JP2011526340A - カムシャフトユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動ユニット（１０）によって駆動可能なカムシャフト（１１）と、調整ギヤ（１３）と、スタータエレメント（１５）及びロータエレメント（１６）を備えた制御ユニット（１４）と、を有し、駆動ユニット（１０）とカムシャフト（１１）との間の位相関係を調整するように構成されている位相調整ユニット（１２）と、制御装置（１４）の少なくとも一部を支持するために構成されているベアリング装置（１７）と、を備える、特に内燃機関のカムシャフトユニットに基づいている。このベアリング装置（１７）は、スタータエレメント（１５）とロータエレメント（１６）との間の半径方向の許容誤差を補整するように構成されていることが提案される。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部分に基づくカムシャフトユニットに関する。

駆動ユニットによって駆動可能なカムシャフトを備える、特に内燃機関のカムシャフトユニットがすでに知られている。このカムシャフトユニットには位相調整ユニットが含まれ、この位相調整ユニットは、調整ギヤと、減速エレメントとして実施されているロータエレメント及びスタータエレメントを備えた、ブレーキユニットとして実施されている制御ユニットと、を有している。位相調整ユニットは、駆動ユニットとカムシャフトとの間の位相関係を調整するように構成されている。さらに、このカムシャフトユニットにはベアリング装置が含まれ、このベアリング装置は、ブレーキユニットとして実施されている制御装置の少なくとも一部を支持するように構成されている。

本発明は、特に、カムシャフトに対して、スタータエレメントの半径方向の調整を容易にするという課題に基づいている。

この課題は、請求項１の特徴により解決される。その他の実施形態は、従属請求項に示されている。

本発明は、駆動ユニットによって駆動可能なカムシャフトと、調整ギヤと、減速エレメントとして実施されているロータエレメント及びスタータエレメントを備えた、ブレーキユニットとして実施されている制御ユニットと、を有し、駆動ユニットとカムシャフトとの間の位相関係を調整するように構成されている位相調整ユニットと、ブレーキユニットとして実施されている制御装置の少なくとも一部を支持するように構成されているベアリング装置と、を備える、特に内燃機関のカムシャフトユニットに基づいている。

このベアリング装置は、スタータエレメントとロータエレメントとの間の半径方向の許容誤差を補整するように構成されていることが提案される。この場合、「スタータエレメント」とは、特に、トルク耐性に（共回転するように）配置されている、制御ユニットのエレメントを意味するものとする。「ロータエレメント」とは、特に、スタータエレメントに対応するエレメントを意味するものとする。さらに、「半径方向の許容誤差」とは、特に、スタータエレメントに対してロータエレメントの位置が最良の標準位置から逸れているずれを意味するものとする。「構成されている」とは、特に、特別に装備、設計及び／又はプログラムされていることを示すものとする。

ベアリング装置が半径方向の許容誤差を補整するように構成されている場合、カムシャフト又は調整ギヤに対し、追加の調整装置を用いてスタータエレメントを調整する、経費のかかる作業を省略することができる。これにより、半径方向の調整が容易になり、経費及び取付けスペースを節約することができる。

さらに、スタータエレメントとロータエレメントとが、ベアリングなしに向き合って配置されていることが提案される。「ベアリングなし」とは、この関連において、特に、スタータエレメントにロータエレメントを直接支持することが省略されることを意味するものとする。このような実施形態により、許容誤差によって負荷がかかっていると考えられる、スタータエレメントとロータエレメント間に配置されるベアリングが省略されるため、位相調整ユニットの寿命を向上させることができる。

さらに、ベアリング装置が、制御ユニットの少なくとも一部をカムシャフトに対して支持するために構成されていることが提案される。これにより、ロータエレメントを有利に支持することが簡単にできるようになる。

このベアリング装置が、カムシャフトに対してロータエレメントを支持するために構成されている場合は、特に有利である。これにより、ロータエレメントによる半径方向の許容誤差を簡単に補整することができる。

