JP5577913B2 - Connecting pin bearing structure of link mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、リンク機構の連結ピン軸受構造に関し、特に、内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構に好適な連結ピン軸受構造に関する。 The present invention relates to a connection pin bearing structure of a link mechanism, and more particularly to a connection pin bearing structure suitable for a multi-link type piston-crank mechanism of an internal combustion engine.
内燃機関の機関圧縮比を機関運転状態に応じて変更可能な機構として、例えば特許文献１に記載されているような、ピストンとクランクシャフトを連結する複数のリンクと、これらのリンクの姿勢を制御するリンクとを備える複リンク式ピストン−クランク機構を利用したものが知られている。具体的には、クランクピンにロアリンクを回転自在に連結し、このロアリンクには、アッパピンを介してアッパリンクを、コントロールピンを介してコントロールリンクを回転自在に連結し、このコントロールリンクによってロアリンクの動作を規制している。そして、機関運転状態に応じてコントロールリンクを制御して、ロアリンクの姿勢、すなわちクランクピンに対する回転位置を変えることで、アッパリンクの他端に連結するピストンの上死点位置をコントロールし、機関圧縮比を制御するものである。 As a mechanism capable of changing the engine compression ratio of an internal combustion engine according to the engine operating state, for example, as disclosed in Patent Document 1, a plurality of links connecting pistons and a crankshaft, and the postures of these links are controlled. There are known ones using a multi-link type piston-crank mechanism provided with a link to be operated. Specifically, a lower link is rotatably connected to the crank pin, and an upper link is connected to the lower link through an upper pin, and a control link is connected to the lower link through a control pin. The link operation is restricted. Then, by controlling the control link according to the engine operating state and changing the position of the lower link, that is, the rotational position with respect to the crank pin, the top dead center position of the piston connected to the other end of the upper link is controlled, and the engine It controls the compression ratio.
アッパピンやコントロールピンのような連結ピンによる第１リンク部材（ロアリンク）と第２リンク部材（アッパリンク，コントロールリンク）とのピン連結部分では、第１リンク部材に二股状の第１軸受部が所定の間隙を隔てて同一軸線上に配置されており、これら一対の第１軸受部の間に、第２リンク部材の第２軸受部を配置した上で、これらの第１，第２軸受部に連結ピンを挿通することで、第１，第２リンク部材が相対回転可能に連結される。 In a pin connection portion between the first link member (lower link) and the second link member (upper link, control link) by a connection pin such as an upper pin or a control pin, the first link member has a bifurcated first bearing portion. The first and second bearing portions are disposed on the same axis with a predetermined gap therebetween, and the second bearing portion of the second link member is disposed between the pair of first bearing portions. By inserting the connecting pin into the first and second link members, the first and second link members are connected so as to be relatively rotatable.
この種の連結ピンを用いたリンク機構の連結ピン軸受構造としては、連結ピンのピン両端部を一対の第１軸受部に圧入により固定するプレスフィット方式や、連結ピンを第１，第２リンク部材の第１，第２軸受部の双方に対して回転可能な状態とするフルフロート方式などが知られている。プレスフィット方式では、フルフロート方式に比して、連結ピンのピン両端部が第１リンク部材（ロアリンク）の第１軸受部に固定されて、連結ピンが第１リンク部材の強度部材としても機能するため、リンク部材の耐久性や信頼性の面で有利である反面、互いに相対回転する連結ピンと第２軸受部との軸受部分における荷重や摺動速度が大きくなることなどから、軸受部分の冷却性（耐焼き付き性）や潤滑性の確保が難しい。 As a connecting pin bearing structure of a link mechanism using this type of connecting pin, a press-fit method in which both ends of the connecting pin are fixed to the pair of first bearing portions by press fitting, or the connecting pin is connected to the first and second links. There is known a full float system that can rotate with respect to both the first and second bearing portions of the member. In the press-fit method, compared with the full float method, both ends of the connecting pin are fixed to the first bearing portion of the first link member (lower link), and the connecting pin is used as the strength member of the first link member. In order to function, it is advantageous in terms of durability and reliability of the link member, but on the other hand, the load and sliding speed of the bearing portion between the connecting pin and the second bearing portion that rotate relative to each other increase, and the bearing portion It is difficult to ensure cooling (seizure resistance) and lubricity.
