DE102019132957A1

DE102019132957A1 - Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019132957A1
Application number: DE102019132957.4A
Authority: DE
Inventors: Kouji Sugano
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2020-08-20
Also published as: CN111577420A; US20200263572A1; JP2020133445A

Abstract

Eine Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) ändert eine relative Rotationsphase zwischen einer Nockenwelle (2) und einem Gehäuserotor (10), der mit der Rotation einer Kurbelwelle ineinandergreift, um die Öffnungs-/Schließzeit eines von der Nockenwelle (2) angetriebenen Auslassventils auf eine Vorschubseite oder eine Verzögerungsseite zu ändern. Die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung beinhaltet ein Rotationselement (80), das angetrieben wird um zu rotieren, indem eine Rotationsantriebskraft ausgeübt wird; ein Außenzahnrad (50), das mit dem Rotationselement ineinandergreift; ein erstes Innenzahnrad (20), das direkt oder indirekt mit dem Außenzahnrad in Eingriff steht und integral mit dem Gehäuserotor rotiert wird; und ein zweites Innenzahnrad (30), das direkt oder indirekt mit dem Außenzahnrad (50) in Eingriff steht und integral mit der Nockenwelle (2) rotiert wird und eine Anzahl von Zähnen aufweist, die kleiner ist als die Anzahl der Zähne des ersten Innenzahnrades.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, insbesondere auf eine Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung, die beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeit (Ventilzeitsteuerung) eines Auslassventils geändert wird.
Stand der Technik
Als konventionelle Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung ist die folgende Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung bekannt, die ein Zeitsteuerkettenrad, das mit der Rotation einer Kurbelwelle ineinandergreift, ein angetriebenes Element, das integral mit der Nockenwelle auf einer Auslassseite rotiert wird, einen Phasenänderungsmechanismus, der zwischen dem Zeitsteuerkettenrad und dem angetriebenen Element angeordnet ist, um eine relative Rotationsphase zwischen dem Zeitsteuerkettenrad, und dem angetriebenen Element zu ändern, und eine Torsionsfeder beinhaltet, die die Nockenwelle auf einer Auslassseite in Bezug auf das Zeitsteuerkettenrad, zu einer Vorschubseite mit Energie versorgt (z.B. siehe Patentliteratur 1).
Hier beinhaltet der Phasenänderungsmechanismus einen Elektromotor und einen Drehzahlreduzierungsmechanismus, der die Abtriebsdrehzahl des Elektromotors reduziert. Die Torsionsfeder fungiert als Ausfallsicherung, die die auslassseitige Nockenwelle bei Ausfall des Elektromotors oder dergleichen auf eine fortschreitende Seite bzw. eine Vorschubseite in Bezug auf das Steuerkettenrad mit Energie versorgt.
In der obigen Vorrichtung jedoch, da die Torsionsfeder verwendet wird, wird Upsizing bzw. Vergrößerung der Vorrichtung, um einen Anordnungsraum der Torsionsfeder zu gewährleisten, die mit der Erhöhung der Komponenten verbundenen Kosten erhöht, Vergrößerung des Elektromotors, um eine energetisierende Kraft der Torsionsfeder zu überwinden und die Phasenänderung oder dergleichen wird bewirkt. Darüber hinaus kann bei Beschädigung der Torsionsfeder durch Bruch oder dergleichen, die Ausfallsicherheitsunktion nicht erreicht werden.
[Literatur des Stands der Technik]
[Patentliteratur]
Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 6054760
ZUSAMMENFASSUNG
[Zu lösende Probleme]
Die Erfindung wird im Hinblick auf die oben genannten Situationen vervollständigt und zielt darauf ab, Probleme der oben genannten konventionellen Technologie zu lösen, um eine Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung bereitzustellen, die eine Vereinfachung der Struktur, Kostenreduzierung, Downsizing bzw. Verkleinerung und dergleichen erreichen kann, und eine ausfallsichere Funktion zu gewährleisten, wenn angewendet auf eine Nockenwelle eines Auslassventils.
[Mittel zum Lösen der Probleme]
Die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung der Erfindung ändert eine relative Rotationsphase zwischen einer Nockenwelle und einem Gehäuserotor, der mit einer Rotation einer Kurbelwelle ineinandergreift, um einen Öffnungs-/Schließzeitpunkt eines von der Nockenwelle angetriebenen Auslassventils auf eine Vorschubseite oder eine Verzögerungsseite zu ändern. Die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung beinhaltet ein Rotationselement, das angetrieben wird um zu rotieren, indem eine Rotationsantriebskraft ausgeübt wird; ein Außenzahnrad, das mit dem Rotationselement ineinandergreift; ein erstes Innenzahnrad, das direkt oder indirekt mit dem Außenzahnrad in Eingriff steht und integral mit dem Gehäuserotor rotiert wird; und ein zweites Innenzahnrad, das direkt oder indirekt mit dem Außenzahnrad in Eingriff steht und integral mit der Nockenwelle rotiert wird, wobei das zweite Innenzahnrad eine Anzahl von Zähnen aufweist, die kleiner ist als die Anzahl der Zähne des ersten Innenzahnrades.
Die obige Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann eine Konfiguration verwenden, bei der das Außenzahnrad so ausgebildet ist, um elastisch verformbar zu sein, um direkt mit dem ersten Innenzahnrad und dem zweiten Innenzahnrad in Eingriff gebracht zu werden, und das Rotationselement einen Nockenabschnitt beinhaltet, der auf das Außenzahnrad eine Nockenwirkung ausübt, die eine elliptische Verformung erzeugt, um mit dem Außenzahnrad in Eingriff zu kommen.
Die obige Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann eine Konfiguration verwenden, bei der der Nockenabschnitt des Rotationselements über ein elliptisch verformbares Lager an die Innenseite des Außenzahnrades angepasst ist.
Die obige Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann eine Konfiguration verwenden, bei der das Außenzahnrad in einer ringförmigen Form ausgebildet ist, die direkt mit dem ersten Innenzahnrad und dem zweiten Innenzahnrad in Eingriff zu bringen ist; und das Rotationselement beinhaltet einen exzentrischen Abschnitt, der eine Exzentrizitätswirkung ausübt, um das Außenzahnrad mit dem ersten Innenzahnrad und dem zweiten Innenzahnrad in Eingriff zu bringen, während das Außenzahnrad exzentrisch gemacht wird.
Die obige Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann eine Konfiguration verwenden, bei der der exzentrische Abschnitt des Rotationselements über ein Lager an eine Innenseite des Außenzahnrads angepasst ist.
Die obige Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann eine Konfiguration verwenden, bei der die Anzahl der Zähne des zweiten Innenzahnrads gleich der Anzahl der Zähne des Außenzahnrads ist.
Die obige Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann eine Konfiguration verwenden, bei der das Außenzahnrad so angeordnet ist, dass es indirekt mit dem ersten Innenzahnrad und dem zweiten Innenzahnrad über ein Planetenzahnrad in Eingriff steht, und das Rotationselement integral mit dem Außenzahnrad als Teil des Außenzahnrades ausgebildet ist.
Die obige Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann eine Konfiguration verwenden, in der der Gehäuserotor über ein zweites Innenzahnrad gelagert ist, um fähig zu sein, um eine Achsenlinie der Nockenwelle zu rotieren.
Die obige Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann eine Konfiguration verwenden, bei der ein mit der Nockenwelle verbundenes Abstandhalterelement beinhaltet ist, das zweite Innenzahnrad über das Abstandhalterelement an der Nockenwelle befestigt ist und das Abstandhalterelement in einer Weise ausgebildet ist, dass ein relativer Rotationsbereich in Bezug auf den Gehäuserotor reguliert wird.
Die obige Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann eine Konfiguration verwenden, bei der der Gehäuserotor ein erstes Gehäuse beinhaltet, das zylindrisch ist und ein Kettenrad an einer äußeren Peripherie bzw. einem Außenumfang des ersten Gehäuses aufweist, und ein zweites Gehäuse, das scheibenförmig ist, an das erste Gehäuse gebunden ist und einen Öffnungsabschnitt zum Freilegen eines Endabschnitts des Rotationselements aufweist.
Die obige Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann eine Konfiguration verwenden, bei der ein Elektromotor, der eine Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement ausübt, beinhaltet ist.
Die obige Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann eine Konfiguration verwenden, bei der der Elektromotor ein Gehäuse und eine Rotationswelle beinhaltet, die rotierbar durch das Gehäuse gestützt und mit dem Rotationselement gekoppelt ist, und das Gehäuse an einem Abdeckelement eines Motors befestigt ist.
[Effekt]
Gemäß der aus der obigen Konfiguration bestehenden Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung kann die ausfallsichere Funktion, wenn angewendet auf die Nockenwelle des Auslassventils, gewährleistet werden, während eine Vereinfachung der Struktur, Kostenreduzierung, Verkleinerung und dergleichen erreicht werden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Konfiguration darstellt, in der eine Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung auf eine Nockenwelle für Motorabgase aufgebracht wird.
2 ist eine Teilquerschnittsansicht, die einen Zusammenhang zwischen der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform und einem Elektromotor zeigt.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die schräg von vorne betrachtet wird und einen Zusammenhang zwischen der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform und einer Nockenwelle zeigt.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die schräg von hinten betrachtet wird und einen Zusammenhang zwischen der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform und einer Nockenwelle zeigt.
5 ist eine perspektivische Querschnittsansicht in einem Zustand, in dem die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform auf einer Nockenwelle montiert ist.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, die schräg von vorne betrachtet wird.
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, die von hinten schräg betrachtet wird.
8 ist eine perspektivische Ansicht einer Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die schräg von vorne betrachtet wird.
9 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
10 ist eine Querschnittsansicht der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
11 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, die schräg von vorne betrachtet wird.
12 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, die von hinten schräg betrachtet wird.
13 ist eine perspektivische Ansicht einer Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, die schräg von vorne betrachtet wird.
14 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
15 ist eine Querschnittsansicht der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
16 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform, die schräg von vorne betrachtet wird.
17 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform, die schräg von hinten betrachtet wird.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Eine Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung der Erfindung wird auf eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor 1 aufgebracht. Hier beinhaltet der Motor 1, wie in 1 dargestellt, eine Nockenwelle 2, die ein Auslassventil zum Öffnen/Schließen antreibt, eine Nockenwelle 3, die ein Einlassventil zum Öffnen/Schließen antreibt, Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtungen M, M2, M3, die entsprechend zu der Nockenwelle 2 montiert sind, eine Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung D, die entsprechend zu der Nockenwelle 3 montiert ist, und eine Zeitsteuerungskette 4, die die Rotation der Kurbelwellen mit einem Kettenrad 11a der Vorrichtungen M, M2, M3 und einem Kettenrad der Vorrichtung D verzahnt.
Hier wird die Nockenwelle 2 in eine Richtung (eine R-Richtung in 1) um eine Achsenlinie S rotiert und beinhaltet, wie in 3 dargestellt, einen flanschartigen Passabschnitt 2a, ein Schraubenloch 2b, einen Öldurchgang 2c und ein Passloch 2d eines Positionierstiftes P. Darüber hinaus ist die Nockenwelle 3 identisch mit der Nockenwelle 2.
Außerdem werden die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtungen M, M2, M3 von einem Elektromotor 5 entsprechend angetrieben und gesteuert, wodurch der Öffnungs-/Schließzeitpunkt (Ventilzeitsteuerung) des von der Nockenwelle 2 angetriebenen Auslassventils geändert wird. Darüber hinaus wird auch die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung D von einem Elektromotor 6 entsprechend angetrieben und gesteuert, wodurch der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des von der Nockenwelle 3 angetriebenen Einlassventils verändert wird.
Hier beinhaltet der Elektromotor 5, wie in 2 dargestellt, ein Gehäuse 5a und eine Rotationswelle 5b, die durch das Gehäuse 5a rotierbar gestützt ist. Das Gehäuse 5a ist an einem Abschnitt des Motors 1 befestigt, beispielsweise an einem Abdeckelement 1a. Die Rotationswelle 5b erzeugt eine Rotationsantriebskraft um die Achsenlinie S der Nockenwelle 2, und ein Kupplungsstück 5c, das an einem Endabschnitt der Rotationswelle 5b montiert ist, ist mit einem Rotationselement gekoppelt, das einen Abschnitt der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtungen M, M2, M3 bildet, um die Rotationsantriebskraft auszuüben. Darüber hinaus sind die Konfiguration und die Funktionen des Elektromotors 6 gleich.
Wie in 2 und 5-7, beinhaltet die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M gemäß der ersten Ausführungsform einen Gehäuserotor 10, ein erstes Innenzahnrad 20, ein zweites Innenzahnrad 30, einen Rotor 40, der als Abstandhalterelement dient, ein Außenzahnrad 50, ein Aufnahmeelement 60, ein Lager 70 und ein Rotationselement 80.
Der Gehäuserotor 10 beinhaltet ein erstes Gehäuse 11, das um die Achsenlinie S rotierbar gelagert ist, und ein zweites Gehäuse 12, das durch die Schrauben b1 an das ersten Gehäuse 11 gebunden ist.
Das erste Gehäuse 11 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form unter Verwendung eines Metallmaterial ausgebildet und beinhaltet das Kettenrad 11a, einen zylindrischen Abschnitt 11b, eine innere periphere Fläche 11c, eine ringförmige Bodenwandfläche 11d, Ölkanäle 11e und 11f, einen Vorschubseitenstopper 11g, einen Verzögerungsseitenstopper 11h und eine Vielzahl von Schraubenlöchern 11j für die einzuschraubenden Schrauben b1.
