(57)【要約】【課題】カムのトルクパルスの大きさおよび方向、ならびにエンジン速度から独立して、内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の関係を変更することができるカム位相システムを提供する。【解決手段】内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係（すなわち、カム位相）を変化させるためのシステムおよび方法が提供される。特に、カムシャフトまたはクランクシャフトに結合され得る第２の構成要素を第１の構成要素の回転位置に追従させる機構によって、第１の構成要素の回転位置が正確に制御されることを促進するシステムおよび方法が提供される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム位相システムを使用して、内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を機械的に変化させるための方法であって、前記カム位相システムが、第１の構成要素と、前記カムシャフトおよび前記クランクシャフトの１つに結合されるように構成される第２の構成要素と、前記カムシャフトおよび前記クランクシャフトの１つであって前記第２の構成要素に結合されていないシャフトに結合されるように構成される第３の構成要素とを備え、前記方法が、
前記カム位相システムに入力の力を提供するステップと、
前記提供された入力の力に応答して、前記第３の構成要素に対して既知の回転位置まで前記第１の構成要素を回転させるステップと、
前記第１の構成要素が前記既知の回転位置まで回転すると、前記第２の構成要素が、前記既知の回転位置まで前記第１の構成要素に回転して追従することができるように構成される第１の係止形態を係止解除するステップであって、第２の係止形態が係止された位置に留まって、前記第１の構成要素と同じ方向だけに回転するように前記第２の構成要素を拘束する、ステップと、
前記第１の係止形態を係止解除すると、前記第２の構成要素が、前記第３の構成要素に対して前記既知の回転位置まで前記第１の構成要素に回転して追従して、それによって、前記内燃機関エンジンの前記カムシャフトと前記クランクシャフトとの間の回転関係を変化させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第２の構成要素が、前記既知の回転位置に到達すると、前記第１の係止形態を係止するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カム位相システムに入力の力を提供するステップが、
駆動機構を前記第１の構成要素に結合するステップと、
前記第１の構成要素を既知の軸方向の位置に軸方向に変位させるために、前記駆動機構によって前記第１の構成要素に軸方向の力を加えるステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記カム位相システムに入力の力を提供するステップが、
駆動機構を前記第１の構成要素に結合された第４の構成要素に結合するステップと、
前記第１の構成要素を既知の軸方向の位置に軸方向に変位させるために、前記駆動機構によって前記第４の構成要素に軸方向の力を加えるステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第１の係止形態を係止解除するステップが、
前記第１の構成要素によって前記第２の構成要素と前記第３の構成要素との間に楔留めされた１つまたは複数の第１のローラ軸受を係合するステップと、
前記第１の構成要素が前記１つまたは複数の第１のローラ軸受を係合すると、前記１つまたは複数の第１のローラ軸受を回転して変位させて、前記第２の構成要素と前記第３の構成要素との間から前記１つまたは複数の第１のローラ軸受を楔留めから解除するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１の係止形態を係止解除するステップが、
前記第１の構成要素によって前記第２の構成要素と前記第３の構成要素との間に楔留めされる１つまたは複数の第１の楔留め形態を係合するステップと、
前記第１の構成要素が前記１つまたは複数の第１の楔留め形態を係合すると、前記１つまたは複数の第１の楔留め形態を回転して変位させて、前記第２の構成要素と前記第３の構成要素との間から前記１つまたは複数の第１の楔留め形態を楔留めから解除するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の構成要素が、前記既知の回転位置まで前記第１の構成要素に回転して追従するステップが、前記第２の構成要素に加えられるカムのトルクパルスを前記カムシャフトから取り入れるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
カム位相システムを使用して、内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を機械的に変化させるための方法であって、前記カム位相システムが、第１の構成要素と、前記カムシャフトおよび前記クランクシャフトの１つに結合されるように構成される第２の構成要素と、前記カムシャフトおよび前記クランクシャフトの１つであって前記第２の構成要素に結合されていないシャフトに結合されるように構成される第３の構成要素とを備え、前記方法が、
前記カム位相システムに入力の力を提供するステップと、
前記提供された入力の力に応答して、前記第３の構成要素に対して既知の軸方向の位置まで前記第１の構成要素を変位させるステップと、
前記第１の構成要素が、前記既知の軸方向の位置までを変位すると、前記第２の構成要素が、前記第３の構成要素に対して所望の方向に回転して変位することができるように構成される第１の係止形態を係止解除するステップであって、第２の係止形態が係止された状態に留まって、前記第３の構成要素に対して前記所望の方向だけに回転するように前記第２の構成要素を拘束する、ステップと、
前記第１の係止形態を係止解除すると、前記第２の構成要素が、前記第３の構成要素に対して既知の回転位置まで回転して、それによって、前記内燃機関エンジンの前記カムシャフトと前記クランクシャフトとの間の回転関係を変化させるステップと
を含む方法。
【請求項９】
前記第２の構成要素が、前記既知の回転位置に到達すると、前記第１の係止形態を係止するステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記カム位相システムに入力の力を提供するステップが、
駆動機構を前記第２の構成要素に結合するステップと、
前記第１の構成要素を既知の軸方向の位置に軸方向に変位させるために、前記駆動機構によって前記第２の構成要素に軸方向の力を加えるステップと
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
第１の係止形態を係止解除するステップが、
前記第１の構成要素によって前記第１の構成要素と前記第３の構成要素との間に楔留めされる１つまたは複数の第１の楔留め形態を係合するステップと、
前記第１の構成要素が前記１つまたは複数の第１の楔留め形態を係合すると、前記１つまたは複数の第１の楔留め形態を軸方向に変位させて、前記第１の構成要素と前記第３の構成要素との間から前記１つまたは複数の第１の楔留め形態を楔留めから解除するステップと
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の構成要素が、既知の回転位置まで回転するステップが、前記第２の構成要素に加えられるカムのトルクパルスを前記カムシャフトから取り入れるステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変化させるように構成されたカム位相システムであって、前記カム位相システムが、駆動機構に結合され、前記カム位相システムが、
前記駆動機構によって加えられる入力の変位に応答して、既知の回転位置まで所望の方向に回転するように構成される第１の構成要素と、
前記カムシャフトおよび前記クランクシャフトの１つに結合されるように構成される第２の構成要素と、
前記カムシャフトおよび前記クランクシャフトの１つであって前記第２の構成要素に結合されないシャフトに結合されるように構成される第３の構成要素と、
第１の係止形態および第２の係止形態をそれぞれ含む、複数の係止機構であって、前記第１の係止形態および前記第２の係止形態のそれぞれが、係止された位置と係止解除された位置との間で移動可能である複数の係止機構と
を備えるカム位相システムであって、
前記第１の係止形態が前記係止解除された位置まで移動するように構成され、前記第１の構成要素が前記既知の回転位置まで回転することに応答して、前記第２の係止形態が係止された位置に留まるように構成され、前記第１の係止形態が前記係止解除された位置まで移動する場合、前記第２の構成要素が、前記第３の構成要素に対して回転し、前記既知の回転位置まで前記第１の構成要素に回転して追従するように構成されている、カム位相システム。
【請求項１４】
前記第２の構成要素が、前記既知の回転位置まで前記第１の構成要素に回転して追従する場合、前記第２の係止形態が、前記係止された位置に留まり、前記第２の構成要素が前記所望の方向と逆方向に回転することを阻止する、請求項１３に記載のカム位相システム。
【請求項１５】
前記駆動機構が、前記第１の構成要素に結合され、前記入力の変位を前記第１の構成要素に直接加えるように構成される、請求項１３に記載のカム位相システム。
【請求項１６】
前記第１の構成要素が、前記第３の構成要素上に配置される複数の螺旋状形態の対応する１つの内部に受けられる複数の突出部を含む、請求項１５に記載のカム位相システム。
【請求項１７】
前記入力の変位が前記第１の構成要素に加えられる場合、前記複数の突出部が前記複数の螺旋状形態に沿って変位して、前記第１の構成要素を前記所望の方向に前記既知の回転位置まで回転させることができる、請求項１６に記載のカム位相システム。
【請求項１８】
前記第１の構成要素が、前記第１の構成要素の周りに周方向に配置された複数のアームを含み、前記複数の係止機構の対応する１つが、前記複数のアームの隣接する対の間に配置される、請求項１３に記載のカム位相システム。
【請求項１９】
前記第１の構成要素が、前記既知の回転位置まで回転される場合、前記複数のアームが、前記第１の係止形態を係合して、前記第１の係止形態を前記係止解除された位置に回転して変位させる、請求項１８に記載のカム位相システム。
【請求項２０】
前記複数の係止機構がそれぞれ、前記第１の係止形態および前記第２の係止形態を互いから遠ざけるように強いる付勢部材を含む、請求項１３に記載のカム位相システム。
【請求項２１】
前記第１の係止形態および前記第２の係止形態が、ローラ軸受を備える、請求項１３に記載のカム位相システム。
【請求項２２】
前記第１の係止形態および前記第２の係止形態が、楔留め形態を備える、請求項１３に記載のカム位相システム。
【請求項２３】
前記第１の構成要素に結合された螺旋状ロッドを更に備える、請求項１３に記載のカム位相システム。
【請求項２４】
前記駆動機構が、前記螺旋状ロッドに結合され、前記入力の変位を前記螺旋状ロッドに直接加えるように構成される、請求項２３に記載のカム位相システム。
【請求項２５】
前記螺旋状ロッドが、前記第１の構成要素の中の複数の螺旋状形態の内部に受けられ、相互作用するように構成される螺旋状部分を画定する複数のスプラインを含み、前記複数のスプラインの前記螺旋状部分と前記複数の螺旋状形態との間の相互作用によって、前記入力の変位に応答して、前記所望の方向に前記第１の構成要素が回転することを可能にする、請求項２３に記載のカム位相システム。
【請求項２６】
前記第３の構成要素に固定され、前記螺旋状ロッドに結合されるエンドプレートを更に備え、前記螺旋状ロッドおよび前記エンドプレートの結合によって、前記エンドプレートに対する前記螺旋状ロッドの回転位置を係止する、請求項２３に記載のカム位相システム。
【請求項２７】
前記第２の構成要素の中央ハブの周りに受けられる第２の構成要素のスリーブを更に備える、請求項１３に記載のカム位相システム。
【請求項２８】
前記第３の構成要素の内部に受けられ、その内面に係合する第３の構成要素のスリーブを更に備える、請求項１３に記載のカム位相システム。
【請求項２９】
前記入力の変位が取り除かれる場合、前記第２の構成要素を最初の回転位置へ戻すように構成されるリターンスプリングを更に備える、請求項１３に記載のカム位相システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連技術の相互参照）
本開示は、「機械式カム位相システムおよび方法」という発明の名称で、２０１５年７月２３日に出願された米国特許仮出願第６２／１９６１１５号明細書に基づいて、優先権を主張し、その全体を参照によって本明細書に組み込むものとする。
【背景技術】
【０００２】
