JP5332746B2

JP5332746B2 - 内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構

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Publication number: JP5332746B2
Application number: JP2009054360A
Authority: JP
Inventors: 誠小林; 秀昭水野; 研史牛嶋; 孝司田辺
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-03-09
Also published as: JP2010209714A

Description

本発明は、内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構、特に複リンク式のピストンクランク機構におけるロアリンクに関する。

ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、この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、かつ他端が前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、を備えてなる内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構が従来から知られている。

例えば、特許文献１には、このような複リンク式ピストンクランク機構のロアリンクが２つの部材に分割され。これら分割された２つの部材の分割面に凹部を形成することで、この凹部外周の分割面の面圧を確保し、分割面の口開きを抑制するようにした技術が開示されている。

特開２００２−１９５００１号公報

しかしながら、このような特許文献１の構成では、燃焼荷重が大きい、または、荷重増加率が大きなリンクジオメトリにおいて、ロアリンクのねじ締結部の「分割面口開きによるフレッチング」と「ねじ部応力増加による疲労破損」が懸念される。すなわち、従来の構成では、分割面面圧を確保する構成となっており、口開きを抑制する手段として適切だが、ねじ応力低減効果が小さいという問題がある。

そこで、本発明は、ピストンに一端が連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端に連結され、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、かつ他端が前記ロアリンクに連結されたコントロールリンクと、を備え、前記ロアリンクが、ロアリンクアッパとロアリンクロアとに分割構成され、かつ一方の貫通孔を通して他方の雌ねじ部に螺合するボルトによって前記ロアリンクアッパと前記ロアリンクロアとが締結された内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、雌ねじ部近傍の分割面に溝が設けられていると共に、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位に凹部を設け、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位が他方の分割面に接しないように構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、溝付近のねじ噛み合い部の剛性低減により、溝付近の噛み合い開始部でのボルト軸力の荷重分担が低減され、応力低減によりボルト疲労強度が向上する。また、分割面におけるロアリンクアッパとロアリンクロアとの接触開始位置が、ボルトから離れた位置となるため、口開きを起こしやすい分割面最外周部での面圧が向上し、口開きを抑制できる。

本発明に係る複リンク式ピストンクランク機構の概略構成を示す説明図。本発明に係る複リンク式ピストンクランク機構のロアリンクの概略構成を示す説明図。第１比較例の説明図。第２比較例の説明図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）はねじが切られている側の部材を分割面側からみた図。本発明におけるロアリンクの一実施形態を示す説明図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）はねじが切られている側の部材を分割面側からみた図。本発明におけるロアリンクの一実施形態を示す説明図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）はねじが切られている側の部材を分割面側からみた図。本発明におけるロアリンクの一実施形態を示す説明図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）はねじが切られている側の部材を分割面側からみた図。本発明におけるロアリンクの一実施形態を示す説明図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）はねじが切られている側の部材を分割面側からみた図。本発明におけるロアリンクの一実施形態を示す説明図。本発明におけるロアリンクにおいて、カラー部材と溝との寸法関係を示す説明図。本発明におけるロアリンクに用いられるカラー部材の説明図。本発明におけるロアリンクの一実施形態を示す説明図。締結体の剛性が小さい場合における被締結体とボルトとの入力荷重に対する荷重分担を模式的に示した説明図。締結体の剛性が大きい場合における被締結体とボルトとの入力荷重に対する荷重分担を模式的に示した説明図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。始めに、この発明のロアリンクが用いられる複リンク式ピストンクランク機構の概略を説明する。

図１は、この複リンク式ピストンクランク機構を可変圧縮比機構として構成した構成例を示す構成説明図である。この機構は、ロアリンク４とアッパリンク５とコントロールリンク１０とを主体とした複リンク式ピストンクランク機構を備えている。

