JP2016161135A

JP2016161135A - 連結ロッドおよび内燃機関

Info

Publication number: JP2016161135A
Application number: JP2016039606A
Authority: JP
Inventors: ポールミヒャエル; Paul Michael
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2036-03-02
Also published as: US9828909B2; DE102015103205B4; GB2537974A; DE102015103205A1; CN105937444A; GB201603812D0; GB2537974B; JP6200014B2; CN105937444B; US20160258354A1

Abstract

【課題】連結ロッドおよび内燃機関を提供する。
【解決手段】連結ロッド１０は、連結ロッドをクランクシャフトに取り付けるためのクランクピンベアリングアイ１１と、連結ロッドをピストンに取り付けるための連結ロッドベアリングアイ１２と、連結ロッド有効長を調整するための偏心調整装置１３とを有し、偏心調整装置は、偏心レバー１４と係合する偏心ロッド１５、１６を有し、各偏心ロッドには、連結ロッドの油圧チャンバ２２、２３内で案内されるピストン２０、２１が設けられ、ピストンが中で案内される油圧チャンバに、クランクシャフトに組み入れられた第１の油圧管から油圧油を充填することが可能であり、第１の油圧管は、第２の油圧管２４、２５と、油圧チャンバから第２の油圧管に戻る油圧油の逆流を防止する逆止弁とを介して、クランクピンベアリングアイにつながり、フィルタ要素が、クランクシャフトから油圧チャンバへの汚染物の侵入を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関用の連結ロッドおよび内燃機関に関する。

図１は、（（特許文献１）から公知の）圧縮比を調整可能な内燃機関の連結ロッド（コネクティングロッド）を示している。このように、連結ロッド１０は、クランクピンベアリングアイ１１および連結ロッドベアリングアイ１２を有し、クランクピンベアリングアイ１１は、連結ロッド１０をクランクシャフト（図１には示していない）に取り付ける助けとなり、連結ロッドベアリングアイ１２は、連結ロッド１０を内燃機関のシリンダピストン（図１には示していない）に取り付ける助けとなる。連結ロッド１０には、偏心器（図１には示していない）、偏心レバー１４、および偏心ロッド１５、１６を有する偏心調整装置１３が設けられている。偏心レバー１４は、連結ロッドベアリングアイ１２の中心点１７に対して偏心して配置され、中心点１８を有する穴を有し、偏心レバー１４の穴は偏心器を受け入れ、偏心器の穴はピストンピンを受け入れている。偏心調整装置１３は、連結ロッド有孔長ｌ_effを調整するのに寄与し、連結ロッド長は、クランクピンベアリングアイ１１の中心点１９から偏心レバー１４の穴の中心点１８までの間隔を意味すると解釈すべきである。偏心本体１４を回転させるために、ひいては、連結ロッド有効長ｌ_effを変えるために、偏心ロッド１５、１６を移動させることができる。各偏心ロッド１５、１６には、案内されて油圧チャンバ２２、２３内を移動できるピストン２０、２１が設けられている偏心ロッド１５、１６に割り当てられたピストン２０、２１に作用する油圧は、油圧チャンバ２２、２３内に広がり、偏心ロッド１５、１６は、油圧チャンバ内の油量に応じた態様で、移動できたり、または移動できなかったりする。

偏心調整装置１３の調整は、内燃機関の作動ストローク時に、偏心調整装置１３に作用する内燃機関の慣性および負荷力の働きによって開始される。作動ストローク時に、偏心調整装置１３に作用する力の作用方向は連続的に変わる。調整動作は、油圧油によって負荷をかけられ、偏心ロッド１５、１６に作用するピストン２０、２１によって補助され、ピストン２０、２１は、偏心調整装置１３に作用する力の、力の作用方向が変わることに起因する偏心調整装置１３の復帰動作を妨げる。ピストン２０、２１と相互作用する偏心ロッド１５、１６は、両側で偏心本体１４に取り付けられている。ピストン２０、２１が中で案内される油圧チャンバ２２、２３には、クランクピンベアリングアイ１１から油圧管２４、２５を介して油圧油を充填することができる。逆止弁２６、２７は、油圧チャンバ２２、２３から油圧管２４、２５に戻る油圧油の戻り流れを防止する。切換弁２９は、連結ロッド１０の穴２８に収容されており、切換弁２９の切換位置により、油圧チャンバ２２、２３のどちらに油圧油を充填し、油圧チャンバ２２、２３のどちらを空にするが決まり、偏心調整装置１３の調整方向または回転方向はそれによって決まる。この場合に、油圧チャンバ２２、２３は、流体管３０、３１を介して、切換弁２９を受け入れた穴２８と通じている。切換弁２９の駆動手段３２、ばね装置３３、および制御ピストン３４が、図１に概略的に示されており、切換弁２９の前記構成要素の機能は、（特許文献１）からすでに公知である。

