JP2011179366A - エンジンおよびエンジンのロアメタル欠品検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｉ孔タイプのクランクシャフト、並びに、油溝偏芯型のアッパーメタルを具備するエンジンにおいて、ロアメタルの欠品を確実に確認できるエンジンおよびエンジンのロアメタル欠品検査方法を提供する。
【解決手段】半リング形状のアッパーメタル２０およびロアメタル３０と、を具備し、前記アッパーメタル２０と前記ロアメタル３０とは、前記アッパーメタル２０の下端面２０Ａ・２０Ｂと前記ロアメタル３０の上端面３０Ａ・３０Ｂとで当接し、前記アッパーメタル２０は、内周面側に一方の下端面２０Ａから他方の下端面２０Ｂまで周方向に油溝２１が形成され、前記油溝２１の深さは、前記アッパーメタル２０の内周に対し偏心しており、かつ、前記下端面２０Ａ・２０Ｂではゼロであって、前記油溝２１の下端部（下端面２０Ａ・２０Ｂが形成されている部分の近傍）には、前記下端面２０Ａ・２０Ｂに開口する切り欠き２５・２５が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンおよびエンジンのロアメタル欠品検査方法の技術であって、詳しくはクランクシャフトのアッパーメタル形状の技術に関する。

従来、クランクシャフトの一構成としての「Ｉ孔タイプ」のクランクシャフト、並びに、クランクシャフトの一構成部品としての「油溝偏芯型」のアッパーメタルは公知である。また、エア供給によってロアメタルの欠品確認を実施するロアメタル欠品検査方法も公知である。

図６を用いて、Ｉ孔タイプのクランクシャフト１１０、並びに、油溝偏芯型のアッパーメタル１２０を具備するエンジンについて説明し、図７を用いて、Ｖ孔タイプのクランクシャフト２１０、並びに、油溝偏芯型のアッパーメタル２２０を具備するエンジンについて説明する。例えば、特許文献１は、Ｉ孔タイプのクランクシャフト、並びに、油溝偏芯型のアッパーメタルを具備するエンジンを開示している。なお、図６および図７において、（Ａ）はクランクシャフト１１０・２１０の断面図を示し、（Ｂ）はクランクシャフト１１０・２１０の模式図を示す。

図６に示すように、「Ｉ孔タイプ」のクランクシャフト１１０とは、クランクピン１１３の外周面からクランクジャーナル１１２の外周面へ向けて直線として形成されるクランク油孔１１１を具備するクランクシャフト１１０を示す。Ｉ孔タイプのクランクシャフト１１０は１つの貫通孔であるクランク油孔１１１のみで構成されるため、加工コストが抑えられる。また、Ｉ孔タイプのクランクシャフト１１０は、孔の交差部がないため、例えば後述する交差部を有するＶ孔タイプと比較して、交差部に発生するバリの心配が不要である。

アッパーメタル１２０は、クランクジャーナル１１２を上方から回転自在に支持する半円形状の軸受け部材である。「油溝偏芯型」のアッパーメタル１２０とは、内周面の周方向に下端面１２０Ａから下端面１２０Ｂまで油溝１２１が形成され、油溝１２１の深さは、アッパーメタル１２０の内周に対し偏心しており、かつ、下端面１２０Ａ・１２０Ｂではゼロであるアッパーメタル１２０を示す。

ロアメタル欠品検査方法とは、クランクシャフト１１０がシリンダブロックに組み込まれた状態ではロアメタル１３０の欠品が視認できないため、シリンダブロックの給油孔よりエアを供給して、供給したエアの圧力値と所定の基準値とを対比してロアメタル１３０の在否を確認する検査方法である。

ここで、Ｉ孔タイプのクランクシャフト１１０、並びに、油溝偏芯型のアッパーメタル１２０を具備するエンジンにおいて、ロアメタル欠品検査方法を実施する場合には、シリンダブロックの給油孔よりエアを供給しても、アッパーメタル１２０の給油孔１２２を通過したエアは、アッパーメタル１２０の下端面１２０Ａ・１２０Ｂでは油溝１２１の深さがゼロであるため、油溝１２１に封入されるのみであってロアメタル１３０に到達できない。すなわち、ロアメタル１３０の存否を確認できない。

