JP6380681B2 - 内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑構造および潤滑方法 - Google Patents
内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑構造および潤滑方法 Download PDFInfo
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Description
この発明は、内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構に関し、特に、ロアリンクとアッパリンクとを連結するアッパピンの潤滑構造および潤滑方法に関する。
レシプロ式内燃機関のピストンピンとクランクピンとの間を複リンク式のピストンクランク機構で連結した従来技術として、本出願人が先に提案した特許文献1等が公知となっている。これは、ピストンのピストンピンに連結されるアッパリンクと、このアッパリンクとクランクシャフトのクランクピンとを連結するロアリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端が上記ロアリンクに連結されるコントロールリンクと、を備えている。そして、上記アッパリンクと上記ロアリンクとは、アッパピンを介して互いに回転可能に連結され、上記コントロールリンクと上記ロアリンクとは、コントロールピンを介して互いに回転可能に連結されている。
このような複リンク式のピストンクランク機構におけるアッパピンは、ロアリンクの一端部に二股状に形成された一対のアッパピン用ピンボス部に両端部が支持され、軸方向の中央部に、アッパリンク端部の円筒状のアッパリンク側ピンボス部が回転可能に嵌合した構成となっている。
特許文献1には、アッパリンク側ピンボス部の下部に、半径方向に沿った油孔を貫通形成し、クランクシャフトよりも下方に配置したオイルジェットから噴射された潤滑油の一部を上記油孔から取り込んでアッパピンの潤滑を行うようにした潤滑構造が開示されている。
しかしながら、この特許文献1の潤滑構造では、ロアリンクが揺動運動する中で、オイルジェットの噴射方向が油孔に合致した限られた期間でのみ潤滑油の供給がなされるため、アッパピンへの継続的な給油が困難である。
この発明は、
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、他端が上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、
上記アッパピンは、上記ロアリンクの一端部に二股状に形成された一対のアッパピン用ピンボス部に両端部が支持され、中央部に上記アッパリンク端部のアッパリンク側ピンボス部が嵌合する、内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑構造であって、
上記ロアリンクの上記一対のアッパピン用ピンボス部の間に開口形成され、上記クランクピンから供給される潤滑油を上記アッパピンへ向かって供給する油供給孔と、
上記アッパリンク側ピンボス部の下方を覆うように一対のアッパピン用ピンボス部の間に亘って設けられた油溜め部と、
上記アッパリンク側ピンボス部の端面に、該アッパリンク側ピンボス部の外周面から内周の軸受孔へと凹設された油溝と、
を備えている。
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、他端が上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、
上記アッパピンは、上記ロアリンクの一端部に二股状に形成された一対のアッパピン用ピンボス部に両端部が支持され、中央部に上記アッパリンク端部のアッパリンク側ピンボス部が嵌合する、内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑構造であって、
上記ロアリンクの上記一対のアッパピン用ピンボス部の間に開口形成され、上記クランクピンから供給される潤滑油を上記アッパピンへ向かって供給する油供給孔と、
上記アッパリンク側ピンボス部の下方を覆うように一対のアッパピン用ピンボス部の間に亘って設けられた油溜め部と、
上記アッパリンク側ピンボス部の端面に、該アッパリンク側ピンボス部の外周面から内周の軸受孔へと凹設された油溝と、
を備えている。
このような構成では、クランクピンからロアリンクの油供給孔を通してアッパピンへ向かって供給された潤滑油が、油溜め部に溜まり、アッパリンク側ピンボス部がこの溜まった潤滑油と少なくとも部分的に接した状態となって、潤滑油の中で相対的に往復回転運動する。潤滑油は、ある程度加圧された状態でもって油溜め部に供給され、該油溜め部から順次溢れ出ていくことになるが、このような潤滑油の中でアッパリンク側ピンボス部が往復回転運動することにより、潤滑油の一部がアッパリンク側ピンボス部端面の油溝を介して内周の軸受孔へと流れ、該アッパリンク側ピンボス部とアッパピンとの間を潤滑する。
