JPS6131156Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、機関に連動回転する入力軸と燃料噴
射ポンプを駆動するためのカム軸とを、ヘリカル
スプラインを有し且つ機関の回転数の変動に伴つ
て軸方向へ変位せしめられるピストンを介して相
互にスプライン係合せしめ、機関の回転数の変化
に伴つて該ピストンを軸方向へ変位させることに
より入力軸とカム軸との位相を変化させて燃料噴
射時期を制御するようにした内燃機関用タイマー
装置に関するものである。

従来のこの種のタイマー装置としては、第１図
に示す如きものが知られている。この従来のタイ
マー装置Z′の構造並びにその作用を簡単に説明す
ると、このタイマー装置Z′は、入力軸７１とカム
軸７２の間にその外周面にヘリカルスプライン８
１とスパースプライン８２とを形成し且つ機関の
回転数の変化に応じて軸方向に変位せしめられ
る、ピストン７８を介設して該入力軸７１とカム
軸７２とを該ピストン７８のヘリカルスプライン
８１とスパースプライン８２を介して相互にスプ
ライン係合せしめる一方、ガバナウエイト８９に
よつて軸方向に変位せしめられるスプール９０で
ピストン収容室９２への作動油の供給を制御する
ことにより該ピストン７８を軸方向に進退させて
入力軸７１とカム軸７２の回転方向における位相
を調整することができるようになつている。又、
このピストン７８は、その入力軸７１側の端面に
タイマーバネ８７によつて該入力軸７１側に付勢
せしめられた直棒状の操作杆８６を取付けてい
る。尚、作動油入口９４に供給された作動油Ｆ
は、操作杆８６の外周部に形成した通油路９５を
通つてピストン収容室９２内に入り、更にスプー
ル９０の外周面に形成した通油溝９１を通つて逃
油路９３側に排出されるようになつている。

このタイマー装置Z′の作用を説明すると、第１
図にはアイドリング運転時におけるスプール９０
及びピストン７８の位置が示されている。即ち、
この状態においてはガバナウエイト８９が閉じて
いるため、スプール９０はガバナバネ８８によつ
て矢印Ｂ方向に付勢され、その通油溝９１をピス
トン収容室９２内に開口せしめている。

従つて、ピストン収容室９２内に供給された作
動油Ｆが通油溝９１を通つて逃油路９３側に逃げ
るため、ピストン７８はタイマーバネ８７のバネ
力によつてスプール９０側に付勢せしめられてい
る。

一方、機関の回転数が上昇すると、ガバナウエ
イト８９が開くため、スプール９０はガバナバネ
８８のバネ力に抗して矢印Ａ方向に移動せしめら
れ、そのランド部９０ａによつて通油溝９１とピ
ストン収容室９２との連通を遮断する。通油溝９
１とピストン収容室９２との連通が遮断される
と、該ピストン収容室９２内に流入した作動油Ｆ
はその油圧力でピストン７８をタイマーバネ８７
のバネ力に抗して矢印Ｂ方向に移動せしめ、ヘリ
カルスプライン８１の回転作用によつてカム軸７
２を入力軸７１に対して進角方向に相対回転せし
める。即ち、ピストン９０に作用する油圧力によ
つて進角操作が行なわれる。

又、機関が高速回転域から低速回転域に移行し
た場合には、ガバナウエイト８９が次第に閉じて
スプール９０が矢印Ｂ方向に移動せしめられるた
め、スプール９０の通油溝９１とピストン収容室
９２とが連通してピストン７８に油圧力が作用し
なくなり、該ピストン７８はタイマーバネ８７の
バネ力によつてカム軸７２の遅角方向に回転させ
ながら次第に矢印Ａ方向に引戻される。即ち、タ
イマーバネ８７のバネ力によつて遅角操作が行な
われる。

ところが、この従来のタイマー装置Z′において
は、進角、遅角操作のうち、進角操作のみをピス
トン７８に作用する油圧力で行ない、これに対し
て遅角操作はピストン７８に作用するタイマーバ
ネ８７のバネ力によつて行なうようにしているた
め、進角操作時と遅角操作時において作動特性が
異なり燃料の噴射特性に悪影響を及ぼすという問
題があつた。

又、ピストン７８と同軸状に遅角操作用のタイ
マーバネ８７を装着している関係上、該タイマー
バネ８７の装着部分だけ軸方向長さが長くなり、
タイマー装置Z′延いては内燃機関燃料噴射装置の
大型化を招くことになるという問題があつた。

