CN202215379U - 内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构，其不会使偏心套筒和控制连杆之间的滑动部分的润滑性能恶化，而可以进行气缸之间的压缩比的微调整。内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构具有向偏心轴部(7)压入的筒状的偏心套筒(20)。并且，通过使偏心套筒(20)相对于偏心轴部(7)旋转，从而可以针对各气缸对活塞的上止点位置进行调整。由此，不会使偏心套筒(20)和控制连杆(5)之间的滑动部分的润滑性能恶化，可以实施气缸之间的压缩比的微调整。

Description

内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构。 

背景技术

例如，在专利文献1中公开了一种内燃机的可变压缩比机构，其具有：第1连杆，其可自由摆动地与活塞连结；第2连杆，其可自由转动地与该第1连杆连结，并且，可自由旋转地安装在曲轴的曲轴销上；控制轴，其具有偏心轴部；以及第3连杆，其经由连结销可自由旋转地与第2连杆连结，并且，可摆动地与控制轴的偏心轴部连结，该内燃机的可变压缩比机构与内燃机运转状态相对应而使控制轴旋转，变更偏心轴部的位置，对内燃机的压缩比进行可变控制，其中，在上述第3连杆的下部设置可以针对每个气缸独立地调整压缩比的调整单元。 

在该专利文献1中，在第3连杆的下部设置形成有螺纹槽的螺栓孔，使调整螺栓与该螺栓孔螺合，并且，在第3连杆的下部设置有一对分割构造的偏心套筒轴承。并且，使该偏心套筒轴承的外周与调整螺栓的前端卡合，通过使调整螺栓旋转而使其前进后退，从而使偏心套筒轴承旋转，因此，可以对连结第3连杆和第2连杆的连结销、与第3连杆下部的摆动中心之间的距离进行微调整，可以进行压缩比的微调整。 

专利文献1：日本特开2005-69027号公报 

实用新型内容

但是，在该专利文献1所公开的可变压缩比机构中，由于偏心套筒轴承(轴承合金)为一对的分割构造，所以偏心套筒轴承的分割面的分割线随着压缩比的调整而旋转移动，在与第3连杆之间传递作 为相对较大负载的基于燃烧负载的负载时，在负载矢量线(将连结第3连杆和第2连杆的连结销中心与第3连杆下部的摆动中心连接而成的直线)附近的偏心套筒轴承和偏心轴部之间的滑动面上，可能存在上述分割线，可能对润滑性能不利。 

因此，本实用新型以下述内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构为前提，其具有：多个连杆部件，其将内燃机的活塞和曲轴连结；控制连杆，其限制所述多个连杆部件的动作；以及控制轴，其具有可摆动地与所述控制连杆的基端连结的偏心轴部，该内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构根据所述偏心轴部的位置，使所述活塞的上止点位置变化，使压缩比变化，所述偏心轴部的位置与所述控制轴的基于致动器的旋转位置对应。并且，具有向所述偏心轴部压入的筒状的偏心套筒，通过使所述偏心套筒相对于所述偏心轴部旋转，从而可以针对各气缸对活塞的上止点位置进行调整。偏心套筒是相对于控制轴的偏心轴部独立的部件，通过使偏心套筒相对于偏心轴部进行相对旋转，从而可以针对各气缸对活塞的上止点位置进行微调整。 

实用新型的效果 

根据本实用新型，由于通过筒状的偏心套筒的旋转而进行压缩比的调整，所以即使轴承合金为分割构造，其分割面上产生的分割线也不会因压缩比调整而旋转移动。因此，在从第3连杆侧施加作为相对较大的负载的燃烧负载时，可以排除在负载矢量线(将连结第3连杆和第2连杆的连结销中心与第3连杆下部的摆动中心连接的直线)附近的合金轴承和偏心轴部之间的滑动面上存在轴承合金的分割线的可能性，与由分割的2个部件构成偏心套筒的情况相比，提高润滑性能。即，不会使偏心套筒和控制连杆之间的滑动面的润滑性能恶化，且不必将多连杆式活塞-曲轴机构分解就可以实施各气缸之间的压缩比的微调整。 

