(57)【要約】  カム位相器（１０）は、エンジンクランクシャフト（３４）に対する内燃機関のカムシャフト（２４）の回転関係を動的に調整する。カムスプロケット（２０）は、エンジン５クランクシャフト（３４）と共に回転するために取り付けられた駆動スプロケット（３６）に接続された無端状ループ動力伝動部材によって駆動することができる。カム位相器（１０）は、カムスプロケット（２０）と共に回転するために接続された中央に位置する太陽歯車（１４）と、カムシャフト（２４）と共に回転するために接続されたリングギヤ（１８）と、キャリア（２２）によって太陽歯車（１４）とリングギヤ（１８）との間に噛合係合して支持された複数の遊星歯車（１６ａ、１６ｂ）とを有する遊星歯車駆動系（１２）を含むことができる。位相調整ギヤ（２６）は、キャリア（２２）と共に回転するために接続することができる。太陽歯車（１４）は、遊星歯車（１６ａ、１６ｂ）を駆動して回転させることができ、これによって、リングギヤ（１８）を駆動して回転させる。位相調整ギヤ（２６）の回転運動は、クランクシャフト（３４）に対するカムシャフト（２４）のカム位相位置を調整可能に変更することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンクランクシャフト（３４）に対する内燃機関のカムシャフト（２４）の回転関係を動的に調整するためのカム位相器（１０）であって、カムスプロケット（２０）が、前記エンジンクランクシャフト（３４）と共に回転するために取り付けられた駆動スプロケット（３６）に接続された無端状ループ動力伝動部材（３８）によって駆動されるカム位相器（１０）において、
前記カムスプロケット（２０）と共に回転するために接続された中央に位置する太陽歯車（１４）と、前記カムシャフト（２４）と共に回転するために接続されたリングギヤ（１８）と、キャリア（２２）によって前記太陽歯車（１４）と前記リングギヤ（１８）との間に噛合係合して支持された複数の遊星歯車（１６ａ、１６ｂ）とを有する遊星歯車装置（１２）と、
前記キャリア（２２）と共に回転するために接続された位相調整ギヤ（２６）であって、前記太陽歯車（１４）が前記遊星歯車（１６ａ、１６ｂ）を駆動して回転させ、これによって、前記リングギヤ（１８）を駆動して回転させ、前記位相調整ギヤ（２６）の回転運動により、前記クランクシャフト（３４）に対する前記カムシャフト（２４）のカム位相位置が調整可能に変更される位相調整ギヤ（２６）と、
を備えるカム位相器（１０）。
【請求項２】
１：１未満である前記カムスプロケット（２０）に対する前記駆動スプロケット（３６）の前記駆動比と、
前記カムスプロケット（２０）に対する前記駆動スプロケット（３６）の駆動比と前記遊星歯車比との積が０．５：１の全体的な組み合わせ駆動比に等しくなるように、前記キャリア（２２）が静止保持される前記リングギヤ（１８）に対する前記太陽歯車（１４）の０．５：１よりも大きい遊星歯車比と、
をさらに含む請求項１に記載のカム位相器（１０）。
【請求項３】
前記位相調整ギヤ（２６）を回転させるために接続された電気モータ（２８）であって、前記位相調整ギヤ（２６）を駆動して回転運動させることができ、これによって、前記キャリア（２２）の角度位置を変更し、前記クランクシャフト（３４）に対する前記カムシャフト（２４）のカム位相位置の変化をもたらす電気モータ（２８）をさらに備える請求項１に記載のカム位相器（１０）。
【請求項４】
前記カムシャフト（２４）に対する前記カムスプロケット（２０）の現在位置を測定して、カム位相位置の任意の調整が必要であるかどうかを決定するために、前記電気モータ（２８）の制御器（３２）にフィードバックを提供するセンサ（３０）をさらに備える請求項３に記載のカム位相器（１０）。
【請求項５】
前記位相調整ギヤ（２６）がウォームギヤである請求項１に記載のカム位相器（１０）。
【請求項６】
前記太陽歯車（１４）、前記リングギヤ（１８）、及び前記複数の遊星歯車（１６ａ、１６ｂ）が螺旋状のギヤ歯を有する請求項１に記載のカム位相器（１０）。
【請求項７】
