JP3952960B2 - エンジンの可変動弁装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの可変動弁装置に関し、詳しくはエンジンのクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更する可変バルブタイミング機構を有する可変動弁装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両用エンジンに、吸気、排気バルブの開閉タイミングを変更し、出力向上や燃費低減等を図る可変動弁装置が備えられることがある。一般に、この可変動弁装置は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更することによってバルブの開閉タイミングを変更する油圧作動式の可変バルブタイミング機構を有しており、その一例として、例えば特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
この可変バルブタイミング機構では、吸気カムシャフトの一端部にロータが固設されると共に、該吸気カムシャフトに対して相対回転可能に取り付けられたスプロケット（プーリ）にハウジング（ケ-シング）が固設されている。また、これらのロータとハウジングとで進角用油圧室（進角側受圧室）と遅角用油圧室（遅角側受圧室）とが画成されており、油圧制御弁（オイルコントロールバルブ）による油圧の給排によって、進角用油圧室に油圧が供給されたときはロータはハウジングに対して吸気カムシャフトの回転側に回動されて吸気バルブの作動タイミングが進角側に変更され、一方、遅角用油圧室に油圧が供給されたときはロータはハウジングに対して吸気カムシャフトの反回転側に回動されて吸気バルブの作動タイミングが遅角側に変更されるようになっている。
【０００４】
そして、吸気カムシャフトにセンサロータ（センシングプレート）が固設されると共に該センサロータに近接して回転角センサ（カムアングルセンサ）が配設されており、該回転角センサによって吸気カムシャフトの回転位相つまり吸気バルブの作動タイミングが検出されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２８０４１４号公報（図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような回転角センサの先端検出面はシリンダヘッドカバー内方に位置しているため、潤滑に供された油が飛散して該検出面に付着することがある。その場合、油中に混入した例えば金属部材同士の摺動等によって生じた微粉等の異物は、通常オイルフィルタ等によって捕捉・除去されるものの、捕捉されなかった金属微粉等が回転角センサの先端検出面に堆積して該検出面を汚し、回転角センサの検出精度を変動させたり或いは低下させる可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、以上の現状に鑑み、カムシャフト近傍に設置された回転角センサの検出精度を良好に維持可能なエンジンの可変動弁装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【０００９】
まず、請求項1に記載の発明は、エンジンのクランクシャフトに同期して吸気または排気バルブを開閉駆動するカムシャフトの端部に備えられ、該カムシャフトの上記クランクシャフトに対する回転位相を変更可能な油圧作動式の可変バルブタイミング機構と、該可変バルブタイミング機構への油圧の給排制御を行う油圧制御弁とを有し、かつ、上記カムシャフトに設けられたセンサロータの回転軌跡に近接して先端検出面が配置されてカムシャフトの回転角を検出する電磁ピックアップ式の回転角センサが備えられたエンジンの可変動弁装置に関するもので、上記油圧制御弁は上記可変バルブタイミング機構からの戻り油を排出するドレン孔を有すると共に、上記回転角センサは、上記油圧制御弁のドレン孔よりカムシャフトの回転方向前方で、該ドレン孔の近傍に配設され、その先端検出面が該ドレン孔から排出される油の噴流軌跡内に臨む位置関係で、該回転角センサと油圧制御弁とが配設されていることを特徴とする。
【００１０】
可変バルブタイミング機構の作動により回転位相が変更されると、油圧制御弁のドレン孔から戻り油が排出される。その場合、この発明によれば、排出される戻り油を回転角センサの先端検出面に向けて噴射させることができる。つまり、この噴射される戻り油によって回転角センサの先端検出面を洗浄するが可能となるから、該検出面への金属微粉等の堆積が抑制され、もって格別の手段を設けることなく回転角センサの検出精度が良好に維持される。
【００１１】
そして、特にこの発明によれば、油圧制御弁のドレン孔から排出される戻り油がカムシャフトに設けられたセンサロータの回転により積極的に回転角センサ側へ運ばれて、先端検出面への油の供給が増加する。つまり、戻り油による回転角センサの先端検出面の洗浄が促進されるようになる。
【００１２】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の可変動弁装置において、油圧制御弁は、スプールと、該スプールを保持するホルダと、該スプールを駆動するソレノイドとを有し、上記ホルダにドレン孔が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の可変動弁装置において、油圧制御弁のホルダは、カムシャフトを回転自在に支持するカムキャップから構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、上記請求項１に記載の発明が、油圧制御弁及びドレン孔の構成の点で一層具体化される。そして、請求項３に記載の発明のように構成すれば、カムシャフトを支持するカムキャップに上記ホルダを兼ねさせることになるので、部品点数が削減されると共にコンパクト化が図られるメリットがある。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、上記請求項２または請求項３に記載の可変動弁装置において、油圧制御弁は、スプールの軸線が縦方向となるように配設されていることを特徴とする。
