JP6505690B2 - クランクシャフト及びクランク部材を組み立てる方法、並びに、クランクシャフト及びクランク部材から成る組立体 - Google Patents

Description

本発明は、クランクシャフト及びクランク部材を組み立てるための方法に関する。

出願人の先願である特許文献１は、クランクシャフトとクランクシャフトのクランクピンを中心として回転可能とされるクランク部材とを備えている往復式ピストン機構を開示している。先行技術に基づくクランクシャフトは、別々の部品から構成されており、クランク部材は、単一の部品としてクランクピンに取り付けられている。製造上の観点から、クランクシャフトを単一の部品として利用し、二分割式クランク部材を構成することが望ましい。

国際公開第２０１３／１１０７００号

本発明の目的は、クランクシャフト及びクランク部材を組み立てるための改善された方法を提供することである。

当該目的を達成するために、本発明における方法は、請求項１に規定されるステップを備えている。

当該発明の利点は、クランク部材歯車の支持部分及び歯付面において、周方向に半体を互いに対して固定する必要がないことである。これにより、組立の際に支持部分の表面及び歯付表面が不慮に脱離するので、例えば機械的な後処理が必要とされる。それにも関わらず、例えば芯出し要素によって接触面を調整するステップの際には、半体は、クランクピン軸線に関するアキシアル方向及び／又はラジアル方向において、互いに対して固定されている。

組立状態において、クランク部材の内壁は、円筒状とされ、クランクピンの外壁に正確に装着されている。半体同士の間における接触面は、クランクピンの両側面において互いに対して平行に延在しており、共通する平面内に配置されている。支持部分は、アキシアル方向においてクランク部材歯車に隣り合っており、組立状態においてクランク部材歯車が支持部分とクランクアームとの間に配設されるように配置されている。クランク部材が２つのクランク部材歯車を備えている場合には、アキシアル方向において支持部分がクランク部材歯車同士の間に配置されている。クランク部材が２つのクランク部材歯車をクランク部材の側面それぞれに有している場合には、クランク部材のアキシアル方向外面の両方が、例えばクランク部材歯車の両側壁のような平行な表面によって形成されている。

好ましくは、固定位置が、少なくとも１つの接触面においてクランク部材のアキシアル方向外面に配置されている。クランク部材のラジアル方向周辺における固定を省略することができるからである。アキシアル方向外面は、クランク部材歯車の外面によって形成されている場合がある。

実際の実施例では、クランク部材が、両方の半体を共に維持するための４つの固定位置を有しており、２つの固定位置が、アキシアル方向外面それぞれに配置されており、残りの２つの固定位置が、接触面に配置されている。

クランクピンに対するクランク部材の回転位置が、固定を適用する前において、クランクピン軸線に関するラジアル方向において見ると、固定位置が隣り合うクランクアームを越えて配置されるように選定されている。これにより、例えば工具を固定に利用するために、固定位置に容易にアクセス可能となる。

固定位置が、クランクシャフト軸線及びクランクピン軸線を通過する平面内に配置されている。これにより、固定位置がクランクアームのラジアル方向端部を越えて配置されるように、クランクアームの端部分がクランクシャフト軸線に関するラジアル方向において同一平面上に配置された場合に、固定位置に容易に到達可能となる。

適用された固定が、固定位置において半体を溶接することを備えている。

代替的には、適用された固定が、固定位置において半体に形成されている凹所の内部にロック部材を挿入することを備えている。凹所が、ロック部材を挿入可能とされる共通する凹所を形成している。ロック部材は、Ｉ字状とされ、クランク部材の半体を共に維持するための単純な形状を提供する。

ロック部材と凹所とが、ロック部材が加圧されることによって挿入され、これにより半体が互いに対して同時に押圧されるように形成されている。このことは、例えばテーパ状のロック部材と相補的な凹所とによって実現可能とされる。代替的には、ロック部材は、例えば熱組立体の場合には、凹所に挿入され収縮される。

固定を固定位置に適用した後に、クランクピンを中心としてクランク部材を回転させ、これにより、クランクピン軸線に関するラジアル方向においてクランク部材のアキシアル方向外面における他方の接触面を隣り合うクランクアームを越えて配置させた後に、クランク部材のアキシアル方向外面における他方の接触面に第２の固定を適用させる。

クランク部材半体の凹所の寸法は、実際には製造誤差に起因して様々である。このような偏差を補償するために、及び／又は、テーパ状のロック部材と凹所との場合に半体同士の間に作用する一定のクランプ力を発生させるために、当該組立方法において中間ステップが適用される。相補的なロック部材が、凹所とロック部材との所定且つ所望の寸法的関係に基づいて、異なる寸法を有している一連のロック部材から選定されるように、ロック部材を挿入するステップを実施する前に、凹所の寸法が決定されている。凹所の寸法は、接触式計測装置又は例えばレーザー式計測装置のような非接触式計測装置によって決定される場合がある。好ましくは、当該寸法は、ロック部材を受容するための共通する凹所の寸法が計測されるように半体を互いに対して装着した後に決定される。組立の際に、作業員又は装置が、一連の異なる寸法を有するロック部材から相補的なロック部材を選定可能とされる。凹所とロック部材との寸法的関係は、範囲それぞれについての凹所及び対応するロック部材の大きさの寸法範囲を格納している単純なリストとされる。

