(57)【要約】  本発明は、カムシャフト（１）、及びカムシャフト（１）の製造方法に関する。このカムシャフト（１）の場合、ギヤホイール（５）がカムシャフトチューブ（３）に取り付けられる。ギヤホイール（５）取り付けられたカラー（７）及びカムシャフトチューブ（３）に取り付けられた位置決めベアリング要素がカムシャフト（１）の位置決めベアリング座（１１）の境界を定める。
2009503323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤホイール（５、２３）がカムシャフトチューブ（３、２１）に取り付けられるカムシャフトであって、前記ギヤホイール（５、２３）に取り付けられたカラー（７、２７）及び前記カムシャフトチューブ（３、２１）に取り付けられた位置決めベアリング要素が位置決めベアリング座（１１、３１）の境界を定めることを特徴とするカムシャフト。
【請求項２】
前記取り付けられたカラー（７、２７）を有する前記ギヤホイール（５、２３）が前記カムシャフトチューブ（３、２１）に焼嵌めされることを特徴とする請求項１に記載のカムシャフト。
【請求項３】
前記位置決めベアリング要素が磨耗ディスク（９）の形態であることを特徴とする請求項１または２に記載のカムシャフト。
【請求項４】
前記位置決めベアリング要素が一体化リング（２９）を有するカム（２５）の形態であることを特徴とする請求項１または２に記載のカムシャフト。
【請求項５】
前記位置決めベアリング要素及び前記取り付けられたカラー（７、２７）を有する前記ギヤホイール（５、２３）が位置決め座によって軸方向に固定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のカムシャフト。
【請求項６】
前記カムシャフト（１、１９）の長さが前記カムシャフトチューブ（３、２１）に一致し、かつ前記取り付けられたカラー（７、２７）を有する前記ギヤホイール（５、２３）が前記カムシャフトチューブ（３、２１）の端部に取り付けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカムシャフト。
【請求項７】
ギヤホイール（５、２３）がカムシャフトチューブ（３、２１）に取り付けられるカムシャフト（１、１９）の製造方法であって、前記ギヤホイール（５、２３）に取り付けられたカラー（７、２７）及び前記カムシャフトチューブ（３、２１）に取り付けられた位置決めベアリング要素が前記カムシャフト（１、１９）に対する位置決めベアリング座（１１、３１）の境界を定めることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記ギヤホイール（５、２３）が前記カムシャフトチューブ（３、２１）に焼嵌めされることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記位置決めベアリング要素が前記カムシャフトチューブ（３、２１）に焼嵌めされることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記カムシャフトチューブ（３、２１）に取り付けられる前に、前記カラー（７、２７）が前記ギヤホイール（５、２３）に取り付けられることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムシャフト及びカムシャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形すること、及びカムシャフト位置決めベアリングを隣接するカムシャフトホイール又はギヤホイールに軸方向に固定することが、溶接又は圧入によってカムシャフトと一体にされたフランジによって、組立式カムシャフトに現在行われている。この場合、カムシャフトは、一般的に中実素材の鋼製円柱の形態である。しかし、圧入または溶接フランジを使用すると、さらなる作業工程が必要となり、製造費がかさんでしまう。詳細には、カムシャフトは再クランプされねばならず、この結果として再クランプにおける誤差が生じることになる。
【０００３】
特許文献１には、中空シャフト及びその製造方法が開示されている。この中空シャフトは、肉厚が同じであるのに対して、軸方向に内半径及び外半径が変化する本体を備えている。この中空シャフトには、ギヤホイール、カム、その他同種のものなど、トルクを伝達している構造要素が、特に他に比べて大きい内半径及び外半径の部分において、本体に連結されるように設けられている。
【０００４】
特許文献２には、構成部品を取付けるための構成が開示されている。とりわけこの構成は、円筒形の内壁、及び放射状にも軸方向にも変化する外径を有する外壁を有するカムシャフトを含んでいる。カムシャフトが特に大きな外径を有する部分において、カムは外壁の一部としてこのカムシャフトに一体化されている。カムホイールは、カムシャフトの外壁の部分に付加要素を形成し、そのカムシャフトに対して固定されている。
【０００５】
