JP2008101609A - 差動ベベルギヤシステムを有するカムシャフトフェーザー - Google Patents

Abstract

【課題】内燃エンジンのカムシャフトのクランクシャフトに対する位相関係を変化するための差動ベベルギヤ装置を含むカムシャフトフェーザーを提供する。
【解決手段】差動ギヤシステムでは、４５°のベベルを備えた入力ギヤが４５°のベベルを備えた出力ギヤと平行に且つ同軸で取り付けられている。４５°のベベルを備えた一つ又はそれ以上のスパイダーギヤが、矩形の断面を持つギヤパターンで入力ギヤ及び出力ギヤと噛み合い関係で配置されている。入力ギヤの回転により出力ギヤを逆方向に回転する。スパイダーギヤの位置を変化させることによって、入力ギヤと出力ギヤとの間の位相関係を変化させることができる。入力ギヤ及びスパイダーギヤは、スプロケットによって、クランクシャフトと調時して、複数の構成で駆動できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃エンジンの燃焼バルブのタイミングを変化するための機構に関し、詳細には、エンジンのクランクシャフトとカムシャフトとの間の位相関係を変化するためのカムシャフトフェーザーに関し、更に詳細には、差動（デファレンシャル）ベベルギヤ駆動装置を含むオイルレスカムシャフトフェーザーに関する。

内燃エンジンの燃焼バルブのタイミングを変化するためのカムシャフトフェーザー（「カムフェーザー」）は周知である。全体としてスプロケットエレメントとして周知の第１エレメントは、エンジンのクランクシャフトから、チェーン、ベルト、又はギヤによって駆動される。第２エレメントは、デュアルカムシャフトを持つエンジンの吸気バルブカムシャフト及び排気バルブカムシャフトを含むエンジンのクランクシャフトの端部に取り付けられる。

従来技術では、カムシャフトフェーザーは、代表的には、可変バルブタイミングを得るため、二つの差動構成の一方を使用する。
第１の構成では、スプロケットエレメントには、内面に螺旋状のスプラインが設けられた第１シリンダが設けられており、カムシャフトエレメントには、外面に螺旋状のスプラインが設けられた第２シリンダが設けられている。第１及び第２のシリンダは互いに入れ子になっている。一方のシリンダを他方のシリンダに関して軸線方向に駆動すると、螺旋状のスプラインによりこれらのシリンダ間に相対回転を生じ、これによって位相関係を変化する。代表的には、エンジンオイル供給システムから取り出した加圧されたエンジンオイルによって、軸線方向に作用するラムを制御下で変位する。

第２の構成では、スプロケットエレメントにはステータが設けられている。このステータは、中央開口部と、中央開口部内に半径方向内方に延び且つステータ本体で角度的に間隔が隔てられた複数のローブとを有する。カムシャフトエレメントにはロータが設けられている。このロータは、ハブと、外方に延びる複数のベーンとを有する。ロータをステータ内に設置するとき、ベーンはローブ間に配置され、これによって、ベーンの第１側に複数のロータ進めチャンバを形成し、ベーンの反対側に複数のロータ遅れチャンバを形成する。この場合も、加圧されたオイルを、進めチャンバ又は遅れチャンバのいずれかに制御下で入れ、カムシャフトとクランクシャフトとの間の位相角を選択的に変化し、これによってエンジンバルブのタイミングを変化する。

これらの種類の従来技術のカムフェーザーは、有効であり且つ比較的安価であるが、幾つかの欠点がある。
第１に、エンジンの速度が低い場合には、オイルの圧力が低くなりがちであり、場合によっては受け入れられない程低く、従って、従来のカムフェーザーの応答は、低いエンジン速度では鈍い。

第２に、環境の温度が低い場合には、特にエンジンの始動時に、エンジンオイルは粘度が比較的高く、フェーザーにオイルを迅速に応答するように圧送し供給するのが比較的困難である。

