JP4269810B2 - Link mechanism pin connection structure - Google Patents

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04Pivotal connections
    • F16C11/045Pivotal connections with at least a pair of arms pivoting relatively to at least one other arm, all arms being mounted on one pin

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レシプロ式内燃機関のピストン−クランク機構のようなリンク機構に用いられるピン連結構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
レシプロ式内燃機関やレシプロ式コンプレッサ等では、2つのリンク部品を連結ピンにより回転可能に連結するピン連結構造が様々な部位で用いられる。例えば特許文献1には、内燃機関のピストンとコンロッドとをピストンピンにより回転可能に連結するピン連結構造が開示されている。ピストンピンは、ピストンに形成された二股状のピンボスと、これら二股状ピンボス間に配置されたコンロッドのピンボスとを貫通して、ピストンとコンロッドとを回転可能に連結している。
【0003】
この特許文献1では、ピストンピンがピストンに対してもコンロッドに対しても回転可能となっており、一般的にはフルフローティング構造と呼ばれている。類似の構造として、ピストンピンが一方のコンロッド側ピンボスに対して締まりばめ・圧入等により固定され、他方のピストン側ピンボスに対しては回転可能な状態で嵌合するプレスフィット構造が挙げられる。フルフローティング構造は、プレスフィット構造に比して、摩擦力が低く抑制され、潤滑性能を確保し易い点で有利であり、比較的多く採用される傾向にある。但し、フルフローティング構造では、ピストンピンが回転方向のみならず軸方向にも移動可能であるため、ピストンピンの軸方向への脱落を阻止する何らかの手段を設けなければならない。
【0004】
上記の特許文献1では、ピストン側ピンボスのピン孔内周の両端付近にスナップリング溝が形成され、これらの溝に、ピストンピンの軸方向端面に対向・当接可能なスナップリングがはめ込まれており、これらのスナップリングによりピストンピンの脱落を防止する構造となっている。
【0005】
ところで、特許文献2や特許文献3には、ピストンとクランクシャフトのクランクピンとをアッパリンクとロアリンクとにより連携し、かつ、ロアリンクにコントロールリンクを連結した複リンク式ピストン−クランク機構が開示されている。このような複リンク式ピストン−クランク機構では、ピストンとクランクピンとを一本のコンロッドで連携した単リンク式ピストン−クランク機構に比して、リンク部品が多く、ピン連結部位も多くなる。具体的には、ピストンとアッパリンクとがピストンピンを介して連結される他、アッパリンクとロアリンクとがアッパピンを介して連結され、かつ、コントロールリンクとロアリンクとがコントロールピンを介して連結される。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−18383号公報
【0007】
【特許文献2】
特開2001−227367号公報
【0008】
【特許文献3】
特開2002−61501号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1のようにスナップリングを用いたピン連結構造では、スナップリング間にピストンピン等の連結ピンを挟み込むため、ピンボスの軸方向全長に比較して、連結ピンの長さを短くせざるを得ず、ピンボスの中で、スナップリングよりも軸方向外側の領域が軸受として機能しない。そのため、連結ピンとピンボスとの接触面積が少なくなって応力条件が厳しくなるか、あるいはピンボスの軸方向寸法が長くなって大型化や機関搭載性の低下を招く、という課題がある。
【0010】
特に、特許文献2や特許文献3に示される複リンク式ピストン−クランク機構では、部品構成が複雑であるため、軸方向寸法を余分に必要とするスナップリングを利用したピン連結構造では、ピン連結部位の配置スペース、特にエンジン前後方向の配置スペースの確保が非常に困難となる。
【0011】
また、上記のスナップリングを利用したピン連結構造では、組立の際、ピストンピンをピンボスに挿入した後に、少なくとも片側のスナップリングをピンボスに対して取り付けなければならない。このスナップリングの取り付けは、例えばスナップリングをプライヤで保持しつつ弾性変形させて縮ませ、この縮んだ状態を維持したまま所定のリング溝位置にスナップリングを移動させ、位置を保ちつつスナップリングを縮んだ状態から復帰させるとともにプライヤをリングから離すという作業になる。この作業中に不用意にスナップリングがプライヤから脱落した際にはスナップリングが自身の弾性によって弾かれて飛び、紛失などの作業上の不具合を生じるおそれがある。連結ピンのリング溝にスナップリングをはめ込む構造であったも、同様に組立作業が繁雑となる。
【0012】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ピンボスと連結ピンとの接触面積の確保と、ピンボスの小型化・軽量化と、を高いレベルで両立し、かつ、組立性・耐久性に優れた新規なリンク機構のピン連結構造を提供することを主たる目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るリンク機構は、二股状に対向して配置された第1ピンボス及び第2ピンボスを有する第1リンク部材と、上記第1ピンボスと第2ピンボスの間に配置される第3ピンボスを有する第2リンク部材と、これら第1〜第3ピンボスにそれぞれ形成された第1〜第3ピン軸受孔を回転可能に貫通して、第1リンク部材と第2リンク部材とを回転可能に連結する連結ピンと、を有する。本発明のピン連結構造は、上記第1ピンボスの第1ピン軸受孔よりも大径である第1大径部材と、上記第2ピンボスの第2ピン軸受孔よりも大径である第2大径部材と、上記第1大径部材を連結ピンの軸方向一端に固定するとともに、上記第2大径部材を連結ピンの軸方向他端に固定するねじ部材と、各大径部材と連結ピンとが軸周りに相対回転することを防止するように、各大径部材と連結ピンとが互いに嵌合する嵌合部と、を有する。
【0014】
【発明の効果】
連結ピンの軸方向両側に固定される大径部材により連結ピンの軸方向の脱落が防止される。大径部材よりも軸方向外側に余分なピンボスや連結ピンの領域を確保する必要がないので、ピンボスと連結ピンとの接触面積の確保と、ピンボスの小型化・軽量化と、を高いレベルで両立することができる。また、組立の際には、固定ボルト等のねじ部材により大径部材を連結ピンの軸方向両側に固定すれば良く、上述したスナップリングを用いたピン連結構造に比して、その組付作業が容易である。更に、大径部材とは別部材であるねじ部材により大径部材を連結ピンに固定しているため、例えば大径部材を直接的に連結ピンに固定する場合に比して、固定部位の耐久性・信頼性に優れている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明に係るピン連結構造が適用されるリンク機構の一例として、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した内燃機関の可変圧縮比機構を示している。シリンダブロック5に形成されたシリンダ6内に、ピストン1が摺動可能に配設されており、このピストン1に、アッパリンク11の一端がピストンピン2を介して揺動可能に連結されている。このアッパリンク11の他端は、アッパピン12を介してロアリンク13の一端部に回転可能に連結されている。このロアリンク13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4に揺動可能に取り付けられている。なお、ピストン1は、その上方に画成される燃焼室から燃焼圧力を受ける。また、クランクシャフト3は、クランク軸受ブラケット7によってシリンダブロック5に回転可能に支持されている。
【0017】
上記ロアリンク13の他端部には、コントロールリンク15の一端がコントロールピン14を介して回転可能に連結されている。このコントロールリンク15の他端は、内燃機関本体の一部に揺動可能に支持されており、かつ、圧縮比の変更のために、その揺動支点16が、支持位置可変手段により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、支持位置可変手段として、クランクシャフト3と平行に延びた制御軸18と、この制御軸18に偏心して設けられた円形の偏心カム19と、を有しており、この偏心カム19の外周面に上記コントロールリンク15の他端が回転可能に嵌合している。上記制御軸18は、上記のクランク軸受ブラケット7と制御軸受ブラケット8との間に回転可能に支持されている。
【0018】
従って、圧縮比の変更のために、図外のアクチュエータにより制御軸18を回転駆動すると、コントロールリンク15の揺動支点16となる偏心カム19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15によるロアリンク13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1の行程位置が変化し、ひいては機関圧縮比が変更されることになる。
【0019】
