(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの摺動要素（１１）がシャフト軸（１２）に沿って軸方向に変位可能なように受け入れられる基本シャフト（１０）を有するカムシャフト（１）であって、前記基本シャフト（１０）は、該基本シャフト（１０）と前記摺動要素（１１）との間でトルクを伝達するための少なくとも１つの外歯（１３）を含み、前記外歯（１３）は、前記摺動要素（１１）の通路内に形成された嵌合歯形状（１４）内で係合し、前記摺動要素（１１）は、その軸方向の複数の端面において、前記基本シャフト（１０）とともに、前記基本シャフト（１０）上に前記摺動要素（１１）のラジアル支持ベアリング（１６）を形成する対応するベアリングカラー（１５）を備え、
前記基本シャフト（１０）は、前記ラジアル支持ベアリング（１６）を形成するための円筒状ベアリング部（１７）を含み、前記円筒状ベアリング部（１７）は、前記通路内に突出する、前記摺動要素（１１）内の前記嵌合歯形状（１４）の先端直径よりも小さい直径を有するように構成されることを特徴とするカムシャフト（１）。
【請求項２】
前記嵌合歯形状（１４）は、前記嵌合歯形状（１４）内に導入された少なくとも１つの歯形ノッチ（１９）を有する中空円筒部（１８）によって形成され、前記基本シャフト（１０）の外歯（１３）は、１つの前記歯形ノッチ（１９）において、又は、複数の前記歯形ノッチ（１９）の各々において係合することを特徴とする請求項１に記載のカムシャフト（１）。
【請求項３】
前記摺動要素（１１）の前記ベアリングカラー（１５）が、前記中空円筒部（１８）の内径よりも小さいベアリング内径を有することを特徴とする請求項２に記載のカムシャフト（１）。
【請求項４】
前記基本シャフト（１０）の前記円筒状ベアリング部（１７）が、前記摺動要素（１１）の前記中空円筒部（１８）の内径よりも小さい外径を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のカムシャフト（１）。
【請求項５】
前記ベアリングカラー（１５）が、少なくとも１つの取付ノッチ（２０）を含み、前記基本シャフト（１０）の外歯（１３）が、前記摺動要素（１１）が前記基本シャフト（１０）上に案内されるときに、前記取付ノッチ（２０）を通して案内され得るものであることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載のカムシャフト（１）。
【請求項６】
前記歯形ノッチ（１９）及び前記取付ノッチ（２０）が、前記摺動要素（１１）内において互いに同一の周方向位置にあり、前記シャフト軸の方向に互いに整列していることを特徴とする請求項５に記載のカムシャフト（１）。
【請求項７】
前記基本シャフト（１０）の複数の前記外歯（１３）が、相互に、前記シャフト軸の方向において前記摺動要素（１１）の前記ベアリングカラー（１５）の距離よりも短いことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のカムシャフト（１）。
【請求項８】
前記ベアリングカラー（１５）と前記嵌合歯形状（１４）との間において、少なくとも２つのラッチ溝（２１）が、前記摺動要素（１１）の前記通路内に導入され、前記基本シャフト（１０）上に受け入れられるラッチ要素（２２）が、前記ラッチ溝（２１）内にラッチすることができることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のカムシャフト（１）。
【請求項９】
前記外歯（１３）が配置される前記基本シャフト（１０）の部分の外径及び前記円筒状ベアリング部（１７）の外径が、同一の寸法で構成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のカムシャフト（１）。
【請求項１０】
前記摺動要素（１１）は、キャリアチューブ（２３）を備え、前記ベアリングカラー（１５）が、前記キャリアチューブ（２３）の軸方向の複数の端面に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のカムシャフト（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの摺動要素がシャフト軸に沿って軸方向に変位可能なように受け入れられる基本シャフトを有するカムシャフトであって、基本シャフトは、基本シャフトと摺動要素との間でトルクを伝達するための少なくとも１つの外歯を備え、外歯は、摺動要素の通路内に形成された嵌合歯形状内で係合し、摺動要素は、その軸方向端面において、基本シャフトとともに、基本シャフト上に摺動要素のラジアル支持ベアリングを形成するそれぞれのベアリングカラーを備えるカムシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
