JP2001329885A - エンジンのカム角センサ搭載構造 - Google Patents

エンジンのカム角センサ搭載構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン全長を拡大することなく、カム軸上
部空間を利用してスペース的に効率よく配設可能なエン
ジンのカム角センサ搭載構造を提供する。 【解決手段】 複数気筒エンジンの吸気用および排気用
カム軸の端部にＶＶＴを備え、各カム軸に形成した複数
箇所のジャーナル軸受部でこれらのカム軸をカムキャッ
プによりシリンダヘッドに保持し、前記カム軸にカム角
検出用回転部（シャッター３０）を設けるとともにこの
カム角検出用回転部と対向する位置にカム角センサ２４
を設けたエンジンのカム角センサ搭載構造において、前
記カム角検出用回転部３０を前記ＶＶＴ１１に隣接する
最端部ジャーナル軸受部１４と２番目のジャーナル軸受
部１５との間に設け、前記カム角センサ２４を前記最端
部ジャーナル軸受部１４のカムキャップ１７に取付け
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの動弁用
カム軸の回転角度を検出するためのカム角センサの搭載
構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】４サイクルエンジンの動弁系としてカム
機構が用いられる。ＤＯＨＣ型複数気筒エンジンの場
合、吸・排気用の２本のカム軸が気筒ごとに設けたジャ
ーナル軸受部でカムキャップによりシリンダヘッドに回
転可能に保持され、ヘッドカバーで覆われる。
【０００３】このようなカムによるエンジンのバルブタ
イミングを制御するためにカム角センサが設けられる。
このカム角センサは、カム軸の角度検出用回転部として
例えばカム軸に放射状に設けたシャッターを検出する。
ＤＯＨＣ型バルブエンジンの場合、吸気弁および排気弁
の各上部にカム軸が設けられ、クランク軸回転と同期し
て回転する吸気用および排気用の各カム軸にシャッター
が設けらる。これらの各シャッターの回転円周面に対向
する位置にカム角センサが取付けられ、回転するシャッ
ターの通過を検出する。このカム軸の回転検出信号に基
づいてクランク回転に対するカム軸の位相が検出され
る。このカム軸の位相を進角あるいは遅角させてカム角
を変化させ、クランク角に応じたバルブタイミングを制
御する。
【０００４】この場合、クランク軸からカム軸への回転
伝達系上にクランク軸回転に対するカム軸回転の位相を
ずらせて吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミング
を変化させるためのＶＶＴ（可変バルブタイミング機
構）が装着される。このＶＶＴは、油圧機構によりカム
軸の位相を進角または遅角させるものであり、電磁ソレ
ノイド型の切換弁により油圧方向が切換えられる。この
ようなＶＶＴは、クランク軸からの回転を伝達するカム
スプロケットやカムチェーン等が装着され、並列する吸
気および排気用カム軸の一方の端部（例えば車体の前後
方向にカム軸が配設された場合の前端部）に設けられ
る。
【０００５】従来のカム角センサの搭載構造としては、
ＶＶＴと反対側のエンジン後端部側のカムキャップに
取付けたもの、ヘッドカバーに取付けたもの、エン
ジン後端部のシリンダヘッド自体に取付けたもの等があ
り、検出対象となるシャッターとの間のギャップを一定
に維持して固定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
のエンジン後端部のカムキャップにカム角センサを取付
けた構造では、センサを支持するカムキャップがカム軸
のさらに後方に延びるためシリンダヘッドが後方に延び
エンジン全長が長くなる。
【０００７】また、のヘッドカバーにセンサを取付け
た構造では、ヘッドカバーとシリンダヘッドとの合面に
設けた弾性シール材により、ヘッドカバー位置が変動し
てセンサとシャッター間のギャップの精度が充分に保た
れない。このギャップを一定に固定するためには、セン
サ取付け部のヘッドカバーとシリンダヘッドとの合面に
剛体からなる位置規制用スペーサ等を設けなければなら
ず、弾性シール材によるヘッドカバーの振動防止作用が
部分的に低下し、騒音等の原因となる。
【０００８】また、のシリンダヘッド自体にセンサを
取付ける構造では、センサやその配線がシリンダヘッド
