(57)【要約】  発明は内歯部１０を備えた中空シャフトまたはハブ４と外歯部１２を備えたシャフト３との間のスプライン連結構造に関する。スプライン連結構造の半径方向の隙間補正を、あるいはシャフト３上における中空シャフトまたはハブ４の半径方向軸受けとセンタリングを可能にするために、２つの歯部１０，１１はその長さの一部が外歯部１１の歯先円１８ａおよび／または歯底円１８ｂの領域では隙間嵌めＳＰでもって対向し、内および外歯部１０，１１の隣接する歯面２０，１９の領域ではより大きい間隔Ａで対向し、かつ、２つの歯部１０，１１はその長さの他の一部が内および外歯部１０、１１の隣接する歯面２０，１９の領域では隙間嵌めＳＰでもって対向し、一方、外歯部１１の歯先円１８ａおよび歯底円１８ｂの領域では半径方向の隙間ＫＳ、ＦＳでもって対向する。発明によるスプライン連結構造は内燃機関のガス交換バルブ用の動弁装置のカムシャフト３とカムシャフト３上で移動可能なカムキャリヤ４との間に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内歯部（１０）を備えた中空シャフト（４）またはハブと、外歯部（１１）を備えたシャフト（３）との間のスプライン連結構造において、
２つの歯部（１０，１１）はその長さの一部が外歯部（１１）の歯先円（１８ａ）および／または歯底円（１８ｂ）の領域では隙間嵌め（ＳＰ）でもって対向し、内および外歯部（１０，１１）の隣接する歯面（２０，１９）の領域ではより大きい間隔（Ａ）で対向し、
２つの歯部（１０，１１）はその長さの他の一部が内および外歯部（１０、１１）の隣接する歯面（２０，１９）の領域では隙間嵌め（ＳＰ）でもって対向し、一方、外歯部（１１）の歯先円（１８ａ）および歯底円（１８ｂ）の領域では半径方向の隙間（ＫＳ、ＦＳ）でもって対向する
ことを特徴とするスプライン連結構造。
【請求項２】
間隔（Ａ）は前記隙間嵌めの隙間（ＳＰ）よりも大きく、および／または半径方向の隙間（ＫＳ、ＦＳ）よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のスプライン連結構造。
【請求項３】
半径方向の隙間（ＫＳ、ＦＳ）は、ｍを外歯部（１１）のモジュールとして、０．１と０．３ｍの間であることを特徴とする請求項２に記載のスプライン連結構造。
【請求項４】
内歯部（１０）はその全長に渡って一定の輪郭を有することを特徴とする請求項１，２または３に記載のスプライン連結構造。
【請求項５】
外歯部（１１）は軸方向において輪郭の異なった少なくとも２つの区間（１２、１３，１４，１５）に分離されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスプライン連結構造。
【請求項６】
２つの区間（１２，１４あるいは１３，１５）の一方の区間における外歯部（１１）の歯（１６）の幅は２つの区間（１２，１４あるいは１３，１５）の他方の区間における幅よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のスプライン連結構造。
【請求項７】
２つの区間（１２，１４あるいは１３，１５）の一方の区間における外歯部（１１）の歯（１６）の高さは２つの区間（１２，１４あるいは１３，１５）の他方の区間における高さよりも小さいことを特徴とする請求項５または６に記載のスプライン連結構造。
【請求項８】
外歯部（１１）は軸方向において３つまたは４つの区間（１２，１３，１４，１５）に分離され、その際、内および外歯部（１０，１１）の隣接する歯面（２０，１９）の領域において２つの歯部（１０，１１）が隙間嵌め（ＳＰ）でもって対向する区分（１３）の両側に区間（１２，１４）が配置され、この区間（１２，１４）では外歯部（１１）の歯先円（１８ａ）および／または歯底円（１８ｂ）の領域において２つの歯部（１０，１１）が隙間嵌め（ＳＰ）でもって対向することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のスプライン連結構造。
【請求項９】
