JP4420947B2 - 直線変位検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、シャフトの直線変位（直線運動）を、回転変位センサのセンサロータの回転変位（回転運動）に変換して検出する直線変位検出装置に関するものである。

［従来の技術］
従来より、図１２に示したように、シャフト１０１の１次元変位（直線変位、直線運動）を、回転角度センサ１０２のセンサロータに固定されたセンサレバー１０４の回転変位（回転運動）に変換して検出する直線変位検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
センサレバー１０４のセンサロータ側端部は、回転角度センサ１０２の回転軸１０３に回転可能に軸支されている。また、センサレバー１０４のシャフト側端部には、長穴１０５が設けられており、この長穴１０５にシャフト１０１の接触部１１１がネジ止めされている。

回転角度センサ１０２の内部には、センサレバー１０４と共に回転軸１０３に設けられたセンサロータと、このセンサロータに対面する印刷基板とが設けられている。この印刷基板上には、円弧状の抵抗体パターンおよびこの抵抗体パターンと同心円弧状の導電体パターンが形成されている。また、センサロータには、抵抗体パターンと導電体パターンとを橋渡しするブラシが取り付けられている。
この回転角度センサ１０２は、センサロータの回転角度を電気信号に変換して出力することで、シャフト１０１の直線変位（シャフト変位またはシャフト現在位置）を検出する変位センサである。

［従来の技術の不具合］
ところが、従来の直線変位検出装置においては、直線変位以外にシャフト１０１の半径方向への揺動が加わる場合、シャフト１０１の揺動が、センサレバー１０４への捩じれ力となり、見かけ上シャフト１０１の直線変位となるので、シャフト１０１の直線変位測定誤差となるという問題があった。また、上記の場合には、シャフト１０１の揺動が、センサレバー１０４への捩じれ力となり、センサレバー１０４への負荷となるので、繰り返し応力に対する強度確保が必要となるという問題があった。
さらに、回転角度センサ１０２の回転軸１０３およびセンサロータとシャフト１０１とがオフセット配置となる場合には、センサレバー１０４が片持ちとなるため、シャフト変位を伝達する間に捩じれが生じ、シャフト１０１の直線変位測定誤差となるという問題があった。

また、従来の直線変位検出装置においては、シャフト１０１の直線変位をセンサレバー１０４の回転変位に変換する際に、シャフト１０１の接触部１１１とセンサレバー１０４の長穴１０５との接触する位置が変わるという問題、および歪みが発生するという問題があった。
なお、従来の直線変位検出装置においては、シャフト１０１の直線変位をセンサレバー１０４の回転変位に変換する際に生じる歪みを、シャフト１０１の接触部１１１とセンサレバー１０４の長穴１０５との接触する位置関係を変えて、つまり長穴１０５にてセンサレバー１０４の回転半径（Ｒ）を変えて回避することが提示されている。
しかし、センサレバー１０４の回転半径（Ｒ）が大きくなると、シャフト１０１の直線変位量に対してセンサレバー１０４の回転角度の変位量が小さくなる。また、センサレバー１０４の回転半径（Ｒ）が小さくなると、シャフト１０１の直線変位量に対してセンサレバー１０４の回転角度の変位量が大きくなる。したがって、センサレバー１０４の回転半径（Ｒ）が変わると、シャフト１０１の直線変位とセンサレバー１０４の回転角度との関係が崩れ、非線形となり、シャフト１０１の直線変位検出精度が低下するという問題があった。
特開平１０−００２７０６号公報

本発明の目的は、シャフトの直線変位測定誤差を低減することのできる直線変位検出装置を提供することにある。また、シャフトの直線変位検出精度を向上することのできる直線変位検出装置を提供することにある。

請求項１及び６に記載の発明によれば、シャフトとセンサロッドとの間に、シャフトの揺動（回転力）を逃がす軸受け部材を設置している。これにより、シャフトが揺動した場合でも、軸受け部材によってシャフトの揺動を逃がすことが可能となるので、シャフトの揺動がセンサロッドに伝わり難くなる。
これによって、センサロッドからセンサレバーにシャフトの直線変位が伝達される際に、センサレバーの捩じりが無くなるので、シャフトの直線変位測定誤差を低減することができる。
また、シャフトの揺動がセンサロッドおよびセンサレバーに伝わり難くなるので、シャフトの揺動がセンサレバーへの負荷とならない。これによって、繰り返し応力に対するセンサレバーの捩じれ強度の確保が不要となる。

請求項２及び７に記載の発明によれば、シャフトの直線変位を回転変位（回転変位センサのセンサロータの回転変位）に変換する直線回転変位変換機構を、センサロッドとセンサレバーとに分割している。これにより、シャフトの直線変位をセンサロータおよびセンサレバーの回転変位に変換する際に生じる歪みを吸収することが可能となる。これによって、従来の技術に示されたシャフトとセンサレバーとの連結構造である、センサレバーの回転半径を変えて歪みを吸収する長穴構造を用いる必要がないので、シャフトの直線変位検出精度を向上することができる。

請求項３及び８に記載の発明によれば、シャフトの嵌合部とセンサロッドとの間に軸受け部材が設置されている。そして、軸受け部材は、シャフトの嵌合部の外周に嵌め合わされている。
請求項４及び９に記載の発明によれば、シャフトとセンサロッドの保持部との間にベアリングが設置されている。そして、軸受け部材は、環状のベアリングである。
なお、シャフトの嵌合部とセンサロッドの保持部との間に軸受け部材（ベアリング）を設置しても良い。

請求項５及び６に記載の発明によれば、センサロッドの当接部とセンサレバーの接触部との接触により、シャフトの直線変位がセンサロッドを経てセンサレバーに伝わる。
請求項１０に記載の発明によれば、センサレバーの接触部は、センサレバーに一体的に形成された筒部である。そして、この筒部の内壁面が、センサロッドの当接部の当接面が当接する当たり面とされている。
請求項１１に記載の発明によれば、センサロッドの当接部として、センサロッドに一体的に形成された球形状の嵌合頭部を用いている。

請求項１２に記載の発明によれば、センサロッドの当接部として、センサロッドの外周に回転自在に嵌め合わされた太鼓腹形状の円筒ローラを用いている。この場合には、シャフトの直線変位をセンサレバーの回転変位に変換する際にセンサロッドの当接部が傾いても、センサロッドの当接部の当接面が当接する、センサレバーの接触部の当たり面が変わらず、センサロッドの当接部とセンサレバーの接触部との当接部分にズレが発生しない。これにより、シャフトの直線変位検出精度を確保することができる。また、円筒ローラが回転することで、センサロッドの当接部とセンサレバーの接触部との当接部分の摩耗を抑えることができるので、センサロッドの当接部またはセンサレバーの接触部の耐摩耗性を向上することができる。

請求項１３に記載の発明によれば、回転変位センサとして、センサロータに固定された磁石、およびこの磁石より出た磁束を検出する非接触式の磁気検出素子を有し、磁石の回転角度に対する磁気検出素子の出力変化特性を利用して前記センサロータまたは前記センサレバーの回転角度を検出するセンサロータ角度センサまたはセンサレバー角度センサを用いても良い。

