WO2019234876A1 - 内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構 - Google Patents

内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構 Download PDF

Info

Publication number
WO2019234876A1
WO2019234876A1 PCT/JP2018/021801 JP2018021801W WO2019234876A1 WO 2019234876 A1 WO2019234876 A1 WO 2019234876A1 JP 2018021801 W JP2018021801 W JP 2018021801W WO 2019234876 A1 WO2019234876 A1 WO 2019234876A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
link
bearing portion
lower link
mating surface
crank mechanism
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/021801
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智也 東條
孝司 田辺
小林　誠
Original Assignee
日産自動車株式会社
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 日産自動車株式会社 filed Critical 日産自動車株式会社
Priority to US16/972,106 priority Critical patent/US11131241B2/en
Priority to JP2020523926A priority patent/JP6923083B2/ja
Priority to PCT/JP2018/021801 priority patent/WO2019234876A1/ja
Priority to EP18922020.5A priority patent/EP3805537B1/en
Priority to CN201880093694.4A priority patent/CN112189085B/zh
Publication of WO2019234876A1 publication Critical patent/WO2019234876A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/045—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Definitions

  • the present invention relates to a multi-link type piston crank mechanism for an internal combustion engine.
  • the lower link in such a multi-link piston crank mechanism is divided into a pair of lower link members at a mating surface (divided surface) along the diameter direction of a cylindrical crankpin bearing portion into which the crankpin is fitted.
  • the pair of lower link members are fastened together by a plurality of bolts to form a lower link.
  • a force acts to shift (separate) the pair of lower link members along the mating surface of the lower link by a load acting on the lower link.
  • the lower link may be displaced along the mating surface of the lower link.
  • the bolt that fastens the pair of lower link members may be damaged due to shear stress caused by the displacement of the pair of lower link members along the mating surfaces of the lower links.
  • the lower link of Patent Document 1 is uniformly machined on the entire mating surface of the lower link, and the friction coefficient of the mating surface of the lower link is not different depending on the location.
  • the lower link is a very hard material, and an expensive tool is required to perform machining on the mating surface of the lower link.
  • the manufacturing cost of the lower link can be reduced as the machining range that requires expensive tools is reduced.
  • a multi-link type piston crank mechanism of an internal combustion engine includes a first link coupled to a piston, a first link coupled to the other end of the first link via a first coupling pin, and coupled to the crank pin. And a third link having one end connected to the second link via a second connecting pin and the other end supported on the engine body side.
  • the second link is divided into a second link upper and a second link lower at a mating surface including a plane including the central axis of the crankpin bearing portion.
  • the mating surface of the second link is a surface of the second mating surface where the surface roughness of the first mating surface located on the first link side from the crankpin bearing portion is located on the third link side from the crankpin bearing portion. Greater than roughness.
  • the present invention is based on the knowledge that even when the surface roughness of the second mating surface is reduced (thinned), the deviation is unlikely to occur when the combustion load F acts on the second link, the surface roughness of the first mating surface. Was made larger than the surface roughness of the second mating surface.
  • the second mating surface can simplify machining as compared with the first mating surface, and the manufacturing cost of the lower link can be reduced as a whole.
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a schematic configuration of a multi-link piston crank mechanism 1 of an internal combustion engine of a first embodiment to which the present invention is applied.
  • the internal combustion engine having the multi-link type piston crank mechanism 1 is mounted on a vehicle such as an automobile, for example.
  • the multi-link type piston crank mechanism 1 is roughly composed of a piston 2, an upper link 4 as a first link, a lower link 7 as a second link, and a control link 9 as a third link.
  • the piston 2 is rotatably connected to one end of the upper link 4 via a piston pin 3.
  • the other end of the upper link 4 is rotatably connected to one end side of the lower link 7 via an upper pin 5 as a first connecting pin.
  • the lower link 7 is rotatably connected to the crankpin 6a of the crankshaft 6.
  • the control link 9 has one end rotatably connected to the other end of the lower link 7 via a control pin 8 as a second connecting pin.
  • control link 9 The other end of the control link 9 is rotatably connected to the eccentric shaft portion 10a of the control shaft 10 supported on the engine body side.
  • the control shaft 10 is disposed in parallel with the crankshaft 6 and is rotatably supported by, for example, a cylinder block (not shown).
  • the other end of the control link 9 that is rotatably connected to the eccentric shaft portion 10a of the control shaft 10 is swingably supported on the engine body side.
  • the central axis of the eccentric shaft portion 10 a is eccentric by a predetermined amount with respect to the rotation center of the control shaft 10.
  • the multi-link type piston crank mechanism 1 has a piston 2 and a crank pin 6a of the crankshaft 6 linked by a plurality of links.
  • the multi-link type piston crank mechanism 1 can change the position of the piston 2 at the top dead center by rotating the control shaft 10 and changing the position of the eccentric shaft portion 10a, thereby changing the mechanical compression ratio of the internal combustion engine. can do.
  • the control shaft 10 regulates the degree of freedom of the lower link 7 and is driven to rotate by, for example, an actuator made of an electric motor.
  • the multi-link type piston crank mechanism 1 can be configured such that the compression ratio is not variable by fixing the position of the eccentric shaft portion 10a. That is, the multi-link type piston crank mechanism 1 may be configured as a fixed compression ratio mechanism by connecting the other end of the control link 9 to a support pin supported on the engine body side in a rotatable manner instead of the control shaft 10. Is possible.
  • FIG. 2 is a front view of the lower link 7.
  • the lower link 7 has a cylindrical crankpin bearing portion 11 fitted in the crankpin 6a at the center.