代替的には、クランク部材のアキシアル方向外面が、２つの固定位置を接触面それぞれに有しているので、固定位置が、クランクピンの側面それぞれに配置されている一方、クランクピンに対するクランク部材の特定の回転位置において、両方の固定位置が隣り合うクランクアームを越えて配置されているように、隣り合うクランクアームは形成されている。２つの固定が一のアキシアル方向外面における２つの固定位置に同時に適用可能とされるので、このことは優位である。

固定位置が、支持部分と外部クランク部材歯車の歯付表面との間に配置されているクランク部材のアキシアル方向側面に配置されており、
適用された固定が、好ましくは溶接を備えている。例えば、クランク部材のアキシアル方向外面は、クランク部材歯車の前面によって形成されており、固定位置が、クランク部材歯車の反対側の後面によって形成されている場合がある。代替的には、フランジが、支持部分とクランク部材歯車との間に配置されている一方、固定位置が、クランク部材歯車の前面に対する法線の反対方向に方向づけられているフランジの側面に配置されている。

代替的には、固定位置が、支持部分と外部クランク部材歯車の歯付表面との間に配置されている。この場合には、適用された固定が、好ましくは半体同士の締付を備えている。クランプを固定するための実施可能な手段を多数想到することができる。クランプは、クランク部材の半体同士をクランクピンの周囲に装着した後に支持部分とクランク部材歯車との間に装着されている、円状のフランジの２つの半体を備えている。クランク部材の半体の周囲にフランジの半体を互いに対して装着した後に、フランジの半体が、例えば溶接によって互いに対して固定される。溶接位置は、接触面から所定の回転距離で、例えば接触面から９０°で且つフランジの前面及び／又は後面に配置されている場合がある。

また、本発明は、請求項１２におけるクランクシャフトとクランク部材とから成る組立体に関する。また、当該組立体は、上述の方法によって得られる製品とされる場合がある。当該組立体は、例えば圧縮率を変更可能な内燃機関のような往復ピストン機構で利用するのに適している。従って、支持部分が、クランクピンに対して偏心している場合がある。

特定の実施例では、クランク部材歯車が、後方クランク部材歯車とされ、固定位置が、後方クランク部材歯車に配置されており、クランク部材が、後方クランク部材歯車に対して反対側に位置するクランク部材の端部に配置されている前方クランク部材歯車とされ、前方クランク部材歯車が、後方クランク部材歯車より小さい直径を有しており、フランジが、前方クランク部材歯車と支持部分との間に取り付けられており、フランジが、クランク部材の半体にそれぞれ一体化されていると共に接触面の両方において周方向に互いに対して固定されている２つの部品によって形成されている。この場合には、前方クランク部材歯車の外側アキシアル方向側面の表面は、固定のための空間をほとんど有していない。前方クランク部材歯車において周方向にクランク部材の半体を互いに対して固定するために、固定がフランジに関するラジアル方向又はアキシアル方向においてフランジに適用される。

本発明について、例として本発明の実施例を表わす概略的な図面を参照しつつ説明する。

従来技術に基づく往復式ピストン機構の斜視図である。 従来技術に基づく往復式ピストン機構の斜視図である。 本発明の一の実施例における部分的に組み立てられたクランクシャフト及び２つのクランク部材の斜視図である。 図３に類似する、第２のクランク部材の拡大図である。 図４に表わす第２のクランク部材の分解図である。 図４に類似する、第２のクランク部材の代替的な実施例を表わす。 図４に類似する、第２のクランク部材の代替的な実施例を表わす。 図４に類似する、第１のクランク部材の実施例を表わす。 図５に類似する、第１のクランク部材の実施例を表わす。 図３の一部分の拡大図である。 異なる側面から見た図１０に類似する、第１のクランク部材の代替的な実施例である。 異なる側面から見た図１０に類似する、第１のクランク部材の代替的な実施例である。 本発明の一の実施例における組み立てられた代替的なクランクシャフト及びクランク部材の一部分の斜視図である。 図４に類似する、第２のクランクの代替的な実施例を表わす。 図５に類似する、第２のクランクの代替的な実施例を表わす。 組立前における単一の部品としての代替的なクランクシャフト及び第１のクランク部材の一部分の斜視図である。

図１及び図２はそれぞれ、特許文献１に開示されるような、先行技術に基づく往復式ピストン機構１０１の一部分を表わす異なる側面図である。往復式ピストン機構１０１は、圧縮比を変更することができる内燃機関に適している。往復式ピストン機構１０１は、クランクシャフト１０２を支持しているクランクケースを備えている。クランクシャフト１０２は、クランクピン１０４を含んでおり、クランクシャフト軸線１０５を中心としてクランクケースに対して回転可能とされる。

往復式ピストン機構１０１は、クランクピン１０４に回転可能に取り付けられているクランク部材１０６を備えている。クランク部材１０６は、図２に表わすように、クランクピン１０４に対して偏心して配置されている支持部分１０７を備えている。支持部分１０７は、接続ロッド１０９の大きい端部１０８を支持している外側周壁を有している。したがって、接続ロッド１０９は、接続ロッド１０９の大きい端部１０８を介して、クランク部材１０６に回転可能に取り付けられている。また、接続ロッド１０９は、ピストン１１１が回転可能に接続されている小さい端部１１０を含んでいる。図２において、明確にするために、クランクシャフト１０２及び接続ロッド１０９が省略されていることに留意すべきである。

