JPS63502207A - 位相可変型結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 位相可変型結合装置 本発明は、カムシャフト制御用の、そしてとくに一つのシャフト又はそれに付帯 するコンポーネントに対し、別の一つのシャフト又はコンボーネン１−あるいは コンポーネントの集合体を基準として、ある位相変更もしくは調整を施すことが 望ましいと考えられるあらゆる状況の下で使用される種類の機械装置に係わる。

この装置は回転シャフトおよび／またはアッセンブリーに対し進み／遅れ特性を 提供する能力があるため、内燃式エンジンの設計者は、これを用いることによっ て、より高い出力、より低い燃費、およびより清浄な排気゛を達成できるエンジ ンの設計を計画することが可能である。　簡単に云えば、バルブのタイミングを 変えるすなわちシャフトの進み／遅れの状態を変化させることが出来るという能 力一つを取り上げても、正にそれによって大幅な環境面および性能面の利益がも たらされるのである。

この明細書で例に引いた装置は、本発明の基本をなす内容の実施例であって、主 として自動車用のものを取り上げている。　しかし、これらの具体例で示した位 相可変型結合の機能は、もつと広い分野へのこれの応用を企図することを可能に するものである。　すなわち、このような機能は、あるコンポーネントまたはシ ャフトの回転の状態を、他のコンポーネントまたはシャフトとの回転関係におい て変化させることが必要とされるような、あるいはそうすることが望まれるよう な全ての状況において適用することが可能である。

本発明によれば、２つの回転部材のあいだに位相の変化を生じさせることを可能 とするアッセンブリーが提供される。　そしてこのアッセンブリーにおいて、第 １の回転部材は軸受を介して第２の回転部材に作用することにより第３の回転部 材に回転力を与え、第２の回転部材は第３の回転部材とともに回転しうるように した駆動エレメントにより第３の回転部材に結合され、また第２の回転部材と駆 動的に噛み合うようにした駆動機構は回転運動を第４の回転部材に付与すること によって第１の回転部材と第３の回転部材のあいだに位相の変化をもたらす作動 機構を有し、これらにより、第１の回転部材と第３の回転部材の間に相対的なま た本発明の第２の具体例によれば、第１の回転部材は第２の回転部材に作用する ことにより第３の回転部材に回転力を与え、また、駆動メカニズムは第２の回転 部材と噛み合うとともに第２の回転部材に回転調整または駆動力を与えることを 目的とした付帯する駆動部材を再配置するための作動機構を有し、これらにより 、第１の回転部材と第３の回転部材の間に相対的な位相の変化を生じる。

本発明の内容をより良く理解せしめるとともに、本発明がいかにして実施されう るかを示すため、以下事例として添付の図面を参照する。

ここに、 図１は本発明の原理を具体化した基本的な１事例、圀２はギアを４個のみ使用す る図１の装置の一変種、 図３は図１の装置の更に別なる一変種、また、図４は本発明の原理を取り入れて なるクラッチ装置、である。

まず図１であるが、これはカムシャフト位相可変装置に係わる一般計例である。

カムシャフト１は装置中央の回転基準軸沿いに軸受を介して支えられ、かつベベ ル・ギアＦに固定されるか又はそれの一部を成すように設置されている。　カム シャフト１はその延長上にシャフト１ｂ、１ａ及び１Ｃを形成しており、またこ れらのシャフトはカムシャフト１に固定されるかまたはそれの一部を成すように 設置されている。　またカラー１ｄも同じくカムシャフト１に固定されるかまた はそれの一部を成すように設置されている。　ギアＡはスリーブ・シャフト２に 装着され、スリーブ・シャフト２はカムシャフト１に軸受を介して同軸に組み付 けられ、そしてこれら２つのシャフトはともにメイン・ジャーナル・ハウジング １１を貫通している。

