JP6014516B2 - クランク軸の位置検出構造 - Google Patents

Description

本発明は、ホールＩＣ等のセンサを用いてクランク軸の位置（角度）を検出するためのクランク軸の位置検出構造に関する。

エンジンのクランク軸に設けられ、交流発電機（ＡＣＧ）として用いることが可能なアウターロータ型のモータが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されるモータにおいては、ロータの回転位置を検出する検出センサが、ステータに形成されたティース部間の比較的狭い空間内に複数配設されている。一方で、ロータには複数のマグネットがロータの周方向に複数並んで設けられている。

検出センサは、複数のホールＩＣをケースに収容してユニット化したものであり、ケース内にはホールＩＣが外部に漏洩しないように充填剤が充填されている。充填剤には、エポキシ樹脂等がよく用いられる。

上記のモータは、ホールＩＣを４つ備えており、４つのホールＩＣはモータの周方向にずらして配置されている。このようなモータを、クランク軸に設けた場合には、ホールＩＣの１つでクランク軸の単位回転を検出して点火タイミングを制御でき、３つのホールＩＣで磁束の変化を検出することで、ＵＶＷ相に対する電流印加のタイミングを制御することができる。また、このように、クランク軸の単位回転と、３つのホールＩＣで磁束の変化とを検出可能である場合には、クランク軸の単位回転を基準として、上記３つのホールＩＣで検出される磁束の変化をカウントすることで、クランク軸の位置（角度）を検出することも可能となる。

ところで、近年、環境性に優れることからアイドルストップ機能を有する車両に注目が集まっている。ここで、アイドルストップ機能付きの車両には、エンジンの自動停止直後にクランク軸を所定位置まで逆転させる制御（スイングバック制御）を行い、エンジン始動時のスタータモータの負荷を極力抑制させるものがある。
このようなスイングバック制御において、クランク軸を所定位置に適正に制御する場合には、クランク軸の位置の検出が必要となる。なお、近年では、交流発電機をスタータモータとして機能させる車両もある。

特開２０１０−２００４２１号公報

ところで、上記特許文献１に係る従来技術のホールＩＣは、ステータのティース間に配置され、狭い空間に取付けられており、取付構造の簡略化と設計自由度の向上が期待されるところである。

本発明は上述の実情に鑑みてなされたものであり、設計自由度を確保してセンサを配置でき、好適に、クランク軸の位置、又はクランク軸の回転数及び回転数の増減を検出できるクランク軸の位置検出構造を提供することを目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載の発明は、クランクケース（１７）に回転可能に支持されたクランク軸（１６）の端部に有底円筒状のロータ（５２）が設けられ、該ロータ（５２）の内側にステータ（５３）が配置されたエンジンユニット（２）において、前記クランク軸（１６）の位置を検出するためのクランク軸の位置検出構造において、前記ロータ（５２）は前記クランク軸（１６）と同軸に位置する円板状の底壁部（５２ａ）と、該底壁部（５２ａ）の外周縁から立ち上がるように形成される側壁部（５２ｂ）と、で有底円筒状に形成され、前記ロータ（５２）の側壁部（５２ｂ）内周面には複数のマグネット（５４）が周方向に並んで設けられ、前記マグネット（５４）が前記クランク軸（１６）軸方向で対向する前記底壁部（５２ａ）の外周側の部位に、貫通穴（６０）が形成され、前記貫通穴（６０）には、一端部（６２Ａ）が前記マグネット（５４）に当接又は近接し、他端部（６３Ａ，６３Ａ’）が前記ロータ（５２）の底壁部（５２ａ）の外側に配置される磁束誘導部材（６１Ｂ）が挿通され、前記磁束誘導部材（６１Ｂ）の前記他端部（６３Ａ，６３Ａ’）の前記ロータ（５２）と共に周回する際の周回軌道に近接してセンサ（６５）が配置されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクランク軸の位置検出構造において、前記磁束誘導部材（６１Ｂ）は、前記一端部（６２Ａ）が設定される第１アーム部（６２）と、前記他端部（６３Ａ，６３Ａ’）が設定され、該他端部（６３Ａ，６３Ａ’）を前記貫通穴（６０）から離間させる第２アーム部（６３，６３’）と、を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のクランク軸の位置検出構造において、前記第２アーム部（６３，６３’）が径方向外側に向かって延出する前記底壁部（５２ａ）の前記ステータ（５３）側に向く面の反対側の面に、補強部材（６１Ａ）が配置され、前記第１アーム部（６２）及び前記第２アーム部（６３，６３’）は、前記補強部材（６１Ａ）に設けられることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のクランク軸の位置検出構造において、前記補強部材（６１Ａ）は、前記ロータ（５２）と同軸に固定された、金属製の円形状のプレート部材であり、前記第１アーム部（６２）及び前記第２アーム部（６３，６３’）は、前記補強部材（６１Ａ）に一体に形成され、前記第１アーム部（６２）は、前記貫通穴（６０）を通過することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載のクランク軸の位置検出構造において、前記底壁部（５２ａ）の前記ステータ（５３）側に向く面の反対側の面には、前記ロータ（５２）の軸方向に突出する突起部（６４）が形成され、前記補強部材（６１Ａ）は、前記突起部（６４）を挿通させ該突起部（６４）の先端を外側に張り出すように変形させることで、前記底壁部（５２ａ）に加締めて固定されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のクランク軸の位置検出構造において、前記センサ（６５）が、前記クランクケース（１７）に結合して、前記クランク軸（１６）を軸方向外側から覆うエンジンカバー（５１）に設けられることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のクランク軸の位置検出構造において、前記他端部（６３Ａ，６３Ａ’）は、前記エンジンカバー（５１）を指向し、前記エンジンカバー（５１）のうち、前記他端部（６３Ａ，６３Ａ’）の前記ロータ（５２）と共に周回する際の周回軌道が対向する部位の一部に保持穴（７１，７２）が形成され、前記センサ（６５）は、ケース（６６）に収容され、該ケース（６６）が前記保持穴（７１，７２）を埋めるように設けられ、前記センサ（６５）は、前記ケース（６６）を挟んで前記他端部（６３Ａ，６３Ａ’）に近接して対向するように設けられることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のクランク軸の位置検出構造において、前記貫通穴（６０）は、前記底壁部（５２ａ）の外周側の部位に、周方向で並んで複数形成されるとともに、前記磁束誘導部材（６１Ｂ）は複数設けられ、複数の前記磁束誘導部材（６１Ｂ）には、点火タイミング検出のためのものと、前記クランク軸（１６）の角度検出のものと、が含まれており、点火タイミング検出のための前記磁束誘導部材（６１Ｂ）の前記他端部（６３Ａ’）の指向方向（α）と、前記クランク軸（１６）の角度検出のための前記磁束誘導部材（６１Ｂ）の前記他端部（６３Ａ）の指向方向（β）と、が直交することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のクランク軸の位置検出構造において、前記貫通穴（６０）は、前記底壁部（５２ａ）の外周側の部位に、周方向で並んで複数形成されるとともに、前記磁束誘導部材（６１Ｂ）は複数設けられ、複数の前記磁束誘導部材（６１Ｂ）には、点火タイミング検出のためのものと、前記クランク軸（１６）の角度検出のものと、が含まれており、点火タイミング検出のための前記磁束誘導部材（６１Ｂ）の前記他端部（６３Ａ’）の指向方向（α’）と、前記クランク軸（１６）の角度検出のための前記磁束誘導部材（６１Ｂ）の前記他端部（６３Ａ）の指向方向（β）と、が平行であり、かつ前記クランク軸（１６）の軸方向では、離れていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載のクランク軸の位置検出構造において、前記クランク軸（１６）の径方向における前記貫通穴（６０）の寸法は、前記磁束誘導部材（６１Ｂ）のうち、前記貫通穴（６０）に挿通される部位（６２）の前記径方向における寸法よりも大きく、前記挿通される部位（６２）と、前記貫通穴（６０）の前記径方向におけるクリアランスは、前記挿通される部位（６２）の前記径方向における寸法の半分以下とすることを特徴とする。

