JP2010133312A - Internal combustion engine with double-link piston crank mechanism - Google Patents

Internal combustion engine with double-link piston crank mechanism Download PDF

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JP2010133312A JP2008309211A JP2008309211A JP2010133312A JP 2010133312 A JP2010133312 A JP 2010133312A JP 2008309211 A JP2008309211 A JP 2008309211A JP 2008309211 A JP2008309211 A JP 2008309211A JP 2010133312 A JP2010133312 A JP 2010133312A
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Makoto Kobayashi
誠 小林
Kenji Ushijima
研史 牛嶋
Hideaki Mizuno
秀昭 水野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent poor lubrication caused by deformation of a crankpin bearing part 21 of a lower link 4. <P>SOLUTION: In the lower link 4, the crankpin bearing part 21 to which a crankpin 2 is fitted and which is disposed at an approximately the center, a pin boss part 22 for upper pin disposed at one end part, and a pin boss part 23 for control pin disposed at the other end are expanded from a thin-plate-like base plate part 26 to both sides in an axial direction. The base plate part 26 is extended to a circumference of the crankpin bearing part 21 including a direction of a maximum crankpin load F2 received by the crank pin during operation of an engine. A rib 41 axially extended from both side faces of the base plate part 26 in an axial direction of the crank pin is disposed. The rib 41 includes one end connected to the crankpin bearing 21, and disposed upstream in a direction opposite to a crankpin rotational direction R with respect to the lower link 4, with respect to a direction of the crankpin load F2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、レシプロ式内燃機関のピストンクランク機構、特に複リンク式のピストンクランク機構を有する内燃機関に関する。   The present invention relates to a piston crank mechanism of a reciprocating internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine having a multi-link type piston crank mechanism.

レシプロ式内燃機関のピストンピンとクランクピンとの間を複リンク式のピストンクランク機構で連結した従来技術として、本出願人が先に提案した特許文献1等が公知となっている。これは、ピストンのピストンピンに連結されるアッパリンクと、このアッパ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、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端が上記ロアリンクに連結されるコントロールリンクと、を備えている。そして、上記アッパリンクと上記ロアリンクとは、アッパピンを介して互いに回転可能に連結され、上記コントロールリンクと上記ロアリンクとは、コントロールピンを介して互いに回転可能に連結されている。   As a prior art in which a piston pin and a crank pin of a reciprocating internal combustion engine are connected by a multi-link type piston crank mechanism, Patent Document 1 previously proposed by the present applicant is known. This includes an upper link connected to the piston pin of the piston, a lower link connecting the upper link and the crank pin of the crankshaft, one end supported to be swingable to the engine body side, and the other end to the lower link. A control link coupled to the link. The upper link and the lower link are rotatably connected to each other via an upper pin, and the control link and the lower link are rotatably connected to each other via a control pin.

このような複リンク式のピストンクランク機構におけるロアリンクは、ピストンが受けた燃焼圧力をアッパリンクを介してアッパピンより受け取り、コントロールピンを支点とする一種の”てこ”のような動作でクランクピンに力を伝達する。   In such a multi-link type piston crank mechanism, the lower link receives the combustion pressure received by the piston from the upper pin via the upper link, and moves to the crank pin by a kind of “lever” operation with the control pin as a fulcrum. Transmit power.

一方、ロアリンクは、クランクシャフトに対する組み立て性を確保する必要があるので、上記特許文献1においては、クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、2つの半割部つまりロアリンクアッパとロアリンクロアとに分割構成し、両者を複数のボルトにて互いに締結するようにしている。特に、複数のボルトを下方つまりロアリンクロア側から挿入し、ロアリンクアッパ側の雌ねじに螺合させるようにしている。
特開2004−124776号公報
On the other hand, since the lower link needs to ensure assemblability with respect to the crankshaft, in Patent Document 1, two halves, that is, the lower link upper and the lower link along the dividing surface passing through the center of the crankpin bearing portion. The lower link lower and the lower link lower are configured to be fastened to each other with a plurality of bolts. In particular, a plurality of bolts are inserted from below, that is, from the lower link lower side, and screwed into the female screw on the lower link upper side.
JP 2004-1224776 A

上記のようなロアリンクには、ピストン上死点近傍でピストンが受けた大きな最大燃焼圧力が、ピストンピン、アッパリンク、アッパピンを介して、アッパピン軸受部から入力される。それと同時に、この荷重と慣性力がつりあうように、クランクピン軸受部やコントロールピン軸受部にも荷重が発生する。従って、各々の軸受部の面圧は、一般的な単リンク式のレシプロエンジンに比べて厳しいものとなり、摩耗や焼き付きを防ぐために、十分な潤滑状態を維持することが求められる。特に、クランクピン軸受部の中でも、クランクピン側から所定のクランクピン荷重、典型的には最大燃焼圧力が発生するピストン上死点(又はその近傍)での最大のクランクピン荷重を受ける部分で、潤滑油膜の膜厚さが最も小さくなって、潤滑油膜が消失し易く、摩耗や焼き付きを招き易い。   A large maximum combustion pressure received by the piston near the top dead center of the piston is input from the upper pin bearing portion to the lower link as described above via the piston pin, the upper link, and the upper pin. At the same time, a load is also generated in the crank pin bearing portion and the control pin bearing portion so that the load and the inertial force are balanced. Accordingly, the surface pressure of each bearing portion is stricter than that of a general single link type reciprocating engine, and it is required to maintain a sufficient lubrication state in order to prevent wear and seizure. In particular, a portion of the crankpin bearing that receives a predetermined crankpin load from the crankpin side, typically the maximum crankpin load at the top dead center of the piston (or its vicinity) where the maximum combustion pressure is generated, The film thickness of the lubricating oil film becomes the smallest, so that the lubricating oil film tends to disappear and wear and seizure easily occur.

図5を参照して、クランクピン軸受部(21)での潤滑油膜の膜厚さは、クランクピン荷重を受ける部分(C点)で最も小さく、ここから離れるほど大きくなる。ここで、クランクピン軸受部ではロアリンクに対するクランクピンの回転方向(R)に潤滑油がクランクピンの回転に引きずられる・巻き込まれるように流れ、クランクピン荷重を受ける部分(C点)では、その回転方向上流側から流れ込む潤滑油の、いわゆるくさび効果によって、油膜圧力が発生・発達することとなる。   Referring to FIG. 5, the film thickness of the lubricating oil film at the crankpin bearing portion (21) is the smallest at the portion (point C) that receives the crankpin load, and increases as the distance from this portion increases. Here, in the crankpin bearing portion, the lubricating oil flows in the rotation direction (R) of the crankpin relative to the lower link so as to be dragged / wound by the rotation of the crankpin, and at the portion receiving the crankpin load (point C), Oil film pressure is generated and developed by the so-called wedge effect of the lubricating oil flowing from the upstream side in the rotational direction.

しかしながら、この回転方向上流側の部分(D点)での剛性・強度が弱いと、クランクピン荷重に起因する変形により膜厚さが大きくなり過ぎて、潤滑油が軸方向両側より漏れる、いわゆる脇漏れを招き、これによって、上述した油膜圧力が十分に発生・発達せず、クランクピン荷重の部分(C点)での潤滑性の低下が懸念される。   However, if the rigidity and strength at the upstream portion (point D) in the rotational direction are weak, the film thickness becomes too large due to deformation caused by the crankpin load, so that the lubricating oil leaks from both sides in the axial direction. This causes leakage, and the oil film pressure described above is not sufficiently generated / developed, and there is a concern that the lubricity may deteriorate at the crankpin load portion (point C).

