JPH10141018A - エンジンのカム制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンにおけるユニットインジェクタや吸
排気弁等を駆動するカムの位相を独立して制御する場合
に、その位相可変幅を容易に大きく取れるようにする。 【解決手段】 エンジンのクランクシャフトから回転力
が伝達されるカムギヤ１１は、第１ヘリカルスプライン
部５によりカムシャフト２へ嵌合され、第１ヘリカルス
プライン部と同方向に傾斜した第２ヘリカルスプライン
部により、吸排カム本体１２がカムシャフト２へ嵌合さ
れると共に、第１ヘリカルスプライン部と逆方向に傾斜
した第３ヘリカルスプライン部により、ユニットインジ
ェクタカム本体１９がカムシャフト２へ嵌合され、油圧
アクチュエータ１０によりカムシャフト２をその軸方向
に変位させると、カム本体１２の回転位相は変わらない
が、カム本体１９の回転位相は大きく変化させられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンにおける
ユニットインジェクタや吸排気弁等を駆動するカムの回
転位相を制御するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンにおける吸排気バルブの開閉時
期に影響を及ぼすことなく、ユニットインジェクタでの
噴射時期を調整するものとして、実開昭５９−１５２１
０４号公報に記載された技術が従来から知られている。
すなわち、この場合には、カム軸であるスプラインシャ
フトの外周面にストレートスプラインとヘリカルスプラ
インとが互いに交錯するように形成され、吸排気バルブ
駆動用カムをそなえたバルブカムユニットのストレート
スプライン穴を上記スプラインシャフトのストレートス
プラインに嵌め合わせると共に、ユニットインジェクタ
駆動用カムをそなえたインジェクタカムユニットのヘリ
カルスプライン穴を上記スプラインシャフトのヘリカル
スプラインに嵌め合わせ、スプラインシャフトをアクチ
ュエータの駆動により軸方向へ変位させることによっ
て、バルブカムユニットにおける吸排気バルブ駆動用カ
ムの回転位相に対し、インジェクタカムユニットにおけ
るユニットインジェクタ駆動用カムの回転位相を適宜進
め、または、遅らせて、ユニットインジェクタの噴射時
期を調整している。

【０００３】しかしながら、バルブカムユニットに対す
るインジェクタカムユニットの回動制御は、スプライン
シャフトのヘリカルスプラインとインジェクタカムユニ
ットのヘリカルスプライン穴との嵌め合わせのみによっ
て行われているため、スプラインシャフトの軸方向変位
によるインジェクタカムユニットの回動量、すなわち、
ユニットインジェクタ噴射時期の調整量は比較的小さい
ため、上記調整量を大きくするには、スプラインシャフ
トの軸方向変位量を大きくするか、あるいは、上記各ヘ
リカルスプラインの傾斜角を大きくしなければならな
い。

【０００４】ところが、前者の場合は調整機構が大型と
なって、各部の収容スペースが特に厳しい車両用ディー
ゼルエンジンにあっては、実用性を損なう不具合があ
り、また、後者の場合には各ヘリカルスプラインの加工
が困難となるばかりでなく、ヘリカルスプラインの嵌め
合わせに基づきスプラインシャフトの回動時に発生する
スラスト力の支持個所が限定されて、そのスラスト面圧
が大きくなりやすいという欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、エンジンに
おけるユニットインジェクタや吸排気弁等を駆動するカ
ムの回転位相を独立して制御する場合に、その位相可変
幅を容易に大きく取れるようにして、制御装置としての
実用性を高めようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明にかか
るエンジンのカム制御装置は、カムシャフトの外周面と
第１ヘリカルスプライン部により嵌合し上記カムシャフ
トに回転力を伝達する駆動部材と、上記第１ヘリカルス
プライン部と同方向に傾斜した第２ヘリカルスプライン
部により上記カムシャフトの外周面と嵌合する第１カム
本体と、上記第１ヘリカルスプライン部と逆方向に傾斜
した第３ヘリカルスプライン部により上記カムシャフト
の外周面と嵌合する第２カム本体と、上記カムシャフト
をその軸方向に変位させるアクチュエータとを有し、上
記アクチュエータによる上記カムシャフトの軸方向変位
によって上記駆動部材と上記第１カム本体との回転位相
が相殺されるように構成されている。

