(57)【要約】  本発明は、自動車の調節可能なカムシャフトを製造するための方法および自動車の調節可能なカムシャフトに関し、カムシャフトが、外側シャフト区分上に回転自在に固定されて配置される少なくとも１つの固定カムと、外側シャフト区分の内部に同心状に延在する内側シャフトに回転自在に固定されて配置される少なくとも１つの調節カムとを備え、方法が少なくとも以下のステップ：内側シャフト上に外側シャフト区分を配置するステップと、内側シャフトの表面上に表面変形を生成して、少なくとも１つの配置部分を生成するステップと、外側シャフト区分の少なくとも１つの部分上に固定カムを配置するステップと、内側シャフトの配置部分上に調節カムを配置するステップとを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の調節可能なカムシャフト（１）を製造するための方法であって、前記カムシャフト（１）が、少なくとも１つの外側シャフト区分（３．１，３．２）上に回転自在に固定されて配置される少なくとも１つの固定カム（７．１，７．２）と、前記外側シャフト区分（３．１，３．２）の内部に同心状に延在する前記内側シャフト（２）に回転自在に固定されて配置される少なくとも１つの調節カム（８）とを備え、前記方法が少なくとも以下のステップ：
前記内側シャフト（２）上に前記外側シャフト区分（３．１，３．２）を配置するステップと、
前記内側シャフト（２）の表面上に表面変形（２０）を生成して、少なくとも１つの配置部分（２１）を生成するステップと、
前記外側シャフト区分（３．２，３．２）の少なくとも１つの部分上に前記固定カム（７．１，７．２）を配置するステップと、
前記内側シャフト（２）の前記配置部分（２１）上に前記調節カム（８）を配置するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記表面変形（２０）が、材料隆起によって生成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記材料隆起が、圧延によって生成されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
追加の固定カム（７．１，７．２）が、前記調節カム（８）に隣接して配置され、追加の外側シャフト区分（３．１，３．２）が、前記内側シャフト（２）上に前記追加の固定カム（７．１，７．２）に隣接して配置され、前記追加の固定カム（７．１，７．２）が、前記追加の外側シャフト区分（３．１，３．２）上に配置されることを特徴とする、少なくとも請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記固定カム（８）が、前記外側シャフト区分（３．１，３．２）に少なくとも圧入され、または成形嵌合され、または強固に接着されることを特徴とする、少なくとも請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
カムシャフト（１）が、外側シャフト区分（３．１，３．２）上に回転自在に固定されて配置される少なくとも１つの固定カム（７．１，７．２）と、前記外側シャフト区分（３．１，３．２）の内部に同心状に延在する内側シャフト（２）に回転自在に固定されて配置される少なくとも１つの調節カム（８）とを備え、前記調節カム（８）が、前記内側シャフト（２）に沿った少なくとも一部分に対して延在する前記内側シャフト（２）の配置部分（２１）に少なくとも圧入結合され、前記配置部分（２１）が、前記内側シャフト（２）の表面の表面変形（２０）を備える、自動車の調節可能なカムシャフト（１）。
【請求項７】
前記調節カム（８）が、単一の固定カム要素として、またはダブルアンビル設計で組み合わされた固定カム要素として設計される、２つの固定カム（７．１，７．２）の間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の調節可能なカムシャフト（１）。
【請求項８】
前記カムシャフト（１）が、少なくとも２つの外側シャフト区分（３．１，３．２）を備え、そのそれぞれの上に、固定カム（７．１，７．２）が回転自在に固定された様式で配置されることを特徴とする、請求項６または７の少なくとも一項に記載の調節可能なカムシャフト（１）。
【請求項９】
前記外側シャフト区分（３．１，３．２）が、少なくとも１つの遠位シェル面領域（１２）を備え、遠位シェル面領域（１２）の外径（Ｄａ）が、前記残りのシェル面の外径（Ｄｂ）よりも、少なくとも部分について、寸法が小さいことを特徴とする、請求項６から８の少なくとも一項に記載の調節可能なカムシャフト（１）。
【請求項１０】
前記調節カム（８）および前記固定カム（７．１，７．２）が、互いに同心状に配置され、かつ前記固定カム（７．１，７．２）の貫通穴（ＢＦ）が、前記調節カム（８）の貫通穴（ＢＶ）よりも寸法が大きいことを特徴とする、請求項６から９の少なくとも一項に記載の調節可能なカムシャフト（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の調節可能なカムシャフトを製造するための方法に関する。更に、本発明は、少なくとも１つの外側シャフト区分上に回転自在に固定された少なくとも１つの固定カムと、外側シャフト区分の内部に同心状に延在する内側シャフトに回転自在に固定された少なくとも１つの調節カムとを備える自動車の調節可能なカムシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