エンジンクランクシャフト（３４）に対する内燃機関のカムシャフト（２４）の回転関係を動的に調整するためのカム位相器（１０）であって、カムスプロケット（２０）が、前記エンジンクランクシャフト（３４）と共に回転するために取り付けられた駆動スプロケット（３６）に接続された無端状ループ動力伝動部材（３８）によって駆動されるカム位相器（１０）において、
前記カムスプロケット（２０）と共に回転するために接続された中央に位置する太陽歯車（１４）と、前記カムシャフト（２４）と共に回転するために接続されたリングギヤ（１８）と、キャリア（２２）によって前記太陽歯車（１４）と前記リングギヤ（１８）との間に噛合係合して支持された複数の遊星歯車（１６ａ、１６ｂ）とを有する遊星歯車装置（１２）と、
前記キャリア（２２）と共に回転するために接続された位相調整ギヤ（２６）であって、前記太陽歯車（１４）が前記遊星歯車（１６ａ、１６ｂ）を駆動して回転させ、これによって、前記リングギヤ（１８）を駆動して回転させ、前記位相調整ギヤ（２６）の回転運動により、前記クランクシャフト（３４）に対する前記カムシャフト（２４）のカム位相位置が調整可能に変更される位相調整ギヤ（２６）と、
を備えるカム位相器（１０）。
【請求項８】
カムシャフト軸線に対して回転するために取り付けられ、かつ前記駆動スプロケット（３６）と駆動可能に接続され、これによって、１：１未満の第１の駆動比で駆動される前記カムスプロケット（２０）と、
前記第１の駆動比と前記第２の駆動比との積が０．５：１の組み合わせ駆動比に等しくなるように、０．５：１よりも大きい第２の駆動比で前記カムシャフト（２４）を駆動するために、前記カムスプロケット（２０）と前記カムシャフト（２４）との間に駆動可能に接続された前記遊星歯車駆動伝達系（１２）と、
をさらに備える請求項７に記載のカム位相器。
【請求項９】
前記位相調整ギヤ（２６）に接続された電気モータ（２８）であって、前記位相調整ギヤ（２６）を回転させ、これによって、前記キャリア（２２）の角度位置を変更し、前記クランクシャフト（３４）に対する前記カムシャフト（２４）のカム位相位置の変化をもたらす電気モータ（２８）をさらに含む請求項７に記載のカム位相器。
【請求項１０】
前記カムシャフト（２４）に対する前記カムスプロケット（２０）の現在位置を測定して、カム位相位置の任意の調整が必要であるかどうかを決定するために、前記電気モータ（２８）の制御器（３２）にフィードバックを提供するセンサ（３０）をさらに備える請求項９に記載のカム位相器。
【請求項１１】
前記位相調整ギヤ（２６）がウォームギヤである請求項７に記載のカム位相器。
【請求項１２】
前記太陽歯車（１４）、前記リングギヤ（１８）、及び前記複数の遊星歯車（１６ａ、１６ｂ）が螺旋状のギヤ歯を有する請求項７に記載のカム位相器。
【請求項１３】
エンジンクランクシャフト（３４）に対する内燃機関のカムシャフト（２４）の回転関係を組み立てるための、かつ動的に調整するための方法であって、カムスプロケット（２０）が、前記エンジンクランクシャフト（３４）と共に回転するために取り付けられた駆動スプロケット（３６）に接続された無端状ループ動力伝動部材（３８）によって駆動される方法において、
前記カムスプロケット（２０）と共に回転させるために接続可能な中央に位置する太陽歯車（１４）と、前記カムシャフト（２４）と共に回転するために接続可能なリングギヤ（１８）と、キャリア（２２）によって前記太陽歯車（１４）と前記リングギヤ（１８）との間に噛合係合して支持された複数の遊星歯車（１６ａ、１６ｂ）とを有する遊星歯車駆動系（１２）を組み立てるステップと、
前記キャリア（２２）と共に回転するために位相調整ギヤ（２６）を接続するステップであって、前記太陽歯車（１４）が前記遊星歯車（１６ａ、１６ｂ）を駆動して回転させ、これによって、前記リングギヤ（１８）を駆動して回転させ、前記位相調整ギヤ（２６）の回転運動により、前記クランクシャフト（３４）に対する前記カムシャフト（２４）のカム位相位置が調整可能に変更されるステップと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記位相調整ギヤ（２６）を回転させるために電気モータ（２８）接続するステップであって、前記電気モータ（２８）が前記位相調整ギヤ（２６）を駆動して回転運動させ、これによって、前記キャリア（２２）の角度位置を変更し、前記クランクシャフト（３４）に対する前記カムシャフト（２４）の前記カム位相位置の変化をもたらすステップと、
