JP2008525686A - 内燃機関の制御時間を変化させる装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関（１００）のガス交換弁の制御時間を変化させる装置（１）であって、駆動車（１３）と被駆動エレメント（４）と回転斜板伝動装置（２）とが設けられている形式のものに関する。一次駆動装置を介してクランクシャフトのトルクは駆動車（１３）に伝達され、回転斜板伝動装置（２）を介して、カムシャフト（１１）に回動不能に結合されている被駆動エレメント（４）に伝達される。
構造上の処置によって、特に、被駆動エレメント（４）の歯列保持体（９）における駆動車（１３）の支承部の構成によって、装置（１）の軸方向における構造空間が減じられる。
さらに、付加的な構造空間なしに、装置（１）が固定ねじ（１２ａ）を用いてカムシャフト（１１）に固定される構成が提案される。

Description

本発明は、請求項１及び６の上位概念部に記載された形式の、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置に関する。

背景技術
内燃機関において、ガス交換弁を操作するためにはカムシャフトが使用される。カムシャフトは内燃機関に次のように、すなわち、カムシャフトに取り付けられたカムがカムフォロワ、例えばタペット、ドラッグレバー又は揺動レバーに接触しているように、取り付けられている。カムシャフトが回転させられると、カムはカムフォロワの上を転動し、そしてカムフォロワはガス交換弁を操作する。従ってカムの位置及び形状によって、ガス交換弁の開放時間及び振幅並びに開閉時点が決定されている。

今日のエンジンコンセプトは、弁駆動装置を可変に設計することを超えている。一方では弁行程及び弁開放時間を、個々のシリンダの完全な遮断に到るまで、可変に切換え可能であることが望まれている。そのためには、切換え可能なカムフォロワ、可変の弁駆動装置又は電気液圧式又は電気式の弁操作装置のようなコンセプトが存在している。さらに、内燃機関の運転中にガス交換弁の開閉時間に対して影響を与えられると有利である、ということが判明している。同様に、吸気弁及び排気弁の開閉時点に対して別個に影響を与えられると、例えば所望のように規定の弁オーバラップを調節することができ、有利である。例えば現在の回転数もしくは現在の負荷のような、エンジンの現在の特性マップ領域に関連して、ガス交換弁の開閉時間を調節することによって、燃料消費率を低下させることができ、排ガス特性に有利な影響を与えることができ、さらにエンジン効率、最大トルク及び最小出力を高めることができる。

ガス交換弁時間制御における上述のような可変性は、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相位置の相対的な変化によって達成される。カムシャフトは多くの場合、チェーン伝動装置、ベルト伝動装置、歯車伝動装置又は同様な作用をもつ駆動コンセプトを介して、クランクシャフトと駆動結合されている。クランクシャフトによって駆動されるチェーン伝動装置、ベルト伝動装置又は歯車伝動装置とカムシャフトとの間には、クランクシャフトからカムシャフトにトルクを伝達するカムシャフト調節装置が設けられている。内燃機関の制御時間を変化させるこの装置は次のように、すなわち、カムシャフトがクランクシャフトに対してある一定の角度範囲において回動可能であることが望まれている場合に、内燃機関の運転中にクランクシャフトとカムシャフトとの間における位相位置が確実に保たれるように、形成されている。

吸気弁及び排気弁のために各１つのカムシャフトを備えた内燃機関では、吸気弁及び排気弁はそれぞれ１つのカムシャフト調節装置を備えていることができる。これによって、吸気弁及び排気弁の開閉時間を、時間的に相対的にずらすことができ、弁の時間オーバラップを所望のように調節することができる。

今日のカムシャフト調節装置は一般的に、カムシャフトの駆動側の端部に位置している。カムシャフト調節装置は、クランクシャフト固定の駆動車とカムシャフト固定の被駆動エレメントと、駆動車から被駆動部分にトルクを伝達する調節機構とから成っている。駆動車は、スプロケット、ベルト車又は歯車として形成されていることができ、チェーン、ベルト又は歯車駆動装置を用いてクランクシャフトと回動不能に結合されている。調節機構は電磁式、液圧式又は空気力式に運転されることができる。同様に、カムシャフト調節装置を中間軸に取り付けること、又は回転しない部材に支承することも可能である。このような場合には、トルクは別の駆動装置を介してカムシャフトに伝達される。

電気式に運転されるカムシャフト調節装置は、内燃機関のクランクシャフトに駆動結合されている駆動車と、内燃機関のカムシャフトに駆動結合されている被駆動部分と、調節伝動装置とから成っている。調節伝動装置は、互いに相対回動可能な３つの部材を備えた３軸伝動装置である。この場合伝動装置の第１の部材は駆動車と回動不能に結合され、かつ第２の部材は被駆動部分と回動不能に結合されている。第３の部材は例えば歯付部材として構成されており、この歯付部材の回転数は、軸を介して例えば電動モータ又はブレーキ装置を用いて調節されることができる。

