(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンピンを介してピストンに取り付けたコンロッドの大端部をクランク軸のピン部に当接した状態でピストンをほぼ下死点位置に保持し、この状態で前記大端部にコンロッドキャップをボルトにて組み付け且つ、大端部のねじ部の中心線がピストンの軸に対して傾斜しているコンロッドキャップの組付け方法において、
ピストンピンの中心とクランク軸中心と前記ピン部の中心を一直線に配置し、
前記ピン部に前記大端部を当接させた状態で、前記クランク軸を前記ねじ部の中心線の傾斜方向に角度０．５〜３°だけ予め回転させ、
つぎに、前記大端部に前記コンロッドキャップを押し付け、この押し付け力で前記ピン部を前記ねじ部の中心線の傾斜方向に対して反対方向に回転させて前記大端部を組付位置に静止させ、
この状態で前記ボルトの締付けを実行するようにした、
ことを特徴としたコンロッドキャップの組付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンロッドの大端部に組付けるコンロッドキャップの組付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コネクティングロッド（以下「コンロッド」と略記する。）の大端部をクランク軸にキャップを用いて取付けるときの組付け方法として、例えば特開平１１−８３５号公報の「コンロッドキャップの組付け方法」で提案されたものがある。この公報の要旨を次図で説明する。
【０００３】
図１３（ａ），（ｂ）は従来のコンロッドキャップの組付け方法の説明図である。
（ａ）において、ピストン１０１を下死点まで下降させ、コンロッド１０２の大端部１０３に嵌合したクランク軸１０６のピン部１０７を最下点に配置する。この状態で、燃焼室１００に矢印ａの如くエアを供給してエア圧でピン部１０７を最下点に保持する。
次に、コンロッドキャップ組付け装置の左右のキャップホルダ１１１，１１１でコンロッドキャップ１１２を挟み、コンロッドキャップ１１２を矢印ｂの如く移動する。
【０００４】
（ｂ）において、キャップホルダ１１１，１１１の各々のスペーサ１１４，１１４を大端部１０３の突片１０４，１０４に当てて、コンロッドキャップ１１２を仮り止め位置に配置する。
次に、一対のナットランナ１１５，１１５でボルト１１６，１１６を締め付けてコンロッドキャップ１１２を仮り止めした後、ナットランナ１１５，１１５でボルト１１６，１１６を僅かに緩めてスペーサ１１４，１１４を外す。
【０００５】
次いで、一対のボルト１１６，１１６を同時に規定の締付トルクまで締め付けてコンロッドキャップ１１２を大端部１０３に組付ける。
一対のボルト１１６，１１６を同時に締め付けることにより、コンロッドキャップ１１２を大端部１０３にほぼ水平に押し付けて、コンロッドキャップ１１２の突部１１３，１１３を大端部１０３の凹部１０５，１０５に組み付ける。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、クランク軸１０６を円滑に駆動するために、図１３（ａ）に示すピストンピン１０１ａとコンロッド１０２の小端部との間に油膜用の小さなクリアランスを設け、またクランク軸１０６のピン部１０７と大端部１０３との間にも油膜用の小さなクリアランスを設ける。
【０００７】
このため、（ｂ）に示すようにスペーサ１１４，１１４を大端部１０３に押し付けると、各々のクリアランスの影響でコンロッド１０２がクランク軸１０６を中心して僅かに回転して、大端部１０３が正規の組付け位置からずれる虞がある。従って、大端部１０３にコンロッドキャップ１１２を良好に組み付けることができない虞があり、この場合コンロッドキャップ１１２を大端部から外して、再度組み付け直す必要があるのでエンジンの生産性を高め難い。