JP6257766B2 - 内燃機関のマルチリンク式クランク機構およびその内燃機関 - Google Patents

内燃機関のマルチリンク式クランク機構およびその内燃機関 Download PDF

Info

Publication number
JP6257766B2
JP6257766B2 JP2016531713A JP2016531713A JP6257766B2 JP 6257766 B2 JP6257766 B2 JP 6257766B2 JP 2016531713 A JP2016531713 A JP 2016531713A JP 2016531713 A JP2016531713 A JP 2016531713A JP 6257766 B2 JP6257766 B2 JP 6257766B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
link
piston
rotating shaft
connecting rod
maximum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2016531713A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016538466A (ja
Inventor
ブレンデル、マティーアス
ヴィルド、マルクス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of JP2016538466A publication Critical patent/JP2016538466A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6257766B2 publication Critical patent/JP6257766B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/048Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable crank stroke length
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00Varying compression ratio
    • F02D15/02Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/04Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
    • F16C3/18Eccentric-shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10Connection to driving members
    • F16J1/14Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

本発明は、内燃機関のマルチリンク式クランク機構であって、クランクシャフトのクランクピンにカップリングリンク回転軸周りで回転自在に軸受けされる少なくとも1つのカップリングリンクと、エキセントリックシャフトの連結ピンに偏心回転軸周りで回転自在に軸受けされる少なくとも1つのリンク用コネクティングロッドを有するもので、カップリングリンクは、内燃機関のピストンのピストン用コネクティングロッドにピストン用コネクティングロッド回転軸周りで旋回自在に、かつリンク用コネクティングロッドにリンク用コネクティングロッド回転軸周りで旋回自在に接続され、エキセントリックシャフトの回転軸は、クランクシャフトの回転軸を通りシリンダの長手方向中心線の少なくとも1つと直交する回転平面の上方に位置するようになっている、マルチリンク式クランク機構に関するものである。本発明はさらに、マルチリンク式クランク機構を備えた内燃機関にも関するものである。
冒頭で述べた類のマルチリンク式クランク機構の例として挙げられるのは内燃機関の構成要素であるが、その他の分野への適用も見出し得るものである。マルチリンク式クランク機構はエキセントリックシャフトを有し、その回転角は制御装置によって、特に内燃機関の動作状態に応じて調節されるものであるのが好ましい。これに代えて、エキセントリックシャフトが内燃機関のクランクシャフトと動力伝達するよう接続されて、クランクシャフトによって駆動され得るようになっていてもよい。