請求項１〜４に記載の発明によれば、センサとしてホールＩＣを用いる場合に、磁束誘導部材によって、マグネットの磁束をホールＩＣに誘導して、マグネットの磁束の切り替りを検出できる。これにより、クランク軸の位置、又はクランク軸の回転数及び回転数の増減を検出できる。そして、ホールＩＣの配置自由度が向上することから、ホールＩＣの形状等の設計自由度が向上する。このため、設計自由度を確保してセンサを配置でき、好適に、クランク軸の位置、又はクランク軸の回転数及び回転数の増減を検出できる。
また、磁束誘導部材は、一端部がマグネットに当接又は近接し、他端部がロータの底壁部の外側に配置されるものであればよく、形状自由度が高く、簡易なもので形成でき、例えばプレス等で容易に形成できることから、低コストで好適にクランク軸の位置が検出可能となる。また、ロータに磁束誘導部材を設ける際に、貫通穴を位置決め穴として用いてロータを固定できる。

請求項５に記載の発明によれば、簡易に補強部材及び磁束誘導部材をロータに固定することができる。

請求項６に記載の発明によれば、クランクケースよりも温度の低いエンジンカバーにセンサが設けられることで、センサに対する熱の影響を抑制できる。

請求項７に記載の発明によれば、センサを、熱影響の受け難い配置とすることができる。
請求項８に記載の発明によれば、センサの配置自由度を確保し易くすることができる。
請求項９に記載の発明によれば、センサを集約して配置することができる。
請求項１０に記載の発明によれば、磁束誘導部材によって誘導する磁束の漏れを抑制できる。

本発明の実施形態に係る構造が適用された自動二輪車の左側面図である。 上記自動二輪車のエンジンの展開断面図であって、図１のＡ−Ａ線に沿う展開断面図である。 図２の要部の拡大図である。 エンジンに設けられた交流発電機のロータを軸方向で見た図である。 図３に示したＺ領域の拡大図である。 上記実施形態の変形例を説明する図である。 上記実施形態の他の変形例を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。なお、以下の説明に用いる図面において、矢印ＦＲは車両の前方を、矢印ＵＰは車両の上方を、矢印ＬＨは車両の左方をそれぞれ示している。

図１には本発明の実施形態に係るクランク軸の位置検出構造が適用された自動二輪車１が示されている。自動二輪車１は、エンジンユニット２が車体前後方向の中央に搭載され、エンジンユニット２の後部上方に乗員が着座するシート３が設けられ、シート３の下方に燃料タンク４が設けられている。
前輪Ｗｆは、フロントフォーク５に回転可能に支持され、フロントフォーク５の上部に操舵ハンドル６が設けられている。操舵ハンドル６の右側には、ブレーキレバーとスロットルグリップ（いずれも図示せず。）が配置されている。また、後輪Ｗｒは、スイングアーム７を介して車体フレームに揺動可能に支持されている。

