JPH0610436B2 - 内燃機関のクランク角度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光電式ピックアップ装置を備えた内燃機関の
クランク角度検出装置に係り、特に、位置決め等の精度
が高く組立が容易なクランク角度検出装置に関する。

従来の光電式ピックアップ装置を備えるクランク角度検
出装置は、特開昭５０−５９６３２号公報記載の様に、
シャフトの端部に直接に配電ロータを取り付けるように
なっている。光電式ピックアップ装置を取り付ける場
合、この従来技術では、まず、受光素子をハウジングの
底に取付け、次に、光断続用の透光スリット列が穿設さ
れた回転円板をシャフトに外嵌し、シャフト外周に螺刻
された雄ネジに回転円板取付用の雌ネジを螺入し、この
雌ネジとシャフト段部との間で回転円板を挟持し、回転
円板をシャフトに固定する。そして、発光素子を、回転
円板を介して受光素子と対向する位置に取り付け、最後
に配電ロータをシャフト端部に取り付けるようになって
いる。

上述した従来技術の様にシャフト外周に螺列された雄ネ
ジに雌ネジを螺入しこの雌ネジとシャフト段部との間に
回転円板を挟持する構成では、回転円板を固定するため
に雌ネジを締めたとき、雌ネジの回転力が直接に回転円
板に加わり、薄い回転円板を変形してしまう虞がある。
このため、回転円板の取り付けには細心の注意が必要と
なってしまう。また、シャフトが配電器ハウジングから
大きく突出するため、光電式ピックアップの受光素子と
発光素子とを別々に取り付けなければならず、取り付け
後の位置合わせの工程が必要になってしまうという問題
もある。

本発明の目的は、組立が容易で且つ位置決め等の精度が
高い内燃機関のクランク角度検出装置を提供することに
ある。

内燃機関のクランク軸の回転に同期して回転するシャフ
トの端部に取り付けられる回転円板であって透孔スリッ
ト列が環状に所定間隔で穿孔され中心軸位置に取付孔が
設けられた回転円板と、該回転円板の前記透光スリット
列を挟んで対面する少なくとも一対の受光素子及び発光
素子が一体となった光電式のピックアップ部とが配電器
ハウジング内に設けられる内燃機関のクランク角度検出
装置において、前記シャフトの長さを該シャフトの端部
が前記ピックアップ部の前記受光素子及び発光素子の間
に形成された隙間位置の近傍となる長さにして該シャフ
ト端部に前記回転円板が乗せられたとき該回転円板が前
記隙間に挿入される構成にすると共に、該回転円板を該
シャフトの端部との間で挟持する保持部材と、該保持部
材を前記シャフト端部に圧接し前記回転円板を該保持部
材と該シャフト端部との間で固定するネジ部材であって
該回転円板の前記取付孔を貫通するネジ部材とを設ける
ことで、達成される。

本発明の構成によれば、保持部材とシャフト端部との間
に回転円板を挟持・固定させるためにネジ部材を締めた
とき、ネジ部材は回転円板の中心軸位置に設けられた取
付孔を貫通するため、ネジ部材の回転力は回転円板には
加わらず、軸方向の圧接力のみが保持部材とシャフト端
部との間に働き、回転円板の変形は防止される。

この保持部材の端部に配電ロータを取り付ける構成のた
め、シャフトが配電器ハウジングから大きく突出するこ
とはなく、このため、光電式ピックアップを一体に配電
器ハウジング内に取り付けることが可能となる。

また、このようにシャフトが短いため、光電式ピックア
ップを取り付けた後に、シャフト端部に回転円板を取り
付け、その上に保持部材を乗せてネジ部材で締め付ける
ことが可能となる。

第１図は本発明の実施例である配電器の断面図である。

１はエンジンと同期し、その半分の回転数で回転するシ
ャフト、２はハウジング、３はベアリングである。

シャフトの一端には第１のカラー４が装着され、このカ
ラー４のフランジ部４ａにピン５が圧入されている。ピ
ン５は第２のカラー６（保持部材）のフランジ部６ａに
設けた穴７に嵌合している。なお、ピン５は、後述する
回転板８の回り止めとして機能する。

フランジ部４ａと６ａとの間には本実施例で主たる特徴
の１つである回転板８が装着され、ネジ９によって第２
のカラー６と第１のカラー４とをシャフト１の段部１ａ
に圧接するようにし、回転板８を両フランジ部４ａ，６
ａで圧接している。

１０はベースで、合成樹脂で作られており、外部への電
気信号取出し用コネクタ１１と一体形成されている。

ベース１０には電子回路を形成したプリンド板１２、お
よび光電式のピックアップ１３が載置され、このベース
１０はハウジング２の底部にネジ１４（固定手段）で固
定されている。

