(57)【要約】【課題】クランクピン軸受部７４の局所的な変形・摩耗・摩擦を軽減する。【解決手段】ロアリンク１３は、機能的には、クランクピンが挿通するクランクピン軸受部７４と、第１連結ピンが挿通する第１連結ピン軸受部７５と、第２連結ピンが挿通する第２連結ピン軸受部７６と、これらの軸受部を接続する連結部８０と、により構成される。連結部８０のうち、第１連結ピン軸受部７５とクランクピン軸受部８０とが対向する部分に、軸方向に貫通するスリット８１を形成する。【選択図】　図３
2004124776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がピストンにピストンピンを介して連結されるアッパリンクと、このアッパリンクの他端が第１連結ピンを介して連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクに第２連結ピンを介して一端が連結されるとともに、他端が内燃機関本体に対して揺動可能に支持されるコントロールリンクと、圧縮比の変更時に、上記コントロールリンクの他端の位置を内燃機関本体に対して変位させる支持位置可変手段と、を有し、
上記ロアリンクが、上記クランクピンが挿通するクランクピン軸受部と、上記第１連結ピンが挿通する第１連結ピン軸受部と、上記第２連結ピンが挿通する第２連結ピン軸受部と、上記第１連結ピン軸受部及び第２連結ピン軸受部と上記クランクピン軸受部とを接続する連結部と、を有する内燃機関の可変圧縮比機構において、
上記連結部のうち、上記第１連結ピン軸受部及び第２連結ピン軸受部の少なくとも一方とクランクピン軸受部とが対向する部分に、軸方向に貫通するスリットが形成されていることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構。
【請求項２】
上記連結部は、上記クランクピン軸受部よりも軸方向長さが短く、かつ、上記クランクピン軸受部の軸方向中央部でのみ当該クランクピン軸受部に接続していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。
【請求項３】
上記クランクピン軸受部は、半割型の第１分割部と第２分割部とに分割されており、
上記ロアリンクは、上記第１分割部と上記第１連結ピン軸受部と上記連結部の一部とが形成された第１分割体と、上記第２分割部と上記第２連結ピン軸受部と上記連結部の残りの部分とが形成された第２分割体と、上記第１分割体と第２分割体とを結合するボルトと、により構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。
【請求項４】
上記第１連結ピン軸受部が第２連結ピン軸受部に比してクランクピン軸受部までの軸間距離が短く、この第１連結ピン軸受部とクランクピン軸受部の間にのみ、上記スリットが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可変圧縮比機構。
【請求項５】
上記第１連結ピン軸受部及び第２連結ピン軸受部の少なくとも一方が、二股形状をなしてい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可変圧縮比機構。
【請求項６】
内燃機関のクランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるリンク部品であって、
上記クランクピンが挿通するクランクピン軸受部と、連結ピンが挿通する連結ピン軸受部と、これらクランクピン軸受部と連結ピン軸受部とを接続する連結部と、を有し、
上記連結部のうち、上記クランクピン軸受部と連結ピン軸受部とが対向する部分に、軸方向に貫通するスリットが形成されている内燃機関のリンク部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関のクランクシャフトのクランクピンに取り付けられるリンク部品、特に、可変圧縮比機構のロアリンクの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レシプロ式内燃機関の分野では、機関運転状態に応じて圧縮比を最適なものとするために、圧縮比を変更可能とする種々の形式の可変圧縮比機構が提案されている。その一つとして、特開２０００−７３８０４号公報には、ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連係した複リンク式の可変圧縮比機構が記載されている。これを簡単に説明すると、シリンダ内に配設されるピストンには、アッパリンクの一端がピストンピンを介して連結されている。このアッパリンクの他端は、第１連結ピンを介してロアリンクに連結されている。このロアリンクは、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられている。このロアリンクには、コントロールリンクの一端が第２連結ピンを介して連結されている。このコントロールリンクの他端は、制御軸の偏心カムに揺動可能に取り付けられている。従って、機関運転状態に応じて制御軸をモータ等により回転駆動すると、偏心カムからなるコントロールリンクの支持点の位置が変化する。この結果、コントロールリンクによるロアリンクの運動拘束条件が変化して、ピストン上死点位置、ひいては機関圧縮比が変化する。