【特許文献１】独国特許発明第３７０４０９２Ｃ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９５０２８３４Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これを出発点として、本目的は、製造するのが簡単かつ安価である低い質量及び高い安定性のカムシャフトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のために、請求項１の特徴を有するカムシャフト及び請求項７の特徴を有するカムシャフトの製造方法が提案される。
【０００８】
本発明によるカムシャフトの場合、ギヤホイールは、カムシャフトチューブに取り付けられる。ギヤホイールに取り付けられるカラー及びカムシャフトチューブに取り付けられる位置決めベアリング要素は、カムシャフトの位置決めベアリング座の境界を定める。
【０００９】
分離されており、摩擦溶接されるカラー又はジャーナルによって弱体化され、したがって所定の破壊点が生じる従来の組立式カムシャフトとは対照的に、本発明によるいわゆる組立式カムシャフトは材料の弱体化が生じず均一に作成される。
【００１０】
カラーを有するギヤホイールが、他の全てのカムシャフトの構成部品、すなわち、位置決めベアリング要素及びカム、シャフトその他同種のものなど、カムシャフトチューブ用充填材なしに、カムシャフトチューブに直接はめ込まれており、したがって固定ギヤホイール座は、カムシャフトチューブが形の上で中空の状態で、詳細にはギヤホイール座の部分に設けられる。
【００１１】
本発明による組立式カムシャフトの場合、カラーを有するギヤホイール又は取り付けられたカラーを有するカムシャフトホイールが、他の組立式カムシャフトのような鋼製円柱ではなく中空カムシャフトチューブにはめ込まれているということは、中実素材の鋼製円柱を有する他の構造に対して重量面で有利であることが分かる。この組立式カムシャフトが極めて低コストで製造できることは別にしても、位置決めベアリング又はカムシャフト位置決めベアリングを受けるために設けられる位置決めベアリング座は、製作が簡単で、カムシャフトに沿って正確に配置することができる。位置決めベアリング座は、一般にカムシャフトチューブ上で軸方向に互いにオフセットされている２つの位置決めベアリング要素によって形成又は境界を定められている。
【００１２】
カムシャフト本体としての簡単な円筒形カムシャフトチューブに代わって、他のよく知られたカムシャフトは中空体を有するが、かかるカムシャフト（例えば、独国特許発明第３７  ０４  ０９２  Ｃ１号明細書又は独国特許出願公開第１９５  ０２  ８３４  Ａ１号明細書で開示されるように）は放射状及び／又は軸方向に変化する半径を有する外壁及び／又は内壁を有している。
【００１３】
製造が複雑であるこの種類の本体は、本発明のカムシャフトでは必要とされない。ギヤホイール、位置決めベアリング要素、カム、シャフトその他同種のものなど、個々のカムシャフト構成部品が、カムシャフトチューブの円筒形の外壁又は円筒形のケーシングに、互いに対して軸方向及び放射状に適切に位置決めすることによって、簡単な方法で直接取り付けられ、したがって、これらの構成部品のそれぞれ２つがカムシャフトチューブに固定されると、これらの構成部品は互いに適切な間隔を置き、かつ互いに対して適切なアラインメントになる。位置決めベアリング要素及びギヤホイールのカラーで境界が定められているこの位置決めベアリング座は、例えば、位置決めベアリング又は位置決めベアリングリングを、カムシャフトチューブ及びこのようにカムシャフトで受けるために設けられている。
【００１４】
特に、カラーはギヤホイールの側面にあることもできる。このカラーは、ギヤホイールに取り付けられると、カムシャフトに対して軸方向にギヤホイールを、及び位置決めベアリング座用の軸方向に片側の又は、通常の場合は、両側の磨耗要素を固定する手段を形成する。
【００１５】
ギヤホイール及び位置決めベアリング要素（位置決めベアリング要素が磨耗ディスク又は代わりにカム又は好ましくは一体化リングを有する特殊なカムの形態であることが可能である）が適切な接合方法によってカムシャフトに取り付けられる。
【００１６】
好ましい実施形態において、ギヤホイール及び／又は位置決めベアリング要素は、カムシャフトチューブに焼嵌めされる。この目的のために、カラーを有するギヤホイール及び／又は位置決めベアリング要素は加熱される、そして、カムシャフトチューブの温度より高い温度でこのギヤホイールはカムシャフトチューブにはめ込まれ、かつ適切な軸方向及び半径方向位置に配置される。カラーを有するギヤホイール及び／又は位置決めベアリング要素の温度とカムシャフトチューブの温度が等しくなると、カラーを有するギヤホイール及び／又は位置決めベアリング要素とカムシャフトチューブとの間はぴったりとした焼嵌め接合となる。
【００１７】
