(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトのジャーナル部をアッパーメタル及びロアーメタルを介してシリンダブロックの下側の台座とそれに結合されるクランクキャップとの間に挟んだ状態で回転自在に支持する構造の内燃機関における前記クランクキャップであって、
その外面側から断面略Ｕ字形の凹部内面側へ向けて貫通する通孔が設けられ、
この通孔は、前記凹部内面における開口端寄りに配置されていることを特徴とするクランクキャップ。
【請求項２】
クランクシャフトのジャーナル部をアッパーメタル及びロアーメタルを介してシリンダブロックの下側の台座とそれに結合されるクランクキャップとの間に挟んだ状態で回転自在に支持する構造の内燃機関における前記ロアーメタルの組み付け忘れを検査する方法であって、
前記クランクキャップを請求項１の構成とし、
前記クランクキャップの通孔からロアーメタル配置部位へ向けてエアを供給し、この供給エアの圧力値と所定の基準値とを対比してロアーメタルの在否を判定することを特徴とする内燃機関の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックの下側に設けられる台座にボルト等で結合されてクランクシャフトのジャーナル部を回転自在に支持するクランクキャップに関する。
【０００２】
また、本発明は、内燃機関（エンジンともいう）においてクランクシャフトのジャーナル部に用いられるロアーメタルの組み付け忘れを検査する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、クランクシャフトのジャーナル部がシリンダブロックに回転自在に支持されていて、クランクシャフトのクランクピンにコネクティングロッドが揺動自在に支持されるようになっており、クランクシャフトのジャーナル部の回転支持部分とコネクティングロッドの揺動支持部分とに、すべり軸受としてのメタルがそれぞれ介装されるようになっている。
【０００４】
ここでは、クランクシャフトのジャーナル部における回転支持部分に着目して説明する。
【０００５】
つまり、クランクシャフトのジャーナル部は、シリンダブロックの下側に設けられる断面略Ｕ字形の凹部を有する台座と、それにボルト等で取り付けられる断面略Ｕ字形の凹部を有するクランクキャップとの間に挟まれた状態で回転自在に支持されるようになっている。
【０００６】
このクランクシャフトのジャーナル部の外周面と、前記台座の凹部内面およびクランクキャップの凹部内面との対向間には、すべり軸受としてのメタルが介装される。
【０００７】
このメタルは、一般的に、円筒形のものを二つ割りとしたような形状であり、二つ一対で使用される。これら二つのメタルのうち、シリンダブロックの台座側に配置されるメタルをアッパーメタル、また、クランクキャップ側に配置されるメタルをロアーメタルと一般的に呼んでいる。
【０００８】
従来では、内燃機関を組み立てる過程において、前記のようなクランクジャーナル用の特にロアーメタルの組み付け忘れがないように、当該ロアーメタルの在否を検査するようにしている（例えば特許文献１，２参照。）。
【０００９】
この従来の検査方法を説明する。
【００１０】
そもそも、アッパーメタルには、その厚み方向に貫通する油孔が設けられており、このアッパーメタルの油孔には、シリンダブロックの下側に取り付けられるオイルパン内の潤滑油が適宜の油通路（図示省略）を介して供給されるようになっている。
【００１１】
このようなアッパーメタルに対する潤滑系を利用してロアーメタルの組み付け忘れの有無を検査するようにしている。
【００１２】
つまり、内燃機関を組み立てる工程の途中において、クランクシャフトのジャーナル部への潤滑油供給通路に、潤滑油の代わりにエアを供給するとともに、クランクシャフトを回転させるようにしておいて、その際のエア圧を測定するのである。この測定したエア圧の変動に異常があったときに、前記ロアーメタルの組み込み忘れがあったと判断するようにしている。
【特許文献１】特開平４−３３９２３２号公報
【特許文献２】特許第３５９０２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
