JP2017089632A - カムシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】一般的なカムシャフトのための、特により低コストでインナーシャフトとアウターシャフトとの間に組み付けるのがより容易であるシールによって特徴付けられる、改良されたまたは少なくとも代替的な実施形態を提示する。【解決手段】本発明は、管状のアウターシャフト（２）と、このアウターシャフト（２）と同軸状に設けられ、アウターシャフト（２）に対して少なくとも限られた態様で回転可能なインナーシャフト（３）とを備えたカムシャフト（１）に関する。本発明の本質的事項は、インナーシャフト（３）が、小径の端部セクション（４）を有していて、この端部セクション（４）を介してアウターシャフト（２）に対してシールされていることである。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部に係る、管状のアウターシャフトと、このアウターシャフトと同軸状に設けられ、アウターシャフトに対して少なくとも限られた態様で回転可能なインナーシャフトとを備えたカムシャフトに関する。本発明は、さらに、少なくとも１つのそのようなカムシャフトを備えた内燃エンジンに関する。

特許文献１から、アウターシャフトと、このアウターシャフトと同軸状に設けられ、アウターシャフトに対して少なくとも限られた態様で回転可能なインナーシャフトとを備えた一般的なカムシャフトが知られている。

調節可能なカムシャフトにおけるインナーシャフトとアウターシャフトとの間の必要な移動自由度のために、あるいはまた、位相調節器もしくは軸受の潤滑のために必要な油の搬送のために、通常はインナーシャフトとアウターシャフトとの間に０．２〜２ｍｍの径方向高さを有する環状ギャップが設けられる。ここで、２つのシャフトの端部におけるシールが、インナーシャフトとアウターシャフトとの間において位相調節器のために必要な油圧を増大させて保持するために必要となる。従来技術から公知のインナーシャフトには、例えば、シールリングの領域に肉厚部が存在しており、当該肉厚部は例えばインナーシャフトのシールリングに隣接するほぼ全長にわたる材料除去によって実現され得る。しかしながら、これは比較的高コストである。

欧州特許第１９６３６２５号明細書

本発明は、したがって、一般的なカムシャフトのための、特により低コストでインナーシャフトとアウターシャフトとの間に組み付けるのがより容易であるシールによって特徴付けられる、改良されたまたは少なくとも代替的な実施形態を提示するという問題に関する。

この問題は、本発明にしたがって独立請求項１の主題によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題である。

本発明は、インナーシャフトを端部セクションにおいて旋削し、すなわちこの端部セクションにおいてインナーシャフトに低減された外径を設け、そしてアウターシャフト内に組み付けた後で、この端部セクションを介したアウターシャフトに対するインナーシャフトのシールを行うという一般的概念に基づいている。インナーシャフトの端部セクションは、その外径に関して低減されたものであって、当該インナーシャフトに一体形成されていてもよく、または追加的なピンとして構成されてインナーシャフトに結合されていてもよい。本発明に係るカムシャフトは、管状のアウターシャフトと、組み付けられた状態で、このアウターシャフトと同軸状に設けられ、アウターシャフトに対して少なくとも限られた態様で回転可能なインナーシャフトとを備えている。小径の、すなわち外径に関して低減された、端部セクションによって、インナーシャフトの処理労力は、特に従来技術から公知の残留物の全てを機械加工する必要のあるインナーシャフトと比較して明らかに低減され得る。加えて、本発明に係るカムシャフトの組み付けは、また、明らかに簡易化され得る。なぜなら、小径の端部セクションに設けられたシールリングが、インナーシャフトをアウターシャフトに挿入する際にアウターシャフトの内面領域に接触せず、したがって特にシールリングを損傷させるリスクなくしてインナーシャフトをより容易に挿入し得るためである。アウターシャフトに対するインナーシャフトのシールは、ここで例えば、アウターシャフトの端部セクションによって、すなわちインナーシャフトの端部セクションに対応する領域において内径に関して低減された部分によって行われる。ここで、このアウターシャフトの端部セクションは、例えばアウターシャフトの据え込み加工によって形成され、すなわちアウターシャフトと一体形成されていてもよく、または追加的な構成要素によって、例えばプラグによって形成されていてもよい。