カム位相システムは、内燃機関エンジンのカムシャフトをクランクシャフトに対して回転させるように構成され得る回転アクチュエータ、または位相器を備えることができる。現在、位相器は油圧式に駆動され、電気式に駆動され、または機械式に駆動され得る。典型的には、機械式に駆動される位相器は、位相器の回転を可能にするために、カムのトルクパルスを取り入れる。この作動は、位相器がカムのトルクパルスの方向に回転することだけを許容する。追加的に、カムのトルクパルスが終了した後、位相器の回転速度および位相器の停止位置が、特に、カムのトルクパルスの大きさ／方向およびエンジンの速度の関数である。したがって、位相器の回転速度および停止位置が、そのような機械式カム位相システムによって制御されることができない。カムのトルクパルスが、機械式カム位相システムの減衰に対して大きい可能性があるので、位相器が所望の回転量を容易にオーバーシュートする、またはアンダーシュートする可能性があり、それによって機械式カム位相システムが連続的にオンおよびオフの周期を成す、または非常に迅速な制御を必要とする結果をもたらす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在の機械式カム位相システムの欠点に起因して、カムのトルクパルスの大きさおよび方向、ならびにエンジン速度から独立して、内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の関係を変更することができるカム位相システムを含むことが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様では、本発明は、カム位相システムを使用して、内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を機械式に変化させるための方法を提供する。カム位相システムが、第１の構成要素と、カムシャフトおよびクランクシャフトの１つに結合されるように構成される第２の構成要素と、カムシャフトおよびクランクシャフトの１つであって第２の構成要素に結合されていないシャフトに結合されるように構成される第３の構成要素とを備える。方法が、カム位相システムに入力の力を提供するステップと、提供された入力の力に応答して、第３の構成要素に対して既知の回転位置まで第１の構成要素を回転させるステップとを含む。第１の構成要素が既知の回転位置まで回転すると、第２の構成要素が、既知の回転位置まで第１の構成要素に回転して追従することができるように構成される第１の係止形態を係止解除するステップを方法が更に含む。第２の係止形態が係止された状態に留まって、第２の構成要素を拘束して、第１の構成要素と同じ方向だけに回転させる。方法は、第１の係止形態を係止解除すると、第２の構成要素が、第３の構成要素に対して既知の回転位置まで第１の構成要素に回転して追従して、それによって、内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変化させるステップを更に含む。
【０００５】
いくつかの態様では、方法は、第２の構成要素が既知の回転位置に到達すると、第１の係止形態を係止するステップを更に含む。
【０００６】
いくつかの態様では、カム位相システムに入力の力を提供するステップが、駆動機構を第１の構成要素に結合するステップと、第１の構成要素を既知の軸方向の位置に軸方向に変位させるために、駆動機構によって第１の構成要素に軸方向の力を加えるステップとを含む。
【０００７】
いくつかの態様では、カム位相システムに軸方向の入力の力を提供するステップが、駆動機構を第１の構成要素に結合された第４の構成要素に結合するステップと、第１の構成要素を既知の軸方向の位置に軸方向に変位させるために、駆動機構によって第４の構成要素に軸方向の力を加えるステップとを含む。
【０００８】
いくつかの態様では、第１の係止形態を係止解除するステップが、第１の構成要素によって第２の構成要素と第３の構成要素との間に楔留めされた１つまたは複数の第１のローラ軸受を係合するステップと、第１の構成要素が１つまたは複数の第１のローラ軸受を係合すると、１つまたは複数の第１のローラ軸受を回転して変位させて、第２の構成要素と第３の構成要素との間から１つまたは複数の第１のローラ軸受を楔留めから解除するステップとを含む。
【０００９】
いくつかの態様では、第１の係止形態を係止解除するステップが、第１の構成要素によって第２の構成要素と第３の構成要素との間に楔留めされた１つまたは複数の第１の楔留め形態を係合するステップと、第１の構成要素が１つまたは複数の第１の楔留め形態を係合すると、１つまたは複数の第１の楔留め形態を回転して変位させて、第２の構成要素と第３の構成要素との間から１つまたは複数の第１の楔留め形態を楔留めから解除するステップとを含む。
【００１０】
いくつかの態様では、第２の構成要素が既知の回転位置まで第１の構成要素に回転して追従するステップが、第２の構成要素に加えられるカムのトルクパルスをカムシャフトから取り入れるステップを含む。
【００１１】
別の態様では、本発明は、カム位相システムを使用して、内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を機械式に変化させるための方法を提供する。カム位相システムが、第１の構成要素と、カムシャフトおよびクランクシャフトの１つに結合されるように構成される第２の構成要素と、カムシャフトおよびクランクシャフトの１つであって第２の構成要素に結合されていないシャフトに結合されるように構成される第３の構成要素とを備える。方法が、カム位相システムに入力の力を提供するステップと、提供された入力の力に応答して、第３の構成要素に対して既知の軸方向の位置まで第１の構成要素を変位させるステップとを含む。方法が、既知の軸方向の位置まで第１の構成要素が変位すると、第２の構成要素が、第３の構成要素に対して所望の方向に回転して変位することができるように構成される第１の係止形態を係止解除するステップを更に含む。第２の係止形態が係止された状態に留まって、第２の構成要素を拘束して、第３の構成要素に対して所望の方向だけに回転する。方法は、第１の係止形態を係止解除すると、第２の構成要素が、第３の構成要素に対して既知の回転位置まで回転し、それによって、内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変化させるステップを更に含む。
【００１２】
いくつかの態様では、方法は、第２の構成要素が既知の回転位置に到達すると、第１の係止形態を係止するステップを更に含む。
【００１３】
いくつかの態様では、カム位相システムに入力の力を提供するステップが、駆動機構を第１の構成要素に結合するステップと、第１の構成要素を既知の軸方向の位置に軸方向に変位させるために、駆動機構によって第１の構成要素に軸方向の力を加えるステップとを含む。
【００１４】
いくつかの態様では、第１の係止形態を係止解除するステップが、第１の構成要素によって第２の構成要素と第３の構成要素との間に楔留めされる１つまたは複数の第１の楔留め形態を係合するステップと、第１の構成要素が１つまたは複数の第１の楔留め形態を係合すると、１つまたは複数の第１の楔留め形態を軸方向に変位させて、第２の構成要素と第３の構成要素との間から１つまたは複数の第１の楔留め形態を楔留めから解除するステップとを含む。
【００１５】
いくつかの態様では、第２の構成要素が既知の回転位置まで第１の構成要素に回転して追従するステップが、第２の構成要素に加えられるカムのトルクパルスをカムシャフトから取り入れるステップを含む。
【００１６】
やはり別の態様では、本発明は、内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変化させるように構成されるカム位相システムを提供する。カム位相システムは、駆動機構に結合される。カム位相システムは、駆動機構によって加えられる入力の変位に応答して、既知の回転位置まで所望の方向に回転するように構成される第１の構成要素を含む。カム位相システムは、カムシャフトおよびクランクシャフトの１つに結合されるように構成される第２の構成要素と、カムシャフトおよびクランクシャフトの１つであって第２の構成要素に結合されないシャフトに結合されるように構成される第３の構成要素と、第１の係止形態および第２の係止形態をそれぞれ含む、複数の係止機構とを備える。第１の係止形態および第２の係止形態をそれぞれが、係止された位置と係止解除された位置との間で移動可能である。第１の係止形態が係止解除された位置まで移動するように構成され、第１の構成要素が既知の回転位置まで回転することに応答して、第２の係止形態が係止された位置に留まるように構成される。第１の係止形態が係止解除された位置まで移動する場合、第２の構成要素が、第３の構成要素に対して回転し、既知の回転位置まで第１の構成要素に回転して追従するように構成されている。
【００１７】
いくつかの態様では、第２の構成要素が、既知の回転位置まで第１の構成要素に回転して追従する場合、第２の係止形態が、係止された位置に留まり、第２の構成要素が所望の方向と逆方向に回転することを阻止する。
【００１８】
いくつかの態様では、駆動機構が、第１の構成要素に結合され、入力の変位を第１の構成要素に直接加えるように構成される。
【００１９】
いくつかの態様では、第１の構成要素が、第３の構成要素上に配置される複数の螺旋状形態の対応する１つの内部に受けられる複数の突出部を含む。
【００２０】
いくつかの態様では、入力の変位が第１の構成要素に加えられる場合、複数の突出部が複数の螺旋状形態に沿って変位して、第１の構成要素を所望の方向に既知の回転位置まで回転させることができる。
【００２１】
いくつかの態様では、第１の構成要素が、第１の構成要素の周りに周方向に配置された複数のアームを含み、複数の係止機構の対応する１つが、複数のアームの隣接する対の間に配置される。
【００２２】
いくつかの態様では、第１の構成要素が、既知の回転位置まで回転される場合、複数のアームが、第１の係止形態を係合して、第１の係止形態を係止解除された位置に回転して変位させる。
【００２３】
いくつかの態様では、複数の係止機構がそれぞれ、第１の係止形態および第２の係止形態を互いから遠ざけるように強いる付勢部材を含む。
【００２４】
いくつかの態様では、第１の係止形態および第２の係止形態が、ローラ軸受を備える。
【００２５】
いくつかの態様では、第１の係止形態および第２の係止形態が、楔留め形態を備える。
【００２６】
いくつかの態様では、カム位相システムが、第１の構成要素に結合された螺旋状ロッドを更に備える。
【００２７】
いくつかの態様では、駆動機構が、螺旋状ロッドに結合され、入力の変位を螺旋状ロッドに直接加えるように構成される。
【００２８】
いくつかの態様では、螺旋状ロッドが、第１の構成要素の中の複数の螺旋状形態の内部に受けられ、相互作用するように構成される螺旋状部分を画定する複数のスプラインを含み、複数のスプラインの螺旋状部分と複数の螺旋状形態との間の相互作用によって、入力の変位に応答して、所望の方向に第１の構成要素が回転することを可能にする。
【００２９】
いくつかの態様では、カム位相システムが、第３の構成要素に固定され、螺旋状ロッドに結合されるエンドプレートを更に備え、螺旋状ロッドおよびエンドプレートの結合によって、エンドプレートに対する螺旋状ロッドの回転位置を係止する。
【００３０】
いくつかの態様では、カム位相システムが、第２の構成要素の中央ハブの周りに受けられる第２の構成要素のスリーブを更に備える。
【００３１】
いくつかの態様では、カム位相システムが、第３の構成要素の内部に受けられ、その内面に係合する第３の構成要素のスリーブを更に備える。
【００３２】
いくつかの態様では、カム位相システムが、入力の変位が取り除かれる場合、第２の構成要素を最初の回転位置へ戻すように構成されるリターンスプリングを更に備える。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態によるカム位相システムの底面、正面、左側等角図である。
【図２】図１のカム位相システムの分解された上面、左側等角図である。
【図３】透明なカム位相システムのカバーを含む、図１のカム位相システムの正面図である。
【図４】線４−４を横断して取られた、図２のカム位相システムのスプロケットハブの断面図である。
【図５】図１のカム位相システムのクレードルロータの上面、正面、左側等角図である。
【図６】図１のカム位相システムのスパイダーロータおよび複数の係止アセンブリの分解された上面、正面、左側等角図である。
【図７】複数の係止アセンブリが組み立てられている、図１のカム位相システムのスパイダーロータおよび複数の係止アセンブリの正面図である。
【図８】楔留め形態の様式の第１の係止形態および第２の係止形態を含む、図１のカム位相システムの正面図である。
【図９】線９−９に沿って取られた、図１のカム位相システムの断面図である。
【図１０Ａ】透明なカム位相システムのカバーおよび係止された状態のカム位相システムを含む、図１のカム位相システムの正面図である。
【図１０Ｂ】透明なカム位相システムのカバーを含み、スパイダーロータの時計回り方向の回転に応答して、クレードルロータの最初の時計回り方向の回転を図示する、図１のカム位相システムの正面図である。
【図１０Ｃ】透明なカム位相システムのカバーを含み、スパイダーロータの時計回り方向の回転に応答して、クレードルロータの追加の時計回り方向の回転を図示する、図１のカム位相システムの正面図である。
【図１０Ｄ】透明なカム位相システムのカバーを含み、スパイダーロータの時計回り方向の回転に応答して、クレードルロータの時計回り方向の回転に追従する係止された状態のカム位相を含む、図１のカム位相システムの正面図である。
【図１１】本発明の別の実施形態によるカム位相システムの底面、背面、左側等角図である。
【図１２】図１１のカム位相システムの分解された上面、背面、左側等角図である。
【図１３】線１３−１３に沿って取られた、図１１のカム位相システムの断面図である。
【図１４】図１１のカム位相システムのクレードルロータの上面、背面、左側等角図である。
【図１５】図１１のカム位相システムのクレードルロータの背面図である。
【図１６】図１１のカム位相システムのスパイダーロータおよび複数の係止アセンブリの分解された上面、背面、左側等角図である。
【図１７】複数の係止アセンブリが組み立てられている、図１１のカム位相システムのスパイダーロータおよび複数の係止アセンブリの背面図である。
【図１８】図１１のカム位相システムのスパイダーロータ、螺旋状ロッドおよびエンドプレートの分解された上面、正面、右側等角図である。
【図１９】透明なカム位相システムのエンドプレートを含む、図１１のカム位相システムの背面図である。
【図２０】本発明の別の実施形態によるカム位相システムの底面、正面、左側等角図である。
【図２１】図２０のカム位相システムの分解された上面、正面、左側等角図である。
【図２２】図２０のカム位相システムの正面図である。
【図２３】本発明の別の実施形態によるカム位相システムの底面、正面、左側等角図である。
【図２４】図２３のカム位相システムの分解された上面、正面、左側等角図である。
【図２５】図２３のカム位相システムの正面図である。
【図２６】本発明の別の実施形態によるカム位相システムの底面、正面、左側等角図である。
【図２７】スプロケットハブが断面で示されて、その内部に配置された構成要素を図示している、図２６のカム位相システムの部分断面図である。
【図２８】図２６のカム位相システムの分解された上面、正面、左側等角図である。
【図２９】線２９−２９に沿って取られた、図２６のカム位相システムの断面図である。
【図３０】係止解除された位置の係止形態を示す、図２９の断面図の拡大された部分図である。
【図３１】透明なスプロケットハブを含む、本発明の別の実施形態によるカム位相システムの上面、正面、左側等角図である。
