(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフト（１１）を同軸的に駆動する駆動スプロケット（１３）に対して前記カムシャフトを調節するための調節デバイスであって、
前記駆動スプロケットおよび前記カムシャフトは、作動歯車（１５）を有する前記調節デバイスの中心軸（Ａ）に対して同軸的に配置されており、前記作動歯車（１５）は、前記駆動スプロケットと前記カムシャフトとの間で作動し、前記カムシャフトを調節するために電気モータ（１７）により駆動することができ、
前記作動歯車は、内歯歯車（１９）、および前記内歯歯車（１９）と係合状態にある外歯歯車（２５）を有しており、前記内歯歯車（１９）は、前記中心軸（Ａ）を中心として回転することができ、前記外歯歯車（２５）は、前記中心軸（Ａ）に対して偏心的に配置され、前記中心軸を中心とした円運動を行うように駆動することができる、調節デバイスにおいて、
前記外歯歯車（２５）が、少なくとも２つの偏心シャフト（２９）の上に偏心的に支持され、前記少なくとも２つの偏心シャフト（２９）のそれぞれが、当該偏心シャフト（２９）の中心軸に対して偏心的に配置された偏心軸（Ｂ）を有しており、各偏心シャフトが、それぞれの偏心軸（Ｂ）を中心とした回転運動を行うように駆動することができるものであり、前記偏心軸（Ｂ）が、前記中心軸（Ａ）に対して偏心的に配置され、前記中心軸を中心として回転できることを特徴とする、調節デバイス。
【請求項２】
前記外歯歯車（２５）は、各転がり接触軸受（２７）により前記偏心シャフト（２９）上に支持されている、請求項１に記載の調節デバイス。
【請求項３】
各偏心シャフト（２９）は各偏心ジャーナル（３３）の上に回転自在に支持されており、前記偏心ジャーナル（３３）は共通担持デバイス（２３）の上に固定されている、請求項１または２に記載の調節デバイス。
【請求項４】
前記偏心シャフト（２９）は、各転がり接触軸受（３１）により前記偏心ジャーナル（３３）の上に支持されている、請求項３に記載の調節デバイス。
【請求項５】
前記内歯歯車（１９）は、共同回転するように前記駆動スプロケット（１３）に連結されており、前記偏心軸（Ｂ）は、前記偏心軸（Ｂ）と前記カムシャフト（１１）との間の相対回転を防止するように前記カムシャフト（１１）に関連付けられている、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の調節デバイス。
【請求項６】
前記偏心シャフト（２９）は、前記各偏心軸（Ｂ）を中心とした回転運動を行うように、前記電気モータ（１７）により駆動することができる、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の調節デバイス。
【請求項７】
前記偏心シャフト（２９）は、他の偏心シャフト（２９）と同じ回転速度で、それぞれの偏心軸（Ｂ）を中心とした回転運動を行うように駆動することができる、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の調節デバイス。
【請求項８】
各偏心シャフト（２９）は、共同回転するように各結合歯車（３４）に連結されており、前記電気モータ（１７）は、モータピニオン（３７）を駆動し、前記モータピニオン（３７）は、前記中心軸（Ａ）に対して同軸的に配置され、前記結合歯車（３４）に対して直接的にまたは中間歯車（３５）を介して駆動動作を伴って結合されている、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の調節デバイス。
【請求項９】
前記結合歯車（３４）は、前記作動歯車（１５）の全ての位置において、ラジアル方向において完全に前記外歯歯車（２５）の歯部の範囲内に配置されており、前記モータピニオン（３７）が、前記結合歯車（３４）に対して前記中間歯車（３５）を介して結合されている場合には、前記中間歯車（３５）も、前記作動歯車（１５）の全ての位置において、ラジアル方向において完全に前記外歯歯車（２５）の歯部の範囲内に配置されている、請求項８に記載の調節デバイス。
