(57)【要約】【課題】  内燃機関の動弁機構の回転軸の回転位相を検出する角度センサの検出精度および信頼性の向上を図る。【解決手段】  可変動弁機構を備えた動弁室を覆うシリンダヘッド１１の端部に設けたホルダ６３にコントロールシャフト１９の回転位相を検出する角度センサ６５のセンシング部６６を支持するとともに、そのホルダ６３の内部に冷却水が流通する冷却水通路７０ａを形成する。動弁室が高温あるいは低温環境になってもホルダ６３を冷却水が通過することで、センシング部６６の大幅な温度変化を抑制してコントロールシャフト１９の回転位相を高精度で検出することができる。しかもセンシング部６６をホルダ６３の動弁室と反対側の側面に支持したので、オイルを嫌うセンシング部６６を動弁室から隔離し、センシング部６６のシール構造を簡素化してもオイルミストに対する角度センサの信頼性を確保することができる。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の動弁機構（１３）の回転軸（１９）の回転位相を検出する角度センサ（６５）を機関本体（１１）に取り付ける内燃機関の角度センサ取付構造において、
前記動弁機構（１３）を収納する動弁室（３８）を備えた機関本体（１１）の端部にホルダ（６３）を設け、前記ホルダ（６３）の前記動弁室（３８）と反対側の側面に支持した前記角度センサ（６５）のセンシング部（６６）を前記回転軸（１９）に対向させ、かつ前記ホルダ（６３）の内部に冷却水が流通する冷却水通路（７０ａ）を形成したことを特徴とする内燃機関の角度センサ取付構造。
【請求項２】
前記回転軸（１９）は、その回転位相に応じて内燃機関の機関弁（１２）のリフト量を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の角度センサ取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動弁機構の回転軸の回転位相を検出する角度センサを機関本体に取り付ける内燃機関の角度センサ取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のカムシャフトの回転位相を検出する角度センサを、シリンダヘッドの上部に弾性部材を介して防振支持したヘッドカバーに取り付け、そのセンシング部をカムシャフトの軸端に設けたセンサホイールの外周面にヘッドカバーの内部空間において対向させたものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平１０−３７８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで上記特許文献１に記載されたものは、角度センサのセンシング部が高温環境の動弁室に直接晒されている。このため、可変動弁機構などの精密な制御を必要とする機構の回転軸の回転位相の検出に上記特許文献１の技術を用いると、その温度変化によるドリフトの影響で必要な角度センサの検出精度が得られない可能性があった。また動弁室内に充満するオイルミストが角度センサのセンシング部に直接接触するため、角度センサの内部にオイルが浸入するのを防止するシール構造が必要となり、角度センサの信頼性のやコストの面で不利であった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、内燃機関の動弁機構の回転軸の回転位相を検出する角度センサの検出精度および信頼性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、内燃機関の動弁機構の回転軸の回転位相を検出する角度センサを機関本体に取り付ける内燃機関の角度センサ取付構造において、前記動弁機構を収納する動弁室を備えた機関本体の端部にホルダを設け、前記ホルダの前記動弁室と反対側の側面に支持した前記角度センサのセンシング部を前記回転軸に対向させ、かつ前記ホルダの内部に冷却水が流通する冷却水通路を形成したことを特徴とする内燃機関の角度センサ取付構造が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記回転軸は、その回転位相に応じて内燃機関の機関弁のリフト量を変化させることを特徴とする内燃機関の角度センサ取付構造が提案される。
【０００７】
