KR20160093005A

KR20160093005A - 조절가능 캠샤프트

Info

Publication number: KR20160093005A
Application number: KR1020167014280A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 레만; 베른트 만; 미하엘 쿤츠; 우베 디텔; 위르겐 모이젤; 만프레트 무슈터; 마르쿠스 니데를레히너; 마르코 쿠를릭
Original assignee: 티센크룹 프레스타 텍센터 아게
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-08-05
Also published as: US20170030229A1; DE102013113255A1; HUE036093T2; WO2015078588A1; CN105940191A; EP3074614A1; US9926815B2; EP3074614B1

Abstract

본 발명은, 외측 샤프트 (10) 및 상기 외측 샤프트 (10) 를 통해 연장되는 내측 샤프트 (11) 를 갖는, 연소기관의 밸브 드라이브용 조절가능 캠샤프트 (1) 에 관한 것으로서, 적어도 하나의 캠 요소 (12) 가 상기 외측 샤프트 (10) 상에 배치되고, 상기 내측 샤프트 (11) 에 회전불가능하게 연결되고, 상기 캠 요소 (12) 는 내부 베어링 표면 (13) 을 갖는 샤프트 통로를 포함하고, 상기 내부 베어링 표면은, 외측 샤프트 (10) 의 외측에 있는 베어링 표면 (14) 과 함께, 상기 외측 샤프트 (10) 상에 상기 캠 요소 (12) 를 회전가능하게 배치하기 위한 슬라이드 베어링을 형성한다. 본 발명에 따르면, 베어링 표면들 (13, 14) 중의 적어도 하나의 베어링 표면의 적어도 일부가 구형 형상이다.

Description

조절가능 캠샤프트{ADJUSTABLE CAMSHAFT}

본 발명은 외측 샤프트 및 상기 외측 샤프트를 통해 연장하는 내측 샤프트를 갖는, 내연기관의 밸브 드라이브용 조절가능 캠샤프트로서, 상기 외측 샤프트 상에, 적어도 하나의 캠 요소가 배치되고, 상기 캠 요소는 상기 내측 샤프트에 공동 회전식으로 연결되고, 상기 캠 요소는 내부 베어링 표면을 갖는 샤프트 통로를 구비하고, 상기 내부 베어링 표면은, 외측 샤프트의 외측에 있는 베어링 표면과 함께, 상기 외측 샤프트 상의 상기 캠 요소의 회전가능한 배치를 위한 플레인 베어링 장치 (plain bearing arrangement) 를 형성하는, 상기 조절가능 캠샤프트에 관한 것이다.

DE 10 2012 103 581 A1 은 외측 샤프트와 내측 샤프트를 구비하는 일반적인 조절가능 캠샤프트를 개시하는데, 내측 샤프트는 튜브 형태의 외측 샤프트를 통해 연장되고, 상기 내측 샤프트는 상기 외측 샤프트 내에서 회전가능하다. 볼트에 의해, 외측 샤프트에 회전가능하게 유지되는 캠 요소가 내측 샤프트에 공동 회전식으로 연결되어서, 외측 샤프트에 대한 내측 샤프트의 회전의 경우에, 외측 샤프트에서의 캠 요소의 위상각의 변화가 실현된다.

외측 샤프트에서 회전가능한 캠 요소는 캠 요소의 샤프트 통로와 함께 플레인 베어링 장치를 형성하고, 플레인 베어링 장치에는 내측 샤프트와 외측 샤프트 사이의 갭을 통해 윤활유가 공급된다.

