(57)【要約】【課題】カムシャフト回転角の検出精度を向上し得るカムシャフト回転角検出構造を提供することである。【解決手段】カムスプロケット機構２０を介してエンジンのクランクシャフトの回転が伝達されるカムシャフト２の回転角を検出するカムシャフト回転角検出構造であって、カムシャフト２のカムスプロケット機構２０側の端部近傍に設けられカムシャフト２の軸方向の動きを規制するカムスラストフランジ８と、カムスラストフランジ８に設けられた被検出部と、被検出部と対峙して配置されカムシャフト２の回転角を検出するセンサ２１とを備えたカムシャフト回転角検出構造。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムスプロケット機構を介してエンジンのクランクシャフトの回転が伝達されるカムシャフトの回転角を検出するカムシャフト回転角検出構造であって、
前記カムシャフトの前記カムスプロケット機構側の端部近傍に設けられ、前記カムシャフトの軸方向の動きを規制するカムスラストフランジと、
該カムスラストフランジに設けられた被検出部と、
該被検出部と対峙して配置され、前記カムシャフトの回転角を検出するセンサと、を備えたカムシャフト回転角検出構造。
【請求項２】
前記カムスラストフランジは、前記カムシャフトの他の部分に比較して最も外径が大きい、請求項１に記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項３】
前記被検出部は、前記カムスラストフランジと一体に形成される、請求項１又は２に記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項４】
前記被検出部は、前記カムスラストフランジの外周部に形成された複数の切欠部である、請求項３に記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項５】
前記カムスラストフランジが摺動自在に挿入される溝が形成され、前記カムシャフトを回転自在に軸支する軸受部をさらに備えた請求項１から３のいずれかに記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項６】
前記カムスラストフランジは、前記溝に第１隙間を介して挿入された内周部と、両側面において前記内周部と段差をもって形成され第１隙間よりも大きい第２隙間を介して前記溝に挿入された外周部とを有している、
請求項５に記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項７】
前記被検出部は、前記カムスラストフランジの前記外周部に形成されている、請求項６に記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項８】
前記軸受部は、前記カムシャフトの下半分を軸支する下軸受部と、該下軸受部に装着され前記カムシャフトの上半分を軸支する上軸受部とを有し、
前記上軸受部と一体に形成され前記センサが取り付けられるセンサ取付部をさらに備えた、請求項１から７のいずれかに記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項９】
前記カムスラストフランジは、前記カムシャフトと一体に形成されている、請求項１から８のいずれかに記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項１０】
前記カムシャフトは組立シャフトである、請求項１から８のいずれかに記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項１１】
カムスプロケット機構を介してエンジンのクランクシャフトの回転が伝達されるカムシャフトの回転角を検出するカムシャフト回転角検出構造であって、
前記カムシャフトのカムスプロケット機構側の端部近傍に設けられ、前記カムシャフトの軸方向の動きを規制するカムスラストフランジと、
前記カムスラストフランジが摺動自在に挿入される溝が形成され、前記カムシャフトを回転自在に軸支する軸受部と、
該カムスラストフランジに設けられた被検出部と、
前記被検出部と対峙して配置され、前記カムシャフトの回転角を検出するセンサと、を備えたカムシャフト回転角検出構造。
