JP6714770B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、クランクケースに結合されて、基準線回りで１８０度ずれるシリンダー軸線を有する水平対向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できない。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、いわゆる水平対向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、クランク室を区画するクランクケースと、前記クランク室に収容されるクランクを有し、前記クランクケースに回転自在に支持されるクランクシャフトと、前記クランクケースに結合されて、水平対向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、個々の前記シリンダーに収容されるピストンに小端部で連結されて、軸部で前記小端部に接続される大端部で前記クランクシャフトのクランクピンに連結されるコンロッドと、前記クランクシャフトと一体に回転する被検知体と、前記クランクケースの上面から前記クランクケースを貫通し、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、前記クランクシャフトの回転軸線を含み前記シリンダーのシリンダー軸線に直交する垂直平面と、最も車両後方に位置するシリンダーとの間で前記クランクケースに取り付けら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、前記被検知体は、車両搭載時に、前記クランク室内で最も車両後方に位置する１対のジャーナルの間に配置され、前記検知センサーは前記被検知体の回転軸線を指向して前記被検知体の径方向外側に配置される。

第３側面によれば、第１または第２側面の構成に加えて、前記被検知体は前記クランクのクランクウエブに一体化される。

第４側面によれば、第３側面の構成に加えて、前記クランクウエブは外周縁に油路の開口を有さずに円形の輪郭に形成される。

第５側面によれば、第４側面の構成に加えて、前記大端部は、前記軸部に連続する第１半体と、前記第１半体との間に前記クランクピンを挟み込み、前記第１半体にボルトで締結される第２半体とを有する。

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、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クランク室に臨む本体と、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ことから、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、水平面に沿ってシリンダーブロックの間にクランクケースは挟まれることから、道路から跳ね上がる石などから検知センサーはクランクケースおよびシリンダーブロックで保護されることができる。検知センサーの破損は防止されることができる。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。また、検知センサーはクランクシャフトの回転軸線を含みシリンダーのシリンダー軸線に直交する垂直平面と、最も車両後方に位置するシリンダーとの間でクランクケースに取り付けられるので、検知センサーとコンロッドとの干渉は簡単に回避されることができる。

第２側面によれば、検知センサーはクランクケースやシリンダーブロックに対して車両後方側に配置される。したがって、走行中に車両前方から跳ね上がる石などはクランクケースやシリンダーブロックに遮られて検知センサーまで行き着かない。しかも、気筒数が増えてクランクシャフトの長さが増大しても、水平対向配置の内燃機関ではクランクシャフトの揺れや撓みが少ないことから、軸方向中央位置に被検知体が位置しなくても十分な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。

第３側面によれば、別体の被検知体（パルサーリング）を設ける必要がないため、大きな設計変更を経ることなく、被検知体は内燃機関に組み込まれることができる。

第４側面によれば、クランクウエブは円形に形成されることから、リラクターを精度よく配置することができる。

第５側面によれば、コンロッドの大端部は第１半体および第２半体でクランクピンの軸受を構成する。第１半体および第２半体の締結にあたって大端部には軸受から径方向に角張って出っ張る角体が形成される。クランクシャフトの回転時、第１半体の角体に比べて第２半体の角体はクランクケースの内壁面に接近する。検知センサーが回転軸線を含む垂直平面とシリンダーとの間に配置されれば、検知センサーは第２半体の角体から遠ざけられることができる。第１半体の角体とクランクケースの内壁面との間にはクランクシャフトの回転時であっても十分に空間が確保されることから、検知センサーとコンロッドとの干渉は簡単に回避されることができる。

第６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、また、クランクケースの外面に締結片により締結をするため、確実にセンサーをケース外面に固定することができる。

図１は自動二輪車の全体構成を概略的に側面図である。（第１の実施の形態） 図２は内燃機関の拡大水平断面図である。（第１の実施の形態） 図３は図２の一部拡大断面である。（第１の実施の形態） 図４は図３の４−４線に沿った内燃機関の拡大垂直断面図である。（第１の実施の形態）

２３…内燃機関
３１…クランクケース
３２…クランクシャフト
３３…シリンダーブロック
３３ａ…（車両後方の）シリンダー
３５…ピストン
３７、３７ａ…ジャーナル
３８…クランクピン
４２…クランクウエブ（第３クランクウエブ）
４３…クランク室
４４…コンロッド
４５…油路
４９…小端部
５２…大端部
５２ａ…第１半体
５２ｂ…第２半体
５３…軸部
５４…ボルト
６１…被検知体（パルサーリング）
６２…検知センサー（パルサーセンサー）
６３…垂直平面
６４…貫通孔
６５…本体
６６…コネクター
６７…締結片
Ｘｃ…（クランクシャフトの）回転軸線

