(57)【要約】  本発明は、少なくとも二つの並んで配置された部分カム（１１、１２）を有する少なくとも一つのカム（１０）を備える、内燃機関のバルブ駆動装置のためのカムエレメントからなり、これらの部分カムは、少なくとも一つのカムシャフト角度範囲（１３）において共通の基礎円位相を有し、かつ一方の部分カム（１１、１２）から他方の部分カム（１１、１２）へカムフォロアが変位することによるバルブリフト切り替えのために予め備えられている。  部分カム（１１、１２）は、重複した配置を有することが提案される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つの並んで配置された部分カム（１１、１２）を有する少なくとも一つのカム（１０）を備える、内燃機関のバルブ駆動装置のためのカムエレメントであり、これらの部分カムは、少なくとも一つのカムシャフト角度範囲（１３）において共通の基礎円位相を有し、かつ一方の部分カム（１１、１２）から他方の部分カム（１１、１２）へカムフォロアを変位することによるバルブリフト切り替えのために予め備えられており、
部分カム（１１、１２）が重複した配置を有することを特徴とする、カムエレメント。
【請求項２】
二つの部分カム（１１、１２）の間にアンダーカット（１４）が導入されていることを特徴とする、請求項１記載のカムエレメント。
【請求項３】
アンダーカット（１４）が、回転軸（１６）に対してオフセットに配置されている製造軸（１５）を有することを特徴とする、請求項２記載のカムエレメント。
【請求項４】
アンダーカット（１４）が、円錐台形状を有することを特徴とする、請求項２または３記載のカムエレメント。
【請求項５】
アンダーカット（１４）が、少なくとも基礎円位相において、浅い角度で、部分カム（１１、１２）へ移行することを特徴とする、請求項２記載のカムエレメント。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項記載のカムエレメント（１７）と、このカムエレメント（１７）をその回転軸（１６）に沿って変位させるために予め備えられているバルブリフト切り替えユニットとを備える、バルブ駆動装置。
【請求項７】
少なくとも二つの並んで配置された部分カム（１１、１２）を有する少なくとも一つのカム（１０）を備える、内燃機関のバルブ駆動装置のためのカムエレメント（１７）を製造する方法であり、これらの部分カムは、少なくとも一つのカムシャフト角度範囲（１３）において共通の基礎円位相を有し、かつ一方の部分カム（１１、１２）から他方の部分カム（１１、１２）へカムフォロアが変位することによるバルブリフト切り替えのために予め備えられており、
二つの部分カム（１１、１２）の間に、アンダーカット（１４）が導入されることを特徴とする、特に請求項１から５のいずれか一項記載のカムエレメント（１７）を製造する方法。
【請求項８】
アンダーカット（１４）を導入した後に、部分カム（１１、１２）が個々に成形されることを特徴とする、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に基づくバルブ駆動装置のためのカムエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
既に特許文献１から、少なくとも二つの並んで配置された部分カムを有する少なくとも一つのカムを備える、内燃機関のバルブ駆動装置のためのカムエレメントが知られており、その際、これらの部分カムは、少なくとも一つのカムシャフト角度範囲において共通の基礎円位相を有し、かつ一方の部分カムから他方の部分カムへカムフォロアを変位することによるバルブリフト切り替えのために予め備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２００８  ０５０  ７７６  Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、特に、内燃機関の効率をさらに上げる事である。この目的は本発明に従って請求項１の特徴により達成される。さらなる実施形態は、従属請求項から明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、少なくとも二つの並んで配置された部分カムを有する少なくとも一つのカムを備える、内燃機関のバルブ駆動装置のためのカムエレメントを前提とするが、その際、これらの部分カムは、少なくとも一つのカムシャフト角度範囲において共通の基礎円位相を有し、かつ一方の部分カムから他方の部分カムへカムフォロアを変位することによるバルブリフト切り替えのために予め備えられている。
【０００６】
