JP4293612B2 - 軸受取付装置 - Google Patents

Description

この発明は、軸受メタルを軸受け凹部内へ弾性変形させながら押し込み固定するようにした軸受取付装置に関する。

例えば、エンジンのクランクシャフトを軸受けするための軸受メタルを取付ける場合、軸受メタルを軸受け凹部内へ入れ、周方向中間部を押し圧して軸受け凹部内へ押し込んで固定する場合がある。しかし、この取付方式では、押し込み時の弾性変形による反力が周方向両端部へ開き方向にかかるため、軸受け凹部の周方向両端部におけるエッジ部分に強く押し付けられて摩擦による傷を生じやすい。そこで、軸受メタルの中央部をエア吸着し、軸受メタルの両自由端を互いに径方向外側から径方向内方へ押圧してピッチを縮めながら軸受け凹部へ取付けるものや、周方向一端部を固定し、他端部を内側へ曲げながら軸受け凹部内へ入れ、その後他端部を開放して取付けることが公知である。
特開平７−６８４２７号公報 特開平９−２９５６３号公報

なお、本願において、軸受メタルの各種方向は、いずれも軸受け状態を基準として次のように定義する。軸方向とは軸受けされた回転軸の軸方向と平行な方向をいう。周方向とは回転軸の周方向に沿う円弧方向をいう。径方向とは回転軸の径方向と同じ方向をいう。また、軸受メタルの円弧のうち周方向両端を結んだ弦から最も離れた部分を頂部というものとする。さらに軸受メタルの軸方向における寸法を軸受け幅というものとする。

ところで、上記のように吸着手段と両端押圧手段を備えると、取付装置の構造が複雑になる。そのうえ軸受メタルを周方向や軸方向において正確に位置決めすることが難しくなる。また、周方向一端側を固定し、他端側を内側へ曲げて取付ける場合も、装置が複雑になるとともに、周方向や軸方向において正確に位置決めすることが難しくなる。
そこで本願発明は、構造を簡単とし、かつ取付時の位置決めを容易かつ正確にすることを目的とする。

上記課題を解決するため本願の軸受取付装置に係る請求項１の発明は、半円形の軸受メタルを被取付部材の軸受け凹部へ取付けるための装置において、
軸受メタルの側部両側を挟持して軸受け凹部内へ軸受メタルを挿入するためのチャック手段と、
前記チャック手段により前記軸受け凹部上へ仮セットされた前記軸受メタルの周方向両自由端を上方から下方へ押して軸受メタルを軸受け凹部内へ弾性変形させながら押し込み固定するための押し込み手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は上記請求項１において、前記チャック手段が軸受メタルの側部両側を挟む一対の平行チャック片を備え、この一対のチャック片の先端が被取付部材の前記軸受け凹部両側へ摺接することにより位置決めすることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、チャック手段は軸受メタルの側部両側を挟持するだけの比較的簡単な構造で足り、装置全体の構造も比較的簡単になる。
また、軸受け凹部内へ仮セットされた軸受メタルの両自由端を上方から下方へ押す押し込み手段を有するので、この押し込み手段により、軸受け凹部内に浮いている軸受メタルの周方向中間部を大きく湾曲するように弾性変形させながら確実かつ容易に軸受け凹部内へ取付けできる。

そのうえ、軸受メタルの周方向両端を同時に下方へ押すので、仮セット時における軸受メタルの周方向位置が多少狂っていても、軸受け凹部内にて周方向位置を自動的に調整して両端を軸受け凹部の周方向両端部とそれぞれ一致させることができ、正確かつ容易に位置決めして取付けできる。そのうえ、軸受メタルの周方向両端と軸受け凹部の両端部との摩擦が少なくなり、取付時の摩耗傷が生じにくくなる。

請求項２によれば、チャック手段は平行なチャック片を有し、軸受メタルを軸受け凹部へ挿入するとき、チャック片の先端部が被取付部材側の軸受け凹部の両側へ摺接することにより、軸受メタルを軸受け凹部に対して正確に位置決めできる。

以下、エンジンのクランクシャフト用軸受における軸受メタルの取付装置として構成された一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本願発明における軸受メタルの取付装置について概略を示す。エンジンのクランクケース１（図３）に設けられたジャーナル壁２には略半円形の軸受け凹部３が形成されている。４は割り面である。

この軸受け凹部３には半割りされた軸受メタル５が軸受取付装置６により取付けられる。軸受取付装置６は軸受け凹部３に対して軸受メタル５を位置決めするチャック手段７と、軸受メタル５を軸受け凹部３へ押し込んで取付けるための押し込み手段８を備え、全体が後述する昇降軸にて昇降する。

