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技術 エンジンの回転状態を監視するために用いる被検出装置

出願人 ヒロセ電機株式会社いすゞ自動車株式会社
発明者 伊藤知明田中正美久保田正野田久仁雄
出願日 2003年11月18日 (17年3ヶ月経過) 出願番号 2003-387919
公開日 2005年6月9日 (15年8ヶ月経過) 公開番号 2005-147936
状態 特許登録済
技術分野 直線速度または角速度の測定、およびその指示装置 感知要素の出力の伝達及び変換
主要キーワード 環状側面 内部支持部材 外部支持部材 磁気ワイヤ 横面図 被検出装置 感知方向 リセット磁界
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この項目の情報は公開日時点(2005年6月9日)のものです。
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図面 (13)

課題

エンジン回転部品をエンジンの回転状態監視するための被検出物として利用するにあたり、回転部品自体を被検出物として使用するのではなく、別体で設けたプレス材被検出装置として利用することとして、その加工を容易にし、また、加工コストを安価にするものである。

解決手段

エンジンのクランク軸と同期して回転する回転部品に取り付けられてこの回転部品と共に回転し、この回転部品の近傍に配置されたセンサによって複数の被感知部分感知されて前記センサによるクランク軸の回転状態の監視を可能とする被検出装置であって、該被検出装置は回転部品とは別体のプレス材をプレス加工することによって形成されている。

概要

背景

エンジン排ガス制御、出力制御燃費制御等に関わる重要な役割の一つに燃料噴射タイミングを挙げることができる。近年、特にディーゼルエンジンの排ガス規制が厳しくなってきたことから、燃料噴射タイミングの調整は益々重要になってきた。燃料噴射タイミングをより正確なものとするには、エンジンの回転状態(速度等)を正確に監視する必要がある。

従来は、エンジンの回転状態を監視するために、パルサーリング、即ち、検出体ギア被検出物として利用されてきた。パルサーリングはエンジンの回転に伴って回転し、センサによってこのパルサーリングの回転状態(速度等)が監視される。更に、燃料噴射タイミングの向上要求に伴って、このようなパルサーリングに代えて、エンジン部品の一部であるフライホイールが被検出物として利用されるようになってきた。

図12に、エンジンの内部構造の概略横面図を示す。この図等からも明らかなように、エンジン7には、少なくとも、略円板状のプーリーギア71と、略円板状のフライホイール72と、それらを連結して、それらと同期して回転するクランク軸73が設けられている。更に、これらの基本的部品に加えて、フライホイール72の回転状態を監視するセンサ74がフライホイールの近傍に設けられている。特に図示はしないが、よく知られているように、クランク軸73の所定箇所75にはピストンが取り付けられる。明らかなように、例えば、ピストン数が4つであれば、このエンジンは四気筒エンジンということになる。

エンジンに使用されるフライホイールは、クランク軸と同期して回転する部品の中で最も外径が大きく、例えば、約30cm〜の直径を有し、一般に、軽いものでも約20kg程度の重さを持つ。フライホイールは、パルサーリングに比較してかなり大きいことから、フライホイールを被検出物として利用すれば、そこにより多くの被感知部分、例えば複数の穴を設けることができる。

従来は、フライホイールにこのような被感知部分を設けるため、フライホイールの表面に穴を直接ドリルで加工する方法、或いは、フライホイールの大きさに合わせて加工したパルサーリングをフライホイールに取り付けるといった方法が採用されてきた。

特許第3352366号複合磁気回転センサが開示されている。

概要

エンジンの回転部品をエンジンの回転状態を監視するための被検出物として利用するにあたり、回転部品自体を被検出物として使用するのではなく、別体で設けたプレス材被検出装置として利用することとして、その加工を容易にし、また、加工コストを安価にするものである。 エンジンのクランク軸と同期して回転する回転部品に取り付けられてこの回転部品と共に回転し、この回転部品の近傍に配置されたセンサによって複数の被感知部分を感知されて前記センサによるクランク軸の回転状態の監視を可能とする被検出装置であって、該被検出装置は回転部品とは別体のプレス材をプレス加工することによって形成されている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

エンジンクランク軸と同期して回転する回転部品に取り付けられてこの回転部品と共に回転し、この回転部品の近傍に配置されたセンサによって複数の被感知部分感知されて前記センサによるクランク軸の回転状態監視を可能とする被検出装置であって、該被検出装置は回転部品とは別体のプレス材プレス加工することによって形成されていることを特徴とする被検出装置。

