(57)【要約】  本発明は、内燃機関のカムシャフトの位相位置をクランクシャフトに対して調節し且つ位置固定するための電気的なカムシャフト調節器であって、該カムシャフト調節器が、クランクシャフトに固定された駆動輪、カムシャフトに固定された出力部材及び調節軸を備えた３軸伝動装置を有しており、前記調節軸が、ディスクロータ型モータ（１，１′，１″，１′″）として形成された電気的な調節モータに結合されており、該調節モータが、所属のカバー（９，９′，９″）を備えたケーシング（８，８′，８″）内に配置されたディスクロータ（３，３′，３″）とステータ（１５，１５′，１５″，１５′″）とを有している形式のものに関する。製作及び運転が廉価なカムシャフト調節器は、ディスクロータ型モータ（１，１′，１″，１′″）がブラシレスの直流モータ（ＢＬＤＣ‐Ｍｏｔｏｒ）として形成されており、ディスクロータ型モータのケーシング（８，８′，８″）及びカバー（９，９′，９″）がシリンダヘッドに固定されて配置されており、モータ軸（５，５′，５″）が解離可能な連結部材によって調節軸と結合されていることによって得られる。
2007530850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のカムシャフトの位相位置をクランクシャフトに対して調節し且つ位置固定するための電気的なカムシャフト調節器であって、該カムシャフト調節器が、クランクシャフトに固定された駆動輪、カムシャフトに固定された出力部材及び調節軸を備えた３軸伝動装置を有しており、前記調節軸が、ディスクロータ型モータ（１，１′，１″，１′″）として形成された電気的な調節モータによって駆動されており、該調節モータが、所属のカバー（９，９′，９″）を備えたケーシング（８，８′，８″）内に配置されたディスクロータ（３，３′，３″）とステータ（１５，１５′，１５″，１５′″）とを有している形式のものにおいて、
ディスクロータ型モータ（１，１′，１″，１′″）がブラシレスの直流モータ（ＢＬＤＣ‐Ｍｏｔｏｒ）として形成されていることを特徴とする、ディスクロータ型モータを備えた電気的なカムシャフト調節器。
【請求項２】
ケーシング（８，８′，８″）及びカバー（９，９′，９″）がシリンダヘッドに固定されて配置されている、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項３】
ディスクロータ（３，３′，３″）が、解離可能な連結部材によって調節軸と結合されたモータ軸（５，５′，５″）を有している、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項４】
カバー（９，９′，９″）が有利にはプラスチック製のセンサモジュールとして形成されており、該センサモジュールに打抜き格子が組み込まれており、該打抜き格子が、カバー（９，９′，９″）に一体射出成形されたコネクタの、電子的な整流用のポジションセンサ（２１，２１′）及びステータ（１５，１５′，１５″，１５′″）の接続部との導電接続に役立つ、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項５】
ケーシング（８，８′，８″）が有利にはプラスチック製のセンサモジュールとして形成されており、該センサモジュールに打抜き格子が組み込まれており、該打抜き格子が、ケーシング（８，８′，８″）に一体射出成形されたコネクタの、電子的な整流用のポジションセンサ（２１，２１′）及びステータ（１５，１５′，１５″，１５′″）の接続部との導電接続に役立つ、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項６】
ポジションセンサ（２１，２１′）が、有利にはディスクロータ（３，３′，３″）によって負荷可能である、請求項４又は５記載のカムシャフト調節器。
【請求項７】
ディスクロータ（３，３′，３″）が、焼結された又はプラスチック結合された永久磁石から成っており、該永久磁石が、ディスクロータ（３，３′，３″）をモータ軸（５，５′，５″）に圧着するディスク形の支持体に取り付けられている、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項８】
ステータ（１５，１５′，１５″，１５′″）に溝が設けられているか、又は溝が設けられていない、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項９】
環状ベルトコアとしてのステータヨーク（２０，２０′）と、焼結歯を備えた焼結ディスクとしてのステータコアとが別個に、しかし接合可能に形成されているか、又はステータヨーク（２０，２０′）とステータコアとが、広幅の環状ベルトコアからステータ溝をフライス切削加工するか又は打ち抜くことにより、前記環状ベルトコアから一体に製作可能である、請求項５記載のカムシャフト調節器。
【請求項１０】
ディスクロータ型モータ（１，１′，１″，１′″）の最終段が有利には双極で作動される、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項１１】
