(57)【要約】  クランクシャフトに対するカムシャフトの位相をスプリットリング遊星駆動により動的に調整する電動位相可変器を開示する。スプリットリング遊星駆動は、モータにより駆動される太陽ギアと、止歯を備える複数の遊星ギアと、クランクシャフトにより駆動される第１リングギアと、カムシャフトにより回転可能な第２リングギアを備えている。第１リングギアまたは第２リングギアの何れかがそれぞれ第１止め部および第２止め部を備えている。遊星ギアの止歯が第１リングギアまたは第２リングギアの何れかの第１止め部または第２止め部に作用すると、第１止め部または第２止め部に向かう第１方向または第２方向において位相可変器はそれ以上回転しない。【選択図】図１
2018523774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１シャフトと第２シャフトの相対位相を調整するスプリットリング遊星駆動であって：
太陽軸を中心に回転駆動され、複数の太陽ギア歯を備えた太陽ギアと；
上記太陽ギアの周囲に配置された複数の遊星ギアであって、それぞれ該遊星ギアを上記太陽ギア歯とかみ合った係合状態に保つ複数の遊星歯を備え、少なくとも１つの遊星ギアが少なくとも１つの止歯を有している複数の遊星ギアと；
第２シャフトにより駆動される第２リングギアであって、該第２リングギアを各遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に留める複数の第２リングギア歯を備えた第２リングギアと；
第１シャフトにより回転可能な第１リングギアであって、該第１リングギアを各遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に留める複数の第１リングギア歯を備えた第１リングギアと；
該第１リングギアまたは第２リングギアに設けられた少なくとも１つの第１止め部と、を備え；
上記遊星ギアの少なくとも１つの上記少なくとも１つの止歯が上記第２リングギアまたは第１リングギアの少なくとも１つの第１止め部と第１方向にて作用すると、該スプリットリング遊星駆動は第１方向への回転が止まり、該スプリットリング遊星駆動がそれ以上第１方向に回転することを防止し；
上記遊星ギアの少なくとも１つの上記少なくとも１つの止歯が上記第２リングギアまたは第１リングギアの少なくとも１つの第１止め部と第２方向にて作用すると、該スプリットギア遊星駆動は第１方向の逆方向である第２方向への回転が止まり、該スプリットリング遊星駆動がそれ以上第２方向に回転することを防止するスプリットリング遊星駆動。
【請求項２】
請求項１のスプリットリング遊星駆動であって、上記複数の遊星ギアにより回転可能であり、ピンを介して該遊星ギアと接続されている遊星キャリアを更に備えているスプリットリング遊星駆動。
【請求項３】
請求項１のスプリットリング遊星駆動であって、上記第１シャフトはカムシャフトであり、上記第２シャフトはクランクシャフトであるスプリットリング遊星駆動。
【請求項４】
内燃エンジンのカムシャフトのエンジンクランクシャフトに対する回転関係を動的に調整する電動位相可変器であって：
電動モータと；
スプリットリング遊星駆動を備え、該スプリットリング遊星駆動は：
上記電動モータに接続され、上記電動モータにより太陽軸を中心に回転する太陽ギアであって、複数の太陽ギア歯を備えた太陽ギアと；
上記太陽ギアの周りに配された複数の遊星ギアであって、それぞれ該遊星ギアを上記太陽ギア歯にかみ合った係合に留める複数の遊星ギアを備え、ピンを中心にして回転可能な複数の遊星ギアと；
上記エンジンクランクシャフトにより駆動されるスプロケットリングギアであって、該スプロケットリングギアを上記遊星ギアのそれぞれの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に保つ複数のスプロケットリングギア歯を備えたスプロケットリングギアと、
上記カムシャフトと回転可能なカムシャフトリングギアであって、該カムシャフトリングギアを上記遊星ギアのそれぞれの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に保つ複数のカムシャフトリングギア歯を備えたカムシャフトリングギアと；
上記スプロケットリングギアまたは上記カムシャフトリングギアに設けられた第１止め部と；
上記スプロケットリングギアまたは上記カムシャフトリングギアに設けられた第２止め部と、を備え；
上記電動モータが上記太陽ギアを上記エンジンクランクシャフトの速度より遅い速度で駆動すると、上記太陽ギアは上記複数の遊星ギアを回転させ、上記スプロケットギアと上記カムシャフトリングギアが異なる速度で回転し、上記遊星ギアの１つの止歯が上記第１止め部に作用するまで上記カムシャフトと上記エンジンクランクシャフト間の回転関係を調整し、上記スプリットリング遊星駆動の第１方向への回転を止め、上記スプリットリング遊星駆動が第１方向にそれ以上回転することを防止し；
上記電動モータが上記エンジンクランクシャフトの速度より速い速度で上記太陽ギアを駆動すると、上記太陽ギアは上記複数の遊星ギアを回転させ、上記スプロケットギアと上記カムシャフトリングギアが異なる速度で回転し、上記遊星ギアの１つの止歯が上記第２止め部に作用するまで上記カムシャフトと上記エンジンクランクシャフト間の回転関係を調整し、上記スプリットリング遊星駆動の第２方向への回転を止め、上記スプリットリング遊星駆動が第２方向にそれ以上回転することを防止する電動位相可変器。
【請求項５】
請求項４の電動位相可変器であって、カムシャフトリングギア歯の総数はスプロケットリングギア歯の総数と異なる電動位相可変器。
【請求項６】
請求項４の電動位相可変器であって、上記複数の遊星ギアにより回転可能でありピンを介して上記遊星ギアと接続されている遊星キャリアを更に備えている電動位相可変器。
【請求項７】
請求項４に記載の電動位相可変器であって、であって、上記回転関係は、上記カムシャフトと上記エンジンクランクシャフト間の位相角である電動位相可変器。
【請求項８】
第１シャフトと第２シャフトの相対位相を調整するスプリットリング遊星駆動であって：
太陽軸を中心に回転駆動され、複数の太陽ギア歯を備えた太陽ギアと；
上記太陽ギアの周囲に配置された複数の遊星ギアであって、それぞれ該遊星ギアを上記太陽ギア歯とかみ合った係合状態に保つ複数の遊星歯を備え、少なくとも２つの遊星ギアが止歯を有している複数の遊星ギアと；
