JP2019132176A - Lower link in variable compression ratio mechanism of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複リンク式ピストンクランク機構を用いた内燃機関の可変圧縮比機構におけるロアリンクに関する。 The present invention relates to a lower link in a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine using 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,
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アッパリンクは、棒状のロッドの両端にそれぞれ円環状のピンボス部を備えた構成となっており、一方のピンボス部がピストンピンに連結され、他方のピンボス部がアッパピンに連結される。アッパピンは、ロアリンクの一端部に二股状に形成された一対のアッパピン用ピンボス部に両端部が支持されており、軸方向の中央部に、アッパリンクの他方のピンボス部が回転可能に嵌合する。 The upper link in such a multi-link type piston crank mechanism has an annular pin boss portion at each end of a rod-shaped rod, and one pin boss portion is connected to the piston pin, and the other pin boss The part is connected to the upper pin. Both ends of the upper pin are supported by a pair of upper pin pin bosses formed in a bifurcated shape at one end of the lower link, and the other pin boss part of the upper link is rotatably fitted in the center in the axial direction. To do.
コントロールリンクは、棒状のロッドの両端にそれぞれ円環状のピンボス部を備えた構成となっており、一方のピンボス部が機関本体側に揺動可能に支持され、他方のピンボス部がコントロールピンに連結される。 The control link has an annular pin boss part at each end of the rod-shaped rod. One pin boss part is supported swingably on the engine body side, and the other pin boss part is connected to the control pin. Is done.
コントロールピンは、ロアリンクの他端部に二股状に形成された一対のコントロールピン用ピンボス部に両端部が支持されており、軸方向の中央部に、コントロールリンクの他方のピンボス部が回転可能に嵌合する。 The control pin is supported at both ends by a pair of control pin pin bosses formed in a bifurcated shape at the other end of the lower link, and the other pin boss part of the control link can be rotated at the center in the axial direction. To fit.
ロアリンクは、クランクピンが嵌合するクランクピン軸受部の中心を通る文献面に沿って、アッパピン用ピンボス部を含むロアリンクアッパと、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、に分割構成されている。 The lower link is divided into a lower link upper including a pin boss portion for an upper pin and a lower link lower including a pin boss portion for a control pin along a document surface passing through the center of the crank pin bearing portion into which the crank pin is fitted. Yes.
ロアリンクアッパとロアリンクロアとは、クランクピン軸受部の両側に配置した2本のボルトによって締結されている。 The lower link upper and the lower link lower are fastened by two bolts arranged on both sides of the crankpin bearing portion.
このような複リンク式のピストンクランク機構においては、アッパピンの中心とクランクピンの中心との距離が長くなると、クランクピンからの入力荷重によるモーメントが増加する。 In such a multi-link type piston crank mechanism, when the distance between the center of the upper pin and the center of the crank pin becomes longer, the moment due to the input load from the crank pin increases.
そのため、ロアリンクアッパが変形し、ロアリンクアッパとロアリンクロアとの締結面に口開きが生じる虞がある。 Therefore, there is a possibility that the lower link upper is deformed and a mouth opening occurs in the fastening surface between the lower link upper and the lower link lower.
本発明は、複リンク式ピストンクランク機構を用いた内燃機関の可変圧縮比機構におけるロアリンクである。上記ロアリンクは、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、アッパピンを保持する一端側のアッパピン軸受部と、コントロールピンを保持する他端側のコントロールピン軸受部と、を備え、上記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、上記アッパピン軸受部を含むロアリンクアッパと、上記コントロールピン軸受部を含むロアリンクロアと、に分割構成されている。 The present invention is a lower link in a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine using a multi-link type piston crank mechanism. The lower link includes a substantially central crank pin bearing portion into which the crank pin is fitted, an upper pin bearing portion on one end side that holds the upper pin, and a control pin bearing portion on the other end side that holds the control pin. A lower link upper including the upper pin bearing and a lower link lower including the control pin bearing are divided along a split surface passing through the center of the crank pin bearing.
