(57)【要約】      （修正有）【課題】連結ピンの圧入時に第２ピンボス部が内側へ倒れ変形することを抑制し、第１リンクと第２リンクとを円滑に相対回転させる。【解決手段】ピン連結の際には、第２リンク１４の第２ピンボス部２２と第３ピンボス部２３との間に第１リンク１５の第１ピンボス部２１を配置した上で、連結ピン１９を第２ピンボス部２２の第２ピン孔２２Ａに圧入し、第１ピンボス部２１の第１ピン孔２１Ａに貫通させて、第３ピンボス部２３の第３ピン孔２３Ａに圧入する。この圧入の際、第３ピンボス部２３よりも径方向外方へ張り出した第１ピンボス部２１の側面に設けられた支持面３１を、第１支持部材２６、２８の側面に当接させて、この第１支持部材２６により第１ピンボス部２１を圧入荷重に抗して支持する。【選択図】図２
2015218739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１リンクと第２リンクとを連結ピンにより回転可能に連結するリンク機構のピン連結方法であって、
上記第１リンクは、上記連結ピンが回転可能に貫通する第１ピン孔が貫通形成された第１ピンボス部を有し、
上記第２リンクは、上記連結ピンが圧入により固定される第２ピン孔が貫通形成された第２ピンボス部と、この第２ピンボス部と平行に配置され、上記連結ピンが圧入により固定される第３連結ピン孔が貫通形成された第３ピンボス部と、を有し、
上記ピン連結方法は、上記第２ピンボス部と第３ピンボス部との間に第１ピンボス部を配置した上で、上記連結ピンを、上記第２ピン孔，上記第１ピン孔，及び上記第３ピン孔の順に挿通させる圧入工程を有し、
この圧入工程では、上記第３ピンボス部よりも径方向外方に張り出した上記第１ピンボス部の側面に設けられた支持面を、第１支持部材の側面に当接させて、この第１支持部材により上記第１ピンボス部と第２ピンボス部とを圧入荷重に抗して支持することを特徴とするリンク機構のピン連結方法。
【請求項２】
更に、上記圧入工程の後、上記第３ピンボス部の外側の側面を内側へ押圧して、この第２ピンボス部の外側への変形を矯正する矯正工程を有することを特徴とする請求項１に記載のリンク機構のピン連結方法。
【請求項３】
上記圧入工程では、上記連結ピンを上記第３ピン孔に圧入する際に、上記第３ピンボス部の外側の側面に当接する第２支持部材を用いて、この第３ピンボス部を圧入荷重に抗して支持することを特徴とする請求項１に記載のリンク機構のピン連結方法。
【請求項４】
第１リンクと第２リンクとを連結ピンにより回転可能に連結するリンク機構のピン連結構造であって、
上記第１リンクは、上記連結ピンが回転可能に貫通する第１ピン孔が形成された第１ピンボス部を有し、
上記第２リンクは、上記連結ピンが圧入により固定される第２ピン孔が貫通形成された第２ピンボス部と、この第２ピンボス部と平行に配置され、上記連結ピンが圧入により固定される第３連結ピン孔が貫通形成された第３ピンボス部と、を有し、
圧入時には、上記第２ピンボス部と第３ピンボス部との間に第１ピンボス部を配置した上で、上記連結ピンが、上記第２ピン孔，上記第１ピン孔，及び上記第３ピン孔の順に挿通され、
上記圧入時に、上記第３ピンボス部よりも径方向外方に張り出した上記第１ピンボス部の側面に、第１支持部材の側面に当接する支持面を設けて、この第１支持部材により上記第１ピンボス部及び第２ピンボス部を圧入荷重に抗して支持するように構成したことを特徴とするリンク機構のピン連結構造。
【請求項５】
上記第１リンクは、上記第１ピンボス部に接続するロッド部を有し、
平坦な上記支持面が、上記第１リンクの第１ピンボス部とロッド部との接続部に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項６】
上記平坦な支持面に、上記ロッド部の長手方向に沿って延びる潤滑油路が凹設されていることを特徴とする請求項５に記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項７】
上記リンク機構が、内燃機関のピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連結する複リンク式ピストン−クランク機構であり、
この複リンク式ピストン−クランク機構は、
上記クランクピンに回転可能に取り付けられるロアーリンクと、
このロアーリンクとピストンとを連結するアッパーリンクと、
機関本体に回転可能に支持されるコントロールシャフトと、
このコントロールシャフトと上記ロアーリンクとを連結するコントロールリンクと、を有し、
