(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がピストンピンを介してピストンに連結されるアッパリンクと、
前記アッパリンクの他端及びクランクシャフトのクランクピンに連結されるロアリンクと、
前記クランクシャフトと略平行に配置したコントロールシャフトと、
一端が前記コントロールシャフトに揺動可能に連結されるとともに、他端が前記ロアリンクに連結されるコントロールリンクと、
を備える複リンク式エンジンの軸受構造であって、
シリンダブロックとの間で前記クランクシャフトの主軸部分を支持するクランクシャフト主軸受キャップと、
前記クランクシャフトの中心に対して前記コントロールシャフトの反対側に配置されるとともに、先端がシリンダ下端と同等の高さになるまで前記シリンダブロックに螺合して、前記クランクシャフト主軸受キャップを前記シリンダブロックに締結する締結ボルトと、
を備え、
前記シリンダブロックは、前記シリンダの下端部周りに前記締結ボルトからの引張り荷重を低減する切欠きを備える、
ことを特徴とする複リンク式エンジンの軸受構造。
【請求項２】
前記切欠きは、前記クランクシャフトのカウンターウェイトの軌跡上に設けられ、その切欠きの幅は、そのカウンターウェイトの幅より大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の複リンク式エンジンの軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複リンク式エンジンの軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複リンク式エンジンの軸受構造として、クランクシャフトとコントロールシャフトを支持するベアリングキャップを３本のキャップボルトでシリンダブロックに締結するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−９２４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複リンク式エンジンは、単リンク式エンジンと比較してクランクシャフト軸受部に作用するピストンの往復慣性力が増大する。そのため、前述した複リンク式エンジンの軸受構造では、キャップボルトによるベアリングキャップのシリンダヘッドへの締結力の余裕代が、クランクシャフト軸受部に作用する下向き荷重に対して十分ではないという問題点があった。
【０００４】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、キャップボルトによるベアリングキャップのシリンダヘッドへの締結力を増大させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
【０００６】
本発明は、一端がピストンピンを介してピストンに連結されるアッパリンクと、前記アッパリンクの他端及びクランクシャフトのクランクピンに連結されるロアリンクと、前記クランクシャフトと略平行に配置したコントロールシャフトと、一端が前記コントロールシャフトに揺動可能に連結されるとともに、他端が前記ロアリンクに連結されるコントロールリンクと、を備える複リンク式エンジンの軸受構造であって、シリンダブロックとの間で前記クランクシャフトの主軸部分を支持するクランクシャフト主軸受キャップと、前記クランクシャフトの中心に対して前記コントロールシャフトの反対側に配置されるとともに、先端がシリンダ下端と同等の高さになるまで前記シリンダブロックに螺合して、前記クランクシャフト主軸受キャップを前記シリンダブロックに締結する締結ボルトと、を備え、前記シリンダブロックは、前記シリンダの下端部周りに前記締結ボルトからの引張り荷重を低減する切欠きを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
部材締結ボルトの先端をシリンダ下端まで延長したので、部材締結ボルトによるベアリングキャップのシリンダヘッドへの締結力が増大する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して本発明の一実施形態について説明する。
【０００９】
まず図１及び図２を参照して、複リンク式エンジン１の概略構成と、クランクシャフト２及びコントロールシャフト３の支持構造について説明する。
【００１０】
図１は、圧縮比を変更することができる複リンク式エンジン１の概略構成図である。図２は、クランクシャフト２及びコントロールシャフト３の支持構造の概略図である。
【００１１】
図１に示すように、複リンク式エンジン１は、ピストン１４とクランクシャフト２とを２つのリンク(アッパリンク１１、ロアリンク１２)で連結するとともに、コントロールリンク１３でロアリンク１２を制御して圧縮比を変更する。
【００１２】
アッパリンク１１は、その上端がピストンピン１５を介してピストン１４と連結し、その下端が連結ピンを介してロアリンク１２の一端と連結する。ピストン１４は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック１０のシリンダ１０ａを往復動する。
【００１３】
ロアリンク１２は、その一端が第１連結ピン１６を介してアッパリンク１１に連結し、その他端が第２連結ピン１７を介してコントロールリンク１３に連結する。ロアリンク１２は、その略中央の連結孔１２ａに、クランクシャフト２のクランクピン２ｂが挿入され、クランクピン２ｂを中心軸として揺動する。
