JP5673346B2 - Lower link of multi-link engine - Google Patents
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Description
本発明は、複リンク式エンジンのロアリンクの構造に関する。 The present invention relates to a structure of a lower link of a multi-link engine.
従来から、ピストンとクランクシャフトをアッパリンク及びロアリンクを介して連結し、ロアリンクの姿勢を制御することで圧縮比を可変とする複リンク式エンジンが知られている。複リンク式エンジンでは、ロアリンクに連結されたコントロールリンクを介して、ロアリンクの姿勢が制御される。 2. Description of the Related Art Conventionally, there are known multi-link engines in which a piston and a crankshaft are connected via an upper link and a lower link, and the compression ratio is variable by controlling the posture of the lower link. In a multi-link engine, the attitude of the lower link is controlled via a control link connected to the lower link.
ロアリンクは、クランクシャフトのクランクピンに対して回転自在に設けられるリンク部材である。ロアリンクは、クランクピンを挟み込むような分割構造を有しており、第1リンク部と第2リンク部とから構成される。第1リンク部及び第2リンク部の凹部にはそれぞれ半円状の軸受メタルが設けられ、ロアリンクはこれら軸受メタルを介してクランクピンに取り付けられる。 The lower link is a link member provided to be rotatable with respect to the crankpin of the crankshaft. The lower link has a split structure that sandwiches the crank pin, and includes a first link portion and a second link portion. A semicircular bearing metal is provided in each of the concave portions of the first link portion and the second link portion, and the lower link is attached to the crank pin via these bearing metals.
第1リンク部と第2リンク部を締結する前の状態では、第1リンク部に設置された軸受メタルの両端は第1リンク部の凹部から突出し、第2リンク部に配設された軸受メタルの両端は第2リンク部の凹部から突出する。軸受メタルの両端の突出高さは、クラッシュハイトと呼ばれている。各軸受メタルの両端を接触させた状態で第1リンク部と第2リンク部を締結し、軸受メタルを凹部内に押し込むことで、軸受メタルは凹部の内周面に密着固定される。 In a state before the first link portion and the second link portion are fastened, both ends of the bearing metal installed in the first link portion protrude from the concave portion of the first link portion, and the bearing metal disposed in the second link portion. Both ends protrude from the recesses of the second link portion. The protruding height at both ends of the bearing metal is called the crush height. The first link portion and the second link portion are fastened in a state where both ends of each bearing metal are in contact with each other, and the bearing metal is pushed into the recess, whereby the bearing metal is tightly fixed to the inner peripheral surface of the recess.
上記のような複リンク式エンジンのロアリンクでは、エンジン作動時にクランクシャフトから入力する荷重に基づいて、軸受メタルが第1リンク部及び第2リンク部の凹部に対して回転することがある。軸受メタルが内転すると、第1リンク部や第2リンク部に形成された油通路と軸受メタルに形成された油通路の位置がずれ、潤滑油の流れが悪化してしまう。 In the lower link of the multi-link engine as described above, the bearing metal may rotate with respect to the concave portions of the first link portion and the second link portion based on the load input from the crankshaft during engine operation. When the bearing metal is turned inward, the positions of the oil passages formed in the first link part and the second link part and the oil passages formed in the bearing metal are shifted, and the flow of the lubricating oil is deteriorated.
特許文献1には、軸受メタルの幅方向端部にツバ部を形成し、第1リンク部及び第2リンク部の側面にツバ部に当接可能な当接部を形成して、軸受メタルの内転を防止するロアリンクが開示されている。 In Patent Document 1, a flange portion is formed at an end portion in the width direction of the bearing metal, and contact portions that can contact the flange portion are formed on the side surfaces of the first link portion and the second link portion. A lower link for preventing adduction is disclosed.
しかしながら、特許文献1に記載のロアリンクでは、軸受メタルや、第1リンク部、第2リンク部がそれぞれ特殊な形状となり、ロアリンク製造コストが増大するという問題がある。 However, the lower link described in Patent Document 1 has a problem that the bearing metal, the first link portion, and the second link portion have special shapes, respectively, and the lower link manufacturing cost increases.
