(57)【要約】      （修正有）【課題】遊星ギア調節器は、遊星ギアとリングギア間のバックラッシュを減らすように遊星ギアに力を印加する。【解決手段】電気フェーザーのスプリットリング遊星駆動部１０は、少なくとも一つの遊星ギア調節器および少なくとも一つの負荷発生器４４を含む。負荷発生器は、遅い回転速度のとき、遊星ギア１２、１４、１６とリングギア３０、３２間のバックラッシュを減らすために、遊星ギア調節器が遊星ギアに力を印加するように遊星ギア調節器をバイアシングする。回転速度が増加するにつれて、遊星ギア調節器の質量の慣性は、負荷発生器の力に対抗する増加する力を発生させて、遊星ギア調節器に、少なくとも一つの遊星ギアが、これ以上バックラッシュを減らさない位置に移動させるようにする。また遊星ギア調節器は偏心ピン４６と延長アーム４２を含み、遊星ギア調節器は内部遊星ギアと外部遊星ギアの一対のためのピボット支持部を含む。【選択図】図１
2017015251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの遊星ギア減速機からバックラッシュを除去する方法であって、
前記遊星ギア減速機は、サン（ｓｕｎ）ギア、前記サンギア周囲のリングギア、およびピンによって遊星キャリアに連結された複数の遊星ギアを含み、前記遊星ギアは前記サンギアおよび前記リングギアと噛み合われ（ｍｅｓｈ）、
前記方法は、遠心起動装置（ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｌｙ  ａｃｔｕａｔｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）の第１端部の放射状内側移動が前記遊星ギアを前記遊星ギアと前記リングギアの間のバックラッシュを最小化する第１方向に移動させるように、前記遊星ギアのうち少なくとも一つの遊星ギアのピンに結合された前記遠心起動装置を提供する段階、
前記遊星ギアが前記第１方向に移動するように前記遠心起動装置の第１端部を前記遊星キャリアに向けて放射状内側にバイアシングする段階、および
前記バイアシングを克服するのに十分な回転速度で前記遊星キャリアを回転させて、遠心力が前記遠心起動装置の端部を放射状外側に移動させ、前記遊星ギアを前記第１方向の反対方向に移動させる段階を含む、方法。
【請求項２】
前記遠心起動装置は、
質量がある第１端部、前記少なくとも一つの遊星ギアのピンにピボット結合（ｐｉｖｏｔａｌｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）された第２端部、前記第１端部と前記第２端部の間の長さを有する延長アーム（ａｒｍ）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記遠心起動装置に結合されたピンは円筒の形状を有する偏心ピンである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
エンジンの第２シャフトに対する第１シャフトの回転関係を動的調節するための電気フェーザー（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｈａｓｅｒ）であって、
遊星ギア減速機を含み、
前記遊星ギア減速機は、
複数のサンギアティース（ｓｕｎ  ｇｅａｒ  ｔｅｅｔｈ）を含むサンギア、
前記サンギアの周囲に配列された複数の遊星ギアであって、各遊星ギアは前記サンギアティースと噛み合って（ｍｅｓｈｉｎｇ  ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）いる該当遊星ギアを維持する複数の遊星ティースを含む、前記複数の遊星ギア、
前記複数の遊星ギアとともに回転可能であり、各ピンを通じて前記遊星ギアに連結された遊星キャリア、
前記第２シャフトに固定されたティースのセットを有するリングギア、
質量がある第１端部、少なくとも一つの前記遊星ギアのピンにピボット結合された第２端部、前記第１端部と前記第２端部の間の長さを有する延長アーム（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ａｒｍ）を含む遠心起動装置であって、前記遠心起動装置の第１端部の放射状内側移動が前記遊星ギアを前記遊星ギアと前記リングギアの間のバックラッシュを最小化する第１方向に移動させる、前記遠心起動装置、および
前記遊星キャリアと前記遠心起動装置に結合され、前記遠心起動装置の第１端部を放射状内側にバイアシングする負荷発生器を含み、
前記遊星キャリアが前記負荷発生器のバイアシングを克服するのに十分な速度よりも遅い回転速度で回転する場合、前記遊星ギアと前記リングギアの間のバックラッシュを最小化するように前記遠心起動装置によって前記少なくとも一つの遊星ギアが移動するようになり、前記遊星キャリアがさらに速い回転速度で回転する場合、遠心力によって、前記遠心起動装置の第１端部が放射状外側に移動し、前記遊星ギアが前記第１方向とは反対方向に移動するようになる、電気フェーザー。
【請求項５】
前記遠心起動装置は、
円筒の形状を有し、前記複数の遊星ギアのうち少なくとも一つの遊星ギアの中心を通じて延長され前記延長アームの第２端部に連結された偏心ピン、および
前記偏心ピンの上部と下部から延長され、前記偏心ピンの円筒面の中心に対して中心からずれた円周面を有し、前記遠心起動装置が前記遊星キャリアおよび前記少なくとも一つの遊星ギアの遊星ギアティースに対して回転できるように前記遊星キャリア内に回転可能に装着される、一対のピン延長部をさらに含み、
前記遊星キャリアが前記負荷発生器のバイアシングを克服するのに十分な速度よりも遅い回転速度で回転する場合、前記偏心ピンは、前記少なくとも一つの遊星ギアを前記リングギアに向けて加圧して前記少なくとも一つの遊星ギアと前記リングギアの間のバックラッシュを最小化する、請求項４に記載の電気フェーザー。
【請求項６】
前記遊星キャリアがさらに速い回転速度で回転する場合、遠心力によって、前記延長アームの第１端部が放射状外側に移動し、同時に前記偏心ピンを、前記偏心ピンが前記バックラッシュを減らすように前記少なくとも一つの遊星ギアを前記リングギアに向けてこれ以上加圧しないピンの位置に回転させる、請求項５に記載の電気フェーザー。
【請求項７】
前記遊星キャリアから延長され、前記遠心起動装置と前記リングギアの接触による回転を制限する停止部をさらに含む、請求項４に記載の電気フェーザー。
【請求項８】
エンジンの第２シャフトに対する第１シャフトの回転関係を動的調節するための電気フェーザーであって、
遊星ギア減速機を含み、
前記遊星ギア減速機は、
複数のサンギアティースを含むサンギア、
前記サンギアの周囲に配列された複数の遊星ギアであって、各遊星ギアは前記サンギアティースと噛み合っている該当遊星ギアを維持する複数の遊星ティースを含む、前記複数の遊星ギア、
前記複数の遊星ギアとともに回転可能であり、各ピンを通じて前記遊星ギアに連結された遊星キャリア、
前記第２シャフトとともに回転可能な第２リングギアであって、前記遊星ギアのそれぞれの遊星ギアティースと噛み合っている前記第２リングギアを維持する複数の第２リングギアティースを含む、前記第２リングギア、
第１シャフトとともに回転可能な第１リングギアであって、前記遊星ギアのそれぞれの遊星ギアティースと噛み合っている前記第１リングギアを維持する複数の第１リングギアティースを含む、前記第１リングギア、
質量がある第１端部、少なくとも一つの前記遊星ギアのピンにピボット結合された第２端部、前記第１端部と前記第２端部の間の長さを有する延長アームを含む遠心起動装置であって、前記遠心起動装置の第１端部の放射状内側移動が前記遊星ギアを前記遊星ギアと前記リングギアの間のバックラッシュを最小化する第１方向に移動させる、前記遠心起動装置、および
前記遊星キャリアと前記遠心起動装置に結合され、前記遠心起動装置の第１端部を放射状内側にバイアシングする負荷発生器を含み、
前記遊星キャリアが前記負荷発生器のバイアシングを克服するのに十分な速度よりも遅い回転速度で回転する場合、前記少なくとも一つの遊星ギアは、前記遊星ギアと前記リングギアの間のバックラッシュを最小化するように前記遠心起動装置によって移動し、前記遊星キャリアがさらに速い速度で回転する場合、遠心力によって、前記遠心起動装置の第１端部が放射状外側に移動し、前記遊星ギアが前記第１方向とは反対方向に移動する、電気フェーザー。
