JP2000110581A

JP2000110581A - エンジンの組み立て方法およびその装置

Info

Publication number: JP2000110581A
Application number: JP10277507A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nagata; 哲也永田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-18
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: JP4126774B2

Abstract

(57)【要約】【課題】クランクシャフトおよびカムシャフトに対して
キー溝を加工することなくスプロケットを固定して、チ
ェーンを介した各シャフト間での回転位相位置関係を精
度のよいものとする。【解決手段】クランクシャフト２が、シリンダブロック
１Ａに対して、治具４１、５１を利用して所定の回転位
相位置関係でもって回転不能に仮固定される。カムシャ
フト３、４が、シリンダヘッド１Ａに対して、治具６１
を利用して所定の回転位相位置関係でもって回転不能に
仮固定される。各シャフト２〜４に対して、スプロケッ
ト１１〜１３をそれぞれ回転自在に嵌合、保持させた状
態でもって、各スプロケット１１〜１３間にチェーン１
４が巻回される。チェーン巻回作業後に、固定ボルト２
５によって、各シャフト２〜４に対して、各スプロケッ
ト１１〜１３が、軸方向から締めつけ固定される。この
後、治具４１、５１、６１が取り外される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの組み立て
方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】往復動式のエンジンにおいては、クラン
クシャフトと吸・排気弁駆動用のカムシャフトとが、所
定の回転位相位置関係を維持した状態で、チェーン、タ
イミングベルト等の連動用巻掛け部材を介して連動され
る。このような連動関係を得るために、クランクシャフ
トにはスプロケットあるいはプーリのような第１連動用
回転部材が回転不能に固定されると共に、カムシャフト
に対してもスプロケットあるいはプーリのような第２連
動用回転部材が回転不能に固定される。そして、この各
連動用回転部材間に、上述の連動用巻掛け部材が巻回さ
れることになる。

【０００３】クランクシャフトやカムシャフトに対する
連動用回転部材の固定は、一般にキーを利用して行わ
れ、このためクランクシャフト、カムシャフトにはキー
溝が別途形成されることになる。クランクシャフトと第
１連動用回転部材との回転位相関係、カムシャフトと第
２連動用回転部材との回転位相関係は、キー（キー溝）
位置によって一律に決定されることになる。したがっ
て、第１と第２との各連動用回転部材間に連動用巻掛け
部材を巻回する際には、クランクシャフトとカムシャフ
トとをそれぞれエンジン本体に対して自由に回転できる
状態として、クランクシャフト（第１連動用回転部材）
に対して、カムシャフト（第２連動用回転部材）が所定
の回転位相関係となるように維持しつつ行っていた（特
開昭６３−２１９８２４号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、連動用
回転部材の取付けのために、クランクシャフトやカムシ
ャフトに別途キー溝を加工することは、コスト等の観点
から好ましくないものとなる。また、キー溝の加工精度
のバラツキにより、回転位相位置関係を精度よく設定す
る上で限界がある。さらに、連動用巻掛け部材を巻回す
るときに、エンジン本体に対して自由に回転できるクラ
ンクシャフトとカムシャフトとの所定回転位相関係を満
足させつつ行うので、巻回作業も面倒なものとなる。

【０００５】本発明は以上のような事情を勘案してなさ
れたもので、その目的は、クランクシャフトやカムシャ
フトに対して連動用回転部材固定用のキー溝を別途加工
することが不用であり、しかも連動用巻掛け部材の巻回
作業も容易に行えるようにしたエンジンの組み立て方法
およびその装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明方法にあっては次のような解決手法を採択し
てある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に
記載のように、クランクシャフトとカムシャフトとを、
該クランクシャフトに取付けた第１連動用回転部材、該
カムシャフトに取付けられた第２連動用回転部材および
該各連動用回転部材間に巻回された連動用巻掛け部材を
介して連動させるようにしたエンジンの組み立て方法に
おいて、前記クランクシャフトとカムシャフトとをそれ
ぞれ、エンジン本体に対して所定の回転位相位置でもっ
て回転不能に仮固定する第１ステップと、前記第１ステ
ップ後に、クランクシャフトに回転自在として前記第１
連動用回転部材を保持させる共に前記カムシャフトに回
転自在として前記第２連動用回転部材を保持させた状態
で、該各連動用回転部材間に前記連動用巻掛け部材を巻
回する第２ステップと、前記第２ステップ後に、前記第
１連動用回転部材を前記クランクシャフトに回転不能に
固定すると共に、前記第２連動用回転部材を前記カムシ
ャフトに回転不能に固定する第３ステップと、前記第３
ステップ後に、前記仮固定を解除して該クランクシャフ
ト、カムシャフトがそれぞれ前記エンジン本体に対して
回転可能な状態とする第４ステップと、を備えているよ
うにしてある。上記解決手法を前提とした好ましい態様
は、特許請求の範囲における請求項２〜請求項６に記載
のとおりである。