トルクはクランクシャフトから第１の部材に伝達され、第１の部材から第２の部材、ひいてはカムシャフトに伝達される。これは直接的に行われるか、又は第３の部材を介して行われる。第３の部材の回転数を適宜に調整することによって、第１の部材は第２の部材に対して回動することができ、ひいてはカムシャフトとクランクシャフトとの間における位相位置を変化させることができる。例えばこのような３軸伝動装置のためには、内部偏心伝動装置、ダブル偏心伝動装置、軸伝動装置、回転斜板伝動装置が使用される。

カムシャフト調節装置を制御するためには、センサが例えば負荷状態、回転数、カムシャフト及びクランクシャフトの角度位置のような、内燃機関の特性データを検出する。これらのデータは電子式の制御ユニットに供給され、この制御ユニットはデータを内燃機関の特性データマップと比較した後で、カムシャフト調節装置の調節モータを制御する。

ＤＥ１０２２２４７５に基づいて公知の内燃機関の制御時間を変化させる装置では、クランクシャフトからカムシャフトへのトルク伝達及び調節動作は回転斜板伝動装置を用いて行われている。この公知の装置は主としてカムシャフト固定の被駆動エレメントと回転斜板とから成っている。この装置はさらに駆動車を有しており、この駆動車はクランクシャフトとクランク結合されていて、ハウジングと一体的に構成されている。回転斜板は、ハウジングの長孔に係合する４つのピンを備えている。クランクシャフトのトルクは駆動車とハウジングとピンとを介して回転斜板に伝達される。

さらに装置は、例えば電動モータによって駆動される調節軸を有しており、この調節軸には、回転斜板が所定の取付け角で支承されている。

回転斜板は、被駆動エレメントに向けられた軸方向側面に、かさ歯車歯列を備えており、被駆動エレメントに対して所定の取付け角で配置されていて、回転斜板の歯列の角度セグメントが、被駆動エレメントに形成されたかさ歯車歯列の角度セグメントに係合するようになっている。この場合両方のかさ歯車歯列の歯数には違いがある。

被駆動エレメントに対する調節軸の回動によって、回転斜板の揺動回転が生ぜしめられ、ひいては被駆動エレメントに対して、係合している角度セグメントの回動が生ぜしめられる。これによって、かさ歯車歯列の歯数の相違に基づいて、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回動が生ぜしめられる。

駆動車もしくはハウジングは、被駆動エレメントの軸方向の肩部に、該被駆動エレメントに対して回転可能に支承されている。被駆動エレメントのかさ歯車歯列は歯列保持体に形成されており、この歯列保持体は軸方向において肩部の前に支承されている。歯列保持体と駆動車にねじ結合されたカバーとは、駆動車もしくはハウジングのための軸方向支承部を形成している。この場合カバーは被駆動エレメントとカムシャフトとによって軸方向において固定されている。

被駆動エレメントにおける軸受肩部の構成と、それに対して軸方向でずらされて配置された歯列保持体の構成とによって、装置の軸方向における所要スペースはかなり大きくなり、被駆動エレメントの幾何学形状は複雑になる。

さらに被駆動エレメントは固定ねじを用いてカムシャフトと回動不能に結合されている。ねじ頭は、カムシャフトとは反対の側から装置を貫いて係合し、そのねじ山は、カムシャフトに形成された相補形状の雌ねじ山に係合している。ねじ頭は被駆動エレメントに対して力を加え、これによって被駆動エレメントはカムシャフトに固定されている。

ねじ頭は同時にニードル軸受の転動体のための転動路としても働き、このニードル軸受を介して調節軸はねじ頭に支承されている。ニードル軸受のための転動路として働くことができるようにするために、ねじ頭は焼き入れのような硬化処理を施されねばならないが、この際に、ねじ山区分が硬化されないように注意を払う必要がある。このような硬化処理は手間が掛かり、かつ高コストである。同時に、中実に形成されたねじ頭は質量が大きくなり、ひいては装置の慣性モーメントを高めてしまう。

発明の課題
ゆえに本発明の課題は、従来公知の、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置を改良して、装置の軸方向における所要構造空間及び装置の質量を減じることができ、しかも製造コストを低減することができるようにすることである。

発明の開示
前記課題を解決するために本発明の第１の構成では、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置であって、クランクシャフトに駆動結合されている駆動車と、回転斜板伝動装置とが設けられており、該回転斜板伝動装置がハウジングと、カムシャフトに駆動結合されている被駆動エレメントとを有しており、該被駆動エレメントの半径方向外側のリング区分が歯列保持体として形成されており、該歯列保持体の軸方向側面に歯環が形成されていて、駆動車又はハウジングが被駆動エレメントに対して回転可能に該被駆動エレメントに支承されている形式のものにおいて、歯列保持体の外周面が、ハウジング又は駆動車のためのラジアル軸受面として働くようにした。