【図３２】図３１のカム位相システムの分解された上面、正面、左側等角図である。
【図３３】線３３−３３に沿って取られた、図３１のカム位相システムの断面図である。
【図３４】本発明の別の実施形態によるカム位相システムの上面、正面、左側等角図である。
【図３５】図３４のカム位相システムの分解された上面、正面、左側等角図である。
【図３６】線３６−３６に沿って取られた、図３４のカム位相システムの断面図である。
【図３７】透明なスプロケットハブの後部壁を含む、図３４のカム位相システムの背面図である。
【図３８】本発明の一態様による内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更するためのステップを図示する流れ図である。
【図３９】本発明の別の態様による内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更するためのステップを図示する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の任意の実施形態が詳細に説明される前に、本発明は、以下の説明の中で述べられ、または以下の図面の中で図示される構成の詳細および構成要素の配置に対する適用に本発明は限定されないということを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実行されまたは実施されることができる。加えて、本明細書の中で使用される表現法または用語は説明のためであり、限定するものとみなすべきではないということを理解されたい。本明細書で「含む」、「備える」または「有する」およびその変形の使用は、以下に列挙される物品を包含し、その均等物ならびに追加の物品を包含するという意味である。他に特定され、あるいは限定されないならば、「取り付けられる」、「結合される」、「支持される」および「連結される」という用語およびその変形は、広範囲に使用され、直接的および間接的の両方の取り付け、結合、支持および連結を包含する。さらに、「結合される」および「連結される」は、物理的または機械的な結合または連結に限定されない。
【００３５】
以下の考察は、当業者が本発明の実施形態を作製し、使用することができるように提示される。図示される実施形態の様々な修正形態が、当業者にとって容易に明らかになるであろうが、本明細書の一般的原理は、本発明の実施形態から逸脱せずに他の実施形態および応用に適用され得る。したがって、本発明の実施形態は、図示される実施形態に限定することを意図せず、本明細書で開示される原理および形態に矛盾しない最も広い範囲に一致するはずである。以下の詳細な説明は、添付の図面を参照して読まれるべきであり、図面の中で、異なる図面の中の同様の要素は同様の参照符号を有する。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、選択された実施形態を図示するが、本発明の実施形態の範囲を限定することを意図しない。本明細書に提供される実施例が、多くの有益な代替形態を有し、本発明の実施形態の範囲内にあるということを当業者は認識するであろう。
【００３６】
本明細書で説明されるシステムおよび方法は、エンジン速度およびカムのトルクパルスの大きさから独立して、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係（すなわちカム位相）を変化させることができる。あとで説明されるように、カムシャフトまたはクランクシャフトに結合され得る第２の構成要素を第１の構成要素の回転位置に追従させる機構によって、第１の構成要素の回転位置が正確に制御されることを促進するシステムおよび方法が提供される。
【００３７】
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関エンジン（図示せず）のカムシャフト（図示せず）に結合されるように構成されるカム位相システム１０を示す。図１から図３に示すように、カム位相システム１０は、スプロケットハブ１２、クレードルロータ１４、荷重ばね１６、スパイダーロータ１８、複数の係止アセンブリ２０およびカバー２２を含むことができる。スプロケットハブ１２、クレードルロータ１４、スパイダーロータ１８およびカバー２２は、組み立てられる場合、それぞれ共通の中心軸線２５を共有することができる。スプロケットハブ１２は、その外側直径に配置される歯車２３を含むことができ、歯車２３は、例えばベルト、チェーンまたは歯車列組立体を経て、内燃機関エンジン（図示せず）のクランクシャフト（図示せず）に結合され得る。これによってスプロケットハブ１２を駆動して、クランクシャフトの速度に比例する速度で回転することができる。
【００３８】
スプロケットハブ１２は、内面２４、および前面３０を含むことができる。内面２４は、対応するハブインサート２８を受けるようにそれぞれが構成される複数の切欠き部２６を画定することができる。図示されるスプロケットハブ１２の内面２４は、内面２４の周りに周方向に約１２０°の角度で配置された３つの切欠き部２６を含むことができる。他の実施形態では、スプロケットハブ１２の内面２４は、約３つの切欠き部２６を含むことができ、および／または切欠き部２６は、所望に応じて、任意の角度で内面２４の周りに周方向に配置され得る。スプロケットハブ１２の前面３０は、カバー２２をスプロケットハブ１２に取り付けるための固定要素を受けるように構成される複数の穴３３を含むことができる。
【００３９】
カバー２２は、複数のカバー穴６０および中央穴６２を含むことができる。複数のカバー穴６０のそれぞれが、スプロケットハブ１２の前面３０上の対応する穴３３と位置合わせするように配置され得る。以下に説明されるように、中央穴６２は、スパイダーロータ１８へのアクセスを可能にするように構成され得る。
【００４０】
あとで説明されるように、カム位相システム１０は、スパイダーロータ１８がスプロケットハブ１２に対して回転することができるように構成される。別の実施形態では、カム位相システム１０は、スパイダーロータ１８がクレードルロータ１４に対して回転することができるように構成され得る。例えば、対応するハブインサート２８を受けるようにそれぞれが構成される複数の切欠き部２６は、クレードルロータ１４に対してスパイダーロータ１８の回転を可能にするように、クレードルロータ１４上に配置され得る。
【００４１】
ハブインサート２８は、それぞれ螺旋状形態３２を含むことができる。図示される限定しない実施例では、螺旋状形態３２は、ハブインサート２８の中に、ある角度で形成された凹部スロットの形態であることができる。すなわち、図４に示すように、各螺旋状形態３２は、各螺旋状形態３２の中心線と前面３０によって画定される平面との間に形成される角度Ａを画定することができる。いくつかの実施形態では、角度Ａは、約０°から約９０°の間であることができる。角度Ａの大きさが、軸方向の変位に応答して、スパイダーロータ１８の回転の大きさを制御することができるということを理解すべきである。すなわち、角度Ａは、所与の軸方向の入力の変位について、スプロケットハブ１２に対してスパイダーロータ１８が回転する程度を制御することができる。したがって、角度Ａは、応用例およびクレードルロータ１２に対するスパイダーロータ１８の回転のこの所望の大きさに応じて、変化されることができる。
【００４２】
図５を参照すると、クレードルロータ１４が、１つまたは複数のカム結合穴３４を経て、内燃機関エンジンのカムシャフト（図示せず）に固定されるように構成され得る。カム結合穴３４は、クレードルロータ１４の前面３６上に配置され得る。図示のクレードルロータ１４は、３つの結合穴３４を含むことができるが、他の実施形態では、クレードルロータ１４は約３つの結合穴３４を含むことができる。別の実施形態では、カム結合穴３４は、スプロケットハブ１２上に配置され得る。スプロケットハブ１２、クレードルロータ１４、カムシャフトおよびクランクシャフトの相対的な結合のための代替構成が可能であるということは、当業者によって公知であろう。例えば、一実施形態では、歯車２３がクレードルロータ１４に結合されることができ、カムシャフトがスプロケットハブ１２に結合されることができる。クレードルロータ１４は、前面３６上に中央に配置される中央凹部３７を含むことができる。中央凹部３９は、カム位相システム１０が組み立てられる場合、荷重ばね１６を受けるように構成され得る。
【００４３】
複数の傾斜した楔形部材３８が、クレードルロータ１４の前面３６の周囲から略垂直に延在することができる。傾斜した楔形部材３８がそれぞれ、係止アセンブリ２０の対応する１つ、および湾曲した形状を画定することができ、スパイダーロータ１８の中央ハブ４４に係合するように構成され得る内面４２に係合するようにそれぞれ構成される略平坦な面４０を含むことができる。図示されるクレードルロータ１４は、前面３６の周囲の周りに約１２０°の角度で周方向に配置される３つの傾斜した楔形部材３８を含むことができる。他の実施形態では、クレードルロータ１４は、約３つの傾斜した楔形部材３８を含むことができ、および／または傾斜した楔形部材３８は、所望に応じて任意の角度で前面３６の周囲の周りに周方向に配置されることができる。カム位相システム１０が組み立てられる場合、図３に示すように、クレードルロータ１４は、以下に説明されるように、スパイダーロータ１８に加えられる軸方向の変位に応答して、スプロケットハブ１２に対して回転するように構成され得る。
【００４４】
図６および図７に示すように、スパイダーロータ１８は、中央ハブ４４および中央ハブ４４の周りに周方向に配置された複数の係止係合部材４６を含むことができる。各係止係合部材４６は、延在部材４８によって中央ハブ４４から延在することができる。図２および図３に示すように、係止係合部材４６は、中央ハブ４４の周りに周方向に離隔配置されることが可能であり、隣接する係止係合部材４６の間に間隙が存在することができる。図３および図７に示すように、各間隙は、係止アセンブリ２０の対応する１つがその中に配置され得るように、寸法成形され得る。
【００４５】
各係止係合部材４６は、スプロケットハブ１２の内面２４によって画定される形状に概ね一致する略湾曲形状を画定することができる。各係止係合部材４６は、係止係合部材４６の外面５６から突出する突出部５４を含むことができる。カム位相システム１０が組み立てられる場合、各突出部５４はハブインサート２８の対応する１つの対応する螺旋状形態３２の内部に受けられることができる。螺旋状形態３２および突出部５４は、軸方向の変位に応答して、スプロケットハブ１２に対してスパイダーロータ１８の回転を可能にするように協働することができる。スパイダーロータ１８がスプロケットハブ１２に対して回転することを可能にする他の構成が可能であるということを知るべきである。例えば、一実施形態では、ボール軸受が、螺旋状形態３２の内部に受けられることができる。
【００４６】
スパイダーロータ１８は、スパイダーロータ１８の中央ハブ４４の周りに約１２０°の角度で周方向に配置され得る、中央ハブ４４から延在する３つの係止係合部材４６を含むことができる。他の実施形態では、スパイダーロータ１８は、約３つの係止係合部材４６を含むことができ、および／または係止係合部材４６は、所望に応じて任意の角度で中央ハブ４４の周りに周方向に配置されることができる。
【００４７】
各係止アセンブリ２０は、第１の係止形態５０、第２の係止形態５２ならびに第１の係止形態５０および第２の係止形態５２の対応する１つに係合する対応する係止形態支持５３を含むことができる。第１の係止形態５０および第２の係止形態５２は、１つまたは複数の付勢部材５８によって互いから遠ざかるように強いられることが可能である。付勢部材５８は、対応する対の係止形態支持５３の間に配置され、係合することができて、それによって第１の係止形態５０および第２の係止形態５２を互いから遠ざかるように強いる。各図示される係止アセンブリ２０が、ばねの形態の２つの付勢部材５８を含むことができる。他の実施形態では、係止アセンブリ２０が、それぞれ約２つの付勢部材５８を含むことができ、および／または付勢部材５８は、第１の係止形態５０および第２の係止形態５２を所望に応じて、互いから遠ざかるように強いることができる任意の変化可能な機械式リンク機構の形態であることができる。
【００４８】
係止形態支持５３が、それぞれ付勢部材５８および概ね一致する面５７に係合する略平坦な面５５を含むことができる。図示される第１の係止形態５０および第２の係止形態５２は、円筒形ローラ軸受の形態であることができる。したがって、係止形態支持５３の概ね一致する面５７は、それぞれ略円筒形、または半円形形状を画定することができる。第１の係止形態５０および第２の係止形態５２が、クレードルロータ１４を係止することを可能にする任意の形状を画定することができるということを理解すべきである。軸受以外に代替の機構が、第１の係止形態５０および第２の係止形態５２に対して可能であるということを理解すべきである。例えば、図８に示すように、第１の係止形態５０および第２の係止形態５２は楔留め形態の様式であることができる。
【００４９】
図９に示すように、駆動機構６４は、カバー２２の中央穴６２を通ってスパイダーロータ１８の中央ハブ４４を係合するように構成され得る。駆動機構６４は、スプロケットハブ１２の前面３０によって画定される平面に略垂直な方向に、スパイダーロータ１８の中央ハブ４４へ力を加えるように構成され得る。すなわち、駆動機構６４は、中心軸線２５に平行な方向に、または中心軸線２５に沿って、スパイダーロータ１８の中央ハブ４４に軸方向の力を加えるように構成され得る。駆動機構６４は、線形アクチュエータ、機械式リンク機構、油圧式に駆動される駆動要素、またはスパイダーロータ１８の中央ハブ４４に軸方向の力および／または変位を提供することができる任意の実行可能な機構であることができる。作動中、以下に説明されるように、駆動機構６４は、スパイダーロータ１８に軸方向の力を加えるように構成されて、スパイダーロータ１８の既知の回転変位に相当する、スパイダーロータ１８の既知の軸方向の変位を達成することができる。他の実施形態では、駆動機構６４は、ソレノイド、油圧式圧力または回転ソレノイドを使用して、回転トルクをスパイダーロータ１８に提供するように構成され得る。駆動機構６４は、内燃機関エンジンのエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）によって制御され、動力を供給され得る。
【００５０】
