JPH0366488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関のカム軸、例えばデイーゼル
機関のカム軸をクランク軸に対して位相調整する
ようにした装置に関する。

（従来技術） この種の装置として、従来から例えば、カム軸
を遊星歯車列で駆動し、エンジンの負荷に応じて
クランク軸に対するカム軸の位相を調整するよう
にした装置（特開昭54−52218号公報）が開発さ
れており、ガソリン機関については吸排気弁の開
閉時期を調整できるようにすること、デイーゼル
機関については吸排気弁の開閉時期もしくは燃料
噴射時期を調整できるようにすることが有効であ
ることはすでに知られている。

また駆動軸と受動軸との夫々に歯列方向が対称
的に傾いた１対のスプラインを設け、このスプラ
インに噛合するスプライン内歯を有するスリーブ
を嵌合させてスリーブを軸方向に摺動させ、駆動
軸と受動軸の位相を可変とした継手（実開昭55−
163535号公報）もすでに知られている。

さらにヘリカルタイミングギヤを噛み合い位置
調節装置で摺動させてヘリカルタイミングギヤの
位相を可変としたタイマ（実開昭56−66037号公
報）もすでに知られている。

ところでデイーゼル機関のカム軸は燃料フイー
ドポンプ、機関回転計等の動力取出軸を兼用して
いる場合が多く、燃料フイードポンプ等とカム軸
とを同一軸線上に配置することが好ましい。

しかしながら前記各先行技術では燃料フイード
ポンプ等とカム軸とを同一軸線上に配置した場合
に、カム軸位相調整用の駆動機構をどこに配置す
るかという点については考慮されておらず、特に
実開昭56−66037号公報のタイマでは噛み合い位
置調整装置をドライブシヤフトの中心線延長上に
配置してあるので、ドライブシヤフトと燃料フイ
ードポンプ等とを同一軸線上に設けることができ
ないという問題がある。

（発明の目的） 第１発明はカム軸位相調整用の駆動機構をカム
軸から動力を取出す補機の外周に配置して補機と
カム軸とを同一軸線上に配置できるカム軸位相調
整装置を提供することを目的とし、第２発明は前
記駆動装置の移動量を検出してカム軸位相を検出
できるカム軸位相検出装置を具備したカム軸位相
調整装置を提供することを目的としている。

（発明の構成） 第１発明は、内燃機関のカム軸およびカム軸に
クランク軸からの動力を伝達するカム軸歯車の
各々に接続して、互いに歯列方向が対称的に傾い
ているヘリカルスプラインを同一軸線上に対向し
て設け、これら両ヘリカルスプラインに噛合する
ヘリカルスプラインを内周面に有するヘリカルス
プラインスリーブを両ヘリカルスプラインに噛合
させて摺動自在に設け、このヘリカルスプライン
スリーブを摺動させる駆動機構を、前記カム軸に
連続して同一軸線上に設けられた補機の外周に設
けたことを特徴とするカム軸位相調整装置であ
る。

また第２発明は、内燃機関のカム軸およびカム
軸にクランク軸からの動力を伝達するカム軸歯車
の各々に接続して、互いに歯列方向が対称的に傾
いているヘリカルスプラインを同一軸線上に対向
して設け、これら両ヘリカルスプラインに噛合す
るヘリカルスプラインを内周面に有するヘリカル
スプラインスリーブを両ヘリカルスプラインに噛
合させて摺動自在に設け、このヘリカルスプライ
ンスリーブを摺動させるスライダを設け、このス
ライダを摺動駆動するウオームとウオームホイー
ルを設け、このウオームホイールの回転により軸
方向に移動する検出軸を有し、この検出軸の移動
量でカム軸の位相を検出するカム軸位相検出装置
を具備したことを特徴とするカム軸位相調整装置
である。

（実施例） 本発明によるカム軸位相調整装置をデイーゼル
機関のカム軸に適用した場合を示す第１図におい
て、２はシリンダブロツクである。シリンダブロ
ツク２にはカム軸４が軸支されており、カム軸４
のジヤーナル部４ａはシリンダブロツク２を貫通
して軸支されている。ジヤーナル部４ａの端面に
は第１ヘリカルスプライン軸６がボルト８で固定
されている。第１ヘリカルスプライン軸６は中空
部６ａを有し図中の左端部外周には歯列方向が第
１図で右下り（右ねじ）に傾いたスプライン１０
が形成され、第１ヘリカルスプライン軸６の図中
の右端部外周にはカム軸歯車１２が回転自在に嵌
合している。カム軸歯車１２にはガバナ駆動用傘
歯車１４がボルト１６で固定されている。カム軸
歯車１２の外方にはシリンダブロツク２に固定さ
れたケース１８が設けられており、ケース１８で
カム軸歯車１２、第１ヘリカルスプライン軸６等
が覆われている。ケース１８の上端部には燃料噴
射量を制御するガバナ２０が設けられており、ガ
バナ２０はガバナ駆動用傘歯車１４に噛合するピ
ニオン傘歯車２０ａで回転駆動される。