【請求項１２】
前記カムスラストフランジは、前記カムシャフトの他の部分に比較して最も外径が大きい、請求項１１に記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項１３】
前記被検出部は、前記カムスラストフランジと一体に形成されている、請求項１１又は１２に記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項１４】
前記被検出部は、前記カムスラストフランジの外周部に形成された複数の切欠部である、請求項１３に記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項１５】
前記カムスラストフランジは、前記溝に第１隙間を介して挿入された内周部と、両側面において前記内周部と段差をもって形成され第１隙間よりも大きい第２隙間を介して前記溝に挿入された外周部とを有している、
請求項１１から１３のいずれかに記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項１６】
前記被検出部は、前記カムスラストフランジの前記外周部に形成されている、請求項１５に記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項１７】
前記軸受部は、前記カムシャフトの下半分を軸支する下軸受部と、該下軸受部に装着され前記カムシャフトの上半分を軸支する上軸受部とを有し、
前記上軸受部と一体に形成され前記センサが取り付けられるセンサ取付部をさらに備えた、請求項１１から１６のいずれかに記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項１８】
前記カムスラストフランジは、前記カムシャフトと一体に形成されている、請求項１１から１７のいずれかに記載のカムシャフト回転角検出構造。
【請求項１９】
前記カムシャフトは組立シャフトである、請求項１１から１７のいずれかに記載のカムシャフト回転角検出構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムシャフト回転角検出構造、特に、カムスプロケット機構を介してエンジンのクランクシャフトの回転が伝達されるカムシャフトの回転角を検出するカムシャフト回転角検出構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＯＨＣ型多気筒エンジンでは、エンジンのシリンダヘッドに吸気弁及び排気弁を動作させる２本のカムシャフトが平行に配置され、各カムシャフトには気筒判別やバルブタイミング制御のためにカムシャフト回転角を検出するセンサが取り付けられる。このようなセンサの取付構造が、例えば特許文献１に示されている。このセンサの取付構造では、カムシャフトのカムスプロケット機構の近傍に第１軸受部と第２軸受部とを設け、第１軸受の軸方向前後に、カムシャフトの軸方向の動きを規制するスラスト軸受が設けられており、第１軸受部と第２軸受部との間に、スラスト軸受とは別にシャッター（被検出部）が設けられており、このシャッターに対峙してセンサが配置されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３２９８８５号公報（第４頁、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のカムシャフト回転角検出構造では、シャッター（被検出部）がスラスト軸受とは軸方向で離間した位置に設けられているが、エンジン運転時にカムシャフトが軸方向に熱膨張した場合、カムシャフトはスラスト軸受を基点として軸方向に膨張するため、カムシャフトに設けられたシャッター（被検出部）が、カムシャフトの熱膨張にともない軸方向にずれてしまう。この結果、センサ位置とシャッター位置とが軸方向でずれ、カムシャフトの回転角の検出精度の悪化を招くおそれがある。
【０００５】
また、カムシャフトの軸方向の動きはスラスト軸受により規制されているが、シャッター（被検出部）がスラスト軸受と別に設けられており、その分、カムシャフト長が長くなりカムシャフトの重量の増大を招く。
【０００６】
