JP2002181027A - クランクシャフト固定回転装置 - Google Patents
クランクシャフト固定回転装置Info
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Abstract
にかけられた回転荷重を支持する主軸受(1、2、3、
4、5)またはコンロッド軸受(1’、2’、3’、
4’)に嵌合した固定ローラと支持ローラによってクラ
ンクシャフト(6)の主軸受(1、2、3、4、5)ま
たはコンロッド軸受(1’、2’、3’、4’)の表面
の輻部分または凹部を固定回転する装置に関するもので
ある。運転中に生じるクランクシャフト(6)の荷重の
方向において補助外部荷重を加える一方、丸みまたは凹
部を固定回転するための装置を提供する。
Description
てクランクシャフトにかけられた回転荷重を支持する主
軸受と連接ロッド軸受とに嵌合した固定ローラと支持ロ
ーラとによってクランクシャフトの主軸受と連接ロッド
軸受の表面の輻部分または凹部(radii orrecess)を固
定回転する装置に関するものである。
られた補助外部力を使ってクランクシャフトを固定回転
(fixed-rolling)することは、従来技術としてすでに
知られている。例えば、抗張力材料からなるクランクシ
ャフトを固定回転するときに、回転荷重が固定ローラが
短時間の負荷で破損することなしには標準的工具でクラ
ンクシャフトを固定回転できないほど大きい場合があ
る。固定回転中に引張応力がかかることから、外部荷重
によって回転荷重を減じ、それで、外部荷重なしの固定
回転の場合、同様の軸方向内部応力分布を作ることがで
きよう。クランクシャフトでは、この固定回転中の外部
荷重は、クランクシャフト支えの弾性曲げ力に相当する
(Christian Achmus氏著『固定回転後の複合コンポーネ
ントのエッジ層状態』1998年ブラウンシュヴァイク工科
大学公式論文、出版元Papierflieger(Clausthal-Zelle
rfeld)、1999年刊、110〜111ページ)。
手段】上記出版の結果が本発明の目的となった。すなわ
ち、本発明の目的は、従来の固定回転工具により長い寿
命を与えるために、または、普通の寿命を持つ従来の回
転工具を使って抗張力材料からなるクランクシャフトを
固定回転できるようにするために、クランクシャフトの
主軸受または連接ロッド軸受の表面の輻部分または凹部
を固定回転する従来公知の装置をさらに開発することで
ある。この場合、さらに開発された装置は、設計が単純
で、安全に使用でき、割安でなければならない。
シャフト荷重の方向において補助外部応力を加える一
方、輻部分または凹部を固定回転することによって達成
される。優先実施形態では、本装置は、クランクシャフ
トのための少なくとも1つの締付チャックからなり、こ
の締付チャックがクランクシャフトの長手方向において
引張力を該クランクシャフトにかける。
ンクシャフトに曲げモーメントを加えることによっても
解決できる。このような配列は、締付チャック、心押台
またはカラー付プレートからなり、その間でクランクシ
ャフトを締付ける。締付チャック、心押台またはカラー
付プレートは、固定回転プロセス中にクランクシャフト
が回転する一方、該クランクシャフトに曲げ応力を生じ
させ得るように設計される。曲げ応力は、例えば、上記
要素をある角度にセットするか、クランクシャフトの半
径方向において横シフトさせるかをすることによって生
じさせることができる。
ーラを支持するのに使用される支持ローラを補助曲げ力
が加えられるように作ることによって得られる。加え
て、補助エキスパンションローラを使ってクランクシャ
フト支えを拡張することもできる。
に基づいて詳細に説明する。添付図面は、略線図の形で
示す。
4気筒エンジン等に使用される種類のクランクシャフト
6である。クランクシャフト6は、フランジ7からピボ
ット8まで延びている。フランジ7とピボット8の間に
クランクシャフト6の主軸受と連接ロッド軸受とが位置
し、これらの間にクランクシャフトウェブ9が位置す
