特開 2023-113135 カム位相調整システムにおけるバックラッシュ補償のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023113135

(43)【公開日】2023-08-15

(54)【発明の名称】カム位相調整システムにおけるバックラッシュ補償のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   F01L 1/356 20060101AFI20230807BHJP

【ＦＩ】

F01L1/356 C

F01L1/356 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023013760

(22)【出願日】2023-02-01

(31)【優先権主張番号】63/305,947

(32)【優先日】2022-02-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】515138399

【氏名又は名称】フスコ オートモーティブ ホールディングス エル・エル・シー

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＳＣＯ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】マイケル クジャク

(72)【発明者】

【氏名】トッド ウォレンバーグ

(72)【発明者】

【氏名】パトリック ハイトホフ

【テーマコード（参考）】

3G018

【Ｆターム（参考）】

3G018AB02

3G018BA32

3G018CA13

3G018DA24

3G018DA83

3G018FA01

3G018FA07

3G018GA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】カム位相調整システム内におけるバックラッシュを補償するシステム及び方法を提供すること。
【解決手段】カム位相器１２内におけるバックラッシュを考慮するために、所定量の追加的なアクチュエータ移動を命令することによりバックラッシュを補償する。幾つかの態様によれば、カム位相器１２内にスプリングが提供されて、前記カム位相調整システム内の前記バックラッシュを一方向に吸収する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

クランクシャフトとカムシャフトとの間の回転関係を変化させるためのカム位相調整システムを制御する方法であって、
前記カム位相調整システムは、カム位相器を含み、
前記カム位相器は、クランクシャフトによって駆動されるスプロケット・ハブと、カムシャフトに結合されるクレードルロータと、前記クレードルロータと前記スプロケット・ハブとの間に備えられたスパイダロータと、前記スプロケット・ハブに対する前記クレードルロータの位相角を調整するように構成されたアクチュエータと、を備え、
前記方法は、
位相角命令を受信して、第１の位相器位置から第２の位相器位置に前記カム位相器を作動させることと、
前記第２の位相器位置に対応する前記アクチュエータの要求されているアクチュエータ位置を決定することと、
現在のアクチュエータ位置から前記要求されているアクチュエータ位置へ移動することに加え、所定量のアクチュエータ・オーバーシュートだけ移動するように、前記アクチュエータに命令することと、
を含む方法であって、
前記第１の位相器位置及び前記第２の位相器位置は、それぞれ、第１の位相角及び第２の位相角に対応し、
前記所定量のアクチュエータ・オーバーシュートは、前記カム位相調整システムでバックラッシュを補償するように構成されていることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記所定量のアクチュエータ・オーバーシュートは、前記カム位相調整システム内における所定の大きさのバックラッシュに対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記カム位相調整システムは、更に、前記スパイダロータと前記クレードルロータとの間に結合される付勢部材を含み、
前記付勢部材は、前記スパイダロータに対して第１の回転方向に前記クレードルロータを付勢するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記位相角命令が前記クレードルロータを前記第１の回転方向又は逆の第２の回転方向へ作動させることを必要としているかについて判定することと、
前記位相角命令が前記クレードルロータを前記第１の回転方向に作動させることを必要としていると判定したならば、前記現在のアクチュエータ位置から前記要求されているアクチュエータ位置へ移動することに加え、前記所定量のアクチュエータ・オーバーシュートだけ移動するように、前記アクチュエータに命令することと、
を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記位相角命令が前記クレードルロータを前記第２の回転方向に作動させることを必要としていると判定したならば、前記アクチュエータの追加オーバーシュートなしに、前記現在のアクチュエータ位置から前記要求されているアクチュエータ位置へ移動することを前記アクチュエータに命令する
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記現在のアクチュエータ位置と前記要求されているアクチュエータ位置との間のアクチュエータ位置決め誤差が所定の閾値よりも大きいか否かを判定することと、
前記アクチュエータ位置決め誤差が所定の閾値よりも大きいと判定したならば、前記現在のアクチュエータ位置から前記要求されているアクチュエータ位置へ移動することに加え、前記所定量のアクチュエータ・オーバーシュートだけ移動するように、前記アクチュエータに命令することと、
を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記現在のアクチュエータ位置と前記要求されているアクチュエータ位置との間のアクチュエータ位置決め誤差が所定の閾値よりも大きいか否かを判定することと、
前記アクチュエータ位置決め誤差が所定の閾値よりも小さいと判定したならば、前記所定量のアクチュエータ・オーバーシュートなしに、前記現在のアクチュエータ位置から前記要求されているアクチュエータ位置へ移動するように、前記アクチュエータに命令することと、
を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の回転方向は、前記クランクシャフトに対して前記カムシャフトを遅らせることに対応し、
前記第２の回転方向は、前記クランクシャフトに対して前記カムシャフトを進ませることに対応する
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項9】

前記要求されているアクチュエータ位置を決定すること及び前記アクチュエータに命令することは、コントローラによって行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記コントローラからの命令の第１の部分に応答して前記アクチュエータを作動させて、前記現在のアクチュエータ位置から前記要求されているアクチュエータ位置に移動させること、
を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記コントローラからの命令の第２の部分に応答して前記アクチュエータを作動させて、前記カム位相調整システム内に存在するバックラッシュの量に対応する大きさだけ前記要求されているアクチュエータ位置から前記アクチュエータを移動させること、
を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

クランクシャフトとカムシャフトとの間の回転関係を変化させるためのカム位相調整システムであって、
前記カム位相調整システムは、
クランクシャフトによって駆動されるスプロケット・ハブと、
カムシャフトに結合されるクレードルロータと、
前記スプロケット・ハブと前記クレードルロータとの間に備えられ、前記スプロケット・ハブと前記クレードルロータとの間の相対的回転を選択的にロック及びロック解除するように構成されたスパイダロータと、
前記スパイダロータと前記クレードルロータとの間に結合された付勢部材と、
を含むカム位相調整システムであって、
前記付勢部材は、前記スパイダロータに対して第１の回転方向に前記クレードルロータを付勢するように構成され、前記カム位相調整システム内のバックラッシュを単一方向に付勢することを特徴とするカム位相調整システム。

【請求項13】

前記第１の回転方向は、前記クランクシャフトに対して前記カムシャフトを遅らせることに対応する
ことを特徴とする請求項１２に記載のカム位相調整システム。

【請求項14】

第２の回転方向は、前記クランクシャフトに対して前記カムシャフトを進ませることに対応する
ことを特徴とする請求項１２に記載のカム位相調整システム。

【請求項15】

コントローラからの命令に応答して、前記カム位相調整システムの入力シャフトを係合させて、前記スプロケット・ハブに対して前記スパイダロータを選択的に回転させるように構成されるアクチュエータ
を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載のカム位相調整システム。

【請求項16】

前記入力シャフトの軸方向変位は、前記カム位相調整システムをロック状態から作動状態に遷移させ、
前記ロック状態においては、前記スプロケット・ハブに対する前記クレードルロータの回転はロックされており、
前記作動状態においては、前記クレードルロータと前記スプロケット・ハブとの間の回転はロック解除されている
ことを特徴とする請求項１５に記載のカム位相調整システム。

