(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機構、とりわけ自動車エンジン用のカムシャフト構成であって、１つの内側にもう１つ同軸に配置した２本の軸（２０，３０）を具え、中空の外軸（２０）と内軸（３０）とが互いに回転可能に配置されており、両軸（２０，３０）はそれぞれが少なくとも一のカム（２１，２２，３１）を支持しており、外軸（２０）に支持されている外側シャフトカム（２１，２２）は外軸（２０）に結合回転するように取り付けられているのに対して、内軸（３０）に支持されている内側シャフトカム（３１）はそれぞれ少なくとも２つの連結部材（４０，４０’）を介して内軸（３０）に結合回転するように取り付けられており、前記連結部材（４０，４０’）は溝（５０，５０’）を通って遊びを持って前記外軸（２０）に突出しており、前記外軸（２０）上に回転可能に装着されている各々の内側シャフトカム（３１）に締結されているカムシャフト構成において、
前記内側シャフトカム（３１）は、それぞれが少なくとも２つの連結部材（４０，４０’）によって前記内軸（３０）に取り付けられており、
第１の連結部材（４０）が前記内軸（３０）の受入部（３７）に、前記連結部材（４０，４０’）の部分（４２）が前記受入部（３７）の外に突出するように、及び、前記突出している部分（４２）が各内側シャフトカム（３１）の連結径面上に位置する切欠部（３２）に少なくとも部分的に挿入されるように挿入されており、前記切欠部（３２）が前記内側シャフトカム（３１）の少なくとも一方の端側部に向けて開放するように構成されており、前記突出部（４２）が前記各内側シャフトカム（３１）の切欠部（３２）の対応する内側面（３４，３５）に締り嵌めで支持されている少なくとも２つの対向する側面（４３，４４）を具え、
第２の連結部材（４０’）がラジアルピン形状をしており、少なくとも前記内側シャフトカム部材（３１）の貫通開口部（３３）と前記内軸（３０）の受入部（３７’）の両方の領域に配置されており、前記貫通開口部（３３）及び／又は前記受入部（３７’）に締り嵌めで保持されており、
一方の連結部材（４０）が胴部（４１）と頭部（４２）を具えており、当該胴部（４１）が前記内軸（３０）の前記受入部（３７）に挿入されており、一方、前記頭部（４２）はそれぞれの前記内側シャフトカム（３１）の連結径に設けた切欠部（３２）に少なくとも部分的に挿入されており、当該切欠部（３２）が少なくとも内側シャフトカム（３１）の一方の端部側に向けて開放してするように形成されており、前記頭部（４２）は少なくとも２つの対向する側面（４３，４４）を具えており、当該側面（４３，４４）が、対応する内側シャフトカム（３１）の切欠部（３２）の２つの内側面（３４，３５）に締り嵌めで支持されていることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項２】
請求項１に記載のカムシャフト構成において、
前記第２の連結部材（４０’）が、第１の連結部材（４０）に対して直径方向において反対側に配置されていることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のカムシャフト構成において、
前記内軸（３０）が、少なくとも２つの連結部材（４０，４０’）に共通の受入部（３７）を具えることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項４】
請求項３に記載のカムシャフト構成において、
前記共通の受入部（３７）が、前記内軸（３０）の貫通穴であることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項５】
請求項４に記載のカムシャフト構成において、
前記第１の連結部材（４０）が、前記第２の連結部材（４０’）より前記共通の受入部（３７）に大きくオーバーラップしていることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか１項に記載のカムシャフト構成において、
前記第１の連結部材（４０）が、前記共通の受入部（３７）において前記第２の連結部材（４０’）よりも大きい圧入長（１１，１２）で配置されており、特に当該異なる圧入長（１１，１２）の比率が概ね２：１であることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のカムシャフト構成において、