  • the lower link 7 has a pair of upper pin bearing portions 12 and a pair of control pin bearing portions 13 at positions that are substantially 180 ° opposite to each other with the crankpin bearing portion 11 interposed therebetween.
  • the upper pin bearing portion 12 corresponds to a first connecting pin bearing portion.
  • the control pin bearing portion 13 corresponds to a second connecting pin bearing portion.
  • the lower link 7 has a parallelogram shape close to a rhombus as a whole.
  • the lower link 7 includes a lower link upper 15 as a second link upper including the upper pin bearing portion 12 and a second link lower including the control pin bearing portion 13 on a dividing surface 14 passing through the center of the crankpin bearing portion 11.
  • the lower link lower 16 is divided into two parts.
  • the lower link upper 15 and the lower link lower 16 are formed by forging or casting of carbon steel.
  • the dividing surface 14 is formed of a single plane including the central axis of the crankpin bearing portion 11, and is a mating surface of the lower link upper 15 and the lower link lower 16.
  • the dividing surface 14 is a first dividing surface 14a as a first mating surface located on the upper link 4 side from the crankpin bearing portion 11 and a second mating surface located on the control link 9 side from the crankpin bearing portion 11. And a second divided surface 14b.
  • the first dividing surface 14a is configured by an upper side first end surface 15a on the lower link upper 15 side and a lower side first end surface 16a on the lower link lower 16 side.
  • the second divided surface 14b is configured by an upper second end surface 15b on the lower link upper 15 side and a lower second end surface 16b on the lower link lower 16 side. That is, the lower link upper 15 has an upper-side first end surface 15a constituting the first divided surface 14a and an upper-side second end surface 15b constituting the second divided surface 14b. Further, the lower link lower 16 has a lower-side first end face 16a constituting the first divided surface 14a and a lower-side second end face 16b constituting the second divided surface 14b.
  • the dividing surface 14 of the lower link 7 is orthogonal to the input direction of the combustion load F as shown in FIG.
  • the first divided surface 14a is a surface on which the combustion load F acts as a compression load.
  • the split surface 14 is inclined with respect to the lower link width direction along a straight line connecting the center of the upper pin bearing portion 12 and the center of the control pin bearing portion 13 as viewed in the crankshaft axial direction.
  • the dividing surface 14 is inclined obliquely with respect to a plane including the central axis of the upper pin bearing portion 12 and the central axis of the control pin bearing portion 13.
  • the upper pin bearing portion 12 side in the lower link width direction is one end side of the lower link 7
  • the control pin bearing portion 13 side in the lower link width direction is the other end side of the lower link 7.
  • lower link upper 15 and lower link lower 16 are fastened to each other by a pair of bolts (not shown) inserted in opposite directions after the crankpin bearing portion 11 is fitted into the crankpin 6a. Furthermore, the lower link upper 15 and the lower link lower 16 are fastened by two bolts disposed on both sides of the crankpin bearing portion 11. The lower link upper 15 and the lower link lower 16 may be fastened with two or more bolts.
  • the inventors of the present application analyzed the behavior of the split surface 14 of the lower link 7 when the combustion load F was applied. As a result, it has been found that the first divided surface 14a on the upper link 4 side is displaced when the friction coefficient is reduced. Further, it has been found that the second divided surface 14b on the control link 9 side is not easily displaced even if the friction coefficient is reduced. That is, the second divided surface 14b on the control link 9 side is less likely to be displaced when the combustion load F acts on the lower link 7 even if machining is omitted and the surface roughness is reduced (thinned). found.
  • the lower link 7 makes the surface roughness of the first divided surface 14a larger (rougher) than the surface roughness of the second divided surface 14b.
  • machining for example, grinding using a disk-shaped tool 21 is performed on the first divided surface 14a.
  • machining is performed on the upper side first end surface 15 a of the lower link upper 15 and the lower side first end surface 16 a of the lower link lower 16.
  • tool marks T ⁇ b> 1 extending along the axial direction of the crankpin bearing portion 11 are formed on the upper first end surface 15 a and the lower first end surface 16 a.
  • the tool mark T1 is a pattern in which peaks and valleys are alternately repeated along the radial direction of the crankpin bearing portion 11.
  • the first dividing surface 14a has a large surface roughness as the mating surfaces of both the lower link upper 15 and the lower link lower 16 are alternately and repeatedly formed with peaks and valleys along the radial direction of the crankpin bearing portion 11. Yes.
  • the first divided surface 14a has a predetermined surface roughness in which the mating surfaces of both the lower link upper 15 and the lower link lower 16 have a predetermined surface roughness in which peaks and troughs are alternately repeated along the radial direction of the crankpin bearing portion 11. It has become.
  • the first divided surface 14a has an effect of the displacement generated when the combustion load F acts on the lower link 7 by meshing the tool mark T1 on the upper first end surface 15a with the tool mark T1 on the lower first end surface 16a. Can be prevented.
  • Such tool mark T1 is formed by rotating and grinding a disk-shaped tool 21 as shown in FIG.
  • the tool mark T1 is substantially parallel to the axial direction of the crank pin bearing portion 11. Formed to be.
  • the upper side first end surface 15a and the lower side first end surface 16a are arranged so that the center Cr of the tool 21 passes through the center position along the axial direction of the crankpin bearing portion 11 in plan view (as shown in FIG. 3). Grinding is performed by moving the tool 21 horizontally.
  • a straight line L in FIG. 3 is a straight line passing through the center position along the axial direction of the crankpin bearing 11.
  • the second divided surface 14b is formed so that the surface roughness Ra is smaller than the surface roughness of the first divided surface 14a. That is, the second divided surface 14b has a surface roughness that can be ground with a general grindstone, and may not be particularly post-processed in some cases.
