JP5668601B2 - 内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンとクランクシャフトのクランクピンとを複数のリンクで連係した内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構の改良に関する。

特許文献１には、複リンク式ピストン−クランク機構を利用して、クランクシャフトをピストンが嵌合するシリンダの側方に配置して、機関上下方向寸法つまり機関全高の短縮化を図る技術が記載されている。この複リンク式ピストン−クランク機構は、シリンダブロック等の機関固定体に支持される支持シャフトにロッカアームが揺動可能に取り付けられており、このロッカアームの一端とピストンとを第１リンクで繋ぐととともに、ロッカアームの他端とクランクシャフトのクランクピンとを第２リンクで繋いでいる。

特開２００６−５２６６７号公報

このような複リンク式ピストン−クランク機構においては、機関幅方向について、ロッカアームの支持シャフトの軸心を、ピストンと第１リンクを繋ぐピストンピンの軸心と、クランクシャフトの軸心と、の間に配置するとともに、機関上下方向について、ロッカアームの支持シャフトの軸心を、ピストンピンの軸心及びクランクシャフトの軸心よりも下方に配置している。これによって、ロッカアーム，第１リンク及び第２リンクからなるリンク列を、上向きのチャンネル状・Ｕ字状をなす形として、支持シャフトやロッカアームの上方に、シリンダとクランクシャフトとを機関幅方向に並べて配置したレイアウトを実現することが可能となる。

但し、このようなレイアウトの複リンク式ピストン−クランク機構においては、ピストンとクランクピンとをコネクティングロッドのような一本のリンクにより繋いだ一般的な単リンク式ピストン−クランク機構を有する内燃機関とは、クランクシャフトの軸受部分等へ作用する燃焼荷重等の入力方向が大きく異なるものとなるために、その対策が必要となる。例えば、単リンク式のものでは、ピストンに下向きに作用する燃焼荷重が、一本のコネクティングロッドを介してクランクシャフトの軸受部分にも同方向つまり下向きに作用することとなるが、上記レイアウトの複リンク式ピストン−クランク機構においては、Ｕ字状をなすリンク列によって、ピストンに下向きに作用する燃焼荷重が、上向きの力に変換されてクランクシャフトの軸受部分に作用することとなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明に係る内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構は、機関固定体に回転可能に支持されるクランクシャフトと、上記クランクシャフトと平行に配置されて、上記機関固定体に支持される支持シャフトと、この支持シャフトに揺動可能に取り付けられるロッカアームと、一端がピストンピンを介してピストンに回転可能に連結されて、上記ピストンとロッカアームの一端とを繋ぐ第１リンクと、上記ロッカアームの他端とクランクシャフトに偏心して設けられたクランクピンとを繋ぐ第２リンクと、を有している。上記支持シャフトの軸心は、機関幅方向についてピストンピンの軸心とクランクシャフトの軸心との間に配置されるとともに、機関上下方向についてピストンピンの軸心及びクランクシャフトの軸心よりも下方に配置されている。

このようにレイアウトによって、ロッカアーム，第１リンク及び第２リンクからなるリンク列を、上向きのチャンネル状・Ｕ字状をなす形として、支持シャフトやロッカアームの上方に、シリンダとクランクシャフトとを機関幅方向に並べて配置したレイアウトを実現することが可能となる。従って、従来の単リンク式ピストン−クランク機構を用いた内燃機関のように、シリンダの下方にクランクシャフトを配置したものに比して、機関上下方向寸法を短縮することが可能となり、車両搭載性を向上することができる。

このようなレイアウトの複リンク式ピストン−クランク機構においては、ロッカアームが取り付けられた支持シャフトの軸受部分には、ピストンに作用する下向きの燃焼荷重が、第１リンクを介して同方向つまり下向きに作用し、クランクシャフトの軸受部分には、第１リンク，ロッカアーム及び第２リンクを介して反対方向、つまり上向きの力として作用する。

