JP6581386B2 - 回転検出要素付きプーリ - Google Patents

Description

本発明は、自動車用エンジンのクランクシャフトに設けられるプーリに関する。

自動車のエンジンにおけるクランクシャフトの軸端に取り付けられるプーリは、クランクシャフトに生じる捩り振動を所定の振動周波数域で共振により吸収するためのトーショナルダンパを構成している。この種のプーリは、図４に示すように、エンジンのエンジンケース２００の外側に配置されると共に内径の円筒状のボス部１０１がクランクシャフト４００の軸端にボルト４０１によって固定されるハブ１００を備える。また、クランクシャフト４００の軸端が挿通されたエンジンケース２００の軸孔内周面には、機内（クランク室）Ａに存在するエンジンオイルが軸孔を通じて機外へ漏洩するのを防止するため、オイルシール３００が装着されている。オイルシール３００は、機内Ａ側を向いたメインリップ３０１が、トーショナルダンパにおけるハブ１００のボス部１０１の外周面に摺動可能に密接されることによってエンジンオイルに対する密封機能を奏するものである（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、上述の構造の場合、ハブ１００とエンジンケース２００の間の空間Ｂに泥水やダスト等が飛来した場合、このようなダスト等がハブ１００のボス部１０１の外周面とオイルシール３００のメインリップ３０１との摺動部に介入することによって、エンジンオイルに対する密封機能が損なわれたり、メインリップ３０１が早期に摩耗したりするおそれがある。

そこで、オイルシール３００の外側に、例えばハブ１００に形成した環状凹部１０２とエンジンケース２００に形成した環状凸部２０１によってジグザグに屈曲した隙間からなるラビリンスシールＬＳを構成することが知られている。しかしながら、ラビリンスシールＬＳの場合、ハブ１００とエンジンケース２００の金属接触を避けるために、環状凹部１０２と環状凸部２０１間のクリアランスを小さくことには限界があり、泥水やダストの浸入防止効果を高めることが困難である。

一方、エンジンにおけるクランクシャフトの回転数の検出やクランク角検出のためのセンシング機構は、金属円盤の外周に多数の突起を歯車状に形成したパルサーを、エンジンフロントカバーの内側に位置してクランクシャフトに設けることや、ディストリビュータの内部に設けることや、クランクプーリに設けることなどが知られている（例えば特許文献２参照）。

しかしながら、金属円盤の外周に多数の突起を歯車状に形成したパルサーを用いたセンシング機構によれば、高精度で検出を行うためには突起の数を多くしなければならないので小径化できないといった問題があり、構造も複雑化しやすい。

特開２００２−２７６７３８号公報 特開平１１−２８１３１２号公報

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、クランクシャフトの軸端に取り付けられるプーリにおいて、泥水やダストの浸入防止と、クランクシャフトの回転数又はクランク角の高精度な検出の双方を満足することにある。

本発明の回転検出要素付きプーリの一態様は、エンジンケースの外側に配置されてクランクシャフトの軸端に固定され、前記エンジンケースの軸孔内周に位置する内径筒部と、機外側に設けられた前記内径筒部よりも大径の環状段差部とを有する本体と、前記環状段差部に圧入嵌合される嵌合筒部と、この嵌合筒部の軸方向一端から内径側へ延びて前記環状段差部の端面に当接する径方向部と、この径方向部の内径端から前記エンジンケース側へ向けて突出するシール筒部とを備える金属環と、前記嵌合筒部の外周面に接合され、極性の異なる磁極が円周方向所定間隔で交互に着磁された着磁部と、を備え、前記金属環は、前記エンジンケースの軸孔に取り付けられて前記クランクシャフトの軸周をシールするオイルシールから前記本体側へ向けて延びるダストリップを前記シール筒部の内周面に近接対向させる。
本発明の回転検出要素付きプーリの別の一態様は、エンジンケースの外側に配置されてクランクシャフトの軸端に固定され、前記エンジンケースの軸孔内周に位置する内径筒部と、機外側に設けられた前記内径筒部よりも大径の環状段差部とを有する本体と、前記環状段差部に圧入嵌合される嵌合筒部と、この嵌合筒部の軸方向一端から内径側へ延びて前記環状段差部の端面に当接する径方向部と、この径方向部の内径端から前記エンジンケース側へ向けて突出するシール筒部とを備える金属環と、前記嵌合筒部の外周面に接合され、極性の異なる磁極が円周方向所定間隔で交互に着磁された着磁部と、を備え、前記金属環は、前記エンジンケースの軸孔に取り付けられて前記クランクシャフトの軸周をシールするオイルシールから前記本体側へ向けて延びるダストリップを前記シール筒部の内周面に摺動可能に密接させる。