ディスクロータ（３，３′，３″）が転がり軸受けに支承されており、これらの転がり軸受けが、有利には深溝形玉軸受け（７，７′，７″；７ａ，７ａ′，７ａ″）として形成されており且つ有利にはケーシング（８，８′，８″）及びカバー（９，９′，９″）内に配置されている、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項１２】
モータ軸（５″）が、出力側に近い方の深溝形玉軸受け（７″）の内輪（２５）と、出力側から遠い方の深溝形玉軸受け（７ａ″）の外輪（２６ａ）とに支承されている、請求項１１記載のカムシャフト調節器。
【請求項１３】
ケーシング（８，８′，８″）とカバー（９，９′，９″）との間にシールとして有利にはＯリング（１１，１１′）が設けられており、モータ軸（５，５′，５″）とケーシング（８，８′，８″）との間に有利には半径方向軸シール（１３，１３′，１３″）が設けられている、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項１４】
ディスクロータ型モータが１つのギャップを備えて形成されている、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項１５】
モータ軸（５′）にステータ（１５″）の方向で作用する同軸的なモータ軸用圧縮ばね（２２）が設けられている、請求項１４記載のカムシャフト調節器。
【請求項１６】
ステータ（１５″）にディスクロータ（３″）の方向で作用する同軸的なステータ用圧縮ばね（２３）が設けられている、請求項１４記載のカムシャフト調節器。
【請求項１７】
ディスクロータ型モータが２つのギャップを備えて形成されている、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項１８】
ステータ部材（４，４ａ）を備えたステータ（１５）又はディスクロータ部材（３ａ，３ｂ）を備えたディスクロータ（３′）が２つの部分から形成されており且つそれぞれ相補的な構成部材に軸方向で周面係合している、請求項１７記載のカムシャフト調節器。
【請求項１９】
ステータ（１５，１５′，１５″）のコイル部材（１９，１９′）が打ち抜かれた薄板、成形部材又はエナメル線から成っている、請求項１記載のカムシャフト調節器。
【請求項２０】
極対の数が有利には２〜１２である請求項１記載のカムシャフト調節器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に請求項１の上位概念に記載した、内燃機関のカムシャフトの位相位置をクランクシャフトに対して調節し且つ位置固定するための電気的なカムシャフト調節器であって、３軸伝動装置と、ディスクロータ型モータとして形成された調節モータとを備えている形式のものに関する。
【０００２】
汎用の電気的なカムシャフト調節システムは、調節伝動装置と、インナロータとしてローラロータ型構成形式で形成された調節モータとを有している。
【０００３】
今日の車両では、安全技術的な考慮（クラッシュ特性）に基づいて車体と内燃機関との間にある程度の間隔が求められる。このことから、できるだけコンパクトなエンジンが所望される。この要望は、軸方向で相前後して配置される調節伝動装置及び調節モータの所要構成空間と矛盾しており、このことは、特に横方向で組み込まれたエンジンを備えた車両において問題である。
【０００４】
所与の調節伝動装置の場合、カムシャフト調節器の構成空間は調節モータの短縮によってしか減少され得ない。しかしこれにより、同時に調節モータのトルクも低下される。このことは、電動モータの給電時にロータとステータの間のギャップに発生する電気的な力Ｆｅｌ及び有効てこ腕ｄＲ／２に関連しており、この場合、ｄＲはロータの直径を指している。てこ腕ｄＲ／２は、半径方向ギャップ及び比較的小さなロータ直径を有するローラロータ型構成のインナロータの場合、ロータ直径の拡大によっては増大させ難い。トルクを増大させるためには、電気的な力Ｆｅｌの増大しか残されていない。このことは磁束密度の増大によって達成することができる。電力の増大を介してここに至るまでの方法は損失出力の増大という欠点を有しており、その結果、電動モータの温度が上昇する。更に、永久磁石ロータの消磁の危険が生じる。適当な磁性材料を介した永久磁石ロータの磁束密度の増大は費用がかさむ。
【０００５】
電気的なカムシャフト調節器の構成長さを減少させるための有利な可能性は、ディスクロータ型構成のブラシレスの直流モータを提供する。この場合は、磁化された複数の円セクタから成る１つのディスク形のロータである。磁化された１つの円セクタ部材の磁極は軸方向を向いている。更に、隣接した円セクタの極性は交互に構成されている。有利には、円セクタはそれぞれ別個に製作されてから１支持体部材に固定されており、この場合、磁化された円セクタは、有利には磁化可能な金属、磁化可能な金属合金又は磁化可能な粒子を備えたプラスチックから成っている。
【０００６】
ロータには少なくとも１つのステータが対応配置されており、このステータには複数のコイル部材が設けられている。これらのコイル部材に意図的に正しい電流極性で以て給電することにより、ロータが駆動される。ステータに対するロータの位置はポジションセンサが検出する。この情報に基づいて、個々のコイル部材に正しい時点で正しい極性の電流が供給される。ポジションセンサとしては、例えばホールセンサ又は抵抗が磁界に関連した（磁気抵抗作用）センサが供与される。
【０００７】