一般的に、アッパーメタルには、その内周面の軸方向中間部分に、例えば一定深さつまり溝底面が外径面と同心円形状となった溝を有するタイプ（図２参照）と、例えば溝を周方向両端側で深さがゼロとなるような偏心溝としたタイプ（図９参照）と、溝を設けていないプレーンタイプ（図１０参照）とがある。
【００１４】
また、クランクシャフトの軸方向複数箇所に存在するジャーナル部には、径方向に貫通する油孔を設けているものと、油孔を設けていないものとが混在している。
【００１５】
ここで、上記従来例のようなロアーメタルの検査方法では、アッパーメタルについて同心円形状の溝を有するタイプを用いている場合であれば、クランクシャフトのジャーナル部における油孔の有無に関係なく、ロアーメタルの在否検査を行うことができる。
【００１６】
一方、その他の上述した偏心溝タイプや溝のないプレーンタイプのアッパーメタルを用いる場合には、クランクシャフトのジャーナル部に径方向に貫通する油孔があれば、各アッパーメタルの油孔からエアを供給したときに、ロアーメタルの有無によってエア圧力の変化を調べることで、ロアーメタルの在否を認識することが可能になる。
【００１７】
しかし、偏心溝タイプやプレーンタイプのアッパーメタルを用いる場合において、クランクシャフトのジャーナル部に油孔がない場合、各アッパーメタルの油孔からエアを供給しても、このエア圧をロアーメタルの周方向両端面に直接的に作用させることができなくなる。そのために、ロアーメタルの有無に関係なく、エア圧力の変動が生じなくなるので、このエア圧力の測定結果からは上述した判定ができなくなるのである。
【００１８】
このようなことから、上記従来例で説明したようなロアーメタルの在否検査を行うためには、上述した同心円形状の溝を有するアッパーメタルを用いる必要があって、その他のアッパーメタルを用いることができない。但し、すべてのクランクジャーナル部に油孔を設けておけば、アッパーメタルの種類は特に制限されなくなる。
【００１９】
このような事情に鑑み、本発明は、シリンダブロックの下側に設けられる台座とそれに着脱可能に結合されるクランクキャップとの間に挟んだ状態でクランクシャフトのジャーナル部を回転自在に支持する構造における前記クランクキャップを、その凹部内面側に組み込まれるロアーメタルの在否を検査する際に、簡単、迅速かつ正確に行ううえで適した構成とすることを目的としている。
【００２０】
また、本発明は、クランクジャーナル用のロアーメタルの在否を検査する方法において、比較的簡素な設備でありながら、簡単、迅速かつ正確に行えるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、クランクシャフトのジャーナル部をアッパーメタル及びロアーメタルを介してシリンダブロックの下側の台座とそれに結合されるクランクキャップとの間に挟んだ状態で回転自在に支持する構造の内燃機関における前記クランクキャップであって、その外面側から断面略Ｕ字形の凹部内面側へ向けて貫通する通孔が設けられ、この通孔は、前記凹部内面における開口端寄りに配置されている、ことを特徴としている。
【００２２】
この構成によれば、内燃機関を組み立てる過程で、クランクキャップの凹部内面側にロアーメタルを組み込んでいるか否かを検査する手法として、前記クランクキャップに設けてある通孔からエアを供給し、この供給エアの圧力を所定の基準値と対比することによって、ロアーメタルの在否を検査することが可能になる。
【００２３】
このように、クランクキャップの通孔にエア供給系の配管を接続するだけで、簡単に検査が行えるようになり、しかも、その供給エアの圧力の変化を調べるだけで、ロアーメタルの有無が迅速かつ正確に認識できるようになる。これにより、内燃機関の組立効率ならびに信頼性の向上を図るうえで有利となる。
【００２５】