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。スイングアームの後端には車軸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は水平対向６気筒の内燃機関として構成される。内燃機関２３は車両前後方向に延びる回転軸線Ｘｃ回りで動力を生み出す。内燃機関２３の動力は動力伝達装置（図示されず）を経て後輪ＷＲに伝達される。

内燃機関２３には排気管２４が接続される。排気管２４には排気マフラー２５が接続される。排気マフラー２５は内燃機関２３の下方から延びて後輪ＷＲの側方に排気口を配置する。排気マフラー２５から内燃機関２３の排気は吐出される。

内燃機関２３の上方で車体フレーム１２には燃料タンク２６が搭載される。燃料タンク２６の後方で車体フレーム１２には乗員シート２７が搭載される。燃料タンク２６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２７を跨ぐ。

図２に示されるように、内燃機関２３は、クランクケース３１と、クランクケース３１に回転軸線Ｘｃ回りで回転自在に支持されるクランクシャフト３２と、クランクケース３１に結合されて、基準線（中心線）回りで１８０度ずれるシリンダー軸線Ｘｆ、Ｘｒを有する左右のシリンダー列を区画するシリンダーブロック３３と、シリンダー列ごとにシリンダーブロック３３に結合されるシリンダーヘッド３４とを備える。クランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃは後輪ＷＲの車軸を含み地面に垂直な仮想垂直面に直交する。クランクケース３１は回転軸線Ｘｃを含む仮想垂直面で左半体３１ａおよび右半体３１ｂに分割される。左半体３１ａおよび右半体３１ｂにはそれぞれシリンダーブロック３３が一体化される。

内燃機関２３はピストン３５を備える。個々のシリンダーごとにピストン３５が収容される。ピストン３５はシリンダー軸線Ｘｆ、Ｘｒに沿って往復移動する。対向する気筒対ごとに吸気、圧縮、燃焼および排気のタイミングが合わせ込まれることから、ピストン３５の移動に伴う振動は抑制される。

クランクシャフト３２は、クランクケース３１に固定される軸受３６に回転軸線Ｘｃ回りで回転自在に支持される（ここでは４つの）ジャーナル３７、３７ａと、隣り合う１対のジャーナル３７、３７ａの間に配置されて、回転軸線Ｘｃから径方向に一定の距離で離れた位置に軸心を有する２つのクランクピン３８と、１対のジャーナル３７、３７ａの間で２つのクランクピン３８の間に配置されて、２つのクランクピン３８に連結される第１クランクウエブ３９と、ジャーナル３７、３７ａおよび隣接するクランクピン３８の間に配置されて、ジャーナル３７および対応のクランクピン３８に連結される第２クランクウエブ４１と、最も車両後方に位置して最も車両後方のジャーナル３７ａに接続される第３クランクウエブ４２とを備える。クランクピン３８とクランクウエブ３９、４１、４２とでクランクは構成される。クランクは、クランクケース３１内に区画されるクランク室４３に収容される。個々のピストン３５と、対応するクランクピン３８とはコンロッド４４で連結される。クランクの働きでピストン３５の線形運動はクランクシャフト３２の回転運動に変換される。

第１クランクウエブ３９は円板形状に形成される。いくつかの第１クランクウエブ３９には外周縁で開口する油路４５が形成される。油路４５の開口は円形の輪郭から径方向内側に引っ込んだ切り欠き面４６に配置される。切り欠き面４６はジャーナル３７の中心部に向かって延びる直線に直交する平面を有する。

図３に示されるように、油路４５はジャーナル３７の中心部まで線形に延びる。油路４５はジャーナル３７の中心部から径方向に外側に延びて軸受３６に接続される。第２クランクウエブ４１および第３クランクウエブ４２には切り欠き面４６を含む油路４５の開口は形成されない。第３クランクウエブ４２では円形の輪郭に欠けは生じない。

図４に示されるように、コンロッド４４は、個々のピストン３５内の連結軸４７に軸心４８回りで相対回転自在に連結される小端部４９と、クランクシャフト３２の対応するクランクピン３８に軸心５１回りで相対回転自在に連結される大端部５２と、小端部４９および大端部５２を相互に接続する軸部５３とを備える。