外歯部（１１）は軸方向において３つまたは４つの区間（１２，１３，１４，１５）に分離され、その際、外歯部（１１）の歯先円（１８ａ）および／または歯底円（１８ｂ）の領域において２つの歯部（１０，１１）が隙間嵌め（ＳＰ）でもって対向する区間（１４）の両側に区間（１３，１５）が配置され、この区間（１３，１５）では内および外歯部（１０，１１）の隣接する歯面（２０，１９）の領域において２つの歯部（１０，１１）が隙間嵌め（ＳＰ）でもって対向することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のスプライン連結構造。
【請求項１０】
外歯部（１１）は軸方向において４つの区間（１２，１３，１４，１５）に分離され、その際、それぞれ２つの区間（１２，１４；１３．１５）は対になって異なった輪郭に入れ替わることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のスプライン連結構造。
【請求項１１】
隣接する区間（１２，１３，２４，１５）は狭い円筒状部分（２２）によって分離されることを特徴とする請求項５ないし１０のいずれか１項に記載のスプライン連結構造。
【請求項１２】
区間（１２，１３，２４，１５）の軸方向長さは少なくとも部分的に異なることを特徴とする請求項５ないし１１のいずれか１項に記載のスプライン連結構造。
【請求項１３】
少なくとも外歯部（１１）を有する区間を備えたカムシャフト（３）と、内歯部（１０）を備えカムシャフト（３）上で回転連結され軸方向に移動可能に案内されるカムキャリヤ（４）とを備えた内燃機関のガス交換バルブの動弁装置において、
シャフトを形成する基礎カムシャフト（３）と中空シャフトまたはハブを形成する各カムキャリヤ（４）との間に請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のスプライン連結構造が形成されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の上位概念部に記載されたスプライン連結構造および請求項１３の上位概念部に記載された内燃機関のガス交換バルブの動弁装置に関するものであり、カムシャフトとカムシャフト上で回転連結され軸方向に移動可能に案内される複数のカムキャリヤとの間にそれぞれスプライン連結構造が設けられる。
【背景技術】
【０００２】
スプライン連結構造は、共通の回転軸のまわりに回転する２つの要素間でトルクを伝達することができる密着のシャフト・ハブ連結装置であり、通常は一方がシャフトと呼ばれ、他方がハブと呼ばれる。トルクはスプライン連結構造において隣接する歯の歯面を介して伝達され、２つの要素が軸方向に相対運動をする場合、負荷あるいはトルク変動に起因する両要素間の回転または周方向の相対運動を回避するために、歯面はできるだけ隙間嵌めでもって対向する必要がある。歯合する両歯部、すなわちシャフトの外歯部と中空シャフトまたはハブの内歯部とは通常、インボリュート歯部（ＤＩＮ５４８０）または直線歯形歯部（ＤＩＮ５４８１）のいずれかである。
【０００３】
公知のスプライン連結構造は、歯面がトルクの伝達以外に、中空シャフトまたはハブのシャフト上センタリングにも使われる歯面センタリング連結装置である。しかし、特に圧延された歯輪郭にあっては、製作誤差によって歯合する両歯部の間に大きい半径方向隙間が生じる。このことは歯面センタリング連結装置においては内および外歯部の歯の対向する歯面の間に大きい隙間を生じさせ、したがって負荷またはトルク変動の際に構成要素を回転または周方向に相対運動させる結果になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のことに鑑み、発明の課題は冒頭に言及した種類のスプライン連結構造および動弁装置を改善して、スプライン連結構造の半径方向の隙間補正を、あるいはシャフト上で中空シャフトまたはハブの半径方向の軸受けおよびセンタリングを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は発明によって解決され、すなわち、２つの歯部はその長さの一部が外歯部の歯先円および／または歯底円の領域では隙間嵌めでもって対向し、内および外歯部の歯面の領域ではより大きい間隔で対向し、さらに、２つの歯部はその長さの他の一部が内および外歯部の歯面の領域では隙間嵌めでもって対向し、一方、外歯部の歯先円および歯底円の領域では半径方向の隙間でもって対向する。
