(57)【要約】【課題】分割ピースを相互に締結する塑性締結部を抜けに対して強くすること。【解決手段】組立式クランクシャフト１は、複数の分割ピース２Ａ〜２Ｉを塑性締結部３にて互いに組み付けて一体に組み立てられる。塑性締結部３は、隣り合う分割ピース２Ａ〜２Ｉの一方に形成された組穴部８と、他方に形成された組軸部６とを含み、組軸部６の外周には組軸部６の山部と谷部からなるセレーションが設けられ、組穴部８に組軸部６を圧入して組み付けることで塑性締結される。各分割ピース２Ａ〜２Ｉには、組軸部６の内部にわたって横油穴１０，１１が形成される。隣り合う横油穴１０，１１の間を連通させるために、組穴部８と組軸部６を貫通する縦油穴１４，１５が形成される。縦油穴１０，１１は、谷部のピッチより大きい。横油穴１０，１１と縦油穴１４，１５を加工した後、各分割ピース２Ａ〜Ｉを組み付けるために、組穴部８に組軸部６が圧入される。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分割ピースを塑性締結部にて互いに組み付けて一体に組み立ててなる組立式クランクシャフトの組立方法であって、
前記塑性締結部は、隣り合う分割ピースの一方に形成された組穴部と、前記隣り合う分割ピースの他方に形成された組軸部とを含み、前記組軸部の外周には、前記組軸部の軸線方向に延びる山部と谷部からなるセレーションが予め設けられ、前記組穴部に前記組軸部を圧入して組み付けることで塑性締結されるものであり、
前記分割ピースのそれぞれに前記組軸部の内部にわたって横油穴を加工し、
前記隣り合う分割ピースの前記横油穴の間を連通させるために、前記塑性締結部の前記組穴部及び前記組軸部を貫通して、前記谷部のピッチより大きい内径を有する縦油穴を加工し、
前記横油穴及び前記縦油穴を加工した後、前記複数の分割ピースを互いに組み付けるために、前記組穴部に前記組軸部を圧入して組み付ける
ことを特徴とする組立式クランクシャフトの組立方法。
【請求項２】
前記縦油穴は、前記横油穴に対して直角に交わることを特徴とする請求項１に記載の組立式クランクシャフトの組立方法。
【請求項３】
複数の分割ピースを塑性締結部にて互いに組み付けて一体に組み立ててなる組立式クランクシャフトであって、
前記塑性締結部は、隣り合う分割ピースの一方に形成された組穴部と、前記隣り合う分割ピースの他方に形成された組軸部とを含み、前記組軸部の外周には、前記組軸部の軸線方向に延びる山部と谷部からなるセレーションが設けられ、前記組穴部に前記組軸部を圧入して組み付けることで塑性締結されることと、
前記分割ピースのそれぞれにて前記組軸部の内部にわたって設けられた横油穴と、
前記隣り合う分割ピースの前記横油穴の間を連通させるために、前記塑性締結部の前記組穴部及び前記組軸部を貫通して設けられ、前記谷部のピッチより大きい内径を有する縦油穴と
を備え、前記組穴部に前記組軸部を組み付けた状態で、前記組穴部の内壁の肉の一部が前記縦油穴に食い込んでいることを特徴とする組立式クランクシャフト。
【請求項４】
前記縦油穴は、前記横油穴に対して直角に交わることを特徴とする請求項３に記載の組立式クランクシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンのクランクシャフトに係り、詳しくは、複数の分割ピースを一体に組み立ててなる組立式クランクシャフト及びその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載されるクランクシャフトが挙げられる。このクランクシャフトは、連接棒支持軸、クランク頚軸、基本頚軸及び主支持頚軸が塑性締結部にて互いに嵌合により組み付けられて構成される。クランクシャフトの内部には、一体型のクランクシャフトと同様の潤滑油を流す油穴が形成されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第２８０７７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載のクランクシャフトでは、複数の分割ピースが塑性締結部にて嵌合により組み付けられるだけなので、この塑性締結部の強度不足が問題となる。すなわち、エンジンの運転時にピストンの運動力がクランクシャフトに作用すると、塑性締結部の嵌合が抜ける方向に力がかかり、塑性締結部が抜けに対して弱いものとなっていた。