【請求項９】
前記遠心起動装置は、
円筒の形状を有し、前記複数の遊星ギアのうち少なくとも一つの遊星ギアの中心を通じて延長され前記延長アームの第２端部に連結された偏心ピン、および
前記偏心ピンの上部と下部から延長され、前記偏心ピンの円筒面の中心に対して中心からずれた円周面を有し、前記遠心起動装置が前記遊星キャリアおよび前記少なくとも一つの遊星ギアの遊星ギアティースに対して回転できるように前記遊星キャリア内に回転可能に装着される、一対のピン延長部をさらに含み、
前記遊星キャリアが前記負荷発生器のバイアシングを克服するのに十分な速度よりも遅い回転速度で回転する場合、前記偏心ピンは、前記少なくとも一つの遊星ギアを前記リングギアに向けて加圧して前記少なくとも一つの遊星ギアと前記リングギアの間のバックラッシュを最小化する、請求項８に記載の電気フェーザー。
【請求項１０】
前記遊星キャリアがさらに速い回転速度で回転する場合、遠心力によって、前記延長アームの第１端部が放射状外側に移動し、同時に前記偏心ピンを、前記偏心ピンが前記バックラッシュを減らすように前記少なくとも一つの遊星ギアを前記リングギアに向けてこれ以上加圧しないピンの位置に回転させる、請求項９に記載の電気フェーザー。
【請求項１１】
前記遊星キャリアから延長され、前記遠心起動装置と前記リングギアの接触による回転を制限する停止部をさらに含む、請求項８に記載の電気フェーザー。
【請求項１２】
エンジンの第２シャフトに対する第１シャフトの回転関係を動的調節するための電気フェーザーであって、
遊星ギア減速機を含み、
前記遊星ギア減速機は、
複数のサンギアティースを含むサンギア、
前記サンギアの周囲に配列された複数の内部遊星ギアであって、各内部遊星ギアは前記サンギアティースと噛み合っている該当内部遊星ギアを維持する複数の内部遊星ティースを含む、前記複数の内部遊星ギア、
複数の外部遊星ギアであって、各外部遊星ギアは前記複数の内部遊星ギア中の一つと噛み合っている該当外部遊星ギアを維持する複数の外部遊星ティースを含む、前記複数の外部遊星ギア、
前記第２シャフトによって駆動される第２リングギアであって、前記外部遊星ギアと噛み合っている前記第２リングギアを維持する複数の第２リングギアティースを含む、前記第２リングギア、
前記第１シャフトとともに回転可能な第１リングギアであって、前記外部遊星ギアと噛み合っている前記第１リングギアを維持する複数の第１リングギアティースを含む、前記第１リングギア、
各ピンを通じて前記外部遊星ギアとともに回転可能な遊星キャリア、
内部遊星ギアを前記外部遊星ギアに結合し前記遊星キャリアに回転可能に結合されるピボット支持部を含む遠心起動装置であって、前記遠心起動装置の放射状内側移動によって前記外部遊星ギアが前記外部遊星ギアと前記リングギアの間のバックラッシュを最小化する第１方向に移動する、前記遠心起動装置、および
前記遊星キャリアと前記遠心起動装置に結合され、前記遠心起動装置を放射状内側にバイアシングする負荷発生器を含み、
前記遊星キャリアが前記負荷発生器のバイアシングを克服するのに十分な速度よりも遅い回転速度で回転する場合、前記少なくとも一つの外部遊星ギアは、前記外部遊星ギアと前記リングギアの間のバックラッシュを最小化するように前記遠心起動装置によって移動するようになり、前記遊星キャリアがさらに速い回転速度で回転する場合、遠心力によって、前記遠心起動装置が放射状外側に移動し、前記外部遊星ギアが前記第１方向とは反対方向に移動する、電気フェーザー。
【請求項１３】
前記遊星キャリアから延長され、前記遠心起動装置と前記リングギアの接触による回転を制限する停止部をさらに含む、請求項１２に記載の電気フェーザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的、可変的なカムタイミングアクチュエーター（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｃａｍ  ｔｉｍｉｎｇ  ａｃｔｕａｔｏｒ）または「フェーザー」（ｅ−ｐｈａｓｅｒ）に関するものである。さらに具体的には、本発明はアンチ−バックラッシュ（ａｎｔｉ−ｂａｃｋｌａｓｈ）遊星駆動を利用する電気フェーザーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可変カムタイミング（ＶＣＴ）システムは、作動可能に連結されたクランクシャフトに対するカムシャフトの角度変位または位相角を測定した後、動力増加または減少要求に応答して位相角を変更して多様なエンジン特徴を調節する。通常的に、このようなエンジン特徴の所望の値が既存のエンジン特徴の値に対し測定され、任意の変動に応答してエンジン内で変更が行われるフィードバックループが存在する。これを達成するために、最近の自動車は、一般的にエンジンの多様な部品からまたは例えば排気ガスセンサ、圧力センサ、温度センサなどの自動車の他の部品から、一つ以上の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に供給されるデータを常に分析する、その一つ以上の電子制御ユニット（ＥＣＵ）を具備する。引き続き、このようなデータに応答して制御信号が生成される。例えば、ＶＣＴシステムでは、エンジンまたは外部状態に変化が発生すれば、これに伴いカムシャフトとクランクシャフト間の角度変位が調節される。
【０００３】
ＶＣＴシステムは、フェーザーとも称するカムフェージング（ｐｈａｓｉｎｇ）制御装置、制御バルブ、制御バルブアクチュエーター、および制御回路を含む。ＶＣＴは、必要に応じて、エンジンの吸気バルブと排気バルブを制御する一つ以上のカムシャフトと駆動シャフト間の角度関係（「位相」）を制御して可変するのを指し示すプロセスである。最新の自動車カムシャフトフェーザーはオイル圧力起動（ＯＰＡ）カムフェーザーまたはカムトルク起動（ＣＴＡ）カムフェーザーであり、後者の場合は低オイル圧力を利用した高速動作および中間位置ロック特徴部などの一部の上級特徴部を具備する。
【０００４】
多くの自動車会社では、エンジンスタートの前にまたはエンジンクランキング（ｃｒａｎｋｉｎｇ）間、権限と作動範囲および起動率を改善するように、カムシャフト用の電気フェーザー（ｅ−フェーザー）に精魂を込めている。ｅ−フェーザーは、駆動シャフトと一つ以上のカムシャフト間の角度関係を制御および可変するように、電気モーターによって駆動される。電気フェーザーは、入力信号に応答して、エンジンタイミングを操り上げたり遅延させるようにカムシャフトを調節する。
【０００５】
このようなシステムは、カム速度で回転するモーターによってクランクシャフトに対するカムシャフトをフェージングするように、ハイレシオギアトレイン（ｈｉｇｈ  ｒａｔｉｏ  ｇｅａｒ  ｔｒａｉｎ）を有する。モーターがカムシャフトより早く回転すると、フェーザーは、クランクシャフトに対してカムシャフトを一方向にフェージングし、モーターが減速されるにつれて、カム対クランク位相が反対方向に移動するようになる。このようなハイレシオギアトレインは、サイクロイド−スタイルギアトレイン、ハーモニックギアトレイン、または他の所定の類型のハイレシオエピサイクリック（ｅｐｉｃｙｃｌｉｃａｌ）ギアトレインを含む。
【０００６】
２００７年８月２８日にＢｅｒｇｅｒに承認された「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒｅｄｕｃｉｎｇ  Ｂａｃｋｌａｓｈ  ｉｎ  ａ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｇｅａｒ  Ｓｅｔ」という名称の米国特許第７、２６１、６６７号は、関連したサンギアおよびリングギアのギア、これらの駆動側と接触する少なくとも一つのティ−ス（ｔｏｏｔｈ）を有する少なくとも一つの順方向トルク返送遊星ギアを支持する第１部品および関連したサンギアおよびリングギアのギア、これらのコースト（ｃｏａｓｔ）側と接触する少なくとも一つのティ−スを有する少なくとも一つの逆方向トルク返送ギアを支持する第２部品を含む、遊星キャリアを具備する遊星ギアセットを開示する。遊星キャリアの第２部品はギアセットの有効バックラッシュを減少させるか除去するように第１部品に対して回転可能にバイアシングされる。
【０００７】