上記第２シャフトにより駆動される第２リングギアであって、該第２リングギアを各遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に留める複数の第２リングギア歯を備えた第２リングギアと；
第１シャフトにより回転可能な第１リングギアであって、該第１リングギアを各遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に留める複数の第１リングギア歯を備えた第１リングギアと；
上記第２リングギアまたは上記第１リングギアに設けられた第１止め部と；及び
上記第２リングギアまたは上記第１リングギアに設けられた第２止め部と、を備え；
上記遊星ギアの１つの止歯が上記第１止め部に作用すると、第１方向における該スプリットギア遊星駆動の回転が止まり、該スプリットリング遊星駆動がそれ以上第１方向に回転することが防止され；
上記遊星ギアの１つの止歯が上記第２止め部に作用すると、第１方向の逆方向である第２方向における該スプリットリング遊星駆動の回転が止まり、該スプリットリング遊星駆動がそれ以上第２方向に回転することが防止されるスプリットリング遊星駆動。
【請求項９】
請求項８のスプリットリング遊星駆動であって、上記第１止め部と上記第２止め部は上記第２リングギアに設けられているスプリットリング遊星駆動。
【請求項１０】
請求項８のスプリットリング遊星駆動であって、上記第１止め部と上記第２止め部は上記第１リングギアに設けられているスプリットリング遊星駆動。
【請求項１１】
第１シャフトと第２シャフトの相対位相を調整するスプリットリング遊星駆動であって：
回転駆動されるキャリアと；
上記第１シャフトまたは第２シャフトに接続され、上記キャリアの周囲に配置され、複数の遊星ギアと少なくとも１つの止歯を備えた遊星ギアと；
上記第２シャフトにより駆動される第２リングギアであって、該第２リングギアを上記遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に留める複数の第２リングギア歯を備えた第２リングギアと；
上記第１シャフトにより回転可能な第１リングギアであって、該第１リングギアを上記遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に留める複数の第１リングギア歯を備えた第１リングギアと；及び
上記第１リングギアまたは上記第２リングギアに設けられた少なくとも１つの第１止め部と、を備え；
上記遊星ギアの少なくとも１つの止歯が第１方向において上記第１リングギアまたは第２リングギアに設けられた少なくとも１つの第１止め部に作用すると、第１方向における該遊星駆動の回転が止まり、該スプリットリング遊星駆動がそれ以上第１方向に回転することが防止され；
上記遊星ギアの少なくとも１つの止歯が第２方向において上記第１リングギアまたは第２リングギアに設けられた少なくとも１つの第１止め部に作用すると、第１方向の逆方向である第２方向における該スプリットリング遊星駆動の回転が止まり、該遊星駆動がそれ以上第２方向に回転することが防止されるスプリットリング遊星駆動。
【請求項１２】
請求項１１のスプリットリング遊星駆動であって、上記キャリアは偏心軸であるスプリットリング遊星駆動。
【請求項１３】
第１シャフトと第２シャフトの相対位相を調整するスプリットリング遊星駆動であって：
入力シャフトと；
上記入力シャフトを駆動する電動モータと；
止歯と複数の遊星歯とを備えた少なくとも１つの遊星ギアと；
上記第２シャフトにより駆動される第２リングギアであって、該第２リングギアを上記遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に留める複数の第２リングギア歯を備えた第２リングギアと；
上記第１シャフトにより回転可能な第１リングギアであって、該第１リングギアを上記遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に留める複数の第１リングギア歯を備えた第１リングギアと；及び
上記第１リングギアまたは上記第２リングギアに設けられた止め部と、を備え；
遊星ギアの上記止め部が上記第１リングギアまたは上記第２リングギアに設けられた上記止め部に第１方向において作用すると、第１方向における該スプリットリング遊星駆動の回転が止まり、該スプリットリング遊星駆動がそれ以上第１方向に回転することが防止され；
遊星ギアの上記止め部が上記第１リングギアまたは上記第２リングギアに設けられた上記止め部に第２方向において作用すると、第１方向の逆方向である第２方向における該遊星駆動の回転が止まり、該遊星駆動がそれ以上第２方向に回転することが防止される、スプリットリング遊星駆動。
【請求項１４】
請求項１３の遊星駆動であって、上記少なくとも１つの遊星ギアは複合遊星ギアである遊星駆動。
【請求項１５】
第１シャフトと第２シャフトの相対位相を調整する遊星駆動であって：
回転駆動されるキャリアと；
上記キャリアの周囲に配置され、少なくとも１つの止歯と複数の遊星歯とを備え、上記第１シャフトまたは上記第２シャフトに接続された遊星ギアと；
上記第１シャフトと第２シャフトの他方により駆動されるリングギアであって、該リングギアを上記遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に留める複数のリングギア歯を備えているリングギアと；
該リングギアに設けられた少なくとも１つの止め部と、を備え；
上記遊星ギアの止歯が第１方向において止め部に作用すると、第１方向における該遊星駆動の回転が止まり、該遊星駆動がそれ以上第１方向に回転することが防止され；