調節可能なカムシャフトは、基本的には、例えばバルブ制御された内燃機関エンジンの中に応用を見いだし、トルクおよび動力の発展、燃料消費ならびに排気ガスに関して、エンジンのバルブのタイミング制御に特定の影響を及ぼす働きをする。公知のように、調節可能なカムシャフトは、カムシャフトが外側シャフトおよびこの外側シャフトの中に同心状に配置される内側シャフトを備えるように設計される。外側シャフトならびに内側シャフトは、例えば変位機構によって互いに対して回転することができる。更に、外側シャフトに結合されたカム要素、ならびに内側シャフトに結合されたカム要素が存在し、一方、外側シャフトのカム要素が外側シャフトに回転自在に固定されて配置され、内側シャフトのカム要素が内側シャフト上に回転自在に固定され、かつ外側シャフト上に移動自在に配置され、その結果、外側シャフトが内側シャフトに対して回転する場合、外側シャフトに結合されたカム要素が、内側シャフトに結合されたカム要素に対してもやはり回転される。外側シャフトに対する内側シャフトの回転、または内側シャフトに対する外側シャフトの回転が、公知のように、位相シフタによって可能にされ、その結果、位相シフトが、有利なことにバルブ制御タイミングのために達成され、またはバルブの開放持続時間もまた変更され得る。特に、内側シャフトとその対応するカム要素との間の固定結合を生成するために、内側シャフトカム要素が、一般にスロットを有し、そのスロットの中に、内側シャフトの対応する結合要素、または内側シャフトに結合され得る結合要素が挿入され得る。そのような結合要素は、例えば、ピン、ボルトまたはねじであってもよい。このようにして、トルク伝達が、有利なことに内側シャフトと内側シャフトのカム要素との間で可能になるはずである。
【０００３】
例えば、独国特許第１９７５７５４０４号明細書は、円筒形ピンの形状に設計された結合要素を含む対応するカムシャフトを開示する。この円筒形ピンが、圧入によって内側シャフトの貫通穴の中に挿入され、緩い嵌合によって対応するカムの中に挿入される。このために、対応するカムは、円筒形ピンが挿入される穴を含む外側に突出する円筒形領域を含むことが必要である。明らかに、カムを内側シャフトの結合要素に結合するために、これには、カムを事前に機械加工することが必要である。カム要素のそのような従来の機械加工は、製造コストを増加させ、調節可能なカムシャフト設計の製造のために製造コストを増加させる。個々の構成要素、すなわち、内側シャフト領域の中の穴、カム領域の中の穴、ならびに結合要素のための穴の様々な製造交差が、やはり様々な欠陥源を引き起こし、その結果、カムが内側シャフト上に取り付けられ、内側シャフトからカム自体まで遊びのないトルクの伝達が保証されない場合、遊びが大きすぎる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許第１９７５７５４０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明が解決しようと提示する課題は、自動車の調節可能なカムシャフトの前述の欠点、ならびに自動車のそのような調節可能なカムシャフトを製造するための方法における前述の欠点の少なくともいくつかをなくすことである。特に、本発明が解決しようと提案する課題は、調節可能なカムシャフト、ならびに簡単で経済的な方法で製造され得る自動車の調節可能なカムシャフトを製造するための簡単で経済的な方法を提供することである。更に、一体式カウリングの内部の外側シャフトまたは内側シャフト上に個々のカムを迅速に、簡単に、かつ確実に配置することが有利であるはずである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題は、請求項１の特徴を含む自動車の調節可能なカムシャフトを製造するための方法による本発明の第１の態様によって、および請求項６の特徴を含む自動車の調節可能なカムシャフトによる本発明の第２の態様によって解決される。本発明の追加の特徴および詳細は、従属クレーム、説明および図面から明らかになるであろう。方法に関連して説明された特徴および詳細は、本発明の装置に関連するものとやはりもちろん考察されたいが、また逆の場合も同様であるが、その結果、本発明の個々の態様の開示に関連して相互参照することが可能であり、実施されることになろう。更に、本発明による調節可能なカムシャフトは、調節可能なカムシャフトを製造するための本発明の方法によって製造され得る。
【０００７】
自動車の調節可能なカムシャフトを製造するための方法であって、カムシャフトが、少なくとも１つの外側シャフト区分上に回転自在に固定されて配置される少なくとも１つの固定カムと、外側シャフト区分の内部に同心状に延在する内側シャフトに回転自在に固定されて配置される少なくとも１つの調節カムとを備え、方法が少なくとも以下のステップ：