カム軸歯車１２は第２図に示すように、中間歯
車２２に噛合しており、中間歯車２２はさらにク
ランク軸歯車２４に噛合し、クランク軸歯車２４
の動力を中間歯車２２を介してカム軸歯車１２に
伝達するようになつている。

ガバナ駆動用傘歯車１４には第２ヘリカルスプ
ライン軸２６がボルト１６で固定され、第２ヘリ
カルスプライン軸２６は第１ヘリカルスプライン
軸６の外周に回動自在に嵌合している。第２ヘリ
カルスプライン軸２６の図中の左端部外周にはス
プライン１０と同径で、かつ歯列方向がスプライ
ン１０と対称的に傾いているスプライン２８がス
プライン１０と対向して形成されている。

これら両スプライン１０，２８の外周にはヘリ
カルスプラインスリーブ３０が軸方向に摺動自在
に嵌合している。ヘリカルスプラインスリーブ３
０の内周面には両スプライン１０，２３に噛合す
るスプライン１０ａおよびスプライン２８ａが所
定の間隔Ｌを隔てて形成されており、両スプライ
ン１０ａ，２８ａはヘリカルスプラインスリーブ
３０の摺動ストローク範囲内で夫々スプライン１
０，２８に噛合し、かつ相手側のスプライン１
０，２８には衝突しないようになつている。

ヘリカルスプラインスリーブ３０の外周には突
周壁３０ａが形成されており、突周壁３０ａの右
側面には圧縮コイルスプリング３２の一端が圧接
している。圧縮コイルスプリング３２の他端は第
２ヘリカルスプライン軸２６の左側面に圧接して
おり、圧縮コイルスプリング３２でヘリカルスプ
ラインスリーブ３０を図中の左方向に押圧付勢し
ている。

第１ヘリカルスプライン軸６の左端部内周には
カツプリング３４がボルト８で固定されており、
カツプリング３４には中間軸３６が嵌合してい
る。中間軸３６はカム軸４と同一軸線上に配置さ
れ、左端部のカツプリング３６ａで燃料フイード
ポンプ３８（補機）の入力軸３３ａに接続されて
いる。４０は中間軸３６を覆いながら軸支するケ
ースであり、ケース４０は中空部４０ａを有して
ボルト４２でケース４４に固定されている。４１
は回転計の入力軸である。

ケース４０の内部外周にはヘリカルスプライン
スリーブ３０を摺動駆動してカム軸歯車１２とカ
ム軸４との位相を調整する駆動機構５０が設けら
れている。駆動機構５０は第１スライダ５２、第
２スライダ５４、ウオームホイール５６、ウオー
ム５８、モータ６０（第２図）等からなつてい
る。

第１スライダ５２はケース４０の中空部４０ａ
内にボールベアリング６２を介して回転自在に収
容された筒状のもので、第１スライダ５２の左端
部外周には歯車６４が形成され、右端部外周には
おねじ部６６が形成されている。この第１スライ
ダ５２の外周には第２スライダ５４が軸方向に摺
動自在に嵌合している。第２スライダ５４の内周
面にはおねじ部６６に螺合するめねじ部６８が形
成されており、第２スライダ５４の外周面にはフ
ランジ５４ａが形成されている。フランジ５４ａ
とヘリカルスプラインスリーブ３０との間にはボ
ールベアリング７０が介装されており、第１スラ
イダ５２の右端部外周と第１ヘリカルスプライン
軸６の左端部内周面との間にはボールベアリング
７２が介装されている。第２スライダ５４の外周
面には溝７３（第２図）が軸方向、すなわち第２
図の紙面に垂直方向に所定の長さで形成されてお
り、溝７３にはケース４０に螺合している回り止
めボルト７４の先端が挿入され、第２スライダ５
４を回り止めしている。

第１スライダ５２の歯車６４はケース４０の上
部に形成された開口４０ｂから露出しており、こ
の開口４０ｂで歯車６４は歯車７６に噛合してい
る。歯車７６はウオームホイール５６の左方にウ
オームホイール５６と一体にキー７７で固定され
ている。ウオームホイール５６の上部にはウオー
ム５８が噛合しており、ウオーム５８はモータ６
０（第２図）の出力軸に接続された軸５８ａ（第
２図）に固定されている。

このような駆動機構５０によつて調整されるカ
ム軸位相を検出するカム軸位相検出装置８０はポ
ジシヨンセンサ８２、検出軸８４からなつてい
る。検出軸８４はウオームホイール５６の円筒軸
５６ａと同一軸線に、かつ軸方向に摺動自在に配
置されており、検出軸８４の中央部外周面に形成
されたおねじ部８４ａを円筒軸５６ａの内周面に
形成されためねじ部５６ｂに螺合している。検出
軸８４の先端部下面には溝８４ｂが軸方向に沿つ
て形成されており、溝８４ｂにはボルト８６の先
端部が係合して検出軸８４を回り止めしている。
また検出軸８４の先端は斜めに切断されて傾斜面
８４ｃが形成されている。

検出軸８４の軸線方向と直交する方向にポジシ
ヨンセンサ８２が配置されている。ポジシヨンセ
ンサ８２は差動トランス８８のピストン軸９０を
検出軸８４の軸線方向に直交する方向に移動自在
に設け、圧縮コイルスプリング９２で下向きにピ
ストン軸９０を押圧付勢し、ピストン軸９０の先
端を傾斜面８４ｃに圧接させており、検出軸８４
の軸方向移動量をピストン軸９０で検出し差動ト
ランス８８からの電気信号に変換してカム軸位相
を検出する役割をはたす。

差動トランス８８からの電気信号は制御部（図
示せず）に伝達され、この制御部に記憶されてい
る所謂マツプ情報にもとづいて信号処理され、制
御部からのフイードバツク信号として駆動機構５
０のモータ６０に入力されるようになつており、
モータ６０でカム軸４の位相がデイーゼル機関の
負荷状態に最適となるように制御する役割をはた
す。

次の動作を説明する。カム軸４の位相を調整す
る場合には駆動機構５０のモータ６０を回転させ
てウオーム５８およびウオームホイール５６を回
転駆動し、ウオームホイール５６と一体の歯車７
６を駆動する。歯車７６は歯車６４を介して第１
スライダ５２を回転駆動し、第１スライダ５２の
外周に螺合している第２スライダ５４はボルト７
４で回り止めが施こされているので、第１スライ
ダ５２の回転によつて第２スライダ５４は軸方向
に移動する。この第２スライダ５４の移動により
ヘリカルスプラインスリーブ３０が軸方向に押圧
されて（第１図の右方向にはスリーブ３０で、左
方向にはスプリング３２で）摺動する。ヘリカル
スプラインスリーブ３０が軸方向に摺動すると内
面のスプライン１０ａ，２８ａに噛合しているス
プライン１０，２８が互いに捩れるように回動
し、スプライン１０，２８の位相が変化する。ス
プライン１０は第１ヘリカルスプライン軸６の外
周面に形成され、スプライン２８は第２ヘリカル
スプライン軸２６の外周に形成されているので、
両軸６，２６の位相が変化し、カム軸４のカム軸
歯車１２に対する位相、すなわちクランク軸歯車
２４に対する位相が調整される。

一方駆動機構５０が前述のように動作すると円
筒軸５６ａの回転により検出軸８４が軸方向に移
動し、検出軸８４が移動するとポジシヨンセンサ
８２のピストン軸９０が傾斜面８４ｃに沿つて昇
降し、ピストン軸９０の昇降動作で差動トランス
８８からの出力電圧が変化し、検出軸８４の軸方
向移動すなわちカム軸４の位相調整量を電気信号
に変換してカム軸４の位相を検出され、前記制御
部でフイードバツク制御が行なわれる。

（発明の効果） (1) 第１発明であるカム軸位相調整装置によれ
ば、スプライン１０，２８に噛合するスプライ
ン１０ａ，２８ａが内周面に形成されたヘリカ
ルスプラインスリーブ３０を摺動自在に設け、
このヘリカルスプラインスリーブ３０を摺動さ
せる駆動機構５０を、カム軸４に連続して同一
軸線上に設けられた燃料フイードポンプ３８の
外周に配置したので、カム軸４を燃料フイード
ポンプ３８その他の補機の動力取出軸として利
用した場合にも駆動機構５０でヘリカルスプラ
インスリーブ３０を摺動させてカム軸４の位相
を調整することができ、デイーゼル機関本体の
構造を大幅に変更することを要せず、しかもカ
ム軸位相調整装置をコンパクトにすることがで
きる。

またカム軸４を燃料フイードポンプ３８の動
力取出軸として利用した場合には燃料フイード
ポンプ３８の周囲に空間が生じることになる
が、駆動機構５０を燃料フイードポンプ３８の
外周に配置することによつて前記空間を無駄な
く利用でき、デイーゼル機関の全体の外形を小
型化することができる。したがつてスペース的
な制約のあるデイーゼル機関にも容易に駆動機
構５０を設置することができる。

(2) 第２発明によるカム軸位相検出装置を具備し
たカム軸位相調整装置によれば、スプライン１
０，２８に噛合するスプライン１０ａ，２８ａ
が内周面に形成されたヘリカルスプラインスリ
ーブ３０を摺動自在に設け、このヘリカルスプ
ラインスリーブ３０を摺動させる第１スライダ
５２および第２スライダ５４を設け、第１スラ
イダ５２を回転させて第２スライダ５４を摺動
駆動するウオーム５８とウオームホイール５６
を設け、ウオームホイール５６の回転により軸
方向に移動する検出軸８４を設け、この検出軸
８４の移動量をポジシヨンセンサ８２でカム軸
４の位相として検出するようにしたので、カム
軸４の位相の検出結果にもとづいて駆動機構５
０を動作させ、カム軸４の位相をデイーゼル機
関の負荷状態に最適となるように制御すること
ができる。しかも検出軸８４はウオームホイー
ル５６の回転によつて動作するので、カム軸４
の位相が調整される時には必ず位相の調整量を
検出できる。

（別の実施例） (1) 第１発明ないし第２発明はデイーゼル機関の
カム軸４に適用されるものに限らず、ガソリン
機関等他の内燃機関にも適用することができ
る。また、ヘリカルスプラインも、互いに歯列
方向が対称に傾いている場合のみだけでなく、
同一傾き角、同一位相調整量の場合、ヘリカル
スプラインスリーブ３０の移動量が２倍になる
不利があるが、片方に傾き角を付けない、単な
るスプラインとしても同等の効果が得られる
し、両傾き角を違えることも可能である。

(2) 第１発明において、駆動機構５０はケース４
０の内部外周に接して配置されているものに限
らず、ケース４０から離れて配置されているも
のでもよい。また駆動機構５０はウオーム５８
とウオームホイール５６で第２スライダ５４を
摺動させるものに限らず、ラツクとピニオン等
他の構造で第２スライダ５４を摺動させること
もできる。

さらにカム軸４で駆動される補機は燃料フイ
ードポンプ３８に限らず、冷却水ポンプあるい
はガソリン機関のデイストリビユータ等でもよ
いことは勿論である。

(3) 第２発明においては、差動トランス８８から
の電気信号でモータ６０をフイードバツク制御
するものに限らず、カム軸４の位相を検出軸８
４の移動量で検出するものであれば操作者が検
出結果を目視するものでもよい。この場合に駆
動機構５０はモータ６０で動作するものに限ら
ず、操作者の手動により動作するようにすれば
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカム軸位相調整装置を示
す縦断正面図、第２図は第１図の−断面図で
ある。４……カム軸、６……第１ヘリカルスプラ
イン軸、１０，２８……スプライン、１２……カ
ム軸歯車、２４……クランク軸歯車、２６……第
２ヘリカルスプライン軸、３０……ヘリカルスプ
ラインスリーブ、３８……燃料フイードポンプ、
５０……駆動機構、５２……第１スライダ、５４
……第２スライダ、５６……ウオームホイール、
５８……ウオーム、６０……モータ、８０……カ
ム軸位相検出装置、８２……ポジシヨンセンサ、
８４……検出軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関のカム軸およびカム軸にクランク軸
   からの動力を伝達するカム軸歯車の各々に接続し
   て、互いに歯列方向が対称的に傾いているヘリカ
   ルスプラインを同一軸線上に対向して設け、これ
   ら両ヘリカルスプラインに噛合するヘリカルスプ
   ラインを内周面に有するヘリカルスプラインスリ
   ーブを両ヘリカルスプラインに噛合させて摺動自
   在に設け、このヘリカルスプラインスリーブを摺
   動させる駆動機構を、前記カム軸に連続して同一
   軸線上に設けられた補機の外周に設けたことを特
   徴をするカム軸位相調整装置。 ２ 内燃機関のカム軸およびカム軸にクランク軸
   からの動力を伝達するカム軸歯車の各々に接続し
   て、互いに歯列方向が対称的に傾いているヘリカ
   ルスプラインを同一軸線上に対向して設け、これ
   ら両ヘリカルスプラインに噛合するヘリカルスプ
   ラインを内周面に有するヘリカルスプラインスリ
   ーブを両ヘリカルスプラインに噛合させて摺動自
   在に設け、このヘリカルスプラインスリーブを摺
   動させるスライダを設け、このスライダを摺動駆
   動するウオームとウオームホイールを設け、この
   ウオームホイールの回転により軸方向に移動する
   検出軸を有し、この検出軸の移動量でカム軸の位
   相を検出するカム軸位相検出装置を具備したこと
   を特徴をするカム軸位相調整装置。