JP2009036147A - Double-link piston-crank mechanism of internal combustion engine - Google Patents

Double-link piston-crank mechanism of internal combustion engine Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a corner-shaped lower edge part 26 of a cylinder 11 from being brought into contact with a piston 12 by so setting that a part of the piston 12 lowers more than the lower edge part 26 of the cylinder near the bottom dead center of the piston. <P>SOLUTION: The lower end of an upper link 14 connected to the piston 12 is connected to a lower link 17 attached to a crank pin 16 through an upper pin 15. The gravity center 12A of the piston is offset from the center 13A of the piston pin in the thrust-antithrust direction. At least near the bottom dead center of the piston, the upper pin 15 is offset from the center 13A of the piston pin to the anti-piston gravity center side R to bring the upper part of the piston on the piston gravity center side L into contact with the wall surface of the cylinder 11. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関のピストンとクランクシャフトのクランクピンとを複数のリンクにより連係した複リンク式ピストン−クランク機構に関する。   The present invention relates to a multi-link piston-crank mechanism in which a piston of an internal combustion engine and a crank pin of a crankshaft are linked by a plurality of links.

特許文献１に記載されているように、内燃機関のピストン−クランク機構として、本出願人は、ピストンとクランクシャフトのクランクピンとを複数のリンクにより連係した複リンク式ピストン−クランク機構（以下、単に「複リンク機構」とも呼ぶ）を以前に提案している。この複リンク機構は、クランクピンに回転可能に取り付けられたロアリンクとピストンとをアッパリンクにより連結し、かつ、ロアリンクには、その運動を拘束するコントロールリンクが連結されている。このような複リンク機構によれば、ピストンとクランクピンとを一本のコネクティングロッドにより連係した単リンク式ピストン−クランク機構（以下、単にに「単リンク機構」とも呼ぶ）に比して、ピストンストローク特性の設定の自由度が高く、例えばピストンストローク特性を単振動に近づけることで大幅な振動低減化等を図ることができる。また、このような複リンク機構では、コントロールリンクの機関本体側の揺動支点の位置を変更することで、ピストンの上死点位置や下死点位置の変化を伴う内燃機関の幾何学的な圧縮比（以下、単に「機関圧縮比」とも呼ぶ）を変更することができ、容易に可変圧縮比機構として機能させることができる。
特開２００４−１６２８９５号公報 As described in Patent Document 1, as a piston-crank mechanism for an internal combustion engine, the present applicant has disclosed a multi-link type piston-crank mechanism (hereinafter simply referred to as a piston-crank mechanism) in which a piston and a crank pin of a crankshaft are linked by a plurality of links. Previously proposed "multi-link mechanism". In this multi-link mechanism, a lower link rotatably attached to a crank pin and a piston are connected by an upper link, and a control link that restricts the movement is connected to the lower link. According to such a multi-link mechanism, the piston stroke is compared with a single-link piston-crank mechanism (hereinafter also simply referred to as “single link mechanism”) in which the piston and the crank pin are linked by a single connecting rod. The degree of freedom in setting the characteristics is high. For example, the piston stroke characteristics can be made close to simple vibrations to greatly reduce vibrations. Further, in such a multi-link mechanism, the position of the swing fulcrum on the engine body side of the control link is changed, so that the geometrical structure of the internal combustion engine that accompanies changes in the top dead center position and the bottom dead center position of the piston can be obtained. The compression ratio (hereinafter simply referred to as “engine compression ratio”) can be changed, and can easily function as a variable compression ratio mechanism.
JP 2004-162895 A