ディスクロータ型モータは、インナロータ及びアウタロータの各カテゴリに分類され得る。
【０００８】
インナロータ型モータの場合、ロータは単数又は複数のステータから突出していない。このモータの第１の構成では、ステータがほぼ環状に構成されており且つロータに半径方向で周面係合している。これにより、ロータとステータの間の周方向のギャップが規定されている。別の構成では、ステータはやはり環状に構成されているが、軸方向でロータに対してずらされて配置されている。これにより、軸方向でロータとステータとの間に位置するやはり環状のギャップが規定されている。磁束をより良好に戻し案内するためには、有利にはロータに対して軸方向で、ステータとは反対の側に磁化可能なディスクが配置されている。同様に、軸方向で見てロータの前後に各１つの環状に構成されたステータが配置された配置形式も考えられる。この構成では２つの環状のギャップが規定されており、この場合、各１つのギャップが軸方向で、ロータと２つのステータの内の一方との間に位置している。外側に位置するディスクロータが内側に位置するステータに周面係合するアウタロータも可能である。この構成手段は、大きな直径への質量累積に基づいて、ディスクロータ型モータの加速時及び制動時にそのダイナミクスにネガティブな影響を及ぼす大きな質量慣性モーメントを有している。従って、軸方向ギャップを備えたインナロータバージョンが、ディスクロータ型モータの有利なバリエーションである。
【０００９】
ディスクロータの直径延いては電気的な力Ｆｅｌのてこ腕は、ローラロータの直径よりも著しく大きく選択することができるので、ディスクロータ型モータのトルクはローラロータ型モータのトルクを著しく上回る。これにより、ディスクロータ型モータの比較的大きな質量慣性モーメントも概ね相殺されるので、ディスクロータ型モータのダイナミクス特性はほとんど影響されない。従って、ディスクロータ型モータは軸方向長さが比較的小さな場合に、ローラロータ型モータと比較して少なくとも同じ性能を達成する。
【００１０】
ディスクロータ型モータは、様々な用途への適合を可能にする様々な構成手段を提供する。
【００１１】
ディスクロータ型モータのコンセプト若しくは設定では、とりわけ次の構成要素が供与される。
‐ギャップの数（１つ又は２つ）
‐ステータの巻線形式（突出極又は非突極）
‐永久磁石（焼結又はプラスチック結合）
‐ステータコア（溝付き、即ち鉄心を備えたコイルか、又は溝無し、即ち鉄心無しのコイル）
‐ロータ及びステータのヨーク（定置又は回転式）
‐導体の種類（エナメル線又は絶縁された薄板層又は成形部材）
‐ステータの極数（少極、即ち≦１０極か、又は多極、即ち≧１０極）
次に、前記構成要素の各２つの可能性の特徴を挙げる。
‐１つのギャップ：
ステータ巻線は永久磁石ロータの片側にしか位置していないので、軸受けに対して軸方向力が作用する。
‐２つのギャップ：
この場合は２つの配置形式が考えられる。一方では、軸方向で見てロータの前後に各１つのステータが取り付けられていてよい。同様に、ステータに軸方向で周面係合するロータも考えられる。
‐突出極：
コイルはステータの複数の歯を中心として同心的に巻かれており、この場合、１つの歯＝１つの極である。
‐非突極：
コイルはステータの複数の歯にそれぞれ巻き付けられており、より大きな寸法を有するコイルヘッドで交差する。
‐焼結された磁石：
Ｂｒ＞０．８テスラの高い磁束密度、高価
‐プラスチック結合された磁石：
磁束密度Ｂｒ≦０，８、廉価、可変であるが温度に敏感
‐ステータコア（溝付き）：
複数の歯を備えたステータは大きな製作手間を要するが、歯における同心的な磁束及びロータとステータとの間の小さなギャップ（間隔）を提供する。
‐ステータコア（溝無し）：
ギャップコイルが付与される環状ベルトコアとしての積層鉄心により、僅かな磁束の集中を伴う大きな磁気ギャップが生ぜしめられる。この構成では小さな製作手間が有利に作用する。
‐定置のヨーク：
積層鉄心によって減少される高い鉄損。但し有利には、これによりロータの小さな質量慣性モーメントが得られる。
‐回転式ヨーク：
小さな鉄損を提供する。それというのも、中実のヨークが永久磁石ロータと一緒に回転するからである。但しこのことは大きな質量慣性モーメントを惹起する。
‐エナメル線導体：
従来の巻線を可能にする。しかし、この巻線は特別な巻線機を必要とする。
‐薄板層導体：
コイルが打ち抜かれた又はエッチングされた薄板から構成されており且つ絶縁手間及び組込み手間を要する。
‐ディスクロータの少極数：
僅かな漏れ磁束を提供するが、相応の構成スペースと質量慣性モーメントとを伴う厚いヨークを必要とする。
‐多極数：
多くの漏れ磁束を生ぜしめるが、小さな質量慣性モーメントを伴う薄いヨークを可能にする。
【００１２】
種々様々な構成要素のコンビネーションに基づいて、多数の異なるディスクロータバリエーションが得られる。これらのバリエーションの内多くは重要ではないが、全て実現可能である。
【００１３】
次に、いくつかの構成要素と、これらの構成要素に適合する補足的な構成要素を挙げる：
‐溝無し（鉄心無し）のステータコアが必要とするのは：
‐比較的大きな磁気ギャップに基づきディスクロータの焼結された磁石、
‐磁界の漏れに基づき少極のディスクロータ
‐多極のディスクロータが必要とするのは：
‐磁界の漏れに基づき溝付きステータ
