(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤとタイミングリングからなり、前記ギヤは第一の面、第二の面、第一の幅を有する外側の歯部、第二の幅を有する内部ウェブを有し、前記ギヤの第一の面に円筒型の凹部を有するタイミング装置であって、前記凹部内にタイミングリングが固定され、前記タイミングリングはセンサーに回転及び位置データを送るように適応された複数のタイミング歯を有し、前記タイミング歯は前記ギヤの歯部の内側に径方向へ配置され、前記センサーが、前記タイミング歯が通過する所に近い位置に、前記タイミング歯に関して径方向に位置することを特徴とするタイミング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のタイミング装置であって、前記第二の幅が前記第一の幅より小さいことを特徴とするタイミング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のタイミング装置であって、前記タイミングリングが環状部材からなることを特徴とするタイミング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のタイミング装置であって、前記タイミング歯が前記環状部材の周りに等間隔で配置されるものがあることを特徴とするタイミング装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のタイミング装置であって、前記凹部が前記ギヤの回転面に実質的に垂直な側壁を有することを特徴とするタイミング装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のタイミング装置であって、前記凹部の深さが前記タイミングリングの幅と実質的に等しいこと特徴とするタイミング装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のタイミング装置であって、前記タイミングリングが固定手段によって前記凹部内に保持されることを特徴とするタイミング装置。
【請求項８】
請求項７に記載のタイミング装置であって、前記固定手段が嫌気性保持化合物（ａｎａｅｒｏｂｉｃ  ｒｅｔａｉｎｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）から成ることを特徴とするタイミング装置。
【請求項９】
ギヤ歯とギヤの第一の面にタイミングリングを有するギヤから成り、前記タイミングリングはタイミングセンサーに回転及び位置データを送るために、周辺を取り巻くように配置された複数のタイミング歯から成り、タイミング歯がギヤ歯の内側に径方向へ配置され、前記タイミングセンサーは、前記タイミング歯が通過する所に近い位置に、前記タイミング歯に関して径方向に位置することを特徴とするタイミング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のタイミング装置であって、前記タイミング歯が周囲に等間隔で配置されるものがあることを特徴とするタイミング装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のタイミング装置であって、前記タイミング歯がギヤ歯の範囲以上に軸方向に広がらないことを特徴とするタイミング装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のタイミング装置であって、前記ギヤ歯の第一の側面が前記タイミング歯の第一の側面と実質的に同一平面となることを特徴とするタイミング装置。
【請求項１３】
ギヤとタイミングリングからなり、前記ギヤは第一の面、第二の面、第一の幅を有する外側の歯部、前記ギヤが前記ギヤの第一の面に円筒型の凹部を有するように第一の幅より小さい第二の幅を有する内部ウェブを有するタイミング装置であって、前記凹内にタイミングリングが固定され、前記タイミングリングはセンサーに回転及び位置データを送るように適応された複数のタイミング歯を有し、前記タイミング歯は前記ギヤの歯部の内側に径方向へ配置され、前記センサーが、前記タイミング歯が通過する所に近い位置に、前記タイミング歯に関して径方向に位置することを特徴とするタイミング装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