JP5327455B2

JP5327455B2 - ピストンアセンブリ組み付け治具およびピストンアセンブリ組み付け方法

Info

Publication number: JP5327455B2
Application number: JP2009070032A
Authority: JP
Inventors: 良紀川内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: JP2010221324A

Description

本発明は、エンジン組立工程においてピストンアセンブリをシリンダボアへ組み付ける時に使用される組み付け治具および該組み付け治具を使用する組み付け方法に関する。

エンジン組立工程においてシリンダブロックのシリンダボアにピストンアセンブリを組み付ける場合、外力が作用していない状態の各ピストンリングの外径（以下、必要に応じて自由径という）は、対応する各シリンダボア（シリンダ内径）よりも大きいことから、各ピストンリングを縮径させた状態でピストンアセンブリをシリンダボア内に挿入する必要がある。そこで、ピストンのリング溝に装着された各ピストンリングを縮径させながらピストンアセンブリをシリンダボア内に挿入させる組み付け治具が従来知られている（例えば、特許文献１）。

ところで、ピストンアセンブリをシリンダボアに組み付けるに際して、予めシリンダボアの壁面に潤滑油による油膜を形成することにより、シリンダボアと該シリンダボアに組付けられたピストンアセンブリの各ピストンリングとの摩擦による傷を防止する必要がある。そこで、従来、ピストンアセンブリが組み付けられる前のシリンダボアには、手作業によりあるいは噴霧器により潤滑油が塗布されていた。しかしながら、いずれの場合も、シリンダボアに潤滑油を塗布する工程と当該シリンダボアにピストンアセンブリを組み付ける工程とが別工程で行われるため、結果的に工数が増えて生産性が低下する。また、潤滑油を塗布する位置を安定させるのが困難である。さらに、上記噴霧器の各シリンダボアに潤滑油を塗布する構造は比較的大掛かりであることから、設備コストが増大するのに加えて、メンテナンスを頻繁に行う必要がある。

特開平１０−１２８６３０号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ピストンアセンブリの組み付け工程の合理化が可能で且つ設備コストが安価なピストンアセンブリ組み付け治具およびピストンアセンブリ組み付け方法を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明のピストンアセンブリ組み付け治具は、ピストンの各リング溝に各ピストンリングが装着されたピストンアセンブリをシリンダボアに組み付けるためのピストンアセンブリ組み付け治具であって、前記シリンダボアに対して同軸上に位置決めされるスリーブと、該スリーブの内側に設けられて内径が入口から出口へ向けて漸次縮径される案内部と、該案内部に設けられて前記案内部の内側を前記入口から前記出口へ向けて移動する前記ピストンアセンブリの各ピストンリングへ潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を含み、前記潤滑油供給手段は、一端が前記案内部の案内面に開口する潤滑油供給路と、該潤滑油供給路に前記潤滑油を供給する潤滑油循環路と、前記潤滑油供給路の開口部に嵌合されて前記潤滑油供給路に対して前記ピストンの半径方向へ移動可能なプランジャと、該プランジャを前記案内面に対して出没可能に突出させて支持する弾性支持体と、を含み、前記案内部は、前記入口の内径が各ピストンリングの外径よりも大きく形成されると共に前記出口の内径が前記シリンダボアの内径よりも小さく形成されて、各ピストンリングは、前記ピストンアセンブリが前記案内部の内側を前記入口から前記出口へ向けて移動する過程で、各ピストンリングによって各プランジャが前記案内面に対して押し込まれることにより各潤滑油供給路と各プランジャとの間隙から噴出した前記潤滑油の供給を受けながら、前記案内部の案内により漸次縮径されることを特徴とする。

