JP7089898B2

JP7089898B2 - Variable compression ratio internal combustion engine

Info

Publication number: JP7089898B2
Application number: JP2018030343A
Authority: JP
Inventors: 友洋三浦; 誠小林; 宏樹市原; 智也東條
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2038-02-23
Also published as: JP2019143751A

Description

本発明は、可変圧縮比内燃機関に関する。 The present invention relates to a variable compression ratio internal combustion engine.

例えば、特許文献１には、内燃機関のクランクシャフトにおいて、クランクジャーナルとクランクピンとの接続部分における応力を分散させる構造が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a structure in a crankshaft of an internal combustion engine that disperses stress at a connection portion between a crank journal and a crank pin.

特許文献１においては、クランクジャーナルとクランクピンとを接続するクランクアーム（クランクウエブ）のクランクピンとの接続部分の外周の近傍に貫通穴を設けることで、クランクジャーナルとクランクピンとの接続部分における応力を分散して応力を低下させている。 In Patent Document 1, stress is dispersed in the connection portion between the crank journal and the crank pin by providing a through hole in the vicinity of the outer periphery of the connection portion of the crank arm (crank web) connecting the crank journal and the crank pin. To reduce the stress.

特開２０１５－１９７１１３号公報JP-A-2015-197113

しかしながら、上記貫通穴によるクランクアームからの肉抜き量には、強度上の制約がある。 However, there is a strength limitation on the amount of lightening from the crank arm by the through hole.

そのため、クランクピンへの入力荷重が大きくなった場合、クランクジャーナルとクランクピンとの接続部分における応力を十分に分散させることができない虞がある。 Therefore, when the input load to the crankpin becomes large, there is a possibility that the stress at the connection portion between the crank journal and the crankpin cannot be sufficiently dispersed.

可変圧縮比内燃機関は、クランクピンの両側にクランクアームを介してクランクジャーナルが配置されたクランクシャフトと、上死点におけるピストンの位置を変更することにより圧縮比を変更可能な複リンク式ピストンクランク機構と、を有する。複リンク式ピストンクランク機構は、クランクピンに回転可能に連結される第１リンク部材を有している。第１リンク部材は、上記クランクピンが貫通するクランクピン貫通穴の開口縁の周囲に、上記クランクピンの中心軸線に対して直交する平面からなる平面部を有している。クランクアームは、上記クランクピンが接続される側の面に溝部を有している。この溝部は、第１リンク部材の平面部と対向する部分となる突出部を残すように肉抜きされた部分であり、クランクアームとクランクピンとの接続部分の外周の外側で、クランクピンよりもクランクジャーナルが位置する側に形成され、上記突出部によってクランクピン側が覆われているとともに、直線状に連続して開口するよう形成されている。上記突出部の先端は、直線状に連続するよう形成されている。
The variable compression ratio internal combustion engine is a crankshaft in which crank journals are arranged on both sides of the crank pin via crank arms, and a double-link piston crank whose compression ratio can be changed by changing the position of the piston at top dead center. It has a mechanism. The double-link piston crank mechanism has a first link member that is rotatably connected to the crankpin. The first link member has a flat surface portion formed of a plane orthogonal to the central axis of the crankpin around the opening edge of the crankpin through hole through which the crankpin penetrates. The crank arm has a groove on the surface on the side to which the crank pin is connected. This groove is a portion that has been lightened so as to leave a protruding portion that faces the flat surface portion of the first link member, and is outside the outer periphery of the connection portion between the crank arm and the crank pin, and is cranked more than the crank pin. It is formed on the side where the journal is located, the crankpin side is covered by the protrusion, and the journal is formed so as to open continuously in a straight line. The tip of the protruding portion is formed so as to be continuous in a straight line.

本発明によれば、溝部によりクランクアームとクランクピンとの接続部分の剛性が低下し、クランクシャフトが変形しやすくなる。 According to the present invention, the groove portion reduces the rigidity of the connection portion between the crank arm and the crank pin, and the crankshaft is easily deformed.

そのため、クランクアームとクランクピンとの接続部分に生じる応力集中を分散させることができる。 Therefore, the stress concentration generated at the connection portion between the crank arm and the crank pin can be dispersed.

本発明の可変圧縮比内燃機関が有する可変圧縮比機構の構成要素を模式的に示した説明図。Explanatory drawing which schematically shows the component of the variable compression ratio mechanism which the variable compression ratio internal combustion engine of this invention has. ロアリンクの正面図。Front view of the lower link. クランクシャフトの斜視図。Perspective view of the crankshaft. クランクシャフトの軸方向に沿った断面図。Sectional view along the axial direction of the crankshaft. クランクシャフトとロアリンクとの関係を模式的に示した説明図。An explanatory diagram schematically showing the relationship between the crankshaft and the lower link.

