JP2000146020A - エンジンバルブの変位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボビンに巻回したコイルが過熱するのを防止
するとともに、ボビン内に潤滑油が溜まるのを防止す
る。 【解決手段】 エンジンバルブ１とバルブスプリング７
との間の環状空間Ａ内に、スプリングリテーナ７の下端
にエンジンバルブ１と同心的に固着され、かつ内周面又
は外周面に１次コイルと２次コイルよりなるセンサコイ
ル１３を巻回した円筒状のボビン２０と、このボビン２
０の内外周面のいずれかに沿って相対移動しうるように
下端部をシリンダヘッド２に固着したコア１５とからな
る差動トランス式の変位センサ１１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の動弁機
構に組み込まれたエンジンバルブの変位を、実際のエン
ジンによるファイアリング状態で測定しうるようにした
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動弁系の構成部品の仕様等を変更した際
には、エンジンバルブ(以下、バルブと略称する)の実際
の変位(運動量)を測定し、その運動特性により動弁系部
品を評価したり、バルブのカムに対する追従性等を調べ
たりすることがある。

【０００３】この測定は、通常、バルブ又はこれと一体
をなして運動する動弁部品(スプリングリテーナ等)の軸
線方向の変位を、近接センサ等により検出することによ
り行われるが、例えば、バルブの軸端やスプリングリテ
ーナがキャップ状のタペットにより覆われている直動型
の動弁機構、あるいは動弁系の周囲にスペースのあまり
ない小型のエンジン等においては、近接センサ等を取付
けて、バルブやスプリングリテーナの変位を直接検出す
ることが困難な場合がある。

【０００４】そのため、上記直動型の動弁機構等では、
シリンダブロックよりピストンとコネクティングロッド
を取外し、シリンダ内におけるバルブの直下に近接セン
サ等を設け、エンジンを台上において運転(モータリン
グ)することにより、バルブの軸線方向の変位を、傘表
側より測定している。

【０００５】このような台上での運転による測定では、
エンジンがファイアリング運転している状態での実際の
変位を測定するものではないため、シリンダ内の燃焼圧
力や、排気系の背圧等のバルブの挙動に与える影響など
を、正確に測定することができない。

【０００６】そこで、本願出願人は、エンジンのファイ
アリング運転時におけるバルブの実際の変位を、動弁機
構の形式に関係なく高精度で測定しうる小型の装置を開
発し、既に特許出願している(特開平９−６１３０２号
公報参照)。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記先願の測定装置
は、バルブの変位を、シリンダヘッドに固定的に設けら
れた、外周面に１次と２次よりなるコイルを巻回したボ
ビンと、このボビン内を上下動しうるようにして、上端
部がスプリングリテーナに固着された円筒状のコアとか
らなる差動トランス式の変位センサにより検出するもの
であるが、次のような恐れがあることが考えられる。

【０００８】すなわち、コイルを巻回したボビンが、
吸、排気用ポートの上方のシリンダヘッドに接触して装
着されているため、特に、排気バルブ側の変位測定用の
ボビンのコイルが、高温となるシリンダヘッドよりの熱
伝導により過熱され、測定誤差が発生したり、出力電圧
の温度補正を行う必要がある。

【０００９】また、動弁部品の運動により飛散した潤滑
油がボビン内に流入して溜まり易く、コアの移動の妨げ
となったり、測定誤差を生じたりすることがある。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、ボビンの設置位置を変更することにより、それに
巻回したコイルの過熱を防止するとともに、潤滑油がボ
ビン内に流入して溜まるのを防止し、もって、測定精度
を向上させうるようにしたエンジンバルブの変位測定装
置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題は、次のようにして解決される。 (１) 上下に摺動可能としてシリンダヘッドに保持され
たエンジンバルブにおけるシリンダヘッドより突出する
軸端部に、スプリングリテーナを止着し、このスプリン
グリテーナとシリンダヘッドの上面との間に、バルブス
プリングを、前記エンジンバルブの軸部を囲むようにし
て縮設してなる動弁機構に装着されるエンジンバルブの
変位測定装置であって、前記エンジンバルブとバルブス
プリングとの間の環状空間内に、前記スプリングリテー
ナの下端にエンジンバルブと同心的に固着され、かつ内
周面又は外周面に１次コイルと２次コイルよりなるセン
サコイルを巻回した円筒状のボビンと、このボビンの内
外周面のいずれかに沿って相対移動しうるように下端部
をシリンダヘッドに固着したコアとからなる差動トラン
ス式の変位センサを設ける。

【００１２】(２) 上記(１)項において、変位センサ
を、高周波差動トランスとする。

【００１３】(３) 上記(１)または(２)項において、セ
ンサコイルに接続したリード線を、軸線回りの回動を阻
止したバルブスプリングの内周面に固着するとともに、
下方に向かって配線し、シリンダヘッドに形成した配線
溝を通してバルブスプリングの外方に導出する。