また、本発明のピストンアセンブリ組み付け方法は、シリンダボアに対して同軸上に位置決めされるスリーブと、該スリーブの内側に設けられて内径が入口から出口へ向けて漸次縮径される案内部と、該案内部に設けられて前記案内部の内側を前記入口から前記出口へ向けて移動するピストンアセンブリの各ピストンリングへ潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を含むピストンアセンブリ組み付け治具を用いて、ピストンの各リング溝に各ピストンリングが装着された前記ピストンアセンブリを前記シリンダボアに組み付けるためのピストンアセンブリ組み付け方法であって、前記潤滑油供給手段は、一端が前記案内部の案内面に開口する潤滑油供給路と、該潤滑油供給路に前記潤滑油を供給する潤滑油循環路と、前記潤滑油供給路の開口部に嵌合されて前記潤滑油供給路に対して前記ピストンの半径方向へ移動可能なプランジャと、該プランジャを前記案内面に対して出没可能に突出させて支持する弾性支持体と、を含み、前記スリーブを前記シリンダボアに対して同軸上に位置決めして、この状態で、前記ピストンアセンブリを前記案内部に挿入して前記入口から前記出口へ向けて移動させて、その移動の過程で、前記案内部により各ピストンリングを縮径させながら、各ピストンリングへ、各ピストンリングによって各プランジャを前記案内面に対して押し込むことにより各潤滑油供給路と各プランジャとの間隙から噴出した前記潤滑油を供給して、前記案内部の出口で、各ピストンリングが前記シリンダボアの内径より小さい外径にまで縮径された前記ピストンアセンブリが前記シリンダボア内に挿入されることにより、前記ピストンアセンブリが前記シリンダボアに組み付けられることを特徴とする。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、請求可能発明と称する）の態様を例示し、例示された各態様について説明する。ここでは、各態様を、特許請求の範囲と同様に、項に区分すると共に各項に番号を付し、必要に応じて他の項の記載を引用する形式で記載する。これは、請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得る。
なお、以下の各項において、（１）−（３）項の各々が、請求項１−３の各々に相当する。

（１）ピストンの各リング溝に各ピストンリングが装着されたピストンアセンブリをシリンダボアに組み付けるためのピストンアセンブリ組み付け治具であって、シリンダボアに対して同軸上に位置決めされるスリーブと、該スリーブの内側に設けられて内径が入口から出口へ向けて漸次縮径される案内部と、該案内部に設けられて案内部の内側を入口から出口へ向けて移動するピストンアセンブリの各ピストンリングへ潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を含み、潤滑油供給手段は、一端が案内部の案内面に開口する潤滑油供給路と、該潤滑油供給路に潤滑油を供給する潤滑油循環路と、潤滑油供給路の開口部に嵌合されて潤滑油供給路に対してピストンの半径方向へ移動可能なプランジャと、該プランジャを案内面に対して出没可能に突出させて支持する弾性支持体と、を含み、案内部は、入口の内径が各ピストンリングの外径よりも大きく形成されると共に出口の内径がシリンダボアの内径よりも小さく形成されて、各ピストンリングは、ピストンアセンブリが案内部の内側を入口から出口へ向けて移動する過程で、各ピストンリングによって各プランジャが案内面に対して押し込まれることにより各潤滑油供給路と各プランジャとの間隙から噴出した潤滑油の供給を受けながら、案内部の案内により漸次縮径されることを特徴とするピストンアセンブリ組み付け治具。
本項に記載のピストンアセンブリ組み付け治具によれば、ピストンアセンブリに潤滑油を塗布する工程とピストンアセンブリをシリンダボアに組み付ける工程とを同時に（同一工程で）行うことができる。これにより、ピストンアセンブリ組み付け作業を合理化してエンジンの生産性を向上させることができる。また、潤滑油塗布装置等の大掛かりな設備を必要としないため、設備コストの増加を抑制することができる。
また、本項に記載のピストンアセンブリ組み付け治具によれば、ピストンアセンブリ組み付け時にピストンアセンブリが案内部の入口から出口に向けて移動する過程、言い換えると、各ピストンリングが案内面に対して摺動しながら縮径される過程で、案内面に対して突出するプランジャが、各ピストンリングにより弾性支持体の弾性力に抗してピストンの半径方向外側へ押し込まれる。これにより、プランジャと潤滑油供給路との間隙から噴出した潤滑油が各ピストンリングに供給（塗布）される。
本項の態様において、案内部の内径が入口から出口に向けて漸次縮径されるとは、内径が一定の部分を含むという事項を含む。具体的には、案内部の内径が要求される寸法にまで縮径された位置からそれ以降の出口までを一定の内径で形成して、その内径が一定の部分に潤滑油供給手段（後述する潤滑油供給路およびプランジャ）を設けるように構成することができる。
また、潤滑油供給路およびプランジャは、潤滑油が各ピストンリングの全周に亘って満遍なくゆきわたるように案内部およびその案内面に分布される。なお、潤滑油循環路には、スリーブ外部から液圧が調節された潤滑油を供給することができる。

