(57)【要約】【課題】  良好な耐摩耗性および潤滑性を有し、かつ慣性質量の増加を避けることが可能なリンク機構用連結ピンを提供する。【解決手段】  リンク機構に用いられリンク間を連結するための連結ピン１であって、外周面の少なくとも一部に、凹部または凸部を有しており、前記凹部または凸部は、周方向に対し非対称な形状および又は配置パターンを有する。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンク機構に用いられリンク間を連結するための連結ピンであって、
外周面の少なくとも一部に、凹部または凸部を有しており、
前記凹部または凸部は、周方向に対し非対称な形状および又は配置パターンを有する
ことを特徴とする連結ピン。
【請求項２】
リンク機構に用いられリンク間を連結するための連結ピンであって、
外周面の少なくとも一部に、凹部または凸部を有しており、
前記凹部または凸部は、周方向における断面形状が非対称である
ことを特徴とする連結ピン。
【請求項３】
前記凹部または凸部は、周方向に対し非対称な形状および又は配置パターンを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の連結ピン。
【請求項４】
前記凹部は、溝状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の連結ピン。
【請求項５】
前記凹部または凸部は、端部と中央部とで、形状、配置パターン、断面形状の少なくとも一つが変化していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の連結ピン。
【請求項６】
前記外周面の少なくとも一部は、硬質炭素被膜を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の連結ピン。
【請求項７】
前記連結ピンは、揺動運動を行うリンク機構に用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の連結ピン。
【請求項８】
前記リンク機構は、内燃機関の機関圧縮比を制御するための可変圧縮比機構に適用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の連結ピン。
【請求項９】
前記可変圧縮比機構は、ピストンに連結されるアッパリンクと、クランク連結ピンに回転可能に装着されるロアリンクと、前記ロアリンクに揺動可能に連結されるコントロールリンクとを有し、前記軸受部材は、前記ロアリンクに形成され、
前記連結ピンは、前記ロアリンクに前記アッパリンクを揺動可能に連結するために用いられることを特徴とする請求項８に記載の連結ピン。
【請求項１０】
外周面の少なくとも一部に、周方向に対し非対称な形状および又は配置パターンの凹部を有する、リンク機構に用いられリンク間を連結するための連結ピンの製造方法であって、
前記凹部の形状および配置パターンに対応する、透孔の形状および配置パターンが予め形成されているマスキング部材を、前記連結ピンとなるワークの外周表面に密着させ、
前記マスキング部材の前記透孔を経由し、硬質粒子を投射することで、
前記ワークの外周面の少なくとも一部に、前記凹部を形成する
ことを特徴とする連結ピンの製造方法。
【請求項１１】
外周面の少なくとも一部に、周方向における断面形状が非対称の凹部を有する、リンク機構に用いられリンク間を連結するための連結ピンの製造方法であって、
前記凹部の形状および配置パターンに対応する、透孔の形状および配置パターンが、予め形成されているマスキング部材を、連結ピンとなるワークの外周表面に密着させ、
前記ワークの外周表面に対して斜め上方から、前記マスキング部材の前記透孔を経由し、硬質粒子を投射することで、
前記ワークの外周面の少なくとも一部に、前記凹部を形成する
ことを特徴とする連結ピンの製造方法。
【請求項１２】
前記凹部または凸部は、周方向に対し非対称な形状および又は配置パターンを有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の連結ピンの製造方法。
【請求項１３】
前記凹部は、溝状であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の連結ピンの製造方法。
【請求項１４】
前記凹部は、前記連結ピンの端部と中央部とで、形状、配置パターン、断面形状の少なくとも一つが変化していることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の連結ピンの製造方法。