前記貫通開口部（３３）が穴として形成されていることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のカムシャフト構成において、
一方の連結部材（４０，４０’）が、胴部（４１）と頭部（４２）を具えており、前記胴部（４１）が前記受入部（３７）に締り嵌めで挿入されており、前記頭部（４２）が前記連結部材（４０，４０’）の突出部（４２）の構成部分であることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のカムシャフト構成において、
前記連結部材（４０，４０’）の頭部（４２）が、その全体が前記外軸（２０）の外にあることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のカムシャフト構成において、
前記頭部（４２）が、それぞれの内側シャフトカム（３１）の切欠部（３２）の中に部分的に、また、前記外軸（２０）の溝（５０，５０’）に部分的に位置していることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項１１】
請求項１０によるカムシャフト構成において、
前記内軸（３０）は段付き穴を具えており、前記頭部（４２）がこの段付き穴に部分的に突出していることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のカムシャフト構成において、
前記外軸（２０）を通る前記連結部材（４０，４０’）の通路としての溝（５０，５０’）が前記外軸（２０）の外周の一部に延在しており、前記外軸（２０）に対する前記連結部材（４０，４０’）とそれに伴う内軸（３０）が調整角αだけ移動できることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のカムシャフト構成において、
前記頭部（４２）が、前記連結部材（４０，４０’）の胴部（４１）に対して直角を成して形成されていることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のカムシャフト構成において、
前記頭部（４２）の両側面（４３，４４）と、前記切欠部（３２）の両内側面（３４，３５）が、それぞれ、互いに平行に延びていることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のカムシャフト構成において、
前記頭部（４２）の両側面（４３，４４）及び／又は前記内側シャフトカム（３１）の切欠部（３２）の両内側面（３４，３５）に、プロファイル面が付されていることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項によるカムシャフト構成において、
前記切欠部（３２）が前記内側シャフトカム（３１）の全幅に延びる溝として形成されていることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のカムシャフト構成において、
前記切欠部（３２）が、前記内側シャフトカム（３１）のカム山（３６）の下中央に半径方向に設けられていることを特徴とするカムシャフト構成。
【請求項１８】
請求項１又は２に記載のカムシャフト構成において、
前記第１の連結部材（４０）がフェザーキー（６０）であり、その受入部（３７）がフェザーキー受入部であることを特徴とするカムシャフト構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動用カムシャフト、とりわけ自動車のエンジン用カムシャフトの構成に関する。このカムシャフト構成は、同軸で配置された２本の軸を具え、中空の外軸と内軸が互いに回転可能に配置されている。双方の軸はいずれも複数のカムを支持しており、外軸に支持されている外側シャフトカムは外軸と結合して回転するように外軸に取り付けられており、一方、内軸に支持されている内側シャフトカムは内軸と結合して回転するように内軸に取り付けられている。内軸と外軸とが互いに回転することで、カムは互いに対して調整される。
【背景技術】
【０００２】
