(57)【要約】      （修正有）【課題】内外２つのカムシャフトを精度良く組み立てる。【解決手段】内燃機関用のカムシャフトアセンブリ４０は、その長さ方向に沿って複数のスロット２ａを設けた中空の外側シャフト２と、その長さ方向に沿って複数の穴４ａを設けた内側シャフト４とを有する。内側シャフト４の穴４ａは、外側シャフト２のスロット２ａと整列する。第１のカム山セットは外側シャフト２に固定され、第２のカム山セット８は、すき間ばめの形で外側シャフト２のスロット２ａに置かれる。１つの手段は、第２のカム山セット８を内側シャフト４に固定し、同時に、第２のカム山セット８が外側シャフト２に対してすき間ばめとなるのを可能にする。第２のカム山セット８を内側シャフト４に固定する手段は、液圧成形される中空ピン２２か、またはねじ付きロッドを挿入し、引っ張り、取り出すことによって拡張されるリベットインサートとすることができる。【選択図】図３
2014066248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用のカムシャフトアセンブリを組み立てる方法であって、外側シャフトのスロットが内側シャフトの穴と整列するように、前記穴を有する前記内側シャフトを前記スロットを有する中空の前記外側シャフト内に置くステップと、第１のカム山セットを前記外側シャフトに固定し、すき間ばめの形で第２のカム山セットを前記外側シャフトのスロット上に置くステップと、前記内側シャフトの位置を前記外側シャフトに対して調整できるように、可変カムタイミング（ＶＣＴ）装置を前記カムシャフトの前記内側シャフトおよび前記外側シャフトに取り付けるステップとを有し、
ａ）中空ピンを前記第２のカム山セットによって画定された穴に挿入し、前記外側シャフトの前記スロットおよび前記内側シャフトの前記穴に通し、続いて回転軸を経て前記第２のカム山セットの他方の側まで通すステップと、
ｂ）プラグを前記中空ピンの第１の端部に挿入するステップと、
ｃ）圧力がかかった流体を前記中空ピンの、前記第１の端部とは反対側の第２の端部から前記中空ピンに導入し、それによって、前記中空ピンの中央部が前記内側シャフトの内径内で膨らむステップと
をさらに含む方法。
【請求項２】
内燃機関用のカムシャフトアセンブリを組み立てる方法であって、外側シャフトのスロットが内側シャフトの穴と整列するように、前記穴を有する前記内側シャフトを前記スロットを有する中空の前記外側シャフト内に置くステップと、第１のカム山セットを前記外側シャフトに固定し、すき間ばめの形で第２のカム山セットを前記外側シャフトのスロット上に置くステップと、前記内側シャフトの位置を前記外側シャフトに対して調整できるように、可変カムタイミング（ＶＣＴ）装置を前記カムシャフトの前記内側シャフトおよび前記外側シャフトに取り付けるステップとを有し、
ａ）リベットインサートを前記第２のカム山セットによって画定された穴に挿入し、前記外側シャフトの前記スロットおよび前記内側シャフトの前記穴に通し、続いて回転軸を経て前記第２のカム山セットの他方の側まで通し、前記リベットインサートは、第１の端部および第２の端部を備えた中空の円筒状胴体部を有し、前記中空の円筒状胴体部の第２の端部の内部にはねじが切られた部分があるステップと、
ｂ）ねじ付きロッドを前記リベットインサートに挿入して、前記ねじ付きインサートの前記中空の円筒状胴体部の第２の端部にある前記ねじが切られた部分と係合させるステップと、
ｃ）前記中空の円筒状胴体部のうちの前記内側シャフトの内部にある部分が座屈して外側に拡張するように、前記ねじ付きロッドを前記リベットインサートの前記第２の端部から離れる方向に引っ張るステップと、
ｄ）前記ねじ付きロッドをリベットインサートから取り出すステップと
をさらに含む方法。
【請求項３】
前記ステップａ）およびｂ）が１つのステップに結合される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記リベットインサートの前記中空の円筒状胴体部の一部は弱体化部分を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記リベットインサートのうちの前記内側シャフトを越えて前記第２のカム山セットを貫通する部分は、前記外側シャフトおよび前記第２のカム山セットに対するすき間ばめ状態を維持するように変形される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
内燃機関用のカムシャフトアセンブリであって、
前記シャフトの長さ方向に沿って複数のスロットを設けた中空の外側シャフトと、
端部の穴と長さ方向に沿った複数の穴とを有し、長さ方向に沿った前記穴が前記外側シャフトの長さ方向に沿った前記スロットと整列するように、前記中空の外側シャフト内に収容された内側シャフトと、
前記外側シャフトに固定された第１のカム山セットと、
穴を画定し、その穴が前記外側シャフトの前記スロット上に整列するように、前記外側シャフト上にすき間ばめの形で置かれた第２のカム山セットと、
前記第２のカム山セットを前記内側シャフトに固定し、同時に、前記第２のカム山セットが前記外側シャフトに対してすき間ばめとなるのを可能にする手段と、
位相器と
を有し、
前記位相器は、
前記外側シャフトに連結された、駆動力を受ける外周部を備えたハウジングと、
前記ハウジング内に同軸で配置され、前記カムシャフトアセンブリの前記内側シャフトの前記端部に固定して取り付けられたロータであって、前記ハウジングおよび前記ロータは、前記ハウジング内のチャンバを分割する少なくとも１つのベーンを画定し、前記ベーンは、前記ハウジングと前記ロータの相対角度位置をずらすよう回転できるロータと、
前記内側シャフトの前記端部の前記穴によって受け入れられた、流体を前記チャンバに向けるための制御弁と
を有するカムシャフトアセンブリ。
【請求項７】
前記第２のカム山セットを前記内側シャフトに固定する前記手段は、前記第２のカム山セットによって画定された前記穴と、前記外側シャフトの前記スロットと、前記内側シャフトの前記穴とによって受け入れられ、続いて回転軸を通って前記第２のカム山セットの他方の側に至る中空シャフトである、請求項６に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項８】
前記シャフトのうちの前記内側シャフトと位置が合っている部分を拡張して、前記内側シャフトを越えて前記第２のカム山セットを貫通する、前記シャフトの残りの部分が、前記外側シャフトおよび前記第２のカム山セットに対してすき間ばめのままとなるように、前記シャフトの中央部分を前記内側シャフトにロックする、請求項７に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項９】
前記シャフトは中空ピンである、請求項７に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１０】
圧力がかかった流体を前記中空シャフトに導入して、前記中空シャフトの前記中央部分を膨らませることによって、前記中空シャフトの前記中央部分が前記内側シャフトにロックされる、請求項８に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１１】
前記シャフトは、第１の端部および第２の端部を備えた中空の円筒状胴体部を有するリベットインサートであり、前記中空の円筒状胴体部の前記第２の端部の内部にねじが切られた部分がある、請求項７に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１２】