２０１２年１１月２０日にＳｃｈａｆｅｒに承認された「Ｂａｃｋｌａｓｈ−ｆｒｅｅ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｇｅａｒ  Ｕｎｉｔ  ｗｉｔｈ  Ｓｐｌｉｔ  Ｐｌａｎｅｔ  Ｇｅａｒｓ，ｗｈｉｃｈ  ａｒｅ  Ｐｒｅｌｏａｄｅｄ  ｂｙ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｂａｒｓ  Ａｒｒａｎｇｅｄ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ａｘｉｓ  ｏｆ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ」という名称の米国特許第８、３１３、４１１号は、サンギア、内部ギア、およびサンギアと内部ギアに噛み合う少なくとも一つの遊星ギアを含む遊星ギアユニットを開示する。遊星ギアは、遊星回転軸を中心に回転できるように遊星キャリア上に配置される。鋸歯状（ｔｏｏｔｈｅｄ）遊星ギアは、遊星ギアを第１遊星サブギアと第２遊星サブギアに分割させる、遊星回転軸に垂直に配向された分割面を有する。第１遊星サブギアは、遊星回転軸に実質的に平行になっており、このような二つの遊星サブギアに配置されたスプリングバー（ｂａｒ）によって第２遊星サブギアに対してプリロディンプレロード（ｐｒｅｌｏａｄ）される。複数のスプリングバーが遊星回転軸の周囲に配列される。
【０００８】
２０１４年６月１９日公開された「Ｓｐｌｉｔ  Ｒｉｎｇ  Ｇｅａｒ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｃａｍ  Ｐｈａｓｅｒ」という名称のＳｈｏｗａｌｔｅｒのＷＯ２０１４／０９２９６３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調節するためのカムフェーザーを開示する。カムフェーザーは、エンドレスループ動力伝達部材を通じてエンジンクランクシャフトによって駆動されるスプロケットリングギアおよび回転のためにカムシャフトと連結可能なカムシャフトリングギアを含むスプリットリングギアを具備する、遊星ギアシステムを含むことができる。サンギアは、スプリットリングギアと同心に位置することができ、多数の遊星ギアがサンギアとスプリットリングギア間に噛み合われ得る。カムシャフトリングギアは、各遊星ギアのそれぞれの噛み合い位置でこの整列を提供するように、遊星ギアの個数の倍数に対応する値だけスプロケットリングギアとは異なる個数、すなわち、多いか少ないティース有することができる。
【０００９】
前述した文献は本願に参照として援用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電気フェーザーのスプリットリング遊星駆動部は少なくとも一つの遊星ギア調節器および少なくとも一つの負荷発生器を含む。負荷発生器は遊星ギア調節器をバイアシングし、このとき、低回転速度で、遊星ギア調節器は、遊星ギアとリングギア間のバックラッシュを減らすように遊星ギアに力を印加する。回転速度が増加するにつれて、遊星ギア調節器の質量慣性は、負荷発生器の力に対抗する、増加する力を発生させて、遊星ギア調節器に、少なくとも一つの遊星ギアをその少なくとも一つの遊星ギアがバックラッシュをそれ以上は減らさない位置に移動させる。一部の実施例において、遊星ギア調節器は偏心ピンと延長アーム（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ａｒｍ）を含む。他の実施例において、遊星ギア調節器は内部遊星ギアと外部遊星ギアの一対のためのピボット支持部を含む。
【００１１】
一部の実施例において、スプリットリング遊星駆動部は、サンギア、複数の遊星ギア、スプロケットリングギア、カムシャフトリングギア、キャリア、少なくとも一つの遊星ギア調節器、および少なくとも一つの負荷発生器を含む。サンギアは、電気モーターによってサン軸を中心に回転するように駆動され、複数のサンギアティースを含む。遊星ギアはサンギアの周囲に配列され、各遊星ギアはサンギアと噛み合っている遊星ギアを維持する複数の遊星ティースを含む。スプロケットリングギアは、クランクシャフトによって駆動され、各遊星ギアと噛み合っているスプロケットリングギアを維持する複数のスプロケットリングギアティースを含む。カムシャフトリングギアは、カムシャフトとともに回転可能で、各遊星ギアと噛み合っているカムシャフトリングギアを維持する複数のカムシャフトリングギアティースを含む。キャリアはサン軸を中心に回転可能であり、遊星ギアを回転可能に収容する。遊星ギア調節器は偏心ピン、一対のピン延長部、および延長アームを含む。偏心ピンは、円筒の形状を有し、複数の遊星ギアのうち第１遊星ギアの中心を通じて延長される。一対のピン延長部は、偏心ピンの上部と下部から延長され、偏心ピンの外部円筒面の中心に対して中心からずれた円周面を有する。ピン延長部は、遊星ギア調節器がキャリアおよび第１遊星ギアに対して回転できるようにキャリア内に回転可能に装着される。延長アームは偏心ピンから延長される。負荷発生器は、キャリアに結合され、キャリアの低回転速度で第１位置にて遊星ギア調節器を維持するように延長アームにトルク負荷を印加し、このとき、偏心ピンは、スプリットリング遊星駆動部での第１遊星ギアとカムシャフトリングギア間のバックラッシュと第１遊星ギアとスプロケットリングギア間のバックラッシュを減少させるように、第１遊星ギアをスプロケットリングギアとカムシャフトリングギアに向けて加圧する。カムシャフトリングギアティースの個数とスプロケットリングギアティースの個数間の差は、遊星ギアのそれぞれの噛み合い位置でこの整列を提供するように遊星ギアの個数の倍数である。
【００１２】
一部の実施例において、遊星ギアは複数の内部遊星ギアおよび複数の外部遊星ギアを含み、遊星ギア調節器はピボット支持部を含む。内部遊星ギアは、サンギアの周囲に配列され、サンギアと噛み合っている内部遊星ギアを維持する複数の内部遊星ティースを含む。外部遊星ギアのそれぞれは、複数の内部遊星ギア中の一つ、スプロケットリングギア、およびカムシャフトリングギアと噛み合っている外部遊星ギアを維持する複数の外部遊星ティースを含む。ピボット支持部は、複数の内部遊星ギアのうち第１内部遊星ギアを複数の外部遊星ギアのうち第１外部遊星ギアに結合する。ピボット支持部はキャリアに対して回転するようにキャリアに回転可能に結合される。負荷発生器は、キャリアに結合され、キャリアの低回転速度で第１位置にて遊星ギア調節器を維持するようにピボット支持部にトルク負荷を印加し、このとき、ピボット支持部は、第１内部遊星ギアをサンギアに向けて、そして第１外部遊星ギアをスプロケットリングギアとカムシャフトリングギアに向けて加圧し、スプリットリング遊星駆動部において、第１内部遊星ギアとサンギア間のバックラッシュ、第１外部遊星ギアとカムシャフトリングギア間のバックラッシュ、および第１外部遊星ギアとスプロケットリングギア間のバックラッシュを減少させる。
【００１３】
一部の実施例において、内燃エンジンのクランクシャフトに対するカムシャフトの回転関係を動的調節するための電気フェーザーのバックラッシュを制御する方法は、負荷発生器がキャリアの低回転速度で第１位置にて延長アームを維持するようにキャリアに結合された負荷発生器によってトルク負荷を延長アームに印加する段階を含む。
【００１４】
一部の実施例において、電気フェーザーは遊星ギア減速機または調節器で構成され得る。遊星ギア減速機は、複数の遊星ギアとともに回転可能であり、各ピンを通じて遊星ギアに連結された遊星キャリア；第２シャフトとともに回転可能な第２リングギアであって、第２リングギアは、遊星ギアのそれぞれの遊星ギアティースと噛み合っている第２リングギアを維持する複数の第２リングギアティースを含むものである、第２リングギア；第１シャフトとともに回転可能な第１リングギアであって、第１リングギアは、遊星ギアのそれぞれの遊星ギアティースと噛み合っている第１リングギアを維持する複数の第１リングギアティースを含むものである、第１リングギア；第１端部、第２端部、トルクを有するスプリングであって、遊星キャリアを第１方向に駆動するようにスプリングの第１端部が遊星キャリアに連結されスプリングの第２端部が第１リングギアに連結される、前記スプリング；およびトルクを遊星キャリアに印加するように遊星キャリアと接触する偏心ブレーキを含む。偏心ブレーキのトルクがスプリングのトルクより小さいと、スプリングは遊星キャリアを第１方向に回転させ、遊星キャリアを第１リングギアと第２リングギアの速度とは異なる速度で回転させ、第２リングギアに対する第１リングギアの差速度（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｓｐｅｅｄ）を引き起こして第１方向にカム位相シフト機能を引き起こす。偏心ブレーキのトルクがスプリングのトルクより大きいと、偏心ブレーキは遊星キャリアがドラッグ（ｄｒａｇ）されて第１リングギアと第２リングギアの速度とは異なる速度で回転するようにして、第２リングギアに対する第１リングギアの差速度を引き起こして第２方向にカム位相シフト機能を引き起こす。
