JP2005344891A - クランクシャフト組立体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 分解・再組立しても組付け精度を維持できるクランクシャフト組立体の製造方法を提供することにある。
【解決手段】 各組立クランクシャフト部品の素材を製造し、各組立クランクシャフト部品の位置出し部を加工する第１工程と、各組立クランクシャフト部品を仮組立してクランクシャフト素材を製作する第２工程と、クランクシャフト素材を加工する第３工程と、組立クランクシャフトを分解し、他部品として、フロート軸受及び大端部一体型コンロッドを組付け、組立クランクシャフトを本組立してクランクシャフト組立体を製造する第４工程と、を含む。
【選択図】 図１６

Description

本発明は、組立クランクシャフト及びこの組立クランクシャフトに組み込んだ主運動系部品からなるクランクシャフト組立体の製造方法に関するものである。

組立クランクシャフトの製造方法としては、（ａ）各部品毎に機械加工を施し、これらの部品を組立てて最終品を得るもの、あるいは、（ｂ）各部品の素材を組付けた後に仕上げ加工を行って最終品を得るものがある。（（ｂ）の方法については特許文献１参照。）。
特開平３−２０４４０８号公報

上記（ａ）の方法では、機械加工後の部品を組立てるときに、部品毎の加工誤差が蓄積し、また、例えば、ボルトやナットで締結した場合に組付け誤差が生じ、これを解決するために位置出しのための専用治具を必要とする。
この点で（ｂ）の方法は、以上の不都合が発生しない。この特許文献１の第２図、第３図及び第５図に示された方法を以下の図１７〜図１９で説明する。なお、符号は振り直した。

図１７は従来の組立クランクシャフトを製造するためのクランクシャフト本体素材を示す正面図である。
クランクシャフト本体素材２０１は素材から形成され、後述するウェイト素材を取付ける取付面２０２を加工する工程、取付面２０２にウェイト素材を取付けるためのねじ孔２０３を加工する工程等を経たものである。

図１８は従来の組立クランクシャフトを製造するためのウェイト素材を示す正面図である。
ウェイト素材２０５は素材から形成され、クランクシャフト本体素材２０１（図１７参照）における取付面２０２（図１７参照）に接合すべき接合面２０６を加工する工程、接合面２０６にクランクシャフト本体素材２０１におけるねじ孔２０３（図１７参照）に対応するねじ孔２０７を加工する工程を経たものである。

図１９は従来の組立クランクシャフトのクランクシャフト素材を示す組立図であり、クランクシャフト本体素材２０１にウェイト素材２０５を組付けてクランクシャフト素材２１１を形成したことを示す。

即ち、クランクシャフト本体素材２０１における取付面２０２とウェイト素材２０５における接合面２０６とを合わせ、ボルト２１２をウェイト素材２０５側からねじ孔２０７（図１８参照）に通し、ねじ孔２０３（図１７参照）にねじ込んで、クランクシャフト素材２１１を形成する。

クランクシャフト素材２１１は、この後、各部の加工が行われ、更に、バランス測定及びバランス測定に基づくバランス取り修正が行われて、最終の組立クランクシャフトが出来る。

以上に述べた（ｂ）の方法を次のフロー図で説明する。
図２０は従来の組立クランクシャフトの製造方法を示すフロー図である。なお、ＳＴＸＸＸはステップ番号を表す。
ＳＴ１０１…各組立クランクシャフト部品の素材を製造する。
ＳＴ１０２…各組立クランクシャフト部品を加工する。
ＳＴ１０３…各組立クランクシャフト部品を組立ててクランクシャフト素材を製作する。
ＳＴ１０４…クランクシャフト素材を加工して組立クランクシャフトを製造する。

上記特許文献１の技術では、例えば、組立クランクシャフトに大端部一体型コンロッドを組付ける場合は、組立クランクシャフトを分解及び再組立することになるが、図２０に示したＳＴ１０４の後に組立クランクシャフトを分解し、再組立したときに、クランクシャフト本体側とウェイト側との間で組付け誤差が生じる。従って、このような分解・再組立を考慮した組立クランクシャフトの製造方法が望まれる。

本発明の課題は、分解・再組立しても組付け精度を維持できるクランクシャフト組立体の製造方法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、複数の構成部品からなる組立クランクシャフトに他部品を組込んだクランクシャフト組立体の製造方法であって、構成部品の素材をそれぞれ製造するとともに、素材を組立てる際の位置出し部のみの加工を素材に施す第１工程と、位置出し部を用いて、素材を着脱可能に接合手段で仮組立することでクランクシャフト素材を製作する第２工程と、このクランクシャフト素材を加工して組立クランクシャフトを製造する第３工程と、この組立クランクシャフトを分解し、組立クランクシャフトに他部品を組付け、再組立することでクランクシャフト組立体を製造する第４工程と、を含むことを特徴とする。

例えば、組立クランクシャフトの各構成部品の素材毎に加工を施してから最終的な組立を行うものでは、各構成部品の加工誤差が蓄積し、また、各構成部品の組付け時の誤差が生じる。このような組立クランクシャフトに他部品を組付けるために、最終的に組立てた組立クランクシャフトを分解して再組立すると、再び組付け誤差が生じて最終品の精度が更に低下する。