図2〜5は本発明を上記のアッパピン12によるロアリンク13とアッパリンク11とのピン連結構造に適用した第1実施例を示しており、図2はA−A線に沿う断面対応図、図3は分解断面図である。また図4は大径部材を単体で示す正面図(a),断面図(b)及び背面図(c)であり、図5は連結ピンとしてのアッパピンを単体で示す正面図(a)及び断面図(b)である。この例では、ロアリンク13が第1リンク部材に相当し、アッパリンク11が第2リンク部材に相当し、アッパピン12が連結ピンに相当する。ここで、第1リンク部材に相当するロアリンク13は、クランクシャフト3のカウンタウエイト17等との干渉を避けるために、そのクランク軸方向寸法が比較的小さく制限されている。
【0020】
ロアリンク13の一端部には、中央部にアッパリンク嵌合溝21が生じるように、第1ピンボス22と第2ピンボス23とが二股状・クレビス状・略U字状に対向して形成されている。これらの第1,第2ピンボス22,23は、それぞれ略一定の肉厚を有し、かつ互いに平行に延びている。そして、円筒面をなす第1,第2ピン軸受孔24,25が、第1,第2ピンボス22,23にそれぞれ貫通形成されている。この2つのピン軸受孔24,25は、同軸上に位置し、特に本実施例では、互いに同じ径に形成されている。なお、ロアリンク13の厚さ(クランク軸方向寸法)の範囲内で両ピンボス22,23の両端間の全長を最大限に確保するように、各ピンボス22,23は、それぞれロアリンク13の外側面に沿って形成されている。
【0021】
一方、アッパリンク11の端部は、上記アッパリンク嵌合溝21内にごく僅かな隙間をもって嵌合可能な軸方向寸法を有する第3ピンボス26として構成されており、この第3ピンボス26に、円筒面をなす第3ピン軸受孔27が貫通形成されている。この第3ピン軸受孔27の径は、ロアリンク13側の第1,第2ピン軸受孔24,25の径と等しい。
【0022】
上記ロアリンク13と上記アッパリンク11とを連結するアッパピンである連結ピン12は、図5にも示すように、外周面が径変化のない単純な円筒面をなす円筒状に形成されている。この連結ピン12の径は、第1,第2ピン軸受孔24,25および第3ピン軸受孔27の径に実質的に等しく、連結ピン12は、これらのピン軸受孔24,25,27に対して回転可能に貫通・嵌合する。
【0023】
連結ピン12の軸方向一端には、第1大径部材としての第1大径部材31Aが第1固定ボルト36Aにより共締め固定され、連結ピン12の軸方向他端には、第2大径部材としての第2大径部材31Bが第2固定ボルト36Bにより共締め固定されている。連結ピン12にはピン貫通孔37が軸心に沿って形成され、この貫通孔37の両端部に、各固定ボルト36(36A,36B)の先端に形成された雄ねじが螺合する雌ねじ38が形成されている。各大径部材31(31A,31B)には、各固定ボルト36が貫通するフランジ貫通孔39が軸心に沿って形成されている。
【0024】
組立の際には、連結ピン12を各ピン軸受孔24,25,27に挿入した上で、固定ボルト36を大径部材31のフランジ貫通孔39を通して連結ピン12の雌ねじ38にねじ込めば良い。あるいは、予め大径部材31A,31Bの一方を連結ピン12に固定しておき、ロアリンク13とアッパリンク11とを組み合わせた後、最後に大径部材31A,31Bの他方を連結ピン12に固定するような組立手順も可能である。このように、大径部材31を連結ピン12の両端に配置した上で固定ボルト36を締め込むことにより組立が可能であり、上述したスナップリングを用いたピン連結構造に比して、その組立作業が極めて容易である。
【0025】
各大径部材31は、ピン軸受孔24,25,27の径よりも大きな外径を有する円環状のワッシャ部すなわちフランジ32と、このフランジ32の軸心部から軸方向に突出して形成された嵌合突起33と、を有している。連結ピン12の両端には、嵌合突起33が嵌合する嵌合穴34が凹設されている。これら嵌合突起33と嵌合穴34とは、互いに嵌合することにより大径部材31と連結ピン12とが軸周りに回転することを防止・拘束する周り止め用の嵌合部として機能している。具体的には、互いに嵌合する嵌合突起33の外周と嵌合穴34との内周とは、非円形状・多角形状・矩形状となっており、この実施例では正六角形状に設定されている。つまり、嵌合突起33は大径部材31の軸心に沿う正六角柱状をなしている。
【0026】
各大径部材31がロアリンク13の外側面から突出しないように、ロアリンク13の外側面に、フランジ32の径に対応した円形の凹部35が設けられ、この凹部35に大径部材31が嵌合する。
【0027】
連結ピン12に固定された大径部材31がロアリンク13に対して円滑に回転できるように、一対の大径部材31のフランジ32の間の軸方向の間隔つまり連結ピン12の軸方向長さは、一対の凹部35の底面同士の間隔よりも僅かに大きく与えられている。換言すれば、取付状態において、凹部35底面とフランジ32との間に軸方向に僅かな隙間が生じるように構成されている。この隙間の大きさは、連結ピン12の軸方向長さと一対の凹部35の底面間の間隔との2つの部材の寸法のみに依存するので、精度管理が容易である。
【0028】
各固定ボルト36は、上面(頂面)が平坦で座面が円錐形をなす皿頭40を備えた皿頭ボルトである。これに対応して、皿頭40の座面が着座する大径部材31のフランジ貫通孔39の開口周縁には、逆円錐状の傾斜面をなす皿もみ50が凹設されている。このような皿頭40及び皿もみ50によって、大径部材31を強い軸圧縮力により強固に連結ピン12へ固定できることに加え、ボルト36のねじ込み加減を調整することによりボルト36の端面を大径部材31やピンボス22,23の側面に対して比較的容易に同一平面上に合わせる(面一とする)ことができる。なお、皿頭40の頂面には例えば図示しないマイナス形状の溝が形成されており、この溝にスクリュードライバーを差し込んでねじ込み作業を行う。
【0029】
このようなピン連結構造によれば、ロアリンク13側の第1,第2ピン軸受孔24,25およびアッパリンク11側の第3ピン軸受孔27の双方に対し連結ピン12が回転可能なフルフローティング形式となる。そして、図2から明らかなように、連結ピン12が軸方向に移動しようとしても、フランジ32が凹部35底面に当接し、その移動が規制される。従って、連結ピン12は、ロアリンク13およびアッパリンク11の双方に対し、微少量だけ軸方向に移動可能であるものの、軸方向に脱落することはない。なお、このようにフルフローティング形式として、ロアリンク13とアッパリンク11との双方に対し、周方向ならびに軸方向のいずれについても可動であることにより、局部的な摩耗や焼き付きが抑制される。
【0030】
このようなフルフローティング形式でありながら、従来例のようなスナップリングを用いた構造とは異なり、大径部材31の軸方向外側に余分なピンボスや連結ピンの領域を設ける必要がなく、ロアリンク13の厚さ(クランク軸方向寸法)とほぼ等しい長さの連結ピン12を用いることができ、ロアリンク13の第1,第2ピン軸受孔24,25の全体を連結ピン12との接触面(摺動面)として有効利用することができる。従って、ロアリンク13の限られた厚さの中で、各部の面圧を低く抑制することが容易となる。また逆に、ロアリンク13側の第1,第2ピンボス22,23に無駄な領域がなく、ロアリンク13の重量や軸方向寸法を最小限とすることができる。
【0031】
内燃機関の運転時には、連結ピン12とアッパリンク11及びロアリンク13とは相対的に回転するため、フランジ32と凹部35底面との摺接部分に生じる摩擦力により、大径部材31を連結ピン12に対して回転させようとするトルクが作用することがある。従って、仮に大径部材に雄ねじを形成し、この大径部材を直接的に連結ピンにねじ込む構造とした場合、上記トルクの入力方向によってはねじが緩むおそれがある。これに対して本実施例では、互いに機械的に嵌合する嵌合突起33と嵌合穴34とにより大径部材31が連結ピン12に対して相対回転することが確実に防止・拘束されており、かつ、大径部材31とは別部材である固定ボルト36により大径部材31を連結ピン12に共締め固定する構造となっているため、仮にフランジ32に回転方向のトルクが作用しても、ねじを緩めるおそれがなく、信頼性・耐久性に優れている。
【0032】
以下に説明する第2〜4実施例では、既述した実施例と実質的に同じ部位には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【0033】
図6及び図7は本発明の第2実施例に係るピン連結構造を示し、図6は図1のA−A線に沿う断面対応図、図7は分解断面図である。基本構成は第1実施例とほぼ同様であるが、ここでは特に、連結ピン12の貫通孔37の両端に雌ねじ(38)が形成されておらず、かつ、第1実施例の固定ボルト36に代えて、雄ねじ部材41及び雌ねじ部材42が用いられている点で、上記の第1実施例と異なっている。
【0034】
雄ねじ部材41は、頂面が平坦で座面が円錐面をなす上記の皿頭40を有し、かつ、先端外周に雄ねじ43が形成されている。雌ねじ部材42は、頂面が平坦で座面が円錐面をなす上記の皿頭40を有し、かつ、先端のねじ孔内周に雌ねじ44が形成されている。組立の際には、雄ねじ部材41を第1大径部材31Aのフランジ貫通孔39を通して連結ピン12のピン貫通孔37内に挿入するとともに、雌ねじ部材42を第2大径部材31Bのフランジ貫通孔39を通してピン貫通孔37内に挿入し、このピン貫通孔37の内部で雄ねじ部材41の雄ねじ43を雌ねじ部材42の雌ねじ44に螺合することにより、双方の大径部材31A,31Bが連結ピン12の両端に共締め固定される。
【0035】
この第2実施例によれば、上記第1実施例とほぼ同様の効果が得られることに加え、連結ピン12にねじが形成されておらず、連結ピン12とは別部材である雄ねじ部材41と雌ねじ部材42とによるねじ結合となっているため、連結ピン12に燃焼荷重等の撃力が作用した場合でも、意図しないねじの緩みを発生する可能性が更に低くなり、信頼性・耐久性が更に向上する。
