(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンの失火を精度よく判定できる回転角検出装置を提供する。【解決手段】回転角検出装置は、エンジンのクランクシャフト（シャフト）に設けられたディスクプレート（ロータ）３の外周に形成され、ディスクプレート３の径方向に延在する径方向延在部（第１径方向延在部）１１、および、径方向と交差する交差方向に延在する交差方向延在部１３を含むクランク角検出用歯（第１の歯）３ｂと、クランク角検出用歯３ｂの間に形成され、ディスクプレート３の径方向に延在する径方向延在部（第２径方向延在部）１５を含む失火判定用歯（第２の歯）３ｃと、交差方向において、交差方向延在部１３と対向して配されるクランク角検出用センサ（第１のセンサ）と、径方向において、径方向延在部１１、および、径方向延在部１５と対向して配される失火判定用センサ（第２のセンサ）と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシャフトに設けられたロータの外周に形成され、前記ロータの径方向に延在する第１径方向延在部、および、前記径方向と交差する交差方向に延在する交差方向延在部を含む第１の歯と、
前記第１の歯の間に形成され、前記ロータの径方向に延在する第２径方向延在部を含む第２の歯と、
前記交差方向において、前記交差方向延在部と対向して配される第１のセンサと、
前記径方向において、前記第１径方向延在部、および、前記第２径方向延在部と対向して配される第２のセンサと、
を備える回転角検出装置。
【請求項２】
前記第２の歯は、前記エンジンのピストンが上死点に位置するときに前記第２のセンサが前記ロータと対向する部分を含んだ所定範囲内に複数形成される請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記第１径方向延在部および前記第２径方向延在部は、前記ロータの周方向に並んで形成される請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンのクランクシャフトに設けられたロータと、ロータの外周に形成された歯を検出するセンサとを備えた回転角検出装置について開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２８５８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転角検出装置は、センサから出力される歯の検出信号のパルス間隔に基づいて、クランクシャフトの回転角（クランク角）を検出したり、エンジンの燃焼状態（例えば、失火状態）を判定したりすることができる。しかし、特許文献１では、ロータの外周に形成される歯は、ロータの周方向に、例えば１０°間隔で形成される。ここで、歯がロータの周方向に１０°間隔で形成される場合、回転角検出装置は、エンジンの低速回転域において、エンジンの失火を精度よく判定することが困難になる。一方、ロータの外周に形成される歯が１０°未満間隔で形成される場合、回転角検出装置は、エンジンの高速回転域において、エンジンのクランク角を精度よく検出することが困難になる。
【０００５】
そこで、本発明は、エンジンの失火を精度よく判定することが可能な回転角検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の回転角検出装置は、エンジンのシャフトに設けられたロータの外周に形成され、ロータの径方向に延在する第１径方向延在部、および、径方向と交差する交差方向に延在する交差方向延在部を含む第１の歯と、第１の歯の間に形成され、ロータの径方向に延在する第２径方向延在部を含む第２の歯と、交差方向において、交差方向延在部と対向して配される第１のセンサと、径方向において、第１径方向延在部、および、第２径方向延在部と対向して配される第２のセンサと、を備える。
【０００７】
第２の歯は、エンジンのピストンが上死点に位置するときに第２のセンサがロータと対向する部分を含んだ所定範囲内に複数形成されてもよい。
【０００８】
第１径方向延在部および第２径方向延在部は、ロータの周方向に並んで形成されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エンジンの失火を精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の回転角検出装置を説明する図である。
【図２】本体部の外周縁の概略拡大図である。