上記のように、油圧チャンバ２２、２３内で案内されるピストン２０、２１に作用する油圧油は、クランクピンベアリングアイ１１から油圧管２４、２５を介して、油圧チャンバ２２、２３に送られ、連結ロッド１０は、連結ロッドベアリングシェル３５が、クランクシャフト（図１には示していない）、具体的には、クランクシャフトのクランクシャフトベアリングジャーナルとクランクピンベアリングアイ１１との間に配置されるように、クランクピンベアリングアイ１１を用いてクランクシャフトと係合する。

連結ロッド１０のクランクピンベアリングアイ１１から、連結ロッド１０に組み入れられた油圧管２４、２５を介して、油圧チャンバ２２、２３に送ることができる油圧油は、クランクシャフトによって、具体的には、クランクシャフトに組み入れられた第１の油圧管によって、クランクピンベアリングアイの方向に案内される。この場合に、汚染物が、油圧油を媒介として、クランクシャフトから油圧チャンバに、ひいては、連結ロッドに進む危険性があり、この汚染物は、偏心調整装置、特に、偏心調整装置の逆止弁の、場合によっては、切換弁の機能性を低下させる。極端な場合、偏心調整装置、ひいては、連結ロッドが破損する恐れがある。

（特許文献２）は、圧縮比を調整可能な内燃機関用のクランクシャフトベアリング装置を開示しており、このクランクシャフトベアリング装置では、クランクシャフトは偏心リングに取り付けられ、このクランクシャフトベアリング装置では、偏心リングは、その外周面に周方向の油配給溝を設けられている。油は、エンジンハウジング内の油供給チャネルを通って、油配給溝の方向に進むことができる。

独国特許出願公開第１０２０１００１６０３７Ａ１号明細書独国特許第１０１０８４６１Ｂ４号明細書

本発明の目的は、新規の内燃機関および新規の連結ロッドを提供することである。

この目的は、請求項１に記載の連結ロッドによって達成される。本発明のよれば、少なくとも１つのフィルタ要素が、油圧油を媒介とした、クランクシャフトから油圧チャンバへの汚染物の侵入を防止する。この方法で、汚染物が、油圧油を媒介として、クランクシャフトから油圧チャンバに、ひいては、それぞれの連結ロッドに進むのを防止することが可能である。この方法で、連結ロッド、または連結ロッドを含む内燃機関の機能上の信頼性を高めることができる。

第１の有益な改良では、フィルタ要素は、クランクシャフトの第１の油圧管に組み入れられる。各連結ロッドに対して、フィルタ要素が、クランクシャフトの油圧管に組み入れられた場合、効果的な態様で、エンジン油回路からの汚染物に対して、連結ロッドを保護することができる。クランクシャフトの領域にある油圧管は、比較的大きな直径を有するので、前記油圧管に組み入れられたフィルタ要素は、大きなフィルタ面を有することができる。したがって、対応するフィルタは、油圧油から分離された汚染物用の大きな収容容積を有する。さらに、クランクシャフトに組み入れられたフィルタ要素は、圧力損失が低いように設計することができる。

第２の有益な改良では、各逆止弁は、フィルタ要素が設けられ、連結ロッドの各油圧チャンバに、または連結ロッドの各第２の油圧管に、それぞれ１つのフィルタ要素が組み入れられる。この方法でも、効果的な態様で、連結ロッドの油圧チャンバへの汚染物の侵入を防止することが可能である。油圧チャンバから、または逆止弁からすぐ上流にフィルタ要素を配置することには、効果的な態様で、油圧油からの汚染物に対して、これらの油圧チャンバまたは逆止弁を保護することができるという利点がある。

内燃機関は請求項８で規定される。

本発明の好ましい改良は、従属請求項および以下の説明から明らかになる。本発明の例示的な実施形態が、その実施形態に制限されることなく、図面に基づいてさらに詳細に説明される。

先行技術から公知の、圧縮比を調整可能な内燃機関の連結ロッドを示している。本発明による第１の連結ロッドの細部を示している。本発明による第２の連結ロッドの細部を示している。