尚、実施の形態のシリンダヘッド１１は本発明の機関本体に対応し、実施の形態の吸気弁１２は本発明の機関弁に対応し、実施の形態の可変動弁機構１３は本発明の動弁機構に対応し、実施の形態のコントロールシャフト１９は本発明の回転軸に対応する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の構成によれば、動弁機構を収納する動弁室を備えた機関本体の端部に設けたホルダに動弁機構の回転軸の回転位相を検出する角度センサのセンシング部を支持するとともに、そのホルダの内部に冷却水が流通する冷却水通路を形成したので、動弁室が高温あるいは低温環境になってもホルダを冷却水が通過することでセンシング部の大幅な温度変化を抑制し、温度ドリフトによる角度センサの検出精度の低下を防止して回転軸の回転位相を高精度で検出することができる。しかも角度センサをホルダの動弁室と反対側の側面に支持したので、オイルを嫌うセンシング部の部品（例えば、電気・電子回路等の精密部品）を動弁室から隔離した位置に配置でき、センシング部のシール構造を簡素化してもオイルミストに対する角度センサの信頼性を確保することができる。
【０００９】
また請求項２の構成によれば、内燃機関の機関弁のリフト量を変化させる回転軸の回転位相を精度良く検出することができるので、機関弁のリフト量の高精度な制御が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図１１は本発明の実施の形態を示すもので、図１は内燃機関の要部縦断側面図、図２は図１の２−２線矢視図、図３は高バルブリフト状態での図２の３−３線断面図、図４は高バルブリフト状態での図２の４−４線断面図、図５は低バルブリフト状態での図４に対応する断面図、図６は内燃機関の斜視図、図７は図６の７部拡大図、図８は図７の８方向矢視図、図９は図８の９−９線断面図、図１０は図９の１０−１０線断面図、図１１はシリンダヘッドおよびホルダの斜視図である。
【００１２】
本実施の形態は内燃機関の可変動弁機構のコントロールシャフトの回転位置を検出する角度センサの取付構造に関するものであり、先ずその可変動弁機構の構造を説明する。
【００１３】
図１および図２に示すように、内燃機関のシリンダヘッド１１には各気筒毎に吸気ポート１１ａ，１１ａを開閉する一対の吸気弁１２，１２が開閉可能に配設されており、それらの吸気弁１２，１２を開閉駆動すべく動弁室３８に設けられた可変動弁機構１３は、動弁カム１４が設けられたカムシャフト１５と、シリンダヘッド１１に支軸部１６，１６を介して揺動自在に支持されたコントロールアーム１７と、コントロールアーム１７を揺動させるコントロールカム１８が設けられたコントロールシャフト１９と、コントロールアーム１７に可動支軸２０を介して揺動可能に支持されるとともに動弁カム１４に従動して揺動するサブカム２１と、吸気弁１２，１２にそれぞれ個別に連動、連結されるとともにサブカム２１にそれぞれ従動する一対のロッカーアーム２２，２２とを備えており、前記可動支軸２０を変位させることで吸気弁１２，１２のバルブリフトを含む作動特性を変化させることができる。
【００１４】
吸気弁１２，１２のステム１２ａ，１２ａはシリンダヘッド１１に配設されたガイド筒２３，２３に摺動自在に嵌合しており、ステム１２ａ，１２ａの上端に設けられたリテーナ２４，２４と、シリンダヘッド１１に当接するリテーナ２５，２５との間に介設された弁ばね２６，２６により、吸気弁１２，１２は閉弁方向に付勢される。
【００１５】
コントロールアーム１７は単一の部材で構成されるもので、前記一対の支軸部１６，１６がそれぞれ設けられた一対の板状の側壁部２７，２７を備える。これらの側壁部２７，２７は所定の間隔を存して平行に配置されており、両側壁部２７，２７は一端部間が支軸部１６，１６と平行に延びる端壁部２８で相互に連結されるとともに、他端部間が支軸部１６，１６と平行に延びる連結壁部２９で相互に連結され、更に端壁部２８および連結壁部２９は隔壁部３０により一体に連結される。
【００１６】
