(57)【要約】      （修正有）【課題】クロスヘッド型大型２行程内燃機関のための、全長を短くできる組立型クランク軸の提供。【解決手段】クランクピン４によって連結されている２本のクランクアーム３を備える複数のスロー２を有し、スロー２は複数の主要ジャーナル５によって互いに連結して一体となっている。クランクアーム３は、主要ジャーナル５の先端部を焼き嵌め連結によってその中に固着させるための孔を有する。クランク軸１は、長さ方向において少なくとも２つのクランク軸部品１ａ、１ｂに分割されており、少なくとも２つのクランク軸部品１ａ、１ｂは、互いにボルトで結合せしめられる。また１つのクランクアームは少なくとも径方向外側の部品３ａと径方向内側の部品３ｂとに分割され、分割されたスロー２'によって互いに連結される。【選択図】図７
2007170675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクピン（４）によって連結されている２本のクランクアーム（３）を備える複数のスロー（２）を有するクロスヘッド型大型２行程内燃機関のための、組立型クランク軸であって、
前記スロー（２）は複数の主要ジャーナル（５）によって互いに連結して一体となっており、
前記クランクアーム（３）は、前記主要ジャーナル（５）の先端部を焼き嵌め連結によってその中に固着させるための孔を有し、
前記クランク軸（１）は、長さ方向において少なくとも２つのクランク軸部品（１ａ、１ｂ）に分割されており、
該少なくとも２つのクランク軸部品（１ａ、１ｂ）は、
互いにボルトで結合せしめられる、径方向外側の部品（３ａ）と径方向内側の部品（３ｂ）とに少なくとも１つのクランクアームが分割された、分割されたスロー（２'）によって互いに連結されることを特徴とする、組立型クランク軸。
【請求項２】
前記分割されたスロー（２'）は１対のクランクアーム（３）を備え、該１対のクランクアームは両方とも、径方向外側の部品（３ａ）と径方向内側の部品（３ｂ）とに分割されており、該両方の該径方向外側の部品（３ａ）はクランクピン（４ａ）で互いに連結されて一体となっていることを特徴とする請求項１に記載のクランク軸。
【請求項３】
前記径方向外側の部品（３ａ）は、前記径方向内側の部品（３ｂ）内の対応する穴に通る植え込みボルト（１８）を伴うことを特徴とする請求項２に記載のクランク軸。
【請求項４】
前記径方向内側の部品（３ｂ）を前記径方向外側の部品（３ａ）に固定するように、前記植え込みボルト（１８）にはナット（１９）により引張力が加わることを特徴とする請求項３に記載のクランク軸。
【請求項５】
前記径方向内側の部品（３ｂ）と前記径方向外側の部品（３ａ）の接触表面（２０、２１）の間に、摩擦を増大させる材料が施されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載のクランク軸。
【請求項６】
前記径方向内側の部品（３ｂ）と前記径方向外側の部品（３ａ）との間の接触表面（２０、２１）の領域が、実質的に前記クランクアーム（３）の断面より小さくされ、接触圧力が増大されていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載のクランク軸。
【請求項７】
前記径方向内側の部品（３ｂ）と前記径方向外側の部品（３ａ）の連結部は、締結された植え込みボルト（１８）および／または締結されたボルトを備えることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載のクランク軸。
【請求項８】
クランクピン（４）によって連結されている２本のクランクアーム（３）を備える複数のスロー（２）を有するクロスヘッド型大型２行程内燃機関のためのクランク軸アセンブリであって、
前記スロー（２）は複数の主要ジャーナル（５）によって互いに連結して一体となっており、
前記クランクアーム（３）は、前記主要ジャーナル（５）の先端部を焼き嵌め連結によってその中に固着させるための孔を有し、
前記クランク軸（１）は、長さ方向において少なくとも２つのクランク軸部品（１ａ、１ｂ）に分割されており、
前記少なくとも２つのクランク軸部品（１ａ、１ｂ）は、前記主要ジャーナル（５'）に連結されて一体となっているフランジを前記クランクアーム（３'）の自由端に連結することにより互いに連結され、
前記クランクアーム（３'）の自由端は前記孔の代わりに平坦な面を有し、前記フランジは、摩擦増大材料を介在させて又は介在させずに前記クランクアーム自由端の前記平坦面と接触させるための平坦な端面を有する、