クランク部材１０６は、クランク部材１０６を駆動するための外部クランク部材歯車１１２を備えている。外部クランク部材歯車１１２は、２つの中間歯車１１３と噛み合っている。中間歯車１１３は、クランクシャフト１０２に回転可能に取り付けられており、中間歯車１１３の回転軸線は、クランクシャフト軸線１０５に対して平行に延在している。また、中間歯車１１３それぞれが、補助歯車１１４と噛み合っている。補助シャフト１１５は、クランクシャフト１０２を貫通して同軸に延在しており、クランクシャフト軸線１０５を中心としてクランクシャフト１０２に対して回転可能とされる。従って、補助シャフト１１５は、クランク軸線１０５と略一致している補助シャフト軸線を中心として回転可能とされる。結論として、補助歯車１１４の中心線は、クランクシャフト軸線１０４と一致している。

歯車の寸法は、補助シャフト１１５がクランクケースに対して一定の角度位置に保持されている場合に、クランクケースから見ると、動作状態においてクランク部材１０６がクランクシャフト１０２の半分の速度でクランクシャフト１０２と同一の方向に回転するように選定される。補助シャフト１１５の角度位置は、往復式ピストン機構の実際の圧縮比を変更するように変化可能とされる。

図１及び図２に表わす往復式ピストン機構において、クランクシャフト１０２は別々の部品から組み立てられている。クランク部材１０６が、単一の部品としてクランクピン１０４に取り付けられた後に、クランクピン１０４は、圧接によってクランクシャフト１０２の残り部分に取り付けられる。

本発明は、クランクシャフト及びクランク部材を組み立てるための他の方法であって、クランク部材の２つの半体がクランクピンの周囲に取り付けられている方法にも関連する。

図３は、クランクシャフト軸線２と２つの異なるクランク部材すなわち第１のクランク部材３及び第２のクランク部材４とを含むクランクシャフト１の組立体の実施例を表わす。クランクシャフト１と第１のクランク部材３及び第２のクランク部材４とは、本発明における方法の一の実施例によって組み立てられる。クランクシャフト１の当該実施例は、それぞれがクランクアーム６同士の間において延在している４つのクランクピン５を備えている。当該組立体は、例えば４気筒の内燃機関のような、４つのピストンを具備する往復式ピストン機構に適している。それにも関わらず、組み立て方法は、様々な数量のクランクピンを具備するすべての種類のクランクシャフトに適用可能とされる。図３は、第１のクランク部材３及び第２のクランク部材４が関連するクランクピン５の周囲に取り付けられており、２つの残りのクランクピン５は依然としてクランク部材によって拘束されていないことを表わす。完全に組み立てられた状態では、他の２つのクランクピン５は、同一のさらなる第２のクランク部材４を備えている。クランクピン５それぞれが、クランクシャフト軸線２に対して平行に延在しているクランクピン軸線７を有している。

第１のクランク部材３は、外部前方クランク部材歯車８と外部後方クランク部材歯車９とを有している。外部前方クランク部材歯車８は、図１及び図２に表わす先行技術に基づく機構のように、中間歯車１０と噛み合っている。中間歯車１０は、補助シャフト１１に固定されている補助歯車（図示しない）と噛み合っている。補助シャフト１１は、クランクシャフト１を貫通して同軸に延在しており、クランクシャフト軸線２を中心としてクランクシャフト１に対して回転可能とされる。従って、補助シャフト１１は、クランクシャフト軸線２と略一致する補助シャフト軸線を中心として回転可能とされる。

第１のクランク部材３は、接続ロッド（図示しない）の大きい端部を支持するための外周壁を有している支持部分１２を備えている。支持部分１２は、外部前方クランク部材歯車８と外部後方クランク部材歯車９との間において延在している。さらに、第１のクランク部材３は、外部前方クランク部材歯車８と支持部分１２との間に配置されている円状フランジ１３を備えている。円状フランジ１３の中心線は、第１のクランク部材３が取り付けられている対応するクランクピン５のクランクピン軸線７と一致している。

また、第２のクランク部材４は、外部前方クランク部材歯車１４と外部後方クランク部材歯車１５とを有している。完全に組み立てられた製品では、外部前方クランク部材歯車１４が、クランクシャフト１の中心に形成された穴１６を貫通して延在しているシャフト（図示しない）を介して、第１のクランク部材３の外部後方クランク部材歯車９に結合されている。当該シャフトの両方の端部が、補助歯車（図示しない）を備えている。第２のクランク部材４の外部前方クランク部材歯車１４及び第１のクランク部材３の外部後方クランク部材歯車９それぞれと噛み合っている。このような結合によって、第１のクランク部材３及び第２のクランク部材４とさらなるクランク部材とが、クランクシャフト１を回転させる際に第１のクランク部材３と同様に回転する。

また、第２のクランク部材４が、接続ロッドの大きい端部を支持するための外周壁を有している支持部分１７を備えている。支持部分１７は、外部前方クランク部材歯車１４と外部後方クランク部材歯車１５との間において延在している。

