JP2001153602A - エンジンバルブの変位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンバルブの変位を、ノイズを遮蔽して
精度よく測定する。 【解決手段】 ボビン１４に巻回されたセンサコイル１
３の周囲を、非磁性金属材料製の内筒１８と、その外周
面に嵌着された高透磁性金属材料製の外筒１９とからな
るシールド筒２０により覆う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンバルブの
変位を、実際のエンジンによるファイアリング運転状態
で測定しうるようにした変位測定装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、エンジンのファイアリング
運転時のエンジンバルブ(以下、バルブと略称する)の実
際の変位を、測定が難しいとされる直動型の動弁機構に
おいても、精度よく測定しうる小型の変位測定装置を開
発し、先に特許出願している(特開平９−１７７５２１
号公報参照)。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記先願の変位測定装
置は、バルブの変位を、シリンダヘッドにバルブの軸部
と同心的に固着され、かつ外周面に１次コイルと２次コ
イルとよりなるセンサコイルを巻回してなるボビンと、
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測定するものであり、
変位センサは、バルブスプリングの内方の空間に設けら
れている。

【０００４】上記変位センサを、比較的小型のエンジン
の動弁機構に装着すると、ボビンに巻回したセンサコイ
ルの外周面が、鉄製のバルブスプリングに近接し、コイ
ルへの励磁時の磁力線の分布状態がバルブスプリングの
動きにより変化して、測定誤差が生じる。また、センサ
コイルの外周面が露出していると、スパークプラグ等の
電界ノイズを拾い、これによっても測定誤差が生じる。

【０００５】これを防止するために、上記先願のものに
おいては、センサコイルの周囲を、非磁性金属材料より
なるシールド筒により覆ってある。しかし、このような
シールド筒を設けただけでは、外部からの電磁波やソレ
ノイド等の強電界変動によるノイズは十分に遮閉するこ
とはできず、またサージング等により、バルブスプリン
グが異常振動したりすると、コイルの磁力線の分布に乱
れが生じて磁気ノイズを拾い、測定精度にばらつきが発
生することが判明した。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、シールド筒の構造を改変することにより、誤差の
ない高精度の測定を可能とした、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。

【０００７】

【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) エンジンバルブの変位を、バルブスプリングの内
方のシリンダヘッド、又はこれと一体をなす不動部材に
エンジンバルブと同心的に固着され、かつ外周面に１次
コイルと２次コイルとよりなるセンサコイルが巻回され
たボビンと、このボビンの内面又は外面に沿って上下動
しうるようにして、上端部がエンジンバルブ又はこれに
追従して移動する移動部材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よ
うにしたエンジンバルブの変位測定装置において、前記
ボビンに巻回されたセンサコイルの周囲を、非磁性金属
材料製の内筒と、その外周面に嵌着された高透磁性金属
材料製の外筒とからなるシールド筒により覆う。

【０００８】(２) 上記(１)項において、コアを、内筒
と外筒との二重構造とするとともに、センサコイルに近
い一方のものを非磁性金属材料により、かつ他方のもの
を高透磁性金属材料により、それぞれ形成する。

【０００９】(３) 上記(１)又は(２)項において、変位
センサを、渦電流効果型の高周波励磁式差動トランスと
する。

【００１０】(４) 上記(１)〜(３)項のいずれかにおい
て、内筒と外筒との嵌合面における円周方向の一部に、
センサコイルの素線を挿通して外部に引き出すための配
線孔を、上下方向に向けて設ける。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用した直動型
の動弁機構(１)の要部を示す。図１において、バルブ
(２)の軸部(2a)は、アルミニウム合金製のシリンダヘッ
ド(３)に圧入されたバルブガイド(４)により、上下方向
に摺動可能に案内され、この軸部(2a)の上端部には、半
割筒状のコッタ(５)(５)を介して、移動部材としてのス
プリングリテーナ(６)が取り付けられている。スプリン
グリテーナ(６)とシリンダヘッド(３)の上面に載置した
座金(７)との間には、コイル状のバルブスプリング(８)
が縮設されている。

【００１２】バルブスプリング(８)は、バルブ(２)の軸
部(2a)と実質的に同軸をなし、バルブガイド(４)と軸部
(2a)を囲むようにして配設されている。

【００１３】バルブ(２)の軸部(2a)の上端部には、タペ
ット(10)が、スプリングリテーナ(６)と軸端部を覆うよ
うにして嵌合され、タペット(10)の上面の凹部に嵌合し
たシム(11)上には、図示しないカムが当接している。こ
のカムが回転すると、バルブ(２)はバルブスプリング
(８)の力に抗して押し下げられ、開閉運動をする。