  • the upper side second end surface 15b of the lower link upper 15 and the lower side second end surface 16b of the lower link lower 16 do not need to be machined like the first divided surface 14a. Furthermore, even if the upper side second end surface 15b and the lower side second end surface 16b are subjected to machining, grinding with a general grindstone is sufficient, and in some cases, machining may not be performed.
  • the second divided surface 14b in the first embodiment is ground with a general grindstone.
  • the upper side second end surface 15b of the lower link upper 15 and the lower side second end surface 16b of the lower link lower 16 are ground by a general grindstone.
  • tool marks T ⁇ b> 2 extending along the axial direction of the crankpin bearing portion 11 are formed on the upper-side second end surface 15 b and the lower-side second end surface 16 b of the first embodiment.
  • Such a tool mark T2 is formed by rotating and grinding a grindstone (not shown).
  • the tool mark T2 is a pattern in which peaks and valleys are alternately repeated along the radial direction of the crankpin bearing portion 11. That is, in the second dividing surface 14 b, the mating surfaces of both the lower link upper 15 and the lower link lower 16 are alternately and repeatedly crested and valleys along the radial direction of the crankpin bearing portion 11. However, the tool mark T2 is finer than the tool mark T1. Therefore, the surface roughness of the second divided surface 14b is smaller than that of the first divided surface 14a. In other words, the second dividing surface 14b is a first dividing surface in which the mating surfaces of both the lower link upper 15 and the lower link lower 16 are continuously repeated alternately in the crest and valley along the radial direction of the crankpin bearing portion 11. The surface roughness is a predetermined surface roughness smaller than 14a.
  • the lower link 7 performs machining with the tool 21 on the first divided surface 14a and does not perform machining with the tool 21 on the second divided surface 14b.
  • the lower link 7 is formed so that the surface roughness of the first divided surface 14a is larger than the surface roughness of the second divided surface 14b.
  • the machining by the tool 21 is performed only within a range necessary for preventing a shift between the lower link upper 15 and the lower link lower 16 on the dividing surface 14 of the lower link 7 when the combustion load F acts on the lower link 7. Will be given.
  • the range of machining by the tool 21 can be reduced, and the manufacturing cost of the lower link 7 can be reduced.
  • the second dividing surface 14b can simplify the machining as compared with the first dividing surface 14a, and the manufacturing cost of the lower link 7 can be reduced as a whole.
  • the lifetime of the tool 21 can be extended because the use frequency of the tool 21 decreases.
  • FIG. 5 is an explanatory view schematically showing a schematic configuration of the multi-link piston crank mechanism 30 of the internal combustion engine of the second embodiment to which the present invention is applied.
  • the multi-link piston crank mechanism 30 has substantially the same configuration as the multi-link piston crank mechanism 1 of the first embodiment described above, but the lower link upper 33 has an upper pin bearing portion 12 and a control pin bearing portion 13. Thus, the lower link 32 is divided.
  • the lower link 32 is a lower link upper 33 serving as a second link upper including the upper pin bearing portion 12 and the control pin bearing portion 13 in the split surface 31 formed of a single plane including the central axis of the crankpin bearing portion 11.
  • a lower link lower 34 as a second link lower made up of other parts.
  • the dividing surface 31 of the lower link 32 is orthogonal to the input direction of the combustion load F.
  • the dividing surface 31 is a first dividing surface 31a as a first mating surface located on the upper link 4 side from the crankpin bearing portion 11, and a second mating surface located on the control link 9 side from the crankpin bearing portion 11. And a second divided surface 31b.
  • the first divided surface 31a is a surface on which the combustion load F acts as a compression load.
  • the split surface 31 of the second embodiment is substantially parallel to a straight line connecting the center of the upper pin bearing portion 12 and the center of the control pin bearing portion 13 as viewed in the crankshaft axial direction.
  • the dividing surface 31 is substantially parallel to a plane including the central axis of the upper pin bearing portion 12 and the central axis of the control pin bearing portion 13.
  • the lower link upper 33 has an upper-side first end surface 33a constituting the first divided surface 31a and an upper-side second end surface 33b constituting the second divided surface 31b.
  • the lower link lower 34 has a lower-side first end surface 34a constituting the first divided surface 14a and a lower-side second end surface 34b constituting the second divided surface 31b.
  • the surface roughness of the first divided surface 31a on the upper link 4 side is larger (rougher) than the surface roughness of the second divided surface 31b on the control link 9 side.
  • the lower link 32 performs machining with the tool 21 described above on the first divided surface 31a and does not perform machining with the tool 21 on the second divided surface 14b.
  • a tool mark extending along the axial direction of the crankpin bearing portion 11 is formed on the upper first end surface 33a and the lower first end surface 34a.
  • This tool mark is a pattern in which peaks and valleys are alternately repeated along the radial direction of the crankpin bearing portion 11.
  • the first split surface 31a effectively engages with the tool mark on the upper first end surface 33a and the tool mark on the lower first end surface 34a, thereby effectively preventing the displacement that occurs when the combustion load F acts on the lower link 32. Can be prevented.
  • the upper-side second end surface 33b and the lower-side second end surface 34b are sufficient to be ground with a general grindstone even if they are machined, and may not be machined in some cases.
  • tool marks extending along the axial direction of the crankpin bearing portion 11 are formed on the upper side second end surface 33b and the lower side second end surface 34b. To be formed.
  • This tool mark is a pattern in which peaks and valleys are alternately repeated along the radial direction of the crankpin bearing portion 11.
  • the multi-link piston crank mechanism 30 according to the second embodiment can achieve substantially the same operational effects as the multi-link piston crank mechanism 1 described above.
  • the upper side first end surface 33 a of the lower link upper 33 and the lower side first end surface 34 a of the lower link lower 34 are reduced. It is also possible to perform machining with the tool 21 only on one of them.