Die innere periphere Fläche 11c ist verschiebbar in Kontakt mit einer äußeren peripheren Fläche 31a des zweiten Innenzahnrads 30, so dass das erste Gehäuse 11 rotierbar um die Achsenlinie S gelagert ist. Die Bodenwandfläche 11d ist verschiebbar in Kontakt mit einem äußeren peripheren Bereich einer Verbindungsfläche 34 des zweiten Innenzahnrads 30, so dass das erste Gehäuse 11 in Richtung der Achsenlinie S positioniert ist. Der Ölkanal 11e ist zu einer Nutform ausgebildet, die sich parallel zur Achsenlinie S in der inneren peripheren Fläche 11c erstreckt und Schmieröl zu einem Gleitbereich der äußeren peripheren Fläche von 31a des zweiten Innenzahnrades 30 und der inneren peripheren Fläche 11c führt, wobei das Schmieröl durch den Ölkanal 2c der Nockenwelle 2 und einen Ölkanal 45 des Rotors 40 in das zweite Innenzahnrad 30 geleitet wird. Der Ölkanal 11f ist zu einer Nutform ausgebildet, die sich in radialer Richtung auf einer vorderen Endfläche des zylindrischen Abschnitts 11b erstreckt und das in den Gehäuserotor 10 eingeleitete Schmieröl zur Außenseite des Gehäuserotors 10 führt. Der Vorschubseitenstopper 11g kommt mit einem Vorschubseitenkontaktabschnitt 46 des Rotors 40 in Kontakt, um die Nockenwelle 2 in eine maximale Vorschubposition zu bringen. Der Verzögerungsseitenstopper 11h kommt mit einem Verzögerungsseitenkontaktabschnitt 47 des Rotors 40 in Kontakt, um die Nockenwelle 2 in eine maximale Verzögerungsposition zu bringen.
Das zweite Gehäuse 12 ist unter Verwendung eines Metallmaterials in eine Scheibenform ausgebildet und beinhaltet einen kreisförmigen Öffnungsabschnitt 12a, der auf der Achsenlinie S zentriert ist, und eine Vielzahl von kreisförmigen Löchern 12b, durch die die Schrauben b1 hindurchgehen. Der Öffnungsabschnitt 12a lässt einen Spalt um das Rotationselement 80 zurück, um einen ringförmigen Abschnitt 81 und einen Kupplungsabschnitt 82 freizulegen, die Endabschnitte des Rotationselements 80 sind.
Außerdem werden nach dem zweiten Innenzahnrad 30, das mit dem Rotor 40 angepasst ist, das Aufnahmeelement 60, das erste Innenzahnrad 20, das Außenzahnrad 50 und das mit dem Lager 70 angepasste Rotationselement 80 in Bezug auf das erste Gehäuse 11 montiert, das zweite Gehäuse 12 ist durch die Schrauben b1 an das erste Gehäuse 11 gebunden und dadurch wird der um die Achsenlinie S rotierte Gehäuserotor 10 ausgebildet.
Hier wird der Gehäuserotor 10 über das zweite Innenzahnrad 30 um die Achsenlinie S rotierbar gelagert, so dass der Gehäuserotor 10, das Außenzahnrad 50 und das erste Innenzahnrad 20 mit dem an der Nockenwelle 2 befestigten zweiten Innenzahnrad 30 als Referenz positioniert werden können. Darüber hinaus wird eine Konfiguration mit dem ersten Gehäuse 11 und dem zweiten Gehäuse 12 als der Gehäuserotor 10 eingesetzt, die oben genannten verschiedenen Komponenten sind im ersten Gehäuse 11 untergebracht und das zweite Gehäuse 12 ist in Bezug auf das erste Gehäuse 11 kombiniert, wodurch die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M einfach montiert werden kann.
Das erste Innenzahnrad 20 ist beispielsweise, wie in 6 und 7 dargestellt, durch Schmieden unter Verwendung eines Metallmaterial zu einer im Wesentlichen ringförmigen Form ausgebildet und beinhaltet einen zylindrischen Abschnitt 21, der auf der Achsenlinie S zentriert ist, eine Zahnreihe 22, einen Flanschabschnitt 23 und eine Vielzahl von kreisförmigen Löchern 24, durch die die Schrauben b1 führen.
Der zylindrische Abschnitt 21 ist so ausgebildet, dass er eine Außendurchmesserabmessung aufweist, die an die innere periphere Fläche 11c des ersten Gehäuses 11 anzupassen ist. Die Zahnreihe 22 weist die Anzahl der Zähne bzw. die Zähneanzahl Z2 auf und ist in einer ringförmigen Anordnung ausgebildet, zentriert auf der Achsenlinie S auf einer inneren peripheren Fläche des zylindrischen Abschnitts 21. Die Zahnreihe 22 ist mit im Wesentlichen einer Hälfte eines vorderen Bereichs einer Zahnreihe 51 des Außenzahnrades 50 in der Richtung der Achsenlinie S in Eingriff. Hier ist „vorne“ das links von der Richtung der Achsenlinie S in 2, das heißt eine Seite, auf der der Elektromotor 5 angeordnet ist. Der Flanschabschnitt 23 ist zu einer flachen Plattenform senkrecht zu der Achsenlinie S ausgebildet und wird durch Einklemmen zwischen dem ersten Gehäuse 11 und dem zweiten Gehäuse 12 montiert. Das heißt, das erste Innenzahnrad 20 wird durch die Schrauben b1, die mit dem Außenzahnrad 50 in Eingriff zu bringen sind, in einer Weise befestigt, dass es integral mit dem Gehäuserotor 10 rotiert.
Darüber hinaus wird das erste Innenzahnrad 20 separat von dem Gehäuserotor 10 ausgebildet und später an dem Gehäuserotor 10 montiert. Im Vergleich zu einem Fall, in dem das erste Innenzahnrad 20 integral mit dem Gehäuserotor 10 ausgebildet ist, wird somit die Fertigung erleichtert und die Produktivität verbessert.
Das zweite Innenzahnrad 30 ist, wie in 6 und 7 dargestellt, in eine zylindrische Form mit Boden ausgebildet, beispielsweise durch Schmieden unter Verwendung eines Metallmaterials, und beinhaltet einen zylindrischen Abschnitt 31, eine Zahnreihe 32, eine Bodenwandfläche 33, die Verbindungsfläche 34, ein Passloch 35, Ölkanäle 36, 37 und einen inneren peripheren Eck R Abschnitt 38.
Der zylindrische Abschnitt 31 definiert die äußere periphere Fläche 31a, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, um gleitend in Kontakt mit der inneren peripheren Fläche 11c des ersten Gehäuses 11 zu sein. Die Zahnreihe 32 weist die Zähneanzahl Z3 kleiner als die Zähneanzahl Z2 des ersten Innenzahnrades 20 auf und ist zu einer ringförmigen Anordnung ausgebildet, die auf der Achsenlinie S auf einer inneren peripheren Fläche des zylindrischen Abschnitts 31 zentriert ist. Die Zahnreihe 32 ist im Wesentlichen mit einer Hälfte eines hinteren Bereichs einer Zahnreihe 51 des Außenzahnrades 50 in die Richtung der Achsenlinie S in Eingriff. Hier ist „hinten“ rechts von der Richtung der Achsenlinie S in 2, das heißt eine Seite, auf der die Nockenwelle 2 angeordnet ist. Die Bodenwandfläche 33 ist als eine ebene Fläche senkrecht zur Achsenlinie S ausgebildet und ist in Kontakt mit dem Aufnahmeelement 60 angeordnet, um als Lager- bzw. Auflagefläche eines Befestigungsbolzens b2 zu funktionieren. Die Verbindungsfläche 34 ist zu einer ebenen Fläche parallel zur Bodenwandfläche 33 ausgebildet, so dass der Rotor 40 verbunden ist. Das Passloch 35 ist zu einer kreisförmigen Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, so dass ein zylindrischer Passabschnitt 42 des Rotors 40 an dem Passloch 35 angepasst ist. Der Ölkanal 36 ist als Nut ausgebildet, die sich in radialer Richtung auf der Bodenwandfläche 33 erstreckt und leitet das Schmieröl durch den Ölkanal 45 des Rotors 40 und das Innere des zylindrischen Passabschnitts 42 in das zweite Innenzahnrad 30. Der Ölkanal 37 ist als Nut ausgebildet, die sich in radialer Richtung auf einer vorderen Endfläche des zylindrischen Abschnitts 31 erstreckt und leitet das Schmieröl innerhalb des zweiten Innenzahnrads 30 zu den Ölkanälen 11 e, 11f des ersten Gehäuses 11. Der innere periphere Eck R Abschnitt 38 ist so ausgebildet, dass er in einem Bereich gebogen ist, der mit der inneren peripheren Fläche des zylindrischen Abschnitts 31 von einer peripheren Kante der Bodenwandfläche 33 aus verbunden ist, und ist ein Bereich ohne Zahnreihe 32 in Richtung der Achsenlinie S.
Der Rotor 40 wird unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer im Wesentlichen flachen Plattenform ausgebildet und beinhaltet, wie in 6 und 7 dargestellt, ein Durchgangsloch 41, den zylindrischen Passabschnitt 42, einen konkaven Passbschnitt 43, eine Positionierungsloch 44, den Ölkanal 45, den Vorschubseitenkontaktabschnitt 46 und den Verzögerungsseitenkontaktabschnitt 47.
Das Durchgangsloch 41 zu einer kreisförmigen Form ausgebildet, die zentriert auf der Achsenlinie S ist, so dass der Befestigungsbolzen b2 mit einem Spalt, durch den das Schmieröl fließt, hindurchgeht. Der zylindrische Passabschnitt 42 definiert einen Abschnitt des Durchgangslochs 41 und ist in eine zylindrische Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, um in das Passloch 35 des zweiten Innenzahnrads 30 eingepasst zu werden und den Ölkanal 36 im Anpasszustand nicht zu blockieren. Der konkave Passabschnitt 43 ist in eine kreisförmige Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, so dass der Passabschnitt 2a der Nockenwelle 2 auf den passenden konkaven Abschnitt 43 angepasst ist. Das Positionierungsloch 44 ist so ausgebildet, dass der am Passloch 2d der Nockenwelle 2 befestigte Positionierungsstift P angepasst ist und das Positionierungsloch 44 zum Bestimmen einer Winkelposition um die Achsenlinie S dient. Der Ölkanal 45 ist als eine Nut ausgebildet, die sich in der radialen Richtung erstreckt, um mit dem Durchgangsloch 41 zu kommunizieren und mit dem Ölkanal 2c der Nockenwelle 2 auf einer Bodenwandfläche des konkaven Passabschnitts 43 zu kommunizieren, und leitet das vom Ölkanal 2c der Nockenwelle 2 zugeführte Schmieröl in das zweite Innenzahnrad 30 durch das Durchgangsloch 41. Der Vorschubseitenkontaktabschnitt 46 kommt lösbar mit dem Vorschubseitenstopper 11g des ersten Gehäuses 11g in Kontakt. Der Verzögerungsseitenkontaktabschnitt 47 kommt lösbar mit dem Verzögerungsseitenstopper 11h des ersten Gehäuses 11h in Kontakt.
Außerdem wird der Rotor 40 vorab integral mit dem zweiten Innenzahnrad 30 montiert, indem der zylindrische Passabschnitt 42 auf das Passloch 35 angepasst wird. Dann wird in einem Zustand, in dem das erste Gehäuse 11 rotierbar an dem zweiten Innenzahnrad 30 montiert ist, der Rotor 40 nahe an die Nockenwelle 2 gebracht, der Positionierungsstift P in das Positionierungsloch 44 eingepasst und der Passabschnitt 2a in den konkaven Passabschnitt 43 eingepasst. Auf diese Weise wird der Rotor 40 mit der Nockenwelle 2 verbunden. Danach wird der Befestigungsbolzen b2 durch das Durchgangsloch 41 in das Schraubenloch 2b eingeschraubt und damit das zweite Innenzahnrad 30 über den Rotor 40 an der Nockenwelle 2 befestigt.
Darüber hinaus wird der Rotor 40 in der maximalen Vorschubposition durch den mit dem Vorschubseitenstopper 11g in Kontakt kommenden Vorschubseitenkontaktabschnitt 46 und in der maximalen Verzögerungsposition durch den mit dem Vorschubseitenstopper 11h in Kontakt kommenden Verzögerungsseitenkontaktabschnitt 47 positioniert. Das heißt, für die Nockenwelle 2 wird über den Rotor 40 ein relativer Rotationsbereich in Bezug auf den Gehäuserotor 10 reguliert. Auf diese Weise kann ein Bereich der Rotationsphase, in dem die Ventilzeitsteuerung geändert werden kann, d.h. ein einstellbarer Winkelbereich, von der maximalen Verzögerungsposition bis zur maximalen Vorschubposition, auf einen gewünschten Bereich reguliert wird.
Hier, wenn sich hier durch den Einsatz des als Abstandhalterelement wirkenden Rotors 40 eine Form des Passabschnitts 2a der Nockenwelle 2 gemäß der Spezifikation des Motors unterscheidet, kann die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M auf verschiedene Maschinen bzw. Motoren angewendet werden, indem der Rotor 40 einfach entsprechend den verschiedenen Nockenwellen 2 eingestellt wird.