マルチリンク式クランク機構はカップリングリンクを備えており、とりわけ内燃機関のピストンの数と一致する数のカップリングリンク群を備えている。カップリングリンクやカップリングリンク群はそれぞれ、クランクシャフトの対応するクランクピンに回転可能に軸受けされる。カップリングリンクは好ましくは、クランクシャフトの上方で反対向きの2方向に広がっていてそれぞれの端部に旋回連結部を備えるアームを有している。クランクシャフト周りまたはクランクシャフトのクランクピン周りのカップリングリンクの回転軸は、カップリングリンク回転軸と呼ばれる。
旋回連結部の1つはピストン用コネクティングロッドとの旋回自在な接続を成し、内燃機関のピストンの1つはカップリングリンクを介してクランクシャフトと接続されている。旋回連結部の回転軸は、ピストン用コネクティングロッド回転軸と呼ばれる。カップリングリンクが旋回自在であるため、ピストン用コネクティングロッド回転軸は固定されているのではなく、カップリングリンクと共に移動したり旋回したりする。他のもう1つの旋回連結部は、カップリングリンクと逆側の端部がエキセントリックシャフトの連結ピンに回転可能に軸受けされた、いわゆるリンク用コネクティングロッドとの旋回自在な接続を成す。この旋回連結部の回転軸はリンク用コネクティングロッド回転軸と呼ばれる一方、エキセントリックシャフトの連結ピン上のリンク用コネクティングロッドの回転軸は以下、偏心回転軸として扱われる。
リンク用コネクティングロッドは旋回連結部を成す好ましくは2つのコネクティングロッド軸受を有している。第1のコネクティングロッド軸受は旋回軸受部の一部であり、この旋回軸受部を介してリンク用コネクティングロッドとカップリングリンクとの動力伝達が行われる。第1のコネクティングロッド軸受はさらにカップリングリンクに保持される連結ピンまたは軸受ボルトを含んでいる。第2のコネクティングロッド軸受は同様に旋回連結部の一部であり、この旋回軸受部を介してリンク用コネクティングロッドとエキセントリックシャフトとの接続が行われる。特にこの第2のコネクティングロッド軸受は、エキセントリックシャフトの連結ピンを少なくとも部分的に包み込む。
このマルチリンク式クランク機構を用いることにより、シリンダに配置されたピストンにそれぞれ、到達する圧縮比を設定することが可能になり、特に内燃機関の動作段階および/または現状の動作工程に応じて設定することが可能になる。圧縮比の調節のため、エキセントリックシャフトが所望の圧縮比に応じた所定の回転角度位置にされたり、エキセントリックシャフトとクランクシャフトとの間の位相角度が所定値に設定されたりする。
従来技術においては、例えば刊行物の特許文献1が知られており、これは圧縮比およびピストン行程量が変更可能な内燃機関を示している。さらに刊行物の特許文献2は、回転の軸、クランクシャフト、第3のリンクの間の横方向距離が、ピストンの最大行程に対して最低で−1.0の値である内燃機関を示している。
既知のマルチリンク式クランク機構は通常、構造スペース的に最適化されて設けられる。このため、マルチリンク式クランク機構の動力学上の有効長は、ピストンのピストン行程との比較において小さくなっている。このようなマルチリンク式クランク機構の旋回連結部における力は比較的大きくなり、また大きな旋回角とそれに応じた十分な移動量を確保しなければならない。そのため、力と移動量との積で表されそして熱に変換されることとなる、摩擦エネルギーの発生量も、同じく大きくなる。
独国特許発明60109342号明細書(欧州特許の独訳文) 独国特許出願公開102012007465号明細書
そこで本発明の課題は、既知のマルチリンク式クランク機構に比べて改善された内燃機関のマルチリンク式クランク機構を提案することであり、特に、マルチリンク式クランク機構の摩擦および/または内燃機関のクランクシャフトに掛かるねじれ負荷を低減することにより改善をすることである。