また、各構成部品の素材を組立ててクランクシャフト素材を製作した後にクランクシャフト素材の最終加工を行うものでは、上記した各構成部品の加工誤差の蓄積や組付け時の誤差は無くなるが、このような組立クランクシャフトを分解して再組立したときには、上記と同様に組付け誤差が生じる。

これに対して、本発明のクランクシャフト組立体の製造方法では、クランクシャフト素材の加工を施した後に分解・再組立しても、位置出し部によって、各構成部品の組付け精度を維持することができる。

請求項２に係る発明は、他部品を、主運動系部品としたことを特徴とする。
他部品を主運動系部品とすることで、主運動系部品を組付けたクランクシャフト組立体を、組立ラインで一括して内燃機関に組付けることができ、組立ラインでの組付時間を短縮することができる。

請求項３に係る発明は、位置出し部を、軸と穴とのはめあい部及び軸と穴との回り止め部とから構成した。
位置出し部を、軸と穴とのはめあい部及び軸と穴との回り止め部とから構成したことで、軸と穴との位置決め及び回り止めによって、クランクシャフト素材及びクランクシャフト組立体の組立精度を高めることができる。

請求項１に係る発明では、各素材を組立てる際の位置出し部のみの加工を各素材に施し、位置出し部を用いて各素材を着脱可能に接合手段で仮組立することでクランクシャフト素材を製作するので、クランクシャフト素材の加工を施した後に分解・再組立しても、位置出し部によって、各構成部品の組付け精度を維持することができる。従って、分解・再組立後に煩雑な位置出し作業を行ったり、位置出しのための専用治具が必要なく、クランクシャフト組立体のコストを低減することができる。

請求項２に係る発明では、他部品を主運動系部品としたので、主運動系部品を組付けたクランクシャフト組立体を、組立ラインで一括して内燃機関に組付けることができ、組立ラインでの組付時間を短縮することができて、内燃機関の生産性を向上させることができる。

請求項３に係る発明では、位置出し部を、軸と穴とのはめあい部及び軸と穴との回り止め部とから構成したので、軸と穴との位置決め及び回り止めによって、クランクシャフト素材及びクランクシャフト組立体の組立精度を高めることができ、内燃機関の高回転数化、耐久性向上を図ることができる。

本発明を実施するための最良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は本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を採用した内燃機関の断面図であり、内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１に設けたシリンダボア１２に移動自在に挿入したピストン１３と、このピストン１３に球面継手１４を介して連結したコンロッド１６と、シリンダブロック１１の下部に回転自在に取付けるとともに中空のクランクピン１７でコンロッド１６をスイング自在に支持する組立式のクランクシャフト１８とを備える。

シリンダブロック１１は、上部に設けたシリンダ部２１と、このシリンダ部２１の内側に嵌合させるとともにシリンダボア１２を形成した筒状のスリーブ２２と、シリンダ部２１の下部に取付けたアッパークランクケース２３とからなる。

コンロッド１６は、ピストン１３に連結した小端部２４と、クランクピン１７に連結した大端部２５と、これらの小端部２４及び大端部２５のそれぞれを連結するロッド部２６とを一体成形した部材であり、大端部２５をクランクピン１７にフロート軸受３１を介して連結したものである。

ここで、３２はクランクシャフト１８に設けたカウンタウエイト、３３はシリンダブロック１１の上部にヘッドガスケット（不図示）を介して取付けたシリンダヘッド、３４は吸気バルブ、３６は排気バルブ、３７は燃焼室、３８はアッパークランクケース２３とでクランクケースを形成するためにアッパークランクケース２３の下部にボルト４１・・・（・・・は複数個を示す。以下同じ。）で取付けたロワークランクケース、４２はロワークランクケース３８の下部にボルト４４・・・で取付けたオイルパンである。

図２は本発明に係る内燃機関のクランクシャフトを示す断面図であり、クランクシャフト１８は、一端側から他端側へ第１シャフト５１、第２シャフト５２、第３シャフト５３、第４シャフト５４を順に設けた組立式のものである。なお、第２シャフト５２及び第３シャフト５３については、その形状を容易に理解できるように輪郭を太線で示した。

第１シャフト５１は、シリンダブロック１１（図１参照）の下部に設けた第１主軸受部５６及びロワークランクケース３８（図１参照）に設けた軸受部５７でフロート軸受５８（断面形状が容易に把握できるようにクロスハッチングを施した部分である。他のフロート軸受も同じ。）を介して支持した第１ジャーナル軸６１と、この第１ジャーナル軸６１の端部に打ち込んだ図示せぬ第１ノックピンとを備え、この第１ジャーナル軸６１は、中空部６２を備える。なお、６４は第１ジャーナル軸６１の端部から中空部６２へ開けた貫通穴、６５はクランクシャフト１８の軸線６６に平行に開けたオイル穴、複数の６７は第１ジャーナル軸６１の外周面６１ａから中空部６２へ開口するように開けたオイル小穴である。

フロート軸受５８は、第１ジャーナル軸６１の外周面６１ａに回転自在に嵌合させるとともに、第１主軸受部５６及び軸受部５７に亘って開けた軸受穴部６８に回転自在に嵌合させた部材である。なお、６９はフロート軸受５８に設けた複数のオイル小穴である。

