JP2006307654A

JP2006307654A - エンジンのマグネト取付構造

Info

Publication number: JP2006307654A
Application number: JP2005127691A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Umizumi; 健太郎海住
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】クランク軸の軽量化を達成しつつ組み立て精度や整備性を向上させることが可能なエンジンのマグネト取付構造を提供する。
【解決手段】
クランク軸１１により回転駆動されるアウターロータ１９の円筒部１９ａには永久磁石４９が設けられており、その円筒部１９ａにディスク部１９ｂを介して一体に設けられるボス部１９ｃにはスプライン孔５０が形成されている。クランク軸１１にはスプライン孔５０に噛み合うスプライン軸５１が設けられている。スプライン軸５１には軸側欠歯部５５が設けられ、スプライン孔５０には軸側欠歯部５５に噛み合うボス側欠歯部５６が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明はクランク軸に装着される発電体を有するエンジンのマグネト取付構造に関する。

車両に搭載されるエンジンにはエンジン始動のためのスタータモータが装着されており、エンジンの始動時においてバッテリに充電された電力をスタータモータに供給してこれを駆動させることによりエンジンを始動させている。バッテリに充電するために、全地形走行車（ＡＴＶ）等の車両用のエンジンには磁石発電機つまりマグネトが搭載されており、磁石発電機はクランク軸により回転駆動されるロータとクランクケースに取り付けられるステータとを備え、ロータは永久磁石が設けられる円筒部とクランク軸に連結されるボス部とを有し、ロータはフライホイールとなっている。全地形走行車用のエンジンには、バッテリの充電不足に際して手動でエンジンを始動させるためにリコイルスタータが組み込まれるものがある。

磁石発電機のロータをクランク軸に取り付けるために、従来、クランク軸の連結部とロータのボス部とをテーパ形状とし、連結部とボス部との間に半月キーを組み込んでクランク軸に対するロータの回転方向の位置決めを行うようにしている。たとえば、特許文献１には、リコイルスタータの始動輪のボス部を延長して、その端面に形成したドグと、発電機のロータのボス部端面のドグとを噛み合わせ、ロータのボス部とクランク軸との連結部をテーパ形状として半月キーにより位置決めし、かつ、クランク軸の端部にねじ結合するボルトにより始動輪のボス部とともにロータのボス部をクランク軸に押し付け固定するようにしたパワーユニットが記載されている。また、たとえば、特許文献２には、ロータのボス部とクランク軸との連結部をテーパ形状として半月キーにて位置決めし、ボルトによりロータのボス部をクランク軸に押し付け固定するようにしたリコイルスタータの取付構造が記載されており、リコイル装置の始動輪はピンやネジによりロータのディスク部に固定されている。
特開平８−２８２９６号公報特開２０００−１７０５３３号公報

クランク軸とロータのボス部との連結部をテーパ形状としてボルト等の締結部材によりロータのボス部をクランク軸に押し付け固定する場合には、クランク軸の回転駆動時にロータに対してクランク軸が滑らない程度の摩擦力を得るために、テーパ長さをある程度確保して十分な接触面を確保する必要がありクランク軸を長くする必要があることから軽量化にとって不利となる。

従来のように、クランク軸に対するロータの回転方向の位置決めのためにクランク軸とロータのボスとの間に半月キーを嵌め込む場合には、キーとキー溝との間に十分なクリアランスを設ける必要があり、位置決め精度を高めることが困難であり、さらに、組み立て精度や整備性の向上に限界があった。

本発明の目的はクランク軸とロータのボス部とをスプライン結合により連結することにより、クランク軸の軽量化を達成しつつ組み立て精度や整備性を向上させることにある。

本発明のエンジンのマグネト取付構造は、クランク軸を回転自在に支持するクランクケースに取り付けられるステータと、前記ステータに隙間を介して配置される永久磁石が設けられ前記クランク軸に取り付けられるボス部を備えたロータとを有するエンジンのマグネト取付構造であって、前記ロータに形成されたスプライン孔に嵌合されるスプライン軸を前記クランク軸に形成し、前記ロータに対して軸方向に締結力を加えるねじ部材を、前記クランク軸に形成されたねじ部にねじ結合することを特徴とする。