このような調整可能なカムシャフト構成は、馬力とトルクの送達、燃費、及び排気ガス排出に関して、エンジンのバルブ開閉時間をコントロールに影響することを目的として、バルブ制御式内燃機関における適用が増加している。このカムシャフト構成は、例えば、外軸とその中に同軸に配置された内軸とを有する構成のカムシャフト・システムである。この二本の軸は、調整機構によって互いに対して回転するように構成されている。外軸上には、外軸に固定連結されたカムエレメントと、外軸を中心に回転可能に装着されたカムエレメントが交互に配置されている。回動可能に装着されたカムエレメントは、内軸に固定して取り付けられているが、外軸に対しては規定された円周角で外軸に対して回転可能である。これは例えば、連結部材によって内軸に連結されている内軸カムエレメントによって実現され、この連結部材は遊びを持って外軸の溝を通って突出しており、この溝によって、内軸が回転し、従って内側シャフトカムが所定の円周角で回転する。
【０００３】
外軸に対する内軸の回転は、例えば、位相アジャスタによって行われる。位相アジャスタは、外軸に固定連結された外側シャフトカムを、内軸に固定連結された内側シャフトカムに対して調整する、あるいはその逆であり、これによって、例えば、例えばバルブ開閉時間の位相シフトを行う、あるいはバルブの開時間を変化させる。
【０００４】
内軸とこれに付随する内側シャフトカムエレメントとの間を固定連結するために、従来は、これらのカムと内軸に穴を設け、この穴に対応する連結部材を挿入するようにしている。連結部材は、ピンやボルトあるいはネジでもよい。カムエレメントは、連結部材を挿入できるように対応して設計されている。
【０００５】
例えば、独国特許公開公報ＤＥ１９７５７５０４Ａ１はこの点について、円筒状ピンの形をしたこのタイプの連結部材を有するカムシャフトを開示している。この円筒状ピンは、内軸の貫通穴に締り嵌めで挿入されており、付随するカムに対しては隙間嵌めで挿入されている。このために、カムは外向きに突出した円筒状部位を具えており、そこに穴が開けられていて、この穴の中に円筒状ピンが挿し込まれる。外軸とカムとの間の接触面に途切れが生じないように、円筒状部位がこの穴をカムの接触面から離すように配置している。
【０００６】
更に、独国特許公開公報ＤＥ１０２００５００４９７６Ａ１は、互いに回転可能なカムを有するカムシャフトを開示しており、このカムシャフトでは連結部材が２つの部分で構成されている。連結部材の第１の部分は中空であり、内軸に設けた放射状の穴に突出している。連結部材の第２の部分は、他方の側部から中空状の第１の連結部分に挿入されて、この中で大きくなって締り嵌めを作る。両連結部分は、例えばネジとそれに対応するネジ穴として設計することもできる。
【０００７】
欧州特許公報ＥＰ１３６２９８６Ｂ１においても、調整可能なカムシャフト構成の組み立てが公知であり、ここでは中空の連結ピンが内軸および外軸に設けた穴と、カムにも締り嵌めで挿入されている。連結ピンの外径は、内側ピンの挿入によって徐々に大きくなって、締り嵌めを作る。
【０００８】
更に、独国特許公報ＤＥ２８２２１４７Ｃ３はカムシャフト構成を開示しており、そこでは内軸とカムとの間の連結を、内軸にネジ止めされたアタッチメントによって行っている。外軸はこのアタッチメントを通すための溝を具えている。アタッチメントは更に、付随するカムの連結径に設けられた内側溝の中に突出している。カムは、この溝によって側部からアタッチメントへ押されて、左右のリングによって軸上位置に固定されている。
【０００９】
カムシャフトの負荷変動を理由にして、内側シャフトカムと内軸との間の連結を固定的な連結として設計すると、使用した連結部材の締り嵌めを、カムでも内軸でも都合よく使用することができる。特に、断面積が一定の公知の連結部材の場合、締り嵌めに必要な連結部材の断面を、カムと内軸の複数の穴を通して挿入しなくてはならないという不利益がある。これによって、締り嵌めのオーバーラップの想定外の影響となり、従って、締り嵌めによる連結の安全性に影響することがある。とりわけ、この種の連結は充分な結合強度を確保できない。また、閉鎖された位置で互いに対して部品を押圧することで、変形と同心度の低下を起こすことがある。
【発明の概要】
【００１０】
従って、本発明の目的は、組み立てが容易で、内軸と内側シャフトカムとの間に適切な強度の確実な連結を提供する、組み立て式カムシャフト構成を提供することである。とりわけ本発明によれば、できる限り簡単な組み付けを確保しながら、必要なカムの強度と、圧力がかかった際の内側シャフトカムの高い安全性とを保障し、カムシャフト構成を組み立てる間の内軸の変形を防止するべきである。
【００１１】
本発明によれば、この目的は、独立請求項１の特徴を具えるカムシャフト構成によって達成される。このカムシャフト構成の有利な改良は、従属請求項２乃至１７によって明らかになる。
【００１２】
