JP2013213467A

JP2013213467A - 内燃機関

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Publication number: JP2013213467A
Application number: JP2012085107A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Takagi; 裕介高木; Yoshiaki Tanaka; 儀明田中; Katsutoshi Nakamura; 勝敏中村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2032-04-04
Also published as: US20130263816A1; JP6040555B2; US9169775B2

Abstract

【課題】オイルパンの浅底部側にあるオイルをオイルパンの深底部側に効率良く戻す。
【解決手段】複リンク式のピストン−クランク機構１は、クランクシャフト３よりもオイルパン側の揺動支点を中心として揺動するコントロールリンク６を有している。そしてクランク室２５内のうちオイルパンの浅底部側の位置には、コントロールリンク６の動きによって押しのけられたオイルをオイルパンの浅底部側から深底部側に誘導するオイル誘導壁３５が設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、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し、特にシリンダブロックとオイルパンにより構成されるクランク室の下部構成に関する。

特許文献１には、オイルポンプにより吸い上げられるオイルを貯留する深底部と、この深底部よりも浅い浅底部とを備え、この浅底部をクランクシャフトの回転系に近接して配置したオイルパン装置において、上記深底部に向かって下降するとともに、上記クランクシャフトの回転方向に沿って下降する傾斜面を浅底部に形成し、浅底部のオイルを深底部へ流れやすくした構成が開示されている。

実公平３−４３５１３号公報

しかしながら、この特許文献１においては、オイルパンの浅底部をクランクシャフトに近接させる構成を前提しているため、内燃機関のピストン−クランク機構が複数のリンク部材により構成される複リンク式の場合、クランクシャフトよりもオイルパン側にリンク部材が存在すると、オイルパンの浅底部をクランクシャフトに近接配置することができないため、オイルパンの浅底部側にあるオイルをオイルパンの深底部側に効率良く戻すことができないという問題がある。

そこで、本発明は、クランクシャフトよりもオイルパン側の揺動支点を中心として揺動する揺動リンク部材を有する複リンク式のピストン−クランク機構を備えた内燃機関において、クランク室内のうち浅底部側には、上記揺動リンク部材の動きによって押しのけられたオイルを上記深底部側に誘導するオイル誘導壁が設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、揺動リンク部材の揺動運動により揺動方向に押しのけられたオイルは、オイル誘導壁により深底部側へ誘導されるため、車両の旋回時等にオイルパン内のオイルが浅底部側に流れ込むようなことがあっても、オイルをオイルパンの深底部へ効率良く戻すことができ、深底部に配置されたオイルストレーナが油面から露出しない状態に安定して保つことができる。

本発明が適用された内燃機関の複リンク式のピストン−クランク機構の概略構成を示す説明図。制御軸付近の構成を示す側面図。本発明の第１実施例におけるクランク室内のプレート部材の配置状態を模式的に示した説明図。プレート部材の斜視図。本発明の第１実施例における内燃機関のクランク室内を模式的に示した説明図。本発明の第１実施例において、クランクシャフト軸方向視でピストン−クランク機構、プレート部材及びオイル誘導壁を位置関係を模式的に示した説明図。本発明の第２実施例におけるクランク室内のプレート部材の配置状態を模式的に示した説明図。本発明の第３実施例におけるクランク室内のプレート部材の配置状態を模式的に示した説明図。本発明の第４実施例におけるクランク室内のプレート部材の配置状態を模式的に示した説明図。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は、本発明が適用される内燃機関の基本的な構成の一例を示している。図１は複リンク式のピストン−クランク機構１を備えた直列４気筒の内燃機関の概略構成を示す説明図であり、図２は複リンク式のピストン−クランク機構１の側面図である。

ピストン−クランク機構１は、ピストン２とクランクシャフト３とを連結するアッパリンク４及びロアリンク５と、アッパリンク４及びロアリンク５の動きを規制する揺動リンク部材としてのコントロールリンク６と、コントロールリンク６の端部が揺動可能に連結される偏心軸部８を有する制御軸７と、から大略構成されている。

