JP2010043921A - 回転位置検出用プレートおよびこれを用いたクランクシャフトの回転位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重量の増加を抑えながら剛性が向上する回転位置検出用プレートを提供する。
【解決手段】クランクシャフト５への取付部１４を含む本体部１３と、クランクシャフトの回転位置を検出するための検出部１６とを備え、クランクシャフトに取り付けられてなる回転位置検出用のシグナルプレート１１は、本体部１３の取付部１４および取付部と反対側の面が曲面をもって椀状に形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転位置検出用プレートおよびこれを用いたクランクシャフトの回転位置検出装置に関するものである。

従来、この種の回転位置検出用プレートとしては、例えば特許文献１に開示されているように、内燃機関のクランクシャフトの回転位置を検出するためにクランクシャフトに取り付けられ、外周面に形成された歯部を回転センサにより検出するシグナルプレートが提案されている。
このシグナルプレートは、外周面の歯部よりも径方向外方に突出する突出部を備え、この突出部を内燃機関組立て時に歯部よりも先に外部にぶつけることにより歯部の変形を防止できるものとしている。
特開２０００−１２０４６５号公報

ところで上記したシグナルプレートをクランクシャフトに取り付けると、クランクシャフトの回転に伴って振動が生じ、外周面に形成した歯部が振れて、回転位置の検出精度が低下する場合がある。
上記したシグナルプレートでは、組立て時の歯部変形による回転位置の検出精度低下は防止できるが、こうしたシグナルプレートの振れによる回転位置の検出精度低下については何ら言及されていない。
なお、シグナルプレートの肉厚を増して曲げ剛性を上げれば良いが、重量が増加してしまうという問題点がある。

本発明の回転位置検出用プレートは、重量の増加を抑えながら剛性が向上する構造を簡易に確保することを目的とし、この目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明の回転位置検出用プレートは、回転体への取付部を含む本体部と、前記回転体の回転位置を検出するための検出部と、を備え、前記回転体に取り付けられてなる回転位置検出用プレートであって、前記本体部は、前記回転体に取り付けられる際に該回転体側となる回転体側面および/または該回転体側面とは反対側の反対側面が曲面をもって椀状に形成されてなることを要旨とする。

本発明の回転位置検出用プレートでは、回転体への取付部を含む本体部の回転体側となる回転体側面や、この回転体側面の側とは反対側となる反対側面の少なくとも何れか一方を曲面をもって椀状に形成するから、曲げ剛性が向上する。即ち、回転体の回転に伴い振動が生じたとしてもプレートの振れを抑制できる。また、本体部を曲面をもって椀状に形成するだけであるから、重量の増加を抑えつつ剛性が向上する構造を簡易に確保することができる。

また、本発明の回転位置検出用プレートにおいて、前記本体部は、球殻状に形成されてなるものとすることもできる。
こうすれば、本体部を球殻状に形成するだけであるから、剛性が向上する構造を簡易に確保できる。

また、本発明の回転位置検出用プレートにおいて、前記本体部は、円錐殻状に形成されてなるものとすることもできる。
こうすれば、本体部を円錐殻状に形成するだけであるから、剛性が向上する構造を簡易に確保できる。

また、本発明の回転位置検出用プレートにおいて、前記本体部は、外周縁部が前記回転体の軸方向に対して平行となるよう折曲されてなり、前記検出部は、前記本体部の外周縁部の先端に間欠的に形成された複数の歯部であるものとすることもできる。
こうすれば、複数の歯部を本体部の外周縁部の先端に形成するだけであるから、検出部を簡易に確保できる。また、回転位置検出用プレートの振れにより最も応力が集中する本体部の外周縁部を折り曲げて、その先端に歯部を形成するから、本体部を折り曲げないで外周縁部に歯部を設けるものに比して、強度を確保できる。しかも、本体部を椀状に形成するから、外周縁部の折り曲げ角度を鈍角化でき、折り曲げ部の強度の確保もできる。

