特許 7049418 クランクケース、キャップ部材及びクランクケースの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-29

(45)【発行日】2022-04-06

(54)【発明の名称】クランクケース、キャップ部材及びクランクケースの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F02F 7/00 20060101AFI20220330BHJP

   F16M 1/021 20060101ALI20220330BHJP

【ＦＩ】

F02F7/00 301F

F16M1/021 D

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020152359

(22)【出願日】2020-09-10

(62)【分割の表示】P 2018185643の分割

【原出願日】2018-09-28

(65)【公開番号】P2021001605

(43)【公開日】2021-01-07

【審査請求日】2020-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】518126144

【氏名又は名称】株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー

(73)【特許権者】

【識別番号】592215583

【氏名又は名称】株式会社加地テック

(74)【代理人】

【識別番号】100101340

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 英一

(74)【代理人】

【識別番号】100205730

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 重輝

(74)【代理人】

【識別番号】100213551

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 智貴

(72)【発明者】

【氏名】吉田 崇宏

(72)【発明者】

【氏名】植田 秀作

【審査官】楠永 吉孝

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３４８６６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開昭５５－１７７０８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－２９９５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０２１４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１３０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－０４２３１５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ３９／００～３９／１６

Ｆ０２Ｆ ７／００

Ｆ１６Ｍ １／０２１

Ｆ１６Ｃ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クランク軸が内部に配置されるために上面が開放され、該クランク軸が内部に配置された略矩形筺状のクランク室と、
前記クランク室内に固定された円環状の軸受メタル装着部に装着され、前記クランク軸を挿通させている軸受メタルと、
前記クランク室に固定され、内周面が前記軸受メタル装着部と同軸であって、前記クランク軸を挿通させている円環状の両端キャップと、
前記両端キャップの端面に取付けられ、前記クランク軸との間をシールするシール部材と、
前記両端キャップと別体の部品であって、前記クランク室の両端面部の該両端キャップから該クランク室の上端に亘る開口を塞いでいる両端カバーと
を備えたことを特徴とするクランクケース。

【請求項2】

鋳造成形物の一部を切削加工する部品であってそれぞれ半環状の両端キャップ上部及び両端キャップ下部を、略矩形筺状に形成したクランク室と同時切削加工しておき、
鋳造成形物の一部を切削加工する部品であって前記クランク室の開放された両端面部を閉蓋する両端カバーを切削加工しておき、
第１工程として、前記クランク室の開放された上面から、該クランク室内にクランク軸を挿入し、
第２工程として、前記クランク室内に前記クランク軸を配置し、
第３工程として、内部に前記クランク軸を挿通させる軸受メタルが装着される円環状の軸受メタル装着部を構成し、
第４工程として、前記両端キャップ上部及び前記両端キャップ下部により、内周面が前記軸受メタル装着部と同軸であって、内部に前記クランク軸を挿通させる円環状の両端キャップを構成し、
第５工程として、前記両端キャップの端面に、前記クランク軸との間をシールするシール部材を取付け、
両端カバー取付け工程として、前記両端キャップと別体の部品である前記両端カバーによって、前記クランク室の両端面部の該両端キャップから該クランク室の上端に亘る開口を塞ぐことを特徴とするクランクケースの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クランクケース、キャップ部材及びクランクケースの製造方法に関し、より詳しくは、構成各部品の形状及び切削加工箇所を的確にして、製造を容易化したクランクケース、キャップ部材及びクランクケースの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、クランク軸を支持するクランクケースは、凹部や貫通孔が形成され、これら凹部や貫通孔の内周部を軸受けとしてクランク軸を支持するようになっている（特許文献１）。

【0003】

クランクケースは、鋳造で作成するのが一般的であり、軸受けとなる箇所及び軸受キャップ等の部品が取付けられる箇所は、切削加工によって、精度の高い面に仕上げる必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第３８４４２０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

