JP2004124777A - Link assembly parts for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関のクランクピンを回転可能に支持するリンク組立部品に関し、特に、複リンク式の可変圧縮比機構のロアリンクとして好適なリンク組立部品の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
レシプロ式内燃機関の分野では、機関運転状態に応じて圧縮比を最適なものとするために、圧縮比を変更可能とする種々の形式の可変圧縮比機構が提案されている。その一つとして、特開2000−73804号公報には、ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連係した複リンク式の可変圧縮比機構が記載されている。これを簡単に説明すると、シリンダ内に配設されるピストンには、アッパリンクの一端がピストンピンを介して連結されている。このアッパリンクの他端は、第1連結ピンを介してロアリンクに連結されている。このロアリンクは、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられている。このロアリンクには、コントロールリンクの一端が第2連結ピンを介して連結されている。このコントロールリンクの他端は、制御軸の偏心カムに揺動可能に取り付けられている。従って、機関運転状態に応じて制御軸をモータ等により回転駆動すると、偏心カムからなるコントロールリンクの支持点の位置が変化する。この結果、コントロールリンクによるロアリンクの運動拘束条件が変化して、ピストン上死点位置、ひいては機関圧縮比が変化する。
【0003】
ロアリンクは、クランクピンに後から組み付け可能なように、クランクピンを挟んで本体とキャップとに分割されており、これら本体とキャップとはボルトで結合される。本体には、第1連結ピンが挿通する第1連結ピン軸受部及び第2連結ピンが挿通する第2連結ピン軸受部が形成されている。一方、円筒状のクランクピン軸受部は、本体とキャップ部とに分割して形成されている。各連結ピン軸受部は、各連結ピンをそれぞれ軸方向の両側で支持するように、二股形状をなしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記ロアリンクのようなリンク組立部品は、軽量化及びコンパクト化を図りつつ、強度を有効に向上することが求められる。
【0005】
特に、上記公報に記載されているような可変圧縮比機構のロアリンクにおいては、アッパリンクやコントロールリンクから作用する入力荷重が、第1,第2連結ピンを介してロアリンクのクランクピン軸受部へ作用する。このとき、ロアリンクのクランクピン軸受部のうち、連結ピン軸受部と対向する部分に荷重が集中し易い。特に、二股状をなす一対の連結ピン軸受部からそれぞれクランクピン軸受部の軸方向端部に直接的に荷重が作用するので、主にクランクピン軸受部の軸方向端部が大きく変形する。クランクピン軸受部は、主に流体潤滑膜で荷重を支える滑り軸受である。このような滑り軸受においては、軸方向の中央部で油膜圧力が最も高くなり、軸方向の端部では圧力が解放されることから油膜圧力が低い。従って、上述したように円筒状のクランクピン軸受部の軸方向端部が変形すると、油膜圧力で支えることができずに、その軸方向端部とクランクピンの外周面との直接の接触が発生し、摩耗や摩擦が増大する、という不具合がある。
【0006】
この発明は、このような課題に着目してなされたもので、軽量化及びコンパクト化を図りつつ、強度を有効に向上し得る新規な内燃機関のリンク組立部品を提供することを主たる目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るリンク組立部品は、クランクピンが挿通するほぼ円筒状のクランクピン軸受部を有するクランクピン軸受体と、他のリンクを連結する連結ピンが挿通する連結ピン軸受部を有する連結ピン軸受部材と、を備えている。上記クランクピン軸受体は、上記クランクピン軸受部の軸方向中央部より径方向外方へ張り出した中央連結部を有し、この中央連結部は、上記連結ピン軸受部とクランクピン軸受部との間を横切る薄肉部が部分的に径方向へ薄肉化されている。また、上記クランクピン軸受部の周囲の複数箇所で中央連結部とクランクピン軸受部とを固定する固定手段を有し、この固定手段は、上記薄肉部の近傍で、上記中央連結部より軸方向へ張り出したボス部と上記連結ピン軸受部材とを軸直交方向に共締め固定するボルトを有している。そして、このボルトにより共締めされる上記ボス部と連結ピン軸受部材とのボルト合わせ面間に、所定のクリアランスを設けたことを特徴としている。
【0008】
このようなリンク組立部品は、複リンク式の可変圧縮比機構のロアリンクとして好適に用いられる。この可変圧縮比機構は、例えば、一端がピストンにピストンピンを介して連結されるアッパリンクと、このアッパリンクの他端が第1連結ピンを介して連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクに第2連結ピンを介して一端が連結されるとともに、他端が内燃機関本体に対して揺動可能に支持されるコントロールリンクと、圧縮比の変更時に、上記コントロールリンクの他端の位置を内燃機関本体に対して変位させる支持位置可変手段と、を有している。
【0009】
【発明の効果】