‐ディスクロータのプラスチック結合された磁石が必要とするのは：
‐小さな磁束密度に基づき溝付きステータ
‐ディスクロータと一緒に回転するヨークが必要とするのは：
‐小さなヨーク厚さ（低い質量慣性モーメント）を可能にする多極のディスクロータ
‐ギャップが必要とするのは：
‐ディスクロータにおける薄い磁束帰路リング（低い質量慣性モーメント）を可能にする多極のディスクロータ。
【００１４】
当該構成要素の更なるコンビネーションは、図６及び図６ａに示した表に挙げてある。
【００１５】
２つのギャップを備えたあらゆる溝付きのバリエーションは、対称的にも非対称的にも構成可能である。
【００１６】
対称的な構成の場合は、永久磁石ディスクロータの両側に各１つのコイルがヨークと一緒に配置されているのに対して、非対称的な構成の場合は、一方の側にコイルがヨークと一緒に位置しており、他方の側にはヨークしか位置していない。
【００１７】
ヨークを備えたコイルは、１つしかギャップを備えていない永久磁石ディスクロータにおいても使用され得る。
【００１８】
図６及び図６ａに示した４４のバリエーションと比較すると、１つのギャップを備えた構成のバリエーション１及び２つのギャップを備えた構成のバリエーション２２が特に有利であると思われる。即ち：
‐鉄心を備えた多極のステータコイルは軸方向で極めて短く構成される；
‐永久磁石ディスクロータのプラスチック結合された磁石は廉価に製作可能である；
‐ステータコイル用に使用されるエナメル線は廉価である；
‐ステータコイルのトルク形成量は、少ないヘッド巻線量に基づいて高い；
‐ディスクロータの質量慣性モーメントは、静止状態のヨークに基づいて低い。
【００１９】
但し、あらゆる別のバリエーション、特にバリエーション３６も、電気的なカムシャフト調節器のためのディスクロータ型モータとして考慮される。全てのバリエーションがそれぞれ固有の利点及び欠点を有しているので、選択はその時々の用途によって決定される。
【００２０】
ヨーロッパ特許第１０３９１０１号明細書には、ディスクロータとして形成された調節モータを備えた電気的なカムシャフト調節器が開示されている。
【００２１】
このディスクロータ型モータは調節伝動装置を備えたユニットを形成しており、これにより、当該ディスクロータ型モータは調節伝動装置と一緒に回転する。従って、調節モータへの電力供給はスリップリングを介して行われる。この構成ではスリップリングの使用が軸方向の構成空間に不都合な影響を及ぼす。更に、スリップリングの使用は摩耗を伴うものであり、これにより、より短いエンジン耐用年数をもたらす。更に不都合には、モータ軸が調節軸と一体に形成されている。その結果、調節モータを調節伝動装置と一緒に組み立てねばならず、故障時には組み込んだ状態で修理しなければならない。
【００２２】
本発明の課題は、製作及び運転が廉価な、冒頭で述べた形式の電気的なカムシャフト調節器のためのディスクロータ型モータを提供することである。
【００２３】
この課題は請求項１の特徴部に記載の構成によって解決される。
【００２４】
ディスクロータ型モータがブラシレスの直流モータ（ＢＬＤＣ‐Ｍｏｔｏｒ）として形成されていることにより、ブラシ摩耗を懸念する必要がなくなる。
【００２５】
更に、ケーシング及びカバー延いてはステータもシリンダヘッドに固定されているので如何なるスリップリングも省かれ、これに関連した問題も無くなる。
【００２６】
モータ軸は調節軸と解離可能な連結部材によって結合されているので、調節モータは交換可能であり且つ調節伝動装置とは無関係に組込み及び修理可能であり、更に、別の用途に使用され得る。
【００２７】
前記の解離可能な連結部材は、例えばスプライン軸、弾性的なゴム部材又は磁気的な連結部材として構成されていてよい。
【００２８】
調節モータの電気的な設備は、カバー又はケーシングがプラスチック製のセンサモジュールとして形成されており、このセンサモジュールに打抜き格子が組み込まれており、この打抜き格子がカバーに一体射出成形されたコネクタの、電子的な整流用のポジションセンサ並びにステータの接続部との導電接続に役立つことによって著しく簡略化される。
【００２９】
ポジションセンサがディスクロータを介して応答可能であると、コスト的に有利である。択一的に、磁気パルスを付加的に取り付けたセンサ磁石によって発動させる手段もある。
【００３０】
本発明の有利な改良では、ディスクロータが焼結された又はプラスチック結合された永久磁石から成っており、この永久磁石はディスク形の支持体に取り付けられており、この支持体によってディスクロータがモータ軸に圧着されている。焼結されたディスクロータは、プラスチック結合されたディスクロータよりも高い磁束密度延いてはより高いトルクを達成する。プラスチック結合されたディスクロータは、製作がより廉価であり且つ形状付与の点においてより可変性を有しているが、温度により一層敏感でもある。
【００３１】
ステータに溝が付けられていると、ステータ歯に比較的多くの磁束が発生するのに対して、溝無しのステータの廉価な環状ベルトコアによっては多くの漏れ磁束が発生する。これにより、調節モータのトルク及び効率が低下する。
【００３２】