請求項2

請求項1記載の被検出装置において、前記被検出装置の被感知部分は複数の貫通穴である被検出装置。

請求項3

請求項2記載の被検出装置において、前記回転部品と前記複数の貫通穴との間に隙間が形成されている被検出装置。

請求項4

請求項3記載の被検出装置において、少なくとも前記隙間に補強材をつめた被検出装置。

請求項5

請求項2記載の被検出装置において、前記貫通穴は完全な円形であるか、楕円形であるか、矩形であるか、若しくは凹凸形状である被検出装置。

請求項6

請求項1乃至5のいずれかに記載の被検出装置において、前記被検出装置の被感知部分は前記回転部品の環状表面に配置されている被検出装置。

請求項7

請求項1乃至5のいずれかに記載の被検出装置において、前記被検出装置の被感知部分は前記回転部品の表面に配置されている被検出装置。

請求項8

請求項1乃至7のいずれかに記載の被検出装置において、前記クランク軸の位置と被感知部分の位置を合わせる手段を持つ被検出装置。

請求項9

請求項1乃至8のいずれかに記載の被検出装置において、該被検出装置は複数に分割され得る被検出装置。

請求項10

請求項9記載の被検出装置において、前記複数に分割された被検出装置を前記回転部品に位置決めするための位置決め手段を有する被検出装置。

請求項11

請求項1乃至10のいずれかに記載の被検出装置において、前記センサは複合磁気回転センサである被検出装置。

技術分野

0001

本発明は、エンジン回転状態監視するために用いる被検出装置に関する。

背景技術

0002

エンジンの排ガス制御、出力制御燃費制御等に関わる重要な役割の一つに燃料噴射タイミングを挙げることができる。近年、特にディーゼルエンジンの排ガス規制が厳しくなってきたことから、燃料噴射タイミングの調整は益々重要になってきた。燃料噴射タイミングをより正確なものとするには、エンジンの回転状態(速度等)を正確に監視する必要がある。

0003

従来は、エンジンの回転状態を監視するために、パルサーリング、即ち、検出体ギア被検出物として利用されてきた。パルサーリングはエンジンの回転に伴って回転し、センサによってこのパルサーリングの回転状態(速度等)が監視される。更に、燃料噴射タイミングの向上要求に伴って、このようなパルサーリングに代えて、エンジン部品の一部であるフライホイールが被検出物として利用されるようになってきた。

0004

図12に、エンジンの内部構造の概略横面図を示す。この図等からも明らかなように、エンジン7には、少なくとも、略円板状のプーリーギア71と、略円板状のフライホイール72と、それらを連結して、それらと同期して回転するクランク軸73が設けられている。更に、これらの基本的部品に加えて、フライホイール72の回転状態を監視するセンサ74がフライホイールの近傍に設けられている。特に図示はしないが、よく知られているように、クランク軸73の所定箇所75にはピストンが取り付けられる。明らかなように、例えば、ピストン数が4つであれば、このエンジンは四気筒エンジンということになる。

0005

エンジンに使用されるフライホイールは、クランク軸と同期して回転する部品の中で最も外径が大きく、例えば、約30cm〜の直径を有し、一般に、軽いものでも約20kg程度の重さを持つ。フライホイールは、パルサーリングに比較してかなり大きいことから、フライホイールを被検出物として利用すれば、そこにより多くの被感知部分、例えば複数の穴を設けることができる。

0006

従来は、フライホイールにこのような被感知部分を設けるため、フライホイールの表面に穴を直接ドリルで加工する方法、或いは、フライホイールの大きさに合わせて加工したパルサーリングをフライホイールに取り付けるといった方法が採用されてきた。

0007

特許第3352366号複合磁気回転センサが開示されている。

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、このような従来方法で被感知部分を設けたのでは、加工コストが非常に高くなるといった欠点がある。

0009

本発明はこのような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、エンジンのフライホイールのような回転部品をエンジンの回転状態を監視するための被検出物として利用するにあたり、回転部品自体を被検出物として使用するのではなく、別体で設けたプレス材を被検出装置として利用することとして、その加工を容易にし、また、加工コストを安価にするものである。

課題を解決するための手段

0010

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンのクランク軸と同期して回転する回転部品に取り付けられてこの回転部品と共に回転し、この回転部品の近傍に配置されたセンサによって複数の被感知部分を感知されて前記センサによるクランク軸の回転状態の監視を可能とする被検出装置であって、該被検出装置は回転部品とは別体のプレス材をプレス加工することによって形成されていることを特徴としている。