本発明によれば、ボルトにより結合されるクランクピン軸受体のボス部と連結ピン軸受部材とのボルト合わせ面間にクリアランスを設けているために、このボルトを締め付けると、ボルト近傍に位置する中央連結部の薄肉部に強い圧縮力を作用させることができる。したがって、例えば連結ピンに作用する荷重に起因して薄肉部に強い引張力が作用した場合に、その力を有効に相殺して、その引張応力の最大値を減少することができるため、薄肉部の薄肉化等による軽量化及びコンパクト化を図りつつ、強度を有効に向上することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係るリンク組立部品としてのロアリンクが適用される内燃機関の可変圧縮比機構を示す概略構成図である。シリンダブロック5に形成されるシリンダ6内には、ピストン1が摺動可能に配設されている。このピストン1には、アッパリンク11の一端がピストンピン2を介して揺動可能に連結されている。このアッパリンク11の他端は、第1連結ピン12を介してロアリンク13に揺動可能に連結されている。このロアリンク13は、クランクシャフト3のクランクピン4の外周に回転可能に取り付けられるリンク組立部品である。ピストン1は、その上方に画成される燃焼室から燃焼圧力を受ける。クランクシャフト3は、クランク軸受ブラケット7によりシリンダブロック5へ回転可能に取り付けられている。
【0011】
ロアリンク13にはコントロールリンク15の一端が第2連結ピン14を介して揺動可能に連結されている。このコントロールリンク15の他端(支持中心)16は、固定体としての機関本体であるシリンダブロック5に支持されており、かつ、圧縮比の変更時には、支持位置可変手段17によって、シリンダブロック5に対して変位させられる。
【0012】
この支持位置可変手段17は、圧縮比の変更時に軸周りに回転駆動される制御軸18と、この制御軸18に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム19と、を有している。この制御カム19の外周に、コントロールリンク15の他端16が回転可能に取り付けられている。制御軸18は、クランクシャフト3と平行に気筒列方向に延在し、かつ、上記のクランク軸受ブラケット7及び制御軸受ブラケット8により回転可能に支持されている。
【0013】
従って、圧縮比の変更時に、図外のアクチュエータ等により制御軸18を回転駆動すると、コントロールリンク15の支持中心16となる制御カム19の軸心位置が機関本体に対して移動する。これにより、コントロールリンク15によるロアリンク13の運動拘束条件が変化して、クランク角に対するピストン1のストローク行程が変化し、かつ、機関圧縮比が変更される。
【0014】
図2〜図5は、本発明の第1実施形態に係るロアリンク13の構造を示している。このロアリンク13は、クランクピン4を回転可能に支持するクランクピン軸受体21と、第1連結ピン12及び第2連結ピン14を回転可能に支持する一対の連結ピン軸受部材22,23と、により構成されている。これらクランクピン軸受体21と連結ピン軸受部材22,23とは、後述する第1ボルト26と一対の第2ボルト54と一対の第3ボルト55とによって、連結ピン軸受部材22,23によりクランクピン軸受体21をクランクピン軸方向に挟み込んだ状態で締結・固定される。
【0015】
図2及び図5に示すように、クランクピン軸受体21は、クランクピン4が挿通するほぼ円筒状のクランクピン軸受部32を有し、かつ、構造的には、クランクピン軸受面31の軸心を通る軸受合わせ面35で突き合わされる一対の分割部材36,37により分割構成されている。すなわち、クランクピン軸受体21は、後からクランクピン4に組付可能なように、クランクピン4を挟んでボルト結合される一対の分割部材36,37から構成されている。従って、クランクピン軸受部32も軸受合わせ面35で互いに突き合わされる一対の半円筒部により構成されており、これら半円筒部の一方が第1分割部材36に、他方が第2分割部材37に形成されている。
【0016】
クランクピン軸受部32には、クランクピン軸受部32の軸方向中央部より径方向外方へ張り出して、このクランクピン軸受部32を環状に囲む中央連結部30が形成されている。この中央連結部30は、クランクピン軸方向に一定の肉厚のほぼ薄板形状をなしている。言い換えると、クランクピン軸受面31を環状に囲む円筒状のクランクピン軸受部32は、軸受強度を確保するため、中央連結部30から軸方向両側へ突出して形成されている。
【0017】
連結ピン軸受部材22及び23は、クランクピン軸受体21を挟んでほぼ相似形をなす板状部材である。連結ピン軸受部材22,23には、それぞれ、第1連結ピン12が挿通する第1連結ピン軸受部41と、第2連結ピン14が挿通する第2連結ピン軸受部42と、が形成されている。また、連結ピン軸受部材22,23には、クランクピン4との干渉,接触を回避する略U字状の一次切欠面43が形成されている。各一次切欠面43には、クランクピン軸受部32との干渉,接触を回避するために、一次切欠面43より更に深く切り欠かれた二次切欠面44が段付き形状に形成されている。
【0018】
連結ピン軸受部材22,23には、連結ピン軸受部41,42の間の位置に、第1ボルト26のためのボルト貫通孔47aおよびネジ孔47bが形成されている。第1ボルト26は、一方の連結ピン軸受部材22に形成されたボルト貫通孔47aと、クランクピン軸受体21の第1分割部材36に形成されたボルト貫通孔39と、を軸方向に貫通して、他方の連結ピン軸受部材22に形成されたネジ孔47bに螺合し、これにより、第1分割部材36を挟んで2つの連結ピン軸受部材22,23を軸方向に共締め固定している。