大端部５２は、軸部５３に連続する第１半体５２ａと、第１半体５２ａとの間にクランクピン３８を挟み込み、第１半体５２ａにボルト５４で締結される第２半体５２ｂとを有する。大端部５２は第１半体５２ａおよび第２半体５２ｂでクランクピン３８の軸受５５を構成する。第１半体５２ａおよび第２半体５２ｂには、それぞれボルト５４の頭部およびボルト５４に結合されるナット５６を受ける受け面５７ｂ、５７ａが形成される。受け面５７ｂ、５７ａは連結軸４７の軸心４８およびクランクピン３８の軸心５１を含む仮想平面に直交する平面に形成される。したがって、第１半体５２ａおよび第２半体５２ｂにはそれぞれ軸受５５から径方向に角張って出っ張る角体５８ａ、５８ｂが形成される。

内燃機関２３は、クランク室４３内に収容されて、クランクシャフト３２に固定されるパルサーリング（被検知体）６１を備える。パルサーリング６１は、回転軸線Ｘｃに同軸であって、クランクシャフト３２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６１は第３クランクウエブ４２に一体化される。

パルサーリング６１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）６１ａを備える。リラクター６１ａは例えば中心角１０度ごとに配置される。リラクター６１ａは例えば磁性体から構成される。

内燃機関２３は、クランクケース３１の上面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）６２を備える。パルサーセンサー６２はクランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃから遠ざかるようにクランクケース３１の外面から突出する。パルサーセンサー６２は、クランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃを含みシリンダー軸線Ｘｆ、Ｘｒに直交する垂直平面６３と、最も車両後方に位置するシリンダー３３ａを区画するシリンダーブロック３３との間でクランクケース３１に取り付けられる。パルサーセンサー６２はクランクケース３１で車両後方側に配置される。パルサーセンサー６２はパルサーリング６１の環状軌道に向き合わせられてパルサーリング６１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６２は、クランクケース３１に形成される貫通孔６４に差し込まれて、先端の検知部でクランク室４３に臨む本体６５と、本体６５に結合されて、クランクケース３１の外側の空間に配置されるコネクター６６と、本体６５に結合されて、クランクケース３１の外面に締結される締結片６７とを備える。パルサーセンサー６２はパルサーリング６１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６２は、クランクシャフト３２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６２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６７は、クランクケース３１の外面から突出する台座６８の上面に重ねられてボルト６９で台座６８に締結される。パルサーセンサー６２では最も感度の高い検出軸線７１はクランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃを指向する。

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６２はクランクケース３１の上面からクランクケース３１を貫通する。パルサーセンサー６２がクランクケース３１に取り付けられることで、パルサーリング６１は発電機のアウターローターから分離される。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３２の角速度は検出される。しかも、水平面に沿ってシリンダーブロック３３の間にクランクケース３１は挟まれることから、路面から跳ね上がる石などからパルサーセンサー６２はクランクケース３１およびシリンダーブロック３３で保護される。パルサーセンサー６２の破損は防止される。加えて、パルサーセンサー６２はクランクケース３１の外側から取り付けられることから、クランクケース３１やケースカバーの大型化は回避されることができる。その一方で、仮にパルサーセンサー６２がクランクケース３１やケースカバーの内側に配置されると、クランクケース３１やケースカバーの大型化は避けられない。クランクケース３１やケースカバー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。

パルサーリング６１は、クランク室４３内で最も車両後方に位置する１対のジャーナル３７、３７ａの間に配置される。パルサーセンサー６２は、そうしたパルサーリング６１の径方向外側に配置される。こうしてパルサーセンサー６２はクランクケース３１やシリンダーブロック３３に対して車両後方側に配置される。したがって、走行中に車両前方から跳ね上がる石などはクランクケース３１やシリンダーブロック３３に遮られてパルサーセンサー６２まで行き着かない。しかも、気筒数が増えてクランクシャフト３２の長さが増大しても、水平対向配置の内燃機関２３ではクランクシャフト３２の揺れや撓みが少ないことから、軸方向中央位置にパルサーリング６１が位置しなくても十分な精度でクランクシャフト３２の角速度は検出されることができる。

本実施形態ではパルサーリング６１はクランクシャフト３２の第３クランクウエブ４２に一体化される。したがって、大きな設計変更を経ることなく、パルサーリング６１は内燃機関２３に組み込まれることができる。しかも、第３クランクウエブ４２は外周縁に油路４５の開口を有さずに円形の輪郭に形成される。リラクター６１ａは精度よく配置されることができる。

