JP2018168827A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の大型化を回避することができる被検知体の配置構造を提供する。
【解決手段】内燃機関２３は、軸受３９に連結されるジャーナル３７ｂを有して、回転自在にクランクケース２４に支持されるクランクシャフト３７と、ジャーナル３７ｂよりも小さい径でクランクケース２４の外側に突出するクランクシャフト３７の先端に固定される動力伝達ギア５５と、軸受３９および動力伝達ギア５５の間に配置されたカラー部材５６の外周に固定されて、クランクシャフト３７に相対回転不能に支持される被検知体８２と、被検知体８２の軌道に向き合わせられて被検知体８２の動きを検知してパルス信号を生成する検知センサー８３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸受に連結されるジャーナルを有して、回転自在にクランクケースに支持されるクランクシャフトと、ジャーナルよりも小さい径でクランクケースの外側に突出するクランクシャフトの先端に固定される動力伝達ギアとを備える内燃機関に関する。

特許文献１は内燃機関のタイミングパルス検出装置を開示する。タイミングパルス検出装置はクランクシャフトに固定される検出部材（被検知体）を備える。検出部材はタイミングベルト用のプーリーとクランクシャフトの段差との間に配置される。段差はクランクシャフトの軸方向に軸受から外側に突出する。これによってクランクケースの外面と検出部材との間に間隔が確保される。

特開平１０−２２０２６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関では、段差が突出する分だけクランクシャフトの長さが増大する。内燃機関は大型化してしまう。しかも、段差の形成に応じてクランクシャフトの先端側で軸径は縮小されなければならない。動力の伝達にあたってクランクシャフトの先端で軸径を確保しようとすると、クランクシャフトのジャーナルや軸受の拡径が要求され、内燃機関の重量増を引き起こしてしまう。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、内燃機関の大型化を回避することができる被検知体の配置構造を提供することを目的とする。

本発明の第１側面によれば、クランク室を区画するクランクケースと、軸受に連結されるジャーナルを有して、回転自在に前記クランクケースに支持されるクランクシャフトと、前記ジャーナルよりも小さい径で前記クランクケースの外側に突出するクランクシャフトの先端に固定される動力伝達ギアと、前記軸受および前記動力伝達ギアの間に挟まれるカラー部材の外周に設けられて、前記クランクシャフトに相対回転不能に支持される被検知体と、前記被検知体の軌道に向き合わせられて前記被検知体の動きを検知してパルス信号を生成する検知センサーとを備える内燃機関が提供される。

第２側面によれば、第１側面の構成に加えて、内燃機関は、前記カラー部材の内周面に形成されて前記クランクシャフトの軸方向に延びるキー溝と、前記クランクシャフトの外周から突出して前記キー溝に嵌まり込むキー部材とを備える。

第３側面によれば、第１または第２側面の構成に加えて、内燃機関は、前記クランクケースを挟んで前記動力伝達ギアの反対側で前記クランクシャフトの軸方向に前記クランクケースから外側に突出する前記クランクシャフトの先端に接続される交流発電機を備える。

第４側面によれば、第１〜第３側面のいずれかの構成に加えて、前記被検知体は前記カラー部材に一体化される。

第５側面によれば、第１〜第４側面のいずれかの構成に加えて、前記検知センサーはシリンダーブロックの車体後方で前記クランクケースの上面に設けられる。

第６側面によれば、第１〜第５側面のいずれかの構成に加えて、内燃機関は、前記クランクシャフトの前記先端を支持するケースカバーをさらに備える。

第１側面によれば、被検知体はカラー部材の外周に設けられることから、クランクシャフトではジャーナルとその先端側との間で１つの段差が形成されれば済む。クランクシャフトの長さの増大は回避される。しかも、動力の伝達にあたってクランクシャフトの先端で十分な軸径は確保される。こうして内燃機関の大型化は回避されることができる。クランクシャフトの先端はジャーナルよりも小さい径でクランクケースの外側に突出するので、ジャーナルはクランクシャフトの軸方向に軸受の外面から引っ込むことができ、したがって、ジャーナルは軸受に簡単に嵌め込まれることができる。

