JPH0326406Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） 本考案は内燃機関のクランク角検出装置に関す
る。

（従来技術） 近時、エンジンの電子制御が急速に進展してお
り、このような回転体の電子制御を行う場合、制
御タイミングが重要であることからエンジンのク
ランク角のような回転角度を正確に検出する必要
がある。

従来のこの種のクランク角検出装置としては、
例えば特開昭56−115865号公報に記載されたもの
があり、第４，５図のように示される。第４図に
おいて、１はデイストリビユータであり、デイス
トリビユータ１はその外方がハウジング２と配電
キヤツプ３により覆われて取付穴４を貫通するボ
ルト（図示略）によつてエンジンの所定位置（例
えば、シリンダヘツドの側面）に固定される。デ
イストリビユータ１はロータシヤフト５を有して
おり、ロータシヤフト５はボールベアリング６お
よびメタルベアリング７によつて回転自在に軸支
される。ロータシヤフト５の図中上端部には配電
ロータ８がボルト９によつて固定されており、配
電ロータ８は点火プラグへの高電圧を順次分配し
ている。配電ロータ８の図中下方には仕切板１０
で区画されたセンサ室１１内にクランク角センサ
１２が配設されており、クランク角センサ１２は
ロータシヤフト５に嵌合固定された回転検出体１
３と、回転検出体１３の両側にそれぞれ配置され
た発光ダイオード１４、受光ダイオード１５から
なるピツクアツプ部１６と、ピツクアツプ部１６
によるクランク角の検出位置情報を信号に変換す
る信号変換部１７と、を有している。回転検出体
１３には第５図に示すように基準信号用および角
度信号用の各スリツト１３ａ，１３ｂが形成され
ており、その形成位置としては、角度信号用スリ
ツト１３ａは外周部に1゜おきに360個、基準信号
用スリツト１３ｂはその内側に90゜（但し、デイス
トリビユータ角）おきに４個設けられる。また、
基準信号用のスリツト１３ｂについては第１気筒
に対応するスリツト（＃１）が幅広く形成され第
１気筒の判別信号として用いられる。なお、この
基準信号用スリツト１３ｂは４気筒以外のエンジ
ンの場合、例えば６気筒では60゜毎に、また８気
筒では45゜毎に設けられる。

再び第４図において、ロータシヤフト５の図中
下端部にはギア１８が固定されており、ギア１８
はロールピン１９によつてロツクされる。ギア１
８にはその軸線に直交するようにはすばギア２０
が噛合しており、はすばギア２０は図示していな
いカムシヤフトに取り付けられている。なお、２
１はオイルシールである。

したがつて、クランク軸が回転すると、その1/
２倍の回転数でカムシヤフトが回転してはすばギ
ア２０からギア１８へと回転力が伝達され、回転
検出体１３が回転する。これにより、クランク角
センサ１２は、発光ダイオード１４からの光を回
転検出体１３の各スリツト１３ａ，１３ｂで断続
し、受光ダイオード１５でこの光を受けて信号変
換部１７によりON／OFF信号（パルス）に変換
して出力する。このとき、クランク角センサ１２
からはクランク角で180゜毎に基準信号Ciが、1゜毎
に角度信号C₁が出力される。基準信号Ciは、例
えば各ピストンが圧縮上死点前70゜（BTDC70゜）
の位置にあるとき出力されるようにセツトされ
る。これは点火時期制御等が上死点前のタイミン
グで行われており、必然的に上死点前の基準信号
を必要とするからである。

（問題点） しかしながら、このような従来のクランク角検
出装置にあつては、回転検出体１３の固定されて
いるロータシヤフト５を互いに直交するギア１
８，２０の噛み合いによつて駆動する構成となつ
ていたため、これらのギア１８，２０の噛み合い
に伴い比較的大きなバツクラツシユが存在するこ
とから、ロータシヤフト５の回転にずれが生じク
ランク角の検出精度の低下を招いていた。すなわ
ち、このようなギア１８，２０の接触部は点接触
に近く少なくとも所定量のクリアランスを必要と
する。また、噛み合いに伴う面圧が高いため、回
転中に接触部が摩耗してこのバツクラツシユが増
大し検出精度を一層低下させるという側面もあ
る。さらに、カムシヤフトに対してロータシヤフ
ト５が直交する配置であることから、クランク角
センサ１２内蔵のデイストリビユータ１がシリン
ダヘツドの側面から外方へ大きく突出し、エンジ
ンの全幅が大きくなるという問題点があつた。

