JP2006118509A - 内燃機関におけるカムシャフト調整装置とその組立工具 - Google Patents

Abstract

【課題】中央ねじの締め付けに関して、改善された良好な組立を可能にする。
【解決手段】内燃機関におけるカムシャフト５の調整装置１は、外輪３に対して回転可能かつ相対回転位置調整可能な内輪２を有している。その内輪２は、中央ねじ４を介してカムシャフト５に固定されている。内輪２および／又は外輪３が、組立工具８、９が係合するための少なくとも１つの凹所６、７を有している。組立工具８、９を介して内輪２ないし外輪３が回り止め保持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、外輪に対して回転可能かつ相対回転位置調整可能な内輪を有し、その内輪が中央ねじを介してカムシャフトに固定されている、内燃機関におけるカムシャフト調整装置に関する。また本発明はそのような調整装置を組み立てるための組立工具に関する。

この種のカムシャフト調整装置は、従来においてよく知られている。例えば特許文献１、特許文献２および特許文献３に、内輪が中央ねじを介して内燃機関のカムシャフトにねじ止めされている方式が記載されている。その外輪は、チェーンを介して、あるいは歯付きベルトを介して、クランクシャフトに連動接続されている。内輪と外輪との間で、（外部液圧操作による制御で）相対回転運動が生じさせられる。このために、内輪は例えば、羽根が一体成形され、或いは取り付けられた羽根車として形成されている。その羽根は外輪に加工された液圧室内に置かれている。液圧室において羽根のいずれかの側に圧力を供給することによって、「前方ストッパ」から「後方ストッパ」までの間で、外輪に対する内輪の相対回転位置調整が行われる。

その装置の組立には、ときおり問題がある。即ち、内輪は中央ねじを介してカムシャフトに固く固定されねばならない。このために、ねじは所定のトルクで締め付けられねばならず、そのねじは、カムシャフトの軸方向に延びるねじ孔にねじ込まれる。その場合、ねじはその締付け面に締付けトルクが加えられる。その反トルクはカムシャフトにおける締付け面で受けられる。ねじの締付けによって、内輪がカムシャフトに固く固定される。その場合、必然的に、締付けトルクの全荷重がカムシャフトに伝達される。従って、中央ねじと内輪との間における摩擦トルクも、内輪とカムシャフトとの間における締付け面に伝達され、このために、滑り過ぎが生ずる。さらに、内輪とカムシャフトとの相対位置が変化し、そのために、重大な結果をもたらすタイミングの狂いが引き起こされる。

その対策のために原理的に、中央ねじの下側に、組立工具の係合される締付け面を有す座金（例えば六角座金）を敷くことができる。これによって、中央ねじを締め付ける際、座金を介して反トルクが十分に受けられる（ねじにおける摩擦トルクをカムシャフトにおける締付け面を介して受けるだけで済む）。これによって、カムシャフトに対して内輪が回転する恐れがなくなる。しかしこの場合、補助部品（座金）が必要とされ、この補助部品は、一方では追加的経費を生じさせ、他方ではカムシャフト調整装置の軸方向構造空間を増大させる。

また基本的には、中央ねじの締付け時に反トルクをカムシャフト調整装置の外輪で対抗することができ、そのために外輪に締付け面が設けられる。カムシャフトのねじに作用する締付けトルクは、カムシャフトに設けられた締付け面によって対抗される。このために、外輪が大きなトルクで負荷され、これは、カムシャフト調整装置の内側部品にとって明らかに不利である。中央ねじに対する締付けトルクは運転トルクに比べて高いので、羽根あるいは固定ピンはかなり大きな力が加えられる。
独国特許出願公開第１９８０８６１８号明細書 独国特許出願公開第１９９５１３９１号明細書 独国特許出願公開第１０２５３４９６号明細書

本発明の課題は、冒頭に述べた形式のカムシャフト調整装置を、上述の欠点が除去されるように改良することにある。即ち、内輪をカムシャフトへ結合する中央ねじを、カムシャフト調整装置の各部品間ないし内輪とカムシャフトとの間に大きなトルク荷重を生ずることなしに、固く締め付けることができるようにすることにある。これによって、カムシャフト調整装置の単純な構成を可能にし、即ち、カムシャフト調整装置の作動トルクについての寸法付け（格付け）を十分にすることにある。さらに、カムシャフト調整装置の組立時にタイミングの狂いが生ずる恐れがないようにすることにある。

この課題は本発明に基づいて、内輪および／又は外輪（内輪と外輪の少なくとも一方）が、組立工具が係合するための少なくとも１つの凹所を有し、その組立工具を介して内輪ないし外輪が回り止め保持される、ことによって解決される。