この課題は請求項1に記載の特徴を備える本発明に係るマルチリンク式クランク機構で達成される。これによれば、ピストンの最大行程に対してそれぞれ、ピストン回転軸とピストン用コネクティングロッド回転軸との間の距離は最小1.41、最大1.61であり、ピストン用コネクティングロッド回転軸とカップリングリンク回転軸との間の距離は最小0.38、最大0.58であり、カップリングリンク回転軸とリンク用コネクティングロッド回転軸との間の距離は最小0.82、最大1.02であり、リンク用コネクティングロッド回転軸と偏心回転軸との間の距離は最小1.63、最大1.83となるようにされる。なお以下においては「最大行程」を「全行程」と呼称する。
当然ながらこれに替えて、ピストン回転軸とピストン用コネクティングロッド回転軸との間の距離のみを上述のものとしたり、ピストン用コネクティングロッド回転軸とカップリングリンク回転軸との間の距離のみを上述のものとしたり、カップリングリンク回転軸とリンク用コネクティングロッド回転軸との間の距離のみを上述のものとしたり、リンク用コネクティングロッド回転軸と偏心回転軸との間の距離のみを上述のものとしたりすることも実現可能である。また上述の距離を任意に組み合わせてもよい。例えば、上述の距離のうち少なくとも2つ、特にちょうど2つを実現したり、上述の距離のうち少なくとも3つ、特にちょうど3つを実現したりする。
原則的には、エキセントリックシャフトの回転軸はある平面の上方に位置すべきであり、その平面とはクランクシャフトの回転軸を通りシリンダの長手方向中心線の少なくとも1つと直交するものである。そのためこの平面はクランクシャフトの回転軸および長手方向中心線と共通して定義される。内燃機関の長手方向――クランクシャフトの回転軸に関する方向――において、この平面は回転軸と同じ位置および方向を有する。またこの平面は、シリンダの長手方向中心線が平面の法線方向に位置することとなるよう、少なくとも1つのシリンダの長手方向中心線と直交しているべきである。シリンダの長手方向中心線は内燃機関のシリンダの1つに関するものであって、その長手方向に延びるものである。シリンダの長手方向中心線は例えば、シリンダの長さ方向寸法にわたってシリンダの中央に位置するものである。
当然ながらこの平面は内燃機関の複数のシリンダのうちいくつかのシリンダの長手方向中心線に対して直交していてもよく、特に好ましいのは内燃機関のすべてのシリンダの長手方向中心線と直交することである。このときエキセントリックシャフトはその回転軸が上述の平面の上方に配置される。特に好ましいのは、回転軸だけでなくエキセントリックシャフトの全体が上述の平面上方に配置されることである。例えば、エキセントリックシャフトの回転軸が、この平面の直ぐ隣に、つまり隣接して位置する。またこれは、エキセントリックシャフトの全体にもあてはまる。ただし、エキセントリックシャフトの回転軸またはエキセントリックシャフト全体が平面の上方かつ距離を空けて配置されるようにしてもよい。
ここで、エキセントリックシャフトは内燃機関のシリンダより下方に位置するものではなく、上方でリンク用コネクティングロッドと共に回転する。このため、特にピストン用コネクティングロッドおよびリンク用コネクティングロッドはカップリングリンクに対して実質的に同じ方向、つまりはピストンやシリンダの方向に向けられる。リンク用コネクティングロッドがシリンダやピストンの連結レバーから離れる向きになったり、ピストンの連結レバーに対して反対向きになったりすることは想定されていない。
上述の回転軸間の距離により、慣性力が最大となる位相角度やその時点でのクランクシャフトのレバー姿勢を顕著に改善することができて、慣性力に起因するクランクシャフト上のねじれモーメントが明らかに低減され、とりわけ少なくとも10%か20%、あるいは30%ほど低減される。これに加えて、あるいはこれとは別に、回転軸間の距離が上述のようになっているマルチリンク式クランク機構により、リンクの旋回角が他の形態に比べて小さくなる。これにより、ピストンの全行程が同じであっても摩擦が低減される。
このマルチリンク式クランク機構の各部材、例えばカップリングリンク、リンク用コネクティングロッド、および/またはピストン用コネクティングロッドは、構造スペース的に最適化されたマルチリンク式クランク機構の他の実施形態よりも大きくなることもありうる。こうした大きく、そして重い部材は、回転速度が高くなれば大きい慣性力を生じるようになるが、これは旋回角の減少という効果により――少なくとも摩擦に関しては――相殺される。
当然ながら、ピストン回転軸とピストン用コネクティングロッド回転軸との間の距離は――ピストンの全行程を基準として――最小1.46、最大1.56とすることができ、あるいは最小1.49、最大1.53とすることができて、特に好ましくは1.51とすることができる。
