JP4259214B2 - Variable compression ratio mechanism of internal combustion engine - Google Patents

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JP4259214B2 JP2003195435A JP2003195435A JP4259214B2 JP 4259214 B2 JP4259214 B2 JP 4259214B2 JP 2003195435 A JP2003195435 A JP 2003195435A JP 2003195435 A JP2003195435 A JP 2003195435A JP 4259214 B2 JP4259214 B2 JP 4259214B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構に関し、特に、アッパリンク及びそのピン連結構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
特許文献1には、機関圧縮比を変更・制御する複リンク式の可変圧縮比機構が記載されている。この可変圧縮比機構は、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクとピストンとを連携するアッパリンクと、を有し、ロアリンクの運動拘束条件を変化させることにより、機関圧縮比を変更・制御することができる。
【0003】
アッパリンクとロアリンクとは連結ピンにより回転可能に連結される。典型的には、高速高負荷域等での潤滑性を確保するために、アッパリンクとロアリンクの双方が連結ピンを回転可能に支持・軸受するフルフロート式のピン連結構造が用いられる。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−47955号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなフルフロート式のピン連結構造では、連結ピンの脱落を防止するために、例えばスナップリングを連結ピンに加工・形成された係合溝に嵌合する必要があり、加工コストや部品コストが増大する。
【0006】
また、フルフロート式のピン連結構造では、連結ピン軸方向に作用する分力を支えるための摩擦力が極めて小さい。このため、例えばアッパリンクのピン軸受ボスがロアリンクのピン軸受ボスを軸方向に挟み込む二股形状・クレビス形状である場合に、アッパリンクの二股形状の付け根部分に作用するモーメントが大きくなり、このようなモーメントに対する剛性を確保するために、アッパリンクの大型化や重量増加を招くおそれがある。
【0007】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、可変圧縮比機構の低コスト化及び軽量化を図ることを主たる目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構は、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクとピストンとを連携するアッパリンクと、このアッパリンクとロアリンクとを連結する連結ピンと、上記ロアリンクの運動拘束条件を変化させることにより、機関圧縮比を変更する圧縮比変更手段と、を有する。上記ロアリンクに、上記連結ピンが回転可能に貫通する連結ピン軸受ボスを形成する。上記アッパリンクに、上記連結ピン軸受ボスを軸方向に挟み込むように配置される一対の連結ピン固定ボスを形成する。この連結ピン固定ボスに上記連結ピンの両端を固定する。
【0009】
【発明の効果】
本発明によれば、アッパリンクの一対の連結ピン固定ボスに連結ピンの両端を固定しているため、上述したフルフロート式のピン連結構造に比して、スナップリング等の軸受用部材を省略することができ、軽量化及び低コスト化を図ることができる。また、アッパリンクに対して連結ピン軸方向に作用する荷重を連結ピン側で支持することができることから、アッパリンクに作用するモーメントを有効に軽減でき、強度・剛性の確保が容易となるので、アッパリンクの小型化・軽量化を図ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構の好ましい実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】
先ず、図1及び図2を参照して、本実施例の可変圧縮比機構の基本的構成について説明する。なお、これらの図1,2には、後述するアッパリンク及びそのピン連結構造の具体的な形状や構造が図示・反映されてはいない。
【0012】
この可変圧縮比機構は、気筒列方向に延びるクランクシャフト4のクランクピン5に回転可能に取り付けられるロアリンク6と、このロアリンク6と各気筒のピストン1とを連携するアッパリンク3と、ロアリンク6の運動拘束条件を変化させることにより、機関圧縮比を変更・制御する圧縮比変更手段と、を有している。ピストン1とアッパリンク3の一端とはピストンピン2により連結され、アッパリンク3の他端とロアリンク6とは連結ピン9により連結されている。
【0013】
上記の圧縮比変更手段は、クランクシャフト4の斜め下方を気筒列方向へ延びるコントロールシャフト7と、このコントロールシャフト7に偏心して設けられた偏心軸部7aと、この偏心軸部7aとロアリンク6とを連携するコントロールリンク8と、を有している。ロアリンク6とコントロールリンク8とはコントロールピン10により連結されている。図示せぬモータ等のアクチュエータによりコントロールシャフト7の回転位置を変化させると、コントロールシャフト7の揺動支点である偏心軸部7aの位置が変化し、ロアリンク6の運動拘束条件が変化して、機関圧縮比が変化することとなる。
