JP4909276B2 - 自動車エンジンのためのカム軸 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、カム軸軸線を中心に制限された周方向角度にわたって互いに回動可能な複数のカムを備えたカム軸、特に自動車エンジンのためのカム軸に関する。そのようなカム軸は調節可能もしくは位相調節可能なカム軸として知られている。そのようなカム軸は内燃機関のガス交換弁の制御時間の変更を可能にする。

本発明の課題は、そのようなカム軸を合理的に高い製作精度で製作することができるようにすることである。

この課題はまず、請求項１の特徴部に記載した特徴を備えたカム軸により解決される。

有利かつ合目的な構成は従属請求項の対象である。

本発明は、外軸および内軸をその都度軸方向で段部なしに製作することができるという普遍的なアイデアに基づいている。内軸および外軸の組み立てのために、付設部材が内軸または外軸、特に外軸に結合されることができる限り、当該の結合後に、結合された部分における後加工はもはや不要である。むしろカム軸を、既に製作し終えた個々の部分から構成する、より厳密に言えばカム軸に結合したい駆動部材も含めて、既に製作し終えた個々の部分から構成することが可能である。

内軸にその都度端部側で取り付けたい付設部材により、簡単な形式で、内軸と外軸との間の軸方向の位置固定が達成される。そのような位置固定は特に簡単に、外軸が内軸よりも短く形成されていることにより達成される。その結果、軸方向で位置固定する働きを有する第１の付設部材はその都度内軸の端部にプレスばめ、収縮ばめまたは択一的な方法により接合されることができる。この形で接合され得るように、当該の第１の付設部材は特にリング形に形成されている。

付設部材はカム軸の両側で事実上同様に形成されていることができる。その際、その都度一対の付設部材が設けられており、固く内軸に結合された第１の付設部材と、固く外軸に結合された第２の付設部材とから成っている。

ただし特に有利であるのは、カム軸の駆動側にのみ、第１の付設部材と第２の付設部材とから成る付設部材対が必要であるのに対し、カム軸の他端には、固く内軸に結合したい第１の付設部材だけが必要であるように構成されているときである。

第１の付設部材は有利にはカム軸の駆動側で、軸方向で内軸の当該の端部を越えて張り出すように形成されている。そのようなリング形の張り出しにより、このリング領域で、駆動部材の、内軸に結合したい駆動軸を半径方向でセンタリングすることが可能である。

駆動部材の、内軸に結合したい駆動軸は摩擦力結合式に、駆動軸を軸方向で貫通する頭付きねじを介して内軸に接続されることができる。特に駆動部材の駆動軸と内軸との間の、予め規定可能な回転角対応配置のために、相互の端面側の接続領域には、半径方向で方向付けられたキー・溝結合部が設けられることができる。ただし、回転角対応配置を、カム軸軸線に沿って平行に延び、互いに結合したい構成部分内に係入する嵌合ピンを介して達成することも可能である。

内軸と外軸との間の回転角調節を達成することができるように、駆動部材は、このために自体公知の調節手段を装備している。駆動部材の、この公知の調節手段により駆動軸に対して回転角調節可能な部分は、カム軸軸線に対して平行に延びる嵌合ピンを介して、第２の付設部材に相対回動不能に結合されることができる。嵌合ピンはその際、一方では駆動部材に設けられ、他方では第２の付設部材に設けられた、対向して位置する孔内に係入する。

カム軸の一方の端部に、第１の付設部材と第２の付設部材とから成る付設部材対が存在し、第２の端部に、固く内軸に結合された第１の付設部材だけが存在しているカム軸構成が提示されているとき、カム軸の、対向して位置する端部で、一方では第２の付設部材に取り付けられ、他方では第１の付設部材に取り付けられた測定器械により、内軸と外軸との間の相互の回転角位置が簡単に測定され、場合によっては内軸と外軸との間の回転角調節の制御のために援用されることができる。