そこで本発明においては、支持シャフト用キャップと、上記支持シャフトを機関固定体側に支持するように、上記支持シャフトを挟んで支持シャフト用キャップを機関固定体に固定する支持シャフト用ボルトと、クランクシャフト用キャップと、上記クランクシャフトを機関固定体側に回転可能に支持するように、上記クランクシャフトを挟んでクランクシャフト用キャップを機関固定体に固定するクランクシャフト用ボルトと、を有し、上記支持シャフト用キャップが支持シャフトの機関下方側に配置されるとともに、上記クランクシャフト用キャップがクランクシャフトの機関上方側に配置されることを特徴としている。

このような構成により、ピストンに下向きの大きな燃焼荷重が作用した場合に、支持シャフトの軸受部分では、第１リンク及びロッカアームを介して下向きの荷重が作用するが、この荷重と対向するように、この荷重の作用方向と同方向に支持シャフト用キャップが配設されることとなり、同様に、クランクシャフトの軸受部分では、第１リンク，ロッカアーム及び第２リンクを介して上向きの荷重が作用するが、この荷重と対向するように、この荷重の作用方向と同方向にクランクシャフト用キャップが配設されることとなる。従って、支持シャフト及びクランクシャフトの軸受部分における、荷重に対する支持剛性を有効に向上することができる。

また、機関下方側に位置する支持シャフトに対しては、その支持シャフト用キャップを機関下方側より取り付けるとともに、機関上下方側に位置するクランクシャフトに対しては、そのクランクシャフト用キャップを機関上方側より取り付ける形となるので、キャップやボルトの組付・締結等の作業を容易に行うことができる。

具体的には、機関固体体の下部に設けられる支持シャフト側では、支持シャフト用ボルトを、開放側である機関下方側より挿入する構成とし、機関固定体の上部に設けられるクランクシャフト側では、クランクシャフト用ボルトを、開放側である機関上方側より挿入する構成とすることで、ボルトを締め付ける際に用いられるボックスレンチやナットランナ等の工具をボルトの頭部に容易に装着・挿入することが可能となり、また、各ボルトと機関固定体とのネジ噛合い部分が、当該軸受部分へ作用する燃焼荷重の入力方向とは反対側に配置される形となり、つまり燃焼荷重の入力方向にネジ噛合い部分が設定されないため、このネジ噛合い部分の強度が向上する。

このように本発明によれば、ピストンやシリンダの側方にクランクシャフトを配置することで、内燃機関の機関全高を低く抑制して、機関搭載性を向上することができ、かつ、このようなレイアウトを実現する複リンク式ピストン−クランク機構において、クランクシャフト及び支持シャフトの軸受部分に用いられるキャップ及びボルトの配置を適正化することで、クランクシャフト及び支持シャフトの軸受部分の支持剛性を向上することができる。

本発明の第１実施例に係る内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構を示す断面対応図。 シリンダ周囲のウォータジャケットと支持シャフト用ボルトとをシリンダ軸方向に直交する断面に投影した説明図。 （Ａ１）が第１参考例に係るシリンダ周囲のウォータジャケットと支持シャフト用ボルトとをシリンダ軸方向に直交する断面に投影した説明図、 （Ａ２）が上記第１参考例のシリンダボア変形を誇張して示す説明図、 （Ｂ１）が第２参考例に係るシリンダ周囲のウォータジャケットと支持シャフト用ボルトとをシリンダ軸方向に直交する断面に投影した説明図、 （Ｂ２）が上記第１参考例のシリンダボア変形を誇張して示す説明図。 本発明の第２実施例に係る内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構を示す断面対応図。 本発明の第３実施例に係る内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構を示す断面対応図。 本発明に係る複リンク式ピストン−クランク機構の基本構成を示す断面図。

以下、本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。なお、図６を参照して、本明細書においては、シリンダ６の軸方向６Ａに沿う方向（図の上下方向）を機関上下方向Ｆｈと呼び、ピストン上死点側を「上」、ピストン下死点側を「下」としている。また、このクランクシャフト４の軸方向つまり気筒列方向（図の紙面に直交する方向）を機関前後方向Ｆｌと呼び、これら機関上下方向Ｆｈと機関前後方向Ｆｌの双方に直交するピストン３のスラスト−反スラスト方向（図の左右方向）を機関幅方向Ｆｂと呼ぶ。

