(57)【要約】      （修正有）【課題】改変された軸方向取り付けによって特徴付けられる、カムシャフトのの提供。【解決手段】インナーシャフト（２）と、アウターシャフト（３）と、アウターシャフトに形成されて周方向に延びる第１長孔（７）内を案内される第１ピン（６）を介してインナーシャフトに接続された第１機能要素（５）と、アウターシャフトに接続された第２機能要素（８）とを備えた可変カムシャフト（１）に関する。本発明は、第１または第２ピン（６）および第１〜第３長孔（７，１３）を介してインナーシャフトがアウターシャフトに対して軸方向において固定されるように、第１長孔に第１ピンが適合するか、または、第２長孔にこの第２長孔内を案内される第２ピンが適合するか、または、第１長孔および第３長孔（１３）にこれら第１および第３長孔（７，１３）内を案内される第１ピンが適合することである。【選択図】図１
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【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、
上記アウターシャフト（３）に形成されて周方向に延びる第１長孔（７）内を案内される第１ピン（６）を介して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機能要素（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機能要素（８）とを備えており、
上記第１ピン（６）および上記第１長孔（７）を介して上記インナーシャフト（２）が  上記アウターシャフト（３）に対して軸方向において固定されるように、上記第１長孔（７）内を案内される上記第１ピン（６）が該第１長孔（７）に適合しているか、
または、
上記アウターシャフト（３）に形成されて周方向に延びる第２長孔（９）が設けられ、該第２長孔（９）内を案内される第２ピン（１４）および該第２長孔（９）を介して上記インナーシャフト（２）が上記アウターシャフト（３）に対して軸方向において固定されるように、上記第２ピン（１４）が上記第２長孔（９）に適合しているか、
または、
上記アウターシャフト（３）に上記第１長孔（７）と対向して形成されて周方向に延びる第３長孔（１３）が設けられ、上記第１ピン（６）ならびに上記第１および第３長孔（７，１３）を介して上記インナーシャフト（２）が上記アウターシャフト（３）に対して軸方向において固定されるように、上記第１および第３長孔（７，１３）内を案内される上記第１ピン（６）が該第１および第３長孔（７，１３）に適合している
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、
上記第１長孔（７）の幅は、該第１長孔（７）内を案内される上記第１ピン（６）の外径に相当し、
上記第１ピン（６）は、上記第１長孔（７）の両側において案内され、
上記インナーシャフト（２）は、上記アウターシャフト（３）に対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３】
請求項１または２において、
上記第１ピン（６）は、上記インナーシャフト（２）を完全に横切っていて、上記第１および第３長孔（７，１３）の両側において案内されている
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項４】
請求項１において、
上記第１ピン（６）は、上記インナーシャフト（２）を完全に横切っていて、上記第１長孔（７）および上記第３長孔（１３）を介して上記第１機能要素（５）に接続されており、
上記第１および第３長孔（７，１３）は、上記第１ピン（６）が上記第１長孔（７）の一方側において案内されかつ上記第３長孔（１３）の他方側において案内されるように、互いに対して軸方向にずらして設けられている
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項５】
請求項１において、
上記第２ピン（１４）は、上記第２長孔（９）の両側において案内されていて、上記インナーシャフト（２）の内部に入っていない
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、
上記第１ピン（６）は、上記第１または第３長孔（７，１３）において、０．０３〜０．０８ｍｍの遊びを有して案内されているか、
または、
上記第２ピン（１４）は、上記第２長孔（９）において、０．０３〜０．０８ｍｍの遊びを有して案内されている
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、
第１および／または第３長孔（７’，１３’）内をおよそ１．２０ｍｍの遊びを有して案内されて第３ピン（１５）を伴う少なくとも１つの別の第１機能要素（５’）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８】
