JP2012225218A - センサ用の検出片及び同検出片を備える内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】本来の取り付け位置からずれたとしても、センサによる検出をより確実に行うことのできる検出片及び同検出片を備える内燃機関の可変動弁機構を提供する。
【解決手段】制御軸が軸方向に移動することにより機関バルブのバルブ特性が変更される。制御軸の外周面には、制御軸の軸方向への移動をセンサで検出するためのターゲット３０が設けられている。ターゲット３０はセンサに対向する対向面３０ａを有しており、シャフトの中心軸ＳＳから対向面３０ａまでの距離は、その対向面３０ａの中心部より端部の方が長くなるようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、センサ用の検出片及び同検出片を備える内燃機関の可変動弁機構に関するものである。

特許文献１に記載されているように、内燃機関に設けられた吸気バルブのバルブ特性を機関運転状態に応じて変更する可変動弁機構が知られている。この可変動弁機構は、制御軸を軸方向に移動させることによってバルブ特性を変更するようにしている。また、制御軸の外周面に検出片を設け、その検出片をセンサで検出することにより当該制御軸の移動を検出するようにしている。

特開２００９−１９７７６６号公報

ここで、検出片の寸法誤差や制御軸への取付誤差等により、検出片が本来の位置からずれた位置に設けられてしまうと、センサから検出片までの距離が長くなり、場合によっては、センサによる検出片の検出が困難になるおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、本来の取り付け位置からずれたとしても、センサによる検出をより確実に行うことのできる検出片及び同検出片を備える内燃機関の可変動弁機構を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、シャフトの軸方向への移動をセンサで検出するために前記シャフトの外周面に設けられる検出片であって、前記センサに対向する対向面を有しており、前記シャフトの中心軸から前記対向面までの距離は、同対向面の中心部より端部の方が長くされていることをその要旨とする。

同構成によれば、検出片の寸法誤差や取付誤差等に起因して、検出片の端部がセンサから離れる方向にずれた状態でシャフトに設けられたとしても、シャフトの中心軸からセンサに対する対向面までの距離は、同対向面の中心部より端部の方が長くされているため、検出片の端部はセンサに近づくことになる。従って、検出片が本来の取り付け位置からずれたとしても、センサによる検出をより確実に行うことができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のセンサ用の検出片において、前記対向面は、前記センサ側に向かって凸とされた円弧形状をなしており、前記中心部よりも前記端部の方が曲率が大きくされていることをその要旨とする。

同構成によれば、シャフトの中心軸から上記対向面までの距離についてこれを同対向面の中心部より端部の方が長くなるようにすることができる。
請求項３に記載の発明は、制御軸を軸方向に移動させることにより機関バルブのバルブ特性を変更するとともに前記制御軸の軸方向への移動を検出するセンサを備える内燃機関の可変動弁機構において、請求項１または２に記載のセンサ用の検出片が前記制御軸に設けられていることをその要旨とする。

同構成では、可変動弁機構に設けられた制御軸の移動をセンサで検出するようにしており、同センサによる制御軸の移動をより確実に検出することができるようになる。

本発明にかかるターゲットを具体化した一実施形態にあって、これが適用されるリフト量可変機構の構造を示す模式図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図２の矢印Ｂ方向から見たターゲットの平面図。 図２のＣ部拡大図。 制御軸が回転したときの図１のＡ−Ａ断面図。 図５の矢印Ｂ方向から見たターゲットの取付状態を示す模式図。

以下、この発明にかかるリフト量可変機構の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態では、図示しない内燃機関に対して、その吸気バルブ１０の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭを連続的に可変とするリフト量可変機構１２が設けられている。なお、吸気バルブの作用角とは、同吸気バルブの開弁期間に相当する値である。

リフト量可変機構１２の詳細な構造は、例えば特開２０１０−１８０８６５号公報に記載されており公知であるので、以下では概略のみを説明する。
このリフト量可変機構１２は、制御軸１４や、制御軸１４を軸方向に駆動するアクチュエータ１６を有している。アクチュエータ１６には、動力源としてのモータや、このモータの回転運動を直進運動に変換して制御軸１４を往復動させる変換機構が設けられている。制御軸１４とアクチュエータ１６の出力軸１６Ａとは締結部材１８を介して連結されている。