クランクシャフト１は、複数のジャーナル部２とクランクピン３とを備えており、シリンダブロック１８の主軸受に、ジャーナル部２が回転自在に支持されている。上記クランクピン３は、ジャーナル部２から所定量偏心しており、ここにロアリンク４が回転自在に連結されている。カウンタウェイト１５は、ジャーナル部２とクランクピン３とを接続するクランクウェブ１６からクランクピン３とは反対側へ延びている。

上記ロアリンク４は、後述するように２部材に分割可能に構成されているとともに、略中央のクランクピン軸受部に上記クランクピン３が嵌合している。

アッパリンク５は、下端側がアッパピン６によりロアリンク４の一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン７によりピストン８に回動可能に連結されている。上記ピストン８は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック１８のシリンダ１９内を往復動する。

ロアリンク４の運動を拘束するコントロールリンク１０は、上端側がコントロールピン１１によりロアリンク４の他端に回動可能に連結され、下端側が制御軸１２を介して機関本体の一部となるシリンダブロック１８の下部に回動可能に連結されている。詳しくは、制御軸１２は、回転可能に機関本体に支持されているとともに、その回転中心から偏心している偏心カム部１２ａを有し、この偏心カム部１２ａに上記コントロールリンク１０下端部が回転可能に嵌合している。

上記制御軸１２は、図示せぬエンジンコントロールユニットからの制御信号に基づいて作動する図示せぬ圧縮比制御アクチュエータによって回動位置が制御される。

上記のような複リンク式ピストンクランク機構を用いた可変圧縮比機構においては、上記制御軸１２が圧縮比制御アクチュエータによって回動されると、偏心カム部１２ａの中心位置、特に、機関本体に対する相対位置が変化する。これにより、コントロールリンク１０の下端の揺動支持位置が変化する。そして、上記コントロールリンク１０の揺動支持位置が変化すると、ピストン８の行程が変化し、ピストン上死点（ＴＤＣ）におけるピストン８の位置が高くなったり低くなったりする。これにより、機関圧縮比を変えることが可能となる。

図２にロアリンク断面図とロアリンクへの入力荷重を示す。図２に示すように、ロアリンク４は、クランクピン３が嵌合する略中央のクランクピン軸受部２１と、アッパピン６を保持する一端部のアッパピン用ピンボス部２２と、コントロールピン１１を保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部２３と、を備えている。そして、クランクピン３への組み立て性のために、ロアリンク４は、クランクピン軸受部２１の中心を通る分割面２４に沿って、アッパピン用ピンボス部２２を含むロアリンクアッパ３１と、コントロールピン用ピンボス部２３を含むロアリンクロア３２と、に分割構成されている。

ロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２とは、クランクピン軸受部２１の両側にそれぞれ配置された２本のボルト３３がロアリンク側に設けられた雌ねじ部４０に螺合することよって一体に締結されている。つまり、ロアリンク４はロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２の２分割構成で２本のボルト３３によって締結されている。

また、２つのロアリンク構成部材３１、３２は平面となる分割面２４で密着している。つまり、ロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２の合わせ面は平面である。

シリンダ１９が上下方向に配置されているとすると、クランクケース内でロアリンクアッパ３１が上側に、ロアリンクロア３２が下側に、それぞれ位置している。

そして、２本のボルト３３のうちボルト３３ａは、ロアリンクアッパ３１の上面側から下方へと挿入されている。また２本のボルト３３のうちボルト３３ｂは、ロアリンクロア３２の下面側から上方へと挿入されている。

２本のボルト３３の中で、アッパピン用ピンボス部２２側に位置するボルト３３ａは、ロアリンクロア３２のボルト挿入孔を貫通し、かつ先端部が、ロアリンクアッパ３１側の雌ねじ部４０ａに螺合している。このボルト３３ａ用の雌ねじ部４０ａつまりねじ孔は、ロアリンクアッパ３１を上下に貫通しており、ボルト３３ａの先端がロアリンクアッパ３１上面に露出している。