上記遊星ギアの止歯が第２方向において上記止め部に作用すると、第１方向の逆方向である第２方向における該遊星駆動の回転が止まり、該遊星駆動がそれ以上第２方向に回転することが防止される遊星駆動。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相可変器の分野に関するものである。より具体的には、電動位相可変器の遊星ギアの移動止め部に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変カムタイミング（ＶＣＴ）は、エンジンの吸気バルブと排気バルブを制御する、ドライブシャフトと１つ以上のカムシャフト間の角度関係（位相）を、必要に応じて制御し変更することに関するプロセスである。閉ループＶＣＴシステムでは、システムはカムシャフトと、カムシャフトが可動に接続されているクランクシャフトとの角変位（位相角度）を測定し、位相角度を変更して、出力増減のための要求に応えて様々なエンジン特性を調整する。典型的には、そのようなエンジン特性の所望の値を現在の値に対して測定したフィードバックループが設けられており、相違に対してエンジン内部で調整を行う。これを達成するため、現在の自動車では通常１つ以上の電子制御ユニット（ＥＣＵ）を備えている。ＥＣＵは、例えば、排気ガスセンサ、圧力センサ、温度センサなどの、エンジンの様々なパーツや自動車の他のパーツから送られてくるデータを常時分析するものである。そしてそのようなデータに応じて制御信号が送られる。例えば、ＶＣＴシステムでは、エンジンや外界の状況に変化が起こった場合、カムシャフトとクランクシャフト間の角変位が適宜調整される。
【０００３】
ＶＣＴシステムは、時にフェイザとも呼ばれるカム位相可変器、制御バルブ、制御バルブアクチュエータ、および制御回路網を備えている。電動位相可変器（Ｅ−フェイザ）は、電動モータにより駆動され、ドライブシャフトと１つ以上のカムシャフト間の角度関係を制御し、変化させる。入力信号に応じて、電動位相可変器はカムシャフトを調整して、エンジンのタイミングを進めたり、遅らせたりする。
【０００４】
これらシステムは、高率の歯車列を有し、カムシャフトと同じ速度で回転するモータによりクランクシャフトに対するカムシャフトの位相を変化させることが可能である。カムシャフトよりモータの回転の方が早い場合、位相可変器はクランクシャフトに対するカムシャフトの位相を一方向に変化させ、モータの速度が遅くなると、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相は他方に変化する。
【０００５】
ドライブシャフトと１つ以上のカムシャフト間の角関係を変更するために、位相可変器の移動を制御する必要があるが、リングギアの１つを他のリングギアに相対して止めると、遊星ギアが少々オーバーランし、遊星の歯がリングギアの歯と嵌ったり、遊星ギアの歯が２つのリングギアの間に挟まったりすることがある。太陽ギアを駆動するモータが遊星リングギアの歯をリングギアから外すのに十分なトルクを常に提供できるとは限らない。また、特定の複数の止め部において遊星の移動を止めるためにキャリアの移動を制限する構成も、遊星が移動する際にキャリアが一回を超過して回転することになるので、好ましくない。
【発明の概要】
【０００６】
スプリットリング遊星駆動により、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を動的に調整する電動位相可変器を開示する。該スプリットリング遊星駆動は：モータにより駆動される太陽ギアと、止歯を備えた複数の遊星ギアと、クランクシャフトにより駆動される第１リングギアと、カムシャフトにより回転可能な第２リングギアとを備えている。該第１または第２リングギアの何れかはそれぞれ第１および第２止め部を備えている。遊星ギアの止歯が第１リングギアまたは第２リングギアの何れかの第１止め部または第２止め部に作用すると、第１止め部または第２止め部に向かう第１方向または第２方向において位相可変器はそれ以上回転しない。
【０００７】
他の実施形態ではエンジンクランクシャフトに対する内燃エンジンのカムシャフトの回転関係を動的に調整する電動位相可変器を開示する。該電動位相可変器は、電動モータおよび；スプリットリングまたはリング遊星駆動を備えている。該スプリットリング遊星駆動は：回転駆動するキャリアと；該キャリアの周囲に配置され、複数の遊星歯と少なくとも１つの止歯を備えた遊星ギアと；第２シャフトにより駆動される第２リングギアであって、該第２リングギアを遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に留める複数の第２リングギア歯を備えた第２リングギアと；第１シャフトにより回転可能な第１リングギアであって、該第１リングギアを遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に留める複数の第１リングギア歯を備えた第１リングギアと；該第１リングギアまたは第２リングギアに設けられた止め部と；を備えている。電動モータがキャリアをエンジンクランクシャフトの速度より遅い速度で駆動する場合には、キャリアは遊星ギアを回転させ、それによりスプロケットリングギアとカムシャフトリングギアを異なる速度で回転させ、遊星ギアの止歯が止め部に作用するまでカムシャフトとエンジンクランクシャフト間の回転関係を調整し、スプリットリング遊星駆動の第１方向への回転を止め、スプリットリング遊星駆動が第１方向へそれ以上回転するのを防止する。電動モータがキャリアをエンジンクランクシャフトの速度より速い速度で駆動する場合には、キャリアは遊星ギアを回転させ、スプロケットリングギアとカムシャフトリングギアを異なる速度で回転させ、遊星ギアの止歯が止め部と作用するまでカムシャフトとエンジンクランクシャフト間の回転関係を調整して、スプリットリング遊星駆動が第２方向に回転するのを止め、第２方向にスプリットリング遊星駆動がそれ以上回転するのを防止する。
【０００８】
別の実施形態では、エンジンクランクシャフトに対する内燃エンジンのカムシャフトの回転関係を動的に調整する電動位相可変器を開示する。該電動位相可変器は：電動モータと；遊星駆動とを備えている。該遊星駆動は：回転駆動するキャリアと；該キャリアの周囲に配置され、複数の遊星歯と少なくとも１つの止歯を有し、クランクシャフトまたはカムシャフトに接続されている遊星ギアと；該クランクシャフトとカムシャフトの他方により駆動されるリングギアであって、該リングギアを遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に保つ複数のリングギア歯を備えたリングギアと；該リングギアに設けられた止め部とを備えている。電動モータがキャリアをエンジンクランクシャフトの速度より遅い速度で駆動する場合には、キャリアは遊星ギアを回転させ、それによりスプロケットリングギアとカムシャフトリングギアを異なる速度で回転させ、遊星ギアの止歯が止め部に作用するまでカムシャフトとエンジンクランクシャフト間の回転関係を調整し、遊星駆動の第1方向への回転を止め、遊星駆動が第1方向へそれ以上回転するのを防止する。電動モータがキャリアをエンジンクランクシャフトの速度より速い速度で駆動する場合には、キャリアは遊星ギアを回転させ、スプロケットリングギアとカムシャフトリングギアを異なる速度で回転させ、遊星ギアの止歯が止め部と作用するまでカムシャフトとエンジンクランクシャフト間の回転関係を調整して、遊星駆動が第２方向に回転するのを止め、第２方向に遊星駆動がそれ以上回転するのを防止する。