附图说明

图1是表示使用本实用新型的内燃机的多连杆式活塞-曲轴机 构的概略结构的说明图。 

图2是表示控制轴附近的结构的侧视图。 

图3是控制轴的正视图。 

图4是控制轴的侧视图。 

图5是将使用本实用新型的内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构中的要部放大而示出的说明图。 

图6是表示在使用本实用新型的内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构中使用的偏心套筒的说明图，(a)是左侧视图，(b)是正视图，(c)是右侧视图。 

图7是示意地表示偏心套筒和偏心轴部之间的静摩擦系数与润滑状态的相关关系的说明图。 

图8是将本实用新型的第2实施方式中的要部放大而示出的说明图。 

图9是表示锥形螺钉的说明图，(a)是左侧视图，(b)是正视图。 

图10是示意地表示本实用新型的第2实施方式中的压缩比的调整方法的说明图。 

具体实施方式

下面，基于附图，详细说明本实用新型的一个实施方式。图1及图2是表示使用本实用新型的多连杆式活塞-曲轴机构的基本结构的一个例子的图，示出了应用于直列4气缸的内燃机中的情况。图1是表示内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构的概略结构说明图，图2是表示控制轴6(后述)附近的结构的侧视图。 

多连杆式活塞-曲轴机构大致由下述部分构成，即：上连杆3及下连杆4，其将活塞1和曲轴2连结；控制连杆5，其限制上连杆3及下连杆4的动作；以及控制轴6，其具有可摆动地与控制连杆5的基端连结的偏心轴部7。 

活塞1在形成于气缸体9上的气缸10内可滑动地配置，经由活塞销11可摆动地与上连杆3的一端(图1中的上端)连结。 

上连杆3的另一端(图1中的下端)经由第1连结销12可旋转地与下连杆4的一端部连结。 

下连杆4利用其中央部，可旋转地安装在曲轴2的曲轴销13上。 

曲轴2具有多个轴颈部14和曲轴销13，利用气缸体9的曲轴轴承托架15将轴颈部14可旋转地支撑在气缸体9上。曲轴销13从轴颈部14以规定量偏心，在这里可自由旋转地连结下连杆4。 

约束下连杆4运动的控制连杆5，一端(图1中的上端)经由第2连结销16可转动地与下连杆4的另一端部连结，另一端(图1中的下端)可摆动地支撑在成为内燃机主体的一部分的气缸体9上。控制连杆5的另一端，可以为了变更内燃机的压缩比而使其摆动支点17的位置相对于内燃机主体发生位移。具体地说，具有与曲轴2平行地延伸的控制轴6，使控制连杆5的另一端与偏心设置在该控制轴6上的偏心轴部7可旋转地嵌合。 

控制轴6如图1～图4所示，具有：主轴承部8，其可旋转地支撑在曲轴轴承托架15和控制轴轴承托架18之间；以及偏心轴部7，其相对于该主轴承部8以规定量e₀偏心。偏心轴部7设定为与主轴承部8相比为大径。在控制轴6的一端安装电动机等致动器19。在本实施方式中，控制轴6在4个部位处形成偏心轴部7，4个气缸的控制连杆5分别与上述偏心轴部7连结。 

因此，如果为了变更压缩比而利用致动器19使控制轴6旋转驱动，则成为控制连杆5的摆动支点17的偏心轴部7的中心位置相对于内燃机主体移动。由此，利用控制连杆5对下连杆4进行运动约束的运动约束条件变化，活塞1相对于曲轴角的行程位置变化，进而使压缩比变更。 

