JPH03937A - 自動進角装置 - 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〕 本発明はエンジンにおける燃料噴射時期、点火時期、あ
るいは弁作動時期等の制御のために使用し得る自動進角
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

よく知られているように、ディーゼルエンジンの燃料噴
射時期やガソリンエンジンの点火時期は、燃料噴射や点
火から燃焼室内の圧力が最高燃焼圧力に達するまでの時
間が、エンジンの回転数（回転速度）と関係なく略一定
であるため、回転数が高くなって行くと、最高燃焼圧力
の発生する時期が、もっとも効率のよいクランク角から
後へずれてくる（遅れる）ので、適当な進角装置を用い
て、燃料噴射ある７いは点火の時期を、その時の回転数
に応じて早めてやる必要がある。

このような目的に使用される自動進角装置としては、従
来は殆んどの場合、いわゆるフライウェイトを利用して
ちり、回転数に応じてフライウェイトが発条に抗して回
転軸の中心から遠ざかり、回転数に対応した距離だけ変
位するのを利用して、その変位によって噴射時期や点火
時期が補正されるように構成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

フライウェイトを使用する従来の自動進角装置は、一般
に構造が複雑であって、全体に大型であるにもかかわら
ず、小型で精密な加工を要する複雑な形状の部品を多く
含んでおり、摺動によって摩耗する部品もあるため、コ
ストが高いこと、設置位置に制約があり、燃料噴射ポン
プの駆動軸やディストリビュータのロータ軸等の、対象
となる軸と同軸でなければならず、組付は調整も難かし
くで保守管理がわずられしいこと等の問題がある。

また、フライウェイトを使用する自動進角装置において
は、進角量がエンジンの回転数のみによって決まるので
、たとえば、エンジンの冷間始動時に適当な量だけ自動
進角させるというようなことはできない。このように他
の条件を加味する場合には、その為の進角装置を別に付
加する必要がある。

本発明は、従来のフライウェイトを用いる自動進角装置
が有するこれらの問題点を解消する新規な自動進角装置
を提供することを、発明が解決すべき課題とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の自動進角装置は、ヘリカル状歯形を有しエンジ
ンのクランクシャフトによって回転駆動されるドライブ
ギヤと、前記ドライブギヤの軸と平行な軸を有し前記ド
ライブギヤに対して軸方向に段差をもって支持されると
共に前記ドライブギヤの歯形と反対向きのヘリカル状歯
形を有するドリブンギヤと、前記ドライブギヤ及び前記
ドリブンギヤの間にあってそれぞれに噛合うヘリカル状
歯形を併有するアイドルギヤと、前記アイドルギヤを軸
方向移動可能に支持するアイドルシャフトと、前記アイ
ドルギヤを軸方向の一方向に付勢するスプリングと、前
記アイドルギヤを軸方向の他方向に変位させるべくエン
ジンの潤滑油圧力を導入される油圧作動室とを備えてい
ることを特徴とする。

〔作　用〕

本発明の自動進角装置は前記手段のような構成を有する
から、エンジンのクランクシャフトによりドライブギヤ
はアイドルギヤを介してドリブンギヤを回転駆動するが
、エンジンの回転数が上昇すると、それに応じて油圧作
動室に導入される潤滑油圧力が高まるので、スプリング
の付勢に抗してアイドルギヤを軸方向へ変位させる。そ
の結果、ドライブギヤに対してドリブンギヤの位相が変
化し、それが進み側であれば、ドリブンギヤによって駆
動されるものも進角して駆動されることになる。

〔実施例〕

第１図はエンジンに適用された本発明自動進角装置の一
実施例の正断面図（エンジン停止時又は低回転時の状態
を示す）、第２図はそのギヤ構成の平面図、第３図はそ
の正面図であって、１は図示されないエンジンのクラン
クシャフトから駆動され゛るドライブギヤで、第３図に
示すようにヘリカルギヤ（はすば歯車）としての歯形を
有する。

２はギヤ１と噛合うアイドルギヤで、言うまでもなくヘ
リカルギヤの歯形を有する。３はギヤ２と対称的に、逆
向きに傾斜したヘリカルギヤの歯形を有するアイドルギ
ヤで、これらのアイドルギヤ２及び３は同軸上で適当な
手段により一体化されているので、１個のダブルへりカ
ルギヤ（やまば歯車）によって置き換えることもできる
。４はアイドルギヤ３と噛合うドリブンギヤで、これも
またヘリカルギヤ（はすば歯車）としての歯形を有する
。

