JP2011047373A - エンジンのセンサロータ配設構造 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の気筒を一列に並べたエンジンの前後方向一方側の端面からカム軸のエンジン前後方向一方側の端部を突出させ、上記エンジンの前後方向一方側に上記カム軸によって駆動される補機を配設し、上記カム軸の上記突出端部と該補機軸のエンジン前後方向他方側の端部とを係合させて回転係合部とし、上記カム軸の上記突出端部に該カム軸の回転角度検出用のセンサロータを配設するエンジンのセンサロータ配設構造において、エンジンの前後方向長さを短くする。
【解決手段】センサロータ５は、少なくとも一部がカム軸１１の突出端部１１ａに外嵌合された環部５０と、環部５０の外周面にその軸方向に延びるように設けられ、少なくとも一部が回転係合部３の径方向外側に配置された歯部５１とを有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の気筒を一列に並べたエンジンの前後方向一方側の端面からカム軸のエンジン前後方向一方側の端部を突出させ、上記エンジンの前後方向一方側に上記カム軸によって駆動される補機を配設し、上記カム軸の上記突出端部と該補機軸のエンジン前後方向他方側の端部とを係合させて回転係合部とし、上記カム軸の上記突出端部に該カム軸の回転角度検出用のセンサロータを配設するエンジンのセンサロータ配設構造に関するものである。

複数の気筒を一列に並べたエンジンのカム軸によって補機を駆動させるため、エンジンの前後方向一方側の端面からカム軸のエンジン前後方向一方側の端部を突出させ、エンジンの前後方向一方側にカム軸によって駆動される補機を配設し、カム軸の突出端部と補機軸のエンジン前後方向他方側の端部とを係合させて回転係合部とすることが従来技術として知られている。

特許文献１のものでは、排気用のカムシャフト（カム軸）は、一端がエンジンの後端部においてシリンダヘッドの後端壁の外方に突出しており、シリンダヘッドの後端にバキュームポンプ（補機）が配置されている。また、排気用のカムシャフトの突出端部とバキュームポンプのポンプ軸（補機軸）とは、排気用のカムシャフト及びポンプ軸が相伴って回転可能に係合しており、この係合した部分が回転係合部を構成している。このような回転係合部を形成することにより、排気用のカムシャフトによってバキュームポンプが駆動されるようになっている。さらに、排気用のカムシャフトの突出端部には、このカムシャフトの回転角を検出するカムアングルセンサ（カム角センサ）のセンサロータが配置されている。

特開２００７−１６７１７号公報

ところで、特許文献１のものでは、センサロータ全体を排気用のカムシャフトに外嵌合するとともに、センサロータのカムシャフト方向外側に回転係合部を配置しているため、エンジンの前後方向長さが長くなるという問題がある。この問題は、センサロータの軸方向長さが長い場合、特に顕著になる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の気筒を一列に並べたエンジンの前後方向一方側の端面からカム軸のエンジン前後方向一方側の端部を突出させ、上記エンジンの前後方向一方側に上記カム軸によって駆動される補機を配設し、上記カム軸の上記突出端部と該補機軸のエンジン前後方向他方側の端部とを係合させて回転係合部とし、上記カム軸の上記突出端部に該カム軸の回転角度検出用のセンサロータを配設するエンジンのセンサロータ配設構造において、エンジンの前後方向長さを短くすることにある。

第１の発明は、複数の気筒を一列に並べたエンジンの前後方向一方側の端面からカム軸のエンジン前後方向一方側の端部を突出させ、上記エンジンの前後方向一方側に上記カム軸によって駆動される補機を配設し、上記カム軸の上記突出端部と該補機軸のエンジン前後方向他方側の端部とを係合させて回転係合部とし、上記カム軸の上記突出端部に該カム軸の回転角度検出用のセンサロータを配設するエンジンのセンサロータ配設構造であって、上記センサロータは、少なくとも一部が上記カム軸の上記突出端部に外嵌合された環部と、上記環部の外周面にその軸方向に延びるように設けられ、少なくとも一部が上記回転係合部の径方向外側に配置された歯部とを有していることを特徴とするものである。