荷重ばね１６が、クレードルロータ１４とスパイダーロータ１８との間に、クレードルロータ１４の中央凹部３７とスパイダーロータ１８の中央ハブ４４の中の中央空所６５との間に配置され得る。荷重ばね１６は、駆動機構６４によって加えられる力または変位が一旦除去されると、スパイダーロータ１８を開始位置に戻すように構成され得る。いくつかの実施形態では、荷重ばね１６は、線形ばねの形態であることができる。いくつかの実施形態では、荷重ばね１６は、回転ばねの形態であることができる。いくつかの実施形態では、駆動機構６４が、スパイダーロータ１８の中央ハブ４４を軸方向に中心軸線２５に沿って押し、引っ張るように構成される場合、荷重ばね１６は、カム位相システム１０の中に含まれない可能性があることを理解すべきである。
【００５１】
カム位相システム１０の作動が、図１から図１０Ｄを参照して説明される。図１０Ａから図１０Ｄの中では、図面を分かり易くするために、係止形態支持５３および付勢部材５８が透明であるということを理解すべきである。前述のように、スプロケットハブ１２は、内燃機関エンジンのクランクシャフトに結合され得る。内燃機関エンジンのカムシャフトは、クレードルロータ１４に固定され得る。したがって、カムシャフトおよびクランクシャフトが結合されて、カム位相システム１０を経て一体に回転することができる。カムシャフトは、エンジン作動中に、１つまたは複数の吸気弁および／または１つまたは複数の排気弁を駆動するように構成され得る。エンジン作動中に、カム位相システム１０は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転関係を変更するために使用されることができ、それが今度は、吸気弁および／または排気弁が開く時点、および閉じる時点を変更することができる。クランクシャフトとカムシャフトとの間の回転関係を変更することは、所与の作動状態で、エンジン排気を低減し、および／またはエンジン効率を向上させるために使用され得る。
【００５２】
エンジンが作動しており、カムシャフトの回転調節が所望されない場合、カム位相システム１０は、スプロケットハブ１２とクレードルロータ１４との間の回転関係を係止することができ、それによってカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を係止する。この係止された状態では、図１０Ａに示すように、第１の係止形態５０および第２の係止形態５２が、付勢部材５８によって互いから遠ざかるように完全に延在することが可能になり、そのような第１の係止形態５０および第２の係止形態５２の対が、複数の傾斜した楔形部材３８の対応する１つとスプロケットハブ１２の内面２４との間に楔留めされるようにする。この楔留めが、スプロケットハブ１２に対するクレードルロータ１４の傾斜した楔形部材３８の移動を係止または制限することができる（すなわち、クレードルロータ１４の回転位置がスプロケットハブ１２に関して係止される）。したがって、カム位相システム１０が係止された状態である場合、カムシャフトおよびクランクシャフトの間の回転関係は変更されない。
【００５３】
カムシャフトが、クランクシャフトに対して吸気弁および／または排気弁タイミングを進め、または遅らせるように所望される場合、駆動機構６４は、スパイダーロータ１８の中央ハブ４４上に所望の方向に軸方向の変位を提供するように、ＥＣＭによって指示されることができる。駆動機構６４によって提供される軸方向の変位が、係止係合部材４６の突出部５４をハブインサート２８の螺旋状形態３２に沿って変位させることができる。螺旋状形態３２が、スプロケットハブ１２の前面３０に関して傾斜されることができるので、螺旋状形態３２に沿って突出部５４の変位が、カムシャフトによって制御される弁の事象を進めること、または遅らせることのいずれかの所望に応じて、スパイダーロータ１８を既知の量だけ時計回りまたは逆時計回りに回転させることができる。
【００５４】
軸方向の変位が駆動機構６４によって一旦加えられると、弁の事象がどれくらいの距離を進めるか、または遅らせるかの所望に基づいて、スパイダーロータ１８は、所望の量だけ回転され得る。スパイダーロータ１８が回転する場合、スパイダーロータ１８の係止係合部材４６が、第１の係止形態５０または第２の係止形態５２のいずれか一方を押して、係止された位置または制限された位置から外し、第１の係止形態５０または第２の係止形態５２の他方が係止された位置に留まる。例えば、図１０Ｂに示すように、スパイダーロータ１８が、係止された状態（図１０Ａ）から所望の回転量だけ時計回りに回転され得る。スパイダーロータ１８のこの回転は、第１の係止形態５０を係合することができ、係止解除された位置にそれらを時計回りに回転して変位させる。一方、第２の係止形態５２は、回転して変位されることができず、係止された位置に留まることができる。
【００５５】
第１の係止形態５０の係止解除が、クレードルロータ１４をスパイダーロータ１８が回転されたのと同じ回転方向に回転することができる。同様に、第２の係止形態５２の係止された位置は、スパイダーロータ１８が回転された方向とは反対方向に、クレードルロータ１４が回転することを防止することができる。したがって、図１０Ａから図１０Ｄの限定しない実施例の中で、第１の係止形態５０の係止解除された位置が、クレードルロータ１４を時計回りに回転させることができ、一方、第２の係止形態５２の係止された位置が、クレードルロータ１４が逆時計回りに回転することを防止することができる。これによって、カム位相システム１０が、エンジンが稼働している場合にカムシャフトによって及ぼされるカムのトルクパルスからエネルギーを取り入れることができて、クレードルロータ１４を回転させることができ、カムのトルクパルスの大きさから独立して、クレードルロータ１４がスパイダーロータ１８に追従するようにする。すなわち、図１０Ａから図１０Ｄの限定しない実施例の中で、第２の係止形態５２の係止された位置に起因して、逆時計回りの方向にクレードルロータ１４に加えられるカムのトルクパルスは、クレードルロータ１４を回転して変位させることはない。逆に、第１の係止形態５０の係止解除された位置に起因して、クレードルロータ１４に加えられる時計回りのカムのトルクパルスは、スパイダーロータ１８に追従するように、スプロケットハブ１２に関してクレードルロータ１４を回転する。
【００５６】
カムのトルクパルスが時計回り方向にクレードルロータ１４に加えられるにつれて、図１０Ｂから図１０Ｃに示されるように、クレードルロータ１４および第２の係止形態５２が、時計回り方向に回転して変位することができる。一旦時計回りのカムのトルクパルスが減少すると、クレードルロータ１４は新たな回転位置（図１０Ｃ）にあることができ、その位置で、次のカムのトルクパルスが時計回り方向にクレードルロータ１４に加えられるまで、第２の係止形態５２がクレードルロータ１４を再び係止する。図１０Ｄに示されるように、結局は第１の係止形態５０が係止された位置に戻ることができるように、クレードルロータ１４は回転して十分に変位するまで、このプロセスは継続することができる。このことが発生する場合、第１の係止形態５０および第２の係止形態５２が、両方とも係止された位置にあることができ、カム位相システム１０が係止された状態に戻ることができる。次いで、第１の係止形態５０および第２の係止形態５２が係止された状態に留まることを保証するように、スパイダーロータ１８がその回転位置を維持することができて（クランクシャフトに対するカムシャフトの回転関係を変更するように再び、命令されるまで）、それによってスプロケットハブ１２に対するクレードルロータ１４の角度位置を係止する。スパイダーロータ１８の逆時計回りの回転に関して、前述のプロセスの逆が発生するということを理解すべきである。
【００５７】
図１０Ａから図１０Ｄに示される、この位相プロセスの間に発生するスプロケットハブ１２に対するクレードルロータ１４の回転が、カムシャフトとスプロケットハブ１２との間の回転関係を変化させることができ、それによって同時にカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変化させる。前述のように、駆動機構６４によって提供される所与の軸方向の変位に対して、スパイダーロータ１８によって達成される回転量が、螺旋状形態３２の幾何学的形状に基づいて既知であることができる。加えて、所与の変位についてスパイダーロータ１８が回転する速度または角速度もやはり既知であることができる。さらに、カム位相システム１０の設計によって、クレードルロータ１４が、スパイダーロータ１８と同じ方向に回転することだけが許容されることを可能にする。したがって、エンジン作動中、カム位相システム１０は、エンジン速度、カムのトルクパルスの方向および大きさから独立して、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更することができる。さらに、クレードルロータ１４が、所望の位置までスパイダーロータ１８に追従するように拘束されるので、カム位相システム１０は、所望の回転位置（すなわち、カムシャフトとクランクシャフトとの間の所望の回転オフセット）に到達するように連続的に周期を成す必要はない。したがって、エンジン速度およびカムのトルクパルスの大きさから独立して、本発明は、カムシャフトまたはクランクシャフトに結合され得る第２の構成要素（例えば、クレードルロータ１４）を第１の構成要素（例えば、スパイダーロータ１８）の回転位置に追従させて、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更する機構を用いて、第１の構成要素の回転位置を正確に制御するためのシステムおよび方法を提供する。
【００５８】
代替の設計および構成が、カムシャフトまたはクランクシャフトに結合され得る第２の構成要素を第１の構成要素の回転位置に追従させる機構を用いて、第１の構成要素の回転位置を正確に制御することを提供することができることを当業者は理解すべきである。例えば、図１１から図１５は、本発明の別の実施形態による内燃機関エンジン（図示せず）のカムシャフト（図示せず）に結合されるように構成されるカム位相システム１００を示す。図１１から図１３に示すように、カム位相システム１００は、スプロケットハブ１０２、クレードルロータ１０４、スパイダーロータ１０６、螺旋状ロッド１０８およびエンドプレート１１０を含むことができる。スプロケットハブ１０２、クレードルロータ１０４、スパイダーロータ１０６、螺旋状ロッド１０８およびエンドプレート１１０は、組み立てられる場合、それぞれ共通の中心軸線１１１を共有することができる。スプロケットハブ１０２は、歯車１１２およびスプロケットスリーブ１１４を含むことができる。歯車１１２は、スプロケットハブ１０２の外側直径に結合されることができ、歯車１１２は、内燃機関エンジンのクランクシャフト（図示せず）に結合されることができる。これによってスプロケットハブ１０２を駆動して、クランクシャフトの速度と同じ速度で回転させることができる。スプロケットスリーブ１１４は、略環状形状を画定し、スプロケットハブ１０２の内部に受けられるように構成される。組み立てられる場合、図１３に示すように、スプロケットスリーブ１１４は、スプロケットハブ１０２の内面１１６によって受けられ、係合するように寸法成形されることができる。スプロケットスリーブ１１４をスプロケットハブ１０２に加えることによって、スプロケットハブ１０２の耐久性および生産性を向上させることができる。特に、スプロケットスリーブ１１４は、より簡単な幾何学的形状とすることができ、したがって、より堅牢な材料特性と共に、より良い製造公差に製造され得る。
【００５９】
続けて図１１から図１３を参照すると、カム位相システム１０は、スパイダーロータ１０６とエンドプレート１１０との間、およびスパイダーロータ１０６とクレードルロータ１０４との間の相対的な回転中に摩擦を低減するようにそれぞれ構成される、第１の軸受リング１１８および第２の軸受リング１２０を含むことができる。第１のリング軸受１１８および第２のリング軸受１２０のそれぞれが、略環状形状を画定する。組み立てられる場合、図１３に示すように、第１の軸受リング１１８はエンドプレート１１０とスパイダーロータ１０６との間に受けられるように寸法成形され、第２のリング軸受１２０はスパイダーロータ１０６とクレードルロータ１０４との間に受けられるように寸法成形される。
【００６０】
釣合いばね１２２が、スプロケットハブ１０２とクレードルロータ１０４との間に結合され得る。図示される釣合いばね１２２は、回転式ばねの様式であるが、しかし他の実施形態では、釣合いばね１２２は、他のばね装置の様式であることができる。カム位相システム１０を参照して前述のように、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係が変化されることができるように、カムのトルクパルスが取り入れられることが可能である。いくつかの応用では、これらのカムのトルクパルスが約ゼロの大きさで対称的であることができる。例えば、カムのトルクパルスが正弦波としてモデル化される場合、いくつかの応用では、正弦波は約ゼロの大きさで対称的でなない可能性がある。釣合いばね１２２は、約ゼロのパルスの大きさを中心に置くために、取り入れられたカムのトルクパルスにオフセットを提供するように構成され得る。カムのトルクパルスの大きさが約ゼロの大きさで対称的である他の応用例では、釣合いばね１２２は必要でない可能性がある。
【００６１】
駆動機構１２４は、螺旋状ロッド１０８を係合するように構成され得る。駆動機構１２４は、中心軸線１１１に平行な方向に、または中心軸線１１１に沿って、螺旋状ロッド１０８に軸方向の力を加えるように構成され得る。駆動機構１２４は、線形アクチュエータ、機械式リンク機構、油圧式に駆動される駆動要素、または螺旋状ロッド１０８に軸方向の力および／または変位を提供することができる任意の実行可能な機構であることができる。すなわち、駆動機構１２４は、スパイダーロータ１０６の所望の回転変位に相当する、既知の位置へ螺旋状ロッド１０８を軸方向に変位させるように構成され得る。駆動機構１２４は、内燃機関エンジンのエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）によって制御され、動力を供給され得る。
【００６２】