本考案は上記の如き、問題に鑑み、進角操作時
と遅角操作時における作動特性の均一化と小型軽
量化を図り、併せて既存の燃料噴射ポンプに対す
るタイマー装置の取付け及びその改良が容易に行
なえしかも燃料噴射ポンプの内部構造を簡略化し
得るような内燃機関用タイマー装置を提供するこ
とを目的としてなされたものであり、軸方向の両
側に受圧面を有するとともにその筒部の内周面及
び外周面に少なくともその一方側が適度の捩り角
度を有するヘリカルスプラインとなるように適宜
のスプラインを形成したピストンを燃料噴射ポン
プを駆動するためのカム軸と該カム軸と同軸状に
配置された筒状の入力軸との間に介設して該ピス
トンのスプラインを該カム軸側に形成した適宜の
スプラインと入力軸側に形成した適宜のスプライ
ンとに同時に係合せしめる一方、機関の回転数の
変化に応じて傾動するガバナウエイトの変位によ
つて軸方向に進退せしめられるスプールを有する
サーボ弁により前記ピストンの前記両油圧面側へ
の油圧供給を制御して該ピストンを軸方向に進退
せしめることにより、前記ヘリカルスプラインを
して前記入力軸と前記カム軸の回転方向における
位相を適宜に変化せしめ得るようにしたことを特
徴とするものである。

以下、本考案の内燃機関用タイマー装置を第２
図ないし第６図に示す実施例に基いて説明すると
第３図には本考案実施例に係る内燃機関用タイマ
ー装置Ｚが示されている。

このタイマー装置Ｚは、カム軸１の軸端１ａに
固着したスリーブ６の外側に、内燃機関（図示せ
ず）に取付く燃料噴射ポンプＰの側壁２の外側に
固定した大径筒状のタイマーケース４の内側に回
転自在に支持されたフランジ付筒状の入力軸５
を、該入力軸５とスリーブ６との重合部に適宜大
きさの環状隙間４７を形成し得る如く嵌装せしめ
ている。さらに、該スリーブ６と入力軸５の間に
は、機関の回転数の変化に応じて後述するサーボ
弁８によつて油圧制御されて軸方向に進退せしめ
られる有底筒状のピストン７が介設されている。
このピストン７は、その筒部７ａの内周面７ｃに
適度のねじり角度を有するヘリカルスプライン２
２を、また外周面７ｄに直刃状のスパースプライ
ン２３をそれぞれ軸方向に重合させて形成すると
ともに、該ヘリカルスプライン２２を前記スリー
ブ６の外周面６ａに形成したヘリカルスプライン
２０に、また該スパースプライン２３を前記入力
軸５の筒部５ａの内周面５ｃに形成したスパース
プライン２１にそれぞれ係合せしめている。従つ
て、このスリーブ６と入力軸５とは、ピストン７
を介してスプライン係合されており、該ピストン
７をスパースプライン２１，２３に沿つて軸方向
に移動させることによりスリーブ６即ちカム軸１
をピストン７即ち入力軸５に対して適宜に相対回
動させることができる。

尚、このヘリカルスプライン２０，２２は、ピ
ストン７が矢印Ｂ方向に後退した時にカム軸１を
進角方向に回動させることができるようなねじり
方向に形成されている。又、スパースプライン２
１，２３は、本考案の他の実施例においてはヘリ
カルスプラインとすることもできる。但し、この
場合にはピストン７の進退に伴つてピストン７自
体も入力軸５に対して相対回動することになる。

ピストン７は、その筒部先端に入力軸５の筒部
内周面５ｃに対して油密的且つ摺動自在に嵌合す
るランド部７ｅを形成する一方、その底部７ｂを
入力軸５の外端寄りに形成したピストン嵌挿穴４
８内に油密的且つ摺動自在に嵌挿せしめている。
従つて、カム軸１側の一端を適宜のシール材２７
によつて閉塞した前記環状隙間４７は、ピストン
７のランド部７ｅと底部７ｂとでさらに密閉され
た２つの小室３２，３３に区画されている。この
ピストン筒部７ａの内面側に形成された小室３２
と外面側に形成された小室３３は、ピストン７の
作動室として作用するものであり、以下、この内
側小室３２を第１作働室３２、外側小室３３を第
２作動室３３という。又、第１作動室３２内に露
出せしめられるピストン７と後述するサーボ弁８
の端面全体を第１受圧面４４、第２作動室３３内
に露出したピストン７の端面全体を第２受圧面４
５という。尚、この第１受圧面４４の受圧面積は
第２受圧面４５の受圧面積よりも適宜面積だけ大
きくなるように設定されている。

