JP2908396B1

JP2908396B1 - カムシャフトのロータ取り付け機構

Info

Publication number: JP2908396B1
Application number: JP10002380A
Authority: JP
Inventors: 勇二堀内; 洋二大西
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1999-06-21
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JPH11201011A

Abstract

【要約】【課題】カムシャフトの加工が容易であり、また、セ
ンサロータ取り付けおよび取り替えのための特別な治具
を必要とせずに容易になし得るロータ取り付け機構の提
供。【解決手段】カムシャフト１の軸方向の中央空洞１ａ
と、該中央空洞内に嵌挿される係合体２と、カムシャフ
トの前記中央空洞に嵌挿された係合体とカムシャフトと
を軸方向に交差する方向に貫通して係合体を係止するた
めのピン１２と、被検出用突起１０を有し且つカムシャ
フトの端面１ｅに当接しうるセンサロータ８と、該セン
サロータに形成された、カムシャフトの端面に形成され
た切欠き部１ｃに係合しうる係合突起８ａと、前記セン
サロータの貫通孔を貫通して係合体に螺着される頭付き
ボルト１１とを備えており、該頭付きボルトの締め込み
によってセンサロータと係合体とを近接する方向に付勢
することによってセンサロータを固定するように構成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカムシャフトのロー
タ取り付け機構に関する。さらに詳しくは、４サイクル
エンジンのカムシャフトの端部にカムシャフトの回転角
度を検出するためのロータを取り付けるための機構に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平６−６８３４６号公報にも
開示されているとおり、点火プラグによるエンジンの良
好な点火時期を得るため、カムシャフトを有する４サイ
クルエンジンにおいてはカムシャフトの回転を検出して
いるものがある。

【０００３】たとえば、図６に示すようなセンサロータ
５１が当該カムシャフト５２の一端部に備えられている
ものがある。図６のセンサロータ５１はカムシャフト５
２と一体に形成されたものであり、被検出部たる突起５
１ａが突設されたものである。このカムシャフトの回転
に伴う突起５１ａの回転を図示しない角度センサ等によ
って検出するものである。

【０００４】図示のカムシャフト５２は、二本のカムシ
ャフトを有する（ダブルオーバーヘッドカムシャフト）
４バルブ４気筒エンジンの排気系のカムシャフトであ
る。カムシャフト５２には各シリンダごとに二個の排気
弁（図示しない）に対応して二個のカム部が形成されて
おり（以下、この二個のカム部をカム対ともいう）、合
計で八個のカム部が形成されている。５２１ｂは第一シ
リンダ用のカム対である。５２２ｂは前記第一シリンダ
用カム対５２１ｂから角度位置（位相）が９０゜ずれた
第二シリンダ用のカム対である。５２３ｂは前記第一シ
リンダ用カム対５２２ｂから位相が１８０゜ずれた第三
シリンダ用のカム対である。５２４ｂは前記第一シリン
ダ用カム対５２１ｂから位相が２７０゜ずれた第四シリ
ンダ用のカム対である。また、各カム対の中間にはシリ
ンダブロックの軸受け対応部５２ｃが形成されている。
５２ｄは鍔状に形成されたスラスト受け部である。

【０００５】このセンサロータ５１は鋳鉄製のカムシャ
フトでは一体に鋳造した後に前記突起５１ａ、カム部５
２１ｂ、５２２ｂ、５２３ｂ、５２４ｂ、軸受け対応部
５２ｃ、スラスト受け部５２ｄ等を仕上げ加工する。鍛
造品等のカムシャフトではセンサロータ５１は研削加工
によって形成されるのが一般的である。また、このセン
サロータ５１の回転を検出するためのセンサ５３がシリ
ンダヘッドＨに配設されている。なお、カムシャフト５
２にはその軸方向に潤滑油通路としての中央空洞５１ｂ
が形成されている。

【０００６】前記カムシャフト５２は図示しないクラン
クシャフトから図示しないタイミングベルト等を介して
回転駆動され、一般にクランクシャフトの１／２の回転
数で回転させられる。

【０００７】そうすることにより、前記センサ５３がセ
ンサロータ５１の回転を検出することによってたとえば
エンジンコントロールユニットへ圧縮行程の上死点の時
期を知らせることができる。その結果、エンジンの圧縮
行程のみにおいて点火を行い、排気行程では点火しない
ように制御することができる。さらに、良好な燃料噴射
開始時期を得ることができ、さらに、エンジン回転数を
検出することもできる。