上記第１リンクが上記アッパーリンク及びコントロールリンクの少なくとも一方であり、
上記第２リンクが上記ロアーリンクであることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のリンク機構のピン連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのリンクを連結ピンにより相対回転可能に連結するリンク機構のピン連結方法及び連結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
リンク機構の一例として、例えば内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構は、特許文献１に記載されているように、クランクシャフトのクランピンに回転可能に取り付けられるロアーリンクと、このロアーリンクとピストンとを連結するアッパーリンクと、機関本体に回転可能に支持されるコントロールシャフトと、このコントロールシャフトと上記ロアーリンクとを連結するコントロールリンクと、を有している。ロアーリンクとアッパーリンクとは連結ピンにより回転可能に連結され、同様にロアーリンクとコントロールリンクとは連結ピンにより回転可能に連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６７７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような連結ピンを用いた従来のピン連結方法について、図９を用いて簡単に説明する。第１リンク１（例えば、アッパーピンやコントロールピン）には、第１ピン孔１Ｂが形成された第１ピンボス部１Ａが設けら、第２リンク２（例えば、ロアーリンク）には、第２ピン孔２Ｂが形成された第２ピンボス部２Ａと、第３ピン孔３Ｂが形成された第３ピンボス部３Ａと、が平行に設けられている。
【０００５】
圧入の際には、支持部材４の上に載置された第２リンク２の第２ピンボス部２Ａと第３ピンボス部３Ａとの間に第１リンク１の第１ピンボス部１Ａを配置した上で、連結ピン５を第２ピン孔２Ｂより圧入し、第１ピン孔１Ｂに貫通させた後、第３ピン孔３Ｂに圧入する。
【０００６】
ここで、第１リンク１と第２リンク２との円滑な相対回転を確保して、両者の摺動による摩擦抵抗や摩耗を抑制するように、第１ピンボス部１Ａが介装される第２ピンボス部２Ａと第３ピンボス部３Ａとの間隙は、第１ピンボス部１Ａの軸方向寸法よりも大きく設定されている。従って、圧入時には、第１ピンボス部１Ａと第２ピンボス部２Ａとの間にクリアランス６が発生し、このクリアランス６によって、連結ピン５を第２ピンボス部２Ａに圧入する際に、この第２ピンボス部２Ａがフリーな状態で連結ピン５が圧入される形となる。圧入時には摩擦による圧入荷重が作用するため、図９の破線で示すように、第２ピンボス部２Ａが内側（第１ピンボス部１Ａへ向かう側）へ倒れ込むように変形するおそれがある。
【０００７】
このように第２ピンボス部２Ａが内側に倒れ変形すると、両者間のクリアランス６が局所的に短くなるかあるいは消失して、円滑な相対回転が阻害されるとともに、両者の摺動による摩擦抵抗や摩耗の増大を招くおそれがある。しかも、このような内側への変形はその後の工程で矯正することが困難であり、改善が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明は、圧入の際の第２リンクの第２ピンボス部の内側（第１ピンボス部の側）への倒れ変形を抑制し、第１リンクと第２リンクとの円滑な相対回転を確保する新規なリンク機構のピン連結方法及びピン連結構造を提供するものである。
【０００９】
本発明は、第１リンクと第２リンクとを連結ピンにより回転可能に連結するものであって、上記第１リンクは、上記連結ピンが回転可能に貫通する第１ピン孔が貫通形成された第１ピンボス部を有し、上記第２リンクは、上記連結ピンが圧入により固定される第２ピン孔が貫通形成された第２ピンボス部と、この第２ピンボス部と平行に配置され、上記連結ピンが圧入により固定される第３連結ピン孔が貫通形成された第３ピンボス部と、を有している。
【００１０】
連結ピンの圧入工程では、上記第２ピンボス部と第３ピンボス部との間に第１ピンボス部を配置した上で、上記連結ピンを、上記第２ピン孔，上記第１ピン孔，及び上記第３ピン孔の順に挿通させる。
【００１１】