캠 요소는 밸브 드라이브에 대해 픽오프 (pick-off) 요소와 접촉하여서, 반경방향 비대칭 힘들이 캠 요소에 종종 작용한다. 이는 캠샤프트의 길이방향 축선에 대한 캠 요소의 틸팅을 발생시킬 수 있고, 베어링 표면의 외부 영역에 증가된 하중을 발생시킬 수 있으며, 이는 이른바 에지 로딩 (edge loading) 으로 이어질 수 있다. 이는, 그렇지 않다면 원통형 외측 샤프트에서의 캠 요소의 틸팅의 경우에, 단지 베어링 표면의 주변 영역 (marginal region), 즉 예컨대 샤프트 통로의 길이방향 축선 방향에서 외측의 국부적으로 제한된 영역, 또는 외측 샤프트에서의 시팅점 (seating point) 의 주변 영역이 캠 요소에서의 작동하는 힘 전부를 수용한다면 발생한다. 마지막으로, 그러한 에지 로딩은 캠 요소와 외측 샤프트 사이의 마찰을 증가시키고 마모를 증가시키므로, 회피되어야 한다.

DE 100 54 622 A1 은 밸브 작동 요소를 개시하고, 캠 요소의 캠 윤곽과 접촉하는 롤링 베어링-장착 외측 링이 제공된다. 외측 링은 내측 링에 의해 롤링 베어링-장착 구성을 가지며, 외측 링과 내측 링에 의해 형성되는 베어링 유닛은 틸팅가능한 방식으로 베어링 볼트에 장착된다. 이러한 목적을 위해, 베어링 볼트는 구형 형태이다. 행해지는 외측 링의 틸팅 운동에 대해 획득되는 자유도 덕분에, 상기 외측 링은 캠 윤곽과 픽오프 요소 사이에, 즉 외측 링에 에지 로딩을 발생시키지 않으면서 캠 요소의 캠 윤곽에 대해 그와 선형으로 접촉하도록 안내될 수 있다. 그렇지만, 이 경우, 베어링 볼트에 틸팅가능한 방식으로 장착된 롤링 베어링 유닛의 장치는 조절가능 캠샤프트의 외측 샤프트에의 캠 요소의 장착을 위해 용이하게 실행될 수 없다.

본 발명의 목적은 캠샤프트의 외측 샤프트에의 캠 요소의 장착이 개선된, 내연기관의 밸브 드라이브용 조절가능 캠샤프트를 더 개발하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 외측 샤프트 상의 캠샤프트의 플레인 베어링 장치에서의 이른바 에지 로딩을 방지하는 것이다.

본 발명의 목적은 특징적인 구성과 함께 청구항 1 의 전제부에 따른 조절가능 캠샤프트를 통해 달성된다. 본 발명의 유리한 개선은 종속 청구항들에 개시된다.

본 발명은 베어링 표면들 중의 적어도 하나가 적어도 섹션에서 구형의 왕관형 형상으로 형성되는 기술적 교시를 포함한다.

베어링 표면들 중의 적어도 하나의 구형 형상에 의해, 예컨대 길이방향 축선 주위에서의 외측 샤프트 상의 캠 요소의 회전 가동성에 의해, 외측 샤프트 상의 캠 요소의 약간의 틸링 운동이 행해지도록 추가 자유도가 실현된다. 플레인 베어링 장치에 임의의 경우에 제공된 베어링 간극 외에, 베어링 표면들의 축선방향 길이에 걸쳐 적어도 일 측에서 반경방향 갭이 외측을 향해 증가하는 것이 구형 형상에 의해 달성된다. 캠 요소가 외측 샤프트에서 약간 기울어지면, 서로 미끄러지는 베어링 표면들의 더 긴 축선방향 영역이 하중 지탱 (load-bearing) 작용을 부여하여서, 에지 로딩의 형성이 방지된다. 캠 요소의 틸팅 운동에 관계없이, 이는 원통형 형상에서 벗어나는 베어링 표면 때문에, 캠 요소에의 작동 힘들의 부정적인 비대칭적 도입 하에서도 임의의 틸팅 방향에서 베어링 표면의 단지 제한된 영역이 하중 지탱 작용을 부여하는 것이 가능하지 않은 경우이다.