【0019】
4本のボルト54,55は、クランクピン軸受体21の第2分割部材37と連結ピン軸受部材22,23とを締結している。これらのボルト54,55は、分割部材36,37の軸受合わせ面35に強い圧縮方向の力が作用するように、その中心線が軸受合わせ面35を横切る方向、より具体的には軸受合わせ面35にほぼ直交する方向に沿うように設定されており、実質的に第1分割部材36と第2分割部材37とを結合する機能を兼ね備えた兼用ボルトである。これらボルト54,55に対応して、第2分割部材37の中央連結部30には、部分的に軸方向へ張り出したボルト用ボス部50が形成され、各ボス部50にボルト孔51が貫通形成されているとともに、連結ピン軸受部材22,23にネジ孔53(図3参照)が形成されている。
【0020】
ロアリンク13を組み立てる場合、先ず、第1分割部材36に形成される軸受面31の一部(半円弧部分)と、連結ピン軸受部材22,23の略U字状をなす切欠面43,44とが、同じ方向へ向けて開放する状態で、上記の第1ボルト26により第1分割部材36と連結ピン軸受部材22,23とを中間組立体として仮固定する。次いで、この中間組立体と第2分割部材37とをクランクピン4を挟んで軸受合わせ面35で突き合わせた上で、上記のボルト54,55を締結すれば良く、組付作業性に優れている。このようにボルト54,55を締め付けることにより、第2分割部材37が連結ピン軸受部材22,23に固定されるとともに、これら連結ピン軸受部材22,23に固定された第1分割部材36と第2分割部材37との軸受合わせ面35に強い圧縮方向の力が作用し、これら分割部材36,37が軸受合わせ面35で強固に結合される。
【0021】
図4(a)に示すように、クランクピン軸方向視で、連結ピン軸受部材22,23のそれぞれに対し、第2ボルト54と第3ボルト55がクランクピン軸受面31の両側に配設され、これらボルト54,55と上記の第1ボルト26とが三角形状にクランクピン軸受部32を囲うように配置されている。従って、クランクピン軸受部32の周囲の剛性を有効に向上することができる。
【0022】
上記のクランクピン軸方向視で、第1連結ピン軸受部41が、実質的に、この第1連結ピン軸受部41に近い一方の第2ボルト54と、第1ボルト26と、の間に配置され、これら3点41,54,26が三角形をなすように配置されている。従って、第1連結ピン12から加わる荷重を主に第1ボルト26と第2ボルト54とで効果的に支えることができ、反対側の第3ボルト55に過大なモーメントが作用することはない。同様に、第2連結ピン軸受部42が実質的に第1ボルト26と第3ボルト55との間に配置され、これら3点が三角形をなすように配置されているため、第2連結ピン14から加わる荷重を主に第1ボルト26と第3ボルト55とで効果的に支えることができ、反対側の第2ボルト54に過大なモーメントが作用することはない。
【0023】
ボルト54,55によりクランクピン軸受体21と連結ピン軸受部材22,23とを締結した組立後の状態において、連結ピン軸受部材22,23と、クランクピン軸受体21とは、このボルト結合部及び軸方向の対向面同士でのみ接触しており、この部分以外では実質的に接触していない。つまり、軸直交方向で両者は実質的に非接触状態に保たれている。より具体的には、クランクピン4の外周と一次切欠面43との間、及びクランクピン軸受部32と二次切欠面44との間には、荷重による多少の変形が起こっても接触しないように、所定のクリアランスが確保されている。
【0024】
組付作業性の向上と強度の向上との両立を図るために、クランクピンの軸方向視で、クランクピン軸受体21と連結ピン軸受部材22,23とを結合するボルト54,55の位置が、連結ピン軸受部41,42の形成位置から離れて配置されている。つまり、両連結ピン軸受部41,42から離れた位置で、クランクピン軸受体21と連結ピン軸受部材22,23とが結合されている。より具体的には、上記軸方向視において、クランクピン軸受面31の軸心に対し、第1連結ピン軸受部41のほぼ反対側に第3ボルト55が配置され、第2連結ピン軸受部42のほぼ反対側に第2ボルト54が配置されている。
【0025】
加えて、2つの連結ピン軸受部41,42は、軸受合わせ面35に対して同じ側に配置され、かつ、クランクピン軸受部32との間で三角形状をなすように、軸受合わせ面35の一端部寄り、具体的には略U字形をなす一次切欠面43が開口していない側(図2の上側)に配置されている。この関係で、2つのボルト54,55は、軸受合わせ面35に対して連結ピン軸受部41,42と反対側、つまり略U字形をなす一次切欠面43の開口部寄り(図2の下側)に配置されている。
【0026】