独国特許出願公開第１０２０１１０８６１６１号明細書には、基本シャフトを有し、カムシャフトのシャフト軸に沿って軸方向に変位可能なように基本シャフトに受け入れられた摺動部材を有するカムシャフトが開示されている。基本シャフトは、多数の外歯を有する外側長手方向の歯構造を備え、外歯は、摺動要素内の通路内に形成された嵌合歯形状に係合する。このようにして、摺動要素は、基本シャフト上でシャフト軸の方向に軸方向に変位可能であるが、摺動要素は基本シャフト上で回転することができず、基本シャフトから摺動要素にトルクを伝達することができる。
【０００３】
摺動要素が外歯を備えた基本シャフトに受け入れられるとき、摺動要素をできるだけ遊びなく案内するという基本的な問題が生じる。リフト情報が、摺動要素のカムトラックからピックオフ要素へ妨げられることなく連続的に取り出されることを確実にするために、摺動要素は半径方向の遊びなしに可能な限り基本シャフト上を案内されなければならない。基本シャフト上の遊びを最小にして摺動要素を案内することは、基本シャフト上の摺動要素の軸方向オフセットを最小にし、軸方向のオフセットをできるだけ小さくすることが望ましい。
【０００４】
摺動要素の基本シャフト上への案内が、嵌合歯形状を形成するための摺動要素内の内歯構造と基本シャフトの外歯との噛み合いから分離されることを確実にするために、独国特許出願公開第１０２０１１０８６１６１号明細書では、摺動要素が軸方向のオフセットを最小限に抑えるように基本シャフト上を案内される摺動要素にベアリングカラーを設けることを提案している。この場合の摺動要素上のベアリングカラーは、基本シャフトの外歯の歯先に当接し、その結果、ベアリングカラーの早期摩耗が引き起こされる可能性がある。基本シャフト上に円筒形のベアリング点を設けようとすると、摺動要素の通過時の嵌合歯形状が、基本シャフト上に形成された摺動要素を案内するための円筒部分よりも小さい最小直径を有するので、もはや摺動要素は、嵌合歯形状によって取り付けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国出願公開第１０２０１１０８６１６１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ベアリングカラーを介して基本シャフトに対して半径方向に案内されるように意図された、基本シャフト上の軸方向に変位可能な摺動要素の最小限の軸方向オフセットを有するカムシャフトを開発することである。
【０００７】
請求項１のプリアンブルに係るカムシャフトから出発して、この目的は、特徴構成とともに達成される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明は、基本シャフトが、支持ベアリングを形成するための円筒状ベアリング部を備え、ベアリング部は、通路内に突出する、摺動要素内の嵌合歯形状の先端直径よりも小さい直径を有するように構成されることを提案する。
【０００９】
基本シャフト上の摺動要素の支持ベアリングの本発明の構成は、摺動要素を基本シャフト上に容易に取り付けることができ、支持ベアリングのベアリングカラーが、基本シャフト上の外歯の少なくとも１つの歯先に当たらないという利点をもたらす。基本シャフト上のベアリング部は、完全な円周の周りに円筒状に構成することができ、ベアリング部の直径は、例えば、基本シャフト上の少なくとも１つの外歯又はいくつかの外歯の根元直径より小さくする、又は根元直径に一致させることができる。基本シャフトの円筒ベアリング部の直径に応じて、ベアリングカラーは、実質的に同じ直径で構成することもでき、ベアリングカラーの直径は、例えば、従来のベアリングクリアランスを有する滑り軸受を形成するために、円筒ベアリング部の直径よりもほんのわずかに大きくすることができる。
【００１０】