る。図1の左から右に向かって、まず主軸受1、2、
3、4、5があり、続いて連接ロッド軸受1’、2’、
3’、4’がある。図1の実施形態は、引張力12を軸
方向においてクランクシャフト6にかけることのできる
2つの締付チャック10、11が付与されている。
せるので、クランクシャフト6は、固定回転中に締付チ
ャック10および11によって拡張される。力12は、
主軸受1〜5と連接ロッド軸受1’〜4’とそれぞれ隣
接するクランクシャフトウェブ9の間で遷移領域13お
よび14において曲げモーメントを生じさせ、そこで、
輻部分または凹部の固定回転が行われる。クランクシャ
フト6の軸方向力12を受ける間に固定回転される遷移
領域13および14に引張応力が生じる結果として、固
定ローラ力は、クランクシャフト6の材料の塑性変形に
とって比較的小さくて足り、または同様に、固定ローラ
力が大きければ、クランクシャフト6の材料にその分大
きい塑性変形が生じることになる。この場合、遷移領域
13および14の表面に圧縮応力が生じることになる。
2が所定のクランクシャフト6に作用する間に、破損時
応力の1/4の予備応力がクランクシャフト6に生じるで
あろう。これで、固定ローラ力の大きさを減じることが
可能となる。
重が支持ローラ15を介してクランクシャフト6にかけ
られる。補助荷重は、エンジン(図示されていない)内
のクランクシャフト6の動作荷重に相当する。図2で
は、クランクシャフト6は締付チャック10の中に締込
まれている。固定ローラ17が遷移領域16において固
定回転を開始する。固定ローラ17は、主軸受1、2、
3、4および5と、連接ロッド軸受1’、2’、3’お
よび4’との反対側で支持ローラ15によって支持され
ている。本例では、支持ローラ15は補助的に別の力1
8にさらされる。
圧できるシリンダ19によって加えられる。シリンダ1
9の力は、ピストンロッド20を介して支持ローラ15
に直接作用する。支持ローラ15は固定ローラ17から
の回転荷重を支持し、固定ローラ17の方は連接ロッド
軸受1’において遷移領域16を固定回転する。
にさらされる間のクランクシャフト6に半径方向におい
て作用する曲げモーメント21および22を示す。図4
に示すケースでは、主軸受3は支持ローラ15を介して
横方向力23にさらされ、連結アームローラ2’および
3’で固定回転される。
る。矢印25の向きは、固定ローラ17の効果を表す。
図5のケースでは、主軸受3は支持ローラ47を介して
横方向力24にさらされ、クランクシャフト6は連接ロ
ッド軸受1’および4’で固定回転される。固定回転荷
重はここで働き、参照番号26で表される通り、支持ロ
ーラ15を介して吸収される。補助力24は、クランク
シャフト6の回転により、ちょうど固定回転されたばか
りの点の曲げモーメント22が所望のレベル、所望の符
号を持つように変えられる。
48を介してクランクシャフト6のピボット8にかけら
れる。このケースでは、曲げモーメント28がクランク
シャフト6の内部にクランクシャフト6の全長にわたっ
て生じ、締付チャック10によって吸収される。クラン
クシャフト6における曲げモーメント28はまた、さら
なる着脱式固定ローラ装置(図示されていない)または
心押台(図示されていない)またはカラー付プレート
(図示されていない)を介して生じさせることもでき
る。また、軸受1〜5および1’〜4’はすべて、所望
の大きさ、所望の符号を有する曲げモーメント28をも
って固定回転することができる。
受2’および3’は補助荷重下で固定回転される。補助
荷重は2つの補助力29および30によって加えられる
が、これら補助力は、クランクシャフト6の連接ロッド
軸受2’および3’に、それぞれの支持ローラ15を介
して作用する。固定回転荷重31は、主軸受2、連接ロ
ッド軸受2’、主軸受3、連接ロッド3’および主軸受
4に作用する。補助力29および30は補助曲げモーメ
ントを生じさせる。すなわち、これは上死点におけるエ
ンジンのピストン力に相当する。3つの支持ローラ力3
2、33および34が主軸受2、3および4に作用し、