本発明の特徴的な構成について、図4及び図5を参照して説明する。クランクピン軸受体21の中央連結部30は、ボルト26,54,55によりクランクピン軸受部32の周囲の三箇所で連結ピン軸受部材22,23と固定されており(固定手段)、これら3箇所の固定位置が径方向へ部分的に突出しており、クランクピン軸受部32を囲うほぼ三角形状を呈している。言い換えると、中央連結部30の中で、第1ボルト26と第2ボルト54との間の部分、つまりクランクピン軸受部32と第1連結ピン軸受部41とを横切る部分101や、第1ボルト26と第3ボルト55との間の部分、つまりクランクピン軸受部32と第2連結ピン軸受部42とを横切る部分102が、部分的に径方向に薄肉化(径方向寸法の短い)薄肉部となっている。このように薄肉部101,102は、クランクピン軸受部32の外周に沿う薄肉形状となっており、これにより、連結ピン12,14やアッパリンク11やコントロールリンク15との干渉が回避され、かつ、軽量化及びコンパクト化が図られる一方で、相対的に脆弱な構造となっている。特に、燃焼室からの圧縮荷重がピストン1やアッパリンク11を介して作用する第1連結ピン軸受部41の近傍に位置する第1薄肉部101、つまり第1連結ピン軸受部41とクランクピン軸受部32との間を横切る第1薄肉部101には、強い引張力が作用するため、その対策が要求される。
【0027】
そこで、この第1薄肉部101の近傍の第2ボルト54により共締め固定されるボス部50のボルト合わせ面103と連結ピン軸受部材22,23のボルト合わせ面104と、の間に、所定のクリアランスΔCLを設定している。このクリアランスΔCLを利用して、ボス部50と連結ピン軸受部材22,23とをボルト54によって互いに近接する方向へ強く締め付けることにより、上記の第1薄肉部101に強い圧縮力が作用するため、この第1薄肉部101に強い引張り力が作用した場合にも、その力を有効に相殺することができ、引張り応力の最大値を減少することができる。従って、第1薄肉部101を径方向に薄肉化することにより軽量化及びリンク配置のコンパクト化を図りつつ、この第1薄肉部101の引張力に対する強度を効果的に向上し、軸受合わせ面35での口開きを確実に防止することができる。
【0028】
なお、他方の第2薄肉部102の近傍に位置する第3ボルト55により共締め固定されるボス部50と連結ピン軸受部材22,23とのボルト突き合わせ面間にも、同様にクリアランスを設定しても良い。
【0029】
この第1実施形態の他の作用効果を、図6及び図7(a)に示す比較例と対比しつつ説明する。なお、ここで説明する作用・効果は、その多くが後述する第2,第3実施形態にも共通するものである。
【0030】
比較例のロアリンク60は、クランクピン軸受部61の軸心を通る合わせ面62に沿って一対の分割部材63,64に分割されており、クランクピンを挟んで両分割部材63,64をボルト67により固定する構造となっている。各分割部材63,64には、連結ピンが挿通する軸受部65,66の一方と、上記のクランクピン軸受部61の半分と、がそれぞれ形成されている。
【0031】
この比較例では、クランクピン軸受部61と連結ピン軸受部65(66)との間の連結部68の軸方向長さが短くなっておらず、両者61,65(66)の軸方向両端部が連結部68によって直接的に接続されている。従って、連結ピン軸受部65の軸方向両端部に加わる荷重が連結部68を経由して直接的にクランクピン軸受部61の軸方向両端部に作用するため、図7(a)の仮想線で示すように、このクランクピン軸受部61の軸方向両端部が局所的に大きく変形してクランクピン4と接触し易くなってしまう。
【0032】
これに対して本実施形態では、図7(b)にも示すように、クランクピン軸受部32と連結ピン軸受部41,42とが互いに対向する部分では、軸方向長さの短い連結部30しか存在しておらず、この連結部30の側方では、クランクピン軸受部32の軸方向両端部と連結ピン軸受部41,42の軸方向両端部とが非接触状態となっている。従って、連結ピン軸受部41,42からの荷重が連結部30を経由して主にクランクピン軸受部32の軸方向中央部へ作用する。このため、クランクピン軸受部32の軸方向両端部に荷重が局所的に集中することがなく、仮想線で示すように、この軸方向両端部の変形が充分に抑制される。この結果、クランクピン4との直接的な接触が抑制され、これに起因する摩擦、摩耗が抑制される。クランクピン軸受部32の軸方向中央部へ作用する荷重は、この軸方向中央部で最も大きくなる油膜圧力によって効果的に支えることができる。
【0033】
本実施形態では、クランクピン軸受部32が形成されたクランクピン軸受体21と、連結ピン軸受部41,42が形成された連結ピン軸受部材22,23とを別体としているために、クランクピン軸受部32と連結ピン軸受部41,42との軸受距離を変形で接触しない程度に充分に小さくして、両者を充分に接近させることができる。このため、ロアリンク13のコンパクト化及び軽量化を図ることができる。
【0034】
比較例では、合わせ面62が形成された分割部材63,64に連結ピン軸受部65,66が一体的に形成されており、かつ、分割部材63,64の軸中央部を1つのボルト67により結合しているため、分割部材63,64の合わせ面62に曲げ方向の力が作用し易く、合わせ面62が開くことを防止するには、上記曲げ方向の力に対する剛性も必要となる。その剛性確保のために、更に重量が増大する傾向にある。これに対して本実施形態では、軸受合わせ面35が形成された分割部材36,37と連結ピン軸受部41,42が形成された連結ピン軸受部材22,23とが別体であり、ボルト結合部を経由して連結ピン軸受部41,42から軸受合わせ面35へ荷重が伝達・作用するために、ボルト軸線に対する荷重入力方向のずれ(軸受合わせ面35に作用する曲げ方向の力)が非常に小さい。従って、剛性が確保し易く、比較例に比して軽量化を図ることができる。
【0035】