【０００８】前記センサロータ５１のカムシャフト５２
への配設方法として、図６の一体形成の他、図７に示す
ように、カムシャフト５５の中央空洞５５ａの端部を若
干拡径し、別体のセンサロータ５６をこの拡径部に圧入
したものがある。

【０００９】さらに、図８に示すように、カムシャフト
５７の中央空洞５７ａを下穴として雌ねじ５８を刻設
し、センサロータ５９にはボルト貫通孔５９ａを穿孔し
ておき、頭付きボルト６０をこの貫通孔５９ａを通して
カムシャフト５７の雌ねじ５８に螺着することによって
センサロータ５９をカムシャフト５７に取り付けたもの
もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、センサ
ロータ５１をカムシャフト５２と一体に形成するもの
（図６）では加工工数が増大する。したがって、ダブル
オーバーヘッドカムシャフトのエンジンではセンサロー
タ５１を備えた方のカムシャフト、一般に排気系のカム
シャフト、と吸気系のカムシャフトとの製造工数に大き
な差が生じ、工程管理上好ましいものではない。さら
に、センサロータ５１の突起部５１ａの位置を変更する
場合、すなわち、カム部５２ｂとの位相を変更する場合
にはカムシャフト全体を新たに製造する必要がある。

【００１１】また、センサロータ５６をカムシャフト５
５に圧入するもの（図７）にあっては、カムシャフト５
５を鋳鉄製にした場合に良好な圧入状態を得にくい。さ
らに、圧入のために特別の治具や設備が必要となる。加
えて、上記センサロータ５１（図６）と同様に、センサ
ロータ５６の位相を変更する場合にはセンサロータ５６
の取り外しおよび再取り付けにも特別の治具を必要とす
る。

【００１２】つぎに、中央空洞５７ａを下穴とした雌ね
じ５８に頭付きボルト６０を螺着してセンサロータ５９
を取り付けたもの（図８）にあっては、ボルト径が中央
空洞５７ａの内径に応じて大きいものとなるため、螺着
するときに大きな締め付けトルクが必要となる。その結
果、ボルト締め付けのために特別な治具が必要となる。
かかる事態を避けるためにボルト径および対応雌ねじサ
イズを中央空洞５７ａの内径より小さくしようとする
と、カムシャフト５７の一端側を閉塞状態にしておいて
から雌ねじを形成する必要がある。その場合、カムシャ
フト５７の他端側からのみ中央空洞５７ａを形成せなば
ならず、長い寸法のドリル加工となって現実的ではな
い。

【００１３】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、加工が容易であり、また、特別な治具
を必要とせず、センサロータの位相の変更も容易になし
得るロータ取り付け機構を提供することを目的としてい
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のロータ取り付け
機構は、カムシャフトの端面に開口した軸方向の中央空
洞と、該中央空洞内に前記開口から嵌挿され得る係合体
と、カムシャフトの前記中央空洞に嵌挿された係合体と
カムシャフトとを軸方向に交差する方向に貫通する軸支
部材と、被検出部を有し且つカムシャフトの前記端面に
当接しうるロータと、該ロータと前記係合体とに係合す
る引っ張り部材とを備えており、該引っ張り部材の張力
によってロータと係合体とを近接する方向に付勢するこ
とによってロータを固定するように構成されている。

【００１５】したがって、ロータ取り付けのためには、
カムシャフトには少なくとも軸支部材が貫通する穴を形
成するだけでよい。したがって、ロータを取り替える場
合にもカムシャフトを新たに製造する必要がなく、特別
な治具を必要とすることがない。さらに、ロータ取り付
けに際して大径ボルト締め付けに伴うトルク管理の必要
もない。

【００１６】かかるロータ取り付け機構において、引っ
張り部材がボルトであり、前記係合体に前記ボルトが螺
合するねじ穴が形成されており、前記ロータにボルト貫
通孔が穿孔されたものにあっては、構造が簡素化され且
つ材料入手が容易となる。

【００１７】さらに、前記引っ張り部材が、係合体に形
成された雄ねじ部材から構成されてなるロータ取り付け
機構にあっては、部品点数が減少し、それに伴い作業工
数も減少する点で好ましい。