【0014】
このような複リンク式の可変圧縮比機構は、車両運転状況に応じて機関圧縮比を連続的に変更できることに加え、ピストンストローク特性を理想的な特性(例えば単振動に近い特性)へ近づけることができ、かつ、比較的スペースに余裕のある機関下方側にコントロールシャフト7やコントロールリンク8が配置されているため、機関搭載性に優れている等の利点を持つ。
【0015】
以下、図3〜8を参照して、本実施例の要部をなすアッパリンク3及びその連結構造について詳述する。
【0016】
ロアリンク6には、図5に示すように、連結ピン9が回転可能に貫通し、この連結ピン9を回転可能に支持・軸受するほぼ円筒状の連結ピン軸受ボス20が形成されている。
【0017】
アッパリンク3は、ピストンピン2が回転可能に貫通し、このピストンピン2を回転可能に支持・軸受する略円筒状のピストンピン軸受ボス21と、ロアリンク6の連結ピン軸受ボス20を連結ピン軸方向に挟み込むように、連結ピン軸受ボス20の軸方向両側に位置し、連結ピン9の両端が固定的に嵌合する略円筒状の一対の連結ピン固定ボス22と、ピストンピン軸受ボス21と連結ピン固定ボス22とを接続するアーム体23と、により構成されており、金属材料により各部一体に形成されている。
【0018】
アーム体23は、ピストンピン軸受ボス21の外周に一体的に接続するメインアーム24と、このメインアーム24から二股状・クレビス状に分岐して、略円筒状をなす連結ピン固定ボス22の外周にそれぞれ一体的に接続する二股アーム25と、により構成されている。
【0019】
組立の際には、例えば、一対の連結ピン固定ボス22の間に連結ピン軸受ボス20を同軸上に配置・位置決めした状態で、連結ピン9を一方の連結ピン固定ボス22に圧入し、連結ピン軸受ボス20を貫通させつつ、他方の連結ピン固定ボス22に圧入することにより、連結ピン9が一対の連結ピン固定ボス22に固定され、かつ、連結ピン9がピストンピン軸受ボス21により回転可能に支持すなわち軸受される。
【0020】
図7(a)は、アッパリンクのピンボス22’が連結ピン9を回転可能に支持・軸受する軸受構造をなす比較例を示しており、図7(b)は、アッパリンクの連結ピン固定ボス22に連結ピン9の両端が圧入により固定される固定構造をなす本実施例を示している。
【0021】
燃焼荷重等によりピストンのピストンピン2側からアッパリンク3に作用する荷重F1は、ピストンピンボス21から連結ピンボス22側へ向けて作用し、この荷重F1の反力として連結ピン9側からアッパリンク3に作用する荷重F2は、連結ピンボス22からピストンピンボス21へ向けて作用する。これらの荷重F1,F2が軸方向にずれていると、軸方向の分力が生じ、アッパリンク3のアーム体23、特に、二股アーム25がメインアーム24に接続する付け根部分(接続部分)29の近傍にモーメントMが集中的に作用する。
【0022】
比較例では、連結ピン軸受ボス22’と連結ピンとの接触部分が軸受として構成されているため、軸方向の摩擦係数が極めて低く、軸方向の分力を受け止めることができないので、付け根部分29に作用するモーメントMが大きくなる傾向にある。
【0023】
これに対して本実施例のように、連結ピンがアッパリンクの連結ピン固定ボス22に固定的に嵌合し、両者が実質的に一体化されていると、連結ピン固定ボス22に作用する軸方向の分力F3が連結ピンによって支えらる形となり、アーム体の中でも特に強度・剛性の確保が困難かつ重要となる二股アーム25の付け根部分29に作用するモーメントMが軽減されるため、アッパリンクの強度・剛性の確保が容易となり、アッパリンクの小型化・軽量化を図ることができる。
【0024】
また、比較例のように連結ピンボス22’を軸受構造とした場合、連結ピンの脱落を防止するために、例えばスナップリングを連結ピンの係合溝に嵌合する等の必要があり、部品点数や加工工数が嵩むのに対し、本実施例のように連結ピンを連結ピン固定ボス22に固定する場合、軸受用のスナップリング等の軸受用部材をあえて必要とせず、その分、軽量化・低コスト化を図ることができる。
【0025】
比較例のように、連結ピンボス22’が軸受構造の場合、接触圧力分布が不均一となると、局所的に摩耗が進行し、耐久性を損ねるおそれがある。これに対して本実施例のように、連結ピンが連結ピン固定ボス22に固定される固定構造の場合、接触圧力分布が不均一であっても比較例のような耐久性の低下を招くことはない。
【0026】
むしろ本実施例では、図8(b)に示すように、接触圧力分布の不均一化により連結ピン9がたわみ、連結ピン側から作用する荷重F2が連結ピンボス22の軸方向内側寄りに集中することにより、図8(a)に示すように接触圧力分布が均一な場合に比して、上記の荷重F2と、ピストンピン側からピストンピンボス21の軸方向外側端部に作用する荷重F1と、の軸方向のズレが小さくなり、付け根部分29に作用するモーメントMが小さくなるため、剛性的に有利となる。なお、図8等では説明を分かり易くするために連結ピンのたわみ等を誇張して描いている。
【0027】
加えて本実施例ではアッパリンク3の強度・剛性の向上と小型化・軽量化とを高いレベルで両立するように、以下に述べるような様々な改良が加えられている。
【0028】
図4〜6に示すように、アーム体23は、二股アーム25の付け根部分29の軸方向幅が最も大きく設定されている。またアーム体23は、付け根部分29の近傍で、ピストンピンと連結ピンのピン中心を結ぶリンク中心線に直交する断面積が最も大きくなるように設定されている。従って、二股アーム25の強度・剛性を効果的に確保できる。また、メインアーム24は、剛性を確保しつつ軽量化を図るために、ピン長手方向の中間部分が滑らかにくびれた形状をなしている。