また、軸受メタルの内転を防止するために、クラッシュハイトを従来よりも大きく設定し、第1リンク部及び第2リンク部に対する軸受メタルの接触面圧を全体的に高めることも考えられる。しかしながら、軸受メタルの接触面圧を全体的に高めた場合には、エンジン作動時にクランクシャフトから入力する荷重が高い領域(高荷重領域)において軸受メタルが劣化しやすくなってしまう。 Further, in order to prevent the inner rotation of the bearing metal, it is conceivable that the crush height is set to be larger than the conventional one and the contact surface pressure of the bearing metal with respect to the first link portion and the second link portion is increased as a whole. However, when the contact surface pressure of the bearing metal is increased as a whole, the bearing metal is likely to deteriorate in a region where a load input from the crankshaft is high (high load region) during engine operation.
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、軸受メタルの内転及び劣化を抑制することができる複リンク式エンジンのロアリンクを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made paying attention to such a problem, and an object thereof is to provide a lower link of a multi-link engine that can suppress internal rotation and deterioration of a bearing metal.
本発明による複リンク式エンジンのロアリンクは、凹部を有する第1リンク部と、第1リンク部の凹部と対応してクランクシャフトが挿通可能な挿通孔を形成する凹部を有し第1リンク部に締結される第2リンク部と、第1リンク部及び第2リンク部のそれぞれの凹部に設置される半円状の軸受メタルと、を備える。さらに、ロアリンクは、エンジン作動時にクランクシャフトから軸受メタルに入力する荷重の軸受メタル内周方向の荷重分布に基づいて設定される低荷重領域に対応して設けられ、凹部に対する軸受メタルの接触面圧を増大させる面圧増大部を備える。 A lower link of a multi-link engine according to the present invention includes a first link portion having a recess, and a recess that forms a through hole through which a crankshaft can be inserted corresponding to the recess of the first link portion. And a semicircular bearing metal installed in each recess of the first link portion and the second link portion. Furthermore, the lower link is provided corresponding to a low load region set based on the load distribution in the bearing metal inner circumferential direction of the load input from the crankshaft to the bearing metal when the engine is operated, and the contact surface of the bearing metal with respect to the recess A surface pressure increasing portion for increasing the pressure is provided.
本発明によれば、面圧増大部によって低荷重領域での軸受メタルの接触面圧を高めるので、従来よりも簡素な構成で軸受メタルの内転を抑制することができる。また、高荷重領域における軸受メタルの接触面圧を高めることがないので、軸受メタルの劣化を抑制することができる。 According to the present invention, since the contact surface pressure of the bearing metal in the low load region is increased by the surface pressure increasing portion, the inversion of the bearing metal can be suppressed with a simpler configuration than the conventional one. In addition, since the contact surface pressure of the bearing metal in the high load region is not increased, deterioration of the bearing metal can be suppressed.