また、クランクピン軸受部の中でも、軸方向両端部では、潤滑油膜が消失して、クランクピンとの所謂エッジ当たりを生じる懸念がある。   Further, among the crankpin bearing portions, there is a concern that the lubricating oil film disappears at both ends in the axial direction and a so-called edge contact with the crankpin occurs.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端にアッパピンを介して連結され、かつクランクシャフトのクランクピンに連結されたロアリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端が上記ロアリンクにコントロールピンを介して連結されたコントロールリンクと、を備えてなるピストンクランク機構を有する内燃機関であって、そのロアリンクを改良したものである。   The present invention has been made in view of such problems. That is, the present invention includes an upper link having one end connected to the piston via a piston pin, a lower link connected to the other end of the upper link via an upper pin, and connected to the crank pin of the crankshaft. An internal combustion engine having a piston crank mechanism, one end of which is swingably supported on the engine body side and the other end of which is connected to the lower link via a control pin. An improved link.

このロアリンクは、ロアリンクの主体をなすベースプレート部と、ロアリンク正面視略中央でベースプレート部よりもクランクピン軸方向両側へ張り出すとともに、上記クランクピンが嵌合して機関運転中のクランクピンからのクランクピン荷重を受けるクランクピン軸受部と、上記ベースプレート部の両側面よりクランクピン軸方向に張り出すとともに、一端が上記クランクピン軸受部と接続し、クランクピン径方向に直線状に延在したリブと、を有している。上記リブは、機関運転中の所定のクランクピン荷重を受けるクランクピン軸受部付近における、クランクピン軸受部に対するクランクピン回転方向の上流側に配置されている。   The lower link includes a base plate portion that is the main body of the lower link, and projects from the base plate portion to the both sides in the axial direction of the crank pin in the approximate center of the lower link. Crank pin bearing that receives the crank pin load from the base plate, and projects from the both sides of the base plate in the crank pin axial direction, and one end is connected to the crank pin bearing and extends linearly in the crank pin radial direction And a rib. The rib is disposed on the upstream side in the crankpin rotation direction with respect to the crankpin bearing portion in the vicinity of the crankpin bearing portion that receives a predetermined crankpin load during engine operation.

上記『所定のクランクピン荷重』は、典型的には、機関運転中に最大となるクランクピン荷重であり、一般的には、最大燃焼ガス圧が発生するピストン上死点又はその近傍のクランク角での荷重である。   The “predetermined crankpin load” is typically a crankpin load that is maximized during engine operation, and is generally a piston top dead center at which the maximum combustion gas pressure is generated or a crank angle in the vicinity thereof. It is the load at.

このような構成によれば、上記のリブによって、上記クランクピン荷重を受ける部分よりもクランクピン回転方向と反対方向、つまり潤滑油流れ方向の上流側の部分での剛性・強度を高め、その変形を抑制することによって、油膜厚さが過度に大きくなり過ぎることを防止し、上述したクランクピン荷重を受ける部分への油膜圧力を十分に発生・発達させることができる。   According to such a configuration, the rib increases the rigidity and strength in the direction opposite to the crankpin rotation direction than the portion receiving the crankpin load, that is, the upstream portion in the lubricating oil flow direction. By suppressing the oil pressure, it is possible to prevent the oil film thickness from becoming excessively large, and to sufficiently generate and develop the oil film pressure to the portion receiving the crankpin load described above.

また、軸方向長さの短いベースプレート部を有することになるので、クランクピン荷重がベースプレート部からクランクピン軸受部の軸方向長さの中央部に主に作用し、クランクピン軸受部の両端部に作用する荷重は小さくなる。従って、クランクピン軸受部の両端部の変形を抑制し、クランクピンに対する所謂エッジ当たりが回避されるとともに、油膜圧力が高い軸方向中央部で荷重を確実に支承することができる。   In addition, since the base plate portion has a short axial length, the crank pin load mainly acts on the central portion of the axial length of the crank pin bearing portion from the base plate portion, and on both end portions of the crank pin bearing portion. The acting load becomes smaller. Therefore, deformation of both ends of the crankpin bearing portion can be suppressed, so-called edge contact with the crankpin can be avoided, and a load can be reliably supported at the axially central portion where the oil film pressure is high.

また、他の発明においては、上記クランクピンが嵌合する略中央のクランクピン軸受部と、上記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、上記クランクピン軸受部及びアッパピン用ピンボス部よりもクランクピン軸方向幅が短く、少なくとも上記クランクピン軸受部の周囲に延在するベースプレート部と、このベースプレート部の両側面よりクランクピン軸方向に張り出したリブと、を有し、上記リブが、上記クランクピン軸受部とアッパピン軸受部とに直線状に掛け渡されている。   In another aspect of the present invention, the crank pin bearing portion, which is substantially in the center to which the crank pin is fitted, the upper pin pin boss portion at one end holding the upper pin, and the crank pin bearing portion and the upper pin pin boss portion. A crank plate axial width is short and has at least a base plate portion extending around the crank pin bearing portion, and ribs projecting from both side surfaces of the base plate portion in the crank pin axial direction, and the rib is The crank pin bearing portion and the upper pin bearing portion are stretched linearly.

この他の発明によれば、リブを適切な位置、つまりクランクピン荷重の方向よりもクランクピン回転方向の上流側に配置することで、上述した作用効果が得られることに加え、クランクピン軸受部とアッパピン用ピンボス部とをリブで連結することで、この部分の剛性を確保しつつ、クランクピン軸受部とアッパピン用ピンボス部との中心間距離を短縮化し、ひいてはロアリンク全体の小型化を図ることができる。   According to the other invention, by arranging the rib at an appropriate position, that is, on the upstream side of the crankpin load direction with respect to the crankpin load direction, in addition to obtaining the above-described operational effects, the crankpin bearing portion By connecting the pin boss part for the upper pin with the rib, while securing the rigidity of this part, the distance between the centers of the crank pin bearing part and the pin boss part for the upper pin is shortened, and thus the entire lower link is reduced in size. be able to.

この発明によれば、ロアリンクのクランクピン軸受部における潤滑油膜を良好に保持して、摩耗や焼き付きを防止することができる。   According to this invention, it is possible to satisfactorily hold the lubricating oil film in the crank pin bearing portion of the lower link and prevent wear and seizure.

以下、この発明の好ましい実施例を図面に基づいて詳細に説明する。始めに、下記実施例のロアリンクが用いられるピストンクランク機構の概略を説明する。図1は、この複リンク式ピストンクランク機構を可変圧縮比機構として構成した構成例を示す構成説明図である。この機構は、ロアリンク4とアッパリンク5とコントロールリンク10とを主体とした複リンク式ピストンクランク機構を備えている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, an outline of a piston crank mechanism in which the lower link of the following embodiment is used will be described. FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a configuration example in which this multi-link type piston crank mechanism is configured as a variable compression ratio mechanism. This mechanism includes a multi-link type piston crank mechanism mainly composed of a lower link 4, an upper link 5 and a control link 10.

クランクシャフト1は、複数のジャーナル部2とクランクピン3とを備えており、シリンダブロック18の主軸受に、ジャーナル部2が回転自在に支持されている。上記クランクピン3は、ジャーナル部2から所定量偏心しており、ここにロアリンク4が回転自在に連結されている。カウンタウェイト15は、ジャーナル部2とクランクピン3とを接続するクランクウェブからクランクピン3とは反対側へ延びている。上記ロアリンク4は、後述するように2部材に分割可能に構成されているとともに、略中央のクランクピン軸受部に上記クランクピン3が嵌合している。   The crankshaft 1 includes a plurality of journal portions 2 and a crankpin 3, and the journal portion 2 is rotatably supported by a main bearing of the cylinder block 18. The crank pin 3 is eccentric from the journal portion 2 by a predetermined amount, and a lower link 4 is rotatably connected thereto. The counterweight 15 extends from the crank web connecting the journal portion 2 and the crankpin 3 to the opposite side of the crankpin 3. The lower link 4 is configured to be divided into two members as will be described later, and the crank pin 3 is fitted to a crank pin bearing portion at a substantially center.

アッパリンク5は、下端側がアッパピン6によりロアリンク4の一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン7によりピストン8に回動可能に連結されている。上記ピストン8は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック18のシリンダ19内を往復動する。   The upper link 5 has a lower end side rotatably connected to one end of the lower link 4 by an upper pin 6 and an upper end side rotatably connected to a piston 8 by a piston pin 7. The piston 8 receives combustion pressure and reciprocates in the cylinder 19 of the cylinder block 18.