【請求項１０】
前記各偏心軸（Ｂ）に対する前記偏心シャフト（２９）の偏心性が、前記中心軸（Ａ）に対する前記外歯歯車（２５）の偏心性に一致している、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の調節デバイス。
【請求項１１】
前記偏心軸（Ｂ）は、前記中心軸（Ａ）の周囲に均一な角度ピッチで配置されている、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の調節デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムシャフトを同軸的に駆動する駆動スプロケットに対してカムシャフトを調節するための調節デバイスに関する。駆動スプロケットおよびカムシャフトは、調節デバイスの中心軸に対して同軸的に配置される。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関においては、クランクシャフトは、チェーン駆動部、歯付きベルト駆動部、または歯車駆動部により、駆動スプロケットに結合され、この駆動スプロケットが、クランクシャフトと実質的に同調的にカムシャフトを駆動する。このカムシャフトにより、内燃機関の弁の開口時間が制御される。既述のタイプの調節デバイスにより、駆動スプロケットに対する（およびしたがってクランクシャフトに対する）カムシャフトの位相角を選択的に変更することによって、内燃機関において実施される燃焼プロセスに影響を及ぼすことが可能となる。作動歯車は、これを目的として、駆動スプロケットとカムシャフトとの間において作動することが可能であり、電気モータにより前記作動歯車を駆動させることによって、駆動スプロケットに対してカムシャフトを調節することが可能となる。電気モータを使用することにより、とりわけ正確な制御が可能となる。
【０００３】
この種類の構成においては、作動歯車は、加算歯車を形成する。駆動スプロケットは、第１の入力に関係し、電気モータの出力要素（例えばモータピニオン）は、第２の入力に関係し、カムシャフトまたはカムシャフトセクション（例えばカムシャフトフランジ）は、加算歯車の出力に関係する。この場合に、駆動スプロケット、電気モータ、作動歯車、およびカムシャフトから構成されるユニット全体が、中心軸と呼ばれる共通軸を中心として回転することが可能となるように、駆動スプロケット、電気モータの出力要素、およびカムシャフトが、相互に同軸的に回転することができると有利である。
【０００４】
駆動スプロケットに対するカムシャフトの調節を可能にするためには、比較的高いトルクが生成されなければならない。小型サイズの高速電気モータによるこの機能の実施を可能にするためには、作動歯車は、（固定された駆動スプロケットに基づき）電気モータの速度の大幅な減速をもたらさなければならない。これを目的として、作動歯車は、内歯歯車およびこの内歯歯車と係合状態にある外歯歯車を有することが可能である。内歯歯車は、既述の中心軸を中心として回転することができるものであり、外歯歯車は、この中心軸に対して偏心的に配置され、この偏心構成において、中心軸を中心として円運動を行うように駆動することができる。外歯歯車は、内歯歯車に接触状態で転動するため、外歯歯車の比較的低速の回転（内歯歯車に比べて）が、既述の円運動に重畳される。この種類の構成において、外歯歯車が、この外歯歯車と噛合する内歯歯車よりもごく僅かに数歯だけ少ない個数の歯を有する（例えば１〜５つの歯数の差）場合には、これにより、大きな比率（例えば６０〜３００）が形成されることにより有利となる。
【０００５】