【請求項１５】
前記外周面の少なくとも一部に、硬質炭素被膜を形成することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の連結ピンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リンク機構用連結ピンおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリンク機構は、シリンダ内を往復動するピストンを有する内燃機関の可変圧縮比機構などに用いられている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
このようなリンク機構における連結ピンは、連結ピン軸受部に圧入されたブッシュと接し、典型的には、１０度以上かつ５０度以下の範囲で、揺動運動をしながら摺動する。
【特許文献１】特開２００２−２１５９２号公報
【特許文献２】特開２００２−４７９５５号公報
【特許文献３】特開２００２−５４４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、大きな燃焼圧力やピストン慣性力が作用すると、連結ピンおよび連結ピン軸受部に付加される荷重が大きくなり、入力荷重によって連結ピン軸受部が変形する。連結ピン軸受部の変形は、摺動面形状を変化させるため、摺動状態を悪化させる。
【０００５】
また、揺動角が比較的小さく、潤滑油の供給が困難であるため、揺動運動の折り返し位置では、特に厳しい潤滑状態となる。一方、油穴を形成し、潤滑油を供給することによって、潤滑状態を改善することが可能である。しかし、この場合、油穴への応力集中を避けるために、リンクの軸受部を大きく設計せねばならず、慣性質量を特に減らしたいエンジン内の機構においては不利である。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、良好な耐摩耗性および潤滑性を有し、かつ慣性質量の増加を避けることが可能なリンク機構用連結ピンおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
リンク機構に用いられリンク間を連結するための連結ピンであって、
外周面の少なくとも一部に、凹部または凸部を有しており、
前記凹部または凸部は、周方向に対し非対称な形状および又は配置パターンを有する
ことを特徴とする連結ピンである。
【０００８】
上記目的を達成するための請求項２に記載の発明は、
リンク機構に用いられリンク間を連結するための連結ピンであって、
外周面の少なくとも一部に、凹部または凸部を有しており、
前記凹部または凸部は、周方向における断面形状が非対称である
ことを特徴とする連結ピンである。
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１０に記載の発明は、
外周面の少なくとも一部に、周方向に対し非対称な形状および又は配置パターンの凹部を有する、リンク機構に用いられリンク間を連結するための連結ピンの製造方法であって、
前記凹部の形状および配置パターンに対応する、透孔の形状および配置パターンが予め形成されているマスキング部材を、前記連結ピンとなるワークの外周表面に密着させ、
前記マスキング部材の前記透孔を経由し、硬質粒子を投射することで、
前記ワークの外周面の少なくとも一部に、前記凹部を形成する
ことを特徴とする連結ピンの製造方法である。
【００１０】
上記目的を達成するための請求項１１に記載の発明は、
外周面の少なくとも一部に、周方向における断面形状が非対称の凹部を有する、リンク機構に用いられリンク間を連結するための連結ピンの製造方法であって、
前記凹部の形状および配置パターンに対応する、透孔の形状および配置パターンが、予め形成されているマスキング部材を、連結ピンとなるワークの外周表面に密着させ、
前記ワークの外周表面に対して斜め上方から、前記マスキング部材の前記透孔を経由し、硬質粒子を投射することで、
前記ワークの外周面の少なくとも一部に、前記凹部を形成する
ことを特徴とする連結ピンの製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。
【００１２】
請求項１および２に記載したように本発明に関る連結ピンは、その側面に周方向に対して非対称な形状の凸部または凹部を設けたことにより、リンク機構が運動した際には少しずつ回転することで潤滑油が均一に行き渡り、潤滑性と耐摩耗性を向上させる。本発明に関る連結ピンは特に、潤滑条件の厳しい揺動運動を行う連結部において好適に用いることができる。そのような揺動運動を行う機関の例として、可変圧縮比機構を有する内燃機関があり、特に顕著な効果を有する例として挙げることができる。