ピストン２は、シリンダブロック１０に形成されたシリンダ１１内に摺動可能に配置されており、アッパリンク４の一端（図１における上端）にピストンピン１２を介して回転可能に連結されている。

アッパリンク４は、他端（図１における下端）が、第１連結ピン１３を介してロアリンク５の一端部に回転可能に連結されている。

ロアリンク５は、その中央部においてクランクシャフト３のクランクピン１４に回転可能に取り付けられている。

クランクシャフト３は、複数のジャーナル部１５とクランクピン１４とを備えており、各ジャーナル部１５がクランク軸受ブラケット１６とシリンダブロック１０との間に回転可能に支持されている。クランクピン１４は、ジャーナル部１５から所定量偏心しており、ここにロアリンク５が回転自在に連結されている。

ロアリンク５の運動を拘束するコントロールリンク６は、一端（図１における上端）が第２連結ピン１７を介してロアリンク５の他端部に回動可能に連結され、他端（図１おける下端）が内燃機関本体の一部となるシリンダブロック１０に揺動可能に支持されている。本実施例におけるコントロールリンク６は、シリンダ１１軸線方向でみて、クランクシャフト３よりも相対的にシリンダブロック１０の下端側（図１おける下側）に位置している。換言すると、コントロールリンク６は、クランクシャフト３よりも相対的に後述するオイルパン２６側に位置している。そして、コントロールリンク６は、その他端がクランクシャフト３よりもオイルパン２６側に位置し、この他端の揺動支点１８を中心として揺動する。また、コントロールリンク６の他端は、内燃機関の圧縮比の変更のために、その揺動支点１８の位置が内燃機関本体に対して変位可能となっている。具体的には、クランクシャフト３と平行に延びた制御軸７に偏心して設けられた偏心軸部８にコントロールリンク６の他端が回転可能に連結されている。

また、コントロールリンク６の他端は、本体部６ａとキャップ部６ｂからなる半割構造となって偏心軸部７を挟み込む大端部１９となっており、コントロールリンク６のロッド状の中間部分に対して幅広に形成されている。

制御軸７は、クランク軸受ブラケット１５と制御軸軸受ブラケット２０との間に回転可能に支持されている。

本実施例において、制御軸７は、４箇所に偏心軸部８が形成され、これらの偏心軸部８に４つの気筒のコントロールリンク６がそれぞれ連結されている。

そして、制御軸７の一端には、電気モータ等のアクチュエータ２１が取り付けられている。アクチュエータ２１により制御軸７を回転駆動すると、コントロールリンク６の揺動支点１８となる偏心軸部８の中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６によるロアリンク５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２の行程位置が変化し、ひいては圧縮比が変更されることになる。

このようなピストン−クランク機構１は、図３に示すように、クランク室２５内に配置される。クランク室２５は、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０下面に取り付けられるオイルパン２６と、により画成される空間である。

本実施例において、オイルパン２６は、気筒列方向（図３における左右方向）に細長い矩形皿形状を呈し、この気筒列方向の一端側にオイル（潤滑油）が貯留される深底部２７が形成され、気筒列方向の他端側に深底部２７に比べて底が浅い浅底部２８が形成されている。

本実施例では、内燃機関が直列４気筒であり、気筒列方向の一端側から順に第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒とすれば、第１気筒と第２気筒の下部に深底部２７が位置し、第３気筒と第４気筒の下部に浅底部２８が位置している。深底部２７に貯留されたオイル（潤滑油）は、深底部２７内に配置されたオイルストレーナ３０を介して図示せぬオイルポンプに吸引される。

そして、クランク室２５のうちオイルパン２６の浅底部２８側の位置には、後述するオイル誘導壁３５を備えた板状のプレート部材３６が配置されている。このプレート部材３６は、機関上下方向及び気筒列方向に対して全体が直交するように配置され、図３に示すように、全体が水平な状態でクランク室２５内に配置される。ここで、機関上下方向とは、直列式内燃機関ではシリンダ１１軸線に沿う方向である。なお、Ｖ型内燃機関の場合には、バンク角を２等分するバンク中心線に沿う方向を機関上下方向とする。