のタイミング装置であって、ギヤがカムシャフトギヤであることを特徴とするタイミング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転部の角度位置を検出する装置に関し、特に内燃機関内のシャフトの角度位置を検出するタイミングリングが組み込まれた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シャフト、例えば内燃機関のクランクシャフトの回転の位置及び／または速度を、シャフトと共に回転するタイミングリングによって検出することは公知のことであり、該タイミングリングは歯を有し、各々の歯が電気センサーを通過するとインパルスを引き起こす。このセンサー出力は機関管理システムの必須要素である。また、センサーがその瞬間のシャフトの回転位置（角度）を検出できるように、タイミングリングは一つ以上の地点で歯に変化が与えられていることも知られている。このような公知のタイミングリングの例は、米国特許第４，２３３，５９２号、米国特許第４，７４２，３３２号、米国特許第５，４９７，７４８号で見ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内燃機関において、クランクシャフトの先端から受け取る補助駆動部、及び後部から駆動される変速機または発電機は、タイミングリング及び関連センサーの取り付け可能なスペースを制限する。
【０００４】
さらに、スペースにタイミングリング及びセンサーを配置することができる場合でも、ネジ留め具等でクランクシャフト従動タイミングリングを保持する手段を得ることが難しく、またその工程は部品製造およびその後の機関へのはめ込みの両方において、時間がかかり費用も高くなる。しかしながら、例えばタイミングリング歯の偶発的な損傷の後に機関の修理の必要な状態において、あるいはタイミングリングの交換においてタイミングリングを取り外しできるように、従来の装置においては、例えばネジ留め具での永久的でない固定が必要となることがある。
【０００５】
さらに、偶発的な損傷から歯を保護する位置でタイミングリングを機関に取り付けようとして、結果的に不正確な回転検出を生じたり、また回転するタイミングリングが、機関の作動時に接近する操作者及び他の作業者に対して危険を引き起こさないようにしなければならないという問題が生じる。これらの問題は、専用の囲いの中にタイミングリングを入れることによって克服されるが、これは機関の製造コストを増加させ、また機関内に組み込むことは物理的に困難である。
【０００６】
クランクシャフトから直接タイミングリングを駆動することに対する公知の代替あるいは付加方法は、カムシャフトからタイミングリングを回転駆動させることである。米国特許第５，４６０，１３４号は、タイミングリング（ディスク）がクランクシャフト及びカムシャフトの両方から駆動されるシステムを示している。カムシャフトによって駆動されるタイミングリングは、４サイクル機関において、７２０°のクランクシャフトの回転につきタイミングリングが完全に一回回転する利点がある。このようにして、シリンダ内燃焼事象はクランクシャフトが７２０°回転するごとに生じるため、一つのマーカー歯は独自にシリンダ内燃焼事象の繰り返しを示すことができる。
【０００７】
逆に言えば、クランクシャフト駆動のタイミングリングは、３６０°のクランクシャフトの回転ごとに交互に生じる異なる事象の違いを区別することは出来ない。しかしながら、クランクシャフト駆動のタイミングリングについて上記に関する問題に類似した取り付け、接近、及び他の問題もまたカムシャフト駆動のタイミングリングで生じることがある。
【０００８】
上記と同一の問題を防ぐあるいは緩和できるタイミングリング装置及び機関を組み立てる方法が提供されることが望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ギヤとタイミングリングからなり、前記ギヤは第一の面、第二の面、第一の幅を有する外側の歯部、第二の幅を有する内部ウェブを有し、前記ギヤの第一の面に一般に円筒型の凹部を有するタイミング装置であって、前記凹部内にタイミングリングが固定されることを特徴とするタイミング装置を提供する。
【００１０】
前記第二の幅は前記第一の幅より小さいことが適当である。