0011

上記被検出装置において、被感知部分は複数の貫通穴であってもよく、この穴は完全な円形であるか、楕円形であるか、矩形であるか、若しくは凹凸形状であってもよい。

0012

また、上記被検出装置において、前記回転部品と前記複数の貫通穴との間に隙間が形成されていてもよい。これにより、センサによる感度を向上させることができる。

0013

更に、上記被検出装置において、少なくとも前記隙間に補強材をつめてもよい。これにより、プレス材の強度を高め、また、騒音を防止することができる。

0014

更に、上記被検出装置において、前記被検出装置の被感知部分は前記回転部品の環状表面に配置されてもよいし、前記回転部品の表面に配置されてもよい。

0015

また、上記検出装置において、前記クランク軸の位置と被感知部分の位置を合わせる手段を設けてもよい。

0016

更にまた、上記被検出装置は複数に分割されていてもよく、これにより、プレス材の製造をより簡易にし、製造コスト下げることができる。また、分割された被検出装置を回転部品に位置決めするための手段を設けてもよい。

0017

尚、これらの構成では、複合磁気回転センサを使用するのが好ましい。

発明の効果

0018

本発明によれば、エンジンの回転部品をエンジンの回転状態を監視するための被検出物として利用するにあたり、回転部品自体を被検出物として使用するのではなく、別体で設けたプレス材を被検出装置として利用することとして、その加工を容易にし、また、加工コストを安価にすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0019

図1図2を参照して、本発明において被検出手段として利用されるプレス材を説明する。図1は、このプレス材を一部破断してフライホイール若しくはクランクプーリー等のクランク軸と同期して回転する回転部品に取り付けた状態をセンサとともに示した概略斜視図、図2は、このプレス材の環状側面における中心線断面図である。

0020

図面からは明らかでないが、プレス材1は、回転部品3とは別体の一般入手可能なプレス板を、打抜き、曲げ等の加工を行うことによって容易に製造できる。プレス材の材質は、例えば、SPCC、SPFC材のような磁性材料であり、その厚みは、プレス加工可能な厚み、例えば、約1〜2mm程度と考えてよい。ただし、プレス加工可能であれば、どのような厚みであってもよい。プレス材1は、全体として底が抜けた皿の形状に加工されている。また、プレス材1の環状側面12の表面には、センサ5によって感知され得る複数の貫通穴13が設けられている。これらの穴13は、プレス加工によって一度に形成することができる。したがって、その加工コストは非常に安価である。穴の形状は完全な円形であってもよく、その個数は例えば60個程度とすることができる。

0021

エンジンの組立時、プレス材1は、回転部品3の背面側、特に、リングギア31が設けられた側の表面側の対向側に固定される。例えば、回転部品3とプレス材1それぞれの背面に設けた止め穴14に、ネジ(図示されていない)を取り付けることによって互いに固定することができる。これにより、プレス材1は回転部品3と共に回転する。

0022

回転部品3の回転に伴って、プレス材1に設けた複数の穴13がセンサ5の感知面を通過する。このプレス材1の運動応答して、センサ5に所定の信号が発生される。尚、側面の一部に設けた穴が設けられていない領域15は、センサ5が信号を発生する際のタイミング取りの基準として、換言すれば、クランク軸の位置と被検出部である穴13の位置を合わせる手段として利用できる。

0023

図2によく示されているように、プレス材1と回転部品3が互いに固定されるとき、プレス材1の環状側面の内側16と回転部品3の背面側の環状側面の外側32との間に隙間17を形成するのが好ましい。プレス材1の厚みは比較的薄いことから、プレス材1を回転部品3に完全に密着させてしまうと、センサ5による穴13の感知が不可能になるか、または、感知に誤りが生じ易くなってしまうためである。センサ5によって穴13を正確に感知するには、プレス材1の表面から回転部品3までの距離19は、例えば、約1.8mm、好ましくは約3mm以上必要と考えられる。ここで、例えば距離19を1.8mm、プレス材1の厚み18をA、隙間17の大きさをBとおけば、A+B=1.8mmという関係が成り立つ。すなわち、プレス材1の厚みが小さければ隙間を大きくし、プレス材の厚みが大きければ間隔を小さくしてやればよい。隙間17の大きさを適当に調整することにより、センサによる感知性能を高めることができる。尚、プレス材1の厚みが増せば隙間を形成する必要はなくなるが、この場合には、プレス加工が困難なものになり、或いは、不可能になってしまう。