制御軸１４には、ローラーアーム２０と、ローラーアーム２０を挟んで両側に位置する一対の揺動カム２２とが設けられている。ローラーアーム２０のローラーには、図示しない吸気カムシャフトのカムが当接されており、その吸気カムシャフトが回転すると、ローラーアーム２０は揺動される。この揺動カム２２は、ローラーアーム２０と共に揺動される。揺動カム２２と吸気バルブ１０との間には、ロッカーアーム２４が配置されている。揺動カム２２は、ロッカーアーム２４に設けられたローラーに当接されている。揺動カム２２が揺動すると、ロッカーアーム２４が揺動して、ロッカーアーム２４が吸気バルブ１０を押圧することにより、吸気バルブ１０が開弁される。

ローラーアーム２０及び揺動カム２２の内周部には、互いに逆方向の螺旋状をなすヘ
リカルスプラインが形成されている。また、ローラーアーム２０及び揺動カム２２の内側には、上記ヘリカルスプラインと噛み合うスライダギヤが配設されている。このスライダギヤは、制御軸１４と共に軸方向に移動する。制御軸１４を軸方向に移動させると、上記ヘリカルスプラインとスライダギヤとの作用により、ローラーアーム２０と揺動カム２２との相対位相が変化する。その結果、吸気カムシャフトの回転に伴う揺動カム２２の揺動範囲が変化することにより、吸気バルブ１０の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭが同期して変化する。

このようにリフト量可変機構１２では、アクチュエータ１６によって制御軸１４を一方向（例えば図１中の左方向）に移動させることにより、吸気バルブ１０の作用角ＩＮＣＡＭ及び最大リフト量ＶＬをともに連続的に縮小させる。一方、制御軸１４を逆の方向（例えば図１中の右方向）に移動させることにより、吸気バルブ１０の作用角ＩＮＣＡＭ及び最大リフト量ＶＬをともに連続的に拡大させることができる。

アクチュエータ１６には、モータの回転量を検出する回転量センサ２６が設けられている。また、制御軸１４の近傍には、制御軸１４の位置を検出する位置センサとしてのシャフトセンサ２８が設置されている。シャフトセンサ２８は、制御軸１４の外周面に設けられたターゲット３０（検出片）の位置を非接触で検出する。

アクチュエータ１６のモータ、回転量センサ２６、シャフトセンサ２８は、電子制御装置５０に接続されている。また、電子制御装置５０には、クランク角センサ１００によって検出された内燃機関の機関回転速度ＮＥ、エアフロメータ１１０によって検出された内燃機関の吸入空気量ＱＡ、スロットルセンサ１２０によって検出されたスロットル弁の開度（スロットル開度）ＴＡが入力される。

シャフトセンサ２８には、検出素子としてホール素子が内蔵されている。そして、シャフトセンサ２８の下をターゲット３０が移動するときのホール素子の出力波形に対して所定の信号処理を施すことにより、シャフトセンサ２８からは、ターゲット３０が予め定められた特定位置に来たときにエッジ出力が発生される。このシャフトセンサ２８によって、制御軸１４が正常に移動していることが検出される。

一方、回転量センサ２６は、アクチュエータ１６のモータの回転量に比例した連続的な信号を出力する。また、この回転量センサ２６としては、検出対象の相対移動量を検出する相対位置センサが採用されている。

吸気バルブ１０の実際の作用角ＩＮＣＡＭの変化は、制御軸１４の軸方向の位置に比例し、この制御軸１４の軸方向の位置は、アクチュエータ１６のモータの回転量に比例する。そこで、電子制御装置５０は、制御軸１４を可動限界位置にまで移動させたときの回転量センサ２６の出力信号に基づき、予め定められた制御軸１４の基準位置Ｆを学習する。そして、この基準位置Ｆからの制御軸１４の相対移動量を回転量センサ２６の出力信号にて検出し、これにより制御軸１４の位置を検出する。このようにして電子制御装置５０は、制御軸１４の位置や、最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭを認識する。