クランクケースの製造工数は、鋳造後の切削加工箇所の多寡及び手順と、各部品の組立手順とによって大きく左右される。

【0006】

そこで、本発明は、構成各部品の形状及び切削加工箇所を的確にして、製造を容易化したクランクケース、キャップ部材及びクランクケースの製造方法を提供することを課題とする。

【0007】

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題は、以下の各発明によって解決される。

【0009】

１．
クランクケースであって、
クランク軸と、
略矩形筺状で上面が前記クランク軸が内部に配置されるために開放され、該クランク軸が内部に配置されたクランク室と、
前記クランク室内に固定された円環状の軸受メタル装着部に装着され、前記クランク軸を挿通させている軸受メタルと、
前記クランク室内に固定され、前記クランク軸の一端側を挿通させている円環状の両端キャップと、
前記両端キャップの端面に取付けられ、前記クランク軸との間をシールするシール部材と
を備え、
前記両端キャップは、鋳造成形物の一部が切削加工面となっている部品であり、前記両端キャップの端面は、切削加工面であって、同一平面上にあり、
前記クランク室の両端面部は開放され、前記両端キャップから外れた位置において両端カバーによって閉蓋されていることを特徴とするクランクケース。
２．
前記軸受メタル装着部と前記両端キャップの内周面とは、同軸に形成されていることを特徴とする請求項１記載のクランクケース。
３．
クランクケースの製造方法であって、
略矩形筺状に形成したクランク室の開放された上面から、該クランク室内にクランク軸を挿入する第１工程と、
前記クランク室内に前記クランク軸を配置する第２工程と、
内部に前記クランク軸を挿通させる軸受メタルが装着される円環状の軸受メタル装着部を構成する第３工程と
内部に前記クランク軸の一端側を挿通させる円環状の両端キャップを構成する第４工程と、
前記両端キャップの端面に、前記クランク軸との間をシールするシール部材を取付ける第５工程と、
前記クランク室の開放された両端面部を、前記両端キャップから外れた位置において両端カバーによって閉蓋する両端カバー取付け工程と
を有し、
前記両端キャップは、鋳造成形物の一部を切削加工する部品であり、前記両端キャップの端面は、前記各工程の実施前に切削加工しておき、同一平面上とすることを特徴とするクランクケースの製造方法。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、構成各部品の形状及び切削加工箇所を的確にして、製造を容易化したクランクケース、キャップ部材及びクランクケースの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態のクランクケースを示す分解斜視図

【図2】実施形態のクランクケースの一部を示す要部分解斜視図

【図3】実施形態のクランクケースのキャップ部材を示す斜視図

【図4】実施形態のクランクケースの両端カバーを示す斜視図

【図5】クランクケースを示す分解斜視図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

【0013】

図５は、クランクケースを示す分解斜視図である。

【0014】

本件出願人が製造しているクランクケースの組立及び加工手順は、図５に示すように、まず、両端キャップカバー１０１を、略矩形筺状のクランク室１０２に、パッキン１０４を挟んでボルトで固定する。両端キャップカバー１０１は、クランク室１０２の一端面部の開口１０３及び他端面部の開口１０３を塞ぐように、２枚が固定される。さらに、軸受キャップ１１０もクランク室１０２に固定される。軸受キャップ１１０は、少なくとも、クランク室１０２との接合面及びボルト挿通孔が切削加工されている。

【0015】

各両端キャップカバー１０１、１０１には、クランク軸１０７の両端部分が挿通される。このとき、両端キャップカバー１０１の切削加工されている部分は、ボルト穴１０５およびクランク室１０２との接合面のみである。このとき、クランク室１０２内には、クランク軸１０７は配置されていない。クランク室１０２の上面は、クランク室１０２内にクランク軸１０７が配置され得るように開放されており、クランク軸１０７の配置後に、図示しない蓋によって閉蓋される。