これに加えて、あるいはこれに替えて、ピストン用コネクティングロッド回転軸とカップリングリンク回転軸との間の距離は――ピストンの全行程を基準として――最小0.43、最大0.53とすることができ、特に最小0.46、最大0.50とすることができ、特に好ましくは0.48とすることができる。
さらなる実施形態の一例においては、これに加えて、カップリングリンク回転軸とリンク用コネクティングロッド回転軸との間の距離は――ピストンの全行程を基準として――最小0.87、最大0.97とすることができ、特に最小0.90、最大0.94とすることができ、特に好ましくは0.92とすることができる。
最終的には、リンク用コネクティングロッド回転軸と偏心回転軸との間の距離は――ピストンの全行程を基準として――最小1.68、最大1.78または最大1.81とすることができ、特に最小1.71、最大1.75または最小1.75、最大1.81とすることができて、特に好ましくは1.73か1.78とすることができる。
本発明のさらなる実施形態の一例では、ピストンの全行程との比較で、エキセントリックシャフトの回転軸とクランクシャフトの回転軸との間の水平距離を――ピストンの全行程を基準として――最小0.64、最大0.84とする。この水平距離はシリンダ長手方向中心線と直交する方向内での距離である。ここに示す値は、絶対値のことと理解されたい。例としては上述の距離を最小0.69、最大0.79、特に最小0.72、最大0.76とする、あるいは最小0.71、最大0.75、特に好ましくは0.74か0.73とする。
本発明のさらなる実施形態の一例では、ピストンの全行程に対して、エキセントリックシャフトの回転軸とクランクシャフトの回転軸との間の垂直距離を最小1.67、最大2.07とする。この垂直距離はシリンダ長手方向中心線と平行な方向内での距離である。ここでも、示している値は絶対値として理解されたい。ただし特に好ましくは、エキセントリックシャフトの回転軸はクランクシャフトの回転軸の上方で、クランクシャフトから見てピストンやシリンダの方向に配置される。上述の距離は、それぞれピストンの全行程との比較で、好ましくは最小1.72最大2.02とされ、特に最小1.85、最大1.89あるいは最小1.91、最大1.95とされ、特に好ましくは1.87か1.93とされる。
本発明のさらなる形態では、ピストンの全行程に対して、カップリングリンク回転軸とクランクシャフトの回転軸との間の距離が最小0.23、最大0.43とされる。上述の距離はクランクシャフトのクランク径、つまりクランクシャフトのクランクピンとクランクシャフトの回転軸との間の距離に応じたものである。上述の距離は好ましくは最小0.28、最大0.38とされ、特に最小0.31、最大0.35、特に好ましくは0.33とされる。
本発明の特に好ましい実施形態においては、ピストンの全行程に対して、左右オフセットが最小0.11、最大0.31とされる。この左右オフセットについては、クランクシャフトの回転軸の、シリンダ長手方向中心線またはピストン長手方向中心線に対する平行方向のずれと理解されたい。つまりクランクシャフトの回転軸は、左右オフセットがゼロであればシリンダ長手方向中心線またはピストン長手方向中心線上に位置する。これに対し、左右オフセットがゼロより大きければ、この回転軸はこれらの中心線から離れた位置となる。この左右オフセットは好ましくは最小0.16、最大0.26、特に最小0.19、最大0.23とされ、特に好ましいのは0.21とされることである。
さらに、左右オフセットは背圧側に設けられるとよく、特にピストン長手方向中心線のエキセントリックシャフト方面側にクランクシャフトの回転軸が配置されるとよい。原理的には、左右オフセットが加圧側に設けられる可能性も、背圧側に設けられる可能性もある。当然ながら、本発明の範囲内でどちらの実施形態も実現可能である。ただし特に好ましいのは、左右オフセットが背圧側に設けられることである。
本発明の特に好ましい実施形態では、カップリングリンク回転軸およびリンク用コネクティングロッド回転軸を通る一方の仮想線と、カップリングリンク回転軸およびピストン用コネクティングロッド回転軸を通る他方の仮想線と、の間のカップリング角が、最小140度、最大180度とされる。このカップリング角は実質的に、カップリングリンクの2つのアームがお互いの間に成す角度を表す。第1のアームはカップリングリンク回転軸をリンク用コネクティングロッド回転軸と接続する一方で、もう一方のアームはカップリングリンク回転軸とピストン用コネクティングロッド回転軸とを互いに接続する。
