JP6214045B2 - エンジンの検査方法及びその検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの検査方法及びその検査装置に関し、特にコンロッドとクランクピンの間に配置される軸受メタルの装着忘れ防止対策の改良技術に関する。

自動車等の車両用エンジンでは、ピストンとクランクシャフトがコンロッド（コネクティングロッド）によって接続される。コンロッドの小端部はピストンのピストンピンに連結され、コンロッドの大端部はクランクシャフトのクランクピンに連結される。コンロッドの大端部とクランクピンの間には軸受メタルが配置される。

クランクシャフトには潤滑油路が形成され、この潤滑油路がクランクピンの外周面に形成された油穴に連通している。これにより、潤滑油路を流れる潤滑油が、油穴を通じてクランクピンの外周面に供給されるようになっている。

そして、上記のように構成されるエンジンの組付工程では、コンロッドの大端部とクランクピンの間に配置される軸受メタルの装着忘れを防止するために、当該軸受メタルが装着されているか否かが検査される。この種の検査としては、例えば特許文献１に開示されているように、クランクシャフトを回転させながら、クランクシャフトの潤滑油路に潤滑油の代わりにエアを供給し、そのエアの供給圧力の変化に基づいて軸受メタルの装着の有無を検査する方法が挙げられる。詳細には、軸受メタルが装着されている場合にはエアの漏れが抑えられてエアの供給圧力が高くなるのに対し、軸受メタルが装着されていない場合にはエアの漏れが生じてエアの供給圧力が低くなる。したがって、エアの供給圧力の変化によって、軸受メタルの装着の有無を検査することができる。

特開平４−３３９２３２号公報

ところで、クランクシャフトを回転させると、クランクピンが所定の円軌道上を円運動する。この円軌道の上死点から下死点に至るまでの範囲内では、クランクピンはコンロッドの大端部を押し下げるため、クランクピンはコンロッドの大端部内側の下方部側に押し付けられる。一方、クランクピンの円軌道の下死点から上死点に至るまでの範囲内では、クランクピンはコンロッドの大端部を押し上げるため、クランクピンはコンロッドの大端部内側の上方部側に押し付けられる。

そのため、軸受メタルが全く装着されていない場合であっても、クランクピンが押し付けられる側に潤滑油路と連通する油穴が位置していると、コンロッドの大端部内側で油穴が塞がれて、エアの供給圧力が異常を検出できる程度まで低下しないことがあり、軸受メタルの装着の有無を精度よく検査できないという問題がある。

また、軸受メタルは、半割状のアッパーメタルとロアメタルの２つに分割されるため、そのいずれか一方のメタルが装着されていない場合もあるが、この場合も同様の問題が生じ得る。すなわち、クランクピンが押し付けられる側のみにメタルが装着されている場合ではそのメタルによって油穴が塞がれることがあり、クランクピンが押し付けられる側の反対側のみにメタルが装着されている場合ではコンロッドの大端部内側で油穴が塞がれることがある（後述する図３（ａ），図４（ａ），図５（ａ）を参照）。そのため、アッパーメタルとロアメタルのいずれか一方のメタルが装着されていない場合も、エアの供給圧力が異常と判定できる程度まで低下しないことがある。

ここで、クランクシャフトのクランクジャーナルの外表面からクランクピンの外表面に向かって潤滑油路が直線状に設けられている場合（いわゆるＩ穴）など、クランクピンの外表面に油穴が一つだけ形成されているタイプのものでは、特にエアの供給圧力に変化が生じにくく、上記の問題が顕著になる。

以上の実情に鑑み、本発明は、コンロッドとクランクピンの間に配置される軸受メタルの装着の有無を精度よく検査することを課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、コンロッドの一端部がピストンに連結され、コンロッドの他端部がクランクシャフトのクランクピンに連結されたエンジンにおいて、クランクシャフトに設けられ、クランクピンの外周面に開口した潤滑油路にエアを供給し、エアの供給圧力に基づいてコンロッドとクランクピンの間に配置される軸受メタルの装着の有無を検査する方法であって、供給圧力の測定時に、クランクシャフトの回転を停止させた状態で、コンロッドの他端部がクランクピンの回転方向に移動するように、ピストンを上動又は下動させることを特徴とする。