ねじ付きロッドを挿入して、前記リベットインサートの前記第２の端部の前記ねじが切られた部分と係合させ、前記円筒状胴体部のうちの前記内側シャフト内にある部分が座屈して外側に拡張するように前記ねじ付きロッドを前記インサートの前記第２の端部から離れる方向に引っ張り、前記ねじ付きロッドを前記インサートから取り出すことによって、前記リベットインサートのうちの前記内側シャフトと位置が合っている部分が拡張される、請求項１１に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１３】
前記位相器は、カムトルク駆動型、油圧駆動型、またはトーションアシスト型である、請求項６に記載のクランクシャフトアセンブリ。
【請求項１４】
前記制御弁は、複数のランドを備えたスプールを含む、請求項６に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１５】
前記内側シャフトの前記端部の前記穴は、前記制御弁を囲むスリーブを形成する、請求項６に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１６】
前記制御弁を位置決めするアクチュエータをさらに含む、請求項６に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１７】
前記内側シャフトの前記端部にある前記穴の内面の環状路にある吸入逆止弁をさらに含む、請求項６に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１８】
前記吸入逆止弁はバンド式逆止弁であり、前記内側シャフトの前記環状路に向けて予め張力をかけられる、請求項１４に記載のカムシャフトアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００７年７月２日に出願され、「位相器用のスプール内に逆止弁を備えた同心カム（ＣＯＮＣＥＮＴＲＩＣ  ＣＡＭ  ＷＩＴＨ  ＣＨＥＣＫ  ＶＡＬＶＥＳ  ＩＮ  ＴＨＥ  ＳＰＯＯＬ  ＦＯＲ  Ａ  ＰＨＡＳＥＲ）」と題した仮特許出願第６０／９４７，４７０号、および２００８年４月２日に出願され、「位相器用のスプール内に逆止弁を備えた同心カム（ＣＯＮＣＥＮＴＲＩＣ  ＣＡＭ  ＷＩＴＨ  ＣＨＥＣＫ  ＶＡＬＶＥＳ  ＩＮ  ＴＨＥ  ＳＰＯＯＬ  ＦＯＲ  Ａ  ＰＨＡＳＥＲ）」と題した仮特許出願第６１／０４１，６６３号に開示した１つまたは複数の発明に対する優先権を主張するものである。本明細書では、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて米国仮特許出願の利益を主張し、上記の出願は、参照により本明細書に援用するものとする。
【０００２】
本発明は、同心カムシャフトの分野に関する。より詳細には、本発明は、カムトルク駆動型位相器用のスプール内に逆止弁を備えた同心カムに関する。
【背景技術】
【０００３】
カムシステム内のカムは、従来から公知である。先行技術による、カムシステム内のカムでは、カムシャフトは２つのシャフトを有し、一方のシャフトはもう一方の内部に配置される。シャフトは、限定された軸方向距離にわたって、一方が他方の内部にある状態で支持され、互いに対して回転可能である。
【０００４】
米国特許第５，１６５，３０３号明細書および米国特許５，５７７，４２０号明細書は、内側カムが内側シャフトに保持され、カム山がスロットを通って内側および外側シャフトを貫通する、カムシステム内のカムを開示している。外側シャフトは、内側シャフトに連結されたカム山の基礎円カム面を形成する。
【０００５】
先行技術の米国特許第５，１６５，３０３号および米国特許５，５７７，４２０号とは異なり、両方のカムセットは、外側シャフトのまわりに回転可能であるか、または内側シャフトではなく外側シャフトに固定され、第１のカムセットの山部は、第２のシャフトのスロットを貫通せず、第２のシャフトは、第１のカムセットの山部分用の基礎円カム面を形成する手段を有さない。
【０００６】
米国特許第５，６６４，４６３号明細書は、外側シャフトが個別の長手部分を有し、これら長手部分が互いに連結されたシステムを開示している。内側カムは、第１の密着嵌合手段によって内側シャフトに連結され、外側カムは、第２の密着嵌合手段によって他方のシャフトに連結される。内側カムは、円弧状に広がり、外側シャフトの軸方向指状突起部分が入り込むスロットを形成する。
【０００７】
本発明は、個別の長手部分や軸方向指状突起部分を備えた外側シャフトを有さず、内側カムがスロットを形成することもない。
【０００８】
米国特許第６，７２５，８１７号明細書は、外側スリーブまたはチューブによって囲まれた内側シャフトを含むカムシャフトアセンブリを開示しており、その外側チューブは、限定された角度間を内側シャフトに対して回転できる。１つのカムセットは外側チューブに直結される。第２のカムセットは、外側チューブのまわりに自由に支持され、外側チューブにある接線方向に細長いスロットを貫通するピンによって内側シャフトに連結される。内側シャフトの端部はエンジン前端で突出し、可変位相駆動スプロケットを内蔵する駆動スプロケットを担持する。
【０００９】
可変位相駆動スプロケットの駆動機構は、エンジンクランクシャフトとともに回転するように連結可能な駆動部材と、それぞれのカムセットとともに回転するようにそれぞれ連結可能な２つの被動部材とを含む。被動部材はそれぞれ、ベーンタイプの油圧式連結器によって、駆動部材とともに回転するように連結される。油圧式連結器は、他の駆動部材から独立した駆動部材に対して、各被動部材の角度位置を変えることができるようなものとされる。言い換えると、カム内包カムシステムは、２つの位相器を備えている。
【００１０】
本発明は、単に、ベーンタイプの油圧式連結器を用いて駆動部材とともに回転するように連結された１つの被動部材を有するに過ぎず、１つの被動部材は固定される。被動部材を互いに独立して調整することはできない。
【００１１】
米国特許第６，７２５，８１８号明細書は、外側チューブ内に支持された内側駆動シャフトを含むカムシャフトを開示している。一部のカムは、外側チューブとともに回転するようにこれに直接取り付けられ、他のカムは、外側チューブのまわりに自由に回転することができ、回転できるようにするために、外側チューブの穴を貫通する中空ピンによって内側駆動シャフトに連結される。
【００１２】
第１の実施形態では、連結ピンは２つの異なる直径で形成され、ピンの中央部分の直径は、２つの端部の直径よりも小さい。
【００１３】
第２の実施形態では、連結ピンの穴にねじ込まれて、内側駆動シャフト内の所定の位置にピンを固定する要素上に、テーパ付きねじまたは締まりばめねじが形成される。
【００１４】
第３の実施形態では、１つまたは複数の球状の要素が連結ピンの穴に押し込まれて、内側駆動シャフトの穴に当たるまで連結ピンを拡張する。
【００１５】
第４の実施形態では、連結ピンは、これに押し通される心棒を有し、この心棒は、連結ピンの中央部分がその弾性限界を超えて拡張され、したがって、心棒を取り除いた後、内側駆動シャフト内で締まりばめとなるような寸法とされる。
【００１６】
本発明では、連結ピンは、密着嵌合ではなく、すき間ばめとなるような寸法とされる。本発明のピンは、先行技術の米国特許第６，７２５，８１８号とは異なり、内径は一定であり、直径が小さい領域は存在しない。さらに、本発明は、ピンを拡張するために、直径がより大きい要素をピンに挿入することはない。
【００１７】