側面や下部周辺の吸気系と干渉し、また排気系と接近し
て熱害を受けるため、これらを避けるためにレイアウト
上の制約が大きくなりコンパクトな構成が得られない。
【０００９】本発明は上記従来技術を考慮したものであ
って、エンジン全長を拡大することなく、カム軸上部空
間を利用してスペース的に効率よく配設可能なエンジン
のカム角センサ搭載構造の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、複数気筒エンジンの吸気用および排気
用カム軸の端部にＶＶＴを備え、各カム軸に形成した複
数箇所のジャーナル軸受部でこれらのカム軸をカムキャ
ップによりシリンダヘッドに保持し、前記カム軸にカム
角検出用回転部を設けるとともにこのカム角検出用回転
部と対向する位置にカム角センサを設けたエンジンのカ
ム角センサ搭載構造において、前記カム角検出用回転部
を前記ＶＶＴに隣接する最端部ジャーナル軸受部と２番
目のジャーナル軸受部との間に設け、前記カム角センサ
を前記最端部ジャーナル軸受部のカムキャップに取付け
たことを特徴とするエンジンのカム角センサ搭載構造を
提供する。
【００１１】この構成によれば、ＶＶＴに隣接した位置
の最端部ジャーナル軸受部に装着されたカムキャップに
カム角センサを取付けたため、エンジン全長を長く拡大
することなくヘッドカバー内部のカム軸上部空間を利用
してスペース的に効率よくカム角センサを取付けること
ができる。この場合、エンジン端部に設けた外形が膨ら
んで形状の大きいＶＶＴに隣接した位置で、ヘッドカバ
ーを挿通してセンサが取付けられ配線等が接続されるた
め、ヘッドカバーから突出して形状が大きくなる部分が
集約されスペース的に効率よくシンプルなレイアウトが
得られる。また、ＶＶＴを片持ち梁状に支持するために
幅広となっているカム軸最端部ジャーナル軸受部のカム
キャップにセンサを取付けるため、カムキャップを２番
目のジャーナル軸受部側にオーバーハングさせてセンサ
を支持しても充分安定した強度でセンサを支持できる。
【００１２】好ましい構成例では、前記カムキャップ
は、前記吸気用および排気用カム軸間を連結して設けら
れたことを特徴としている。
【００１３】この構成によれば、吸・排気用カム軸間を
架け渡して吸・排気一体形状のカムキャップを形成し、
これにそれぞれ吸・排気用のカム角センサを取付けるこ
とにより、充分な強度で安定してセンサを支持できる。
【００１４】さらに好ましい構成例では、前記カム角セ
ンサは、その中心が各カム軸の軸心と整合した位置に設
けられ、この中心から偏心した位置に取付けフランジを
有し、この取付けフランジは、両カム軸の内側で且つ前
記最端部ジャーナル軸受部に近い側に設けられたことを
特徴としている。
【００１５】この構成によれば、並列する吸・排気カム
軸間を連結するカムキャップにセンサを取付ける場合、
センサ中心を最端部と２番目のジャーナル軸受間で各カ
ム軸の軸心に整合させるとともに、中心から一方の側に
突出して偏心する取付けフランジを両カム軸の内側で最
端部ジャーナル軸受部に近い側に設けることにより、カ
ムキャップを両カム軸の外側に広げることなく、また２
番目のジャーナル軸受部側へのオーバーハング量を大き
くすることなく、コンパクトで安定した形状でカム角セ
ンサをカムキャップに取付けることができる。
【００１６】さらに好ましい構成例では、前記最端部ジ
ャーナル軸受部の軸方向の両側にスラスト軸受を設け、
各スラスト軸受面にオイルを供給するためのオイル通路
を前記カムキャップ内に形成し、このオイル通路と前記
ＶＶＴ駆動用オイル通路とを連通させたことを特徴とし
ている。
【００１７】この構成によれば、ＶＶＴに隣接して幅広
の最端部ジャーナル軸受部の両側に軸方向のスラスト力
を受けるスラスト軸受を設けてカム軸を安定して保持す
るとともに、これらのスラスト軸受間に各スラスト軸受
面に摺接するカムキャップを装着し、このカムキャップ
内にＶＶＴ駆動用オイル通路と連通するスラスト面潤滑
用オイル通路を形成することにより、ＶＶＴに近接した
位置で配管レイアウトを複雑にすることなく安定して確
実にスラスト面にオイルを供給することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１〜図３はそれぞれ本発明
の実施の形態に係るカム角センサ搭載構造の平面図、正
面図および側面図である。
