JP2003097288A - 内燃機関の可変圧縮比機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロアリンク１３のクランクピン軸受面３１の
端部における局所的な変形による摩耗等を抑制する。 【解決手段】 ロアリンク１３を、クランクピン軸受部
材２１と連結ピン軸受部材２２，２３とに別体に構成
し、クランクピン軸受部材２１に、クランクピンが挿通
するクランクピン軸受面３１を形成する。連結ピン軸受
部材２２，２３に、アッパーリンク連結用の第１連結ピ
ンが挿通する第１連結ピン軸受面４１と、コントロール
リンク連結用の第２連結ピンが挿通する第２連結ピン軸
受面４２と、を設ける。連結ピン軸受部材２２，２３を
クランクピン軸受部材２１の両側に配置し、軸受部材用
ボルト２４，２５で結合する。クランクピン軸受面３１
の両端部は、円筒部３２として突出し、クランクピン軸
受部材２１からの荷重が直接には伝達されないので、変
形が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の可変
圧縮比機構に関し、特に、クランクピンに取り付けられ
るロアリンクの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】レシプロ式内燃機関の分野では、機関運
転状態に応じて圧縮比を最適なものとするために、圧縮
比を変更可能とする種々の形式の可変圧縮比機構が提案
されている。その一つとして、ピストンとクランクシャ
フトとを複数のリンクで連係した複リンク式の可変圧縮
比機構が、例えば特開２０００−７３８０４号公報に記
載されている。

【０００３】図９を参照してこれを簡単に説明すると、
シリンダ内に配設されるピストン１０１には、アッパリ
ンク１０２の一端がピストンピンを介して回転可能に連
結されている。このアッパリンク１０２の他端は、第１
連結ピン１０３を介してロアリンク１０４に回転可能に
連結されている。このロアリンク１０４は、クランクシ
ャフトのクランクピン１０５に回転可能に取り付けられ
ている。このロアリンク１０４には、コントロールリン
ク１０６の一端が第２連結ピン１０７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１０６の他
端は、制御軸１０８の偏心カム（図示せず）に回転可能
に取り付けられている。従って、機関運転状態に応じて
制御軸１０８をモータ１０９により回転駆動すると、偏
心カムからなるコントロールリンク１０６の支持点の位
置が変化する。この結果、コントロールリンク１０６に
よるロアリンク１０４の運動拘束条件が変化して、ピス
トン上死点位置、ひいては圧縮比が変化する。

【０００４】ロアリンク１０４は、クランクピン１０５
に後から組み付け可能なように、クランクピン１０５を
挟んで本体部１１２とキャップ部１１３とに分割され、
かつ互いにボルト１１１で結合されている。上記本体部
１１２とキャップ部１１３との間には、円筒状のクラン
クピン軸受面１１４が形成されている。そして、上記本
体部１１２に、第１連結ピン１０３が挿通する第１連結
ピン軸受面１１５及び第２連結ピン１０７が挿通する第
２連結ピン軸受面１１６が形成されている。ここで、各
連結ピン軸受面１１５，１１６が形成されるロアリンク
１０４の各端部は、各連結ピン１０３，１０７をそれぞ
れ軸方向の両側で支持するように、二股形状をなしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成において
は、アッパリンク１０２やコントロールリンク１０６か
ら作用する入力荷重が、第１，第２連結ピン１０３，１
０７を介してロアリンク１０４のクランクピン軸受面１
１４に作用する。このとき、図１０に示す説明図のよう
に、二股状に分かれた一対の連結ピン軸受面１１５，１
１６からそれぞれクランクピン軸受面１１４の端部に直
接的に荷重が作用するので、同図に仮想線で示すよう
に、主にクランクピン軸受面１１４の端部が大きく変形
する。なお、１１７は、クランクピン軸受面１１４とク
ランクピン１０５との間に介在する潤滑油膜を示す。

【０００６】クランクピン軸受面１１４は、主に流体潤
滑膜で荷重を支える滑り軸受であり、この滑り軸受にお
いては、油膜圧力は、軸方向の中央部で最も高くなり、
軸方向の端部では圧力が解放されることから、油膜圧力
は低い。従って、上記従来のように円筒状クランクピン
軸受面１１４の端部が変形すると、油膜圧力で支えるこ
とができずに、軸受面１１４とクランクピン１０５外周
面との直接の接触が発生し、摩耗や摩擦が増大する、と
いう不具合がある。