前記タイミングリングは、複数の突出しているタイミング歯を有する環状部材から成ることが好ましい。前記タイミング歯は前記ギヤの歯部の内側に径方向へ配置されていることが好ましい。前記タイミング歯は内部に径方向へ突き出ていることが更に好ましい。そのようなタイミング歯の方向は、組み立て及び整備中の偶発的な損傷に対する保護となる。あるいは、歯はギヤの回転軸に平行な方向に向けられても良い。
【００１１】
前記タイミング歯は均一な幅を有していることが好ましい。前記タイミング歯は環状部材の周囲に等間隔で配置されていることが好ましい。前記タイミングリングは、回転位置の検出を行うために規則的な間隔で配置されていないマーカー歯が付けられても良い。
【００１２】
前記凹部は前記ギヤの回転面に実質的に垂直な側壁を有することが好ましい。前記凹部の深さが前記タイミングリングの幅に実質的に等しいかあるいはそれより大きいことが好ましい。
【００１３】
前記タイミングリングは、固定手段により前記凹部内に保持されても良い。固定手段は十分な熱の印加に対して放熱に適応される嫌気性保持化合物から成ることが好ましい。あるいは、タイミングリングがギヤと共に内部に形成されても良い。
ギヤはカムシャフトギヤであることが好ましい。
【００１４】
さらに、タイミング装置はタイミング歯の通過を検出するために適応されるセンサーを有することが適当である。
【００１５】
本発明の第二の態様によれば、第一の面にタイミングリングを有するギヤを有し、前記タイミングリングはタイミングセンサーに回転及び／あるいは位置データを送るために適応される間隔のあいた複数のタイミング歯からなる。前記ギヤはギヤ歯を有し、前記タイミング歯はギヤ歯に関して内側に径方向へ配置されることが好ましい。
【００１６】
タイミング歯は内側に径方向へ突出していることが好ましい。そのようなタイミング歯の方向は、組み立て及び整備中の偶発的な損傷に対する保護となる。あるいは前記タイミング歯は、回転軸に平行な方向に向けられても良い。
【００１７】
前記タイミング歯は、周方向に均一な幅を有することが好ましい。前記タイミング歯は、周りに等間隔で配置されることが好ましい。前記タイミングリングは、回転位置の検出を行うために不規則部がつくられても良い。前記不規則部はマーカー歯からなることが適当である。あるいは、前記不規則部は欠けている歯、特に幅の広い歯、あるいは短い歯から成るものでもよい。
【００１８】
前記タイミング歯は、前記ギヤ歯の範囲以上に軸方向に広がらないことが好ましい。前記ギヤ歯の第一の側面は、前記タイミング歯の第一の側面と実質的に同一平面となることが好ましい。
【００１９】
前記ギヤは、中心ボス部、外側のギヤ歯部、中心ボス部と外側のギヤ歯部を接続する径方向ウェブ部からなることが好ましい。タイミング歯は径方向ウェブ部から軸方向に間隔を開けて配置されることが好ましい。
【００２０】
また、本発明はギヤとタイミングリングからなり、前記ギヤは第一の面、第二の面、第一の幅を有する外側の歯部、前記ギヤが前記ギヤの第一の面に一般に円筒型の凹部を有するように第一の幅より小さい第二の幅を有する内部ウェブを有するタイミング装置であって、前記凹内にタイミングリングが固定されることを特徴とするタイミング装置を提供する。
前記ギヤはカムシャフトギヤであることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明は、経済的に製造し、機関の回転体に小型適応が容易にできるタイミングリング装置を提供する。
前記タイミングリング装置は、歯への損傷あるいは作業中に機関に接近する必要のある作業者への負傷の恐れを最小限にする。
【００２２】
その上、本発明は、機関内の回転体へタイミングリングを半永久的に適応する経済的な方法を容易にする。
【００２３】
本発明の一例を添付の図面を参照して説明する。
【００２４】
図面を参照すると、図１及び図２は、記載されているようにタイミングリングが組み込まれ、回転軸を有するカムシャフトギヤのようなギヤからなる本発明の第一の実施の態様におけるタイミング装置を示している。
【００２５】
