JP2008509013A - カムシャフトを製作するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも２つの完成加工された個別のカムを所定の角度位置でシャフト上に堅固に取り付け、この場合、シャフトを、特にアウターシャフトと、このアウターシャフトに同心的に配置されたインナーシャフトとから形成する、カムシャフトであって、このカムシャフトを、組み立てられたカムシャフトの後加工が必要ないように製作する方法に関する。
このために、次のような時間的連続の製作段階を実施する、つまり：
シャフト（１１，１２）上に堅固に取り付けられる少なくとも２つのカム（１，２，４）を、取り付け前に１つの加工モジュールに解除可能に統合し、この際に、完成されたカムシャフト上で互いに相対的に不動である複数の第１のカム（１，２）を、シャフト（１１，１２）上の最終的な対応配置に相当する配置に整列し、
加工モジュール内で、カムの半径方向の周面から、少なくとも２つのカム（１，２，４）の少なくともカム輪郭形状を完成加工し、
完成加工されたカム（１，２，４）を、加工モジュール内でシャフト（１１，１２）上に取り付け、
完成されたカムシャフト上で互いに相対的に不動な複数の第１のカム（１，２）を、加工モジュール内で少なくともその角度位置に関連して規定された対応配置で、シャフト（１１，１２）に堅固に結合し、
加工モジュール内でのカム（１，２，４）の解除可能な統合を分離し、場合によっては設けられている位置決め補助手段及び／又は接続補助手段（３，５）を取り除くようにした。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載したカムシャフトを製作するための方法に関する。

個別のカムを取り付け後若しくは組立後に後加工する必要がないように、カムシャフトを製作する場合、各カムを所定の角度位置に正確に組み付けるのは困難である。このような困難に基づいて、各カムは組立後に常にカム輪郭を研削することによって後加工するか、又はカム位置の公差限界を組立プロセスによって規定する必要がある。

本発明の課題は、冒頭に述べたカムシャフトの製作方法を改良して、組立完成されたカムシャフトにおける個別のカムの輪郭形状を後加工する必要がないような方法を提供することである。

この課題は、本発明によれば、冒頭に述べた形式の製作方法において、まず第１に、請求項１の特徴部に記載した方法段階によって解決された。

有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。

本発明は、個別のカムをシャフトに取り付けてこのシャフトと結合する前に、各カムを、これらのカムが完成済みのカムシャフト上に位置するべき対応位置に配置された状態を成す１つの加工モジュールに統合する、という基本的な考えに基づいている。この加工モジュール内において、カムの完成加工が実施される。このようにして完成加工されたカムが、加工モジュール内においてカムシャフトのシャフトに組み立てられる。これによって、所望の対応配置が得られる。つまり、後加工が必要なくなる。

２つのカムだけが、シャフト上の互いの明確に規定された所定の対応配置で組み立てられている場合は、相応の加工モジュールは、これらの２つのカムと、場合によってはこれら２つのカムの間に設けられた軸方向のスペーサホルダとから成っている。

１つの加工モジュール内において各部材を接続するための手段として、各部材を軸方向で互いに緊締するためのねじが使用されるか、又はこのようなねじか、固定ピンの嵌め込み後に加工時及び組立時に緊締手段として用いられる。この場合、これらのねじは皿頭ねじとして構成されている。緊締手段としてのねじの代わりに、固定ピンを使用した場合、任意のその他の緊締手段、例えば研削において一般的に公知の緊締手段を使用してもよい。

特に有利には、本発明による方法によって、互いに可変に回転可能なカムを有するカムシャフトを製作することができる。このような、例えばヨーロッパ特許公開第１３６２９８６号明細書により公知のカムシャフトにおいては、インナーシャフトがアウターシャフト内に同心的に軸受けされており、この場合、２つのシャフトは互いに相対的に回転可能である。この場合、第１のカムはアウターシャフトに堅固に結合されていて、第２のカムはインナーシャフトにそれぞれ堅固に結合されている。複数の第２のカムとインナーシャフトとの堅固な結合は、例えばこれらのカムをそれぞれ半径方向で貫通し、かつアウターシャフトに設けられた切欠を通ってアウターシャフトに係合し、インナーシャフト内で固定された接続部材例えば固定ピンによって行われる。このような第２のカムは、アウターシャフトに回転可能に支承されている。このような形式のカムシャフトにおいては、部分的に互いに調節可能な、既に組立完成されたカムを後作業で機械的に加工することは困難であるので、本発明による方法は特に有利であることが明らかである。

完成されたカムシャフト内で位置決めし、かつ回転させることができるようにするために、１つの加工モジュール内に、固定部材（例えば固定ピン）を受容するための半径方向の孔を備えた調節可能なカムシャフトのための第２のカムを設ける必要がある場合、この孔は、当該の第２のカムが加工モジュール内にある間に、製作される。これによって、完成されたカムシャフト内における当該の第２のカムの精確な位置合わせが保証される。

