JP2007192064A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダブロック２１のバルクヘッド１２と主ベアリングキャップ２４との熱膨張率が異なると、両者の主合わせ面２３にずれが生じたり密着面積の低下を招く。
【解決手段】 シリンダブロック２１のバルクヘッド１２と、主ベアリングキャップ２４と、の主合わせ面２３に、クランクシャフト４の主ジャーナル部３６を回転可能に挟持する半円筒状の主軸受部２５を形成する。主合わせ面２３の一方に、他方に対して凹んだ主凹部１０４を凹設する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、レシプロ式の内燃機関に関し、特に、クランクシャフトやこれと平行な副シャフトの軸受部分の改良に関する。

特許文献１や特許文献２には、複リンク式ピストン−クランク機構を備えるレシプロ式内燃機関が記載されている。この複リンク式ピストンークランク機構は、ピストンのピストンピンに連結されるアッパーリンクと、このアッパーリンクとクランクシャフトのクランクピンとを連結するロアリンクと、一端が機関本体側へ揺動可能に支持され、他端がロアリンクに連結されるコントロールリンクとを備える。アッパーリンクとロアリンクとはアッパーピンを介して回転可能に連結され、コントロールリンクとロアリンクとはコントロールピンを介して回転可能に連結されている。コントロールリンクの他端はコントロールシャフトの制御カムに回転可能に取付けられている。そして、機関運転状態に応じてコントロールシャフトの回転位置を変化させることにより、コントロールリンクによるロアリンクの運動拘束条件を変化させて、機関圧縮比を変更するようになっている。

クランクシャフトの主ジャーナル部は、一般的には、シリンダブロックに形成される複数のバルクヘッドと、その下側に固定される主ベアリングキャップとにより回転可能に挟持される。コントロールシャフトは、クランクシャフトの斜め下方に平行に配置され、上記の主ベアリングキャップと、この主ベアリングキャップの下側に固定される副ベアリングキャップとにより回転可能に挟持される。
特開２００１−２２７３６７号公報 特開２００２−６１５０１号公報

クランクシャフトの軸受部分の強度・剛性を確保するために、ベアリンクキャップを、シリンダブロックとは熱膨張率（熱膨張比、熱膨張係数）の異なる材料により鋳造したような場合、使用時の温度変化により、シリンダブロックとベアリングキャップとの合わせ面がずれて、固定ボルト等の締結具の耐久性の低下を招いたり、微小摩耗の発生を招いたり、軸受剛性を十分に確保できずに合わせ面での開口、つまり口開きを招くおそれがある。コントロールシャフトの軸受部分にも同様の課題が存在する。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。

シリンダブロックのバルクヘッドと、主ベアリングキャップと、の互いに突き合わされる主合わせ面に、クランクシャフトの主ジャーナル部を回転可能に挟持する半円筒状の主軸受部がそれぞれ形成されている。そして、上記バルクヘッドと主ベアリングキャップの主合わせ面の一方に、他方に対して凹んだ主凹部が凹設されている。

本発明によれば、シリンダブロックと主ベアリングキャップとの熱膨張率が異なる場合にも、その熱膨張率の相違に起因する合わせ面のずれを、主凹部で吸収・相殺することができ、かつ、この主凹部の分、合わせ面での密着面積が小さくなることから、主軸受部の近傍の面圧を局所的に高めて、軸受剛性を向上し、主合わせ面の口開きを低減・回避することができる。

図１は、機関圧縮比を変更可能な複リンク式ピストン−クランク機構（以下、単に複リンク機構と呼ぶ）を適用したレシプロ式内燃機関の一例を簡略的に示している。なお、この複リンク機構の基本的な構成及び作用効果は上記の特開２００１−２２７３６７号公報や特開２００２−６１５０１号公報に開示されているように既に公知であるので、ここでは簡単な説明にとどめる。

複リンク機構は、ピストン１のピストンピン２に連結されるアッパリンク３と、このアッパリンク３とクランクシャフト４のクランクピン５とに連結されるロアリンク６と、一端がシリンダブロック２１側に揺動支点となる制御カム７Ａを中心として揺動可能に支持されるとともに、他端がロアリンク６に連結され、ロアリンク６の運動を拘束するコントロールリンク８と、を備えている。