第２側面によれば、カラー部材の装着にあたってクランクシャフトの回転軸線回りでカラー部材の角位置はキー部材で決められることができる。こうしてクランクシャフトの回転軸線回りで被検知体の角位置は設定されることができる。

第３側面によれば、交流発電機と検知センサーとはクランクシャフトの両端で離れて配置されるので、検知センサーに対して交流発電機の電磁力の影響は回避されることができる。

第４側面によれば、被検知体がカラー部材に一体化されることで、部品点数は減少し、組立工数は削減されることができる。

第５側面によれば、検知センサーは、路面から跳ね上がる石などから保護されることができる。

第６側面によれば、クランクシャフトはクランクケースおよびケースカバーの間で両持ち支持されるので、クランクシャフトの振れは防止されることができる。

自動二輪車の全体構成を概略的に示す側面図である。 図１の２−２線に沿った自動二輪車の拡大部分断面図である。 内燃機関の構造を概略的に示す一部切り欠き側面図である。 図２に対応し、他の実施形態に係る内燃機関の拡大断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。ここで、車体の上下前後左右は自動二輪車に乗車した乗員の目線に基づき規定されるものとする。

図１は本発明の一実施形態に係る自動二輪車の全体構成を概略的に示す。自動二輪車１１は車体フレーム１２を備える。車体フレーム１２の前端でヘッドパイプ１３にはフロントフォーク１４が操向可能に支持される。フロントフォーク１４には車軸１５回りで回転自在に前輪ＷＦが支持される。フロントフォーク１４にはヘッドパイプ１３の上側でハンドルバー１６が結合される。車体フレーム１２の後側でピボットフレーム１７にはスイングアーム１８が車幅方向に水平に延びる支軸１９回りで揺動自在に支持される。スイングアーム１８の後端には車軸２１回りで回転自在に後輪ＷＲが支持される。

前輪ＷＦおよび後輪ＷＲの間で車体フレーム１２には内燃機関２３が搭載される。内燃機関２３は、クランクケース２４と、クランクケース２４に結合されて、クランクケース２４から上方に延びて、前傾するシリンダー軸線を有するシリンダーブロック２５と、シリンダーブロック２５に結合されるシリンダーヘッド２６と、シリンダーヘッド２６に結合されるヘッドカバー２７とを備える。クランクケース２４には、後輪ＷＲの車軸２１に平行に延びる回転軸線２８回りで回転する（後述される）クランクシャフトが収容される。クランクシャフトの回転運動は伝動装置（図示されず）を経て後輪ＷＲに伝達される。クランクケース２４には、前方に２つ、後方に２つのエンジンハンガー２９が形成される。前方および後方でそれぞれエンジンハンガー２９は上下に配列される。クランクケース２４はエンジンハンガー２９で車体フレーム１２に連結され固定される。

内燃機関２３の上方で車体フレーム１２には燃料タンク３１が搭載される。燃料タンク３１の後方で車体フレーム１２には乗員シート３２が搭載される。燃料タンク３１から内燃機関２３の燃料噴射装置に燃料は供給される。自動二輪車１１の運転にあたって乗員は乗員シート３２を跨ぐ。

図２に示されるように、内燃機関２３は、シリンダーブロック２５に組み込まれるピストン３３を備える。ピストン３３は、シリンダーブロック２５内に区画されるシリンダー３４に収容される。ここでは、シリンダーブロック２５には単一のピストン３３を受け入れる単一のシリンダー３４が形成される。ピストン３３とシリンダーヘッド２６との間に燃焼室３５が区画される。シリンダーヘッド２６には燃焼室３５に臨む点火プラグ３６が取り付けられる。

内燃機関２３は、ジャーナル３７ａ、３７ｂの軸心回りで回転自在にクランクケース２４に支持されるクランクシャフト３７を備える。ジャーナル３７ａ、３７ｂの軸心は回転軸線２８に一致する。クランクシャフト３７はジャーナル３７ａ、３７ｂで軸受３８、３９に連結される。軸受３８、３９は玉軸受に構成される。軸受３８、３９の外輪はクランクケース２４に嵌め込まれる。軸受３８、３９の内輪にジャーナル３７ａ、３７ｂはそれぞれ嵌め込まれる。外輪と内輪との間に複数の玉は配列される。