【００１８】加えて、カムシャフトの前記端面におけ
る、そのカム部と関連づけられた角度位置に切欠き部が
形成されており、前記ロータに該切欠き部に係合しうる
係合突起が形成されてなるロータ取り付け機構にあって
は、ロータの被検出部と前記係合突起との角度位置関係
からカム部と被検出部との角度位置関係が定まるので、
かかるロータを取り替えるだけでカム部に対する所望の
角度位置に被検出部を位置させることが容易に行いう
る。

【００１９】なお、特許請求の範囲でいう角度位置と
は、カムシャフトやロータの横断面における点のある半
径同士のなす角度に基づく位置をいう。

【００２０】

【発明の実施の形態】添付図面に示される実施形態に基
づいて本発明のロータ取り付け機構を説明する。

【００２１】図１（ａ）は本発明のロータ取り付け機構
の一実施形態が適用されたカムシャフトの一例を示す一
部切欠き正面図であり、図１（ｂ）はその側面図であ
る。図２は図１のロータ取り付け機構の組立前断面図で
ある。図３および図４はそれぞれ本発明のロータ取り付
け機構の他の実施形態を示す断面図である。図５は図１
のロータ取り付け機構が適用されたエンジンのシリンダ
ヘッドの一例を示す側面図である。

【００２２】図１および図２に示されるカムシャフト１
は、４バルブダブルオーバーヘッドカムシャフト４気筒
エンジン用の排気系カムシャフトを例示したものであ
る。ロータ取り付け機構の部分を除いて図６に示す従来
のカムシャフトと同様の構成を有しているため、その部
分については説明を省略する。

【００２３】カムシャフト１の端部において、その中央
空洞１ａは若干拡径されている（以下、この部分を拡径
部１ｂという。カムシャフト１の端面の外周寄りには円
弧状の切欠き部１ｃが形成されている。この切欠き部１
ｃはカム部１ｄの形成時の角度位置合わせのためのマー
ク（位置決め）となるものである。

【００２４】２で示すのは係合体であり、大径部３と小
径部４とからなる段付き円柱状を呈する部材である。係
合体２はカムシャフト１に、その小径部４がカムシャフ
ト１の中央空洞１ａに、大径部３が前記拡径部１ｂにそ
れぞれ嵌挿された状態で組み込まれる。また、係合体２
にはその軸方向に沿ってねじ穴５が形成されており、後
述の頭付きボルト１１が螺着されうるようにされてい
る。さらに、係合体２の小径部４にはその軸方向に垂直
な方向にピン孔６が穿孔されている。係合体２の大径部
３の軸方向長さは前記拡径部１ｂの軸方向長さより長く
されており、係合体をつまんだ状態で前記中央空洞１ａ
へ挿入しうる。

【００２５】一方、カムシャフト１における係合体２の
小径部４が嵌挿される部分には、係合体２の小径部４が
嵌挿されたときにそのピン孔６に一致する位置に中央空
洞１ａを軸方向に垂直な方向に通過するようにピン穴７
が形成されている。このピン穴７はカムシャフト１を全
体に貫通してはおらず、中央空洞１ａを挟む一方の壁の
途中までしか形成されていないが、とくにそのように限
定はされず、貫通したものでもよい。また、ピン孔６お
よびピン穴７は係合体２の小径部４に対応する位置に形
成されているが、これもそのように限定はされず、大径
部３に対応する位置に形成されてもよい。

【００２６】センサロータ８は有底短円筒状を呈した部
材であり、その内径は係合体２の大径部３が嵌挿されう
る大きさにされている。また、その底部中央には後述の
頭付きボルト１１が貫通する貫通孔９が穿孔されてい
る。さらに、センサロータ８の外周には、その半径方向
外方に向けて回転被検出部たる被検出突起１０が突設さ
れている。さらに、センサロータ８の開口端側の一カ所
には前記カムシャフト１の端面の切欠き部１ｃに係合し
うる係合突起８ａが形成されている。係合突起８ａと被
検出突起１０との位置関係の調節により、前記被検出突
起１０と各カム部１ｄとの対応位置の変更が可能とな
る。すなわち、係合突起８ａと被検出突起１０との角度
位置の異なる複数個のセンサロータを用意しておくこと
により、適宜取り替えて被検出突起１０と各カム部１ｄ
との対応位置を変更することができる。