本発明のエンジンのマグネト取付構造は、前記スプライン軸におけるスプライン歯とスプライン溝の円周方向ピッチが相違した軸側欠歯部を前記スプライン軸に形成し、当該軸側欠歯部に噛み合うボス側欠歯部を前記スプライン孔に形成し、それぞれの前記欠歯部を噛み合わせて前記クランク軸に対する前記ロータの円周方向の位置決めを行うことを特徴とする。

本発明によれば、クランク軸とロータのボス部とをスプライン結合することにより、クランク軸とロータはスプライン歯とスプライン溝とを噛み合わせて結合され、クランク軸とロータのボス部とをテーパ面で嵌合させる場合に比してクランク軸の軸長を短縮することができ、クランク軸の軽量化を達成することができる。また、スプライン結合によりクランク軸とロータのボス部とを連結することにより組み立て精度や整備性の向上を図ることができる。

本発明によれば、ボス部のスプライン孔にボス側欠歯部を設け、クランク軸のスプライン軸にボス側欠歯部が噛み合う軸側欠歯部を設けることにより、クランク軸にロータのボス部を組み付けると、ロータはクランク軸の円周方向に対して所定の位置決めが高い精度で達成される。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車両用エンジンの一例を示す概略図であり、図２は図１における２−２線の方向から見たエンジンの概略図である。このエンジン１０は全地形走行車に搭載されるエンジンであり、クランク軸１１はクランクケース１２に回転自在に装着されており、クランクケース１２の内部にはクランク室１３が形成されている。クランクケース１２に設けられたシリンダ１４にはピストン１５が往復動自在に組み込まれ、ピストン１５はコネクティングロッド１６によりクランク軸１１に連結され、ピストン１５の直線往復動によりクランク軸１１が回転駆動される。

クランクケース１２には、図２に示すように、磁石発電機つまりマグネトからなる発電体１７を収容する発電体ケース１８が装着されている。発電体１７はクランク軸１１に取り付けられるアウターロータ１９と、発電体ケース１８に取り付けられるステータ２０とを有し、エンジン１０が駆動されてクランク軸１１が回転すると、発電体１７により発電された電力が図示しないバッテリに充電される。このバッテリに充電された電力を図１に示すスタータモータ２１に供給することにより、スタータモータ２１を駆動させてエンジン１０を始動することができ、スタータモータ２１の回転動力をクランク軸１１に伝達するために、スタータモータ２１の駆動歯車により駆動される従動歯車２２がワンウエイクラッチ２３を介してアウターロータ１９に連結されている。クランク軸１１の他端には図示しない遠心クラッチを介して出力軸が連結されるようになっており、その出力軸は図示しない変速機等の動力伝達装置を介して駆動輪に連結されている。

シリンダ１４にはシリンダヘッド２４が取り付けられ、エンジン１０はクランクケース１２とシリンダ１４とシリンダヘッド２４とにより構成されるエンジン本体に種々のエンジン構成部材を組み付けることにより組み立てられる。シリンダヘッド２４にはロッカカバー２５が取り付けられており、シリンダヘッド２４には、図１に示すように、燃焼室２６に開口して吸気ポート２７と排気ポート２８が形成され、吸気ポート２７から燃焼室２６に供給された混合気に点火するための点火プラグ（図示省略）がシリンダヘッド２４に取り付けられている。吸気ポート２７を開閉する吸気弁２９と排気ポート２８を開閉する排気弁３０がシリンダヘッド２４に装着されている。

クランク軸１１の回転により吸気弁２９と排気弁３０とをクランク軸１１の回転に同期して開閉駆動するために、図１に示すようにシリンダヘッド２４には回転自在にカムシャフト３１が装着され、これに平行に２本のロッカシャフト３２，３３が回転自在に装着されており、カムシャフト３１に固定されたスプロケットとクランク軸１１に固定されたスプロケット３５にはチェーンが掛け渡されている。ロッカシャフト３２にはカムシャフト３１に設けられた動弁カムにより駆動されて吸気弁２９を開閉駆動する吸気弁用のロッカアーム３７が装着され、ロッカシャフト３３には動弁カムにより駆動されて排気弁３０を開閉駆動する排気弁用のロッカアーム３８が装着される。カムシャフト３１、ロッカシャフト３２，３３及びロッカアーム３７，３８等により動弁機構が構成される。