【００１９】このエンジン１は、ＤＯＨＣ型多気筒４バ
ルブエンジンであり、不図示のクランク軸を車体前後方
向に配設したシリンダヘッド２の前端部を示す。この前
端部の第１気筒の中央に点火プラグ装着用のプラグホー
ル３が形成され、その周囲に２つの吸気バルブ孔４およ
び２つの排気バルブ孔５が設けられる。吸気バルブ孔４
及び排気バルブ孔５の上側にはそれぞれ吸気カム軸６お
よび排気カム軸７が並列して設けられる。これらの吸気
カム軸６および排気カム軸７には、それぞれ各バルブに
対応してカム８が装着される。これらのカム軸６，７の
前端部にはＶＶＴ（可変バルブタイミング機構）９が取
付けられる。ＶＶＴ９は、後述のように、吸気側ＶＶＴ
１０と排気側ＶＶＴ１１とにより構成される。このＶＶ
Ｔ９を含むシリンダヘッド２の上面がヘッドカバー１２
（図２、図３）で覆われる。図１はヘッドカバーを省略
した図であり、図示したシリンダヘッド２の外周縁がヘ
ッドカバーとの合面１３であり、この合面１３に沿って
ゴムシール（不図示）を介してヘッドカバー１２が取付
けられる。
【００２０】吸気カム軸６および排気カム軸７はそれぞ
れ、ＶＶＴ９に隣接した位置の＃１ジャーナル軸受部１
４および２番目の＃２ジャーナル軸受部１５、さらに各
カム軸に沿って各気筒位置に設けられた不図示の＃３，
＃４，…ジャーナル軸受部によりシリンダヘッド２にそ
の下半分側が回転可能に支持される。これらのジャーナ
ル軸受部の上半分側がカムキャップ（不図示）で覆わ
れ、ボルトによりシリンダヘッド２に対し各カム軸６，
７を回転可能に保持する。図１では、＃２ジャーナル軸
受部１５の両側にカムキャップ取付け用のボルト孔１６
が形成され、＃１ジャーナル軸受部１４には、本発明の
吸・排気一体型のカムキャップ１７が、後述のように取
付けられる。なお、図中太線がカムキャップ１７を示
す。
【００２１】シリンダヘッド２は、各気筒の周囲４ヵ所
に設けたヘッドボルト孔１８（図１）を通してヘッドボ
ルト１９（図３）によりシリンダボディ（不図示）に連
結される。このヘッドボルト１９の上側に各カム軸６，
７が配設される。
【００２２】各カム軸６，７の前端部側の＃１ジャーナ
ル軸受部１４は、それぞれ吸気側ＶＶＴ１０および排気
側ＶＶＴ１１を片持ち梁状に支持するため、軸方向の幅
が広い。この幅広の＃１ジャーナル軸受部１４にカムキ
ャップ１７が取付けられる。このカムキャップ１７は、
図４の斜視図に示すように、吸・排気一体型である。こ
のカムキャップ１７は、各カム軸の＃１ジャーナル軸受
部１４の両側のボルト孔２０および吸・排気カム軸間の
連結部２１に設けたボルト孔２２を通してボルトにより
シリンダヘッド２に固定される。
【００２３】カムキャップ１７の各カム軸６，７に対応
した位置に台座２３が設けられる。この台座２３および
これらを連結する連結部２１は、＃１ジャーナル軸受部
１４から＃２ジャーナル軸受部１５の上方にオーバーハ
ングして形成される（図３参照）。各台座２３に、図５
に示す形状のカム角センサ２４が装着される。カム角セ
ンサ２４は、円筒状のセンサ本体２５と、このセンサ本
体２５の上部で一方の側に偏心して突出する取付フラン
ジ２６とからなり、取付フランジ２６には取付用ボルト
の挿通孔２７が設けられる。このようなカム角センサ２
４は、センサ本体２５を台座２３のセンサ挿入孔２８に
挿入し、取付フランジ２６のボルト挿通孔２７を通して
ボルトを台座２３のネジ孔２９に螺入して締付けて固定
される。台座２３は、図２および図３に示すように、弾
性シール材４７を介してヘッドカバー１２の外部に露出
する。これは電気配線等を接続するためである。
【００２４】各カム軸６，７の＃１、＃２ジャーナル軸
受部１４，１５の間にはシャッター３０が装着される。
このシャッター３０は、カム角センサ２４の検出対象と
なる回転体であり、図６に示すように、例えば４本の放
射状突起３０ａにより構成される。カム角センサ２４の
センサ本体２５の軸心は、図１および図３に示すよう
に、シャッター３０の位置で各カム軸６，７の軸心Ｃと
整合した位置に、シャッター３０の先端の回転面（図６
点線）に対し所定のギャップを隔てて対向して装着され
る。また、両センサ２４の取付フランジ２６の突出方向
は、両カム軸６，７の内側で且つ＃１ジャーナル軸受部
１４に近接した側である。このように取付フランジ２６
を配設することにより、カムキャップ１７を幅方向およ