【０００３】
ロアリンクは、クランクピンに後から組み付け可能なように、クランクピンを挟んで本体とキャップとに分割され、これら本体とキャップとはボルトで結合される。本体には、第１連結ピンが挿通する第１連結ピン軸受部及び第２連結ピンが挿通する第２連結ピン軸受部が形成されている。一方、円筒状のクランクピン軸受部は、本体とキャップ部とに分割して形成されている。各連結ピン軸受部は、各連結ピンをそれぞれ軸方向の両側で支持するように、二股形状をなしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した可変圧縮比機構のロアリンクのように、クランクピンに回転可能に取り付けられ、かつ、複数の部材からなるクランクピン軸受組立体に関し、その強度の向上、軽量化、及びコンパクト化を図ることを主たる目的としている。
【０００５】
上記公報の構成においては、アッパリンクやコントロールリンクから作用する入力荷重が、第１，第２連結ピンを介してロアリンクのクランクピン軸受部へ作用する。このとき、二股状をなす一対の連結ピン軸受部からそれぞれクランクピン軸受部の軸方向端部に直接的に荷重が作用するので、主にクランクピン軸受部の軸方向端部が大きく変形する。クランクピン軸受部は、主に流体潤滑膜で荷重を支える滑り軸受である。このような滑り軸受においては、軸方向の中央部で油膜圧力が最も高くなり、軸方向の端部では圧力が解放されることから油膜圧力が低い。従って、上述したように円筒状のクランクピン軸受部の軸方向端部が変形すると、油膜圧力で支えることができずに、その軸方向端部とクランクピンの外周面との直接の接触が発生し、摩耗や摩擦が増大する、という不具合がある。
本発明の他の目的は、クランクピン軸受部の軸方向端部に荷重が集中的に作用することを抑制し、クランクピン軸受部の軸方向端部における変形、ひいてはこれに起因する摩耗や摩擦を効果的に低減することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構は、一端がピストンにピストンピンを介して連結されるアッパリンクと、このアッパリンクの他端が第１連結ピンを介して連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロアリンクに第２連結ピンを介して一端が連結されるとともに、他端が内燃機関本体に対して揺動可能に支持されるコントロールリンクと、を有し、圧縮比の変更時に、支持位置可変手段により上記コントロールリンクの他端の位置を内燃機関本体に対して変位させることによって、ロアリンクの運転拘束条件を変化させて、機関圧縮比を変更することができる。
【０００７】
上記ロアリンクは、機能的には、上記クランクピンが挿通するクランクピン軸受部と、上記第１連結ピンが挿通する第１連結ピン軸受部と、上記第２連結ピンが挿通する第２連結ピン軸受部と、上記第１連結ピン軸受部及び第２連結ピン軸受部と上記クランクピン軸受部とを接続する連結部と、を有している。
【０００８】
そして本発明は、上記連結部のうち、上記第１連結ピン軸受部及び第２連結ピン軸受部の少なくとも一方とクランクピン軸受部とが対向する部分に、軸方向に貫通するスリットが形成されていることを特徴としている。
【０００９】
第２の発明では、上記連結部は、上記クランクピン軸受部よりも軸方向長さが短く、かつ、上記クランクピン軸受部の軸方向中央部でのみ当該クランクピン軸受部に接続していることを特徴としている。
【００１０】
なお、本発明は、上記可変圧縮比機構のロアリンクに限らず、クランクピンに回転可能に取り付けられる他のリンク部品にも適用することができる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、上記連結部のうち、上記第１連結ピン軸受部及び第２連結ピン軸受部の少なくとも一方とクランクピン軸受部とが対向する部分、すなわち荷重が集中し易い部分に、軸方向に貫通するスリットが形成されているため、簡素な構造でありながら、荷重の集中に起因するクランクピン軸受部の局所的な変形、更にはこの変形に起因する摩擦や摩耗を効果的に低減することができる。
【００１２】
第２の発明によれば、連結ピン軸受部から連結部を経由してクランクピン軸受部へ伝達される荷重を、油膜圧力が高く得られるクランクピン軸受部の軸方向中央部に作用させるようにしたので、油膜圧力が相対的に低いクランクピン軸受部の軸方向端部の変形を抑制することができ、上記変形に伴う局所的な摩耗や摩擦を低減・回避することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構を示す概略構成図である。シリンダブロック５に形成されるシリンダ６内には、ピストン１が摺動可能に配設されている。このピストン１には、アッパリンク１１の一端がピストンピン２を介して揺動可能に連結されている。このアッパリンク１１の他端は、第１連結ピン１２を介してロアリンク１３に揺動可能に連結されている。このロアリンク１３は、クランクシャフト３のクランクピン４の外周に回転可能に取り付けられるリンク部品である。ピストン１は、その上方に画成される燃焼室から燃焼圧力を受ける。クランクシャフト３は、クランク軸受ブラケット７によりシリンダブロック５へ回転可能に取り付けられている。
