(57)【要約】【課題】ピンボス２２，２３，２６と連結ピン１２との接触面積の確保と軽量化とを両立し、かつ、組立性・耐久性の向上を図る。【解決手段】ロアリンク１３の二股状の第１，第２ピンボス２２，２３と、その間に配置されるアッパリンク１１の第３ピンボス２６と、のピン軸受孔２４，２５，２７を回転可能に貫通する連結ピン１２により、両リンク１３，１１を回転可能に連結する。第１，第２ピン軸受孔２４，２５よりも大径なフランジ４１を有するフランジ部材４０の軸部４３を連結ピン１２の両端より凹部３１内に挿入し、軸部４３に保持されたスナップリング６０を凹部３１の嵌合溝３３に嵌合させて、フランジ部材４０を連結ピン１２に組み付ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二股状に対向して配置された第１ピンボス及び第２ピンボスを有する第１リンク部材と、
上記第１ピンボスと第２ピンボスの間に配置される第３ピンボスを有する第２リンク部材と、
これら第１〜第３ピンボスにそれぞれ形成された第１〜第３ピン軸受孔を回転可能に貫通して、第１リンク部材と第２リンク部材とを回転可能に連結する連結ピンと、を有するリンク機構のピン連結構造であって、
上記第１，第２ピンボスのピン軸受孔よりも大径であるフランジと、連結ピンの軸方向両端に凹設された円筒状の凹部に嵌合する軸部と、を有する２つのフランジ部材と、
上記軸部により保持され、上記凹部の内周に凹設された嵌合溝に嵌合する２つの嵌合部材と、を有するリンク機構のピン連結構造。
【請求項２】
上記連結ピンと第１〜第３ピン軸受孔とが互いに対向する軸受面のピン軸方向の長さが、上記２つの嵌合溝の間のピン軸方向の間隔よりも長い請求項１に記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項３】
上記嵌合部材は、上記凹部よりも大径なばね鋼からなるリング部材であって、上記連結ピンの軸方向一端より縮径方向の変形を伴って凹部内に挿入されて嵌合溝に嵌合し、
上記フランジ部材は、上記ばね鋼とは異なる金属材料により形成されている請求項１又は２に記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項４】
上記リング部材は、周方向両端２カ所に小穴が形成された穴用スナップリングである請求項３に記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項５】
上記穴用スナップリングの小穴が、上記フランジ部材に形成された小穴開放部を通してフランジ側に開放している請求項４に記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項６】
上記穴用スナップリングの小穴に対応して、上記軸部の中で穴用スナップリングの反フランジ側の側面に対向する部位に、治具逃げ部が形成されている請求項５に記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項７】
上記フランジ部材が、上記嵌合部材を軸方向に狭持した状態で互いに固定される一対の狭持部材により構成される請求項１〜５のいずれかに記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項８】
上記一対の狭持部材が溶接により互いに固定される請求項７に記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項９】
上記一対の狭持部材の溶接部位が、上記フランジと反対側の端部に位置している請求項８に記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項１０】
上記一対の狭持部材が、両者を軸方向に貫通するリベットにより互いに固定される請求項７に記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項１１】
上記リベットの軸部の中心軸が、上記フランジ外周の中心軸に対してオフセットしている請求項１０に記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項１２】
上記凹部の内周に、この凹部の開口へ向けて拡径するテーパ面が形成されている請求項１〜１１のいずれかに記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項１３】
上記リンク機構が、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、このロアリンクとピストンとを連携するアッパリンクと、上記ロアリンクとアッパリンクとを回転可能に連結するアッパピンと、を有する内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構であり、
上記アッパピンが上記連結ピンである請求項１〜１２のいずれかに記載のリンク機構のピン連結構造。
【請求項１４】
上記リンク機構が、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、このロアリンクとピストンとを連携するアッパリンクと、上記ロアリンクとアッパリンクとを回転可能に連結するアッパピンと、ロアリンクと機関本体とを連携するコントロールリンクと、上記ロアリンクとコントロールリンクとを回転可能に連結するコントロールピンと、上記コントロールリンクの機関本体側の支持位置を変化させることにより機関圧縮比を変更する支持位置可変手段と、を有する内燃機関の可変圧縮比機構であり、
