JP2006503214A - 電動式カムシャフト調整装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ピストン往復式内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフト（８）の回転角度位置を調整かつ固定するカムシャフト調整装置（１）に関する。この調整装置は、高伝動、低摩擦の調整用歯車機構（２）を備え、この調整用歯車機構は、クランクシャフトに回転に関し固定されて連結されている駆動軸と、カムシャフト（８）に回転に関し固定されて連結されている従動軸と、調整用モータの調整用モータシャフト（１０）に連結されている調整用シャフト（９）と、を有する。調整用歯車機構（２）及び調整用モータ（３）を別々のユニットとして実現し、回転バックラッシュがなく取り外しができるクラッチ継ぎ手（４）で互いに連結することにより、経済的に稼働できるカムシャフト調整装置（１）を製造できる。

Description

本発明は、ピストン往復式内燃機関、特に、請求項１の前文によるピストン往復式内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転角度位置の調整及び固定用のカムシャフト調整装置に関するものである。

ＤＥ ４１ １０ １９５ Ａ１には、ピストン往復式内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの相対的な回転角度位置を調整かつ固定するためのカムシャフト調整装置が開示されている。このカムシャフト調整装置は、高伝動・低摩擦の調整用歯車機構を備えており、この調整用歯車機構は、クランクシャフトに不動に連結されている駆動軸と、カムシャフトに回転について固定されて連結されている従動軸と、調整用モータの調整用モータシャフトに連結されている調整用シャフトとを備えている。

この解決法では、調整用モータシャフトが、調整用歯車機構の調整用シャフトと一体に形成されている。このために、調整用モータが故障した場合には、常にカムシャフト調整装置全体を交換しなければならない。さらに、組み立て自体も複雑である。なぜならば、完全な調整用モータを予め組み立てることはできないからである。

（発明の目的）
本発明は、経済的に運転できるカムシャフト調整装置を作るという目的に基づいたものである。

（発明の開示）
本発明によれば、課題は、独立請求項１の特徴により解決される。調整用モータ及び調整用歯車機構を個別に構成することにより、調整用モータを全て予め組み立てることができ、また、取り外し式継ぎ手のおかげで簡単に設置したり交換したりできる。継ぎ手には回転バックラッシュがないので、低摩擦及び低騒音で作動することが保証される。

調整用歯車機構及び調整用モータの間の取り外し式継ぎ手に関する本発明による機構は、調整用モータの種類とは無関係である。特に好ましいのは電動式調整用モータである。油圧モータと比べて、電動モータには、内燃機関のエンジンスピードに無関係に機能し、そのために内燃機関が止まっていても機能するという利点がある。その上、油の粘度は、電動モータの機能に影響しない。空気圧モータに比べると、調整用電動モータには、通常の場合、既に電源があり、制御が複雑でないという利点がある。

継ぎ手がつなぎ合わせることができる２つの部分を有し、一方が調整用モータシャフトに回転に関し固定して連結されており、他方が調整用シャフトに回転に関し固定して連結されていると、製造上有利であり、そしてそれ故にコスト上も有利である。

２つの部分のうちの一方が外側部分として形成され、他方が内側部分として形成され、この２つの部分は一方を他方に遊びがないように挿入できるという点で、調整用モータの簡単な組み立てが実現されている。

本発明の有益な改良点は、継ぎ手がプロフィール軸継ぎ手（Ｐｒｏｆｉｌｗｅｌｌｅｎｋｕｐｐｌｕｎｇ）として、好ましくは二面付き軸継ぎ手として形成されている点にある。この二面付き軸継ぎ手は、各外側部分に２つの連結面を、そして、各内側部分に２つの連結面を有しており、後者は、回転バックラッシュ低減手段を有している。所定の２面付き軸継ぎ手には、トルクを伝達し、かつ、回転バックラッシュを低減する手段を取り付けるのに十分な場所がある。継ぎ手としては、フェザーキーと、例えば多角形、歯形、くさび形、及びマルチエッジ軸継ぎ手のようなプロフィール軸継ぎ手もまた可能である。さらに、対応するカウンターピース（Ｇｅｇｅｎｓｔｕｅｃｋ）で一面をミリング加工された軸（２面付き軸に似ているが真っ直ぐな面は１つだけである）も同様に考えられる。回転バックラッシュ低減手段を外側部分に取り付けることも可能であるが、内側部分に取り付けることは、外側部分に取り付けることに比べると組み立て上及び構造空間上の利点がある。