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の可変圧縮比内燃機関が有する可変圧縮比機構１の構成要素を模式的に示した説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the components of the variable compression ratio mechanism 1 included in the variable compression ratio internal combustion engine of the present invention.

可変圧縮比内燃機関は、例えばトランスミッション（図示せず）とともにエンジンユニットを構成し、図示せぬエンジンマウントやトルクロッド等の複数の支持部材を介して図示せぬ車体に対して支持される。 A variable compression ratio internal combustion engine constitutes an engine unit together with, for example, a transmission (not shown), and is supported by a vehicle body (not shown) via a plurality of support members such as an engine mount and a torque rod (not shown).

可変圧縮比機構１は、ピストン２にピストンピン３を介して一端が連結されたアッパリンク（第２リンク部材）４と、アッパリンク４の他端にアッパピン（第１連結ピン）５を介して連結され、かつクランクシャフト６のクランクピン６ａに連結されたロアリンク（第１リンク部材）７と、一端がコントロールピン（第２連結ピン）８を介してロアリンク７に連結されたコントロールリンク（第３リンク部材）９と、コントロールリンク９の他端が連結される偏心軸部１０ａを有するコントロールシャフト１０と、を有している。 The variable compression ratio mechanism 1 has an upper link (second link member) 4 having one end connected to the piston 2 via a piston pin 3 and an upper pin (first connecting pin) 5 to the other end of the upper link 4. A lower link (first link member) 7 connected and connected to the crank pin 6a of the crankshaft 6 and a control link (one end connected to the lower link 7 via a control pin (second connecting pin) 8). It has a third link member) 9 and a control shaft 10 having an eccentric shaft portion 10a to which the other end of the control link 9 is connected.

つまり、可変圧縮比機構１は、ピストン２とクランクシャフト６のクランクピン６ａとを複数のリンクで連係した複リンク式ピストンクランク機構を利用したものである。 That is, the variable compression ratio mechanism 1 utilizes a double-link type piston crank mechanism in which the piston 2 and the crankpin 6a of the crankshaft 6 are linked by a plurality of links.

アッパリンク４は、一端がピストンピン３に回転可能に取り付けられ、他端がアッパピン５によりロアリンク７の一端側と回転可能に連結されている。 One end of the upper link 4 is rotatably attached to the piston pin 3, and the other end is rotatably connected to one end side of the lower link 7 by the upper pin 5.

クランクシャフト６は、複数のクランクピン６ａとクランクジャーナル６ｂとを備えており、図示せぬシリンダブロックの主軸受（図示せず）に、クランクジャーナル６ｂが回転自在に支持されている。クランクピン６ａは、クランクジャーナル６ｂから所定量偏心しており、ここにロアリンク７が回転可能に連結されている。 The crankshaft 6 includes a plurality of crank pins 6a and a crank journal 6b, and the crank journal 6b is rotatably supported by a main bearing (not shown) of a cylinder block (not shown). The crankpin 6a is eccentric from the crank journal 6b by a predetermined amount, and the lower link 7 is rotatably connected to the crankpin 6a.

コントロールリンク９は、一端がコントロールピン８によりロアリンク７の他端側と回転可能に連結されており、他端がコントロールシャフト１０の偏心軸部１０ａに回転可能に取り付けられている。アッパピン５及びコントロールピン８は、ロアリンク７に対して圧入固定されている。 One end of the control link 9 is rotatably connected to the other end side of the lower link 7 by a control pin 8, and the other end is rotatably attached to the eccentric shaft portion 10a of the control shaft 10. The upper pin 5 and the control pin 8 are press-fitted and fixed to the lower link 7.

コントロールシャフト１０は、クランクシャフト６と平行に配置されるものであって、例えば、シリンダブロック（図示せず）に回転可能に支持される。 The control shaft 10 is arranged in parallel with the crankshaft 6 and is rotatably supported by, for example, a cylinder block (not shown).

つまり、コントロールシャフト１０の偏心軸部１０ａに回転可能に連結されているコントロールリンク９の他端は、機関本体側に揺動可能に支持されていることになる。 That is, the other end of the control link 9 rotatably connected to the eccentric shaft portion 10a of the control shaft 10 is swingably supported on the engine body side.

可変圧縮比機構１は、コントロールシャフト１０を回転させることで偏心軸部１０ａの位置を可変とすることで、ロアリンク７の自由度を規制するコントロールリンク９を揺動させる。そして、可変圧縮比機構１は、コントロールリンク９を揺動させることで、上死点におけるピストン２の位置を変更し、内燃機関の機械的圧縮比を変更する。 The variable compression ratio mechanism 1 swings the control link 9 that regulates the degree of freedom of the lower link 7 by changing the position of the eccentric shaft portion 10a by rotating the control shaft 10. Then, the variable compression ratio mechanism 1 changes the position of the piston 2 at the top dead center by swinging the control link 9, and changes the mechanical compression ratio of the internal combustion engine.