【0029】
アーム体23には、荷重F1,F2が集中する部位に沿うように、ピストンピン軸受ボス21から連結ピン固定ボス22にわたって連続的に延びる部分的に厚肉化された補強用のメインリブ26が軸方向両側にそれぞれ形成されている(図4の斜線部分参照)。各メインリブ26は、ピストンピン軸受ボス21の軸方向外側端部からメインアーム24の軸方向外縁に沿って延びているとともに、二股アーム25の軸方向内縁(一対の二股アーム25が互いに対向する側)に沿って延び、各連結ピン固定ボス22の軸方向内側端部に接続している。言い換えると、メインアーム24の軸方向中央部には部分的に薄肉化された(厚さの薄い)第1凹部27が形成されるとともに、二股アーム25の軸方向外側部には部分的に薄肉化された第2凹部28がそれぞれ形成されており、軽量化が図られている。
【0030】
メインリブ26は、上記の付け根部分29の剛性を確保するために、この付け根部分29で局所的に幅広化されており、かつ、付け根部分29から連結ピン固定ボス22へ向けて軸方向幅が漸次狭くなっている。また、付け根部分29には、両側のメインリブ26を連結・架橋する部分的に厚肉化された補強用の補助リブ31が形成されている。この補助リブ31は、その軸方向中央部が更に部分的に厚肉化されている。
【0031】
図6にも示すように、二股アーム25の軸方向内側に沿う部分30は、上述したように荷重が集中的に作用するので、その剛性を確保するために、メインリブ26の他の一般部に比して更に厚肉化されている。つまり、二股アーム25の略U字状をなす内側周縁部分30,31が最も厚肉化されている。
【0032】
図5に示すように、ピストンピン軸受ボス21の円筒内面すなわち軸受面と、各連結ピン固定ボス22の円筒内面すなわち圧入接触面とは、軸方向で所定幅E分だけオーバーラップする(重なり合う)ように設定されている。そして、この軸方向所定幅Eの範囲に対応する位置で、荷重F1,F2に対する補強用のメインリブ26が、ピストンピン軸受ボス21の軸方向外側端部に接続するとともに、連結ピン固定ボス22の軸方向内側端部に接続するようになっている。従って、荷重F1,F2の軸方向ずれがほとんどなく、付け根部分29に作用するモーメントMが十分に抑制される。
【0033】
各連結ピン固定ボス22の圧入接触面は、周方向で軸方向幅が異なる形状となっており、詳しくは、大きな荷重F2が作用するピストンピン軸受ボス21寄り(図5の右寄り)の軸方向幅Aが最も長く、その反対側つまりピストンピン軸受ボス21に遠い側(図5の左側)の軸方向幅Bが最も短くなるように設定されている。これに対応して、ロアリンク6の連結ピン軸受ボス20の円筒内面すなわち軸受面もまた、周方向で軸方向幅が異なる形状となっており、機関実動時におけるアッパリンク3とロアリンク6との所定の回転角度範囲内で、最も軸方向幅の短い部分Dがピストンピン軸受ボス21寄りに位置し、最も軸方向幅の長い部分Cがピストンピン軸受ボス21から遠い側に位置するように設定されている。このように、所定の回転角度範囲内で相対的に回転するアッパリンク3の連結ピン固定ボス22とロアリンク6の連結ピン軸受ボス20とが軸方向で部分的にオーバーラップするように設定されているため、ピンボス全体の軸方向幅を抑制しつつ、荷重に対するピンボスの接触幅を有効に確保することができる。
【0034】
上述したように二股アーム25では軸方向内側端部に荷重が集中するため、図5に示すように、二股アーム25の軸方向幅を連結ピン固定ボス22の軸方向(最大)幅Aよりも短くし、二股アーム25を連結ピン固定ボス22に対して軸方向内側寄りに後退・窪ませている。言い換えると、連結ピン固定ボス22を二股アーム25に対して軸方向外側へ張り出させている。これにより、荷重に対する剛性を有効に確保しつつ軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構の基本構成を示す概略構成図。
【図2】上記可変圧縮比機構の斜視図。
【図3】本実施例のアッパリンク及び連結ピンを示す斜視図。
【図4】図3のアッパリンクを単体で示す斜視図。
【図5】アッパリンクとロアリンクとのピン連結構造を示す正面図。
【図6】アッパリンクの正面図(a),側面図(b)及びX−X線に沿う断面図(c)。
【図7】比較例(a)及び本実施例(b)に対応する作用説明図。
【図8】本実施例の作用説明図。
【符号の説明】
1…ピストン
2…ピストンピン
3…アッパリンク
4…クランクシャフト
5…クランクピン
6…ロアリンク
7…コントロールシャフト(圧縮比変更手段)
8…コントロールリンク(圧縮比変更手段)
9…連結ピン
20…連結ピン軸受ボス
21…ピストンピン軸受ボス
22…連結ピン固定ボス
23…アーム体
24…メインアーム
25…二股アーム
26…メインリブ
29…付け根部分
31…補助リブ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable compression ratio mechanism capable of changing an engine compression ratio of an internal combustion engine, and more particularly to improvement of an upper link and a pin connection structure thereof.