図１〜図４から明らかなように、一対の側壁部２７，２７および隔壁部３０は相互に平行に延び、それらの間に二つのロッカーアーム収容孔１７ａ，１７ａが形成される。ロッカーアーム収容孔１７ａに収納されるロッカーアーム２２，２２はロッカーシャフトを持たないタイプのもので、その一端部に形成した凹部２２ａが前記端壁部２８の油圧タペット取付孔２８ａに装着した油圧タペット３１の先端の球面軸受け３１ａに揺動可能に支持され、その他端部で吸気弁１２を駆動する。即ち、ロッカーアーム２２の他端には吸気弁１２のステム１２ａの上端に当接する当接部材３２が摺動自在に支持されており、その当接部材３２の位置をアジャストスクリュー３３およびロックナット３４で調整することで、吸気弁１２の着座状態を調整可能である。ロッカーアーム２２の中間部に形成したローラ収容孔２２ｂを架橋するローラ軸３５にニードルベアリング３６を介してローラ３７が回転自在に支持される。
【００１７】
コントロールアーム１７の一対の側壁部２７，２７を架橋する前記可動支軸２０に前記サブカム２１が揺動自在に支持される。サブカム２１の軸方向中央部から突出する第１アーム２１ａにローラ軸３９およびニードルベアリング４０を介してローラ４１が支持されており、このローラ４１がカムシャフト１５に設けた動弁カム１４に当接する。またサブカム２１の軸方向両端部から突出する一対の第２アーム２１ｂ，２１ｂにカム面２１ｃ，２１ｃが形成されており、これらのカム面２１ｃ，２１ｃに前記ロッカーアーム２２，２２のローラ３７，３７が当接する。
【００１８】
サブカム２１のローラ４１を動弁カム１４に当接させる付勢力を発生する付勢手段４２が、コントロールアーム１７の連結壁部２９に形成した付勢手段取付孔２９ａに装着される。付勢手段４２は、連結壁部２９の付勢手段取付孔２９ａに圧入されるガイド筒４３と、ガイド筒４３に摺動自在に嵌合する押圧部材４４と、押圧部材４４の上端に設けられてサブカム２１の第１アーム２１ａの下面に当接する当接部４５と、ガイド筒４３および当接部４５間に縮設されて押圧部材４４を突出方向に付勢するコイルスプリング４６とで構成される。
【００１９】
コントロールアーム１７の隔壁部３０の中央に形成されたローラ収容凹部３０ａを架橋するローラ軸４７に、ニードルベアリング４８を介してローラ４９が回転自在に支持される。ローラ４９を押圧してコントロールアーム１７を支軸部１６，１６まわりに揺動させるべく、電気モータで構成されたアクチュエータ５０で往復回動するコントロールシャフト１９に、インボリュート曲線よりなるカム面を有するコントロールカム１８が設けられる。図３〜図５において、コントロールシャフト１９が時計方向に回動するとコントロールアーム１７が支軸部１６，１６まわりに反時計方向に揺動し、コントロールシャフト１９が反時計方向に回動するとコントロールアーム１７が支軸部１６，１６まわりに時計方向に揺動する。
【００２０】
コントロールアーム１７を時計方向に付勢してローラ４９をコントロールカム１８に当接させるべく、シリンダヘッド１に付勢手段５１が設けられる。付勢手段５１はシリンダヘッド１１に圧入されたガイド筒５２の内部に押圧部材５３を摺動自在に嵌合させ、コイルスプリング５４の弾発力で押圧部材５３をガイド筒５２から突出する方向に付勢したもので、押圧部材５３の上端の球状部５３ａがコントロールアーム１７の端壁部２８の中央下面に当接する。
【００２１】
しかして、コントロールカム１８によってコントロールアーム１７が図３および図４に示す位置に配置されるときには、つまりコントロールカム１８の最高リフト部がローラ４９に当接するときには、可動支軸２０の軸線まわりに揺動するサブカム２１のカム面２１ｃ，２１ｃの先端側（可動支軸２０から遠い側）がロッカーアーム２２，２２のローラ３７，３７に当接してロッカーアーム２２，２２の揺動角が増加することで、吸気弁１２，１２のバルブリフトが最大となる。
【００２２】
またコントロールカム１８よってコントロールアーム１７が図５に示す位置にあるときには、つまりコントロールカム１８の最低リフト部がローラ４９に当接するときには、可動支軸２０の軸線まわりに揺動するサブカム２１のカム面２１ｃ，２１ｃの基端側（可動支軸２０に近い側）がロッカーアーム２２，２２のローラ３７，３７に当接してロッカーアーム２２，２２の揺動角が減少することで、吸気弁１２，１２のバルブリフトが最小（ゼロ）となる。
【００２３】
このように、コントロールアーム１７を支軸部１６，１６まわりに揺動させることで吸気弁１２，１２のバルブリフトが変化するのが、コントロールアーム１７の駆動によって動弁カム１４，１４がローラ４１，４１に接触するタイミングも変化することにより、吸気弁１２，１２の開閉タイミングも変化する。
