(57)【要約】【課題】クランクケースにクランクシャフトがメタル軸受部を介して回転自在に支承される車両用エンジンにおいて、クランクシャフトおよびメタル軸受部間のクリアランスを最適な状態に制御可能とする。【解決手段】電圧を印加することで厚みを変化させるアクチュエータ部２７ならびに発生する押圧荷重に応じて出力信号を変化させるセンサ部２８から成る積層型のピエゾ素子２６が、クランクシャフト１２の周方向に等間隔をあけた複数箇所でメタル軸受部１６Ａ，１６Ｂおよびクランクケース１１間に介装され、センサ部２８から発信される出力信号に応じてアクチュエータ部２７に印加する電圧がピエゾ素子制御手段で制御される。【選択図】        図１
2012207713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケース（１１）にクランクシャフト（１２）がメタル軸受部（１６Ａ，１６Ｂ）を介して回転自在に支承される車両用エンジンにおいて、電圧を印加することで厚みを変化させるアクチュエータ部（２７）ならびに発生する押圧荷重に応じて出力信号を変化させるセンサ部（２８）から成るとともに前記クランクシャフト（１２）の周方向に等間隔をあけた複数箇所で前記メタル軸受部（１６Ａ，１６Ｂ）および前記クランクケース（１１）間に介装される複数の積層型のピエゾ素子（２６）と、前記センサ部（２８）から発信される出力信号に応じて前記アクチュエータ部（２７）に印加する電圧を制御するピエゾ素子制御手段（３３）とを備えることを特徴とする車両用エンジンにおけるクランクシャフトの支持装置。
【請求項２】
エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段（３７）と、車速を検出する車速検出手段（３６）と、スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段（３５）とを含み、前記ピエゾ素子制御手段（３３）が、前記エンジン温度が所定範囲内にあって前記車速検出手段（３６）および前記スロットル開度検出手段（３５）の検出結果に基づいてクルーズ走行中であると判断したときに前記クランクシャフト（１２）および前記メタル軸受部（１６Ａ，１６Ｂ）間のクリアランス（１９）を増大する側に前記ピエゾ素子（２６）のアクチュエータ部（２７）への印加電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の車両用エンジンにおけるクランクシャフトの支持装置。
【請求項３】
前記メタル軸受部（１６Ａ，１６Ｂ）が、メタル（１７Ａ，１７Ｂ）と、該メタル（１７Ａ，１７Ｂ）を前記クランクケース（１１）側で受けるメタル受け（１８Ａ，１８Ｂ）とで構成され、前記ピエゾ素子（２６）が、前記メタル受け（１８Ａ，１８Ｂ）および前記クランクケース（１１）で保持されることを特徴とする請求項１または２記載の車両用エンジンにおけるクランクシャフトの支持装置。
【請求項４】
前記ピエゾ素子制御手段（３３）が、前記センサ部（２８）から発信される周期的な出力信号の最小値に基づいて前記アクチュエータ部（２７）に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用エンジンにおけるクランクシャフトの支持装置。
【請求項５】
前記クランクシャフト（１２）の一直径線上に配置されて対をなす複数組の前記ピエゾ素子（２６）が、前記メタル軸受部（１６Ａ，１６Ｂ）および前記クランクケース（１１）間に介装されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用エンジンにおけるクランクシャフトの支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクケースにクランクシャフトがメタル軸受部を介して回転自在に支承される車両用エンジンに関し、特に、クランクシャフトの支持装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの冷間始動時の燃費の悪化要因として、クランクシャフトと、クランクケースのジャーナル軸受部との間のクリアランスが小さいためのフリクションの増加による影響が挙げられる。このクリアランスは、「クランクシャフトを形成する材料たとえば鉄と、クランクケースを形成する材料たとえばアルミニウム合金とが異なることで、熱膨張による径変化に差異が生じること」を想定して設定されている。このため現状では、高温になるほどクリアランスが大きくなることを想定して、低温時のクリアランスを小さく設定せざるを得ず、冷間始動時の燃費の悪化を招いている。
【０００３】