第２シャフト５２は、第１シャフト５１の第１ジャーナル軸６１に嵌合させたアーム部７１と、このアーム部７１に一体に軸線６６から径外方へオフセットさせて設けた中空のクランクピン１７と、軸線６６に対してクランクピン１７とは反対の側のアーム部７１に一体に設けた前述のカウンタウエイト３２と、クランクピン１７の端部に打ち込んだ図示せぬ第２ノックピンとからなり、第１シャフト５１の第１ジャーナル軸６１に複数のボルト７３で取付けた部材である。アーム部７１及びクランクピン１７は、中空部７５を備える。なお、７７はクランクピン１７の端部から中空部７５へ開けた貫通穴、７８は軸線６６に平行に開けたオイル穴、複数の８１はクランクピン１７の外周面１７ａから中空部７５へ開口するように開けたオイル小穴である。

第１シャフト５１と第２シャフト５２とは、第１シャフト５１の第１ジャーナル軸６１の外周面６１ａの端部（詳細は後述する。）と、第２シャフト５２に設けた嵌合穴５２ａとで嵌合して位置決めされるとともに、第１ノックピンで第１ジャーナル軸６１と嵌合穴５２ａとの互いの回り止めが行われる。

フロート軸受３１は、クランクピン１７の外周面１７ａに回転自在に嵌合させるとともに、コンロッド１６の大端部２５に設けた大端部穴２５ａに回転自在に嵌合させた部材である。なお、８４はフロート軸受３１に開けた複数のオイル小穴である。

第３シャフト５３は、第２シャフト５２のクランクピン１７に嵌合させたアーム部８７と、このアーム部８７に一体に設けるとともに、シリンダブロック１１の下部に設けた第２主軸受部８８及びロワークランクケース３８に設けた軸受部９１でフロート軸受９２を介して支持した第２ジャーナル軸９３と、アーム部８７に一体に設けた前述のカウンタウエイト３２と、第２ジャーナル軸９３の端部に打ち込んだ図示せぬ第３ノックピンとからなり、第２シャフト５２のクランクピン１７に複数のボルト９４で取付けた部材である。

アーム部８７及び第２ジャーナル軸９３は、中空部９６を備える。なお、９８は第２ジャーナル軸９３の端部から中空部９６に開けた貫通穴、１０１は軸線６６に平行に開けたオイル穴、複数の１０２は第２ジャーナル軸９３の外周面９３ａから中空部９６へ開口するように開けたオイル小穴である。

第２シャフト５２と第３シャフト５３とは、第２シャフト５２のクランクピン１７の外周面１７ａの端部（詳細は後述する。）と、第３シャフト５３に設けた嵌合穴５３ａとで嵌合して位置決めされるとともに、第２ノックピンでクランクピン１７と嵌合穴５３ａとの互いの回り止めが行われる。

フロート軸受９２は、フロート軸受５８と同一のものであり、第２ジャーナル軸９３の外周面９３ａに回転自在に嵌合させるとともに、第２主軸受部８８及び軸受部９１に亘って開けた軸受穴部１０３に回転自在に嵌合させた部材である。

第４シャフト５４は、フランジ部１０５と、このフランジ部１０５に一体に設けた軸部１０６とからなり、フランジ部１０５に嵌合穴１０５ａを設け、この嵌合穴１０５ａと第２ジャーナル軸９３の外周面９３ａの端部（詳細は後述する。）とで嵌合して位置決めするとともに、第３ノックピンで第２ジャーナル軸９３と嵌合穴１０５ａとを互いに回り止めし、第２ジャーナル軸９３に複数のボルト１０８で取付けたものである。

上記したクランクシャフト１８、フロート軸受３１，５８，９２及びコンロッド１６は、クランクシャフト組立体１１０を構成するものであり、このクランクシャフト組立体１１０に更にピストン１３（図１参照）を組付け、組立ラインで一括して内燃機関１０（図１参照）に組み込む、あるいは、予めコンロッド１６にピストン１３を組付け、ピストン１６及びクランクシャフト組立体１１０を組立ラインで一括して内燃機関１０に組み込む。

以上で説明した軸受構造は、クランクシャフト１８を、シリンダブロック１１及びロワークランクケース３８に対してフロート軸受５８，９２を介して支持し、コンロッド１６を、クランクピン１７に対してフロート軸受３１を介して支持したことで、クランクシャフト１８が回転したときのフリクションを低減でき、摩擦損失を低減させてクランクシャフト１８の高回転化を図るものである。

また、第１・第２ジャーナル軸６１，９３の大径化（従来のジャーナル軸の径φ５０〜φ５５に対してφ６７とした。）及びクランクピン１７の大径化（従来のクランクピンの径φ３５〜φ４０に対してφ５４とした。）を図ることで、クランクシャフト１８を高剛性とし、クランクシャフト１８の耐久性向上と高回転化を図るものである。