本発明の有利な発展形態では、ベアリング装置が、制御装置の一部及び調整ギヤの一部を支持するように構成されている支持エレメントを有していることが提案される。このことにより、とりわけ簡単かつコンパクトな支持が可能となる。「支持エレメント」とは、特に、耐力を伝達するように構成されているエレメントを意味するものとする。好ましいのは、この支持エレメントがカムシャフトに対して支持されていることである。この場合、特に、支持エレメントをスタータエレメントに対して支持することは省略されるべきである。

さらに、ベアリング装置が、カムシャフトと同軸上で支持エレメントを支持するように構成されているベアリングユニットを有することが提案される。これにより、本発明に基づく実施形態を可能にする有利な支持が簡単にできるようになる。好ましいのは、このベアリングユニットが固定ベアリングとして実施されていることである。

本発明のもう１つの実施形態では、ロータエレメントと支持エレメントとが、軸方向に移動可能で、トルク耐性に互いに接続されていることが提案される。このことにより、制御ユニットのための簡単な操作ユニットを得ることができる。

特に、制御ユニットが、ロータエレメントを軸方向に動かすように構成されている少なくとも１つの電磁アクチュエータを備えた操作ユニットを有していることが提案される。これにより、制御ユニットによって簡単に制御可能な操作ユニットを供給することができる。

制御ユニットがブレーキユニットとして実施され、ロータエレメントが減速エレメントとして実施されていることが提案される。「減速エレメント」とは、スタータエレメントによって回転数を減らすことのできる、回転可能に支持されているエレメントを意味するものとする。

さらに、スタータエレメントが、減速エレメントに関して半径方向に拡大された摩擦面を備える摩擦ライニングを有していることが提案される。これにより、スタータエレメントの摩擦ライニングと減速エレメントの摩擦ライニングとを用いて許容誤差を簡単に補整することができる。「半径方向に拡大された」とは、この関連において、特に、スタータエレメントの摩擦ライニングが摩擦面を有しており、この摩擦面は、許容誤差を補整する半径方向のずれを用いることにより、スタータエレメントの摩擦ライニングに対して減速エレメントの摩擦ライニングを配置するのに十分大きいことを意味するものとする。

有利であるのは、調整ギヤがスーパインポーズドギヤとして形成されていることが提案されることである。これにより、位相調整ユニットを簡単に実現することができる。「スーパインポーズドギヤ」とは、この場合、特に、駆動エレメントと、アウトプットエレメントと、調整エレメントと、を備えるギヤを意味するものとし、調整エレメントの回転数を用いて、駆動エレメントとアウトプットエレメント間のギヤ比を調整することができる。スーパインポーズドギヤとしては、例えば、特にプラネタリスパーギヤなどのプラネタリギヤが有利である。この場合、調整エレメントがトルク耐性にベアリング装置の支持エレメントに接続されている場合は、特に有利である。

さらに、ブレーキユニットが、このブレーキユニットを開くように構成されているスプリングユニットを有することが提案される。これにより、ブレーキユニットを開くための制御可能なアクチュエータを省略することができるため、経費を節約できる。好ましいのは、このスプリングユニットが、減速エレメントを動かすように構成されていることである。

さらに、スプリングユニットは、スタータエレメントから分離されているサポートエレメントを有することが提案される。これにより、減速エレメントとスタータエレメントとの接続を回避することができる。特に、サポートエレメントが支持エレメントと接続されていることが提案され、これによって、スタータエレメントは、とりわけ簡単にスプリングエレメントから分離されことができる。好ましいのは、スプリングエレメントがプレッシャスプリングとして形成されていることである。

その他の利点は、以下の図の説明から生じる。図には、本発明の実施例が示されている。この図、説明及び請求項には、組合せの形で多数の特徴が含まれている。当業者は、これらの特徴を個々においても有利なものとみなし、その他の有効な組合せにまとめるであろう。

内燃機関のカムシャフトユニットを示す。

唯一の図は、内燃機関のカムシャフトユニットを示している。このカムシャフトユニットは駆動ユニット１０を有し、この駆動ユニットは、詳しく図示されていないクランクシャフトによって駆動するように準構成されている。駆動ユニット１０によって、内燃機関の吸排気バルブ（詳しく図示されていない）を開くために構成されているカムシャフト１１が駆動される。