しかし、この種類の作動歯車の１つの問題は、内歯歯車と噛合する外歯歯車が、調節デバイスの中心軸に対して偏心的に配置される点である。これにより、既述のように中心軸に対して同軸的にそれぞれ配置されるべきである作動歯車の入力要素または出力要素に対して（例えばカムシャフトに対して）、外歯歯車の円運動を伝達することが容易には可能でなくなる。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の１つの目的は、作動歯車が、大幅な減速をもたらすと共に、構造上においてはコンパクトであり、高い効率をもたらす、冒頭において述べたようなタイプのカムシャフト調節デバイスを提供することである。
【０００７】
この目的は、請求項１に記載の特徴を有する調節デバイスにより、特に、外歯歯車が少なくとも２つの偏心シャフトの上に偏心的に支持され、各偏心シャフトが、各偏心軸を中心とした回転運動を行うように駆動可能であり、この偏心軸が中心軸に対して偏心的に配置され、中心軸を中心として回転可能であることにより達成される。
【０００８】
したがって、本発明による調節デバイスにおいては、少なくとも２つの偏心軸が、設けられ、調節デバイスの前記中心軸に対して偏心的に配置され、特に相互に対して平行に配置される。相互に対して固定位置にあるこれらの偏心軸の構成は、中心軸を中心として回転することができるものであり、すなわち少なくとも２つの偏心軸を有する構成が、駆動スプロケット、電気モータ、およびカムシャフトと同軸的に回転することができる。偏心軸の各位置は、例えば共通担持デバイスにより規定される。
【０００９】
各偏心軸は、各偏心シャフトに割り当てられる。各偏心シャフトは、偏心部分（すなわちカム）を備え、各偏心軸を中心とした回転運動を行うように駆動することができる。前記内歯歯車と係合状態にある前記外歯歯車は、これらの少なくとも２つの偏心シャフトの上に支持され、したがってこれにより外歯歯車は、各偏心軸を中心とした偏心シャフトの回転運動によって中心軸を中心とした前記（偏心）円運動を行うように駆動することができるようになる。
【００１０】
したがって、外歯歯車の必要な偏心性は、偏心シャフトの各偏心部分により付与することができ、偏心シャフトに関連付けられた偏心軸は、中心軸と同軸の回転運動を共に行う。したがって、偏心的に配置された偏心軸を中心として回転することができる偏心シャフトにより、外歯歯車の偏心円運動（重畳された回転を伴う）が、調節デバイスの中心軸を中心とした回転運動へと戻されることが、すなわち中心軸を中心とした前記偏心軸の回転の形態となることが可能となる。したがって、作動歯車の２つの入力および出力は全て、中心軸に対して同軸的に配置することができる。
【００１１】
したがって、同軸的な内歯歯車の、および内歯歯車と噛合する偏心的な外歯歯車の使用により、単純な構造化が可能であり、作動歯車の２つの入力要素および出力要素からなる同軸的実施形態により高い度合いの効率が実現される、小さな全体体積において大幅な減速比を有する作動歯車を得ることが可能となる。
【００１２】
本発明の有利な実施形態を以下において説明し、従属請求項に列挙する。
【００１３】
好ましい一実施形態においては、外歯歯車は、各転がり接触軸受により偏心シャフトの上に支持される。これにより、外歯歯車の偏心円運動およびその結果としての特に高い効率でのトルク伝達を実現することが可能となる。別の一実施形態によれば、外歯歯車は、各すべり軸受により偏心輪の上に支持することができる。
【００１４】
さらに、各偏心シャフトが偏心ジャーナルと呼ばれる各軸受ジャーナルの上に回転自在に支持され、この偏心ジャーナルが前記偏心軸を画定し、共通担持デバイス上に固定されると、好ましい。回転自在に駆動可能な偏心シャフトのとりわけ簡単な取付けが、これにより可能になる。この実施形態においては、偏心シャフトは、特に内部において偏心ジャーナルに支持される中空シャフトとして組み込まれる。しかし、１つの代替形態としては、偏心シャフトは、例えば共通担持デバイス内にジャーナルのやり方で直接的に係合することが可能であり、外部で共通担持デバイスに回転自在に支持することができる。
【００１５】
さらに、この場合、偏心シャフトが、やはり各転がり接触軸受により偏心ジャーナル上に支持されると好ましい。これは、外歯歯車の運動に対して一貫して転がり接触支持を与えることを可能にするため、作動歯車の効率をさらに高める。