これに対し、コントロールピン用ピンボス部２３側に位置するボルト３３ｂは、ロアリンクアッパ３１のボルト挿入孔を貫通し、ロアリンクロア３２側の雌ねじ部４０ｂに先端部が螺合している。このボルト３３ｂ用の雌ねじ部４０ｂつまりねじ孔は、ロアリンクロア３２を上下に貫通しており、ボルト３３ｂの先端がロアリンクロア３２下面に露出している。

尚、図２中の４２、４３は、ロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２との組み付け時の位置決めを行うノックピンであり、４４、４５は、分割面２４を跨いでロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２に形成されてノックピン穴である。

図２中に矢示するように、ピストン８から入った燃焼荷重はアッパピン６に入力され、テコの原理によって図のようなクランクピン荷重、コントロールピン荷重が入力される。クランクピン荷重とコントロールピン荷重はロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２を引き離す方向の荷重となっているため、コントロールピン側のボルト３３ｂ周辺の分割面でフレッチングが発生しやすい。

図３は、ロアリンクアッパとロアリンクロアとを単にボルトによって締結した場合を示した第１比較例の説明図であって、ボルト周辺の分割面に発生する圧力分布とボルトに発生する応力（ねじ応力）とを模式的に示したものである。尚、図３においては、図３の下方から上方に向かってボルトが挿入されるものとする。また、後述する図４〜図８についても、それぞれの図（ａ）の下方から上方に向かってボルトが挿入されるものとする。

この第１比較例の分割面においては、ボルトに近い部分が圧力が高く、ボルトから離れるほど圧力が小さくなる特徴がある。また、ボルトに発生する応力は、ボルト頭に近い噛合い始めの位置のほうが高い。

図４は、ねじが切られている側（雌ねじ部が形成されている側）の構造部材の分割面に凹部５１が設けられた第２比較例の説明図であって、図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）はねじが切られている側の部材を分割面側からみた図である。

図４中の破線Ｌ１は凹部５１を設けない場合のボルト周辺の分割面に発生する圧力分布を示し、実線Ｌ２が凹部５１を設けた場合のボルト周辺の分割面に発生する圧力分布を示し、図４中の破線Ｌ３は、凹部５１を設けない場合のボルトに発生する応力を示し、図４中の実線Ｌ４は、凹部５１を設けた場合のボルトに発生する応力を示している。

分割面に近い箇所での圧力が高く、ボルトから離れるほど圧力が小さくなる特性は、図３に示す第１比較例と同じである。凹部５１を設けることで、圧力発生開始位置が分割面の外側（ボルトから離れた位置）となるため、口開きが発生しやすい箇所で面圧が上がり、口開きを抑制できる。ねじ噛合い部近傍では分割面がないため、剛性が低下し、締結時にボルト軸力により変形しやすい。このため、噛合い開始位置での軸力荷重分担が低減される。ただし、噛合い長さが短くなるため、噛合い最終端での応力が増える。

図２に示すような荷重成分では、クランクピン荷重でロアリンクアッパ３１が上に荷重を受け、コントロールリンク荷重でロアリンクロア３２が下に荷重を受けるため、クランクピン側の分割面で口開きが発生しやすい。ゆえに、図５に示すように、本実施形態では、クランクピン側の一部に深い溝６０を設け、かつこの溝６０と雌ねじ部４０とで挟まれる部位に凹部６１が設けられている。詳述すると、ロアリンク構成部材３１、３２のうちの一方のクランクピン側の一部に深い溝６０を設け、さらにロアリンク構成部材３１、３２のうちの一方においては、この溝６０と雌ねじ部４０とで挟まれる部分に凹部６１が形成されている。この凹部６１が形成された位置において、ロアリンク構成部材３１、３２のうちの一方の部材は、ロアリンク構成部材３１、３２のうちの他方の部材に対して接しないように構成されている。つまり、ロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２の間において、溝６０と雌ねじ部４０との間に位置する領域は、溝６０の深さ方向の寸法が、溝６０の深さより短い隙間（間隙）を挟んで、互いに接触することがない。図８に示した実施例の箇所で後述するように、隙間を形成するために設けられる凹部６１はロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２のどちらに設けられていても構わない。尚、図５中に実線Ｌ５はボルト周辺の分割面に発生する圧力分布を示し、図５中の実線Ｌ６はボルトに発生する応力を示している。