請求項１〜７のいずれか１項において、
位相調節器（１０）を備え、
上記第１機能要素（５）は、上記位相調節器（１０）に直接的に隣り合って設けられている
ことを特徴とする可変カムシャフト。
【請求項９】
請求項８において、
上記位相調節器（１０）は、回転子（１１）および固定子（１２）を有し、
上記固定子（１２）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ているか、
または、
上記固定子（１２）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ているか、
または、
上記固定子（１２）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項において、
上記第１機能要素（５）は、カムとして、エンコーダホイールとして、または軸受リングとして構成され、
および／または、
上記第２機能要素（８）は、カムとして、エンコーダホイールとして、または軸受リング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１１】
請求項１〜１０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、請求項１の前提部に係る、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。
【背景技術】
【０００２】
可変カムシャフト（以下、単にカムシャフトとも言う）は、広く知られていて、現代の内燃エンジンにおいてバルブ開放時間に影響を及ぼすために用いられている。この目的のために、通常、いわゆる「カムインカム」ソリューションが用いられ、この場合には、カムシャフトは、アウターシャフトと、このアウターシャフトと同軸状に設けられてアウターシャフトに対して調節可能、すなわち回転可能なインナーシャフトとを備えている。そのようなカムシャフトの取り付けは、通常、位相調節器によって行われる。この位相調節器は、その固定子によってアウターシャフトに接続され、その回転子によってインナーシャフトに接続されている。位相調節器の固定子は、位相調節器の回転子に対し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、一般的なタイプのカムシャフトのための改善されたまた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。この実施形態は、特にカムシャフトの改変された軸方向取り付けによって特徴付けられる。
【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、インナーシャフトおよびアウターシャフトを備えた可変カムシャフトの軸方向取り付けを、初めて、位相調節器の回転子または固定子を介してではなく、インナーシャフトをアウターシャフトに対して軸方向において固定することによって行い、それにより例えばインナーシャフトまたはアウターシャフトを介したカムシャフト全体の軸方向取り付けを可能にするという一般的概念に基づいている。本発明に係る可変カムシャフトは、この場合、公知の態様において、アウターシャフトと、このアウターシャフトと同軸状に設けられた回転可能なインナーシャフトと、第１ピンを介してインナーシャフトに回転一体的に接続された第１機能要素、例えばカム、エンコーダホイールまたは軸受リングとを備えており、当該第１ピンはアウターシャフトに形成されて周方向に延びる第１長孔内を案内されている。さらに、可変カムシャフトは、例えば焼き嵌めもしくは冷やし嵌めによって、接着によって、溶接によって、圧入によって、またはロウ付けによって、アウターシャフトに回転一体的に接続された第２機能要素、例えばカム、エンコーダホイールまたは軸受リングを備えている。本発明によると、本発明に係る３つの選択肢が新たに考えられる。すなわち、第１選択肢として、第１ピンおよび第１長孔を介してインナーシャフトがアウターシャフトに対して軸方向において固定されるように、第１長孔内を案内される第１ピンが第１長孔に適合する。これに代えて、第２選択肢として、第２長孔がまた設けられていてもよく、この第２長孔には、第２ピンおよび第２長孔を介してインナーシャフトがアウターシャフトに対して軸方向において固定されるように、当該第２長孔内を案内される第２ピンが適合する。さらにこれに代えて、第３選択肢として、第１長孔およびこの第１長孔と対向して設けられた第３長孔が設けられていてもよく、これら第１および第３長孔には、第１ピンならびに第１および第３長孔を介してインナーシャフトがアウターシャフトに対して軸方向において固定されるように、当該第１および第３長孔内を案内される第１ピンが適合する。