本発明によれば、請求項１の前文によるカムシャフト構成は、内軸に各内側シャフトカムを取り付けるために少なくとも２つの連結部材が設けられていることを特徴とする。ここでは、一方の連結部材は、内軸の受入部へ、連結部材の一部が受入部から突出するように挿入されており、この突出部は少なくとも部分的に各内側シャフトカムの連結径に設けられた切欠部に挿入されている。ここで、この切欠部は少なくとも内側シャフトカムの前方に向けて開放されて形成されており、突出部は、２つの対向する側面を具えており、この側面が各内側シャフトカムの切り欠きの２つの対応する内側面に対して締り嵌めを行っている。他方の連結部材は、とりわけ頭の無いいわゆるラジアルピンの形に設計されている。このラジアルピンは、カムシャフト構成を組み立てた状態では、内側シャフトカム部材の放射状貫通開口部（とりわけ貫通穴）と内軸受入部を通るように案内され、締り嵌めによって（いわゆる寸法上のオーバーラップを用いて）両部分の少なくとも一方（両方であれば更に望ましい）に保持される。
【００１３】
本発明の特に望ましい実施例においては、特にフェザーキー・ピンの形をした一方のあるいは第１の連結部材（カム山側）が内軸直径のほぼ２／３の長さに亘って内軸に突出しているのに対して、頭の無いフェザーキー・ピンの形をした他方のあるいは第２の連結部材（ベース円形側）はほぼ１／３の長さに亘って内軸に突出している。ここで、第１の連結部材も第２の連結部材も共に内軸に押し込まれている（締り嵌め）ことが好ましい。とりわけ第２の連結部材（ラジアルピン）の締り嵌めのオーバーラップは、第１の連結部材（フェザーキー・ピン）の締り嵌めのオーバーラップよりも若干小さくなる（寸法上のオーバーラップがより小さい）ように設定されている。第１の連結部材は、可動カムが装着され、第２の連結部材の圧入プロセスが、第１の圧入プロセスに比べてより小さい圧入力で、より浅い圧入深さで行われる前に、内軸に圧入される（比較的大きい圧入力で）ので、ラジアルピンの圧入工程が原因で、外軸の同心度を損ねて、内軸が変形することを回避することができる。第１の連結部材の圧入工程の間は、外軸の溝を通って反対側に内軸を支持することができる。
【００１４】
本発明の実施例では、第１の連結部材がフェザーキーであり、内軸の受入部がフェザーキー受入部として形成されている。
【００１５】
本発明の別の実施例では、第１の連結部材は胴部と頭部を具えていて、胴部が内軸の受入部に挿入されており、一方、頭部は少なくとも部分的に、それぞれの内側シャフトカムの連結径に設けられた切欠部に挿入されている。ここで、この切欠部は少なくとも内側シャフトカムの前方に向けて開放するように形成されており、頭部はそれぞれの内側シャフトカムの切欠部の２つの内側面に対して締り嵌めになっている少なくとも２つの対向する側面を具えている。内側シャフトカムは、内軸用カムの前方に向かって開放している切欠部によって、カム軸の長手方向軸に平行な連結部材の頭部に押圧される。このような方法で、胴部／内軸及び頭部／内側シャフトカムの両締り嵌めは、互いに影響せず、確実且つ充分な結合強度で形成される。
【００１６】
連結部材は、一の胴部と一の頭部を具えていて、胴部は締り嵌めで受入部に挿入されているのに対して、頭部は連結部材の突出部の少なくとも一構成部分である。本発明の一の実施例においては、連結部材の頭部が完全に外軸の外に出ている。代替的に、頭部は各内側シャフトカムの切欠部と、外軸の溝の中に部分的に位置しているのみでもよい。
【００１７】
更に、頭部は内軸の受入部に部分的に入っており、外軸の溝を通って延在し内側シャフトカムの切欠部内に突出していてもよい。この場合に、内軸は受入部として段付き穴を具えており、その上部に連結部材の頭部が部分的に突出するのに対して、溝の下側部分は連結部材の胴部を受けている。この段付き穴は、例えば２つの直径を持つ段付き円筒状穴として形成されている。直径が大きい外側が連結部材の頭部の一部を受ける。段付き穴の拡がった部分に配置された頭部のこの部分は、段付き穴の広くなった直径に合っており、この部分にある円筒状の頭部は、より大きな断面積を持つ。従って、断面積が大きくなる結果、作動応力が小さくなるので、この重要な領域において連結部材が受ける荷重が小さくなる。また、内軸と頭部とが接している部分での接触圧も、段付き穴が拡がっている領域において、明らかに低くなる。
【００１８】