このカップリング角は2本の仮想線によって描写されるものであり、これらはそれぞれ上述の回転軸のうちの2つを通るものであり、つまり一方はカップリングリンク回転軸とリンク用コネクティングロッド回転軸を通って延び、他方はカップリング回転軸とピストン用コネクティングロッド回転軸を通って延びる。カップリング角は特に好ましくは最小150度、最大170度とされ、特に最小155度、最大165度、とりわけ好適にはぴったり160度とされる。旋回角の低減のためには、ここで示す大きなカップリング角と、比較的長いリンク用コネクティングロッドと、同じく比較的長いピストン用コネクティングロッドとを組み合わせることが重要である。
本発明のさらなる好適な実施形態では、ピストンの全行程との比較で、エキセントリックシャフトの回転軸と偏心回転軸との間の距離が最小0.045、最大0.065とされる。この距離はエキセントリックシャフトのクランク径、つまりエキセントリックシャフトの連結ピンとエキセントリックシャフトの回転軸との間の距離を表す。例として上述の距離は最小0.050、最大0.060とされ、特に0.051、最大0.057とされる。特に好ましくは0.055とされる。
最終的に、ピストンの全行程は最小70mm、最大120mmとされる。当然ながらピストンの全行程は原理的には任意のものとすることができ、内燃機関の所望の性能に応じて選択される。例えば上述の数値の間(それぞれの数値を含む)にされたり、最小80mm、最大110mmとされたりするが、とりわけ最小90mm、最大100mmとされる。最小91mm、最大95mmとされることもあるが、特に好ましいのは93.5mmとされることである。
さらに、本発明はマルチリンク式クランク機構を備えた内燃機関にも関する。これによれば、上述の実施形態に係るマルチリンク式クランク機構が備えられる。マルチリンク式クランク機構や内燃機関のこうした構成の利点については既に説明した通りである。内燃機関もマルチリンク式クランク機構も、上述したものに係る実施形態をとることができ、上述したように構成することができる。
以下、実施形態例を表しており本発明を限定するものではない図面を用いて、本発明をより詳しく説明する。図面が示すものは以下のとおり。
マルチリンク式クランク機構を備えた内燃機関の模式図。
図1はマルチリンク式クランク機構を備えた内燃機関1の一部を示す。さらに内燃機関1は、シリンダ3内で長さ方向に移動可能なよう配置された少なくとも1つのピストン4を有する。シリンダ3やピストン4は長手方向中心線5を持つ。ピストン4にはピストン用コネクティングロッド6が取り付けられており、これはピストン4に対してピストン回転軸7周りで回転自在に軸受けされている。ピストン回転軸7は好ましくはシリンダ3の長手方向中心線5上に位置する。
ピストン4と反対側で、ピストン用コネクティングロッド6はカップリングリンク8と接続される。そしてピストン用コネクティングロッド6はカップリングリンク8に対してピストン用コネクティングロッド回転軸9周りで回転可能に軸受けされる。特に、ピストン用コネクティングロッド6はカップリングリンク8の第1のアーム10に取り付けられる。これは第2のアーム11と角度αで固定的に接続されている。角度αはカップリングリンク回転軸12周りに現われる。両アーム10,11はこのカップリングリンク回転軸12にて互いに交わる。カップリングリンク8はクランクシャフト14のクランクピン13にカップリングリンク回転軸12周りで回転自在に軸受けされる。クランクピン13やカップリングリンク回転軸12はクランクシャフト14の回転軸15に対して偏心して配置されている。
カップリングリンク8のうちピストン用コネクティングロッド6と反対側で、リンク用コネクティングロッド16がカップリングリンク8に、特に第2のアーム11に取り付けられる。リンク用コネクティングロッド16はカップリングリンク8にリンク用コネクティングロッド回転軸17周りで回転自在に軸受けされる。リンク用コネクティングロッド16のうちカップリングリンク8と反対側で、リンク用コネクティングロッド16はエキセントリックシャフト20の連結ピン19に偏心回転軸18周りで回転自在に軸受けされる。また、エキセントリックシャフト20は回転軸21を有する。連結ピン19や偏心回転軸18はエキセントリックシャフト20の回転軸21に対して偏心して設けられる。