先ず、図６を参照して、レシプロ式内燃機関における複リンク式ピストン−クランク機構３０の基本構成について説明する。なお、このピストン−クランク機構３０の基本構成は上記の特開２００６−５２６６７号公報にも記載されているように公知である。

この内燃機関Ｅの機関固定体はシリンダブロック２１及びシリンダヘッド８等により構成されており、シリンダブロック２１には複数のシリンダ６が気筒列方向Ｆｌに沿って形成され、各シリンダ６内にピストン３が摺動可能に嵌合している。シリンダブロック２１の上面には、シリンダ６の上面を覆うようにシリンダヘッド８が固定されており、このシリンダヘッド８の下面には、ピストン３上面との間に燃焼室２２を画成するペントルーフ型の燃焼室２２が形成されている。シリンダヘッド８の上面には、このシリンダヘッド８とともに吸気カムシャフト９Ｉ及び排気カムシャフト９Ｅを回転可能に支持するヘッドカバー２３が固定されている。また、シリンダヘッド８には、燃焼室２２に接続する吸気ポート２４Ｉ及び排気ポート２４Ｅが形成されている。シリンダヘッド８の側面に取り付けられる排気マニホールド２５Ｅには、排気ポート２４Ｅに連通する内部通路が形成されている。また、シリンダブロック２１の下面には、潤滑油を受け止めて貯留するオイルパン２６が取り付けられている。

複リンク式ピストン−クランク機構３０は、ピストン３とクランクシャフト４のクランクピン５とを機械的に連係し、ピストン３のシリンダ６内での往復直線運動をクランクシャフト４の回転運動に変換するものであり、特に、ピストン３とクランクピン５とを複数のリンクにより連係した複リンク式の構成となっている。

この複リンク式ピストン−クランク機構３０は、シリンダブロック２１に回転可能に支持されるクランクシャフト４と、このクランクシャフト４と平行にシリンダブロック２１に回転可能に支持される支持シャフト４１と、この支持シャフト４１に偏心して設けられた偏心軸部４２に揺動可能に取り付けられるロッカアーム３１と、このロッカアーム３１の一端とピストン３とを繋ぐ第１リンク３２と、ロッカアーム３１の他端とクランクシャフト４のクランクピン５とを繋ぐ第２リンク３３と、を有している。ピストン３と第１リンク３２の上端とはピストンピン３４によって相対回転可能に連結されている。第１リンク３２の下端とロッカアーム３１の一端とは第１連結ピン３５によって相対回転可能に連結されている。ロッカアーム３１の他端と第２リンク３３の下端とは第２連結ピン３６によって相対回転可能に連結されている。

この複リンク式ピストン−クランク機構３０は、支持シャフト４１の回転位置を変更して、ロッカアーム３１の揺動支点１となる偏心軸部４２の軸心をシリンダブロック２１のような機関固定体に対して変位させることにより、ピストン３のストローク特性及び機関圧縮比を連続的に変化させる可変圧縮比手段を有しており、つまり機関圧縮比を可変とする可変圧縮比機構として構成されている。この可変圧縮比手段は、クランクシャフト４と平行に気筒列方向Ｆｌに延びる支持シャフト４１と、各シリンダ６に対応して支持シャフト４１に偏心して設けられた複数の偏心軸部４２と、を有している。各偏心軸部４２の円形の外周面には、ロッカアーム３１の中央部が揺動可能に取り付けられている。従って、ロッカアーム３１は、偏心軸部４２の軸心を支点１として揺動可能である。支持シャフト４１の回転位置を変更することによって、ロッカアーム３１の揺動支点１の位置が変位し、機関圧縮比が変化することとなる。支持シャフト４１の回転位置は電動式又は油圧式等の可変圧縮比アクチュエータ４３によって変更・保持される。この可変圧縮比アクチュエータ４３の動作は、エンジン制御部４４から出力される制御信号によって、機関負荷及び機関回転数等の機関運転条件に応じて制御される。