【００１４】(４) 上記(１)〜(３)項のいずれかにおい
て、センサコイルの周囲を、非磁性部材により隠蔽す
る。

【００１５】(５) 上記(１)〜(４)項のいずれかにおい
て、ボビンを、非磁性材料により形成したスプリングリ
テーナに一体的に連設する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面に
基づいて説明する。図１は、請求項１〜４記載の発明の
実施例を、直動型の動弁機構に適用した例を示すもの
で、バルブ(１)の軸部(1a)は、シリンダヘッド(２)にお
ける吸気又は排気用のポート（図示略）の開口端の直上
に圧入されたバルブガイド(３)により、上下に摺動可能
として支持されている。

【００１７】軸部(1a)の上端部には、スプリングリテー
ナ(４)が、１対のコッタ(５)を介して止着され、このス
プリングリテーナ(４)とシリンダヘッド(２)の上面の座
金(６)との間には、バルブスプリング(７)が縮設されて
いる。

【００１８】バルブスプリング(７)は、上下の端面をス
プリングリテーナ(４)とシリンダヘッド(２)とに複数の
ピン(８)をもって結合することにより、軸線回りに回動
するのが阻止されている。バルブスプリング(７)は、バ
ルブ(１)の軸部(1a)と実質的に同心をなし、軸部(1a)を
囲むようにして所要の間隔を隔てて組付けられている。

【００１９】バルブ(１)の軸部(1a)の上端部には、上面
が閉塞された有頂円筒形のタペット(９)が、スプリング
リテーナ(４)及びバルブスプリング(７)の上端部を覆う
ようにして上方より嵌合され、その筒部(9a)は、シリン
ダヘッド(２)における垂直の案内孔（図示略）内に、上
下に摺動可能として嵌合されている。

【００２０】タペット(９)の上面の凹孔内に嵌合された
シム(10)の上面には、図示しないカムが摺接し、このカ
ムの回転により、バルブ(１)は、バルブスプリング(７)
に抗して押し下げられ、開閉運動が行われる。

【００２１】バルブ(１)の軸部(1a)とバルブスプリング
(７)との間の環状空間(Ａ)内には、高周波差動トランス
式の変位センサ(11)が組込まれている。

【００２２】上記変位センサ(11)は、スプリングリテー
ナ(４)の下端面に、バルブ(１)と同心をなすようにして
ボルト(12)により上端が固定された、外周面にセンサコ
イル(13)を巻回した円筒形のボビン(14)と、シリンダヘ
ッド(２)の上面におけるバルブガイド(３)の圧入部付近
の膨出部(2a)の上面に、バルブ(１)と同心的に下端部が
ボルト(12)止めされた円筒形の短絡リング、すなわちコ
ア(15)とよりなっている。

【００２３】センサコイル(13)の外周面は、ボビン(14)
と共にスプリングリテーナ(４)の下面にボルト止めされ
た非磁性円筒体(例えばSUS 304)(16)により隠蔽され、
センサコイル(13)への励磁時において、その磁気特性
が、鉄製のバルブスプリング(7)の動きにより変化する
のを防止している。

【００２４】ボビン(14)は、合成樹脂(例えばベークラ
イト)やセラミックス等の絶縁材により形成されてい
る。

【００２５】コア(15)は、例えばアルミニウム(合金も
含む)や銅などの非磁性かつ良導電性の金属材料により
形成され、その外径をボビン(14)の内径よりも若干小径
とすることにより、上端部がボビン(14)内に進入しうる
ようになっている。

【００２６】なお、コア(15)の上端部は、バルブ(１)の
閉弁時において、ボビン(14)内の下端部に位置し、かつ
このとき、センサコイル(13)よりの出力電圧が０となる
ようにするのがよい。

【００２７】このようにすると、バルブ(１)が全閉して
いるときを基準(変位０)として、開弁方向の変位を容易
に測定することができる。

【００２８】バルブ(１)やスプリングリテーナ(４)等の
可動部品の質量は、ボビン(14)を取付けた分だけ軽くし
てあり、慣性質量が増加するのを防止している。

【００２９】センサコイル(13)は、ボビン(14)の外周面
にほぼ全長に亘って単層又は複数層に巻回された１次コ
イルと、この１次コイル上に密着して巻回された上下１
対の２次コイル(いずれも図示略）とからなっている。

【００３０】１次コイル及び２次コイルに接続された多
芯リード線(17)は、スプリングリテーナ(４)内を挿通し
て外方に導出したのち、バルブスプリング(７)の内周面
に固着されるとともに、下方に向かってコイル状に配線
し、最下端において、シリンダヘッド(２)に形成した配
線溝(18)を通して外部に導出され、その端末は測定器本
体（図示略）に接続されている。