【０００５】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、分割ピースを相互に締結する塑性締結部を抜けに対して強くすることを可能とした組立式クランクシャフト及びその組立方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の分割ピースを塑性締結部にて互いに組み付けて一体に組み立ててなる組立式クランクシャフトの組立方法であって、塑性締結部は、隣り合う分割ピースの一方に形成された組穴部と、隣り合う分割ピースの他方に形成された組軸部とを含み、組軸部の外周には、組軸部の軸線方向に延びる山部と谷部からなるセレーションが予め設けられ、組穴部に組軸部を圧入して組み付けることで塑性締結されるものであり、分割ピースのそれぞれに組軸部の内部にわたって横油穴を加工し、隣り合う分割ピースの横油穴の間を連通させるために、塑性締結部の組穴部及び組軸部を貫通して、谷部のピッチより大きい内径を有する縦油穴を加工し、横油穴及び縦油穴を加工した後、複数の分割ピースを互いに組み付けるために、組穴部に組軸部を圧入して組み付けることを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、複数の分割ピースを互いに塑性締結部で締結するために、組穴部に組軸部を圧入する過程では、組穴部の内壁の肉が組軸部のセレーションの山部により押し縮められ、セレーションの谷部に入り込む。ここで、縦油穴の内径は谷部のピッチより大きい。また、横油穴及び縦油穴を加工した後、組穴部に組軸部を圧入して組み付けるようにしている。従って、組軸部を組穴部に圧入することで、谷部に入った肉が谷部に沿って塑性流動し、その肉の一部が谷部に開口する縦油穴にも入り込み、縦油穴に食い込んで抜け止めとして機能することとなり、組穴部からの組軸部の抜けが抑えられる。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、縦油穴は、横油穴に対して直角に交わることを趣旨とする。
【０００９】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明に作用に加え、横油穴に対して縦油穴を斜めに加工しないので、加工によるバリの発生が抑えられる。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、複数の分割ピースを塑性締結部にて互いに組み付けて一体に組み立ててなる組立式クランクシャフトであって、塑性締結部は、隣り合う分割ピースの一方に形成された組穴部と、隣り合う分割ピースの他方に形成された組軸部とを含み、組軸部の外周には、組軸部の軸線方向に延びる山部と谷部からなるセレーションが設けられ、組穴部に組軸部を圧入して組み付けることで塑性締結されることと、分割ピースのそれぞれにて組軸部の内部にわたって設けられた横油穴と、隣り合う分割ピースの横油穴の間を連通させるために、塑性締結部の組穴部及び組軸部を貫通して設けられ、谷部のピッチより大きい内径を有する縦油穴とを備え、組穴部に組軸部を組み付けた状態で、組穴部の内壁の肉の一部が縦油穴に食い込んでいることを趣旨とする。
【００１１】
上記発明の構成によれば、複数の分割ピースを互いに塑性締結部で締結するために、組穴部に組軸部を圧入する過程では、組穴部の内壁の肉が組軸部のセレーションの山部により押し縮められ、セレーションの谷部に入り込む。ここで、縦油穴の内径は谷部のピッチより大きい。また、組穴部に組軸部を組み付けた状態では、谷部に入った肉が谷部に沿って塑性流動し、その肉の一部が谷部に開口する縦油穴にも入り込む。従って、縦油穴に食い込んだ肉の一部が抜け止めとして機能することとなり、組穴部からの組軸部の抜けが抑えられる。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、縦油穴は、横油穴に対して直角に交わることを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明に作用に加え、横油穴に対して縦油穴を斜めに加工しないので、加工によるバリの発生が抑えられる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、分割ピースを相互に締結する塑性締結部を抜けに対して強くすることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、エンジンでの使用時にバリ異物による組立式クランクシャフトの焼き付きを防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、分割ピースを相互に締結する塑性締結部を抜けに対して強くすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、エンジンでの使用時にバリ異物による組立式クランクシャフトの焼き付きを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の組立式クランクシャフト及びその組立方法を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。この実施形態では、本発明を４気筒エンジン用の組立式クランクシャフトに具体化して説明する。
【００１９】