次に、図１〜図５を参照して、本発明に係る複リンク式ピストン−クランク機構の具体的な実施例について説明する。なお、図１，図４，図５における複リンク式ピストン−クランク機構３０は、基本的には図１と同じものであり、具体的な構成は図示省略しているが、図１のものに対し、シリンダブロック２１の上部に固定されるシリンダヘッド８が図の左側のシリンダ６の上方近傍に小型化されており、シリンダヘッド８が省略されたシリンダブロック２１の右方上部には、クランクシャフト４の上部を多うブロックカバー３７が取り付けられ、このブロックカバー３７の上方に、シリンダヘッド８の吸気側の側壁に取り付けられる吸気マニホールド２５Ｉが配設されている。

先ず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施例について説明する。図１に示すように、支持シャフト４１の軸心４１Ａは、機関幅方向Ｆｂについて、ピストンピン３４の軸心３４Ａと、クランクシャフト４の軸心４Ａ、より具体的にはシリンダブロック２１側に回転可能に支持されるクランクジャーナル部の軸心４Ａと、の間に配置されるとともに、機関上下方向Ｆｈについて、ピストンピン３４の軸心３４Ａ及びクランクシャフト４の軸心４Ａよりも下方に配置されている。この結果、図１の破線のリンク線で示すように、ロッカアーム３１及びその両側に連結される第１リンク３２及び第２リンク３３からなるリンク列が、上向きのチャンネル状・Ｕ字状をなし、支持シャフト４１に取り付けられるロッカアーム３１の斜め上方に、ピストン３が嵌合するシリンダ６と、クランクシャフト４と、が機関幅方向に並設されたレイアウトとなる。

従って、一般的な単リンク式のピストン−クランク機構を備えた内燃機関のように、シリンダの下方にクランクシャフトが配置されるものに比して、機関全高を抑制し、車両搭載性を向上することができる。また、このようなリンク列の構成によれば、単リンク機構に比して、ピストン３（図１参照）に連結する第１リンク３２の姿勢が比較的シリンダ軸方向６Ａに沿うものとなり、シリンダ軸方向６Ａに対する傾斜が抑えられるために、燃焼荷重等に起因する機関幅方向Ｆｂのスラスト−反スラスト荷重を大幅に抑制することができる。

支持シャフト４１をシリンダブロック２１の下面側に回転可能に支持する構成として、ベアリングキャップとしての支持シャフト用キャップ５１と、支持シャフト４１を挟んで各支持シャフト用キャップ５１をシリンダブロック２１に締結・固定する一対の支持シャフト用ボルト５２（５２Ａ，５２Ｂ）と、が設けられており、合わせ面となる支持シャフト用キャップ５１の上面とシリンダブロック２１の下面には、それぞれ支持シャフト４１を回転可能に支持する半割形状の軸受面５３が凹設されている。

同様に、クランクシャフト４をシリンダブロック２１の上面側に回転可能に支持する構成として、ベアリングキャップとしてのクランクシャフト用キャップ５４と、クランクシャフト４を挟んで各クランクシャフト用キャップ５４をシリンダブロック２１に固定する一対のクランクシャフト用ボルト５５（５５Ａ，５５Ｂ）と、が設けられており、合わせ面となるクランクシャフト用キャップ５４の下面とシリンダブロック２１の上面には、それぞれクランクシャフト４を回転可能に支持する半割形状の軸受面５６が凹設されている。

ここで、上述したような上向きのチャンネル状・Ｕ字状をなすリンク列（３１，３２，３３）のレイアウトにおいては、図１に示すように、このリンク列に作用する最も大きな荷重として、ピストン上死点付近でピストンに燃焼荷重Ｆ０が作用した際に、支持シャフト４１の軸受部分には、第１リンク３２及びロッカアーム３１を介して同方向である下向きの荷重Ｆ１が作用するとともに、クランクシャフト４の軸受部分には、第１リンク，ロッカアーム３１及び第２リンク３３を介して逆方向である上向きの荷重Ｆ２が作用する。