排吸気バルブの開時間を調整できるようにするため、カムシャフトユニットは位相調整ユニット１２を有しており、この位相調整ユニットを使って、駆動ユニット１０とカムシャフト１１との間の位相関係を調整することができる。

位相調整ユニット１２は、スーパインポーズドギヤとして形成されている調整ギヤ１３を有している。調整ギヤ１３は、３−シャフト−減算−加算ギヤ（3-Wellen-Minus-Summiergetriebe）として形成されている。調整ギヤ１３は、駆動エレメント２５と、調整エレメント２６と、アウトプットエレメント２７と、を有している。駆動エレメント２５は駆動ユニット１０に接続されており、クランクシャフトによって駆動される。アウトプットエレメント２７は、トルク耐性にカムシャフト１１に接続されている。

調整ギヤ１３は、プラネタリギヤとして形成されている。プラネタリギヤキャリア２８は、駆動エレメント２５を形成している。プラネタリギヤキャリア２８上には、２つのプラネタリギヤ２９、３０が配置されており、これらのギヤは、プラネタリギヤキャリア２８によって円軌道上をガイドされる。プラネタリギヤ２９、３０は、半径方向の内側にある側で、調整エレメント２６を形成するサンギヤ３１にかみ合う。反対側では、プラネタリギヤ２９、３０が、トルク耐性にカムシャフト１１に接続され、アウトプットエレメント２７を形成しているリングギヤ３２とかみ合う。

調整エレメント２６によって、駆動ユニット１０又は駆動エレメント２５とアウトプットエレメント２７との間の位相関係を調整することができる。調整エレメント２６が、駆動エレメント２５の回転数と同じ回転数を有している場合、調整ギヤ１３は連動ギヤとして回転し、駆動ユニット１０又は駆動エレメント２５とアウトプットエレメント２７と間の位相関係は、一定している。

調整エレメント２６が、駆動エレメント２５の回転数よりも小さい回転数を有している場合、アウトプットエレメント２７には、駆動エレメント２５の回転数よりも大きい回転数が設定される。位相関係は、早い方へ調整される。

調整エレメント２６が、駆動エレメント２５の回転数よりも大きい回転数を有している場合、アウトプットエレメント２７には、駆動エレメント２５の回転数よりも小さい回転数が設定される。位相関係は、遅い方へ調整される。

位相関係を調整するため、位相調整ユニット１２は、調整エレメント２６の回転数を調整できる制御ユニット１４を有している。この制御ユニット１４は、トルク耐性に（共回転するように）調整ギヤ１３の調整エレメント２６に接続されているロータエレメント１６を有している。さらに、制御ユニット１４は、トルク耐性に配置されているスタータエレメント１５を有している。スタータエレメント１５とロータエレメント１６とは、互いに対応するように実施されている。スタータエレメント１５は、位相調整ユニット１２のハウジング（詳しく図示されていない）とトルク耐性に接続されている。

本実施例では、制御ユニット１４がブレーキユニットとして実施され、ロータエレメント１６がブレーキエレメントとして実施されている。

位相関係を一定に保つために、制御ユニット（詳しく図示されていない）によって、ブレーキユニット１４のニュートラル位置が設定される。ニュートラル位置では、スタータエレメント１５と減速エレメント１６との間でブレーキ力が作用しており、ここでは駆動エレメント２５の回転数とアウトプットエレメント２７の回転数は等しい。

位相関係を早い方へ調整するため、ブレーキユニット１４はニュートラル位置から出てさらに閉じられ、ブレーキ力が上昇する。これにより、調整エレメント２６の回転数が減少するため、アウトプットエレメント２７の回転数は、駆動エレメント２５の回転数よりも大きくなり、位相関係が早い方へ調整される。

