(57)【要約】【課題】インナーシャフトの軸方向支持が位相調節器の回転子への直接固定なくして行われ得る、一般的なタイプの可変カムシャフトのための実施形態を提示する。【解決手段】本発明は、インナーシャフト（２）と、このインナーシャフト（２）と同軸状に設けられたアウターシャフト（３）と、インナーシャフト（２）に回転一体的に接続された第１カム（５）と、アウターシャフト（３）に回転一体的に接続された第２カム（７）とを備えた可変カムシャフト（１）に関する。本発明の本質的事項は、アウターシャフト（３）に固定接続された少なくとも２つの支持要素（８，９）が設けられ、これらの支持要素（８，９）の間に第１カム（５）が配置され、これらの支持要素（８，９）が第１カム（５）と、この第１カム（５）を介してインナーシャフト（２）とを、アウターシャフト（３）に対して軸方向において固定していることである。【選択図】図１
2017101659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナーシャフト（２）と、
上記インナーシャフト（２）と同軸状に設けられたアウターシャフト（３）と、
上記インナーシャフト（２）に回転一体的に接続された第１カム（５）と、
上記アウターシャフト（３）に回転一体的に接続された第２カム（７）と、
上記アウターシャフト（３）に固定接続された少なくとも２つの支持要素（８，９）とを備え、
上記第１カム（５）は、上記支持要素（８，９）の間に配置され、
上記支持要素（８，９）は、上記第１カム（５）と、該第１カム（５）を介して上記インナーシャフト（２）とを、上記アウターシャフト（３）に対して軸方向において固定している
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項２】
請求項１において、
位相調節器（１２）を備え、
上記第１カム（５）および上記支持要素（８，９）は、上記位相調節器（１２）に直接的に隣り合って配置されている
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項３】
請求項１または２において、
別の第１カム（５’）および第２カム（７’）を備え、
１つだけの上記第１カム（５）が上記支持要素（８，９）によって固定されている
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
少なくとも１つの上記支持要素（８，９）が、上記第２カム（７）として構成されている
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
少なくとも１つの上記支持要素（８，９）が、軸受リング（１４）として構成されている
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、
少なくとも１つの上記支持要素（８，９）が、焼き嵌めもしくは冷やし嵌めによって、溶接によって、ロウ付けによって、接着によって、または圧入によって上記アウターシャフト（３）に固定されている
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、
少なくとも１つの上記支持要素（８，９）が、上記アウターシャフト（３）に形成された溝（１５）に係合して軸方向において固定されている
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、
上記第１カム（５）と上記支持要素（８，９）との間に設けられたスペーサ（１６）を備えている
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項９】
請求項２において、
上記位相調節器（１２）は、回転子（１１）および固定子（１３）を有し、
上記固定子（１３）が上記アウターシャフト（３）に軸方向において固定的に接続されかつ上記回転子（１１）が上記インナーシャフト（２）に軸方向において可動的に接続され、
または、
上記固定子（１３）が上記アウターシャフト（３）に軸方向において可動的に接続されかつ上記回転子（１１）が上記インナーシャフト（２）に軸方向において固定的に接続され、
または、
上記固定子（１３）が上記アウターシャフト（３）に軸方向において可動的に接続されかつ上記回転子（１１）が上記インナーシャフト（２）に軸方向において可動的に接続されている