この圧入工程の際、上記第３ピンボス部よりも径方向外方に張り出した上記第１ピンボス部の側面に設けられた支持面を、第１支持部材の側面に当接させて、この第１支持部材により上記第１ピンボス部及び第２ピンボス部を圧入荷重に抗して支持する。
【００１２】
このように、第１支持部材により第３ピンボス部よりも径方向外方へ張り出した第１ピンボス部を直接的に支持することで、第２ピン孔に連結ピンを圧入する際に、第２ピンボス部と第１ピンボス部とが第１支持部材の側に押し付けられた状態となり、つまり両者の間のクリアランスが解消されて、第２ピンボス部が第１ピンボス部に押し付けられた状態となるために、第２ピンボス部の内側への変形が抑制され、これに起因する摩擦抵抗や摩耗の増大を抑制し、第１リンクと第２リンクとの良好な相対回転を確保することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧入時の第２ピンボス部の内側への変形を抑制し、第１リンクと第２リンクとを円滑に相対回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るリンク機構の一例であ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図。
【図２】本発明の第１実施例に係る圧入工程におけるピン連結部分を示す断面図。
【図３】上記第１実施例の矯正工程におけるピン連結方法を示す断面図。
【図４】本発明の第２実施例に係る圧入工程におけるピン連結部分を示す断面図。
【図５】第１連結ピンの側面に設けられる支持面の一例を示す正面図。
【図６】第１連結ピンの側面に設けられる支持面の他の例を示す正面図。
【図７】第１連結ピンの側面に設けられる支持面の他の例を示す正面図。
【図８】第１連結ピンの側面に設けられる支持面の他の例を示す正面図。
【図９】従来の圧入工程におけるピン連結部分を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図示実施例により本発明を説明する。図１は、本発明に係るリンク機構の一例としての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図である。
【００１６】
この複リンク式ピストン−クランク機構は、内燃機関のピストン１１とクランクシャフト１２のクランクピン１３とを複数のリンク部品で連結するものであって、基本的な構造は上記の特開２０１２−６７７５８等にも記載のように公知であるので、ここでは簡単に説明する。
【００１７】
この複リンク式ピストン−クランク機構は、クランクピン１３に回転可能に取り付けられるロアーリンク１４と、このロアーリンク１４とピストン１１とを連結するアッパーリンク１５と、機関本体としてのシリンダーブロック１０に回転可能に支持されるコントロールシャフト１６と、このコントロールシャフト１６とロアーリンク１４とを連結するコントロールリンク１７と、を有している。
【００１８】
ピストン１１とアッパーリンク１５の上端とはピストンピン１８により相対回転可能に連結されており、アッパーリンク１５の下端とロアーリンク１４とは第１連結ピン１９により相対回転可能に連結されており、コントロールリンク１７の上端とロアーリンク１４とは第２連結ピン２０により相対回転可能に連結されており、コントロールリンク１７の下端はコントロールシャフト１６に偏心して設けられた偏心軸部１６Ａに相対回転可能に取り付けられている。
【００１９】
また、図示していないが、コントロールシャフト１６の回転位置を変更可能なモータや油圧アクチュエータ等のアクチュエータを設け、このアクチュエータによりコントロールシャフト１６の回転位置を変更することによって、ピストン１１の上死点位置及び下死点位置を含むピストン１１のストローク特性を変化させ、ひいては機関圧縮比を変更することが可能である。アクチュエータの動作は図示せぬ制御部によって機関運転状態に応じて制御される。
次に、本発明の第１実施例に係るピン連結構造について、図２及び図３を参照して説明する。なお、この実施例では、第１連結ピン１９によるアッパーリンク１５（第１リンク）とロアーリンク１４（第２リンク）とのピン連結構造を例にとって説明するが、コントロールリンク１７（第１リンク）とロアーリンク１４（第２リンク）とのピン連結構造についても同様のピン連結構造が採用されている。
【００２０】