位相関係を遅い方へ調整するため、ブレーキユニット１４はニュートラル位置から出てさらに開かれ、ブレーキ力が減少する。カムシャフト１１のドラッグトルクにより、調整エレメント２６の回転数が上昇し、アウトプットエレメント２７の回転数は減少する。これにより、アウトプットエレメント２７の回転数は、駆動エレメント２５の回転数よりも小さくなり、位相関係が遅い方へ調整される。

ブレーキユニット１４は、電磁アクチュエータ２１を有する操作ユニット２０によって作動する。この電磁アクチュエータ２１は、ブレーキユニット１４のスタータエレメント１５の中に収納されている。電磁アクチュエータ２１は、マグネット３３を有している。マグネット３３が通電されると、このマグネットは、減速エレメント１６を引き付ける力を減速エレメント１６に及ぼす。さらに、ブレーキユニット１４は電磁アクチュエータ２１の力に対抗する力を減速エレメント１６に加えるスプリングユニット２３を有している。

この減速エレメント１６は、軸方向に移動可能に配置されている。マグネット３３の通電により押し圧力が調整され、それによってブレーキ力が調整される。この場合、押し圧力は、マグネット３３とスプリングユニット２３間の力の差である。

ブレーキユニット１４の一部及び調整ギヤ１３の一部を支持するため、カムシャフトユニットはベアリング装置１７を有し、このベアリング装置によって、ブレーキユニット１４の減速エレメント１６と調整ギヤ１３の調整エレメンント２６とが支持されている。ベアリング装置１７は支持エレメント１８を有しており、この支持エレメント上に減速エレメント１６がトルク耐性かつ軸方向に移動可能に配置されている。調整エレメント２６は、トルク耐性かつ軸方向に固定されて支持エレメント１８に接続されている。

支持エレメント１８は、ベアリング装置１７のベアリングユニット１９によって、カムシャフト１１に支持されている。カムシャフト１１は、そのために、中空シャフトとして実施されている。支持エレメント１８は、カムシャフト１１の一部を突き抜けている。ベアリングユニット１９は、軸方向の力を受けるように構成されている固定ベアリングとして実施されている。ベアリングユニット１９によって、支持エレメント１８とカムシャフト１１とは、互いに同軸上で支持されている。これにより、減速エレメント１６と調整エレメント２６とがカムシャフト１１に対して同軸上に調整されている。

支持エレメント１８は、スタータエレメント１５側にサポートエレメント２４を有している。このサポートエレメント２４は、支持エレメントと一体形成で実施されている。スプリングユニット２３はスプリングエレメント３５を有しており、第１の端部がサポートエレメント２４上でスプリングエレメントを支持している。第２の端部は、減速エレメント１６の部分でスプリングエレメント３５を支持している。スプリングエレメントは、プレッシャスプリングとして形成されている。

支持エレメント１８は、スタータエレメント１５側で、スタータエレメント１５の凹部３４の中にベアリングなしに配置されている。支持エレメント１８は、半径方向にスタータエレメント１５と離されて実施されている。スタータエレメント１５と減速エレメント１６間のベアリングが省略されているため、減速エレメント１６とスタータエレメント１５とは、半径方向に互いに移動可能である。最大の半径方向の移動は、この場合、支持エレメントが配置されている凹部３４のサイズによって制限されている。凹部３４の中に、支持エレメント１８を中央に配置した位置からの最大の移動量は、０．５ｍｍである。

カムシャフトユニットの製造における許容誤差によって、スタータエレメント１５とカムシャフト１１又は減速エレメント１６とは、半径方向の許容誤差を有しており、これらはこの許容誤差を使って相互に調整されている。減速エレメント１６とスタータエレメント１５間のずれを引き起こす半径方向の許容誤差は、ベアリング装置１７によって調整される。

減速エレメント１６とスタータエレメント１５とをベアリングなしに向き合って配置しているベアリング装置１７は、減速エレメント１６とスタータエレメント１５との間で半径方向にずれが生じるために、半径方向の許容誤差の範囲内での減速エレメント１６に対するスタータエレメント１５の配置を可能にする。このために、スタータエレメント１５の摩擦ライニング２２が摩擦面を有しており、この摩擦面は、減速エレメント１６又は減速エレメント１６の摩擦ライニング３６の摩擦面に関して、半径方向に拡大された形で実施されている。これにより、減速エレメント１６の摩擦ライニング３６は、確実に、スタータエレメント１５の摩擦ライニング２２によって常に完全にカバーされて配置されている。