0024

図3に、本発明で使用することができるセンサの一例を示す。このセンサ5は、特許第3352366号等に開示された大バルクハウゼンジャンプを利用したセンサ(以下、「複合磁気回転センサ」と呼ぶ)である。このセンサ5は、大バルクハウゼンジャンプを起こし得る磁気ワイヤ51と、これを支持する樹脂製の内部支持部材52と、この内部支持部材52の外部を取り巻く検出コイル53と、この検出コイル53を先端側上下から挟み込むN極磁石54及びS極磁石55と、後端側上下から挟み込むヨーク56、57、更に、特に後端側上部に設けたヨーク56の上部付近に位置する調整ヨーク58、S極磁石55と下側のヨーク57や配線59が固定される基板60、これらの部品全体を支持する外部支持部材61と、最も外側の形成する外装62等から成る。磁気ワイヤ51に大バルクハウゼンジャンプによって信号が生じたとき、この信号は、基板60を通じて配線59に伝達され、外部に取り出される。このとき取り出される信号は、穴の形状に関わらずパルス状である。このため、この複合磁気回転センサ5によれば、他の従来センサと異なり、波形の形状ではなく、信号の有無のみによって、つまり、セット磁界リセット磁界が生じることによる信号の有無のみによって、穴を感知でき、穴の形状や精度に影響されにくいという利点が得られる(詳細は上記特許公報参照)。特に、プレス材には、プレス加工時にバリエッジができる危険が高いため、本発明の構成において、複合磁気回転センサ5は、他の従来センサに比べてより好ましいと考えられる。

0025

複合磁気回転センサ以外に使用可能なセンサとして、例えば、電磁ピックアップセンサやMRセンサホールセンサがある。これらのセンサはよく知られているため、それらの構成についてここでは詳述しない。ただし、電磁ピックアップセンサは、回転部品の回転速度が低速で出力が小さいときには、回転の検出が不可能になってしまうという欠点があり(但し、増幅を行うことにより検出可能な場合もある)、また、MRセンサ、ホールセンサは、電磁ピックアップと同様、磁界そのものの変化を捉えた上でセンサ内の波形成形回路を通り一般には0〜5Vといった大きさの出力になるが、磁界変化が小さいと検出不可能になってしまうこともあり、また、プレス加工精度がセンサのタイミング制度に影響を及ぼすこともあるため、上述した複合磁気回転センサが現段階では最も好ましいと考えられる。

0026

尚、プレス材1に設ける穴13の形状は、センサ5によって感知され得る形状や精度であれば足り、図1に示すような完全な穴である必要はなく、また、必ずしも穴である必要はない。図4乃至図6に、センサ5によって感知することができる穴の形状例を示している。これらの図は、センサ付近における環状側面における上面図であって、環状側面における湾曲を考慮しないで図示されている。図4の穴13−1は、角部を滑らかにした略楕円形図5の穴13−2は、角部を鋭く形成した長方形のような矩形、図6の穴13−3は、穴の移動方向との直交方向において長方形の一辺を取り除いた凹凸形状となっている。これらの形状を用いた場合、図1に示したような完全な円形に比べて、プレス材の移動方向における穴の長さ(センサによる感知方向における穴の径)を小さくすることができ、これにより、より多くの被感知部分をプレス材に設けることができる。例えば、穴同士を中心角において6度程度離して約60個の穴を設けることもできるし、それ以上の穴を設けることもできる。

0027

図7に、上に説明したプレス材の変形例を示す。図1等を参照して説明したプレス材は一体形成型のものであったが、図7の変形例に示すように、プレス材を分割した形状とすることもできる。このように、プレス材を分割形状とすることにより、プレス材の製造をより簡易にすることができ、製造コストを減少させることができる。

0028

尚、図7は、図1に略対応する図を示すものであるが、図1と異なり、プレス材が回転部品に完全に固定される前の状態を示している。また、図7には、プレス材を例えば三分割した例を示したが、勿論、三分割に限定されるものではない。

0029

分割された各プレス材片1’は、それぞれに2個づつ設けられた止め穴14とこれらに対応して設けられた回転部品3のネジ穴21とにネジ26を貫通させて、回転部品3に完全に固定することができる。また、回転部品3における各プレス材片1’の位置精度の向上を図るため、位置決めピン27(1つだけしか示していない)を用いてもよい。つまり、プレス材片1’と回転部品3双方の対応位置に、位置決めピン27を貫通させるための穴25、25’を設け、それらの穴を位置決めピンによって整合させてもよい。