有利な、以下にさらに詳細に説明する実施例は図面に概略的に示されている。
図１：接続された駆動部材を備えたカム軸の縦断面図である。
図２：択一的な実施形態の、接続された駆動部材を備えたカム軸の縦断面図である。

制御したいガス交換弁のための種々異なる制御時間を得るために、カムの回転角位置を自体公知の形式で互いに変更することができる、自動車エンジンの調節可能なカム軸は、外軸１と、同心的に外軸１内に配置された内軸２とを有している。これらの両軸１，２は以下にさらに詳細に説明するように互いに回動可能に支承されている。

複数のカム（そのうち図面には概略的かつ例示的にのみ２つのカム３，４が暗示されている。）の相互の回転角調節を達成するために、これらのカムは同じ軸１，２に結合されていない。互いに回転角変更可能な２つのカム、例えばカム３，４において、カム３は固く外軸１に結合されており、カム４はピン５を介して固く内軸２に結合されている。ピン５は外軸１を、周方向で長穴状に延びる切欠き５′を通して貫通する。外軸１に沿って、固く内軸２に結合されたカム４は滑動することができる。すなわち、カム４は外軸１に沿って案内されている。軸１，２が互いに相対的に回動させられると、両カム３，４は相応の回転角変更を被る。この回転角変更は実際の使用では位相調節とも呼ばれる。

外軸１は、一貫して同じ内径および外径を有する円筒形の管として形成されている。内軸２は図示の例では中実材料から成っており、長さにわたって均一な直径を有する円筒形の外周面を有している。内軸２は択一的に、一貫して同じ直径を有する円筒形の管として形成されていてもよい。

外軸１および内軸２の相互の支承ならびに外軸１および内軸２の相互の軸方向の位置固定は、図１に示した例では次のように構成されている。

内軸２の左側の端部には、第１の付設部材（Ａｎｂａｕｅｌｅｍｅｎｔ）６としての円筒形のリングが接合されている。このリング形の付設部材６は、内軸２の、対応配置された端部を越えて軸方向で張り出している。別のリング形の付設部材６′は内軸２の右側の端部に接合されている。内軸２に接合されたこれらの第１の付設部材６，６′の、スラスト軸受として作用する両端面６ａ，６ａ′により、外軸１は内軸２に対して軸方向で位置固定されている。外軸１の左側の端部には、軸方向で外側に向かって張り出して、リングの形の第２の付設部材７が収縮ばめされている。内軸２は外軸１に対して２つの軸受領域８，９で支承されている。軸受領域８は第１の付設部材６および第２の付設部材７により形成されている。第２の軸受領域９は、外軸１の外周面領域と、内軸２の右側の端部に取り付けられた第１の付設部材６′との間に位置している。内軸２上での外軸１の直接的な支承は存在しない。すなわち外軸１と内軸２との間には有利には遊びが存在することができる。それにより、外軸の全内周面は機能なしに、製作技術的に簡単に製作可能である。外軸１および内軸２の相互の支承および位置固定のための前記支承もしくは位置固定部材により、カム軸が、加工し終えた簡単な部分から完成されることができ、それにより、完成されたカム軸における後加工がもはや不要であるという利点が生じる。同様に調節プロセスも省略されることができる。付設部材６，６′，７とその都度所属の軸１，２との間の接合は極めて合理的に製作可能、有利には収縮ばめ結合部またはプレスばめ結合部として製作可能である。

カム軸には駆動部材１０が係合する。駆動部材１０は自体公知の形式で、半径方向外側の領域１１が中心領域１２に対して相互に回転角調節可能であるように構成されている。中心領域は、円筒形の外径を有する、外側に向かって軸方向で張り出した駆動軸１３を有している。この駆動軸１３は頭付きねじ１４を介して摩擦力結合（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：摩擦力による束縛）式に内軸２の左側の端面に結合されている。その際、頭付きねじ１４のねじ山は内軸２内に螺入されている。駆動軸１３は、軸方向で内軸から張り出し、リング形に形成された第１の付設部材６により、内軸２に対して半径方向でセンタリングされている。