これによれば、センサロータは、少なくとも一部がカム軸の突出端部に外嵌合された環部と、環部の外周面にその軸方向に延びるように設けられ、少なくとも一部が回転係合部の径方向外側に配置された歯部とを有しているので、センサロータは、径方向から見てその一部が回転係合部と重なるように配置されることから、エンジンの前後方向長さを短くすることができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記回転係合部は、上記カム軸の上記突出端部におけるエンジン前後方向一方側の端面及び上記補機軸のエンジン前後方向他方側の端面の一方に設けられた係合凸部と、他方に上記係合凸部に対応するように設けられ、該係合凸部が係合する係合凹部とを有しており、上記環部は、上記カム軸の上記突出端部に外嵌合された嵌合部と、上記回転係合部の径方向外側に配置され、上記回転係合部を隙間を空けて囲む非嵌合部とからなることを特徴とするものである。

これによれば、環部は、カム軸の突出端部に外嵌合された嵌合部と、回転係合部の径方向外側に配置され、回転係合部を隙間を空けて囲む非嵌合部とからなるので、カム軸と補機軸との軸芯ずれがあって回転係合部が径方向に撓んでも、回転係合部と非嵌合部との隙間によって回転係合部が非嵌合部に接触することを抑制することができる。

第３の発明は、上記第１又は２の発明において、上記補機は、バキュームポンプであることを特徴とするものである。

これによれば、本発明の好ましい実施形態を実現することができる。

第４の発明は、上記第３の発明において、上記カム軸の上記突出端部には、高圧燃料ポンプ用のカム部が設けられており、上記センサロータは、上記カム軸の上記突出端部における上記カム部のエンジン前後方向一方側に設けられていることを特徴とするものである。

これによれば、エンジンの前後方向一方側に補機及び高圧燃料ポンプを配設しながら、エンジンの前後方向長さを短くすることができる。

第５の発明は、上記第４の発明において、上記エンジンの前後方向一方側の端面には、上記カム軸の上記突出端部を囲い、上記高圧燃料ポンプが取り付けられたハウジング部材が取り付けられており、上記ハウジング部材には、カム角センサがさらに取り付けられていることを特徴とするものである。

これによれば、高圧燃料ポンプを取り付けたハウジング部材にカム角センサをさらに取り付けているので、ハウジング部材を有効利用することができる。

本発明によれば、エンジンの前後方向長さを短くすることができる。

本発明の実施形態に係るセンサロータ配設構造を採用した直噴エンジンのシリンダヘッドを示す後面図である。 図１のII−II線矢視断面図である。 図１のIII−III線矢視断面図である。 図１のIV−IV線矢視断面図である。 エンジンの後方側の端部を示す斜視図である。 ポンプ軸のエンジン前方側の端部を示す断面図である。 排気用カム軸の突出端部におけるエンジン後方側の端部を示す断面図である。 センサプレートを示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るセンサロータ配設構造を採用した直噴エンジンのシリンダヘッドの後面図であり、このエンジン１は、複数の気筒がクランク軸（図示省略）の延びるエンジン前後方向（図１では紙面を貫く方向）に一列に並んだ直列多気筒エンジンであり、本実施形態では、直列４気筒エンジンである。エンジン１のシリンダヘッド１０の吸気側には、吸気用カム軸（図示省略）が気筒列方向（クランク軸方向）に延びるように軸支されている。この吸気用カム軸はエンジン１のクランク軸に同期して回転するようになっている。吸気用カム軸の一端部にはバルブタイミング可変機構（図示省略）が設けられている。以下の説明では、このバルブタイミング可変機構側をエンジン前方と、その反対側をエンジン後方とする。図２〜図４に示すように、シリンダヘッド１０の排気側には、排気用カム軸１１が吸気用カム軸と平行に軸支されている。この排気用カム軸１１は、クランク軸に同期して回転するようになっている。排気用カム軸１１のエンジン前方側の端部には、バルブタイミング可変機構（図示省略）が設けられている。

図１〜図５に示すように、シリンダヘッド１０の後方側（前後方向一方側）には、排気用カム軸１１によって駆動されるバキュームポンプ２（補機）が配設されている。尚、図５の符号１２はシリンダヘッドカバーである。