前記位相調整ギヤ（２６）の回転運動により前記クランクシャフト（３４）に対する前記カムシャフト（２４）のカム位相位置を調整可能に変更するステップと、
をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
センサ（３０）により前記カムシャフト（２４）に対する前記カムスプロケット（２０）の現在位置を測定するステップと、
カム位相位置の任意の調整が必要であるかどうかを決定するために、前記センサ（３０）から前記電気モータ（２８）の制御器（３２）にフィードバック信号を提供するステップと、
をさらに含む請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料効率を改良するために、エンジンクランクシャフトに対するカムシャフトの位相角又は回転関係を動的に調整するための遊星歯車アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのカムシャフトのこの位相調整を達成するために、現在、多くの異なる装置が製造されている。例えば、米国特許出願公開第２０１０／００６４９９７号明細書、米国特許出願公開第２００４／０２０６３２２号明細書、米国特許第７，５０６，６２３号明細書、米国特許第７，０４７，９２３号明細書、米国特許第６，９７１，３５２号明細書、米国特許第６，１３８，６２２号明細書、米国特許第６，１２９，０６１号明細書、米国特許第５，６８０，８３７号明細書、米国特許第５，３６１，７３６号明細書、米国特許第５，３２７，８５９号明細書、米国特許第４，８５０，４２７号明細書、及び独国特許第４１１０１９５号明細書を参照。これらの装置の各々は、意図された機能を実行するために適切であるように思われるが、これらの装置の全体的なコストが高く及び／又は隙間寸法が大きいことが確認されている。隙間寸法がより小さいカム位相器をより低い全体コストで提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
エンジンクランクシャフトに対する内燃機関のカムシャフトの回転関係を動的に調整するためのカム位相器が開示される。カムスプロケットは、エンジンクランクシャフトと共に回転するために取り付けられた駆動スプロケットに接続された無端状ループ動力伝動部材によって駆動することができる。カム位相器は、カムスプロケットと共に回転するために接続可能な中央に位置する太陽歯車を有する遊星歯車駆動伝達系を含むことができる。リングギヤは、カムシャフトと共に回転するために接続可能であることができ、複数の遊星歯車は、キャリアによって太陽歯車とリングギヤとの間に噛合係合して支持することができる。位相調整ギヤは、キャリアと共に回転するために接続することができる。太陽歯車は、遊星歯車を駆動して回転させることができ、これによって、リングギヤを駆動して回転させる。位相調整ギヤの回転運動は、クランクシャフトに対するカムシャフトのカム位相位置を調整可能に変更することができる。
【０００４】
固定されたキャリアを有する簡単な遊星歯車装置は、エンジンのクランクスプロケットと位相器入力スプロケットとの間の比率によって乗算されるときに、０．５：１の全体的な組み合わせ比率をもたらす比率でカムシャフトを駆動する。電気モータは、キャリアを回転駆動して、所望のカム位相調整を達成することができるように配置される。カムシャフトに対するカムスプロケットの現在位置を測定して、カム位相位置の任意の調整が必要であるかどうかを決定するために、電気モータの制御器にフィードバック信号を供給するためにセンサを設けることができる。位相調整ギヤはウォームギヤであることができる。太陽歯車、リングギヤ及び遊星歯車は螺旋状の歯を有する。