【００１６】
油圧制御弁のドレン孔は通常スプールの軸線に直交する方向に長い扁平形状とされる。その場合、該ドレン孔から排出される戻り油の噴流は水平方向に拡がることになる。したがって、この発明によれば、回転角センサ、詳しくは先端検出面の設置位置を、前述したセンサロータに近接させつつ水平方向に拡がった油の噴流軌跡内に求めることができるから、設置位置の自由度が増す。エンジンにおける部材の設置位置に関しては、垂直方向よりも水平方向の自由度が大きいほうが一般に設計面で好都合な場合が多いため、設計上の自由度が増すことになるこの発明の意義は大きい。
【００１７】
そして、請求項５に記載の発明は、上記請求項1から請求項4のいずれかに記載の可変動弁装置において、回転角センサは、油圧制御弁の近傍でシリンダヘッドカバーに取り付けられていることを特徴とする。
【００１８】
シリンダヘッドカバーへの部材の取り付けは比較的容易であるから、この発明によれば、回転角センサの設置位置の自由度が増す。つまり、設置位置の調整代が増す。その場合、回転角センサは油圧制御弁の近傍に設置されるから、前述した戻り油による回転角センサの先端検出面の洗浄作用が一層確実となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るエンジンの可変動弁装置について説明する。
【００２０】
図１に示すように、このエンジン１には、図示しないクランクシャフトに平行に配置され、下方のシリンダヘッド２と上方のカムキャップ３とで回転自在に支持された吸気及び排気カムシャフト４，５が備えられている。そして、これらのカムシャフト４，５に組み付けられたスプロケット６，７と、クランクシャフトに組み付けられたスプロケットとにわたって無端状のチェーン８が巻き掛けられている。
【００２１】
これにより、クランクシャフトの回転に同期して両スプロケット６，７ひいては両カムシャフト４，５が回転し、その結果、これらのカムシャフト４，５に設けられた複数のカム９…９，１０…１０（図例ではそれぞれ２個ずつ示す）により、複数の吸気及び排気バルブ１１…１１，１２…１２（同じくそれぞれ２個ずつ示す）が開閉駆動されるようになる。
【００２２】
そして、このエンジン１には、排気バルブ１２…１２の開閉タイミングを変更する可変動弁装置が備えられており、該動弁装置は可変バルブタイミング機構１３を有している。つまり、排気カムシャフト５において、該カムシャフト５に対して所定範囲内で相対回転可能に組み付けられたスプロケット７側の端部に、このカムシャフト５のクランクシャフトに対する回転位相を変更可能な油圧作動式の可変バルブタイミング機構１３が設けられている。さらに、カムキャップ３には、該可変バルブタイミング機構１３への油圧の給排制御を行う油圧制御弁１４が設けられている。
【００２３】
可変バルブタイミング機構１３には周知の構造のものが適用可能であるので、その構造については概略を説明するにとどめる。つまり図２に示すように、この可変バルブタイミング機構１３には、中心に向けて突出する４個の突出部（図示せず）を有する中空のハウジング２１と、該ハウジング２１の一方の開口を覆う蓋部材２２とが備えられ、これらのハウジング２１と蓋部材２２とは複数のボルト２３…２３（図例では２個のみ示す）でスプロケット７に一体に固定されている。また、可変バルブタイミング機構１３には、上記ハウジング２１内に収容されて、周囲に向けて突出すると共に該ハウジング２１側の突出部に係合可能な４個の突出部（図示せず）を有するロータ２４が備えられ、このロータ２４はボルト２５で排気カムシャフト５に一体に固定されている。その場合、スプロケット７とハウジング２１とロータ２４と蓋部材２２とで囲まれた空間は、ハウジング２１側の突出部とロータ２４側の突出部とにより、図示しない４つの進角用油圧室と同数の遅角用油圧室とに画成されている。
【００２４】
これにより、図示しない油圧源から進角用油圧室へ油圧が供給される一方、遅角用油圧室から油圧が排出されると、ロータ２４側の突出部がハウジング２１側の突出部に係合するまでロータ２４はハウジング２１に対して排気カムシャフト５の回転側に回動され、排気カムシャフト５のクランクシャフトに対する回転位相が進角側に、つまり排気バルブ１２…１２の作動タイミングが進角側に変更されることになる。また、遅角用油圧室へ油圧が供給される一方、進角用油圧室から油圧が排出されると、ロータ２４側の突出部がハウジング２１側の突出部に係合するまでロータ２４はハウジング２１に対して排気カムシャフト５の反回転側に回動され、排気カムシャフト５のクランクシャフトに対する回転位相が遅角側に、つまり排気バルブ１２…１２の作動タイミングが遅角側に変更されることになる。
【００２５】
次に、エンジン１の可変動弁装置に備えられて、上記可変バルブタイミング機構１３への油圧の給排制御を行う油圧制御弁１４について説明する。
【００２６】
図１〜図３に示すように、この油圧制御弁１４は軸線が縦方向となるよう、カムキャップ３にブラケット３１を介してボルト３２で取り付けられている。なお、上記カムキャップ３は、シリンダヘッド２の可変バルブタイミング機構１３側の端部の上面に、複数のボルト３３…３３で締結されている。
【００２７】
図４に示すように、油圧制御弁１４は、軸線方向に長いスプール３４と、該スプール３４を収容する中空のケース３５と、該ケース３５の基端部（図例では上部）に連結されてスプール３４を軸線方向に駆動するソレノイド３６と、上記ケース３５の先端部（図例では下部）に介装されてスプール３４をケース３５の基端部側へ付勢するスプリング３７とを有している。そして、上記ソレノイド３６にはコイル３８とプランジャ３９とが備えられ、このプランジャ３９は上記スプール３４の基端部に連結されている。
【００２８】
