JPH01300006A - 伝動結合される２つの軸の相対角度調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カム軸が、その駆ｗＪ＠Ｊ端部に、この端部
上を軸線方向移動可能で斜め歯を介してカム軸にはまり
合い結合される操作素子を持ち、この操作素子が、別の
斜め歯を介して、この操作素子を包囲して駆動車を保持
する円筒状中空軸に、ｍ腺方向移ｗＪ可能にはまり合い
結合され、操作素子が、中空軸とカム軸の駆動側＠部と
から形成される環状空間内に設けられる操作ピストンを
持ち、この操作ピストンが環状空間を２つの創作空間に
区分し、カム軸に対して駆動車をｍ節するため、制御素
子の位置に関係して内燃機関の／１Ｉｌｖ？１１油回路
から動作空間へ供給される圧油により、操作ピストンが
第１の位置から第２の位置へ移動可能であり、海？骨油
回路へ戻る圧油が制御素子により制御可能である、伝ｉ
Ｉ！Ｉｌ結合される少なくとも２つの軸特にクランク軸
と少なくとも１つのカム軸との相対角度調節装置に関す
る。

〔従来の技術〕

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３１２６６２０号明細
書から、給気弁及び排気弁用に２つの別々な制御軸を持
つ機関の機関軸と制御軸との間の位相設定を変化する装
置が公知であり、これにより２つの異なる制御時間設定
を変えることが可能である。両方の制御時間設定の各々
は可動部ＷＪＪ機碑の終端位置に対応し、この駆ｌＩ２
１機栂は斜め歯を持つ継手を介して機関軸及び制御軸に
結合され、軸線方向移動により制御軸を機関軸に対して
相対回転させる。一方の終端位置への＆ａｍ碑の移動は
ばねの予荷重によって行なわれ、他方の終端位置への移
動は機関油回路からの圧油を介して行なわれる。遠心力
により操作されるスプールは、機関回転数に関係して３
つの異なる位置をとり、これらの位置において油流出孔
を開いたり閉じたりして、駆ｉ１１！１機構へ作用する
油圧を制御する。特定の機関回転数以下で油流出孔を開
くスプールの位置において、駆ｗＪ機−へばね力のみが
作用して、この駆ｍａｓｓを終端位置に保つ。

機関回転数がこの第１の限界値を超過すると、スプール
が遠心力変化のため油流出孔を開じ、上昇するｈ関油圧
により駆動機構がばね荷重に桓して軸線方向に第２の終
端位置へ移動され、その際機関軸と制御軸との相対回転
が行なわれ、それにより機関の運転状態に合わせた制御
時間設定が行なわれる。機関回転数の別の限界値を超過
した後、スプールは油の流出を再び可能にする位置へ動
かされる。ばね力により駆ｖｍｈｖｈは、相対回転を伴
って第１の終端位置へ戻される。機関回転数の限界値以
下になると、同じように駆ａｈ榊の移動が行なわれる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３１６１６２号明細
書も、駆ｊＩＩ！１Ｍｍ構の操作が遠心力により制御さ
れるのではなく、油流を制御するスプールが＊、ｍ石に
より操作可能であるという相違点を除いて、比較可能な
装置を示している。

両方の前記装置は、油流出への影響を介して制御が行な
われるという欠点を持っている。駆ｍ機榊の両方の動作
位置の１つにおいて、常に油の流れがあり、それにより
損失を伴う。

別の欠点は、初期位置への戻り過程において、駆＊ｍｈ
のばね力により動作空間から押出される油を、スプール
のこの位置で常に流れる油も通る同じ油流出孔を通って
排出せねばならないことである。この事実から、戻り過
程の望ましくない減速が生ずる。

低い機関回転数例えば無負荷運転では、油圧が低すぎて
、調節を行なうことができない。このためばね力により
駆動機構を、この運転状態に対応する位置へもたらさね
ばならない、しかしこのようなばね力は、低い回転数従
って低い油圧では、■止カム軸トルクが存在する時間部
分において圧油による駆動機構の移動を阻止するので、
移動は駆動を行なうカム軸トルクのある場合にのみ間欠
的に可能である。カム軸トルクと共にばね力により生ず
る駆動機構の鏑ましくない戻りを回避するため、斜め歯
が戻り止めされるように、従って小さいねじれ角に構成
されねばならない。しかしこのようなねじれ角は短い移
動行程しか許さず、即ち機関軸と制御軸又はカム軸との
相対角度調節は小さく、従って制御時間変化への影すも
小さい。