上記アッパピン軸受部は、上記ロアリンクの一端側を構成する互いに対向する一対の一端側突出片に形成されている。 The upper pin bearing portion is formed on a pair of one end side protruding pieces that are opposed to each other and that constitute one end side of the lower link.
上記コントロールピン軸受部は、上記ロアリンクの他端側を構成する互いに対向する一対の他端側突出片に形成されている。 The control pin bearing portion is formed on a pair of opposite end protruding pieces that constitute the other end side of the lower link.
そして、上記ロアリンクアッパは、燃焼荷重に起因した上記ロアリンクへの入力荷重の入力方向に沿った高さが、燃焼荷重に起因した上記ロアリンクへの入力荷重の入力方向に沿った上記ロアリンクロアの高さよりも高くなるよう形成されている。 The lower link upper has a height along the input direction of the input load to the lower link caused by the combustion load, and the lower link lower along the input direction of the input load to the lower link caused by the combustion load. It is formed to be higher than the height.
本発明によれば、ロアリンクアッパの剛性を向上させ、燃焼荷重の入力時のロアリンクアッパの変形を抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rigidity of a lower link upper can be improved and a deformation | transformation of the lower link upper at the time of the input of a combustion load can be suppressed.
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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明のロアリンク7が適用される可変圧縮比内燃機関が有する可変圧縮比機構1の構成要素を模式的に示した説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing components of a variable
可変圧縮比内燃機関は、例えばトランスミッション(図示せず)とともにエンジンユニットを構成し、図示せぬエンジンマウントやトルクロッド等の複数の支持部材を介して図示せぬ車体に対して支持される。 The variable compression ratio internal combustion engine constitutes an engine unit together with a transmission (not shown), for example, and is supported by a vehicle body (not shown) via a plurality of support members such as an engine mount (not shown) and a torque rod.
可変圧縮比機構1は、ピストン2にピストンピン3を介して一端が連結されたアッパリンク4と、アッパリンク4の他端にアッパピン(第1連結ピン)5を介して連結され、かつクランクシャフト6のクランクピン6aに連結されたロアリンク7と、一端がコントロールピン(第2連結ピン)8を介してロアリンク7に連結されたコントロールリンク9と、コントロールリンク9の他端が連結される偏心軸部10aを有するコントロールシャフト10と、を有している。
The variable
つまり、可変圧縮比機構1は、ピストン2とクランクシャフト6のクランクピン6aとを複数のリンクで連係した複リンク式ピストンクランク機構を利用したものである。
That is, the variable
アッパリンク4は、一端がピストンピン3に回転可能に取り付けられ、他端がアッパピン5によりロアリンク7の一端側と回転可能に連結されている。
One end of the
クランクシャフト6は、複数のクランクピン6aとジャーナル部6bとを備えており、図示せぬシリンダブロックの主軸受(図示せず)に、ジャーナル部6bが回転自在に支持されている。クランクピン6aは、ジャーナル部6bから所定量偏心しており、ここにロアリンク7が回転可能に連結されている。
The
コントロールリンク9は、一端がコントロールピン8によりロアリンク7の他端側と回転可能に連結されており、他端がコントロールシャフト10の偏心軸部10aに回転可能に取り付けられている。アッパピン5及びコントロールピン8は、ロアリンク7に対して圧入固定されている。
One end of the
コントロールシャフト10は、クランクシャフト6と平行に配置されるものであって、例えば、シリンダブロック(図示せず)に回転可能に支持される。