図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るクランクシャフトの各シャフトの正面図であり、（ａ）は第２シャフト５２、（ｂ）は第３シャフト５３を示し、それぞれ図２において右方から見たものである。
（ａ）に示した第２シャフト５２は、アーム部７１に、第１シャフト５１（図２参照）に取付けるためにボルト７３（図２参照）を通す複数のボルト穴１１１を開けるとともに、アーム部７１の裏面（第１シャフト５１側の面である。）に、第１シャフト５１と第２シャフト５２との間の回り止めをする第１ノックピン１１２（不図示）を挿入する第１ノック穴１１２Ａを開け、クランクピン１７の端面１７ｂに、第３シャフト５３（図２参照）を取付けるためにボルト９４（図２参照）をねじ込む複数のめねじ１１３を形成するとともに、第２シャフト５２と第３シャフト５３との間の回り止めをする第２ノックピン１１４，１１４（ハッチングを施した部分である。他のノックピンも同じ。）を取付けた部材である。
図２に戻って、第１シャフト５１は、第１ジャーナル軸６１の端面６１ｂにボルト７３をねじ込む複数のめねじ１１６を形成した部材である。

図３（ｂ）に示した第３シャフト５３は、アーム部８７に、第２シャフト５２（（ａ）参照）に取付けるためにボルト９４（図２参照）を通す複数のボルト穴１１８を開け、第２ジャーナル軸９３の端面９３ｂに第４シャフト５４（図２参照）を取付けるためにボルト１０８（図２参照）をねじ込む複数のめねじ１２１を形成するとともに、第３シャフト５３と第４シャフト５４との回り止めをする第３ノックピン１２２，１２２を取付け、更に、第２シャフト５２に取付けるためにボルト９４を通す複数のボルト穴１２３，１２３を開けた部材である。なお、ボルト穴１１８とボルト穴１２３とは同一円周上にある。

図４は本発明に係るフロート軸受の嵌合状態を示す断面図であり、クランクピン１７の外周面１７ａと、コンロッド１６の大端部２５の大端部穴２５ａとの間にフロート軸受３１を介在させたことを示す。

フロート軸受３１は、複数のオイル小穴８４を周方向に等間隔に開けたものであり、クランクピン１７の中空部７５側からオイル小穴８１（図２参照）を介してこれらのオイル小穴８４へオイルを導き、このオイルをフロート軸受３１の摺動面に潤沢に供給する。

図５は本発明に係るフロート軸受の嵌合状態を示す要部拡大断面図であり、クランクピン１７の外周面１７ａとフロート軸受３１の内周面３１ａとの間の空間１２６に油膜１２７を介在させ、フロート軸受３１の外周面３１ｂとコンロッド１６の大端部穴２５ａとの間の空間１３１に油膜１３２を介在させ、クランクピン１７と大端部２５との間にフロート軸受３１を浮かせて配置したことを示す。

これにより、大端部２５に対してクランクピン１７が回転したときに、クランクピン１７の摺動速度に対してフロート軸受３１の摺動速度はほぼ半分になり、例えば、大端部側に滑り軸受を固定してこの滑り軸受とクランクピンとの間で摺動させるのに比べて、フリクションを低減することができ、摩擦損失を低減することができる。

以上に述べたクランクシャフト１８の組立要領を以下の図６〜図８で説明する。
図６は本発明に係るクランクシャフトの組立要領を示す第１作用図である。
まず、第１シャフト５１の第１ジャーナル軸６１にフロート軸受５８を嵌め、次に、第１ジャーナル軸６１の端面６１ｂに打ち込んだ第１ノックピン１１２を第２シャフト５２のアーム部７１に開けた第１ノック穴１１２Ａに嵌めながら、第１ジャーナル軸６１の外周面６１ａの端部に第２シャフト５２の嵌合穴５２ａを嵌める。
そして、第１シャフト５１のめねじ１１６に、第２シャフト５２のボルト穴１１１に挿入したボルト７３をねじ込むことで、第１シャフト５１に第２シャフト５２を組付ける。

図７は本発明に係るクランクシャフトの組立要領を示す第２作用図である。
まず、第２シャフト５２のクランクピン１７にフロート軸受３１を嵌め、次に、フロート軸受３１にコンロッド１６の大端部穴２５ａを嵌め、更に、第２シャフト５２の第２ノックピン１１４に、第３シャフト５３のアーム部８７に開けたノック穴１１４Ａを嵌めながら、クランクピン１７の外周面１７ａの端部に第３シャフト５３の嵌合穴５３ａを嵌める。

そして、第２シャフト５２のめねじ１１３に、第３シャフト５３のボルト穴１１８及びボルト穴１２３（図３（ｂ）参照）に挿入したボルト９４をねじ込むことで、第２シャフト５２に第３シャフト５３を組付ける。

図８は本発明に係るクランクシャフトの組立要領を示す第３作用図である。
まず、第３シャフト５３の第２ジャーナル軸９３にフロート軸受９２を嵌め、次に、第２ジャーナル軸９３の端面９３ｂに打ち込んだ第３ノックピン１２２，１２２に第４シャフト５４のフランジ部１０５に開けた第３ノック穴１２２Ａ，１２２Ａを嵌めながら、第２ジャーナル軸９３の外周面９３ａの端部に第４シャフト５４の嵌合穴１０５ａを嵌める。

そして、第３シャフト５３のめねじ１２１に、第４シャフト５４のフランジ部１０５に開けた複数のボルト穴１３５に挿入したボルト１０８をねじ込むことで、第３シャフト５３に第４シャフト５４を組付ける。