本発明に係る解決策の有利な別の展開では、アウターシャフトは少なくとも１つの径方向内側に突出する環状肩部を有しており、この環状肩部を介してインナーシャフトがアウターシャフトに対してシールされている。したがって、アウターシャフトは、インナーシャフトの端部セクションと接触するこれらの領域でのみ、すなわち径方向内側に突出する環状肩部により、部分的に分厚くされている。ここで、アウターシャフトの生産の間におけるこの径方向に延びる環状肩部の作製のための労力は極めて少ない。この環状肩部は、例えば形成プロセスによって、特に据え込み加工によってまたはアウターシャフトの絞り加工の間に作製されてもよい。本発明に係る環状肩部の径方向厚みに応じて、この環状肩部は例えば対応する溝においてシールリングを収容して支持することができる。

本発明に係る解決策の有利な別の展開では、インナーシャフトは外側に向かって開口する溝、特に周方向溝を有し、この溝内にシールリングが設けられている。当該溝は、カムシャフトが組み付けられるときに、端部セクションの、特に上述した環状肩部の軸方向高さに配置される。これにより、例えばインナーシャフトの小径の端部セクションにシールリングを予め取り付けること、およびそれに続けてそれをアウターシャフト内に挿入することが可能となる。ここで、シールリングは、アウターシャフトと、内径に関して低減された当該アウターシャフトの端部セクションにおいて最後の瞬間にのみ接触することになる。そしてその際、シールリングはアウターシャフトの端部セクションとインナーシャフトの端部セクションとの間にクランプされる。

本発明に係る解決策の有利な別の展開では、アウターシャフトの長手方向端部に係合するプラグが設けられ、また当該プラグに対してインナーシャフトがシールされる。そのようなプラグは、実際、アウターシャフトと一体形成される環状肩部と違って別個の構成要素を構成するが、高品質を有しつつ低コストにかつ比較的容易に作られ得る。

好適には、プラグは、特に圧入、接着、溶接または半田付けによって、アウターシャフトに固定接続されていてもよい。この排他的でないリストは、アウターシャフトにプラグを固定するために既に存在する様々な可能性を略述したものである。

本発明に係る解決策の有利な別の展開では、少なくとも１つの環状肩部が面取り縁部（面取り部）を有している。そのような面取り縁部はインナーシャフトの挿入およびしたがってカムシャフトの組み付けを容易化する。それに加えてまたはその代わりに、インナーシャフトは少なくとも１つの端部に案内斜面を有しており、この案内斜面は同様にカムシャフトの組み付けにおけるアウターシャフト内へのインナーシャフトの挿入を容易化する。

好適には、環状ギャップは、インナーシャフトとアウターシャフトとの間において０．２〜２．０ｍｍの径方向厚みを有している。例えばすべり軸受の潤滑用または位相調節器の作動用に、環状ギャップ内に十分な油量を保持できるようにするために、上述の環状ギャップがインナーシャフトとアウターシャフトとの間に設けられる。環状ギャップは、ここで特に、油ダクトとして機能する。

本発明の別の重要な特徴および利点は、従属請求項から、図面から、および図面を参照した関連する図の説明から明らかになるだろう。

上述したまたは後述する特徴は、それぞれに示された組み合わせにおいてのみでなく、本発明の範囲を逸脱することなく他の組み合わせにおいてまたは単独で用いられ得ることを理解されたい。

図１は、本発明に係るカムシャフトの断面図である。 図２は、本発明に係るカムシャフトの断面図であって、図１とは異なるアウターシャフトの端部セクションを有するものである。 図３は、図２と同様の図であって、プラグを有するものである。 図４は、図３と同様の図であって、別のプラグを有するものである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。また、同じ参照符号は同一のもしくは類似の、または機能的に同一の構成要素を示す。