ところで、プレスフィット方式においては、連結ピンのピン両端部を二股状の第１軸受部に圧入した際に、圧入によりピン両端部が縮径方向に変形することに伴って、図１３に誇張して描いているように、第２リンク部材の第２軸受部２に相対回転可能に対向・摺接する連結ピンのピン中央部３が、軸方向中央部へ向かうに従って、径方向寸法が拡大するように樽型形状に変形する。このように、ピン中央部３が樽型形状に変形することで、軸方向両端部からの潤滑油の流入・流出油量（呼吸量）が増加して潤滑性が向上するとともに、連結ピンの軸傾斜方向の倒れ挙動に対し、ピン中央部３と第２軸受部２とが軸方向両端のエッジ部分で局所的に強く接触する、いわゆる片当たりを抑制・緩和することができる。特に、軸受部分への荷重が大きくなるほど、片当たりが生じ易くなることから、樽型形状による変形度合い、つまりピン中央部３の径方向寸法の増加分に相当するバレル量Ｂ０を大きくすることが望ましい。しかしながら、軸受部分に作用する荷重に対して樽型形状のバレル量が大きくなり過ぎると、逆に、ピン中央部と第２軸受部とが軸方向中央部分で局所的に強く接触することとなり、この部分に荷重が集中してしまう。
By the way, in the press-fit method, when both ends of the connecting pin are press-fitted into the bifurcated first bearing portion, the both ends of the pin are deformed in the direction of diameter reduction due to the press-fitting, and is exaggerated in FIG. As shown in the drawing, the radial dimension increases as the
また、プレスフィット方式を適用した場合、連結ピンが一方の第１リンク部材に固定されることから、燃焼圧等に起因する特定の大きな荷重が、連結ピンにおける特定の周方向位置に繰り返し作用することとなる。すなわち、互いに相対回転する連結ピンのピン中央部と第２リンク部材の第２軸受部との軸受部分における荷重が周方向で異なる荷重分布となる。このため、仮に連結ピンが周方向でほぼ均一なバレル量の樽型形状に変形している場合、大きな荷重を受ける周方向位置では、バレル量の不足によって軸方向両端部での片当たりを招き易く、一方、荷重が小さい周方向位置では、バレル量が過大となって、ピン中央部と第２軸受部とが軸方向中央部で局所的に強く接触し易くなる。 In addition, when the press-fit method is applied, the connecting pin is fixed to one of the first link members, so that a specific large load caused by combustion pressure or the like repeatedly acts on a specific circumferential position of the connecting pin. It will be. That is, the load in the bearing portion of the pin center portion of the connecting pin that rotates relative to each other and the second bearing portion of the second link member has a different load distribution in the circumferential direction. For this reason, if the connecting pin is deformed into a barrel shape with a substantially uniform barrel amount in the circumferential direction, the circumferential position that receives a large load will cause one end contact at both axial ends due to insufficient barrel amount. On the other hand, at the circumferential position where the load is small, the barrel amount becomes excessive, and the pin central portion and the second bearing portion are likely to come into strong local contact at the axial central portion.
特に、上述した複リンク式ピストン−クランク機構のように、第１，第２リンク部材が所定の角度範囲内を繰り返し往復回転移動（揺動）する構成のものでは、油膜によるくさび膜効果が得られ難く、また周方向位置による荷重のばらつきも大きくなるために、冷却性（耐焼き付き性）や潤滑性の確保が非常に難しいものとなっている。 In particular, in the structure in which the first and second link members are repeatedly reciprocatingly rotated (oscillated) within a predetermined angular range as in the above-described multi-link type piston-crank mechanism, the wedge film effect by the oil film is obtained. In addition, since the variation in load depending on the position in the circumferential direction is large, it is very difficult to ensure cooling performance (seizure resistance) and lubricity.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、２つの第１軸受部が所定の間隙を隔てて同一軸線上に配置された第１リンク部材と、第２軸受部を有する第２リンク部材と、上記２つの第１軸受部と、これら２つの第１軸受部の間に配置された第２軸受部と、を挿通するとともに、上記第１軸受部に圧入により固定され、上記第１リンク部材と第２リンク部材とを相対回転可能に連結する連結ピンと、を有するリンク機構の連結ピン軸受構造において、上記第２軸受部に相対回転可能に対向するピン中央部では、所定の荷重作用方向に対応する第１の周方向位置におけるバレル量が、少なくとも上記所定の荷重よりも小さな荷重しか作用しない第２の周方向位置のバレル量よりも大きくなるように設定されていることを特徴としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a first link member in which two first bearing portions are disposed on the same axis with a predetermined gap therebetween, and a second bearing portion having a second bearing portion. The link member, the two first bearing portions, and the second bearing portion disposed between the two first bearing portions are inserted and fixed to the first bearing portion by press-fitting, In a link pin bearing structure of a link mechanism having a link pin that connects the first link member and the second link member in a relatively rotatable manner, a predetermined load is applied to the central portion of the pin that faces the second bearing portion in a relatively rotatable manner. The barrel amount at the first circumferential position corresponding to the action direction is set to be larger than at least the barrel amount at the second circumferential position where only a load smaller than the predetermined load acts. Trying
上記バレル量は、径方向寸法の増加分に相当するもので、より具体的には、上記第１軸受部に圧入された連結ピンの半径と、上記第１軸受部に圧入された連結ピンの中心線から第２軸受部に挿通された連結ピンの外形線までの距離と、の差の絶対値に相当する。 The barrel amount corresponds to an increase in the radial dimension, and more specifically, the radius of the connecting pin press-fitted into the first bearing portion and the connecting pin press-fitted into the first bearing portion. This corresponds to the absolute value of the difference between the center line and the distance from the outline of the connecting pin inserted through the second bearing portion.
