JP4843484B2 - 切換可能なカムを備える、殊に自動車用内燃機関のためのカムシャフト - Google Patents

Description

本発明は、カムシャフト、殊に自動車用内燃機関のためのカムシャフトであって、該カムシャフトが請求項１の上位概念に記載の形式の少なくとも１つのカムを有している形式のものに関する。

前記形式のカムシャフトはWO 2004/001199A2号明細書に記載してある。カムのカムセグメントの半径方向の相対的な調節距離、即ちカムシャフトに固定された不動の第１のカムセグメントに対する第２のカムセグメントの半径方向の調節距離若しくは移動距離の大きい場合には、強度の理由から、第２のカムセグメントの案内用の脚部間に比較的大きなカムシャフト基体領域を必要としている。これによって、コンパクトなカムシャフト構造において半径方向の調節距離は制限されている。米国特許第４８８６０２２号明細書には、請求項１の上位概念の最後に記載の構成を除いて該上位概念の残りのすべての構成を備えたカムシャフトを開示してある。

本発明の課題は、WO 2004/001199A2号明細書に記載の形式のカムシャフトにおける前述の欠点を取り除き、該形式のカムシャフトの改善を図ることである。

前記課題は、請求項１に記載の本発明に基づく構成によって解決される。本発明の有利な実施態様を、従属請求項に記載してある。

本発明は、馬蹄形に形成された第２のカムセグメントのＵ字形脚部を半径方向で走出移動の妨げにならないように自由に終わらせる、即ち露出させたままにするという技術思想に基づいている。これによって第２のカムセグメントは、該カムセグメントのＵ字形脚部間でカムシャフト基体に沿って、及び／又は第１のカムセグメントと第２のカムセグメントとの間のキー溝案内部内を半径方向に案内される。第２のカムセグメントの半径方向内側に対する最大の移動距離及び半径方向外側に対する最大の移動距離は、終端ストッパーによって規定されていてよい。

第１のカムセグメントに対する第２のカムセグメントの一時的な固定（ロック）のためには、有利には液圧式に操作可能な錠止部材を用いるようになっている。

次に、図示の有利な実施例に基づき本発明を詳細に説明する。図１は、自動車用エンジンのカムシャフトの、互いに相対的に調節可能なカムセグメント(cam segment)から成る１つのカムの実施例を種々の位置及び状態で示す図である。

図１の部分図Ａには、カムシャフト基体１及び１つのカムから成るカムシャフトの一部分を示してある。カムは、相対的に調節可能なカムセグメント（カム片若しくはカム部分）、即ち、カムシャフト基体１に対して不動の第１のカムセグメント２及び半径方向に移動若しくは摺動して切換可能な第２のカムセグメント３を備えている。両方のカムセグメント２，３は、互いに所定の回動角Ｘ（図１の部分図Ｂ）にわたって位相をずらされていてよい。カムシャフト基体１の内部に油供給通路７を設けてある。

第２のカムセグメント３は、カムシャフト基体１に対して半径方向外側へ移動（走出）させられた位置（図１の部分図Ｃ及びＥ）若しくは逆方向、即ち半径方向内側へ移動（走入）させられた位置（図１の部分図Ｄ）を占めるようになっている。切換可能な該両方の位置で、第２のカムセグメント３は錠止されるようになっている。該錠止のために錠止部材５，６を設けてあり、該錠止部材（錠止手段）はそれぞれカムシャフト基体１に取り付けられていて、第２のカムセグメント３の対向支承部内に係合するようになっている。対向支承部は、簡単な実施例では第２のカムセグメント３の孔として形成されている。錠止部材５，６は、油供給通路７内の供給油の圧力変化によって切り換えられるようになっている。