次に、クランクシャフト組立体１１０の製造方法を以下の図９〜図１５で説明する。
図９は本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第１作用図である。なお、図中の想像線は最終的な加工形状を示す（以下同じ）。
まず、図２及び図９において、クランクシャフト１８を構成する第１シャフト５１、第２シャフト５２、第３シャフト５３及び第４シャフト５４のそれぞれのシャフト素材１５１，１５２，１５３，１５４（実線で示した部分である。）を鍛造等により製造する。

シャフト素材１５１は、第１ジャーナル軸素材部１５６と、この第１ジャーナル軸素材部１５６の端部に一体成形したフランジ素材部１５７とからなる。なお、１５８は第１ジャーナル軸素材部１５６とフランジ素材部１５７との連結部に設けた環状の第１段部である。

シャフト素材１５２は、アーム素材部１６１と、このアーム素材部１６１に一体成形したクランクピン素材部１６２及びカウンタウエイト素材部１６３とからなる。なお、１６４はアーム素材部１６１の一側面１６１ｃから盛上げ形成した環状の第２段部、１６５はアーム素材部１６１とクランクピン素材部１６２との連結部に設けた環状の第３段部である。

シャフト素材１５３は、アーム素材部１６６と、このアーム素材部１６６に一体成形した第２ジャーナル軸素材部１６７及びカウンタウエイト素材部１６８とからなる。なお、１７１はアーム素材部１６６の一側面１６６ｃから盛上げ形成した環状の第４段部、１７２はアーム素材部１６６と第２ジャーナル軸素材部１６７との連結部に設けた第５段部である。

シャフト素材１５４は、フランジ素材部１７５と、このフランジ素材部１７５に一体成形した軸素材部１７６とからなる。なお、１７７はフランジ素材部１７５の一側面１７５ｃから盛上げ形成した第６段部である。

図１０は本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第２作用図である（説明のため図９も参照）。
シャフト素材１５１，１５２，１５３，１５４のそれぞれに、結合のための位置出し部（詳しくは、位置出し部を構成する軸と穴とのはめあい部である。）の加工を施す。なお、加工箇所は太線で示した（以下同じ）。
即ち、シャフト素材１５１において、第１ジャーナル軸素材部１５６の外周面１５６ａ及び端面１５６ｂ、第１段部１５８を加工して、外周面６１Ａ及び端面６１ｂを備える第１ジャーナル軸６１Ｃを形成する。ここでの加工済み品をシャフト素材１５１Ａとする。

シャフト素材１５２においては、第２段部１６４、クランクピン素材部１６２の外周面１６２ａ及び端面１６２ｂ、第３段部１６５を加工して、底面５２ｃを備えた嵌合穴５２ａと、外周面１７Ａ及び端面１７ｂを備えたクランクピン１７Ｃを形成する。ここでの加工済み品をシャフト素材１５２Ａとする。
上記したシャフト素材１５１Ａの外周面６１Ａと、シャフト素材１５２Ａの嵌合穴５２ａとは、第１はめあい部１８１を構成する部分である。

シャフト素材１５３においては、第４段部１７１、第２ジャーナル軸素材部１６７の外周面１６７ａ及び端面１６７ｂ、第５段部１７２を加工して、底面５３ｃを備えた嵌合穴５３ａと、外周面９３Ａ及び端面９３ｂを備える第２ジャーナル軸９３Ｃとを形成する。ここでの加工済み品をシャフト素材１５３Ａとする。
上記したシャフト素材１５２Ａの外周面１７Ａと、シャフト素材１５３Ａの嵌合穴５３ａとは、第２はめあい部１８２を構成する部分である。

シャフト素材１５４においては、第６段部１７７を加工して、底面１０５ｃを備える嵌合穴１０５ａを形成する。ここでの加工済み品をシャフト素材１５４Ａとする。
上記したシャフト素材１５３Ａの外周面９３Ａと、シャフト素材１５４Ａの嵌合穴１０５ａとは、第３はめあい部１８３を構成する部分である。

図１１は本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第３作用図である（説明のため図１０も参照）。
シャフト素材１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａのそれぞれに、結合のための位置出し部（詳しくは、位置出し部を構成する軸と穴との回り止め部である。）の加工を施す。なお、加工箇所及びノックピンは太線で示した。

即ち、シャフト素材１５１Ａにおいて、第１ジャーナル軸６１Ｃの端面６１ｂに第１ノックピン１１２を圧入するための第１ピン圧入穴６１ｄを開け、この第１ピン圧入穴６１ｄに第１ノックピン１１２を圧入する。ここでの加工済み品をシャフト素材１５１Ｂとする。

シャフト素材１５２Ａにおいては、嵌合孔５２ａの底面５２ｃに第１ノック穴１１２Ａを開け、クランクピン１７Ｃの端面１７ｂに第２ノックピン１１４を圧入するための第２ピン圧入穴１７ｄを開け、この第２ピン圧入穴１７ｄに第２ノックピン１１４を圧入する。ここでの加工済み品をシャフト素材１５２Ｂとする。
上記した第１ノックピン１１２及び第１ノック穴１１２Ａは、第１回り止め部１８６を構成するものである。