温度にかかわらず軸受クリアランスを一定に保持することができれば、冷間始動時の燃費の改善を図ることが可能であり、そのような観点から、特許文献１で開示されたものでは、電圧を印加することによって厚みが変わる変形部材を軸受メタルの外周に配置して、クリアランスの調整を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８０６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１で開示されるものでは、軸受クリアランスの大きさを検出することは不可能であるため、変形部材の厚み変化量を検知することが困難であり、クリアランスを適切に制御することが困難である。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、クランクシャフトおよびメタル軸受部間のクリアランスを最適な状態に制御し得るようにした車両用エンジンにおけるクランクシャフトの支持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、クランクケースにクランクシャフトがメタル軸受部を介して回転自在に支承される車両用エンジンにおいて、電圧を印加することで厚みを変化させるアクチュエータ部ならびに発生する押圧荷重に応じて出力信号を変化させるセンサ部から成るとともに前記クランクシャフトの周方向に等間隔をあけた複数箇所で前記メタル軸受部および前記クランクケース間に介装される複数の積層型のピエゾ素子と、前記センサ部から発信される出力信号に応じて前記アクチュエータ部に印加する電圧を制御するピエゾ素子制御手段とを備えることを第１の特徴とする。
【０００８】
また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段とを含み、前記ピエゾ素子制御手段が、前記エンジン温度が所定範囲内にあって前記車速検出手段および前記スロットル開度検出手段の検出結果に基づいてクルーズ走行中であると判断したときに前記クランクシャフトおよび前記メタル軸受部間のクリアランスを増大する側に前記ピエゾ素子のアクチュエータ部への印加電圧を制御することを第２の特徴とする。
【０００９】
本発明は、第１または第２の特徴の構成に加えて、前記メタル軸受部が、メタルと、該メタルを前記クランクケース側で受けるメタル受けとで構成され、前記ピエゾ素子が、前記メタル受けおよび前記クランクケースで保持されることを第３の特徴とする。
【００１０】
本発明は、第１〜第３の特徴の構成のいずれかに加えて、前記ピエゾ素子制御手段が、前記センサ部から発信される周期的な出力信号の最小値に基づいて前記アクチュエータ部に印加する電圧を制御することを第４の特徴とする。
【００１１】
さらに本発明は、第１〜第４の特徴の構成のいずれかに加えて、前記クランクシャフトの一直径線上に配置されて対をなす複数組の前記ピエゾ素子が、前記メタル軸受部および前記クランクケース間に介装されることを第５の特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の特徴によれば、クランクシャフトの周方向に等間隔をあけた複数箇所でメタル軸受部および前記クランクケース間に、電圧を印加することで厚みを変化させるアクチュエータ部と、発生する押圧荷重に応じて出力信号を変化させるセンサ部とから成るピエゾ素子が介装され、ピエゾ素子制御手段がセンサ部から発信される出力信号に応じてアクチュエータ部に印加する電圧を制御するので、クランクシャフトおよびメタル軸受部間のクリアランスを最適な状態に制御することができる。
【００１３】
また本発明の第２の特徴によれば、エンジン温度が所定範囲内にある状態でのクルーズ走行中には、クランクシャフトおよびメタル軸受部間のクリアランスを増大する側にピエゾ素子のアクチュエータ部への印加電圧が制御されるので、クランクシャフトおよびメタル軸受部間でのフリクションを低下させて燃費を改善することができる。
【００１４】
本発明の第３の特徴によれば、メタル軸受部をメタルとともに構成するメタル受けと、クランクケースとの間にピエゾ素子を保持するようにして、ピエゾ素子の支持構造を簡単に構成することができる。
【００１５】
本発明の第４の特徴によれば、前記ピエゾ素子のセンサ部から発信される周期的な出力信号の最小値に基づいてピエゾ素子のアクチュエータ部に印加する電圧が制御されるので、安定した印加電圧制御が可能となる。
【００１６】
さらに本発明の第５の特徴によれば、クランクシャフトの一直径線上に配置されて対をなすようにして複数組のピエゾ素子がメタル軸受部およびクランクケース間に介装されるので、クランクシャフトの一直径線上にあるピエゾ素子のアクチュエータ部への印加電圧をバランスさせることによってクランクシャフトのセンタリングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】クランクシャフトの支持構造の横断面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】ピエゾ素子を簡略化して示す図である。
【図４】ピエゾ素子の印加電圧による伸縮特性を示す図である。