【０００７】この発明は、このような課題に着目してな
されたもので、ロアリンクへ連結ピンから作用する入力
荷重によってクランクピン軸受面の軸方向の端部に局所
的な荷重が作用することを抑制し、クランクピン軸受面
の端部における変形、ひいてはこれに起因する摩耗や摩
擦を有効に抑制し得る内燃機関の可変圧縮比機構を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る内
燃機関の可変圧縮比機構は、一端がピストンにピストン
ピンを介して連結されるアッパリンクと、このアッパリ
ンクの他端が第１連結ピンを介して連結されるととも
に、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、このロアリンクに第２連結ピ
ンを介して一端が連結されるとともに、他端が内燃機関
本体に対して揺動可能に支持されるコントロールリンク
と、このコントロールリンク他端の内燃機関本体に対す
る揺動支持位置を変位させる支持位置可変手段と、を備
えている。

【０００９】このものでは、ピストンの運動がアッパリ
ンクを介してロアリンクに伝達され、かつロアリンクの
自由度がコントロールリンクにより拘束されていること
から、ロアリンクは概ね揺動運動し、これに伴ってクラ
ンクピンがクランクシャフトを中心として回転する。従
って、ロアリンクには、第１，第２連結ピンおよびクラ
ンクピンから荷重が作用する。ここで、上記支持位置可
変手段によりコントロールリンクの揺動支持位置を変位
させると、コントロールリンクによるロアリンクの運動
拘束条件が変化して、クランク角に対するピストンの行
程位置が変化し、圧縮比が変化する。

【００１０】そして、上記ロアリンクは、上記クランク
ピンが挿通される円筒状のクランクピン軸受面を有する
クランクピン軸受部材と、上記第１連結ピンが挿通され
る第１連結ピン軸受面および上記第２連結ピンが挿通さ
れる第２連結ピン軸受面を有する連結ピン軸受部材と、
から構成されており、上記クランクピン軸受部材は、上
記クランクピン軸受面の軸方向中央部分を環状に囲む中
央厚肉部を有するとともに、上記クランクピン軸受面の
軸方向両端部を構成する円筒部が上記中央厚肉部から軸
方向に突出しており、上記連結ピン軸受部材が上記クラ
ンクピン軸受部材の上記中央厚肉部に結合されていると
ともに、上記円筒部と非接触となっている。

【００１１】これにより、アッパリンクやコントロール
リンクからロアリンクへ作用する荷重は、まず、第１，
第２連結ピン軸受面を有する連結ピン軸受部材に入力さ
れ、該連結ピン軸受部材からクランクピン軸受部材へ伝
達される。このとき、連結ピン軸受部材は、クランクピ
ン軸受面の軸方向中央部に位置する中央厚肉部に結合さ
れているので、クランクピン軸受面の軸方向中央部に主
に荷重が作用することとなり、中央厚肉部から両側に突
出した円筒部つまりクランクピン軸受面の軸方向端部に
は、直接的には荷重が作用しない。そのため、このクラ
ンクピン軸受面の両端部における局所的な変形を抑制す
ることができる。

【００１２】請求項２の発明では、上記クランクピン軸
受部材は、上記クランクピン軸受面の軸心に沿う合わせ
面により一対の分割体に分割されており、互いにボルト
結合されている。これにより、一連のクランクシャフト
のクランクピンに、後から容易に取り付けることができ
る。なお、組立の再現性を高めるために、クランクピン
軸受部材を予め一体に形成した後に、不規則な合わせ面
となるように一対の分割体に破断する方法を採用するこ
とも可能である。

【００１３】そして、この請求項２の発明をより具体化
した請求項９の発明では、上記クランクピン軸受部材と
上記連結ピン軸受部材とが複数箇所で結合されており、
それぞれの分割体に対して少なくとも１つの結合点が設
けられている。つまり、クランクピン軸受部材と連結ピ
ン軸受部材とを結合することによって、同時に、一対の
分割体が組み合わせた状態に固定されることになる。こ
れにより、一対の分割体が一層堅固に結合される。

【００１４】また請求項３の発明においては、上記連結
ピン軸受部材は、上記クランクピンの軸方向で上記クラ
ンクピン軸受部材を挟み込むように配置された一対の板
状部材からなり、かつそれぞれの板状部材に、第１連結
ピン軸受面および第２連結ピン軸受面が設けられてい
る。これにより、第１連結ピン軸受面および第２連結ピ
ン軸受面を、アッパリンクおよびコントロールリンクを
両側から挟む二股状の構成とすることが容易である。そ
して、同一の板状部材に、第１連結ピン軸受面および第
２連結ピン軸受面が配置されるので、両者間で十分に高
い剛性を確保できる。

【００１５】この場合、請求項４の発明のように、一対
の板状部材同士を結合するボルトによって、同時に上記
クランクピン軸受部材の中央厚肉部と結合することが可
能である。例えば、上記ボルトがクランクピン軸受部材
の中央厚肉部を貫通し、該ボルトを介して中央厚肉部に
荷重が伝達される。

【００１６】上記クランクピン軸受部材と上記連結ピン
軸受部材とは、回転モーメントを規制するために、一般
に複数箇所で結合されることになるが、特に、請求項５
の発明では、上記クランクピン軸受部材と上記連結ピン
軸受部材とが３箇所で結合されている。

