JP6706387B2 - 内燃機関 - Google Patents

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Description

本発明は、クランク室を区画するクランクケースと、1対の軸受けを介して回転自在にクランクケースに支持され、クランク室に収容されるクランクを有するクランクシャフトと、クランク室に収容されて、クランクシャフトに支持される被検知体と、被検知体の軌道に向き合わせられて、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に関する。
特許文献1は内燃機関の制御装置を開示する。内燃機関は単気筒に構成される。制御装置は単気筒の内燃機関でオーバーリーン空燃比に起因する失火を検知する。制御装置では、前後の燃焼サイクルの間でクランクシャフトの角速度の変化量が予め決められた閾値を超えるか否かが判断される。予め設定されたサイクル数の間で、変化量が閾値を超えた回数が規定の回数に達すると、制御装置は内燃機関の失火を推測する。
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。
日本特開2014−199040号公報 日本特開2002−371906号公報
内燃機関では燃焼時にクランクシャフトで振動および撓みが発生する。したがって、リングギアでの検知精度を高めるには高度な技術が要求された。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、クランクシャフトから発生する振動および撓みが抑制された状態でクランク角を検出することができる内燃機関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、1対の軸受けを介して回転自在に前記クランクケースに支持され、前記クランク室に収容されるクランクを有するクランクシャフトと、前記クランク室に収容されて、前記クランクシャフト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、前記被検知体は前記軸受けの内側に配置される内燃機関において、前記クランクシャフトは、前記1対の軸受けを介して前記クランクケースに支持される2つの軸を有して、それらのうちの一方の軸が他方の軸よりも大径に形成され、その大径とされた一方の軸の外周に嵌合する貫通孔と、その貫通孔の縁に形成されて前記一方の軸の軸方向外方に張り出す筒状の出っ張りとを有する前記被検知体が、前記筒状の出っ張りを前記1対の軸受けの一方に当接させて前記被検知体を位置決めしつつ、該軸受けの一方と前記クランクの備えるクランクウエブとの間に挟まれるようにして前記一方の軸に固定され、前記被検知体の備えるリラクターが、前記被検知体の径方向外端部で、前記クランクウエブの外周よりも径方向に突出する。
第2側面によれば、第1側面の構成に加えて、前記軸受けは、前記クランクケースに固定される外輪部材と、前記クランクシャフトに結合されて前記外輪部材に対して相対回転する内輪部材とを有し、前記被検知体は前記内輪部材と前記クランクとの間に配置される。
第3側面によれば、第2側面の構成に加えて、前記被検知体と前記クランクとの間には、前記クランクシャフトの回転軸線回りで前記被検知体および前記クランクシャフトの相対回転を阻止する係り止め機構が形成される。
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、前記クランクは、前記軸受けの一方に回転軸線回りで回転自在に支持される第1軸およびクランクウエイトを有し、前記被検知体を支持する第1クランクウエブと、前記軸受けの他方に回転軸線回りで回転自在に支持される第2軸およびクランクウエイトを有し、遠心オイルフィルターを支持する第2クランクウエブと、前記クランクシャフトの回転軸線から変位した位置に配置されて、前記第1クランクウエブおよび前記第2クランクウエブを相互に連結するとともにコンロッドに連結されるクランクピンとを備える。
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、内燃機関は、前記クランクケースから上方に延びるシリンダーブロックをさらに備え、前記検知センサーは、前記シリンダーブロックの後方で前記クランクケースの上側に取り付けられる。
第6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前記クランクケースの前壁に取り付けられる。
第7側面によれば、第6側面の構成に加えて、前記検知センサーは、前記クランクケースに形成されるエンジンハンガー同士の間に配置される。
第8側面によれば、第1〜第7側面のいずれかの構成に加えて、前記被検知体は、前記クランクシャフトの軸方向視で変速機のメインシャフト上の駆動ギアと干渉する。ここで、軸方向視とは、クランクシャフトの回転軸線の無限遠に位置する視点から観察される側面視をいう。第9側面によれば、クランク室を区画するクランクケースと、1対の軸受けを介して回転自在に前記クランクケースに支持され、前記クランク室に収容されるクランクを有するクランクシャフトと、前記クランク室に収容されて、前記クランクシャフト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において、前記被検知体は前記軸受けの内側に配置され、前記検知センサーは、前記クランクケースに形成されるエンジンハンガー同士の間に配置されるようにして前記クランクケースの前壁に取り付けられる。第10側面によれば、第1〜第9側面のいずれかの構成に加えて、前記被検知体は、変速機のメインシャフトの軸線に沿う方向で、該メインシャフトの幅内に配置される。
第1側面によれば、内燃機関では燃焼に応じてクランクシャフトは回転する。クランクシャフトの回転中、被検知体はクランクシャフトと一体に回転する。燃焼時、クランクシャフトでは振動および撓みが生じる。振動および撓みは軸受けで支持されることから、被検知体の位置でクランクシャフトの振動および撓みは最小限に留められることができる。こうしてクランクシャフトから発生する振動および撓みが抑制された状態でクランク角は検出されることができる。
