JP6800959B2 - カムシャフト調整器 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のカムシャフト調整器のために適した作動装置であって、作動装置が、ハウジングと、ハウジングに結合された入力車と、調節伝動装置、特に３軸伝動装置、たとえばウェーブ（波動）伝動装置と、シャフト、特に内燃機関のカムシャフト、に結合するために設けられた出力エレメントと、を有する作動装置に関する。

カムシャフト調整器における、このような作動装置は、たとえば米国特許出願公開第２００７／００５１３３２号明細書ならびに国際公開第２００６／０１８０８０号に基づき公知である。両事例は、電気的に操作可能なカムシャフト調整器である。

カムシャフト調整器内部の回転可能な部分または複数のコンポーネントによってカムシャフト調整器に結合されている回転可能な部分を支持するためには、原理的に、転がり軸受装置または滑り軸受装置が適している。米国特許出願公開第２０１３／００８１５８７号明細書に基づき、滑り軸受装置を備えたカムシャフト調整器が知られている。

内燃機関における電気操作式の作動装置は、カムシャフト調整器において使用可能であるだけでなく、たとえば弁行程および／または圧縮比を調節する装置においても使用可能である。

本発明の根底を成す課題は、カムシャフト調整器のために適した作動装置を、上に挙げた公知技術に比べて、特に頑丈で信頼性の良い軸受装置が得られると同時にコンパクトな構造が得られるように改良することである。

上記課題は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴を有する作動装置により解決される。有利な構成は、従属形式の請求項の対象である。

特にカムシャフト調整器のために、しかしその他の調節機構、特に内燃機関の弁行程調節または圧縮比調節のための調節機構のために適した作動装置は、任意の個数の個別部分から構成されたハウジングと、このハウジングに結合されるかまたはハウジングの一体の構成要素として形成される入力車と、特に３軸伝動装置、たとえばウェーブ伝動装置（波動伝動装置）の形の作動伝動装置と、駆動されるべきシャフト、特にカムシャフト、との結合のために設けられた出力エレメントと、を有する。ハウジング内に出力エレメントを支持するために、滑り軸受装置が設けられており、この滑り軸受装置は、駆動されるべきシャフトの軸方向で見て、作動伝動装置と入力車との間に配置されている。出力エレメントには、端面側でフランジが結合されており、このフランジは、出力エレメントを半径方向で超えて突出している。滑り軸受装置は、作動伝動装置の一部であってよいフランジに隣接している；特に、滑り軸受装置は、軸方向でフランジと入力車との間に配置されている。こうして、滑り軸受装置は、特にスペース節約的に、入力車に対して軸方向の極めて小さな間隔を有するだけでハウジング内に収容されており、このことは、有効てこ腕長さが小さくなることに基づいて、傾倒によるひっかかりを起こしにくくなることを意味する。

好適な実施態様では、出力エレメントが、駆動されるべきシャフト、特にカムシャフトのためのストッパディスクとしても形成されている。駆動されるべきシャフトの調節角度を制限するストッパディスクは、好ましくは、入力車と出力エレメントとの回転軸線に対して同心的な円筒状の切欠きを有し、この切欠き内には、相対回動不能な結合を形成するために、駆動されるべきシャフトの端部またはこのシャフトに結合された中間ピースが配置可能となる。

好適な実施態様では、作動装置のハウジングが、滑り軸受装置の領域に、複数の軸方向溝および／または周方向に延びる少なくとも１つの溝を有する。このような溝は、特に作動装置内部での潤滑剤流を促進する。

本発明の改良形では、作動伝動装置が、フランジに結合された出力リングギヤまたはフランジと一体に形成された出力リングギヤを有し、この出力リングギヤは、第２の滑り軸受装置によってハウジング内に支持されている。出力リングギヤは、内側歯列を備えているか、または内側歯列を備えたスリーブ状の構成部分に固く結合されていてよい。いずれの場合でも、二重の滑り軸受装置によって作動装置の特に頑丈な構造が実現されている。この場合、両滑り軸受装置は、互いに異なる軸方向延在長さを有していてよい。好適には、軸方向で作動伝動装置と入力車との間に配置された第１の滑り軸受が、出力リングギヤを支持する第２の滑り軸受よりも小さな直径と、第２の滑り軸受よりも大きな軸方向延在長さとを有する。生じるてこ長さは、再度短縮される。

軸方向で入力車と作動伝動装置、特にウェーブ伝動装置との間に第１の滑り軸受装置を配置することの利点は、歯列を有する構成部分、特に出力リングギヤをハウジング内にスライド式に支持する、原理的に可能になる滑り軸受装置に比べて、以下のような特別の利点を有する。すなわち、カムシャフト調整器の軸方向で測定して、特に小さなてこ長さが与えられており、したがって、カムシャフト調整器内部の、潜在的に摩擦を高める望ましくない傾倒モーメントが、多くとも小規模でしか発生しない。

