JPH0241831A - 軸受キャップの組付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半割メタルとこれに回転自在に支持される軸
体との間のクリアランスに影響を与える軸受キャップの
取付ボディへのボルト締結に際し、半割メタルと軸体と
が接触するまで締付けた後、必要クリアランス分緩める
ようにした軸受キャップの組付方法に関するものである
。

（従来の技術） 一般にナツトランナ等でボルト締結を行う手法としては
、締結時のトルクを検出してこれで制御するトルク法（
特公昭６０−１４８７５号公報）や、締結角度で制御す
る角度法（特公昭６１−５８５７号公報）が主に知られ
ている。

ここにこのような手法を採用して行われるボルト締結作
業の例として、エンジンの構成部品であるコンロッドの
ビッグエンドにおいてクランクビンをコンロッド大径部
との間に挾み込んで支持する軸受キャップの組付けや、
第４図に示すようにクランク軸７をシリンダボディ３と
の間に挾み込んで支持する軸受キャップ２の組付けがあ
る。この組付作業について略述すると第５図（Ａ）〜（
Ｃ）に示すように、先ず左右一対のボルト１て軸受キャ
ップ２を取付ボディたるシリンダボディ３に締結した上
で、ボルト１間に軸孔４のポーリング加工を施す。次い
で一旦シリンダボディ３から軸受キャップ２を取り外し
、これらシリンダボディ３並びに軸受キャップ２に形成
された軸孔４を成す各凹溝５に、半割メタル６を夫々装
着する。

これら半割メタル６は、互いに組み合わされることで軸
孔４の周面に沿って円環を構成するようになっている。

そして最後に、半割メタル６が装着されたシリンダボデ
ィ３と軸受キャップ２との間に挾み込んで軸体たるクラ
ンク軸７を配置し、再度軸受キャップ２をシリンダボデ
ィ３にボルト締結することで組付作業か完了されるよう
になっている。

特に半割メタル６は、その両端縁がシリンダボディ３及
び軸受キャップ２への装着状態において、それらの接合
面８よりも若干突出する寸法で形成され、この突出部分
はクラッシュハイトｃｈと称される。このクラッシュハ
イトｃｈは、軸受キャップ２のシリンダボディ３へのボ
ルト締結によりその締結力で潰されるように圧縮され、
クランク系の放熱やクランク軸７の回転に伴う半割メタ
ル６の連れ回りを規制する他、殊に半割メタル６の軸孔
４周面への密管性を向上させると共に、半割メタル６自
体に張りを与えるように機能する。

以上は、軸受キャップ並びに半割メタルを備えてクラン
クピンを回転自在に支持するコンロッドのビッグエンド
等においても同様である。

（発明が解決しようとする課題） ところで上述のようなりランク軸７等の軸体を回転自在
に支持する構造では、第４図に示すようにクランク軸７
と半割メタル６との間に設計上適当なりリアランスＣが
設定されるが、実際に製造されたものを測定してみると
、第６図に示すようにクリアランスＣの大きさにバラツ
キが生じている。そして特にクリアランスＣが大きすぎ
る場合には、軸振動に起因してエンジン高速域で騒音を
発生させる問題があった。また過剰に締付けてクリアラ
ンスＣが小さすぎると、半割メタル６の焼付き等を生ず
ることもある。そこで、このようなりリアランスＣをで
きる限り設計値域内に分布させ得るような方策の案出が
望まれている。

（課題を解決するための手段と作用） 本発明は、取付ボディに軸受キャップが取り付けられて
区画形成される軸孔に、軸体を挿入すると共に軸体の回
りにこれを囲繞させてクラッシュハイトを有し且つ軸孔
の周面に沿って円環を構成する一対の半割メタルを装着
し、次いでこれら軸体と半割メタルとが接触するまで軸
受キャップを取付ボディにボルト締結し、最後に接触時
の締付値を検出すると共に接触時の締付値から必要クリ
アランスにト１１当する締付値だけ緩めるようにして、
クラッシュハイトの影響が既になくなっている軸体と半
割メタルとの接触時の締付値をその後の緩め作業のため
の基準値として検出し、この基＄値からクリアランス分
たけ緩めて適当なりリアランスで軸受キャップを取付ボ
ディへ組み付けるようになっている。