【0036】
図8及び図9は本発明の第3実施例のピン連結構造を示し、図8は組立断面図、図9は分解断面図である。基本構成は第2実施例の場合とほぼ同様であるが、第2大径部材31C、特にその嵌合突起33Cの軸方向長さが、第1大径部材31Aに比して長く設定され、この第2大径部材31Cのフランジ貫通孔39の内周に雌ねじ45が形成されている点と、雄ねじ部材41Cが第2実施例の雄ねじ部材(41)よりも軸方向寸法が長く、具体的には連結ピン12よりもわずかに短い長さに設定されている点と、第2実施例の雌ねじ部材(42)が省略されている点とで、上記の第2実施例と異なっている。
【0037】
組立の際には、雄ねじ部材41Cを第1大径部材31Aのフランジ貫通孔39を通して連結ピン12のピン貫通孔37内に挿入して、第2大径部材31Cの雌ねじ45に螺合することにより、双方の大径部材31A,31Cが連結ピン12の両端に固定される。
【0038】
この第3実施例によれば、第2実施例と同様の効果が得られることに加え、雌ねじ部材(42)が省略される分、部品点数が低減し、コスト的に有利である。
【0039】
本発明の第4実施例に係るピン連結構造の組立断面図を図10、分解断面図を図11に示す。基本構成は第3実施例とほぼ同様であるが、第1大径部材31Dが第3実施例の第2大径部材31Cと同じ形状、つまり同じ部品とされている点と、第1大径部材31Dを貫通し得るように、雄ねじ部材41Dの軸部46が細径化され、軸部46の径が雌ねじ45の最小内径よりも小さく設定されている点と、で第3実施例と異なっている。
【0040】
組立の際には、先ず雄ねじ部材41Dを第1大径部材31Dの雌ねじ45に螺合し、そのまま雄ねじ部材41Dを回転させつづけることにより、雄ねじ部材41Dの先端の雄ねじ43が第1大径部材31Dを通り抜け、この先端をピン貫通孔37を通して他方の第2大径部材31Cの雌ねじ45に螺合することにより、双方の大径部材31D,31Cが連結ピン12の両端に固定される。
【0041】
この第4実施例によれば、第1大径部材31Dと第2大径部材31Cとが共通部品となるために、部品単価を低減することが可能になる。但し、雄ねじ部材41Dの先端部が第1大径部材31Dを通り抜けた状態とするために雄ねじ部材41Dを余分に回転させなければならないものの、生産ラインにおいては一般的に動力工具を用いて雄ねじ部材を回転させるために、組立作業に対する影響は微小である。
【0042】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例とは逆に、アッパリンクのピンボスを、ロアリンクのピンボスを挟み込む二股状としても良い。また、図1のピストンピンやコントロールピンのピン連結構造に本発明を適用しても良い。更にまた、単リンク式のピストン−クランク機構におけるピストンとコンロッドとのピストンピン連結構造に本発明を適用しても良い。
【0043】
上記実施例から把握し得る本発明の技術思想について、その作用効果とともに列記する。
【0044】
(1)二股状に対向して配置された第1ピンボス及び第2ピンボスを有する第1リンク部材と、上記第1ピンボスと第2ピンボスの間に配置される第3ピンボスを有する第2リンク部材と、これら第1〜第3ピンボスにそれぞれ形成された第1〜第3ピン軸受孔を回転可能に貫通して、第1リンク部材と第2リンク部材とを回転可能に連結する連結ピンと、を有するリンク機構のピン連結構造であって、上記第1ピンボスの第1ピン軸受孔よりも大径である第1大径部材と、上記第2ピンボスの第2ピン軸受孔よりも大径である第2大径部材と、上記第1大径部材を連結ピンの軸方向一端に固定するとともに、上記第2大径部材を連結ピンの軸方向他端に固定する固定部材と、を有し、かつ、各大径部材と連結ピンとに、軸周りの相対回転を防止するように、互いに嵌合する嵌合部を設ける。
【0045】
第1リンク部材及び第2リンク部材と連結ピンとが互いに回転可能で、潤滑性・耐久性に優れたフルフローティング構造であるため、大径部材とピンボスとの摺接部分に摩擦力が作用することがあるが、嵌合部により大径部材と連結ピンとが回転方向に回り止め・拘束されているために、上記の摩擦力に起因する回転力が固定ボルト等の固定部材による固定部位に直接的に伝達することはない。したがって仮に上記の接触摩擦力が固定ボルトのねじの緩み回転方向に連続的に作用する、想定上の最悪の条件下においても、ねじの緩みによるボルトの脱落、大径部材の脱落、連結ピンの軸方向の位置決め不良や脱落を確実に防止・回避することができる。
【0046】
組立の際には、例えば、第1,リンク部材のピンボスに連結ピンを挿入し、連結ピンの両端に大径部材をボルト等の固定部材により固定するだけで組立作業が完了する。従って、従来のスナップリングを用いたピン連結構造のように、弾性体であるスナップリングを保持しつつ縮める等の作業が不要となり、その組立作業が極めて容易である。
【0047】
スナップリングを用いた連結構造とは異なり、大径部材の軸方向外側に余分なピンボスや連結ピンの領域が不要であり、ピンボスと連結ピンとの接触面積の確保と、ピンボスの小型化・軽量化とを高いレベルで両立することができる。
【0048】
(2)上記嵌合部が、各大径部材に設けられ、その軸心に沿って軸方向に突出する嵌合突起と、上記連結ピンの軸方向端面に凹設され、上記嵌合突起が嵌合する嵌合穴と、を有する。この場合、嵌合突起を嵌合穴にはめ込むことにより、大径部材の連結ピンに対する回転を防止・拘束することができ、簡素な構造でありながら、大径部材と連結ピンの周り止めを確実に行うことができる。
【0049】
(3)上記嵌合突起の外周と嵌合穴の内周とが非円形である。
【0050】
(4)上記嵌合突起の外周と嵌合穴の内周とが多角形である。多角形の辺と角において大径部材の周り止め効果を得ることができる。また、円筒状の連結ピンの端面に嵌合穴を形成する際に、嵌合穴が正多角形であれば嵌合穴の径方向寸法を比較的小さく抑えることができ、限られた空間内で充分な周り止め効果を得ることが可能になる。
【0051】
(5)上記固定部材が、第1大径部材を貫通して連結ピンの軸方向一端に螺合する第1固定ボルトと、第2大径部材を貫通して連結ピンの軸方向他端に螺合する第2固定ボルトと、を有する。固定ボルトは一般的・汎用的な機械要素部品としての安価なスクリュープラグなどをそのまま流用することが可能であり、特殊形状のねじを製作する場合に比べて製造コストが低減できる。
【0052】
(6)上記固定部材が、第1大径部材を貫通して、連結ピンの軸心に沿って貫通形成されたピン貫通孔内へ延び、その先端外周に雄ねじが形成された雄ねじ部材と、第2大径部材を貫通して上記ピン貫通孔内へ延び、その先端内周に上記雄ねじ部材の雄ねじが螺合する雌ねじが形成された雌ねじ部材と、を有する。
【0053】
この場合、連結ピン側に雌ねじを形成することなく大径部材と連結ピンとのねじ結合を成立させることができる。ねじ締結部が連結ピンから実質的な離れた・遮断された部位(連結ピンの貫通孔内)に位置することになるために、連結ピンの外周面に燃焼荷重等の撃力が作用した際にも、雌ねじと雄ねじの噛み合いを悪化させるおそれが無く、ねじが緩み難くなっており、信頼性・耐久性をさらに高めることができる。
【0054】
(7)上記固定部材が、第1大径部材と連結ピンとを貫通して第2大径部材に螺合する雄ねじ部材を有する。ねじ部材を連結ピンの両端からねじ込む必要が無く、一本の雄ねじ部材により2つの大径部材を連結ピンの両端に固定できるため、部品点数の削減及び低コスト化を図ることができる。
【0055】
(8)上記第1大径部材と第2大径部材とが同一形状である。このように部品を共通化することにより、部品単価を低減し、低コスト化を図ることができる。
【0056】
(9)上記リンク機構が、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、上記ロアリンクとアッパリンクとを回転可能に連結するアッパピンと、を有する内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構であり、上記アッパピンが上記連結ピンである。このような複リンク式ピストン−クランク機構では、ピン軸受構造に対する配置スペース、特にピン軸方向の寸法の制約が厳しいため、本発明のピン連結構造が極めて有効である。
【0057】
(10)上記リンク機構が、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、上記ロアリンクとアッパリンクとを回転可能に連結するアッパピンと、ロアリンクと機関本体とを連携するコントロールリンクと、上記ロアリンクとコントロールリンクとを回転可能に連結するコントロールピンと、上記コントロールリンクの機関本体側の支持位置を変化させることにより機関圧縮比を変更する支持位置可変手段と、を有する内燃機関の可変圧縮比機構であり、上記アッパピンとコントロールピンの少なくとも一方が上記連結ピンである。このような可変圧縮比機構では、ピン軸受構造に対する配置スペース、特にピン軸方向の寸法の制約が厳しいため、本発明のピン連結構造が極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るピン連結構造が用いられた複リンク式ピストン−クランク機構としての可変圧縮比機構を示す内燃機関の要部断面図。
【図2】第1実施例のピン連結構造を示す図1のA−A線に沿う断面図。
【図3】第1実施例のピン連結構造を示す分解断面図。
【図4】大径部材を単体で示す正面図(a),断面図(b)及び背面図(c)。
【図5】連結ピンを単体で示す正面図(a)及び断面図(b)。