【０００５】
エンジンクランクシャフトに対する内燃機関のカムシャフトの回転関係を組み立てるための、かつ動的に調整するための方法が開示される。カムスプロケットは、エンジンクランクシャフトと共に回転するために取り付けられた駆動スプロケットに接続された無端状ループ動力伝動部材によって駆動することができる。本方法は、カムスプロケットと共に回転するために接続可能な中央に位置する太陽歯車を有する遊星歯車駆動伝達系を組み立てることを含むことができる。リングギヤは、カムシャフトと共に回転するために接続可能であることができ、複数の遊星歯車は、キャリアによって太陽歯車とリングギヤとの間に噛合係合して支持することができる。位相調整ギヤは、キャリアと共に回転するために接続することができる。太陽歯車は、遊星歯車を駆動して回転させることができ、これによって、リングギヤを駆動して回転させる。位相調整ギヤの回転運動は、クランクシャフトに対するカムシャフトのカム位相位置を調整可能に変更することができる。
【０００６】
本発明の他の用途は、本発明を実施するために考慮された最善の様式の以下の説明を添付図面と関連して読むと、当業者に明らかになるであろう。
【０００７】
本明細書の説明は添付図面を参照し、同様の参照番号は複数の図面を通して同様の部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電気モータ駆動の簡単な遊星カム位相器の斜視図である。
【図２】図１の電気モータ駆動の簡単な遊星カム位相器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に図１及び図２を参照すると、カム位相器１０は、エンジンクランクシャフト３４に対する内燃機関のカムシャフト２４の回転関係を動的に調整することができる。カムスプロケット２０は、エンジンクランクシャフト３４と共に回転するために取り付けられた駆動スプロケット３６に接続された無端状ループ動力伝動部材３８によって駆動することができる。カム位相器は、カムスプロケット２０と共に回転するために接続された中央に位置する太陽歯車１４を有する遊星歯車装置又は駆動伝達系１２を含むことができる。リングギヤ１８は、カムシャフト２４と共に回転するために接続することができ、複数の遊星歯車１６ａ、１６ｂは、キャリア２２によって太陽歯車１４とリングギヤ１８との間に噛合係合して支持することができる。位相調整ギヤ２６は、キャリア２２と共に回転するために接続することができる。太陽歯車１４は、遊星歯車１６ａ、１６ｂを駆動して回転させることができ、これによって、リングギヤ１８を駆動して回転させる。位相調整ギヤ２６の回転運動は、クランクシャフト３４に対するカムシャフト２４のカム位相位置を調整可能に変更することができる。
【００１０】
カムスプロケット２０は、カムシャフト軸線に対して回転するために取り付け、かつ駆動スプロケット３６と駆動可能に接続し、これによって、１：１未満の第１の駆動比で駆動することができる。遊星歯車駆動伝達系１２は、０．５：１よりも大きい第２の駆動比でカムシャフト２４を駆動するために、カムスプロケット２０とカムシャフト２４との間に駆動可能に接続することができる。第１の駆動比と第２の駆動比との積は、０．５：１の全体的な組み合わせ駆動比に等しくなることができる。言い換えれば、カムスプロケット２０に対する駆動スプロケット３６の駆動比は、１：１未満であることができ、またカムスプロケット２０に対する駆動スプロケット３６の駆動比と、遊星歯車比との積が０．５：１の全体的な組み合わせ駆動比に等しくなることができるように、キャリア２２が静止保持されるリングギヤ１８に対する太陽歯車１４の遊星歯車比は、０．５：１よりも大きいことができる。
【００１１】