第３に、エンジンオイルを使用してフェーザーを駆動する上でエンジンのオイルシステムに寄生しており、比較的大きなオイルポンプを必要とする。
最後に、迅速に作動するために、比較的大きなエンジンオイルポンプを必要とし、その結果、エンジンから更に多くのエネルギが引き出される。

加圧されたオイルによって作動されるのでなく、従って、性能がエンジンオイルの圧力、温度、又は粘度の変化の影響を受けないカムシャフトフェーザーが必要とされている。
本発明の主な目的は、加圧されたオイルに依存せずに、カムシャフトの位相角を変化することによってエンジンのバルブタイミングを変化することである。

簡単に説明すると、本発明によるカムシャフトフェーザーは、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位相関係を変化するための差動ベベルギヤ装置を備えている。差動ギヤの技術で周知のように、４５°のベベルを持つ入力リングギヤを、４５°のベベルを持つ出力リングギヤと平行に且つ同軸に取り付ける。４５°のベベルを持つ一つ又はそれ以上のスパイダーギヤが、矩形断面のギヤパターンで入力ギヤ及び出力ギヤに噛み合い関係で配置されている。入力ギヤを回転させることにより、出力ギヤを逆方向に回転させる。入力ギヤと出力ギヤとの間の位相関係は、スパイダーギヤの位置を変化させることによって変化させることができる。

一連の実施形態では、スパイダーギヤキャリヤに複数のスパイダーギヤが配置されている。スパイダーギヤキャリヤは、スパイダーギヤの相対的角度位置を変化し、及びかくして出力ギヤに対する入力ギヤの位相関係を変化するため、入力ギヤと出力ギヤとの間で電動モータによって回転駆動される。駆動手段は、スパイダーキャリヤの外側に配置されていてもよいし、スパイダーキャリヤ内に配置されていてもよい。スパイダーギヤキャリヤを駆動するための好ましいシステムは、カムシャフトのトルク変化によるバックラッシュをなくすため、ウォームギア駆動装置を使用する。

第３の実施形態では、スプロケットホイールがスパイダーギヤキャリヤの一部であり、クランクシャフトが、この実施形態では入力ギヤであるスパイダーギヤを駆動する。前の入力ギヤの位相を、モータ又はブレーキシステムのいずれかによって変化し、出力ギヤの位相を変化する。

本発明を添付図面を参照して以下に例として説明する。
本明細書中の説明は、本発明の現在の好ましい実施形態を例示するものである。このような説明は、本発明の範囲をいかなる態様でも制限するものであると解釈されるべきではない。

本発明の様々な実施形態の理解を助けるため、図１を参照し、ギヤ機構１００によりベベルギヤシステムの全体としての作動を説明する。この差動ベベルギヤシステムの主要構成要素は、第１ベベル（又はリング）ギヤ１０４、第２ベベル（又はリング）ギヤ１０６、スパイダーベベルギヤ１０８、制御ギヤ１１０、及び随意のスパーギヤ１１２、１１４である。第１ギヤ１０４は、入力駆動機構１１６に固定された入力ベベルギヤである。第１入力ベベルギヤ１０４は、スパイダーギヤ１０８を介して第２ベベルギヤ１０６に連結されている。スパイダーギヤ１０８は、それ自体の軸線１１８を中心として回転する。第２ベベルギヤ１０６は、スパーギヤ１１２、１１４を介して被駆動出力シャフト１２０と関連した出力ギヤである。ギヤの噛み合いによって入力ベベルギヤ１０４及び出力ベベルギヤ１０６の両方と関連した制御ギヤ１１０は、以下に説明するように、回転駆動源１２２に取り付けられている。差動ベベルギヤ駆動システム１０２は、入力部材の出力シャフトに対する比が１：１である。