【００２４】
次に、図６〜図１１を参照してコントロールシャフト１９の回転位相を検出する角度センサの配置について説明する。
【００２５】
内燃機関のシリンダヘッド１１はシリンダブロック６１の上面およびヘッドカバー６２の下面に挟まれるように締結されており、シリンダブロック６１の長手方向一端部の上面にホルダ６３が３本のボルト６４…で締結される。ホルダ６３はシリンダヘッド１１の上面から上方に張り出しているため、ヘッドカバー６２の長手方向一端部にホルダ６３との干渉を回避するための切欠６２ａが形成される。前記３本のボルト６４…のうちの２本は、コントロールシャフト１９をホルダ６３に支持するキャップ８７を共締めする。
【００２６】
ホルダ６３には、可変動弁機構１３のコントロールシャフト１９の回転位相を検出する角度センサ６５のセンシング部６６を取り付けるためのセンシング部取付座６７と、カムシャフト１５により駆動される補機駆動用の負圧ポンプ６８を取り付けるための負圧ポンプ取付座６９と、センシング部取付座６７および負圧ポンプ取付座６９に挟まれた冷却水通路形成部７０とが形成される。角度センサ６５のセンシング部６６は３本のボルト７１…でセンシング部取付座６７の外面に固定され、負圧ポンプ６８は３本のボルト７２…で負圧ポンプ取付座６９の外面に固定される。
【００２７】
コントロールシャフト１９の軸端には、センシング部６６の被検出体としてカップ状のマグネットホイール７４がボルト７３で取り付けられており、そのマグネットホイール７４の内面に複数個（例えば４個）の永久磁石７５…が円周方向に等間隔で固定される。センシング部６６は、センシング部取付座６７の外面に露出する本体部６６ａと、センシング部取付座６７の開口６７ａにシール部材７６を介して嵌合する嵌合部６６ｂと、シリンダヘッド１１の吸気側側面に向かって突出するカプラ７７とを備えており、その嵌合部６６ｂの中央にマグネットホイール７４の内部に位置する磁気検出部７８が設けられる。
【００２８】
本体部６６ａ、嵌合部６６ｂおよび磁気検出部７８は、例えば樹脂材により一体に形成されている。磁気検出部７８および本体部６６ａの内部には、磁気検出処理用の集積回路８８が収容されている。本体部６６ａの動弁室３８と反対側の面には、前記集積回路８８を外部から保護する蓋８９が図示しないシール部材を介して取り付けられる。
【００２９】
冷却水通路形成部７０の内部に冷却水通路７０ａが形成されており、その下側の入口端および上側の出口端にそれぞれニップル７９，８０が設けられる。シリンダヘッド１１の端面におけるホルダ６３の下方に、シリンダヘッド１１内に形成されたウオータジャケット（不図示）の冷却水出口に連なる継ぎ手８１が３本のボルト８２…で固定される。継ぎ手８１は３個のニップル８３〜８５を備えており、ニップル８３は図示せぬラジエータに接続され、ニップル８４は図示せぬヒータに接続され、ニップル８５はホース８６を介して冷却水通路７０ａの入口端のニップル７９に接続される。そして冷却水通路７０ａの出口端のニップル８０は、冷却を必要とする補機に接続される。
【００３０】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００３１】
アクチュエータ５０によってコントロールシャフト１９が回転すると、その回転角が角度センサ６５により検出される。即ち、コントロールシャフト１９の軸端に一体に設けたマグネットホイール７４が回転すると、マグネットホイール７４に固定された複数個の永久磁石７５…が形成する磁界が変化するため、この磁界の変化に基づいてセンシング部６６の磁気検出部７８によりコントロールシャフト１９の回転角を検出する。
【００３２】
可変動弁機構１３を備えるシリンダヘッド１１の端部に固定したホルダ６３に、コントロールシャフト１９の回転位相を検出する角度センサ６５のセンシング部６６を支持し、そのホルダ６３の内部に冷却水が流通する冷却水通路７０ａを形成したので、動弁室３８が高温環境になってもホルダ６３を介して角度センサ６５のセンシング部６６を冷却して温度上昇を抑制することができる。これにより、温度ドリフトによる角度センサ６５の検出精度の低下を防止し、コントロールシャフト１９の回転位相を高精度で検出することができる。
【００３３】
