JP2544108B2 - 内燃機関における異種カム軸間の位相調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関における異種カム軸間の位相調整装
置に関するものであり、さらに詳しくは、吸・排気カム
軸と燃料噴射装置の燃料カム軸間の位相調整装置に関す
るものである。

（従来技術） 単一の軸系に吸気弁駆動用カム（吸気カム）と排気弁
駆動用カム（排気カム）と燃料噴射装置駆動用のカム
（燃料カム）とを設けて、カム軸系の簡素化を図るとと
もに、さらに吸・排気カム軸と燃料カム軸とを相対回動
自在にして吸・排気弁の開閉タイミングに関係なく燃料
噴射時期を調整し得るようにした異種カム軸間の位相調
整装置をそなえた内燃機関は実願昭58−46066号（実開
昭59−152104号）の明細書において既に公知となってい
る。

上記公知例の内燃機関は、単一の軸系に吸・排気カム
軸と燃料カム軸とを集約した点で従来の複数カム軸系の
内燃機関よりすぐれているが、吸・排気カム軸と燃料カ
ム軸との間の位相調整装置がまだ大がかりであり、装置
全体の小型化においてまだ改善の余地を残している。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の如く単一の軸系にいくつかの異種の
カム（吸気カム、排気カム、燃料カム）を備えた複合カ
ム軸の中で位相調整をする必要のある燃料カムについて
は他のカムと係脱自在に切離して単独で位相調整ができ
るようにした内燃機関において、その位相調整のための
機構部分をさらに集約小型化することを目的としてなさ
れたものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の内燃機関における異種カム軸間の位相調整装
置は、上記の問題点を解決するために、吸気カムと排気
カムを備え且つ内部を中空とした吸・排気カム軸に前記
中空部から外周面に達する窓穴を形成しさらに該窓穴と
重なる位置において前記吸・排気カム軸の外周に燃料噴
射装置駆動用の燃料カムを装脱自在且つ相対回動自在に
遊嵌する一方、前記吸・排気カム軸の中空部内に前記燃
料カム駆動用の燃料カム軸を前記吸・排気カム軸に対し
て相対回動自在に嵌装して該燃料カム軸と前記燃料カム
とを前記窓穴内に燃料カム軸回転方向に変位自在に遊嵌
されたキー部材により結合するとともに、前記吸・排気
カム軸の内周面と燃料カム軸の外周面との間にヘリカル
スプラインつきでしかも両端面をそれぞれ受圧面とした
筒状のピストンを軸方向変位自在に介装して該ピストン
の一方の受圧面側においては前記吸・排気カム軸の内周
面と燃料カム軸の外周面との間でしかも前記燃料カムの
嵌装部に達しない長さ範囲において形成される環状隙間
をもって該ピストンに対する一方の圧力油室が形成され
る如くする一方該ピストンの他方の受圧面側においては
適宜の油封手段により該ピストンに対する他の一方の圧
力油室が形成される如くし、さらに前記各圧力油室に対
して電磁切換弁により択一的に油圧を供給する油圧回路
を設けたことを特徴とするものである。

（作 用） 本発明では上記の手段により、吸・排気カムと燃料カ
ムとを備えた複合カム軸において、油圧制御手段によっ
て同軸上に位置する吸・排気カムと燃料カムの位相を相
対変化させて燃料噴射時期の進角・遅角操作をするよう
にしているので燃料噴射装置に専用の進角・遅角操作装
置を設ける必要がなく燃料噴射装置の構造を簡易にでき
る。

又、本発明では、油圧供給時に軸方向に進退して燃料
カム軸を吸・排気カム軸に対して相対回動させる作用を
するピストンを、吸・排気カム軸の円周面と燃料カム軸
の外周面との間に収容しているので、該ピストンの設置
に要するスペースが節約され、位相調整装置の軸方向長
さを短くすることができる。さらに本発明では、燃料カ
ムが吸・排気カム軸の外周に対して装脱自在に遊嵌され
る一方で、燃料カム軸回動用のピストンに対する圧力油
室が燃料カムの遊嵌部に達しない範囲で形成されている
ので、燃料カムを吸・排気カム軸に対して装脱（交換）
させるに際しても前記圧力油室とは無関係に行うことが
できる。