クレードルロータ１０４は、中央ハブ１２６および中央ハブ１２６の周りに受けられるように構成されるクレードルスリーブ１２８を含むことができる。クレードルスリーブ１２８は、その内面１３２上に配置される複数のスロット１３０を含むことができる。図示されるクレードルスリーブ１２８は、約６０°の角度で内面１３２の周りに周方向に配置される６つのスロット１３０を含むことができる。他の実施形態では、クレードルスリーブ１２８は、所望の角度で内面１３２の周りに周方向に配置される約６つのスロット１３０を含むことができる。複数のスロット１３０のそれぞれは、内面１３２に沿って軸方向に延在する径方向の凹部を画定することができる。複数のスロット１３０のそれぞれは、中央ハブ１２６上の複数のタブ１３４の対応する１つを受けるように寸法成形された略矩形の形状を画定することができる。組み立てられる場合、図１３に示されるように、クレードルスリーブ１２８は、複数のスロット１３０の対応する１つの内部に配置される複数のタブ１３４のそれぞれによって、中央ハブ１１８の外面１３６の周りに受けられるように構成され得る。複数のスロット１３０の内部の複数のタブ１３４の配置は、クレードルスリーブ１２８およびクレードルロータ１０４を回転自在に連動させることができる。クレードルスリーブ１２８をクレードルロータ１０４に加えることによって、クレードルロータ１０４の耐久性および生産性を向上させることができる。特に、クレードルスリーブ１２８は、より簡単な幾何学的形状とすることができ、したがって、より堅牢な材料特性と共に、より良い製造公差に製造され得る。
【００６３】
図１４および図１５に示されるように、中央ハブ１２６は、略環状形状を画定することができ、クレードルロータ１０４の前面１３８から軸方向に突出することができる。外面１３６上に配置される複数のタブ１３４が、外面１３６から径方向に突出することができ、外面１３６の周りに周方向に配置され得る。図示される中央ハブ１２６は、外面１３６の周りに約６０°の角度で周方向に配置される６つのタブ１３４を含む。他の実施形態では、中央ハブ１２６は、所望の角度で外面１３６の周りに周方向に配置される約６つのタブ１３４を含むことができる。しかし、複数のタブ１３４の数および配置は、クレードルスリーブ１２８上の複数のスロット１３０の数および配置に相当するべきであるということに留意すべきである。
【００６４】
複数のタブ１３４のそれぞれは、前面１３８から、前面１３８と中央ハブ１２６の端部１４０との間の位置まで、外面１２４に沿って軸方向に延在することができる。複数のタブ１３４のそれぞれは、略矩形形状を画定することができる。他の実施形態では、複数のタブ１３４は、所望に応じて別の形状を画定することができる。取付けプレート１４２が、中央ハブ１２６によって画定される内側穴１４４の内部に配置され得る。取付けプレート１４２は、カムシャフトがクレードルロータ１０４に固定されることを可能にするように構成される複数の取付け穴１４６を含むことができる。
【００６５】
中央ハブ１２６は、中央ハブ１２６の中の略矩形の切欠き部を画定するスプリングスロット１４８を含むことができる。スプリングスロット１４８は、中央ハブ１２６の端部１４０から、端部１４０と前面１３８との間の位置まで中央ハブ１２６に沿って軸方向に延在することができる。スプリングスロット１４８は、図１１に示されるように、釣合いばね１２２のための係合点を提供することができる。
【００６６】
図１６から図１８を参照すると、スパイダーロータ１０６が、スパイダーロータ１０６の前面１５２から軸方向外側に延在する中央ハブ１５０を含むことができる。中央ハブ１５０は、スパイダーロータ１０６を通って軸方向に延在する内側穴１５４を含むことができる。内側穴１５４は、内側穴１５４の周りに周方向に配置された複数の螺旋状形態１５６を含むことができる。図示される限定しない実施例では、複数の螺旋状形態１５６が、内側穴１５４内の径方向の凹部スロットをそれぞれ画定し、それによって螺旋状形態１５６が内側穴１５４に沿って軸方向に延在するにつれて、螺旋状輪郭形状を画定する。この図示される螺旋状形態１５６は、断面で略矩形形状をそれぞれ画定する。
【００６７】
複数のアーム１５８が、前面１５２の周囲から中央ハブ１５０と同じ方向に軸方向に延在することができる。複数のアーム１５８は、前面１５２の周囲の周りに周方向に配置され得る。図示されるスパイダーロータ１０６は、前面１５２の周囲の周りに約６０°の角度で配置される６つのアーム１５８を含むことができる。他の実施形態では、スパイダーロータ１０６は、所望に応じて、前面１５２の周囲の周りに任意の角度で周方向に配置される約６つのアーム１５８を含むことができる。複数のアーム１５８が、前面１５２の周囲の周りに周方向に離隔配置されることができ、隣接するアーム１５８の間に間隙が存在することができるようにする。図１７に示すように、各間隙は、複数の係止アセンブリ１６０の対応する１つがその中に配置され得るように寸法成形され得る。
【００６８】
複数の係止アセンブリ１６０のそれぞれは、第１の係止形態１６２、第２の係止形態１６４ならびに第１の係止形態１６２および第２の係止形態１６４の対応する１つに係合する対応する係止形態支持１６６を含むことができる。第１の係止形態１６２および第２の係止形態１６４は、１つまたは複数の付勢部材１６８によって互いから遠ざかるように強いられることが可能である。図示される係止アセンブリ１６０は、ばねの形態の付勢部材１６８をそれぞれ含むことができる。他の実施形態では、複数の係止アセンブリ１６０がそれぞれ、約２つ以上の付勢部材１６８を含むことができ、および／または付勢部材１６８は、第１の係止形態１６２および第２の係止形態１６４を互いから遠ざかるように強いることができる任意の変化可能な機械式リンク機構の様式であることができる。付勢部材１６８は、対応する対の係止形態支持１６６の間に配置され、係合することができて、それによって第１の係止形態１６２および第２の係止形態１６４を互いから遠ざかるように強いる。
【００６９】
係止形態支持１６６がそれぞれ、付勢部材１６８および概ね一致する面１７２に係合する略平坦な面１７０を含むことができる。図示される第１の係止形態１６２および第２の係止形態１６４は、円筒形ローラ軸受の様式であることができる。したがって、係止形態支持１６６の概ね一致する面１７２は、それぞれ略円筒形、または半円形形状を画定することができる。第１の係止形態１６２および第２の係止形態１６４が、クレードルロータ１０４を係止することを可能にする任意の形状を画定することができるということを理解すべきである。軸受以外に代替の機構が、第１の係止形態１６２および第２の係止形態１６４のために可能であるということを理解すべきである。例えば、第１の係止形態５０および第２の係止形態５２は楔留め形態の様式であることができる。
【００７０】
図１８を特に参照すると、螺旋状ロッド１０８が、その外面から径方向外側へ突出する複数のスプライン１７４を含むことができる。複数のスプライン１７４は、螺旋状ロッド１０８の周りに周方向に連続的に配置されて、螺旋状ロッド１０８の全体の円周が、複数のスプライン１７４によって均一に分配されている。複数のスプライン１７４は、第１の螺旋端部１７６から第２の螺旋端部１７８まで螺旋状ロッド１０８に沿って軸方向に延在することができる。複数のスプライン１７４のそれぞれは、直線部分１８０および螺旋状部分１８２を画定することができる。直線部分１８０は、第１の螺旋端部１７６から第１の螺旋端部１７６と第２の螺旋端部１７８との間の位置まで、中心軸線１１１に略平行な方向に延在することができる。螺旋状部分１８２は、スパイダーロータ１０６の螺旋状形態１５６によって画定される螺旋パターンに一致するように、中心軸線１１１に略横方向に延在することができる。螺旋状部分１８２は、直線部分１８０が終わる位置から第２の螺旋端部１７８まで延在することができる。螺旋状部分１８２は、複数のスプライン１７４によって画定される径方向の厚さの段階的変化を画定することができる。図示される螺旋状部分１８２は、直線部分１８０によって画定される径方向の厚さと比較して、増加した径方向の厚さを画定することができる。他の実施形態では、直線部分１８０および螺旋状部分１８２は、概ね均一な径方向の厚さを画定することができる。
【００７１】
エンドプレート１１０は、略環状形状を画定することができ、中央穴１８４を含む。中央穴１８４は、螺旋状ロッド１０８の直線部分１８０に相当する略スプライン形状のパターンを画定することができる。すなわち、中央穴１８４は、径方向内側に延在し、中央穴１８４の周りに周方向に配置された複数のスプライン状突出部１８６を含むことができる。中央穴１８４は、螺旋状ロッド１０８の直線部分１８０を受けるように構成され得る。組み立てられる場合、螺旋状ロッド１０８の直線部分１８０は、中央穴１８４を通って延在し、螺旋状ロッド１０８上の複数のスプライン１７４と中央穴１８４上の複数のスプライン状突出部１８６との間の相互作用によって、螺旋状ロッド１０８をエンドプレート１１０に対して一貫した配向で維持することができる。エンドプレート１１０は、スプロケットハブ１０２に剛体的に取り付けられるように構成され、エンドプレート１１０は、スプロケットハブ１０２に対して回転できないようにする。
【００７２】
螺旋状ロッド１０８の螺旋状部分１８２は、スパイダーロータ１０６の螺旋状形態１５６の内部に受けられるように構成される。螺旋状ロッド１０８の螺旋状部分１８２とスパイダーロータ１０６の螺旋状形態１５６との間の相互作用によって、駆動機構１２４によって螺旋状ロッド１０８上に加えられる軸方向の変位に応答して、スパイダーロータ１０６がスプロケットハブ１０２に対して回転することを可能にする。組み立てられる場合、図１３に示すように、スパイダーロータ１０６は、軸方向に変位することができないように拘束され得る。したがって、駆動機構１２４によって螺旋状ロッド１０８上に加えられる軸方向の変位に応答して、螺旋状ロッド１０８の螺旋状部分１８２とスパイダーロータ１０６の螺旋状形態１５６との間の相互作用に起因して、スパイダーロータがスプロケットハブ１０２に対して回転するように強いられる。
【００７３】
カム位相システム１００の作動は、前述のカム位相システム１０の作動と同様であることができる。カム位相システム１００の設計および構成は、カム位相システム１０とは異なることができるが、しかし、作動原理は依然として同様である。すなわち、クレードルロータ１０４に固定されるカムシャフトとスプロケットハブ１０２に結合されるクランクシャフトとの間の回転関係が、変更されるように所望される場合、内燃機関エンジンのＥＣＭは、所望の方向に螺旋状ロッド１０８の軸方向の変位を提供するように駆動機構１２４に指示することができる。螺旋状ロッド１０８を軸方向に変位させるように信号が送信される場合、カム位相システム１００が、クレードルロータ１０４とスプロケットハブ１０２との間の回転関係が係止される係止された状態（図１９）から駆動状態へ移行することができる。螺旋状ロッド１０８に加えられる軸方向の変位に応答して、螺旋状ロッド１０８の螺旋状部分１８２とスパイダーロータ１０６の螺旋状形態１５６との間の相互作用に起因して、スパイダーロータ１０６が、軸方向の変位の方向に依存して時計回りまたは逆時計回りのいずれかに回転することができる。スパイダーロータ１０６の回転が、スパイダーロータ１０６の複数のアーム１５８を第１の係止形態１６２または第２の係止形態１６４の１つに係合させ、回転して変位させることができ、それによって、第１の係止形態１６２または第２の係止形態１６４の一方を係止解除する。第１の係止形態１６２または第２の係止形態１６４の他方は、複数のアーム１５８によって係合されず、係止された位置に留まる。第１の係止形態１６２または第２の係止形態１６４の一方が係止解除された位置にあると、スパイダーロータ１０６が回転された方向と同じ方向にクレードルロータ１０４に加えられるカムのトルクパルスを取り入れることによって、クレードルロータ１０４がスパイダーロータ１０６に回転して追従することができる。第１の係止形態１６２または第２の係止形態１６４の他方の１つが、係止された位置に留まるので、スパイダーロータ１０６が回転される方向と反対の方向にクレードルロータ１０４に加えられるカムのトルクパルスは、クレードルロータ１０４を回転して変位させることはない。図１９示されるように、係止解除された位置にある第１の係止形態１６２または第２の係止形態１６４の１つが、係止された位置に戻るように、結局はクレードルロータ１０４が回転して十分変位するまで、クレードルロータ１０４はカムのトルクパルスを取り入れ続けることができる。このことが発生する場合、第１の係止形態１６２および第２の係止形態１６４が、両方とも係止された位置にあることができ、カム位相システム１００が係止された状態に戻ることができる。したがって、カム位相システム１００は、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係が、所望の回転量だけ変化されることを可能にする。
【００７４】
したがって、エンジン速度およびカムのトルクパルスの大きさから独立して、本発明は、カムシャフトまたはクランクシャフトに結合され得る第２の構成要素（例えば、クレードルロータ１０４）を第１の構成要素（例えば、スパイダーロータ１０６）の回転位置に追従させて、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更する機構を用いて、第１の構成要素の回転位置を正確に制御するためのシステムおよび方法を提供する。
【００７５】
再び、カムシャフトまたはクランクシャフトに結合され得る第２の構成要素を第１の構成要素の回転位置に追従させる機構を用いて、第１の構成要素の回転位置の正確な制御を代替のシステムおよび方法が提供することができることを当業者は理解すべきである。例えば、いくつかの実施形態では、カム位相システムは、エンドプレートを含まない場合があり、したがって、螺旋状ロッドが、軸方向に変位されるにつれてスプロケットハブに対して回転することを許容され得る。図２０から図２２は、本発明のやはり他の実施形態によるそのようなカム位相システム２００の一実施形態を示す。カム位相システム２００は、スプロケットハブ２０２、クレードルロータ２０４、スパイダーロータ２０６、および螺旋状ロッド２０８を含むことができる。スプロケットハブ２０２は、内燃機関エンジンのクランクシャフトに結合されるように構成される歯車２１０に取り付けられ得る。スプロケットハブ２０２、クレードルロータ２０４、スパイダーロータ２０６および螺旋状ロッド２０８は、組み立てられる場合、それぞれ共通の中心軸線２１１を共有することができる。
【００７６】