【請求項17】

カム位相調整システムを制御する方法であって、
前記方法は、
コントローラからの命令に応答してアクチュエータを作動させて、第１の位置から第２の位置に移動させることと、
前記アクチュエータの移動に応答して、フォロワ部材を第１の回転位置から第２の回転位置に回転させることと、
を備える方法であって、
前記アクチュエータの作動の大きさは、前記フォロワ部材の回転の大きさに対応し、
前記フォロワ部材は、クレードルロータに対して前記第１の回転方向に付勢され、
前記フォロワ部材を前記第１の回転方向に回転させることは、前記第１の回転位置と前記第２の回転位置との間の第１の回転距離及び前記カム位相調整システムにおけるバックラッシュの量に対応する第２の回転距離だけ前記フォロワ部材を回転させることを含む
ことを特徴とする方法。

【請求項18】

前記フォロワ部材を前記第２の回転方向に回転させることは、前記カム位相調整システム内におけるバックラッシュに対応する前記第２の回転距離を含まない
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

現在のアクチュエータ位置と要求されているアクチュエータ位置との間のアクチュエータ位置決め誤差が所定の閾値よりも大きいか否かを判定することと、
前記アクチュエータ位置決め誤差が所定の閾値よりも大きいと判定したならば、前記現在のアクチュエータ位置から前記要求されているアクチュエータ位置へ移動することに加え、前記所定量のアクチュエータ・オーバーシュートだけ移動するように、前記アクチュエータに命令することと、
を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

現在のアクチュエータ位置と要求されているアクチュエータ位置との間のアクチュエータ位置決め誤差が所定の閾値よりも大きいか否かを判定することと、
前記アクチュエータ位置決め誤差が所定の閾値よりも小さいと判定したならば、前記所定量のアクチュエータ・オーバーシュートなしに、前記現在のアクチュエータ位置から前記要求されているアクチュエータ位置へ移動するように、前記アクチュエータに命令することと、
を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０２２年２月２日に出願された米国仮特許出願第６３／３０５，９４７の利益を主張するものであり、その全体は参照によりここに援用されているものとする。

【0002】

＜連邦政府の支援による研究に関する言明＞
該当無し。

【背景技術】

【0003】

一般に、カム位相調整システムは、クランクシャフトに結合された駆動部材（例えば、スプロケット）と、カムシャフトに結合され駆動部材によって回転駆動される被駆動部材（例えばロータ）と、を含むことができる。

【発明の概要】

【0004】

一態様では、本開示は、クランクシャフトとカムシャフトとの間の回転関係を変化させるためのカム位相調整システムを制御する方法を提供する。前記カム位相調整システムは、カム位相器を含むことができ、前記カム位相器は、クランクシャフトによって駆動されるように構成されたスプロケット・ハブと、カムシャフトに結合されるように構成されたクレードルロータと、前記クレードルロータと前記スプロケット・ハブとの間に備えられたスパイダロータと、前記スプロケット・ハブに対する前記クレードルロータの位相角を調整するように構成されたアクチュエータと、を備える。前記方法は、位相角命令を受信して、第１の位相器位置から第２の位相器位置にカム位相器を作動させることを含むことができ、前記第１の位相器位置及び前記第２の位相器位置は、それぞれ、第１の位相角及び第２の位相角に対応する。前記方法は、更に、前記第２の位相器位置に対応する前記アクチュエータの要求されているアクチュエータ位置を決定することと、現在のアクチュエータ位置から前記要求されているアクチュエータ位置へ移動することに加え、所定量のアクチュエータ・オーバーシュートだけ移動するように、前記アクチュエータに命令することと、を含むことができる。前記所定量のアクチュエータ・オーバーシュートは、前記カム位相調整システムでバックラッシュを補償するように構成されることができる。

【0005】

別の態様によれば、本開示は、クランクシャフトとカムシャフトとの間の回転関係を変化させるためのカム位相調整システムを提供する。前記カム位相調整システムは、クランクシャフトによって駆動されるように構成されたスプロケット・ハブと、カムシャフトに結合されるように構成されたクレードルロータと、前記スプロケット・ハブと前記クレードルロータとの間に備えられたスパイダロータと、を含むことができる。前記スパイダロータは、前記スプロケット・ハブと前記クレードルロータとの間の相対的回転を選択的にロック及びロック解除するように構成されることができる。前記カム位相調整システムは、更に、前記スパイダロータと前記クレードルロータとの間に結合された少なくとも１つのスプリングを含むことができる。前記スプリングは、前記スパイダロータに対して第１の回転方向に前記クレードルロータを付勢するように構成され、前記カム位相調整システム内のバックラッシュを補償するように構成されることができる。

【0006】

別の態様によれば、本開示は、カム位相調整システムを制御する方法を提供する。前記方法は、コントローラからの命令に応答してアクチュエータを作動させて、第１の位置から第２の位置に移動させることを含むことができる。前記方法は、更に、前記アクチュエータの移動に応答して、フォロワ部材を第１の回転位置から第２の回転位置に回転させることを含むことができる。前記アクチュエータの作動の大きさは、前記フォロワ部材の回転の大きさに対応することができる。前記フォロワ部材は、クレードルロータに対して前記第１の回転方向に付勢されることができる。前記フォロワ部材を前記第１の回転方向に回転させることは、前記第１の回転位置と前記第２の回転位置との間の第１の回転距離及び前記カム位相調整システムにおけるバックラッシュの量に対応する第２の回転距離だけ前記フォロワ部材を回転させることを含む。

【0007】

本開示の上記及び他の態様及び利点は、下記の説明から明らかになる。説明では、本明細書の一部を形成し、本開示の好ましい構成を例として示す添付の図面を参照する。しかし、そのような構成は、必ずしも本開示の全範囲を表すものではなく、したがって、本開示の範囲を解釈するために特許請求の範囲及び本明細書が参照される。

【0008】

以下の詳細な説明を考慮すると、本発明はよりよく理解され、上記以外の特徴、態様、及び利点が明らかになるであろう。そのような詳細な説明は、以下の図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示の一態様によるカム位相制御システムの概略図である。

【図2】図２は、図１のカム位相制御システムと共に使用できるカム位相器の概略図である。

【図3】図３は、カム位相調整システム内のバックラッシュを補償するために図２のカム位相器を制御する方法を示す。

【図4】図４は、図３の方法の実行中の位相角及びアクチュエータ位置の変化を示すグラフである。

【図5】図５は、カム位相器の回転方向に基づいてカム位相調整システム内のバックラッシュを補償するように図２のカム位相器を制御する方法を示す。

【図6】図６は、図５の方法の実行中における位相角及びアクチュエータ位置の変化を示すグラフである。

【図7】図７は、図５のカム位相器を追加のオプションのステップで制御する方法を示す。

【図8】図８は、図７の方法の実行中における経時的な位相角及びアクチュエータ位置の変化を示すグラフを示す。

【図9】図９は、軸方向変位アクチュエータを有する図１の制御システムと共に使用するためのカム位相調整システムの非限定的な例を示す。

【図10】図１０は、回転変位アクチュエータを有する図１の制御システムと共に使用するためのカム位相調整システムの非限定的な例を示す。

【図11】図１１は、バックラッシュ補償付勢要素を含む図１０のカム位相調整システムの斜視図である。

【図12】図１２は、図１１のバックラッシュ補償付勢要素の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下の議論は、当業者が本発明の実施形態を作成および使用することを可能にするために提供されている。説明される実施形態に対する様々な変形は、当業者には容易に明らかになり、本明細書の包括的な原理は、本発明の実施形態から逸脱することなく、他の実施形態および用途に適用可能である。従って、本発明の実施形態は、図示の実施形態に限定されることは意図されていないが、本明細書に開示の原理および特徴と調和する最も広い範囲に一致するものとする。以下の詳細な説明は、図面を参照して読まれるものとし、図中、異なる図における同様の部材は同様の参照符号を有する。図は必ずしも拡縮されている必要はなく、選択された実施形態を示すものであり、本発明の実施形態の範囲を限定することは意図されていない。当業者は、本明細書に提供された例には多くの有用な代替形態があり、本発明の実施形態の範囲内に含まれることを理解するであろう。