作動装置の少なくとも１つの滑り軸受装置は、摩擦および／または摩耗を減少させる被覆体を有していてよい。また、滑り材料中に潤滑剤を組み込むか、または相応する材料を潤滑剤で含浸することも可能であるので、摩擦技術的に特に好都合な潤滑剤コンパウンドが与えられている。

以下に、本発明の複数の実施形態を図面につき詳しく説明する。

カムシャフト調整器用の作動装置の第１実施形態を示す断面図である。 カムシャフト調整器の作動装置に用いられる構成部分の１変化形を示す斜視図である。 カムシャフト調整器の作動装置に用いられる構成部分の別の変化形を示す斜視図である。 カムシャフト調整器の作動装置の第２実施形態を示す、図１と同様の図である。 カムシャフト調整器の作動装置の、特許請求されていない構造を示す、図１および図４と同様の図である。 図１に示した作動装置と、図５に示した作動装置との間の比較を表す線図である。

以下においては、まず図５につき説明を行う。図５には、内燃機関のカムシャフト調整器の作動装置１の、原理的に可能となる、特許請求されていない構造が示されている。一般に、図５に関連して、かつ図１〜図４に示した実施形態において、原理的に同一機能の部分には同じ符号を使用する。

種々の図面に図示した作動装置１について共通しているのは、この作動装置１がハウジング２を有し、歯列を備えた入力車３が、ハウジング２の一体の構成要素であるか、またはハウジング構成部分に固く結合されていることである。入力車３は、引張手段（図示しない）、すなわちチェーンまたは歯付きベルトを介して、自体公知の形式で内燃機関のクランクシャフトにより駆動される。原理的には、複数の歯車および／またはベベルギヤタワーのように両端に歯車を備えたシャフト（Koenigswelle）を介した作動装置１の駆動も考えられる。

ハウジング２の内部には、作動伝動装置４が設けられている。この作動伝動装置４は、３軸伝動装置、つまりウェーブ伝動装置（波動伝動装置）として構成されている。入力車３に対して付加的に、作動軸５が設けられており、この作動軸５は、カムシャフト調整器の電動モータ（図示しない）によって操作される。電動モータのシャフトが、内燃機関のカムシャフト（同じく図示しない）の回転数と同じ回転数で回転する場合には、内燃機関のカムシャフトとクランクシャフトとの間の位相関係は一定のままである。作動伝動装置４は、高い減速比を有する伝動装置であり、カムシャフトと作動軸５との間の回転数偏差により、カムシャフトとクランクシャフトとの間の位相関係の比較的小さな変化が生じる。

ハウジング２には、ひいては入力車３にも、ハウジング２の内部に位置する入力リングギヤ６が固く結合されている。この入力リングギヤ６は、作動伝動装置４の入力軸として機能する。入力リングギヤ６の回転は、作動伝動装置４によって出力リングギヤ７の回転に変換される。出力リングギヤ７は、ハウジング２の角速度とは異なる角速度（つまり、カムシャフトの調節の場合）を有する場合があるので、ハウジング２の内部では、出力リングギヤ７とハウジング２との間に滑り軸受装置８が設けられている。出力リングギヤ７は、その回転を、フランジ９を介して出力エレメント１０へ伝達する。出力リングギヤ７は、フランジ９と一体に形成されていてよい。出力エレメント１０は、図示のいずれの構造においても（特許請求されている事例においても、特許請求されていない事例においても）、ストッパディスクとして形成されている。このストッパディスクは、カムシャフトに結合可能であり、カムシャフトの調節角度を制限している。したがって、出力エレメント１０は常に二重機能を満たしている。

軸方向で見て入力車３の中心部と、同じ方向で規定された、滑り軸受装置８の中心部との間には、軸方向の間隔が与えられている。ここでは、相応するてこ腕長さが「ｌｋ」で示されている。図５と図１を比較した場合、てこ腕長さｌｋは、図５の場合のほうが図１の場合よりも著しく長いことが判る。このことは、機械的な負荷や摩擦発生の点で、より好ましくない。

図１に示した実施形態では、滑り軸受装置８が、軸方向で作動伝動装置４と入力車３との間に配置されており、このことは、小さなてこ腕長さｌｋを得るために大きく寄与する。滑り軸受装置８は、出力エレメント１０と、歯列を備えた入力車３を含む、全体を符号１１で示した伝動装置構成部分との間に形成されている。出力エレメント１０の端面側に配置されたフランジ９は、出力リングギヤ７にも出力エレメント１０にも、相対回動不能に結合されており、出力リングギヤ７と出力エレメント１０とカムシャフトとの共通の回転軸線に関して半径方向で、出力エレメント１０を超えて突出している。出力リングギヤ７は、フランジ９の周面においてこのフランジ９に結合されており、すなわち出力リングギヤ７は、フランジ９の半径方向外側に配置されている。