【図6】第2実施例のピン連結構造を示す図1のA−A線に沿う断面図。
【図7】第2実施例のピン連結構造を示す分解断面図。
【図8】第3実施例のピン連結構造を示す図1のA−A線に沿う断面図。
【図9】第3実施例のピン連結構造を示す分解断面図。
【図10】第4実施例のピン連結構造を示す図1のA−A線に沿う断面図。
【図11】第4実施例のピン連結構造を示す分解断面図。
【符号の説明】
11…アッパリンク(第2リンク部材)
12…アッパピン(連結ピン)
13…ロアリンク(第1リンク部材)
22…第1ピンボス
23…第2ピンボス
24…第1軸受孔
25…第2軸受孔
26…第3ピンボス
27…第3軸受孔
31A…第1大径部材
31B…第2大径部材
33…嵌合突起(嵌合部)
34…嵌合穴(嵌合部)
36A…第1固定ボルト
36B…第2固定ボルト
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pin connection structure used in a link mechanism such as a piston-crank mechanism of a reciprocating internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In a reciprocating internal combustion engine, a reciprocating compressor, or the like, a pin coupling structure that couples two link parts rotatably with a coupling pin is used in various parts. For example, Patent Document 1 discloses a pin connection structure in which a piston and a connecting rod of an internal combustion engine are rotatably connected by a piston pin. The piston pin passes through a bifurcated pin boss formed on the piston and a pin boss of a connecting rod disposed between the bifurcated pin bosses, and rotatably connects the piston and the connecting rod.
[0003]
In Patent Document 1, the piston pin is rotatable with respect to the piston and the connecting rod, and is generally called a full floating structure. As a similar structure, there is a press-fit structure in which a piston pin is fixed to one connecting rod side pin boss by an interference fit, press fitting, or the like, and is fitted to the other piston side pin boss in a rotatable state. Compared to the press-fit structure, the full floating structure is advantageous in that the frictional force is suppressed to be low, and it is easy to ensure the lubrication performance. However, in the full floating structure, since the piston pin can move not only in the rotational direction but also in the axial direction, some means for preventing the piston pin from dropping off in the axial direction must be provided.
[0004]
In the above Patent Document 1, snap ring grooves are formed in the vicinity of both ends of the inner periphery of the pin hole of the piston side pin boss, and snap rings capable of facing and abutting on the axial end surface of the piston pin are fitted in these grooves. The snap ring prevents the piston pin from falling off.
[0005]
By the way, Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose a multi-link type piston-crank mechanism in which a piston and a crank pin of a crankshaft are linked by an upper link and a lower link, and a control link is connected to the lower link. ing. Such a multi-link type piston-crank mechanism has more link parts and more pin connection parts than a single-link type piston-crank mechanism in which the piston and crank pin are linked by a single connecting rod. Specifically, the piston and upper link are connected via a piston pin, the upper link and lower link are connected via an upper pin, and the control link and lower link are connected via a control pin. Is done.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-18383 A
[0007]
[Patent Document 2]
JP 2001-227367 A
[0008]
[Patent Document 3]
JP 2002-61501 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the pin connection structure using the snap ring as in Patent Document 1, since the connection pin such as a piston pin is sandwiched between the snap rings, the length of the connection pin must be shortened compared to the total axial length of the pin boss. The region outside the pin boss in the axial direction from the snap ring does not function as a bearing. For this reason, there is a problem that the contact area between the connecting pin and the pin boss decreases and the stress condition becomes severe, or the axial dimension of the pin boss becomes long, leading to an increase in size and a decrease in engine mountability.
[0010]
In particular, in the multi-link type piston-crank mechanism shown in Patent Document 2 and Patent Document 3, the component structure is complicated. Therefore, in the pin connection structure using a snap ring that requires extra axial dimensions, the pin connection It is very difficult to secure the arrangement space for the parts, particularly the arrangement space in the engine longitudinal direction.