図１〜図４に示すように、本発明に係るカムシャフト１は、管状のアウターシャフト２と、このアウターシャフト２と同軸状に設けられ、アウターシャフト２に対して少なくとも限られた態様で回転可能なインナーシャフト３とを備えている。本発明によると、インナーシャフト３は小径の端部セクション４を有しており、この端部セクション４を介してインナーシャフト３はアウターシャフト２に対してシールされている。この端部セクション４は、ここで、例えば機械加工プロセス、すなわち端部セクション４の旋削によってインナーシャフト３に一体形成されていてもよい。その代わりに、端部セクション４が別個の部品、すなわちピン５として形成されていて、例えば接着、圧入、溶接または半田付けによってインナーシャフト３に固定接続されていることがまた考えられる。

図１および図２に示すように、アウターシャフト２は、インナーシャフト３の端部セクション４に対応する領域に、径方向内側に突出する環状肩部６を有しており、この環状肩部６を介してインナーシャフト３はアウターシャフト２に対してシールされている。ここで、シールリング７が、インナーシャフト３とアウターシャフト２との間に設けられている。

このシールリング７は、ここで、必要に応じて、外側に向かって開口するインナーシャフト３の溝８内に設けられていてもよく（図１を参照）、または、内側に向かって開口するアウターシャフト２の溝９内に設けられていてもよい（図２を参照）。端部セクション４の領域においてインナーシャフト３の外径が小さくなっていること、および端部セクション４にシールリング７が配置されていることにより、本発明に係るカムシャフト１の簡易化された組み付けが実現され得る。なぜなら、インナーシャフト３のアウターシャフト２内への挿入において、例えばアウターシャフト２内に形成された細長い穴にわたってインナーシャフト３を押すときに、シールリング７がアウターシャフト２の内面領域１０に接触することがなく、またそこで損傷することがないためである。インナーシャフト３における、外径が低減された端部セクション４の作製またはピン５の設置は、さらに、比較的シンプルで迅速に実行され得る処理ステップを構成する。

図３および図４に示すように、これらの図に示されたカムシャフト１においては、アウターシャフト２の長手方向端部に係合するプラグ１１が設けられており、当該プラグ１１に対してインナーシャフト３がシールリング７によってシールされている。ここで図３のプラグ１１について見てみると、当該プラグ１１がアウターシャフト２の外側縁部１２を取り囲んでいることがわかる。ここで、アウターシャフト２へのプラグ１１の固定は、例えば圧入、接着、溶接または半田付けによって行われてもよい。図４のプラグ１１は端面（同図における右側端面）が閉塞されており、そのためこの場合にはシールリング７は軸受リングとしても使用され得る。

再び図１を見ると、左側端に位相調節器１３が示されており、当該位相調節器１３は、公知の態様において、アウターシャフト２に対するインナーシャフト３の相対回転のために使用される。ここで通常、インナーシャフト３は第１カム１５にピン１４によって耐トルク態様で接続され、アウターシャフト２は少なくとも第２カム１６に耐トルク態様で接続される。アウターシャフト２には、円周方向に延びる細長い孔１７がピン１４の軸方向高さに設けられており、アウターシャフト２に対するインナーシャフト３の相対回転において当該孔１７内をピン１４が案内される。

位相調節器１３に油を供給するために、環状ギャップ１８がインナーシャフト３とアウターシャフト２との間に設けられており、当該環状ギャップ１８はカムシャフト１の位相調節器１３とは反対側の長手方向端部領域においてシールリング７によってシールされている。このシールリング７は、ここで、外径に関して低減されたインナーシャフト３の端部セクション４と協働する。環状肩部６（図１および図２を参照）は、例えば形成プロセスによって、特に据え込み加工によってまたはアウターシャフト２の絞り加工の間に、比較的シンプルかつ低コストに形成されてもよい。