【図５】ピエゾ素子の制御系を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について添付の図１〜図５を参照しながら説明すると、先ず図１において、たとえば自動二輪車に搭載される車両用エンジンのクランクケース１１は、上部ケース半体１１ａおよび下部ケース半体１１ｂが結合されて成るものであり、それらのケース半体１１ａ，１１ｂの結合面に軸線を配置するようにしてクランクシャフト１２がクランクケース１１に回転自在支承される。而して前記クランクシャフト１２が鉄系金属から成るものであるのに対して、前記クランクケース１１を構成する上部および下部ケース半体１１ａ，１１ｂは、アルミニウム合金等の軽金属から成る。
【００１９】
図２を併せて参照して、上部ケース半体１１ａおよび下部ケース半体１１ｂには、結合時に前記クランクシャフト１２を貫通せしめる軸受孔１３を協働して構成する半円状凹部１４，１５がそれぞれ設けられる。而して前記クランクシャフト１２は、前記結合面で分割される一対のメタル軸受部１６Ａ，１６Ｂを介して前記クランクケース１１に回転自在に支承される。前記両メタル軸受部１６Ａ，１６Ｂは、銅合金によって半円状に形成されるメタル１７Ａ，１７Ｂと、該メタル１７Ａ，１７Ｂを前記クランクケース１１側で受けるようにして鉄系金属で形成されるメタル受け１８Ａ，１８Ｂとでそれぞれ構成されるものであり、前記メタル１７Ａ，１７Ｂおよび前記クランクシャフト１２間に、図１および図２では誇張して大きく描いているクリアランス１９が形成される。
【００２０】
前記メタル１７Ａ，１７Ｂの内周には、前記クランクシャフト１２との間に潤滑用のオイルを供給するための溝２０，２０が設けられる。一方、下部ケース半体１１Ｂおよび前記クランクシャフト１２間に介装されるメタル軸受部１６Ｂのメタル１７Ｂおよびメタル受け１８Ｂには、前記溝２０に通じる第１オイル供給路２１が前記クランクシャフト１２の半径方向に沿って上下に延びる軸線を有して設けられ、第１オイル供給路２１に上端部を通じさせるようにして前記メタル受け１８Ｂにオイル供給管２２の上端部が圧入される。
【００２１】
また下部ケース半体１１ｂには、第１オイル供給路２１と同軸に延びる第２オイル供給路２３が設けられる。この第２オイル供給路２３は、上部の大径孔部２３ａと、大径孔部２３ａよりも小径にして大径孔部２３ａの下端に同軸に連なる小径孔部２３ｂとから成るものであり、第２オイル供給路２３の大径孔部２３ａに嵌合される鍔部２２ａを有する前記オイル供給管２２が小径孔部２３ｂに進退自在に挿入される。
【００２２】
また前記大径孔部２３ａおよび前記小径孔部２３ｂ間に形成される段部２３ｃおよび前記鍔部２２ａ間に挟まれるＯリング２４が、第２オイル供給路２３における大径孔部２３ａの内周および前記オイル供給管２２の外周間に介装されており、前記クランクシャフト１２の半径方向に沿う前記メタル軸受部１６Ａの変位時に前記オイル供給管２２は、前記Ｏリング２４を変形させつつ変位する。
【００２３】
前記クランクシャフト１２の周方向に等間隔をあけた複数箇所、この実施の形態では４箇所で前記メタル軸受部１６Ａ，１６Ｂおよび前記クランクケース１１間には積層型のピエゾ素子２６，２６…が介装される。しかもクランクシャフト１２の一直径線上に対をなすように配置された２組のピエゾ素子２６，２６…が、前記メタル軸受部１６Ａ，１６Ｂおよび前記クランクケース１１間に介装される。
【００２４】
図３において、前記ピエゾ素子２６は、電圧を印加することで厚みを変化させるアクチュエータ部２７と、発生する押圧荷重に応じて出力信号を変化させるセンサ部２８とから成るものであり、前記アクチュエータ部２７は、図４で示すように、印加電圧の変化によって積層方向に伸縮する。
【００２５】
而して各ピエゾ素子２６，２６…に接続される導線２９…は、クランクケース１１における上部および下部ケース半体１１ａ，１１ｂ間からクランクケース１１およびメタル軸受部１６Ａ，１６Ｂ間を通るように配線される。
【００２６】
ところで前記ピエゾ素子２６…の大部分を収容する収容凹部３０…が、前記半円状凹部１４，１５の内周に開口するようにして前記上部および下部ケース半体１１ａ，１１ｂに設けられる。また前記メタル受け１８Ａ，１８Ｂの外周部には、前記ピエゾ素子２６…の前記メタル受け１８Ａ，１８Ｂ側の端部を嵌合せしめる嵌合凹部３１…が設けられており、ピエゾ素子２６…は、メタル受け１８Ａ，１８Ｂおよびクランクケース１１間に保持されることになる。
【００２７】
しかも前記嵌合凹部３１…が設けられている部分で前記メタル受け１８Ａ，１８Ｂの外周部は前記収容凹部３０…内に突入されており、これによってクランクシャフト１２の軸線に沿う方向でのメタル受け１８Ａ，１８Ｂの移動が規制される。
【００２８】
また前記メタル１７Ａ，１７Ｂは、前記メタル受け１８Ａ，１８Ｂに前記クランクシャフト１２の軸線まわりの相対変位が生じないように保持されており、前記メタル受け１８Ａ，１８Ｂは、前記クランクシャフト１２の軸線まわりに変位することがないように前記クランクケース１１に係合される。