【０００７】前記目的を達成するため、本発明装置にあ
っては次のような解決手法を採択してある。すなわち、
特許請求の範囲における請求項７に記載のように、クラ
ンクシャフトとカムシャフトとを、該クランクシャフト
に取付けた第１連動用回転部材、該カムシャフトに取付
けられた第２連動用回転部材および該各連動用回転部材
間に巻回された連動用巻掛け部材を介して連動させるよ
うにしたエンジンの組み立て装置において、前記クラン
クシャフトを、所定の回転位相位置でもってエンジン本
体に仮固定するための第１治具と、前記カムシャフト
を、所定の回転位相位置でもってエンジン本体に仮固定
するための第２治具と、前記クランクシャフトに対して
前記第１連動用回転部材が回転自在に保持された状態に
おいて、該クランクシャフトの軸方向から該クランクシ
ャフトに対して該第１連動用回転部材を締めつけ固定す
る第１固定具と、前記カムシャフトに対して前記第２連
動用回転部材が回転自在に保持された状態において、該
カムシャフトの軸方向から該カムシャフトに対して該第
２連動用回転部材を締めつけ固定する第２固定具と、を
備えたものとしてある。

【０００８】

【発明の効果】請求項１によれば、クランクシャフトや
カムシャフトに対してキー溝を別途加工することが不用
になり（したがって別途キーを装備する必要もなくな
り）、安価に組み立てることができると共に、キー溝の
加工精度のバラツキに起因する各シャフト間での回転位
相位置関係の狂いを抑制することができる。また、連動
用巻掛け部材の巻回作業を、クランクシャフトやカムシ
ャフトの回転位相関係について特別に配慮することな
く、各連動用回転部材を自由に回転させつつ行うことが
でき、巻回作業が容易となる。

【０００９】請求項２によれば、連動用回転部材固定用
の固定具を、他の回転部材固定用として兼用することが
できる。請求項３によれば、他の回転部材にクランク角
センサプレ−トが一体に設けられている場合でも、クラ
ンク角センサプレ−トのクランクシャフトに対する回転
位相位置関係を所定のものとして確保しつつ、他の回転
部材をクランクシャフトに固定することができる。

【００１０】請求項４によれば、クランクシャフトの軸
方向において第１連動用回転部材と他の回転部材との間
にエンジンカバー部材が位置する場合に、好適なものと
なる。請求項５によれば、他の回転部材の強度的に優れ
たスポーク部を利用して、固定具による固定を行うとき
の反力受けとすることができる。請求項６によれば、固
定具を、クランクシャフトに螺合される１本の固定ボル
トとして簡単なものとすることができる。

【００１１】請求項７によれば、請求項１に対応した効
果を得ることのできる組み立て装置が提供される。勿
論、治具は、繰り返し利用できるので、治具を必要とす
ることに伴うコストアップを考慮しても、エンジン毎に
キー溝を加工したりキーを装備する場合に比して全体と
して安価なものとなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１において、１はエンジン本体
であり、基本的にシリンダブロック１Ａとシリンダヘッ
ド１Ｂとにより構成されている。シリンダブロック１Ａ
には、クランクシャフト２が回転自在に保持され、シリ
ンダヘッド１Ｂには２本のカムシャフト３、４が回転自
在に保持される。なお、実施形態では、ＤＯＨＣ式とさ
れている関係上、カムシャフトが吸気弁用のカムシャフ
ト３と排気弁用のカムシャフト４との２本とされている
が、ＳＯＨＣ式の場合は、カムシャフトは１本のみとさ
れる。クランクシャフト２とカムシャフト３、４とは、
各連動用回転部材１１〜１３および連動用巻掛け部材１
４によって、互いに所定の回転位相関係を満足した状態
でもって連動される。

【００１３】図１は、最終的に上記連動関係を得るため
の組み立て途中での状態が示されており、以下この最終
的な連動関係を得るための各連動用回転部材１１〜１３
と連動用巻掛け部材１４との組み立て方法について説明
する。まず、クランクシャフト２が、後述する治具を利
用して、エンジン本体１に対して所定の回転位相位置
（例えば特定の気筒が吸気上死点となる回転位相位置）
でもって回転不能に仮固定される。また、各カムシャフ
ト３、４が、後述する治具を利用して、上記クランクシ
ャフトの回転位相位置に対応した回転位相位置でもっ
て、エンジン本体１に対して回転不能に仮固定される
（第１ステップ）。なお、図１において、各シャフト２
〜４のうち、実線で示すものは小径部であり、破線で示
すものは大径部であり、連動用回転部材１１〜１３は、
上記小径部と大径部との段部に着座された状態で嵌合、
保持される。

