(57)【要約】【課題】複リンク式ピストンクランク機構におけるアッパピン４を確実に潤滑する。【解決手段】複リンク式ピストンクランク機構を用いた内燃機関は、シリンダボア下端に、ピストン１の冠部３８の裏面へ向けて潤滑油を噴流として噴射供給するオイルジェット３２を備えている。ピストン１の冠部３８の裏面には、オイルジェット３２から噴射された潤滑油噴流Ｆ１が衝突し、かつこの噴流Ｆ１をアッパリンク３のアッパピン用ピンボス部２３へ向けて反射させる反射部３５が形成されている。反射部３５は、天井面４１ａが傾いた凹部４１からなり、ピストン１が下死点にあるときに反射した噴流Ｆ２がアッパピン用ピンボス部２３へ向かうように設定されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項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、
この第１リンクの他端に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、
一端が機関本体側に揺動可能に支持され、他端が上記第２リンクに揺動可能に連結された第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において、
ピストン冠部の裏面へ向けて潤滑油を噴流として噴射供給するオイルジェットを備えており、
上記ピストン冠部の裏面には、上記オイルジェットから噴射された潤滑油噴流が衝突し、かつこの噴流を上記第１リンクの上記他端部分へ向けて反射させる反射部が形成されている、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。
【請求項２】
上記反射部は、オイルジェットから噴射された噴流を受けるように凹部として形成されており、この凹部の天井面部分がピストンの中心線に直交する水平面に対して傾いている、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。
【請求項３】
上記凹部は、天井面部分で斜めに反射した噴流を細く絞るように、出口側となる開口縁の一部に絞り部分を備えている、ことを特徴とする請求項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。
【請求項４】
ピストンを該ピストンの中心線に沿って投影して見たときに、オイルジェットの噴出口およびこれに対応した反射部が、ピストンピンの軸方向で第１リンクと重ならないようにピストンピンの軸方向の一方に片寄って位置しており、
上記反射部は、オイルジェットの噴出口からピストンの中心線と平行に進行する潤滑油噴流を、上記第１リンクの上記他端部分へ向けて三次元的に反射させるように形成されている、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。
【請求項５】
上記第１リンクの上記他端に、上記連結ピンが嵌合する円環状のピンボス部が設けられており、
上記ピストンが下死点に位置するときに、上記反射部で反射した噴流が上記ピンボス部を指向する、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。
【請求項６】
上記第３リンクの上記一端の揺動中心位置を変更することで圧縮比が変化するように構成されており、
最低圧縮比状態でかつ上記ピストンが下死点に位置するときに、上記反射部で反射した噴流が上記ピンボス部を指向する、ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、ピストンとクランクピンとの間に位置する第１リンクおよび第２リンクの連結部に潤滑油を供給する潤滑構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（第１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（第２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（第３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（第１の連結ピン）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（第２の連結ピン）を介して互いに回転可能に連結されている。
【０００３】