ここで、エキセントリックシャフト20の回転軸21は、クランクシャフト15の回転軸15を通りシリンダ長手方向中心線5と直交する平面22上方に配置される。この配置を「上方配置エキセントリックシャフト」と呼ぶ。
ここで、図面中のピストン回転軸7とピストン用コネクティングロッド回転軸9との間の距離をlと表す。ピストン用コネクティングロッド回転軸9とカップリングリンク回転軸12との間の距離はlとする。カップリングリンク回転軸12とリンク用コネクティングロッド回転軸17との間の距離はl、リンク用コネクティングロッド回転軸17と偏心回転軸18との距離はlと表す。ここで特に好ましいのは、これらの距離を以下の値にすることである:
・ 1.41 ≦ l ≦ 1.61
・ 0.38 ≦ l ≦ 0.58
・ 0.82 ≦ l ≦ 1.02
・ 1.63 ≦ l ≦ 1.83
以上の数値はピストン4の、例えば最小70mm、最大120mmのピストン全行程との比である。
さらに、エキセントリックシャフト20の回転軸21とクランクシャフト14の回転軸15との間の水平距離dはピストン4の全行程を基準として最小0.64、最大0.84である。これに加えて、またはこれに替えて、エキセントリックシャフト20の回転軸21とクランクシャフト14の回転軸15との間の垂直距離dは同じくピストン全工程との比で最小1.64、最大2.07である。
そして、クランク全行程を基準として、クランクシャフト14のクランク径、つまりカップリングリンク回転軸12とクランクシャフト14の回転軸15との間の距離は最小0.23、最大0.43にするとよい。このクランク径はここではrと表す。エキセントリックシャフト20にもrと表される行程があり、これは偏心回転軸18とエキセントリックシャフト20の回転軸21との間の距離である。エキセントリックシャフト20のクランク径rは――ピストンの全行程を基準として――例えば最小0.045、最大0.065である。
これに加えて、ここで示すマルチリンク式クランク機構は左右オフセットsを備えており、このオフセットはクランクシャフト14の回転軸15とシリンダ長手方向中心線5との間の水平距離として定義される。左右オフセットsはクランク全行程を基準として、例えば最小0.11、最大0.31である。ここで、左右オフセットsは背圧側に設けられる。つまりクランクシャフト14の回転軸15は長手方向中心線5に対してエキセントリックシャフト20の回転軸21方面寄りに配置される。
先に述べたカップリング角αは、カップリングリンク回転軸12とリンク用コネクティングロッド回転軸17とを通る仮想線と、カップリングリンク回転軸12とピストン用コネクティングロッド回転軸9とを通る仮想線と、の間の交角で定義される。このカップリング角αは例えば最小140度、最大180度とされるが、当然ながら原理的には任意の値としてよい。
ここで示す内燃機関1は当然ながら、好ましくは複数のシリンダ3を備え、そのためピストン3も複数備える。これに応じてマルチリンク式クランク機構2はこれらに割り当てられる部材を複数備え、特にピストン4のそれぞれについて、ピストン用コネクティングロッド6、カップリングリンク8、リンク用コネクティングロッド16を備える。これらの上述してきた部材はそれぞれ、上記の実施形態に係るものとして構成される。原理的には、内燃機関1のシリンダ3やピストン4の数は任意の数とすることができる。特に、2,3,4,5,6,8,12とされる。4つのシリンダを備える内燃機関では、クランクシャフト14のオフセット角が好ましくは180度である。
1 内燃機関
2 マルチリンク式クランク機構
3 シリンダ
4 ピストン
5 長手方向中心線
6 ピストン用コネクティングロッド
7 ピストン回転軸
8 カップリングリンク
9 ピストン用コネクティングロッド回転軸
10 第1のアーム
11 第2のアーム
12 カップリングリンク回転軸
13 クランクピン
14 クランクシャフト
15 回転軸
16 リンク用コネクティングロッド
17 リンク用コネクティングロッド回転軸
18 偏心回転軸
19 連結ピン
20 エキセントリックシャフト
21 回転軸
22 平面