錠止部材５，６は、ばね負荷されたピストンとして形成されている。ピストン６の簡単に達成し得る良好な案内のために、該ピストンは案内リング６′と協働している。

図１の部分図Ｂ及びＣは、離隔して並べられた２つのカムセグメント２間の軸線方向の中間位置に関連してカムシャフトを示している。図１の部分図Ｅは前記中間位置からはずれた箇所に関連してカムシャフトを示している。部分図（断面図）Ｅからは、カムシャフト基体１の側方の溝９を見て取れる。該溝は半径方向に延びている。第２のカムセグメント内に差し込まれて前記溝内に係合するストッパー８は、第１のカムセグメントに対する第２のカムセグメントの走出距離を制限している。

図２には、カムシャフトの変化例を部分図Ａ乃至Ｅで示してある。図２の部分図Ｂは、カムの半径方向に移動して切換可能な第２のカムセグメント３及び該カムセグメントの両側に隣接して位置する２つの第１のカムセグメント２の側面図である。第２のカムセグメント３の走入させられた位置では、第１のカムセグメント２のカムプロフィール（カム輪郭若しくはカム面）が有効に作用するようになっている。第２のカムセグメント３の走出させられた位置では、第１のカムセグメント２は基準円の区分でのみ有効に作用しているのに対して、カムの山（長径部分若しくは尖端部）の領域は、走出させられた第２のカムセグメント３によって形成されている。

図２の部分図Ｂには、溝９及びこれに所属のストッパー８を明確に示してある。該部分図に錠止部材５，６の位置も明確に描いてある。

図２の錠止部材５，６は、図１の錠止部材に相当するものであって、図２では拡大して示されている。該拡大図では、錠止部材５，６のばね１０，１１も良好に見て取れる。

図３の部分図Ａ乃至Ｃに示す実施例において、錠止部材は前述の実施例のものと原理的には同じに形成されていて、異なる位置に設けられている。図１の実施例と同様に、ばね４は、錠止解除状態で第２のカムセグメント３を走出位置へ移動させるために設けられている。

図４は、カムシャフトのさらに別の実施例を示している。該実施例の相違点は、第２のカムセグメント３とカムシャフト基体１及び／又は側方に隣接する第１のカムセグメント２との間の拡張された案内部にある。拡張された案内部は第１のカムセグメント２と、該第１のカムセグメント間に移動可能に配置された第２のカムセグメント３との間に、一種のキー溝案内部Ｎ／Ｆを設けることによって形成されている。第２のカムセグメント３の移動距離の制限のためにカムシャフト基体１の溝９の終端ストッパーと協働する対向受け部は、該実施例では錠止部材５，６の部分によって形成されている。該ストッパー部材のうちの一方、例えば対向受け部は符号８で表してある。カムシャフト基体１内に差し込まれた支承スリーブ１６は、第２のカムセグメント３のための溝９側のストッパーとしても用いられている。錠止部材５は前側の部分、即ち係合端部を円錐ピン１２として形成されている。図４の部分図Ｃには、符号１３で、第２のカムセグメント３の走出位置での錠止若しくは係止のための戻し部材を表してある。第１のカムセグメント２と第２のカムセグメント３との間のキー溝案内部は、図４の部分図Ｃに描かれた案内面１５によって示されている。

図５は、第１のカムセグメントと第２の２つのカムセグメントの分解斜視図である。該斜視図は、キー溝案内部Ｎ／Ｆが両方のカムセグメント２，３間にどのように形成されているかを特に明瞭に示している。キー溝案内部の第１のカムセグメント２側の案内面１５に対応して、第２のカムセグメント３に案内軌道（案内フェイス）１４を設けてある。残りのすべての符号は、すでに説明した構成部分に付されたものである。

図６は、第２のカムに所属して配置される錠止部材の種々の実施例の拡大断面図である。原理的には錠止部材５，６は、前述の実施例の錠止部材と同じに形成されている。図６の部分図Ａには、錠止部材５の空気抜き開口１７及び案内スリーブ１９を示してある。図の部分図Ａ及びＣは、両方の錠止部材５，６を互いに係合させた、即ち係止した状態で示している。錠止部材５は、第２のカムセグメント３に所属して設けられた構成部分と一緒に小鉢形若しくはコップ形のスリーブ２０内に支承されている。

