JP2015113763A - カム角センサ取付具及び内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関におけるカム角センサを、カム角センサ取付具を用いて取り付ける場合、カム角センサ取付具とヘッドカバーとの間に塵やゴムが溜まり難くし、あるいは、これに加えて、カム角センサの読み取りの精度を低下させず、シリンダヘッド内部のシール性を確保する。【解決手段】カム角センサ取付具は、ヘッドカバーとの間にシール部材が設けられるフランジ面を備えるフランジ部と、カム角センサを固定するカム角センサ固定部と、カム角センサをガイドするガイド孔を備えたカム角センサ取付部と、前記カム角センサ取付具を前記ヘッドカバーに取り付けるヘッドカバー取付部と、前記フランジ面から突出した突出部と、を備える。前記カム角センサ固定部と、前記カム角センサ取付部と、前記ヘッドカバー取付部は、前記フランジ部に囲まれた領域内で前記フランジ面から立設している。前記ヘッドカバー取付部は、２方向から前記突出部の２つの壁と接続される。【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに回転可能に支持されるカムシャフトの回転角を検出するカム角センサを取り付けるカム角センサ取付具、及びこのカム角センサ取付具を用いた内燃機関に関する。

内燃機関には、シリンダヘッドに回転可能に支持されるカムシャフトの回転角を検出するカム角センサが設けられる。カム角センサは、カムシャフトの一端に被検出対象物として設けられた突起や溝の径方向外側に設けられ、この突起や溝が磁気センサ近傍を通過する毎にカム角センサが突起や溝の通過を検知することで、カムシャフトの回転角を検出することができる。このカム角センサは、シリンダヘッド、シリンダヘッドの上面を覆うヘッドカバー、あるいはシリンダヘッドに取り付けたカム角センサ取付具（カム角センサブラケット）等に取り付けられる。例えば、カム角センサは、カム角センサが挿入されるセンサ挿入孔を備える樹脂製のシリンダヘッドカバーに取り付けられ、更に、カム角センサのフランジ部は、シリンダヘッドカバーとともに、カムキャップの締結固定部に締結ボルトを用いて共締めされて固定される方式が知られている（特許文献１）。

特開２０１０−２６１３６１号公報

カム角センサをヘッドカバーに取り付ける場合、カム角センサを非検出対象物の突起や溝の上方に配置することができ、作業性やメンテナンス性に優れるとともに、カム角センサの先端の検知面が下向きとなるため、上記のように感知部に粉塵やオイル等の異物が溜まることがない。また、合成樹脂製のヘッドカバーは、重量やコストや形状自由度の点で金属製のヘッドカバーに対して有利であるが、カム角センサを保持するための構造として剛性を確保する点で、金属製のヘッドカバーに対して不利である。さらに、ヘッドカバーをシリンダヘッドに取り付けるときカム角センサが非検出対象物に対して位置ずれしないように、あるいは内燃機関の振動等によりカム角センサの読取精度の低下が生じないように、カム角センサの取り付け部分の構造は、剛性が高くなるように設計されていることが好ましい。

カム角センサ取付具にカム角センサを取り付ける場合においても、カム角センサを保持するための構造において剛性を確保することが好ましい。例えば、カム角センサ取付具はカムシャフトやフロントカバー等から比較的大きな力を受け易いため、その変形によりカム角センサの読み取り精度の低下を招くおそれがある。
また、カム角センサ取付具を用いた場合、カム角センサ取付具とその上方から覆うヘッドカバーとの間の隙間に塵やゴムが溜まる場合もあった。

そこで、本発明は、カム角センサ取付具を用いてカム角センサを取り付ける場合、カム角センサ取付具とヘッドカバーとの間に塵やゴムが溜まり難いカム角センサ取付具、あるいは、これに加えて、カム角センサの読み取りの精度が低下せず、さらに、シリンダヘッド内部のシール性を確保することができるカム角センサ取付具及びカム角センサ取付具を用いた内燃機関を提供する。