また、本発明のクランクシャフトの回転位置検出装置は、前記回転体としてのクランクシャフトの回転位置を検出するクランクシャフトの回転位置検出装置であって、前記クランクシャフトは、上述の何れかの態様の本発明の回転位置検出用プレートが取り付けられる取付座面が、該回転位置検出用プレートの前記取付部の形状に対応した形状に形成されてなることを要旨とする。
こうすれば、回転位置検出用プレートをクランクシャフトに安定して取り付け固定することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、クランクシャフト５をシリンダブロック１に取り付けた状態の縦断面構成図であり、図２は、クランクシャフト５の機関最後尾部分を拡大した断面図である。
内燃機関のシリンダブロック１内には、それぞれボア間壁２，２，２を介して区画されて、前側から後方側に向かって順に１番シリンダボア１ａ，２番シリンダボア１ｂ，３番シリンダボア１ｃ，４番シリンダボア１ｄが形成されており、各ボア間壁２の下端側には、それぞれほぼ半円形状の軸受部２ｂが形成されており、この軸受部２ｂに軸受部材３を介してクランクシャフト５が回転可能に支承されている。なお、各軸受部２ｂの下端には、それぞれ下側からベアリングキャップ４が嵌め込まれる。

クランクシャフト５には、４つのシリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対応して４本のクランクピン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、各シリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ間および気筒端に対応して５つのジャーナル７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅとが交互に設けられている。
クランクシャフト５は、ジャーナル７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅが軸受部材３を介して前述した軸受部２ｂとベアリングキャップ４との間に支持されることによりシリンダブロックに対して回転可能に支承されるもので、このジャーナル７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅは、クランクシャフト５の中心軸線上に配置される。一方、クランクピン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、図示しないコネクティングロッドおよびピストンピンを介して燃焼圧を受けるピストンに連繋されており、クランクシャフト５の中心軸線から偏心して配置されている。また、クランクシャフト５の後端には、図示しないフライホイールが取り付けられるフランジ８が設けられている。

クランクピン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとジャーナル７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅとは合計８本のクランクアーム９により接続されており、クランクアーム９には、各シリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対応してカウンターウエイト１０が一体的に形成されている。カウンターウエイト１０は、重量的に平衡させるためにクランクシャフト５の中心軸線に対してクランクピン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと反対側に配置されている。
また、クランクシャフト５は、図２に示すように、機関最後尾の４番シリンダボア１ｄに対応するクランクアーム９およびカウンターウエイト１０の機関後方側の側面に、後述するシグナルプレート１１を取り付けるための取付座面９ａ，１０ａが段部９ｂ，１０ｂにより段差をもって形成されている。ここで、取付座面９ａ，１０ａは、後で詳述するシグナルプレート１１の取付面１４の形状に対応した形状に形成されている。

図３は、図２のＸ−Ｘ線断面拡大構成図であり、図４は、シグナルプレート１１の拡大斜視図である。
シグナルプレート１１は、図３および図４に示すように、クランクシャフト５の機関最後尾のジャーナル７ｅおよびフランジ８が貫通，挿通可能な中央孔１３ａが中央部に貫通形成された円環板状を成す本体部１３と、この本対部１３の外周部を折り曲げて形成した外周縁部１５に間欠的に形成された複数の歯部１６で概略構成されており、本体部１３のうち歯部１６が形成された側の面を取付座面９ａ，１０ａに当接させて固定ボルト１７によりクランクシャフト５に取付け固定される。
本体部１３は、図４に示すように、歯部１６が向く側の面、即ち、クランクシャフト５の取付座面９ａ，１０ａに対向する側の面が凹状球面となる球殻状に形成されている。なお、本体部１３は、クランクシャフト５の取付座面９ａ，１０ａに対応した位置が取付面１４を構成している。また、本体部１３には、固定ボルト１７を挿通する３つのボルト孔１３ｂと、軽量化のための複数の軽量孔１３ｃとがそれぞれ貫通形成されている。