[0002]
[Prior art]
Patent Document 1 describes a multi-link variable compression ratio mechanism that changes and controls the engine compression ratio. This variable compression ratio mechanism has a lower link that is rotatably attached to a crankpin of a crankshaft, and an upper link that links the lower link and the piston, and changes the movement restraint condition of the lower link. The engine compression ratio can be changed and controlled.
[0003]
The upper link and the lower link are rotatably connected by a connecting pin. Typically, in order to ensure lubricity in a high-speed and high-load region or the like, a full float pin connection structure is used in which both the upper link and the lower link rotatably support and support the connection pin.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-47955
[Problems to be solved by the invention]
In the full-float type pin connection structure as described above, in order to prevent the connection pin from falling off, for example, it is necessary to fit a snap ring into an engagement groove formed and formed in the connection pin. Cost increases.
[0006]
Further, in the full float pin coupling structure, the frictional force for supporting the component force acting in the coupling pin axial direction is extremely small. For this reason, for example, when the pin bearing boss of the upper link has a bifurcated shape or a clevis shape that sandwiches the pin bearing boss of the lower link in the axial direction, the moment acting on the bifurcated root portion of the upper link increases, and this In order to secure the rigidity against various moments, there is a risk of increasing the size and weight of the upper link.
[0007]
The present invention has been made in view of such problems, and has as its main object to reduce the cost and weight of the variable compression ratio mechanism.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to the present invention includes a lower link rotatably attached to a crankpin of a crankshaft, an upper link that links the lower link and a piston, and the upper link and the lower link connected to each other. And a compression ratio changing means for changing the engine compression ratio by changing the motion constraint condition of the lower link. A connecting pin bearing boss through which the connecting pin is rotatably passed is formed in the lower link. A pair of connecting pin fixing bosses are formed in the upper link so as to sandwich the connecting pin bearing boss in the axial direction. Both ends of the connecting pin are fixed to the connecting pin fixing boss.
[0009]
【The invention's effect】
According to the present invention, since both ends of the connecting pin are fixed to the pair of connecting pin fixing bosses of the upper link, bearing members such as a snap ring are omitted as compared with the above-described full float type pin connecting structure. Thus, weight reduction and cost reduction can be achieved. In addition, since the load acting in the axial direction of the connecting pin with respect to the upper link can be supported on the connecting pin side, the moment acting on the upper link can be effectively reduced, and it is easy to ensure the strength and rigidity. The size and weight of the upper link can be reduced.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
First, the basic configuration of the variable compression ratio mechanism of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 do not show or reflect specific shapes and structures of an upper link and its pin connection structure which will be described later.
[0012]
The variable compression ratio mechanism includes a lower link 6 rotatably attached to a crankpin 5 of a crankshaft 4 extending in the cylinder row direction, an upper link 3 that links the lower link 6 and the piston 1 of each cylinder, and a lower link 6. Compression ratio changing means for changing and controlling the engine compression ratio by changing the motion constraint condition of the link 6. The piston 1 and one end of the upper link 3 are connected by a piston pin 2, and the other end of the upper link 3 and the lower link 6 are connected by a connecting pin 9.
[0013]
The compression ratio changing means includes a control shaft 7 extending obliquely below the crankshaft 4 in the cylinder row direction, an eccentric shaft portion 7a provided eccentric to the control shaft 7, and the eccentric shaft portion 7a and the lower link 6 And a control link 8 that cooperates with each other. The lower link 6 and the control link 8 are connected by a control pin 10. When the rotational position of the control shaft 7 is changed by an actuator such as a motor (not shown), the position of the eccentric shaft portion 7a that is the swing fulcrum of the control shaft 7 is changed, and the motion constraint condition of the lower link 6 is changed. The engine compression ratio will change.
[0014]
Such a multi-link variable compression ratio mechanism can change the engine compression ratio continuously according to the vehicle operating conditions, and brings the piston stroke characteristics closer to ideal characteristics (for example, characteristics close to single vibration). In addition, since the control shaft 7 and the control link 8 are disposed on the lower side of the engine having a relatively large space, there are advantages such as excellent engine mountability.
[0015]
Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 8, the upper link 3 and the connecting structure thereof, which are the main part of the present embodiment, will be described in detail.