従って、エンジン内のクランクシャフト6の取付力に相
当する。支持ローラ力32、33および34は、補助力
29および30を釣合わせる働きをする。また補助力3
2、33および34は各々、支持ローラ15を介してク
ランクシャフト6にも運ばれる。
域は、これで、補助力29および30の補助荷重下で固
定回転できるようになる。同じことは、クランクシャフ
ト6の回転角180゜全体にわたって中央の主軸受3お
よび2つの主軸受2および4にも当てはまる。
用する固定回転荷重31が悪い方向に影響を及ぼすの
で、連接ロッド軸受1’および4’は回転できない。解
決策としては、クランクシャフト6をシフトさせてから
180゜回転させる。図8も同様に、2つの主軸受1お
よび2と連接ロッド軸受1’の固定回転を示す。補助力
35および36は主軸受1および2に作用し、補助力3
7および38の方は連接ロッド軸受1’および2’に作
用する。図8はまた、支持ローラ15の配列も示す。
3’および4’を固定回転する間、補助力39および4
0は主軸受4および5に作用し、補助力41および42
は連接ロッド軸受3’および4’に作用する。この時、
クランクシャフト6は再び180゜回転させられる。
に基づき説明する。クランクシャフト6の中央の連接ロ
ッド軸受2’(図11)が、固定ローラ工具(図示され
ていない)の固定ローラ17によって加工される。連接
ロッド軸受2’は、矢印43の方向に回転する。固定ロ
ーラ17は、ガイドローラ47と連接ロッド軸受2’の
中点を結ぶ線に関して回転方向43において量44だけ
オフセットされる。図11から明らかに分かる通り、1
対のエキスパンションローラ45がほぼ同じ量44だけ
反対の方向にオフセットされる。エキスパンションロー
ラ45は、矢印46の方向においてクランクシャフト6
の支え16に作用し、支え16を矢印46の方向に拡張
する。
17を介して連接ロッド軸受2’に加えられた時、エキ
スパンションローラ45は、6.2kNの大きさの軸方
向拡張力46を生じさせる。この場合は、引張り残留応
力が連接ロッド軸受2’とクランクシャフトウェブ16
の両方に生じることになる。
を示す。
置を示す。
置を示す。
す。
を示す。
を示す。
を示す。
置を示す。
置を示す。
Claims (6)
- 【請求項1】 固定ローラによってクランクシャフトに
かけられた回転荷重を支持するそれぞれの主軸受と連接
ロッド軸受とにある固定ローラと支持ローラとによっ
て、クランクシャフトの主軸受と連接ロッド軸受との輻
部分または凹部を固定回転する装置であって、輻部分ま
たは凹部(13、14、16)の固定回転の間にクラン
クシャフト(6)に補助外部荷重を加えるための配列
(10、11、15、23、24、28、45、47、
48)を特徴とする装置。 - 【請求項2】 補助外部荷重を加えるための配列がクラ
ンクシャフト(6)のための少なくとも1つの締付チャ
ック(10、11)からなり、該締付チャックが、クラ
ンクシャフト(6)の長手方向において引張力(12)
を該クランクシャフトにかけることを特徴とする請求項
1に記載の装置。 - 【請求項3】 補助外部荷重を加えるための配列(2
3、24、28)がクランクシャフト(6)に曲げモー
メントをかけることを特徴とする請求項1に記載の装
置。 - 【請求項4】 補助外部荷重を加えるための配列が、締
付チャック(10)、心押台またはカラー付プレートか
らなり、該締付チャックと、心押台またはカラー付プレ
ートとの間でクランクシャフト(6)に引張りが加えら
れることを特徴とする請求項3に記載の装置。 - 【請求項5】 補助外部荷重を加えるための配列が、支
持ローラ(15、47、48)によって形成されてお
り、該支持ローラを介して補助曲げ応力がクランクシャ
フト(6)に加えられることを特徴とする請求項3に記
載の装置。 - 【請求項6】 補助外部荷重を加えるための配列が1対
のエキスパンションローラ(45)からなることを特徴
とする請求項3に記載の装置。
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