このような支持シャフト４１の軸受部分への下向きの荷重Ｆ１に対して、本実施例では、支持シャフト用キャップ５１が、荷重Ｆ１に対向するように支持シャフト４１の機関下方側に配置され、つまり機関下方側よりシリンダブロック２１の下面に装着されるように構成されている。そして、支持シャフト４１の機関幅方向両側に位置する一対の支持シャフト用ボルト５２は、機関下方側より支持シャフト用キャップ５１を挿通し、その先端の雄ネジ部がシリンダブロック２１のボルト孔に形成された雌ネジ部に締め付けられることで、支持シャフト４１を回転可能に挟み込んだ状態で、支持シャフト用キャップ５１の下面に着座するボルト５２の頭部５７と、シリンダブロック２１との間に支持シャフト用キャップ５１が堅牢に共締め固定される。

このように、最大の荷重Ｆ１の入力方向（下方向）に対向するように、支持シャフト用キャップ５１が荷重Ｆ１の入力方向と同方向（下方向）からシリンダブロック２１に装着されるために、この最大の荷重Ｆ１に対する支持剛性を有効に向上することができる。また、支持シャフト用ボルト５２が荷重Ｆ１の入力方向と逆向きである上方向に挿入され、このボルト５２の先端とシリンダブロック２１とのネジ噛み合い部分が荷重Ｆ１の入力方向に対して逆方向である上側に設定されることとなるために、ボルト５２による支持剛性が更に向上するとともに、ネジ噛み合い部分への応力集中を抑制・回避することができる。

更に、シリンダブロック２１の下面に対し、大きく開放するシリンダブロック２１の下方側より支持シャフト用キャップ５１及び支持シャフト用ボルト５２を組み付けることとなるために、組付作業が容易なものととり、組立作業性に優れている。特に、ボルト５２を締め付ける際に用いられる工具、具体的にはボルト頭部５７に嵌合させる筒状のボックスレンチやナットランナ等の工具の組付・挿入作業が容易なものとなる。

同様に、クランクシャフト４の軸受部分への上向きの荷重Ｆ２に対して、本実施例では、クランクシャフト用キャップ５４が、荷重Ｆ２に対向するようにクランクシャフト４の機関上方側に配置され、つまり機関上方側よりシリンダブロック２１の上面側に装着されるように構成されている。そして、クランクシャフト４の機関幅方向両側に位置する一対のクランクシャフト用ボルト５５は、機関上方側よりクランクシャフト用キャップ５４を挿通し、その先端の雄ネジ部がシリンダブロック２１のボルト孔に形成された雌ネジ部に締め付けられることで、クランクシャフト４を回転可能に挟み込んだ状態で、クランクシャフト用キャップ５４の上面に着座するボルト５５の頭部５８と、シリンダブロック２１と、の間にクランクシャフト用キャップ５４が堅牢に共締め固定される。

このように、最大の荷重Ｆ２の入力方向（上方向）に対向するように、クランクシャフト用キャップ５４が荷重Ｆ２の入力方向と同方向（上方向）からシリンダブロック２１に装着されるために、この最大の荷重Ｆ２に対する支持剛性を有効に向上することができる。また、クランクシャフト用ボルト５５が荷重Ｆ２の入力方向と逆向きである下方向に挿入され、このボルト５５の先端とシリンダブロック２１とのネジ噛み合い部分が荷重Ｆ２の入力方向に対して逆方向である上側に設定されることとなるために、ボルト５５による支持剛性が更に向上するとともに、ネジ噛み合い部分への応力集中を抑制・回避することができる。

更に、シリンダブロック２１の上面に対し、大きく開放するシリンダブロック２１の上方側よりクランクシャフト用キャップ５４及びクランクシャフト用ボルト５５を組み付けることとなるために、組付作業が容易となり、組立作業性に優れている。特に、ボルト５５を締め付ける際に用いられる工具、具体的にはボルト頭部５８に嵌合させる筒状のボックスレンチやナットランナ等の工具の組付・挿入作業が容易となる。