このような構成によれば、エアの供給圧力を測定する時に、ピストンの上動又は下動により、コンロッドの他端部がクランクピンの回転方向に移動する。そのため、クランクピンがコンロッドの他端部内側に押し付けられて潤滑油路の開口部が塞がれていたとしても、軸受メタルが正しく装着されていない場合には、ピストンの上記操作によってコンロッドの他端部がクランクピンよりも回転方向に先行するように移動する。その結果、クランクピンがコンロッドの他端部内側から離れ、両者の間に隙間が形成される。これにより、形成された隙間から潤滑油路に供給するエアが漏れ出して、エアの供給圧力が大幅に低下する。したがって、軸受メタルが正しく装着されていない場合において、エアの供給圧力の変化を正しく生じさせることができる。

上記の構成において、供給圧力の測定時に、クランクピンの上死点から下死点に至るまでの範囲内でクランクシャフトの回転を停止させ、ピストンを下動させることが好ましい。

このようにすれば、軸受メタルが正しく装着されていない場合には、ピストンの下動に伴って、クランクピンをコンロッドの他端部内側から離して両者の間に隙間を形成することができる。そして、ピストンの下動はピストンを上方から押圧するなどの方法で実現できるため、ピストンの操作が簡単という利点がある。

上記課題を解決するために創案された本発明は、コンロッドの一端部がピストンに連結され、コンロッドの他端部がクランクシャフトのクランクピンに連結されたエンジンにおいて、コンロッドとクランクピンの間に配置される軸受メタルの装着の有無を検査する装置であって、クランクシャフトに設けられ、クランクピンの外周面に開口した潤滑油路にエアを供給するエア供給手段と、エアの供給圧力を測定する圧力測定手段と、クランクシャフトの回転を停止させた状態で、コンロッドの他端部がクランクピンの回転方向に移動するように、ピストンを上動又は下動させるピストン移動手段とを備えていることを特徴とする。

このような構成によれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を享受することができる。

以上のように本発明によれば、軸受メタルが正しく装着されていない場合に、エアの供給圧力の変化を正しく生じさせることができるため、コンロッドとクランクピンの間に配置される軸受メタルの装着の有無を精度よく検査することができる。

本発明の実施形態に係るエンジン検査装置が取り付けられたエンジンの一部を示す断面図である。 本実施形態に係るエンジン検査装置が取り付けられたエンジンの一部を示す断面図であって、（ａ）は第１の潤滑油路と第２の潤滑油路が非連通の状態、（ｂ）は両者が連通している状態をそれぞれ示す。 本実施形態に係るエンジン検査装置の作用を説明するための断面図であって、（ａ）はピストンを下動させる前の状態、（ｂ）はピストンを下動させた後の状態をそれぞれ示す。 本実施形態に係るエンジン検査装置の作用を説明するための断面図であって、（ａ）はピストンを下動させる前の状態、（ｂ）はピストンを下動させた後の状態をそれぞれ示す。 本実施形態に係るエンジン検査装置の作用を説明するための断面図であって、（ａ）はピストンを上動させる前の状態、（ｂ）はピストンを上動させた後の状態をそれぞれ示す。

以下、本発明の一実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、エンジンのクランクシャフト１は、クランクシャフト１を支持するためのクランクジャーナル２と、コンロッド３の大端部３ａが連結されるクランクピン４と、クランクピン４とクランクジャーナル２を繋ぐクランクアーム５と、クランクアーム５に設けられたバランスウエイト６とを備えている。

クランクジャーナル２は、シリンダブロック７の下部にベアリングキャップ８によって取り付けられている。

クランクジャーナル２の周囲には第１の軸受メタル９が配置され、クランクジャーナル２とシリンダブロック７の間およびクランクジャーナル２とベアリングキャップ８の間に介在している。第１の軸受メタル９は、半割状のアッパーメタル９ａとロアメタル９ｂの２つに分割されている。