ロアリンク4の運動を拘束するコントロールリンク10は、上端側がコントロールピン11によりロアリンク4の他端に回動可能に連結され、下端側が制御軸12を介して機関本体の一部となるシリンダブロック18の下部に回動可能に連結されている。詳しくは、制御軸12は、回転可能に機関本体に支持されているとともに、その回転中心から偏心している偏心カム部12aを有し、この偏心カム部12aに上記コントロールリンク10下端部が回転可能に嵌合している。上記制御軸12は、図示せぬエンジンコントロールユニットからの制御信号に基づいて作動する図示せぬ圧縮比制御アクチュエータによって回動位置が制御される。ここで、上記シリンダ19は、図示するように、その中心線mが、クランクシャフト1の回転中心に対しコントロールピン11と反対側に比較的大きくオフセットした配置となっている。   The control link 10 that restricts the movement of the lower link 4 is connected to the other end of the lower link 4 by a control pin 11 so as to be rotatable, and the lower end side is a cylinder block that becomes a part of the engine body via the control shaft 12. The lower part of 18 is rotatably connected. Specifically, the control shaft 12 is rotatably supported by the engine body and has an eccentric cam portion 12a that is eccentric from the center of rotation, and the lower end portion of the control link 10 is rotatable on the eccentric cam portion 12a. Is fitted. The rotation position of the control shaft 12 is controlled by a compression ratio control actuator (not shown) that operates based on a control signal from an engine control unit (not shown). Here, as shown in the figure, the cylinder 19 is arranged such that its center line m is relatively largely offset to the opposite side of the control pin 11 with respect to the rotation center of the crankshaft 1.

上記のような複リンク式ピストンクランク機構を用いた可変圧縮比機構においては、上記制御軸12が圧縮比制御アクチュエータによって回動されると、偏心カム部12aの中心位置、特に、シリンダブロック18等の機関本体に対する相対位置が変化する。これにより、コントロールリンク10の下端の揺動支持位置が変化する。そして、上記コントロールリンク10の揺動支持位置が変化すると、ピストン8の行程が変化し、ピストン上死点(TDC)におけるピストン8の位置が高くなったり低くなったりする。これにより、機関圧縮比を変えることが可能となる。   In the variable compression ratio mechanism using the multi-link type piston crank mechanism as described above, when the control shaft 12 is rotated by the compression ratio control actuator, the center position of the eccentric cam portion 12a, particularly the cylinder block 18 and the like. The relative position with respect to the engine body changes. Thereby, the rocking | fluctuation support position of the lower end of the control link 10 changes. When the swing support position of the control link 10 changes, the stroke of the piston 8 changes, and the position of the piston 8 at the piston top dead center (TDC) becomes higher or lower. This makes it possible to change the engine compression ratio.

次に、上記ロアリンク4の第1実施例を図2〜図4を参照して説明する。図2はロアリンクを示す正面図、図3は図2のA−A線に沿う断面図、図4は図2のB−B線に沿う断面図である。   Next, a first embodiment of the lower link 4 will be described with reference to FIGS. 2 is a front view showing the lower link, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

このロアリンク4は、上記クランクピン3が嵌合する略中央のクランクピン軸受部21と、上記アッパピン6を保持する一端部のアッパピン用ピンボス部22と、上記コントロールピン11を保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部23と、を備えている。そして、クランクピン3への組み立て性のために、上記クランクピン軸受部21の中心を通る分割面24に沿って、上記アッパピン用ピンボス部22を含むロアリンクアッパ31と、上記コントロールピン用ピンボス部23を含むロアリンクロア32と、に分割構成され、両者が、クランクピン軸受部21の両側にそれぞれ配置された2本のボルト33,34(図1参照)によって一体に締結されている。上記シリンダ19が上下方向に配置されているとすると、クランクケース内で上記ロアリンクアッパ31が上側に、上記ロアリンクロア32が下側に、それぞれ位置し、上記ボルト33,34は、いずれもクランクケースの下側から締め付けられる形となる。上記のクランクピン軸受部21のピン孔22aには軸受メタル25を介してクランクピン3が回転可能に支持されている。   The lower link 4 includes a crank pin bearing portion 21 at the substantially center where the crank pin 3 is fitted, an upper pin pin boss portion 22 for holding the upper pin 6, and the other end portion for holding the control pin 11. The control pin pin boss part 23 is provided. For assembly to the crank pin 3, the lower link upper 31 including the upper pin pin boss part 22 and the control pin pin boss part along the split surface 24 passing through the center of the crank pin bearing part 21. And a lower link lower 32 including 23, which are integrally fastened by two bolts 33 and 34 (see FIG. 1) respectively disposed on both sides of the crankpin bearing portion 21. If the cylinder 19 is arranged in the vertical direction, the lower link upper 31 is located on the upper side and the lower link lower 32 is located on the lower side in the crankcase, and the bolts 33 and 34 are both crankcases. It can be tightened from below. The crank pin 3 is rotatably supported in the pin hole 22 a of the crank pin bearing portion 21 via a bearing metal 25.

図3に示すように、上記アッパピン用ピンボス部22のピン孔22aは、二股状に構成されており、アッパピン6の軸方向両端が圧入により固定され、この二股の内側に、アッパリンク5の一端のピンボス部が回転可能に組み合わされる。同様に、コントロールピン11が回転可能に挿入されるピン孔23aを備えたコントロールピン用ピンボス部23は、二股状に構成されており、この二股の内側に、コントロールリンク10一端のピンボス部が回転可能に組み合わされる。   As shown in FIG. 3, the pin hole 22 a of the upper pin pin boss portion 22 has a bifurcated shape. Both ends of the upper pin 6 in the axial direction are fixed by press-fitting, and one end of the upper link 5 is located inside the bifurcated portion. The pin bosses are combined in a rotatable manner. Similarly, the control pin pin boss portion 23 having a pin hole 23a into which the control pin 11 is rotatably inserted is formed in a bifurcated shape, and the pin boss portion at one end of the control link 10 is rotated inside the bifurcated portion. Can be combined.

2本のボルト33,34は、いずれも、ロアリンクロア32側のボルト挿入孔(図示せず)を貫通し、かつ先端部が、ロアリンクアッパ31に形成された雌ねじ部(図示せず)に螺合している。   Each of the two bolts 33 and 34 passes through a bolt insertion hole (not shown) on the lower link lower 32 side, and the tip part is screwed into a female screw part (not shown) formed in the lower link upper 31. Match.

また、ロアリンク4は薄板状のベースプレート部26を主体としており、上記の軸受部21やピンボス部22,23は、上記ベースプレート部から軸方向両側に張り出したものとなっている。すなわち、ベースプレート部26は、そのクランクピン軸方向の厚さ(肉厚)D1が上記の軸受部21やピンボス部22,23よりも短く設定され、軸受部21やピンボス部22,23の軸方向中央部に接続している。従って、図3に示すように、このような薄肉化されたベースプレート部26によって、アッパピン用ピンボス部22とクランクピン軸受部21との間には、両者の軸方向両端部間を隔てるように凹部35が形成されている。同様に、クランクピン軸受部21とコントロールピン用ピンボス部23との間にも凹部36が形成されている。更に、ロアリンク4の外周縁部27が全周にわたってベースプレート部26よりもクランクピン軸方向両側にフランジ状に張り出しており、この外周縁部27を荷重が伝達するように構成されている。   The lower link 4 mainly includes a thin plate-like base plate portion 26, and the bearing portion 21 and the pin boss portions 22 and 23 protrude from the base plate portion on both sides in the axial direction. That is, the base plate portion 26 has a thickness (wall thickness) D1 in the crank pin axis direction shorter than the bearing portion 21 and the pin boss portions 22 and 23, and the axial direction of the bearing portion 21 and the pin boss portions 22 and 23 is set. Connected to the center. Therefore, as shown in FIG. 3, the thinned base plate portion 26 has a recess between the upper pin pin boss portion 22 and the crank pin bearing portion 21 so as to separate both axial ends. 35 is formed. Similarly, a recess 36 is also formed between the crank pin bearing portion 21 and the control pin pin boss portion 23. Further, the outer peripheral edge portion 27 of the lower link 4 extends in a flange shape on both sides in the crankpin axial direction from the base plate portion 26 over the entire periphery, and the outer peripheral edge portion 27 is configured to transmit a load.