【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図２に示すＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】変形例におけるクランク角検出用歯の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態の回転角検出装置１を説明する図である。図１に示すように、回転角検出装置１は、クランクシャフト（シャフト）ＣＳと、ディスクプレート（ロータ）３と、クランク角検出用センサ（第１のセンサ）５と、失火判定用センサ（第２のセンサ）７と、ＥＣＵ９とを備える。
【００１３】
クランクシャフトＣＳは、不図示のエンジンに配される。クランクシャフトＣＳは、エンジンのピストン（不図示）の往復運動を回転運動に変換する。ディスクプレート３は、クランクシャフトＣＳに取り付けられ、クランクシャフトＣＳと一体的に回転する。
【００１４】
ディスクプレート３は、本体部３ａと、クランク角検出用歯（第１の歯）３ｂと、失火判定用歯（第２の歯）３ｃと、切欠き部３ｄとを備える。ディスクプレート３は、例えば、磁性材料から構成される。本体部３ａは、略円環形状の板である。本体部３ａの内周面には、クランクシャフトＣＳが接続される。本体部３ａの外周縁には、クランク角検出用歯３ｂと、失火判定用歯３ｃと、切欠き部３ｄが形成される。
【００１５】
クランク角検出用歯３ｂは、本体部３ａの外周縁から径方向外側に突出する。クランク角検出用歯３ｂは、本体部３ａの全周に亘って周方向に複数形成される。クランク角検出用歯３ｂは、本体部３ａの周方向に一定間隔（例えば、１０°間隔）で形成される。
【００１６】
失火判定用歯３ｃは、本体部３ａの外周縁から径方向外側に突出する。失火判定用歯３ｃは、本体部３ａの周方向に複数形成される。失火判定用歯３ｃは、クランク角検出用歯３ｂの間に一定間隔（例えば、３．３°間隔）で形成される。本実施形態では、失火判定用歯３ｃは、隣接する一対のクランク角検出用歯３ｂの間に２つ形成される。クランク角検出用歯３ｂと失火判定用歯３ｃの間隔は、失火判定用歯３ｃ同士の間隔と等しい。つまり、クランク角検出用歯３ｂと失火判定用歯３ｃは、クランク角検出用歯３ｂ、失火判定用歯３ｃ、失火判定用歯３ｃ、クランク角検出用歯３ｂ、・・・の順に等間隔で並んでいる。
【００１７】
図１に示すように、失火判定用歯３ｃは、不図示のピストンが上死点に位置するときに失火判定用センサ７が本体部３ａと対向する部分（位置）を含んだ所定範囲内に複数形成される。例えば、失火判定用歯３ｃは、不図示のピストンが上死点に位置するときに失火判定用センサ７が本体部３ａと対向する部分（位置）から周方向に前後４５°の範囲内に形成される。
【００１８】
本実施形態において、不図示のエンジンは、水平対向エンジンである。水平対向エンジンは、クランクシャフトＣＳを介して互いに水平方向に対向するように配された複数のピストンを備えている。互いに水平方向に対向する複数のピストンは、クランクシャフトＣＳの回転角（クランク角）が１８０°ずれた２つの位置で上死点となる。換言すれば、互いに水平方向に対向する複数のピストンは、本体部３ａの周方向に１８０°ずれた２つの位置で上死点となる。よって、本実施形態の失火判定用歯３ｃは、本体部３ａの周方向に１８０°ずれた２つの上死点に対応する位置を含んだ所定範囲内に形成される。
【００１９】
切欠き部３ｄは、本体部３ａの周方向に１つ形成される。切欠き部３ｄには、クランク角検出用歯３ｂおよび失火判定用歯３ｃが形成されない。切欠き部３ｄは、クランク角検出用センサ５がクランク角の基準位置を検出するために形成される。本実施形態では、切欠き部３ｄは、本体部３ａの周方向のうち失火判定用歯３ｃが形成されていない範囲に形成されるが、これに限定されず、切欠き部３ｄは、失火判定用歯３ｃが形成される範囲に形成されてもよい。
【００２０】
図２は、本体部３ａの外周縁の概略拡大図である。図２に示すように、クランク角検出用歯３ｂは、径方向延在部（第１径方向延在部）１１と、交差方向延在部１３とを含んで構成される。
【００２１】
径方向延在部１１は、本体部３ａの外周縁上に形成される。径方向延在部１１は、本体部３ａの径方向に沿って延在する。交差方向延在部１３は、本体部３ａの径方向と交差する方向（以下、交差方向ともいう）に沿って延在する。本実施形態では、交差方向延在部１３は、径方向延在部１１の先端から、本体部３ａの回転軸方向（すなわち、径方向と直交する方向）に向かって延在する。
【００２２】