第2側面によれば、クランクシャフトの軸方向に被検知体の移動は軸受けの内輪部材およびクランクシャフトのクランクで規制される。被検知体の取り付けにあたって被検知体に固有の規制部品は改めて要求されない。部品点数の削減および組み立て作業工程の簡素化は実現される。
第3側面によれば、係り止め機構はクランクシャフトの回転中に被検知体およびクランクシャフトの相対回転を阻止する。したがって、被検知体は確実にクランクシャフトの回転に同期する。被検知体の動きは確実にクランクシャフトの回転を反映する。
第4側面によれば、被検知体と遠心オイルフィルターとは2つのクランクウエブにそれぞれ取り付けられるので、部材レイアウトを複雑化することなく、クランクウエブに被検知体を結合することができる。
第5側面によれば、検知センサーはクランクケースの上側でシリンダーブロックの後方に配置されるので、検知センサーに保護カバーを設けることなく、検知センサーの前方を保護することができる。
第6側面によれば、クランクケースの前方には他部品がほとんど存在せず、開放空間が確保されることから、検知センサーの取り付けにあたって他部材のレイアウトへの影響は抑制されることができる。
第7側面によれば、クランクケースはエンジンハンガーで車体フレームに固定されるので、検知センサーに保護カバーを設けることなく、検知センサーの前方および後方を保護することができる。
第8側面によれば、被検知体の配置に拘わらず、クランクシャフトと変速機のメインシャフトとの間隔が狭められるので、内燃機関の小型化は実現されることができる。
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。 図2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。 図3はクランクシャフトの構造を概略的に示す内燃機関の拡大部分断面図である。 図4はパルサーリングおよび第1クランクウエブの拡大斜視図である。 図5は図2に対応し、他の配置レイアウトに係るパルサーセンサーを概略的に示す自動二輪車の拡大部分断面図である。 図6は図2に対応し、さらに他の配置レイアウトに係るパルサーセンサーを概略的に示す自動二輪車の拡大部分断面図である。 図7は多段変速機の構成を概略的に示す拡大部分断面図である。 図8は図7の一部拡大断面図である。 図9はシフト機構の構成を概略的に示す拡大部分断面図である。 図10は図2に対応し、パルサーリングおよび多段変速機の位置関係を概略的に示す自動二輪車の拡大部分断面図である。 図11は図3に対応し、他の具体例に係る係り止め機構を概略的に示す内燃機関の拡大部分断面図である。 図12は図4に対応し、他の具体例に係る係り止め機構を概略的に示すパルサーリングおよび第1クランクウエブの拡大斜視図である。
23…内燃機関
24…クランクケース
24a…クランク室
24b…前壁
25…シリンダーブロック
28…(クランクシャフトの)回転軸線
29…エンジンハンガー
36…コンロッド
37…クランクシャフト
38…被検知体(パルサーリング)
39…検知センサー(パルサーセンサー)
42…(クランクの)第1クランクウエブ
42a…第1軸
43…(クランクの)第2クランクウエブ
43a…第2軸
44…(クランクの)クランクピン
45…一方の軸受け(第1軸受け)
47…他方の軸受け(第2軸受け)
51a…外輪部材
51b…内輪部材
61…クランクウエイト
62…クランクウエイト
67…係り止め機構
71…変速機(多段変速機)
72…メインシャフト
81…駆動ギア(4速駆動ギア)
83…駆動ギア(5速駆動ギア)
123…係り止め機構
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動力伝達装置(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、前傾するシリンダー軸線を有して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。
ピストン33にはコンロッド36の一端が連結される。コンロッド36の他端はクランクケース24内のクランクシャフト37に連結される。ピストン33の軸方向の線形運動はコンロッド36の働きでクランクシャフト37の回転運動に変換される。
内燃機関23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のパルサーリング(被検知体)38と、パルサーリング38の環状軌道に向き合わせられてパルサーリング38の動きに応じ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)39とを備える。パルサーリング38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38aを備える。リラクター38aは例えば中心角10度ごとに配置される。リラクター38aは例えば磁性体から構成される。パルサーリング38の詳細は後述される。
パルサーセンサー39は、クランクケース24に穿たれるセンサー孔41に外側から差し込まれてクランクケース24に取り付けられる。パルサーセンサー39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39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。パルサーセンサー39はエンジンハンガー29同士の間に位置する。
パルサーセンサー39は、磁性体を検知する先端でクランク室24aに臨む。パルサーセンサー39では最も感度の高い検出軸線39aが回転軸線28を指向する。パルサーセンサー39は、パルサーリング38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39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。