連結ピンを第１軸受部に圧入することによって、そのピン中央部が樽型形状に変形し、つまり軸方向中央部へ向かうに従ってバレル量が大きくなる形状に変形する。ここで、所定の荷重作用方向に対応して大きな荷重を受ける第１の周方向位置のバレル量が、その反対側の荷重が小さい第２の周方向位置のバレル量よりも大きくなるように、周方向位置に応じてバレル量を異ならせている。すなわち、圧入による樽型形状への変形によって、第１の周方向位置のバレル量が第２の周方向位置のバレル量よりも大きくなるように、連結ピンの（圧入前の）形状・寸法が設定されている。 By press-fitting the connecting pin into the first bearing portion, the center portion of the pin is deformed into a barrel shape, that is, deformed into a shape in which the barrel amount increases toward the central portion in the axial direction. Here, the barrel amount at the first circumferential position that receives a large load corresponding to a predetermined load acting direction is larger than the barrel amount at the second circumferential position where the load on the opposite side is small. The barrel amount is varied according to the circumferential position. That is, the shape and dimensions of the connecting pin (before press-fitting) are such that the barrel amount at the first circumferential position is larger than the barrel amount at the second circumferential position by deformation into the barrel shape by press-fitting. Is set.
このように、連結ピンのピン中央部のうち、大きな荷重を集中的に受ける第１の周方向位置のバレル量を大きくすることで、片当たりの発生を抑制し、かつ、作用する荷重の小さい第２の周方向位置のバレル量を小さくすることで、過大なバレル量によって軸方向中央部に荷重が集中的に作用することを抑制・緩和することができる。 In this way, by increasing the barrel amount at the first circumferential position that receives a large load in a concentrated manner in the central portion of the connecting pin, the occurrence of per side is suppressed and the acting load is small. By reducing the barrel amount at the second circumferential position, it is possible to suppress or alleviate the load acting on the central portion in the axial direction due to the excessive barrel amount.
つまり本発明では、連結ピンの周方向位置によって大きさが異なる荷重分布のリンク機構に対して、作用する荷重の大きさに応じた形でピン中央部のバレル量を適正化することで、ピン中央部と第２軸受部との軸受部分における両端での荷重の集中（片当たり）や軸方向中央部での荷重の集中を抑制・緩和して、耐焼き付き性や潤滑性等を向上することができる。しかも、圧入による固定を利用して連結ピンの樽型形状を適正化しているために、作業工数の増加を招くこともない。 In other words, in the present invention, by optimizing the barrel amount at the center of the pin in a form corresponding to the magnitude of the load acting on the link mechanism having a load distribution that varies in size depending on the circumferential position of the connecting pin, Improve seizure resistance, lubricity, etc. by suppressing or mitigating load concentration (per piece) at both ends in the bearing portion of the central portion and the second bearing portion and load concentration at the central portion in the axial direction. Can do. And since the barrel shape of a connection pin is optimized using the fixation by press injection, an increase in work man-hours is not caused.
上述したように周方向でバレル量の異なる樽型形状へ変形させるための連結ピンの圧入前の形状の一例としては、連結ピンに、この連結ピンの軸方向に沿って延びる中空穴を形成する。そして、この中空穴の軸心を、連結ピンの軸心に対して第１の周方向位置寄りに偏心させる。これによって、第１の周方向位置の近傍では、中空穴の外周と連結ピンの外周との間の肉厚が薄くなり、その剛性が小さくなるために、圧入による変形が大きくなって、バレル量が大きくなる。一方、第２の周方向位置の近傍では、中空穴の外周と連結ピンの外周との間の肉厚が厚くなり、その剛性が大きくなるために、圧入による変形が小さくなって、バレル量が小さくなる。 As described above, as an example of the shape before press-fitting of the connecting pin for deforming into a barrel shape having a different barrel amount in the circumferential direction, a hollow hole extending along the axial direction of the connecting pin is formed in the connecting pin. . The shaft center of the hollow hole is decentered toward the first circumferential position with respect to the shaft center of the connecting pin. As a result, in the vicinity of the first circumferential position, the thickness between the outer periphery of the hollow hole and the outer periphery of the connecting pin is reduced, and the rigidity thereof is reduced. Becomes larger. On the other hand, in the vicinity of the second circumferential position, the thickness between the outer periphery of the hollow hole and the outer periphery of the connecting pin is increased, and the rigidity thereof is increased. Get smaller.
以上のように本発明によれば、一方の第１リンク部材の２つの第１軸受部に連結ピンを圧入により固定するプレスフィット方式を採用しつつ、他方の第２リンク部材の第２軸受部と摺接する連結ピンのピン中央部においては、周方向位置によって異なる荷重の大きさに応じた形で、圧入により樽型形状に変形するピン中央部のバレル量を適正化して、軸方向両端部での荷重の集中（片当たり）や軸方向中央部での荷重の集中を抑制・緩和し、耐焼き付き性や潤滑性等を向上することができる。 As described above, according to the present invention, the second bearing portion of the other second link member is adopted while adopting the press-fit method in which the connecting pin is fixed to the two first bearing portions of the first link member by press-fitting. At the pin center part of the connecting pin that is in sliding contact with the shaft, both ends in the axial direction are optimized by optimizing the barrel amount of the pin center part that is deformed into a barrel shape by press-fitting in a shape corresponding to the load that varies depending on the circumferential position. It is possible to suppress or alleviate the load concentration (per piece) and the load concentration at the central portion in the axial direction, and improve seizure resistance, lubricity and the like.