（２）弾性支持体は、各ピストンリングを縮径させるために要する圧縮力よりも小さいばね力を有するコイルばねである（１）のピストンアセンブリ組み付け治具。
本項に記載のピストンアセンブリ組み付け治具によれば、各ピストンリングを縮径させた時に各ピストンリングに発生する反力を利用して案内面に対して突出する各プランジャを押し込むことができる。

（３）シリンダボアに対して同軸上に位置決めされるスリーブと、該スリーブの内側に設けられて内径が入口から出口へ向けて漸次縮径される案内部と、該案内部に設けられて案内部の内側を入口から出口へ向けて移動するピストンアセンブリの各ピストンリングへ潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を含むピストンアセンブリ組み付け治具を用いて、ピストンの各リング溝に各ピストンリングが装着されたピストンアセンブリをシリンダボアに組み付けるためのピストンアセンブリ組み付け方法であって、潤滑油供給手段は、一端が案内部の案内面に開口する潤滑油供給路と、該潤滑油供給路に潤滑油を供給する潤滑油循環路と、潤滑油供給路の開口部に嵌合されて潤滑油供給路に対してピストンの半径方向へ移動可能なプランジャと、該プランジャを案内面に対して出没可能に突出させて支持する弾性支持体と、を含み、スリーブをシリンダボアに対して同軸上に位置決めして、この状態で、ピストンアセンブリを案内部に挿入して入口から出口へ向けて移動させて、その移動の過程で、案内部により各ピストンリングを縮径させながら、各ピストンリングへ、各ピストンリングによって各プランジャを案内面に対して押し込むことにより各潤滑油供給路と各プランジャとの間隙から噴出した潤滑油を供給して、案内部の出口で、各ピストンリングがシリンダボアの内径より小さい外径にまで縮径されたピストンアセンブリがシリンダボア内に挿入されることにより、ピストンアセンブリがシリンダボアに組み付けられることを特徴とするピストンアセンブリ組み付け方法。
本項に記載のピストンアセンブリ組み付け方法によれば、ピストンアセンブリに潤滑油を塗布する工程とピストンアセンブリをシリンダボアに組み付ける工程とを同時に（同一工程で）行うことができる。これにより、ピストンアセンブリ組み付け作業を合理化してエンジンの生産性を向上させることができる。また、潤滑油塗布装置等の大掛かりな設備を必要としないため、設備コストの増加を抑制することができる。
また、本項に記載のピストンアセンブリ組み付け方法によれば、ピストンアセンブリ組み付け時にピストンアセンブリが案内部の入口から出口に向けて移動する過程、言い換えると、各ピストンリングが案内面に対して摺動しながら縮径される過程で、案内面に対して突出するプランジャが、各ピストンリングにより弾性支持体の弾性力に抗してピストンの半径方向外側へ押し込まれる。これにより、プランジャと潤滑油供給路との間隙から噴出した潤滑油が各ピストンリングに供給（塗布）される。
本項の態様において、案内部の内径が入口から出口に向けて漸次縮径されるとは、内径が一定の部分を含むという事項を含む。具体的には、案内部の内径が要求される寸法にまで縮径された位置からそれ以降の出口までを一定の内径で形成して、その内径が一定の部分に潤滑油供給手段（前述した潤滑油供給路およびプランジャ）を設けるように構成することができる。
また、潤滑油供給路およびプランジャは、潤滑油が各ピストンリングの全周に亘って満遍なくゆきわたるように案内部およびその案内面に分布される。なお、潤滑油循環路には、スリーブ外部から液圧が調節された潤滑油を供給することができる。