コントロールシャフト１０は、例えば、電動モータからなるアクチュエータ等によって回転駆動される。 The control shaft 10 is rotationally driven by, for example, an actuator including an electric motor.

図２を用いてロアリンク７について詳述する。図２は、ロアリンク７の正面図である。 The lower link 7 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a front view of the lower link 7.

図２に示すように、ロアリンク７は、クランクピン６ａに嵌合する円筒形のクランクピン軸受部１１を中央に有している。また、ロアリンク７は、クランクピン軸受部１１を挟んで互いにほぼ１８０°反対側となる位置に、一対のアッパピン軸受部１２及び一対のコントロールピン軸受部１３を有している。 As shown in FIG. 2, the lower link 7 has a cylindrical crankpin bearing portion 11 fitted to the crankpin 6a in the center. Further, the lower link 7 has a pair of upper pin bearing portions 12 and a pair of control pin bearing portions 13 at positions that are substantially 180 ° opposite to each other with the crankpin bearing portion 11 interposed therebetween.

ロアリンク７は、全体として、菱形に近い平行四辺形をなしている。ロアリンク７は、クランクピン軸受部１１の中心を通る分割面１４において、アッパピン軸受部１２を含むロアリンクアッパ７Ａと、コントロールピン軸受部１３を含むロアリンクロア７Ｂと、の２部品に分割して形成されている。 The lower link 7 has a parallelogram close to a rhombus as a whole. The lower link 7 is formed by being divided into two parts, a lower link upper 7A including the upper pin bearing portion 12 and a lower link lower 7B including the control pin bearing portion 13, on the dividing surface 14 passing through the center of the crankpin bearing portion 11. Has been done.

分割面１４は、アッパピン軸受部１２の中心とコントロールピン軸受部１３の中心とを結ぶ直線に沿ったロアリンク幅方向に対して傾斜している。 The dividing surface 14 is inclined with respect to the lower link width direction along a straight line connecting the center of the upper pin bearing portion 12 and the center of the control pin bearing portion 13.

本実施例では、ロアリンク幅方向におけるアッパピン軸受部１２側をロアリンク７の一端側とし、ロアリンク幅方向におけるコントロールピン軸受部１３側をロアリンク７の他端側とする。 In this embodiment, the upper pin bearing portion 12 side in the lower link width direction is set to one end side of the lower link 7, and the control pin bearing portion 13 side in the lower link width direction is set to the other end side of the lower link 7.

これらのロアリンクアッパ７Ａ及びロアリンクロア７Ｂは、クランクピン軸受部１１をクランクピン６ａに嵌め込んだ上で、互いに逆向きに挿入される一対のボルト（図示せず）によって互いに締結されている。 These lower link uppers 7A and lower link lowers 7B are fastened to each other by a pair of bolts (not shown) inserted in opposite directions after fitting the crankpin bearing portion 11 into the crankpin 6a.

詳述すると、ロアリンクアッパ７Ａとロアリンクロア７Ｂは、クランクピン軸受部１１の両側に配置した２本のボルトによって締結されている。なお、ロアリンクアッパ７Ａとロアリンクロア７Ｂとは、２本以上のボルトで締結するようにしてもよい。 More specifically, the lower link upper 7A and the lower link lower 7B are fastened by two bolts arranged on both sides of the crankpin bearing portion 11. The lower link upper 7A and the lower link lower 7B may be fastened with two or more bolts.

ロアリンク７は、アッパピン軸受部１２の中心からクランクピン軸受部１１の軸心までの距離と、コントロールピン軸受部１３の軸心からクランクピン軸受部１１の軸心までの距離が等しくなるよう形成されている。換言すると、ロアリンク７は、アッパピン５の軸心からクランクピン６ａの軸心までの距離と、コントロールピン８の軸心からクランクピン６ａの軸心までの距離が等しくなるよう形成されている。 The lower link 7 is formed so that the distance from the center of the upper pin bearing portion 12 to the axis of the crankpin bearing portion 11 and the distance from the axis of the control pin bearing portion 13 to the axis of the crankpin bearing portion 11 are equal. Has been done. In other words, the lower link 7 is formed so that the distance from the axis of the upper pin 5 to the axis of the crank pin 6a is equal to the distance from the axis of the control pin 8 to the axis of the crank pin 6a.

ロアリンク７は、クランクピン６ａが貫通するクランクピン貫通穴１５の開口縁の周囲に、円環状の平面部１６を有している。クランクピン貫通穴１５は、クランクピン軸受部１１に形成されている。 The lower link 7 has an annular flat surface portion 16 around the opening edge of the crankpin through hole 15 through which the crankpin 6a penetrates. The crankpin through hole 15 is formed in the crankpin bearing portion 11.