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、エンジンの生産性を高めることができるコンロッドキャップの組付け方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１は、ピストンピンを介してピストンに取り付けたコンロッドの大端部をクランク軸のピン部に当接した状態でピストンをほぼ下死点位置に保持し、この状態で前記大端部にコンロッドキャップをボルトにて組み付け且つ、大端部のねじ部の中心線がピストンの軸に対して傾斜しているコンロッドキャップの組付け方法において、ピストンピンの中心とクランク軸中心と前記ピン部の中心を一直線に配置し、前記ピン部に前記大端部を当接させた状態で、前記クランク軸を前記ねじ部の中心線の傾斜方向に角度０．５〜３°だけ予め回転させ、つぎに、前記大端部に前記コンロッドキャップを押し付け、この押し付け力で前記ピン部を前記ねじ部の中心線の傾斜方向に対して反対方向に回転させて前記大端部を組付位置に静止させ、この状態で前記ボルトの締付けを実行するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
コンロッドキャップを大端部にボルトで締め付ける前に、ねじ部の中心線の傾斜方向に角度０．５〜３°だけクランク軸を予め回転させ、ついで、大端部にコンロッドキャップを押し付け、この押し付け力でピン部をねじ部の中心線の傾斜方向に対して反対方向に回転させて大端部を組付位置に静止させるので、コンロッドキャップを大端部に押し付けたとき、クランク軸がねじ部の中心線の傾斜方向と反対方向に回転しても、クランク軸は正規の組付け位置に静止し、この状態でボルトの締付けを実行するようにしたので、コンロッドキャップを大端部に正確に取り付けることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るコンロッドキャップ組付け装置の平面図である。
コンロッドキャップ組付け装置１０は、組み立て中のエンジン１１の燃焼室１２内にエアを供給してピストン１３を下死点に保持するエア供給ユニット２０と、クランク軸のピン部を下死点位置から所定角度揺動させる位置決めユニット３０と、コンロッド１４の大端部にコンロッドキャップ４８を取り付ける取付けユニット５０とからなる。
次図にコンロッドキャップ組付け装置１０で組み付けたエンジンを示す。
【００１２】
図２は本発明に係るコンロッドキャップ組付け装置で組み付けたエンジンの要部拡大図であり、燃焼室１２のピストン１３にピストンピン１３ａを介してコンロッド１４の小端部１４ａを取り付け、コンロッド１４の大端部１５をクランク軸１６のピン部１６ａに当接し、大端部１５にコンロッドキャップ４８をボルト４９，４９で組み付けて、ピストン１３を下死点位置Ｐまで下降させた状態を示す。なお、１８は点火プラグの取付け孔である。
【００１３】
大端部１５は、ピストン１３の軸Ｊ１に対して中心線Ｊ２，Ｊ２を所定角θ１，θ１傾斜させたねじ部１５ａ，１５ａを備える。このため、大端部１５にコンロッドキャップ４８を組み付ける際に、コンロッドキャップ４８をピストン１３の軸Ｊ１に対して所定角θ１だけ傾けて押し付け、ボルト４９，４９を所定角θ１だけ傾けてねじ部１５ａ，１５ａにねじ結合する必要がある。
なお、Ｃ１はピストンピン１３ａの中心、Ｃ２はクランク軸１６の中心、Ｃ３はピン部１６ａの中心である。
【００１４】
エンジンは、クランク軸を円滑に駆動するために、ピストンピンとコンロッドの小端部との間に油膜用のクリアランスを必要とし、またクランク軸のピン部と大端部との間にも油膜用のクリアランスを必要とする。従って、コンロッドキャップ４８をピストン１３の軸Ｊ１に対して所定角θ１だけ傾けて組み付けると、大端部１５に僅かなずれが発生する。
このコンロッドキャップ組付け装置１０は、大端部１５を正規の組付け位置に配置させて、コンロッドキャップ４８を大端部１５に組み付けることができる装置である。
【００１５】
図３は図１の３−３線断面図であり、コンロッドキャップ組付け前のエンジン１１、エア供給ユニット２０及び位置決めユニット３０を示す。
