JP6706386B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、回転自在にクランクシャフトを支持するクランクケースと、前記クランクケース側方を液密に覆うケースカバーと、クランクケースに結合されて、クランクシャフトの回転軸線を含む仮想水平面よりも上方に配置され相互にバンク角で交差するＶ型配置の複数のシリンダーを区画するシリンダーブロックとを備える内燃機関に関する。

特許文献１はパルスセンサーを開示する。パルスセンサーは発電機のアウターローターに向き合わせられる。アウターローターはクランクシャフトの先端に固定される。アウターローターの外面には１片の被検知体が取り付けられる。パルスセンサーは、アウターローターの回転に応じて被検知体を検知し、被検知体の検知に応じて回転に同期しながらパルス信号を生成する。

特許文献２は、失火の判定にあたって、内燃機関のクランクシャフトに取り付けられるリングギア（被検知体）を開示する。リングギアの外周面には渦電流式の微小変位センサー（検知センサー）の先端が対向する。微小変位センサーはクランク角を検出する。内燃機関のクランク室と微小変位センサーとの位置関係は開示されない。

日本実用新案登録第２５１０１８４号公報 日本特開２０１４−１９９０４０号公報

失火の判定にあたってクランクシャフトの角速度は高い精度で検出されることが望まれる。しかしながら、発電機のアウターローターにリングギアの役割を担わせる場合、発電機はクランクシャフトの軸端に配置されることから、クランクシャフトの振れが大きくなり、高い精度でクランクシャフトの角速度を検出することは困難となる。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、いわゆるＶ型の内燃機関において高い精度でクランクシャフトの角速度を検出することができる検知センサー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、回転自在にクランクシャフトを支持するクランクケースと、前記クランクケース側方を液密に覆うケースカバーと、前記クランクケースに結合されて、前記クランクシャフトの回転軸線を含む仮想水平面よりも上方に配置され相互にバンク角で交差するＶ型配置の複数のシリンダーを有するシリンダーブロックと、前記クランクシャフトと一体に回転する被検知体と、前記仮想水平面よりも上方の位置で前記クランクケースに外側から取り付けられ、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に応じてパルス信号を生成する検知センサーとを備え、前記検知センサーは、車体側面視でいずれかの前記シリンダーに重なる位置で、そのシリンダーのシリンダ軸線に沿うように配置されるとともに、車体正面視で前記シリンダーブロックに重なる位置で、前記シリンダブロックの車幅方向端部よりも車幅方向内側に配置され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、前記クランクケースの外面と前記ケースカバーとの間に区画されて、前記クランクシャフトからカムシャフトに動力を伝達するカムチェーンを収容するカムチェーン室に前記検知センサーは臨む。

第３側面によれば、第２側面の構成に加えて、前記シリンダーに収容され、コンロッドで前記クランクシャフトの１つのクランクピンに共通に連結される２つのピストンと、前記ピストンの一方に対応して前記クランクケースの外面と前記ケースカバーとの間に区画される前記カムチェーン室とクランクシャフトの軸方向に反対側に配置されて、前記ピストンの他方に対応して前記クランクシャフトからカムシャフトに動力を伝達するカムチェーンを収容するカムチェーン室とをさらに備える。

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、前記検知センサーは、前記クランクケースに形成される貫通孔に差し込まれて、先端の検知部で前記オイル室に臨む本体と、前記本体に結合されて、前記クランクケースの外側の空間に配置されるコネクターと、前記本体に結合されて、前記クランクケースの外面に締結される締結片とを備える。

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、前記被検知体に隣接して配置されて前記クランクシャフトに支持される駆動ギアをさらに備え、前記被検知体の径方向長さは前記駆動ギアの直径よりも長い。

第１側面によれば、検知センサーがクランクケースに取り付けられることで、被検知体は発電機のアウターローターから分離されることができる。こうしてアウターローターとインナーステーターとの間で働く電磁力の影響は回避されることができる。高い精度でクランクシャフトの角速度は検出されることができる。しかも、検知センサーがオイル室に臨んでも、検知センサーはクランクシャフトの回転軸線を含む仮想水平面よりも上方に位置することから、飛散するオイルは検知センサーにかかりにくい。加えて、検知センサーはクランクケースの外側から取り付けられることから、クランクケースやケースカバーの大型化は回避されることができる。しかも、検知センサーはシリンダーの陰で保護されることができる。