請求項１４に記載の発明によれば、回転変位センサは、シャフトの直線変位方向に平行な、センサレバーの接触部の回転軌跡の接線とセンサレバーの接触部の回転軌跡との交点を、シャフトの最大直線変位量の中間点としている。
これによって、シャフトの直線変位をセンサレバーの回転変位に変換する際にセンサロッドの傾きが小さくなり、また、センサロッドとセンサレバーとの当接部分に生じる横ズレが小さくなるので、シャフトの直線変位検出精度を向上することができる。

請求項１５に記載の発明によれば、シャフトの最大直線変位量の中間点は、回転変位センサにおける測定の開始点から終了点までの真ん中に位置している。
これによって、シャフトの直線変位をセンサレバーの回転変位に変換する際にセンサロッドの傾きが小さくなり、また、センサロッドとセンサレバーとの当接部分に生じる横ズレが小さくなるので、シャフトの直線変位検出精度を向上することができる。

本発明を実施するための最良の形態は、シャフトの直線変位測定誤差を低減するという目的を、シャフトとセンサロッドとの間に、シャフトの揺動（回転力）を逃がす軸受け部材を配置することで実現した。また、シャフトの直線変位検出精度を向上するという目的を、直線回転変位変換機構をセンサロッドとセンサレバーとに分割して、シャフトの直線変位をセンサロータおよびセンサレバーの回転変位に変換する際に生じる歪みを吸収することで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図１１は本発明の実施例１を示したもので、図１および図２は直線変位検出装置を備えた内燃機関（直列４気筒エンジン）の概略構成を示した図で、図３は直列４気筒エンジンの概略構成を示した図で、図４は直列４気筒エンジンの可変動弁機構を示した図である。

本実施例の内燃機関は、例えば自動車等の車両のエンジンルームに搭載されており、吸入空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得られる熱エネルギーにより出力を発生する直列４気筒エンジン（以下エンジンと略す）が採用されている。このエンジンは、吸気管の下流端に気密的に結合されるシリンダヘッド１と、内部にシリンダボアが形成されたシリンダブロック（図示せず）とを備えている。そして、シリンダヘッド１の上部（および側方部）には、ヘッドカバー２が取り付けられている。

ここで、本実施例の動弁装置（内燃機関の動弁装置）は、図１ないし図６に示したように、シリンダヘッド１に形成される吸気ポートを開閉する吸気バルブ３と、シリンダヘッド１に揺動可能に軸支されたロッカアーム４と、エンジンのクランクシャフトの回転に伴って回転するカムシャフト５と、ロッカアーム４とカムシャフト５との間に設置された可変動弁機構（内燃機関の可変動弁機構）６と、この可変動弁機構６を、スロットル制御装置等の各システムと関連して制御するエンジン制御ユニット（エンジン制御装置：以下ＥＣＵと言う）とを備えている。

そして、本実施例のエンジンには、図１および図２に示したように、可変動弁機構６のコントロールシャフト１１の軸線方向の直線変位（直線運動）を、ベアリング軸受け１２、センサロッド１３およびセンサレバー１４を経て、回転変位センサとしての回転角度センサ７のセンサロータ（回転軸）１５の回転変位（回転運動）に変換して検出する直線変位検出装置が取り付けられている。また、エンジンには、コントロールシャフト１１をその軸線方向に直線移動させるアクチュエータ（シャフト駆動装置）９が取り付けられている。

シリンダヘッド１の一方側に形成される複数の吸気ポートは、ポペット型の吸気バルブ３によって開閉され、また、シリンダヘッド１の他方側に形成される複数の排気ポートは、ポペット型の排気バルブ（図示せず）によって開閉される。ここで、吸気バルブ３には、バルブスプリング２１が設けられており、また、排気バルブには、バルブスプリング（図示せず）が設けられている。

そして、シリンダヘッド１には、先端部がエンジンの各気筒毎の燃焼室内に露出するようにスパークプラグ（図示せず）が取り付けられている。また、シリンダヘッド１には、吸気ポート内に最適なタイミングで燃料を噴射するインジェクタ（図示せず）が取り付けられている。また、ヘッドカバー２には、内部に円形状の開口部が形成された円筒状のセンサ嵌合部２２が設けられている。このセンサ嵌合部２２には、Ｏリング１６を介して、回転角度センサ７のハウジング１７が気密的に嵌合保持されている。
また、ロッカアーム４は、シリンダヘッド１に取り付けられた油圧式ラッシュアジャスタ２３の先端部に基端部が回転自在に支持されている。カムシャフト５の外周には、カム２４が一体的に形成されている。

また、本実施例のエンジンは、吸気バルブ３のバルブリフト量を連続的に変化させることで、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に吸入される吸入空気の流量（吸入空気量）を調節している。なお、実際にはバルブ作用角も同時に変化しているので、以下に、説明するバルブリフト量の変化はバルブ作用角の変化にも対応している。
また、エンジンの吸気管、特にインテークマニホールドまたはサージタンクの上流側に結合されるスロットルボディ内には、スロットルバルブが配置されている。吸気バルブ３のバルブリフト量の変化によって吸入空気量が調節されている場合には、通常、スロットルバルブの開度が全開状態となっている。スロットルバルブの開度制御としては、例えばエンジン始動時にはスロットルバルブを全開にし、エンジン停止時にはスロットルバルブを全閉にする制御を行う。なお、後述するような可変動弁機構６の故障により吸気バルブ３のバルブリフト量の調節が困難となった場合には、スロットルバルブの開度制御により吸入空気量を制御している。

可変動弁機構６は、図３ないし図６に示したように、カムシャフト５に対して並列配置されたコントロールシャフト１１と、このコントロールシャフト１１の外周に嵌め合わされた中空円筒状のロッカシャフト２５と、コントロールシャフト１１に連動して直線変位（直線運動）が可能なスライダギヤ２６と、このスライダギヤ２６と噛み合う入力ギヤ（入力アーム）２７および出力ギヤ（揺動カム）２８とを備えている。
なお、本実施例のエンジンでは、各気筒にそれぞれ一対の吸気バルブ３およびロッカアーム４が設けられており、一対の吸気バルブ３が、１つのカム２４によって開閉駆動される。
また、可変動弁機構６には、エンジンの各気筒毎に設けられた１つのカム２４に対応して、１つの入力ギヤ２７が設置されている。この入力ギヤ２７の両側には、エンジンの各気筒毎に設けられた一対の吸気バルブ３のそれぞれに対応して、２つの出力ギヤ２８が設置されている。すなわち、本実施例では、複数の可変動弁機構６を備えている。

コントロールシャフト１１は、可変動弁機構側に対して逆側にコネクタ３１を介してアクチュエータ９のボールネジシャフト（図示せず）に結合されている。また、コントロールシャフト１１は、複数の可変動弁機構６毎の各ロッカシャフト２５を軸線方向に貫通している。
そして、コントロールシャフト１１には、このコントロールシャフト１１とスライダギヤ２６とを連結するためのコネクトピン３２が半径方向に挿入されている。このコネクトピン３２は、コントロールシャフト１１の外周面から突出した状態となっている。また、コントロールシャフト１１は、その軸線方向のコネクタ側（アクチュエータ側）に、ベアリング軸受け１２を嵌合するベアリング嵌合部３３を有している。なお、ベアリング嵌合部３３は、ベアリング軸受け１２に対する相対的な回転変位（揺動）は許容されているが、ベアリング軸受け１２に対する軸線方向への相対的な移動は成されないように構成されている。