サーボ弁８は、前記ピストン７の底部７ｂの軸
心部に該ピストン７と同軸状に固着したシリンダ
９と該シリンダ９内に形成したスプール嵌挿穴４
６内に摺動自在に嵌装され機関の回転数の変化に
応じて変位するガバナウエイト１３により軸方向
に移動せしめられるスプール１０とを有してい
る。このスプール１０は、その軸方向中央部に、
スプール嵌挿穴４６の内周面上に形成した環状の
逃油溝３７を開閉するためのランド部１０ａを形
成する一方、その一方の軸端１０ｂに前記入力軸
５とともに機関出力軸（図示省略）と連動回転す
るガバナウエイト１３を係合せしめている。又、
このスプール軸端１０ｂとガバナウエイト１３を
収容したガバナケース１２に螺着された調整ネジ
１５との間はにはガバナスプリング１４が取付け
られている。従つて、スプール１０は、機関の回
転数に応じてガバナウエイト１３とガバナスプリ
ング１４とによつて軸方向に適宜に進退せしめら
れ該逃油溝３７を閉塞したり、また、該逃油溝３
７をスプール嵌挿穴４６のランド部１０ａよりカ
ム軸寄りの小室３５あるいはガバナウエイト１３
寄りの小室３６に択一的に開口せしめる如く作用
する。このスプール１０のランド部１０ａによつ
て区画された２室３５，３６の内、カム軸１寄り
の小室３５は後述する如く作動油Ｆの正圧が作用
するため以下、これを正圧室３５という。又、ガ
バナウエイト１３側の小室３６は後述する如く逃
油通路となるものであり、以下、これを逃油室３
６という。

又、この正圧室３５は、ピストン底部７ｂの連
通孔３４と前記第２作動室３３及び入力軸５に設
けた連通溝３０を介して作動油入口２５に連通せ
しめられている。一方、逃油室３６は、スプール
１０に設けた連通孔４１とガバナ室４２を介して
作動油出口２６に連通せしめられている。さら
に、逃油溝３７は、ピストン底部７ｂに形成した
連通孔４０を介して前記第１作動室３２に連通せ
しめられている。従つて、スプール１０のランド
部１０ａで逃油溝３７を開閉することにより第１
作動室３２を正圧室３５側に連通させたり逃油室
３６側に連通させたりすることができる。

次に、図示実施例のタイマー装置Ｚの作動並び
にその作用を第３図ないし第６図を参照して説明
する。

先ず、機関がアイドリング運転している場合に
は、ガバナウエイト１３が閉じられており、スプ
ール１０はガバナスプリング１４によつて矢印Ａ
側に移動せしめられ、そのランド部１０ａによつ
てシリンダ９の逃油溝３７を閉塞する。従つて、
作動油入口２５に供給された作動油Ｆは、第２作
動室３３及びシリンダ９の正圧室３５内に流入し
て第２受圧面４５に作用し、その油圧力でもつて
ピストン７を矢印Ａ方向即ち遅角方向に付勢す
る。

アイドリング状態から機関回転数が上昇すると
第４図に示す如くガバナウエイト１３が開かれ、
スプール１０はガバナウエイト１３によつて矢印
Ｂ方向に移動せしめられ、逃油溝３７を正圧室３
５側に開口する。すると、作動油入口２５から第
２作動室３３及び正圧室３５内に流入した作動油
Ｆは、逃油溝３７から連通孔４０を通つて第１作
動室３２内に流入するため、ピストン７は第１受
圧面４４と第２受圧面４５の面積比に対応する作
動油の差圧力でもつてサーボ弁８のシリンダ９と
ともに矢印Ｂ方向に移動し、該両受圧面４４，４
５に作用する油圧力が均衝した時点即ち、第５図
に示す如くシリンダ９がスプール１０に追いつき
その逃油溝３７がスプール１０のランド部１０ａ
によつて再び閉塞された時点で停止する。この
時、スリーブ６即ち、カム軸１はピストン７の変
位量及びベリカルスプライン２０，２２のねじり
角度に応じて入力軸５に対して進角方向に相対回
動せしめられる。

