KR101870108B1 - 로어 링크의 볼트 체결 방법 - Google Patents

Abstract

도립 자세로 한 실린더 블록(11) 위에 지그(31)를 배치하고, 크랭크 샤프트(5)를 주베어링부(17)로부터 상방으로 들어올린 소정 높이 위치로 보유 지지한다. 전공정에서 크랭크 핀(6)에 가조립된 로어 링크(7)를, 로봇 핸드로 크랭크 핀(6)을 중심으로 하여 돌려, 분할면(28)이 수직이 된 소정의 경사 자세로 보유 지지한다. 이 상태에서 좌우로부터 수평으로 너트 러너(55)를 사용하여 1쌍의 볼트(29)를 체결한다.

Description

로어 링크의 볼트 체결 방법

본 발명은 어퍼 링크와 로어 링크와 컨트롤 링크를 포함하는 복링크식 피스톤 크랭크 기구를 구비한 내연 기관에 있어서의 로어 링크의 볼트 체결 방법에 관한 것이며, 상세하게는 로어 링크 로어와 로어 링크 어퍼의 2부품으로 분할 구성한 로어 링크를 크랭크 핀이 끼워지도록 설치하고, 1쌍의 볼트를 서로 반대 방향으로부터 체결 고정하는 로어 링크의 볼트 체결 방법에 관한 것이다.

왕복식 내연 기관의 피스톤 핀과 크랭크 핀의 사이를 복링크식의 피스톤 크랭크 기구로 연결한 종래 기술로서, 본 출원인이 먼저 제안한 특허문헌 1 등이 공지로 되어 있다. 이것은, 피스톤의 피스톤 핀에 연결되는 어퍼 링크와, 이 어퍼 링크와 크랭크 샤프트의 크랭크 핀을 연결하는 로어 링크와, 일단부가 기관 본체측에 요동 가능하게 지지되며, 또한 타단부가 상기 로어 링크에 연결되는 컨트롤 링크를 구비하고 있다. 그리고, 상기 어퍼 링크와 상기 로어 링크는, 어퍼 핀을 개재시켜 서로 회전 가능하게 연결되고, 상기 컨트롤 링크와 상기 로어 링크는, 컨트롤 핀을 개재시켜 서로 회전 가능하게 연결되어 있다.

여기서, 로어 링크는, 크랭크 핀에 대한 설치를 실현하기 위하여, 크랭크 핀의 중심을 통과하는 분할면을 따라, 어퍼 링크가 연결되는 로어 링크 어퍼와, 컨트롤 링크가 연결되는 로어 링크 로어의 2부품으로 분할하여 형성되어 있다. 이들 로어 링크 어퍼 및 로어 링크 로어는, 크랭크 핀이 끼워지도록 조합한 후, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 서로 역방향으로 삽입되는 1쌍의 볼트에 의해 서로 체결된다.

왕복식 내연 기관에 있어서의 피스톤 크랭크 기구로서 일반적인 심플 링크식의 피스톤 크랭크 기구의 경우에는, 피스톤에 소단부가 연결된 커넥팅 로드의 대단부가 본체부와 캡부로 2분할되어 있고, 크랭크 핀을 끼워 넣은 후, 1쌍의 평행한 볼트에 의해 서로 체결된다.

이 볼트의 체결, 즉 커넥팅 로드와 크랭크 샤프트의 조립은, 일반적으로 실린더 블록을 도립시켜 크랭크 케이스를 상향으로 개방시킨 상태에서 행하여진다. 즉, 커넥팅 로드의 본체부와 피스톤이 미리 연결되어 있고, 각각의 피스톤을 실린더 내에 삽입한 후, 도립 자세에 있는 실린더 블록의 주베어링부 위에 크랭크 샤프트를 배치하고, 이 크랭크 샤프트의 각 크랭크 핀 위에 캡부를 씌우고, 실린더로부터 상방으로 돌출된 본체부와의 체결을 행하게 된다. 1쌍의 볼트는 평행으로 삽입 배치되고, 너트 러너를 사용하여 체결된다.

예를 들어 직렬 4기통 내연 기관이면, ＃1, ＃4기통의 크랭크 핀과 ＃2, ＃3기통의 크랭크 핀이 180° 상이한 위상에 배치되어 있지만, 어느 기통에 대해서든, 볼트의 체결은 상방으로부터 행할 수 있으므로, 기본적으로 크랭크 샤프트를 회전시키지 않고 전체 기통의 볼트 체결이 가능하다.

이러한 심플 링크식의 피스톤 크랭크 기구의 경우에 비하여, 상술한 복링크식 피스톤 크랭크 기구에 있어서는, 크랭크 샤프트(크랭크 핀)에 대한 로어 링크의 체결 작업은 매우 복잡해진다. 로어 링크는 평행하며 또한 서로 역방향이 되는 1쌍의 볼트에 의해 체결되고, 게다가 복수의 위상이 상이한 크랭크 핀이 존재하므로, 실린더 블록을 도립 자세로 한 상태에서 로어 링크를 모든 기통의 크랭크 핀에 설치하기 위해서는, 크랭크 샤프트를 소정 각도씩(예를 들어 직렬 4기통 기관이면 180°씩) 복수회 회전시키면서 로어 링크의 자세를 반전시켜, 각 볼트의 체결을 행할 필요가 있다. 또한, 볼트 축력의 관리를 위해서는, 예를 들어 「스너그 토크의 부여→토크 0으로의 복귀→스너그 토크의 부여→소정 각도의 각도 체결」과 같이 하나의 볼트에 대하여 복수회의 공정이 필요하나, 이 각 공정을 각 로어 링크의 대향하는 2개의 볼트로 교대로 행하려고 하면, 크랭크 샤프트를 회전 조작하는 횟수는 더욱 증가되어, 예를 들어 수십회의 회전 조작이 필요해진다.