The
つまり、コントロールシャフト10の偏心軸部10aに回転可能に連結されているコントロールリンク9の他端は、機関本体側に揺動可能に支持されていることになる。
That is, the other end of the
可変圧縮比機構1は、コントロールシャフト10を回転させることで偏心軸部10aの位置を可変とすることで、ロアリンク7の自由度を規制するコントロールリンク9を揺動させる。そして、可変圧縮比機構1は、コントロールリンク9を揺動させることで、上死点におけるピストン2の位置を変更し、内燃機関の機械的圧縮比を変更する。
The variable
コントロールシャフト10は、例えば、電動モータからなるアクチュエータ等によって回転駆動される。
The
図2〜図5を用いてロアリンク7について詳述する。図2は、ロアリンク7の正面図である。図3は、ロアリンク7の平面図である。図4は、図2のA−A線に沿った断面図である。図5は、図3のB−B線に沿った断面図である。
The
図2に示すように、ロアリンク7は、クランクピン6aに嵌合する円筒形のクランクピン軸受部11を中央に有している。また、ロアリンク7は、クランクピン軸受部11を挟んで互いにほぼ180°反対側となる位置に、一対のアッパピン軸受部12及び一対のコントロールピン軸受部13を有している。
As shown in FIG. 2, the
ロアリンク7は、全体として、菱形に近い平行四辺形をなしている。ロアリンク7は、クランクピン軸受部11の中心を通る分割面14において、アッパピン軸受部12を含むロアリンクアッパ7Aと、コントロールピン軸受部13を含むロアリンクロア7Bと、の2部品に分割して形成されている。
The
分割面14は、アッパピン軸受部12の中心とコントロールピン軸受部13の中心とを結ぶ直線に沿ったロアリンク幅方向に対して傾斜している。
The dividing
本実施例では、ロアリンク幅方向におけるアッパピン軸受部12側をロアリンク7の一端側とし、ロアリンク幅方向におけるコントロールピン軸受部13側をロアリンク7の他端側とする。
In the present embodiment, the upper
これらのロアリンクアッパ7A及びロアリンクロア7Bは、クランクピン軸受部11をクランクピン6aに嵌め込んだ上で、互いに逆向きに挿入される一対のボルト15によって互いに締結されている。
The lower link upper 7A and the lower link lower 7B are fastened to each other by a pair of
換言すると、ロアリンクアッパ7Aとロアリンクロア7Bは、クランクピン軸受部11の両側に配置した2本のボルト15によって締結されている。なお、ロアリンクアッパ7Aとロアリンクロア7Bとは、2本以上のボルト15で締結するようにしてもよい。
In other words, the lower link upper 7 </ b> A and the lower link lower 7 </ b> B are fastened by the two
ロアリンク7は、アッパピン軸受部12の中心からクランクピン軸受部11の軸心までの距離と、コントロールピン軸受部13の軸心からクランクピン軸受部11の軸心までの距離が等しくなるよう形成されている。換言すると、ロアリンク7は、アッパピン5の軸心からクランクピン6aの軸心までの距離と、コントロールピン8の軸心からクランクピン6aの軸心までの距離が等しくなるよう形成されている。
The
図2〜図5に示すように、アッパピン軸受部12は、互いに離間して対向する一対の一端側突出片16の双方に形成されている。一対の一端側突出片16の間には、アッパリンク4の揺動運動を可能とする一定幅の溝部17が存在する。一対の一端側突出片16は、ロアリンク7の一端側に位置するものであって、ロアリンクアッパ7Aの一部を構成する。
As shown in FIGS. 2 to 5, the upper
つまり、ロアリンク7の一端側は、一対の一端側突出片16によりアッパリンク4の他端を挟み込むように二股状に形成されている。
That is, one end side of the
一対の一端側突出片16は、ロアリンク7の軸方向の端面に沿うように延びている。
The pair of one end
一対の一端側突出片16は、ロアリンク7の軸方向視で、上記ロアリンク幅方向に沿った上端面の形状がピストン側に向かって凸となる山型状に形成されている。換言すると、一対の一端側突出片16は、分割面14と対向する上端面のロアリンク幅方向に沿った形状が、ロアリンク7の外周側に向かって凸となる山型状に形成されている。
The pair of one end
各々のアッパピン軸受部12は、同一軸線上に配置された断面円形の貫通穴である。アッパピン軸受部12には、アッパピン5が圧入される。
Each of the upper
コントロールピン軸受部13は、互いに離間して対向する一対の他端側突出片18の双方に形成されている。一対の他端側突出片18の間には、コントロールリンク9の揺動運動を可能とする一定幅の溝部19が存在する。一対の他端側突出片18は、ロアリンク7の他端側に位置するものであって、ロアリンクロア7Bの一部を構成する。
The control
つまり、ロアリンク7の他端側は、一対の他端側突出片18によりコントロールリンク9の一端を挟み込むように二股状に形成されている。
That is, the other end side of the