図７は実施例、特に図６の錠止部材の分解図である。ここでは、ストッパースリーブ１６に、組立兼位置決め手段として用いられる孔２１を設けてある。

図８は、すでに前に述べてある錠止部材６の分解図である。

図９は、第１のカムセグメントを備えたカムシャフト基体の実施例を示しており、
部分図Ａは、ＩＨＣ法（Innenhochdruck-Umformverfahren 内部高圧式変形加工法）によって形成された内側の管部材及び組み付けられた第１のカムセグメント２から成るカムシャフトの斜視図であり、
部分図Ｂは、部分図Ａのカムシャフトの側面図であり、
部分図Ｃは、部分図Ａのカムシャフトの断面図であり、
部分図Ｄは、中実部材若しくは棒材から例えば鋳造、鍛造若しくは仕上げ加工によって加工成形されたカムシャフト基体及び組み付けられた第１のカム２から成るカムシャフトの断面図であり、
部分図Ｅは、例えば鋳造成形された管部材から成るカムシャフト若しくは中実部材若しくは棒材から例えば鍛造加工若しくは切削加工されたカムシャフトの断面図である。

本発明に基づくカムシャフトの実施例を種々の位置及び状態で示す図 カムシャフトの実施例の錠止部材の領域を拡大して示す図 カムシャフトの別の実施例を種々の位置及び状態で示す図 カムシャフトの更に別の実施例を種々の位置及び状態で示す図 カムのカムセグメントの分解斜視図 カムのカムセグメントの錠止部材の種々の実施例の断面図 図６の錠止部材の分解図 別の錠止部材の分解図 第１のカムセグメントを備えたカムシャフト基体の種々の実施例を示す図

符号の説明

１ カムシャフト基体、 ２，３ カムセグメント、 ４ ばね、 ５，６ 錠止部材、 ６ 案内リング、 ７ 油供給通路、 ８ ストッパー、 ９ 溝、 １０，１１ ばね、 １２ 円錐ピン、 １３ 戻しばね、 １４ 案内軌道、 １５ 案内面、 １６ 支承スリーブ、 １７ 空気抜き開口、 １９ 案内スリーブ、 ２０ スリーブ

Claims (3)

1. 自動車用内燃機関のためのカムシャフトであって、
   少なくとも１つのカムは、カムシャフト軸線に対して半径方向で互いに相対的に調節可能な複数のカムセグメント、即ち、第１及び第２のカムセグメント（２，３）を備えており、
   両方のカムセグメント（２，３）は、切換可能な有効なカムプロフィール区分を有しており、
   第１のカムセグメント（２）は、カムシャフトの回転可能なカムシャフト基体（１）に対して不動な構成部分として形成されており、
   第２のカムセグメント（３）は、第１のカムセグメント（２）に対して調節可能に形成されており、
   第２のカムセグメント（３）は、馬蹄形を成しかつカムシャフト基体（１）を挟むように取り囲んでいて、カムシャフト軸線に対して半径方向に移動可能に支承されており、
   第２のカムセグメント（３）は、カムシャフト軸線から半径方向に離間された互いに異なる少なくとも２つの位置で、即ち第１の走入位置及び第２の走出位置で、切換可能な固定手段（６，５）によって一時的に錠止されるようになっている形式のものにおいて、
   第２のカムセグメント（３）は走出位置でＵ字形脚部の端部を、Ｕ字形脚部間の、第２のカムセグメント（３）の走出側と反対側の、カムシャフト基体材料の輪郭の延長の内側に位置させており、Ｕ字形脚部の端部はそれぞれ自由端部であることを特徴とするカムシャフト。
2. カムセグメント（２，３）間に、該カムセグメント間での案内のためのキー溝案内部（１４，１５）を設けてある請求項１に記載のカムシャフト。
3. 第２のカムセグメント（３）の半径方向の移動距離は、カムシャフト基体材料と第１のカムセグメント（２）の少なくとも１つのストッパーによって規定されている請求項１又は２に記載のカムシャフト。

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