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1及び図2を参照して、本発明の第1実施形態による複リンク式エンジン100の構成を説明する。図1は、第1実施形態による複リンク式エンジン100の概略構成図である。図2は、複リンク式エンジン100が備える圧縮比可変機構20のロアリンク200の正面図である。
(First embodiment)
With reference to FIG.1 and FIG.2, the structure of the
図1に示すように、複リンク式エンジン100は、車両用の直列4気筒エンジンである。複リンク式エンジン100は、ピストン10の上死点位置を変化させて圧縮比を変更可能な圧縮比可変機構20を備える。
As shown in FIG. 1, the
圧縮比可変機構20は、ピストン10とクランクシャフト30を連結するためのアッパリンク21及びロアリンク200と、ロアリンク200の姿勢を制御するためのコントロールリンク22と、を備える。
The compression
アッパリンク21は、ロアリンク200とシリンダ11に沿って摺動するピストン10とを連結するリンク部材である。アッパリンク21の上端は、ピストンピン41を介してピストン10に回動可能に連結する。アッパリンク21の下端は、アッパピン42を介してロアリンク200に回動可能に連結する。
The
図1及び図2に示すように、ロアリンク200は、クランクシャフト30のクランクピン31に回動自在に設けられる2分割構造のリンク部材である。ロアリンク200は、第1リンク部210と、第1リンク部210に締結される第2リンク部220と、を備える。ロアリンク200は、第1リンク部210の角部214に設けられたアッパピン42を介してアッパリンク21と連結し、第2リンク部220の角部224に設けられたコントロールピン43を介してコントロールリンク22と連結する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1リンク部210は第2リンク部220と当接する当接面(分割面)に半円状の凹部211を有しており、第2リンク部220は第1リンク部210と当接する当接面(分割面)に半円状の凹部221を有している。第1リンク部210に第2リンク部220が締結された状態では、第1リンク部210の凹部211と第2リンク部220の凹部221とによって、クランクシャフト30のクランクピン31を挿通させる挿通孔230が形成される。
The
また、第1リンク部210の凹部211及び第2リンク部220の凹部221には、それぞれ半円状の軸受メタル212、222が設けられる。これら軸受メタル212、222は円弧状の板部材であり、軸受メタル212と軸受メタル222とによって一つの滑り軸受が形成される。
Also, semicircular bearing
第1リンク部210と第2リンク部220とが締結される前の状態では、軸受メタル212にはその周方向端部が第1リンク部210の当接面から突出するクラッシュハイトが設定されており、軸受メタル222にはその周方向端部が第2リンク部220の当接面から突出するクラッシュハイトが設定されている。これら軸受メタル212、222の周方向端部を接触させた状態でクラッシュハイトが0となるように第1リンク部210と第2リンク部220を締結することで、軸受メタル212は第1リンク部210の凹部211の内周面に密着固定され、軸受メタル222は第2リンク部220の凹部221の内周面に密着固定される。
In a state before the
上記のように構成されるロアリンク200は、挿通孔230内に配設された軸受メタル212、222を介して、クランクシャフト30のクランクピン31に回動自在に取り付けられる。
The
なお、ロアリンク200では、凹部211、221の外縁に沿う縁部213、223における幅方向厚さと、第1リンク部210及び第2リンク部220の角部214、224における幅方向厚さとが、縁部213、223と角部214、224との間の中央部215、225における幅方向厚さよりも厚くなるように設定されている。
In the
図1に示すように、クランクシャフト30は、クランクピン31、ジャーナル32及びカウンターウェイト33とから構成される回転シャフトである。クランクピン31の中心はジャーナル32の中心から所定量偏心している。カウンターウェイト33は、クランクピン31とジャーナル32とを接続するクランクアームに形成され、ピストン運動における振動成分を低減する。
As shown in FIG. 1, the
コントロールリンク22は、ロアリンク200の姿勢を制御するためのリンク部材である。コントロールリンク22の上端は、コントロールピン43を介してロアリンク200に回動自在に連結する。コントロールリンク22の下端は、コントロールシャフト23の偏心部23Aに回動自在に連結する。
The
コントロールシャフト23は、クランクシャフト30と平行に配置され、シリンダブロックに回転自在に支持される。コントロールシャフト23の偏心部23Aは、コントロールシャフト軸心から所定量偏心した位置に形成される。コントロールシャフト23は、図示しないアクチュエータによって回転駆動される。コントロールシャフト23の回転に伴って、偏心部23Aは、コントロールシャフト軸心を中心として旋回する。