米国特許出願公開第２００５／０２７９３０２号明細書では、クランクシャフトによって駆動されるベーンタイプの位相器が、第１の単一カム位相器カムシャフトの内側シャフトおよび外側チューブを駆動し、この外側チューブは、第２の単一カム位相器カムシャフトの内側シャフトおよび外側チューブとともに回転するように駆動連結器によって連結される。駆動連結器は噛み合い歯車である。位相器が、両方のカムシャフトの内側シャフトと外側チューブとをともに変化させてもよく、またはベーンタイプの個々の単一位相器がそれぞれ、トルクを第１および第２のカムシャフトに伝達してもよい。
【００１８】
第１および第２のカムシャフトはそれぞれ、２つの内側シャフトに直接形成されたカムと、２つの外側チューブに形成された他のカムとを有する。外側チューブとともに回転するカムは、熱収縮によって外側チューブに連結されるカラーを有し、内側シャフトとともに回転するカムは外側チューブに緩く嵌合され、外側チューブにある円周方向に細長いスロットを貫通するピンによって、内側シャフトに連結される。
【００１９】
本発明は、第１のカムシャフト上の各カム山グループが同時に回転し、第２のカムシャフト上の対応するカム山グループを備えた第２のカムシャフトを駆動するのを確実にするために駆動連結器を使用することはない。
【００２０】
米国特許出願公開第２００６／０１８５４７１号明細書は、内側シャフトと、内側シャフトを囲み、これに対して回転可能な外側チューブとを含むカムシャフトを開示している。２つのカム山グループは外側シャフトに取り付けられ、一方のグループは外側チューブに固定されて回転し、他方のグループは外側チューブに回転可能に取り付けられ、外側チューブのスロットをすき間をもって貫通するピンによって、内側シャフトとともに回転するように連結される。外側チューブに回転可能に取り付けられたスリーブは、外側チューブにある円周方向に延びるスロットをすき間をもって貫通するピンによって、内側シャフトを駆動するように連結される。
【００２１】
本発明では、スリーブが外側スリーブに回転可能に取り付けられることは全くなく、したがって、内側シャフトを駆動するために、スリーブを内側シャフトに連結することができない。
【００２２】
米国特許出願公開第２００６／０２０７５３８号明細書は、内側シャフトおよび外側チューブで形成されるカムシャフトを開示しており、内側シャフトおよび外側シャフトはともに、それぞれのカムグループとともに回転する。内側シャフトおよび外側チューブを駆動する駆動列は、クランクシャフトの位相に対して少なくとも１つのカムグループを変化させる位相器を含む。位相器は外側チューブの前端に固定され、内側シャフトは、駆動部材によって位相器の前側に連結される。
【００２３】
本発明の位相器は、位相器の前側に配置された部品によってクランクシャフトの前端部に取り付けられることはない。本発明はまた、位相器を外側チューブ上で軸方向に保持する部品上にあり、カムシャフトの内側シャフトとともに回転するように位相器の前側を連結する駆動部材を含まない。
【００２４】
国際公開第２００６／０００８３２号パンフレットは、エンジンクランクシャフトに対して、カムシャフトの位相をシフトする位相器を開示している。位相器は、油圧で駆動してもよく、または弁機構の反作用トルクの反転を利用してもよい。カムシャフトは、位相シフトされる（ｐｈａｓｅｄ）回転部材として機能する、シリンダヘッドのベアリングに支持された外側チューブを有し、位相シフトされる（ｐｈａｓｅｄ）すべてのカムを担持する。外側チューブは、トルクを補助装置に伝達するように機能する、位相シフトされない（ｕｎｐｈａｓｅｄ）回転部材に相当する内側シャフトを支持する。
【００２５】
代替の実施形態では、カムシャフトは、内側シャフトを支持する、ジャーナル支持された外側チューブを含む。一部のカムのみが外側チューブに取り付けられて、これとともに回転する。残りのカムは外側チューブのまわりに回転し、外側チューブにある接線方向に細長いスロットを貫通するピンによって、内側シャフトとともに回転するように連結される。ピンがカム山を貫通するのを回避するために、内側シャフトとともに回転するカムはそれぞれ、ピンを受け入れる環状の延長部を形成される。
【００２６】
両方の実施形態では、位相器を使用して、カムシャフトの位相シフトされる部材、すなわち外側チューブを駆動する。
【００２７】
本発明では、補助装置は、クランクシャフトからカムシャフトの第１の回転部材、すなわち内側シャフトを通って伝達されるトルクによって駆動されるように連結されることはなく、しかも、存在さえ全くしない。
【００２８】
国際公開第２００６／０６７５１９号パンフレットは、駆動部材および被動部材を備えた位相器を開示している。駆動部材は、軸方向両端部で開放された少なくとも１つのアーチ形空洞を設けたディスクを含む。被動部材は、軸方向端部でアーチ形空洞を封鎖する閉鎖プレートと、閉鎖プレートから独立して形成された少なくとも１つのベーンとを含む。ベーンは空洞内に移動可能に収容され、空洞を２つのチャンバに分割する。各ベーンは、その軸方向両端部で閉鎖プレートによって固定される。
【００２９】
位相器は、内側シャフトおよび外側シャフトを含むカムシャフトアセンブリに取り付けられる。外側シャフトは、ディスクに形成された雌ねじと係合可能な、ねじが切られた端部を有する。内側シャフトは、閉鎖プレートの軸方向ｐｒｅを貫通し、閉鎖プレートを内側シャフトの軸方向端部に固定するように働くボルトのねじ部が係合する雌ねじを有する。外側シャフトは、被動部材、すなわちディスクとともに回転し、内側シャフトは、駆動部材、すなわち閉鎖プレートとともに回転する。様々なカムグループが各シャフトとともに回転するように固定される。位相器は、クランクシャフトに対して一部のカムの位相を変化させ、他のカムは、常にクランクシャフトと同じ位相で回転する。
【００３０】
本発明では、ベーンは、軸方向の両端部で２つの閉鎖プレートまたは端部プレートに固定されることはなく、ベーン位相器にとっては従来どおり、ロータと一体で形成される。
【００３１】
国際公開第２００６／９７７６７号パンフレットは、内側シャフトと、内側シャフトを囲み、これに対して回転可能な外側チューブとを含むカムシャフトアセンブリを開示している。２つのカム山グループが外側シャフトに取り付けられ、一方のグループは外側チューブに固定されて回転し、他方のグループは、外側チューブに回転可能に取り付けられ、内側シャフトとともに回転するように連結される。内側シャフトとそれに付属するカム山グループとの間の大きな製造誤差を補償するようにその位置を調整できる駆動部材が、カム山と内側シャフトとを連結する。
【００３２】
本発明では、内側シャフトをカムに連結する駆動部材は、内側シャフトとそれに付属するカム山グループとの間の大きな製造誤差を補償するために調整することができない。
【００３３】
米国特許出願公開第２００６／０２０７５２９号明細書は、内側シャフトと、内側シャフトを囲み、これに対して回転可能な外側チューブとを含むカムシャフトアセンブリを開示している。２つのカム山グループは外側シャフトに取り付けられ、一方のグループは外側チューブに固定されて回転し、他方のグループは外側チューブに回転可能に取り付けられ、外側チューブのスロットをすき間をもって貫通するピンによって、内側シャフトとともに回転するように連結される。角度範囲の一方の極値に向かって、外側チューブに対して内側シャフトを付勢するために、スプリングがカムシャフトアセンブリに組み込まれる。位相器は、従来のフランジ付きボルト装置によってカムシャフトアセンブリに取り付けられる。
【００３４】
本発明では、カムシャフトアセンブリの内側チューブは位相器を完全に貫通して、スプール制御弁用のスリーブとして機能し、外側チューブはスプロケットの延長部に固定される。本発明では、従来のフランジ付きボルト装置を使用して、位相器をカムシャフトアセンブリに取り付けることはない。