このように、溝６０を設けることで、図５に示すように、ねじ噛み合い開始部で剛性が小さく、溝６０付近で剛性が高くなる。したがって、最も応力が高くなるねじ噛み合い開始部での荷重分担が低減され、応力が低減される。

また、図６に示すように、ボルト周り全周に溝６０を設け、この溝６０の内側に凹部６１を形成するようにしてもよい。

この場合、ボルトの中心位置と溝６０の最外輪郭の距離がクランク軸方向に比してそれに垂直な方向の方が大きくなるように設定する。すなわち、Ｌｗ＜Ｌｌと設定することで、クランク軸方向の分割面寸法を拡大することなく溝６０を設定できるため、クランクピン３長さを拡大せずに、分割面２４口開きを抑制できる。

また、図７に示すように溝部６０を形成し、ボルト３３と溝部６０との間の肉厚を設定するようにしてもよい。すなわち、ボルト３３から見たクランク軸方向に存在する溝６０を、それに垂直な方向に存在する溝６０に対して浅くなるように設定する。換言すれば、溝部６０の深さは、ボルト３３からみて、分割面２４におけるクランク軸方向（図７ｂにおける上下方向）よりも、分割面２４におけるクランク軸方向に直交する方向（図７ｂにおける左右方向）の方が大きくなるように設定する。また、ボルト３３と溝６０の間の肉厚は、クランク軸方向の肉厚が、それに垂直な方向の肉厚より厚くなるように設定する。換言すれば、溝部６０と雌ねじ部４０との間の肉厚は、ボルト３３からみて、分割面２４におけるクランク軸方向（図７ｂにおける上下方向）よりも、分割面２４におけるクランク軸方向に直交する方向（図７ｂにおける左右方向）の方が薄くなるように設定する。いずれの構成も、最高応力が発生するクランクピン側の雌ねじ部４０の剛性を低減し、応力を緩和する上で有利な構成である。

そして、図８に示すように、溝６０がない側の分割面２４に凹部６１を形成するようにしてもよい。すなわち、図８に示す実施形態では、雌ねじ部４０が形成されていないロアリンク構造部材の分割面２４に、凹部６１が形成されている。そして、雌ねじ部４０の分割面側の端面が、雌ねじ部４０が形成されているロアリンク構造部材の分割面２４と一致するよう形成されている。

図８のような構成とすれば、雌ねじ部４０が長く取れるため、ねじ噛み合い最終端の応力が低減される。また、雌ねじ部４０高さが分割面２４と同じになるため、加工が容易になる。

また、図９に示すように、溝６０をロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２の双方に跨るように形成することも可能である。この場合、ロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２の双方に嵌め合うことが可能な円筒形状のカラー部材６２を溝６０に挿入する。このカラー部材６２は位置決め機能を有するため、図９に示すように、コントロールピン側のノックピン４３及びノックピン穴４５が不要になるため、ロアリンク４外径を相対的に縮小することが可能になり、小型かつ軽量にすることができる。

図１０は、カラー部材６２と、カラー部材６２が嵌め合う穴、すなわち溝６０との寸法関係を示している。０＜β＜αの場合、両側が圧入され、かつ、片側の圧入代が大きくなる。この場合、組み外したときに、必ず圧入代が大きいほうにカラー部材６２が圧入された状態となるため、再組み込み時の混乱を防げる。また、−α＋βをゼロに近づけることで、手作業でも嵌め合うことが可能になるため、組み込み時の作業性が向上する。尚、Ｄはカラー部材６２の外径である。β＝０の場合においては、図１１に示すように、カラー部材６２に微小なテーパ（クラウニング）を設けることで、圧入圧力に差をつけることができる。