内側シャフト上に外側シャフト区分を配置するステップと、
内側シャフトの表面上に表面変形を生成して、少なくとも１つの配置部分を生成するステップと、
外側シャフト区分の少なくとも１つの部分上に固定カムを配置するステップと、
カムシャフトの配置部分上に調節カムを配置するステップと
を含む、方法。
【０００８】
本発明による調節可能なカムシャフトは、調節可能であり、外側シャフトに対して特に回転自在であり、外側シャフトに同心状に、または同軸に配置される内側シャフトを備える。したがって、有利なことに、例えばチューブの形態で設計され、したがって貫通穴を備える外側シャフトの内部に内側シャフトが配置され、その貫通穴を通って内側シャフトが少なくとも一部分に対して延在する。有利なことに、外側シャフトは、少なくとも１つの外側シャフト区分を備え、それが、結果的には外側シャフトの区分の形態であり、したがって、内側シャフトの長手方向軸に沿って完全に延在しないチューブ区分を形成する。調節可能なカムシャフトは、少なくとも１つの固定カムならびに少なくとも１つの調節カムを更に備え、固定カムは、外側シャフト、および特に外側シャフト区分に回転自在に固定されて配置され、一方、調節カムは、内側シャフトに回転自在に固定されて配置される。その結果として、外側シャフトが内側シャフトに対して回転すると、固定カムが調節カムに対して回転することになり、その結果、したがって、調節カムと固定カムとの間の角度に関して広がりが生じる。本明細書で言及される調節可能なカムシャフトは、有利なことに自動車工学の分野で用途を見いだし、本発明の文脈の中で自動車は、特に、陸上、空中および水上の車両を意味することができる。有利なことに、調節可能なカムシャフトは、自動車工学の分野、ならびに特にガソリンおよびディーゼルエンジン技術の分野の中で使用され得る。調節可能なカムシャフトは、有利なことに、充電サイクルを最適化し、吸気バルブの変化によって可変圧縮比を可能にし、かつ汚染物質とＣＯ２排出を削減する働きをする。更に、調節可能なカムシャフトは、吸気バルブと排気バルブとの間の可変バルブ制御タイミング設定を調節するために使用されることが考えられる。有利なことに、調節可能なカムシャフトは、吸気バルブの特定の位相シフトに基づいて、燃焼空間内でチャージモビリティを増加させることによって、射出型エンジン内部で混合物の形成を最適化するために、ならびに、例えば、排気バルブの初期の開放によるキャットヒーティングによって、内燃機関エンジンの冷間始動位相の汚染排出を低減するために使用される。更に、有利なことに、排気側の変動によって微粒子再生フィルタなどの排気ガス後処理システムを制御するために、または対応する排気側の変動によって排気ガス過給システムを制御するために、そのような調節可能なカムシャフトを使用することが考えられる。
【０００９】
本発明の文脈では、有利なことに、調節可能なカムシャフトは、バルブリフトの開放持続期間内の変動性を可能にすることに役立ち、固定カムに対する調節カムの広がりによって、固定カムおよび調節カム上方に延在する全体的カム輪郭形状の連続的な開放持続期間を可能にする。例えば、ローラカムフォロワなどのバルブタッピング要素は、バルブリフト湾曲の第１の部分内でカム輪郭形状に接触し、一方、移行点の後に、接触は調節カムのプラトー形状輪郭へ変化する。そのようなカムシャフトの変位、および特に外側シャフトに対する内側シャフトの変位が、有利なことに、位相シフタ、および特にデュアル位相またはダブル位相シフタによって可能になる。
【００１０】
自動車のそのような複雑な調節可能なカムシャフトの作製を可能にするために、有利なことに、外側シャフト区分が内側シャフト上に配置され、特に内側シャフトに押し付けられる。やがて後に、内側シャフトの表面上、変形または変更された内側シャフトの表面上に配置部分を生成することが可能である。配置部分を生成するための内側シャフトの表面の表面変形に続いて、本発明により、固定カムが、外側シャフト区分の少なくとも一部分上に配置され、調節カムは内側シャフトの配置部分上に配置される。
【００１１】
本発明の文脈では、前述のステップが、互いに対して連続的な変化を更に含むことが更に考えられる。したがって、内側シャフトの表面変形の生成前であっても、固定カム自体が、外側シャフト区分の少なくとも一部分上に配置され、または外側シャフト区分に結合され、または外側シャフト区分上に配置されることが可能である。外側シャフト区分を内側シャフト上に配置する前に、内側シャフトの表面変形を生成することが更に考えられる。有利なことに、内側シャフトの表面変形が、調節カムをカムシャフトに摩擦嵌合および／または成形嵌合および／または接着結合するために使用されることが考えられて、特に、内側シャフトの配置部分の領域の中で調節カムをこの内側シャフトに回転自在に固定される様式で接合し、その結果、内側シャフトが外側シャフトに対して回転すると、トルクが調節カムに伝達されることが可能になり、その結果、外側シャフトが、内側シャフトの回転の中心軸を中心として内側シャフトと共に均一に回転させるようにする。本発明の文脈では、外側シャフトが内側シャフトに対して回転されるかどうか、または内側シャフトが外側シャフトに対して回転されるかどうか、かつ特に固定カムが調節カムに対して回転されるかどうか、または調節カムが固定カムに対して回転されるかどうかは問題ではない。有利なことに、外側シャフト区分がチューブ区分または中空シャフト区分の形態であるので、外側シャフト区分は内側シャフトに押し付けられ、それによって有利なことに、中実シャフトとして構成され、その結果、外側シャフト区分が少なくとも一部分に対して内側シャフトを取り囲む。その結果として、内側シャフトが外側シャフト内に中央に配置され、好適には同軸または同心状に配置される。