本発明の一態様は、内燃機関のシリンダヘッドとヘッドカバーの間に設けられ、前記シリンダヘッドに回転可能に支持されるカムシャフトの回転角を検出するカム角センサを取り付けるカム角センサ取付具である。このカム角センサ取付具は、
前記シリンダヘッドのアッパデッキと前記ヘッドカバーとの間の空間を外部に対してシールするためのシール部材が、前記ヘッドカバーとの間に設けられるフランジ面を備えるフランジ部と、
前記フランジ部に囲まれた領域内で前記フランジ面から立設し、前記カム角センサを固定するカム角センサ固定部と、
前記フランジ部に囲まれた領域内で前記フランジ面から立設し、前記カム角センサを前記回転角の測定位置にガイドするガイド孔を備えたカム角センサ取付部と、
前記フランジ部に囲まれた領域内で前記フランジ面から立設し、前記カム角センサ取付具を前記ヘッドカバーに取り付けるヘッドカバー取付部と、
前記フランジ部に囲まれた領域内に、前記フランジ面から突出し、この突出側である外側と反対側の内側の面が凹むように設けられた突出部と、を備える。

このとき、前記ヘッドカバー取付部は、異なる２方向から前記突出部の２つの壁と接続されている、ことが好ましい。

また、前記突出部の前記突出側である外側と反対側の内側の面の天井には、前記ヘッドカバー取付部から延び、前記２つの壁の間につくられる内側空間に向かって突出したリブが設けられている、ことが好ましい。
また、前記カム角センサ取付部及び前記カム角センサ固定部の突出高さは、前記突出部の突出高さと同じかそれより高い、ことが好ましい。

前記カム角センサ取付具は、前記フランジ面から、前記突出部の突出方向と反対側に延びて、前記シリンダヘッドに固定する固定部を備えた取付具基部を、さらに備える、ことが好ましい。

なお、前記カム角センサ取付具は、アルミニウム合金を用いた鋳造品である、ことが好ましい。

本発明の他の一態様は、前記カム角センサ取付具と、前記シリンダヘッドと、前記ヘッドカバーを含み、前記ヘッドカバーは、合成樹脂製である、内燃機関である。

上述したカム角センサ取付具及び内燃機関によれば、カム角センサ取付具とヘッドカバーとの間に塵やゴムが溜まり難く、万一塵やゴムが溜まった場合でも見え難くすることができる。また、カム角センサ取付具が外部から大きな力を受けても、カム角センサの読み取りの精度が低下せず、さらに、シリンダヘッド内部のシール性を確保することができる。

本実施形態のカム角センサ取付具を用いた内燃機関のシリンダヘッド及びヘッドカバーの概略の構成を説明する分解斜視図である。 図１中の矢印Ａ方向から見たシリンダヘッド及びヘッドカバーの構成を説明する分解斜視図である。 本実施形態のカム角センサ取付具を説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本実施形態のカム角センサ取付具の上面図、底面図、正面図、及び、側面図である。 本実施形態のカム角センサ取付具に設けられたリブを説明する図である。

以下、図面を参照しながら、本実施形態のカム角センサ取付具及び内燃機関を説明する。

図１は、本実施形態のカム角センサ取付具を用いた内燃機関のシリンダヘッド及びヘッドカバーの概略の構成を説明する分解斜視図である。図２は、図１中の矢印Ａ方向から見たシリンダヘッド及びヘッドカバーの構成を説明する分解斜視図である。
内燃機関１０は、図示されないシリンダブロック、シリンダヘッド１２、ヘッドカバー１４、カム角センサ１６を、含む。