上記構成の回転検出要素付きプーリによれば、回転検出要素はクランクシャフトの軸端に固定された本体と一体に回転し、着磁部に着磁されたＮ極とＳ極の移動が、径方向に近接対向して非回転状態に配置されるセンサによって検出されるものである。そしてこの回転検出要素におけるシール筒部は、その内周面に、エンジンケースの軸孔に取り付けられるオイルシールから延びるダストリップが近接対向又は摺動可能に密接されることによって機外からの泥水やダストの浸入を防止するものである。そしてハブとエンジンケースの間の軸方向取付誤差や軸方向寸法公差、軸方向変位がシール筒部の軸方向長さの範囲内であれば、シール筒部の内周面にダストリップが近接対向又は摺動可能に密接された状態が確保されるので、良好なシール性を得ることができる。

本発明に係る回転検出要素付きプーリによれば、多極着磁した回転検出要素によってクランクシャフトの回転数又はクランク角の高精度な検出が可能であると共に、ハブとエンジンケースの間の軸方向取付誤差や軸方向寸法公差、軸方向変位等にかかわらず、オイルシールへの泥水やダストの浸入を有効に防止することができる。

本発明に係る回転検出要素付きプーリの好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す要部断面図である。 本発明に係る回転検出要素付きプーリの好ましい実施の形態における回転検出要素を、軸心を通る平面で切断して示す断面斜視図である。 回転検出時の出力波形を示す説明図である。 背景技術に係る回転検出要素付きプーリの一例を、軸心を通る平面で切断して示す部分断面図である。

以下、本発明に係る回転検出要素付きプーリの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１において、参照符号１はプーリ、２はオイルシール、３は自動車用エンジンにおけるエンジンケース、４はクランクシャフト、Ａは機内（エンジンケース３の内側空間）である。

プーリ１は、クランクシャフト４の軸端に固定されエンジンケース３の外側に配置されるハブ１１の外周側に、環状ゴムを介して環状質量体を同心的に取り付けた構成（不図示）を備え、クランクシャフト４に生じる捩り振動を、その振幅が最大となる所定の振動周波数域で共振により吸収するトーショナルダンパを構成している。なお、ハブ１１は請求項１に記載の「本体」に相当するものである。

ハブ１１は、クランクシャフト４の軸端に外挿されると共にボルト４１によって固定されエンジンケース３の軸孔内周に位置する内径筒部１１ａと、この内径筒部１１ａにおける機外側に内径筒部１１ａより大径に形成された環状段差部１１ｂと、さらにこの環状段差部１１ｂにおける機外側の端部から展開する円盤部１１ｃを有する。

プーリ１のハブ１１における環状段差部１１ｂには回転検出要素１２が取り付けられている。この回転検出要素１２は、金属環１２１と着磁部１２２からなる。

詳しくは、回転検出要素１２における金属環１２１は、金属板の打ち抜きプレス成形等により製作されたものであって、ハブ１１における環状段差部１１ｂの外周面に適当な締め代をもって圧入嵌合される嵌合筒部１２１ａと、この嵌合筒部１２１ａの軸方向一端から内径側へ延びてハブ１１における環状段差部１１ｂの端面と当接される径方向部１２１ｂと、さらにこの径方向部１２１ｂの内径端からエンジンケース３側へ向けて突出したシール筒部１２１ｃからなる。