電気モータ２８は、位相調整ギヤ２６を回転させるために接続することができる。電気モータ２８は、位相調整ギヤ２６を駆動して回転運動させることができ、これによって、キャリア２２の角度位置を変更し、クランクシャフト３４に対するカムシャフト２４のカム位相位置の変化をもたらす。カムシャフト２４に対するカムスプロケット２４の現在位置を測定して、カム位相位置の任意の調整が必要であるかどうかを決定するために、電気モータ２８の制御器３２にフィードバック信号を供給するためにセンサ３０を設けることができる。カム位相位置の調整が必要である場合、電気モータ２８が制御器３２によって駆動されて、キャリア２２の回転運動を通して、所望の位置に向かって前進又は減速方向にカム位相位置を移動させ、これによって、リングギヤ１８及び接続されたカムシャフト２４を駆動する複数の遊星歯車１６ａ、１６ｂの相対的な回転を引き起こして、クランクシャフト３４に対するカムシャフト２４のカム位相位置の調整を達成する。
【００１２】
遊星歯車駆動伝達系１２の様々な構造を設けることができることを認識すべきである。一例としてかつ限定なしに、位相調整ギヤ２６は、ウォームギヤとして形成することができる。さらに、ノイズを低減するために、太陽歯車１４、リングギヤ１８、及び複数の遊星歯車１６ａ、１６ｂは、螺旋状のギヤ歯付きで形成することができることを認識すべきである。
【００１３】
固定されたキャリア２２を有する簡単な遊星歯車装置１２は、エンジンのクランクスプロケット３６と位相器入力カムスプロケット２０との間の比率によって乗算されるときに、０．５：１の全体的な比率をもたらす比率でカムシャフト２４を駆動することができる。電気モータ２８は、キャリア２２を回転駆動して、所望のカム位相調整を達成することができるように配置することができる。
【００１４】
所望の位相調整は、簡単に達成することができ、これにより、遊星歯車装置１２に必要な隙間直径を低減することもできる。隙間直径の低減は、車両の下部フード輪郭の縮小を可能にすることができ、スタイルのより大きな自由度及び車両の空気力学の潜在的な改良を可能にする。通常、カムシャフト２４は、エンジンクランクシャフト３４の速度の半分で回転する。このことは、カム位相器なしの場合、エンジンスプロケット３６の２倍の数の歯をカムスプロケット２０に有することによって達成することができる。一例としてかつ限定なしに、エンジンスプロケット３６は、１９個の歯を有することができ、このことは、所望の駆動比を達成するために、カムシャフト２４を駆動するカムスプロケット２０に３８個の歯を必要とするであろう。遊星歯車装置１２の使用により、カムスプロケット２０の歯数は、２０個の歯に低減することができ、これにより０．９５：１の駆動比が得られる。遊星歯車１６ａ、１６ｂの各々が１８個の歯を有し、また太陽歯車１４が４０個の歯を有する、すなわちリングギヤ１８が７６個の歯を有する場合の遊星歯車装置１２を使用して、キャリア２２が静止保持されるリングギヤ１８に対する太陽歯車１４の遊星減速比は、０．５２６３１６：１である。この比率が０．９５：１のスプロケット比と乗算されると、その結果は、正確に、カムシャフト２４の所望の速度である０．５：１である。キャリア２２が高い比のウォーム位相調整ギヤ２６によって回転することができる場合、キャリア２２の回転により、カムシャフト２４に対する入力カムスプロケット２０の位相調整角度の変化がもたらされる。
【００１５】
入力カムスプロケット２０は、太陽歯車１４のスプライン接続部、又はカムスプロケット２０に対して回転可能に固定した他の継手を含むことができる。太陽歯車１４は、スナップリング（番号付けされていない）によって軸方向に保持することができる。入力カムスプロケット２０及び太陽歯車１４は、軸受４０、４２によって出力プレート４４に対して回転可能に配置される。軸受４２はまた、３つのスナップリング（番号付けされていない）、及び玉軸受４２の外側レースの出力プレート４４のスラスト面によって出力プレート４４に対して軸方向関係に入力カムスプロケット２０を保持する。キャリア２２は、位相調整ウォームギヤ２６に固定することができ、通常固定位置に保持される。太陽歯車１４は、複数の遊星歯車１６ａ、１６ｂを駆動することができ、遊星歯車１６ａ、１６ｂを軸受４６の遊星ピンの周りに回転させる。遊星歯車１６ａ、１６ｂは、入力カムスプロケット２０に対して反対側方向にリングギヤ１４を駆動する。
【００１６】