図２は、図１のＡ−Ａ断面に対応するエンジンユニット２の展開断面図である。
エンジンユニット２は、内燃機関であるレシプロ式のエンジン１０と、多段式の変速機１１が一体ブロックとして構成され、エンジン１０と変速機１１が遠心クラッチ８とミッションクラッチ１２を介して動力伝達可能とされている。

エンジン１０は、シリンダブロック１３のシリンダボア内にピストン１４が摺動自在に嵌装され、ピストン１４がコンロッド１５を介してクランク軸１６に連結されている。このエンジン１０は、図１に示すように、シリンダブロック１３がクランク軸１６に対して車体前方に延出する略水平姿勢で車両に搭載される。クランク軸１６は、シリンダブロック１３の基端部に結合されたクランクケース１７に軸受１８を介して回転可能に支持されている。また、シリンダブロック１３の先端部には、ピストン１４との間で燃焼室１９を形成するシリンダヘッド２０が取り付けられている。
なお、図２中２１は、燃焼室１９内に臨むようにシリンダヘッド２０に設置された点火装置であり、２２は、シリンダヘッド２０の先端側に設けられ、クランク軸１６と連動して図示しない吸排気バルブを開閉駆動する動弁装置であり、ヘッドカバー２０Ｃによって覆われている。また、同図中２３は、クランク軸１６上のコンロッド１５との連結部（クランクピン）の軸方向両側に設けられたクランクウェブであり、１７ａは、クランク軸１６のほぼ全域を収容するクランクケース１７内のクランク室である。

クランク軸１６の軸方向の一端部（図２の紙面右側の端部、以下、右端部と呼ぶ）の外周（クランクウェブ２３よりも軸方向外側の外周）には、遠心クラッチ８が設けられている。遠心クラッチ８は、クランク軸１６の右端部に一体に固定されたクラッチインナ２４と、クランク軸１６の右端部の外周に回転可能に支持されたクラッチアウタ２５と、クラッチインナ２４と一体に回転してクラッチインナ２４とクラッチアウタ２５を遠心力によって接続状態にする遠心ウェイト２６と、を備えている。遠心クラッチ８は、クランク軸１６の回転速度が所定速度以上に達したときに、クランク軸１６の回転動力をクラッチアウタ２５に出力する。
また、クラッチアウタ２５には、ミッションクラッチ１２に一体化される入力ギヤ２７と噛合する出力ギヤ２８が一体回転可能に結合されている。

クランクケース１７内のクランク軸１６の回転中心Ｏよりも車両後方側位置には、変速機１１のメイン軸２９とカウンタ軸３０がクランク軸１６と平行に設けられている。メイン軸２９とカウンタ軸３０はそれぞれ離間して配置された一対の軸受を介してクランクケース１７内に回転可能に支持され、メイン軸２９はクランク軸１６の車両後方側に隣接する位置に配置され、カウンタ軸３０はメイン軸２９の車両後方側に隣接する位置に配置されている。

変速機１１のメイン軸２９上にはメイン変速ギヤ群Ｍ１が配設され、カウンタ軸３０上にはメイン変速ギヤ群Ｍ１と噛合するカウンタ変速ギヤ群Ｍ２が配設されている。メイン軸２９の軸方向の一端部（図２の紙面右側の端部、以下、右端部と呼ぶ）には、クランク軸１６側の出力ギヤ２８に噛合される前記の入力ギヤ２７とミッションクラッチ１２とが設けられている。入力ギヤ２７は、メイン軸２９の外周上に回転可能に支持されている。また、カウンタ軸３０の軸方向の他端部（図２の紙面左側の端部）には出力スプロケット３３が取り付けられている。出力スプロケット３３には動力伝達用のチェーン（図示せず。）が掛け回され、当該チェーンを介してカウンタ軸３０の回転が駆動輪である後輪Ｗｒに伝達されるようになっている。
変速機１１では、クランクケース１７内に設けられた図示しないシフトドラムの回動操作によってメイン変速ギヤ群Ｍ１とカウンタ変速ギヤ群Ｍ２の駆動伝達ギヤが選択され、それによってニュートラルを含む任意の変速ギヤ段（ギヤポジション）が設定される。

ミッションクラッチ１２は、入力ギヤ２７と一体に結合された状態でメイン軸２９上に回転可能に支持された有底円筒状のクラッチアウタ３５と、メイン軸２９にスプライン嵌合された略円盤状のクラッチインナ３６と、クラッチアウタ３５に一体回転可能に係止された複数の駆動摩擦板３７と、クラッチインナ３６に一体回転可能に係止され駆動摩擦板３７と摩擦接触する複数の従動摩擦板３８と、駆動摩擦板３７と従動摩擦板３８を圧接方向に付勢するクラッチスプリング（図示せず。）と、駆動摩擦板３７と従動摩擦板３８の間に作用するクラッチスプリングの付勢力を解除操作する操作板４０と、を備えている。

クラッチアウタ３５側の駆動摩擦板３７とクラッチインナ３６側の従動摩擦板３８は、軸方向に交互に配置され、クラッチスプリングの付勢力を受けて相互に押し付けられることにより、クラッチアウタ３５とクラッチインナ３６の間の動力伝達を可能し、操作板４０によってクラッチスプリングの付勢力が解除操作されることにより、クラッチアウタ３５とクラッチインナ３６の間の動力伝達を遮断する。