[0016]
As shown in FIG. 5, the lower link 6 is formed with a substantially cylindrical connection pin bearing boss 20 through which the connection pin 9 is rotatably passed, and the connection pin 9 is rotatably supported and supported.
[0017]
The upper link 3 has a piston pin 2 rotatably passing therethrough, and a substantially cylindrical piston pin bearing boss 21 for supporting and bearing the piston pin 2 rotatably, and a connecting pin bearing boss 20 of the lower link 6 as a connecting pin. A pair of substantially cylindrical connection pin fixing bosses 22 that are positioned on both sides in the axial direction of the connection pin bearing boss 20 so that both ends of the connection pin 9 are fixedly fitted, and a piston pin bearing boss 21. And an arm body 23 that connects the connecting pin fixing bosses 22 and is integrally formed with each part of a metal material.
[0018]
The arm body 23 includes a main arm 24 that is integrally connected to the outer periphery of the piston pin bearing boss 21, and an outer periphery of the connecting pin fixing boss 22 that is bifurcated and clevised from the main arm 24 to form a substantially cylindrical shape. And a bifurcated arm 25 integrally connected to each other.
[0019]
When assembling, for example, in a state where the connection pin bearing boss 20 is coaxially disposed and positioned between the pair of connection pin fixing bosses 22, the connection pin 9 is press-fitted into one of the connection pin fixing bosses 22 and connected. By inserting the pin bearing boss 20 into the other connecting pin fixing boss 22 while press-fitting, the connecting pin 9 is fixed to the pair of connecting pin fixing bosses 22 and the connecting pin 9 is rotated by the piston pin bearing boss 21. Possible support or bearing.
[0020]
FIG. 7A shows a comparative example in which the pin boss 22 ′ of the upper link forms a bearing structure in which the connecting pin 9 is rotatably supported and supported. FIG. 7B shows the connecting pin fixing boss of the upper link. This embodiment shows a fixing structure in which both ends of the connecting pin 9 are fixed by press-fitting.
[0021]
A load F1 acting on the upper link 3 from the piston pin 2 side of the piston due to a combustion load or the like acts from the piston pin boss 21 toward the connecting pin boss 22 side. As a reaction force of this load F1, the upper link 3 is connected from the connecting pin 9 side. The load F <b> 2 acting on the piston acts from the connecting pin boss 22 toward the piston pin boss 21. When these loads F1 and F2 are displaced in the axial direction, a component force in the axial direction is generated, and a base portion (connecting portion) 29 where the arm body 23 of the upper link 3, particularly the bifurcated arm 25 is connected to the main arm 24. The moment M acts intensively in the vicinity of.
[0022]
In the comparative example, since the contact portion between the connecting pin bearing boss 22 ′ and the connecting pin is configured as a bearing, the axial friction coefficient is extremely low and the axial component force cannot be received. The acting moment M tends to increase.
[0023]
On the other hand, when the connecting pin is fixedly fitted to the connecting pin fixing boss 22 of the upper link and both are substantially integrated as in this embodiment, the connecting pin acts on the connecting pin fixing boss 22. Since the axial component force F3 is supported by the connecting pin, the moment M acting on the base portion 29 of the bifurcated arm 25, which is particularly difficult and important in securing the strength and rigidity of the arm body, is reduced. It is easy to ensure the strength and rigidity of the upper link, and the upper link can be reduced in size and weight.
[0024]
Further, when the connecting pin boss 22 ′ has a bearing structure as in the comparative example, in order to prevent the connecting pin from falling off, for example, it is necessary to fit the snap ring into the engaging groove of the connecting pin. However, when the connecting pin is fixed to the connecting pin fixing boss 22 as in this embodiment, there is no need for a bearing member such as a snap ring for the bearing. Cost reduction can be achieved.
[0025]
As in the comparative example, when the connecting pin boss 22 ′ has a bearing structure, if the contact pressure distribution is non-uniform, wear may progress locally and the durability may be impaired. On the other hand, in the case of the fixing structure in which the connecting pin is fixed to the connecting pin fixing boss 22 as in this embodiment, even if the contact pressure distribution is not uniform, the durability is reduced as in the comparative example. There is no.
[0026]
Rather, in this embodiment, as shown in FIG. 8 (b), the connecting pin 9 bends due to non-uniform contact pressure distribution, and the load F2 acting from the connecting pin side concentrates on the inner side in the axial direction of the connecting pin boss 22. Thus, as shown in FIG. 8A, compared to the case where the contact pressure distribution is uniform, the load F2 described above, and the load F1 acting on the axially outer end of the piston pin boss 21 from the piston pin side, Since the displacement in the axial direction is reduced and the moment M acting on the root portion 29 is reduced, this is advantageous in terms of rigidity. In FIG. 8 and the like, the bending of the connecting pin is exaggerated for easy understanding.