また、コントロールリンク８の揺動支点の位置を変更することによって、ロアリンク６の運動拘束条件を変化させて、ピストン１の上死点位置の変化を伴って機関圧縮比を変更可能な圧縮比変更手段を有している。この圧縮比変更手段は、クランクシャフト４の斜め下方に平行に配置され、シリンダブロック２１側に回転可能に支持されるコントロールシャフト（副シャフト）７と、各気筒に対応してコントロールシャフト７に設けられた複数の制御カム７Ａと、コントロールシャフト７の回転角度を変更・保持する可変圧縮比アクチュエータ（図示省略）と、を有しており、コントロールシャフト７の回転中心である福ジャーナル部３７に対して偏心する制御カム７Ａの円形の外周に、コントロールリンク８の下端が回転可能に取り付けられている。従って、コントロールシャフト７の回転位置に応じて、シリンダブロック２１側に対するコントロールリンク８の揺動支点の位置が変化し、クランクピン５からピストンピン２までの距離が変化して、機関圧縮比が変化するようになっている。アッパリンク３とロアリンク６とはアッパピン９により連結され、コントロールリンク８とロアリンク６とはコントロールピン１０により連結されている。

なお、複リンク機構に圧縮比変更機能を持たせない場合には、上記の制御カム７Ａ及び可変圧縮比アクチュエータを省略して、シリンダブロック２１側に回転可能に支持されるコントロールシャフト７にコントロールリンク８の下端を取り付ければ良い。

クランクシャフト４は、周知のように、シリンダブロック２１側に回転可能に支持される複数の主ジャーナル部３６（図２参照）が気筒列方向に沿って間欠的に設けられ、隣り合う主ジャーナル部３６の間にクランクピン５が各気筒毎に設けられ、かつ、主ジャーナル部３６とクランクピン５の間にはカウンタウエイト４Ｂがそれぞれ設けられている。

シリンダブロック２１の下側にはラダーフレーム１１が固定され、このラダーフレーム１１の下側には副ベアリングキャップ２９が固定されている。クランクシャフト４の主ジャーナル部３６を回転可能に挟持する薄板状・隔壁状の主軸受壁部として、シリンダブロック２１には複数のバルクヘッド１２が気筒列方向に沿って間欠的、つまり気筒間及び気筒列両端に形成されるとともに、これらバルクヘッド１２に対応して、ラダーフレーム１１には薄板状・隔壁状の複数の主ベアリングキャップ２４が形成されている。言い換えると、複数の主ベアリングキャップ２４がラダーフレーム１１に一体的に形成されている。これらのバルクヘッド１２と主ベアリングキャップ２４とが突き合わされる主合わせ面２３、つまりバルクヘッド１２の下面と主ベアリングキャップ２４の上面には、主ジャーナル部３６を回転可能に挟持する半円筒状の主軸受部２５がそれぞれ凹設されている。また、複数の主ベアリングキャップ２４と、薄板状・隔壁状をなす複数の副ベアリングキャップ２９との副合わせ面１３、つまり主ベアリングキャップ２４の下面と副ベアリングキャップ２９の上面には、コントロールシャフト７の副ジャーナル部３７を回転可能に挟持する半円筒状の副軸受部３０がそれぞれ凹設されている。

シリンダブロック２１は、一体鋳造で製作され、複数の気筒つまりシリンダボア２８が機関前後方向つまり気筒列方向に並んで形成されている。バルクヘッド１２は、シリンダブロック２１と一体的に形成され、隣り合うシリンダボア２８の間及び気筒列両端をシリンダボア２８の下端部から下方へ向けて垂れ下がる隔壁状・薄膜状をなしており、その両側縁がシリンダブロック２１の内壁と一体的に接続している。

ラダーフレーム１１は、複数の主ベアリングキャップ２４を一体的に連結した格子状・梯子状の強度的に優れた骨格形状をなしており、その両側壁１１Ａ（図１参照）がシリンダブロック２１の両側壁の下側に固定されている。すなわち、ラダーフレーム１１はシリンダブロック２１とともに内燃機関の外郭形状の一部を構成するものであり、従って、シリンダブロック２１をブロックアッパ、ラダーフレーム１１をブロックロアと称することもある。