このような複リンク機構において、高圧縮比化や排気量を拡大するためにピストンストロークを拡大すると、必然的に、ピストンが往復動するシリンダの高さ方向寸法の増加、ひいては内燃機関の大型化を招く傾向にある。このようなピストンストロークの拡大に伴うシリンダの高さ方向寸法の増加を軽減・回避するために、ピストン下死点ではピストンのスカート部がシリンダ（ボア）の下端に位置する下縁部よりも下方まで下降・露出するように設定することを本出願人は検討している。   In such a multi-link mechanism, if the piston stroke is increased in order to increase the compression ratio or increase the displacement, the increase in the size in the height direction of the cylinder in which the piston reciprocates, which in turn increases the size of the internal combustion engine. Tend to invite. In order to reduce or avoid such an increase in the height dimension of the cylinder as the piston stroke increases, the piston skirt is below the lower edge located at the lower end of the cylinder (bore) at the piston bottom dead center. The present applicant is considering setting to be exposed to a lower level.

但し、このようにピストンのスカート部が、シリンダ内壁面より折曲する隅角形状（エッジ形状）のシリンダ下縁部よりも下方に露出するものでは、この隅角形状のシリンダ下縁部にピストンのスカート部が接触すると、スカート部の損傷を招くおそれがある。特に、複リンク機構により機関圧縮比を変更可能な構成とした場合、低圧縮比側ではピストン上死点位置を低くすることに伴ってピストン下死点位置が低くなる傾向にあり、また、高回転時にはノッキングを回避するために低圧縮比で運転することが多いので、下死点近傍での慣性力やシリンダからピストンへ作用するスラスト−反スラスト方向のスラスト荷重が大きくなることから、シリンダ下縁部と接触した場合にスカート部が損傷を受けるおそれが高い。   However, in the case where the skirt portion of the piston is exposed below the lower edge of the cylinder with the corner shape (edge shape) bent from the inner wall surface of the cylinder, the piston is placed on the lower edge of the cylinder with the corner shape. If the skirt portion contacts, the skirt portion may be damaged. In particular, when the engine compression ratio can be changed by the multi-link mechanism, the piston bottom dead center position tends to be lowered as the piston top dead center position is lowered on the low compression ratio side. In order to avoid knocking during rotation, the engine is often operated at a low compression ratio.Therefore, the inertia force near the bottom dead center and the thrust load acting on the piston from the cylinder to the piston are increased. There is a high risk of damage to the skirt when in contact with the edge.

また、上記の複リンク機構においては、アッパリンクの運動が単リンク機構とは異なる特有の軌跡を描くことから、予期せぬタイミングでピストン外周とシリンダとが強く接触して打音（スラップ音）を発生するという課題がある。このような打音の発生を軽減・回避するために、ピストンピン中心やピストン重心をスラスト−反スラスト方向にオフセットする技術を本出願人は以前に提案しているが（特開２００２−６１５０１号公報参照）、これら従来のものは上述したようなシリンダ下縁部とピストンスカート部との接触を考慮したものではない。   In the above multi-link mechanism, the movement of the upper link draws a unique trajectory different from that of the single-link mechanism, so that the piston outer periphery and the cylinder strongly come into contact with each other at an unexpected timing. There is a problem of generating. In order to reduce or avoid the occurrence of such a hitting sound, the present applicant has previously proposed a technique for offsetting the center of the piston pin and the center of gravity of the piston in the thrust-anti-thrust direction (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-61501). These conventional ones do not consider the contact between the cylinder lower edge and the piston skirt as described above.

本発明は、このような特有の技術的課題に鑑みてなされたものであり、ピストンストロークの拡大に伴うシリンダの高さ方向寸法の増加を軽減・回避しつつ、ピストンのスカート部とシリンダの下縁部との接触を防止し得る新規な内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構を提供することを主たる目的としている。   The present invention has been made in view of such a specific technical problem, and while reducing or avoiding an increase in the height dimension of the cylinder accompanying an increase in piston stroke, the piston skirt portion and the cylinder under the cylinder are provided. The main object is to provide a novel multi-link type piston-crank mechanism for an internal combustion engine that can prevent contact with the edge.