【００３５】
独国特許第３９  ４３  ４２６号明細書は、一方が他方に内包された２つのシャフト要素を備えたカムシャフトを開示し、シャフト要素はどちらも互いに対して移動できる。第１のカム要素は内側シャフトに連結され、第２のカム要素は外側シャフトに連結される。外側シャフトは、第１のカム要素を内側シャフトに連結するピンを受け入れる開孔を有する。カムは、片側だけでなく、カムの両側で（すなわち、１つの穴を貫通する）ピンによって固定される。
【００３６】
本発明では、ピンは、外側チューブを貫通する２つのスロットを通って、内側シャフトおよび外側チューブのスロットを完全に貫通する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００３７】
内燃機関用のカムシャフトアセンブリは、その長さ方向に沿って複数のスロットを設けた中空の外側シャフトと、その長さ方向に沿って複数の穴を設けた内側シャフトとを有する。内側シャフトの穴は、外側シャフトのスロットと整列する。第１のカム山セットは外側シャフトに固定され、第２のカム山セットは、すき間ばめの形で外側シャフトのスロット上に置かれる。１つの手段は、第２のカム山セットを内側シャフトに固定し、同時に、第２のカム山セットが外側シャフトに対してすき間ばめになるのを可能にする。第２のカム山セットを内側シャフトに固定する手段は、液圧成形される中空ピンか、またはねじ付きロッドを挿入し、引っ張り、取り出すことによって拡張されるリベットインサート（ｒｉｖｅｔ  ｉｎｓｅｒｔ）とすることができる。
【００３８】
カムシャフトアセンブリは位相器に取り付けられる。位相器は、ハウジング、ロータ、制御弁、およびアクチュエータを含む。ハウジングは、駆動力を受ける外周部を有する。ロータはハウジング内に同軸で配置され、カムシャフトアセンブリにある内側シャフトの端部に固定して取り付けられる。ハウジングおよびロータは、ハウジング内のチャンバを分割する少なくとも１つのベーンを画定する。ベーンは、ハウジングとロータの相対角度位置をずらすために回転することができる。
【００３９】
内側シャフトの端部の穴は、制御弁の複数のランドを備えたスプールをスライド可能に受け入れるスリーブを内包する。スプールは、流体を位相器のチャンバに向ける。穴の端部のスリーブは、スプールのポートと一列に整列する環状路を有する。ベーンは、ハウジングとロータの相対角度位置をずらすために回転することができる。
【００４０】
位相器に固定されるカムシャフトアセンブリを組み立てる方法も開示される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】位相器を備えたカムシステム内のカムの概略図を示している。
【図２】同心カムシャフトに取り付けられた位相器の拡大図を示している。
【図３】同心カムシャフトの、位相器とは反対側の端部の拡大図を示している。
【図４】図１の４−４線に沿った断面図を示している。
【図５】内側シャフトと外側シャフトとの間に第２の実施形態の機械式連結器を備えた、機械式連結器を同心カムシャフトの内側シャフトに固定する前の同心カムシャフトの端部の拡大図を示している。
【図６】内側シャフトと外側シャフトとの間に、ロッドが付いた第２の実施形態の機械式連結器を備えた、機械式連結器を同心カムシャフトの内側シャフトに固定する前の同心カムシャフトの端部の拡大図を示している。
【図７】ロッドをねじって抜く前の同心カムシャフトの端部の拡大図を示している。
【図８】内側シャフトと外側シャフトとの間に機械式連結器を備えた、機械式連結器を同心カムシャフトの内側シャフトに固定した後の同心カムシャフトの端部の拡大図を示している。
【図９】内側シャフトと外側シャフトとの間に第３の実施形態の機械式連結器を備えた、機械式連結器を同心カムシャフトの内側シャフトに固定する前の同心カムシャフトの端部の拡大図を示している。
【図１０】内側シャフトと外側シャフトとの間に第４の実施形態の機械式連結器を備えた、機械式連結器を同心カムシャフトの内側シャフトに固定する前の同心カムシャフトの端部の拡大図を示している。
【図１１】内側シャフトと外側シャフトとの間に第５の実施形態の機械式連結器を備えた、機械式連結器を同心カムシャフトの内側シャフトに固定する前の同心カムシャフトの端部の拡大図を示している。
【図１２】位相器を備えたカムシステム内のカムに関する本発明の第６の実施形態の概略図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
内燃機関は、エンジン性能を改善したり、排出物を削減したりするのに、カムシャフトとクランクシャフトとの間の角度を変える種々の機構を採用してきた。これら可変カムシャフトタイミング（ＶＣＴ）機構の大部分は、エンジンカムシャフト（または多重カムシャフトエンジンの複数のカムシャフト）にある１つまたは複数の「ベーン位相器」を使用する。ほとんどの場合、位相器は、カムシャフトアセンブリの端部に取り付けられ、ベーンが収まるベーンチャンバのあるハウジングによって囲まれた、１つまたは複数のベーンを備えたロータを有する（図示せず）。ベーンをハウジングに取り付け、さらにチャンバをロータに設けることも可能である。ハウジングの外周の一部は、通常はクランクシャフトから、あるいは多重カムエンジンでは別のカムシャフトから、チェーン、ベルト、またはギヤを介して駆動力を受けるスプロケット、プーリ、またはギヤを形成する。図１は、位相器に取り付けられた本発明のカムシャフトアセンブリ４０を示している。
【００４３】
カムシャフトアセンブリ４０は、内側シャフト４および外側シャフト２を有する。外側シャフト２は中空とされ、回転軸に対して垂直に延びる複数のスロット２ａを有し、外側シャフト２の外側に取り付けられたスプロケット１４ａを有する。スプロケット１４ａは、外側シャフト２の端部から張り出していて、唯一のベアリング１４ｂを形成し、内側シャフト４と外側シャフト２とがぶつかり合うのを防止する。内側シャフト４および外側シャフト２は、互いに接触するように機械加工されてはいない。中空の外側シャフト２の内部には、シャフトの長さ方向に対して垂直に延びる複数の穴４ａを設けた中空の内側シャフト４がある。一方の端部で、位相器３０のロータ１０が内側シャフト４に強固に取り付けられている。内側シャフト４は、内側シャフト４の穴４ａが外側シャフト２のスロット２ａと整列するように、外側シャフト２内に配置されている。
【００４４】
第１のカム山セット６は、外側シャフト２に強固に取り付けられ、第２のカム山セット８は自由に回転でき、すき間ばめの形で外側シャフト２上に置かれている。第２のカム山セット８は、外側シャフト２のスロット２ａ上に配置され、機械式連結器を介して内側シャフト４によって制御される。
【００４５】
第１の実施形態では、中空ピン２２は機械式連結器であり、内側シャフト４との連結を形成しながら、スリップ嵌合されたカム山、すなわち第２のカムセット８を外側シャフト２上の所定の位置に保持するために使用される。初期組立時、ピン２２は、カム山８、内側シャフト４、および外側シャフト２に対してすき間ばめとなっている。ピン２２は、カム山フランジの穴８ａから挿入され、次いで、外側シャフト２のスロット２ａおよび内側シャフト４の穴４ａに通され、続いて回転軸を通ってカム山の外側に至る。ピン２２が所定の位置に配置されると、ピンの一端にプラグが挿入され、ピンの中央部２２ａが液圧成形される。このとき、圧力がかかった流体がピンの他方の側からピンの中央部に送られ、ピンの中央部２２ａを内側シャフト４内で膨らませる。なお、ピンの中央部が膨張することのみを許容し、ピンを破裂させないように圧力を制限するべきである。ピン２２のうちの内側シャフト４を越えてカム山８を貫通する部分２２ｃは変形しないので、ピン２２は、外側シャフト２および移動可能なカム山に対してそのすき間ばめを維持する。次いで、プラグと、流体をピンの中央部に注入する手段とを取り外す。すき間ばめされたカム山、すなわち第２のカム山８は、図２および図３に示すように、ピン２２に対して軸方向を前後に浮動またはスライドする。あるいは、中空ピンを用いた液圧成形プロセスの代わりに、締まりばめピンを使用することもできる。