一方、図７に示すように、Ｖ孔タイプのクランクシャフト２１０、並びに、油溝偏芯型のアッパーメタル２２０を具備するエンジンにおいて、シリンダブロックの給油孔よりエアを供給すると、アッパーメタル２２０の給油孔２２２を通過したエアは、ジャーナル部２１２を貫通する径貫通孔２１１Ａを通過して、ロアメタル２３０の内周面に到達する。すなわち、ロアメタル１３０の存否を確認できる。

特開２００７−２４７５７５号公報

解決しようとする課題は、Ｉ孔タイプのクランクシャフト、並びに、油溝偏芯型のアッパーメタルを具備するエンジンにおいて、ロアメタルの欠品を確実に確認できるエンジンおよびエンジンのロアメタル欠品検査方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、クランクピンの外周面からクランクジャーナルの外周面へ向けて直線として形成されるクランク油孔を具備するクランクシャフトと、前記クランクジャーナルを上方から回転自在に支持する半リング形状のアッパーメタルと、前記クランクジャーナルを下方から回転自在に支持する半リング形状のロアメタルと、を具備し、前記アッパーメタルと前記ロアメタルとは、前記アッパーメタルの下端面と前記ロアメタルの上端面とで当接し、前記アッパーメタルは、内周面側に一方の下端面から他方の下端面まで周方向に油溝が形成され、前記油溝の深さは、前記アッパーメタルの内周に対し偏心しており、かつ、前記下端面ではゼロであって、前記油溝の下端部には、前記アッパーメタルの下端面に開口する切り欠きが形成されるものである。

請求項２においては、クランクピンの外周面からクランクジャーナルの外周面へ向けて直線として形成されるクランク油孔を備えるクランクシャフトと、前記クランクジャーナルを上方から回転自在に支持する半リング形状のアッパーメタルと、前記クランクジャーナルを下方から回転自在に支持する半リング形状のロアメタルと、を具備し、前記アッパーメタルと前記ロアメタルとは、前記アッパーメタルの下端面と前記ロアメタルの上端面とで当接し、前記アッパーメタルは、内周面側に一方の下端面から他方の下端面まで周方向油溝が形成され、前記油溝の深さは、前記アッパーメタルの内周に対し偏心しており、かつ、前記下端面ではゼロであって、前記油溝の下端部には、前記アッパーメタルの下端面に開口する切り欠きが形成される、エンジンのロアメタル欠品検査方法において、前記油溝に連通する給油孔から前記油溝にエアを供給し、供給したエアの圧力値と所定の基準圧力値とを対比し、前記対比の結果によってロアメタルの在否を判定するものである。

本発明のエンジンおよびエンジンのロアメタル欠品検査方法によれば、Ｉ孔タイプのクランクシャフト、並びに、油溝偏芯型のアッパーメタルを具備するエンジンにおいて、ロアメタルの欠品を確実に確認することができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの構成を示した模式図。 同じくクランクシャフトの構成を示した断面図および模式図。 同じくアッパーメタルの構成を示した斜視図およびＡＡ´断面図。 同じくアッパーメタルにおけるエアおよび潤滑油の流れを示した斜視図。 本発明の実施形態に係るロアメタル欠品検査工程のフローを示したフロー図。 従来のクランクシャフトの構成を示した断面図および模式図。 従来の別のクランクシャフトの構成を示した断面図および模式図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に係るエンジンの構成を示した模式図、図２は同じくクランクシャフトの構成を示した断面図および模式図、図３は同じくアッパーメタルの構成を示した斜視図およびＡＡ´断面図である。図４は同じくアッパーメタルにおけるエアおよび潤滑油の流れを示した斜視図、図５は本発明の実施形態に係るロアメタル欠品検査工程のフローを示したフロー図、図６は従来のクランクシャフトの構成を示した断面図および模式図である。図７は従来の別のクランクシャフトの構成を示した断面図および模式図である。