図２の比較例では、ラダーフレーム１１の各バルクヘッド１２と副ベアリングキャップ２９とが、締結具としての４本の固定ボルト２２，２７，２８，３１によってシリンダブロック２１側へ締結・固定されている。なお、図面では便宜上、各固定ボルトが挿通するボルト穴に参照符号２２，２７，２８，３１を付している。具体的には、主軸受部２５の軸受剛性を確保して主合わせ面２３の開口を防止するために、主軸受部２５の両側に２本の主固定ボルト２２，２７が配設され、また、副軸受部３０の軸受剛性を確保して副合わせ面１３の開口を防止するために、副軸受部３０の両側に２本の副固定ボルト２８，３１が配設されている。このため、主軸受部２５と副軸受部３０の間には主固定ボルト２７と副固定ボルト２８の２本が並設されることとなる。ラダーフレーム１１の主ベアリングキャップ２４は、クランクシャフト４からの大きな荷重を支持するために、シリンダブロック２１に比して熱膨張率の異なる高剛性の材料を用いて鋳造された、いわゆる鋳込みキャップとなっている。

このような比較例では、以下のような課題が残る。ラダーフレーム１１の主ベアリングキャップ２４にはシリンダブロック２１とは熱膨張率の異なる材料が用いられている。よって、使用時の温度変化によって、バルクヘッド１２と主ベアリングキャップ２４の主合わせ面２３がずれて、固定ボルトの耐久性の低下や微小摩耗の発生を招くおそれがある。また、主合わせ面２３や主軸受部２５の形状が変化して、主合わせ面２３での密着面積が減少し、主軸受部２５や固定ボルトの剛性・耐久性の低下を招くおそれがある。

また、合わせ面に沿う機関幅方向（図２の左右方向）で、主軸受部２５と副軸受部３０との間に２本の固定ボルト２７、２８が近接して設けられているため、締付時の軸力に対する強度・剛性を確保するために、重量・寸法が比較的大きなものとなる。更に、固定ボルト２７，２８の雄ネジが噛み合う雌ネジ部をラダーフレーム１１に設けると、上記複リンク機構の構造上、燃焼荷重の入力時に主軸受部２５が受ける荷重の方向２６と、副軸受部３０が受ける荷重の方向３２が概ね反対の方向となるために、雌ネジ部周辺に大きな内力を発生し、固定ボルトの締結力や耐久性の確保が非常に困難となる。

後述する実施例はこれらの課題に鑑みてなされたものである。なお、上記の比較例と同一構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図３は本発明の第１実施例を示し、固定ボルトの中心軸を含む縦断面形状を示している。この第１実施例では、主ベアリングキャップ２４と副ベアリングキャップ２９とが、３本の固定ボルト２２，３１，１０３によって、シリンダブロック２１の各バルクヘッド１２へ締結・固定されている。すなわち、合わせ面に沿う機関幅方向（図３の左右方向）で主軸受部２５と副軸受部３０の間には、一本の中間固定ボルト（中間締結具）１０３のみが配設されている。なお、上記の比較例と同様、図面では便宜上、固定ボルトが挿通するボルト穴に参照符号２２，３１，１０３を付している。つまり、中間固定ボルト１０３は、主軸受部２５の側部に配置される主固定ボルトとしての機能と、副軸受部３０の側部に配置される副固定ボルトとしての機能を兼用するものとなっている。

主合わせ面２３を構成するバルクヘッド１２下面と、主ベアリングキャップ２４の上面には、上記の比較例と同様、クランクシャフト４の主ジャーナル部３６を回転可能に挟持する半円筒状の主軸受部２５がそれぞれ形成されている。

そして本実施例では、主合わせ面２３を構成する一方のバルクヘッド１２の下面に、他方の主ベアリングキャップ２４の上面に対して凹んだ主凹部の主凹部１０４が形成されている。この主凹部１０４は、応力集中を招くことのないように気筒列方向にのびる所定の曲率半径を有する滑らかな半円弧形状に凹設されており、図３に示す組付状態では、互いに突き合わせて固定されるバルクヘッド１２を気筒列方向に貫通する断面半円状の貫通穴となっている。