ピストンアセンブリの組み付け工程の合理化が可能で且つ設備コストが安価なピストンアセンブリ組み付け治具およびピストンアセンブリ組み付け方法を提供することができる。

本実施形態の説明図であり、組み付け治具がシリンダブロックに対して位置決めされた状態を示す斜視図である。本実施形態の説明図であり、ピストンアセンブリが案内部の内側を入口から出口に向けて移動する様子を示す断面図である。本実施形態の案内部の概念図である。図２における要部拡大図である。本実施形態の組み付け治具の軸直角断面の一部を示す図である。本実施形態の組み付け治具の軸断面の一部を示す図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、本実施形態の組み付け治具１は、エンジン組立工程においてシリンダブロック２のシリンダボア３にピストンアセンブリ４を組み付けるに際して使用される。ここで、ピストンアセンブリ４は、各リング溝５に各ピストンリング６が装着されたピストン７とコンロッド８とがピストンピン９により接続されることで構成される。

組み付け治具１は、軸断面で２分割されたスリーブ１０と、該スリーブ１０の内側に設けられる案内部１１と、を有する。該案内部１１は、円環状に形成されて、スリーブ１０同様、軸断面で２分割されている。また、案内部１１は、その内径が図３における上側の入口から図３における下側の出口へ向けて漸次縮径される。また、案内部１１は、入口の内径が各ピストンリング６の外径（自由径）よりも大きく形成されると共に出口の内径がシリンダボア３の内径よりも小さく形成される。ここで、案内部１１の内径が入口から出口に向けて漸次縮径されるとは、案内部１１の内径が要求されるシリンダボア３の内径よりも小さい寸法にまで縮径された位置からそれ以降の出口までを一定の内径で形成する事項を含む。

図６に示されるように、案内部１１は、その外径Aがスリーブの内径Bよりも小さく形成される。これにより、案内部１１の外周面１２とスリーブ１０の内周面１３との間には、径方向（図６における左右方向）の間隔がCとなる円環状の間隙１４が形成される。そして、２分割された案内部１１の一方と、同じく２分割されたスリーブ１０の一方とは、当該案内部１１の一方を貫通する複数本のボルト１５により結合されて半割体の一方が形成される。同様に、案内部１１の他方とスリーブ１０の他方も複数本のボルト１５により結合されて半割体の他方が形成される。そして、上述した半割体の一方と他方とを例えばボルト等により結合させて一体化することにより、スリーブ１０の内側に円環状の案内部１１（図３参照）が構成された組み付け治具１を得ることができる。

当該組み付け治具１に形成された間隙１４には、周方向へ延びる一対のシール部材１６，１７が上下（図６における上下方向）に所定間隔で配置される。これにより、一対のシール部材１６，１７間に円環状の液通路１８が形成される。そして、間隙１４には、２つの液通路１８が上下に所定間隔で設けられる。各液通路１８は、スリーブ１０および案内部１１の各分割面に形成されて上下に延びる各連通路１９により連通される。なお、スリーブ１０および案内部１１の各分割面に設けられた各シール部材２０により、当該各分割面におけるオイル漏れが防止される。また、各液通路１８および各連通路１９により構成される潤滑油循環路には、スリーブ１０の外側に設けられたポート２１から潤滑油が供給される。