次に、図１〜図３を参照して、シリンダ６の周囲に形成されて冷却水が循環するウォータジャケット５９と、支持シャフト用ボルト５２と、の位置関係について説明する。図２及び図３（Ａ１），（Ｂ１）は、ウォータジャケット５９と支持シャフト用ボルト５２（及びそのボルト孔）とを、シリンダ軸方向６Ａに直交する図１のＡ−Ａ線に沿う断面に投影した説明図である。図２は本実施例のレイアウトを示しており、同図に示すように、本実施例では、シリンダ軸方向６Ａに直交する断面に投影した場合に、各支持シャフト用キャップ５１に対する一対の支持シャフト用ボルト５２の双方が、シリンダ６に対して同じ側（図の下側）に配置されており、かつ、全ての支持シャフト用ボルト５２とウォータジャケット５９とが、重なり合うことなく互いに異なる位置に配置されている。つまり、シリンダ軸方向視でウォータジャケット５９とシリンダ寄りの支持シャフト用ボルト５２Ａとが重ならないように互いに所定距離Ｄ１だけ離間した位置に配置されている。

図３（Ａ１）は、シリンダ軸方向６Ａに直交する断面に投影した場合に、ボルト５２（支持シャフト用ボルトあるいはクランクシャフト用ボルト）がシリンダ６の機関幅方向両側に配置された第１参考例のレイアウトを示している。また、図３（Ｂ１）の第２参考例は、シリンダ軸方向６Ａに直交する断面に投影した場合に、本実施例と同様に、一対の支持シャフト用ボルト５２（５２Ａ，５２Ｂ）がシリンダ６に対して同じ側に配置されているものの、シリンダ寄りの支持シャフト用ボルト５２Ａとウォータジャケット５９の一部が重なり合っている点で本実施例と異なるものである。

図３（Ａ２），（Ｂ２）は、それぞれ第１，第２参考例におけるボルト締結荷重等に起因するシリンダ６の変形態様を誇張して描いており、変形後のシリンダ外径を太線で表している。第２参考例のように、一対の支持シャフト用ボルト５２をシリンダ６に対して同じ側に配置した場合、一対のボルト５２をシリンダ６の機関幅方向両側に配置した第１参考例に比して、図３（Ｂ２）の実線α１で誇張して描いているように、ボルト５２が配置された側に荷重が集中してシリンダ６の変形が大きくなり、シリンダ６の真円度が悪化し、オイル消費量の増加やブローバイガス量の増加等の不具合を生じるという問題がある。特に、第２参考例のように、シリンダ軸方向視でウォータジャケット５９とボルト５２とがオーバーラップしていると、ウォータジャケット５９と重合するボルト５２の先端のネジ噛み合い部分で、応力が集中するとともに応力振幅が増大し、シリンダボアの変形を招き易い。

このような問題に対し、本実施例においては、支持シャフト用ボルト５２をウォータジャケット５９から離間して配置しているために、第２参考例に比して、ボルト５２先端のネジ噛み合い部分の応力集中や応力振幅の増大を抑制し、図３（Ｂ２）の一点鎖線α２で示すように、シリンダ６の変形を大幅に抑制して、真円度を向上し、オイル消費量の増加やブローバイガス量の増加を抑制することができる。

また、図１に示すように、クランクシャフト用キャップ５４の上面に着座するクランクシャフト用ボルト５５のボルト頭部５８が、シリンダ６が形成されたシリンダブロック２１の上面すなわちトップデッキ面６１よりも機関上方側に配置されている。特にこの実施例では、軽量化・コンパクト化の目的で、シリンダブロック２１の上面のうち、クランクシャフト用キャップ５４が固定されるクランクシャフト側の上面６２が、シリンダ側のトップデッキ面６１よりも下方に位置しているにもかかわらず、クランクシャフト用キャップ５４を介在させることで、ボルト頭部５８をトップデッキ面６１よりも機関上方側に配置する構成としている。このようにボルト頭部５８をトップデッキ面６１よりも上方に配置することで、ボルト締め付け時に用いられる工具の装着・挿入が更に容易なものとなり、組立作業性が更に向上する。