【００１２】
本発明の文脈では、材料の隆起によって表面変形を生成することが考えられる。したがって、内側シャフトが、特に配置部分においてそれ自体の材料の隆起を備えるように、内側シャフトの表面が変形されることが考えられる。有利なことに、これによって、調節カムを内側シャフトに結合するように設計される、内側シャフトおよび／または調節カム上の保持手段または保持材料の追加的な配置、導入または結合を回避する。
【００１３】
有利なことに、材料の隆起が圧延によって生成されることが考えられる。圧延工程では、非切削加工が、圧延ロールによって行われ、それは材料表面を滑らかにし、強化することに役立つ。有利なことに、例えば、内側シャフトの材料が流れ始めるような、回転する内側シャフトに対する力で圧延工具が押圧され、その結果、それによって材料が移動される。有利なことに、圧延工程は、粗面加工された加工面を含む圧延ディスクなどの工具によって実施される。内側シャフト上の少なくとも１つの配置部分、および有利には複数の配置部分を生成するための圧延工程によって、特に内側シャフトの材料隆起の生成によって、内側シャフトの外径が、少なくともその領域において結果的に増加する。配置部分または材料隆起の生成後、カムが内側シャフトに対して押し込まれる場合、有利なことに、内側シャフトが延在することができる貫通穴があるので、その結果として、カムと内側シャフトとの間に少なくとも１つの摩擦結合が存在し、特に、少なくとも表面変形を含む配置部分の領域内に内側シャフトの変形された表面が存在することになる。固定カムを内側シャフトに押し込み、固定カムを外側シャフト区分に結合する前に、表面変形および特に内側シャフトの表面の圧延が実施される場合、そのとき、固定カム自体が、調節カムの貫通穴の直径よりも大きい直径の貫通穴を含むことが有利には考えられて、その結果として、例えば固定カムと内側シャフトとの間の摩擦結合を生成せずに、内側シャフトの表面の表面変形を横切って、固定カムが押し込まれるようにする。しかし、固定カムおよび調節カムが、概ね同等の貫通穴直径を含むこともまた考えられ、その場合は、内側シャフトの表面変形を生成する前に、固定カムが内側シャフトに少なくとも押し込まれることが必要となり、更に、有利には外側シャフト区分上に配置されることが必要となろう。本発明の文脈では、有利なことに、固定カムが外側シャフト区分、特に外側シャフト区分の遠位端に圧入接合されることが可能である。しかし、外側シャフト区分に固定カムを配置することが、成形嵌合および／または接着結合によって実施されることもまた考えられる。有利なことに、固定カムが、外側シャフト区分の少なくとも一部分を横切って押し込まれ、有利なことに、固定カムが、外側シャフト区分の外径に概ね相当する貫通穴直径を含み、外側シャフト区分と固定カムとの間に有利なことに、圧入結合を生成するようにする。しかし、外側シャフト区分が、挿入領域を含むこともまた考えられ、挿入領域は、挿入斜面、肩部または凹部などの形態で設計され得る。この挿入領域は、有利なことに、この挿入領域を介して固定カムを外側シャフト区分に回転自在に固定する様式で結合することに役立つ。有利なことに、固定カムを外側シャフト区分上に更に、または不注意に過度に押し込むことを防止するために、挿入領域、特にこの挿入領域の部分は、更にそれ自体が制限領域としてもまた機能する。
【００１４】
有利なことに、調節可能なカムシャフトは、少なくとも２つの固定カムを備え、各カムが、外側シャフト区分に結合されており、調節カムが固定カムの間に配置され、回転自在に固定される様式で内側シャフトに結合される。その結果として、それ自体がカム輪郭形状を含むカムパックが、１つを超える固定カムおよび１つの調節カムから構成され、すなわち、有利には少なくとも２つの固定カム、および２つの固定カムの間に配置される１つの調節カムから構成される。その結果として、追加の固定カムが調節カムに隣接して配置され、追加の外側シャフト区分が内側シャフト上の追加の固定カムに隣接して配置され、追加の固定カムが、追加の外側シャフト区分上に配置され、特に回転自在に固定される様式で外側シャフト区分に結合されることが考えられる。したがって、調節可能なカムシャフトの構築または組立てが、モジュール形式で実施され、特に外側シャフトの有利なモジュール設計によって実施され、それが、少なくとも１つの外側シャフトモジュール、および有利には、１つ、２つまたはそれ以上の外側シャフト区分から構成される。
【００１５】