上記アッパピンとコントロールピンの少なくとも一方が上記連結ピンである請求項１〜１２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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レシプロ式内燃機関のピストン−クランク機構のようなリンク機構に用いられるピン連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レシプロ式内燃機関やレシプロ式コンプレッサ等では、２つのリンク部品を連結ピンにより回転可能に連結するピン連結構造が様々な部位で用いられる。例えば特許文献１には、内燃機関のピストンとコンロッドとをピストンピンにより回転可能に連結するピン連結構造が開示されている。ピストンピンは、ピストンに形成された二股状のピンボスと、これら二股状ピンボス間に配置されたコンロッドのピンボスとを貫通して、ピストンとコンロッドとを回転可能に連結している。
【０００３】
この特許文献１では、ピストンピンがピストンに対してもコンロッドに対しても回転可能となっており、一般的にはフルフローティング構造と呼ばれている。類似の構造として、ピストンピンが一方のコンロッド側ピンボスに対して締まりばめ・圧入等により固定され、他方のピストン側ピンボスに対しては回転可能な状態で嵌合するプレスフィット構造が挙げられる。フルフローティング構造は、プレスフィット構造に比して、摩擦力が低く抑制され、潤滑性能を確保し易い点で有利であり、比較的多く採用される傾向にある。但し、フルフローティング構造では、ピストンピンが回転方向のみならず軸方向にも移動可能であるため、ピストンピンの軸方向への脱落を阻止する何らかの手段を設けなければならない。
【０００４】
上記の特許文献１では、ピストン側ピンボスのピン孔内周の両端付近にスナップリング溝が形成され、これらのリング溝に、ピストンピンの軸方向端面に対向・当接可能なスナップリングがはめ込まれており、これらのスナップリングによりピストンピンの脱落を防止する構造となっている。
【０００５】
ところで、特許文献２や特許文献３には、ピストンとクランクシャフトのクランクピンとをアッパリンクとロアリンクとにより連携し、かつ、ロアリンクにコントロールリンクを連結した複リンク式ピストン−クランク機構が開示されている。このような複リンク式ピストン−クランク機構では、ピストンとクランクピンとを一本のコンロッドで連携した単リンク式ピストン−クランク機構に比して、リンク部品が多く、ピン連結部位も多くなる。具体的には、ピストンとアッパリンクとがピストンピンを介して連結される他、アッパリンクとロアリンクとがアッパピンを介して連結され、かつ、コントロールリンクとロアリンクとがコントロールピンを介して連結される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１８３８３号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−２２７３６７号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００２−６１５０１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１のように、ピンボスのピン孔内周に嵌合する２つのスナップリングにより連結ピンの脱落を防止するピン連結構造では、ピンボスの軸方向全長に比較して、連結ピンの長さを短くせざるをえず、ピンボスの中で、スナップリングよりも軸方向外側の領域が軸受として機能しない。そのため、連結ピンとピンボスとの接触面積が少なくなって応力条件が厳しくなるか、あるいはピンボスの軸方向寸法が長くなって大型化や機関搭載性の低下を招く、という課題がある。連結ピンの外周にスナップリングが嵌合する２つのリング溝を形成するピン連結構造の場合でも、連結ピンの中でリング溝よりも軸方向外側の領域が軸受として機能しないため、同様の課題が存在する。
【００１０】
特に、特許文献２や特許文献３に示される複リンク式ピストン−クランク機構では、部品構成が複雑であるため、ピン連結部位の配置スペース、特にエンジン前後方向の配置スペースの確保が非常に困難となる。
【００１１】
また、特許文献１のように、ピンボスのピン孔内周又は連結ピン外周にリング溝を形成するピン連結構造では、組立の際、ピストンピンをピンボスに挿入した後に、少なくとも片側のスナップリングをリング溝にはめ込む作業が必要となる。例えばピン孔内周のリング溝にスナップリングを取り付ける場合、スナップリングをプライヤで保持しつつ弾性変形させて縮ませ、この縮んだ状態を維持したまま所定のリング溝位置にスナップリングを移動させ、位置を保ちつつスナップリングを縮んだ状態から復帰させるとともにプライヤをリングから離すという作業になる。この作業中に不用意にスナップリングがプライヤから脱落した際にはスナップリングが自身の弾性によって弾かれて飛び、紛失などの作業上の不具合を生じるおそれがある。連結ピンの外周にスナップリングを嵌合する構造であっても、同様に組立作業が繁雑となる。
【００１２】