クランクシャフト３７のクランク４１は２つのジャーナル３７ａ、３７ｂの間でクランクケース２４に区画されるクランク室４２に収容される。クランク室４２内でクランクシャフト３７のクランク４１にはコンロッド４３が連結される。コンロッド４３はピストン３３の軸線方向運動をクランクシャフト３７の回転運動に変換する。

クランクケース２４から外側に一方向に突出するクランクシャフト３７の一端にはＡＣＧ（交流発電機）スターター４７が接続される。ＡＣＧスターター４７はローター４８およびステーター４９を備える。ローター４８は、クランクケース２４から突き出るクランクシャフト３７の一端に相対回転不能に結合される。ローター４８は周方向に配列される複数の磁石５１を有する。ローター４８はステーター４９の外周を囲む。ステーター４９には周方向に配列される複数のコイル５２が巻き付けられる。コイル５２はローター４８の回転時に磁石５１の軌道に向き合う軌道を辿る。ＡＣＧスターター４７は、内燃機関２３の始動時にはクランクシャフト３７を自動始動するスターターモーターとして機能し、内燃機関２３の始動が確認されると、交流発電機として機能する。

クランクケース２４にはオイルセパレーター５３が結合される。オイルセパレーター５３とクランクケース２４との間には動弁機構を収容する空間が区画される。ステーター４９はオイルセパレーター５３に支持される。オイルセパレーター５３には発電機カバー５４が結合される。ローター４８およびステーター４９は発電機カバー５４およびオイルセパレーター５３で区画される空間に収容される。

クランクケース２４から外側に他方向に突出するクランクシャフト３７の他端には動力伝達ギア５５が固定される。クランクシャフト３７の他端側の軸径Ｄｐはジャーナル３７ｂの径Ｄｊよりも小さい。動力伝達ギア５５および軸受３９の間にはカラー部材５６が配置される。カラー部材５６は動力伝達ギア５５および軸受３９の間に挟まれる。クランクシャフト３７の他端にはストッパー部材５７が締結される。ストッパー部材５７は軸受３９の内輪に対して動力伝達ギア５５およびカラー部材５６を押し当てる。こうしてストッパー部材５７は動力伝達ギア５５およびカラー部材５６の軸方向変位を規制する。

動力伝達ギア５５およびカラー部材５６の内周面にはクランクシャフト３７の軸方向に延びるキー溝５８が形成される。キー溝５８は動力伝達ギア５５およびカラー部材５６で連続する。キー溝５８には、クランクシャフト３７の外周から突出するキー部材５９が嵌まり込む。キー部材５９は、キー溝５８に軸方向にスライド自在に受け入れられる線形域と、線形域の反対側でクランクシャフト３７の軸心に向かって窪む窪みに受け入れられる湾曲域とを有する。湾曲域はクランクシャフト３７他端の窪みに進入してキー部材５９の軸方向変位を規制する。キー部材５９はクランクシャフト３７の回転方向にキー溝５８に係り合って動力伝達ギア５５およびカラー部材５６とクランクシャフト３７との間で相対回転を規制する。

内燃機関２３にはドグクラッチ式の多段変速機６１が組み込まれる。多段変速機６１はクランクケース２４内に収容される。多段変速機６１はクランクシャフト３７の軸心に平行な軸心を有する入力軸６２および出力軸６３を備える。入力軸６２および出力軸６３は軸受で回転自在にクランクケース２４に支持される。入力軸６２は一次減速機構６４を通じてクランクシャフト３７に接続される。一次減速機構６４は、前述の動力伝達ギア５５と、出力軸６３上に相対回転自在に支持される被動ギア６５とを備える。被動ギア６５は動力伝達ギア５５に噛み合う。

出力軸６３には伝動装置の駆動スプロケット６６が結合される。駆動スプロケット６６には駆動チェーン６７が巻き掛けられる。駆動チェーン６７は駆動スプロケット６６の回転動力を後輪ＷＲに伝達する。

