JP6813411B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、クランクケースに結合されて、クランクシャフトにカムシャフトを連結する動弁機構を収容する動弁室をクランクシャフトの軸方向に挟む少なくとも１対のシリンダーを含む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は内燃機関を開示する。内燃機関はクランクシャフトの軸線方向に直列に並ぶ複数のシリンダーを備える。クランクシャフトの軸端にはパルサーローター（被検知体）が取り付けられる。

特開２０１４−０５５５４４号公報

クランク角の検出精度をより向上させようとした場合に、パルサーローターの外径の大型化が要求される。クランクシャフトの軸端でパルサーローターの外径が大型化すると、周辺部品やクランクケースとの干渉が避けられず、周辺部品の配置変更やクランクケースの大型化を引き起こす。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、被検知体を大型化しつつ周辺部品の配置変更やクランクケースの大型化をできる限り回避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、回転軸線回りに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に結合されて、前記クランクシャフトにカムシャフトを連結する動弁機構を収容する動弁室を前記クランクシャフトの軸方向に挟む少なくとも１対のシリンダーを含むシリンダーブロックと、前記１対のシリンダーに対応したクランクピンの間に配置されて、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クランクケースに結合されて、前記クランクシャフトにカムシャフトを連結する動弁機構を収容する動弁室を前記クランクシャフトの軸方向に挟む少なくとも１対のシリンダーを含むシリンダーブロック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、前記被検知体は、前記動弁室内で前記クランクシャフトに固定される。

第３側面によれば、第１または第２側面の構成に加えて、前記クランクシャフトは、径方向に広がって、締結される前記被検知体を受け止めるフランジを備える。

第４側面によれば、第１側面の構成に加えて、前記被検知体は、いずれか一方の前記クランクピンと、当該クランクピンに向き合って前記動弁室を区画する前記クランクケースの壁体との間で前記クランクシャフトに固定される。

第５側面によれば、第４側面の構成に加えて、前記被検知体は、前記クランクシャフトのクランクウエブに重ねられて締結部材で前記クランクウエブに締結される。

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、前記被検知体は、前記クランクシャフトの軸径よりも大きい欠けを有する第１部分環状体と、前記第１部分環状体の欠けに組み込まれて、前記クランクシャフト周りで連続する１つの環状体を構成する第２部分環状体とを備える。

第７側面によれば、第１〜第６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に収容されて、前記クランクシャフトに連結される変速機をさらに備え、前記検知センサーは、前記回転軸線回りに前記シリンダーブロックおよび前記変速機の間で前記クランクケースに取り付けられる。

第８側面によれば、第７側面の構成に加えて、内燃機関は、前記回転軸線回りに前記シリンダーブロックおよび前記変速機の間であって、前記回転軸線の軸方向に前記検知センサーからオフセットした位置で前記クランクケースに取り付けられるスターターモーターをさらに備える。

第１側面によれば、動弁室の周辺に存在する空きスペースに被検知体は配置されるので、被検知体と周辺部品やクランクケースとの干渉は回避されることができ、したがって、被検知体の大型化に拘わらず周辺部品の配置変更やクランクケースの大型化は回避される。内燃機関の大型化は抑制される。

第２側面によれば、被検知体は動弁室内にコンパクトに収容されることができる。

第３側面によれば、クランクシャフトの重量増を抑制しつつ被検知体はクランクシャフトに固定されることができる。

第４側面によれば、被検知体は動弁室に隣接してクランク室内にコンパクトに収容されることができる。

第５側面によれば、フランジといった被検知体に固有の構造を新たに追加しなくても被検知体はクランクシャフトに固定されることができる。クランクシャフトの大きな構造変更は回避されることができる。

第６側面によれば、環状体の被検知体は第１部分環状体および第２部分環状体に分割されるので、クランクシャフトが組み立てられた状態でも、クランクシャフトがクランクケースに組み付けられた状態でも、被検知体はクランクシャフトに装着されることができる。