ステータヨークのための有利な択一性は、ステータヨークが環状ベルトコアとして、またステータコアが焼結歯を備えた焼結ディスクとしてそれぞれ別個に、しかし接合可能に形成されているか、又はステータヨーク及びステータコアが、広幅の環状ベルトコアからステータ溝をフライス切削加工するか打ち抜くことによって、前記環状ベルトコアから一体に製作可能であるという点にある。接合は、コイルをステータコアに付与した後で、例えばねじ締結又はリベット留めによって行うことができる。
【００３３】
ディスクロータ型モータの最終段が有利には双極で作動されるということも有利である。
【００３４】
本発明の別の有利な改良では、ディスクロータが転がり軸受けに支承されており、これらの転がり軸受けが、有利には深溝形玉軸受けとして形成されており且つ有利にはケーシング又はカバー内に配置されている。
【００３５】
択一的に、針状コロ軸受け、コロ軸受け又は滑り軸受けも考えられる。同様に、モータ軸を１つの転がり軸受けによってクランクケースに支承し且つ別の転がり軸受けによって結合部材を介してトランスミッションハウジングに支承することも可能である。
【００３６】
別の手段はクランクケースにおけるモータ軸の片持ち式の支承を提供する。
【００３７】
特に小さな軸方向構成スペースは、モータ軸が出力側に近い方の深溝形玉軸受けの内輪に支承可能であり且つ出力側から遠い方の深溝形玉軸受けの外輪に支承可能な構成を必要とする。このようにして、出力側から遠い方の軸受けは、少なくとも部分的にディスクロータ内に配置されている。
【００３８】
ケーシングとカバーとの間にシールとして有利にはOリングが設けられており、モータ軸とケーシングとの間に有利には半径方向軸シールが設けられていると有利である。
【００３９】
Oリングは、ペーパシール又はシールペーストによっても代替可能である。半径方向軸シールの代わりに、ラビリンスシール又はシールされた深溝形玉軸受けが使用されてもよい。
【００４０】
ディスクロータ型モータは、１つ又は２つのギャップを有することができる。１つのギャップを備えたディスクロータ型モータは軸方向力によって軸受けを負荷する。この軸方向力は、２つのギャップの場合は理論的に補償され、実地においては製作誤差に基づいて少なくとも減少されている。
【００４１】
本発明の更に別の有利な改良では、１つのギャップを備えたディスクロータ型モータにおいて、ステータの方向でモータ軸に作用する同軸的なモータ軸用圧縮ばね及び／又はディスクロータの方向でステータに作用する同軸的なステータ用圧縮ばねが設けられている。
【００４２】
両圧縮ばねは、転がり軸受けの軸受け遊びとステータの組込み遊びとを架橋することにより、ディスクロータのギャップの最小化に役立つ。できるだけ小さなギャップ幅によって、ディスクロータ型モータの最大トルクが保証される。
【００４３】
２つのギャップを備えたディスクロータ型モータにおいて、一方の構成部材（ロータ又はステータ）が、軸方向で見て他方の各構成部材（２部構成のステータ又は２部構成のロータ）の中間を取ることにより、製作誤差は別として、モータ軸における軸方向力が相殺される。
【００４４】
このことは、各２つのギャップを備えた２つ又はそれ以上のディスクロータがモータ軸に相前後して配置されている場合に当てはまる。
【００４５】
本発明の更に別の有利な構成では、ステータのコイル部材は打ち抜かれた薄板、成形部材又はエナメル線から成っている。
【００４６】
更に、極対の数は有利には２〜１２である。
【００４７】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００４８】
図１に概略的に示したカムシャフト調節器Ａは、駆動輪Ｂによって調節伝動装置Ｃを駆動する。この調節伝動装置Ｃは、有利には３軸伝動装置として構成されており且つカムシャフトＤとモータ軸Ｅとに結合されている。モータ軸Ｅは調節モータＧのロータＦによって駆動され、調節モータＧのステータＨはケーシングＪに固着結合されている。このケーシングはシリンダヘッドＫに固着結合されている。
【００４９】
図２には、ブラシレス直流モータ（ＢＬＤＣ‐Ｍｏｔｏｒ）として形成された、２つのギャップ２，２ａを備えたディスクロータ型モータ１が示されている。前記ギャップ２，２ａは、ディスクロータ３と、２つの部分から成るステータ４，４ａとの間に位置している。ディスクロータ３は相対回動不能にモータ軸５と結合されており、このモータ軸５は連結部材６に結合されている。この連結部材６は相対回動不能且つ解離可能に、調節伝動装置（図示せず）の調節軸に結合可能である。
【００５０】
モータ軸５は、この図面では深溝形玉軸受けとして構成された２つの転がり軸受け７，７ａに支承されており、これらの転がり軸受け７，７ａはディスクロータ３の両側で、このディスクロータ３にすぐ隣接して、ケーシング８及びカバー９内に配置されている。
【００５１】
ケーシング８及びこのケーシング８のカバー９は、半径方向ガイド１０を介して互いに対応配置されており、Ｏリング１１によって相互にシールされており且つねじ１２によってねじ締結可能である。モータ軸５は半径方向軸シール１３によってシールされており、モータ軸５の自由端部は閉じられたカバー９によってシールされている。
【００５２】
図３に概略的に示した２つのギャップ２，２ａを備えたディスクロータ型モータ１′のディスクロータ３′は２つの部分から形成されている。このディスクロータ３′は２つのディスクロータ部材３ａ，３ｂから成っており、これらのディスクロータ部材３ａ，３ｂはハブ１４によって結合されている。ステータ１５′は軸方向で両ディスクロータ部材３ａ，３ｂ間に位置している。