また、ケース３５には、軸線に対して一方の側（図例では右側）に所定間隔を置いて上下２つの出力ポート３５ａ，３５ｂが、他方の側（同じく左側）に所定間隔を置いて１つの入力ポート３５ｃ及びこれを挟む上下２つのドレンポート３５ｄ，３５ｅが設けられている。そして、これらのポート３５ａ〜３５ｅはいずれも、スプール３４の軸線に直交する方向に長い扁平形状とされている。なお、この油圧制御弁１４では、ソレノイド３６に図示しないエンジンコントロールユニット等からの制御信号が出力されると、プランジャ３９の移動によってケース３５内のスプール３４の位置が高精度にデューティ制御され、可変バルブタイミング機構１３へ供給する作動油の流量及び方向を制御することができるようになっている。
【００２９】
一方、油圧制御弁１４ひいてはスプール３４を保持するホルダを兼ねるカムキャップ３には、油圧制御弁１４のケース３５部分を収容する油圧制御弁挿入孔３′が設けられている。そして、カムキャップ３には、上記入力ポート３５ｃと出力ポート３５ａ，３５ｂとにそれぞれ接続する油圧供給油路３ｃと進角用油路３ａと遅角用油路３ｂとが設けられている。さらに、図２及び図３に示すように、カムキャップ３には、下側ドレンポート３５ｅに接続すると共に該カムキャップ３を排気カムシャフト５側に貫通するドレン孔３ｅが設けられている。このドレン孔３ｅは、上記ドレンポート３５ｅに対応して扁平形状とされている。
【００３０】
また、図２に示すように、カムキャップ３には、シリンダヘッド２に跨るように２つの環状溝３ａ′，３ｂ′が設けられている。これらの環状溝３ａ′，３ｂ′は、それぞれ上記進角用及び遅角用油路３ａ，３ｂの一部を構成するものである。
【００３１】
これにより、例えば図４に示すように、ソレノイド３６が非作動状態のときには、スプール３４は入力ポート３５ｃと上側出力ポート３５ａとを連通すると共に下側出力ポート３５ｂと下側ドレンポート３５ｅとを連通するように位置することとなり、その場合、油圧供給油路３ｃから入力ポート３５ｃへ供給された油圧は上側出力ポート３５ａから進角用油路３ａ及び環状溝３ａ′等を経て可変バルブタイミング機構１３の進角用油圧室へ供給される。その際、可変バルブタイミング機構１３の遅角用油圧室から排出される油圧は、環状溝３ｂ′及び遅角用油路３ｂ等を経て下側出力ポート３５ｂに連通する下側ドレンポート３５ｅひいてはドレン孔３ｅから排出される。
【００３２】
一方、ソレノイド３６が作動状態のときには、一例として、スプリング３７の付勢力に抗してスプール３４が下方へ移動し、入力ポート３５ｃと下側出力ポート３５ｂとを連通すると共に上側出力ポート３５ａと上側ドレンポート３５ｄとを連通するように位置すると、その場合、油圧供給油路３ｃから入力ポート３５ｃへ供給された油圧は下側出力ポート３５ｂから遅角用油路３ｂ及び環状溝３ｂ′等を経て可変バルブタイミング機構１３の遅角用油圧室へ供給される。その際、可変バルブタイミング機構１３の進角用油圧室から排出される油圧は、環状溝３ａ′及び進角用油路３ａ等を経て上側出力ポート３５ａに連通する上側ドレンポート３５ｄから排出される。
【００３３】
次に、エンジン１の可変動弁装置に備えられて、排気カムシャフト５の回転角を検出する回転角検出機構について説明する。
【００３４】
図２及び図３に示すように、この回転角検出機構４１には、排気カムシャフト５の比較的カムキャップ３寄りの箇所に組み付けられたセンサロータ４２と、矢印ａで示す方向に回転する該センサロータ４２の回転軌跡に近接して先端検出面４３ａが配置された電磁ピックアップ式の回転角センサ４３とが備えられている。この回転角センサ４３によって検出された排気カムシャフト５の回転角と、クランクシャフト側に設けられた別なる回転角センサ（図示せず）によって検出されたクランクシャフトの回転角とを対照して、排気カムシャフト５のクランクシャフトに対する回転位相が決定されることになる。
【００３５】
センサロータ４２は正面視円盤形状とされ、円周面の所定箇所に都合６個の突起４２ａ…４２ａが立設されている。この場合、１個の突起４２ａと排気カムシャフト５を挟んで反対側の２個の突起４２ａ，４２ａとで１セットとすると、このセットから円周方向に略９０°ずれて別なる１セットの突起４２ａ…４２ａが設けられている。
【００３６】
一方、回転角センサ４３は、その先端検出部４３ａが上記センサロータ４２を指向するように、油圧制御弁１４の近傍でシリンダヘッド２上方を覆うシリンダヘッドカバー２ａの上壁に、取付部材４４を介してボルト４５で取り付けられている。この回転角センサ４３は、その先端検出面４３ａが所定範囲内で突起４２ａ…４２ａに近接したとき、検出信号つまりパルス信号を出力するように構成されている。
【００３７】
さらに、図５に示すように、センサロータ４２に近接配置された回転角センサ４３の先端検出面４３ａ（図例上、紙面奥方を向いている）が、可変バルブタイミング機構１３から排出されて、油圧制御弁１４の下側ドレンポート３５ｅを経てカムキャップ３に設けられたドレン孔３ｅから噴射された戻り油の二点鎖線で示す噴流軌跡Ｓ内に臨むように位置している（図２及び図３も参照）。さらに、上記先端検出面４３ａは、矢印ａで示すセンサロータ４２つまり排気カムシャフト５の回転方向前方に位置している（同じく図２及び図３も参照）。
【００３８】
ここで、本実施の形態の作用について説明する。
【００３９】
まず、排気カムシャフト５に組み付けられたセンサロータ４２に対して近接配置された回転角センサ４３の先端検出面４３ａが、可変バルブタイミング機構１３から排出されて、カムキャップ３に取り付けられた油圧制御弁１４の下側ドレンポート３５ｅを経てカムキャップ３に設けられたドレン孔３ｅから噴射された戻り油の噴流軌跡Ｓ内に臨む位置関係となるよう、回転角センサ４３と油圧制御弁１４とが配設されている。したがって、可変バルブタイミング機構１３の作動によって排気カムシャフト５の回転位相が進角側へ変更される都度、遅角用油圧室から環状溝３ｂ′及び遅角用油路３ｂ等を経て油圧制御弁１４の下側出力ポート３５ｂに連通する下側ドレンポート３５ｅから排出される可変バルブタイミング機構１３からの戻り油が、カムキャップ３に設けられたドレン孔３ｅから回転角センサ４３の先端検出面４３ａに向けて噴射されるようになる。つまり、この戻り油を利用して回転角センサ４３の先端検出面４３ａを洗浄することが可能となるから、該検出面４３ａへの金属微粉等の堆積が抑制され、もって格別の手段を設けることなく回転角センサ４３の検出精度が良好に維持される。
