JP2005241577A - エンジンの回転検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの回転検出装置において、クランク角検出のための特別な被検出体を省略してエンジン全長を短縮できる構成を提供する。
【解決手段】 エンジンクランク軸１に設けたフライホイール２と、このフライホイール２に設けられるリングギア３と、このリングギア３のギア歯４ａ・４ｂに噛み合うとともにスタータモータによって駆動されるスタータピニオン７とを有する。また、前記リングギア３のギア歯の通過を検出する磁気センサ５が設けられる。前記リングギア３は、前記エンジンクランク軸１が所定の回転位相にあるときに前記磁気センサ５に対向するギア歯４ｂを非磁性のギア歯に構成し、残りのギア歯４ａは磁性を呈するギア歯に構成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンクランク角を検出するエンジンの回転検出装置に関する。

この種のエンジンの回転検出装置は、例えば特許文献１の図２や図５に開示される。特許文献１のセンサ構造は、フライホイール（１０）の外周面に取り付けられた被検出体としてのセンシングロータ（２８）の検出用歯（２８Ａ）を、エンジン本体に取り付けられたセンサ体（２６）が検出することで、クランク軸の回転位相を検出する。センシングロータ（２８）は、フライホイール（１０）を駆動させるためのリングギア（３４）とは別個に設けられており、センシングロータ（２８）の配設位置はリングギア（３４）に対し変速機側で隣接した位置となっている。

センシングロータ（２８）の外周面には、前記検出用歯（２８Ａ）が設けられていない欠歯部（３６）が設けられており、前記センサ体（２６）はこの欠歯部（３６）を検出することで、クランク角が特定の回転位相にあることを検出することができる。
特開２０００−２０１９７８号公報（００１３〜００１５）

特許文献１の構成ではセンシングロータ（２８）がリングギア（３４）とは別個に設けられているため、部品点数が増大してしまうほか、センシングロータ（２８）の厚み分だけエンジンの全長が長くなってしまう。

また、センシングロータ（２８）がリングギア（３４）に隣接して設けられているため、センシングロータ（２８）の検出用歯（２８Ａ）を検出するセンサ体（２６）がリングギア（３４）のギア歯（３４Ａ）を拾って誤検出してしまうおそれがある。

更には、センシングロータ（２８）がリングギア（３４）よりも変速機側に取り付けられているため、センサ体（２６）もセンシングロータ（２８）の位置に合わせて変速機寄りの位置に配置しなければならない。更に、センサ体（２６）がリングギア（３４）のギア歯（３４Ａ）を拾って誤検出しないようにするために、センサ体（２６）を更に変速機側寄りの位置に配置しなければならない場合もある。従って、センサ体（２６）と、その他の装置（具体例を言えば、クラッチ装置等）との干渉が心配される。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

◆本発明の第１の観点によれば、以下のように構成する、エンジンの回転検出装置が提供される。エンジンクランク軸に設けたフライホイールと、このフライホイールに設けられるリングギアと、このリングギアのギア歯に噛み合うとともにスタータモータによって駆動されるスタータピニオンと、前記リングギアのギア歯の通過を検出する磁気センサと、からなる。前記リングギアは、前記エンジンクランク軸が所定の回転位相にあるときに前記磁気センサに対向するギア歯を非磁性のギア歯に構成し、残りのギア歯は磁性を呈するギア歯に構成した。

この構成により、リングギアのギア歯を被検出体の検出用歯として兼用できるので、引用文献１のように特別に被検出体を設ける必要がなく、部品点数を削減できるとともにエンジンの全長も短くできる。また、非磁性のギア歯の部分は磁気センサによって検出されないので、この部分でエンジンクランク軸が所定の回転位相にあることを検出することができる。従って、例えばピストン上死点の検出も容易である。また、この部分は引用文献１のように欠歯部となっておらず、非磁性のギア歯が存在するので、リングギアに対してスタータピニオンが空回りする心配もない。

◆前記のエンジンの回転検出装置においては、前記リングギアは、ギア歯を形成した非磁性部材を、磁性を呈するギア歯を形成したリングギア本体に固定した構成であることが好ましい。

この構成により、磁性を呈するギア歯をリングギア本体に形成し、非磁性のギア歯は非磁性部材に形成し、両者を固定することで、非磁性のギア歯を一部に有するリングギアを容易に製造できる。

◆前記のエンジンの回転検出装置においては、前記非磁性部材は、歯底を形成する基部から複数のギア歯を一体的に突出形成して構成することが好ましい。

この構成により、ギア歯を非磁性部材の基部から一体的に突出形成することで、非磁性のギア歯の強度が確保され、非磁性のギア歯の折損等を回避できる。また、複数のギア歯や歯底を基部に形成することから、基部が幅広になり、リングギア本体への取付面積が増大するために、非磁性部材がリングギア本体から外れにくくなる。