図3に示されるように、クランクシャフト37のクランクは、第1軸42aを有する円板形状の第1クランクウエブ42と、第1クランクウエブ42に結合されて、第2軸43aを有する円板形状の第2クランクウエブ43と、第1軸42aおよび第2軸43aを同軸に配置しつつ第1クランクウエブ42および第2クランクウエブ43を相互に連結するクランクピン44とを備える。クランクピン44の軸心はクランクシャフト37の回転軸線28から変位した位置に配置される。クランクピン44には、第1軸42aおよび第2軸43aの軸心に平行な回転軸線回りで回転自在にコンロッド36の先端が連結される。
第1クランクウエブ42の第1軸42aは第1軸受け45を介して回転自在にクランクケース24の第1半体46に支持される。第2クランクウエブ43の第2軸43aは第2軸受け47を介して回転自在にクランクケース24の第2半体48に支持される。第1半体46と第2半体48とが結合されてクランクケース24は構成される。第1軸受け45および第2軸受け47はクランクシャフト37の軸方向に相互に内向きの内側面でクランク室24a内の空間に接する。
第1軸受け45および第2軸受け47はそれぞれボールベアリングで構成される。したがって、個々の軸受け45、47は、クランクケース24に固定される環状の外輪部材51aと、クランクシャフト37の第1軸42aおよび第2軸43aに結合されて、対応する外輪部材51aに対して相対回転する内輪部材51bと、外輪部材51aおよび内輪部材51bの間に保持されて外輪部材51aおよび内輪部材51bに転がり接触する複数のボール51cとを備える。第1軸42aおよび第2軸43aは対応の内輪部材51bに嵌め込まれる。圧入されればよい。クランクケース24の第1半体46には、第1軸受け45の外輪部材51aを受け入れる金属製の第1ブッシュ52が埋め込まれる。クランクケース24の第2半体48には、第2軸受け47の外輪部材51aを受け入れる金属製の第2ブッシュ53が埋め込まれる。外輪部材51aは対応の第1ブッシュ52または第2ブッシュ53に嵌め込まれればよい。外輪部材51aの外側面は第1半体46および第2半体48でそれぞれ覆われる。内輪部材51bの外側面は第1半体46および第2半体48からそれぞれ離隔する。外輪部材51aの内側面は第1クランクウエブ42および第2クランクウエブ43に間隔をおいて向き合う。
第1クランクウエブ42には、第1面54aから第1面54aの裏側の第2面54bに貫通するピン孔55が区画される。ピン孔55は第1軸42aの軸心に平行な軸心を有する円柱体の空間で形成される。ピン孔55にクランクピン44は嵌め込まれる。クランクピン44はピン孔55に圧入されればよい。
第1クランクウエブ42の第1面54aには第1軸42aの軸心に直交する仮想平面内で広がる平坦面56が形成される。平坦面56は、少なくとも第1軸42aの外周に沿って環状に延びる。平坦面56にはパルサーリング38が重ねられる。パルサーリング38のリラクター38aは少なくとも径方向外端で第1クランクウエブ42の外周よりも径方向に突出する。
パルサーリング38は第1軸受け45の内輪部材51bと第1クランクウエブ42の平坦面56との間に挟まれる。したがって、パルサーリング38は第1軸受け45の内輪部材51bの内側面に接して配置される。こうして挟まれてパルサーリング38はクランクシャフト37に固定される。
第2クランクウエブ43には、第1面57aから第1面57aの裏側の第2面57bに貫通するピン孔58が区画される。ピン孔58は第2軸43aの軸心に平行な軸心を有する円柱体の空間で形成される。ピン孔58にクランクピン44は嵌め込まれる。クランクピン44はピン孔58に圧入されればよい。
第2クランクウエブ43の第1面57aには遠心オイルフィルター59が設置される。遠心オイルフィルター59は第1面57aの窪みに収容される。遠心オイルフィルター59は第2クランクウエブ43の回転中の遠心力に基づき潤滑油中の異物を濾過する。第2クランクウエブ43は第1面57aの裏側の第2面57bで第1クランクウエブ42の第2面54bに向き合わせられる。
第1クランクウエブ42の第2面54bにはクランクウエイト61が一体に形成される。第1クランクウエブ42の重心は例えば第1軸42aの軸心回りでピン孔55の軸心から180度ずれた位置に位置する。同様に、第2クランクウエブ43の第2面57bにはクランクウエイト62が一体に形成される。第2クランクウエブ43の重心は例えば第2軸43aの軸心回りでピン孔58の軸心から180度ずれた位置に位置する。クランクウエイト61、62の働きで回転中のクランクシャフト37で回転むらは最小限に抑制される。
遠心オイルフィルター59の径方向外側でクランクケース24にはオイルジェット63が配置される。オイルジェット63はピストン33に向かってシリンダー34内で潤滑油を噴射する。オイルジェット63には、例えばクランクシャフト37の回転に連動するオイルポンプ(図示されず)から潤滑油が供給されることができる。
図4を併せて参照し、パルサーリング38の中央には貫通孔64が形成される。貫通孔64の輪郭は第1軸42aに同心の円形に形成される。貫通孔64に第1軸42aは嵌め込まれる。貫通孔64の縁には第1軸42aの軸方向に出っ張る筒状の出っ張り65が形成される。出っ張り65の端面65aでパルサーリング38は第1軸受け45の内輪部材51bに面で接触する。パルサーリング38は第1軸受け45の内輪部材51bに押し当てられるものの、出っ張り65の働きでパルサーリング38の表面と第1軸受け45の外輪部材51aとの間に間隔が確保される。
パルサーリング38と第1クランクウエブ42との間には、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38および第1クランクウエブ42の相対回転を阻止する係り止め機構67が形成される。係り止め機構67は、パルサーリング38に一体に形成されて、第1クランクウエブ42の第1面54aに重なる(または向き合う)表面から突き出る突出片68と、パルサーリング38の突出片68を受け入れる窪み69とを有する。ここでは、パルサーリング38は金属の板材からプレス加工で成型されることから、突出片68は板材から切り起こされる。突出片68の谷折り線はパルサーリング38の同心円に接する接線方向に延びる。したがって、突出片68は、板材でありながら、パルサーリング38の周方向からの荷重に高い剛性を示す。