失火判定用歯３ｃは、径方向延在部（第２径方向延在部）１５を含んで構成される。径方向延在部１５は、本体部３ａの外周縁上に形成される。径方向延在部１５は、本体部３ａの径方向に沿って延在する。径方向延在部１５は、本体部３ａの周方向（すなわち、回転方向）における幅が、径方向延在部１１および交差方向延在部１３の幅と大凡等しい。また、径方向延在部１５は、径方向延在部１１の径方向の長さと大凡等しい。
【００２３】
図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図３では、クランク角検出用センサ５および失火判定用センサ７がクランク角検出用歯３ｂと対向している状態を示している。図３に示すように、クランク角検出用センサ５は、交差方向延在部１３が延在する方向（すなわち、交差方向）において、交差方向延在部１３と対向して配される。交差方向延在部１３は、径方向延在部１１と接続する側と反対側の端部に対向面１７を備える。クランク角検出用センサ５は、対向面１７と所定間隔を介して対向して配される。
【００２４】
クランク角検出用センサ５は、コイルおよび磁石を含んで構成される。クランク角検出用センサ５は、対向面１７の離接による磁界変化に基づいて、クランク角検出用信号を出力する。クランク角検出用センサ５は、クランク角検出用歯３ｂの交差方向延在部１３の対向面１７と対向したとき、クランク角検出用信号を出力する。
【００２５】
図４は、図２に示すＩＶ−ＩＶ断面図である。図４では、失火判定用センサ７が失火判定用歯３ｃと対向している状態を破線で表している。図４に示すように、失火判定用センサ７は、径方向延在部１５が延在する方向（すなわち、径方向）において、径方向延在部１５と対向して配される。径方向延在部１５は、本体部３ａの外周縁と接続する側と反対側の端部に対向面１９を備える。失火判定用センサ７は、対向面１９と所定間隔を介して対向して配される。
【００２６】
ここで、図３に示すように、クランク角検出用歯３ｂの径方向延在部１１は、本体部３ａの外周縁と接続する側と反対側の端部に対向面２１を備える。対向面１９（図４参照）および対向面２１は、本体部３ａの中心（回転中心軸）からの距離が大凡等しい。ただし、対向面１９および対向面２１は、失火判定用センサ７が検出可能な範囲内にあれば、本体部３ａの中心（回転中心軸）からの距離が異なっていてもよい。また、対向面１９および対向面２１は、本体部３ａの軸方向（回転軸方向）において、大凡等しい位置に配される。つまり、径方向延在部１１および径方向延在部１５（図４参照）は、本体部３ａの周方向に並んで（すなわち、対向して）形成される。したがって、失火判定用センサ７は、本体部３ａの回転に伴い、対向面１９（径方向延在部１５）および対向面２１（径方向延在部１１）と対向する。
【００２７】
失火判定用センサ７は、コイルおよび磁石を含んで構成される。失火判定用センサ７は、対向面１９、２１の離接による磁界変化に基づいて、失火判定用信号を出力する。失火判定用センサ７は、対向面２１および対向面１９（図４参照）と対向したとき、失火判定用信号を出力する。
【００２８】
図１に戻り、ＥＣＵ９は、クランク角検出用センサ５および失火判定用センサ７と電気的に接続される。ＥＣＵ９は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータでなり、エンジン（不図示）および回転角検出装置１を統括制御する。本実施形態では、ＥＣＵ９は、クランク角導出部２３と、失火判定部２５として機能する。
【００２９】
クランク角導出部２３は、クランク角検出用センサ５から出力されるクランク角検出用信号に基づいて、クランクシャフトＣＳの回転角（クランク角）を導出する。
【００３０】
失火判定部２５は、失火判定用センサ７から出力される失火判定用信号に基づいて、エンジンの失火を判定する。不図示のエンジンが駆動されると、クランクシャフトＣＳの回転に伴い、ディスクプレート３が回転する。ここで、エンジンの失火が起きると、ディスクプレート３の角加速度が低下する。ディスクプレート３の角加速度が低下すると、失火判定用センサ７から出力される失火判定用信号のパルス間隔が大きくなる。
【００３１】
失火判定部２５は、例えば、失火判定用信号のパルス間隔が、エンジン回転数に応じて予め定められた失火判定用閾値よりも大きくなったとき、エンジンの失火を判定する。このように、回転角検出装置１は、失火判定用信号のパルス間隔に応じて、エンジンの燃焼状態（例えば、失火状態）を判定することができる。
【００３２】
以上のように、本実施形態の回転角検出装置１は、クランク角検出用歯３ｂ（径方向延在部１１および交差方向延在部１３）と、失火判定用歯３ｃ（径方向延在部１５）と、クランク角検出用センサ５と、失火判定用センサ７とを備える。
【００３３】