【０００６】
発明は発明による解決手段によってトルク伝達とセンタリングに使われる両歯部の領域を軸方向に切り離し互いに分離するコンセプトに基づいている。
外歯部は内歯部よりも容易に加工できるので、発明の好ましい形態によると、内歯部はその全長にわたって一定の輪郭を有し、一方、外歯部はシャフトの軸方向において輪郭の異なった少なくとも２つの区間に分離される。
【０００７】
２つの区間において歯数が同一の場合、中空シャフトの組立てを可能にするために、トルク伝達に使用する１つ以上の区間の外歯部の歯はセンタリングに使用する１つ以上の区間のものに比べて幅を多少広く、また高さを多少低くするのが好ましい。
【０００８】
発明のさらに好ましい形態によると、外歯部はシャフトの軸方向において輪郭の異なった３つの区間に分離され、好ましくはそのうちの中央の区間はトルク伝達に使用され、それに対し、中央の区間の両側に配置された２つの区間は直接の軸受けと半径方向のセンタリングに使用される。しかし、外歯部はシャフトの軸方向において対になって輪郭の異なった４つの区間に分離され、そのうちの各２つはトルク伝達、あるいは軸受けと半径方向センタリングに使用され、その際、トルク伝達あるいは半径方向センタリングに使われる区間が入れ替わることも考えられる。
【０００９】
シャフトの外歯部の輪郭が異なる区間は、個々の区間の異なった加工を容易にするために、歯部のない狭い円筒状部分によって適切に分離される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】カムシャフト上で移動可能な複数のカムキャリヤを備えた、６気筒Ｖ型エンジンの３つのシリンダの一対の吸気バルブ用動弁装置の一部の上面図を示す。
【図２】カムシャフトの中心軸に沿った水平縦断面を示す。
【図３】カムキャリヤを備えた図２のカムシャフトの区間の拡大断面図を示す。
【図４】図３に対応してカムシャフトの外歯部を表す図を示す。
【図５】外歯部の第１および第３の区間においてカムキャリヤの内歯部の歯の間にカムシャフトの外歯部の歯が歯合する詳細図を示す。
【図６】外歯部の第２および第４の部分においてカムキャリヤの内歯部の歯の間にカムシャフトの外歯部の歯が歯合する詳細図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に表した実施例に基づいて発明を詳細に説明する。
Ｖ型６気筒ディーゼルエンジンの３つのシリンダ２の一対の吸気バルブ用に図面では部分的にしか示さない動弁装置１において、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドケーシングで軸支されたカムシャフト３はカムシャフト３によって操作される各シリンダ２の２つの吸気バルブのリフトおよび開時間を調整する。
【００１２】
そのため、動弁装置１には、各シリンダ２あるいは一対の吸気バルブ用にカムシャフト３上に回転連結され軸方向に移動可能に取り付けられたカムキャリヤ４と、軸方向に互いに間隔をおいて配置され２つの定義された移動位置の間でカムキャリヤ４を移動させるアクチュエータ５（図１）とが含まれる。
【００１３】
３つの中空円筒のカムキャリヤ４はそれぞれその外周に軸方向に互いに間隔を置いて配置された２つのカム対６，７を備え、それぞれのカム対はリフト輪郭の異なる２つのカム８，９（図２）で構成される。両カム対６，７のいずれも、所属する吸気バルブの旋回可能に支持されたローラーロッカーアーム（図示しない）のローラーとともに協働する。カムキャリヤ４の軸方向移動によってローラーは必要に応じてカム対６あるいは７の２つのカム８，９のうちの一方に接触することになり、その結果、ローラーはカムシャフト３の各回転の間にカム８，９のリフト輪郭を一度越えて動き、その際、ローラーロッカーアームをバルブ開のもとで旋回させる。２つのカム８，９のリフト輪郭が異なることによって、それぞれのバルブのリフトおよび開時間は、他のシリンダ２のバルブのリフトおよび開時間に無関係にカムシャフト４の移動位置に依存して、例えば回転数に依存して変更することができる。