この主凹部１０４は、機関幅方向で主軸受部２５と副軸受部３０との間に配置されており、より詳しくは、副軸受部３０に比して主軸受部２５寄りにオフセットして配置されている。これによって、主凹部１０４と主軸受部２５の内面との間に残される主軸受部２５の幅Ｄ１が、他方の主固定ボルト２２と主軸受部２５の内面との間に残される主軸受部２５の幅と同程度となり、主固定ボルト２２側と同様、中間固定ボルト１０３の締結軸力が主軸受部２５に良好に作用するようになっている。

機関幅方向に関し、中間固定ボルト１０３は、主軸受部２５と副軸受部３０との中央位置よりも副軸受部３０寄りに配置されており、かつ、主凹部１０４の中央位置よりも副軸受部３０寄りに配置されている。従って、中間固定ボルト１０３を、他方の副固定ボルト３１と同様、副軸受部３０に十分に近接して配置することができ、副軸受部３０に十分あ軸受剛性を確保して副合わせ面１３の口開きを防止することができる。

ラダーフレーム１１の鋳造時には、主ベアリングキャップ２４、特に主軸受部２５，副軸受部３０の近傍に、シリンダブロック２１とは熱膨張率の異なる強度・剛性の高い材料が用いられる。このため、主合わせ面２３では熱膨張率の異なるバルクヘッド１２と主ベアリングキャップ２４とが互いに突き合わされることとなるものの、本実施例では、主凹部１０４によって、熱膨張率の相違に起因する主合わせ面２３のずれや密着面積の減少を有効に低減・回避することができる。

また、主凹部１０４と主軸受部２５の内面との距離Ｄ１を十分に短くすることによって、中間固定ボルト１０３の軸力を主軸受部２５に良好に伝達させて、主合わせ面２３の中でも主軸受部２５の近傍部分Ｄ１の面圧を有効に向上し、主軸受部２５の軸受強度・剛性を高め、燃焼荷重等の荷重を受けた際の主合わせ面２３の開口いわゆる口開きを有効に防止することができる。

副軸受部３０と主軸受部２５との間に一本の中間固定ボルト１０３しか設けていないので、上記の比較例のように２本の固定ボルトを設ける場合に比して、ボルト本数つまり部品点数の低下とともに、軽量化・小型化・簡素化及び低コスト化を図ることができる。

隔壁状をなすバルクヘッド１２の中で、主軸受部２５の周囲には、カウンタウェイト４Ｂ（図１参照）との接触を防止するために、他の部分に比して軸方向に薄肉化された薄肉部１１６が設けられている。従って、薄肉部１１６が存在する部分に雌ネジ部を設けると、十分な軸力を確保できなかったり、各軸受部２５、３０からの荷重を受けた際に十分な耐久性を確保できない懸念が生じる。

本実施例では、主凹部１０４を中間固定ボルト１０３と交差・ラップするように設けている。つまり中間固定ボルト１０３は、主凹部１０４を貫通するように設定されており、この主凹部１０４の貫通分、他の固定ボルト２２，３１に比して軸方向寸法が長く設定されている。すなわち、バルクヘッド１２には各固定ボルトの雄ネジ部が噛み合う雌ネジ部１０５，１０５Ａが穿設されており、これら雌ネジ部は、所定の締結力が得られるようにほぼ同一長さに設定される。このような雌ネジ部の中で、中間固定ボルト１０３の雄ネジが噛み合う雌ネジ部１０５が、他の雌ネジ部１０５Ａに比して、主凹部１０４の分、機関上方寄り、つまりバルクヘッド１２の下面に対して奥まった位置に配置されている。この結果、中間固定ボルト１０３用の雌ネジ部１０５を、上記の薄肉部１１６から外れた位置に配置することができ、雌ネジ部１０５での肉厚を十分に確保することができる。このように、中間固定ボルト１０３が貫通する主凹部１０４の高さを適切に設定することにより、この中間固定ボルト１０３が噛み合う雌ネジ部１０５が薄肉部１１６に形成されることを回避することができる。