0030

尚、プレス材を分割した場合、図1の領域15に対応する部分、つまり、クランク軸の位置と被検出部である穴13の位置を合わせる手段を、プレス材片1’同士の間隔を調整することによって形成することができる。例えば、図7に示すように、領域15Aとして、穴の移動方向において穴13の2個分の長さ領域を設けてもよい。また、領域15Bや15Cとして、穴13の1個分の長さ領域を設けることにより、これらの領域を穴13として利用することもできる。その他、様々な変形が可能であろう。

0031

図8に、本発明の第二実施形態によるプレス材を示す。この図8は、第一実施形態の図2に対応すると考えてよい。但し、便宜上、ここでは回転部品のリングギアは省略して示している。

0032

第一実施形態では、プレス材と回転部品との間、或いは、プレス材の穴同士の間に隙間が形成されていた。プレス材1は回転部品3とともに相当の高速度で回転されるが、このような隙間があると、プレス材の強度が弱められ、また、プレス材の振動等によって騒音が生じてしまう。第二実施形態は、この問題を解決する改良形態である。ここでは、プレス材1と回転部品3の間の隙間17と、更に、プレス材の穴13同士の間の隙間に、例えば、プラスチックウレタンゴムのような非磁性材料、或いは、非磁性の金属等の補強材23がつめられている。これにより、プレス材1は補強され、隙間から騒音が発生することも防止される。尚、その他の構成については第一実施形態と同様のものと考えてよい。

0033

次いで、図9図10に、本発明の第三実施形態によるプレス材を示す。図9はこのプレス材の正面図である。図10図9のA−A線断面図であって、上の図2図8に対応する図と考えてよい。但し、ここでも回転部品のリングギアは省略して示している。

0034

第一実施形態や第二実施形態と異なり、このプレス材1Aは、全体として平板状に形成されており、その中心付近に回転部品3に向かって突出する凹部22Aを有する。凹部22Aの中心には比較的大きな穴24Aが形成されており、その穴24Aの周囲にネジ止め用の止め穴14Aが設けられている。センサ5によって感知される貫通穴13Aは、ここでは、プレス材1Aの環状側面ではなく、凹部22Aの更に外側の同心環状部分20Aに沿って設けられている。尚、貫通穴13Aの深さがより深くなるよう、隙間17Aが設けられている点等は、上の実施形態と同様である。当然のことながら、この実施形態では、穴13Aの位置に対応して、センサ5はプレス材1Aの表面に配置されている。また、エンジン組立時に、プレス材1は、回転部品3の表面側、つまり、リングギア31が設けられた側に固定される。

0035

この第三の実施形態においても、第一実施形態の変形例と同様に、プレス材1Aを複数に分割した形で製造することができる。図11にその分割形状の例を示す。回転部品3の大きさに対応して、プレス材1Aは比較的大きなものにする必要があるが、この第三実施形態の構成によれば、プレス材1Aを複数に分割した形(ここでは6つに均等分割している)で形成することができる。分割された複数のプレス材片1A’は、回転部品3上で組み合わされて、最終的に、図10に示すような1つの大きなプレス材として形成される。この方法によれば、プレス材の製造をより簡易にすることができ、製造コストを減少させることができる。分割の方法は、図11に示すように同じ大きさとしてもよいし、異なる大きさとしてもよい。また、図11には特に示していないが、この実施形態においても、図7の実施例と同様に、位置決めピンを設けてもよい。

0036

尚、上の実施形態では、プレス材を回転部品にネジによって固定するとしたが、例えば、プレス材の背面に凸部を、回転部品にこの凸部に対応する凹部を設ける等して、プレス材を回転部品に圧入固定できるようにしてもよい。

図面の簡単な説明

0037

本発明の第一実施形態によるプレス材を示す図。
図1のプレス材の環状側面における中心線断面図。
本発明で利用され得るセンサの構造を示す図。
センサによって感知され得る穴の形状例であって、略楕円形の穴を示す図。
センサによって感知され得る穴の形状例であって、矩形の穴を示す図。
センサによって感知され得る穴の形状例であって、凹凸形状の穴を示す図。
本発明の第一実施形態によるプレス材の変形例を示す図。
本発明の第二実施形態によるプレス材を示す図。
本発明の第三実施形態によるプレス材の正面図。
図9のA−A線断面図。
本発明の第三実施形態によるプレス材の変形例を示す図。
エンジンの内部構造の概略横面図。

符号の説明

0038

1プレス材
5センサ
12環状側面
13 穴
15 領域
27 位置決めピン

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