本発明に係る内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構は、内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端にアッパピンを介して連結され、かつ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たロアリンクと、一端がシリンダブロック等の機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端が上記ロアリンクにコントロールピンを介して連結されたコントロールリンクと、を備えてなり、上述したようにピストンストローク特性の自由度が高く、単リンク機構に比して大幅な振動低減化やスラスト荷重の軽減化等を図ることができるものである。また、上記コントロールリンクの一端の機関本体側の支持位置を変更することによって機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比手段を設けることで、この複リンク機構を容易に可変圧縮比機構として機能させることができる。   The multi-link type piston-crank mechanism for an internal combustion engine according to the present invention includes an upper link having one end connected to a piston reciprocating in a cylinder of the internal combustion engine via a piston pin, and an upper pin at the other end of the upper link. A lower link that is connected to the crankpin of the crankshaft and is rotatably supported on the engine body side such as a cylinder block and the other end is provided with a control pin on the lower link. And a control link connected through a high degree of freedom of piston stroke characteristics as described above, which can greatly reduce vibration and reduce thrust load compared to a single link mechanism. It can be done. Further, by providing a variable compression ratio means that can change the engine compression ratio by changing the support position of the one end of the control link on the engine body side, this multi-link mechanism can easily function as a variable compression ratio mechanism. Can do.

そして本発明では、ピストン下死点でピストンのスカート部の一部がシリンダの下縁部よりも下方に位置するように、リンクディメンションやピストンストローク特性を設定している。これによって、ピストンストロークの拡大に伴うシリンダの高さ方向寸法の増加を軽減し、ひいては内燃機関の大型化を抑制することができる。   In the present invention, the link dimension and the piston stroke characteristic are set so that a part of the piston skirt portion is positioned below the lower edge portion of the cylinder at the piston bottom dead center. As a result, an increase in the dimension in the height direction of the cylinder accompanying the expansion of the piston stroke can be reduced, and consequently the increase in size of the internal combustion engine can be suppressed.

更に本発明では、上記ピストンピン中心に対し、ピストンの重心を、スラスト−反スラスト方向にオフセットさせるとともに、少なくともピストン下死点では、アッパピンがスラスト−反スラスト方向でピストン重心側と反対側へオフセットするように設定されている。つまり、ピストン下死点近傍では、アッパリンクがピストンと接続するピストンピン側へ向けてピストン重心側へ傾斜し、ピストンがピストン重心側のシリンダの壁面に押し付けられることとなる。また、このピストン下死点近傍では、ピストン重心に下向きの慣性力が作用することから、ピストンピン周りにピストン重心側へ回転する方向のモーメントが作用し、シリンダと接するピストン重心側では、ピストン上部がシリンダへ近づく方向へモーメントが作用することとなり、ピストン上部がシリンダと強く接する状態に維持されるので、ピストン下部のスカート部とシリンダの下縁部との接触を確実に防止・回避することができる。   Further, in the present invention, the center of gravity of the piston is offset in the thrust-anti-thrust direction with respect to the center of the piston pin, and at least at the bottom dead center of the piston, the upper pin is offset in the thrust-anti-thrust direction to the opposite side of the piston center of gravity. It is set to be. That is, in the vicinity of the bottom dead center of the piston, the upper link is inclined toward the piston center of gravity toward the piston pin connected to the piston, and the piston is pressed against the wall surface of the cylinder on the piston center of gravity side. Also, in the vicinity of the bottom dead center of the piston, a downward inertial force acts on the center of gravity of the piston, so a moment in the direction of rotation toward the piston center of gravity acts around the piston pin. Since the moment acts in the direction in which the cylinder approaches the cylinder, the upper part of the piston is maintained in strong contact with the cylinder, so that contact between the skirt at the lower part of the piston and the lower edge of the cylinder can be reliably prevented and avoided. it can.