有利なことに、固定カムまたはカムパックの２つの固定カムが、少なくとも圧入によって、または成形嵌合によって、または接着することによって外側シャフト区分に結合される。しかし、固定カムが圧入、成形嵌合によって、および接着によって外側シャフト区分に接合されることもまた考えられる。調節カムと内側シャフト区分との間の結合についても同じことが有効であり、同様に、少なくとも圧入、成形嵌合によって、または接着によって内側シャフト区分に接合され得る。しかし、有利なことに、調節カムは、材料隆起によって内側シャフトに対して圧入結合される。有利なことに、結合カムと外側シャフト区分との間の摩擦結合、ならびに調節カムと内側シャフトとの間の摩擦結合によって、自動車用の調節可能なカムシャフトの容易かつ経済的な製造および組立てが可能になる。
【００１６】
更に、自動車の調節可能なカムシャフトが特許請求され、カムシャフトが、外側シャフト区分上に回転自在に固定されて配置される少なくとも１つの固定カムと、外側シャフト区分の内部に同心状に延在する内側シャフトに回転自在に固定されて配置される少なくとも１つの調節カムとを備え、調節カムが、内側シャフトに沿った少なくとも一部分に対して延在する内側シャフトの配置部分に少なくとも圧入結合され、配置部分が、内側シャフトの表面の表面変形を備える。既に上述したように、有利なことに、外側シャフト区分は、シェル面および貫通穴を含むチューブ区分の形態で設計され、その貫通穴を通ってカムシャフトが少なくとも一部分に対して延在する。内側シャフトが、有利には円筒形棒形状の要素、特に有利には中実シャフトであり、それが外側シャフト区分の貫通穴を通って少なくとも一部分に対して延在する。調節可能なカムシャフトでは、調節カムが、固定カムに対して回転または移動可能に配置されて、少なくとも１つの固定カムおよび少なくとも１つの調節カムから成るカムパックのカム輪郭形状を変化させる。有利なことに、調節カムならびに固定カムは、それぞれが貫通穴を備え、その貫通穴を通って内側シャフトの少なくとも一部分が延在する。有利なことに、少なくとも外側シャフト区分がこの貫通穴を通って一部分に対してやはり延在することができ、または貫通穴の中の一部分に対して少なくとも延在することができるように寸法成形された貫通穴を固定カムが備える。有利なことに、調節カムが、単一の固定カム要素として、またはダブルアンビル設計で組み合わされた固定カム要素として設計される、２つの固定カムの間に配置されることが考えられる。本発明の文脈では、ダブルアンビル設計とは、固定カムが共通の基部領域を備え、その基部領域を通って貫通穴が延在しており、一方、固定カムのカムリフト領域は、特に互いに間隔をおいて設計されているという意味である。その結果として、基部領域内のこれら２つの一体に接合された固定カムの間に凹部が設けられ、その凹部内に調節カムが導入される。有利なことに、１つまたは複数の固定カムおよび調節カムが、互いに同心状に配置され、その結果、固定カムが調節カムに対して回転する、または調節カムが固定カムに対して回転すると、同一軸を中心としてカムの回転が発生する。有利なことに、固定カムおよび調節カムが、組み合わされたカム輪郭形状を形成し、そのカム輪郭形状は、固定カムと調節カムとの間の相対的な回転運動に基づいて変化することができる。特に有利なことに、調節カムが固定カムに対して回転され、調節カムのカム輪郭が固定カムのカム輪郭または固定カムに対して結果的に移動され、または変更された位置を取る限りにおいて、調節カムおよび特に調節カム輪郭が、それにより、カムシャフトの回転運動をバルブ制御のために並進運動に転移させるためのカムフォロワなど、各カム輪郭と相互作用するタッピング要素に接触する。
【００１７】
有利なことに、内側シャフトの表面の表面変形が、材料隆起であり、それは、例えば圧延方法によって生成される。したがって、調節カムが、配置部分の中に押し付けによって、特に摩擦結合によって内側シャフトに接合されることが考えられ、その結果、内側シャフトが回転すると、調節カムの回転もやはり発生する。
【００１８】
本発明の文脈では、カムシャフトが、少なくとも２つの外側シャフト区分を備え、外側シャフト区分上に、固定カムが、回転自在に固定される様式で配置されることが可能である。その結果として、有利なことに、調節カムが、２つの固定カムによって、したがって固定カムに結合された外側シャフト区分によって取り囲まれる。そのようなモジュール設計は、特に外側シャフトについて、個々の外側シャフト区分の使用によって、ならびに有利には少なくとも１つの固定カムおよび少なくとも１つの調節カムを備え、特に有利には少なくとも２つの固定カムおよび固定カムの間に配置された１つの調節カムを備えるカムパックの設計によって、有利なことに、調節可能なカムシャフトの製造を容易にすることができる。
【００１９】
本発明の文脈では、外側シャフト区分が少なくとも１つの遠位シェル面領域を含むことが更に考えられ、その外径は、残りのシェル面の外径よりも少なくとも部分に対して寸法がより小さい。したがって、有利なことに、外側シャフト区分が、シェル面の領域内で少なくとも遠位端の一方、および有利には遠位端の両端で挿入領域を備える。この挿入領域は、有利なことに、固定カムを少なくとも一部分について外側シャフト区分に、および有利には一部分に押し付けることに役立つ。有利なことに、挿入領域は、概ね連続的に減少または増加する挿入斜面、狭窄径、凹部、肩部または同等の幾何学的形状などの形態で設計され、それによって、残りの外側シャフト区分よりも小さい寸法の外径が、少なくとも部分について挿入領域の中に形成される。これら複数の挿入領域、またはこの１つの挿入領域の長さは、外側シャフト区分の長手方向から見ると、固定カムの幅に概ね相当することが考えられ、その結果、固定カムが、この挿入領域上に、有利には全体的に、しかし少なくともほとんど全体的に配置されることが可能であり、それによって外側シャフト区分に有利には回転自在に固定される様式で接合されることが可能である。