複数のロッカシャフト２５は、カムシャフト５に対して並列配置されている。このロッカシャフト２５は、軸線方向に移動したり、回転したりしないようにシリンダヘッド１（またはカムキャリア）に固定されている。ロッカシャフト２５の内部には、その軸線方向に摺動可能なようにコントロールシャフト１１が挿入されている。各ロッカシャフト２５の外周には、コントロールシャフト１１の軸芯を中心として揺動可能（回転可能）で、且つその軸線方向には移動しないように１つの入力ギヤ２７および２つの出力ギヤ２８が嵌合している。
また、ロッカシャフト２５におけるコネクトピン３２に対応する位置には、コネクトピン３２が貫通する長穴３４が形成されている。

１つの入力ギヤ２７は、ロッカシャフト２５の外周面から離れる方向に突出するアーム部３６と、このアーム部３６の先端に回転可能に接続されたローラ部３７とを有している。入力ギヤ２７は、ローラ部３７がカム２４に当接可能な位置に設けられている。
２つの出力ギヤ２８は、ロッカシャフト２５の外周面から離れる方向に突出する略三角形状のノーズ部３９をそれぞれ有している。ノーズ部３９の一辺（図５および図６中の図示下方側の辺）には、凹状に湾曲したカム面４０が形成されている。このカム面４０には、吸気バルブ３のバルブスプリング２１の付勢力によって、ロッカアーム４に回転自在に取り付けられたローラ２９が押し付けられている。

本実施例の可変動弁機構６は、ロッカシャフト２５の軸芯周りにおいて、１つの入力ギヤ２７と２つの出力ギヤ２８との相対位相差（α）を変更する機構を備えており、この機構によって、吸気バルブ３のバルブリフト量を適宜変更する。つまり、両者の相対移動差を拡大すれば、１つの入力ギヤ２７および２つの出力ギヤ２８の揺動角に対するロッカアーム４の揺動角が拡大され、吸気バルブ３のバルブリフト量が増大される。また、両者の相対移動差を縮小すれば、１つの入力ギヤ２７および２つの出力ギヤ２８の揺動角に対するロッカアーム４の揺動角が縮小され、吸気バルブ３のバルブリフト量が低減される。

続いて、上記の相対位相差（α）を変更する機構について、より詳細な説明を行う。ロッカシャフト２５の外周面と１つの入力ギヤ２７および２つの出力ギヤ２８との間に規定された空間には、ロッカシャフト２５に対して、回転可能で、且つ軸線方向に摺動可能に支持されたスライダギヤ２６が収容されている。
スライダギヤ２６は、円筒状に形成されている。このスライダギヤ２６の軸線方向の中央外周には、右ねじ螺旋状に形成された入力用ヘリカルスプライン（入力用ヘリカルギヤ）４１が設けられている。
また、スライダギヤ２６における入力用ヘリカルスプライン４１の両側には、左ねじ螺旋状に形成された出力用ヘリカルスプライン（出力用ヘリカルギヤ）４２がそれぞれ設けられている。

一方、スライダギヤ２６を収容する空間を規定する１つの入力ギヤ２７および２つの出力ギヤ２８の表面（内周面）には、入力用ヘリカルスプライン４１および出力用ヘリカルスプライン４２に対応したヘリカルスプライン４３、４４がそれぞれ形成されている。つまり、入力ギヤ２７には、右ねじ螺旋状のヘリカルスプライン４３が形成されており、そのヘリカルスプライン４３が入力用ヘリカルスプライン４１に噛み合っている。また、出力ギヤ２８には、左ねじ螺旋状のヘリカルスプライン４４が形成されており、それらのヘリカルスプライン４４が出力用ヘリカルスプライン４２にそれぞれ噛み合っている。
また、スライダギヤ２６の内周面における上記のコネクトピン３２に対応する位置には、コネクトピン３２の先端が挿入される周方向溝４５が形成されている。この周方向溝４５内には、ブッシュ４６が設けられている。このブッシュ４６には、コネクトピン３２の先端部分が挿入される挿入孔が形成されている。

アクチュエータ９は、電動モータの回転運動を回転直動運動変換機構により直線運動に変換して出力する回転直動式アクチュエータであって、コネクタ３１を介してコントロールシャフト１１にその軸線方向への直線変位（直線運動）を与える。
回転直動運動変換機構は、ボールネジシャフトを含んで構成されて、電動モータより入力された回転運動を直線運動に変換してコントロールシャフト１１を直線運動させる機構である。
なお、本実施例では、コントロールシャフト１１の移動方向について、コントロールシャフト１１がアクチュエータ９から押し出される方向を正方向とし、コントロールシャフト１１がアクチュエータ９へ引き込まれる方向を逆方向としている。

ここで、アクチュエータ９、特に電動モータは、ＥＣＵによって通電制御されるように構成されている。
そして、ＥＣＵには、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムや各種データを保存する記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
ＥＣＵは、車速センサ、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、エアフローメータ、冷却水温センサおよび回転角度センサ７等の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。

また、ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、アクチュエータ９の電動モータを通電制御すると共に、スロットル制御装置（スロットルバルブを駆動する電動モータ等）、点火装置（イグニッションコイル、スパークプラグ等）および燃料噴射装置（電動フューエルポンプ、インジェクタ等）を駆動するように構成されている。これにより、エンジンの運転中に、バルブリフト量、スロットル開度、吸入空気量、燃料噴射量等が各々制御指令値（制御目標値）となるように制御される。
なお、ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、制御プログラムに基づく上記の制御が強制的に終了するように構成されている。

ＥＣＵは、アクチュエータ９の電動モータの通電制御を通じてコントロールシャフト１１を変位（直線運動）させることにより、バルブリフト量（バルブ作用角）の変更を行う。すなわち、実際のバルブリフト量（バルブ作用角）が目標のバルブリフト量（バルブ作用角）と異なるとき、実際のバルブリフト量（バルブ作用角）が目標のバルブリフト量（バルブ作用角）と一致するようにアクチュエータ９の電動モータを通電制御する。
具体的には、次のようにアクチュエータ９の制御を行う。
実際のバルブリフト量が目標のバルブリフト量よりも大きく、バルブ作用角を小さくする要求があるときには、コントロールシャフト１１が正方向へ向けて変位するようにアクチュエータ９の電動モータを駆動する。
実際のバルブリフト量が目標のバルブリフト量よりも小さく、バルブ作用角を大きくする要求があるときには、コントロールシャフト１１が逆方向へ向けて変位するようにアクチュエータ９の電動モータを駆動する。

ここで、本実施例の直線変位検出装置は、センサロータ１５およびハウジング１７を有する回転角度センサ７と、可変動弁機構６のコントロールシャフト１１の直線変位を、回転角度センサ７のセンサロータ１５の回転変位に変換する直線回転変位機構とを備えている。
回転角度センサ７は、センサロータ１５の回転軸方向の一端部に固定された磁石（永久磁石：以下マグネットと呼ぶ）と、このマグネットより出た磁束を検出する非接触式の磁気検出素子を有するホールＩＣと、マグネットより出た磁束をホールＩＣに集中させるための分割型ヨーク（開放型ヨーク）とを備え、センサロータ１５、つまりマグネットの回転角度に対するホールＩＣの出力変化特性を利用してセンサレバー１４およびセンサロータ１５の回転角度を検出する。