入力ベベルギヤ１０４は、トルク／速度を、出力ベベルギヤ１０６に直角に、スパイダーギヤ１０８を介して伝達する。入力ベベルギヤ１０４及び出力ベベルギヤ１０６は同じである。即ち、これらのギヤは、歯数、モジュール、及び形状が同じであり、スパイダーギヤ１０８及び制御ギヤ１１０の軸線１１８に対して横方向に、これらのベベルギヤ自体の軸線１２３上に対称に取り付けられている。スパーギヤ１１２は、出力ベベルギヤ１０６のシャフト１２６に取り付けられており、出力ベベルギヤ１０６と同じ速度で回転する。スパーギヤ１１２は、更に、出力シャフト１２０にしっかりと固定されたスパーギヤ１１４をギヤの噛み合いによって駆動する。スパーギヤ間のギヤ比は、１：１である。この構成により、出力シャフト１２０を入力駆動部材１１６と同じ方向に同じ回転速度で回転できる。別の態様では、ギヤ１１２及び１１４を省略し、出力シャフトを入力部材と逆方向に回転してもよい。更に、上述のギヤ比は、単なる例示である。これらのギヤのうちの任意のギヤについて任意のギヤ比を選択できる。

入力駆動部材と出力シャフトとの間で進み方向に又は遅れ方向に位相を変化するのが望ましい場合には、電動モータ等の回転駆動源１２２が、位相調節に応じて制御ギヤ１１０にトルクを加える。かくして、制御ギヤ１１０は、出力ベベルギヤ１０６を入力ベベルギヤ１０４に関して進み方向又は遅れ方向のいずれかに回転する。これにより、最終的には、入力シャフト１１６に対する出力シャフト１２０の位相を変化する。位相調節は、進み位置又は遅れ位置のいずれでも、電子制御モジュール（ＥＣＭ）（図示せず）のアルゴリズムによって制御される。出力シャフトのトルク変動によるバックドライブ（ｂａｃｋｄｒｉｖｅ）をなくすため、電動モータは、必要最大トルクに合わせて大きさを定めなければならない。電動モータは、遅れ方向又は進み方向の一方で発電機として作動する。

差動ギヤシステム１０２は、直線状又は螺旋状のベベルギヤ歯を備えている。螺旋状の歯は、常に二つ又はそれ以上の歯を接触させ、これにより、動きを、直線状ベベルギヤよりも滑らかに且つ静粛に伝達する。他方、直線状ベベルギヤは製造が容易であり且つ安価である。ギヤは、好ましくは、ＡＧＭＡ等級の８又は９である。

図２及び図３では、本発明によれば、明瞭に図示するため、デバイスの適正な作動に必要な様々なベアリング及びハウジングが、スパイダーギヤベアリング２１９を除いて省略してある。明瞭化を図るため、潤滑導管も示してない。

以下に説明する本発明は、従来のオイル駆動式カムシャフトフェーザーを上回る以下の利点を有する。
ａ）フェーザーは、エンジンオイルとは別個に作動し、オイル温度、粘度、低い圧力、等の問題点がない。
ｂ）フェーザーはコンパクトであり、パッケージ全体を１３０ｍｍ×３０ｍｍのおおい（容器）内に製造できる。
ｃ）高い位相比（２５０クランク°／秒）及び高いオーソリティ（１００クランク°）等の高い性能必要条件を達成できる。

図２及び図３を参照すると、本発明によるクランクシャフトフェーザーの第１実施形態２００は、システム１０２と僅かに異なる差動ベベルギヤシステム２０２を含む。差動ベベルギヤシステム２０２の主要構成要素は、入力ベベルギヤ２０４、出力ベベルギヤ２０６、スパイダーベベルギヤ２０８、スパイダーギヤキャリヤ２０９、及び制御機構２１１である。入力ベベルギヤ２０４は、内燃エンジン（図示せず）のクランクシャフトと調時して駆動されるようにスプロケット２１６に固定されており、スパイダーギヤ２０８を介して出力ベベルギヤ２０６に連結されている。出力ベベルギヤ２０６は、内燃エンジンのカムシャフト１２０を直接駆動する。スパイダーギヤ２０８は、ベアリング２１９内でそれ自体の軸線２１８を中心として回転する。クランクシャフトとカムシャフトとの間の位相角が固定されている場合には、制御機構２１１は回転せず、スパイダーギヤキャリヤ２０９は静止している。かくしてスプロケットの回転がカムシャフトをベベルギヤを介して直接駆動する。差動装置により、入力トルクを二つのスパイダーギヤ２０８間で分割する。このように負荷を等しく分けることにより、歯に作用する応力を減少する。