本実施形態では、一対の連結ピン軸受部材22,23が互いにほぼ同じ形状の平板状に形成されているため、加工、作成が容易であり、コストの低減化を図ることができる。また、各連結ピン軸受部材22,23をスチール材(鋼板)の鍛造により成形することで、十分な硬度を保った上で、軽量に作成できる。クランクピン軸受体21は、材質自体の強度よりもクランクピン軸受面における構造上の剛性を確保する必要性がある関係で、スチール材よりも強度は低下するが、焼結合金や鋳鉄により成形することが望ましい。このように本実施形態では形状の自由度が高く、所望の剛性を確保しつつコンパクト化,軽量化を図ることができる。
【0036】
図8〜10は第2実施形態を示している。なお、以下の実施形態では第1実施形態と異なる部分について主に説明し、同じ部分には同じ参照符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【0037】
第2分割部材37には、ボルト54,55により連結ピン軸受部材22,23に固定される4つのボス部50が形成されている。そして、第1分割部材36に、延長ボス部56が形成されている。この延長ボス部56は、第1連結ピン軸受部41に近い方の第2ボルト54が挿通するボルト孔56aを有し、この第2ボルト54によって第2分割部材37のボス部50aとともに連結ピン軸受部材22,23に共締め固定される。図10(c)にも示すように、第1分割部材36の中央連結部30には、軸受合わせ面35を越えて周方向に延びる延長部57が形成され、この延長部57の先端に、上記の延長ボス部56が形成されている。第2分割部材37には、上記の延長部57が嵌合する切欠部58が凹設されている。
【0038】
このように、第2ボルト54により第1分割部材36の延長ボス部56を第2分割部材37のボス部50aとともに連結ピン軸受部材22,23へ固定することによって、軸受合わせ面35における第1分割部材36と第2分割部材37との結合力を更に高めることができ、分割部材36,37の口開きをより確実に防止できる。
【0039】
この実施形態では、第1ボルト26が、主としてアッパリンク11との干渉を回避するために、第2連結ピン軸受部42寄りに配置され、第1連結ピン軸受部41から相対的に遠い。この関係で、第1分割部材36の中でも、第1連結ピン軸受部41に近い部分101、すなわちクランクピン軸受部32と第1連結ピン軸受部41とを横切る部分に位置し、部分的に薄肉化された第1薄肉部101の剛性を更に確保し難く、この第1薄肉部101が変形し易い。そこで、特に剛性が要求される第1薄肉部101に近い側にのみ、上記の延長ボス部56を形成しているのである。
【0040】
そして、図9に示すように、第2ボルト54により互いに突き合わせて締め付けられる延長ボス部56の突き合わせ面103と、連結ピン軸受部材22,23の端面である突き合わせ面104と、の間に、所定のクリアランスΔCLを設定している。従って、ボルト54を締め付けると、上記のクリアランスΔCLを利用して、ボス部50及び延長ボス部56と連結ピン軸受部材22,23とが互いに近接する方向へ強く締め付けられることにより、上記の第1薄肉部101に強い圧縮力が作用するため、この第1薄肉部101に強い引張り力が作用した場合にも、その力を有効に相殺することができ、その引張り応力の最大値を減少することができる。従って、第1薄肉部101を径方向に薄肉化することにより軽量化及びリンク配置のコンパクト化を図りつつ、この第1薄肉部101の引張り力に対する強度を効果的に向上し、軸受合わせ面35での口開きを確実に防止することができる。
【0041】
図11〜14は、本発明の第3実施形態を示している。この実施形態では、クランクピン軸受部32に対して相対的に近い第1連結ピン軸受部41を、クランクピン軸受体21Aとは別部材で構成する一方、クランクピン軸受部32に相対的に遠い第2連結ピン軸受部42Aを、クランクピン軸受体21Aの一方の第2分割部材37Aに一体的に形成している。
【0042】
詳しくは、連結ピン軸受部材22A,23Aを、第1,第2実施形態の連結ピン軸受部材22,23から第2連結ピン軸受部42を含むほぼ半分を切り欠いた形状としている。一対の第2ボルト54は、上記の第1実施形態と同様、第1分割部材36Aを挟んで第2分割部材37Aと連結ピン軸受部材22A,23Aとを軸直角方向に締結している。これに対し、一本の第3ボルト55Aは、第1分割部材36Aと第2分割部材37Aとを直接的に軸直交方向に結合している。つまり、第1実施形態に比して第3ボルト55Aの本数を減らすことができる。
【0043】
また、第2ボルト54により互いに突き合わせて締め付けられるボス部50の突き合わせ面103と、連結ピン軸受部材22,23の端面である突き合わせ面104と、の間に、所定のクリアランスΔCLを設定している。従って、ボルト54を締め付けると、上記のクリアランスΔCLを利用して、ボス部50と連結ピン軸受部材22,23とが互いに近接する方向へ強く締め付けられることにより、上記の第1薄肉部101に強い圧縮力が作用するため、この第1薄肉部101に強い引張り力が作用した場合にも、その力を有効に相殺することができ、その引張り応力の最大値を減少することができる。従って、第1薄肉部101を径方向に薄肉化することにより軽量化及びリンク配置のコンパクト化を図りつつ、この第1薄肉部101の引張り力に対する強度を効果的に向上して、軸受合わせ面35の口開きを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るリンク組立部品としてのロアリンクを適用した内燃機関の可変圧縮比機構を示す全体構成図。