図１に、本実施形態の組立式クランクシャフト１を側面図により示す。この組立式クランクシャフト１は、９個の分割ピース２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ，２Ｉを塑性締結部３にて互いに組み付けて一体に組み立てることで構成される。各分割ピース２Ａ〜２Ｉには、一例として、適量のカーボンを含有するＳ４５ＣやＳ３５Ｃ等の鍛造成形品を使用することができる。図１において、左側から第１分割ピース２Ａ、第３分割ピース２Ｃ、第５分割ピース２Ｅ及び第７分割ピース２Ｇは、互いに同一形状をなし、厚板状のカウンタウェイト部４と、円柱状のジャーナル部５とを備える。ジャーナル部５はカウンタウェイト部４のほぼ中央部に対応して配置される。ジャーナル部５の先端中央には、組軸部６が突設される。組軸部６の外周には、断面鋸歯状のセレーション７が形成される。カウンタウェイト４の片端寄り位置には、組穴部８が形成される。
【００２０】
図１において、左側から第２分割ピース２Ｂ、第４分割ピース２Ｄ、第６分割ピース２Ｆ及び第８分割ピース２Ｈは、互いに同一形状をなし、厚板状のカウンタウェイト部４と、ピン部２０とを備える。ピン部２０はカウンタウェイト部４の片端寄り位置に対応して配置される。ピン部２０の先端中央には組軸部６が突設される。組軸部６の外周には、上記と同様にセレーション（図示略）が形成される。カウンタウェイト部４の中央部には、組穴部８が形成される。
【００２１】
図１において、右端の第９分割ピース２Ｉは、唯一他の分割ピース２Ａ〜２Ｈと異なる形状を有する。第９分割ピース２Ｉは、ジャーナル部５と、ジャーナル部５の先端中央に形成された組軸部６と、ジャーナル部５の他端に形成されたフランジ部９とを備える。組軸部６の外周には、上記と同様にセレーション（図示略）が形成される。
【００２２】
この実施形態において、各塑性締結部３は、それぞれ隣り合う分割ピース２Ａ〜２Ｈの一方に形成された組穴部８と、隣り合う分割ピース２Ａ〜２Ｉの他方に形成された組軸部６とを含む。各塑性締結部３は、それぞれ組穴部８に組軸部６を圧入して組み付けることにより塑性締結されている。
【００２３】
図２，３に、一例として、第１分割ピース２Ａと第２分割ピース２Ｂの組み付け工程を側面図により示す。両分割ピース２Ａ，２Ｂの組み付けは、第１分割ピース２Ａの組穴部８に第２分割ピース２Ｂの組軸部６を圧入することにより行われる。この圧入時に、組穴部８の内壁の肉が、組軸部６のセレーション７の山部により押し縮められ、セレーション７の谷部に入り込む。このように組穴部８の内壁の肉を塑性流動により変形させ、組軸部６のセレーション７に係合させることにより、組穴部８と組軸部６を強固に塑性締結させるようになっている。第３〜第９の分割ピース２Ｃ〜２Ｉの組み付けについても、上記と同様である。
【００２４】
この組立式クランクシャフト１は、各ジャーナル部５及び各ピン部２０に潤滑油を供給するための油通路を有する。一例として、図４に、図２を切断して断面図により示す。図５に、図３を切断して断面図により示す。両分割ピース２Ａ，２Ｂのそれぞれには、組軸部６とジャーナル部５又はピン部２０の内部にわたって横油穴１０，１１が予め形成される。各横油穴１０，１１の一端は閉塞し、他端は外部へ開口している。この開口部分は埋栓１２により封鎖されている。各ジャーナル部５及び各ピン部２０には、横油穴１０，１１から分岐する分岐孔１３が形成される。横油穴１０，１１に供給される潤滑油は、分岐穴１３を通じてジャーナル部５及びピン部２０の外周に供給される。隣り合う分割ピース２Ａ，２Ｂの横油穴１０，１１の間を互いに連通させるために、図４に示すように、各組軸部６には、組軸部６を貫通する縦油穴１４が形成され、カウンタウェイト部４には、組穴部８を貫通する縦油穴１５が形成される。カウンタウェイト部４の縦油穴１５の開口部分は埋栓１６により閉鎖される。図５に示すように、第１分割ピース２Ａの組穴部８に第２分割ピース２Ｂの組軸部６が組み付けられた状態では、組軸部６の縦油穴１４とカウンタウエイト部４の縦油穴１５が互いに一直線に整合するように構成される。同様に、第２分割ピース２Ｂの組穴部８に第３分割ピース２Ｃ（図５において図示略）の組軸部６が組み付けられた状態で、第３分割ピース２Ｃの組軸部６の縦油穴とカウンタウエイト部４の縦油穴１５が互いに一直線に整合するように構成される。各縦油穴１４，１５は、各横油穴１０，１１に対して直角に交わるように形成される。油通路につき、第４〜第９の分割ピース２Ｄ〜２Ｉについても、上記と同様である。
【００２５】