アッパーリンク１５には、第１連結ピン１９が貫通する第１ピン孔２１Ａが形成された円筒状の第１ピンボス部２１が設けられている。一方、ロアーリンク１４には、第１連結ピン１９が圧入により固定される第２ピン孔２２Ａが貫通形成された第２ピンボス部２２と、同じく第１連結ピン１９が圧入により固定される第３ピン孔２３Ａが貫通形成された第３ピンボス部２３と、が互いに平行に設けられている。つまり、第２ピンボス部２２と第３ピンボス部２３とが二股状に分岐した形で設けられている。第２ピン孔２２Ａと第３ピン孔２３Ａとの直径は第１連結ピン１９の直径よりも僅かに小さく設定されており、第１連結ピン１９を第２ピン孔２２Ａや第３ピン孔２３Ａに対して圧入により固定することで、両者が固定され、一体的に回転することとなる。
【００２１】
第２ピンボス部２２と第３ピンボス部２３との間隙は、第１ピンボス部２１の軸方向寸法よりもわずかに大きく設定されており、第２，第３ピンボス部２２，２３と第１ピンボス部２１との間には所定のクリアランス２４が確保されている。この理由は、上述したように、両者の相対回転時の摩擦抵抗や摩耗を軽減して、円滑な相対回転を確保するためである。
【００２２】
圧入工程では、第１連結ピン１９を、図２の上側より圧入方向２５に沿って第２ピン孔２２Ａ，第１ピン孔２１Ａ，及び第３ピン孔２３Ａの順に挿通させて、第１連結ピン１９を両側の第２ピンボス部２２及び第３ピンボス部２３に圧入固定する一方、第１ピンボス部２１に相対回転可能に貫通させて、アッパーリンク１５とロアーリンク１４とを相対回転可能に連結する。
【００２３】
ここで本実施例では、圧入時の圧入荷重を支持する第１支持部材２６が、第２ピンボス部２２及び第３ピンボス部２３よりも径方向外方へ張り出した第１ピンボス部２１の軸方向側面を支持する構造となっている。この第１支持部材２６は、一対の第１プレート２７及び第２プレート２８をアッパーリンク１５を挟んでボルト２９とナット３０とにより保持する構造となっている。第１プレート２７は、第２ピンボス部２２よりも径方向外方へ張り出した第１ピンボス部２１の軸方向側面に当接し、第２プレート２８は、第３ピンボス部２３よりも径方向外方へ張り出した第１ピンボス部２１の軸方向側面に設けられた平坦な支持面３１に面接触・当接している。なお、この実施例では、圧入荷重を受ける第２プレート２８の側面と支持面３１との接触面積を十分に確保するように、第２プレート２８が第１プレート２７よりも長く設定されている。
【００２４】
つまり、第１支持部材２６の第１プレート２７と第２プレート２８とにより第１ピンボス部２１の両側面を挟み込んで保持した状態で、第１連結ピン１９の圧入作業が行なわれる。従って、第１連結ピン１９を第２ピン孔２２Ａに圧入する際に、第２ピンボス部２２が第１ピンボス部２１に面接触し、この第１ピンボス部２１によって圧入荷重に抗して支持された状態となっており、かつ、第１ピンボス部２１と第２ピンボス部２２との間のクリアランス２４が解消された状態となっていることから、第２ピンボス部２２が内側（第１ピンボス部２１の側、図２の下側）に倒れ込むように変形することを抑制することができる。
【００２５】
一方、第１支持部材２６により支持される第１ピンボス部２１と、この第１ピンボス部２１よりも圧入方向２５で下流側（図２の下側）に位置する第３ピンボス部２３と、の間には、圧入時にクリアランス２４が残された状態となっている。また、この第３ピンボス部２３は、第１支持部材２６により支持されておらず、この実施例ではフリー状態となっているために、図２の破線３２で示すように、第１連結ピン１９を圧入する際に、その圧入荷重によって外側（第１ピンボス部２１から離れる側、図２の下側）に倒れ込むように変形するおそれがある。
【００２６】
そこで本実施例では、上述した圧入工程の後に、第３ピンボス部２３の外側への倒れ変形を矯正する矯正工程を行なうようにしている。図３は、この矯正工程を説明するための図である。この図３では、図２とはロアーリンク１４の配置が上下逆向きとなっている。同図に示すように、下側の第２ピンボス部２２を支持プレート３３の上に載置・支持させた状態で、押圧プレート３４を上側の第３ピンボス部２３の側面に面接触させて、この第３ピンボス部２３を内側（図の下側）に押圧する。これにより、破線３２で示すように第３ピンボス部２３が外側へ倒れ変形している場合であっても、この第３ピンボス部２３が押圧プレート３４により内側へ押圧されることによって、この第３ピンボス部２３を所期の形状に変形・矯正することが容易に可能である。
【００２７】