図2に示すように、このようなロアリンク4には、ピストン8が受けた大きな最大燃焼圧力等によって、アッパピン6側からアッパピン用ピンボス部22にアッパピン荷重(ベクトル)F1がピストンピン7、アッパリンク5、アッパピン6を介して入力される。それと同時に、この荷重F1と慣性力がつりあうように、クランクピン3側からクランクピン軸受部21側にクランクピン荷重F2、コントロールピン11側からコントロールピン用ピンボス部23側にコントロールピン荷重F3が発生する。つまり、クランクピン軸受部21は、機関運転中のクランクピンからのクランクピン荷重F2を受ける。なお、図2では、最大燃焼圧力が発生するピストン上死点(又はその近傍)でのクランク角でのリンクジオメトリにおける荷重(ベクトル)F1〜F3を示している。   As shown in FIG. 2, in such a lower link 4, an upper pin load (vector) F1 is applied from the upper pin 6 side to the upper pin pin boss portion 22 due to a large maximum combustion pressure received by the piston 8, and the like. It is input via the link 5 and the upper pin 6. At the same time, a crankpin load F2 is generated from the crankpin 3 side to the crankpin bearing portion 21 side, and a control pin load F3 is generated from the control pin 11 side to the control pin pin boss portion 23 side so that the load F1 and the inertial force are balanced. To do. That is, the crankpin bearing portion 21 receives the crankpin load F2 from the crankpin during engine operation. FIG. 2 shows loads (vectors) F1 to F3 in the link geometry at the crank angle at the piston top dead center (or the vicinity thereof) where the maximum combustion pressure is generated.

そして本実施例では、ロアリンクアッパ31に、ベースプレート部26の両側面よりクランクピン軸方向に張り出したリブ41(41A)が設けられている。リブ41は、一端がクランクピン軸受部21に接続しており、かつ、クランクピン軸受部21が受ける所定のクランクピン荷重、より具体的には、図2に示すように、最大燃焼ガス圧が発生するピストン上死点(又はその近傍)のクランク角で発生する最大のクランクピン荷重F2の方向に対し、ロアリンク4に対するクランクピン回転方向Rと反対方向・上流方向に配置されている。   In this embodiment, the lower link upper 31 is provided with ribs 41 (41 </ b> A) projecting from both side surfaces of the base plate portion 26 in the crankpin axis direction. The rib 41 has one end connected to the crankpin bearing portion 21 and a predetermined crankpin load received by the crankpin bearing portion 21, more specifically, as shown in FIG. With respect to the direction of the maximum crankpin load F2 generated at the crank angle of the piston top dead center (or the vicinity thereof) generated, the piston is disposed in the direction opposite to the crankpin rotation direction R with respect to the lower link 4 and upstream.

すなわち、リブ41(41A)は、機関運転中の所定のクランクピン荷重である、最大燃焼圧力が発生するピストン上死点又はその近傍でのクランクピン荷重を受けるクランクピン軸受部付近において、クランクピン軸受部に対するクランクピン回転方向の上流側に配置されている。リブ41は、クランクピン軸受部21から径方向に直線状に延在し、かつ、最大のクランクピン荷重F2の方向に対してクランクピン回転方向Rと反対方向に所定の鋭角αをなしている。特に、この第1実施例では、クランクピン荷重F2の延長線F2’がアッパピン用ピンボス部22と交差する・オーバーラップするように設定されている関係で、リブ41Aがアッパピン用ピンボス部22よりも回転方向Rの反対方向・上流側(図2の時計周り方向)に外れた位置で、クランクピン軸受部21と外周縁部27とに直線状に掛け渡されている。   That is, the rib 41 (41A) is a crankpin in the vicinity of a crankpin bearing that receives a crankpin load at or near the piston top dead center where the maximum combustion pressure is generated, which is a predetermined crankpin load during engine operation. It arrange | positions in the upstream of the crankpin rotation direction with respect to a bearing part. The rib 41 extends linearly from the crankpin bearing portion 21 in the radial direction, and forms a predetermined acute angle α in a direction opposite to the crankpin rotation direction R with respect to the direction of the maximum crankpin load F2. . In particular, in the first embodiment, the rib 41A is more than the upper pin pin boss part 22 because the extension line F2 'of the crank pin load F2 is set to intersect / overlap the upper pin pin boss part 22. At a position deviating in the opposite direction / upstream side of the rotation direction R (clockwise direction in FIG. 2), it is stretched linearly between the crankpin bearing portion 21 and the outer peripheral edge portion 27.

図6(b)及び図7〜図9に示す他の第2〜第4実施例では、上記第1実施例と同一の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している。但し、リブ41に関しては、各実施例毎にそれぞれ区別する必要がある場合には参照符号『41』の後に『A〜D』を適宜付記している。   In the other second to fourth embodiments shown in FIG. 6B and FIGS. 7 to 9, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as appropriate. ing. However, regarding the rib 41, “A to D” is appropriately added after the reference sign “41” when it is necessary to distinguish each of the embodiments.

図6(b)に示す第2実施例では、荷重F1〜F3が最大となるピストン上死点時におけるピストンピン7とアッパピン6とを通るアッパリンク中心延長線F1’、つまり最大のアッパピン荷重F1の方向F1’が、クランクピン軸受部21と交差しないように、リンクジオメトリが設定されている。リブ41Bは、最大のクランクピン荷重F2よりも回転方向Rの上流側で、かつ、アッパピン用ピンボス部22よりも回転方向R寄りに外れた位置で、クランクピン軸受部21と外周縁部27とに直線状に掛け渡されている。   In the second embodiment shown in FIG. 6B, the upper link center extension line F1 ′ passing through the piston pin 7 and the upper pin 6 at the piston top dead center at which the loads F1 to F3 are maximum, that is, the maximum upper pin load F1. The link geometry is set so that the direction F1 ′ of the crankshaft bearing portion 21 does not intersect the crankpin bearing portion 21. The rib 41B is located upstream of the maximum crank pin load F2 in the rotational direction R and at a position disengaged closer to the rotational direction R than the upper pin pin boss portion 22, and the crank pin bearing portion 21 and the outer peripheral edge portion 27 It is stretched in a straight line.

図7に示す第3実施例では、リブ41Cがクランクピン軸受部21とアッパピン用ピンボス部22とに掛け渡されている。すなわち、リブ41Cが両者21,22の間を連結している。図8及び図9に示す第4実施例では、第3実施例に比して、リブ41Dの幅を拡大したものであり、これによって、後述するように、クランクピン軸受部21とアッパピン用ピンボス部22との中心間距離L4の短縮化によるコンパクト化、更にはアッパピン側のボルト33の雌ねじ部37近傍の剪断応力F4に対する強度・剛性の向上を図ることができる。   In the third embodiment shown in FIG. 7, the rib 41 </ b> C is spanned between the crank pin bearing portion 21 and the upper pin pin boss portion 22. That is, the rib 41 </ b> C connects the two 21 and 22. In the fourth embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the width of the rib 41D is enlarged as compared with the third embodiment. As a result, as will be described later, the crank pin bearing portion 21 and the pin boss for the upper pin are used. It is possible to achieve compactness by shortening the center-to-center distance L4 from the portion 22, and further to improve the strength and rigidity against the shear stress F4 in the vicinity of the female thread portion 37 of the bolt 33 on the upper pin side.

次に、本発明の特徴的な構成及び作用効果について、上記実施例を参照して列記する。   Next, characteristic configurations and operational effects of the present invention will be listed with reference to the above embodiments.