図３に示すように、従来の構造のカムシャフトギヤ１は、図４に示すような第一の面あるいは前面１１内に単純で一様な円筒形の凹部１０を機械加工することによって、環状部材型タイミングリング２を内蔵するように適応される。あるいは、タイミングリング２を収容するための凹部１０を、ギヤの第二の面または後面につくることができる。ギヤ１は、ギヤ歯１５の形で外側の歯部を具備する。歯部あるいはギヤ歯１５は、ギヤ１の第一の幅Ｗ１を規定する。従来のギヤのデザインに、図２及び図４に示す深さの凹部１０を形成するために、ボス１３あるいはウェブ１４の機械加工を行う必要がないようにボス１３及び第二の幅Ｗ４を有する径方向ウェブ１４を設ける。このように、凹部１０は経済的に形成することができる。
凹部１０は、ギヤの回転面に実質的に垂直である側壁２５を有する
【００２６】
図５及び図６は、カムシャフトギヤ１に組み込む前のタイミングリング２を示す。タイミングリング２は、カムシャフトギヤ１における凹部１０の直径Ｄ１に相当する外径Ｄ２を有する。同様に、タイミングリング２は、タイミングリング２の外面２１がギヤ歯１５の領域におけるギヤ１の外面１１と同一平面上となるように、カムシャフトギヤ１における凹部１０の深さＷ２に相当する幅Ｗ３を有する。
【００２７】
あるいは、タイミングリング２は、ギヤ１における凹部１０の深さＷ２より小さいまたは大きい幅Ｗ３を有しても良く、大きい場合には、必要に応じて、ここに記載されている方法によってギヤ及びタイミングリングを組み立てた後に、タイミングリング２の外面２１がギヤ１の外面１１と同一平面となるように平坦加工されても良い。
【００２８】
実施の態様に示されているタイミングリング２は、本実施の態様において、機関速度を検出するために周方向に均一な幅の３６個の多数の歯２２を有する。それによって、各々の歯２２がカムシャフトの１０°の回転を表し、従って、クランクシャフトの２０°の回転を表す。３６個の歯２２は、環状のタイミングリング２の周りを取り巻くように等間隔で配置されている。タイミングリング２は、回転位置を検出するために、二つの歯２２間にマーカー歯２３を付け加える形で、配置された歯２２に不規則部２３がつくられる。タイミングリング２がカムシャフトギヤ１と共に回転する時、検出は歯２２、２３が通過する所に近いピックアップ・ヘッド１２ａ、１２ｂの位置に置かれた従来のパルスセンサーによって行われても良い。検出は、図１に示されているように二つのピックアップ・ヘッドの位置１２ａ、１２ｂによって、タイミングリングに関して軸方向あるいは径方向のどちらで行っても良い。ヘッド１２ａは歯に対して軸方向に位置しており、またヘッド１２ｂは径方向に位置している。
【００２９】
当業者には理解されるように、他の実施の態様において、不規則部２３は必要に応じて欠けている歯、特に幅の広い歯、あるいは短い歯等とからなることができる。
【００３０】
タイミングリング２は凹部１０内で固定される。
タイミングリング２は、ギヤがカムシャフト（不図示）に取り付けられる前にカムシャフトギヤ１の凹部１０に差し込まれても良く、このようにして、組み立て前の装置を準備する。あるいは、タイミングリング２は、ギヤ及びカムシャフトが機関（不図示）に取り付けられた後に凹部１０に差し込まれても良い。
【００３１】
センサー１２ａ、１２ｂの位置は、正確なデータを与えるために、機関を作動させる前に、従来の手段によって取り付けられたギヤ及びタイミングリングに対して調節されても良い。ジベル２４のようなギヤ位置決め手段は、将来機関からギヤ１を撤去した後に、ギヤ１及びタイミングリング２の正確な回転位置合わせを行えるようにする。
【００３２】
タイミングリングは、凹部１０に適用される嫌気性保持化合物のような適切な固定手段を用いて半永久的にギヤ内に保持されても良い。適切な化合物は、商標ロクタイト（Ｌｏｃｔｉｔｅ）６０３として売られている化合物である。その後取り外しが必要となれば、装置を破壊することなく取り外すために化合物の強度が十分に弱まる温度、一般に２００℃の温度に化合物を加熱することによって、容易に行うことが可能となる。
【００３３】
本発明の他の実施の態様において、他の適切な固定手段、例えばタイミングリング２とギヤ１間における焼きばめ処理を用いても良い。
あるいは、たとえ破壊することなしには取り外すことができない場合でも、カムシャフトギヤ１及びタイミングリング２は単一品として製造されても良い。
【００３４】