（実施例） 以下に本発明の好適実施例を、シリンダボディ３との間
にクランク軸７を回転自在に支持する軸受キャップ２の
組付は作業を例示して説明する。

先ず半割メタル６とクランク軸７との間のクリアランス
Ｃが設計値域よりも大きくなる要因について述べると、
主に次の２つの点が挙げられる。

■軸孔４の加工時と半割メタル６を装着して再度ボルト
締結するエンジンの組立時とを比較した場合、同じ締付
トルクで締め付けてもボルト１に発生するボルト軸力は
異なり、加工時よりも組立時の方が軸受キャップ２の締
結力が小さくなってクリアランスＣも大きくなってしま
う。これは組立時には、半割メタル６の反発力の作用に
よりボルトネジ面の摩擦が加工時よりも大きくなってお
り、このため大きなネジ込み力が必要となって同一締付
トルクでは軸受キャップ２をシリンダボディ３に締結す
るボルト軸力が加工時に比べてより小さなものとなって
しまうからである。

しかしながらこの要因■は、角度法を採用して締付トル
クに拘らず加工時と同一の締付角度で締め付けることに
より、組立時にも路間−のボルト軸力を得て解消するこ
とができる。

■他方、ボルト軸力自体を加工時と組立時とで等しくす
ることができたとしても、そのボルト軸力の一部は半割
メタル６のクラッシュハイトｃｈを押し潰すように圧縮
するのに費やされるため、軸受キャップ２をシリンダボ
ディ３に締結する締付力としてはその圧縮力性だけロス
があり、結局加工時と同一のボルト軸力を発生させるよ
うにしても、組立時の軸受キャップ２の締結力は加工時
よりも小さなものとなってしまう。特にこの要因につい
て詳述すると第５図（Ａ’）〜（Ｃ）に示すように、加
工時にボルト軸力Ｆｂで軸受キャップ２をシリンダボデ
ィ３に締結した状態でポーリングを施すと、軸受キャッ
プ２の剛性（バネ定数）Ｋｂに基づき、δ０だけ変位し
た状態で真円の軸孔４が形成される（第５図（Ａ）参照
）。次いで、半割メタル６を装置して再度軸受キャップ
２をボルト締結する際の締結初期にあっては、先ず剛性
（バネ定数）Ｋｍの半割メタル６のクラッシュハイトｃ
ｈを押し潰すように圧縮する必要があり、ここで締付初
期のＦｍなるボルト軸力がクラッシュハイトｃｈを変形
させるために費やされる（第５図（Ｂ）参照）。そして
クラッシュハイトｃｈが変形された後にボルト軸力が軸
受キャップ２の締結に寄与することになるが、このとき
の締結力は、加工時と略同じボルト軸力Ｆｂが作用して
いても、タラッシュハイト圧縮分の軸力Ｆｍのロスのた
め加工時よりも小さなものとなっており（（Ｆｂ−Ｆｍ
）＜Ｆｂ）　、かっこのボルト軸力（Ｆｂ−Ｆｍ）は、
半割メタル６及び軸受キャップ２双方の剛性（Ｋｂ十Ｋ
ｍ）に抗して作用するものであるから加工時よりも小さ
な値となり、その結果加工時よりもより小さな変位δ１
　（δ１くδ０）となってクリアランスＣが大きなもの
となってしまう。

■また更に、左右一対のボルト１を同一の締結力で締め
付けたとしても、クラッシュハイトｃｈの変形に費され
るボルト軸力が左右で必ず等しくなるとは限らない。こ
のため、軸受キャップ２に作用するボルト軸力が不均一
化して軸受キャップ２の変形し、軸孔４の真円度が得ら
れなくなって設計上のクリアランスＣを確保できなくな
ってしまうという点もあった。