ここで、ＥＣＵは、回転角度センサ７の検出値（センサ出力電圧）と目標のバルブリフト量に相当する目標値とを比較して、所定時間が経過しても、回転角度センサ７の検出値が目標値に到達しない時に可変動弁機構６が故障していると判断してメモリに記憶する。すなわち、本実施例の直線変位検出装置、特に回転角度センサ７は、可変動弁機構６の故障診断判定（ＯＢＤ）用の直線変位センサ（ストロークセンサ）を構成している。
なお、ＯＢＤとは、車載診断装置による故障診断機能（オンボード・ダイアグノーシス）のことである。
本実施例における可変動弁機構６の故障とは、アクチュエータ９の構成部品（電動モータ、ベアリング等）の損傷、破損により、バルブリフト量の可変動作（コントロールシャフト１１をその軸線方向に駆動すること）が円滑に実施できない場合や、バルブリフト量の可変動作が不能になる場合のことを言うものとする。

センサロータ１５は、マグネットを伴って、ホールＩＣおよびヨーク（磁性体）に対して相対回転するマグネットロータを構成する。このセンサロータ１５は、その図示下端部が、ハウジング１７の図示下端面から図示下方に突出した状態で、ハウジング１７の内部に回転自在に軸支されている。また、ハウジング１７は、ヘッドカバー２のセンサ嵌合部２２に嵌合保持されており、内部にホールＩＣおよび分割型ヨークを収容している。
マグネットは、センサレバー１４およびセンサロータ１５の回転に伴って回転するように、センサロータ１５の回転軸方向の一端部（マグネット装着部）に保持固定されている。このマグネットは、センサロータ１５の回転軸（回転中心軸線）に対して垂直な半径方向に着磁されている。

ホールＩＣは、分割型ヨークの対向部間に形成される磁束検出ギャップに配置されている。このホールＩＣは、磁束検出ギャップを通過する磁束密度（ホールＩＣを鎖交する磁束密度）に応じた出力が変化する非接触式の磁気検出素子を構成するホール素子と、このホール素子の出力を増幅する増幅回路とを一体化したＩＣ（集積回路）であって、磁束検出ギャップを通過する磁束密度に対応した電圧信号を出力する。これにより、ホールＩＣからは、ＥＣＵに向けてセンサ出力電圧が出力される。

直線回転変位機構は、コントロールシャフト１１のベアリング嵌合部３３の外周に嵌め合わされて、コントロールシャフト１１の揺動を逃がすベアリング軸受け１２と、コントロールシャフト１１の直線変位（直線運動）をセンサレバー１４に伝達するセンサロッド１３と、センサロータ１５に固定されたセンサレバー１４とによって構成されている。
ベアリング軸受け１２は、コントロールシャフト１１のベアリング嵌合部３３の外周とセンサロッド１３のベアリング保持部５１の内周との間に配置されて、ベアリング嵌合部３３の外周を周方向に取り囲むように配設されている。このベアリング軸受け１２は、センサロッド１３の軸線方向の一端部（ベアリング保持部５１）に保持固定されている。そして、ベアリング軸受け１２は、ベアリング保持部５１の内周に圧入固定されている。なお、ベアリング軸受け１２の代わりに、滑り軸受けやボールベアリング等の軸受け部材を用いても良い。

センサロッド１３は、コントロールシャフト１１とセンサレバー１４との間に配置されて、その軸線方向の一端部（ベアリング側端部）に円環状のベアリング保持部５１を有している。このベアリング保持部５１は、ベアリング軸受け１２の外周を周方向に取り囲むように配設されている。また、センサロッド１３は、ベアリング保持部５１からセンサレバー側に向かって真っ直ぐに（または途中で屈曲しながら）延びている。そして、ベアリング軸受け１２の内周面とコントロールシャフト１１のベアリング嵌合部３３の外周面との間には、コントロールシャフト１１をベアリング軸受け１２の内部で円滑に回転させるための、すなわち、ベアリング軸受け１２に対するベアリング嵌合部３３の相対回転を許容するための隙間（摺動クリアランス）が形成されている。

また、センサロッド１３は、その軸線方向の他端部（センサレバー側端部、センサロッド１３の先端）に、センサレバー１４との当接部を有している。このセンサロッド１３の当接部は、センサロッド１３の先端に一体的に形成されて、センサレバー１４に接触する球形状の嵌合頭部５２である。この嵌合頭部５２は、センサロッド１３のロッド本体５３よりも外径の大きい最大外径部を有している。また、嵌合頭部５２の表面には、センサレバー１４の当たり面に当接する当接面が形成されている。
そして、センサロッド１３は、ベアリング軸受け１２と共に、コントロールシャフト１１の直線変位（直線運動）をセンサレバー１４に伝達する直線変位伝達機構を構成する。

センサレバー１４は、ハウジング１７より外部（図示下方側）に突出したセンサロータ１５の先端部に固定された平板状のレバー本体５４を有し、センサロータ１５の軸芯を中心にしてセンサロータ１５と共に回転する。このセンサレバー１４は、センサロータ１５の軸芯を中心にして回転方向に動くため、コントロールシャフト１１の直線変位（直線運動）をセンサロータ１５の回転変位（回転運動）に変換する。
そして、センサレバー１４のレバー本体５４の一端部には、センサロッド１３の当接部（嵌合頭部５２）との接触部が設けられている。センサレバー１４の接触部は、センサレバー１４に一体的に形成されて、内部にセンサロッド１３の当接部を含む他端側（先端側）が挿入される円筒部（係合部）５５である。この円筒部５５は、センサレバー１４のレバー本体５４の板長さ方向（または板幅方向）に対して垂直な板厚方向の図示下方側に突出するように真っ直ぐに延びている。また、円筒部５５の図示下端には、センサロッド１３の当接部（嵌合頭部５２）を挿入可能な開口部（ロッド挿入口）５６が形成されている。そして、円筒部５５の内壁面は、センサロッド１３の嵌合頭部５２の当接面が当接する当たり面とされている。
また、センサレバー１４のレバー本体５４の他端部には、センサロータ１５の外周に嵌合保持されるロータ嵌合部５７が設けられている。このロータ嵌合部５７には、センサロータ１５が貫通する嵌合孔５９が設けられている。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の内燃機関の動弁装置の作用を図１ないし図６に基づいて簡単に説明する。

カムシャフト５のカム２４に可変動弁機構６の入力ギヤ２７のローラ部３７が乗り上げると、１つの入力ギヤ２７および２つの出力ギヤ２８が、一体となってコントロールシャフト１１の軸芯を中心にして揺動する。このため、カムシャフト５が回転すると、カム２４に当接された入力ギヤ２７が先ずコントロールシャフト１１の軸芯を中心にして揺動し、この入力ギヤ２７の動きに連動して２つの出力ギヤ２８もコントロールシャフト１１の軸芯を中心にして揺動する。これらの出力ギヤ２８の動きが、ロッカアーム４を介して吸気バルブ３に伝わる。これによって、吸気バルブ３が開閉駆動される。
なお、１つの入力ギヤ２７および２つの出力ギヤ２８が揺動する際には、これらの入力用ヘリカルスプライン４１および出力用ヘリカルスプライン４２にスライダギヤ２６がスプライン結合しており、コントロールシャフト１１がコネクトピン３２を介してスライダギヤ２６に連結されている。このため、カムシャフト５が回転すると、コントロールシャフト１１もその軸芯を中心にして揺動する。

