JP2017524859A - カムシャフトモジュール内にカムシャフトを配置する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関のバルブトレイン用カムシャフトモジュール（１００）内にカムシャフト（１）を配置する方法に関する。この方法では、カムシャフトモジュール（１００）は、中に少なくとも１つのカムシャフト（１）が収容されるモジュールハウジング（１０）を含み、カムシャフト（１）は、搬送管（１２）と、バルブの作動のための少なくとも２つのカム素子（１３）と、モジュールハウジング（１０）内における滑動素子（１１）の軸方向の移動のためのスイッチング素子（１４）とを備えた少なくとも１つの滑動素子（１１）を含み、カム素子（１３）及びスイッチング素子（１４）は、モジュールハウジング（１０）の軸受ブリッジ（１６）内で滑動素子（１１）を支持するための、間にある軸受部（１５）が形成されるように、搬送管（１２）の外面に置かれる。本発明に従って、少なくとも、モジュールハウジング（１０）の外で滑動素子（１１）を提供するため、軸受部（１５）が形成されている状態で、カム素子（１３）及びスイッチング素子（１４）を搬送管（１２）の外面に配置するステップと、切断方法によって、搬送管（１２）を、軸受部（１５）の領域で２つの部分（Ａ、Ｂ）に切断するステップと、２つの部分（Ａ、Ｂ）のうちの１つの外面に、接続スリーブ（１７）を配置するステップと、２つの部分（Ａ、Ｂ）のうちの１つを、モジュールハウジング（１０）内の軸受ブリッジ（１６）に挿入するステップと、もう１つの部分（Ａ、Ｂ）を、軸受ブリッジ（１６）に挿入された部分（Ａ、Ｂ）に連結するステップとが提供される。【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関のバルブ駆動用カムシャフトモジュール内にカムシャフトを配置する方法に関する。この方法では、カムシャフトモジュールは、中に少なくとも１本のカムシャフトが配置されるモジュールハウジングを含み、カムシャフトは、少なくとも１つの変位素子であって、搬送管と、バルブの作動のための少なくとも２つのカム素子と、モジュールハウジング内における変位素子の軸方向の調整のためのスイッチング素子とを備える変位素子を含み、カム素子及びスイッチング素子は、モジュールハウジングの軸受ブリッジ内に変位素子を搭載するための、間に置かれる軸受部が形成されるように、搬送管に取り付けられる。

カムシャフトモジュールは、少なくとも１本のカムシャフト、又は好ましくは互いに平行に配置される少なくとも２本のカムシャフトを収容する役割を果たし、カムシャフトは、モジュールハウジング内にすぐに使用可能な状態で設置することができ、又は、設置後にのみ仕上げ機械加工することができる。カムシャフトモジュールはその後、例えば内燃機関のシリンダヘッドに、カムシャフトのカム素子が、バルブを制御する目的でピックオフ素子と相互作用できるように、すぐに運用可能なモジュールとして配置することができる。ここで、カムシャフトモジュール内の配置には調整可能なカムシャフトも使われており、調整可能なカムシャフトは変位素子を備え、カムシャフトが、モジュールハウジングの軸受ブリッジ内の変位素子によって配置することができ、有利である。ここで変位素子には、搬送管上で変位素子が軸方向に変位するためのカム素子と、スイッチング素子とがついている。この変位は、変位素子を、例えば２つ又は３つの軸方向位置の間で往来するように切り替えるために、スイッチング素子と相互作用することが可能なアクチュエータピンによって実現される。このようにして、異なるタイミングでバルブを作動させるために、ピックオフ素子を、異なるカムの輪郭を有するカム素子と相互作用させることができる。

複数の変位素子を連動して回転するように駆動するため、及びすぐに使用可能なカムシャフトを最終的に形成するために、これらの変位素子を、共通の中心軸上で位置合わせしてモジュールハウジング内に収容することができ、これらの変位素子は共通の中心軸の周りで回転することができ、その後、初めて、歯付シャフトを、変位素子を通るように導くことができる。この目的で、専用の軸受ブリッジ内に収容される各々の変位素子をまず提供する。この専用の軸受ブリッジは、モジュールハウジング内に形成される。軸受ブリッジ内に変位素子を収容するためには、上記変位素子は分割された形態でなければならない。これは、カム素子は一般に、間に置かれる軸受部の両側に配置されるためである。一般に搬送管の外面によって、又は搬送管の外面に搭載される軸受リングによって形成される変位素子の軸受部は、カム素子よりも小さくなるように設計されるため、変位素子を、例えば分割されていない軸受部に横から容易に差し込むことはできない。