加えて、位置決めベアリング座に配置される位置決めベアリングを、軸方向及び放射状に固定する手段が、焼嵌め接合又は焼嵌め座又は、必要に応じて、位置決めベアリング要素を固定する他の適切な手段で形成される。ギヤホイール及び／又は位置決めベアリング要素は、焼嵌め座又は対応する固定位置決め座によって軸方向に及び／又は放射状に、カムシャフトチューブに固定される。カムシャフトチューブが、カムシャフトの全長を決める。ギヤホイールは、カムシャフトチューブの端部に固定されることもできる。
【００１８】
カムシャフトを製造するための本発明による方法において、位置決めベアリング要素及びカラーが取り付けられたギヤホイールが、カムシャフトチューブに取り付けられ、したがって位置決めベアリング要素及びギヤホイールがカムシャフトチューブに沿ってカムシャフトに対して位置決めベアリング座の境界を定める。
【００１９】
この方法が実行されるとき、カラーを有するギヤホイール及び／又は位置決めベアリング要素（位置決めベアリング要素は、磨耗ディスクかそれともカム、例えば、一体化リングを有する特殊なカムであることが可能）がカムシャフトチューブの円筒形の外壁に焼嵌めされている。ギヤホイールがカムシャフトチューブに取り付けられる前に、カラーはギヤホイールの側面に取り付けられ、したがってこのカラーは、位置決めベアリング要素（すなわち、磨耗ディスク又はリングを有するカム）と共に位置決めベアリング座を形成する。いわゆる組立式カムシャフトは、本発明の方法によって製造される。
【００２０】
本発明の１つの利点は低い製造コストである。さらに、ジャーナルとカムシャフトチューブとの間の接合を行うための補正手段が必要とされないので、位置決めベアリング用の位置決めベアリング座を製造することが、他の製造法によるより簡単に、かつ、正確に実施可能となる。
【００２１】
本発明のさらなる利点及び実施形態は、説明及び添付の図面で明らかになる。
【００２２】
上述した特徴及び以下に説明する特徴はいずれの場合においても記載した組合せにおいて使用できるだけでなく、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組合せ又は単独でも使用できることがわかるであろう。
【００２３】
本発明は例示的実施形態により図面で概略的に示され、図面により以下で詳細に記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図は合わせて全体として説明する。類似の参照番号は類似の構成部品を示す。
【００２５】
本発明を説明するために、図３ａ及び図３ｂには、位置決めベアリング座３３及びギヤホイール３５の座が従来技術に従って組立式カムシャフト３７に成形される方法を示す。ここで、カムシャフト３７及びその構成部品は、図３ｂにおいて断面図で示す。
【００２６】
このカムシャフト３７の本体３９は中実構造であり、外壁に沿って異なる外半径を有し、円柱対称及び例えば鍛造及び／又は研削などの機械加工工程によって製造される。カムシャフト３７のギヤホイール３５は、この場合には、中実素材の鋼製円柱にはめ込まれている。位置決めベアリング座３３は、比較的大きい外半径を有するベース本体３９の２つの部分４１、４３によって境界を定められている。カムシャフト３７の一端で、フランジ４５が溶接又は接触圧力によって本体３９に連結されている。ギヤホイール３５は、このフランジ４５に固定させられている。
【００２７】
製造中に、本体３９には、組立工程用の位置決め孔４７及び追加で行われる研削工程用の研削位置決め４９をさらに備える必要がある。加えて、カムシャフト３７は製造中に再クランプしなければならず、これが再クランプ時の誤差を生じさせる可能性がある。従来技術のカムシャフト３７のスピンドルは、２つの部分、本体３９及びフランジ４５を備えており、その結果このカムシャフト３７の構造は弱められ、ある程度、所定の破壊点を有することになる。
【００２８】
図１ａ及び図１ｂのそれぞれには、本発明によるカムシャフトの第１の実施形態の各部分を示し、図１ｂにはカムシャフト１及びカムシャフト１の個々の構成部品が断面図で示されている。このいわゆる組立式カムシャフト１は、カムシャフトチューブ３を有する。このカムシャフトチューブ３は、内側が中空で、内壁及び外壁が互いに対して同軸である状態で円筒形の内壁および円筒形の外壁を有する。
【００２９】
以下の構成部品は、カムシャフトチューブ３に取り付けられる。以下の構成部品とは、カムシャフト１を駆動するために設けられているギヤホイール５であって、カムシャフトチューブ３の端部に配置され、側面に沿って取り付けられたカラー７を有しているギヤホイールと、磨耗ディスク９の形態をとる位置決めベアリング要素とである。
【００３０】
カムシャフト１が製造されるときに、ギヤホイール５および磨耗ディスク９はカムシャフトチューブ３の円筒形の外壁上に直接引き込まれ、そして、カムシャフトチューブ３上に、適切な方法により軸方向に及び／又は放射状に配置される。カラー７を有するギヤホイール５及び磨耗ディスク９の形態をとる位置決めベアリング要素は焼嵌めによって固定される。
【００３１】