本発明による実施形態では、装置が、ベルト車、スプロケット又は歯車として形成された駆動車と回転斜板伝動装置とから成っている。回転斜板伝動装置は特に、駆動車に回動不能に結合されたハウジングと、回転斜板と、カムシャフトに回動不能に結合された被駆動エレメントと、例えば電動モータを用いて駆動される調節軸とを有している。ハウジングは駆動車と一体的に形成されていてもよいし、又は駆動車と形状結合式、摩擦力結合式又は材料結合式に結合されていてもよい。ベルト伝動装置、チェーン伝動装置又は歯車伝動装置を介して、トルクはクランクシャフトから駆動車に、ひいてはハウジングに伝達される。ハウジングがピンクラッチ又は歯付構成エレメントを用いて回転斜板と作用結合されている。歯付部材としては例えばかさ歯車を使用することができ、この場合かさ歯車は、ハウジングと一体的に構成されているか又は固定手段を用いてハウジングと結合されている。ピンクラッチもしくは歯付構成エレメントは、クランクシャフトから駆動車に伝達されたトルクを、調節軸に支承された回転斜板に伝達する。回転斜板は調節軸に、被駆動エレメントに対する規定の取付け角で配置されている。

回転斜板の軸方向側面には、周方向において環状の歯環が形成されている。さらに、被駆動エレメントの、半径方向外側に位置するリング状の領域が、歯列保持体として構成されており、この歯列保持体には同様に歯環が形成されている。回転斜板の歯環は、外周側の角度区分に沿って被駆動エレメントの歯環に係合している。

クランクシャフトトルクは、駆動車、ハウジング、ピンクラッチ又は歯付構成エレメントを介して、回転斜板に伝達され、回転斜板から被駆動エレメントに伝達され、最後はカムシャフトに伝達される。回転斜板及び被駆動エレメントの歯環、又は回転斜板及び歯付部材の歯環、又は両歯列対は、互いに異なった歯数を有している。調節軸が駆動車の回転数で回転した場合、クランクシャフトとカムシャフトとの間の位相位置は保たれる。調節軸の回転数と駆動車の回転数との間に差異がある場合には、カムシャフトとクランクシャフトとの間における位相位置は調節される。この場合ハウジング及び駆動車は、ハウジングもしくは駆動車を半径方向において支持している被駆動エレメントに対して、回動する。

歯列保持体の外周面に駆動車もしくはハウジングが支承されていることによって、被駆動エレメントが軸方向の肩部を備える必要がなくなり、これによって回転斜板伝動装置の軸方向における構造空間を著しく減じることができる。

本発明の実施形態では、歯環が半径方向外側に向かってリング状の軸受区分において終わっていて、該軸受区分が閉鎖された外周面を有している。

この構成では、歯環に、半径方向外側に向かってリング状の縁部が接続しており、この縁部は、駆動車もしくはハウジングのためのラジアル軸受面として働く。縁部は、閉鎖された軸受面の周方向において中断部なしに形成され、これによってハイドロダイナミック式の潤滑膜の形成が促進される。

歯環の歯列の製造は、例えば揺動プレス、軸方向圧延、フライス加工又は焼結を用いて可能である。

択一的に、歯環の歯が半径方向においてラジアル軸受面にまで延びているような構成も可能である。この場合歯列は軸受面を分断している。相応に丸く面取りされた縁部ジオメトリによって、必要な支持能力と耐摩耗性とを得ることができる。この構成には、製造コストが安いという利点がある。

本発明の有利な構成では、軸方向で見て歯列保持体の、歯環とは反対側の軸方向側面が、ハウジング又は駆動車を軸方向支承するための第１のスラスト軸受面を形成している。

この構成では、被駆動エレメントもしくはハウジングは、半径方向内側に向かって延びている延長部を備えて形成されており、この延長部は歯列保持体の領域において被駆動エレメントの、歯環とは反対側の軸方向側面に接触している。この延長部は有利には、駆動車又はハウジングの軸方向側面において環状に延びているリング状のエレメントである。このように構成されていると、駆動車又はハウジングに対して作用する、カムシャフトから離れる方向の軸方向力を、被駆動エレメントによって確実に受け止めることができる。延長部は被駆動車又はハウジングと一体的に形成されていても又は、別個に製造されて、駆動車又はハウジングに固定されてもよい。延長部は有利にはリング状に装置全体を取り囲んで延びるように構成されている。この場合、例えば被駆動エレメントに対する駆動車の回転角制限のような別の機能を、リング状の延長部に組み入れることが可能である。そのために、リング状の延長部は、被駆動エレメントにおける滑子案内に係合する付加的な延長部を備えて形成されていてもよい。択一的に、リング状の延長部がその内側の端面に切欠きを備えていて、この切欠きに、被駆動エレメントに形成又は固定された延長部が係合するような構成も可能である。

ハウジングもしくは被駆動車のラジアル軸受箇所による傾倒モーメントが小さい場合には、カムシャフトに向けられる軸方向力は回転斜板と歯付部材との間における歯列対を介して支持されることができる。