【００２７】如上のとおり構成されたロータ取り付け機
構を組む場合、まず係合体２を、そのカムシャフト１端
面からの突出部分をつまんでカムシャフト１の中央空洞
１ａに挿入し、その小径部４が中央空洞１ａに、大径部
３が前記拡径部１ｂにそれぞれ嵌挿された状態にする。
そして、係合体２のピン孔６をカムシャフト１のピン孔
７に一致させる。ついでピン（特許請求の範囲でいう軸
支部材に該当する）１２をピン穴７およびピン孔６に挿
入する。その状態でセンサロータ８を、その開放端縁８
ａがカムシャフト１の端面１ｅに当接するように前記係
合体２の大径部３に外嵌する。その後、前記頭付きボル
ト１１をセンサロータ８の貫通孔９を通して係合体２の
ねじ穴５に螺合して締め付ける。そうすれば、頭付きボ
ルト１１に生じた張力により、センサロータ８はカムシ
ャフト１の端面１ｅに圧接されて固定され、係合体２は
ピン１２を介してカムシャフト１のピン孔７に係合され
て固定され、ピン１２はカムシャフト１のピン孔７に係
合されて固定された状態となる。かかる構成によれば、
頭付きボルト１１はセンサロータ８をカムシャフト１の
端面１ｅに固定するに十分な強度があればよいので小さ
いサイズのものを選択しうる。

【００２８】図３に示すロータ取り付け機構は、前述の
ごとき拡径部１ｂは設けず、頭付きボルト１１（図１参
照）も用いずに、カムシャフト１３の中央空洞１３ａの
内径とほぼ同一の外径を有する係合体１４を用いたもの
であり、この係合体１４の端面中央に植え込みボルト１
５を植設したものである。この植え込みボルトも前記頭
付きボルト１１と同様に比較的小径のものである。係合
体１４にはその軸方向に垂直な方向にピン孔１６が穿孔
されている。この係合体１４の軸方向長さは図示のごと
く、ピン１２を係合させた状態では完全に中央空洞１３
ａないに隠れる長さである。したがって、センサロータ
１７は基本的に円盤状でよく、その中央部に植え込みボ
ルト１５用貫通孔１７ａを穿孔し、その外周に被検出突
起１７ｂを形成し、その一端面の外周寄りにはカムシャ
フト１３端面の円弧状切欠き部１３ｂに係合しうる係合
突起１７ｃを形成すればよい。

【００２９】カムシャフト１３へのセンサロータ１７の
組み込み時には、その植え込みボルト１５をつまんで前
記中央空洞１３ａに挿入し、ピン１２を嵌挿したうえで
センサロータ１７をその貫通孔１７ａに植え込みボルト
１５が貫通する状態でカムシャフト１３の端面に当接さ
せ、ナット１８で締め付ければよい。

【００３０】図４に示すロータ取り付け機構は、前記ロ
ータ取り付け機構（図３）の植え込みボルト１５に代え
て係合体１９の端面中央に突出するねじ棒部１９ａを一
体に形成したものであり、製造工数を短縮したものであ
る。その他の構成およびカムシャフト１３への取り付け
手順は図３の機構と同一である。このねじ棒１９ａも比
較的小径のものである。

【００３１】図５には、如上のロータ取り付け機構を有
するカムシャフト１、１３（以下、１で代表させる）を
備えたエンジンの要部が示されている。図５では二本の
カムシャフトのうちの排気系のカムシャフトにセンサロ
ータ８、１７（以下、８で代表させる）が取り付けられ
ているものが例示されているが、吸気系カムシャフトに
取り付けてもよい。

【００３２】Ｈはシリンダヘッドであり、その上端面に
形成された半円状断面の溝にカムシャフト１が載置され
ており、同じく半円状断面の溝を有する図示しないベア
リングキャップによってカムシャフト１は回転自在に挟
持される。なお、ヘッドカバーは図示していない。