ここで、仮に、失火判定用歯３ｃが形成されない場合、失火判定用センサ７は、クランク角検出用歯３ｂの径方向延在部１１と対向したときに、失火判定用信号を出力する。しかし、径方向延在部１１（クランク角検出用歯３ｂ）は、本体部３ａの周方向に比較的大きい間隔（１０°間隔）で形成される。また、失火判定用センサ７は、エンジン回転数が低くなるほど、失火判定用信号を出力する間隔（パルス間隔）が大きくなる。失火判定部２５は、失火判定用信号が出力されていない間は、エンジンの失火判定を行うことができない。そのため、失火判定部２５は、失火判定用信号のパルス間隔が大きくなるほど、エンジンの失火を精度よく判定することが困難になる。したがって、本体部３ａに失火判定用歯３ｃが形成されない場合、失火判定部２５は、エンジンの低速回転域においてエンジンの失火を精度よく判定することが困難になる。
【００３４】
一方、失火判定用歯３ｃが形成される場合、失火判定用センサ７は、クランク角検出用歯３ｂの径方向延在部１１、および、失火判定用歯３ｃの径方向延在部１５と対向したときに、失火判定用信号を出力する。径方向延在部１１および径方向延在部１５（クランク角検出用歯３ｂおよび失火判定用歯３ｃ）は、本体部３ａの周方向に比較的小さい間隔（３．３°間隔）で形成される。そのため、失火判定用センサ７は、本体部３ａに失火判定用歯３ｃが形成されない場合よりも、失火判定用歯３ｃが形成される場合の方が、失火判定用信号のパルス間隔を小さくすることができる。その結果、失火判定部２５は、エンジンの低速回転域においてエンジンの失火を精度よく判定することが容易になる。
【００３５】
このように、失火判定用センサ７は、失火判定用歯３ｃが形成されない場合よりも、失火判定用歯３ｃが形成される方が、短い周期で失火判定用信号を出力することができる。したがって、失火判定部２５は、失火判定用歯３ｃが形成されない場合よりも、失火判定用歯３ｃが形成される方が、エンジンの失火を高精度に判定することができる。よって、本実施形態の回転角検出装置１によれば、エンジンの低速回転域において、エンジンの失火を精度よく判定することができる。
【００３６】
また、仮に、クランク角検出用歯３ｂに交差方向延在部１３が形成されない場合、クランク角検出用センサ５は、径方向延在部１１および径方向延在部１５と対向したとき、クランク角検出用信号を出力する。径方向延在部１１および径方向延在部１５（クランク角検出用歯３ｂおよび失火判定用歯３ｃ）は、本体部３ａの周方向に比較的小さい間隔（３．３°間隔）で形成される。また、クランク角検出用センサ５は、エンジン回転数が高くなるほど、クランク角検出用信号を出力する間隔（パルス間隔）が小さくなる。クランク角検出用信号のパルス間隔が所定値未満になると、隣接するパルス信号が繋がってしまい、クランク角導出部２３は、エンジンのクランク角を精度よく判定することが困難になる。したがって、クランク角検出用歯３ｂに交差方向延在部１３が形成されない場合、クランク角導出部２３は、エンジンの高速回転域においてエンジンのクランク角を精度よく検出することが困難になる。
【００３７】
一方、クランク角検出用歯３ｂに交差方向延在部１３が形成される場合、クランク角検出用センサ５は、交差方向延在部１３と対向したとき、クランク角検出用信号を出力する。交差方向延在部１３（クランク角検出用歯３ｂ）は、本体部３ａの周方向に比較的大きい間隔（１０°間隔）で形成される。そのため、クランク角検出用信号のパルス間隔は、エンジンの高速回転域においても所定値未満になり難い（つまり、隣接するパルス信号が繋がり難い）。したがって、クランク角検出用歯３ｂに交差方向延在部１３が形成される場合、クランク角導出部２３は、エンジンの高速回転域においてエンジンのクランク角を精度よく検出することができる。このように、本実施形態の回転角検出装置１によれば、エンジンの高速回転域においてエンジンのクランク角を精度よく検出することができる。
【００３８】
また、本実施形態の失火判定用歯３ｃは、本体部３ａの全周に亘って形成されずに、不図示のピストンが上死点に位置するときに失火判定用センサ７が本体部３ａと対向する部分を含んだ所定範囲内に形成される。これにより、エンジンの失火判定の精度を維持しながら、ディスクプレート３の製造コストを低減することができる。
【００３９】
また、本実施形態の失火判定用歯３ｃの径方向延在部１５は、クランク角検出用歯３ｂの径方向延在部１１と本体部３ａの周方向に並んで形成される。これにより、ディスクプレート３の厚さを薄くすることができ、ディスクプレート３の製造コストを低減することができる。
【００４０】
