０２、クレードルロータ４０４、複数の係止アセンブリ４０６、ケージ４０８、及びソレノイド４１０を含むことができる機械式カム整相システム４００の非限定的な一例を示している。ステータ４０２がクランクシャフトに回転連結されてよい。係止アセンブリ４０６は、設計及び動作で第１の係止アセンブリ３０６と同様であってもよい。ケージ４０８は、ケージ３０８とは構造的に異なるように設計されてもよいが、動作原理は同様であってもよい（例えば、係止アセンブリに所定の干渉を提供する）。
【００７５】
組み立てられると、ソレノイド４１０は、ステータ３０２の内部に配置され得る。いくつかの非限定的な例では、ソレノイド４１０は、機械式カム整相システム４００のフロントカバー（図示せず）に連結されクレードルロータ４０４と一緒に回転しなくてもよい。クレードルロータ４０４は、カムシャフトに回転可能に連結されてもよい。機械式カム整相システム４００は、ロータインサート４１２を含むことができる。ロータインサート４１２は、ケージ４０８に固定して取り付けられることができる。
【００７６】
動作中、ソレノイドが作動すると、回転力がロータインサート４１２とクレードルロータ４０４との間に接線方向に加えられ、クレードルロータ４０４とステータ４０２との間の相対回転が所望の方向に係止解除するようになる。即ち、ロータインサート４１２とケージ４０８とを固定して連結することにより、ソレノイド４１０によって所望の方向に提供される回転入力強さに応じて、クレードルロータ４０４とケージ４０８とを一緒に引っ張ることができる。
【００７７】
本明細書に記載される機械式カム整相システム３００、４００は、干渉の概念を活用して、カムシャフトとクランクシャフトとの間の所望の方向の相対的回転を選択的に可能にする。このようにして、例えば、機械式カム整相システム３００、４００は、従来のカム整相システムを超える大きな利点を提供し得る。例えば、機械式カム整相システム３００、４００は、内燃機関の始動／停止時及び寒冷状態中に機能を提供し、従来のオイルベースのカム整相システムと比較した場合に大きな利点を提供する。さらに、機械式カム整相システム３００、４００の単純化された作動、及びカムシャフトとクランクシャフトの間の相対回転を容易にする低入力強さの要件により、従来のカム整相システムと比較した場合の低コストソリューションが提供される（具体的には、従来のオイルベースのシステムよりも低く従来の電子カム整相システム（電子整相システム）よりも大幅に低い）。さらに、機械式カム整相システム３００、４００は、カムシャフトとクランクシャフトとの間の任意の相対位置で係止することができてもよい。つまり、カムシャフトとクランクシャフトの間で許可される位相の大きさに制限はなく完全な３６０度の整相が達成できる。
【００７８】
本明細書内で、実施形態を明確かつ簡潔な明細書を書くことを可能にする方法で説明したが、実施形態は本発明から逸脱することなく様々に組み合わせ又は分離できることを意図し理解されよう。例えば、本明細書に記載されるすべての好ましい特徴は、本明細書に記載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よう。
【００７９】
従って、本発明を特定の実施形態及び実施例に関連して説明したが、本発明は必ずしもそのように限定されず、多数の他の実施形態、実施例、使用、修正、及び実施形態、実施例及び使用からの逸脱は添付の請求項に含まれるように意図される。本明細書に引用される各特許及び刊行物の開示全体は、あたかもそのような特許又は刊行物がそれぞれ参照により本明細書に組み込まれるかのように参照により組み込まれる。
【００８０】
本発明の様々な特徴及び利点は、特許請求の範囲に記載される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2020097934.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
2020097934.tif 000006
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2020097934.tif 000008
【図２Ｃ】
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【図３】
2020097934.tif 000010
【図４】
2020097934.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【外国語明細書】
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【図１Ａ】
2020097934.tif 000074
【図１Ｂ】
2020097934.tif 000075
【図１Ｃ】
2020097934.tif 000076
【図１Ｄ】
2020097934.tif 000077
【図２Ａ】
2020097934.tif 000078
【図２Ｂ】
2020097934.tif 000079
【図２Ｃ】
2020097934.tif 000080
【図３】
2020097934.tif 000081
【図４】
2020097934.tif 000082
【図５】
2020097934.tif 000083
【図６】
2020097934.tif 000084
【図７】
2020097934.tif 000085
【図８】
2020097934.tif 000086
【図９】
2020097934.tif 000087
【図１０】
2020097934.tif 000088
【図１１】
2020097934.tif 000089
【図１２】
2020097934.tif 000090
【図１３】
2020097934.tif 000091
【図１４】
2020097934.tif 000092
【図１５Ａ】
2020097934.tif 000093
【図１５Ｂ】
2020097934.tif 000094
【図１６Ａ】
2020097934.tif 000095
【図１６Ｂ】
2020097934.tif 000096
【図１７Ａ】
2020097934.tif 000097
【図１７Ｂ】
2020097934.tif 000098
【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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