軸受メタル５は、軸受けされる回転軸であるクランク軸９の外周を囲む半円形をなし、取付前の状態ではジャーナル壁２の曲率よりも大きくなっている公知の低摩擦金属製弾性体である。軸受け凹部３の取付面幅をＷ１、これに取付けられる軸受メタル５の軸受け幅をＷ２とする。また、回転軸の軸線であるクランク軸９の回転中心線をＣとする。

チャック手段７は一対の平行するチャック片１０，１０を備え、軸受メタル５の中間部両側を挟持できるようになっている。チャック片１０，１０はその各上端が連結された機構部１１により、回転中心線Ｃと一致する軸線方向へ接近又は離反して開閉自在となるように移動し、開いたときの間隔は軸受メタル５の軸受け幅Ｗ２よりも大きく、閉じたときはＷ２程度になて軸受メタル５を軸方向両側から挟持するようになっている。

機構部１１は自動的に開閉する公知の適宜開閉機構により構成される。なお、チャック片１０，１０の開閉は、自動開閉機構によらず、予め両チャック片１０，１０を互いに接近方向（閉じ方向）へ弾力付勢しておき、チャック片１０，１０の間へ軸受メタル５を押し込むことにより弾力に抗して開かせて挟持するようにしたものでもよい。

機構部１１が取付けられている第１ベース１２には、両チャック片１０，１０と９０°違いで一対の押さえ部材１３の各上端部が取付けられている。押さえ部材１３の下端は、軸受メタル５の高さよりも大きな寸法Ｄをなすようにチャック片１０の下端よりも上方に位置する。また、チャック時における軸受メタル５の各自由端５ａ，５ａの上方となる位置へ張り出している。

押さえ部材１３は第１ベース１２及びチャック手段７と一緒に昇降する。第１ベース１２には伸縮ロッド１４の下端が連結され、この伸縮ロッド１４をシリンダ１５で伸縮させることにより第１ベース１２が昇降する。押さえ部材１３はシリンダ１５等とともに押し込み手段８を構成する。

図２は軸受メタル５の取付工程を示す図である。取付工程は、チャッキング工程、仮セット工程、本取付工程からなり、このうち図２は仮セット工程と本取付工程を示し、チャッキング工程は後から説明する。図中のＡ１〜Ａ５は側面視（図１のＡ矢示方向）、Ｂ１〜Ｂ５は正面視（図１のＢ矢示方向）を示し、Ａ，Ｂに添えた各数字は工程番号であり、同一数字は同一工程を示す。

まず、Ａ１，Ｂ１に示す第１工程は、仮セット工程の前半工程であり、チャッキングした軸受メタル５を軸受け凹部３の上方へ移動する。このとき、チャック片１０，１０が軸受メタル５の中間部で最も下方へ突出している部分である頂部５ｂの両側面を挟んでいる。み、ジャーナル壁２の上方へ移動する。

次に、Ａ２，Ｂ２に示す第２工程は、仮セット工程の後半工程であり、チャック片１０，１０を下降し、軸受メタル５をジャーナル壁２の内側へ挿入する。このとき、軸受メタル５はジャーナル壁２内にて曲率の相違により頂部５ｂ側が浮き上がった仮セット状態をなす。このとき、Ｂ２に示すように、左右のチャック片１０，１０の先端がジャーナル壁２の両側に位置する。

軸受メタル５が所定位置まで下がり仮セットが完了すると、Ａ２に示すように、チャック片１０と一緒に下降したリミットスイッチ等からなる下限センサー１６が割り面４上へ当接し、下降限度に達したことを検知する。下限センサー１６の下限検出に基づいて機構部１１が作動し、Ｂ２に仮想線で示すように、チャック片１０，１０を若干開いて軸受メタル５を自由にする。

このチャック片１０とジャーナル壁２の側面との開き時における間隔ｄ（Ｂ３参照）は、軸受メタル５を自由にするが、できるだけジャーナル壁２の側面へ近接し、仮セット状態にある軸受メタル５が軸方向へずれないように位置決めするとともに、各チャック片１０，１０がジャーナル壁２の側面を摺動もしくは非接触で移動できるような、ジャーナル壁２の側面とはほぼ接する程度の微少間隔である。Ｂ３のｄは誇張して示してある。

Ａ３，Ｂ３に示す第３工程は、本取付工程の開始状態を示し、チャック片１０，１０を開いて軸受メタル５を自由にするとともに、押さえ部材１３を下降させて軸受メタル５の両自由端５ａ，５ａに当接し、これらをさらに押し込む。軸受メタル５は両自由端５ａ，５ａをそれぞれ上方から下方へ押し込まれるので、両自由端５ａ，５ａの弾性変形よりも周方向中間部の方が大きく変形し、頂部５ｄ側が下方へ突出するように大きく湾曲する。