また、ピストン上死点を含めた上死点近傍では、アッパピンがピストンピン中心に対してピストン重心側と反対側へオフセットするように設定されている。このピストン上死点近傍では、ピストン重心に上向きの慣性力が作用するとともに、ピストン冠面に大きな燃焼圧力が作用することから、ピストンには、ピストンピン周りに反ピストン重心側へ回転する方向のモーメントが作用し、シリンダと接するピストン重心側では、スカート部が設けられたピストン下部でシリンダと強く接触することとなり、このピストン下部はピストン上部に比して相対的に薄肉・軟質であるために、シリンダとの衝突による打音が軽減・抑制される。   Further, in the vicinity of the top dead center including the piston top dead center, the upper pin is set to be offset to the opposite side of the piston center of gravity with respect to the piston pin center. In the vicinity of the top dead center of the piston, an upward inertial force acts on the piston center of gravity, and a large combustion pressure acts on the piston crown surface. At the center of gravity of the piston in contact with the cylinder at the moment, the lower part of the piston with the skirt part makes strong contact with the cylinder, which is relatively thin and soft compared to the upper part of the piston. The hitting sound caused by the collision with the cylinder is reduced / suppressed.

本発明によれば、ピストンストロークの拡大に伴うシリンダの高さ方向寸法の増加を軽減・回避しつつ、ピストンのスカート部とシリンダの下縁部との接触を有効に防止することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the contact with the skirt part of a piston and the lower edge part of a cylinder can be prevented effectively, reducing and avoiding the increase in the height direction dimension of a cylinder accompanying expansion of a piston stroke.

以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書においては、基本的に、ピストン往復方向を「上下」方向とし、ピストン上死点へ向かう方向を「上」方向、ピストン下死点へ向かう方向を「下」方向としている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this specification, the piston reciprocating direction is basically the “up and down” direction, the direction toward the piston top dead center is the “up” direction, and the direction toward the piston bottom dead center is the “down” direction.

図１〜図６は、この発明の一実施例に係る内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構を示し、図１及び図２はピストンが下死点にあるときの状態、図３及び図４はピストンが上死点にあるときの状態を示している。なお、図１〜図６では、理解を容易にするためにピストンの傾きやシリンダとのクリアランス等を誇張して描いており、実際の形状・寸法を正確に描いたものではない。   1 to 6 show a multi-link type piston-crank mechanism for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. FIGS. 1 and 2 show the state when the piston is at bottom dead center, and FIGS. Indicates the state when the piston is at top dead center. 1 to 6 exaggerate the inclination of the piston, the clearance with the cylinder, and the like for easy understanding, and do not accurately depict the actual shape and dimensions.

この複リンク式ピストン−クランク機構は、シリンダブロック１０に設けられたシリンダ１１内を往復動するピストン１２にピストンピン１３を介して一端が連結されたアッパリンク１４と、このアッパリンク１４の他端にアッパピン１５を介して連結され、かつクランクシャフトのクランクピン１６に回転可能に取り付けられたロアリンク１７と、一端が機関本体としてのシリンダブロック１０側に揺動可能に支持され、かつ他端がロアリンク１７にコントロールピン１８を介して連結されたコントロールリンク１９と、を備えている。ロアリンク１７は、クランクピン１６に組み付け可能なように２部材１７Ａ，１７Ｂに分割して構成されている。   The multi-link piston-crank mechanism includes an upper link 14 having one end connected to a piston 12 reciprocating in a cylinder 11 provided in a cylinder block 10 via a piston pin 13, and the other end of the upper link 14. The lower link 17 is connected to the crankpin 16 of the crankshaft and is rotatably attached to the crankpin 16 of the crankshaft. One end of the lower link 17 is swingably supported on the side of the cylinder block 10 as the engine body, and the other end is supported. And a control link 19 connected to the lower link 17 via a control pin 18. The lower link 17 is divided into two members 17A and 17B so that the lower link 17 can be assembled to the crankpin 16.

