JP2008517207A - 内燃機関用のカム軸駆動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は内燃機関用のカム軸調節装置に関する。
カム軸調節装置（１３）が永久潤滑剤を有していて、この永久潤滑剤が、周囲に対してシールカバー（３６，３７）によってシールされているハウジング（２８，３６，３７）内に配置されていると、持続運転のために設計された機能確実なカム軸調節装置が得られる。本発明によって、カム軸調節装置を必ずしもシリンダヘッド（３３）の内部に配置する必要がなくなり、潤滑剤回路とは別個に別体のユニットとして、シリンダヘッド（３３）又は内燃機関に取り付けることが可能になる。これによって特に、ベルト駆動装置に対するカム軸調節装置（１３）の使用領域が広げられる。

Description

本発明は、カム軸調節装置を備えた内燃機関用のカム軸駆動装置に関する。

背景技術
ＤＥ６８９０４８４２Ｔ２に基づいて、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の相対的な回転角位置を、カム軸調節装置を用いて調節及び固定するカム軸駆動装置が公知である。この場合カム軸調節装置はハウジングを有していて、ハウジングはその周面にベルト車を保持している。カム軸調節装置のハウジングは、カム軸とは反対側の端面において気密に閉鎖されている。カム軸調節装置にはエンジンオイルポンプによってオイルパンから液体を供給され、この液体は作業液として働き、潤滑特性を引き受けている。

ＤＥ１０２４８３５５Ａ１に基づいて公知のカム軸調節装置は、三軸伝動装置として形成されていてダブル偏心体を備えた調節伝動装置を有している。カム軸駆動装置はこの場合巻掛け伝動手段として歯付チェーンを有している。カム軸調節装置はシリンダヘッド内に組み込まれている。調節駆動装置もまたシールされてシリンダヘッド内に組み込まれている。カム軸調節装置の構成部材ところがり軸受との相対的に運動する接触面は、シリンダヘッド内における潤滑剤によって潤滑される。

ＤＥ１００３８３５４Ｃ２に開示された、回転斜板伝動装置を有するカム軸調節装置は、歯付チェーンを介して駆動され、かつシリンダヘッド内に組み込まれているので、シリンダヘッド内における潤滑剤によって潤滑が行われる。

発明の課題
本発明の課題は、簡単な形式でかつ長い運転時間にわたってもカム軸調節装置の潤滑を行うことができるカム軸駆動装置を提供することである。

課題を解決するための手段
この課題を解決するために本発明では、カム軸調節装置を備えた内燃機関用のカム軸駆動装置において、カム軸調節装置が、周囲に対してシールされたハウジングを有していて、該ハウジング内に永久潤滑剤が配置されているようにした。

本発明の構成ではカム軸調節装置は永久潤滑剤（Lebensdauerschmierung）を有している。このような永久潤滑剤は、例えばカム軸調節装置の製造と一緒に、一度、カム軸調節装置内にもたらされるが、所定のメインテナンス期間内に新しいものと交換する必要がなく、カム軸調節装置又は内燃機関の所定の耐用寿命に対して十分な潤滑作用を提供する。永久潤滑剤は、そのために適宜に選択された任意の潤滑剤、特にグリス又はオイルである。

カム軸調節装置から永久潤滑剤が流出すると、短時間又は長い時間のうちにカム軸調節装置の機能が損なわれるおそれがあるが、このような永久潤滑剤の流出を回避するために、本発明の構成では、カム軸調節装置が周囲に対してシールされたハウジングを有していて、このハウジング内に永久潤滑剤が配置されている。「シール」というのはこの場合、ハウジングからの潤滑剤の流出を阻止するのに十分であれば、如何なる形態のものをも含む。ハウジングをシールするための適宜な処置は、この場合潤滑剤の粘性に合わせられている。シールされたハウジングによって付加的に、カム軸調節装置内に汚染粒子のような異物の侵入を回避することができる。

本発明の大きな利点としては、シールされたハウジングと永久潤滑剤とによって、ハウジングと別の潤滑剤回路とを接続する必要がなくなる、ということが挙げられる。言い換えればカム軸調節装置は潤滑に関して、独立した別体の構成部材である。このことには、場合によっては生じる別の潤滑剤回路への接続を考慮に入れる必要がないので、カム軸調節装置の取付け・取外しに関して利点がある。別の利点として次のことが挙げられる。すなわち本発明による構成では、潤滑剤回路の破損時、変更時又は汚染時に、このことがカム軸調節装置の機能に対して影響を及ぼすことはない。逆の見方をすれば、カム軸調節装置の潤滑剤の汚染を生ぜしめるような、カム軸調節装置の機能損傷が生じた場合でも、これが、別の潤滑剤回路の損傷を惹起することはない。これによって、例えばシリンダヘッドの領域における大きな損傷を回避することができる。