【0016】

次に、軸受キャップ１１０の軸受メタルを装着する面とクランク軸１０７の軸受メタルを装着する面、及び、両端キャップカバー１０１の内周面１０１ｂを同時加工する。さらに、クランク室１０２の上面１０２ａと両端キャップカバー１０１の上面１０１ａとが同時加工される。さらに、両端キャップカバー１０１及びクランク室１０２を同時切削加工（共加工）し、ノックピン穴１０６を開ける。ノックピン穴１０６は、両端キャップカバー１０１からパッキン１０４を経てクランク室１０２までを貫通して形成される。両端キャップカバー１０１及びクランク室１０２を同時切削加工するのは、ノックピン１０８が両端キャップカバー１０１からパッキン１０４を経てクランク室１０２まで挿入されるように、ノックピン穴１０６をこれら３部材に亘って一直線の穴とするためである。これにより、両端キャップカバー１０１の内周面１０１ｂと軸受メタル装着面（クランク室１０２側と両端キャップ側）の同軸が担保され、両端キャップカバー１０１の内周面１０１ｂと嵌合する部品（後述のラビリンスシール１１１）を装着できる。また、両端キャップカバー１０１の上端面１０１ａとクランク室１０２の上縁面１０２ａとの同一平面が担保されるため、クランク室１０２の上縁面１０２ａに蓋を取り付けた後に、クランク室１０２内の潤滑油が外に漏れることがない。

【0017】

そして、両端キャップカバー１０１を外して、クランク室１０２内にクランク軸１０７を配置する。クランク軸１０７は、クランク室１０２内に設けられた半円環状の複数の軸受け下部１０９に装着した軸受メタル（図示せず）により支持させる。各軸受け下部１０９には、半円環状の軸受けキャップ１１０を取付ける。軸受け下部１０９及び軸受けキャップ１１０は、円環状の軸受メタル支持部を構成し、この軸受メタル支持部に装着した軸受メタル内にクランク軸１０７を挿通させている状態となる。

【0018】

ノックピン１０８をノックピン穴１０６に挿入することにより両端キャップカバー１０１をクランク室１０２に対して位置決めし、両端キャップカバー１０１をクランク室１０２にボルトで固定する。両端キャップカバー１０１を固定するボルト（例えば、Ｍ２０）に対して、ボルト穴１０５の径（例えば、φ２２）が大きい。そのため、ノックピン１０
８によりクランク室１０２に対する両端キャップカバー１０１の位置精度を確保している。

【0019】

クランク軸１０７の一端部分と両端キャップカバー１０１の挿通孔との間には、２分割ラビリンスシール１１１を取付ける。２分割ラビリンスシール１１１は、円環が中央線で２分割された２つの半円環形状に構成されており、クランク軸１０７の一端部分の上下に位置して両端キャップカバー１０１のラビリンスシール嵌め合い面（挿通孔の内周面）１０１ｂに取付けられて、クランク軸１０７と両端キャップカバー１０１との間をシールする。

【0020】

ラビリンスシール１１１とクランク軸１０７との隙間に必要な精度は、両端キャップカバー１０１が固定されるクランク室１０２のメタル取付け面１０２ｂと、両端キャップカバー１０１のラビリンスシール嵌め合い面１０１ｂとの位置精度が保証されていることによって、確保される。

【0021】

このクランクケースでは、ノックピン１０８によりクランク室１０２に対して位置決めされる両端キャップカバー１０１に、クランク軸１０７の位置精度に影響する切削加工面があるので、両端キャップカバー１０１をクランク室１０２に固定した状態で同時切削加工をしなければならない。

【0022】

このクランクケースでは、両端キャップカバー１０１の切削加工面は、クランク室１０２の上面に対する位置精度が必要で、また、この精度がクランク軸１０７の位置精度にも影響するので、両端キャップカバー１０１は、単体で切削加工してからクランク室１０２に取付けることができず、クランク室１０２に取り付けた状態で同時切削加工を行っている。

【0023】

本件出願人は、上述のようなクランクケースにおいて、より工程を減らして製造の容易化を図ることを試みた結果、下記のようなクランクケース、キャップ部材及びクランクケースの製造方法に想達した。