ここで、コントロールシャフト１１がその軸線方向に移動すると、スライダギヤ２６がコネクトピン３２により押されるため、入力用ヘリカルスプライン４１および出力用ヘリカルスプライン４２が同時にコントロールシャフト１１の軸線方向に移動する。このような入力用ヘリカルスプライン４１および出力用ヘリカルスプライン４２の移動に対して、これらにスプライン係合された１つの入力ギヤ２７および２つの出力ギヤ２８は、コントロールシャフト１１の軸線方向に移動しないため、ヘリカルスプライン４１〜４４の噛み合いを通じてコントロールシャフト１１の軸芯周りに回転する。このとき、入力ギヤ２７と出力ギヤ２８とでは、形成されたヘリカルスプラインの向きが逆であるため、回転方向が互いに逆方向となる。これにより、１つの入力ギヤ２７と２つの出力ギヤ２８との相対位相差が変化し、吸気バルブ３のバルブリフト量が変更される。

［実施例１の検出方法］
次に、本実施例の直線変位検出装置の検出方法を図１ないし図７に基づいて簡単に説明する。ここで、図７（ａ）〜図７（ｃ）はコントロールシャフトの動き（直線運動、直動）とセンサレバーの動き（回転運動）との関係を示した図である。

コントロールシャフト１１がその軸線方向に移動すると、ベアリング軸受け１２およびセンサロッド１３も、コントロールシャフト１１の軸線方向に移動する。そして、センサロッド１３の嵌合頭部５２とセンサレバー１４の円筒部５５とが係合し、センサロッド１３の嵌合頭部５２の当接面とセンサレバー１４の円筒部５５の当たり面とが当接している。また、センサレバー１４のロータ嵌合部５７が回転角度センサ７のセンサロータ１５に嵌合保持されている。これにより、コントロールシャフト１１の直線変位が、センサレバー１４の回転変位に変換されて、回転角度センサ７にてセンサレバー１４およびセンサロータ１５の回転角度が検出される。
そして、ＥＣＵは、図１０（ａ）のグラフに示したように、回転角度センサ７より出力されるセンサ出力電圧（リニア出力電圧：０．４Ｖ／ｍｍ、センサ出力電圧＝ｆ（θ）＋２．５Ｖ）に基づいて、コントロールシャフト１１の直線変位量（ストローク量）を算出し、このストローク量に基づいてバルブリフト量（検出値）を算出する。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の直線変位検出装置においては、内燃機関（直列４気筒エンジン）の可変動弁機構６のコントロールシャフト１１のベアリング嵌合部３３の外周とセンサロッド１３のベアリング保持部５１の内周との間に、コントロールシャフト１１の揺動（回転力）を逃がすベアリング軸受け１２を設置している。これにより、カムシャフト５の回転に伴ってコントロールシャフト１１の軸芯を中心にしてコントロールシャフト１１が揺動した場合であっても、センサロッド１３のベアリング保持部５１の内周に圧入固定されたベアリング軸受け１２によってコントロールシャフト１１の揺動を逃がすことが可能となる。

これによって、コントロールシャフト１１の揺動がセンサロッド１３に伝わり難くなるので、センサロッド１３からセンサレバー１４にコントロールシャフト１１の直線変位が伝達される際に、センサレバー１４の捩じりが無くなるので、コントロールシャフト１１の直線変位測定誤差を低減することができる。また、コントロールシャフト１１の揺動がセンサロッド１３およびセンサレバー１４に伝わり難くなるので、コントロールシャフト１１の揺動がセンサレバー１４への負荷とならない。これにより、繰り返し応力に対するセンサレバー１４の捩じれ強度の確保が不要となる。

また、本実施例の直線変位検出装置においては、可変動弁機構６のコントロールシャフト１１の直線変位を、回転角度センサ７のセンサロータ１５の回転変位に変換する直線回転変位変換機構を、センサロッド１３とセンサレバー１４とに分割している。これにより、コントロールシャフト１１の直線変位をセンサレバー１４およびセンサロータ１５の回転変位に変換する際に生じる歪みを吸収することが可能となる。これによって、従来の技術に示されたシャフト１０１とセンサレバー１０４との連結構造である、センサレバー１０４の回転半径（Ｒ）を変えて歪みを吸収する長穴構造を用いる必要がないので、コントロールシャフト１１の直線変位検出精度を向上することができる。

［実施例１の特徴］
ここで、本実施例の直線変位検出装置においては、可変動弁機構６のコントロールシャフト１１の直線変位（直線運動、直動）を、センサレバー１４およびセンサロータ１５の回転変位（回転運動）に変換する際に、センサロッド１３の先端に一体的に形成された球形状の嵌合頭部（当接部）５２と、センサレバー１４のレバー本体５４の一端部に一体的に形成された円筒部（接触部）５５との当接部分（接触部分）の位置が変化するため、以下の３つの問題点がある。

第１の問題点は、コントロールシャフト１１と直線回転変位変換機構（センサロッド１３、センサレバー１４）との組み合わせにより、コントロールシャフト１１の直線変位検出精度が異なるという点である。
また、コントロールシャフト１１の直線変位、つまり回転角度センサ７のセンサレバー１４およびセンサロータ１５の回転変位を測定（検出）する際に、コントロールシャフト１１およびセンサロッド１３の直線変位（ストローク）方向に平行な、センサレバー１４の円筒部（接触部）５５の回転軌跡の接線とセンサレバー１４の接触部の回転軌跡との交点、測定開始点および測定終了点をどのように設定するかによっても、コントロールシャフト１１の直線変位検出精度が異なる。

ここで、前提条件として、回転角度センサ７のリニア出力電圧（理論値）は、傾きが例えば０．４Ｖ／ｍｍ、Ｌｏ端の電圧値が例えば１．１Ｖで、Ｈｉ端の電圧値が例えば３．９Ｖとなっている。
そして、回転角度センサ７のセンサ特性として、回転角度センサ７のセンサ出力電圧（机上）は、センサレバー１４の回転角度に対する回転角度センサ７の出力変化特性がリニア（直線的）な関係となっている。そして、Ｌｏ端＝１．１Ｖ、Ｈｉ端＝３．９Ｖにて出力書き込みする。
また、コントロールシャフト１１およびセンサロッド１３の直線変位と、回転角度センサ７のセンサレバー１４およびセンサロータ１５の回転変位との変換は、センサレバー角度（θ）＝Ｓｉｎ^-1｛（シャフト位置−接線位置）／最大直線変位量｝である。なお、最大直線変位量（最大ストローク量：Ｚ）は、例えば７ｍｍである。また、接線位置とは、コントロールシャフト１１の直線変位方向に平行な、センサレバー１４の接触部の回転軌跡の接線とセンサレバー１４の接触部の回転軌跡との交点の位置である。