連結ピンの軸方向移動を規制する他の手法として、ピンボスの軸受孔よりも大径なフランジ（ワッシャ）部材を連結ピンの軸方向両端面にねじ要素を利用して固定することも考えられる。しかしながら、この場合、ねじが緩む不安があり、耐久性・信頼性の確保が難しい。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ピンボスと連結ピンとの軸受・接触面積の確保と、ピンボスの小型化・軽量化と、を高いレベルで両立し、かつ、組立性・耐久性・信頼性に優れた新規なリンク機構のピン連結構造を提供することを主たる目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
二股状に対向して配置された第１ピンボス及び第２ピンボスを有する第１リンク部材と、上記第１ピンボスと第２ピンボスの間に配置される第３ピンボスを有する第２リンク部材と、これら第１〜第３ピンボスにそれぞれ形成された第１〜第３ピン軸受孔を回転可能に貫通して、第１リンク部材と第２リンク部材とを回転可能に連結する連結ピンと、を有する。上記第１，第２ピンボスのピン軸受孔よりも大径であるフランジと、連結ピンの軸方向両端に凹設された円筒状の凹部に嵌合する軸部と、を有する２つのフランジ部材を設ける。更に、上記軸部により保持され、上記凹部の内周に凹設された嵌合溝に嵌合する２つの嵌合部材を設ける。
【００１５】
【発明の効果】
２つのフランジ部材のフランジにより連結ピンの軸方向の脱落が防止される。両フランジ部材のフランジよりも軸方向外側に余分なピンボスや連結ピンの領域を確保する必要がないので、ピンボスと連結ピンとの接触面積の確保と、ピンボスの小型化・軽量化と、を高いレベルで両立することができる。
【００１６】
組立の際には、両フランジ部材の軸部を連結ピンの凹部内に押し込み、上記軸部に保持されている嵌合部材を凹部の嵌合溝に嵌合させればよく、例えばプライヤを用いてスナップリングをはめ込む構造に比して、その組付作業が極めて容易である。また、ねじを利用したピン連結構造のようにねじが緩むおそれがないので、耐久性・信頼性にも優れている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係るピン連結構造が適用されるリンク機構の一例として、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した内燃機関の可変圧縮比機構を示している。シリンダブロック５に形成されたシリンダ６内に、ピストン１が摺動可能に配設されており、このピストン１に、アッパリンク１１の一端がピストンピン１２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、アッパピン１２を介してロアリンク１３の一端部に回転可能に連結されている。このロアリンク１３は、その中央部においてクランクシャフト３のクランクピン４に揺動可能に取り付けられている。なお、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。また、クランクシャフト３は、クランク軸受ブラケット７によってシリンダブロック５に回転可能に支持されている。
【００１９】
上記ロアリンク１３の他端部には、コントロールリンク１５の一端がコントロールピン１４を介して回転可能に連結されている。このコントロールリンク１５の他端は、内燃機関本体の一部に揺動可能に支持されており、かつ、圧縮比の変更のために、その揺動支点１６が、支持位置可変手段により内燃機関本体に対して変位可能となっている。具体的には、支持位置可変手段として、クランクシャフト３と平行に延びた制御軸１８と、この制御軸１８に偏心して設けられた円形の偏心カム１９と、を有しており、この偏心カム１９の外周面に上記コントロールリンク１５の他端が回転可能に嵌合している。上記制御軸１８は、上記のクランク軸受ブラケット７と制御軸受ブラケット８との間に回転可能に支持されている。
【００２０】
従って、圧縮比の変更のために、図外のアクチュエータにより制御軸１８を回転駆動すると、コントロールリンク１５の揺動支点１６となる偏心カム１９の中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の行程位置が変化し、ひいては機関圧縮比が変更されることになる。
【００２１】
図２〜６は本発明を上記のアッパピン１２によるロアリンク１３とアッパリンク１１とのピン連結構造に適用した第１実施例を示しており、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面対応図、図３は連結ピンを単体で示す断面図、図４はフランジ部材及び穴用スナップリングを示す正面図、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は反フランジ側の狭持部材を単体で示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。この例では、ロアリンク１３が第１リンク部材に相当し、アッパリンク１１が第２リンク部材に相当し、アッパピン１２が連結ピンに相当する。ここで、第１リンク部材に相当するロアリンク１３は、クランクシャフト３のカウンタウエイト１７等との干渉を避けるために、そのクランク軸方向寸法が比較的小さく制限されている。
【００２２】