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の可変カムシャフト（１）を備えた内燃エンジン（４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インナーシャフトと、このインナーシャフトと同軸状に設けられたアウターシャフトとを備えた可変カムシャフトに関する。本発明は、また、そのような可変カムシャフトを備えた内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な可変カムシャフト（以下、単にカムシャフトとも言う）が十分によく知られていて、特にバルブ開放期間の可変性のために使用されている。長期にわたる信頼できる動作を可能とするために、インナーシャフトおよびアウターシャフトの両方を軸方向に取り付けることが必要である。特に、このことは極めて重要である。なぜなら、インナーシャフトにピン止めされたカムは、アウターシャフトの対応する長孔に通されたピンが擦れない、すなわちそれぞれの長孔の縁部と接触しない場合にのみ容易に調節され得るためである。そのような可変カムシャフトを調節するために、回転子および固定子を有する位相調節器が通常用いられる。ここで、回転子は、インナーシャフトに固定接続されていて、軸方向において位相調節器の固定子に固定されている。一方、位相調節器の固定子は、軸方向においてアウターシャフトに接続されている。よって、アウターシャフトおよびインナーシャフトの両方が位相調節器によって、すなわち特に位相調節器の固定子および回転子によって軸方向において固定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、一般的なタイプの可変カムシャフトのための改善されたあるいは少なくとも代替的な実施形態を提示するという問題を取り扱う。この実施形態では、インナーシャフトの軸方向支持が特に位相調節器の回転子への直接固定なくして行われ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によると、この問題は独立請求項１の主題によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題である。
【０００５】
本発明は、可変カムシャフトのインナーシャフトを従来のように軸方向において位相調節器の回転子に取り付けるのではなく、アウターシャフトを介してインナーシャフトの軸方向支持を実現するという一般的概念に基づいている。特に、位相調節器の回転子に対して軸方向において浮いた状態でインナーシャフトを支持することがよって可能となり、これにより特に簡易化された組み付けおよび良好な製造誤差補償が可能となる。本発明に係る可変カムシャフトは、公知の態様で、インナーシャフトと、このインナーシャフトと同軸状に設けられたアウターシャフトと、インナーシャフトに回転一体的に接続された第１カムと、アウターシャフトに回転一体的に接続された第２カムとを備えている。本発明によると、アウターシャフトに固定接続された少なくとも２つの支持要素が設けられ、当該支持要素の間に第１カムが配置され、当該支持要素は、第１カムと、この第１カムを介してインナーシャフトとを、アウターシャフトに対して軸方向において固定している。この場合、したがって、カムシャフトの軸方向支持がアウターシャフトのみによって実現可能である。なぜなら、インナーシャフトが、アウターシャフトによって軸方向において固定されていて、したがって独自の外部支持を必要としないためである。同様にして、本発明に係るカムシャフトは、また、アウターシャフトを位相調節器の固定子に軸方向において個別に固定する必要なくして、位相調節器の回転子におけるインナーシャフトの軸方向支持を可能とする。なぜなら、本発明に係るカムシャフトの場合、アウターシャフトがインナーシャフトによって軸方向において固定されているためである。
【０００６】
本発明に係る解決策の有利な展開では、別の第１カムおよび第２カムが設けられ、しかしながら１つだけの第１カムが支持要素によって固定される。位相調節器に直接的に隣り合って配置された第１カムが、通常、軸方向支持のために使用される。本発明に係るカムシャフトがインナーシャフトに接続された別の第１カムおよびアウターシャフトに接続された別の第２カムを備えていてもよいことはもちろん言うまでもない。
【０００７】
本発明に係る解決策の別の有利な実施形態では、少なくとも１つの支持要素が第２カムとして構成されている。そのような実施形態では、少なくとも１つの第２カムが支持要素の１つを形成し、そのため支持要素が別個の支持要素、例えば軸受リングによって形成される必要がなく、その結果として組み付けの簡易化のみでなく、設置スペースの有効活用および低コスト化が実現され得る。
【０００８】
本発明に係る解決策の別の有利な実施形態では、少なくとも１つの支持要素が軸受リングとして構成されており、そのような軸受リングあるいは支持要素は、強固な接着、摩擦固定または形状適合接続によってアウターシャフトに固定接続されていてもよい。支持要素は、例えば、焼き嵌めもしくは冷やし嵌めによって、溶接によって、ロウ付けによって、接着によって、または圧入によってアウターシャフトに固定されていてもよい。この非包括的なリストは、既に、支持要素または軸受リングをアウターシャフトに固定するために存在する様々な生産オプションのアイデアを与えている。
【０００９】