Landscapes

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

Abstract

ロアリンク（７）は、クランクピン軸受部（１１）の中心軸を含む分割面（１４）において、アッパピン軸受部（１２）を含むロアリンクアッパ（１５）と、コントロールピン軸受部（１３）を含むロアリンクロア（１６）と、の２部品に分割して形成されている。分割面（１４）は、クランクピン軸受部（１１）よりアッパリンク側に位置する第１分割面（１４ａ）と、クランクピン軸受部（１１）よりコントロールリンク側に位置する第２分割面（１４ｂ）と、を有している。ロアリンク（７）は、第１分割面（１４ａ）の表面粗さを第２分割面（１４ｂ）の表面粗さよりも大きくする。

Description

内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構
　本発明は、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、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広く知られている。
　このような複リンク式ピストンクランク機構におけるロアリンクは、クランクピンが嵌合する円筒状のクランクピン軸受部の直径方向に沿う合わせ面（分割面）で一対のロアリンク部材に分割されている。一対のロアリンク部材は、複数のボルトにより互いに締結されてロアリンクとなる。
　このようなロアリンクにおいては、機関運転中、ロアリンクに作用する荷重によりロアリンクの合わせ面に沿って一対のロアリンク部材をずらそう（引き離そう）とする力が作用する。
　そのため、ロアリンクは、ロアリンクの合わせ面に沿ってずれが生じる虞がある。また、一対のロアリンク部材を締結するボルトは、ロアリンクの合わせ面に沿った一対のロアリンク部材のずれにより、剪断応力が生じて破損する虞がある。
　例えば、特許文献１には、このようなロアリンクの合わせ面に機械加工を施して摩擦係数を高め、ロアリンクに荷重が作用してもロアリンクの合わせ面に沿って一対のロアリンク部材にずれが生じないようにする技術が開示されている。
　特許文献１のロアリンクは、ロアリンクの合わせ面全体に一様な機械加工を施しており、ロアリンクの合わせ面の摩擦係数を場所によって異ならせたものではない。
　しかしながら、ロアリンクに荷重が作用した際のロアリンクの合わせ面に沿った一対のロアリンク部材のずれと、ロアリンクの合わせ面の摩擦係数との相関に関しては十分な解析がなされていなかった。
　ロアリンクは、非常に硬い材質であり、ロアリンクの合わせ面に機械加工を施すためには高価な工具が必要となる。
　従って、ロアリンクの製造コストは、高価な工具を必要とする機械加工の範囲が小さくなるほど低減できる。
　つまり、特許文献１のロアリンクは、ロアリンクの合わせ面に施す機械加工の範囲について十分な検討がなされておらず、ロアリンクの製造コストを低減するにあたって更なる改善の余地がある。
特開２００５－１４７３７６号公報
　本発明の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構は、ピストンに連結された第１リンクと、上記第１リンクの他端に第１連結ピンを介して連結され、かつクランクピンに連結された第２リンクと、一端が上記第２リンクに第２連結ピンを介して連結され、他端が機関本体側に支持された第３リンクと、を備えている。
　上記第２リンクは、クランクピン軸受部の中心軸を含む平面からなる合わせ面で第２リンクアッパと第２リンクロアに分割構成される。上記第２リンクの合わせ面は、上記クランクピン軸受部より第１リンク側に位置する第１合わせ面の表面粗さが上記クランクピン軸受部より第３リンク側に位置する第２合わせ面の表面粗さよりも大きい。
　本発明は、第２合わせ面の表面粗さを小さく（細く）しても燃焼荷重Ｆが第２リンクに作用した際にずれが生じにくいとの知見に基づき、第１合わせ面の表面粗さを第２合わせ面の表面粗さよりも大きくした。
　そのため、第２合わせ面は、第１合わせ面に比べて機械加工を簡略化することができ、総じてロアリンクの製造コストを低減することができる。
本発明に係る第１実施例の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構の概略構成を模式的に示した説明図。 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の要部であるロアリンクの正面図。 ロアリンクの分割面に機械加工を施す工程を模式的に示した説明図。 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の要部であるロアリンクを模式的に示した説明図。 本発明に係る第２実施例の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構の概略構成を模式的に示した説明図。
　以下、本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、本発明が適用される第１実施例の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構１の概略構成を模式的に示した説明図である。
　複リンク式ピストンクランク機構１を有する内燃機関は、例えば、自動車等の車両に搭載される。
　複リンク式ピストンクランク機構１は、ピストン２と、第１リンクとしてのアッパリンク４と、第２リンクとしてのロアリンク７と、第３リンクとしてのコントロールリンク９と、から大略構成されている。
　ピストン２は、ピストンピン３を介してアッパリンク４の一端に回転可能に連結されている。
　アッパリンク４は、他端が第１連結ピンとしてのアッパピン５を介してロアリンク７の一端側に回転可能に連結されている。
　ロアリンク７は、クランクシャフト６のクランクピン６ａに回転可能に連結されている。
　コントロールリンク９は、一端が第２連結ピンとしてのコントロールピン８を介してロアリンク７の他端側に回転可能に連結されている。
　コントロールリンク９は、他端が機関本体側に支持されるコントロールシャフト１０の偏心軸部１０ａに回転可能に連結されている。
　コントロールシャフト１０は、クランクシャフト６と平行に配置されるものであって、例えば、シリンダブロック（図示せず）に回転可能に支持される。
　つまり、コントロールシャフト１０の偏心軸部１０ａに回転可能に連結されているコントロールリンク９の他端は、機関本体側に揺動可能に支持されていることになる。偏心軸部１０ａの中心軸は、コントロールシャフト１０の回転中心に対して所定量偏心している。
　複リンク式ピストンクランク機構１は、ピストン２とクランクシャフト６のクランクピン６ａとを複数のリンクで連係したものである。
