米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 機械工学 -> 日産自動車株式会社

発明の名称 内燃機関のカム角センサ取付構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−32309(P2007−32309A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−213576(P2005−213576)
出願日 平成17年7月25日(2005.7.25)
代理人 【識別番号】100096459
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 剛
発明者 遠山 英明 / 野村 紳 / 禰津 広直
要約 課題
カム角センサ22の検出精度を損ねることなく、ヘッドカバー12の小型・軽量化を図る。

解決手段
カム角センサ22が取り付けられるセンサブラケット24を、シリンダヘッド10の上面外周縁部16に、その両側壁及び後壁中央部の三箇所で強固に固定する。シリンダヘッド10の上面開口11を覆う合成樹脂製のヘッドカバー12を、シリンダヘッド10及びセンサブラケット24の双方に対してソフトマウントする。
特許請求の範囲
【請求項1】
内燃機関のシリンダヘッドの上面開口を覆うヘッドカバーを備えるとともに、シリンダヘッドに回転可能に支持されるカムシャフトの被検出部を感知して、カムシャフトの回転角を検出するカム角センサを備える内燃機関のカム角センサ取付構造において、
上記カム角センサが取り付けられるセンサブラケットが、上記シリンダヘッドに剛に取り付けられ、
上記ヘッドカバーが、上記シリンダヘッド及びセンサブラケットに対してソフトマウントされることを特徴とする内燃機関のカム角センサ取付構造。
【請求項2】
上記ヘッドカバーが合成樹脂製であり、上記ヘッドカバー及びセンサブラケットが金属製であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のカム角センサ取付構造。
【請求項3】
上記カム角センサは、その感知部が下方へ向かう姿勢でセンサブラケットに上方から取り付けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関のカム角センサ取付構造。
【請求項4】
上記シリンダヘッドの上面開口周縁部とヘッドカバーの下面開口周縁部とが全周にわたって第1のガスケットを介して密封されているとともに、
上記ヘッドカバーにブラケット開口部が開口形成されており、このブラケット開口部の裏面開口周縁部と、上記センサブラケットの上面外周縁部とが、第2のガスケットを介して全周にわたって密封されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関のカム角センサ取付構造。
【請求項5】
上記センサブラケットは、シリンダヘッドの上面開口周縁部に対し、シリンダヘッドの両側壁及び後壁中央部の三箇所で固定されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関のカム角センサ取付構造。
【請求項6】
上記センサブラケットがV型内燃機関の両バンクで共通して用いられることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関のカム角センサ取付構造。
【請求項7】
上記シリンダヘッドの上面開口周縁部とヘッドカバー及びセンサブラケットの下面開口周縁部とがガスケットを介して密封されており、
かつ、上記ヘッドカバーの後面開口周縁部とセンサブラケットの前面開口周縁部とがガスケットを介して密封されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関のカム角センサ取付構造。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関のカムシャフトの回転角を検出するためのカム角センサの取付構造に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関には、吸・排気弁のカムシャフトの回転角(位置)を検出するためのカム角センサが設けられる。カム角センサは、カムシャフトの後端部に設けられた被検出部としてのシグナルプレートの径方向外方に配置され、このシグナルプレートに形成された突起や溝を感知する。このカム角センサは、シリンダヘッド(特許文献1参照)、シリンダヘッドの上面開口を覆うヘッドカバー、あるいはシリンダヘッドとともにカムシャフトを回転可能に挟持するカムブラケットやヘッドアッパ(特許文献2参照)等に取り付けられる。