シャフト素材１５３Ａにおいては、嵌合孔５３ａの底面５３ｃに第２ノック穴１１４Ａを開け、第２ジャーナル軸９３Ｃの端面９３ｂに第３ノックピン１２２を圧入するための第３ピン圧入穴９３ｄを開け、この第３ピン圧入穴９３ｄに第３ノックピン１２２を圧入する。ここでの加工済み品をシャフト素材１５３Ｂとする。
上記した第２ノックピン１１４及び第２ノック穴１１４Ａは、第２回り止め部１８７を構成するものである。

シャフト素材１５４Ａにおいては、嵌合孔１０５ａの底面１０５ｃに第３ノック穴１２２Ａを開ける。ここでの加工済み品をシャフト素材１５４Ｂとする。
上記した第３ノックピン１２２及び第３ノック穴１２２Ａは、第３回り止め部１８８を構成するものである。

図１２は本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第４作用図である（説明のため図１１も参照）。
シャフト素材１５１Ｂの第１ジャーナル軸６１Ｃの端面６１ｂがシャフト素材１５２Ｂの嵌合穴５２ａの底面５２ｃに当たるまで第１ジャーナル軸６１Ｃと嵌合穴５２ａとを嵌合させるとともに、第１ノックピン１１２を第１ノック穴１１２Ａに嵌合させ、シャフト素材１５１Ｂとシャフト素材１５２Ｂとをボルト７３（図２参照）で結合する。

また、シャフト素材１５２Ｂのクランクピン１７Ｃの端面１７ｂがシャフト素材１５３Ｂの嵌合穴５３ａの底面５３ｃに当たるまでクランクピン１７Ｃと嵌合穴５３ａとを嵌合させるとともに、第２ノックピン１１４を第２ノック穴１１４Ａに嵌合させ、シャフト素材１５２Ｂとシャフト素材１５３Ｂとをボルト９４（図２参照）で結合する。

更に、シャフト素材１５３Ｂの第２ジャーナル軸９３Ｃの端面９３ｂがシャフト素材１５４Ｂの嵌合穴１０５ａの底面１０５ｃに当たるまで第２ジャーナル軸９３Ｃと嵌合穴１０５ａとを嵌合させるとともに、第３ノックピン１２２を第３ノック穴１２２Ａに嵌合させ、シャフト素材１５３Ｂとシャフト素材１５４Ｂとをボルト１０８（図２参照）で結合する。
このように、シャフト素材１５１Ｂ，１５２Ｂ，１５３Ｂ，１５４Ｂを結合することで、クランクシャフト素材１８Ａが出来る。

図１３は本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第５作用図である（説明のため図９、図１２も参照）。
クランクシャフト素材１８Ａの各部に加工を施す。
詳しくは、シャフト素材１５１Ｂにおいて、フランジ素材部１５７の外周面１５７Ａ及び端面１５７Ｂを加工して、外周面１５７ａ及び端面１５７ｂを備えたフランジ部１８５を形成する。

シャフト素材１５２Ｂにおいては、アーム素材部１６１の外周面１６１Ａ、カウンタウエイト素材部１６３の外周面１６３Ａ、アーム素材部１６１とカウンタウエイト素材部１６３との他側面１６３Ｂを加工して、外周面１６１ａ、外周面１６３ａ及び他側面１６３ｂを形成する。

シャフト素材１５３Ｂにおいては、アーム素材部１６６の外周面１６６Ａ、カウンタウエイト素材部１６８の外周面１６８Ａ、アーム素材部１６６とカウンタウエイト素材部１６８との一側面１６６ｃを加工して、外周面１６６ａ、外周面１６８ａ及び他側面１６８ｂを形成する。

シャフト素材１５４Ｂにおいては、フランジ素材部１７５の外周面１７５Ａ、他側面１７５Ｂ及び軸素材部１７６の外周面１７６Ａ及び端面１７６Ｂを加工して、外周面１７５ａ、他側面１７５ｂ、外周面１７６ａ、端面１７６ｂを形成する。

以上の各シャフト素材１５１Ｂ，１５２Ｂ，１５３Ｂ，１５４Ｂの加工の後、図１０に示した第１ジャーナル軸６１Ｃの外周面６１Ａ、クランクピン１７Ｃの外周面１７Ａ及び第２ジャーナル軸９３Ｃの外周面９３Ａのそれぞれを研磨して、図１３において、外周面６１ａ，１７ａ，９３ａを形成する。

このようにクランクシャフト素材１８Ａを加工することで、第１シャフト５１、第２シャフト５２、第３シャフト５３及び第４シャフト５４からなるクランクシャフト１８が出来る。

図１４は本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第６作用図である。
クランクシャフト１８を、第１シャフト５１、第２シャフト５２、第３シャフト５３及び第４シャフト５４に、結合用の各ボルトを外して分解する。

第１シャフト５１の第１ジャーナル軸６１は、外周面６１ａと、この外周面６１ａに連続する外周面６１Ａとを備え、嵌合穴５２ａに嵌合する外周面６１Ａを、図２では、外周面６１ａの端部と表現した。

図１４において、第２シャフト５２のクランクピン１７は、外周面１７ａと、この外周面１７ａに連続する外周面１７Ａとを備え、嵌合穴５３ａに嵌合する外周面１７Ａを、図２では、外周面１７ａの端部と表現した。