【００３３】カムシャフト１と一体に回転するセンサロ
ータ８の回転を検出するためのセンサＳもシリンダヘッ
ドＨのボス部Ｂに取り付けられている。このセンサＳは
磁気コイルを有する検出用ピックアップを備えており、
センサロータ８に対して磁界を作用させる。そしてセン
サＳは、鉄鋼などの磁性体材料からなるセンサロータ８
の回転により、前記突起１０が繰り返し磁界を通過する
ことによる磁界変化を受信信号として繰り返し受信する
ものである。かかる受信信号に基づいてセンサ８から出
力される信号はカム部によるバルブ開閉時期に対応す
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明のロータ取り付け機構によれば、
ロータ取り付けのためのカムシャフトの加工が容易であ
り、また、取り付けのための特別な治具を必要とせず、
センサロータの位相の変更も容易になし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明のロータ取り付け機構の一
実施形態が適用されたカムシャフトの一例を示す一部切
欠き正面図であり、図１（ｂ）はその側面図である。

【図２】図１のロータ取り付け機構の組立前断面図であ
る。

【図３】本発明のロータ取り付け機構の他の実施形態を
示す断面図である。

【図４】本発明のロータ取り付け機構のさらに他の実施
形態を示す断面図である。

【図５】図１のロータ取り付け機構が適用されたエンジ
ンのシリンダヘッドの一例を示す側面図である。

【図６】図６（ａ）は従来のロータ取り付け機構の一例
が適用されたカムシャフトの一部切欠き正面図であり、
図６（ｂ）はその側面図である。

【図７】図７（ａ）は従来のロータ取り付け機構の他の
例を示す一部切欠き正面図であり、図７（ｂ）はその側
面図である。

【図８】図８（ａ）は従来のロータ取り付け機構のさら
に他の例を示す一部切欠き正面図であり、図８（ｂ）は
その側面図である。

【符号の説明】

１・・・カムシャフト１ａ・・中央空洞１ｂ・・拡径部１ｃ・・切欠き１ｄ・・カム部１ｅ・・端面２・・・係合体２ａ・・開放端縁３・・・大径部４・・・小径部５・・・ねじ穴６・・・ピン孔７・・・ピン穴８・・・センサロータ８ａ・・係合突起９・・・貫通孔１０・・・突起１１・・・頭付きボルト１２・・・ピン１３・・・カムシャフト１３ａ・・中央空洞１３ｂ・・切欠き部１４・・・係合体１５・・・植え込みボルト１６・・・ピン孔１７・・・センサロータ１７ａ・・貫通孔１７ｂ・・被検出部１７ｃ・・係合突起１８・・・ナット１９・・・係合体１９ａ・・ねじ棒部Ｂ・・・ボス部Ｈ・・・シリンダヘッドＳ・・・センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02P 7/067 F02P 7/10 F01L 1/04 F02D 35/00 362

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カムシャフトの端面に開口した軸方向の
中央空洞と、該中央空洞内に前記開口から嵌挿され得る
係合体と、カムシャフトの前記中央空洞に嵌挿された係
合体とカムシャフトとを軸方向に交差する方向に貫通す
る軸支部材と、被検出部を有し且つカムシャフトの前記
端面に当接しうるロータと、該ロータと前記係合体とに
係合する引っ張り部材とを備えており、該引っ張り部材
の張力によってロータと係合体とを近接する方向に付勢
することによってロータを固定するように構成されたカ
ムシャフトのロータ取り付け機構。
【請求項２】前記引っ張り部材がボルトであり、前記
係合体に前記ボルトが螺合するねじ穴が形成されてお
り、前記ロータにボルト貫通孔が穿孔されてなる請求項
１記載のカムシャフトのロータ取り付け機構。
【請求項３】カムシャフトの端面に開口した軸方向の
中央空洞と、該中央空洞内に嵌挿される係合体と、カム
シャフトの前記中央空洞に嵌挿された係合体とカムシャ
フトとを軸方向に交差する方向に貫通する軸支部材と、
被検出部を有し且つカムシャフトの前記端面に当接しう
るロータと、該ロータと前記係合体とに係合する引っ張
り部材とを備えており、該引っ張り部材の張力によって
ロータと係合体とを近接する方向に付勢することによっ
てロータを固定するように構成されており、前記引っ張り部材が、係合体に形成された雄ねじ部材か
ら構成されてなるカムシャフトのロータ取り付け機構。
【請求項４】カムシャフトの前記端面における、その
カム部と関連づけられた角度位置に切欠き部が形成され
ており、前記ロータに該切欠き部に係合しうる係合突起
が形成されてなる請求項１から３のうちいずれか一の項
に記載のカムシャフトのロータ取り付け機構。