JPS5942180B2 - カムの角度位置調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はその駆動軸に対して相対的にカムを角運動せし
める装置に関し、例えば内燃機関に適用してその吸込弁
および（または）排気弁の制御を行うカムの運動を変え
るのに利用される。

本発明によれば、偏心運動することができかつ軸によっ
て回転せしめられるように連結されるカム駆動部材を備
え、カム駆動部材はカムを回転せしめかつ該カム駆動部
材の偏心度に依存して軸に対する制御可能な相対的な進
みおよび遅れをカムに生ぜしめ、また可変パラメータの
値に依存してカム駆動部材の偏心度を制御するように連
結されたサーボ系を備え、サーボ系はカム駆動部材の偏
心度の値を可変パラメータの値と比較する比較装置と駆
動装置とを有し、駆動装置は比較装置の出力信号に応動
して該出力信号にしたがってカム駆動部材の偏心度を調
整するように構成したのである。

なお上記の可変パラメータとは、（弁のタイミングがカ
ムによって制御される）内燃機関の速度（エンジン速度
の変化があるとカム軸上のカムの角度位置が変化させら
れる）であるとか、その他のパラメータ即ちエンジン速
度以外のパラメータ（カムの位置は当該パラメータに依
存して変化させられ得る）のことである、例えはこのパ
ラメータを、入口絞り弁の開度ないし入口ダクトまたは
マニホールドにおける圧力に関連する機関トルクの関数
とすることもできる。

本発明によれば、また、カムがカム軸に対して相対的に
角運動を行うことのできる形式の内燃機関のカム軸に対
するカムの角位置を調整する装置において、前記カム軸
に対して偏心運動することができかつ前記カム軸によっ
て回転せしめられるように連結されたカム駆動部材を備
え、前記カム駆動部材は前記カムを前記軸とともに回転
せしめかつ前記カム駆動部材の偏心度に依存して前記カ
ム軸に対し相対的かつ周期的な加速および減速を前記カ
ムに生せしめ、さらに前記内燃機関によって駆動されか
つ質量体を支承する回転可能な部材を備え、前記質量体
は前記回転可能な部材の回転によって発生される遠心力
により運動することができ、さらに前記内燃機関の速度
に依存して前記運動可能の質量体により位置づけされる
ように連結された第１の制御部材と、前記カム駆動部材
の偏心度を決定するように接続された駆動用電動機と、
前記第１の制御部材に対して並置されかつその瞬時位置
が前記カム、駆動部材の瞬時偏心度によって決定される
第２の制御部材と、所定のデータ関係からの前記第１お
よび第２の制御部材の相対位置の変化を検出するように
接続された電気スイッチ装置とを備え、前記第１および
第２の制御部材のデータ関係を再設定するような向きに
前記カム駆動部材の偏心度を変えるように前記１駆動用
電動機の付勢が制御されるように構成した、カム軸に対
するカムの角位置を調整する装置が提供される。

本発明によれば、さらに、カムがカム軸に対して角運動
を行うことのできる形式の内燃機関のカム軸に対するカ
ムの角位置を調整する装置において、前記カム軸に対し
て偏心運動することができかつ前記カム軸によって回転
せしめられるように連結されたカム駆動部材を備え、前
記カム駆動部材は前記カムを前記軸、とともに回転せし
めかつ前記カム駆動部材の偏心度に依存して前記カム軸
に対し制御された相対的な加速および減速を前記カムに
生ぜしめ、さらに前記機関の速度に応答してそれに依存
する電気入力信号を発生する入力装置と、前記カム駆動
部材の偏心度に応答してそれに依存する電気帰還信号を
発生する装置と、前記入力信号と帰還信号とを比較して
これら両信号の比較による差に依存するエラー信号を発
生する比較装置と、前記エラー信号に応じて付勢され前
記入力信号と帰還信号間の差を零に低下しようとする方
向に前記カム駆動部材の偏心度を調節するように接続さ
れた駆動用電動機とを備える、カム軸に対してカムの相
対的角位置を調整する装置が提供される。