一方、このようなデイストリビユータを省略し
た点火装置、例えば各気筒の点火プラグ近傍にそ
れぞれ点火コイルを装着した低電圧配電方式を採
用した点火装置の場合には、配電機構そのものは
省くことができるもののやはり上述したものと同
様の構成になるクランク角センサが使用されてお
り、問題点の解決には至つていない。

（考案の目的） そこで本考案は、クランク角センサの駆動軸
（ロータシヤフト）をカム軸と同一軸線上でかつ
一体回転するようにカム軸に連結するとともに、
クランク角センサをカムプーリとタイミングベル
トを覆つているベルトカバー上に設けることによ
り、回転時における駆動側とのバツクラツシユや
摩耗を抑えてクランク角センサの耐久性とそのク
ランク角の検出精度を向上させるとともに、クラ
ンク角センサの取付けに伴う外方への突出を少な
くしてエンジンの全幅を小さくすることを目的と
している。

（考案の構成） 本考案による内燃機関のクランク角検出装置
は、タイミングベルトを介してクランク軸に固定
したクランクプーリにより駆動されるカム軸と、
カム軸の前端部に設けられたカムプーリと、タイ
ミングベルト、クランクプーリおよびカムプーリ
を覆い、シリンダーブロツクとシリンダーヘツド
との前端に固定されたベルトカバーと、ベルトカ
バー壁に固定され、カム軸と同一軸線上でかつ一
体回転するように該カム軸端にスプライン結合で
連結されたクランク角センサと、を備えたことを
特徴とするものであり、クランク角センサの取付
けスペースは少なく、カム軸の回転はこれとスプ
ライン結合したクランク角センサにそのまま伝達
される。

（実施例） 以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は本考案の一実施例を示す図であ
る。

まず、構成を説明すると、第１図はエンジンの
各種パーツの配置を模式的に示す図であり、この
図において、３１はDOHCタイプのエンジンで
ある。エンジン３１の上端側にはカム軸としての
エキゾーストカムシヤフト３２が配設されてお
り、エキゾーストカムシヤフト３２の前端部（図
中左端部）にはカムプーリ３３が固着される。ま
た、図示は略されているが、インテークカムシヤ
フトも同様に配置され、その前端部にはカムプー
リ３４が固着される。これらのカムプーリ３３，
３４にはタイミングベルト３５を介してクランク
プーリ３６からの回転力が伝達されており、クラ
ンクプーリ３６はクランク軸（図示略）に固着さ
れている。タイミングベルト３５および上記各プ
ーリ３３，３４，３６はベルトカバー３７で覆わ
れており、ベルトカバー３７上の所定位置にはク
ランク角センサ３８が固定される。クランク角セ
ンサ３８はエキゾーストカムシヤフト３２の軸線
Ｘ上でカムプーリ３３内にその一部が挿入されて
エキゾーストカムシヤフト３２に連結されてお
り、図中ではその取付前の状態を示している。