さらに本発明によれば、カム軸調節装置は必ずしも、内燃機関のシリンダヘッドの中に配置する必要が無く、シリンダヘッドの外側に配置することができる。これによって、構造上の可能性が広がる。例えばこのようなカム軸調節装置は、ベルト駆動装置との関連において使用することができる。

本発明によるカム軸駆動装置の別の構成では、ハウジングが少なくとも片側に内室を有している。このようなハウジングを用いて、内室へは少なくとも１つの開放した側を介して、取付け及び／又は取外しのために良好に接近可能である。運転時においてシールは、ハウジングを外側に向かって閉鎖するシールカバーによって行われる。このようなシールカバーは、特に、押し込まれた又は挿入されてクリップ結合されたシールカバーである。シールカバーはこの場合、単に単数又は複数のシール箇所におけるシール機能を果たすだけでよいので、シールカバーは僅かな壁厚をもって又は曲げ柔軟に構成されることができる。択一的に、このようなシールカバーはシール機能の他に、別の機能を果たすことができ、例えばカム軸調節装置の構成部材の支持のために働くことができる。

シール作用を保証するためには、そのために公知の如何なる構成部材をも使用することができる。シール部材としては特に、Ｏリング、ラビリンスパッキン、間隙用パッキン（Spaltdichtung）及び／又はラジアルパッキン（Radialwellendichtung）が挙げられる。このようなシール手段を用いて、例えばハウジングのような適宜なシール処置の選択は、発生する相対速度、潤滑剤の粘性及びシール箇所に相応して行われる。例えば、回転する構成部材の周囲領域におけるシール箇所のためには、潤滑剤に加えられる遠心力に基づいて、場合によっては、相対的に運動する構成部材の間のシール箇所におけるよりも、僅かなシール要求が課せられる。

本発明の別の構成では、カム軸が端部領域において、シールされてシリンダヘッドから進出している。このシールによって、カム軸調節装置はシリンダヘッドとは別個に形成されていることができる。カム軸調節装置のハウジングはシリンダヘッドに向けられた側において、シリンダヘッドに対して、カム軸の端部領域に対して又は、カム軸と一緒に回転する構成部材に対してシールされている。このようになっていると、カム軸調節装置のハウジングからシリンダヘッドに向かって潤滑剤が流出すること、及び異物がハウジング内に侵入することが、確実に回避される。カム軸が、カム軸調節装置のハウジングから突出しているカム軸調節装置の回転する構成部材と、回動不能に結合可能である場合には、カム軸調節装置のハウジングがこの回転する部材に対してシールされていると有利である。このような場合には、カム軸は、例えばシリンダヘッドに対して別個にシールされる。この場合、カム軸調節装置は、シリンダヘッドに向けられた側においても、カム軸の取外しのためにシールされている。同様にカム軸は、カム軸調節装置の取付けとは無関係に、シリンダヘッドに対して外方に向かってシールされている。シリンダヘッドとは反対の側において、カム軸調節装置のハウジングは調節モータの調節軸に対して（又は調節軸と一緒に回転する構成部材に対して）シールされている。このようになっていると、ハウジングは、場合によってはシールカバー、調節軸及びカム軸と共に、外方に向かってシールされた内室を形成しており、この内室内に、永久潤滑剤を備えたカム軸調節装置の伝動装置が配置されている。

本発明の別の有利な構成は、従属請求項、明細書及び図面に記載されている。

図面の簡単な説明
次に図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。

図１は、シールカバーを用いてシールされたハウジングを備えたカム軸駆動装置の半部を示す断面図であり、
図２は、図１に示されたカム軸駆動装置を正面から見た斜視図であり、
図３は、図１に示されたカム軸駆動装置を背面から見た斜視図である。

実施例の記載
本発明によるカム軸駆動装置１０においてカム軸調節装置１３は、例えばチェーン又はベルトのような巻掛け伝動装置によって駆動される駆動エレメント１１とカム軸１２との間の角度位置を、制御装置に従って調節するために使用され、この場合制御装置は特に、ドライバの出力要求、エミッション要求、燃費節約要求並びにエンジンパラメータ、運転パラメータ及び周囲パラメータを考慮して、カム軸調節装置１３を調節するための適宜な調節信号を突き止める。