【００１４】
ロアリンク１３にはコントロールリンク１５の一端が第２連結ピン１４を介して揺動可能に連結されている。このコントロールリンク１５の他端（支持中心）１６は、固定体としての機関本体であるシリンダブロック５に支持されており、かつ、圧縮比の変更時には、支持位置可変手段１７によって、シリンダブロック５に対して変位させられる。
【００１５】
この支持位置可変手段１７は、圧縮比の変更時に軸周りに回転駆動される制御軸１８と、この制御軸１８に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム１９と、を有している。この制御カム１９の外周に、コントロールリンク１５の他端１６が回転可能に取り付けられている。制御軸１８は、クランクシャフト３と平行に気筒列方向に延在し、かつ、上記のクランク軸受ブラケット７及び制御軸受ブラケット８により回転可能に支持されている。
【００１６】
従って、圧縮比の変更時に、図外のアクチュエータ等により制御軸１８を回転駆動すると、コントロールリンク１５の支持中心１６となる制御カム１９の軸心位置が機関本体に対して移動する。これにより、コントロールリンク１５によるロアリンク１３の運動拘束条件が変化して、クランク角に対するピストン１のストローク行程が変化し、かつ、機関圧縮比が変更される。
【００１７】
図２〜６は、本実施形態に係るロアリンク１３を単体で示している。このロアリンク１３は、構造的には、後からクランクピン４に組付可能なように、３つのボルト７７〜７９により共締め固定される２つの部材、つまり第１分割部材７１と第２分割部材７２とにより構成されている。また、ロアリンク１３は、機能的には、クランクピン４が挿通するほぼ円筒状のクランクピン軸受部７４と、このクランクピン軸受部７４に平行で、アッパリンク１１の端部を挟み込む二股形状をなし、かつ、第１連結ピン１２が挿通する第１連結ピン軸受部７５と、クランクピン軸受部７４に平行で、コントロールリンク１５の端部を挟み込む二股形状をなし、かつ、第２連結ピン１４が挿通する第２連結ピン軸受部７６と、これら軸受部７４〜７６の軸方向中央部を接続・連結する連結部８０と、により構成される。
【００１８】
円筒状をなすクランクピン軸受部７４は、合わせ面８２を挟んで分割した断面半円弧状の半割型をなす一対の分割部７４ａ，７４ｂにより構成されている。第１分割部材７１には、クランクピン軸受部７４の一方の分割部７４ａと、第１連結ピン軸受部７５と、連結部８０の一部と、が一体的に形成されている。第２分割部材７２には、クランクピン軸受部７４の他方の分割部７４ｂと、第２連結ピン軸受部７６と、連結部８０の残りの部分と、が一体的に形成されている。
【００１９】
３本のボルト７７〜７９は、第２分割部材７２の内部を軸直交方向に貫通するとともに、合わせ面８０を横切って、第１分割部材７１の内部に螺合するようになっている。図２及び図３に示すように、組付作業性を考慮して、これら３本のボルト７７，７８，７９は、同じ方向から同じ第２分割部材７２へ挿入して締め付けることができるようになっている。２本の主取付ボルト７７，７８は、クランクピン軸受部７４の強度を確保するために、クランクピン軸受部７４を挟んで直ぐ両側に配置されている。一本の副取付ボルト７９は、第１連結ピン軸受部７５に比してクランクピン軸受部７４からの距離が相対的に長く、補強の必要性が高い第２連結ピン軸受部７６の直ぐ近傍（図４の上方）に配置されている。
【００２０】
連結部８０は、二股形状をなす連結ピン軸受部７５，７６の近傍を除いて、ほぼ一定の軸方向長さＬ１の板状に形成されており、円筒状をなすクランクピン軸受部７４の軸方向中央部に一体的に接続している。この連結部８０は、クランクピン軸受部７４の軸方向中央部を環状に囲うように、このクランクピン軸受部７４の軸方向中央部を部分的に径方向へ厚肉化した中央厚肉部と言い換えることもできる。図５にも示すように、連結部８０の軸方向長さＬ１は、クランクピン軸受部７４や連結ピン軸受部７５，７６の軸方向長さよりも充分に短く設定されている。この連結部８０を介してのみ、連結ピン軸受部７５，７６の軸方向中央部とクランクピン軸受部７４の軸方向中央部とが連結・接続されている。
【００２１】
クランクピン軸受部７４と第２連結ピン軸受部７６とが互いに対向する部分では、図６（Ｂ）にも示すように、軸方向長さＬ１の短い連結部８０しか存在しておらず、この連結部８０の軸方向両側では、クランクピン軸受部７４の軸方向両端部と第２連結ピン軸受部７６の軸方向両端部とが非接触状態となっている。従って、第２連結ピン軸受部７６からの荷重が連結部８０を経由して主にクランクピン軸受部７４の軸方向中央部へ作用する。このため、クランクピン軸受部７４の軸方向両端部に荷重が局所的に集中することがなく、仮想線７４ａで示すように、この軸方向両端部の変形が充分に抑制される。この結果、クランクピン４との直接的な接触が抑制され、これに起因する摩擦、摩耗が抑制される。クランクピン軸受部７４の軸方向中央部へ作用する荷重は、この軸方向中央部で最も大きくなる油膜圧力によって効果的に支えることができる。