【００１７】より具体的な請求項６の発明では、上記ク
ランクピン軸受面の周囲に３つの結合点が配置され、第
１の結合点と第２の結合点との間に第１連結ピン軸受面
が位置し、かつ第２の結合点と第３の結合点との間に第
２連結ピン軸受面が位置し、さらに、第１の結合点と第
２の結合点と第１連結ピン軸受面との３点、および第２
の結合点と第３の結合点と第２連結ピン軸受面との３
点、がそれぞれ三角形をなすように配置されている。従
って、第１連結ピンから加わった荷重は、主に、第１の
結合点と第２の結合点とで効果的に支えられ、第３の結
合点に過大なモーメントが作用することがない。同様
に、第２連結ピンから加わった荷重は、主に、第２の結
合点と第３の結合点とで効果的に支えられ、第１の結合
点に過大なモーメントが作用することがない。

【００１８】請求項７の発明は、請求項６の発明をより
具体化したものであり、上記連結ピン軸受部材が、上記
クランクピンの軸方向で上記クランクピン軸受部材を挟
み込むように配置された一対の板状部材からなり、３つ
の結合点が、上記中央厚肉部を貫通して一対の板状部材
同士を結合するボルトからなることを特徴としている。
つまり、クランクピンの軸方向に沿ったボルトでもっ
て、一対の板状部材同士が結合されると同時に、クラン
クピン軸受部材と結合される。

【００１９】これに対し請求項８の発明では、上記連結
ピン軸受部材が、上記クランクピンの軸方向で上記クラ
ンクピン軸受部材を挟み込むように配置された一対の板
状部材からなり、３つの結合点の中の２つの結合点が、
上記中央厚肉部を貫通して一対の板状部材同士を結合す
るボルトからなり、残りの１つの結合点は、これらのボ
ルトを中心としたクランクピン軸受部材と連結ピン軸受
部材との相対回転を規制する当接面を備えた係合部から
なる。つまり、一対の板状部材の一方もしくは双方の一
部とクランクピン軸受部材の一部とが、係合部として互
いに係合し、実質的な結合点となる。なお、上記係合部
は、一方のボルトを中心とした回転モーメントに対向す
る方向を向いた当接面と、他方のボルトを中心とした回
転モーメントに対向する方向を向いた当接面と、を含む
ことが望ましい。

【００２０】

【発明の効果】この発明によれば、連結ピンからロアリ
ンクのクランクピン軸受面に伝達される荷重を、油膜圧
力が高く得られるクランクピン軸受面の中央部分に作用
させるようにしたので、油膜圧力が相対的に低いクラン
クピン軸受面の端部の変形を抑制できる。この結果、ク
ランクピン軸受面端部での変形に伴う直接的な接触、お
よびこれに起因する局部的な摩耗や摩擦の増加を回避で
きる。

【００２１】特に、請求項３、４のように連結ピン軸受
部材を一対の板状部材から構成すれば、各連結ピンを両
側から支持する二股状の構成に適したものとなり、か
つ、両連結ピンの間の荷重や変位を一対の板状部材のみ
が受け、基本的にクランクピン軸受部材がこれらの連結
ピン間の荷重や変位の影響を受けないものとなるので、
十分な剛性を確保しつつロアリンク全体の小型化および
軽量化を達成できる。

【００２２】また請求項６〜８のようにクランクピン軸
受部材と連結ピン軸受部材とを３点で結合するようにす
れば、各々の結合点に作用するモーメント荷重を小さく
でき、個々の結合点に要求される強度が低くなることか
ら、全体の小型軽量化が図れる。特に、請求項８の構成
では、一つの結合点を係合部とすることでボルトの本数
が少なくなる利点がある。

【００２３】また、請求項９の発明では、クランクピン
軸受部材と連結ピン軸受部材とを結合するボルト等によ
って、クランクピン軸受部材を構成する一対の分割体の
合わせ面の口開きが抑制され、全体として小型化および
軽量化が図れる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る好ましい実
施の形態を図面に基づいて説明する。

【００２５】図１は、本発明に係る内燃機関の可変圧縮
比機構を示す概略構成図である。シリンダブロック５に
形成されるシリンダ６内には、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には、アッパリンク１
１の一端がピストンピン２を介して回転可能に連結され
ている。このアッパリンク１１の他端は、第１連結ピン
１２を介してロアリンク１３に回転可能に連結されてい
る。このロアリンク１３は、クランクシャフト３のクラ
ンクピン４に回転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を用いてシリンダブロック５に回転可能に
支持されている。

【００２６】上記ロアリンク１３には、さらにコントロ
ールリンク１５の一端が第２連結ピン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、内燃機関本体としてのシリンダブロック５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１７に
よって、内燃機関本体に対して変位可能となっている。