（実施例） 以下、第１図および第２図に基づいて本発明の内燃機
関における異種カム軸間の位相調整装置の良好な実施例
を説明する。

第１図には本発明の実施例に係る異種カム軸間の位相
調整装置Ｚが示されている。符号Ｘは本発明の主要部を
なす複合カム軸でありこの複合カム軸Ｘは、内燃機関の
気筒数に対応した適数個の吸気カム6,6・・、排気カム
7,7・・を備えた吸・排気カム軸１と燃料噴射装置（ユ
ニットインジェクタ）を駆動するための燃料カム20,20
・・を装着した燃料カム軸15とを有している。

吸・排気カム軸１は、一端を開口する一方、他端を閉
塞する如く中空状に形成されており、その中空部３内に
後に詳述する燃料カム軸15が相対回動自在に嵌装され
る。該吸・排気カム軸１はその内周面1aの開口側一端に
スパースプライン（以下、第１スプラインという）８が
形成されている。又、該吸・排気カム軸１は、その外周
面1b上に吸気カム6,6,・・、排気カム7,7・・がそれぞ
れ一体的に形成されており、さらに該吸気カム6,6・
・、排気カム7,7・・の間に適宜大きさの窓穴９が開口
形成されている。該窓穴９は、吸・排気カム軸１の中空
部３内からその外周面1bに達する如く形成されており、
該窓穴９内に、後に詳述する燃料カム軸15と各燃料カム
20とを結合するキー部材25が遊嵌状態で嵌装される。

燃料カム軸15は、燃料カム20の嵌装部のところまでが
吸・排気カム軸１の内面1aと同径の大径部15Aとされ、
それより先端側が吸・排気カム軸１の内面1aより直径の
小さい小径部15Bとされている。

燃料カム軸15は、その内部に通油路17が形成されると
ともにその小径部15B側の外周面15aの一端に適度の捩り
角を有するヘリカルスプライン（以下、第２スプライン
という）18が形成されている。燃料カム軸15の大径部15
A側に装着されている前記キー部材25は、第２図に示す
如く、上記吸・排気カム軸１の窓穴９内に嵌装されたと
きに該窓穴９より適宜長さ外方に突出するようにされ、
そしてこのキー部材25の突出部分に燃料噴射装置を駆動
する燃料カム20の係合溝24が係合されるようになってい
る。燃料カム20は、二つ割形状（符号20A,20B）に形成
されて吸・排気カム軸１の窓穴９を覆う如く且つ吸・排
気カム軸１の外周面1b上で回動自在となる如く装着され
ボルト21,21で一体化されている（ボルト21,21を緩めれ
ば、燃料カム20は分解することができ、交換可能とな
る）。即ち、該燃料カム20は燃料カム軸15が吸・排気カ
ム軸１に対して相対回動するとキー部材25を介して同方
向に回動せしめられることになる。

燃料カム軸15が上記吸・排気カム軸１の中空部３内に
嵌装された状態においては複合カム軸Ｘの一端側（燃料
カム軸15の小径部15B側）において該燃料カム軸15の外
周面15aと吸・排気カム軸１の内周面1aの間に、後に詳
述する位相調整用ピストン30嵌装のための環状隙間28が
形成されており、該環状隙間28内にピストン30を乾燥し
た際には、該ピストン30を境にしてその一方側に位置す
る第１油室22と他方側に位置する第２油室23とがそれぞ
れ区画形成されるようになっている。なお、この第１油
室22は適宜の蓋部材60で油封され、他方の第２油室23は
燃料カム軸15の大径部15Aの端面（燃料カム20の嵌装部
よりやや小径部15B側寄り）で油封されている。さら
に、この第１、第２油室22,23の内、第１油室22は吸・
排気カム軸１に形成した通油路11を介してケーシング50
に形成した通油路51に、また第２油室23は上記燃料カム
軸15の通油路17及び吸・排気カム軸１の通油路12を介し
てケーシング50に形成した通油路52にそれぞれ連通せし
められている。ケーシング50の上記通油路51,52は、電
磁切換弁40を介して択一的に油圧ポンプ43に連通せしめ
られる。