【０００７】すなわち、カムシャフトの外周面に駆動部
材が嵌合する第１ヘリカルスプライン部と、カムシャフ
トの外周面に第１カム本体が嵌合する第２ヘリカルスプ
ライン部とが同方向に傾斜していて、アクチュエータに
よるカムシャフトの軸方向変位によって駆動部材と第１
カム本体との回転位相が相殺され、両回転位相が相対的
に変わらないように構成されているが、カムシャフトの
外周面に駆動部材が嵌合する第１ヘリカルスプライン部
と、カムシャフトの外周面に第２カム本体が嵌合する第
３ヘリカルスプライン部とが逆方向に傾斜しているた
め、アクチュエータによってカムシャフトが軸方向に変
位したとき、第１ヘリカルスプライン部及び第３ヘリカ
ルスプライン部の相乗効果により、駆動部材に対して第
２カム本体の回転位相が比較的大きく変化することとな
るので、結果的に、第１カム本体に対して第２カム本体
の回転位相を比較的大幅に進め、もしくは、遅らせるこ
とができ、また逆に、駆動部材に対する第２カム本体の
同じ回転位相変化に際しては、アクチュエータによるカ
ムシャフトの軸方向変位量をそれだけ少なくすることが
可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す本発明の各実施
形態例について、同等部分にはそれぞれ同一符号を付け
て説明する。図１において、燃料噴射ポンプ及び燃料噴
射弁が一体化されて、燃料噴射弁の作動が電磁式アクチ
ュエータにより制御されるユニットインジェクタをそな
えた多シリンダディーゼルエンジンのシリンダヘッド１
上に、カムシャフト２が各カムブラケット３及びギヤブ
ラケット４によって回動自在に支持され、カムシャフト
２の外周面には、一方向に傾斜した第１ヘリカルスプラ
イン部５と、第１ヘリカルスプライン部５と同方向に傾
斜した第２ヘリカルスプライン部６と、第１ヘリカルス
プライン部５と逆方向に傾斜して、第２ヘリカルスプラ
イン部６と交叉する第３ヘリカルスプライン部７とがそ
れぞれ形成され、カムシャフト２は油圧シリンダ８及び
ピストン９からなる油圧アクチュエータ１０に連結され
て、油圧アクチュエータ１０によりカムシャフト２の軸
方向に変位できるように構成されている。

【０００９】また、カムシャフト２の第１ヘリカルスプ
ライン部５には、内孔に同方向のヘリカルスプライン部
をそなえたカムギヤ１１が嵌合して、カムシャフト２の
軸方向への変位が拘束されており、図示しないエンジン
クランクシャフトからアイドルギヤ等を経てカムギヤ１
１に伝達された回転力により、カムシャフト２は矢印Ａ
の方向へ回転させられるようになっている。

【００１０】一方、カムシャフト２の各第２ヘリカルス
プライン部６には、内孔に同方向のヘリカルスプライン
部をそなえた各エンジンシリンダ用吸排カム本体１２が
それぞれ嵌合していて、吸排カム本体１２に形成された
吸気弁用カム１３及び排気弁用カム１４に、吸気弁駆動
用ロッカー１５のローラ１６及び排気弁駆動用ロッカー
１７のローラ１８がそれぞれ圧接されている。

【００１１】また、カムシャフト２の各第３ヘリカルス
プライン部７には、内孔に同方向のヘリカルスプライン
部をそなえた各エンジンシリンダ用ユニットインジェク
タカム本体１９がそれぞれ嵌合し、ユニットインジェク
タカム本体１９に形成されたユニットインジェクタカム
２０に、ユニットインジェク駆動用ロッカー２１のロー
ラ２２がそれぞれ圧接されている。

【００１２】このとき、吸排カム本体１２及びユニット
インジェクタカム本体１９は、それぞれ相互に当接する
と共に、カムブラケット３の両側端面にそれぞれ設けら
れたスラストベアリング３´、または、ギヤブラケット
４の側端面に設けられたスラストベアリング４´へ摺動
自在に当接することにより、カムシャフト２の軸方向へ
の変位が拘束され、図１に示す各範囲Ｓがそれぞれ各シ
リンダに対応することとなる。

【００１３】また、図２に示されているように、カムシ
ャフト２の軸方向に対する第１ヘリカルスプライン部５
の傾斜角をβ１、第２ヘリカルスプライン部６の傾斜角
をβ２、第３ヘリカルスプライン部７の傾斜角をβ３と
し、また、第１ヘリカルスプライン部５におけるピッチ
サークル直径をＤ１、第２ヘリカルスプライン部６にお
けるピッチサークル直径をＤ２、第３ヘリカルスプライ
ン部７におけるピッチサークル直径をＤ３とすると、油
圧アクチュエータ１０の作用によるカムシャフト２の軸
方向変位量Ｌに対して、カムシャフト２及びカムギヤ１
１間の相対的回動角α１（度）は、 となり、カムシャフト２及び吸排カム本体１２間の相対
的回動角α２（度）は、 となり、カムシャフト２及びユニットインジェクタカム
本体１９間の相対的回動角α３（度）は、 となるが、α１＝α２、すなわち、（１）式及び（２）
式から、 が成立するように設定されている。

【００１４】次に、上記装置の作用について説明する。
油圧アクチュエータ１０の作用によりカムシャフト２が
その軸方向に、例えば、図１の左方へＬだけ変位する
と、第１ヘリカルスプライン部５におけるカムシャフト
２及びカムギヤ１１の嵌合により、カムシャフト２はカ
ムギヤ１１に対して矢印Ａの進角方向へ角度α１だけ回
動させられ、また、第２ヘリカルスプライン部６におけ
るカムシャフト２及び吸排カム本体１２の嵌合により、
吸排カム本体１２はカムシャフト２に対して矢印Ａと逆
の遅角方向へ角度α２だけ回動させられるが、上記のよ
うにα１＝α２であって、カムシャフト２の回動角α１
と吸排カム本体１２の回動角α２とが相殺される結果、
カムギヤ１１に対する吸排カム本体１２の回転位相は全
く変わらないこととなり、従って、吸排カム本体１２に
形成された吸気弁用カム１３及び排気弁用カム１４の回
転位相はカムギヤ１１に対して常に一定に保たれてい
る。

【００１５】他方、上記のように、第１ヘリカルスプラ
イン部５におけるカムシャフト２及びカムギヤ１１の嵌
合により、カムシャフト２はカムギヤ１１に対して矢印
Ａの進角方向へ角度α１だけ回動させられるが、第３ヘ
リカルスプライン部７におけるカムシャフト２及びユニ
ットインジェクタカム本体１９の嵌合により、ユニット
インジェクタカム本体１９はカムシャフト２に対して矢
印Ａの進角方向へ角度α３だけ回動させられ、その結
果、ユニットインジェクタカム本体１９はカムギヤ１１
に対して矢印Ａの方向へ角度α＝α１＋α３、すなわ
ち、（１）式及び（３）式から、 だけ回動させられ、従って、ユニットインジェクタカム
本体１９に形成されたユニットインジェクタカム２０は
角度α（度）だけ進められることとなる。

【００１６】また、油圧アクチュエータ１０の作用によ
りカムシャフト２がその軸方向に、例えば、図１の右方
へＬだけ変位すると、上記と全く逆に作用して、吸排カ
ム本体１２に形成された吸気弁用カム１３及び排気弁用
カム１４の回転位相はカムギヤ１１に対して常に一定に
保たれているが、ユニットインジェクタカム本体１９に
形成されたユニットインジェクタカム２０は角度αだけ
遅れることとなる。

【００１７】すなわち、油圧アクチュエータ１０の作用
によりカムシャフト２をその軸方向に適宜変位させれ
ば、吸気弁用カム１３及び排気弁用カム１４の回転位相
をカムギヤ１１に対して常に一定に保持したままで、ユ
ニットインジェクタカム２０を適宜進角または遅角させ
ることができ、従って、ユニットインジェクタカム２０
からローラ２２及びロッカー２１を経てユニットインジ
ェクタが駆動されるとき、クランク角に対するユニット
インジェクタの略梯形送油率パターンを随時進角または
遅角させると共に、ユニットインジェクタにおける燃料
噴射時期を適宜選定すれば、燃料噴射タイミングと送油
率とをそれぞれ独立に制御できることとなって、エンジ
ンの燃焼特性、例えば、エンジンの高速運転時における
燃焼効率の改善や、エンジンのアイドル運転時における
排気中のＮＯｘ及び燃焼騒音の低減等を容易に実現させ
ることが可能となる。