【００４０】
また、図２、図３、及び図５に示すように、回転角センサ４３は、油圧制御弁１４の近傍でシリンダヘッドカバー２ａの上壁に設置されている。シリンダヘッドカバー２ａへの部材の取り付けは比較的容易であるから、その場合には、回転角センサ４３の設置位置の自由度が増す。つまり、設置位置の調整代が増す。そして、回転角センサ４３は油圧制御弁１４の近傍に設置されているから、戻り油による回転角センサ４３の先端検出面４３ａの洗浄作用が一層確実となる。
【００４１】
また、油圧制御弁１４はスプール３４の軸線が縦方向となるようカムキャップ３に取り付けられ、かつ、油圧制御弁１４の下側ドレンポート３５ｅ及びカムキャップ３のドレン孔３ｅはスプール３４の軸線に直交する方向に長い扁平形状とされているから、図５に二点鎖線で示すように、該ドレンポート３５ｅ及びドレン孔３ｅから排出される戻り油の噴流は水平方向に拡がることになる。したがって、回転角センサ４３つまり先端検出面４３ａの設置位置を、センサロータ４２に近接させつつ水平方向に拡がった油の噴流軌跡Ｓ内に求めることができるから、設置位置の自由度が増す。エンジン１における部材の設置位置に関しては、垂直方向よりも水平方向の自由度が大きいほうが一般に設計面で好都合な場合が多いため、前述した油圧制御弁１４の配設姿勢の持つ意義は大きい。
【００４２】
さらに、油圧制御弁１４ひいてはスプール３４を保持するホルダとしてカムキャップ３を使用したから、部品点数が削減されると共にコンパクト化が図られるメリットがある。
【００４３】
そして、回転角センサ４３の先端検出面４３ａは、図２、図３、及び図５に矢印ａで示すセンサロータ４２つまり排気カムシャフト５の回転方向前方に位置している。したがって、油圧制御弁１４の下側ドレンポート３５ｅつまりカムキャップ３のドレン孔３ｅから排出される戻り油が、排気カムシャフト５に組み付けられたセンサロータ４２ないし突起４２ａ…４２ａの回転により積極的に回転角センサ４３側へ運ばれて、先端検出面４３ａへの油の供給が増加する。つまり、戻り油による回転角センサ４３の先端検出面４３ａの洗浄が促進されるようになる。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、カムキャップ３が油圧制御弁１４ひいてはスプール３４を保持するホルダを兼ねていたが、このホルダをカムキャップ３とは別体の部材で構成してもよい。
【００４５】
また、上記実施の形態では、油圧制御弁１４はスプール３４の軸線が縦方向となるよう設置されていたが、これに限定されることはない。つまり、設計上の制約がある場合等には、上記特許請求の範囲に包含される限り、油圧制御弁１４の配設姿勢として、例えば、スプール３４の軸線が横方向となる姿勢や適宜傾斜する姿勢等が許容される。
【００４６】
そして、上記実施の形態では、排気カムシャフト５側に可変バルブタイミング機構１３、油圧制御弁１４、及び回転角検出機構４１等を備えた場合について説明したが、これらと同様の可変バルブタイミング機構、油圧制御弁、及び回転角検出機構等を吸気カムシャフト４側に備えてもよく、その場合にも前述したような作用効果がもたらされるのは言うまでもない。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、カムシャフト近傍に設置された回転角センサの検出精度を良好に維持可能なエンジンの可変動弁装置を提供するもので、回転角センサの先端検出部への金属微粉等の堆積を抑制する回転角センサ及び油圧制御弁の設置構造としている。本発明は、エンジンの可変動弁装置の技術分野に広く好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るエンジンの可変動弁装置を示す要部平面図である。
【図２】 可変バルブタイミング機構の近傍を示す側面図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線による矢視図である。
【図４】 油圧制御弁の一部切欠き正面図である。
【図５】 センサロータと回転角センサと油圧制御弁との位置関係を説明するための図２のＢ−Ｂ線による要部拡大矢視図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ａ シリンダヘッドカバー
３ カムキャップ（ホルダ）
３ｅ ドレン孔
４ 吸気カムシャフト
５ 排気カムシャフト
１１ 吸気バルブ
１２ 排気バルブ
１３ 可変バルブタイミング機構
１４ 油圧制御弁
３４ スプール
３６ ソレノイド
４２ センサロータ
４３ 回転角センサ
４３ａ 先端検出面
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの可変動弁装置に関し、詳しくはエンジンのクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更する可変バルブタイミング機構を有する可変動弁装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両用エンジンに、吸気、排気バルブの開閉タイミングを変更し、出力向上や燃費低減等を図る可変動弁装置が備えられることがある。一般に、この可変動弁装置は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更することによってバルブの開閉タイミングを変更する油圧作動式の可変バルブタイミング機構を有しており、その一例として、例えば特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
