JP5912308B2 - カムシャフト及び燃焼機関 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼機関のカムシャフトであって、駆動要素と該カムシャフトを該燃焼機関に取り付けるための複数のローラベアリングとを備えるものに関する。さらに、本発明は、そのようにして取り付けられたカムシャフトを備えた燃焼機関に関する。

ローラベアリングは、軸受摩擦を低減することが可能であり、それによって燃料消費を低減することができるので、カムシャフトは、通常、ローラベアリングを介して自動車の燃焼機関に取り付けられる。

しかしながら、カムシャフトの個々のローラベアリングは、異なる圧力を受けている。通常、駆動要素、具体的には駆動歯車には、最も大きな圧力が作用する。特に実用車では、駆動要素の周辺において高い軸受圧力が発生し、ある特定の状況では、早期の摩耗を引き起こしてしまう。摩耗してしまうと、個々のローラベアリングを取り替えるためにカムシャフト全体を分解しなければならないので、その結果、高いメンテナンス費用が発生してしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、特に、メンテナンス費用を低減することに優れた、改善されたカムシャフトを提供することにある。

前記課題は、独立請求項１の主題による発明に従って解決される。従属請求項の主題は、有利な実施形態である。

本発明は、カムシャフトの、少なくとも１つの、例えば駆動歯車のような駆動要素と、それに隣接する第１ローラベアリングとを簡単に交換できるように構成し、それにより、カムシャフトの中で最も圧力を受けるローラベアリングを簡単に取り替えでき、生じるメンテナンス費用を低減することができるという考えに基づいている。例えば、駆動要素の軸心に設けられ、駆動要素を取り付けるためのネジ結合部を緩めて、駆動要素をカムシャフトから簡単に取り外すことによって、最も圧力を受けるローラベアリングをカムシャフトから取り外すことができる。残りのローラベアリングは、エンジンから取り外す必要がない。少なくとも、駆動要素に隣接する第１ローラベアリングを簡単に取り外し可能とすることによって、通常はより小さな圧力が作用する他のローラベアリングに比べて、第１ローラベアリングの寸法を小さくすることができると共に、特に、作動時間を短く設計することができる。それによって、ローラベアリングのコストを低減することができる。駆動要素に隣接するローラベアリングは、最も大きい圧力が作用するので摩耗の兆候を最初に示すため、このローラベアリングを交換可能に構成することは、このローラベアリングが摩耗しても、カムシャフト全体を取り外したり、交換したりする必要がないので、特に有利である。請求項１における、「簡単に交換できる」は、特にカムシャフト全体をそのために取り外すこと又は手作業若しくは機械的な作業を増やすことなしに、最低限の努力で且つ簡単な工具によってローラベアリングをクランクシャフトから、又は、クランクシャフト及び該クランクシャフトの長手方向端部に差し込まれたプラグとのそれぞれから簡単に取り外すことができることを意味する。

本発明による解決のさらに有利な改良においては、クランクシャフトは、長手方向端部に、駆動要素を支持し且つその最大外径がクランクシャフトの外径よりも小さなプラグが挿入されており、それにより、少なくとも第１ローラベアリングをプラグを介して簡単に取り外すことができる。この場合、プラグは、例えば、カムシャフトに螺合又は圧入されており、このプラグが駆動要素を支持している。駆動要素は、好ましくは、簡単に着脱できる接続部を介してプラグに結合されている。その結果、駆動要素に隣接する第１ローラベアリングを交換するために、駆動要素のみをプラグから取り外せばよく、その後、隣接するローラベアリングをプラグを通過させてカムシャフトから簡単に取り外すことができる。プラグの外径がカムシャフトよりも小さいため、ローラベアリングをプラグに接触させることなく、プラグを通過させて取り外すこともできる。当然ながら、駆動要素をプラグに着脱不能にしっかりと結合し、そのプラグをカムシャフトに簡単に着脱可能に結合することもできる。こうすることで、プラグを駆動要素と共に取り外すことによってローラベアリングをカムシャフトから簡単に取り外すことができる。

カムシャフトの長手方向端部には、駆動要素及び少なくとも第１ローラベアリングの両方を支持するプラグが設けられている。ここで、通常、２つの異なるケースが考えられる。第１に、駆動要素は、プラグに着脱可能に結合され、プラグは、カムシャフトに着脱可能に結合されている。こうすることにより、ローラベアリングの交換を行う際には、プラグを駆動要素及びローラベアリングと共にカムシャフトから取り外すだけでよく、その後、プラグ、駆動要素及びローラベアリングで構成されるユニット全体を取り替えるか、又は、ローラベアリングだけを新しいものに取り替える。もう１つの構造では、プラグがカムシャフトに圧入されており、即ち、プラグがカムシャフトから着脱できないように、又は、着脱が困難な状態で結合されている一方、駆動要素は、プラグに簡単に着脱できるように結合されている。こうすることによって、駆動要素を取り外した後、同様にプラグに結合されているローラベアリングを取り外すことができる。「ローラベアリング」という用語は、当然ながら、例えば、溝付きの玉軸受、傾斜した玉軸受、４点接触玉軸受、分離型玉軸受、自動調心玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、球面状の自動調心ころ軸受及び針状ころ軸受や、例えば、溝付きのスラスト玉軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受のようなスラスト軸受などの全ての可能な実施形態を含む。