第７側面によれば、クランクケースに変速機が収容され、内燃機関は変速機一体のパワーユニットとして構成される。このとき、クランクシャフトの回転軸線回りでシリンダーブロックと変速機との間には空きスペースが形成される。この空きスペースに検知センサーが配置されることから、検知センサーはできる限りクランクシャフトに近接することができる。したがって、被検知体の外径はできる限り縮小されることができる。検知センサーの配置制約による被検知体の大型化は回避されることができる。

第８側面によれば、検知センサーは、シリンダーブロックおよび変速機の間に配置されるものの、同様にシリンダーブロックおよび変速機の間でクランクケースに取り付けられるスターターモーターから回転軸線の軸方向に外れた位置でクランクケースに取り付けられるので、検知センサーとスターターモーターとの干渉は回避されて空きスペース内で検知センサーおよびスターターモーターはコンパクトに配置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。 図２の３−３線に沿った第１実施形態に係る内燃機関の拡大部分断面図である。 図２の４矢視図であって、車両後方から観察される内燃機関の背面図である。 パルサーリングの拡大分解図である。 図２の一部に対応し、第２実施形態に係る内燃機関の拡大部分断面図である。

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（鞍乗り型車両）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。

内燃機関２３の上方で車体フレーム１２には燃料タンク２９が搭載される。燃料タンク２９の後方で車体フレーム１２には乗員シート３１搭載される。燃料タンク２９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３１を跨ぐ。

図２に示されるように、第１実施形態に係る内燃機関２３は、回転軸線２８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３３を備える。クランクシャフト３３は、軸心回りで回転自在に軸受け３４に連結されるジャーナル３５を有する。ジャーナル３５の軸心は回転軸線２８に一致する。

クランクシャフト３３のクランク３６は２つのジャーナル３５の間でクランクケース２４に区画されるクランク室３７に収容される。クランク３６は、回転軸線２８から径方向にずれた位置で回転軸線２８に平行な軸心を有するクランクピン３８と、クランクピン３８の両端を支持してそれぞれにジャーナル３５を接続するクランクウエブ３９とを備える。

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４１を備える。ピストン４１は、シリンダーブロック２５内に区画されるシリンダー４２に収容される。ピストン４１とシリンダーヘッド２６との間に燃焼室４３が区画される。

ピストン４１にはコンロッド４４の小端部が連結される。クランクシャフト３３のクランクピン３８にはコンロッド４４の大端部が連結される。コンロッド４４はピストン４１の軸線方向運動をクランクシャフト３３の回転運動に変換する。

シリンダーブロック２５は、回転軸線２８の軸方向に動弁室４５を挟む少なくとも１対のシリンダー４２（４２ａ）を含む。ここでは、シリンダーブロック２５には回転軸線２８の軸方向に直列に４つのシリンダー４２が形成される。動弁室４５は中央の１対のシリンダー４２ａの間に配置される。

内燃機関２３は、シリンダーヘッド２６に支持される吸気弁４６および排気弁４７を備える。吸気弁４６および排気弁４７は燃焼室４３に開口する吸気口および排気口を開閉する。吸気弁４６および排気弁４７には動弁機構４８が連結される。動弁機構４８は、回転軸線２８に平行な軸線回りで回転自在にシリンダーヘッド２６に支持されるカムシャフト４９と、動弁室４５に収容されて、カムシャフト４９に固定される従動スプロケット５１と、動弁室４５に収容されて、クランクシャフト３３に固定される駆動スプロケット５２と、駆動スプロケット５２および従動スプロケット５１に巻き掛けられるカムチェーン５３とを備える。カムチェーン５３は駆動スプロケット５２の回転動力を従動スプロケット５１に伝える。カムシャフト４９の回転動力はロッカーアーム（図示されず）を経て吸気弁４６および排気弁４７の軸方向変位に変換される。