Wie in 6 und 7 dargestellt, wird das Außenzahnrad 50 unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer dünnwandigen zylindrischen Form mit Dicke, die elastisch verformbar ist, ausgebildet und beinhaltet die Zahnreihe 51 auf einer äußeren peripheren Fläche des Außenzahnrades 50. Die Zahnreihe 51 weist die Zähneanzahl Z1 auf, die sich von der Zähneanzahl Z2 des ersten Innenzahnrads 20 unterscheidet, wobei im Wesentlichen eine Hälfte eines vorderen Bereichs in die Richtung der Achsenlinie S mit der Zahnreihe 22 des ersten Innenzahnrads 20 in Eingriff ist, und im Wesentlichen eine Hälfte eines hinteren Bereichs in die Richtung der Achsenlinie S mit der Zahnreihe 32 des zweiten Innenzahnrads 30 in Eingriff ist. Darüber hinaus wird in der Ausführungsform ein Fall dargestellt, dass die Anzahl der Zähne Z1 von der Anzahl der Zähne Z2 abweicht, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und die Anzahl der Zähne Z1 kann gleich der Anzahl der Zähne Z2 sein, solange eine Bedingung erfüllt ist, dass die Anzahl der Zähne Z3 kleiner ist als die Anzahl der Zähne Z2.
Außerdem wird das Außenzahnrad 50 durch Aufnahme einer Nockenwirkung eines Nockenabschnitts 83 des Rotationselements 80 über das Lager 70 in zwei Bereichen direkt mit dem ersten Innenzahnrad 20 und in zwei Bereichen direkt mit dem zweiten Innenzahnrad 30 in eine elliptische Form verformt.
Wie in 6 und 7 dargestellt, wird das Aufnahmeelement 60 unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer ringförmigen Form ausgebildet, die eine flache Platte ausbildet und eine Dicke aufweist, die größer als eine Längenabmessung des inneren peripheren Eck R Abschnitts 38 des zweiten Innenzahnrads 30 in die Richtung der Achsenlinie S ist. Außerdem ist das Aufnahmeelement 60 so montiert, dass es mit der Bodenwandfläche 33 des zweiten Innenzahnrads 30 in Kontakt kommt und dazu dient, eine Endfläche des Außenzahnrads 50 in die Richtung der Achsenlinie S aufzunehmen und das Außenzahnrad 50 davon zurückzuhalten, in eine Seite des inneren peripheren Eck R Bereichs 38 einzudringen.
Auf diese Weise wird durch den Einsatz des Aufnahmeelements 60 ein zusätzlicher Schneidevorgang oder dergleichen in dem zweiten Innenzahnrad 30 überflüssig und eine Kostenreduzierung kann insgesamt erreicht werden. Darüber hinaus kann im zweiten Innenzahnrad 30, wenn es keinen inneren peripheren Eck R Abschnitt 38 gibt und in einem inneren peripheren Eckbereich eine ringförmige Nut ausgebildet wird oder wenn die Zahnreihe 33 im gesamten Bereich in der Richtung der Achsenlinie S gebildet wird, das Aufnahmeelement 60 aufgehoben werden kann.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Lager 70 einen ringförmigen Innenring 71, einen ringförmigen Außenring 72, eine Vielzahl von Wälzkörpern 73, die zwischen dem Innenring 71 und dem Außenring 72 in einer frei wälzenden Weise angeordnet sind, und einen Halter 74 zum Halten der Vielzahl von Wälzkörpern 73.
Der Innenring 71 wird mit einem Metallmaterial zu einer elastisch verformbaren Endlosbandform geformt und der Nockenabschnitt 83 des Rotationselements 80 wird in die Innenseite des Innenrings 71 eingepasst. Der Außenring 72 wird unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer elastisch verformbaren Endlosbandform ausgebildet und in die Innenseite des Außenzahnrades 50 eingepasst. Die Vielzahl der Wälzkörper 73 wird unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer kugelförmigen Form ausgebildet, zwischen dem Innenring 71 und dem Außenring 72 eingespannt und von dem Halter 74 in gleichen Abständen um die Achsenlinie S gehalten.
Der Halter 74 ist unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer elastisch verformbaren Endlosbandform ausgebildet und hält die Vielzahl der Wälzkörper 73 in gleichen Abständen in einer frei wälzenden Weise.
Außerdem werden der Innenring 71 und der Außenring 72 des Lagers 70 entlang des Nockenabschnitts 83 des Rotationselements 80 in eine elliptische Form verformt. Auf diese Weise wird das Lager 70 zwischen dem Nockenabschnitt 83 des Rotationselements 80 und dem Außenzahnrad 50 in einem Zustand des elliptischen verformt seins positioniert, so dass das Außenzahnrad 50 zusammen mit Rotation des Rotationselements 80 geschmeidig und elliptisch verformt werden kann.
Das Rotationselement 80 ist, wie in 6 und 7 dargestellt, unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und beinhaltet einen ringförmigen Abschnitt 81, einen Kupplungsabschnitt 82 und den Nockenabschnitt 83.
Der ringförmige Abschnitt 81 ist zu einer ringförmigen Form, zentriert auf der Achsenlinie S, ausgebildet. Der Kupplungsabschnitt 82 ist als U-förmige Rippe ausgebildet, die zu einer radialen Mitte senkrecht zu der Achsenlinie S auf der Innenseite des ringförmigen Abschnitts 81 geöffnet ist, und ist mit dem Kupplungsstück 5c gekoppelt, das einen Abschnitt der Rotationswelle 5b bildet. Darüber hinaus ist der Kupplungsabschnitt 82 fragil, um bei einer Überlastung die Übertragung einer Rotationskraft mit der Rotationswelle 5b zu unterbrechen, und somit kann der Kupplungsabschnitt 82 teilweise durch ein Harzmaterial gebildet sein. Der Nockenabschnitt 83 ist zu einer elliptischen Form ausgebildet, in der eine äußere periphere Fläche des Nockenabschnitts 83 eine elliptische Form definiert, die eine Hauptachse in einer linearen Richtung senkrecht zu der Achsenlinie S aufweist, und der Nockenabschnitt 83 übt eine Nockenwirkung aus, die eine elliptische Verformung des Außenzahnrades 50 bewirkt.
Außerdem ist die Rotationswelle 5b des Elektromotors 5 mit dem Rotationselement 80 gekoppelt, um die Rotationsantriebskraft auszuüben; außerdem übt der Nockenabschnitt 83 die Nockenwirkung durch die Rotation des Rotationselements 80 auf das Außenzahnrad 50 aus. Auf diese Weise wird das Außenzahnrad 50, das sich in einem Eingriffszustand mit dem ersten Innenzahnrad 20 und dem zweiten Innenzahnrad 30 befindet, elliptisch verformt und eine Eingriffsposition des Außenzahnrades 50 wird um die Achsenlinie S kontinuierlich verändert.
Ein Zusammenhang zwischen der Anzahl der Zähne Z1 des Außenzahnrades 50, der Anzahl der Zähne Z2 des ersten Innenzahnrades 20 und der Anzahl der Zähne Z3 des zweiten Innenzahnrades 30 (Z3<Z2) in der obigen Konfiguration wird beschrieben. Wenn hier das Außenzahnrad 50, das mit dem vom Elektromotor 5 rotierend angetriebenen Rotationselement 80 ineinandergreifend ist, als Eingang genommen wird, das zweite Innenzahnrad 30, das integral mit der Nockenwelle 2 rotiert wird, als Ausgang genommen wird und das erste Innenzahnrad 20, das integral mit dem Gehäuserotor 10 rotiert wird, befestigt wird, zum Berechnen eines Drehzahlverhältnisses i unter Verwendung eines Klebeverfahrens, wird i=1-(Z2/Z3) ermittelt.
Da die Zähneanzahl Z3 des zweiten Innenzahnrads 30 kleiner eingestellt ist als die Zähneanzahl Z2 des ersten Innenzahnrads 20, ist der Wert des Drehzahlverhältnisses i immer negativ. Das heißt, eine Rotationsrichtung der Abtriebsseite bzw. Ausgangsseite ist entgegengesetzt zu einer Rotationsrichtung der Antriebsseite bzw. Eingangsseite, und die Rotationsrichtung der Ausgangsseite in Bezug auf die Rotation der Eingangsseite kann nur nach einem Verhältnis der Zähneanzahl zwischen der Zähneanzahl Z2 des ersten Innenzahnrades 20 und der Zähneanzahl Z3 des zweiten Innenzahnrades 30 bestimmt werden.
In der Ausführungsform wird beispielsweise die Anzahl der Zähne Z1 des Außenzahnrades 50 auf 200, die Anzahl der Zähne Z2 des ersten Innenzahnrades 20 auf 202 und die Anzahl der Zähne Z3 des zweiten Innenzahnrades 30 auf 200 eingestellt. In diesem Fall ist das Drehzahlverhältnis i = 1-(202/200) = -0,01. Das heißt, als Drehzahlreduzierungsmechanismus wird eine Drehzahl der Eingangsseite auf 1/100 reduziert und als Umkehrlauf bzw. Rückwärtsrotation ausgegeben. Dadurch kann eine Energieeinsparung und Verkleinerung des Elektromotors 5 erreicht werden.
Als nächstes werden die Vorgänge beschrieben, bei denen die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M gemäß der ersten Ausführungsform auf den Motor 1 angewendet wird. Erstens, wenn die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils nicht geändert wird, wird der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert, um die Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement 80 in einer Rotationsrichtung auszuüben, die der Rotationsrichtung der Nockenwelle 2 entspricht, bei einer Drehzahlgeschwindigkeit bzw. einer Drehzahl, die der Drehzahl der Nockenwelle 2 entspricht. Daher sind das Außenzahnrad 50 und das erste Innenzahnrad 20 an einer Position gesperrt, an der sie gegenseitig ineinander greifen, und das Außenzahnrad 50 und das zweite Innenzahnrad 30 sind an einer Position gesperrt, an der sie miteinander ineinander greifen. Auf diese Weise werden die Nockenwelle 2 und der Gehäuserotor 10 integral um die Achsenlinie S entlang einer Richtung (die R-Richtung in 1) rotiert.
Wenn die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils geändert wird, wird der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert, um die Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement 80 in die gleiche Richtung wie die Richtung der Nockenwelle 2 bei einer Drehzahl auszuüben, die sich von der Drehzahl der Nockenwelle 2 unterscheidet. Wenn beispielsweise der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert wird, um die Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement 80 in die gleiche Richtung wie die Richtung der Nockenwelle 2 bei einer Drehzahl auszuüben, die höher ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2, wird das Rotationselement 80 auf der Eingangsseite relativ zur Nockenwelle 2 um eine Richtung um die Achsenlinie S (eine Uhrzeigersinn-Richtung in 1) rotiert, und das zweite Innenzahnrad 30 auf der Ausgangsseite wird relativ zum ersten Innenzahnrad 20 in eine andere Richtung rotiert, die eine Rückwärtsrichtung ist (eine Richtung entgegen den Uhrzeigersinn in 1). Das heißt, durch relatives Rotieren des Rotationselements 80 in eine Richtung (die Uhrzeigersinn-Richtung) wird eine Rotationsphase der Nockenwelle 2 gegenüber dem Gehäuserotor 10 verzögert und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils auf die Verzögerungsseite geändert.
Andererseits, wenn der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert wird, um die Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement 80 in die gleiche Richtung wie die Richtung der Nockenwelle 2 bei einer Drehzahl auszuüben, die geringer ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2, wird das Rotationselement 80 auf der Eingangsseite relativ zur Nockenwelle 2 um eine andere Richtung um die Achsenlinie S rotiert (die Richtung entgegen den Uhrzeigersinn in 1), und das zweite Innenzahnrad 30 auf der Ausgangsseite wird relativ zum ersten Innenzahnrad 20 in eine Richtung rotiert, die eine Rückwärtsrichtung ist (die Uhrzeigersinn-Richtung in 1). Das heißt, durch relatives Rotieren des Rotationselements 80 in eine andere Richtung (die Richtung entgegen den Uhrzeigersinn) wird die Rotationsphase der Nockenwelle 2 in Bezug auf den Gehäuserotor 10 vorwärtsbewegt bzw. vorgeschoben und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils auf die Vorschubseite geändert.
Hier wird das Rotationselement 80 so eingestellt, dass es einen Vorschubvorgang ausführt, wenn die Rotationsantriebskraft vom Elektromotor 5 mit der Drehzahl ausgeübt wird, die geringer ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2 in der Richtung (die Uhrzeigersinn-Richtung) gleich der Rotationsrichtung (die R-Richtung) der Nockenwelle 2. Wenn also der Elektromotor 5 durch Rastmoment des Elektromotors 5, Reibungskräfte, Wechseldrehmoment der Nockenwelle 2 oder dergleichen vorübergehend außer Betrieb ist, funktioniert der Elektromotor 5 ähnlich wie in dem Fall, dass die Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement 80 mit der Drehzahl ausgeübt wird, die geringer ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2 in der Richtung gleich der Richtung der Nockenwelle 2.
Das heißt, das Rotationselement 80 wird in Bezug auf die Nockenwelle 2 relativ um eine andere Richtung um die Achsenlinie S rotiert (die Richtung entgegen den Uhrzeigersinn in 1), die Rotationsphase der Nockenwelle 2 wird in Bezug auf den Gehäuserotor 10 vorgeschoben, und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils wird auf die Vorschubseite geändert. Außerdem kommt der Vorschubseitenkontaktabschnitt 46 des Rotors 40 mit dem Vorschubseitenstopper 11g des Gehäuserotors 10 in Kontakt, und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils wird in der maximalen Vorschubposition gehalten.