さらに重要な本発明の特徴及び有利な点は、従属請求項、図面および該図面を用いた図の説明から明らかになるだろう。

上述された特徴及び以下でさらに説明される特徴は、説明された各組み合わせで使用できるだけでなく、本発明の範囲を超えることなしに、その他の組合せや若しくは単独でも使用できる。

前記の構成によれば、最も圧力が作用し、それにより、最も摩耗を受け易いローラベアリングの交換を比較的簡単に行うことができる。その結果、メンテナンスや修理に関する高い費用を回避することができる。

本発明に係るカムシャフトの断面図である。 異なる実施形態に係るカムシャフトの、図１と同様の断面図である。 異なる実施形態に係るカムシャフトの、図１と同様の断面図である。 異なる実施形態に係るカムシャフトの、図１と同様の断面図である。

本発明の好ましい例示的な実施形態は、図示されると共に以下の説明においてさらに詳細に説明され、その説明においては、同じ参照符号は、同じ、同様の、又は機能的に同じ構成要素を示している。

図１によれば、本発明に係るカムシャフト１は、通常は駆動歯車である駆動要素２と、該カムシャフト１を図示省略の燃焼機関（エンジン）に取り付けるための複数のローラベアリング３，３’とを備えている。複数のローラベアリング３，３’のうち、２つだけを図示しているが、当然ながら、カムシャフト１は、図示されていない、別のローラベアリングを介しても燃焼機関に取り付けられている。さらに、カムシャフト１には、カム４が配設されている。例えば、カム４によって燃焼機関の関連するバルブが制御される。本発明によれば、少なくとも駆動要素２と、少なくとも、該駆動要素２に隣接するローラベアリング３とは、簡単に交換できるように構成されている。ローラベアリング３は、駆動要素２に近接しているためにカムシャフト１の圧力が最も作用するローラベアリングであるので、比較的高い摩耗に晒され、通常は最初に使用不能となる。ローラベアリング３’だけが図示されているが、それ以外のローラベアリングは、明らかにより小さな圧力が作用する。最も高い圧力が作用するローラベアリング３を簡単に交換可能にすることによって、修理やメンテナンス時に、カムシャフト１全体を燃焼機関から、又は気筒のクランク室から取り外す必要がなく、駆動要素２及びそれに次いでローラベアリング３だけを取り外し、交換すればよい。

図１によれば、カムシャフト１の長手方向端部には、プラグ５が差し込まれており、このプラグ５に駆動要素２及びローラベアリング３が取り付けられている。ローラベアリング３は、プラグ５の一端側の止め具６に当接しており、駆動要素２により止め具６に対して加圧されている。駆動要素２とローラベアリング３との間には、スペーサ７を設けることもできる。図１に係るカムシャフト１では、様々なカムを複数、設けることができる。

例えば、プラグ５は、それ全体をカムシャフト１から容易に取り外し可能とすることができる。その結果、プラグ５を取り外すことによって、ローラベアリング３の交換を簡単に行うことができる。取り外したプラグ５を駆動要素２及びローラベアリング３と共に交換し、新たなユニットとしてカムシャフト１に取り付けることができる。あるいは、まず、プラグ５をカムシャフト１から取り外し、次に、ローラベアリング３を取り外すために駆動要素２をプラグから取り外し、ローラベアリング３を交換し、その後、駆動要素２をプラグ５に取り付け、そのプラグ５をカムシャフト１に取り付けることもできる。駆動要素２は、例えば、ネジ結合部８によって（図３参照）、又は圧入によってプラグ５に締結され得る。別の方法としては、ローラベアリング３の交換の際に、プラグ５はカムシャフト１に取り付けられたままとすることも可能である。その場合には、まず、駆動要素２がプラグ５から取り外され、続いて、ローラベアリング３が取り替えられ、該駆動要素２が再びプラグ５に取り付けられる。

図２に係るカムシャフト１では、カムシャフト１の長手方向端部には、プラグ５が差し込まれており、プラグ５に駆動要素２及びローラベアリング３が取り付けられている。この場合、ローラベアリング３の交換は、図１のときの説明と同じように行うことができる。図２における駆動要素２は、図１と異なり、プラグ５に摩擦を介して係合するように圧入されている。

図３にもプラグ５が図示されており、フラグ５は、カムシャフト１の長手方向端部に差し込まれると共に、同様に駆動要素２が取り付けられている。フラグ５の最大外径は、カムシャフト１の外径よりも小さくなっており、これにより、少なくとも、隣接するローラベアリング３は、プラグ５を介して（即ち、プラグ５をカムシャフト１に取り付けたままで）容易に取り外すことができる。駆動要素２は、例えば、ネジ結合部８によって固定され、プラグ５とネジ結合部８との間には、少なくとも、軸方向の小さな隙間ｄが設けられている。ネジ接合部８は、通常、プラグ５内にねじ込まれる締結要素の一例であるが、当然ながら、ネジ接合部を採用せず、圧入であってもよい。