支持部分１２，１７は、関連するクランクピン５に対して偏心して配置されているので、組み立てられた製品は、圧縮比を変更することができる内燃機関のために利用することができる。

図４は、第２のクランク部材４を詳細に表し、図５は、組み立て前における第２のクランク部材４を表わす。図５に表わす状態において、第２のクランク部材４が２つの半体に分離されている。半体の内部は、クランクピン５の外面と協働する略半円筒状の壁によって形成されている。クランクシャフト１及び第２のクランク部材４の組み立ての際に、両方の半体がクランクピン５の周囲において互いに対して密着される。結論として、２つの接触面１８，１９が、半体同士の間においてクランクピン５の側部それぞれに形成されている。接触面１８，１９は、第２のクランク部材４のアキシアル方向外面同士の間において、この場合には外部前方クランク部材歯車１４の前面と外部後方クランク部材歯車１５との後面との間において延在している。当該実施例では、接触面１８，１９は共通する平面内において延在している。半体は、互いに対する半体の装着を容易にするために、芯出し要素（図示しない）を接触面１８，１９に備えている。芯出し要素は、例えば接触面１８，１９に形成された突起と相補的な凹所とによって半体が互いに対して装着された場合に、クランクピン５のアキシアル方向及びラジアル方向において半体が互いに対してロックされるように形成されている。また、芯出し要素は、第１のクランク部材３及び第２のクランク部材４を製造する際に利用される。例えば、第１のクランク部材３及び第２のクランク部材４は、支持部分１２，１７並びに／又は外部前方クランク部材歯車１４及び外部後方クランク部材歯車１５を製造する際に、芯出し要素を介して互いに対して装着可能とされる。

図４及び図５に表わす実施例では、半体が、Ｉ字状のロック部材２０の形態をした固定具によって、第２のクランク部材４の周方向において互いに対して固定されている。ロック部材２０は、組立の際に半体の相補的な凹所２１に挿入される。半体をクランクピン５の周囲に装着した後に、凹所２１が、４つの共通する凹所を４つの固定位置２２に形成する。図４には、２つの固定位置２２が表わされている。当該実施例では、固定位置２２は、第２のクランク部材４のアキシアル方向外面において接触面１８，１９に配置されている。言い換えれば、固定位置２２は、支持部分１７と外部前方クランク部材歯車１４及び外部後方クランク部材歯車１５の歯付表面とから遠位に配置されている。半体は、支持部分１７と外部前方クランク部材歯車１４及び外部後方クランク部材歯車１５の歯付表面とにおいて、周方向で互いに対して固定されていない。しかしながら、芯出し要素が接触面１８，１９に設けられている。

Ｉ字状のロック部材２０を適用することの利点は、Ｉ字状のロック部材２０が周方向において半体を固定することである。当該実施例では、第２のクランク部材４のアキシアル方向外面が、前方クランク部材歯車１４及び後方クランク部材歯車１５の側壁によって形成されていることに留意すべきである。前方クランク部材歯車１４及び後方クランク部材歯車１５の半体は、第２のクランク部材４の半体の残りと一体化されている。

Ｉ字状のロック部材２０がクランクシャフト１のアキシアル方向において凹所２１に挿入されるので、クランクピン軸線７に沿った方向において固定位置２２に隣接する空間を設ける必要がある。クランクアーム６の形状及び／又は組立方法については、特別に留意すべきである。図３に表わす状態では、クランクピン５に対する第２のクランク部材４の回転位置は、後部クランク部材歯車１５の後面における固定位置２２が、クランクピン軸線７のラジアル方向で見ると、隣り合うクランクアーム６を越えて位置しているように選定される。これにより、ロック部材２０をクランク部材４の半体の関連する隣り合う共通の凹所に挿入することができる。当該実施例では、固定位置２２は、クランクシャフト軸線２及びクランクピン軸線７の両方が延在している位置に実質的に配置されている。

同様に、外部後方クランク部材歯車１５の後面におけるロック部材２０と同時に、外部前方クランク部材歯車１４の前面において、ロック部材２０が対応する共通の凹所２１に挿入可能とされる。ロック部材２０が、一方の接触面１８において、第２のクランク部材４の端部それぞれの凹所２１に挿入された後に、第２のクランク部材４は、他方の固定位置２２又は凹所２１がクランクアーム６を越えて配置されるまで、クランクピン５を中心として回転可能とされる。当該実施例では、隣り合うクランクアーム６が、アキシアル方向においてロック部材２０を第２のクランク部材４の半体に挿入するための理想的な空間を提供するように、クランクピン軸線７から見ると、クランクピン５を越える高さに位置している。

Ｉ字状のロック部材２０と相補的な凹所２１とが、ロック部材２０が押し込まれるように、且つ、クランク部材４の半体が互いに対して同時に押圧されるようにテーパ状になっている。さらに、ロック部材２０は、ネジ付穴２３を備えている。これにより、分解する場合にロック部材２０を凹所２１から引っ張り出すための工具によって、ロック部材２０を係合することができる。ネジ付穴２３は、ロック部材を共通の凹所から押し出すために、流体がロック部材２０を介して共通の凹所２１に押圧可能とされるように、液圧式プレス装置をロック部材２０に固定するために利用される。