第１および第３選択肢の場合には、インナーシャフトのアウターシャフトへの軸方向取り付けと、アウターシャフトに対する第１機能要素の回転との両方が第１ピンを介して行われる。一方、第２選択肢の場合には、アウターシャフトに対する第１機能要素の回転は第１長孔内を遊びを有して案内される第１ピンによって行われ、軸方向支持機能はもっぱら第２長孔内を案内される第２ピンを介して実現される。この場合において、本発明に係るカムシャフトが別の第１および第２機能要素、例えばカムをさらに備えていてもよいことは明らかであり、ここで別の第１機能要素の回転のために必要とされる別のピンはもっぱら当該機能を果たし、軸方向固定のためには使用されない。本発明に係るカムシャフトでは、アウターシャフトに対するインナーシャフトの軸方向固定は、初めて第１または第２ピンを介して行われ、よって位相調節器の固定子または回転子を介したインナーシャフトおよびアウターシャフトの従来の取り付け原理とは異なる。
【０００６】
第１選択肢に対応する本発明に係る解決策の有利な別の展開では、第１長孔の幅は、この第１長孔内を案内される第１ピンの外径に実質的に一致しており（すなわち、相当しており）、そのため第１ピンが第１長孔の両側において案内され、インナーシャフトがアウターシャフトに対して軸方向において固定される。第１ピンは、よってインナーシャフトの対応する孔に遊びの無い状態で収容され、また第１長孔内を好ましくはほとんど遊びの無い状態で案内される。
【０００７】
第３選択肢に対応する本発明に係る解決策の別の有利な実施形態では、第１ピンが、インナーシャフトを完全に横切っていて、第１長孔および第３長孔を介して第１機能要素に接続されている。ここで、第１ピンは第１および第３長孔の両側において遊びの無い状態で案内されている。前段落のカムシャフトと比較して、第１ピンのために設けられかつ対向して配置された２つの長孔が設けられており、両方の長孔がアウターシャフトに対するインナーシャフトの軸方向固定に寄与している。
【０００８】
純粋に理論的に、第１および第３長孔は、この場合において、当該第１および第３長孔内を第１ピンが遊びを有して案内されるほど幅広であってもよい。この場合において、２つの長孔、すなわち第１および第３長孔は、第１ピンが第１長孔の一方側で案内されかつ第３長孔の他方側で案内され、このために全体として両側で案内されるように、互いに対して軸方向にずらして設けられている。
【０００９】
第２選択肢に対応する本発明に係る解決策の別の有利な実施形態では、第２ピンは、第２長孔の両側において案内されていて、インナーシャフトの内部に入っていない。第２ピンおよび第２長孔は、よって第１機能要素の調節には寄与せず、もっぱらアウターシャフトに対するインナーシャフトの軸方向固定に寄与する。アウターシャフトに対するインナーシャフトの回転は、この場合、インナーシャフト内に設けられて第１長孔を介して第１機能要素に接続された第１ピンによって行われる。案内および軸方向固定機能は既に第２ピンおよび第２長孔によって実現されているので、第１ピンは第１長孔内に遊びを有して設けられてもよい。
【００１０】
実際的に、第１ピンは、第１または第３長孔内を、０．０３〜０．０８ｍｍの遊びを有して、特におよそ０．０５ｍｍの遊びを有して案内される。ここで、代替的に、第２ピンが同等の遊びを有して第２長孔内を案内されてもよい。上記サイズ表示は、第１および第２ピンがそれぞれに関連する第１、第３または第２長孔内をほとんど遊びの無い状態で案内され、それにより軸方向支持機能をもたらすことを示している。第１ピンが単に第１機能要素の回転に寄与しかつ軸方向支持機能または軸方向固定機能が第２ピンを介して実現される場合には、第１ピンはより大きな遊び、例えばおよそ１．２ｍｍの遊びを有して第１長孔内を案内されていてもよい。同じことが、また明らかに、全ての別の第１機能要素を伴う全ての別のピンにも当てはまる。
【００１１】
実際的に、アウターシャフトに対するインナーシャフトの回転のために位相調節器が設けられ、第１機能要素はこの位相調節器に直接的に隣り合って設けられている。このことは、従来技術から公知のカムシャフトの場合のように、軸方向支持機能が位相調節器の領域または位相調節器に非常に近い領域で実現されるという大きな利点を提供する。
【００１２】
実際的に、位相調節器は回転子および固定子を有している。ここで、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ているか、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ているか、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。前二者の場合には、カムシャフト全体をもっぱらインナーシャフトまたはアウターシャフトを介して軸方向において取り付けることが可能である。なぜなら、この場合には、インナーシャフトが位相調節器の回転子に固定的に接続されているか、あるいはアウターシャフトが位相調節器の固定子に固定的に接続されているためである。純粋に理論的に、カムシャフト全体を浮いた状態で位相調節器に取り付けることが考えられ、この場合、アウターシャフトに対するインナーシャフトの軸方向支持機能はもっぱら第１または第２ピンを介して実現され、またカムシャフト全体は外部の軸方向支持によって追加的に固定される。