【0011】

本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明はその用途が、以下の詳細な説明に説明されるか、添付図面に図示された構造の詳細および構成部材の配置に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態にも適用可能であり、様々な方法で実行または実施することが可能である。また、本明細書に使用される言回しおよび用語は、説明を目的とするものであり、限定的なものとして介されるべきではないことを理解されたい。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびそれらの変形の使用は本明細書において、その後ろに列挙されるアイテムおよびその均等、ならびに追加のアイテムの包含を意味する。別様に特定されるか限定されていない限り、「取り付けられる（ｍｏｕｎｔｅｄ）」、「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「支持される（ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ）」、および「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、ならびにそれらの変形は、広範囲に使用され、直接的と間接的との両方の取付け、接続、支持、および結合を包含している。さらに、「接続される」および「結合される」は、物理的または機械的な接続または結合に制限されない。

【0012】

本明細書で使用される「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、例えば、本明細書の開示の実施形態を含み得るフットウェア製品又は他の製造品に使用される典型的な測定及び製造手順、これらの手順における不注意による誤り、組成物又は混合物を製造する為又は方法を実行する為に使用される成分の製造、供給源、又は純度の違い、などによって生じ得る数値の変動を指す。本開示全体を通して、別段の記載がない限り、「ほとんど（ｎｅａｒ）」、「約（ａｂｏｕｔ）」、及び「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語は、その用語に先行する数値の±５％の値の範囲を指す。

【0013】

本明細書で使用される「軸方向」という用語及びその変形は、特定の構成要素又はシステムの対称軸、中心軸、又は伸長方向にほぼ沿って延びる方向を指す。例えば、構成要素の軸方向に延びる特徴は、その構成要素の対称軸又は伸長方向に平行な方向にほぼ沿って延びる特徴であってもよい。同様に、「半径方向」という用語及びその変形の本明細書での使用は、対応する軸方向に対してほぼ垂直な方向を指す。例えば、構成要素の半径方向に延びる構造は、一般に、その構成要素の長軸又は中心軸に垂直な方向に少なくとも部分的に沿って略延在してもよい。本明細書における「周方向」という用語及びその変形の使用は、物体の周方向に略延在する方向、又は特定の構成要素又はシステムの対称軸、中心軸、又は伸長方向周りに略延在する方向を指す。

【0014】

カム位相調整システムは、カム位相調整システムの部材間の遊び及び／又はバックラッシュを含む場合がある。バックラッシュは、カム位相調整システムの部材間の公差及び／又は適合によって引き起こされうる。非限定的な例では、バックラッシュは、駆動部材の移動が被駆動部材に対応する移動を生成するのを妨げる。このバックラッシュは、駆動及び／又は被駆動部材をより正確に位置決めするために駆動／被駆動部材を調整する際に考慮することができる。一例では、カムシャフトは、バックラッシュを含む可能性があり、例えば、カムシャフト部分間のカップリング（例えば、ラブジョイ（Ｌｏｖｅｊｏｙ）カップリング、オルダム（Ｏｌｄｈａｍ）カップリングなど）を有する分割カムシャフト設計のカムシャフトは、バックラッシュを含む可能性がある。他の例によれば、カム位相調整システム内の、又はカム位相調整システムに関連する歯車列又はチェーン及びスプロケット・システムも、バックラッシュを含むことがある。カム位相調整システム内に存在するバックラッシュは、場合によっては、位相調整動作中にカム位相調整システムの制御が不正確になる可能性がある。例えば、場合によっては、カム位相調整システム内のバックラッシュが、目的の位相角を目標にしようとするときに、オーバー及び／又はアンダー・ポジショニング（つまり、オーバーシュート及び／又はアンダーシュート）を引き起こす可能性がある。本明細書で説明するシステム及び方法は、カム位相調整システム内のバックラッシュを補償する（例えば、１つまたは複数の要因に基づいて選択的に補償する）ことができ、カム位相調整システムのより正確な制御を提供する、カム位相調整システム及び制御方法を提供する。

【0015】

図１は、クランクシャフト１６に対するカムシャフト１４の位相角を制御するように構成されたカム位相調整システム１０の一例を示す。カム位相調整システム１０は、内燃機関のカムシャフト１４とクランクシャフト１６との間に結合されたカム位相器１２を含むことができる。カム位相調整システム１０は、カム位相器１２と選択的に係合するように構成されたカム位相器アクチュエータ２２を含むことができる。非限定的な例では、アクチュエータ２２は、クランクシャフト１６に対するカムシャフト１４の回転位置を変更することによって、カムシャフト１４の位相角を調整するように構成される。

【0016】

アクチュエータ２２は、カム位相器１２に軸方向及び／又は回転入力を提供するように構成することができる。幾つかの非限定的な例では、アクチュエータ２２は、電流に応答して軸方向に変位するように構成されたリニア・アクチュエータ及び／又はソレノイドであり得る。幾つかの非限定的な例では、アクチュエータ２２はまた、軸力及び／又は変位をカム位相器１２に提供するための機械的リンケージ、油圧作動要素、及び／又は任意の実行可能な機構であり得る。別の非限定的な例によれば、アクチュエータ２２は、例えば、電動モータ、リバース・ラック・アンド・ピニオン（ｒｅｖｅｒｓｅ ｒａｃｋ ａｎｄ ｐｉｎｉｏｎ）、ウォーム・スクリュー（ｗｏｒｍ－ｓｃｒｅｗ）、及び／又は他の適切なロータリーアクチュエータなどの、カム位相器１２にトルクを加えるように構成されたロータリーアクチュエータであってもよい。非限定的な例では、ロータリーアクチュエータは、固定子と、固定子に電磁気的に結合された回転子とを含んでもよい。一形態では、ロータリーアクチュエータに電流を印加して、所望のトルクで所望の方向にロータリーアクチュエータを回転させるように構成された回転出力を生成することができる。幾つかの非限定的な例では、ロータリーアクチュエータはブラシレスＤＣ（ＢＬＤＣ）モータであってもよい。

【0017】

カム位相調整システム１０は、プロセッサ２６及びメモリ２８を含むコントローラ２４を含むことができる。メモリ２８は、プロセッサ２６によって実行可能なプログラム、ソフトウェア、及び／又は命令を記憶する、フラッシュメモリ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、及び／又は他のタイプのメモリなどの、非一時的コンピュータ可読媒体及び／又は他の形態のメモリであることができる。幾つかの非限定的な例によれば、コントローラ２４は、エンジンのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に統合することができる。他の非限定的な例では、コントローラ２４は、ＥＣＵから分離することができるが、ＥＣＵと電気的通信ができる状態にある。例えば、コントローラ２４は、ＥＣＵから命令を受信し、これらの命令に基づいて命令を実行し、フィードバックをＥＣＵに提供することができる。幾つかの例によれば、コントローラ２４及びアクチュエータ２２が単一の一体型構成要素を形成するように、コントローラ２４をアクチュエータ２２のボディに組み込むことができる。