【００１４】
クランクシャフト２は、複数のクランクジャーナル２ａとクランクピン２ｂとカウンターウェイト２ｃとを備える。
【００１５】
図２に示すように、クランクジャーナル２ａは、上半分がシリンダブロック１０の下面に、下半分がクランクシャフト用キャップ２０の上面に形成されたクランクシャフト軸受部２１に回転自在に支持される。クランクシャフト用キャップ２０は、第１キャップボルト４１によって、下側からシリンダブロック１０に締結される。この第１キャップボルト４１は、クランクジャーナル２ａの中心線Ａに対してコントロールシャフト３が配置される側と反対側に配置されるボルトである。
【００１６】
再び図１を参照して説明する。クランクピン２ｂは、クランクジャーナル２ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク１２が揺動自在に連結する。
【００１７】
カウンターウェイト２ｃは、クランクジャーナル２ａとクランクピン２ｂとをつなぐアーム部に設けられ、回転部分の重量アンバランスを取り除く。
【００１８】
コントロールリンク１３は、その一端が第２連結ピン１７を介してロアリンク１２に連結し、その他端がコントロールシャフト３のコントロールピン３ｂに連結する。コントロールシャフト３のコントロールピン３ｂは、コントロールジャーナル３ａから所定量偏心した位置に軸心がある。したがって、アクチュエータ３２によってコントロールシャフト３を回転させると、コントロールピン３ｂの位置が移動する。
【００１９】
図２に示すように、コントロールジャーナル３ａは、上半分がクランクシャフト用キャップ２０の下面に、下半分がコントロールシャフト用キャップ３０の上面に形成されたコントロールシャフト軸受部３１に回転自在に支持される。コントロールシャフト用キャップ３０及び前述したクランクシャフト用キャップ２０は、第２キャップボルト４２及び第３キャップボルト４３によって、下側からシリンダブロック１０に締結される。
【００２０】
図３は複リンク式エンジン１の圧縮比変更方法を説明する図である。
【００２１】
複リンク式エンジン１は、コントロールシャフト３を回転させてコントロールピン３ｂの位置を変更させることで、圧縮比を変更する。
【００２２】
例えば、図３(Ａ)及び図３(Ｃ)に示すようにコントロールピン３ｂを位置Ｐにすれば、上死点位置(ＴＤＣ)が高くなり高圧縮比になる。
【００２３】
一方で、図３(Ｂ)及び図３(Ｃ)に示すようにコントロールピン３ｂを位置Ｑにすれば、コントロールリンク１３が上方へ押し上げられ、第２連結ピン１７の位置が上がる。これによりロアリンク１２はクランクピン２ｂを中心として反時計方向に回転し、第１連結ピン１６が下がり、ピストン上死点(ＴＤＣ)におけるピストンピン１５の位置が下降する。したがって圧縮比が低圧縮比になる。
【００２４】
また複リンク式エンジン１は、ピストンとクランクシャフトとを一本のリンク（コンロッド）で連結した従来の単リンク式エンジンに比べて、単振動に近いピストンストローク特性を得ることができる。以下、これについて図４を参照して説明する。
【００２５】
図４は、複リンク式エンジン１のピストンストローク特性（実線）と、単リンク式エンジンのピストンストローク特性（破線）とを示した図である。
【００２６】
図４に破線で示すように、従来の単リンク式エンジンは、ピストンが上死点付近で早い動き（加速度大）になり、下死点付近では鈍い動き（加速度小）になっていた。
【００２７】
これに対し、図４に実線で示すように、複リンク式エンジン１は、リンク構成を適切に設定することにより、単振動に近いピストンストローク特性を得ることができる。そのため、ピストン加速度が平準化され、下死点付近でのピストン速度が従来に比して速くなる。
【００２８】
ここで、図５を参照してピストン加速度が平準化されたことによって新たに発生した問題点について説明する。
【００２９】
図５（Ａ）は、単リンク式エンジンのクランクシャフト軸受部２１に作用する下向き荷重を模式的に示した図である。図５（Ｂ）は、複リンク式エンジンのクランクシャフト軸受部２１に作用する下向き荷重を模式的に示した図である。
【００３０】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、クランクシャフト軸受部２１には、燃焼荷重の他に、ピストンの往復動によって発生する往復慣性力が作用する。このとき、図５（Ｂ）に示すように、下死点付近でのピストン速度が速い複リンク式エンジンの場合は、ピストンが下死点に達したときにクランクシャフト軸受部２１に作用する往復慣性力が増加する。
【００３１】
往復慣性力が増加すると、クランクシャフト軸受部２１に下向き荷重が作用したときに、クランクシャフト用キャップ２０が変形して、シリンダンブロック１０との間に空隙が生じる、いわゆる口開きが発生するおそれがある。
【００３２】
そこで、本実施形態ではこの口開きを防止するため、第１キャップボルト４１の長さをシリンダ１０ａの下端位置まで延長した。
【００３３】
図６は、シリンダブロック１０に螺合する第１キャップボルト４１、第２キャップボルト４２及び第３キャップボルト４３を示した概略図である。
【００３４】
図６に示すように、本実施形態では第１キャップボルト４１の長さがシリンダ１０ａの下端位置まで延長される。これにより、シリンダブロック１０とクランクシャフト用キャップとの締結力が増加するので、口開きを防止できる。