第２側面によれば、例えば２気筒のＶ型内燃機関では、クランクシャフトの軸方向にクランクシャフトの両端でカムチェーンは連結される。一方の気筒のカムチェーン室は他方の気筒のシリンダーからクランクシャフトの軸方向にずれて配置される。したがって、クランクケースの外面には他方の気筒のシリンダーに隣接して開放された空間が確保される。この開放された空間に検知センサーは配置されるので、内燃機関の構造を維持しながら新たに検知センサーの配置は実現されることができる。

第３側面によれば、１つのクランクピンに２つのコンロッドが接続されるＶ型の内燃機関において、一方のバンクのカムチェーン室の反対側に他方のバンクのカムチェーン室を設けたことで、検知センサーの配置スペースが広く確保される。その一方で、２つのバンクのカムチェーン室がクランクシャフトの軸方向一方に配置されると、２つのカムチェーン室分のスペースを確保した上で検知センサーの配置スペースが要求されてしまい、クランクシャフトの軸方向に内燃機関が大型化してしまう。

第４側面によれば、検知センサーはクランクケースの貫通孔に差し込まれるだけなので、検知センサーは簡単に内燃機関に装着されることができる。

第５側面によれば、駆動ギアよりも被検知体の直径を長くすることで、検知センサーが駆動ギアと干渉することがなく、検知センサーの配置が容易になる。

図１は自動二輪車の全体構成を概略的に示す側面図である。（第１の実施の形態） 図２は車体正面から観察される内燃機関の拡大正面図である。（第１の実施の形態） 図３は内燃機関の構造を概略的に示す自動二輪車の拡大部分断面図である。（第１の実施の形態） 図４は図３の４−４線に沿った拡大断面図である。（第１の実施の形態）

２３…内燃機関
２４…クランクケース
２５…シリンダーブロック
２５ａ…（前側の）シリンダー
２５ｂ…（後側の）シリンダー
３１…検知センサー（パルサーセンサー）
３２…ピストン
３３…（オイル室の一部）クランク室
３４…クランク
３５…クランクシャフト
３７ａ…コンロッド
３７ｂ…コンロッド
５３ａ…カムチェーン
５３ｂ…カムチェーン
５４…ケースカバー
５５ａ…カムチェーン室
５５ｂ…カムチェーン室br/> ５６…被検知体（パルサーリング）
５７…貫通孔
５８…本体
５９…コネクター
６１…締結片
ＨＰ…仮想水平面
Ｘｃ…（クランクシャフトの）回転軸線
Ｘｆ…シリンダ軸線
Ｘｒ…シリンダ軸線

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。

第１の実施の形態

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Ｖ型２気筒の内燃機関として構成される。すなわち、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、後述するクランクシャフト３５の回転軸線Ｘｃを含む仮想水平面ＨＰよりも上方に配置され相互にバンク角で交差するＶ型配置の複数のシリンダー２５ａ、２５ｂを区画するシリンダーブロック２５と、個々のシリンダー２５ａ、２５ｂごとに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。クランクシャフト３５の回転軸線Ｘｃは後輪ＷＲの車軸２１に平行に配置される。前側の第１シリンダー２５ａは、回転軸線Ｘｃを含む仮想垂直面に対してバンク角の半分の角度で前傾するシリンダー軸線Ｘｆを有する。後側の第２シリンダー２５ｂは、回転軸線Ｘｃを含む仮想垂直面に対してバンク角の半分角度で後傾するシリンダー軸線Ｘｒを有する。クランクシャフト３５の回転運動は動力伝達装置（図示されず）を経て後輪ＷＲに伝達される。

内燃機関２３の上方で車体フレーム１２には燃料タンク２８が搭載される。燃料タンク２８の後方で車体フレーム１２には乗員シート２９が搭載される。燃料タンク２８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２９を跨ぐ。

内燃機関２３は、仮想水平面ＨＰよりも上方の位置でクランクケース２４に外側から取り付けられるパルサーセンサー（検知センサー）３１を備える。パルサーセンサー３１は、車体側面視で前バンクの第１シリンダー２５ａに重なる位置に配置される。ここでは、パルサーセンサー３１の検出軸線（後述される）は第１シリンダー２５ａのシリンダー軸線Ｘｆおよび回転軸線Ｘｃを含む仮想平面内に配置される。図２に示されるように、パルサーセンサー３１は車体正面視でシリンダーブロック２５に重なる。

図３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３２を備える。ピストン３２は個々のシリンダー２５ａ、２５ｂごとに収容される。ピストン３２とシリンダーヘッド２６との間に燃焼室（図示されず）が区画される。

内燃機関２３は、クランク室３３に収容されるクランク３４を有するクランクシャフト３５を備える。クランク室３３はクランクケース２４に区画される。クランクシャフト３５は軸受３６を介して回転軸線Ｘｃ回りで回転自在にクランクケース２４に支持される。