クランクピン４の周囲には第２の軸受メタル１０が配置され、コンロッド３の大端部３ａの内側（貫通穴）とクランクピン４の間に介在している。第２の軸受メタル１０も、第１の軸受メタル９と同様に、半割状のアッパーメタル１０ａとロアメタル１０ｂの２つに分割されている。

シリンダブロック７には、第１の軸受メタル９のアッパーメタル９ａに対して潤滑油を供給する第１の潤滑油路１１が設けられている。アッパーメタル９ａには、貫通穴１２が設けられおり、この貫通穴１２を通じて潤滑油がクランクジャーナル２の外周面に供給されるようになっている。クランクジャーナル２の外表面とクランクピン４の外表面にはそれぞれ油穴１３，１４が形成されており、これら油穴１３，１４がクランクシャフト１に設けられた直線状の第２の潤滑油路１５によって連通している。そのため、クランクジャーナル２の外表面に供給された潤滑油は、第２の潤滑油路１５を通じてクランクピン４の外表面に供給されるようになっている。なお、直線状の第２の潤滑油路１５はＩ穴と呼ばれ、加工コストが安いなどのメリットがあるため多く利用されている。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、この実施形態では、第１の軸受メタル９のアッパーメタル９ａには、周方向に油溝１６が形成されている。第１の潤滑油路１１から供給される潤滑油は、貫通穴１２を通じて油溝１６に充填される。図２（ａ）に示す状態では、油溝１６と第２の潤滑油路１５が連通していないため、クランクピン４に潤滑油が供給されないが、クランクジャーナル２が回転して図２（ｂ）に示す状態になると、油溝１６と第２の潤滑油路１５が連通し、油溝１６に充填された潤滑油が第２の潤滑油路１５を通じてクランクピン４の外表面に供給される。すなわち、この実施形態では、クランクシャフト１を一回転させると、所定の半周範囲でクランクピン４の外周面に潤滑油が供給されず、残りの半周範囲でクランクピン４の外周面に潤滑油が供給されるようになっている。なお、油溝１６は、ロアメタル９ｂまで延長してもよい。

本実施形態に係るエンジン検査装置は、上記の潤滑油路１１，１５に潤滑油の代わりにエアを供給することで、第２の軸受メタル１０の装着の有無、詳細には、第２の軸受メタル１０のアッパーメタル１０ａとロアメタル１０ｂが共に装着されているか否かを検査するものである。

図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、エンジン検査装置は、基本的な構成として、第１の潤滑油路１１にエアを供給するエア供給手段２１と、エア供給手段２１によるエアの供給圧力を測定する圧力測定手段２２とを備えている。

第２の軸受メタル１０のアッパーメタル１０ａとロアメタル１０ｂが共に装着されている場合、第１の潤滑油路１１と第２の潤滑油路１５が連通しているクランクシャフト１の回転角度範囲内（図２（ｂ）の状態）でエア供給手段２１からエアを供給すると、クランクピン４の油穴１４が第２の軸受メタル１０のアッパーメタル１０ａ又はロアメタル１０ｂによって塞がれるため、不当なエアの漏れが生じない。その結果、圧力測定手段２２ではエアの供給圧力が高く測定される。一方、第２の軸受メタル１０のアッパーメタル１０ａとロアメタル１０ｂの少なくとも一方が装着されていない場合、第１の潤滑油路１１と第２の潤滑油路１５とが連通しているクランクシャフト１の回転角度範囲内でエア供給手段２１からエアを供給すると、クランクピン４に設けられた油穴１４が第２の軸受メタル１０によって塞がれていないため、エアの漏れが生じる。その結果、圧力測定手段２２ではエアの供給圧力が低く測定される。このように第２の軸受メタル１０の装着の有無によってエアの供給圧力が変化するので、エアの供給圧力に基づいて第２の軸受メタル１０の装着の有無が検査される。

しかしながら、実際には、例えば、図３（ａ）に示すように、第２の軸受メタル１０のアッパーメタル１０ａが装着されず、ロアメタル１０ｂのみが装着されている場合でも、クランクピン４の油穴１４が塞がれ、エアの供給圧力が低下しないことがある。