【０００９】
別の実施形態では、第１シャフトと第２シャフトの相対位相を調整する遊星駆動を開示する。該遊星駆動は：回転駆動するキャリアと；該キャリアの周囲に配され、複数の遊星歯と少なくとも１つの止歯を備え、第１シャフトまたは第２シャフトに接続されている遊星ギアと；該第１シャフトと第２シャフトの他方により駆動されるリングギアであって、該リングギアを遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に保つ複数のリングギア歯を備えたリングギアと；該リングギアに設けられた止め部とを備えている。遊星ギアの止歯が第１方向にて止め部と作用した時、第１方向における遊星駆動の回転は止まり、それ以上第１方向にスプリットリング遊星駆動が回転することを防止する。遊星ギアの止歯が第２方向にて止め部と作用した時、第１方向の逆方向である第２方向における遊星駆動の回転は止まり、それ以上第２方向に遊星駆動が回転することを防止する。
【００１０】
別の実施形態では、第１シャフトと第２シャフトの相対位相を調整するスプリットリング遊星駆動を開示する。該スプリットリング遊星駆動は：回転駆動するキャリアと；該キャリアの周囲に配置され、複数の遊星歯と少なくとも１つの止歯を備えた遊星ギアと；第２シャフトにより駆動される第２リングギアであって、該第２リングギアを遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に保つ複数の第２リングギア歯を備えた第２リングギアと；第１シャフトにより回転可能な第１リングギアであって、該第１リングギアを該遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に保つ複数の第１リングギア歯を備えた第１リングギアと；該第１リングギアまたは第２リングギアに設けられた止め部と、を備えている。遊星ギアの止歯が第１方向にて止め部と作用した時、第１方向における遊星駆動の回転は止まり、それ以上第１方向にスプリットリング遊星駆動が回転することを防止する。遊星ギアの止歯が第２方向にて止め部と作用した時、第１方向の逆方向である第２方向における遊星駆動の回転は止まり、それ以上第２方向に遊星駆動が回転することを防止する。
【００１１】
別の実施形態では、第１シャフトと第２シャフトの相対位相を調整するスプリットリング遊星駆動を開示する。該スプリットリング遊星駆動は：回転駆動するキャリアと；該キャリアの周囲に設けられ、複数の遊星歯と少なくとも１つの止歯を備えた遊星ギアと；第２リングギアであって、該第２リングギアを該遊星ギアの遊星ギア歯とかみ合った係合状態に保つ複数の第２リングギア歯を備えた第２リングギアと；第１シャフトにより回転可能な第１リングギアであって、該第１リングギアを該遊星ギア歯とかみ合った係合状態に保つ複数の第１リングギア歯を備えた第１リングギアと；該第１リングギアまたは第２リングギアに設けられた止め部とを備えている。遊星ギアの止歯が第１方向にて止め部と作用した時、第１方向における遊星駆動の回転は止まり、それ以上第１方向にスプリットリング遊星駆動が回転することを防止する。遊星ギアの止歯が第２方向にて止め部と作用した時、第１方向の逆方向である第２方向における遊星駆動の回転は止まり、それ以上第２方向に遊星駆動が回転することを防止する。該遊星ギアは、共有遊星ギアであってもよいし、複合遊星ギアであってもよい。
【００１２】
別の実施形態では、第１シャフトと第２シャフトとの相対位相を調整する遊星駆動を開示する。該遊星駆動は：複数の遊星歯と少なくとも１つの止歯を備え、カップリングを介して該第１シャフトまたは第２シャフトに接続されている少なくとも１つの遊星ギアと；該第１シャフトと第２シャフトの他方により駆動されるリングギアであって、該リングギアを該遊星ギアの少なくとも一部の遊星ギア歯とかみ合った係合状態に保つ複数のリングギア歯を備えたリングギアと；該リングギアに設けられた止め部とを備えている。遊星ギアの止歯が第１方向にて止め部と作用した時、第１方向における遊星駆動の回転は止まり、それ以上第１方向にスプリットリング遊星駆動が回転することを防止する。遊星ギアの止歯が第２方向にて止め部と作用した時、第１方向の逆方向である第２方向における遊星駆動の回転は止まり、それ以上第２方向に遊星駆動が回転することを防止する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、電動位相可変器の概略図であり、リングギアの第１止め部と当接し、第１ストップ位置で位相可逆器の移動を制限する遊星ギアの１つを示すものである。
【図２】図２は、太陽ギアの第１回転後における上記電動位相可変器の概略図である。
【図３】図３は、太陽ギアの第２回転後の上記電動位相可変器の概略図である。
【図４】図４は、上記電動位相可変器の概略図であり、リングギアの第２止め部と当接し、第２ストップ位置で位相可逆器の移動を制限する遊星ギアの１つを示すものである。
【図５】図５は、止歯を有する遊星ギアの平面図である。
【図６】図６は、止歯を有する遊星ギアの斜視図である。
【図７】図７は、リングギアに対する遊星ギアの軌道の一点を示す概略図である。
【図８】図８は、図１の遊星駆動システムの線８−８における断面を示す、電動位相可変器の概略図である。
【図９】図９は、遊星ギアが止め位置間で回転する他の実施形態の電動位相可変器の概略図である。
【図１０】図１０は、遊星ギアが止め部に当接して位相可変器の移動を制限する他の実施形態の電動位相可変器の概略図である。
【図１１】図１１は、進角方向と遅角方向における位相調整時の遊星ストップ軌道のグラフである。