여기서, 베어링 표면들 중의 적어도 하나의 본 발명에 따른 구형 형상은, 베어링 표면의 축선방향 길이에 걸쳐 변하는 두 베어링 표면들 사이에 베어링 간극을 발생시키고 회전 대칭 형태인 베어링 표면들의 형상을 묘사한다. 이 경우, 구형 형상은 베어링 간극, 즉 베어링 표면들 사이의 나머지 반경방향 갭이 베어링 표면의 적어도 하나의 외측을 향해 더 커지게 되도록 형성된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 구형 형상은 외측 샤프트의 외측 및/또는 샤프트 통로의 표면이 반경방향 갭 수축부 (radial gap constriction) 를 형성하면서 각 반대편 베어링 표면을 향해 돔형 (domed) 이도록 원통형 형상으로부터의 편차를 형성한다.

따라서, 조절가능 캠샤프트의 작동 중에, 캠 요소가 픽오프 요소에 의한 힘의 유사한 주기적 행사를 뒤따르는 주기적 틸팅 운동을 수행하는 것이 가능하고, 이 틸팅 운동에 의해, 베어링 표면들 사이의 갭 내로의 윤활유의 펌핑 효과를 발생시키는 것이 심지어 가능하다. 이런 식으로, 베어링 표면들 사이의 베어링 갭에의 윤활유의 공급이 개선될 수 있고, 특히 베어링 갭에 존재하는 윤활유가 과도하게 오래되거나 새 윤활유로 교체되지 않는 상황이 회피된다.

이 경우, 원통형 형상으로부터 베어링 표면의 형상의 기하학적 편차는 매우 작아서, 캠 요소의 캠 트랙과 픽오프 요소 사이의 접촉이 부정적으로 영향을 받지 않는다. 특히, 캠 요소가 향상된 방식으로 픽오프 요소에 대해 선형 접촉을 유지하는 것이 또한 가능하며, 이때 상기 선형 접촉에서 에지 로딩이 발생하지 않을 수 있다. 특히, 구형 형상은 샤프트 통로의 베어링 표면과 외측 샤프트의 외측의 베어링 표면 사이에 솔리드-보디 (solid-body) 접촉이 일어나지 않도록 하는 최소 형태이고, 외측 샤프트의 외측에서의 캠 요소의 기울어진 배치의 경우에도 하중-지탱 윤활유 필름이 유지된다.

유리한 일 실시형태에서, 외측 샤프트의 외측의 베어링 표면은 구형 형상을 가질 수도 있고, 특히 구형 형상은 캠샤프트가 연장되는 길이방향 축선의 방향으로 플레인 베어링 장치의 길이에 적어도 상당하는 폭을 가질 수도 있다. 여기서, 구형 형상이 플레인 베어링 장치의 축선방향 길이보다 더 큰 폭을 가질 수도 있지만, 구형 형상의 폭은 플레인 베어링 장치의 축선방향 길이에 상당할 수도 있다. 이러한 방식에서, 특히, 구형 형상에 의해 베어링 표면에서 생성되는 반경이 매우 크게 되도록 구성되어, 제조의 측면에서 이점을 야기할 수 있다.

다른 가능한 실시형태에서, 샤프트 통로의 베어링 표면은 샤프트 통로가 주변부에서보다 내측에서 더 작은 직경을 갖도록 적어도 섹션들에서 구형 형상을 가질 수도 있다. 그렇지만, 여기서, 본 발명에 따르면, 구형 형상은 베어링 표면들 쌍방에 제공될 수도 있고, 이로써 2 개의 구형 형상들 때문에 플레인 베어링 장치의 주변부의 방향에서의 반경방향 갭 확대부가 추가될 수 있다.