따라서, 본 발명의 목적은, 로어 링크에 서로 역방향으로 배치되는 1쌍의 볼트를 너트 러너를 사용하여 용이하게 체결 작업할 수 있는 로어 링크의 볼트 체결 방법을 제공하는 데 있다.

일본 특허 공개 제2010-7620호 공보 일본 특허 공개 제2005-180657호 공보

본 발명은 어퍼 링크와 로어 링크와 컨트롤 링크를 포함하는 복링크식 피스톤 크랭크 기구를 구비한 내연 기관에 있어서, 로어 링크 로어와 로어 링크 어퍼의 2부품으로 분할 구성한 로어 링크를 크랭크 핀을 끼우도록 설치하고, 1쌍의 볼트를 서로 반대 방향으로부터 체결 고정하는 로어 링크의 볼트 체결 방법이며,

크랭크 케이스측이 상방을 향하도록 실린더 블록을 도립 자세로 보유 지지하고,

피스톤 및 어퍼 링크가 미리 연결된 각 기통의 로어 링크를, 각각의 피스톤이 실린더 내에 끼워 맞춰진 상태에 의해, 크랭크 샤프트의 대응하는 기통의 크랭크 핀에 가조립하고,

서로 위상이 상이한 복수의 크랭크 핀 모두가, 실린더 블록의 스커트부 단부 모서리를 따른 기준 평면보다도 상방으로 부상한 위치가 되도록, 크랭크 샤프트를 벌크 헤드의 주베어링부로부터 이격된 상방 위치로 들어올린 상태로 하고,

각 기통의 로어 링크의 크랭크 핀을 중심으로 한 경사 자세를, 각 로어 링크의 1쌍의 볼트의 헤드부가 좌우 방향을 지향하는 자세로 보유 지지한 후, 이들 각 로어 링크의 1쌍의 볼트를, 좌우 방향으로부터 너트 러너에 의해 체결하는 것이다.

즉, 로어 링크 로어는 크랭크 샤프트에 대한 설치 전에 피스톤과 어퍼 링크가 연결된 상태로 되어 있으며, 이 상태에서 피스톤이 각 실린더 내에 삽입된다. 이 실린더 내에 대한 피스톤의 삽입은, 실린더 블록을 도립시키기 전에 행해도 되고, 도립시킨 자세로 행해도 된다. 실린더의 상사점측으로부터 삽입하느냐 하사점측으로부터 삽입하느냐도 임의이다.

피스톤의 삽입 후에, 도립 자세에 있는 실린더 블록의 크랭크 케이스 위에 크랭크 샤프트가 배치되고, 각 크랭크 핀에 각각 로어 링크가 가조립된다. 이 가조립은, 너트 러너에 의한 최종적인 볼트의 체결과 마찬가지로, 크랭크 샤프트를 상방으로 들어올린 상태에서 행할 수 있지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 가조립은, 실린더로부터 돌출된 로어 링크 어퍼 위에 크랭크 핀을 배치하며, 또한 로어 링크 로어를 겹치게 하여, 예를 들어 수작업에 의한 적당한 볼트의 가체결을 행한다. 또한, 가조립에서는, 한쪽의 볼트만을 가체결해도 되고, 2개의 볼트의 양쪽을 가체결하도록 해도 된다.

그리고, 각 볼트의 최종적인 체결 시에는, 크랭크 샤프트가 벌크 헤드의 주베어링부로부터 이격되어 상방 위치로 들어올려진 상태로 되며, 또한 각 로어 링크의 1쌍의 볼트의 헤드부가 좌우 방향을 지향하도록 로어 링크의 경사 자세가 보유 지지된다. 또한, 상기한 바와 같이 로어 링크의 가조립 전에 크랭크 샤프트를 상방으로 들어올린 상태로 하는 것도 가능하다. 이때의 크랭크 샤프트 위치는, 적어도, 위상이 상이한 크랭크 핀의 모두가 스커트부 단부 모서리를 따른 기준 평면보다도 상방으로 부상한 위치가 되도록 한다. 따라서, 각 크랭크 핀에 가조립된 로어 링크는, 볼트 헤드부가 좌우 방향을 지향하는 적절한 경사 자세로 함으로써, 크랭크 샤프트의 회전 조작을 필요로 하지 않고, 좌우 쌍방향으로부터 너트 러너에 의한 볼트의 체결이 가능해진다.