図１を用いて、本発明の実施形態であるエンジンについて説明する。
本発明の実施形態のエンジン１００は、直列４気筒エンジンであって、シリンダブロック５と、シリンダブロック５の下部に配置されるクランクシャフト１０と、シリンダ内のピストン（図示略）に連結される４つのコネクティングロッド１５と、を具備している。

クランクシャフト１０は、エンジン１００が直列４気筒エンジンであるため、エンジン１００に固定されている軸の部分である５つのクランクジャーナル１２と、コネクティングロッド１５と揺動可能に連結される４つのクランクピン１３と、クランクジャーナル１２とクランクピン１３とを接続する８つのクランクアーム１４と、を具備している。

エンジン１００は、各クランクジャーナル１２をそれぞれ上方から回転支持する５つのアッパーメタル２０と、各クランクジャーナル１２をそれぞれ下方から回転支持する５つのロアメタル３０と、を具備している。
クランクシャフト１０は、クランクピン１３の外周面からクランクジャーナル１２の外周面へ向けて直線として形成される４つのクランク油孔１１を具備している。

図２を用いて、クランク油孔１１およびアッパーメタル２０についてさらに詳細に説明する。なお、（Ａ）はクランクシャフト１０の軸方向の断面図を示し、（Ｂ）はクランクジャーナル１２の径方向の断面図を含む模式図を示している。また、以下では、クランクシャフト１０における一のアッパーメタル２０およびクランク油孔１１について説明するものの、他のアッパーメタル２０およびクランク油孔１１についても同様の構成である。

図２乃至図４において、矢印Ａは、クランクシャフト１０およびアッパーメタル２０の軸方向（以下、軸方向とする）を示している。また、矢印Ｂはアッパーメタル２０の径方向（以下、径方向とする）を示し、例えば図２の矢印Ｂは、径方向の上向きを示している。さらに、矢印Ｃは、クランクシャフト１０およびアッパーメタル２０の周方向（以下、周方向とする）を示している。

本実施形態のクランクシャフト１０は、「Ｉ孔タイプ」のクランク油孔１１を具備している。「Ｉ孔タイプ」のクランク油孔１１とは、クランクピン１３の外周面からクランクジャーナル１２の外周面へ向けて１本の貫通孔で形成されるクランク油孔を示す。Ｉ孔タイプのクランク油孔１１は、クランクピン１３の外周面から、クランクピン１３、クランクアーム１４およびクランクジャーナル１２を貫通して、クランクジャーナル１２の外周面へ向けて直線として形成されている。

Ｉ孔タイプのクランク油孔１１は、１つの貫通孔であるクランク油孔１１のみで構成されるため、例えば、径貫通孔２１１Ａおよび傾斜孔２１１Ｂを備えるＶ孔タイプのクランク油孔２１１（図６参照）と比較して加工コストが抑えられる。
また、Ｖ孔タイプのクランク油孔２１１は、径貫通孔２１１Ａと傾斜孔２１１Ｂとの交差部でバリが発生した場合には、発生したバリが脱落してクランクジャーナル２１２とアッパーメタル２２０及びロアメタル２３０との間に進入し、エンジンの焼付けの原因となる。しかし、Ｉ孔タイプのクランク油孔１１は、１つのクランク油孔１１のみで構成され、クランク油孔１１の交差部がないため、交差部に発生するバリの心配が不要である。
従って、Ｉ孔タイプのクランク油孔１１は、Ｖ孔タイプのクランク油孔２１１と比較して、コストおよび信頼性の観点から有利である。