平面部１６は、クランクピン貫通穴１５の周囲を全周に亙って連続するよう形成される。つまり、平面部１６は、図２においてクランクピン貫通穴１５周囲の円環状の網掛け部分である。 The flat surface portion 16 is formed so as to be continuous over the entire circumference around the crankpin through hole 15. That is, the flat surface portion 16 is an annular shaded portion around the crankpin through hole 15 in FIG.

平面部１６は、クランクピン貫通穴１５の中心軸に対して直交する平面からなっている。換言すれば、平面部１６は、クランクピン６ａの中心軸線に対して直交する平面からなっている。 The flat surface portion 16 is formed of a flat surface orthogonal to the central axis of the crankpin through hole 15. In other words, the flat surface portion 16 is formed of a flat surface orthogonal to the central axis of the crankpin 6a.

平面部１６は、クランクピン貫通穴１５の中心軸線に沿った方向で、ロアリンク７の最も外側に位置している。 The flat surface portion 16 is located on the outermost side of the lower link 7 in the direction along the central axis of the crankpin through hole 15.

平面部１６は、ロアリンク７のスラスト方向の移動を規制するスラスト面として機能する。 The flat surface portion 16 functions as a thrust surface that regulates the movement of the lower link 7 in the thrust direction.

なお、本実施例では、ロアリンク７の表面及び裏面の全面が、肉抜きされた部分を除いて平面部１６と同一平面上に位置するよう形成されている。 In this embodiment, the entire front surface and the back surface of the lower link 7 are formed so as to be located on the same plane as the flat surface portion 16 except for the lightened portion.

なお、図２おける１７は、クランクピン６ａと接する軸受メタルである。また、クランクピン貫通穴１５の内周面は、軸受メタル１７の支持面となる。 Note that 17 in FIG. 2 is a bearing metal in contact with the crankpin 6a. Further, the inner peripheral surface of the crankpin through hole 15 serves as a support surface for the bearing metal 17.

図３～図５を用いて、クランクシャフト６について詳述する。図３は、クランクシャフト６の斜視図である。図４は、クランクシャフト６の軸方向に沿った断面図である。図５は、クランクシャフト６とロアリンク７との関係を模式的に示した説明図である。 The crankshaft 6 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 is a perspective view of the crankshaft 6. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the axial direction of the crankshaft 6. FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between the crankshaft 6 and the lower link 7.

クランクシャフト６は、クランクピン６ａの両側にクランクアーム６ｃを介してクランクジャーナル６ｂが配置された構成となっている。 The crankshaft 6 has a configuration in which crank journals 6b are arranged on both sides of a crankpin 6a via a crank arm 6c.

また、一部のクランクアーム６ｃには、バランスウェイト６ｄがクランクピン６ａの反対側に形成されている。 Further, a balance weight 6d is formed on a part of the crank arm 6c on the opposite side of the crank pin 6a.

クランクアーム６ｃは、クランクピン６ａが接続されるクランクピン側の第１面２０と、クランクジャーナル６ｂが接続されるクランクジャーナル側の第２面２１と、を有している。 The crank arm 6c has a first surface 20 on the crank pin side to which the crank pin 6a is connected, and a second surface 21 on the crank journal side to which the crank journal 6b is connected.

クランクピンにコンロッドの大端部が回転可能に取り付けられる一般的な内燃機関においては、ピストンストロークを大きくする場合、クランクピン中心軸とクランクジャーナル中心軸との距離を広げる必要がある。 In a general internal combustion engine in which the large end of a connecting rod is rotatably attached to a crankpin, it is necessary to increase the distance between the central axis of the crankpin and the central axis of the crank journal in order to increase the piston stroke.

一方、複リンク式ピストンクランク機構を利用した可変圧縮比内燃機関においては、クランクピン中心軸とクランクジャーナル中心軸との距離を広げなくても、ピストンストロークを大きくすることが可能となる。 On the other hand, in a variable compression ratio internal combustion engine using a double-link type piston crank mechanism, it is possible to increase the piston stroke without increasing the distance between the crankpin central axis and the crank journal central axis.

クランクピン中心軸とクランクジャーナル中心軸との距離が短いクランクシャフトは、相対的に剛性が高く、クランクピンに荷重入力があった際に変形しにくい。そのため、クランクピン中心軸とクランクジャーナル中心軸との距離が短いクランクシャフトは、クランクピンに荷重入力があった際に、クランクピンとクランクアームとの接続部分の外周に作用する応力が高くなる虞がある。 The crankshaft, which has a short distance between the central axis of the crankpin and the central axis of the crank journal, has relatively high rigidity and is not easily deformed when a load is input to the crankpin. Therefore, a crankshaft with a short distance between the crankpin center axis and the crank journal center axis may have a high stress acting on the outer periphery of the connection portion between the crankpin and the crank arm when a load is input to the crankpin. be.