内燃機関２３はコンロッド３７ａ、３７ｂを備える。ピストン３２には個々にコンロッド３７ａ、３７ｂの一端が連結される。コンロッド３７ａ、３７ｂの他端はクランクケース２４内でクランクシャフト３５に連結される。第１シリンダー２５ａのコンロッド３７ａと、第２シリンダー２５ｂのコンロッド３７ｂとは共通１本のクランクピン３８に回転自在に連結される。ピストン３２の軸方向の線形運動はコンロッド３７ａ、３７ｂの働きでクランクシャフト３５の回転運動に変換される。

クランクシャフト３５は、軸方向の一端側でクランクケース２４の外側に突出する第１駆動軸３５ａと、軸方向の反対側（他端側）でクランクケース２４の外側に突出する第２駆動軸３５ｂとを有する。第１駆動軸３５ａにはバックトルク緩和機構４１が接続される。バックトルク緩和機構４１は、第１駆動軸３５ａに相対回転不能かつ軸方向変位不能に装着される筒体４２を備える。筒体４２は、第１駆動軸３５ａにスプライン結合され、内端で第１駆動軸３５ａの外向きの段差面４３に突き当てられて、第１駆動軸３５ａに同軸のボルト４４で軸方向に固定される。

筒体４２には軸方向変位不能に固定されるフランジ片４５が固定される。フランジ片４５には第１駆動軸３５ａに対して相対回転不能に第１駆動軸３５ａに装着される駆動ギア４６が向き合わせられる。駆動ギア４６は変速機（図示されず）の入力ギア４７に噛み合う。

フランジ片４５と駆動ギア４６との間には軸方向変位自在にダボ４８ａ付きの環状部材４８が装着される。環状部材４８は筒体４２にスプライン結合されて環状部材４８と筒体４２との相対回転は阻止される。フランジ片４５と環状部材４８との間には弾性部材４９が挟まれる。弾性部材４９は駆動ギア４６に向かって環状部材４８を駆動する弾性力を発揮する。クランクシャフト３５の回転時、環状部材４８のダボ４８ａは駆動ギア４６に噛み合い、クランクシャフト３５の動力は駆動ギア４６から変速機に伝達される。駆動ギア４６が過剰に回転すると、ダボ４８ａは駆動ギア４６から押し出され、環状部材４８は弾性部材４９の弾性力に抗してフランジ片４５に向かって変位する。環状部材４８と駆動ギア４６との連結は解除される。駆動ギア４６から環状部材４８への動力の伝達は阻止される。

内燃機関２３は、後バンクのシリンダー２５ｂに収容されるピストン３２に対応する第１動弁機構５１ａと、前バンクのシリンダー２５ａに収容されるピストン３２に対応する第２動弁機構５１ｂとを備える。第１動弁機構５１ａは、バックトルク緩和機構４１と軸受３６との間で第１駆動軸３５ａに固定されるスプロケット５２ａを備える。スプロケット５２ａには、後バンクのシリンダー２５ｂに対応してクランクシャフト３５からカムシャフト（図示されず）に動力を伝達するカムチェーン５３ａが巻き掛けられる。

クランクケース２４には、第１駆動軸３５ａに対応してクランクケース２４の外面を覆うケースカバー５４が結合される。クランクケース２４の外面とケースカバー５４との間には第１カムチェーン室５５ａが区画される。第１カムチェーン室５５ａは、クランクケース２４の側方からシリンダーブロック２５を経てシリンダーヘッド２６まで延びる。第１カムチェーン室５５ａに第１駆動軸３５ａやバックトルク緩和機構４１、スプロケット５２ａ，カムチェーン５３ａが収容される。クランク室３３およびカムチェーン室５５ａはオイルを湛えるオイル室を構成する。オイルはピストン３２や軸受３６、カムチェーン５３ａその他の潤滑に用いられる。バックトルク緩和機構４１はケースカバー５４で覆われてオイル室（カムチェーン室５５ａ）内に収容される。

第２動弁機構５１ｂは、クランクケース２４の外側で第２駆動軸３５ｂに固定されるスプロケット５２ｂを備える。スプロケット５２ｂには、前バンクのシリンダー２５ａに収容されるピストン３２に対応してクランクシャフト３５からカムシャフト（図示されず）に動力を伝達するカムチェーン５３ｂが巻き掛けられる。第２駆動軸３５ｂには交流発電機（図示されず）がさらに結合される。