従って、アッパピンの連続的な給油・潤滑が達成される。
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、この発明が適用される複リンク式ピストンクランク機構の構成要素を示している。この複リンク式ピストンクランク機構自体は前述した特許文献1等によって公知のものであり、ピストン1にピストンピン2を介して一端が連結されたアッパリンク3と、このアッパリンク3の他端にアッパピン4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5に連結されたロアリンク6と、このロアリンク6の自由度を規制するコントロールリンク7と、を備えている。上記コントロールリンク7は、一端が機関本体側の支持ピン8に揺動可能に支持され、他端が上記ロアリンク6にコントロールピン9を介して連結されている。なお、上記複リンク式ピストンクランク機構は、上記支持ピン8の位置を可変とすることで、可変圧縮比機構として構成することも可能である。
図2〜図4に示すように、上記ロアリンク6は、上記クランクピン5に嵌合する円筒形のクランクピン軸受部11を中央に有し、かつこのクランクピン軸受部11を挟んで互いにほぼ180°反対側となる位置に、アッパピン用ピンボス部12およびコントロールピン用ピンボス部13がそれぞれ設けられている。このロアリンク6は、全体として、菱形に近い平行四辺形をなしており、クランクピン軸受部11の中心を通る分割面14において、アッパピン用ピンボス部12を含むロアリンクアッパ6Aと、コントロールピン用ピンボス部13を含むロアリンクロア6Bと、の2部品に分割して形成されている。これらのロアリンクアッパ6Aおよびロアリンクロア6Bは、クランクピン軸受部11をクランクピン5に嵌め込んだ上で、互いに逆向きに挿入される一対のボルト32によって互いに締結されている。
上記アッパピン用ピンボス部12は、アッパリンク3を軸方向中央部に挟むように二股状の構成となっており、アッパピン4の軸方向の両端部を支持する一対のアッパピン用ピンボス部12の各々が、ロアリンク6の軸方向の端面に沿って延びている(図4参照)。つまり、一対のアッパピン用ピンボス部12の間に、アッパリンク3の揺動運動を可能とする一定幅の溝部15が存在する。各々のアッパピン用ピンボス部12は、円形のピン嵌合孔16を有し、これらのピン嵌合孔16にアッパピン4が圧入されている。なお、図2〜図4には、ロアリンク6がアッパピン4とともに図示されているが、アッパピン4の実際の圧入作業は、アッパリンク3をロアリンク6に組み付ける際に行われる。
コントロールピン用ピンボス部13も基本的に同様の構成であり、二股状をなす一対のコントロールピン用ピンボス部13の間の溝部17にコントロールリンク7が組み合わされ、コントロールピン9の両端部がコントロールピン用ピンボス部13のピン嵌合孔18に圧入されている。
上記クランクピン軸受部11は、図示せぬ半割り状の軸受メタルを介してクランクピン5に嵌合するものである。ここで、本実施例においては、クランクピン5側から潤滑油の供給を受けてアッパピン4およびコントロールピン9へ向けてそれぞれ潤滑油を供給するように、クランクピン軸受部11に油供給孔19,20が貫通形成されている。これらの油供給孔19,20は、クランクピン軸受部11の軸方向のほぼ中央に位置し、かつ半径方向にほぼ沿って形成されている。
そして、アッパピン用ピンボス部12においては、油供給孔19から供給されてくる潤滑油を一時的に溜める油溜め部21(図3参照)を溝部15の下部に形成するように、矩形の板状部材22がロアリンク6の外側面に取り付けられている。本実施例においては、溝部15の下端が位置するロアリンク6の外側面(換言すればアッパリンク側ピンボス部12の下縁)が平面をなすので、上記板状部材22は、平坦な矩形の板、例えば鋼もしくはアルミニウム合金等の金属板あるいは硬質合成樹脂板等が用いられ、一対のネジ23によってロアリンク6(ロアリンクアッパ6A)に取り付けられている。
上記ロアリンク6に連結されるアッパリンク3は、炭素鋼の鍛造等によって棒状に構成されており、その端部には、上記アッパピン4に回転可能に嵌合する円筒状のアッパリンク側ピンボス部25が一体に形成されている。図5(a),(b)は、アッパリンク側ピンボス部25の詳細を示しており、図示するように、アッパリンク側ピンボス部25は、一対のアッパピン用ピンボス部12の内側面に対向する軸方向両端の端面26と、アッパピン4が図示せぬ軸受メタルを介して挿通される軸受孔27と、外周面28と、から略円筒状に構成されている。ここで、上記端面26は、上記軸受孔27を囲む内周寄りの環状の平面部26aと、この平面部の外周側に位置するテーパ部26bと、からなり、上記平面部26が機械加工により仕上げられているのに対し、上記テーパ部26bは、鍛造等による粗面のままとなっている。そして、上記端面26の各々には、外周面28から軸受孔27に至る半径方向に沿った油溝29が凹設されている。この油溝29は、上記テーパ部26bと上記平面部26aとの両者に亘って形成されており、かつ、周方向の位置としては、クランクピン5側つまり油供給孔19に対向する側に設けられている。なお、平面部26とアッパピン用ピンボス部12内側面との間に残存する間隙は、比較的小さく設定されている。