【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、本発明に係る位相調節器を備えた可変カムシャフトの断面図である。
【図２】図２は、図１と同様の図であるが、位相調節器が省略されていて第１カムの構成が異なるものである。
【図３】図３は、図１と同様の図であるが、位相調節器が省略されていて第１カムの構成が異なるものである。
【図４】図４は、図１と同様の図であるが、位相調節器が省略されていて第１カムの構成が異なるものである。
【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に関する。
【００１７】
図１〜図４に示すように、本発明に係るカムシャフト１は、アウターシャフト３と、このアウターシャフト３と同軸状に設けられてアウターシャフト３に対して回転可能なインナーシャフト２とを備えている。そのような本発明に係るカムシャフト１は、例えば自動車の内燃エンジン４において用いられてもよい。これに加えて、カムシャフト１は、第１ピン６を介してインナーシャフト２に回転一体的に接続された第１機能要素５を備えており、ここで第１ピン６はアウターシャフト３に形成されて周方向に延びる第１長孔７内を案内される。これに加えて、第２機能要素８が設けられており、この第２機能要素８は、例えば焼き嵌めもしくは冷やし嵌め、接着、溶接、ねじ止めまたはロウ付けによって、アウターシャフト３に回転一体的に接続されている。第１機能要素５、別の第１機能要素５’および／または第２機能要素８は、この例では、カムとして、エンコーダホイールとして、または軸受リングとして設計されていてもよい。
【００１８】
本発明によると、第１ピン６および第１長孔７を介してインナーシャフト２がアウターシャフト３に対して軸方向において取り付けられて固定されるように、第１長孔７内を案内される第１ピン６が第１長孔７に適合するか（図１〜図３を参照）、または、アウターシャフト３に形成されて周方向に延びる第２長孔９が設けられ、この第２長孔９内を案内される第２ピン１４および第２長孔９を介してインナーシャフト２がアウターシャフト３に対して軸方向において取り付けられて固定されるように、第２ピン１４が第２長孔９に適合する（図４を参照）。また、代替的に、第１ピン６ならびに第１長孔７およびアウターシャフト３に形成されて周方向に延びる第３長孔１３を介してインナーシャフト２がアウターシャフト３に対して軸方向において固定されるように、第１長孔７内およびこの第１長孔７と対向して設けられた第３長孔１３内を第１ピン６が案内されてもよい（図２を参照）。
【００１９】
図１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の相対回転のための、回転子１１および固定子１２を有する位相調節器１０がさらに描かれている。ここで、この位相調節器１０は、図２〜図４のカムシャフト１の場合にも明らかに存在しているが、これらの図では明瞭さのために描かれていない。
【００２０】
本発明によると、アウターシャフト３に対するインナーシャフト２の軸方向取り付けは、もはや位相調節器１０の回転子１１および固定子１２を介してはなされず、第１ピン６または第２ピン１４を介してなされる。
【００２１】
図１〜図３を見ると、第１長孔７の幅がこの第１長孔７内を案内される第１ピン６の外径に実質的に一致している（すなわち、相当している）ことは明らかであり、そのため第１ピン６は第１長孔７の両側において案内され、このためインナーシャフト２はアウターシャフト３に対して軸方向において固定されている。ここで、第１ピン６は、例えば図１および図２に示すようにインナーシャフト２を完全に横切っていてもよいし、あるいは例えば図３に示すようにインナーシャフト２を完全には横切っていなくてもよい。
【００２２】
図１および図２の本発明に係るカムシャフト１の実施形態を見ると、第１ピン６が、アウターシャフト３における第１長孔７およびこの第１長孔７と対向して設けられた第３長孔１３を介して第１機能要素５に接続されている。ここで、図１の第１ピン６はもっぱら第１長孔７の両側において案内されており、図２の左側の第１ピン６は両長孔７，１３の両側において案内されている。図１によると、第３長孔１３は第１ピン６に対して遊びを有しており、そのためこの場合には軸方向固定機能はもっぱら第１長孔７を介して行われる一方、第２の左側および右側では両長孔７，１３が当該機能を有する。
【００２３】