気筒列方向に配列される複数のバルクヘッド１２に形成される主凹部１０４が、クランク軸方向に貫通する断面半円形状をなしている。従って、全てのバルクヘッド１２に対して、単一の切削加工によって主凹部１０４を一斉に形成することができ、これらの主凹部１０４を容易に形成することができる。

シリンダブロック２１の構成によっては、中間固定ボルト１０３の雌ネジ部１０５の先端近傍にオイル通路等が位置する場合があり、この雌ネジ部１０５を、あまり奥側（機関上方側）へ配置させることができない場合がある。そこで、図４に示す第２実施例では、第１実施例に対して貫通穴である主凹部１０８の形状を異ならせている。具体的には、第１実施例に比して、主凹部１０８の曲率半径が大きく設定されており、全周に対する割合が半分（半円）よりも小さい部分的な円弧形状に設定されている。つまり、この主凹部１０８は、第１実施例の主凹部１０４に比して、主合わせ面２３に沿う機関幅方向に長く、機関上下方向に短い、横長形状となっている。この第２実施例によれば、図３に示す第１実施例とほぼ同様の効果を得ることができることに加え、主凹部１０８側の主軸受部２５の幅Ｄ１を所定寸法としつつ、主凹部１０８の高さを低く抑制し、この主凹部１０８を貫通する中間固定ボルト１０３の雌ネジ部１０５の上端を比較的低い位置符号に設定することができる。

図５に示す第３実施例では、主凹部１１０が楕円の一部である点で、上記第２実施例と異なっている。この第３実施例では、主凹部１１０を機関幅方向に長尺な楕円形状、詳しくは仮想楕円の一部をなす形状として、上記の第２実施例よりも更に機関幅方向に長尺な横長形状としている。この第３実施例によれば、更に主凹部１１０の高さを低く抑制して、雌ネジ部１０５の上端を低い位置に設定することができる。

図６〜８は第４実施例を示している。図６に示すように、この第４実施例では、貫通穴である主凹部１１２がラダーフレーム１１側に設けられている。つまり、主合わせ面２３を構成するバルクヘッド１２の下面と主ベアリングキャップ２４の上面のうち、主ベアリングキャップ２４の上面に、円弧状に凹んだ主凹部１１２が形成されている。この第４実施例においても、上記の第１〜３実施例と同様、熱膨張率の相違にに起因する主合わせ面２３のずれや密着面積の低下を低減・回避できるとともに、この主合わせ面２３の中で主軸受部２５の近傍部分の面圧を効果的に向上し、軸受強度の向上及び口開きの防止を図ることができる。

図７は、ラダーフレーム１１の内部の材質の分布を示す特性図である。主軸受部２５の軸方向に沿う深さ方向について、領域１３２は深さ方向全てが母材の領域、領域１３０は深さ方向全てが母材に比して強度・剛性が高く熱膨張率の異なる材料により形成された鋳込みキャップ領域、領域１３１は表面近傍が母材で、内側が上記熱膨張率の異なる材料である領域を示している。図８は、図７のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、同図では領域１３１Ａの部分が母材で構成されている。

図７，８に示すように、主軸受部２５及び副軸受部３０の周囲に加え、主凹部１１２の周囲にわたって、その軸受強度・剛性を確保するために、鋳込みキャップ領域１３０とされており、材料コストを抑制しつつ、高い軸受強度・剛性を確保して、口開きを防止することができる。また、本実施例のようにラダーフレーム１１側に主凹部１１２を形成する場合、この主凹部１１２をラダーフレームの鋳造時に同時に形成することができ、上記第１〜３実施例のように主凹部を鋳造後の切削加工により形成する必要がない。

図９に示す第４実施例では、上記第１〜３実施例と同様、主合わせ面２３を構成するバルクヘッド１２の下面に主凹部１１４が形成されている。そして、主ベアリングキャップ２４と副ベアリングキャップ２９とが突き合わされる副合わせ面１３の一方、この実施例では主ベアリングキャップ２４の下面にも、他方に対して凹んだ副凹部１１８が形成されている。この副凹部１１８は、上記の主凹部１１４と同様、機関幅方向で主軸受部２５と副軸受部３０との間に配置されており、副軸受部３０の軸受強度・剛性を確保するために、この副軸受部３０に十分に近接して配置されている。このような副凹部１１８により、上記の主凹部の場合と同様、副軸受部３０の軸受強度・剛性を向上できるとともに、副合わせ面１３の口開きを防止することができる。