クランクシャフト３３は、クランクケース２４から外側に軸方向一方に突出する第１駆動軸５４ａと、クランクケース２４から外側に軸方向他方に突出する第２駆動軸５４ｂとを有する。第１駆動軸５４ａにはＡＣＧ（交流発電機）５５が接続される。交流発電機５５はローター５６ａおよびステーター５６ｂを備える。ローター５６ａは、クランクケース２４から突き出る第１駆動軸５４ａに相対回転不能に結合される。ローター５６ａは周方向に配列される複数の磁石を有する。ローター５６ａはステーター５６ｂの外周を囲む。ステーター５６ｂには周方向に配列される複数のコイルが巻き付けられる。コイルはローター５６ａの回転時に磁石の軌道に向き合う軌道を辿る。第１駆動軸５４ａにはギア機構ｇｍの駆動ギアが取り付けられる。ギア機構ｇｍには（後述する）スターターモーター（図２では図示されず）が接続され、始動時の回転力が伝達される。

内燃機関２３にはドグクラッチ式の多段変速機５７が組み込まれる。多段変速機５７はクランクシャフト３３の軸心に平行な軸心を有する入力軸５８および出力軸５９を備える。入力軸５８および出力軸５９は軸受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３３と入力軸５８との間には一次減速機構６１が配置される。一次減速機構６１は、クランクウエブ３９に一体化される駆動ギア６２と、入力軸５８上に相対回転自在に支持される被動ギア６３とを備える。被動ギア６３は駆動ギア６２に噛み合う。

出力軸５９には伝動装置の駆動スプロケット６４が結合される。駆動スプロケット６４には駆動チェーン６５が巻き掛けられる。駆動チェーン６５は駆動スプロケット６４の回転動力を後輪ＷＲに伝達する。

入力軸５８上には５つの駆動ギアが配置される。駆動ギアは順番にロー駆動ギア６６、４速駆動ギア６７、３速駆動ギア６８、５速駆動ギア６９および２速駆動ギア７１を含む。同様に、出力軸５９上には順番に５つの被動ギアが配置される。被動ギアはロー被動ギア７２、４速被動ギア７３、３速被動ギア７４、５速被動ギア７５および２速被動ギア７６を含む。多段変速機５７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。

一次減速機構６１と入力軸５８とは摩擦クラッチ７７を介して連結される。摩擦クラッチ７７はクラッチアウター７７ａおよびクラッチハブ７７ｂを備える。クラッチアウター７７ａに一次減速機構６１の被動ギア６３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７７ではクラッチアウター７７ａおよびクラッチハブ７７ｂの間で連結および切断が切り替えられる。

内燃機関２３は、動弁室４５を挟む１対のシリンダー４２ａに対応したクランクピン３８の間に配置されて、クランクシャフト３３と一体に回転するパルサーリング（被検知体）７８を備える。ここでは、パルサーリング７８は動弁室４５内で隣接するジャーナル３５の間に位置してクランクシャフト３３に固定される。クランクシャフト３３は、径方向に広がって、ねじ７９で締結されるパルサーリング７８を受け止めるフランジ８１を備える。

図３に示されるように、パルサーリング７８は、回転軸線２８に同軸にクランクシャフト３３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７８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８２を備える。リラクター８２は例えば中心角１０度ごとに配置される。リラクター８２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７８の環状軌道に向き合わせられてパルサーリング７８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）８３を備える。パルサーセンサー８３は、回転軸線２８周りにシリンダーブロック２５および多段変速機５７の間でクランクケース２４に取り付けられる。パルサーセンサー８３は、シリンダーブロック２５の背後でクランクケース２４の上面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ケース２４の内部空間に臨む本体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カプラー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。貫通孔８４は第２駆動軸４４の軸心を指向する軸線を有する。パルサーセンサー８３はパルサーリング７８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３３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の上面に形成される台座面８８に重ねられてボルト８９でクランクケース２４に締結される。パルサーセンサー８３では最も感度の高い検出軸線９１はクランクシャフト３３の回転軸線２８を指向する。検出軸線９１は回転軸線２８に直交する。

スターターモーター９０は、パルサーセンサー８３と同様に、回転軸線２８周りにシリンダーブロック２５および多段変速機５７の間でクランクケース２４に外側から取り付けられる。図４に示されるように、スターターモーター９０は、回転軸線２８の軸方向にパルサーセンサー８３からオフセットした位置に配置される。