案内部１１は、当該組み付け治具１の半径方向へ延びて一端が案内面２２、特に、案内面２２における内径が出口に向けて略一定である部分に開口して、他端が対応する液通路１８に開口する潤滑油供給路２３を有する。図３に示されるように、案内部１１には、複数路の潤滑油供給路２３が各液通路１８に沿うようにして円環状に上下２段で配置される。図５および図６に示されるように、各潤滑油供給路２３の開口部（案内面２２側）には、鋼球からなり各潤滑油供給路２３内を移動可能なプランジャ２４が嵌合される。各プランジャ２４は、各潤滑油供給路２３内に設けられた各コイルばね２６（弾性支持体）により、案内面２２に対して一部が突出した状態で支持される。

なお、各コイルばね２６は、各潤滑油供給路２３に対して同軸に配置されて基部がスリーブ１０の内周面１３に固定された各ピン２７の先端部に固定される。また、各コイルばね２６を圧縮させるために必要な力は、各ピストンリング６を縮径させるために必要な力よりも小さく設定される。これにより、各ピストンリング６を案内面２２に摺動させながらピストンアセンブリ４を入口から出口に向けて移動させる過程で、各ピストンリング６の拡径力（縮径されることによりピストンリング６に発生する当該ピストンリング６が拡径しようとする力）により、各プランジャ２４が各潤滑油供給路２３の奥側（図４における左側）へ押し込められる。その結果、各潤滑油供給路２３と各プランジャ２４との間隙から噴出した潤滑油が各ピストンリング６に供給（塗布）される。

次に、上記組み付け治具１を使用してピストンアセンブリ４をシリンダボア３に組み付ける方法を説明する。
まず、図１に示されるように、組み付け治具１をシリンダブロック２の対象となるシリンダボア３に対して同軸上に位置決めさせる。次に、当該組み付け治具１の案内部１１の入口から案内部１１内に挿入したピストンアセンブリ４を案内部１１の出口に向けて移動させる。このピストンアセンブリ４の移動の過程で、案内部１１の内径が漸次縮径されるに伴い、ピストン７の各リング溝５に装着された各ピストンリング６は、案内面２２に対して摺動しながら漸次縮径される。

一方、上記ピストンアセンブリ４の移動の過程で、図４に示されるように、各ピストンリング６により各プランジャ２４が各潤滑油供給路２３の奥側（図４における左側）へ押し込められることにより、各潤滑油供給路２３と各プランジャ２４との間隙から噴出した各潤滑油供給路２３内の潤滑油が、各ピストンリング６へ供給（塗布）される。最終的に、各潤滑油供給路２３から潤滑油が供給された各ピストンリング６は、シリンダボア３の内径に対して僅かに小さい外径にまで縮径される。この状態で、ピストンアセンブリ４は、シリンダボア３内に挿入されてシリンダブロック２に組み付けられる。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、組み付け治具１を対象となるシリンダボア３に対して同軸上に位置決めして、当該組み付け治具１の内径が入口から出口に向けて漸次縮径される案内部１１の内側（案内面２２）へピストンアセンブリ４を挿入する。そして、このピストンアセンブリ４を案内部１１の入口から出口に向けて移動させる。これにより、各ピストンリング６は、案内部１１の内側を移動する過程で、案内面２２に対して摺動しながら要求される外径になるまで漸次縮径されると共に各潤滑油供給路２３（潤滑油供給手段）により潤滑油が供給される。
したがって、ピストンアセンブリ４に潤滑油を塗布する工程とピストンアセンブリ４をシリンダボア３に組み付ける工程とを同時に（同一工程で）行うことができる。これにより、ピストンアセンブリ４の組み付け作業を合理化してエンジンの生産性を向上させることができる。また、潤滑油塗布装置等の大掛かりな設備を必要としないため、設備コストの増加を抑制することができる。

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本実施形態では、本体をスリーブ１０と案内部１１とに分割して、さらに、スリーブ１０と案内部１１とをそれぞれ軸断面で２分割して構成したが、本体を一体化して構成する、すなわち、スリーブ１０と案内部１１とに分割して構成しなくてもよい。この場合、本体に設けられた各潤滑油供給路２３には、潤滑油が液通路１８（潤滑油循環路）を介さずに直接外部から供給される。