【００１３】
請求項１０および１１に記載の発明によれば、マスキング部材の透孔の形状および配置パターンが転写されることで、前記凹部が容易に形成される。つまり、良好な耐摩耗性および潤滑性を有し、かつ慣性質量の増加を避けることが可能なリンク機構用連結ピンの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は、実施の形態１に係る連結ピンを説明するための斜視図である。
【００１６】
実施の形態１に係る連結ピン１は、リンク機構に用いられリンク間を連結するために用いられ、外周面の少なくとも一部に、凹部を有している。凹部は、周方向に対し非対称な形状を有する。
【００１７】
したがって、リンク機構が遥動運動した際、連結ピン１が進む角度と戻る角度が等しくならないため、遥動運動につれて、ゆっくりと少しずつ回転することで、潤滑油が均一に行き渡りやすくなる。さらに、この回転があることにより、特定部分だけが摩耗する現象も未然に防ぐことができる。つまり、非対称な形状を有する凹部の存在により、潤滑油が均一に行き渡り易くなり、潤滑状態が改善されかつ摩耗が抑制される。
【００１８】
例えば、ラチェット機構を設ける場合と異なり、凹部を設けることは、リンク機構を複雑にせず、連結ピン１の占有する空間の大きさに影響を及ぼさず、発生する音も小さい。さらに、凹部は、潤滑状態を向上させる油溜まりとしての機能も有する。なお、符号Ｄは、回転方向である。
【００１９】
次に、マイクロブラスト（ＭＢ）法の適用による凹部の形成方法を説明する。図２は、実施の形態１に係るマスキング部材を説明するための平面図であり、図２（Ａ）は、透孔の形状を示しており、図２（Ｂ）は、透孔の配置パターンを示している。
【００２０】
実施の形態１に係る連結ピン１となるワークは、日本工業規格に規定されるクロムモリブデン鋼ＳＣＭ４３５からなる。ワークは、焼入れおよび焼き戻し処理が施され、図１に示されるようなピン形状に加工した。加工後のワークは、直径１８ｍｍかつ長さ６０ｍｍであり、外周面の表面粗さ（Ｒ）は、約０．０２μｍである。
【００２１】
次に、ワークの外周面に、マスキング部材を貼付し、ワークの外周面とマスキング部材とを密着させた。マスキング部材は、可とう性を有する感光性樹脂フィルムからなり、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示される透孔の形状および配置パターンが予め形成されている。
【００２２】
つまり、透孔は、周方向に対し非対称である三角状であり、透孔の配置パターンは、周方向に対し対称である。なお、マスキング部材の材質は、ワークに対する良好な密着性や、適当な耐研削性などを有しておれば、特に限定されない。
【００２３】
その後、ワークを回転駆動した状態で、粒度＃８００のアルミナ砥粒からなる硬質粒子を投射し、ブラスト処理を施した。ワークの回転数は、６０ｒｐｍである。ブラスト処理は、３０秒である。硬質粒子が噴射されるノズルは、ワークから５０ｍｍ離間して配置パターンした。硬質粒子の種類および粒度は、特に限定されず、例えば、ワークの材質、熱処理方法、透孔の形状などを考慮し、適宜選択することが可能である。
【００２４】
投射された硬質粒子は、マスキング部材の透孔を経由しワークの外周面に到達し、マスキング部材の透孔の形状および配置パターンに合致した形状および配置パターンを有する微細な凹部（くぼみ）を形成した。したがって、凹部は、周方向に対し非対称な形状を有する（図２（Ａ）参照）。
【００２５】
ブラスト処理終了後、マスキング部材を剥がし、残留している砥粒を取り除くことで、連結ピン１を得た。凹部の深さは、表面粗さ計の測定によると、中央部（最深部）の位置において、６〜１２μｍ程度の範囲にあった。任意に選択された５箇所の凹部における最深部深さの平均値（平均最深部深さ）は、８．６μｍであった。
【００２６】
以上のように、マスキング部材の透孔の形状および配置パターンが転写されることで、凹部が容易に形成される。なお、凹部の形成方法は、マイクロブラスト法を適用することに限定されず、例えば、化学エッチング法、マイクロロールフォーミング法（硬質部材から成り、凸部を有するローラを押し付ける方法）、レーザ光照射法を適用することが可能である。
【００２７】
図３および図４は、実施の形態１に係る連結ピンを評価するためのリンク機構を説明するための図であり、それぞれ、側面図および部分拡大正面図である。
【００２８】