　複リンク式ピストンクランク機構１は、コントロールシャフト１０を回転させて偏心軸部１０ａの位置を変更することで、上死点におけるピストン２の位置が変更可能となり、内燃機関の機械的圧縮比を変更することができる。
　コントロールシャフト１０は、ロアリンク７の自由度を規制するものであり、例えば、電動モータからなるアクチュエータ等によって回転駆動される。
　なお、複リンク式ピストンクランク機構１は、偏心軸部１０ａの位置を固定することで、圧縮比を可変としない構成とすることも可能である。すなわち、複リンク式ピストンクランク機構１は、コントロールシャフト１０に替えて、機関本体側に支持される支持ピンにコントロールリンク９の他端を回転可能に連結し、固定圧縮比機構として構成することも可能である。
　図２は、ロアリンク７の正面図である。ロアリンク７は、クランクピン６ａに嵌合する円筒状のクランクピン軸受部１１を中央に有している。また、ロアリンク７は、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、一対のアッパピン軸受部１２及び一対のコントロールピン軸受部１３を有している。アッパピン軸受部１２は、第１連結ピン軸受部に相当するものである。コントロールピン軸受部１３は、第２連結ピン軸受部に相当するものである。
　ロアリンク７は、全体として、菱形に近い平行四辺形をなしている。ロアリンク７は、クランクピン軸受部１１の中心を通る分割面１４において、アッパピン軸受部１２を含む第２リンクアッパとしてのロアリンクアッパ１５と、コントロールピン軸受部１３を含む第２リンクロアとしてのロアリンクロア１６と、の２部品に分割して形成されている。
　ロアリンクアッパ１５及びロアリンクロア１６は、炭素鋼の鍛造や鋳造等によって形成されたものである。
　分割面１４は、クランクピン軸受部１１の中心軸を含む単一の平面からなり、ロアリンクアッパ１５とロアリンクロア１６の合わせ面をとなる。分割面１４は、クランクピン軸受部１１よりアッパリンク４側に位置する第１合わせ面としての第１分割面１４ａと、クランクピン軸受部１１よりコントロールリンク９側に位置する第２合わせ面としての第２分割面１４ｂと、を有している。
　第１分割面１４ａは、ロアリンクアッパ１５側のアッパ側第１端面１５ａと、ロアリンクロア１６側のロア側第１端面１６ａとによって構成される。第２分割面１４ｂは、ロアリンクアッパ１５側のアッパ側第２端面１５ｂと、ロアリンクロア１６側のロア側第２端面１６ｂとによって構成される。つまり、ロアリンクアッパ１５は、第１分割面１４ａを構成するアッパ側第１端面１５ａと、第２分割面１４ｂを構成するアッパ側第２端面１５ｂと、を有している。また、ロアリンクロア１６は、第１分割面１４ａを構成するロア側第１端面１６ａと、第２分割面１４ｂを構成するロア側第２端面１６ｂと、を有している。
　ロアリンク７の分割面１４は、図２示すように、燃焼荷重Ｆの入力方向に対して直交している。また、第１分割面１４ａは、燃焼荷重Ｆが圧縮荷重として作用する面である。
　分割面１４は、クランクシャフト軸方向視で、アッパピン軸受部１２の中心とコントロールピン軸受部１３の中心とを結ぶ直線に沿ったロアリンク幅方向に対して傾斜している。換言すると、分割面１４は、アッパピン軸受部１２の中心軸とコントロールピン軸受部１３の中心軸とを含む平面に対して斜めに傾いている。
　本実施例では、ロアリンク幅方向におけるアッパピン軸受部１２側をロアリンク７の一端側とし、ロアリンク幅方向におけるコントロールピン軸受部１３側をロアリンク７の他端側とする。
　これらのロアリンクアッパ１５及びロアリンクロア１６は、クランクピン軸受部１１をクランクピン６ａ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（図示せず）によって互いに締結されている。さらに言えば、ロアリンクアッパ１５とロアリンクロア１６は、クランクピン軸受部１１の両側に配置した２本のボルトによって締結されている。なお、ロアリンクアッパ１５とロアリンクロア１６とは、２本以上のボルトで締結するようにしてもよい。
　本願の発明者らは、燃焼荷重Ｆが作用した際のロアリンク７の分割面１４の挙動を解析した。その結果、アッパリンク４側の第１分割面１４ａでは、摩擦係数を小さくするとずれが生じることが判明した。また、コントロールリンク９側の第２分割面１４ｂでは、摩擦係数を小さくしてもずれが生じにくいことが判明した。つまり、コントロールリンク９側の第２分割面１４ｂは、機械加工を省略して表面粗さを小さく（細く）しても、燃焼荷重Ｆがロアリンク７に作用した際にずれが生じにくいことが判明した。
　そこで、ロアリンク７は、第１分割面１４ａの表面粗さを第２分割面１４ｂの表面粗さよりも大きく（粗く）する。
　具体的には、図３に示すように、第１分割面１４ａに対して機械加工（例えば円盤型の工具２１を用いた研削）を施す。
　すなわち、ロアリンクアッパ１５のアッパ側第１端面１５ａとロアリンクロア１６のロア側第１端面１６ａに対して機械加工を施す。
　アッパ側第１端面１５ａ及びロア側第１端面１６ａには、図３、図４に示すように、クランクピン軸受部１１の軸方向に沿って延びるツールマークＴ１が形成される。
　ツールマークＴ１は、クランクピン軸受部１１の径方向に沿って山と谷が交互に繰り返し連続するものである。つまり、第１分割面１４ａは、ロアリンクアッパ１５及びロアリンクロア１６の双方の合わせ面がクランクピン軸受部１１の径方向に沿って山と谷が交互に繰り返し連続して表面粗さが大きくなっている。換言すれば、第１分割面１４ａは、ロアリンクアッパ１５及びロアリンクロア１６の双方の合わせ面がクランクピン軸受部１１の径方向に沿って山と谷が交互に繰り返し連続して所定の表面粗さとなっている。
　第１分割面１４ａは、アッパ側第１端面１５ａのツールマークＴ１とロア側第１端面１６ａのツールマークＴ１とが噛み合うことで、ロアリンク７に燃焼荷重Ｆが作用した際に生じるずれを効果的に防止できる。
　このようなツールマークＴ１は、図３に示すように、円盤状の工具２１を回転させて研削することで形成される。
　工具２１の径は、ロアリンクアッパ１５及びロアリンクロア１６のクランクピン軸受部１１軸方向に沿った長さに比べて十分大きいので、ツールマークＴ１は、クランクピン軸受部１１の軸方向と略平行となるように形成される。
　アッパ側第１端面１５ａ及びロア側第１端面１６ａは、平面視で（図３に示すように）、クランクピン軸受部１１軸方向に沿った中心位置上を工具２１の中心Ｃｒが通るように工具２１を水平移動させることで研削される。図３における直線Ｌは、クランクピン軸受部１１軸方向に沿った中心位置を通る直線である。
　第２分割面１４ｂは、表面粗さＲａが第１分割面１４ａの表面粗さよりも小さくなるように形成する。すなわち、第２分割面１４ｂは、一般的な砥石で研削すればよい程度の表面粗さであり、場合によっては特に後加工せずとも良い。
