JP4317950B2 - エンジンのクランク軸に装備品を結合する方法、及び、装備品を直接結合したクランク軸を有するエンジン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オイルポンプなどの装備品をエンジンのクランク軸に直接結合する方法、及び、オイルポンプなどの装備品を直接結合したクランク軸を有するエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランク軸の軸線から偏奇したエンジンの前方端にオイルポンプを取付け、クランク軸の軸線から偏奇したオイルポンプのギアと噛合しているクランク軸上のギアによりオイルポンプを駆動させることにより、オイルポンプがエンジンのクランク軸により間接的にのみ駆動するようにしたエンジンが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
同種のエンジンの様々な変形例では、クランク軸から直接駆動される同軸上のオイルポンプをギア駆動オイルポンプと置換可能なのが望ましい。しかし、これにはいくつか問題がある。それは、直接駆動式のオイルポンプのポンプ作動要素には、クランク軸の前端に回転可能に取付ける必要のある焼結鉄製の回転子が含まれているからである。クランク軸への装備品の結合機構は、製造コストをそれほど追加しないでクランク軸の製造工程に組み込み得るほど単純でなければならない。そのような観点に基づけば、クランク軸の外表面のスプラインやギアの歯の加工を行なうには難点がある。その上、この結合機構は、損傷や摩耗を引き起こすことなく焼結鉄製の回転子を駆動し得るような幾何学的形状にする必要がある。そのため、ウッドラフ・キー（半月キー）の使用が困難となる。さらに、クランク軸がギア駆動式オイルポンプと共に使用可能な状態に設定されるように考慮する必要がある。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上記の問題点の少なくともいくつかを緩和するエンジンのクランク軸に直接装備品を結合する方法、及び、装備品を直接結合したクランク軸を有するエンジンを提供することにある。特に、本発明の目的は、クランク軸が装備品と共に使用可能な状態に設定することができると共に、製造コストをそれほど追加しないでクランク軸の製造工程に組み込むことができるほど単純な、エンジンのクランク軸に装備品を結合する方法、及び、装備品を直接結合したクランク軸を有するエンジンを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１実施態様では、クランク軸の端部を円筒形状の差込み部材として形成する工程と、スプライン付きのスリーブを形成する工程と、クランク軸の端部にスプライン付きスリーブを締りばめによりクランク軸の端部に取付ける工程と、装備品の回転子を、クランク軸との直接駆動の係合のためにスプライン付きのスリーブを介してクランク軸上に取付ける工程とから成る、エンジンのクランク軸に装備品を結合する方法が提供される。
【０００６】
本発明の第２実施態様では、一端部が円筒形状の差込み部材として形成されるクランク軸と、締りばめによりクランク軸の前記一端部に結合されたスリーブとをそれぞれ有するエンジンであって、前記スリーブにはクランク軸に直接結合された装備品を駆動させるためのスプラインを形成するようにしたエンジンが提供される。
【０００７】
スプライン付きのスリーブそのものは、高価な構成要素ではない。それは、軟鋼材を成形素材とし、軟鋼製の環状の平坦な素材を円筒形状にプレスすれば製造できるからである。スプラインを形成するには、ポンチなどを使用してスリーブの材料を変形させればよい。スプライン付きの駆動装置は駆動装備品の摩耗の観点からは受け入れられるが、本発明では、個々のスリーブ上にスプラインを形成することにより、クランク軸にスプラインを直接加工する場合にかかるコストをなくすことができる。スリーブは薄いので、ポンチを用いさえすればスプラインを形成することができるので、高価な加工を行う必要はなくなる。
【０００８】
スリーブがクランク軸上においてずれないようにするために用いられるスリーブとクランク軸の間の望ましい締りばめは、クランク軸の端部にスリーブを押し込む（プレス嵌めする）んで圧接することにより達成するのが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、主軸受ジャーナル１２とクランク端部１４とを備えたクランク軸１０を概略的に示している。クランク端部１４は円筒形で、その製造に追加コストがかからないような従来の方式で加工されている。