本実施形態では、操作板４０は、図示しないシフトペダルの操作に連動して軸方向に進退移動可能とされ、シフトペダルの操作がなされた際に、変速ギヤが噛み合う前に所定期間だけ駆動摩擦板３７と従動摩擦板３８の間に作用するクラッチスプリングの付勢力を解除し、それによってクラッチアウタ３５とクラッチインナ３６の間の動力伝達を遮断する。そして、変速ギヤの噛み合い後に駆動摩擦板３７と従動摩擦板３８とが噛み合った状態とする。

また、クランクケース１７の後部下側には、キックスタータ４１のキックスピンドル４２が回動可能に取り付けられている。このキックスピンドル４２は、キックペダル４３の踏み降ろしがあった場合にのみ、その回転をクランク軸１６に伝達するようになっている。

一方で、クランク軸１６の軸方向の他端部（図２の紙面左側の端部、以下、左端部と呼ぶ）は、クランクケース１７の側壁（壁部）に形成された円形状の開口１７ｂを通過してクランクケース１７の側壁から外側に突出している。このクランクケース１７の開口１７ｂから突出したクランク軸１６の左端部側には、交流発電機とエンジン１０の始動モータとを兼ねる回転電機（以下、「ＡＣＧスタータ５０」と呼ぶ。）が配設されている。また、クランク軸１６の左端部は、クランクケース１７の側壁にボルト締結等によって取り付けられる凹状のエンジンカバー５１によって覆われている。
なお、エンジンカバー５１は、左側からクランク軸１６の左端部を覆う底壁部５１ａと、底壁部５１ａの外周縁から立ち上がるように延びて、その先端でクランクケース１７の側壁に当接して、クランクケース１７に結合する側壁部５１ｂと、を備えている。

図３は、図２のＡＣＧスタータ５０の設置部を拡大して示した図である。
ＡＣＧスタータ５０は、クランク軸１６の左端部に取り付ける有底円筒状のロータ５２と、ロータ５２の内周側に配置されるステータ５３と、を備えている。ロータ５２は、クランク軸１６と同軸に位置する円板状の底壁部５２ａと、底壁部５２ａの外周縁から立ち上がるように形成される側壁部５２ｂと、で有底円筒状に形成されている。そして、ロータ５２は、その開口縁、つまり側壁部５２ｂが、クランクケース１７の側壁を指向するようにクランク軸１６に固定されている。一方で、ステータ５３は、クランクケース１７の側壁からエンジンカバー５１側に突出して形成されたボス部１７ｃに締結されている。

ロータ５２の側壁部５２ｂの内周面には、ロータ５２の軸心方向に向く異なる磁極面（Ｎ極面とＳ極面）が周方向に沿って交互に現れるようにマグネット５４が取り付けられている。マグネット５４は永久磁石であり、この実施形態では、短冊状の複数の磁極片がロータ５２の内周面に取り付けられたものであるが、円筒状の強磁性体を、異なる磁極面が周方向に沿って交互に現れるように着磁したものであっても良い。

ロータ５２は、クランク軸１６の左端部に相対回転不能に固定された固定部材５６を介してクランク軸１６に固定される。

固定部材５６は円筒状部材であり、クランク軸１６の外周に相対回転不能に固定され、その外周部にロータ５２を相対回転不能に固定している。また、クランク軸１６の左端部は、固定部材５６から左方に突出し、この左方に突出した部位には雄ねじ部が形成されている。この雄ねじ部にはロックナット５７が螺合され、ロックナット５７は固定部材５６の端面に圧接している。

一方で、ステータ５３は、円環状に形成された本体部５３ａと、本体部５３ａの外周面から突出する複数のティース部５３ｂと、を備え、ティース部５３ｂにコイル５３ｃが巻回されてなる。ステータ５３は本体部５３ａを締結部材によって、ボス部１７ｃに固定されている。クランク軸１６の左端部の一部は、ステータ５３の本体部５３ａの径方向内側に入り込んでいる。

ここで、ロータ５２においては、マグネット５４がクランク軸１６軸方向で対向する底壁部５２ａの外周側の部位に、底壁部５２ａを貫通してマグネット５４を底壁部５２ａの外側に臨ませる貫通穴６０が形成されている。貫通穴６０は、マグネット５４の個数に対応して、底壁部５２ａの周方向に間隔を空けて複数並んで設けられている。

そして、底壁部５２ａのステータ５３側に向く面の反対側の面（外側面）には、金属製の円形状のプレート部材６１がロータ５２と同軸に固定されている。

図３及び図４を参照し、プレート部材６１は、底壁部５２ａに直接的に固定されて底壁部５２ａを覆う円形状のプレート本体６１Ａと、プレート本体６１Ａに一体に形成され、プレート本体６１Ａから径方向外側に張り出す複数の磁束誘導部６１Ｂと、を有している。
複数の磁束誘導部６１Ｂは、プレート本体６１Ａの周方向で等間隔の隙間を空けて複数形成されており、本実施形態では、１２個設けられている。複数の磁束誘導部６１Ｂにはそれぞれ、クランク軸１６の軸方向に沿って延びて貫通穴６０を通過し、その先端部６２Ａが、貫通穴６０に対向するマグネット５４に当接又は近接する第１アーム部６２と、底壁部５２ａの外側に配置される第２アーム部６３と、が一体に形成されている。なお、一つの第１アーム部６２は、一つのマグネット５４、つまり一つの磁極に近接又は当接するようになっており、隣接する第１アーム部６２は異なる磁極のマグネット５４に近接又は当接するようになっている。

