特許 7128641 内燃機関のクランクシャフトにカウンターウェイトボアを加工するための装置及び方法

(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】2022-08-23

(45)【発行日】2022-08-31

(54)【発明の名称】内燃機関のクランクシャフトにカウンターウェイトボアを加工するための装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   B23B 45/14 20060101AFI20220824BHJP

   F16C 3/06 20060101ALI20220824BHJP

   F16C 3/18 20060101ALI20220824BHJP

   B23B 45/02 20060101ALI20220824BHJP

   B23B 49/00 20060101ALI20220824BHJP

   B23B 39/14 20060101ALI20220824BHJP

   B23B 41/00 20060101ALI20220824BHJP

   B23Q 9/00 20060101ALI20220824BHJP

【ＦＩ】

B23B45/14

F16C3/06

F16C3/18

B23B45/02

B23B49/00 A

B23B39/14

B23B41/00 Z

B23Q9/00 Z

【請求項の数】 9

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018072236

(22)【出願日】2018-04-04

(65)【公開番号】P2018176417

(43)【公開日】2018-11-15

【審査請求日】2020-11-09

(31)【優先権主張番号】10 2017 107 301.9

(32)【優先日】2017-04-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】510153962

【氏名又は名称】マン・エナジー・ソリューションズ・エスイー

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＮ ＥＮＥＲＧＹ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＳＥ

【住所又は居所原語表記】Ｓｔａｄｔｂａｃｈｓｔｒ．１ ８６１５３ Ａｕｇｓｂｕｒｇ，ＧＥＲＭＡＮＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】スヴェン・ヴィルダー

(72)【発明者】

【氏名】ペーター・ハイムゾート

【審査官】中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－００１５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０５４８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－１９１２０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６１－２０５７１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０２－０７９４３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１４／０９１７４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６２－０１９３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３４２８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３６６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６４０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８８９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ３５／００－４９／０６

Ｂ２３Ｑ １／００－１／７６

Ｂ２３Ｑ ９／００

Ｆ１６Ｃ ３／００－９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クランクシャフトが内燃機関に取り付けられた状態における、内燃機関のクランクシャフト（２２）に、カウンターウェイトボア（２１）を加工するための装置（１０）であって、
前記装置は、
前記クランクシャフト（２２）のカウンターウェイトボア（２１）に、加工されるべきカウンターウェイトボア（２１）を開放しながら、位置合わせ及び取り付け可能であるアダプタプレート（１３）と、
前記アダプタプレート（１３）に取り付け可能なクロステーブル（１５）と、
駆動モータ（１８）と共に、前記クロステーブル（１５）に取り付け可能なギア（１７）と、を有しており、
前記加工されるべきカウンターウェイトボア（２２）のための加工ツール（２０）が取り付け可能であるシャフト（２３）は、前記駆動モータ（１８）及び前記ギア（１７）によって、回転するように駆動可能であり、
前記シャフト（２３）は、前記ギア（１７）と共に、前記クロステーブル（１５）の上を、前記加工されるべきカウンターウェイトボア（２２）の長手方向において並進的に移動可能であり、
前記装置（１０）が前記カウンターウェイトボア（２１）を加工するときに、前記加工ツール（２０）が前記アダプタプレート（１３）を貫通する装置（１０）。

【請求項2】

前記クロステーブル（１５）のベースプレート（１５ａ）を、前記アダプタプレート（１３）に、前記アダプタプレート（１３）の面に対して垂直に延在する位置付けにおいて取り付けるための取り付け角度（１６）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記ギア（１７）が、前記クロステーブル（１５）の前記ベースプレート（１５ａ）に対して並進的に、かつ、前記アダプタプレート（１３）の面に対して垂直に移動可能である、前記クロステーブル（１５）のガイドプレート（１５ｂ）に取り付けられていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記ガイドプレート（１５ｂ）が、ハンドスピンドル（１５ｃ）を介して、前記ベースプレート（１５ａ）に対して並進的に移動可能であることを特徴とする、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記アダプタプレート（１３）が、複数の第１の位置合わせ及び取り付けボア（１４）を有しており、前記第１の位置合わせ及び取り付けボアを通じて、前記アダプタプレート（１３）は、前記クランクシャフト（２２）のクランクシャフトウェブ（１２）に導入された前記クランクシャフトの前記カウンターウェイトボアに、前記加工されるべきカウンターウェイトボア（２１）を開放しながら、位置合わせ及び取り付け可能であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項6】

前記アダプタプレート（１３）が、複数の第２の位置合わせ及び取り付けボア（１９）を有しており、前記第２の位置合わせ及び取り付けボアを通じて、前記クロステーブル（１５）が、前記アダプタプレート（１３）に、前記加工されるべきカウンターウェイトボア（２１）に対して前記クロステーブル（１５）の位置を合わせながら、取り付け可能であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項7】