駆動軸１３の、内軸２に対して予め規定可能な回転角位置のために、駆動軸１３と内軸２との間の当接領域には、半径方向で延在するキー・溝結合部１５、いわゆるさねはぎが設けられている。そのようなキー・溝結合部の代わりに、カム軸軸線に対して平行に延びる嵌合ピンが設けられてもよい。嵌合ピンは、互いに結合される部分、すなわち駆動軸１３および内軸２の、対応配置された嵌合孔内に係入する。

駆動部材１０の半径方向外側の領域１１は第２の付設部材７に嵌合ピン１６を介して回転角固定に結合されている。この嵌合ピン１６は、駆動部材１０の半径方向外側の領域１１と、第２の付設部材７の半径方向外側の領域とに設けられた、対応配置された孔内に整合して係入する。

付設部材６′と付設部材７とは、一方では第２の付設部材７が外軸１に結合されて、他方では第１の付設部材６′が内軸２に結合されるようにして、軸方向で対向して位置している。それゆえ、これらの両付設部材６′，７に取り付けられた測定器械１７により、外軸１と内軸２との間の相対的な回転角調節は簡単に測定されることができる。この測定値はカム軸調節の制御のために援用されることができるか、または回転角調節のコントロールのためだけに使用されることができる。回転角変更を突き止めることができる任意の自体公知の測定器械が使用可能である。

図２には、外軸１に対する内軸２の支承のための択一的な実施形態が示されている。この実施形態は、図１に示した第１の実施形態とはまず、外軸１および内軸２の、駆動部材１０から離れた側に位置する端部における、両軸１，２の相互の支承の形態により区別される。第１の付設部材６′と、対応配置された第２の付設部材７′とによる択一的な支承はここでは事実上、図１に示した構成において、軸１，２の、駆動部材１０側の端部で実現された支承に相当する。付加的な相違として、駆動部材１０に隣接して位置する第２の付設部材７は、固く外軸１に接合されたカム３と一体的に形成されている。

明細書および特許請求の範囲に記載したすべての特徴は個別的にも、互いに組み合わされた任意の形でも本発明の本質を成すものであることができる。

接続された駆動部材を備えたカム軸の縦断面図である。 択一的な実施形態の、接続された駆動部材を備えたカム軸の縦断面図である。

Claims (15)