此外，本实用新型不限定于图示所示的特定形式的多连杆式可变压缩比装置，可以在利用多连杆式活塞-曲轴机构的各种形式的可变压缩比装置中使用。 

在这里，在作为本实用新型的要部的控制轴6的偏心轴部7的周围(外周)，如图5及图6所示，压入大致圆筒状的没有接缝的偏心套筒20。偏心套筒20在内燃机运转中，不相对于偏心轴部7进行 相对旋转，而是通过基于充分压入量的压入进行固定。因此，根据本实用新型，取代如现有技术所示调整控制连杆的连结销孔(轴承合金的内周)的中心位置，而调整控制轴6的偏心轴部7(轴侧的外周)的中心位置。 

该偏心套筒20具有：筒状部21，其被向偏心轴部7压入；以及旋转角度调整部22，其形成在筒状部21的一端。筒状部21形成为，外周面25相对于内周面23，以规定量e偏心，内周面23与偏心轴部7的外周面相对，外周面25与安装在控制连杆5的另一端侧的滑动轴承(合金)24可旋转地嵌合。旋转角度调整部22是在筒状部21的一端的整个圆周上形成为凸缘状的凸部，且从轴向观察偏心套筒20，外形形成为六边形。 

在这里，由于偏心套筒20被向控制轴6的偏心轴部7压入，所以一定存在偏心套筒20的筒状部21的内周面23和偏心轴部7的外周面直接接触的部分。即，设定为在偏心套筒20的筒状部21的内周面23和偏心轴部7的外周面之间，至少不成为流体润滑状态。 

此外，本实施方式中的控制轴6如图3所示，具有4个偏心轴部7，对于偏心轴部7a、7b，从图3中的右侧组装偏心套筒20，对于偏心轴部7c、7d，从图3中的左侧组装偏心套筒20。其原因是，偏心轴部7a、7d的外径设定为比偏心轴部7b、7c的外径小(例如1mm左右)。但是，向偏心轴部7a、7d压入的偏心套筒20的筒状部21的内径，设定为比向偏心轴部7b、7c压入的偏心套筒20的筒状部21的内径小，压入量δ(偏心轴部7的外径和偏心套筒20的筒状部21的内径之间的差)设定为所有气缸相同。另外，偏心套筒的外径构成为所有气缸相同，控制连杆5可以对所有气缸使用相同的部件。 

相当于偏心套筒20的外径中心和内径中心的偏移的偏心量e在所有气缸中相等，设定为气缸之间的压缩比的波动调整所需的最小限度的偏心量，并设定为比控制轴6上的偏心轴部7相对于主轴承部8的偏心量e₀小。 

另外，偏心套筒20相对于偏心轴部7的压入量δ设定为，使偏 心套筒20的筒状部21的内周面23和偏心轴部7的外周面之间产生的静摩擦系数的期待值μe，比实际的静摩擦系数μa小。 

在这里，静摩擦系数的期待值μe使用下述公式(1)计算。 

[公式1] 

$\mathrm{\μe}=\frac{2T}{\mathrm{\δA}}\{\frac{1-v_B}{E_B}+\frac{1}{E_H}(\frac{a^2+b^2}{a^2-b^2}+v_H)\}\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

此外，公式(1)中的T是向偏心套筒20施加的扭矩，如果使用从控制连杆5侧向偏心套筒20施加的负载F(例如假设施加燃烧负载的情况下等为最大的负载)和偏心套筒20的偏心量e表示，则为T＝F×e。公式(1)中的A是偏心套筒20的内周面积，如果使用偏心套筒20的筒状部21内径的半径b和偏心套筒20的筒状部21的长度1表示，则为A＝2πb1。另外，公式(1)中的a是偏心套筒20的筒状部21外径的半径，υ_B是控制轴6的泊松比，υ_H是偏心套筒20的泊松比，E_B是控制轴6的纵向弹性系数，E_H是偏心套筒20的纵向弹性系数。 