段付き穴に代えて、内軸の受取部として段付き溝を設けても良い。直径が異なる少なくとも２つの円筒部分を有する段付き穴とは異なり、この段付き溝は、連結部材の胴部を締り嵌めで配置する円筒部分と、非円筒状の頭部を受ける非円筒部分とを具えている。この非円筒形状によって、カムシャフト構成の長軸線に対して頭部を正確にアラインメントすることができ、その結果、内側シャフトカムを正しい軸線に正確に取り付けることができるという利点がある。同時に、連結部材の胴部は円筒状であってもよく、単純に、段付き溝の円筒部分に挿入するようにしてもよい。段付き溝の非円筒状部分の断面が円筒状部分の断面よりも大きくなるように設計されている場合は、連結部材の頭部の正確なアラインメントの利点に加えて、重要な構成部位におけるストレスの減少と、内軸と頭部間の接触領域における接触圧の低下と云う、段付き穴について上述した利点が実現する。
【００１９】
本発明によれば、内側シャフトカムは、２つの連結部材とりわけ直径方向において対向している連結部材によって、トルクが確実に伝達するように、内軸に連結されている。その際に、２つの連結部材の胴部は内軸の共通の受入部（例えば貫通穴）に挿入することができる。本発明の特に好ましい実施例では、上述したとおり、一方の連結部材がいわゆるフェザーキー・ピン（胴部と頭部をもつ）として設計されており、他方の連結部材がいわゆるラジアルピンとして設計されている。フェザーキー・ピンによって内軸と結合回転するために内側にすでに連結されている内側シャフトカムは、ラジアルピンによって更にしっかり固定される。このためには、ラジアルピンは内側シャフトカムのベース円形側部（カム山の無い側部）で、放射状の貫通穴を通って内側シャフトカムの受入部に案内され、両方の重なりあった部分（ラジアルピン／内側シャフトカム、ラジアルピン／内軸）の少なくとも一方に、望ましくは両方に、締り嵌めによって固定されている。この場合、第１の連結部材と第２の連結部材の結果としての圧入長さは異なる。第１の連結部材の圧入長さと第２の連結部材の圧入長さの比が、概ね２対１（２：１）であることが望ましい。
【００２０】
連結部材が突き抜ける溝は、連結している軸の動き、従って、調整角αによって外軸に対して内軸が動くように、外軸の外周の一部に亘って外軸を通って延在していることが好ましい。
【００２１】
連結部材の頭部は、連結部材の胴部分に対して直角になるように形成してもよい。更に、頭部の両側面と切欠部の両内側面は、それぞれ、連結部分の切欠部への圧入、もしくは内側シャフトカムの頭部への押圧を容易にして、締り嵌めにするために、それぞれが互いに平行にあるいは円錐状に延びるようにしてもよい。頭部の両側面及び／又は内側シャフトカムの切欠部の両内側面は、特徴的な輪郭線を持つ面にすることもできる。第１の連結部材の頭部には、導入用斜面が付いていることが望ましい。これによってカムの軸線上での組み立てが改善される。ここで、カムの組み立て工程において、予め組み立てた（もしくは既に圧入した）連結部材（フェザーキー）は、組み立て方向と反対側に支持する必要がある。
【００２２】
一方のあるいは第１の連結部材（フェザーキーとフェザーキー・ピン）に係わる両実施例において、内側シャフトカムの切欠部は、内側シャフトカムの全幅に亘って延在する溝として形成してもよい。その際に、この切欠部が内側シャフトカムのカム山の下側中央にあり、連結部材が一体部品として形成されていることが好ましい。
【００２３】
第１の連結部材としてフェザーキーが使用されている第１の実施例の利点は、フェザーキーが廉価で量産することができ、容易に入手できることである。フェザーキーによる連結技法は、製造技術において定着している。更に、内側シャフトカムのカム全幅、すなわち軸線方向におけるカム厚を用いて、フェザーキーと内側シャフトカムとの間に締り嵌めを確立することができ、この結果、内側シャフトカムと連結部材との間に締り嵌め連結を作る非常に大きな連結面が提供されることになる。このことは、特に堅固な連結を産み、それによって内側シャフトカムの半径方向の構造的な高さを最小に抑えることができ、設定スペースと重量を節約することができる。フェザーキーを用いた本発明によるカムシャフト構成の実施例は、従って、小型乗用車のカムシャフトに特に有利に使用することができる。
【００２４】
本発明によるカムシャフト構成の更なる利点は、連結部材と内軸間の連結、及び、連結部材と内側シャフトカム間の連結に求められる締り嵌めに、連結部材の断面が必ずしも連結部材全体に亘って連結している必要がないことである。実際、連結部材と内軸間の連結に必要な締り嵌めは胴部の断面によって実現され、それとは別に、連結部材と内側シャフトカム間の連結に必要な締り嵌めは頭部の側面によってなされる。このことは、各締り嵌めの安全性向上につながる。
【００２５】