詳細には、クランクシャフト１を回転させると、クランクピン４の中心Ｙが、クランクジャーナル２の中心Ｘを中心とする円軌道Ｐ上を円運動する。この際、クランクピン４の中心Ｙが上死点Ｔから下死点Ｂに至るまでの範囲内では、クランクピン４がコンロッド３の大端部３ａを押し下げ、クランクピン４が第２の軸受メタル１０のロアメタル１０ｂに押し付けられる。そのため、この状態でクランクピン４の油穴１４が下方部に位置していると、油穴１４がロアメタル１０ｂによって塞がれ、アッパーメタル１０ａが装着されていないにもかかわらず、エアの供給圧力が正常値から低下しないか或いは低下しにくい。

そこで、本実施形態に係るエンジン検査装置は、特徴的な構成として、コンロッド３の大端部３ａがクランクピン４の回転方向Ｒに移動するように、コンロッド３の小端部３ｂが連結されたピストン１７を強制的に移動させるピストン移動手段２３を備えている。なお、ピストン１７のピストンピン１８をコンロッド３の小端部３ｂの内側（貫通穴）に挿通することで、ピストン１７とコンロッド３の小端部３ｂが連結されている。また、ピストン１７は、シリンダブロック７のシリンダボア７ａに沿って上下方向に移動可能となっている。

以下、本実施形態に係るエンジン検査装置を用いたエンジン検査方法を説明する。

図３（ａ）に示すように、クランクピン４の中心Ｙが上死点Ｔから下死点Ｂに至るまでの範囲内（クランクピン４の下降範囲内）でクランクシャフト１の回転を停止させた状態で、ピストン移動手段２３によってピストン１７の上方を下方に向かって押圧し、ピストン１７を強制的に下動させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、コンロッド３の大端部３ａは、第２の軸受メタル１０のアッパーメタル１０ａがないため、アッパーメタル１０ａに対応した隙間の分だけクランクピン４よりも回転方向Ｒに先行するように下降する。その結果、クランクピン４の下方部が、第２の軸受メタル１０のロアメタル１０ｂから離れて両者の間に隙間が形成され、クランクピン４の下方部に位置する油穴１４が塞がれた状態が解除される。そのため、エア供給手段２１から供給したエアが油穴１４から漏れ出し、圧力測定手段２２で測定するエアの供給圧力が正常値から大幅に低下する。

ここで、クランクシャフト１の回転を停止させた状態とは、クランクシャフト１のクランクジャーナル２に駆動力を与えて、クランクシャフト１を駆動回転させるのを停止させた状態を意味する。そのため、上記のようにピストン１７を強制的に下動させた際に、コンロッド３の大端部３ａでクランクピン４が回転方向に押されることにより、クランクシャフト１が従動回転しても構わない（以下、同様）。

また、図４（ａ）に示すように、第２の軸受メタル１０のロアメタル１０ｂが装着されず、アッパーメタル１０ａのみが装着されている場合でも、クランクピン４の中心Ｙが上死点Ｔから下死点Ｂに至るまでの範囲内では、クランクピン４の油穴１４がコンロッド３の大端部３ａの内側下方部によって塞がれ、エアの供給圧力が正常値から低下しないか或いは低下しにくい場合がある。

この場合も同様に、図４（ａ）に示すように、クランクピン４の中心Ｙが上死点Ｔから下死点Ｂに至るまでの範囲内でクランクシャフト１の回転を停止させた状態で、ピストン移動手段２３によってピストン１７を下方に押圧し、ピストン１７を強制的に下動させる。これにより、図４（ｂ）に示すように、コンロッド３の大端部３ａは、第２の軸受メタル１０のロアメタル１０ｂがないため、ロアメタル１０ｂに対応した隙間の分だけクランクピン４よりも回転方向Ｒに先行するように下降する。その結果、クランクピン４の下方部が、コンロッド３の大端部３ａの内側下方部から離れて両者の間に隙間が形成され、クランクピン４の下方部に位置する油穴１４が塞がれた状態が解除される。そのため、エア供給手段２１から供給したエアが油穴１４から漏れ出し、圧力測定手段２２で測定するエアの供給圧力が正常値から大幅に低下する。