本発明の別の構成では、リング状の軸受区分の、歯環側における軸方向側面が、ハウジング又は駆動車を軸方向支承するための第２のスラスト軸受面を形成している。

このような構成では、ハウジング又は駆動車に、半径方向内側に向かって延びている付加的な延長部が設けられており、この延長部は軸方向において歯列保持体のリング状の縁部に支持されている。

このように構成されていると、従来技術の構成におけるように、ラジアル軸受箇所及びスラスト軸受箇所を、被駆動エレメント及び駆動車又はハウジングのような部材に、場合によってはストッパ円板を含めて、形成することができ、そして軸方向における所要構造空間は著しく減じられる。

前記課題を解決するために本発明の第２の構成では、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置であって、回転斜板伝動装置が設けられており、該回転斜板伝動装置が、少なくとも１つの回転斜板を有していて、該回転斜板が調節軸に支承されている形式のものにおいて、調節軸が中空軸に支承されており、該中空軸が固定ねじを用いてカムシャフトと回動不能に結合されていて、中空軸の内周面に、半径方向内側に向かって延びるカラーが形成されていて、該カラーに固定ねじのねじ頭が支持されているようにした。

本発明の有利な構成では、カラーは、ねじ頭がカムシャフトに装置の取り付けられた状態において完全に中空軸の内部に配置されているように、配置されている。

この実施形態において、調節軸は中空軸に、有利にはころがり軸受を用いて支承されている。中空軸の外周面は、ころがり軸受の転動体のための内側の転動面として働く。さらに中空軸は固定ねじを用いてカムシャフトと結合されており、この場合被駆動エレメントはクランプ結合部に一緒に加えられ、そして同様に固定ねじを用いてカムシャフトに固定されている。この場合固定ねじのねじ頭は、中空軸の内部に形成されたカラーに支持されている。中空軸に調節ねじを支承することによって、装置の重量は著しく減じられる。中空軸はさらに安価に、切削加工されない形状付与プロセスで、例えば焼結部材又は金属薄板変形部材として製造されることができる。これは、従来技術による実施形態に比べて、高価な特殊ねじを省くことができるので、装置のコストを低下させることになる。

この構成においてカラーは次のように、すなわち、カムシャフトに装置を組み付ける際の締付けモーメントによって固定ねじから中空軸に加えられる力が、少なくとも大部分、中空軸に対して調節軸を支承するころがり軸受に導かれるように、形成されている。そのためにはカラーを、中空軸の内部におけるカムシャフトの装置側端部の可能な限り近くに配置することが必要である。その結果、中空軸にクランプ力を伝達する固定ねじのねじ頭は、完全に中空軸の内部に配置されることになり、ひいては装置の構造長さを増大させることにはならない。

この構成は、ねじ頭がカムシャフトとは反対側の中空軸端部に係合する構成に対して、中空軸の拡開が回避されるという別の利点を有している。ねじ頭が、カムシャフトとは反対側の中空軸端部に接触していると、中空軸はその軸方向長さ全体において固定ねじのクランプ結合部内に位置することになる。その結果、中空軸は据込まれて膨らんでしまう。中空軸が膨らむと、この中空軸に配置されたころがり軸受の軸受遊びが減少し、滑り支承部がクランプし、これによって装置において大きな摩擦が生じ、最悪の場合には機能障害が発生する。

さらにクランプ力は中空軸における大きな応力を生ぜしめ、これによって中空軸において塑性変形の生じるおそれがある。不都合な塑性変形によってさらに、カムシャフトにおける装置の自動化された組付けが困難になる。それというのは、セット力損失（Setzkraftverlust）に基づいて、組付け工程の規定された終了を組立て装置によって検出することができないからである。

これらの欠点は本発明による構成では、まったく生じないか又は極めて僅かな程度においてしか生じない。

さらにまた固定ねじは短く、ひいては軽く構成することができ、これによって装置の質量及び慣性モーメントはさらに減じられる。

図面の簡単な説明
次に図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。図１ａは、内燃機関を概略的に示す図であり、
図１は、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置の第１実施形態を示す縦断面図であり、
図２は、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置の第２実施形態を示す縦断面図であり、
図３は、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置の第３実施形態を示す縦断面図であり、
図４は、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置の第４実施形態を示す縦断面図であり、
図５は、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置の第５実施形態を示す縦断面図である。

実施例の記載
図１ａには内燃機関１００が示されており、この場合クランクシャフト１０１に取り付けられていてシリンダ１０３内に位置するピストン１０２が示されている。クランクシャフト１０１は図示の実施形態では、各１つの巻掛け伝動装置１０４；１０５を介して吸気カムシャフト１０６もしくは排気カムシャフト１０７と結合されており、第１及び第２の装置１は、クランクシャフト１０１とカムシャフト１０６，１０７との間における相対回動のために働くことができる。カムシャフト１０６，１０７のカム１０８，１０９は吸気交換弁１１０もしくは排気交換弁１１１を操作する。