シリンダヘッド１２は、アルミニウム合金により鋳造されている。シリンダヘッド１２の上面には、吸気弁を所定のタイミングで開閉する複数の吸気カムを備えた吸気用カムシャフト１８と、排気弁を所定のタイミングで開閉する複数の排気カムを備えた排気用カムシャフト２０とが、シリンダヘッド１２に回転可能に支持されている。
吸気用カムシャフト１８及び排気用カムシャフト２０は、互いに平行にシリンダの配列方向Ｘに延びるように設けられている。吸気用カムシャフト１８及び排気用カムシャフト２０のそれぞれの一端には図示されないスプロケットが設けられ、このスプロケットは、図示されないタイミングチェーンを介して図示されないクランクシャフトのスプロケットと接続される。吸気用カムシャフト１８及び排気用カムシャフト２０はクランクシャフトの回転に応じて回転する。内燃機関１０には、クランクシャフトの回転角と吸気用カムシャフト１８及び排気用カムシャフト２０の回転角との間の位相を変更して、吸気弁及び排気弁の開閉のタイミングを変更できる機構設けることもできる。

ヘッドカバー１４は、合成樹脂により一体的に型成形され、図示されないガスケットを挟んで複数の固定ボルトによりシリンダヘッド１２に固定される。ヘッドカバー１４には、ブローバイコントロールバルブや新気導入口が設けられ、またオイルミストセパレータ等が内蔵される。このヘッドカバー１４の取付構造は、振動、騒音を抑制するためにセミフローティング構造等のソフトマウント構造とすることもできる。なお、ガスケットは、後述するカム角センサ取付具との間にも設けられ、外部からの塵を遮断するとともに、シリンダヘッド１２のアッパデッキ１３とヘッドカバー１４との間の空間の油等を外部へ漏出することを抑制する。ヘッドカバー１４のＸ方向の端部付近には、後述するカム角センサ取付具が露出するように貫通孔２６，２８が設けられている。

シリンダヘッド１２に回転可能に軸支される吸気用カムシャフト１８及び排気用カムシャフト２０の端に設けられたシグナルプレート２２，２４の上方（ヘッドカバー１４が設けられる側）には、図２に示すように、カム角センサ取付具３０が設けられている。図３は、カム角センサ取付具３０を説明する図である。カム角センサ取付具３０は、シリンダヘッド１２に固定ボルト３２（図３参照）により固定される。カム角センサ取付具３０は、アルミニウム合金で構成された鋳造品である。カム角センサ取付具３０は、ヘッドカバー１４の貫通孔２６，２８から一部が露出しており、ヘッドカバー１４をシリンダヘッド１２に取り付けた後、カム角センサ取付具３０に、カム角センサ１６が取り付けられる。したがって、ヘッドカバー１４とカム角センサ取付具３０との間に隙間が生じないように、ガスケット４６（図２参照）によりシールされる。ガスケット４６は、シリンダヘッド１２のアッパデッキ１３とヘッドカバー１４との間の空間を外部に対してシールするためのシール部材である。
すなわち、カム角センサ取付具３０は、内燃機関のシリンダヘッド１２とヘッドカバー１４の間に設けられ、シリンダヘッド１２に回転可能に支持されるカムシャフトの回転角を検出するカム角センサ１６を取り付けるためのブラケットである。

図４（ａ）〜（ｄ）は順番に、カム角センサ取付具３０の上面図、底面図、正面図、及び、側面図である。
カム角センサ取付具３０は、吸気カムシャフト１８及び排気カムシャフト２０に設けられたシグナルプレート２２，２４の突起あるいは溝を感知する２つのカム角センサ１６を固定する２つのカム角センサ固定部３６ａ，３６ｂを有する。
具体的には、カム角センサ取付具３０は、２つのフランジ部３４ａ，３４ｂと、カム角センサ固定部３６ａ，３６ｂと、ヘッドカバー取付部３８ａ，３８ｂと、カム角センサ取付部４０ａ，４０ｂと、突出部４２ａ，４２ｂと、取付具基部４４ａ，４４ｂ，４４ｃと、を有する。
以降、フランジ部３４ａ，３４ｂ、カム角センサ固定部３６ａ，３６ｂ、ヘッドカバー取付部３８ａ，３８ｂ、カム角センサ取付部４０ａ，４０ｂ、突出部４２ａ，４２ｂ、及び取付具基部４４ａ，４４ｂ，４４ｃを纏めて説明するとき、それぞれフランジ部３４、カム角センサ固定部３６、ヘッドカバー取付部３８、カム角センサ取付部４０、突出部４２、及び取付具基部４４と称する。