また、複リンク式ピストンクランク機構を利用した可変圧縮比内燃機関においては、リンク構造によっては、クランクピンへの入力荷重が増加する。例えば、ピストンストロークを大きくするために、アッパピン軸受部１２とクランクピン軸受部１１との距離が長くなるようにロアリンク７を構成すると、これら両軸受部間の距離が長くなるほどより大きな荷重がクランクピン６ａに入力される。そのため、クランクピン６ａとクランクアーム６ｃとの接続部分の外周に過大な応力集中が生じる虞がある。 Further, in a variable compression ratio internal combustion engine using a double-link piston crank mechanism, the input load to the crankpin increases depending on the link structure. For example, if the lower link 7 is configured so that the distance between the upper pin bearing portion 12 and the crankpin bearing portion 11 becomes longer in order to increase the piston stroke, a larger load is applied to the crank as the distance between these bearing portions becomes longer. It is input to the pin 6a. Therefore, there is a possibility that excessive stress concentration may occur on the outer periphery of the connection portion between the crankpin 6a and the crank arm 6c.

そこで、本実施例では、クランクアーム６ｃの所定位置にクランクシャフト６に必要な強度を損なわないように溝部２２を設定することで、クランクシャフト６の強度を維持しつつ、クランクピン６ａとクランクアーム６ｃとの接続部分の剛性を相対的に低下させ、クランクピン６ａとクランクアーム６ｃとの接続部分の外周に生じる応力集中を抑制する。 Therefore, in this embodiment, the groove portion 22 is set at a predetermined position of the crank arm 6c so as not to impair the strength required for the crankshaft 6, so that the crank pin 6a and the crank arm can be maintained while maintaining the strength of the crankshaft 6. The rigidity of the connection portion with the 6c is relatively lowered, and the stress concentration generated on the outer periphery of the connection portion between the crank pin 6a and the crank arm 6c is suppressed.

溝部２２は、クランクシャフト６の両側の端部に位置するクランクアーム６ｃの第１面２０に、例えばドリル等も用いた機械加工により形成されている。 The groove portion 22 is formed on the first surface 20 of the crank arm 6c located at both end portions of the crankshaft 6 by machining using, for example, a drill or the like.

溝部２２は、ロアリンク７の平面部１６と対向する部分となる突出部２３を残すよう肉抜きされた部分であり、クランクジャーナル側からクランクピン側に向かって延びる断面Ｌ字型状を呈している。 The groove portion 22 is a portion that is lightened so as to leave a protruding portion 23 that is a portion facing the flat surface portion 16 of the lower link 7, and has an L-shaped cross section extending from the crank journal side toward the crankpin side. There is.

つまり、突出部２３は、クランクシャフト軸方向で溝部２２のクランクピン側に隣接している。さらに言えば、突出部２３は、溝部２２による肉抜きの結果形成されたものとも言える。 That is, the protruding portion 23 is adjacent to the crank pin side of the groove portion 22 in the axial direction of the crankshaft. Furthermore, it can be said that the protruding portion 23 is formed as a result of lightening by the groove portion 22.

溝部２２は、クランクアーム６ｃとクランクピン６ａとの接続部分の外周の外側に形成されている。また、溝部２２は、クランクピン６ａよりもクランクジャーナル６ｂが位置する側に形成されている。換言すると、溝部２２は、クランクシャフト軸方向視で、クランクアーム６ｃとクランクピン６ａとの接続部分の外周よりもクランクジャーナル６ｂが位置する側に形成されている。 The groove portion 22 is formed on the outside of the outer periphery of the connection portion between the crank arm 6c and the crank pin 6a. Further, the groove portion 22 is formed on the side where the crank journal 6b is located with respect to the crankpin 6a. In other words, the groove portion 22 is formed on the side where the crank journal 6b is located with respect to the outer circumference of the connection portion between the crank arm 6c and the crank pin 6a in the axial direction of the crankshaft.

クランクシャフト６は、このような溝部２２をクランクアーム６ｃに形成することによって、クランクピン６ａとクランクアーム６ｃとの接続部分の剛性を低下させることができる。そのため、クランクシャフト６は、クランクピン６ａとクランクアーム６ｃとの接続部分の外周付近に生じる応力集中を分散させることができる。また、クランクシャフト６は、突出部２３により捩り剛性を向上させることができる。 By forming such a groove 22 in the crank arm 6c, the crankshaft 6 can reduce the rigidity of the connection portion between the crank pin 6a and the crank arm 6c. Therefore, the crankshaft 6 can disperse the stress concentration generated in the vicinity of the outer periphery of the connection portion between the crankpin 6a and the crank arm 6c. Further, the crankshaft 6 can improve the torsional rigidity by the protruding portion 23.