図２に示すように、クランク軸１１と平行となってバランサ軸３９とオイルポンプ駆動軸４０とウォータポンプ駆動軸４１とがクランク室１３内に設けられ、バランサ軸３９とオイルポンプ駆動軸４０にはバランサ３４，３６が設けられており、それぞれの軸３９〜４１にはクランク軸１１に設けられた駆動歯車４２により駆動される歯車４３〜４５が設けられている。オイルポンプ駆動軸４０はオイルポンプ４６のロータに連結され、ウォータポンプ駆動軸４１はウォータポンプ４７のロータに連結されており、オイルポンプ４６はクランク室１３の底部に収容されたエンジンオイルを潤滑油要求部に供給し、ウォータポンプ４７はシリンダ１４に形成されたウォータジャケット内に冷却水を供給する。

図３（Ａ）は本発明の一実施の形態であるエンジンのマグネト取付構造を断面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図３に示すように、ステータ２０は複数の鋼板を積層して形成されており、ねじ部材４８により発電体ケース１８に固定されている。アウターロータ１９はステータ２０の外側に隙間を介して配置される円筒部１９ａと、その円筒部１９ａにディスク部１９ｂを介して一体に設けられクランク軸１１に装着されるボス部１９ｃとにより形成されており、フライホイールとなっている。円筒部１９ａの内周面には円周方向に所定の間隔毎に複数の永久磁石４９が固定され、ボス部１９ｃの内周面にはスプライン孔５０が形成されている。

クランク軸１１にはボス部１９ｃのスプライン孔５０に嵌合するスプライン軸５１が設けられており、アウターロータ１９はボス部１９ｃでクランク軸１１にスプライン結合される。クランク軸１１にはアウターロータ１９の端面が突き当てられる段差部５２が設けられるとともに雄ねじ５３が設けられており、アウターロータ１９は段差部５２に突き当てられた状態で雄ねじ５３に、ねじ部材としてのナット５４をねじ結合することによって、アウターロータ１９のボス部１９ｃは段差部５２とナット５４との間に締結されてクランク軸１１にスプライン結合される。

このように、クランク軸１１とアウターロータ１９のボス部１９ｃとをスプライン結合することによりアウターロータ１９はクランク軸１１に噛み合って取り付けられ、クランク軸１１の回転トルクがアウターロータ１９に確実に伝達される。しかも、クランク軸とボス部とをテーパ面で嵌合させて摩擦によってトルク伝達を行う場合に比較して、スプライン歯とスプライン溝との噛み合いによってトルク伝達が行われるので、スプライン軸５１の長さを短くすることができ、クランク軸１１を過度に長くする必要がなくなり、クランク軸１１の軽量化を達成することができる。

図３（Ｂ）に示すように、スプライン軸５１の外面にはそれぞれ軸方向に延びる複数のスプライン歯とスプライン溝が設けられ、スプライン孔５０の内面には同様にそれぞれ軸方向に延びる複数のスプライン歯とスプライン溝が設けられ、スプライン孔５０のスプライン歯はスプライン軸５１のスプライン溝に対応している。スプライン軸５１に円周方向に一定のピッチでスプライン歯とスプライン溝を形成し、それぞれに対応させてスプライン孔５０にスプライン歯とスプライン溝を形成すると、ボス部１９ｃをクランク軸１１に対して回転方向に任意の位置で噛み合わせることができることになるが、図３（Ｂ）に示すように、スプライン軸５１には１つのスプライン歯に相当する部分が設けられておらず、３つのスプライン溝に相当する幅の位置決め噛み合い部つまり軸側欠歯部５５がスプライン軸５１に形成されている。一方、スプライン孔５０には軸側欠歯部５５に噛み合う位置決め噛み合い部つまりボス側欠歯部５６が形成されており、このボス側欠歯部５６は３つのスプライン歯に相当する幅の歯により構成されている。