図３を参照して、本発明の第２実施例について説明する。この第２実施例では、第１実施例の矯正工程を省略し、第１支持部材に加えて第２支持部材３５を用いることで、第３ピンボス部２３の外側への倒れ変形を抑制する例である。第２支持部材３５は、第３ピンボス部２３の外側の軸方向側面に面接触する平坦な押圧面を有し、コイルスプリング３６等の付勢手段によって、第３ピンボス部２３を圧入荷重に抗して内側（図の上側）へ押圧されている。
【００２８】
圧入工程では、先ず、第１実施例と同様、第１支持部材２６により第１ピンボス部２１を支持した状態で、第１連結ピン１９を第２ピン孔２２Ａに圧入し、第１ピン孔２１Ａに貫通させる。次いで、第１連結ピン１９を第３ピン孔２３Ａに圧入する際に、上述したように、第２支持部材３５により第３ピンボス部２３を圧入荷重に抗して支持することで、第３ピンボス部２３の外側への倒れ変形を抑制することができる。このような第２実施例によれば、第１実施例のような矯正工程が不要となるために、作業工数の削減により生産効率を向上することができる。
【００２９】
次に、図５〜図８を参照して、アッパーリンク１５やコントロールリンク１７等の第１リンクの側面に設けられる平坦な支持面３１（３１Ａ〜３１Ｄ）の幾つかの例について説明する。支持面３１Ａ〜３１Ｄは、相手側部品との摺動面となるもので、第１ピンボス部２１のうちで最も径方向外方へ張り出した平坦面となっており、つまり支持面３１Ａ〜３１Ｄの部分で第１ピンボス部２１が最も軸方向に厚肉化されたものとなっている。
【００３０】
図５〜図８に示すように、第１リンクとしてのアッパーリンク１５やコントロールリンク１７には、両端のピンボス部同士を接続するロッド部３７が設けられている。そして、支持面３１Ａ〜３１Ｄは、第１ピンボス部２１とロッド部３７とが接続する部分、つまり第１ピンボス部２１のうちで、ロッド部３７寄りの付け根の部分に設けられている。
【００３１】
このように第１ピンボス部２１とロッド部３７との接続部分に、厚肉で剛性の高い支持面３１Ａ〜３１Ｄを設けることで、燃焼荷重入力に対する摺動面の剛性を向上し、摺動による発熱量を抑制することで、耐焼き付き性を向上することができる。
【００３２】
特に、図５の例では、円筒状の第１ピンボス部２１のうち、ロッド部３７寄りの約半周にわたって、厚肉で剛性の高い支持面３１Ａを設けているために、摺動面の剛性を十分に確保することができる。
【００３３】
図６は第１リンクとしてのコントロールリンク１７の第１ピンボス部２１に設けられた摺動面３１Ｂの一例を示している。
【００３４】
図７の例では、支持面３１Ｃを幅方向（図７の左右方向）のほぼ全域にわたって設けている。このように剛性の高い支持面３１Ｃを幅方向の全域にわたって設けることによって、更に摺動面の剛性を向上して、耐焼き付き性を向上することができる。
【００３５】
更に、図８の例では、支持面３１Ｄに、ロッド部３７の長手方向に沿って延びる潤滑油路３８が凹設されている。このように潤滑油路３８を凹設することによって、軸受面となる第１ピン孔２１Ａへ供給される潤滑油量が増加し、潤滑性及び耐焼き付き性を向上することができる。
【００３６】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では複リンク式ピストン−クランク機構におけるアッパーリンク又はコントロールリンクとロアーリンクとのピン連結部分に本発明を適用しているが、これに限らず、第１リンクと第２リンクとを連結ピンにより連結するリンク機構のピン連結部分に広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１１…ピストン
１２…クランクシャフト
１３…クランクピン
１４…ロアーリンク（第２リンク）
１５…アッパーリンク（第１リンク）
１６…コントロールシャフト
１７…コントロールリンク（第１リンク）
１９…第１連結ピン
２０…第２連結ピン
２１…第１ピンボス部
２１Ａ…第１ピン孔
２２…第２ピンボス部
２２Ａ…第２ピン孔
２３…第３ピンボス部
２３Ａ…第３ピン孔
２４…クリアランス
２６…第１支持部材
２７…第１プレート
２８…第２プレート
３１…支持面
３５…第２支持部材
【図１】
2015218739.tif 000003
【図２】
2015218739.tif 000004
【図３】
2015218739.tif 000005
【図４】
2015218739.tif 000006
【図５】
2015218739.tif 000007
【図６】
2015218739.tif 000008
【図７】
2015218739.tif 000009
【図８】
2015218739.tif 000010
【図９】
2015218739.tif 000011