ピストン30は、筒状に形成されており、その外周面30
aに上記吸・排気カム軸１の第１スプライン８と噛合す
るスパースプライン（以下、第３スプラインという）35
とまたその内周面30bに上記燃料カム軸15の第２スプラ
イン18と噛合するヘリカルスプライン（以下、第４スプ
ラインという）36がそれぞれ形成されている。該ピスト
ン30は、上記吸・排気カム軸１と燃料カム軸15との間に
形成された環状隙間28内に嵌挿されている。尚、ピスト
ン30の両端面33,34のうち、上記第１油室22に位置する
面が第１受圧面33、第２油室23に位置する面が第２受圧
面34となる。このピストン30の嵌装状態においては、該
ピストン30の第３スプライン35と上記吸・排気カム軸１
の第１スプライン８が、またピストン30の第４スプライ
ン36と上記燃料カム軸15の第２スプライン18とがそれぞ
れ軸方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に相対摺動可能に噛合せし
められている。従って、エンジンの運転状態（エンジン
の回転数）に応じて上記電磁切換弁40を適宜に切換える
ことにより上記第１油室22と第２油室23側に択一的にピ
ストン駆動用の作用油が導入されるとピストン30が矢印
Ａ−Ｂ方向に移動せしめられ、そして燃料カム軸15が吸
・排気カム軸１に対して相対回動せしめられ、両軸間の
相互位相変化が実現される。

尚、この実施例においては、ピストン30が矢印Ａ方向
に移動したときに吸・排気カム軸１に対して燃料カム軸
15が進角方向に相対回動し、またピストン30が矢印Ｂ方
向に移動したときに吸・排気カム軸１に対して燃料カム
軸15が遅角方向に相対回動するように第４スプライン36
と燃料カム軸15の第２スプライン18の捩り方向が設定さ
れている。

尚、第１図において、符号13,14は軸受部、37はピス
トン30のストッパー、38は軸抜け止め部材、39は盲蓋、
53はドレンであり、又、第２図において符号26はボルト
嵌挿穴である。

続いて、図示実施例の異種カム軸間の位相調整装置Ｚ
の作用を説明すると、図示装置においては、吸・排気カ
ム軸１とその中空部３内に同軸嵌装されている燃料カム
軸15とはピストン30を介して結合されており、吸・排気
カム軸１の一端に装着されるているギヤ55によりエンジ
ンから駆動力を受けると、両軸1,15は一体的に同期回転
して吸気カム6,6・・は吸気弁を、又排気カム7,7・・は
排気弁をそれぞれ開閉制御し、燃料カム20,20・・は燃
料噴射装置（ユニットインジェクタ）を駆動してエンジ
ンに燃料を供給する。一方、この装置Ｚは、エンジンの
運転状態（エンジンの回転数）に応じて第１油室22と第
２油室23内に択一的に供給される作動油によって燃料噴
射装置の進角・遅角操作を行う。即ち、エンジンが所定
の高回転状態になった場合には、電磁切換弁40の切換動
作によって第１油室22側に高圧の作動油が導入される一
方、第２油室23がタンク48側に接続され、ピストン30が
その第１受圧面33に作用する油圧力によって矢印Ａ方向
に変位せしめられる。この際、第２スプライン18と第４
スプライン36の捩れ角に応じて吸・排気カム軸１の吸気
・排気両カム6,7に対して燃料カム軸15の燃料カム20が
進角方向に所定角度だけ相対回動せしめられる（進角操
作）。

一方、エンジンが低回転状態となって燃料の噴射時期
を遅らせる（遅角操作）必要が生じた場合には、上記進
角操作時とは逆に電磁切換弁40の切換動作によって第２
油室23内に高圧の作動油が導入される一方、第１油室22
がタンク48側に接続され、ピストン30はその第２受圧面
34に作用する油圧力によって矢印Ｂ方向に変位せしめら
れる。この際、第２スプライン18と第４スプライン36の
捩れ角に応じて吸・排気カム軸１の吸気・排気両カム6,
7に対して燃料カム軸15の燃料カム20が遅角方向に所定
角度だけ相対回動せしめられる（遅角操作）。