【００５３】
ディスクロータ型モータ１，１′では、永久磁石及び給電されたコイル部材１９の軸方向を向いた磁界に基づいて、ステータ１５，１５′とディスクロータ３，３′との間に複数の軸方向力が発生する。軸方向で見てディスクロータ３′（ステータ１５′）の前後に各１つのステータ１５′（ディスクロータ３′）が位置する２つのギャップを備えたディスクロータ型モータ１′に、ステータ１５′及びディスクロータ３′が対称的に配置されていると、前記軸方向力は互いに逆向きなので、相互に補償し合う。これにより、理論的には当該の軸方向力が完全に除かれるが、実地においては製作誤差（２つのギャップの異なる大きさ、コイル部材のやや異なる巻線）で失敗する。
【００５４】
図４にはギャップ２″を１つしか備えていないディスクロータ型モータ１″が示されている。このディスクロータ型モータ１″も、ねじ１２′を介してカバー９′により閉鎖されるケーシング８′を有している。ケーシング８′及びカバー９′内には転がり軸受け７′，７ａ′が位置しており、これらの転がり軸受け７′，７ａ′はモータ軸５′を支承するために使用され、本実施例では深溝形玉軸受けとして構成されている。
【００５５】
転がり軸受け７′，７ａ′は外部に対して、モータ軸５′の出力側に近い方の側では半径方向軸シール１３′によってシールされており且つ出力側から遠い側ではねじ締結可能な閉鎖カバー１８によってシールされている。
【００５６】
モータ軸５′は、ディスクロータ３″及び連結部材６′と相対回動不能に結合されており、この場合、ディスクロータ３″は転がり軸受け７′，７ａ′間に配置されており、連結部材６′はモータ軸５′の出力側に近い方の端部に配置されている。
【００５７】
ディスクロータ３″は、ヨーク部材１６と永久磁石部材１７とから成っている。永久磁石部材１７はステータ１５″のコイル部材１９に対向配置されており、ステータ１５″の背面にはステータヨーク２０が配置されている。ステータ１５″の内側にはポジションセンサ２１が位置しており、これらのポジションセンサ２１は電気的な整流を制御するために役立ち且つディスクロータ３″の永久磁石部材１７によって負荷される。この永久磁石部材１７は、円セクタ状に構成された複数の永久磁石から成っており、これらの永久磁石はディスク形のヨーク部材１６に全体として円環を生ぜしめるように配置されている。従って、ヨーク部材１６は支持体として使用され、この支持体を介して永久磁石がモータ軸５，５′，５″に固定されている。更に、ヨーク部材は１つのギャップを備えたモータの場合はステータ１５，１５′，１５″，１５′″とは反対の側に配置されており且つ磁束を戻し案内するために磁化可能な材料から成っていてよい。個々の永久磁石の磁極はヨーク部材１６の軸方向で延びており、隣接して配置された円セクタには、それぞれ磁極が交互に付与されている。永久磁石は２つの課題を満たす。一方では当該の永久磁石は、単数又は複数のステータ１５，１５′，１５″，１５′″のコイル部材に関連してモータの駆動装置を形成する。他方では当該の永久磁石は、ポジションセンサ２１，２１′によって検出しようとするポジション信号を供給する。従って、円セクタ状の永久磁石の構成に変えて、部分円状の構成を選択することもでき、この場合、永久磁石は半径方向で見て、ステータ１５，１５′，１５″，１５′″のコイル部材又はポジションセンサ２１，２１′が位置する範囲内にしか延在していない。これに関連して、永久磁石が互いに同心的な２つの円環で配置された構成も考えられる。この場合、一方の円環は半径方向で見てコイル部材の範囲内に位置しており、第２の円環はポジションセンサ２１，２１′の範囲内に位置している。
【００５８】
ギャップ２″の規定された幅を維持するためには、モータ軸用圧縮ばね２２及びステータ用圧縮ばね２３が設けられている。モータ軸用圧縮ばね２２は、モータ軸５′に結合された押圧リング２４ａと、出力側から遠い方の転がり軸受け７ａ′の外輪とに支持されており、これにより転がり軸受け７′，７ａ′の軸受け遊びを補償する。ステータ用圧縮ばね２３は、カバー９′に付与された環状溝に配置されており且つステータ１５″をステータストッパ２４に対して押圧し、これにより、ステータ１５″の製作遊び及び組込み遊びが補償される。
【００５９】
ディスクロータ型モータ１″の運転中、コイル部材１９は高い電流で負荷され、このことはステータ１５″における多大な熱発生をもたらす。コイル部材１９及びポジションセンサ２１の熱に起因する損傷を防止するためには、ディスクロータ型モータ１″から十分に熱を導出するための準備が成されていなくてはならない。ディスクロータ型モータ１″は、エンジンルーム内でシリンダヘッドの外位に位置しており、この場合、ディスクロータ型モータ１″のカバー９′とは反対の側のケーシング側面２９は、少なくとも部分的にシリンダヘッド（図示せず）に直接に接触している。１つのステータ１５″を備え延いてはギャップ２″も１つだけ備えた、図４に示した本発明によるディスクロータ型モータ１″の実施例では、ステータ１５″もポジションセンサ２１も、ディスクロータ型モータ１″内のシリンダヘッドとは反対の側でカバー９′に取り付けられている。カバー９′はエンジンルームに突入しており、このエンジンルーム内で支配的な対流によって冷却される。熱に敏感な構成部材をカバーに直接に取り付けること、若しくはカバーに通じる熱伝導通路を製作することにより、構成部材の効果的な冷却が行われる。この効果を強めるためには、カバー９′に冷却リブを取り付け且つ／又はファン等の構成部材を用いてカバーに空気を送ることも規定されている。更に、ポジションセンサ若しくはコイル部材１９とカバー９′との間の熱伝導を、例えば熱伝導ペースト等の熱伝導材料を使用することにより高めることが規定されている。