図５は、シグナルプレート１１の外周縁部１５近傍の断面を拡大して示す拡大断面図である。
外周縁部１５は、球殻状に形成された本体部１３の外周先端部をクランクシャフト５の中心軸線に対して平行となるように折り曲げ形成されている。従って、外周縁部１５の折り曲げ角αは、図５に示すように、鈍角となる。これにより、外周縁部１５を折り曲げ形成する際に、折り曲げ部に生ずる応力を緩和することができる。この結果、製造性が向上するとともに強度の向上を図れる。

クランク角センサ１２は、シグナルプレート１１の歯部１６による磁界変化から電圧による電気信号を取り出してクランクシャフト５の回転角を検出する周知の磁気センサとして構成されている。
なお、クランク角センサ１２は、上死点基準でクランクシャフト５の回転角を検出するよう設定されており、検出したクランクシャフト５の回転角に基づいて内燃機関の点火タイミングや燃料噴射タイミングが決定される。

こうして構成された実施例のシグナルプレート１では、本体部１３が単なる平面で構成されたものと比較して曲げ剛性が向上するから、クランクシャフト５を介して振動が入力されたとしても、シグナルプレート１１自体の振れを良好に抑制することができる。この結果、回転位置の検出精度の低下を抑制できる。しかも、本体部１３を球殻状に形成するだけだから、重量増加を抑制しながらシグナルプレート１１の曲げ剛性を向上する構造を簡易に確保することができる。
また、本体部１３を球殻状に形成することにより、外周縁部１５の折り曲げ角度を鈍角化できるから、折り曲げ部に生ずる応力を緩和することができる。この結果、製造性が向上するとともに強度の向上を図れる。

次に、図６および図７では第２実施例を示す。
この第２実施例のシグナルプレート１１は、本体部１３が、図６および図７に示すように、歯部１６が向く側の面、即ち、クランクシャフト５の取付座面９ａ，１０ａに対向する側の面が凹状円錐面となる円錐殻状に形成されている点を除いて実施例１のシグナルプレート１１と同様の構成をしている。
なお、取付座面９ａ，１０ａは、シグナルプレート１の取付面１４に対応して円錐状の曲面をもって形成されている。

本例においても、本体部１３が単なる平面で構成されたものと比較して曲げ剛性が向上するから、クランクシャフト５を介して振動が入力されたとしても、シグナルプレート１１自体の振れを良好に抑制することができる。この結果、回転位置の検出精度の低下を抑制できる。しかも、本体部１３を円錐殻状に形成するだけだから、重量増加を抑制しながらシグナルプレート１１の曲げ剛性を向上する構造を簡易に確保することができる。
また、本体部１３を円錐殻状に形成することにより、外周縁部１５の折り曲げ角度を鈍角化できるから、折り曲げ部に生ずる応力を緩和することができる。この結果、製造性が向上するとともに強度の向上を図れる。

上述した各実施例では、クランクシャフト５の取付座面９ａ，１０ａに対向する側の面は、凹状の球面あるいは凹状の円錐面に形成するものとしたが、球面や円錐面に限らず、曲面をもった椀状に形成できれば如何なる形状であっても構わない。

上述した各実施例では、シグナルプレート１１の取付面１４も凹状の球面あるいは凹状の円錐面に形成するものとしたが、取付面１４はクランクシャフト５の軸線に対して直角な平面に形成するものとしても良い。このとき、取付座面９ａ，１０ａおよびシグナルプレート１１の固定ボルト１７の頭部が当接する座面部も同様にクランクシャフト５の軸線に対して直角な平面に形成するものとすれば良い。こうすれば、シグナルプレート１１を取付座面９ａ，１０ａに対して安定して取付固定することができる。また、取付座面９ａ，１０ａの加工も容易なものとなる。