베어링 표면들 중의 적어도 하나의 베어링 표면의 구형 형상은 유리하게는 다양한 방식으로 형성될 수도 있다. 예컨대, 구형 형상은 캠 샤프트의 길이방향 축선에 대해 대칭 형태일 수도 있다. 따라서, 서로 미끄러지는 베어링 표면들을 갖는 플레인 베어링 장치가 제공되며, 이 플레인 베어링 장치는 축선 방향에서 베어링 표면들의 길이에 걸쳐 중앙에 구현된 반경방향 갭 수축부를 갖는다. 따라서, 캠 요소가 2 개의 대향 틸팅 방향으로 동일한 방식으로 틸팅하는 것이 가능하다. 예컨대, 베어링 표면들 사이의 최소 반경방향 갭의 영역이 캠 요소의 캠 트랙 아래에 중앙에 배치될 수도 있다. 그렇지만, 캠 요소는 캠 칼라를 가질 수도 있고, 이는 캠 요소의 축선방향으로 더 긴 설계를 야기한다. 여기서, 반경방향 갭 수축부의 영역은 캠 칼라를 갖는 캠 요소의 축선방향 길이에 의해 규정되는, 베어링 표면의 전체 길이에 걸쳐 중앙에 형성될 수도 있다.

추가의 변형예에서, 적어도 하나의 베어링 표면의 구형 형상은 또한 비대칭 형태일 수도 있다. 비대칭 형태의 구형 형상은 특히 캠 칼라를 갖는 캠 요소의 경우에 사용될 수도 있고, 이 구형 형상은 외측 샤프트의 외측과 샤프트 통로의 베어링 표면 쌍방에, 특히 캠 요소의 장착을 위한 시팅점에 형성될 수도 있다. 구형 형상은 베어링 표면들 사이의 반경방향 갭 수축부가 캠 칼라의 섹션에 또는 캠 칼라의 섹션에 인접하게 형성되도록 적어도 하나의 베어링 표면에 비대칭으로 형성될 수도 있다. 캠 요소에의 힘의 도입은 기본적으로 캠 요소의 캠 트랙을 통해 일어나고, 이로써 캠 요소는 외측 샤프트에서 약간 주기적인 틸팅 운동을 수행할 수 있다. 베어링 표면들 중의 적어도 하나의 베어링 표면의 대칭의 또는 비대칭의 구형 형상 때문에, 베어링 표면들은 틸팅 운동을 수행하기 위해 서로의 표면에서 구르고, 본 발명에 따른 구형 형상 때문에, 틸팅 운동의 종점에서 에지 로딩이 일어나지 않는다.

여기서, 베어링 표면들 중의 적어도 하나의 베어링 표면의 구형 형상은 베어링 표면의 전체 축선방향 길이에 걸쳐 형성될 필요는 없다. 예컨대, 적어도 하나의 베어링 표면은 구형 형상에 인접하게 형성되는 적어도 하나의 원통형 섹션을 가질 수도 있다. 원통형 섹션이 반경방향 갭 수축부의 영역의 축선방향 연장부를 형성할 수도 있고, 따라서 일측 또는 양측에서, 원통형 섹션 다음에 구형 형상이 후속하고, 이로써 베어링 표면이 주변부로 넘어간다 (run off). 측방향으로 넘어가는 구형 형상 및 바람직하게 중앙에 배치된 원통형 섹션을 갖는 베어링 표면의 그러한 윤곽 프로파일은 특히 유리하게는, 캠 요소의 틸팅의 경우에 에지 로딩이 발생하는 것을 방지하지만, 캠 요소의 작동하는 힘을 수용하기 위한 하중 지탱 영역 (이 하중 지탱 영역은 높은 기계적 하중을 수용할 수 있다) 은 반경방향 갭 수축부의 확대된 영역 때문에 외측 샤프트에서 구현된다. 이 경우, 적어도 하나의 주변부의 방향에서 구형 형상은 주변 반경으로 전이될 수도 있고, 이 반경에 의해, 베어링 표면은 플레인 베어링 장치의 축선방향 종단부 (termination) 를 형성한다.