図２〜図４に示すように、排気用カム軸１１は、エンジン後方側（エンジン前後方向一方側）の端部がシリンダヘッド１０の後方側の端面から突出している。以下の説明では、この突出した部分を突出端部１１ａという。この突出端部１１ａのエンジン後方側の端部とバキュームポンプ２のポンプ軸２０（補機軸）におけるエンジン前方側（エンジン前後方向他方側）の端部とは、排気用カム軸１１及びポンプ軸２０が相伴って回転可能に係合している。以下の説明では、この係合した部分全体を回転係合部３という。この回転係合部３は、排気用カム軸１１の突出端部１１ａにおける後述するセンサロータ５の嵌合部５０ａの嵌合部分１１ｂとエンジン前後方向に隣接している。この嵌合部分１１ｂは、回転係合部３の排気用カム軸１１部分よりも拡径されてなる。回転係合部３は、図４、図６、図７に示すように、ポンプ軸２０のエンジン前方側の端面に設けられた係合凸部２０ａと、排気用カム軸１１の突出端部１１ａにおけるエンジン後方側の端面に係合凸部２０ａに対応するように設けられ、係合凸部２０ａが嵌合係合する係合凹部１１ｃとを有している。係合凸部２０ａは、図４、図６に示すように、ポンプ軸２０とは別体の円環状の環部２０ｂにおけるエンジン前方側の端面にその径方向に対向しかつエンジン前方側に突起するように２つ形成されている。ポンプ軸２０のエンジン前方側の端部はその先端が縮径されており、この縮径部２０ｃの外周断面は非円形状とされている。そして、縮径部２０には、縮径部２０と略相似形の孔を有する環部２０ｂが若干の動き代をもって外嵌合されている。尚、縮径部２０ｃには、ポンプ軸２０加工用のセンター孔（符号なし）が形成され、このセンター孔内に、環部２０ｂが縮径部２０から抜けないように鍔付きプラグ２０ｄが圧入されている。係合凹部１１ｃは、図４、図７に示すように、排気用カム軸１１加工用のセンター孔（符号なし）を挟んで排気用カム軸１１の径方向に対向するように２つ形成されていて、エンジン前方側に窪んでいる。

図２〜図４に示すように、排気用カム軸１１の突出端部１１ａには、高圧燃料ポンプ４用のカム部１１ｄ（例えば４山）が設けられている。図２〜図４、図８に示すように、排気用カム軸１１の突出端部１１ａにおけるカム部１１ｄのエンジン後方側（軸方向外側）の嵌合部分１１ｂには、排気用カム軸１１の回転角度検出用のセンサロータ（センサプレート）５がカム部１１ｄと軸方向に隙間を空けて設けられている。このセンサロータ５は、エンジン前方側の部分が排気用カム軸１１の嵌合部分１１ｂにそのエンジン後方側から外嵌合された円環状の環部５０と、この環部５０の外周面にその軸方向に延びるように設けられ、エンジン後方側の部分が回転係合部３の径方向外側（軸直交方向外側）に配置された、排気用カム軸１１の回転角度検出用の複数の歯部５１とを有している。つまり、歯部５１は、排気用カム軸１１（ポンプ軸２０、センサロータ５）の径方向から見てエンジン後方側の部分が回転係合部３と重なるように配置されている。環部５０は、排気用カム軸１１の嵌合部分１１ｂに外嵌合された嵌合部５０ａと、回転係合部３の径方向外側に配置され、回転係合部３を隙間Ｓを空けて囲む非嵌合部５０ｂとからなる。つまり、非嵌合部５０ｂは、排気用カム軸１１（ポンプ軸２０、センサロータ５）の径方向から見て回転係合部３と重なるように回転係合部３と対向配置されている。歯部５１は、環部５０の周方向に等間隔（９０度間隔）で配設された４つの第１歯部５１ａ，５１ａ，５１ａ，５１ａと、これらの第１歯部５１ａ，５１ａ，５１ａ，５１ａのうち相隣り合う２つの第１歯部５１ａ，５１ａに対して環部５０の周方向の同方向に所定角度（例えば２０度）だけずらして配設された２つの第２歯部５１ｂ，５１ｂとからなっており、第１及び第２歯部５１ａ，５１ｂは、環部５０の軸方向全域に亘って径方向外側に突起するように形成されている。