図２に示すように、ターゲット３０は扇状の金属片（例えば鉄製）であり、制御軸１４の外周面に圧入されている。そして、ターゲット３０においてシャフトセンサ２８に対向する対向面３０ａは、制御軸１４の中心軸ＳＳを中心とする円弧形状、つまりシャフトセンサ２８に向かって凸とされた円弧形状をなしている。

また、図３に示すように、ターゲット３０にあって制御軸１４の軸方向における一方の面である第１面３０ｂは、平面形状をなしている。同様に、ターゲット３０にあって制御軸１４の軸方向における他方の面である第２面３０ｃも平面形状をなしており、これら第２面３０ｃと第１面３０ｂとは互いに平行にされている。さらに、設計上、第１面３０ｂ及び第２面３０ｃが制御軸１４の中心軸ＳＳに対して直交するようにターゲット３０は制御軸１４上に設けられる。

図４に、ターゲット３０の対向面３０ａの拡大図を示す。この図４に示すように、制御軸１４の中心軸ＳＳから対向面３０ａまでの距離は、同対向面３０ａの中心部より端部の方が長くされている。つまり、制御軸１４の中心軸ＳＳから対向面３０ａの中心部までの距離を半径ＲＡとし、この半径ＲＡで形成される対向面３０ａを同図４において二点鎖線で示すと、対向面３０ａの両端部近傍の曲率は中心部に比べて大きくされている。その結果、対向面３０ａの両端部は、同図５に斜線で示す分だけ中心部に対して肉盛りされた状態になっている。

次に、上記形状を有したターゲット３０の作用効果を説明する。
図５に示すように、リフト量可変機構１２を構成する部材のがたつきなどにより、制御軸１４が、同制御軸１４の中心軸ＳＳを中心にして例えば矢印Ｒ方向（時計回り方向）に回動すると、ターゲット３０も制御軸１４とともに矢印Ｒ方向に回動する。ここで、ターゲット３０の対向面３０ａは、制御軸１４の中心軸ＳＳを中心とする円弧形状をなしている。そのため、ターゲット３０が回動してその中心軸ＴＳがシャフトセンサ２８に対して矢印Ｒ方向にずれたとしても、対向面３０ａとシャフトセンサ２８との距離Ｄはほぼ一定に維持される。従って、制御軸１４が回動したとしても、その回動がシャフトセンサ２８の検出に与える影響は極力抑えられる。

他方、図６には、制御軸１４が中心軸ＳＳを中心にして回動しており、かつターゲット３０がその中心軸ＴＳを中心にしてシャフトセンサ２８から離れる方向に回動された状態で取り付けられている場合を示す。なお、このようにターゲット３０がその中心軸ＴＳを中心にして回動された状態で取り付けられる状態とは、制御軸１４に対するターゲット３０の取付誤差や、ターゲット３０自体の形状誤差つまり寸法誤差により生じ得る。また、ターゲット３０の設計上の取付状態は、同図６に二点鎖線で示すように、制御軸１４の軸方向におけるターゲット３０の第１面３０ｂ及び第２面３０ｃが制御軸１４の移動方向（矢印Ｅの方向）に対して直交するように取り付けられた状態とする。