ことを特徴とするクランク軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロスヘッド型の２行程内燃機関のクランク軸に関し、このクランク軸はクランクピンで連結されている２本のクランクアームを備えるスローを複数有し、このスローは複数の主要ジャーナルで互いに連結されて一体となっており、前記クランク軸は軸方向において少なくとも２つのクランク軸部品に分かれている。
【背景技術】
【０００２】
そのようなクランク軸は、クロスヘッド型の大型２行程大型内燃機関の分野でよく知られている。それらは重量が大きく、それらの回転速度は比較的遅いので、静的な負荷、すなわちエンジンの構成要素の重量が設計の主な基準となるが、一方で小型の高速機関では運動質量により生じる動的な力が主な設計の基準となる。クロスヘッド型の大型２行程大型内燃機関は例えばＤＫ１０５３／９６号で知られている。この機関は多くのシリンダを有しており、クランク軸の重量は完成した状態では制限重量を超えてしまうので、クランク軸を２つ以上の部分に分割する必要がある。クランク軸の製造設備および機関組立設備におけるクレーンのつり上げ荷重は、具体的に言うと例えば約２２０トンに制限されている。この型の最大モデルである、８から１４シリンダを有するクランク軸の重さは、完成した状態で約５００トンにもなり、前記クレーンではつり上げることができないので、クランク軸を長さ方向で少なくとも２つの部品に分けなくてはならない。クランク軸を組み立てるときは、各クランク軸部品を台板の上につり上げ、それらを下降させて主軸受上に設置する。そして、クランク軸部品の自由端にあるフランジを互いにボルトで留めてクランク軸を組み立てる。主軸受に設置されると、クランク軸部品は軸方向の限定された範囲でしか動くことができない。したがって、主要ジャーナルをスローに連結する際に用いられる焼き嵌め連結は、クランク軸部品が軸方向にかなり移動できなくてはならないので、それが不可能なクランク軸部品が主軸受に設置されている場合は用いることができない。したがって、方向の動きが制限されていても組み立てが可能なフランジ連結が有利であると従来考えられてきた。 フランジ連結では、フランジ間に最小限の空間のみを残し、真鉛直方向から嵌め込むようにしてクランク軸部品を主軸受上に順番に下降させる。フランジ／クランク軸部品を位置合わせし、両方のフランジの穴にボルトを挿入する。そしてボルトを締めて組み立てが完成する。さらに、フランジ連結は、瞬間的に約１２．０００ｋＮｍにもなることがある大きなトルクを伝達できるので有利であると考えられている。
【０００３】
ＤＫ１０５３／９６号によると、例えばシリンダ毎の出力が少なくとも２０００ｋＷであるような超大型機関のスローは、それにかかる負荷に耐えることができるように、鋳込み形成または鍛造およびその後の機械加工により、１つの部品として製造しなくてはならない。
【０００４】
しかし、クランク軸部品の自由端間のフランジがクランク軸の全長に加わるので、機関全体の長さおよび重量が増加する。前述のように、重量というのは設計上の重要な点であるので、重量の低減は大切である。例えば貨物船のように１インチでも貨物積み込み場所を増やしたい場合には、機関の全長は重要である。
【特許文献１】ＤＫ１０５３９６（上掲ＤＫ１０５３／９６号の公開公報番号）
【発明の開示】
【０００５】
この背景から、本発明の目的は、上述のようなクランク軸を、全長を低減して提供することである。この目的は請求項１にしたがって、分割されたスローの一方の部品を分割されたスローのもう一方の部品に連結させることにより、または主要ジャーナルの自由端をクランクアームの自由端に連結させることにより、クランク軸部品を互いに連結させて達成される。上述の仮定に反して、例えば伝達されるべきトルク、連結しているロッドによりかかる力、およびそれ自身の重量といった、かけられる負荷に耐えることができる分割型スローを構成することが可能であることが証明された。また、上述の仮定に反して、この種類の機関により生成される非常に大きなトルクを伝達できる、主要ジャーナルの自由端とクランクアームの自由端の間の連結を構成することが可能であることも証明された。したがって、長さを増大させるフランジを用いることなくクランク軸部品を連結できる。このクランク軸を用いると従来よりも機関の長さを短くし、重量を軽くすることができる。長さが低減するのは局所的には特に有利で、ＤＫ１０５３／９６号ではスローと主要ジャーナルの間を単にフランジで連結しただけなので、フランジによる連結部に最も近いジャーナルとフランジによる連結部のもう一方の側にあるジャーナルの間の距離が、フランジによる連結部の分だけ増加する。これらの主要ジャーナル間の距離が増加すると、それらの間のスローを補強するか、スロー内の応力の増加を容認する必要がある。