Auf diese Weise wird der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils auf die maximale Vorschubposition eingestellt, so dass die Ventilüberschneidung zum Zeitpunkt des Motorstarts 1 reduziert und ein durchgeblasenes Gas bzw. ein Leckgas bzw. ein Blowby, bei dem die Ansaugluft zur Abgasseite entweicht, verhindert werden kann, um die Startleistung aufrechtzuerhalten. Das heißt, bei Ausfall des Elektromotors 5 kann die ausfallsichere Funktion im Motor 1 gewährleistet werden.
Darüber hinaus wird in der obigen Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M das in einer Ölwanne des Motors 1 gespeicherte Schmieröl der Nockenwelle 2 durch eine Ölpumpe oder dergleichen zugeführt, durch die Ölkanäle 2c, 45, das Durchgangsloch 41 und den Ölkanal 36 in das zweite Innenzahnrad 30 geleitet, durch den Öffnungsabschnitt 12a und die Ölkanäle 37, 11f zu der Außenseite des Gehäuserotors 10 geführt und strömt durch das Abdeckelement 1a zurück zur Ölwanne. Auf diese Weise wird auch eine Schmierstoffwirkung zuverlässig durchgeführt, so dass Verschleiß und Verschlechterung des Gleitbereichs unterdrückt und die Ventilzeitsteuerung reibungslos bzw. problemlos verändert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M der ersten Ausführungsform eine herkömmliche Torsionsfeder, die für eine ausfallsichere Funktion dient, nicht erforderlich, so dass eine Vereinfachung der Struktur, Kostenreduzierung, Verkleinerung und dergleichen erreicht werden kann und eine ausfallsichere Funktion in der Nockenwelle 2 des Auslassventils gewährleistet werden kann.
8-12 zeigen eine Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M2 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, und die gleichen Konfigurationen wie die oben beschriebene erste Ausführungsform werden mit den gleichen Symbolen hinzugefügt und die Beschreibung entfällt. Die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M2 gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet einen Gehäuserotor 110, ein erstes Innenzahnrad 120, ein zweites Innenzahnrad 130, einen Rotor 140 als Abstandhalterelement, ein Außenzahnrad 150, einen Schnappring 160, ein Lager 170, ein Rotationselement 180 und ein Lager 190.
Der Gehäuserotor 110 beinhaltet ein erstes Gehäuse 111, das um die Achsenlinie S rotierbar gestützt bzw. gelagert ist, und ein zweites Gehäuse 112, das durch die Schrauben b1 mit dem ersten Gehäuse 11 verbunden ist.
Das erste Gehäuse 111 ist unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und beinhaltet ein Kettenrad 11a, einen zylindrischen Abschnitt 11b, eine innere periphere Fläche 111c, eine ringförmige Bodenwandfläche 111d, einen Vorschubseitenstopper 111g, einen Verzögerungsseitenstopper 111h und eine Vielzahl von Schraubenlöchern 11j für die einzuschraubenden Schrauben b1.
Die innere periphere Fläche 111c ist verschiebbar in Kontakt mit einer äußeren peripheren Fläche 131a des zweiten Innenzahnrads 130, so dass das erste Gehäuse 111 rotierbar um die Achsenlinie S gelagert ist. Die Bodenwandfläche 111d ist verschiebbar in Kontakt mit einem äußeren peripheren Bereich einer Verbindungsfläche 134 des zweiten Innenzahnrads 130, so dass das erste Gehäuse 111 in eine Richtung der Achsenlinie S positioniert ist. Der Vorschubseitenstopper 111g kommt mit einem Vorschubseitenkontaktabschnitt 144 des Rotors 140g in Kontakt, um die Nockenwelle 2 in einer maximalen Vorschubposition zu positionieren. Der Verzögerungsseitenstopper 111h kommt mit einem Verzögerungsseitenkontaktabschnitt 145 des Rotors 140 in Kontakt, um die Nockenwelle 2 in eine maximale Verzögerungsposition zu positionieren.
Das zweite Gehäuse 112 ist unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer im Wesentlichen scheibenförmigen Form ausgebildet und beinhaltet einen zylindrischen Abschnitt 112a, der auf der Achsenlinie S zentriert ist, eine ringförmige Innenwandfläche 112b, einen Öffnungsabschnitt 112c und eine Vielzahl von kreisförmigen Löchern 112d, durch die die Schrauben b1 verlaufen.
Der zylindrische Abschnitt 112a ist in einer Weise ausgebildet, dass das Lager 190, das das Rotationselement 180 rotierbar stützt, an einer inneren peripheren Fläche des zylindrischen Abschnitts 112a angepasst ist. Die ringförmige Innenwandfläche 112b ist angrenzend an das Lager 190 angeordnet, das an einem zylindrischen Abschnitt 181 des Rotationselements 180 angepasst ist und dazu dient, das Lager 190 davon abzuhalten, in Richtung der Achsenlinie S zu sinken bzw. zu fallen. Der Öffnungsabschnitt 112c hinterlässt einen Spalt um das Rotationselement 180, um den zylindrischen Abschnitt 181 und einen Kupplungsabschnitt 182 freizulegen, die Endabschnitte des Rotationselements 180 sind.
Außerdem werden nach dem zweiten Innenzahnrad 130, in das der Rotor 140 eingepasst ist, das erste Innenzahnrad 120, das Außenzahnrad 150, der Schnappring 160 und das Rotationselement 180, in das die Lager 170, 190 eingepasst sind, in Bezug auf das erste Gehäuse 111 montiert, das zweite Gehäuse 112 wird durch die Schrauben b1 mit dem ersten Gehäuse 111 kombiniert, und dadurch wird der um die Achsenlinie S rotierte Gehäuserotor 110 gebildet.
Hier wird der Gehäuserotor 110 über das zweite Innenzahnrad 130 um die Achsenlinie S rotierbar gelagert, so dass der Gehäuserotor 110, das Außenzahnrad 150 und das erste Innenzahnrad 120 mit dem an der Nockenwelle 2 befestigten zweiten Innenzahnrad 130 als Referenz positioniert werden können.
Darüber hinaus wird eine Konfiguration mit dem ersten Gehäuse 111 und dem zweiten Gehäuse 112 als Gehäuserotor 110 verwendet, die oben genannten verschiedenen Komponenten sind im ersten Gehäuse 111 untergebracht und das zweite Gehäuse 112 ist in Bezug auf das erste Gehäuse 111 kombiniert, wodurch die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M2 einfach montiert werden kann.
Das erste Innenzahnrad 120 ist, wie in 11 und 12 dargestellt, durch beispielsweise Schmieden unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer im Wesentlichen ringförmigen Form ausgebildet und beinhaltet einen zylindrischen Abschnitt 121, der auf der Achsenlinie S zentriert ist, eine Zahnreihe 122, einen Flanschabschnitt 123 und eine Vielzahl von kreisförmigen Löchern 124, durch die die Schrauben b1 führen.
Der zylindrische Abschnitt 121 ist so ausgebildet, dass er eine Außendurchmesserabmessung aufweist, die an die innere periphere Fläche 111c des ersten Gehäuses 111 anzupassen ist. Die Zahnreihe 122 weist die Zähneanzahl Z22 auf und ist zu einer ringförmigen Anordnung ausgebildet, die auf der Achsenlinie S auf einer inneren peripheren Fläche des zylindrischen Abschnitts 121 zentriert ist. Die Zahnreihe 122 ist im Wesentlichen mit einer Hälfte von einem vorderen Bereich einer Zahnreihe 151 des Außenzahnrades 150 in die Richtung der Achsenlinie S im Eingriff stehend. Hier ist „vorne“ links von der Richtung der Achsenlinie S in 10, das heißt eine Seite, auf der der Elektromotor 5 angeordnet ist. Der Flanschabschnitt 123 ist zu einer flachen Plattenform senkrecht zur Achsenlinie S ausgebildet und wird durch Einklemmen zwischen dem ersten Gehäuse 111 und dem zweiten Gehäuse 112 montiert.
Das heißt, das erste Innenzahnrad 120 wird durch die Schrauben b1, die mit dem Außenzahnrad 150 in Eingriff zu bringen sind, in einer Weise befestigt, dass es integral mit dem Gehäuserotor 110 rotiert. Darüber hinaus wird das erste Innenzahnrad 120 getrennt vom Gehäuserotor 110 ausgebildet und später am Gehäuserotor 110 montiert und damit mit einem Fall verglichen, in dem das erste Innenzahnrad 120 integral mit dem Gehäuserotor 110 ausgebildet ist, die Fertigung erleichtert und die Produktivität verbessert wird.
Das zweite Innenzahnrad 130 ist, wie in 11 und 12 dargestellt, in eine zylindrische Form mit einem Boden ausgebildet, durch beispielsweise Schmieden unter Verwendung eines Metallmaterials, und beinhaltet einen zylindrischen Abschnitt 131, eine Zahnreihe 132, eine Bodenwandfläche 133, die Verbindungsfläche 134, ein Durchgangsloch 135, einen zylindrischen Passabschnitt 136 und ein Positionierungsloch 137.
Der zylindrische Abschnitt 131 definiert die äußere periphere Fläche 131a, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, um gleitend in Kontakt mit der inneren peripheren Fläche 111c des ersten Gehäuses 111 zu stehen.
Die Zahnreihe 132 weist die Zähneanzahl Z23 kleiner als die Zähneanzahl Z22 des ersten Innenzahnrades 120 auf und ist zu einer ringförmigen Anordnung ausgebildet, die auf der Achsenlinie S auf einer inneren peripheren Fläche des zylindrischen Abschnitts 131 zentriert ist. Die Zahnreihe 132 ist mit im Wesentlichen einer Hälfte eines hinteren Bereichs der Zahnreihe 151 des Außenzahnrades 150 in Richtung der Achsenlinie S im Eingriff. Hier ist „hinten“ rechts von der Richtung der Achsenlinie S in 10, das heißt eine Seite, auf der die Nockenwelle 2 angeordnet ist. Die Bodenwandfläche 133 ist als ebene Fläche senkrecht zur Achsenlinie S ausgebildet und dient als Lagerfläche eines Befestigungsbolzens b2. Die Verbindungsfläche 134 ist zu einer ebenen Fläche parallel zur Bodenwandfläche 133 ausgebildet, so dass der Rotor 140 verbunden ist. Das Durchgangsloch 135 ist zu einer kreisförmigen Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, durch die der Befestigungsbolzen b2 hindurchlaufen kann. Der zylindrische Passabschnitt 136 definiert einen Abschnitt des Durchgangslochs 135 und ist zu einer zylindrischen Form ausgebildet, die auf der Achslinie S zentriert ist, um in ein Passloch 141 des Rotors 140 eingesetzt zu werden. Das Positionierungsloch 137 ist so ausgebildet, dass ein Positionierungsstift P, der an dem Passloch 2d der Nockenwelle 2d befestigt ist, eingepasst wird und das Positionierungsloch 137 dient zum Bestimmen einer Winkelposition um die Achsenlinie S.
Der Rotor 140 wird unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer im Wesentlichen flachen Plattenform ausgebildet und beinhaltet, wie in 11 und 12 dargestellt, das Passloch 141, einen konkaven Passabschnitt 142, ein Positionierungsloch 143, den Vorschubseitenkontaktabschnitt 144 und den Verzögerungsseitenkontaktabschnitt 145.
Das Passloch 141 ist zu einer kreisförmigen Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, so dass der zylindrische Passabschnitt 136 des zweiten Innenzahnrades 130 in das Passloch 141 angepasst wird.
Der konkave Passabschnitt 142 ist zu einer kreisförmigen Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, so dass der Passabschnitt 2a der Nockenwelle 2 der konkave Passabschnitt 142 ist. Das Positionierungsloch 143 ist so ausgebildet, dass der am Passloch 2d der Nockenwelle 2d befestigte Positionierungsstift P eingepasst wird und das Positionierungsloch 143 zur Bestimmung der Position um die Achsenlinie S dient. Der Vorschubseitenkontaktabschnitt 144 kommt lösbar mit dem Vorschubseitenstopper 111g des ersten Gehäuses 111g in Kontakt. Der Verzögerungsseitenkontaktabschnitt 145 kommt lösbar mit dem Verzögerungsseitenstopper 111h des ersten Gehäuses 111 in Kontakt.
Außerdem wird der Rotor 140 vorab mit dem zweiten Innenzahnrad 130 montiert, indem der zylindrische Passabschnitt 136 an das Passloch 141 angepasst wird. Dann wird in einem Zustand, in dem das erste Gehäuse 111 rotierbar an dem zweiten Innenzahnrad 130 montiert ist, der Rotor 140 in die Nähe der Nockenwelle 2 gebracht, der Positionierungsstift P in die Positionierungslöcher 143 und 137 eingepasst und der Passabschnitt 2a mit dem konkaven Passabschnitt 142 verbunden. Auf diese Weise wird der Rotor 140 mit der Nockenwelle 2 verbunden. Danach wird der Befestigungsbolzen b2 durch das Durchgangsloch 135 in das Schraubenloch 2b eingeschraubt und damit das zweite Innenzahnrad 130 über den Rotor 140 an der Nockenwelle 2 befestigt.
Darüber hinaus ist der Rotor 140 in der maximalen Vorschubposition durch den mit dem Vorschubseitenstopper 111g in Kontakt kommenden Vorschubseitenkontaktabschnitt 144 und in der maximalen Verzögerungsposition durch den mit dem Verzögerungsseitenstopper 111h in Kontakt kommenden hinteren Seitenkontaktabschnitt 145 positioniert. Das heißt, für die Nockenwelle 2 wird über den Rotor 140 ein relativer Rotationsbereich zum Gehäuserotor 110 reguliert. Auf diese Weise kann ein Bereich der Rotationsphase, in dem die Ventilzeitsteuerung geändert werden kann, d.h. ein einstellbarer Winkelbereich von der maximalen Verzögerungsposition bis zur maximalen Vorschubposition, auf einen gewünschten Bereich reguliert wird.