例えば、独国特許出願公開第１０ ２００４ ０１１ ５８６号明細書（特許文献１）は、それぞれ変位素子を有する２本のカムシャフトを中に収容可能なカムシャフトモジュールを提示している。変位素子を軸受ブリッジ内に収容できるようにするため、軸受ブリッジは分割された形態である。このことは、追加的な機械加工プロセス及び組立プロセスを招き、また複数の個別の部品、例えば、軸受シェル半体をモジュールハウジングの本体にねじで接続するためのねじ素子が、提供される必要がある。さらに、組立プロセス中に、軸受シェル半体が互いに入れ替わらないことを確実にしなければならない。したがって、中に変位素子を挿入可能な、分割されていない軸受ブリッジを備えた、モジュールハウジングを提供することが望ましい。

独国特許出願公開第１０ ２００４ ０１１ ５８６号明細書

カムシャフトモジュール内にカムシャフトを配置する方法であって、分割されていない軸受ブリッジ内に、カムシャフトの変位素子を配置することを可能にする方法をさらに開発することが、本発明の目的である。

上記目的は、特徴的特性と組み合わせて、請求項１のプレアンブルに従ってカムシャフトモジュール内にカムシャフトを配置する方法から始めることによって、達成される。本発明の有利な改良形態は従属請求項に記載する。

この目的を達成するため、方法が少なくとも、
モジュールハウジングの外に変位素子を設けるため、軸受部が形成されている状態で、カム素子及びスイッチング素子を搬送管に配置するステップと、
切断方法によって搬送管を、軸受部の領域で２つの部分に分離（切断）するステップと、
２つの部分のうちの１つの外面に、接続スリーブを配置するステップと、
２つの部分のうちの１つを、モジュールハウジング内の軸受ブリッジに挿入するステップと、
もう１つの部分を、軸受ブリッジに挿入された部分に連結するステップと、を含むことを提案する。

本発明に係る方法は、モジュールハウジングの外で搬送管とカム素子とスイッチング素子とが完全に製作され、かつすぐに使用可能な状態で提供される、変位素子の概念に基づく。その後、変位素子が２つの部分に分割されるように、搬送管が切断される。このようにして変位素子の第１部分は、第１の側から軸受ブリッジ内に導入され、もう１つの部分に接続することができる。その結果、したがって、変位素子の２つの部分の少なくとも片方又は両方を部分的に軸受ブリッジの少なくとも１部位に収めながら、この２つの部分を後で連結するだけで、モジュールハウジング内の、閉じられた、一体の軸受ブリッジに変位素子を回転可能に挿入することが可能になる。本発明に従った方法により、１つ以上の変位素子がモジュールハウジングの、それぞれの軸受ブリッジに挿入されると、ようやく歯付シャフトが変位素子を通して導入されることも可能となり、その歯付シャフトによって上記変位素子が駆動され、その歯付シャフトがカムシャフトを完成させる。この場合、カム素子は一体の形態でも２つの部分に分かれた形態でもよく、１つのカム素子又はカム素子対は切断された搬送管の一方の部分の外面に置かれてもよく、もう１つのカム素子又はカム素子のもう１つの対は切断された搬送管の他方の部分の外面に置かれてもよい。

モジュールハウジングの外に設けられた変位素子は、少なくとも１つの切屑除去機械加工プロセスによって、すぐに使用可能な状態に機械加工することができ、特に有利である。すぐに使用可能な状態への機械加工は、特にカム素子に対する、例えば研磨プロセスによって、あるいはその後の磨き上げプロセスによっても、行うことができる。完全に製作された変位素子を、すぐに使用可能な状態に機械加工することの利点は、カムシャフトがモジュールハウジング内に配置されている状態でカムシャフトの切屑除去機械加工を行う場合のように、例えばカム素子の研磨機械加工プロセス中に発生する研磨屑がモジュールハウジング内に侵入することがないという事実にある。このことは、本発明に従った方法により、カムシャフトモジュールのモジュールハウジングに変位素子が挿入される前に、これらの個々の変位素子を容易に清掃することを可能にする。