　つまり、ロアリンクアッパ１５のアッパ側第２端面１５ｂとロアリンクロア１６のロア側第２端面１６ｂは、第１分割面１４ａのような機械加工を施す必要はない。さらに言えば、アッパ側第２端面１５ｂ及びロア側第２端面１６ｂは、機械加工を施すとしても一般的な砥石による研削程度で十分であり、場合によっては機械加工を行わなくても良い。
　第１実施例における第２分割面１４ｂは、一般的な砥石による研削が施されている。
　つまり、ロアリンクアッパ１５のアッパ側第２端面１５ｂとロアリンクロア１６のロア側第２端面１６ｂには、一般的な砥石による研削が施されている。
　第１実施例のアッパ側第２端面１５ｂ及びロア側第２端面１６ｂには、図３、図４に示すように、クランクピン軸受部１１の軸方向に沿って延びるツールマークＴ２が形成される。このようなツールマークＴ２は、砥石（図示せず）を回転させて研削することで形成される。
　ツールマークＴ２は、クランクピン軸受部１１の径方向に沿って山と谷が交互に繰り返し連続するものである。つまり、第２分割面１４ｂは、ロアリンクアッパ１５及びロアリンクロア１６の双方の合わせ面がクランクピン軸受部１１の径方向に沿って山と谷が交互に繰り返し連続している。ただし、ツールマークＴ２は、ツールマークＴ１に比べて細かいものである。従って、第２分割面１４ｂの表面粗さは、第１分割面１４ａに比べて小さくなっている。換言すれば、第２分割面１４ｂは、ロアリンクアッパ１５及びロアリンクロア１６の双方の合わせ面がクランクピン軸受部１１の径方向に沿って山と谷が交互に繰り返し連続して、第１分割面１４ａよりも表面粗さが小さい所定の表面粗さとなっている。
　上述した第１実施例のロアリンク７は、ロアリンク７は、第１分割面１４ａに工具２１による機械加工を施し、第２分割面１４ｂに工具２１による機械加工を施さない。ロアリンク７は、第１分割面１４ａの表面粗さが第２分割面１４ｂの表面粗さよりも大きくなるよう形成される。
　これによって、工具２１による機械加工は、ロアリンク７に燃焼荷重Ｆが作用した際のロアリンク７の分割面１４でのロアリンクアッパ１５とロアリンクロア１６のずれを防止する上で必要な範囲にのみ施されることになる。
　そのため、工具２１による機械加工の範囲を小さくすることができ、ロアリンク７の製造コストを低減することができる。換言すれば、第２分割面１４ｂは、第１分割面１４ａに比べて機械加工を簡略化することができ、総じてロアリンク７の製造コストを低減することができる。また、工具２１の使用頻度が減少することで、工具２１の寿命を延長できる。
　なお、第１分割面１４ａにおいて、燃焼荷重Ｆがロアリンク７に作用した際のずれを防止できるならば、ロアリンクアッパ１５のアッパ側第１端面１５ａとロアリンクロア１６のロア側第１端面１６ａのどちらか一方にのみ工具２１による機械加工を施すことも可能である。
　以下、本発明の他の実施例について説明する。なお、上述した実施例と同一の構成要素については、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
　図５は、本発明が適用される第２実施例の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構３０の概略構成を模式的に示した説明図である。
　複リンク式ピストンクランク機構３０は、上述した第１実施例の複リンク式ピストンクランク機構１と略同一構成となっているが、ロアリンクアッパ３３がアッパピン軸受部１２及びコントロールピン軸受部１３を有するようにロアリンク３２が分割されている。
　すなわち、ロアリンク３２は、クランクピン軸受部１１の中心軸を含む単一の平面からなる分割面３１において、アッパピン軸受部１２及びコントロールピン軸受部１３を含む第２リンクアッパとしてのロアリンクアッパ３３と、それ以外の部分からなる第２リンクロアとしてのロアリンクロア３４と、の２部品に分割して形成されている。ロアリンク３２の分割面３１は、燃焼荷重Ｆの入力方向に対して直交している。
　分割面３１は、クランクピン軸受部１１よりアッパリンク４側に位置する第１合わせ面としての第１分割面３１ａと、クランクピン軸受部１１よりコントロールリンク９側に位置する第２合わせ面としての第２分割面３１ｂと、を有している。第１分割面３１ａは、燃焼荷重Ｆが圧縮荷重として作用する面である。
　第２実施例の分割面３１は、クランクシャフト軸方向視で、アッパピン軸受部１２の中心とコントロールピン軸受部１３の中心と結ぶ直線に対して略平行になっている。換言すると、分割面３１は、アッパピン軸受部１２の中心軸とコントロールピン軸受部１３の中心軸とを含む平面に対して略平行になっている。
　ロアリンクアッパ３３は、第１分割面３１ａを構成するアッパ側第１端面３３ａと、第２分割面３１ｂを構成するアッパ側第２端面３３ｂと、を有している。また、ロアリンクロア３４は、第１分割面１４ａを構成するロア側第１端面３４ａと、第２分割面３１ｂを構成するロア側第２端面３４ｂと、を有している。
　そして、ロアリンク３２は、アッパリンク４側の第１分割面３１ａの表面粗さがコントロールリンク９側の第２分割面３１ｂの表面粗さよりも大きく（粗く）なっている。
　ロアリンク３２は、第１分割面３１ａに上述した工具２１による機械加工を施し、第２分割面１４ｂに工具２１による機械加工を施さない。
　アッパ側第１端面３３ａ及びロア側第１端面３４ａには、クランクピン軸受部１１の軸方向に沿って延びるツールマークが形成される。このツールマークは、クランクピン軸受部１１の径方向に沿って山と谷が交互に繰り返し連続するものである。
　第１分割面３１ａは、アッパ側第１端面３３ａのツールマークとロア側第１端面３４ａのツールマークとが噛み合うことで、ロアリンク３２に燃焼荷重Ｆが作用した際に生じるずれを効果的に防止できる。
　アッパ側第２端面３３ｂ及びロア側第２端面３４ｂは、機械加工を施すとしても一般的な砥石による研削程度で十分であり、場合によっては機械加工を行わなくても良い。
　アッパ側第２端面３３ｂ及びロア側第２端面３４ｂに機械加工を施す場合は、アッパ側第２端面３３ｂ及びロア側第２端面３４ｂにクランクピン軸受部１１の軸方向に沿って延びるツールマークが形成されるようにする。このツールマークは、クランクピン軸受部１１の径方向に沿って山と谷が交互に繰り返し連続するものである。
　このような第２実施例の複リンク式ピストンクランク機構３０においても、上述した複リンク式ピストンクランク機構１と略同様の作用効果を奏することができる。
　また、第１分割面３１ａにおいて、燃焼荷重Ｆがロアリンク３２に作用した際のずれを防止できるならば、ロアリンクアッパ３３のアッパ側第１端面３３ａとロアリンクロア３４のロア側第１端面３４ａのどちらか一方にのみ工具２１による機械加工を施すことも可能である。