【００１６】
別の好ましい一実施形態によれば、内歯歯車は、共同回転するように駆動スプロケットに連結され、複数の偏心軸からなる構成（特に複数の偏心ジャーナルからなる構成）が、カムシャフトに相対回転を防止するように連結される。換言すれば、この例においては、内歯歯車は、入力を形成し、複数の偏心軸からなる構成は、作動歯車の出力を形成する。これにより、特にコンパクトな構造の作動歯車を得ることが可能となり、とりわけ、内歯歯車と駆動スプロケットとの単体設計がさらに可能となる。しかし、原則的には、逆の構成も可能である。
【００１７】
さらに、前記偏心シャフトが、各偏心軸を中心とした回転運動を行うように電気モータにより駆動することができると好ましい。換言すれば、この例においては、外歯歯車を支持する偏心シャフトが、作動歯車への入力に関係する。
【００１８】
好ましくは、偏心シャフトは、各偏心軸を中心とした相互同調的な回転運動を行うように駆動されることにより、外歯歯車の所望の円運動を生じさせることが可能である。
【００１９】
好ましい一実施形態によれば、各偏心シャフトは、（特に単体設計の）各結合歯車に対して共同回転するように連結される。この例においては、電気モータは、モータピニオンを駆動することが可能であり、このモータピニオンは、調節デバイスの中心軸と同軸的に配置され、直接的にまたは少なくとも１つの共通中間歯車を介して、結合歯車と噛合する。このようにすることで、偏心シャフトの偏心的な支持が、同調駆動に加えて、中心軸と同軸の駆動へと戻される。
【００２０】
好ましくは、結合歯車および中間歯車（存在する場合）は、作動歯車の全ての位置において、ラジアル方向において外歯歯車の歯部の範囲内に完全に配置される。
【００２１】
換言すれば、結合歯車および、適切である場合には中間歯車は、外歯歯車の全ての位置において外歯歯車の歯部の範囲内に完全に位置する、中心軸と同心の仮想円筒状エンベロープ内に完全に配置され、したがって、外歯歯車の歯部の幅および同様に内歯歯車の歯部の幅が、結合歯車および／または中間歯車を軸方向に越えて延在することが可能となる。したがって、結合歯車および／または中間歯車は、軸方向において外歯歯車および内歯歯車の範囲内に部分的にまたは完全に配置することができる。これにより、作動歯車の軸方向全長が縮小される。
【００２２】
別の一実施形態によれば、２つ、３つ、または４つの偏心シャフトが設けられ、これらは、外歯歯車を駆動するように各偏心軸を中心として回転自在に駆動することができる。これらの偏心軸は、好ましくは、中心軸の周囲に均一な角度ピッチで配置される。
【００２３】
以下、図面を参照として、本発明を専ら例示として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による調節デバイスの側面図である。
【図２】図１の平面ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】図１の平面ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】図２の平面ＩＶ−ＩＶに沿った長手方向断面図である。
【図５】図４の断面に対して９０°回転された、図１の平面Ｖ−Ｖに沿った長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜図５に示す調節デバイスは、駆動スプロケット１３に対して内燃機関（図示せず）のカムシャフト１１を調節するために使用される。この駆動スプロケット１３は、カムシャフト１１を同軸的に駆動し、例えばチェーン駆動部（図示せず）を介して内燃機関のクランクシャフトに駆動動作を伴って結合される。駆動スプロケット１３およびカムシャフト１１は、調節デバイスの中心軸Ａに対して同軸的に配置される。駆動スプロケット１３は、作動歯車１５によりカムシャフト１１に結合される。作動歯車１５は、駆動スプロケット１３に対するカムシャフト１１の位相角を調節するために、電気モータ１７により駆動することができる。