【0018】

図示の非限定的な例では、コントローラ２４は、アクチュエータ２２に命令を供給するために、アクチュエータ２２と電気的通信ができる状態であることができる。コントローラ２４はまた、アクチュエータ２２の位置を測定／感知するように構成されたアクチュエータ位置センサ３０と電気的通信ができる状態であることができる。幾つかの非限定的な例によれば、コントローラ２４はまた、それぞれカムシャフト１４及びクランクシャフト１６の回転位置を検出するように構成されたカムシャフト位置センサ３２及びクランクシャフト位置センサ３４と電気的通信ができる状態であることができる。コントローラ２４は、カムシャフト及びクランクシャフト位置センサ３２、３４から信号を受信して、クランクシャフト１６に対するカムシャフト１４の位相角を計算することができる。場合によっては、カムシャフト及びクランクシャフトの速度及び加速度は、カムシャフト位置センサ３２及びクランクシャフト位置センサ３４から決定することもできる。従って、コントローラ２４は、アクチュエータの位置、カムシャフトの位置、及び／又はクランクシャフトの位置を同時に監視することができる。アクチュエータ、カムシャフト、及び／又はクランクシャフトの位置に基づいて、コントローラは、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対位置が変更されるように、アクチュエータに位置を変更するように命令することができる。

【0019】

図１及び２を参照すると、カム位相器１２は、カムシャフト１４に結合されたクレードルロータ５２と、クランクシャフト１６によって駆動されるスプロケット・ハブ５４とを含む。非限定的な例では、クレードルロータ５２は、カムシャフト１４に結合され、クレードルロータ５２の回転が対応する回転をカムシャフト１４に与える。スプロケット・ハブ５４は、クランクシャフト１６の作動がスプロケット・ハブ５４の回転を生成するように、クランクシャフト１６によって駆動され得る。スプロケット・ハブ５４及びクランクシャフト１６は、ベルト及び／又はプーリ・システム、チェーン及びスプロケット・システム、及び／又は、ギア・トレイン・アセンブリを介して接続されてもよい。スプロケット・ハブ５４は、クランクシャフト１６の速度に比例する速度（例えば、クランクシャフト１６の速度の半分）で駆動される。クレードルロータ５２、スプロケット・ハブ５４、カムシャフト１４、及びクランクシャフト１６の相対的な結合のための代替構成も可能である。例えば、幾つかの非限定的な例によれば、クランクシャフトをクレードルロータに結合することができ、カムシャフトをスプロケット・ハブに結合することができる。

【0020】

図示の非限定的な例では、カム位相器１２は、スプロケット・ハブ５４とクレードルロータ５２との間に配置されたフォロワ機構５６を更に含む。フォロワ機構５６は、スプロケット・ハブ５４とクレードルロータ５２との間の相対回転を選択的にロック及びロック解除するように構成することができる。図２に示すように、アクチュエータ２２は、フォロワ機構５６に直接及び／又は間接的に係合するように構成することができる。幾つかの非限定的な例では、フォロワ機構５６はベアリングケースの形態である。幾つかの非限定的な例では、フォロワ機構５６は、スパイダロータとして構成することができる。フォロワ機構５６は、フォロワ機構５６の回転がクレードルロータ５２に対応する回転を引き起こし、それによってカムシャフト１４の回転を引き起こすように、クレードルロータ５２に結合することができる。別の言い方をすれば、フォロワ機構５６は、クレードルロータ５２とスプロケット・ハブ５４との間の回転関係を変更し、それによってカムシャフト１４とクランクシャフト１６との間の回転関係を変更してもよい。

【0021】

図示の非限定的な例では、カム位相器１２は、フォロワ機構５６とクレードルロータ５２との間に配置された少なくとも１つの付勢要素５８を含む。付勢要素５８は、クレードルロータ５２の一定のアイドル位置が維持されるように、フォロワ機構５６に対してクレードルロータ５２を（回転的に）付勢することができる。バックラッシュの補償を支援するために、付勢要素は、フォロワ機構５６に対してクレードルロータ５２を第１の回転方向に一方向に付勢することができ、これにより、カムシャフト１４とフォロワ機構５６との間にトルクが生成される。他の非限定的な例によれば、付勢要素５８’は、スプロケット・ハブ５４とフォロワ機構５６との間に代替的及び／又は追加的に配置することができる。幾つかの非限定的な例によれば、付勢要素５８は、例えばコイルスプリングなどのスプリングとして構成することができ、又は、例えばゴムダンパなどの別のタイプの弾性部材として構成することができる。他の非限定的な例によれば、付勢要素５８はねじりばねとして構成することができる。

【0022】

付勢要素５８によって提供される（一方向の）トルクは、カム位相調整システム１０内のバックラッシュをカム位相調整システム内の特定の（例えば、所定の）位置及び／又は場所に付勢し（例えば、吸収し）、バックラッシュを正確に考慮することができる。例えば、付勢された方向と反対に移動する場合、カム位相器１２を付勢方向とは反対の方向（例えば、第２の回転方向）に作動させると、（例えば、システムにバックラッシュが存在しないかのように）システムに対するバックラッシュの影響が軽減される。対照的に、カム位相器１２が付勢された方向（例えば、第１の回転方向）に作動されるとき、作動中にカム位相調整システム１０内のすべてのバックラッシュが存在する。第１回転方向の回転ではバックラッシュがすべて発生し、第２回転方向の回転ではバックラッシが発生せず、システム内のバックラッシュの総量が（例えば、製造前及び／又は製造後の測定及び／又は計算によって）既知であるので、カムシャフトの位相角を正確に調整するために、システムのバックラッシュを考慮して制御ストラテジーを実装できる。

【0023】

図３及び図４は、カム位相調整システム１０を制御してシステム内のバックラッシュを補償する方法１００を示す。例えば、カム位相器１２の作動中のバックラッシュの影響を補償するため。ステージ１０２で、コントローラ２４は、位相角命令１５０を受け取ることができる。位相角命令１５０は、カム位相器１２を第１の位相器位置から第２の位相器位置に移動するようアクチュエータに命令することができる。例えば、コントローラ２４は、ＥＣＵから位相角命令１５０を受信し、それに応答して、アクチュエータ２２に出力するための適切な命令を生成することができる。図４に示される非限定的な例では、第１の位相器位置は第１の位相角１５２に対応し、第２の位相器位置は第２の位相角１５４に対応する。

【0024】

ステージ１０４で、コントローラ２４は、位相角命令１５０に基づいて要求されているアクチュエータ位置１５６を決定することができる。非限定的な例では、要求されているアクチュエータ位置１５６は、第２の位相器位置に対応してもよい。理解されるように、アクチュエータ位置は、カムシステムの位相角に対応する関係を有する。例えば、アクチュエータの各角度及び／又は軸方向位置は、カムシステムの位相角に対応し得る。その結果、コントローラ２４は、現在の位相角に基づいてアクチュエータ位置を決定する、及び／又は現在のアクチュエータ位置から現在の位相角を決定することができる。これらの対応する値は、既知の位置へのアクチュエータの移動が位相角の既知の変化に対応するように、コントローラのメモリ２８内に格納することができる。幾つかの非限定的な例によれば、カム位相器１２は、アクチュエータ２２（例えば、アクチュエータ２２の出力シャフト）の回転又は軸方向変位（すなわち、変位位置）の大きさと、クレードルロータ５２とスプロケット・ハブ５４との間の相対回転の大きさと、の間の比例関係を定義することができる。