図２および図３には、それぞれ図１に示したカムシャフト調整器１において使用可能である伝動装置構成部分１１の種々の変化形が示されている。図２の場合には、滑り軸受装置８の軸受面を形成する、伝動装置構成部分１１の内周面に、複数の軸方向溝１２が設けられていることが判る。それに対して、図３の場合には、滑り軸受装置８の領域に、軸方向に延びる溝は設けられていない。しかし、滑り軸受装置８の領域では、伝動装置構成部分１１の内周面に、周方向に延びる１つの溝１３が設けられている。この溝１３は、図２の場合の軸方向溝１２と同様に、潤滑剤の分配を促進するだけではなく、滑り軸受装置８の、周方向に延びる環状の溝１３により減少された軸受面の加工をも容易にする。

図４には、カムシャフト調整器の作動装置１のさらに発展された実施形態が示されている。この場合には、軸方向で入力車３と作動伝動装置４、つまりウェーブ伝動装置との間に位置する滑り軸受装置８に対して付加的に、別の滑り軸受装置１４が設けられていることが判る。この滑り軸受装置１４を用いて、出力リングギヤ７は、図５に示した構造と比較可能に、ハウジング２内にスライド式に支持されている。したがって、特に安定した二重の滑り軸受装置８，１４が与えられている。第２の滑り軸受装置１４の直径は、第１の滑り軸受装置８の直径よりも大きい。それと同時に、作動装置１の軸方向における第１の一次的な滑り軸受装置８の延在長さは、同じ方向で測定された、第２の二次的な滑り軸受装置１４の延在長さよりも大きい。

図６に示した線図は、図１に示した作動装置１と、図５に示した構造との間の比較に関するものである。ここで、「Ｋ」は、入力車３を駆動する引張手段、つまりチェーンにおいて作用するチェーン力を表す。「Ｌ」によって、滑り軸受装置８における軸受摩擦が表されている。図６における上側の一点鎖線は、図５に示した、特許請求されていない構造に関するものである。下側の破線は、図１に示した実施形態に関するものである。全ての作動状態において、図１に示した実施形態の軸受摩擦が減じられていることが良く判る。図４に示した実施形態と、図５に示した構造との間の比較にも、原理的には同じ関係性が云える。

１ 作動装置
２ ハウジング
３ 入力車
４ 作動伝動装置
５ 作動軸
６ 入力リングギヤ
７ 出力リングギヤ
８ 第１の滑り軸受装置
９ フランジ
１０ 出力エレメント
１１ 伝動装置構成部分
１２ 軸方向溝
１３ 環状の溝
１４ 第２の滑り軸受装置
ｌｋ てこ腕長さ
Ｋ チェーン力

Claims (10)

1. 内燃機関のシャフトの作動装置であって、
   ハウジング（２）と、
   該ハウジング（２）に結合された入力車（３）と、
   作動伝動装置（４）と、
   駆動されるべきシャフトとの結合のために設けられた出力エレメント（１０）と、
   前記ハウジング（２）内に前記出力エレメント（１０）を支持するために設けられた滑り軸受装置（８）と、
   を備えた作動装置において、
   前記出力エレメント（１０）は、該出力エレメント（１０）に相対回動不能に結合されかつ該出力エレメント（１０）を半径方向で超えて突出しているフランジ（９）を、駆動されるべきシャフトの軸方向で見て、前記作動伝動装置（４）と前記入力車（３）との間に有しており、前記滑り軸受装置（８）は、前記フランジ（９）に隣接して前記入力車（３）の側に配置されていることを特徴とする、内燃機関のシャフトの作動装置。
2. 前記作動伝動装置（４）が、前記フランジ（９）に結合された出力リングギヤ（７）を有し、該出力リングギヤ（７）が、第２の滑り軸受装置（１４）によって前記ハウジング（２）内に支持されていることを特徴とする、請求項１記載の作動装置。
3. 前記両滑り軸受装置（８，１４）が、互いに異なる直径を有することを特徴とする、請求項２記載の作動装置。
4. 前記両滑り軸受装置（８，１４）が、互いに異なる軸方向延在長さを有することを特徴とする、請求項２または３記載の作動装置。
5. 軸方向で前記作動伝動装置（４）と前記入力車（３）との間に配置された第１の滑り軸受（８）が、第２の滑り軸受（１４）よりも小さな直径と、第２の滑り軸受（１４）よりも大きな軸方向延在長さとを有することを特徴とする、請求項３または４記載の作動装置。
6. 前記出力エレメント（１０）が、駆動されるべきシャフトの調節角度を制限するストッパディスクとして形成されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の作動装置。
7. 前記作動伝動装置（４）が、３軸伝動装置、特にウェーブ伝動装置として構成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の作動装置。
8. 前記ハウジング（２）が、前記滑り軸受装置（８）の領域に、複数の軸方向溝（１２）を有することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の作動装置。
9. 前記ハウジング（２）が、前記滑り軸受装置（８）の領域に、周方向に延びる少なくとも１つの溝（１３）を有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の作動装置。
10. 当該作動装置が、電気式のカムシャフト調整器の一部または内燃機関の圧縮比を変えるための装置の一部であることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の作動装置。

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