同じような調節装置は米国特許第４３０５３６７号明紐
蕾にも記載されている。ただし前述した両刊行物に記載
されているように、ｈｌ１４１軸又はクランク軸と制御
軸又はカム軸との相対角度訓諭ではなく、噴勧ポンプ用
制御軸の移動が示されているにすぎない。前述した装置
と異なり、同様に斜め歯を持ち環状ピストンとして構成
された駆動ｈｍは、Ｐ！Ｘ望の移動方向に応じて交互に
一方の側又は他方の側に圧油の作用を受ける。

圧油の供給は、固育の油ポンプにより制御装置及び別個
の導管を介して、環状ピストンにより区分されている両
方の動作空間へ行なわれる。

これは、内部の油供給及び制御に比較して著しく多い構
造しを要する。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、前述の欠点を回込して、こじんまりし
た構成で油圧に関係なく大きい範囲にわたって角度調節
を確実かつ急速に行なうように、最初に菖げた種類の装
置を構成することである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決するため本発明によれば、第２の位置か
ら第１の位置への操作ピストンの移動も、制御プランジ
ャとして構成された制御素子により第２の動作空間へ供
給される圧油により行なわれ、制御素子が圧油制御のた
め環状油溝を持ち、この油溝がカム軸の駆動（Ｉｉｌｌ
ｌａ部にあって油を通す孔と共同作用して、そのつど圧
力を受ける動作空間からの圧油の戻りが遮断され、その
つど圧力のない動作空間からの圧油の戻りが行なわれ、
制御素子の油溝の制御縁の間隔が、油流入孔の互いに近
い方の制御縁の間隔より大きい。

中空軸としてｈＦＲ，されて内斜め歯を持つ中空軸とし
ての鎖車担体上に鎖車が設けられて、伝動鎖を介してク
ランク軸により駆動される。鎖車担体には、対応する外
斜め歯を備えた操作ピストンが軸線方向移動可能に案内
されている。

この操作ピストンは内斜め歯を介して軸線方向移動可能
に、カム軸に固定的に結合された中空のフランジ軸の外
斜め歯にかみ合っている。鎖車担体、カム軸及びフラン
ジ軸は環状空間を形成し、操作ピストンによりこの環状
空間が２つの動作空間に区分されている。中空のフラン
ジ軸内には、２つの動作位置を持つ制御素子としての制
御プランジャが設けられて、ばねにより一方の動作位置
に保持され、装置に固定した電磁石の接極子によりばね
力に抗して他方の動作位置へ移動可能であり、制御プラ
ンジャの位置に応じて、機関の油回路からカム軸の油孔
、制御プランジャにより形成される環状空間及び油可能
にする。この制御プランジャは、この動作空間からの油
の流出を遮断するが、油流入を断たれている第２の動作
空間からの油流出を許して、制御プランジャの内部にあ
る縦油孔とカム軸にある油孔とを介してこの動作空間を
空にする。従って操作ピストンの移動の際はね力に打勝
つ必要はなく、それにより大きい操作トルクが実現され
る。そのつど圧力を受ける動作空間は油流出を断たれる
ので、不断の油流出もおこらない。即ち油の流れは、そ
れぞれの動作空間′　　　を空にする時間部分にのみ、
従って両方の動作位置の１つに達するまでの移動過程中
にのみ行なわれる。

初期位置において電磁石は無電流で、制御プランジャは
ばねにより一方の終端位置に保持される。′ＲＬＭｉ石
の付勢後制画プランジャはばね力に抗して他方の終端位
置へ動かされる。それにより両方の動作空間の１つへ行
なわれる圧油の流入によって、操作ピストンが軸線方向
へ移動されて、斜め歯を介してフランジ軸従ってカム軸
を、クランク軸により駆動される鎖車に対して回す。操
作ピストンの軸線方向移動によって、他方の動作空間か
ら油が押出されて、機関油回路へ与えられる。ｓｉ石を
消勢すると、制御プランジャがばね力により初期位置へ
戻り、これまで圧力を受けていた動作空間からの油流出
が行なわれ、他方の動作空間へ圧油が流入する。

この操作過程により、以前に行なわれた相対回転が再び
逆に行なわれる。

〔実施例〕

本発明の実り例を図面により以下に説明する。

第１図は本発明による調節装置を示している。

図示しない鎖により同様に図示しないクランク軸から駆
動される鎖車ｌは、内斜め歯２を持つ鎖車担体３にある
。対応する外斜め歯４を介して、油孔５を持つ原状操作
ピストン６が軸線方向移動可能にかつ回転可能に鎖車担
体３内に設けられている。操作ピストン６は内側に斜め
歯７を持ち、この斜め歯７が、同様に軸線方向移ｍ司能
にかつ回転可能に、フランジ軸９の外斜め歯８にはまり
合い結合している。このフランジ軸９は結合ねじ１０を
介してカム軸１１に取付けられている。鎖車担体３は、
フランジ軸９のカム軸側端部１２上及び機関ケース固定
部分１３に近い側の１１１４上に、回転可能に支持され
ている。鎖車担体３及びフランジ軸９及びカム軸１１は
蓋１４と共に環状空間を形成し、この環状空間は軸線方
向移１１１１１０Ｊ能な操作ピストン６により２つの動
作空間１５及び１６に区分されている。

操作ピストン６の軸線方向移動により、斜め歯２．４及
び７，８を介して、フランジ軸９従ってカム軸１１が―
車ｌ即ちクランク軸に対して相対回転せしめられる。斜
め歯を図示したように２つの斜め歯２，４及び７，８に
分郡１することにより、同じ軸線方向移動において個々
の斜め歯のねじれ角を減少することができる。こうして
短い移動行程で、相対角度調節の大きい範囲が得られる
。この事実は＊ｂｈ置の空間を節約する短い構成を可能
にする。

両方の斜め歯２．４及び７，８のねじれ角を同じに選ぶ
と有利で、それにより同じ工具により同じチャック作業
従って息遣な製造が可能となり、精度が高まる。

中空のフランジ軸９内には、軸線方向に移動可能で環状
油１１１１８を持つ制御プランジャ１７が挿入されて、
フランジ軸９の端部１９に支持されるはね２０によりカ
ム軸１１の方へ初期位置へ押されている。調節装置と共
に回転する制御プランジャ１７のカム軸１１から遠い方
の端部には、装置に固定した電磁石２２の接極子２１が
結合ねじ２３により結合されている。電磁石２２は環状
電磁石として構成され、その中に接極子２１が自由に回
転可能に没入している。端子２４を介して電磁石２２は
図示しない制御装置に電気接続されている。制Ｗ装置に
より電磁石２２へ電圧が印加されると、回転する接極子
２１が電磁石２２の方へ吸引され、それにより接極子に
結合された制御プランジャ１７がはね２０の力に抗して
初期位置から動作位置へもたらされ、この位置で制御プ
ランジャ１７がフランジ軸９の動作位置１１へ対向する
面２５に当る。この面２５の位置は、制御プランジャＩ
７の軸線方向移動行程が制限されて、接極子２１がその
動作位置でＳｆ！Ｍ石２２のケース部分に接触しないよ
うに選ばれている。こうして回転する接極子２１と固定
ケースとの間に摩擦は生じない。電磁石２２に電圧が印
加されている間、制御プランジャ１７はこの創作位置に
留まり、この電圧の遮断後はね２０の力により操作され
て、カム軸１１の方へ初期位置へ戻る。

電磁石２２の無電圧状態で、制御プランジャ】７はばね
２０の力により第１図の初期位置に保持される。カム軸
１１にある縦油孔２６、接続孔２７、フランジ軸曲孔２
８及び環状油溝２９を介して、潤滑油は圧力を受けて機
関油回路から制御プランジャ１７の環状油溝１８へ達す
る。フランジ軸９は、制御プランジャのこの位置で油溝
１８につながって第１の動作空間１６へ至る半径方向油
流入孔３０を持っている。制御プランジャ１７のこの位
置でこの動作空間１６からの油流出孔３１が閉じられる
ので、操作ピストン６は油圧によりカム軸１１から遠い
方の初期位置へもたらされる。第２の油流入孔３２が制
御プランジャ１７により閉鎖されているので、先に第２
の動作空間１５内にあって初期位置で圧力なしの油は、
この動作空１１１Ｊ１５から斜め歯２，４、操作ピスト
ン６にある油孔５、斜め歯７，８及びフランジ軸９にあ
る第２の半径方向油流出孔３３を介して、制御プランジ
ャ１７とフランジ軸９との間の環状空間３４へ達し、そ
こから制御プランジャ１７の半径方向油孔３５及び縦油
孔３６と、カム軸１１に設けられた通路３７とを通って
、機関油回路へ戻る。