【００１４】
カムシャフト３上でカムキャリヤ４の軸方向移動を可能にするために、中空円筒状のカムキャリヤ４はその内周に内歯部１０を備える。この内歯部はカムシャフト３の外歯部１１に歯合し、カムシャフト３と各カムキャリヤ４との間で軸方向に相対移動するスプライン連結構造を形成し、カムシャフト３とカムキャリヤ４との間でトルクを伝達し、カムシャフト３上でカムキャリヤ４を直接支持あるいはセンタリングするのに使われる。
【００１５】
トルク伝達機能を軸受けおよびセンタリング機能から分離するために、図３および４に示すように、カムシャフト３の外歯部１１は各キャリヤ４のために軸方向に互いに分離し対になって異なった歯形輪郭の４つの区間１２，１３，１４、１５を備える。４つの区間１２，１３，１４，１５はそれぞれ長さが異なり、区間の合計長さはカムシャフト４の長さにほぼ対応し、その際、すべての区間は全長にわたって同一の歯形輪郭を有する内歯部１０に歯合する。
【００１６】
区間１４によって分離された２つの区間１３および１５はトルクを伝達するために使用されるのに対し、区間１３によって分離された２つの区間１２および１４はカムシャフト３上でカムキャリヤ４を半径方向に直接軸受けし、カムシャフト３の回転軸に関してカムキャリヤ４とカムシャフト３をセンタリングするために使用される。両区間の歯形輪郭は同時に加工あるいは圧延されるのが好ましい。
【００１７】
図５に示すように、区間１３および１５における外歯部１１の歯形輪郭は内歯部１０の歯形輪郭に対して次のように適合する。すなわち、カムシャフト３の外歯部１１の歯１６とこれに隣接する各カムキャリヤ４の内歯部１０の歯２１とは互いに対向する歯面１９，２０に沿っては隙間嵌めされ、これに対し、外歯部１１の歯先円１８ａに沿っては通常の方法で歯１６の歯先１７と内歯部１０の対向領域との間に歯先隙間ＫＳが存在するので、そこでは歯１６，２１は接触しない。さらに、外歯部１１の歯底円１８ｂに沿っても通常の方法で内歯部１０の歯２１の歯先と外歯部１１の対向する領域との間に歯底隙間ＦＳが存在し、その結果、同様にそこでも歯２１、１６は接触しない。従来の歯部と同様に、歯先隙間ＫＳあるいは歯底隙間ＦＳの値は０．１と０．３ｍの間となる（ただし、ｍは外歯部１１のモジュール）。
【００１８】
図６に示すように、区間１２および１４における外歯部１１の歯形輪郭は内歯部１０の歯形輪郭に対して次のように適合する。すなわち、外歯部１１の歯１６の歯先１７は外歯部１１の歯先円１８ａの一部に沿って内歯部１０に隙間嵌めＳＰでもって対向し、これに対し、歯１６はその歯面１９に沿って内歯部１０の歯２１の対向する歯面２０からより大きい間隔Ａを備える。間隔Ａは歯面１９，２０において歯１６，２１が接触しないように決められる。いずれにしても、間隔Ａは前記隙間あるいは隙間嵌めＳＰの上限値よりもかなり大きくし、歯先隙間ＫＳよりも大きく、すなわち０．１から０．３ｍよりも大きくするのが好ましい。
【００１９】
これに代わってまたは追加して、適切な方法で内歯部１０の歯２１の歯先は外歯部１１の歯底円１８ｂの一部に沿って内歯部１０に隙間嵌めＳＰでもって対向し、これに対し、歯２１はその歯面２０に沿って外歯部１１の歯１６の対向する歯面１９からより大きい間隔Ａを備える。間隔Ａは同様に歯面２０，１９において歯２１，１６が接触しないように決められる。いずれにしても、間隔Ａは前記隙間あるいは隙間嵌めＳＰの上限値よりもかなり大きくし、歯底隙間ＦＳよりも大きく、すなわち０．１から０．３ｍよりも大きくするのが好ましい。
【００２０】
すべての区間に存在する２つの歯部１０，１１間の隙間嵌めＳＰによって、カムキャリヤ４の軸方向移動がカムシャフト３上で許容される。それぞれの隣接する区間１２，１３あるいは１３，１４あるいは１４，１５はカムシャフト３の歯部のない狭い環状部分２２によって分離される。