The
コントロールシャフト23の回転により偏心部23Aが移動し、アッパピン42の位置が上昇するようにロアリンク200が傾くと、ピストン10の上死点位置が上昇する。これにより、複リンク式エンジン100の圧縮比は高くなる。これに対して、偏心部23Aが移動し、アッパピン42の位置が下降するようにロアリンク200が傾くと、ピストン10の上死点位置が下降する。これにより、複リンク式エンジン100の圧縮比は低くなる。
When the
複リンク式エンジン100では、例えば高負荷運転領域においてノッキング防止のために低圧縮比に設定され、ノッキングが発生しにくい低負荷及び中負荷運転領域において出力の向上を図るために高圧縮比に設定される。
In the
ところで、複リンク式エンジン100のロアリンク200では、軸受メタル212、222が滑り軸受としての機能を果たすために、エンジン作動時に軸受メタル212、222が凹部211、221に対して回転してしまうことを防止する必要がある。
By the way, in the
図3は、一燃焼サイクルにおける、軸受メタル212の所定部位の滑り量と接触面圧との関係を例示した図である。滑り量は基準位置に対する軸受メタル212の回転量を表す指標であり、接触面圧は第1リンク部210の凹部211に対する軸受メタル212の密着圧を表わす指標である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the sliding amount of a predetermined portion of the bearing
エンジン作動時には、クランクシャフト30の回転に伴って、クランクシャフト30のクランクピン31から軸受メタル212、222に入力する荷重が変化する。したがって、図3に示すように、軸受メタル212の接触面圧もクランクシャフト30の回転に応じて変化する。
During engine operation, the load input from the
軸受メタル212の接触面圧が低い低接触面圧領域では、軸受メタル212の滑り量が変化しており、軸受メタル212が凹部211に対して内転している。一方、図3の破線領域に示すように、接触面圧が高い高接触面圧領域では、軸受メタル212の滑り量がほぼ一定となっており、軸受メタル212の内転は発生していない。
In the low contact surface pressure region where the contact surface pressure of the bearing
そこで、本実施形態による複リンク式エンジン100のロアリンク200では、凹部211、221に対する軸受メタル212、222の接触面圧を部分的に高めることで、軸受メタル212、222の内転を防止する。
Therefore, in the
図4は、軸受メタル212、222が配設される位置近傍におけるロアリンク200の拡大図である。
FIG. 4 is an enlarged view of the
図4の破線L1は、最大トルク発生時の一燃焼サイクルにおいて、クランクシャフト30から軸受メタル212、222に入力する荷重の、軸受メタル内周方向の荷重分布を示す。図4の実線L2は、最大出力発生時の一燃焼サイクルにおいて、クランクシャフト30から軸受メタル212、222に入力する荷重の、軸受メタル内周方向の荷重分布を示す。破線L1及び実線L2の荷重分布に基づいて、軸受メタル212、222は内周方向に沿って、入力荷重が所定値よりも高い高荷重領域Aと、入力荷重が所定値よりも低い低荷重領域Bとに分けることができる。
The broken line L1 in FIG. 4 shows the load distribution in the bearing metal inner circumferential direction of the load input from the
ロアリンク200では、軸受メタル212、222の内転を防止するため、低荷重領域Bに対応する軸受メタル212、222の内周面に、突出部212A、222Aが形成される。突出部212A、222Aは、軸受メタル212、222の内周面から軸受メタル径方向内側に向かって突出形成される。本実施形態では、図2及び図4に示すように、軸受メタル212の突出部212Aと軸受メタル222の突出部222Aとが対向するように形成されているが、突出部形成位置は、これに限られるものではなく、低荷重領域B内において任意に選択される。
In the
軸受メタル212、222とクランクシャフト30のクランクピン31との間には潤滑油膜が介在しているが、突出部212A、222Aが形成される位置では潤滑油膜が薄くなるため、エンジン作動時においてクランクシャフト30からの荷重が作用しやすくなり、低荷重領域Bにおいて軸受メタル212、222の接触面圧が高められる。このように、突出部212A、222Aは、軸受メタル212、222の接触面圧を増大させる面圧増大部として機能する。
Although a lubricating oil film is interposed between the bearing
以上により、第1実施形態による複リンク式エンジン100のロアリンク200では下記の効果を得ることができる。
As described above, the