【0025】

コントローラ２４は、現在のアクチュエータ位置１５８から、決定され要求されているアクチュエータ位置まで、アクチュエータ２２に移動するように命令することができる。幾つかの非限定的な例では、コントローラ２４は、システム内のバックラッシュに等しい量に対応する、追加の所定の大きさだけ移動するようにアクチュエータ２２に命令することができる。理解されるように、システム内のバックラッシュの量は、バックラッシュの量がコントローラ２４のメモリ２８に保存され得るように、システムの製造中及び／又は製造後に事前に計算され得る。従って、コントローラ２４は、バックラッシュの量に等しい量だけ移動するようにアクチュエータ２２に命令することができる。これにより、カム位相調整システムの不適切なポジショニングのリスクが軽減される。コントローラ２４からの命令は、単一の命令を含んでもよく、及び／又は第１の部分１６０及び第２の部分１６２などの複数の命令部分を含んでもよい。第１の部分１６０は、（例えば、あたかもバックラッシュがないかのように）、現在のアクチュエータ位置１５８から、要求されているアクチュエータ位置までの作動に対応する大きさだけ、アクチュエータ２２を移動させることに対応することができる。第２の部分１６２は、システム内のバックラッシュの量に対応する追加の大きさだけアクチュエータ２２を移動させることに対応することができる。

【0026】

図示の非限定的な例によれば、コントローラ２４は、所定の大きさのアクチュエータ・オーバーシュートに加えて、現在のアクチュエータ位置１５８から、要求されているアクチュエータ位置１５６までアクチュエータ２２に移動するように命令することができる。例えば、第１の部分１６０は、現在のアクチュエータ位置から、要求されているアクチュエータ位置への移動に対応し、第２の部分１６２は、所定量のオーバーシュートに対応する移動に対応してもよい。オーバーシュート命令（すなわち、第２の部分１６２）は、アクチュエータがオーバーシュート命令の位置に近づくまで（例えば、アクチュエータがオーバーシュート量として示される量だけ移動するまで）、期間１６４の間持続してもよい。その期間の後及び／又はその前に、コントローラ２４はアクチュエータ２２に要求されているアクチュエータ位置１５６までの移動を命令することができる。従って、オーバーシュート命令は、アクチュエータがシステムに存在するバックラッシュの量に近づくか、及び／又は移動するまでの間のみ、アクティブになる。

【0027】

本明細書で説明するように、付勢要素５８は、すべてのバックラッシュが単一の回転方向（例えば、第１の回転方向）に配置されるようにカム位相調整システム１０を付勢する一方向のトルク及び／又は付勢力を加えることができる。図５は、システム内のバックラッシュが単一の回転方向に付勢されるように、カム位相調整システム１０を制御する方法２００を示している。上述のように、ステージ１０２で、コントローラ２４は、位相角命令１５０を受信して、カム位相器１２を第１の位相器位置から第２の位相器位置に作動させることができる。次にコントローラ２４は、ステージ１０４で第２の位相器位置に対応する、要求されているアクチュエータ位置１５６を（例えば、メモリ２８に保存された１つ又は複数の所定の基準値を介して）決定することができる。

【0028】

図４～図６を参照し、ステージ２０８で、コントローラ２４は、位相角命令が付勢方向（例えば、クレードルロータ５２の第１の回転方向への作動）又は付勢方向と反対の方向（例えば、クレードルロータ５２の第２の回転方向への作動）の位相角の変化を必要とするかどうかを判定することができる。ステージ２１０において、コントローラ２４は、命令された回転及び／又は位相角の変化が、付勢された方向と反対の方向（例えば、第２の回転方向）への作動を必要とするかどうかを判定することができる。コントローラ２４が、命令が付勢された方向とは反対の作動を必要とすると判断した場合、コントローラ２４は、システム内のバックラッシュに対応する追加のアクチュエータの移動なしに、ステージ２１２において現在のアクチュエータ位置１５８から、要求されているアクチュエータ位置１５６までアクチュエータ２２に移動するように命令することができる。別の言い方をすれば、付勢された方向と反対の方向に移動するとき、付勢部材はシステム内のバックラッシュを吸収するので、アクチュエータ２２の移動はシステム内における追加のバックラッシュを考慮しない。幾つかの非限定的な例によれば、カム位相調整システム１０の弾性のために、微量の追加のアクチュエータの移動が依然として発生する可能性がある。

【0029】

ステージ２１０において、位相角命令が付勢方向（例えば、第１の回転方向）への位相角変化（すなわち、移動）を必要とするとコントローラ２４が判断した場合、コントローラ２４は、ステージ１０６において、現在のアクチュエータ位置１５８から、要求されているアクチュエータ位置１５６まで移動することに加え、システム内の所定の大きさのバックラッシュだけ移動をするように、アクチュエータ２２に命令することができる。従って、カム位相器１２が付勢された方向と反対の方向に作動されるとき、作動中にバックラッシュは存在しないか、及び／又は、最小限のバックラッシュが存在する。対照的に、カム位相器１２が付勢された方向に作動されると、作動中にカム位相調整システム１０内のすべてのバックラッシュが存在する。その結果、バックラッシュは、アクチュエータの作動中にコントローラによって考慮及び補償され、カム位相調整のエラーにつながる可能性があるアクチュエータ位置のエラーを軽減することができる。

【0030】

上述の非限定的な例では、第１の回転方向（例えば、付勢方向）は、カム位相調整中のカムシャフトの遅角方向に対応することができ、第２の回転方向（例えば、付勢方向の反対）は、カム位相調整中のカムシャフトの前進方向に対応することができる。例えば、上述の非限定的な例では、バックラッシュは、カム位相器１２を遅角方向に作動させるときにのみ補償する必要がある。他の非限定的な例では、付勢方向は、カム位相調整中のカムシャフトの前進方向に対応し、非付勢方向は、カムシャフト位相調整中のカムの遅角方向に対応してもよい。

【0031】

図７は、図５の方法２００を示し、カム位相調整システム１０を制御するための追加のオプションのプロセスを含む。図５の方法と同様に、コントローラ２４はステージ１０２で位相角命令１５０を受け取ることができる。次に、コントローラはアクチュエータに命令して、カム位相器１２を第１の位相器位置から第２の位相器位置に作動させ、次いでコントローラ２４は、ステージ１０４で第２の位相器位置に対応する、要求されているアクチュエータ位置１５６を決定することができる。

【0032】

ここで図７を参照すると、幾つかの非限定的な例では、ステージ２１０において位相角命令が付勢方向（例えば、第１の回転方向）への移動（例えば、位相角の変化）を必要とするとコントローラ２４が判断した場合、コントローラ２４はステージ２１４に進むことができる。ステージ２１４で、コントローラ２４は、命令アクチュエータ速度及び／又はカム位相器ドリフト速度を決定することができる。命令されたアクチュエータ速度は、命令された位置の微分に基づくことができる。例えば、命令されたアクチュエータ速度は、現在のアクチュエータ位置から以前のアクチュエータ位置を引き算したものを、現在の命令と以前のアクチュエータ命令との間に経過した時間で割ることによって定義することができる。カム位相器ドリフト速度は、カム位相器１２の位相変化（例えば、移動）の速度に基づくことができ、これは、エンジン要因（エンジン速度など）及び付勢要素５８から加えられるトルクに依存する可能性がある。別の言い方をすれば、付勢要素５８は、カム位相器のカム位相器ドリフト速度でフォロワ機構５６とクレードルロータ５２とを相対的に移動させるために付勢力を加える。ステージ２１６で、命令されたアクチュエータ速度がカム位相器ドリフト速度よりも大きいとコントローラ２４が判断した場合、コントローラ２４は、図４に示され上記説明したように、所定の大きさのアクチュエータ・オーバーシュートに加えて、現在のアクチュエータ位置１５８から、要求されているアクチュエータ位置１５６までアクチュエータ２２に移動するように命令することができる。幾つかの例によれば、命令されたアクチュエータ速度は、高速ランプ命令の間、カム位相器のドリフト速度よりも大きくなり得る（例えば、図８を参照）。