【００１４】次に、クランクシャフト２に第１連動用回
転部材１１が回転自在に嵌合、保持される。同様に、カ
ムシャフト３に第２連動用回転部材１２が回転可能に嵌
合、保持され、カムシャフト４に第２連動用回転部材１
３が回転可能に嵌合、保持される。上述のように、各連
動用回転部材１１〜１３がそれぞれ回転自在とされた状
態で、連動用巻掛け部材１４が、各連動用回転部材１１
〜１３間に巻回される（第２ステップで、図１はこの状
態が示される）。このとき、各連動用回転部材１１〜１
３は自由に回転できるので、連動用巻掛け部材１４の巻
回作業が容易に行われる。勿論、各シャフト２〜４はそ
れぞれエンジン本体１に対して所定の回転位相関係を保
持した状態に仮固定されているので、巻回作業のときに
この回転位相関係が狂ってしまうことがない。特に、巻
回作業中において、各連動用回転部材１１〜１３はその
回転位置が微調整可能なので、巻回完了後の状態では、
各シャフト２〜４のエンジン本体１に対する仮固定を解
除しても、その回転位相位置関係が極めて精度のよいも
のとなる。

【００１５】連動用回転部材１４の巻回作業が終了した
時点で、後述するように、各シャフト２〜４の軸方向か
ら締めつけ固定される固定具としての固定ボルトによっ
て、各連動用回転部材１１〜１３が対応するシャフト２
〜４に対して回転不能に固定される（第３ステップ）。
この固定が終了した後に、前述した仮固定が全て解除さ
れる（第４ステップ）。

【００１６】ここで、図２を参照しつつ、クランクシャ
フト２に対する第１連動用回転部材１１の取付関係、取
付順に着目して詳述する。まず、クランクシャフト２の
うち、その先端部は小径部２ａとされて、大径部２ｂと
の間に段差部２ｃが形成される。第１連動用回転部材１
１は、実施形態ではスプロケットとされており（連動用
巻掛け部材１４がチェーンとされている）、上記小径部
２ａに嵌合される。このとき、第１連動用回転部材１１
と段部２ｃとの間において、小径部２ａには補機類駆動
用の回転部材２１とスペーサ２２が嵌合されて、この回
転部材２１とスペーサ２２を介して、第１連動用回転部
材１１が所定以上奥深く嵌合されるのが段部２ｃによっ
て規制される。そして、第１連動用回転部材１１は、回
転部材２１、スペーサ２２と共に小径部２ａに回転自在
に嵌合、保持された状態で、連動用巻掛け部材１４の巻
回作業が行われる。なお、巻回作業の邪魔とならないよ
うに、第１連動用回転部材１１よりも小径部２ａの先端
側には、他の部材が嵌合されない状態でもって巻回作業
が行われる。

【００１７】連動用巻掛け部材１４の巻回作業が終了し
た後に、エンジンカバー部材２３がエンジン本体１にね
じ固定されて、第１連動用巻掛け部材１１の前方側（小
径部２ａの先端側）が覆われる。この後、小径部２ａ
に、他の回転部材２４が嵌合、保持される。クランクシ
ャフト１には、その軸方向に伸びて、小径部２ａの先端
面に開口するねじ孔１ｄがあらかじめ形成されている。
このねじ孔１ｄに、固定具としての固定ボルト２５が螺
合されて、小径部２ａにそれぞれ回転自在に嵌合されて
いた各種部材１１、２１、２２、２４が共締めされて、
小径部２ａつまりクランクシャフト２に対して回転不能
として強固に固定される。つまり、各部材１１、２１、
２２、２４は、固定ボルト２５の頭部（フランジ部）２
５ａと段部２ｃとの間に強く挟持された状態でもって固
定されることになる（摩擦固定）。

【００１８】カムシャフト３、４に対する第２連動用回
転部材１２、１３の回転自在な嵌合、保持や固定も、ク
ランクシャフト２における場合と同様にして行われる。
ただし、カムシャフト３、４の場合は、固定ボルト２５
に相当するボルトによる固定が、実施形態では第２連動
用回転部材１２、１３のみとされる（他の回転部材との
共締めは行われない）。