先ず、図８（ｂ）に示したように、センサレバー１４の接触部の測定開始点（Ｌｏ端）を、コントロールシャフト１１の直線変位方向（移動方向）の軸線（Ｕ）に平行な、センサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）の接線（Ｗ）とセンサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）との交点（Ａ）に設定し、その交点（Ａ）であるセンサレバー１４の接触部の測定開始点（Ｌｏ端）からセンサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）の接線方向にＺ（例えば７ｍｍ）分だけプラス側に変位した位置を、センサレバー１４の接触部の測定終了点（Ｈｉ端）とした場合には、センサレバー角度（θ）およびセンサ出力電圧（机上）が次のようになる。
センサレバー角度：θ＝Ｓｉｎ^-1｛（Ｌ）／Ｚ｝
＝Ｓｉｎ^-1｛（Ｌ）／７ｍｍ｝
ここで、Ｌは、Ｌｏ端（Ａ）に対するコントロールシャフト１１の移動位置（シャフト位置）である。
センサ出力電圧＝ｆ（θ）＋１．１Ｖ

また、図８（ｃ）に示したように、センサレバー１４の接触部の測定終了点（Ｈｉ端）を、コントロールシャフト１１の直線変位方向（移動方向）の軸線（Ｕ）に平行な、センサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）の接線（Ｗ）とセンサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）との交点（Ｂ）に設定し、その交点（Ｂ）であるセンサレバー１４の接触部の測定終了点（Ｈｉ端）からセンサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）の接線方向にＺ（例えば７ｍｍ）分だけマイナス側に変位した位置を、センサレバー１４の接触部の測定開始点（Ｌｏ端）とした場合には、センサレバー角度（θ）およびセンサ出力電圧（机上）が次のようになる。
センサレバー角度：θ＝Ｓｉｎ^-1｛（Ｌ）／Ｚ｝
＝Ｓｉｎ^-1｛（Ｌ）／７ｍｍ｝
ここで、Ｌは、Ｈｉ端（Ｂ）またはＬｏ端に対するコントロールシャフト１１の移動位置（シャフト位置）である。
センサ出力電圧＝３．９Ｖ−ｆ（θ）

以上のように、センサレバー１４の接触部の測定開始点（Ｌｏ端）をＡ点、あるいはセンサレバー１４の接触部の測定終了点（Ｈｉ端）を交点（Ｂ）とした場合には、図９（ａ）および図９（ｂ）のグラフに示したように、リニア出力電圧（理論値）とセンサ出力電圧（机上）とが中間点付近で一致せず、中央値に対して±０．５ｍｍ程度センサレバー１４の半径方向にズレる。

ここで、図９（ａ）のグラフでは、センサレバー１４の接触部の回転半径（Ｒ）を、９．５ｍｍ（中央値に対する、センサレバー１４の半径方向の位置ズレ：＋０．５ｍｍ）、１０．０ｍｍ（中央値）、１０．５ｍｍ（中央値に対する、センサレバー１４の半径方向の位置ズレ：−０．５ｍｍ）のように変えて、ストローク量に対する直線変位検出誤差（ＦＳ）の変化を調査している。

なお、例えばセンサレバー１４の接触部の回転半径（Ｒ）を１０．０ｍｍとした場合、コントロールシャフト１１の軸線方向に対して垂直な垂線に対する、センサロッド１３の嵌合頭部（当接部）５２の傾き角度（ロッド傾き）が大きく、且つセンサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）の接線（Ｗ）に対して、センサレバー１４の接触部の測定終了点（Ｈｉ端）またはセンサレバー１４の接触部の測定開始点（Ｌｏ端）において、横ズレ量（Ｘ＝２．８６ｍｍ）の横ズレが発生する。

これにより、センサレバー１４の接触部の測定開始点（Ｌｏ端）をＡ点とした場合には、コントロールシャフト１１の直線変位検出誤差（直線変位−回転変位変換誤差）が、−１３．２％ＦＳ（０−７ｍｍ間：ＭＡＸθ＝４４°２６′）となる。また、センサレバー１４の接触部の測定終了点（Ｈｉ端）を交点（Ｂ）とした場合には、コントロールシャフト１１の直線変位検出誤差（直線変位−回転変位変換誤差）が、＋１３．２％ＦＳ（０−７ｍｍ間：ＭＡＸθ＝４４°２６′）となる。

次に、図８（ａ）に示したように、コントロールシャフト１１の最大直線変位量（Ｚ：例えば７ｍｍ）の中間点（例えば３．５ｍｍ）を、コントロールシャフト１１の直線変位方向に平行な、センサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）の接線（Ｗ）とセンサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）との交点（Ｃ）に設定した場合には、センサレバー角度（θ）およびセンサ出力電圧（机上）が次のようになる。

なお、コントロールシャフト１１の最大直線変位量（Ｚ）の中間点からセンサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）の接線方向にＺ／２（例えば３．５ｍｍ）分だけマイナス側に変位した位置を、センサレバー１４の接触部の測定開始点（Ｌｏ端）とし、また、コントロールシャフト１１の最大直線変位量（Ｚ）の中間点からセンサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）の接線方向にＺ／２（例えば３．５ｍｍ）分だけプラス側に変位した位置を、センサレバー１４の接触部の測定終了点（Ｈｉ端）としている。
したがって、コントロールシャフト１１の最大直線変位量（Ｚ）の中間点は、回転角度センサ７におけるセンサレバー１４の接触部の測定開始点（Ｌｏ端）から測定終了点（Ｈｉ端）までの真ん中に位置している。
センサレバー角度：θ＝Ｓｉｎ^-1｛（Ｌ−（Ｚ／２））／Ｚ｝
＝Ｓｉｎ^-1｛（Ｌ−３．５ｍｍ）／７ｍｍ｝
ここで、Ｌは、Ｈｉ端とＬｏ端との中間点（Ｃ）に対するコントロールシャフト１１の移動位置（シャフト位置）である。
センサ出力電圧＝ｆ（θ）＋２．５Ｖ

以上のように、センサレバー１４の接触部の測定開始点（Ｌｏ端）および測定終了点（Ｈｉ端）を、コントロールシャフト１１の最大直線変位量（Ｚ）（例えば７ｍｍ）の中間点（例えば３．５ｍｍ）より均等に両振りした場合には、図１０（ａ）および図１０（ｂ）のグラフに示したように、リニア出力電圧（理論値）とセンサ出力電圧（机上）とが略一致する。ここで、図１０（ｂ）のグラフでは、センサレバー１４の接触部の回転半径（Ｒ）を、９．５ｍｍ、１０．０ｍｍ、１０．５ｍｍのように変えて、ストローク量に対する直線変位検出誤差（ＦＳ）の変化を調査している。センサレバー１４の接触部の回転半径（Ｒ）を変えても、いずれも直線変位検出誤差が±１．３％ＦＳ内に納まる。

なお、例えばセンサレバー１４の接触部の回転半径をＲ＝１０．０ｍｍとした場合、センサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）の接線（Ｗ）に対して、センサレバー１４の接触部の測定開始点（Ｌｏ端）およびセンサレバー１４の接触部の測定終了点（Ｈｉ端）の位置の横ズレ量（Ｘ）を、０．６３ｍｍに抑えることができる。これにより、センサロッド１３の嵌合頭部（当接部）５２の傾きが小さくなり、且つセンサロッド１３の嵌合頭部（当接部）５２とセンサレバー１４の円筒部（接触部）５５との当接部分に生じる横ズレが小さくなる。