【０００６】
クランクアームの自由端は、好ましくは主要ジャーナルの自由端にボルトで留められている。別の実施態様では、クランクアームの自由端を、主要ジャーナルに連結されて一体となっているフランジに連結することとしてもよい。連結部のトルク伝達能力を増加するために、摩擦を増大させる材料を主要ジャーナルの自由端とクランクアームの自由端の間に施すのが有利である。ある実施態様において、摩擦を増大する材料に含まれる粒子は、クランクアームの自由端および主要ジャーナルの自由端の材料より硬く、クランクアームの自由端および前記主要ジャーナルの自由端に部分的に圧入できるような大きさとすることができる。摩擦を増大させる材料で両面がコーティングされている円盤状の部材を、主要ジャーナルの自由端とクランクアームの自由端の間に挿入するのが好ましい。摩擦を増大する材料のキャリアとして円盤状の部材を用いると、クランク軸部品を何度か組み立ておよび分解しなくてはならない場合に特に有利である。あるいは、摩擦を増大する材料で主要ジャーナルの自由端および／またはクランクアームの自由端をコーティングしてもよい。摩擦を増大する材料に含まれる粒子は、クランクアームの自由端および主要ジャーナルの自由端の材料より実質的に硬く、クランクアームの自由端および主要ジャーナルの自由端に部分的に圧入できるような大きさであるのが好ましい。
【０００７】
主要ジャーナルとクランクアームの間のボルト連結は、クランクアームの自由端から主要ジャーナル内へ軸方向に延びている複数のボルトを備えてもよい。好ましくは、ボルトは主要ジャーナル内のねじが切ってある止まり穴内に挿入されている、または、ボルトは主要ジャーナルの止まり穴に挿入されるエクスパンションボルトであり、締結されたボルトとして機能するように、割スリーブまたはケーシングの一部は主要ジャーナル内に、一部はクランクアーム内に延びていることが好ましい。
【０００８】
連結部に位置する主要ジャーナルは２つの自由端を有することができる。この場合、ボルトは植え込みボルトで、主要ジャーナル内の穴および主要ジャーナルの両側にある両方のクランクアーム内の穴に軸方向に延びているのが好ましい。連結部に位置する主要ジャーナルの自由端とクランクアームの自由端の間の連結は、連結部のトルク伝達能力が向上するように、締結されたボルトまたは締結された植え込みボルトを備えてよい。
【０００９】
少なくとも１つのクランク軸部品の主要ジャーナルは、クランク軸の端からクランク軸部品の間の連結部まで、およびその逆に、植え込みボルトを送ることができる穴を有することができる。さらに、連結部の直前の２つのスローは、植え込みボルトを、穴に挿入できる半径まで半径方向外向きに、およびその逆に、移動させることができる通路を有することができる。この構造により、破損した植え込みボルトを組み立てられた機関内で交換することができる。
【００１０】
分割されたスローの両方のクランクアームは、径方向内側にある部品と径方向外側にある部品とに分割されており、ここで径方向外側にある部品はクランクピンにより互いに連結されて一体となっている。
【００１１】
径方向外側にある部品は、径方向内側にある部品内の対応する穴に通る植え込みボルトを伴うことができる。径方向内側にある部品を径方向外側にある部品に固定するように、植え込みボルトにはナットにより引張力が加わるのが好ましい。
【００１２】
連結部をフレッチングから保護するために、分割されたスローの径方向内側にある部品と径方向外側にある部品との間の接触表面に、摩擦を増大する材料を施すことができる。径方向内側にある部品と径方向外側にある部品との間の接触表面の領域を実質的にクランクアームの断面領域より小さくして接触圧力を大きくすることによって連結をさらに改善できる。
【００１３】
連結部を保護するための他の方法は、径方向内側の部品と径方向外側の部品との間の連結部を植え込みボルトで締結する／またはボルトで締結するという方法である。
【００１４】
本発明によるシリンダフレームの、さらなる目的、特徴、利点および特性は詳細な記述により明らかになる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本願の原出願である特願2003-143583の出願当初の特許請求の範囲には、本願発明の好適な実施形態として、次の１９個の実施形態が記載されている。