可知在根据该公式(1)将静摩擦系数的期待值μe设定为比实际的静摩擦系数μa小时，在不想增大压入量δ的情况下，例如通过增大偏心套筒20的内周面积A，从而将压入量δ设定为相对较小即可。即，可以使用公式(1)，以使静摩擦系数的期待值μe的值比实际的静摩擦系数μa小的方式，适当设定偏心套筒20的各部位的尺寸。 

为了不成为流体润滑状态，实际的静摩擦系数μa大于或等于成为混合润滑状态或者边界润滑状态的0.01。如图7所示，在偏心套筒20的筒状部21的内周面23和偏心轴部7的外周面之间成为流体润滑状态的情况，是偏心套筒20的筒状部21的内周面23和偏心轴部7的外周面之间产生的静摩擦系数μ(μa)小于或等于0.01的情况。即，所谓将偏心套筒20向控制轴6的偏心轴部7压入的状态，是指偏心套筒20的筒状部21的内周面23和偏心轴部7的外周面之间产 生的静摩擦系数μ(μa)设定为大于0.01的状态，是混合润滑状态或者边界润滑状态中的任一种。 

在该多连杆式活塞-曲轴机构中，例如在内燃机的组装工序中进行压缩比调整的情况下，组装所有连杆部件(上连杆3，下连杆4，控制连杆5)后，将控制轴6固定以使其不旋转，测定各气缸的活塞1的高度，根据所测定的高度和与此时的控制轴6角度对应的规定的活塞高度之间进行比较，计算各气缸的偏心套筒20的所需旋转角度，使夹具与偏心套筒20的旋转角度调整部22卡合，使各气缸的偏心套筒20旋转，调整活塞1的高度。 

在上述本实用新型的第1实施方式中，偏心套筒20不会在内燃机运转中相对于偏心轴部7进行相对旋转，另一方面，对于压缩比的调整，可以通过使偏心套筒20相对于偏心轴部7进行相对旋转，从而针对各气缸进行活塞1的上止点位置的微调整，可以不分解多连杆式活塞-曲轴机构而简单地实施各气缸之间的压缩比的微调整。 

特别地，在偏心套筒20和偏心轴部7之间，可以如上述所示为边界润滑状态或者根据情况而成为混合润滑状态，即使不使压入量极端地变大，也可以充分地抑制偏心套筒20相对于偏心轴部7的旋转。由此，可以利用筒状的偏心套筒20的压入这样非常简单的结构进行压缩比的微调整，并且通过排除在负载矢量线附近的合金轴承和偏心轴部之间的滑动面上存在轴承合金的分割线的可能性，从而可以提高润滑性能。并且，由于可以不使压入量极端变大，所以在进行压缩比的微调整时，只要向偏心套筒20施加较小的旋转扭矩即可，从而使得压缩比的调整变得容易。 

基于上述优点，通过使夹具与形成在偏心套筒20的筒状部21的一端上的旋转角度调整部22卡合，从而可以使偏心套筒20相对于偏心轴部7进行相对旋转，所以不会增加控制连杆5和控制轴6的偏心轴部7之间的连结部分的部件个数，可以使向偏心轴部7压入的偏心套筒20相对于偏心轴部7旋转。因此，可以抑制下述情况，即，控制连杆5和控制轴6的偏心轴部7之间的连结部分的结构大型化，以及控制连杆5和控制轴6的偏心轴部7之间的连结部分的部件个数 增加而使重量增加及成本增加。 

另外，由于成为将筒状的偏心套筒20向偏心轴部7压入，在偏心套筒20和偏心轴部7之间不产生晃动的构造，所以在内燃机运转时，可以防止在偏心套筒20和偏心轴部7之间产生异响。而且，不需要使轴承合金偏心而进行制作，不会出现难以制作轴承合金、或难以确保轴承合金性能的情况。 