パルサーセンサー６２は、クランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃを含みシリンダー軸線Ｘｆ、Ｘｒに直交する垂直平面６３と、最も車両後方に位置するシリンダー３３ａのクランクシャフト３２側端を含む垂直平面６３ａとに挟まれる空間Ｓでクランクケース３１に取り付けられる。コンロッド４４の大端部５２は第１半体５２ａおよび第２半体５２ｂでクランクピン３８の軸受５５を構成する。第１半体５２ａおよび第２半体５２ｂの締結にあたって大端部５２には軸受５５から径方向に角張って出っ張る角体５８ａ、５８ｂが形成される。クランクシャフト３２の回転時、第１半体５２ａの角体５８ａに比べて第２半体５２ｂの角体５８ｂはクランクケース３１の内壁面に接近する。本実施形態では、パルサーセンサー６２が回転軸線Ｘｃを含む垂直平面６３とシリンダー３３ａとの間に配置されることから、パルサーセンサー６２は第２半体５２ｂの角体５８ｂから遠ざけられる。第１半体５２ａの角体５８ａとクランクケース３１の内壁面との間にはクランクシャフト３２の回転時であっても十分に空間が確保されることから、パルサーセンサー６２とコンロッド４４との干渉は簡単に回避される。

パルサーセンサー６２は、クランクケース３１に形成される貫通孔６４に差し込まれて、先端の検知部でクランク室４３に臨む本体６５と、本体６５に結合されて、クランクケース３１の外側の空間に配置されるコネクター６６と、本体６５に結合されて、クランクケース３１の外面に締結される締結片６７とを備える。パルサーセンサー６２はクランクケース３１の貫通孔６４に差し込まれるだけなので、パルサーセンサー６２は簡単に内燃機関２３に装着されることができる。また、クランクケース３１の外面に締結片６７により締結されることから、確実にパルサーセンサー６２はクランクケース３１外面に固定されることができる。

Claims (6)

1. クランク室（４３）を区画するクランクケース（３１）と、
   前記クランク室（４３）に収容されるクランクを有し、前記クランクケース（３１）に回転自在に支持されるクランクシャフト（３２）と、
   前記クランクケース（３１）に結合されて、水平対向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（３３）と、
   個々の前記シリンダーに収容されるピストン（３５）に小端部（４９）で連結されて、軸部（５３）で前記小端部（４９）に接続される大端部（５２）で前記クランクシャフト（３２）のクランクピン（３８）に連結されるコンロッド（４４）と、
   前記クランクシャフト（３２）と一体に回転する被検知体（６１）と、
   前記クランクケース（３１）の上面から前記クランクケース（３１）を貫通し、前記被検知体（６１）の軌道に向き合わせられて前記被検知体（６１）の動きに応じてパルス信号を生成する検知センサー（６２）と
   を備え、
   前記検知センサー（６２）は、前記クランクシャフト（３２）の回転軸線（Ｘｃ）を含み前記シリンダーのシリンダー軸線（Ｘｆ、Ｘｒ）に直交する垂直平面（６３）と、最も車両後方に位置するシリンダー（３３ａ）との間で前記クランクケース（３１）に取り付けら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、前記被検知体（６１）は、車両搭載時に、前記クランク室（４３）内で最も車両後方に位置する１対のジャーナル（３７、３７ａ）の間に配置され、前記検知センサー（６２）は前記被検知体（６１）の回転軸線（Ｘｃ）を指向して前記被検知体（６１）の径方向外側に配置され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、前記被検知体（６１）は前記クランクのクランクウエブ（４２）に一体化されることを特徴とする内燃機関。
4. 請求項３に記載の内燃機関において、前記クランクウエブ（４２）は外周縁に油路（４５）の開口を有さずに円形の輪郭に形成されることを特徴とする内燃機関。
5. 請求項４に記載の内燃機関において、前記大端部（５２）は、前記軸部（５３）に連続する第１半体（５２ａ）と、前記第１半体（５２ａ）との間に前記クランクピン（３８）を挟み込み、前記第１半体（５２ａ）にボルト（５４）で締結される第２半体（５２ｂ）とを有することを特徴とする内燃機関。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関において、前記検知センサー（６２）は、
   前記クランクケース（３１）に形成される貫通孔（６４）に差し込まれて、先端の検知部で前記クランク室（４３）に臨む本体（６５）と、
   前記本体（６５）に結合されて、前記クランクケース（３１）の外側の空間に配置されるコネクター（６６）と、
   前記本体（６５）に結合されて、前記クランクケース（３１）の外面に締結される締結片（６７）と
   を備えることを特徴とする内燃機関。
   

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