び前後の長さを小さくしてコンパクトな形状とすること
ができる。
【００２５】なお、カム角センサ２４の検出対象となる
シャッター３０は、図示した４本の突起の例に限定され
ず、外周面に歯車状の凹凸を形成したホイールや、光学
的、電気的あるいは磁気的または小突起や溝等の機械的
なマーキングを施したホイールを用いてもよい。また、
これらを検出するセンサは光学的、電気的、磁気的ある
いは機械的その他いずれの形式のセンサであってもよ
い。
【００２６】次にＶＶＴ９について説明する。吸気側Ｖ
ＶＴ１０に駆動スプロケット３１が装着され、カムチェ
ーン３２を介して不図示のクランク軸上のスプロケット
に連結される。この駆動スプロケット３１と同軸に連結
スプロケット３３が装着され、連結チェーン３４を介し
て排気側ＶＶＴ１１の連結スプロケット３５に連結され
る。両連結スプロケット３３，３５間の連結チェーン３
４の内側にはテンショナー３６が装着される。テンショ
ナー３６は２個のボルト孔３７を通してカムキャップ１
７の前面中央部の凹部１７ａ内の＃１ジャーナル軸受部
１４と並列した位置でシリンダヘッド２に固定される。
このような回転伝達系により、クランク軸の回転がカム
チェーン３２を介して吸気側ＶＶＴ１０の駆動スプロケ
ット３１に伝達され、さらに連結スプロケット３３，３
５および連結チェーン３４を介して排気側ＶＶＴ１１に
伝達される。
【００２７】吸気側および排気側の各ＶＶＴ１０，１１
はそれぞれ第１油圧室３８および第２油圧室３９を備
え、いずれか一方に油圧を供給することによりそれぞれ
のカム軸６，７を前記各スプロケットを介したＶＶＴの
回転軸に対し位相をずらせる。これにより、クランク角
に対するカム軸６，７の位相を調整してバルブタイミン
グを制御する。
【００２８】第１油圧室３８および第２油圧室３９へ供
給する油圧の切換えは、吸気側および排気側それぞれの
ＶＶＴ１０，１１に備えた電磁ソレノイド型の切換弁４
０で行う。油圧駆動用のオイルは、図２および図７に示
すように、オイル通路４１からフィルター４２を通して
左右に分岐し、この分岐通路４６を通してそれぞれ吸気
側ＶＶＴ１０および排気側ＶＶＴ１１の各切換弁４０に
供給される。各切換弁４０で切換えられたオイルは、図
７に示すように、第１オイル通路４３または第２オイル
通路４４を通して各ＶＶＴの第１油圧室３８または第２
油圧室３９に供給され各カム軸６，７を進角または遅角
させる。
【００２９】オイルの分岐通路４６はさらに各切換弁４
０の手前で分岐して潤滑オイル通路４５を形成し、各カ
ム軸６，７にオイルを供給するとともに、後述のよう
に、カムキャップ１７にオイルを供給してスラスト面の
潤滑を行う。
【００３０】図３に示すように、排気カム軸７（吸気カ
ム軸６も同様、以下同じ）の＃１ジャーナル軸受部１４
の両側にスラスト軸受４８が形成され、この部分のカム
軸を支持するシリンダヘッド２およびカムキャップ１７
を介してスラスト力を受けて軸方向の位置を固定する。
カム軸７内にはその中心に沿ってオイル通路５０が設け
られる。前述のフィルター４２（図２、図７）を通した
オイルの分岐通路４６は、オイル通路４５を通して、カ
ム軸７内のオイル通路５０に連通し、各ジャーナル軸受
部のオイルポート５０ａからオイルを各ジャーナル軸受
部およびその部分のカムキャップに供給する。このカム
軸にオイルを供給するオイル通路４５，５０は、カムキ
ャップ１７に形成されたスラストオイル通路４９に連通
する。このスラストオイル通路４９は、カムキャップ１
７の両側に開口し、両側のスラスト軸受４８のスラスト
面にオイルを供給する。
【００３１】オイルの分岐通路４６は、前述のように、
切換弁４０を介して第１および第２のオイル通路４３，
４４に分岐し、それぞれカム軸端部内のオイル通路４３
ａ，４４ａに連通する。これらのオイル通路４３ａ．４
４ａはそれぞれ、オイルポート４３ｂ，４４ｂを介して
第１油圧室３８および第２油圧室３９に連通し、オイル
を選択された側の油圧室３８または３９に供給してクラ
ンク角に対するカム軸の位相を変化させる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ＶＶ
Ｔに隣接した位置の最端部ジャーナル軸受部に装着され
たカムキャップにカム角センサを取付けたため、エンジ
ン全長を長く拡大することなくヘッドカバー内部のカム
軸上部空間を利用してスペース的に効率よくカム角セン