【図2】第1実施形態のロアリンクを示す分解斜視図。
【図3】第1実施形態の一対の連結ピン軸受部材を示す正面図(a)、背面図(b)、及び下面図(c)。
【図4】第1実施形態のロアリンクを示す正面図(a)、上面図(b)、左側面図(c)、及び右側面図(d)。
【図5】第1実施形態のクランクピン軸受部材を示す正面図(a)および右側面図(b)。
【図6】比較例に係るロアリンクを示す正面図(a)及び上面図(b)。
【図7】比較例(a)及び本発明(b)に係るロアリンクの作用説明図。
【図8】本発明の第2実施形態に係るロアリンクを示す分解斜視図。
【図9】第2実施形態のロアリンクを示す正面図(a)、上面図(b)、左側面図(c)、及び右側面図(d)。
【図10】第2実施形態のクランクピン軸受部材を示す正面図(a)、右側面図(b)、及び分解正面図(c)。
【図11】本発明の第3実施形態に係るロアリンクを示す分解斜視図。
【図12】第3実施形態のロアリンクを示す正面図。
【図13】第3実施形態のクランクピン軸受体を示す正面図(a)および右側面図(b)。
【図14】第3実施形態の一対の連結ピン軸受部材を示す正面図(a)、背面図(b)、及び下面図(c)。
【符号の説明】
4…クランクピン
11…アッパリンク
12…第1連結ピン
13…ロアリンク
14…第2連結ピン
15…コントロールリンク
17…支持位置可変手段
21…クランクピン軸受体
22,23…連結ピン軸受部材
30…中央連結部
32…クランクピン軸受部
36…第1分割部材
37…第2分割部材
41…第1連結ピン軸受部
42…第2連結ピン軸受部
54…第2ボルト
101…第1薄肉部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a link assembly for rotatably supporting a crankpin of an internal combustion engine, and more particularly to an improvement of a link assembly suitable as a lower link of a multiple link variable compression ratio mechanism.
[0002]
[Prior art]
In the field of reciprocating internal combustion engines, various types of variable compression ratio mechanisms that can change the compression ratio have been proposed in order to optimize the compression ratio in accordance with the operating state of the engine. As one of them, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-73804 describes a multi-link type variable compression ratio mechanism in which a piston and a crankshaft are linked by a plurality of links. Briefly describing this, one end of an upper link is connected to a piston disposed in the cylinder via a piston pin. The other end of the upper link is connected to the lower link via a first connection pin. The lower link is rotatably attached to a crankpin of a crankshaft. One end of the control link is connected to the lower link via a second connection pin. The other end of the control link is swingably attached to an eccentric cam of the control shaft. Therefore, when the control shaft is driven to rotate by a motor or the like in accordance with the operating state of the engine, the position of the support point of the control link including the eccentric cam changes. As a result, the motion constraint condition of the lower link by the control link changes, so that the piston top dead center position and, consequently, the engine compression ratio change.