更に、一方のあるいは第１の連結部材がまず内軸に挿入し、その上の内側シャフトカムを軸方向に連結部材の頭部上に押圧して、最後にラジアルピンとして設計された他方のあるいは第２の連結部材を内側シャフトカム部材の貫通開口部を通して内軸の圧入することによって、内側シャフトカムを簡単に内軸に連結できる。第２の連結部材は内軸と内側シャフトカム部材の両方に締り嵌めを形成しており、都合がよい。
【００２６】
本発明の更なる利点、特徴、及び目的に適った改良は、従属請求項や図面に基づく好ましい実施例から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明のカムシャフト構成の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す本発明のカムシャフト構成の実施例の長手方向断面図である。
【図３】図３は、図１に示す本発明のカムシャフト構成の実施例の断面図である。
【図４】図４は、外軸に対して内軸が回転している状態の本発明のカムシャフト構成の実施例の断面図である。
【図５】図５は、連結部材の頭部の一領域が外軸の溝にある状態の本発明によるカムシャフト構成の実施例の断面図である。
【図６】図６は、フェザーキーを用いた本発明によるカムシャフト構成の実施例を示す図である。
【図７】図７は、フェザーキーを用いた本発明によるカムシャフト構成の実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は内軸３０が外軸２０と同軸に配置されている一般的なカムシャフト構成１０の実施例を概略的に示す図であり、軸体は切り取った状態で描かれている。両方の軸は、軸受（図示せず）によって、互いに回転可能に装着されている。両方の軸の回転角α分の互いに対する調整は、例えば位相アジャスタ（図示せず）によって行われる。内軸は中空軸または中実軸のいずれであってもよく、図に示す実施例では、中実軸が用いられている。
【００２９】
外軸２０の外側表面には複数の外側シャフトカム２１が取り付けられており、結合回転ができる。これらの外側シャフト部材の取り付けは、ここに生じている締り嵌めを用いて、例えば焼き嵌めなどの公知の方法で行うことができる。このためにカムの連結径は、常温では、外軸の外径よりも所定の“オーバーラップ”分だけ僅かに小さくなるように選択される。カムエレメントが温まると、内径が広がりカムエレメントが外軸上に装着され、位置決めされる。その際に、外軸表面のカムが取り付けられる部位を予め加工しておく、あるいは処理しておくようにしてもよい。例えば、プロファイリング加工等を事前に行うようにしてもよい。更に、外軸を追加的に冷やして、外軸の直径を一時的に小さくするようにしてもよい。ブッシュなどの中間部材を、必要に応じて、外軸と各カムエレメントとの間に設けても良い。カムエレメントが冷めるとカムが軸上で収縮し、オーバーラップによって軸上のカムの動きが防止される。
【００３０】
このようなカムエレメントの焼き嵌めの代替として、適当な方法でカム２１を外軸２０に取り付けて結合回転させるようにしてもよい。例えば、外側シャフトカムは外軸に溶接してもよく、あるいはカムを取り付ける部位に、回転式加工工具を用いて素材を変形させて複数の隆起部またはウエブを作るようにしてしてもよい。一方、カムには、斜面付き内側溝が設けられており、この溝と共に隆起部の上に押圧される。そのようにすることで、隆起部が外側部分で変形し、溝の中に押し込まれて、カムが外軸にポジティブかつ非ポジティブな態様で保持される。
【００３１】
外軸２０は更に複数の内側シャフトカム３１を支持しており、この内側シャフトカムは外軸に回転可能に装着されているが、内軸３０には結合回転するように連結されている。内側シャフトカム部材３１の内径と外軸２０の外径との間には、僅かに（軸受の）遊びが設けられており、カムシャフト構成の長軸を中心に内側シャフトカム３１が回動することができるようになっている。
【００３２】
本発明によれば、図１及び２に示すように、内側シャフトカム３１は、少なくとも２本のピン状連結部材４０および４０’によって内軸３０に連結されている。一方のもしくは第１の連結部材４０は、胴部４１と頭部４２を有するフェザーキー・ピンとして作られているのに対して、第２の連結部材４０’はいわゆる頭部の無いラジアルピンとして作られている。
【００３３】
第１の連結部材４０の胴部４１は、内軸３０の穴に締り嵌めで挿入されているのに対して、頭部４２は内側シャフトカム部材３１の溝３２に締り嵌めで挿入されている。この穴と胴部４１の間及びキー溝３２と頭部４２の間に、対応する寸法のオーバーラップが設けられており、締り嵌めを確実にしている。頭部４２の形状は溝３２の形状に一致しており、逆もまた同様である。両方の締り嵌めは互いに独立している。