Wenn sich die Form des Passabschnitts 2a der Nockenwelle 2 gemäß der Spezifikation des Motors unterscheidet, kann die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M2 hier durch Verwenden des Rotors 140 als Abstandhalterelement an verschiedenen Motoren angebracht werden, indem der Rotor 140 einfach entsprechend den verschiedenen Nockenwellen 2 eingestellt wird.
Das Außenzahnrad 150 ist, wie in 11 und 12 dargestellt, unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer ringförmigen Form mit Steifigkeit ausgebildet und beinhaltet die Zahnreihe 151, eine innere periphere Fläche 152, eine ringförmige Bodenwandfläche 153 und einen ringförmigen konvexen Abschnitt 154.
Die Zahnreihe 151 ist zu einer auf der Achsenlinie S zentrierten ringförmigen Anordnung ausgebildet und weist eine von der Zähneanzahl Z22 des ersten Innenzahnrads 120 verschiedene Zähneanzahl Z21 auf. Im Wesentlichen ist eine Hälfte des vorderen Bereichs in die Richtung der Achsenlinie S mit der Zahnreihe 122 des ersten Innenzahnrades 120 und im Wesentlichen eine Hälfte des hinteren Bereichs in der Richtung der Achsenlinie S mit der Zahnreihe 132 des zweiten Innenzahnrades 130 in Eingriff. Die innere periphere Fläche 152 ist zu einer zylindrischen Fläche ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, so dass der Außenring 172 des Lagers 170, das an dem Rotationselement 180 angepasst ist, an die inneren peripheren Fläche 152 angepasst ist. Die ringförmige Bodenwandfläche 153 bringt eine Endfläche des Außenrings 172 des am Rotationselement 180 angepassten Lagers 170 in Kontakt, um die Position in der Richtung der Achsenlinie S zu bestimmen. Der ringförmige konvexe Abschnitt 154 ist gleitend mit der Bodenwandfläche 133 des zweiten Innenzahnrades 130 in Kontakt und dient dazu, die Rückseite der Zahnreihe 151 von der Bodenwandfläche 133 um einen vorbestimmten Betrag zu trennen. Darüber hinaus wird in der Ausführungsform ein Fall dargestellt, dass die Anzahl der Zähne Z21 von der Anzahl der Zähne Z22 verschieden ist, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und die Anzahl der Zähne Z21 kann gleich der Anzahl der Zähne Z22 sein, solange eine Bedingung erfüllt ist, dass die Anzahl der Zähne Z23 kleiner ist als die Anzahl der Zähne Z22.
Außerdem ist das Außenzahnrad 150 in einem Bereich direkt mit dem ersten Innenzahnrad 120 und in einem Bereich direkt mit dem zweiten Innenzahnrad 130 im Eingriff, indem es eine Exzentrizitätswirkung eines exzentrischen Abschnitts 183 des Rotationselements 180 über das Lager 170 aufnimmt.
Der Schnappring 160 wird unter Verwendung eines Metallmaterials in eine im Wesentlichen C-Form ausgebildet und in eine Ringnut 185 des Rotationselements 180 eingepasst, um das Fallen des Lagers 170 zu regulieren, das am exzentrischen Abschnitt 183 des Rotationselements 180 angepasst ist.
Das Lager 170 ist ein Radiallager mit Steifigkeit und beinhaltet einen Innenring 171, einen Außenring 172 und eine Vielzahl von Wälzkörpern 173, die zwischen dem Innenring 171 und dem Außenring 172 angeordnet sind und von einem Halter gehalten sind. Außerdem ist das Lager 170 zwischen dem exzentrischen Abschnitt 183 des Rotationselements 180 und der inneren peripheren Fläche 152 des Außenzahnrades 150 zwischenpositioniert, um das Außenzahnrad 150 rotierbar zu stützen.
Das Rotationselement 180 ist, wie in 11 und 12 dargestellt, unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und beinhaltet den zylindrischen Abschnitt 181, den Kupplungsabschnitt 182, den exzentrischen Abschnitt 183, einen Flanschabschnitt 184 und die Ringnut 185.
Der zylindrische Abschnitt 181 definiert eine äußere periphere Fläche, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, so dass ein Innenring 191 des Lagers 190 an dem zylindrischen Abschnitt 181 befestigt ist. Der Kupplungsabschnitt 182 ist als U-förmige Nut ausgebildet, die zu einer radialen Mitte senkrecht zur Achsenlinie S auf der Innenseite des zylindrischen Abschnitts 181 geöffnet ist, und ist mit einem Kupplungsstück 5c gekoppelt, das einen Abschnitt der Rotationswelle 5b bildet. Der exzentrische Abschnitt 183 definiert eine äußere periphere Fläche, die auf einer Achsenlinie zentriert ist, die radial von der Achslinie S um einen vorbestimmten Betrag verschoben ist, so dass der Innenring 171 des Lagers 170 an dem exzentrischen Abschnitt 183 angepasst ist. Das heißt, der exzentrische Abschnitt 183 wird über das Lager 170 in die Innenseite des Außenzahnrades 150 eingepasst. Der Flanschabschnitt 184 ist so ausgebildet, dass er einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 181 und des exzentrische Abschnitts 183 und positioniert die Lager 170, 190 in der Richtung der Achsenlinie S. Die Ringnut 185 ist in einer Weise ausgebildet, dass der Schnappring 160 montiert ist.
Außerdem ist die Rotationswelle 5b des Elektromotors 5 mit dem Rotationselement 180 gekoppelt, um die Rotationsantriebskraft auszuüben; außerdem übt der exzentrische Abschnitt 183 eine Exzentrizitätswirkung aus, indem er das Außenzahnrad 150 exzentrisch rotiert und das Außenzahnrad 150 mit dem ersten Innenzahnrad 120 und dem zweiten Innenzahnrad 130 in Eingriff bringt durch Rotieren des Rotationselement 180 um die Achsenlinie S. Auf diese Weise wird das Außenzahnrad 150, das sich im Eingriffszustand mit dem ersten Innenzahnrad 120 und dem zweiten Innenzahnrad 130 befindet, exzentrisch rotiert und eine Eingriffsposition des Außenzahnrades 150 um die Achsenlinie S kontinuierlich verändert.
Das Lager 190 ist ein Radiallager mit Steifigkeit und beinhaltet den Innenring 191, den Außenring 192 und eine Vielzahl von Wälzkörpern 193, die zwischen dem Innenring 191 und dem Außenring 192 angeordnet und von einem Halter gehalten sind. Außerdem ist das Lager 190 zwischen dem zylindrischen Abschnitt 181 des Rotationselements 180 und dem zylindrischen Abschnitt 112a des Gehäuserotors 110 angeordnet, um das Rotationselement 180 um die Achsenlinie S in Bezug auf den Gehäuserotor 110 rotierbar zu stützen.
Ein Zusammenhang zwischen der Anzahl der Zähne Z21 des Außenzahnrades 150, der Anzahl der Zähne Z22 des ersten Innenzahnrades 120 und der Anzahl der Zähne Z23 des zweiten Innenzahnrades 130 (Z23<Z22) in der obigen Konfiguration wird beschrieben. Wenn hier das Außenzahnrad 150, das mit dem vom Elektromotor 5 rotatorisch angetriebenen Rotationselement 180 in Eingriff ist, als Eingang genommen wird, das zweite Innenzahnrad 130, das integral mit der Nockenwelle 2 rotiert wird, als Ausgang genommen wird und das erste Innenzahnrad 120, das integral mit dem Gehäuserotor 110 rotiert wird, zum Berechnen eines Drehzahlverhältnisses i im Klebeverfahren befestigt wird, wird i=1-(Z22/Z23) festgelegt.
Da die Zähneanzahl Z23 des zweiten Innenzahnrads 130 kleiner eingestellt ist als die Zähneanzahl Z22 des ersten Innenzahnrads 120, ist der Wert des Drehzahlverhältnisses i immer negativ. Das heißt, eine Rotationsrichtung der Ausgangsseite ist entgegengesetzt zu einer Rotationsrichtung der Eingangsseite, und die Rotationsrichtung der Ausgangsseite in Bezug auf die Rotation der Eingangsseite kann nur nach einem Verhältnis der Zähneanzahl zwischen der Zähneanzahl Z22 des ersten Innenzahnrades 120 und der Zähneanzahl Z23 des zweiten Innenzahnrades 130 bestimmt werden.
In der Ausführungsform wird beispielsweise die Zähneanzahl Z21 des Außenzahnrades 150 auf 60, die Zähneanzahl Z22 des ersten Innenzahnrades 120 auf 61 und die Zähneanzahl Z23 des zweiten Innenzahnrades 130 auf 60 eingestellt. In diesem Fall ist das Drehzahlverhältnis i = 1-(61/60) = -0,0166. Das heißt, als Drehzahlreduzierungsmechanismus wird eine Drehzahl der Eingangsseite auf etwa 1/60 reduziert und als Rückwärtsrotation ausgegeben. Dadurch kann eine Energieeinsparung und Verkleinerung des Elektromotors 5 erreicht werden.
Als nächstes werden Vorgänge beschrieben, bei denen die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M2 gemäß der zweiten Ausführungsform auf den Motor 1 angewendet wird. Erstens, wenn die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils nicht geändert wird, wird der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert, um die Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement 180 in einer Rotationsrichtung auszuüben, die gleich einer Rotationsrichtung der Nockenwelle 2 bei einer Drehzahl ist, die gleich einer Drehzahl der Nockenwelle 2 ist. Daher sind das Außenzahnrad 150 und das erste Innenzahnrad 120 an einer Position gesperrt, an der sie gegenseitig ineinander greifen, und das Außenzahnrad 150 und das zweite Innenzahnrad 130 an einer Position, an der sie miteinander ineinander greifen. Auf diese Weise werden die Nockenwelle 2 und der Gehäuserotor 110 integral um die Achsenlinie S entlang einer Richtung (die R-Richtung in 1) rotiert.
Wenn die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils geändert wird, wird der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert, um die Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement 180 in Rotationsrichtung gleich der Rotationsrichtung der Nockenwelle 2 bei einer Drehzahl auszuüben, die sich von der Drehzahl der Nockenwelle 2 unterscheidet. Wird beispielsweise der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert, um die Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement 180 in Rotationsrichtung gleich der Rotationsrichtung der Nockenwelle 2 bei einer Drehzahl, die höher ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2, auszuüben, wird das Rotationselement 180 auf der Eingangsseite relativ zur Nockenwelle 2 in eine Richtung um die Achsenlinie S rotiert (die Uhrzeigersinn-Richtung in 1), und das zweite Innenzahnrad 130 auf der Ausgangsseite wird relativ zum ersten Innenzahnrad 120 in eine andere Richtung rotiert, die ein Rückwärtslauf ist (die Richtung entgegen den Uhrzeigersinn in 1). Das heißt, durch relatives Rotieren des Rotationselements 180 in eine Richtung (die Uhrzeigersinn Richtung) wird eine Rotationsphase der Nockenwelle 2 in Bezug auf den Gehäuserotor 110 verzögert und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils auf die Verzögerungsseite geändert.
Wird dagegen der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert, um die Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement 180 in die gleiche Richtung wie die Richtung der Nockenwelle 2 bei einer Drehzahl auszuüben, die geringer ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2, wird das Rotationselement 180 auf der Eingangsseite relativ in Bezug auf die Nockenwelle 2 in eine andere Richtung um die Achsenlinie S rotiert (die Richtung entgegen den Uhrzeigersinn in 1), und das zweite Innenzahnrad 130 auf der Ausgangsseite wird relativ in Bezug zu dem ersten Innenzahnrad 120 in eine Richtung rotiert, die eine Rückwärtsrichtung ist (die Uhrzeigersinn Richtung in 1). Das heißt, durch relatives Rotieren des Rotationselements 180 in eine andere Richtung (die Richtung entgegen den Uhrzeigersinn) wird die Rotationsphase der Nockenwelle 2 in Bezug auf den Gehäuserotor 110 vorgeschoben und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils auf die Vorschubseite geändert.
Hier wird das Rotationselement 180 so eingestellt, dass es einen Vorschubvorgang ausführt, wenn die Rotationsantriebskraft vom Elektromotor 5 mit der Drehzahl ausgeübt wird, die geringer ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2 in der Richtung (die Uhrzeigersinn Richtung) gleich der Rotationsrichtung (die R-Richtung) der Nockenwelle 2. Wenn also der Elektromotor 5 außer Betrieb ist, durch Rastmoment des Elektromotors 5, Reibungskräfte, Wechseldrehmoment der Nockenwelle 2 oder dergleichen, funktioniert der Elektromotor 5 ähnlich wie im Falle des Ausübens der Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement 180 bei einer Drehzahl, die geringer ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2 in der Richtung gleich der Richtung der Nockenwelle 2.
Das heißt, das Rotationselement 180 wird relativ in Bezug zur Nockenwelle 2 entlang einer anderen Richtung um die Achsenlinie S (die Richtung entgegen den Uhrzeigersinn in 1) rotiert, und die Rotationsphase der Nockenwelle 2 wird in Bezug auf den Gehäuserotor 110 vorgeschoben, und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils wird auf die Vorschubseite geändert. Außerdem kommt der Vorschubseitenkontaktabschnitt 144 des Rotors 140 mit dem Vorschubseitenstopper 111g des Gehäuserotors 110 in Kontakt, und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils wird in der maximalen Vorschubposition gehalten.