図１には、内燃機関１００の制御時間を変化させる本発明による装置１の１実施形態が示されている。装置１は特に回転斜板伝動装置２を有しており、この回転斜板伝動装置２は、歯付部材３ａと被駆動エレメント４と回転斜板５とから成っている。歯付部材３ａは図示の実施例ではかさ歯車３として形成されている。このかさ歯車３の軸方向における側面には、かさ歯車歯列として形成された第１の歯環６として形成されている。さらに回転斜板５の軸方向側面には、第２及び第３の歯環７，８が形成されており、これらの歯環７，８は図示の実施例ではそれぞれ同様にかさ歯車歯列として形成されている。第２の歯環７は、回転斜板５の、かさ歯車３に向けられた軸方向側面に形成され、第３の歯環８は、回転斜板５の、被駆動エレメント４に向けられた軸方向側面に形成されている。被駆動エレメント４の半径方向外側に位置している区分は、歯列保持体９として形成されており、この歯列保持体９の、回転斜板５に向けられた軸方向側面には、第４の歯環１０が形成されている。この第４の歯環１０もまたこの実施形態では同様にかさ歯車歯列として形成されている。

被駆動エレメント４はカムシャフト１１と回動不能に結合されている。被駆動エレメント４とカムシャフト１１との間における結合は、図示の実施例では、第１の固定手段１２、ここでは固定ねじ１２ａを用いて実現されている。同様に、材料結合式、摩擦力結合式又は形状結合式の結合方法も可能である。

駆動車１３が、図示されていない一次駆動装置と作用結合されており、この一次駆動装置を介してトルクがクランクシャフト１０１から駆動車１３に伝達される。このような一次駆動装置は例えばチェーン伝動装置、ベルト伝動装置又は歯車伝動装置であってよい。駆動車１３はハウジング１４と回動不能に結合され、ハウジング１４はかさ歯車３と回動不能に結合されている。図１に示された実施形態では、これらは一体的に形成されている。択一的に、ハウジング１４をかさ歯車３及び／又は駆動車１３と摩擦力結合式、形状結合式又は材料結合式に結合することも可能である。

かさ歯車３と被駆動エレメント４とは互いに平行に位置していて、軸方向において互いに間隔をおいて位置している。ハウジング１４と一緒にかさ歯車３及び被駆動エレメント４は、リング状の中空室を形成しており、この中空室内に回転斜板５が配置されている。第１のころがり軸受１５を用いて回転斜板５は、かさ歯車３及び被駆動エレメント４に対する規定の取付け角で調節軸１６に支承されている。ほぼポット形に形成された調節軸１６には連結エレメント１７が設けられており、この連結エレメント１７には、調節軸１６の回転数を調整することができる図示されていない装置の同様に図示されていない軸が係合している。調節軸１６は、第２のころがり軸受１８を介して、カムシャフト１１に回動不能に結合されていて図示の実施例では中空軸１９として形成された軸１９ａに支持されている。

規定の取付け角で調節軸１６に配置された回転斜板５は、第２の歯環７でかさ歯車３の第１の歯環６に係合し、かつ第３の歯環８で被駆動エレメント４の第４の歯環１０に係合する。それぞれの歯環６，７，８，１０は規定の角度範囲においてしか係合せず、角度範囲の大きさは、回転斜板５の取付け角に関連している。

歯環６，７，８，１０の係合によって一次駆動装置から駆動車１３に、かつ駆動車１３からかさ歯車３に伝達されるクランクシャフト１０１のトルクは、回転斜板５を介して被駆動エレメント４に、ひいてはカムシャフト１１に伝達される。

カムシャフト１１とクランクシャフト１０１との間における位相位置を保つために、調節軸１６は駆動車１３の回転数で駆動される。位相位置を変えたい場合には、カムシャフト１１をクランクシャフト１０１に対して進ませたいのか遅らせたいのかに応じて、調節軸１６の回転数が増減される。調節軸１６の異なった回転数によって、回転斜板５は揺動回転（Taumeldrehung）する。この場合、歯環６，７，８，１０が互いに係合する角度範囲は、回転斜板５、かさ歯車３及び被駆動エレメント４の周りを循環する。歯環対６，７，８，１０のうちの少なくとも１つでは、互いに係合している２つの歯環６，７，８，１０は異なった歯数を有している。歯環６，７，８，１０が互いに係合する角度範囲が、一度完全に循環されると、歯数の差に基づいて被駆動エレメント４に対するかさ歯車３の調節、ひいてはクランクシャフト１０１に対するカムシャフト１１の調節が行われる。調節角は、歯数の差を形成する歯が占める領域に相当する。

これに関連して、両方の歯環対の歯環６，７，８，１０が異なった歯数を有しているような構成が可能である。このようになっていると、調節減速比は両方の減速比に基づいて生ぜしめられる。