【００１９】再び図２において、前述した他の回転部材
２４には、クランク角センサプレ−ト３１があらかじめ
一体化されている（一体成形、あるいは別体に形成した
ものを後にねじ等により一体化）。このクランク角セン
サプレ−トは、クランクシャフト２に対して、所定の回
転位相関係を満足する必要がある。このため、固定ボル
ト２５による締めつけ固定が行われる前の段階におい
て、回転部材２４のスポーク部２４ａにあらかじめ形成
された位置決め孔３２を、エンジンカバー部材２３にあ
らかじめ形成されている位置決め孔３３に整合させた状
態で、両孔３２と３３とに跨がって位置決めピン３４が
挿入され、この状態でもって固定ボルト２５による締め
つけ固定が行われ、固定後に位置決めピン３４が抜き取
られる。

【００２０】固定ボルト２５による固定は、相当に強い
締めつけトルクでもって行われることになる。このた
め、回転部材２４のスポーク部２４ａ間に形成されてい
る開口に、上記締めつけトルクの反力を受ける反力受け
部材が挿入された状態でもって、固定ボルト２５の締め
つけが行われる。なお、回転部材２４は、例えば鋳造に
よって強固に形成されていて、その回転中心部となるボ
ス部２４ｂと、回転外周部分となるリム部２４ｃとが、
周方向に間隔をあけて形成された複数のスポーク部２４
ａによって連結された構造となっており、この複数のス
ポーク部２４ａ間の開口が、前記反力受け部材の挿入空
間として利用される。

【００２１】次に、クランクシャフト２を所定の回転位
相位置でもってシリンダブロック１ａに仮固定するため
の治具の一例について説明するが、実施形態では、クラ
ンクシャフト２の前後両端部に作用する２種類の治具を
用いるようにしてある。すなわち、図３は、クランクシ
ャフト２の前端部側に作用する前治具４１を示し、シリ
ンダブロック１Ａの側壁に形成された取付孔４２に挿入
されて、クランクシャフト２に形成されているウエイト
部４３に当接される。この当接状態において、クランク
シャフト２は、特定の気筒が例えば吸気上死点とされる
所定回転位相位置に対応している。

【００２２】図４、図５は、クランクシャフト２の後端
部（連動用回転部材１１の取付端部とは反対側の端部）
に作用する後治具５１が示される。この後治具５１は、
クランクシャフト２に形成されているフライホイールの
取付孔に整合される取付孔５２を有し、この取付孔５２
に挿通される取付ボルトをクランクシャフト２のフライ
ホイール取付孔（ねじ孔）に螺合することにより、クラ
ンクシャフト２に固定される。また、後治具５１は、上
記取付孔５２とは離れた位置において、別の取付孔５３
を有し、この取付孔５３に挿通される取付ボルトをシリ
ンダブロック１Ａに形成されている取付孔（ねじ孔）に
螺合することにより、シリンダブロック１Ａに固定され
る。この後治具５１による固定（仮固定）によって、ク
ランクシャフト２は、前記所定の回転位相位置でもって
回転しないように、シリンダブロック１Ａに強固に仮固
定されることになる。

【００２３】図６〜図７は、カムシャフト３、４をシリ
ンダヘッド１Ｂに仮固定するための治具６１を示し、２
本のカムシャフト３、４に対する共通とされている。す
なわち、治具６１は、取付孔６２を有して、この取付孔
６２に挿通される取付ボルトを利用して、第２連動用回
転部材１２、１３とは反対側の端部においてシリンダヘ
ッド１Ｂに対して固定（仮固定）される。また、治具６
１は、細長く伸びる係止片部６３を有し、この係止片部
６３が、カムシャフト３、４の端面に形成されてその径
方向に伸びる係合溝６４、６５にがたつきなく挿入され
る。これにより、２本のカムシャフト３、４は、治具６
１によって、シリンダヘッド１Ｂに対して回転しないよ
うに仮固定されることになる。

【００２４】以上実施形態について説明したが、各シャ
フト２〜４を仮固定するための治具は適宜の構造のもの
とすることができ、また各カムシャフト３、４ごとに独
立した治具でもってその仮固定を行うようにすることも
できる。勿論、連動用回転部材２〜３は、連動用巻掛け
部材１４がタイミングベルトの場合には歯付きプーリと
される。本発明の目的は、明記されたものに限らず、実
質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提
供することをも暗黙的に含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による組み立て方法での組み立て途中を
示す正面図。