窪み69は、突出片68の輪郭に接触する垂直面69aを有する。垂直面69aは第1軸42aの軸心に平行な平面に相当する。好ましくは、垂直面69aは第1軸42aの軸心を含む仮想平面内で広がる。こうして垂直面69aが第1クランクウエブ42の周方向に直交すれば、第1クランクウエブ42の周方向の荷重は分散して突出片68に伝達されることができる。
次に本実施形態に係る内燃機関23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38はクランクシャフト37と一体に回転する。燃焼時、クランクシャフト37では振動および撓みが生じる。振動および撓みは第1軸受け45および第2軸受け47で支持されることから、第1軸受け45に隣接するパルサーリング38の位置でクランクシャフト37の振動および撓みは最小限に留められる。こうしてクランクシャフト37から発生する振動および撓みが抑制された状態でクランク角は検出されることができる。
パルサーリング38は、第1軸受け45の内輪部材51bと第1クランクウエブ42との間に配置される。クランクシャフト37の軸方向にパルサーリング38の移動は第1軸受け45の内輪部材51bおよびクランクシャフト37の第1クランクウエブ42で規制される。パルサーリング38の取り付けにあたってパルサーリング38に固有の規制部品は改めて要求されない。部品点数の削減および組み立て作業工程の簡素化は実現される。
パルサーリング38と第1クランクウエブ42との間には、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38およびクランクシャフト37の相対回転を阻止する係り止め機構67が形成される。係り止め機構67はクランクシャフト37の回転中にパルサーリング38およびクランクシャフト37の相対回転を阻止する。したがって、パルサーリング38は確実にクランクシャフト37の回転に同期する。パルサーリング38の動きは確実にクランクシャフト37の回転を反映する。
本実施形態では、クランクシャフト37のクランクは、第1軸受け45に回転軸線28回りで回転自在に支持される第1軸42aおよびクランクウエイト61を有し、パルサーリング38を支持する第1クランクウエブ42と、第2軸受け47に回転軸線28回りで回転自在に支持される第2軸43aおよびクランクウエイト62を有し、遠心オイルフィルター59を支持する第2クランクウエブ43と、クランクシャフト37の回転軸線28から変位した位置に配置されて、第1クランクウエブ42および第2クランクウエブ43を相互に連結するとともにコンロッド36に連結されるクランクピン44とを備える。パルサーリング38は第1クランクウエブ42に取り付けられる一方で、遠心オイルフィルター59は第2クランクウエブ43に取り付けられるので、部材レイアウトを複雑化することなく、第1クランクウエブ42にパルサーリング38を結合することができる。
内燃機関23では、パルサーセンサー39は、シリンダーブロック25の後方でクランクケース24の上側に取り付けられる。パルサーセンサー39は、クランクケース24から上方に延びるシリンダーブロック25の後方に配置されるので、パルサーセンサー39に保護カバーを設けることなく、パルサーセンサー39の前方を保護することができる。
前述のように、パルサーセンサー39は、クランクケース24に形成されるエンジンハンガー29同士の間に配置される。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に固定されるので、パルサーセンサー39に保護カバーを設けることなく、パルサーセンサー39の前方および後方を保護することができる。
その他、図5に示されるように、パルサーセンサー39はクランクケース24の前壁24bに取り付けられてもよい。パルサーセンサー39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ればよい。前述と同様に、パルサーセンサー39の検出軸線39aはクランクシャフト37の回転軸線28を指向すればよい。クランクケース24の前方には他部品がほとんど存在せず、開放空間が確保されることから、パルサーセンサー39の取り付けにあたって他部材のレイアウトへの影響は抑制されることができる。図6に示されるように、パルサーセンサー39は、上下1対のエンジンハンガー29の間でクランクケース24の前壁24bに取り付けられてもよい。エンジンハンガー29には前方から車体フレーム12(ヘッドパイプ13から下方に延びるダウンフレーム)が結合されることから、パルサーセンサー39に専用の保護カバーを設けることなく、パルサーセンサー39の前方および後方を保護することができる。
図7に示されるように、内燃機関23にはドグクラッチ式の多段変速機(動力伝達装置)71が組み込まれる。多段変速機71はクランクシャフト37の軸心(回転軸線28)に平行な軸心を有するメインシャフト72およびカウンターシャフト73を備える。メインシャフト72およびカウンターシャフト73は、クランクケース24の第1半体46および第2半体48にそれぞれ嵌め込まれる軸受け75、76で第1半体46および第2半体48に回転自在に支持される。メインシャフト72は一次減速機構77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77は、クランクシャフト37に固定される駆動ギア77aと、メインシャフト72上に相対回転自在に支持される被駆動ギア77bとを備える。被駆動ギア77bは駆動ギア77aに噛み合う。カウンターシャフト73には駆動スプロケット78が結合される。
メインシャフト72上には5つの駆動ギアが配置される。駆動ギアは軸受け75の間で順番にロー駆動ギア79、4速駆動ギア81、3速駆動ギア82、5速駆動ギア83および2速駆動ギア84を含む。同様に、カウンターシャフト73上には軸受け76の間で順番に5つの被駆動ギアが配置される。被駆動ギアはロー被駆動ギア85、4速被駆動ギア86、3速被駆動ギア87、5速被駆動ギア88および2速被駆動ギア89を含む。多段変速機71ではニュートラル状態、1速結合状態、2速結合状態、3速結合状態、4速結合状態および5速結合状態で結合状態が選択的に切り替えられる。多段変速機71の詳細は後述される。