[0011]
Further, in the pin connection structure using the above-described snap ring, at the time of assembly, after inserting the piston pin into the pin boss, at least one of the snap rings must be attached to the pin boss. The snap ring is attached by, for example, elastically deforming and shrinking the snap ring while being held by a plier, moving the snap ring to a predetermined ring groove position while maintaining the contracted state, and maintaining the position of the snap ring. The work is to recover from the contracted state and to remove the pliers from the ring. If the snap ring is inadvertently dropped from the pliers during this work, the snap ring may be bounced off due to its own elasticity, causing problems such as loss. Even when the snap ring is fitted in the ring groove of the connecting pin, the assembly work is similarly complicated.
[0012]
The present invention has been made in view of such a problem, and ensures a high level of securing the contact area between the pin boss and the connecting pin and reducing the size and weight of the pin boss, and is easy to assemble and durable. The main purpose is to provide a pin connection structure of a novel link mechanism with excellent properties.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The link mechanism according to the present invention includes a first link member having a first pin boss and a second pin boss disposed so as to face each other in a bifurcated manner, and a third pin boss disposed between the first pin boss and the second pin boss. The first link member and the second link member are rotatably connected through the second link member and the first to third pin bearing holes formed in the first to third pin bosses, respectively. And a connecting pin. The pin connection structure of the present invention has a first large diameter member having a larger diameter than the first pin bearing hole of the first pin boss and a second large diameter having a larger diameter than the second pin bearing hole of the second pin boss. The diameter member and the first large-diameter member are fixed to one end in the axial direction of the connecting pin, and the second large-diameter member is fixed to the other end in the axial direction of the connecting pin. Screw member And each large-diameter member and the coupling pin have a fitting portion in which the large-diameter member and the coupling pin are fitted to each other so as to prevent relative rotation about the axis.
[0014]
【The invention's effect】
The large-diameter member fixed on both axial sides of the connecting pin prevents the connecting pin from falling off in the axial direction. Since there is no need to secure an extra pin boss or connecting pin area outside the large-diameter member in the axial direction, the contact area between the pin boss and the connecting pin can be secured and the pin boss can be made smaller and lighter at a high level. can do. When assembling, fixing bolts etc. Screw member Therefore, the large-diameter member may be fixed to both sides in the axial direction of the connecting pin, and the assembling work is easy as compared with the pin connecting structure using the snap ring described above. Furthermore, it is a separate member from the large-diameter member. Screw member Therefore, since the large-diameter member is fixed to the connecting pin, for example, the durability and reliability of the fixing portion are excellent as compared with the case where the large-diameter member is directly fixed to the connecting pin.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine using a multi-link type piston-crank mechanism as an example of a link mechanism to which a pin coupling structure according to the present invention is applied. A piston 1 is slidably disposed in a cylinder 6 formed in the cylinder block 5, and one end of an upper link 11 is swingably connected to the piston 1 via a piston pin 2. . The other end of the upper link 11 is rotatably connected to one end of the lower link 13 via an upper pin 12. The lower link 13 is swingably attached to the crankpin 4 of the crankshaft 3 at the center thereof. The piston 1 receives combustion pressure from a combustion chamber defined above. The crankshaft 3 is rotatably supported on the cylinder block 5 by a crank bearing bracket 7.
[0017]
One end of a control link 15 is rotatably connected to the other end of the lower link 13 via a control pin 14. The other end of the control link 15 is supported by a part of the internal combustion engine body so as to be swingable. In order to change the compression ratio, the swing support point 16 is supported by the support position variable means. Is displaceable. Specifically, as the support position varying means, a control shaft 18 extending in parallel with the crankshaft 3 and a circular eccentric cam 19 provided eccentrically to the control shaft 18 are provided. The other end of the control link 15 is rotatably fitted to the outer peripheral surface 19. The control shaft 18 is rotatably supported between the crank bearing bracket 7 and the control bearing bracket 8.
[0018]
Therefore, when the control shaft 18 is rotationally driven by an actuator (not shown) to change the compression ratio, the center position of the eccentric cam 19 serving as the swing fulcrum 16 of the control link 15 moves relative to the engine body. As a result, the motion restraint condition of the lower link 13 by the control link 15 changes, the stroke position of the piston 1 with respect to the crank angle changes, and consequently the engine compression ratio changes.
[0019]
2 to 5 show a first embodiment in which the present invention is applied to the pin connection structure of the lower link 13 and the upper link 11 by the upper pin 12, and FIG. 2 is a cross-sectional view along the line AA. FIG. 3 is an exploded sectional view. 4 is a front view (a), a sectional view (b), and a rear view (c) showing a large-diameter member alone, and FIG. 5 is a front view (a) and a sectional view showing an upper pin as a connecting pin alone. FIG. In this example, the lower link 13 corresponds to a first link member, the upper link 11 corresponds to a second link member, and the upper pin 12 corresponds to a connecting pin. Here, the lower link 13 corresponding to the first link member is restricted to have a relatively small dimension in the crankshaft direction in order to avoid interference with the counterweight 17 of the crankshaft 3.
[0020]
A first pin boss 22 and a second pin boss 23 are formed at one end of the lower link 13 so as to face each other in a bifurcated shape, a clevis shape, and a substantially U shape so that an upper link fitting groove 21 is formed in the center portion. ing. These first and second pin bosses 22 and 23 have a substantially constant thickness and extend in parallel to each other. And the 1st, 2nd pin bearing holes 24 and 25 which make a cylindrical surface are penetrated and formed in the 1st and 2nd pin bosses 22 and 23, respectively. The two pin bearing holes 24 and 25 are located on the same axis, and in the present embodiment, are formed to have the same diameter. The pin bosses 22 and 23 are arranged on the outer side of the lower link 13 so that the total length between both ends of the pin bosses 22 and 23 is secured within the range of the thickness of the lower link 13 (crank axis direction dimension). It is formed along the side.
[0021]
On the other hand, the end portion of the upper link 11 is configured as a third pin boss 26 having an axial dimension that can be fitted in the upper link fitting groove 21 with a very small gap. A third pin bearing hole 27 having a cylindrical surface is formed through. The diameter of the third pin bearing hole 27 is equal to the diameters of the first and second pin bearing holes 24 and 25 on the lower link 13 side.
[0022]
As shown in FIG. 5, the connecting pin 12, which is an upper pin that connects the lower link 13 and the upper link 11, is formed in a cylindrical shape whose outer peripheral surface forms a simple cylindrical surface with no diameter change. The diameter of the connecting pin 12 is substantially equal to the diameters of the first and second pin bearing holes 24, 25 and the third pin bearing hole 27, and the connecting pin 12 extends to these pin bearing holes 24, 25, 27. On the other hand, it penetrates and fits in a rotatable manner.
[0023]
A first large-diameter member 31A as a first large-diameter member is fastened and fixed to one end of the connecting pin 12 in the axial direction by a first fixing bolt 36A, and a second large-diameter member is connected to the other end of the connecting pin 12 in the axial direction. A second large-diameter member 31B as a member is fastened and fixed together by a second fixing bolt 36B. A pin through hole 37 is formed in the connecting pin 12 along the axial center, and a female screw 38 into which a male screw formed at the tip of each fixing bolt 36 (36A, 36B) is screwed to both ends of the through hole 37. Is formed. In each large diameter member 31 (31A, 31B), a flange through hole 39 through which each fixing bolt 36 passes is formed along the axis.
[0024]
At the time of assembly, the connecting pin 12 is inserted into the pin bearing holes 24, 25, 27, and the fixing bolt 36 is screwed into the female screw 38 of the connecting pin 12 through the flange through hole 39 of the large-diameter member 31. . Alternatively, one of the large-diameter members 31A and 31B is fixed to the connecting pin 12 in advance, and after the lower link 13 and the upper link 11 are combined, the other of the large-diameter members 31A and 31B is finally fixed to the connecting pin 12. Such an assembly procedure is also possible. As described above, the large-diameter member 31 is arranged at both ends of the connecting pin 12 and then the fixing bolt 36 is tightened, and the assembly is possible as compared with the pin connecting structure using the snap ring described above. Work is very easy.