［１］  クランクピン（４）によって連結されている２本のクランクアーム（３）を備える複数のスロー（２）を有するクロスヘッド型の２行程内燃機関のためのクランク軸であって、スロー（２）は複数の主要ジャーナル（５）によって互いに連結して一体となっており、当該クランク軸（１）は長さ方向において少なくとも２つのクランク軸部品（１ａ、１ｂ）に分割されており、少なくとも２つのクランク軸部品（１ａ、１ｂ）は、分割されたスロー（２'）の一方の部品を分割されたスロー（２'）のもう一方の部品に連結させることにより、または主要ジャーナル（５'）の自由端をクランクアーム（３'）の自由端に連結させることにより、互いに連結されていることを特徴とするクランク軸。
［２］  主要ジャーナル（５'）の自由端は、クランクアーム（３'）の自由端にボルトで留められていることを特徴とする請求項１に記載のクランク軸。
［３］  主要ジャーナル（５'）の自由端および／またはクランクアーム（３'）の自由端の表面は実質的に平面であることを特徴とする請求項１または２に記載のクランク軸。
［４］  摩擦を増大させる材料が、主要ジャーナル（５'）の自由端とクランクアーム（３'）の自由端の間に施されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のクランク軸。
［５］  摩擦を増大させる材料で両面がコーティングされている円盤状の部材（１５）が、主要ジャーナル（５'）の自由端とクランクアーム（３'）の自由端の間に挿入されていることを特徴とする請求項４に記載のクランク軸。
［６］  摩擦を増大させる材料で、主要ジャーナル（５'）の自由端および／またはクランクアーム（３'）の自由端がコーティングされていることを特徴とする請求項５に記載のクランク軸。
［７］  摩擦を増大する材料に含まれる粒子は、クランクアーム（３'）の自由端および主要ジャーナル（５'）の自由端の材料より実質的に硬く、クランクアーム（３'）の自由端および主要ジャーナル（５'）の自由端に部分的に圧入できるような大きさであることを特徴とする請求項６に記載のクランク軸。
［８］  主要ジャーナル（５'）の自由端とクランクアーム（３'）の自由端の間の連結部は、クランクアーム（３'）の自由端から主要ジャーナル（５'）内へ軸方向に延びている複数のボルト（８'）を備えることを特徴とする請求項２ないし７のいずれか１項に記載のクランク軸。
［９］  ボルト（８'）は主要ジャーナル（５'）内のねじが切ってある止まり穴（９'）内に挿入されている、または、該ボルトは主要ジャーナル（５'）の止まり穴（９'）に挿入されるエクスパンションボルトであり、締結されたボルトとして機能するように、その割スリーブまたはケーシング（８''）は一部が主要ジャーナル（５'）内に、一部がクランクアーム（３）内に延びていることを特徴とする請求項８に記載のクランク軸。
［１０］  主要ジャーナル（５'）は自由端を２つ有し、前記ボルトは主要ジャーナル（５'）内の穴（９）を通り主要ジャーナル（５'）の両側にある両方のクランクアーム（３'）内の穴（７）を通って軸方向に延びている植え込みボルト（８）であることを特徴とする請求項２ないし９のいずれか１項に記載のクランク軸。
［１１］  主要ジャーナル（５'）の自由端とクランクアーム（３'）の自由端の間の連結部は、締結されたボルト（８'）または締結された植え込みボルト（８）を備えることを特徴とする請求項２ないし１０のいずれか１項に記載のクランク軸。
［１２］  少なくとも１つの該クランク軸部品（１ａ、１ｂ）の該主要ジャーナル（５）は、該クランク軸の端から該クランク軸部品（１ａ、１ｂ）の間の連結部まで、およびその逆に、植え込みボルト（８）を送ることができる穴を有し、そして連結部の直前の２つのスロー（２、２'）は、植え込みボルト（８）を、穴（７、９）に挿入できる半径まで半径方向外向きに、またはその逆に、移動させることができる通路（１７）を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載のクランク軸。
［１３］  分割されたスロー（２'）は１対のクランクアーム（３）を備え、該１対のクランクアームは両方とも、径方向外側の部品（３ａ）と径方向内側の部品（３ｂ）とに分割されており、ここで２つの径方向外側の部品（３ａ）はクランクピン（４ａ）で互いに連結されて一体となっていることを特徴とする請求項１に記載のクランク軸。