内燃機関23には摩擦クラッチ91が組み込まれる。摩擦クラッチ91はクラッチアウター91aおよびクラッチハブ91bを備える。クラッチアウター91aに一次減速機構77の被駆動ギア77b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91ではクラッチアウター91aおよびクラッチハブ91bの間で連結および切断が切り替えられる。
図8に示されるように、多段変速機71ではロー駆動ギア79はメインシャフト72に刻まれる。4速駆動ギア81はメインシャフト72に対して相対回転自在かつ軸方向変位不能にメインシャフト72に支持される。3速駆動ギア82は第1シフター92に一体化される。第1シフター92は、メインシャフト72に刻まれるスプライン72aに嵌め合わせられスプライン72a上に相対回転不能かつ軸方向変位自在に支持される。5速駆動ギア83はメインシャフト72に対して相対回転自在かつ軸方向変位不能にメインシャフト72に支持される。2速駆動ギア84はメインシャフト72に対して相対回転不能かつ軸方向変位不能にメインシャフト72に支持される。
4速駆動ギア81および3速駆動ギア82の間には第1嵌め合い機構93が構成される。第1嵌め合い機構93は、第1シフター92に形成される複数の駆動突部93aと、4速駆動ギア81に形成される複数の被駆動突部93bとを備える。第1シフター92がスプライン72a上で軸方向基準位置に位置すると、駆動突部93aの軌道は被駆動突部93bの軌道から離れる。このとき、4速駆動ギア81および第1シフター92の間ではメインシャフト72の軸心回りで相対回転は許容される。第1シフター92が軸方向基準位置から4速駆動ギア81に向かって第1距離で変位して第1作動位置に移動すると、駆動突部93aは4速駆動ギア81上で周方向に隣接する被駆動突部93b同士の間に入り込む。被駆動突部93bおよび駆動突部93aはメインシャフト72の軸心回りに相互に噛み合う。噛み合い時、4速駆動ギア81は第1シフター92を介してメインシャフト72に相対回転不能に結合される。
3速駆動ギア82および5速駆動ギア83の間には第2嵌め合い機構94が構成される。第2嵌め合い機構94は、第1シフター92に形成される複数の駆動突部94aと、5速駆動ギア83に形成される複数の被駆動突部94bとを備える。第1シフター92がスプライン72a上で軸方向基準位置に位置すると、駆動突部94aの軌道は被駆動突部94bの軌道から離れる。このとき、第1シフター92および5速駆動ギア83の間ではメインシャフト72の軸心回りで相対回転は許容される。第1シフター92が軸方向基準位置から5速駆動ギア83に向かって第2距離で変位して第2作動位置に移動すると、駆動突部94aは5速駆動ギア83上で周方向に隣接する被駆動突部94b同士の間に入り込む。駆動突部94aおよび被駆動突部94bはメインシャフト72の軸心回りに相互に噛み合う。噛み合い時、5速駆動ギア83は第1シフター92を介してメインシャフト72に相対回転不能に結合される。
ロー被駆動ギア85は相対回転自在かつ軸方向変位不能にカウンターシャフト73に支持される。ロー被駆動ギア85はメインシャフト72上のロー駆動ギア79に噛み合う。4速被駆動ギア86は第2シフター95に一体化される。第2シフター95は、カウンターシャフト73に刻まれる第1スプライン73aに嵌め合わせられ第1スプライン73a上に相対回転不能かつ軸方向変位自在に支持される。3速被駆動ギア87はカウンターシャフト73に対して相対回転自在かつ軸方向変位不能にカウンターシャフト73に支持される。5速被駆動ギア88は第3シフター96に一体化される。第3シフター96は、カウンターシャフト73に刻まれる第2スプライン73bに嵌め合わせられ第2スプライン73b上に相対回転不能かつ軸方向変位自在に支持される。2速被駆動ギア89は相対回転自在かつ軸方向変位不能にカウンターシャフト73に支持される。2速被駆動ギア89はメインシャフト72上の2速駆動ギア84に噛み合う。
ロー被駆動ギア85および4速被駆動ギア86の間には第3嵌め合い機構97が構成される。第3嵌め合い機構97は、第2シフター95に形成される複数の駆動突部97aと、ロー被駆動ギア85に形成される複数の被駆動突部97bとを備える。第2シフター95が第1スプライン73a上で軸方向基準位置に位置すると、駆動突部97aの軌道は被駆動突部97bの軌道から離れる。このとき、第2シフター95およびロー被駆動ギア85の間ではカウンターシャフト73の軸心回りで相対回転は許容される。第2シフター95が軸方向基準位置からロー被駆動ギア85に向かって第3距離で変位して第3作動位置に移動すると、駆動突部97aはロー被駆動ギア85上で周方向に隣接する被駆動突部97b同士の間に入り込む。駆動突部97aおよび被駆動突部97bはカウンターシャフト73の軸心回りに相互に噛み合う。噛み合い時、ロー被駆動ギア85は第2シフター95を介してカウンターシャフト73に相対回転不能に結合される。
4速被駆動ギア86および3速被駆動ギア87の間には第4嵌め合い機構98が構成される。第4嵌め合い機構98は、第2シフター95に形成される複数の駆動突部98aと、3速被駆動ギア87に形成される複数の被駆動突部98bとを備える。第2シフター95が第1スプライン73a上で軸方向基準位置に位置すると、駆動突部98aの軌道は被駆動突部98bの軌道から離れる。このとき、第2シフター95および3速被駆動ギア87の間ではカウンターシャフト73の軸心回りで相対回転は許容される。第2シフター95が軸方向基準位置から3速被駆動ギア87に向かって第4距離で変位して第4作動位置に移動すると、駆動突部98aは3速被駆動ギア87上で周方向に隣接する被駆動突部98b同士の間に入り込む。駆動突部98aおよび被駆動突部98bはカウンターシャフト73の軸心回りに相互に噛み合う。噛み合い時、3速被駆動ギア87は第2シフター95を介してカウンターシャフト73に相対回転不能に結合される。