◆前記のエンジンの回転検出装置においては、前記非磁性のギア歯は樹脂からなることが好ましい。

この構成により、ギア歯の形成が容易で、製造コストも削減できる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る回転検出装置の全体的な構成を示した要部斜視図、図２はリングギアの構成を示す背面断面図である。

この図１に示すエンジンは車両用ガソリンエンジンであり、そのクランク軸１は、車両の前後方向に向けた状態で配置される。なお、以下、車両の前側、後側を、単純に「前」、「後」ということがある。このクランク軸１の後端には、鋳鉄製のフライホイール２が固定される。フライホイール２の後面には圧接面８が設けられて、この圧接面８は、図示しないクラッチ装置による動力の断接に用いられる。

フライホイール２の周縁にはリングギア３が固定される。このリングギア３には、多数のギア歯４が並べて設けられている。

フライホイール２を囲う図示しないハウジングには磁気センサ５が設置され、その検出部が、前記リングギア３のギア歯４に対し小さな隙間をおいて対向している。この磁気センサ５は、リングギア３のギア歯４の歯先（厳密には、後述する磁性体のギア歯４ａの歯先）が磁気センサ５の磁界を通過するのを、磁束の変化から検出するようになっている。この磁気センサ５は図略の検出装置に電気的に接続され、クランク軸の回転角度や加速度などを検出して、バルブ開閉や火花点火のタイミングを決定する際などに用いられる。

エンジンは、スタータモータ６と、前記リングギア３のギア歯４に噛み合うスタータピニオン７を有している。このスタータモータ６は、エンジンのイグニッションスイッチがスタータ位置に入れられると、スタータピニオン７がリングギア３のギア歯４に噛み合って、リングギア３に一体的に固定されているフライホイール２やクランク軸１を回転させる。

図２に示すように、前記リングギア３は、鉄製で環状のリングギア本体１１を有している。このリングギア本体１１の周縁には、前記ギア歯４ａが多数並べて設けられている。このギア歯４ａは、公知の歯切り装置によって、リングギア本体１１を歯切りして形成されている。従って、ギア歯４ａの部分は鉄で構成されており、磁性を呈する。

なお、リングギア本体１１の外周全体にわたって前記ギア歯４ａが設けられているわけではなく、その外周の一部には、ギア歯４ａが設けられていない部分（欠歯部分）がある。リングギア本体１１は、この欠歯部分において、外周に凹部９を形成している。

前記リングギア本体１１の前記凹部９には、非磁性材で形成されたハブ１２が取り付けられる。このハブ１２は、歯底１３を形成する基部１４から、２つのギア歯４ｂが一体的に突出形成された形状となっている。ハブ１２は本実施形態では、ギア歯４ｂの部分を含め、合成樹脂で形成されている。従って、ハブ１２に形成されたギア歯４ｂは磁性を呈しない（非磁性である）。

前記ハブ１２は、前記リングギア本体１１の凹部９に対し、圧入によって取り付けられる。この結果、リングギア本体１１の前記ギア歯４ａの欠歯部分にハブ１２のギア歯４ｂが位置し、リングギア３の外周全体にギア歯４が並ぶ形となる。従って、前記スタータモータ６のスタータピニオン７は、リングギア３の外周のどの部分にも噛み合って、フライホイール２やクランク軸１を駆動することができる。

本実施形態では、クランク軸１の後端に設けたフライホイール２に備えているリングギア３を磁気センサ５で検出することでエンジンのクランク角を検出する構成となっている。従って、クランク軸１の前端側に別個に被検出体を設け、この被検出体の歯をセンサで検出してクランク角を検出する構成に比較して、クランク軸１の捩り振動の影響を低減できる利点がある。

即ち、機関運転時にピストンからの力を受けるクランク軸１には捩り振動が生じることが避けられず、（フライホイール２が取り付けられていない）クランク軸１の前端側には、その捩り振動が大きく現れることが多い。従って、クランク軸１の前端側の回転を検知する前記構成では、検知した回転変動量から捩り振動のノイズを除去することが難しい。

ここで、エンジンの失火を検出する方法の一つとしてクランク軸の回転数変化率（量）によって検出する方法があることが知られており、排ガス規制が厳しくなってきている昨今では、未燃炭化水素（ＨＣ）の排出に繋がる失火を正確に検知できる能力がエンジンの回転検出装置に対し要請されるようになっている。しかしながら前記の構成では、実際に検出された回転数変化率から捩り振動のノイズを除去するのが困難なことから、そのようなニーズに適合させるのが難しい。

一方、フライホイール２のリングギア３の部分で回転変動を検出する本実施形態の構成では、クランク軸１の捩り振動の節がフライホイール２の近くの部分に現れることから、検出結果が捩り振動の影響を受けにくく、発生した失火を正確に検知することが容易になるのである。

また、スタータピニオン７と噛み合って動力を伝達するためのフライホイール２のリングギア３に、磁気センサ５の被検出体としての役割をも持たせることで、被検出体を特別に設ける必要がなく部品点数を少なくできるとともに、クランク軸１の長さ、ひいてはエンジンの全長を短縮できる。