複式アイドラー・ベベルＢおよびＥは軸４に固定されるかまたはそれの一部を成 すように設置されており、一方複式アイドラー・ベベルＣおよびＤは軸５に固定 されるかまたはそれの一部を成すように設置されている。　アッセンブリー（Ｂ ／４／Ｅ）および（Ｃ１５／Ｄ）は自由回転式であって、同じく自由回転式のキ ャリアー８内に収納され、互いに対向する位置にそれぞれ軸受を介して保持され ている。　ギア８およびＣはギアＡと噛み合い、ギアＥおよびＤはギアＦと噛み 合う。　スプロケット＆はシャフト１ａ上で自由に回転可能であって同軸のスリ ーブ・シャフトに組み付けられており、かつカラー１ｄによって軸受を介して保 持されている。　またキャリアー８はスリーブ・シャフト（このスリーブ・シャ フトはスプロケット６に固定されるかまたはそれの一部を成すように設置されて いる）に組み付けられており、そして自由回転式の軸４および５を互いに対向す る位置にそれぞれ軸受を介して保持している。

ギア（Ｅ／Ｆ／Ｄ）のあいだのレシオは１：１である。　言い換えれば３つのギ アはいずれも同一の歯数（たとえば１５）を有している。　一方、これに対し・ 、ギアＢおよびＣは、ここに挙げた例で云えば、それぞれ２０の歯数を、またギ アＡは３０の歯数を有する。　歯数の関係をこのように選定することにより、入 力（この場合にはスプロケット６）と出力（この場合にはカムシャフト１）のあ いだに２：１の減速比が達成される。　加えるに、ギアの噛み合いの順序を図示 のように設定しであることにより、カムシャフト１の回転方向は反転する。　し たがって、結局、入力側（スプロケット６）が１回転するごとに、出力側（カム シャフト１）は入力側に逆方向に１７２回転することになる。

作動機構は、スリーブ・シャフト２に固定されるかまたはそれの一部を成すよう に設置されたウオーム・ホイール１０で構成され、ウオーム９と噛み合うように なっている。　ウオーム９はそれ自身の駆動シャフト３を有し、そしてこの駆動 シャフト３は適当な手段（たとえば制御可能な電気モーター）によって駆動しう るようになっている。ウオーム・ホイールとウオームのあいだの進み角は約１０ °に設定されていて、これは「ロッキング角」を提供するに十分な値である。

したがって、ギアＡは、このウオーム／ウオーム・ホイールの組合せ構造により 、「ロツ、り」された位置に保持することが可能であり、しかも駆動シャフト３ を介してウオーム９にいずれかの方向に駆動力を作用させることによって、自由 にその位置を変、えられる。

すなわち、この手段を用いれば、カムシャフト１は、いかなるときにいかなる角 度でも、またいかなるスルー・ドライブ条件のもとでも自由に進ませたり遅らせ たりすることができ、それにより入力（スプロケット６）および（カムシャフト １）のあいだの位相関係を変化させることが可能である。

つぎに、図２においては、ギアＡはカムシャフト１に固定されるかまたはそれの 一部を成すように設置され、そしてギアＣはシャフト３に固定されるかまたはそ れの一部を成すように設置されている。　またシャフト３はバッキング・プレー ト３ａによってスプロケット１０に固定されるかまたはそれの一部を成すように 設置され、そしてメイン・ジャーナル・ハウジング４内に軸受を介して保持され ている。　ギアＤｅよびＥはともに横断軸２に固定されるかまたはそれの一部を 成すように設置され、そしてこの横断軸は、基準軸をスタッフ軸１１上に有する 自由回転式の装置であるメイン・キャリアーに保持された軸受内にそれと交差さ せた形で取り付けられ、そしてウオーム・ホイールの外周部９ならびにそれのウ オームギア７との噛み合いによってのみ支えられている。　またウオーム７は、 図１の場合と同じくそれ自身の駆動軸６を有しており、ギアＣとギアＤは１：１ のレシオで噛み合い、ギアＡとギアＢは２：１のレシオで噛み合う。　したがっ て、何らかの手段（スプロケットその他）によりシャフト３を回転させれば、出 力側（カムシャフト１）はそれと同じ方向に半分の速度で回転することになる。