以下本発明の好ましい実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るリンク機構の一例として、内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構１を示している。この複リンク式ピストン−クランク機構１は、ピストン２２とクランクシャフト２１とを２つのリンク部材、つまりアッパリンク（第２リンク部材）１１と、ロアリンク（第１リンク部材）１２と、により連結するとともに、コントロールリンク（第２リンク部材）１３を利用してロアリンク１２の姿勢を制御することで、ピストン上死点位置、ひいては機関圧縮比（幾何学的な圧縮比）を変更可能なものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a multi-link piston-crank mechanism 1 of an internal combustion engine as an example of a link mechanism according to the present invention. This multi-link type piston-crank mechanism 1 connects a
ピストン２２は、燃焼圧力を受け、シリンダ２０内を往復動する。アッパリンク１１の上端は、ピストンピン２４を介してピストン２２に連結される。アッパリンク１１の下端は、アッパピン２５を介してロアリンク１２の一端に連結される。一端がアッパリンク１１に連結されたロアリンク１２の他端は、コントロールピン２６を介してコントロールリンク１３に連結される。
The
ロアリンク１２は、ほぼ中央に形成されたクランクピン軸受部１０１で、クランクシャフト２１のクランクピン２１ｂに回転可能に装着されて、このクランクピン２１ｂを中心軸として揺動する。ロアリンク１２は、クランクピン２１ｂに組付可能なように、クランクピン２１ｂを挟んで２つの分割部材１０５，１０６に分割して構成されており、これらの分割部材１０５，１０６が２本のボルト１０３，１０４によりクランクピン２１ｂを挟んで共締め固定されている。
The
クランクシャフト２１は、複数のジャーナル２１ａとクランクピン２１ｂとを備える。ジャーナル２１ａは、シリンダブロック２３及びラダーフレーム２８によって回転自在に支持される。クランクピン２１ｂは、各気筒毎に設けられ、ジャーナル２１ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク１２が揺動自在に装着される。
The
一端がロアリンク１２に連結されたコントロールリンク１３の他端は、機関本体（シリンダブロックやオイルパン等の固定体）に回転可能に支持されたコントロールシャフト１４の回転中心から偏心している偏心カム部１５に連結する。コントロールリンク１３は、この偏心カム部１５を中心として揺動する。偏心カム部１５は、図示せぬ圧縮比制御アクチュエータによってコントロールシャフト１４が回転させられることで移動する。
The other end of the
このような複リンク式ピストン−クランク機構１において、圧縮比を高めるときには、圧縮比制御アクチュエータを駆動してコントロールシャフト１４の偏心カム部１５を下げる。するとロアリンク１２は時計回りに移動し、アッパピン２５が上げられ、ピストン２２の上死点の位置が上昇する。圧縮比を下げるときには、圧縮比制御アクチュエータを駆動してコントロールシャフト１４の偏心カム部１５を上げる。するとロアリンク１２は反時計回りに移動し、アッパピン２５が下げられ、ピストン２２の上死点の位置が下降する。なお、これらの間で圧縮比を連続的に変化させることができる。
In such a multi-link piston-crank mechanism 1, when the compression ratio is increased, the compression ratio control actuator is driven to lower the
ところで、このような複リンク式ピストン−クランク機構１において、ロアリンク１２は、ピストン２２が受けた燃焼圧力を、アッパリンク１１を介してアッパピン２５より受け取り、コントロールピン２６を支点とするテコのような動作でクランクピン２１ｂに力を伝達する。つまり、ロアリンク１２は、内燃機関の各行程で、クランクピン２１ｂ、アッパピン２５及びコントロールピン２６からそれぞれ方向の異なる大きな荷重を受ける。したがって、ロアリンク１２には大きな内力が繰り返し発生するため、ロアリンク全体としてこれに耐え得る強度・剛性が必要とされる。
By the way, in such a multi-link type piston-crank mechanism 1, the
そこで、ロアリンク１２とアッパピン２５及びコントロールピン２６（以下、両者を総称して「連結ピン」とも呼ぶ）とのピン連結方法を、ロアリンク１２と連結ピンとが相対回転つまり摺動することなく、両者が一体に固定されたプレスフィット（圧入）方式とすることで、ロアリンク全体としての耐久性を向上させている。
Therefore, the
図２及び図３を参照して、このようなロアリンク１２のピン連結構造について、ここではアッパピン２５側の連結構造を例にとって説明する。ロアリンク１２の一方の分割部材１０５には、一対の二股片部３１が所定の間隙を隔てて根本部３２から二股状に一体的に立設しており、各二股片部３１に、円筒面をなす第１軸受部３３が貫通形成されている。これら一対の第１軸受部３３は、所定の間隙を隔てて同一軸線上に配置されている。一方、アッパリンク１１の下端部には円筒面をなす第２軸受部３４が貫通形成されている。そして、第２軸受部３４を一対の第１軸受部３３の間に配置した状態で、これらの第１，第２軸受部３４に対してアッパピン２５を一方より圧入することによって、アッパピン２５のピン両端部３５が一対の第１軸受部３３に圧入により固定され、かつ、アッパピン２５のピン中央部３６が第２軸受部３４の内周に対して僅かな間隙を隔てて相対回転可能に対向する。つまり、第１軸受部３３は、アッパピン２５が圧入により固定されるように、圧入前のアッパピン２５よりも直径が小さく設定されており、第２軸受部３４は、アッパピン２５が相対回転可能に挿通するように、圧入前のアッパピン２５よりも直径が大きく設定されている。