スプロケットハブ２０２は、スプロケットハブ２０２の周りに周方向に配置された複数の傾斜したスロット２１２を含むことができる。複数の傾斜したスロット２１２のそれぞれは、スプロケットハブ２０２の前面２１４に対してある角度で、スプロケットハブ２０２の中に軸方向に延在することができる。すなわち、角度Ｂが、それぞれ傾斜したスロット２１２および前面２１４によって画定される中心線の間に画定され得る。複数の傾斜したスロット２１２のそれぞれは、スプロケットハブ２０２の前面２１４から前面２１４と背面２１６との間の位置まで角度Ｂで軸方向にスプロケットハブ２０２の中に延在することができる。図示されるスプロケットハブ２０２は、約１２０°の角度でスプロケットハブ２０２の周りに周方向に配置される３つの傾斜したスロット２１２を含むことができる。他の実施形態では、スプロケットハブ２０２は、所望の角度でスプロケットハブ２０２の周りに周方向に配置される約３つのスロット２１２を含むことができる。
【００７７】
クレードルロータ２０４は、クレードルロータ２０４の前面２２０から軸方向に延在する複数の楔形部材２１８を含むことができる。複数の楔形部材２１８は、カム位相システム１０について前述のように、複数の傾斜した楔形部材３８と同様であることができる。
【００７８】
スパイダーロータ２０６が、略環状形状を画定することができ、スパイダーロータ２０６の前面２２４から軸方向に延在する複数のアーム２２２を含むことができる。複数のアーム２２２は、前面２２４の周りに周方向に配置され得る。図示されるスパイダーロータ２０８は、前面２２４の周りに約１２０°の角度で配置される３つのアーム２２２を含むことができる。他の実施形態では、スパイダーロータ２０６は、前面２２４の周囲の周りに任意の角度で周方向に配置される約３つのアーム２２２を含むことができる。複数のアーム２２２が、前面２２４の周りに周方向に離隔配置されることができ、隣接するアーム２２２の間に間隙が存在することができるようにする。各間隙は、対応する係止アセンブリ２２５がその中に配置され得るように、寸法成形され得る。スパイダーロータ２０６の隣接するアーム２２２の間の間隙の内部に配置され得る係止アセンブリは、前述の係止アセンブリ２０および１６０と同様であることができる。別法として、係止アセンブリは、図８の楔留め形態と同様の楔留め形態を含むことができる。
【００７９】
複数のアーム２２２のそれぞれは、螺旋状形態２２６を含むことができる。図示される螺旋状形態２２６は、アーム２２２の中に軸方向に延在する螺旋状スロットの形態であることができる。組み立てられる場合、螺旋状形態２２６がスプロケットハブ２０２の傾斜したスロット２１２に対して横切って配置されるように、螺旋状形態２２６は、スパイダーロータ２０６の中に形成され得る。
【００８０】
螺旋状ロッド２０８は、中央ハブ２２８および中央ハブ２２８の周囲から径方向外側に延在する複数の柱２３０を含むことができる。図示される螺旋状ロッド２０８は、中央ハブ２２８の周囲の周りに約１２０°の角度で配置される３つの柱２３０を含むことができる。他の実施形態では、螺旋状ロッド２０８は、中央ハブ２２８の周囲の周りに任意の角度で周方向に配置され約３つの柱２３０を含むことができる。組み立てられる場合、複数の柱２３０のそれぞれは、スパイダーロータ２０８の複数の螺旋状形態２２６の対応する１つ、およびスプロケットハブ２０２の複数の傾斜したスロット２１２の対応する１つを通って延在することができる。このことによって、螺旋状ロッド２０８、スパイダーロータ２０６およびスプロケットハブ２０２を結合することができて、軸方向の力が螺旋状ロッド２０８に加えられる場合（例えば、それに結合される駆動機構によって）、スパイダーロータ２０６がスプロケットハブ２０２に対して回転することができるようにする。
【００８１】
カム位相システム２００の作動は、前述のカム位相システム１０および１００の作動と同様であることができるが、ただし、カム位相システム１００とは異なり、スプロケットハブ２０２が軸方向に変位されるにつれて（例えば、それに結合された駆動機構によって）、螺旋状ロッド２０８がスプロケットハブ２０２に対して回転することができるという点は除く。したがって、エンジン速度およびカムのトルクパルスの大きさから独立して、本発明は、カムシャフトまたはクランクシャフトに結合され得る第２の構成要素（例えば、クレードルロータ２０４）を第１の構成要素（例えば、スパイダーロータ２０６）の回転位置に追従させて、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更する機構を用いて、第１の構成要素の回転位置を正確に制御するためのシステムおよび方法を提供する。
【００８２】
図２３から図２５は、本発明のやはり他の実施形態によるカム位相システム３００を示す。カム位相システム３００は、図２３から図２５によって図示され、または以下に説明されることを除いて、前述のカム位相システム２００の設計および作動と同様である。カム位相システム２００とカム位相システム３００との間の同様の構成要素は、類似の参照符号を用いて識別される。
【００８３】
図２３から図２５に示されるように、スパイダーロータ２０６は、複数の螺旋状形態２２６に対向する複数の軸方向のスロット３０２を含むことができる。複数の螺旋状形態２２６は、複数の傾斜したスロット２１２の代わりに、スプロケットハブ２０２の周りに周方向に配置され得る。複数の軸方向のスロット３０２のそれぞれが、中心軸線２１１に略平行の方向に、スパイダーロータ２０６の中に軸方向に延在することができる。複数の軸方向のスロット３０２のそれぞれは、前面２２４からスパイダーロータ２０６の背面３０４に向かって、前面２２４と背面３０４との間の位置まで延在することができる。背面３０４は、背面３０４の周りに周方向に配置された複数の切欠き部３０６を含むことができる。複数の切欠き部３０６のそれぞれは、複数の係止アセンブリ３０８の対応する１つを受けるように寸法成形され得る。複数の係止アセンブリは、前述の係止アセンブリ２０および１６０と機能において同様であることができる。
【００８４】
本明細書に説明される係止アセンブリ（例えば、係止アセンブリ２０および／または１６０）は、回転して、または周方向に移動することによって、係止された位置と係止解除された位置との間で切り替えることができる。しかし、軸方向に移動することによって係止された位置と係止解除された位置との間に移動する係止アセンブリが、本発明の範囲内にあるということを理解すべきである。例えば、図２６から図３０は、本発明の別の実施形態によるカム位相システム４００を示す。図２６から図２９に示すように、カム位相システム４００は、スプロケットハブ４０２、クレードルロータ４０４、スパイダーロータ４０６、複数の第１の係止楔形４０８および第２の係止楔形４１０を含むことができる。スプロケットハブ４０２、クレードルロータ４０４、およびスパイダーロータ４０６は、組み立てられる場合、それぞれ共通の中心軸線４０７を共有することができる。スプロケットハブ４０２は、例えば、ベルト、チェーンまたは歯車列アセンブリによって内燃機関エンジンのクランクシャフトに結合されるように構成されることができる。
【００８５】
スプロケットハブ４０２は、略環状形状を画定することができ、まっすぐな部分４０９および先細部分４１１を含む内側穴４０５を含むことができる。内側穴４０５のまっすぐな部分４０９は、中心軸線４０７に略平行に配置され得る。内側穴４０４の先細部分４１１は、先細部分４１１がスプロケットハブ４０２の第１の端部４１２に向かって軸方向に延在するにつれて、径方向内側に中心軸線４０７に向かって先細になることができる。組み立てられる場合、複数の第１の係止楔形４０８および第２の係止楔形４１０のそれぞれが、スプロケットハブ４０２の先細部分４１１に係合するように配置されることができ、以下に説明されるように、先細部分４１１に沿って軸方向に並進するように構成され得る。
【００８６】
クレードルロータ４０４は、内燃機関エンジンのカムシャフトに固定されるように構成され得る。クレードルロータ４０４は、略環状形状を画定することができ、その周囲に配置される複数の切欠き部４１４を含むことができる。複数の切欠き部４１４のそれぞれは、複数の第１の係止楔形４０８の対応する１つ、または複数の第２の係止楔形４１０の対応する１つを摺動可能に受けるように寸法成形され得る。作動中に、複数の第１の係止楔形４０８および複数の第２の係止楔形４１０のそれぞれが、それらが受けられる複数の切欠き部４１４の各１つの内部に軸方向に並進するように構成され得る。
【００８７】
スパイダーロータ４０６は、略環状形状を画定することができ、スパイダーロータ４０６を通って軸方向に延在する内側穴４１６を含むことができる。内側穴４１６は、内側穴４１６の周りに周方向に配置された複数の螺旋状形態４１８を含むことができる。図示される限定しない実施例では、複数の螺旋状形態４１８が、内側穴４１６内の径方向の凹部スロットをそれぞれ画定することができ、それによって複数の螺旋状形態４１８が内側穴４１６に沿って軸方向に延在するにつれて、螺旋状輪郭形状を画定する。
【００８８】
スパイダーロータ４０６の底面４２０は、底面４２０の周りに周方向に配置された複数の先細区域４２２を含むことができる。先細区域４２２のそれぞれは、第１の先細面４２４、第２の先細面４２６およびその間に配置された平坦面４２８を含むことができる。第１の先細面４２４および第２の先細面４２６のそれぞれは、スパイダーロータ４０６の上面４３０に向かって軸方向に先細になることができる。組み立てられる場合、第１の先細面４２４のそれぞれは、複数の第１の係止楔形４０８の対応する１つに係合することができ、第２の先細面４２６のそれぞれは、複数の第２の係止楔形４１０の対応する１つに係合することができる。第１の先細面４２４と、複数の第１の係止楔形４０８のそれらの各１つとの間の係合、および第２の先細面４２６と、複数の第２の係止楔形４１０のそれらの各１つとの間の係合によって、スパイダーロータ４０６が回転される場合、スパイダーロータ４０６が、複数の第１の係止楔形４０８および第２の係止楔形４１０の１つを選択的に軸方向に変位させることを可能にし、次いでそのことによって、複数の第１の係止楔形４０８および第２の係止楔形４１０の係止および係止解除を制御する。
【００８９】
カム位相システム４００の作動が、図２６から図３０を参照して説明される。作動中に、カム位相システム４００は、スパイダーロータ４０６の内側穴４１６の内部に受けられるように構成される螺旋状形態を含む螺旋状ロッド（図示せず）を含むことができる。螺旋状ロッド（図示せず）は、螺旋状ロッド（図示せず）を一定の回転配向に保持するように構成されるスプライン形態を含むエンドプレート（図示せず）の内部に受けられることが可能である。螺旋状ロッド（図示せず）、エンドプレート（図示せず）およびスパイダーロータ４０６のこの機能は、図１８の中で示される前述のスパイダーロータ１０６、螺旋状ロッド１０８およびエンドプレート１１０と同様であることができる。
【００９０】
クレードルロータ４０４に固定されるカムシャフトとスプロケットハブ４０２に結合されるクランクシャフトとの間の回転関係が、変更されるように所望される場合、内燃機関エンジンのＥＣＭは、所望の方向に螺旋状ロッド（図示せず）を軸方向に変位させるように駆動機構に指示することができる。螺旋状ロッド（図示せず）を軸方向に変位させるように信号が送信される場合、カム位相システム４００が、クレードルロータ４０４とスプロケットハブ４０２との間の回転関係が係止される係止された状態から駆動状態へ移行することができる。螺旋状ロッド（図示せず）の変位に応答して、スパイダーロータ４０６の螺旋状形態４１８と螺旋状ロッド（図示せず）の螺旋状形態との間の相互作用に起因して、スパイダーロータ４０６が、軸方向の変位の方向に依存して時計回りまたは逆時計回りのいずれかに回転するように強いられることが可能である。スパイダーロータ４０６が回転するにつれて、スパイダーロータ４０６の回転によって、第１の先細面４２４または第２の先細面４２６の１つを（方向または回転に依存して）複数の第１の係止楔形４０８または複数の第２の係止楔形４１０の各１つに係合させることができる。第１の先細面４２４および第２の先細面４２６の幾何学的形状によって、図３０に示すように、スパイダーロータ４０６の回転に応答して、複数の第１の係止楔形４０８または複数の第２の係止楔形４１０の各１つを軸方向に変位させることができる。
【００９１】
複数の第１の係止楔形４０８または複数の第２の係止楔形４１０の各１つの軸方向の変位によって、複数の第１の係止楔形４０８または複数の第２の係止楔形４１０の各１つを係止された位置から係止解除された位置に移動させることができる。図３０に示すように、係止解除された位置では、複数の第１の係止楔形４０８または複数の第２の係止楔形４１０の係止解除された１つと、第１の先細面４２４または第２の先細面４２６の各１つとの間に軸方向の間隙が存在することができる。同時に、複数の第１の係止楔形４０８または複数の第２の係止楔形４１０のもう１つが、係止された位置に留まることができる。次いで、クレードルロータ４０４は、スパイダーロータ４０２の回転と同じ方向に加えられるカムのトルクパルスを取り入れることができて、スプロケットハブ４０２に対して回転することができる。再び、前述のカム位相システム１０および１００と同様に、複数の第１の係止楔形４０８または複数の第２の係止楔形４１０のもう１つの係止された位置によって、スパイダーロータ４０６が回転された方向と反対の方向にクレードルロータ４０４に加えられるカムのトルクパルスは、クレードルロータ４０４を回転して変位させないようにすることができる。前述のカム位相システム１０および１００と同様に、係止解除された位置にある複数の第１の係止楔形４０８または複数の第２の係止楔形４１０の１つが、係止された位置に戻るように、結局はクレードルロータ４０４が回転して十分変位するまで、クレードルロータ４０４はカムのトルクパルスを取り入れ続けることができる。このことが発生する場合、複数の第１の係止楔形４０８および複数の第２の係止楔形４１０が、両方とも係止された位置にあることができ、カム位相システム４００が、係止された状態に戻ることができ、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係が、所望の回転量だけ変化することが可能である。
【００９２】