位相の変化は、駆動シャフト６を介してウオーム７を駆動し、入力側（スプロケ ット１０）と出力側（カム。

シャフト１）の中間に配置された横断軸の位置を変えることにより、調整するこ とが可能である。

ペアになるギア（ＣとＤ）および（ＡとＢ）の歯数の比がともに１：１であれば 、この橘成によって優れたクラッチ装置が得られるであろう。

つぎに、図３は図１の１変種であって、図１のベベル・ギアをスプール・ギアに 変えたものである。

この場合には、スプロケット９は、スプロケット９内に軸受を介して保持された ２本の並行なレイ・シャフト２および３に対し、入力としての機能とキャリアー としての機能の両方を提供する。　カムシャフト１は、ギアＡに固定されるかま たはそれの一部を成すように設置されている。　ギアＢおよびＤはレイ・シャフ トされており、またギアＣおよびＥはレイ・シャフト３に固定されるかまたはそ れの一部を成すように設置されている。　ギアＢおよびＣはギアＡと噛み合い、 そしてギアＢおよびＣは、この例ではそれぞれ１８の歯数を有し、ギアＡは２４ の歯数を有する。　一方、ギアＤおよびＥは、この例ではそれぞれ１４の歯数を 有し、２４の歯数を有する太陽ギアＦと噛み合う。　太陽ギアＦはスリーブ・シ ャフト４に固定されるかまたはそれの一部を成すように設置されており、またス リーブ・シャフト４はウオーム・ホイールに固定されるかまたはそれの一部を成 すように設置されている。

スプロケット／キャリアー９が１回転すると、出力側（カムシャフト１）が逆方 向に１／２回転することになる。　位相の調整は、いつでもまたいかなる回転速 度においても、ウオーム、ウオーム／ホイール装置（７／６１５）を経由して行 なうことができる。

なお、通常のスクリュー・スレッド・アッセンブリーなと、ロッキングや位置変 更の機能を提供しうるいかなる適当な手段をも、このシステムに付加することが 可能である。　この実施例は非常に小型かつシンプルであるうえ、３６０°の全 角度調整および２：１の減速駆動の機能を提供することができる。

図４は、本発明の原理をクラッチ機構にも応用できることを示すために明細書に 記載した。この図４に示す装置は、自動車の動力伝達装置の駆動部と被駆動部の あいだのクラッチ機能を提供しうるちのである。

ここに取り上げたギア比は仮想のものであるが、入力／出力のレシオが１＝１に なるように設定しである。

入力側シャフト１は、キャリアー８およびロケーション・シャフト１ａに固定さ れるかまたはそれの一部を成すように設置されている。　ギアＡは出力側シャフ ト４に固定されるかまたはそれの一部を成すように設置されている。　ギアＢお よびＤはレイ・シャフト３に固定されるかまたはそれの一部を成すように設置さ れており、またギアＣおよびＥはレイ・シャフト５に固定されるかまたはそれの 一部を成すように設置されている。　ギアＡ／Ｂ／Ｃはそれぞれ１：１のレシオ で相互に噛み合っており、そしてこの例ではいずれも１８の歯数を有している。

　またギアＤ／Ｅ／Ｆも相互に噛み合っており、ギアＤおよびＥは１２の歯数を 有し、太陽ギアＦは２４の歯数を有している。　太陽ギアＦとウオーム・ギア１ ０はスリーブ・シャフト２に固定されるかまたはそれの一部を成すように設置さ れており、またウオーム７には太陽ギアＦの回転位置を変えるための駆動シャフ ト６が設けられている。

アウター・ケース９は潤滑油に対して密封構造であることを前提にしており、か つ「アース」に接続されている。

いまいずれかの方向でシャフト１に１回の回転を与えたとすると、ギアＤおよび Ｅは太陽ギアＦの周囲を１回「歩く」ことになる。　またギア比が２＝１になっ ている関係で、ギアＤおよびＥ自体はこの間にそれぞれ２回転する。　したがっ て、レイ・シャフト３および５も２回転し、また複式のもう一方の遊星ギアＢお よびＣもそれぞれ２回転する。　ギアＡ／Ｂ／Ｃは同じ歯数を有している。　し たがって、ギアＢおよびＣには２回の回転が与えられるが、キャリアー８の要求 を満たすうえでは、その最初の１回転だけがギア八を１周「歩く」のに使われる 。　しかし、残る１回転があるため、ギアＡは入力側シャフト１と逆の方向に１ 回転させられ、これにより１：１のスルー・ドライブ状態が達成される。　もし この時、どちらかの方向でシャフト６に駆動力を与えれば、その与えた駆動力の 方向に応じてシャフト３を加速または減速させることができ、またその与えた駆 動力の時間的長さがシャフト４と１のあいだの位相差を決定することになる。