구형 형상은 예컨대 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 내지 10 ㎛, 특히 바람직하게는 4 ㎛ 내지 6 ㎛ 의 반경방향 높이를 가질 수도 있다. 따라서, 원통형 형상으로부터의 베어링 표면의 편차는 극히 작으며, 예컨대 베어링 간극의 크기 범위로 제한될 수도 있다.

이하에서, 본 발명을 개선하는 추가의 조치가 도면에 근거하여 본 발명의 바람직한 모범적인 실시형태들에 대한 설명과 함께 더 상세하게 제시될 것이다.

도 1 은 구형 형상을 갖는, 외측 샤프트의 외측에 의해 형성된 베어링 표면을 갖는 조절가능 캠샤프트의 모범적인 실시형태를 보여준다.
도 2 는 외측 샤프트의 외측에 의해 형성된 베어링 표면을 갖는 조절가능 캠샤프트의 모범적인 실시형태를 보여주는데, 이 베어링 표면은 구형 형상을 갖고, 이 구형 형상은 캠 요소의 폭보다 더 넓다.
도 3 은 캠 요소의 샤프트 통로에 내부 베어링 표면을 갖는 조절가능 캠샤프트의 모범적인 실시형태를 보여주며, 이 내부 베어링 표면은 구형 형상을 갖는다.
도 4 는 캠 요소의 샤프트 통로에 의해 형성된 내부 베어링 표면을 갖는 조절가능 캠샤프트의 모범적인 실시형태를 보여주며, 베어링 표면은 비대칭 구형 형상을 갖는다.
도 5 는 캠 요소의 샤프트 통로에 구형 내부 베어링 표면을 갖는 조절가능 캠샤프트의 모범적인 실시형태를 보여주며, 베어링 표면은 원통형 섹션을 갖는다.
도 6 은 캠 요소의 캠 통로에 의해 형성된, 베어링 표면에 구형 형상을 갖는 조절가능 캠샤프트의 모범적인 실시형태를 보여주며, 이 구형 형상은 비대칭 형태이다.

도 1 내지 도 6 은 외측 샤프트 (10) 및 그 외측 샤프트 (10) 를 통해 연장되는 내측 샤프트 (11) 를 갖는, 내연기관의 밸브 드라이브용 조절가능 캠샤프트 (1) 의 상이한 모범적인 실시형태를 보여준다. 내측 샤프트 (11) 는 길이방향 축선 (15) 을 중심으로 외측 샤프트 (10) 내에서 회전 가능하고, 각 경우 단지 길이방향 축선 (15) 을 따라 연장되는 조절가능 캠샤프트 (1) 의 섹션만이 도시되어 있다. 도시된 섹션에서, 외측 샤프트 (10) 의 외측에 캠샤프트 요소 (12) 가 위치되고, 캠샤프트 요소 (12) 는 일례로서 캠 칼라 (16) 를 갖는 칼라 캠 (collar cam) 의 형태이고, 볼트 (19) 에 의해 내측 샤프트 (11) 에 공동 회전식으로 연결된다. 내측 샤프트 (11) 가 외측 샤프트 (10) 에 대해 회전하면, 캠 요소 (12) 도 외측 샤프트 (10) 의 외측에서 마찬가지로 회전한다.

캠 요소 (12) 에는, 외측 샤프트 (10) 의 통과를 위한 샤프트 통로가 형성되고, 샤프트 통로는 외측 샤프트 (10) 의 외측에서 베어링 표면 (14) 과 함께 플레인 베어링 장치를 형성하는 내측 베어링 표면 (13) 을 형성한다. 상기 플레인 베어링 장치에 의해, 캠 요소 (12) 는 길이방향 축선 (15) 을 중심으로 소정의 각도에 걸쳐 외측 샤프트 (10) 에서 회전 가능하다.