またホルダ６３の動弁室３８と反対側の側面に支持した角度センサ６５のセンシング部６６をコントロールシャフト１９の軸端に対向させたので、動弁室３８の内部に存在するオイルミストがセンシング部６６に接触し難くなり、センシング部６６のシール構造を簡素化してもオイルミストに対する角度センサ６５の信頼性を確保することができる。特に、センシング部６６はコントロールシャフト１９の軸端に設けたカップ状のマグネットホイール７４の内部に臨んでいるため、オイルミストはマグネットホイール７４に遮蔽されてセンシング部６６に一層接触し難くなり、センシング部６６のオイルミストに対する信頼性が一層向上する。
【００３４】
またオイルを嫌う精密部品である集積回路８８は、一体に形成された本体部６６ａ、嵌合部６６ｂおよび磁気検出部７８の外壁により動弁室３から隔離される。このため、集積回路８８を動弁室３８内のオイルミストから保護するためのシール構造を別途必要としない。
【００３５】
仮に、角度センサ６５のセンシング部６６をヘッドカバー６２内部の動弁室３８内に設置しようとすると、ヘッドカバー６２の着脱性を確保するためにカプラ７７の方向をヘッドカバー６２の着脱方向に合わせる必要があり、そのためにカプラ７７をヘッドカバー６２の上面に取り付けることが必要になる。このようにすると、ヘッドカバー６２上面に形成されるカプラ７７と外部配線との接続用の穴に水が溜まり易くなり、接触不良等の不具合が発生する可能性がある。しかしながら本実施の形態によれば、角度センサ６５のセンシング部６６をシリンダヘッド１１に設けたホルダ６３に支持し、かつセンシング部６６をコントロールシャフト１９の軸端に対向させたので、カプラ７７を水平方向に寝かせて水溜まりによる接触不良を効果的に防止することができる。
【００３６】
可変動弁機構１３のコントロールシャフト１９の回転位相を精度良く制御するには、そのコントロールシャフト１９の回転位相を精度良く検出してフィードバックする必要があるが、本実施の形態によればコントロールシャフト１９の回転位相の検出精度が向上することで、可変動弁機構１３による吸気バルブ１３のバルブリフトやバルブタイミングの制御精度を高めることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３８】
例えば、図１２に示すように、冷却水通路７０ａに連通するとともに嵌合部６６ｂを囲む迂回路７０ｂを形成して、センシング部６６の温度変化抑制効果を更に高めるようにしても良い。尚、迂回路７０ｂの入口および出口の間に位置し、ニップル７９，８０間を直線状に結ぶ冷却水通路７０ａを省略して、ニップル７９から供給される冷却水が全て迂回路７０ｂを介してニップル８０へと流れるようにしても良い。
【００３９】
また実施の形態ではホルダ６３を独立した部材で構成してシリンダヘッド１１に固定しているが、それをヘッドカバー６２に固定しても良く、またホルダ６３をシリンダヘッド１１と一体に、あるいはヘッドカバー６２と一体に形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】内燃機関の要部縦断側面図
【図２】図１の２−２線矢視図
【図３】高バルブリフト状態での図２の３−３線断面図
【図４】高バルブリフト状態での図２の４−４線断面図
【図５】低バルブリフト状態での図４に対応する断面図
【図６】内燃機関の斜視図
【図７】図６の７部拡大図
【図８】図７の８方向矢視図
【図９】図８の９−９線断面図
【図１０】図９の１０−１０線断面図
【図１１】シリンダヘッドおよびホルダの斜視図
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る、前記図８に対応する図
【符号の説明】
【００４１】
１１        シリンダヘッド（機関本体）
１２        吸気弁（機関弁）
１３        可変動弁機構（動弁機構）
１９        コントロールシャフト（回転軸）
３８        動弁室
６３        ホルダ
６５        角度センサ
６６        センシング部
７０ａ      冷却水通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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