アイドルギヤ２及び３の結合体はアイドルシャフト５に
よって回転可能に支持されていると共に、アイドルシャ
フト５がエンジンのシリンダブロック６の穴６′の中を
軸方向に移動することによって、ドライブギヤ１やドリ
ブンギヤ４に対して相射的に、軸方向に変位することが
できるようになっている。変位した位置でもそれらのギ
ャト４との噛合関係が維持されるように、アイドルギヤ
２．３の歯の幅（噛合部におけるギヤの厚さ）は、第１
図や第３図にみられるように、十分に太き（なっている
。また、ドライブギヤ１とドリブンギヤ４との軸方向に
おける位置関係も、これらの図面から明らかなように上
下にずらして配置されている。

７は圧縮スプリングであって、たとえばギヤカバー８の
ような固定部分と前述のアイドルシャフト５の上端部と
の間に挿入され、アイドルシャフト５とアイドルギヤ２
，３を第１図において下方へ付勢している。９はエンジ
ンの潤滑油を加圧して供給する図示しないオイルポンプ
に通じているメインオイルホールで、それによって供給
される加圧されたオイルの一部は、アイドルシャフト５
の中心に穿孔されたオイル通路１０を通って、アイドル
ギヤ２とアイドルシャフト５の摺動部（軸受部）へ潤滑
油として送り込まれるほか、大部分はシリンダブロック
の穴６′とアイドルシャフト５の下端面とで形成する油
圧作動室１１を加圧して、アイドルシャフト５をあたか
もピストンのように圧縮スプリングの付勢に抗して軸方
向へ移動させる。

ドリブンギヤ４は、ディーゼルエンジンの燃料噴射時期
の進角装置の場合は、燃料噴射ポンプを駆動するように
連結され、ガソリンエンジンの点火時期の進角装置の場
合は、ディス）　ＩＪピユータのロータ軸を駆動するよ
うに連結され、また、エンジンの吸気弁や排気弁の弁作
動時期の進角装置の場合は、動弁機構のカムシャフトを
駆動するように連結される。ドライブギヤ１及びドリブ
ンギヤ４の軸１２及び１３は、それらの軸が回転はして
も軸方向には移動しないように、シリンダブロック６上
の図示しない軸受によって支持される。

油圧作動室１１には潤滑油を加圧するオイルポンプの吐
出圧が作用しており、その圧力は、図示されないレギュ
レークバルブが開弁して潤滑油圧を一定にするような働
きを始めるまでは、エンジン回転数が上昇するにつれて
略比例的に上昇する。

したがって、油圧作動室の圧力は回転数と共に上昇し、
それに応じてアイドルシャフト５は押圧され、スプリン
グ７に抗して上方へ（第１図において）移動する。その
結果アイドルギヤ２及び３も軸方向に移動するので、ド
ライブギヤ１及びドリブンギヤ４に対する位相関係が変
化し、ひいてはドライブギヤ１とドリブンギヤ４との間
の位相関係に変化を与える。

この場合、Ｐ＝潤滑油圧力、Ｓ＝アイドルシャフト５の
受圧面積、Ｋ＝ニスプリングツばね定数、Ｆｏ　”スプ
リング７の初期設定荷重、Ｆ＋　＝ドライブギヤ１が受
ける軸推力、Ｆ２＝ドリブンギヤ４が受ける軸推力、α
１＝ギヤ１及び２の捩れ角、α２＝ギヤ３及び４の捩れ
角、Ｔ＝ドリブンギヤ４の駆動トルク、Ｄ、＝ドライブ
ギヤｌのピップ円直径、Ｄ２＝ドリブンギヤ４のピッチ
円直径、β＝アイドルシャフト５の移動量とすれば、と
なる。ここで、 であるから、アイドルシャフト５の軸方向移動量ｌは、
潤滑油圧力Ｐが増加すると大きくなり、駆動トルクＴが
増加すると小さくなる。燃料噴射時期の進角装置の場合
、噴射ポンプの駆動トルクの変化量は極く僅かであるた
め、ヘリカルギヤの歯形における動力伝達によって生じ
る軸推力の変化量は無視できる程度であり、アイドルシ
ャフト５の軸方向移動量βは略エンジンの潤滑油圧力に
比例しているとみてよい。

そして、アイドルシャフト５の軸方向移動量が１である
ときのドライブギヤ１に対するアイドルギヤ２の位相角
（進角量）をθ（ｄｅｇ）　　とすれば、として表わさ
れ、進角量θはアイドルシャフト５の移動量ｌに比例す
る。したがって、進角量θはエンジンの潤滑油圧力Ｐに
略比例すると言える。

エンジンの潤滑油圧力Ｐは、−船釣に、エンジンの回転
数の上昇と共に上昇し、その上昇特性はオイルポンプの
容量やレギ二レータバルブの設定圧等の調整により制御
することができる。このことから、エンジンの回転数に
よって、燃料の噴射時期、点火時期、弁作動時期等の進
角量の制御が可能となる。