その結果、全体の曲率が小さくなって取付凹部３の曲率と同程度になるように弾性変形して軸受け凹部３内へ押し込まれる。また、軸受メタル５の曲率が小さくなるように弾性変形することにより、両自由端５ａ，５ａはそれぞれ径方向内側へ向かって変形するので、簡単に押し込むことができる。また、取付凹部３のエッジ部との摩擦を軽減した状態で押し込まれ、エッジ部による摩擦傷の発生を軽減する。

Ａ４，Ｂ４に示す第４工程は、本取付工程における押し込み完了状態を示し、
押さえ部材１３は割り面４へ当接するまで下降し、押さえ部材１３が割り面４へ当接することにより自由端５ａが割り面４と面一になる。これにより押さえ部材１３によって軸受メタル５へ加えられていた押し込み荷重が無くなり、軸受メタル５は曲率を大きくする方向へ復元変形して、外周面を軸受け凹部３の内側へ密接固定して取付け状態となる。

このとき、両自由端５ａ，５ａは押さえ部材１３，１３により割り面４と面一になるので、仮セット時に軸受メタル５の周方向位置が仮に多少ずれていても、正確に周方向を位置決めして取付けられる。また、ジャーナル壁２の左右両側面を一対のチャック片１０、１０の各先端部側が摺接するので、軸受メタル５の軸方向位置も正確に位置決めできる。

Ａ５，Ｂ５に示す第５工程は、本取付工程の終了状態を示し、チャック片１０，１０及び押さえ部材１３を上昇させる。これにより、軸受メタル５は取付凹部３へ正確に取付けられた状態で残る。以後、チャック片１０，１０は別の軸受メタル５をチャッキングし、別の取付凹部３に対してＡ１及びＢ１に示す工程から反復する。

図３〜図５は軸受取付装置６のさらに詳細を示す。軸受取付装置６は、この例において、４気筒エンジン用に構成され、４個の軸受メタル５を同時に取付けることができるようになっている。

図３は軸受取付装置６の全体構成を示し、各４個のチャック手段７と押し込み手段８（各符号指示は一部についてのみ示す）は共通の第２ベース１７へ支持されている。第２ベース１７には昇降軸１８の下端部が連結され、昇降軸１８は横アーム１９に対して昇降自在である。横アーム１２はスライダ２０により、横アーム１２の軸方向（左右方向とする）並びに横アーム１２及び昇降軸１８の各軸方向と直交する方向（前後方向とする）へ移動自在である。

スライダ２０は支持アーム２１を介して架台２２上に支持され、この架台２２に隣接して支持台２３が併設されている。支持台２３の上に設けられた作業テーブル２４の上にクランクケース１が位置決めされてセットされている。クランクケース１の上方には、チャック手段７と押し込み手段８が配置され、前後・左右・上下へ自在に移動するようになっている。

図４は軸受取付装置６におけるチャック手段７と押し込み手段８部分をさらに詳細を示す図である。各シリンダ１５の上部は水平方向の連結ロッド２５で同軸支持されている。連結ロッド２５の両端は第２ベースプレート１７の長手方向両端部にて下方へ突出する支持部２６に支持されている。

各シリンダ１５は、連結ロッド２５に対してその軸方向へ取付位置を調節自在であり、クランクケース１における各軸受け凹部３の間隔へ合わせるように調節できる。このような連結ロッド２５による支持構造にすれば、シリンダ１５の取付数をエンジンの気筒数に応じて自由に増減できる。

各シリンダ１５の下端には水平方向へ張り出すガイドプレート２７が取付けられている。このガイドプレート２７は第１ベース１２と平行であり、第１ベース１２から上方へ突出する一対のガイドピン２８が貫通し、伸縮ロッド１４により第１ベース１２が昇降するときの回り止めをなし、第１ベース１２を直線的に昇降させるようになっている。

図５はチャッキング工程を示す。略記した第２ベースプレート１７は４個のチャック手段７及び押し込み手段８（各符号指示は一部についてのみ示す）を支持した状態で、メタルセット台３０の上方へ移動する。メタルセット台３０上には４個の軸受メタル５が予め横並びにセットされているので、その上へ各チャック手段７を移動し、下降させて各チャック手段７のチャック片１０，１０で軸受メタル５（一部のみ符号支持する、以下同じ）を挟持する。

メタルセット台３０の横には上下方向へ長いフィードケース３２が設けられ、その中に多数の軸受メタル５（一部のみ符号支持する）が積み重ねられ、フィードケース３１の下方に配置されたシリンダ３２で底板３３を上方へ押し上げることにより、軸受メタル５を順にメタルセット台３０の上へ送るようになっている。