更に、第１軸受の軸方向前後に夫々スラスト軸受が設けられているため、その分更に、カムシャフト長が長くなりカムシャフトの重量の増加を招く。
【０００７】
本発明の目的は、カムシャフト回転角の検出精度を向上し得るカムシャフト回転角検出構造を提供することである。
【０００８】
また、本発明の別の目的は、カムシャフトの重量の増加を防止し得るカムシャフト回転角検出構造を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカムシャフト回転角検出構造は、カムスプロケット機構を介してエンジンのクランクシャフトの回転が伝達されるカムシャフトの回転角を検出するカムシャフト回転角検出構造であって、カムスラストフランジと、被検出部と、センサとを備えている。カムスラストフランジは、カムシャフトのカムスプロケット機構側の端部近傍に設けられ、カムシャフトの軸方向の動きを規制する。被検出部は、該カムスラストフランジに設けられている。センサは、該被検出部と対峙して配置され、カムシャフトの回転角を検出する。
【００１０】
別の本発明に係るカムシャフト回転角検出構造は、カムスプロケット機構を介してエンジンのクランクシャフトの回転が伝達されるカムシャフトの回転角を検出するカムシャフト回転角検出構造であって、カムスラストフランジと、軸受部と、被検出部と、センサとを備えている。カムスラストフランジは、カムシャフトのカムスプロケット機構側の端部近傍に設けられ、カムシャフトの軸方向の動きを規制する。軸受部は、カムスラストフランジが摺動自在に挿入される溝が形成され、カムシャフトを回転自在に軸支する。被検出部は、カムスラストフランジに設けられている。センサは、被検出部と対峙して配置され、カムシャフトの回転角を検出する。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、カムシャフトの軸方向の動きを規制するカムスラストフランジに被検出部を設けることにより、エンジン運転時にカムシャフトが軸方向に熱膨張した場合にも、カムシャフトはカムスラストフランジを基点として軸方向に膨張するため、このカラムスラストフランジに設けられた被検出部は熱膨張にともない軸方向にずれることがない。従って、カムシャフトの回転角の検出精度を向上させることができる。
【００１２】
また、別の本発明によれば、カムスラストフランジが軸受部に設けられた溝に挿入されることによりカムシャフトの軸方向の動きを規制するので、複数のカムスラストフランジを設ける必要がなく、カムシャフト長を短くでき、以ってカムシャフトの重量増大を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（１）構成
図１は、本発明に係るカム回転角検出構造が設けられたシリンダヘッド１の斜視図、図２はシリンダヘッド１の正面図、図３はシリンダヘッド１の平面図、図４はシリンダヘッド１の側面図である。図５はカムシャフト２の拡大斜視図である。図６はカムスラストフランジ８とセンサ２１との位置関係を説明する正面図、図７はカムスラストフランジ８とシリンダヘッド１との位置関係を説明する平面図である。図８は組立シャフトの分解斜視図である。
【００１４】
図１から図４に示すように、シリンダヘッド１の上面には、吸気側及び排気側のカムシャフト２，３が、図示しないクランクシャフトに沿って互いに略平行に配置されている。各カムシャフト２，３の一端には、図２に示すように、クランクシャフトからの回転が入力されるカムスプロケット機構２０が装着されている。吸気側及び排気側のカムシャフト２，３は、それぞれ、棒状の軸本体４，５と、各軸本体４，５の外周面に設けられる複数のカム６，７と、各軸本体４，５の軸方向への動きを規制するためのカムスラストフランジ８，９とから構成されている。カム６及びカムスラストフランジ８は、図５に示すように、軸本体４，５の外周面に軸本体４，５と一体に形成されている。また、カム７及びカムスラストフランジ９も同様に構成される。
【００１５】