Claims (5)

  1. 　ピストンにピストンピンを介して一端が連結された第１リンクと、上記第１リンクの他端に第１連結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第２リンクと、一端が上記第２リンクに第２連結ピンを介して連結され、他端が機関本体側に支持された第３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、
    　上記第２リンクは、上記クランクピンと嵌合するクランクピン軸受部を有し、上記クランクピン軸受部の中心軸を含む平面からなる合わせ面で第２リンクアッパと第２リンクロアに分割構成され、
    　上記合わせ面は、上記クランクピン軸受部より第１リンク側に位置する第１合わせ面と、上記クランクピン軸受部より第３リンク側に位置する第２合わせ面と、を有し、
    　上記第１合わせ面の表面粗さが上記第２合わせ面の表面粗さよりも大きい内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
  2. 　上記第１合わせ面において、上記第２リンクアッパ及び上記第２リンクロアの双方の合わせ面の粗さが大きくなる請求項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. 　上記第１合わせ面を構成する上記第２リンクアッパの第１端面と、上記第１合わせ面を構成する上記第２リンクロアの第２端面とは、上記クランクピン軸受部の径方向に沿って山と谷が交互に繰り返し連続して所定の表面粗さとなっている請求項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。
  4. 　上記第２リンクの上記合わせ面は、燃焼荷重に対して直交している請求項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. 　上記第１合わせ面は、燃焼荷重が圧縮荷重として作用する面である請求項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。
PCT/JP2018/021801 2018-06-07 2018-06-07 内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構 WO2019234876A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/972,106 US11131241B2 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Multi-link piston crank mechanism for internal combustion engine
JP2020523926A JP6923083B2 (ja) 2018-06-07 2018-06-07 内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構
PCT/JP2018/021801 WO2019234876A1 (ja) 2018-06-07 2018-06-07 内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構
EP18922020.5A EP3805537B1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Multi-link piston crank mechanism for internal combustion engine
CN201880093694.4A CN112189085B (zh) 2018-06-07 2018-06-07 内燃机的多连杆式活塞曲柄机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/021801 WO2019234876A1 (ja) 2018-06-07 2018-06-07 内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019234876A1 true WO2019234876A1 (ja) 2019-12-12