図４〜図６を用いて、オイル誘導壁３５及びプレート部材３６について詳述する。なお、図４〜図６におけるピストン−クランク機構１は、制御軸７がクランクシャフト３の略真下、すなわちシリンダ１１軸線方向に沿ったクランクシャフト直下に位置するものである。また、図６において、クランクシャフト３は、時計回りに回転している。

プレート部材３６は、その中央部分に断面円弧状の湾曲部３７を有し、この湾曲部３７がオイルパン２６側に向かって凸となるようにクランク室２５内に配置され、シリンダブロック１０もしくはオイルパン２６に対して固定される。この湾曲部３７は、制御軸７に干渉しないように設定されており、プレート部材３６の気筒列方向に沿った全長に亙って形成されている。

また、プレート部材３６は、一端側（図４及び図５における右側）の中央部分に形成された矩形の切欠部３８と、湾曲部３７を横切るように貫通形成された矩形の２つのスリット３９、４０と、を有している。

切欠部３８は、上記第３気筒に対応するコントロールリンク６の大端部１９の揺動方向に沿って細長い切り欠きであり、上記第３気筒に対応するコントロールリンク６の大端部１９に干渉しないように形成されている。

第１スリット３９は、上記第４気筒に対応するコントロールリンク６の大端部１９の揺動方向に沿って細長い貫通穴であり、上記第４気筒に対応するコントロールリンク６の大端部１９に干渉しないように形成されている。

第２スリット４０は、気筒列方向で上記第３気筒と上記第４気筒の間で、制御軸７を回転可能に支持するクランク軸受ブラケット１５及び制御軸軸受ブラケット２０が貫通可能となるように形成されている。

つまり、プレート部材３６は、図６に示すように、湾曲部３７の内側に制御軸７が位置するとともに、全体としてピストン−クランク機構１とオイルパン２６の間に位置するように設定されている。また、プレート部材３６は、コントロールリンク６の大端部１９の運動軌跡のうち最もオイルパン側となる位置よりもクランクシャフト３側に位置するとともに、クランクシャフト３の運動軌跡及びコントロールリンク６を除くピストン−クランク機構１のリンク部材の運動軌跡のうち最もオイルパン２６側となる位置よりもさらにオイルパン２６側に位置するように設定されている。換言すると、プレート部材３６は、上記機関上下方向で、コントロールリンク６の大端部１９の運動軌跡のうち最も下方となる位置よりも上方に位置するとともに、クランクシャフト３の運動軌跡及びコントロールリンク６を除くピストン−クランク機構１のリンク部材の運動軌跡のうち最も下方となる位置よりもさらに下方に位置するよう設定されている。

そして、本実施例では、このようなプレート部材３６のクランクシャフト３側となる表面上にオイル誘導壁３５が突出形成されている。

このオイル誘導壁３５は、コントロールリンク６の揺動によって押しのけられたオイルをオイルパン２６の浅底部２８側から深底部２７側に誘導するものであって、本実施例では、湾曲部３７の両側に設けられている。

詳述すると、オイル誘導壁３５は、クランクシャフト軸方向に延び、プレート部材３６に対して直交する縦壁となっている。換言すると、オイル誘導壁３５は、浅底部２８の底壁と角度をなし、クランクシャフト軸方向に延びる縦壁となっている。そして、このオイル誘導壁３５は、図６に示すように、深底部２７側の一端部に対して浅底部２８側の他端部がクランクシャフト軸方向視でオイルパン２６の中心側に位置するよう形成されている。