一対の他端側突出片18は、ロアリンク7の軸方向の端面に沿うように延びている。
The pair of other end
各々のコントロールピン軸受部13は、同一軸線上に配置された断面円形の貫通穴である。コントロールピン軸受部13には、コントロールピン8が圧入される。
Each control
このような複リンク式の可変圧縮比機構1においては、アッパピン軸受部12の中心とクランクピン軸受部11の中心との距離が長くなると、クランクピン6aからの入力荷重によるモーメントが増加する。
In such a multi-link variable
そのため、ロアリンク7は、燃焼荷重による荷重入力がクランクピン6aから入った際に、図6に破線で示すように、ロアリンクアッパ7Aに変形が生じる虞がある。
Therefore, the
すなわち、ロアリンク7は、クランクピン6aからの入力荷重により、クランクピン軸受部11の外周側の部分がクランクピン径方向の外側に向かって凸となるように変形し、一対の一端側突出片16がクランクピン軸方向でそれぞれ外側に倒れ込むように変形する虞がある。
That is, the
そのため、ロアリンク7は、このようなロアリンクアッパ7Aの変形により、ロアリンクアッパ7Aとロアリンクロア7Bとの締結面(分割面14)に口開きが生じる虞がある。
For this reason, the
そこで、本実施例におけるロアリンクアッパ7Aは、図5に示すように、燃焼荷重に起因したロアリンク7への入力荷重の入力方向に沿った高さt1が、燃焼荷重に起因したロアリンク7への入力荷重の入力方向に沿ったロアリンクロア7Bの高さt2よりも高くなるよう形成されている。
Therefore, as shown in FIG. 5, the lower link upper 7A in the present embodiment has a height t1 along the input direction of the input load to the
換言すると、ロアリンクアッパ7Aは、クランクピン6aからロアリンク7に作用する燃焼荷重の入力方向に沿った高さt1が、クランクピン6aからロアリンク7に作用する燃焼荷重の入力方向に沿ったロアリンクロア7Bの高さt2よりも高くなるよう形成されている。
In other words, in the lower link upper 7A, the height t1 along the input direction of the combustion load acting on the
なお、図5中の矢印Pは、最大燃焼荷重に起因したロアリンク7への入力荷重の方向を示している。また、図5中に破線で示す線分Qは、矢印Pの下端を延長したものである。
In addition, the arrow P in FIG. 5 has shown the direction of the input load to the
これによって、ロアリンクアッパ7Aの剛性を高くすることができ、燃焼荷重に起因したロアリンクアッパ7Aの変形を抑制することができる。 Thereby, the rigidity of the lower link upper 7A can be increased, and the deformation of the lower link upper 7A due to the combustion load can be suppressed.
つまり、クランクピン6aからの入力荷重が大きくなっても、ロアリンクアッパ7Aの変形を抑制することができ、ロアリンクアッパ7Aとロアリンクロア7Bとの締結面(分割面14)に口開きが生じることを抑制できる。
In other words, even if the input load from the
また、一対の一端側突出片16は、分割面14と対向する上端面のロアリンク幅方向に沿った形状が、ロアリンク7の外周側に向かって凸となる山型状に形成されているので、燃焼荷重に起因したロアリンク7への入力荷重の入力方向に沿った高さt1を相対的に高く設定することができる。
Further, the pair of one end
クランクピン軸受部11の外周側の肉厚は、燃焼荷重に起因したロアリンク7への入力荷重の入力方向に沿った厚さが、ロアリンクアッパ7A側がロアリンクロア7B側よりも厚肉に形成されている。
The wall thickness on the outer peripheral side of the
すなわち、ロアリンクアッパ7Aにおけるクランクピン軸受部11の外周部分の燃焼荷重の入力方向に沿った肉厚t3は、ロアリンクロア7Bにおけるクランクピン軸受部11の燃焼荷重の入力方向に沿った肉厚t4よりも厚肉に形成されている。
That is, the wall thickness t3 along the input direction of the combustion load of the outer peripheral portion of the crank
これによっても、ロアリンクアッパ7Aの剛性を高くすることができ、燃焼荷重に起因したロアリンクアッパ7Aの変形を抑制することができる。 Also by this, the rigidity of the lower link upper 7A can be increased, and the deformation of the lower link upper 7A due to the combustion load can be suppressed.