前記ギア（１７）が、駆動側のシャフト（１７ａ）、出力側のシャフト（１７ｂ）及び互いにかみ合っている歯車（１７ｃ）を有しており、前記駆動モータ（１８）は、前記駆動側のシャフト（１７ａ）に取り付け可能であり、前記加工ツール（２０）が取り付け可能である前記シャフト（２３）は、前記出力側のシャフト（１７ｂ）に連結可能であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

前記ギア（１７）が、ハウジング（１７ｄ）を有しており、前記ハウジングを通じて、前記ギア（１７）が、前記クロステーブル（１５）に取り付け可能であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項9】

クランクシャフト（２２）が内燃機関に取り付けられた状態における、内燃機関のクランクシャフト（２２）に、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置（１０）を用いて、カウンターウェイトボア（２１）を加工するための方法であって、
前記装置は、アダプタプレート（１３）を通じて、前記クランクシャフト（２２）の前記カウンターウェイトボア（２１）に、前記加工されるべきカウンターウェイトボア（２１）を開放しながら、位置合わせ及び取り付けされ、
前記加工されるべきカウンターウェイトボア（２１）は、前記装置（１０）のツール（２０）を用いて加工される方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関のクランクシャフトにカウンターウェイトボアを加工するための装置に関する。さらに、本発明は、内燃機関のクランクシャフトにカウンターウェイトボアを加工するための方法に関する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0002】

例えば船舶用ディーゼル内燃機関のような大型内燃機関のクランクシャフトは、数トンの重さを有する。このようなクランクシャフトは、クランクシャフトウェブを有しており、クランクシャフトウェブは、コンロッドを接続するためのコンロッド支持ジャーナルの間で延在しており、このようなクランクシャフトのクランクシャフトウェブには、カウンターウェイトボアが導入されており、カウンターウェイトボアには、クランクシャフトのカウンターウェイトが取り付け可能である。実践から知られたクランクシャフトの場合、カウンターウェイトボアは、クランクシャフトの脆弱点であることが確認されている。なぜなら、カウンターウェイトボアの領域には、応力亀裂が形成され得るからである。カウンターウェイトボアの加工には、高い費用が伴う。なぜなら、実践によると、そのためにクランクシャフトを内燃機関から取り外さなければならないからである。ここから出発して、本発明の課題は、内燃機関のクランクシャフトにカウンターウェイトボアを加工するための新型の装置及び対応する方法を創出することにある。

【課題を解決するための手段】

【0003】

本課題は、請求項１に記載の、クランクシャフトが内燃機関に取り付けられた状態における、内燃機関のクランクシャフトにカウンターウェイトボアを加工するための装置によって解決される。

【0004】

本発明に係る装置は、アダプタプレートを含んでおり、アダプタプレートは、クランクシャフトのカウンターウェイトボアに、加工されるべきカウンターウェイトボアを開放しながら、位置合わせ及び取り付け可能である。さらに、本発明に係る装置は、アダプタプレートに取り付け可能なクロステーブルを含んでいる。加えて、本発明に係る装置は、駆動モータと共に、クロステーブルに取り付け可能なギアを含んでいる。加工されるべきカウンターウェイトボアのための加工ツールが取り付け可能であるシャフトは、駆動モータ及びギアによって、回転するように駆動可能である。シャフトは、ギアと共に、クロステーブルの上で、並進的に、加工されるべきカウンターウェイトボアの長手方向に移動可能である。

【0005】

本発明に係る装置を用いて、カウンターウェイトボアを設ける（ｃｈａｍｂｅｒ）ために、クランクシャフトのカウンターウェイトボアを、クランクシャフトが内燃機関に取り付けられた状態で加工することが可能であり、それによって、クランクシャフトのカウンターウェイトボアの領域における応力亀裂の形成に効果的に対処することが可能である。

【0006】

本発明に係る装置を用いて、カウンターウェイトボアをクランクシャフトに、本来の位置で、すなわちクランクシャフトが内燃機関に取り付けられた状態で、安価で効率的に、時間を節約して加工することが可能である。

【0007】

本発明のさらなる発展形態によると、本発明に係る装置は、クロステーブルのベースプレートをアダプタプレートに、アダプタプレートの面に対して垂直に延在する位置付けにおいて取り付けるための取り付け角度を含んでいる。ギアは、クロステーブルのベースプレートに対して並進的に移動可能であるクロステーブルのガイドプレートに取り付けられている。取り付け角度を通じて、本発明に係る装置のクロステーブルは、装置のアダプタプレートの必要な位置付けにおいて、容易に取り付けられ得る。