１組み付け治具、２シリンダブロック、３シリンダボア、４ピストンアセンブリ、５リング溝、６ピストンリング、１０スリーブ、１１案内部、１８液通路（潤滑油循環路）、１９連通路（潤滑油循環路）、２２案内面、２３潤滑油供給路（潤滑油供給手段）、２４プランジャ（潤滑油供給手段）、２６コイルばね（弾性支持体）

Claims

ピストンの各リング溝に各ピストンリングが装着されたピストンアセンブリをシリンダボアに組み付けるためのピストンアセンブリ組み付け治具であって、
前記シリンダボアに対して同軸上に位置決めされるスリーブと、該スリーブの内側に設けられて内径が入口から出口へ向けて漸次縮径される案内部と、該案内部に設けられて前記案内部の内側を前記入口から前記出口へ向けて移動する前記ピストンアセンブリの各ピストンリングへ潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を含み、
前記潤滑油供給手段は、
一端が前記案内部の案内面に開口する潤滑油供給路と、該潤滑油供給路に前記潤滑油を供給する潤滑油循環路と、前記潤滑油供給路の開口部に嵌合されて前記潤滑油供給路に対して前記ピストンの半径方向へ移動可能なプランジャと、該プランジャを前記案内面に対して出没可能に突出させて支持する弾性支持体と、を含み、
前記案内部は、
前記入口の内径が各ピストンリングの外径よりも大きく形成されると共に前記出口の内径が前記シリンダボアの内径よりも小さく形成されて、
各ピストンリングは、
前記ピストンアセンブリが前記案内部の内側を前記入口から前記出口へ向けて移動する過程で、各ピストンリングによって各プランジャが前記案内面に対して押し込まれることにより各潤滑油供給路と各プランジャとの間隙から噴出した前記潤滑油の供給を受けながら、前記案内部の案内により漸次縮径されることを特徴とするピストンアセンブリ組み付け治具。
前記弾性支持体は、
各ピストンリングを縮径させるために要する圧縮力よりも小さいばね力を有するコイルばねであることを特徴とする請求項１に記載のピストンアセンブリ組み付け治具。
シリンダボアに対して同軸上に位置決めされるスリーブと、該スリーブの内側に設けられて内径が入口から出口へ向けて漸次縮径される案内部と、該案内部に設けられて前記案内部の内側を前記入口から前記出口へ向けて移動するピストンアセンブリの各ピストンリングへ潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、を含むピストンアセンブリ組み付け治具を用いて、ピストンの各リング溝に各ピストンリングが装着された前記ピストンアセンブリを前記シリンダボアに組み付けるためのピストンアセンブリ組み付け方法であって、
前記潤滑油供給手段は、一端が前記案内部の案内面に開口する潤滑油供給路と、該潤滑油供給路に前記潤滑油を供給する潤滑油循環路と、前記潤滑油供給路の開口部に嵌合されて前記潤滑油供給路に対して前記ピストンの半径方向へ移動可能なプランジャと、該プランジャを前記案内面に対して出没可能に突出させて支持する弾性支持体と、を含み、
前記スリーブを前記シリンダボアに対して同軸上に位置決めして、この状態で、前記ピストンアセンブリを前記案内部に挿入して前記入口から前記出口へ向けて移動させて、その移動の過程で、前記案内部により各ピストンリングを縮径させながら、各ピストンリングへ、各ピストンリングによって各プランジャを前記案内面に対して押し込むことにより各潤滑油供給路と各プランジャとの間隙から噴出した前記潤滑油を供給して、前記案内部の出口で、各ピストンリングが前記シリンダボアの内径より小さい外径にまで縮径された前記ピストンアセンブリが前記シリンダボア内に挿入されることにより、前記ピストンアセンブリが前記シリンダボアに組み付けられることを特徴とするピストンアセンブリ組み付け方法。