クランクケース２４には、第２駆動軸３５ｂに対応してクランクケース２４の外面を覆う発電機カバー（図示されず）が結合される。クランクケース２４の外面と発電機カバーとの間には、前述のカムチェーン室５５ａとクランクシャフト３５の軸方向に反対側に配置される第２カムチェーン室５５ｂが区画される。第２カムチェーン室５５ｂは、クランクケース２４の側方からシリンダーブロック２５を経てシリンダーヘッド２６まで延びる。第２カムチェーン室５５ｂに第２駆動軸３５ｂや交流発電機、スプロケット５２ｂ，カムチェーン５３ｂが収容される。カムチェーン室５５ｂはクランク室３３およびカムチェーン室５５ａとともにオイル室を構成する。

内燃機関２３は、回転軸線Ｘｃに同軸にクランクシャフト３５に結合されて、クランクシャフト３５と一体に回転する環状板形状のパルサーリング（被検知体）５６を備える。パルサーリング５６は駆動ギア４６とスプロケット５２ａとの間で第１駆動軸３５ａに固定される。パルサーリング５６は例えばバックトルク緩和機構４１の筒体４２にボルト６０で締結される。したがって、パルサーリング５６は駆動ギア４６に隣接する。パルサーリング５６の径方向長さは駆動ギア４６の直径よりも長い。パルサーリング５６はオイル室内に収容される。

図４を併せて参照し、パルサーリング５６は、回転軸線Ｘｃ周りに環状に等間隔に配列される複数のリラクター（ギア歯）５６ａを備える。リラクター５６ａは例えば中心角１０度ごとに配置される。リラクター５６ａは例えば磁性体から構成される。パルサーセンサー３１はパルサーリング５６の環状軌道に向き合わせられてパルサーリング５６の動きに応じてパルス信号を生成する。

図４に示されるように、パルサーセンサー３１は、クランクケース２４に形成される貫通孔５７に差し込まれて、先端の検知部でオイル室に臨む本体５８と、本体５８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５９と、本体５８に結合されて、クランクケース２４の外面に締結される締結片６１とを備える。パルサーセンサー３１はパルサーリング５６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３１は、クランクシャフト３５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３１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６１は、クランクケース２４の外面から突出する台座６２の上面に重ねられてボルト６３で台座６２に締結される。パルサーセンサー３１では最も感度の高い検出軸線６４はクランクシャフト３５の回転軸線Ｘｃを指向する。検出軸線６４は、第１シリンダー２５ａのシリンダー軸線Ｘｆおよび回転軸線Ｘｃを含む仮想平面６５内に配置される。

次に本実施形態の作用を説明する。本実施形態では、パルサーセンサー３１は、クランクシャフト３５の回転軸線Ｘｃを含む仮想水平面ＨＰよりも上方の位置でクランクケース２４に外側から取り付けられる。パルサーセンサー３１がクランクケース２４に取り付けられることで、パルサーリング５６は発電機のアウターローターから分離されることができる。こうしてアウターローターとインナーステーターとの間で働く電磁力の影響は回避される。高い精度でクランクシャフト３５の角速度は検出される。しかも、パルサーセンサー３１がオイル室（クランク室３３またはカムチェーン室５５ａ）に臨んでも、パルサーセンサー３１はクランクシャフト３５の回転軸線Ｘｓを含む仮想水平面ＨＰよりも上方に位置することから、飛散するオイルはパルサーセンサー３１にかかりにくい。加えて、パルサーセンサー３１はクランクケース２４の外側から取り付けられることから、クランクケース２４やケースカバー５４の大型化は回避される。その一方で、パルサーセンサー３１がクランクケース２４やケースカバー５４の内側に配置されると、クランクケース２４やケースカバー５４の大型化は避けられない。クランクケース２４やケースカバー５４の大型化は内燃機関２３の局所的な重量増を招き内燃機関２３の重量バランスを崩してしまう。

例えば２気筒のＶ型内燃機関２３では、クランクシャフト３５の軸方向にクランクシャフト３５の両端でカムチェーン５３ａは連結される。一方の気筒のカムチェーン室５５ａは他方の気筒のシリンダー２５ａからクランクシャフト３５の軸方向にずれて配置される。したがって、クランクケース２４の外面には他方の気筒のシリンダー２５ａに隣接して開放された空間が確保される。この開放された空間にパルサーセンサー３１は配置されるので、内燃機関２３の構造を維持しながら新たにパルサーセンサー３１の配置は実現されることができる。