【0033】

引き続き図７を参照すると、命令アクチュエータ速度がカム位相器ドリフト速度よりも大きくないとコントローラ２４が判断した場合、コントローラ２４はブロック２１８に進み、アクチュエータ位置決め誤差を決定することができる。アクチュエータ位置決め誤差は、現在のアクチュエータの位置（例えば、図４のライン１５８）と、命令されている又は要求されているアクチュエータ位置（例えば、図４のライン１５６）との差として定義できる。別の言い方をすれば、アクチュエータ位置決め誤差は、現在のアクチュエータ位置と意図したアクチュエータ位置との差であり、これにより、アクチュエータ位置決め誤差は、アクチュエータの現在の位置と命令された位置との差を表す。例えば、ステップ応答中に大きなアクチュエータ誤差が発生する可能性がある。別の例によれば、低速ランプ中に小さなアクチュエータ誤差が発生する可能性がある。非限定的な例では、大きいアクチュエータ誤差は５度を超え、小さいアクチュエータ誤差は５度未満であってもよい。

【0034】

ブロック２２０で、アクチュエータ誤差が所定の閾値より大きいとコントローラ２４が判断した場合、コントローラ２４はステージ１０６に進み、現在のアクチュエータ位置１５８から、要求されているアクチュエータ位置１５６まで移動することに加え、システム内のバックラッシュを補償するための所定量の追加移動を行うようにアクチュエータ２２に命令することができる。アクチュエータ誤差が所定の閾値より大きくないとコントローラ２４が判断した場合、次に、コントローラ２４はステージ２１２に進み、システム内のバックラッシュを補償するための追加動作を提供することなく、現在のアクチュエータ位置１５８から、要求されているアクチュエータ位置１５６までアクチュエータ２２に移動するように命令することができる。幾つかの非限定的な例によれば、所定の誤差閾値は、０度から５０度の間であり得る。

【0035】

カム位相器の例

【0036】

図９及び１０は、上記の説明と一致するカム位相調整システム内のバックラッシュを補償するように構成された付勢要素を含むことができるカム位相器の非限定的な例を示す。前述のように、アクチュエータは、出力シャフトを軸方向に変位させることができるリニア・アクチュエータとすることができる。代替的又は追加的に、アクチュエータは、出力シャフトを回転変位させてカム位相器を作動させることができるロータリーアクチュエータであってもよい。軸方向変位アクチュエータの一例は、シュミット（Ｓｃｈｍｉｔｔ）らの米国特許第１０，０７２，５３７号明細書に記載されており、その内容の全体は本明細書に参照により援用される。ロータリーアクチュエータの一例は、「相対回転運動を制御するためのシステム及び方法」というタイトルのＶａｎ Ｗｅｅｌｄｅｎらによる米国特許出願公開第２０２２／０１９５８９８号明細書に記載されており、その内容の全体は本明細書に参照により援用される。

【0037】

図９は、内燃機関のカムシャフト１０１３に結合されたカム位相調整システム１０１０を示す。図９に示すように、カム位相調整システム１０１０は、カムシャフトに結合されるように構成されたクレードルロータ１０５２、クランクシャフトに結合されたスプロケット・ハブ１０５４、クレードルロータ１０５２に選択的に結合されたスパイダロータ１０５６（例えば、フォロワ機構）、及びヘリックスロッド１０８０の形態の入力シャフトを含むことができる。スプロケット・ハブ１０５４、クレードルロータ１０５２、スパイダロータ１０５６、及びヘリックスロッド１０８０は、組み立てられると、それぞれ共通の中心軸１０１１を共有することができる。スプロケット・ハブ１０５４は、スプロケット・ハブ１０５４の外径に接続された（又は一体的に形成された）スプロケット１０５７を含むことができる。スプロケット１０５７は、クランクシャフトの速度に比例する速度でスプロケット・ハブ１０５４を回転させることができる内燃エンジンのクランクシャフトに結合することができる。

【0038】

アクチュエータ１０２２は、ヘリックスロッド１０８０を作動させるために、ヘリックスロッド１０８０と選択的に係合してもよい。例えば、アクチュエータ１０２２は、中心軸１０１１に平行又はそれに沿った方向にヘリックスロッド１０８０に軸力を加えることができる。アクチュエータ１０２２は、リニア・アクチュエータ、機械的リンケージ、油圧作動要素、及び／又はヘリックスロッド１０８０に軸力及び／又は変位を提供することができる任意の実行可能な機構であってもよい。すなわち、アクチュエータ１０２２は、スパイダロータ１０５６の所望の回転変位に対応する既知の位置まで軸方向にヘリックスロッド１０８０を変位させるように構成することができる。アクチュエータ１０２２は、コントローラ（例えば、コントローラ２４）によって制御され電力供給されることができる。

【0039】

ヘリックスロッド１０８０は、スパイダロータ１０５６のヘリカル特徴１０８４と係合するように構成されたヘリカル部分１０８２を含む。ヘリックスロッド１０８０のヘリカル部分１０８２とスパイダロータ１０５６のヘリカル特徴１０８４との間の相互作用は、スプロケット・ハブ１０５４に対してスパイダロータ１０５６を回転させる。例えば、アクチュエータ１０２２によって加えられるヘリックスロッド１０８０の軸方向変位は、スパイダロータ１０５６を回転させる。図９に示されるように、組み立てられると、スパイダロータ１０５６は、軸方向に変位できないように拘束されることができる。従って、アクチュエータ１０２２によってヘリックスロッド１０８０に加えられる軸方向の変位に応じて、スパイダロータ１０５６は、時計回り又は反時計回りに既知の量だけ（例えば、第１の方向又は第２の方向に）回転する。すなわち、スパイダロータ１０５６は、ヘリックスロッド１０８０のヘリカル部分１０８２とスパイダロータ１０５６のヘリカル特徴１０８４との間の相互作用により、スプロケット・ハブ１０５４に対して回転する。

【0040】

カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変更するために、コントローラ（例えば、図１のコントローラ２４）は、アクチュエータ１０２２に命令して、ヘリックスロッド１０８０を第１の位置から第２の位置まで軸方向に変位させる。ヘリックスロッド１０８０を軸方向に変位させる信号が送られると、カム位相調整システム１０１０は、クレードルロータ１０５２とスプロケット・ハブ１０５４との間の回転がロックされているロック状態から、クレードルロータ１０５２とスプロケット・ハブ１０５４との間の回転がロック解除される作動状態に移行することができる。ヘリックスロッド１０８０の変位は、軸方向の変位の方向に応じて、時計回り又は反時計回りのいずれかの方向に、スパイダロータ１０５６の往復回転を生成する。前述のように、スパイダロータ１０５６の回転は、ヘリックスロッド１０８０のヘリカル部分１０８２とスパイダロータ１０５６のヘリカル特徴１０８４との間の相互作用によって引き起こされることができる。