Auf diese Weise, weil der Öffnungs-/Schließzeitpunkts des Auslassventils in der maximalen Vorschubposition positioniert ist, kann die Ventilüberschneidung beim Anlassen des Motors 1 reduziert werden und ein Leckgas, bei dem die Ansaugluft zur Abgasseite entweicht, zur Aufrechterhaltung der Startleistung, kann verhindert werden. Das heißt, bei Ausfall des Elektromotors 5 kann die ausfallsichere Funktion im Motor 1 gewährleistet werden.
Darüber hinaus ist in der obigen Ventilzeitsteruerungsänderungsvorrichtung M2 ähnlich der ersten Ausführungsform ein Zuführweg für Schmieröl angeordnet, wodurch das in einer Ölwanne des Motors 1 gespeicherte Schmieröl über die Nockenwelle 2 in den Gehäuserotor 110 zugeführt werden kann, zur Außenseite des Gehäuserotors 110 geleitet wird und über das Abdeckelement 1a in die Ölwanne zurückkehrt. Dadurch wird auch eine Schmierstoffwirkung zuverlässig durchgeführt, wodurch Verschleiß und Verschlechterung des Gleitbereichs unterdrückt werden kann und die Ventilzeitsteuerung problemlos verändert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M2 der zweiten Ausführungsform eine herkömmliche Torsionsfeder, die für eine ausfallsichere Funktion dient, nicht erforderlich, so dass eine Vereinfachung der Struktur, Kostenreduzierung, Verkleinerung und dergleichen erreicht werden kann und eine ausfallsichere Funktion in der Nockenwelle 2 des Auslassventils gewährleistet werden kann.
13-17 zeigen eine Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M3 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, und Konfigurationen, die der oben beschriebenen ersten Ausführungsform oder zweiten Ausführungsform entsprechen, werden mit den gleichen Symbolen hinzugefügt und die Beschreibung entfällt.
Die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M3 gemäß der dritten Ausführungsform beinhaltet einen Gehäuserotor 210, ein erstes Innenzahnrad 220, ein zweites Innenzahnrad 230, einen Rotor 240 als Abstandhalterelement, ein Außenzahnrad 250, Planetenzahnräder 260, einen Träger 270, ein Lager 280 und ein Stützelement 290.
Der Gehäuserotor 210 beinhaltet ein erstes Gehäuse 211, das um die Achsenlinie S rotierbar gelagert ist, und ein zweites Gehäuse 212, das durch die Schrauben b1 mit dem ersten Gehäuse 211 kombiniert ist. Das erste Gehäuse 211 ist unter Verwendung eines Metallmaterials in eine im Wesentlichen zylindrische Form ausgebildet und beinhaltet ein Kettenrad 11a, einen zylindrischen Abschnitt 11b, eine innere periphere Fläche 211c, eine ringförmige Bodenwandfläche 211d, einen Vorschubseitenstopper 211g, einen Verzögerungsseitenstopper 211h und eine Vielzahl von Schraubenlöchern 11j für die einzuschraubenden Schrauben b1.
Die innere periphere Fläche 211c ist verschiebbar in Kontakt mit einer äußeren peripheren Fläche 231a des zweiten Innenzahnrads 230, so dass das erste Gehäuse 211 um die Achsenlinie S rotierbar gelagert ist. Die Bodenwandfläche 211 d ist verschiebbar in Kontakt mit einem äußeren peripheren Bereich einer Verbindungsfläche 234 des zweiten Innenzahnrads 230, so dass das erste Gehäuse 211 in Richtung der Achsenlinie S positioniert ist. Der Vorschubseitenstopper 211 g kommt mit einem Vorschubseitenkontaktabschnitt 244 des Rotors 240g in Kontakt, um die Nockenwelle 2 in einer maximalen Vorschubposition zu positionieren. Der Verzögerungsseitenstopper 211h kommt mit einem Verzögerungsseitenkontaktabschnitt 245 des Rotors 240 in Kontakt, um die Nockenwelle 2 in eine maximale Verzögerungsposition zu bringen.
Das zweite Gehäuse 212 ist unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer im Wesentlichen scheibenförmigen Form ausgebildet und beinhaltet einen zylindrischen Öffnungsabschnitt 212a, der auf der Achsenlinie S zentriert ist, und eine Vielzahl von kreisförmigen Löchern 212b, durch die die Schrauben b1 hindurchgehen. Der Öffnungsabschnitt 212a lässt einen Spalt um das Außenzahnrad 250 zurück, um einen Ringabschnitt 254 und einen Kupplungsabschnitt 255 freizulegen, die Endabschnitte des Rotationselements sind, das integral mit dem Außenzahnrad 250 ausgebildet ist.
Außerdem werden nach dem zweiten Innenzahnrad 230, an dem der Rotor 240 angepasst ist, das erste Innenzahnrad 220, die vom Träger 270 gehaltenen Planetenzahnräder 260 und das Außenzahnrad 250, in das das Lager 280 eingepasst ist, in Bezug auf das erste Gehäuse 211 montiert, und das Stützelement 290 wird im Lager 280 und das zweite Innenzahnrad 230 montiert, das zweite Gehäuse 212 wird durch die Schrauben b1 mit dem ersten Gehäuse 211 kombiniert, und dadurch wird der um die Achsenlinie S rotierte Gehäuserotor 210 ausgebildet.
Hier wird der Gehäuserotor 210 über das zweite Innenzahnrad 230 um die Achsenlinie S rotierbar gelagert, und somit der Gehäuserotor 210, das Außenzahnrad 250 und das erste Innenzahnrad 220 positioniert werden können unter Verwendung des zweiten Innenzahnrads 230, das an die Nockenwelle 2 als eine Referenz angepasst ist. Darüber hinaus wird eine Konfiguration, die das erste Gehäuse 211 und das zweite Gehäuse 212 beinhaltet, als Gehäuserotor 210 verwendet, die oben genannten verschiedenen Komponenten sind in dem ersten Gehäuse 211 untergebracht und das zweite Gehäuse 212 ist in Bezug auf das erste Gehäuse 211 kombiniert, so dass die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M3 einfach montiert werden kann.
Das erste Innenzahnrad 220 ist, wie in 16 und 17 dargestellt, durch Schmieden beispielsweise unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer im Wesentlichen ringförmigen Form ausgebildet und beinhaltet einen zylindrischen Abschnitt 221, der auf der Achsenlinie S zentriert ist, eine Zahnreihe 222, einen Flanschabschnitt 223, eine Vielzahl von kreisförmigen Löchern 224, durch die die Schrauben b1 laufen.
Der zylindrische Abschnitt 221 ist so ausgebildet, dass er eine Außendurchmesserabmessung aufweist, die in die innere periphere Fläche 211c des ersten Gehäuses 211 einzupassen ist. Die Zahnreihe 222 weist die Zähneanzahl Z32 auf und ist zu einer ringförmigen Anordnung ausgebildet, die auf der Achsenlinie S auf einer inneren peripheren Fläche des zylindrischen Abschnitts 221 zentriert ist. Die Zahnreihe 222 ist im Wesentlichen mit einer Hälfte eines vorderen Bereichs einer Zahnreihe 261 von drei Planetenzahnrädern 260 in die Richtung der Achsenlinie S im Eingriff. Hier ist „vorne“ links von der Richtung der Achsenlinie S in 15, das heißt eine Seite, auf der der Elektromotor 5 angeordnet ist. Der Flanschabschnitt 223 ist zu einer flachen Plattenform senkrecht zur Achsenlinie S ausgebildet und wird durch Einklemmen zwischen dem ersten Gehäuse 211 und dem zweiten Gehäuse 212 montiert.
Das heißt, das erste Innenzahnrad 220 wird durch die Schrauben b1 befestigt, die integral mit dem Gehäuserotor 210 zu rotieren sind, und ist über das Planetenzahnrad 260 mit dem Außenzahnrad 250 in Eingriff. Darüber hinaus wird das erste Innenzahnrad 220 getrennt vom Gehäuserotor 210 ausgebildet und später am Gehäuserotor 210 montiert und damit mit einem Fall verglichen, in dem das erste Innenzahnrad 220 integral mit dem Gehäuserotor 210 ausgebildet ist, was die Fertigung erleichtert und die Produktivität verbessert.
Das zweite Innenzahnrad 230 ist, wie in 16 und 17 dargestellt, durch beispielsweise Schmieden unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer zylindrischen Form mit Boden ausgebildet und beinhaltet einen zylindrischen Abschnitt 231, eine Zahnreihe 232, eine Bodenwandfläche 233, die Verbindungsfläche 234, ein Durchgangsloch 235, einen zylindrischen Passabschnitt 236, ein Positionierungsloch 237 und einen konkaven Passabschnitt 238.
Der zylindrische Abschnitt 231 definiert die äußere periphere Fläche 231a, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, um gleitend in Kontakt mit der inneren peripheren Fläche 211c des ersten Gehäuses 211 zu stehen. Die Zahnreihe 232 weist die Zähneanzahl Z33 kleiner als die Zähneanzahl Z32 des ersten Innenzahnrades 220 auf und ist zu einer ringförmigen Anordnung ausgebildet, die auf der Achsenlinie S auf einer inneren peripheren Fläche des zylindrischen Teils 231 zentriert ist. Die Zahnreihe 232 ist mit im Wesentlichen einer Hälfte eines hinteren Bereichs einer Zahnreihe 261 der drei Planetenzahnräder 260 in die Richtung der Achsenlinie S im Eingriff. Hier ist „hinten“ rechts von der Richtung der Achsenlinie S in 15, das heißt eine Seite, auf der die Nockenwelle 2 angeordnet ist. Die Bodenwandfläche 233 ist als eine ebene Fläche senkrecht zur Achsenlinie S ausgebildet und ist Endflächen des Trägers 270 und den Planetenzahnrädern 260 mit einem dazwischen liegenden Spalt zugewandt und nimmt einen ringförmigen Stufenabschnitt 294 des Stützelements 290 auf. Die Verbindungsfläche 234 ist zu einer ebenen Fläche parallel zu der Bodenwandfläche 233 ausgebildet, so dass der Rotor 240 verbunden ist. Das Durchgangsloch 235 ist zu einer kreisförmigen Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, durch die der Befestigungsbolzen b2 hindurchgehen kann. Der zylindrische Passabschnitt 236 definiert einen Abschnitt des Durchgangslochs 235 und ist zu einer zylindrischen Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist und in ein Passloch 241 des Rotors 240 eingepasst wird. Das Positionierungsloch 237 ist so ausgebildet, sodass der Positionierungsstift P, der an dem Passloch 2d der Nockenwelle 2d befestigt ist, an das Positionierungsloch 237 angepasst ist, und das Positionierungsloch 237 dient zum Bestimmen einer Winkelposition um die Achsenlinie S. Der konkave Passabschnitt 238 ist in eine kreisförmige Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, so dass ein zylindrischer Passabschnitt 293 des Stützelements 290 an dem konkaven Passabschnitt 238 angepasst ist.
Der Rotor 240 wird unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer im Wesentlichen flachen Plattenform ausgebildet und beinhaltet, wie in 16 und 17 dargestellt, das Passloch 241, einen konkaven Passabschnitt 242, ein Positionierungsloch 243, den Vorschubseitenkontaktabschnitt 244 und den Verzögerungsseitenkontaktabschnitt 245.
Das Passloch 241 ist zu einer kreisförmigen Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, so dass der zylindrische Passabschnitt 236 des zweiten Innenzahnrades 230 in das Passloch 241 eingepasst wird. Der konkave Passabschnitt 242 ist zu einer kreisförmigen Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, so dass der Passabschnitt 2a der Nockenwelle 2 an den konkaven Passabschnitt 242 angepasst ist. Das Positionierungsloch 243 ist so ausgebildet, dass der Positionierungsstift P, der an dem Passloch 2d der Nockenwelle 2d befestigt ist, angepasst wird und das Positionierungsloch 243 zum Bestimmen der Position um die Achsenlinie S dient. Der Vorschubseitenkontaktabschnitt 244 kommt lösbar mit dem Vorschubseitenstopper 211g des ersten Gehäuses 211g in Kontakt. Der Verzögerungsseitenkontaktabschnitt 245 kommt lösbar mit dem Verzögerungsseitenstopper 211h des ersten Gehäuses 211h in Kontakt.
Das Außenzahnrad 250 ist, wie in 16 und 17 dargestellt, unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer ringförmigen Form mit Steifigkeit ausgebildet und beinhaltet eine Zahnreihe 251, eine innere periphere Fläche 252, eine ringförmige Bodenwandfläche 253, den ringförmigen konvexen Abschnitt 254 und den Kupplungsabschnitt 255.