図１〜図５に示すように、シリンダヘッド１０のエンジン後方側の端面には、排気用カム軸１１の突出端部１１ａを囲い、高圧燃料ポンプ４が取り付けられたハウジング部材６がボルト止めされている。このハウジング部材６のエンジン吸気側における排気用カム軸１１の突出端部１１ａのカム部１１ｄに対向する部分には管部６０が形成されており、この管部６０の先端側にはポンプ取付座６１がフランジ状に形成されている。このポンプ取付座６１には、排気用カム軸１１のカム部１１ｄによって駆動される高圧燃料ポンプ４（図５では図示省略）が取り付けられている。この高圧燃料ポンプ４は、カム部１１ｄによってシリンダ内をプランジャーが往復動してそのシリンダ内の燃料を排除した量だけ送る既知のプランジャーポンプである。このようにプランジャーポンプは既知のものであるため、ここではその詳細な説明を省略する。

ハウジング部材６の上部のエンジン排気側にはセンサ取付座６２が形成されており、このセンサ取付座６２におけるセンサロータ５の非嵌合部５０ｂに対向する部分には、ハウジング部材６の内外に開口するセンサ挿入孔６２ａが形成されている。このセンサ挿入孔６２ａには、排気用カム軸１１の回転角度（回転位置）を検出するカム角センサ７（図２〜図４では図示省略）の先端側がセンサロータ５を臨むように挿入取付されている。このカム角センサ７は、そのセンシング部をセンサロータ５の歯部５１が接近通過することによって検出信号を生成・出力する既知のカム角センサである。このようにカム角センサは既知のものであるため、ここではその詳細な説明を省略する。尚、検出した排気用カム軸１１の回転角度は、例えば、バルブタイミング可変機構でバルブタイミングを変更するのに用いられる。

ハウジング部材６のエンジン後方側の端面には、ブレーキ装置（図示省略）の倍力装置に負圧を発生させるバキュームポンプ２のポンプケース２１がボルト止めされている。このバキュームポンプ２は、ポンプ軸２０によってポンプケース２１の略円状のポンプ室２１ａ内をベーン（図示省略）が回転して吸入口２２から吸入した空気を圧縮して排出口から排出する既知のベーン式バキュームポンプである。符号２３は、ポンプ室２１ａに対して偏心した、ポンプ軸２０によって回転するロータであり、このロータ２３によってベーンがポンプ室２１ａ内を回転する。また、符号２４は、ポンプケース２１のエンジン後方側の開口端部を覆うポンプカバーである。上記のようにベーン式バキュームポンプは既知のものであるため、ここではその詳細な説明を省略する。尚、符号１３は、シリンダヘッド１０及びポンプケース２１に跨って形成された、動弁室内のオイルをポンプケース２１のポンプ軸２０の軸受部分やベーンの摺動部分などに供給するためのオイル通路である。

−効果−
以上により、本実施形態によれば、センサロータ５は、一部が排気用カム軸１１の突出端部１１ａに外嵌合された環部５０と、環部５０の外周面にその軸方向に延びるように設けられ、一部が回転係合部３の径方向外側に配置された歯部５１とを有しているので、センサロータ５は、径方向から見てその一部が回転係合部３と重なるように配置されることから、エンジン１の前後方向長さを短くすることができる。

また、環部５０は、排気用カム軸１１の突出端部１１ａに外嵌合された嵌合部５０ａと、回転係合部３の径方向外側に配置され、回転係合部３を隙間Ｓを空けて囲む非嵌合部５０ｂとからなるので、排気用カム軸１１とポンプ軸２０との軸芯ずれがあって回転係合部３が径方向に撓んでも、回転係合部３と非嵌合部５０ｂとの隙間Ｓによって回転係合部３が非嵌合部５０ｂに接触することを抑制することができる。

さらに、エンジン１の後方側にバキュームポンプ２及び高圧燃料ポンプ４を配設しながら、エンジン１の前後方向長さを短くすることができる。

さらにまた、高圧燃料ポンプ４を取り付けたハウジング部材６にカム角センサ７をさらに取り付けているので、ハウジング部材６を有効利用することができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、カム軸を排気用カム軸１１で構成しているが、吸気用カム軸で構成してもよい。