【００３５】
また、シリンダ１０ａの下端部のシリンダブロック１０には、第１キャップボルト４１の先端よりも底が深くなるような切欠き１０ｂが形成される。この切欠き１０ｂについて図７を参照して説明する。
【００３６】
図７（Ａ）は、シリンダブロック１０の底面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の点線部の拡大図である。
【００３７】
図７（Ａ）に示すように、シリンダブロック１０には、４つのシリンダ１０ａが形成されるとともに、第１キャップボルト４１、第２キャップボルト４２及び第３キャップボルト４３が螺合するボルト孔４１ａ，４２ａ，４３ａが各シリンダ１０ａの両側に形成される。
【００３８】
図７（Ｂ）に示すように、本実施形態ではシリンダ１０ａの下端部のシリンダブロック１０に４か所の切欠き１０ｂを形成する。切欠き１０ｂは、各シリンダ１０ａに対して、気筒列方向の上半分と下半分とにそれぞれ２か所ずつ上下対称となるように設けられる。図７において、気筒列方向下半分に設けられた２か所の切欠き１０ｂは、それぞれボルト孔４１ａの近傍に設けられる。
【００３９】
この切欠きによって、図７（Ｂ）に矢印に示す方向に作用する第１キャップボルト４１の引張り荷重を低減することができる。したがって、第１キャップボルト４１の引張り荷重によるシリンダ１０ａの変形量を小さくすることができる。これにより、シリンダ１０ａからピストンスカートに作用する面圧も小さくすることができるので、フリクションを低減することができる。
【００４０】
図８は、切欠き１０ｂをエンジン側面から見たときの図である。
【００４１】
図８に示すように、シリンダ１０ａごとに設けられた４か所の切欠き１０ｂは、カウンターウェイト２ｃの軌跡上に配置され、切欠き１０ｂの幅は、カウンターウェイト２ｃの幅よりも大きい。これにより、切欠き１０ｂにカウンターウェイト逃げの機能を追加することができる。これにより、カウンターウェイト２ｃの回転半径を大きくすることができるので、単リンク式エンジンよりも主運動機構の質量が増加する複リンク式エンジンの往復慣性力を低減できる。
【００４２】
以上説明した本実施形態によれば、第１キャップボルト４１の長さをシリンダ１０ａの下端位置まで延長した。これにより、シリンダブロック１０とクランクシャフト用キャップ２０との締結力が増加するので、口開きを防止できる。
【００４３】
また、シリンダ１０ａの下端部のシリンダブロック１０に４か所の切欠き１０ｂを形成した。この切欠き１０ｂによって、第１キャップボルト４１の引張り荷重を低減することができるので、シリンダボ１０ａの変形量を小さくすることができる。これにより、シリンダ１０ａからピストンスカートに作用する面圧を小さくすることができ、フリクションを低減することができる。
【００４４】
さらに、切欠き１０ｂの幅を、カウンターウェイト２ｃの幅よりも大きくした。これにより、カウンターウェイト２ｃの回転半径を大きくすることができるので、主運動機構の質量が増加する複リンク式エンジンの往復慣性力を低減できる。
【００４５】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００４６】
例えば、本実施形態では切欠き１０ｂをシリンダ１０ａごとに４か所設けたが、第１キャップボルト４１に対応するボルト孔４１ａの近傍に設けるだけでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】圧縮比を変更することができる複リンク式エンジンの概略構成図である。
【図２】クランクシャフト及びコントロールシャフトの支持構造の概略図である。
【図３】複リンク式エンジンの圧縮比変更方法を説明する図である。
【図４】複リンク式エンジンのピストンストローク特性と、単リンク式エンジンのピストンストローク特性とを示した図である。
【図５】単リンク式エンジン及び複リンク式エンジンのクランクシャフト軸受部に作用する下向き荷重を模式的に示した図である。
【図６】シリンダブロックに螺合する第１キャップボルト、第２キャップボルト及び第３キャップボルトを示した概略図である。
【図７】シリンダブロックの底面図及び底面図の要部拡大図である。
【図８】切欠きをエンジン側面から見たときの図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    複リンク式エンジン
２    クランクシャフト
２ａ  クランクジャーナル（主軸部分）
２ｂ  クランクピン
２ｃ  カウンターウェイト
３    コントロールシャフト
１０    シリンダブロック
１０ａ  シリンダ
１０ｂ  切欠き
１１    アッパリンク
１２    ロアリンク
１３    コントロールリンク
１４    ピストン
１５    ピストンピン
２０    クランクシャフト用キャップ（クランクシャフト主軸受キャップ）
４１    第１キャップボルト（締結ボルト）
【図１】
0005067265.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005067265.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005067265.tif 000008
【図８】
0005067265.tif 000009