Die Zahnreihe 251 ist zu einer ringförmigen Anordnung ausgebildet, die zentriert auf der Achsenlinie S ist und weist die Zähneanzahl Z31 verschieden von der Zähneanzahl Z32 des ersten Innenzahnrades 220 und der Zähneanzahl Z33 des zweiten Innenzahnrades 230 auf. Die Zahnreihe 251 ist mit der Zahnreihe 261 der drei Planetenzahnräder 260 in Eingriff. Das heißt, das Außenzahnrad 250 ist indirekt über die drei Planetenzahnräder 260 in drei Bereichen mit dem ersten Innenzahnrad 220 und dem zweiten Innenzahnrad 230 in Eingriff. Die innere periphere Fläche 252 ist zu einer zylindrischen Fläche ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, so dass ein Außenring 282 des Lagers 280, der an dem Stützelement 290 befestigt ist, an der inneren peripheren Fläche 252 angepasst ist. Die ringförmige Bodenwandfläche 253 bringt eine Endfläche des Außenrings 282 des Lagers 280, das an dem Stützelement 290 angepasst ist, in Kontakt, um die Position in die Richtung der Achsenlinie S zu bestimmen. Der Ringabschnitt 254 ist vor der Zahnreihe 251 in Richtung der Achsenlinie S zu einer zylindrischen Form ausgebildet und funktioniert als Rotationselement. Das heißt, das Rotationselement ist integral mit dem Außenzahnrad 250 als ein Abschnitt des Außenzahnrades 250 ausgebildet. Der Kupplungsabschnitt 255 ist als Kerbnut ausgebildet, in der ein Endabschnitt des Ringabschnitts 254 in einer radialen Richtung senkrecht zu der Achsenlinie S eingekerbt ist und mit dem Kupplungsstück 5c gekoppelt ist, das einen Abschnitt der Rotationswelle 5b bildet.
Das Planetenzahnrad 260 ist, wie in 16 und 17 dargestellt, unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer Säulenform, die Steifigkeit aufweist, ausgebildet und beinhaltet die Zahnreihe 261 und ein Lagerloch 262. Die Zahnreihe 261 ist zu einer ringförmigen Anordnung ausgebildet, die auf dem Lagerloch 262 zentriert ist und die Zähneanzahl Z34 aufweist. Im Wesentlichen ist eine Hälfte eines vorderen Bereichs in die Richtung der Achsenlinie S mit der Zahnreihe 222 des ersten Innenzahnrades 220 in Eingriff, und im Wesentlichen eine Hälfte eines hinteren Bereichs in der Richtung der Achsenlinie S mit der Zahnreihe 232 des zweiten Innenzahnrades 230 im Eingriff. Das Lagerloch 262 ist zylindrisch ausgebildet, so dass eine Stützwelle 273 des Trägers 270 verschiebbar angepasst ist.
Der Träger 270 ist unter Verwendung eines Metallmaterials ausgebildet und beinhaltet, wie in 16 und 17 dargestellt, eine erste Ringplatte 271, eine zweite Ringplatte 272, die drei kreisförmige Löcher aufweist und drei Stützwellen 273, die an der ersten Ringplatte 271 befestigt sind. Außerdem sind die Planetenzahnräder 260 an den drei Stützwellen 273 angepasst, und Endabschnitte der drei Stützwellen 273 sind durch die kreisförmigen Löcher der zweiten Ringplatte 272 abgedichtet. Dabei wird der Träger 270 montiert und die Planetenzahnräder 260 rotierbar gelagert. Darüber hinaus sind die Planetenzahnräder 260 durch die Stützwellen 273 des Trägers 270 rotierbar gelagert und um die Achsenlinie S über den Träger 270 rotierbar gelagert.
Das Lager 280 ist ein Radiallager, das Steifigkeit aufweist, und beinhaltet einen Innenring 281, den Außenring 282 und eine Vielzahl von Wälzkörpern 283, die zwischen dem Innenring 281 und dem Außenring 282 angeordnet und von einem Halter gehalten sind. Außerdem ist das Lager 280 zwischen einem zylindrischen Abschnitt 291 des Stützelements 290 und der inneren peripheren Fläche 252 des Außenzahnrades 250 angeordnet, um das Außenzahnrad 250 in Bezug auf das Stützelement 290 rotierbar zu halten.
Das Stützelement 290 ist, wie in 16 und 17 dargestellt, unter Verwendung eines Metallmaterials zu einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und beinhaltet den zylindrischen Abschnitt 291, einen Flanschabschnitt 292, den zylindrischen Passabschnitt 293, den ringförmigen Stufenabschnitt 294 und ein Durchgangsloch 295.
Der zylindrische Abschnitt 291 ist zu einer zylindrischen Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, um in den Innenring 281 des Lagers 280 zu passen. Der Flanschabschnitt 292 weist einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 291 und funktioniert zum Klemmen des Lagers 280, das auf den zylindrischen Abschnitt 291 montiert ist, in Zusammenarbeit mit der ringförmigen Bodenwandfläche 253 des Außenzahnrades 250. Der zylindrische Passabschnitt 293 ist zu einer zylindrischen Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, um an den konkaven Passabschnitt 238 des zweiten Innenzahnrads 230 angepasst zu werden. Der ringförmige Stufenabschnitt 294 kommt mit der Bodenwandfläche 233 des zweiten Innenzahnrads 230 in Kontakt und funktioniert zum Klemmen des Rotors 240 und des zweiten Innenzahnrads 230 in Zusammenarbeit mit dem Passabschnitt 2a. Das Durchgangsloch 295 ist zu einer kreisförmigen Form ausgebildet, die auf der Achsenlinie S zentriert ist, durch die der Befestigungsbolzen b2 hindurchgehen kann.
In der obigen Konfiguration wird der Rotor 240 in Bezug auf das zweite Innenzahnrad 230 im Voraus montiert, indem der zylindrische Passabschnitt 236 in das Passloch 241 angepasst wird. Anschließend wird in einem Zustand, in dem das erste Gehäuse 211 rotierbar an dem zweiten Innenzahnrad 230 montiert ist, der Rotor 240 nahe an die Nockenwelle 2 herangeführt, der Positionierungsstift P in die Positionierungslöcher 243, 237 eingepasst und der Passabschnitt 2a mit dem konkaven Passabschnitt 242 verbunden. Dabei wird der Rotor 240 mit der Nockenwelle 2 verbunden. Danach wird der zylindrische Passabschnitt 293 des Stützelements 290 an den konkaven Passabschnitt 238 des zweiten Innenzahnrads 230 angepasst, und der Befestigungsbolzen b2 wird durch die Durchgangslöcher 295, 235 in das Schraubenloch 2b geschraubt, wodurch das zweite Innenzahnrad 230 über den Rotor 240 an der Nockenwelle 2 befestigt wird.
Darüber hinaus ist der Rotor 240 in der maximalen Vorschubposition durch den mit dem Vorschubseitenstopper 211g in Kontakt kommenden Vorschubseitenkontaktabschnitt 244 und in der maximalen Verzögerungsposition durch den mit dem Vorschubseitenstopper 211h in Kontakt kommenden Verzögerungsseitenkontaktabschnitt 245 positioniert. Das heißt, für die Nockenwelle 2 wird über den Rotor 240 ein relativer Rotationsbereich in Bezug auf den Gehäuserotor 210 reguliert. Auf diese Weise kann ein Bereich der Rotationsphase, in dem die Ventilzeitsteuerung geändert werden kann, d.h. ein einstellbarer Winkelbereich von der maximalen Verzögerungsposition bis zur maximalen Vorschubposition, auf einen gewünschten Bereich reguliert wird.
Wenn sich die Form des Passabschnitts 2a der Nockenwelle 2 gemäß der Spezifikation des Motors unterscheidet, kann die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M3 hier durch Verwendung des Rotors 240 als Abstandhalterelement auf verschiedene Motoren angewendet werden, indem der Rotor 240 einfach entsprechend den verschiedenen Nockenwellen 2 eingestellt wird.
Ein Zusammenhang zwischen der Zähneanzahl Z31 des Außenzahnrades 250, der Zähneanzahl Z32 des ersten Innenzahnrades 220, der Zähneanzahl Z33 des zweiten Innenzahnrades 230 (Z33<Z32) und der Zähneanzahl Z34 des Planetenzahnrades 260 in der obigen Konfiguration wird beschrieben. Wenn hier das vom Elektromotor 5 drehangetriebene Außenzahnrad 250 als Eingang genommen wird, wird das zweite Innenzahnrad 230, das integral mit der Nockenwelle 2 rotiert wird, als Ausgang genommen, und das erste Innenzahnrad 220, das integral mit dem Gehäuserotor 210 rotiert wird, wird befestigt, um ein Drehzahlverhältnis i im Klebeverfahren zu berechnen, i=[1-(Z32/Z33)]/[1+(Z32/Z31)] wird festgelegt.
Da die Zähneanzahl Z33 des zweiten Innenzahnrades 230 kleiner eingestellt ist als die Zähneanzahl Z32 des ersten Innenzahnrades 220, ist der Wert des Drehzahlverhältnisses i immer negativ. Das heißt, eine Rotationsrichtung der Ausgangsseite ist entgegengesetzt zu einer Rotationsrichtung der Eingangsseite, und die Rotationsrichtung der Ausgangsseite in Bezug auf die Rotation der Eingangsseite kann nur nach einem Verhältnis der Zähneanzahl zwischen der Zähneanzahl Z32 des ersten Innenzahnrades 220 und der Zähneanzahl Z33 des zweiten Innenzahnrades 230 bestimmt werden.
In der Ausführungsform wird beispielsweise die Zähneanzahl Z31 des Außenzahnrades 250 auf 27 eingestellt, die Zähneanzahl Z32 des ersten Innenzahnrades 220 auf 63 eingestellt, die Zähneanzahl Z33 des zweiten Innenzahnrades 230 auf 60 eingestellt und die Zähneanzahl Z34 des Planetenzahnrades 260 auf 18 eingestellt. In diesem Fall ist das Drehzahlverhältnis i = 1-(63/60)/[1+(63/27)] = -0,015. Das heißt, als Drehzahlreduzierungsmechanismus wird eine Drehzahl der Eingangsseite auf ca. 1/66,7 reduziert und als Rückwärtsrotation ausgegeben. Dadurch kann eine Energieeinsparung und Verkleinerung des Elektromotors 5 erreicht werden.
Als nächstes werden die Vorgänge beschrieben, bei denen die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M3 gemäß der ersten Ausführungsform auf den Motor 1 angewendet wird. Erstens, wenn die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils nicht geändert wird, wird der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert, um die Rotationsantriebskraft auf das Außenzahnrad 250 in einer Rotationsrichtung auszuüben, die gleich einer Rotationsrichtung der Nockenwelle 2 bei einer Drehzahl ist, die gleich einer Drehzahl der Nockenwelle 2 ist. Daher werden das Außenzahnrad 250 und das erste Innenzahnrad 220 über die Planetenzahnräder 260 an einer Stelle gesperrt, an der sie miteinander in Eingriff stehen, und das Außenzahnrad 250 und das zweite Innenzahnrad 230 werden über die Planetenzahnräder 260 an einer Stelle gesperrt, an der sie miteinander in Eingriff stehen. Auf diese Weise werden die Nockenwelle 2 und der Gehäuserotor 210 integral um die Achsenlinie S entlang einer Richtung (die R-Richtung in 1) rotiert.
Wenn die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils geändert wird, wird der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert, um die Rotationsantriebskraft auf das Außenzahnrad 250 in eine Richtung auszuüben, die gleich der Richtung der Nockenwelle 2 ist, bei einer Drehzahl, die sich von der Drehzahl der Nockenwelle 2 unterscheidet. Wenn beispielsweise der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert wird, um die Rotationsantriebskraft auf das Außenzahnrad 250 in die gleiche Richtung wie die Richtung der Nockenwelle 2 bei einer Drehzahl auszuüben, die höher ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2, wird das Außenzahnrad 250 der Eingangsseite relativ in Bezug auf die Nockenwelle 2 in eine Richtung um die Achsenlinie S rotiert (die Uhrzeigersinn-Richtung in 1), und das zweite Innenzahnrad 230 der Ausgangsseite wird relativ in Bezug auf das erste Innenzahnrad 220 in eine andere Richtung rotiert, die eine umgekehrte Richtung ist (die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in 1). Das heißt, durch relatives Rotieren des Außenzahnrades 250 in eine Richtung (die Uhrzeigersinn-Richtung) wird eine Rotationsphase der Nockenwelle 2 in Bezug auf den Gehäuserotor 210 verzögert und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils auf die Verzögerungsseite geändert.
Wird hingegen der Elektromotor 5 angetrieben und gesteuert, um die Rotationsantriebskraft auf das Außenzahnrad 250 in die gleiche Richtung wie die Richtung der Nockenwelle 2 bei einer Drehzahl auszuüben, die geringer ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2, wird das Außenzahnrad 250 der Eingangsseite relativ in Bezug auf die Nockenwelle 2 in eine andere Richtung um die Achsenlinie S rotiert (die Richtung entgegen den Uhrzeigersinn in 1), und das zweite Innenzahnrad 230 der Ausgangsseite wird relativ in Bezug auf das erste Innenzahnrad 220 in eine Richtung rotiert, die eine Rückwärtsrichtung ist (die Uhrzeigersinn-Richtung in 1). Das heißt, durch relatives Rotieren des Außenzahnrades 250 in eine andere Richtung (die CCW-Richtung) wird die Rotationsphase der Nockenwelle 2 in Bezug auf den Gehäuserotor 210 verzögert und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils auf die Vorschubseite geändert.
Hier wird das Außenzahnrad 250 so eingestellt, dass es einen Vorschubvorgang ausführt, wenn die Rotationsantriebskraft vom Elektromotor 5 mit einer Drehzahl ausgeübt wird, die geringer ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2 in die Richtung (die Uhrzeigersinn-Richtung), gleich der Rotationsrichtung (die R-Richtung) der Nockenwelle 2 ist. Wenn also der Elektromotor 5 außer Betrieb ist, durch Rastmoment des Elektromotors 5, Reibungskräfte, Wechseldrehmoment der Nockenwelle 2 oder dergleichen, funktioniert der Elektromotor 5 ähnlich wie in dem Fall, dass die Rotationsantriebskraft auf das Außenzahnrad 250 mit einer Drehzahl ausgeübt wird, die geringer ist als die Drehzahl der Nockenwelle 2 in der Richtung gleich der Richtung der Nockenwelle 2.