[0025]
Each large-diameter member 31 is formed so as to protrude in an axial direction from an annular washer portion, that is, a flange 32 having an outer diameter larger than the diameter of the pin bearing holes 24, 25, 27, and an axial center portion of the flange 32. And a fitting protrusion 33. A fitting hole 34 into which the fitting projection 33 is fitted is recessed at both ends of the connecting pin 12. The fitting protrusion 33 and the fitting hole 34 function as a fitting portion for preventing rotation that prevents and restrains the large-diameter member 31 and the connecting pin 12 from rotating about the axis by fitting each other. ing. Specifically, the outer periphery of the fitting protrusion 33 and the inner periphery of the fitting hole 34 that are fitted to each other are non-circular, polygonal, and rectangular, and in this embodiment are set to regular hexagonal shapes. Has been. That is, the fitting protrusion 33 has a regular hexagonal column shape along the axis of the large-diameter member 31.
[0026]
A circular recess 35 corresponding to the diameter of the flange 32 is provided on the outer surface of the lower link 13 so that each large-diameter member 31 does not protrude from the outer surface of the lower link 13. Mating.
[0027]
The axial distance between the flanges 32 of the pair of large diameter members 31, that is, the axial length of the connection pins 12, so that the large diameter member 31 fixed to the connection pin 12 can smoothly rotate with respect to the lower link 13. Is given slightly larger than the interval between the bottom surfaces of the pair of recesses 35. In other words, in the mounted state, a slight gap is formed between the bottom surface of the recess 35 and the flange 32 in the axial direction. Since the size of the gap depends only on the dimensions of the two members, that is, the axial length of the connecting pin 12 and the distance between the bottom surfaces of the pair of recesses 35, accuracy control is easy.
[0028]
Each fixing bolt 36 is a countersunk head bolt including a countersunk head 40 having a flat upper surface (top surface) and a conical surface. Correspondingly, a dish pad 50 having an inverted conical inclined surface is recessed in the opening peripheral edge of the flange through hole 39 of the large-diameter member 31 on which the seat surface of the dish head 40 is seated. With such a countersunk head 40 and countersink 50, the large-diameter member 31 can be firmly fixed to the connecting pin 12 by a strong axial compression force, and the end face of the bolt 36 is adjusted to have a large diameter by adjusting the screwing of the bolt 36. The side surfaces of the member 31 and the pin bosses 22 and 23 can be relatively easily aligned on the same plane. For example, a minus-shaped groove (not shown) is formed on the top surface of the countersunk head 40, and a screw driver is inserted into the groove to perform a screwing operation.
[0029]
According to such a pin connection structure, the connection pin 12 is fully rotatable with respect to both the first and second pin bearing holes 24 and 25 on the lower link 13 side and the third pin bearing hole 27 on the upper link 11 side. Floating form. As is apparent from FIG. 2, even when the connecting pin 12 is about to move in the axial direction, the flange 32 comes into contact with the bottom surface of the recess 35 and the movement is restricted. Therefore, although the connecting pin 12 can move in the axial direction by a minute amount with respect to both the lower link 13 and the upper link 11, it does not fall off in the axial direction. As described above, as a full floating type, both the lower link 13 and the upper link 11 are movable in both the circumferential direction and the axial direction, thereby suppressing local wear and seizure.
[0030]
Unlike the structure using a snap ring as in the conventional example, it is not necessary to provide an extra pin boss or connecting pin area outside the large-diameter member 31 in the axial direction, although it is such a full floating type. The connecting pin 12 having a length substantially equal to the thickness of 13 (crank axis direction dimension) can be used, and the entire first and second pin bearing holes 24 and 25 of the lower link 13 are in contact with the connecting pin 12. It can be used effectively as a (sliding surface). Therefore, it becomes easy to suppress the surface pressure of each part low within the limited thickness of the lower link 13. Conversely, there is no wasted area in the first and second pin bosses 22 and 23 on the lower link 13 side, and the weight and axial dimensions of the lower link 13 can be minimized.
[0031]
During operation of the internal combustion engine, the connecting pin 12 and the upper link 11 and the lower link 13 rotate relatively, so that the large-diameter member 31 is connected to the connecting pin by the frictional force generated at the sliding contact portion between the flange 32 and the bottom surface of the recess 35. The torque which tries to rotate with respect to 12 may act. Accordingly, if a male screw is formed on the large-diameter member and the large-diameter member is directly screwed into the connecting pin, the screw may be loosened depending on the torque input direction. On the other hand, in the present embodiment, the large-diameter member 31 is reliably prevented and restrained from rotating relative to the connecting pin 12 by the fitting protrusion 33 and the fitting hole 34 that are mechanically fitted to each other. In addition, since the large-diameter member 31 is fastened and fixed to the connecting pin 12 by a fixing bolt 36, which is a separate member from the large-diameter member 31, torque in the rotational direction acts on the flange 32 temporarily. However, there is no risk of loosening the screw, and it is excellent in reliability and durability.
[0032]
In the second to fourth embodiments described below, the same reference numerals are assigned to substantially the same parts as those of the above-described embodiments, and a duplicate description is omitted as appropriate.
[0033]
6 and 7 show a pin connection structure according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view along line AA in FIG. 1, and FIG. 7 is an exploded cross-sectional view. The basic configuration is substantially the same as that of the first embodiment, but here, in particular, the female screw (38) is not formed at both ends of the through hole 37 of the connecting pin 12, and the fixing bolt 36 of the first embodiment is provided. Instead, it differs from the first embodiment in that the male screw member 41 and the female screw member 42 are used.
[0034]
The male screw member 41 has the countersunk head 40 having a flat top surface and a conical surface, and a male screw 43 is formed on the outer periphery of the tip. The female screw member 42 has the countersunk head 40 having a flat top surface and a conical surface, and a female screw 44 is formed on the inner periphery of the screw hole at the tip. At the time of assembly, the male screw member 41 is inserted into the pin through hole 37 of the connecting pin 12 through the flange through hole 39 of the first large diameter member 31A, and the female screw member 42 is inserted into the flange through hole of the second large diameter member 31B. 39 is inserted into the pin through hole 37, and the male screw 43 of the male screw member 41 is screwed into the female screw 44 of the female screw member 42 inside the pin through hole 37, whereby both large-diameter members 31A and 31B are connected to the connecting pin. 12 is fastened to both ends.
[0035]
According to the second embodiment, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the screw is not formed on the connecting pin 12, and the male screw member 41 which is a separate member from the connecting pin 12. And the female screw member 42, the possibility of unintentional loosening of the screw is further reduced even when an impact force such as a combustion load acts on the connecting pin 12, and reliability and durability are reduced. Is further improved.
[0036]
8 and 9 show a pin connection structure according to a third embodiment of the present invention. FIG. 8 is an assembled sectional view, and FIG. 9 is an exploded sectional view. The basic configuration is substantially the same as in the second embodiment, but the axial length of the second large-diameter member 31C, particularly the fitting protrusion 33C, is set longer than that of the first large-diameter member 31A. The internal thread 45 is formed on the inner periphery of the flange through-hole 39 of the second large-diameter member 31C, and the male thread member 41C has a longer axial dimension than the male thread member (41) of the second embodiment. Is different from the second embodiment in that the length is set slightly shorter than the connecting pin 12 and the female screw member (42) of the second embodiment is omitted.
[0037]
During assembly, the male screw member 41C is inserted into the pin through-hole 37 of the connecting pin 12 through the flange through-hole 39 of the first large-diameter member 31A and screwed into the female screw 45 of the second large-diameter member 31C. Thus, both large-diameter members 31 </ b> A and 31 </ b> C are fixed to both ends of the connecting pin 12.
[0038]
According to the third embodiment, in addition to obtaining the same effect as that of the second embodiment, the number of parts is reduced as the female screw member (42) is omitted, which is advantageous in terms of cost.