以上の説明より把握し得る本発明の特徴的な技術思想について、上記実施例を参照しつつ列記する。但し、本発明は参照符号を付した実施例の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形・変更を含むものである。例えば、主凹部や副凹部の形状は、上記実施例のようにクランク軸方向に均一断面の円弧・楕円形状に限られるものではなく、断面矩形であっても良く、また、クランク軸方向に貫通していないスポット状・穴状のものであっても良い。

（１）シリンダブロック２１のバルクヘッド１２と、主ベアリングキャップ２４と、の互いに突き合わされる主合わせ面２３に、クランクシャフト４の主ジャーナル部３６を回転可能に挟持する半円筒状の主軸受部２５がそれぞれ形成され、かつ、上記バルクヘッド１２と主ベアリングキャップ２４の主合わせ面２３の一方に、他方に対して凹んだ主凹部１０４，１０８，１１０，１１２，１１４が凹設されている。つまり、主凹部を凹設することによって、主合わせ面２３の実質的な面積を、バルクヘッド１２と主ベアリングキャップ２４とで互いに異ならせている。

このような主凹部を設けることによって、主合わせ面２３での密着面積を減少して、その面圧を高めることができ、主軸受部２５の軸受剛性を高めて、口開きを防止することができる。

（２）また、例えば主ベアリングキャップ２４が剛性の高い材料を用いて鋳造され、主合わせ面２３でシリンダブロック２１のバルクヘッド１２と主ベアリングキャップ２４との熱膨張率が異なる場合にも、主凹部により熱膨張率の相違に起因する合わせ面２３のずれを吸収し、耐久性・信頼性を向上することができる。

（３）クランクシャフト４の斜め下方に副シャフト７が平行に配置され、上記主ベアリングキャップ２４と、この主ベアリングキャップ２４の下側に固定される副ベアリングキャップ２９と、の互いに突き合わされる副合わせ面１３に、上記副シャフト７を回転可能に挟持する半円筒状の副軸受部３０がそれぞれ形成され、上記主凹部１０４，１０８，１１０，１１２，１１４は、主合わせ面２３に沿う方向（機関幅方向）について主軸受部２５と副軸受部３０との間に配置されている。従って、主凹部を主軸受部２５に十分に近づけて配置することにより、この主軸受部２５の面圧を有効に高めて、軸受剛性を向上し、主合わせ面２３の開口を防止することができる。

（４）上記副ベアリングキャップ２９と主ベアリングキャップ２４の双方を貫通してシリンダブロック２１に嵌合し、副ベアリングキャップ２９と主ベアリングキャップ２４とをシリンダブロック２１に締結する複数の締結具２２，３１，１０３を有している。従って、高い軸力を確保しつつ、ボルト等の締結具の本数の低減化による構成の簡素化を図ることができる。

（５）上記クランクシャフト４と副シャフト７との間には、一本の中間締結具１０３のみが設けられている。従って、この中間締結具１０３が主軸受部２５に対する締結具としての機能と副軸受部３０に対する締結具としての機能を兼用する形となり、両軸受部間に複数本の締結具が設けられる場合に比して、部品点数が低減されるとともに、小型・軽量化を図ることができる。

（６）上記中間締結具１０３は、主凹部１０４，１０８，１１０，１１２，１１４を貫通するように設定されている。つまり主凹部を迂回するように中間締結具１０３を配設する必要はなく、中間締結具１０３の配設が主凹部によって拘束されず、レイアウトの自由度が高く、また、主合わせ面２３に沿う方向（機関幅方向）での寸法の短縮化を図ることができる。そして、このように中間締結具１０３と主凹部とをラップさせることによって、中間締結具１０３を主軸受部２５から比較的離間させつつ、主凹部を主軸受部２５に十分に近づけて、中間締結具１０３の軸力を、主凹部の周囲を介して主軸受部２５に良好に伝達することができ、この部分の面圧を局所的に高めることができる。