図４は本発明の第２実施例に係る複リンク式ピストン−クランク機構を示している。なお、以下の実施例の説明では、第１実施例と重複する説明を適宜省略し、第１実施例と異なる部分について主に説明する。

この第２実施例では、シリンダ軸方向６Ａに直交する断面に投影した場合に、クランクシャフト寄りの支持シャフト用ボルト５２Ｂと、支持シャフト寄りのクランクシャフト用ボルト５５Ａとが、少なくとも一部が部分的に重なり合うように設定されている。つまり、２つのボルト５２Ｂがシリンダ軸方向６Ａに沿うほぼ同一線上に配置されており、特にこの実施例においては、２つのボルト５２Ｂ，５５Ａが完全にシリンダ軸方向６Ａに沿う同一線上に配置されている。このように支持シャフト用ボルト５２とクランクシャフト用ボルト５５とをシリンダ軸方向６Ａに沿う同一線上またはその近傍に配置することで、両者の間に生じるせん断荷重を解消・抑制することができ、ボルト締結部の強度を更に向上することができる。

また、この第２実施例では、一対の支持シャフト用ボルト５２のうち、シリンダ６に隣接する支持シャフト用ボルト５２Ａを、シリンダ６の周囲のウォータジャケット５９が存在する軸方向高さ位置まで延長形成しており、つまりシリンダ寄りの支持シャフト用ボルト５２とウォータジャケット５９とをシリンダ軸方向で所定距離Ｄ２だけ部分的にオーバーラップさせており、かつ、この支持シャフト用ボルト５２とウォータジャケット５９とを所定距離Ｄ３だけ離間させている。

このように、シリンダ寄りの支持シャフト用ボルト５２Ａを延長形成して剛性・強度の向上を図りつつ、シリンダ軸方向でウォータジャケット５９とオーバーラップするボルト５２Ａの先端部においては、ウォータジャケット５９内の空間によって、ボルト側より入力される荷重入力がシリンダ６側へ伝達することを遮断することができ、シリンダボアの変形を抑制することができる。

図５は、本発明の第３実施例に係る複リンク式ピストン−クランク機構を示している。この第３実施例では、クランクシャフト寄りの支持シャフト用ボルトと、支持シャフト寄りのクランクシャフト用ボルトとが、一本の共用ボルト６３として構成されている。この共用ボルト６３は、本実施例では、機関下方側より挿入され、支持シャフト用キャップ５１及びシリンダブロック２１を貫通して、クランクシャフト用キャップ５４に挿通しており、ボルト６３先端の雄ネジ部がクランクシャフト用キャップ５４のボルト孔に形成された雌ネジ部に締め付けられることで、支持シャフト用キャップ５１とクランクシャフト用キャップ５４の双方をシリンダブロック２１に共締め固定している。

このように支持シャフト用ボルトとクランクシャフト用ボルトとを一本の共用ボルト６３により構成することで、部品点数が削減され、組立工数も削減されるとともに、第２実施例と同様に、支持シャフト用ボルトとクランクシャフト用ボルトとを更に確実に同一線上に配置することができ、せん断荷重の発生を解消してボルト締結部の強度向上を図ることができる。

なお、ボルト締結手法としては、上側のクランクシャフト用キャップ５４から上方へ突出するボルト６３の先端にナットを締め付けるものであっても良い。また、共用ボルト６３を機関下方側より挿入する構成としているが、機関上方側より挿入する構成としても良い。

更に、上記実施例では機関圧縮比を変更可能な構成とした複リンク式ピストン−クランク機構に本発明を適用しているが、このような機関圧縮比の変更機能を有さない複リンク式ピストン−クランク機構に本発明を適用することも可能である。この場合には、支持シャフトをシリンダブロック等の機関固定体に回転不能に支持させるように構成しても良い。