特に、前記通孔を、前記凹部内面における開口端寄りに配置していることにより、次のような点で優れる。つまり、仮に内燃機関を組み立ててから運転するときに、コネクティングロッドの上下動作に伴う荷重作用によって、前記クランクキャップの通孔の開口端およびロアーメタルにおいて前記開口端に当接する箇所に応力が集中する傾向になるが、前記通孔の配置場所を前記荷重の負荷圏から可及的に遠い位置に離しているから、前記通孔の開口端やロアーメタルの一部に作用する応力を軽減できるようになり、前記クランクキャップの通孔からの破損やロアーメタルの疲労破損を、長期にわたって抑制または防止するうえで有利となる。
【００２６】
また、本発明は、クランクシャフトのジャーナル部をアッパーメタル及びロアーメタルを介してシリンダブロックの下側の台座とそれに結合されるクランクキャップとの間に挟んだ状態で回転自在に支持する構造の内燃機関において前記ロアーメタルの組み付け忘れを検査する方法であって、前記クランクキャップを上述した構成とし、前記クランクキャップの通孔からロアーメタル配置部位へ向けてエアを供給し、この供給エアの圧力値と所定の基準値とを対比してロアーメタルの在否を判定することを特徴としている。
【００２７】
ちなみに、この構成では、仮に、ロアーメタルを組み込んでいない場合、クランクシャフトのジャーナル部とクランクキャップとの対向隙間から軸方向両側へエアが必要以上に漏洩するために、供給エアの圧力が上昇しない。そのため、例えば供給エアの圧力値が、前記基準値未満であればロアーメタルが無いものとして判定する一方で、前記基準値以上になればロアーメタルが有るものとして判定することが可能になるのである。
【００２８】
このような構成によれば、クランクキャップの通孔にエア供給系の配管を接続するだけの比較的簡素な設備で、簡単に検査が行えるようになり、しかも、その供給エアの圧力の大小変化を調べるだけで、ロアーメタルの有無が迅速かつ正確に認識できるようになる。
【発明の効果】
【００２９】
まず、本発明に係るクランクキャップは、その内面側に組み込まれるロアーメタルの組み付け忘れを検査する際に簡単、迅速かつ正確に行ううえで適した構成とすることができる。
【００３０】
また、本発明の内燃機関の検査方法は、クランクキャップの凹部内面側に組み込まれるロアーメタルの在否を検査するにあたって、必要な設備を簡素化することが可能になるとともに、検査そのものを迅速かつ正確に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１から図８に本発明の一実施形態を示している。
【００３２】
まず、本発明の一実施形態に係る内燃機関のクランクシャフト支持構造を、図１から図８を参照して説明する。この実施形態では、四気筒型の内燃機関を例に挙げている。
【００３３】
図中、１はシリンダブロック、２はクランクシャフトである。
【００３４】
クランクシャフト２は、四気筒型用とされる関係より、五つのジャーナル部２１と、四つのクランクピン２２とを有している。
【００３５】
このクランクシャフト２のジャーナル部２１は、シリンダブロック１の下側の台座１１とそれにボルト４等で結合されるクランクキャップ５との間に挟まれた状態で回転自在に支持される。
【００３６】
台座１１には、シリンダブロック１の上側へ向けて断面略Ｕ字形に凹む凹部１２が設けられている。また、クランクキャップ５には、シリンダブロック１側へ向けて断面略Ｕ字形に凹む凹部５１が設けられている。
【００３７】
そして、クランクシャフト２の各ジャーナル部２１の回転支持部分、詳しくはクランクシャフト２のジャーナル部２１の外周面と、台座１１の凹部１２内面およびクランクキャップ５の凹部５１内面との対向間には、すべり軸受としてのメタル６，７が介装されるようになっている。
【００３８】
このクランクジャーナル用のメタル６，７は、一般的に、円筒形のものを二つ割りとしたような形状であり、二つ一対で使用される。
【００３９】
これら二つのメタルのうち、一方のメタル６は台座１１の凹部１２内面に嵌合装着され、他方のメタル７はクランクキャップ５の凹部５１内面に嵌合装着される。この装着関係に応じて、以下では、シリンダブロック１の台座１１側に配置されるメタル６をアッパーメタル、また、クランクキャップ５側に配置されるメタル７をロアーメタルと言う。
【００４０】