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リンクは、棒状のロッド部の両端にそれぞれ円環状のピンボス部を備えた構成となっており、一方のピストンピン用ピンボス部がピストンピンに連結され、他方のアッパピン用ピンボス部がアッパピンに連結される。アッパピンは、例えば、ロアリンクの一端部に二股状に形成された一対のロアリンク側ピンボス部に両端部が支持されており、軸方向の中央部に、アッパリンクのアッパピン用ピンボス部が回転可能に嵌合する。
【０００４】
上記のアッパピン用ピンボス部とアッパピンとの嵌合部つまり摺動面の潤滑のために、特許文献１には、ピストン冠部の冷却のために設けられるオイルジェットを利用して、ピストン内部のクーリングチャンネルに潤滑油を導入し、このクーリングチャンネルからアッパリンク内部の潤滑油通路に供給するようにした構成が開示されている。すなわち、ピストンが下死点に近付くと、オイルジェットの噴出口がクーリングチャンネルの潤滑油入口に接近し、オイルジェットから噴射された潤滑油がクーリングチャンネル内に導入される。クーリングチャンネルを流れた潤滑油は、アッパリンクのピストンピン用ピンボス部に形成した油孔を介してロッド部の長手方向に沿った潤滑油通路に導入され、最終的にアッパピン用ピンボス部の内周面（つまりアッパピンとの摺動面）に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−６１８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された潤滑構造においては、アッパリンクの内部に、ピストン側のクーリングチャンネルからアッパピン用ピンボス部に至る潤滑油通路を加工・形成する必要があり、その加工が容易ではない、という問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この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、ピストンに一端が連結された第１リンクと、この第１リンクの他端に連結ピンを介して連結された第２リンクと、この第２リンクに連結された第３リンクと、を備えた構成であって、
ピストン冠部の裏面へ向けて潤滑油を噴流として噴射供給するオイルジェットを備えており、
上記ピストン冠部の裏面には、上記オイルジェットから噴射された潤滑油噴流が衝突し、かつこの噴流を上記第１リンクの上記他端部分へ向けて反射させる反射部が形成されている。
【０００８】
すなわち、オイルジェットから噴射された潤滑油噴流がピストン冠部裏面の反射部に衝突して反射し、第１リンクの第２リンクとの連結部に供給される。この潤滑油によって、連結ピンの摺動面が潤滑される。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ピストン冠部裏面に反射部を形成した簡単な構成によって連結ピンの潤滑を実現でき、複雑な潤滑油通路の加工・形成が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施例の複リンク式ピストンクランク機構の構成説明図。
【図２】ピストンおよびアッパピンの斜視図。
【図３】ピストンを反射部を通る平面で断面とした図２と同じピストンおよびアッパピンの斜視図。
【図４】ピストンの下面図。
【図５】図４の反射部を拡大して示す平面図。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図７】反射部の第２実施例を示す拡大平面図。
【図８】この第２実施例における反射部の断面斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。アッパリンク３、ロアリンク６、コントロールリンク７は、それぞれ請求項における「第１リンク」、「第２リンク」、「第３リンク」に相当し、アッパピン４は、「連結ピン」に相当する。
【００１３】
なお、上記複リンク式ピストンクランク機構は、コントロールリンク７の揺動中心となる支持ピン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。例えば、回転可能に支持されたコントロールシャフトに偏心カムとして支持ピン８を形成し、このコントロールシャフトの回転位置を電動アクチュエータ等によって制御することで、圧縮比の変更が可能となる。支持ピン８の位置が相対的に上方にあると、上死点におけるピストン１の位置が低くなるため、低圧縮比となり、逆に支持ピン８の位置が相対的に下方にあると、上死点におけるピストン１の位置が高くなるため、高圧縮比となる。
【００１４】