另外，由于将偏心套筒20向偏心轴部7压入，设定为偏心套筒20的筒状部21的内周面23和偏心轴部7的外周面之间产生的静摩擦系数μ比0.01大的状态，所以偏心轴部7的外周面和偏心套筒20的筒状部21的内周面23之间的润滑至少不成为流体润滑，而成为边界润滑或偏心轴部7的外周面和偏心套筒20的筒状部21的内周面23在整个圆周上接触的状态。即，由于偏心套筒20的筒状部21的内周面23相对于偏心轴部7的外周面至少局部接触(固体表面彼此接触)，所以在偏心轴部7上固定偏心套筒20方面有利。 

特别地，如果设定偏心套筒20的筒状部21的内周面23和偏心轴部7的外周面之间产生的静摩擦系数μ，以使得偏心套筒20不会由于向活塞1作用的燃烧压力而相对于偏心轴部7移动，则可以抑制压缩比的经时变化，并且可以抑制在气缸之间产生压缩比波动。另外，即使将偏心套筒20向偏心轴部7压入，以限制偏心轴部7的周方向动作，也可以抑制压缩比的经时变化，并且可以抑制在气缸之间产生压缩比波动。 

另外，偏心套筒20的偏心量e设定为可以调整气缸之间的压缩比波动的程度，与偏心轴部7的偏心量e₀相比较小，设定为气缸之间的压缩比波动调整所需的最小限度的偏心量，因此具有下述效果，即，减少向偏心套筒20施加的燃烧压力及惯性力的影响，进而减少要使向偏心轴部7压入的偏心套筒20相对于偏心轴部7旋转的扭矩。 

此外，本第1实施方式中的旋转角度调整部22，只要是在压入有偏心套筒20的偏心轴部7上组装控制连杆5的另一端侧的状态下，可以与规定的夹具卡合的形状即可，其外形状不限定于六边形。 

下面，使用图8～图10，说明本实用新型的第2实施方式。此 外，对于与上述第1实施方式相同的构成要素标注相同的标号，省略重复的说明。 

本第2实施方式构成为与第1实施方式的多连杆式活塞-曲轴机构大致相同，但在本第2实施方式中，控制连杆5和控制轴6的偏心轴部31之间的连结部分的结构不同，具有固定单元33，其利用向偏心轴部31的推力方向作用的力，将偏心套筒32相对于偏心轴部31固定。 

详细描述，在本第2实施方式中，如图8所示，在偏心轴部31的一端形成以凸缘状凸出的凸起34。 

另外，偏心套筒32为外径在全长上恒定的圆筒形状，但其内周面形成为阶梯状，一端侧的内径成为相对小径。即，偏心套筒32具有：内径相对较小的小径部35和内径相对较大的大径部36，将小径部35向控制轴6的偏心轴部31压入。另外，偏心套筒32在与控制连杆5的另一端连结的部分的外侧外周面上，沿偏心套筒32的轴直角方向(图8中的纸面垂直方向)形成作为旋转角度调整部的内螺纹37。该内螺纹37是为了在进行压缩比调整时由作业人员使旋转角度调整用螺栓38螺合而设置的。此外，小径部35和大径部36以同心状形成，两者均相对于偏心套筒32的轴心而以规定量偏心。 

固定单元33由下述部分构成，即：筒状的锥形螺钉39，其使控制轴6的偏心轴部31插入；锥形螺钉固定用螺母40，其用于将锥形螺钉39相对于偏心轴部31固定；以及偏心套筒固定用螺母41，其与锥形螺钉39的外周螺合，并且通过螺入而向偏心套筒32的另一端侧的端面进行按压。 

锥形螺钉39如图8及图9所示，具有：圆筒形状的直线部42，其插入偏心套筒32的大径部36的内周面和偏心轴部31的外周面之间的空间；以及锥形部44，其在3个部位处形成沿轴向延伸的切口43。在直线部42的外周上形成与偏心套筒固定用螺母41螺合的外螺纹45。在锥形部44的外周上形成与锥形螺钉固定用螺母40螺合的外螺纹46。 