以下に図面に示した有利な実施例について説明する。

図面中：
図１は、全部で３つのカムを有する加工モジュールの、図２のＩ−I線に沿った縦断面図、
図２は、図１のII−II線に沿った加工モジュールの半径方向断面図、
図３は、図１及び図２の実施例に対して選択的な形式のねじ締結を有する、図４のIII−III線に沿った加工モジュールの縦断面図、
図４は、図３のIV−IV線に沿った、加工モジュールの半径方向断面図、
図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った、加工モジュールの縦断面図、
図６は、インナーシャフト及びアウターシャフトを有する、組立完成された調節可能なカムシャフトの縦断面図である。

１つの加工モジュール内に、互いに結合された２つの第１のカム１，２が配置されており、これらのカム１，２はそれぞれ、軸方向の端部に位置している。これら２つの第１のカム１，２間に、それぞれ周方向で開放するスペーサホルダ３を介して軸方向に間隔を保って、加工モジュールの中央に第２のカム４が配置されている。

全部で３つの第１及び第２のカム１，２，４は、周方向で互いに反対側に位置する２つのねじ５を介して互いに結合されている。これら２つのねじ５は、有利には皿頭ねじとして構成されている。

このような形式で加工モジュール内において互いに堅固に結合されたカム１，２，４は、この状態で完成加工することができる。つまり特にそのカム外側輪郭形状並びにその内径に関連して完成加工することができる。

有利な形式で、加工を簡単にするために、すべてのカム１，２，４のための内径は同一に選択される。

図示の実施例では、カム１，２，４は、角度位置に関連して互いに可変に調節可能な複数のカムを備えたカムシャフトのためのカムである。これらのカム１，２，４に所属のシャフトは、インナーシャフト１１と、このインナーシャフト１１を同心的に包囲するアウターシャフト１２とから構成されている（図６）。この場合、２つのシャフト１１，１２は互いに相対的に回転可能である。相対回転は、一般的に、アウターシャフト１２内でインナーシャフト１１が回転せしめられることによって、得られる。加工モジュール内で軸方向外側に位置する第１のカム１，２は、アウターシャフト１２上における固定位置のために規定されている。２つのカム１，２間に位置する第２のカム４は、インナーシャフト１１に堅固に結合するために設計されている。インナーシャフトに堅固に結合した場合、第２のカム４は、アウターシャフト１２上に第２のカム４を遊び無しで回転可能な支承を可能にする内径を有している（図６）。第２のカム４とインナーシャフト１１との結合は、固定部材によって行われる。この固定部材は、固定ピン若しくは位置決めピン１３であってよい。固定ピン１３は、一方では第２のカム４の嵌合孔７内に固定され、他方ではインナーシャフト１１の孔内に固定され、アウターシャフト１２内の長孔形状の切欠１４を通って貫通ガイドされている。第２のカム４の嵌合孔７は、この第２のカム４が閉じた加工モジュール内にある間に、形成される。

カム１，２，４は、加工モジュール内でまだ行われる加工過程を除いて、既に前もって仕上げ加工される。

加工モジュールを、図示の実施例では調節可能なカムシャフトとして構成されたカムシャフト（図６）のアウターシャフト１２上に取り付けてから、つまり、第１のカム１，２とアウターシャフト１２との間の例えば収縮ばめの終了後、及び収縮ばめの形成後、加工モジュールは開放され、ねじ５及び周方向で開放するスペーサホルダ３が取り除かれる。カム１，２，４内に形成された複数の孔１０は、これらの孔１０を有するカムにおいて重量が削減されたという利点を提供する。

加工モジュール内に挿入された接続手段としてのねじ５を受容するために、有利な形式で、場合によっては存在するスペーサホルダ３内にねじ８が形成される（図３乃至図５）。この実施例では、カム１，２，４に対して遊びなしで解除可能に対応配置するために、それぞれ少なくとも２つのねじ５が、その頭及びねじ山位置に関連して軸方向で挿入する必要がある（図３乃至図５）。それに応じて、スペーサホルダ３は少なくとも４つの孔１０を有しており、これらの孔１０のうちのそれぞれ２つが貫通孔として構成され、残りの２つがねじ山８として構成されている。加工モジュール内のこのような接続形式による利点は、まず第１に、ねじ負荷されひいては高価なスペーサホルダ３の再使用可能性という点にあり、また第２に、すべてのカム１，２，４のより簡単な加工性という点にある。

加工モジュール内において調節可能である第２のカム４を、残りの第１のカム１，２と同じ内径に加工することができるようにするために、アウターシェル１２に、第２のカム４が位置する領域内で、減少された直径を有する切欠９を設ける必要がある（図６）。アウターシェル１２の外径は、第２のカム４がアウターシェル１２上のこの第２のカムの領域内で遊びなしに回転可能に支承される程度に、減少される。

カム１，２，４の半径方向の周面とは、カムの内周面、同心的な外周面若しくはカム面のことである。過去モジュール内の加工に関連して特に重要なのは、カム輪郭形状である。

図６に示された加工完成された調節可能な、インナーシャフト１１とアウターシャフト１２とを備えたカムシャフトにおいて、第１のカム１，２がアウターシェル１２上に収縮ばめによって堅固に固定されている。２つのカム１，２間に位置する、これら第１のカムに対して回転可能な第２のカム４は、固定ピン１３を介してインナーシャフト11に堅固に結合されている。インナーシャフト１１とアウターシャフト１２との間の相対回転を可能にするために、固定ピン１３はアウターシャフトを貫通し、周方向で長孔として形成された切欠１４が設けられている。