図6は、上記のように構成されたアッパリンク3とロアリンク6とをアッパピン4を介して組み合わせた状態の要部の断面説明図であり、図7は、この要部における潤滑油の流れを説明する説明図である。
内燃機関の図示せぬオイルポンプによって加圧された潤滑油は、シリンダブロック内のメインギャラリからクランクシャフト内部の潤滑油通路(図示せず)を通して各気筒のクランクピン5とロアリンク6(クランクピン軸受部11)との間の摺動面に供給される。この潤滑油の一部が、ロアリンク6の油供給孔19を通してアッパリンク側ピンボス部25ならびにアッパピン4へ向けて供給され、アッパリンク側ピンボス部25の下方に位置する油溜め部21内に潤滑油が溜められる。
油溜め部21は、図示するように、アッパリンク側ピンボス部25の下側を下方から覆うように構成されており、加圧された状態で供給される潤滑油は、油溜め部21とアッパリンク側ピンボス部25との間に形成される空間30内に充満し、かつここから順次溢れ出るようになる。そして、アッパリンク側ピンボス部25は、このように空間30内に充満した潤滑油の中に少なくとも外周面28の一部が接した状態となり、この状態でロアリンク6の揺動運動に伴って相対的に往復回転運動する。
従って、空間30内の潤滑油がある程度の加圧状態にあることと相俟って、アッパリンク側ピンボス部25の端面26における油溝29が少なくとも部分的に潤滑油中に没した状態で往復回転運動することにより、潤滑油が油溝29を通して内周側へ導かれ、アッパピン4とアッパリンク側ピンボス部25との間の摺動面に供給される。アッパリンク側ピンボス部25の端面26は、上述したように軸受孔27を囲む環状の平面部26aと外周側のテーパ部26bと、からなり、両者に亘って油溝29が凹設されているので、テーパ部26bを通して油溝29へ潤滑油が流入しやすく、確実にアッパピン4側へ潤滑油が導かれる。このような潤滑油の供給ないし潤滑作用はピストン1の行程位置に拘わらずに連続的になされる。従って、大きな燃焼荷重が作用するアッパピン4とアッパリンク3との連結部を確実かつ十分に潤滑することができる。
なお、油溝29と油供給孔19との相対的な位置関係は、ロアリンク6の揺動姿勢等によって多少変化するが、基本的には、図6に示すように、油溝29に対向するように油供給孔19を設けることが望ましい。これにより、油供給孔19から噴出する潤滑油の流れ自体によっても油溝29を通してアッパピン4側へ潤滑油が供給され易くなる。
次に、上記実施例の一部を変更したいくつかの変形例を説明する。
図8は、別部材の板状部材22を用いずに、油溜め部21をロアリンク6自体に一体に形成した実施例を示している。すなわち、ロアリンク6における一対のアッパピン用ピンボス部12の間の溝部15下端が略U字形に閉じた形状に形成されており、これによって、アッパリンク側ピンボス部25の下側部分を囲む油溜め部21が形成されている。
図9は、ロアリンク6の上面にさらに第2の板状部材22Aを設けて、溝部15上端を閉塞するようにした実施例を示している。上記第2の板状部材22Aは、ロアリンク6下側の板状部材22と同様に、一対のネジ23によってロアリンク6(ロアリンクアッパ6A)に取り付けられている。従って、この実施例では、油供給孔19を通して供給される潤滑油が、アッパリンク側ピンボス部25の下方の空間30および上方の空間30Aの双方に充満し、油溝29を通してアッパピン4側へ導入されやすくなる。
次に図10は、油溝29の形状を変更した実施例を示している。すなわち、この実施例では、アッパリンク側ピンボス部25の端面に、それぞれ一対の油溝29A,29Bが設けられており、これらの油溝29A,29Bは、アッパリンク側ピンボス部25の半径線に対し傾いた略円弧形に湾曲して形成されている。特に、油溜め部21に対するアッパリンク側ピンボス部25の相対回転に伴って、各油溝29A,29B内で半径方向内周側への速度成分が生じる方向に、それぞれ傾いて形成されている。具体的には、図10においてアッパリンク側ピンボス部25が時計回り方向に回転すると、一方の油溝29Aを通して潤滑油が内周側へ取り込まれ、反時計回り方向に回転すると、他方の油溝29Bを通して潤滑油が内周側に取り込まれる。なお、図示例では、図9に示した第2の板状部材22Aを具備するロアリンク6の構成と組み合わされているが、図6や図8の実施例のように第2の板状部材22Aを具備しない構成と組み合わせることも可能である。
図11は、アッパリンク側ピンボス部25の外周面に、潤滑油を油溝29に案内する突起部31を設けた実施例を示している。突起部31は、油溝29の外周側の開口部に隣接して、特に、油溜め部21と反対側となる側に設けられている。このようにアッパリンク側ピンボス部25に付加された突起部31は、図11においてアッパリンク側ピンボス部25が時計回り方向に回転すると、空間30内(換言すれば油溜め部21内)に充満している潤滑油を押していき、回転方向の先端縁31aに沿って潤滑油を油溝29内に案内する。