カム軸駆動装置１０においては、重畳伝動装置（Ueberlagerungsgetriebe）もしくは三軸伝動装置（Dreiwellengetrieb）をベースにして働く任意のカム軸調節装置が使用される。このような伝動装置において、カム軸１２への駆動エレメント１１の駆動運動の伝達は、調節駆動装置と駆動結合されている調節軸１４の運動によって左右される。

図１に示された実施例において伝動装置は、ダブル偏心伝動装置である。この伝動装置では、調節軸１４は、場合によっては弾性的な連結エレメント４１を介して、駆動結合部を形成しながら、ダブル偏心軸１５の中央の孔に進入している。調節軸１４の端部を超えて突出している、ダブル偏心軸１５の端部領域に、このダブル偏心軸１５は、軸方向においてずらされた２つの偏心的な周面１６，１７を有しており、両周面１６，１７はそれぞれころがり軸受１８，１９を保持している。周面１６，１７の両端位置（カム軸調節装置の長手方向軸線Ｘ−Ｘから周面１６，１７が最大間隔を有する領域）は、周方向において互いに対して１８０°だけずらされている。

ころがり軸受１８，１９はその外周面にそれぞれ中間歯車２０，２１を保持している。この中間歯車２０，２１は、周方向に分配された複数の孔２２，２３を有している。これらの孔２２，２３を貫いて、それぞれ１つの共通のウェブ２４が貫通しており、このウェブ２４は、カム軸調節装置１３の長手方向軸線Ｘ−Ｘに対して平行に延びている。ウェブ２４はその端部領域においてかつ中間歯車２０，２１の外側に位置するように、それぞれ円形リング状の支持エレメント２５，２６において支持されている。支持エレメント２５の内孔を貫いて、半径方向の遊びをもってダブル偏心軸１５が貫通している。支持エレメント２６は半径方向内側においてカム軸１２と回動不能に結合されている。そのために支持エレメント２６は、カム軸１２の端面にねじ込まれている緊締ねじ２７を介してカム軸１２に緊締されている。

カム軸調節装置１３のハウジング２８は中空円筒形の壁２９を有しており、この壁２９は半径方向外側に駆動エレメント１１、特にベルト車を有しており、半径方向内側において内歯車３０を形成している。ダブル偏心軸１５の端位置の領域、つまり互いに反対側に位置する周面領域において、中間歯車２０，２１はそれぞれ内歯車３０と噛み合っている。図１に示された実施例において中間歯車２０のためには、周面１６の端位置が示されているので、この場合中間歯車２０は内歯車３０と係合している。周面１７のための端位置は図１において図示されていない半部平面に位置しているので、図示の領域において中間歯車２１の歯列は、内歯車３０の内歯列と係合していない。孔２２，２３はウェブの直径に対して次のような過剰寸法、すなわち端位置によって生ぜしめられる、中間歯車２０，２１とウェブ２４との間における相対運動が可能であるような過剰寸法を有している。

緊締ねじ２７のヘッドとダブル偏心軸１５との間には、別のころがり軸受、ここではニードル軸受３１が配置されている。カム軸１２はシールエレメント３２によってシールされて、シリンダヘッド３３から進出している。

支持エレメント２５，２６はハウジング２８に対して適宜な滑り軸受を介して案内されており、内方に向かっては内歯車３０のための段部に支持され、かつ軸線Ｘ−Ｘの方向で外方に向かっては、適宜な固定エレメント３４を介して支持されている。

調節軸１４が調節駆動装置によって、カム軸１２の角速度とは異なった角速度で駆動されると、端位置が移動し、ひいては中間歯車２０，２１の間における接点が、周方向で内歯車３０に対して移動する。これによって駆動エレメント１１とカム軸１２との間の角度が変化する。

ダブル偏心伝動装置を備えたカム軸調節装置の構造の原理的な詳細については、本出願人の刊行物ＤＥ１０２４８３５５Ａ１に記載されている。

相対的に運動しかつ相互に転動する接触面及びころがり軸受１８，１９，３１には、永久潤滑剤が施されている。このような永久潤滑剤がハウジング２８から流出することは、壁２９の両方の開口を閉鎖するシールカバー３６，３７を使用することで阻止される。