【0041】

スパイダロータ１０５６は、１つ又は複数のロックアセンブリとともに、スプロケット・ハブ１０５４とクレードルロータ１０５２との間の相対回転を選択的にロック及び／又はロック解除するように構成される。例えば、スパイダロータ１０５６の回転は、スパイダロータ１０５６を、スプロケット・ハブ１０５４とクレードルロータ１０５２との間に配置されたロックアセンブリに係合させることができる。スパイダロータ１０５６の回転は、ロックアセンブリをロック解除し、カム位相調整システム１０１０をロック状態から作動状態にする。作動状態では、クレードルロータとスプロケット・ハブとの間の相対回転が可能になり、一方、ロック状態では、クレードルロータとスプロケット・ハブとの間の相対回転が不可能になる。カム位相調整システム１０１０が作動状態にある場合、クレードルロータ１０５２は、スパイダロータ１０５６が回転したのと同じ方向に（例えば、クレードルロータ１０５２に加えられるカムトルクパルスを収集することによって）スパイダロータ１０５６に回転的に追従する。クレードルロータ１０５２は、クレードルロータ１０５２がヘリックスロッド１０８０の軸方向変位の大きさ及びヘリカル特徴１０８４の角度に相関する回転位置に到達するまで、回転し続ける。別の言い方をすれば、ヘリックスロッド１０８０の特定の軸方向変位は、スパイダロータ１０５６を介したクレードルロータ１０５２の所定量の回転に相当する。

【0042】

一般に、カム位相調整システム１０１０の設計は、相対回転が望まれるときに、アクチュエータ１０２２からヘリックスロッド１０８０に入力される力のみを必要とする（例えば、アクチュエータ１０２２は、複数の固定位置の間で変位し、それらの固定位置は、カムシャフトとクランクシャフトとの間の既知の位相角に相関する）。

【0043】

図１０は、遊星アクチュエータ２００１を含むカム位相調整システム２０１０の非限定的な例を示している。図示の非限定的な例では、機械的カム位相調整システム２０１０は、カムシャフトに結合されるように構成されたクレードルロータ２０５２、クランクシャフトに結合されたスプロケット・ハブ２０５４、ベアリングケージ及び／又はスパイダロータ２０５６（例えば、フォロワ機構）を含む）、複数のロッキングアセンブリ２０９０、及び遊星アクチュエータ２００１を含む。非限定的な例では、遊星アクチュエータ２００１、スプロケット・ハブ２０５４、クレードルロータ２０５２、及びベアリングケージは、組み立てられると、共通の中心軸２０１１をそれぞれ共有することができる。

【0044】

図示の非限定的な例では、機械的カム位相調整システム２０１０は、ロータリーアクチュエータの形態のアクチュエータ２０２２を含む。幾つかの非限定的な例では、ロータリーアクチュエータ２０２２は、固定子と、固定子に電磁的に結合された回転子とを含み得る。電流がロータリーアクチュエータ２０２２に印加されて、ロータリーアクチュエータ２０２２によって提供される回転力出力をもたらしてもよい。幾つかの非限定的な例では、ロータリーアクチュエータ２０２２は、ブラシレスＤＣ（ＢＬＤＣ）モータの形態であってもよい。

【0045】

遊星アクチュエータ２００１は、第１のリング歯車２２００と、第１の太陽歯車２２０２と、キャリア・アセンブリ２２０４と、第２のリング歯車２２０６と、第２の太陽歯車２２０８と、入力シャフト２０８０とを含む。キャリア・アセンブリ２２０４は、第１の遊星歯車群２２２２と、第２の遊星歯車群２２２４と、キャリア・プレート２２２６とを含む。第１の遊星歯車群２２２２及び第２の遊星歯車群２２２４は、キャリア・プレート２２２６の軸方向の両側に備えられていてもよい。図示された非限定的な例においては、第１の遊星歯車群２２２２は第１の太陽歯車２２０２と噛み合い、第２の遊星歯車群２２２４は第２の太陽歯車２２０８と噛み合う。

【0046】

第１のリング歯車２２００は、望まれる方向に第２のリング歯車２２０６に対して選択的に回転させられてもよい。第２のリング歯車２２０６に対する第１のリング歯車２２００の回転を容易にするために、ロータリーアクチュエータ２０２２に回転するように結合された入力シャフト２０８０は第１の方向に回転させられてもよい。第１の方向への入力シャフト２０８０の回転は、第１の方向への第１の太陽歯車２２０２の回転を発生させる。第１の方向への第１の太陽歯車２２０２の回転は、第１の方向とは逆の第２の方向への第１の遊星歯車群２２２２の遊星歯車の回転を発生させ、これにより第２の方向に第１のリング歯車２２００を回転させる。第２の太陽歯車２２０８が回転に関して固定されると、第１の太陽歯車２２０２のこの選択的回転、更にそれによる第１のリング歯車２２００の回転は、第２の方向に第２のリング歯車２２０６に対して第１のリング歯車２２００を回転させることを可能にする。入力シャフトが第２の、つまり逆の、方向に回転させられるならば、逆もまた然りである。

【0047】

スプロケット・ハブ２０５４は、その外周に備えられるスプロケット２０５７を含んでもよく、スプロケット２０５７は、例えば、ベルト、チェーン、及び／又は歯車列アセンブリを介して、内燃機関のクランクシャフトに結合されてもよい。クレードルロータ２０５２は、カムボルト２０９２を介して内燃機関のカムシャフトに取り付けられていてよい。一般的に、クレードルロータ２０５２は、ロッキングアセンブリ２０９０に係合していてもよい。

【0048】

図示された非限定的な例においては、ロータリーアクチュエータ２０２２の回転が入力シャフト２０８０を回転するように、入力シャフト２０８０はロータリーアクチュエータ２０２２に結合されてもよい。第２の太陽歯車２２０８は、ロータリーアクチュエータ２０２２に回転に関して固定されており、回転が防止されている。ロータリーアクチュエータ２０２２は、第１の太陽歯車２２０２に結合され、第１の太陽歯車の回転を制御している。一般的に、第２のリング歯車２２０６がスプロケット・ハブ２０５４とともに回転するように、第２のリング歯車２２０６はスプロケット・ハブ２０５４に回転的に結合されてもよい。

【0049】

動作において、ロータリーアクチュエータ２０２２は、第１のリング歯車２２００の既知の回転変位量を達成するように、トルクを第１の太陽歯車２２０２に与えるように構成されてよい。第１のリング歯車２２００の変位量は、スパイダロータ２０５６の既知の望まれる回転方向の変位量に対応する遊星アクチュエータ２００１の歯車比に基づく。ロータリーアクチュエータ２０２２は、コントローラ（例えば、コントローラ２４）によって制御され駆動されてよい。

【0050】

動作の最中、スプロケット・ハブ２０５４は、内燃機関のクランクシャフトに結合されることができ、内燃機関のカムシャフトは、クレードルロータ２０５２に固定されることができる。従って、クランクシャフトの半分の速度でカムシャフトが回転するように、機械的カム位相調整システム２０１０を介して、カムシャフト及びクランクシャフトは、共に回転するように結合されてよい。エンジンが運転中であり、カムシャフトの回転／位置調整が望まれない場合、機械的カム位相調整システム２０１０は、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係をロックするロック状態になってよい。このロック状態において、ロータリーアクチュエータ２０２２は、遊星アクチュエータ２００１の入力シャフト２０８０を回転させない。これにより、第１のリング歯車２２００及び第２のリング歯車２２０６のそれぞれは、スプロケット・ハブ２０５４と一体に回転する。従って、フォロワ機構は、スプロケット・ハブ２０５４に対して回転させられず、これによって、ロッキングアセンブリ２０９０は、クレードルロータ２０５２とスプロケット・ハブ２０５４との間の相対的な回転をロックする。結果として、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係は維持される。