上記ロアリンク６は、上記クランクピン５に回転可能に嵌合する円筒形のクランクピン軸受部１１を中央部に有し、かつ一端部にアッパピン用ピンボス部１２を有するとともに他端部にコントロールピン用ピンボス部１３を有している。すなわち、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。
【００１５】
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（図示せず）によって互いに締結されている。
【００１６】
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。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が存在する。各々のアッパピン用ピンボス部１２は、円形のアッパピン嵌合孔１６を有し、これらのアッパピン嵌合孔１６にアッパピン４が圧入されている。つまり、アッパピン４の両端部は、それぞれアッパピン嵌合孔１６に密に嵌合して非回転に固定されている。
【００１７】
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の間の溝部にコントロールリンク７が組み合わされている。各々のコントロールピン用ピンボス部１３は、円形のコントロールピン嵌合孔１７を有し、これらのコントロールピン嵌合孔１７にコントロールピン９が圧入されている。つまり、コントロールピン９の両端部は、それぞれコントロールピン嵌合孔１７に密に嵌合して非回転に固定されている。
【００１８】
アッパリンク３は、鍛造や鋳造等によって一部品として構成されているものであり、直線的に延びた矩形断面の棒状をなすロッド部２１と、このロッド部２１の一端に設けられた円環状のピストンピン用ピンボス部２２と、ロッド部２１の他端に設けられた円環状のアッパリンク側アッパピン用ピンボス部２３と、を有する。
【００１９】
ピストンピン用ピンボス部２２は、ピストン１に両端部が支持されたピストンピン２の中央部に回転可能に嵌合する。なお、ピストンピン２は、ピストン１に圧入して固定してもよく、あるいは、いわゆるフルフロート形式としてピストン１に回転可能に支持するようにしてもよい。
【００２０】
アッパリンク側アッパピン用ピンボス部２３は、ロアリンク６側のアッパピン用ピンボス部１２に両端部が支持されたアッパピン４の中央部に回転可能に嵌合する。なお、ピストンピン用ピンボス部２２およびアッパリンク側アッパピン用ピンボス部２３には、図示しない円筒状の軸受メタルが圧入されている。
【００２１】
コントロールリンク７は、機関本体側の支持ピン８に揺動可能に連結される一端が大端部２５として２分割された構成を有しているとともに、他端に円環状のコントロールリンク側コントロールピン用ピンボス部２６を備えており、このコントロールリンク側コントロールピン用ピンボス部２６がコントロールピン９の軸方向中央部に回転可能に嵌合している。
【００２２】
次に、アッパピン４に対する潤滑構造について説明する。図１に示すように、機関本体の主要部をなすシリンダブロック３１に、ピストン１の冠部の裏面へ向けて潤滑油を噴射供給するオイルジェット３２が設けられている。このオイルジェット３２そのものは、ピストン１の冠部の冷却のために設けられる一般的なオイルジェットと特に変わりはなく、シリンダボア３３の下端開口縁に隣接してオイルギャラリ３４と連通するように取り付けられるベース部３２ａと、このベース部３２ａからシリンダボア３３の内側へと延びた金属管からなるオイルジェット本体３２ｂと、を備えている。オイルジェット本体３２ｂは、先端部がシリンダボア３３の上方つまりピストン１側を指向するように略Ｌ字形に湾曲している。
【００２３】
このようなオイルジェット３２に対応して、ピストン１の冠部の裏面には、オイルジェット３２から噴射された潤滑油の噴流を上記アッパリンク３の下半部へ向けて反射させる反射部３５が形成されている。
【００２４】
以下、図２〜図６を参照して、オイルジェット３２および反射部３５の構成を詳細に説明する。
【００２５】
図示例のピストン１は、金属材料例えばアルミニウム合金を用いた精密鋳造によって各部一体に構成されたもので、燃焼圧を受ける冠部３８と、この冠部３８の周囲から下方へ延びたスカート部３９と、ピストンピン２の両端部を支持する一対のピンボス部４０と、を備えている。
【００２６】