したがって、エンジン速度およびカムのトルクパルスの大きさから独立して、本発明は、カムシャフトまたはクランクシャフトに結合され得る第２の構成要素（例えば、クレードルロータ４０４）を第１の構成要素（例えば、スパイダーロータ４０６）の回転位置に追従させて、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更する機構を用いて、第１の構成要素の回転位置を正確に制御するためのシステムおよび方法を提供する。
【００９３】
カム位相システム４００によって提供される軸方向の係止および係止解除を達成するために、代替の設計および構成が可能であることを当業者によって理解されるべきである。例えば、図３１から図３３は、本発明のやはり別の実施形態によるカム位相システム５００を示す。図３１から図３３に示すように、カム位相システム５００は、スプロケットハブ５０２、クレードルロータ５０４、スパイダーロータ５０６、複数の第１の係止楔形５０８および第２の係止楔形５１０を含むことができる。スプロケットハブ５０２、クレードルロータ５０４、およびスパイダーロータ５０６は、組み立てられる場合、それぞれ共通の中心軸線５１２を共有することができる。スプロケットハブ５０２は、例えば、ベルト、チェーンまたは歯車列アセンブリによって内燃機関エンジンのクランクシャフトに結合されるように構成されることができる。
【００９４】
スプロケットハブ５０２は、略環状形状を画定することができ、先細部分５１６を含む内側穴５１４を含むことができる。内側穴５１４の先細部分５１６が、第１の先細面５１８および第２の先細面５２０を含むことができる。第１の先細面５１８がスプロケットハブ５０２の第１の端部５２２に向かって軸方向に延在するにつれて、第１の先細面５１８は、中心軸線５１２から径方向外側に先細になることができる。第２の先細面５２０が、第１の先細面５１８からスプロケットハブ５０２の第１の端部５２２に向かって延在するにつれて、第２の先細面５２０は、径方向内側に先細になることができる。組み立てられる場合、複数の第１の係止楔形５０８のそれぞれが第１の先細面５１８に係合することができ、第２の係止楔形５１０のそれぞれは、第２の先細面５２０に係合することができる。スプロケットハブ５０２の第１の端部５２２は、スプロケットハブ５０２の第１の端部５２２を通って軸方向に延在する複数の切欠き部５２４を含むことができる。以下に説明されるように、複数の切欠き部５２４のそれぞれが、スパイダーロータ５０６の対応する螺旋状形態５２６を受けるように構成され得る。
【００９５】
クレードルロータ５０４は、内燃機関エンジンのカムシャフトに固定されるように構成され得る。クレードルロータ５０４は、略環状形状を画定することができ、クレードルロータ５０４の周囲の周りに周方向に交互に配置される複数の第１のスロット５２８および複数の第２のスロット５３０を含むことができる。複数の第１の係止楔形５０８がそれぞれの各第１のスロット５２８の内部に軸方向に並進することができるように、複数の第１のスロット５２８のそれぞれは、複数の第１の係止楔形５０８の対応する１つを摺動可能に受けるように寸法成形され得る。複数の第２の係止楔形５１０がそれぞれの各第２のスロット５３０の内部に軸方向に並進することができるように、複数の第２のスロット５３０のそれぞれは、複数の第２の係止楔形５１０の対応する１つを摺動可能に受けるように寸法成形され得る。組み立てられる場合、スナップリング５３１が、スプロケットハブ５０２の内側穴５１４の内部にクレードルロータ５０４を軸方向に拘束するように構成され得る。
【００９６】
スパイダーロータ５０６が、複数の螺旋状形態５２６を含むことができる。複数の螺旋状形態５２６はそれぞれ、軸方向の部分５３２および螺旋状部分５３４を含むことができる。軸方向の部分５３２のそれぞれは、スパイダーロータ５０６の第１の端部５３６からスパイダーロータ５０６の第２の端部５３８に向かって、中心軸線５１２に略平行な方向に軸方向に延在することができる。第１の端部５３６と第２の端部５３８との間の位置で、螺旋状形態５２６が軸方向の部分５３２から螺旋状部分５３４まで移行することができる。各螺旋状部分５３４は、軸方向の部分５３２の端部から第２の端部５３８まで螺旋状に延在することができる。
【００９７】
螺旋状形態５２６の軸方向の部分５３２は、スプロケットハブ５０２の第１の端部５２２上に形成される切欠き部５２４の各１つの内部に受けられるようにそれぞれ構成され得る。組み立てられる場合、切欠き部５２４と軸方向の部分５３２との間の相互関係が、スパイダーロータ５０６に加えられる（例えば、それに結合される駆動機構によって）軸方向の力に応答して、スプロケットハブ５０２に対するスパイダーロータ５０６の回転を防止することができる。
【００９８】
図示されるスパイダーロータ５０６は、スパイダーロータ５０６を通って径方向に延在する隣接する螺旋状形態５２６の間に切欠き部５４０を画定する。切欠き部５４０の形状は、隣接する螺旋状形態５２６の間の形状によって画定される（すなわち、各切欠き部５４０は軸方向の部分および螺旋状部分を画定することができる）輪郭形状に一致することができる。組み立てられる場合、第１の係止楔形５０８が切欠き部５４０を画定する螺旋状部分５３４の１つに係合し、第２の係止楔形５１０が切欠き部５４０を画定する螺旋状部分５３４の他方に係合するように、各切欠き部５４０は、第１の係止楔形５０８および第２の係止楔形５１０の一方の各対を受けることができる。スパイダーロータ５０６が回転される場合、複数の第１の係止楔形５０８および第２の係止楔形５１０と、螺旋状形態５２６の螺旋状部分５３４のそれらの各１つとの間の係合によって、スパイダーロータ５０６が、複数の第１の係止楔形５０８および第２の係止楔形５１０の１つを選択的に変位させることができ、次いでそのことによって、複数の第１の係止楔形５０８および第２の係止楔形５１０の係止および係止解除を制御する。
【００９９】
カム位相システム５００の作動が、図３１から図３３を参照して説明される。作動中に、クレードルロータ５０４に固定され得るカムシャフトとスプロケットハブ５０２に結合され得るクランクシャフトとの間の回転関係が、変更されるように所望される場合、内燃機関エンジンのＥＣＭは、所望の方向にスパイダーロータ５０６を軸方向に変位させるように駆動機構に指示することができる。スパイダーロータ５０６を軸方向に変位させるように信号が送信される場合、カム位相システム５００が、クレードルロータ５０４とスプロケットハブ５０２との間の回転関係が係止され得る係止された状態から駆動状態へ移行することができる。スパイダーロータ５０６に加えられる軸方向の変位に応答して、スパイダーロータ５０６は、スプロケットハブ５０２に対して軸方向に変位するように強いられることができ、スプロケットハブ５０２に対して回転することを制限され得る。螺旋状形態５２６、第１の先細面５１８および第２の先細面５２０の輪郭形状に起因して、スパイダーロータ５０６の軸方向の変位によって、複数の第１の係止楔形５０８または複数の第２の係止楔形５１０の１つを（軸方向の変位の方向に依存して）、それぞれ第１のスロット５２８または第２のスロット５３０の内部に軸方向に変位させて、それによって係止された位置から係止解除された位置に移動させる。係止解除された位置では、複数の第１の係止楔形５０８または複数の第２の係止楔形５１０の係止解除されない１つと、複数の第１の係止楔形５０８または複数の第２の係止楔形５１０の係止解除された一方が係合していた各螺旋状部分５３４との間に軸方向の間隙が存在することができる。同時に、複数の第１の係止楔形５０８または複数の第２の係止楔形５１０の他方の１つが、係止された位置に留まることができる。
【０１００】
次いでクレードルロータ５０４は、所望の方向に（すなわち、複数の第１の係止楔形５０８または複数の第２の係止楔形５１０の係止解除された１つから、複数の第１の係止楔形５０８または複数の第２の係止楔形５１０の係止された１つまで回転方向に）加えられるカムのトルクパルスを取り入れることができて、スプロケットハブ５０２に対して回転することができる。複数の第１の係止楔形５０８または複数の第２の係止楔形５１０のもう１つの係止された位置によって、所望の方向と反対の方向にクレードルロータ５０４に加えられるカムのトルクパルスが、クレードルロータ５０４を回転して変位させないようにすることができる。係止解除された位置にある複数の第１の係止楔形４０８または複数の第２の係止楔形４１０の一方が、係止された位置に戻るように、結局はクレードルロータ５０４が回転して十分変位するまで、クレードルロータ５０４はカムのトルクパルスを取り入れ続けることができる。このことが発生する場合、複数の第１の係止楔形５０８および複数の第２の係止楔形５１０が、両方とも係止された位置にあることができ、カム位相システム５００が、係止された状態に戻ることができ、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を所望の回転量だけ変化させることが可能である。
【０１０１】
螺旋状形態５２６、第１の先細面５１８および第２の先細面５２０によって画定される幾何学的形状によって、スパイダーロータ５０４に加えられる軸方向の変位の入力に応答して、クレードルロータ５０４がスプロケットハブ５０２に対して変位することを許容される回転量を制御することができるということを理解すべきである。したがって、エンジン速度およびカムのトルクパルスの大きさから独立して、本発明は、カムシャフトまたはクランクシャフトに結合され得る第２の構成要素（例えば、クレードルロータ４０４）を、第１の構成要素（例えば、スパイダーロータ４０６）の軸方向の変位に応答して、所定の量だけ回転して変位させて、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更する機構を用いて、第１の構成要素の軸方向の位置を正確に制御するためのシステムおよび方法を提供する。
【０１０２】
前述のように、本明細書に説明されるカム位相システムの構成要素の相対的回転のために代替構成が可能である。すなわち、いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるカム位相システム（例えば、カム位相システム１０、１００、２００、３００および４００）は、スパイダーロータがスプロケットハブに対して回転されることを可能にして、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更することができる。他の実施形態では、本明細書に説明されるカム位相システム（例えば、カム位相システム６００）は、スパイダーロータがスプロケットハブに対して軸方向に変位されることを可能にして、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更することができる。いくつかの実施形態では、クレードルロータおよびスプロケットハブの作動は逆にされることが可能であるということを理解すべきである。すなわち、本開示の範囲内にあるいくつかのカム位相システムでは、スパイダーロータが、スプロケットハブと反対に、クレードルロータに対して回転する、または軸方向に変位するように構成され得る。例えば、図３４から図３７は、本発明のやはり別の実施形態によるそのようなカム位相システム６００の１つを示す。
【０１０３】
図３４から図３７に示すように、カム位相システム６００は、スプロケットハブ６０２、クレードルロータ６０４、スパイダーロータ６０６、螺旋状ロッド６０８、エンドプレート６１０および複数の係止アセンブリ６１１を含むことができる。スプロケットハブ６０２、クレードルロータ６０４、スパイダーロータ６０６、螺旋状ロッド６０８およびエンドプレート６１０は、組み立てられる場合、それぞれ共通の中心軸線６１２を共有することができる。スプロケットハブ６０２は、例えば、ベルト、チェーンまたは歯車列アセンブリによって内燃機関エンジンのクランクシャフトに結合されるように構成されることができる。スプロケットハブ６０２は、略環状形状を画定することができ、スプロケットハブ６０２の前面６１６から軸方向に延在する中央ハブ６１４を含むことができる。中央ハブ６１４は、取付け面６１８の周りに周方向に配置された複数の取付け穴６２０を含む取付け面６１８を含むことができる。中央ハブ６１４は、内側穴６２２の周りに周方向に配置された複数の係止面６２４を含む内側穴６２２を画定することができる。図示される複数の係止面６２４はそれぞれ、組み立てられる場合、クレードルロータ６０４の中央ハブ６２６の周りに配置され得る略平坦面を画定することができる。
【０１０４】
クレードルロータ６０４の中央ハブ６２６は、略環状形状を画定することができ、クレードルロータ６０４の前面６２８から軸方向に突出することができる。中央ハブ６２６は、断面で略円筒形または円形の形状を画定することができ、複数の係止アセンブリ６１１を係合するように構成される係止面６２９を含むことができる。図３７に示すように、スプロケットハブ６０２の複数の係止面６２４のそれぞれは、クレードルロータ６０４の係止面６２９に概ね接するように配置され得る。複数の係止アセンブリ６１１の対応する１つが、クレードルロータ６０４の係止面６２９とスプロケットハブ６０２の複数の係止面６２４の対応する１つとの間に配置されるように構成される。
【０１０５】
取付けプレート６３０が、中央ハブ６２６によって画定される内側穴６３２の内部に配置され得る。取付けプレート６３０は、カムシャフトがクレードルロータ６０４に固定されることを可能にするように構成される複数の取付け穴６３４を含むことができる。内側穴６３２が、クレードルロータ６０４を通って軸方向に延在することができ、内側穴６３２の周りに周方向に配置された複数のスロット６３６を含むことができる。複数のスロット６３６のそれぞれは、中心軸線６１２に対して略平行な方向に軸方向に延在する内側穴６３２内の径方向凹部を画定することができる。複数のスロット６３６のそれぞれは、クレードルロータ６０４の第１の端部６３８から、クレードルロータの第１の端部６３８と第２の端部６４０との間の位置まで軸方向に延在することができる。
【０１０６】
スパイダーロータ６０６が、スパイダーロータ６０６の前面６４４から軸方向外側に延在する中央ハブ６４２を含むことができる。中央ハブ６４２は、中央ハブ６４２の周りに周方向に配置された複数の螺旋状形態６４６を含むことができる。図示される限定しない実施例では、複数の螺旋状形態６４６が、中央ハブ６４６内の径方向の凹部切欠き部をそれぞれ画定することができ、それによって螺旋状形態６４６が中央ハブ６４２に沿って軸方向に延在するにつれて、螺旋状輪郭形状を画定する。