フランジ部３４は、シリンダヘッド１２のアッパデッキ１３とヘッドカバー１４との間の空間を外部から密閉しシールするためのシール部材、すなわちガスケット４６（図２参照）が、ヘッドカバー１４との間に設けられるフランジ面４８を備える。

カム角センサ固定部３６は、フランジ部３４に囲まれた領域内でフランジ面４８から立設し、カム角センサ１６を固定する部分である。具体的には、カム角センサ固定部３６には、カム角センサ１６をカム角センサ取付部４０に固定するためのボルト１６ａと螺合する雌ねじが設けられた固定孔５０が設けられている。

ヘッドカバー取付部３８は、フランジ部３４に囲まれた領域内でフランジ面４８から立設し、カム角センサ取付具３０にヘッドカバー１４を取り付ける部分である。具体的には、ヘッドカバー取付部３８には、雌ねじが設けられた取付孔５２が設けられており、ヘッドカバー１４に設けられた貫通孔５４（図１参照）を通してボルトにより取付孔５２に螺合して、ヘッドカバー１４がカム角センサ取付具３０に固定される。

カム角センサ取付部４０は、フランジ部３４に囲まれた領域内でフランジ面４８から立設し、カム角センサ１６を回転角の測定位置にガイドするガイド孔５６を備えた部分である。カム角センサ１６は、Ｏリング１６ｂによりガイド孔５６との間でシールされて取り付けられる。カム角センサ固定部３６、ヘッドカバー取付部３８及びカム角センサ取付部４０は、フランジ面４８から同じ側に立設する。

突出部４２は、フランジ部３４に囲まれた領域内に、フランジ面４８から突出し、この突出側である外側と反対側の内側の面が凹むように箱状に設けられた部分である。カム角センサ固定部３６、ヘッドカバー取付部３８、及びカム角センサ取付部４０は、フランジ部３４に囲まれた領域内に設けられ、突出部４２の一部を成すように構成されており、全て同じ側に突出している。図４（ｄ）に示すように、カム角センサ固定部３６、ヘッドカバー取付部３８、及びカム角センサ取付部４０のフランジ面４８からの突出高さは、突出部４２の他の部分のフランジ面４８からの突出高さに比べて高く構成されている。このように構成することで、カム角センサ１６及びヘッドカバー１４はカム角センサ取付具３０に容易に取り付け易くなる。ヘッドカバー取付部３８のフランジ面４８からの突出高さは、カム角センサ１６の取り付けの点を考慮して、突出部４２の他の部分のフランジ面４８からの突出高さと同じか、それ以上の高さであればよい。カム角センサ固定部３６及びカム角センサ取付部４０のフランジ面４８からの突出高さも、突出部４２の他の部分のフランジ面４８からの突出高さと同じか、それ以上の高さであることが、カム角センサ１６の取り付けの点で好ましい。

取付具基部４４ａ，４４ｂは、フランジ部３４の両側に設けられ、取付具基部４４ｃは、両側のフランジ部３４ａとフランジ部３４ｂとの間に設けられている。取付具基部４４ａ，４４ｂ，４４ｃは、いずれもフランジ面４８から、突出部４２の突出方向と反対側に延びて、シリンダヘッド１２に固定する固定部６４を備える。固定部６４には、貫通孔が設けられ、図示されないボルトによりシリンダヘッド１２に固定される。