[0039]
FIG. 10 is an assembled cross-sectional view of the pin connection structure according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is an exploded cross-sectional view thereof. The basic configuration is substantially the same as in the third embodiment, but the first large diameter member 31D has the same shape as the second large diameter member 31C of the third embodiment, that is, the same parts, and the first large diameter. The shaft portion 46 of the male screw member 41D is reduced in diameter so as to be able to penetrate the member 31D, and the diameter of the shaft portion 46 is set smaller than the minimum inner diameter of the female screw 45. ing.
[0040]
In assembly, the male screw member 41D is first screwed into the female screw 45 of the first large-diameter member 31D, and the male screw member 41D is continuously rotated, so that the male screw 43 at the distal end of the male screw member 41D becomes the first large-diameter member. The large-diameter members 31D and 31C are fixed to both ends of the connecting pin 12 by passing through 31D and screwing the leading end thereof into the female screw 45 of the other second large-diameter member 31C through the pin through hole 37.
[0041]
According to the fourth embodiment, since the first large-diameter member 31D and the second large-diameter member 31C are common components, it is possible to reduce the component unit price. However, although the male screw member 41D must be rotated excessively so that the tip of the male screw member 41D passes through the first large-diameter member 31D, the male screw member is generally used with a power tool in the production line. Therefore, the influence on the assembly work is very small.
[0042]
As described above, the present invention has been described based on the specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and changes without departing from the spirit of the present invention. . For example, contrary to the above embodiment, the pin boss of the upper link may have a bifurcated shape sandwiching the pin boss of the lower link. Moreover, you may apply this invention to the pin connection structure of the piston pin of FIG. 1, or a control pin. Furthermore, the present invention may be applied to a piston pin connecting structure of a piston and a connecting rod in a single link type piston-crank mechanism.
[0043]
The technical ideas of the present invention that can be grasped from the above embodiments are listed together with their effects.
[0044]
(1) A first link member having a first pin boss and a second pin boss disposed so as to face each other in a bifurcated manner, and a second link member having a third pin boss disposed between the first pin boss and the second pin boss. And a connecting pin for rotatably connecting the first link member and the second link member through the first to third pin bearing holes formed in the first to third pin bosses, respectively. A pin coupling structure of a link mechanism having a first large-diameter member having a larger diameter than the first pin bearing hole of the first pin boss and a larger diameter than the second pin bearing hole of the second pin boss. A second large-diameter member, and a fixing member that fixes the first large-diameter member to one end in the axial direction of the connecting pin, and fixes the second large-diameter member to the other axial end of the connecting pin, In addition, relative rotation around the axis is applied to each large-diameter member and connecting pin. As stop, providing a fitting portion fitted to each other.
[0045]
Since the first link member and the second link member and the connecting pin can rotate with each other and have a full floating structure excellent in lubricity and durability, a frictional force acts on a sliding contact portion between the large-diameter member and the pin boss. However, since the large-diameter member and the connecting pin are prevented from rotating and restrained in the rotational direction by the fitting portion, the rotational force due to the frictional force is directly applied to the fixing portion by the fixing member such as a fixing bolt. Never communicate to. Therefore, even if the above-mentioned contact frictional force continuously acts in the direction of loosening and rotation of the fixing bolt screw, even in the worst case, the bolt may fall off due to the loosening of the screw, the large-diameter member will drop off, Axial positioning failures and dropouts can be reliably prevented and avoided.
[0046]
When assembling, for example, a connecting pin is inserted into the pin bosses of the first and link members, and a large diameter member is fixed to both ends of the connecting pin with a fixing member such as a bolt to complete the assembling operation. Therefore, unlike the conventional pin connection structure using a snap ring, an operation such as shrinking while holding the snap ring as an elastic body becomes unnecessary, and the assembling operation is extremely easy.
[0047]
Unlike the connecting structure using a snap ring, there is no need for an extra pin boss or connecting pin area outside the large-diameter member in the axial direction, ensuring the contact area between the pin boss and the connecting pin, and reducing the size and weight of the pin boss. Can be achieved at a high level.
[0048]
(2) The fitting portion is provided on each large-diameter member, and is fitted into a fitting protrusion that protrudes in the axial direction along the axial center thereof, and is recessed in the axial end surface of the connecting pin. A fitting hole for fitting. In this case, by fitting the fitting protrusion into the fitting hole, rotation of the large-diameter member with respect to the connecting pin can be prevented and restrained. Can be done.
[0049]
(3) The outer periphery of the fitting protrusion and the inner periphery of the fitting hole are non-circular.
[0050]
(4) The outer periphery of the fitting protrusion and the inner periphery of the fitting hole are polygonal. The effect of stopping the large-diameter member can be obtained at the sides and corners of the polygon. In addition, when forming the fitting hole on the end face of the cylindrical connecting pin, if the fitting hole is a regular polygon, the radial dimension of the fitting hole can be kept relatively small, and in a limited space. This makes it possible to obtain a sufficient anti-rotation effect.
[0051]
(5) The fixing member penetrates the first large diameter member and is screwed to one end in the axial direction of the connecting pin; and the second fixing member penetrates the second large diameter member to the other end in the axial direction of the connecting pin. And a second fixing bolt to be screwed together. As the fixing bolt, an inexpensive screw plug or the like as a general / general machine element part can be used as it is, and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case of producing a specially shaped screw.
[0052]
(6) The fixed member extends through the first large-diameter member and extends into a pin through hole formed through the axial center of the connecting pin, and a male screw member having a male screw formed on the outer periphery of the tip thereof; A female screw member that extends through the second large-diameter member into the pin through-hole and has a female screw that engages with the male screw of the male screw member on the inner periphery of the tip.
[0053]
In this case, the screw connection between the large-diameter member and the connecting pin can be established without forming a female screw on the connecting pin side. Since the screw fastening portion is located at a location substantially separated from or cut off from the connecting pin (in the through hole of the connecting pin), when an impact force such as a combustion load acts on the outer peripheral surface of the connecting pin In addition, there is no possibility that the meshing between the female screw and the male screw is deteriorated, the screw is difficult to loosen, and the reliability and durability can be further improved.
[0054]
(7) The fixing member includes a male screw member that passes through the first large-diameter member and the connecting pin and is screwed into the second large-diameter member. It is not necessary to screw the screw member from both ends of the connecting pin, and two large-diameter members can be fixed to both ends of the connecting pin by one male screw member, so that the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
[0055]
(8) The first large diameter member and the second large diameter member have the same shape. By sharing the parts in this way, the unit unit price can be reduced and the cost can be reduced.
[0056]
(9) A lower link in which the link mechanism is rotatably attached to a crankpin of a crankshaft, an upper link that links the lower link and the piston, and an upper pin that rotatably connects the lower link and the upper link. And a multi-link type piston-crank mechanism for an internal combustion engine, wherein the upper pin is the connecting pin. In such a multi-link type piston-crank mechanism, the arrangement space for the pin bearing structure, particularly the dimensional restriction in the pin axial direction, is severe, so the pin connection structure of the present invention is extremely effective.
[0057]
(10) The link mechanism is rotatably attached to a crankpin of a crankshaft, an upper link that links the lower link and the piston, and an upper pin that rotatably connects the lower link and the upper link. And a control link that links the lower link and the engine body, a control pin that rotatably connects the lower link and the control link, and a support position of the control link on the engine body side by changing the engine compression ratio. A variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine having a support position changing means to be changed, wherein at least one of the upper pin and the control pin is the connecting pin. In such a variable compression ratio mechanism, the arrangement space with respect to the pin bearing structure, in particular, the dimensional restriction in the pin axis direction is severe, so the pin coupling structure of the present invention is extremely effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of an internal combustion engine showing a variable compression ratio mechanism as a multi-link type piston-crank mechanism using a pin coupling structure according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing the pin connection structure of the first embodiment.
FIG. 3 is an exploded cross-sectional view showing the pin connection structure of the first embodiment.
FIG. 4 is a front view (a), a sectional view (b), and a rear view (c) showing a large-diameter member alone.