【００１５】
ブレーキを具備する遊星ギア減速機は、偏心ピン、一対のピン延長部、および延長アームをさらに含むことができる。偏心ピンは、円筒の形状を有し、複数の遊星ギアのうち第１遊星ギアの中心を通じて延長される。一対のピン延長部は、偏心ピンの上部と下部から延長され、偏心ピンの外部円筒面の中心に対して中心からずれた円周面を有する。各ピン延長部は、遊星ギア調節器または減速機がキャリアおよび第１遊星ギアに対して回転できるようにキャリア内に回転可能に装着される。延長アームは偏心ピンから延長される。負荷発生器は、キャリアに結合され、キャリアの低回転速度で第１位置にて遊星ギア減速機を維持するように延長アームにトルク負荷を印加し、このとき、偏心ピンは、第１遊星ギアをスプロケットリングギアとカムシャフトリングギアに向けて加圧して第１遊星ギアとカムシャフトリングギア間のバックラッシュおよび第１遊星ギアとスプロケットリングギア間のバックラッシュを減少させる。カムシャフトリングギアティースの個数とスプロケットリングギアティースの個数間の差は、遊星ギアのそれぞれの噛み合い位置でこの整列を提供するように遊星ギアの個数の倍数である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】単一の遊星ギア調節器を具備する遊星駆動システムの概略的な正面図。
【図２】２−２ラインに沿った図１の遊星駆動システムの概略的な断面図を含む電気フェーザーの概略図。
【図３】延長アームが交番形状を有して後退位置にある図１の遊星駆動システムのキャリアと遊星ギアの斜視図。
【図４】延長アームが延長位置にある図３のキャリア、遊星ギア、遊星ギア調節器の斜視図。
【図５】図１の遊星駆動システムの遊星ギア調節器の概略的な斜視図。
【図６】図５の遊星ギア調節器の概略的な上面図。
【図７】遊星ギア調節器が各遊星ギア上にある遊星駆動システムの概略的な正面図。
【図８】各遊星ギアの対を具備する遊星駆動システムの一部の概略的な正面図。
【図９】電気ブレーキを具備するフェーザーの概略的な斜視図。
【図１０】電気ブレーキを具備するフェーザーの分解斜視図。
【図１１】スプロケットハウジング、リングギア、および回転可能部品として形成されてスプロケットハウジング内に遊星ギア組立体を維持するためのカバー板と噛み合い可能なフェーザースプロケットを図示する電気カムフェーザーの分解斜視図。
【図１２ａ】リングギアから別途形成されたスプロケットハウジングとフェーザースプロケット、スプロケットハウジング内に遊星ギア組立体を維持するためのカバー板、およびサンギアに連結するためのアダプタを図示する電気キャップフェーザーの断面図。
【図１２ｂ】カムシャフトとアダプタ間に連結されたフェーザー組立体を図示する、図１２ａに図示した電気カムフェーザーの平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
一実施例において、スプリットリングギアトレインは、カムシャフト上に装着され、カムシャフトが回転することによってカムシャフト捻じれを受ける。トルク経路は一つのリングギアから遊星ギアおよび他のリングギアへ向かう。トルク発進のために、このようなギアトレインには、入力トルクが前後に発進することによって騒音問題が発生する恐れがあり、二つのリングギアが遊星ギアに対してローディングおよびアンローディングすることになる。騒音問題を緩和するための従来の解決策は、遊星ギアに対するリングギアのバックラッシュが大きく減少するように、非常に精密なギアを製造してキャリア中心距離を減少させることである。これは、リングギアの真円度が非常に厳格に維持されなければならなく、そうでない場合、バインディングが発生する可能性があることを意味する。この方法は、このような精密なギアと選択的な嵌め込み部品の費用により組立費用が過度に多くなる可能性があるため、高価であり得る。
【００１８】
バックラッシュを減少させるように、本願で説明する一つの好ましい解決策は、複数のキャリアピンのうち少なくとも一つが延長アームとともに回転して各遊星ギア中の一つをリングギア内に押すことができるように、少なくとも一つに偏心を持たせるのである。一部の実施例において、物理的停止部は、延長アームが各リングギアのうち任意のものと接触することを防止するように、延長アームの回転または外側運動を制限する。物理的停止部は好ましくは、キャリアから延長される。このような設計によれば、ピンは、端部でスプリングを有しキャリアに連結された延長アームとともに回転するように構成され得る。スプリングは、遊星ギアをリングギアに向けて外側に加圧し、発進トルクに関連したバックラッシュ騒音を減少させる。
【００１９】
多くの応用分野において、バックラッシュによるＮＶＨ（ｎｏｉｓｅ−ｖｉｂｒａｔｉｏｎ−ｈａｒｓｈｎｅｓｓ；騒音−振動−不快感）は低速でのみ発生する問題点である。高速でバックラッシュによるフェーザーの騒音は他のバルブトレイン騒音によって聞こえなくなり、全体的な騒音のレベルに悪影響を及ぼさずに高速でバックラッシュが増加され得る。より速いモーター速度が必要であり、性能が高速でさらに問題となるため、高速で力を除去して摩擦損失を減少させることができる。テストの際に、モーターが２０００ＲＰＭで作動するまでは、フェーザーのＮＶＨはもはや問題とならないことが分かった。減少された外側の力は、リングギアに対する遊星ギアの摩擦ドラッグを減少させ、したがって、遊星ギアをリングギアに向けてバイアシングする固定された力によってシステムに対する起動速度を増加させる。一部の実施例において、システムは、また、キャリア上の残っているピンの位置の減少した許容誤差を許容して、安価の解決策を提供する。
【００２０】
一部の実施例においては、ギアが噛み合うように加圧する負荷に対抗作用するように質量を使用する。延長アームは、好ましくは、フェーザーの速度が増加するにつれて、延長アームの慣性が負荷発生器に対抗して増加してリングギアに対する遊星ギアの外側の力を減少させるように、端部上に質量を有するように設計される。低回転速度で、バイアシング力は延長アームを回転軸に近く維持させ、このような回転軸は、遊星ギアとリングギア間のバックラッシュを減らすようにピンがリングギアと噛み合うように遊星ギア上に力を印加する位置である。キャリアに対して回転しないように支持（ｓｔａｋｅ）される従来の遊星駆動ピンとは異なり、このような実施例のピンは、キャリアに対して回転できるように支持されない。速度が増加するにつれて、延長アーム上の重量は、延長アームをキャリアの回転軸からさらに遠くなるように延長するように負荷発生器に対して作用し、したがって、ピンの偏心結果によってピンが回転するようになり遊星ギア上のピン力が減少する。一部の実施例において、ローラーベアリングはキャリアに対するピンの回転摩擦を減少させるのに使用され得る。スプリングと質量は、好ましくは、回転速度の関連した動作範囲にかけて共に作用するように設計される。
【００２１】
一部の実施例において、低回転速度は所定のモーター速度未満のモーター速度であり、高回転速度はその所定のモーター速度以上のモーター速度である。このような実施例において、所定のモーター速度は、延長アームがスプリングに対抗するのに十分な慣性を有し遊星駆動調節器がバックラッシュを減らすために遊星ギアをリングギアに向けて外側にそれ以上移動させない瞬間に到達するモーター速度に対応する。効率面から見ると、所定のモーター速度は、好ましくは、遊星駆動調節器が車両クルーズ速度で遊星ギアを調節しないようにするその車両クルーズ速度以下のモーター速度である。所定のモーター速度は車両ごとにまたはシステムごとに可変でき、通常の値は１５００ＲＰＭである。
【００２２】
一部の実施例において、キャリアはパイロットされ、各遊星ギアは遊星ギアとリングギア間のバックラッシュを減らすようにローディングされた延長アームを含む。