アッパーメタル２０およびロアメタル３０は、半リング形状に構成され、それぞれが組み合わされることよって、クランクジャーナル１２を回転自在に支持する。ここで、アッパーメタル２０の２つの下側の端面を下端面２０Ａおよび下端面２０Ｂとし、ロアメタル３０の２つの上側の端面を上端面３０Ａおよび上端面３０Ｂとする。アッパーメタル２０およびロアメタル３０は、下端面２０Ａと上端面３０Ａとを当接し、下端面２０Ｂと上端面３０Ｂとを当接することで組み合わされ、クランクジャーナル１２を回転自在に支持する（図４参照）。

クランクピン１３は、上方および下方からそれぞれ半リング形状のクランクピンメタル１８・１８によって、回転自在に支持されている。なお、クランクピンメタル１８の形状について、詳細な説明は省略する。

本実施形態のエンジン１００は、「偏心油溝型」のアッパーメタル２０を具備している。「偏心油溝型」のアッパーメタル２０とは、内周面側に下端面２０Ａから下端面２０Ｂまで周方向に油溝２１が形成され、油溝２１の深さは、アッパーメタル２０の内周に対し偏心しており、かつ、下端面２０Ａ・２０Ｂではゼロであるアッパーメタル２０を示す。

すなわち、アッパーメタル２０の内周側には、下端面２０Ａから下端面２０Ｂまで周方向に沿って所定幅の油溝２１が形成されている（図３（Ａ）参照）。
また、油溝２１は、軸方向からみて、油溝２１の輪郭線がアッパーメタル２０の内周の輪郭線に対して、輪郭線の中心が上方に移動するように、偏芯した輪郭線を構成するように形成されている。
さらに、油溝２１の下端面２０Ａおよび下端面２０Ｂにおける油溝２１の深さはゼロとなるように形成されている。言い換えれば、下端面２０Ａおよび下端面２０Ｂでは、油溝２１は形成されていない（図３（Ｂ）参照）。

アッパーメタル２０には、軸方向の幅の略中央部であって、下端面２０Ａから略４５°の上方に傾斜した径方向を貫通するように、油孔２２が形成されている。

図３を用いて、アッパーメタル２０の詳細形状について説明する。なお、（Ａ）はアッパーメタル２０の斜視図を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＡＡ´断面の断面図を示している。
アッパーメタル２０は半リング形状に構成され、アッパーメタル２０の内周側には上述した油溝２１が形成されている。油溝２１の両下端部（下端面２０Ａ・２０Ｂが形成されている部分の近傍）には、軸方向からみて半三日月形状の輪郭線を構成し、アッパーメタル２０のそれぞれの下端面２０Ａ・２０Ｂと平行な径方向からみて略長方形の輪郭を構成し、周方向からみて略長方形の輪郭を構成するように、切り欠き２５・２５が形成されている。

すなわち、油溝２１の下端部には、油溝２１の底面を周方向Ｃに沿って切り欠いて形成され、下端面２０Ａ・２０Ｂへ近づくに従って深さが大きくなる切り欠き２５・２５が形成されている。切り欠き２５・２５は下端面２０Ａ・２０Ｂに開口している。このように形成される切り欠き２５・２５は、クランクシャフト１０がシリンダブロック５に組み込まれた状態では、ロアメタル３０の上端面３０Ａおよび上端面３０Ｂに連通している。

図４を用いて、ロアメタル欠品検査方法におけるアッパーメタル２０のエアの流れについて説明する。
ロアメタル欠品検査方法とは、クランクシャフト１０がシリンダブロック５に組み込まれた状態ではロアメタル３０の欠品が視認できないため、シリンダブロック５の給油孔（図示なし）よりエアを供給して、供給したエアの圧力値と所定の基準圧力値とを対比してロアメタル３０の在否を確認する検査方法である。

ここで、「油溝偏芯型」のアッパーメタル２０を具備するエンジン１００では、内周面の周方向に油溝２１が形成され、油溝２１の深さは下端面２０Ａ・２０Ｂではゼロであるため、シリンダブロック５の給油孔から供給され油孔２２を経由して油溝２１に封入されたエアは、切り欠き２５・２５が形成されていなければロアメタル３０の上端面３０Ａ・３０Ｂに到達しない。