Das heißt, das Außenzahnrad 250 wird relativ in Bezug auf die Nockenwelle 2 in eine andere Richtung um die Achsenlinie S rotiert (die Richtung entgegen den Uhrzeigersinn in 1), die Rotationsphase der Nockenwelle 2 wird in Bezug auf den Gehäuserotor 210 vorgeschoben, und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils wird auf die Vorschubseite geändert. Außerdem kommt der Vorschubseitenkontaktabschnitt 244 des Rotors 240 mit dem Vorschubseitenstopper 211g des Gehäuserotors 210 in Kontakt, und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils wird in der maximalen Vorschubposition gehalten.
Auf diese Weise, weil der Öffnungs-/Schließzeitpunkts des Auslassventils in der maximalen Vorschubposition positioniert ist, die Ventilüberschneidung zum Zeitpunkt des Motorstarts 1 reduziert werden und ein Blowby, bei dem die Ansaugluft auf die Abgasseite entweicht, verhindert werden, um die Startleistung aufrechtzuerhalten. Das heißt, bei Ausfall des Elektromotors 5 kann die ausfallsichere Funktion im Motor 1 gewährleistet werden.
Darüber hinaus ist in der obigen Ventilzeitsteuerung M3 auch ein Zuführweg von Schmieröl ähnlich der ersten Ausführungsform angeordnet, und dadurch kann in einer Ölwanne des Motors 1 gespeichertes Schmieröl durch die Nockenwelle 2 in den Gehäuserotor 210 zugeführt werden, zur Außenseite des Gehäuserotors 210 geleitet und über das Abdeckelement 1a in die Ölwanne zurückkehren. Dadurch wird auch eine Schmierstoffwirkung zuverlässig durchgeführt, wodurch Verschleiß und Verschlechterung des Gleitbereichs unterdrückt werden kann und die Ventilzeitsteuerung reibungslos verändert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß der Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung M3 der dritten Ausführungsform eine herkömmliche Torsionsfeder, die für eine ausfallsichere Funktion dient, nicht erforderlich, so dass eine Vereinfachung der Struktur, Kostenreduzierung, Verkleinerung und dergleichen erreicht werden kann und eine ausfallsichere Funktion in der Nockenwelle 2 des Auslassventils gewährleistet werden kann.
In der obigen Ausführungsform, als Drehzahlreduzierungsmechanismus, ein wellenzahnradartiger Drehzahlreduzierungsmechanismus, der das erste Innenzahnrad 20, das zweite Innenzahnrad 30 und das Außenzahnrad 50 beinhaltet, ein zusammengesetzter hypozykloider Drehzahlreduzierungsmechanismus, der das erste Innenzahnrad 120, das zweite Innenzahnrad 130 und das Außenzahnrad 150 beinhaltet, und ein magischer Planetenzahnrad- Drehzahlreduzierungsmechanismus, der das erste Innenzahnrad 220, das zweite Innenzahnrad 230, das Außenzahnrad 250 und das Planetenzahnrad 260 beinhaltet, dargestellt sind, aber die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt und die Erfindung kann auch in einem Stiftzahnrad-Drehzahlreduzierungsmechanismus, anderen Reduzierungsmechanismen und dergleichen verwendet werden.
In der obigen Ausführungsform sind die zweiteiligen Gehäuserotoren 10, 110, 210 als der Gehäuserotor dargestellt, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist und auch Gehäuserotoren anderer Formen verwendet werden können. Darüber hinaus werden in der ersten Ausführungsform der dritten Ausführungsform Fälle dargestellt, in denen die Lager 70, 170, 190, 280 verwendet werden, aber die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt, und es kann eine Konfiguration verwendet werden, in der die Lager 70, 170, 190, 280 entsprechend abgeschafft werden.
In der obigen Ausführungsform sind die Fälle dargestellt, in denen die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtungen M, M2, M3 einschließlich der ersten Innenräder 20, 120, 220 und des zweiten Innenzahnrades 30, 130, 230 auf die Nockenwelle 2 aufgebracht sind, die das Auslassventil des Motors 1 öffnet/schließt; die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung D, die auf die Nockenwelle 3 aufgebracht ist, die das Einlassventil des Motors 1 öffnet/schließt, kann jedoch auch konfiguriert werden, indem die Zähneanzahl eines ersten Innenzahnrades kleiner als die Zähneanzahl eines zweiten Innenzahnrades gemacht wird.
In diesem Fall wird das Rotationselement oder das Außenzahnrad so eingestellt, dass es einen Verzögerungsvorgang ausführt, wenn die Rotationsantriebskraft von dem Elektromotor 6 mit einer Drehzahl ausgeübt wird, die geringer ist als eine Drehzahl der Nockenwelle 3 in eine Richtung (die Uhrzeigersinn-Richtung), die gleich einer Rotationsrichtung (die R-Richtung) der Nockenwelle 3 ist. Wenn also der Elektromotor 6 außer Betrieb ist, durch Rastmoment des Elektromotors 6, Reibungskräfte, Wechseldrehmoment der Nockenwelle 3 oder dergleichen, wird der Elektromotor 6 in Bezug auf das Rotationselement oder das Außenzahnrad mit einer Drehzahl rotiert, die geringer ist als die Drehzahl der Nockenwelle 3 in der Richtung gleich der Richtung der Nockenwelle 3, das Rotationselement oder das Außenzahnrad wird relativ in Bezug auf die Nockenwelle 3 in eine andere Richtung um die Achsenlinie S rotiert (die Richtung entgegen den Uhrzeigersinn in 1), wird eine Rotationsphase der Nockenwelle 3 in Bezug auf den Gehäuserotor verzögert und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils auf die Verzögerungsseite geändert. Außerdem kommt ein Verzögerungsseitenkontaktabschnitt des Rotors mit einem Verzögerungsseitenstopper des Gehäuserotors in Kontakt, und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils wird auf der maximalen Verzögerungsposition gehalten.
Da der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils auf die maximale Verzögerungsposition eingestellt ist, kann so die Ventilüberschneidung zum Startzeitpunkt des Motorstarts 1 reduziert, ein Rückstoß von Verbrennungsgas auf die Einlassseite verhindert und die Startleistung aufrechterhalten werden. Das heißt, bei Ausfall des Elektromotors 6 kann die ausfallsichere Funktion im Motor 1 gewährleistet werden. Wie vorstehend beschrieben, können sich die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtungen M, M2, M3 und die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung D Komponenten teilen, mit der Ausnahme, dass die Zähneanzahlen unterschiedlich sind, und somit zur Kostensenkung und dergleichen des gesamten Motors im Allgemeinen beitragen.
In der obigen Ausführungsform sind die Fälle dargestellt, in denen der Elektromotor 5 nicht in den Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtungen M, M2, M3 als Teil von Konfigurationselementen enthalten ist; der Elektromotor 5 kann jedoch auch als Teil der Konfigurationselemente enthalten sein.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung der Erfindung die ausfallsichere Funktion bei Anwendung auf die Nockenwelle des Auslassventils gewährleisten und gleichzeitig eine Vereinfachung der Struktur, Kostenreduzierung, Verkleinerung und dergleichen erreichen, so dass die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung nicht nur als Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung des Motors, sondern auch als anderer Drehzahlreduzierungsmechanismus, Drehzahlerhöhungsmechanismus, Drehzahländerungsmechanismus oder dergleichen eingesetzt werden kann.
Bezugszeichenliste

1a:: Abdeckelement
2:: Nockenwelle
S:: Achsenlinie
5:: Elektromotor
5a:: Gehäuse
10, 110, 210:: Gehäuserotor
11, 111, 211:: erstes Gehäuse
11a:: Kettenrad
12, 112, 212:: zweites Gehäuse
12a, 112c, 212a:: Öffnung
20, 120, 220:: erstes Innenzahnrad
Z2, Z22, Z32:: Zähneanzahl des ersten Innenzahnrads
30, 130, 230:: zweites Innenzahnrad
Z3, Z23, Z33:: Zähneanzahl des zweiten Innenzahnrads
40, 140, 240:: Rotor (Abstandhalterelement)
50, 150:: Außenzahnrad
70, 170:: Lager
80:: Rotationselement
81:: ringförmiger Abschnitt
82:: Kupplungsabschnitt
83:: Nockenteil
180:: Rotationselement
181:: zylindrischer Abschnitt (Endabschnitt des Rotationselements)
182:: Kupplungsabschnitt (Endabschnitt des Rotationselements)
183:: exzentrischer Abschnitt
250:: Außenzahnrad (Rotationselement)
254:: ringförmiger Abschnitt (Endabschnitt des Rotationselements)
255:: Kupplungsabschnitt (Endabschnitt des Rotationselements)
260:: Planetenzahnrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 6054760 [0005]

Claims

Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M), die eine relative Rotationsphase zwischen einer Nockenwelle (2) und einem Gehäuserotor (10) ändert, der mit einer Rotation einer Kurbelwelle ineinandergreift, um einen Öffnungs-/Schließzeitpunkt eines Auslassventils, das von der Nockenwelle (2) angetrieben ist, auf eine Vorschubseite oder eine Verzögerungsseite zu ändern, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) umfasst: ein Rotationselement (80), das angetrieben wird zu rotieren, indem eine Rotationsantriebskraft ausgeübt wird; ein Außenzahnrad (50), das mit dem Rotationselement ineinandergreift; ein erstes Innenzahnrad (20), das direkt oder indirekt mit dem Außenzahnrad (50) in Eingriff steht und integral mit dem Gehäuserotor (10) rotiert wird; und ein zweites Innenzahnrad (30), das direkt oder indirekt mit dem Außenzahnrad (50) in Eingriff steht und integral mit der Nockenwelle (2) rotiert wird, wobei das zweite Innenzahnrad (30) eine Anzahl von Zähnen (Z3) aufweist, die kleiner ist als eine Anzahl von Zähnen (Z2) des ersten Innenzahnrads (20).
Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenzahnrad (50) so ausgebildet ist, dass es elastisch verformbar ist, um direkt mit dem ersten Innenzahnrad (20) und dem zweiten Innenzahnrad (30) in Eingriff zu sein; und das Rotationselement (80) einen Nockenabschnitt (83) umfasst, der auf das Außenzahnrad (50) eine Nockenwirkung ausübt, die eine elliptische Verformung zum Ineinandergreifen mit dem Außenzahnrad (50) erzeugt.
Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenabschnitt (83) des Rotationselements (80) über ein Lager, das elliptisch verformbar ist, an einer Innenseite des Außenzahnrads (50) angepasst ist.
Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenzahnrad (50) in einer ringförmigen Form ausgebildet ist, um direkt mit dem ersten Innenzahnrad (20) und dem zweiten Innenzahnrad (30) in Eingriff zu sein; und das Rotationselement (80) einen exzentrischen Abschnitt (183) umfasst, der eine Exzentrizitätswirkung ausübt, um das Außenzahnrad (50) mit dem ersten Innenzahnrad (20) und dem zweiten Innenzahnrad (30) in Eingriff zu bringen, während das Außenzahnrad (50) exzentrisch gemacht wird.
Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der exzentrische Abschnitt (183) des Rotationselements (80) über ein Lager (70) an eine Innenseite des Außenzahnrads (50) angepasst ist.
Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zähne (Z3) des zweiten Innenzahnrads (30) gleich der Anzahl der Zähne (Z) des Außenzahnrads (50) ist.
Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenzahnrad (50) angeordnet ist, um indirekt über ein Planetenzahnrad (260) mit dem ersten Innenzahnrad (20) und dem zweiten Innenzahnrad (30) in Eingriff gebracht zu werden; und das Rotationselement (80) integral mit dem Außenzahnrad (50) als ein Abschnitt des Außenzahnrads (50) ausgebildet ist.
Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserotor (10) über das zweite Innenzahnrad (30) um eine Achsenlinie der Nockenwelle (2) rotierbar gelagert ist.
Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) umfasst: ein Abstandhalterelement (40), das mit der Nockenwelle (2) verbunden ist, wobei das zweite Innenzahnrad (30) über das Abstandhalterelement (40) an der Nockenwelle (2) befestigt ist, und wobei das Abstandhalterelement (40) in einer Weise ausgebildet ist, dass ein relativer Rotationsbereich in Bezug auf den Gehäuserotor (10) reguliert ist.
Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserotor (10) umfasst: ein erstes Gehäuse (11), das zylindrisch ist und ein Kettenrad (11a) an einem Außenumfang des ersten Gehäuses (11) aufweist, und ein zweites Gehäuse (12), das scheibenförmig ist, gebunden an das erste Gehäuse (11) und einen Öffnungsabschnitt (12a) zum Freilegen eines Endabschnitts des Rotationselements (80) aufweist.
Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) umfasst einen Elektromotor (5), der die Rotationsantriebskraft auf das Rotationselement (80) ausübt.
Ventilzeitsteuerungsänderungsvorrichtung (M) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) ein Gehäuse (5a) und eine Rotationswelle (5b) umfasst, die durch das Gehäuse (5a) rotierbar gelagert und mit dem Rotationselement (80) gekoppelt ist, und wobei das Gehäuse (5a) an einem Abdeckelement (1a) eines Motors (1) befestigt ist.