Claims (10)

  1. クランクシャフト(14)のクランクピン(13)にカップリングリンク回転軸(12)周りで回転自在に軸受けされる少なくとも1つのカップリングリンク(8)と、エキセントリックシャフト(20)の連結ピン(19)に偏心回転軸(18)周りで回転自在に軸受けされる少なくとも1つのリンク用コネクティングロッド(16)を有する内燃機関(1)のマルチリンク式クランク機構(2)であって、カップリングリンク(8)は、内燃機関(1)のピストン(4)のピストン用コネクティングロッド(6)にピストン用コネクティングロッド回転軸(9)周りで旋回自在に、かつリンク用コネクティングロッド(16)にリンク用コネクティングロッド回転軸(17)周りで旋回自在に接続され、エキセントリックシャフト(20)の回転軸(21)は、クランクシャフト(14)の回転軸(15)を通りシリンダの長手方向中心線(5)の少なくとも1つと直交する平面(22)の上方に位置するマルチリンク式クランク機構において、
    それぞれピストンの最大行程を基準として、
    ― ピストン回転軸(7)とピストン用コネクティングロッド回転軸(9)との間の距離(l1)は最小1.41、最大1.61;
    ― ピストン用コネクティングロッド回転軸(9)とカップリングリンク回転軸(12)との間の距離(l2)は最小0.38、最大0.58;
    ― カップリングリンク回転軸(12)とリンク用コネクティングロッド回転軸(17)との間の距離(l3)は最小0.82、最大1.02;
    ― リンク用コネクティングロッド回転軸(17)と偏心回転軸(18)との間の距離(l4)は最小1.63、最大1.83
    であることを特徴とするマルチリンク式クランク機構。
  2. ピストンの最大行程を基準として、エキセントリックシャフト(20)の回転軸(21)とクランクシャフト(14)の回転軸(15)との間の水平距離(dx)は最小0.64、最大0.84であること
    を特徴とする請求項1に記載のマルチリンク式クランク機構。
  3. ピストンの最大行程を基準として、エキセントリックシャフト(20)の回転軸(21)とクランクシャフト(14)の回転軸(15)との間の垂直距離(dy)は最小1.67、最大2.07であること
    を特徴とする請求項1または請求項2に記載のマルチリンク式クランク機構。
  4. ピストンの最大行程を基準として、カップリングリンク回転軸(12)とクランクシャフト(14)の回転軸(15)との間の距離(r1)は最小0.23、最大0.43であること
    を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のマルチリンク式クランク機構。
  5. ピストンの最大行程を基準として、左右オフセット(s)は最小0.11、最大0.31であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のマルチリンク式クランク機構。
  6. 左右オフセット(s)が背圧側に設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のマルチリンク式クランク機構。
  7. カップリングリンク回転軸(12)およびリンク用コネクティングロッド回転軸(17)を通る一方の仮想線と、カップリングリンク回転軸(12)およびピストン用コネクティングロッド回転軸(9)を通る他方の仮想線と、の間のカップリング角(α)が、最小140度、最大180度であること
    を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のマルチリンク式クランク機構。
  8. ピストンの最大行程を基準として、エキセントリックシャフト(20)の回転軸(21)と偏心回転軸(18)との間の距離(r2)は最小0.045、最大0.065であること
    を特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のマルチリンク式クランク機構。
  9. ピストンの最大行程は最小70mm、最大120mmであることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のマルチリンク式クランク機構。
  10. 請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載のマルチリンク式クランク機構を備えたことを特徴とする内燃機関。
JP2016531713A 2013-11-14 2014-11-13 内燃機関のマルチリンク式クランク機構およびその内燃機関 Expired - Fee Related JP6257766B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013019211 2013-11-14
DE102013019211.0 2013-11-14
DE102014002368.0 2014-02-18
DE102014002368.0A DE102014002368B4 (de) 2013-11-14 2014-02-18 Mehrgelenkskurbeltrieb einer Brennkraftmaschine sowie entsprechende Brennkraftmaschine
PCT/EP2014/003036 WO2015070979A1 (de) 2013-11-14 2014-11-13 Mehrgelenkskurbeltrieb einer brennkraftmaschine sowie entsprechende brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016538466A JP2016538466A (ja) 2016-12-08
JP6257766B2 true JP6257766B2 (ja) 2018-01-10