【００１８】しかも、ユニットインジェクタカム本体１
９の位相可変部分が、第１ヘリカルスプライン部５及び
第３ヘリカルスプライン部７の２個所に設けられて、カ
ムギヤ１１に対するユニットインジェクタカム本体１９
の位相可変量が、カムギヤ１１に対するカムシャフト２
の位相可変量及びカムシャフト２に対するユニットイン
ジェクタカム本体１９の位相可変量の総和であるため、
ユニットインジェクタカム本体１９の総合的な位相可変
量、すなわち、位相可変幅を容易に大きく設定すること
ができて、上記送油率制御幅の拡大によりエンジンの燃
焼特性を格段に向上させることが容易となる。

【００１９】また、ユニットインジェクタカム本体１９
の位相可変量に対して、油圧アクチュエータ１０の作用
によるカムシャフト２の軸方向変位量は比較的少なくて
よいため、油圧アクチュエータ１０の軽量化と小型化を
図ることができて、とくに車両用ディーゼルエンジンの
ように周囲のスペースが限定されている場合の利点は大
きく、及びまたは、第１ヘリカルスプライン部５の傾斜
角β１や、第２ヘリカルスプライン部６の傾斜角β２
や、第３ヘリカルスプライン部７の傾斜角β３はそれぞ
れ比較的小さくてよいため、各ヘリカルスプライン部
５、６、７や、カムギヤ１１及び各カム本体１２、１９
の内孔に対するブローチ加工が容易となって、この面か
ら各部の製作コストを容易に低減させることができる。

【００２０】さらに、第２ヘリカルスプライン部６と第
３ヘリカルスプライン部７とが相互に交叉するように形
成されているので、第２ヘリカルスプライン部６に嵌合
する吸排カム本体１２と、第３ヘリカルスプライン部７
に嵌合するユニットインジェクタカム本体１９とをそれ
ぞれ隣接するようにカムシャフト２上へ配設することが
でき、従って、装置全体を容易にコンパクト化させるこ
とができる。

【００２１】また、カムシャフト２の矢印Ａ方向回動
時、ヘリカルスプライン部６での嵌合により吸排気行程
で各吸排カム本体１２には図１の右方へスラスト力Ｆ１
が作用するのに対し、ヘリカルスプライン部７での嵌合
により燃料噴射時に各ユニットインジェクタカム本体１
９には図１の左方へ特に大きなスラスト力Ｆ２が作用す
るが、各吸排カム本体１２に作用するスラスト力Ｆ１は
カムブラケット３の側端面におけるスラストベアリング
３´、または、ギヤブラケット４の側端面におけるスラ
ストベアリング４´により支持されると共に、各ユニッ
トインジェクタカム本体１９に作用するスラスト力Ｆ２
はカムブラケット３の側端面におけるスラストベアリン
グ３´により支持されている。

【００２２】すなわち、通常のエンジンでは、吸気弁と
排気弁との中間部分にユニットインジェクタが配置され
るため、各シリンダに対応するユニットインジェクタカ
ム本体の両側にそれぞれそのシリンダに対応する吸気弁
用カム本体と排気弁用カム本体とを配列し、各シリンダ
に対応するユニットインジェクタカム本体、吸気弁用カ
ム本体及び排気弁用カム本体を一括してカムブラケット
間に配置させるのが普通であるが、上記装置にあって
は、軸方向に接する吸排カム本体１２とユニットインジ
ェクタカム本体１９とにはそれぞれ離れる方向にスラス
ト力Ｆ１、Ｆ２が作用するように構成され、かつ、隣接
してそれぞれ向かい合う方向にスラスト力Ｆ１、Ｆ２が
作用する吸排カム本体１２とユニットインジェクタカム
本体１９との間にカムブラケット３を配設して、それら
のスラスト力Ｆ１、Ｆ２をカムブラケット３の両側端面
におけるスラストベアリング３´によりそれぞれ支持す
るように構成されている。

【００２３】従って、吸排カム本体１２とユニットイン
ジェクタカム本体１９との間には、スラスト力Ｆ１、Ｆ
２による負荷が発生することはないので、ユニットイン
ジェクタカム本体１９にとくに大きなスラスト力Ｆ２が
生じても、吸排カム本体１２及びユニットインジェクタ
カム本体１９間で焼き付きを起こすおそれが全くないた
め、吸排カム本体１２及びユニットインジェクタカム本
体１９は常に確実な作動をして、エンジンの良好な運転
を確保することができる。なお、吸排カム本体１２を吸
気弁用カム本体と排気弁用カム本体とに分割しても、同
じヘリカルスプライン部６に嵌合する両カム本体間には
相対的な変位がないため、上記作用に何らの変更もない
ことはいうまでもない。