다음의 모범적인 실시형태들은 외측 샤프트 (10) 의 외측과 캠 요소 (12) 의 샤프트 통로에서의 다양한 베어링 표면들 (13, 14) 을 보여주며, 베어링 표면들 (13, 14) 은 다른 방식으로 형성된 구형 형상을 갖는다.

도 1 은 외측 샤프트 (10) 의 외측에 구형 형상의 베어링 표면 (14) 을 갖는 조절가능 캠샤프트 (1) 의 모범적인 실시형태를 보여준다. 구형 형상은 대칭 형태이고 캠 요소 (12) 의 폭에 대략 부합하는 폭을 가져서, 구형 형상은 외측 샤프트 (10) 의 외측에서 캠 요소 (12) 의 시팅점의 폭을 갖는다. 내연기관의 밸브 드라이브에 대한 픽오프 요소와 캠 요소의 접촉 때문에 캠 요소 (12) 에 힘이 작용하는 때, 상기 캠 요소는 길이방향 축선 (15) 에 대해 최소 틸팅 운동을 수행할 수 있고, 따라서 틸팅 운동 중에, 캠 요소 (12) 의 샤프트 통로 내의 베어링 표면 (13) 은 외측 샤프트 (10) 의 외측의 구형 베어링 표면 (14) 상에서 롤링 운동을 수행한다. 이 경우 볼트 (19) 에 의한 내측 샤프트 (11) 에 대한 캠 요소 (12) 의 연결은 매우 단단할 것이라고 가정될 필요는 없고, 따라서 볼트 (19) 에 대한 캠 칼라 (16) 의 압입-끼워맞춤 연결에도 불구하고 캠 요소 (12) 에 의해 작은 이동이 수행될 수 있다. 구형 형상은, 구형 형상의 제한된 폭 때문에, 도 2 를 참조하여 후술하는 모범적인 실시형태에서의 반경보다 더 작은 반경 (R) 에 의해 규정될 수도 있다.

공간상 고정된 점을 중심으로 한 단일 반경 (R) 에 의해 규정되는, 도시된 구형 형상의 형태에 대한 대안으로서 그리고 특히 바람직하게는 그에 부가적으로, 길이방향 축선 (15) 에 대한 베어링 표면 (14) 의 구형 형상은 잇따라 형성되는 다수의 반경들 (서로 상이한 크기일 수도 있음) 에 의해 또한 규정될 수도 있다. 따라서, 구형 형상은 예컨대 길이방향 축선 (15) 의 방향으로 서로 인접한 다수의 반경들로 구성된 다각형의 방식으로 또한 형성될 수도 있다. 특히, 도시된 바와 같이 중심 반경 (R) 이 주변 반경들보다 더 클 수도 있고, 이는 무-에지 (edge-free) 및 무-단차 (step-free) 방식으로 외측 샤프트 (10) 의 원통형 표면으로 넘어갈 수 있다.

도 2 는 구형 형상의 베어링 표면 (14) 을 갖는 조절가능 캠샤프트 (1) 의 다른 모범적인 실시형태를 보여주며, 이 베어링 표면은 이 실시형태에서 캠 요소 (12) 의 폭보다 더 큰 폭 (B) 을 갖는다. 이런 식으로, 구형 형상을 규정하는 반경 (R) 은 더 큰 값으로 규정될 수 있다. 결과적으로, 반경방향 갭 수축부 (17) 의 영역이 또한 확대되어, 플레인 베어링 장치의 하중 지탱 용량을 증가시킨다. 도 1 과 관련하여 이미 언급한 바와 같이, 구형 형상, 특히 본 모범적인 실시형태에 따른 구형 형상이 길이방향 축선 (15) 의 방향으로 서로 인접한 다수의 반경들로 구성된 다각형 방식으로 형성되는 것이 또한 대안적으로 가능하다.