内燃機関２３には摩擦クラッチ８１が組み込まれる。摩擦クラッチ８１はクラッチアウター８１ａおよびクラッチハブ８１ｂを備える。クラッチアウター８１ａに一次減速機構６４の被動ギア６５は連結される。クラッチレバーの操作に応じて摩擦クラッチ８１ではクラッチアウター８１ａおよびクラッチハブ８１ｂの間で連結および切断が切り替えられる。

内燃機関２３は、カラー部材５６の外周に固定されて、クランクシャフト３７に相対回転不能に支持されるパルサーリング（被検知体）８２を備える。パルサーリング８２は、回転軸線２８に同軸にクランクシャフト３７に結合されて、クランクシャフト３７と一体に回転する環状板形状に形成される。パルサーリング８２はカラー部材５６に一体化される。パルサーリング８２は例えばカラー部材５６に溶接されればよい。

図３に示されるように、パルサーリング８２は、回転軸線２８周りに環状に等間隔に配列される複数のリラクター８２ａを備える。リラクター８２ａは例えば中心角１０度ごとに配置される。リラクター８２ａは例えば磁性体から構成される。

内燃機関２３は、パルサーリング８２の環状軌道に向き合わせられてパルサーリング８２の動きを検知してパルス信号を生成するパルサーセンサー（検知センサー）８３を備える。パルサーセンサー８３は、クランクケース２４に形成される貫通孔８４に外側から差し込まれて、先端の検知部でクランク室４２に臨む本体８５と、本体８５に結合されて、クランクケース２４の外側の空間に配置されるコネクター８６と、本体８５に結合されて、クランクケース２４に締結される締結片８７とを備える。パルサーセンサー８３はパルサーリング８２の軌道上で検出される磁性体の有無に応じて電気信号を出力する。パルサーセンサー８３は、クランクシャフト３７の角位置を特定するパルス信号を出力する。その他、パルサーセンサー８３には渦電流式の微小変位センサーが用いられてもよい。

締結片８７は、クランクケース２４の上面から突出する台座８８の上面に重ねられてボルト８９で台座８８に締結される。パルサーセンサー８３では検出軸線９１はクランクシャフト３７の回転軸線２８を指向する。パルサーセンサー８３は、地面に直交する車両上下方向に対して傾斜する姿勢で保持される。ここでは、パルサーセンサー８３は、シリンダーブロック２５の後方でクランクケース２４の上側に配置される。

次に本実施形態の作用を説明する。内燃機関２３では燃焼に応じてクランクシャフト３７は回転する。クランクシャフト３７の回転中、パルサーリング８２はクランクシャフト３７と一体に回転する。パルサーセンサー８３はパルサーリング８２の動きに応じてパルス信号を出力する。パルサーリング８２はカラー部材５６の外周に固定されることから、クランクシャフト３７ではジャーナル３７ｂとその先端側との間で１つの段差が形成されれば済む。クランクシャフトの長さの増大は回避される。しかも、動力の伝達にあたってクランクシャフト３７の先端で十分な軸径は確保される。こうして内燃機関２３の大型化は回避される。さらに、カラー部材５６は軸受３９の内輪と動力伝達ギア５５との間に挟まれることから、ジャーナル３７ｂはクランクシャフト３７の軸方向に軸受３９の外面から引っ込むことができ、したがって、ジャーナル３７ｂは軸受３９に簡単に嵌め込まれることができる。

本実施形態では、カラー部材５６の装着にあたってクランクシャフト３７の回転軸線２８回りでカラー部材５６の角位置はキー部材５９で決められる。こうしてクランクシャフト３７の回転軸線２８回りでパルサーリング８２の角位置は設定される。

ＡＣＧスターター４７は、クランクケース２４を挟んで動力伝達ギア５５の反対側でクランクシャフト３７の軸方向にクランクケース２４から外側に突出するクランクシャフト３７の一端に接続される。ＡＣＧスターター４７とパルサーセンサー８３とはクランクシャフト３７の両端で離れて配置される。こうしてパルサーセンサー８３に対して交流発電機の電磁力の影響は回避されることができる。なお、本実施形態ではスターターモーターが交流発電機で兼用されるものの、交流発電機からスターターモーターが分離されて配置される場合には、スターターモーターはクランクシャフト３７の回転軸線２８に関してパルサーセンサー８３と対向する位置に配置されればよい。こうした配置によれば、パルサーセンサー８３に対してスターターモーターの電磁力の影響は回避されることができる。