嵌合歯形状は、１以上の外歯の構成及び数に応じて異なる方法で構成することができる。特にいくつかの外歯が、基本シャフト上の完全な円周に沿って存在し、したがって外歯構造を形成する場合、嵌合歯形状は、内歯構造として構成することができる。そして、嵌合歯形状の先端直径は、歯先が摺動要素内の通路内に突出する直径を形成する内歯構造の先端直径として形成することができる。例えば、外歯が個別にのみ設けられている場合、嵌合歯形状はまた、少なくとも１つの歯形ノッチが摺動要素の中に形成された中空円筒部によって代替的に形成することができ、基本シャフトのそれぞれの外歯は、歯形ノッチ内又は歯形ノッチの各々の中で係合する。中空円筒部は、この場合、摺動要素の通路内のベアリングカラーの直径よりも大きい直径を有することができる。換言すれば、摺動要素のベアリングカラーは、中空円筒部の内径より小さいベアリング内径を有することができる。このようにして、摺動要素の規定された案内を可能にするために、基本シャフト上に摺動要素を支持するための互いに離間した２つのベアリング点が形成される。
【００１１】
さらに、基本シャフトの円筒状ベアリング部は、摺動要素内の中空円筒部の内径よりも小さい外径を有することができる。これは、摺動要素を基本シャフト上にシャフト軸の方向に押すことによって摺動要素を基本シャフトに取り付けることができることを確実にする。摺動要素内の中空円筒部が基本シャフト上での摺動要素の軸方向の前進を妨げることなく、ベアリングカラーを円筒状ベアリング部の上に案内することを可能にするために、摺動要素内の中空円筒部の直径は、基本シャフトの円筒状ベアリング部の直径よりも大きくなるように選択される。
【００１２】
特に有利なことには、ベアリングカラーは、少なくとも１つの取付ノッチを備えることができ、摺動要素が基本シャフト上に案内されるときに、基本シャフトの外歯は、少なくとも１つの取付ノッチを通して案内することができる。摺動要素は、ベアリングカラー内に少なくとも１つの取付ノッチが形成されているときにのみ、基本シャフト上に案内することができ、基本シャフト上に存在する少なくとも１つの外歯が、摺動要素が前進する間、取付ノッチを通して軸方向に移動することができる。したがって、本発明に係るカムシャフトは、少なくとも１つの外歯（好ましくは、２つ、３つ、又は４つの外歯）を備えていなければならず、例えば、取付ノッチの数は、外歯の数の関数として制限される。例えば、ベアリングカラー内に４つの均一に分布した取付ノッチが設けられるように、４つの外歯が基本シャフトに取り付けられ、円周上に均一に分布することができる。基本シャフト上の摺動要素を支持するために、ベアリングカラーは、中断部を含み、基本シャフトの円筒状ベアリング部にぶつかるベアリングカラー上の基本シャフト上の摺動要素の軸方向案内は、取付ノッチによって悪影響を受けない。
【００１３】
特に有利なことには、摺動要素の中空円筒部内の歯形ノッチと、摺動要素のベアリングカラー内の取付ノッチとを、シャフト軸の方向に互いに整列させることができ、歯形ノッチと取付ノッチは、互いに同一の円周方向位置となる。
【００１４】
シャフト軸の方向で見ると、基本シャフト上の外歯は、摺動要素のベアリングカラー間の距離よりも短くすることができる。特に、摺動要素の１つのベアリングカラーと嵌合歯形状（すなわち、中空円筒部）との間に、少なくとも２つのラッチ溝を摺動要素の通路内に形成することができ、基本シャフト上に受け入れられるラッチ要素は、これらのラッチ溝内でラッチすることができる。このようにして、基本シャフト上の摺動要素の規定された軸方向位置は、摺動要素が、外部アクチュエータによって基本シャフト上の軸方向位置に調整されるときに生成することができる。ラッチ要素は、例えば圧縮ばねによってラッチ溝内に押し込まれたボールによって形成することができる。
【００１５】
製造上の理由から、１又は複数の外歯が配置される基本シャフトの部分の外径と、ベアリング部の外径とが、同一の寸法を有するように構成されることは、特に有利となる可能性がある。これは、特に、外歯が基本シャフトと一体的に形成されておらず、代わりに、例えば、強制嵌合及び／又は形状嵌合による係合によって、又は一体的な結合によって、その後に外歯がその上に配置される場合、製造上の利点をもたらす。
【００１６】
最後に、摺動要素はキャリアチューブを備えることができ、ベアリングカラーは、キャリアチューブの軸方向端面に形成される。あるいは、キャリアチューブ上に受け入れられ、キャリアチューブを越えてシャフト軸の方向に突出することができる少なくとも１つのカム要素上にベアリングカラーを設けることができ、その突出部分を有するカム要素は、内部にベアリングカラーを形成することができる。
【００１７】
修正された一実施形態によれば、摺動要素もまた、一体的に形成することができる。カム要素と、例えば、調整部材とを少なくとも含む摺動要素の要素は、一体的に製造することができ、結合方法によって互いに結合することもできる。この場合、キャリアチューブを省略することができ、摺動要素の通路内の嵌合歯形状は、一体的に形成することができる。こうして、ベアリングカラーもまた、１つのピースの摺動要素の通路内に形成することができる。