この可変バルブタイミング機構では、吸気カムシャフトの一端部にロータが固設されると共に、該吸気カムシャフトに対して相対回転可能に取り付けられたスプロケット（プーリ）にハウジング（ケ-シング）が固設されている。また、これらのロータとハウジングとで進角用油圧室（進角側受圧室）と遅角用油圧室（遅角側受圧室）とが画成されており、油圧制御弁（オイルコントロールバルブ）による油圧の給排によって、進角用油圧室に油圧が供給されたときはロータはハウジングに対して吸気カムシャフトの回転側に回動されて吸気バルブの作動タイミングが進角側に変更され、一方、遅角用油圧室に油圧が供給されたときはロータはハウジングに対して吸気カムシャフトの反回転側に回動されて吸気バルブの作動タイミングが遅角側に変更されるようになっている。
【０００４】
そして、吸気カムシャフトにセンサロータ（センシングプレート）が固設されると共に該センサロータに近接して回転角センサ（カムアングルセンサ）が配設されており、該回転角センサによって吸気カムシャフトの回転位相つまり吸気バルブの作動タイミングが検出されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２８０４１４号公報（図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような回転角センサの先端検出面はシリンダヘッドカバー内方に位置しているため、潤滑に供された油が飛散して該検出面に付着することがある。その場合、油中に混入した例えば金属部材同士の摺動等によって生じた微粉等の異物は、通常オイルフィルタ等によって捕捉・除去されるものの、捕捉されなかった金属微粉等が回転角センサの先端検出面に堆積して該検出面を汚し、回転角センサの検出精度を変動させたり或いは低下させる可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、以上の現状に鑑み、カムシャフト近傍に設置された回転角センサの検出精度を良好に維持可能なエンジンの可変動弁装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【０００９】
まず、請求項1に記載の発明は、エンジンのクランクシャフトに同期して吸気または排気バルブを開閉駆動するカムシャフトの端部に備えられ、該カムシャフトの上記クランクシャフトに対する回転位相を変更可能な油圧作動式の可変バルブタイミング機構と、該可変バルブタイミング機構への油圧の給排制御を行う油圧制御弁とを有し、かつ、上記カムシャフトに設けられたセンサロータの回転軌跡に近接して先端検出面が配置されてカムシャフトの回転角を検出する電磁ピックアップ式の回転角センサが備えられたエンジンの可変動弁装置に関するもので、上記油圧制御弁は上記可変バルブタイミング機構からの戻り油を排出するドレン孔を有すると共に、上記回転角センサは、上記油圧制御弁のドレン孔よりカムシャフトの回転方向前方で、該ドレン孔の近傍に配設され、その先端検出面が該ドレン孔から排出される油の噴流軌跡内に臨む位置関係で、該回転角センサと油圧制御弁とが配設されていることを特徴とする。
【００１０】
可変バルブタイミング機構の作動により回転位相が変更されると、油圧制御弁のドレン孔から戻り油が排出される。その場合、この発明によれば、排出される戻り油を回転角センサの先端検出面に向けて噴射させることができる。つまり、この噴射される戻り油によって回転角センサの先端検出面を洗浄するが可能となるから、該検出面への金属微粉等の堆積が抑制され、もって格別の手段を設けることなく回転角センサの検出精度が良好に維持される。
【００１１】
そして、特にこの発明によれば、油圧制御弁のドレン孔から排出される戻り油がカムシャフトに設けられたセンサロータの回転により積極的に回転角センサ側へ運ばれて、先端検出面への油の供給が増加する。つまり、戻り油による回転角センサの先端検出面の洗浄が促進されるようになる。
【００１２】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の可変動弁装置において、油圧制御弁は、スプールと、該スプールを保持するホルダと、該スプールを駆動するソレノイドとを有し、上記ホルダにドレン孔が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の可変動弁装置において、油圧制御弁のホルダは、カムシャフトを回転自在に支持するカムキャップから構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、上記請求項１に記載の発明が、油圧制御弁及びドレン孔の構成の点で一層具体化される。そして、請求項３に記載の発明のように構成すれば、カムシャフトを支持するカムキャップに上記ホルダを兼ねさせることになるので、部品点数が削減されると共にコンパクト化が図られるメリットがある。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、上記請求項２または請求項３に記載の可変動弁装置において、油圧制御弁は、スプールの軸線が縦方向となるように配設されていることを特徴とする。
【００１６】
油圧制御弁のドレン孔は通常スプールの軸線に直交する方向に長い扁平形状とされる。その場合、該ドレン孔から排出される戻り油の噴流は水平方向に拡がることになる。したがって、この発明によれば、回転角センサ、詳しくは先端検出面の設置位置を、前述したセンサロータに近接させつつ水平方向に拡がった油の噴流軌跡内に求めることができるから、設置位置の自由度が増す。エンジンにおける部材の設置位置に関しては、垂直方向よりも水平方向の自由度が大きいほうが一般に設計面で好都合な場合が多いため、設計上の自由度が増すことになるこの発明の意義は大きい。
【００１７】
そして、請求項５に記載の発明は、上記請求項1から請求項4のいずれかに記載の可変動弁装置において、回転角センサは、油圧制御弁の近傍でシリンダヘッドカバーに取り付けられていることを特徴とする。
【００１８】