図６に、組軸部６のセレーション７を模式図により示す。図７に、組軸部６のセレーション７に、組穴部８の内壁の肉の一部１７が塑性流動により入り込む様子を模式図により示す。図６，７に示すように、セレーション７は、組軸部６の軸線方向に延び、交互に並ぶ山部７ａと谷部７ｂより構成される。ここで、図６に示すように、組軸部６の縦油穴１４の内径Ｄ１は、セレーション７の谷部７ｂのピッチＰ１より大きくなるように設定されている。また、図４，５に示すように、２つの分割ピース２Ａ，２Ｂの組み付けは、第１分割ピース２Ａの組穴部８に第２分割ピース２Ｂの組軸部６を圧入することで行われる。この実施形態では、各分割ピース２Ａ〜２Ｉにつき、各分割ピース２Ａ〜２Ｉの組軸部６及びカウンタウエイト部４に各横油穴１０，１１及び各縦油穴１４，１５を加工した後に、各分割ピース２Ａ〜２Ｈの組穴部８に各分割ピース２Ｂ〜２Ｉの組軸部６を圧入して組み付けるように組付手順が設定されている。この組付手順は、従来の組付方法が、各分割ピースに横油穴を予め加工しておき、各分割ピースを互いに組み付けた後に、各横油穴を連通させる縦油穴を加工することに対して異なる。そして、この実施形態では、組穴部８に組軸部６を圧入する過程では、組軸部６が組穴部８に入るに連れて、図７に示すように、組穴部８の内壁の肉の一部１７が、組軸部６のセレーション７の山部７ａにより押し縮められ、谷部７ｂ及び縦油穴１４に入り込むこととなる。このように組穴部８に組軸部６を圧入することで、組穴部８の内壁の肉の一部１７を塑性流動により変形させ、組軸部６のセレーション７及び縦油穴１４に係合させることにより、組穴部８と組軸部６を強固に塑性締結させるようになっている。第３〜第９の分割ピース２Ｃ〜２Ｉの組み付けについても、上記と同様である。
【００２６】
以上説明したこの実施形態の組立式クランクシャフト１の構成によれば、各分割ピース２Ａ〜２Ｉが、外周にセレーション７を有する組軸部６と組穴部８からなる塑性締結部３により締結されるので、各塑性締結部３の捩り荷重に対する締結強度を向上させることができる。加えて、この実施形態では、複数の分割ピース２Ａ〜Ｉを互いに塑性締結部３で締結するために、組穴部８に組軸部６を圧入する過程では、組穴部８の内壁の肉の一部１７が組軸部６のセレーション７の山部７ａにより押し縮められ、谷部７ｂに入り込む。ここで、各縦油穴１４，１５の内径Ｄ１は谷部７ｂのピッチＰ１より大きい。また、各分割ピース２Ａ〜２Ｉに横油穴１０，１１及び縦油穴１４，１５を加工した後に、組穴部８に組軸部６を圧入して組み付けるようにしている。従って、組軸部６を組穴部８に圧入することで、図７に示すように、谷部７ｂに入った肉の一部１７が谷部７ｂに沿って塑性流動し、その肉の一部１７が谷部７ｂに開口する縦油穴１４にも入り込み、その縦油穴１４に食い込んで抜け止めとして機能することとなり、組穴部８からの組軸部６の抜けが抑えられる。このため、各分割ピース２Ａ〜２Ｉを相互に締結する塑性締結部３を抜けに対して強くすることができ、塑性締結部３の締結強度を向上させることができる。この意味で、組立式クランクシャフト１がエンジンに使用された場合に、エンジンの運転時にピストンの運動力が組立式クランクシャフト１の各ジャーナル部５及び各ピン部２０に作用して、各塑性締結部３の締結が抜ける方向に力が加わっても、各塑性締結部３の強固な締結状態を保つことができる。また、組軸部６を組穴部８に圧入するだけで組軸部６の抜け止め機能が得られることから、塑性締結部３の締結強度を、後工程の必要なく向上させることができる。
【００２７】
この実施形態では、縦油穴１４，１５が、横油穴１０，１１に対して直角に交わるように形成される。従って、横油穴１０，１１に対して縦油穴１４，１５を斜めに加工しないので、加工によるバリの発生が抑えられる。このため、組立式クランクシャフト１がエンジンに使用された場合に、バリ異物が潤滑油に混じってジャーナル部５及びピン部２０に流れることがなく、バリ異物によるジャーナル部５及びピン部２０の焼き付きを防止することができる。
【００２８】
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
【００２９】
例えば、前記実施形態では、本発明を４気筒用エンジンのための組立式クランクシャフト１に具体化したが、本発明を４気筒以外の気筒数のエンジンのための組立式クランクシャフトに具体化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】組立式クランクシャフトを示す側面図。
【図２】第１分割ピースと第２分割ピースの組み付け工程を示す側面図。
【図３】第１分割ピースと第２分割ピースの組み付け工程を示す側面図。
【図４】図２を切断して示す断面図。
【図５】図３を切断して示す断面図。
【図６】組軸部のセレーションを示す模式図。
【図７】セレーションに肉が塑性流動により入り込む様子を示す模式図。
【符号の説明】
【００３１】
１    組立式クランクシャフト
２Ａ    第１分割ピース
２Ｂ    第２分割ピース
２Ｃ    第３分割ピース
２Ｄ    第４分割ピース
２Ｅ    第５分割ピース
２Ｆ    第６分割ピース
２Ｇ    第７分割ピース
２Ｈ    第８分割ピース
２Ｉ    第９分割ピース
３    塑性締結部
６    組軸部
７    セレーション
７ａ    山部
７ｂ    谷部
８    組穴部
１０    横油穴
１１    横油穴
１４    縦油穴
１５    縦油穴
Ｄ１    内径
Ｐ１    ピッチ
【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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