本実施形態では、磁束誘導部６１Ｂ（第１アーム部６２及び第２アーム部６３）は、貫通穴６０の数に対応して、複数形成されている。そして、本実施形態では、第２アーム部６３が、プレート本体６１Ａの外周部に接続して、プレート本体６１Ａの径方向の外側に突出する部位となっており、第１アーム部６２は第２アーム部６３からクランク軸１６の軸方向に沿って延びる部位となっている。
また、本実施形態では、底壁部５２ａのプレート部材６１側の面に、ロータ５２の軸方向に突出する突起部６４が複数形成され、プレート部材６１のプレート本体６１Ａは、突起部６４を挿通させ突起部６４の先端を外側に張り出すように変形させることで、底壁部５２ａに加締めて固定されている。図４を参照し、突起部６４は、底壁部５２ａの径方向中央領域の同心円状に沿って複数間隔を空けて形成されている。

また、図４を参照し、本実施形態において、第１アーム部６２は、第２アーム部６３にコ字状の切り込み７０を形成して、この切り込み７０から屈曲されて形成されている。プレート部材６１の形成方法について説明すると、まず、第２アーム部６３が含まった平歯車状のプレートをプレスで形成し、その後、上記切り込み７０を切削で形成して第１アーム部６２の外形部分を形成し、その後、第１アーム部６２が突出するように屈曲させる。プレート部材６１は、第２アーム部６３を歯とする平歯車状に形成されることで、隣接する第２アーム部６３は離間するが、この場合、詳細は後述する誘導する磁束が漏れ難くなる。

また、図３を参照し、複数の第２アーム部６３のうちの１つの第２アーム部６３’は、屈曲して形成され、その先端部６３Ａ’が、他の第２アーム部６３の先端部６３Ａよりもプレート部材６１の軸方向でエンジンカバー５１側に近い位置になるように形成されている。すなわち、第２アーム部６３’以外の第２アーム部６３は、クランク軸１６の径方向外側に延びてその先端部６３Ａが径方向の外側に向く一方、第２アーム部６３’は、クランク軸１６の径方向外側に延びた後、屈曲してクランク軸１６の軸方向に沿って外側に延びるように形成されている。
そして、本実施形態では、先端部６３Ａ’の指向方向αと、先端部６３Ａの指向方向βとが直交する関係となっている。なお、第２アーム部６３の先端部６３Ａ及び第２アーム部６３’の先端部６３Ａ’のいずれも、対応する第１アーム部６２から誘導した磁束を放出するための部位であり、貫通穴６０から離間した位置にある。

そして、本実施形態では、エンジンカバー５１の内側面にホールＩＣ６５が複数設けられる。ホールＩＣ６５はＵＶＷ相の電流印加タイミングの検出のための３つのホールＩＣと、点火タイミング検出用の１つのホールＩＣの、計４つが設けられる。ホールＩＣ６５はそれぞれケース６６に収容されている。

図３においては、紙面上側においてＵＶＷ相の電流印加タイミングの検出のための３つのホールＩＣ６５のうちの１つのみを示すが、ＵＶＷ相に対応するホールＩＣ６５は、第２アーム部６３の延び方向延長線上に位置して、第２アーム部６３の先端部６３Ａと、クランク軸１６の径方向で近接して対向するように、エンジンカバー５１の側壁部５１ｂに設けられている。なお、ＵＶＷ相に対応する３つのホールＩＣ６５は、３つ連続して並ぶ第２アーム部６３のうちの、隣接する第２アーム部６３の先端部６３Ａ周方向中央の部位の周方向の間隔と同等の間隔を空けて、エンジンカバー５１の側壁部５１ｂに設けられる。

一方で、点火タイミング検出用の１つのホールＩＣ６５は、第２アーム部６３’の先端部６３Ａ’に、クランク軸１６の軸方向で近接して対向するように、エンジンカバー５１の底壁部５１ａに設けられている。

本実施形態では、エンジンカバー５１の側壁部５１ｂのうち、第２アーム部６３の先端部６３Ａのロータ５２と共に周回する際の周回軌道が対向する部位であって、環状をなす領域の一部には、ＵＶＷ相に対応する３つのホールＩＣ６５を挿通させて保持するための３つの保持穴７１が、周方向に並んで形成されている（図中では、一つのみ示す）。そして、ＵＶＷ相に対応する３つのホールＩＣ６５はそれぞれ、ケース６６が保持穴７１を埋めるように設けられ、ＵＶＷ相に対応する３つのホールＩＣ６５は、ケース６６を挟んで第２アーム部６３の先端部６３Ａに近接して対向するように設けられる。
また、エンジンカバー５１の底壁部５１ａのうち、第２アーム部６３’の先端部６３Ａ’のロータ５２と共に周回する際の周回軌道が対向する部位であって、環状をなす領域の一部に、点火タイミング検出用の１つのホールＩＣ６５を挿通させて保持するための１つの保持穴７２が形成されている。そして、点火タイミング検出用のホールＩＣ６５は、ケース６６が保持穴７２を埋めるように設けられ、点火タイミング検出用のホールＩＣ６５は、ケース６６を挟んで第２アーム部６３’の先端部６３Ａ’に近接して対向するように設けられる。
ここで説明したような構成であると、ホールＩＣ６５を、熱影響の受け難い配置とすることができる。