また、図１２に示すように、溝６０をロアリンクアッパ３１及びロアリンクロア３２の双方に跨って形成する場合、図１２に示すように、雌ねじ部４０の形成されたロアリンク構成部材側が、雌ねじ部４０の形成されていないロアリンク構成部材側に比べて深くなるよう形成すれば、被締結体であるロアリンクアッパ３１、ロアリンクロア３２の剛性を確保することで、図１３及び図１４に示すように、ボルト３３ｂへの荷重入力を低減することができる。尚、図１２おいては、凹部６１も、ロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２の双方の形成されている。また、カラー部材６２の溝６０への圧入代は、雌ねじ部の形成されていないロアリンク構成部材側に対して、雌ねじ部の形成されている側のロアリンク構成部材側の方が大きくなっている。図１３は、被締結体の剛性が小さい場合における被締結体とボルトとの入力荷重に対する荷重分担を模式的に示した説明図である。図１４は、被締結体の剛性が大きい場合における被締結体とボルトとの入力荷重に対する荷重分担を模式的に示した説明図である。

そして、ロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２とを締結するボルト３３ａ、３３ｂのうち、一方をリーマボルトとし、他方のボルトの周囲にロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２の双方に跨る溝６０を形成し、カラー部材６２を配置するようにしてもよい。

また、カラー部材６２を使用する場合には、カラー部材６２で座面滑りを抑えるため、ロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２とを締結するボルト３３ａ、３３ｂの軸線が分割面２４に対して直交しないように設定してもよい。

そして、カラー部材６２の軸心に対して、ボルト３３の軸心が前記クランクピン軸受部側に位置するよう設定すれば、クランクピン側の面圧が、その周囲に比べて高くなるため、分割面２４の口開きを抑制することができ、強度を向上させることができる。

また、雌ねじ部４０の分割面２４側に端部に面取りを行う場合、噛み合い開始位置が分割面から遠ざかるため、この噛み合い開始位置よりも溝の深さを大きくなるなるよう、雌ねじ部４０の完全ねじ部分の内径よりも内径が大きくなる面取りされた雌ねじ部４０の不完全ねじ部分の深さより、溝６０が深くなるよう設定することが好ましい。

上述した実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１）ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、この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、かつ他端が前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、を備えてなる内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構であって、前記ロアリンクは、前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、前記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、前記コントロールピンを保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部と、を備えるとともに、前記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、前記アッパピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクアッパと、前記コントロールピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクロアと、に分割構成され、かつ一方の貫通孔を通して他方の雌ねじ部に螺合するボルトによって前記ロアリンクアッパと前記ロアリンクロアとが締結された内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、雌ねじ部近傍の分割面に溝が設けられていると共に、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位に凹部を設け、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位が他方の分割面に接しないように構成されている。これによって、溝付近のねじ噛み合い部の剛性低減により、溝付近の噛み合い開始部でのボルト軸力の荷重分担が低減され、応力低減によりボルト疲労強度が向上する。また、分割面におけるロアリンクアッパとロアリンクロアとの接触開始位置が、ボルトから離れた位置となるため、口開きを起こしやすい分割面最外周部での面圧が向上し、口開きを抑制できる。

（２）前記（１）の記載の複リンク式ピストンクランク機構において、雌ねじ部と分割面が構成する角に面取りを設け、完全ねじ部雌ねじ内径よりも内径が大きくなる面取り部不完全ねじ部深さより、前記溝が深くなるよう形成されている。面取りを設けることにより、雌ねじ部の加工時に発生するバリが除去され、強度の安定を図れるが、その場合、噛み合い開始位置が分割面から遠ざかるため、この噛み合い開始位置よりも溝の深さを大きくとることで、上記（１）と同じ効果が得られる。