또한, 크랭크 샤프트를 어느 정도의 높이 위치까지 들어올릴 필요가 있는지는, 기본적으로 각 볼트의 중심 축선을 볼트 헤드부측으로 연장하여 이루어지는 연장선이, 스커트부와 간섭하는지 여부에 기초하여 정해지며, 적어도, 상기 연장선이 스커트부와 간섭하지 않을 만큼의 높이가 필요하다. 더욱 상세하게는, 너트 러너의 외형 치수를 고려하여, 해당 너트 러너가 스커트부와 간섭하지 않고 볼트의 체결을 행할 수 있는 만큼의 높이가 필요해진다.

따라서, 본 발명에 따르면, 위상이 상이한 복수의 크랭크 핀에 설치되는 로어 링크에 대하여, 크랭크 샤프트를 회전 조작시키는 것을 필요로 하지 않고, 서로 역방향으로 배치된 1쌍의 볼트를 너트 러너를 사용하여 체결할 수 있다. 따라서, 복링크식 피스톤 크랭크 기구의 조립을 보다 효율적으로 행하는 것이 가능해진다.

도 1은 복링크식 피스톤 크랭크 기구를 구비한 내연 기관의 단면 설명도.
도 2는 로어 링크의 사시도.
도 3은 로어 링크의 단면도.
도 4는 본 발명에 사용되는 지그를 실린더 블록 등과 함께 도시하는 평면도.
도 5는 동일하게 지그를 실린더 블록 등과 함께 도시하는 측면도.
도 6은 로어 링크의 가조립 공정을 도시하는 공정 설명도.
도 7은 볼트 체결 공정을 도시하는 공정 설명도.
도 8은 회전 방지 지그의 평면도.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

우선, 도 1에 기초하여, 본 발명이 대상으로 하는 복링크식 피스톤 크랭크 기구를 구비한 내연 기관의 구성을 간단하게 설명한다. 복링크식 피스톤 크랭크 기구 자체는 전술한 특허문헌 1 등에 의해 공지된 것으로, 피스톤(1)에 피스톤 핀(2)을 개재시켜 일단부가 연결된 어퍼 링크(3)와, 이 어퍼 링크(3)의 타단부에 어퍼 핀(4)을 개재시켜 연결되며, 또한 크랭크 샤프트(5)의 크랭크 핀(6)에 연결된 로어 링크(7)와, 이 로어 링크(7)의 자유도를 규제하는 컨트롤 링크(8)를 구비하고 있다. 상기 컨트롤 링크(8)는, 일단부가 컨트롤 샤프트(9)의 편심 축부(9a)에 요동 가능하게 지지되고, 타단부가 상기 로어 링크(7)에 컨트롤 핀(10)을 개재시켜 연결되어 있다. 또한, 도시예는, 컨트롤 샤프트(9)의 회동 위치에 따라 피스톤(1)의 상사점 위치가 변화하는 가변 압축비 기구로서 구성되어 있지만, 컨트롤 링크(8)의 일단부의 요동 지지점을 고정점으로 함으로써 압축비가 변화하지 않는 구성으로 하는 것도 가능하다.

도시예의 내연 기관은, 예를 들어 직렬 4기통 내연 기관이며, 알루미늄 합금 등을 사용하여 일체로 주조되는 실린더 블록(11)이, 일렬로 나란히 배치된 4개의 실린더(12)를 구비하고 있고, 이들 실린더(12)의 하방에 크랭크 케이스(13)를 구성하도록, 실린더(12)의 하단부로부터 좌우 양측으로 스커트부(14)가 연장되어 있다. 그리고, 각 실린더(12) 사이 및 전후 양단에 설치되는 벌크 헤드(15)의 하부 모서리의 대략 중앙에, 크랭크 샤프트(5)의 메인 저널(16)이 끼워 맞추어지는 주베어링부(17)가 원호형으로 오목하게 형성되어 있다. 벌크 헤드(15) 하부 모서리에는, 메인베어링 캡(18)이 설치되고, 상기 주베어링부(17) 사이에서 메인 저널(16)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 컨트롤 샤프트(9)는, 상기 메인 베어링 캡(18)과 그 하부 모서리에 설치되는 서브 베어링 캡(19) 사이에서, 회전 가능하게 지지되어 있다.

여기서, 상기 스커트부(14)는, 하단에 있어서의 단부 모서리(14a)가 하나의 평면 즉 기준 평면(21)을 따라 형성되어 있다. 특히, 도시예는, 상기 기준 평면(21)이 크랭크 샤프트(5)의 메인 저널(16)의 회전 중심을 통과하도록 구성된, 소위 하프 스커트형의 구성으로 되어 있으며, 스커트부(14)의 단부 모서리(14a) 및 벌크 헤드(15)의 하부 모서리가, 메인 저널(16)의 회전 중심을 통과하는 기준 평면(21)을 따라 기계 가공되어 있다.