／８）が１回転し、したがってギアＢおよびＣがギアＡを１周「歩け」ば、レイ ・シャフト３および５も１回だけ回るであろう。　したがって、ギアＤおよびＥ もまた１回だけ回る。　このことはギアＦの回りを歯数が１２だり「歩ける」こ とを意味している。　いま仮にギアＦを、つＡ−ム駆動ギア（７／１０）および スリーブ・シャフト２を用いることによって、入力シャフト１と同じ方向に１７ ２回だけ回転させたとすれば、上記の１２歯数は帳消しになり、したがってギア ＢおよびＣはギアＡの周囲を、それに回転を生じさせることなく、「歩く」こと が可能である。しかし、もしシャフト６への駆動力がたとえ僅かでも弱められた 場合には、シャフト４がまた駆動され始める。　したがって、シャフト６への駆 動力を徐々に弱めたとすれば、シャフト４への駆動力も徐々に弱められることに なり、従来クラッチの噛み合わせ部分で必然的に生じていたエネルギー消費的な 「滑り」を起こさせない完全なりラッチ鍬槙をシャフト１と４の間に達成するこ とができる。

このことは、スルー・ドライブ状態において１：１からＯの範囲のいかなる減速 でも可能であり、また摩擦力はもはや噛み合わせにおいて無用なものであり、し たがってより効率的なりラッチを設計することができるととも、また無段変速結 合を実現することも可能であることを意味する。　なおスルー・ギア・レシオは 色々な値を実現することが可能であって、たとえばシャフト６の定常状態が達成 されたときに１：１．５の「オーバードライブ」のレシオを提供できるようにす ることも可能である。　さらにまた、シャフト６に既に述べた１／２：１のとき よりも大きな回転数を与えたとすれば、シャフト４を逆転させることもできる。

また、もう一つの変種として、図４に示したような装置を２つ組み込み、２つの キャリアーの間に差動ドライブ機構を介在させたものも考えられる。　この方式 によれば、入力シャフトに固定されたキャリアーの順方向の回転は、もう一方の キャリアーにおいて反転されるであろう。　出力シャフトにはギアＡのようなギ アを２個取り付け、そして両キャリアーからの出力は、それぞれのギアＩＩを介 して同一の出力シャフトに提供されるようにする。　しかし、とのウオーム／ウ オーム・ホイールが「作動」するかは、どのキャリアーがクラッチされるかによ って決まる。　すなわち逆の方向は異なる方向特性を与えるから、一方のウオー ムを「ロック」して無効にし他方のウオームを作動させることによって、回転方 向を即座に反転させることができる。　このアッセンブリーは優れたタンク・ド ライブを提供するであろう。

この明細書で示したギア比はすべて全く仮想のものであり、それぞれの状況にあ わせて別の値を用いることが可能である。　またこの明細書で取り上げた装置は 全て「クラッチ」と見なすことができるものである。