さらに、図示は省略するが、第２の軸受メタル１０のアッパーメタル１０ａとロアメタル１０ｂが共に装着されていない場合でも、クランクピン４の中心Ｙが上死点Ｔから下死点Ｂに至るまでの範囲内において、クランクピン４の下方部に位置する油穴１４がコンロッド３の大端部３ａの内側下方部によって塞がれ、エアの供給圧力が正常値から低下しないか或いは低下しにくいことがある。この場合でも、図４（ａ），（ｂ）に示したように、ピストン移動手段２３によってピストン１７を強制的に下動させることで、同様にエアの供給圧力を正常値から大幅に低下させることができる。

したがって、本実施形態に係るエンジンの検査装置を用いてエンジンの検査をすれば、クランクピン４が上死点Ｔから下死点Ｂに至るまでの範囲内において、第２の軸受メタル１０のアッパーメタル１０ａとロアメタル１０ｂの少なくともいずれか一方が装着されていない場合に、エアの供給圧力の変化を正しく生じさせることができ、第２の軸受メタル１０の装着の有無を精度よく検査することが可能となる。

また、第２の潤滑油路１５がＩ穴のようにクランクピン４の外表面に油穴１４を一つだけ有する場合には、第２の軸受メタル１０が正しく装着されていないときでも、油穴１４が不当に塞がれる事態が生じやすい。したがって、上述のエンジンの検査装置及び検査方法は、第２の潤滑油路１５がクランクピン４の外表面に油穴１４を一つだけ有するタイプのものである場合に特に有効である。

ここで、エンジンの検査工程では、ロアシリンダブロックなどが取り付けられていないのが通例であるため、ピストン移動手段２３によって、ピストン１７の上方を押圧する代わりに、ピストン１７の下方を磁力や負圧で吸着しながら引き下げることで、ピストン１７を下動させてもよい。

また、本実施形態において、ピストン移動手段２３によってピストン１７を下動させるタイミングの条件は、例えば、（１）第１の潤滑油路１１と第２の潤滑油路１５が連通している回転角度範囲内であること（図２（ｂ）の状態）、（２）クランクピン４が上死点Ｔから下死点Ｂに至るまでの回転角度範囲内であること、（３）クランクピン４の油穴１４が下方側（ロア側）にある回転角度範囲内であることである。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。

上記の実施形態では、クランクピン４の中心Ｙが上死点Ｔから下死点Ｂに至るまでの範囲内でピストン１７を下動させて、エアの供給圧力を測定する場合を説明したが、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、クランクピン４の中心Ｙが下死点Ｂから上死点Ｔに至るまでの範囲内（クランクピン４の上昇範囲内）でピストン１７を上動させて、エアの供給圧力を測定するようにしてもよい。

すなわち、クランクピン４の中心Ｙが下死点Ｂから上死点Ｔに至るまでの範囲内では、クランクピン４がコンロッド３の大端部３ａを押し上げるため、図５（ａ）のように第２の軸受メタル１０のアッパーメタル１０ａのみが装着されている場合には、クランクピン４がアッパーメタル１０ａに押し付けられる。その結果、クランクピン４の油穴１４が上方部に位置していると、油穴１４がアッパーメタル１０ａによって塞がれ、ロアメタル１０ｂが装着されていないにもかかわらず、エアの供給圧力が正常値から低下しないか或いは低下しなくいという事態が生じ得る。