図３および図４に示されるリンク機構におけるリンクの腕は、クロムモリブデン鋼ＳＣＭ４１５からなる。上部リンク４および下部リンク６の断面寸法は、４０ｍｍ×８ｍｍである。上部の支点３から連結ピン５までの長さ、連結ピン５から連結ピン７までの長さは、１２０ｍｍである。連結ピン７によって留められているおもり８の重量は、６ｋｇである。なお、連結ピン５が、評価対象（被試験連結ピン）である。
【００２９】
次に、連結ピン５を評価するための揺動試験を説明する。
【００３０】
揺動試験においては、リンク機構全体を、潤滑油に３０分間浸漬し、連結部の内部を含めて、潤滑油を行き渡らせた。潤滑油は、自動車用エンジン油（５Ｗ−３０ＳＬ）である。
【００３１】
その後、上部リンク４を、２１〜−２１°の範囲かつ毎分３０回の割合で８時間単振動させる一方、下部リンク６およびおもり８を、拘束せずに任意に運動させた。また、上部リンク４の下部に、毎分２ｃｍ３の割合で、潤滑油を滴下した。
【００３２】
したがって、連結ピン５の潤滑を担うのは、リンク部に油孔が形成されていないため、潤滑油による浸漬によって供給されたものと、滴下された潤滑油が連結ピンの回転等に伴って巻き込まれたものとの二つである。
【００３３】
評価項目は、回転および摩耗である。回転は、連結ピン５の端面に予め印を付け、揺動運動の間における連結ピン５の回転状態を調査することで、４段階（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆ）で評価した。評価Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆは、十分に回転している場合、回転している場合、わずかに回転している場合、回転がほとんどない場合を、それぞれ表している。
【００３４】
摩耗は、試験終了後に軸受部を分解し、連結ピン５表面の局部的な摩耗の状態を、目視によって３段階（Ａ，Ｂ，Ｆ）で評価した。評価Ａ，Ｂ，Ｆは、摩耗が確認できない場合、局所的な摩耗が若干ある場合、局所的な摩耗が顕著である場合を、それぞれ表している。
【００３５】
図５は、実施の形態１および比較例１，２の試験結果を説明するための図表、図６は、比較例２に係る凹部を説明するための平面図であり、図６（Ａ）は、凹部の形状を示しており、図６（Ｂ）は、凹部の配置パターンを示している。
【００３６】
なお、比較例１は、クロムモリブデン鋼ＳＣＭ４３５からなるワークに、焼入れおよび焼き戻し処理を施し、ピン形状に加工することで、連結ピンを得ている。したがって、比較例１は、実施の形態１と異なり、マイクロブラスト法によって形成される凹部を有しない。
【００３７】
比較例２は、実施の形態１と同様に、クロムモリブデン鋼ＳＣＭ４３５からなるワークに、焼入れおよび焼き戻し処理を施し、ピン形状に加工し、マイクロブラスト法によって凹部を形成することで、連結ピンを得た。しかし、マスキング部材の透孔の形状が異なり、凹部は、図６（Ａ）に示される円形の形状および図６（Ｂ）に示される周方向に対して対称な配置パターンを有する。したがって、凹部の形状が周方向に対して非対称である実施の形態１と異なり、比較例２は、凹部の形状および配置パターンの両方が周方向に対して対称である。
【００３８】
実施の形態１の試験結果は、図５に示されるように、回転に関しては評価Ｂであり、摩耗に関しては評価Ａである。つまり、揺動運動の間における連結ピンは、十分ではないが回転しており、また、試験終了後における連結ピン表面の摩耗は確認できなかった。
【００３９】
一方、比較例１の試験結果は、回転および摩耗の両方に関して評価Ｆであり、連結ピンの回転は確認できず、また顕著な局所的な摩耗が観察された。
【００４０】
また、比較例２の試験結果は、回転に関しては評価Ｆであり、摩耗に関しては評価Ｂである。つまり、連結ピンの回転は確認できず、また、局所的な摩耗が一部で観察された。したがって、形状および配置パターンの両方が周方向に対して対称である凹部は、連結ピンを回転させる効果を有しないが、油溜まりとして機能するため、比較例１に比べれば、摩耗が緩和されたものと考えられる。
【００４１】
以上のように、実施の形態１においては、良好な耐摩耗性および潤滑性を有し、かつ慣性質量の増加を避けることが可能なリンク機構用連結ピンを提供することができる。また、良好な耐摩耗性および潤滑性を有し、かつ慣性質量の増加を避けることが可能なリンク機構用連結ピンの製造方法を提供することができる。
【００４２】
なお、前記凹部は、一般的な機械的リンク機構に適用することが可能であるが、顕著な効果を有する点で、潤滑条件の厳しい揺動運動を行うリンク機構に適用することが好ましく、特に、機関圧縮比を制御するための可変圧縮比機構のリンク機構に適用することが好ましい。