【図１２】図１２は、他の実施形態の遊星システムの止め部の配置の概略図である。
【図１３】図１３は、他の実施形態の遊星システムの止め部の配置の概略図である。
【図１４】図１４は、他の実施形態の遊星システムの止め部の配置の概略図である。
【図１５】図１５は、同じ位置から開始し、同じ場所に変える位相調整時の遊星止め部の軌道の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
電動位相可変器は、電動モータなどの電動アクチュエータを用いて、内燃エンジンのカムシャフトとエンジンクランクシャフトとの回転関係を動的に調整するものである。本発明の電動位相可変器は、電動モータにより駆動される遊星駆動システムを備えている。本遊星駆動システムは、中央に配置された太陽ギアと、該太陽ギアと係合している複数の遊星ギアとを備えている構成であってもよい。該遊星駆動システムは、エンジンクランクシャフトにより駆動されるスプロケットリングギアと、太陽ギアを中心としカムシャフトに接続されたカムシャフトリングギアとを備えたスプリットリング遊星駆動システムであってもよい。一実施形態において、遊星キャリアを設けて、遊星ギア同士を接続する構成であってもよい。遊星ギアは、遊星駆動システムの遊びを減らすようにそれぞれに対して搭載される。電動モータは、ブラシレスＤＣモータが好ましいが、ブラッシュを備えたＤＣモータや、ＡＣモータ、ステッピングモータなどの他の形態のモータも使用可能であることは理解されよう。
【００１５】
カムシャフトリングギアとスプロケットリングギアでは歯数が違っている。カムシャフトリングギアは、太陽ギアがカムシャフトと異なる速度で回転した場合、この歯の差異のためスプロケットリングギアとは少し異なる速度で動く。
【００１６】
幾つかの実施形態では、電動モータが太陽ギアに接続されて、遊星ギアに相対して太陽ギアを駆動する。電動モータが太陽ギアをスプロケットリングギアと同じ速度で回転させる場合、クランクシャフトとカムシャフト間の位相位置は一定に保たれる。このような状況下では、遊星ギア機構は、太陽ギアと遊星ギア間、または遊星ギアとリングギア間の相対的移動が無いユニットとして回転する。電動モータの速度をスプロケットリングギア/カムシャフトリングギア/カムシャフトに対して調整すると、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相が調整される。電動モータがカムシャフトの速度より速い速度で太陽ギアを回転させる場合、位相可変器は遅角方向に移動する。電動モータがカムシャフトの速度より遅い速度で太陽ギアを回転させる場合、位相可変器は進角方向に移動する。
【００１７】
スプロケットリングギア、カムシャフトリングギア、遊星ギア、および太陽ギアが、好ましくは比較的低い電動モータの駆動トルクでも精確に位相角の調整ができるように高いギア比を有した遊星ギア駆動接続に配置されている。スプロケットリングギアは好ましくはスプロケットとエンドレスループ動力伝導チェーンを介してエンジンクランクシャフトにて駆動され、カムシャフトリングギアは好ましくはカムシャフトにより回転するように接続されている。
【００１８】
図１ないし図４、および図８に、遊星ギア歯１８、２０、２２を備えた遊星ギア１２、１４、１６と、中央に配置され、太陽ギア歯２６を備えた太陽ギア２４、およびスプロケットリングギア３０とカムシャフトリングギア３２を備えたスプリットリングギアとを備えたスプリットリング遊星駆動１０を示す。なお、図１ないし図４ではキャリア３８を図示していない。
【００１９】
リングギア３０および３２は、異なる数の歯３４および３６を有し、歯数の差異は、遊星ギア１２、１４、および１６の数の倍数である。リングギア歯３４および３６は、リングギア３０および３２が遊星ギア１２、１４、および１６と適切に噛み合えるような構成をしている。スプロケットリングギア３０またはカムシャフトリングギア３２の何れかが、少なくとも２つの止め部３３および３５を備えている。止め部３３および３５は、リングギアの外周の周りに間隔を開けて設けられており、第１方向および第２方向への位相可変器の移動の制限を定めるように間隔が開けられている。
【００２０】
遊星ギア１２、１４、および１６は、大円（リングギア）内で回転する小円（遊星ギア）上の固定点の軌道により生ずる曲線である内サイクロイド曲線上を遊星ギア１２、１４、および１６が移動するように太陽ギア２４の周りをリングギア３０および３２の間で回転する。図７に、１つの遊星ギア１４が、太陽ギア２４の周りをリングギア３０および３２の間で移動する軌道を示す。遊星ギア１４の１つの歯が位置１にて係合し、リングギア３０および３２の間で太陽ギア２４の周囲を移動し、同じ歯が位置２、位置３、および位置４でリングギアと係合する。遊星ギア１４の移動は最終的にはリングギア３０および３２の止め部３５に当接する。図７に示すように、遊星ギア１４は、リングギア３０および３２の止め部に遊星ギア１４が当接する前にリングギア間で数回転する構成であってもよい。止め部と当接後、遊星ギア１４は、その方向へはそれ以上回転することができず、逆方向にのみ回転することができる。よって、位相可変器は、最大進角状態または最大遅角状態に対応する位置に配置される。
【００２１】
遊星ギア１２および１４の少なくとも２つは、図５ないし図６に示すようにギア１２、１４の表面に搭載された止歯４３、４５を備えている。止歯４３、４５がスプロケットリングギア３０またはカムシャフトリングギア３２の何れかに設けられた止め部３３、３５と当接すると、位相可変器のスプリットリングギア遊星駆動１０の動きは止まる。遊星ギア１２、１４、１６は遊星キャリア３８によりそれぞれに対して一定の関係に保持される。遊星キャリア３８は、遊星キャリア３８に遊星ギア１２、１４、１６を接続するピンを受容している。遊星ギア１２、１４、１６はピン１１、１３、１５を軸にして回転する。
【００２２】
２つの遊星ギア１２、１４が止歯４３、４５をそれぞれ有する構成が図示されているが、１つの遊星ギアだけがスプロケットリングギア３０またはカムシャフトリングギア３２の何れかの止め部に当接する止歯を有する構成であってもよい。１つの止め部をスプロケットリングギア３０またはカムシャフトリングギア３２の何れかに設ける構成であってもよい。図１５に、スプロケットリングギア３０またはカムシャフトリングギア３２の何れかに設けられた１つの止め部に当接し、それにより第１方向と第２方向の移動の制限を定める、１つの遊星ギア１２に設けた１つの止歯４３の軌道を示す。