このようなオイル誘導壁３５は、コントロールリンク６の大端部１９の運動軌跡のうち最もオイルパン側となる位置よりもクランクシャフト３側に位置するとともに、クランクシャフト３の運動軌跡及びコントロールリンク６を除くピストン−クランク機構１のリンク部材の運動軌跡のうち最もオイルパン２６側となる位置よりもさらにオイルパン２６側に位置するように設定されている。換言すると、オイル誘導壁３５は、上記機関上下方向で、コントロールリンク６の大端部１９の運動軌跡のうち最も下方となる位置よりも上方に位置するとともに、クランクシャフト３の運動軌跡及びコントロールリンク６を除くピストン−クランク機構１のリンク部材の運動軌跡のうち最も下方となる位置よりもさらに下方に位置するよう設定されている。

また、本実施例では、プレート部材３６に、４つのオイル誘導壁３５が形成されている。すなわち、湾曲部３７の一側部側にオイル誘導壁３５ａが形成され、湾曲部３７の他側部側に３つのオイル誘導壁３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが形成されている。

オイル誘導壁３５ａは、上記第４気筒に対応するコントロールリンク６の大端部１９と、上記第３気筒と上記第４気筒の間で制御軸７を回転可能に支持するクランク軸受ブラケット１５及び制御軸軸受ブラケット２０と、の外側を覆えるように、気筒列方向に連続して形成されている。このオイル誘導壁３５ａは、図６に矢示するように、上記第４気筒に対応するコントロールリンク６の揺動によりプレート部材３６に一側部側（図６における右側）に押しのけられたオイルを深底部２７側に誘導する。

オイル誘導壁３５ｂ、３５ｃは、上記第４気筒に対応するコントロールリンク６の大端部１９の外側に形成されている。オイル誘導壁３５ｂ、３５ｃは、図６に矢示するように、上記第４気筒に対応するコントロールリンク６の揺動によりプレート部材３６に他側部側（図６における左側）に押しのけられたオイルを、プレート部材３６の他側部に形成されたオイル落とし切欠部４１に向けて誘導する。

このオイル落とし切欠部４１は、上記第４気筒に対応するコントロールリンク６よりも気筒列方向の一端側に位置しているため、上記第４気筒に対応するコントロールリンク６の揺動によりプレート部材３６に他側部側（図６における左側）に押しのけられたオイルは、オイル誘導壁３５ｂ、３５ｃにより深底部２７側に誘導されることになる。

オイル誘導壁３５ｄは、上記第３気筒に対応するコントロールリンク６の大端部１９の外側に形成されている。このオイル誘導壁３５ｄは、上記第３気筒に対応するコントロールリンク６の揺動によりプレート部材３６に上記他側部側に押しのけられたオイルを深底部２７側に誘導する。

これによって、クランク室２５のうちオイルパン２６の浅底部２８側の位置においては、コントロールリンク６の揺動運動によりコントロールリンク６の揺動方向に押しのけられたオイルがオイル誘導壁３５により深底部２７側へ誘導されるため、車両の旋回時等にオイルパン２６内のオイルが浅底部２８側に流れ込むようなことがあっても、コントロールリンク６の揺動運動を利用してオイルをオイルパン２６の深底部２７へ効率良く戻すことができ、深底部２７に配置されたオイルストレーナ３０が油面から露出しない状態に安定して保つことができる。

つまり、クランクシャフトよりもオイルパン側の揺動支点を中心として揺動するリンク部材を有する複リンク式のピストン−クランク機構１であっても、オイル誘導壁３５を設けることにより、オイルパン２６の浅底部２８をクランクシャフト３に近接させることなく、浅底部２８側から深底部２７側へオイルを効率良く戻すことができる。

また、オイル誘導壁３５を設けることで、深底部２７を深く設定し、かつオイルストレーナ３０を深底部２７の底壁側に下げるように設定しなくても、オイルストレーナ３０が油面から露出しない状態に安定して保つことが可能となるので、内燃機関全体で相対的に軽量化を図ることができるとともに、内燃機関の全高を相対的に低くすることができ、当該内燃機関の搭載車種を拡大することができる。