【００２３】
他の実施例において、キャリアはパイロットされず、各遊星ギアのうち一つの上の単一ローディングされた延長アームは、リングギアに向けてキャリアを経由して遊星ギアをリングギアと残っている遊星ギアに向けてバイアシングする。
【００２４】
延長アームをローディングすることは、本発明の思想内で、軸上で行われるか軸からずれて行われ得る。
【００２５】
バックラッシュを減少させるための本願で説明する他の好ましい解決策は、サンおよびリングギアと噛み合って遊星ギアとサンギアの間および遊星ギアとリングギアの間のすべての任意のバックラッシュを減らすようにスプリングローディングされた各遊星ギアの対を使用することである。内部遊星ギアはサンギアと噛み合われる。外部遊星ギアは内部遊星ギアおよびリングギアと噛み合われる。ピボット支持部は、内部遊星ギアを外部遊星ギアに結合し、各遊星ギアの対をキャリアに結合する。内部遊星ギアまたは外部遊星ギアに付着されたスプリングまたはスプリングとダンパーは、遊星ギアとサンギアの間および遊星ギアとリングギアの間のバックラッシュを減らすように二つの遊星ギアを回転可能にバイアシングする。
【００２６】
各遊星ギアの対は単一遊星ギアに対するリングギアの回転方向を反転させるため、本実施例におけるすべての遊星ギアは各遊星ギアの対である。
【００２７】
一部の実施例において、ピボット支持部に結合された質量は前述した実施例における延長アームに対する質量と類似の機能を提供する。各遊星ギア対のうち一つ、一つより多い対、またはすべてがそれぞれ本発明の思想内で質量を有することができる。一部の実施例において、物理的停止部は、延長アームまたは質量がリングギアと接触することを防止するように延長アームの回転または外側運動を制限する。
【００２８】
電気フェーザーは内燃エンジンのクランクシャフトに対するカムシャフトの回転関係を動的調節する。電気フェーザーは電気モーターによって駆動される遊星駆動システムを含む。遊星駆動システムは、好ましくは、エンジンクランクシャフトによって駆動されるスプロケットリングギアおよびサンギアとともに同心上にあり、カムシャフトに連結されるカムシャフトリングギアを具備するスプリットリング遊星駆動システムである。また、遊星駆動システムは、中心に位置するサンギア、サンギアと噛み合う複数の遊星ギア、および遊星ギアのうち少なくとも二つに連結される少なくとも一つのキャリアを含む。遊星ギアのうち少なくとも二つは、遊星駆動システムのバックラッシュを減少させるように、互いに対してローディングされる。電気モーターは好ましくはブラシレスＤＣモーターである。
【００２９】
遊星ギアのそれぞれの噛み合い位置でこの整列を提供するように、遊星ギアの個数で分けることができる、カムシャフトリングギアとスプロケットリングギア間のティースカウント（ｔｏｏｔｈ  ｃｏｕｎｔ）差が存在する。カムシャフトリングギアは、サンギアがカムシャフトとは異なる速度で回転する時、この差によってスプロケットリングギアとはやや異なる速度で移動する。好ましい実施例において、遊星駆動システムは三つの遊星ギアを具備し、リングギア間のフェージング分解能を最大化するようにカムシャフトリングギアとスプロケットリングギア間に三つのカウント差が存在する。
【００３０】
一部の実施例において、電気モーターはサンギアを遊星ギアに関して駆動するようにサンギアに連結される。電気モーターがカムシャフトリングギアと同じ速度でサンギアを回転させると、クランクシャフトとカムシャフト間に一定の位相位置が維持される。このような条件下で、遊星ギア組立体は、サンギアと遊星ギアの間にまたは遊星ギアとリングギアの間に相対移動がないユニットとして回転し、これは摩擦損失を最小化する。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電気モーター速度を調節することによってクランクシャフトに対するカムシャフトの位相を調節する。
【００３１】
一部の実施例において、カムシャフトリングギアはスプロケットリングギアより多くのティースを有する。このような実施例において、電気モーターがカムシャフトの速度より速い速度でサンギアを回転させると、フェーザーが前進方向に移動する。電気モーターがカムシャフトの速度より遅い速度でサンギアを回転させると、フェーザーが後退方向に移動する。
【００３２】
他の実施例において、スプロケットリングギアはカムシャフトリングギアより多くのティースを有する。このような実施例において、電気モーターがカムシャフトの速度より速い速度でサンギアを回転させると、フェーザーが後退方向に移動する。電気モーターがカムシャフトの速度より遅い速度でサンギアを回転させると、フェーザーが前進方向に移動する。
【００３３】
一部の実施例において、単一リングギアは低速モーターによって駆動される固定されたサンギアとともに存在することができる。
【００３４】
一部の実施例において、電気モーターはブレーキである。
【００３５】
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、およびサンギアは、好ましくは電気モーターのための比較的小さい駆動トルク要件によって精密な位相角度調節ができるように、高数値ギア比（ｈｉｇｈ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｇｅａｒ  ｒａｔｉｏ）を有する遊星ギア駆動連結で配列される。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達チェーンを通じてエンジンクランクシャフトによって駆動され、カムシャフトリングギアは好ましくはカムシャフトとともに回転するように連結される。
【００３６】
図１を参照すると、スプリットリングギア遊星駆動部１０は、遊星ギアティース１８、２０、２２をそれぞれ有する遊星ギア１２、１４、１６、サンギアティース２６を有する中心に位置するサンギア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を含むスプリットリングギアを含む。スプロケットティースを有するスプロケット５４はスプロケットリングギア３０から外側に放射状に延長される。リングギア３０、３２はそれぞれ異なる個数のティース３４、３６を有し、ここで、この個数の差は遊星ギア１２、１４、１６の個数の倍数である。リングギアティース３４、３６はリングギア３０、３２が遊星ギア１２、１４、１６と適切に噛み合うことができるようにするプロファイルを有する。遊星ギア１２、１４、１６は遊星キャリア３８により互いに対して固定された回転関係で維持される。
【００３７】
負荷発生器４４は、一端は遊星キャリア３８に付着され他端は延長アーム４２に付着される。遊星ギア調節器は延長アーム４２と偏心ピン４６を含む。延長アーム４２は偏心ピン４６から延長され、偏心ピンの周囲に第１遊星ギア１２が装着される。一部の実施例において、負荷発生器４４はテンションコイルスプリングである。負荷発生器４４は、キャリア３８の低回転速度で偏心ピン４６によりリングギア３０、３２に向けて第１遊星ギア１２上に負荷を提供し、偏心ピン４６の偏心の結果、第１遊星ギア１２とリングギア３０、３２間のバックラッシュを減らすように偏心ピン４６の延長アーム４２をキャリア３８に向けてバイアシングする。キャリア３８はパイロットされないので、キャリア３８および他の遊星ギア１４、１６は他の遊星ギア１４、１６とリングギア３０、３２間のバックラッシュを減らすように反対方向にローディングされる。延長アーム４２の先端にある質量４８は慣性の結果、キャリアの高回転速度で負荷発生器４４に対する対抗力を提供する。負荷発生器４４と偏心ピン４６の結果による遊星ギア１２、１４、１６と遊星キャリア３８上の力は、放射状の方向７０にのみ存在することができ、または放射状の方向７０と円周方向７２の両方に存在することができる。
【００３８】
図２を参照すると、クランクシャフト５０はクランクシャフトスプロケット５１を通じてクランクシャフトスプロケットに回転可能に噛み合われ、タイミングチェーン５２はスプロケットティースを有するスプロケット５４を通じてスプロケットリングギア３０に回転可能に噛み合われ、カムシャフト５６はカムシャフトリングギア３２に回転可能に噛み合われる。電気モーター５８は出力シャフト６０を経由してギア２４に回転可能に噛み合われる。サンギア２４が電気モーター５８により軸６２を中心にリングギア３０、３２のうち任意のものと同じ速度で回転すると、リングギア３０、３２のすべてが共に回転するので、一定のカム位相位置が維持される。サンギア２４が電気モーター５８によりリングギア３０、３２とは異なる速度で駆動されると、一つのリングギアと残りのリングギア間のやや異なる速度によってカム位相シフト機能が引き起こされる。このような方式で、非常に高い数値比を取得することになり、カムシャフト５６がカムシャフト５６に対するクランクシャフト５０の公称回転関係からプラスまたはマイナスフェージングされる。
【００３９】
カムフェーザーは、好ましくは、エンジンの燃料効率を改善するように、エンジンクランクシャフト５０に対するカムシャフト５６の回転関係を動的調節するために使用される。クランクシャフト５０上の一つのセンサ６４、カムシャフト５６上の一つのセンサ６５である、センサ６４、６５は、好ましくは、クランクシャフト５０に対するカムシャフト５６の現在の位置を測定して、任意の適時に、いかなる調節が必要であるかを決めて最適のエンジン効率を達成するようにモーター制御器６６に対するフィードバックとして使われる。
【００４０】
図３は、エンジンが低回転速度で作動している位置にある図１の遊星駆動システム１０のキャリア３８、遊星ギア１２、１４、１６、および延長アーム８２の概略的な３次元斜視図である。明瞭性のために、負荷発生器４４は図３に図示しない。延長アーム８２は図３で後退位置にある。
【００４１】
キャリア３８の回転速度が増加するにつれて、延長アーム８２の端部上の質量８８の慣性によって、負荷発生器４４の力に対抗する、増加する力が発生して延長アーム８２を回転軸から図４に図示したような遠くにある位置に移動させる。このような延長アーム８２の移動は、偏心ピン８６を、遊星ギア１２とリングギア３０、３２間のバックラッシュを減らすように偏心ピン８６が遊星ギア１２に対して力をこれ以上印加しない位置に回転させる。明瞭性のために、負荷発生器４４は図４に図示しない。
【００４２】
図５と図６は、延長アーム４２が偏心ピン４６から延長される遊星ギア調節器４０を図示する。延長アーム４２の先端にある質量４８の孔４９は負荷発生器４４を延長アーム４２に付着できるようにする。図６からよく分かるように、偏心ピン４６の上部と下部にあるピン延長部４７は偏心ピン４６に対して中心がずれている。ピン延長部４７はキャリア３８上の孔の中に装着される。ピン延長部４７が偏心ピン４６に対して中心がずれることによって、延長アーム４２が移動して偏心ピン４６を回転させると、偏心ピン４６の中心と遊星ギア１２の中心がキャリア３８に対して同時に移動する。偏心の程度は、遊星ギア１２の中心の移動量に影響を及ぼし、これに伴い、遊星ギア１２とリングギア３０、３２間のバックラッシュが減る程度に影響を及ぼす。
【００４３】
図７はキャリア１３８がパイロットされたスプリットリングギア遊星駆動部１１０を図示する。本実施例において、負荷発生器４４、１１４、１２４は、一端は遊星キャリア１３８に付着され他端は延長アーム４２、１１２、１２２にそれぞれ付着される。延長アーム４２、１１２、１２２は偏心ピン４６、１１６、１２６から延長され、偏心ピンの周囲に遊星ギア１２、１４、１６がそれぞれ装着される。一部の実施例において、負荷発生器４４、１１４、１２４はテンションコイルスプリングである。負荷発生器４４、１１４、１２４は、キャリア１３８の低回転速度でリングギア３０、３２に向けて遊星ギア１２、１４、１６上に負荷を提供し、ピン４６、１１６、１２６の偏心の結果、遊星ギア１２、１４、１６とリングギア３０、３２間のバックラッシュを減らすようにピン４６、１１６、１２６の延長アーム４２、１１２、１２２をキャリア１３８に向けてバイアシングする。延長アーム４２、１１２、１２２のそれぞれの先端にある質量４８、１１８、１２８は慣性の結果、高回転速度で負荷発生器４４、１１４、１２４に対して対抗力を提供する。
【００４４】
キャリア１３８から延長される物理的停止部１８０は、延長アーム４２がリングギア３０、３２のうち任意のものと接触することを防止するように延長アーム４２の回転または外側運動を制限する。また、物理的停止部１８０は、過度なバックラッシュでよって、騒音や発進が引き起こされる可能性があるので、高速でのシステムのバックラッシュの増加のうち、相当部分を防止するように機能することができる。物理的停止部１８０は、Ｌ−形状のブラケットとして図示されているが、本発明の思想内では、延長アーム４２の経路を制限する物理的障壁として機能する任意の形状を用いることができる。物理的停止部１８０は一つの延長アーム４２上にのみあるものとして図示されているが、好ましくは、延長アーム４２、１１２、１２２のすべてが物理的停止部１８０を含む。物理的停止部１８０は、本願で説明する実施例のうち任意の実施例の遊星ギア組立体中の任意のものとともに用いることができる。
【００４５】
図８を参照すると、スプリットリングギア遊星駆動部２１０は、遊星ギアティース２１８、２１９をそれぞれ有する各遊星ギア２１２、２１３の対、サンギアティース２６を有し中心に位置するサンギア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を含むスプリットリングギアを含む。スプロケットティースを有するスプロケット５４はスプロケットリングギア３０から外側に放射状に延長される。リングギア３０、３２はそれぞれ異なる個数のティース３４、３６を有し、ここで、ティースの個数差は各遊星ギア２１２、２１３の対の個数の倍数である。リングギアティース３４、３６は、リングギア３０、３２が外部遊星ギア２１３と適切に噛み合うようにするプロファイルを有する。各各遊星ギア２１２、２１３の対は、遊星キャリア２３８によって互いに固定された回転関係で維持される。図８ではスプリットリングギア遊星駆動部２１０の一部だけを図示しているが、全体の遊星駆動部は、好ましくは、各遊星ギアの複数の対、最も好ましくは、各遊星ギアの三つの対を含む。
【００４６】
各遊星ギア２１２、２１３の各対は、サンギア２４およびリングギア３０、３２と噛み合われ、遊星ギア２１２、２１３とサンギア２４の間と遊星ギア２１２、２１３とリングギア３０、３２の間の任意のバックラッシュを減らすように遊星ギア調節器によってスプリング−ローディングされる。内部遊星ギア２１２はサンギア２４と噛み合われる。外部遊星ギア２１３は内部遊星ギア２１２およびリングギア３０、３２と噛み合われる。ピボット支持部２９０は、内部遊星ギア２１２を外部遊星ギア２１３に結合し、キャリア２３８に回転可能に付着される。負荷発生器２４４、好ましくは、一端は内部遊星ギア２１２に付着され他端はキャリア２３８に付着される、スプリングまたはスプリングとダンパーは、ピボット支持部２９０を回転可能にバイアシングして二つの遊星ギア２１２、２１３が遊星ギア２１２、２１３とサンギア２４の間と遊星ギア２１２、２１３とリングギア３０、３２の間のバックラッシュを減らすようにする。
【００４７】
遊星ギア調節器は、好ましくは、ピボット支持部２９０、負荷発生器２４４、延長アーム２４２、および質量２４８を含む。延長アーム２４２はピボット支持部２９０から延長され、質量２４８は延長アーム２４２の他端に位置する。負荷発生器２４４は、キャリア２３８の低回転速度で内部遊星ギア２１２をサンギア２４に向けてバイアシングし、外部遊星ギア２１３をリングギア３０、３２に向けてバイアシングし、各遊星ギア２１２、２１３の対の対向角度の結果、サンギア２４とのバックラッシュおよびリングギア３０、３２とのバックラッシュのすべてを減らすようにピボット支持部２９０を図８で時計回りにバイアシングする。
【００４８】
延長アーム２４２の先端にある質量２４８は、慣性の結果、高回転速度で負荷発生器２４４に対する対抗力を提供する。キャリア２３８の回転速度が増加するにつれて、延長アーム２４２の端部上の質量２４８の慣性によって、負荷発生器２４４の力に対抗する、増加する力が発生して延長アーム２４２をキャリア２３８の回転軸から遠くなるように移動させる。このような延長アーム２４２の移動は、ピボット支持部２９０を遊星ギア２１２、２１３がバックラッシュをこれ以上減らさない位置に回転させる。
【００４９】