これによって、中央ねじの締付けトルクに対する反トルクを内輪ないし外輪で直接受けることができ、これによって特に、内輪とカムシャフトとの継手は、全くあるいはほんの僅かなトルクしか荷重されない。従って、カムシャフト調整装置の非常に単純な構成が可能となる。内輪からカムシャフトへの締付けトルクの伝達によるタイミングの狂いが排除される。

内輪における組立工具が係合するための凹所が、内輪の回転軸線に対して同心的に形成された孔に設けられていることが有利である。外輪にも凹所が外輪の回転軸線に対して同心的に設けられる。

凹所が半径方向に延びる溝として形成されていることが有利である。その凹所は内輪における孔の軸方向深さの一部にわたって延びている。またその凹所は、内輪ないし外輪において、内径から外径まで延びている。

凹所が軸方向に窪まされた底部位を有していることによって、組立工具の改善された接触支持が生ずる。その底部位は窪まされずに配置された工具接触部位へと移行（半径方向に遷移）している。

内輪ないし外輪に、組立工具が係合する凹所が、円周方向に分布して３つ設けられることが有利である。さらに、工具が唯一の位置でしか当てることができないようにするために、その３つの凹所が、内輪ないし外輪の円周方向に不均一に分布して配置されるように設計される。

少なくとも１つの凹所が成形工程によって、或いは非切削製造工程によって、内輪ないし外輪に設けられていることが、製造技術上において有効である。

内輪の材料として、焼結材料例えば合金成分を含む焼結・鉄材料が採用され、あるいはまた、非金属材料も採用できる。その内輪も一部だけ上述の材料で作られる。

カムシャフト調整装置を組み立てるための本発明に基づく組立工具は、中空の円筒状部分を有し、この中空の円筒状部分に、少なくとも１つの凹所に係合するためにそれに対応して形成された少なくとも１つの突起が配置されている。その中空の円筒状部分に半径方向に延びる把持アームが配置され、特に溶接されていることによって、工具の良好な取扱いが達成される。

以下図に示した実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。
図１により、カムシャフト調整装置１の実施形態が理解できる（なお、図１は、図３のＡ−Ｂ線に沿った断面図である）。図１には内輪２および外輪３が概略的に示されている。その内外両輪２、３は液圧式調整装置（図示せず）によって２つの終端位置間で相対回転できる。その例については、液圧式カム調整装置の通常の作用が記載されている独国特許出願公開第１０１３５１４６号明細書を参照されたい。

内燃機関のカムシャフトと駆動スプロケット２０との連動接続はチェーン（図示せず）を介して行われている。その駆動スプロケット２０は外輪３に固く結合されている。調整装置（図示せず）は外輪３と内輪２との相対回転位置を調整する。内輪２は中央ねじ４を介して内燃機関のカムシャフト５に固くねじ止めされている。内輪２は孔１１を有し、この孔１１はカムシャフト５の回転軸線１０に対して同心的に設けられ、その中心に中央ねじ４が配置されている。

カムシャフト５に中央ねじ４をかなり大きなトルクで締付け固定する際、内輪２からカムシャフト５に大きなトルクが伝達される必要がないようにするために（その大きなトルク伝達は望ましくない回転、従って、タイミングの狂いを生じさせる）、図２および図３に詳細に示されているように、内輪２の軸方向端部において孔１１の内周面に凹所６が設けられている。これに従って、凹所６は溝状に形成され、この凹所６は孔１１の内径に対応する内径ｄｉから、外径ｄａまで延びている。凹所６の軸方向深さは図２に符号ｈで示されている。図１との関連で理解できるように、その軸方向深さｈは孔１１の全深さの一部に止まっている。図３から理解できるように、内輪２に３つの凹所６が設けられ、これらの凹所６は円周方向に一様に分布しては配置されていない。２つの凹所６は孔１１に直径方向に対向して位置し、その両凹所６間に第３の凹所６が配置されている。これによって、凹所６に対して相補的に形成された工具が、唯一の位置でしか内輪２に当てられないことが達成される。

図２から理解できるように、凹所６は底部位１３を有し、この底部位１３は工具接触部位１４に対して軸方向に窪まされて配置されている。これによって、組立工具を精確に当てることができる。

内輪２における凹所６に対応して、外輪３に同じように形成された凹所７が配置されている。ここでは、凹所７は内径Ｄｉから、外輪３の外周面１２の高さに位置する（外周面１２の直径に対応する）外径Ｄａまで延びている（図１参照）。