【００６０】
図５に示したディスクロータ型モータ１′″も、やはり１つのギャップ２″しか有していない。基本構成はディスクロータ型モータ１″の基本構成に類似している。本質的な相違点はモータ軸５″の構成にあり、このモータ軸５″の中実部分５ａは出力側に近い方の転がり軸受け７″の内輪２５に支承されており、モータ軸５″の中空部分５ｂは出力側から遠い方の転がり軸受け７ａ″の外輪２６ａに支承されている。これにより、出力側から遠い方の転がり軸受け７ａ″を部分的にディスクロータ３″の方へ引き寄せて、出力側に近い方の転がり軸受け７″のより近くにずらすことができる。このようにして、ディスクロータ型モータ１′″の軸方向寸法を最小化する。
【００６１】
転がり軸受け７″，７ａ″は内部をシールされており且つ永久グリース充填物を備えている。
【００６２】
ディスクロータ型モータ１′″は、カバー９″によって閉鎖されるケーシング８″を有している。このカバー９″はケーシング８″の半径方向ガイド１０′においてセンタリングされており、カバー９″及びケーシング８″はOリング１１′によってシールされている。カバー９″は中心ピン２７を支持しており、この中心ピン２７には出力側から遠い方の転がり軸受け７ａ″の内輪２５ａがプレス嵌めされている。
【００６３】
ヨーク部材１６′と永久磁石部材１７′とから成るディスクロータ３″は、モータ軸５″の中空部分５ｂにプレス嵌めされている。
【００６４】
出力側に近い方の転がり軸受け７″の外輪２６は、ケーシング８″にプレス嵌めされている。モータ軸５″を外部に対してシールする半径方向軸シール１３″も、やはりケーシング８″にプレス嵌めされている。
【００６５】
ケーシング８″内には、ステータヨーク２０′とコイル部材１９′とを備えたステータ１５′″も配置されている。電子的な整流のための複数のポジションセンサ２１′もケーシング８″内に収納されている。ステータ１５′″はカバー９″によって軸方向で位置固定される。ディスクロータ型モータ１′″は、カバー９″に対向位置するケーシング側面２９で以てシリンダヘッド（図示せず）に取り付けられている。モータ軸５″はシリンダヘッドに設けられた切欠きを貫通して、カムシャフト調節器の調節伝動装置（図示せず）と結合されている。シリンダヘッドに設けられた切欠きを介してケーシング側面２９にはエンジンオイルが供給され、これにより、ケーシング側面２９の効果的な冷却が達成される。半径方向軸シール１３″により、ディスクロータ型モータの内部はオイルの侵入から保護される。更に、シリンダヘッドからエンジンルームへのオイル流出は、モータ軸５″を環状に取り囲む、ケーシング側面２９とシリンダヘッドとの間の密な結合部によって防止される。有利には、この実施例では例えばポジションセンサ２１′又はコイル部材１９′等の、ディスクロータ型モータ１′″の熱に敏感な構成部材及び熱を作り出す構成部材がケーシング側面２９に取り付けられており、これにより、前記構成部材からの熱の効果的な搬出が保証されている。更に、既に上で述べたように、このことに関連して熱伝達材料の使用又はケーシング側面２９への冷却リブの取付けがポジティブな影響を及ぼす。
【００６６】
図５ａ及び図５ｂには、図５に示した実施例と類似した２つの実施例が示されている。従って、その説明及び機能形式については図５を参照されたい。図５ａ及び図５ｂに示したディスクロータ型モータは、それぞれモータ軸を支承している転がり軸受けの配置形式若しくは種類が異なっている。
【００６７】
図５ａに示した実施例では、出力側に近い方の転がり軸受け７″が、例えばニードルスラスト軸受け又はスラスト円筒コロ軸受け等のスラスト軸受け２８によって代替されている。このスラスト軸受け２８は、１つのギャップしか備えていないディスクロータ型モータを使用することにより発生する軸方向力を吸収する。
【００６８】
図５ｂに示した実施例では、出力側に近い方の転がり軸受け７″は、シリンダヘッドに面したケーシング側面２９と合致している。モータ１′″の内部で、前記転がり軸受け７″にはすぐに半径方向軸シール１３″が続いている。この実施例の利点は、両軸受け間の比較的大きな間隔という点にある。更に、前記軸受け７″はシリンダヘッドからの吹付けオイルによって冷却される。
【００６９】
別の実施例では、出力側に近い方の転がり軸受け７″を省くことも考えられる。この場合、モータ軸５″の出力側は、モータ軸５″を３軸伝動装置の調節軸に駆動結合する連結部材によって支承される。
【００７０】
図６及び図６ａには、種々様々な構成部材に基づいてそれぞれ異なる用途に適した、ディスクロータ型モータの複数のバリエーションの表が示されている。
【００７１】