【0024】

図１は、実施形態のクランクケースを示す分解斜視図である。

【0025】

本実施形態のクランクケースは、図１に示すように、回転軸であるクランク軸１を回転可能に支持するクランクケースであり、凹部や貫通孔が形成され、これら凹部や貫通孔の内周部を軸受けとしてクランク軸１を支持するようになっている。このクランクケースは、鋳造成形物の一部（軸受けとなる箇所及び軸受キャップ等の部品が取付けられる箇所）が高精度の切削加工面となっている部品から構成されている。

【0026】

このクランクケースの組立及び加工手順は、まず、各部品を鋳造によって作成し、これら各部品（鋳造成形物）の所定の箇所を切削加工して切削加工面としておく。切削加工面は、後述するように、少なくとも、キャップ部材３３と軸受け下部３１及び両端キャップ下部４１との接合面、軸受メタル装着部３、両端キャップ４のラビリンスシール５の取付け面である。

【0027】

〔第１工程〕
図２は、実施形態のクランクケースの一部を示す要部分解斜視図である。

【0028】

図１及び図２に示すように、略矩形筺状で上面が開放されたクランク室２の内部に、クランク軸１を配置する。クランク室２の前面部及び後面部には、クランク軸１に接続される図示しない複数のロッドが外方に引き出されるための複数の透孔２１が形成されている
。各ロッドは、クランク軸１の軸方向に垂直な方向に延在される。

【0029】

〔第２～第３工程〕
クランク軸１は、クランク室２内に設けられた半円環状の複数の軸受け下部３１及びキャップ部材３３，３４により固定された軸受メタル（図示せず）により支持させる。各軸受け下部３１には、半円環状のキャップ部材３３、３４を固定する。軸受け下部３１及びキャップ部材３３、３４は、円環状の軸受メタル装着部３を構成し、この軸受メタル装着部３に装着された軸受メタル内にクランク軸１を挿通させている状態となる。軸受け下部３１とキャップ部材３３、３４との取付け面は、それぞれ切削加工されている。また、軸受メタル装着部３の内周面部と、この軸受メタル装着部３に装着された軸受メタルに対応する箇所のクランク軸１の外周面部とは、同軸であり、それぞれ切削加工されている。

【0030】

〔第４工程〕
図３は、実施形態のクランクケースのキャップ部材を示す斜視図である。

【0031】

図３に示すように、クランク室２の両端側に位置するキャップ部材３３は、軸受けキャップ３２及び両端キャップ上部４２が一体化されたものである。軸受けキャップ３２は、前述のように軸受け下部３１に突き合わせられて円環状の軸受メタル装着部３を構成する。両端キャップ上部４２は、クランク室２内に設けられた半円環状の両端キャップ下部４１に取付けられて円環状の両端キャップ４を構成する。

【0032】

両端キャップ４の端面を構成している両端キャップ上部４２の端面及び両端キャップ下部４１の端面は、切削加工面であって、同一平面上にある。軸受メタル装着部３及び両端キャップ４は、クランク室２とキャップ部材３３を同時加工することにより形成される。また、ラビリンスシール用パッキン５１と接する両端キャップ上部４２のシート面（端面）４ｂおよびクランク室２のシート面（端面）２ａも同時加工により成形される。

【0033】

両端キャップ上部４２の端面及び両端キャップ下部４１の端面が同一平面上にあることにより、ラビリンスシール用パッキン５１を挟んで、ラビリンスシール５を両端キャップ上部４２と両端キャップ下部４１で形成された端面に取り付けることができる。両端キャップ上部４２及び両端キャップ下部４１の接触面は、メタルコンタクトによりシールされる。

【0034】

なお、軸受けキャップ３２及び両端キャップ上部４２は、一体化させずに別体の部材としてもよいが、これら軸受けキャップ３２及び両端キャップ上部４２を一体化することにより、部品点数の削減およびボルト締付け作業の削減が図られる。