［１４］  径方向外側にある部品（３ａ）は、径方向内側にある部品（３ｂ）内の対応する穴に通る植え込みボルト（１８）を伴うことを特徴とする請求項１３に記載のクランク軸。
［１５］  径方向内側にある部品（３ｂ）を径方向外側にある部品（３ａ）に固定するように、植え込みボルト（１８）にはナット（１９）により引張力が加わることを特徴とする請求項１４に記載のクランク軸。
［１６］  径方向内側にある部品（３ｂ）と径方向外側にある部品（３ａ）の接触表面（２０、２１）の間に、摩擦を増大させる材料が施されていることを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載のクランク軸。
［１７］  径方向内側にある部品（３ｂ）と径方向外側にある部品（３ａ）の間の接触表面（２０、２１）の領域が、実質的にクランクアーム（３）の断面より小さくされ、接触圧力が増大されていることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれか１項に記載のクランク軸。
［１８］  径方向内側にある部品（３ｂ）と径方向外側にある部品（３ａ）の連結部は、締結された植え込みボルト（１８）および／または締結されたボルトを備えることを特徴とする請求項１３ないし１７のいずれか１項に記載のクランク軸。
［１９］  クランクピン（４）によって連結されている２本のクランクアーム（３）を備える複数のスロー（２）を有するクロスヘッド型の２行程内燃機関のためのクランク軸であって、スロー（２）は複数の主要ジャーナル（５）によって互いに連結して一体となっており、当該クランク軸（１）は長さ方向において少なくとも２つのクランク軸部品（１ａ、１ｂ）に分割されており、少なくとも２つのクランク軸部品（１ａ、１ｂ）は、主要ジャーナル（５'）に連結されて一体となっているフランジをクランクアーム（３'）の自由端に連結することにより互いに連結されていることを特徴とするクランク軸。
【００１６】
以下、図面に示した例示的な実施形態を参照しながら、本発明の実施形態の例についてさらに詳細に説明する。
【００１７】
図１は、スロー２を備えるクロスヘッド型の大型低速機関の従来のクランク軸を示しており、スロー２は主軸受により支持されている主要ジャーナル５により互いに連結されて一体となっている。クランク軸は２つのクランク軸部品１ａ、１ｂからなり、これら部品はフランジ連結部ｃ、ｄで長さ方向に連結されている。フランジ連結部をボルトで留めてクランク軸部品を互いに連結すると、クランクケースのハウジングを台板の上に設置することができる。
【００１８】
図２ないし図９を参照しながら、本発明によるクランク軸について述べる。図１、２および７では、単純化するために、全てのスローを上側に配置してクランク軸を描いている。しかし、現実のクランク軸はこのようになることはないと理解するべきである。
【００１９】
図２はクランク軸１の第１の好ましい実施形態で、クランクピン４で連結されている２本のクランクアーム３を備えるスロー２を複数有している。クランクアーム３は中実（solid）で、示した実施形態ではクランクピン４と一体となっている。クランクピン４はクランク軸のバランスを保つために中空（hollow）でもよい。中実部品の製造は、金属の鋳込み形成または鍛造で行うことができる。各スロー２は大きな穴を有し、その穴には各主要ジャーナル５が焼き嵌め連結により取り付けられ、ここで主要ジャーナル５は、２つの部品間の接触表面ができる限り大きくなるように、各クランクアーム３を完全に通って延びている。代わりに、クランク軸を中実の一部品として金属鋳込み形成または鍛造で製造してもよく、あるいは主要ジャーナル５にスロー２を溶接により取り付けてもよい。
【００２０】
クランク軸は長さ方向において２つの部品１ａおよび１ｂに分割されており、このクランク軸のスローは主軸受６で支持されている主要ジャーナル５により互いに連結されて一体となっている。もちろんクランク軸を３つ以上の部品に分けることもでき、クランク軸部品は長さが同じでなくてもよい。
【００２１】
図３および図４で最も良く示されているように、第１の好ましい実施形態ではクランク軸部品１ａおよび１ｂの自由端はクランクアーム３'になっており、そのクランクアームには複数の穴７が軸方向に貫通しており、対応する複数の植え込みボルト８を受け入れるようになっている。この植え込みボルト８は主要ジャーナル５'を貫通する穴９を通って、さらに他方のクランク軸部品１ｂの自由端にあるクランクアーム３'を貫通する穴７を通る。植え込みボルト８には両端にあるナット１０により引張力が働いている。ナット１０はクランクアーム３'にある凹部１１に受容され、植え込みボルト８に規定の予張力が加わるように油圧式で締め付けられている。