Family

ID=51900843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016531713A Expired - Fee Related JP6257766B2 (ja) 2013-11-14 2014-11-13 内燃機関のマルチリンク式クランク機構およびその内燃機関

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9982596B2 (ja)
EP (1) EP3068991A1 (ja)
JP (1) JP6257766B2 (ja)
CN (1) CN105745418B (ja)
DE (1) DE102014002368B4 (ja)
WO (1) WO2015070979A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016003754B4 (de) 2016-03-22 2020-07-09 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Stelleinrichtung zum Verstellen des Istverdichtungsverhältnisses und eine solche Brennkraftmaschine
CN105971739B (zh) * 2016-07-27 2019-02-22 重庆交通大学 可调斜盘式无曲轴变排量发动机
JP6866325B2 (ja) * 2018-03-16 2021-04-28 株式会社Ihi原動機 舶用エンジン

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4517931A (en) * 1983-06-30 1985-05-21 Nelson Carl D Variable stroke engine
DE4437132A1 (de) * 1993-10-27 1995-05-04 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Verbrennungskraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis
JP2000073804A (ja) * 1998-09-01 2000-03-07 Toyota Autom Loom Works Ltd 内燃機関及びその制御装置
FR2802973B1 (fr) * 1999-12-23 2002-07-26 Renault Moteur a combustion interne a cylindree et taux de compression variables
JP2001227367A (ja) 2000-02-16 2001-08-24 Nissan Motor Co Ltd レシプロ式内燃機関
FR2807105B1 (fr) 2000-04-04 2008-11-14 Peugeot Citroen Automobiles Sa Moteur a combustion interne, a rapport volumetrique et a cylindree variables
JP4038959B2 (ja) * 2000-05-09 2008-01-30 日産自動車株式会社 内燃機関の可変圧縮比機構
DE50102343D1 (de) * 2000-08-08 2004-06-24 Daimler Chrysler Ag Hubkolben-brennkraftmaschine mit variablem verdichtungsverhältnis
JP3861583B2 (ja) * 2000-08-14 2006-12-20 日産自動車株式会社 内燃機関のピストンクランク機構
JP2002285877A (ja) * 2001-03-28 2002-10-03 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のピストン駆動装置
JP2003343296A (ja) * 2002-03-20 2003-12-03 Honda Motor Co Ltd 圧縮比可変エンジン
JP2003343297A (ja) * 2002-03-20 2003-12-03 Honda Motor Co Ltd エンジン
TWI236518B (en) * 2002-10-29 2005-07-21 Honda Motor Co Ltd Engine of compression-ratio variable type
JP4613607B2 (ja) * 2004-12-24 2011-01-19 日産自動車株式会社 内燃機関のピストンクランク機構におけるロアリンク
JP2008069656A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Honda Motor Co Ltd ストローク特性可変エンジン
DE102010004589A1 (de) 2010-01-14 2011-07-21 Audi Ag, 85057 Reihen-Brenndraftmaschine mit Mehrgelenkskurbeltrieb sowie einer einzigen Ausgleichswelle zur Tilgung von Massenkräften zweiter Ordnung
JP5471483B2 (ja) 2010-01-18 2014-04-16 トヨタ自動車株式会社 車両走行制御装置
DE102010032441A1 (de) 2010-07-28 2012-02-02 Audi Ag Brennkraftmaschine mit Mehrgelenkskurbeltrieb und Zusatzmassen an Anlenkpleueln des Mehrgelenkskurbeltriebs zur Tilgung von freien Massenkräften
DE102011104531A1 (de) 2011-06-18 2012-12-20 Audi Ag Brennkraftmaschine
JP5893946B2 (ja) * 2012-02-10 2016-03-23 株式会社クボタ エンジン
DE102012007465B4 (de) * 2012-04-13 2014-09-11 Audi Ag Brennkraftmaschine
US8839687B2 (en) * 2012-05-22 2014-09-23 Michael Inden Reciprocating piston mechanism with extended piston offset
JP6050130B2 (ja) * 2013-01-25 2016-12-21 本田技研工業株式会社 予混合圧縮自着火式エンジン

Also Published As

Publication number Publication date
US20160312694A1 (en) 2016-10-27
CN105745418A (zh) 2016-07-06
WO2015070979A1 (de) 2015-05-21
DE102014002368B4 (de) 2015-11-12
US9982596B2 (en) 2018-05-29
DE102014002368A1 (de) 2015-05-21
JP2016538466A (ja) 2016-12-08
CN105745418B (zh) 2018-12-07
EP3068991A1 (de) 2016-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102482995B (zh) 设置有多连杆型活塞-曲柄机构的内燃机的曲轴
CN103765040B (zh) 内燃机
JP4984574B2 (ja) ピストンクランク機構のクランクシャフト
JP2009516123A (ja) 圧縮比可変の往復ピストン式内燃機関
JP6257766B2 (ja) 内燃機関のマルチリンク式クランク機構およびその内燃機関
JP5182167B2 (ja) 可変圧縮比機構
US10184395B2 (en) Multi-joint crank drive of an internal combustion engine, and corresponding internal combustion engine
CN105102798A (zh) 内燃机
CN106662010B (zh) 可变压缩比内燃机
US7213545B2 (en) Reciprocating engine
CN104379902B (zh) 发动机
CN105723071B (zh) 多连杆曲柄连杆机构以及用于运行该机构的方法
JP5971424B2 (ja) 内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構
JP5790157B2 (ja) 内燃機関のクランクシャフト
JP2004239182A (ja) エンジンのピストン駆動装置
JP5126100B2 (ja) 複リンク機構
JP4822183B2 (ja) ストローク特性可変エンジン
JP5790158B2 (ja) 内燃機関のクランクシャフトのバランスウエイト配置構造
JP6384509B2 (ja) 内燃機関
JP4581675B2 (ja) 内燃機関
JP2010203345A (ja) 複リンク式内燃機関の軸受構造
JP2009264465A (ja) クランク軸のスラスト軸受構造
JP2009036143A (ja) 内燃機関
JP4888518B2 (ja) レシプロ式内燃機関
JP2008069679A (ja) ストローク特性可変エンジン

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170530

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170816

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171107

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171205

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6257766

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees