JP5034079B2 - エンジンのカムパルスロータ取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのカムパルスロータ取り付け構造に関し、特に、カムシャフトの中間部にカムパルスロータを保持するエンジンのカムパルスロータ取り付け構造に関する。

４サイクルエンジンの吸気弁および排気弁の開弁タイミングを制御するため、エンジンにはクランクシャフトと同期して回転するカムシャフトが設けられる。そして、カムシャフトの回転角を検出するためのカム角センサが設けられるとともに、カムシャフトにはカム角センサを作動させるためのカムパルスロータが設けられる。

カムパルスロータをカムシャフトと一体で形成したものもあるが、加工工数の低減やカムシャフトに対するカムパルスロータの位相の変更を可能にするため、カムパルスロータをカムシャフトとは別に加工して後工程で組み付ける手法がとられることがある。特許文献１には、カムシャフトの端部にカムパルスロータをボルトで固定した構造が開示されている。
特許第２９０８３９６号公報

特許文献１に記載されているように、カムパルスロータをカムシャフトの端部に取り付けると、カムパルスロータがカムシャフトの長さ方向に突出し、結果的にエンジンが大きくなることがある。そこで、カムシャフトの中間部にカムパルスロータを取り付けることが望まれる場合が考えられる。しかし、カムシャフトの中間部に取り付けるカムパルスロータはカムシャフトの端部に取り付けるものと異なり、カムシャフトへの取り付け構造が複雑となるので簡単な取り付け構造が望まれる。

本発明の目的は、上記課題を解決し、カムシャフトの中間部にカムパルスロータを簡単に取り付けることができる構造を有するエンジンのカムパルスロータ取り付け構造を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、カムシャフトと、カムシャフトに固定されたカム部分と、前記カム部分の所定カム角を検出するため外部に配置されたカム角センサで外周上に形成された突起が感知されるように構成されたカムパルスロータとからなるエンジンのカムパルスロータ取り付け構造において、前記カムパルスロータが円板状に形成され、該円板状のカムパルスロータの中央部に、前記カムシャフトおよびカム部分を前記カムシャフトの長さ方向に挿通可能なカムシャフト通し孔を形成するとともに、前記カムパルスロータを前記カムシャフトの長さ方向中間部に固定した点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記カムシャフト通し孔が、カムシャフトの外径に適合する第１円の一部からなり前記カムシャフトの外周とインロー嵌合される第１の壁面と、前記カム部分の基礎円より大きい第２円の一部からなる第２の壁面とからなる点に第２の特徴がある。

第１の特徴を有する本発明によれば、カムパルスロータが円板状であり、外周に突起が形成されている単純な形状である。つまり、単純な形状の円板の外周面とその外周面に形成された突起とを判別するだけでよいので突起の誤検出を防止することができる。そして、カムパルスロータにはカムシャフトおよびカム部分を挿通できるカムシャフト通し孔を設け、カムシャフト中間部にカムパルスロータを固定するようにしたので、カムシャフトの端部側にカムパルスロータやカム角センサを配置しなくてよい。その結果、例えば、気筒を直列に配置するエンジンにおいて、気筒配列方向のエンジン寸法を小さくすることができる。

第２の特徴によれば、第１円をカムシャフト外径に適合するようにして、カムパルスロータをカムシャフトにインロー嵌合するようにしたので、カムパルスロータとカムシャフトの芯を合わせることができる。また、第２円はカム部分の基礎円より大きくして、第２円にカム部分の基礎円を対応させ、第１円をカム部分のリフトを対応させるようにしたので、カムパルスロータにカム部分を挿通できる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの吸気側カムシャフトアセンブリの斜視図、図２は要部側面図（カムパルスロータは断面で示す）である。カムシャフトアセンブリ１は直列４気筒ツインバルブ形式のエンジンに適用されるものであるが、本発明はこの形式のエンジン以外にも適用できる。カムシャフトアセンブリ１はカムシャフト１１と８つのカム部分１２とからなる。カムシャフト１１とカム部分１２は一体で形成してもよいし、それぞれを別個に製作し、互いを溶接など適宜の接合方法で接合して形成してもよい。

カムシャフト１１の中央部分には、フランジ１３が設けられており、このフランジ１３にカムパルスロータ２が取り付けられる。カムシャフト１１の一部はカムパルスロータ２に形成されるカムシャフト通し孔２３の第１円２１（図３に関して詳述）に対してインロー嵌合可能なように、高精度に外周面が加工される部分１１Ａを有する。フランジ１３に対するカムパルスロータ２の取り付けは２本のねじ３、４を使用して行われる。カムパルスロータ２の構成はさらに後述する。カムシャフト１１は、図示しないエンジンに取り付けた場合、カムパルスロータ２の外周にカム角センサ５が対向するように配置される。

図３は、カムパルスロータの正面図である。カムパルスロータ２はカムシャフト１１の部分１１Ａとインロー嵌合されるように寸法が決定された第１円２１と、第１円２１に一部で重なる第２円２２とで形成された内周（壁面）を有するカムシャフト通し孔２３を有する。第２円２２はカム部分１２の基礎円より大きくしてカム部分１２を通せるように設定される。カムパルスロータ２の外周には突起または爪２４、２５、２６が形成される。爪２４、２５はエンジンの圧縮上死点および排気上死点にそれぞれ対応する位置に設けられ、爪２６はカム角センサ５で検出されたときに爪２４が圧縮上死点に対応し、爪２５が排気上死点に対応することを判別する（つまり行程を判別する）のに利用される。孔２７、２８はねじ３、４でカムパルスロータ２をフランジ１３に固定するためのねじ通し孔であり、カムシャフトの中間部１に対するカムパルスロータ２の位相を調整するために長孔とされている。