図５に示されるように、パルサーリング７８は、クランクシャフト３３の軸径Ｄ（図３参照）よりも大きい欠け９２を有する第１部分環状体９３と、第１部分環状体９３の欠け９２に組み込まれて、クランクシャフト３３周りで連続する１つの環状体を構成する第２部分環状体９４とを備える。第１部分環状体９３の欠け９２では、端部同士の直線距離Ｌがクランクシャフト３３の軸径Ｄを上回る。第１部分環状体９３および第２部分環状体９４はそれぞれ個別にフランジ８１に締結される。このとき、フランジ８１には例えば第１部分環状体９３および第２部分環状体９４を象った段差面が形成されるとよい。

次に本実施形態の作用を説明する。本実施形態では、パルサーリング７８は、クランクシャフト３３の軸方向に動弁室４５を挟む少なくとも１対のシリンダー４２ａに対応したクランクピン３８の間に配置される。動弁室４５の周辺に存在する空きスペースにパルサーリング７８は配置されるので、パルサーリング７８と周辺部品やクランクケース２４との干渉は回避されることができ、したがって、パルサーリング７８の大型化に拘わらず周辺部品の配置変更やクランクケース２４の大型化は回避される。内燃機関２３の大型化は抑制される。加えて、パルサーリング７８は、動弁室４５内でクランクシャフト３３に固定されることから、パルサーリング７８は動弁室４５内にコンパクトに収容される。

本実施形態に係るパルサーリング７８は、クランクシャフト３３の軸径Ｄよりも大きい欠け９２を有する第１部分環状体９３と、第１部分環状体９３の欠け９２に組み込まれて、クランクシャフト３３周りで連続する１つの環状体を構成する第２部分環状体９４とを備える。環状体のパルサーリング７８は第１部分環状体９３および第２部分環状体９４に分割されるので、クランクシャフト３３が組み立てられた状態でも、クランクシャフト３３がクランクケース２４に組み付けられた状態でも、パルサーリング７８はクランクシャフト３３に装着されることができる。

クランクシャフト３３は、径方向に広がって、締結されるパルサーリング７８を受け止めるフランジ８１を備える。クランクシャフト３３の重量増を抑制しつつパルサーリング７８はクランクシャフト３３に固定されることができる。

本実施形態に係る内燃機関２３では、クランクケース２４に多段変速機５７が収容され、内燃機関２３は変速機一体のパワーユニットとして構成される。このとき、クランクシャフト３３の回転軸線２８回りでシリンダーブロック２５と多段変速機５７との間には空きスペースが形成される。この空きスペースにパルサーセンサー８３が配置されることから、パルサーセンサー８３はできる限りクランクシャフト３３に近接することができる。したがって、パルサーリング７８の外径はできる限り縮小されることができる。パルサーセンサー８３の配置制約によるパルサーリング７８の大型化は回避される。

内燃機関２３は、スターターモーター９０は、回転軸線２８回りにシリンダーブロック２５および多段変速機５７の間であって、回転軸線２８の軸方向にパルサーセンサー８３からオフセットした位置でクランクケース２４に取り付けられる。パルサーセンサー８３は、シリンダーブロック２５および多段変速機５７の間に配置されるものの、同様にシリンダーブロック２５および多段変速機５７の間でクランクケース２４に取り付けられるスターターモーター９０から回転軸線２８の軸方向に外れた位置でクランクケース２４に取り付けられるので、パルサーセンサー８３とスターターモーター９０との干渉は回避されて空きスペース内でパルサーセンサー８３およびスターターモーター９０はコンパクトに配置されることができる。

図５は第２実施形態に係る内燃機関２３ａの構造を概略的に示す。ここでは、第１実施形態と相違する構成を説明する。この内燃機関２３ａでは、パルサーリング７８は、動弁室４５を挟む１対のシリンダー４２ａに対応したクランクピン３８のうち、いずれか一方と、当該クランクピン３８に向き合って動弁室４５を区画するクランクケース２４の壁体２４ａとの間でクランクシャフト３３に固定される。パルサーリング７８は、クランクシャフト３３のクランクウエブ３９に重ねられて締結部材（ねじ）９５でクランクウエブ３９に締結される。パルサーセンサー８３は、第１実施形態と同様に、回転軸線２８回りにシリンダーブロック２５および多段変速機５７の間でクランクケース２４に取り付けられる。パルサーセンサー８３はパルサーリング７８の環状軌道に向き合わせられる。パルサーセンサー８３では最も感度の高い検出軸線９１はクランクシャフト３３の回転軸線２８を指向する。検出軸線９１は回転軸線２８に直交する。