[0027]
In addition, in this embodiment, various improvements as described below are added so that the improvement in strength and rigidity of the upper link 3 and the reduction in size and weight can be achieved at a high level.
[0028]
As shown in FIGS. 4 to 6, the arm body 23 is set to have the largest axial width of the base portion 29 of the bifurcated arm 25. The arm body 23 is set so that the cross-sectional area perpendicular to the link center line connecting the pin center of the piston pin and the connecting pin is maximized in the vicinity of the root portion 29. Therefore, the strength and rigidity of the bifurcated arm 25 can be effectively secured. Further, the main arm 24 has a shape in which an intermediate portion in the longitudinal direction of the pin is smoothly constricted in order to reduce the weight while ensuring rigidity.
[0029]
The arm body 23 has a main rib 26 for reinforcement, which is partially thickened and continuously extends from the piston pin bearing boss 21 to the connecting pin fixing boss 22 so as to follow a portion where the loads F1 and F2 are concentrated. They are formed on both sides in the direction (see the hatched portion in FIG. 4). Each main rib 26 extends from the axially outer end of the piston pin bearing boss 21 along the axially outer edge of the main arm 24, and the axially inner edge of the bifurcated arm 25 (the side where the pair of bifurcated arms 25 face each other). ) And is connected to the axially inner end of each connecting pin fixing boss 22. In other words, a first concave portion 27 that is partially thinned (thin) is formed in the central portion of the main arm 24 in the axial direction, and a thin portion is formed in the axially outer portion of the bifurcated arm 25. The second recesses 28 are formed to reduce the weight.
[0030]
The main rib 26 is locally widened at the root portion 29 in order to ensure the rigidity of the root portion 29, and the axial width gradually increases from the root portion 29 toward the connecting pin fixing boss 22. It is narrower. In addition, the base portion 29 is formed with auxiliary ribs 31 for reinforcement that are partially thickened to connect and bridge the main ribs 26 on both sides. The auxiliary rib 31 has a partially thickened central portion in the axial direction.
[0031]
As shown in FIG. 6, the load 30 acts on the portion 30 along the inner side in the axial direction of the bifurcated arm 25 as described above. The wall thickness is further increased. That is, the inner peripheral edge portions 30 and 31 having a substantially U shape of the bifurcated arm 25 are most thickened.
[0032]
As shown in FIG. 5, the cylindrical inner surface, that is, the bearing surface of the piston pin bearing boss 21, and the cylindrical inner surface, that is, the press-fit contact surface, of each connecting pin fixing boss 22 overlap (overlap) by a predetermined width E in the axial direction. Is set to The main rib 26 for reinforcement against the loads F1 and F2 is connected to the axially outer end of the piston pin bearing boss 21 at a position corresponding to the range of the predetermined width E in the axial direction, and the connecting pin fixing boss 22 It is designed to be connected to the axially inner end. Therefore, there is almost no axial displacement of the loads F1 and F2, and the moment M acting on the root portion 29 is sufficiently suppressed.
[0033]
The press-fitting contact surface of each connecting pin fixing boss 22 has a shape in which the axial width differs in the circumferential direction. Specifically, the axial direction near the piston pin bearing boss 21 to which a large load F2 acts (rightward in FIG. 5). The width A is the longest and the axial width B on the opposite side, that is, the side far from the piston pin bearing boss 21 (left side in FIG. 5) is set to be the shortest. Correspondingly, the cylindrical inner surface, that is, the bearing surface of the connecting pin bearing boss 20 of the lower link 6 also has a shape having a different axial width in the circumferential direction, and the upper link 3 and the lower link 6 during actual engine operation. The portion D having the shortest axial width is positioned closer to the piston pin bearing boss 21 and the portion C having the longest axial width is positioned farther from the piston pin bearing boss 21. Is set to In this way, the connecting pin fixing boss 22 of the upper link 3 and the connecting pin bearing boss 20 of the lower link 6 that are relatively rotated within a predetermined rotation angle range are set to partially overlap in the axial direction. Therefore, it is possible to effectively ensure the contact width of the pin boss with respect to the load while suppressing the axial width of the entire pin boss.
[0034]
As described above, in the bifurcated arm 25, the load is concentrated on the inner end in the axial direction, so that the axial width of the bifurcated arm 25 is larger than the axial (maximum) width A of the connecting pin fixing boss 22 as shown in FIG. The bifurcated arm 25 is retracted and recessed toward the inner side in the axial direction with respect to the connecting pin fixing boss 22. In other words, the connecting pin fixing boss 22 protrudes outward in the axial direction with respect to the bifurcated arm 25. Thereby, weight reduction can be achieved, ensuring the rigidity with respect to a load effectively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a basic configuration of a variable compression ratio mechanism according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the variable compression ratio mechanism.
FIG. 3 is a perspective view showing an upper link and a connecting pin according to the present embodiment.
4 is a perspective view showing the upper link of FIG. 3 alone. FIG.
FIG. 5 is a front view showing a pin connection structure between an upper link and a lower link.