【００４６】
製造上の公差があることから、すき間ばめされたカム山、すなわち第２のカム山８は、ピン２２に対して軸方向を前後に浮動またはスライドできなければならない。カム山８がピン２２に堅固に固定され、浮動できない場合、カム山を外側シャフト２に強固に付着させる、外側シャフトへの結合問題が起こり得る。固定されたカム山、すなわち第１のカムセット６は、溶接などの方法を使用して、外側シャフト２に締まりばめされる。すべてのカム山６、８を外側シャフトに載せる、または取り付けることは、シャフトとカム山との間の振れの問題を軽減するのに寄与する。移動可能なカム山が内側シャフトに載っている場合、２つのシャフト２、４間の振れは致命的であろう。
【００４７】
第２の実施形態では、リベットインサート５２が、内側シャフト４との連結を形成しながら、スリップ嵌合されたカム山、すなわち第２のカムセット８を外側シャフト２上の所定の位置に保持するために使用される機械式連結体となる。リベットインサート５２は、第１の端部にあるヘッド５２ｄとともに、円筒状の中空胴体部またはチューブ５２ａを有する。第１の端部とは反対側の第２の端部の近くには、ねじが切られた部分５２ｂがある。ねじが切られた部分は、図５〜１１に示すように、中空胴体部の内部に設けることができる。初期組立時、リベットインサート５２の中空胴体部５２ａは、カム山８、内側シャフト４、および外側シャフト２に対してすき間ばめされている。リベットインサート５２は、カム山フランジの穴８ａから挿入され、外側シャフト２のスロット２ａおよび内側シャフト４の穴４ａに通され、続いて回転軸を経てカム山８の外側に至り、リベットインサート５２のヘッド５２ｄがカム山８と接触して同一平面内に収まるまで通される。図５に示すように、ピンが所定の位置に配置されると、ねじ付きロッド５４を中空胴体部５２ａに挿入し、ロッド５４の外周にあるねじ部５４ｂをリベットインサート５２の中空胴体部５２ａにあるねじ部５２ｂと係合させる。ねじ付きロッド５４がリベットインサート５２のねじ部と適切に係合すると、ねじ付きロッド５４をリベットインサート５２の中から外に出す方向に、またはリベットインサート５２から離れる方向に引っ張って、中空の内側シャフト４内に存在する、リベットインサート５２の中空胴体部５２ａを単に外側に座屈、または拡張させ、図６に示すように、リベットインサートを所定の位置にロックする。リベットインサート５２は所定の位置に堅固に保持され、一方、ねじ付きロッド５４は、ホルダ５３によってリベットインサートから外に、または離れる方向に引っ張られる。次いで、図７に示すように、ねじ付きロッド５４をねじって外し、リベットインサート５２から取り出す。中空インサートのうちの、内側シャフト４を越えてカム山８を貫通する部分は変形しないので、リベットインサート５２は、引き続き外側シャフト２に対してすき間ばめとなっている。すき間ばめされたカム山、すなわち第２のカム山８は、図８に示すように、変形されないリベットインサートの部分５２ｃに対して、軸方向を前後に浮動またはスライドする。
【００４８】
リベットインサートおよびねじ付きロッドは、同心カムシャフトに同時に挿入されてもよく、または上記のように別々に挿入されてもよい。
【００４９】
図９は、第３の実施形態の機械式連結器を示している。リベットインサート６２は、内側シャフト４との連結を形成しながら、スリップ嵌合されたカム山、すなわち第２のカムセット８を外側シャフト２上の所定の位置に保持するために使用される。リベットインサート６２は、第１の端部にあるヘッド６２ｄとともに、円筒状の中空胴体部またはチューブ６２ａを有する。第１の端部とは反対側の第２の端部の近くには、ねじが切られた部分６２ｂがある。ねじが切られた部分６２ｂは、中空胴体部６２ａの内部に存在する。内側シャフト４の中空部内に整列する弱体化部分６２ｅも中空胴体部６２ａの内部に存在する。弱体化部分６２ｅは、切れ目、スロット、またはリベットインサートを弱体化する他の任意の手段とすることができる。リベットインサートは、図５〜８を参照して上記に説明したように組み立てられるので、すき間ばめされたカム山、すなわち第２のカム山８は、変形しないリベットインサート部分６２ｃに対して軸方向を前後に浮動またはスライドする。
【００５０】
図１０は、第４の実施形態の機械式連結器を示している。リベットインサート７２は、内側シャフト４との連結を形成しながら、スリップ嵌合されたカム山、すなわち第２のカムセット８を外側シャフト２上の所定の位置に保持するために使用される。リベットインサート７２は、第１の端部にあるヘッド７２ｄとともに、円筒状の中空胴体部またはチューブ７２ａを有する。第１の端部とは反対側の第２の端部の近くには、ねじが切られた部分７２ｂがある。ねじが切られた部分は、中空胴体部７２ａの内部に存在する。内側シャフト４の中空部内に整列する弱体化部分７２ｅは、中空胴体部６２ａの外周に存在する。弱体化部分７２ｅは、切れ目、スロット、またはリベットインサートを弱体化する他の任意の手段とすることができる。リベットインサートは、図５〜８を参照して上記に説明したように組み立てられるので、すき間ばめされたカム山、すなわち第２のカム山８は、変形しないリベットインサート部分７２ｃに対して軸方向を前後に浮動またはスライドする。
【００５１】
図１１は、第５の実施形態の機械式連結器を示している。リベットインサート８２は、内側シャフト４との連結を形成しながら、スリップ嵌合されたカム山、すなわち第２のカムセット８を外側シャフト２上の所定の位置に保持するために使用される。リベットインサート８２は、第１の端部にあるヘッド８２ｄとともに、円筒状の中空胴体部またはチューブ８２ａを有する。第１の端部とは反対側の第２の端部の近くには、ねじが切られた部分８２ｂがある。ねじが切られた部分８２ｂは、中空胴体部８２ａの内部に存在する。内側シャフト４の中空部内に整列する弱体化部分８２ｅ、８２ｆは、中空胴体部８２ａの内部と中空胴体部８２ａの外周とに存在する。弱体化部分８２ｅ、８２ｆは、切れ目、スロット、またはリベットインサートを弱体化する他の任意の手段とすることができる。リベットインサートは、図５〜７を参照して上記に説明したように組み立てられるので、すき間ばめされたカム山、すなわち第２のカム山８は、変形しないリベットインサート部分８２ｃに対して軸方向を前後に浮動またはスライドする。
【００５２】
内側シャフトの中空部に存在する中空胴体部分の座屈量は、ロッドをインサートから取り出す前に、ねじ付きロッドがどのくらい引っ張られたかによって決まる。
【００５３】