With reference to FIG.2 and FIG.3, the pin connection structure of such a
なお、ロアリンク１２の他方の分割部材１０６に設けられるコントロールピン２６側の連結構造は、上述したアッパピン２５側の連結構造と同じであるため、同一構成要素に同じ参照符号を付して重複する説明を省略する。
In addition, since the connection structure by the side of the
図４を参照して、（Ａ）はアッパピン２５の軸受部分の荷重線図、（Ｂ）はコントロールピン２６の軸受部分の荷重線図を示しており、それぞれ（Ｃ）に示す連結ピン軸心を原点とするＸＹ座標系における荷重の大きさと方向（周方向位置）を示している。図４（Ａ），（Ｃ）に示すように、アッパピン軸受部分には、燃焼圧が作用する燃焼ＴＤＣ（圧縮上死点）の近傍で最も大きな荷重が作用し、この最大荷重方向Ａに沿う所定の大荷重位置（第１の周方向位置）α１において、アッパピン２５のピン中央部３６とアッパリンク１１の第２軸受部３４との間に最大の接触荷重（ピン中央部３６と第２軸受部３４とが互いに接近する方向の荷重）が作用する。また、図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、コントロールピン軸受部分には、燃焼圧が作用する燃焼ＴＤＣ（圧縮上死点）の近傍で最も大きな荷重が作用し、この最大荷重方向Ｂに沿う所定の大荷重位置（第１の周方向位置）α１において、コントロールピン２６のピン中央部３６とコントロールリンク１３の第２軸受部３４との間に最大の接触荷重が作用する。
Referring to FIG. 4, (A) shows a load diagram of the bearing portion of the
以下、図示実施例を参照して、リンク機構の連結ピン軸受構造における特徴的な構成及びその作用効果について列記する。なお、以下の説明では、アッパピン２５とコントロールピン２６とを区別する必要がある場合を除き、両者２５，２６を総称して「連結ピン」とも呼ぶ。また、図５等においては、理解を容易にするために、ピン中央部３６の樽型形状への変形を実際のものより誇張して描いている。
In the following, with reference to the illustrated embodiment, the characteristic configuration and the operation and effect of the connecting pin bearing structure of the link mechanism will be listed. In the following description, the
（１）図５（Ｂ）は本発明の第１実施例に係るピン連結構造を示し、図５（Ａ）は比較例に係るピン連結構造を示している。連結ピン２５は、第１軸受部３３に圧入により固定されることによって、第２軸受部３４に相対回転可能に対向するピン中央部３６が、軸方向中央部へ向かうに従ってバレル量が拡大するように樽型形状に膨出変形する。ここで、バレル量Ｂ１，Ｂ２とは、連結ピン２５の圧入による径方向寸法の増加分に相当するものであり、詳しくは、第１軸受部３３に圧入された連結ピン２５の半径Ｌ０と、第１軸受部に圧入された連結ピンの中心線から第２軸受部に挿通された連結ピンの外形線までの距離Ｌ１，Ｌ２と、の差の絶対値（Ｌ１−Ｌ０，Ｌ２−Ｌ０）に相当する。
(1) FIG. 5B shows a pin connection structure according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5A shows a pin connection structure according to a comparative example. The
そして本実施例では、図５（Ｂ）に示すように、この樽型形状に変形したピン中央部３６では、所定の荷重作用方向Ａ（図４（Ｃ）参照）に対応する大荷重位置（第１の周方向位置）α１における最大のバレル量Ｂ１が、少なくとも所定の荷重である大荷重より小さな荷重しか作用しない位置、例えば連結ピン２５Ａの軸心に対して大荷重位置と反対側に位置する小荷重位置（第２の周方向位置）α２のバレル量Ｂ２よりも大きくなるように設定されている。言い換えると、大荷重位置α１のバレル量Ｂ１が小荷重位置α２のバレル量Ｂ２よりも大きくなるように、圧入前の連結ピン２５の形状・寸法が設定されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 5 (B), the
このように連結ピン２５のピン中央部３６のうち、大きな荷重を集中的に受ける大荷重位置α１でのバレル量Ｂ１を大きくすることで、その軸方向両端部での荷重の集中（片当たり）を抑制し、かつ、荷重の小さい小荷重位置α２でのバレル量Ｂ２を小さくすることで、過大なバレル量によって軸方向中央部に荷重が集中的に作用することを抑制することができる。このように、連結ピンのピン中央部３６におけるバレル量を、荷重の周方向分布に応じた形で適正化することで、ピン中央部３６の軸方向両端部での荷重の集中（片当たり）や軸方向中央部での荷重の集中を抑制して、耐焼き付き性や潤滑性等を向上することができる。しかも、圧入による固定を利用して連結ピンの樽型形状を適正化しているために、作業工数の増加を招くこともない。但し、本実施例においては、連結ピンの圧入時には、例えばマーキングを施すなどの手法によって、ロアリンク側の第１軸受部と連結ピンとの周方向の位置合わせを行う必要がある。
