(57)【要約】【課題】分割ピースを相互に塑性締結部にて精度良く締結し、塑性締結部の締結強度を、後工程の必要なく向上させること。【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る。組軸部６の先端外周には、組軸部６の外径よりも内側に配置された複数のボール１１が設けられる。組軸部６の外周には、セレーション７が形成される。組穴部８に組軸部６が組み付けられたときに各ボール１１が嵌合する溝部１３が組穴部８の内壁に形成される。【選択図】        図４
2009058093.tif 000002
【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、前記組穴部に前記組軸部を圧入して組み付けることにより塑性締結されることと、
前記組軸部の先端外周に設けられ、前記組軸部の外径よりも内側に配置された複数のボールと
を備えたことを特徴とする組立式クランクシャフト。
【請求項２】
前記組穴部に前記組軸部が組み付けられたときに前記各ボールが嵌合する凹部が前記組穴部の内壁に形成された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。
【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に記載された組立式クランクシャフトが挙げられる。この組立式クランクシャフトは、互いに別部材として作成されたクランクピン及びクランクウエブとから構成される。クランクピンは、クランクウエブに設けられたピン孔に圧入されることで一体に組み立てられる。ここで、クランクピンは、中空部材として形成され、クランクピンがクランクウエブに形成されたピン孔に通常の圧入代をもって圧入される。また、クランクピンの中空孔端部には、後工程としてクランクウエブの厚さより短い所定長さのプラグ部材が圧入される。このプラグ部材の圧入により、クランクウエブをその上下方向で屈曲変形させるようになっている。これにより、クランクピンとクランクウエブのピン孔との圧入による締結を強固なものにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１６７６１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に記載の組立式クランクシャフトでは、クランクピンの先端部をクランクウエブのピン孔に単に押し込むだけで圧入するので、円滑に圧入できない場合があり、クランクピンとクランクウエブとの締結精度を確保できないおそれがあった。また、クランクピンとピン孔との圧入を強固なものにするために、クランクピンをピン孔に圧入した後、クランクピンの中空孔端部にプラグ部材を圧入するという後工程が必要となり、その後工程がかえってクランクピンとクランクウエブとの締結精度を低下させる懸念があった。
【０００５】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、分割ピースを相互に塑性締結部にて精度良く締結することを可能とした組立式クランクシャフトを提供することにある。この発明の第２の目的は、第１の目的に加え、塑性締結部の締結強度を、後工程の必要なく向上させることを可能とした組立式クランクシャフトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記第１の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、組穴部に組軸部を圧入して組み付けることにより塑性締結されることと、組軸部の先端外周に設けられ、組軸部の外径よりも内側に配置された複数のボールとを備えたことを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、分割ピースを相互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、組軸部の先端外周に配置された複数のボールが組穴部の内壁に接することで、組軸部の圧入が円滑に案内される。
【０００８】
上記第２の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、組穴部に組軸部が組み付けられたときに各ボールが嵌合する凹部が組穴部の内壁に形成されたことを趣旨とする。
【０００９】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、組穴部に組軸部が組み付けられたときには、組軸部の各ボールが組穴部の凹部に嵌合し、各ボール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。また、抜け止めのための後工程の必要がない。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、分割ピースを相互に塑性締結部にて精度良く締結することができる。
【００１１】
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、塑性締結部を抜けに対して強くすることができ、塑性締結部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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の組立式クランクシャフト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。
【００１３】
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。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。
【００１４】
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１０とを備える。ピン部１０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１０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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