シールリング７は、通常、プラスチックから、特にエラストマーからまたはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成されている。ここで、もちろん金属製のシールリングも考えられる。シールリング７は、ここで、カムシャフト１内の化学的環境への長期にわたる耐性、および同様に当該カムシャフト１を備えた内燃エンジン１９の動作中に生じる温度への耐性を有している。

インナーシャフト３の端部セクション４をより詳しく見てみると、当該端部セクション４が自由端に面取り部２０を有していることがわかる。この面取り部２０は、インナーシャフト３のアウターシャフト２内への挿入を簡易化することを意図したものである。同様に、そのような面取り部２０’が例えば環状肩部６の領域に設けられている（図１および図２を参照）。図３および図４に示すプラグ１１に代えて、もちろん図示しないスリーブが使用されてもよく、当該スリーブはアウターシャフト２の外面領域１２に押し込まれてそこに固定されるものであって、同時にカムシャフト１が組み付けられるときにインナーシャフト３の端部セクション４を収容する中心孔を有している。

概して本発明に係るカムシャフト１によると、当該カムシャフト１の組み付けが簡易化され得、またインナーシャフト３とアウターシャフト２との間の環状ギャップ１８のシールがより低コストに実現され得る。

１ カムシャフト
２ アウターシャフト
３ インナーシャフト
４ 端部セクション
６ 環状肩部
７ シールリング
８ 溝
９ 溝
１１ プラグ
１２ 外側縁部

Claims (10)

1. 管状のアウターシャフト（２）と、該アウターシャフト（２）と同軸状に設けられ、上記アウターシャフト（２）に対して少なくとも限られた態様で回転可能なインナーシャフト（３）とを備えたカムシャフト（１）であって、
   上記インナーシャフト（３）は、小径の端部セクション（４）を有していて、該端部セクション（４）を介して上記アウターシャフト（２）に対してシールされている
   ことを特徴とするカムシャフト。
2. 請求項１において、
   上記インナーシャフト（３）と上記アウターシャフト（２）との間に設けられたシールリング（７）を備えている
   ことを特徴とするカムシャフト。
3. 請求項１または２において、
   上記アウターシャフト（２）は、径方向内側に突出する環状肩部（６）を有し、
   上記インナーシャフト（３）は、上記環状肩部（６）を介して上記アウターシャフト（２）に対してシールされている
   ことを特徴とするカムシャフト。
4. 請求項３において、
   上記アウターシャフト（２）は、上記環状肩部（６）の領域に、内側に向かって開口して内部にシールリング（７）が設けられた溝（９）を有している
   ことを特徴とするカムシャフト。
5. 請求項３または４において、
   上記インナーシャフト（３）は、外側に向かって開口して内部にシールリング（７）が設けられ、かつ上記カムシャフト（１）が組み付けられるときに上記環状肩部（６）の軸方向高さに配置される溝（８）を有している
   ことを特徴とするカムシャフト。
6. 請求項１において、
   上記アウターシャフト（２）の長手方向端部に係合するプラグ（１１）を備え、
   上記インナーシャフト（３）は、上記プラグ（１１）に対してシールされている
   ことを特徴とするカムシャフト。
7. 請求項６において、
   上記プラグ（１１）は、上記アウターシャフト（２）の外側縁部（１２）を取り囲んでいる
   ことを特徴とするカムシャフト。
8. 請求項６または７において、
   上記プラグ（１１）は、圧入、接着、溶接または半田付けによって上記アウターシャフト（２）に固定接続されている
   ことを特徴とするカムシャフト。
9. 請求項１〜８のいずれか１項において、
   上記インナーシャフト（３）と上記アウターシャフト（２）との間に設けられたシールリング（７）を備え、
   上記シールリング（７）は、エラストマーからまたはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成されている
   ことを特徴とするカムシャフト。
10. 請求項１〜９のいずれか１項において、
    上記アウターシャフト（２）は、径方向内側に突出する環状肩部（６）を有し、
    上記環状肩部（６）は、上記アウターシャフト（２）の形成時に作られており、
    および／または、
    上記端部セクション（４）は、機械加工によって作られている
    ことを特徴とするカムシャフト。