エンジン１１は、燃焼室ブロック１１ａに取り付けたクランクケース１１ｂと、このクランクケース１１ｂに取付けたクランク軸１６と、クランク軸１６に取り付けたタイミングギヤ１７とからなり、クランク軸１６のピン部１６ａに大端部１５の半円弧状凹部（後述する）を嵌合したものである。
タイミングギヤ１７は、吸排気バルブを開閉するためにクランク軸１６の回転をカムシャフトに伝えるためのギヤである。
【００１６】
エア供給ユニット２０は、支持台２１に斜め上向きにシリンダ２２を取り付け、シリンダ２２のピストンロッド２３にブラケット２４を取り付け、ブラケット２４にエア供給口２５を取り付け、図１に示すホース２６でエア供給口２５にコンプレサ２７を繋いだものである。
【００１７】
位置決めユニット３０は、クランク軸１６を回転可能に押える押え手段３２と、押え手段３２で押えたクランク軸１６を所定角度回転させてピン部１６ａを所定位置に位置決めする回転手段４０とからなる。
押え手段３２は、ベース３３にシリンダ３４を取り付け、シリンダ３４のロッド３５先端にクランク軸１６の凹部１６ｂに差し込み可能な突起３６を取り付け、ロッド３５を前進させて突起３６をクランク軸１６の凹部１６ａに差し込むことにより、クランク軸１６を回転自在に支持するものである。
【００１８】
回転手段４０は、ベース３３に取り付けた案内レール４１に移動プレート４２を取り付け、ベース３３に取り付けたシリンダ４３のロッド４４を移動プレート４２に取り付け、移動プレート４２の下端に駆動モータ４５を取り付け、駆動モータ４５の回転軸４５ａに駆動ギヤ４６ａを取り付け、駆動ギヤ４６ａに中間ギヤ４６ｂを噛み合わせ、中間ギヤ４６ｂに調整ギヤ４６ｃを噛み合わせたものである。
シリンダ４３のロッド４４を前進することにより調整ギヤ４６ｃを、クランク軸１６のタイミングギヤ１７に噛み合わせた後、駆動モータ４５でクランク軸１６を回転することができる。
【００１９】
図４は図１の４−４線断面図である。
取付けユニット５０は、コンロッドキャップ４８をクランク軸のピンに押し付ける押付手段５１と、コンロッドキャップ４８を挟むキャップホルダ手段６０と、コンロッドキャップ４８を大端部１５（図２参照）に取り付けるボルトを締め付ける締付け手段８０とからなる。
【００２０】
押付手段５１は、ベース５２に下ガイド５３を取り付け、下ガイド５３に下移動プレート５４の下案内レール５５を移動自在に取り付け、ベース５２に押付用シリンダ５６を取り付け、ベース５２に押付用シリンダ５６のピストンロッド５７を下移動プレート５４に取り付けたものである。
従って、押付用シリンダ５６のピストンロッド５７を前進することにより、下移動プレート５４を大端部１５（図２参照）側に移動することができる。
【００２１】
キャップホルダ手段６０は、下移動プレート５４の上方に配置した操作部６１と、操作部６１で操作してコンロッドキャップ４８を掴むホルダ部７０とからなる。
操作部６１は、下移動プレート５４の前端５４ａに門形の支持プレート６２を取り付け、支持プレート６２の天板６２ａにガイド６３，６３を取り付け、ガイド６３，６３に上移動プレート６４の上案内レール６５を移動自在に取り付け、上移動プレート６４の後端６４ａにホルダ用シリンダ６６を取り付け、ホルダ用シリンダ６６のピストンロッド６７に連結ロッド６８を取り付け、連結ロッド６８の前端６８ａにピン６９を取り付け、ピン６９をホルダ部７０に連結したものである。
【００２２】
図５は図４の５−５線断面図である。
ホルダ部７０は、ピン６９を一対の揺動アーム７１，７１の各々の後端溝７２，７２に差し込み、一対の揺動アーム７１，７１を上移動プレート（想像線で示す）６４に一対の支持ピン７３，７３で揺動自在に取り付け、一対の揺動アーム７１，７１の先端溝７４，７４に一対のキャップホルダ７５，７５の後端ピン７６，７６に嵌め込むと共に一対のキャップホルダ７５，７５を上移動プレート６４の横案内レール７８に移動自在に取り付けたものである。
一対のキャップホルダ７５，７５は、略Ｌ字形に形成した部材を左右対称に配置したもので、各々の先端７７，７７でコンロッドキャップ４８を挟むものである。