１５はシールド板で、高圧配電用の側電極１６，配電子
電極１７，中心電極１８の摩耗分等がピックアップ１３
に付着しないように設けている。

配電子３０の下部には、凹所３０ａを形成し、この凹所
３０ａにシールド板１５の一部が入り込み、前記摩耗粉
が空間４０に浸入することを防止している。

第２図は回転板８の実施例の正面図である。

８ａは角度信号検出用の窓で、θ_２の角度ピッチ例えば
１度毎に円周方向に３６０個設けられている。

８ｂは基準信号検出用の窓で、θ_１の角度ピッチ例えば
６気筒エンジンでは６０゜毎に円周方向に６個設けられ
ている。第１気筒位置を検出するため、基準信号検出用
の窓の１個所例えば窓８ｂ１を図で示すように他の窓よ
りも回転方向に対して大きくしてある。

更に角度θ_１の外側に大きくなるような窓とし、回転方
向に対して片側のエッジのピッチはθ_１と等間隔に設定
してある。

８ｃはピン穴で、第１図のピン５が挿入されるもので、
８ｄは第１のカラー４が挿入される穴である。

第３図はピックアップ１３の要部を示した図で、(a)は
平面図、(b)は側断面図、(c)は背面図である。

１３ａは第１の光カプラを形成し、発光素子１３ｅ、受
光素子１３ｆからなる。同様に１３ｂは第２の光カプ
ラ、１３ｃは第３の光カプラである。第２の光カプラ１
３ｂと第３の光カプラ１３ｃとは、回転中心Ｏを基準に
θ_３の角度で設置されている。

第２図における回転板８の基準信号検出用窓８ｂを第１
の光カプラ１３ａで、角度信号検出用窓８ａを第２の光
カプラ１３ｂおよび第３の光カプラ１３ｃでそれぞれ検
出する。

１３ｄは取付穴、１３ｇおよび１３ｈは発光素子１３ｅ
と受光素子１３ｆとの間に形成された光通過用の穴であ
る。１３ｐはリード線（端子）である。

第４図はピックアップ１３の発光素子１３ｅ、受光素子
１３ｆとの関係をより一層明らかにした部分的拡大図で
ある。光通過用の穴（スリット）１３ｇ，１３ｆは、光
を束させて通すだけの広さを持ち、図ではこのスリット
１３ｇ，１３ｆから発光素子１３ｅ、受光素子１３ｆの
先端が突出した構成としている。第５図は、他の実施例
であり、ピックアップ１３の穴１３ｇ，１３ｆを大きく
設定しておき、組立て時にスリット１３ｍ，１３ｎをそ
の互いの穴１３ｇ，１３ｈの全面に接着又はピン等によ
り固定せしめる。各スリット１３ｍ，１３ｎの間隔が光
通過孔となる。

第６図は、上述のピックアップ１３により検出された検
出信号を取り込み、角度信号検出及び基準信号検出を実
現してなる回路例図である。第７図はそのタイムチャー
トを示す。第６図に於いて、回路は、基準信号検出回路
ＲＣＫＴと角度信号検出回路ＰＣＫＴより成る。

Ｖccは電源、Ｒ１〜Ｒ１２は抵抗、Ｃ１，Ｃ２はコンデ
ンサである。

１３ａは第１の光カプラを形成し、発光素子１３ea、受
光素子１３faからなる。

同様に１３ｂは第２の光カプラで、発光素子１３ed，受
光素子１３fdかならり、第３図光カプラ１３ｃは発光素
子１３ｅｃ、受光素子１３fcからなる。

発光素子１３ea〜１３ecは例えば赤外線発光ダイオード
を使用している。

受光素子１３fa〜１３fcは例えば受光ダイオードを使用
し、光を感知するとそのカソードとアノードとの間に起
電力を生じるものである。

第７図のタイムチャートと共に回路動作を説明する。

電源Ｖccから各発光ダイオード１３ea〜１３ecには抵孔
Ｒ１およびＲ７を介して電流が流れ、これらと対向して
いる受光ダイオード１３fa〜１３ｃには、光を感知した
時にそのカソードとアノードとの間に起電力（アノード
側が正、カソード側が負）が生じる。

先ず、角度信号検出回路ＰＣＫＴについて説明する。第
２の光カプラ１３ｂと第３の光カプラ１３ｃのそれぞれ
の受光ダイオード１３fb〜１３fcとは逆並列に接続さ
れ、また第３図における角度θ_３は、第２図における角
度θ_２の関係において となるよう設定されている。但し、Ｎは正の整数であ
る。

従って、第７図に示すように、抵抗Ｒ８の両端にはＤで
示した如き正負の交番電圧が生じる。

これを詳しく説明すると、まず受光ダイオード１３fdで
光を受けると抵抗Ｒ８とコンパレータＣＯＭ２の負入力
端子との接続点には、正入力端子を基準０として正の電
圧が生じ、光が遮へいされると０となり、第７図のＢの
如く変化しようとする。