【特許文献1】特許第3431505号公報
【特許文献2】特開2005−113850号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
カム角センサをシリンダヘッドに取り付ける場合、シリンダヘッドの上側には、このシリンダヘッドの上面開口を覆うヘッドカバーが存在するため、必然的に、カム角センサ及びその取付部位がシグナルプレートの側方から下方の領域、つまりシリンダヘッドの側方から下方領域に配置されることとなる。近年では内燃機関の小型化が特に求められており、上述したようにシリンダヘッドの側方から下方領域にカム角センサの取付スペースを確保することは非常に困難である。また、例えば吸気弁と排気弁の双方にバルブタイミングを変更可能なバルブタイミング変更機構(VTC)を適用し、吸気側と排気側の双方のカムシャフトに対してカム角センサを適用する場合、シリンダヘッドの排気側の側壁に取り付けられる高温な排気マニホールドの近傍に排気側のカム角センサが配置されることとなり、カム角センサの読み取り精度・信頼性・耐久性の低下を招くおそれがある。カム角センサの取付部位をシリンダヘッドの後壁に設定すると、カムシャフトの後端に取り付けられるシグナルプレートに対してカム角センサが後方に配置される軸方向読み取り方式となる。このような軸方向読み取り方式は、カム角センサをシグナルプレートの径方向外方に配置する周方向読み取り方式に比して、カムシャフトのスラスト方向がたつきや熱膨張等に起因するシグナルプレートの軸方向位置ずれによって、シグナルプレートとカム角センサ間の距離(ギャップ)が変化するために、読み取り精度が低いという問題がある。カム角センサが斜め下方から組み付けられる構造とすると、カム角センサの先端の感知部が斜め上向きとなるため、この感知部に粉塵やオイル等の異物が溜まり、汚損や故障の原因となるおそれがある。
【0004】
カム角センサをヘッドカバーに取り付ける場合、カム角センサをシグナルプレートの(鉛直)上方に配置することができる。従って、周方向読み取り方式で、かつ、カム角センサを上方より取り付けることができ、作業性・メンテナンス性に優れるとともに、カム角センサの先端の感知部が下向きとなるため、上記のように感知部に粉塵やオイル等の異物が溜まることがない。但し、カム角センサをヘッドカバーに取り付けるためには、カム角センサを保持するための剛性を確保するために、例えばアルミ合金のような金属製のヘッドカバーとする必要があり、樹脂製のヘッドカバーに比して、重量,コスト及び形状自由度の面で不利である。また、機関振動等によるセンサ読取精度の低下を招くことのないように、ヘッドカバーを堅牢にシリンダヘッドに固定しなければならず、例えばアルミダイカスト製のヘッドカバーとし、その取付構造を剛な取付構造、つまりリジット(又はセミフローティング)構造とする必要がある。このため、例えばフルフローティング方式のようなソフトマウント構造を採用できる樹脂製のヘッドカバーを用いる場合に比して、重量・コスト及び音振性の点でも不利となる。
【0005】
カムブラケットにカム角センサを取り付ける場合、カムブラケットにはカムシャフトやフロント(リヤ)カバーから比較的大きな荷重が作用するために、その変形による読み取り精度の低下を招くおそれがあり、カム角センサの取付部材としては不利といえる。気筒列の全てのカムブラケットを一体化したラダーフレーム形状の一体型カムブラケット(ヘッドアッパ)は、剛性が高い点ではカム角センサの取付部材として有利であるが、重量増加や大型化の課題が残る。また、このようなカムブラケットは一般的には液体ガスケットを挟んでシリンダヘッドに上面に固定されるが、このような液体ガスケットはつぶれ量が必ずしも一定(均一)でなく、このつぶれ量のばらつきによりセンサの上下方向位置が変動するため、読み取り精度の点でも不向きといえる。