【００２２】
一方、図６（Ａ）に示す比較例のように、クランクピン軸受部７４’と連結ピン軸受部７６’との間の連結部７４’の軸方向長さが短くなっておらず、両者７４’，７６’の軸方向両端部が連結部７４’によって直接的に接続されている場合には、連結ピン軸受部７６’の軸方向両端部に加わる荷重が、この連結部７４’を経由して直接的にクランクピン軸受部７４’の軸方向両端部に作用するため、仮想線７４ａ’で示すように、このクランクピン軸受部７４’の軸方向両端部が局所的に大きく変形してクランクピン４と接触し易くなってしまう。
【００２３】
再び図２〜図５を参照して、第１連結ピン軸受部７５とクランクピン軸受部７４との間の連結部８０には、軸方向に貫通するスリット８１が形成されている。このスリット８１は、図３にも示すように、クランクピン軸受部７４の外周に沿うように形成されており、かつ、図４に示す軸方向視でクランクピン軸受部７４と第１連結ピン軸受部７５とが実質的に対向する領域Ｒ（図４の一点鎖線で挟まれた領域）を横切るように形成されている。すなわち、スリット８１は、クランクピン軸受部７４と第１連結ピン軸受部７５との対向領域Ｒにほぼ過不足なく収まるように形成されている。また、スリット８１は、図５の破線を施した領域で示すように、第１連結ピン軸受部７５の近傍に形成された二股部分の双方にわたって形成されており、全体として軸方向に貫通形成されている。
【００２４】
従って、第１連結ピン軸受部７５からクランクピン軸受部７４へ作用する荷重は、クランクピン軸受部７４と第１連結ピン軸受部７５との対向領域Ｒに形成されたスリット８１を迂回してクランクピン軸受部７４へ作用することとなり、この荷重が１連結ピン軸受部７５と対向する部分に直接的に作用することが回避され、この部分に荷重が集中することを確実に防止することができる。従って、スリット８１を形成するという簡素な構造でありながら、クランクピン軸受部７４の局所的な変形、摩擦、摩耗を効果的に抑制することができる。
【００２５】
第１連結ピン軸受部７５は、ピストン１及びアッパリンク１１を介して燃焼圧力を受けるため、作用する荷重が非常に高い。加えて、第１連結ピン軸受部７５とクランクピン軸受部７４との間の軸間距離ΔＳ１は、第２連結ピン軸受部７６とクランクピン軸受部７４との間の軸間距離ΔＳ２よりも短い。これらのことから、クランクピン軸受部７４の中でも、第１連結ピン軸受部７５と対向する部分に荷重が最も集中し易く、この部分にのみスリット８１を形成しており、スリットの形成による強度の低下を最小限に抑制しつつ、荷重の集中を効果的に解消することができる。
【００２６】
また、ロアリンク１３を、後からクランクピン４に組付可能な構造として最小限の部品点数である第１分割部材７１と第２分割部材７２の２部材で構成しており、このような部品点数の低下によりコスト低減化及び組付作業の簡素化等を図ることができる。
【００２７】
更に、第１連結ピン軸受部７５が形成される第１分割部材７１と、第２連結ピン軸受部７６が形成される第２分割部材７２とを別部材としているため、同じ部材に双方の連結ピン軸受部７５，７６を形成する場合に比して、荷重の集中が緩和され、個々の部材に要求される強度・剛性を低く抑制できる。
【００２８】
以上のように本発明を具体的な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述した実施形態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、クランクピン軸受部７４と第２連結ピン軸受部７６とが対向する部分にも追加のスリットを形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るロアリンクを適用した内燃機関の可変圧縮比機構の全体構成図。
【図２】上記ロアリンクを単体で示す分解斜視図。
【図３】上記ロアリンクを単体で示す斜視図。
【図４】上記ロアリンクを軸方向中央部で切断した断面図。
【図５】図２の矢視Ｖに対応する上面図。
【図６】比較例（Ａ）及び本実施形態（Ｂ）に係るロアリンクの荷重伝達の説明図。
【符号の説明】
１…ピストン
２…ピストンピン
３…クランクシャフト
４…クランクピン
１１…アッパリンク
１２…第１連結ピン
１３…ロアリンク（リンク部品）
１４…第２連結ピン
１５…コントロールリンク
１７…支持位置可変手段
７１…第１分割部材
７２…第２分割部材
７４…クランクピン軸受部
７５…第１連結ピン軸受部
７６…第２連結ピン軸受部
８１…スリット
【図１】
2004124776.tif 000003
【図２】
2004124776.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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