圧縮比が調整可能な内燃機関は、少なくとも１つの、好ましくは複数のシリンダを有する。各シリンダは、連結ロッド１０によって内燃機関のクランクシャフトに連結されたピストンを有する。各連結ロッド１０は、一端に連結ロッドベアリングアイ１２、および反対側の端部にクランクピンベアリングアイ１１を有する。それぞれの連結ロッド１０は、連結ロッドベアリングシェルが、クランクシャフトベアリングジャーナルとクランクピンベアリングアイとの間に配置されるように、クランクピンベアリングアイ１１を用いて、クランクシャフトのクランクシャフトベアリングジャーナルと係合し、連結ロッドベアリングシェルとクランクシャフトベアリングジャーナルとの間に潤滑油膜を形成することができる。

圧縮比が調整可能な内燃機関は、それぞれの連結ロッド１０の連結ロッド有効長を調整するために、各連結ロッド１０の領域に偏心調整装置１３を有する。偏心調整装置１３は、偏心器、偏心レバー１４、および偏心ロッド１５、１６を有し、この偏心ロッド１５、１６は、圧縮比を調整するために、偏心ロッド１５、１６と相互作用する油圧チャンバ２２、２３に広がる油圧に応じた態様で移動することができる。偏心ロッド１５、１６と相互作用する油圧チャンバ２２、２３には、クランクシャフトと、それぞれの連結ロッド１０のクランクピンベアリングアイ１１とから油圧油を供給することができる。偏心調整装置の調整は、内燃機関の慣性および負荷力の働きによって開始される。

本発明では、油圧油を媒介とした、クランクシャフトから油圧チャンバ２２、２３への汚染物の侵入を防止するフィルタ要素が、各連結ロッド１０と相互作用することが企図される。

図２は、逆止弁２７と、油圧チャンバ２３内を案内される、偏心ロッド１５のピストン２１との領域における連結ロッド１０の細部を示しており、図２の例示的な実施形態では、各逆止弁は、したがって、図２に示す逆止弁２７も個別のフィルタ要素３６が設けられている。図２に示す例示的な実施形態では、フィルタ要素３６は、特に、油圧油の流れ方向３７に見て、逆止弁２７より上流で、逆止弁２７と共に油圧チャンバ２３に組み入れられている。

図２では、フィルタ要素３６は、分離したアセンブリの形態をとり、逆止弁２７を油圧チャンバ２３に配置する前に、油圧チャンバ２３に押し付けられる板状のフィルタ要素である。

図２の例示的な実施形態とは異なり、フィルタ要素３６は、逆止弁２７の一体化構成要素とすることもできる。

さらに、フィルタ要素をそれぞれの油圧管２４、２５に組み入れることも可能であり、油圧管２４、２５は、クランクピンベアリングアイ１１からそれぞれの油圧チャンバ２２、２３の方向に油圧油を案内する。

図３は、クランクシャフト３８および連結ロッド１０の領域での内燃機関のきわめて概略化した細部を示しており、連結ロッド１０のうちの、クランクピンベアリングアイ１１、およびクランクピンベアリングアイ１１の領域の、または連結ロッドベアリングシェル３５の領域の油案内溝３９のみが示されている。

クランクシャフト３８に関して、図は、主ベアリングジャーナル４０と、クランクシャフトに組み入れられた油圧管４１を示し、この油圧管を介して、クランクシャフト３８から連結ロッド１０の方向に、具体的には、クランクピンベアリングアイ１１の領域の油案内溝３９の方向に油圧油を案内することができる。

図３の例示的な実施形態では、フィルタ要素４２が、クランクシャフト３８の１つの油圧管４１に組み入れられているので、汚染物は、油圧油を媒介として連結ロッド１０の方向に進むことができない。

したがって、エンジン油回路の油圧油に含まれることがある埃または屑などの汚染物を、連結ロッド１０に割り当てられたフィルタ要素によって分離し、それにより、そのような汚染物が、連結ロッド１０の偏心調整装置１３の油圧チャンバ２２、２３または逆止弁２６、２７の領域に入り、その結果、それぞれの連結ロッド１０の機能性を低下させるのを防止することが本発明で可能である。この場合に、図２では、各油圧チャンバ２２、２３または各逆止弁２６、２７が、それぞれの連結ロッド１０に組み入れられた、分離したフィルタ要素３６が設けられている。図３の変形型では、クランクシャフト３８の油圧管４１に組み入れられたフィルタ要素４２が、各連結ロッド１０と相互作用する。図２および図３の変形型のフィルタ要素３６、４２は、互いに組み合わせて使用することもできる。いずれも場合も、汚染物が、油圧油を媒介として、連結ロッド１０の方向に進むのを防止することが可能である。この方法では、エンジン油回路に関して清浄性要求が低い内燃機関でさえ、連結ロッド有効長を変えるための偏心調整装置１３を有する連結ロッド１０を装備することが可能である。