【００２７】具体的には、上記支持位置可変手段１７
は、圧縮比の変更時に軸周りに回転駆動される制御軸１
８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、クランクシャフト３と平行に
気筒列方向に延在しており、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。

【００２８】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、機関圧縮比が変更される。

【００２９】図２および図３は、本発明に係るロアリン
ク１３の構成を示している。このロアリンク１３では、
クランクピン４を回転可能に支持するクランクピン軸受
部材２１と、第１連結ピン１２及び第２連結ピン１４を
回転可能に支持する一対の板状部材２２，２３からなる
連結ピン軸受部材と、が互いに別体となっている。そし
て、図３にも示すように、クランクピン軸方向で、連結
ピン軸受部材２２，２３によりクランクピン軸受部材２
１を挟み込んだ状態で、一対の軸受部材用ボルト２４，
２５によって、これらの部材２１，２２，２３が結合固
定される。

【００３０】図４は、クランクピン軸受部材２１の詳細
を示している。このクランクピン軸受部材２１は、クラ
ンクピン４が挿通する円筒状のクランクピン軸受面３１
を備えており、このクランクピン軸受面３１の軸方向中
央部分を環状に囲む中央厚肉部３０がクランクピン軸方
向に一定の肉厚に形成されている。そして、クランクピ
ン軸受面３１の軸方向両端部を構成する一対の円筒部３
２が、上記中央厚肉部３０からそれぞれ軸方向に突出し
て形成されている。更に、上記中央厚肉部３０は、周方
向の２箇所で耳状に張り出しており、ここに、上記の軸
受部材用ボルト２４，２５が挿通する一対のボルト貫通
孔３３，３４がクランクピン軸方向に貫通形成されてい
る。

【００３１】また、クランクピン軸受部材２１は、クラ
ンクピン軸受面３１の軸心を通る合わせ面３５に沿って
一対の分割体３６，３７に分割されており、これによ
り、後からクランクピン４に組付可能となっている。こ
れらの一対の分割体３６，３７は、合わせ面３５に対し
直交する一対の分割体用ボルト３８によって互いに結合
されている。ここで、一対のボルト貫通孔３３，３４
は、上記合わせ面３５を挟んで略対称位置にあり、各分
割体３６，３７は、それぞれ一つずつボルト貫通孔３
３，３４を備えている。

【００３２】図５は、連結ピン軸受部材２２，２３の詳
細を示している。一対の連結ピン軸受部材２２，２３
は、互いにほぼ同じ形状の略平板形状となっている。つ
まり、一つの板状の連結ピン軸受部材２２，２３に、第
１連結ピン１２が挿通する第１連結ピン軸受面４１と、
第２連結ピン１４が挿通する第２連結ピン軸受面４２
と、が形成されている。また、クランクピン４との干
渉，接触を回避する略Ｕ字状の一次切欠面４３が形成さ
れているとともに、各一次切欠面４３の内側に、クラン
クピン軸受部材２１の円筒部３２との干渉，接触を回避
するために、一次切欠面４３より更に深く切り欠かれた
二次切欠面４４が段付き形状に形成されている。更に、
軸受部材用ボルト２４，２５が貫通するボルト貫通孔４
５ａ，４６ａが一方の連結ピン軸受部材２２に貫通形成
されているとともに、これのボルト２４，２５が螺合す
るネジ孔４５ａ，４６ｂが他方の連結ピン軸受部材２３
に形成されている。

【００３３】図２に示すように、軸受部材用ボルト２
４，２５によりクランクピン軸受部材２１と連結ピン軸
受部材２２，２３とを締結固定した組立状態において、
連結ピン軸受部材２２，２３と、クランクピン軸受部材
２１とは、このボルト結合部及び軸方向の対向面同士で
のみ接触しており、この部分以外では実質的に接触して
いない。つまり、軸直交方向で両者は実質的に非接触状
態に保たれている。より具体的には、クランクピン４の
外周と一次切欠面４３との間、及び円筒部３２と二次切
欠面４４との間には、荷重による多少の変形が起こって
も接触しないように、所定のクリアランスが確保されて
いる。

【００３４】そして、図２に示すように、一対の連結ピ
ン軸受部材２２，２３がクランクピン軸受部材２１を挟
んで位置することによって、第１連結ピン１２および第
２連結ピン１４をそれぞれ両端部で支持する二股状の構
造となり、一対の連結ピン軸受部材２２，２３の間に、
アッパリンク１１およびコントロールリンク１５端部の
ピンボス部が配置されるようになっている。

【００３５】なお、図２（ａ）及び図５に示すように、
クランクピンの軸方向視で、クランクピン軸受部材２１
と連結ピン軸受部材２２，２３とを結合する軸受部材用
ボルト２４，２５の位置が、連結ピン軸受面４１，４２
の形成位置から離れて配置されている。つまり、連結ピ
ン軸受部材２２，２３の強度確保のために、連結ピン軸
受面４１，４２から離れた位置で、クランクピン軸受部
材２１と連結ピン軸受部材２２，２３とが結合されてい
る。