同様にまた、ただ１つの歯環対の歯環６，７，８，１０だけが異なった歯数を有するような構成も可能である。減速比はこの場合、この減速比に基づいてしか生じない。このような構成では他方の歯環対は、回転斜板５とそれぞれ対応する部材３，４との間における１：１の減速比もしくは伝達比をもつ連結手段としてだけ働く。

調節動作中に、駆動車１３もしくはハウジング１４は、被駆動エレメント４に対する調節軸１６の回転数及び伝達比に相応して回転する。駆動車１３もしくはハウジング１４は歯列保持体９の外周面２０において半径方向で支承されている。これによって、ＤＥ１０２２２４７５Ａ１に設けられているような、被駆動エレメント４における軸方向の肩部の形成が省かれる。これにより、回転斜板伝動装置２ひいては装置１の軸方向における構造長さが小さくなる。

図１の実施形態において、第４の歯環１０の歯は歯列保持体９の全長に沿って延びており、従って、歯列保持体９の、半径方向支持面２３ａとして形成された外周面２０を、部分的に中断している。同様に、第４の歯環１０の歯列を半径方向外側に向かってリング状の軸受区分２３において終わらせることも可能であり、これによって歯列保持体９の外周面２０は中断されないラジアル軸受面２３ａとして形成される。

さらに図示の実施形態では、駆動車１３もしくはハウジング１４と材料結合式、摩擦力結合式又は形状結合式に結合されているストッパ円板２１が示されている。このストッパ円板２１と両方の部材１３，１４との固定をねじ結合部を用いて行うことも、同様に可能である。

ストッパ円板２１は半径方向において、駆動車１３もしくはハウジング１４に比べてさらに内側に向かって延びていて、次のように配置されている。すなわちこの場合、ストッパ円板２１の軸方向側面が、歯列保持体９の領域において被駆動エレメント４の、第４の歯環１０とは反対側の軸方向側面に接触している。これによってストッパ円板２１は、歯列保持体９と共働して、駆動車１３及びハウジング１４のためのスラスト軸受を形成し、このスラスト軸受は、両部材１３，１４に対してカムシャフト１１から離反する方向に作用する軸方向力を受け止める。

駆動車１３に対して小さな傾倒モーメントが作用すると、図１に示されているように、カムシャフト１１の方向で駆動車１３に対して作用する軸方向力は、かさ歯車３及び回転斜板５における係合している歯環６，７を介して支持されることができる。これによって駆動車１３及びハウジング１４の半径方向支承及び軸方向支承が保証され、回転斜板伝動装置２の軸方向における所要構造空間が著しく減じられる。

図２には、本発明による装置１の別の実施形態が示されている。図１及び図２に示された装置１はほぼ同じである。図１に示された実施形態と異なり、図２に示された実施形態では駆動車１３とハウジング１４とが一体的に形成されていない。図２の実施形態では、駆動車１３とハウジング１４とは、それぞれ別個に製造されて、形状結合式、摩擦力結合式又は材料結合式に互いに結合された部材である。同様に、両方の部材を、ねじ結合部を用いて結合することも可能である。駆動車１３は、装置１の質量ひいては慣性モーメントを減じるために、周方向に延びる複数の長孔２２を備えている。

第１実施形態におけるように、ハウジング１４ひいては駆動車１３は、被駆動エレメント４の歯列保持体９に支承されている。第１実施形態とは異なり、第４の歯環１０の歯列は、ラジアル軸受面２３ａにまで延びているのではなく、リング状の軸受区分２３において終わっている。これによって、ハウジング１４が回転可能に支承されている閉鎖されたラジアル軸受面２３ａが形成される。

第１実施形態におけるように、ハウジング１４にはストッパ円板２１が固定されており、このストッパ円板２１は被駆動エレメント４と共にハウジング１４のためのスラスト軸受として働く。カムシャフト１１の方向で駆動車１３に対して作用する軸方向力はまた、かさ歯車３及び回転斜板５における両歯環６，７を介して支持される。

図３に示された本発明による装置１の第３実施形態では、駆動車１３はストッパ円板２１と一体的に形成されている。駆動車１３は同様に、歯列保持体９の外周面に半径方向で支承されている。この実施形態において軸方向支承は、一方ではストッパ円板２１と被駆動エレメント４の軸方向側面との共働によって、かつ他方では、ハウジング１４と、被駆動エレメント４の歯列保持体９の歯環側の軸方向側面とによって保証される。駆動車１３とハウジング１４とはこの実施形態では回動不能に互いに結合されており、この際に材料結合式、摩擦力結合式又は形状結合式の結合を使用することができる。同様に、両方の部材を螺合もしくはねじ結合することも可能である。