一方、着磁部１２２は、ゴム弾性体に磁性粉末を混合した磁性ゴムからなるものであって、金属環１２１における嵌合筒部１２１ａの外周面に一体的に接合（一体成形）され、図２に示すように、極性の異なる磁極（Ｎ極とＳ極）１２２ａ，１２２ｂが円周方向所定のピッチで交互に着磁（多極着磁）されている。また、この磁極１２２ａ，１２２ｂのうち円周方向１箇所に位置する磁極は、例えばエンジンの点火時期制御等の目的で、ピストンのＴＤＣ（Top Dead Center:上死点）となるクランク角度等、特定のクランク角度を検出するための計測原点として、円周方向の着磁ピッチが異なるものとなっている。

オイルシール２は、金属環２１と、この金属環２１の外周面に設けられてエンジンケース３の軸孔３１の内周面に圧入嵌着されるゴム弾性体からなる外周シール部２２と、金属環２１の内径部に設けられて機内Ａ側へ延びるゴム弾性体からなるメインリップ２３と、金属環２１の内径部に設けられてメインリップ２３と反対側へ延びるゴム弾性体からなるダストリップ２４を備える。そして、メインリップ２３の先端２３ａがプーリ１のハブ１１における内径筒部１１ａの外周面と摺動可能に密接され、ダストリップ２４の先端外周が、回転検出要素１２における金属環１２１のシール筒部１２１ｃの内周面に近接対向又は摺動可能に密接されるものである。

エンジンケース３とプーリ１の間の空間Ｂには、ホール素子あるいは磁気抵抗素子等からなるセンサ５が、その検出面５ａを回転検出要素１２における着磁部１２２の外周面に近接対向させた状態で、例えばエンジンケース３側に取り付けられることによって非回転状態に配置されている。そしてこのセンサ５は、回転検出要素１２と共に磁気式ロータリエンコーダを構成するものである。

すなわちこの磁気式ロータリエンコーダは、回転検出要素１２がクランクシャフト４と一体に回転すると、センサ５が、その検出面５ａの内周側を着磁部１２２の磁極１２２ａ，１２２ｂ（Ｎ極とＳ極）が交互に通過することによって、図３に示すように、磁界の変化に対応した波形の信号を出力するものである。なお、図３に示す出力波形において、半周期の波長の長い部分（λ１で示す部分）は、先に説明した、着磁部１２２の円周方向１箇所で着磁ピッチの異なる部分と対応しており、すなわち１回転毎にセンサ５からの出力波形にλ１で示す部分が形成され、クランク角計測原点となる。

以上のように構成された回転検出要素付きプーリにおいて、プーリ１（トーショナルダンパ）は、クランクシャフト４の捩り振幅が最大となる振動周波数域において、捩り方向に加振されることによってハブ１１の外周側の環状ゴム及び環状質量体からなる動的吸振系が共振し、その捩り方向振動変位によるトルクが入力振動によるトルクと逆方向へ生じることによって、クランクシャフト４の捩り振動を低減する動的吸振効果を発揮するものである。

一方、オイルシール２は、外周シール部２２がエンジンケース３の軸孔３１の内周面に密嵌されると共に、メインリップ２３の先端２３ａがプーリ１におけるハブ１１の内径筒部１１ａの外周面に摺動可能に密接されることによって、軸孔３１から機内Ａのエンジンオイルが漏洩するのを防止するものである。

また、クランクシャフト４が回転すると、プーリ１のハブ１１及びその環状段差部１１ｂに取り付けられた回転検出要素１２も一体に回転し、回転検出要素１２における着磁部１２２に着磁された磁極１２２ａ，１２２ｂ（Ｎ極とＳ極）の円周方向への移動による磁界の変化に対応する波形のパルス信号が、センサ５から出力されるので、このパルスのカウントによって、クランクシャフト４の回転数やクランク角を計測することができる。この場合、磁極１２２ａ，１２２ｂの着磁ピッチを狭く（磁極１２２ａ，１２２ｂの数を多く）することによって、計測精度を向上することが可能である。