図１に示された実施例に対して述べれば、シールカバー３６，３７はハウジング２８と共に回転する。シールカバー３６はハウジング２８の適宜な溝に挿入されてクリップ結合されている。シールカバー３６と調節軸１４との間において半径方向内側には、シールエレメント３８が配置されている。

シールカバー３７とハウジング２８との間にはシールエレメント３９が配置されている。半径方向内側にシールカバー３７はカラーを有しており、このカラーには半径方向内側においてシールエレメント４０が支持されており、このシールエレメント４０は半径方向外側においてシリンダヘッド３３と作用結合する。

シールカバー３６，３７と隣接した構成部材との、半径方向内側及び半径方向外側に位置する接触領域のためには、例えば以下の解決策が択一的又は付加的に可能である。

シールカバー３６，３７は摩擦力結合式（kraftschluessig）に、隣接した構成部材に挿入固定されても又は挿入されてクリップ結合されてもよい。この場合シールカバー３６，３７は、シールカバー３６，３７自体の弾性又は付加的な弾性エレメントによって、隣接した構成部材に押し付けられ、これによってシール作用が生ぜしめられる。

さらにシールカバーは、隣接した構成部材によって形状結合式（formschluessig）に、例えば溝内において受容されていることができる。

シールカバー３６，３７と隣接した構成部材との間には、例えばシールリング又はラジアルシールリングのようなシールエレメントが配置されていてよい。

さらに、回転速度、遠心力及び永久潤滑剤の粘性並びに発生する温度のような特別な運転要求に合わせられた間隙パッキン又はラビリンスパッキンを使用することができる。

シールカバー３６は有利には半径方向外側に位置する端部領域において壁２９に対して支持されている。択一的に、支持エレメント２５に対する支持が可能であり、この場合には支持エレメント２５と壁２９との間に付加的なシール部材を準備する必要がある。

半径方向内側においてシールカバー３６は調節軸１４に支持されている。択一的にまた、ダブル偏心軸１５に対するシールカバー３６の支持を行うことも可能である。この場合、調節軸１４とダブル偏心軸１５との間における結合部がシール作用をもって形成されていることを保証することができる。

シールカバー３７は軸方向外側で壁２９に対して支持されている。択一的に、シールカバー３７が支持エレメント２６に対して支持されているような構成も可能であり、この場合には支持エレメント２６と壁２９との間にシール部材を設ける必要がある。半径方向内側において、シリンダヘッド３３又はカム軸１２に対するシールカバー３７の支持が行われる。

カム軸１２及び／又は調節軸１４がカム軸調節装置１３内に進入しておらず、カム軸調節装置１３の外で、該カム軸調節装置１３から突出している軸と連結されている場合には、シールはこの突出した軸に対して行うことができる。

シールカバー３６，３７は有利には、例えば金属薄板部材として、剛性に構成されている。択一的にシールカバーが少なくとも部分的に曲げ柔軟に、特にシールベローズ又はこれに類したものとして形成されていてもよい。ハウジング２８と支持エレメント２５とウェブ２４とダブル偏心軸１５と調節軸１４との間、もしくはハウジング２８と支持エレメント２６とウェブ２４とカム軸１２との間にシールが設けられている場合には、シールカバー３６，３７は本発明の別の実施形態において完全に省くこともできる。

本発明の別の構成では、調節軸１４とダブル偏心軸１５との間にゴム弾静的な成形エレメント４１が配置されている。このような場合には、ゴム弾性的な成形エレメント４１又は調節軸に対するシールカバー３６のシールを行うことができる。場合によっては、この場合１つの間隙パッキンを設けるだけで十分である。それというのは、永久潤滑剤は遠心力に基づいて半径方向外側に向かって移動させられるからである。

本発明において使用されるカム軸調節装置は、任意の構造形式のカム軸調節装置であってよい。例えば調節ユニットとしては、希土類マグネット及び定置のステータを備えた、有利にはバイポーラ制御式のＢＬＤＣモータを有する構成が使用可能である。例えばブラシを備えた直流モータのようなその他の任意のモータもまた、同様に使用可能である。