ハウジング１４と被駆動エレメント４の歯列保持体９との間における付加的なスラスト軸受箇所の形成によって、カムシャフト１１の方向で駆動車１３に対して作用する軸方向に向けられた力が、もはや、かさ歯車３及び回転斜板５の歯環６，７に支持されることはない。これによって、駆動車１３に対して作用する大きな傾倒モーメントも機能確実に支持されることができ、この際に歯環６，７が付加的に負荷されることもない。これによって歯環６，７のバックラッシュ（Verzahnungsspiel）が不都合な影響を受けることはなく、これは効率の改善に役立ち、これにより装置１のクランプもしくは引っ掛かりを回避することができる。

第３実施形態におけると類似のコンセプトが、図４及び図５に示されている。図４においてハウジング１４は駆動車１３と一体的に形成されており、これに対してかさ歯車３及びストッパ円板２１は別個に製造されている。これら３つの部材は、第２の固定手段２４を用いて互いに結合されている。固定形式として、図示の実施形態ではねじ結合が用いられている。駆動車14は同様に、被駆動エレメント４の歯列保持体９の外周面に半径方向で支承されている。スラスト軸受として片側では、被駆動エレメント４の軸方向側面と共働するストッパ円板２１が働く。被駆動エレメント４の他方の側において被駆動エレメント４は、歯列保持体９の領域において、半径方向内側に向かって延びるハウジング１４の延長部２５と共働する。

図５における実施形態は、図４における実施形態とほぼ同じであり、異なっている点としては、駆動車１３がストッパ円板２１と一体的に形成されていて、ハウジング１４が別体の部材であることが挙げられる。

図４及び図５に示された実施形態の半径方向の延長部２５は、リング状に形成されており、これによってハウジング１４はリング状の面を用いて、被駆動エレメント１４に対して軸方向で支承される。これに関連して、ハウジング１４の規定の角度セグメントにおいてしか形成されていない延長部２５もまた可能であり、このように構成されていると、装置１の質量を減じることができる。

図１〜図５には本発明の別の観点が示されている。図示の実施形態において回転斜板５は第２のころがり軸受１８を介して中空軸１９に支承されている。中空軸１９と被駆動エレメント４とは、固定ねじ１２ａを用いて回動不能にカムシャフト１１に固定されている。固定ねじ１２ａはねじ山を備えた区分で、カムシャフト１１の、雌ねじ山を備えた中空室２６内に、係合している。ねじ頭２７は、中空軸９の内周面に形成されたカラー２８に接触していて、このカラー２８に、カムシャフト１１に向かって方向付けられたクランプ力を負荷する。中空軸１９はクランプ力をさらに、カムシャフト１１に支持された被駆動エレメント４に与える。そのために図示の実施形態では、中空軸１９が段部２９を備えており、これによって被駆動エレメント４が段部２９によってカムシャフト１１に押し付けられるようになっている。

カラー２８は有利には軸方向において、段部２９の直接的な外周部に形成されている。この場合、カラー２８が軸方向において段部２９とカムシャフト１１との間に形成されている実施形態、又は、図示のように、段部２９の、カムシャフトとは反対の側に形成されている実施形態が考えられ得る。

段部２９の領域において中空軸１９の内部にカラー２８を形成することによって、ねじ頭２７全体が中空軸１９の内部に位置することになり、これによってねじ頭２７によって装置１の構造長さが増大することはなくなる。ねじ頭２７が、中空軸の、カムシャフトとは反対の側に接触している実施形態に比べて、このような実施形態では、拡開を惹起するおそれのある応力が中空軸１９の材料内に生じることを、十分に回避することができる。このことは、特に、ころがり軸受の転動軌道の領域のために重要である。これによって、第２のころがり軸受１８の運転遊びが減じられないことが、保証される。さらに、中空軸１９の塑性変形の程度も減じられるので、自動化された組立てが可能になる。

第２のころがり軸受１８の転動体のための内側の転動面として中空軸１９を使用することによって、従来技術の構成に比べて、回転する質量を著しく減じることができる。さらに、ねじ頭が転動面として働く高価な特殊ねじを、省くことができる。このようなねじでは、手間が掛かる高コストの硬化処理を行う必要があり、しかもねじ山区分の硬化は回避されねばならない。中空軸は、それに対して、簡単に製造できる安価な金属薄板変形部材として形成されていることができる。択一的に、焼結部材又はこれに類した部材も使用可能である。

図１〜図５には、それぞれ装置１の、カムシャフトに向けられた端部に、ストッパ円板２１が設けられている。図１、図２及び図４においては、ストッパ円板２１は別体の部材として形成されていて、材料結合式、摩擦力結合式又は形状結合式、又はねじ結合を用いて、駆動車１３又はハウジング１４に固定されている。図３及び図５では、ストッパ円板２１は駆動車１３と一体的に形成されている。ストッパ円板２１は図示の実施例では、回転角制限装置の一部を形成している。この場合ストッパ円板２１の、半径方向内側に位置しているリング状の周面には、周方向に延びる少なくとも１つの切欠き３０が設けられており、この切欠き３０には、被駆動エレメント４に設けられたノーズ３１が係合している。切欠き３０は周方向において、許容可能な最大調節角にノーズ３１の角度長さを加えた値に相当する角度セグメントにわたって延びている。ノーズ３１は被駆動エレメント４と一体的に形成されていても、又は、被駆動エレメント４に固定された別個に製造された部材から成っていてもよい。同様に、ノーズ３１をストッパ円板２１に形成し、切欠き３０を被駆動エレメント４に形成することも可能である。同様に、各１つのノーズ３１が係合する複数の切欠き３０を設けることも可能である。