【００２３】
図８に示すように、エンジンクランクシャフト５０は、タイミングチェーン５２によりスプロケット５４を介してスプリットリングギア３０に回転可能に係合し、エンジンカムシャフト５６はカムシャフトリングギア３２に回転可能に係合している。電動モータ５８は出力シャフト６０により太陽ギア２４と回転可能に係合している。太陽ギア２４が何れかのリングギア３０、３２と同じ速度で軸６２を中心に電動モータ５８により回転する時、両方のリングギア３０、３２が一緒に回転するので、カム位相位置は一定に保たれる。太陽ギア２４が電動モータ５８によりリングギア３０、３２とは異なる速度で駆動される場合、一方のリングギアと他方のリングギア間に若干の速度の差により、カム位相シフト機能が得られる。このようにして、非常に高い数値的比率が得られ、カムシャフト５６に対するクランクシャフト５０の基準の回転関係からプラスまたはマイナスの方向にカムシャフト５６の位相が調整される。
【００２４】
位相可変器は、エンジンの燃料効率を向上するため、または負荷時または加速時により大きな動力を供給するために、エンジンクランクシャフト５０に対するカムシャフト５６の回転関係を動的に調整するのに好適に使用される。好ましくは一方がクランクシャフト５０に設けられ、もう一方がカムシャフト５６に設けられたセンサ６４、６５が、モータ制御部６６へのフィードバック部として使用され、ある時点で最適なエンジン効率を得るには必要ならばどれくらいの調整が望ましいかを決定するためにクランクシャフト５０に対するカムシャフト５６の現在位置を測定する構成が好ましい。
【００２５】
図１は電動位相可変器の図であり、スプロケットリングギア３０の第１止め部３３と当接して第１止め位置に向かう第１方向への位相可変器の移動を制限する遊星ギア１２の１つを示すものである。この位置では、遊星ギア１２の第１止歯４５がスプロケットリングギア３０の第１止め部３３と当接し、スプロケットリングギア３０や遊星ギア１２、１４、１６および太陽ギア２４がそれ以上回転することを防ぐ。もう１つの遊星ギア１４に設けられた第２止歯４３はスプロケットリング３０と当接しない。
【００２６】
図２は、太陽ギアの第１回転後の電動位相可変器を示す概略図である。リングギア３０、３２には反時計回りに回転し、太陽ギア２４は時計回りに回転し、遊星ギア１２、１４、１６は、反時計回りに回転する。遊星ギア１２、１４の止歯の何れもが、スプロケットリングギア３０の第１止め部３３と第２止め部３５に当接しない。遊星ギア１２、１４は、遊星ギア１２、１４の止歯４３、４５が、位相可変器の移動制限まで、スプロケットリングギア３０の止め部３３、３５に並んだり当接したりしないような回転をする。この図では、太陽ギアがリングギア３０、３２と同じ速度でモータ５８にて駆動され、位相位置を保持する構成でもよく、または、太陽ギアがモータ５８に駆動されて、リングギア３０、３２と異なる速度で駆動され、位相可変器を進角または遅角させ、カムシャフトとエンジンクランクシャフトの回転関係を変化させる構成でもよい。
【００２７】
図３は、太陽ギアの第２回転後の電動位相可変器を示す概略図である。図２と同様に、遊星ギア１２、１４の止歯の何れもがスプロケットリングギア３０の第１止め部３３と第２止め部３５と当接しない。リングギア３０は、遊星ギア１４の止歯４３が回転し続け、スプロケットリングギア３０の止め部３５と当接しないような回転をする。止歯４５は、止め部３３、３５の何れとも係合しない。この図では、太陽ギアはモータ５８に駆動されて、リングギア３０、３２と同じ速度で駆動され、位相位置を保持する構成でもよく、または、太陽ギアはモータ５８で駆動されてリングギア３０、３２とは異なる速度で駆動され、位相可変器を進角または遅角させてカムシャフトとエンジンクランクシャフト間の回転関係を変える構成でもよい。
【００２８】
図４は、上記電動位相可変器の概略図であり、別の遊星ギアがリングギアの第２止め部に当接して、第２止め位置に向かう第２方向における該位相可変器の移動を制限している様子を示すものである。この位置では、スプロケットリングギア３０の第２止め部３５と遊星ギア１４の第２止歯４３が当接することにより、スプロケットリングギア３０、遊星ギア１２、１４、１６、および太陽ギア２４がそれ以上回転することを防ぐ。他の遊星ギア１２の第１止歯４５は、スプロケットリングギア３０とは当接しない。なお、第２止め部３５から第２止歯４３を有する遊星ギア１４を離したり、遠ざけたりするためには、遊星ギアは時計回りに回転する必要があり、リングギアは時計回りに回転する必要があり、太陽ギアは遊星駆動と回転方向とは逆に反時計回りに回転して、第２方向にて第２止め部に達する。
【００２９】
別の実施形態では、電動位相可変器は、電動モータなどの電動アクチュエータを用いてエンジンクランクシャフトに対する内燃エンジンのカムシャフトの回転関係を動的に調整する。本発明の電動位相可変器は、電動モータにより駆動される遊星駆動システムを備えている。遊星駆動システムは、キャリアと少なくとも１つの遊星ギアとを備えた構成であってもよい。キャリアは、電動モータにて駆動される偏心軸であってもよい。
【００３０】
遊星駆動システムは、エンジンクランクシャフトと、カムシャフトに接続されたキャリアと同心のカムシャフトリングギアとにより駆動されるスプロケットリングギアを備えたスプリットリング遊星駆動システムであってもよい。
【００３１】
または、遊星駆動システムは、エンジンクランクシャフトまたはカムシャフトに接続された１つのリングギアと、カップリングを介してエンジンクランクシャフトとカムシャフトの他方に接続された遊星ギアとを備えた構成であってもよい。カップリングは、オルダムカップリング、またはフレキシブルカップリング、またはこの分野において同心ではない軸を接続するものとして公知のカップリングの何れかであってもよい。
【００３２】
この場合の遊星ギアとリングギアの歯数の差異は、小さいものであってもよく、１であってもよい。
【００３３】