溝部２２は、図５に示すように、第１面２０に直線状に連続して開口するよう形成されている。詳述すると、溝部２２は、クランクシャフト軸方向視で、クランクアーム６ｃに接続されるクランクジャーナル６ｂの中心軸と、クランクアーム６ｃに接続されるクランクピン６ａの中心軸と、を結ぶ直線を横切るように形成されている。 As shown in FIG. 5, the groove portion 22 is formed so as to open continuously in a straight line on the first surface 20. More specifically, the groove 22 crosses a straight line connecting the central axis of the crank journal 6b connected to the crank arm 6c and the central axis of the crank pin 6a connected to the crank arm 6c in the crankshaft axial direction. It is formed like this.

溝部２２は、図４、図５に示すように、クランクアーム６ｃとクランクジャーナル６ｂとが重なり合う範囲に形成されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the groove portion 22 is formed in a range where the crank arm 6c and the crank journal 6b overlap each other.

換言すると、溝部２２は、クランクジャーナル６ｂに接する所定の平面Ｆ１よりもクランクアーム６ｃに接続されたクランクピン６ａの中心軸側に位置するよう形成されている。 In other words, the groove portion 22 is formed so as to be located on the central axis side of the crank pin 6a connected to the crank arm 6c with respect to the predetermined plane F1 in contact with the crank journal 6b.

所定の平面Ｆ１は、クランクアーム６ｃに接続されたクランクピン６ａの中心から最も離れた位置でクランクジャーナル６ｂに接するものであり、クランクアーム６ｃに接続されたクランクピン６ａとは反対側に位置している。 The predetermined plane F1 is in contact with the crank journal 6b at the position farthest from the center of the crank pin 6a connected to the crank arm 6c, and is located on the opposite side of the crank pin 6a connected to the crank arm 6c. ing.

詳述すると、溝部２２は、クランクジャーナル側の開口端２２ａの位置（図４、図５における下方側の開口端２２ａの位置）が、所定の基準線Ｐまたは所定の基準線Ｑよりもクランクピン６ａの中心軸側に位置するよう形成されている。なお、基準線Ｐ及び基準線Ｑは、上記平面Ｆ１に含まれるものである。 More specifically, in the groove portion 22, the position of the opening end 22a on the crank journal side (the position of the lower opening end 22a in FIGS. 4 and 5) is crankpin from the predetermined reference line P or the predetermined reference line Q. It is formed so as to be located on the central axis side of 6a. The reference line P and the reference line Q are included in the plane F1.

基準線Ｐは、図４に示すように、クランクピン６ａの中心から最も離れたクランクピン６ａの反対側の位置でクランクジャーナル６ｂに接する直線である。 As shown in FIG. 4, the reference line P is a straight line tangent to the crank journal 6b at a position opposite to the crank pin 6a farthest from the center of the crank pin 6a.

基準線Ｑは、図５に示すように、クランクシャフト軸方向視で、クランクピン６ａの中心とクランクジャーナル６ｂの中心とを通る直線に対して直交し、クランクピン６ａと重ならない位置でクランクジャーナル６ｂに接する直線である。 As shown in FIG. 5, the reference line Q is orthogonal to the straight line passing through the center of the crank pin 6a and the center of the crank journal 6b in the axial view of the crankshaft, and the crank journal is located at a position not overlapping with the crank pin 6a. It is a straight line in contact with 6b.

なお、クランクシャフト６に生じる振動が小さい場合には、基準線Ｐあるいは基準線Ｑを越えたクランクジャーナル６ｂの外周側に、溝部２２のクランクジャーナル側の開口端２２ａの位置を設定することも可能である。すなわち、クランクシャフト６に生じる振動が小さい場合には、所定の平面Ｆ１よりもクランクジャーナル６ｂの外周側に、溝部２２のクランクジャーナル側の開口端２２ａの位置を設定することも可能である。この場合には、クランクシャフト６の更なる軽量化が可能となる。但し、バランスウェイト６ｄとして機能する部分には、溝部２２が形成されないようにする必要がある。 When the vibration generated in the crankshaft 6 is small, it is possible to set the position of the opening end 22a on the crank journal side of the groove 22 on the outer peripheral side of the crank journal 6b beyond the reference line P or the reference line Q. Is. That is, when the vibration generated in the crankshaft 6 is small, it is possible to set the position of the opening end 22a of the groove portion 22 on the crank journal side on the outer peripheral side of the crank journal 6b with respect to the predetermined plane F1. In this case, the weight of the crankshaft 6 can be further reduced. However, it is necessary to prevent the groove portion 22 from being formed in the portion that functions as the balance weight 6d.