【００１０】
装備品がクランク軸にて直接的に駆動され得るように、別個に成形されかつスプライン１８を有するスリーブ１６がクランク軸１０の端部に押し込まれた状態（圧接状態）で取付けられている。図２及び図３にそれぞれ示されているスリーブ１６は、環状の平坦な円盤を円筒形状にプレス加工にて成形して成る軟鉄製のものであり、軟鉄材を円筒形状にプレス加工した後に又はそのプレス加工と同時に、スプライン１８がスリーブ１６にポンチ加工される。スリーブ１６の内径は、クランク軸１０との望ましい締りばめを達成し得るように正確に調整されなければならない。これは、適切な仕上げ具（寸法決め用具）を用いることにより達成されるので、スリーブ１６を機械加工する必要はない。
【００１１】
主軸受ジャーナル１２の肩部におけるフィレット部分にスリーブ１６がぶつからないように、スリーブ１６は、主軸受ジャーナル１２から所定の距離を置いた位置に押し込み状態で取付けられる。これは、組立プレス具でスリーブ１６を停止させることにより、都合よく達成される。
【００１２】
図４は、クランク軸１０に装備された同軸状のオイルポンプ３０を示す断面図である。このオイルポンプ３０は、ボルト３８によりエンジンブロックに固着されて作動室を画定するハウジング３６を備えている。この作動室内では、スプライン付きスリーブ１６を介してクランク軸１０に直接結合されている焼結鉄製の回転子３２が回転駆動されるようになっている。上述のオイルポンプ３０は、油溜めの底部に連通している流路４０からオイルを引き出す役目を担っている。なお、オイルポンプ３０の出口（断面図には図示せず）は、エンジンの油路に結合されている。
【００１３】
スリーブ１６の前方にあるクランク端部１４の部分２０は、オイルポンプ３０のシール３４の配設部としての役割をもっている。従って、クランク軸１０の端部１４にスリーブ１６を押し込んでいる間に、この部分２０に割れ目が入らないようにしなければならない。この目的のために、この部分２０は、組立て中にスリーブ１６が損傷を与えることなく前記部分２０の上をスライドし得るように、スリーブ１６の内径よりも僅かに小さな外径寸法に形成されている。
【００１４】
オイルポンプ３０がクランク軸１０に組付けられた後に、冷却ファンなどの如き装備駆動部品を駆動させるためのプーリやとダンパが通常の方法でクランク軸１０の端部１４に装着されるようになっている。
【００１５】
オイルポンプ３０の使用時には、クランク軸１０のシェルとこのシェルに対応するクランク軸１０上の軸受面との間にオイルを高圧で注入して、軸受上の急速な摩耗を回避するように機能する。そのため、クランク軸１０をほんの僅か（数千分の１ｍｍ）だけ浮き上がらせなければならない。オイルポンプ３０を駆動させるときには、この動作に注意すべきである。周知の駆動部構成では、オイルポンプ３０がクランク軸１０から偏奇している場合には、クランク軸１０上のギアとこのクランク軸１０上のギアに噛み合うオイルポンプ３０のギアとが、これらのギア間において移動が可能に構成されている。しかし、オイルポンプ３０がクランク軸１０上において同軸状に装備されている場合には、クランク軸１０の端部１４にある従来通りの形状の外部スプラインや前記外部スプラインと協働するオイルポンプ内の内部スプラインとにより、クランク軸１０が高圧軸受上で浮動状態になるのを阻止される。従って、特別に形成されたスプラインは、クランク軸１０を一定の放射方向に移動可能にしながら、側面のみを介して力を伝達することが要求される。クランク軸１０に直接こうしたスプラインを形成することは可能であろう。しかし、これには極めて高価な加工が必要になる。しかし、本発明では、頂面を使用することなく側面を介して力を伝達するよう作動可能な大型のスプラインを備えたスプライン付きのスリーブ１６を形成することが可能である。
【００１６】