好ましい実施例において、キャリア２３８はパイロットされ、各遊星ギア２１２、２１３の対のそれぞれは遊星ギア調節器を具備する。代替実施例において、キャリア２３８はパイロットされず、各遊星ギア２１２、２１３の対のうち、全部ではないが少なくとも一つの対は、スプリットリングギア遊星駆動部２１０の遊星ギアのすべての対に対してバックラッシュを十分に制御する遊星ギア調節器を具備する。このような実施例において、遊星ギア調節器のない各遊星ギアの任意の対は、好ましくは、内部遊星ギア２１２と外部遊星ギア２１３を互いに対して、およびキャリア２３８に対して所定の配向に維持するように、内部遊星ギア２１２を外部遊星ギア２１３に結合し所定の配向でキャリア２３８に付着されるノン−ピボット（ｎｏｎ−ｐｉｖｏｔｉｎｇ）支持部を有する。
【００５０】
図９と図１０は、モーターの代わりにブレーキを具備する電気フェーザーを図示する。フェーザーは、遊星ギアティースら１８、２０、２２をそれぞれ有する遊星ギア１２、１４、１６、スプリング３２４、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を含むスプリットリングギアを含むスプリットリングギア遊星駆動部または遊星ギア調節器１０を具備する。スプロケットティースを有するスプロケット５４はスプロケットリングギア３０から外側に放射状に延長される。リングギア３０、３２はそれぞれ異なる個数のティース３４、３６を有し、ここで、ティースの個数差は遊星ギア１２、１４、１６の個数の倍数である。リングギアティース３４、３６は、リングギア３０、３２が遊星ギア１２、１４、１６と適切に噛み合うようにするプロファイルを有する。遊星ギア１２、１４、１６は遊星キャリア３８によって固定された回転関係で維持される。スプリング３２４の第１端３２４ａはスプロケットリングギア３０上のタブ３０ａと噛み合われ、他端３２４ｂは遊星キャリア３８のタブ３８ａと噛み合われる。スプリング３２４は遊星キャリアを第１方向に回転させるように駆動する。
【００５１】
ブレーキ３２５は正面カバー（図示されず）に接地される。ブレーキは、好ましくは、ソレノイドであり、ブレーキパッド３２６を有する。ブレーキパッド３２６は、例えば、図１０に図示した接触領域３２７で遊星キャリア３８と接触することができる。
【００５２】
フェーザーの動作の間、スプリング３２４は遊星キャリア３８とリングギア３０、３２を第１方向に回転するように駆動し、遊星ギア１２、１４、１６を第２方向に回転するように駆動する。リングギア３０、３２間のティースカウント差が反転すると（リング３０のティースがより多いと）遊星キャリア３８とリングギア３０が第１方向に回転する場合、リングギア３２が第２方向に回転し得るという点に注目されたい。
【００５３】
回転しないブレーキ３２５がスプリング３２４のトルクより小さいトルクで遊星キャリア３８に加えられると、スプリング３２４は遊星キャリアを第１方向に回転させ、スプリング３２４は遊星キャリア３８をリングギア３０、３２とはやや異なる速度で回転させ、これに伴い、一つのリングギアと残りのリングギア間のやや異なる速度が引き起こされ、第１方向にカム位相シフト機能が引き起こされる。このような実施例において、スプリング３２４がカムシャフトの速度より速い速度で遊星キャリア３８を回転させると、フェーザーが前進方向に移動する。
【００５４】
回転しないブレーキ３２５がスプリング３２４のトルクより大きいトルクで遊星キャリア３８に加えられると、ブレーキ３２５のブレーキパッド３２６により遊星キャリア３８がドラッグ（ｄｒａｇ）されてリングギア３０、３２とは異なる速度で回転することになり、したがって、一つのリングギアと残りのリングギア間のやや異なる速度が引き起こされ、カム位相シフト機能が引き起こされる。このような実施例において、ブレーキ３２５が加えられると、遊星キャリアがカムシャフトの速度より遅い速度で回転してフェーザーが後退方向に移動する。
【００５５】
回転しないブレーキ３２５がスプリング３２４のトルクと略同じトルクで遊星キャリア３８に加えられると、リングギア３０、３２のすべてが共に回転するので、遊星キャリア３８がリングギア３０、３２のうち任意のものと同じ速度で回転し、一定のカム位相位置が維持される。ブレーキのトルクを閉鎖ループ制御を通じて制御することができるという点に注目されたい。
【００５６】
このような方式で、非常に高い数値比を取得し、カムシャフトがカムシャフトに対するクランクシャフトの公称回転関係からプラスまたはマイナスフェージングされる。
【００５７】
負荷発生器４４は、一端は図９と図１０のフェーザーの遊星キャリア３８に付着することができ、他端は図１と図３〜図６において前述したような延長アーム４２に付着することができる。遊星ギア調節器または減速機は、延長アーム４２と偏心ピン４６を含むことができ、偏心ピン４６から延長することができ、偏心の周囲に第１遊星ギア１２が装着される。
【００５８】
代案として、図９と図１０に図示したフェーザーのキャリア３８は、物理的停止部１８０がキャリア３８から延長される図７と図８でのようにパイロットされ得る。
【００５９】
他の一実施例において、図９と図１０のフェーザーの遊星ギア１２、１４、１６は、内部および外部遊星ギア２１２、２１３に取り替えられ、図８で前述した通り、遊星ギアとリングギア３０、３２間のバックラッシュを減らすようにスプリングローディングされ得る。
【００６０】
図１１、図１２ａ、および図１２ｂはさらに他の一実施例の電気フェーザーを図示する。電気カムフェーザーは、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角度位置を動的調節する。フェーザーは、エンジンクランクシャフトとともに回転するように装着された駆動スプロケットに連結されたエンドレスループ動力伝達部材によって駆動されるフェーザースプロケットを含むことができる。電気カムフェーザーは、フェーザースプロケットによって駆動されるリングギア、カムシャフトに連結された遊星ギアキャリア、およびサンギアを有する遊星ギア組立体を含むことができる。フェーザースプロケット、遊星ギアキャリア、およびサンギアは共通軸を中心に回転可能である。キャリアは、リングギアおよびサンギアと作動可能に噛み合いできる少なくとも一つの回転可能遊星ギアを支持することができる。サンギアは、キャリアの相対移動のための回転時に少なくとも一つの回転可能遊星ギアを駆動することができる。フェーザースプロケット内でサンギアによって駆動されるキャリアの回転移動は、クランクシャフトに対するカムシャフトのカムフェーザー位置を調節可能に変えることができる。サンギアは、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維持するように固定することができ、カム位相位置を可変するための調節可能な角度位置を提供するように電気モーターによって駆動することができる。
【００６１】
図１１〜図１２ｂを参照すると、クランクシャフトに対するカムシャフト４３２の角度位置を通じてバルブ開放および／または閉鎖のタイミングを制御するための電気カムフェーザー４３０が図示されている。カムシャフト４３２は内燃エンジンのクランクシャフトに対する連結によって回転駆動され得る。電気カムフェーザー４３０はクランクシャフトに対するカムシャフト４３２の角度位置回転関係を動的調節することができる。フェーザースプロケット４４２は、エンジンクランクシャフトとともに回転するように装着された駆動スプロケットに連結されたエンドレスループ動力伝達部材によって駆動され得る。電気カムフェーザー４３０は、すべて共通軸を中心に回転可能な、リングギア４３４、遊星ギアキャリア４３６、およびサンギア４３８を有する遊星ギア組立体を含むことができる。キャリア４３６は、リングギア４３４とサンギア４３８間に噛み合っている少なくとも一つの回転可能遊星ギア４４０を支持することができる。サンギア４３８、リングギア４３４、および少なくとも一つの遊星ギア４４０は、必要に応じて、螺旋形のティースを有することができる。フェーザースプロケット４４２はリングギア４３４を駆動することができる。サンギア４３８は、クランクシャフトに対するカムシャフト４３２の角度カム位相位置を維持するように固定することができ、カムシャフト４３２の角度位置回転関係を相対的に変更し、これによって、クランクシャフトに対するカムシャフト４３２のフェージングを可変するための調節可能な角度位置を有することができる。
【００６２】