[0003]
The lower link is divided into a main body and a cap with the crank pin interposed therebetween so that the lower link can be later assembled to the crank pin, and the main body and the cap are connected by bolts. The main body has a first connection pin bearing portion through which the first connection pin passes and a second connection pin bearing portion through which the second connection pin passes. On the other hand, the cylindrical crankpin bearing portion is formed by being divided into a main body and a cap portion. Each connection pin bearing has a bifurcated shape so as to support each connection pin on both sides in the axial direction.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
A link assembly such as the lower link described above is required to be effectively reduced in weight and size and to be effectively improved in strength.
[0005]
In particular, in the lower link of the variable compression ratio mechanism described in the above publication, an input load acting from the upper link or the control link is applied to the lower link crank pin bearing via the first and second connecting pins. Act on At this time, the load tends to concentrate on a portion of the lower link crank pin bearing portion facing the connecting pin bearing portion. In particular, since a load acts directly on the axial end of the crankpin bearing from each of the pair of bifurcated connecting pin bearings, the axial end of the crankpin bearing is largely deformed. The crankpin bearing is a sliding bearing that mainly supports a load with a fluid lubricating film. In such a sliding bearing, the oil film pressure is highest at the axial center, and the oil film pressure is low because the pressure is released at the axial end. Therefore, when the axial end of the cylindrical crankpin bearing is deformed as described above, it cannot be supported by the oil film pressure, and direct contact between the axial end and the outer peripheral surface of the crankpin occurs. However, there is a problem that wear and friction increase.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and has as its main object to provide a novel link assembly for an internal combustion engine capable of effectively improving strength while reducing weight and size. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A link assembly according to the present invention includes a crankpin bearing having a substantially cylindrical crankpin bearing through which a crankpin is inserted, and a connecting pin bearing having a connecting pin bearing through which a connecting pin for connecting another link is inserted. And a member. The crankpin bearing body has a central connecting portion projecting radially outward from an axially central portion of the crankpin bearing portion, and the central connecting portion is formed between the connecting pin bearing portion and the crankpin bearing portion. The thin portion crossing the gap is partially reduced in the radial direction. Further, a fixing means for fixing the central connecting portion and the crankpin bearing portion at a plurality of locations around the crankpin bearing portion is provided, and the fixing means is closer to the thinner portion than the central connecting portion in the axial direction. The connecting pin bearing member has a bolt that fastens and fixes the boss portion that protrudes to the connecting pin bearing member in a direction perpendicular to the axis. Further, a predetermined clearance is provided between the bolt mating surfaces of the boss portion and the connecting pin bearing member, which are fastened together by the bolt.
[0008]
Such a link assembly is suitably used as a lower link of a multiple link type variable compression ratio mechanism. This variable compression ratio mechanism has, for example, an upper link having one end connected to a piston via a piston pin, and the other end of the upper link connected via a first connection pin. A lower link rotatably mounted, a control link having one end connected to the lower link via a second connecting pin, and the other end swingably supported with respect to the internal combustion engine body; And a support position changing means for displacing the position of the other end of the control link with respect to the internal combustion engine body when changing.
[0009]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the clearance is provided between the boss portion of the crankpin bearing body connected by the bolt and the bolt mating surface of the connection pin bearing member, when the bolt is tightened, the center located near the bolt is located. A strong compressive force can be applied to the thin portion of the connecting portion. Therefore, for example, when a strong tensile force acts on the thin-walled portion due to the load acting on the connecting pin, the force can be effectively canceled out, and the maximum value of the tensile stress can be reduced. The strength can be effectively improved while achieving weight reduction and compactness by reducing the thickness of the device.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine to which a lower link as a link assembly component according to the present invention is applied. The
[0011]
One end of a
[0012]
The support position changing means 17 has a
[0013]
Therefore, when the
[0014]
2 to 5 show the structure of the
[0015]
As shown in FIGS. 2 and 5, the
[0016]
The
[0017]
The connecting
[0018]
Bolt through
[0019]
The four
[0020]
When assembling the
[0021]
As shown in FIG. 4A, a
[0022]
The first connection
[0023]
In an assembled state in which the
[0024]
In order to achieve both improvement of the assembling workability and improvement of the strength, the positions of the
[0025]
In addition, the two connecting
[0026]
The characteristic configuration of the present invention will be described with reference to FIGS. The central connecting
[0027]
Therefore, a predetermined space is provided between the
[0028]
In addition, a clearance is similarly set between the bolt butting surfaces of the
[0029]
Another operation and effect of the first embodiment will be described in comparison with a comparative example shown in FIGS. 6 and 7A. Most of the operations and effects described here are common to the second and third embodiments described later.