【００３６】より具体的には、上記軸方向視において、
クランクピン軸受面３１の軸心に対し、第１連結ピン軸
受面４１のほぼ反対方向の位置に一方のボルト孔４６が
配置され、第２連結ピン軸受面４２のほぼ反対方向の位
置に他方のボルト孔４５が配置されている。更に言え
ば、２つの連結ピン軸受面４１，４２は、合わせ面３５
を挟んで両側に配置され、かつ、クランクピン軸受面３
１との間で三角形状をなすように、合わせ面３５の一端
部寄り、具体的には、略Ｕ字形をなす一次切欠面４３が
開口していない側に配置されている。この関係で、ボル
ト孔４５，４６は、合わせ面３５を挟んで両側に配置さ
れ、かつ、合わせ面３５の他端部寄り、つまり略Ｕ字形
をなす一次切欠面４３の開口部寄りに配置されている。

【００３７】次に、上記実施例の構成における作用効果
について説明する。

【００３８】図１に示すように、機関運転中に、アッパ
リンク１１やコントロールリンク１５からロアリンク１
３に荷重Ｆｕ，Ｆｃが作用し、これらの荷重Ｆｕ，Ｆｃ
は、さらにロアリンク１３からクランクピン４へ荷重Ｆ
ｐ（図１の矢印Ｆｐは、その反力方向を示す）として伝
達される。ここで、本実施例では、図６に示す説明図の
ように、入力荷重Ｆｕ，Ｆｃは、まず第１，第２連結ピ
ン１２，１４を介して連結ピン軸受部材２２，２３に加
わり、ここから軸受部材用ボルト２４，２５を介してク
ランクピン軸受部材２１の中央厚肉部３０に伝達され
て、最終的にクランクピン軸受面３１に作用する。従っ
て、クランクピン軸受面３１の軸方向中央部に主に荷重
が作用することとなり、中央厚肉部から両側に突出した
円筒部３２つまりクランクピン軸受面３１の軸方向端部
には、直接的には荷重が作用しない。そのため、仮想線
で示すように、クランクピン軸受面３１の両端部におけ
る局所的な変形を抑制することができる。なお、図６の
符号２９は、潤滑油膜を示す。クランクピン軸受面３１
の軸方向中央部に作用した荷重Ｆｐは、軸方向の中央で
最も大となる油膜圧力によって効果的に支えられる。

【００３９】また、上記実施例のロアリンク１３では、
クランクピン４から荷重Ｆｐの反力を受けるクランクピ
ン軸受部材２１と、入力荷重Ｆｕ，Ｆｃを受ける連結ピ
ン軸受部材２２，２３と、が互いに別体であるので、第
１連結ピン軸受面４１とクランクピン軸受面３１との間
隔、および第２連結ピン軸受面４２とクランクピン軸受
面３１との間隔、をそれぞれ可及的に小さく設定するこ
とが可能となる。換言すれば、これらの間の距離を小さ
くしても、十分な強度確保が可能である。従って、ロア
リンク１３を過度に大型化する必要がない。

【００４０】しかも、板状部材からなる各連結ピン軸受
部材２２，２３のそれぞれに、第１連結ピン軸受面４１
と第２連結ピン軸受面４２とが設けられているので、第
１連結ピン１２と第２連結ピン１４との間の曲げ荷重等
を各連結ピン軸受部材２２，２３自体が確実に支え、ロ
アリンク１３全体として高い剛性を発揮することができ
る。そして、第１，第２連結ピン１２，１４からの入力
荷重Ｆｕ，Ｆｃがあっても、クランクピン軸受部材２１
が別部材であることから、分割体３６，３７の合わせ面
３５を開こうとする力は殆ど発生しない。また、仮に分
割体３６，３７を開こうとする力が発生するとしても、
この力は、軸受部材用ボルト２４，２５を介して、平行
に配置された一対の分割体用ボルト３８の間に作用し、
分割体用ボルト３８のボルト軸線からのずれ量が小さい
ので、ボルト軸力が有効に対抗し、分割体３６，３７の
口開きを防止できる。

【００４１】更に、クランクピン軸受部材２１と連結ピ
ン軸受部材２２，２３とを結合する一対の軸受部材用ボ
ルト２４，２５が、分割体３６，３７の合わせ面３５を
挟んで両側に配置されているため、これらの軸受部材用
ボルト２４，２５及び連結ピン軸受部材２２，２３が、
合わせ面３５を開こうとする力に対向する支持，強度部
材としても機能する。つまり、これらの軸受部材用ボル
ト２４，２５及び連結ピン軸受部材２２，２３によっ
て、分割体３６，３７の合わせ面３５へ作用する開き方
向の荷重の入力が低減される。この結果、分割体用ボル
ト３８およびその周りの部位の要求剛性，強度が低減さ
れるので、ロアリンクの軽量化，コンパクト化等を図る
ことができる。

【００４２】さらに本実施例では、一対の連結ピン軸受
部材２２，２３が、連結ピン軸受面４１，４２を有する
ほぼ同じ形状の平板状に形成されているため、加工、作
成が容易であり、コストの低減化を図ることができる。
例えば、各連結ピン軸受部材２２，２３をスチール材
（鋼板）の鍛造により成形することで、軽量でかつ十分
な強度を有するものにできる。

【００４３】一方、クランクピン軸受部材２１は、材質
自体の強度よりもクランクピン軸受面における構造上の
剛性を確保する必要性がある関係で、スチール材よりも
強度は低下するが、焼結合金や鋳鉄により成形すること
が望ましい。これにより、形状の自由度が高くなり、所
望の剛性を確保しつつコンパクト化，軽量化を実現でき
る。

【００４４】また、一対の連結ピン軸受部材２２，２３
を軸受部材用ボルト２４，２５で組み立てる構成となっ
ているため、連結ピン１２，１４がアッパリンク１１や
コントロールリンク１５に予め一体化されていても、組
み付けが可能となる。例えば、連結ピン１２，１４をア
ッパリンク１１やコントロールリンク１５に一体的に形
成することで、連結ピンの圧入等による応力増加等が解
消され、作業性が向上するとともに、重量の軽減化を図
ることができる。

【００４５】更に、本発明では、クランクピン軸受部材
２１が独立しているので、クランクピン軸受部材２１を
一体的に成形した状態で、合わせ面３５で破断させて分
割体３６，３７に分割させる製造方法を容易に採用でき
る。このように、後から合わせ面３５で破断して分割体
３６，３７を作成することにより、互いに合致する不規
則な合わせ面３５が生じ、位置決めピン等を用いること
なく精度良く分割体３６，３７を組み合わせることが可
能である。

【００４６】そして、ロアリンク１３を構成する各部材
がボルト２４，２５，３８により結合されているため、
ロアリンク１３を構成するすべての部材を組み付けた状
態で各軸受面の最終加工を行い、再び分解してエンジン
に組み付けることで、各軸受面の精度を容易かつ確実に
確保できる。このとき、本実施例のようなボルト結合構
造であれば、加工時とエンジン組み付け時に同一のボル
トを使用でき、コストを低減できる。また、ボルト結合
部が２箇所以上あることで、それぞれの結合部の要求強
度，剛性が低く抑制され、その分、部材の薄肉化等を図
れるため、十分な軽量化が可能となる。

【００４７】また、クランクピン軸受部材２１と連結ピ
ン軸受部材２２，２３とを結合する軸受部材用ボルト２
４，２５がクランクピン軸方向に配置されているので、
これらのボルトに作用する引っ張り方向の荷重は小さ
く、従って、ボルト径を低減でき、軽量化が可能とな
る。なお、本実施例では、入力荷重Ｆｕ，Ｆｃの大きさ
を勘案して、第１連結ピン軸受面４１に近い一方の軸受
部材用ボルト２４が他方の軸受部材用ボルト２５よりも
大径となっている。

【００４８】さらに、本実施例のロアリンク１３では、
クランクピン軸受面３１の軸心を挟んで連結ピン軸受面
４１，４２の反対側に軸受部材用ボルト２４，２５が配
置されているため、双方に質量が分布する。この結果、
不必要に重量を増加させることなく、連結ピン１２，１
４及びアッパリンク１１やコントロールリンク１５のピ
ンボス部を含めた実質的なロアリンク１３の重心位置
が、クランクピン軸受面３１の軸心の近くに確保でき、
ロアリンク１３の運動に起因する高次のエンジン振動を
抑制できる。

【００４９】次に、図７は、この発明に係るロアリンク
１３の第２実施例を示している。この実施例は、クラン
クピン軸受部材２１と連結ピン軸受部材２２，２３と
を、３本の軸受部材用ボルト２４，２５，２６によって
結合したものであって、特に、前述した実施例に、３本
目の軸受部材用ボルト２６が付加された構成となってい
る。この３本目の軸受部材用ボルト２６は、第１連結ピ
ン軸受面４１と第２連結ピン軸受面４２との間のほぼ中
間に位置しており、従って、クランクピン軸受面３１の
周囲にほぼ等間隔に３本の軸受部材用ボルト２４，２
５，２６が配置されている。この軸受部材用ボルト２６
に対応して、連結ピン軸受部材２２，２３に、ボルト貫
通孔４７ａおよびネジ孔４７ｂが付加的に形成され、か
つクランクピン軸受部材２１に、ボルト貫通孔３９が付
加的に形成されている。なお、クランクピン軸受部材２
１における３個目のボルト貫通孔３９は、一方の分割体
３６に設けられており、分割体用ボルト３８と交差しな
いように分割体３６の一部を半径方向に延長した部分に
貫通形成されている。