第２図には、動作位置にある不発明の装置が示されてい
る。個々の部分は第１図のそれに−致し、同じ部分には
第１図と同じ符号が付けである。

制御装置により操作されて、電磁石２２が接極子２１及
びこれに結合されている制御プランジャ１７をはね２０
の力に抗して吸引すると、制御プランジャの肩部がカム
軸１１に対向するフランジ軸９の面２５に当る。機関油
回路からの圧油は、カム軸１１の縦油孔２６から上述し
たように制御プランジャ１７の環状油溝１８へ達する。

制御プランジャ１７の位置変化のため、動作空間１６へ
の油流入孔３０は閉鎖されているが、油流出孔３１は開
かれている。操作ピストン６の移動の際、動作空間１６
にある油は、油流出孔制袖を介して通路３７へ押出され
て、機関油回路へ戻ることができる。縦油孔３６、半径
方向油孔３５及び環状空間３４を介して第２の動作空間
１５への油流は、制御プランジャ１７の位置によって不
可能にされている。開かれた第２の油流入孔を介して、
圧油は環状油溝１８から操作ピストン６の油孔５を通っ
て動作空間１５へ達する。その際操作ピストン６はカム
軸１１の方へ軸線方向に移動されて、上述したように動
作空間１６から油を押出す。操作ピストン６の軸線方向
移動の際斜め歯２，４及び７．８により、カム軸ｌ！は
＃、Ｗされる鎖車ｌに対して相対回転せしめられる。し
かしこの動作位置は、電磁石２２が制？！ＩＪ　装ｆｌ
ｉｔを介して電圧を供給される間だけ維持される。電磁
石２２が消勢されると、制御プランジャ１７ばばね２０
により第１図の初期位置へ押され、カム軸１１の回転は
初期位置への操作ピストン６の軸線方向移動によって再
び打消される。

制御プランジャ１７への環状油溝１８の形成、制御プラ
ンジャ１７に対する３０．３２及び油流出孔３１．３３
の配置によって、相対角度調節装置を操作するため操作
ピストン１７の移動行程が小さくなり、従って小さい寸
法及び消ｗＳ力の電磁石２２シか必要としない。史に操
作時間を小さくすることができる。この有利な小さい移
動行程は、制御プランジャ１７の環状油溝１８の両方の
制御縁４１及び４２の間隔を、油流入孔３０及び３２の
互いに近い方の制御縁４３及び４４の間隔より大きくす
ることによって、得られる。

これは、！！！ａ過程中特定の短い時間における油導通
の真なりに相当する。従ってカム軸１１の軸線方向にお
ける制御プランジャ１７の移動行程は、最大でも油流入
孔３０．３２の＠径と同じ大きさでなければならない。

第３図は第１図及び第２図による操作ピストン６の断面
を拡大して示す。５で再び油孔が示され、４及び７で外
斜め歯及び内斜め歯が示されている。

第３図による同じ操作ピストン６がカム軸の反対側から
見て示されている。油孔５はかくれているか、斜め歯４
及び７は明確に認められる。

内斜め歯７はブロック歯３９を持ち、外斜め歯４はブロ
ック歯４０を持っている。

この実厖例では、ブロック歯３９及び４０は他方の歯に
対してそれぞれ２倍の幅を持つ歯として構成されている
。これらのブロック歯は、組立てるべき部分即ち鎖車担
体３、操作ピストン６及びフランジ軸９を正確に規定さ
れた相対位置へもたらすので、調節装置の組立てを容易
にする。それによりこれらの部分の角度に合った組込み
に関する組立て誤差が回避される。

二重斜め歯の利点については既に上述した。

しかしこの図から容易にわかるように、この二重斜め歯
は１回の工具チャック作業のみで簡単に製造することが
できる。

調節装置の第１図に示した初期位置は、給気弁用カム軸
の遅れ位置に一致するように選ぶのがよい。この遅れ設
定では出力が最適に設定されるので、この遅れ設定は無
負荷運転及び全負荷運転に用いられる。遅れた給気終了
により、高い回転数では過給効果を利用でき、遅い給気
開始により小さい弁型なりが行なわれ、無負荷回転数が
低下し、無負荷特性が改善される。