これらの部分カムが重複した配置を有することが提案される。それにより、バルブリフトおよびバルブ開放時間は、有利に、シリンダ内の燃焼プロセスに適合するように調整され、このことにより燃焼プロセスを熱力学的に改善しうる。従って、重複した配置により燃焼残渣だけでなく燃料消費量に関しても改善が達成され、これにより内燃機関の効率を上げることができる。“カムエレメント”とは特に、吸排気バルブの作動のためのカムを形成するカムシャフトの一部分と理解される。“並んで配置された部分カムを備えるカム”とは特に、軸方向で並んで配置された二つの部分カムを有するカムと理解され、この部分カムは、カムエレメントの異なる離散したシフトポジションにおいて同一の吸排気バルブを区別して作動するために予め備えられる。この場合吸排気バルブの作動特性は、個々の部分カムによって定義される。“カムフォロアの変位”とはこの場合特に、部分カムのカム輪郭の捕捉のためおよび吸排気バルブの作動のために予め備えられる個々のカムフォロアと部分カムとが、相対的に相互に、カムエレメントの回転軸に沿って変位することと理解され、その際、相対的変位は、カムフォロアを同時に軸固定する際のカムエレメントの軸運動によってか、またはカムフォロアを同時に軸固定する際のカムフォロアの軸運動によって実行されうる。“重複した配置”とは特に、部分カムそれぞれがただ部分的に重なっていることと理解され、すなわち、任意の横断面で、一方の部分カムが他方の部分カムを部分的にのみ覆い隠すことと理解される。部分カムのうちの一方は、半径方向で、第２の部分カムがその中に完全に配置されている包絡線を描かないことと特に理解するべきである。“予め備える”とは特に、特別に備え付けることおよび／または設けることと理解すべきである。
【０００７】
カムエレメントがアンダーカットを有し、このアンダーカットが二つの部分カム間に導入されることがさらに提案される。それによって、カムエレメントの簡単な製造が可能となる。“アンダーカット”とは特に、好ましくはＤＩＮ５０９に従って、所定の形状および固定された寸法を備える回転対称インナーエッジでの切削と理解され、この切削は、製造の際に使用される工具にも、組立ての際に隣接する部分にも必要なスペースを与える。“間”とはこの文脈において、アンダーカットが回転軸に沿って空間的に部分カムの間に配置されていることと特に理解される。
【０００８】
有利には、アンダーカットは製造軸を有し、この製造軸は回転軸に対してオフセットされて配置される。この際、“製造軸”とは特に仮想軸と理解され、アンダーカットに関して少なくとも部分的な範囲において対称、特に回転対称を有する。“オフセットされて”とは、製造軸が、回転軸に対して、殊に部分カムの圧力側または背圧側に相応する方向へ移動されていることと特に理解される。
【発明の効果】
【０００９】
さらに、アンダーカットが円錐台形状を有する場合は有利である。それによって、部分カム間の特に有利な移行が達成される。“円錐台形状”とは特に、少なくとも本質的に、例えばカムエレメントの縦断面において円錐台に相応する形状と理解され、それによって、アンダーカットは、幾何学的に理想的な円錐台に対して、特にエッジで、丸みを帯びた形状を有していてもよい。縦断面は断面と理解すべきであり、この断面の平面断面は回転軸を通ってか、または回転軸に対して軸平行に延びる。
【００１０】
さらに、アンダーカットが少なくとも基礎円位相において、浅い角度で部分カムへ移行することが提案される。それによってカムフォロアのシフト能力を有利に得ることができる。“浅い角度”とはこの際特に、少なくとも滑り面とアンダーカット間の移行範囲において、カムフォロアの滑り面とアンダーカットの表面とのなす角度が、４５°未満、望ましくは４０°未満、特に有利には３５°未満と定義される。
【００１１】
さらに本発明によるカムエレメントおよびバルブリフト切り替えユニットを備えるバルブ駆動装置が提案され、このバルブリフト切り替えユニットはカムエレメントを回転軸にそって変位するために予め備えられる。それによって、高い効率で、構造的に簡易なバルブ駆動装置を提供することができる。
【００１２】
さらに、少なくとも二つの並んで配置された部分カムを有する少なくとも一つのカムを備える、内燃機関のバルブ駆動装置のためのカムエレメントを製造する方法、殊に本発明によるカムエレメントを製造する方法であり、その際、これらの部分カムは、少なくとも一つのカムシャフト角度範囲において共通の基礎円位相を有し、かつ一方の部分カムから他方の部分カムへカムフォロアが変位することによるバルブリフト切り替えのために予め備えられており、その際、二つの部分カムの間に、アンダーカットが導入される。それによって、カムエレメントを特に簡単に製造することができる。
【００１３】
特に部分カムは、アンダーカットの導入後に望ましくは個々に成形される。それによって、個々のカムは個別の外形を予め備えることができる。“個別の”とはこの文脈において、二つの部分カムの滑り面を同時に機械加工する製造工程が省略されることを意味する。
【００１４】