また、図１４において、第３シャフト５３の第２ジャーナル軸９３は、外周面９３ａと、この外周面９３ａに連続する外周面９３Ａとを備え、嵌合穴１０５ａに嵌合する外周面９３Ａを、図２では、外周面９３ａの端部と表現した。

図１５は本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第７作用図である。
第１シャフト５１を、第１ジャーナル軸６１にフロート軸受５８を嵌めて第２シャフト５２と結合し、第２シャフト５２を、クランクピン１７にフロート軸受３１を嵌めるとともにフロート軸受３１にコンロッド１６の大端部２５を嵌めて第３シャフト５３と結合し、第３シャフト５３を、第２ジャーナル軸９３にフロート軸受９２を嵌めて第４シャフト５４と結合することで、クランクシャフト組立体１１０が出来る。

図１６（ａ），（ｂ）はクランクシャフト組立体及び組立クランクシャフトの製造方法を示すフロー図であり、（ａ）実施例（本発明の実施形態）及び（ｂ）比較例を対比させて説明する。
まず、（ａ）の実施例について図９〜図１５の内容を再度説明する。なお、ＳＴＸＸはステップ番号を表す。
ＳＴ０１…各組立クランクシャフト部品の素材を製造する。（図９参照）
ＳＴ０２…各組立クランクシャフト部品の位置出し部を加工する。（図１０及び図１１参照）

ＳＴ０３…各組立クランクシャフト部品を仮組立してクランクシャフト素材を製作する。（図１２参照）
ＳＴ０４…クランクシャフト素材を加工する。（図１３参照）
ＳＴ０５…組立クランクシャフトを分解する。（図１４参照）
ＳＴ０６…他部品として、フロート軸受及びコンロッドを組付ける。（図１５参照）
ＳＴ０７…組立クランクシャフトを本組立してクランクシャフト組立体を製造する。（図１５参照）

次に（ｂ）の比較例について説明する。
ＳＴ１０１…各組立クランクシャフト部品の素材を製造する。
ＳＴ１０２…各組立クランクシャフト部品を加工する。
ＳＴ１０３…各組立クランクシャフト部品を組立ててクランクシャフト素材を製作する。
ＳＴ１０４…クランクシャフト素材を加工して組立クランクシャフトを製造する。

以上で説明した実施例と比較例とでは、太線部分が異なる。
即ち、実施例では、ＳＴ０２で各組立クランクシャフト部品の位置出し部を加工するが、比較例のＳＴ１０２では、位置出し部は加工しない。
また、実施例のＳＴ０５〜ＳＴ０７では、他部品を組付けるためにクランクシャフトの分解・再組立を行うが、比較例では、ＳＴ１０４でクランクシャフト素材の加工の後は、分解・再組立は実施しない。

以上の図９〜図１５で説明したように、本発明は第１に、複数の構成部品としての第１シャフト５１、第２シャフト５２、第３シャフト５３及び第４シャフト５４からなる組立クランクシャフトとしてのクランクシャフト１８に他部品としてのコンロッド１６、フロート軸受３１，５８，９２を組込んだクランクシャフト組立体１１０の製造方法であって、構成部品５１，５２，５３，５４の素材としてのシャフト素材１５１，１５２，１５３，１５４をそれぞれ製造するとともに、これらのシャフト素材１５１，１５２，１５３，１５４を組立てる際の位置出し部（即ち、位置決め部である。）としての第１はめあい部１８１、第２はめあい部１８２、第３はめあい部１８３のみの加工をシャフト素材１５１，１５２，１５３，１５４に施し、位置出し部としての第１回り止め部１８６、第２回り止め部１８７、第３回り止め部１８８のみの加工を素材としてのシャフト素材１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４Ａに施す第１工程（図１６（ａ）のＳＴ０１及びＳＴ０２である。）と、位置出し部を用いて、素材としてのシャフト素材１５１Ｂ，１５２Ｂ，１５３Ｂ，１５４Ｂを着脱可能に接合手段としてのボルト７３，９４，１０８で仮組立することでクランクシャフト素材１８Ａを製作する第２工程（図１６（ａ）のＳＴ０３である。）と、このクランクシャフト素材１８Ａを加工してクランクシャフト１８を製造する第３工程（図１６（ａ）のＳＴ０４である。）と、このクランクシャフト１８を分解し、クランクシャフト１８にコンロッド１６、フロート軸受３１，５８，９２を組付け、再組立することでクランクシャフト組立体１１０を製造する第４工程（図１６（ａ）のＳＴ０５〜ＳＴ０７である。）と、を含むことを特徴とする。

各シャフト素材１５１，１５２，１５３，１５４を組立てる際の位置出し部のみの加工をシャフト素材１５１，１５２，１５３，１５４又はシャフト素材１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ，１５４に施し、位置出し部を用いてシャフト素材１５１Ｂ，１５２Ｂ，１５３Ｂ，１５４Ｂを着脱可能にボルト７３，９４，１０８で仮組立することでクランクシャフト素材１８Ａを製作するので、クランクシャフト素材１８Ａの加工を施した後に分解・再組立しても、位置出し部によって、第１シャフト５１、第２シャフト５２、第３シャフト５３及び第４シャフト５４の組付け精度を維持することができる。従って、分解・再組立後に煩雑な位置出し作業を行ったり、位置出しのための専用治具が必要なく、クランクシャフト組立体１１０のコストを低減することができる。