図５は、変形例におけるクランク角検出用歯１０３ｂの概略断面図である。上記実施形態の回転角検出装置１と実質的に等しい構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。本変形例の回転角検出装置１００は、ディスクプレート１０３を備える。ディスクプレート１０３は、上記実施形態のクランク角検出用歯３ｂに代えて、クランク角検出用歯１０３ｂを備える。本変形例のディスクプレート１０３は、クランク角検出用歯１０３ｂ以外の構成が、上記実施形態のディスクプレート３の構成と同じである。
【００４１】
図５に示すように、クランク角検出用歯１０３ｂは、径方向延在部（第１径方向延在部）１１と、交差方向延在部１１３とを含んで構成される。
【００４２】
径方向延在部１１は、本体部３ａの径方向に沿って延在する。交差方向延在部１１３は、本体部３ａの径方向と交差する方向（交差方向）に沿って延在する。本変形例では、交差方向延在部１１３は、径方向延在部１１の先端から、本体部３ａの径方向（および回転軸方向）に対し４５°傾斜した方向に向かって延在する。
【００４３】
クランク角検出用センサ５は、交差方向延在部１１３が延在する方向（すなわち、交差方向）において、交差方向延在部１１３と対向して配される。交差方向延在部１１３は、径方向延在部１１と接続する側と反対側の端部に対向面１１７を備える。対向面１１７は、本体部３ａ回転中心軸と直交する面に対し、４５°傾斜している。クランク角検出用センサ５は、対向面１１７と所定間隔を介して対向して配される。
【００４４】
本変形例の回転角検出装置１００によれば、上記実施形態の回転角検出装置１と同様の作用および効果を得ることができる。
【００４５】
以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
【００４６】
上記実施形態および変形例において、回転角検出装置１、１００は、エンジンのクランク角を検出するクランク角検出装置である場合を例に説明した。しかし、これに限定されず、回転角検出装置１、１００は、例えば、エンジンのカムシャフトの回転角（カム角）を検出するカム角検出装置であってもよい。このように、上記実施形態および変形例の回転角検出装置１、１００は、クランク角検出装置以外にも適用可能であり、その用途が限定されるものではない。
【００４７】
上記実施形態および変形例において、回転角検出装置１、１００は、失火判定用歯３ｃが本体部３ａの全周の一部にのみ形成される例について説明した。しかし、これに限定されず、失火判定用歯３ｃは、本体部３ａの全周に亘って形成されてもよい。
【００４８】
上記実施形態および変形例において、回転角検出装置１、１００は、失火判定用歯３ｃの径方向延在部１５がクランク角検出用歯３ｂ、１０３ｂの径方向延在部１１と本体部３ａの周方向に並んで形成される例について説明した。しかし、これに限定されず、径方向延在部１５は、径方向延在部１１と本体部３ａの回転軸方向にずれて形成されてもよい。その場合、失火判定用センサ７は、径方向延在部１１および径方向延在部１５を検出するために複数設けられてもよい。
【００４９】
上記実施形態および変形例において、回転角検出装置１、１００は、失火判定用歯３ｃが隣接する一対のクランク角検出用歯３ｂ、１０３ｂの間に２つ形成される例について説明した。しかし、これに限定されず、隣接する一対のクランク角検出用歯３ｂ、１０３ｂの間には、単一（１つ）の失火判定用歯３ｃが等間隔に形成されてもよいし、３つ以上の失火判定用歯３ｃが等間隔に形成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、回転角検出装置に利用できる。
【符号の説明】
【００５１】
ＣＳ  クランクシャフト（シャフト）
１  回転角検出装置
３  ディスクプレート（ロータ）
３ｂ  クランク角検出用歯（第１の歯）
３ｃ  失火判定用歯（第２の歯）
５  クランク角検出用センサ（第１のセンサ）
７  失火判定用センサ（第２のセンサ）
１１  径方向延在部（第１径方向延在部）
１３  交差方向延在部
１５  径方向延在部（第２径方向延在部）
１０３  ディスクプレート（ロータ）
１０３ｂ  クランク角検出用歯（第１の歯）
１１３  交差方向延在部
【図１】
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【図２】
2020125706.tif 000004
【図３】
2020125706.tif 000005
【図４】
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【図５】
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