フィードケース３１の上端部へ押し上げられた軸受メタル５は、手動又は自動によりメタルセット台３０上へ横並びにセットされる。軸受メタル５を挟持したチャック手段７を支持する第２ベースプレート１７は、再びメタルセット台３０の上方へ上昇した後、図３に示すクランクケース１の上へ移動する。第２ベースプレート１７の昇降及び水平方向移動は昇降軸１８等により自在に行われる。

チャッキングされた軸受メタル５は、図３に示すように、クランクケース１の上方へ移動する。この状態で各チャック手段７が対応する各ジャーナル壁の軸受け凹部上になるように前後・左右方向を横アーム１９により調整して位置決めし、続いて、昇降軸８を下降させれば、それ以後、図２で示す工程にしたがって軸受メタル５の取付けがおこなわれる。

このように、図３〜５に示した、複数のチャック手段７及び押し込み手段８を一つの軸受取付装置に設ける構造を採用すれば、複数個の軸受メタル５を一度に取付けできるので、効率的に取付けが可能となる。その結果、軸受取付装置６全体を安価にすることができる。一つの軸受取付装置に設けるチャック手段７及び押し込み手段８の数はエンジンの気筒数に応じて自由に増減できる。しかも、チャック手段７及び押し込み手段８の各構造をそれぞれ比較的簡単なものにすることができる。

図６及び７は、各押し込み手段を構成するシリンダ１５の取付間隔を、クランクケース１におけるジャーナル壁位置の変化に応じて可変調節するようにした例を示す。なお、押し込み手段及びチャック手段は図１〜５に示したものを採用するものとし、以下の説明ではこれらを省略してシリンダ１５のみを示すものとする。

図６は４気筒用であり、横並びされた４個のシリンダ１５ａ〜１５ｄのうち、両側の１５ａ，１５ｄを第１連結ロッド４０に取付け、内側の１５ｂ，１５ｃを第２連結ロッド４１に取付けてある。第１連結ロッド４０と第２連結ロッド４１は、図４における連結ロッド２５に相当する。

第１連結ロッド４０の一端にはサーボモータ４２を接続し、第１連結ロッド４０をサーボモータ４２にて所定量回転させる。第１連結ロッド４０の中間には駆動ギヤ４３が設けられ、第２連結ロッド４１の中間に設けられた被動ギヤ４４と噛み合い、第２連結ロッド４１を連動回転させる。駆動ギヤ４３，被動ギヤ４４は第２ベースプレート１７の長手方向中央に垂下する中央支持部４５に軸受４６で支持される。符号４７も軸受、４８はジョイントである。

各シリンダ１５ａ〜１５ｄは、第１連結ロッド４０及び第２連結ロッド４１に対してボールスプライン機構により取付けられ、第１連結ロッド４０及び第２連結ロッド４１が回転すると、その回転量に応じて軸方向へ移動するようになっている。したがって、サーボモータ３０により第１連結ロッド４０を所定量回転させることにより、各シリンダ１５ａ〜１５ｄ間の間隔を変化させてピッチを等間隔で調節できる。

図７は５気筒用であり、シリンダ１５ａ〜１５ｅを備え、１５ｅは中央気筒用とし、中央支持部４５の下端に支持されている。他は図６と同様である。
このようにすると、５個のシリンダ１５ａ〜１５ｅの間隔を等ピッチで調節できる。なお、軸受メタルはジャーナル壁２に対するものに限定されず、コンロッドに設けるもの等、種々の用途が可能である。

取付装置の概略構造を示す斜視図 取付工程を示す図 軸受取付装置の全体図 軸受取付装置の一部を詳細を示す図 チャッキング工程を示す図 シリンダをピッチ調節可能にした装置図 別の構成を示す図６に対応する図

符号の説明

１：クランクケース、３：軸受け凹部、５：軸受メタル、６：軸受取付装置、７：チャック手段、８：押し込み手段、１０：チャック片、１３：押さえ部材、１５：シリンダ

Claims (2)

1. 半円形の軸受メタルを被取付部材の軸受け凹部へ取付けるための装置において、
   軸受メタルの側部両側を挟持して軸受け凹部内へ軸受メタルを挿入するためのチャック手段と、
   前記チャック手段により前記軸受け凹部上へ仮セットされた前記軸受メタルの周方向両自由端を上方から下方へ押して軸受メタルを軸受け凹部内へ弾性変形させながら押し込み固定するための押し込み手段とを備えたことを特徴とする軸受取付装置。
2. 前記チャック手段は軸受メタルの側部両側を挟む一対の平行チャック片を備え、この一対のチャック片の先端が被取付部材の前記軸受け凹部両側へ摺接することにより位置決めすることを特徴とする請求項１の軸受取付装置。
   

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