第２図はクランク角センサ３８の取付断面を示
す図であり、この図において、４１はシリンダヘ
ツドカバーである。シリンダヘツドカバー４１に
はベルトカバー３７が固定されており、そのベル
トカバー３７がエギゾーストカムシヤフト３２の
一端と近接する部位（カバー壁）にはボルト４２
によつてクランク角センサ３８が固定される。ク
ランク角センサ３８の内部構成は従来例と同様で
あり、ロータシヤフト４３の回転によりクランク
角を検出する。一方、エキゾーストカムシヤフト
３２の前端部はメタルベアリング４４により軸支
されており、該前端部にはボルト４５によつてカ
ムプーリ３３が固着される。カムプーリ３３の前
端側には凹部３３ａが形成されており、凹部３３
ａの内径D₁はクランク角センサ３８の後端部外
径D₂に比して大きい。そして、クランク角セン
サ３８の後端部はその一部が凹部３３ａ内に挿入
され、ベルトカバー３７から外方への突出が必要
最小限に規制される。エキゾーストカムシヤフト
３２の前端側内部にはオス形のスプライン軸４６
が圧入固定されており、このスプライン軸４６に
はメス形のスプライン軸４７が係合している。ス
プライン軸４７はピン４８を介してロータシヤフ
ト４３に固着される。スプライン軸４６，４７は
第３図に係合前の状態を示すように、それぞれ軸
方向に形成された溝部（セレーシヨン）４６ａ，
４７ａと、相係合する半円柱状の突起部４６ｂ，
４７ｂとをそれぞれ有しており、突起部４６ｂ，
４７ｂが相係合することにより位置決めされ、溝
部４６ａ，４６ｂが互いに嵌合することによりバ
ツクラツシユの無い回転力の伝達が行われる。

次に作用を説明する。

一般に、エンジンのクランク角（変量）を検出
しようとする場合、クランク角を検出の容易な中
間変量（例えば、光の断続現象や磁気現象を利用
した変量）へ変換し、これを適当な検出回路によ
つて検出し所望の出力を得るという方法がとられ
る。例えば、クランク軸に同期して回転している
カムシヤフトの回転力をクランク角センサに伝達
してクランク角を検出しようとする検出装置にあ
つては、変量に対応するカムシヤフトの回転位置
と、変量を中間変量に変換するクランク角センサ
の回転位置（詳しくは回転検出体の回転位置）と
が正確に一致していることが必要となり、これら
の位置関係にずれが発生すると検出精度が低下す
る。すなわち、回転検出体の回転位置は現クラン
ク角に正確に対応していなければならない。従来
は、上記回転力の伝達にバツクラツシユが存在し
かつ装着スペースの比較的大きいはすば歯車機構
を採用しており、検出精度の低下とエンジンへの
装着スペースの増大とを容認していた。

そこで本実施例では、スプライン結合によれば
バツクラツシユが存在しないことおよびこの結合
は同一軸線上で行われることに着目し、スプライ
ン軸４６，４７によりエキゾーストカムシヤフト
３２とロータシヤフト４３とを連結することで、
回転検出体の回転位置を現クランク角に正確に対
応させる一方、カムプーリ３３に凹部３３ａを設
け同一軸線上のクランク角センサ３８の一部をこ
の凹部３３ａ内に収納することで、装着スペース
を低減させている。

以下にこれを（）検出精度の面と（）装着
スペースの面から順次考察する。

（） 検出精度 ロータシヤフト４３とエキゾーストカムシヤフ
ト３２とはスプライン軸４６，４７を介してスプ
ライン結合しており、これらのスプライン軸４
６，４７は回転力の伝達をスプラインの歯（すな
わち溝部４６ａ，４７ｂ）全体で行う。したがつ
て、従来のような点接触と比べ面圧が低く長期間
の使用に拘らず、摩耗を抑制して、バツクラツシ
ユの無い回転力の伝達を行うことができる。その
結果、回転検出体の回転位置を現クランク角に正
確に対応させることができ、クランク角の検出精
度を向上させることができる。

また、本実施例では次のような事項により間接
的により一層検出精度を向上させている。

クランク角センサ３８をエキゾーストカムシ
ヤフト３２に係合させており、エキゾーストカ
ムシヤフト３２はタイミングベルト３５の引張
力により回転する。この場合、エキゾーストカ
ムシヤフト３２には引張力による回転変動が存
在しており、これはインテークカムシヤフトに
ついても同様である。したがつて、クランクプ
ーリ３６が第１図中矢印Ｒ方向に回転していれ
ばクランク角センサ３８をエキゾーストカムシ
ヤフト３２に係合させることにより、インテー
クカムシヤフトに係合させた場合に比して上記
回転変動を少なくすることができ、回転変動に
伴う検出精度低下を小さくすることができる。
因に、インテークカムシヤフトに係合させた場
合には、カムシヤフト２本分の回転変動が累積
される。