カムトルク駆動型位相器のみが図面に示されているが、カムシャフトアセンブリ４０に取り付けられた位相器３０は、油圧駆動型（ＯＰＡ）位相器や、単一逆止弁のトーションアシスト型（ＴＡ）の場合には、「制御部がロータ内に配置されたトーションアシスト型多重位置カムインデクサ（ＴＯＲＳＩＯＮＡＬ  ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＭＵＬＴＩ−ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＣＡＭ  ＩＮＤＥＸＥＲ  ＨＡＶＩＮＧ  ＣＯＮＴＲＯＬＳ  ＬＯＣＡＴＥＤ  ＩＮ  ＲＯＴＯＲ）」と題して２００５年４月２６日に登録され、参照により本明細書に援用される米国特許第６，８８３，４８１号明細書、および／または逆止弁が２つのＴＡについて開示した、「チャンバとスプール弁との間のロータ内に２つの逆止弁を有するエンジン用のカム位相器（ＣＡＭ  ＰＨＡＳＥＲ  ＦＯＲ  ＥＮＧＩＮＥＳ  ＨＡＶＩＮＧ  ＴＷＯ  ＣＨＥＣＫ  ＶＡＬＶＥＳ  ＩＮ  ＲＯＴＯＲ  ＢＥＴＷＥＥＮ  ＣＨＡＭＢＥＲＳ  ＡＮＤ  ＳＰＯＯＬ  ＶＡＬＶＥ）」と題して２００４年７月２０日に登録され、参照により本明細書に援用される米国特許第６，７６３，７９１号明細書に開示されたトーションアシスト型（ＴＡ）位相器や、「内燃機関用の可変カムシャフトタイミング（ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＣＡＭＳＨＡＦＴ  ＴＩＭＩＮＧ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＲＮＡＬ  ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ  ＥＮＧＩＮＥ）」と題して１９９２年４月２８日に登録され、参照により本明細書に援用される米国特許第５，１０７，８０４号明細書に開示されたカムトルク駆動型（ＣＴＡ）位相器や、「カムねじり力が小さいエンジン状態で駆動するために比例油圧を併用するＣＴＡ位相器（ＣＴＡ  ＰＨＡＳＥＲ  ＷＩＴＨ  ＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬ  ＯＩＬ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＦＯＲ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＡＴ  ＥＮＧＩＮＥ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ  ＷＩＴＨ  ＬＯＷ  ＣＡＭ  ＴＯＲＳＩＯＮＡＬＳ）」と題して２００５年１１月２３日に出願され、参照により本明細書に援用される特許出願第１１／２８６，４８３号明細書に開示された複合型位相器および「カムねじり力が小さいエンジン状態で駆動するために比例油圧を併用するＣＴＡ位相器（ＣＴＡ  ＰＨＡＳＥＲ  ＷＩＴＨ  ＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬ  ＯＩＬ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＦＯＲ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＡＴ  ＥＮＧＩＮＥ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ  ＷＩＴＨ  ＬＯＷ  ＣＡＭ  ＴＯＲＳＩＯＮＡＬＳ）」と題して２００５年１１月２３日に出願され、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第２００６／００８６３３２号明細書に開示された複合型位相器とすることができる。
【００５４】
位相器３０は、シャフト２、４の位相を互いに対して調整する。カムシャフトアセンブリ４０の内側シャフト４の端部は、位相器３０の制御弁２０のスプールを受け入れるスリーブを形成する穴を有する。内側シャフト４は、制御弁２０のスプールの調量スロット２０ｃと整列する環状路４ｂを有する。環状路４ｂに加えて、流体が環状路を通過する内側シャフトには、ロータ１０内の流路に通じ、オイルがチャンバに向かったり戻ったりするのを可能にする幾つかの穴がある（図示せず）。プラグ２４は、内側シャフト４に押しつけられ、制御弁２０用のストッパを形成し、制御弁スプリング２３を捕捉する。プラグ２４の貫通穴２３ａがあるのは、制御弁２０の後部に出口を与え、弁が油圧でロックされるのを防止できるようにするためである。
【００５５】
従来のＣＴＡ位相器では、位相器の前部に２つのプレート、中央プレートおよび外側プレートがある。中央プレートは逆止弁を覆うために使用され、一方、外側プレートはチャンバを覆うために使用される。「統合した逆止弁を備えた制御バルブ（ＣＯＮＴＲＯＬ  ＶＡＬＶＥＳ  ＷＩＴＨ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＨＥＣＫ  ＶＡＬＶＥＳ）」と題して２００６年２月２１日に登録され、参照により本明細書に援用される米国特許第７，０００，５８０号明細書に開示されているように、ＣＴＡ位相器の逆止弁２１ａ、２１ｂを制御弁２０に統合することによって、これらのプレートの１つが不要になり、ロータのパッケージ寸法が小さくなる。制御弁２０はまた、「スプール弁制御のＶＣＴロックピン解除機構（ＳＰＯＯＬ  ＶＡＬＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ  ＶＣＴ  ＬＯＣＫＩＮＧ  ＰＩＮ  ＲＥＬＥＡＳＥ  ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ）」と題して２００４年１１月９日に登録され、参照により本明細書に援用される米国特許第６，８１４，０３８号明細書に開示されたような、能動ロック機能用に追加した切り溝２０ｄを有する。
【００５６】
位相器３０用のオイルは、カムベアリング１４ｂから外側シャフト２の穴２ｂを通って内側シャフト４と外側シャフト２との間のすき間３に送られる。シール３６は、外側カム２の穴２ｂと第１のスロット２ａとの間に置かれて、オイルがカムシャフトアセンブリの後部から流出するのを防止する。これは、オイルをスプロケット１４ａのスロット１４ｃを経由して位相器内の吸入逆止弁（図示せず）に向ける。移動可能なカム山、すなわち第２のカムセット８の潤滑を維持するために、別のカムベアリング２ｄからのオイルが、シール３６の後ろの、２つのシャフト２、４のすき間３の中に向けられる。２つのシャフト２、４間に入ると、移動可能なカム山、すなわち第２のカムセット８が外側シャフト２に搭載されたときに、オイルが外側シャフト２のスロット２ａを流れて第２のカムセット８を潤滑することができる。
【００５７】
カムアセンブリ４０の、位相器３０とは反対側の端部には、バイアススプリングまたはトーションスプリング３２があり、そのスプリングの一方の端部は、スロット２ｃを通って外側シャフト２に取り付けられ、スプリングのもう一方の端部は、別のスロット４ｃを通って内側シャフト４に取り付けられている。
【００５８】
あるいは、カムアセンブリ４０の、位相器３０とは反対側の端部に別のベアリングがあってもよい。
【００５９】
図１２は、シャフト２、４の位相を互いに対して調整できる代替の位相器１００を示している。そのほかのカムシステムのカムは、図１〜２を参照して上記に説明したのと同様のままである。内側シャフトによって管理される、第２のカム山セット８と外側シャフト２との間の機械式連結は、図５〜１１を参照して上記に説明した実施形態のいずれかとすることができる。
【００６０】