【0006】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ヘッドカバーの小型・軽量化と、カム角センサの精度向上と、を高いレベルで両立し得る新規な内燃機関のカム角センサ取付構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
内燃機関のシリンダヘッドの上面開口を覆うヘッドカバーを備えるとともに、シリンダヘッドに回転可能に支持されるカムシャフトの被検出部を感知して、カムシャフトの回転角を検出するカム角センサを備える内燃機関のカム角センサ取付構造において、上記カム角センサが取り付けられるセンサブラケットが、上記シリンダヘッドに剛に固定され、上記ヘッドカバーが、上記シリンダヘッド及びセンサブラケットに対してソフトマウントされている。
【発明の効果】
【0008】
ヘッドカバーのヘッドアッパ及びセンサブラケットへの取付構造を、フルフローティング等のソフトマウント構造とすることにより、音振性が向上するとともに、このヘッドカバーを軽量かつ安価な合成樹脂製とすることができ、かつ、シリンダヘッドに対して剛に取り付けられるセンサブラケットにカム角センサが取り付けられるため、カム角センサをシリンダヘッド側に剛な状態で取り付けることができ、ソフトマウントされるヘッドカバーに取り付ける場合に比して、その検出精度を向上することができる。このように、ヘッドカバーの合成樹脂化等のよる小型・軽量化と、カム角センサの精度向上と、を高いレベルで両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
図1〜図6は、本発明の第1実施例に係るカム角センサの取付構造が適用された内燃機関を示している。この内燃機関は、吸気側(INT側)をバンク内側、排気側(EXH側)をバンク外側とするV型6気筒エンジンであって、横置き姿勢で車両前側のエンジンルームに搭載される。なお、本明細書での「上」「下」は、基本的にはシリンダの上下を基準とするものであり、「前」「後」は内燃機関の前後方向・気筒列方向を基準とするものである。なお、必要に応じて、吸気側の構成要素には参照符号の後に「I」を、排気側の構成要素には参照符号の後に「E」を付記している。
【0010】
シリンダヘッド10は、アルミ合金により鋳造され、上方に向けて開口する上面開口11を有する。この上面開口11を覆うように、シリンダヘッド10の上部にヘッドカバー(ロッカーカバーやカムカバーとも呼ぶ)12が複数のボルトボス部40でボルトにより固定される。このヘッドカバー12は、軽量かつ安価な合成樹脂材料により一体的に型成形されるもので、振動・異音を生じることのないように、音振性に優れた、いわゆるフルフローティング(又はセミフローティング)の取付構造によってシリンダヘッド10にソフトマウントされている。すなわち、ヘッドカバー12のフランジ状の下面開口周縁部13に形成されたガスケット溝14にはガスケット15が装着され、このガスケット15によって、下面開口周縁部13と、これに対向するシリンダヘッド10のフランジ状の上面開口周縁部16と、が所定の隙間17を確保した状態で全周にわたって液密に密閉されている。
【0011】
シリンダヘッド10には、カム軸受部18に固定される複数のカムブラケット(図示省略)を用いて吸気カムシャフト19I及び排気カムシャフト19Eが回転可能に支持される。周知のようにカムシャフト19I,19Eはタイミングチェーン等を介してクランクシャフトに連動して回転し、カムシャフト19I,19Eの回転に応じて吸・排気弁が開閉作動する。また、図示していないが、クランクシャフトの回転角(CA)に対するカムシャフト19I,19Eの位相を変更可能なバルブタイミング変更機構が、吸気側及び排気側の双方に設けられる。
【0012】
図4や図5に示すように、吸・排カムシャフト19I,19Eの後端部にはそれぞれシグナルプレート20I,20Eが設けられている。各シグナルプレート20には、被検出部としての複数の信号突起21が周方向に間欠的に形成されている。また、各シグナルプレート20I,20Eの径方向外方にカム角センサ22I,22Eがそれぞれ設けられている。各カム角センサ22は、例えば周知のPHASEセンサであって、先端の感知部23でシグナルプレート20の信号突起21を感知することにより、カムシャフト19の回転角を検出するようになっている。また、図示していないが、クランクシャフトのクランク角やエンジン回転数を検出するクランク角センサが設けられており、これらクランク角センサとカム角センサ22の検出信号に基づいて、各気筒毎の燃料噴射タイミングや点火タイミングが制御されるとともに、上記のバルブタイミング変更機構による吸気弁や排気弁のバルブタイミングが制御される。