また、「Ｉ孔タイプ」のクランク油孔１１を備えるクランクシャフト１０を備えるエンジン１００では、クランクピン１３の外周面からクランクジャーナル１２の外周面へ向けて１本のクランク油孔１１が形成されるのみの構成であり、クランクシャフト１０の組み付け時に、クランクジャーナル１２側のクランク油孔１１がアッパーメタル２０の油溝２１と連通していないため、油溝２１のエアがクランク油孔１１を通じてロアメタル３０の内周面に到達することはない。

しかし、本実施形態のアッパーメタル２０によれば、油溝２１の下端面２０Ａ・２０Ｂに切り欠き２５・２５が形成されているため、シリンダブロック５の給油孔から供給されたエアは、油孔２２を経由して油溝２１に封入され、切り欠き２５・２５を通過する（図４における矢印Ｃ１・Ｃ１）ことでロアメタル３０の上端面３０Ａ・３０Ｂに到達する。つまり、エア供給によってロアメタルの欠品確認を実施するロアメタル欠品検査方法によってロアメタル３０の存否を確認できる。

また、本実施形態のアッパーメタル２０によれば、アッパーメタル２０の下端面２０Ａ・２０Ｂには油溝２１は形成されていないため、シリンダブロック５の給油孔から供給された潤滑油は、油孔２２を経由して油溝２１に封入され、アッパーメタル２０の軸方向に漏れる（図４における矢印Ａ１・Ａ１）ことはない。つまり、「油溝偏芯型」のアッパーメタル２０の利点を失うことはない。

このような構成とすることで、Ｉ孔タイプのクランクシャフト１０、並びに、油溝偏芯型のアッパーメタル２０を具備するエンジン１００において、エア供給によるロアメタル欠品検査方法によってロアメタル３０の欠品を確実に確認することができる。また、油溝偏芯型のアッパーメタル２０の利点であるアッパーメタル２０の軸方向への潤滑油漏れ防止の効果を失うこともない。

図５を用いて、本発明の実施形態であるロアメタル欠品検査工程Ｓ１００について説明する。
ロアメタル欠品検査工程Ｓ１００は、上述したＩ孔タイプのクランクシャフト１０、並びに、油溝偏芯型のアッパーメタル２０を具備するエンジン１００を組み立てるときの途中の工程である。具体的には、エンジン１００において、シリンダブロック５にアッパーメタル２０、ロアメタル３０およびクランクシャフト１０を組み付けた後に、ロアメタル３０の組み付け忘れ（欠品）を確認する工程である。

ロアメタル欠品検査工程Ｓ１００は、エア供給工程Ｓ１１０と、供給圧確認工程Ｓ１２０と、ロアメタル欠品判断工程Ｓ１３０と、を具備している。

エア供給工程Ｓ１１０は、シリンダブロック５の給油孔からエアを供給する工程である。なお、未だ潤滑油ポンプはエンジン１００に取り付けられていない。
このとき、ロアメタル３０がシリンダブロック５に組み付けられていれば、シリンダブロック５の給油孔から供給されたエアは、油孔２２を経由して油溝２１に封入され、切り欠き２５・２５を通過し、ロアメタル３０の上端面３０Ａ・３０Ｂに到達する。このとき、供給したエアはロアメタル３０の上端面３０Ａ・３０Ｂにより堰き止められ、シリンダブロック５から漏洩することはない。
一方、ロアメタル３０がシリンダブロック５に組み付けられていなければ（欠品）、シリンダブロック５の給油孔から供給されたエアは、油孔２２を経由して油溝２１に封入され、切り欠き２５・２５を通過し、本来ロアメタル３０が存在すべきクランクジャーナル１２の下方の空間に封入され、シリンダブロック５から漏洩する。