本実施形態では、パルサーリング７８は、クランクシャフト３３の軸方向に動弁室４５を挟む少なくとも１対のシリンダー４２ａに対応するクランクピン３８のうち、いずれか一方のクランクピン３８と、当該クランクピン３８に向き合って動弁室４５を区画するクランクケース２４の壁体２４ａとの間でクランクシャフト３３に固定される。パルサーリング７８は動弁室４５に隣接してクランク室３７内にコンパクトに収容されることができる。

パルサーリング７８は、クランクシャフト３３のクランクウエブ３９に重ねられて締結部材９５でクランクウエブ３９に締結される。前述のようなフランジ８１といったパルサーリング７８に固有の構造を新たに追加しなくてもパルサーリング７８はクランクシャフト３３に固定されることができる。クランクシャフト３３の大きな構造変更は回避されることができる。

２３…内燃機関、２４…クランクケース、２４ａ…壁体、２５…シリンダーブロック、２８…回転軸線、３３…クランクシャフト、３８…クランクピン、３９…クランクウエブ、４２…シリンダー、４２ａ…１対のシリンダー、４５…動弁室、４８…動弁機構、４９…カムシャフト、５７…変速機（多段変速機）、７８…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）、９０…スターターモーター、９２…欠け、９３…第１部分環状体、９４…第２部分環状体。

Claims (8)

1. 回転軸線（２８）回りに回転自在にクランクシャフト（３３）を支持するクランクケース（２４）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（３３）にカムシャフト（４９）を連結する動弁機構（４８）を収容する動弁室（４５）を前記クランクシャフト（３３）の軸方向に挟む少なくとも１対のシリンダー（４２ａ）を含むシリンダーブロック（２５）と、
   前記１対のシリンダー（４２ａ）に対応したクランクピン（３８）の間に配置されて、前記クランクシャフト（３３）と一体に回転する被検知体（７８）と、
   前記被検知体（７８）の軌道に向き合わせられて前記被検知体（７８）の動きに応じ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、前記被検知体（７８）は、前記動弁室（４５）内で前記クランクシャフト（３３）に固定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、前記クランクシャフト（３３）は、径方向に広がって、締結される前記被検知体（７８）を受け止めるフランジ（８１）を備えることを特徴とする内燃機関。
4. 請求項１に記載の内燃機関において、前記被検知体（７８）は、いずれか一方の前記クランクピン（３８）と、当該クランクピン（３８）に向き合って前記動弁室（４５）を区画する前記クランクケース（２４）の壁体（２４ａ）との間で前記クランクシャフト（３３）に固定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、前記被検知体（７８）は、前記クランクシャフト（３３）のクランクウエブ（３９）に重ねられて締結部材（９５）で前記クランクウエブ（３９）に締結さ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、前記被検知体（７８）は、前記クランクシャフト（３３）の軸径（Ｄ）よりも大きい欠け（９２）を有する第１部分環状体（９３）と、前記第１部分環状体（９３）の欠け（９２）に組み込まれて、前記クランクシャフト（３３）周りで連続する１つの環状体を構成する第２部分環状体（９４）とを備えることを特徴とする内燃機関。
7. 請求項１〜６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）に収容されて、前記クランクシャフト（３３）に連結される変速機（５７）をさらに備え、前記検知センサー（８３）は、前記回転軸線（２８）回りに前記シリンダーブロック（２５）および前記変速機（５７）の間で前記クランクケース（３３）に取り付けられることを特徴とする内燃機関。
8. 請求項７に記載の内燃機関において、前記回転軸線（２８）回りに前記シリンダーブロック（２５）および前記変速機（５７）の間であって、前記回転軸線（２８）の軸方向に前記検知センサー（８３）からオフセットした位置で前記クランクケース（２４）に取り付けられるスターターモーター（９０）をさらに備えることを特徴とする内燃機関。