位相器１００は、シャフト２、４の位相を互いに対して調整する。カムシャフトアセンブリの内側シャフト４の端部は、位相器１００の制御弁２０のスプールを受け入れるスリーブを形成する穴を有する。内側シャフト４は、制御弁２０のスプールの調量スロット２０ｃと整列する環状路４ｂを有する。環状路４ｂに加えて、流体が環状路を通過する内側シャフトには、ロータ１０内の流路に通じ、オイルがチャンバに向かったり戻ったりするのを可能にする幾つかの穴がある（図示せず）。この実施形態では、吸入逆止弁１０１が内側シャフトの中央環状路内にある。吸入逆止弁１０１は、内側シャフトの環状路に向かって予め張力をかけられたバンド式逆止弁（ｂａｎｄ  ｃｈｅｃｋ  ｖａｌｖｅ）であるのが好ましい。プラグ２４は、内側シャフト４に押しつけられ、制御弁２０用のストッパを形成し、制御弁スプリング２３を捕捉する。プラグ２４の貫通穴２３ａがあるのは、制御弁２０の後部に出口を与え、弁が油圧でロックされるのを防止できるようにするためである。
【００６１】
従来のＣＴＡ位相器では、位相器の前部に２つのプレート、中央プレートおよび外側プレートがある。中央プレートは、逆止弁を覆うために使用され、一方、外側プレートは、チャンバを覆うために使用される。「統合した逆止弁を備えた制御バルブ（ＣＯＮＴＲＯＬ  ＶＡＬＶＥＳ  ＷＩＴＨ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＨＥＣＫ  ＶＡＬＶＥＳ）」と題して２００６年２月２１日に登録され、参照により本明細書に援用される米国特許第７，０００，５８０号明細書に開示されているように、ＣＴＡ位相器の逆止弁２１ａ、２１ｂを制御弁２０に統合することによって、これらのプレートの１つが不要になり、ロータのパッケージ寸法が小さくなる。制御弁２０はまた、「スプール弁制御のＶＣＴロックピン解除機構（ＳＰＯＯＬ  ＶＡＬＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ  ＶＣＴ  ＬＯＣＫＩＮＧ  ＰＩＮ  ＲＥＬＥＡＳＥ  ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ）」と題して２００４年１１月９日に登録され、参照により本明細書に援用される米国特許第６，８１４，０３８号明細書に開示されたような、能動ロック機能用に追加した切り溝２０ｄを有する。
【００６２】
位相器３０用のオイルは、カムベアリング１４ｂから外側シャフト２の穴２ｂを通って内側シャフト４と外側シャフト２との間のすき間３に送られる。シール３６は、外側カム２の穴２ｂと第１のスロット２ａとの間に置かれて、オイルがカムシャフトアセンブリの後部から流出するのを防止する。これは、オイルをスプロケット１４ａのスロット１４ｃを経由して位相器内の吸入逆止弁１０１に向ける。ここでは示していないが、第１の実施形態と同様に、移動可能なカム山、すなわち第２のカムセット８の潤滑を維持するために、別のカムベアリング２ｄ（図示せず）からのオイルが、シール３６の後ろの、２つのシャフト２、４のすき間３の中に向けられる。２つのシャフト２、４間に入ると、移動可能なカム山、すなわち第２のカムセット８が外側シャフト２に搭載されたときに、オイルが外側シャフト２のスロット２ａを流れて第２のカムセット８を潤滑することができる。
【００６３】
カムトルク駆動型位相器のみが図面に示されているが、カムシャフトアセンブリ４０に取り付けられた位相器１００は、油圧駆動型（ＯＰＡ）位相器や、単一逆止弁のトーションアシスト型（ＴＡ）の場合には、「制御部がロータ内に配置されたトーションアシスト型多重位置カムインデクサ（ＴＯＲＳＩＯＮＡＬ  ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＭＵＬＴＩ−ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＣＡＭ  ＩＮＤＥＸＥＲ  ＨＡＶＩＮＧ  ＣＯＮＴＲＯＬＳ  ＬＯＣＡＴＥＤ  ＩＮ  ＲＯＴＯＲ）」と題して２００５年４月２６日に登録され、参照により本明細書に援用される米国特許第６，８８３，４８１号明細書、および／または逆止弁が２つのＴＡについて開示した、「チャンバとスプール弁との間のロータ内に２つの逆止弁を有するエンジン用のカム位相器（ＣＡＭ  ＰＨＡＳＥＲ  ＦＯＲ  ＥＮＧＩＮＥＳ  ＨＡＶＩＮＧ  ＴＷＯ  ＣＨＥＣＫ  ＶＡＬＶＥＳ  ＩＮ  ＲＯＴＯＲ  ＢＥＴＷＥＥＮ  ＣＨＡＭＢＥＲＳ  ＡＮＤ  ＳＰＯＯＬ  ＶＡＬＶＥ）」と題して２００４年７月２０日に登録され、参照により本明細書に援用される米国特許第６，７６３，７９１号明細書に開示されたトーションアシスト型（ＴＡ）位相器や、「内燃機関用の可変カムシャフトタイミング（ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＣＡＭＳＨＡＦＴ  ＴＩＭＩＮＧ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＲＮＡＬ  ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ  ＥＮＧＩＮＥ）」と題して１９９２年４月２８日に登録され、参照により本明細書に援用される米国特許第５，１０７，８０４号明細書に開示されたカムトルク駆動型（ＣＴＡ）位相器や、「カムねじり力が小さいエンジン状態で駆動するために比例油圧を併用するＣＴＡ位相器（ＣＴＡ  ＰＨＡＳＥＲ  ＷＩＴＨ  ＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬ  ＯＩＬ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＦＯＲ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＡＴ  ＥＮＧＩＮＥ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ  ＷＩＴＨ  ＬＯＷ  ＣＡＭ  ＴＯＲＳＩＯＮＡＬＳ）」と題して２００５年１１月２３日に出願され、参照により本明細書に援用される特許出願第１１／２８６，４８３号明細書に開示された複合型位相器および「カムねじり力が小さいエンジン状態で駆動するために比例油圧を併用するＣＴＡ位相器（ＣＴＡ  ＰＨＡＳＥＲ  ＷＩＴＨ  ＰＲＯＰＯＲＴＩＯＮＡＬ  ＯＩＬ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＦＯＲ  ＡＣＴＵＡＴＩＯＮ  ＡＴ  ＥＮＧＩＮＥ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ  ＷＩＴＨ  ＬＯＷ  ＣＡＭ  ＴＯＲＳＩＯＮＡＬＳ）」と題して２００５年１１月２３日に出願され、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第２００６／００８６３３２号明細書に開示された複合型位相器とすることができる。
【００６４】
したがって、本明細書で説明した本発明の実施形態が、単に本発明の原理を応用した例に過ぎないのは当然のことである。本明細書における、図示した実施形態の細部についての言及は、請求項の範囲を限定するよう意図されたものではなく、請求項自体が、本発明にとって必須と考えられるこれらの特徴を記載したものである。
【図１】
2014066248.tif 000003
【図２】
2014066248.tif 000004
【図３】
2014066248.tif 000005
【図４】
2014066248.tif 000006
【図５】
2014066248.tif 000007
【図６】
2014066248.tif 000008
【図７】
2014066248.tif 000009
【図８】
2014066248.tif 000010
【図９】
2014066248.tif 000011
【図１０】
2014066248.tif 000012
【図１１】