（３）前記（１）または（２）に記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、前記溝をボルト外周全域に設け、前記ボルトの中心位置と前記溝の最外輪郭の距離がクランク軸方向に比してそれに垂直な方向の方が大きくなっている。溝をクランク軸方向に狭くすることにより、クランクピン長さが短くなり、クランクシャフト剛性が向上する。

（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、前記溝の深さは、前記ボルトからみて、前記分割面におけるクランク軸方向よりも、前記分割面におけるクランク軸方向に直交する方向の方が大きくなっている。ロアリンクに作用する入力荷重による発生モーメントは、クランク軸方向周りのモーメントが支配的であるため、ネジ発生応力はネジ円筒円周上のクランクピン軸受側で大きくなる。この高応力付近の座繰り深さを大きくとることで、ネジ噛み合い部の剛性が低減されて、荷重分担・応力が低減され、ボルト疲労強度が向上する。

（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、前記溝部は、前記雌ねじ部が設けられたロアリンク構成部材側に形成され、前記溝部と前記雌ねじ部とが形成されたロアリンク構成部材における前記溝部と前記雌ねじ部との間の肉厚は、前記ボルトからみて、前記分割面におけるクランク軸方向よりも、前記分割面におけるクランク軸方向に直交する方向の方が薄くなっている。溝と雌ねじ部との間の肉厚を薄くすることで雌ねじ部の高応力部位の剛性、荷重分担、応力を低減するため、リンクのクランク軸方向と垂直な方向の合わせ面サイズを小さくすることが可能となり、リンクの小型化、軽量化を図ることができる。

（６）前記（１）または（２）に記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、前記雌ねじ部が形成されていないロアリンク構造部材の分割面に、前記凹部が形成され、前記雌ねじ部の前記分割面側の端面が、雌ねじ部が形成されているロアリンク構造部材の分割面と一致するよう形成されている。ねじ噛み合い長さを大きくとることが可能となるため、ねじ最終噛み合いの応力が低減され、雌ねじ部の疲労強度が向上する。

（７）前記（１）、（２）及び（６）のいずれかに記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、前記溝は、前記ロアリンクアッパ及び前記ロアリンクロアの双方に跨って形成され、前記溝の最外輪郭が円形を成し、前記溝のロアリンクアッパ側及びロアリンクロア側の外径はおおよそ同じ径に設定され、当該溝のロアリンクアッパ側及びロアリンクロア側の双方に嵌めあう事が可能であるカラー部材を有する。位置決め用のノックピンを廃止し、カラー部材で代用することで、ロアリンク外形を小さくすることが可能となり、ロアリンクの小型化、軽量化を図ることができる。

（８）前記（１）、（２）、（６）及び（７）のいずれかに記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、前記ロアリンクアッパ及び前記ロアリンクロアの双方に跨って形成された前記溝は、雌ねじ部の形成されたロアリンク構成部材側が、雌ねじ部の形成されていないロアリンク構成部材側に比べて深くなるよう形成されている。これによって、被締結体の剛性を高く維持することが可能となり、外力による荷重分担を被締結部に負担させ、ボルトの応力が低減され、強度が向上する。

（９）前記（７）に記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、前記カラー部材は、前記ロアリンクロアと前記ロアリンクアッパの両方に圧入される寸法となっており、一方は他方に比べて圧入圧力が小さい、軽圧入となっている。これによって、組込み時に、一度嵌め合ったカラー部材と溝が一体となることで、クランクシャフトへの組込み作業およびボルト締結の作業性が向上する。

（１０）前記（９）に記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、前記カラー部材の圧入圧力の大きい方が嵌め合い長さが大きくなるよう設定されている。圧入圧力が大きく、嵌め合い長さが大きい方が、リンクとカラー部材との間の摩擦力が大きくなるため、分解作業を行った際に、必ず決まった方にカラー部材が圧入された状態となるため、再組込み時の作業間違いを防ぐことができる。