5速被駆動ギア88および2速被駆動ギア89の間には第5嵌め合い機構99が構成される。第5嵌め合い機構99は、第3シフター96に形成される複数の駆動突部99aと、2速被駆動ギア89に形成される複数の被駆動突部99bとを備える。第3シフター96が第2スプライン73b上で軸方向基準位置に位置すると、駆動突部99aの軌道は被駆動突部99bの軌道から離れる。このとき、第3シフター96および2速被駆動ギア89の間ではカウンターシャフト73の軸心回りで相対回転は許容される。第3シフター96が軸方向基準位置から2速被駆動ギア89に向かって第5距離で変位して第5作動位置に移動すると、駆動突部99aは2速被駆動ギア89上で周方向に隣接する被駆動突部99b同士の間に入り込む。駆動突部99aおよび被駆動突部99bはカウンターシャフト73の軸心回りに相互に噛み合う。噛み合い時、2速被駆動ギア89は第3シフター96を介してカウンターシャフト73に相対回転不能に結合される。
本実施形態では駆動突部94a、97a、98a、99aや被駆動突部93bはメインシャフト72やカウンターシャフト73の軸方向に延びる突起であって、それらに個々に対応する被駆動突部94b、97b、98b、99bや駆動突部93aは突起を受け入れる係合孔または窪みの周壁で構成される。突起はメインシャフト72やカウンターシャフト73の回転方向に係合孔または窪みの周壁に面接触する。突起および係合孔(または窪み)にはそれぞれメインシャフト72またはカウンターシャフト73の軸心を含む仮想平面内で広がる接触面が区画されればよい。
メインシャフト72上で第1シフター92すなわち3速駆動ギア82が軸方向基準位置に位置し、カウンターシャフト73上で第2シフター95および第3シフター96(すなわち4速被駆動ギア86および5速被駆動ギア88)が軸方向基準位置に位置すると、メインシャフト72上の4速駆動ギア81はカウンターシャフト73上の4速被駆動ギア86に噛み合い、メインシャフト72上の3速駆動ギア82はカウンターシャフト73上の3速被駆動ギア87に噛み合い、メインシャフト72上の5速駆動ギア83はカウンターシャフト73上の5速被駆動ギア88に噛み合う。4速駆動ギア81および5速駆動ギア83はメインシャフト72に対して相対回転する。ロー被駆動ギア85、3速被駆動ギア87および2速被駆動ギア89はカウンターシャフト73に対して相対回転する。この状態ではメインシャフト72からカウンターシャフト73に回転力は伝達されない。多段変速機71ではニュートラル状態が確立される。
ニュートラル状態からカウンターシャフト73上で第2シフター95すなわち4速被駆動ギア86が軸方向基準位置から第3作動位置に移動すると、第3嵌め合い機構97で第2シフター95の駆動突部97aはロー被駆動ギア85の被駆動突部97bに噛み合う。ロー被駆動ギア85はカウンターシャフト73に結合される。ロー被駆動ギア85に伝達されるメインシャフト72の回転力はカウンターシャフト73を駆動する。こうして多段変速機71では1速が確立される。
ニュートラル状態からカウンターシャフト73上で第3シフター96すなわち5速被駆動ギア88が軸方向基準位置から第5作動位置に移動すると、第5嵌め合い機構99で第3シフター96の駆動突部99aは2速被駆動ギア89の被駆動突部99bに噛み合う。2速被駆動ギア89はカウンターシャフト73に結合される。2速被駆動ギア89に伝達されるメインシャフト72の回転力はカウンターシャフト73を駆動する。こうして多段変速機71では2速が確立される。
ニュートラル状態からカウンターシャフト73上で第2シフター95すなわち4速被駆動ギア86が軸方向基準位置から第4作動位置に移動すると、第4嵌め合い機構98で第2シフター95の駆動突部98aは3速被駆動ギア87の被駆動突部98bに噛み合う。3速被駆動ギア87はカウンターシャフト73に結合される。3速被駆動ギア87に伝達されるメインシャフト72の回転力はカウンターシャフト73を駆動する。こうして多段変速機71では3速が確立される。
ニュートラル状態からメインシャフト72上で第1シフター92すなわち3速駆動ギア82が軸方向基準位置から第1作動位置に移動すると、第1嵌め合い機構93で第1シフター92の駆動突部93aは4速駆動ギア81の被駆動突部93bに噛み合う。4速駆動ギア81はメインシャフト72に結合される。メインシャフト72の回転力は4速駆動ギア81に伝達される。メインシャフト72の4速駆動ギア81はカウンターシャフト73の4速被駆動ギア86に噛み合うことから、メインシャフト72の回転力はカウンターシャフト73を駆動する。こうして多段変速機71では4速が確立される。
ニュートラル状態からメインシャフト72上で第1シフター92すなわち3速駆動ギア82が軸方向基準位置から第2作動位置に移動すると、第2嵌め合い機構94で第1シフター92の駆動突部94aは5速駆動ギア83の被駆動突部94bに噛み合う。5速駆動ギア83はメインシャフト72に結合される。メインシャフト72の回転力は5速駆動ギア83に伝達される。メインシャフト72の5速駆動ギア83はカウンターシャフト73の5速被駆動ギア88に噛み合うことから、メインシャフト72の回転力はカウンターシャフト73を駆動する。こうして多段変速機71では5速が確立される。
図9に示されるように、多段変速機71にはシフト機構101が組み込まれる。シフト機構101はメインシャフト72の軸心に平行に延びる案内軸102を備える。案内軸102にはシフトフォーク103が軸方向に変位自在に支持される。シフトフォーク103は案内軸102の軸心に直交する方向に延びてメインシャフト72上の第1シフター92に連結される。
シフト機構101はシフトドラム104を備える。シフトドラム104は案内軸102の軸心に平行に延びる回転軸線Rx回りで回転自在に支持される。シフトドラム104の外周面にはカム溝105が刻まれる。カム溝105は回転角に応じてシフトドラム104の軸方向に変位する。カム溝105には、案内軸102の軸心に直交する方向にシフトフォーク103から突き出るピン106が挿入される。こうしてシフトドラム104の回転に応じて案内軸102に沿ってシフトフォーク103は移動する。シフトフォーク103の移動はメインシャフト72上で第1シフター92の移動を引き起こす。