図４は、カムパルスロータ２にカムシャフト１１を通している途中の状態を示す断面図である。図４に示すように、カムシャフト通し孔２３の第２円２２がカム部分１２の基礎円より大きく設定されているので、カムシャフト１１をその長さ方向にカムパルスロータ２に通すことができる。

図５は、カムシャフト１１にカムパルスロータ２を固定した状態を示す断面図である。図５に示すように、カムシャフトアセンブリ１のカムシャフト１１の部分１１Ａにカムパルスロータ２がインロー嵌合されて芯ぶれすることなく固定される。

カムシャフト１１の中間部にカムパルスロータ２を取り付ける場合、カムパルスロータ２にカムシャフト１１を通すのではなく、半割りにしたカムパルスロータをカムシャフト１１に直交する方向からフランジ１３に位置決めして固定する構造も考えられる。しかし、その構造だと、カム角センサ５がカムパルスロータの爪を誤検知することがある。つまり、次のような状況が起きる。

図６は、従来のカムパルスロータ取り付け構造に関するものであり、半割りしたカムパルスロータとカム角センサとの位置関係を示す図である。図６において、カムパルスロータ６はカムパルスロータ２と同様に爪６１、６２、６３を有しているが、全体として環状に形成されておらず、爪６１と６２との間の部分が欠けていて開口となっている。したがって、この開口部分からカムシャフト１の中間部に係合させることができる。しかし、円形の板から爪が突出している図３記載のカムパルスロータ２と、図６の半割り型のカムパルスロータ６とを比べると、半割り型のカムパルスロータ６を用いた場合は、カム角センサ５はカムシャフトアセンブリ１の回転に応じて、外形が複雑なカムパルスロータ６に対して様々な間隔で対向する。例えば、ポジションＰ１ではカム角センサ５はカムシャフト１１と対応し、ポジションＰ２では止めねじが通る孔６ａを形成したボス６ｂと対向し、ポジションＰ３では爪６２と対向し、ポジションＰ４では、カムパルスロータ６のベース部６ｃと対向している。したがって、カム角センサ５の出力は様々となり、爪６２（６１、６３）を検出するためのしきい値の設定が微妙になり、爪６２の判別が十分でない場合がある。

一方、真円上に爪を形成した図３のカムパルスロータ２によれば、カム角センサ５と非検出対象との距離は２種類だけであるので、カム角センサ５による検出信号が単純となるので、爪６１〜６３の判別が容易である。

このように、本実施形態によれば、カムパルスロータ２をカムシャフト１１の端部から中間部まで通して、フランジ１３に取り付けることができる。また、カムパルスロータ２の外形を単純化できるので、爪６１〜６３をカム角センサ５で十分に検出することができる。

なお、本実施形態では、第１の円２１は、カムシャフト１１の外周とインロー嵌合される直径として、カムパルスロータ２がカムシャフト１１に対して芯ずれしないようにしているが、カムパルスロータ２に形成するカムシャフト通し孔２３は、このような形状に限らない。要は、カムシャフト１１とカム部分１２に対して、カムシャフト１１の長さ方向にカムパルスロータ２を挿通できるように孔が形成されており、かつ、カムパルスロータ２の中心にカムシャフト１１の中心が位置するように孔が形成されていればよい。例えば、第１円２１はカムシャフト１１の外径より大きくてもよい。

また、本実施形態では、吸気弁側のカムシャフトに関して説明したが、本発明は、吸気弁側のカムシャフトの限らず、排気弁側のカムシャフトにカム角センサを設ける場合も同様に適用することができる。

本発明の一実施形態に係るカムシャフトアセンブリの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るカムシャフトアセンブリの要部側面図である。 本発明の一実施形態に係るカムシャフトアセンブリに含まれるカムパルスロータの正面図である。 本発明の一実施形態に係るカムシャフトアセンブリの組み立て途中の断面図である。 本発明の一実施形態に係るカムシャフトアセンブリの組み立て後の断面図である。 従来のカムパルスロータ取り付け構造におけるカムパルスロータの正面図である。

符号の説明

１…カムシャフトアセンブリ、 ２…カムパルスロータ、 ５…カム角センサ、 １１…カムシャフト、 １２…カム部分、 １３…フランジ、 ２３…カムシャフト通し孔、 ２４〜２６…爪

Claims (1)

1. カムシャフトと、カムシャフトに固定されたカム部分と、突起が外周上に形成されたカムパルスロータとからなるエンジンのカムパルスロータ取り付け構造において、
   前記カムパルスロータが円板状に形成され、該円板状のカムパルスロータの中央部に、前記カムシャフトおよびカム部分を前記カムシャフトの長さ方向に挿通可能なカムシャフト通し孔を形成するとともに、
   前記カムパルスロータを前記カムシャフトの長さ方向中間部に固定し、
   さらに、前記カムシャフト通し孔が、カムシャフトの外径に適合する第１円の一部からなり前記カムシャフトの外周とインロー嵌合される第１の壁面と、前記カム部分の基礎円より大きい第２円の一部からなる第２の壁面とからなることを特徴とするエンジンのカムパルスロータ取り付け構造。

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