位置決めベアリング座１１は、位置決めベアリング要素（磨耗ディスク９という形態をとる）及びギヤホイール５の側面カラー７によって、カムシャフトチューブ３の外壁の一部分に沿って形成され、かつ境界を定められ、したがってギヤホイール座が設けられる。この位置決めベアリング座１１は、位置決めベアリング又は位置決めベアリングリング（ここに図示せず）を受けるために設けられている。カムシャフトチューブ３は、少なくとも位置決めベアリング座１１及びギヤホイール座の領域、すなわち図１ａ及び図１ｂに示される領域では一定の肉厚を有している。
【００３２】
カムシャフト１は、図１ａにおいてのみ示され、かつカム１３という形態をとる更なる構成部品を有している。カムシャフト１が製造されるときに、このカム１３も、カムシャフトチューブ３上へ引き込まれ、かつカムシャフト１の他の構成部品に対して適切な方法で軸方向及び／又は放射状に、すなわち、磨耗ディスク９及び／又はギヤホイール５、そして例えば他のカム又はシャフト（図１ａ及び図１ｂに図示せず）に対して適切な方法で放射状及び／又は軸方向に配置される必要がある。このカム１３及びカムシャフト１の他の構成部品（図示せず）を焼嵌めによってカムシャフトチューブ３に固定することも可能である。そのうえ、カラー７に対して同軸に配置されるより大きい皿型境界制限要素１７が、固定装置１５によってギヤホイール５に固定されている。
【００３３】
図２ａ及び図２ｂのそれぞれには、本発明によるカムシャフト１９の第２の実施形態の部分を概略図で示し、このカムシャフト１９はギヤホイール座を有する。ここで、このいわゆる組立式カムシャフト１９の個々の構成部品を図２ｂにおいて断面図で示す。このカムシャフト１９は一定肉厚の中空円筒形カムシャフトチューブ２１、カムシャフトチューブ２１の端部でカムシャフトチューブ２１の外壁に、例えば、焼嵌めされることによって直接取り付けられ、かつ側面カラー２７を有するギヤホイール２３、及びこの場合カム２５又は特殊なカムの形態をとり、焼嵌めによってカムシャフトチューブ２１にも取り付けられる位置決めベアリング要素を有している。
【００３４】
リング２９は、カム２５と一体化されている。取り付けられたカラー２７を有するギヤホイール２３及びカム２５は、カムシャフトチューブ２１に対して、そして、互いに対して放射状及び軸方向に配置される。したがって、ギヤホイール２３の側面カラー２７及びカム２５に一体化されたリング２９が、カムシャフトチューブ２１の外壁に沿って、位置決めベアリング又は位置決めベアリングリング（ここで図示せず）を受けるか、又は設ける目的で作られた位置決めベアリング座３１を形成するか、あるいは境界を定める。
【００３５】
図１ａ〜図２ｂで示したように組立式カムシャフト１、１９は、原則として少なくとも２つの構成部品で構成される。説明してきた組立式カムシャフト１、１９は、中空円筒形カムシャフトチューブ３、２１、カムシャフトチューブ３、２１のエンドピースとして取付けられ、かつ側面カラー７、２７を有するギヤホイール５、２３及び磨耗ディスク９又は一体化リング２９を有するカム２５などの位置決めベアリング要素を有する。
【００３６】
図１ａ〜図２ｂのカムシャフト１、１９（これらのカムシャフトにおいては、カラー７、２７を有するギヤホイール５、２３は、ギヤホイール座の領域においてもまた中空である円筒形カムシャフトチューブ３、２１にはめ込まれている）のそれぞれは、図３ａ及び図３ｂの従来技術のカムシャフト３７（これらのカムシャフトにおいては、ギヤホイール３５は中実素材の鋼製円柱にはめ込まれている）より小さな質量を有している。
【００３７】
圧入または溶接したフランジ４５を使用した結果として、従来技術のカムシャフト３７が製造されるとき、追加の作業工程が生じ、その結果、従来技術のカムシャフト３７は、図１ａ〜図２ｂのカムシャフト１、１９より製造するのが複雑である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１ａ】組立式カムシャフトの場合の、位置決めベアリング及びギヤホイール用の座を成形する第１の実施形態を概略図で示す。
【図１ｂ】図１ａの実施形態を断面図で示す。
【図２ａ】組立式カムシャフトの場合の、位置決めベアリング及びギヤホイール用の座を成形する第２の実施形態を概略図で示す。
【図２ｂ】図２ａの実施形態を断面図で示す。
【図３ａ】従来技術の組立式カムシャフトを概略図で示す。
【図３ｂ】図３ａの従来技術の組立式カムシャフトを断面図で示す。
【図１ａ】
2009503323.tif 000003
【図１ｂ】
2009503323.tif 000004
【図２ａ】
2009503323.tif 000005
【図２ｂ】
2009503323.tif 000006
【図３ａ】
2009503323.tif 000007
【図３ｂ】
2009503323.tif 000008
【国際調査報告】
2009503323.tif 000009
2009503323.tif 000010
2009503323.tif 000011
2009503323.tif 000012
2009503323.tif 000013
2009503323.tif 000014