また、ロック部材２０は、焼き嵌め又は加熱アセンブリによって共通の凹所１９に挿入及び固定される場合があることに留意すべきである。

図６は、第２のクランク部材４の代替的な実施例を表わす。当該実施例は、外部前方クランク部材歯車１４及び外部後方クランク部材歯車１５、支持部分１７、並びに組み立てられた第２のクランク部材４の半体同士の間の２つの接触面１８，１９に関連する図４及び図５に表わす実施例と若干類似している。半体が互いに対して嵌合された場合には、２つの固定位置２２が、第２のクランク部材４のアキシアル方向外面それぞれの接触面１８，１９に配置されている。この場合には、適用可能な固定方法としては、固定位置２２において半体同士を溶接することが挙げられる。溶接継ぎ目の局所的な突起を解消するために、凹所が固定位置２２に設けられている。溶接継ぎ目は、凹所それぞれを充填している場合がある。図４及び図５に表わす実施例とは異なり、第２のクランク部材４を損傷させずに第２のクランク部材４を後方に分解することは、困難であるか又は不可能である。

図７は、組立方法が上述の態様に類似する態様で実施されることを表わす。第２のクランク部材４は、他の固定位置２２が隣り合うクランクアーム６を越えて配置されるまで、クランクピン５を中心として回転可能とされる。これにより、溶接工具を配置するための空間が、固定位置２２のアキシアル方向に形成される。また、固定位置２２は、前方クランク部材歯車１４及び後方クランク部材歯車１５の両面に、すなわち前方クランク部材歯車１４の後面及び／又は後方クランク部材歯車１５の前面に配置されている場合があることに留意すべきである。

図８は、第１のクランク部材３の実施例の詳細図であり、図９は、組立前の第１のクランク部材３を表わす。図９に表わす状態では、第１のクランク部材３の２つの半体が分離している。クランクシャフト１及び第１のクランク部材３を組み立てる際に、両方の半体がクランクピン５の周りにおいて互いに対して嵌合される。上述の第２のクランク部材４と同様に、２つの接触面１８，１９がクランクピン５の両面に形成されている。接触面１８，１９は、第２のクランク部材４のアキシアル方向外面同士の間において、この場合には後方クランク部材歯車９の後面とフランジ１３及び前方クランク部材歯車８の前面との間において延在している。フランジ１３が前方クランク部材歯車８と支持部分１２との間に配置されており、前方クランク部材歯車８の外周を越えて延在しているので、第１のクランク部材３の前面が平面でないことに留意すべきである。第２のクランク部材４と同様に、第１のクランク部材３の半体は、半体を互いに対して嵌合すると共にクランクピン５のラジアル方向及びアキシアル方向において半体をロックするために、芯出し要素を接触面１８，１９に備えている。

図９は、第１のクランク部材３の後面において、上述と同様のＩ字状のロック部材２０によって、半体が互いに対して固定されていることを表わす。

第１のクランク部材３の前面において、２つの固定位置２２が、フランジ１３の接触面１８，１９に配置されている。また、固定位置２２が支持部分１２から並びに前方クランク部材歯車８及び後方クランク部材歯車９の歯付表面から遠位に配置されている。半体は、周方向において支持部分１２で並びに前方クランク部材歯車８及び後方クランク部材歯車９の歯付表面で互いに対して固定されていないが、芯出し要素が接触面１８，１９に設けられている。

第１のクランク部材４の当該実施例の優位性は、比較的小さい前方クランク部材歯車８を利用可能となることである。図８及び図９に表わすように、前方クランク部材歯車８の直径は、後方クランク部材歯車９の直径より小さい。図３に表わすように支持部分１２と調整クランクアーム６との間の平面に中間歯車１０と補助歯車とを組み込むためには、直径が小さいことが望ましい。

図８は、Ｉ字状のロック部材の形態をした固定具を凹所に適用するためには、前方クランク部材歯車８の側壁が小さすぎることを表わす。また、円状フランジ１３の固定位置２２において第１のクランク部材３の半体を溶接することによって、前方クランク部材歯車８における半体は、周方向において互いに対して固定されている。第１のクランク部材３を組み立てるための方法は、第２のクランク部材４を組み立てるための方法に相当する。固定位置２２がクランクピン軸線７からラジアル方向に見てクランクアーム６を越えて配置されるまで、第１のクランク部材３がクランクピン５を中心として回転可能とされるからである。

溶接工具を載置するための空間が十分に存在する場合には、円状フランジ１３の固定位置２２が反対側に配置されている場合もあることに留意すべきである。円状フランジ１３が、支持部分１２及び後方クランク部材歯車９の外周を越えて延在しているからである。また、溶接のための固定位置２２が円状フランジ１３の反対側に配置されていることも考えられる。

第１のクランク部材３が第２のクランク部材４と同一であることも考えられる。このことは、前方クランク部材歯車８の直径が比較的大きく、長行程往復式ピストン機構を得ることができることを意味する。

図１０は、図３に表わすクランクシャフト１及び第１のクランク部材３を部分的に表わす。図１０に表わすように、前方クランク部材歯車８が、中間歯車１０と噛み合っている一方、中間歯車１０が、補助シャフト１１に固定されている補助歯車２４と噛み合っている。一の中間歯車１０において、カバーが対応するシャフトから取り外されると、ニードルベアリングが露呈する。補助歯車２４と補助シャフト１４との間に及び中間歯車１０とそのシャフトとの間に十分な支持力を作用させるために、補助歯車２４と中間歯車１０とが、アキシアル方向に突出しているシャフトにおいて周方向に延在している。このことは、中間歯車１０におけるニードルベアリングが比較的長く、補助歯車２４における補助シャフト１１のスプライン加工された端部分が比較的長いことを意味する。