【００３１】コア(15)のシート部(15a)には、コア(15)
の内外に開口する複数の排油孔(19)が穿設され、コア(1
5)内に流入した潤滑油を外部に排出するようにしてい
る。

【００３２】上記実施例において、センサコイル(13)の
１次コイルを、100〜300KHzの高周波電圧により励磁し
た状態で、コア(15)がボビン(14)内に進入すると、渦電
流効果(渦電流損失)により、コア(15)の変位量に比例し
た出力電圧が２次コイルに得られ、これをリード線(17)
により外部の測定器本体に取出すことにより、スプリン
グリテーナ(４)と実質的に一体をなすバルブ(１)の変位
を高精度で測定することができる。

【００３３】また、高周波差動トランス式の変位センサ
(11)を用いると、１次及び２次コイルの巻数が少なくて
も大きな出力電圧が得られるため、ボビン(14)を含めた
センサコイル(13)の小型化が図れ、比較的小型のエンジ
ンでも、変位センサ(11)をバルブ(１)とバルブスプリン
グ(７)との間の僅かな環状空間(Ａ)内に組付けることが
できる。

【００３４】さらに、センサコイル(13)を巻回したボビ
ン(14)を、スプリングリテーナ(４)側に取付けてあるた
め、シリンダヘッド(２)の熱の影響を受ける恐れはな
く、センサコイル(13)の過熱により測定誤差を発生させ
たり、出力電圧の温度補正を行うなどの必要はなくな
る。しかも、ボビン(14)内に潤滑油が流入して溜まる恐
れが全くないので、測定精度を高めることができる。

【００３５】センサコイル(13)に接続したリード線(17)
を、軸線回りの回動が阻止されたバルブスプリング(７)
の内周面に沿わせて、下方に向かってコイル状に配線
し、下端においてバルブスプリング(７)の外方に導出し
ているため、バルブ(１)の開閉運動によりリード線(17)
が断線等を起こす恐れはなく、また、バルブ(１)の軸端
部やスプリングリテーナ(４)が、タペット(９)により覆
われている直動型の動弁機構においても、容易に配線し
て、エンジンのファイアリング運転時のバルブ(１)の実
際の変位を、支障なく高精度で測定することができる。

【００３６】なお、上記実施例において、変位センサ(1
1)を、本願出願人が特開平９−６１３０２号公報で開示
しているような分離型の高周波差動トランスとしてもよ
い。

【００３７】すなわち、この分離型の高周波差動トラン
スは、センサコイル(13)における１次コイルの一部と、
１対よりなる２次コイルの一方を、ダミーコイルとして
動弁機構の外部に設けたもので、ボビン(14)に巻回され
るセンサコイル(13)、すなわち１次及び２次コイルの巻
数を小さくしうる利点がある。

【００３８】このようにすると、ボビン(14)の上下長及
び外径が小さくなって小型化が図れるので、慣性質量が
小さくなり、かつより小型のエンジンにも適用可能とな
る。

【００３９】図２は、請求項５記載の発明の実施例を示
す、この実施例において、前述した実施例と異なる点
は、変位センサ(11)におけるボビン側の構造のみであ
る。

【００４０】この実施例におけるボビン(20)は、スプリ
ングリテーナ(４)をアルミニウム合金等の非磁性材によ
り形成して、その下端に一体的に連設してある。

【００４１】上記と同様の１次と２次よりなるセンサコ
イル(13)は、ボビン(20)の内周面に固定的に設けられ、
その内周面の下端部に、上述と同様の導電性のコア(15)
の上端部が挿入されている。

【００４２】ボビン(20)の外周面には、磁性材料よりな
るシールド筒(21)が嵌合して固着され、センサコイル(1
3)の磁気特性がバルブスプリング(７)の動きにより変化
するのを防止している。

【００４３】この実施例においても、励磁されたセンサ
コイル(13)内にコア(15)が進入すると、渦電流効果によ
り、スプリングリテーナ(４)と実質的に一体をなすバル
ブ(１)の変位を測定することができる。

【００４４】なお、センサコイル(13)をボビン(20)の内
周面に設けるのは、大きな出力電圧が得られて感度を高
めるためである。すなわち、ボビン(20)は導電体(アル
ミニウム合金)であるため、もし、図１に示す実施例と
同様に、その外周面にセンサコイル(13)を巻回し、ボビ
ン(20)内に導電性のコア(15)が進入するようにすると、
磁束密度が小さくなって感度が低下するからである。

【００４５】この実施例のようにボビン(20)をスプリン
グリテーナ(４)と一体的に形成すると、ボビン(20)の強
度を高めうるだけでなく、部品点数や組付け工数も少な
くなる利点がある。