接続スリーブは搬送管の軸受部の外面に配置でき、特に有利である。言い換えれば、搬送管の部分は接続スリーブ内に押し込むことが可能であり、ここで、接続スリーブは、例えば、接続スリーブに挿入された後に、搬送管同士が再び、少なくともほぼ接触するような寸法にされた長さを有することができる。搬送管の内面には歯付構造が形成され、この歯付構造は、歯付シャフトが回転すると、変位素子も共に回転するが、ただし歯付シャフトの外面、及び／又は軸受ブリッジ内で、軸方向に変位可能な形態で収容されるように、カムシャフトの歯付シャフトと係合する。この機能は、搬送管を分割することによる影響を受けない。

接続スリーブは、搬送管の軸受部の外側に、押し付けられる、焼き嵌められる、又は接着結合されてもよい。ここで、接続スリーブは、外面と、好ましくは内面との両面に、研磨された表面を有することができる。これは、研磨された内面及び／又は研磨された外周面を有することにより、接続スリーブに要求される非常に小さい公差を厳守することが可能になるためである。接続スリーブが、搬送管の２つの別々の部分を互いに接続する場合、接続スリーブの外周面は、軸受ブリッジ内で滑り軸受を形成するための、軸受面を形成することができる。したがって接続スリーブの外周面の公差寸法と表面性状は、対応して重要である。接続スリーブの、搬送管への対応する締り嵌めのためには、公差の小さい内面が必要である。したがって搬送管の押し込みは、長手方向の締り嵌めによって、又は短手方向の締り嵌めによって、行うことができる。長手方向の締り嵌めの場合、搬送管の２つの部分は接続スリーブ内に軸方向に押し込まれ、短手方向の締り嵌めの場合、接続スリーブは加熱され、及び／又は、均熱化が起こるときに不確実な形態で係止されるような方法で後に互いに接続されるように搬送管の部分は冷却される。搬送管の部分を接続スリーブに確実に挿入するため、接着結合法又はその他の方法を用いることもできる。

変位素子の切屑除去機械加工を行っている間に、搬送管は、軸受部が切断プロセスによって２つの部分に分割される前に、軸受部の領域の直径が相対的に小さくなるまで研磨されるよう、研磨されてもよい。相対的に小さい直径の部位は、その後、分割された搬送管がその部位によって接続スリーブに両側から挿入される部位を形成し、接続スリーブの外面は、例えば、搬送管のそれ以外の部位と同じ直径、又は少なくとも同等の直径を有してもよい。したがって、モジュールハウジングには標準直径の軸受ブリッジを使用することも可能である。これは、モジュールハウジングを、本発明に従って軸受ブリッジに挿入される変位素子に適合させる必要がないように、接続スリーブが、搬送管の相対的に小さい直径を補正するためである。

搬送管を分割するための分離プロセスは、鋸切断プロセスによって、砥粒切断プロセスによって、又は例えばレーザビーム切断プロセス等の熱切断プロセスによって、実現することができる。搬送管が分割されると、搬送管の分割面を、特に切屑除去機械加工プロセスによって、機械加工することができる。特に、切断された搬送管の自由端を接続スリーブに押し込むことが容易になるように、分割面に、挿入のための傾斜を形成してもよい。

最後のステップとして、この方法は、カムシャフトモジュールを完成させるために、歯付シャフトを少なくとも１つの変位素子内に導入すること、及び好ましくは連続する複数の変位素子に導入することを含む。

本発明を改善するさらなる方策を、以下の図に基づく本発明の好ましい例示的な実施形態の説明とともに、以下により詳細に提示する。

図１は、すぐに使用可能な状態の変位素子の概略図である。 図２は、本発明に従って搬送管を切断した図１による変位素子の図である。 図３は、接続スリーブが取り付けられた搬送管を有する変位素子の部分の図である。 図４は、図３による、変位素子の接続スリーブを取り付けた部分のモジュールハウジングの軸受ブリッジ内における配置を示す図である。 図５は、本発明に従った方法によりモジュールハウジングを有するカムシャフトモジュールの概略図であって、モジュールハウジングの中で変位素子が軸受ブリッジ内に配置されている状態を示す図である。

図１は、図５に示すようにカムシャフトモジュール１００のモジュールハウジング１０内に配置するための、変位素子１１を示している。

変位素子１１は搬送管１２を含み、カム素子１３及びスイッチング素子１４は搬送管１２の外面に取り付けられる。カム素子１３は、対をなすように互いに間隔を空けて搬送管１２の外面に配置され、例えば２つのカム素子１３の第１対は、搬送管１２の軸受部１５の第１の側に置かれ、例えば２つのカム素子１３のもう１つの対は、軸受部１５の反対側に置かれる。さらにスイッチング素子１４が搬送管１２の外面に据えつけられ、このスイッチング素子はカム素子１３の１つの対に隣接する。