【0035】

クランク室２の一端側に位置する軸受メタル装着部３（軸受けキャップ３２及び軸受け下部３１）の内周部には、図示しない軸受メタル（スラスト軸受け）が装着されている。クランク軸１は、軸受メタルにより位置決めがなされる。

【0036】

〔第５工程〕
図１及び図２に示すように、キャップ部材３３が構成する両端キャップ４には、クランク軸１との間をシールするシール部材となるラビリンスシール５が、ラビリンスシール用パッキン５１を挟んで挟んで取付けられている。ラビリンスシール用パッキン５１は、１箇所で切断された円環状に形成されている。ラビリンスシール５は、円環が中央線で２分割された２つの半円環形状に構成された２分割ラビリンスシールである。ラビリンスシール５は、クランク軸１の両端部分の上下に位置して両端キャップ４のラビリンスシール嵌め合い面（挿通孔の内周面）４ａに取付けられて、クランク軸１と両端キャップ４との間をシールする。クランク軸１の一端側においては、ラビリンスシール５は、クランク軸１
に設けられたフランジ部１１と両端キャップ４との間をシールする。両端キャップ４のラビリンスシール嵌め合い面４ａは、切削加工面となっている。

【0037】

なお、フランジ部１１は、クランク軸１への回転駆動力の入力部、又は、クランク軸１からの回転駆動力の出力部となる。

【0038】

ラビリンスシール５とクランク軸１との隙間は狭い方が油が漏れにくい。軸受メタル装着部３（軸受け下部３１）と両端キャップ４の内周面４ａとは、同時加工され、同軸に形成されている。これら軸受け下部３１と両端キャップ４の内周面４ａとが同軸であるので、ラビリンスシール５とクランク軸１との隙間を狭くすることができる。

【0039】

〔両端カバー取付け工程〕
図４は、実施形態のクランクケースの両端カバーを示す斜視図である。

【0040】

図４に示すように、クランク室２の両端面部は開放されており、両端キャップ４から外れた位置において、両端カバー６によって閉蓋されている。両端カバー６は、クランク室２にパッキン７を挟んでボルトで固定する。両端カバー６は、クランク室２の両端面部の開口を塞いで、２枚が固定される。

【0041】

クランク軸１の他端側には、軸端ポンプ８が設けられている。軸端ポンプ８は、クランク室２内の潤滑油を循環させるポンプであり、クランク軸１によって駆動される。

【0042】

以上のように、本発明のクランクケースでは、両端キャップ４（両端キャップ上部４２）及び両端カバー６（前述したクランクケースの両端キャップカバー１０１に相当）は別体の部品となっており、両端カバー６には、クランク軸１の位置に影響する切削加工面がなく、両端キャップ４（両端キャップ上部４２）は、クランク室２の上面との位置関係が問題とならないので、両端キャップ４（両端キャップ上部４２）及び両端カバー６は、それそれ単体で切削加工してからクランク室２に取付けることができる。

【0043】

したがって、これら両端キャップ４（両端キャップ上部４２）及び両端カバー６は、クランク軸１のクランク室２への組込みが終わった後に取付ければよい。また、両端カバー６には、取付けの位置精度は要求されない。これにより、本発明のクランクケースでは、両端キャップ４（両端キャップ上部４２）を単体で切削加工してからクランク室２に取付けることができ、組立及び加工工程が簡素化されている。

【符号の説明】

【0044】

１ クランク軸
１１ フランジ部
２ クランク室
２ａ シート面
３ 軸受メタル装着部
３１ 軸受け下部
３２ 軸受けキャップ
３３、３４ キャップ部材
４ 両端キャップ
４ａ ラビリンスシール嵌め合い面
４ｂ シート面
４１ 両端キャップ下部
４２ 両端キャップ上部
５ ラビリンスシール
５１ ラビリンスシール用パッキン
６ 両端カバー
７ パッキン
８ 軸端ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】