도 3 은 캠 요소 (12) 의 샤프트 통로의 구형 형상의 내측 베어링 표면 (13) 을 갖는 조절가능 캠샤프트 (1) 의 모범적인 실시형태를 보여준다. 구형 형상은 대략 대칭 형태이어서, 캠 요소 (12) 에 기계적 하중이 가해지는 경우, 상기 캠 요소는 길이방향 축선 (15) 에 대한 틸팅 운동을 수행할 수 있고, 이 틸팅 운동은 도시된 중앙 위치로부터 진행하는 두 상이한 틸팅 방향에서 동일하게 일어날 수 있다.

도 4 는 캠 요소 (12) 의 샤프트 통로의 구형 윤곽의 베어링 표면 (13) 을 갖는 조절가능 캠샤프트 (1) 의 모범적인 실시형태를 보여주는데, 도 3 에 따른 모범적인 실시형태의 변형예에서, 베어링 표면 (13) 의 구형 형상은 비대칭 형태이어서, 반경방향 갭 수축부 (17) 가 캠 칼라 (16) 의 방향으로 형성된다. 캠 요소 (12) 는 캠 칼라 (16) 를 갖고, 구형 형상은 도시된 평면에서 좌측을 향해 증가하는 반경방향 갭을 가지면서 크기가 증가한다. 따라서, 베어링 표면들 (13, 14) 사이의 베어링 갭이 좌측을 향해 개방된다. 캠 요소 (12) 에 힘이 작용한다면, 캠 요소는 베어링 표면 (14) 에서 구르는 베어링 표면 (13) 에 의해 약간의 틸팅 운동을 수행할 수 있다.

도 5 는 원통형 섹션 (18) 을 갖는 베어링 표면 (13) 을 갖는 조절가능 캠샤프트 (1) 의 실시형태를 보여준다. 원통형 섹션 (18) 은 양측에서, 캠 요소 (12) 의 샤프트 통로의 베어링 표면 (13) 의 구형 섹션들에 인접한다. 상기 구형 섹션들은 반경들로의 전이부를 갖는 샤프트 통로의 종단부를 형성하여서, 도시된 베어링 표면 (13) 의 구형 형태 때문에, 특정 방식으로 에지 로딩이 회피될 수 있고, 구형 영역들 사이의 원통형 섹션 (18) 은 플레인 베어링 장치의 높은 하중 지탱 용량을 실현하는 것을 가능하게 한다. 여기서, 구형 섹션들은 특히 무-에지 및 무-단차 방식으로 원통형 섹션 (18) 으로 전이될 수도 있고, 따라서 증가된 기계적 응력의 영역들이 회피된다.

도 6 은, 도 5 의 모범적인 실시형태의 변형예에서, 캠 요소 (12) 의 샤프트 통로의 베어링 표면 (13) 의 구형 형상의 비대칭 설계를 보여준다. 여기서, 도시된 반경방향 갭 수축부 (17) 의 영역은 캠 칼라 (16) 에 인접한, 캠 요소 (12) 의 캠 윤곽 아래에 놓이고, 이로써 베어링 표면 (13) 의 비대칭 구형 형상의 가능한 모범적인 실시형태가 도시된다. 이 경우, 반경방향 갭 수축부 (17) 의 영역은 캠 요소 (12) 의 샤프트 통로의 베어링 표면 (13) 이 비대칭 구형 형상으로 형성된다면 캠 칼라 (16) 아래에 또한 위치될 수도 있다.

베어링 표면들 (13, 14) 의 구형 형상은, 도 1 내지 도 6 에 도시된 것처럼, 매우 과장된 형태로 그래프로 도시되고, 베어링 표면들 (13, 14) 의 구형 형상들의 도시 (스케일에 맞지 않음) 는 단지 구형 형상의 시각화에 기여한다. 실제로, 구형 형상들은 극히 미미하고, 수 마이크로미터 범위, 예컨대 1 ㎛ 내지 15 ㎛ 의, 구형 형상들의 반경방향 높이 편차를 보인다.