【００４６】なお、この実施例においても、変位センサ
(11)を、分離型の高周波差動トランスとしてもよいこと
は勿論である。

【００４７】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はない。図１に示す実施例において、センサコイル(13)
をボビン(14)の内周面側に設けるとともに、コア(15)を
ボビン(14)の外周面に挿入されるようにしてもよい。

【００４８】本発明は、ロッカアーム式の動弁機構にも
適用しうるが、この際のリード線(17)の取り出しは、上
述のようにバルブスプリング(７)に沿わせて外部に導出
する方法の外、スプリングリテーナ(４)に上下方向を向
く挿通孔を穿設し、この挿通孔を通して外部に直接導出
するようにしてもよい。

【００４９】ボビン(14)(20)やコア(15)の取付スペース
に余裕のある大型のエンジンについえは、通常の差動ト
ランス式の変位センサを用いることもある。

【００５０】

【発明の効果】(ａ) 請求項１記載の発明によれば、ボ
ビンに巻回されたコイルが、シリンダヘッドの熱により
過熱されるのが防止されるので、測定誤差を発生させた
り、出力電圧の温度補正を行う必要がなくなる。

【００５１】(ｂ) 請求項２記載の発明によれば、ボビ
ンのコイルの巻数が少なくても高出力が得られるので、
ボビンの小型、軽量化が図れ、取付スペースの小さい小
型のエンジンの動弁機構にも容易に適用しうる。

【００５２】(ｃ) 請求項３記載の発明によると、バル
ブの開閉運動によりリード線が断線等を起こす恐れはな
く、かつバブルの軸端部やスプリングリテーナがタペッ
トにより覆われている直動型の動弁機構においても、容
易に配線して、エンジンのファイアリング運転時のバル
ブの変位を支障なく測定することができる。

【００５３】(ｄ) 請求項４記載の発明によると、コイ
ルへの励磁時の磁気特性が、バルブスプリングの動きに
より変化し、測定精度が低下するのを防止しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜４記載の発明の実施例を適用した直
動型の動弁機構を示す中央縦断正面図である。

【図２】請求項５記載の発明を適用した直動型の動弁機
構を示す中央縦断正面図である。

【符号の説明】

(１)エンジンバルブ (1a)軸部 (２)シリンダヘッド (2a)膨出部 (３)バルブガイド (４)スプリングリテーナ (５)コッタ (６)座金 (７)バルブスプリング (８)ピン (９)タペット (9a)筒部 (10)シム (11)変位センサ (12)ボルト (13)センサコイル (14)ボビン (15)コア (15a)シート部 (16)非磁性円筒体 (17)多芯リード線 (18)配線溝 (19)排油孔 (20)ボビン (21)シールド筒 (Ａ)環状空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 治樹 神奈川県藤沢市円行一丁目22番地の１ フ ジオーゼックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2G087 AA15 CC02 3H065 AA01 BA07 BB11 BC13

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に摺動可能としてシリンダヘッドに
   保持されたエンジンバルブにおけるシリンダヘッドより
   突出する軸端部に、スプリングリテーナを止着し、この
   スプリングリテーナとシリンダヘッドの上面との間に、
   バルブスプリングを、前記エンジンバルブの軸部を囲む
   ようにして縮設してなる動弁機構に装着されるエンジン
   バルブの変位測定装置であって、 前記エンジンバルブとバルブスプリングとの間の環状空
   間内に、前記スプリングリテーナの下端にエンジンバル
   ブと同心的に固着され、かつ内周面又は外周面に１次コ
   イルと２次コイルよりなるセンサコイルを巻回した円筒
   状のボビンと、このボビンの内外周面のいずれかに沿っ
   て相対移動しうるように下端部をシリンダヘッドに固着
   したコアとからなる差動トランス式の変位センサを設け
   たことを特徴とするエンジンバルブの変位測定装置。
2. 【請求項２】 変位センサを、高周波差動トランスとし
   た請求項１記載のエンジンバルブの変位測定装置。
3. 【請求項３】 センサコイルに接続したリード線を、軸
   線回りの回動を阻止したバルブスプリングの内周面に固
   着するとともに、下方に向かって配線し、シリンダヘッ
   ドに形成した配線溝を通してバルブスプリングの外方に
   導出した請求項１または２記載のエンジンバルブの変位
   測定装置。
4. 【請求項４】 センサコイルの周囲を、非磁性部材によ
   り隠蔽した請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンバ
   ルブの変位測定装置。
5. 【請求項５】 ボビンを、非磁性材料により形成したス
   プリングリテーナに一体的に連設した請求項１〜４のい
   ずれかに記載のエンジンバルブの変位測定装置。