【００３４】
胴部４１と頭部４２で構成される連結部材は、一体的に形成されていることが好ましい。しかしながら胴部４１と頭部４２をつないで、２つの部分からなる連結部材を形成するようにしても良い。この連結は例えばネジ止めやピン止めで行うことができる。胴部４１は、円形、矩形長方形あるいはその他の形状の胴部断面を有していても良く、これは内軸３０の関連する受入部の断面に適合する。その際に、円形断面形状には、例えば、胴部４１と内軸３０の関連する穴３７を、他の断面形状より容易に作ることができるという点で有利である。しかしながら、頭部４２は、内側シャフトカム３１の溝３２に対して整列しなければならないので、矩形又はその他の形状の胴部断面は、胴部を内軸３０に挿入するときに既に連結部材の頭部４２の所定のアラインメントを行うことができるという点で、有利である。
【００３５】
頭部４２は胴部４１に対して直角に形成されていることが好ましく、例えば立方形でもよい。したがって、連結部材４０は、頭部によって上方向に大きくなることが好ましい。しかし、頭部が胴部よりも小さく、例えば立方形の場合、ピンの上側面に取り付けるようにしてもよい。いずれの場合も、頭部４２は少なくとも２つの側面４３および４４を具えており、これらの側面は互いに平行に延びているか、あるいは円錐状になっている。頭部４２の側面４３および４４は特徴的な輪郭を具していてもよい。連結部材４０の頭部４２の側面部４３と４４は、溝３２の内側面３４および３５に締り嵌めで支持されており、堅固な結合状態を作っている。
【００３６】
図に示す本発明の実施例では、第１の連結部材４０が胴部と頭部を具えており、胴部４１断面が丸いのに対して、ピンに対して直角に形成された頭部４２は立方形をしており、胴部の端部に載置されている。連結部材４０の胴部４１は、組み立て式カムシャフト構成１０を組み立てた状態で、内軸３０に好ましくは放射状の受入部３７に挿入される。受入部３７は、例えば内軸３０の材料中に半径方向に設けた丸穴（止まり穴あるいは貫通穴）である。この連結部材４０の丸い胴部４１は、穴３７の中に、好ましくは締り嵌めで挿入されている。
【００３７】
外軸２０では、各連結部材４０および４０’に溝５０および５０’が設けられており、各連結部材４０および４０’が内軸３０から内側シャフトカム３１まで延在するようになっている。各連結部材４０および４０’は、関連する溝５０および５０’を通って案内され、第１の連結部材４０の場合、頭部４２が内側シャフト３１の連結径に設けた切欠部３２に挿入されており、第２の連結部材４０’は、内側シャフト部材３１の貫通開口部３３内に配置されている。切欠部３２は、好ましくはカムシャフト構成１０の軸方向に延びる溝であり、少なくとも内側シャフトカム３１の一方の端面に向けて開放するように形成されている。図に示す実施例では、より簡単に作ることができ、平行あるいは円錐状に延びる２つの内側面３４、３５を有する溝３２が設けられている。これらの内側面は、連結部材４０の頭部４２の側面と同様に、特徴的なプロファイルが設けられていても良い。
【００３８】
これらの実施例から、溝３２がカム３１のカム山３６の下側中央にあり、貫通開口部３３は内側シャフトカム部材３１の基礎円において反対側に位置することが望ましいことがわかる。しかしながら、カム材の強度に問題が無ければ、溝３２も貫通開口部３３も、上述の一に対してずれて配置することもできる。
【００３９】
内側シャフトカム３１を組み立てるには、第１の連結部材４０（フェザーキー・ピン）の胴部４１を、締り嵌めで、例えば穴として形成されている、内軸３０の関連する受入部３７に挿入する。関連する頭部４２をカムシャフト軸の方向に整列させて、内側シャフトカム３１を外軸２０に装着して、溝３２を用いて側部から外軸２０を超えて突出している頭部４２に押し付けて、溝３２に締り嵌めで挿入する。焼き嵌めなどの通常の連結プロセスによる機械的な工程を補充するようにしてもよい。頭部４２の側面４３と４４、及び溝３２の内側面３４と３５が、互いに円錐状に延びている場合は、内側シャフトカム３１が頭部に押圧され、頭部４２の形状が溝３２の形状に適合する。続いて、すでに（予め）固定されている内側シャフトカム３１は、ピン形状の第２の連結部材４０’（ラジアルピン）が穴もしくは貫通開口部３３を通って内軸３０の受入部３７、３７’の中に押し込まれることによって、更に固定される。ここで、内軸３０におけるラジアルピンの締り嵌め用の寸法上のオーバーラップは、内軸３０とフェザーキー・ピンの締り嵌め用の寸法上のオーバーラップよりも小さく設定することができる。