【００２４】また、ユニットインジェクを作動させるた
めにカムシャフト２の軸方向と直角に、すなわち、図１
の下方へユニットインジェクタカム本体１９に大荷重が
作用するが、ユニットインジェクタカム本体１９はカム
ブラケット３にほぼ接するように配置されていて、支持
点からの距離が最小とされているため、高い剛性を得る
ことによりカムシャフト２のたわみを効果的に抑制でき
る長所がある。

【００２５】しかも、ユニットインジェクタカム本体１
９は吸排カム本体１２を介することなく、カムブラケッ
ト３側端面のスラストベアリング３´に直接当接してお
り、この場合、スラストベアリング３´の加工精度を十
分に上げることは容易であるため、ユニットインジェク
タカム本体１９をスラストベアリング３´に当接させる
ことにより、ユニットインジェクタカム本体１９の位相
精度を高めて、ユニットインジェクタにおける送油率を
精確に制御し、エンジンの優れた燃焼特性を容易に確保
することができる。

【００２６】図３に示す実施形態例においては、多シリ
ンダエンジンのシリンダヘッド１上に、カムシャフト２
が各カムブラケット３及びギヤブラケット４によって回
動自在に支持され、カムシャフト２の外周面には、一方
向に傾斜した第１ヘリカルスプライン部５と、第１ヘリ
カルスプライン部５と同方向に傾斜した第２ヘリカルス
プライン部６と、第１ヘリカルスプライン部５と逆方向
に傾斜して、第２ヘリカルスプライン部６と交叉する第
３ヘリカルスプライン部７とがそれぞれ形成され、カム
シャフト２は油圧シリンダ８及びピストン９からなる油
圧アクチュエータ１０に連結されて、油圧アクチュエー
タ１０によりカムシャフト２の軸方向に変位できるよう
に構成されている。

【００２７】また、カムシャフト２の第１ヘリカルスプ
ライン部５には、内孔に同方向のヘリカルスプライン部
をそなえたカムギヤ１１が嵌合して、カムシャフト２の
軸方向への変位が拘束されており、図示しないエンジン
クランクシャフトからアイドルギヤ等を経てカムギヤ１
１に伝達された回転力により、カムシャフト２は矢印Ａ
の方向へ回動させられるようになっている。

【００２８】一方、カムシャフト２の各第２ヘリカルス
プライン部６には、内孔に同方向のヘリカルスプライン
部をそなえた各エンジンシリンダの吸気弁用カム本体３
０がそれぞれ嵌合していて、カム本体３０に形成された
吸気弁用カム３１に、吸気弁駆動用ロッカー１５のロー
ラ１６が圧接されている。

【００２９】また、カムシャフト２の各第３ヘリカルス
プライン部７には、内孔に同方向のヘリカルスプライン
部をそなえた各エンジンシリンダの排気弁用カム本体３
２がそれぞれ嵌合し、カム本体３２に形成された排気弁
用カム３３に、排気弁駆動用ロッカー１７のローラ１８
が圧接されている。

【００３０】このとき、カム本体３０及びカム本体３２
はそれぞれ相互に当接すると共に、カムブラケット３の
両側端面にそれぞれ設けられたスラストベアリング３
´、または、ギヤブラケット４の側端面に設けられたス
ラストベアリング４´へ摺動自在に当接することによ
り、カムシャフト２の軸方向への変位が拘束され、図３
に示す各範囲Ｓ´がそれぞれ各シリンダに対応すること
となる。

【００３１】この場合、上記実施形態例と同様に、カム
シャフト２の軸方向に対する第１ヘリカルスプライン部
５の傾斜角をβ１、第２ヘリカルスプライン部６の傾斜
角をβ２、第３ヘリカルスプライン部７の傾斜角をβ３
とし、また、第１ヘリカルスプライン部５におけるピッ
チサークル直径をＤ１、第２ヘリカルスプライン部６に
おけるピッチサークル直径をＤ２、第３ヘリカルスプラ
イン部７におけるピッチサークル直径をＤ３とすると、
油圧アクチュエータ１０の作用によるカムシャフト２の
軸方向変位量Ｌに対して、カムシャフト２及びカムギヤ
１１間の相対的回動角α１は、 となり、カムシャフト２及びカム本体３０間の相対的回
動角α４（度）は、 となり、カムシャフト２及びカム本体３２間の相対的回
動角α５（度）は、 となるが、α１＝α４、すなわち、（１）式及び（５）
式から、 が成立するように設定されている。