このように、それぞれの欠歯部５５、５６は、他のスプライン歯および溝の円周方向のピッチとは相違したピッチで形成されており、スプライン孔５０をスプライン軸５１に噛み合わせると、アウターロータ１９のボス部１９ｃはクランク軸１１の円周方向に所定の位相となって取り付けられることになる。なお、スプライン軸５１に３つのスプライン歯に相当する幅の歯を位置決め噛み合い部として形成してそれを軸側欠歯部とし、その軸側欠歯部が噛み合う３つのスプライン溝に相当する幅の溝を位置決め噛み合い部として形成しそれをボス側欠歯部としても良い。

アウターロータ１９の円筒部にはアウターロータ１９の回転数を検出する回転数センサ５７を作動させるための突起５８が設けられており、回転数を正確に検出するためには所定の位相でクランク軸１１に対してアウターロータ１９を装着する必要があるが、クランク軸１１のスプライン軸５１にアウターロータ１９のボス部１９ｃのスプライン孔５０を噛み合わせると、アウターロータ１９はクランク軸１１に対して一定の位相となって取り付けられることになる。このように、アウターロータ１９をクランク軸１１に対してスプライン結合させると、半月キーを用いてアウターロータ１９をクランク軸１１に取り付ける場合よりも組み立て精度を高くすることができるので、回転数センサ５７の検出精度を向上させることができ、エンジンの分解組立性や整備性の向上を図ることができる。

アウターロータ１９のディスク部１９ｂには支持リング５９が固定されており、この支持リング５９と従動歯車２２のボス部２２ａとの間にはワンウエイクラッチ２３が装着されており、このワンウエイクラッチ２３の作動により従動歯車２２の回転がアウターロータ１９を介してクランク軸１１に伝達される一方、クランク軸１１から従動歯車２２に対する回転伝達が遮断される構造となっている。

上述したエンジンにリコイルスタータを設ける場合には、クランクケース１２の一部を図２に示す発電体ケース１８の部分にまで突出させてその部分でステータ２０を支持するようにし、クランクケース１２の突出部分に取り付けられるリコイルカバー内にリコイルプーリを回転自在に支持し、クランク軸１１に始動輪を取り付けることになる。その場合には、始動輪のボス部とアウターロータ１９のボス部１９ｃとを突き合わせてナット５４により、これらをクランク軸１１に締結したり、これらをクランク軸１１に形成されたねじ孔にねじ結合するボルトにより締結することになる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明はインナーロータ式の発電体を有するエンジンにも適用することができる。前記実施の形態においては本発明を全地形走行車に搭載されるエンジンに適用した場合について説明しているが、本発明はクランク軸に装着される発電体を有するエンジンであれば、種々のエンジンに適用することができる。

車両用エンジンの一例を示す概略図である。図１における２−２線の方向から見たエンジンの概略図である。（Ａ）は本発明の一実施の形態であるエンジンのマグネト取付構造を示す断面図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１１クランク軸
１２クランクケース
１９アウターロータ
１９ｃボス部
２０ステータ
４９永久磁石
５０スプライン孔
５１スプライン軸
５５軸側欠歯部
５６ボス側欠歯部

Claims

クランク軸を回転自在に支持するクランクケースに取り付けられるステータと、前記ステータに隙間を介して配置される永久磁石が設けられ前記クランク軸に取り付けられるボス部を備えたロータとを有するエンジンのマグネト取付構造であって、
前記ロータに形成されたスプライン孔に嵌合されるスプライン軸を前記クランク軸に形成し、
前記ロータに対して軸方向に締結力を加えるねじ部材を、前記クランク軸に形成されたねじ部にねじ結合することを特徴とするエンジンのマグネト取付構造。
請求項１記載のエンジンのマグネト取付構造において、前記スプライン軸におけるスプライン歯とスプライン溝の円周方向ピッチが相違した軸側欠歯部を前記スプライン軸に形成し、当該軸側欠歯部に噛み合うボス側欠歯部を前記スプライン孔に形成し、それぞれの前記欠歯部を噛み合わせて前記クランク軸に対する前記ロータの円周方向の位置決めを行うことを特徴とするエンジンのマグネト取付構造。