【００５０】この実施例の構成によれば、軸受部材用ボ
ルト２４と軸受部材用ボルト２６と第１連結ピン軸受面
４１との３点が、三角形をなすように配置されている。
従って、第１連結ピン１２から加わった荷重は、主に、
軸受部材用ボルト２４と軸受部材用ボルト２６とで効果
的に支えられ、反対側の軸受部材用ボルト２５に過大な
モーメントが作用することがない。同様に、軸受部材用
ボルト２６と軸受部材用ボルト２５と第２連結ピン軸受
面４２との３点が、三角形をなすように配置されてい
る。従って、第２連結ピン１４から加わった荷重は、主
に、軸受部材用ボルト２６と軸受部材用ボルト２５とで
効果的に支えられ、反対側の軸受部材用ボルト２４に過
大なモーメントが作用することがない。

【００５１】次に、図８は、この発明に係るロアリンク
１３の第３実施例を示している。この実施例は、第１実
施例と同様にクランクピン軸受部材２１と連結ピン軸受
部材２２，２３とを２本の軸受部材用ボルト２４，２５
によって結合するとともに、第３の結合点として、これ
らのボルト２４，２５を中心とした相対回転を規制する
ように互いに当接する係合部を付加したものである。

【００５２】具体的には、クランクピン軸受部材２１
は、前述した第１実施例のものと同様の構成であり、特
に、ボルト貫通孔３３，３４と反対側となる一対の分割
体３６，３７の端部に、合わせ面３５と直交する第１当
接面５１が形成されているとともに、分割体３６側に、
合わせ面３５と平行な第２当接面５２が形成されてい
る。そして、これに対し、連結ピン軸受部材２２，２３
の少なくとも一方に、上記第１当接面５１と当接する第
３当接面５３、および上記第２当接面５２と当接する第
４当接面５４が、形成されている。図示例では、板状を
なす一方の連結ピン軸受部材２３の内側に、略Ｌ字形に
突起部が設けられており、この突起部によって第３，第
４当接面５３，５４が形成されている。なお、同様の突
起部を双方の連結ピン軸受部材２２，２３に対称に形成
してもよい。あるいは、部分的な突起部ではなく、第
１，第２連結ピン軸受面４１，４２部分を含めて連結ピ
ン軸受部材２２，２３を厚肉とし、かつクランクピン軸
受部材２１が重なる範囲を逆に窪ませるように構成する
こともできる。また逆に、クランクピン軸受部材２１の
第１，第２当接面５１，５２をクランクピン軸方向に延
長形成し、かつ連結ピン軸受部材２２，２３側には、二
次切欠面４４に連続して第３，第４当接面５３，５４を
形成し、互いに係合させることもできる。但し、この場
合には、クランクピン軸受面３１の端部を構成する円筒
部３２に第１，第２当接面５１，５２から荷重が直接に
伝達されないように、両者を分離して構成する必要があ
る。

【００５３】上記の実施例の構成によれば、２方向の当
接面５１〜５４からなる係合部によって前述した第２実
施例と同様に連結ピン軸受部材２２，２３の回転モーメ
ントが制限される。すなわち、第１，第２連結ピン１
２，１４から加わった荷重によって連結ピン軸受部材２
２，２３が軸受部材用ボルト２４を中心に回転しようと
すると、第１当接面５１と第３当接面５３とが当接し、
荷重の一部を支える。そのため、反対側の軸受部材用ボ
ルト２５に過大なモーメントが作用することがない。ま
た、軸受部材用ボルト２５を中心に回転しようとする
と、第２当接面５２と第４当接面５４とが当接し、荷重
の一部を支える。そのため、反対側の軸受部材用ボルト
２４に過大なモーメントが作用することがない。

【００５４】特に、この第３実施例においては、第２実
施例のように軸受部材用ボルトの本数を増やさずに、各
軸受部材用ボルト２４，２５に作用するモーメントを効
果的に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構全体を
示す概略構成図。

