JPS60243308A - カム軸位相調整装置 - 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） 本発明は内燃機関のカム軸、例えばディ・−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、＠動し、エンジンのＦＬ　荷ＩＣ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）が開発されておシ、ガ
ソリン機関についてに吸排気弁の開閉時期を調整できる
ようにすること、ディ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ＦＣ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５５−１６８５８５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５６−６６０８７号公報）もすでに知
られている。

ところでディーゼル機関のカム軸は燃料フィードポンプ
、機関回転計等の動力取出軸全兼用している場合が多く
、燃料ンイードボンブ等とカム軸と全同一軸線上に配置
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ィードポンプ等
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めて
は考慮されておらず、特に実開昭５６−６６０８７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ャフ
トの中心線延長上に配置しであるので、ドライブシャフ
トと燃料フィードポンプ等とを同一＠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発明にカム軸位相ル１コ整用の駆動機構金カム軸か
ら動力葡取田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発明はカム軸の位相をモータで自
動的Ｖｒ−調整できる駆動根描全兵備したカムｆ６位相
調整装置を提供することを目的とし、第３発明は前記駆
動装置の移動量を検出してカム軸位相ヲ栓出てきるカム
軸位相検出装置をＪ４偏したカム軸位相脚部を置を提供
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
和」からの動力を伝達″ｊ−るカム和１歯車の各々Ｋｉ
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−ａ＋線上に対向して設け、これら両へ
りカルスプラインに噛合するヘリカルスプラインをＦＥ
周面に翁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、このヘリヵル
スブラインスリーフ゛不←枦重１：テｔｆｆｌ−ノー匍
７貨駆ガｂム★勢プシ会タミコー、！出屯ｂｔ−む続し
て同一軸線上に設けられた補機の外周に設けたこと’ｉ
ｆ−特徴とするカム軸位相調整装置である。

葦た第２発明は、内燃機関のカフ−＠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すてｂるヘリカルス
プライ／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
有するへりカルスプラインスリーブを両ヘリカルスフリ
インにｌ歯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ｔ−ｍ動させるスライダと、このスライ
ダｔ″摺動駆動するウオームとフオームホイールと、前
記ウオームを回転駆動するモータとからなる駆動機＃Ｉ
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
。

また第３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イ鵠ｌ浮　）ふｒ↑　１會 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、このスライダ全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
回転によシ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ィーゼル機関のカ
ム軸に適用した場合を示す第１図において、２はシリン
ダブロックである。シリンダブロック２にはカム軸４が
軸支されておシ、カム軸４のジャーナル部４ａはシリン
ダブロック２を貫通して軸支されている。ジャーナル部
４ａの端面には第１ヘリカルスプライン軸６がポルト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全有し図中の左端部外周には歯列方向が第１図で
右下シ（右ねし）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１
２にはガバナ駆動用傘歯車１４がポルト１６で固定され
ている。カム軸歯車１２の外方［はシリンダブロック２
に固定されたケース１８が設けられておシ、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が設けられておシ、ガバナ２０はガバナ
駆動用傘歯車１４に噛合するビニオン傘歯車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
噛合しておシ、中間歯車２２はさらにクランク軸歯車２
４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っている。

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がポルト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ｌＯ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８０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３０の内周面には両スプ
ライン１０．２８’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Ｌｋ隔てて形成されてお
シ、両スプライン１０ａ。

２８ａはヘリカルスプラインスリーブ８０の摺動ストロ
ーク範囲内で夫々スプライン１０．２８に噛合し、かつ
相手側のスプライン１０．２８には衝突しないようにな
っている。

ヘリカルスプラインスリーブ３０の外周には突周壁８０
ａ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８２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シ、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全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ップリ
ング３４がポルト８で同定されておシ、カップリング３
４には中間軸３６が嵌合している。

中間軸３６はカッ、軸４と同一軸線上に配置され、左端
部のカンプリング３６ａで燃料フィードポンプ３８（補
機）の入力軸８３ａに接続されている。４０は中間軸８
６を覆いながら軸支するケースであシ、ケース４０は中
空部４０ａ　’ｅ有してポルト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５
０は第１スライダ５２．第２スジイダ５４．ウオームホ
イール５６．ウオーム５８．モータ６０（第２図）等か
らなっている。

第１スライダ５２ｉ−１：ケース４０の中空部４０ａ内
にポールベアリング６２全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−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６
８が形成されておす、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が介装されておシ、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【て垂直方向に所定の長さで形成され
ておシ、溝７３にはケース４０に螺合している回シ止め
ボルト７４の先端が挿入畜れ、第２スライダ５４’に回
）止めして１０る。

第１スライダ５２の歯車６４はケース４０の上部に形成
々れた開口４０ｂから露出しておシ、この開口４０ｂで
歯車６４ｉｊ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が噛合しておシ、
ウオーム５８はモータ６０（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によっ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はポジションセンサ
８２．検出軸８４からなっている。

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シ、検
出軸８４の中央部外周面に形成されたおねじ部８４ａヲ
円筒軸５６ａの内周面に形成されためねじ部５６ｂに螺
合してｂる。検出軸８４の先端部下面には溝８４ｂが軸
方向に沿って形成されておシ、溝３４ｂにはボルト８６
の先端部が係合して検出軸８４を回シ止めしている。ま
た検出軸８４の先端は斜めに切断されて傾斜面８４０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ョンセン
サ８２が配置されている。ポジションセンサ８２は差動
トランス８８のピストン軸９ｏ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（Ｄ先端を傾斜面８４Ｃに圧接させてお勺、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、制御部からのフィードバ
ック信号として駆動機構５゜のモータ６０に入力される
ようになってお勺、モータ６０でカム軸４の位相がディ
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。