【００１８】
本発明を改善するさらなる手段は、以下の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態の説明とともに、以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明にしたがって構成されたラジアル支持ベアリングを有するカムシャフトの一部の断面図を示す。
【図２】図２は、本発明の構成を有するカムシャフトのさらなる一実施形態を示す。図２ａは、図２の切断線Ｉ−Ｉに沿った断面図を示す。図２ｂは、図２の切断線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図を示す。
【図３】図３は、シャフト軸の周りに回転された断面平面における、図２に係るカムシャフトの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、シャフト軸１２に沿って延びる基本シャフト１０を有するカムシャフト１の断面図を示しており、簡略化して概略的にのみ示されている摺動要素１１が基本シャフト１０に取り付けられている。摺動要素１１はカムトラックを備え、これを介してリフト情報を内燃機関のバルブに伝達することができる。異なるカムトラックによって弁を制御するために、摺動要素１１を基本シャフト１０上でシャフト軸の方向に変位させることができ、基本シャフト１０上に摺動要素１１の離散した軸方向位置を生成するために、ラッチ要素２２が使用され、圧縮ばね２４によって予圧がかけられ、例えば、摺動要素１１内の通路に形成されたラッチ溝２１にラッチ可能なラッチボールとして構成される。
【００２１】
基本シャフト１０と摺動要素１１との間のトルクの伝達のために、基本シャフト１０は、一例として示される外歯１３を備え、基本シャフト１０は、図示された実施形態によれば、基本シャフト１０の円周上の９０°の位置で対になって取り付けられている８つの外歯１３を備える。基本シャフト１０上の外歯１３の図示された分布の修正形態では、これらは、基本シャフト１０上に互いに１８０°反対の位置に、個別に２回又はペアで２回配置することもでき、その場合、例えば、円周の周りに均等に１２０°に分布された分割を有する三重配置も有利に可能である。
【００２２】
外歯１３は、摺動要素１１内に形成された嵌合歯形状１４に係合し、外歯１３の側面及び嵌合歯形状１４の側面を介して周方向に力を伝達することができる。このようにして、基本シャフト１０と摺動要素１１との間でトルクが伝達され、摺動要素１１は、基本シャフト１０上で回転できないが、摺動要素１１は、シャフト軸の方向に基本シャフト１０上で軸方向に案内される。
【００２３】
この案内は、軸方向に見て、摺動要素１１内の外側に隣接して形成されたベアリングカラー１５を介して行われる。ベアリングカラー１５は、基本シャフト１０の対応する円筒部分によって形成されたベアリング部１７にぶつかる。ベアリング部１７は、摺動要素１１の嵌合歯形状１４の最小直径よりも小さい直径を有するように構成されている。本発明にしたがって構成された支持ベアリング１６のおかげで、摺動要素１１は、シャフト軸の方向に基本シャフト１０上に押し付けられることができ、円筒状ベアリング部１７にぶつかる、実質的に円筒形であるベアリングカラー１５を有する支持ベアリング１６は、基本シャフト１０上の摺動要素１１を半径方向に案内するための最小の遊び及び最小の摩耗を有する滑り軸受を提供することができる。
【００２４】
基本シャフト１０上の外歯１３の位置に対応して、ベアリングカラー１５は、軸方向に平行に軸方向に延び、外歯１３の円周位置に対応する取付ノッチ２０で構成することができる。摺動要素１１を基本シャフト１０に押し付けると、外歯１３をベアリングカラー１５の取付ノッチ２０に重ね合わせることができ、ベアリングカラー１５の直径に対し外歯１３のより大きな外径にもかかわらず、基本シャフト１０上に摺動要素１１を取り付けることができる。小さな中断部として取付ノッチ２０を有する中空円筒として実質的に構成されるベアリングカラー１５は、ベアリング部１７上の基本シャフト１０上の摺動要素１１を半径方向に案内するための案内機能において、取付ノッチ２０によって邪魔されない。
【００２５】
図２は、基本シャフト１０及び摺動要素１１を有するカムシャフト１を貫通した断面を示し、摺動要素１１は、シャフト軸の方向に基本シャフト１０上で軸方向に移動可能である。基本シャフト１０の断面図は、基本シャフト１０の領域へのベアリング部１７の移行を示しており、その中において外歯１３が形成されており、摺動要素１１内の嵌合歯形状１４内に延びている。この場合、嵌合歯形状１４は、断面であるため図示されていない中空円筒部に形成された歯形ノッチ１９を備え、中空円筒部１８が示されている図３が参照される。