ロアリンク１３の一端部には、中央部にアッパリンク嵌合溝２１が生じるように、第１ピンボス２２と第２ピンボス２３とが二股状・クレビス状・略Ｕ字状に対向して形成されている。これらの第１，第２ピンボス２２，２３は、それぞれ略一定の肉厚を有し、かつ互いに平行に延びている。そして、円筒面をなす第１，第２ピン軸受孔２４，２５が、第１，第２ピンボス２２，２３にそれぞれ貫通形成されている。この２つのピン軸受孔２４，２５は、同軸上に位置し、特に本実施例では、互いに同じ径に形成されている。なお、ロアリンク１３の厚さ（クランク軸方向寸法）の範囲内で両ピンボス２２，２３の両端間の全長を最大限に確保するように、各ピンボス２２，２３は、それぞれロアリンク１３の外側面に沿って形成されている。
【００２３】
一方、アッパリンク１１の端部は、上記アッパリンク嵌合溝２１内にごく僅かな隙間をもって嵌合可能な軸方向寸法を有する第３ピンボス２６として構成されており、この第３ピンボス２６に、円筒面をなす第３ピン軸受孔２７が貫通形成されている。この第３ピン軸受孔２７の径は、ロアリンク１３側の第１，第２ピン軸受孔２４，２５の径と等しい。
【００２４】
上記ロアリンク１３と上記アッパリンク１１とを連結するアッパピンである連結ピン１２は、外周面が径変化のない単純な円筒面をなしている。この連結ピン１２の外径は、第１，第２ピン軸受孔２４，２５および第３ピン軸受孔２７の径に実質的に等しく、連結ピン１２は、これらのピン軸受孔２４，２５，２７に対して回転可能に貫通・嵌合する。
【００２５】
図３を参照して、連結ピン１２には、その軸心に沿って軸方向に延びる円筒状の２つの凹部３１と両凹部３１に接続・連通する貫通孔３２とが形成されている。２つの凹部３１は同一形状・対称形状であり、各凹部３１の一端は連結ピン１２の軸方向端面に開口している。つまり、各凹部３１は連結ピン１２の軸方向端面に凹設されている。各凹部３１の円筒状をなす内周には、周方向に延びる段差部としての嵌合溝３３が凹設されている。また、各凹部３１の開口周縁部には、連結ピン１２の軸方向端面に開口する開口部へ向けて徐々に拡開・末広がりとなる略円錐状のテーパ面３４が形成されている。
【００２６】
図２にも示すように、各凹部３１には、フランジ部材４０がそれぞれ嵌合される。２つのフランジ部材４０は同一形状であり、各フランジ部材４０は、機能的には、ピン軸受孔２４，２５よりも大径である略円盤状のフランジ４１と、このフランジ４１の軸心部・中央部から軸方向に延び、連結ピン１２の両端に凹設された円筒状の凹部３１に嵌合するとともに、上記の嵌合溝３３に嵌合する嵌合部材・リング部材としてのスナップリング６０を保持する軸部４３と、により構成されている。各フランジ４１がロアリンク１３の外側面から突出しないように、ロアリンク１３の外側面には、フランジ４１の径に対応した円形のフランジ凹部３５が設けられ、このフランジ凹部３５にフランジ４１が嵌合する。
【００２７】
各フランジ部材４０は、構造的には、スナップリング６０を軸方向に狭持する一対の狭持部材４４，４５により構成される。スナップリング６０のフランジ側の側面を受ける第１狭持部材４４には、上記のフランジ４１と、スナップリング６０の内周を挿通する円筒状の第１小径部４６と、この第１小径部４６の外周側に同心状に配置され、連結ピン１２の凹部３１に実質的に隙間なく嵌合し、第１小径部４６に比して軸方向寸法が短い第１大径部４７と、を有し、強度・剛性の高い金属材料により一体的に形成されている。スナップリング６０の反フランジ側の側面を受ける第２狭持部材４５は、連結ピン１２の凹部３１に実質的に隙間無く嵌合する円盤状・円柱状の第２大径部４８と、この第２大径部４８の軸心部より軸方向に延び、上記筒状の第１小径部４６に嵌合する円柱状の第２小径部４９と、を有し、強度・剛性の高い金属材料により一体的に形成されている。
【００２８】
図５にも示すように、第１大径部４７と第２大径部４８との軸方向の対向面間にスナップリング６０を実質的に隙間なく挟み込んだ状態で、第２小径部４９の先端面がフランジ４１側の側面とほぼ同一平面上に位置し、このフランジ４１に沿う軸方向端面側の部分４２で、第１狭持部材４４と第２狭持部材４５とを溶接により接合することにより、第１狭持部材４４と第２狭持部材４５とが強固に固定される。従って、フランジ部材４０単体の状態でのスナップリング６０は、狭持部材４４，４５に対して軸方向にぐらつくことなく保持される一方、径方向に移動・変形可能に第１小径部４６に遊嵌されている。
【００２９】
スナップリング６０は、嵌合溝３３のような孔の溝にはめて軸方向の移動を防ぐ汎用の穴用スナップリングであり、組み付け状態で外周がほぼ真円形となる略Ｃ字状をなしており、その周方向両端の２つの開口端部に、プライヤ等の治具が差し込まれる２つの小穴６１が形成されている。
【００３０】
分解・整備等の要請により、組付状態で小穴６１に治具を差し込むことができるように、第１狭持部材４４のフランジ４１及び第１大径部４７には、小穴６１に対応して小穴開放部５０が形成されている。小穴開放部５０は、小穴６１を含む範囲の断面長円状で軸方向に延びる長穴形状をなしている。この小穴開放部５０を通して小穴６１がフランジ４１側から見て開放している。
【００３１】
組立の際には、連結ピン１２をピンボス２２，２３，２６のピン軸受孔２４，２５，２７に挿通した状態で、連結ピン１２の両端に凹設された凹部３１にフランジ部材４０を軸方向に押し込めば良い。押し込んでいる途中に、フランジ部材４０に保持されたスナップリング６０が凹部３１の開口周縁に形成されたテーパ面３４と接触すると、このテーパ面３４からスナップリング６０に縮径方向の分力が作用し、スナップリング６０が容易に縮径方向に変形して凹部３１内に入り込む。この押し込み作業を継続して、スナップリング６０が嵌合溝３３に達すると、スナップリング６０が自身の復元力により自発的に拡径方向へ変形して嵌合溝３３内に入り込み、このスナップリング６０によりフランジ部材４０が連結ピン１２に固定される。