また、図５は、図３で示すＺ領域の拡大図が示されている。本実施形態では、この図５に示すように、クランク軸１６の径方向における貫通穴６０の寸法Ｃは、径方向における第１アーム部６２の寸法Ｂよりも大きく、第１アーム部６２と貫通穴６０の内周縁の径方向におけるクリアランスＡは、第１アーム部６２の径方向における寸法Ｂの半分以下となっている。なお、クリアランスＡは、第１アーム部６２の径方向における内面と、貫通穴６０の内周縁における径方向と内側縁と、の間の隙間、及び、第１アーム部６２の径方向における外面と、貫通穴６０の内周縁における径方向と外側縁と、の間の隙間を意味する。
なお、第１アーム部６２を貫通穴６０に挿通させる場合には、第１アーム部６２が、貫通穴６０の内周縁に当接させないようにするのが好ましい。

上記のようなプレート部材６１では、複数の第１アーム部６２及び第２アーム部６３が、ＵＶＷ相の電流印加タイミング検出のために設けられており、これら第１アーム部６２及び第２アーム部６３では、第１アーム部６２が当接又は近接するマグネット５４の磁束を、第２アーム部６３の先端部６３Ａ側に誘導することが可能となる。これにより、この先端部６３Ａに対向するホールＩＣ６５が、第２アーム部６３の先端部６３Ａから検出される磁束の切り替わりを検出できる。
また、第２アーム部６３’及びこれの第１アーム部６２が、点火タイミング検出のために設けられており、第２アーム部６３’及びこれの第１アーム部６２では、当該第１アーム部６２が当接又は近接するマグネット５４の磁束を、第２アーム部６３’の先端部６３Ａ’側に誘導することが可能となる。これにより、この先端部６３Ａ’に対向するホールＩＣ６５が、第２アーム部６３の先端部６３Ａ’から検出される磁束の切り替わりを検出できる。
そして、図示しない制御装置（ＥＣＵ）は、ホールＩＣ６５の検出結果に基づき、クランク軸１６の回転位置を検出することができる。なお、クランク軸１６の回転位置（クランク角度）は、クランク軸１６の単位回転を基準として、ＵＶＷ相の電流印加タイミングの検出ための３つのホールＩＣ６５で検出される磁束の変化をカウントすることで演算されるため、ＵＶＷ相の電流印加タイミングの検出ための３つのホールＩＣ６５は、クランク角度検出のために設けられているともいえる。そして、制御装置（ＥＣＵ）は、ホールＩＣ６５の検出結果に基づき、所望の点火タイミング及び電流の印加タイミングを制御することができる。

以上に記載したように本実施形態では、ロータ５２がクランク軸１６と同軸に位置する円板状の底壁部５２ａと、底壁部５２ａの外周縁から立ち上がるように形成される側壁部５２ｂと、で有底円筒状に形成され、ロータ５２の側壁部５２ｂ内周面には複数のマグネット５４が周方向に並んで設けられる。そして、マグネット５４がクランク軸１６軸方向で対向する底壁部５２ａの外周側の部位に、貫通穴６０が形成され、貫通穴６０に磁束誘導部材に対応する磁束誘導部６１Ｂが挿通されている。磁束誘導部６１Ｂでは、一端部に対応する第１アーム部６２の先端部６２Ａが、マグネット５４に当接又は近接しており、他端部に対応する第２アーム部６３の先端部６３Ａ又は第２アーム部６３’の先端部６３Ａ’がロータ５２の底壁部５２ａの外側に配置され、第２アーム部６３の先端部６３Ａ又は第２アーム部６３’の先端部６３Ａ’に、ホールＩＣ６５が近接して配置されている。

このような構造によれば、第１アーム部６２及び第２アーム部６３（第２アーム部６３’も含む）を通して、マグネット５４の磁束をホールＩＣ６５に誘導して、マグネット５４の磁束の切り替りを検出できる。これにより、クランク軸１６の位置、又はクランク軸１６の回転数及び回転数の増減を検出できる。そして、ホールＩＣ６５の配置自由度が向上することから、ホールＩＣ６５の形状等の設計自由度が向上する。このため、設計自由度を確保してホールＩＣ６５を配置でき、好適に、クランク軸１６の位置、又はクランク軸１６の回転数及び回転数の増減を検出できる。
また、本実施形態では、磁束誘導部材に相当する部位をプレート部材６１に一体に形成したが、このようなプレート部材６１はプレス等で容易に形成できることから、低コストでクランク軸１６の位置が検出可能となる。また、ロータ５２に磁束誘導部６１Ｂ（プレート部材６１）を設ける固定する際に、貫通穴６０を位置決め穴として用いてロータ５２を固定でき、取付けも容易である。

また、本実施形態では、底壁部５２ａのステータ５３側に向く面の反対側の面に、ロータ５２の軸方向に突出する突起部６４が形成され、プレート部材６１が、プレート本体６１Ａと磁束誘導部６１Ｂとからなり、プレート本体６１Ａが補強部材に対応する。そして、補強部材に対応するプレート本体６１Ａが、突起部６４を挿通させ突起部６４の先端を外側に張り出すように変形させることで、底壁部５２ａに加締めて固定されることで、磁束誘導部が底壁部５２ａに固定されることになる。これにより、簡易に補強部材及び磁束誘導部材を一体とするプレート部材６１をロータ５２に固定することができる。

また、本実施形態では、ホールＩＣ６５が、クランクケース１７に結合して、クランク軸１６を軸方向外側から覆うエンジンカバー５１に設けられるので、ホールＩＣ６５に対する熱の影響を抑制できる。