上述した各実施例では、本体部１３を球殻状あるいは円錐殻状に形成する、即ち、クランクシャフト５の取付座面９ａ，１０ａに対向する側の面を凹状の球面や円錐面に形成するとともに、取付座面９ａ，１０ａに対向する側とは反対側の面も取付座面９ａ，１０ａに対向する側の面の形状に対応して突状の球面や円錐面に形成するものとしたが、図８の変形例に示すように、本体部１３は取付座面９ａ，１０ａに対向する側の面だけを凹状の球面や円錐面に形成するものとしても構わない。この場合でも、本体部１３が単なる平面で構成されたものと比較して曲げ剛性が向上するから、クランクシャフト５を介して振動が入力されたとしても、シグナルプレート１１自体の振れを良好に抑制することができ、回転位置の検出精度の低下を抑制できる。

上述した各実施例やその変形例では、本体部１３はクランクシャフト５の取付座面９ａ，１０ａに対向する側の面が凹状の球面や円錐面に形成するものとしたが、曲げ剛性を向上できれば良く、例えば、図９の変形例に示すように、本体部１３はクランクシャフト５の取付座面９ａ，１０ａに対向する側の面とは反対側の面のみが凹状の球面や円錐面に形成するものとしたり、取付座面９ａ，１０ａに対向する側の面および取付座面９ａ，１０ａに対向する側の面とは反対側の面の両方を凹状の球面や円錐面に形成するものとしても構わない。

クランクシャフトのシリンダブロックへの取付け状態を示す縦断面構成図である。 機関最後尾から視たシグナルプレートの取付け状態の拡大図である。 シグナルプレートのクランクシャフトへの取付け状態のＸ−Ｘ線断面拡大図である。 シグナルプレートの拡大斜視図である。 シグナルプレートの要部拡大断面図である。 第２実施例のシグナルプレートのクランクシャフトへの取付け状態のＸ−Ｘ線断面拡大図である。 第２実施例のシグナルプレートの拡大斜視図である。 シグナルプレートのクランクシャフトへの取付け状態の変形例のＸ−Ｘ線断面拡大図である。 更なるシグナルプレートのクランクシャフトへの取付け状態の変形例のＸ−Ｘ線断面拡大図である。

符号の説明

１ シリンダブロック
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ， シリンダボア
２ ボア間壁
２ｂ 軸受部
３ 軸受部材
５ クランクシャフト
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ クランクピン
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ ジャーナル
８ フライホイール取付用フランジ
９ クランクアーム
１０ カウンターウエイト
９ａ，１０ａ 取付座面
９ｂ，１０ｂ 段部
１１ シグナルプレート（回転位置検出用プレート）
１２ クランク角センサ（回転角検出装置）
１３ 本体部
１３ａ 中央孔
１３ｂ ボルト孔
１３ｃ 軽量孔
１４ 取付部
１５ 外周縁部
１６ 歯部

Claims (5)

1. 回転体への取付部を含む本体部と、前記回転体の回転位置を検出するための検出部と、を備え、前記回転体に取り付けられてなる回転位置検出用プレートであって、
   前記本体部は、前記回転体に取り付けられる際に該回転体側となる回転体側面および／または該回転体側面とは反対側の反対側面が曲面をもって椀状に形成されてなる
   回転位置検出用プレート。
2. 前記本体部は、球殻状に形成されてなる請求項１に記載の回転位置検出用プレート。
3. 前記本体部は、円錐殻状に形成されてなる請求項１に記載の回転位置検出用プレート。
4. 前記本体部は、外周縁部が前記回転体の軸方向に対して平行となるよう折曲されてなり、
   前記検出部は、前記本体部の外周縁部の先端に間欠的に形成された複数の歯部である
   請求項１乃至３何れかに記載の回転位置検出用プレート。
5. 前記回転体としてのクランクシャフトの回転位置を検出するクランクシャフトの回転位置検出装置であって、
   前記クランクシャフトは、請求項１乃至請求項４何れかに記載の前記回転位置検出用プレートが取り付けられる取付座面が、該回転位置検出用プレートの前記取付部の形状に対応した形状に形成されてなる
   クランクシャフトの回転位置検出装置。

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