また、大径のフライホイール２の外周のリングギア３を検出するように磁気センサ５を設置できるから、磁気センサ５の検出領域に他の部品が干渉することが少なくなり、誤検出を回避できる。即ち、クランク軸１のアーム部に例えば鉄製の被検出体を取り付け、その被検出体の歯を磁気センサで検出するような場合、狭い場所に被検出体や磁気センサを取り付けなければならないのに加えて、磁気センサの検出領域の近くをクランク軸１のアーム部やバランスウェイトが通過する形となってしまって、誤検出の可能性が高くなるが、本実施形態ではそのような問題も未然に回避できるのである。

前記のリングギア３は、例えば焼嵌めや圧入等の方法により、フライホイール２の外周に固定される。このとき、クランク軸１が所定の位相にあるときに前記ハブ１２のギア歯（非磁性のギア歯）４ｂが前記磁気センサ５に対向することとなるよう、リングギア３は位置決めされた状態で取り付けられる。

前記磁気センサ５は磁束の変化を検知するものであるため、リングギア３の本体１１のギア歯（磁性を呈するギア歯）４ａが通過したときはそれを検知することができるが、ハブ１２のギア歯（非磁性のギア歯）４ｂが通過したときはそれを検知することができない。磁気センサ５がギア歯４ａの通過を検知しなかったときは、非磁性のギア歯４ｂが通過したことを意味するから、検出回路は、磁気センサ５がギア歯４ａの通過を検知しなかったことをもって、クランク軸１が前記の所定の位相にあることを検知することができる。この所定の位相を検知してから前記磁気センサ５がギア歯４ａを検知した回数をカウントすれば、クランク軸１が現在どの回転位相にあるかの情報を得ることができる。

このように、リングギア３を、前記クランク軸１が特定の回転位相にあるときに前記磁気センサ５に対向するギア歯４ｂを非磁性のギア歯に構成し、残りのギア歯４ａは磁性を呈するギア歯に構成することで、クランク軸１の回転位相（例えば、ピストン上死点の位置）を正確に判別することができる。なお、「特定の回転位相」とは、どの回転位相であっても良い。例えば、複数の気筒を有するエンジンにおいて、１番気筒がピストン上死点にある位相を前記の特定の回転位相に設定することが考えられる。

また、磁性を呈するギア歯４ａをリングギア本体１１に形成し、非磁性のギア歯４ｂは非磁性のハブ１２に形成して、両者を固定することで、非磁性のギア歯４ｂを一部に有するリングギア３を容易に製造することができる。

ハブ１２は、本実施形態のように合成樹脂で形成することに限定されず、要は非磁性の素材で形成されていれば良い。なお、一般的な素材である合成樹脂を使うことにより、ギア歯４ｂ等の形状の形成も容易である。

また非磁性のギア歯４ｂは、ハブ１２の基部１４に２つ形成する構成に限らず、基部１４に１つ或いは３つ以上形成する構成でも構わない。ただし、複数のギア歯４ｂを基部１４から一体的に突出させる構成とすれば、基部１４を幅広とでき、リングギア本体１１の凹部９への取付面積が増大するために、ハブ１２がリングギア本体１１から外れにくくなる効果も奏する。

本発明の回転検出装置は、ガソリンエンジンに限らず、例えばディーゼルエンジンに適用することができる。また、車両用のエンジンに限らず、例えば船舶用のエンジンにも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る回転検出装置の全体的な構成を示した要部斜視図。 リングギアの構成を示す背面断面図。

符号の説明

１ クランク軸
２ フライホイール
３ リングギア
４ ギア歯
４ａ 磁性を呈するギア歯
４ｂ 非磁性のギア歯
５ 磁気センサ
６ スタータモータ
７ スタータピニオン

Claims (4)

1. エンジンの回転検出装置であって、
   エンジンクランク軸に設けたフライホイールと、
   このフライホイールに設けられるリングギアと、
   このリングギアのギア歯に噛み合うとともにスタータモータによって駆動されるスタータピニオンと、
   前記リングギアのギア歯の通過を検出する磁気センサと、からなり、
   前記リングギアは、前記エンジンクランク軸が所定の回転位相にあるときに前記磁気センサに対向するギア歯を非磁性のギア歯に構成し、残りのギア歯は磁性を呈するギア歯に構成したことを特徴とする、
   エンジンの回転検出装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの回転検出装置であって、前記リングギアは、ギア歯を形成した非磁性部材を、磁性を呈するギア歯を形成したリングギア本体に固定した構成であることを特徴とする、エンジンの回転検出装置。
3. 請求項２に記載のエンジンの回転検出装置であって、前記非磁性部材は、歯底を形成する基部から複数のギア歯を一体的に突出形成して構成したことを特徴とする、エンジンの回転検出装置。
4. 請求項１から請求項３までの何れか一項に記載のエンジンの回転検出装置であって、前記非磁性のギア歯は樹脂からなることを特徴とするエンジンの回転検出装置。
   
   
   

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