第２図に示す調節装置の動作位置は給気カム軸の進み位
置に対応し、中間回転数範囲に設定されるようにする。

この事実は、内燃機関が走行運転中に通常運転されるこ
の回転範囲におけるトルクの改善と同じである。

調節装置の動作空間とこれらの連転状態との対応関係を
逆にすることも考えられる。なぜならば、頻繁に使用さ
れる中間回転数の運転ｍｔｍでは、ｔｍｍ石を常に付勢
せねばならないが、本発明による対応関係は、電磁石の
故障又はその始動の際、内燃機関が最大出力に最適化さ
れ、また有利な始動特性及び無負荷運転特性を示すから
である。

始動過程において調節装置がこの連転状態にとって自利
な初期位置になければ、油圧がまだ不足していても、阻
止カム軸トルクにより調節装置は自動的にこの位置へも
たらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による相対角度調節装置の初期位置にお
ける断面図、第２図は相対角度調節装置の動作位置にお
ける断面図、第３図は操作ピストンの拡大断面図、第４
図はカム軸とは反対の側から見た操作ピストンの正面図
である。 】・・・駆ＭＪ市（鎖車）　、２＊４；Ｌ８・・・斜め
歯、３・・・中空軸（鎖車担体）、６・・・操作ピスト
ン、１１・・・カム軸、１５．１６・・・動作空間、１
７・・・制ｍ素子（制御プランジャ）、１８・・・油溝
、３０．３１．３２．３３・・・油を通す孔（油流入孔
、油流出孔）　、４１．４２；　４３９４４・・・制御
縁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　カム軸が、その駆動側端部に、この端部上を軸線方
   向移動可能で斜め歯を介してカム軸にはまり合い結合さ
   れる操作素子を持ち、この操作素子が、別の斜め歯を介
   して、この操作素子を包囲して駆動車を保持する円筒状
   中空軸に、軸線方向移動可能にはまり合い結合され、操
   作素子が、中空軸とカム軸の駆動側端部とから形成され
   る環状空間内に設けられる操作ピストンを持ち、この操
   作ピストンが環状空間を２つの動作空間に区分し、カム
   軸に対して駆動車を調節するため、制御素子の位置に関
   係して内燃機関の潤滑油回路から動作空間へ供給される
   圧油により、操作ピストンが第１の位置から第２の位置
   へ移動可能であり、潤滑油回路へ戻る圧油が制御素子に
   より制御可能であるものにおいて、第２の位置から第１
   の位置への操作ピストン（６）の移動も、制御プランジ
   ャとして構成された制御素子（１７）により第２の動作
   空間（１６）へ供給される圧油により行なわれ、制御素
   子 （１７）が圧油制御のため環状油溝（１８）を持ち、こ
   の油溝（１８）がカム軸（１１）の駆動側端部にあつて
   油を通す孔（３０、３１、３２、３３）と共同作用して
   、そのつど圧力を受ける動作空間（１５又は１６）から
   の圧油の戻りが遮断され、そのつど圧力のない動作空間
   （１６又は１５）からの圧油の戻りが行なわれ、制御素
   子（１７）の油溝（１８）の制御縁（４１、４２）の間
   隔が、油流入孔（３０、３２）の互いに近い方の制御縁
   （４３、４４）のに間隔より大きいことを特徴とする、
   伝動結合される少なくとも２つの軸の相対角度調節装置
   。 ２　操作ピストン（６）を介して中空軸（３）とカム軸
   （１１）の駆動側端部とを結合する中空軸（２、４及び
   ７、８）が同じねじれ角を持つていることを特徴とする
   、請求項１に記載の装置。 ３　両方の斜め歯（２、４及び７、８）の少なくとも１
   つがそれぞれ少なくとも１つのブロック歯（３９又は４
   ０）を持つていることを特徴とする、請求項１又は２に
   記載の装置。 ４　制御プランジャ（１７）を操作する電磁石（２２）
   の接極子（２１）が、制御プランジャ（１７）に相対回
   転しないように結合されていることを特徴とする、請求
   項１ないし３の１つに記載の装置。 ５　接極子（２１）の軸線方向移動行程がストッパ面（
   ２５）により制限されていることを特徴とする、請求項
   １ないし４の１つに記載の装置。