サを取付けることができる。この場合、エンジン端部に
設けた外形が膨らんで形状の大きいＶＶＴに隣接した位
置で、ヘッドカバーを挿通してセンサが取付けられ配線
等が接続されるため、ヘッドカバーから突出して形状が
大きくなる部分が集約されスペース的に効率よくシンプ
ルなレイアウトが得られる。また、ＶＶＴを片持ち梁状
に支持するために幅広となっているカム軸最端部ジャー
ナル軸受部のカムキャップにセンサを取付けるため、カ
ムキャップを２番目のジャーナル軸受部側にオーバーハ
ングさせてセンサを支持しても充分安定した強度でセン
サを支持できる。
【００３３】また、排気系から離れたカムキャップの上
部にカム角センサを設けることにより、排気系からの熱
が遮断されセンサの熱的影響が軽減され検出の信頼性が
高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るカム角センサ搭載構
造の平面図。
【図２】 図１の実施形態の正面図。
【図３】 図１の実施形態の側面図。
【図４】 本発明の実施形態に係るカムキャップの斜視
図。
【図５】 本発明に係るカム角センサの斜視図。
【図６】 本発明に係るカム角検出用シャッターの構成
説明図。
【図７】 本発明に係るＶＶＴの油圧経路説明図。
【符号の説明】
１：エンジン、２：シリンダヘッド、３：プラグホー
ル、４：吸気バルブ孔、５：排気バルブ孔、６：吸気カ
ム軸、７：排気カム軸、８：カム、９：ＶＶＴ、１０：
吸気側ＶＶＴ、１１：排気側ＶＶＴ、１２：ヘッドカバ
ー、１３：合面、１４：＃１ジャーナル軸受部、１５：
＃２ジャーナル軸受部、１６：ボルト孔、１７：カムキ
ャップ、１８：ヘッドボルト孔、１９：ヘッドボルト、
２０：ボルト孔、２１：連結部、２２：ボルト孔、２
３：台座、２４：カム角センサ、２５：センサ本体、２
６：取付フランジ、２７：挿通孔、２８：センサ挿入
孔、２９：ネジ孔、３０：シャッター、３０ａ：突起、
３１：駆動スプロケット、３２：カムチェーン、３３：
連結スプロケット、３４：連結チェーン、３５：連結ス
プロケット、３６：テンショナー、３７：ボルト孔、３
８：第１油圧室、３９：第２油圧室、４０：切換弁、４
１：オイル通路、４２：フィルター、４３，４３ａ，４
４，４４ａ，４５：オイル通路、４３ａ，４４ａ：オイ
ルポート、４６：分岐通路、４７：弾性シール材、４
８：スラスト軸受、４９：スラストオイル通路、５０：
オイル通路、５０ａ：オイルポート。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数気筒エンジンの吸気用および排気用カ
    ム軸の端部にＶＶＴを備え、各カム軸に形成した複数箇
    所のジャーナル軸受部でこれらのカム軸をカムキャップ
    によりシリンダヘッドに保持し、前記カム軸にカム角検
    出用回転部を設けるとともにこのカム角検出用回転部と
    対向する位置にカム角センサを設けたエンジンのカム角
    センサ搭載構造において、 前記カム角検出用回転部を前記ＶＶＴに隣接する最端部
    ジャーナル軸受部と２番目のジャーナル軸受部との間に
    設け、前記カム角センサを前記最端部ジャーナル軸受部
    のカムキャップに取付けたことを特徴とするエンジンの
    カム角センサ搭載構造。
  2. 【請求項２】前記カムキャップは、前記吸気用および排
    気用カム軸間を連結して設けられたことを特徴とする請
    求項１に記載のカム角センサの搭載構造。
  3. 【請求項３】前記カム角センサは、その中心が各カム軸
    の軸心と整合した位置に設けられ、この中心から偏心し
    た位置に取付けフランジを有し、この取付けフランジ
    は、両カム軸の内側で且つ前記最端部ジャーナル軸受部
    に近い側に設けられたことを特徴とする請求項２に記載
    のエンジンのカム角センサ搭載構造。
  4. 【請求項４】前記最端部ジャーナル軸受部の軸方向の両
    側にスラスト軸受を設け、各スラスト軸受面にオイルを
    供給するためのオイル通路を前記カムキャップ内に形成
    し、このオイル通路と前記ＶＶＴ駆動用オイル通路とを
    連通させたことを特徴とする請求項１，２または３に記
    載のエンジンのカム角センサ搭載構造。
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