FIG. 6 is a front view (a), a side view (b) and a sectional view (c) taken along line XX of the upper link.
FIG. 7 is an operation explanatory diagram corresponding to a comparative example (a) and a working example (b).
FIG. 8 is an operation explanatory diagram of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piston 2 ... Piston pin 3 ... Upper link 4 ... Crankshaft 5 ... Crankpin 6 ... Lower link 7 ... Control shaft (compression ratio changing means)
8. Control link (compression ratio changing means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Connecting pin 20 ... Connecting pin bearing boss 21 ... Piston pin bearing boss 22 ... Connecting pin fixing boss 23 ... Arm body 24 ... Main arm 25 ... Forked arm 26 ... Main rib 29 ... Base part 31 ... Auxiliary rib

Claims (8)

クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクとピストンとを連携するアッパリンクと、このアッパリンクとロアリンクとを連結する連結ピンと、上記ピストンとアッパリンクとを連結するピストンピンと、上記ロアリンクの運動拘束条件を変化させることにより、機関圧縮比を変更する圧縮比変更手段と、を有し、
上記ロアリンクが、上記連結ピンが回転可能に貫通する連結ピン軸受ボスを有し、
上記アッパリンクが、
上記連結ピン軸受ボスを軸方向に挟み込むように配置され、上記連結ピンの両端が圧入により固定される一対の連結ピン固定ボスと、
上記ピストンピンが回転可能に貫通する略円筒状のピストンピン軸受ボスと、
このピストンピン軸受ボスと上記連結ピン固定ボスとを結ぶアーム体と、を有し、
このアーム体が、
上記ピストンピン軸受ボスの外周に一体的に接続するメインアームと、
このメインアームから二股状に分岐して、上記連結ピン固定ボスの外周にそれぞれ一体的に接続する二股アームと、を有し、
上記アーム体に、上記ピストンピン軸受ボスから上記連結ピン固定ボスにわたって連続的に延びる部分的に厚肉化されたメインリブが形成され、
このメインリブは、上記ピストンピン軸受ボスの軸方向外側端部に接続するとともに、上記連結ピン固定ボスの軸方向内側端部に接続している内燃機関の可変圧縮比機構。
A lower link that is rotatably attached to a crank pin of the crankshaft, an upper link that links the lower link and the piston, a connecting pin that connects the upper link and the lower link, and the piston and the upper link. A piston pin, and compression ratio changing means for changing the engine compression ratio by changing the motion constraint condition of the lower link,
The lower link has a connecting pin bearing boss through which the connecting pin is rotatably passed,
The above upper link is
A pair of connecting pin fixing bosses disposed so as to sandwich the connecting pin bearing boss in the axial direction, and both ends of the connecting pin being fixed by press fitting;
A substantially cylindrical piston pin bearing boss through which the piston pin penetrates rotatably;
An arm body connecting the piston pin bearing boss and the connecting pin fixing boss,
This arm body
A main arm integrally connected to the outer periphery of the piston pin bearing boss;
Branches from the main arm forked, have a, a bifurcated arm integrally connected to the outer periphery of the connecting pin fixed boss,
The arm body is formed with a partially thickened main rib extending continuously from the piston pin bearing boss to the connecting pin fixing boss,
The main rib is connected to the axially outer end portion of the piston pin bearing boss and is connected to the axially inner end portion of the connecting pin fixing boss .
クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクとピストンとを連携するアッパリンクと、このアッパリンクとロアリンクとを連結する連結ピンと、上記ピストンとアッパリンクとを連結するピストンピンと、上記ロアリンクの運動拘束条件を変化させることにより、機関圧縮比を変更する圧縮比変更手段と、を有し、
上記ロアリンクが、上記連結ピンが回転可能に貫通する連結ピン軸受ボスを有し、
上記アッパリンクが、
上記連結ピン軸受ボスを軸方向に挟み込むように配置され、上記連結ピンの両端が圧入により固定される一対の連結ピン固定ボスと、
上記ピストンピンが回転可能に貫通する略円筒状のピストンピン軸受ボスと、
このピストンピン軸受ボスと上記連結ピン固定ボスとを結ぶアーム体と、を有し、
このアーム体が、
上記ピストンピン軸受ボスの外周に一体的に接続するメインアームと、
このメインアームから二股状に分岐して、上記連結ピン固定ボスの外周にそれぞれ一体的に接続する二股アームと、を有し、
上記アーム体に、上記ピストンピン軸受ボスから上記連結ピン固定ボスにわたって連続的に延びる部分的に厚肉化されたメインリブが形成され、
かつ、上記二股アームがメインアームに接続する付け根部分に、上記二股アームのそれぞれに設けられた両メインリブを連結する部分的に厚肉化された補助リブが形成されている内燃機関の可変圧縮比機構。
A lower link that is rotatably attached to a crank pin of the crankshaft, an upper link that links the lower link and the piston, a connecting pin that connects the upper link and the lower link, and the piston and the upper link. A piston pin, and compression ratio changing means for changing the engine compression ratio by changing the motion constraint condition of the lower link,
The lower link has a connecting pin bearing boss through which the connecting pin is rotatably passed,
The above upper link is
A pair of connecting pin fixing bosses disposed so as to sandwich the connecting pin bearing boss in the axial direction, and both ends of the connecting pin being fixed by press fitting;
A substantially cylindrical piston pin bearing boss through which the piston pin penetrates rotatably;
An arm body connecting the piston pin bearing boss and the connecting pin fixing boss,
This arm body
A main arm integrally connected to the outer periphery of the piston pin bearing boss;
Branches from the main arm forked, have a, a bifurcated arm integrally connected to the outer periphery of the connecting pin fixed boss,
The arm body is formed with a partially thickened main rib extending continuously from the piston pin bearing boss to the connecting pin fixing boss,
In addition, a variable compression ratio of the internal combustion engine in which a partially thickened auxiliary rib connecting the main ribs provided on each of the bifurcated arms is formed at a base portion where the bifurcated arm is connected to the main arm. mechanism.