(1)本発明に係る内燃機関のピストンクランク機構1は、ピストン8にピストンピン7を介して一端が連結されたアッパリンク5と、このアッパリンク5の他端にアッパピン6を介して連結され、かつクランクシャフト1のクランクピン3に連結されたロアリンク4と、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端がロアリンク4にコントロールピン11を介して連結されたコントロールリンク10と、を備えている。このような複リンク式ピストンクランク機構1では、ピストンピンとクランクピンとを一本のリンクで連結した単リンク式ピストンクランク機構に比して、ピストンストローク特性やアッパリンク下端(アッパピン6)の軌跡の設定などに自由度があることから、その設定を適切なものとすることで、ピストンストロークのロングストローク化やスラスト−反スラスト荷重の低減化によるピストン8やシリンダ19の耐久性・信頼性の向上等を図ることができる。   (1) The piston crank mechanism 1 for an internal combustion engine according to the present invention is connected to an upper link 5 having one end connected to a piston 8 via a piston pin 7 and to the other end of the upper link 5 via an upper pin 6. And a lower link 4 connected to the crankpin 3 of the crankshaft 1, a control link having one end pivotably supported on the engine body side and the other end connected to the lower link 4 via a control pin 11. 10. In such a multi-link type piston crank mechanism 1, the piston stroke characteristics and the upper link lower end (upper pin 6) trajectory are set as compared with the single link type piston crank mechanism in which the piston pin and the crank pin are connected by a single link. Since there is a degree of freedom, etc., making the setting appropriate makes it possible to improve the durability and reliability of the piston 8 and cylinder 19 by increasing the piston stroke and reducing the thrust-anti-thrust load. Can be achieved.

そして、ロアリンク4が、ベースプレート部26と、このベースプレート部26よりもクランクピン軸方向両側へ張り出し、上記クランクピン3が嵌合する略中央のクランクピン軸受部21と、上記ベースプレート部26の両側面よりクランクピン軸方向に張り出したリブ41(41A〜41D)と、を有している。上記ベースプレート部26は、機関運転中にクランクピン3側から受ける所定のクランクピン荷重F2の方向を含めたクランクピン軸受部21の周囲に延在している。上記リブ41は、一端が上記クランクピン軸受部21に接続しており、かつ、上記クランクピン荷重F2の方向に対し、上記ロアリンク4に対するクランクピン回転方向Rと反対方向・上流側に配置されている。   The lower link 4 protrudes to both sides of the base plate portion 26 and the crank plate axial direction from the base plate portion 26, and the crank pin bearing portion 21 at the substantially center where the crank pin 3 is fitted, and both sides of the base plate portion 26. Ribs 41 (41A to 41D) projecting from the surface in the direction of the crankpin axis. The base plate portion 26 extends around the crankpin bearing portion 21 including the direction of a predetermined crankpin load F2 received from the crankpin 3 side during engine operation. One end of the rib 41 is connected to the crankpin bearing portion 21 and is disposed on the upstream side in the direction opposite to the crankpin rotation direction R with respect to the lower link 4 with respect to the direction of the crankpin load F2. ing.

このように、軸方向に薄肉なベースプレート部26を、クランクピン荷重F2の方向を含むクランクピン軸受部21の周囲に延在させることで、アッパピン用ピンボス部22が図3に示すように二股形状となっている場合であっても、荷重がベースプレート部26を介してクランクピン軸受部21の軸方向長さの中央部に主に作用し、クランクピン軸受部21の両端部に作用する荷重は小さくなる。従って、クランクピン軸受部21両端部の変形が抑制され、クランクピン3に対する所謂エッジ当たりが回避されるとともに、油膜圧力が高い軸方向中央部で荷重を確実に支承することができる。   In this way, by extending the axially thin base plate portion 26 around the crankpin bearing portion 21 including the direction of the crankpin load F2, the upper pin pin boss portion 22 has a bifurcated shape as shown in FIG. Even in this case, the load mainly acts on the central portion of the axial length of the crankpin bearing portion 21 via the base plate portion 26, and the load acting on both ends of the crankpin bearing portion 21 is Get smaller. Therefore, deformation at both ends of the crankpin bearing portion 21 is suppressed, so-called edge contact with the crankpin 3 is avoided, and a load can be reliably supported at the axially central portion where the oil film pressure is high.

そして、上記のリブ41により、潤滑油膜の巻き込み部位での軸受変形を抑制して、潤滑油膜を良好に発達させることができる。この点について、図5を参照して説明する。図5において、(a)に示すクランクピン3の外周の軸面3aとクランクピン軸受部21の内周の軸受面21aとを展開した図が(b)である。また、(b)の軸受面21a’はリブが無い場合の参考例である。同図に示すように、クランクピン荷重F2を受ける部分Cにおいて、軸面3aと軸受面21a’の膜厚さが最小になり、この部分Cよりも離れるに従って膜厚さが大きくなっていく。ここで、クランクピン荷重F2を受ける部分Cには、ロアリンク4に対するクランクピン3の回転方向Rの上流側の部分から潤滑油がクランクピン3の回転に引きずられる・巻き込まれるように流れ込み、そのくさび効果により油膜圧力が発生・発達する。   And the said rib 41 can suppress the bearing deformation | transformation in the entrainment site | part of a lubricating oil film, and can develop a lubricating oil film favorably. This point will be described with reference to FIG. FIG. 5B is a developed view of the outer peripheral shaft surface 3a of the crankpin 3 and the inner peripheral bearing surface 21a of the crankpin bearing portion 21 shown in FIG. Further, the bearing surface 21a 'in (b) is a reference example when there is no rib. As shown in the figure, in the portion C that receives the crankpin load F2, the film thickness of the shaft surface 3a and the bearing surface 21a 'is minimized, and the film thickness increases as the distance from the portion C increases. Here, in the portion C that receives the crankpin load F2, the lubricating oil flows from the upstream portion in the rotational direction R of the crankpin 3 with respect to the lower link 4 so as to be dragged / involved by the rotation of the crankpin 3, Oil film pressure is generated and developed by the wedge effect.

しかしながら、上述したようにクランクピン軸受部21の周囲をベースプレート部26により薄肉化していることなどから、リブのない参考例では、回転方向上流側の部分Dでの剛性・強度を十分に確保することができず、クランクピン荷重F2に起因する軸受面21a’の変形により膜厚さが大きくなり過ぎて、潤滑油が軸方向両側より漏れる、いわゆる脇漏れを招き易い。このため、クランクピン荷重を受ける部分Cへの油膜圧力を十分に発生・発達させることができず、摩耗や焼き付きを招くおそれがある。   However, since the periphery of the crankpin bearing portion 21 is thinned by the base plate portion 26 as described above, the rigidity and strength at the portion D on the upstream side in the rotational direction are sufficiently ensured in the reference example without ribs. The film thickness becomes too large due to the deformation of the bearing surface 21a ′ caused by the crankpin load F2, and so-called side leakage that the lubricating oil leaks from both sides in the axial direction is likely to occur. For this reason, the oil film pressure to the portion C receiving the crankpin load cannot be sufficiently generated and developed, and there is a risk of causing wear and seizure.

これに対し、クランクピン荷重F2を受ける部分Cよりも回転方向Rの上流側の部分Dにリブ41を設けることによって、リブを設けない参考例に比して、回転方向Rの上流側の部分Dの剛性を高め、その軸受面21の変形を抑制して、油膜厚さの増加を抑制することができる。つまり、クランクピン荷重F2を受ける部分Cにいたる回転方向R上流側の部分の油膜厚さを均一化することができる。この結果、上記の脇漏れ量を抑制して、クランクピン荷重F2を受ける部分Cへの油膜圧力を十分に発生・発達させ、軸面3aと軸受面21aとの接触を緩和し、耐軸受荷重性能の向上、ロアリンクにおける軸受構造の簡素化・コンパクト化を図ることができる。   On the other hand, by providing the rib 41 in the portion D on the upstream side in the rotational direction R from the portion C that receives the crankpin load F2, the portion on the upstream side in the rotational direction R compared to the reference example in which no rib is provided. The rigidity of D can be increased, the deformation of the bearing surface 21 can be suppressed, and the increase in the oil film thickness can be suppressed. That is, the oil film thickness of the upstream portion in the rotational direction R leading to the portion C receiving the crankpin load F2 can be made uniform. As a result, the amount of side leakage is suppressed, the oil film pressure is sufficiently generated and developed in the portion C that receives the crankpin load F2, the contact between the shaft surface 3a and the bearing surface 21a is relaxed, and the bearing load resistance is increased. The performance can be improved, and the bearing structure in the lower link can be simplified and made compact.