【００２３】
従って、ホルダ用シリンダ６６のピストンロッド６７を矢印方向に前進させることにより、連結ロッド６８のピン６９を矢印の如く移動して、一対の揺動アーム７１，７１がピン７３，７３を中心にして矢印の如く揺動して一対のキャップホルダ７５，７５を閉じる方向に移動する。従って、一対のキャップホルダ７５，７５の先端７７，７７でコンロッドキャップ４８を挟むことができる。
一方、ホルダ用シリンダ６６のピストンロッド６７を矢印の如く後退させることにより、一対のキャップホルダ７５，７５を開く方向に移動する。従って、一対のキャップホルダ７５，７５はコンロッドキャップ４８を解放する。
【００２４】
図４に戻って、締付け手段８０は、下移動プレート５４に取付ブラケット８１で一対のナットランナ８２，８２を取り付け、天板６２ａと上移動プレート６４を引張ばね８５で繋いだものである。
コンロッドキャップ４８を大端部１５に当てた状態で、押付用シリンダ５６のピストンロッド５７をさらに前進すると、引張ばね８５のばね力より大きな力が天板６２ａにかかり引張ばね８５が伸びる。従って、コンロッドキャップ４８が静止したまま、下移動プレート５４と共に一対のナットランナ８２，８２が矢印の如く移動する。
左右のナットランナ８２は左右対称で構成が同一なので、以下左側のナットランナのみを説明して右側のナットランナの説明を省略する。
【００２５】
左側のナットランナ８２は、駆動用の直流モータ（以下「ＤＣモータ」という）及び減速機等を内蔵し、ＤＣモータの回転力をシャフト８３を介してソケット８４（図５も参照）に伝えてソケット８４でボルト４９（図２参照）を締め付けるものである。
このナットランナ１５は、トルク検出部で締付トルクを検出し、この検出情報に基づいて締付トルクを仮の締付トルク（例えば０．５ｋｇｆ・ｍ）又は規定の締付トルク（例えば１．２ｋｇｆ・ｍ）に調整するものであり、且つ回転角検出部でＤＣモータの回転角を検出し、この検出情報に基づいてＤＣモータの回転角（例えば１／４回転）を制御する締付け装置である。
【００２６】
次に、本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法について説明する。
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第１組付工程図を示す。
（ａ）において、シリンダ３４のロッド３５を前進して突起３６を矢印の如く移動して、クランク軸１６の凹部１６ｂに差し込むことにより、クランク軸１６を回転自在に支持する。
【００２７】
次に、シリンダ４３のロッド４４を前進させて調整ギヤ４６ｃを矢印の如く移動してクランク軸１６のタイミングギヤ１７に噛み合わせ、この状態で、駆動モータ４５を駆動することにより、駆動ギヤ４６ａ、中間ギヤ４６ｂ及び調整ギヤ４６ｃを回転してクランク軸１６のピン部１６ａを最下点まで移動する。
次いで、シリンダ４３のロッド４４を後退させ、調整ギヤ４６ｃをタイミングギヤ１７から離して図示の位置まで戻す。
【００２８】
（ｂ）において、シリンダ２２のピストンロッド２３を前進させてエア供給口２５をスパークプラグの取付け穴１８に押し付け、エア供給口２５から矢印の如く燃焼室１２内にエアを供給する。このとき、エア圧でピストン１３にかかる押付力Ｆ１は８０ｋｇｆである。
【００２９】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第２組付工程図である。
（ａ）において、エア圧の押付力Ｆ１でピストン１３を下死点に押し付け、コンロッド１４の大端部１５に嵌合したクランク軸１６のピン部１６ａを最下点に保持する。
【００３０】
（ｂ）において、シリンダ４３のロッド４４を前進させて調整ギヤ４６ｃをクランク軸１６のタイミングギヤ１７に噛み合わせ、次に、駆動モータ４５を駆動することにより、駆動ギヤ４６ａ、中間ギヤ４６ｂ及び調整ギヤ４６ｃを矢印の如く回転してクランク軸１６を所定角度θ（図８参照）だけ回転する。