クランクシャフトとカムシャフトとの間の位相角を変更する必要がある場合には、ＥＣＭから適当なコマンドが与えられたとき、制御機構駆動源２２２（この実施形態では、電動モータが提案されているが、本発明は、この他の形態の回転作動装置を含む）が、随意のギヤ２２３を介してスパイダーギヤキャリヤ２０９を軸線１２３を中心として回転する。モータ２２２を一方向に回転すると、相対的位相角を進め、モータ２２２を逆方向に回転すると、クランクシャフトとカムシャフトとの間の相対的位相角を遅らせる。

図２乃至図６を参照すると、現在の好ましい駆動の実施形態では、駆動制御機構は、ウォームギア（ｗｏｒｍ ｇｅａｒ）２２３を駆動するモータ２２２を含む。このギヤ構成は、ウォームギアの自己係止特性のため、即ち通常の条件では駆動機構を後方に駆動できないため、好ましい。これは非常に重要な設計上の要因である。というのは、カムシャフト負荷が、平均的な摩擦トルクが１．０Ｎｍ乃至１．５Ｎｍであるのと比べて、例えば±１２Ｎｍ程度と非常に大きく振れるためである。こうした大きな負荷の振れは、ウォームギアの自己係止制御によって抑えられていない場合には、カムシャフト位置を変化させてしまう。

図５に示すように、スパーギヤ２２５等のこの他の種類のギヤが考えられる。スパーギヤを使用する場合には、カムシャフトのトルク変動による位置の変化をなくすか或いは最小にするようにシステムを設計する必要がある。一つの解決策は、モータ２２２を使用してキャリヤ２０９に常にトルクを加え、これを所定位置に保持することである。トルク分布及び大きさは、スパイダーギヤキャリヤ２０９の動きを生じることなく、カムシャフトのトルク変動に対して十分な抵抗を加えるように調節しなければならない。

カムフェーザーを、例えば供給者の工場で予め組み立てた後、ユニットとしてエンジンに直接組み立てるのが望ましい。これは、フェーザーを二つ又はそれ以上の副組立体の状態でエンジン工場に送り、様々なフェーザー部品をエンジンに組み立てる必要があることよりも断然に好ましい。次に図４を参照すると、実施形態３００は、予め組み立てておくのに役立つ。スプロケット３１６、入力ギヤ３０４、及びキャリヤ組立体３０９を含むフェーザーの様々な構成要素に中央ボア３３０を形成し、フェーザー３００を出力ギヤ３０６を介してカムシャフト組立体３２０に中央ボルト３３２を使用して取り付けることができるようにする。別の態様では、フランジ状出力ギヤ（図示せず）をカムシャフトの端部に被せ、カムシャフトに半径方向にボルト止めしてもよい。

多くのエンジンにおいて、エンジンのクランク中、吸気カムシャフトを一杯に遅れた位置にし、排気カムシャフトを一杯に進めた位置にするのが望ましい。更に、幾つかのエンジンについては、特に寒冷期の始動時に中間位置（一杯に遅れた位置及び／又は一杯に進めた位置のいずれでもない）が好ましい。ＥＣＭは、エンジンのクランク前又はクランク中にシステムを任意の所望の位置にするのにモータ２２２、３２２を使用できる。好ましくは、これは、エンジンの停止中に行われるが、位置の調節は、例えば、エンジンの停止により温度条件が変化した場合、クランク直前又はクランク中にこの他の方法で適切に行うことができる。