（７）バルクヘッド１２には、上記主凹部が形成されるとともに、上記締結具２２，３１，１０３の雄ネジ部が噛み合う所定長さの複数の雌ネジ部１０５，１０５Ａが穿設されている。つまり、所定の締結力を確保するように、雌ネジ部１０５，１０５Ａにはほぼ同じ長さが確保される。そして、中間締結具を除く締結具２２，３１の雌ネジ部１０５Ａの下端はバルクヘッド１２の主合わせ面２３に開口している一方、中間締結具１０３の雌ネジ部１０５の下端は主凹部の内面に開口している。このため、中間締結具１０３が他の締結具２２，３１よりも長くなって、中間締結具１０３の雌ネジ部１０５が主合わせ面２３から離れて配置されることとなる。従って、例えばバルクヘッド１２の主軸受部２５の周囲にカウンタウェイト４Ｂとの干渉を防ぐために軸方向に薄肉化された薄肉部１１６が設けられる場合にも、上記の雌ネジ部１０５を薄肉部１１６から外して配置することができ、高い軸力をかけることができるので、その信頼性・耐久性が向上する。

但し、バルクヘッド１２の内部に形成されるオイル通路等の関係で、中間締結具１０３の雌ネジ部１０５をあまり機関上方側へ配置することができない場合には、図５や図６に示すように、主凹部１１０，１１２を、合わせ面に沿う方向に長い横長形状として、雌ネジ部１０５の位置を低くすれば良い。

（８）主合わせ面２３に沿う方向で、上記中間締結具１０３は、主軸受部２５よりも副軸受部３０寄りに配置されるとともに、副軸受部３０と反対側の主軸受部２５の側部に配置される主締結具２２よりも主軸受部２５から離れて配置されている。また、上記主凹部は、中間締結具１０３よりも主軸受部２５寄りに配置されている。

このようなレイアウトとすることにより、主凹部を主軸受部２５の内面に十分に近づけて、主軸受部２５の面圧を局所的に高めて、その軸受剛性を高くできるとともに、中間締結具１０３を副軸受部３０の内面に十分に近づけて、高い軸受剛性を高く確保することができる。

（９）上記両副合わせ面１３の一方に、他方に対して凹んだ副凹部１１８が形成されている。この副凹部１１８によって、上記の主凹部の場合と同様、副軸受部３０の軸受強度・剛性を向上できるとともに、副合わせ面１３の口開きを防止することができる。

（１０）主凹部は、バルクヘッド１２をクランク軸方向に貫通する均一断面形状をなしている。従って、各気筒間及び気筒列両端に配置される複数のバルクヘッド１２に対し、単一の切削加工により複数の主凹部を一斉かつ容易に形成することができる。

（１１）上記主凹部１０４，１０８，１１０，１１２，１１４が主ベアリンクキャップに形成されている。この場合、主ベアリングキャップ２４の鋳造時に主凹部を同時に形成することが可能であり、シリンダブロック側に主凹部を後加工により形成する場合に比して、製造が容易でコスト的にも有利である。

（１２）典型的には、クランクシャフト４のクランクピン５に回転可能に取付けられるロアリンク６と、このロアリンク６とピストン１のピストンピン２とを連結するアッパリンク３と、一端がロアリンク６又はアッパリンク３に取付けられ、他端が上記副シャフト７に回転可能に取付けられるコントロールリンク８と、を有している。

（１３）そして、上記副シャフト７が、この副シャフト７の副ジャーナル部３７に対して偏心した制御カム７Ａを備えるコントロールシャフトであり、上記コントロールシャフト７の副ジャーナル部３７に対して偏心する円形の制御カム７Ａの外周に、上記コントロールリンク８の他端が回転可能に取付けられており、かつ、上記コントロールシャフト７の回転位置を変更・保持する可変圧縮比アクチュエータを備える。