【００２６】
特に図４および図５に示すように、作動歯車１５は、内歯歯車１９を備える。この内歯歯車１９は、中心軸Ａと同軸的に、転がり接触軸受２１により作動歯車１５の担持デバイス２３の上に回転自在に支持される。図２および図３から分かるように、内歯歯車１９は、外歯歯車２５と係合状態にある。外歯歯車２５は、中心軸Ａに対して若干偏心的に配置され、この若干偏心的な構成において、中心軸Ａを中心とした円運動を行うように駆動することができる。内歯歯車１９と外歯歯車２５との間の歯数の差は、非常に小さい。例えば、外歯歯車２５が、内歯歯車１９よりも１つ、２つ、３つ、４つ、または５つだけ少ない歯を有すると規定することが可能である。したがって、特に図３から分かるように、中心軸Ａに対する外歯歯車２５の偏心性は、非常に小さい。図３の上部において、外歯歯車２５は、内歯歯車１９と係合状態にあるが、図３の下部においては、外歯歯車２５は、内歯歯車１９とは係合状態にない。
【００２７】
図３は、外歯歯車２５が、各転がり接触軸受２７により２つの偏心シャフト２９の上に支持されるのを示す。さらに、これら２つの偏心シャフト２９はそれぞれ、転がり接触軸受３１により各偏心ジャーナル３３の上に支持され、各偏心軸Ｂを中心として回転することができる。２つの偏心ジャーナル３３およびしたがって２つの偏心軸Ｂは、中心軸Ａに対して偏心的に配置される。図４に示すように、２つの偏心ジャーナル３３は、相互に平行に延在し、担持駆動部２３の上に固定されることにより、これら２つの偏心ジャーナル３３およびしたがって２つの偏心軸Ｂが、中心軸Ａを中心として固定相対位置において回転することができる。図３からは、各偏心軸Ｂに対する偏心シャフト２９の各外方周囲部の偏心性が、中心軸Ａに対する外歯歯車２５の偏心性と一致することが分かる。他方において、中心軸Ａに対する偏心軸Ｂの偏心性は、中心軸Ａに対する外歯歯車２５の偏心性よりも大幅に大きい。中心軸Ａおよび偏心軸Ｂは、外歯歯車２５の転動円内に位置する。
【００２８】
図４からは、各偏心シャフト２９が、共同回転するように各結合歯車３４に連結され、すなわち各結合歯車３４との間で単体設計を成すことが分かる。図２は、これら２つの結合歯車３４が、共通中間歯車３５を介してモータピニオン３７と係合状態にあるのを示す。中間歯車３５は、軸受ジャーナル３６の上に回転自在に支持される。この軸受ジャーナル３６は、偏心ジャーナル３３に対して平行に整列され、担持デバイス２３の上にさらに固定される（図５）。さらに、図２、図３、および図５は、ねじ３９を示す。このねじ３９を使用して、作動歯車１５が、担持デバイス２３を介して、カムシャフト１１のフランジ２４に固定的に連結される。この構成においては、ねじ３９の１つが、軸受ジャーナル３６を同軸的に貫通し、担持デバイス２３を介してカムシャフトフランジ２４に前記軸受ジャーナル３６をねじ固定する。
【００２９】
モータピニオン３７は、電気モータ１７によりモータシャフト４１を介して駆動される（図４および図５）。しかし、中間歯車３５は、必須ではなく、その代わりに、モータピニオン３７は、２つの結合歯車３４を直接的に駆動することがさらに可能である。これらの両例において、２つの偏心シャフト２９は、モータピニオン３７により同調的に駆動される。
【００３０】
作動歯車１５は、駆動スプロケット１３に対するカムシャフト１１の位相角が電気モータ１７により変更できるようにするための加算歯車を形成する。この構成においては、駆動スプロケット１３に関連付けられる内歯歯車１９が、第１の入力を形成する。電気モータ１７に関連付けられるモータピニオン３７は、第２の入力を形成する。偏心ジャーナル３３を担持し、カムシャフトフランジ２４に固定的に連結される担持デバイス２３は、作動歯車１５の出力を形成する。
【００３１】