軸受メタル212、222の内周面には低荷重領域Bに対応する位置に突出部212A、222Aが形成されるので、エンジン作動時において突出部形成位置の軸受メタル212、222の接触面圧を高めることができる。したがって、従来よりも簡素な構成で、軸受メタル212、222の内転を抑制することが可能となる。
Since the protruding
また、高荷重領域Aにおいて軸受メタル212、222の接触面圧を高めてしまうと軸受メタル212、222が劣化しやすくなるが、ロアリンク200では低荷重領域Bにおける軸受メタル212、222の接触面圧を高めるようにしているため、軸受メタル212、222の劣化を抑制することが可能となる。
Further, if the contact surface pressure of the bearing
(第2実施形態)
図5を参照して、第2実施形態による複リンク式エンジン100のロアリンク200について説明する。図5は、第2実施形態による複リンク式エンジン100のロアリンク200の正面図である。
(Second Embodiment)
The
第2実施形態におけるロアリンク200は、第1実施形態におけるロアリンクとほぼ同様の構成であるが、低荷重領域Bにおける軸受メタル212、222の接触面圧の高め方において相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
The
図5に示すように、ロアリンク200では、軸受メタル212、222の内転を防止するため、低荷重領域Bに対応する第1リンク部210及び第2リンク部220の側面に、リブ216、226が形成される。
As shown in FIG. 5, in the
リブ216は、第1リンク部210の側面において軸受メタル212の低荷重領域Bと対応する位置に設けられ、凹部211寄りの位置から軸受メタル212の径方向外側に向かって直線状に延設される。リブ216は、第1リンク部210の厚肉部分である縁部213と角部214とを連結するように、第1リンク部210の薄肉部分である中央部215に立設される。
The
リブ226は、第2リンク部220の側面において軸受メタル222の低荷重領域Bと対応する位置に設けられ、凹部221寄りの位置から軸受メタル222の径方向外側に向かって直線状に延設される。リブ226は、第2リンク部220の厚肉部分である縁部223と角部224とを連結するように、第2リンク部220の薄肉部分である中央部225に立設される。
The
リブ216、226が形成された位置では第1リンク部210及び第2リンク部220の剛性が高くなり、エンジン作動時においてクランクシャフト30から荷重が入力しても第1リンク部210及び第2リンク部220は変形しにくくなるため、低荷重領域Bにおいて軸受メタル212、222の接触面圧が高められる。このように、リブ216、226は、軸受メタル212、222の接触面圧を増大させる面圧増大部として機能する。
At the position where the
以上により、第2実施形態による複リンク式エンジン100のロアリンク200では下記の効果を得ることができる。
As described above, the
ロアリンク200では、低荷重領域Bと対応するように、第1リンク部210の側面に凹部211寄りの位置から軸受メタル212の径方向外側に向かってリブ216が形成され、第2リンク部220の側面に凹部221寄りの位置から軸受メタル222の径方向外側に向かってリブ226が形成される。これにより、エンジン作動時において、リブ形成位置に対応する軸受メタル212、222の接触面圧を高めることができる。したがって、従来よりも簡素な構成で、軸受メタル212、222の内転を抑制することが可能となる。
In the
また、高荷重領域Aにおいて軸受メタル212、222の接触面圧を高めてしまうと軸受メタル212、222が劣化しやすくなるが、ロアリンク200では低荷重領域Bにおける軸受メタル212、222の接触面圧を高めるようにしているため、軸受メタル212、222の劣化の発生を抑制することが可能となる。
Further, if the contact surface pressure of the bearing
次に、図6を参照して、第2実施形態の変形例によるロアリンク200について説明する。図6は、変形例によるロアリンク200の正面図である。
Next, a
図6のベクトルB1は、図4の破線L1に基づいて設定された高荷重領域Aでの最高荷重の入力方向と大きさを表すものである。図6のベクトルB2、B3は、図4の実線L2に基づいて設定された高荷重領域Aにおける最高荷重の入力方向と大きさを表すものである。 A vector B1 in FIG. 6 represents the input direction and magnitude of the maximum load in the high load region A set based on the broken line L1 in FIG. Vectors B2 and B3 in FIG. 6 represent the input direction and magnitude of the maximum load in the high load region A set based on the solid line L2 in FIG.