さらに、この状態（進角した状態）から機関の
回転数が下ると第６図に示すようにガバナウエイ
ト１３が次第に閉じるため、スプール１０はガバ
ナスプリング１４のバネ力によつて矢印Ａ方向に
移動して逃油溝３７を逃油室３６側に開口する。
すると、第１作動室３２内に収容されていた作動
油Ｆが連通孔４０及びスプール１０の連通孔４１
を介して作動油出口２６側に排出されると同時
に、作動油入口２５から第２作動室３３内に作動
油Ｆが流入するため、ピストン７は第２受圧面４
５に作用する作動油圧力でもつて矢印Ａ側に移動
せしめられ、逃油溝３７が再びスプール１０のラ
ンド部１０ａで閉塞されてピストン７の両受圧面
４４，４５に作用する油圧力が均衡した時点で停
止する。この時、カム軸１は、ヘリカルスプライ
ン２０，２２によつて入力軸５に対して遅角方向
に相対回動せしめられる。

尚、進角特性は、調整ネジ１５によつてガバナ
スプリング１４のバネ力を調整することによつて
適宜に設定される。

上述の説明から明らかな如く、本考案のタイマ
ー装置は、サーボ弁によつて油圧制御されて軸方
向に進退せしめられるピストンにより機関と連動
して回転する入力軸と燃料噴射ポンプを駆動する
ためのカム軸とを相対回動させることにより進角
及び遅角操作を行なうようにしているため、従来
のタイマー装置の如く進角操作時と遅角操作時に
おいて作動特性が異なるというようなことがなく
燃料の噴射特性の向上を図ることができるという
効果がある。

又、進角操作時及び遅角操作時ともピストンを
油圧力で作動させるようにしているため、従来の
タイマー装置の如くピストンと同軸状にタイマー
バネ（第１図符号８７）を設ける必要がなく、そ
の軸方向長さを短くすることができ、タイマー装
置の軽量化延いては内燃機関の燃料噴射装置系の
小型軽量化を図ることができるという実用的効果
もある。

さらに、本考案のタイマー装置は、燃料噴射ポ
ンプの外側に取付けられるのであり、従つて既存
の燃料噴射ポンプへの取付けあるいはその改良
を、燃料噴射ポンプの構造あるいは仕様を変更す
ることなく極めて容易に行なうことができるとい
う効果もある。

また、タイマー装置が燃料噴射ポンプの外側に
配置される構成であるため、該タイマー装置の装
着により燃料噴射ポンプの内部構造の複雑化を招
くということがなく、例えばタイマー装置を燃料
噴射ポンプの内部に構成するようにしたものに比
して該燃料噴射ポンプの構造の簡略化を図り得る
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタイマー装置の縦断面図、第２
図は本考案実施例のタイマー装置の正面図、第３
図は第２図の−縦断面図、第４図ないし第６
図は第２図のタイマー装置の作動説明図である。 １……カム軸、５……入力軸、７……ピスト
ン、７ａ……ピストンの筒部、７ｃ……ピストン
内周面、７ｄ……ピストン外周面、８……サーボ
弁、１０……スプール、１３……ガバナウエイ
ト、｛２０，２１，２２，２３｝……スプライ
ン、｛４４，４５｝……ピストンの受圧面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 軸方向の両側に受圧面４４，４５を有するとと
   もにその筒部７ａの内周面７ｃ及び外周面７ｄに
   少なくともその一方側が適度の捩り角度を有する
   ヘリカルスプラインとなるように適宜のスプライ
   ン２２，２３を形成したピストン７を、燃料噴射
   ポンプＰを駆動するためのカム軸１の軸端１ａと
   前記燃料噴射ポンプＰの側壁２の外側に取付くタ
   イマーケース４内において該カム軸と同軸状に配
   置された筒状の入力軸５との間に介設した該ピス
   トン７のスプライン２２，２３を該カム軸１側に
   形成した適宜のスプライン２０と入力軸５側に形
   成した適宜のスプライン２１とに同時に係合せし
   める一方、機関の回転数の変化に応じて傾動する
   ガバナウエイト１３によつて軸方向に進退せしめ
   られるスプール１０を有するサーボ弁８により前
   記ピストン７の前記両受圧面４４，４５側への油
   圧供給を制御して該ピストン７を軸方向に進退せ
   しめることにより前記ヘリカルスプラインをして
   前記入力軸５とカム軸１の回転方向における位相
   を適宜に変化せしめ得るようにしたことを特徴と
   する内燃機関用タイマー装置。