図７ａ及び図７ｂには、それぞれローラロータ型モータ３０が示されている。ローラロータとして形成されたロータ３１はモータ軸５′″から成っており、このモータ軸５′″にはローラ状のヨーク３２が相対回動不能に取り付けられている。ヨーク３２の外周面には、このヨーク３２に周面係合する円筒ジャケット状の永久磁石３３が相対回動不能に取り付けられている。この永久磁石３３は、複数の部分円筒ジャケット状のセグメントから成っている。これらのセグメントの磁極は半径方向に沿って位置しており、当該セグメントは隣接したセグメントの極性の方向が交互になるようにヨーク３２に取り付けられている。
【００７２】
ロータ３１とモータ軸５′″とは、出力側に近い方の転がり軸受け７′″及び出力側から遠い方の転がり軸受け７ａ′″（この実施例ではそれぞれ深溝形玉軸受け）を介してケーシング８′″に支承されている。このケーシング８′″は、フランジ部材３４とカバー９′″とスリーブ３５とから成っており、この場合、フランジ部材３４とカバー９′″とは、スリーブ３５に材料接続的、摩擦接続的又は形状接続的に密着されている。フランジ部材３４には複数の孔が設けられており、これらの孔を介してローラロータ型モータ３０はシリンダブロック（図示せず）にねじ締結可能である。半径方向軸シール１３′″は、ケーシング９′″を通るモータ軸５′″の貫通部をシールする。半径方向軸シール１３′″は、出力側の転がり軸受け７′″とシリンダヘッドとの間、又は出力側の転がり軸受け７′″とヨーク３２との間に取り付けられていてよい。
【００７３】
ヨーク部材１６′″とコイル部材１９″とから成るステータ１５″″は、周方向でロータ３１に周面係合している。ステータ１５″″は、ケーシング８′″内でこのケーシング８′″に対して相対回動不能に取り付けられている。
【００７４】
ヨーク３２には軸方向で延在する環状の付加部３６が形成されており、この付加部３６の端面には環状の第２の永久磁石３７が取り付けられており、この第２の永久磁石３７にはケーシングに固定された、電気的な整流を制御するためのポジションセンサ２１が対向位置している。第２の永久磁石３７は、第１の永久磁石３３と同様に複数のセグメントに分割されており且つ両永久磁石３３，３６のセグメント境界が周方向側の同一位置に配置されているように、付加部３６に取り付けられている。
【００７５】
図７ａに示したローラロータ型モータ３０の実施例では、複数のポジションセンサ２１″がフランジ部材３４に取り付けられている。このフランジ部材３４はシリンダヘッドに直接に接触しており且つディスクロータ型モータ１′″に基づいて上で説明したのと同様に吹付けオイルを供給され、これにより冷却される。冷却されたフランジ部材３４にポジションセンサ２１″を直接に接触させることは、これらのポジションセンサ２１″を過熱から保護し延いてはローラロータ型モータ３０の耐用年数を延ばす。
【００７６】
図７ｂに示したローラロータ型モータ３０の実施例では、複数のポジションセンサ２１″がカバー９′″に取り付けられている。このカバー９′″はエンジンルームに突入しており、この場合、エンジンルーム内で支配的な対流によって冷却される。冷却されたフランジ部材４にポジションセンサ２１″を直接に接触させることは、これらのポジションセンサ２１″を過熱から保護し延いてはローラロータ型モータ３０の耐用年数を延ばす。
【００７７】
前記の両実施例の効果は、例えば冷却リブの形成による冷却される面積の拡大、又はフランジ部材３４若しくはカバー９′″に対するポジションセンサ２１″のより良好な熱的結合によって高められる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】３軸伝動装置及び駆動モータを備えたカムシャフト調節器の概略図である。
【図２】２つのギャップと１つの２部構成のステータとを備えた、ブラシレスのディスクロータ型モータを示した図である。
【図３】２つのギャップと１つの２部構成のディスクロータとを備えた、択一的なディスクロータ型モータの概略図である。
【図４】１つのギャップを備えたブラシレスのディスクロータ型モータを示した図である。
【図５】１つのギャップと、モータ軸の択一的な軸受けとを備えた、ブラシレスのディスクロータ型モータを示した図である。
【図５ａ】１つのギャップと、モータ軸の第２の択一的な軸受けとを備えた、ブラシレスのディスクロータ型モータを示した図である。
【図５ｂ】１つのギャップと、モータ軸の第３の択一的奈軸受けとを備えた、ブラシレスのディスクロータ型モータを示した図である。
【図６】ディスクロータ型モータのバリエーションを示す表である。
【図６ａ】ディスクロータ型モータのバリエーションを示す表である。
【図７ａ】ブラシレスのローラロータ型モータを第１のポジションセンサ配置形式で示した図である。
【図７ｂ】ブラシレスのローラロータ型モータを第２のポジションセンサ配置形式で示した、択一的な実施例の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図６ａ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【国際調査報告】
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2007530850.tif 000015
2007530850.tif 000016
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