アッパーメタル６には、その厚み方向に貫通する油孔６１が周方向二箇所に設けられており、このアッパーメタル６の油孔６１には、シリンダブロック１の下側に取り付けられるオイルパン（図示省略）内の潤滑油が適宜の油通路（図示省略）を介して供給されるようになっている。
【００４１】
このアッパーメタル６については、図２および図３に示すような一定深さの溝６２を有するタイプのものが用いられているが、その他にも、図９に示すように溝６２を周方向両端側で深さがゼロとなるような偏心溝としたタイプや、図１０に示すように溝６２を設けていないタイプのいずれを用いてもよい。
【００４２】
ロアーメタル７は、アッパーメタル６のような油孔６１や溝６２を設けていないシンプルな形状とされている。その理由は、コネクティングロッド３の上下動作に伴う衝撃荷重がロアーメタル７に作用するので、ロアーメタル７の剛性を高める必要があるからである。
【００４３】
なお、クランクシャフト２のクランクピン２２には、コネクティングロッド３が揺動可能に取り付けられ、このコネクティングロッド３の揺動支持部分にも、上記ジャーナル部２１と同様にすべり軸受としてのメタル（図示省略）が介装されるようになっている。
【００４４】
一般的に、クランクシャフト２のジャーナル部２１の回転支持部分に対して、アッパーメタル６の油孔６１および溝６２を経て潤滑油が供給されるようになっているとともに、前記回転支持部分に供給された潤滑油をさらにクランクピン２２の揺動支持部分に対しても供給させるようにしている。
【００４５】
図１に示す例では、クランクシャフト２の五つのジャーナル部２１について、その軸方向一端（図１中の左端）側から他端側（図１中の右端）へ向けて１番から５番まで番号を付けると、一番ジャーナル部２１から一番クランクピン２２へ、二番ジャーナル部２１から二番クランクピン２２へ、また、四番ジャーナル部２１から三番クランクピン２２へ、五番ジャーナル部２１から四番クランクピン２２へ、それぞれ潤滑油を供給可能とするための通路が設けられている。
【００４６】
この潤滑油通路は、クランクシャフト２の五つのジャーナル部２１のうちの軸方向中央のジャーナル部（三番ジャーナル部）を除いた四つのジャーナル部２１に径方向に貫通して設けられる径方向孔２４と、四つのクランクピン２２すべてにおける各端面側から外周面へ貫通して設けられる傾斜孔２５と、これら径方向孔２４と傾斜孔２５とを上述した関係で連通するよう対応するバランスウェイト２３の厚み方向に貫通して設けられる傾斜連通孔２６とを組み合わせて構成されている。
【００４７】
つまり、クランクシャフト２の軸方向中央に位置する３番ジャーナル部２１には、径方向孔２４が設けられていない。
【００４８】
このような潤滑油通路によって、クランクジャーナル用のアッパーメタル６の油孔６１に供給される潤滑油は、まずクランクシャフト２のジャーナル部２１と二つのメタル６，７との間や、クランクピン２２とクランクピンメタル（図示省略）との間に供給されてそこの潤滑、冷却を行ってから、コネクティングロッド３に設けられてあるオイルジェット孔（図示省略）からシリンダボア内へ吐出されるようになっている。
【００４９】
ここでは、クランクシャフト２のジャーナル部２１における回転支持部分に、本発明の特徴を適用しているので、以下で詳しく説明する。
【００５０】
内燃機関を組み立てる過程において、上述したクランクジャーナル用のアッパーメタル６やロアーメタル７の組み付け忘れの有無を検査するようにしている。なお、アッパーメタル６の組み込み忘れの検査については、従来から公知の手法と同様に、アッパーメタル６の油孔６１への潤滑油供給通路を利用してエアを供給することにより行うので、ここでの説明を割愛する。
【００５１】
以下、ロアーメタル７の在否の検査方法を説明する。
【００５２】
この検査を行うにあたっては、クランクキャップ５について、その外面側から断面略Ｕ字形の凹部５１内面側へ向けて貫通する通孔５２を設けたものとし、この通孔５２を利用するようにしている。
【００５３】
なお、クランクキャップ５の通孔５２は、図６に示すように、クランクキャップ５の凹部５１内面における開口端寄りに配置されている。また、この通孔５２は、図５に示すように、クランクキャップ５のボルト挿通孔を避けるように凹部５１内面においてクランクシャフト２の回転軸心Ｏ方向にずらされている。