以上の進角、遅角操作のいづれの場合においても、キ
ー25が窓穴９内に遊嵌されていることにより吸・排気カ
ム軸１と燃料カム軸15の相対回動が可能となる。

なお、燃料カム20は、ボルト21,21を緩めれば分解し
て交換することができる。この場合、この燃料カム嵌装
部と該燃料カム嵌装部に隣接する油室23の間は遮断され
ているので、燃料カム20の交換作業はこれらの油圧系統
と無関係に行うことができる。

（発明の効果） 本発明は、上記の説明から既に明らかな如く、吸・排
気カム軸と燃料カム軸とを同軸状に結合してなる複合カ
ム軸をそなえ、且つ油圧制御手段によって上記両軸を相
対回動させ得るようにした内燃機関において、油圧供給
時に軸方向に進退して燃料カム軸を吸・排気カム軸に対
して相対回動させる作用をするピストンを、吸・排気カ
ム軸の内周面と燃料カム軸の外周面との間に収容してい
るので、該ピストンの設置に要するスペースが節約さ
れ、位相調整装置の軸方向長さを短くすることができる
という効果がある。さらに本発明では、燃料カムが吸・
排気カム軸の外周に対して装脱自在に遊嵌される一方
で、燃料カム軸回動用のピストンに対する圧力油室が燃
料カムの嵌装部に達しない範囲で形成されているので、
燃料カムを吸・排気カム軸に対して装脱（交換）させる
に際しても前記圧力油室とは無関係に行うことができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る内燃機関における異種カ
ム軸間の位相調整装置の要部断面図、第２図は第１図の
要部分解斜視図である。 １……吸・排気カム軸 1a……吸・排気カム軸の内周面 ３……中空部 ６……吸気カム ７……排気カム ８……第１スプライン ９……窓穴 15……燃料カム軸 15a……燃料カム軸の外周面 18……第２スプライン 20……燃料カム 25……キー部材 28……環状隙間 30……ピストン 33,34……受圧面 35……第３スプライン 36……第４スプライン

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気カム（６）と排気カム（７）を備え且
   つ内部を中空とした吸・排気カム軸（１）に前記中空部
   （３）から外周面（1b）に達する窓穴（９）を形成しさ
   らに該窓穴（９）と重なる位置において前記吸・排気カ
   ム軸（１）の外周に燃料噴射装置駆動用の燃料カム（2
   0）を装脱自在且つ相対回動自在に遊嵌する一方、前記
   吸・排気カム軸（１）の中空部（３）内に前記燃料カム
   （20）駆動用の燃料カム軸（15）を前記吸・排気カム軸
   （１）に対して相対回動自在に嵌装して該燃料カム軸
   （15）と前記燃料カム（20）とを前記窓穴（９）内に燃
   料カム軸回転方向に変位自在に遊嵌されたキー部材（2
   5）により結合するとともに、前記吸・排気カム軸
   （１）の内周面（1a）と燃料カム軸（15）の外周面（15
   a）との間にヘリカルスプライン（36）つきでしかも両
   端面をそれぞれ受圧面（33），（34）とした筒状のピス
   トン（30）を軸方向変位自在に介装して該ピストン（3
   0）の一方の受圧面（34）側においては前記吸・排気カ
   ム軸（１）の内周面（1a）と燃料カム軸（15）の外周面
   （15a）との間でしかも前記燃料カム（20）の嵌装部に
   達しない長さ範囲において形成される環状隙間（28）を
   もって該ピストン（30）に対する一方の圧力油室（23）
   が形成される如くする一方該ピストン（30）の他方の受
   圧面（33）側においては適宜の油封手段により該ピスト
   ン（30）に対する他の一方の圧力油室（22）が形成され
   る如くし、さらに前記各圧力油室（23），（22）に対し
   て電磁切換弁（40）により択一的に油圧を供給する油圧
   回路を設けたことを特徴とする、内燃機関における異種
   カム軸間の位相調整装置。