国際調査報告 Ａ、ＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＡｉ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡｆ、　５ＥＡＲＣＨＲ ＦＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．第１の回転部材は軸受を介して第２の回転部材に作用することにより第３の 回転部材に回転力を与え、第２の回転部材は第３の回転部材とともに回転するこ とが可能な駆動エレメントにより第３の回転部材に結合され、また第２の回転部 材と駆動的に噛み合うようにした駆動機構は回転運動を第４の回転部材に付与す ることによって第１の回転部材と第３の回転部材のあいだに位相の変化をもたら す作動機構を有し、これらにより、２つの回転部材の間に位相の変化を生じさせ ることを可能とするアッセンブリー。
2. ２．さらに一対の第２の回転部材、該回転部材に回転可能に保持された１対の第 ２の駆動エレメント、および第４の回転部材とともに回転することが可能な１個 の第４の回転エレメントを備えることを特徴とする前記請求の範囲第１項による アッセンブリー。
3. ３．第２の駆動エレメントの各々が第３または第４の駆動エレメントの１つと駆 動的に噛み合うことを特徴とする前記請求の範囲第１項または第２項によるアッ センブリー。
4. ４．駆動機構が、第４の回転部材とともに回転することが可能な１個の駆動エレ メント、ならびに駆動されたときに駆動エレメントを回転させることはできるが それ自体が駆動エレメントにより駆動されることに対しては抵抗を示す無方向性 の作動部材からなることを特徴とする前記請求の範囲第１項、第２項、または第 ３項によるアッセンブリー。
5. ５．第４の回転部材が第１または第３の回転部材の１つと同軸の中空なシャフト で構成されることを特徴とする前記請求の範囲のいずれか１項によるアッセンブ リー。
6. ６．駆動機構の駆動エレメントが１個のウォームホイールでありまた作動部材が １個のウォームであることを特徴とする前記請求の範囲のいずれか１項によるア ッセンブリー。
7. ７．第３の回転部材が１個のシャフトであることを特徴とする前記請求の範囲の いずれか１項によるアッセンブリー。
8. ８．第３の回転部材が１個のシャフトであることを特徴とする前記請求の範囲の いずれか１項によるアッセンブリー。
9. ９．第２、第３および第４の駆動エレメントの各々が１個のギア・ホイールより 成ることを特徴とする前記請求の範囲のいずれか１項によるアッセンブリー。
10. １０．第２、第３および第４の駆動エレメントの各々が１個のべベル・ギアであ ることを特徴とする前記請求の範囲第９項によるアッセンブリー。
11. １１．第２の駆動エレメントの各々が１個の遊星ギアであり第３および第４の駆 動エレメントの各々が１個の太陽ギアであることを特徴とする前記請求の範囲第 ９項によるアッセンブリー。
12. １２．第１の回転部材は第２の回転部材に作用することにより第３の回転部材に 回転力を与え、また、駆動メカニズムは第２の回転部材と噛み合うとともに第２ の回転部材に回転調整または駆動力を与えることを目的とした付帯する駆動部材 を位置変更するための作動機構を有し、これらにより、第１の回転部材と第３の 回転部材の間に相対的な位相の変化を生じさせることを可能とするアッセンブリ ー。
13. １３．駆動機構が、第４の回転部材とともに回転することが可能な１個の駆動エ レメント、ならびに駆動されたときに駆動エレメントを回転させることはできる がそれ自体が駆動エレメントにより駆動されることに対しては抵抗を示す無方向 性の作動部材からなることを特徴とする前記請求の範囲第１２項によるアッセン ブリー。
14. １４．第１及び第３の回転部材が同じ回転軸を共用することを特徴とする前記請 求の範囲第１２項または第１３項によるアッセンブリー。
15. １５．第２の回転部材の回転軸が第１および第３の回転部材の回転軸にほぼ垂直 な平面内にあることを特徴とする前記請求の範囲第１２項、第１３項または第１ ４項によるアッセンブリー。
16. １６．駆動機構の駆動エレメントが１個のウォーム・ホイールであり作動機構が １個のウォームであることを特徴とする前記請求の範囲第１２項〜第１５項のい ずれか１項によるアッセンブリー。
17. １７．第１、第２および第３の回転部材の各々がそれぞれの回転エレメントを回 転可能に備えていることを特徴とする前記請求の範囲第１２項〜第１６項のいず れか１項によるアッセンブリー。
18. １８．第１、第２および第３の回転部材の各々が１個のべベル・ギアであること を特徴とする前記請求の範囲第１２項〜第１７項のいずれか１項によるアッセン ブリー。
19. １９．第１、第２および第３の回転部材の各々が１個のシャフトであることを特 徴とする前記請求の範囲第１２項〜第１８項のいずれか１項によるアッセンブリ ー。
20. ２０．添付の第１図、第２図、第３国または第４図に図示しかつそれらの図面を 参照することによって本明細書において以上のとおり説明したものと実質的に等 しい、２つの回転部材のあいだに位相の変化を生じさせることを可能とするアッ センブリー。
21. ２１．本明細書において記述したすべての新規な特徴並びにそれらの特徴の組み 合せ。