【００２１】
カムシャフト３の外歯部１１は最初、２対の区間１２と１４あるいは１３と１５をそれぞれ異なった輪郭に圧延することによって作られ、その際、区間１３と１５における歯１６の２つの反対歯面１９間の間隔は区間１２と１６における間隔よりも大きくする。
【００２２】
カムキャリヤ４がカムシャフト３の外歯部１１の歯先円１８に沿って半径方向に軸受けされる場合には、カムシャフト３の外歯部１１の歯先円１８が圧延では十分正確に仕上がらないので、区間１３と１５の圧延後に歯１６の歯先１７は研磨される。
【００２３】
カムシャフト３の外歯部１１の歯底円１８ｂと各カムキャリヤ４の内歯部１０の対向する歯先円とは圧延で完成することができ、この理由から、カムキャリヤ４の半径方向軸受けはカムシャフト３の外歯部１１の歯底円１８ｂに沿って行うのが好ましい。
【００２４】
所属する吸気バルブ２のリフトおよび／または開時間を調整するために、定義された２つの移動位置の一方にカムキャリヤ４をカムシャフト３上で軸方向に移動させることは必要に応じて行われ、所属するロッカーアームのローラーにカム対８，９の基礎円部分が対向するときはいつでも行われる。移動させるためには、アクチュエータ５から引き出され隣接配置された２つのピン２３（図１）を備えたそれぞれのアクチュエータ５が操作される。アクチュエータ５を操作する際、２つのピン２３の一方は、２つの移動位置の一方で係合するピン２３に向かい合うカムキャリヤ４の外周の左勝手あるいは右勝手の螺旋溝２４に係合され、引き続くカムシャフト３の回転の間に螺旋状溝２４内のピン２３の運動によってそれぞれ左あるいは右方向の他方の移動位置にカムキャリヤ４を移動させる。
【００２５】
２つの移動位置の間隔は各カム対８，９の２つのカム１０，１１の中心間隔に対応し、また各カムキャリヤ４の一端付近でカムキャリヤ内周にレセス形成された２つの係止溝２５，２６（図３）の軸方向間隔に対応する。２つの係止溝２５，２６は定義された２つの移動位置においてカムキャリヤ４を係止するために使われる。係止は、カムシャフト４の横穴２７に配置された係止球２８を圧縮ばね２９の力によって２つの溝２５，２６の一方の傾斜面に対して押圧することによって行われる。それによってカムキャリヤ４の軸方向分力が導入され、図３および４に示すように、隣接する回転軸受け３１のストッパーとして使われる端面３０にカムキャリヤ４が押圧される。
【００２６】
カムシャフト４はカムシャフト４の一端のスプロケット３２によって駆動され、これに対し他端の歯車３３はＡシャフトを駆動する。
【符号の説明】
【００２７】
１      動弁装置
２      シリンダ
３      カムシャフト
４      カムキャリヤ
５      アクチュエータ
６      カム対
７      カム対
８      カム
９      カム
１０    内歯部
１１    外歯部
１２    外歯部区間
１３    外歯部区間
１４    外歯部区間
１５    外歯部区間
１６    外歯部の歯
１７    刃先
１８ａ  外歯部の歯先円
１８ｂ  外歯部の歯底円
１９    外歯部の歯面
２０    内歯部の歯面
２１    内歯部の歯
２２    環状部分
２３    アクチュエータピン
２４    螺旋溝
２５    係止溝
２６    係止溝
２７    カムシャフト横穴
２８    係止球
２９    螺旋圧縮ばね
３０    ストッパー面
３１    回転軸受け
３２    スプロケット
３３    歯車
【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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【国際調査報告】
2011529552.tif 000009
2011529552.tif 000010
2011529552.tif 000011
2011529552.tif 000012