この実施形態において、第２〜第９の分割ピース２Ｂ〜２Ｉの組軸部６は、図１に示す第１分割ピース２Ａの組軸部６と構成が一部異なる。図２に、第２〜第９の分割ピース２Ｂ〜２Ｉの組軸部６を平面図により示す。図３に、その組軸部６の先端を正面図により示す。この組軸部６は、先端部６ａを除く部分の外周に、第１分割ピース２Ａの組軸部６と同様、セレーション７が形成される。このセレーション７は、断面鋸歯状をなし、組軸部６の軸線方向に延び、交互に並ぶ複数の山部７ａと谷部７ｂより構成される。組軸部６の先端分部６ａは、他の部分よりも小径をなし、この外周に４個のボール１１が等角度間隔に設けられる。先端部６ａには、ボール１１を受け入れる凹み１２が４個形成される。これら凹み１２には、各ボール１１のほぼ半分が隙間なく受け入れられて支持される。図２に示すように、各ボール１１は、組軸部６の外径Ｄ１よりも内側に配置される。つまり、セレーション７の部分の外径Ｄ１は、４個のボール１１の外接円の径Ｄ２よりも若干大きくなるように設定される。
【００１８】
図４〜６に、一例として、第１分割ピース２Ａと第２分割ピース２Ｂの組み付け工程を一部破断して側面図により示す。ここで、図４〜６に示すように、組穴部８の内壁には、組穴部８に組軸部６が組み付けられたときに、各ボール１１が嵌合する凹部としての溝部１３が形成される。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。そのために、図４に示すように、予め組軸部６の先端部６ａにボール１１を装着しておき、先ず第１分割ピース２Ａの組穴部８の中心に第２分割ピース２Ｂの組軸部６の中心を整合させ、両者８，６を近付けて組軸部６の先端部６ａから組穴部８に嵌め入れて圧入する。ここで、図５に示すように、組穴部８に組軸部６を圧入する過程では、組軸部６の先端外周に配置された４個のボール１１が組穴部８の内壁に接することで、組軸部６の圧入が円滑に案内されることとなる。また、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７ａにより押し縮められ、セレーション７の谷部７ｂに入り込むこととなる。そして、図６に示すように、第２分割ピース２Ｂのピン部１０の先端面が、第１分割ピース２Ａのカウンタウエイト部４の一側面に接するまで組軸部６を組穴部８に圧入することで、組穴部８と組軸部６の組み付けが完了する。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。
【００１９】
なお、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。また、各ボール１１には、一例として、セラミックを使用することができる。
【００２０】
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、組軸部６の先端外周に、組軸部６の外径Ｄ１よりも内側に配置された４個のボール１１が設けられる。従って、組穴部８に組軸部６を圧入する過程では、組軸部６の先端外周の各ボール１１が組穴部８の内壁に接することで、組軸部６の圧入が円滑に案内される。このため、組軸部６を組穴部８に精度良く圧入することができ、これによって各分割ピース２Ａ〜２Ｉを相互に塑性締結部３にて精度良く締結することができる。
【００２１】
この実施形態では、組穴部８に組軸部６が組み付けられたときに、各ボール１１が嵌合する溝部１３が組穴部８の内壁に形成される。従って、組穴部８に組軸部６が組み付けられたときには、組軸部６の各ボール１１が組穴部８の溝部１３に嵌合し、各ボール１１が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。この結果、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１０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の抜け止めのための後工程が不要となる。このため、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。
【００２２】
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。
【００２３】
（１）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。
【００２４】
（２）前記実施形態では、図３に示すように、組軸部６の先端外周に４個のボール１１を等角度間隔に配置したが、ボールの数は４個に限定されるものではなく、適宜増減することができる。また、ボールの配置は等角度間隔に限定されるものではなく、例えば、組付式クランクシャフトをエンジンで使用した場合に組軸部の先端部にかかる荷重分布の違いに合わせて、図７に示すように、ボール１１の配置を不等角度間隔に設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】組立式クランクシャフトを示す側面図。
【図２】組軸部を示す平面図。
【図３】組軸部の先端を示す正面図。
【図４】第１分割ピースと第２分割ピースの組み付け工程を一部破断して示す側面図。
【図５】第１分割ピースと第２分割ピースの組み付け工程を一部破断して示す側面図。
【図６】第１分割ピースと第２分割ピースの組み付け工程を一部破断して示す側面図。
【図７】組軸部の先端を示す正面図。
【符号の説明】
【００２６】
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
６ａ    先端部
８    組穴部
１１    ボール
１３    溝部（凹部）
Ｄ１    外径
【図１】
2009058093.tif 000003
【図２】
2009058093.tif 000004
【図３】
2009058093.tif 000005
【図４】
2009058093.tif 000006
【図５】
2009058093.tif 000007
【図６】
2009058093.tif 000008
【図７】
2009058093.tif 000009