タイミングリングの歯２２、２３は、位置の精度を向上させるためにレーザー切断されても良く、これは最高機関速度で稼動するタイミングリングよりも半分の速度で稼動するタイミングリングに対して、より重要となる。あるいは精密打抜き加工のような正確な機械加工方法が用いられても良い。クランクシャフトとカムシャフト間のいかなるバックラッシュもタイミングリングの位置精度に影響を与えることには注意しなければならない。
【００３５】
歯２２、２３は、センサー１２ａ、１２ｂによる本発明の実施の態様における検出を容易にするために適用されるタイミングリング２において、どの角度にも方向を向けられる。本発明の実施の態様において、歯２２、２３は、ギヤ歯部１５の内側に径方向へ配置される。特に、歯２２、２３は、示されているように内側に径方向に突出するように形成され、その利点は偶発的な損傷に対する保護であり、特にタイミングリングがカムシャフトギヤ内に収容される時の保護である。しかしながら、歯２２、２３は、他の方向に配置されても良く、例えば、歯２２、２３は、その縦軸がギヤの回転軸に平行になるように方向を向けられても良い。
【００３６】
あるいは、必要であれば、歯２２、２３は、かぎ形をしていても良く、すなわち、径方向内側への突出部、ギヤ１の回転軸に平行に配置される部分、及び径方向の内側への突出部に平行に配置される折返し部が付けられても良い。
【００３７】
本発明のタイミング装置は、一般に内燃機関に用いることができ、要求があれば、特別な機関のタイプに使用されるために適用することができる。例えば、ディーゼルエンジンにおいて、タイミングリングは、燃料ポンプギヤ（不図示だが、図示したカムシャフトギヤの形状に類似する）、あるいは半分または最高クランクシャフト速度でまたはその倍数で回転するいかなるギヤにも収容される。
【００３８】
あるいは、たとえ、従来の機関ギヤ設計の部品として適切な凹部がすでに広く提供されるクランクシャフトギヤに関して、図面に示されている好ましい装置の利便性が、他の装置で達成されそうにないとしても、本タイミングリングは機関フライホイールのような他のいずれの回転構成体に収容されても良い。さらに、センサーの位置は、例えば、パルスの検出を悪くする稼動している始動モーターからの障害を回避できるように注意が払われなければならない。
【００３９】
必要に応じ、本発明の装置は、フェールセーフ動作のための、あるいは機関管理システムの初期校正のための第二の検出手段（不図示）と合わせて使用することができる。第二の検出手段は、上記の例として記載したように機関についてのいずれの回転手段に関連付けても良い。
【００４０】
これらの及び他の変更また改良は、本発明の範囲から外れることなく含むことができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、経済的に製造し、機関の回転体に小型適応が容易にできるタイミングリング装置を提供する。
本発明のタイミングリング装置は、歯への損傷あるいは作業中に機関に接近する必要のある作業者への負傷の恐れを最小限にする。
その上、本発明は、機関内の回転体へタイミングリングを半永久的に適応する経済的な方法を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカムシャフトギヤ及びタイミングリング装置の端面図である。
【図２】図１のタイミングリング装置のＸ−Ｘ間の断面図である。
【図３】変更前のカムシャフトギヤの断面図である。
【図４】変更後のカムシャフトギヤの断面図である。
【図５】図４のカムシャフトギヤと共に組み立てる前のタイミングリングの端面図である。
【図６】図５のタイミングリングのＹ−Ｙ間の断面図である。
【符号の説明】
１…ギヤ、  ２…タイミングリング、  １０…凹部、
１１…外面、  １２ａ…ピックアップ・ヘッド（センサー）、
１２ｂ…ピックアップ・ヘッド（センサー）、  １３…ボス、
１４…ウェブ、１５…ギヤ歯、
２１…タイミングリングの外面、  ２２…歯、
２３…不規則部（マーカー歯）、  ２４…ジベル、
２５…側壁、  Ｄ１…凹部の直径、
Ｄ２…外径、  Ｗ１…第一の幅、
Ｗ２…凹部の深さ、  Ｗ３…タイミングリングの幅、
Ｗ４…第二の幅。
【図１】
0004686050.tif 000002
【図２】
0004686050.tif 000003
【図３】
0004686050.tif 000004
【図４】
0004686050.tif 000005
【図５】
0004686050.tif 000006
【図６】
0004686050.tif 000007