カム駆動部材が軸に対して偏心した位置に動かされてい
る場合、カムは、一定速度で回転するのではなく、１回
転の中で加速および減速される。

従って本発明による装置を内燃機関の弁開閉機構に適用
すれば、機関速度に依存して、タペットに対するカムの
作用を進めかつ遅らせることができる。

それにより内燃機関の弁開閉時期を有利に変更すること
ができる。

次に、添付図面に示す本発明の２つの実施例により詳細
に説明する。

第１図において、カム軸５は任意適当な装置により駆動
される。

カム１５はカム軸５に回転可能に取付けられているが、
軸平行に配置することもできる。

カム１５は回転する際タペット１６を動かす。

カラー８はカム軸５に強固に取付けられており、ディス
クないし中間部材９に形成された半径方向の溝１０内に
係合せしめられている突出ピン８ａを有する。

ディスク９の他方の側には、第２の半径方向の溝１１が
設けられており、この溝は第１の溝１０と対称でかつ有
利にはこれに対して１８０゜の角度をなして配置される
。

カム１５の側部から溝１１に係合するピン１５ａが突出
している。

ディスク９は半径方向及び角度方向に動かすことができ
るようにカム軸５よりも大きい中心孔１２を有している
。

アーム１３は回転可能な支承部１４内にディスク９を支
承しているが、このアーム１３はその支承部３０内に回
転可能に取付けた偏心輪３１によりカム軸５に対して半
径方向に運動することができる。

偏心輪３１は電動機３４によってその軸線を中心にして
回転可能な制御軸３３により、例えばピン３２を介して
、駆動される。

アーム１３の半径方向の運動によりカム軸５およびカラ
ー８に対してカム１５が可変の回転を行えるようにする
機構については特願昭４５−５５．８６６号明細書（特
公昭４７−２０６５４号、特許第６７７３１７号）に詳
細に記載されている。

しかしながら、簡単に云えばカム１５はディスク９およ
びピン８ａ、１５ａを介してカラー８に係合することに
よって回転する。

ディスク９が軸５に対して対称に配置されている場合に
は、カム１５は軸５の速度に等しい一定の速度で回転す
る。

しかしながら、ディスク９が（アーム１３の直線方向運
動及び角度方向運動により）軸に対して偏心した位置に
動かされる場合には、カムは最早や一定速度での回転を
行わず、各回転中加速および減速される。

この加速および減速はアーム１３の位置に依存するもの
で、機関の弁開閉時期を有利に変更するのに利用できる
。

ディスク９の位置を調節することにより実現されるカム
１５に対する制御動作は、ディスク９の偏心の大きさに
依存するだけでなく、ディスク９の偏心の位相にも依存
する。

偏心輪３１が軸３３により旋回する際、アーム１３は単
に半径方向にシフトするだけでなく、当然のことながら
ある程度角度方向にも変位する。

そしてアーム１３の角度方向の変位により、ディスク９
の位相がある程度変化する。

これによりカム１５に対する制御動作が影響を受ける。

速度応答装置はカム軸５の回転の際遠心力により外方へ
動かされるようにピン３７により１対のはずみ重錘３６
を枢着したカム軸５の端部に取付けたディスク３５から
成る。

はずみ重錘３６は、軸方向で可動の部材３９に支えられ
ているフィンガー３８を有しており、この部材３９は固
定構造体４１に固着された圧縮ばね４０によってカム軸
５の方へバイアスされでいる。

カム軸５の回転速度が増大すると、はずみ重錘３６が外
方へ動いて軸方向で可動の部材３９が第１図で右方へ動
かされる。

軸方向で可動の部材３９に形成されたスロット４２には
、半径方向で可動の部材４４に固定されたピン４３が係
合せしめられている。

ラック４５はその一部分が半径方向で可動の部材４４に
形成された案内部４７にピン４６によって支承されてい
る。

ラック４５はばね４８によってそれをセンタリングして
いる半径方向で可動の部材４４に対して限定された行程
を有する。

ラック４５と噛合する歯車４９は制御軸３３ないしこの
軸の、電動機３４の反対側における延長部分に取付けら
れている。

半径方向で可動の部材４４によって支持されているマイ
クロスイッチ５０，５１はラック４５の対向端部との接
触により動作し半径方向で可動の部材４４に対するラッ
ク４５の微少な運動により開閉する。

第３図にはマイクロスイッチ５０．５１および可逆回転
式の電動機３４の電気的結線が示しである。

第３図に示すようにこの回路には減衰抵抗５２が接続さ
れており、それにより電動機３４付勢されなくなると迅
速に静止するようになっている。

軸方向で可動の部材３９がカム軸５の速度増加により第
１図で右方向に動かされると、スロット４２の形状によ
り半径方向で可動の部材４４が、スロット４２の選定さ
れた形状に依存する所定の量だけ、第１図で上方へ移動
せしめられる。

この移動によりマイクロスイッチ５１が閉成されて電動
機３４を付勢し、制御軸３３および歯車４９を回転せし
める。

制御軸３３が回転することにより、アーム１３が所要の
運動を行い、他方歯車４９の回転によりマイクロスイッ
チ５１が電動機３４への電流の供給を遮断するまでラッ
ク４５が上方に動かされ、それにより制御軸３３の回転
が停止せしめられる。

このようにして、ラック４５は機関速度によって定まる
ヨーク４４の位置に相応する位置にもたらされる。

したがって、軸３３は機関速度により定まる位置にアー
ム１３を有することになる。

同様にカム軸５の速度の低下により軸方向で可動の部材
３９が左方へ動かされ、それにより半径方向で可動の部
材４４が下方へ動かされ、マイクロスイッチ５０が閉成
され、制御軸３３および歯車４９がマイクロスイッチ５
０が再び開くまで前述の場合とは反対の方向に回転せし
められる。

このようにして、再びアーム１３は機関速度によって位
置ずけられる。

カム軸５の速度とアーム１３の移動との間の関係はスロ
ット４２の形状によって所望のように定めることができ
る。

速度応答装置は直接カム軸５によって駆動される必要は
なく、例えば内燃機関のクランク軸によって、カム軸に
比例する他の任意の速度で駆動することもできる。

既述の特願昭４５−５５，８６６号明細書に記載されて
いる実施例の場合には、ディスク９は固定ハウジングに
取付けた偏心スリーブ内に支持されている。

この構成では、カム軸５に対するディスク９の偏心位置
付けは偏心スリーブの回転によって行われる。

このスリーブは本明細書に添付の図面第１図に示す軸３
３により、適当な歯車機構を介して、回転させることも
できる。

第２図、第４図および第５図には、第１図のものとは異
る実施例が示しであるが、この実施例の場合にはカム軸
５の速度に依存して行われるカム軸５に対して相対的な
カム１５の運動の調整は電子的に行われる。

第２図の場合、制御軸３３は第１図に示すようにカム１
５の一方の向きにおける運動を調整するために１方向に
回転せしめられ、かつカムを反対向きに調整するために
他方向に回転せしめられる。

制御軸３３の回転は電動機３４によって行われるが、こ
の電動機の電機子は定電流装置６１を介して給電される
整流子６０により付勢される。

電動機３４は正の給電線に接続された中間クツプロ３を
有する分割界磁巻線６２を有する。

歯車６４は軸６５によってカム軸５の回転速度に比例す
る速度で駆動される。

内燃ピストン機関の場合では、歯車６４は始動電動機の
歯車歯または機関のクランク軸からのカム軸駆動部歯車
ないしチェーンスプロケットを有する機関はずみ車の形
にすると有利である。

歯車６４は強磁性材で構成されかつ適宜の形式の誘導形
トランスジューサ６６が歯車６４に密接して配置され、
それにより歯車６４の回転によってその各歯の通過毎に
トランスデユーサ６６から電気パルスが発生されるよう
にされている。

所望により、それがカム軸５の回転速度に比例する周波
数を有する電気パルスの流れを発生するものであれば他
の適当なトランスデユーサ、例えば容量性ないし電気光
学式のものを使用することができる。

この電気パルスの流れはパルス成形増幅器６７に供給さ
れ、このパルス成形増幅器は各々高さと幅が一定の相応
するパルスの流れを送出する。

これらのパルスは周波数−電圧変換器６８へ供給され、
線路６９に現われるその出力電圧はカム軸５の回転速度
に比例するかまたは該回転速度と何らかの所定の関係に
おかれる。

この線路６９に現れる速度依存電圧は比較器７０に供給
される。

制御軸３３は電源線に接続されたポテンショメーク７２
のスライダ７１を動かすように接続されている。

このようにして、制御軸３３の角位置に比例ないし直接
関連する電圧がスライダ７１に生ずる。

この制御軸電圧は線路７３を介して比較器７０に供給さ
れる。

制御軸電圧が速度に依存する電圧より小さい場合には、
比較器７０は線路７４に制御軸電圧と速度依存電圧との
間の差に比例する電圧を発生する。

線路７４は「増大」パルス発生器７５に給電するもので
、この発生器は線路７４の電圧に比例して最小値から増
大する周波数を有する、一定の高さト幅のパルスの流れ
を送出する。

このパルスの流れは界磁巻線６２の１半部に供給され、
それにより電動機３４がカム軸５に対するカム１５の相
対的な動きを増大する方向に制御軸３３を微動ないし僅
かに回転させようとする。

制御軸電圧が速度に依存する電圧より大きい場合、比較
器７０は線路７６に電圧を送出するが、この線路の電圧
も制御軸電圧と速度依存電圧との間の差に比例する。

線路７６は「減少」パルス発生器７７に給電するが、こ
の発生器の機能は「増大」パルス発生器７５と同じであ
るが、この発生器は界磁巻線６２の他方の半部に接続さ
れている。

制御軸電圧と速度依存電圧との間の差がない場合には、
両パルス発生器７５．７７は同じ高さ、同じ幅のパルス
、したがって平均電流、を送出するので電動機３４は回
転しない。

パルス発生器７５゜７７のうちの１方からのパルス周波
数が増大する場合には、それにより電動機３４へ流れる
その平均電流が増大して、電動機３４は制御軸電圧と速
度依存電圧との間の差に比例する速度で回転せしめられ
る。

第４図には第２図の回路がより詳細に示しである。

トランスデユーサ６６からのパルスはトランジスタＴ１
と所属の抵抗Ｒ１，Ｒ２およびコンデンサＣ１から成る
トランスデユーサ・増幅器によって増幅される。

ダイオードＤＩ、Ｄ２はこのトランジスタを損傷するお
それのある電圧パルスを加わらないようにするものであ
る。

このトランデューサ・増幅器からのパルスはコンデンサ
Ｃ２、抵抗Ｒ３、ツェナーダイオードＤ３、およびダイ
オードＤ４によってさらに成形・制限され、それらの素
子からトランジスタＴ２ 、 Ｔ３ 、コンデンサＣ３
，Ｃ４および抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６を含む周知形式の単
安定回路８２に供給される。

各人力パルスに対して、単安定回路８２は一定の高さと
幅の相応するパルスを送出するが、この送出されたパル
スはトランジスタＴ４および抵抗Ｒ７、Ｒ８。

Ｒ９から成る励振回路８３によって増幅される。

カム軸の速度に比例する周波数のパルスの流れはコンデ
ンサＣ５，Ｃ６によって平滑化されて既述の速度依存電
圧を発生する。

カム位置の移動と速度との間の関係を非直線性にする必
要がある場合には、コンデンサＣ５，Ｃ６によって発生
される平滑化された電圧は第５図に示す形式の回路部分
８４を１個ないしそれ以上使用することによって修正す
ることができる。

これらの回路部分は第５図に示すようにダイオードＤ５
゜Ｄ６と組合せた抵抗Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３
から成る。

この種の各素子を組合わせることによって速度依存電圧
とカム軸速度間の関係を所望のように変えることができ
る。

既述の第４図に図示の部分には抵抗Ｒ１４、ツェナーダ
イオードＤ７、およびコンデンサＣ７によって発生せし
められる適当な電圧が印加される。

ポテンショメータ７２も図示のようにこのように設定さ
れた電圧に接続される。

線路７３の制御軸電圧および線路６９の速度依存電圧は
トランジスタＴ５．Ｔ６．Ｔ７、ツェナーダイオードＤ
８、および抵抗Ｒ１５，Ｒ１６゜Ｒ１７，Ｒ１８を含む
比較器７０に供給される。

比較器７０の出力線７４．７６はそれぞれ「増大コパル
ス発生器７５および「減少」パルス発生器７７に接続さ
れている。

「増大」パルス発生器７５はトランジスタＴ７ 、Ｔ８
、Ｔ９、ダイオードＤ９゜ＤＩＯ、コンデンサＣ８、
Ｃ９、抵抗Ｒ１９，Ｒ２０゜Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、
および出力増幅トランジスタＴ１０を有している。

入力線路７４の電圧が零入力値から上昇すると、「増大
」パルス発生器７５はその出力線路８５に１連のパルス
を送出するが、これらのパルスは高さおよび幅は一定で
あるが、周波数は入力電圧に従ってその最小値から増大
する。

これらのパルスは線路８５により界磁巻線６２の上半部
に供給される。

各パルスはそれにより電動機３４１ステツプだけ進める
。

同様に、「減少」パルス発生器１７もトランジスタＴ１
１．ＴＩ２．Ｔ１３、ダイオードＤ１１゜ＤＩ２、コン
デンサＣＩＯ，Ｃ１ｌ、抵抗Ｒ２４：Ｒ２５，Ｒ２６，
Ｒ２７，Ｒ２８および出力増幅トランジスタＴ１４を有
している。

「減少」パルス発生器７１は、出力線８６が界磁巻線６
２の下半部に接続されている点を除いて既述の「増大」
パルス発生器７５と同じ動作を行う。

このようにして、線路８６の出力パルスは線路８５のパ
ルスとは逆の方向に電動機３４を回転しようとする。

変形実施例として、トランスデユーサ６６およびそれと
関連するトランジスタＴ１は省略することができ、かつ
速度依存パルスは火花点火式内燃機関の通常の点火系の
接点ブレーカ（図示せず）の低圧側に接続された抵抗を
介して直接コンデンサＣ２に供給するようにできている
。

比較器７０に線路６９を介して速度依存信号を供給する
代りに、速度以外の機関パラメータに依存して所定の態
様で変化する電圧の信号を供給することもできる。

例えば、このパラメータとして入口絞り弁の開度ないし
入口ダクトまたはマニホルドにおける圧力に関連する機
関トルクの関数を利用することもできる。

絞り弁かまたは入口圧力によって作動せしめられる、は
ねバイアスの加えられたベローないしダイヤフラムによ
りポテンショメータのスライダを動かして線路６９にト
ルク依存電圧を発生せしめるようにすることもできる。