また、図１０は、第１のクランク部材３に円状フランジ１３が設けられていることのさらなる優位性を示している。円状フランジ１３が、中間歯車１０及び補助歯車２４を所定位置に維持するための阻止リングとして機能するからである。円状フランジ１３の外径は、中間歯車１０及び補助歯車２４におけるシャフト及び場合によってはカバーがアキシアル方向において円状フランジ１３を覆うように選定される。２つの半体から第１のクランク部材３を組み立てるための方法に依存しないで、円状フランジ１３が支持部分１２と前方クランク部材歯車１３との間に設けられていることに留意すべきである。言い換えれば、円状フランジ１３は、円状フランジ１３がアキシアル方向において中間歯車１０及び／又は補助歯車２４を少なくとも阻止するように寸法決めされている。一体に作られているクランク部材の場合であっても、円状フランジ１３は利用可能とされる。

図１１及び図１２は、第１のクランク部材３の代替的な実施例を表わす。当該実施例は、第１のクランク部材３の半体を円状フランジ１３に固定することを除いて、図８〜図１０に表わす実施例と略同一である。当該実施例では、円状フランジ１３は、クランクピン軸線７に関するラジアル方向において接触面１８，１９における円状フランジ１３の共通する凹所の内部に押圧されているロック部材２５を備えている。ロック部材２５及び相補的な凹所は、円状フランジ１３の半体が組立の際に互いに対して押圧されるように形成されており、例えばテーパ状に形成されている。第１のクランク部材３のアキシアル方向外側ではなくラジアル方向外側に配置されている固定位置２２に固定されるにも関わらず、円状フランジ１３の固定位置２２は、支持部分１２並びに前方クランク部材歯車８及び後方クランク部材歯車９の歯付表面から遠位に配置されている。支持部分１２並びに前方クランク部材歯車８及び後方クランク部材歯車９の歯付表面では、周方向において半体を互いに対して固定する必要は無いが、芯出し要素が、アキシアル方向及びラジアル方向において半体をロックするために接触面１８，１９に設けられている場合がある。

円状フランジ１３に関する周方向において第１のクランク部材３の半体を互いに対して固定するための代替的な手段として、例えば円状フランジ１３を中心として巻き付けられているクランクストリップを想到することができる。

図１３は、クランクシャフト１の代替的な実施例の一部分を表わす。クランク部材２６の実施例は、図３に表わす第２のクランク部材４との互換性を有している。当該実施例では、クランク部材２６のアキシアル方向外面それぞれが、２つの固定位置２２を接触面１８，１９それぞれに有しているので、固定位置２２は、クランクピン５の側面それぞれに配置されている。一方、隣り合うクランクアーム６は、クランク部材２６の所定の回転位置で４つの固定位置２２すべてがクランクピン軸線のラジアル方向において当該隣り合うクランクアーム６の外方に配置されるように形成されている。図１３に表わすように、図示の状態において、クランク部材２６の一のアキシアル方向外面に設けられた２つの固定位置２２が、クランクピン５のラジアル方向で見ると当該隣り合うクランクアーム６を越えて配置されている。このことは、クランク部材２６のアキシアル方向外面の両方において、全体で４つのロック部材２０が同時に挿入可能とされるので、組立時間を著しく低減させることができる。Ｉ字状のロック部材の代わりに、代替的な固定としては、例えば溶接が挙げられる。

図１４及び図１５は、第２のクランク部材４の代替的な実施例を表わす。また、当該実施例は、前方クランク部材歯車１４及び後方クランク部材歯車１５と支持部分１７とを備えている。図１５に表わすように、第２のクランク部材４の半体は、クランク部材４のアキシアル方向及びラジアル方向において半体を互いに対して固定するための接触面に芯出し要素２７を備えている。図１４及び図１５に表わす実施例では、半体がクランクピン５の周囲において互いに対して装着された後に、４つの半体フランジ２８が第２のクランク部材４の半体の周囲に装着されており、４つの半体フランジ２８のうち２つの半体フランジ２８が前方クランク部材歯車１４と後方クランク部材歯車１５との間に配置されており、残りの２つの半体フランジ２８が後方クランク部材歯車１５と支持部分１７との間に配置されている。装着後に、半体フランジ２８が２つの共通するフランジ２９を形成している。フランジ２９は、相補的な周方向スロット３０によって、支持部分１７と前方クランク部材歯車１４及び後方クランク部材歯車１５それぞれとの間に受容されている。図１４に表わすように、当該実施例では、固定は、支持部分１７に配置されていないフランジ２９と、前方クランク部材歯車１４及び後方クランク部材歯車１５の歯付表面とを備えている。当該実施例では、固定位置が支持部分１７と後方クランク部材歯車１５との間に及び支持部分１７と前方クランク部材歯車１４との間に配置されていることを留意すべきである。固定として、フランジ半体２８を溶接位置３１に溶接しても良い。図示の実施例では、溶接位置３１は、第２のクランク部材４のアキシアル方向外面の両方ではなく、互いに対して面しているフランジ２９の側面の両方に配置されている。さらに、溶接位置３１は、この場合にはクランクピン軸線を中心として接触面１８，１９から約９０°の角度で、接触面１８，１９から遠位に配置されている。溶接継ぎ目の局所的な突出を防止するために、凹所が、溶接継ぎ目が当該凹所それぞれに充填されるように配置されている。組立方法は、上述の態様に類似する態様で実施される。図１４に表わす実施例では、溶接位置３１は、例えば接触面１８，１９や接触面１８，１９に対して９０°回転された位置のような、第２のクランク部材４に対して異なる回転位置に配置されている。また、フランジ２９がラジアル方向において前方クランク部材歯車１４及び後方クランク部材歯車１５を越えて延在している場合には、溶接位置３１がフランジ２９のアキシアル方向外面に配置されていても良い。