次に動作全説明する。カム軸４０位相を調整する場合に
は駆動機構５０のモータ６ｏを回転させてウオーム５８
およびウオームホイール５６全回転駆動し、ウオームホ
イール５６と一体の歯車７６を駆動する。歯車７６け歯
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７４で回多止めが施こされているので、第１スライ
ダ５２の回転によって第２スライダ５４は軸方向に移動
する。この第２スライダ５４の移動にょシヘリカルスプ
ラインスリーブ３ｏが軸方向に押圧されて（第１図の右
方向にはスリーブ８ｏで、左方向にはスプリング３０で
）摺動する。ヘリカルスプラインスリーブ８ｏが軸方向
ＩＣ摺動すると内面のスプラインｌＯａ、２８ａｌＣ１
ｔｆ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ＩＯ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、両輪６゜２６０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
。

−１駆動機構５ｏが前述のように動作すると円筒軸５６
ａの回転によシ検出軸８４が軸方向に移動し、検出軸８
４が移動するとポジションセンサ８２のピストン軸９０
が傾斜面８４ＣＶＣ沿って昇降し、ピストン軸９０の昇
降動作で差動トランス８８が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の位相副部ｆｉ
ｈ　’Ｃ電気信号に変換してカム軸４０位相を検出され
、前記制御部でフィードバッ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ｌＱａ。

２８ａが内周面に形成されたヘリカルスプラインスｙ−
ブａｏｉｍ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５ｏを、カム軸４に連続
して同一軸線上に設けられた燃料フィードポンプ３８の
外周に配置したので、カム軸４を燃料フィードポンプ３
８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、ディーゼル
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を燃料フィードポンプ３８の動力取出軸と
してオＵ用した場合には燃料フィードポンプ３８の周囲
に空間が生じることになるが、駆動機構５０全燃料フイ
ードポンプ３８の外周に配置することによって前記空間
全無駄なく利用でき、ディーゼル機関の全体の外形全小
形化することができる。したがってスペース的な制約の
あるディ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発明による駆動機構を具備したカム軸位相調
整装置によれば、スプライ／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３ｏｔ−摺動自在に設置、このヘリカ
ルスプラインスリーブ３ｏを摺動させる第１スライダ５
２および第２スライダ５４ｋｉｓ［、ｇｘスライダ５２
全回転させそ第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５８をモ
ータ６０で回転駆動するようにしたので、モータ６０の
回転を遠隔操作してカム軸４の位相を調整することがで
き、しかも簡単な構造で確実に動作する信頼性の高い装
置とすることができる。

モータ６０の回転全ウオーム５８とウオームホイール５
６で減速し、さらに第１．第２スライダ５２．５４で軸
方向の移動に変換するので、たとえモータ６０が高速で
回転し７たとしてもスライダ５４の移動速度はゆるやか
にな勺、微調整が要求されるカム軸位相調整装置の駆動
機構５０に好適である。

（３）　第３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１０゜２８に
噛合するスプラインＨ）ａ、２Ｑａが内周面に形成され
たヘリカルスプラインスリーブ８０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全回転させて第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）軸方向に移動する検出軸８４
を設け、この検出軸８４の移動量をポジションセンサ８
２でカム軸４０位相として検出するようにしたので、カ
ム軸４０位相の検出結果にもとづいて駆動機構５０に動
作させ、カム軸４の位相をディ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の回転によって動作するの
で、カム軸４の位相が調整される時には必ず位相の調整
量全検出できる。

（別の実施例） （１）第１発明ないし第８発明はディーゼル機関のカム
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。まり１、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−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、片とも可能である。

（２）第１発明において、駆動ｇ３構５０にケース４０
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／ζ
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、ラックと
ビニオン等地の構造で第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ィードポンプ
８８ｖＣ限らず、冷却水ポンプあるいはガンリン機関の
ディストリビュータ等でもよいことは勿論である。

（３）第２発明において、駆動機構５０は必ずしも燃料
フィードポンプ３８の外周に設けられているものに限ら
ず９　カム軸４の中心延長線上に配置することもできる
。この場合に歯車６４．７６および第１スライダ５２は
不要で、ウオームホイール５６でスライダ５４を直接に
摺動させるようにしてもよい。

（４）第８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をフィードバック制御するものに限
らず、カム＄１１４の位相全検出軸８４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５゜はモータ６０で動作する
ものに限らず、操作者の手ＴｌｂＶＣよ多動作するよう
にす力、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Ｉ−１断面図である。４・・・
カム軸、６・・・第１ヘリカルスプライン軸、１０．２
８・・・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、８０・・・ヘリカルスプラインスリーブ。 ３８・・・燃料フィードポンプ、５０・・・駆動機構、
５２・・・第１スライダ、５４・・・第２スライダ、５
６・・・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．
、・ポジションセンサ、８４・・・検出軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　内燃機関のカム軸およびカム軸にクランク軸か
   らの動力全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全、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。
2. （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ｔｍ動させるスライダと、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と、前記ウオーム
   を回転駆動するモータとからなる駆動機構全具備したこ
   とを特徴とするカム軸位相調整装置。
3. （３）　内燃機関のカム軸およびカム軸にクランクから
   の動力全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
   ヲ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シ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徴とするカム軸位
   相調整装置。