搬送管１２は、中心軸２０の周囲で延び、内側に歯を有するが、その態様は詳細には示されていない。歯付シャフトを、歯付シャフトの外側の歯を搬送管１２の内側の歯と係合させて配置できるように、搬送管１２内に通してもよい。このようにして、歯付シャフトが回転すると、変位素子１１は中心軸２０に沿って長手方向に変位可能なまま、変位素子１１も同様に回転状態に置かれる。軸方向の変位は、スイッチング素子１４と相互に作用する外部アクチュエータの働きによって、スイッチング素子１４を介して実現することができる。このようにして変位素子１１は、例えば軸上の２つの異なる場所に配置することができる。第１位置ではピックオフ素子が例えばカム対の第１カム素子１３と相互作用し、変位素子１１の軸方向のもう１つの位置では同じピックオフ素子が、それぞれのカム対の第２カム素子１３と相互作用可能であるように、配置することができる。

軸受部１５は、搬送管１２の円筒形の部位を形成し、モジュールハウジング内に変位素子１１を設ける役割を果たす。

図示された変位素子１１はすぐに使用可能な状態に機械加工され、例えばカム素子１３のカムの輪郭及びスイッチング素子１４を、切屑除去プロセスで仕上げ機械加工することが可能であり、また図示された変位素子１１は本発明に従った方法のさらなるステップに供給することができる。

さらなる主要な方法ステップにより、図２には、搬送管１２と、カム素子１３と、スイッチング素子１４とを備えた変位素子１１であって、搬送管１２が本発明に従って切断されている変位素子１１が示されている。切断後、分割面１８もまた、仕上げ機械加工にかけることができる。その結果、中間ステップとして変位素子１１の２つの部分である部分Ａ及び部分Ｂが得られる。搬送管１２の切断は軸受部１５の領域で行われる。例えば分割面は軸受部１５の中央に示されているが、分割面は中央から外れた位置にあってもよい。

図３は、さらなる方法ステップであって、変位素子１１の部分Ａの搬送管１２の何もついていない部位に取り付けられる接続スリーブ１７が提供される方法ステップを示している。したがって、カム素子１３と、スイッチング素子１４と、例えば押し付けて取り付けられた接続スリーブ１７とが、搬送管１２のこの部分の外面に置かれる。同様に、図２に示されているように、接続スリーブ１７を、変位素子１１の部分Ｂに押し付けることも可能であろう。

最後に図４は、接続スリーブ１７が軸受ブリッジ１６全体にわたって通されるように、軸受ブリッジ１６内の、搬送管１２と、カム素子１３と、スイッチング素子１４とを備えた、変位素子１１の部分Ａの配置を示している。ここで、接続スリーブ１７の外周面は、図５に示されているように、変位素子１１のもう１つの部分Ｂが、最終的には再び変位素子１１の第１部分Ａと連結できるように、軸受ブリッジ１６とともに形成される滑り軸受の、内側のスライド相手を形成する。

図５は、すぐに使用可能なカムシャフトモジュール１００を示している。カムシャフトモジュール１００は、例として、変位素子１１を備える。カムシャフトモジュール１００は、中に軸受ブリッジ１６が組み込まれたモジュールハウジング１０とともに概略的に示されている。この場合の軸受ブリッジ１６は分割されておらず、かつ閉じられた形態である。分割された状態の搬送管１２が、カムシャフト１の、すぐに使用可能な変位素子１１の構成部品となるように、変位素子１１の、部分Ａ及び部分Ｂの２つの部分は、接続スリーブ１７のついた軸受ブリッジ１６のそれぞれの側から、接続スリーブ１７内に押し込まれている。カム素子１３及びスイッチング素子１４の第１対は、変位素子１１の一方の部分Ａの外面に据えつけられている。搬送管１２の部位を備えた変位素子１１の部分Ｂは、軸受ブリッジ１６の反対側に置かれ、搬送管１２の２つの部位は接続スリーブ１７によって互いに接続される。この接続によって、軸受部１５が同時に形成され、軸受部１５によって変位素子１１は、回転可能な形で軸受ブリッジ１６内に設けられる。