(2)リブ41の具体的な形状としては、クランクピン軸受部21から径方向に直線状に延在し、かつ、上記クランクピン荷重F2の方向に対して上記クランクピン回転方向Rと反対方向に鋭角αをなしている。これにより、クランクピン軸受部21におけるクランクピン荷重F2の方向の上流部分D(図5)の剛性を有効に高めつつ、リブ41を直線状のシンプルな形状とすることで、応力集中も招き難く、加工・製造も容易なものとなる。   (2) The specific shape of the rib 41 extends linearly from the crankpin bearing 21 in the radial direction and is opposite to the crankpin rotation direction R with respect to the direction of the crankpin load F2. Has an acute angle α. As a result, the rib 41 has a simple linear shape while effectively increasing the rigidity of the upstream portion D (FIG. 5) in the direction of the crankpin load F2 in the crankpin bearing portion 21, so that stress concentration is hardly caused. Processing and manufacturing are also easy.

(3)アッパピン6を保持する一端部のアッパピン用ピンボス部22は、ベースプレート部26よりもクランクピン軸方向両側に張り出しており、つまり軸方向に厚肉化されている。そして、図7〜9に示す第3,第4実施例では、リブ41C,41Dが、上記クランクピン軸受部21とアッパピン用ピンボス部22とに掛け渡されている。   (3) The upper pin pin boss portion 22 at one end holding the upper pin 6 protrudes from the base plate portion 26 on both sides in the crank pin axial direction, that is, is thickened in the axial direction. In the third and fourth embodiments shown in FIGS. 7 to 9, the ribs 41 </ b> C and 41 </ b> D are spanned between the crank pin bearing portion 21 and the upper pin pin boss portion 22.

ここで、仮に第1実施例のように、クランクピン軸受部21のクランクピン荷重F2の方向がアッパピン用ピンボス部22と交差するようなリンクジオメトリの設定の場合、リブでアッパピン用ピンボス部とクランクピン軸受部とを連結すると、この部分における剛性が過度に高くなって、クランクピン軸受部でのエッジ当たりを招き易く、軸受耐久性が低下するおそれがある。従って、図7,図9に示すように、リブ41C,41Dによりクランクピン軸受部21とアッパピン用ピンボス部22とを連結する場合には、このリブ41C,41Dがクランクピン荷重F2に対して回転方向Rの上流側位置となるように、リンクジオメトリを設定している。   Here, as in the first embodiment, if the link geometry is set such that the direction of the crank pin load F2 of the crank pin bearing portion 21 intersects the upper pin pin boss portion 22, the rib and the upper pin pin boss portion are When the pin bearing portion is connected, the rigidity at this portion becomes excessively high, and the edge contact at the crank pin bearing portion is likely to occur, and the bearing durability may be reduced. Therefore, as shown in FIGS. 7 and 9, when the crank pin bearing portion 21 and the upper pin pin boss portion 22 are connected by the ribs 41C and 41D, the ribs 41C and 41D rotate with respect to the crank pin load F2. The link geometry is set so as to be the upstream position in the direction R.

このように、クランクピン軸受部21とアッパピン用ピンボス部22とをリブ41C,41Dにより連結することで、両者21,22間の凹部35(図2参照)を廃止・省略することができるので、その剛性が高くなり、図8に示すように、クランクピン軸受部21とアッパピン用ピンボス部22との中心間距離L4を短縮することが可能となり、ひいてはロアリンク全体の小型化を図ることができる。また、凹部を設ける場合には、凹部の加工のために中心間距離L4の短縮が制限されるものの、凹部の省略によりこのような制限を受けることもないので、ロアリンクの大幅な小型化を実現できる。   Thus, by connecting the crank pin bearing portion 21 and the upper pin pin boss portion 22 with the ribs 41C and 41D, the concave portion 35 (see FIG. 2) between the two 21 and 22 can be eliminated or omitted. The rigidity is increased, and as shown in FIG. 8, the center-to-center distance L4 between the crank pin bearing portion 21 and the upper pin pin boss portion 22 can be shortened, and as a result, the entire lower link can be reduced in size. . In addition, when the concave portion is provided, the shortening of the center distance L4 is limited due to the processing of the concave portion, but such a limitation is not caused by the omission of the concave portion. realizable.

(4)ロアリンク4の外周縁部27は、ベースプレート部26よりもクランクピン軸方向両側に張り出しており、つまりベースプレート部26よりも軸方向に厚肉化されている。そして、図2〜図6に示す第1,第2実施例では、リブ41A,41Bが、クランクピン軸受部21と外周縁部27とに掛け渡されている。これによって、クランクピン軸受部21の剛性が向上し、かつ、クランクピン荷重F2をリブ41A,41Bを介して外周縁部27に良好に伝達させることができる。   (4) The outer peripheral edge portion 27 of the lower link 4 protrudes on both sides in the crank pin axial direction from the base plate portion 26, that is, is thicker in the axial direction than the base plate portion 26. In the first and second embodiments shown in FIGS. 2 to 6, the ribs 41 </ b> A and 41 </ b> B are spanned between the crankpin bearing portion 21 and the outer peripheral edge portion 27. As a result, the rigidity of the crankpin bearing portion 21 is improved, and the crankpin load F2 can be satisfactorily transmitted to the outer peripheral edge portion 27 via the ribs 41A and 41B.

(5)図6(b)及び図7〜図9の第2〜4実施例では、ピストン上死点時におけるピストンピン7とアッパピン6とを通るアッパリンク中心延長線F1’、つまりアッパピン6側からアッパピン用ピンボス部22へ作用するアッパピン荷重F1の方向が、クランクピン軸受部21と交差しないように、リンクジオメトリが設定されている。図6(a)に示す第1実施例のように、アッパリンク中心延長線F1’がクランクピン軸受部21と交差していると、アッパピンからのアッパピン荷重F1によるクランクピン軸受部21の変形が破線21bで誇張して示すように大きなものとなり、この変形量が大きい箇所にクランクピンからのクランクピン荷重F2が作用することとなる。一方、図6(b)に示すように、アッパリンク中心延長線F1’がクランクピン軸受部21と交差しておらず、つまりアッパピンからのアッパピン荷重F1がクランクピン軸受部21に向かっていない場合、破線21cで誇張して示すように、クランクピン軸受部21の変形が小さくなり、かつ、この変形箇所とは外れた部分にクランクピン荷重F2が油膜厚さの小さくなる方向に作用することから、クランクピン軸受部21の変形が抑制され、潤滑油膜が良好に保持されて、軸受部分の接触が緩和される。   (5) In the second to fourth embodiments of FIG. 6B and FIGS. 7 to 9, the upper link center extension line F1 ′ passing through the piston pin 7 and the upper pin 6 at the top dead center of the piston, that is, the upper pin 6 side. The link geometry is set so that the direction of the upper pin load F <b> 1 acting on the upper pin pin boss portion 22 does not intersect with the crank pin bearing portion 21. When the upper link center extension line F1 ′ intersects the crankpin bearing portion 21 as in the first embodiment shown in FIG. 6A, the crankpin bearing portion 21 is deformed by the upper pin load F1 from the upper pin. As shown in an exaggerated manner by the broken line 21b, it becomes large, and the crankpin load F2 from the crankpin acts on a portion where the amount of deformation is large. On the other hand, as shown in FIG. 6B, the upper link center extension line F1 ′ does not intersect the crankpin bearing portion 21, that is, the upper pin load F1 from the upper pin is not directed toward the crankpin bearing portion 21. As shown in an exaggerated manner by the broken line 21c, the deformation of the crankpin bearing portion 21 is reduced, and the crankpin load F2 acts in a direction in which the oil film thickness decreases in a portion away from the deformation portion. The deformation of the crank pin bearing portion 21 is suppressed, the lubricating oil film is satisfactorily retained, and the contact of the bearing portion is alleviated.