好適には、少なくとも１つの支持要素がアウターシャフトに形成された溝に係合して軸方向において固定されている。上述した支持要素のアウターシャフトへの固定に加えてあるいは代えて、支持要素はもちろんまた一種の形状適合接続によってアウターシャフトに接続されていてもよく、例えばそのような支持要素はカムシャフトのアウターシャフトに当該支持要素に対して相補的に形成された溝に係合する。
【００１０】
本発明に係る解決策の別の有利な実施形態では、スペーサ、特にスリーブが第１カムと支持要素との間に設けられる。このことは、そのようなスリーブがカムシャフトのアウターシャフトに比較的容易に押し込まれ得るという大きな利点を提供し、ここでスリーブは例えば一方で第２カムによって形成された支持要素に支持され、他方で第１カムに支持される。この場合、したがって、支持要素のうち少なくとも１つが第２カムであって、しかしながらこの第２カムは、スペーサが無い場合、軸方向において第１カムを固定するためにはこの第１カムから軸方向において離れすぎるだろう。これが本発明に係るスペーサが必要になるところであり、当該スペーサは当該軸方向距離を埋めて第１カムを支持要素に対して、特に第２カムに対して軸方向において支持する。
【００１１】
好適には、位相調節器は回転子および固定子を有しており、固定子がアウターシャフトに軸方向において固定的に接続されかつ回転子がインナーシャフトに軸方向において可動的に接続され、または、固定子がアウターシャフトに軸方向において可動的に接続されかつ回転子がインナーシャフトに軸方向において固定的に接続され、または、固定子がアウターシャフトに軸方向において可動的に接続されかつ回転子がインナーシャフトに軸方向において可動的に接続されている。このリストは、本発明に係るカムシャフトにおいて、インナーシャフト、アウターシャフト、または両シャフトを位相調節器に対して浮いた状態で支持することが可能であることを示しており、ここで両シャフトを浮いた状態で支持する場合にはカムシャフトは別の方法で、すなわち位相調節器によらずに、軸方向において取り付けられる必要がある。
【００１２】
本発明は、また、少なくとも１つのそのようなカムシャフトを内燃エンジンに備え付けるという一般的概念に基づいている。そのような内燃エンジンは、本発明に係るカムシャフトの利点を利用するものであって、特に組み付けが容易で製造誤差の優れた補償を可能とする。
【００１３】
本発明の別の重要な特徴および利点は、従属請求項から、図面から、および図面を参照した関連する図の説明から明らかになるだろう。
【００１４】
上述したあるいは後述する特徴がそれぞれに示された組み合わせにおいてのみでなく、本発明の範囲を逸脱することなく他の組み合わせにおいてまたは単独でも使用され得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に係る可変カムシャフトの実施形態を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係る別の可変カムシャフトの実施形態を示す図である。
【図３】図３は、本発明に係るさらに別の可変カムシャフトの実施形態を示す図である。
【図４】図４は、本発明に係るさらにまた別の可変カムシャフトの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。また、同一の参照符号は、同一のもしくは類似の、または機能的に同一の構成要素を示す。
【００１７】
図１〜図４に示すように、本発明に係る可変カムシャフト１は、インナーシャフト２と、このインナーシャフト２と同軸状に設けられたアウターシャフト３とを備えている。カムシャフト１は、例えば、自動車の内燃エンジン４に組み込まれてもよい。さらに、カムシャフト１は、ピン６によってインナーシャフト２に回転一体的に接続された第１カム５と、アウターシャフト３に回転一体的に接続された第２カム７とを備えている。本発明によると、アウターシャフト３に固定接続された少なくとも２つの支持要素８，９が設けられており、当該支持要素８，９の間に第１カム５が配置されている。また、当該支持要素８，９は、第１カム５と、この第１カム５を介してインナーシャフト２とを、アウターシャフト３に対して軸方向において固定している。図１〜図４をより詳しく見ると、ピン６が、インナーシャフト２に遊びの無い状態で挿通され、かつ第１カム５に遊びの無い状態で接続されていることがわかる。アウターシャフト３には周方向に延びる長孔１０が設けられており、当該長孔１０を通ってピン６がアウターシャフト３に挿通されている。長期にわたる弱い力によるインナーシャフト２のアウターシャフト３に対する調節を可能とするために、長孔１０内におけるピン６の遊びの無い案内が確保される必要があるが、これはインナーシャフト２に対するアウターシャフト３の適切な軸方向支持によってのみ可能である。今までは、例えば、インナーシャフト２が位相調節器１２の回転子１１に軸方向において固定接続され、アウターシャフト３が位相調節器１２の固定子１３に軸方向において固定接続されていた。