【0008】

本発明のさらなる発展形態によると、アダプタプレートは、複数の第１の位置合わせ及び取り付けボアを有しており、これらの第１の位置合わせ及び取り付けボアを通じて、アダプタプレートは、クランクシャフトのクランクシャフトウェブに導入されたクランクシャフトのカウンターウェイトボアに、加工されるべきカウンターウェイトボアを開放しながら位置合わせ及び取り付け可能である。さらに、アダプタプレートは、複数の第２の位置合わせ及び取り付けボアを有しており、これらの第２の位置合わせ及び取り付けボアを通じて、クロステーブルがアダプタプレートに取り付け可能であり、すなわち、クロステーブルを加工されるべきカウンターウェイトボアに対して位置合わせしながら、取り付け可能である。このようなアダプタプレートは、クランクシャフトのクランクシャフトウェブに容易に取り付け可能であり、さらに、加工されるべきカウンターウェイトボアの加工を可能にする。

【0009】

カウンターウェイトボアを内燃機関のクランクシャフトに加工するための、本発明に係る方法は、請求項８に規定されている。

【0010】

本発明の好ましいさらなる発展形態は、従属請求項及び以下の説明から明らかになる。本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明するが、これに限定されるものではない。示されているのは以下の図である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】クランクシャフトが内燃機関に取り付けられた状態における、内燃機関のクランクシャフトにカウンターウェイトボアを加工するための本発明に係る装置を示す図である。

【図2】図１のＩＩ‐ＩＩで切った横断面を示す図である。

【図3】内燃機関のクランクシャフトを単独で示し、さらに本発明に係る装置を側面図で示した図である。

【図4】図３の配置の上面図である。

【図5】図３の細部を示す図である。

【図6】図４の細部を示す図である。

【図7】図６のＶＩＩ－ＶＩＩで切った横断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明は、内燃機関のクランクシャフトにカウンターウェイトボアを加工するための装置及び方法に関する。

【0013】

図１は、クランクシャフト２２が内燃機関１１に取り付けられた状態における、内燃機関１１のクランクシャフト２２にカウンターウェイトボア２１を加工するための本発明に係る装置１０を示す図であり、図１では、本発明に係る装置１０は、内燃機関１１のクランクシャフト２２のクランクシャフトウェブ１２に取り付けられている。

【0014】

本発明に係る装置１０は、アダプタプレート１３を有しており、アダプタプレート１３を通じて、装置１０は、加工されるべきカウンターウェイトボア２１を開放しながら、クランクシャフト２２のカウンターウェイトボア２１に位置合わせ及び取り付け可能である。アダプタプレート１３は、図２に示された、その好ましい態様において、複数の、好ましくは４つの位置合わせ及び取り付けボア１４を有している。

【0015】

これらの４つの位置合わせ及び取り付けボア１４の内の３つは、アダプタプレート１３を、クランクシャフト２２のカウンターウェイトボア２１に、すなわちクランクシャフト２２のクランクシャフトウェブ１２内のカウンターウェイトボア２１に取り付け、アダプタプレート１３をクランクシャフト２２に対して位置合わせするために用いられ、これらの位置合わせ及び取り付けボア１４の内の１つは、塞がっておらず、加工されるべきカウンターウェイトボア２１を開放する。

【0016】

図４に示された４つの位置合わせ及び取り付けボア１４の内の３つは、４つの位置合わせ及び取り付けボア１４を通じて到達可能である、加工されるべきカウンターウェイトボア２１へのアダプタプレート１３の取り付け及び位置合わせに用いられる。

【0017】

本発明に係る装置１０はさらに、アダプタプレート１３に取り付け可能なクロステーブル１５を有している。本発明に係る装置１０の図示された好ましい実施例では、クロステーブル１５は、取り付け角度１６を通じて、すなわち、アダプタプレート１３の面に対して垂直に延在する位置付けにおいて、アダプタプレート１３に取り付けられている。

【0018】

本発明に係る装置１０のクロステーブル１５は、ベースプレート１５ａを有しており、ベースプレート１５ａを通じてクロステーブル１５は、つまり取り付け角度１６を用いて、アダプタプレート１３に取り付けられており、クロステーブル１５はさらに、ベースプレート１５ａに対して並進的に移動可能なガイドプレート１５ｂを有しており、ガイドプレート１５ｂは、すでに述べたように、ベースプレート１５ａに対して並進的又は直線的に、好ましくはクロステーブル１５のハンドスピンドル１５ｃを介して移動可能であり、それによって、クロステーブル１５のガイドプレート１５ｂが、クロステーブル１５のベースプレート１５ａの位置付けに対して平行に、アダプタプレート１３の面に対して垂直に、及び、加工されるべきカウンターウェイトボア２１の長手方向において移動する。