ベルトカバー３７はエンジン３１の中で最も
振動の小さい本体部（シリンダブロツクおよび
シリンダヘツド）に直接取り付けられており、
このベルトカバー３７にクランク角センサ３８
を固定することでクランク角センサ３８に加わ
る振動を小さくすることができる。その結果、
クランク角センサ３８の耐久性を向上させるこ
とができ、これは検出精度の向上につながる。
従来は本体部の側方へ張り出した形でクランク
角センサが取り付けられており、振動が大であ
つた。

スプライン結合によりベルトカバー３７の取
付後においてもクランク角センサ３８の着脱が
容易であるため、エンジン３１の組立における
最終工程でクランク角センサ３８を取付けるこ
とができる。したがつて、途中行程でクランク
角センサ３８を取付ける必要のある従来例と比
べ、組立行程で誤つて衝撃が加えられるあるい
は破損されるという不具合の発生を避けること
ができ、製品としての歩留向上を図ることがで
きる。

クランク角センサ３８の着脱が容易であるた
め、点検が容易となりサービス性を高めて精度
向上を図ることができる。

（） 装着スペース クランク角センサ３８とエキゾーストカムシヤ
フト３２との連結がスプライン軸４６，４７によ
つて行われており、エキゾーストカムシヤフト３
２と同一軸線上にあるクランク角センサ３８の一
部がカムプーリ３３の凹部３３ａ内に収納されて
いる。すなわち、軸部および本体部の双方におい
て相対する部材同士がオーバラツプする形で空間
が有効に利用されている。また、クランク角セン
サ３８がエンジンルーム内では比較的スペースに
余裕のあるエンジン３１前部のベルトカバー３７
上に取付けられるとともに、この取付けに際して
クランク角センサ３８のエンジン３１前方（第２
図中左方）への突出が最小限に規制されている。
したがつて、エンジン３１の全幅を小さくしつつ
全長の増加も最小限に抑えることができる。

（効果） 本考案によれば、クランク角センサに回転力を
伝達する歯面を拡げてその面圧を小さくしている
ので、この伝達部位における摩耗やがたを長期に
わたつて少なく抑えることができ、クランク角セ
ンサの検出精度を高めることができる。また、振
動の少ないベルトカバーにクランク角センサを取
り付けているので、クランク角センサの耐久性を
より向上させることができる。さらに、スプライ
ン結合の採用により、クランク角センサの組付け
や点検のための着脱が容易にでき、組立時におけ
るクランク角センサの取付けを最終工程にして作
業中の損傷等を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本考案の一実施例を示す図であ
り、第１図はそのエンジンの各種パーツの配置を
模式的に示す図、第２図はそのクランク角センサ
の取付状態を示す断面図、第３図はそのスプライ
ン軸同士の結合前の状態を示す斜視図、第４，５
図は従来のクランク角センサを示す図であり、第
４図はそのクランク角センサ内蔵のデイストリビ
ユータの断面図、第５図はその回転検出体の平面
図である。 ３１……エンジン、３２……エキゾーストカム
シヤフト、３３……カムプーリ、３５……タイミ
ングベルト、３７……ベルトカバー、３８……ク
ランク角センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. タイミングベルトを介してクランク軸に固定し
   たクランクプーリにより駆動されるカム軸と、カ
   ム軸の前端部に設けられたカムプーリと、タイミ
   ングベルト、クランクプーリおよびカムプーリを
   覆い、シリンダーブロツクとシリンダーヘツドと
   の前端に固定されたベルトカバーと、ベルトカバ
   ー壁に固定され、カム軸と同一軸線上でかつ一体
   回転するように該カム軸端にスプライン結合で連
   結されたクランク角センサと、を備えたことを特
   徴とする内燃機関のクランク角検出装置。