そこで、図５（ｂ）に示すように、クランクピン４の中心Ｙが下死点Ｂから上死点Ｔに至るまでの範囲内でクランクシャフト１の回転を停止させた状態で、ピストン移動手段２３によってピストン１７を強制的に上動させる。これにより、図５（ｂ）に示すように、コンロッド３の大端部３ａは、第２の軸受メタル１０のロアメタル１０ｂがないため、ロアメタル１０ｂに対応した隙間の分だけクランクピン４よりも回転方向Ｒに先行するように上昇する。その結果、クランクピン４の上方部が、第２の軸受メタル１０のアッパーメタル１０ａから離れて両者の間に隙間が形成され、クランクピン４の上方部に位置する油穴１４が塞がれた状態が解除される。そのため、エア供給手段２１から供給したエアが油穴１４から漏れ出し、圧力測定手段２２で測定するエアの供給圧力を正常値から大幅に低下させることができる。もちろん、クランクピン４の中心Ｙが下死点Ｂから上死点Ｔに至るまでの範囲内で、第２の軸受メタル１０のロアメタル１０ｂのみが装着されていない場合や、アッパーメタル１０ａとロアメタル１０ｂが装着されていない場合でも、クランクピン４の上方部に位置する油穴１４が塞がれて、エアの供給圧力が低下しないことがあるが、ピストン移動手段２３によってピストン１７を上動させれば、エアの供給圧力を同様に低下させることができる。したがって、クランクピン４が下死点Ｂから上死点Ｔに至るまでの範囲内でも、第２の軸受メタル１０のアッパーメタル１０ａとロアメタル１０ｂの少なくともいずれか一方が装着されていない場合に、エアの供給圧力の変化を正しく生じさせることができ、第２の軸受メタル１０の装着の有無を精度よく検査することが可能となる。

この場合、ピストン移動手段２３によってピストン１７を上動させるタイミングの条件は、例えば、（１）第１の潤滑油路１１と第２の潤滑油路１５が連通している回転角度範囲内であること、（２）クランクピン４が下死点Ｂから上死点Ｔに至るまでの回転角度範囲内であること、（３）クランクピン４の油穴１４が上方側（アッパー側）にある回転角度範囲内であることである。

ピストン移動手段２３でピストン１７を上動させる方法としては、ピストン１７を磁力や負圧で吸着して上昇させる方法や、ピストン１７を下方から突き上げる方法などが挙げられる。

また、上記の実施形態では、第２の潤滑油路１５がＩ穴の場合を説明したが、いわゆる、Ｖ穴やＨ穴であってもよい（例えば、特許３３８２８６７号明細書の図９、図１０を参照）。

１ クランクシャフト
２ クランクジャーナル
３ コンロッド
４ クランクピン
５ クランクアーム
６ バランスウエイト
７ シリンダブロック
８ ベアリングキャップ
９ 第１の軸受メタル
９ａ アッパーメタル
９ｂ ロアメタル
１０ 第２の軸受メタル
１０ａ アッパーメタル
１０ｂ ロアメタル
１１ 第１の潤滑油路
１２ 貫通穴
１３，１４ 油穴
１５ 第２の潤滑油路
１６ 油溝
１７ ピストン
１８ ピストンピン
２１ エア供給手段
２２ 圧力測定手段
２３ ピストン移動手段

Claims (2)

1. コンロッドの一端部がピストンに連結され、前記コンロッドの他端部がクランクシャフトのクランクピンに連結されたエンジンにおいて、前記クランクシャフトに設けられ、前記クランクピンの外周面に開口した潤滑油路にエアを供給し、前記エアの供給圧力に基づいて前記コンロッドと前記クランクピンの間に配置される軸受メタルの装着の有無を検査する方法であって、
   前記供給圧力の測定時に、前記クランクシャフトの回転を停止させた状態で、前記コンロッドの他端部が前記クランクピンの回転方向に移動するように、前記ピストンを上動又は下動させることを特徴とするエンジンの検査方法。
2. コンロッドの一端部がピストンに連結され、前記コンロッドの他端部がクランクシャフトのクランクピンに連結されたエンジンにおいて、前記コンロッドと前記クランクピンの間に配置される軸受メタルの装着の有無を検査する装置であって、
   前記クランクシャフトに設けられ、前記クランクピンの外周面に開口した潤滑油路にエアを供給するエア供給手段と、
   前記エアの供給圧力を測定する圧力測定手段と、
   前記クランクシャフトの回転を停止させた状態で、前記コンロッドの他端部が前記クランクピンの回転方向に移動するように、前記ピストンを上動又は下動させるピストン移動手段とを備えていることを特徴とするエンジンの検査装置。

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