また、上記実施形態では、係合凸部２０ａをポンプ軸２０のエンジン前方側の端面に設けるとともに、係合凹部１１ｃを排気用カム軸１１の突出端部１１ａにおけるエンジン後方側の端面に設けているが、係合凸部２０ａを排気用カム軸１１の突出端部１１ａにおけるエンジン後方側の端面に設けるとともに、係合凹部１１ｃをポンプ軸２０のエンジン前方側の端面に設けてもよい。

さらに、上記実施形態では、環部５０を嵌合部５０ａと非嵌合部５０ｂとで構成しているが、これに限らない。例えば、環部５０を嵌合部５０ａのみで構成してもよい。つまり、環部５０全体を排気用カム軸１１の突出端部１１ａに外嵌合してもよい。この場合、歯部５１のエンジン後方側の部分は、回転係合部３の径方向外側に隙間を空けて配置される。

また、上記実施形態では、補機をバキュームポンプ２で構成しているが、排気用カム軸１１によって駆動される限り、如何なるもので構成してもよい。

本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明にかかるエンジンのセンサロータ配設構造は、エンジンの前後方向長さを短くすることが必要な用途等に適用できる。

１ エンジン
１１ シリンダヘッド
１１ 排気用カム軸
１１ａ 突出端部
１１ｃ 係合凹部
１１ｄ カム部
２ バキュームポンプ（補機）
２０ ポンプ軸（補機軸）
２０ａ 係合凸部
３ 回転係合部
４ 高圧燃料ポンプ
５ センサロータ
５０ 環部
５０ａ 嵌合部
５０ｂ 非嵌合部
５１ 歯部
６ ハウジング部材
７ カム角センサ
Ｓ 隙間

Claims (5)

1. 複数の気筒を一列に並べたエンジンの前後方向一方側の端面からカム軸のエンジン前後方向一方側の端部を突出させ、上記エンジンの前後方向一方側に上記カム軸によって駆動される補機を配設し、上記カム軸の上記突出端部と該補機軸のエンジン前後方向他方側の端部とを係合させて回転係合部とし、上記カム軸の上記突出端部に該カム軸の回転角度検出用のセンサロータを配設するエンジンのセンサロータ配設構造であって、
   上記センサロータは、少なくとも一部が上記カム軸の上記突出端部に外嵌合された環部と、上記環部の外周面にその軸方向に延びるように設けられ、少なくとも一部が上記回転係合部の径方向外側に配置された歯部とを有していることを特徴とするエンジンのセンサロータ配設構造。
2. 請求項１記載のエンジンのセンサロータ配設構造において、
   上記回転係合部は、上記カム軸の上記突出端部におけるエンジン前後方向一方側の端面及び上記補機軸のエンジン前後方向他方側の端面の一方に設けられた係合凸部と、他方に上記係合凸部に対応するように設けられ、該係合凸部が係合する係合凹部とを有しており、
   上記環部は、上記カム軸の上記突出端部に外嵌合された嵌合部と、上記回転係合部の径方向外側に配置され、上記回転係合部を隙間を空けて囲む非嵌合部とからなることを特徴とするエンジンのセンサロータ配設構造。
3. 請求項１又は２記載のエンジンのセンサロータ配設構造において、
   上記補機は、バキュームポンプであることを特徴とするエンジンのセンサロータ配設構造。
4. 請求項３記載のエンジンのセンサロータ配設構造において、
   上記カム軸の上記突出端部には、高圧燃料ポンプ用のカム部が設けられており、
   上記センサロータは、上記カム軸の上記突出端部における上記カム部のエンジン前後方向一方側に設けられていることを特徴とするエンジンのセンサロータ配設構造。
5. 請求項４記載のエンジンのセンサロータ配設構造において、
   上記エンジンの前後方向一方側の端面には、上記カム軸の上記突出端部を囲い、上記高圧燃料ポンプが取り付けられたハウジング部材が取り付けられており、
   上記ハウジング部材には、カム角センサがさらに取り付けられていることを特徴とするエンジンのセンサロータ配設構造。

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