本実施形態では、パルサーリング８２はカラー部材５６に一体化される。こうしてパルサーリング８２がカラー部材５６に一体化されることで、部品点数は減少し、組立工数は削減されることができる。

図４は他の実施形態に係る内燃機関２３ａの構造を概略的に示す。内燃機関２３ａはクランクケース２４に液密に結合されて摩擦クラッチ８１を覆うクラッチカバー（ケースカバー）９３を備える。クラッチカバー９３とクランクケース２４との間には、摩擦クラッチ８１のほか、一次減速機構６４やカラー部材５６、パルサーリング８２その他を収容する空間９４が区画される。

クラッチカバー９３にはクランクシャフト３７の回転軸線２８に同軸に軸受９５が嵌め込まれる。軸受９５にクランクシャフト３７の先端は連結される。こうしてクランクシャフト３７の先端は回転軸線２８回りで回転自在にクラッチケース９３に支持される。軸受９５は玉軸受に構成される。軸受９５の外輪はクランクケース２４に嵌め込まれる。軸受９５の内輪にクランクシャフト３７の先端は嵌め込まれる。外輪と内輪との間に複数の玉は配列される。

内燃機関２３ａでは、クランクシャフト３７の他端側の軸はクランクケース２４およびクラッチカバー９３の間で両持ち支持されるので、クランクシャフト３７の振れは防止されることができる。

２３…内燃機関、２３ａ…内燃機関、２４…クランクケース、３７…クランクシャフト、３７ｂ…ジャーナル、３９…軸受、４２…クランク室、４７…交流発電機としてのＡＣＧ（交流発電機）スターター、５５…動力伝達ギア、５６…カラー部材、５８…キー溝、５９…キー部材、８２…被検知体（パルサーリング）、８３…検知センサー（パルサーセンサー）、９３…ケースカバー（クラッチカバー）。

Claims (6)

1. クランク室（４２）を区画するクランクケース（２４）と、
   軸受（３９）に連結されるジャーナル（３７ｂ）を有して、回転自在に前記クランクケース（２４）に支持されるクランクシャフト（３７）と、
   前記ジャーナル（３７ｂ）よりも小さい径で前記クランクケース（２４）の外側に突出するクランクシャフト（３７）の先端に固定される動力伝達ギア（５５）と、
   前記軸受（３９）および前記動力伝達ギア（５５）の間に挟まれるカラー部材（５６）の外周に設けられて、前記クランクシャフト（３７）に相対回転不能に支持される被検知体（８２）と、
   前記被検知体（８２）の軌道に向き合わせられて前記被検知体（８２）の動きを検知してパルス信号を生成する検知センサー（８３）と
   を備えることを特徴とする内燃機関。
2. 請求項１に記載の内燃機関において、前記カラー部材（５６）の内周面に形成されて前記クランクシャフト（３７）の軸方向に延びるキー溝（５８）と、前記クランクシャフト（３７）の外周から突出して前記キー溝（５８）に嵌まり込むキー部材（５９）とを備えることを特徴とする内燃機関。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関において、前記クランクケース（２４）を挟んで前記動力伝達ギア（５５）の反対側で前記クランクシャフト（３７）の軸方向に前記クランクケース（２４）から外側に突出する前記クランクシャフト（３７）の先端に接続される交流発電機（４７）を備えることを特徴とする内燃機関。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関において、前記被検知体（８２）は前記カラー部材（５６）に一体化されることを特徴とする内燃機関。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関において、前記検知センサー（８３）はシリンダーブロック（２５）の車体後方で前記クランクケース（２４）の上面に設けられることを特徴とする内燃機関。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関において、前記クランクシャフト（３７）の前記先端を支持するケースカバー（９３）をさらに備えることを特徴とする内燃機関。