このようなカム角センサ取付具３０において、ヘッドカバー取付部３８は、異なる２方向から突出部４２の２つの壁と接続されている。すなわち、ヘッドカバー取付部３８は、突出部４２の２つの壁により支持されている。このため、フランジ部３４のフランジ面４８から突出する（立設する）ヘッドカバー取付部３８が外部から力を受けても変形を抑制することができる。このため、カム角センサ１６の読み取りの精度は低下しない。具体的に説明すると、ヘッドカバー取付部３８は、上述したようにヘッドカバー１４と当接してボルトにより固定されるので、フランジ面４８から立設するヘッドカバー取付部３８はヘッドカバー１４から力を受けやすい。このため、ヘッドカバー１４がフランジ部３４に対して傾斜するような変形をし、この力がヘッドカバー取付部３８に伝わったときにカム角センサ取付部４０が変形すると、カム角センサ１６の読み取りの精度が低下する。しかも、このとき、フランジ面４８まで撓むと、フランジ面４８に設けられるガスケット４６（図２参照）によるシール性は低下する不都合が生じる。したがって、本実施形態では、ヘッドカバー取付部３８は、異なる２方向から突出部４２の２つの壁と接続される。この２つの壁により、ヘッドカバー取付部３８は、フランジ面４８に対して傾斜しないように、２方向から補強支持され、一方向がカム角センサ固定部３６に接続され、もう一方がカム角センサ取付部４０の外側を囲んで、カム角センサ固定部３６に接続される。これにより、カム角センサ１６の読み取りの精度の低下は抑えられる。また、ヘッドカバー取付部３８から延びる突出部４２の２つの壁が補強リブとしての機能をするので、フランジ面４８もガスケット４６によるシール性を阻害するような撓みは生じ難い。

図４（ｂ）は、カム角センサ取付具３０を、取付具基部４４ａ，４４ｂ，４４ｃの側である底面側から見た底面図である。図５（ａ），（ｂ）は、本実施形態のカム角センサ取付具３０に設けられたリブを説明する図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＡ−Ａ’線に沿った矢視断面図である。
フランジ部３４に囲まれるように突出部４２の壁６０が設けられ、壁６０は、カム角センサ固定部３６、ヘッドカバー取付部３８、及びカム角センサ取付部４０に接続されている。すなわち、カム角センサ固定部３６、ヘッドカバー取付部３８、及びカム角センサ取付部４０はフランジ面４８から支柱のように立設し、これらのヘッドカバー取付部３８、及びカム角センサ固定部３６と接続し、カム角センサ取付部４０の外側を囲むように壁６０がフランジ面４８から立設して延在している。さらに、突出部４２の突出側である外側と反対側の凹部の内側の面の天井には、ヘッドカバー取付部３８から延びたリブであって、２つの壁６０の間に作られる内側空間に向かって突出したリブ６２が設けられている。このようなリブ６２を設けることにより、ヘッドカバー取付部３８を補強支持するとともに、鋳造品としてカム角センサ取付具３０を鋳造するとき、湯流れの停滞を抑制することができる。例えば、型内において、ヘッドカバー取付部３８に対応する空間部分からカム角センサ固定部３６及びカム角センサ取付部４０に対応する空間部分の方向に向かって湯が流れる場合、リブ６２を設けることにより、カム角センサ固定部３６及びカム角センサ取付部４０に対応する空間部分に湯を停滞することなく流すことができ、巣穴の発生を防止することができる。この点からも、ヘッドカバー取付部３８から延びるリブ６２が設けられていることが好ましい。
なお、カム角センサ取付具３０は、アルミニウム合金を用いた鋳造品であることが、軽量化と機械的強度を確保する点で好ましいが、機械的強度が確保できれば、鉄の鋳造品や鍛造品であっても構わない。