電気モータ１７の、およびしたがってモータピニオン３７の速度が、駆動スプロケット１３の速度に合わせて調節される限りにおいては、作動歯車１５は、ブロックとして中心軸Ａを中心として回転し、したがってカムシャフト１１の速度は、駆動スプロケット１３の速度と一致する。しかし、電気モータ１７をより高速でまたはより低速で短時間にわたり作動させることによって、カムシャフト１１の位相角を調節することが可能となり、電気モータ１７により生成されるべきトルクが低くなる。すなわち、固定された駆動スプロケット１３に基づき、モータピニオン３７の回転運動が、カムシャフト１１のごく僅かな回転を生じさせ、すなわち作動歯車１５が、大幅な減速をもたらす。これは、本質的には、偏心的に配置された外歯歯車２５が、中心軸Ａを中心とした全円運動を行う際に、外歯歯車２５が、内歯歯車１９に接触状態で転動することに起因し得る。これら２つの歯車１９、２５間の歯数の差が僅かであることにより、内歯歯車１９に対する外歯歯車２５の全円運動によって、外歯歯車２５の回転はごく若干のみ重畳され、すなわちこの歯数のこの若干の差にまさに対応したものとなる。
【００３２】
前記歯車が偏心構成であるにもかかわらず、中心軸Ａと同軸的に配置された電気モータ１７により外歯歯車２５を駆動させ得るようにするために、モータピニオン３７は、中間歯車３５および結合歯車３４を介して同調的に２つの偏心シャフト２９を駆動し、これにより中間歯車３５および結合歯車３４は、偏心軸Ｂを中心としてそれぞれの回転運動を行う。図３からは、その結果として、外歯歯車２５が、偏心ジャーナル３３の構成に対して円運動を行うように駆動され、外歯歯車２５の中心が中心軸Ａの周囲の円形経路上を移動することが分かる。
【００３３】
外歯歯車２５が偏心構成であるにもかかわらず、内歯歯車１９に対する外歯歯車２５の結果的に重畳される回転運動が、中心軸Ａと同軸的に配置されたカムシャフト１１に対して伝達されるようにするために、外歯歯車２５の回転運動に従動する偏心シャフト２９は、偏心ジャーナル３３の上に置かれる。これらの偏心ジャーナル３３は、カムシャフトフランジ２４に対して、したがってねじ３９により担持デバイス２３を介してカムシャフト１１に対して固定的に連結される。
【００３４】
したがって、その結果として、作動歯車１５の２つの入力（内歯歯車１９に関連する駆動スプロケット１３およびモータピニオン３７に関連するモータシャフト４１）および出力（カムシャフト１１に関連する偏心ジャーナル３３）を中心軸Ａと同軸的に配置すること、ならびにそれにもかかわらず作動歯車１５の全ての回転要素に対して転がり接触支持を与えることが、可能となる。したがって、示した調節デバイスは、作動歯車１５が大幅な減速効果を有するにもかかわらず、高効率であると共に全体サイズが小さいことを特徴とする。
【００３５】
図１〜図５からの発展として、結合歯車３４および中間歯車３５は、これらがラジアル方向において外歯歯車２５の歯部の範囲内に完全に配置されるような程度にまでさらに小さくすることが可能である。これにより、作動歯車１５の軸方向全長の縮小を実現することが可能となり、すなわち、外歯歯車２５およびしたがって内歯歯車１９が、軸方向において結合歯車３４および中間歯車３５に部分的にまたは完全に重畳する場合に、その軸方向全長の縮小を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
１１  カムシャフト
１３  駆動スプロケット
１５  作動歯車
１７  電気モータ
１９  内歯歯車
２１  転がり接触軸受
２３  担持デバイス
２４  カムシャフトフランジ
２５  外歯歯車
２７  転がり接触軸受
２９  偏心シャフト
３１  転がり接触軸受
３３  偏心ジャーナル
３４  結合歯車
３５  中間歯車
３６  軸受ジャーナル
３７  モータピニオン
３９  ねじ
４１  モータシャフト
Ａ  中心軸
Ｂ  偏心軸
【図１】
0005646058.tif 000002
【図２】
0005646058.tif 000003
【図３】
0005646058.tif 000004
【図４】
0005646058.tif 000005
【図５】
0005646058.tif 000006