同様に受光ダイオード１３fbでは、１３fBと逆並列に接
続されていること、およびθ_３が前記した角度関係にな
っているため、第７図のＣに示す如く基準０から負に変
化する電圧が生じようとする。

従って、抵抗Ｒ８の両端には、第７図のＢとＣの電圧を
合成した電圧変化として第７図のＤの如く生じる。

一方、基準信号検出回路ＲＣＫＴでは、第１の光カプラ
１３ａの受光ダイオード１３faには、第２図に示した窓
８ｂを通過する光によって、第７図のＡの如き電圧が抵
抗Ｒ２の両端に生じる。

コンパレータＣＯＭ１の正入力端子には、抵抗Ｒ３とＲ
４とで電源Ｖccを分割した電圧レベルが与えられてお
り、このレベルより高い入力電圧が負入力端子に加われ
ば基準信号出力信号ＲＥＦとして、“Ｌ”が出力され第
７図のＥのようになる。抵抗Ｒ５はヒステリシスをか
け、入力信号の微少変化によって出力信号をチャタリン
グが生じることを防止するためのものである。

コンパレータＣＯＭ２の正入力端子には、抵抗Ｒ９とＲ
１０とで電源Ｖccを分割した電圧レベルが与えられてお
り、このレベルを基準に負入力端子が正負に変化すれ
ば、第７図のＦの如く“Ｌ”，“Ｈ”の信号が角度信号
出力信号ＰＯＳとして発生する。抵抗Ｒ１１は前記同様
にヒステリシスをかけるためのものである。

第７図のＥで示す基準信号出力ＲＥＦの“Ｌ”パルス幅
は、第１気筒検出用の信号θ_１２と、その他の気筒用θ
_１１となる。すなわち、第２図で示したように、窓８b1
の面積が他の窓８ｂより大きく、第１の光カプラの出力
信号Ａは大きな角度として検出されるためである。

基準信号出力ＲＥＦの立上り部門の角度θ_１は全て同一
であるから、後段の制御回路（図示せず）の動作を立上
り部で検知するようにしておけば、パルス幅θ_１１とθ
_１２とが異なっていても問題がない。

第１気筒検出用の信号を得るためには、例えばθ_１２の
間に存在する第７図のＦま示す角度信号出力ＰＯＳの
“１”の数を計数することにより、他の気筒と区別して
取出すことは容易である。

本発明では６気筒としたが、４気筒、８気筒等任意でよ
いことはもちろんである。

また、エンジンに点火プラグを要しないデイーゼルエン
ジンの制御に用いる回転角度検出装置としても利用可能
である。

尚、特定の気筒検出のために、窓を大きくしたが、逆に
小さくしてもよい。更に、θ_１１の大きさはθ_２／２よ
りも数個以上大きくしてもよい。これらの例は、窓の大
きさの設定の仕方によって決まる。

本発明によれば、回転円板を保持部材ではさんでこれを
回転シャフトに固定するようにしたので、回転円板の位
置決めが正確且つ簡単な作業でできると共に、保持部材
は配電ロータの取付部材としても役立ち、全体としての
組立作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の配電器の実施例の断面図、第２図は本
発明の回転板の実施例図、第３図（ａ），（ｂ），
（ｃ）はピックアップの実施例図、第４図，第５図はそ
の一部拡大例図、第６図は電気回路の実施例図、第７図
はタイムチャートである。 １…シャフト、８…回転板、１３…ピックアップ、８ａ
…角度検出用窓、８ｂ，８b1…基準位置検出用窓。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のクランク軸の回転に同期して回
   転するシャフトの端部に取り付けられる回転円板であっ
   て透孔スリット列が環状に所定間隔で穿孔され中心軸位
   置に取付孔が設けられた回転円板と、該回転円板の前記
   透光スリット列を挟んで対面する少なくとも一対の受光
   素子及び発光素子が一体となった光電式のピックアップ
   部とが配電器ハウジング内に設けられる内燃機関のクラ
   ンク角度検出装置において、前記シャフトの長さを該シ
   ャフトの端部が前記ピックアップ部の前記受光素子及び
   発光素子の間に形成された隙間位置の近傍となる長さに
   して該シャフト端部に前記回転円板が乗せられたとき該
   回転円板が前記隙間に挿入される構成にすると共に、該
   回転円板を該シャフトの端部との間で挟持する保持部材
   と、該保持部材を前記シャフト端部に圧接し前記回転円
   板を該保持部材と該シャフト端部との間で固定するネジ
   部材であって該回転円板の前記取付孔を貫通するネジ部
   材とを備えることを特徴とする内燃機関のクランク角度
   検出装置。