１０連結ロッド
１１クランクピンベアリングアイ
１２連結ロッドベアリングアイ
１３偏心調整装置
１４偏心レバー
１５偏心ロッド
１６偏心ロッド
２０ピストン
２１ピストン
２２油圧チャンバ
２３油圧チャンバ
２４第２の油圧管
２５第２の油圧管
２６逆止弁
２７逆止弁
３６フィルタ要素
３８クランクシャフト
４１第１の油圧管
４２フィルタ要素

Claims

クランクシャフト（３８）に取り付けるためのクランクピンベアリングアイ（１１）と、シリンダのピストンに取り付けるための連結ロッドベアリングアイ（１２）と、連結ロッド有効長を調整するための偏心調整装置（１３）とを有する連結ロッド（１０）であって、前記偏心調整装置（１３）は、前記偏心調整装置（１３）の偏心レバー（１４）と係合する偏心ロッド（１５、１６）を有し、各偏心ロッド（１５、１６）には、前記連結ロッドの油圧チャンバ（２２、２３）内で案内されるピストン（２０、２１）が設けられ、前記ピストン（２０、２１）が中で案内される前記油圧チャンバ（２２、２３）に、第１の油圧管（４１）から油圧油を充填することが可能であり、前記第１の油圧管（４１）は、前記クランクシャフトに組み入れられ、かつ前記クランクピンベアリングアイ（１１）から離れる方向に案内する第２の油圧管（２４、２５）と、前記油圧チャンバ（２２、２３）から前記第２の油圧管（２４、２５）に戻る前記油圧油の逆流を防止する逆止弁（２６、２７）とを介して、前記クランクピンベアリングアイ（１１）につながる、連結ロッド（１０）において、少なくとも１つのフィルタ要素（３６、４２）が、前記油圧油を媒介とした、前記クランクシャフト（３８）から前記油圧チャンバ（２２、２３）への汚染物の侵入を防止することを特徴とする連結ロッド（１０）。
フィルタ要素（４２）は、前記クランクシャフト（３８）の第１の油圧管（４１）に組み入れられることを特徴とする、請求項１に記載の連結ロッド。
前記クランクシャフト（３８）の前記第１の油圧管（４１）には、前記連結ロッド用の、連結ロッドに特化したフィルタ要素（４２）が組み入れられることを特徴とする、請求項２に記載の連結ロッド。
各逆止弁（２６、２７）には、フィルタ要素（３６）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の連結ロッド。
各前記油圧チャンバ（２２、２３）には、それぞれ１つのフィルタ要素（３６）が組み入れられることを特徴とする、請求項４に記載の連結ロッド。
それぞれの前記フィルタ要素（３６）は、それぞれの前記逆止弁（２６、２７）の一体化構成要素であることを特徴とする、請求項４または５に記載の連結ロッド。
各前記第２の油圧管（２４、２５）には、それぞれ１つのフィルタ要素（３６）が組み入れられることを特徴とする、請求項４に記載の連結ロッド。
圧縮比が調整可能な内燃機関であって、少なくとも１つのシリンダと、少なくとも１つの連結ロッド（１０）が係合したクランクシャフトとを有し、前記または各連結ロッド（１０）は、前記連結ロッドを前記クランクシャフトに取り付けるためのクランクピンベアリングアイ（１１）と、前記連結ロッドをシリンダのピストンに取り付けるための連結ロッドベアリングアイ（１２）と、連結ロッド有効長を調整するための偏心調整装置（１３）とを有し、前記偏心調整装置（１３）は、偏心レバー（１４）と相互作用する偏心器と、偏心ロッド（１５、１６）とを有し、前記偏心ロッド（１５、１６）は、前記偏心レバー（１４）と係合し、かつ前記偏心ロッド（１５、１６）と相互作用する油圧チャンバ（２２、２３）内に広がる油圧によって負荷をかけられる、内燃機関において、前記または各連結ロッド（１０）は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の通りに設計されることを特徴とする内燃機関。