そして、この回転検出要素１２における金属環１２１のシール筒部１２１ｃの内周面には、オイルシール２にそのメインリップ２３より外側に位置して設けたダストリップ２４の先端外周が、近接対向又は摺動可能に密接されているため、機外からハブ１１とエンジンケース３の間の空間Ｂに飛来した泥水やダスト等がオイルシール２のメインリップ２３側へ浸入するのを有効に防止することができる。すなわち回転検出要素１２は、クランクシャフト４の回転を検出するための磁気式ロータリエンコーダのロータとしての機能と、泥水やダスト等の浸入を阻止する手段としての機能を併有するものである。

また、ダストリップ２４を回転検出要素１２における金属環１２１のシール筒部１２１ｃの内周面と非接触とすることによってラビリンスシールを構成するものである場合、もしダストリップ２４がシール筒部１２１ｃの内周面と接触しても金属接触とはならず、何ら問題を生じないため、ダストリップ２４とシール筒部１２１ｃとの隙間を可及的に狭くして、外周側から浸入しようとする泥水やダストに対するシール効果を向上させることができる。

また、ハブ１１とエンジンケース３との軸方向位置関係は、ハブ１１、オイルシール２、クランクシャフト４等の各部材の軸方向取付誤差や軸方向寸法公差、軸方向変位に起因してばらつきを生じるが、このような軸方向位置のばらつきが回転検出要素１２における金属環１２１のシール筒部１２１ｃの軸方向長さの範囲内であれば、シール筒部１２１ｃの内周面にダストリップ２４の先端外周が近接対向又は摺動可能に密接された状態が確保されるので、泥水やダストに対する良好なシール性を得ることができる。

なお、上述した実施の形態では、ハブ１１がトーショナルダンパのハブであるものとして説明したが、例えば補機へ動力を伝達するためのプーリを、カップリングゴムを介して連結した構造を、環状ゴム及び環状質量体からなる動的吸振系と共に備えるトルク変動吸収ダンパ（ダンパプーリ）のハブや、ダンパを構成しないプーリにも同様に適用することができる。

１ プーリ
１１ ハブ（本体）
１２ 回転検出要素
１２１ 金属環
１２１ｃ シール筒部
１２２ 着磁部
２ オイルシール
２４ ダストリップ
３ エンジンケース
４ クランクシャフト
５ センサ

Claims (2)

1. エンジンケースの外側に配置されてクランクシャフトの軸端に固定され、前記エンジンケースの軸孔内周に位置する内径筒部と、機外側に設けられた前記内径筒部よりも大径の環状段差部とを有する本体と、
   前記環状段差部に圧入嵌合される嵌合筒部と、この嵌合筒部の軸方向一端から内径側へ延びて前記環状段差部の端面に当接する径方向部と、この径方向部の内径端から前記エンジンケース側へ向けて突出するシール筒部とを備える金属環と、
   前記嵌合筒部の外周面に接合され、極性の異なる磁極が円周方向所定間隔で交互に着磁された着磁部と、
   を備え、
   前記金属環は、前記エンジンケースの軸孔に取り付けられて前記クランクシャフトの軸周をシールするオイルシールから前記本体側へ向けて延びるダストリップを前記シール筒部の内周面に近接対向させる、
   ことを特徴とする回転検出要素付きプーリ。
2. エンジンケースの外側に配置されてクランクシャフトの軸端に固定され、前記エンジンケースの軸孔内周に位置する内径筒部と、機外側に設けられた前記内径筒部よりも大径の環状段差部とを有する本体と、
   前記環状段差部に圧入嵌合される嵌合筒部と、この嵌合筒部の軸方向一端から内径側へ延びて前記環状段差部の端面に当接する径方向部と、この径方向部の内径端から前記エンジンケース側へ向けて突出するシール筒部とを備える金属環と、
   前記嵌合筒部の外周面に接合され、極性の異なる磁極が円周方向所定間隔で交互に着磁された着磁部と、
   を備え、
   前記金属環は、前記エンジンケースの軸孔に取り付けられて前記クランクシャフトの軸周をシールするオイルシールから前記本体側へ向けて延びるダストリップを前記シール筒部の内周面に摺動可能に密接させる、
   ことを特徴とする回転検出要素付きプーリ。

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