図10に示されるように、同様なシフト機構はカウンターシャフト73上の第2シフター95および第3シフター96にも関連づけられる。シフト機構101は、カウンターシャフト73の軸心に平行に延びる案内軸107と、軸方向に変位自在に案内軸107に支持されて、カウンターシャフト73上の第2シフター95および第3シフター96にそれぞれ個別に連結される2つのシフトフォーク108、109とを備える。2つのシフトフォーク108、109は、シフトドラム104のカム溝105に挿入されるピンをそれぞれ有し、シフトドラム104の回転に応じて案内軸107に沿って移動する。
本実施形態では、パルサーリング38は、クランクシャフト37の回転軸線28の無限遠に位置する視点から観察される側面視で、多段変速機71のメインシャフト72上の4速駆動ギア81および5速駆動ギア83と干渉する。言い換えると、クランクシャフト37の回転軸線28上に中心軸を有してパルサーリング38の最外縁を仕切る仮想円筒面111の内側に5速駆動ギア83および4速駆動ギア81は進入する。しかも、パルサーリング38と駆動ギア81、83との干渉域、および、パルサーセンサー39は、クランクシャフト37の回転軸線28およびカウンターシャフト73の回転軸線を含む仮想平面112と、クランクシャフト37の回転軸線28に平行であってシリンダー軸線Cを含む仮想平面113とでシリンダーブロック25の後方に仕切られる空間内に配置される。したがって、側面視の透視図では、クランクシャフト37の中心およびカウンターシャフト73の中心を含む直線とシリンダー軸線Cとでシリンダーブロック25の後方に仕切られる領域内にパルサーリング38と駆動ギア81、83との干渉域、および、パルサーセンサー39は位置する。
パルサーリング38と駆動ギア81、83との干渉域は、クランクシャフト37の回転軸線28およびカウンターシャフト73の軸心を含む仮想平面112で分けられる一方の空間に配置され、当該仮想平面112で分けられる他方の空間に多段変速機71のシフトドラム104は配置される。言い換えると、側面視の透視図では、パルサーリング38と駆動ギア81、83との干渉域は、クランクシャフト37の中心およびカウンターシャフト73の中心を結ぶ直線の上側に位置し、シフトドラム104は、クランクシャフト37の中心およびカウンターシャフト73の中心を結ぶ直線の下側に位置する。パルサーセンサー39は、クランクシャフト37の回転軸線28およびメインシャフト72の軸心を含む仮想平面114で分けられる一方の空間に配置され、当該仮想平面で分けられる他方の空間に多段変速機71のシフトドラム104は配置される。言い換えると、側面視の透視図では、パルサーセンサー39は、クランクシャフト37の中心およびメインシャフト72の中心を結ぶ直線の上側に位置し、シフトドラム104は、クランクシャフト37の中心およびメインシャフト72の中心を結ぶ直線の下側に位置する。また、パルサーリング38と駆動ギア81、83との干渉域、および、パルサーセンサー39は、重力方向に平行であってクランクシャフト37の回転軸線28を含む仮想垂直平面115の後方であって、重力方向に平行であってシフトドラム104の軸心を含む仮想垂直平面116の前方に配置される。言い換えると、側面視の透視図では、パルサーリング38と駆動ギア81、83との干渉域、および、パルサーセンサー39は、重力方向にクランクシャフト37の回転軸線28を貫通する直線の後方であって、重力方向にシフトドラム104の軸心を貫通する直線の前方に位置する。
変速機71のメインシャフト72は、クランクシャフト37の回転軸線28およびカウンターシャフト73の軸心を含む仮想平面112と、クランクシャフト37の回転軸線28およびパルサーセンサー39の検出軸線39aを含む仮想平面117で挟まれる空間内に配置される。すなわち、側面視の透視図で、メインシャフト72は、クランクシャフト37の中心およびカウンターシャフト73の中心を結ぶ直線とパルサーセンサー39の検出軸線39aとで挟まれる領域に位置する。パルサーリング38と駆動ギア81、83との干渉域は、同様に、クランクシャフト37の中心およびカウンターシャフト73の中心を結ぶ直線とパルサーセンサー39の軸線とで挟まれる領域に位置する。
内燃機関23の組み立てにあたって、クランクケース24の第2半体48に、クランクシャフト37、変速機71のメインシャフト72およびカウンターシャフト73は組み付けられる。このとき、メインシャフト72に先立ってクランクシャフト37が第2軸受け47に圧入される場合には、クランクシャフト37にはパルサーリング38は取り付けられていない。メインシャフト72には第4駆動ギア81および第3駆動ギア(第1シフター92)が装着される一方で、第5駆動ギア83および第2駆動ギア84は取り付けられていない。カウンターシャフト73には全ての被駆動ギア85〜89が装着される。続いてクランクシャフト37にパルサーリング38は固定される。その後、メインシャフト72に5速駆動ギア83および2速駆動ギア84は装着される。
クランクシャフト37に先立ってメインシャフト72が軸受け75に嵌め込まれる場合には、メインシャフト72には第4駆動ギア81および第3駆動ギア(第1シフター92)が装着される一方で、第5駆動ギア83および第2駆動ギア84は取り付けられていない。それに続くクランクシャフト37の組み付けにあたってクランクシャフト37には予めパルサーリング38が固定されてもよい。クランクシャフト37の組み付け後にメインシャフト72に5速駆動ギア83および2速駆動ギア84は装着される。
内燃機関23では、前述のように突出片68および窪み69で構成される係り止め機構67に代えて、図11および図12に示されるように、第1クランクウエブ42から突出するノックピン121と、パルサーリング38に形成されて、第1クランクウエブ42にパルサーリング38が重ねられた際にノックピン121を受け入れる貫通孔122とを有する係り止め機構123が用いられてもよい。ノックピン121は、第1クランクウエブ42に形成されてクランクシャフト37の回転軸線28に平行な中心軸を有する円筒空間の嵌め穴124に圧入される大径部121aと、第1クランクウエブ42の表面から突出して、センサーリング38の貫通孔122に圧入される小径部124bとを有すればよい。ノックピン121は、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38および第1クランクウエブ42の相対回転を阻止する。