適当な抵抗回路網によりトルク依存電圧を歯車６４と組
合わせることもでき、それによりトランスデユーサ６６
、および回路６７．６８が保持されるようにすることも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の一実施例の路線図、第２図
は本発明による装置の別の実施例の路線図、第３図は第
１図に示す装置の一部分の電気回路図、第４図は第２図
に示す装置の一部分の詳細回路図、第５図は第４図に示
す回路の一部分を変更した回路図である。 ５・・・・・・カム軸、８・・・・・・カラー、８ａ・
・・・・・ピン、９・・・・・・ディスク、ｉｏ、ｉｉ
・・・・・・半径方向の溝、１３・・・・・・アーム、
１５・・・・・・カム、１５ａ・・・・・・ピン、１６
・・・・・・クペット、３１・・・・・・偏心輪、３２
・・・・・・ピン、３３・・・・・・制御軸、３４・・
・・・・電動機、３５・・・・・・ディスク、３６・・
・・・・はずみ重錘、３７・・・・・・ピン、３８・・
・・・・フィンカー、３９・・・・・・軸方向で可動の
部材、４０・・・・・・圧縮はね、４１・・・・・・固
定構造体、４２・・・・・・スロット、４３・・・・・
・ピン、４４・・・・・・半径方向で可動の部材、４５
・・・・・・ラック、４６・・・・・・ピン、４７・・
・・・・案内部、４８・・・・・・はね、４９・・・・
・・歯車、５０．５１・・・・・・マイクロスイッチ、
５２・・・・・・減衰抵抗、６２・・・・・・分割界磁
巻線、６４・・・・・・歯車、６５・・・・・・軸、６
６・・・・・・誘導トランスデユーサ、６７・・・・・
・パルス成形増幅器、６８・・・・・・周波数−電圧変
換器、７０・・・・・・比較器、７１・・・・・・スラ
イダ、７２・・・・・・ポテンショメータ、７５・・・
・・・「増大」パルス発生器、１７・・・・・・「減少
Ｊパルス発生器、８２・・・・・・単安定回路、８３・
・・・・・励振回路。 ：７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 偏心運動することができかつ軸５によって回転せし
   められるように連結されるカム駆動部材９を備え、前記
   カム１駆動部材９はカム１５を回転せしめかつ該カム駆
   動部材９の偏心度に依存して前記軸５に対する制御可能
   な相対的な進みおよび遅れを前記カム１５に生ぜしめ、
   また可変ペラメークの値に依存して前記カム駆動部材９
   の偏心度を制御するように連結されたサーボ系１３．３
   １〜５１；６０〜７７を備え、前記サーボ系１３．３１
   〜５１；６０〜７７は前記カム駆動部材９の偏心度の値
   を可変パラメータの値と比較する比較装置３９．４５
   ； ７０と駆動装置１３，３０〜３４；７５．７７およ
   び３４とを有し、前記駆動装置は比較装置３９．４５
   ； ７０の出力信号に応動して該出力信号にしたが°つ
   て前記カム駆動部材９の偏心度を調整するようにしたこ
   さを特徴とする。 軸Ｆのカムの角度位置を調整する装置。 ２ カム１５がカム軸５に対して角運動を行うことがで
   きる形式の内燃機関のカム軸５に対しカム１５の角度位
   置を調整する装置において、前記カム軸５に対して偏心
   運動することができかつ前記カム軸５によって回転せし
   められるようにカム軸５に連結されるカム駆動部材９を
   備え、前記カム駆動部材９は前記カム１５を回転せしめ
   かつ前記カム駆動部材９の偏心度に依存して前記カム軸
   ５に対する相対的な加速および減速を周期的にｎｌ）記
   カム１５に生せしめ、さらに前記内燃機関によって、駆
   動されかつ質量体３６を支承する回転可能な部材３５を
   備え、前記質量体３６は前記回転可能な部材３５の同転
   によって発生される遠心力により運動することができ、
   さらに前記内燃機関の速度に依存して前記運動可能の質
   量体３６により位置が定まるように連結された第１の制
   御部材４４と、前記カム駆動部材９の偏心度を決定する
   ように連結された駆動用電動機３４と、前記第１の制御
   部材４４に対して並置されかつその瞬時位置が前記カム
   駆動部材９の瞬時偏心度によって決定される第２の制御
   部材４５と、所定のデータ相互関係からの前記第１およ
   び第２の制御部材４４．４５の相対位置の変化を検出す
   るように接続された電気的検出装置５０，５１．ａを備
   え、前記第１および第２の制御部材４４．４５の所定の
   データ相互関係を再現するような向きに前記カム駆動部
   材９の偏心度を変えるように前記駆動用電動機３４の付
   勢が制御されるようにしたことを特徴とするカム軸に対
   してカムの角度位置を調整する装置。 ３ カム１５がカム軸５に対して角運動を行うことので
   きる形式の内燃機関のカム軸５に対してカム１５の角度
   位置を調整する装置において、前記カム軸５に対して偏
   心運動することができかつ前記カム軸５によって回転せ
   しめられるようにカム軸５に連結されるカム駆動部材９
   を備え、前記カム駆動部材９は前記カム１５を回転せし
   めかつ前記カム駆動部材９の偏心度に依存して前記カム
   軸５に対する制御可能な相対的な加速および減速を前記
   カム１５に生せしめ、さらに前記機関の速度に応答して
   それに依存するパルス繰返数を有する電気パルス列を発
   生する入力回路６４〜６７と、前記パルスに応答して前
   記機関速度に依存する電気入力信号を発生する回路６８
   と、前記カム駆動部材９の偏心度に応答してそれに依存
   する電気帰還信号を発生する回路７１〜７３と、前記入
   力信号と帰還信号とを比較して両信号間の差に依存する
   代数学的平均値を有する２つの電気パルス列を発生する
   比較器７０と、前記２つのパルス列の代数学的平均値に
   応じて付勢され前記入力信号と帰還信号間の差を零に低
   下しようとする方向に前記カム駆動部材９の偏心度を調
   節するように接続された駆動用電動機３４とを備えるこ
   とを特徴とするカム軸に対してカムの角度位置を調整す
   る装置。