JP4126774B2

JP4126774B2 - エンジンの組み立て方法およびその装置

Info

Publication number: JP4126774B2
Application number: JP27750798A
Authority: JP
Inventors: 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: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: JP2000110581A

Description

【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１４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１３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１１〜１３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１１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）２５ａ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２４ａ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６１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６１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

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。
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。