Claims (10)

  1. クランク室(24a)を区画するクランクケース(24)と、
    1対の軸受け(45、47)を介して回転自在に前記クランクケース(24)に支持され、前記クランク室(24a)に収容されるクランク(42、43、44)を有するクランクシャフト(37)と、
    前記クランク室(24a)に収容されて、前記クランクシャフト(37)に支持される被検知体(38)と、
    前記被検知体(38)の軌道に向き合わせられて、前記被検知体(38)の動きを検知してパルス信号を生成する検知センサー(39)と、を備え、
    前記被検知体(38)は前記軸受け(45、47)の内側に配置される内燃機関(23)において、
    前記クランクシャフト(37)は、前記1対の軸受け(45、47)を介して前記クランクケース(24)に支持される2つの軸(42a,43a)を有して、それらのうちの一方の軸(42a)が他方の軸(43a)よりも大径に形成され、
    その大径とされた一方の軸(42a)の外周に嵌合する貫通孔(64)と、その貫通孔(64)の縁に形成されて前記一方の軸(42a)の軸方向外方に張り出す筒状の出っ張り(65)とを有する前記被検知体(38)が、前記筒状の出っ張り(65)を前記1対の軸受けの一方(45)に当接させて前記被検知体(38)を位置決めしつつ、該軸受けの一方(45)と前記クランク(42、43、44)の備えるクランクウエブ(42)との間に挟まれるようにして前記一方の軸(42a)に固定され、
    前記被検知体(38)の備えるリラクター(38a)が、前記被検知体(38)の径方向外端部で、前記クランクウエブ(42、43)の外周よりも径方向に突出す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、
    前記軸受け(45)は、前記クランクケース(24)に固定される外輪部材(51a)と、前記クランクシャフト(37)に結合されて前記外輪部材(51a)に対して相対回転する内輪部材(51b)とを有し、
    前記被検知体(38)は前記内輪部材(51b)と前記クランク(42、43、44)との間に配置される
    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、
    前記被検知体(38)と前記クランク(42、43、44)との間には、前記クランクシャフト(37)の回転軸線(28)回りで前記被検知体(38)および前記クランクシャフト(37)の相対回転を阻止する係り止め機構(67;123)が形成される
    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、前記クランクは、
    前記軸受けの一方(45)に回転軸線(28)回りで回転自在に支持される第1軸(42a)およびクランクウエイト(61)を有し、前記被検知体(38)を支持する第1クランクウエブ(42)と、
    前記軸受けの他方(47)に回転軸線(28)回りで回転自在に支持される第2軸(43a)およびクランクウエイト(62)を有し、遠心オイルフィルター(59)を支持する第2クランクウエブ(43)と、
    前記クランクシャフト(37)の回転軸線(28)から変位した位置に配置されて、前記第1クランクウエブ(42)および前記第2クランクウエブ(43)を相互に連結するとともにコンロッド(36)に連結されるクランクピン(44)と
    を備え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、
    前記クランクケース(24)から上方に延びるシリンダーブロック(25)をさらに備え、
    前記検知センサー(39)は、前記シリンダーブロック(25)の後方で前記クランクケース(24)の上側に取り付けられる
    ことを特徴とする内燃機関。
  6. 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(39)は前記クランクケース(24)の前壁(24b)に取り付けられることを特徴とする内燃機関。
  7. 請求項6に記載の内燃機関において、前記検知センサー(39)は、前記クランクケース(24)に形成されるエンジンハンガー(29)同士の間に配置されることを特徴とする内燃機関。
  8. 請求項1〜7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(38)は、前記クランクシャフト(37)の軸方向視で変速機(71)のメインシャフト(72)上の駆動ギア(81、83)と干渉することを特徴とする内燃機関。
  9. クランク室(24a)を区画するクランクケース(24)と、
    1対の軸受け(45、47)を介して回転自在に前記クランクケース(24)に支持され、前記クランク室(24a)に収容されるクランク(42、43、44)を有するクランクシャフト(37)と、
    前記クランク室(24a)に収容されて、前記クランクシャフト(37)に支持される被検知体(38)と、
    前記被検知体(38)の軌道に向き合わせられて、前記被検知体(38)の動きを検知してパルス信号を生成する検知センサー(39)と、を備える内燃機関(23)において、
    前記被検知体(38)は前記軸受け(45、47)の内側に配置され、
    前記検知センサー(39)は、前記クランクケース(24)に形成されるエンジンハンガー(29)同士の間に配置されるようにして前記クランクケース(24)の前壁(24b)に取り付けられることを特徴とする内燃機関。
  10. 請求項1〜9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(38)は、変速機(71)のメインシャフト(72)の軸線に沿う方向で、該メインシャフト(72)の幅内に配置されることを特徴とする内燃機関。
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