コントロールリンク１９の一端はシリンダブロック側に回転可能に支持される制御軸の偏心カム部２０に回転可能に取り付けられている。偏心カム部２０の外周円筒面の軸心は制御軸の回転中心に対して偏心しており、制御軸の回転位置を適宜なアクチュエータにより機関運転状態に応じて変更することで、偏心カム部２０の位置、つまりコントロールリンク１９の揺動支点の位置が変化する。これに伴って、コントロールリンク１９によるロアリンク１７の運動拘束条件が変化して、ピストン上死点位置やピストン下死点位置が変化し、内燃機関の幾何学的な圧縮比（機関圧縮比）が変化する。これらの制御軸やアクチュエータが、上記の複リンク機構を可変圧縮比機構として機能させる可変圧縮比手段を構成している。   One end of the control link 19 is rotatably attached to an eccentric cam portion 20 of a control shaft that is rotatably supported on the cylinder block side. The shaft center of the outer peripheral cylindrical surface of the eccentric cam portion 20 is eccentric with respect to the rotation center of the control shaft, and the rotation position of the control shaft is changed by an appropriate actuator according to the engine operating state, thereby The position, that is, the position of the swing fulcrum of the control link 19 changes. Along with this, the movement restraint condition of the lower link 17 by the control link 19 changes, the piston top dead center position and the piston bottom dead center position change, and the geometric compression ratio (engine compression ratio) of the internal combustion engine. Changes. These control shafts and actuators constitute variable compression ratio means for allowing the above-mentioned multi-link mechanism to function as a variable compression ratio mechanism.

このような可変圧縮比機構としての複リンク式ピストン−クランク機構においては、機関運転状態に応じて機関圧縮比を変更可能であることに加え、単リンク機構とは異なりピストンストローク特性の設定の自由度が高く、そのリンクディメンジョンを適切に選定することにより、単リンク機構に比して単振動に近い特性で、かつ、ピストンピン１３の往復軸線に対するアッパリンク１４の傾斜角度がピストン上昇行程よりもピストン下降行程で小さくなるように設定することができる。これにより、特にピストン上死点近傍での慣性力を大幅に低減しつつ、大きな燃焼荷重が作用するピストン上死点近傍でのピストン下降行程で、シリンダからピストンへ作用するスラスト−反スラスト方向のスラスト荷重を軽減することができる。   In such a multi-link type piston-crank mechanism as a variable compression ratio mechanism, in addition to being able to change the engine compression ratio according to the engine operating state, the piston stroke characteristics can be freely set unlike the single link mechanism. By selecting the link dimension appropriately, it has characteristics close to simple vibration compared to the single link mechanism, and the inclination angle of the upper link 14 with respect to the reciprocating axis of the piston pin 13 is larger than the piston ascending stroke. It can be set to be smaller in the piston lowering stroke. As a result, the inertial force in the vicinity of the piston top dead center is greatly reduced, while the piston descending stroke in the vicinity of the piston top dead center where a large combustion load acts is applied in the thrust-anti-thrust direction acting on the piston from the cylinder. Thrust load can be reduced.

ピストン１２は、例えばアルミニウムダイカスト製であり、ピストン上部にはピストンリング（図示省略）が嵌合する複数のリング溝２１とランド部２２とが交互に形成されている。また、図５にも示すように、ピストン下部には、ピストンピン１３が嵌合するピン孔２３Ａが形成された２つの略円筒形状のピストンピンボス部２３がピストンピン方向に並設されており、両ピンボス部２３の間にアッパリンク１４の上端部が介装される。また、ピストン下部には、ピストンピン１３の中心線１３Ａと直交するスラスト−反スラスト方向（図１〜６の左右方向）の外周部分に、ピストン最下端までのびる２つのスカート部２４（２４Ｒ，２４Ｌ）が形成されている。   The piston 12 is made of, for example, aluminum die casting, and a plurality of ring grooves 21 and land portions 22 into which piston rings (not shown) are fitted are alternately formed on the upper portion of the piston. Further, as shown in FIG. 5, two substantially cylindrical piston pin boss portions 23 formed with pin holes 23 </ b> A into which the piston pins 13 are fitted are arranged in parallel in the piston pin direction at the lower portion of the piston. An upper end portion of the upper link 14 is interposed between the pin boss portions 23. Further, at the lower part of the piston, two skirt portions 24 (24R, 24L) extending to the lowermost end of the piston on the outer peripheral portion in the thrust-anti-thrust direction (left-right direction in FIGS. 1 to 6) orthogonal to the center line 13A of the piston pin 13. ) Is formed.