シリンダヘッドカバーへの部材の取り付けは比較的容易であるから、この発明によれば、回転角センサの設置位置の自由度が増す。つまり、設置位置の調整代が増す。その場合、回転角センサは油圧制御弁の近傍に設置されるから、前述した戻り油による回転角センサの先端検出面の洗浄作用が一層確実となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るエンジンの可変動弁装置について説明する。
【００２０】
図１に示すように、このエンジン１には、図示しないクランクシャフトに平行に配置され、下方のシリンダヘッド２と上方のカムキャップ３とで回転自在に支持された吸気及び排気カムシャフト４，５が備えられている。そして、これらのカムシャフト４，５に組み付けられたスプロケット６，７と、クランクシャフトに組み付けられたスプロケットとにわたって無端状のチェーン８が巻き掛けられている。
【００２１】
これにより、クランクシャフトの回転に同期して両スプロケット６，７ひいては両カムシャフト４，５が回転し、その結果、これらのカムシャフト４，５に設けられた複数のカム９…９，１０…１０（図例ではそれぞれ２個ずつ示す）により、複数の吸気及び排気バルブ１１…１１，１２…１２（同じくそれぞれ２個ずつ示す）が開閉駆動されるようになる。
【００２２】
そして、このエンジン１には、排気バルブ１２…１２の開閉タイミングを変更する可変動弁装置が備えられており、該動弁装置は可変バルブタイミング機構１３を有している。つまり、排気カムシャフト５において、該カムシャフト５に対して所定範囲内で相対回転可能に組み付けられたスプロケット７側の端部に、このカムシャフト５のクランクシャフトに対する回転位相を変更可能な油圧作動式の可変バルブタイミング機構１３が設けられている。さらに、カムキャップ３には、該可変バルブタイミング機構１３への油圧の給排制御を行う油圧制御弁１４が設けられている。
【００２３】
可変バルブタイミング機構１３には周知の構造のものが適用可能であるので、その構造については概略を説明するにとどめる。つまり図２に示すように、この可変バルブタイミング機構１３には、中心に向けて突出する４個の突出部（図示せず）を有する中空のハウジング２１と、該ハウジング２１の一方の開口を覆う蓋部材２２とが備えられ、これらのハウジング２１と蓋部材２２とは複数のボルト２３…２３（図例では２個のみ示す）でスプロケット７に一体に固定されている。また、可変バルブタイミング機構１３には、上記ハウジング２１内に収容されて、周囲に向けて突出すると共に該ハウジング２１側の突出部に係合可能な４個の突出部（図示せず）を有するロータ２４が備えられ、このロータ２４はボルト２５で排気カムシャフト５に一体に固定されている。その場合、スプロケット７とハウジング２１とロータ２４と蓋部材２２とで囲まれた空間は、ハウジング２１側の突出部とロータ２４側の突出部とにより、図示しない４つの進角用油圧室と同数の遅角用油圧室とに画成されている。
【００２４】
これにより、図示しない油圧源から進角用油圧室へ油圧が供給される一方、遅角用油圧室から油圧が排出されると、ロータ２４側の突出部がハウジング２１側の突出部に係合するまでロータ２４はハウジング２１に対して排気カムシャフト５の回転側に回動され、排気カムシャフト５のクランクシャフトに対する回転位相が進角側に、つまり排気バルブ１２…１２の作動タイミングが進角側に変更されることになる。また、遅角用油圧室へ油圧が供給される一方、進角用油圧室から油圧が排出されると、ロータ２４側の突出部がハウジング２１側の突出部に係合するまでロータ２４はハウジング２１に対して排気カムシャフト５の反回転側に回動され、排気カムシャフト５のクランクシャフトに対する回転位相が遅角側に、つまり排気バルブ１２…１２の作動タイミングが遅角側に変更されることになる。
【００２５】
次に、エンジン１の可変動弁装置に備えられて、上記可変バルブタイミング機構１３への油圧の給排制御を行う油圧制御弁１４について説明する。
【００２６】
図１〜図３に示すように、この油圧制御弁１４は軸線が縦方向となるよう、カムキャップ３にブラケット３１を介してボルト３２で取り付けられている。なお、上記カムキャップ３は、シリンダヘッド２の可変バルブタイミング機構１３側の端部の上面に、複数のボルト３３…３３で締結されている。
【００２７】
図４に示すように、油圧制御弁１４は、軸線方向に長いスプール３４と、該スプール３４を収容する中空のケース３５と、該ケース３５の基端部（図例では上部）に連結されてスプール３４を軸線方向に駆動するソレノイド３６と、上記ケース３５の先端部（図例では下部）に介装されてスプール３４をケース３５の基端部側へ付勢するスプリング３７とを有している。そして、上記ソレノイド３６にはコイル３８とプランジャ３９とが備えられ、このプランジャ３９は上記スプール３４の基端部に連結されている。
【００２８】
また、ケース３５には、軸線に対して一方の側（図例では右側）に所定間隔を置いて上下２つの出力ポート３５ａ，３５ｂが、他方の側（同じく左側）に所定間隔を置いて１つの入力ポート３５ｃ及びこれを挟む上下２つのドレンポート３５ｄ，３５ｅが設けられている。そして、これらのポート３５ａ〜３５ｅはいずれも、スプール３４の軸線に直交する方向に長い扁平形状とされている。なお、この油圧制御弁１４では、ソレノイド３６に図示しないエンジンコントロールユニット等からの制御信号が出力されると、プランジャ３９の移動によってケース３５内のスプール３４の位置が高精度にデューティ制御され、可変バルブタイミング機構１３へ供給する作動油の流量及び方向を制御することができるようになっている。
【００２９】
一方、油圧制御弁１４ひいてはスプール３４を保持するホルダを兼ねるカムキャップ３には、油圧制御弁１４のケース３５部分を収容する油圧制御弁挿入孔３′が設けられている。そして、カムキャップ３には、上記入力ポート３５ｃと出力ポート３５ａ，３５ｂとにそれぞれ接続する油圧供給油路３ｃと進角用油路３ａと遅角用油路３ｂとが設けられている。さらに、図２及び図３に示すように、カムキャップ３には、下側ドレンポート３５ｅに接続すると共に該カムキャップ３を排気カムシャフト５側に貫通するドレン孔３ｅが設けられている。このドレン孔３ｅは、上記ドレンポート３５ｅに対応して扁平形状とされている。