溝部２２は、クランクピン６ａに近づくほど、クランクアーム６ｃとクランクピン６ａとの接続部分を通りクランクピン６ａの中心軸線に直交する所定の平面Ｆ２に対して遠ざかるように傾斜する第１傾斜面２４及び第２傾斜面２５を有している。 The groove portion 22 is a first inclined surface 24 that inclines toward a predetermined plane F2 that passes through the connection portion between the crank arm 6c and the crank pin 6a and is orthogonal to the central axis of the crank pin 6a as it approaches the crank pin 6a. And has a second inclined surface 25.

第１傾斜面２４は、第１面２０と連続するよう形成されている。 The first inclined surface 24 is formed so as to be continuous with the first surface 20.

第２傾斜面２５は、第１傾斜面２４を介して第１面２０と連続するよう形成されている。第２傾斜面２５は、クランクアーム６ｃとクランクピン６ａとの接続部分を通りクランクピン６ａの中心軸線に直交する所定の平面Ｆ２に対する傾きが第１傾斜面２４よりも小さくなるよう形成されている。 The second inclined surface 25 is formed so as to be continuous with the first surface 20 via the first inclined surface 24. The second inclined surface 25 is formed so that the inclination with respect to a predetermined plane F2 that passes through the connecting portion between the crank arm 6c and the crankpin 6a and is orthogonal to the central axis of the crankpin 6a is smaller than that of the first inclined surface 24. ..

溝部２２は、このような第１傾斜面２４及び第２傾斜面２５を有するよう形成されている。そのため、クランクシャフト６は、クランクアーム６ｃの剛性を確保しつつ、クランクジャーナル６ｂの中心軸から離れた場所にバランスウェイトとして機能する質量を確保することができる。 The groove portion 22 is formed to have such a first inclined surface 24 and a second inclined surface 25. Therefore, the crankshaft 6 can secure a mass that functions as a balance weight at a place away from the central axis of the crank journal 6b while ensuring the rigidity of the crank arm 6c.

また、溝部２２は、第１面２０と連続するとともに、第１面２０に対して傾斜した第１傾斜面２４及び第２傾斜面２５を有しているので、クランクアーム６ｃの剛性を確保しつつ、容易に加工することができる。 Further, since the groove portion 22 is continuous with the first surface 20 and has the first inclined surface 24 and the second inclined surface 25 inclined with respect to the first surface 20, the rigidity of the crank arm 6c is ensured. However, it can be easily processed.

突出部２３は、クランクアーム６ｃとクランクピン６ａとの接続部分の外周に隣接（連続）して形成されている。突出部２３は、ロアリンク７の平面部１６と対向する側面２６を有している。突出部２３は、クランクピン６ａ側の側面２６がクランクアーム６ｃとクランクピン６ａとの接続部分の外周に接続されている。換言すると、突出部２３は、クランクアーム６ｃとクランクピン６ａとの接続部分の外周からクランクジャーナル６ｂの中心軸線に向かって延びる舌片状の突起である。 The protruding portion 23 is formed adjacent (continuously) to the outer periphery of the outer peripheral portion of the connecting portion between the crank arm 6c and the crank pin 6a. The protrusion 23 has a side surface 26 facing the flat surface portion 16 of the lower link 7. The side surface 26 on the crankpin 6a side of the protrusion 23 is connected to the outer periphery of the connection portion between the crank arm 6c and the crankpin 6a. In other words, the protrusion 23 is a tongue-shaped protrusion extending from the outer periphery of the connection portion between the crank arm 6c and the crankpin 6a toward the central axis of the crank journal 6b.

突出部２３のクランクピン６ａ側の側面２６は、ロアリンク７の平面部１６と接することで、ロアリンク７のスラスト方向の移動を規制可能となっている。 The side surface 26 of the protrusion 23 on the crankpin 6a side is in contact with the flat surface portion 16 of the lower link 7, so that the movement of the lower link 7 in the thrust direction can be restricted.

突出部２３の先端は、図５に示すように、直線状に連続するよう形成されている。詳述すると、突出部２３の先端は、クランクシャフト軸方向視で、クランクアーム６ｃに接続されるクランクジャーナル６ｂの中心軸と、クランクアーム６ｃに接続されるクランクピン６ａの中心軸と、を結ぶ直線を横切るように連続するよう形成されている。 As shown in FIG. 5, the tip of the protrusion 23 is formed so as to be continuous in a straight line. More specifically, the tip of the protrusion 23 connects the central axis of the crank journal 6b connected to the crank arm 6c and the central axis of the crank pin 6a connected to the crank arm 6c in the direction of the crankshaft axis. It is formed to be continuous so as to cross a straight line.