【0013】
シリンダヘッド10の上面後部には、カム角センサ22が取り付けられるセンサブラケット24が取り付けられる。このセンサブラケット24は、アルミ合金又は鋳鉄等のようにシリンダヘッド10と同等の剛性・強度を有する金属材料により形成されており、略円筒状をなす3つのブラケットボス部25でボルトによってシリンダヘッド10のボルトボス部26に強固かつ堅牢に固定され、つまりシリンダヘッド10に剛に取り付けられる。なお、シリンダヘッド10の上面開口周縁部16にガスケット15が配置される幅を全周にわたって確保するように、上記のボルトボス部26はシリンダヘッド10の内壁より内方へ張り出すように形成されている。また、センサブラケット24には、上記のブラケットボス部25の上縁に接続する略平坦な平坦部28が設けられ、この平坦部28に、カム角センサ22が嵌合・保持される略円筒状の一対のセンサ取付ボス29I,29Eが形成されている。このようにセンサブラケット24は、シリンダヘッド10の上面周縁部16に対し、シリンダヘッド10の両側壁及び後壁中央部の三箇所で堅牢に固定され、つまりシリンダヘッド10の両側壁及び後壁に架け渡された状態でシリンダヘッド10の上方に安定して支持されており、シリンダヘッド10の後部側を補強するための補強部材としても機能している。
【0014】
カム角センサ22は、シグナルプレート20を指向する先端の感知部23が下向きとなる姿勢で、上方よりセンサ取付ボス29I,29EにOリング41を介して液密に組み付けられる。このカム角センサ22には、センサ取付ボス29の側方に付帯形成されたセンサブラケット24のセンサ用ボス部30にボルトで固定されるフランジ部42が設けられ、このフランジ部42上にコネクタ部43が設けられる。組付状態でのカム角センサ22は、シグナルプレート20と同一軸直交面上であって、かつ、シグナルプレート20の半径方向外方に配置される。
【0015】
図1にも示すようにヘッドカバー12はボス部31でセンサブラケット24のボス部32に取り付けられる。このヘッドカバー12は、センサブラケット24に対してもソフトマウントされている。詳しくは、センサブラケット24の平坦部28の外周にはフランジ状の上面外周縁部35が設けられる。一方、ヘッドカバー12の上面後部にはブラケット開口部33が2箇所に開口形成され、ブラケット開口部33の裏面開口周縁部34にはガスケット溝36が形成されている。このガスケット溝36に装着されるガスケット37によって、上記の上面外周縁部35と裏面開口周縁部34とが所定の隙間38を確保した状態で全周にわたって密封・シールされている。このように、ヘッドカバー12は、シリンダヘッド10及びセンサブラケット24の双方に対して上方よりフルフローティング状態で取り付けられている。
【0016】
以上のような本実施例によれば、以下に列記する特徴的な作用効果を奏する。
【0017】
シリンダヘッド10に剛に取り付けられる金属製のセンサブラケット24にカム角センサ22を取り付けており、これらシリンダヘッド10やセンサブラケット24に対してヘッドカバー12をソフトマウントしている。つまり、このヘッドカバー12を軽量かつ安価な合成樹脂製とし、その取付構造を音振性に優れたフルフローティングつまりソフトマウント構造としている。このように、センサブラケット24を介してカム角センサ22を安定的に保持して検出精度の向上を図りつつ、ソフトマウント構造のヘッドカバー12の合成樹脂化により軽量化・低コスト化及び音振性の向上等を図ることができる。
【0018】
センサ取付ボス29がシグナルプレート20の径方向外方に配置された、いわゆる周方向読取り方式であるため、軸方向読取り方式に比して検出精度に優れている。また、カム角センサ22を、その感知部23が下方へ向かう姿勢で、センサ取付ボス29に上方側から取り付けることができ、カム角センサ22の取付作業及びメンテナンス作業が容易で、かつ、感知部23に異物が混入したり溜まることがなく、上記の異物によるカム角センサ22の汚損・故障を招くことがない。