【0019】

本発明に係る装置１０はさらに、駆動モータ１８と共に、クロステーブル１５に取り付け可能なギア１７を有している。加工されるべきカウンターウェイトボア２１のための加工ツール２０が取り付け可能であるシャフト２３は、ギア１７又はギアに連結された駆動モータ１８によって、回転するように駆動可能である。すでに述べたように、クロステーブル１５の、ギア１７が取り付けられているガイドプレート１５ｂは、ギア１７と共に、加工されるべきカウンターウェイトボア２１の長手方向において並進的に移動可能である。

【0020】

位置合わせ及び取り付けボア１４に加えて、アダプタプレート１３は、複数の第２の位置合わせ及び取り付けボア１９を有している。アダプタプレート１３は、位置合わせ及び取り付けボア１４を通じて、クランクシャフト２２のクランクシャフトウェブ１２に、及び、従って、そのカウンターウェイトボア２１に取り付け及び位置合わせ可能である。

【0021】

第２の位置合わせ及び取り付けボア１９を通じて、クロステーブル１５は、取り付け角度１６を用いて、アダプタプレート１３に取り付け可能であり、加工されるべきカウンターウェイトボア２１に対して位置合わせ可能であり、それによって、ギアユニット１７が、アダプタプレート１３の、加工されるべきカウンターウェイトボアをその加工のために開放する位置合わせ及び取り付けボア１４に対して、位置合わせされる。

【0022】

本発明に係る装置１０のギア１７自体は、図３において示されており、ギア１７は、駆動側のシャフト１７ａ、出力側のシャフト１７ｂ及び歯車１７ｃを有しており、歯車１７ｃは、シャフト１７ａ、１７ｂに配設されており、互いにかみ合っている。

【0023】

駆動側のシャフト１７ａには、駆動モータ１８が連結可能である。出力側のシャフト１７ｂには、駆動されるべき加工ツール２０を支持するシャフトが連結可能である。アダプタプレート１３の、加工されるべきカウンターウェイトボア２１をその加工のために開放する位置合わせ及び取り付けボア１４を通って、出力側のシャフト１７ｂ又は加工ツール２０を支持するシャフト２３が延在している。

【0024】

図３は、複数の壁を有する、ギア１７のハウジング１７ｄを示しており、ハウジング１７ｄのこれらの壁の内の１つを通じて、ギア１７が、クロステーブル１５、すなわちクロステーブル１５の線形に移動可能なガイドプレート１５ｂに取り付け可能である。

【0025】

カウンターウェイトボア２１の加工に用いられる、装置１０のツール２０は、好ましくは、加工されるべきカウンターウェイトボア２１を設ける（ｃｈａｍｂｅｒ）ことを可能にするツールである。

【0026】

内燃機関のクランクシャフト２２の、加工されるべきカウンターウェイトボア２１の加工のために、まず、本発明に係る装置１０のアダプタプレート１３が、クランクシャフト２２に、つまりクランクシャフト２２のクランクシャフトウェブ１２に、つまり第１の位置合わせ及び取り付けボア１４ａを通じて、加工されるべきカウンターウェイトボア２１を開放しながら、取り付けられる。その際、クランクシャフト２２は、内燃機関内に取り付けられている。

【0027】

引き続いて、クロステーブル１５は、クロステーブル１５に取り付けられたギア１７と共に、アダプタプレート１３に取り付けられ、すなわちギアユニット１７が加工されるべきカウンターウェイトボア２１に対して正確に位置合わせされるように、アダプタプレート１３に取り付けられる。これは、このために加工されるべきカウンターウェイトボア２１に挿入されたゲージを用いて行われる。次に、当該ゲージが取り除かれ、加工ツール２０が、加工ツール２０が係合しているシャフト２３を通じて、加工されるべきカウンターウェイトボア２１内に配置される。

【0028】

加工ツール２０を支持するシャフト２３は、その後、ギア１７の出力側のシャフト１７ｂに連結される。次に、駆動モータ１８によって、加工ツール２０を支持するシャフト２３が駆動され、すなわち回転して駆動され、その際、当該ツールは、加工されるべきカウンターウェイトボア２１の長手方向において、クロステーブル１５の上を移動することができる。

【符号の説明】

【0029】

１０ 装置
１１ 内燃機関
１２ クランクシャフトウェブ
１３ アダプタプレート
１４ 位置合わせ及び取り付けボア
１５ クロステーブル
１５ａ ベースプレート
１５ｂ ガイドプレート
１５ｃ スピンドル
１６ 取り付け角度
１７ ギア
１７ａ シャフト
１７ｂ シャフト
１７ｃ 歯車
１７ｄ ハウジング
１８ 駆動モータ
１９ 位置合わせ及び取り付けボア
２０ 加工ツール
２１ カウンターウェイトボア
２２ クランクシャフト
２３ シャフト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】