二二に本発明は、上記要因■を取除くと共に、上記■の
点を解決してクリアランスＣの適正化を確保すると共に
、真円度を向上させるものである。

角度法における締付値としての締付角度ｅと締付トルク
Ｔ（軸受キャップ、半割メタルからの反トルク）の特性
を示す第１図のグラフに従って本発明を説明すると、組
立作業において軸孔４に半割メタル５を装若し再度軸受
キャップ２を取付ボディたるシリンダボディ３にボルト
締結してゆく際、半割メタル６とクランク軸７とが接触
する前の締付角度域の締付特性Ｉとこれらか接触して既
にクラッシュハイトｃｈの影響がなくなっている締付角
度域の締付特性■とでは、締付トルクＴは異なる増加率
を示す。ここに本発明は、クラッシュハイトｃｈのＭｙ
　Ｗがなく■っ必要クリアランスＣを得るための基準と
して好ましいクランク軸７と半割メタル６との接触時の
締付値θａを検出し、この締付値ｅａからクリアランス
相当分の締付値θｂだけ緩めるようにしたものである。

接触時の締付角度θａはグラフ上では、各締付特性■、
■の交点Ｘａとして与えられる。そしてこの締付角Ｉｅ
ｅａからクリアランス相当分の締付角度θｂだけ緩めれ
ば、半割メタル６とクランク軸７との間に適正なりリア
ランスＣを与えることができる。

また必要なりリアランス相当分の緩めＷｅｂは、締付角
度とクリアランスとの関係をテストピース等を用いて予
め求めておけば良い。

なお、必要なりリアランス相当分の緩め量は、締付角度
法、締付トルク法のいずれでも実施することが可能であ
る。

次に、この方法の具体的実施例を具体的装置例を挙げつ
つ説明する。

第２図には、ナツトランナ１０をマイクロ・コンピュー
タ等の制御手段１１で制御するように構成したものが示
されており、制御用の信号としては、角度エンコーダ１
２で検出されるナツトランナの締付角度ｅと、トルクト
ランジューサ１３で検出されるナツトランナ１０に作用
する反トルク（締付トルク）Ｔが採用される。そして本
制御は、−次関数に近似できるこれら締付特性１．■に
っいて連立−次方程式を解くことにより、接触時の座標
Ｘａを得るようになっている。そのため、各締付特性１
．ＩＩを得る４つの座標を決定できるように回路が構成
されている。すなわち、各特性■。

■に２つずつ対応させた４つの設定トルクＴ１〜Ｔ４か
設定される設定器１４８〜１４ｄ、設定器１４８〜１４
ｄに設定された設定トルクＴｌ　−Ｔ４とトルクトラン
ジューサ１３から出力された締付トルクＴとが一致した
ときにアナログゲート１５ａ〜１５ｄをＯＮして制御手
段１１に制御信号を出力するコンパレータ１６ａ〜１６
ｄ及びアナログゲート１５ａ〜１５ｄからの制御信号で
切替えられてそのとき角度エンコーダ１２で検出されて
いる締付角度θを出力する角度ゲート１７ａ〜１７ｄが
備えられて、これらが１１制御手段１１に接続されて構
成される。尚、１８はナツトランナ駆動制御用のサーボ
アンプ、１つはＤＣナツトランナモータである。

この回路の制御フローについて第３図に従って説明する
。

〈ステップｌ〉 外部からのナツトランナスタート信号によりサーボアン
プ１８を作動させ、ＤＣナツトランナモータ１９を作動
させる。

くステップ２〉 トルクトランジューサ１３からの出力信号Ｔと設定器１
４ａからの信号Ｔｌが一致すると、アナログゲート１５
ａをＯＮＬ、、制御手段１１に制御信号を出力する。こ
の制御信号を受けると制御手段１１は、角度エンコーダ
１２の出力段にある角度ゲート１７ａ〜１７．ｃをＯＮ
する。これにより、締付特性Ｉの座標の１つが求められ
る。

くステップ３〉 トルクトランジューサ１３の出力信号Ｔと設定’ＪＷ　
１４　ｂ　ｌ）’らの信号Ｔ２が一致すると、アナログ
ゲート１５ｂをＯＮＬ、制御手段１１に信号を送る。こ
の制御信号を受けると制御手段１１は角度ゲート１７ａ
を０ＦＦＬ、求められた２つの座標からトルクレイト（
増加率）を演算し、締付特性Ｉを求める。