Claims (14)

1. 駆動ユニット（１０）によって駆動可能なカムシャフト（１１）と、調整ギヤ（１３）と、スタータエレメント（１５）及びロータエレメント（１６）を備えた制御ユニット（１４）と、を有し、前記駆動ユニット（１０）と前記カムシャフト（１１）との間の位相関係を調整するように構成されている位相調整ユニット（１２）と、前記制御ユニット（１４）の少なくとも一部を支持するように構成されているベアリング装置（１７）と、を備える、特に内燃機関のカムシャフトユニットであって、
   前記ベアリング装置（１７）が、前記スタータエレメント（１５）と前記ロータエレメント（１６）との間の半径方向の許容誤差を補整するように構成されていることを特徴とするカムシャフトユニット。
2. 前記スタータエレメント（１５）と前記ロータエレメント（１６）とが、ベアリングなしに向き合って配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のカムシャフトユニット。
3. 前記ベアリング装置（１７）が、前記制御ユニット（１４）の少なくとも一部を前記カムシャフト（１１）に対して支持するように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のカムシャフトユニット。
4. 前記ベアリング装置（１７）が、前記カムシャフト（１１）に対して前記ロータエレメント（１６）を支持するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のカムシャフトユニット。
5. 前記ベアリング装置（１７）が、前記制御装置（１４）の一部及び前記調整ギヤ（１３）の一部を支持するように構成されている支持エレメント（１８）を有していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカムシャフトユニット。
6. 前記ベアリング装置（１７）が、前記カムシャフト（１１）と同軸上で前記支持エレメント（１８）を支持するように構成されているベアリングユニット（１９）を有することを特徴とする、請求項５に記載のカムシャフトユニット。
7. 前記ロータエレメント（１６）と前記支持エレメント（１８）とが、軸方向に移動可能で、トルク耐性に互いに接続されていることを特徴とする、少なくとも請求項５に記載のカムシャフトユニット。
8. 前記制御ユニット（１４）が、前記ロータエレメント（１６）を軸方向に動かすために構成されている少なくとも１つの電磁アクチュエータ（２１）を備えた操作ユニット（２０）を有していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のカムシャフトユニット。
9. 前記制御ユニットがブレーキユニット（１４）として実施され、前記ロータエレメントが減速エレメント（１６）として実施されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のカムシャフトユニット。
10. 前記スタータエレメント（１５）が、前記減速エレメント（１６）に関して半径方向に拡大された摩擦面を備える摩擦ライニング（２２）を有していることを特徴とする、請求項９に記載のカムシャフトユニット。
11. 前記調整ギヤ（１３）が、スーパインポーズドギヤとして形成されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のカムシャフトユニット。
12. 前記ブレーキユニット（１４）が、該ブレーキユニット（１４）を開くように構成されているスプリングユニット（２３）を有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のカムシャフトユニット。
13. 前記スプリングユニット（２３）が、前記スタータエレメント（１５）から分離されているサポートエレメント（２４）を有することを特徴とする、請求項１１に記載のカムシャフトユニット。
14. 駆動ユニット（１０）によって駆動可能なカムシャフト（１１）と、調整ギヤ（１３）と、スタータエレメント（１５）及びロータエレメント（１６）を備えた制御ユニット（１４）と、を有し、前記駆動ユニット（１０）と前記カムシャフト（１１）との間の位相関係を調整するように構成されている位相調整ユニット（１２）と、前記制御ユニット（１４）の少なくとも一部を支持するように構成されているベアリング装置（１７）と、を備える、特に内燃機関のカムシャフトユニットの方法であって、
    前記ベアリングユニット（１７）によって、前記スタータエレメント（１５）と前記ロータエレメント（１６）との間の半径方向の許容誤差が補整されることを特徴とする方法。

Images