【００２９】
図５において、前記ピエゾ素子２６のアクチュエータ部２７への印加電圧はピエゾ素子制御手段３３で制御されるものであり、このピエゾ素子制御手段３３には、エンジン回転数検手段３４で検出されるエンジン回転数Ｎ、スロットル開度検出手段３５で検出されるスロットル開度ＴＨ、車速検出手段３６で検出される車速Ｖ、エンジン温度検出手段３７で検出されるエンジン温度Ｔたとえば油温、ならびにピエゾ素子２６のセンサ部２８から出力される信号が入力される。
【００３０】
而してピエゾ素子制御手段３３は、前記車速検出手段３６および前記スロットル開度検出手段３５の検出結果に基づいてクルーズ走行中であるか否かを判定するクルーズ走行判定部３８と、前記エンジン回転数検出手段３４の検出値、前記エンジン温度検出手段３７の検出値、前記センサ部２８から出力される信号ならびに前記クルーズ走行判定部３８の判定結果に基づいて目標クリアランスを算出する目標クリアランス算出部３９と、該目標クリアランス算出部３９で算出された目標クリアランスが得られるように前記アクチュエータ部２７に印加する電圧を制御する出力電圧制御部４０とを備える。
【００３１】
前記目標クリアランス算出部３９では、前記エンジン温度Ｔが所定範囲内にあって前記クルーズ走行判定部３８がクルーズ走行中であると判断したときには、前記クランクシャフト１２および前記メタル軸受部１６Ａ，１６Ｂ間のクリアランス１９を増大する側に目標クリアランスを定め、それに応じて出力電圧制御部４０がアクチュエータ部２７に印加する電圧を制御する。また前記目標クリアランス算出部３９は、前記センサ部２８から発信される周期的な出力信号の最小値に基づいて前記目標クリアランスを算出する。しかも出電圧制御部４０は、クランクシャフト１２の一直径線上に配置されて対をなすピエゾ素子２６，２６のアクチュエータ部２７…の印加電圧をバランスさせるように印加電圧を制御する。
【００３２】
次にこの実施の形態の作用について説明すると、電圧を印加することで厚みを変化させるアクチュエータ部２７ならびに発生する押圧荷重に応じて出力信号を変化させるセンサ部２８から成る積層型のピエゾ素子２６，２６…が、クランクシャフト１２の周方向に等間隔をあけた複数箇所でメタル軸受部１６Ａ，１６Ｂおよびクランクケース１１間に介装され、センサ部２８から発信される出力信号に応じて前記アクチュエータ部２７に印加する電圧がピエゾ素子制御手段３３で制御されるので、クランクシャフト１２およびメタル軸受部１６Ａ，１６Ｂ間のクリアランスを最適な状態に制御することができる。
【００３３】
また前記ピエゾ素子制御手段３３が、前記エンジン温度検出手段３７で検出されるエンジン温度Ｔが所定範囲内にあって、車速検出手段３６およびスロットル開度検出手段３５の検出結果に基づいてクルーズ走行中であると判断したときには、前記クランクシャフト１２および前記メタル軸受部１６Ａ，１６Ｂ間のクリアランス１９を増大する側に前記ピエゾ素子２６のアクチュエータ部２７への印加電圧を制御するので、クランクシャフト１２およびメタル軸受部１６Ａ，１６Ｂ間でのフリクションを低下させて燃費を改善することができる。
【００３４】
またメタル軸受部１６Ａ，１６Ｂが、メタル１７Ａ，１７Ｂと、該メタル１７Ａ，１７Ｂを前記クランクケース１１側で受けるメタル受け１８Ａ，１８Ｂとで構成され、前記ピエゾ素子２６が、前記メタル受け１８Ａ，１８Ｂおよび前記クランクケース１１で保持されるので、ピエゾ素子２６の支持構造を簡単に構成することができる。
【００３５】
またピエゾ素子制御手段３３が、前記センサ部２８から発信される周期的な出力信号の最小値に基づいて前記アクチュエータ部２７に印加する電圧を制御するので、安定した印加電圧制御が可能となる。
【００３６】
さらにクランクシャフト１２の一直径線上に配置されて対をなす２組のピエゾ素子２６，２６…が、前記メタル軸受部１８Ａ，１８Ｂおよび前記クランクケース１１間に介装されるので、クランクシャフト１２の一直径線上にあるピエゾ素子２６，２６のアクチュエータ部２７…への印加電圧をバランスさせることによってクランクシャフト１２のセンタリングを行うことができる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１１・・・クランクケース
１２・・・クランクシャフト
１６Ａ，１６Ｂ・・・メタル軸受部
１７Ａ，１７Ｂ・・・メタル
１８Ａ，１８Ｂ・・・メタル受け
１９・・・クリアランス
２６・・・ピエゾ素子
２７・・・アクチュエータ部
２８・・・センサ部
３３・・・ピエゾ素子制御手段
３５・・・スロットル開度検出手段
３６・・・車速検出手段
３７・・・エンジン温度検出手段
【図１】
2012207713.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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