なお、所定角度θは、実験結果や経験的に予め予測した角度であり、ピストンピンとコンロッドの小端部との間に必要とする油膜用のクリアランスや、クランク軸１６のピン部１６ａと大端部１５との間に必要とする油膜用のクリアランス等で発生する角度である。
【００３１】
図８は本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第３組付工程図である。
クランク軸１６を所定角度θだけ回転して、ピン部１６ａを下死点位置からねじ部１５ａの中心線Ｊ２の傾斜方向に傾ける。
所定角度θは、０．５〜３°の範囲とする。角度θが０．５°未満であると、ピン部１６ａが正規の組付け位置を越えて回転する虞があり、角度θが３°を越えると、正規の組付け位置まで回転しない虞があるからである。
【００３２】
図９（ａ），（ｂ）は本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第４組付工程図である。
（ａ）において、ホルダ用シリンダ６６のピストンロッド６７を矢印の如く前進させることにより、連結ロッド６８のピン６９を矢印の如く移動して、一対の揺動アーム７１，７１をピン７３，７３を中心にして矢印の如く揺動することにより、一対のキャップホルダ７５，７５を横案内レール７８に沿って矢印の如く移動する。
（ｂ）において、一対のキャップホルダ７５，７５の先端７７，７７でコンロッドキャップ４８を挟む。
【００３３】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第５組付工程図である。
（ａ）において、押付用シリンダ５６のピストンロッド５７を前進することにより、下移動プレート５４を矢印の如く移動して、一対のキャップホルダ７５，７５の先端７７，７７で挟んだコンロッドキャップ４８を矢印の如く移動する。
（ｂ）において、一対のキャップホルダ７５，７５の先端７７，７７の一方が、コンロッド１４の大端部１５の突片１４ｄ，１４ｄの一方に当って、一方の突片１４ｄをＦ２の押付力で押す。なお、Ｆ２は６３ｋｇｆである。
【００３４】
図２で説明したように、ピストンピンとコンロッドの小端部との間に油膜用のクリアランスを必要とし、またクランク軸１６のピン部１６ａと大端部１５との間にも油膜用のクリアランスを必要とするので、クランク軸１６のピン部１６ａがクランク軸１６を中心して矢印の如く下死点位置Ｐまで回転する。
【００３５】
図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第６組付工程図である。
（ａ）において、押付用シリンダ５６のピストンロッド５７をさらに前進することにより、一対のキャップホルダ７５，７５の先端７７，７７で大端部１５の突片１４ｄをＦ２の押付力で押し付ける。
このため、引張ばね８５のばね力より大きな力が天板６２ａにかかり引張ばね８５が伸びる。このときのばね力は約７ｋｇｆである。Ｆ２の押付力は６３ｋｇｆであるから、全体の押付力は約７０ｋｇｆとなり、押付力Ｆ１（８０ｋｇｆ）より小さい。
【００３６】
従って、ピストン１３は静止状態を保つので、一対のキャップホルダ７５，７５が大端部１５の突片１４ｄ，１４ｄに当って静止したまま、下移動プレート５４と共に一対のナットランナ８２，８２が矢印の如く移動する。
（ｂ）において、ナットランナ８２，８２の各々のソケット８４，８４を左右のボルト４９，４９に差し込む。
【００３７】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第７組付工程図である。
（ａ）において、左右のナットランナ８２，８２のＤＣモータを正回転して左右のソケット８４，８４でボルト４９，４９を仮締めトルク（例えば０．５ｋｇｆ・ｍ）まで締付ける。コンロッドキャップ４８と大端部１５との間に突片７７ａ，７７ａが介在することで、コンロッドキャップ４８を大端部１５に対して一定間隔をおいて平行に仮止する。