Thus, by increasing the barrel amount B1 at the large load position α1 that receives a large load in a concentrated manner in the
（２）上述したようにバレル量の異なる樽型形状を得るための連結ピンの圧入前の形状の一例として、図５（Ｂ）に示す第１実施例では、連結ピン２５に、この連結ピン２５の軸方向に沿って延びる中空穴４１を、この連結ピン２５の全長にわたって貫通形成している。そして、この中空穴４１の軸心（中心）４１Ａを、連結ピン２５の外周面の中心、つまり連結ピンの軸心２５Ａに対して、大荷重位置α１寄りに所定量ΔＨ１だけ偏心させている。つまり、中空穴４１における軸直交方向断面の重心位置（図５の例では、軸心４１Ａの位置）が、圧入された連結ピン２５の中心線２５Ａに対して、荷重作用方向Ａに偏在するようにずらされている。これによって、大荷重位置α１の近傍では、中空穴４１の外周と連結ピン２５の外周との間の肉厚が薄くなり、その剛性が小さくなるために、圧入による変形が大きくなって、バレル量Ｂ１が大きくなる。一方、反対側の小荷重位置α２の近傍では、中空穴４１の外周と連結ピン２５の外周との肉厚が厚くなり、その剛性が大きくなるために、圧入による変形が小さくなって、バレル量Ｂ２が小さくなる。このように、連結ピン２５に偏心した中空穴４１を形成することで、圧入による変形後のバレル量が周方向で異なる連結ピン２５を容易に得ることができる。
(2) As described above, as an example of the shape before press-fitting of the connecting pin for obtaining the barrel shape having different barrel amounts, in the first embodiment shown in FIG. A
（３）また、中空穴４１の偏心量を調整することで、バレル量を荷重の大きさに応じた形で調整することも可能である。例えば、図４に示すものでは、アッパピン２５に作用する最大荷重がコントロールピン２６に作用する最大荷重よりも大きいことから、図６に示すように、アッパピン２５の中空穴４１の偏心量ΔＨ１を、コントロールピン２６の中空穴４１の偏心量ΔＨ２よりも大きく設定している。これによって、相対的に荷重が大きいアッパピン２５側のバレル量Ｂ１ａが大きくなるとともに、相対的に荷重が小さいコントロールピン２６側のバレル量Ｂ１ｂが小さくなり、荷重の大きさに応じた適切なバレル量を得ることができる。
(3) Further, by adjusting the amount of eccentricity of the
なお、ピン中央部３６に作用する荷重の大きさは、ロアリンク１２のクランクピン軸受部１０１の中心から各連結ピン２５，２６の中心までの距離の比（レバー比）などの、リンク機構の寸法やレイアウトに依存しており、必ずしも上述したようにアッパピン２５の方が最大荷重が大きくなるとは限らない。従って、コントロールピン２６の方が最大荷重が大きいものでは、コントロールピン２６側のバレル量を相対的に大きくすれば良い。
It should be noted that the magnitude of the load acting on the pin
（４）上記第１実施例では図７（Ａ）に示すように中空穴４１を連結ピン２５の軸方向全長にわたって貫通形成しているが、図７（Ｂ）に示す第２実施例のように、連結ピン２５の両端面のそれぞれに、所定の軸方向深さΔＤの中空穴４２を凹設するようにしても良い。この場合、中空穴４２の深さΔＤを調整することで、樽型形状に湾曲したピン中央部３６の外周面の摺動面形状を調整することが可能となる。具体的には、中空穴４２の深さΔＤを短くするほど、ピン中央部３６のうちで中空穴４２が存在しない軸方向中央部のバレル量（張り出し量）が抑制され、この軸方向中央部に平坦な平坦部３６ａが比較的広範囲に残存する形状となる。これによって、軸方向中央部での局所的な接触を更に抑制・緩和して、潤滑油膜による荷重保持力を増加し、潤滑性を更に改善することが可能となる。
(4) In the first embodiment, the
また、中空穴４１，４２の形状は、上記実施例のような円柱形状に限らず、例えば軸方向中央部へ向かって先細りする円錐形状のものであっても良く、また、その断面形状が楕円状のものであっても良い。
Moreover, the shape of the
（５）図４（Ａ），（Ｃ）に示すように、アッパピン２５側では、荷重作用方向Ａが、二股片部３１における根本部３２から第１軸受部３３へ向かう方向に設定され、第１軸受部に圧入された連結ピン２５のピン中央部のうち、根本部３２から遠い先端側の周方向位置（第１の周方向位置）α１のバレル量が、根本部３２の側の周方向位置（第２の周方向位置）α２のバレル量よりも大きい。つまり、二股片部３１のうちで第１軸受部３３を挟んで根本部３２と反対側の先端側に大荷重位置α１が位置するものとなっている。ここで、二股片部３１の先端側に比して厚肉な根本部３２の側の剛性が高い。このため、仮に図５（Ａ）に示す比較例のように、周方向の荷重分布を考慮することなく、つまり中空穴４１の軸心４１Ａを連結ピン２５の軸心２５Ａに対して偏心させることなく同一線上に設定しているものでは、連結ピン２５の圧入時に剛性の高い根本側での押し付け荷重が大きくなって、この根本側のバレル量Ｂ２’が二股片部３１の先端側のバレル量Ｂ１’よりも大きくなる。従って、大荷重位置α１のバレル量Ｂ１’が相対的に小さくなって両端での荷重集中による片当たりを生じ易くなるとともに、小荷重位置α２のバレル量Ｂ２’が相対的に大きくなって軸方向中央部での荷重集中を生じ易い。
(5) As shown in FIGS. 4A and 4C, on the