本発明に係る複リンク式ピストン−クランク機構の一例を示す構成図。 比較例に係る内燃機関を示す断面図。 本発明の第１実施例に係る内燃機関を示す断面図。 本発明の第２実施例に係る内燃機関を示す断面図。 本発明の第３実施例に係る内燃機関を示す断面図。 本発明の第４実施例に係る内燃機関を示す断面図。 上記第４実施例の主ベアリングキャップ２４における母材と高剛性材との分布を示す説明図。 図７のＡ−Ａ線に沿う断面図。 本発明の第５実施例に係る内燃機関を示す断面図。

符号の説明

４…クランクシャフト
８…コントロールシャフト（副シャフト）
１１…ラダーフレーム
１２…バルクヘッド
１３…副合わせ面
２１…シリンダブロック
２２，３１…固定ボルト（締結具）
２３…主合わせ面
２４…主ベアリングキャップ
２５…主軸受部
２９…副ベアリングキャップ
３０…副軸受部
３６…主ジャーナル部
３７…副ジャーナル部
１０３…中間固定ボルト（中間締結具）
１０４，１０８，１１０，１１２，１１４…主凹部
１０５，１０５Ａ…雌ネジ部
１１６…薄肉部
１１８…副凹部

Claims (13)

1. シリンダブロックのバルクヘッドと、主ベアリングキャップと、の互いに突き合わされる主合わせ面に、クランクシャフトの主ジャーナル部を回転可能に挟持する半円筒状の主軸受部がそれぞれ形成され、
   かつ、上記主合わせ面の一方に、他方に対して凹んだ主凹部が凹設されていることを特徴とする内燃機関。
2. 上記合わせ面での主ベアリングキャップとシリンダブロックとの熱膨張率が異なることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. クランクシャフトの斜め下方に副シャフトが平行に配置され、
   上記主ベアリングキャップと、この主ベアリングキャップの下側に固定される副ベアリングキャップと、の互いに突き合わされる副合わせ面に、上記副シャフトを回転可能に挟持する半円筒状の副軸受部がそれぞれ形成されており、
   主合わせ面に沿う方向について、上記主凹部が主軸受部と副軸受部との間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
4. 上記副ベアリングキャップと主ベアリングキャップの双方を貫通してシリンダブロックに嵌合し、副ベアリングキャップと主ベアリングキャップとをシリンダブロックに締結する複数の締結具を有することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
5. 上記クランクシャフトと副シャフトとの間には、一本の中間締結具のみが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
6. 上記中間締結具が主凹部を貫通していることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。
7. 上記バルクヘッドには、上記主凹部が形成されるとともに、上記締結具の雄ネジ部が噛み合う所定長さの複数の雌ネジ部が穿設されており、
   中間締結具を除く締結具の雌ネジ部の下端はバルクヘッドの合わせ面に開口しており、中間締結具の雌ネジ部の下端は主凹部の内面に開口していることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
8. 主合わせ面に沿う方向で、上記中間締結具は、主軸受部よりも副軸受部寄りに配置されるとともに、副軸受部と反対側の主軸受部の側部に配置される主締結具よりも主軸受部から離れて配置され、かつ、上記主凹部は、中間締結具よりも主軸受部寄りに配置されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の内燃機関。
9. 上記主ベアリングキャップと副ベアリングキャップとが突き合わされる副合わせ面の一方に、他方に対して凹んだ副凹部が形成されていることを特徴とする請求項３〜８のいずれかに記載の内燃機関。
10. 上記主凹部がバルクヘッドをクランク軸方向に貫通する均一断面形状をなしていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関。
11. 上記主凹部が主ベアリンクキャップに形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関。
12. クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取付けられるロアリンクと、
    このロアリンクとピストンのピストンピンとを連結するアッパリンクと、
    一端がロアリンク又はアッパリンクに取付けられ、他端が上記副シャフトに回転可能に取付けられるコントロールリンクと、
    を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の内燃機関。
13. 上記副シャフトが、この副シャフトの回転中心に対して偏心した制御カムを備えるコントロールシャフトであり、
    上記コントロールシャフトの回転中心に対して偏心する円形の制御カムの外周に、上記コントロールリンクの他端が回転可能に取付けられており、
    かつ、上記コントロールシャフトの回転位置を変更・保持する可変圧縮比アクチュエータを備えることを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関。

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