さらに加えると、Ｖ型の内燃機関２３では１つのクランクピン３８に２つのコンロッド３７ａ、３７ｂが接続される。後バンクのカムチェーン室５５ａの反対側に前バンクのカムチェーン室５５ｂは設けられる。したがって、パルサーセンサー３１の配置スペースが広く確保される。その一方で、仮に２つのバンクのカムチェーン室がクランクシャフトの軸方向一方に配置されると、２つのカムチェーン室分のスペースを確保した上でパルサーセンサーの配置スペースが要求されてしまい、クランクシャフト３５の軸方向に内燃機関２３が大型化してしまう。

パルサーセンサー３１は、車体側面視で第１シリンダー２５ａに重なる位置に配置される。したがって、パルサーセンサー３１は第１シリンダー２５ａの陰で跳ね上がる石などから保護されることができる。パルサーセンサー３１は、図２から明らかなように、車体正面視で第２シリンダー２５ｂを囲むシリンダーブロック２５に重なる。したがって、パルサーセンサー３１は第２シリンダー２５ｂの陰で跳ね上がる石などから保護されることができる。

パルサーセンサー３１は、クランクケース２４に形成される貫通孔５７に差し込まれて、先端の検知部でオイル室に臨む。パルサーセンサー３１はクランクケース２４の貫通孔５７に差し込まれるだけなので、パルサーセンサー３１は簡単に内燃機関２３に装着されることができる。

本実施形態では、変速機の入力ギア４７に接続される駆動ギア４６はパルサーリング５６に隣接して配置される。駆動ギア４６よりもパルサーリング５６の直径を長くすることで、パルサーセンサー３１が駆動ギア４６と干渉することがなく、パルサーセンサー３１の配置が容易になる。

Claims (5)

1. 回転自在にクランクシャフト（３５）を支持するクランクケース（２４）と、
   前記クランクケース（２４）側方を液密に覆うケースカバー（５４）と、
   前記クランクケース（２４）に結合されて、前記クランクシャフト（３５）の回転軸線（Ｘｃ）を含む仮想水平面（ＨＰ）よりも上方に配置され相互にバンク角で交差するＶ型配置の複数のシリンダー（２５ａ、２５ｂ）を有するシリンダーブロック（２５）と、
   前記クランクシャフト（３５）と一体に回転する被検知体（５６）と、
   前記仮想水平面（ＨＰ）よりも上方の位置で前記クランクケース（２４）に外側から取り付けられ、前記被検知体（５６）の軌道に向き合わせられて前記被検知体（５６）の動きに応じてパルス信号を生成する検知センサー（３１〉と
   を備え、
   前記検知センサー（３１）は、車体側面視でいずれかの前記シリンダー（２５ａ）に重なる位置で、そのシリンダー（２５ａ）のシリンダ軸線（Ｘｆ）に沿うように配置されるとともに、車体正面視で前記シリンダーブロック（２５）に重なる位置で、前記シリンダブロック（２５）の車幅方向端部よりも車幅方向内側に配置され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、前記クランクケース（２４）の外面と前記ケースカバー（５４）との間に区画されて、前記クランクシャフト（３５）からカムシャフトに動力を伝達するカムチェーン（５３ａ）を収容するカムチェーン室（５５ａ）に前記検知センサー（３１）は臨むことを特徴とする内燃機関。
3. 請求項２に記載の内燃機関において、
   前記シリンダー（２５ａ、２５ｂ）に収容され、コンロッド（３７ａ、３７ｂ）で前記クランクシャフト（３５）の１つのクランクピン（３８）に共通に連結される２つのピストン（３２）と、
   前記ピストン（３２）の一方に対応して前記クランクケース（２４）の外面と前記ケースカバー（５４）との間に区画される前記カムチェーン室（５５ａ）とクランクシャフト（３５）の軸方向に反対側に配置されて、前記ピストン（３２）の他方に対応して前記クランクシャフト（３５）からカムシャフトに動力を伝達するカムチェーン（５３ｂ）を収容するカムチェーン室（５５ｂ）と
   をさらに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、前記検知センサー（３１）は、
   前記クランクケース（２４）に形成される貫通孔（５７）に差し込まれて、先端の検知部でオイル室に臨む本体（５８）と、
   前記本体（５８）に結合されて、前記クランクケース（２４）の外側の空間に配置されるコネクター（５９）と、
   前記本体（５８）に結合されて、前記クランクケース（２４）の外面に締結される締結片（６１）と
   を備えることを特徴とする内燃機関。
5. 請求項１〜３、６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（５６）に隣接して配置されて前記クランクシャフト（３５）に支持される駆動ギア（４６）をさらに備え、前記被検知体（５６）の径方向長さは前記駆動ギア（４６）の直径よりも長いことを特徴とする内燃機関。

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