さらに、モータが伝動装置と一緒に回転するカム軸調節装置ユニットが使用可能である。

調節軸１４と電動モータとの間における連結エレメントとして、調節軸１４内にゴム弾性的な成形エレメント４１が組み込まれていてもよく、しかしながらまた、例えば嵌合キー又はスプラインのような他の可能性もまた使用することができる。上に述べたようなダブルインナ偏心伝動装置の他に、例えばシングルインナ偏心伝動装置、回転斜板伝動装置、軸伝動装置、遊星伝動装置及びその他の高伝達比の伝動装置のような、別の伝動装置を、自体公知の形式でベルト伝動される内燃機関のために使用することも可能である。

永久潤滑剤は有利には永久グリス充填（Lebensdauerfettfuellung）として形成されている。さらにまた（チェーン伝動されるエンジンを備えた伝動装置におけるような）エンジンオイルのようなその他の永久潤滑剤も同様に可能であり、この場合にはより高いシール要求に対応することができる。

シールカバーを用いてシールされたハウジングを備えたカム軸駆動装置の半部を示す断面図である。 図１に示されたカム軸駆動装置を正面から見た斜視図である。 図１に示されたカム軸駆動装置を背面から見た斜視図である。

符号の説明

１０ カム軸駆動装置
１１ 駆動エレメント
１２ カム軸
１３ カム軸調節装置
１４ 調節軸
１５ ダブル偏心軸
１６ 周面
１７ 周面
１８ ころがり軸受
１９ ころがり軸受
２０ 中間歯車
２１ 中間歯車
２２ 孔
２３ 孔
２４ ウェブ
２５ 支持エレメント
２６ 支持エレメント
２７ 緊締ねじ
２８ ハウジング
２９ 壁
３０ 内歯車
３１ ニードル軸受
３２ シールエレメント
３３ シリンダヘッド
３４ 固定エレメント
３６ シールカバー
３７ シールカバー
３８ シールエレメント
３９ シールエレメント
４０ シールエレメント
４１ 弾性的な連結エレメント

Claims (9)

1. 内燃機関用のカム軸駆動装置であって、カム軸調節装置（１３）が設けられている形式のものにおいて、カム軸調節装置（１３）が、周囲に対してシールされたハウジング（２８）を有していて、該ハウジング（２８）内に永久潤滑剤が配置されていることを特徴とする、内燃機関用のカム軸駆動装置。
2. カム軸調節装置（１３）がベルト伝動される駆動エレメント（１１）を有している、請求項１記載のカム軸駆動装置。
3. ハウジング（２８）が、少なくとも片側が開放した内室を有しており、該内室がシールのためにシールカバー（３６，３７）によって外方に向かって閉鎖されている、請求項１又は２記載のカム軸駆動装置。
4. シールがシールエレメント（３２；３８；３９；４０）を用いて、特にＯリング、ラビリンスパッキン、間隙用パッキン及び／又はラジアルシールリングを用いて行われる、請求項１から３までのいずれか１項記載のカム軸駆動装置。
5. （イ）カム軸調節装置（１３）を介して駆動エレメント（１１）と駆動結合されているカム軸（１２）がその端部領域で、シールされて、シリンダヘッド（３３）から進出しており、
   （ロ）カム軸調節装置（１３）のハウジング（２８）がシリンダヘッド（３３）に向けられた側において、シリンダヘッド（３３）に対して又はカム軸（１２）の端部領域に対して又はカム軸（１２）と共に回転する構成部材に対してシールされており、
   （ハ）カム軸調節装置（１３）のハウジング（２８）がシリンダヘッド（３３）とは反対の側において、調節モータの調節軸（１４）に対して又は調節軸（１４）と共に回転する構成部材に対してシールされている、請求項１から４までのいずれか１項記載のカム軸駆動装置。
6. カム軸調節装置（１３）のハウジング（２８）が半径方向内側にカム軸調節装置（１３）の伝動装置を受容し、かつ互いに向かい合っている２つの開放した端面を有していて、両端面がそれぞれシールカバー（３６，３７）によって閉鎖されており、シリンダヘッド（３３）に向けられた側に配置されたシールカバー（３７）を貫いてカム軸（１２）が延びており、他方のシールカバー（３６）を貫いて調節軸（１４）が延びている、請求項５記載のカム軸駆動装置。
7. ハウジング（２８）が駆動エレメント（１１）と一体的に形成されている、請求項６記載のカム軸駆動装置。
8. カム軸駆動装置（１３）がシリンダヘッド（３３）の外側に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のカム軸駆動装置。
9. 駆動エレメント（１１）がベルト車である、請求項８記載のカム軸駆動装置。

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