【００２２】
多くの植え込みボルトを限定された範囲内に配置することができるように、好ましい実施形態において、植え込みボルト８、クランクアーム３'の穴７および主要ジャーナル５'の穴９は、同軸に配置された２つの円に対応するようなパターンに配置されている。
【００２３】
主要ジャーナル５'の両端面には軸方向の凸部１２が形成されており、クランクアーム３'の大きな穴１３と嵌合して主要ジャーナル５'とクランクアーム３'を位置合わせする。
【００２４】
図４に最も良く示されているように、スロー２'の他のクランクアーム３は凹部１４を有し、その凹部１４は植え込みボルト８を完全にスロー２'内に押し込めるほど深いので、クランク軸部品１ａおよび１ｂを、水平方向の隙間を最小限にして、すなわち、真鉛直方向から嵌め込むことによって組み立てることができる。
【００２５】
組み立てると、主要ジャーナル５'には大きな圧縮力がかかるので主要ジャーナル５'は変型する。しかし、主要ジャーナルの軸受表面は、主要軸受の軸受表面に完全に一致する精密に規定された形状をしていなくてはならない。この問題を克服するために、主要ジャーナル５'に、組み立て時と同じ圧縮力をかけながら機械加工する。ここで、主要ジャーナル５'を、自由端にあるクランクアーム３'とダミーのクランク軸（図示していない）の間に取り付け、クランク軸部品１ａ、１ｂを組み立てるときと同じ予張力で植え込みボルト８を締める。そして、主要ジャーナルの軸受表面を従来の方法で機械加工する。主要ジャーナル５'がクランク軸部品１ａおよび１ｂに組み立てられたときと同じ形状になるはずである。
【００２６】
図６に最も良く示されているように、台板上にある組み立てられたクランク軸の破損した植え込みボルト８を交換することができ、完全に組み立てられた機関内でも交換することができる。ここで主要ジャーナル５は中心に穴１６を有し、そこを通って、機関の端にあるクランク軸の端からクランク軸部品１ａ、１ｂ間の連結部に向かって交換用植え込みボルト８を送ることができる。自由端にクランクアーム３'を有するスロー２'およびそれに隣接するスロー２には通路１７が形成されており、該通路は、植え込みボルト８を、自由端にあるクランクアーム３'の穴７に挿入できる半径まで半径方向外向きに移動させることができる。破損した植え込みボルト８を交換するために、クランク軸部分１ａ、１ｂが分離され互いに対して自由に回転できるように、全植え込みボルト８を完全に凹部１４内に後退させる。その後、クランク軸部品１ａ、１ｂは破損した植え込みボルト８が内在する穴９が通路１７に揃うまで互いに対して回転する。破損した植え込みボルトはその後通路１７に押し出され、さらに穴１６を通ってクランク軸の端に押し出されて、端から出る。そして、代わりの植え込みボルトをクランク軸内に挿入し、穴１６を通って通路１７に送り穴７および９内に入れる。全植え込みボルト８を移動させて元の位置に戻し、上述のように締め付ける。
【００２７】
クランク軸の連結部のその他の好ましい実施形態を、図５（ａ）に示す。クランク軸およびクランク軸部品１ａと１ｂの連結部は、概ね上述の実施形態に対応するが、主要ジャーナル５'がクランク軸部品１ａの一番端のスロー２'と一体となっている。したがって、主要ジャーナル５'の自由端は１つのみである。この自由端をクランク軸部品１ｂのスロー２'の自由端にあるクランクアーム３'に、上述した方法と同様の方法で連結させる。しかし植え込みボルト８の代わりに、ボルト８'を主要ジャーナル５'内のネジの切ってある止まり穴９'内に挿入する。この好ましい実施形態では、ボルト８'は植え込みボルト８より大幅に短いので、自由端がクランクアーム３'となっているスロー２'の、もう一方のクランクアーム３には凹部１４は必要ない。
【００２８】
この好ましい実施形態の、図５（ｂ）に示した変化形態では、割スリーブまたはケーシング８''を有するエクスパンションボルト８'を使用し、止まり穴９'はネジが切られていない。割スリーブまたはケーシング８''は、締結されたボルトとして機能するように、図示したように、一部は止まり穴９'内に、一部はクランクアーム３'の穴７内に延びていてよい。
【００２９】
主要ジャーナル５'の自由端とクランクアーム３'の間の連結部が確実に、最大で１２．０００ｋＮｍのレベルに達することもある非常に大きなトルクを伝達できるようにする方法はいろいろある。これらの様々な方法は、代替案または補足案とすることができる。好ましい実施形態の１つでは、主要ジャーナル５'とクランクアーム３'の接合する接触表面の摩擦が剪断力より大きくなるように、連結部の植え込みボルト８またはボルト８'の寸法を決め、予張力をかけることができる。