変形例によるロアリンク200では、軸受メタル212、222の内転を防止するため、低荷重領域Bに対応する第1リンク部210及び第2リンク部220の側面に、4つのリブ216A、216B、226A、226Bが形成される
リブ216A及びリブ216Bは、第1リンク部210の側面において軸受メタル212の低荷重領域Bと対応する位置に設けられ、凹部211寄りの位置から軸受メタル212の径方向外側に向かって直線状に延設される。リブ216Aとリブ216Bとは、ベクトルB3で示される最高荷重の入力方向に対して線対称となるように配置される。
In the
リブ226A及びリブ226Bは、第2リンク部220の側面において軸受メタル222の低荷重領域Bと対応する位置に設けられ、凹部221寄りの位置から軸受メタル222の径方向外側に向かって直線状に延設される。リブ226Aとリブ226Bとは、ベクトルB1で示される最高荷重の入力方向に対して線対称となるように配置される。
The
なお、第1リンク部210のリブ216Bと第2リンク部220のリブ226Bとは、ベクトルB2で示される最高荷重の入力方向に対して線対称となるように配置される。
The
変形例によるロアリンク200では、低荷重領域Bに対応するようにリブ216A、216B、226A、226Bを設けるので、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ロアリンク200では、リブ216A、216B、226A、226Bは高荷重領域Aにおける最高荷重の入力方向に対して線対称となるように配置されるので、入力荷重に基づく第1リンク部210及び第2リンク部220の変形を効率的に抑制することができ、第1リンク部210と第2リンク部220との変形差に起因する軸受メタル212、222の内転を抑制することが可能となる。
In the
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。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
100 複リンク式エンジン
10 ピストン
30 クランクシャフト
31 クランクピン
200 ロアリンク
210 第1リンク部
211 凹部
212 軸受メタル
212A 突出部
216 リブ
216A リブ
216B リブ
220 第2リンク部
221 凹部
222 軸受メタル
222A 突出部
226 リブ
226A リブ
226B リブ
230 挿通孔
100 Double-
Claims (4)
凹部を有する第1リンク部と、
前記第1リンク部の凹部と対応して前記クランクシャフトが挿通可能な挿通孔を形成する凹部を有し、前記第1リンク部に締結される第2リンク部と、
前記第1リンク部及び前記第2リンク部のそれぞれの凹部に設置される半円状の軸受メタルと、
エンジン作動時に前記クランクシャフトから前記軸受メタルに入力する荷重の軸受メタル内周方向の荷重分布に基づいて設定される低荷重領域に対応して設けられ、前記凹部に対する前記軸受メタルの接触面圧を増大させる面圧増大部と、を備えることを特徴とする複リンク式エンジンのロアリンク。 In the lower link of a multi-link engine in which the compression ratio is variable by connecting the piston and crankshaft by a plurality of link members,
A first link portion having a recess;
A second link portion that has a recess that forms an insertion hole through which the crankshaft can be inserted corresponding to the recess of the first link portion, and is fastened to the first link portion;
A semi-circular bearing metal installed in each recess of the first link part and the second link part;
The contact surface pressure of the bearing metal against the recess is provided corresponding to a low load region set based on the load distribution in the bearing metal inner circumferential direction of the load input from the crankshaft to the bearing metal during engine operation. A lower link of a multi-link engine, characterized by comprising a surface pressure increasing portion for increasing.
前記複数のリブは、前記クランクシャフトから前記軸受メタルに入力する最高荷重の入力方向に対して線対称となるように配置されることを特徴とする請求項3に記載の複リンク式エンジンのロアリンク。 A plurality of the ribs are provided,
4. The lower link of the multi-link engine according to claim 3, wherein the plurality of ribs are arranged in line symmetry with respect to an input direction of a maximum load input from the crankshaft to the bearing metal. 5. Link.
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