シリンダブロック３１に取り付けられているオイルジェット３２は、上方を指向した先端部が細く狭められており、オイルギャラリ３４から供給される高圧の潤滑油が先端の噴出口３２ｃから細い噴流となって噴出するように構成されている。噴出口３２ｃは、シリンダボア３３の上方を指向しているが、より詳しくは、ピストン１の中心線（シリンダボア３３の中心線）と平行に進行する噴流を形成するように、先端部分がピストン１の中心線に沿って延びている。また、ピストン１が下死点付近にあるときに、金属管からなるオイルジェット本体３２ｂの先端部がピストン１のスカート部３９の内側へ入り込む一方、ピストン１の下死点においても先端の噴出口３２ｃが冠部３８と干渉することなく適宜な間隔が保たれるように噴出口３２ｃの位置が設定されている。
【００２７】
また、ピストン１を該ピストン１の中心線に沿って投影して見たときに、オイルジェット３２の噴出口３２ｃは、ピストンピン２の中心線Ｌ（図４参照）よりもコントロールリンク７側（コントロールピン９側）に位置する。さらに、ピストンピン２の軸方向に関して、噴出口３２ｃは該ピストンピン２軸方向の中央には位置しておらず、ピストンピン２軸方向でアッパリンク３と重ならないように、ピストンピン２の軸方向の一方に片寄って位置している。
【００２８】
つまり、ピストン１を下面側から見た図４に示すように、ピストンピン２の軸方向を「Ｘ方向」、これと直交する方向を「Ｙ方向」としたときに、噴出口３２ｃは、ピストン１の円の中心からＸ方向およびＹ方向のそれぞれで一方に片寄って位置している。
【００２９】
反射部３５は、上記噴出口３２ｃの直上となる位置に形成されている。具体的には、図４に示すように、スカート部３９とピンボス部４０との間における冠部３８の裏面に設けられている。この実施例では、反射部３５は、図５，図６に拡大して示すように、オイルジェット３２から噴射された潤滑油の噴流を受ける凹部４１として形成されており、ここに衝突した噴流がアッパリンク３のアッパピン用ピンボス部２３付近へ向かうように、凹部４１の天井面４１ａ部分がピストン１の水平面（ピストン１の中心線に直交する仮想の平面）に対して傾いている。凹部４１は、基本的には流入する噴流の径に対応した口径でもって円柱状ないし円盤状に凹んでいるが、天井面４１ａで反射した噴流が通る開口縁部分を斜めに切り取っている（図６の切欠部４１ｂ）ため、平面視では、図５のように一方へ延びた形状をなしている。また、切欠部４１ｂと反対側となる部分（図６の符号４１ｃ参照）では、天井面４１ａの角部が断面円弧形に丸められている。
【００３０】
上記反射部３５つまり凹部４１は、ピストン１の形成時に精密鋳造によって形成するようにしてもよく、あるいは、二次的に機械加工してもよい。一実施例においては、凹部４１が二次的に機械加工されている。また、凹部４１の機械加工の精度確保のために、凹部４１を含む部分に比較的浅い円形の凹部からなる座面４２が機械加工されている。
【００３１】
図６では、説明のために、オイルジェット３２から反射部３５へ向かう噴流Ｆ１および反射部３５で反射した噴流Ｆ２を、それぞれ模式的に示してある。反射した噴流Ｆ２は、アッパリンク３のアッパピン用ピンボス部２３付近へ向かう。前述したように、オイルジェット３２の噴出口３２ｃがピストン１の中心位置からＸ方向およびＹ方向に離れているのに対し、これらを考慮して反射部３５が構成されているため、反射した噴流Ｆ２は、Ｘ方向およびＹ方向の双方の速度成分を有している。つまり、反射部３５の直下に位置する噴出口３２ｃから垂直に進んだ噴流Ｆ１が反射部３５で三次元的に反射して、アッパリンク３のアッパピン用ピンボス部２３付近へ向かう。
【００３２】
幾何学的には、ピストン１が下死点にあるときに、反射部３５で反射した噴流Ｆ２がアッパピン用ピンボス部２３の上半部（ロッド部２１側の１８０°の領域）に衝突するように天井面４１ａの傾斜が設定されている。アッパピン用ピンボス部２３の幅方向（アッパピン４の軸方向）の衝突位置としては、基本的には、幅方向の中央に衝突するように設定すればよく、あるいは、ロアリンク６側のアッパピン用ピンボス部１２との間の隙間付近など他の位置を指向させるようにしてもよい。
【００３３】
このようにピストン１が下死点にあるときに反射した噴流Ｆ２がアッパピン用ピンボス部２３を指向するように設定すれば、反射部３５として必要な反射角（ピストン１中心線に対する角度）が比較的小さくて済み、実現可能な構成となる。また、噴出口３２ｃおよび反射部３５がピストン１中心点よりもコントロールピン９側に位置する（換言すればアッパリンク３よりもコントロールピン９側に位置する）ことから、下死点以外のときには、噴流Ｆ２がアッパピン用ピンボス部２３の上部ないしアッパピン用ピンボス部２３よりも上のロッド部２１に衝突・付着することとなる。このように上方に衝突・付着した潤滑油も、アッパピン用ピンボス部２３に流れ落ちるため少なくとも一部はアッパピン４の潤滑に寄与する。