図２の右側を見ると、本発明に係るカムシャフト１の別バージョンが示されており、この場合、第１ピン６は、インナーシャフト２を完全に横切っていて、アウターシャフト３における第１長孔７およびこの第１長孔７と対向して設けられた第３長孔１３を介して第１機能要素５に接続されている。２つの長孔７，１３は、しかしながらこの場合、図２の左側および図１に示すようには、互いに並べて設けられておらず、第１ピン６が第１長孔７内に位置して一方側、この例では左側で案内されかつ第３長孔１３内に位置して他方側、この例では右側で案内されるように、互いに対して軸方向にずらされている。この場合、両長孔７，１３は両長孔７，１３内を案内される第１ピン６に対して遊びを有して形成されているが、２つの長孔７，１３と長孔７，１３内を案内される第１ピン６との相互作用を通じてアウターシャフト３に対するインナーシャフト２の軸方向固定がなされ得るように、軸方向において互いにずらして設けられている。
【００２４】
図３の本発明に係るカムシャフト１の実施形態を見ると、第１ピン６は、インナーシャフト２を完全には横切っておらず、アウターシャフト３における第１長孔７のみを介して第１機能要素５に接続されている。ここで、この場合、第１長孔７の幅はこの第１長孔７内を案内される第１ピン６の外径に実質的に一致しており（すなわち、相当しており）、その結果として第１ピン６は第１長孔７内を両側において案内される。
【００２５】
第１ピン６と第１および／または第３長孔７，１３との間、または第２ピン１４と第２長孔９との間の遊びは、この例では、０．０３〜０．０８ｍｍであってもよく、好ましくはおよそ０．０５ｍｍである。しかしながら、このことは、特にもっぱら、第１、第２または第３長孔７，９，１３がアウターシャフト３に対するインナーシャフト２の軸方向固定のために使用される場合に当てはまる。なお、本明細書では、この程度の遊びを有するものは、各長孔７，９，１３の幅が各ピン６，１４の外径に「実質的に一致（すなわち、相当）」している場合に含まれる。一方、軸方向支持機能が必要でない場合には、第１ピン６は、例えば第３長孔１３内をおよそ１．２ｍｍの遊びを有して案内されてもよい（図１を参照）。このことは明らかに、軸方向支持機能を有する第１機能要素５が位相調節器１０に直接的に隣り合って設けられていることを必要とする。ここで、本発明に係るカムシャフト１には、明らかに別の第１機能要素５’が設けられていてもよく、当該別の第１機能要素５’は第３ピン１５でインナーシャフト２に回転一体的に接続されている。第３ピン１５は、この例では、もっぱらトルク伝達機能を有して軸方向支持機能は有しておらず、そのためこの例では第１長孔７’およびこの第１長孔７’と対向して設けられた第３長孔１３’は第３ピン１５に対して明らかな遊びを有している。
【００２６】
位相調節器１０は、冒頭で述べたように、回転子１１および固定子１２を有している。固定子１２はアウターシャフト３に軸方向において固定的に接続されていてもよく、回転子１１はインナーシャフト２に軸方向において可動的に接続されていてもよい。これに代えて、固定子１２がアウターシャフト３に軸方向において可動的に接続されかつ回転子１１がインナーシャフト２に軸方向において固定的に接続されていてもよい。さらにまた、固定子１２がアウターシャフト３に軸方向において可動的に接続されかつ回転子１１がインナーシャフト２に軸方向において可動的に接続されていてもよく、この場合には本発明に係るカムシャフト１は別の箇所で軸方向において固定される。しかしながら純粋に理論的に、例えば、一方で固定子１２への、他方でインナーシャフト２への回転子１１の軸方向固定が行われ、アウターシャフト３が、位相調節器１０の固定子１２に対して浮いた状態で取り付けられて単に第１ピン６または第２ピン１４を介して軸方向において固定されていてもよい。同様に逆のバージョンも考えられ、当該バージョンでは、アウターシャフト３が位相調節器１０の固定子１２に軸方向において固定的に接続されるが、インナーシャフト２は位相調節器１０の回転子１１に対して浮いた状態で取り付けられ、そのためこの場合、インナーシャフト２の軸方向固定はアウターシャフト３へのピン止めを介して行われる。
【符号の説明】
【００２７】
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機能要素
５’  第１機能要素
６    第１ピン
７    第１長孔
７’  第１長孔
８    第２機能要素
９    第２長孔
１０    位相調節器
１１    回転子
１２    固定子
１３    第３長孔
１３’  第３長孔
１４    第２ピン
１５    第３ピン
【図１】
2017101660.tif 000003
【図２】
2017101660.tif 000004
【図３】
2017101660.tif 000005
【図４】
2017101660.tif 000006