しかしながら、例えばモータに電力が提供されないこと等によってフェーザーが故障した場合、位相制御が行われない。即ち、カムシャフトは、故障が起こったときの位相位置のままになってしまう。その位置によっては、始動が困難になったり故障したりしてしまう。勿論、障害が生じる故障が検出された場合、故障が、位相をこれ以上変化させることができない程重大になる前に、フェーザーを所望の万一のときの位置に駆動できる。しかしながら、故障は、常に直ちに検出されるわけではない。従って、フェーザーを一杯に遅れた位置（吸気）又は一杯に遅れた位置（排気）のいずれかに向かって押圧するため、押圧ばね（図示せず）を機構に設けるのがよい。

本発明の差動ベベルギヤ駆動システムには、少なくとも一つの、及び好ましくは幾つかのスパイダーギヤが設けられている。好ましい実施形態では、図７に示すように三つのスパイダーギヤ２０８が円形（全円）のキャリヤ２０９の周囲に対称に配置されている。（注：図２では、偶数のスパイダーギヤが設けられているように思われるが、これは、単に、図及び説明を簡単にするためである）三個設けられていることの利点は、バランス及び対称性である。多数のスパイダーギヤを設けると、費用が不必要に高価にかさみ、煩わしい。しかしながら、スパイダーギヤの数は任意であり、図８に示すように一つだけ設けてもよい。一般的には、負荷及びピッチ直径でスパイダーの数が決まる。大きさは、歯の負荷支持性で決まる。

図８を参照すると、変形例では、キャリヤ２０９’は、部分円（角αの円弧）しか形成しない。このような構成は、位相シフト範囲が限られているためである（現在のエンジンでは、代表的には３５°であり、将来のエンジンでは５０カム度が予想されている）。従って、制御機構は、所望の位相シフト範囲（３５°、５０°、等）だけで回転させる必要がある。従って、キャリヤ２０９’は、所望の位相シフト範囲に幾らかの余裕を加えた範囲、即ち図８に示す総スパンαしか形成しない。しかしながら、図７の形体には、パッケージが更にコンパクトになり、対称に配置された幾つかのスパイダーギヤに亘って負荷を分配するという利点がある。勿論、キャリヤ２０９、２０９’の大きさは、全円又はスパンαのいずれかに限定されず、本発明の範囲内でこの他のスパン値が可能である。

次に、図９乃至図１２を参照し、本発明による差動ベベルギヤカムフェーザーの他の実施形態を考えることができる。例えば、スパイダーギヤを、図示のようにキャリヤリングの内側に取り付ける代わりに、キャリヤリングの外周に取り付け、そこから半径方向外方に延びるようにしてもよい。

実施形態４００では、スパイダーキャリヤ４０９は、入力ギヤ４０４及びスプロケット４１６を通って延びる軸線方向シャフト４７０を含んでいてもよい。減速駆動ギヤ４７２をシャフト４７０に取り付け、スパーギヤ４２５及びモータ４２２によって駆動する。シャフト４７０の回転によりキャリヤ４０９の回転位置が変化すると、入力ギヤ４０４と出力ギヤ４０６との間で位相が変化し、かくしてカムシャフト４２３の位相が変化する。

実施形態５００では、キャリヤ５０９を駆動するため、駆動モータ５２２がキャリヤシャフト５７０に直接取り付けられている。明らかに、直接駆動モータ５２２は、駆動モータ４２２とは特性が大きく異なる。

図１１及び図１２を参照すると、駆動モータが機構のエンベロープ内に設けられていてもよい。実施形態６００では、キャリヤシャフト６７０は、実際にはモータのロータであり、モータのステータ６８０によって取り囲まれている。実施形態７００では、「内側を外側にした（inside-out）」モータ形体を使用する。この場合、キャリヤシャフトがなくしてあり、モータステータ７８０がモータのロータ７８２によって取り囲まれている。ロータは、スパイダーキャリヤ７０９の一部を形成する。