【００２６】
摺動要素１１のベアリングカラー１５は、ベアリング部１７に当接しており、断面図は、ベアリングカラーに形成され、外歯１３の円周方向位置に対応する取付ノッチ２０を示し、摺動要素１１を、基本シャフト１０上に押し付けることができる。
【００２７】
図２ａは、図２に示される切断線Ｉ−Ｉに沿った断面図を示す。この図は、ベアリング部１７の領域内の基本シャフト１０を示しており、また、摺動要素１１のベアリングカラー１５内において、円周上に均等に分布された４つの取付ノッチ２０を示している。取付ノッチ２０にもかかわらず、摺動要素１１と基本シャフト１０との間の支持ベアリング１６は、実質的に滑り軸受のように作られており、支持ベアリング１６は、トルクの伝達だけのために機能する外歯１３と嵌合歯形状１４との間の噛合を介して案内されなければならない摺動要素１１なしで、最小の遊びを有し、耐荷重能力を有する基本シャフト１０上に摺動要素１１が案内されることを可能にする。このようにして、基本シャフト１０上の摺動要素１１の特に良好な振れ精度が達成される。
【００２８】
図２ｂは、図２に示される切断線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図を示している。基本シャフト１０が外歯１３を備え、外歯１３が摺動要素１１の中空円筒部１８内に形成された歯形ノッチ１９内に延在している領域内における基本シャフト１０が、断面で図示されている。嵌合歯形状１４は、中空円筒部１８と歯形ノッチ１９とで形成されており、４つの歯形ノッチ１９が円周上に均等な分布で提供され、同様に４つの外歯１３に対応する。歯形ノッチ１９の円周方向の位置は、図２ａに示されるように、ベアリングカラー１５の取付ノッチ２０の円周方向の位置と一致する。
【００２９】
図３は、図２に係るカムシャフト１の、シャフト軸１２の周りに回転された断面平面における、断面図を示している。この平面は、摺動要素１１の通路内に中空円筒部１８を示しており、横方向にベアリングカラー１５及びラッチ溝２１に移行し、それらが軸方向に連続する中で、幅広のベアリングカラー１５に移行する。
【００３０】
摺動要素１１は、キャリアチューブ２３を備え、キャリアチューブ２３の上には、カム要素２５と、摺動要素１１を軸方向に調整するための調整部材２６とが形成されている。支持ベアリング１６を形成するためのベアリングカラー１５は、キャリアチューブ２３の内部に導入され、カム要素２５及び調整部材２６は、キャリアチューブ２３の外側に個別に又は一緒に押圧することができる。
【００３１】
図２及び図３の断面図は、基本シャフト１０の円筒状ベアリング部１７が、摺動要素１１内の嵌合歯形状１４の最小直径よりも小さい直径で構成されていることを示している。これにより、摺動要素１１を基本シャフト１０上に取り付けられると同時に、摺動要素１１を半径方向に案内するためのベアリング部１７は、円筒形状を有することができ、一方、ベアリングカラー１５のみが、個別の取付ノッチ２０を備え、外歯１３は、摺動要素１１が基本シャフト１０上に取り付けられた場合に、取付ノッチ２０を通して作動することができる。円周上に個別にのみ設けられた外歯１３と、関連する歯形ノッチ１９とによって、最小の摩耗で、耐荷重能力を有し、基本シャフト１０の外歯形状の歯先にベアリングを生じさせる必要なしに、摺動要素１１は、基本シャフト１０上に半径方向に支持することができる。
【００３２】
本発明は、その設計上、上記の好ましい実施形態に限定されない。むしろ、根本的に異なる実施形態であっても提示された解決策を利用する多くの変形が考えられる。特許請求の範囲、明細書、又は図面（設計上の詳細又は空間的配置を含む）から現れるすべての構成及び／又は利点は、本発明にとって、個々に又は多種多様な組み合わせの両方において本質的である可能性がある。
【符号の説明】
【００３３】
１  カムシャフト
１０  基本シャフト
１１  摺動要素
１２  シャフト軸
１３  外歯
１４  嵌合歯形状
１５  ベアリングカラー
１６  支持ベアリング
１７  ベアリング部
１８  中空円筒部
１９  歯形ノッチ
２０  取付ノッチ
２１  ラッチ溝
２２  ラッチ要素
２３  キャリアチューブ
２４  圧縮ばね
２５  カム要素
２６  調整部材
【図１】
0006506840.tif 000002
【図２】
0006506840.tif 000003
【図３】
0006506840.tif 000004