【００５４】
その理由を説明する。仮に内燃機関の運転時において、コネクティングロッド３の上下動作に伴いクランクシャフト２のジャーナル部２１に作用するラジアル荷重（シリンダボアの中心軸線Ｌに沿う下向きの荷重）Ｆは、ロアーメタル７で負担する。
【００５５】
これに対し、仮にクランクキャップ５の通孔５２を、クランクキャップ５の凹部５１内面における周方向中央に配置していると、前記ラジアル荷重Ｆによってクランクキャップ５の通孔５２の開口端およびロアーメタル７において前記通孔５２の開口端に当接する箇所に応力が集中する傾向になる。
【００５６】
一般的に、ラジアル荷重Ｆの負荷圏θは、図８に示すようにジャーナル部２１に対するラジアル荷重Ｆの作用方向（シリンダボアの中心軸線Ｌ）を中心として約６０〜９０度の範囲となる。このようなことから、通孔５２の配置場所については、ラジアル荷重Ｆの負荷圏θから外れる場所に特定するのが好ましいと考えている。
【００５７】
このようにクランクキャップ５の通孔５２の配置を特定することにより、前記ラジアル荷重Ｆの負荷圏θから可及的に遠い位置に離していれば、クランクキャップ５の通孔５２の開口端やロアーメタル７の一部に作用する応力を軽減できるようになり、クランクキャップ５の通孔５２からの破損やロアーメタル７の破損を、長期にわたって抑制または防止するうえで有利となるのである。
【００５８】
この実施形態では、内燃機関を組み立てる工程の途中において、例えばシリンダブロック１にクランクシャフト２を組み付けた後で、ロアーメタル７の組み付け忘れの有無を検査するようにしている。
【００５９】
この検査に用いる検査システムとしては、例えば図７に示すように、気筒毎のクランクキャップ５・・・の各通孔５２へ所定圧力のエアを個別に供給するエア供給ユニット８１、エア供給ユニット８１の個別配管それぞれに設けられて供給エアの圧力を測定する圧力センサ８２Ａ〜８２Ｅ、各圧力センサ８２Ａ〜８２Ｅからの出力信号等に基づき各種の検査に関する処理を制御する制御装置８３等を有している。
【００６０】
このような検査システムを用いて検査を行う場合、気筒毎のクランクキャップ５・・・の各通孔５２・・・にエア供給ユニット８１の個別配管を接続してから、クランクキャップ５の通孔５２へエアを供給する（図８のステップＳ１）。
【００６１】
これにより、その際の供給エアの圧力値ＰXを測定する（図８のステップＳ２）。なお、供給エアの圧力値ＰXを、気筒毎のクランクキャップ５の通孔５２に対するエア供給通路毎に圧力センサ８２Ａ〜８２Ｅで測定する。
【００６２】
この測定した供給エアの圧力値ＰXと所定の基準値Ｐ0とを対比することにより、ロアーメタル７の在否を判定する（図８のステップＳ３）。なお、基準値Ｐ0は、予めロアーメタル７を組み込んでいる正常な場合において、実際に測定した結果に基づいて特定された経験値とされる。
【００６３】
ここで、例えば供給エアの圧力値ＰXが、基準値Ｐ0以上であればロアーメタル７が有るものとして図８のステップＳ３で肯定判定し、ステップＳ４において判定対象となるジャーナル部２１の位置（番号）に関連付けてロアーメタル７が正常に組み込まれていることを示す正常報知動作を行う。
【００６４】
一方、供給エアの圧力値ＰXが、前記基準値Ｐ0未満であればロアーメタル７が無いものとして図８のステップＳ３で否定判定し、ステップＳ５において判定対象となるジャーナル部２１の位置（番号）に関連付けてロアーメタル７が組み込まれていないことを示す異常報知動作を行う。
【００６５】
なお、前述したステップＳ３で行う判定の根拠としては、そもそも、ロアーメタル７を組み込んでいない場合、クランクシャフト２のジャーナル部２１とクランクキャップ５との対向隙間から軸方向両側へエアが必要以上に漏洩するために、供給エアの圧力が上昇しないからである。
【００６６】
また、前記ステップＳ４，Ｓ５で行う各報知動作としては、判定対象となるジャーナル部２１の位置（番号）に関連付けて、例えばランプ等を点灯したり、表示装置にメッセージを表示させたり、ブザーを鳴らしたり等、適宜の手法が考えられる。