図１３及び図１４を参照すると、本発明による別の差動ギヤシステム構成は、スプロケットが第１ベベルリングギヤでなく、スパイダーキャリヤを駆動する。この場合、位相変化は、第１ベベルリングギヤの回転位置を調節することによって行われる。

実施形態８００では、第１ベベルリングギヤ８０４に取り付けられたモータ８２２が（これによって、この実施形態では、ギヤ８０４は制御ギヤを構成する）、カムシャフトを一定の角度位置に置いた（フェージングが行われない）状態での作動中、カムシャフトの摩擦のバランスをとる上で、シャフト８２３にブレーキとして作用する。スパイダーは、それらの軸線を中心として回転せず、組立体８００全体（即ち、シャフト８２３、制御ギヤ８０４、出力ギヤ８０６、スパイダーギヤ８０８、ギヤキャリヤ８０９）は、全て、スプロケット８１６によって駆動され同じ速度で一緒に回転する。位相を変化するのが所望である場合には、シャフト８２３に加わるモータのトルクを減少するか或いは増大し、かくしてスパイダーギヤ８０８を時計廻り方向又は反時計廻り方向のいずれかに回転する。

実施形態８００についての別の作動モードは、カムシャフトを一定の角度位置に置いた作動中、制御ギヤ８０４を定常状態に保持することである。このモードでは、スパイダーギヤ８０８はそれらの軸線を中心として回転し、駆動トルクを出力ギヤ８０６及びカムシャフト８２０に伝達する。位相の変化は、モータ８２２のシャフト８２３をいずれかの方向に回転することによって行われる。

図１４を参照すると、実施形態９００では、モータ８２２の代わりに、制御ギヤ９０４に取り付けられたばね／ブレーキシステム９２２を使用する。この変形例では、トーションばねがシステムを一方の方向に回転し、ブレーキがばねに抗して作用する。ブレーキのトルクを調節することによって、様々なフェーザー位置をとることができる。ブレーキは、好ましくは、電磁石式であり、好ましくはヒステリシス型である。ブレーキ、特にブレーキの制御装置は、モータ及びモータ制御装置よりも安価であるが、ブレーキのトルクは、回転体の動きを減速するためにだけ加えられ、加速することはできない。幾つかの形体では、カムシャフトの摩擦は、ブレーキのトルクの釣り合いをとる上で十分であり、トーションばねは剛性が低くてもよく、全く省略してもよい。このような形体では、フェーザーがカムシャフトの位相変化を調節しない場合、ブレーキのトルクは（実施形態８００のモータのトルクと同様に）、カムシャフトの摩擦トルクと等しいレベルに設定され、そのため、スパイダーギヤ９０８はそれらの軸線を中心として回転しない。組立体９００全体（即ち、制御ギヤ９０４、出力ギヤ９０６、スパイダーギヤ９０８、ギヤキャリヤ９０９）は、全て、スプロケット９１６によって駆動され同じ速度で一緒に回転する。位相を変化するのが所望である場合には、制御ギヤ９０４に作用するブレーキトルクを減少し又は増大し、スパイダーギヤ９０８を時計廻り方向又は反時計廻り方向のいずれかに回転する。

本発明の一つの特徴は、入力ギヤ、出力ギヤ、及びスパイダーギヤ、及びキャリヤを持つ差動ベベルギヤの使用を含む。エンジンスプロケット、カムシャフト、及び制御エレメント（モータ、ばね、及びブレーキ等）は、各々、差動ベベルギヤの一方又は他方に作動的に連結されている。いずれのギヤ又はキャリヤが、スプロケット、カムシャフト、及び制御エレメントに連結されるのかについて、様々な組み合わせが可能であるということは理解されよう。これらの組み合わせは全て、本発明の原理を具体化したものである。