【００４０】
図３は、図１に示す本発明の構成を断面図で示している。図２に示すように、内軸３０と両連結部材４０および４０’のオーバーラップ部分（あるいは、それぞれの連結部材４０および４０’が内軸３０に挿入されたときのそれぞれの長さ）は、サイズが異なっていることが望ましく、ここで、カム側の連結部材４０のオーバーラップ部分は他方の連結部材４０’のオーバーラップ部分よりも優位に大きい。このオーバーラップ部分の比率は、実質的に２対１（２：１）であることが好ましい。
【００４１】
図４は、そこでは外軸２０に対して内軸３０が回転した状態のカムシャフト構成を示す。関連する内側シャフトカム３１は連結部材４０および４０’によって外軸２０を中心に回転するように駆動され、遊びを持って取り付けられている。連結部材４０の頭部４２の下側と外軸の外面との間には、所定の角度をもった遊びが設定されている。頭部４２の下側は、外軸２０の外郭と合致しており、例えば軽く凹面状に湾曲していてもよい。
【００４２】
図５に例示的に示されている更なる実施例では、連結部材４０の頭部４２は外軸の外に完全に出ておらず、部分的に外軸の溝５０内に配置されている。この実施例は、例えば、頭部下側と外軸の外側面の間に一定の角度の遊びを設ける必要が無いという利点がある。連結部材４０は、内側シャフトカム部材３１の溝３２を外軸２０から突出している頭部４２の領域上に押すことができる程度に内軸３０に挿入するだけでよい。図５に示す穴３７も、段付き穴にしても良く、頭部が部分的に段付き穴に突出することができる。しかし、このような実施例は、図５には示されていない。
【００４３】
図に示す本発明による実施例に代えて、連結部材４０、４０’も断面四角形の連結ピンで形成しても良く、その断面形状は全長に亘って変わらない。ここでは、連結ピンは下側の胴部領域を具えており、内軸３０の溝に挿入される。上側の頭部領域の寸法は、内側シャフトカム３１の溝３２が頭部領域上の側部から押されるように選択される。溝の２つの対向する内側面とそれに対応する連結ピンの頭部領域の側面との間には、同様に締り嵌めが形成され、これは内側シャフトカムの溝と頭部領域間の適切な寸法のオーバーラップによって得られる。この実施例においては、連結部材の頭部領域において、側面に内側シャフトカム部材３１との締り嵌めを向上させる輪郭線が提供されている。
【００４４】
胴部とそれに直角に形成された頭部から第１の連結部材を作ることは、胴部の形状と寸法を内軸の溝に容易に挿入できるように選択でき、一方で、頭部の形状と寸法を内側シャフトカムの溝で受けるのに必要なように適合させることができるので、より有利である。従って、異なる形状は、連結部材の頭部について有利であるよりも、胴部について有利である。
【００４５】
本発明の更なる実施例が図６および図７に示されている。ここではカム側の連結部材４０はフェザーキー６０として作られていて、内軸３０の中のフェザーキーの溝に挿入される。フェザーキー６０の側面は同様に締り嵌めで、内側シャフトカム３１の溝３２の内側面を支持している。ここでフェザーキー６０は、少なくとも溝３２の全長に亘って延びている。フェザーキーの側面は、互いに平行もしくは円錐状に延びていてもよい。更に、フェザーキー６０の側面に特徴的な輪郭線が付されていてもよい。ここでも、第２の連結部材４０’が圧入ラジアルピンである。
【符号の説明】
【００４６】
符号一覧
１０          カムシャフト構成、カムシャフト・システム
２０          外軸
２１、２２    外側シャフトカム、外側シャフトカム部材
３０          内軸
３１          内側シャフトカム、内側シャフトカム部材
３２          内側シャフトカム部材の切欠、溝
３３          内側シャフトカム部材の貫通開口部
３４、３５    溝の内壁面
３６          カム山
３７、３７’  受入部、内軸の穴、フェザーキーの溝
４０、４０’  連結部材
４１、４１’  胴部、胴部領域
４２、４２’  頭部、頭部領域
４３、４４    頭部の側面、頭部領域の側面
５０、５０’  外軸の溝
６０、６１    フェザーキー
α            円周角、調整角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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