【００４３】
図７（Ａ）〜図７（Ｈ）は、実施の形態２〜２０に係る凹部または凸部の形状を説明するための平面図、図８は、図７（Ｈ）の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに関する断面図、図９（Ａ）〜図７（Ｆ）は、実施の形態２〜２０に係る凹部または凸部の配置パターンを説明するための平面図、図１０〜図１２は、実施の形態２〜２０の試験結果を説明するための図表である。
【００４４】
実施の形態２〜２３は、図７（Ａ）〜図７（Ｈ）に示される形状と、図９（Ａ）〜図９（Ｆ）に示される配置パターンとを組み合わせることで構成される凹部または凸部を有する。したがって、凹部または凸部は、周方向に対し非対称な形状および又は配置パターンを有する。なお、後述するように、周方向における断面形状が非対称の凹部も含まれている。また、組み合わせの際、図７（Ａ）〜図７（Ｈ）の各形状に示されるポジションＸと、図９（Ａ）〜図９（Ｆ）に示される各配置パターンを表している丸印の中心とは、一致させ、位置合わせしている。さらに、方向性のある形状と配置パターンとを組合せの場合、図上の方向と一致させた。
【００４５】
凹部または凸部の形成法は、マイクロブラスト（ＭＢ）法、マイクロロールフォーミング（ＭＲＦ）法、化学エッチング（ＣＥ）法を適用した。
【００４６】
なお、実施の形態５は、図７（Ｅ）に示される略長円形の凹部を有するが、連結ピンの左右で凹部の方向を変更している。つまり、連結ピンの右半分には、図７（Ｅ）に示される右傾斜の凹部を形成し、連結ピンの左半分には、図７（Ｅ）の鏡像となる左傾斜の凹部を形成した。
【００４７】
実施の形態７は、マイクロブラスト法を適用しているが、ワークの外周表面に対して４５°傾斜した方向に、ノズルを設置して、斜め上方からマスキング部材の透孔を経由し、硬質粒子を投射している。したがって、凹部の周方向における断面形状は、非対称となっている。なお、ノズルの設置方向あるいは硬質粒子の投射方向は、特に４５°に限定されない。
【００４８】
実施の形態１５および実施の形態１６は、化学エッチング法が適用されており、マスキング部材によって被覆された部位によって構成される凸部を有する。この場合、凸部の高さは、凸部と周辺部との段差を、表面粗さ計によって５点測定した平均値である。
【００４９】
なお、凸部の形成は、化学エッチング法に限定されない。例えば、マイクロブラスト法を適用する場合、マスキング部材によって凸部を構成する部位を被覆し、硬質粒子を投射して、不要な部位を除去することで、凸部を形成することが可能である。また、凸部を予め形成した薄板を取り付ける方法を適用することも可能である。
【００５０】
実施の形態１７および実施の形態１８は、約１．０μｍの硬質炭素被膜を有する。硬質炭素被膜は、凹部の形成後において表面に形成した。硬質炭素被膜は、アモルファス状の炭素あるいは水素化炭素から成る膜で、ａ−Ｃ：Ｈ（アモルファスカーボンまたは水素化アモルファスカーボン）、ｉ−Ｃ（アイカーボン）、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボンまたはディーエルシー）などとも呼ばれ、潤滑性および耐摩耗性を向上させる。硬質炭素被膜の厚みは、特に限定されず、適宜設定することが可能である。
【００５１】
硬質炭素被膜は、炭素をアーク放電で蒸気化し、被付着基材に引き寄せるアークイオンプレーティング法を適用することで形成したが、特に、この形成方法に限定されない。例えば、炭素ターゲットをプラズマで叩き、叩き出された炭素原子を目的部品表面に堆積させるスパッタリング法、炭化水素ガスをプラズマ分解して成膜するプラズマ気相合成法、炭素や炭化水素イオンを用いるイオンビーム蒸着法を、適用することが可能である。
【００５２】
硬質炭素被膜は、連結ピンの外周面つまりリンクあるいは軸受メタルと摺動する面に形成されていれば、特に、凹部に形成する必要はない。しかし、凹部に硬質炭素被膜を形成する必要がある場合は、連結ピンの表面に凹部を形成した後で、硬質炭素被膜形成処理を施す。
【００５３】
硬質炭素皮膜は、作業性の観点から、凹部または凸部の形成後に設けることが好ましい。しかし、マイクロブラスト法やマイクロロールフォーミング法によって凹部を形成する場合、硬質炭素被膜を先に設けることも可能である。なお、硬質炭素被膜は、一般的に化学的耐蝕性を有するために、被膜形成後において化学エッチング法を適用し、凹部または凸部を形成することには適さない。
【００５４】