상기 로어 링크(7)는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 크랭크 핀(6)에 끼워 맞추어지는 원통형의 크랭크 핀 베어링부(25)를 중앙에 가지며, 또한 이 크랭크 핀 베어링부(25)를 사이에 두고 서로 거의 180° 반대측이 되는 위치에, 어퍼 핀용 핀 보스부(26) 및 컨트롤 핀용 핀 보스부(27)가 각각 설치되어 있다. 이 로어 링크(7)는, 전체적으로 마름모형에 가까운 평행 사변형을 이루고 있으며, 크랭크 핀 베어링부(25)의 중심을 통과하는 분할면(28)에 있어서, 어퍼 핀용 핀 보스부(26)를 포함하는 로어 링크 어퍼(7A)와, 컨트롤 핀용 핀 보스부(27)를 포함하는 로어 링크 로어(7B)의 2부품으로 분할하여 형성되어 있다. 이들 로어 링크 어퍼(7A) 및 로어 링크 로어(7B)는, 크랭크 핀 베어링부(25)를 크랭크 핀(6)에 끼워 넣은 후, 서로 역방향으로 삽입되는 1쌍의 볼트(29)에 의해 서로 체결되어 있다.

이어서, 본 발명에 의해 로어 링크(7)를 크랭크 샤프트(5)의 크랭크 핀(6)에 조립할 때에 사용하는 지그(31)에 대하여, 도 4, 도 5를 참조하여 설명한다.

상술한 로어 링크(7)의 크랭크 핀(6)에 대한 조립은, 크랭크 샤프트(5)가 수용되는 크랭크 케이스(13)측이 상방을 향하도록 실린더 블록(11)을 도립 자세로 하여 행한다. 또한, 이하의 설명에서는, 「위」 「아래」라는 단어는, 기본적으로, 실린더 블록(11)이 도립되어 있는 도 4의 자세에 있어서의 「위」 「아래」를 의미하는 것으로 하고, 또한 「수평」이란, 도립시킨 실린더 블록(11)의 기준 평면(21)과 평행한 평면 내지 방향을 의미하는 것으로 한다.

지그(31)는, 도립 자세로 한 실린더 블록(11)의 상면 즉 기준 평면(21)이 되는 스커트부(14) 및 벌크 헤드(15)의 단부 모서리 위에 겹쳐 배치되는 것이며, 한쪽의 스커트부(14)의 단부 모서리(14a)를 따르도록 기통 열방향으로 직선적으로 연장된 가늘고 긴 직사각형의 판형을 이루는 연결 베이스부(32)와, 이 연결 베이스부(32)로부터 각 벌크 헤드(15)의 단부 모서리 위를 따라 연장되도록 빗살 모양으로 설치된 5개의 저널 지지 바(33)를 구비하고 있다. 개개의 저널 지지 바(33)는, 가늘고 긴 막대 형상을 이루고, 그 상면에, 크랭크 샤프트(5)의 5개의 메인 저널(16)이 각각 적재된다. 이에 의해 크랭크 샤프트(5)가 벌크 헤드(15)의 주베어링부(17)로부터 이격되어 상방으로 들어올려진 상태로 되는 것이며, 따라서, 저널 지지 바(33)의 상하 방향의 두께는, 로어 링크(7)의 조립에 필요한 크랭크 샤프트(5)의 높이 위치에 따라 설정되어 있다.

또한, 상기 연결 베이스부(32)는, 도 1에 도시한 복링크식 피스톤 크랭크 기구를 갖는 실린더 블록(11)에 관하여, 로어 링크(7)의 컨트롤 핀(10)측이 되는 쪽(도 1에서는 우측)의 스커트부(14) 위에 배치되고, 1쌍의 로케이터 핀(37)에 의해 실린더 블록(11)에 대하여 소정 위치에 위치 결정된다. 보다 상세하게는, 후술하는 로어 링크(7)의 가조립 공정과 최종적인 볼트(29)의 체결 공정에서, 실린더 블록(11)의 폭 방향으로 각각 상이한 소정 위치에 위치 결정된다.

각 저널 지지 바(33)의 상면에는, 적재된 메인 저널(16)을 실린더 블록(11)의 폭 방향(저널 지지 바(33)의 긴 변 방향)에 관하여 위치 결정하기 위한 1쌍의 위치 결정 핀(34)이 각각 세워 설치되어 있다. 이 위치 결정 핀(34)의 적어도 한쪽, 구체적으로는 연결 베이스부(32)와는 반대측이 되는 저널 지지 바(33)의 개방 단부(33a)측에 위치하는 쪽의 위치 결정 핀(34)은, 예를 들어 나사 혹은 설치 구멍과의 끼워 맞춤 등에 의해, 저널 지지 바(33)에 대하여 착탈 가능하게 설치되어 있다.

도 4 및 도 5에는, 지그(31)와 함께 크랭크 샤프트(5)를 도시하고 있다. 주지된 바와 같이, 직렬 4기통 내연 기관에 있어서는, ＃1, ＃4기통의 크랭크 핀(6)과 ＃2, ＃3기통의 크랭크 핀(6)이, 180° 위상이 상이한 위치에 설치되어 있다. 지그(31) 위에서는, ＃1, ＃4기통의 크랭크 핀(6)과 ＃2, ＃3기통의 크랭크 핀(6)이 동일한 높이 위치에 의해 좌우로 배열되도록 크랭크 샤프트(5)가 고정된다. 즉, 실린더 블록(11)의 기준 평면(21)과 평행한 하나의 평면(제2 평면) 상에 모든 크랭크 핀(6)이 나란히 위치한 상태로 된다.