以上のように、本実施形態におけるカム角センサ取付具３０は、突出側である外側と反対側の内側の面が凹むように設けられた突出部４２を備えるので、突出部４２の壁６０を、上方に被るヘッドカバー１４の内側の形状に沿わせた形状とすることができる。これにより、ヘッドカバー１４とカム角センサ取付具３０との間の隙間に塵やゴミ等が溜まりにくく、また、溜まった塵やゴミ等も見えにくいので、見栄え向上に寄与することができる。また、カム角センサ取付具３０のヘッドカバー取付部３８は、異なる２方向から突出部４２の２つの壁６０と接続されている。したがって、ヘッドカバー取付部３８は、２つの壁６０により補強支持されている。このため、フランジ面４８から立設したヘッドカバー取付部３８は、ヘッドカバー１４の取り付けの際に、外部から力を受けても変形し難く、また、カム角センサ取付具３０が外部から大きな力を受けても、カム角センサ１６の読み取りの精度が低下しない。しかも、壁６０はフランジ面４８から立設して２方向に延びているので、フランジ部３４を補強するリブとしても機能する。このため、ヘッドカバー取付部３８は、外部から力を受けても、フランジ面４８に対して傾斜し、あるいは変形することは抑制される。フランジ面４８も撓みにくくなる。したがって、カム角センサ取付具３０とヘッドカバー１４との間に設けられるガスケット４６によるシール性が低下することはなく、シリンダヘッド１２内部のシール性を確保することができる。

以上、本発明のカム角センサ取付具及び内燃機関について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更してもよいのはもちろんである。

１２ シリンダヘッド
１３ アッパデッキ
１４ ヘッドカバー
１６ カム角センサ
１６ａ ボルト
１６ｂ Ｏリング
１８ 吸気用カムシャフト
２０ 排気用カムシャフト
２２，２４ シグナルプレート
２６，２８ 貫通孔
３０ カム角センサ取付具
３２ 固定ボルト
３４ａ，３４ｂ，３４ フランジ部
３６ａ，３６ｂ，３６ カム角センサ固定部
３８ａ，３８ｂ，３８ ヘッドカバー取付部
４０ａ，４０ｂ，４０ カム角センサ取付部
４２ａ，４２ｂ，４２ 突出部
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ 取付具基部
４６ ガスケット
４８ フランジ面
５０ 固定孔
５２ 取付孔
５４ 貫通孔
５６ ガイド孔
５８ シール材
６０ 壁
６２ リブ
６４ 固定部

Claims (7)

1. 内燃機関のシリンダヘッドとヘッドカバーの間に設けられ、前記シリンダヘッドに回転可能に支持されるカムシャフトの回転角を検出するカム角センサを取り付けるカム角センサ取付具であって、
   前記シリンダヘッドのアッパデッキと前記ヘッドカバーとの間の空間を外部に対してシールするためのシール部材が、前記ヘッドカバーとの間に設けられるフランジ面を備えるフランジ部と、
   前記フランジ部に囲まれた領域内で前記フランジ面から立設し、前記カム角センサを固定するカム角センサ固定部と、
   前記フランジ部に囲まれた領域内で前記フランジ面から立設し、前記カム角センサを前記回転角の測定位置にガイドするガイド孔を備えたカム角センサ取付部と、
   前記フランジ部に囲まれた領域内で前記フランジ面から立設し、前記カム角センサ取付具を前記ヘッドカバーに取り付けるヘッドカバー取付部と、
   前記フランジ部に囲まれた領域内に、前記フランジ面から突出し、この突出側である外側と反対側の内側の面が凹むように設けられた突出部と、を備える、ことを特徴とするカム角センサ取付具。
2. 前記ヘッドカバー取付部は、異なる２方向から前記突出部の２つの壁と接続されている、請求項１に記載のカム角センサ取付具。
3. 前記突出部の前記突出側である外側と反対側の内側の面の天井には、前記ヘッドカバー取付部から延び、前記２つの壁の間につくられる内側空間に向かって突出したリブが設けられている、請求項１または２に記載のカム角センサ取付具。
4. 前記カム角センサ取付部及び前記カム角センサ固定部の突出高さは、前記突出部の突出高さと同じかそれより高い、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカム角センサ取付具。
5. 前記フランジ面から、前記突出部の突出方向と反対側に延びて、前記シリンダヘッドに固定する固定部を備えた取付具基部を、さらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカム角センサ取付具。
6. 前記カム角センサ取付具は、アルミニウム合金を用いた鋳造品である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のカム角センサ取付具。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のカム角センサ取付具と、前記シリンダヘッドと、前記ヘッドカバーを含み、前記ヘッドカバーは、合成樹脂製である、内燃機関。

Images