実施の形態１９は、溝状の凹部が形成されており、図９（Ｅ）に示されるように、連結ピンの中央を境に、右側と左側で互いに逆方向に延長している。つまり、凹部は、独立した複数のくぼみによって構成することに限定されず、くぼみを細長く連続的に延長させた溝状とすることも可能である。
【００５５】
実施の形態２０は、複合的な凹部の形状および配置パターンを有する。つまり、連結ピンの中央部における幅３０ｍｍの部分には、図７（Ｆ）に示される形状および図９（Ｃ）に示される配置パターンを有する凹部を形成し、連結ピンの左右の端部における１５ｍｍの部分には、図９（Ｆ）に示される溝状の凹部を形成している。なお、右端部および左端部は、凹部の傾きを反対に設定しており、図９（Ｆ）に示される傾き方向は、右端部に対応する。
【００５６】
端部の溝状の凹部は、潤滑油などを送り込み易い点で好ましく、中央部の独立した凹部は、油を保持する点で好ましい。つまり、連結ピンの使用環境に応じ、連結ピンの端部と中央部とにおいて、凹部の形状、配置パターン、断面形状の少なくとも一つを変化させることも可能である。
【００５７】
実施の形態２〜２０の試験結果は、図１０〜図１２に示されるように、回転に関しては評価Ａ〜Ｃの範囲にあり、摩耗に関しては全てが評価Ａである。つまり、比較例１，２に比べて、耐摩耗性および潤滑性が向上している。
【００５８】
なお、実施の形態３、４，１７，１８は、回転に関して評価Ａを有する。したがって、性能を優先する場合は、実施の形態１７，１８のように硬質炭素被膜を有することが好ましく、コスト低減目的で硬質炭素被膜を省く場合、実施の形態３、４のような構成が好ましい。
【００５９】
以上のように、実施の形態２〜２０においては、凹部または凸部の形状、配置パターン、断面形状の多様な組み合わせからなる非対称な構成によって、実施の形態１と同様に、良好な耐摩耗性および潤滑性を有し、かつ慣性質量の増加を避けることが可能なリンク機構用連結ピンが提供できた。
【００６０】
次に、実施の形態２１〜２３を説明する。
【００６１】
実施の形態２１〜２３は、揺動試験を内燃機関に組み込んで実施している点で、実施の形態１〜２０と概して異なっている。なお、図１３は、実施の形態２１〜２３に係る連結ピンを評価するための内燃機関を説明するための側面図である。
【００６２】
内燃機関１０は、シリンダ内を往復動するピストン２０を備えており、機関圧縮比を可変制御するための可変圧縮比機構に適用されるリンク機構を有する。
【００６３】
リンク機構は、アッパリンク３０、ロアリンク４０、クランクシャフト５０、コントロールリンク６０、および、制御軸７０を有する。アッパリンク３０の一端は、ピストン連結ピン２１を介して、燃焼圧力を受けるピストン２０に回転可能に支持される。アッパリンク３０の他端は、第１連結ピン４４を介して、ロアリンク４０に揺動可能に連結されて支持される。なお、実施の形態２１〜２３に係る連結ピンは、第１連結ピンに適用した。
【００６４】
ロアリンク４０は、クランクシャフト５０のクランク連結ピン５１に回転可能に装着され、また、第２連結ピン４７を介して、コントロールリンク６０の一端を、回転可能に支持している。クランクシャフト５０は、内燃機関ブロックの本体に、主軸受を介して回転可能に支持され、動力を取り出すために使用される。なお、符号５２は、クランクシャフト５０のメインジャーナル（クランクジャーナル）である。
【００６５】
コントロールリンク６０は、ロアリンク４０によって回転可能に支持されている一端の逆方向に位置する他端を介し、制御軸７０の偏心カム７１によって回転可能に支持される。制御軸７０は、内燃機関ブロックの本体に回転可能に支持されており、内燃機関ブロックの本体に対して強制的に回転することで、クランク角に対するピストン行程を変化させ、機関圧縮比を変更する。
【００６６】
図１４は、図１３に示される内燃機関のロアリンクの拡大図、図１５は、図１３に示されるロアリンクの第１部位に関する斜視図、図１６は、図１３に示されるロアリンクの第２部位に関する斜視図で、図１７は、図１３に示されるアッパリンクとロアリンクとの連結構造を説明するための図である。
【００６７】
第１部位４０Ａの二股部は、アッパリンク３０とロアリンク４０とを接続するための一対の第１連結ピン軸受部（軸受部材）４３を有する。第１連結ピン４４は、第１部位４０Ａの二股部によってアッパリンク３０の連結ピン軸受部３１を挟んだ状態で、第１連結ピン軸受部４３に挿入される。したがって、第１連結ピン４４は、第１連結ピン軸受部４３と直接摺接する。
【００６８】