そして、オイルストレーナ３０からのエア混入防止のために、オイルの油量を多くする必要がないので、ピストン−クランク機構１のオイル叩きによるフリクション増加を抑制することができ、内燃機関の出力向上及び燃費向上を図ることができる。

また、オイル誘導壁３５は、その先端がコントロールリンク６の大端部１９よりもクランクシャフト３側に位置するように設定すれば、コントロールリンク６の揺動により押しのけられたオイルをより効率良くオイルパンの深底部２７側に誘導することができる。本実施例では、湾曲部３７の両側に設けられたオイル誘導壁３５のうち、片側（図６における右側）のオイル誘導壁３５ａは、その先端がコントロールリンク６の大端部１９よりもクランクシャフト３側に位置するように設定されている。

そして、上述した実施例では、クランクシャフト軸方向視で、コンロールリンク６の両側にオイル誘導壁３５が設けられているが、コンロールリンク６の片側にのみオイル誘導壁３５を設けてもよく、この場合でもコントロールリンク６の揺動運動を利用してオイルをオイルパン２６の深底部２７へある程度効率良く戻すことができる。

また、上述した実施例においては、プレート部材３６にオイル誘導壁３５が形成されているが、オイル誘導壁３５はプレート部材３６と一体となっている必要性はなく、オイル誘導壁３５とプレート部材３６とを別部材として設定することや、プレート部材３６を省略してオイル誘導壁３５をオイルパン２６の浅底部２８の底壁から突出させることも可能である。

さらに、本実施例では、クランク室２５のうちオイルパン２６の浅底部２８側の位置に１つのプレート部材３６が配置された構成となっているが、プレート部材３６は１つの部材である必要はなく、例えば上述したプレート部材３６を分割して、クランク室２５のうちオイルパン２６の浅底部２８側の位置に複数のプレート部材が配置されるように構成することも可能である。

また、プレート部材３６は、図７〜図９に示すように、クランク室２５内に傾けた状態で配置することも可能である。

図７は、プレート部材３６の一端側（図７における右側）ほどオイルパン２６の浅底部２８の底壁に対して相対的に近接するように、プレート部材３６を上記機関上下方向でオイルパン２６側に傾けてクランク室２５内に配置した第２実施例を示している。すなわち、第２実施例のプレート部材３６は、オイルパン２６の深底部２７側ほど、オイルパン２６側に傾斜している。このような第２実施例では、プレート部材３６の傾斜によりプレート部材３６上のオイルをより効率良くオイルパン２６の深底部２７側へ戻すことが可能となる。

図８は、クランクシャフト軸方向視で、コントロールリンク６が揺動中心位置のときに、コントロールリンク６のオイルパン側に位置する他端の中心（揺動支点１８）を通り機関上下方向に沿った直線Ｌ１に対してコントロールリンク６の一端の中心（第２連結ピン１７）が位置する側ほど、プレート部材３６がオイルパン２６の浅底部２８の底壁に対して近接するように、プレート部材３６を上記機関上下方向でオイルパン２６側に傾けてクランク室２５内に配置した第３実施例を示している。このような第３実施例においても、プレート部材３６の傾斜によりプレート部材３６上のオイルをより効率良くオイルパン２６の深底部２７側へ戻すことが可能となる。

また、クランクシャフト軸方向視で、クランクシャフト３が右回りなら左側に位置するほど、クランクシャフト３が左回りなら右側に位置するほど、プレート部材３６がオイルパン２６の浅底部２８の底壁に対して近接するように、プレート部材３６を上記機関上下方向でオイルパン２６側に傾けてクランク室２５内に配置するようにしてもよい。

図９は、クランクシャフト軸方向視で、クランクシャフト３が右回りとなり、クランク室２５の左側（図９における左側）に位置するほど、プレート部材３６がオイルパン２６の浅底部２８の底壁に対して近接するように、プレート部材３６を上記機関上下方向でオイルパン２６側に傾けてクランク室２５内に配置した第４実施例を示している。このような第４実施例においては、クランクシャフト３の回転によって生じるクランク室２５内のガス流動を利用して、プレート部材３６を傾けた側（図９における左側）にオイルを集めやすくなるため、プレート部材３６上のオイルをより効率良くオイルパン２６の深底部２７側へ戻すことが可能となる。