【００３０】
連結部のトルク伝達能力を増やす他の方法は、主要ジャーナル５'の自由端と、クランクアーム３'の自由端との間に摩擦を増大させる材料を施す方法である。摩擦を増大させる材料はニッケルコーティングでよいが、基質層の厚さより大きな硬い粒子を含む比較的柔らかい金属基質によるコーティングであるのが好ましい。そうすることによって、組み立てられたとき粒子が部分的に主要ジャーナル５'の自由端およびクランクアーム３'の自由端の各接触表面内に押しつけられ、互いに接触表面を効果的に固定する微小な鋸歯状の刻み目が形成される。金属基質はニッケル、鉄をベースにした合金、または他の金属をベースにした合金を含む。硬い粒子はＳｉＣ、ＷＣ、クロム炭化物などの炭化物、および／またはクロム酸化物、シリコン酸化物、またはその他の金属酸化物などの酸化物であってよい。この粒子は主要ジャーナル５'およびクランクアーム３'に比べてかなり硬くなくてはならない。摩擦を増大させる材料は、プラズマコーティングのような熱によるコーティングによって施すことができる。主要ジャーナル５'およびクランクアーム３'に直接材料を施すこともできる。しかし、円盤１５の両面に面摩擦を増大する材料を施すのが好ましい。図４に最も良く示されているように、円盤１５を主要ジャーナル５'の自由端とクランクアーム３'の自由端との間に挿入する。連結部の組み立ておよび分解を何度か行う必要があるとき、摩擦を増大させる材料のキャリアとして円盤１５を使用すると特に有益である。毎回新しい円盤を使用すると、摩擦を増大させる材料の機能が確実となる。
【００３１】
連結部が確実にトルクを十分に伝達できるようにする他の方法は、バックラッシュなしに穴７、９に適合する植え込みボルト８またはボルト８'で締結する方法である。植え込みボルト／ボルトが締結されていると、連結部が剪断力に耐える能力が大幅に向上し、主要ジャーナル５'およびクランクアーム３'の位置合わせが改善されることになる。引張力が働いている植え込みボルト／ボルトと締結されている植え込みボルト／ボルトの組み合わせを用いることもできる。
【００３２】
図７は本発明の、第２の好ましい実施形態を示している。クランク軸部品１ａおよび１ｂは、主要ジャーナル５でスロー２を互いに連結して一体とすることによって、上述の方法と同じ方法で形成される。しかし、図８および図９に詳細を示したように、クランク軸部品は分割されたスロー２'によって互いに連結されている。クランクアーム３は径方向外側の部品３ａと径方向内側の部品３ｂとに分割されており、これらは互いに向かい合っている。
【００３３】
径方向内側の部品３ｂは中実で、金属鋳込み形成または鍛造およびその後の機械加工で製造できる。それらは焼き嵌めによる連結、あるいは溶接による連結により各主要ジャーナル５に連結されている。
【００３４】
スロー２'の径方向外側にある２つの部品３ａは、クランクピン４ａにより互いに連結されている。径方向外側にある部品３ａを、クランクピン４ａと共に中実にする、または焼き嵌めによる連結によりクランクピン４ａに連結させることができる。径方向外側にある部品３ａのそれぞれには、植え込みボルト１８を受容するネジが切ってある穴が２つ形成されている。植え込みボルト１８は、径方向内側にある部品３ｂの対応する穴を通って、接線方向に延びている。あるいは、クランクアーム毎に２つ以上の植え込みボルトを使ってもよい。植え込みボルト１８は径方向内側にある部品３ｂの穴から突き出ている。植え込みボルト１８とねじで係合するナット１９を用いて、植え込みボルト１８に引張力を加え、径方向内側にある部品３ｂと径方向外側にある部品３ａを互いにしっかりと締め付ける。
【００３５】
径方向外側にある部品３ａは接触表面２０を有し、径方向内側にある部品３ｂは接触表面２１を有し、それらの接触表面で互いに接触している。図示したように接触表面は植え込みボルト１８の周囲に位置するのが好ましいが、例えばクランクアーム３の回転軸の周りなど、任意の場所に位置付けてよい。
【００３６】