FIGS. 5A and 5B are a front view and a cross-sectional view showing a connecting pin as a single unit. FIGS.
6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing a pin coupling structure of a second embodiment.
FIG. 7 is an exploded sectional view showing a pin connection structure of a second embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 showing a pin coupling structure of a third embodiment.
FIG. 9 is an exploded cross-sectional view showing a pin coupling structure of a third embodiment.
10 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing a pin connection structure of a fourth embodiment.
FIG. 11 is an exploded sectional view showing a pin connection structure of a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
11 ... Upper link (second link member)
12 ... Upper pin (connection pin)
13 ... Lower link (first link member)
22 ... 1st pin boss
23. Second pin boss
24 ... 1st bearing hole
25 ... second bearing hole
26 ... Third pin boss
27 ... Third bearing hole
31A ... 1st large diameter member
31B ... Second large diameter member
33 ... Fitting protrusion (fitting part)
34 ... Fitting hole (fitting part)
36A ... First fixing bolt
36B ... Second fixing bolt

Claims (11)

二股状に対向して配置された第1ピンボス及び第2ピンボスを有する第1リンク部材と、
上記第1ピンボスと第2ピンボスの間に配置される第3ピンボスを有する第2リンク部材と、
これら第1〜第3ピンボスにそれぞれ形成された第1〜第3ピン軸受孔を回転可能に貫通して、第1リンク部材と第2リンク部材とを回転可能に連結する連結ピンと、を有するリンク機構のピン連結構造であって、
上記第1ピンボスの第1ピン軸受孔よりも大径である第1大径部材と、
上記第2ピンボスの第2ピン軸受孔よりも大径である第2大径部材と、
上記大径部材とは異なる部材であって、上記第1大径部材を連結ピンの軸方向一端に固定するとともに、上記第2大径部材を連結ピンの軸方向他端に固定するねじ部材と、を有し、
かつ、各大径部材と連結ピンとに、軸周りの相対回転を防止するように、互いに嵌合する嵌合部を設けたリンク機構のピン連結構造。
A first link member having a first pin boss and a second pin boss arranged to face each other in a bifurcated manner;
A second link member having a third pin boss disposed between the first pin boss and the second pin boss;
A link having a connecting pin that rotatably passes through the first to third pin bearing holes respectively formed in the first to third pin bosses and rotatably connects the first link member and the second link member. A pin connection structure of the mechanism,
A first large diameter member having a larger diameter than the first pin bearing hole of the first pin boss;
A second large-diameter member having a larger diameter than the second pin bearing hole of the second pin boss;
A different member from the the large diameter member, is fixed to the first large-diameter member in the one axial end of the connecting pin, and the threaded member for fixing the second large-diameter member in the other axial end of the connecting pin Have
And the pin connection structure of the link mechanism which provided the fitting part which mutually fits so that each large diameter member and a connection pin may prevent relative rotation around an axis | shaft.
上記嵌合部が、各大径部材に設けられ、その軸心に沿って軸方向に突出する嵌合突起と、上記連結ピンの軸方向端面に凹設され、上記嵌合突起が嵌合する嵌合穴と、を有する請求項1に記載のリンク機構のピン連結構造。  The fitting portion is provided in each large-diameter member, and is fitted in a fitting protrusion that protrudes in the axial direction along the axial center thereof, and an axial end surface of the connecting pin, and the fitting protrusion is fitted. The pin connection structure of the link mechanism according to claim 1, further comprising a fitting hole. 上記嵌合突起の外周と嵌合穴の内周とが非円形である請求項2に記載のリンク機構のピン連結構造。  The pin connection structure of the link mechanism according to claim 2, wherein an outer periphery of the fitting protrusion and an inner periphery of the fitting hole are non-circular. 上記嵌合突起の外周と嵌合穴の内周とが多角形である請求項2に記載のリンク機構のピン連結構造。  The pin connection structure for a link mechanism according to claim 2, wherein the outer periphery of the fitting protrusion and the inner periphery of the fitting hole are polygonal. 上記ねじ部材が、第1大径部材を貫通して連結ピンの軸方向一端に螺合する第1固定ボルトと、第2大径部材を貫通して連結ピンの軸方向他端に螺合する第2固定ボルトと、を有する請求項1〜4のいずれかに記載のリンク機構のピン連結構造。The screw member passes through the first large-diameter member and is screwed into one end of the connecting pin in the axial direction, and the second fixing member is passed through the second large-diameter member and is screwed into the other end of the connecting pin in the axial direction. The pin connection structure of the link mechanism according to any one of claims 1 to 4, further comprising a second fixing bolt. 上記ねじ部材が、第1大径部材を貫通して、連結ピンの軸心に沿って貫通形成されたピン貫通孔内へ延び、その先端外周に雄ねじが形成された雄ねじ部材と、第2大径部材を貫通して、上記ピン貫通孔内へ延び、その先端内周に上記雄ねじ部材の雄ねじが螺合する雌ねじが形成された雌ねじ部材と、を有する請求項1〜4のいずれかに記載のリンク機構のピン連結構造。The screw member penetrates the first large-diameter member, extends into a pin through hole formed so as to penetrate along the axial center of the connecting pin, and a male screw member having a male screw formed on the outer periphery of the tip thereof, The internal thread member which penetrated the diameter member, extended in the said pin through-hole, and the internal thread member in which the external thread of the said external thread member was screwed together was formed in the front-end | tip inner periphery. Pin linkage structure of the link mechanism. 上記ねじ部材が、第1大径部材と連結ピンとを貫通して第2大径部材に螺合する雄ねじ部材を有する請求項1〜4のいずれかに記載のリンク機構のピン連結構造。The screw member, a pin connection structure of the link mechanism according to claim 1 having a male screw member to be screwed into the second large-diameter member through the connecting pin and the first large-diameter member. 上記第1大径部材と第2大径部材とが同一形状である請求項7に記載のリンク機構のピン連結構造。  The pin connection structure for a link mechanism according to claim 7, wherein the first large-diameter member and the second large-diameter member have the same shape. 上記リンク機構が、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、上記ロアリンクとアッパリンクとを回転可能に連結するアッパピンと、を有する内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構であり、
上記アッパピンが上記連結ピンである請求項1〜8のいずれかに記載のリンク機構のピン連結構造。
A lower link rotatably attached to a crank pin of the crankshaft; an upper link that links the lower link and the piston; and an upper pin that rotatably connects the lower link and the upper link. A multi-link piston-crank mechanism for an internal combustion engine,
The pin connection structure for a link mechanism according to any one of claims 1 to 8, wherein the upper pin is the connection pin.
上記リンク機構が、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、上記ロアリンクとアッパリンクとを回転可能に連結するアッパピンと、ロアリンクと機関本体とを連携するコントロールリンクと、上記ロアリンクとコントロールリンクとを回転可能に連結するコントロールピンと、上記コントロールリンクの機関本体側の支持位置を変化させることにより機関圧縮比を変更する支持位置可変手段と、を有する内燃機関の可変圧縮比機構であり、
上記アッパピンとコントロールピンの少なくとも一方が上記連結ピンである請求項1〜8のいずれかに記載のリンク機構のピン連結構造。
A lower link rotatably attached to a crank pin of the crankshaft; an upper link that links the lower link and the piston; an upper pin that rotatably connects the lower link and the upper link; A control link that links the link and the engine body, a control pin that rotatably connects the lower link and the control link, and a support that changes the engine compression ratio by changing the support position of the control link on the engine body side. A variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine having position variable means,
The pin connection structure for a link mechanism according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of the upper pin and the control pin is the connection pin.
上記連結ピンの軸方向寸法が、上記第1リンク部材の第1,第2ピンボスの部分における軸方向寸法とほぼ等しい請求項1〜10のいずれかに記載のリンク機構のピン連結構造。The pin connection structure for a link mechanism according to any one of claims 1 to 10, wherein an axial dimension of the connecting pin is substantially equal to an axial dimension of the first and second pin boss portions of the first link member.
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