以上の実施例に記載され、また以下の請求項に記載されたすべての特徴は、単独でも、任意の組み合わせでも発明性がある。

全部で３つのカムを有する加工モジュールの、図２のＩ−I線に沿った縦断面図である。 図１のII−II線に沿った加工モジュールの半径方向断面図である。 図３は、図１及び図２の実施例に対して選択的な形式のねじ締結を有する、図４のIII−III線に沿った加工モジュールの縦断面図である。 図３のIV−IV線に沿った、加工モジュールの半径方向断面図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿った、加工モジュールの縦断面図である。 インナーシャフト及びアウターシャフトを有する、組立完成された調節可能なカムシャフトの縦断面図である。

Claims (10)

1. 少なくとも２つの完成加工された個別のカム（１，２，４）を所定の角度位置でシャフト上に堅固に取り付け、該シャフトをアウターシャフト（１２）と、このアウターシャフト（１２）に同心的に配置されたインナーシャフト（１１）とから形成する、カムシャフトを製作するための方法において、
   次のような時間的な連続で製作段階を実施する：つまり、
   シャフト（１１，１２）上に堅固に取り付けられる
   少なくとも２つのカム（１，２，４）を、取り付け前に１つの加工モジュールに解除可能に統合し、この際に、完成されたカムシャフト上で互いに相対的に不動である複数の第１のカム（１，２）を、シャフト（１１，１２）上の最終的な対応配置に相当する配置に整列し、
   加工モジュール内で、カムの半径方向の周面から、少なくとも２つのカム（１，２，４）の少なくともカム輪郭形状を完成加工し、
   完成加工されたカム（１，２，４）を、加工モジュール内でシャフト（１１，１２）に取り付け、
   完成されたカムシャフト上で互いに相対的に不動な第１のカム（１，２）を、加工モジュール内で少なくともその角度位置に関連して規定された対応配置で、シャフト（１１，１２）に堅固に結合し、
   加工モジュール内でのカム（１，２，４）の解除可能な統合を分離し、場合によっては設けられている位置決め補助手段及び／又は接続補助手段（３，５）を取り除く、 ことを特徴とする、カムシャフトを製作するための方法。
2. 取り付けようとするカム（１，２，４）を軸方向で互いに間隔を保って配置し、このような軸方向の間隔を加工モジュール内において、この加工モジュールに設けられたスペーサホルダ（３）によって調節する、請求項１記載の方法。
3. 嵌め込まれたスペーサホルダ（３）を周方向に開放する構成部材として構成し、このスペーサホルダ（３）に、カムが取り付けられたシャフトの対応する外径よりも大きい開口を設け、このシャフトに対応する外径は、インナーシャフト（１１）とアウターシャフト（１２）とから組み立てられたシャフトにおいては、アウターシャフト（１２）の外径に相当する、請求項１又は２記載の方法。
4. カム（１，２，４）のうちの１つ、つまり第２のカム（４）が、この第２のカム（４）をインナーシャフト（１２）上に固定する固定部材（１３）を受容するための半径方向の嵌合孔（７）を有しており、
   該嵌合孔（7）を、当該の第２のカム（４）が加工モジュール内にある間に、形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. カムを解除可能に統合させるための手段として、カム（１，２，４）を軸方向で貫通するねじ（５）を用いる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 少なくとも２つの前記ねじ（５）を、カム（１，２，４）の外周面に亘って分配して設ける、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
7. ねじ（５）のねじ山（６）を、ねじ頭とは反対側に位置するスペーサホルダ（３）内に設けられた対抗ねじ山に係合させ、それぞれ少なくとも２つのねじ（５）を、そのねじ頭位置及びねじ山位置に関連して軸方向で逆向きに嵌め込む、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 軸方向の固定ピンを加工モジュール内において位置決め手段として嵌め込む、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 前記ねじ（５）を位置決めねじとして構成する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載の、カムシャフトを製作するための方法であって、カム（１，２４）が取り付けられているシャフトを、互いに同心的に入れ子式に入り込む、互いに相対的に調節可能な２つのシャフト、つまりインナーシャフト（１１）とアウターシャフト（１２）とから形成し、第１のカム（１，２）をアウターシャフト（１２）に堅固に結合し、また第２のカム（４）を、前記アウターシャフト（１１）に貫通係合する半径方向の接続部材（１３）を介してインナーシャフト（１１）に堅固に結合する方法において、
    すべてのカム（１，２，４）のための半径方向の内側面を、同じ直径に加工し、第２のカム（４）を受容するための減径された直径を有する切欠（９）をアウターシャフト（１２）に設け、この際に、前記減径を、アウターシャフト（１２）における第２のカム（４）の遊びなしの回転が保証される程度に実施することを特徴とする、カムシャフトを製作するための方法。

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