本発明に係るカムシャフト１によると、このことはもはや必要でない。なぜなら、例えば、アウターシャフト３が位相調節器１２の固定子１３に軸方向において固定接続されている限りにおいて、インナーシャフト２は位相調節器１２の回転子１１に対して軸方向において浮いた状態で取り付けられてもよいためである。もちろんまた、逆に、例えば、インナーシャフト２が位相調節器１２の回転子１１に対して軸方向において固定接続されている場合に、アウターシャフト３が位相調節器１２の固定子１３に対して軸方向において浮いた状態で取り付けられることも考えられる。なぜなら、本発明に係るカムシャフト１では、インナーシャフト２のアウターシャフト３に対する軸方向固定は、位相調節器１２ではなく支持要素８，９によって行われるためである。純粋に理論的に、もちろんまた、インナーシャフト２およびアウターシャフト３の両方を、位相調節器１２に対して軸方向において浮いた状態で取り付けること、すなわち回転子１１および固定子１３に対して軸方向において浮いた状態で取り付けることも実現可能である。この場合には、もちろん、カムシャフト１の別の種類の軸方向支持がなされる必要がある。
【００１８】
図１〜図４を見ると、別の第１カム５’および第２カム７’が、もちろんまた、第１カム５および第２カム７から離間して設けられていてもよいことがわかる。ここで、カムシャフト１の軸方向支持は、通常、位相調節器１２に直接的に隣り合って配置された第１カム５によってなされる。少なくとも１つの支持要素８，９、図１によると支持要素８が、特に好ましくは第２カム７として構成されており、そのため第２カム７は同時に第１支持要素８を形成し、追加的な第１支持要素８を設ける必要がない。
【００１９】
図１〜図４に示すように、また別の実施形態において、少なくとも１つの支持要素８，９が、もちろんまた、軸受リング１４として構成されていてもよい。ここで、図１では第２支持要素９のみが、図２および図３では両方の支持要素８，９が、そして図４では第１支持要素８のみが軸受リング１４として構成されている。少なくとも１つの支持要素８，９、特に軸受リング１４として構成された第２支持要素９が、アウターシャフト３に形成された溝１５（図３を参照）に、特に形状適合態様で、係合していてもよい。ここで、両方の支持要素８，９が、もちろんまた、そのような溝１５によって形状適合態様でアウターシャフト３に軸方向において固定されていてもよい。
【００２０】
支持要素８，９が例えば第２カム７または軸受リング１４として構成されている場合、当該支持要素８，９の軸方向固定は、アウターシャフト３への焼き嵌めもしくは冷やし嵌めによって、溶接によって、ロウ付けによって、接着によって、または圧入によってなされてもよい。
【００２１】
本発明に係るカムシャフト１の別の可能な実施形態が図４に示されている。この実施形態では、特にスリーブの態様におけるスペーサ１６が第１カム５と第２支持要素９との間に設けられている。第２支持要素９は、この例では第２カム７として構成されていて、何らかの方法でアウターシャフト３に軸方向において固定接続されている。そのようなスリーブ１６によって、アウターシャフト３上で第１カム５を軸方向において固定するため、およびまた軸方向において固定された第１カム５を介してピン６によってインナーシャフト２を軸方向において固定するために、第１カム５から離間して配置された第２カム７を支持要素９として用いること、および１つだけの追加的な支持要素８を設けることが可能となる。
【００２２】
本発明に係るカムシャフト１および本発明に係る内燃エンジン４によると、アウターシャフト３に対するインナーシャフト２の軸方向支持がアウターシャフト３によってなされるか、逆に、インナーシャフト２に対するアウターシャフト３の軸方向支持がインナーシャフト２によってなされ、そのためにインナーシャフト２またはアウターシャフト３が位相調節器１２の回転子１１または固定子１３に対して浮いた状態で取り付け可能であり、よって製造誤差を補償することができるカムシャフト１を製造することが初めて可能となる。純粋に理論的に、位相調節器１２に対して両シャフト２，３を浮いた状態で支持することがまた考えられ、この場合、本発明に係るカムシャフト１は異なる方法で軸方向において取り付けられる必要があるだろう。
【符号の説明】
【００２３】
１    可変カムシャフト
２    インナーシャフト
３    アウターシャフト
４    内燃エンジン
５    第１カム
５’  第１カム
７    第２カム
７’  第２カム
８    支持要素
９    支持要素
１１    回転子
１２    位相調節器
１３    固定子
１４    軸受リング
１５    溝
１６    スペーサ
【図１】
2017101659.tif 000003
【図２】
2017101659.tif 000004
【図３】
2017101659.tif 000005
【図４】
2017101659.tif 000006