Family

ID=68769753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/021801 WO2019234876A1 (ja) 2018-06-07 2018-06-07 内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11131241B2 (ja)
EP (1) EP3805537B1 (ja)
JP (1) JP6923083B2 (ja)
CN (1) CN112189085B (ja)
WO (1) WO2019234876A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005147376A (ja) 2003-11-20 2005-06-09 Nissan Motor Co Ltd リンク機構の軸受組立体及びその製造方法
JP2006063995A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のリンク部材
JP2015042849A (ja) * 2013-08-26 2015-03-05 日産自動車株式会社 ロアリンクのクランクピン連結構造

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5131577A (en) * 1988-05-17 1992-07-21 Ford Motor Company Apparatus for making a powder metal connecting rod
JP3882643B2 (ja) * 2001-04-05 2007-02-21 日産自動車株式会社 内燃機関の可変圧縮比機構
DE10139508A1 (de) * 2001-08-10 2003-02-20 Bayerische Motoren Werke Ag Maschinenteil mit einem Radial-Gleitlager, insbesondere Pleuel für Hubkolbenmaschinen
US20030131683A1 (en) * 2001-12-19 2003-07-17 Glannone Michael D. Connecting rod for an internal combustion engine having a self-supporting integrated locking serration
GB2423806B (en) * 2002-07-26 2007-04-18 Cummins Inc Connecting Rod Apparatus & Method
JP2004162895A (ja) * 2002-09-19 2004-06-10 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のリンク機構
US7985371B2 (en) * 2008-06-24 2011-07-26 Gerald Martino Titanium connecting rod
JP2010031840A (ja) * 2008-06-27 2010-02-12 Yamaha Motor Co Ltd シリンダブロック、内燃機関、輸送機器およびシリンダブロックの製造方法
JP5146250B2 (ja) * 2008-10-20 2013-02-20 日産自動車株式会社 複リンク式エンジンの振動低減構造
DE102011104531A1 (de) * 2011-06-18 2012-12-20 Audi Ag Brennkraftmaschine
JP6036006B2 (ja) * 2012-08-24 2016-11-30 日産自動車株式会社 内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構の潤滑構造
EP3037642B1 (en) * 2013-08-22 2018-01-17 Nissan Motor Co., Ltd Double-link piston crank mechanism for internal combustion engine
US9863311B2 (en) * 2014-09-02 2018-01-09 Nissan Motor Co., Ltd. Variable compression ratio internal combustion engine
JP6127037B2 (ja) * 2014-11-07 2017-05-10 大同メタル工業株式会社 軸受装置、これに用いる半割軸受及び軸受装置を備える発動機
US20170037968A1 (en) * 2015-08-06 2017-02-09 Caterpillar Inc. Piston-Connecting Rod Assembly

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005147376A (ja) 2003-11-20 2005-06-09 Nissan Motor Co Ltd リンク機構の軸受組立体及びその製造方法
JP2006063995A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のリンク部材
JP2015042849A (ja) * 2013-08-26 2015-03-05 日産自動車株式会社 ロアリンクのクランクピン連結構造

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3805537A4

Also Published As

Publication number Publication date
CN112189085A (zh) 2021-01-05
EP3805537A4 (en) 2021-07-14
US20210222615A1 (en) 2021-07-22
JPWO2019234876A1 (ja) 2021-05-13
EP3805537B1 (en) 2022-04-06
EP3805537A1 (en) 2021-04-14
JP6923083B2 (ja) 2021-08-18
CN112189085B (zh) 2022-06-24
US11131241B2 (en) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3882643B2 (ja) 内燃機関の可変圧縮比機構
US7036468B2 (en) Internal combustion engine with variable compression ratio and compression ratio control method
EP3572680B1 (en) Half bearing and sliding bearing
US4015485A (en) Crank shaft for a multi-cylinder short stroke internal combustion engine
US5894763A (en) Flywheel and crank apparatus
EP1247959A2 (en) Piston control mechanism of reciprocating internal combustion engine of variable compression ratio type
WO2019234876A1 (ja) 内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構
JP2004124775A (ja) 内燃機関の可変圧縮比機構
EP3190281B1 (en) Variable compression ratio internal combustion engine
JP2006063995A (ja) 内燃機関のリンク部材
JP3522645B2 (ja) 歯車組立体、歯車列組立体およびその組立方法
JP5625986B2 (ja) 内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構、複リンク式ピストン−クランク機構の制御軸、または複リンク式ピストン−クランク機構の制御軸の製造方法
JP4374992B2 (ja) リンク機構の軸受組立体及びその製造方法
US6289764B1 (en) Method of manufacturing a camshaft
JP7127380B2 (ja) 内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構
CN109415972B (zh) 用于热发动机的压缩比改变系统的总成
JP2009180276A (ja) リンク機構の軸受構造
US4462644A (en) Bearing utilizing helical insert
JP4683187B2 (ja) バランサ駆動ギヤ付きクランクシャフトの製造方法
US10087833B2 (en) Double-link piston crank mechanism for internal combustion engine
JP7099169B2 (ja) 内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構
JP5321148B2 (ja) 複リンク式可変圧縮比内燃機関
JP7089898B2 (ja) 可変圧縮比内燃機関
WO2003098044A1 (en) Crankshaft, in particular for compressor
EP3521644A1 (en) Crankshaft with concavely curved crank pins

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18922020

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020523926

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018922020

Country of ref document: EP

Effective date: 20210111