なお、上述した図5における矢印Pの傾きは、可変圧縮比機構1で設定される圧縮比によって変化する。上述した実施例では、一例として可変圧縮比機構1で設定可能な圧縮比範囲内における最低圧縮比のときの燃焼荷重(最大燃焼荷重)に起因した入力荷重(最大入力荷重)の作用する方向に沿って、ロアリンクアッパ7Aの高さや肉厚を設定したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、可変圧縮比機構1で設定可能な圧縮比範囲内における所定の圧縮比の燃焼荷重に起因した入力荷重の作用する方向に沿って、ロアリンクアッパ7Aの高さt1を高くし、ロアリンクアッパ7Aにおけるクランクピン軸受部11の外周部分の肉厚t3を厚くするようにしてもよい。
Note that the slope of the arrow P in FIG. 5 described above varies depending on the compression ratio set by the variable
1…可変圧縮比機構
4…アッパリンク
5…アッパピン
6…クランクシャフト
6a…クランクピン
7…ロアリンク
7A…ロアリンクアッパ
7B…ロアリンクロア
8…コントロールピン
9…コントロールリンク
11…クランクピン軸受部
12…アッパピン軸受部
13…コントロールピン軸受部
14…分割面
16…一端側突出片
18…他端側突出片
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記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、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、上記コントロールリンクの一端の支持位置が可変可能で上死点におけるピストン位置を変更することにより圧縮比を変更可能な複リンク式ピストンクランク機構を用いた内燃機関の可変圧縮比機構における上記ロアリンクであって、
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側のアッパピン軸受部と、上記コントロールピンを保持する他端側のコントロールピン軸受部と、を備え、上記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、上記アッパピン軸受部を含むロアリンクアッパと、上記コントロールピン軸受部を含むロアリンクロアと、に分割構成され、
上記アッパピン軸受部は、上記ロアリンクの一端側を構成する互いに対向する一対の一端側突出片に形成され、
上記コントロールピン軸受部は、上記ロアリンクの他端側を構成する互いに対向する一対の他端側突出片に形成され、
上記ロアリンクアッパは、燃焼荷重に起因した上記ロアリンクへの入力荷重の入力方向に沿った高さが、燃焼荷重に起因した上記ロアリンクへの入力荷重の入力方向に沿った上記ロアリンクロアの高さよりも高くなるよう形成されていることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構におけるロアリンク。 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 a crankpin of the crankshaft;
A control link having one end swingably supported on the engine body side and the other end connected to the lower link via a control pin, and the support position of one end of the control link is variable and top dead center The lower link in the variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine using a multi-link piston crank mechanism that can change the compression ratio by changing the piston position in
The lower link includes a substantially central crank pin bearing portion into which the crank pin is fitted, an upper pin bearing portion on one end side that holds the upper pin, a control pin bearing portion on the other end side that holds the control pin, And divided into a lower link upper including the upper pin bearing portion and a lower link lower including the control pin bearing portion along a split surface passing through the center of the crank pin bearing portion.
The upper pin bearing portion is formed on a pair of one end side projecting pieces facing each other and constituting one end side of the lower link,
The control pin bearing portion is formed on a pair of opposite-end-side protruding pieces that constitute the other end side of the lower link and that face each other.
The lower link upper is configured such that the height along the input direction of the input load to the lower link due to the combustion load is higher than the height of the lower link lower along the input direction of the input load to the lower link due to the combustion load. A lower link in a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine, wherein the lower link is formed to be higher than the height.
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