シリンダヘッド１の上面には、図１から図３に示すように、下軸受部１４，１５がシリンダヘッド１に複数形成されている。下軸受部１４，１５の内周には、軸本体４，５の下半分を軸支する半円筒状の軸受面が形成されている。下軸受部１４，１５にはカムブラケット１１が装着され、各カムブラケット１１は、下軸受部１４，１５に対応して、軸本体４，５の上半分を軸支する半円筒状の軸受面が形成された上軸受部１２，１３を有している。下軸受部１４及び上軸受部１２の軸受面により軸本体４が回転自在に支持され、下軸受部１５及び上軸受部１３の軸受面により軸本体５が回転自在に支持される。
【００１６】
カムスプロケット機構２０側の端部付近に設けられる下軸受部１４，１５、すなわち、最もカムスプロケット機構２０に近いカム６，７よりもさらに外側に位置する下軸受部１４，１５の軸受面には、それぞれカムスラストフランジ８，９の下半分が挿入される半円状の溝１６ｂ，１７ｂが形成されている。また、これらの最もカムスプロケット機構２０側に位置する下軸受部１４，１５に装着されるカムブラケット１１は、吸気側及び排気側の下軸受部１４，１５両方を覆うように形成されている。このカムブラケット１１は、図４に示すように、チェーンカバー（図示せず）が装着されるブラケット本体１１ａと、ブラケット本体１１ａの上下方向下部からシリンダヘッド１の内側に向かって形成されるカバー部１１ｂとから構成されている。このカムブラケット１１に形成された上軸受部１２，１３の軸受面には、下軸受部１４，１５の溝１６ｂ，１７ｂに対応してカムスラストフランジ８，９の上半分が挿入される半円状の溝１６ａ，１７ａがそれぞれ形成されており、上下の溝１６ａ，１６ｂ、溝１７ａ，１７ｂがそれぞれ、環状の溝１６，１７を形成する。カムシャフト２，３が下軸受部１４，１５の軸受面に配置される際に、カムスラストフランジ８，９の下半分が溝１６ｂ，１７ｂに挿入され、カムブラケット１１が下軸受部１４，１５に装着される際に、カムスラストフランジ８，９の上半部が溝１６ａ，１７ａに挿入され、環状溝１６，１７にカムスラストフランジ８，９が摺動自在に挿入される。
【００１７】
カバー部１１ｂには、図４及び図６に示すように、吸気側のカムシャフト２の上方において、カム６の回転角を検出するためのセンサ２１が取り付けられる。センサ２１は、取付フランジ部１８とセンサ本体１９とから成る。カバー部１１ｂには、カムスラストフランジ８の上方に開口する挿入口を有するセンサ取付部２１ａが形成されており、この挿入口にセンサ本体１９が下向きに挿入され、取付フランジ部１８がカバー部１１ｂに固定される。
【００１８】
カムスラストフランジ８は、円板状に形成され、図５から図７に示すように、それぞれ厚みの異なる外周部８ａと内周部８ｂとから構成されている。外周部８ａは、内周部８ｂの両側面において全周に渡って段差をもって形成されており、内周部８ｂよりも比較的厚みが薄く形成されている。外周部８ａの外径は、軸本体４、カム６の外径よりも大きく、カムシャフト２の構成のうち最大の径を有する。図７に示すように溝１６ｂの幅（環状溝１６の幅）は一定の幅であり、カムスラストフランジ８が環状溝１６に挿入された場合に、内周部８ｂが溝１６の内壁とは比較的狭い第１隙間をもって摺動し、外周部８ａが、環状溝１６の内壁と第１隙間よりも大きい第２隙間をもっており、溝１６の内壁とは接触しない。また、環状溝１６の内径はカムスラストフランジ８の外径よりも大きく形成され、カムスラストフランジ８の外周部８ａ端部が接触しない。このようなカムスラストフランジ８は、軸本体４とともに回転するが、このとき、内周部８ｂと環状溝１６の内壁とによってカムシャフト２の軸方向の移動が規制され、カムシャフト２の軸方向の位置決めの役割を果たす。
【００１９】
また図５及び図６に示すように、カムスラストフランジ８の外周部８ａには、外周側に開く切欠部８１ａ〜８１ｄが略等間隔に形成されている。各切欠部８１ａ〜８１ｄは、それぞれ１〜４個の切欠からなる。これらの切欠部８１ａ〜８１ｄは、カム６の回転角を検出するためのセンサターゲット８１（被検出部）を構成する。そして、センサターゲット８１に対向するようにセンサ２１が配置されており、センサ２１は、センサターゲット８１の各切欠部８１ａ〜８１ｄを検出することにより、カム６の回転角を検出する。センサターゲット８１を有するカムスラストフランジ８と、カムスラストフランジ８が摺動自在に挿入される環状溝１６が形成された軸受部１２，１４と、センサ２１とが、カム６の回転角を検出するカム回転角検出構造を構成する。
【００２０】