図１１に図示した通り、電気カムフェーザー４３０は遊星ギア組立体とともに回転するように共通軸を中心に回転可能なスプロケットハウジング４４４を含むことができる。スプロケットハウジング４４４はフェーザースプロケットとともに回転するようにフェーザースプロケット４４２に連結され得る。リングギア４３４は、スプロケットハウジングとともに回転するようにスプロケットハウジング４４４の一体型の部分を形成することができる。リングギア４３４はスプロケットハウジング４４４の内径上に一体形成され得る。リングギア４３４は少なくとも一つの回転可能遊星ギア４４０と噛み合うことができる。スプロケットハウジング４４４、フェーザースプロケット４４２、およびリングギア４３４は、電気カムフェーザー４３０と噛み合うための一つの単一モノリシック部品として製造および組み立てされ得る。図１１に図示した通り、少なくとも一つの回転可能遊星ギア４４０は、第１、第２、および第３遊星ギア４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃを含むことができる。遊星ギアキャリア４３６は、カムシャフト４３２に付着されるように、図１２ａに最もよく図示されている、複数のスクリュー４８６、センターボルト４６４、セットスクリュー４８８によりキャリアアダプタ４８４に組立されるようにスプロケットハウジング４４４とフェーザースプロケット４４２を通じて連結される駆動フランジ４８２を含むことができる。キャリアアダプタ４８４はカムシャフト４３２とともに回転するように連結され得る。キャリアアダプタ４８４は、キャリアアダプタ４８４、センターボルト４６４、およびセットスクリュー４８８の連結を通じてカムシャフト４３２を回転可能に駆動することができる。キャリア４３６は、回転のために第１、第２、第３遊星ギア４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃを支持する複数のスタブシャフト４８７を含むことができる。複数の遊星ギア４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃは、リングギア４３４およびサンギア４３８と互いに噛み合われて連結される。電気カムフェーザー４３０は、複数のスタブシャフト４８７上に遊星ギア４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃをキャプチャーするようにカバー板４４６を遊星ギアキャリア４３６に付着するための複数のアパチャー４９０を有するカバー板４４６を含むことができる。カバー板４４６は、遊星ギア組立体を密閉するようにキャリア４３６の開放端を閉鎖することができる。制限的ではない例えば、カバー板４４６は、複数のスタブシャフト４８７の外側端に固定された複数の保持（ｒｅｔａｉｎｉｎｇ）リングクリップ４９２によりキャリア４３６に固定され得る。図１２ｂの電気カムフェーザーに図示した通り、制限的ではない例えば、カバー板４４６は、カバー板４４６により定義される複数のアパチャーを通じて延長される複数のボルト４９２によりキャリア４３６に固定され得る。制限的ではない例えば、電気カムフェーザー３０は、遊星ギアキャリア４３６に対する回転のためにサンギア４３８を支持するための第１ベアリング４３５ａ、およびスプロケットハウジング４４４に対する回転のために遊星ギアキャリアを支持するための第２ベアリング４３５ｂを含むことができる。
【００６３】
図１２ａと図１２ｂにさらに図示した通り、電気カムフェーザー４３０はサンギア４３８に連結されたアダプタ４４８を含むことができる。図１２ａに図示した通り、アダプタ４４８は電気モーター４４７に連結され得る。サンギア４３８は電気モーター４４７によって回転移動で駆動され得、これによって、キャリア４３６の角度位置を変更してクランクシャフトに対するカムシャフト４３２のカム位相位置を変えることができる。少なくとも一つのセンサ４４９は、エンジン制御ユニットまたは制御器４５１にフィードバック信号を供給してカムシャフト４２４に対するクランクシャフトの位置を示し、サンギア４３８を通した任意のカム位相位置調節が必要であるかの可否を決めるように提供され得る。カム位相位置調節が必要であれば、電気モーター４４７は、サンギア４３８の回転移動を通じて所望の位置に向けてカム位相位置を前進または後退方向に移動させるように制御器によって駆動することができ、これにより、少なくとも一つの遊星ギア４４０の相対回転によってキャリア４３６および連結されたカムシャフト４３２が駆動され得る。作動時、内燃エンジンのクランクシャフトはスプロケット４４２を通じてカムシャフト４３２を駆動するように回転することができ、電気カムフェーザー４３０はサンギア４３８の回転を通じてクランクシャフトに対するカムシャフト４３２の相対角度位置を変更することができる。スプロケット上に位置するティースの個数の比と遊星ギア組立体のギアの量は、サンギア４３８が停止状態でまたは固定された位置で維持される場合、少なくとも一つの遊星ギア４４０がサンギア４３８を中心に回転することができ、４行程サイクルエンジンでは当然であるように、固定された位相関係でクランクシャフト速度の半分でカムシャフト４３２が正常に駆動されるようにキャリア４３６を相対的に移動させることができるように選択される。電気モーター４４７は、カムシャフト位相角度を前進または後退させるように順方向または逆方向に駆動することができ、クランクシャフトのタイミングに対して関連した内燃エンジンバルブの開放と閉鎖を制御することができる。エンジンが作動している間、クランクシャフトに対するカムシャフト４３２の位相関係を変更するように、電気モーター４４７は制御器４５１により所望の方向に回転することができ、これによって、サンギア４３８の回転を通じてカムシャフトの角度位置を変更することができる。
【００６４】
負荷発生器４４は、一端は図１１〜図１２ｂのフェーザーの遊星キャリア３８に付着することができ、他端は図１と図３〜図６で前述したような延長アーム４２に付着することができる。遊星ギア調節器は、延長アーム４２と偏心ピン４６を含むことができ、偏心ピン４６から延長することができ、偏心ピンの周囲に第１遊星ギア１２が装着される。
【００６５】
代案として、図１１〜図１２ｂに図示したフェーザーのキャリア３８は、物理的停止部１８０がキャリアから延長される図７と図８でのようにパイロットされ得る。
【００６６】
さらに他の一実施例において、図１１〜図１２ｂのフェーザーの遊星ギア４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃのそれぞれは、内部および外部遊星ギア２１２、２１３に取り替えることができ、図８で前述した通り、サンギア４３８と遊星ギア４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ間のバックラッシュおよび遊星ギア４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃとリングギア４３４間のバックラッシュを減らすようにスプリングローディングされ得る。
【００６７】
一部の実施例において、各遊星ギアの対のそれぞれは同じ個数のティースを有する。他の実施例において、遊星ギアティースの個数は減少された作動可能ＮＶＨのための互いに異なる周波数を提供するのが異なる。
【００６８】
サンギア、遊星ギア、およびリングギアのためのギアのティースの形状が図面では概略的にしか図示されていないが、ギアのティースは、好ましくは、低回転速度での負荷発生器からの負荷によってギアのティースが互いに噛み合ってバックラッシュを減少させるか除去するようにプロファイルを有するように成形される。本発明の思想内でこのような機能を達成する当業系に知られているギアのティース形状を含む任意のギアのティース形状を用いることができる。
【００６９】
したがって、本願で説明する本発明の実施例は、本発明の原理の応用を例示するだけのものであることを理解できるであろう。本願で例示した実施例の詳細を参照することは特許請求の範囲を限定しようとするものではなく、特許請求の範囲自体は本発明において必須のものとして見なされる特徴部を言及するものである。
【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１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【外国語明細書】
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