以上、本発明の一実施形態につき述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態では、装備品としてオイルポンプ３０を挙げて説明したが、オイルポンプ３０以外の各種の装備品の場合にも本発明を適用し得ることは言う迄もない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、クランク軸が装備品と共に使用可能な状態に設定することができると共に、製造コストをそれほど追加しないでクランク軸の製造工程に組み込むことができるほど単純な、エンジンのクランク軸に装備品を結合する方法、及び、装備品を直接結合したクランク軸を有するエンジンを提供することができる。特に、スプライン付きのスリーブは、軟鋼材を成形素材とし、軟鋼製の環状の平坦な素材を円筒形状にプレスしてポンチなどにてスリーブの材料を変形させてスプラインを形成すれば製造できるので、クランク軸上にスプラインを加工するのにかかるコストを回避することができ、製造コストが低廉で済むという利点がある。すなわち、本発明においては、個々のスリーブ上にスプラインを形成するようにしているので、クランク軸にスプラインを直接加工する場合にかかるコストをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オイルポンプなどの装備品を駆動するスプライン付きの鋼鉄製の押し込み（圧接）スリーブを装備したクランク軸の端部の斜視図である。
【図２】スプラインを含む平面内におけるクランク軸及び押し込み（圧接）スリーブの断面図である。
【図３】スプライン付きのスリーブの側面図である。
【図４】エンジンのクランク軸の前端部に装備された同軸状オイルポンプを示す断面図である。
【符号の説明】
１０ クランク軸
１２ 主軸受ジャーナル
１４ クランク端部
１６ スリーブ
１８ スプライン
２０ 部分
３０ オイルポンプ（装備品）
３４ シール
３６ ハウジング
３８ ボルト
４０ 流路

Claims (7)

1. エンジンのクランクシャフト（１０）への取付状態の下で前記クランクシャフト（１０）と同軸状になる、回転子（３２）を備えた装備品を、前記エンジンのクランク軸（１０）に結合する方法において、
   〈ａ〉 前記クランク軸（１０）の端部（１４）を円筒形差込みとして形成する工程と、
   〈ｂ〉 スプライン付きのスリーブ（１６）を形成する工程と、
   〈ｃ〉 締りばめにより前記クランク軸（１０）の端部（１４）に前記スプライン付きのスリーブ（１６）を取付ける工程と、
   〈ｄ〉 前記回転子（３２）を、前記クランク軸（１０）との直接駆動の係合のために前記スプライン付きのスリーブ（１６）を介して前記クランク軸（１０）上に取付ける工程と、
   を具備することを特徴とする方法。
2. 前記クランク軸（１０）が、前記クランク軸（１０）の端部（１４）に隣接する主軸受ジャーナル（１２）を有し、フィレットが前記クランク軸（１０）の端部（１４）と前記主軸受ジャーナル（１２）との間に形成されている請求項１に記載の方法であって、前記スリーブ（１６）が前記フィレットにぶつからないように、前記スリーブを、前記主ジャーナル（１２）から所定の距離を置いた位置において前記クランク軸（１０）の端部（１４）に押し込み状態で取付ける工程を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 一端部（１４）が円筒形差込みとして形成されており、かつ、前記端部（１４）に締りばめにより取付けられたスプライン（１８）付きのスリーブ（１６）を備えているクランク軸（１０）と、
   取付状態の下では前記クランク軸（１０）と同軸状に取付けられ、かつ、前記スプライン（１８）付きのスリーブを介して前記クランク軸（１０）に直接結合されている回転子（３２）を有する装備品（３０）と、
   を備えることを特徴とするエンジン。
4. 前記スプライン（１８）付きのスリーブ（１６）は、軟鉄から形成されていることを特徴とする請求項３に記載のエンジン。
5. 前記スプライン（１８）付きのスリーブ（１６）は、平坦な素材を環状にプレス加工して得られる部材であることを特徴とする請求項３又は４に記載のエンジン。
6. 前記スプライン（１８）は、前記スリーブ（１６）の材料を変形させることにより形成されることを特徴とする請求項５に記載の、装備品を直接結合したクランク軸を有するエンジン。
7. 前記スプライン（１８）付きスリーブ（１６）は、前記クランク軸（１０）の主軸受ジャーナル（１２）に隣接して取付けられ、前記主軸受ジャーナル（１２）の肩部から所定の距離をおいて前記スプライン（１８）が配置されていることを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載のエンジン。

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