電動モータが偏心軸を回転させ、それにより遊星キャリアをリングギアまたはスプロケットリングギアと同じ速度で回転させる場合、クランクシャフトとカムシャフト間の位相位置が一定に保たれる。これらの状況下において、遊星ギア機構は、遊星キャリアと遊星ギア間または遊星ギアとリングギア間の相対移動がないユニットとして回転する。スプロケットリングギア／カムシャフトリングギア／リングギア／カムシャフトに対する電動モータの速度を調整すると、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相が調整される。電動モータが偏心シャフトを回転し、それにより遊星キャリアをカムシャフトより速い速度で回転させる場合、位相可変装置は、スプロケットリングギアに対するモータとカムシャフト間のギア配給量（ｇｅａｒ  ｒａｔｉｏｎ）の印で示した方向に動く。正のギア比では、位相可変器を進角させ、負のギア比では位相可変器を遅角させる。
【００３４】
図９ないし図１０に他の実施形態の遊星駆動１００を示す。
【００３５】
本実施形態では、太陽ギアが設けられていない。遊星ギア１１２は、遊星ギア歯１１８と止歯１４５を備えている。遊星ギア１１２は、カップリング（図示せず）を介してカムシャフトまたはエンジンクランクシャフトの何れかに直接接続されている構成であってもよい。遊星ギア１１２は、偏心軸であってもよいキャリア１２４に搭載されている。ベアリング１１４を遊星ギア１１２とキャリア１２４の間に設け、遊星ギア１１２がキャリア１２４を軸にして回転できるようにしてもよい。
【００３６】
遊星ギア１１８とキャリア１２４を、カムシャフトおよびエンジンクランクシャフトの他方に接続されたリングギア１３０が受ける。リングギア１３０は、遊星ギア１１２がキャリア１２４を軸にして回転すると遊星ギア歯１１８とかみ合うリングギア歯１３２を有する。なお、遊星ギア歯１１８が一度にかみ合うのは、リングギア歯１３０の一部のみである。
【００３７】
遊星ギア１１２は、大円（リングギア）内で回転する小円（遊星ギア）上の固定点の軌道により生ずる曲線である内サイクロイド曲線上を遊星ギア１１２が移動するように遊星キャリア１２４の周りをリングギア１３０の間で回転する。止歯１４５が進角軌道時または遅角軌道時にリングギア間を移動する軌道を図１１のグラフに示す。進角軌道は実線で、遅角軌道は点線で示す。
【００３８】
リングギア１３０を１つだけ図示しているが、第１群の歯を備えたカムシャフトリングギアと、それとは別の群の歯を備えたスプロケットリングギアとを備えたスプリットリングギアを備えている構成も本発明の範囲にふくまれている。スプロケットリングギアは、スプロケットとエンドレスループ動力伝導チェーンを介してエンジンクランクシャフトにより軌道される構成が好ましく、また、カムシャフトリングギアはカムシャフトにより回転するように接続されている構成が好ましい。遊星ギア１１２はモータ駆動のキャリアに搭載されていてもよい。
【００３９】
遊星ギア１１２は１つだけ図示しているが、その他にも遊星ギアが設けられていてもよい。例えば、遊星ギアは、回転軸を共有し、お互いに固定されている異なる半径と歯数の別々のギア歯を備えた複合型遊星であってもよい。
【００４０】
なお、図９ないし図１０は、遊星ギアに固定された止め部の軌道を固定の外側リングから見たものである。
【００４１】
図１０は、ストップ位置に近づき、遅角方向への移動を制限する遊星ギア１１２の止歯１４５を示す図である。遊星ギア１１２の止歯１４５は、遊星ギア１１２が反時計回りに回転するとリングギア１３０の止め部１３３と当接し、リングギア１３０や遊星ギア１１２、キャリア１２４がそれ以上回転するのを防ぐ。よって、遊星ギア１１２の回転は、逆方向の時計回り方向に進まなければならなくなる。
【００４２】
図９は、リングギア１３０の止め部１３３を通過した遊星ギア１１２の止歯１４５を示す図である。遊星ギア１１２が進角軌道で回転しない場合は、遊星ギア１１２は、時計周りに回転し、キャリア１２４は反時計回りに回転し、リングギア１３０は時計回りに回転する。遊星ギア１１２の止歯１４５は、リングギア１３０の止め部１３３に当接しない。遊星ギア１１２は、位相可変器の移動制限まで、リングギア１３０の止め部１３３に遊星ギア１１２の止歯１４５が並んだり当接したりせずに回転する。この図では、キャリア１２４は、モータ（図示せず）によりリングギア１３０と同じ速度で駆動され、位相可変器の位置を保持する構成であってもよく、または、キャリアは該モータによりリングギア１３０と異なる速度で駆動され、位相可変器を進角または遅角して、カムシャフトとエンジンクランクシャフト間の回転関係を変化させる構成であってもよい。位相可変器を遅角するためリングギア１３０と異なる速度でキャリアが回転している場合、遊星ギア１１２の止歯１４５は、遅角方向の移動制限位置にてリングギア１３０の止め部１３３と当接する。
【００４３】
リングギアに止め部１つのみ設けられている構成を図示しているが、図１ないし３に示すようにリングギアまたは複数のリングギアに2つ以上の止め部を設け、偏心軸であってもよいキャリアに搭載された１つの遊星ギアに対して用いられる構成でもよい。
【００４４】
図１２は、他の実施形態の遊星システムに設けられた止め部の配置の概略図である。本実施形態の遊星システムは、少なくとも１つの複合遊星２１２を有する。複合遊星は、ギア歯、歯の直径や数において異なるが、同じ回転軸を共有しお互いに固定されている第１部分と第２部分とを有した構成であってもよい遊星である。複合遊星２１２は第１歯群と第１止め部２４５を備えた第１部分２１４と、第２歯群と第２止め部２４２を備えた第２部分２１６とからなる。複合遊星２１２は、モータ（図示せず）により駆動されるキャリア２５８に搭載されている。複合遊星２１２の第２部分２１６の周りには、クランクシャフトまたは第２シャフト２５４に接続されたスプロケットリングギア２３０が設けられている。複合遊星２１２の第１部分２１４の周りにはカムシャフトリングギア２３２が設けられている。カムシャフトリングギア２３２はカムシャフトまたは第１シャフト２５６に接続されている。
【００４５】
リングギア２３０と２３２は、複合遊星ギア２１２の第１部分２１４および第２部分２１６と適切にリングギア２３０および２３２が噛み合うような構成の歯を異なる歯数で有している。
【００４６】
複合遊星２１２と、カムリングギア２３２とスプロケットリングギア２３０それぞれの間に止め部２４２、２４５、２４０、および２４３が図示されているが、止め部は両方ともカムリングギアまたはスプロケットリングギアに設けた構成であってもよい。止め部２４０および２４２は、リングギアの外周の周りに間隔を開けて設けられており、第１方向および第２方向への位相可変器の移動の制限を定めるように間隔が開けられている。