【００３０】
また、図２に示すように、カムキャップ３には、シリンダヘッド２に跨るように２つの環状溝３ａ′，３ｂ′が設けられている。これらの環状溝３ａ′，３ｂ′は、それぞれ上記進角用及び遅角用油路３ａ，３ｂの一部を構成するものである。
【００３１】
これにより、例えば図４に示すように、ソレノイド３６が非作動状態のときには、スプール３４は入力ポート３５ｃと上側出力ポート３５ａとを連通すると共に下側出力ポート３５ｂと下側ドレンポート３５ｅとを連通するように位置することとなり、その場合、油圧供給油路３ｃから入力ポート３５ｃへ供給された油圧は上側出力ポート３５ａから進角用油路３ａ及び環状溝３ａ′等を経て可変バルブタイミング機構１３の進角用油圧室へ供給される。その際、可変バルブタイミング機構１３の遅角用油圧室から排出される油圧は、環状溝３ｂ′及び遅角用油路３ｂ等を経て下側出力ポート３５ｂに連通する下側ドレンポート３５ｅひいてはドレン孔３ｅから排出される。
【００３２】
一方、ソレノイド３６が作動状態のときには、一例として、スプリング３７の付勢力に抗してスプール３４が下方へ移動し、入力ポート３５ｃと下側出力ポート３５ｂとを連通すると共に上側出力ポート３５ａと上側ドレンポート３５ｄとを連通するように位置すると、その場合、油圧供給油路３ｃから入力ポート３５ｃへ供給された油圧は下側出力ポート３５ｂから遅角用油路３ｂ及び環状溝３ｂ′等を経て可変バルブタイミング機構１３の遅角用油圧室へ供給される。その際、可変バルブタイミング機構１３の進角用油圧室から排出される油圧は、環状溝３ａ′及び進角用油路３ａ等を経て上側出力ポート３５ａに連通する上側ドレンポート３５ｄから排出される。
【００３３】
次に、エンジン１の可変動弁装置に備えられて、排気カムシャフト５の回転角を検出する回転角検出機構について説明する。
【００３４】
図２及び図３に示すように、この回転角検出機構４１には、排気カムシャフト５の比較的カムキャップ３寄りの箇所に組み付けられたセンサロータ４２と、矢印ａで示す方向に回転する該センサロータ４２の回転軌跡に近接して先端検出面４３ａが配置された電磁ピックアップ式の回転角センサ４３とが備えられている。この回転角センサ４３によって検出された排気カムシャフト５の回転角と、クランクシャフト側に設けられた別なる回転角センサ（図示せず）によって検出されたクランクシャフトの回転角とを対照して、排気カムシャフト５のクランクシャフトに対する回転位相が決定されることになる。
【００３５】
センサロータ４２は正面視円盤形状とされ、円周面の所定箇所に都合６個の突起４２ａ…４２ａが立設されている。この場合、１個の突起４２ａと排気カムシャフト５を挟んで反対側の２個の突起４２ａ，４２ａとで１セットとすると、このセットから円周方向に略９０°ずれて別なる１セットの突起４２ａ…４２ａが設けられている。
【００３６】
一方、回転角センサ４３は、その先端検出部４３ａが上記センサロータ４２を指向するように、油圧制御弁１４の近傍でシリンダヘッド２上方を覆うシリンダヘッドカバー２ａの上壁に、取付部材４４を介してボルト４５で取り付けられている。この回転角センサ４３は、その先端検出面４３ａが所定範囲内で突起４２ａ…４２ａに近接したとき、検出信号つまりパルス信号を出力するように構成されている。
【００３７】
さらに、図５に示すように、センサロータ４２に近接配置された回転角センサ４３の先端検出面４３ａ（図例上、紙面奥方を向いている）が、可変バルブタイミング機構１３から排出されて、油圧制御弁１４の下側ドレンポート３５ｅを経てカムキャップ３に設けられたドレン孔３ｅから噴射された戻り油の二点鎖線で示す噴流軌跡Ｓ内に臨むように位置している（図２及び図３も参照）。さらに、上記先端検出面４３ａは、矢印ａで示すセンサロータ４２つまり排気カムシャフト５の回転方向前方に位置している（同じく図２及び図３も参照）。
【００３８】
ここで、本実施の形態の作用について説明する。
【００３９】
まず、排気カムシャフト５に組み付けられたセンサロータ４２に対して近接配置された回転角センサ４３の先端検出面４３ａが、可変バルブタイミング機構１３から排出されて、カムキャップ３に取り付けられた油圧制御弁１４の下側ドレンポート３５ｅを経てカムキャップ３に設けられたドレン孔３ｅから噴射された戻り油の噴流軌跡Ｓ内に臨む位置関係となるよう、回転角センサ４３と油圧制御弁１４とが配設されている。したがって、可変バルブタイミング機構１３の作動によって排気カムシャフト５の回転位相が進角側へ変更される都度、遅角用油圧室から環状溝３ｂ′及び遅角用油路３ｂ等を経て油圧制御弁１４の下側出力ポート３５ｂに連通する下側ドレンポート３５ｅから排出される可変バルブタイミング機構１３からの戻り油が、カムキャップ３に設けられたドレン孔３ｅから回転角センサ４３の先端検出面４３ａに向けて噴射されるようになる。つまり、この戻り油を利用して回転角センサ４３の先端検出面４３ａを洗浄することが可能となるから、該検出面４３ａへの金属微粉等の堆積が抑制され、もって格別の手段を設けることなく回転角センサ４３の検出精度が良好に維持される。
【００４０】
また、図２、図３、及び図５に示すように、回転角センサ４３は、油圧制御弁１４の近傍でシリンダヘッドカバー２ａの上壁に設置されている。シリンダヘッドカバー２ａへの部材の取り付けは比較的容易であるから、その場合には、回転角センサ４３の設置位置の自由度が増す。つまり、設置位置の調整代が増す。そして、回転角センサ４３は油圧制御弁１４の近傍に設置されているから、戻り油による回転角センサ４３の先端検出面４３ａの洗浄作用が一層確実となる。
【００４１】