본 발명은 그 실시형태의 측면에 있어서 전술한 바람직한 모범적인 실시형태로 제한되지 않는다. 오히려, 기본적으로 상이한 타입의 실시형태에서도 설명한 해법을 이용하는 다수의 변형예들을 생각할 수 있다. 구조적 세부 및/또는 공간적 배치를 포함하는, 청구항, 상세한 설명 또는 도면에 나타나는 특징들 및/또는 이점들 모두는, 개별적으로 그리고 매우 다양한 조합으로 본 발명에 대해 본질적일 수도 있다.

1 조절가능 캠샤프트
10 외측 샤프트
11 내측 샤프트
12 캠 요소
13 베어링 표면
14 베어링 표면
15 길이방향 축선
16 캠 칼라
17 반경방향 갭 수축부 (radial gap constriction)
18 원통형 섹션
19 볼트
B 구형의 왕관형 형상의 폭
R 반경

Claims

외측 샤프트 (10) 및 상기 외측 샤프트 (10) 를 통해 연장되는 내측 샤프트 (11) 를 갖는, 내연기관의 밸브 드라이브용 조절가능 캠샤프트 (1) 로서,
상기 외측 샤프트 (10) 상에, 적어도 하나의 캠 요소 (12) 가 배치되고, 상기 캠 요소는 상기 내측 샤프트 (11) 에 공동 회전식으로 연결되고,
상기 캠 요소 (12) 는 내부 베어링 표면 (13) 을 갖는 샤프트 통로를 구비하고, 상기 내부 베어링 표면은, 상기 외측 샤프트 (10) 의 외측에 있는 베어링 표면 (14) 과 함께, 상기 외측 샤프트 (10) 상의 상기 캠 요소 (12) 의 회전가능한 배치를 위한 플레인 베어링 장치 (plain bearing arrangement) 를 형성하고,
베어링 표면들 (13, 14) 중의 적어도 하나는 적어도 섹션들에서 구형 형상으로 형성되는, 조절가능 캠샤프트 (1).
제 1 항에 있어서,
상기 외측 샤프트 (10) 의 외측에 있는 상기 베어링 표면 (14) 은 구형 형상을 갖고,
특히, 상기 구형 형상은 상기 캠샤프트 (1) 가 연장되는 길이방향 축선 (15) 의 방향으로 상기 플레인 베어링 장치의 길이에 적어도 상당하는 폭 (B) 을 갖는 것을 특징으로 하는 조절가능 캠샤프트 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 샤프트 통로의 상기 베어링 표면 (13) 은 적어도 섹션들에서 구형 형상을 가져서, 상기 샤프트 통로는 주변부에서보다 내측에서 더 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 조절가능 캠샤프트 (1).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 베어링 표면 (13, 14) 의 구형 형상은 길이방향 축선 (15) 에 대해 대칭 형태인 것을 특징으로 하는 조절가능 캠샤프트 (1).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 베어링 표면 (13, 14) 의 구형 형상은 비대칭 형태인 것을 특징으로 하는 조절가능 캠샤프트 (1).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캠 요소 (12) 는 캠 칼라 (16) 를 갖도록 형성되고,
적어도 하나의 베어링 표면 (13, 14) 의 구형 형상은, 상기 베어링 표면들 (13, 14) 사이의 반경방향 갭 수축부 (17) 가 상기 캠 칼라 (16) 의 섹션에 형성되거나 또는 바람직하게는 상기 캠 칼라의 섹션에 인접하게 형성되도록 비대칭 형태인 것을 특징으로 하는 조절가능 캠샤프트 (1).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 베어링 표면 (13, 14) 은 상기 구형 형상에 인접하게 형성되는 적어도 하나의 원통형 섹션 (18) 을 갖는 것을 특징으로 하는 조절가능 캠샤프트 (1).
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구형 형상은 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 내지 10 ㎛, 특히 바람직하게는 4 ㎛ 내지 6 ㎛ 의 반경방향 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 조절가능 캠샤프트 (1).