図３を参照すると、第１のクランク部材３が、２つの半体としてではなく、単一部品としてクランクシャフト１に適用可能である一方、クランクシャフト１の関連する部分が、別体部品から構成されている。クランクシャフト部分は、図１６に表わすように加圧成形接続されている。第１のクランク部材３７は、単一部品として準備されており、第１のクランク部材３７のアキシアル方向においてクランクピン５全体に亘って第１のクランク部材３７を滑動させることによって、クランクピン５の周囲に装着するようになっている。また、この場合には、図１６に表わすように、中間歯車１０の一部分が、クランクアーム６の凹所に配置されているので、当該機構をアキシアル方向において小型化することができる。組立前にクランクアーム６が隣り合うクランクピン５から分離されるので、当該凹所による小型化は容易である。

図１６に表わす加圧成形接続では、クランクピン５の自由端と協働するクランクアーム６の受容穴３８の内壁とが、相補的なテーパ状の突起３９及び凹所４０を有している。組立状態では、加圧成形接続は、クランクシャフト１の回転方向において高剛性を呈している。さらに、クランクピン５の自由端は、第１のクランク部材３７に対して反対側のクランクアーム６の側面において、クランクピン５の周に沿ってクランクアーム６にレーザ溶接されている場合がある。好ましくは、レーザ溶接は、クランクピン５をクランクアーム６に圧入した後に且つ圧力を解放する前に実施される。代替的には、テーパ状要素が、クランクピン５を受容穴３８に強く圧入するように、クランクピン５の自由端の中央凹所に圧入される。これにより、第１のクランク部材３７及びクランクシャフト１を容易に分解することができる。

図１６に表わす圧力嵌めは当該実施例に限定される訳ではない。言い換えれば、クランクシャフト及びクランク部材を組み立てるための革新的な方法は、第１のクランクアーム及びクランクピンを含む第１のクランクシャフト部分、クランク部材、クランクピンを受容するための貫通穴を有している第２のクランクアームを含む第２のクランクシャフト部分を準備するステップであって、クランク部材をクランクピンの周囲に装着した後に、クランクピンを第２のクランクアームの貫通穴に圧入し、その後に第１のクランクアームから離隔するように方向づけられている第２のクランクアームの側面においてクランクピンを第２のクランクアームに溶接するステップを備えている。好ましくは、溶接は圧力を解放する前に実施される。

上述の説明から明らかなように、本発明は、単一部品であるクランクシャフトとクランク部材が２つの半体から構成されているクランク部材とを組み立てるための適切な方法を提供する。

本発明は、図示した上述の実施例に限定される訳ではなく、特許請求の範囲によって規定される技術的範囲及びその均等な範囲において様々な態様に変化させることができる。例えば、当該方法は、クランク部材ごとに２つの偏心支持部分を有しているＶ型エンジンであって、両方の支持部分が最大偏心した状態においてクランクピン軸線を中心として互いに対して傾斜しているＶ型エンジンのクランクシャフトに適用可能である。

１ クランクシャフト
２ クランクシャフト軸線
３ 第１のクランク部材
４ 第２のクランク部材
５ クランクピン
６ クランクアーム
７ クランクピン軸線
８ 外部前方クランク部材歯車
９ 外部後方クランク部材歯車
１０ 中間歯車
１１ 補助シャフト
１２ 支持部分
１３ 円状フランジ
１４ 外部前方クランク部材歯車
１５ 外部後方クランク部材歯車
１６ 穴
１７ 支持部分
１８ 接触面
１９ 接触面
２０ ロック部材
２１ 凹所
２２ 固定位置
２３ ネジ付穴
２４ 補助歯車
２５ ロック部材
２６ クランク材
２７ 芯出し要素
２８ 半体フランジ
２９ フランジ
３０ 周方向スロット
３１ 溶接位置
３７ 第１のクランク部材
３８ 受容穴
３９ 突起
４０ 凹所
１０１ 往復式ピストン機構
１０２ クランクシャフト
１０４ クランクピン
１０５ クランクシャフト軸線
１０６ クランク部材
１０７ 軸受部分
１０８ （接続ロッド１０９の）大きい端部
１０９ 接続ロッド
１１０ （接続ロッド１０９の）小さい端部
１１１ ピストン
１１２ 外部クランク部材歯車
１１３ 中間歯車
１１４ 補助歯車
１１５ 補助シャフト

Claims (10)