(6)ロアリンク4は、アッパピン6を保持する一端部のアッパピン用ピンボス部22と、コントロールピン11を保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部23と、を備えるとともに、クランクシャフト1に対する組み立て性を確保するために、クランクピン軸受部21の中心を通る分割面24に沿って、アッパピン用ピンボス部22を含むロアリンクアッパ31と、コントロールピン用ピンボス部23を含むロアリンクロア32と、に分割構成され、クランクピン軸受部21の両側に配置した少なくとも2本のボルト33,34によってロアリンクアッパ31とロアリンクロア32とが締結されている。   (6) The lower link 4 includes an upper pin pin boss portion 22 at one end holding the upper pin 6 and a control pin pin boss portion 23 at the other end holding the control pin 11 and is assembled to the crankshaft 1. In order to ensure the performance, the lower link upper 31 including the upper pin pin boss portion 22 and the lower link lower 32 including the control pin pin boss portion 23 are divided along the dividing surface 24 passing through the center of the crank pin bearing portion 21. The lower link upper 31 and the lower link lower 32 are fastened by at least two bolts 33 and 34 that are configured and arranged on both sides of the crankpin bearing portion 21.

このような構成では、ボルト締結力を確保しつつ、雌ねじ部37の近傍で発生する剪断応力F4等に対する強度・剛性を確保することが難しく、必然的にロアリンクの大型化を招き易い。特に、図9に示すように、アッパピン荷重F1,F2が分割面24と直交する方向に対して傾斜している場合には、分割面24に沿ってずれようとする方向の成分が大きくなり、雌ねじ部37の近傍の強度・剛性を確保することが難しい。   In such a configuration, it is difficult to ensure the strength and rigidity against the shearing stress F4 and the like generated in the vicinity of the female thread portion 37 while securing the bolt fastening force, and the size of the lower link is inevitably increased. In particular, as shown in FIG. 9, when the upper pin loads F1 and F2 are inclined with respect to the direction orthogonal to the dividing surface 24, the component in the direction to be displaced along the dividing surface 24 becomes large. It is difficult to ensure the strength and rigidity in the vicinity of the female screw portion 37.

そこで、図9に示すように、リブ41をロアリンクアッパ31に形成し、かつ、2本のボルト33,34のうち、少なくともアッパピン用ピンボス部22寄りのボルト34が、ロアリンクロア32を貫通して、ロアリンクアッパ31に形成された雌ねじ部37に螺合したものとする。つまり、雌ねじ部37がロアリンクアッパ31に設けられたリブ41の近傍に設定されており、特に、図9の第4実施例では、雌ねじ部37がリブ41Dに向かって延び、かつ、その先端部がリブ41Dに差し掛かるように、リンクジオメトリの設定やリブ41Dの大型化がなされている。このような構成により、剪断応力F4が発生する雌ねじ部37の先端部の強度・剛性を向上し、ボルト締結力の確保とロアリンクの小型化との両立を図ることができる。   Therefore, as shown in FIG. 9, the rib 41 is formed in the lower link upper 31, and at least the bolt 34 near the pin boss portion 22 for the upper pin passes through the lower link lower 32 among the two bolts 33 and 34. Suppose that it is screwed into the female thread portion 37 formed in the lower link upper 31. That is, the female thread portion 37 is set in the vicinity of the rib 41 provided on the lower link upper 31, and in particular, in the fourth embodiment of FIG. 9, the female thread portion 37 extends toward the rib 41D and its tip. The link geometry is set and the size of the rib 41D is increased so that the portion reaches the rib 41D. With such a configuration, it is possible to improve the strength and rigidity of the distal end portion of the female thread portion 37 where the shear stress F4 is generated, and to achieve both the securing of the bolt fastening force and the downsizing of the lower link.

(7)図3に示すように、アッパピン用ピンボス部22が、アッパピン6の両端部が圧入により固定される二股状をなしている。このようにアッパピン6の両端部をアッパピン用ピンボス部22に圧入により固定することで、摺動面がなくなるためにロアリンクを軸方向にコンパクトに構成でき、リンク剛性向上による強度向上を図ることができる。また、アッパピン6の両端をアッパピン用ピンボス部22に固定することで、ロアリンク4に対するアッパピン6の相対回転つまり内転を招き難い。コントロールピン用ピンボス部23側も同様である。   (7) As shown in FIG. 3, the pin boss portion 22 for the upper pin has a bifurcated shape in which both end portions of the upper pin 6 are fixed by press-fitting. Thus, by fixing both ends of the upper pin 6 to the upper pin pin boss portion 22 by press-fitting, the lower link can be made compact in the axial direction because there is no sliding surface, and the strength can be improved by improving the link rigidity. it can. Further, by fixing both ends of the upper pin 6 to the upper pin pin boss part 22, it is difficult to cause relative rotation of the upper pin 6 with respect to the lower link 4, that is, inward rotation. The same applies to the pin boss portion 23 side for the control pin.

更に、図9に示す第4実施例では、クランクピン軸受部21とアッパピン用ピンボス部22との中心間距離L4の短縮化により、この中心間距離L4と、クランクピン軸受部21とコントロールピン用ピンボス部23との中心間距離L2と、を等しくすることが可能で、かつ、クランクピン軸受部21とアッパピン用ピンボス部22とコントロールピン用ピンボス部23とを同一線上に配置し、ロアリンクを実質的に左右対称の構造とすることで、上記の荷重F1〜F3に対し、アッパピン用ピンボス部22やコントロールピン用ピンボス部23への応力集中が緩和されることから、アッパピン6やコントロールピン11の内転を招き難く、ひいてはロアリンクの軸方向寸法の短縮化を図ることができる。   Further, in the fourth embodiment shown in FIG. 9, the distance L4 between the centers of the crank pin bearing portion 21 and the upper pin pin boss portion 22 is shortened. The center-to-center distance L2 with the pin boss portion 23 can be made equal, and the crank pin bearing portion 21, the upper pin pin boss portion 22 and the control pin pin boss portion 23 are arranged on the same line, and the lower link is Since the structure is substantially symmetrical, stress concentration on the upper pin pin boss portion 22 and the control pin pin boss portion 23 is reduced with respect to the loads F1 to F3. Therefore, the upper pin 6 and the control pin 11 Therefore, the axial dimension of the lower link can be shortened.

(8)また、偏心カム部12aを備えた制御軸12等を用いることで、コントロールリンク10の機関本体側の揺動支点位置を変化させることにより、ピストンクランク機構1を可変圧縮比機構として容易に構成することができる。   (8) Further, by using the control shaft 12 provided with the eccentric cam portion 12a and the like, the swing fulcrum position of the control link 10 on the engine body side is changed, so that the piston crank mechanism 1 can be easily used as a variable compression ratio mechanism. Can be configured.

ロアリンクが用いられるピストンクランク機構の例を示す構成説明図。Structure explanatory drawing which shows the example of the piston crank mechanism in which a lower link is used. 本発明に係るロアリンクの第1実施例を示す正面図。The front view which shows 1st Example of the lower link which concerns on this invention. 図2のA−A線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the AA line of FIG. 図2のB−B線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the BB line of FIG. クランクピンの軸受部分(a)及びその展開図(b)を示す説明図。Explanatory drawing which shows the bearing part (a) of a crankpin, and its expansion | deployment figure (b). 第1実施例(a)及び第2実施例(b)に係るクランクピン軸受部分の変形を誇張して示す説明図。Explanatory drawing which exaggerates and shows a deformation | transformation of the crankpin bearing part which concerns on 1st Example (a) and 2nd Example (b). 第3実施例に係るロアリンクを示す正面図。The front view which shows the lower link which concerns on 3rd Example. 第4実施例に係るロアリンクを示す正面図。The front view which shows the lower link which concerns on 4th Example. 同じく第4実施例に係るロアリンクを示す正面図。The front view which similarly shows the lower link which concerns on 4th Example.