上記連結ピン固定ボスは、ピストンピン軸受ボス側の軸方向幅が最も長く設定されている請求項1又は2に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。The variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the connecting pin fixing boss has the longest axial width on the piston pin bearing boss side. クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクとピストンとを連携するアッパリンクと、このアッパリンクとロアリンクとを連結する連結ピンと、上記ピストンとアッパリンクとを連結するピストンピンと、上記ロアリンクの運動拘束条件を変化させることにより、機関圧縮比を変更する圧縮比変更手段と、を有し、
上記ロアリンクが、上記連結ピンが回転可能に貫通する連結ピン軸受ボスを有し、
上記アッパリンクが、
上記連結ピン軸受ボスを軸方向に挟み込むように配置され、上記連結ピンの両端が圧入により固定される一対の連結ピン固定ボスと、
上記ピストンピンが回転可能に貫通する略円筒状のピストンピン軸受ボスと、
このピストンピン軸受ボスと上記連結ピン固定ボスとを結ぶアーム体と、を有し、
このアーム体が、
上記ピストンピン軸受ボスの外周に一体的に接続するメインアームと、
このメインアームから二股状に分岐して、上記連結ピン固定ボスの外周にそれぞれ一体的に接続する二股アームと、を有し、
かつ、上記連結ピン固定ボスは、ピストンピン軸受ボス側の軸方向幅が最も長く設定されている内燃機関の可変圧縮比機構。
A lower link that is rotatably attached to a crank pin of the crankshaft, an upper link that links the lower link and the piston, a connecting pin that connects the upper link and the lower link, and the piston and the upper link. A piston pin, and compression ratio changing means for changing the engine compression ratio by changing the motion constraint condition of the lower link,
The lower link has a connecting pin bearing boss through which the connecting pin is rotatably passed,
The above upper link is
A pair of connecting pin fixing bosses disposed so as to sandwich the connecting pin bearing boss in the axial direction, and both ends of the connecting pin being fixed by press fitting;
A substantially cylindrical piston pin bearing boss through which the piston pin penetrates rotatably;
An arm body connecting the piston pin bearing boss and the connecting pin fixing boss,
This arm body
A main arm integrally connected to the outer periphery of the piston pin bearing boss;
Branches from the main arm forked, have a, a bifurcated arm integrally connected to the outer periphery of the connecting pin fixed boss,
The connecting pin fixing boss is a variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine in which the axial width on the piston pin bearing boss side is set to be the longest .
上記アーム体に、上記ピストンピン軸受ボスから上記連結ピン固定ボスにわたって連続的に延びる部分的に厚肉化されたメインリブが形成されている請求項に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。The variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to claim 4 , wherein the arm body is formed with a partially thickened main rib continuously extending from the piston pin bearing boss to the connecting pin fixing boss. 上記ピストンピン軸受ボスの軸方向外側端部と連結ピン固定ボスの軸方向内側端部とが軸方向で部分的にオーバーラップしている請求項1〜のいずれかに記載の内燃機関の可変圧縮比機構。The variable internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5 , wherein the axially outer end of the piston pin bearing boss and the axially inner end of the connecting pin fixing boss partially overlap in the axial direction. Compression ratio mechanism. 上記アーム体は、上記二股アームがメインアームに接続する付け根部分で断面積が最も大きくなるように設定されている請求項1〜6のいずれかに記載の内燃機関の可変圧縮比機構。  The variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the arm body is set so that a cross-sectional area is maximized at a base portion where the bifurcated arm is connected to the main arm. 上記二股アームが連結ピン固定ボスに対して軸方向内側に窪んでいる請求項1〜7のいずれかに記載の内燃機関の可変圧縮比機構。  The variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the bifurcated arm is recessed inward in the axial direction with respect to the connecting pin fixing boss.
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