本発明による解決のさらに有利な改良においては、ローラベアリング３は、カムシャフト１に１５μｍの隙間を介して取り付けられ、これにより、交換がさらに容易になる。一般的に、ローラベアリング３は、カムシャフト１が軸方向に貫通する開放型ベアリング、又は、カムシャフト１が軸方向に貫通しない閉鎖型ベアリングで構成される。開放型ベアリングは、径方向の荷重のみを受け止めることができ、閉鎖型ベアリングは、径方向と軸方向の両方の荷重を受け止めることができる。

図４によれば、第１ローラベアリング３は、カムシャフト１に取り付けられ、軸方向止め具６’に当接している。ローラベアリング３と駆動要素２との間にはスペーサ７が配設され、それにより、駆動要素２をプラグ５の端面から離間させている。スペーサ７は、プラグ５に圧入され、プラグ５に摩擦係合している。この場合も、プラグ５の最大外径は、少なくとも、カムシャフト１の外径よりもわずかに小さくなっており、これにより、ローラベアリング３にプラグ５を通過させて、カムシャフト１から容易に取り外すことができる。ローラベアリング３を交換するためには、まず、駆動要素２がプラグ５から、又は、駆動要素２がプラグ５と共にカムシャフト１から取り外される。その後、ローラベアリング３を交換することができる。

本発明に係る、容易に交換できるローラベアリング３によれば、特にメンテナンス及び修理の費用をはっきりと低減することができ、さらに、改善されたコスト構造を実現するために、ローラベアリング３をその他のローラベアリング３’よりも小さくすることができる。

Claims (9)

1. 燃焼機関のカムシャフト（１）であって、
   駆動要素（２）と、前記カムシャフト（１）を前記燃焼機関に取り付けるための複数のローラベアリング（３，３’）とを備え、
   前記カムシャフト（１）の長手方向端部には、前記駆動要素（２）が取り付けられたプラグ（５）が設けられ、
   前記駆動要素（２）に隣接する第１ローラベアリング（３）は、前記カムシャフトの外周に取り付けられ、
   前記プラグ（５）の最大外径は、前記カムシャフト（１）の外径よりも小さいカムシャフト。
2. 請求項１のカムシャフトにおいて、
   少なくとも前記隣接する第１ローラベアリング（３）は、前記プラグ（５）によって取り外しできることを特徴とするカムシャフト。
3. 請求項２のカムシャフトにおいて、
   前記駆動要素（２）は、摩擦により係合するように前記プラグ（５）に圧入されるか又は前記プラグ（５）に取り外し可能に固定されていることを特徴とするカムシャフト。
4. 燃焼機関のカムシャフト（１）であって、
   駆動要素（２）と、前記カムシャフト（１）を前記燃焼機関に取り付けるための複数のローラベアリング（３，３’）とを備え、
   前記カムシャフト（１）の長手方向端部には、前記駆動要素（２）が取り付けられたプラグ（５）が設けられ、
   前記駆動要素（２）に隣接する第１ローラベアリング（３）と前記駆動要素（２）との間には、スペーサ部材（７）が設けられており、
   前記プラグ（５）内に螺合又は圧入により固定され、前記スペーサ部材（７）を介して前記駆動要素（２）を前記第１ローラベアリング（３）に対して加圧するための締結要素が設けられており、
   前記プラグ（５）と前記駆動要素（２）との間には、少なくとも、軸方向への隙間（ｄ）が設けられていることを特徴とするカムシャフト。
5. 請求項１乃至４の何れか１つのカムシャフトにおいて、
   前記第１ローラベアリング（３）は、１５μｍの径方向隙間を空けて、前記カムシャフト（１）又は前記プラグ（５）に取り付けられていることを特徴とするカムシャフト。
6. 請求項１乃至５の何れか１つのカムシャフトにおいて、
   前記駆動要素（２）は、歯車で構成されていることを特徴とするカムシャフト。
7. 請求項１乃至６の何れか１つのカムシャフトにおいて、
   前記ローラベアリング（３，３’）は、開放型ベアリングで構成されているか、又は、
   前記ローラベアリング（３，３’）は、ラジアル及び／若しくはスラスト軸受で構成されていることを特徴とするカムシャフト。
8. 請求項１乃至７の何れか１つのカムシャフトにおいて、
   前記駆動要素（２）は、その軸心に設けられたネジ結合部（８）によって前記カムシャフト（１）に固定されて、該カムシャフト（１）の止め部（６，６’）に対して押さえ付けられているか、又は、直接的若しくは間接的に前記第１ローラベアリング（３）に対して押さえ付けられていることを特徴とするカムシャフト。
9. 前記請求項１乃至８の何れか１つのカムシャフトを備えた燃焼機関。

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