本発明を様々な特定の実施形態を参照して説明したが、以上説明した本発明の概念の精神及び範囲内で多くの変更を行うことができるということは理解されるべきである。従って、本発明は、上述の実施形態に限定されないが、特許請求の範囲の記載によって決定される全ての範囲を含む。

図１は、ベベルギヤシステムの概略断面図である。 図２は、本発明による差動ベベルギヤカムシャフトフェーザーの概略断面図である。 図３は、図２の３−３線に沿った概略断面図である。 図４は、フェーザーをエンジンのカムシャフトに容易にボルト止めするための手段を示す、本発明によるカムシャフトフェーザーの別の実施形態の概略断面図である。 図５は、本発明によるカムシャフトフェーザーを作動するためのスパーギヤ駆動装置の概略斜視図である。 図６は、本発明によるカムシャフトフェーザーを作動するためのウォームギア駆動装置の概略斜視図である。 図７は、例えば図４に示す実施形態で使用するのに適した外部スパーギヤ駆動装置及び全円スパイダーギヤキャリヤの概略断面図である。 図８は、単一のスパイダーギヤを持つ実施形態に必要とされるスパイダーギヤキャリヤの限定された円弧を示す、図７と同様の概略断面図である。 図９は、キャリヤの内部のスパイダーギヤキャリヤを駆動するための例示の構成を示す実施形態の概略断面図である。 図１０は、キャリヤの内部のスパイダーギヤキャリヤを駆動するための例示の構成を示す実施形態の概略断面図である。 図１１は、キャリヤの内部のスパイダーギヤキャリヤを駆動するための例示の構成を示す実施形態の概略断面図である。 図１２は、キャリヤの内部のスパイダーギヤキャリヤを駆動するための例示の構成を示す実施形態の概略断面図である。 図１３は、第１リングギヤの位相を変化するため、スパイダーギヤキャリヤをモータで直接駆動するように取り付けられたスプロケットホイールを示す、別の実施形態の概略断面図である。 図１４は、図１３に示す実施形態と同様であるが、第１リングギヤの位相を変化するため、ブレーキが第１リングギヤに取り付けられた、更に別の実施形態の概略断面図である。

符号の説明

１００ ギヤ機構
１０２ 差動ベベルギヤ駆動システム
１０４ 第１ベベルギヤ
１０６ 第２ベベルギヤ
１０８ スパイダーベベルギヤ
１１０ 制御ギヤ
１１２、１１４ スパーギヤ
１１６ 入力駆動機構
１１８ 軸線
１２０ 被駆動出力シャフト
１２２ 回転駆動源
１２３ 軸線
１２６ シャフト

Claims (18)