5개의 메인 저널(16) 중에서, 양단 및 중앙의 ＃1, ＃3, ＃5 메인 저널(16)에 대해서는, 1쌍의 위치 결정 핀(34) 사이에 끼워넣어진 메인 저널(16)을 상방으로부터 눌러 고정하는 저널 고정 클램프(35)가 설치되어 있다. 이 저널 고정 클램프(35)는, 연결 베이스부(32)의 상면에 설치된 기대(35a)와, 수동 조작되는 핸들(35b)과, 이 핸들(35b)의 조작에 수반하여 회동하는 대략 L자형의 클램프 바(35c)를 갖고, 핸들(35b)의 조작에 의해 클램프 바(35c)를 저널 지지 바(33)를 향하여 체결함으로써, 회전 방향을 포함하여 크랭크 샤프트(5)를 견고하게 고정할 수 있다.

또한, 크랭크 샤프트(5)에 있어서의 4개의 크랭크 핀(6)의 위치에 각각 대응하고, 연결 베이스부(32)의 4개소에, 로어 링크 가고정 바(36)가 착탈 가능하게 설치되어 있고, 각각의 선단부 상면에, 걸림 핀(36a)이 세워 설치되어 있다. 이 걸림 핀(36a)은, 로어 링크 어퍼(7A)의 볼트(29)용의 관통 구멍(30)(도 3 참조)에 걸림 결합 가능한 직경을 갖고 있다. 여기서, 지그(31) 상에 있어서의 ＃1, ＃4기통의 크랭크 핀(6)의 위치와 ＃2, ＃3기통의 크랭크 핀(6)의 위치에 대응하며, ＃1, ＃4기통용의 로어 링크 가고정 바(36)는 상대적으로 짧게, ＃2, ＃3기통용의 로어 링크 가고정 바(36)는 상대적으로 길게 구성되어 있다.

이어서, 로어 링크(7)의 구체적인 설치 방법을, 크랭크 핀(6)에 대한 가조립 공정과, 최종적인 볼트(29)의 체결 공정으로 나누어 설명한다.

도 6은 각 기통의 로어 링크(7)를 크랭크 샤프트(5)의 대응하는 크랭크 핀(6)에 가조립할 때까지의 공정 설명도이다.

공정 (a)로서 도시하는 바와 같이, 도립 자세로 한 실린더 블록(11)에 지그(31)를 세트하기 전에, 각 기통의 실린더(12)에 피스톤(1)을 삽입한다. 예를 들어, 실린더(12)의 하사점 측단부에 오일 제트(39)를 설치하기 전이면, 크랭크 케이스(13)측으로부터 피스톤(1)의 삽입이 가능하다. 이 피스톤(1)에는, 미리 어퍼 링크(3)와 로어 링크 어퍼(7A)가 연결되어 있다.

이어서, 공정 (b)로서 도시하는 바와 같이, 예를 들어 액압식 내지 전동의 푸시로드(41)를 사용하여 피스톤(1)을 소정 위치까지 밀어올린다. 그리고, 공정 (c)로서 도시하는 바와 같이, 스커트부(14) 및 벌크 헤드(15) 위에 전술한 지그(31)를 세트한다. 이에 의해, 각 기통의 실린더(12)에 면하여 각 로어 링크 가고정 바(36)가 위치한 상태로 된다.

이어서, 공정 (d)로서 도시하는 바와 같이, 어퍼 링크(3)를 피스톤 핀(2)을 중심으로 하여 요동시키면서 로어 링크 어퍼(7A)의 컨트롤 핀(10)측의 단부를 들어올려, 일단부의 관통 구멍(30)을 로어 링크 가고정 바(36) 선단의 걸림 핀(36a)에 걸어멈춤시킨다. 이에 의해, 도시하는 바와 같이, 반할이 된 크랭크 핀 베어링부(25)가 상방을 향하여 개방되며 또한 분할면(28)이 수평(즉 기준 평면(21)과 평행)으로 된 자세로, 각 로어 링크 어퍼(7A)가 보유 지지된다. 또한, 전술한 바와 같이, ＃1, ＃4기통용의 로어 링크 가고정 바(36)와 ＃2, ＃3기통용의 로어 링크 가고정 바(36)는, 각각 ＃1, ＃4기통의 크랭크 핀(6)의 위치와 ＃2, ＃3기통의 크랭크 핀(6)의 위치에 대응하여, 각각의 길이(환언하면 걸림 핀(36a)의 위치)가 설정되어 있으므로, 각 기통의 로어 링크 어퍼(7A)를 각각 대응하는 걸림 핀(36a)에 걸림시킴으로써, ＃1, ＃4기통의 로어 링크 어퍼(7A)와 ＃2, ＃3기통의 로어 링크 어퍼(7A)가, 각각 크랭크 핀(6)에 대응한 위치에 위치 결정된다. 또한, 이때에 필요한 피스톤(1)의 높이 위치는 기하학적으로 일의적으로 정해지므로, 공정(b)에 있어서는, 이 필요한 높이 위치까지 푸시로드(41)에 의해 피스톤(1)을 밀어올리게 된다.