（１１）前記（７）、（９）及び（１０）のいずれかに記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、前記カラー部材は円筒状を呈し、該カラー部材の軸心に対して、前記ボルトの軸心が前記クランクピン軸受部側に位置するよう設定されている。これによって、クランクピン側の面圧が、その周囲に比べて高くなるため、あわせ面の口開きを抑制することができ、強度が向上する。

（１２）前記（７）、（９）、（１０）及び（１１）のいずれかに記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、前記ロアリンクアッパと前記ロアリンクロアとは、前記クランクピン軸受部側を挟んで配置されるアッパリンク側ボルト及びロアリンク側ボルトによって締結され、該アッパリンク側ボルトと該コントロールリンク側ボルトのうち、一方のボルトによる締結部位には前記カラー部材を用い、他方のボルトにリーマボルトを用いる。リーマボルトを用いることで、カラー部材を用いる場合よりも部品点数を低減し、コストを低減することができる。

４…ロアリンク
２４…分割面
３１…ロアリンクアッパ
３２…ロアリンクロア
４０…雌ねじ部
６０…溝
６１…凹部
６２…カラー部材

Claims

ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、この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、かつ他端が前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、を備えてなる内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構であって、
前記ロアリンクは、前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、前記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、前記コントロールピンを保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部と、を備えるとともに、前記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、前記アッパピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクアッパと、前記コントロールピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクロアと、に分割構成され、かつ一方の貫通孔を通して他方の雌ねじ部に螺合するボルトによって前記ロアリンクアッパと前記ロアリンクロアとが締結された内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、
雌ねじ部近傍のクランクピン側の分割面にのみ溝が設けられていると共に、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位に凹部を設け、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位が他方の分割面に接しないように構成されていることを特徴とする内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、この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、かつ他端が前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、を備えてなる内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構であって、
前記ロアリンクは、前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、前記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、前記コントロールピンを保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部と、を備えるとともに、前記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、前記アッパピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクアッパと、前記コントロールピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクロアと、に分割構成され、かつ一方の貫通孔を通して他方の雌ねじ部に螺合するボルトによって前記ロアリンクアッパと前記ロアリンクロアとが締結された内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、
雌ねじ部近傍の分割面に溝が設けられていると共に、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位に凹部を設け、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位が他方の分割面に接しないように構成され、
前記溝をボルト外周全域に設け、前記ボルトの中心位置と前記溝の最外輪郭の距離がクランク軸方向に比してそれに垂直な方向の方が大きくなっていることを特徴とする内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、この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、かつ他端が前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、を備えてなる内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構であって、
前記ロアリンクは、前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、前記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、前記コントロールピンを保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部と、を備えるとともに、前記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、前記アッパピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクアッパと、前記コントロールピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクロアと、に分割構成され、かつ一方の貫通孔を通して他方の雌ねじ部に螺合するボルトによって前記ロアリンクアッパと前記ロアリンクロアとが締結された内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、
雌ねじ部近傍の分割面に溝が設けられていると共に、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位に凹部を設け、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位が他方の分割面に接しないように構成され、
前記溝の深さは、前記ボルトからみて、前記分割面におけるクランク軸方向よりも、前記分割面におけるクランク軸方向に直交する方向の方が大きくなっていることを特徴とする内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、この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、かつ他端が前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、を備えてなる内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構であって、
前記ロアリンクは、前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、前記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、前記コントロールピンを保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部と、を備えるとともに、前記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、前記アッパピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクアッパと、前記コントロールピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクロアと、に分割構成され、かつ一方の貫通孔を通して他方の雌ねじ部に螺合するボルトによって前記ロアリンクアッパと前記ロアリンクロアとが締結された内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、