突出部２３は、クランクシャフト軸方向視で、当該突出部２３長手方向の中央部分がロアリンク７のリンク姿勢によらずロアリンク７の平面部１６と対向して支持可能となるように形成されている。突出部２３の先端は、溝部２２のクランクピン側の開口端２２ｂとなる。 The protrusion 23 is formed so that the central portion in the longitudinal direction of the protrusion 23 can be supported facing the flat surface portion 16 of the lower link 7 regardless of the link posture of the lower link 7 when viewed in the axial direction of the crankshaft. ing. The tip of the protrusion 23 is an open end 22b on the crankpin side of the groove 22.

クランクシャフト６は、クランクアーム６ｃに溝部２２を形成した際に、突出部２３の先端が直線状に連続するよう形成されるので、溝部２２による肉抜きによって剛性の低下と軽量化を図りつつ、捩り剛性を向上させることができる。 When the groove portion 22 is formed in the crank arm 6c, the crankshaft 6 is formed so that the tip of the protruding portion 23 is continuous in a straight line. The torsional rigidity can be improved.

上述した実施例においては、溝部２２及び溝部２２に付随して形成される突出部２３が、クランクシャフト６の両側の端部に位置するクランクアーム６ｃにのみ形成されているが、クランクシャフト６の両側の端部に位置するクランクアーム６ｃに加えて、クランクシャフト６の中央部分（中間部分）に位置するクランクアーム６ｃに溝部２２及び突出部２３を形成することも可能である。 In the above-described embodiment, the groove portion 22 and the projecting portion 23 formed incidentally to the groove portion 22 are formed only on the crankarms 6c located at the end portions on both sides of the crankshaft 6, but the crankshaft 6 is formed. In addition to the crankarms 6c located at the ends on both sides, it is also possible to form the groove portion 22 and the protruding portion 23 on the crankarm 6c located at the central portion (intermediate portion) of the crankshaft 6.

１…可変圧縮比機構
６…クランクシャフト
６ａ…クランクピン
６ｂ…クランクジャーナル
６ｃ…クランクアーム
６ｄ…カウンタウェイト
７…ロアリンク
７Ａ…ロアリンクアッパ
７Ｂ…ロアリンクロア
８…コントロールピン
１５…クランクピン貫通穴
１６…平面部
２０…第１面
２１…第２面
２２…溝部
２３…突出部
２４…第１傾斜面
２５…第２傾斜面
２６…側面 1 ... Variable compression ratio mechanism 6 ... Crankshaft 6a ... Crankpin 6b ... Crank journal 6c ... Crank arm 6d ... Counterweight 7 ... Lower link 7A ... Lower link upper 7B ... Lower link lower 8 ... Control pin 15 ... Crank pin through hole 16 ... Flat surface portion 20 ... First surface 21 ... Second surface 22 ... Groove portion 23 ... Protruding portion 24 ... First inclined surface 25 ... Second inclined surface 26 ... Side surface

Claims

A crankshaft with a crank journal placed on both sides of the crankpin via a crank arm,
A variable compression ratio internal combustion engine having a double-link piston crank mechanism capable of changing the compression ratio by changing the position of the piston at top dead center.
The double-link type piston crank mechanism has a plurality of link members for linking the piston and the crank pin.
Of the plurality of link members, the first link member rotatably connected to the crankpin is around the opening edge of the crankpin through hole through which the crankpin penetrates, with respect to the central axis of the crankpin. It has a plane portion consisting of orthogonal planes and has a plane portion.
The crank arm has a groove on the surface on the side to which the crank pin is connected.
The groove portion is a portion lightened so as to leave a protruding portion facing the flat surface portion of the first link member, and is a portion outside the outer periphery of the outer periphery of the connection portion between the crank arm and the crank pin. It is formed on the side where the crank journal is located with respect to the pin, the crank pin side is covered by the protrusion, and the crank journal is formed so as to open continuously in a straight line.
A variable compression ratio internal combustion engine characterized in that the tip of the protruding portion is formed so as to be continuous in a straight line .

The groove is characterized in that it is formed so as to be located on the central axis side of the crankpin with respect to the plane in contact with the crank journal at the position opposite to the crankpin farthest from the center of the crankpin. The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1 .

The groove portion has a first inclined surface and a second inclined surface that are inclined so as to be closer to the crank pin, to pass through the connection portion between the crank arm and the crank pin, and to be inclined away from the plane orthogonal to the central axis of the crank pin. Have and
The first inclined surface is formed so as to be continuous with the surface of the crank arm on the side to which the crank pin is connected.
The second inclined surface is continuous with the surface of the crank arm on the side to which the crank pin is connected via the first inclined surface, and also passes through the connection portion between the crank arm and the crank pin of the crank pin. The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the inclination with respect to a plane orthogonal to the central axis is smaller than that of the first inclined surface.

The variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , wherein the groove portion and the protrusion portion are formed on crank arms located at both end portions of the crankshaft.