在本第2实施方式中，向偏心轴部31压入偏心套筒32后，将 锥形螺钉39向偏心轴部31插入，通过螺入锥形螺钉固定用螺母40，从而将形成有切口43的锥形部44压缩，将锥形螺钉39固定在偏心轴部31上。然后，在该状态下螺入偏心套筒固定用螺母41，利用偏心套筒固定用螺母41和偏心轴部31的凸起34夹持偏心套筒32，从而利用向偏心轴部31的推力方向作用的力，将偏心套筒32相对于偏心轴部31固定。 

另外，如图10所示，在使偏心套筒32相对于偏心轴部31旋转，进行压缩比调整的情况下，固定控制轴6，松开偏心套筒固定用螺母41，由作业人员使旋转角度调整用螺栓38与偏心套筒32外周面的内螺纹37螺合，由作业人员使旋转角度调整用螺栓38旋转，将偏心套筒32旋转期望的角度，从而调整压缩比。 

在上述第2实施方式中，也可以得到与上述第1实施方式大致相同的作用效果。 

另外，在本第2实施方式中，由于利用向偏心轴部31的推力方向作用的力将偏心套筒32相对于偏心轴部31而固定，所以可以将偏心套筒32和偏心轴部31之间可靠地固定。因此，在第2实施例中，偏心套筒32的内周面23(小径部35的内周面)和偏心轴部31的外周面之间，不限于仅利用压入而固定的情况。 

Claims (7)

1.一种内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构，其具有：多个连杆部件，其将内燃机的活塞和曲轴连结；控制连杆，其限制所述多个连杆部件的动作；以及控制轴，其具有可摆动地与所述控制连杆的基端连结的偏心轴部，该内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构根据所述偏心轴部的位置，使所述活塞的上止点位置变化，使压缩比变化，所述偏心轴部的位置与所述控制轴的基于致动器的旋转位置对应，

其特征在于，

具有向所述偏心轴部压入的筒状的偏心套筒，

通过使所述偏心套筒相对于所述偏心轴部旋转，从而可以针对各气缸对活塞的上止点位置进行调整。

2.根据权利要求1所述的内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构，其特征在于，

在所述偏心套筒的外周形成旋转角度调整部，其在使该偏心套筒相对于所述偏心轴部旋转时与夹具卡合，

在将所述偏心套筒向所述偏心轴部压入的状态下，可以使该偏心套筒相对于所述偏心轴部旋转。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构，其特征在于，

所述偏心轴部的外周面和所述偏心套筒的内周面之间产生的静摩擦系数设定为比0.01大。

4.根据权利要求1或2所述的内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构，其特征在于，

具有固定单元，其利用向所述偏心轴部的推力方向作用的力，将所述偏心套筒相对于所述偏心轴部固定。 

5.根据权利要求1所述的内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构，其特征在于，

所述偏心套筒相对于所述偏心轴部压入，以限制相对于所述偏心轴部的周方向动作。

6.根据权利要求1所述的内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构，其特征在于，

所述偏心套筒相对于所述偏心轴部压入，以限制由于作用在所述活塞上的燃烧压力而导致的相对于所述偏心轴部的周方向动作。

7.根据权利要求1所述的内燃机的多连杆式活塞-曲轴机构，其特征在于，

如果将向所述偏心套筒施加的扭矩设为T，将所述偏心套筒的内周面积设为A，将所述偏心套筒相对于所述偏心轴部的压入量设为δ，将所述偏心套筒的筒状部外径的半径设为a，将所述偏心套筒的筒状部内径的半径设为b，将所述控制轴的泊松比设为υ_B，将所述偏心套筒的泊松比设为υ_H，将所述控制轴的纵向弹性系数设为E_B，将所述偏心套筒的纵向弹性系数设为E_H，则由公式

计算的所述偏心套筒的内周面和所述偏心轴部的外周面之间的静摩擦系数的期待值μe设定为，比实际的所述偏心套筒的内周面和所述偏心轴部的外周面之间的静摩擦系数小。 

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