1. カム軸軸線を中心に制限された周方向角度にわたって互いに回動可能な複数のカムを備えた、自動車エンジンのためのカム軸であって、内軸（２）と外軸（１）とが同心的に入れ子に配置されており、互いに回動可能な複数のカム（３，４）が第１のカムと第２のカムとから成っており、そのうちの第１のカム（４）が固く内軸（２）に結合されており、第２のカム（３）が固く外軸（１）に結合されており、内軸（２）と外軸（１）とが互いに支承されている形式のものにおいて、内軸（２）が、外軸（１）に比して大きな長さを有しており、外軸（１）が、一貫して同じ内径および外径を有する円筒形の管として形成されており、内軸（２）と外軸（１）との間の軸方向の位置固定が、内軸（２）の端部に固く結合された第１の付設部材（６，６′）を介して提供されており、第１の付設部材（６，６′）が円筒形の軸受面領域（８，９）を有しており、第１の付設部材（６，６′）の円筒形の軸受面領域（８，９）が、内軸（２）を外軸（１）に対して支承するための軸受面（８，９）として形成されていることを特徴とする、自動車エンジンのためのカム軸。
2. 外軸（１）の、内軸（２）の円筒形の軸受面領域（８，９）に対応配置された対応軸受面（８，９）が、固く外軸に結合された第２の付設部材（７，７′）に存在する、請求項１記載の自動車エンジンのためのカム軸。
3. 第１の付設部材（６，６′）および第２の付設部材（７，７′）の、それぞれ内軸（２）もしくは外軸（１）との結合がプレスばめ結合部もしくは収縮ばめ結合部として形成されている、請求項１または２記載の自動車エンジンのためのカム軸。
4. 内軸（２）と外軸（１）との間の半径方向の支承が、一方の端部では第１の付設部材（６）と第２の付設部材（７）との協働により、かつ他方の端部では第１の付設部材（６′）と外軸（１）の外周面の領域との協働により提供されている、請求項１または３記載の自動車エンジンのためのカム軸。
5. 外軸（１）および内軸（２）が一貫して段部なしの円筒形の外周面または内周面を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の自動車エンジンのためのカム軸。
6. カム軸の一方の端部に取り付けられた第１の付設部材（６）が、内軸（２）のこの当該の端部を軸方向で外側に張り出した、それぞれ円筒形の内外の周面を備えたリングとして形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の自動車エンジンのためのカム軸。
7. 内軸（２）および外軸（１）に別々に結合可能な駆動部材（１０）が設けられており、駆動部材（１０）から駆動軸（１３）が張り出しており、この駆動軸（１３）が、形状結合式または摩擦力結合式に内軸（２）に結合されており、かつその外周面の軸方向の部分領域で、第１の付設部材（６）の、軸方向で内軸（２）から張り出した領域内での半径方向のはめあいを介してセンタリングされている、請求項６記載の自動車エンジンのためのカム軸。
8. 駆動軸（１３）と内軸（２）との間の接続手段が、端面に配置され、半径方向で延びるキー・溝結合部（１５）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の自動車エンジンのためのカム軸。
9. 駆動軸（１３）と内軸（２）との間の接続手段が、カム軸に対して平行に延び、駆動軸（１３）および内軸（２）の、対向して位置する端面に設けられたそれぞれ１つの嵌合孔内に係入する少なくとも１つの嵌合ピンを有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の自動車エンジンのためのカム軸。
10. 駆動軸（１３）と内軸（２）との間の接続手段が、頭付きねじ（１４）を有しており、頭付きねじ（１４）により、駆動軸（１３）の自由な端面がカム軸の軸線方向で摩擦力結合式に、内軸（２）の、対応配置された端面に押し付けられる、請求項１から９までのいずれか１項記載の自動車エンジンのためのカム軸。
11. 外軸（１）への駆動部材（１０）の接続が少なくとも１つの嵌合ピン（１６）を介して提供されており、嵌合ピン（１６）が、一方では外軸（１）の第２の付設部材（７）に設けられ、他方では駆動部材（１０）の半径方向外側の領域（１１）に設けられた、対向して位置する孔内に形状結合式に係入し、駆動部材（１０）が、外軸（１）と内軸（２）との間の回転角回動を可能にする手段を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の自動車エンジンのためのカム軸。
12. 一方では第２の付設部材（７）が外軸（１）に結合されて、他方では第１の付設部材（６′）が内軸（２）に結合されており、これら両付設部材（７，６′）に測定器械（１７）が取り付けられており、該測定器械（１７）が、外軸（１）と内軸（２）との間の相対的な回転角調節を測定する、請求項４記載の自動車エンジンのためのカム軸。
13. 第２の付設部材（７）が、固く外軸（１）に接合されたカム（３）と一体的に形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の自動車エンジンのためのカム軸。
14. 外軸（１）の外周面と協働する第１の付設部材（６′）が一体的に少なくとも１つのカム（４）に結合されており、共に内軸（２）に結合されている、請求項４または１２記載の自動車エンジンのためのカム軸。
15. 前記付設部材（６，６′，７，７′）がカム軸の両側で同様に形成されており、それぞれ一対の付設部材（６，７，６′，７′）が設けられており、該一対の付設部材（６，７，６′，７′）が、固く内軸（２）に結合された第１の付設部材（６，６′）と、固く外軸（１）に結合された第２の付設部材（７，７′）とから成っている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の自動車エンジンのためのカム軸。

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