이어서, 공정 (e)로 진행하여, 상기한 바와 같이 배열된 4개의 로어 링크 어퍼(7A) 위에 크랭크 핀(6)을 맞추면서, 크랭크 샤프트(5)를 지그(31) 위에 세트한다. 상세하게는, ＃1, ＃4기통의 크랭크 핀(6)과 ＃2, ＃3기통의 크랭크 핀(6)이 수평으로 배열된 자세를 갖고 크랭크 샤프트(5)를 지그(31) 위에 탑재함으로써, 자연스럽게 각 크랭크 핀(6)이 각 로어 링크 어퍼(7A)의 반원형 크랭크 핀 베어링부(25)에 합치한다. 그리고, 이 상태에서, 전술한 저널 고정 클램프(35)를 사용하여, 크랭크 샤프트(5)를 지그(31)에 고정한다.

이어서, 공정 (f)로서 도시하는 바와 같이, 컨트롤 링크(8)(상세하게는 그 본체 부분)가 미리 연결되어 이루어지는 로어 링크 로어(7B)를, 각 로어 링크 어퍼(7A)에 조합하고, 또한 컨트롤 핀(10)측의 볼트(29)를 너트 러너(43)에 의해 가체결하여, 로어 링크 어퍼(7A)와 로어 링크 로어(7B)를 가고정한다. 이때 로어 링크(7)의 분할면(28)은 수평하게 되어 있으므로, 너트 러너(43)는 도시하는 바와 같이 수직 방향으로부터 볼트(29)를 체결할 수 있다. 또한, 한쪽의 볼트(29)를 가체결한 후에 로어 링크(7)를 돌려 다른 쪽의 볼트(29)를 가체결하도록 해도 되는데, 공정이 증가하므로, 기본적으로는 한쪽의 볼트(29)의 가체결만으로 충분하다.

이상으로 크랭크 샤프트(5)에 대한 로어 링크(7)의 가조립이 완료되고, 실린더 블록(11)은, 지그(31)와 함께 다음 볼트 체결 스테이지로 반송된다. 또한, 로어 링크(7)의 가조립이 완료된 단계에서, 로어 링크 가고정 바(36)를 지그(31)로부터 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 지그(31)의 실린더 블록(11)에 대한 고정 위치가, 가조립에 대응한 제1 소정 위치로부터 볼트 체결에 대응한 제2 소정 위치로 변경된다.

도 7은 로어 링크(7)에 서로 역방향으로 배치되는 1쌍의 볼트(29)를 최종적으로 소정의 축력에 의해 체결하는 볼트 체결 스테이지에서의 공정 설명도이다.

여기에서는, 공정 (g)로서 도시하는 바와 같이, 도시하지 않은 로봇 핸드에 의해, 각각의 로어 링크(7)를 크랭크 핀(6)을 중심으로 하여 회동시켜, 분할면(28)이 수직(기준 평면(21)과 직교하는 방향)이 되는 경사 자세까지 일으켜 보유 지지한다. 구체적으로는, 도 8에 도시하는 바와 같이 3개의 핀(51a, 51b, 51c)이 가늘고 긴 플레이트(52)에 고정되어 이루어지는 회전 방지 지그(50)를 사용하여, 중앙의 핀(51b)을 컨트롤 핀(10)의 중앙 관통 구멍(10a)(도 2, 도 3 참조)에 삽입한 후, 해당 핀(51b)의 단부를 로봇 핸드로 파지하여, 소정 높이 위치까지 들어올린다. 이때, 로어 링크(7)의 회동 중심이 되는 크랭크 핀(6)은 소정 위치에 고정되어 있으므로, 컨트롤 핀(10)의 높이 위치를 정함으로써, 로어 링크(7)의 경사 자세가 일의적으로 정해진다. 회전 방지 지그(50)는, 중앙의 핀(51b)에 의해 컨트롤 핀(10)에 설치된 상태가 되지만, 나머지 2개의 핀(51a, 51c)은 로어 링크(7)의 컨트롤 핀용 핀 보스부(27)를 사이에 두고 로어 링크(7)의 양측면에 거의 접한 상태로 되어, 한쪽의 핀(51a)에 의해 컨트롤 링크(8)의 요동(도면의 시계 방향 회동)이 규제된다. 즉, 볼트(29)의 체결 작업 중에 있어서의 컨트롤 링크(8)의 불필요한 움직임이 제한된다.

또한, 공정 (ｇ')로서 도시하는 바와 같이, 로봇 핸드를 사용하지 않고, 지그(31)의 상면에 자석 등으로 설치되는 스탠드(52, 53)에 의해, 로어 링크(7)의 경사 자세를 보유 지지하도록 해도 된다. 상기 스탠드(52, 53)는, 상기 회전 방지 지그(50)의 중앙의 핀(51b)이 끼워 맞추어지는 지지 구멍(52a, 53a)을 상단부에 갖고, 작업자가 로어 링크(7)를 소정의 자세까지 회동시킨 후 회전 방지 지그(50)의 핀(51b)을 지지 구멍(52a, 53a)에 끼워 넣음으로써, 컨트롤 핀(10)의 높이 위치 나아가서는 로어 링크(7)의 경사 자세가 소정의 상태로 유지된다.