さらなる有利な点は、以下の図面の説明から明らかである。図面では、本発明の典型的な実施形態が示されている。図面、説明および請求項は多数の特徴の組み合わせを含む。当業者は、特徴を便宜的に個々に考察し、有意義なさらなる組み合わせを統合するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるカムエレメントを備えるバルブ駆動装置の斜視図である。
【図２】カムエレメントの横断面図である。
【図３】カムエレメントの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１から図３は、本発明によるカムエレメント１７を備える内燃機関バルブ駆動装置を模式的に示す。内燃機関バルブ駆動装置は内燃機関のために予め備えられ、この内燃機関は少なくとも二つの直列に配置されたシリンダを有し、このシリンダは異なるバルブ作動時間を有する。しかし内燃機関バルブ駆動装置は、直列に３つ、４つまたはそれ以上のシリンダが配置される内燃機関のために、例えば、４つのシリンダを備える直列型エンジンでまたは６つのシリンダを備えるＶ型エンジンでも使用可能である。
【００１７】
内燃機関バルブ駆動装置はカムエレメント１７ならびに類似の構造を有する更なるカムエレメントを備えるカムシャフト１８を含む。カムエレメント１７は、カムキャリアとして形成される。異なるカム輪郭を備える二つの部分カム１１、１２を有するカム１０がカムエレメント１７に配置されている。カムエレメント１７は類似の構造を有する更なるカムを有する。カム１０の部分カム１１、１２は直接隣接して配置される。カムエレメント１７は軸方向に変位可能である。カムエレメント１７を軸方向に変位することにより、カム１０内で、部分カム１１、１２の一方から他方のカム１１、１２へ切り替えられる。カムエレメント１７はこの様にして二つの離散した切替位置を有し、その切替位置中で、カムエレメント１７に連動する一つ以上のシリンダのために、異なるバルブリフトがシフトされる。
【００１８】
カムエレメント１７のマウントのために、カムシャフト１８は駆動シャフト１９を含む。駆動シャフト１９は詳述されていないクランクシャフトとの接続のためのクランクシャフト接続を含む。クランクシャフト接続はカムシャフト調整装置を用いて形成されることができ、このカムシャフト調整装置は、カムシャフト１８とクランクシャフトとの間の位相位置を調整するために予め備えられる。
【００１９】
カムエレメント１７は軸方向に変位可能であり、駆動シャフト１９上に回転固定的に配置される。駆動シャフト１９はその外周に平歯車を有する。カムエレメント１７はその内周に対応する平歯車を有し、この対応する平歯車は駆動シャフト１９の平歯車にかみ合う。
【００２０】
さらに、内燃機関バルブ駆動装置は、切替えゲート２０を含む。切替えゲート２０は、カムエレメント１７および更なるカムエレメントを、切替動作において、連続して順に変位するために予め備えられている。カムエレメント１７を変位するために、切替えゲート２０は二つのゲートトラックを有する。第一のゲートトラックは、カムエレメント１７および第二のカムエレメントが第一のシフトポジションから第二のシフトポジションへと、第一のシフト方向に沿って変位するためにあらかじめ備えられている。第二のゲートトラックは、カムエレメント１７および第二のカムエレメントが第二のシフトポジションから第一のシフトポジションへと第二のシフト方向に沿って変位するために予め備えられている（図１参照）。
【００２１】
さらに、内燃機関バルブ駆動装置は、ゲートトラック中への噛合のために二つのシフトピンを有するシフトユニット２１を含む。シフトユニット２１は、内燃機関のエンジンブロックと固定的に結合される固定子カバーを有する。シフトピンは、その主たる伸展方向に沿って変位可能であるように、固定子カバー中に配置される。ゲートトラックは、その中でシフトピンが両側から強制案内されうる溝として形成される。第一のシフト方向へのシフト過程において、第一のシフトピンは、第一のゲートトラックとかみ合う。第二シフト方向へのシフト過程において、第二のシフトピンは、第二のゲートトラックとかみ合う。
【００２２】
ゲートトラックは、少なくとも部分領域で、軸方向への傾斜を有する。シフトピンが相応するゲートトラックとかみ合う場合、回転軸１６の周りへのカムエレメント１７の回転が生じ、このことは、シフトピンがカムエレメント１７に対して軸方向に作用する力を発揮し、この力が回転軸１６に沿ったカムエレメント１７の変位をもたらす。カム輪郭のピックアップのために予め備えられているカムフォロアは、それにより、部分カム１１、１２の一方から他方の部分カム１１、１２へと変位される。このような形態の一つにおいて、カムフォロアは、軸方向に固定的に、かつカムエレメント１７を軸方向に変位可能であるように配置される。しかし、基本的に、カムエレメント１７を軸方向に固定的に、かつカムフォロアは軸方向に変位可能であるように実施することも考えられる。