供給圧確認工程Ｓ１２０は、供給したエアの圧力を確認する工程である。
このとき、ロアメタル３０がシリンダブロック５に組み付けられていれば、供給したエアは外部に漏洩することはないため、供給したエアの圧力は基準圧力値以上の圧力値となる。
一方、ロアメタル３０がシリンダブロック５に組み付けられていなければ（欠品）、供給したエアはクランクジャーナル１２の下方の空間に封入されシリンダブロック５から漏洩するため、供給したエアの圧力は基準圧力値未満の圧力値となる。
なお、基準圧力値とは、予め試験や検査実績などによって定められる圧力値である。

ロアメタル欠品判断工程Ｓ１３０は、供給圧確認工程Ｓ１２０において確認した供給圧に基づいてロアメタル１３０の存否を確認する工程である。
このとき、油溝２１内に供給したエアの圧力値と前記基準圧力値とを対比し、供給したエアの圧力が基準圧力値以上の圧力値であれば、ロアメタル３０がシリンダブロック５に組み付けられていると判断する。
一方、供給したエアの圧力が基準圧力値未満の圧力値であれば、ロアメタル３０がシリンダブロック５に組み付けられていない（欠品）と判断する。

このような構成とすることで、Ｉ孔タイプのクランクシャフト１０、並びに、油溝偏芯型のアッパーメタル２０を具備するエンジン１００のロアメタル欠品検査工程Ｓ１００において、ロアメタル３０の欠品を確実に確認することができる。

５ シリンダブロック
１０ クランクシャフト
１１ クランク油孔
１２ クランクジャーナル
１３ クランクピン
２０ アッパーメタル
２０Ａ 下端面
２０Ｂ 下端面
２１ 油溝
２５ 切り欠き
３０ ロアメタル
３０Ａ 上端面
３０Ｂ 上端面
１００ エンジン
Ｓ１００ ロアメタル欠品検査工程
Ｓ１１０ エア供給工程
Ｓ１２０ 供給圧確認工程
Ｓ１３０ ロアメタル欠品判断工程

Claims (2)

1. クランクピンの外周面からクランクジャーナルの外周面へ向けて直線として形成されるクランク油孔を具備するクランクシャフトと、
   前記クランクジャーナルを上方から回転自在に支持する半リング形状のアッパーメタルと、
   前記クランクジャーナルを下方から回転自在に支持する半リング形状のロアメタルと、
   を具備し、
   前記アッパーメタルと前記ロアメタルとは、前記アッパーメタルの下端面と前記ロアメタルの上端面とで当接し、
   前記アッパーメタルは、内周面側に一方の下端面から他方の下端面まで周方向に油溝が形成され、
   前記油溝の深さは、前記アッパーメタルの内周に対し偏心しており、かつ、前記下端面ではゼロであって、
   前記油溝の下端部には、前記アッパーメタルの下端面に開口する切り欠きが形成される、
   エンジン。
2. クランクピンの外周面からクランクジャーナルの外周面へ向けて直線として形成されるクランク油孔を備えるクランクシャフトと、
   前記クランクジャーナルを上方から回転自在に支持する半リング形状のアッパーメタルと、
   前記クランクジャーナルを下方から回転自在に支持する半リング形状のロアメタルと、
   を具備し、
   前記アッパーメタルと前記ロアメタルとは、前記アッパーメタルの下端面と前記ロアメタルの上端面とで当接し、
   前記アッパーメタルは、内周面側に一方の下端面から他方の下端面まで周方向油溝が形成され、
   前記油溝の深さは、前記アッパーメタルの内周に対し偏心しており、かつ、前記下端面ではゼロであって、
   前記油溝の下端部には、前記アッパーメタルの下端面に開口する切り欠きが形成される、
   エンジンのロアメタル欠品検査方法において、
   前記油溝に連通する給油孔から前記油溝にエアを供給し、
   供給したエアの圧力値と所定の基準圧力値とを対比し、
   前記対比の結果によってロアメタルの在否を判定する、
   エンジンのロアメタル欠品検査方法。

Images