くステップ４〉 トルクトランジューサ１３からの出力信号Ｔと設定器１
４ｃの信号Ｔ３が一致すると、アナログゲート１５ｃを
ＯＮＬ、制御手段１１に信号を送る。この制御信号を受
けると制御手段１１は、角度ゲート１７ｂをＯＦＦする
。これにより、締付特性Ｈの座標の１つが求められる。

くステップ５〉 トルクトランジューサ１３からの出力信号Ｔと設定器１
４ｄとの信号Ｔ４か一致すると、アナログゲート１５ｄ
をＯＮＬ、制御手段１１に信号を送る。この制御信号を
受けると制御手段１１は、角度ゲート１７ｃを０ＦＦＬ
、求められた２つの座標からトルクレイト（増加率）を
演算し、締付特性■を求める。そしてこれら特性Ｉ、Ｉ
Ｉの交点Ｘａ、すなわち接触時の締付角度θａを求め、
さらにこの締付角度ｅａから緩めるべき角度θｂを差引
いて、ナツトランナ１０の逆転量を設定する。

くステップ６〉 その後ナツトランナ１０を逆転させ、この逆転制御角度
と角度エンコーダ１２からの角度θが一致したならば角
度ゲート１７ｄがＯＦＦとされ、ナツトランナ１０が停
止される。

このようにして締結作業を行なうことにより、クラッシ
ュハイトｃｈの影響が既になくなっているクランク軸７
と半割メタル６との接触時の締付値ｅａをその後の緩め
作業のための基準値として検出し、この基準値ｅａから
クリアランス０分だけ緩めて適当なりリアランスＣで軸
受キャップ２をシリンダボディ３へ組み付けるようにし
てクランク軸７と半割メタル６との間に適正なりリアラ
ンスＣを与える得ると共に、真円度を確保でき、軸振動
に起因する騒音を低減できると共に、過剰な締付による
半割メタル６の焼付き等を抑制できる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、取付ボディに軸受キャッ
プが取り付けられて区画形成される軸孔に、軸体を挿入
すると共に軸体の回りにこれを囲繞させてクラッシュハ
イトを有し且つ軸孔の周面に沿って円環を構成する一対
の半割メタルを装着し、次いでこれら軸体と半割メタル
とが接触するまで軸受キャップを取付ボディにボルト締
結し、最後に接触時の締付値を検出すると共に接触時の
締付値から必要クリアランスに相当する締付値だけ緩め
るようにして、クラッシュハイトの影響が既になくなっ
ている軸体と半割メタルとの接触時の締付値をその後の
緩め作業のための基準値として検出し、この基準値から
クリアランス分だけ緩めて適当なりリアランスで軸受キ
ャップを取付ボディへ組み付けるようにしたので、軸体
と半割メタルとの間に適正なりリアランスを与えること
ができると共に、真円度を確保することができ、軸振動
に起因する騒音を低減できると共に、過剰な締付による
半割メタルの焼付き等を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は半割メタルを軸孔に装着した組付は時の締付角
度と締付トルクの関係を示すグラフ、第２図は本発明を
実施する際に採用される制御系の一例を示す回路図、第
３図はその制御フローを示すフローチャート、第４図は
軸受キャップと取付はボディとの間に軸体を取付けた状
態を示す正面図、第５図は軸孔加工時から組付は時に亘
る作業プロセスとその際のボルト軸力と剛性との関係を
説明する図、第６図は望まれるクリアランスの分布を示
すグラフである。 ２・・・軸受キャップ ３・・・取付ボディ　（シリンダボディ）４・・・輔　
孔 ６・・・半割メタル ７・・・軸体（クランク軸） ｃｈ・・・クラッシュハイト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）取付ボディに軸受キャップが取り付けられて区画
   形成される軸孔に、軸体を挿入すると共に該軸体の回り
   にこれを囲繞させてクラッシュハイトを有し且つ軸孔の
   周面に沿って円環を構成する一対の半割メタルを装着し
   、次いでこれら軸体と半割メタルとが接触するまで軸受
   キャップを取付ボディにボルト締結し、最後に接触時の
   締付値を検出すると共に該接触時の締付値から必要クリ
   アランスに相当する締付値だけ緩めるようにしたことを
   特徴とする軸受キャップの組付方法。