【0019】
閉環状のガスケット15によりシリンダヘッド10の上面開口周縁部16とヘッドカバー12の下面開口周縁部13とを全周にわたってシールするようになっており、後述する第2実施例のような三叉路・三つ又状のシール乗継ぎ部分のないシール構造であるために、シール性に優れている。ガスケット37によるヘッドカバー12とセンサブラケット24とのシール構造も同様である。
【0020】
また、この第1実施例では、吸・排気双方にセンサ取付ボス29が設けられたセンサブラケット24を、左右バンクで同様に用いることができる。従って、左右バンクで異なるセンサブラケットを用いる場合に比して、部品種類を削減できる。そして、車両搭載状態でのエンジンフード等により規制される機関全高を抑制するように、一方のセンサ取付ボス29Iをシリンダ軸線に対して傾斜させている。なお、図1〜図6に示す一方のバンク側では傾斜するセンサ取付ボス29Iが吸気側となっているが、図示しないもう一方のバンク側では傾斜するセンサ取付ボス部が排気側となる。
【0021】
図7及び図8は本発明の第2実施例に係るカム角センサの取付構造が適用された内燃機関を示している。この内燃機関は、直列4気筒エンジンであって、横置き姿勢で車両前側のエンジンルームに搭載される。従って、車両組付状態ではシリンダ軸方向に沿う機関上下方向と鉛直方向とがほぼ一致する。
【0022】
第1実施例と同様に、センサブラケット24Aはシリンダヘッド10に剛に固定される一方、ヘッドカバー12Aはシリンダヘッド10及びセンサブラケット24Aにソフトマウントされる。但し、上記の第1実施例では、センサブラケット24が固定されたシリンダヘッド10の上面開口11を覆うようにヘッドカバー12が取り付けられており、ブラケット開口部33を除いてセンサブラケット24全体がヘッドカバー12により覆われる形態となっているのに対し、この第2実施例では、シリンダヘッド10に合成樹脂製のヘッドカバー12Aとセンサブラケット24Aとが気筒列方向(図7及び図8の左右方向)に隣り合う状態で固定されている。つまり、センサブラケット24Aがシリンダヘッド10の上面開口11の後部側の一部を覆うもので、ヘッドカバー12Aの一部を構成しているとも言える。
【0023】
ヘッドカバー12A及びセンサブラケット24Aのフランジ状の下面開口周縁部13Aと、シリンダヘッド10のフランジ状の上面開口周縁部16とは、液体ガスケット15Aにより全周にわたってシールされている。また、ヘッドカバー12Aの後面開口周縁部51と、センサブラケット24Aの前面開口周縁部52とはガスケット53により隙間53を確保した状態で密封されている。
【0024】
この第2実施例では、ヘッドカバー12Aの一部をセンサブラケット24Aとして別体化した形となっており、第1実施例に比して軽量かつコンパクトであるものの、ガスケット15A,53が三つ又状に交差するシール乗継ぎ部54があり、上記第1実施例に比してシール性の面では不利である。
【0025】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、シグナルプレートやセンサブラケットを機関前側に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の第1実施例に係るカム角センサ取付構造を適用した内燃機関を示す図2のA−A線に沿う断面図。
【図2】上記第1実施例の内燃機関を示す上面図。
【図3】上記第1実施例の内燃機関を示す斜視図。
【図4】上記第1実施例の内燃機関をヘッドカバーを外した状態で示す斜視図。
【図5】上記第1実施例の内燃機関をヘッドカバーを外した状態で示す後面図。
【図6】上記第1実施例の内燃機関をヘッドカバーを外した状態で示す上面図。
【図7】本発明の第2実施例に係るカム角センサ構造を適用した内燃機関を示す上面図。
【図8】図7のB−B線に沿う断面図。
【符号の説明】
【0027】
10…シリンダヘッド
12…ヘッドカバー
15…ガスケット(第1のガスケット)
20…シグナルプレート
24…センサブラケット
22…カム角センサ
33…ブラケット開口部
37…ガスケット(第2のガスケット)




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013