出力プレート４４は、リングギヤ１４に対して軸方向にかつ回転可能に固定し、ボルト４８によってカムシャフト２４にボルト止めすることができる。したがって、リングギヤ１４、及び出力プレート４４は、カムシャフト２４と１つのユニットとして回転する。この遊星歯車装置１２は動的な歯車装置であり、ギヤ歯の噛合によりノイズを発生することがあるので、リングギヤ１４の歯、遊星歯車１６ａ、１６ｂの歯、及び太陽歯車１４の歯は、ノイズを低減するために螺旋状の歯として形成することができる。電気モータ２８は、エンジンブロックに間接的に固定し、ウォーム位相調整ギヤ２６にギヤ係合して接続することができる。電気モータ２８が位相調整ウォームギヤ２６を駆動すると、キャリア２２の角度位置が変更され、これにより、入力カムスプロケット２０とカムシャフト２４との間の位相調整の変化が行われる。センサ３０は、カムシャフト２４に対するカムスプロケット２０の現在位置を測定して、最適なエンジン効率を達成するために、もしあれば、いかなる調整が任意の時点に所望であるかを決定するためにモータ制御器３２へのフィードバックとして使用することができる。開示した本発明により多くの異なる比率が達成可能であり、本発明が図１及び図２に関して示しかつ説明した特定の構造に限定されないことが、当業者によって理解されるべきである。
【００１７】
エンジンクランクシャフトに対する内燃機関のカムシャフトの回転関係を組み立てるための、かつ動的に調整するための方法が開示される。カムスプロケット２０は、エンジンクランクシャフト３４と共に回転するために取り付けられた駆動スプロケット３６に接続された無端状ループ動力伝動部材３８によって駆動することができる。本方法は、カムスプロケット２０と共に回転するために接続可能な中央に位置する太陽歯車１４を有する遊星歯車駆動伝達系１２を組み立てることを含むことができる。リングギヤ１８は、カムシャフト２４と共に回転するために接続可能であることができ、複数の遊星歯車１６ａ、１６ｂは、キャリア２２によって太陽歯車１４とリングギヤ１８との間に噛合係合して支持することができる。位相調整ギヤ２６は、キャリア２２と共に回転するために接続することができる。太陽歯車１４は、遊星歯車１６ａ、１６ｂを駆動して回転させることができ、これによって、リングギヤ１８を駆動して回転させる。位相調整ギヤ２６の回転運動は、クランクシャフト３４に対するカムシャフト２４のカム位相位置を調整可能に変更することができる。
【００１８】
電気モータ２８は、位相調整ギヤ２６を回転させるために接続することができる。電気モータ２８は、位相調整ギヤ２６を駆動して回転運動させることができ、これによって、キャリア２２の角度位置を変更し、クランクシャフト３４に対するカムシャフト２４のカム位相位置の変化をもたらす。クランクシャフト３４に対するカムシャフト２４のカム位相位置は、位相調整ギヤ２６の回転運動により調整可能に変更することができる。カムシャフト２４に対するカムスプロケット２０の現在位置は、センサ３０により測定することができる。フィードバック信号は、カム位相位置の任意の調整が必要であるかどうかを決定するために、センサ３０から電気モータ２８の制御器３２に提供することができる。
【００１９】
現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関連して本発明について説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されず、反対に、添付した特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる様々な修正形態及び均等の構成を包含するように意図され、その範囲は、法律の下に許容されるようなすべての修正形態及び均等の構造を包含するように最も広義な解釈に準じるべきであることを理解すべきである。
【図１】
2015537159.tif 000003
【図２】
2015537159.tif 000004
【国際調査報告】
2015537159.tif 000005
2015537159.tif 000006