【００３２】
このように本実施例では、フランジ部材４０を凹部３１に押し込むだけで組付作業を行うことができ、この組付作業が極めて容易であり、かつ、例えばねじ要素を用いたピン連結構造のようにねじが緩むおそれがないので、信頼性・耐久性にも優れている。
【００３３】
フランジ部材４０を連結ピン１２に固定するためのスナップリング６０が嵌合する２つの嵌合溝３３の間の軸方向の間隔は、連結ピン１２の外周とピン軸受孔２４，２５，２７とが対向・摺接する軸受面・摺動面の軸方向長さよりも短く構成されている。つまり、汎用のスナップリング６０を利用してフランジ部材４０を連結ピン１２の内部で固定しているため、脱落防止用のフランジ４１の軸方向外側に余分なピンボスや連結ピンの領域を設ける必要がなく、ロアリンク１３の厚さ（クランク軸方向寸法）とほぼ等しい長さの連結ピン１２を用いることができ、ロアリンク１３（及びアッパリンク１１）の軸方向ほぼ全長を連結ピン１２との接触面（摺動面）として有効利用することができる。従って、ロアリンク１３の限られた厚さの中で、各部の面圧を低く抑制することが容易となる。また逆に、ロアリンク１３側の第１，第２ピンボス２２，２３に無駄な領域がなく、ロアリンク１３の重量や軸方向寸法を最小限とすることができる。すなわち、ピンボスと連結ピンとの接触面積の確保と、ピンボスの小型化・軽量化とを高いレベルで両立することができる。
【００３４】
分解・整備・交換等の要請により、連結ピン１２からフランジ部材４０を取り外す際には、小穴開放部５０を通してスナップリング６０の２つの小穴６１にプライヤ（治具）の先端を挿入し、２つの小穴６１間の距離を縮めるようにスナップリング６０を縮径方向に変形させつつ、このプライヤでスナップリング６０を含むフランジ部材４０を連結ピン１２から抜き取れば良い。このように、組立後にもフランジ部材４０を連結ピン１２から容易に取り外すことができ、保守・整備性にも優れている。
【００３５】
分解時にはプライヤがスナップリング６０の小穴６１にとどけば良いので、加工の容易化等の目的で、上記実施例のような長孔状の小穴開放部５０に代えて、例えば第１狭持部材４４のフランジ４１と第１大径部４７とを破線３６（図４参照）の位置で切断して切欠状の小穴開放部を設ける構造としても良い。
【００３６】
例えば耐久性・信頼性が充分に高いピストン往復動機構に適用する場合のように、分解・整備の頻度が極めて少ない場合には、整備性を犠牲にして小穴開放部５０を省略する構成としても良い。この場合、分解の際には溶接部をドリル等で切除して分解することとなる。
【００３７】
スナップリング６０は所定の弾性変形量を許容しなければならないために、比較的高価なばね鋼により成形される。フランジ部材４０を構成する第１，第２狭持部材４４，４５は、ばね鋼からなるスナップリング６０に比して安価で硬質な金属材料により成形される。
【００３８】
図４及び図６を参照して、スナップリング６０の反フランジ側の側面に対向する第２狭持部材４５の第２大径部４８の側面には、スナップリング６０の小穴６１に対応する位置の近傍に、プライヤの先端を逃がすための一対の丸穴状の治具逃げ部５１が形成されている。これらの治具逃げ部５１は、プライヤによりスナップリング６０を凹部３１の内径以下に縮径した状態で、このプライヤの先端を収容する位置に形成されており、具体的には一対の小穴６１よりもやや内側内周寄りに配置されている。従って、分解時等にプライヤを小穴６１に差し込んでスナップリング６０を縮径した状態で、このプライヤの先端を治具逃げ部５１に差し込んで逃がすことができる。このように、プライヤの先端と第２大径部４８との干渉に妨げられることなく、プライヤの先端をスナップリングの小穴６１を貫通して十分に奥（治具逃げ部５１）まで挿入することが可能になり、治具逃げ部５１がない場合に比して、スナップリングがプライヤから脱落する可能性が低くなり、作業性が向上する。
【００３９】
但し、加工の容易化を図るために、上述した丸穴状の治具逃げ部５１に代えて、例えば第２大径部４８を図６（ｂ）の破線３７に沿って切断し、切欠状の治具逃げ部を形成して、プライヤの先端を逃がす構造としても良い。
【００４０】
以上のようなピン連結構造によれば、ロアリンク１３側の第１，第２ピン軸受孔２４，２５およびアッパリンク１１側の第３ピン軸受孔２７の双方に対し連結ピン１２が回転可能なフルフローティング形式となる。そして、図２から明らかなように、連結ピン１２が軸方向に移動しようとしても、フランジ４１がフランジ凹部３５底面に当接し、その移動が規制される。従って、連結ピン１２は、ロアリンク１３およびアッパリンク１１の双方に対し、微少量だけ軸方向に移動可能であるものの、軸方向に脱落することはない。なお、このようにフルフローティング形式として、ロアリンク１３とアッパリンク１１との双方に対し、周方向ならびに軸方向のいずれについても可動であることにより、局部的な摩耗や焼き付きが抑制される。このようなフルフローティング形式でありながら、上述したようにフランジ部材４０のフランジ４１の軸方向外側に余分なピンボスや連結ピンの領域を設ける必要がなく、軸受面を十分に確保しつつピンボス全体の軸方向寸法の短縮化・軽量化を図ることができる。