また、本実施形態では、点火タイミング検出のための磁束誘導部の他端部に対応する第２アーム部６３’の先端部６３Ａ’の指向方向αと、クランク軸１６の角度検出のための磁束誘導部の他端部に対応する第２アーム部６３の先端部６３Ａの指向方向βと、が直交するように構成されている。
このような構造では、ホールＩＣ６５の配置自由度を確保し易くすることができる。
さらに、本実施形態では、クランク軸１６の径方向における貫通穴６０の寸法は、径方向における第１アーム部６２の寸法よりも大きく、第１アーム部６２と貫通穴６０の径方向におけるクリアランスは、第１アーム部６２の前記径方向における寸法の半分以下とされている。
このような構造では、磁束誘導部６１Ｂによって誘導する磁束の漏れを抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、図６に示すように、一本の磁束誘導部材８０を貫通穴６０に挿通させてもよい。なお、この例では、クランク軸１６の軸方向に沿って延びる部位が、第１アーム部に相当し、クランク軸１６の径方向に沿って延びる部位が、第２アーム部に相当する。なお、磁束誘導部材８０をクランク軸１６の軸方向に沿って真直ぐ延びる構成としてもよい。
さらに、上記実施形態では、磁束誘導部６１Ｂは屈曲したものであり、クランク軸１６の軸方向に沿って第１アーム部６２が延び、クランク軸１６の径方向に沿って第２アーム部６３が延びるが、このような形状に代えて、第１アーム部６２に相当する部位及び第２アーム部に相当する部位が真直ぐに延びるようなものとしてもよい。
具体的には、第１アーム部の先端部から第２アーム部の先端部まで一直線にマグネット５４から貫通穴６０を挿通し、エンジンカバー５１に対向するものであってもよい。そして、この場合は、ホールＩＣ６５を、クランク軸１６の軸方向に沿って延びる第２アーム部の先端部の近傍でエンジンカバー５１に取付ければよい。

また、図７に示すように、点火タイミング検出のための磁束誘導部の他端部に対応する第２アーム部６３’の先端部６３Ａ’の指向方向α’と、クランク軸１６の角度検出のための磁束誘導部の他端部に対応する第２アーム部６３の先端部６３Ａの指向方向βと、が平行であり、かつクランク軸１６の軸方向では、離れているようにしてもよい。なお、第２アーム部６３’の先端部６３Ａ’は、第２アーム部６３の先端部６３Ａとクランク軸１６の周方向で離れて位置するが、図７においては、説明便宜上、一部を破断して同一紙面上に示している。
このような構造であると、ホールＩＣ６５を集約して配置することができる。この例では、上記実施形態で説明したものと同様の４つのホールＩＣ６５が、ロータ５２の側壁部５２ｂに設けられている。

なお、上記実施形態では、第１アーム部６２及び第２アーム部６３の機能をマグネット５４から磁束を誘導するものとして説明したが、第１アーム部６２及び第２アーム部６３からマグネット５４の磁束を誘導しなくても、第２アーム部６３がロータ５２の径方向で突出していることから、例えばホールＩＣ６５に代えてセンサを電磁ピックアップセンサとした場合には、クランク軸１６の回転数や回転数の増減を検出することも可能である。そして、このようにした場合には、ＦＩシステムの制御に有効に用いることができる。そして、プレート部材６１はプレス等で容易に形成できることから、検出構造の構築が簡易であり、ロータにプレス等で検出のための凸部を設ける場合に比べて、飛躍的に作製の手間を省くことができ、低コストにクランク軸１６の回転数及び回転数の増減を検出できるようになる。なお、クランク軸１６の回転数のみを検出するのであれば、第２アーム部６３は１つあればよく、複数あれば、クランク軸１６の回転数の増減（速度）を精度良く検出可能となる。
なお、センサを電磁ピックアップセンサとして、クランク軸１６の回転数及びクランク軸１６の回転数の増減の双方を検出する場合には、上記実施形態と同様に、複数の第２アーム部６３のうちの１つの第２アーム部６３’を、屈曲させる等するとともに、他の第２アーム部６３に対するセンサと異なる検出位置で検出を行うセンサを設けるようにするのが良い。このようにしておけば、他の第２アーム部６３に対するセンサと異なる検出位置で検出を行うセンサの検出結果を基準として、クランク軸１６の単位回転を検出し、他のセンサからの検出結果を考慮することで、クランク軸１６の回転数の増減を容易に検出できる。ここで説明したような点において、本発明は応用範囲が広いものといえる。

２ エンジンユニット
１６ クランク軸
１７ クランクケース
５１ エンジンカバー
５２ ロータ
５２ａ 底壁部
５２ｂ 側壁部
５３ ステータ
５４ マグネット
６０ 貫通穴
６１ プレート部材
６１Ａ プレート本体（補強部材）
６１Ｂ 磁束誘導部（磁束誘導部材）
６２ 第１アーム部
６２Ａ 先端部（一端部）
６３，６３’ 第２アーム部
６３Ａ，６３Ａ’ 先端部（他端部）
６４ 突起部
６５ ホールＩＣ（センサ）
６６ ケース
７１，７２ 保持穴
α，β 指向方向

Claims (10)