３…ピストン
４…クランクシャフト
５…クランクピン
６…シリンダ
８…シリンダヘッド
３０…ピストン−クランク機構
３１…ロッカアーム
３２…第１リンク
３３…第２リンク
４１…支持シャフト
５１…支持シャフト用キャップ
５２…支持シャフト用ボルト
５４…クランクシャフト用キャップ
５５…クランクシャフト用ボルト
５９…ウォータジャケット
６３…共用ボルト

Claims (9)

1. 機関固定体に回転可能に支持されるクランクシャフトと、
   上記クランクシャフトと平行に配置されて、上記機関固定体に支持される支持シャフトと、
   この支持シャフトに揺動可能に取り付けられるロッカアームと、
   一端がピストンピンを介してピストンに回転可能に連結されて、上記ピストンとロッカアームの一端とを繋ぐ第１リンクと、
   上記ロッカアームの他端とクランクシャフトに偏心して設けられたクランクピンとを繋ぐ第２リンクと、を有し、
   上記支持シャフトの軸心が、機関幅方向についてピストンピンの軸心とクランクシャフトの軸心との間に配置されるとともに、機関上下方向についてピストンピンの軸心及びクランクシャフトの軸心よりも下方に配置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、
   支持シャフト用キャップと、
   上記支持シャフトを機関固定体側に支持するように、上記支持シャフトを挟んで支持シャフト用キャップを機関固定体に固定する支持シャフト用ボルトと、
   クランクシャフト用キャップと、
   上記クランクシャフトを機関固定体側に回転可能に支持するように、上記クランクシャフトを挟んでクランクシャフト用キャップを機関固定体に固定するクランクシャフト用ボルトと、を有し、
   上記支持シャフト用キャップが支持シャフトの機関下方側に配置されるとともに、上記クランクシャフト用キャップがクランクシャフトの機関上方側に配置され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。
2. 上記支持シャフト用ボルトは、機関下方側より上記支持シャフト用キャップを挿通して機関固定体に固定される一方、
   上記クランクシャフト用ボルトは、機関上方側より上記クランクシャフト用キャップを挿通して機関固定体に固定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構。
3. 上記支持シャフト用ボルトと、上記シリンダの周囲に形成されたウォータジャケットと、をシリンダ軸方向に直交する断面に投影した場合に、これら支持シャフト用ボルトとウォータジャケットとが重なり合うことなく互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は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。
4. 上記支持シャフト用ボルトと、上記クランクシャフト用ボルトと、をシリンダ軸方向に直交する断面に投影した場合に、これら支持シャフト用ボルトとクランクシャフト用ボルトの少なくとも一部が重なり合うように設定されていることを特徴とする請求項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。
5. 上記支持シャフト用ボルトと、上記クランクシャフト用ボルトと、がシリンダ軸方向に沿う同一線上に配置されていることを特徴とする請求項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。
6. 上記支持シャフト用ボルトと、上記クランクシャフト用ボルトと、が同一の共用ボルトにより構成されていることを特徴とする請求項１〜５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。
7. 上記クランクシャフト用ボルトは、機関上方側より上記クランクシャフト用キャップを挿通して機関固定体に固定され、
   上記クランクシャフト用キャップの上面に着座するクランクシャフト用ボルトのボルト頭部が、上記シリンダが形成されたシリンダブロックの上面よりも機関上方側に配置されていることを特徴とする請求項１〜６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。
8. 上記支持シャフト用ボルトは、機関下方側より上記支持シャフト用キャップを挿通して機関固定体に固定され、
   上記機関固定体側とのネジ噛み合い部分を有する支持シャフト用ボルトの上端部と、上記シリンダの周囲に形成されたウォータージャケットの下端部とが、シリンダ軸方向で部分的にオーバーラップしていることを特徴とする請求項１〜７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。
9. 上記ロッカアームが、上記支持軸に偏心して設けられた偏心軸部に回転可能に取り付けられており、
   かつ、上記支持軸の回転位置を変更することによって、ピストンストローク特性の変化を伴って機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比手段を有することを特徴とする請求項１〜８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。

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