また、油圧制御弁１４はスプール３４の軸線が縦方向となるようカムキャップ３に取り付けられ、かつ、油圧制御弁１４の下側ドレンポート３５ｅ及びカムキャップ３のドレン孔３ｅはスプール３４の軸線に直交する方向に長い扁平形状とされているから、図５に二点鎖線で示すように、該ドレンポート３５ｅ及びドレン孔３ｅから排出される戻り油の噴流は水平方向に拡がることになる。したがって、回転角センサ４３つまり先端検出面４３ａの設置位置を、センサロータ４２に近接させつつ水平方向に拡がった油の噴流軌跡Ｓ内に求めることができるから、設置位置の自由度が増す。エンジン１における部材の設置位置に関しては、垂直方向よりも水平方向の自由度が大きいほうが一般に設計面で好都合な場合が多いため、前述した油圧制御弁１４の配設姿勢の持つ意義は大きい。
【００４２】
さらに、油圧制御弁１４ひいてはスプール３４を保持するホルダとしてカムキャップ３を使用したから、部品点数が削減されると共にコンパクト化が図られるメリットがある。
【００４３】
そして、回転角センサ４３の先端検出面４３ａは、図２、図３、及び図５に矢印ａで示すセンサロータ４２つまり排気カムシャフト５の回転方向前方に位置している。したがって、油圧制御弁１４の下側ドレンポート３５ｅつまりカムキャップ３のドレン孔３ｅから排出される戻り油が、排気カムシャフト５に組み付けられたセンサロータ４２ないし突起４２ａ…４２ａの回転により積極的に回転角センサ４３側へ運ばれて、先端検出面４３ａへの油の供給が増加する。つまり、戻り油による回転角センサ４３の先端検出面４３ａの洗浄が促進されるようになる。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、カムキャップ３が油圧制御弁１４ひいてはスプール３４を保持するホルダを兼ねていたが、このホルダをカムキャップ３とは別体の部材で構成してもよい。
【００４５】
また、上記実施の形態では、油圧制御弁１４はスプール３４の軸線が縦方向となるよう設置されていたが、これに限定されることはない。つまり、設計上の制約がある場合等には、上記特許請求の範囲に包含される限り、油圧制御弁１４の配設姿勢として、例えば、スプール３４の軸線が横方向となる姿勢や適宜傾斜する姿勢等が許容される。
【００４６】
そして、上記実施の形態では、排気カムシャフト５側に可変バルブタイミング機構１３、油圧制御弁１４、及び回転角検出機構４１等を備えた場合について説明したが、これらと同様の可変バルブタイミング機構、油圧制御弁、及び回転角検出機構等を吸気カムシャフト４側に備えてもよく、その場合にも前述したような作用効果がもたらされるのは言うまでもない。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、カムシャフト近傍に設置された回転角センサの検出精度を良好に維持可能なエンジンの可変動弁装置を提供するもので、回転角センサの先端検出部への金属微粉等の堆積を抑制する回転角センサ及び油圧制御弁の設置構造としている。本発明は、エンジンの可変動弁装置の技術分野に広く好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るエンジンの可変動弁装置を示す要部平面図である。
【図２】 可変バルブタイミング機構の近傍を示す側面図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線による矢視図である。
【図４】 油圧制御弁の一部切欠き正面図である。
【図５】 センサロータと回転角センサと油圧制御弁との位置関係を説明するための図２のＢ−Ｂ線による要部拡大矢視図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ａ シリンダヘッドカバー
３ カムキャップ（ホルダ）
３ｅ ドレン孔
４ 吸気カムシャフト
５ 排気カムシャフト
１１ 吸気バルブ
１２ 排気バルブ
１３ 可変バルブタイミング機構
１４ 油圧制御弁
３４ スプール
３６ ソレノイド
４２ センサロータ
４３ 回転角センサ
４３ａ 先端検出面
Claims (5)
- エンジンのクランクシャフトに同期して吸気または排気バルブを開閉駆動するカムシャフトの端部に備えられ、該カムシャフトの上記クランクシャフトに対する回転位相を変更可能な油圧作動式の可変バルブタイミング機構と、該可変バルブタイミング機構への油圧の給排制御を行う油圧制御弁とを有し、かつ、上記カムシャフトに設けられたセンサロータの回転軌跡に近接して先端検出面が配置されてカムシャフトの回転角を検出する電磁ピックアップ式の回転角センサが備えられたエンジンの可変動弁装置であって、上記油圧制御弁は上記可変バルブタイミング機構からの戻り油を排出するドレン孔を有すると共に、上記回転角センサは、上記油圧制御弁のドレン孔よりカムシャフトの回転方向前方で、該ドレン孔の近傍に配設され、その先端検出面が該ドレン孔から排出される油の噴流軌跡内に臨む位置関係で、該回転角センサと油圧制御弁とが配設されていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
- 油圧制御弁は、スプールと、該スプールを保持するホルダと、該スプールを駆動するソレノイドとを有し、上記ホルダにドレン孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの可変動弁装置。
- 油圧制御弁のホルダは、カムシャフトを回転自在に支持するカムキャップから構成されていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの可変動弁装置。
- 油圧制御弁は、スプールの軸線が縦方向となるように配設されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエンジンの可変動弁装置。
- 回転角センサは、油圧制御弁の近傍でシリンダヘッドカバーに取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンジンの可変動弁装置。
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