これに対し、図５（Ｂ）に示す第１実施例における連結ピン軸受構造においては、剛性の低い二股片部３１の先端側に大荷重位置α１が位置しているにもかかわらず、上述したように中空穴４１を大荷重位置α１の方向に偏心させることで、この大荷重位置α１のバレル量Ｂ１を相対的に大きくしつつ、小荷重位置α２のバレル量Ｂ２を相対的に小さくして、比較例のような荷重集中を効果的に抑制・回避することができる。
On the other hand, in the connection pin bearing structure in the first embodiment shown in FIG. 5B, the large load position α1 is positioned on the distal end side of the
（６）図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示す連結ピン２５のピン中央部３６の外周面を平面状に展開した説明図である。図８及び図９に示す第３実施例においては、樽型形状をなす連結ピン２５のピン中央部３６の軸方向中央部分に、外周面に対して部分的に凹んだ油溜まり部としての複数のディンプル４４が周方向に間欠的に形成されている。
(6) FIG. 8B is an explanatory view in which the outer peripheral surface of the
これによって、図９に示すように、機関実動時に第２リンク部材（アッパリンク１１又はコンロールリンク１３）の第２軸受部３４が連結ピン２５のピン中央部３６に対して軸受摺動方向へ回転移動すると、図９の矢印Ｙ１に示すように、粘性によるせん断応力でディンプル４４内の潤滑油がディンプル４４から軸受摺動方向へ流れ出し、油量・油膜が不足し易い軸方向中央部に潤滑油が適宜に供給されることとなるために、軸方向中央部での潤滑性や冷却性を更に改善することができる。
Accordingly, as shown in FIG. 9, the
（７）ここで、第２軸受部３４とピン中央部３６との軸受部分の摺動速度が大きくなるほど、ディンプル４４から流れ出る油量は大きくなる。また、この軸受部分に作用する荷重が大きくなるほど多くの潤滑油量が必要とされる。従って、ディンプル４４の形成による強度・剛性の低下等を抑制するためにディンプル４４を周方向の一部に設ける場合には、図１０に示す第４実施例のように、荷重及び摺動速度の大きい高ＰＶ領域４５，４６にのみディンプル４４を配置すれば良い。ここで、ＰＶ（最大）値は、摺動速度と荷重に応じた指標値であり、摺動速度が大きくなるほど大きくなり、荷重が大きくなるほど大きくなるものである。図１１に示すように、この実施例では、アッパピン側（Ｕ側）の軸受部分では、排気上死点の近傍が高ＰＶ領域４５となっており、コントロールピン側（Ｃ側）の軸受部分では、燃焼上死点（圧縮上死点）近傍が高ＰＶ領域４６となっている。
(7) Here, as the sliding speed of the bearing portion between the
（８）複リンク式ピストン−クランク機構１におけるロアリンク１２は、主運動系部品としての耐久性・信頼性を満たすべく高い強度・剛性が求められることはもちろんのこと、機関実動時における燃焼圧や慣性力によって、アッパピンやコントロールピンの連結ピン軸受部にも、クランクピン軸受部１０１と同等のレベルの大きな荷重が繰り返し作用するために、これらの連結ピン軸受部にも高い冷却性（耐焼き付き性）や潤滑油による潤滑性が求められるために、このロアリンクにおける連結ピン軸受部への本発明の適用が極めて有効である。
(8) The
（９）図１２に示す第５実施例においては、連結ピン軸受部分への潤滑油量を確保して潤滑性の更なる向上を図るために、連結ピン２５の軸受部分へ潤滑油を供給するスプラッシュ通路４７，４８が形成されている。第１スプラッシュ通路４７は、ロアリンク１２に穿設され、一端がクランクピン軸受部１０１に開口するとともに、他端が一対の二股片部３１を繋ぐ根本部３２に開口しており、クランクピン軸受部１０１からアッパピン２５側へ向けて潤滑油を噴射供給する。第２スプラッシュ通路４８は、アッパピン１１下端の連結ピン２５を回転可能に支持する円筒部３４Ａの内・外周に穿設され、一端が円筒部３４Ａの外周面に開口するとともに、他端が連結ピン２５と摺接する円筒部３４Ａの内周面に開口し、連結ピン２５の軸受部分へ潤滑油を供給する。なお、コントロールピン２６側にも同様にスプラッシュ通路を設けるようにしても良い。
(9) In the fifth embodiment shown in FIG. 12, the lubricating oil is supplied to the bearing portion of the connecting
（１０）また、連結ピン２５のピン中央部３６と摺接する第２リンク部材の第２軸受部３４の内周面・軸受面の形状を、荷重の周方向分布に応じた楕円形状等の非円形形状にするようにしても良い。
(10) Further, the shape of the inner peripheral surface / bearing surface of the
１１…アッパリンク（第２リンク部材）
１２…ロアリンク（第１リンク部材）
１３…コントロールリンク（第２リンク部材）
２１…クランクシャフト
２５…アッパピン（連結ピン）
２６…コントロールピン（連結ピン）
３１…二股片部３１
３２…根本部
３３…第１軸受部
３４…第２軸受部
３５…ピン両端部
３６…ピン中央部
４１，４２…中空穴
４４…ディンプル
４７，４８…スプラッシュ通路
11 ... Upper link (second link member)
12 ... Lower link (first link member)
13 ... Control link (second link member)
21 ...