[0030]
The
[0031]
In this comparative example, the axial length of the connecting
[0032]
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 7B, in the portion where the
[0033]
In the present embodiment, the
[0034]
In the comparative example, the connecting
[0035]
In the present embodiment, since the pair of connecting
[0036]
8 to 10 show a second embodiment. In the following embodiments, portions different from those of the first embodiment will be mainly described, and the same portions will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be appropriately omitted.
[0037]
Four
[0038]
As described above, by fixing the
[0039]
In this embodiment, the
[0040]
Then, as shown in FIG. 9, a predetermined surface is provided between the
[0041]
11 to 14 show a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the first connection pin bearing 41 that is relatively close to the
[0042]
More specifically, the connecting
[0043]
In addition, a predetermined clearance ΔCL is set between the butting
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine to which a lower link as a link assembly component according to the present invention is applied.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the lower link of the first embodiment.
FIG. 3 is a front view (a), a rear view (b), and a bottom view (c) showing a pair of connecting pin bearing members of the first embodiment.
FIG. 4 is a front view (a), a top view (b), a left side view (c), and a right side view (d) showing the lower link of the first embodiment.
FIGS. 5A and 5B are a front view and a right side view showing a crankpin bearing member of the first embodiment.
FIG. 6 is a front view (a) and a top view (b) showing a lower link according to a comparative example.
FIG. 7 is an explanatory diagram of an operation of a lower link according to a comparative example (a) and the present invention (b).
FIG. 8 is an exploded perspective view showing a lower link according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a front view (a), a top view (b), a left side view (c), and a right side view (d) showing the lower link of the second embodiment.
FIG. 10 is a front view (a), a right side view (b), and an exploded front view (c) showing a crankpin bearing member of a second embodiment.
FIG. 11 is an exploded perspective view showing a lower link according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a front view showing a lower link according to a third embodiment;
FIG. 13 is a front view (a) and a right side view (b) showing a crankpin bearing body of a third embodiment.
FIG. 14 is a front view (a), a rear view (b), and a bottom view (c) showing a pair of connecting pin bearing members of the third embodiment.
[Explanation of symbols]
4
Claims (5)
上記クランクピン軸受体は、上記クランクピン軸受部の軸方向中央部より径方向外方へ張り出した中央連結部を有し、この中央連結部は、上記連結ピン軸受部とクランクピン軸受部との間を横切る薄肉部が部分的に径方向へ薄肉化されており、
かつ、上記クランクピン軸受部の周囲の複数箇所で、上記中央連結部と上記クランクピン軸受部とを固定する固定手段を有し、この固定手段は、上記薄肉部の近傍で、上記中央連結部より軸方向へ張り出したボス部と上記連結ピン軸受部材とを軸直交方向に共締め固定するボルトを有し、
このボルトにより共締めされる上記ボス部と連結ピン軸受部材とのボルト合わせ面間に、所定のクリアランスを設けたことを特徴とする内燃機関のリンク組立部品。A link for an internal combustion engine comprising: a crankpin bearing body having a substantially cylindrical crankpin bearing portion through which a crankpin is inserted; and a connecting pin bearing member having a connecting pin bearing portion through which a connecting pin connecting another link is inserted. In assembly parts,
The crankpin bearing body has a central connecting portion projecting radially outward from an axially central portion of the crankpin bearing portion, and the central connecting portion is formed between the connecting pin bearing portion and the crankpin bearing portion. The thin part that crosses the space is partially thinned in the radial direction,
And, at a plurality of locations around the crankpin bearing, there are fixing means for fixing the center connecting part and the crankpin bearing at a plurality of places, and the fixing means is provided near the thin part in the center connecting part. A boss that protrudes more in the axial direction and the connecting pin bearing member have bolts that fasten together in the direction perpendicular to the axis, and
A link assembly part for an internal combustion engine, wherein a predetermined clearance is provided between bolt-coupling surfaces of the boss portion and the connecting pin bearing member that are fastened together by the bolt.
上記ロアリンクがリンク組立部品であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のリンク組立部品。The internal combustion engine has an upper link having one end connected to the piston via a piston pin, and the other end of the upper link connected via a first connection pin, and is rotatably attached to a crankpin of a crankshaft. A lower link, a control link having one end connected to the lower link via a second connecting pin, and the other end swingably supported with respect to the internal combustion engine body. A support position variable means for displacing the position of the other end of the control link with respect to the internal combustion engine body, and a variable compression ratio mechanism having
The link assembly according to claim 1, wherein the lower link is a link assembly.
上記ボルトは、上記軸受合わせ面を横切る方向に延び、上記軸受合わせ面で上記一対の分割部材を結合する機能を兼用していることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関のリンク組立部品。The crankpin bearing body is constituted by a pair of divided members divided into two by a bearing mating surface along the axis of the crankpin bearing portion,
5. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the bolt extends in a direction crossing the bearing mating surface, and also has a function of connecting the pair of split members with the bearing mating surface. 6. Engine link assembly.
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2002
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