【００４１】
内燃機関の運転時には、連結ピン１２とアッパリンク１１及びロアリンク１３とは相対的に回転するため、フランジ４１とフランジ凹部３５底面との摺接部分に生じる摩擦力により、フランジ部材４０を連結ピン１２に対して回転させようとするトルクが作用することがある。従って、仮にフランジ部材を連結ピンにねじ込む構造やねじ部材を用いてフランジ部材を連結ピンに共締め固定する構造とした場合、トルクの入力方向によってはねじが緩むおそれがある。これに対して本実施例では、ねじを利用していないため、ねじの緩みが存在せず、信頼性・耐久性にも優れている。
【００４２】
図７〜９を参照して本発明の第２実施例について説明する。図７及び図８は第２実施例に係るフランジ部材４０Ａ及びスナップリング６０を示す正面図及び背面図、図９は図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。なお、第１実施例と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００４３】
上記の第１実施例では第１狭持部材４４と第２狭持部材４５とがフランジ４１側の側面に沿う部位４２で溶接により接合・固定されているのに対し、この第２実施例では、第１狭持部材４４Ａと第２狭持部材４５Ａとの溶接による接合・固定部位７１が、反フランジ側（図９の左側）の端面である点で第１実施例と異なっている。詳しくは、第１狭持部材４４Ａの第１小径部４６Ａが中実円柱状をなし、第２狭持部材４５Ａが略円環状をなす第２大径部４８Ａのみにより構成され、第１実施例の第２小径部４９に相当する部分が省略されている。この第２大径部４８Ａの内周に、第１小径部４６Ａの更に細径化された先端部７２が嵌合・挿入され、上記の部位７１に位置する先端部７２の先端外周縁と第２小径部４９Ａの端面内周縁とが溶接により接合・固定されている。
【００４４】
第１実施例の場合はフランジ４１に沿う部位４２にて溶接されているため、溶接ビードがフランジ４１に対して軸方向外方へ張り出さないように除去する切削加工が必要とされるが、この第２実施例では連結ピン１２の内側に入り込む反フランジ側の部位７１で溶接が行われているために、溶接ビードをあえて除去する必要がなく、その分、作業の簡略化及び製造コストの低減化を図ることができる。
【００４５】
図１０は、本発明の第３実施例に係るフランジ部材４０Ｂを示す正面図であり、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
【００４６】
この第３実施例では、リベット７４により第１狭持部材４４Ｂと第２狭持部材４５Ｂとが固定されている点で、溶接により一対の狭持部材を接合・固定する第２実施例と異なっている。組付の際には、一方の軸端に頭部７６，７７の一方が予め成形されたリベット７４の軸部７５を第１狭持部材４４Ｂ及び第２狭持部材４５Ｂに差し込み、他方の軸端をかしめて頭部７６，７７の他方を成形すれば良い。なお、リベット７４の頭部７６，７７が軸方向に張り出すことのないように、各狭持部材４４Ｂ，４５Ｂには、リベット７４の頭部７６，７７を収容する頭部収容溝７８，７９がそれぞれ形成されている。
【００４７】
例えば、比較的長期間ピストン往復動機構を運転した後の分解組立作業においては、一旦取り外したばね鋼からなるスナップリング６０は再利用しないのが信頼性確保のために通例とされている。第１，第２実施例の場合、一対の狭持部材が溶接で接合されているために、一対の狭持部材を使用可能な状態で分解することはほぼ不可能であり、スナップリング６０を交換するためには、スナップリング６０を含めてフランジ部材全体を交換する必要がある。
【００４８】
これに対して、リベット７４により一対の狭持部材４４Ｂ，４５Ｂを固定する第３実施例では、整備・交換等の要請により、上述したようにプライヤ等を用いてフランジ部材４０Ｂを連結ピン１２から取り外した後、リベット７４の頭部７６，７７の一方を切除することによって、第１狭持部材４４Ｂと第２狭持部材４５Ｂとを再使用可能な状態で容易に分解することができる。このように、第１狭持部材４４Ｂと第２狭持部材４５Ｂとを廃棄することなくスナップリング６０の交換が可能である。
【００４９】
また、連結ピン１２からフランジ部材４０Ｂを取り外す際に、リベット７４のフランジ側の頭部７６を切除するようにすれば、上述したプライヤ等の治具を用いることなく容易にフランジ部材４０Ｂを分解して連結ピン１２から取り外すことができ、かつ、プライヤ等の治具を差し込むための小穴開放部５０や治具逃げ部５１を省略することができ、その分、加工コスト等を低減することができる。
【００５０】
上記第１，第２実施例のように一対の狭持部材を溶接により固定する場合、両狭持部材の材料が溶接に適した材料、典型的には同一の材料で形成する必要がある。これに対し、リベット７４により一対の狭持部材を固定する第３実施例では、溶接による材料の制約がなく、材料選択の自由度が広がる。
【００５１】
スナップリング６０の中で、小穴６１が形成される開口端部６２は、部分的に内側・軸心側へ張り出した形状となっている。このスナップリング６０の開口端部６２との干渉を回避するように、フランジ４１外周の中心軸８０に対し、リベット７４の軸部７５の中心軸８１を、スナップリング６０の開口端部６２と反対方向（図１１及び図１２の下方向）に偏心・オフセットさせている。これにより、中心軸８０，８１を一致させた場合に比して、スナップリング６０の開口端部６２との干渉を回避しつつリベット７４の径を大きくすることが可能になり、リベット７４による固定強度が向上する。