【００４７】
複合遊星ギア２１２の第１部分２１４と第２部分２１６は、キャリア２５８により駆動され、図１１に示すように、大円（リングギア）内で回転する小円（遊星ギア）上の固定点の軌道により生ずる曲線である内サイクロイド曲線上を移動する。図１１に示すように、始点と終点は同じである。遊星ストップ軌道は、図１１の点線により図示されているが、第１方向では位置Ｂにて止まり、第２方向では位置Ａにて止まる複合遊星ギア２１２の移動を示している。
【００４８】
モータがキャリア２５８を駆動し、リングギア２３０および２３２と異なる速度で回転させた場合、一方のリングギアと他方のリングギア間の速度に若干の差により、カム位相シフトの機能が得られる。このようにして、非常に高い数値比を得ることができ、カムシャフト２５６は、クランクシャフトのカムシャフト２５６に対する基準の回転関係から進角または遅角される。
【００４９】
図１３は、さらに他の実施形態の他の遊星システムの止め部の配置の概略図である。
【００５０】
本実施形態の遊星システムは、少なくとも１つの共有遊星３１２を備えている。該共有遊星３１２の第１部分３１６は、スプロケットリングギア３３０に結合され、該遊星３１２の第２部分３１４はカムシャフトリングギア３３２と結合している。第１止め部３４２は、スプロケットリングギア３３０と結合している共有遊星３１２の第１部分３１６に配置されている。第２止め部３４０は、スプロケットリングギア３３２に配置されている。共有遊星３１２は、モータ（図示せず）により駆動されるキャリア３５８に搭載されている。共有遊星３１２の第２部分３１６の周りには、クランクシャフトまたは第２シャフト３５４に接続されたスプロケットリングギア３３０が設けられている。共有遊星３１２の第１部分３１４の周りにはカムシャフトリングギア３３２が設けられている。カムシャフトリングギア３３２は、カムシャフトまたは第１シャフト３５６に接続されている。
【００５１】
リングギア３３０および３３２は、共有遊星ギア３１２の第１部分３１４および第２部分３１６にリングギア３３０および３３２が適切に噛み合うような構成の歯を異なる歯数で備えている。
【００５２】
スプロケットリングギア３３０の外周の周りに間隔を開けて設けられている止め部３４０および３２４、共有遊星ギア３１２の止め部３４２は、第１方向と第２方向への位相可変器の移動の制限を定めるように間隔が開けられている。
【００５３】
共有遊星ギア３１２の第１部分３１４と第２部分３１６は、キャリア３５８により駆動され、図１１に示すように、大円（リングギア）内で回転する小円（遊星ギア）上の固定点の軌道により生ずる曲線である内サイクロイド曲線上を移動する。遊星ストップ軌道は、図１１の点線によって示され、第１方向では位置Ａで止まり、第２方向では位置Ｂで止まる共有遊星ギア３１２の移動を示している。
【００５４】
モータがキャリア３５８を駆動し、リングギア３３０および３３２と異なる速度で回転させる場合、一方のリングギアと他方のリングギアとの間の速度の若干の差異によりカム位相のシフト機能が得られる。このようにして、非常に高い数値比を得ることができ、カムシャフト３５６は、クランクシャフト３５４のカムシャフト３５６に対する基準の回転関係から進角または遅角される。
【００５５】
図１４は、他の実施形態の他の遊星システムの止め部の配置の概略図である。
【００５６】
本実施形態の遊星システムは、少なくとも１つの遊星４１２を備えている。遊星４１２の第１部分４１６は、リングギア４３０と結合している。リングギアが１つだけ設けられているので、カップリング４７５は、カムシャフトを遊星４１２に接続する。カップリング４７５は、オルダムカップリング、またはフレキシブルカップリング、またはこの分野において同心ではない軸を接続するものとして公知のカップリングの何れかであってもよい。
【００５７】
第１止め部４４２は、リングギア４３０に接続する遊星４１２の第１部分に配置されている。第２止め部４４０は、リングギア４３０に設けられている。遊星４１２は、モータ（図示せず）に駆動されるキャリア４５８に搭載されている。リングギア４３０の外周に間隔を開けて設けられている止め部４４０、遊星ギア４１２の止め部４４２は、第１方向と第２方向への位相可変器の移動の制限を定めるように間隔を開けて配置されている。
【００５８】
遊星ギア４１２の第１部分４１６は、キャリア４５８により駆動され、図１１に示すように、大円（リングギア）内で回転する小円（遊星ギア）上の固定点の軌道により生ずる曲線である内サイクロイド曲線上を移動する。遊星ストップ軌道は、図１１の点線にて示され、第１方向では位置Ａで止まり、第２方向では位置Ｂで止まる遊星ギア４１２の移動を示している。
【００５９】
モータがキャリア４５８を駆動して、リングギア４３０と異なる速度で回転させる場合、一方のシャフトに接続されたリングギア４３０と共有遊星ギア４１２に接続された他方のシャフトとの速度の若干の差異によりカムシャフトシフト機能が得られる。このようにして、非常に高い数値比を得ることができ、カムシャフト４５６は、クランクシャフト４５４のカムシャフト４５６に対する基準の回転関係から進角または遅角される。
【００６０】
なお、本明細書に記載された本発明の実施形態は本発明の原理の使用を説明するためだけのものである。説明された実施形態の詳細についての本明細書中の言及は、権利請求の範囲の範囲を限定するものと解釈されるものではなく、権利請求の範囲自体が本発明にとって重要なものと考えられる構成を記載するものである。
【図１】
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【図２】
2018523774.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【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１５】
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【国際調査報告】
2018523774.tif 000018
2018523774.tif 000019