径方向外側にある部品が、機関が作動している間に加わる剪断力の影響を受けて、径方向内側にある部品に対して動かないことを確実にする方法はいくつもある。これらの様々な方法は代替案または補足案とすることができる。１つの好ましい実施形態では、外側の部品３aの接触表面２０と内側の部品３ｂの接触表面２１との接合により間に働く摩擦力が剪断力より大きくなるように、植え込みボルト１８の寸法を決め、予張力を加えることができる。ここで、接触圧力が比較的大きくなるように、接触表面２０、２１の接触領域は小さいままにするのが有利である。この実施形態の変化形態において、上述の摩擦を増大させる材料と同じものを接触表面２０、２１の間に施す。この摩擦を増大させる材料で、接触表面２０、２１をコーティングする、または両面が摩擦を低減させる材料で覆われている薄い挿入物（図示されていない）を施すことができる。挿入物は接触表面２０、２１の間に配設する。連結部が剪断力に確実に耐えられるようにする他の方法は、バックラッシュなしに穴に固定された、締結された植え込みボルト１８を用いること、または、引張力が働いている植え込みボルト１８と締結されたボルトの組み合わせ、または他のタイプの締結されたロッドの組み合わせを用いることである。
【００３７】
径方向外側にある部品３ａに、半径方向で内側に膨らんでいるアーク型の隆起部２２を設け、クランクピン４ａと径方向外側にある部品３ａの間の境目における切り欠き効果を避けるのに役立つ中空の面取り部２４のための空間を生成する。径方向内側にある部品３ｂは、隆起部２２を受容するための対応する窪み部２３を有する。
【００３８】
径方向内側にある部品３ｂにはアーク型の隆起部２５を設け、径方向内側にある部品３ａと主要ジャーナル５の間の境目を滑らかにするための空間を生成する。隆起部２５は、径方向外側にある部品の対応する形状の窪み部２６内に受容される。
【００３９】
説明のために本発明の詳細を述べたが、そのような詳細は単に説明のためであり、当業者は本発明の範囲を逸脱することなく変更を加えることができる。
【００４０】
したがって、開発された環境に関連させながら装置および方法の好ましい実施形態を述べたが、それらは単に本発明の原理を説明するためのものである。本発明の精神および添付の請求項の範囲を逸脱することなく、その他の実施形態および構成を考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来のクランク軸の略図である。
【図２】本発明によるクランク軸の第１の好ましい実施形態の略図である。
【図３】第１の好ましい実施形態の、クランク軸部品間の連結部の断面の詳細を示した図である。
【図４】第１の好ましい実施形態の、クランク軸部品の連結部の分解図である。
【図５】図５（ａ）は、図２ないし４で示した連結部の変化形態の断面の詳細を示した図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の変化形態の詳細を示した図である。
【図６】植え込みボルトの交換を示している図である。
【図７】本発明によるクランク軸の第２の好ましい実施形態の略図である。
【図８】第２の好ましい実施形態のクランク軸部品を連結するスローの断面を部分的に示している詳細な側面図である。
【図９】第２の好ましい実施形態のクランク軸部品を連結するスローの断面を部分的に示している詳細な軸方向の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      クランク軸
１ａ、１ｂ      クランク軸部品
２、２'      スロー
３、３'、３ａ、３ｂ      クランクアーム
４、４ａ      クランクピン
５、５'      主要ジャーナル
６      主軸受
７      クランクアームを貫通する穴
８      植え込みボルト
８'      エクスパンションボルト
９      主要ジャーナルを貫通する穴
１０      ナット
１１      クランクアームの凹部
１２      主要ジャーナルの凸部
１３      クランクアームの穴
１４      クランクアームの凹部
１５      円盤
１６      主要ジャーナルの中心に開いている穴
１７      通路
１８      植え込みボルト
１９      ナット
２０      径方向外側にある部品３ａの接触表面
２１      径方向内側にある部品３ｂの接触表面
２２      部品３ａの隆起部
２３      部品３ｂにある窪み部
２４      中空の面取り部
２５      部品３ｂにある隆起部
２６      部品３ａにある窪み部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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