１…ピストン−クランク機構
２…ピストン
３…クランクシャフト
４…アッパリンク
５…ロアリンク
６…コントロールリンク
７…制御軸
８…偏心軸部
１０…シリンダブロック
１１…シリンダ
１２…ピストンピン
１３…第１連結ピン
１４…クランクピン
１５…ジャーナル部
１６…クランク軸受ブラケット
１７…第２連結ピン
１８…揺動支点
１９…大端部
２０…制御軸軸受ブラケット
２１…アクチュエータ
２５…クランク室
２６…オイルパン
２７…深底部
２８…浅底部
３０…オイルストレーナ
３５…オイル誘導壁
３６…プレート部材
３７…湾曲部
３８…切欠部
３９…第１スリット
４０…第２スリット
４１…オイル落とし切欠部

Claims

シリンダブロック下面に取り付けられ、当該シリンダブロックとともにクランク室を画成するオイルパンと、上記クランク室内に配置される複リンク式のピストン−クランク機構と、を備え、上記オイルパンに、浅底部と、オイルが貯留される深底部とが形成された内燃機関において、
上記ピストン−クランク機構は、クランクシャフトよりもオイルパン側の揺動支点を中心として揺動する揺動リンク部材を有し、
上記クランク室内のうち上記浅底部側には、上記揺動リンク部材の動きによって押しのけられたオイルを上記深底部側に誘導するオイル誘導壁が設けられていることを特徴とする内燃機関。
上記オイル誘導壁は、クランクシャフト軸方向に延びる縦壁であり、深底部側の一端部に対して浅底部側の他端部がクランクシャフト軸方向視でオイルパンの中心側に位置するよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
上記ピストン−クランク機構は、一端がピストンに連結されたアッパリンクと、上記アッパリンクに連結されるとともに、上記クランクシャフトに回転可能に取り付けられたロアリンクと、一端が上記ロアリンクに連結されるとともに、他端が制御軸の偏心カム部に連結された上記揺動リンク部材としてのコントロールリンクと、から構成され、上記制御軸の回転位置に応じて内燃機関の圧縮比を変更可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
上記クランク室内のうち上記オイルパンの浅底部側に配置され、上記ピストンクランク機構と上記オイルパンの間に位置するプレート部材を有し、
上記オイル誘導壁は、上記プレート部材のクランクシャフト側の表面上に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関。
上記プレート部材は、上記深底部側ほど上記オイルパン側に傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
上記プレート部材は、クランクシャフト軸方向視で、上記揺動リンク部材が揺動中心位置のときに、上記揺動リンク部材のオイルパン側に位置する他端を通り機関上下方向に沿った直線に対して上記揺動リンク部材の一端が位置する側ほど、上記オイルパン側に傾斜していることを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関。
上記プレート部材は、クランクシャフト軸方向視で、上記クランクシャフトが右回りなら左側に位置するほど、上記クランクシャフトが左回りなら右側に位置するほど、上記オイルパン側に傾斜していることを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関。
上記オイル誘導壁は、上記揺動リンク部材のオイルパン側に位置する他端の運動軌跡のうち最もオイルパン側となる位置よりもクランクシャフト側に位置するとともに、上記クランクシャフトの運動軌跡及び上記揺動リンクを除く上記ピストン−クランク機構のリンク部材の運動軌跡のうち最もオイルパン側となる位置よりもさらにオイルパン側に位置するように設定されてい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。
上記揺動リンク部材の端部のうちオイルパン側に位置する他端は、上記揺動支点に回転可能に取り付けられる大端部となっており、
上記オイル誘導壁の先端は、上記揺動リンク部材の大端部よりもクランクシャフト側まで延びるように形成されてい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。