【００５２】
なお、本実施例では頭部７６，７７の一方を鍛造で変形させてかしめる形式のリベット７４を用いてフランジ部材４０Ｂを組み立てているが、より組立が容易な周知のブラインドリベットを用いる構造としても良い。
【００５３】
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、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例とは逆に、アッパリンクのピンボスを、ロアリンクのピンボスを挟み込む二股状としても良い。また、図１のピストンピンやコントロールピンのピン連結構造に本発明を適用しても良い。更にまた、単リンク式のピストン−クランク機構におけるピストンとコンロッドとのピストンピン連結構造に本発明を適用しても良い。
【００５４】
上記実施例から把握し得る本発明の技術思想について、その作用効果とともに列記する。
【００５５】
（１）二股状に対向して配置された第１ピンボス及び第２ピンボスを有する第１リンク部材と、上記第１ピンボスと第２ピンボスの間に配置される第３ピンボスを有する第２リンク部材と、これら第１〜第３ピンボスにそれぞれ形成された第１〜第３ピン軸受孔を回転可能に貫通して、第１リンク部材と第２リンク部材とを回転可能に連結する連結ピンと、を有するリンク機構のピン連結構造であって、上記第１，第２ピンボスのピン軸受孔よりも大径であるフランジと、連結ピンの軸方向両端に凹設された円筒状の凹部に嵌合する軸部と、を有する２つのフランジ部材と、上記軸部により保持され、上記凹部の内周に凹設された嵌合溝に嵌合する２つの嵌合部材と、を有する。
【００５６】
フルフローティング構造でありながら、ねじ要素を用いたピン連結構造ではないために、ねじの緩みによる脱落等を生じることがなく、耐久性・信頼性に優れている。連結ピンの内側でフランジ部材が連結ピンに固定されているため、フランジの軸方向外側に余分なピンボスや連結ピンの領域を設ける必要がなく、軸受面積の確保と、軸方向寸法の短縮化・軽量化と、を両立することができる。
【００５７】
（２）上記連結ピンと第１〜第３ピン軸受孔とが対向する軸受面のピン軸方向の長さが、上記２つの嵌合溝の間のピン軸方向の間隔よりも長い。つまり、嵌合溝間の長さにより軸受面の軸方向長さが制約されることがなく、軸受面積の確保と軸方向寸法の短縮化・軽量化とを高いレベルで両立できる。
【００５８】
（３）上記嵌合部材は、上記凹部よりも大径なばね鋼からなるリング部材であって、上記連結ピンの軸方向一端より縮径方向の変形を伴って凹部内に挿入されて嵌合溝に嵌合し、上記フランジ部材は、上記ばね鋼とは異なる金属材料により形成されている。
【００５９】
ばね鋼からなるリング部材に対し、フランジ部材をばね鋼に比して安価な金属材料により形成することができる。また、フランジ部材をばね鋼に比して硬質な金属材料で形成することにより、リング部材を弾性変形させた際にもフランジ部材の変形が防止・抑制され、耐久性及び分解組立時の作業性が向上する。
【００６０】
（４）上記リング部材は、周方向両端２カ所に小穴が形成された穴用スナップリングである。穴用スナップリングはＪＩＳ規格部品としての汎用部品であるため、部品の製造コストを低減することが可能になる。
【００６１】
（５）上記穴用スナップリングの小穴が、上記フランジ部材に形成された小穴開放部を通してフランジ側に開放している。
【００６２】
この小穴開放部を通して小穴にプライヤ等の治具を挿入し、このスナップリングを縮径方向に弾性変形させた状態で、フランジ部材を連結ピンから抜き出すことができる。つまり、フランジ部材を後から取り外すことができ、保守性・整備性等に優れている。
【００６３】
（６）上記穴用スナップリングの小穴に対応して、上記軸部の中で穴用スナップリングの反フランジ側の側面に対向する部位に、治具逃げ部が形成されている。上記フランジ部材を取り外す際に、治具（プライヤ）の先端を小穴を貫通して治具逃げ部に入り込ませることができ、治具による分解作業性が向上する。
【００６４】
（７）上記フランジ部材は、上記嵌合部材を軸方向に狭持した状態で互いに固定される一対の狭持部材からなる簡素な構成とすることができる。
【００６５】
（８）上記一対の狭持部材が溶接により互いに固定されている。一対の狭持部材を溶接により強固に固定することができ、信頼性・耐久性に優れている。
【００６６】
（９）上記一対の狭持部材の溶接部位が、上記フランジと反対側の端部に位置している。この場合、溶接ビードを除去する加工を省略することが可能となる。仮にフランジ側に溶接部位が位置していると、フランジよりも軸方向外方へ張り出す溶接ビードを除去する加工を行う必要がある。
【００６７】
（１０）上記一対の狭持部材が、両者を軸方向に貫通するリベットにより互いに固定されている。
【００６８】
この場合、溶接により接合する場合に比して製造が容易になる。また、一対の狭持部材を溶接により接合する場合、両者の材質によっては溶接が困難となることがあるが、リベットによる固定ではそのような問題がなく、一対の狭持部材の材質の選択自由度が増す。更に、溶接時の熱による機能低下等を招くおそれがない。
【００６９】