これにより、センサレバー１４の接触部の測定開始点（Ｌｏ端）および測定終了点（Ｈｉ端）を、コントロールシャフト１１の最大直線変位量（Ｚ：例えば７ｍｍ）の中間点（例えば３．５ｍｍ）より均等に両振りした場合、つまり接線位置を中間点とした場合には、コントロールシャフト１１の直線変位検出誤差（直線変位−回転変位変換誤差）が、±１．３％ＦＳ（０−７ｍｍ間：ＭＡＸθ＝２０°２９′）となる。すなわち、直線−回転変換誤差は、中間点が最小となる。

したがって、本実施例の回転角度センサ７は、コントロールシャフト１１の直線変位方向（移動方向）の軸線（Ｕ）に平行な、センサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）の接線（Ｗ）とセンサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）との交点（Ｃ）を、コントロールシャフト１１の最大直線変位量（Ｚ：例えば７ｍｍ）の中間点としている。
これによって、コントロールシャフト１１の直線変位を、回転角度センサ７のセンサレバー１４およびセンサロータ１５の回転変位に変換する際に、センサロッド１３の嵌合頭部（当接部）５２の傾きが小さくなり、更に、センサロッド１３の嵌合頭部（当接部）５２とセンサレバー１４の円筒部（接触部）５５との当接部分に生じる横ズレが小さくなるので、コントロールシャフト１１の直線変位検出精度を向上することができる。

次に、第２の問題点は、コントロールシャフト１１の動き量に応じて、センサロッド１３の嵌合頭部（当接部）５２とセンサレバー１４の円筒部（接触部）５５との間にズレが発生するという点である。ここで、図７（ａ）ないし図７（ｃ）および図１１（ａ）に示したように、コントロールシャフト１１の動き（最大直線変位量、最大ストローク量）が７ｍｍ、センサロッド１３の軸線方向の高さが例えば４０ｍｍの場合、センサロッド１３の嵌合頭部（当接部）５２が、コントロールシャフト１１の軸線方向に対して垂直な垂線より０°５４′傾く（ロッド傾き）。つまり、コントロールシャフト１１の動きとセンサレバー１４の接触部の回転軌跡（Ｖ）との乖離が発生し、センサロッド１３の嵌合頭部（当接部）５２とセンサレバー１４の円筒部（接触部）５５との間に横ズレ量（Ｘ＝０．６３０ｍｍ）の横ズレ、上下ズレ量（Ｙ＝０．００５ｍｍ）の上下ズレが発生する。

また、第３の問題点は、センサロッド１３の嵌合頭部（当接部）５２とセンサレバー１４の円筒部（接触部）５５との間の摩耗による経時変化やロック等が懸念されるため、センサロッド１３の嵌合頭部（当接部）５２とセンサレバー１４の円筒部（接触部）５５との間の摩耗対策が必要となるという点である。

第２、第３の問題点に対する対策を図１１（ｂ）に示す。ここで、図１１（ｂ）はセンサロッドの当接部形状を示した図である。
センサロッド１３の当接部は、センサロッド１３の先端側に配設されて、ロッド本体５３よりも外径の小さいシャフト部６１、このシャフト部６１の外周に回転自在に嵌め合わされた円筒ローラ６２、この円筒ローラ６２を円環状の段差６３との間に回転可能に挟み込む円環状のカラー６４、およびこのカラー６４の抜け止めをするＥリング６５等によって構成されている。

円筒ローラ６２は、センサレバー１４の円筒部５５との当接部を構成する部分で、軸線方向の両端部分よりも中央部分の外径が大きい太鼓腹形状に形成されている。つまり、円筒ローラ６２の形状が太鼓腹形状に形成されているので、仮にセンサロッド１３の当接部が傾いても、センサロッド１３の円筒ローラ６２の当接面が当接する、センサレバー１４の円筒部５５の当たり面の位置が変わらない形状（または構造）となる。

したがって、コントロールシャフト１１の直線変位を、回転角度センサ７のセンサレバー１４およびセンサロータ１５の回転変位に変換する際にセンサロッド１３の当接部が傾いても、センサロッド１３の円筒ローラ６２の当接面が当接する、センサレバー１４の円筒部５５の当たり面の位置が変わらず、センサロッド１３の円筒ローラ６２とセンサレバー１４の円筒部５５との当接部分に横ズレおよび上下ズレが発生しない。これにより、コントロールシャフト１１の直線変位検出精度を確保することができる。また、円筒ローラ６２が回転することで、センサロッド１３の円筒ローラ６２とセンサレバー１４の円筒部５５との当接部分の摩耗を抑えることができるので、センサロッド１３の円筒ローラ６２またはセンサレバー１４の円筒部５５の耐摩耗性を向上することができる。

［変形例］
本実施例では、本発明の直線変位検出装置を、内燃機関の可変動弁機構６のコントロールシャフト１１の直線変位（直線運動）を、回転角度センサ７のセンサレバー１４およびセンサロータ１５の回転変位（回転運動）に変換して検出（測定）する直線変位検出装置に適用しているが、本発明の直線変位検出装置を、他のシャフトの直線変位（直線運動）を、回転角度センサのセンサレバーおよびセンサロータの回転変位（回転運動）に変換して検出（測定）する直線変位検出装置に適用しても良い。例えば自動車等の車両に搭載される車高センサ等に適用しても良い。

本実施例では、本発明の直線変位検出装置を、可変動弁機構６の故障診断判定（ＯＢＤ）用の直線変位センサ（ストロークセンサ）として使用しているが、本発明の直線変位検出装置を、可変動弁機構６のバルブリフト量のフィードバック制御用の直線変位センサ（ストロークセンサ）として使用しても良い。
本実施例では、回転角度センサとして、マグネットより出た磁束を検出する非接触式の磁気検出素子を有するホールＩＣを備えた回転角度センサ７を採用しているが、回転角度センサとして、抵抗摺動式の回転角度センサを採用しても良い。

本実施例では、本発明の直線変位検出装置を、複数の気筒を有する直列４気筒エンジンに搭載しているが、本発明の直線変位検出装置を、気筒が群配置された複数のバンクを有する内燃機関に搭載しても良い。このような内燃機関としては、Ｖ型エンジン、水平型エンジン、水平対向型エンジン等の多気筒エンジンがある。
また、内燃機関は、ガソリンエンジンであっても、ディーゼルエンジンであっても構わない。また、内燃機関の気筒数は、任意である。
また、可変動弁機構によって排気バルブのバルブリフト量を変化させても良い。この場合には、直線変位検出装置によってコントールシャフトの直線変位を検出することで、排気バルブのバルブリフト量を測定することができる。