雌ねじ部近傍の分割面に溝が設けられていると共に、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位に凹部を設け、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位が他方の分割面に接しないように構成され、
前記溝部は、前記雌ねじ部が設けられたロアリンク構成部材側に形成され、前記溝部と前記雌ねじ部とが形成されたロアリンク構成部材における前記溝部と前記雌ねじ部との間の肉厚は、前記ボルトからみて、前記分割面におけるクランク軸方向よりも、前記分割面におけるクランク軸方向に直交する方向の方が薄くなっていることを特徴とする内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、この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、かつ他端が前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、を備えてなる内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構であって、
前記ロアリンクは、前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、前記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、前記コントロールピンを保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部と、を備えるとともに、前記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、前記アッパピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクアッパと、前記コントロールピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクロアと、に分割構成され、かつ一方の貫通孔を通して他方の雌ねじ部に螺合するボルトによって前記ロアリンクアッパと前記ロアリンクロアとが締結された内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、
雌ねじ部近傍の分割面に溝が設けられていると共に、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位に凹部を設け、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位が他方の分割面に接しないように構成され、
前記雌ねじ部が形成されていないロアリンク構造部材の分割面に、前記凹部が形成され、
前記雌ねじ部の前記分割面側の端面が、雌ねじ部が形成されているロアリンク構造部材の分割面と一致するよう形成されていることを特徴とする内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、この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、かつ他端が前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、を備えてなる内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構であって、
前記ロアリンクは、前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、前記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、前記コントロールピンを保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部と、を備えるとともに、前記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、前記アッパピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクアッパと、前記コントロールピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクロアと、に分割構成され、かつ一方の貫通孔を通して他方の雌ねじ部に螺合するボルトによって前記ロアリンクアッパと前記ロアリンクロアとが締結された内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、
雌ねじ部近傍の分割面に溝が設けられていると共に、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位に凹部を設け、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位が他方の分割面に接しないように構成され、
前記溝は、前記ロアリンクアッパ及び前記ロアリンクロアの双方に跨って形成され、
前記溝の最外輪郭が円形を成し、前記溝のロアリンクアッパ側及びロアリンクロア側の外径はおおよそ同じ径に設定され、
当該溝のロアリンクアッパ側及びロアリンクロア側の双方に嵌めあう事が可能であるカラー部材を有することを特徴とする内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
前記カラー部材は、前記ロアリンクロアと前記ロアリンクアッパの両方に圧入される寸法となっており、一方は他方に比べて圧入圧力が小さい、軽圧入となっていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
前記カラー部材の圧入圧力の大きい方が嵌め合い長さが大きくなるよう設定されていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
前記カラー部材は円筒状を呈し、該カラー部材の軸心に対して、前記ボルトの軸心が前記クランクピン軸受部側に位置するよう設定されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
前記ロアリンクアッパと前記ロアリンクロアとは、前記クランクピン軸受部側を挟んで配置されるアッパリンク側ボルト及びロアリンク側ボルトによって締結され、該アッパリンク側ボルトと該コントロールリンク側ボルトのうち、一方のボルトによる締結部位には前記カラー部材を用い、他方のボルトにリーマボルトを用いることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、この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、かつ他端が前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、を備えてなる内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構であって、
前記ロアリンクは、前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、前記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、前記コントロールピンを保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部と、を備えるとともに、前記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、前記アッパピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクアッパと、前記コントロールピン用ピンボス部を含むロアリンク構成部材であるロアリンクロアと、に分割構成され、かつ一方の貫通孔を通して他方の雌ねじ部に螺合するボルトによって前記ロアリンクアッパと前記ロアリンクロアとが締結された内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構において、
雌ねじ部近傍の分割面に溝が設けられていると共に、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位に凹部を設け、前記溝と前記ボルトとで挟まれる部位が他方の分割面に接しないように構成され、
前記ロアリンクアッパ及び前記ロアリンクロアの双方に跨って形成された前記溝は、雌ねじ部の形成されたロアリンク構成部材側が、雌ねじ部の形成されていないロアリンク構成部材側に比べて深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複リンク式ピストンクランク機構。
雌ねじ部と分割面が構成する角に面取りを設け、完全ねじ部雌ねじ内径よりも内径が大きくなる面取り部不完全ねじ部深さより、前記溝が深くなるよう形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。