符号の説明Explanation of symbols

4…ロアリンク
21…クランクピン軸受部
22…アッパピン用ピンボス部
23…コントロールピン用ピンボス部
24…分割面
26…ベースプレート部
27…外周縁部
31…ロアリンクアッパ
32…ロアリンクロア
41(41A〜41D)…リブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Lower link 21 ... Crank pin bearing part 22 ... Upper pin pin boss part 23 ... Control pin pin boss part 24 ... Dividing surface 26 ... Base plate part 27 ... Outer peripheral edge part 31 ... Lower link upper 32 ... Lower link lower 41 (41A-41D) …rib

Claims (9)

ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端にアッパピンを介して連結され、かつクランクシャフトのクランクピンに連結されたロアリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端が上記ロアリンクにコントロールピンを介して連結されたコントロールリンクと、を備えてなる内燃機関であって、
上記ロアリンクは、
ロアリンクの主体をなすベースプレート部と、
ロアリンク正面視略中央でベースプレート部よりもクランクピン軸方向両側へ張り出すとともに、上記クランクピンが嵌合して機関運転中のクランクピンからのクランクピン荷重を受けるクランクピン軸受部と、
上記ベースプレート部の両側面よりクランクピン軸方向に張り出すとともに、一端が上記クランクピン軸受部と接続し、クランクピン径方向に直線状に延在したリブと、を有し、
上記リブは、機関運転中の所定のクランクピン荷重を受けるクランクピン軸受部付近における、クランクピン軸受部に対するクランクピン回転方向の上流側に配置されていることを特徴とする内燃機関。
An upper link having one end connected to the piston via a piston pin, a lower link connected to the other end of the upper link via an upper pin, and connected to the crank pin of the crankshaft, and one end on the engine body side An internal combustion engine comprising: a control link supported so as to be swingable and having the other end connected to the lower link via a control pin;
The lower link is
A base plate that is the main part of the lower link;
A crankpin bearing portion that protrudes to both sides in the crankpin axial direction from the base plate portion at substantially the center of the lower link front view, and receives the crankpin load from the crankpin when the crankpin is fitted and the engine is operating,
A rib projecting from the both side surfaces of the base plate portion in the crankpin axial direction, one end connected to the crankpin bearing portion, and a rib extending linearly in the crankpin radial direction;
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the rib is disposed upstream of the crankpin bearing portion in the crankpin rotation direction in the vicinity of the crankpin bearing portion that receives a predetermined crankpin load during engine operation.
上記リブは、上記所定のクランクピン荷重の方向に対して上記クランクピン回転方向と反対方向に鋭角をなしていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the rib has an acute angle with respect to a direction of the predetermined crankpin load in a direction opposite to the crankpin rotation direction. 上記ロアリンクは、上記ベースプレート部よりもクランクピン軸方向両側に張り出し、上記アッパピンを保持するアッパピン用ピンボス部を有し、
上記リブが、上記クランクピン軸受部とアッパピン用ピンボス部とに掛け渡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。
The lower link has an upper pin boss portion that protrudes from the base plate portion on both sides in the crank pin axial direction and holds the upper pin.
The internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the rib is stretched over the crank pin bearing portion and the upper pin pin boss portion.
上記ロアリンクは、その正面視外周付近で上記ベースプレート部よりもクランクピン軸方向両側に張り出した外周縁部を有し、
上記リブが、上記クランクピン軸受部と外周縁部とに掛け渡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。
The lower link has an outer peripheral edge portion projecting on both sides in the crankpin axial direction from the base plate portion in the vicinity of the outer periphery in front view,
The internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the rib is stretched between the crank pin bearing portion and an outer peripheral edge portion.
ピストン上死点時におけるピストンピンとアッパピンとを通るアッパリンク中心延長線がクランクピン軸受部と交差しないように、リンクジオメトリが設定され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。   The link geometry is set so that the upper link center extension line passing through the piston pin and the upper pin at the time of piston top dead center does not intersect with the crankpin bearing portion. Internal combustion engine. 上記ロアリンクは、上記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、上記コントロールピンを保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部と、を備えるとともに、
上記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、上記アッパピン用ピンボス部を含むロアリンクアッパと、上記コントロールピン用ピンボス部を含むロアリンクロアと、に分割構成され、
上記クランクピン軸受部の両側に配置した少なくとも2本のボルトによって上記ロアリンクアッパと上記ロアリンクロアとが締結されており、
上記リブがロアリンクアッパに形成され、
かつ、上記2本のボルトのうち、少なくとも上記アッパピン用ピンボス部寄りのボルトが、上記ロアリンクロアを貫通して、上記ロアリンクアッパに形成された雌ねじ部に螺合していることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関。
The lower link includes an upper pin pin boss part at one end holding the upper pin, and a control pin pin boss part at the other end holding the control pin.
A lower link upper including the upper pin pin boss part and a lower link lower including the control pin pin boss part are configured to be divided along a split surface passing through the center of the crank pin bearing part.
The lower link upper and the lower link lower are fastened by at least two bolts arranged on both sides of the crankpin bearing portion,
The rib is formed on the lower link upper,
Further, of the two bolts, at least a bolt near the pin boss portion for the upper pin passes through the lower link lower and is screwed into a female screw portion formed in the lower link upper. Item 6. The internal combustion engine according to any one of Items 1 to 5.
上記アッパピンを保持するアッパピン用ピンボス部を有し、このアッパピン用ピンボス部が、上記アッパピンの両端部が圧入により固定される二股状をなしていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の内燃機関。   7. An upper pin pin boss portion for holding the upper pin, and the upper pin pin boss portion has a bifurcated shape in which both end portions of the upper pin are fixed by press-fitting. The internal combustion engine described in 1. 上記コントロールリンクの機関本体側の揺動支点位置を変化させることにより上記ピストンクランク機構が可変圧縮比機構を構成することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the piston crank mechanism constitutes a variable compression ratio mechanism by changing a swing fulcrum position of the control link on the engine body side. ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端にアッパピンを介して連結され、かつクランクシャフトのクランクピンに連結されたロアリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端が上記ロアリンクにコントロールピンを介して連結されたコントロールリンクと、を備えてなる内燃機関であって、
上記ロアリンクは、
上記クランクピンが嵌合するロアリンク正面視略中央のクランクピン軸受部と、
上記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、
上記クランクピン軸受部及びアッパピン用ピンボス部よりもクランクピン軸方向幅が短く、少なくとも上記クランクピン軸受部の周囲に延在するベースプレート部と、
このベースプレート部の両側面よりクランクピン軸方向に張り出したリブと、を有し、
上記リブが、上記クランクピン軸受部とアッパピン軸受部とに直線状に掛け渡されていることを特徴とする内燃機関。
An upper link having one end connected to the piston via a piston pin, a lower link connected to the other end of the upper link via an upper pin, and connected to the crank pin of the crankshaft, and one end on the engine body side An internal combustion engine comprising: a control link supported so as to be swingable and having the other end connected to the lower link via a control pin;
The lower link is
Lower link front view substantially center crankpin bearing portion to which the crankpin is fitted,
An upper pin pin boss portion at one end holding the upper pin;
A base plate portion having a shorter crank pin axial width than the crank pin bearing portion and the upper pin pin boss portion, and extending at least around the crank pin bearing portion;
Ribs projecting in the direction of the crankpin axis from both side surfaces of the base plate portion,
An internal combustion engine characterized in that the rib is stretched linearly between the crank pin bearing portion and the upper pin bearing portion.
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