この図６に示す状態では、ターゲット３０が中心軸ＴＳを中心にしてシャフトセンサ２８から離れる方向にずれている。しかし、制御軸１４の中心軸ＳＳから対向面３０ａまでの距離は、対向面３０ａの中心部より端部の方が長くされているため、ターゲット３０の端部はシャフトセンサ２８に近づくことになる。従って、ターゲット３０が本来の取り付け位置からずれたとしても、シャフトセンサ２８による検出がより確実に行われるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）制御軸１４の軸方向への移動をシャフトセンサ２８で検出するために、シャフトセンサ２８の外周面にセンサ用のターゲット３０を設けるようにしている。そして、制御軸１４の中心軸ＳＳからターゲット３０の対向面３０ａまでの距離は、対向面３０ａの中心部より端部の方が長くされている。より具体的には、対向面３０ａは、シャフトセンサ２８側に向かって凸とされた円弧形状をなしており、対向面３０ａの中心部よりも同対向面３０ａの端部の方が曲率が大きくされている。従って、制御軸１４が回動するとともにターゲット３０が回動した状態で取り付けられている場合でも、つまりターゲット３０が本来の取り付け位置からずれたとしても、シャフトセンサ２８による検出をより確実に行うことができるようになる。
（２）制御軸１４を軸方向に移動させることにより吸気バルブ１０のバルブ特性を変更するとともに制御軸１４の軸方向への移動を検出するシャフトセンサ２８を備える内燃機関のリフト量可変機構１２において、上記ターゲット３０を制御軸１４に設けるようにしている。従って、シャフトセンサ２８による制御軸１４の移動をより確実に検出することができるようになる。
（３）ターゲット３０の対向面３０ａは、制御軸１４の中心軸ＳＳを中心とする円弧形状をなしている。そのため、制御軸１４が回動したとしてもその回動がシャフトセンサ２８の検出に与える影響は極力抑えられるようになる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・制御軸１４の中心軸ＳＳからターゲット３０の対向面３０ａまでの距離について、対向面３０ａの中心部よりも同対向面３０ａの両端部の方が長くなるようにした。この他、一方の端部のみが中心部より長くなるようにしてもよい。
・制御軸１４の中心軸ＳＳから対向面３０ａまでの距離について、同対向面３０ａの中心部より端部の方が長くなるようにするため、対向面３０ａの中心部よりも端部の方が曲率が大きくなるようにしたが、この他の形状にしてもよい。例えば、曲面ではなく平面で形成することで対向面３０ａの端部に肉盛りするようにしてもよい。
・制御軸１４の中心軸ＳＳからターゲット３０の対向面３０ａまでの距離を連続的に変化させるようにしたが、階段状に変化させるようにしてもよい。
・シャフトセンサ２８はホール素子を備えるセンサであったが、この他の検出素子を備えるものでもよい。例えば、電磁ピックアップコイルやＭＲ（磁気抵抗）素子を備えるセンサでもよい。
・上記実施形態における可変動弁機構は、吸気バルブ１０の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭを変更するリフト量可変機構１２であったが、排気バルブに設けられるリフト量可変機構１２であってもよい。また、最大リフト量ＶＬや作用角ＩＮＣＡＭ以外のバルブ特性を変更する可変動弁機構であってもよい。
・上記実施形態では、リフト量可変機構１２の制御軸１４に設けられたターゲット３０に対して本発明を適用した場合について説明したが、本発明の適用対象はこれに限られるものではない。要は、シャフトの軸方向への移動をセンサで検出するために同シャフトの外周面に設けられる検出片であれば、本発明は同様に適用することができる。

１０…吸気バルブ、１２…リフト量可変機構、１４…制御軸、１６…アクチュエータ、１６Ａ…出力軸、１８…締結部材、２０…ローラーアーム、２２…揺動カム、２４…ロッカーアーム、２６…回転量センサ、２８…シャフトセンサ、３０…ターゲット、３０ａ…対向面、３０ｂ…第１面、３０ｃ…第２面、５０…電子制御装置、１００…クランク角センサ、１１０…エアフロメータ、１２０…スロットルセンサ。

Claims (3)

1. シャフトの軸方向への移動をセンサで検出するために前記シャフトの外周面に設けられる検出片であって、
   前記センサに対向する対向面を有しており、前記シャフトの中心軸から前記対向面までの距離は、同対向面の中心部より端部の方が長くされている
   ことを特徴とするセンサ用の検出片。
2. 前記対向面は、前記センサ側に向かって凸とされた円弧形状をなしており、前記中心部よりも前記端部の方が曲率が大きくされている
   請求項１に記載のセンサ用の検出片。
3. 制御軸を軸方向に移動させることにより機関バルブのバルブ特性を変更するとともに前記制御軸の軸方向への移動を検出するセンサを備える内燃機関の可変動弁機構において、
   請求項１または２に記載のセンサ用の検出片が前記制御軸に設けられている
   ことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。

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