リベットの一方の頭部を除去することで、一対の狭持部材とスナップリングとを容易に分解することができる。スナップリングのようなばね部品は、一般的に一旦分解した後の再利用が望ましくない部品とされている。従って、スナップリングのみを交換して狭持部材を再使用することができ、コストの低減が可能になる。あるいは、一対の狭持部材が寿命に達し廃棄される場合においても、両者が異種の金属で構成されていた場合には、資源の分別回収が可能になる。
【００７０】
（１１）上記フランジ外周の中心軸に対してリベットの軸部の中心軸がオフセットしている。
【００７１】
嵌合部材としての穴用スナップリングの中で、小穴が形成される開口端部は部分的に内径方向へ張り出している。従って、上述したようにフランジの中心軸に対してリベットの軸部の中心軸がオフセットさせることにより、穴用スナップリングの開口端部との干渉を回避しつつ、リベットの軸部の径を大きくすることが可能になり、リベットによる固定強度が向上する。また、プライヤ等によるスナップリングの開口端部を縮める作業が容易になり、分解組立時の作業性が向上する。
【００７２】
（１２）上記凹部の内周に、この凹部の開口へ向けて拡径するテーパ面が形成されている。この場合、フランジ部材を連結ピンの凹部に向けて軸方向に押し込むことにより、テーパ面からスナップリング等の嵌合部材に縮径方向の分力が作用する。従って、フランジ部材を連結ピンの凹部に押し込むだけで、フランジ部材を凹部に組み付けることが可能となり、例えばプライヤでスナップリングを縮径状態に保持しながらフランジ部材を凹部に挿入する場合に比して、その組み立て作業が極めて容易である。
【００７３】
（１３）上記リンク機構が、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、このロアリンクとピストンとを連携するアッパリンクと、上記ロアリンクとアッパリンクとを回転可能に連結するアッパピンと、を有する内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構であり、上記アッパピンが上記連結ピンである。このような複リンク式ピストン−クランク機構では、ピン連結構造に対する配置スペース、特にピン軸方向の寸法の制約が厳しいため、本発明のピン連結構造が極めて有効である。
【００７４】
（１４）上記リンク機構が、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、このロアリンクとピストンとを連携するアッパリンクと、上記ロアリンクとアッパリンクとを回転可能に連結するアッパピンと、ロアリンクと機関本体とを連携するコントロールリンクと、上記ロアリンクとコントロールリンクとを回転可能に連結するコントロールピンと、上記コントロールリンクの機関本体側の支持位置を変化させることにより機関圧縮比を変更する支持位置可変手段と、を有する内燃機関の可変圧縮比機構であり、上記アッパピンとコントロールピンの少なくとも一方が上記連結ピンである。このような可変圧縮比機構では、ピン連結構造に対する配置スペース、特にピン軸方向の寸法の制約が厳しいため、本発明のピン連結構造が極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るピン連結構造が用いられた複リンク式ピストン−クランク機構としての可変圧縮比機構を示す内燃機関の要部断面図。
【図２】第１実施例のピン連結構造を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】図２の連結ピンを単体で示す断面図。
【図４】第１実施例に係るフランジ部材を示す正面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図。
【図６】図４の第２狭持部材を単体で示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）。
【図７】第２実施例に係るフランジ部材を示す正面図。
【図８】図７のフランジ部材の背面図。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図。
【図１０】第３実施例のフランジ部材を示す正面図。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１１…アッパリンク（第２リンク部材）
１２…アッパピン（連結ピン）
１３…ロアリンク（第１リンク部材）
２２…第１ピンボス
２３…第２ピンボス
２４…第１軸受孔
２５…第２軸受孔
２６…第３ピンボス
２７…第３軸受孔
３１…凹部
３３…嵌合溝
３４…テーパ面
４０…フランジ部材
４１…フランジ
４３…軸部
４４，４５…狭持部材
５０…小穴開放部
５１…治具逃げ部
６０…スナップリング（嵌合部材・リング）
６１…小穴
６２…開口端部
【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】
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【図７】
2005030436.tif 000009
【図８】
2005030436.tif 000010
【図９】
2005030436.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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