【００３２】従って、油圧アクチュエータ１０の作用に
よりカムシャフト２がその軸方向に、例えば、図３の右
方へＬだけ変位すると、第１ヘリカルスプライン部５に
おけるカムシャフト２及びカムギヤ１１の嵌合により、
カムシャフト２はカムギヤ１１に対して矢印Ａの進角方
向へ角度α１だけ回動させられ、また、第２ヘリカルス
プライン部６におけるカムシャフト２及びカム本体３０
の嵌合により、カム本体３０はカムシャフト２に対して
矢印Ａと逆の遅角方向へ角度α４だけ回動させられる
が、上記のようにα１＝α４であって、カムシャフト２
の回動角α１とカム本体３０の回動角α４とが相殺され
る結果、カムギヤ１１に対するカム本体３０の回転位相
は全く変わらないこととなり、従って、カム本体３０に
形成された吸気弁用カム３１の回転位相はカムギヤ１１
に対して常に一定に保たれている。

【００３３】他方、上記のように、第１ヘリカルスプラ
イン部５におけるカムシャフト２及びカムギヤ１１の嵌
合により、カムシャフト２はカムギヤ１１に対して矢印
Ａの進角方向へ角度α１だけ回動させられるが、第３ヘ
リカルスプライン部７におけるカムシャフト２及びカム
本体３２の嵌合により、カム本体３２はカムシャフト２
に対して矢印Ａの進角方向へ角度α５だけ回動させら
れ、その結果、カム本体３２はカムギヤ１１に対して矢
印Ａの方向へ角度α´＝α１＋α５、すなわち、（１）
式及び（６）式から、 だけ回動させられ、従って、カム本体３２に形成された
排気弁用カム３３は角度α´（度）だけ進角させられる
こととなる。

【００３４】また、油圧アクチュエータ１０の作用によ
りカムシャフト２がその軸方向に、例えば、図３の左方
へＬだけ変位すると、上記と全く逆に作用して、カム本
体３０に形成された吸気弁用カム３１の回転位相はカム
ギヤ１１に対して常に一定に保たれているが、カム本体
３２に形成された排気弁用カム３３は角度α´だけ遅れ
ることとなる。

【００３５】なお、上記と逆に、カムシャフト２の第２
ヘリカルスプライン部６には、内孔に同方向のヘリカル
スプライン部をそなえた排気弁用カム本体３２を嵌合さ
せると共に、カムシャフト２の第３ヘリカルスプライン
部７には、内孔に同方向のヘリカルスプライン部をそな
えた吸気弁用カム本体３０を嵌合させれば、油圧アクチ
ュエータ１０の作用によるカムシャフト２の軸方向変位
Ｌによって、カム本体３２に形成された排気弁用カム３
３の回転位相はカムギヤ１１に対して常に一定に保たれ
ているが、カム本体３０に形成された吸気弁用カム３１
は角度α´だけ進められ、もしくは、遅れることとなる
のはいうまでもない。

【００３６】従って、上記のように吸気弁用カム３１及
び排気弁用カム３３の何れか一方のみ適宜進角もしくは
遅角させることにより、図４の吸気弁開度曲線ＩＮ及び
排気弁開度曲線ＥＸにおいて、吸気弁の開き始め角度Ｉ
Ｏまたは排気弁の閉じ終り角度ＥＣをそれぞれ連続的に
適宜進めまたは遅らせ、エンジンの回転数が大きい程両
弁の同時開き角度、すなわち、オーバラップ角度Ｔが大
きくなるように制御して、エンジンの全回転数域でそれ
ぞれ適正なオーバラップ角度が得られるようにし、また
は、エンジンの回転数が小さい程吸気弁の閉じ終り角度
ＩＣを連続的に適宜進めて、エンジンシリンダからの吸
気の吹き戻しを防止することにより、エンジンシリンダ
における吸気の体積効率を容易に向上させ、エンジン出
力の増大及び排煙濃度の低減を図ることが可能となる。

【００３７】また、上記と逆に、吸気弁用カム３１及び
排気弁用カム３３の何れか一方のみ適宜進角もしくは遅
角させることにより、吸気弁の開き始め角度ＩＯまたは
排気弁の閉じ終り角度ＥＣをそれぞれ連続的に適宜遅ら
せまたは進め、オーバラップ角度Ｔが比較的大きくなる
ように制御して、エンジンの全回転数域でそれぞれ適正
なオーバラップ角度が得られるようにすることにより、
エンジンシリンダ内の吸気に適量の排気を残留させる、
いわゆる内部ＥＧＲを行わせて、排気中のＮＯｘ量及び
またはＨＣ量を低減させることができる。

【００３８】さらに、排気弁用カム３３を適宜進角させ
ることにより、排気弁の開き始め角度ＥＯを適宜進めて
排気効率を高め、それによってエンジンのポンプロスを
低減させて、エンジンの燃費を向上させることができる
一方、吸気弁用カム３１を適宜進角させて、吸気弁の閉
じ終り角度ＩＣを適宜進めることにより、エンジンシリ
ンダにおけるピストンの膨張ストロークを大きく保ちな
がら、吸気圧縮比の増大を抑制する、いわゆるエンジン
のミラーサイクルを容易に実現させることも可能とな
る。

【００３９】しかも、吸気弁用カム３１及び排気弁用カ
ム３３の何れか一方の位相可変部分が、第１ヘリカルス
プライン部５及び第３ヘリカルスプライン部７の２個所
に設けられて、カムギヤ１１に対する上記何れか一方の
位相可変量が、カムギヤ１１に対するカムシャフト２の
位相可変量及びカムシャフト２に対する上記何れか一方
の位相可変量の総和であるため、上記何れか一方の総合
的な位相可変量、すなわち、位相可変幅を容易に大きく
設定することができる長所がある。

【００４０】また、吸気弁用カム３１及び排気弁用カム
３３の何れか一方の位相可変量に対して、油圧アクチュ
エータ１０の作用によるカムシャフト２の軸方向変位量
は比較的少なくてよいため、油圧アクチュエータ１０の
軽量化と小型化を図ることができて、とくに車両用エン
ジンのように周囲のスペースが限定されている場合の利
点は大きく、及びまたは、第１ヘリカルスプライン部５
の傾斜角β１や、第２ヘリカルスプライン部６の傾斜角
β４や、第３ヘリカルスプライン部７の傾斜角β５はそ
れぞれ比較的小さくてよいため、各ヘリカルスプライン
部５、６、７や、各カム本体３０、３２の内孔に対する
ブローチ加工が容易となって、この面から各部の製作コ
ストを容易に低減させることができる。

【００４１】さらに、第２ヘリカルスプライン部６と第
３ヘリカルスプライン部７とが相互に交叉するように形
成されているので、第２ヘリカルスプライン部６に嵌合
する吸気弁用カム本体３０と、第３ヘリカルスプライン
部７に嵌合する排気弁用カム本体３２とをそれぞれ隣接
するようにカムシャフト２上へ配設することができ、従
って、装置全体を容易にコンパクト化させることができ
る。

【００４２】また、カムシャフト２の矢印Ａ方向回動
時、ヘリカルスプライン部６での嵌合により吸気行程で
各カム本体３０には図３の右方へスラスト力Ｆ３が作用
するのに対し、ヘリカルスプライン部７での嵌合により
排気行程で各カム本体３２には図３の左方へスラスト力
Ｆ４が作用して、カム本体３０に作用するスラスト力Ｆ
３及びカム本体３２に作用するスラスト力Ｆ４は、カム
ブラケット３の側端面におけるスラストベアリング３
´、または、ギヤブラケット４の側端面におけるスラス
トベアリング４´によりそれぞれ支持されている。

【００４３】すなわち、軸方向に接するカム本体３０と
カム本体３２とにはそれぞれ離れる方向にスラスト力Ｆ
３、Ｆ４が作用するように構成され、かつ、隣接してそ
れぞれ向かい合う方向にスラスト力Ｆ３、Ｆ４が作用す
るカム本体３０とカム本体３２との間にカムブラケット
３を配設して、それらのスラスト力Ｆ３、Ｆ４をスラス
トベアリング３´により支持するように構成されてい
る。

【００４４】従って、カム本体３０とカム本体３２との
間には、スラスト力Ｆ３、Ｆ４による負荷が発生するこ
とはないので、カム本体３０及びカム本体３２間で焼き
付きを起こすおそれが全くないため、カム本体３０及び
カム本体３２は常に確実な作動をして、エンジンの良好
な運転を確保することができる。

【００４５】なお、上記各実施形態例では、カムシャフ
トに回転力を伝達する駆動部材としてカムギヤが用いら
れているが、これをコグベルトやチェインにより回転力
が加えられるプーリやスプロケット等に置き換えてもよ
いことはいうまでもない。

【００４６】

【発明の効果】本発明にかかるエンジンのカム制御装置
にあっては、カムシャフトの外周面に駆動部材が嵌合す
る第１ヘリカルスプライン部と、カムシャフトの外周面
に第１カム本体が嵌合する第２ヘリカルスプライン部と
が同方向に傾斜していて、両回転位相が相対的に変わら
ないように構成されているが、カムシャフトの外周面に
駆動部材が嵌合する第１ヘリカルスプライン部と、カム
シャフトの外周面に第２カム本体が嵌合する第３ヘリカ
ルスプライン部とが逆方向に傾斜しているため、アクチ
ュエータによってカムシャフトが軸方向に変位したと
き、第１ヘリカルスプライン部及び第３ヘリカルスプラ
イン部の相乗効果により、駆動部材に対して第２カム本
体の回転位相が比較的大きく変化することとなるので、
第１カム本体に対して第２カム本体の回転位相を比較的
大幅に進め、もしくは、遅らせることができ、従って、
アクチュエータの軽量化と小型化を容易に実現させるこ
とができる。

【００４７】また逆に、駆動部材に対する第２カム本体
の同じ回転位相変化に際しては、アクチュエータによる
カムシャフトの軸方向変位量をそれだけ少なくすること
が可能となり、あるいは、各ヘリカルスプライン部の傾
斜角をそれぞれ比較的小さくできるので、各ヘリカルス
プライン部の加工が容易となって、この面から各部の製
作コストを容易に低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例における要部縦断面図。

【図２】上記実施形態例の一部構造説明図。

【図３】本発明の他の実施形態例における要部縦断面
図。

【図４】上記他の実施形態例における作用説明図。

【符号の説明】

１ シリンダヘッド ２ カムシャフト ３ カムブラケット ４ ギヤブラケット ５ 第１ヘリカルスプライン部 ６ 第２ヘリカルスプライン部 ７ 第３ヘリカルスプライン部 １０ 油圧アクチュエータ １１ カムギヤ １２ 吸排カム本体 １３ 吸気弁用カム １４ 排気弁用カム １９ ユニットインジェクタカム本体 ２０ ユニットインジェクタカム ３０ 吸気弁用カム本体 ３１ 吸気弁用カム ３２ 排気弁用カム本体 ３３ 排気弁用カム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カムシャフトの外周面と第１ヘリカルス
   プライン部により嵌合し上記カムシャフトに回転力を伝
   達する駆動部材と、上記第１ヘリカルスプライン部と同
   方向に傾斜した第２ヘリカルスプライン部により上記カ
   ムシャフトの外周面と嵌合する第１カム本体と、上記第
   １ヘリカルスプライン部と逆方向に傾斜した第３ヘリカ
   ルスプライン部により上記カムシャフトの外周面と嵌合
   する第２カム本体と、上記カムシャフトをその軸方向に
   変位させるアクチュエータとを有し、上記アクチュエー
   タによる上記カムシャフトの軸方向変位によって上記駆
   動部材と上記第１カム本体との回転位相が相殺されるよ
   うに構成されたエンジンのカム制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記第２ヘリカルス
   プライン部及び上記第３ヘリカルスプライン部が相互に
   交叉して形成されているエンジンのカム制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、上記
   第１カム本体が吸排気弁用カム本体であり、上記第２カ
   ム本体がユニットインジェクタ用カム本体であるエンジ
   ンのカム制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２において、上記
   第１カム本体が吸気弁用カム本体及び排気弁用カム本体
   のいずれか一方であり、上記第２カム本体が上記吸気弁
   用カム本体及び上記排気弁用カム本体のいずれか他方で
   あるエンジンのカム制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項３のいずれかにおい
   て、上記カムシャフトを支持するカムブラケットの両端
   面にそれぞれスラストベアリングを介して上記第１カム
   本体の端面と上記第２カム本体の端面とが当接し、上記
   カムブラケットが上記第１カム本体及び上記第２カム本
   体のスラスト力を支持するように構成されたエンジンの
   カム制御装置。