2014066248.tif 000013
【図１２】
2014066248.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月21日(2013.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用のカムシャフトアセンブリを組み立てる方法であって、
外側シャフトのスロットが内側シャフトの穴と整列するように、前記穴を有する前記内側シャフトを前記スロットを有する中空の前記外側シャフト内に置くステップと、
前記外側シャフトのまわりに第１のカム山セットと第２のカム山セットを組み立てるステップであって、前記第１のカム山セットを前記外側シャフトに固定し、前記第２のカム山セットを、すき間ばめの形で前記外側シャフトのスロットに嵌合するステップと、
前記内側シャフトの位置を前記外側シャフトに対して調整できるように、可変カムタイミング（ＶＣＴ）装置を前記カムシャフトの前記内側シャフトおよび前記外側シャフトに取り付けるステップと、
を有し、
ａ）リベットインサートを前記第２のカム山セットによって画定された穴に挿入し、前記外側シャフトの前記スロットおよび前記内側シャフトの前記穴に通し、続いて回転軸を経て前記第２のカム山セットの他方の側まで通し、前記リベットインサートは、第１の端部および第２の端部を備えた中空の円筒状胴体部を有し、前記中空の円筒状胴体部の第２の端部の内部にはねじが切られた部分があるステップと、
ｂ）ねじ付きロッドを前記リベットインサートに挿入して、前記ねじ付きインサートの前記中空の円筒状胴体部の第２の端部にある前記ねじが切られた部分と係合させるステップと、
ｃ）前記中空の円筒状胴体部のうちの前記内側シャフトの内部にある部分が座屈して外側に拡張するように、前記ねじ付きロッドを前記リベットインサートの前記第２の端部から離れる方向に引っ張るステップと、
ｄ）前記ねじ付きロッドをリベットインサートから取り出すステップと、
をさらに含む方法。
【請求項２】
前記ステップａ）およびｂ）が１つのステップに結合される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記リベットインサートの前記中空の円筒状胴体部の一部は弱体化部分を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記リベットインサートのうちの前記内側シャフトを越えて前記第２のカム山セットを貫通する部分は、前記外側シャフトおよび前記第２のカム山セットに対するすき間ばめ状態を維持するように変形される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
内燃機関用のカムシャフトアセンブリであって、
前記シャフトの長さ方向に沿って複数のスロットを設けた中空の外側シャフトと、
端部の穴と長さ方向に沿った複数の穴とを有し、長さ方向に沿った前記穴が前記外側シャフトの長さ方向に沿った前記スロットと整列するように、前記中空の外側シャフト内に収容された内側シャフトと、
前記外側シャフトに固定された第１のカム山セットと、
穴を画定し、その穴が前記外側シャフトの前記スロット上に整列するように、前記外側シャフト上にすき間ばめの形で置かれた第２のカム山セットと、
前記第２のカム山セットを前記内側シャフトに固定し、同時に、前記第２のカム山セットが前記外側シャフトに対してすき間ばめとなるのを可能にする手段と、
位相器と、
を有し、
前記位相器は、
前記外側シャフトに連結された、駆動力を受ける外周部を備えたハウジングと、
前記ハウジング内に同軸で配置され、前記カムシャフトアセンブリの前記内側シャフトの前記端部に固定して取り付けられたロータであって、前記ハウジングおよび前記ロータは、前記ハウジング内のチャンバを分割する少なくとも１つのベーンを画定し、前記ベーンは、前記ハウジングと前記ロータの相対角度位置をずらすよう回転できるロータと、
前記内側シャフトの前記端部の前記穴によって受け入れられた、流体を前記チャンバに向けるための制御弁と、
を有するカムシャフトアセンブリ。
【請求項６】
前記第２のカム山セットを前記内側シャフトに固定する前記手段は、前記第２のカム山セットによって画定された前記穴と、前記外側シャフトの前記スロットと、前記内側シャフトの前記穴とによって受け入れられ、続いて回転軸を通って前記第２のカム山セットの他方の側に至る中空シャフトである、請求項５に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項７】
前記シャフトのうちの前記内側シャフトと位置が合っている部分を拡張して、前記内側シャフトを越えて前記第２のカム山セットを貫通する、前記シャフトの残りの部分が、前記外側シャフトおよび前記第２のカム山セットに対してすき間ばめのままとなるように、前記シャフトの中央部分を前記内側シャフトにロックする、請求項６に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項８】
前記シャフトは中空ピンである、請求項６に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項９】
圧力がかかった流体を前記中空シャフトに導入して、前記中空シャフトの前記中央部分を膨らませることによって、前記中空シャフトの前記中央部分が前記内側シャフトにロックされる、請求項７に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１０】
前記シャフトは、第１の端部および第２の端部を備えた中空の円筒状胴体部を有するリベットインサートであり、前記中空の円筒状胴体部の前記第２の端部の内部にねじが切られた部分がある、請求項６に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１１】
ねじ付きロッドを挿入して、前記リベットインサートの前記第２の端部の前記ねじが切られた部分と係合させ、前記円筒状胴体部のうちの前記内側シャフト内にある部分が座屈して外側に拡張するように前記ねじ付きロッドを前記インサートの前記第２の端部から離れる方向に引っ張り、前記ねじ付きロッドを前記インサートから取り出すことによって、前記リベットインサートのうちの前記内側シャフトと位置が合っている部分が拡張される、請求項１０に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１２】
前記位相器は、カムトルク駆動型、油圧駆動型、またはトーションアシスト型である、請求項５に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１３】
前記制御弁は、複数のランドを備えたスプールを含む、請求項５に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１４】
前記内側シャフトの前記端部の前記穴は、前記制御弁を囲むスリーブを形成する、請求項５に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１５】
前記制御弁を位置決めするアクチュエータをさらに含む、請求項５に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１６】
前記内側シャフトの前記端部にある前記穴の内面の環状路にある吸入逆止弁をさらに含む、請求項５に記載のカムシャフトアセンブリ。
【請求項１７】
前記吸入逆止弁はバンド式逆止弁であり、前記内側シャフトの前記環状路に向けて予め張力をかけられる、請求項１３に記載のカムシャフトアセンブリ。