【００２０】
本発明の文脈では、有利なことに、調節カムおよび固定カムが、互いに同心状に配置され、固定カムの貫通穴が調節カムの貫通穴よりも寸法がより大きいと考えられる。有利なことに、少なくとも１つの固定カムおよび１つの調節カムから構成される全体のカムパックの組立てが、この内側シャフト上に材料隆起を配置する後、内側シャフトに押し付けられる場合、このことは特に有利である。有利なことに、調節カムの貫通穴が、内側シャフトの外径または周方向直径と概ね同じ寸法である。一方、固定カムの貫通穴は、内側シャフトの外径または周方向直径よりも寸法が大きく、特に有利には、材料隆起または圧延の外径よりも大きく、組立て行程中に、内側シャフトの材料隆起を横切って、固定カムの圧延を可能にする。有利なことに、固定カムの貫通穴は、外側シャフト区分の外径または周方向直径とほとんど同一であって、特に圧入によって、有利には摩擦結合を生成することによって、固定カムを外側シャフト区分上に確実に配置することが可能になる。固定カムと外側シャフト区分との間の摩擦結合、ならびに調節カムと内側シャフトとの間の摩擦結合の使用によって、容易で、経済的、ならびに信頼性の高い製造および調節可能なカムシャフトの耐久性のある使用が可能になる。
【００２１】
本発明の第１の態様による調節可能なカムシャフトの製造の方法について既に説明されたすべての利点が、説明される調節可能なカムシャフトのために提供される。
【００２２】
本発明による調節可能なカムシャフトの実施形態が、図面によって以下により詳細に説明される。各場合に概略的に、図示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】調節可能なカムシャフトの一実施形態の斜視図である。
【図２】本発明による調節可能なカムシャフトの一実施形態の側面断面図である。
【図３】図２に示す、切取り部Ｃの拡大、側面断面図である。
【図４】本発明による調節可能なカムシャフトのカムパックの一実施形態の斜視図である。
【図５】本発明によるカムシャフトのカムパックの一実施形態の側面断面図である。
【図６】第１の配置のカムパックを示す、本発明によるカムシャフトの一実施形態からの切取り部の斜視図である。
【図７】カムパックの第２の配置における、本発明によるカムシャフトのための図７に示す切取り部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
同じ機能を含む要素、および作業モードは、各場合に図１から図７において同じ参照符号を備え付ける。
【００２５】
図１は、本発明による調節可能なカムシャフト１の一実施形態の斜視図である。カムシャフト１は、内側シャフト２ならびに２つの外側シャフト区分３．１および３．２を備える。各外側シャフト区分３．１、３．２は、遠位シェル面領域１２上に形成される少なくとも１つの挿入領域１０を備える。図１の例示的な実施形態の中で示される固定カム７．１、７．２は、カムパック４．１、４．２の部分であり、カムシャフト１が複数のそのようなカムパック４．１、４．２を含むことが考えられる。各カムパック４．１、４．２は、第１の固定カム７．１および第２の固定カム７．２を備え、一方、２つの固定カム７．１と７．２との間に調節カムが配置される。有利なことに、図１に示されるように、内側シャフト２が固定カムの貫通穴ＢＦを通って延在し、ならびにここでは図示されない、調節カム８の貫通穴を通って延在し、ここでは図示されない、外側シャフト区分３．１、３．２の対応する貫通穴を通って延在する。固定カム７．１、７．２、および調節カム８の配置は、特に図２および図３の中で説明されることになる。
【００２６】
図２および図３は、本発明による調節可能なカムシャフト１の一実施形態の側面断面図を示し、図３は図２に示される領域Ｃの拡大図を示す。図２に示す、本発明によるカムシャフト１の一実施形態の断面は、第１の固定カム７．１および第２の固定カム７．２、ならびに固定カム７．１と７．２との間に配置される調節カム８を含む少なくとも１つのカムパック４を備える。図２および図３から分かるように、固定カム７．１および７．２の貫通穴ＢＦは、調節カム８の貫通穴ＢＶよりも大きい直径を含む。このようにして、有利なことに、調節可能なカムシャフト１のための組立工程中に事前に組立てられた状態、すなわち、２つの固定カム７．１および７．２、ならびに調節カム８から構成される状態で、カムパック４を内側シャフト２の上に押し付けることが可能になり、一方で、内側シャフト２は、表面変形２０、特に圧延工程の形態で材料隆起を既に経験していると考えることができるであろう。固定カム７．１、７．２および調節カム８の穴の異なる直径ＢＶ、ＢＦに基づいて、その結果として、カムパック４を内側シャフト２に押し付ける場合、第１の固定カム７．１が内側シャフト２の表面変形２０、および特に材料隆起２０を横切って特に移動され、一方で、カムパック４を内側シャフト２に沿って、特に表示される矢印方向Ｐに更に移動させる間に、調節カム８の貫通穴ＢＶの表面と、内側シャフト２の材料隆起２０または表面変形２０との間に接触が生じることが保証される。これによって、有利なことに、調節カム８と内側シャフト２との間の摩擦結合が可能になる。カムパック４を内側シャフト２に取り付け、表面変形２０を備える内側シャフト２の配置部分２１に調節カム８を配置した後で、有利なことに、第１の外側シャフト区分３．１および第２の外側シャフト区分３．２が内側シャフト２に押し付けられることが考えられる。第１の外側シャフト区分３．１または３．２が、取り付け方向に依存して、カムパック４の配置前でも、内側シャフト２に既に押し付けられていることもまた考えられる。
【００２７】
図２および図３に示すように、２つの外側シャフト区分３．１および３．２は、有利なことに、両方の遠位端１２および特に遠位シェル面領域１２に挿入領域１０を備える。この挿入領域は、例えば、肩部、挿入斜面、凹部またはスロットの形態に、あるいはシェル面を幾何学的に変更する同等の形態に設計され得る。有利なことに、外側シャフト区分３．１および３．２の外径および特に周方向直径は、参照符号Ｄｂによって表示される外側シャフト区分の残りの領域の直径よりも小さい、参照符号Ｄａによって表示される直径を挿入領域１０の領域内に含む。挿入領域１０の形状および寸法または幾何学的構成は、本発明の文脈の中の特定の幾何学形状に限定されないであろう。その代わりに、挿入領域１０は、固定カム７．１および７．２とそれぞれ外側シャフト区分３．１および３．２との間の摩擦結合を有利なことに保証するように設計されることに留意すべきである。有利なことに、各外側シャフト区分３．１または３．２の挿入領域１０は、カムパック４あるいはカムパック４の固定カム７．１または７．２の外側シャフト区分３．１または３．２に対して遠すぎる配置、または押し付けを防止することにも役立つ。
【００２８】
本発明の文脈では、表面変形２０を生成するために内側シャフト２の圧延、特に内側シャフト２の表面処理が生じる前に、外側シャフト区分３．１または３．２を内側シャフト２に最初に押し付け、または取り付けることもまた考えられるであろう。したがって、本発明によるカムシャフトを生成する方法では、例えば自動カム配置機上のチャックの中に収容される内側シャフト２に最初に第１の外側シャフト区分３．１を押し付けることが考えられる。この後に、内側シャフト２の圧延が生じることができて、内側シャフト２の表面上に材料隆起２０を生成する。追加のステップでは、好適には、固定カム７．１の間にねじ込まれた、または配置された調節カム８を用いて内側シャフト２上にカムパック４を取り付けることが考えられ、その結果、第１固定カム７．１と第１の外側シャフト区分３．１との間、ならびに調節カム８と内側シャフト２の表面変形２０または材料隆起２０との間に摩擦結合が生成される。更に、以下のステップでは、第２の外側シャフト区分３．２が内側シャフト２に押し付けられ、これがカムパック４の領域の中に十分遠くまで内側シャフト２に押し付けられることが考えられ、その結果、特に挿入領域１０がカムパック４の第２の固定カム７．２に圧入結合される。外側シャフト区分３．１および３．２が調節カム８に接触することを防止するために、外側シャフト区分３．１および３．２と調節カム８との間に間隙が存在することが考えられる。有利なことに、この間隙によって、外側シャフトまたは外側シャフト区分３．１、３．２と内側シャフト２との間の移動中の摩擦、特に固定カム７．１および７．２と調節カム８との間の移動中の摩擦を防止する。固定カム７．１、７．２を外側シャフト区分３．１、３．２に押し付けることの行き過ぎが、有利なことに、例えば図３に示すような制限要素９によって防止される。この制限要素９は、有利には挿入領域１０の部分であり、少なくとも一部分に対して径方向に概ね延在する壁を備える。
【００２９】
図４は、本発明による調節可能なカムシャフト１の要素である、カムパック４の実施形態の斜視図である。カムパック４は、調節カム８を取り囲む第１の固定カム７．１および第２の固定カム７．２を備える。有利なことに、調節カム８は、固定カム７．１および７．２と同様のカム輪郭を備え、固定カム７．１および７．２と同心状に取り付けられ、その結果、調節カム８が固定カム７．１および７．２に対して移動すると、特に図４に示す、共通の回転軸Ｄを中心とするカム７．１、７．２、８の回転が発生することができる。有利なことに、調節カム８は、固定カム７．１および７．２に対して可動であるように設計される。図４に示すように、固定カム７．１または７．２の貫通穴ＢＦならびに調節カム８の貫通穴ＢＶは、少なくとも一部分に対して、構造化面３０または３１をそれぞれ備え、構造化面３０または３１は互いに同一に設計されることが可能であり、または互いとは異なって設計されることもまた可能である。図１から図３に実施例として示されるように、この構造化面３０、３１に基づいて、固定カム７．１、７．２と外側シャフト区分３．１および３．２の表面との間の摩擦結合、ならびに調節カム８と内側シャフト２の表面との間の摩擦結合が最適化される。固定カム７．１および７．２は、有利なことに、それらの基部領域７．３の中で一体に接合され、その結果として、２つのカム輪郭形状から成る固定カムを形成する。固定カムの互いに対するそのような配置は、本発明の文脈では、ダブルアンビルとも呼ばれる。その結果として、個々の固定カム７．１および７．２のカム輪郭の間に凹部が形成され、それによって互いから離隔され、その中に調節カム８が取り囲まれる。しかし、１つだけの調節カム８および１つの固定カム７．１または７．２を配置することもまた考えられるであろう。有利なことに、この場合、少なくとも固定カム７．１または７．２、および／または調節カム８が、スリーブ（ここでは図示せず）上に圧入されることができ、このスリーブは、有利なことに、摩擦結合を利用して、少なくとも１つの外側シャフト区分３．１または３．２に、または内側シャフト２に作動可能に結合され、または結合可能である。
【００３０】
図５は、カムパック４の一実施形態の側面の断面図を概略的に示す。図５に示すカムパック４は、有利なことに、第１の固定カム７．１、およびこの図には示されない第２の固定カム７．２を備え、その間に調節カム８が配置されている。特に図５にまた図示されるように、調節カム８は貫通穴ＢＶを備え、貫通穴ＢＶは、固定カム７．１または７．２の貫通穴ＢＦよりも寸法が小さい。ダブルアンビルとして設計される固定カム７．１または７．２あるいは固定カム要素は、調節カム８と同一の回転軸Ｄを中心として移動されることができ、その結果、結局は固定カム７．１、７．２および調節カム８が、それらの回転軸Ｄに対して互いに同心状に、または同軸に配置される。更に、調節カム８は間隙１１を備え、その内部にダブルアンビル固定カムの基部領域７．３の移行領域７．４が走る。調節カム８の間隙１１に基づいて、固定カム７．１または７．２に対する調節カム８の回転が可能になる。有利なことに、この間隙１１は、内側シャフト２を外側シャフト区分３．１、３．２の少なくとも一方の中に取り付けるためにも役立つ。
【００３１】
固定カム７．１および７．２に対する調節カム８の移動または回転運動、および特にカムパック４の移動が、図６および図７の中に有利なことに示される。したがって、図６は、本発明によるカムシャフト１の実施形態の切取り部の斜視図を概略的に示し、カムパック４が第１の配置にあり、調節カム８は、固定カム７．１または７．２に対して受ける回転運動を全く含んでいない。その結果として、カムパック４が平坦なカム輪郭を備える。外側シャフトあるいは外側シャフト区分３．１または３．２に対して内側シャフト２が回転運動すると、その結果として、固定カム７．１または７．２に対する調節カム８の回転運動が発生する。このようにして、カムパック４が、特に図７に示すように、固定カム７．１および７．２に対する調節カム８の広がりを経験する。広がりに基づいて、全体的カムパック４のカム輪郭形状が、その結果として変化し、タッピング要素が、吸気および／または排気バルブの設定または調節を制御する。
【００３２】
有利なことに、調節可能なカムシャフトの製造のための本発明による方法、ならびに本発明による方法によって有利に製造される、本発明による自動車の調節可能なカムシャフトが、より簡単で、より経済的な様式で、調節可能なカムシャフトの生成、または製造および組立てを可能にするであろう。したがって、有利なことに、内側シャフトを調節カムに結合するために、ピンなどの結合要素をもはや配置する必要がない。更に、有利なことに、本発明による方法が、単一設計の中で調節可能なカムシャフトの製造または組立て、個々の要素、すなわち内側シャフトならびに外側シャフト区分、共通の設計の中に取り付けられることが可能である固定カムおよび調節カムを含むカムパックの製造または組立てを可能にすることに言及すべきである。有利なことに、これによって、時間とコストのかかる中間加工物の運搬を防ぎ、半組立て品または事前に組立てられたカムシャフトに対する損傷を回避する。更に、研磨済みカム、ならびに特に研磨済み固定カムおよび研磨済み調節カムが、本発明による方法によって取り付けられ得ることが有利である。
【符号の説明】
【００３３】
１  カムシャフト
２  内側シャフト
３．１  第１の外側シャフト区分
３．２  第２の外側シャフト区分
４．１  第１のカムパック
４．２  第２のカムパック
４  カムパック
７．１  第１の固定カム
７．２  第２の固定カム
７．３  基部領域
７．４  移行領域
８  調節カム
９  制限要素
１０  挿入領域
１１  間隙
１２  遠位端／遠位シェル面領域
２０  表面変形／材料隆起
２１  配置部分
３０  固定カムの構造化面
３１  調節カムの構造化面
ＢＦ  固定カムの貫通穴
ＢＶ  調節カムの貫通穴
Ｄ  回転軸
Ｄａ  遠位シェル面領域の外径
Ｄｂ  残りのシェル面の外径
Ｐ  矢印方向
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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