クランクシャフト１０１に対するカムシャフト１１の位相位置が調節されると、切欠き３０におけるノーズ３１の相対位置が変化する。極端な場合にはノーズ３１は、切欠き３０の半径方向の壁に接触し、これによってこの方向における位相位置のさらなる調節は、効果的に阻止される。

内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置の第１実施形態を示す縦断面図である。 内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置の第２実施形態を示す縦断面図である。 内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置の第３実施形態を示す縦断面図である。 内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置の第４実施形態を示す縦断面図である。 内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置の第５実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 装置
２ 回転斜板伝動装置
３ かさ歯車
３ａ 部材
４ 被駆動エレメント
５ 回転斜板
６ 第１の歯環
７ 第２の歯環
８ 第３の歯環
９ 歯列保持体
１０ 第４の歯環
１１ カムシャフト
１２ 第１の固定手段
１２ａ 固定ねじ
１３ 駆動車
１４ ハウジング
１５ 第１のころがり軸受
１６ 調節軸
１７ 連結エレメント
１８ 第２のころがり軸受
１９ 中空軸
１９ａ 軸
２０ 外周面
２１ ストッパ円板
２２ 長孔
２３ 軸受区分
２３ａ ラジアル軸受面
２４ 第２の固定手段
２５ 延長部
２６ 中空室
２７ ねじ頭
２８ カラー
２９ 段部
３０ 切欠き
３１ ノーズ
１００ 内燃機関
１０１ クランクシャフト
１０２ ピストン
１０３ シリンダ
１０４ 巻掛け伝動装置
１０５ 巻掛け伝動装置
１０６ 吸気カムシャフト
１０７ 排気カムシャフト
１０８ カム
１０９ カム
１１０ 吸気交換弁
１１１ 排気交換弁

Claims (7)

1. 内燃機関（１００）のガス交換弁の制御時間を変化させる装置（１）であって、クランクシャフト（１０１）に駆動結合されている駆動車（１３）と、回転斜板伝動装置（２）とが設けられており、該回転斜板伝動装置（２）がハウジング（１４）と、カムシャフト（１１）に駆動結合されている被駆動エレメント（４）とを有しており、該被駆動エレメント（４）の半径方向外側のリング区分が歯列保持体（９）として形成されており、該歯列保持体（９）の軸方向側面に歯環（１０）が形成されていて、駆動車（１３）又はハウジング（１４）が被駆動エレメント（４）に対して回転可能に該被駆動エレメント（４）に支承されている形式のものにおいて、
   歯列保持体（９）の外周面が、ハウジング（１４）又は駆動車（１３）のためのラジアル軸受面（２３ａ）として働くことを特徴とする、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置（１）。
2. 歯環（１０）の歯が、半径方向においてラジアル軸受面（２３ａ）にまで延びている、請求項１記載の装置（１）。
3. 歯環（１０）が半径方向外側に向かってリング状の軸受区分（２３）において終わっていて、該軸受区分（２３）が閉鎖された外周面（２０）を有している、請求項１記載の装置（１）。
4. 軸方向で見て歯列保持体（９）の、歯環（１０）とは反対側の軸方向側面が、ハウジング（４）又は駆動車（１３）を軸方向支承するための第１のスラスト軸受面を形成している、請求項１記載の装置（１）。
5. リング状の軸受区分（２３）の、歯環側における軸方向側面が、ハウジング（４）又は駆動車（１３）を軸方向支承するための第２のスラスト軸受面を形成している、請求項3記載の装置（１）。
6. 内燃機関（１００）のガス交換弁の制御時間を変化させる装置（１）であって、回転斜板伝動装置（２）が設けられており、該回転斜板伝動装置（２）が、少なくとも１つの回転斜板（２）を有していて、該回転斜板（５）が調節軸（１６）に支承されている形式のものにおいて、
   調節軸（１６）が中空軸（１９）に支承されており、該中空軸（１９）が固定ねじ（１２ａ）を用いてカムシャフト（１１）と回動不能に結合されていて、中空軸（１９）の内周面に、半径方向内側に向かって延びるカラー（２８）が形成されていて、該カラー（２８）に固定ねじ（１２ａ）のねじ頭（２７）が支持されていることを特徴とする、内燃機関のガス交換弁の制御時間を変化させる装置（１）。
7. カラー（２８）は、ねじ頭（２７）がカムシャフト（１１）に装置（１）の取り付けられた状態において完全に中空軸（１９）の内部に配置されているように、配置されている、請求項６記載の装置（１）。

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