また、エンジンの冷間始動時には、始動性を改善し、且
つ白煙放出の対策として、燃料噴射時期を早める（進角
させる）ことが必要であるが、本発明の実施例では油圧
作動室１１に潤滑油圧力Ｐを導いているので、エンジン
の冷間時は、潤滑油温度も低く、したがって潤滑油の粘
度も高いことから、冷間時は油圧作動室１１にかかる潤
滑油圧力Ｐも高くなり、その分だけ自動的に進角量が増
加する結果となって、この面でも好都合に目的が達せら
れる。

第４図に本発明の機構の応用例が示されている。

この例ではドライブギヤ１、アイドルギヤ２．３、ドリ
ブンギヤ４、シリンダブロック６、及び軸１２゜１３等
に関しては前述の第１図に示されたものと同様のもので
あってよいくしたがって、第２図及び第３図も同様）が
、アイドルシャフト５′は下部の油圧作動室や上部のス
プリングを有しておらず、代りに、その上端部１４にピ
ン１５によってレバー１６が取付けられており、該レバ
ー１６はギヤカバー８に固着された支点１７にピン１８
によって枢着されていて、外部から自動的に、あるいは
手動的に操作力をレバー１６に加えて（アイドルシャフ
ト５′に直接操作力を加えてもよい。）、アイドルギヤ
２及び３を軸方向に変位させ得るようになっている。

第４図の場合もギヤレシオが一定の歯車伝動機構である
から、軸１２と軸１３との間には基本的には一定の伝動
比が存在するが、アイドルシャフト５′を図において上
方又は下方へ変位させたときは、該シャフト５′が移動
する速度の変化に応じて、瞬間的な伝動比の変化が生じ
る。したがって、ドライブギヤ１が定速で回転していて
も、アイドルシャフト５′を動かすことによって、ドリ
ブンギヤ４には伝動比によって定まる一定の速度を中心
として瞬間的に変動する任意の波形の速度変化を取り出
すことができる。そして、アイドルシャフト５′を最初
にあった位置と異なる軸方向位置で停止させれば、その
間の移動距離に対応する位相差が軸１２と軸１３の間に
残ることになる。

この機構の特徴は、歯車を使用した確実で強力な伝動機
構でありながら、その伝動系統の途中に外部から操作を
加えることによって、出力側に速度の変動や位相差とい
うような変化を有する回転を取り出し得ることにあり、
この興味ある性質はエンジンにおける自動進角装置に限
らず、その他の色々な機械の制御機構や運動機構等にお
いて利用することができることは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明は前記のような構成と作用によって、フライウェ
イトを用いた従来の自動進角装置に比し、部品点数が少
なく、構造が簡単で耐久性が高く、全体に小型の自動進
角装置を製作することが可能となる。

また、エンジンの潤滑油圧の特性をコントロールするこ
とによって、エンジンの回転数のみならず、他の要因に
よっても進角特性を変化させることができるし、ギヤの
捩れ角やスプリングの強さ等、装置の諸元を選択するこ
とによって、回転数及び駆動トルクの両者による進角量
の制御が可能となる。

さらに、冷間始動時には、潤滑油の粘性が高いことから
、同条件でも暖機後の状態に比して潤滑油の圧力が高（
なるので、これが進角量を増大させる方向に働らき、自
然に始動時に適した運転状態が得られるという利点もあ
る。

一般に進角駆動を要するものに対してエンジンのクラン
クシャフトから伝動する場合、アイドルギヤを有するギ
ヤ機構を設けることは極めて普通のことであるから、そ
のアイドルギヤを利用して本発明の構成を実現すること
は、特別に複雑な機構を付加する必要もないため、本発
明は低いコストにおいて実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明自動進角装置の一実施例の正断面図、第
２図はそのギヤ構成の平面図、第３図は同じく正面図、
第４図は本発明の機構の応用例を示す正断面図である。 １・・・ドライブギヤ、　　　２，３・・・アイドルギ
ヤ、４・・・ドリブンギヤ、　　　５・・・アイドルシ
ャフト、７・・・スプリング、　　　　１１・・・油圧
作動室、１６・・・レバー　　　　　１７・・・支点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヘリカル状歯形を有しエンジンのクランクシャフトによ
   って回転駆動されるドライブギヤと、前記ドライブギヤ
   の軸と平行な軸を有し前記ドライブギヤに対して軸方向
   に段差をもって支持されると共に前記ドライブギヤの歯
   形と反対向きのヘリカル状歯形を有するドリブンギヤと
   、前記ドライブギヤ及び前記ドリブンギヤの間にあって
   それぞれに噛合うヘリカル状歯形を併有するアイドルギ
   ヤと、前記アイドルギヤを軸方向移動可能に支持するア
   イドルシャフトと、前記アイドルギヤを軸方向の一方向
   に付勢するスプリングと、前記アイドルギヤを軸方向の
   他方向に変位させるべくエンジンの潤滑油圧力を導入さ
   れる油圧作動室とを備えていることを特徴とする自動進
   角装置。