なお、排気側カムシャフト３のカムスラストフランジ９も、前記同様に形成されており、環状溝１７の内壁によって軸方向の移動が規制される。また、カムスラストフランジ９の外周部にも前記同様に、センサターゲットが設けられ、センサ２２によってカムシャフト３の回転角が検出される。なお、排気側のカムシャフト３の回転角を検出する必要がない場合には、カムスラストフランジ９にセンサターゲットを設ける必要がなく、センサ２２を設ける必要もない。
【００２１】
また、本実施形態では、各カムブラケット１１を各気筒に対応して別個に設けたが、各カムブラケットを全気筒に亘って一体に形成するようにしても良い。この場合には、カムブラッケットの剛性向上が図れる。
【００２２】
（２）作用効果
以上のように構成されたカム回転角検出構造では、クランクシャフトからの回転がカムスプロケット機構２０に入力され、カムスプロケット機構２０がカムシャフト２を回転させると、カムシャフト２が軸受面に摺動して回転するとともに、カムスラストフランジ８の内周部８ｂが軸受面に形成された環状溝１６の内壁に摺動して回転する。センサ２１は、カムスラストフランジ８の外周部８ａに形成されたセンサターゲット８１を検出することにより、カム６の回転角を検出する。
【００２３】
このカム回転角検出構造では、カムシャフト２の軸方向の動きを規制するカムスラストフランジ８にセンサターゲット８１を設けることにより、エンジン運転時にカムシャフト２が軸方向に熱膨張した場合にも、カムシャフト２はカムスラストフランジ８を基点として軸方向に膨張するため、このカムスラストフランジ８に設けられたセンサターゲット８１は熱膨張にともない軸方向にずれることがない。従って、カムシャフト２の回転角の検出精度を向上させることができる。
【００２４】
また、カムスラストフランジ８とセンサターゲット８１とをカムシャフト２の軸方向に離間させて配置する場合には、カムシャフト２の各部の寸法バラツキにより、センサターゲット８１とセンサ２１との位置関係がずれるおそれがあるが、スラストフランジ８にセンサターゲット８１を設けることにより両者の位置関係のずれが生じるのを防止できる。
【００２５】
さらに、カムスラストフランジ８が軸受部１２，１４に設けられた環状溝１６に挿入されることによりカムシャフト２の軸方向の動きを規制するので、複数のカムスラストフランジ８を設ける必要がなく、カムシャフト２の長さを短くでき、以ってカムシャフト２の重量増大を防止できる。
【００２６】
また、センサターゲット８１の外径が大きいほどセンサ２１の検出感度が向上するが、カムシャフト２の構成中で外径が最大であるカムスラストフランジ８の外周部８ａにセンサターゲット８１を設けるので、カム回転角の検出精度を向上し得る。
【００２７】
また、カムスラストフランジ８の外周部８ａに切欠部８１ａ〜８１ｄを形成することにより、センサターゲット８１をカムスラストフランジ８と一体に形成するので、センサターゲット８１の設置位置の精度向上、カムシャフト２の重量低減を図ることができる。また、センサターゲット８１を切欠き部８１ａ〜８１ｄにより簡易に構成できる。
【００２８】
また、カムスラストフランジ８の内周部８ｂの両側面に段差をもって形成した外周部８ａにセンサターゲット８１を設け、センサターゲット８１がシリンダヘッド１（環状溝１６の内壁）に接触しないように構成するため、センサターゲット８１である切欠部８１ａ〜８１ｄを切削工具により形成した際に、切欠部周りに発生するバリによるシリンダヘッド１の焼き付き、摺動傷、摩耗を防止するとともに、センサターゲット８１の破損、摩耗を防止することができる。また、センサターゲット８１のバリ取り工程を短縮できるため、コスト低減を図ることができる。さらに、センサターゲット８１を設けるために必要最小限の範囲で外周部８ａを設ければ良いので、内周部８ｂにより十分な摺動面を確保することができ、面圧が高くなり過ぎるのを防止できる。
【００２９】
また、カムスラストフランジ８を軸本体４と一体に形成するので、カムスラストフランジ８の位置精度の向上を図ることができるとともに、カムスラストフランジ８の軸本体４への組み立て作業を省略することができる。
【００３０】