次に、左右のナットランナ８２，８２のＤＣモータを逆回転して各々のソケット８４，８４でボルト４９，４９を一定回転角（例えば１／４回転）緩める。
次いで、キャップホルダ７５，７５を矢印の如く開く。
【００３８】
（ｂ）において、キャップホルダ７５，７５の各々の突片７７ａ，７７ａをコンロッドキャップ４８と大端部１５との間から抜き取り、この状態で、左右のナットランナ８２，８２のＤＣモータを正回転して左右のソケット８４，８４でボルト４９，４９を規定の締付トルク（例えば１．２ｋｇｆ・ｍ）まで同時に締付ける。この結果、図２に示すようにコンロッドキャップ４８を大端部１５に良好に組み付けることができる。
【００３９】
なお、前記実施例では、コンロッドキャップ４８を仮止めするとき、ナットランナ８２，８２を使用して一対のボルト４９，４９を同時に仮締めトルク（例えば０．５ｋｇｆ・ｍ）まで締付ける内容について説明したが、一対のボルト４９，４９を個別に仮締めトルクまで締付けても同様の効果を得ることが可能である。
【００４０】
前記実施の形態では、位置決めユニット３０の調整ギヤ４６ｃでクランク軸１６のピン部１６ａを最下点まで移動した例を説明したが、その他に、位置決めユニット３０と同一ユニットを前工程に配置して、図１に示す位置にエンジンを搬送する前工程で、位置決めユニット３０と同一ユニットを使用してクランク軸１６のピン部１６ａを最下点に保持してもよく、又はクランク軸１６を所定角度θ回転させてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、ねじ部の中心線の傾斜方向に角度０．５〜３°だけクランク軸を予め回転させた後、コンロッドキャップを大端部にボルトで締め付ける。このため、コンロッドキャップを大端部に押し付けたとき、クランク軸がねじ部の中心線の傾斜方向と反対方向に回転しても、クランク軸は正規の組付け位置に静止する。従って、コンロッドキャップを大端部に正確に取り付けることができるので、生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンロッドキャップ組付け装置の平面図
【図２】本発明に係るコンロッドキャップ組付け装置で組み付けたエンジンの要部拡大図
【図３】図１の３−３線断面図
【図４】図１の４−４線断面図
【図５】図４の５−５線断面図
【図６】本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第１組付工程図
【図７】本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第２組付工程図
【図８】本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第３組付工程図
【図９】本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第４組付工程図
【図１０】本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第５組付工程図
【図１１】本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第６組付工程図
【図１２】本発明に係るコンロッドキャップの組付け方法の第７組付工程図
【図１３】従来のコンロッドキャップの組付け方法の説明図
【符号の説明】
１０…コンロッドキャップ組付け装置、１２…燃焼室、１３…ピストン、１３ａ…ピストンピン、１４…コンロッド、１５…大端部、１５ａ…ねじ部、１６…クランク軸、１６ａ…ピン部、４８…コンロッドキャップ、４９…ボルト、８２…ナットランナ、Ｃ１…ピストンピンの中心、Ｃ２…クランク軸の中心、Ｃ３…ピン部の中心、Ｊ１…ピストンの軸、Ｊ２…ねじ部の中心線、Ｐ…下死点位置、θ…所定角度、θ１…所定角。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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