【0051】

クランクシャフトに対してカムシャフトを進ませる又は遅らせる（すなわち、カムシャフトの位相角を調整する）ために、ロータリーアクチュエータ２０２２は、遊星アクチュエータ２００１の入力シャフト２０８０にトルクを提供する。非限定的な例では、入力シャフト２０８０の回転の方向及び大きさは、第２のリング歯車２２０６に対する第１のリング歯車２２００の対応する既知の回転に関連付けられることができる。第２のリング歯車２２０６はスプロケット・ハブ２０５４に回転的に結合しているので、第１のリング歯車２２００は、スプロケット・ハブ２０５４に対して回転させられてもよい。第１のリング歯車２２００に加えられる回転は、第１のリング歯車と追従機構との間のカップリングを介して、追従機構（例えばベアリングケージ）の対応する大きさ及び方向の移動を生成してもよい。非限定的な例では、クレードルロータ２０５２がスプロケット・ハブ２０５４に対して望まれる回転位置に達するまで、カップリングは、スパイダロータ２０５６に与えられる力を保持するように構成される。望まれる回転位置は、ロータリーアクチュエータ２０２２によって提供される回転入力変位／力及び遊星アクチュエータ２００１の歯車比によって決定される。非限定的な例では、スパイダロータ２０５６の回転は、ロッキングアセンブリ２０９０を係合させ、カム位相調整システム２０１０をアクチュエーション状態にさせることができる。

【0052】

作動状態では、クレードルロータ２０５２は、スパイダロータ２０５６が回転するのと同じ回転方向に回転する。例えば、第１のリング歯車２２００がスパイダロータ２０５６を時計回りに回転させる非限定的な例では、クレードルロータ２０５２も時計回りに回転することができる。一般に、遊星アクチュエータ２００１を介してスパイダロータ２０５６に加えられる所与の回転入力に応じて、クレードルロータ２０５２は、スパイダロータ２０５６に回転的に追従する。クレードルロータ２０５２は、スパイダロータ２０５６の所定の回転位置に到達するまで、スパイダロータ２０５６に追従する。スパイダロータ２０５６の所定の位置は、入力シャフト２０８０の回転の大きさ及び遊星アクチュエータ２００１のギア比に基づいてコントローラによって決定される。

【0053】

スプロケット・ハブ２０５４に対するクレードルロータ２０５２の回転は、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変えることができる。ロータリーアクチュエータ２０２２の所与の回転に対するスパイダロータ２０５６の回転量は、第１の太陽歯車２２０２と第１のリング歯車２２００との間のギア比に基づいて計算される。一例では、機械的カム位相調整システム２０１０は、クレードルロータ２０５２がスパイダロータ２０５６と同じ方向にのみ回転することを可能にすることができる。このように、エンジン運転中は、機械的カム位相調整システム２０１０は、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係を変えることができる。

【0054】

一般に、カム位相調整システム２０１０の設計は、カムシャフトに対するカムシャフトの回転（例えば、それらの間の位相角を変更するため）が望まれるときに、ロータリーアクチュエータ２０２２を介した入力シャフト２０８０の回転のみを必要とする。

【0055】

図１１及び１２は、カム位相調整システム内のバックラッシュを補償するように構成された付勢要素２０５８を含む、図１０のカム位相器の非限定的な例を示す。アクチュエータ２０２２は、スパイダロータ２０５６の回転位置を正確に制御するために、カム位相器２０１２のスパイダロータ２０５６と直接的及び／又は間接的に係合することができる。上述のように、スパイダロータは、クレードルロータ２０５２スパイダロータの対応する移動を引き起こすように構成され、これは、クレードルロータ２０５２とスプロケット・ハブ２０５４との間の回転関係を変更する。その結果、カムシャフトとクランクシャフトとの間の回転関係も変更される。

【0056】

一例では、付勢要素２０５８はコイルスプリング（例えば、リニア又はプログレッシブ・スプリング）である。付勢要素２０５８は、スパイダロータ２０５６とクレードルロータ２０５２との間に一定の付勢力を加えることができ、これにより、スパイダロータとクレードルロータが互いに接触するように付勢される。１つの非限定的な例では、スパイダロータ２０５６とクレードルロータ２０５２との間の相対回転位置は、カム位相器２０１２のロック及びロック解除中の構成要素間のわずかな回転を除いて、実質的に固定される。

【0057】

図１１に示すように、付勢要素２０５８は、クレードルロータ２０５２とスパイダロータ２０５６との間に配置される。クレードルロータ２０５２は、クレードルロータ２０５２内に軸方向に延びる第１の凹部２３００ａを含む。スパイダロータ２０５６は、半径方向内側に延在し、凹部２３００ａ内に受け入れられる半径方向突出部２３０２ａを含む。付勢要素２０５８ａは、凹部の端部２３０４ａと半径方向突出部２３０２との間に配置される。

【0058】

図１２に示されるように、カム位相器２０１２は、例えば、第１の付勢要素２０５８ａ及び第２の付勢要素２０５８ｂを含む２つの付勢要素２０５８などの、２つ以上の付勢要素を含むことができる。図示された非限定的な例では、第２の付勢要素２０５８ｂは、第２の凹部２３００ｂ内に配置される。第２の凹部２３００ｂは、第１の凹部２３００ａと円周方向に反対にある（例えば、第１及び第２の凹部２３００ａ、２３００ｂは円周方向に１８０度離れている）。従って、スパイダロータ２０５６は、第１の半径方向突出部２３０２ａと円周方向の反対側の第２の半径方向突出部２３０２ｂを含む。第２の半径方向突出部は、半径方向内側に延在し、第２の凹部２３００ｂ内に受け入れられる。第２の付勢要素２０５８ｂは、第２の凹部２３００ｂの端部２３０４ｂと第２の半径方向突出部２３０２ｂとの間に配置される。

【0059】

他の非限定的な例によれば、付勢要素（例えば、付勢要素５８’）は、スプロケット・ハブ２０５４とスパイダロータ２０５６との間に配置することができる。この代替構成では、付勢要素によって加えられるトルクは、カムシステムの位相角に比例する。例えば、位相角が増加又は減少すると、スプロケット・ハブ２０５４とスパイダロータ２０５６との間の相対回転位置が変化するにつれて、加えられる付勢力が増加又は減少する。幾つかの非限定的な例によれば、複数の付勢要素を従動機構の周りに円周方向に配置することができる。

【0060】

本明細書において、実施形態は、明確かつ簡潔な明細書を記述できるように記載されているが、本発明から離れることなく、実施形態を様々に組み合わせたり分離したりできることが意図されており理解されるであろう。例えば、本明細書に記載されたすべての好ましい特徴は、本明細書に記載された本発明のすべての態様に適用可能であることを理解されたい。

【0061】

従って、本発明は特定の実施形態および実施例に関連して上記に説明されたが、本発明は必ずしもそのように限定されるのではなく、複数の他の実施形態、実施例、使用、修正形態、ならびに実施形態、実施例および使用から逸脱する形態が、本明細書に添付される特許請求の範囲によって包含される。本明細書に列挙される各特許文献および文献の全体の開示が、そのような特許文献または文献のそれぞれが本明細書に参照によって独立して援用されるものとして、参照によって援用されている。

【0062】

本発明の様々な特徴及び利点は、特許請求の範囲に記載されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【外国語明細書】