【００３４】
複リンク式ピストンクランク機構を前述したように可変圧縮比内燃機関に適用する場合には、圧縮比に応じて下死点におけるピストン１の位置が上下に変化する。この場合、最低圧縮比状態でかつピストン１が下死点にあるときに、反射部３５で反射した噴流Ｆ２がアッパピン用ピンボス部２３の上半部（ロッド部２１側の１８０°の領域）に衝突するように天井面４１ａの傾斜が設定される。これは、アッパピン４の摺動面における面圧つまり潤滑要求は内燃機関の負荷が高いほど高くなる、ということを考慮したものである。つまり、内燃機関が高負荷であるときには、可変圧縮比機構は低圧縮比に制御されるので、最低圧縮比であることは内燃機関が高負荷運転であることを意味している。従って、このときにアッパピン用ピンボス部２３へ向けて潤滑油が供給されることで、より確実な潤滑が可能となる。
【００３５】
このように、上記実施例の構成によれば、オイルジェット３２から噴流Ｆ１となって噴射された潤滑油が反射部３５で反射してアッパリンク３のアッパピン用ピンボス部２３へ供給される。これにより、アッパリンク３とロアリンク６とを連結するアッパピン４が効果的に潤滑される。具体的には、アッパピン用ピンボス部２３に吹きかけられた潤滑油が該アッパピン用ピンボス部２３とロアリンク６側のアッパピン用ピンボス部１２との隙間からアッパピン４側へ侵入し、該アッパピン４とアッパピン用ピンボス部２３内周面との間の摺動面が潤滑される。なお、アッパピン４への潤滑油の導入を確実なものとするように、アッパピン用ピンボス部２３に油孔や油溝等を設けるようにしてもよい。
【００３６】
オイルジェット３２からの潤滑油の供給は、基本的には常時連続的に行われるが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、低負荷時など一部の条件下では潤滑油の噴射を行わない構成であってもよい。オイルジェット３２から供給される潤滑油は、当然のことながら、ピストン１の冷却にも寄与する。
【００３７】
換言すれば、ピストン１の冷却のためにオイルジェット３２を具備している構成を前提とすれば、単にピストン１に反射部３５を形成するだけでアッパピン４の潤滑性能を改善することが可能である。
【００３８】
また、上記実施例では、反射部３５が噴流Ｆ１に対して過度に広い面ではなく、噴流Ｆ１を受けるような凹部４１として形成されているので、噴流Ｆ１があまり拡がっていくことなく確実に噴流Ｆ２として反射される。
【００３９】
次に、図７および図８は、反射部３５の第２実施例を示している。この第２実施例の反射部３５は、基本的には上述した実施例の凹部４１と同様の凹部５１からなる。この凹部５１では、やはり流入した噴流Ｆ１を三次元的に反射させてアッパピン用ピンボス部２３へ向かう噴流Ｆ２とするように、天井面がピストン１の水平面に対して傾いている（上述した実施例の天井面４１ａを参照）。ここで、特にこの第２実施例においては、天井面部分で斜めに反射した噴流Ｆ２を細く絞るように、出口側となる凹部５１の開口縁の一部に絞り部分５１ｂを備えている。つまり、円錐形に近似した形状をなすように、徐々に幅が狭くなっている。
【００４０】
このような第２実施例によれば、凹部５１で反射して得られる噴流Ｆ２の拡がりが抑制され、より細い噴流Ｆ２となってアッパリンク３側へ進んでいく。
【００４１】
噴流Ｆ２の指向方向等は、上述した実施例と同様である。
【００４２】
なお、反射部３５としては、必ずしも上記のような凹部４１，５１でなくてもよく、例えば、所定の角度を有する平面から構成することもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１…ピストン
２…ピストンピン
３…アッパリンク
４…アッパピン
５…クランクシャフト
６…ロアリンク
７…コントロールリンク
９…コントロールピン
２３…アッパピン用ピンボス部
３２…オイルジェット
３２ｃ…噴出口
３５…反射部
４１…凹部
４１ａ…天井面
５１…凹部
５１ｂ…絞り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020002924.tif 000008
【図７】
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【図８】
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