【００１４】バルブ(２)の軸部(2a)及びバルブガイド
(４)と、バルブスプリング(８)との間に形成されている
環状空間(Ａ)には、高周波励磁式差動トランスよりなる
変位センサ(12)が、バルブ(２)を囲むようにして同心的
に組み込まれている。

【００１５】変位センサ(12)は、外周面に１次コイルと
２次コイルとよりなるセンサコイル(13)を巻回した絶縁
性材料よりなるボビン(14)と、外径がボビン(14)の内径
よりも若干小径をなす内筒(15a)及びその外周面に固着
された外筒(15b)よりなる二重構造の円筒状の短絡リン
グ、すなわちコア(15)とからなり、ボビン(14)は、下端
の厚肉のシート部(14a)をバルブガイド(４)の上端部外
周面に嵌合するようにして、シリンダヘッド(３)の上面
に載置することにより、バルブ(２)と同心的に取付けら
れている。

【００１６】ボビン(14)は、そのシート部(14a)の下面
に突設された複数の突起(16)を、シリンダヘッド(３)の
上面に設けた複数の凹孔(17)に嵌合することにより、軸
線回りに回動するのが阻止されている。

【００１７】コア(15)の内筒(15a)は、純鉄やパーマロ
イ等の高透磁性金属材料により、また外筒(15b)は、ア
ルミニウムや黄銅等の非磁性かつ良導電性の金属材料に
より、それぞれ形成され、外筒(15b)の上端部をスプリ
ングリテーナ(６)の下面に圧入して固着することによ
り、ボビン(14)と同心的に保持され、かつその下端部
は、エンジンバルブ(２)の非作動時(閉弁時)において、
ボビン(14)内の上端部に位置するようになっている。な
お、コア(15)を、ボビン(14)に巻回したセンサコイル(1
3)の外周面に沿って上下動するようにスプリングリテー
ナ(６)に固定することもあるが、この際には、内筒(15
a)と外筒(15b)の材質を上記と反対とすればよい。

【００１８】バルブ(２)の開閉運動により、それと一体
的にスプリングリテーナ(６)が上下動すると、図１の想
像線で示すように、コア(15)は、ボビン(14)内に、その
内面との間に若干の隙間を形成して進入するようになっ
ている。

【００１９】センサコイル(13)の周囲は、薄肉円筒形の
内筒(18)と、この外周面に密着状として、かつ上端の内
向片(19a)がボビン(14)及びそれに巻回したセンサコイ
ル(13)の上方を覆うようにして外嵌された若干厚肉の外
筒(19)とからなるシールド筒(20)により覆われ、シール
ド筒(20)は、外筒(19)の下端に連設された外向フランジ
(19b)を、シリンダヘッド(３)と座金(７)とにより挾圧
することにより、バルブスプリング(８)のばね力により
保持されている。

【００２０】また、上記シールド筒(20)は、外筒(19)の
外向フランジ(19b)の円周方向の複数箇所を、ピン(21)
を挿通してシリンダヘッド(３)に固定することにより、
軸線回りに回動するのが阻止されている。

【００２１】上記内筒(18)は、非磁性金属材料、例えば
オーステナイト系のステンレス鋼(ＳＵＳ ３０４)や銅
等により、また外筒(19)は、高透磁性金属材料、例えば
純鉄、パーマロイ、アモルファス等により形成されてい
る。

【００２２】外筒(19)の内周面における円周方向の一部
には、図２にも示すように、上下方向を向く凹溝(22)が
切設され、この凹溝(22)と内筒(18)の外周面との間に形
成される閉じ空間を配線孔(23)として、センサコイル(1
3)における絶縁被覆が施された４本の素線(銅線)(13a)
を挿通してある。

【００２３】配線孔(23)を挿通した素線(13a)は、シリ
ンダヘッド(３)の上面に形成された配線溝(3a)を通し
て、バルブスプリング(８)の外方に引き出され、シール
ドチューブ(24)を被せたのち、端末が図示しない測定器
本体に接続される。

【００２４】配線孔(23)及び配線溝(3a)に挿通した素線
(13a)は、それらの中にエポキシ樹脂(図示略)等を充填
することにより、不動状態に固定されている。

【００２５】上記実施形態において、変位センサ(12)に
おけるセンサコイル(13)の１次コイルを高周波電流によ
り励磁した状態で、エンジンをファイアリング運転する
と、非磁性かつ良導電性のコア(15)がボビン(14)内を上
下動する際の渦電流効果(渦電流損失)により、２次コイ
ルに大きな出力電圧が得られ、スプリングリテーナ
(６)、すなわち、これと実質的に一体をなすバルブ(２)
の変位を測定することができる。