1. 内燃エンジンのクランクシャフトとカムシャフトとの間で、位相関係を制御可能に変化するカムシャフトフェーザーであって、
   共通回転の第１軸線に沿って間隔が隔てられた第１及び第２のベベルリングギヤと、前記第１軸線と直交する第２軸線を中心として回転自在の少なくとも一つのスパイダーベベルギヤとを持つ差動ベベルギヤシステムを有し、前記スパイダーベベルギヤは、前記第１及び第２のベベルリングギヤと噛み合って、前記第１及び第２のベベルリングギヤの間でトルクを伝達しており、前記第２のベベルリングギヤは、前記カムシャフトを駆動する出力ギヤである、カムシャフトフェーザー。
2. 請求項１に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、更に、
   ａ）前記第１ベベルリングギヤに取り付けられており、前記クランクシャフトによって駆動できるスプロケットと、
   ｂ）前記第１及び第２のベベルリングギヤと噛み合い関係で配置された制御ギヤと、
   ｃ）前記制御ギヤを制御可能に回転するために、前記制御ギヤに取り付けられる回転アクチュエータであって、前記第１及び第２のベベルリングギヤ間の位相関係を変化する、回転アクチュエータとを含む、カムシャフトフェーザー。
3. 請求項１に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、更に、
   前記第１及び第２のベベルリングギヤと噛み合う複数のスパイダーベベルギヤを含む、カムシャフトフェーザー。
4. 請求項３に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
   前記スパイダーベベルギヤの数は３個である、カムシャフトフェーザー。
5. 請求項１に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、更に、
   前記スパイダーベベルギヤを支持するための、且つ前記第１及び第２のベベルリングギヤに関する前記ギヤの角度位置を変化するための円弧状スパイダーギヤキャリヤであって、前記第１及び第２のベベルリングギヤ間の位相関係を変化する、円弧状スパイダーギヤキャリヤを含む、カムシャフトフェーザー。
6. 請求項５に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
   前記円弧状スパイダーギヤキャリヤの形状は、全円及び部分円からなる群から選択される、カムシャフトフェーザー。
7. 請求項５に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
   前記回転アクチュエータは、前記円弧状スパイダーギヤキャリヤを前記第１軸線を中心として制御可能に回転し、前記第１及び第２のベベルリングギヤ間の位相関係を変化する、カムシャフトフェーザー。
8. 請求項７に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、更に、
   前記第１ベベルリングギヤに取り付けられており、前記クランクシャフトによって駆動できるスプロケットを含む、カムシャフトフェーザー。
9. 請求項８に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
   前記円弧状スパイダーギヤキャリヤは、その外面に沿ってギヤ歯が設けられたリングギヤであり、前記スパイダーギヤは、前記リングギヤ内に配置されており、前記回転アクチュエータは、電動モータと、前記外面に設けられた前記ギヤ歯と係合する駆動ギヤとを有する、カムシャフトフェーザー。
10. 請求項９に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
    前記駆動ギヤは、スパーギヤ及びウォームギアからなる群から選択される、カムシャフトフェーザー。
11. 請求項８に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
    前記円弧状スパイダーギヤキャリヤは軸線方向シャフトを含み、前記スパイダーギヤは前記キャリヤの外側に配置されており、前記回転アクチュエータは、前記軸線方向シャフトを駆動するための電動モータを含む、カムシャフトフェーザー。
12. 請求項８に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
    前記スパイダーギヤは前記キャリヤの外側に配置されており、前記回転アクチュエータは、前記キャリヤ内に配置された電動モータを含む、カムシャフトフェーザー。
13. 請求項１２に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
    前記モータは、ロータ及びステータを含み、前記ロータは前記キャリヤに取り付けられている、カムシャフトフェーザー。
14. 請求項１３に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
    前記ロータは前記ステータ内に配置されている、カムシャフトフェーザー。
15. 請求項１３に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
    前記ステータは前記ロータ内に配置されている、カムシャフトフェーザー。
16. 請求項５に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
    ａ）前記クランクシャフトによって駆動されるように、前記円弧状スパイダーギヤキャリヤの前記外面に形成されたスプロケットと、
    ｂ）前記円弧状スパイダーギヤキャリヤの前記第２リングギヤに関する位相を制御するために、前記第１リングギヤに取り付けられた制御装置とを含む、カムシャフトフェーザー。
17. 請求項１６に記載のカムシャフトフェーザーにおいて、
    前記制御装置は、電動モータ及びブレーキからなる群から選択される、カムシャフトフェーザー。
18. 内燃エンジンであって、
    クランクシャフトとカムシャフトとの間で、位相関係を制御可能に変化するカムシャフトフェーザーを含み、当該カムシャフトフェーザーは、共通回転の第１軸線に沿って間隔が隔てられた第１及び第２のベベルリングギヤを持つ差動ベベルギヤシステムと、前記第１軸線と直交する第２軸線を中心として回転自在であり、前記第１及び第２のベベルリングギヤと噛み合って、前記第１及び第２のベベルリングギヤの間でトルクを伝達する、少なくとも一つのスパイダーベベルギヤとを含んでおり、前記第２ベベルリングギヤは、前記カムシャフトを駆動するための出力ギヤである、内燃エンジン。

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