【００６７】
以上説明したように、通孔５２を設けたクランクキャップ５を用いれば、その通孔５２にエア供給ユニット８２の個別配管を接続するだけで、簡単にクランクジャーナル用のロアーメタル７の在否検査を行うことができる。しかも、供給エアの圧力の大小変化を調べるだけで、ロアーメタル７の有無が迅速かつ正確に認識できるようになる。これにより、内燃機関の組立効率ならびに信頼性の向上を図るうえで有利となる。
【００６８】
しかも、上述した実施形態では、従来例のようにクランクジャーナル用のアッパーメタル６の油孔６１を利用しないので、アッパーメタル６として従来例では使用不可能であった例えば図９ならびに図１０に示すようなタイプのアッパーメタルを使用することが可能になる等、制約がなくなる点でも好ましい。
【００６９】
以下、本発明の他の実施形態を説明する。
【００７０】
（１）上記実施形態では、クランクシャフト２に備える複数のジャーナル部２１それぞれに、個別のクランクキャップ５を結合する例を挙げているが、各クランクキャップ５を一体に連結したような、いわゆるラダービーム構造とすることも可能であり、その場合にも上記実施形態と同様に本発明を適用できる。
【００７１】
（２）上記実施形態において、クランクジャーナル用のロアーメタル７の検査において、クランクシャフト２を回転させながら、エア供給を行うようにしてもよい。
【００７２】
この場合、図示していないが、例えばクランクシャフト２を駆動するモータや、クランクシャフト２の回転角度を測定する角度センサ等を用い、クランクシャフト２の１回転の間の供給エアの圧力の平均値を求め、この平均値と所定の基準値とを対比することにより、ロアーメタル７の在否を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係るクランクキャップの一実施形態を用いた内燃機関のクランクシャフトの支持部分を模式的に示す図である。
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図である。
【図３】図１の（３）−（３）線断面の矢視図である。
【図４】図２および図３に示すクランクキャップをシリンダブロックから分離した状態を示す分解斜視図である。
【図５】図４に示すクランクキャップの平面図である。
【図６】図４に示すクランクキャップの側面図である。
【図７】図２に示すクランクジャーナル用のロアーメタルの在否を検査するシステムを示す概略構成図である。
【図８】図７に示す検査システムにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図９】図２に対応する図であり、クランクジャーナル用のアッパーメタルに関する他のタイプを示している。
【図１０】図２に対応する図であり、クランクジャーナル用のアッパーメタルに関するさらに他のタイプを示している。
【符号の説明】
【００７４】
１      シリンダブロック
１１      シリンダブロックの台座
２      クランクシャフト
２１      クランクシャフトのジャーナル部
２２      クランクシャフトのクランクピン
２３      クランクシャフトのバランスウェイト
３      コネクティングロッド
５      クランクキャップ
５１      クランクキャップの凹部
５２      クランクキャップの通孔
６      クランクジャーナル用のアッパーメタル
７      クランクジャーナル用のロアーメタル
８１      エア供給ユニット
８２Ａ〜８２Ｅ    圧力センサ
８３      制御装置
【図１】
0004428353.tif 000002
【図２】
0004428353.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004428353.tif 000006
【図６】
0004428353.tif 000007
【図７】
0004428353.tif 000008
【図８】
0004428353.tif 000009
【図９】
0004428353.tif 000010
【図１０】
0004428353.tif 000011