【図２】ロアリンクの第１実施例を示す正面図（ａ）、
上面図（ｂ）、左側面図（ｃ）および右側面図（ｄ）。

【図３】ロアリンクの第１実施例を示す分解斜視図。

【図４】クランクピン軸受部材のみを示す正面図（ａ）
および右側面図（ｂ）。

【図５】一対の連結ピン軸受部材の詳細を示す正面図
（ａ），（ｃ）および背面図（ｂ），（ｄ）。

【図６】本発明のロアリンクにおける荷重伝達の説明
図。

【図７】ロアリンクの第２実施例を示す分解斜視図。

【図８】ロアリンクの第３実施例を示す分解斜視図。

【図９】従来の可変圧縮比機構の要部を示す斜視図。

【図１０】従来のロアリンクにおける荷重伝達の説明
図。

【符号の説明】

１…ピストン ２…ピストンピン ３…クランクシャフト ４…クランクピン １１…アッパリンク １２…第１連結ピン １３…ロアリンク １４…第２連結ピン １５…コントロールリンク １７…支持位置可変手段 ２１…クランクピン軸受部材 ２２，２３…連結ピン軸受部材 ２４，２５，２６…軸受部材用ボルト ３１…クランクピン軸受面 ４１…第１連結ピン軸受面 ４２…第２連結ピン軸受面 ５１〜５４…当接面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日吉 亮介 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 青山 俊一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G092 AA12 DD06 FA36

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端がピストンにピストンピンを介して
   連結されるアッパリンクと、このアッパリンクの他端が
   第１連結ピンを介して連結されるとともに、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、このロアリンクに第２連結ピンを介して一端
   が連結されるとともに、他端が内燃機関本体に対して揺
   動可能に支持されるコントロールリンクと、このコント
   ロールリンク他端の内燃機関本体に対する揺動支持位置
   を変位させる支持位置可変手段と、を備えてなる内燃機
   関の可変圧縮比機構において、 上記ロアリンクは、上記クランクピンが挿通される円筒
   状のクランクピン軸受面を有するクランクピン軸受部材
   と、上記第１連結ピンが挿通される第１連結ピン軸受面
   および上記第２連結ピンが挿通される第２連結ピン軸受
   面を有する連結ピン軸受部材と、から構成されており、 上記クランクピン軸受部材は、上記クランクピン軸受面
   の軸方向中央部分を環状に囲む中央厚肉部を有するとと
   もに、上記クランクピン軸受面の軸方向両端部を構成す
   る円筒部が上記中央厚肉部から軸方向に突出しており、 上記連結ピン軸受部材が上記クランクピン軸受部材の上
   記中央厚肉部に結合されているとともに、上記円筒部と
   非接触となっていることを特徴とする内燃機関の可変圧
   縮比機構。
2. 【請求項２】 上記クランクピン軸受部材は、上記クラ
   ンクピン軸受面の軸心に沿う合わせ面により一対の分割
   体に分割されており、互いにボルト結合されていること
   を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変圧縮比機
   構。
3. 【請求項３】 上記連結ピン軸受部材は、上記クランク
   ピンの軸方向で上記クランクピン軸受部材を挟み込むよ
   うに配置された一対の板状部材からなり、かつそれぞれ
   の板状部材に、第１連結ピン軸受面および第２連結ピン
   軸受面が設けられていることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。
4. 【請求項４】 一対の板状部材同士を結合するボルトに
   よって、同時に上記クランクピン軸受部材の中央厚肉部
   と結合されていることを特徴する請求項３に記載の内燃
   機関の可変圧縮比機構。
5. 【請求項５】 上記クランクピン軸受部材と上記連結ピ
   ン軸受部材とが３箇所で結合されていることを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の可変圧縮
   比機構。
6. 【請求項６】 上記クランクピン軸受面の周囲に３つの
   結合点が配置され、第１の結合点と第２の結合点との間
   に第１連結ピン軸受面が位置し、かつ第２の結合点と第
   ３の結合点との間に第２連結ピン軸受面が位置し、さら
   に、第１の結合点と第２の結合点と第１連結ピン軸受面
   との３点、および第２の結合点と第３の結合点と第２連
   結ピン軸受面との３点、がそれぞれ三角形をなすように
   配置されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃
   機関の可変圧縮比機構。
7. 【請求項７】 上記連結ピン軸受部材が、上記クランク
   ピンの軸方向で上記クランクピン軸受部材を挟み込むよ
   うに配置された一対の板状部材からなり、３つの結合点
   が、上記中央厚肉部を貫通して一対の板状部材同士を結
   合するボルトからなることを特徴とする請求項６に記載
   の内燃機関の可変圧縮比機構。
8. 【請求項８】 上記連結ピン軸受部材が、上記クランク
   ピンの軸方向で上記クランクピン軸受部材を挟み込むよ
   うに配置された一対の板状部材からなり、３つの結合点
   の中の２つの結合点が、上記中央厚肉部を貫通して一対
   の板状部材同士を結合するボルトからなり、残りの１つ
   の結合点は、これらのボルトを中心としたクランクピン
   軸受部材と連結ピン軸受部材との相対回転を規制する当
   接面を備えた係合部からなることを特徴とする請求項６
   に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。
9. 【請求項９】 上記クランクピン軸受部材と上記連結ピ
   ン軸受部材とが複数箇所で結合されており、それぞれの
   分割体に対して少なくとも１つの結合点が設けられてい
   ることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変圧
   縮比機構。