【００２３】
二つの部分カム１１、１２は、カムシャフト角度範囲１３において共通の基礎円位相を有する。バルブリフト切り替えのために予め備えられている共通の基礎円位相において、カムフォロアは、部分カム１１、１２の一方から他方の部分カム１１、１２へ変位される。共通の基礎円位相において、二つの部分カム１１、１２は、カムエレメント１７の回転軸１６に関して、実質的に等しい半径方向への伸びを有する。
【００２４】
カム１０の部分カム１１、１２は、重複した配置を有する。カムシャフト１８の少なくとも一つのカムシャフト角度範囲２２において、第一の部分カム１１は、このカムシャフト角度範囲２２において、第二の部分カム１２が有する半径方向への伸びより大きい半径方向への伸びを有する。このカムシャフト角度範囲２２において、第一の部分カム１１によって提供されたバルブリフトは、第二の部分カム１１により提供されたバルブリフトよりも大きい。カムシャフト１８の第一のカムシャフト角度範囲２２に隣接するカムシャフト角度範囲２３において、第二の部分カム１２は、このカムシャフト角度範囲２３において、第一の部分カム１１が有する半径方向への伸びよりも大きい半径方向への伸びを有する。このカムシャフト角度範囲２３において、第二の部分カム１２によって提供されたバブルリフトは、第一の部分カム１１によって提供されたバブルリフトよりも大きい。したがって、第二の部分カム１２は、第一の部分カム１１によって描かれる半径方向の包絡線内に、完全には含まれない。逆に、第一の部分カム１１も、第二の部分カム１２によって描かれる半径方向の包絡線内にない。
【００２５】
製造時に、カムエレメント１７は、二つの部分カム１１、１２の間に導入されるアンダーカット１４を有する。アンダーカット１４は、金属切削工法、特にフライス法および／または旋削法によって、カムエレメント１７中に導入される。アンダーカット１４は、カムエレメント１７の外周全体に広がる。アンダーカットは、外側アンダーカットとして、カムエレメント１７の外周に導入される。
【００２６】
アンダーカット１４は、カムエレメント１７の回転軸１６に対してオフセットに配置される製造軸１５を有する。アンダーカット１４は、製造軸１５に関して対称性を有する。少なくとも、基礎円位相のカムシャフト角度範囲１３において、アンダーカット１４は製造軸１５に関して回転対称であり、つまり、アンダーカット１４は、基礎円位相のカムシャフト角度範囲２３において、その中心点が製造軸１５上にある基礎円を有する。カムエレメント１７の製造の際に、カムエレメント１７は、製造軸１５の周りを回転する。その際、製造軸１５は、回転軸１６に対して軸方向に平行に変位される。
【００２７】
アンダーカット１４は、円錐台形状を有する。アンダーカット１４の基礎円の範囲において、カムエレメント１７の表面は、製造軸１５に対して平行に伸びる。側面的に、アンダーカット１４は、少なくとも基礎円位相において、浅い角度で、部分カム１１、１２へ移行し、つまり、部分カム１１、１２の、カムフォロアのために予め備えられた滑り面と、アンダーカット１４の範囲の表面とがなす角度は、常に４５°未満である。好ましくは、角度は、１０°〜３０°の間にある。
【００２８】
ブランクからカムエレメント１７を製造する際に、まず、二つの部分カム１１、１２の間にアンダーカット１４を導入する。その際、アンダーカット１４は、切削加工により導入される。しかし、基本的に、アンダーカット１４を、たとえばブランクの製造工程において直接、成形または形成プロセスによって導入することも考えられる。
【００２９】
アンダーカット１４の導入後に、二つの部分カム１１、１２は、個々に成形される。二つの部分カム１１、１２の同時成形においては、たとえば二つの部分カム１１、１２の滑り面の同時研削は省略される。部分カム１１、１２は、アンダーカット１４の導入後に、その幅が個々の部分カム１１、１２の幅よりもほんの少し大きい研削工具を用いて個々に研削される。部分カム１１、１２が研削される順序は任意でよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  カム
１１  部分カム
１２  部分カム
１３  カムシャフト角度範囲
１４  アンダーカット
１５  製造軸
１６  回転軸
１７  カムエレメント
１８  カムシャフト
１９  駆動シャフト
２０  切替えゲート
２１  シフトユニット
２２  カムシャフト角度範囲
２３  カムシャフト角度範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2014521876.tif 000007
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2014521876.tif 000009
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