26 ... Control pin (connecting pin)
31 ... forked
32 ...
Claims (6)
第２軸受部を有する第２リンク部材と、
上記２つの第１軸受部と、これら２つの第１軸受部の間に配置された第２軸受部と、を挿通するとともに、上記第１軸受部に圧入により固定され、上記第１リンク部材と第２リンク部材とを相対回転可能に連結する連結ピンと、を有するリンク機構の連結ピン軸受構造において、
上記第１軸受部に圧入された連結ピンの半径と、上記第１軸受部に圧入された連結ピンの中心線から第２軸受部に挿通された連結ピンの外形線までの距離と、の差の絶対値をバレル量と定めたときに、
上記第２軸受部に相対回転可能に対向するピン中央部では、所定の荷重作用方向に対応する第１の周方向位置におけるバレル量が、少なくとも上記所定の荷重よりも小さな荷重しか作用しない第２の周方向位置のバレル量よりも大きくなるように設定されていることを特徴とするリンク機構の連結ピン軸受構造。 A first link member in which two first bearing portions are disposed on the same axis with a predetermined gap therebetween;
A second link member having a second bearing portion;
The two first bearing portions and the second bearing portion disposed between the two first bearing portions are inserted and fixed to the first bearing portion by press fitting, and the first link member and A connection pin bearing structure of a link mechanism having a connection pin for connecting the second link member to be relatively rotatable,
The difference between the radius of the connecting pin press-fitted into the first bearing part and the distance from the center line of the connecting pin press-fitted into the first bearing part to the outline of the connecting pin inserted through the second bearing part When the absolute value of is determined as the barrel amount,
In the central portion of the pin that faces the second bearing portion so as to be relatively rotatable, the barrel amount at the first circumferential position corresponding to the predetermined load application direction acts at least a load smaller than the predetermined load. A connecting pin bearing structure for a link mechanism, wherein the connecting pin bearing structure is set so as to be larger than a barrel amount at a circumferential position.
上記第１の周方向位置における連結ピンの肉厚が小さくなるように、上記中空穴の軸心を、上記連結ピンの軸心に対して上記第１の周方向位置寄りに偏心させていることを特徴とする請求項１に記載のリンク機構の連結ピン軸受構造。 A hollow hole extending along the axial direction of the connecting pin is formed in the connecting pin,
The axial center of the hollow hole is decentered toward the first circumferential position with respect to the axial center of the connection pin so that the thickness of the connection pin at the first circumferential position is reduced. The connection pin bearing structure of the link mechanism according to claim 1.
上記荷重作用方向が、上記二股片部における根本部から第１軸受部へ向かう方向に設定され、
上記第１軸受部に圧入された連結ピンのピン中央部のうち、上記根本部から遠い側の周方向位置のバレル量が、上記根本部の側の周方向位置のバレル量よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のリンク機構の連結ピン軸受構造。 In the first link member, a pair of bifurcated piece portions through which the first bearing portion is formed are erected from a root portion with a predetermined gap therebetween,
The load acting direction is set in a direction from the root portion to the first bearing portion in the bifurcated piece portion,
Of the pin central portion of the connecting pin press-fitted into the first bearing portion, the barrel amount at the circumferential position on the side far from the root portion is larger than the barrel amount at the circumferential position on the root portion side. The connection pin bearing structure of the link mechanism according to any one of claims 1 to 3 .
ピストンにピストンピンを介して連結されるアッパリンクと、
クランクシャフトのクランクピンに回転可能に装着されるとともに、上記アッパリンクにアッパピンを介して連結されるロアリンクと、
上記ロアリンクにコントロールピンを介して連結されるコントロールリンクと、
を備え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、
上記ロアリンクが上記第１リンク部材であり、
上記アッパリンクとコントロールリンクの少なくとも一方が上記第２リンク部材であり、
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とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のリンク機構の連結ピン軸受構造。 The link mechanism is
An upper link connected to the piston via a piston pin;
A lower link that is rotatably mounted on a crankpin of the crankshaft and is connected to the upper link via an upper pin;
A control link connected to the lower link via a control pin;
A multi-link piston-crank mechanism of an internal combustion engine comprising:
The lower link is the first link member;
At least one of the upper link and the control link is the second link member,
Connecting pin bearing structure of the link mechanism according to any one of claims 1 to 5, at least one of the upper pin and the control pin, characterized in that a said connecting pin.
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