図12は、図10に示した2つの湾曲した油溝29A,29Bに、さらに突起部31A,31Bを付加した実施例を示している。突起部31A,31Bは、油溝29A,29Bの傾きに対応して対称をなすように配置されており、アッパリンク側ピンボス部25が時計回り方向に回転するときには、一方の突起部31Aが油溝29Aへと潤滑油を案内し、反時計回り方向に回転するときには、他方の突起部31Bが油溝29Bへと潤滑油を案内する。
図13は、油溝29の位置に関する変形例を示しており、この実施例では、ピストン1が上死点付近にあるとき(つまり、アッパピン4側が高位となるようにロアリンク6が大きく傾いている姿勢にあるとき)に、油溝29が油溜め部21の範囲内にあるように、その位置が設定されている。特に、特許文献1等に開示されているようにコントロールリンク7基端の支持ピン8の位置を可変とすることで可変圧縮比機構として構成した場合に、図(a)に示す低圧縮比状態と図(b)に示す高圧縮比状態の双方で、油溝29が油溜め部21の範囲内にあるように、油溝29の位置が選択されている。
このような構成では、アッパピン4に燃焼荷重が入力される上死点付近において、アッパピン4への潤滑油の供給がより確実になされる。
Claims (7)
- 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、他端が上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、
上記アッパピンは、上記ロアリンクの一端部に二股状に形成された一対のアッパピン用ピンボス部に両端部が支持され、中央部に上記アッパリンク端部のアッパリンク側ピンボス部が嵌合する、内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑構造であって、
上記ロアリンクの上記一対のアッパピン用ピンボス部の間に開口形成され、上記クランクピンから供給される潤滑油を上記アッパピンへ向かって供給する油供給孔と、
上記アッパリンク側ピンボス部の下方を覆うように一対のアッパピン用ピンボス部の間に亘って設けられた油溜め部と、
上記アッパリンク側ピンボス部の端面に、該アッパリンク側ピンボス部の外周面から内周の軸受孔へと凹設された油溝と、
を備えた内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑構造。 - 上記油溜め部は、上記一対のアッパピン用ピンボス部の間の溝部下端を覆うように上記ロアリンクに板状部材を取り付けることにより構成されている、請求項1に記載の内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑構造。
- 上記油溜め部は、上記一対のアッパピン用ピンボス部の間の溝部下端を閉じた形状とすることにより上記ロアリンクと一体に形成されている、請求項1に記載の内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑構造。
- 上記アッパリンク側ピンボス部の端面は、上記軸受孔を囲む内周寄りの環状の平面部と、この平面部の外周側に位置するテーパ部と、からなり、上記油溝は、上記テーパ部と上記平面部との両者に亘って形成されている、請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑構造。
- 上記油溝が、上記油溜め部に対する相対回転に伴って半径方向内周側への速度成分が生じる方向に、半径線に対し傾いて形成されている、請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑構造。
- 上記油溝の外周側の端縁に隣接して、上記アッパリンク側ピンボス部の外周面に、潤滑油を上記油溝に案内する突起部が設けられている、請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑構造。
- 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、他端が上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、
上記アッパピンは、上記ロアリンクの一端部に二股状に形成された一対のアッパピン用ピンボス部に両端部が支持され、中央部に上記アッパリンク端部のアッパリンク側ピンボス部が嵌合する、内燃機関のピストンクランク機構において、
上記アッパリンク側ピンボス部の下方を囲む油溜め部と該アッパリンク側ピンボス部との間に生じる空間内に、上記ロアリンクに設けた油供給孔を介してクランクピンから潤滑油を圧送して、上記アッパリンク側ピンボス部の少なくとも一部が潤滑油中に接するように潤滑油を溜め、
上記アッパリンク側ピンボス部の端面に凹設した油溝を通して該アッパリンク側ピンボス部内周の軸受孔に潤滑油を導くようにした、内燃機関のピストンクランク機構におけるアッパピンの潤滑方法。
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