従来の解決法の１つは、回転バックラッシュ低減手段として、内側及び外側部分の連結面の間に最小の狭い公差の遊びを設けるというものである。この結果必要となる加工精度は相当の製造費を必要とする。

より経済的な解決法としては、回転バックラッシュ低減手段として、予め荷重をかけた金属製又はプラスチック製のばねを用い、連結面の間の遊びを埋めるというものがある。ばねに予めかけられている荷重と十分なばねの反りから、連結面の間の遊び及びその公差を比較的大きく選択することができ、これにより結果的に製造費が減る。

金属製のばねを平たく湾曲したばね又は板ばねとして形成すること、及び、プラスチック製のばねを好ましくはポリマー製バンド又はポリマー製Ｏ−リングとして形成して、好ましくは内側部品の連結面の溝又は円形溝に配置することは有益である。ポリマー製のばねを内側部分の連結面の環状溝に取り付けるということは、何にもまして、紛失する心配がないようにそこに配置されたポリマー製バンド及びポリマー製Ｏ−リングの組み立てを簡単にする。

トルクの伝動及び回転バックラッシュ低減に必要なばねの力及び組み付けの力は比較的小さい。なぜならば、伝動するトルクは１Ｎｍ未満であり、比較的小さいからである。したがって、対応するばねの剛性では、電動モータと調整用シャフトは相対的に回転しない。ばねは、これらのシャフトの小さな位置合わせ誤差をも補正できる。平たく湾曲したばね又は板ばねが好ましくは内側部分の角に留まる一体型ばね留め金として形成されていると有益である。このように、一対の平たく湾曲したばね又は板ばねが１つの器具になり、この器具が紛失する心配がないように内側部分に固定され、これにより調整用モータの組み立てが簡単になる。

本発明のある有益な形態は、継ぎ手が管状軸継ぎ手として形成されており、この管状軸継ぎ手が円筒外側部分と、同軸の円柱内側部分とを有し、円柱内側部分が遊びのある状態で外側部分の中に配置されており、かつ、好ましくは回転バックラッシュ低減手段を有しているというものである。２つの部分は、生産が簡単で経済的である回転体として形成されている。回転バックラッシュ低減手段としては、弾性変形可能であり、好ましくは金属製であるトレランスリングを設けても同様に有益である。このトレランスリングは、好ましくは同軸円柱内側部分の周囲にある径方向溝に配置され、所定量径方向に突出している。原理的には、このトレランスリングを外側部分の内周面に配置することも可能であるが、本発明による配置の方が組み立てにとって都合がよい。

トレランススリーブ（Ｔｏｌｅｒａｎｚｈｕｅｌｓｅ）が突出しているので、組み立て時には、このトレランススリーブがばねのような弾性変形をし、これにより内側部分と外側部分が摩擦連結する。突出量を決めるときには、調整用モータのトルクを伝達できるが、内側部分と外側部分の互いに相対的な軸方向移動を、そしてそれ故に熱膨張を著しく阻害することのないように注意しなければならない。トレランスリングは、ポリマー製リングとすることも考えられる。

本発明のある有益な形態では、少なくとも１つのロック用ボール又は少なくとも１つの好ましくは円錐端部を備えた円柱形ロック用ピンが回転バックラッシュ低減手段として設けられている。ロック用ボール又はロック用ピンは、好ましくは同軸円柱内側部分の径方向中ぐり穴又は貫通穴の中で遊びのある状態で案内されており、この径方向中ぐり穴又は貫通穴と一直線に並んだ、より小さい直径を有する円筒外側部分の他の径方向中ぐり穴に圧縮ばね又は貫通ばねの力によってその小さい直径によって制限された量だけ押し込むことができる。１つの固定用要素の代わりに、２つ以上のロック用ボール又は円柱ロック用ピンがあっても有益である。これらのロック用ボール又は円柱ロック用ピンは、外側部分に配置して、内側部分の対応する中ぐり穴に径方向に係合させることもできる。円柱形のピンの代替として、例えば正方形又は長方形又は他の任意の断面のピンを利用することもできる。この変形例では、調整用モータシャフト及び調整用シャフトの間の小さな位置合わせ誤差も補正される。貫通孔は、貫通孔の代わりとなる２つの径方向中ぐり孔に比べて、製造容易であり、ロック用ボール又はロック用ピンに一様な圧力を加えるという利点を有する。

圧縮ばね又は貫通ばねのばね力の対応する設定、及び／又は円柱ピンの円錐角により、管状継ぎ手が伝動できるトルクを制限することができる。したがって、これは安全継ぎ手として動作する。この安全継ぎ手では、過負荷がかかった場合、ロック用ボール又は円柱ロック用ピンが比較的小さいばねの力に抗して外側部分にある中ぐり穴から外れ、このため２つのシャフトの連結が外れる。ロック用ボール又は円柱ロック用ピンが備えられている管状軸継ぎ手が軸方向に移動できるようにするには、他方の径方向中ぐり孔を軸方向に合わせた細長い穴に形成することが必要である。

継ぎ手が噛み合い（クラッチ）継ぎ手として形成されていると有益であり、この噛み合い継ぎ手では、２つの部分が軸方向の爪を有し、この軸方向の爪は同一径に配置されて互いに係合するものであり、この爪の間には間隔があり、この間隔は、弾性があって予め荷重がかけられているポリマー製リングの歯部要素により回転バックラッシュがないように埋められている。この噛み合い継ぎ手は、ポリマー製リングの弾性により、小さな軸ずれの調整を可能にする。この他に、この噛み合い継ぎ手は、振動減衰器としても機能する。

他の有益な継ぎ手は、プロフィール軸継ぎ手として、好ましくはスプライン（鋸歯）軸継ぎ手として形成されている。このスプライン軸継ぎ手の内側及び外側部分、特に内側歯車及び外側歯車は、弾性プラスチックから形成されている。伝動するトルクが比較的小さいことを考慮すると、いろいろな種類の継ぎ手、例えば、多角形、すなわち複数の角部を有する軸継ぎ手が、片側をプラスチックで形成するのに適している。スプライン軸継ぎ手は、非常に容易に組み立てることができるという点で優れている。このスプライン軸継ぎ手では、弾性プラスチック製スプラインリングにより、小さな軸ずれを補正することもできる。同様に、このスプライン軸継ぎ手は、プラスチック自身の減衰による振動の減衰器としても作用する。

経済的に製造し、かつ、構造を小型化するには、プラスチックからなる内歯歯車及び外歯歯車を、スプライン軸継ぎ手の対応する部品で直接型成形するか又は対応して形成された金属製中間ブッシングで直接型成形し、この中間ブッシングをスプライン軸継ぎ手に、好ましくはプレスばめで連結すると有益である。

本発明の有益な形態の１つでは、継ぎ手が磁性軸継ぎ手として形成されており、この磁性継ぎ手の２つの部分は対向している永久磁石を有し、この永久磁石が調整用モータの駆動モーメントを磁力を介して非接触で回転バックラッシュがないように調整用モータシャフトから調整用シャフトへ伝動する。永久磁石は、フェライト又は、サマリウム・コバルト系若しくはネオジム・鉄・ボロン系などの希土類金属から製造できる。調整用モータシャフトから調整用シャフトへ伝動するトルクが小さいので、このトルクは、磁力によってほぼ同時に、つまり回転バックラッシュなしに伝動される。この継ぎ手も、過荷重があるとスリップする安全継ぎ手として形成できる。この継ぎ手は非接触継ぎ手であるので、トルクは低振動で伝動される。その上、小さな軸ずれの補正も可能である。

永久磁石は、好ましくは軸方向に並べて、その間に両側に遊びがある状態で非磁性膜があり、この非磁性膜が調整用モータを油密に密封していると有益である。磁石を軸方向に並べるときに注意しなければならないのは、トルクを伝達できる磁石間の最大距離を超えないことである。その一方で、永久磁石は膜に接触してはいけない。これに対して、同様に可能である磁石の径方向配列では、軸方向のずれにの影響をほとんど受けないが、永久磁石の間に膜を形成することがより困難になる。

他の特徴は、下記の説明及び本発明の実施形態が模式的に示されている添付図面から明らかになる。

図１には、電動式カムシャフト調整装置１が示されている。このカムシャフト調整装置１は、調整用歯車機構２及び電動式調整用モータ３を有している。調整用歯車機構２及び電動式調整用モータ３は、別々のユニットとして形成されており、取り外し可能に継ぎ手で連結されている。

調整用歯車機構２は、３軸歯車機構であり、偏心歯車機構として高伝動（伝動範囲は１：３０から１：２５０）及び高効率を示している。調整用歯車機構２は、駆動軸及び従動軸、並びに調整用シャフト９を有する。駆動軸は、スプロケット（チェーンホイール）５として形成されており、不図示のクランクシャフトに、同様に不図示のチェーンを用いて回転について固定されて連結されている。従動軸は、密閉壁６として構成されており、カムシャフト８にテンションスクリュー７を用いて回転について固定されて連結されている。調整用シャフト９は、偏心軸として形成されており、２面付き軸継ぎ手４によって調整用モータシャフト１０に、実質的に回転バックラッシュはないが軸方向に移動可能なように連結されている。調整用シャフト９は、２つの平歯車１１、１２を駆動するのに使用されている。この平歯車１１、１２は、スプロケット５の内歯歯車１３と噛み合い、調整用のモーメントをピン１４及び密閉壁６を介してカムシャフト８に伝える。電動式調整用モータ３は、シリンダヘッド１６に固定されているステータ１５と、カムシャフト８とともに回る永久磁石ロータ１７を有している。

図２及び３には、図１の細部Ｘと符号を付した２面付き軸継ぎ手４の横断面図及び縦断面図が拡大して示されている。この２面付き軸継ぎ手４の内側部分１８は、調整用モータシャフト１０と一体に形成されており、外側部分１９は、調整用シャフト９と一体に形成されている。部分１８、１９は両方ともそれぞれ同じ連結面２０、２１を有しており、この連結面２０、２１の間には、軸方向の移動（熱膨張、組み立て）に必要な最小の遊びがある。これにより、回転バックラッシュもまた最小となる。このことは、モーメントが変動しながら加わる２面付き軸継ぎ手４の耐久性と低騒音稼働にとって重要なことである。しかしながら、両部分１８、１９の小さいバックラッシュ及び公差に必要な製造費は、かなりのものとなる。

この欠点については、図４及び５の縦断面及び横断面に示した２面付き軸継ぎ手４’により対処している。ここで、内側部分１８’の連結面２０’にそれぞれ１つの溝２２が設けられている。この溝２２には、平たく湾曲したばね、すなわち板ばね２３が予め荷重をかけられて挿入されている。ばね２３は、予めかけた荷重及びばねの反りによって、ここでは許容される比較的大きな内側部分１８’及び外側部分１９’の間の遊びを埋め、調整用モータ３のトルクの伝動を引き受けている。この１Ｎｍ未満のトルクは比較的小さいので、必要なばねの力及び組み立ての力もまた小さく、対応するばね剛性では、調整用シャフト９及び調整用モータシャフト１０の間に回転はない。調整用モータ３のトルクは、ばね２３を介してのみ伝達されるので、部分１８’、１９’の連結面２０’、２１’は接触しない。ばね２３は、連結面２０’、２１’の間の比較的大きな遊びとともに、調整用シャフト９及び調整用モータシャフト１０の間の小さな軸ずれを補正する。

図６は、図４及び図５の変形例としての継ぎ手４’を示している。この継ぎ手４’では、２つのばね２３及び内側部分１８’の溝２２がばねクリップ部分２４によって連結されて一体型ばね留め金２５になっている。この一体型ばね留め金２５は、紛失することがないように内側部分１８’の角部２６にロックしている。このように紛失する心配が無いということは、組み立ての点で非常に簡単であるということを意味する。

図７及び図８には、２面付き軸継ぎ手４’’が縦断面で示されており、図９には、横断面で示されている。この２面付き軸継ぎ手４’’では、平たく湾曲したばね、すなわち板ばね２３の代わりにポリマー製のバンド２８又はポリマー製のＯ−リング２９が設けられている。バンド２８及びＯ−リング２９は、内側部分１８’の周溝３０、３１において内側部分１８’の連結面２０’に突出するように取り付けられており、組み立てられた状態で付勢するようになっている。これにより、この変形例でも、内側部分１８’及び外側部分１９’の連結面２０’、２１’の間の大きな遊びが埋められ、連結面２０’、２１’が接触することはない。ここでも、調整用モータ３の比較的小さなトルクが、ポリマー製バンド２８及びポリマー製Ｏ−リング２９の対応する剛性により、内側部分１８’及び外側部分１９’が相対的に回転することなく伝達される。

図９には、ポリマー製バンド２８及びポリマー製Ｏ−リング２９を備えた内側部分１８’の周溝３０、３１がある。ポリマー製バンド２８及びＯ−リング２９は、継ぎ手４’’の内側部分１８’及び外側部分１９’の間の遊びを適切に埋めている。

図１０から１３までは、管状軸継ぎ手３２の断面図である。この管状軸継ぎ手３２は、円筒外側部分３３及び同軸の円柱内側部分３４とを有し、この円柱内側部分３４は、円筒外側部分３３の中に遊びがある状態で配置されている。

図１０の円柱内側部分３４には、２つの同一の、周囲から伸びて、一直線に並んだ径方向中ぐり穴３５があり、この径方向中ぐり穴３５には、それぞれ圧縮バネ３６が配置されている。これらの圧縮ばねは、それぞれ、ロック用ボール３７に作用している。圧縮ばねは、隙間のある状態で径方向中ぐり穴３５の中で案内され、これらのボールを外側部分３３の他の径方向中ぐり穴３８へと押し出している。この他の径方向中ぐり穴３８は、円柱内側部分３４の所定回転位置において径方向中ぐり穴３５と一直線になる。他方の径方向中ぐり穴３８の直径が径方向中ぐり穴３５より小さいので、ロック用ボール３７は他方の径方向中ぐり穴３８に所定の深さまでしか入らない。この所定の深さは、調整用モータ３のトルクを伝達するのに十分なものである。ここで、ロック用ボールは、他方の径方向中ぐり穴３８の外側縁部４３で支持される。他方の径方向中ぐり穴３８の直径を選ぶことにより、伝動可能なトルクの大きさを決めることができる。このようにして、管状軸継ぎ手３２は、安全継ぎ手（Ｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔｓｋｕｐｐｌｕｎｇ）になっている。

図１１では、２つの径方向中ぐり穴３５が貫通ばね（Ｄｕｒｃｈｇａｎｇｓｆｅｄｅｒ）４０を備えた貫通孔３９で置き換えられている。このような解決法には、図１０の解決法と比べると、組み立て費用がより少なくなるという利点があり、また、２つのロック用ボール３７の加圧が等しくなり、伝動可能なトルクをより正確に決定できるという利点がある。

図１２および１３の管状軸継ぎ手の構造は、図１０及び１１の構造に対応している。相違点は、円柱形固定ピン４１をロック用ボール３７の代わりに使用していることである。円柱形固定ピン４１は、円錐形端部４２を有し、圧縮ばね３６’又は貫通孔３９にある貫通ばね４０’の加圧力によって他方の径方向中ぐり穴３８’の中へと突出しており、他方の径方向中ぐり穴３８’の外側縁部４３’で支持されている。この変形例では、伝動可能なトルクを円錐形端部４２の円錐角の大きさで制限することができる。したがって、この管状軸継ぎ手３２もまた安全継ぎ手として使用することができる。

図１４には、継ぎ手の他の変形例としての管状軸継ぎ手３２’が示されている。ここでは、円柱内側部分３４’及び円筒外側部分３３’の間で摩擦モーメント伝動（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ Ｍｏｍｅｎｔｅｎｕｅｂｅｒｔｒａｇｕｎｇ）が、径方向溝４５の中に配置され、弾性変形可能である金属製トレランスリング（Ｔｏｌｅｒａｎｚｒｉｎｇ）４４によって達成されている。トレランスリング４４は、径方向溝４５から所定量突出しており、これが弾性変形及びこの弾性変形に依存する摩擦連結を決めている。

図１５には、爪４７、４８付きの噛み合い継ぎ手４６の部分断面図が示されている。爪４７、４８は、直径が等しい調整用シャフト９及び調整用モータシャフト１０の自由端に回転について固定されて取り付けられている。爪４７、４８は、互いに間隔を開けて噛み合っており、この間隔は、回転のバックラッシュがないように、弾性があり、予め荷重がかけられているポリマー製リング４９によって埋められている。ポリマー製リング４９は、図１７に示した歯部要素５０を備えている。

図１６は、噛み合い継ぎ手４６の軸方向から見た図を示している。図１６では、それぞれ８個の爪４７及び４８、並びに８つの歯部５０を有するポリマー製リング４９が点線で示されている。この噛み合い継ぎ手４６は、調整用シャフト９及び調整用モータシャフト１０の間の小さな位置合わせ誤差を補正するものであり、また、調整用シャフト９及び調整用モータシャフト１０の間の小さな軸ずれを許容するものでもある。

図１８には、スプライン（鋸歯状）軸継ぎ手の外側部分５５であって、弾性プラスチックから作られた内歯歯車５６を有するものを軸方向から見た図が示されている。図１９は、図１８の外側部分５５の部分縦断面を示している。内歯歯車５６は中間ブッシング５８の径方向溝５７に流し込んで成型される。径方向の突出部には、各歯部５９の後に径方向孔部６０があり、この径方向孔部６０は、プラスチックで充填されており、リベットの頭部状のカバー６１によって密封されている。径方向孔部６０に配置されているプラスチックは、内歯歯車５６が伝動できるトルクを大きくしている。中間ブッシング５８は、調整用シャフト９若しくは調整用モータシャフト１０の一部分として使用することができ、又は、これらのシャフトに圧入することができる。

図２０及び２１は、外歯歯車６３を備えた金属性内側部分６２を示している。この外歯歯車６３は、外歯６４を有している。外歯６４は、プラスチック製内歯５９よりも幅が狭い。なぜならば、外歯６４の方が高い強度を有するからである。したがって、内歯の隙間６５は外歯の隙間６６よりも幅が狭い。原理的には、外歯歯車６３もプラスチックで形成することができる。しかしながら、材料の量が恐らくより多いので、プラスチックで形成されるのは内歯歯車５６である。

図２２は、カムシャフト調整装置１’を示している。カムシャフト調整装置１’の調整用シャフト９は、非接触かつ回転バックラッシュのない方法で調整用モータシャフト１０’に永久磁石式軸継ぎ手５１によって連結されている。調整用シャフト９及び調整用モータシャフト１０’の自由端には、永久磁石５２、５３が取り付けられている。これらの磁石の間には、非磁性膜５４があり、この非磁性膜５４は、調整用モータ３を油密に閉じている。このようにして、調整用モータ３は、摩擦を起こす密封要素なしで密封されている。

図１は、別々の電動式調整用モータ及び調整用歯車機構を備えたカムシャフト調整装置であり、電動式調整用モータ及び調整用歯車機構は、互いに取り外すことができるように２面付き軸継ぎ手で連結されている。 図２は、図１の細部Ｘによる２面付き軸継ぎ手の横断面図である。 図３は、図２の２面付き軸継ぎ手の縦断面図である。 図４は、図３に類似しているがトルク伝動、回転バックラッシュ低減用金属製ばねを備えている２面付き軸継ぎ手の縦断面図である。 図５は、図４の２面付き軸継ぎ手の横断面図である。 図６は、図５に類似しているが一体型ばね留め金を備えている２面付き軸継ぎ手の横断面図である。 図７は、図４に類似しているがポリマー製ばねとして平たいバンドを備えている２面付き軸継ぎ手の縦断面図である。 図８は、図７に類似しているがポリマー製ばねとしてＯ−リングを備えている２面付き軸継ぎ手の縦断面図である。 図９は、図７及び８の２面付き軸継ぎ手の横断面図Ｘ−Ｘである。 図１０は、同軸円柱内側部分の別々の径方向中ぐり孔に入っており、ばねで付勢されている、２つの反対側に配置されたロック用ボールを備えた管状軸継ぎ手の横断面図である。 図１１は、図１０に類似しているが、径方向貫通孔を備えており、２つのロック用ボールのための貫通ばねが配置されている管状軸継ぎ手の横断面図である。 図１２は、図１０に類似しているが、２つのロック用ボールの代わりに２つの円柱ロック用ピンを備えている管状軸継ぎ手の横断面図である。 図１３は、図１１に類似しているが、２つのロック用ボールの代わりに２つの円柱ロック用ピンを備えている管状軸継ぎ手の横断面図である。 図１４は、外周面に環状溝を有する円柱内側部分を備えており、環状溝に弾性変形可能な金属製トレランスリングが配置されている環状軸継ぎ手の縦断面図である。 図１５は、噛み合い継ぎ手の部分縦断面図である。 図１６は、図１５の噛み合い継ぎ手の軸方向から見た図である。 図１７は、図１５及び１６の噛み合い継ぎ手の弾性リングの図である。 図１８は、プラスチック製内歯歯車付きスプライン軸継ぎ手の外側部分を軸方向から見た図である。 図１９は、プラスチック製内歯歯車付きの図１８の外側部分の部分縦断面図である。 図２０は、図１８及び１９の外側部分にはめられた金属製外歯歯車付きの内側部分を軸方向から見た図である。 図２１は、図２０の内側部分の側面図である。 図２２は、図１に類似しているが２面付き軸継ぎ手の代わりに磁石式軸継ぎ手を備えているカムシャフト調整装置の縦断面図である。

符号の説明

１、１’ カムシャフト調整装置
２ 調整用歯車機構
３ 電動式調整用モータ
４、４’、４’’ ２面付き軸継ぎ手
５ スプロケット
６ 密閉壁
７ テンションスクリュー
８ カムシャフト
９ 調整用シャフト
１０、１０’ 調整用モータシャフト
１１ 平歯車
１２ 平歯車
１３ 内歯歯車
１４ ピン
１５ ステータ
１６ シリンダーヘッド
１７ 永久磁石ロータ
１８、１８’ 内側部分
１９、１９’ 外側部分
２０、２０’ 連結面
２１、２１’ 連結面
２２ 溝
２３ 平たく湾曲したばね又は板ばね
２４ ばねクリップ
２５ ばね留め金
２６ 角部
２７ 横溝
２８ ポリマー製バンド
２９ ポリマー製Ｏ−リング
３０ 周溝
３１ 周溝
３２、３２’ 管状軸継ぎ手
３３、３３’ 円筒外側部分
３４、３４’ 同軸の円柱内側部分
３５ 径方向中ぐり穴
３６、３６’ 圧縮ばね
３７ ロック用ボール
３８、３８’ 他の径方向中ぐり穴
３９ 貫通孔
４０、４０’ 貫通ばね
４１ 円柱形固定ピン
４２ 円錐形端部
４３、４３’ 外側縁部
４４ トレランスリング
４５ 径方向溝
４６ 噛み合い継ぎ手
４７ 爪
４８ 爪
４９ ポリマー製リング
５０ 歯部要素
５１ 永久磁石式軸継ぎ手
５２ 永久磁石
５３ 永久磁石
５４ 膜
５５ 外側部分
５６ 内歯歯車
５７ 径方向溝部
５８ 中間ブッシング
５９ 内歯
６０ 径方向中ぐり孔
６１ カバー
６２ 内側部分
６３ 外歯歯車
６４ 外歯
６５ 内歯の隙間
６６ 外歯の隙間

Claims (18)

1. ピストン往復式内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフト（８）の回転角度位置を調整かつ固定するカムシャフト調整装置（１、１’）であって、高伝動、低摩擦の調整用歯車機構（２）を備え、前記調整用歯車機構が、前記クランクシャフトに回転に関し固定されて連結されている駆動軸と、前記カムシャフト（８）に回転に関し固定されて連結されている従動軸と、調整用モータの調整用モータシャフト（１０）に連結されている調整用シャフト（９）と、を有するカムシャフト調整装置（１、１’）であって、前記調整用歯車機構（２）及び前記調整用モータ（３）が、別々のユニットとして形成され、回転バックラッシュがなく取り外し可能な継ぎ手（４、４’、４’’；３２、３２’；４６；５１）で互いに連結されている、ことを特徴とするカムシャフト調整装置。
2. 前記調整用モータは、好ましくは電動式調整用モータ（３）である、ことを特徴とする請求項１に記載のカムシャフト調整装置。
3. 前記継ぎ手（４、４’、４’’；３２、３２’；４６；５１）は、互いに連結できる２つの部分を有し、前記２つの部分の一方が回転に関し固定されて前記調整用モータシャフト（１０）に連結され、他方が回転に関し固定されて前記調整用シャフト（９）に連結されているか又は、前記２つの部品が前記シャフト（９、１０）と一体に形成されている、ことを特徴とする請求項２に記載のカムシャフト調整装置。
4. 前記２つの部分の一方が外側部分（１９、１９’；３３、３３’）として形成されており、他方が内側部分（１８、１８’；３４，３４’）として形成されており、前記２つの部分の一方を他方に回転バックラッシュがないように挿入できる、ことを特徴とする請求項３に記載のカムシャフト調整装置。
5. 前記継ぎ手は、プロフィール軸継ぎ手（Ｐｒｏｆｉｌｗｅｌｌｅｎｋｕｐｐｌｕｎｇ）として、好ましくは２面付き軸継ぎ手（４、４’、４’’）として形成されており、前記２面付き軸継ぎ手は、前記外側部分（１９、１９’）に２つの連結面（２１、２１’）を有し、前記内側部分（１８、１８’）に２つの連結面（２０、２０’）を有し、好ましくは前記内側部分（１８、１８’）の２つの連結面（２０、２０’）には回転バックラッシュ低減手段が設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載のカムシャフト調整装置。
6. 前記回転バックラッシュ低減手段として前記内側及び外側部分（１８、１９）の連結面（２０、２１）の間に最小の狭い公差の遊びが設けられている、ことを特徴とする請求項５に記載のカムシャフト調整装置。
7. 前記回転バックラッシュ低減手段として予め荷重がかけられた金属製又はプラスチック製のばねが設けられており、前記ばねが前記連結面（２０’、２１’）の間の遊びを埋めている、ことを特徴とする請求項５に記載のカムシャフト調整装置。
8. 前記金属製ばねは、好ましくは平たく湾曲したばね又は板ばね（２３）として形成されており、前記プラスチック製ばねは、好ましくはポリマー製バンド（２８）又はポリマー製Ｏ−リング（２９）として形成されており、かつ、これらのばねは、好ましくは前記内側部分（１８’）の連結面（２０’）の溝（２２）又は周溝（３０、３１）に配置されている、ことを特徴とする請求項７に記載のカムシャフト調整装置。
9. 前記平たく湾曲したばね又は板ばね（２３）は、一体型ばね留め金（２５）として形成されており、前記一体型ばね留め金は、好ましくは前記内側部分（１８’）の角部（２６）に係合している、ことを特徴とする請求項８に記載のカムシャフト調整装置。
10. 前記継ぎ手は、管状軸継ぎ手（３２、３２’）として形成されており、前記管状軸継ぎ手（３２、３２’）は、円筒外側部分（３３、３３’）と、同軸の円柱内側部分（３４、３４’）と、を備えており、前記円柱内側部分（３４、３４’）は、円筒外側部分（３３、３３’）の中に遊びがある状態で配置され、好ましくは回転バックラッシュ低減手段を有している、ことを特徴とする請求項４に記載のカムシャフト調整装置。
11. 回転バックラッシュ低減手段として好ましくは金属製の弾性変形可能なトレランスリング（４４）が設けられており、前記トレランスリング（４４）は、好ましくは前記同軸の円柱内側部分（３４’）の周囲にある径方向溝（４５）に配置されて、前記径方向溝（４５）から径方向に所定量突出している、ことを特徴とする請求項１０に記載のカムシャフト調整装置。
12. 回転バックラッシュ低減手段として少なくとも１つのロック用ボール（３７）又は１つの好ましくは円錐端部（４２）を有する円柱ロック用ピン（４１）が設けられており、前記ロック用ボール（３７）又は円柱ロック用ピン（４１）は、好ましくは前記同軸の円柱内側部分（３４）にある径方向中ぐり孔又は貫通中ぐり孔（３５、３９）の中で遊びがある状態で案内されており、前記円筒外側部分（３３）にある直径が小さい他の径方向中ぐり穴（３８、３８’）であって前記中ぐり孔と一直線に並んでいる他の径方向中ぐり穴（３８、３８’）の中へと圧縮ばね又は貫通ばね（３６、３６’；４０、４０’）の力によって前記小さな直径により制限される距離だけ移動させることができる、ことを特徴とする請求項１０に記載のカムシャフト調整装置。
13. 前記他方の径方向中ぐり穴（３８、３８’）は、軸方向に合わせた細長い穴として形成されている、ことを特徴とする請求項１２に記載のカムシャフト調整装置。
14. 前記継ぎ手は噛み合い継ぎ手（４６）として形成されており、前記噛み合い継ぎ手（４６）の２つの部分は同一径の位置に配置された軸方向の爪（４７、４８）を有し、前記爪（４７、４８）は互いに係合するものであり、前記爪（４７、４８）の間には間隔があり、前記間隔は、回転バックラッシュがないように、弾性があり、予め荷重がかけられているポリマー製リング（４９）の歯部要素（５０）によって埋められている、ことを特徴とする請求項３に記載のカムシャフト調整装置。
15. 前記継ぎ手は、プロフィール軸継ぎ手として、好ましくはスプライン軸継ぎ手として形成されており、前記スプライン軸継ぎ手の外側部分及び内側部分（５５、６５）、特に外側部分及び内側部分（５５、６５）の内歯歯車及び外歯歯車（５６，６３）が弾性プラスチックで形成されている、ことを特徴とする請求項４に記載のカムシャフト調整装置。
16. 前記プラスチック製外歯歯車（５６、６３）は、好ましくは、前記スプライン軸継ぎ手の対応する部分に、又は、対応するように成形された金属製中間ブッシング（５８）に直接型成形されること、及び、前記中間ブッシング（５８）は、前記スプライン軸継ぎ手に好ましくはプレスばめによって連結されている、ことを特徴とする請求項１５に記載のカムシャフト調整装置。
17. 前記継ぎ手は、磁石式軸継ぎ手（５１）として形成されており、前記磁石式軸継ぎ手（５１）の２つの部分は、反対の永久磁石（５２、５３）を有し、前記磁石式継ぎ手は、前記調整用モータ（３）の駆動モーメントを磁力で非接触かつ回転バックラッシュがない方法で前記調整用モータシャフト（１０’）から前記調整用シャフト（９）へ伝達する、ことを特徴とする請求項３に記載のカムシャフト調整装置。
18. 前記永久磁石（５２、５３）は、好ましくは軸方向に配置されていること、及び、前記磁石の間に非磁性膜（５４）が両側に遊びがある状態であり、前記調整用モータ（３）を油密に密封している、ことを特徴とする請求項１７に記載のカムシャフト調整装置。

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