アッパリンク３０の軸受部と第１連結ピン４４との摺動部、および、ロアリンクの第１連結ピン軸受部と第１連結ピンの摺動部は、隙間ばめに設定している。第１連結ピン４４の揺動角は、１０度以上かつ９０度以下が好ましく、実施の形態２１〜２３においては、２０度に設定した。
【００６９】
ロアリンク４０は、摺動面に潤滑油を供給するための経路（潤滑油供給経路）４８，４９を設けることも可能であるが、より厳しい条件で試験を行うために、実施の形態２１〜２３においては、潤滑油供給経路を設けていない。
【００７０】
揺動試験においては、実施の形態２１〜２３に係る連結ピンが組み込まれた内燃機関１０に対し、毎分２４００回転かつ１２時間の連続運転を実施し、その後、内燃機関１０を分解し、連結ピンの摩耗状況を調べた。なお、運転中の回転状況は機構上観察が難しいため、評価項目には、摩耗のみとし、回転は含まれていない。
【００７１】
摩耗の評価は、実施の形態１〜２０と同様に、連結ピン表面の局部的な摩耗の状態を、目視によって３段階（Ａ，Ｂ，Ｆ）で評価した。
【００７２】
図１８は、実施の形態２１〜２３および比較例３，４の試験結果を説明するための図表である。なお、実施の形態２１〜２３および比較例３，４は、連結ピンの構成に関し、実施の形態１，４，１８および比較例１，２と同一である。
【００７３】
実施の形態２１〜２３の試験結果は、摩耗に関して全てが評価Ａである。一方、比較例３，４は、それぞれ、評価Ｆ，Ｂである。つまり、実施の形態２１〜２３は、比較例３，４に比べて、耐摩耗性が向上している。
【００７４】
以上のように、実施の形態２１〜２３においては、機関圧縮比を制御するための可変圧縮比機構に適用されるリンク機構に対する応用において、耐摩耗性の向上が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施の形態１に係る連結ピンを説明するための斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るマスキング部材を説明するための平面図であり、（Ａ）は、透孔の形状、（Ｂ）は、透孔の配置パターンを示している。
【図３】実施の形態１に係る連結ピンを評価するためのリンク機構を説明するための側面図である。
【図４】実施の形態１に係る連結ピンを評価するためのリンク機構を説明するための部分拡大正面図である。
【図５】実施の形態１および比較例１，２の試験結果を説明するための図表である。
【図６】比較例２に係る凹部を説明するための平面図であり、（Ａ）は、凹部の形状、（Ｂ）は、凹部の配置パターンを示している。
【図７】（Ａ）〜（Ｈ）は、実施の形態２〜２０に係る凹部または凸部の形状を説明するための平面図である。
【図８】図７（Ｈ）の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに関する断面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｆ）は、実施の形態２〜２０に係る凹部または凸部の配置パターンを説明するための平面図である。
【図１０】実施の形態２〜８の試験結果を説明するための図表である。
【図１１】実施の形態９〜１５の試験結果を説明するための図表である。
【図１２】実施の形態１６〜２０の試験結果を説明するための図表である。
【図１３】実施の形態２１〜２３に係る連結ピンを評価するための内燃機関を説明するための側面図である。
【図１４】図１３に示される内燃機関のロアリンクの拡大図である。
【図１５】図１３に示されるロアリンクの第１部位に関する斜視図である。
【図１６】図１３に示されるロアリンクの第２部位に関する斜視図である。
【図１７】図１３に示されるアッパリンクとロアリンクとの連結構造を説明するための図である。
【図１８】実施の形態２１〜２３および比較例３，４の試験結果を説明するための図表である。
【符号の説明】
【００７６】
１・・連結ピン、
３・・支点、
４・・上部リンク、
５・・連結ピン（被試験連結ピン）、
６・・下部リンク、
７・・連結ピン、
８・・おもり、
１０・・内燃機関、
２０・・ピストン、
２１・・ピストン連結ピン、
３０・・アッパリンク、
３１・・連結ピン軸受部、
４０・・ロアリンク、
４３・・連結ピン軸受部、
４４・・連結ピン、
４７・・連結ピン、
５０・・クランクシャフト、
５１・・クランク連結ピン、
６０・・コントロールリンク、
７０・・制御軸、
７１・・偏心カム、
Ｄ・・回転方向。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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