여기서, 상기한 바와 같이 공정(g)( 혹은(ｇ'))에 의해 4개의 로어 링크(7)를, 각각의 분할면(28)이 수직이 되는 경사 자세로 했을 때에, 로어 링크(7)의 1쌍의 볼트(29)의 중심 축선은, 수평(즉 기준 평면(21)과 평행)으로 된다. 그리고, 180° 위상이 상이한 ＃1, ＃4기통의 크랭크 핀(6)과 ＃2, ＃3기통의 크랭크 핀(6)은, 메인 저널(16)을 중심으로 하여 서로 수평으로 되도록 좌우로 배열되어 있으며, 즉 서로 동등한 높이 위치에 있으므로, 모든 기통의 로어 링크(7)의 볼트(29)의 중심 축선이 동일한 높이 위치로 정렬된다.

또한, 이때에, ＃1, ＃4기통의 어퍼 핀(4)과 ＃2, ＃3기통의 어퍼 핀(4)과 피스톤 핀(2)의 3개의 점이, 크랭크 샤프트 5축 방향으로부터 보아 이등변 삼각형을 구성한다. 즉, ＃1, ＃4기통의 로어 링크(7)와 ＃2, ＃3기통의 로어 링크(7)를, 동일한 경사 자세이며 또한 동일한 높이 위치에 얻기 위해서는, 상기한 바와 같이 ＃1, ＃4기통의 어퍼 핀(4)과 ＃2, ＃3기통의 어퍼 핀(4)과 피스톤 핀(2)의 3개의 점이, 크랭크 샤프트 5축 방향으로부터 보아 이등변 삼각형을 구성할 것이 필요 조건이며, 따라서 지그(31)에 의해 규정되는 크랭크 샤프트(5)의 위치는, 이 필요 조건을 만족하도록 설정되어 있다. 또한, 상기한 조건을 만족할 때, 4개의 기통의 피스톤(1)은, 동일한 높이 위치(즉 동일한 행정 위치)에 있다.

공정 (h)는, 너트 러너(55)를 사용한 최종적인 볼트(29)의 체결 공정을 도시하고 있으며, 도시하는 바와 같이 로어 링크(7)를 사이에 두고 좌우로 대향하여 배치되는 1쌍의 너트 러너(55)에 의해, 1쌍의 볼트(29)가 동시에(혹은 순차적으로) 체결된다. 1쌍의 너트 러너(55)는, 1쌍의 볼트(29)의 중심 축선의 연장선을 각각 따르도록, 각각 수평으로, 또한 상이한 높이 위치에 배치되고, 볼트(29)의 중심 축선을 따른 1축 방향의 진퇴에 의해 볼트(29)의 체결이 가능하다. 본 발명에 있어서는, 4개의 로어 링크(7)에 대하여, 각각 1쌍의 너트 러너(55)를 배치하고, 합계 8개의 너트 러너(55)에 의해 일제히 볼트(29)의 체결을 행하도록 해도 되고, 혹은 1쌍의 너트 러너(55)를 크랭크 샤프트(5)의 축 방향으로 이동시켜 4개의 로어 링크(7)를 순서대로 처리하도록 해도 된다. 어느 방법이든, 크랭크 샤프트(5)의 회전 조작이나 로어 링크(7)의 자세의 변경 조작은 불필요하여, 서로 반대 방향으로부터 삽입되는 1쌍의 볼트(29)를, 좌우 수평 방향으로부터 너트 러너(55)로 체결할 수 있다. 축력 관리를 위한 구체적인 체결로서는, 예를 들어 「스너그 토크의 부여→토크 0으로의 복귀→스너그 토크의 부여→소정 각도의 각도 체결」의 복수의 공정이 순서대로 행하여지지만, 이들 복수 공정을 로어 링크(7)를 소정의 자세로 유지한 채 연속적으로 행하는 것이 가능하다.

또한, 도시예에서는, 지그(31)의 연결 베이스부(32)의 측으로부터 삽입되는 볼트(29)쪽이 다른 한쪽의 볼트(29)보다도 상대적으로 높은 위치에 있기 때문에, 전자의 볼트(29)에 대응하는 너트 러너(55)가 후자의 볼트(29)에 대응하는 너트 러너(55)보다도 높은 위치가 되어, 연결 베이스부(32)와의 간섭 회피 상 유리하게 되어 있다.

볼트(29)의 최종적인 체결이 완료되면, 지그(31)는, 기준 평면(21)을 따라 수평 방향으로 인발함으로써, 실린더 블록(11)과 크랭크 샤프트(5) 사이로부터 제거하는 것이 가능하다. 그 후, 도 1에 도시한 바와 같이, 벌크 헤드(15)에 대한 메인 베어링 캡(18)의 설치, 컨트롤 샤프트(9)에 대한 컨트롤 링크(8)의 설치, 서브 베어링 캡(19)의 설치 등을 행하면, 복링크식 피스톤 크랭크 기구의 조립이 완료된다.