1. クランクシャフト（１）とクランク部材（３，４）とを組み立てるための方法であって、
   クランクアーム（６）同士の間に延在しているクランクピン（５）を含んでいるクランクシャフト（１）を準備するステップであって、前記クランクシャフト（１）が、クランクシャフト軸線（２）を有しており、前記クランクピン（５）が、クランクピン軸線（７）を有している、前記ステップと、
   前記クランク部材（３，４）の２つの半体を準備するステップであって、組立状態において、前記クランク部材（３，４）が、前記クランクピン（５）を中心として回転可能とされるように、且つ、接続ロッドの大きい端部を支持するための外周壁と、前記クランクピン（５）を中心として前記クランク部材（３，４）を駆動させるための外部クランク部材歯車（８，９，１４，１５）とを備えているように、前記クランク部材（３，４）の２つの前記半体が、前記クランクピン（５）の周囲において互いに対して固定されている、前記ステップと、
   を備えている前記方法において、
   前記半体が、前記クランクピン（５）の周囲において互いに対して装着され、前記クランクピン（５）の両方の側面に接触面（１８，１９）を形成し、前記半体を前記クランク部材（３，４）のアキシアル方向外面同士の間に延在した後に、支持部分（１２，１７）及び前記外部クランク部材歯車（８，９，１４，１５）の歯付表面から遠位に配置されている固定位置（２２）に少なくとも固定（２０）を適用することによって、両方の前記半体が周方向において互いに対して固定されており、
   前記固定位置（２２）が、少なくとも１つの前記接触面（１８，１９）において前記クランク部材（３，４）の前記アキシアル方向外面に配置されており、適用された前記固定（２０）が、前記固定位置（２２）において前記半体に形成されている凹所（２１）の内部にＩ字状のロック部材（２０）を挿入することを備えており、前記凹所は、その中に前記ロック部材（２０）が前記クランクシャフト（１）のアキシアル方向に挿入される共通の凹所を形成することを特徴とする方法。
2. 前記クランクピン（５）に対する前記クランク部材（３，４）の回転位置が、前記固定（２０）を適用する前において、前記クランクピン軸線（７）に関するラジアル方向において見ると、前記固定位置（２２）が隣り合うクランクアーム（６）を越えて配置されるように選定されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記固定位置（２２）が、前記クランクシャフト軸線（２）及び前記クランクピン軸線（７）が延在している平面内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記ロック部材（２０）と前記凹所（２１）とが、前記ロック部材（２０）が加圧されることによって挿入され、これにより前記半体が互いに対して同時に押圧されるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 相補的なロック部材（２０）が、前記凹所（２１）と前記ロック部材（２０）との所定且つ所望の寸法的関係に基づいて、異なる寸法を有している一連のロック部材から選定されるように、前記ロック部材（２０）を挿入するステップを実施する前に、前記凹所（２１）の寸法が決定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. テーパ状のロック部材（２０）及び相補的な凹所（２１）が適用されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 例えば熱組立の場合に、前記ロック部材（２０）が前記凹所（２１）内に挿入され、収縮させられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記固定（２０）を前記固定位置（２２）に適用した後に、前記クランク部材（３，４）が、前記クランクピン（５）を中心として回転され、これにより、前記クランク部材（３，４）の前記アキシアル方向外面における他方の前記接触面（１８，１９）が、前記クランクピン軸線（７）に関するラジアル方向において前記隣り合うクランクアーム（６）を越えて配置された後に、第２の固定（２０）が、前記クランク部材（３，４）の前記アキシアル方向外面における他方の前記接触面（１８，１９）に適用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項及び請求項２に記載の方法。
9. クランクシャフト（１）とクランク部材（３，４）とから成る組立体において、
   前記クランクシャフト（１）が、クランクアーム（６）同士の間に延在しているクランクピン（５）を含んでおり、
   前記クランクシャフト（１）が、クランクシャフト軸線（２）を有しており、
   前記クランクピン（５）が、クランクピン軸線（７）を有しており、
   前記クランク部材（３，４）が、前記クランクピン（５）に回転可能に取り付けられており、前記クランク部材（３，４）が、接続ロッドの大きい端部を支持するための外周壁と、前記クランクピン（５）を中心として前記クランク部材（３，４）を駆動させるための外部クランク部材歯車（８，９，１４，１５）とを有する支持部分（１２，１７）を有しており、
   前記クランク部材（３，４）が、前記クランク部材（３，４）のアキシアル方向外面同士の間に延在している半体同士の間において２つの接触面（１８，１９）で互いに対して固定されている２つの前記半体を備えており、
   少なくとも一の接触面（１８，１９）において、周方向において前記半体の両方を前記接触面に固定するための固定が、前記クランク部材（３，４）のアキシアル方向外面に配置されている固定位置（２２）に適用され、前記固定が、前記固定位置（２２）において前記半体に形成されていると共にその中にロック部材（２０）が前記クランクシャフト（１）のアキシアル方向に挿入される共通の凹所を形成する凹所（２１）に挿入されるＩ字状の前記ロック部材（２０）を備えることを特徴とする組立体。
10. 前記支持部分（１２，１７）が、前記クランクピンに対して偏心していることを特徴とする請求項９に記載のクランクシャフト（１）とクランク部材（３，４）とから成る組立体。

Images