カムシャフト１を完成させるため、歯付シャフト１９が、中心軸２０に沿って搬送管１２の部分に挿入される。歯付シャフト１９は、変位素子１１が歯付シャフト１９と共回転するように、例えば、モジュールハウジング１０の外で、駆動輪によって駆動されてもよい。ここで、変位素子１１は中心軸２０の方向に、軸方向に変位可能なままであって、図示された変位素子１１の軸方向の位置は中間位置を形成し、この中間位置は、例えば変位素子１１の２つの切り替え位置の間に位置していてもよい。

本発明は、実施形態に関しては、上記の好ましい例示的実施形態に限定されない。そうではなく、まったく異なる実施形態においても、提示された解決策を用いた多くの変形例が着想可能である。特許請求の範囲から、本明細書から、又は図面から生じ、設計の詳細又は空間的配置を含むすべての特徴及び／又は利点は、個別にも、また幅広い様々な組み合わせにおいても、本発明に不可欠である場合がある。

１００ カムシャフトモジュール
１ カムシャフト
１０ モジュールハウジング
１１ 変位素子
１２ 搬送管
１３ カム素子
１４ スイッチング素子
１５ 軸受部
１６ 軸受ブリッジ
１７ 接続スリーブ
１８ 分割面
１９ 歯付シャフト
２０ 中心軸
Ａ 変位素子の部分
Ｂ 変位素子の部分

Claims (8)

1. 内燃機関のバルブ駆動用カムシャフトモジュール（１００）内にカムシャフト（１）を配置する方法であって、
   前記カムシャフトモジュール（１００）が、中に少なくとも１つのカムシャフト（１）が収容されるモジュールハウジング（１０）を含み、
   前記カムシャフト（１）が、少なくとも１つの変位素子（１１）であって、搬送管（１２）と、バルブの作動のための少なくとも２つのカム素子（１３）と、前記モジュールハウジング（１０）内における前記変位素子（１１）の軸方向の調整のためのスイッチング素子（１４）とを備える変位素子（１１）を含み、
   前記カム素子（１３）及び前記スイッチング素子（１４）が前記搬送管（１２）に取り付けられることによって、前記モジュールハウジング（１０）の軸受ブリッジ（１６）内に前記変位素子（１１）を設けるための、間に置かれる軸受部（１５）が形成されるようになっており、
   前記方法は、少なくとも、
   前記モジュールハウジング（１０）の外に前記変位素子（１１）を設けるために、前記軸受部（１５）が形成されている状態で、前記カム素子（１３）及び前記スイッチング素子（１４）を前記搬送管（１２）に配置するステップと、
   切断方法によって、前記搬送管（１２）を、前記軸受部（１５）の領域で２つの部分（Ａ、Ｂ）に切断するステップと、
   前記２つの部分（Ａ、Ｂ）のうちの一方に、接続スリーブ（１７）を配置するステップと、
   前記２つの部分（Ａ、Ｂ）のうちの一方を、前記モジュールハウジング（１０）内の前記軸受ブリッジ（１６）に挿入するステップと、
   もう１つの前記部分（Ａ、Ｂ）を、前記軸受ブリッジ（１６）に挿入された前記部分（Ａ、Ｂ）に連結するステップと、
   を含む方法。
2. 前記モジュールハウジング（１０）の外に設けられた前記変位素子（１１）が、少なくとも１つの切屑除去機械加工プロセスによって、すぐに使用可能な状態に機械加工される、請求項１に記載の方法。
3. 前記接続スリーブ（１７）が、前記搬送管（１２）の前記軸受部（１５）の外面に配置される、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記接続スリーブ（１７）が、前記搬送管（１２）の前記軸受部（１５）の外側に、押し付けられる、焼き嵌められる、又は接着結合される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記軸受部（１５）が切断プロセスによって前記２つの部分（Ａ、Ｂ）に分割される前に、前記搬送管（１２）が、前記軸受部（１５）の領域における比較的に小さな直径になるまで機械加工される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記接続スリーブ（１７）が、研磨された及び／又は磨き上げられた内面及び／又は外周面を有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記搬送管（１２）を分割する前記ステップのための分離プロセスが、鋸切断プロセスによって、砥粒切断プロセスによって、又は、熱切断プロセス、特にレーザビーム切断プロセスによって、実現される、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記搬送管（１２）を分離（切断）する前記ステップの結果、前記接続スリーブ（１７）を前記搬送管（１２）に連結する前記ステップの前に、特に切屑除去機械加工プロセスにかけられる分割面（１８）が生成される、請求項７に記載の方法。

Images