이상, 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시예에서는, 볼트(29)의 중심 축선을 수평으로 하며, 또한 4개의 로어 링크(7)의 볼트(29)의 중심 축선의 높이를 동일하게 하고 있지만, ＃1, ＃4기통의 로어 링크(7)와 ＃2, ＃3기통의 로어 링크(7)가 동일한 경사 자세인 채 상이한 높이 위치에 있어도 되고, 혹은 볼트(29)의 중심 축선이 기준 평면(21)에 대하여 다소 기운 형태여도 된다. 나아가, 로어 링크(7)의 높이 위치 및 경사 자세의 양쪽이 개별적으로 상이해도 된다. 바꾸어 말하면, 좌우로 대향하여 배치되는 1쌍의 너트 러너(55)가, 스커트부(14)나 지그(31)와 간섭하지 않고 볼트(29)의 체결을 행할 수 있는 범위이면, 로어 링크(7)의 경사 자세나 높이 위치의 변경이 허용된다. 또한, 크랭크 샤프트(5)를 보다 높게 들어올릴수록, 너트 러너(55)의 경사 등의 자유도가 커지지만, 피스톤(1)의 하사점측으로의 이동은 오일 제트(39)와의 간섭 등으로 제한되는 경우가 있다. 크랭크 샤프트(5)에 필요한 높이 위치의 관점에서는, 도시예와 같이, 4개의 로어 링크(7)의 볼트(29)의 중심 축선이 동일한 높이이며 또한 수평으로 정렬되어 있는 형태가 가장 유리하다.

또한 상기 실시예에서는, 직렬 4기통 내연 기관에 대하여 설명했지만, 본 발명은 다른 형식의 내연 기관, 예를 들어 크랭크 핀이 120°마다 배치되는 직렬 6기통 내연 기관이나 V형 6기통 내연 기관 등에도 적용이 가능하다.

또한 본 발명은 스커트부 하부 모서리가 메인 저널의 중심 높이 위치에 대응하고 있는 하프 스커트형 실린더 블록에 반드시 한정되는 것은 아니다.

Claims (7)

1. 어퍼 링크와 로어 링크와 컨트롤 링크를 포함하는 복링크식 피스톤 크랭크 기구를 구비한 내연 기관에 있어서, 로어 링크 로어와 로어 링크 어퍼의 2부품으로 분할 구성한 로어 링크를 크랭크 핀을 끼우도록 설치하고, 1쌍의 볼트를 서로 반대 방향으로부터 체결 고정하는 로어 링크의 볼트 체결 방법이며,
   크랭크 케이스측이 상방을 향하도록 실린더 블록을 도립 자세로 보유 지지하고,
   피스톤 및 어퍼 링크가 미리 연결된 각 기통의 로어 링크를, 각각의 피스톤이 실린더 내에 끼워 맞춰진 상태에 의해, 크랭크 샤프트가 대응하는 기통의 크랭크 핀에 가조립하고,
   서로 위상이 상이한 복수의 크랭크 핀 모두가, 실린더 블록의 스커트부 단부 모서리를 따른 기준 평면보다도 상방으로 부상한 위치가 되도록, 크랭크 샤프트를 벌크 헤드의 주베어링부로부터 이격된 상방 위치로 들어올린 상태로 하고,
   각 기통의 로어 링크의 크랭크 핀을 중심으로 한 경사 자세를, 각 로어 링크의 1쌍의 볼트의 헤드부가 좌우 방향을 지향하는 자세로 보유 지지한 후, 이들 각 로어 링크의 1쌍의 볼트를, 좌우 방향으로부터 너트 러너에 의해 체결하는, 로어 링크의 볼트 체결 방법.
2. 제1항에 있어서,
   각 기통의 로어 링크를, 각 볼트의 중심 축선의 연장선이 상기 스커트부와 간섭하지 않는 동일한 경사 각도로 보유 지지하여, 너트 러너에 의한 볼트의 체결을 행하는, 로어 링크의 볼트 체결 방법.
3. 제2항에 있어서,
   각 로어 링크의 1쌍의 볼트 중심 축선이, 상기 기준 평면과 평행으로 되는 경사 자세로 각 로어 링크를 보유 지지하는, 로어 링크의 볼트 체결 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   내연 기관이 직렬 4기통 내연 기관이며, 크랭크 샤프트를 상방으로 들어올린 상태에 있어서, ＃1, ＃4기통의 크랭크 핀과 ＃2, ＃3기통의 크랭크 핀이, 상기 기준 평면과 평행한 제2 평면 위에 나란히 위치하는, 로어 링크의 볼트 체결 방법.
5. 제4항에 있어서,
   ＃1, ＃4기통의 어퍼 핀과 ＃2, ＃3기통의 어퍼 핀과 피스톤 핀의 3개의 점이, 크랭크 샤프트축 방향으로부터 보아 이등변 삼각형을 구성하도록, 상방으로 들어올린 상태에서의 크랭크 샤프트의 위치가 설정되어 있는, 로어 링크의 볼트 체결 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   크랭크 샤프트의 적어도 2개의 메인 저널을 하방으로부터 지지하는 지그를, 실린더 블록의 상기 기준 평면 위에 배치하고, 크랭크 샤프트를 상방으로 들어올린 상태로 보유 지지하는, 로어 링크의 볼트 체결 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 지그는, 크랭크 샤프트를, 실린더 블록에 대하여, 상기 기준 평면에 직교하는 상하 방향 및 상기 기준 평면을 따른 좌우 방향의 각각에 대하여, 소정 위치에 위치 결정하는, 로어 링크의 볼트 체결 방법.

Images