【０１０７】
複数のアーム６４８が、前面６４４の周囲から中央ハブ６４２と同じ方向に軸方向に延在することができる。複数のアーム６４８は、前面６４４の周囲の周りに周方向に配置され得る。図示されるスパイダーロータ６０６は、前面６４４の周囲の周りに約６０°の角度で配置される６つのアーム６４８を含むことができる。他の実施形態では、スパイダーロータ６０６は、所望に応じて、前面６４４の周囲の周りに任意の角度で周方向に配置される約６つのアーム６４８を含むことができる。複数のアーム６４８が、前面６４４の周囲の周りに周方向に離隔配置されることができ、隣接するアーム６４８の間に間隙が存在することができるようにする。図３７に示すように、各間隙は、複数の係止アセンブリ６１１の対応する１つがその中に配置され得るように、寸法成形され得る。
【０１０８】
図示される係止アセンブリ６１１は、前述の係止アセンブリ１６０と設計および機能において同様であることができるので、同様の構成要素は同様の参照符号を使用して識別される。他の実施形態では、係止アセンブリ６１１は、前述の係止アセンブリ２０と同様であることができる。やはり他の実施形態では、係止アセンブリ６１１は、例えば図１８を参照して前述のような、楔留め形態の様式であることができる。
【０１０９】
螺旋状ロッド６０８が、略環状形状を画定することができ、螺旋状ロッド６０８から径方向外側に延在する複数の螺旋状スプライン６５０を含むことができる。複数の螺旋状スプライン６５０のそれぞれは、組み立てられる場合、スパイダーロータ６０６の中央ハブ６４２上の対応する複数の螺旋状形態６４６の対応する１つの内部に受けられるように構成され得る。複数の螺旋状スプライン６５０のそれぞれは、螺旋状スプライン６５０から径方向外側に延在する柱６５２を含むことができる。複数の柱６５２のそれぞれは、クレードルロータ６０４の内側穴６３２上の複数のスロット６３６の対応する１つの内部に受けられるように構成され得る。したがって、図示される螺旋状ロッド６０８は、それに加えられる軸方向の力（例えば、それに結合された駆動機構によって）に応答して、クレードルロータ６０４およびスパイダーロータ６０６の両方と相互作用するように構成される。
【０１１０】
エンドプレート６１０は、略環状形状を画定し、中央穴６５４および中央穴６５４の周囲の周りに周方向に配置された複数の取付け穴６５６を含む。中央穴６５４は、駆動機構がその穴を通って延在して、螺旋状ロッド６０８に結合することを可能にするように寸法成形され得る。複数の取付け穴６５６のそれぞれが、スプロケットハブ６０２の取付け面６１８上の複数の取付け穴６２０の対応する１つと位置合わせするように配置され得る。このことによって、図３６に示すように、組み立てられる場合、エンドプレート６１０が、スプロケットハブ６０２に固定され、スプロケットハブ６０２によって画定される内側穴６２２の内部にクレードルロータ６０４およびスパイダーロータ６０６を軸方向に拘束することができる。
【０１１１】
カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更する場合、カム位相システム６００の作動は、回転関係が逆になり得ることを除いて、前述のカム位相システム１００の作動と同様であることができる。すなわち、軸方向の力が所望の方向に螺旋状ロッド６０８に加えられ得る場合、螺旋状ロッド６０８は、所望の方向に軸方向に変位し、スパイダーロータ６０８をクレードルロータ６０４に対して回転させることができる。このことは、螺旋状ロッド６０８が軸方向に変位されるにつれて、螺旋状ロッド６０８の螺旋状スプライン６５０とスパイダーロータ６０６の螺旋状形態６４６との間の相互作用、および螺旋状ロッド６０８の柱６５２とクレードルロータ６０４のスロット６３６との間の相互作用によってもたらされることが可能である。前述のカム位相システム１００の作動と同様に、スパイダーロータ６０８の回転によって、アーム６４８が係止アセンブリ６１１の第１の係止形態１６２および第２の係止形態１６４の一方を係止解除することを可能にする。しかし、カム位相システム６００について、係止アセンブリ６１１の係止解除が、クレードルロータ６０４と反対に、スプロケットハブ６０２がスパイダーロータ６０８の回転位置に追従することを可能にする。図３７に示されるように、このことは、スプロケットハブ６０２上に配置される係止面６２４および略円形の断面を画定する係止面６２９によって達成され得る。
【０１１２】
したがって、エンジン速度およびカムのトルクパルスの大きさから独立して、本発明は、カムシャフトまたはクランクシャフトに結合され得る第２の構成要素（例えば、スプロケットハブ６０２）を第１の構成要素（例えば、スパイダーロータ６０６）の回転位置に追従させて、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更する機構を用いて、第１の構成要素の回転位置を正確に制御するためのシステムおよび方法を提供する。
【０１１３】
前述の複数の限定しない実施例は、エンジン速度およびカムのトルクパルスの大きさから独立して、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更することを可能にするカム位相システムの設計および構成を説明する。当業者は、本明細書に説明されるカム位相システムによって提供される一般的手法を達成するために、他の設計および構成が可能であろうことを理解するであろう。図３８および図３９は、本明細書に説明されるシステムおよび方法によって提供される一般的手法を更に説明する。
【０１１４】
図３８は、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変化させるための１つの限定しない手法を説明する。最初に、ステップ７００で、入力の変位がカム位相システムに提供され得る。入力の変位は、駆動機構（例えば、線形アクチュエータ、またはソレノイド）によって提供され得る。ステップ７０２では、ステップ７００で提供される入力の変位に応答して、第１の構成要素（例えば、本明細書に説明されるスパイダーロータ１８、１０６、２０６、４０６または６０６の１つ）が、第３の構成要素（例えば、本明細書に説明されるスプロケットハブ１２、１０２、２０２または４０２の１つ、あるいはクレードルロータ６０４）に対して既知の回転位置まで回転するように強いられることが可能である。いくつかの実施形態では、第３の構成要素は、内燃機関エンジンのクランクシャフトに結合され得る。他の実施形態では、第３の構成要素は、内燃機関エンジンのカムシャフトに結合され得る。
【０１１５】
ステップ７０２で一旦第１の構成要素が回転し始めると、ステップ７０４では、係止機構（例えば、本明細書に説明される係止機構２０または１６０の１つ）が、第１の係止形態を係止解除することができ、一方で第２の係止形態は係止された状態に留まる。同時に、第２の係止形態が係止された状態に留まるので、第２の構成要素（例えば、本明細書に説明されるクレードルロータ１４、１０４、２０４、４０４、５０４の１つまたはスプロケットハブ６０２）は、第１の構成要素だけに追従するように拘束され得る（すなわち、第１の構成要素が回転された同じ方向にのみ回転する）。ステップ７０６で、第１の係止形態を係止解除することによって、第２の構成要素が、既知の回転位置まで回転して第１の構成要素に追従することができる。いくつかの実施形態では、第２の構成要素は、内燃機関エンジンのカムシャフトに結合され得る。他の実施形態では、第２の構成要素は、内燃機関エンジンのクランクシャフトに結合され得る。第２の構成要素が第１の構成要素に回転して追従するにつれて、第２の構成要素が第３の構成要素に対して回転することができ、次いでそれによって、内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更する。
【０１１６】
第２の構成要素が第１の構成要素の回転によって画定された既知の回転位置（すなわち、第３の構成要素に関して既知の回転オフセット）に到達するまで、第２の構成要素は、回転し続けることを許容され得る。一旦第２の構成要素が所望の既知の回転位置に到達すると、ステップ７０８で、係止機構が再び第１の係止形態を係止することができて、第３の構成要素に対して第２の構成要素を回転して係止することができる。カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係の中で、その次の変化のために、前述のプロセスは、所望に応じて繰り返されることができる。
【０１１７】
図３９は、内燃機関エンジン上のカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更するための別の限定しない手法を説明する。最初に、ステップ８００で、入力の変位がカム位相システムに提供され得る。入力の変位は、駆動機構（例えば、線形アクチュエータ、またはソレノイド）によって提供され得る。ステップ８０２では、ステップ８００で提供される入力の変位に応答して、第１の構成要素（例えば、スパイダーロータ５０６）が、既知の軸方向の位置まで、第３の構成要素（例えば、スプロケットハブ５０２）に対して、軸方向に変位するように強いられることが可能である。いくつかの実施形態では、第３の構成要素は、内燃機関エンジンのクランクシャフトに結合され得る。
【０１１８】
ステップ８０２で一旦第１の構成要素が変位し始めると、ステップ８０４では、係止機構（例えば、係止楔形５０８および５１０）が、第１の係止形態を係止解除することができ、一方で第２の係止形態は係止された状態に留まる。同時に、第２の係止形態が係止された状態に留まるので、第２の構成要素（例えば、クレードルロータ５０４）が、所望の方向だけに回転するように拘束され得る。ステップ８０６で、第１の係止形態を係止解除することによって、第２の構成要素が、所望の方向に既知の回転位置まで回転して変位することを可能にする。いくつかの実施形態では、第２の構成要素は、内燃機関エンジンのカムシャフトに結合され得る。第２の構成要素が第１の構成要素に回転して追従するにつれて、第２の構成要素が第３の構成要素に対して回転することができ、次いでそれによって、内燃機関エンジンのカムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更する。
【０１１９】
第２の構成要素が第１の構成要素の軸方向の変位によって画定された既知の回転位置に到達するまで、第２の構成要素は、回転し続けることを許容され得る。一旦第２の構成要素が所望の既知の回転位置に到達すると、ステップ８０８で、係止機構が再び第１の係止形態を係止することができて、第３の構成要素に対して第２の構成要素を回転して係止することができる。カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係の中で、その次の変化のために、前述のプロセスは、所望に応じて繰り返されることができる。
【０１２０】
本発明は特定の実施形態および実施例に関連して上記に説明されたが、本発明は必ずしもそのように限定されるのではなく、複数の他の実施形態、実施例、使用、修正形態、ならびに実施形態、実施例および使用から逸脱する形態が、本明細書に添付される特許請求の範囲によって包含されるように意図されることを当業者なら理解するであろう。本明細書に列挙される各特許文献および文献の全体の開示が、そのような特許文献または文献のそれぞれが本明細書に参照によって独立して組み込まれるものとして、参照によって組み込まれている。
【０１２１】
本発明の様々な特徴および利点が、以下の特許請求の範囲の中で説明される。
【図１】
2017025920.tif 000003
【図２】
2017025920.tif 000004
【図３】
2017025920.tif 000005
【図４】
2017025920.tif 000006
【図５】
2017025920.tif 000007
【図６】
2017025920.tif 000008
【図７】
2017025920.tif 000009
【図８】
2017025920.tif 000010
【図９】
2017025920.tif 000011
【図１０Ａ】
2017025920.tif 000012
【図１０Ｂ】
2017025920.tif 000013
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【外国語明細書】
2017025920.tif 000045
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【選択図】  図２
【図１】
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【図２】
2017025920.tif 000091
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017025920.tif 000094
【図６】
2017025920.tif 000095
【図７】
2017025920.tif 000096
【図８】
2017025920.tif 000097
【図９】
2017025920.tif 000098
【図１０Ａ】
2017025920.tif 000099
【図１０Ｂ】
2017025920.tif 000100
【図１０Ｃ】
2017025920.tif 000101
【図１０Ｄ】
2017025920.tif 000102
【図１１】
2017025920.tif 000103
【図１２】
2017025920.tif 000104
【図１３】
2017025920.tif 000105
【図１４】
2017025920.tif 000106
【図１５】
2017025920.tif 000107
【図１６】
2017025920.tif 000108
【図１７】
2017025920.tif 000109
【図１８】
2017025920.tif 000110
【図１９】
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【図２０】
2017025920.tif 000112
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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