【００２６】この際、センサコイル(13)の周囲は、非磁
性金属材料よりなる内筒(18)と、高透磁性金属材料より
なる外筒(19)との２重構造のシールド筒(20)により覆わ
れており、またコア(15)の内筒(15a)を高透磁性金属材
料により形成しているので、バルブ(２)の変位を誤差な
く高精度で測定することができる。

【００２７】すなわち、シールド筒(20)及びコア(15)の
それぞれの内筒(18)(15a)が、外部からの電磁波やスパ
ークプラグ等の電界ノイズを遮蔽して測定誤差が生じる
のを防止し、また、外筒(19)が、これに磁力線を引き付
けて、バルブスプリング(８)の動きにより磁力線の分布
が乱されるのを阻止し、磁気ノイズによる測定誤差は防
止される。

【００２８】上記実施形態においては、内外筒(18)(19)
との接触面の一部に配線孔(23)を形成し、この配線孔(2
3)を通して、センサコイル(13)の素線(銅線)(13a)その
ものを外部に引き出しているため、各素線(13a)に被覆
したリード線を接続し、１本のケーブルとして外部に引
き出す通常の方法に比して、配線に必要な挿通孔等は最
小限の大きさでよく、変位センサ(12)の大きさや取付時
の自由度が増す。なお、上記のような配線孔(23)を形成
しないで、センサコイル(13)の各素線をボビン(14)の下
方に導出させ、これにリード線を接続して外部に引出し
てもよいことは勿論である。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、センサコ
イルの周囲を覆っているシールド筒の内筒が電界ノイズ
を、同じく外筒が、バルブスプリングの動きによる磁気
ノイズを、それぞれ遮蔽するので、エンジンバルブの変
位を誤差なく高精度で測定しうる。

【００３０】請求項２記載の発明によれば、電界ノイズ
等がコアの内方に侵入するのも遮蔽されるので、測定精
度はより向上する。

【００３１】請求項３記載の発明によれば、１次コイル
の巻数が少なくても２次コイルに大きな出力電圧が得ら
れるので、ボビンの小型化が図れる。また、渦電流効果
により、応答性やリニアリティも良好となるので、エン
ジンバルブの速い動きを正確に測定しうる。

【００３２】請求項４記載の発明によれば、センサコイ
ルの素線(銅線)そのものを、リード線を接続することな
く配線孔を通して外部に引き出すことができるので、配
線に要するスペースを小さくでき、変位センサの大きさ
や取付時の自由度が増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した直動型の動弁機構の要部の中
央縦断正面図である。

【図２】同じく、図１のII−II線の拡大横断平面図であ
る。

【符号の説明】

(１)動弁機構 (２)エンジンバルブ (2a)軸部 (３)シリンダヘッド (４)バルブガイド (５)コッタ (６)スプリングリテーナ(移動部材) (７)座金 (８)バルブスプリング (10)タペット (11)シム (12)変位センサ (13)センサコイル (13a)素線 (14)ボビン (14a)シート部 (15)コア (15a)内筒 (15b)外筒 (16)突起 (17)凹孔 (18)内筒 (19)外筒 (19a)内向片 (19b)外向きフランジ (20)シールド筒 (21)ピン (22)凹溝 (23)配線孔 (24)シールドチューブ (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） 2F063 AA02 BA06 CA08 CA34 DA01 DB04 DD02 GA08 GA15 GA33 GA45 GA50 GA61 PA01 3G016 CA13 DA27 EA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンバルブの変位を、バルブスプリ
   ングの内方のシリンダヘッド、又はこれと一体をなす不
   動部材にエンジンバルブと同心的に固着され、かつ外周
   面に１次コイルと２次コイルとよりなるセンサコイルが
   巻回されたボビンと、このボビンの内面又は外面に沿っ
   て上下動しうるようにして、上端部がエンジンバルブ又
   はこれに追従して移動する移動部材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
   出するようにしたエンジンバルブの変位測定装置におい
   て、 前記ボビンに巻回されたセンサコイルの周囲を、非磁性
   金属材料製の内筒と、その外周面に嵌着された高透磁性
   金属材料製の外筒とからなるシールド筒により覆ったこ
   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】 コアを、内筒と外筒との二重構造とする
   とともに、センサコイルに近い一方のものを非磁性金属
   材料により、かつ他方のものを高透磁性金属材料によ
   り、それぞれ形成した請求項１記載のエンジンバルブの
   変位測定装置。
3. 【請求項３】 変位センサを、渦電流効果型の高周波励
   磁式差動トランスとした請求項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】 内筒と外筒との嵌合面における円周方向
   の一部に、センサコイルの素線を挿通して外部に引き出
   すための配線孔を、上下方向に向けて設けた、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。