内輪２をカムシャフト５に組み立てるために利用される内輪２の凹所６に係合する組立工具８が、図４に概略的に示されている。その組立工具８は中空の円筒状部分１５に３つの成形突起１７を有し、これらの突起１７は凹所６の形状に対応している。把持アーム１８が、中央ねじ４を締め付ける際、適当なてこでの組立工具８の保持を可能にしている。

外輪３に係合するために利用される組立工具９は、組立工具８に対応して構成されている。

中央ねじ４を締め付けるために、組立工具８、９がカムシャフト調整装置１にどのように当てられるかは、図１から理解できる。その組立工具８、９はカムシャフト調整装置１から離された状態で示されている。組立工具８はその突起１７が凹所６に係合し（図４参照）、これによって、把持アーム１８の固定保持によって、内輪２の回転が阻止される。組立工具９はそれに応じて、中空の円筒状部分１６に配置された突起（図示せず）が、外輪３における凹所７に係合し、これによって、把持アーム１９の固定保持によって、外輪３の回転が阻止される。その後、カムシャフト５が大きなトルクに対抗する必要なしに、スパナ２１によって、中央ねじ４が固く締め付けられる。

組立工具を含めた、内燃機関におけるカムシャフト調整装置の一部概略断面図。 図１における部分Ｚの詳細を示す図。 組立工具を省略した、カムシャフト調整装置の内側部分のみを示す、図１における矢印Ｃ方向から見た図。 内輪に係合する組立工具の図１における矢印Ｃ方向から見た図。

符号の説明

１ カムシャフト調整装置
２ 内輪
３ 外輪
４ 中央ねじ
５ カムシャフト
６ 凹所
７ 凹所
８ 組立工具
９ 組立工具
１０ 回転軸線
１１ 孔
１２ 外周面
１３ 底部位
１４ 工具接触部位
１５ 中空の円筒状部分
１６ 中空の円筒状部分
１７ 突起
１８ 把持アーム
１９ 把持アーム
２０ 駆動スプロケット
２１ スパナ
ｈ 凹所の軸方向深さ
ｄｉ 内径
ｄａ 外径
Ｄｉ 内径
Ｄａ 外径

Claims (15)

1. 外輪（３）に対して回転可能かつ相対回転位置調整可能な内輪（２）を有し、その内輪（２）が中央ねじ（４）を介してカムシャフト（５）に固定されている内燃機関におけるカムシャフト調整装置（１）であって、
   内輪（２）および／又は外輪（３）が、組立工具（８、９）が係合するための少なくとも１つの凹所（６、７）を有し、その組立工具（８、９）を介して内輪（２）ないし外輪（３）が回り止め保持されるように構成されている、ことを特徴とする内燃機関におけるカムシャフト調整装置。
2. 内輪（２）における凹所（６）が、内輪（２）の回転軸線（１０）に対して同心的に形成された孔（１１）に設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 外輪（３）における凹所（７）が、外輪（３）の回転軸線（１０）に対して同心的に形成された外周面（１２）に設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 凹所（６、７）が半径方向に延びる溝として形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 凹所（６）が軸方向に孔（１１）の軸方向深さの一部（ｈ）にわたって延びている、ことを特徴とする請求項２記載の装置。
6. 凹所（６）が内輪（２）において内径（ｄｉ）から外径（ｄａ）まで延び、凹所（７）が外輪（３）において内径（Ｄｉ）から外径（Ｄａ）まで延びている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
7. 凹所（６、７）が軸方向に窪まされた底部位（１３）を有している、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
8. 底部位（１３）が、窪まされずに配置された工具接触部位（１４）へと移行している、ことを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 内輪（２）ないし外輪（３）に、円周方向に分布する３つの凹所（６、７）が設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
10. ３つの凹所（６、７）が、円周方向に不均一に分布して配置されている、ことを特徴とする請求項９記載の装置。
11. 少なくとも１つの凹所（６、７）は、内輪（２）ないし外輪（３）に成形工程により設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
12. 内輪（２）が少なくとも部分的に焼結金属から成っている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
13. 内輪（２）が少なくとも部分的に非金属材料から成っている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の装置（１）を組み立てるための組立工具（８、９）において、
    中空の円筒状部分（１５、１６）を有し、この中空の円筒状部分（１５、１６）に、少なくとも１つの凹所（６、７）に係合するために当該凹所（６、７）に対応して形成された少なくとも１つの突起（１７）が配置されている、ことを特徴とする内燃機関におけるカムシャフト調整装置の組立工具。
15. 中空の円筒状部分（１５、１６）に、半径方向に延びる把持アーム（１８、１９）が配置され、特に溶接されている、ことを特徴とする請求項１４記載の組立工具。

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