1. クランクケース（１７）に回転可能に支持されたクランク軸（１６）の端部に有底円筒状のロータ（５２）が設けられ、該ロータ（５２）の内側にステータ（５３）が配置されたエンジンユニット（２）において、前記クランク軸（１６）の位置を検出するためのクランク軸の位置検出構造において、
   前記ロータ（５２）は前記クランク軸（１６）と同軸に位置する円板状の底壁部（５２ａ）と、該底壁部（５２ａ）の外周縁から立ち上がるように形成される側壁部（５２ｂ）と、で有底円筒状に形成され、
   前記ロータ（５２）の側壁部（５２ｂ）内周面には複数のマグネット（５４）が周方向に並んで設けられ、
   前記マグネット（５４）が前記クランク軸（１６）軸方向で対向する前記底壁部（５２ａ）の外周側の部位に、貫通穴（６０）が形成され、
   前記貫通穴（６０）には、一端部（６２Ａ）が前記マグネット（５４）に当接又は近接し、他端部（６３Ａ，６３Ａ’）が前記ロータ（５２）の底壁部（５２ａ）の外側に配置される磁束誘導部材（６１Ｂ）が挿通され、
   前記磁束誘導部材（６１Ｂ）の前記他端部（６３Ａ，６３Ａ’）の前記ロータ（５２）と共に周回する際の周回軌道に近接してセンサ（６５）が配置されることを特徴とするクランク軸の位置検出構造。
2. 前記磁束誘導部材（６１Ｂ）は、前記一端部（６２Ａ）が設定される第１アーム部（６２）と、前記他端部（６３Ａ，６３Ａ’）が設定され、該他端部（６３Ａ，６３Ａ’）を前記貫通穴（６０）から離間させる第２アーム部（６３，６３’）と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のクランク軸の位置検出構造。
3. 前記第２アーム部（６３，６３’）が径方向外側に向かって延出する前記底壁部（５２ａ）の前記ステータ（５３）側に向く面の反対側の面に、補強部材（６１Ａ）が配置され、
   前記第１アーム部（６２）及び前記第２アーム部（６３，６３’）は、前記補強部材（６１Ａ）に設けられることを特徴とする請求項２に記載のクランク軸の位置検出構造。
4. 前記補強部材（６１Ａ）は、前記ロータ（５２）と同軸に固定された、金属製の円形状のプレート部材であり、
   前記第１アーム部（６２）及び前記第２アーム部（６３，６３’）は、前記補強部材（６１Ａ）に一体に形成され、
   前記第１アーム部（６２）は、前記貫通穴（６０）を通過することを特徴とする請求項３に記載のクランク軸の位置検出構造。
5. 前記底壁部（５２ａ）の前記ステータ（５３）側に向く面の反対側の面には、前記ロータ（５２）の軸方向に突出する突起部（６４）が形成され、
   前記補強部材（６１Ａ）は、前記突起部（６４）を挿通させ該突起部（６４）の先端を外側に張り出すように変形させることで、前記底壁部（５２ａ）に加締めて固定されることを特徴とする請求項３又は４に記載のクランク軸の位置検出構造。
6. 前記センサ（６５）が、前記クランクケース（１７）に結合して、前記クランク軸（１６）を軸方向外側から覆うエンジンカバー（５１）に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のクランク軸の位置検出構造。
7. 前記他端部（６３Ａ，６３Ａ’）は、前記エンジンカバー（５１）を指向し、
   前記エンジンカバー（５１）のうち、前記他端部（６３Ａ，６３Ａ’）の前記ロータ（５２）と共に周回する際の周回軌道が対向する部位の一部に保持穴（７１，７２）が形成され、
   前記センサ（６５）は、ケース（６６）に収容され、該ケース（６６）が前記保持穴（７１，７２）を埋めるように設けられ、
   前記センサ（６５）は、前記ケース（６６）を挟んで前記他端部（６３Ａ，６３Ａ’）に近接して対向するように設けられることを特徴とする請求項６に記載のクランク軸の位置検出構造。
8. 前記貫通穴（６０）は、前記底壁部（５２ａ）の外周側の部位に、周方向で並んで複数形成されるとともに、前記磁束誘導部材（６１Ｂ）は複数設けられ、
   複数の前記磁束誘導部材（６１Ｂ）には、点火タイミング検出のためのものと、前記クランク軸（１６）の角度検出のものと、が含まれており、
   点火タイミング検出のための前記磁束誘導部材（６１Ｂ）の前記他端部（６３Ａ’）の指向方向（α）と、前記クランク軸（１６）の角度検出のための前記磁束誘導部材（６１Ｂ）の前記他端部（６３Ａ）の指向方向（β）と、が直交することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のクランク軸の位置検出構造。
9. 前記貫通穴（６０）は、前記底壁部（５２ａ）の外周側の部位に、周方向で並んで複数形成されるとともに、前記磁束誘導部材（６１Ｂ）は複数設けられ、
   複数の前記磁束誘導部材（６１Ｂ）には、点火タイミング検出のためのものと、前記クランク軸（１６）の角度検出のものと、が含まれており、
   点火タイミング検出のための前記磁束誘導部材（６１Ｂ）の前記他端部（６３Ａ’）の指向方向（α’）と、前記クランク軸（１６）の角度検出のための前記磁束誘導部材（６１Ｂ）の前記他端部（６３Ａ）の指向方向（β）と、が平行であり、かつ前記クランク軸（１６）の軸方向では、離れていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のクランク軸の位置検出構造。
10. 前記クランク軸（１６）の径方向における前記貫通穴（６０）の寸法は、前記磁束誘導部材（６１Ｂ）のうち、前記貫通穴（６０）に挿通される部位（６２）の前記径方向における寸法よりも大きく、
    前記挿通される部位（６２）と、前記貫通穴（６０）の前記径方向におけるクリアランスは、前記挿通される部位（６２）の前記径方向における寸法の半分以下とすることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のクランク軸の位置検出構造。

Images