直線変位検出装置を備えた直列４気筒エンジンの概略構成を示した説明図である（実施例１）。 直線変位検出装置を備えた直列４気筒エンジンの概略構成を示した説明図である（実施例１）。 直列４気筒エンジンの概略構成を示した説明図である（実施例１）。 直列４気筒エンジンの可変動弁機構を示した斜視図である（実施例１）。 （ａ）は直列４気筒エンジンの可変動弁機構を示した断面図で、（ｂ）は直列４気筒エンジンの動弁装置を示した説明図である（実施例１）。 （ａ）は直列４気筒エンジンの可変動弁機構を示した断面図で、（ｂ）は直列４気筒エンジンの動弁装置を示した説明図である（実施例１）。 （ａ）〜（ｃ）はコントロールシャフトの動きとセンサレバーの動きとの関係を示した説明図である（実施例１）。 （ａ）はセンサレバーの測定開始点、中間点および測定終了点を示した説明図で、（ｂ）、（ｃ）はセンサレバーの測定開始点および測定終了点を示した説明図である（実施例１）。 （ａ）は回転角度センサの出力電圧とコントロールシャフトのストロークとの関係を示したグラフで、（ｂ）は直線変位検出誤差とコントロールシャフトのストロークとの関係を示したグラフである（実施例１）。 （ａ）は回転角度センサの出力電圧とコントロールシャフトのストロークとの関係を示したグラフで、（ｂ）は直線変位検出誤差とコントロールシャフトのストロークとの関係を示したグラフである（実施例１）。 （ａ）はコントロールシャフトの動きとセンサレバーの動きとの関係を示した説明図で、（ｂ）はセンサロッドの当接部形状を示した断面図である（実施例１）。 直線変位検出装置を示した平面図である（従来の技術）。

符号の説明

１ シリンダヘッド
３ 吸気バルブ（内燃機関の吸気バルブ）
５ カムシャフト
６ 可変動弁機構（内燃機関の可変動弁機構）
７ 回転角度センサ（回転変位センサ）
９ アクチュエータ（シャフト駆動装置）
１１ コントロールシャフト
１２ ベアリング軸受け（軸受け部材、ベアリング）
１３ センサロッド
１４ センサレバー
１５ センサロータ
３３ コントロールシャフトのベアリング嵌合部
５１ センサロッドのベアリング保持部
５２ センサロッドの嵌合頭部（当接部）
５５ センサレバーの円筒部（接触部）
５７ センサレバーのロータ嵌合部
６２ センサロッドの円筒ローラ（当接部）

Claims (15)

1. シャフトの直線変位を、回転変位センサのセンサロータの回転変位に変換して検出する直線変位検出装置において、
   （ａ）前記センサロータに固定されて、前記センサロータの軸芯を中心にして回転するセンサレバーと、
   （ｂ）前記シャフトと前記センサレバーとの間に配置されて、前記シャフトの直線変位を前記センサレバーに伝達するセンサロッドと、
   （ｃ）前記シャフトと前記センサロッドとの間に配置されて、前記シャフトの揺動を逃がす軸受け部材と
   を備えたことを特徴とする直線変位検出装置。
2. 請求項１に記載の直線変位検出装置において、
   前記シャフトの直線変位を回転変位に変換する直線回転変位変換機構を備え、
   前記直線回転変位変換機構は、前記センサロッドと前記センサレバーとに分割されていることを特徴とする直線変位検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の直線変位検出装置において、
   前記シャフトをその軸線方向に直線移動させるアクチュエータを備え、
   前記シャフトは、そのアクチュエータ側に嵌合部を有し、
   前記軸受け部材は、前記嵌合部の外周に嵌め合わされていることを特徴とする直線変位検出装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の直線変位検出装置において、
   前記軸受け部材は、環状のベアリングであって、
   前記センサロッドは、前記ベアリングを保持する環状の保持部を有していることを特徴とする直線変位検出装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の直線変位検出装置において、
   前記センサロッドは、前記センサレバーとの当接部を有し、
   前記センサレバーは、前記センサロッドの当接部との接触部を有していることを特徴とする直線変位検出装置。
6. シャフトの直線変位を、回転変位センサのセンサロータの回転変位に変換して検出する直線変位検出装置において、
   （ａ）前記センサロータに固定されて、前記センサロータの軸芯を中心にして回転するセンサレバーと、
   （ｂ）前記シャフトと前記センサレバーとの間に配置されて、前記シャフトの直線変位を前記センサレバーに伝達するセンサロッドと、
   （ｃ）前記シャフトと前記センサロッドとの間に配置されて、前記シャフトの揺動を逃がす軸受け部材と
   を備え、
   前記センサロッドは、前記センサレバーとの当接部を有し、
   前記センサレバーは、前記センサロッドの当接部との接触部を有していることを特徴とする直線変位検出装置。
7. 請求項６に記載の直線変位検出装置において、
   前記シャフトの直線変位を回転変位に変換する直線回転変位変換機構を備え、
   前記直線回転変位変換機構は、前記センサロッドと前記センサレバーとに分割されていることを特徴とする直線変位検出装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の直線変位検出装置において、
   前記シャフトをその軸線方向に直線移動させるアクチュエータを備え、
   前記シャフトは、そのアクチュエータ側に嵌合部を有し、
   前記軸受け部材は、前記嵌合部の外周に嵌め合わされていることを特徴とする直線変位検出装置。
9. 請求項６ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載の直線変位検出装置において、
   前記軸受け部材は、環状のベアリングであって、
   前記センサロッドは、前記ベアリングを保持する環状の保持部を有していることを特徴とする直線変位検出装置。
10. 請求項５または請求項６に記載の直線変位検出装置において、
    前記センサレバーの接触部は、前記センサレバーに一体的に形成されて、内部に前記センサロッドが挿入される筒部であって、
    前記筒部の内壁面が、前記センサロッドの当接部の当接面が当接する当たり面とされていることを特徴とする直線変位検出装置。
11. 請求項５、請求項６または請求項１０のうちのいずれか１つに記載の直線変位検出装置において、
    前記センサロッドの当接部は、前記センサロッドに一体的に形成された嵌合頭部であって、
    前記嵌合頭部は、球形状に形成されていることを特徴とする直線変位検出装置。
12. 請求項５、請求項６または請求項１０のうちのいずれか１つに記載の直線変位検出装置において、
    前記センサロッドの当接部は、前記センサロッドの外周に回転自在に嵌め合わされた円筒ローラであって、
    前記円筒ローラは、太鼓腹形状に形成されていることを特徴とする直線変位検出装置。
13. 請求項１ないし請求項１２のうちのいずれか１つに記載の直線変位検出装置において、 前記回転変位センサは、前記センサロータに固定された磁石、およびこの磁石より出た磁束を検出する非接触式の磁気検出素子を有し、前記磁石の回転角度に対する前記磁気検出素子の出力変化特性を利用して前記センサロータまたは前記センサレバーの回転角度を検出することを特徴とする直線変位検出装置。
14. 請求項１ないし請求項１３のうちのいずれか１つに記載の直線変位検出装置において、 前記センサレバーは、前記センサロッドとの接触部を有し、
    前記回転変位センサは、
    前記シャフトの直線変位方向に平行な、前記センサレバーの接触部の回転軌跡の接線と前記センサレバーの接触部の回転軌跡との交点を、前記シャフトの最大直線変位量の中間点としていることを特徴とする直線変位検出装置。
15. 請求項１４に記載の直線変位検出装置において、
    前記シャフトの最大直線変位量の中間点は、前記回転変位センサにおける測定の開始点から終了点までの真ん中に位置していることを特徴とする直線変位検出装置。

Images