【図２】本発明による組み立て方法で組み立てられた状
態をクランクシャフト部分について示す側面断面図。

【図３】クランクシャフトを仮固定する前治具の一例を
示す図。

【図４】クランクシャフトを仮固定する後治具の一例を
示す正面図。

【図５】図４の側面図。

【図６】カムシャフトを仮固定する治具の一例を示す正
面図。

【図７】図６の上面図。

【図８】図６の側面図。

【図９】カムシャフトに形成された治具に対する係合部
分の形状を示す図。

【符号の説明】

１：エンジン本体１Ａ：シリンダブロック１Ｂ：シリンダヘッド２：クランクシャフト２ｄ：ねじ孔（固定ボルト用）３、４：カムシャフト１１：第１連動用回転部材１２、１３：第２連動用回転部材１４：連動用巻掛け部材２３：エンジンカバー部材２４：他の回転部材２４ａ：スポーク部２５：固定ボルト３１：クランク角センサプレ−ト３２、３３：位置決め孔３４：位置決めピン４１：クランクシャフト用の前治具５１：クランクシャフト用の後治具６１：カムシャフト用の治具６３：係止片部６４：係合溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランクシャフトとカムシャフトとを、該
クランクシャフトに取付けた第１連動用回転部材、該カ
ムシャフトに取付けられた第２連動用回転部材および該
各連動用回転部材間に巻回された連動用巻掛け部材を介
して連動させるようにしたエンジンの組み立て方法にお
いて、前記クランクシャフトとカムシャフトとをそれぞれ、エ
ンジン本体に対して所定の回転位相位置でもって回転不
能に仮固定する第１ステップと、前記第１ステップ後に、クランクシャフトに回転自在と
して前記第１連動用回転部材を保持させる共に前記カム
シャフトに回転自在として前記第２連動用回転部材を保
持させた状態で、該各連動用回転部材間に前記連動用巻
掛け部材を巻回する第２ステップと、前記第２ステップ後に、前記第１連動用回転部材を前記
クランクシャフトに回転不能に固定すると共に、前記第
２連動用回転部材を前記カムシャフトに回転不能に固定
する第３ステップと、前記第３ステップ後に、前記仮固定を解除して該クラン
クシャフト、カムシャフトがそれぞれ前記エンジン本体
に対して回転可能な状態とする第４ステップと、を備え
ていることを特徴とするエンジンの組み立て方法。
【請求項２】請求項１において、前記第３ステップにおいて、第１連動用回転部材が、固
定具によって、クランクシャフトに回転不能に固定され
るべき他の回転部材と共に該クランクシャフトに締めつ
け固定される、ことを特徴とするエンジンの組み立て方
法。
【請求項３】請求項２において、前記他の回転部材にクランク角センサプレ−トが一体に
設けられており、前記第３ステップにおいて、前記他の回転部材を所定の
回転位相位置関係となるようにエンジン本体に対して位
置決めした状態でもって、前記固定具による締めつけ固
定が行われる、ことを特徴とするエンジンの組み立て方
法。
【請求項４】請求項３において、前記他の回転部材が、前記第１連動用回転部材側に位置
されるエンジンカバー部材に対して位置決めされる、こ
とを特徴とするエンジンの組み立て方法。
【請求項５】請求項２ないし請求項４のいずれか１項に
おいて、前記第３ステップにおいて、前記他の回転部材に形成さ
れているスポーク部間の開口部分に反力受け部材を係合
させた状態で、前記締めつけ固定が行われる、ことを特
徴とするエンジンの組み立て方法。
【請求項６】請求項２ないし請求項５のいずれか１項に
おいて、前記クランクシャフトに、その軸方向に伸ばして形成さ
れると共に該クランクシャフトの端面に開口された固定
用ねじ孔が形成され、前記固定具が、前記ねじ孔に螺合される固定ボルトとさ
れている、ことを特徴とするエンジンの組み立て方法。
【請求項７】クランクシャフトとカムシャフトとを、該
クランクシャフトに取付けた第１連動用回転部材、該カ
ムシャフトに取付けられた第２連動用回転部材および該
各連動用回転部材間に巻回された連動用巻掛け部材を介
して連動させるようにしたエンジンの組み立て装置にお
いて、前記クランクシャフトを、所定の回転位相位置でもって
エンジン本体に仮固定するための第１治具と、前記カムシャフトを、所定の回転位相位置でもってエン
ジン本体に仮固定するための第２治具と、前記クランクシャフトに対して前記第１連動用回転部材
が回転自在に保持された状態において、該クランクシャ
フトの軸方向から該クランクシャフトに対して該第１連
動用回転部材を締めつけ固定する第１固定具と、前記カムシャフトに対して前記第２連動用回転部材が回
転自在に保持された状態において、該カムシャフトの軸
方向から該カムシャフトに対して該第２連動用回転部材
を締めつけ固定する第２固定具と、を備えていることを
特徴とするエンジンの組み立て装置。