また、センサターゲット８１が形成されたカムスラストフランジ８が挿入される環状溝１６と、センサ２１が挿入されるセンサ取付部２１ａとを、カムブラケット１１に一体に形成するため、センサターゲット８１の位置決めと、センサ２１の位置決めとの間に他の部品が介在しない。そのため、複数の部品の寸法公差及び取付ガタが累積されてセンサターゲット８１とセンサ２１との位置決めがずれるのを防止して、センサ２１による検出精度を向上させることができる。
【００３１】
また、特開２００１−７３８２６号公報には、カムスプロケット機構と反対側にカムスラストフランジを配置するカムシャフト回転角検出構造が記載されているが、このようにカムスラストフランジをカムスプロケット機構と反対側に配置した場合には、カムスラストフランジとカムスプロケット機構との間の距離が大きい。このような構成では、熱膨張でカムスラストフランジを基点として軸方向にカムシャフトが膨張した際、カムシャフトの膨張により、カムスラストフランジから一番遠い位置にあるカムスプロケット機構の軸方向の移動代が大きく、クランクシャフトからの回転を精度良くカムシャフトに伝達できなくなるおそれがある。これに対して、本実施形態に係るカムシャフト回転角検出構造のように、カムスプロケット機構２０に最も近いカムブラケット１１の溝１６ｂによりカムスラストフランジ８を位置決めすれば、カムスラストフランジ８とカムスプロケット機構２０との距離が小さく、カムシャフト２の熱膨張によるカムスプロケット機構２０の軸方向への移動代が小さく、クランクシャフトからの回転を精度良くカムシャフト２に伝達させることができる。
【００３２】
以上、吸気側カムシャフト２の回転角検出構造の作用効果について述べたが、排気側カムシャフト３の回転角を検出する場合も上記と同様の作用効果を奏する。
【００３３】
（３）他の実施形態
上記では、カム６，７、カムスラストフランジ８，９を軸本体４，５に一体に形成したが、カムシャフト２，３が図８に示すような組立シャフトである場合には、カム６，７、カムスラストフランジ８，９をカムシャフト２，３とは別部材で形成しておき、これらを軸本体４，５に嵌合して固定するようにしても良い。また、カム６，７またはカムスラストフランジ８，９のいずれか一方を別部材で形成するようにしても良い。
【００３４】
この場合、別体で形成したカムスラストフランジ８を軸本体４に取り付ける必要があるが、カムスラストフランジ８とセンサターゲット８１とを一体に形成するため、センサターゲット８１を設けるプレートを別部材にて形成する場合に比較して、部品点数を低減し、製造コストを低減できる。また、この場合でも、センサターゲット８１をカムスラストフランジ８に一体に形成するため、センサターゲットの位置精度の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された直列多気筒ＤＯＨＣ型エンジンのシリンダヘッド１の斜視図。
【図２】シリンダヘッド１の正面図。
【図３】シリンダヘッド１の平面図。
【図４】シリンダヘッド１の側面図。
【図５】カムシャフト２の拡大斜視図。
【図６】カムスラストフランジ８とセンサ２１との位置関係を説明する正面図。
【図７】カムスラストフランジ８とシリンダヘッド１との位置関係を説明する平面図。
【図８】組立シャフトの分解斜視図。
【符号の説明】
１          シリンダヘッド
２，３    カムシャフト
４，５    軸本体
６，７    カム
８，９    カムスラストフランジ
２１，２２        センサ
１１        カムブラケット
１２，１３  上軸受部
１４，１５  下軸受部
１６，１７  環状溝
１８        取付フランジ部
１９        センサ本体
８１ａ      外周部
８１ｂ      内周部
【図１】
2004324444.tif 000003
【図２】
2004324444.tif 000004
【図３】
2004324444.tif 000005
【図４】
2004324444.tif 000006
【図５】
2004324444.tif 000007
【図６】
2004324444.tif 000008
【図７】
2004324444.tif 000009
【図８】
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