本発明は第２に、他部品を、主運動系部品としてのコンロッド１６、フロート軸受３１，５８，９２としたことを特徴とする。
他部品をコンロッド１６、フロート軸受３１，５８，９２としたので、コンロッド１６、フロート軸受３１，５８，９２を組付けたクランクシャフト組立体１１０を、組立ラインで一括して内燃機関１０に組付けることができ、組立ラインでの組付時間を短縮することができて、内燃機関１０の生産性を向上させることができる。

本発明は第３に、位置出し部を、軸（即ち、第１ジャーナル軸６１、クランクピン１７、第２ジャーナル軸９３）と穴（即ち、嵌合穴５２ａ，５３ａ，１０５ａ）とのはめあい部としての第１はめあい部１８１、第２はめあい部１８２、第３はめあい部１８３及び軸６１，１７，９３と穴５２ａ，５３ａ，１０５ａとの回り止め部としての第１回り止め部１８６、第２回り止め部１８７、第３回り止め部１８８とから構成した。

位置出し部を、軸と穴とのはめあい部及び軸と穴との回り止め部とから構成したので、軸と穴との位置決め及び回り止めによって、クランクシャフト素材１８Ａ及びクランクシャフト組立体１１０の組立精度を高めることができ、クランクシャフト素材１８Ａの加工代低減による生産性向上と、内燃機関１０の高回転数化、耐久性向上とを図ることができる。

尚、請求項１における第３工程に、クランクシャフト素材加工後のクランクシャフトのダイナミックバランス測定及び穴開けによるアンバランス修正を含めてもよい。

本発明のクランクシャフト組立体の製造方法は、大端部一体型コンロッドを組込む内燃機関に好適である。

本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を採用した内燃機関の断面図である。 本発明に係る内燃機関のクランクシャフトを示す断面図である。 本発明に係るクランクシャフトの各シャフトの正面図である。 本発明に係るフロート軸受の嵌合状態を示す断面図である。 本発明に係るフロート軸受の嵌合状態を示す要部拡大断面図である。 本発明に係るクランクシャフトの組立要領を示す第１作用図である。 本発明に係るクランクシャフトの組立要領を示す第２作用図である。 本発明に係るクランクシャフトの組立要領を示す第３作用図である。 本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第１作用図である。 本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第２作用図である。 本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第３作用図である。 本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第４作用図である。 本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第５作用図である。 本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第６作用図である。 本発明に係るクランクシャフト組立体の製造方法を示す第７作用図である。 クランクシャフト組立体及び組立クランクシャフトの製造方法を示すフロー図である。 従来の組立クランクシャフトを製造するためのクランクシャフト本体素材を示す正面図である。 従来の組立クランクシャフトを製造するためのウェイト素材を示す正面図である。 従来の組立クランクシャフトのクランクシャフト素材を示す組立図である。 従来の組立クランクシャフトの製造方法を示すフロー図である。

符号の説明

１０…内燃機関、１６，３１，５８，９２…他部品、１７，６１，９３…軸（クランクピン、第１ジャーナル軸、第２ジャーナル軸）、１８…組立クランクシャフト（クランクシャフト）、１８Ａ…クランクシャフト素材、５１，５２，５３，５４…構成部品（第１シャフト、第２シャフト、第３シャフト、第４シャフト）、５２ａ，５３ａ，１０５ａ…穴（嵌合穴）、７３，９４，１０８…接合手段（ボルト）、１１０…クランクシャフト組立体、１５１，１５１Ａ，１５１Ｂ，１５２，１５２Ａ，１５２Ｂ，１５３，１５３Ａ，１５３Ｂ，１５４，１５４Ａ，１５４Ｂ…素材（シャフト素材）、１８１，１８２，１８３…嵌め合い部（第１はめあい部、第２はめあい部、第３はめあい部）、１８６，１８７，１８８…回り止め部（第１回り止め部、第２回り止め部、第３回り止め部）。

Claims (3)

1. 複数の構成部品からなる組立クランクシャフトに他部品を組込んだクランクシャフト組立体の製造方法であって、
   前記構成部品の素材をそれぞれ製造するとともに、前記素材を組立てる際の位置出し部のみの加工を素材に施す第１工程と、
   前記位置出し部を用いて、前記素材を着脱可能に接合手段で仮組立することでクランクシャフト素材を製作する第２工程と、
   このクランクシャフト素材を加工して前記組立クランクシャフトを製造する第３工程と、
   この組立クランクシャフトを分解し、組立クランクシャフトに前記他部品を組付け、再組立することでクランクシャフト組立体を製造する第４工程と、を含むことを特徴とするクランクシャフト組立体の製造方法。
2. 前記他部品は、主運動系部品であることを特徴とする請求項１記載のクランクシャフト組立体の製造方法。
3. 前記位置出し部は、軸と穴とのはめあい部及び前記軸と前記穴との回り止め部とからなる請求項１又は請求項２記載のクランクシャフト組立体の製造方法。

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