そして、ピストン１２の重心１２Ａを、ピストンピン１３の中心（線）１３Ａ（つまり、ピストンピンボス部２３の中心）に対してスラスト−反スラスト方向にオフセットさせている。なお、スラスト−反スラスト方向でピストンピン中心１３Ａに対するピストン重心１２Ａのオフセット方向（図１〜６の左側）を「ピストン重心側Ｌ」と呼び、その反対方向（図１〜６の右側）を「反ピストン重心側Ｒ」と呼ぶ。また、必要に応じて、ピストン重心側Ｌの構成には参照符号の後に「Ｌ」を付し、反ピストン重心側Ｒの構成には参照符号の後に「Ｒ」を付して、両者を区別する。   The center of gravity 12A of the piston 12 is offset in the thrust-anti-thrust direction with respect to the center (line) 13A of the piston pin 13 (that is, the center of the piston pin boss portion 23). The offset direction (left side of FIGS. 1 to 6) of the piston center of gravity 12A relative to the piston pin center 13A in the thrust-anti-thrust direction is referred to as “piston center of gravity L”, and the opposite direction (right side of FIGS. It is referred to as “anti-piston center of gravity R”. Further, if necessary, the configuration on the piston gravity center side L is denoted by “L” after the reference symbol, and the configuration on the anti-piston gravity center side R is denoted by “R” after the reference symbol to distinguish the two. To do.

スラスト−反スラスト方向に形成される２つのスカート部２４Ｒ，２４Ｌのうちで、ピストン重心側Ｌのスカート部２４Ｌの径方向厚さ２５Ｌが、反ピストン重心側Ｒのスカート部２４Ｒの径方向厚さ２５Ｒよりも大きく設定されている。つまりピストン重心側Ｌのスカート部２４Ｌが相対的に厚肉化されている。   Of the two skirt portions 24R, 24L formed in the thrust-anti-thrust direction, the radial thickness 25L of the skirt portion 24L on the piston gravity center side L is the radial thickness of the skirt portion 24R on the anti-piston gravity center side R. It is set to be larger than 25R. That is, the skirt portion 24L on the piston gravity center side L is relatively thickened.

更に、ピストン下死点近傍及びピストン上死点近傍を含むピストン往復行程の大半で、ピストンピン中心１３Ａに対して、アッパリンク１４の下端部に設けられるアッパピン１５がスラスト−反スラスト方向で反ピストン重心側Ｒへオフセットするように、ピストンストローク特性が設定されている。つまり、アッパリンク１４が上方へ向かってピストン重心側Ｌへ傾斜するように設定されている。これによって、ピストン上死点近傍やピストン下死点近傍を含めた大半のピストン往復行程において、ピストン１２がピストン重心側Ｌのシリンダ１１の壁面に押し付けられることとなり、ピストン１２のスラスト−反スラスト方向の移動に伴うシリンダ１１の壁面との衝突を有効に低減・回避することができる。   Further, in most of the piston reciprocating stroke including the vicinity of the piston bottom dead center and the vicinity of the piston top dead center, the upper pin 15 provided at the lower end portion of the upper link 14 with respect to the piston pin center 13A is anti-pistoned in the thrust-anti-thrust direction. The piston stroke characteristic is set so as to be offset toward the center of gravity R. That is, the upper link 14 is set to incline upward toward the piston gravity center L. As a result, in most piston reciprocation strokes including the vicinity of the piston top dead center and the vicinity of the piston bottom dead center, the piston 12 is pressed against the wall surface of the cylinder 11 on the piston gravity center L, and the thrust-anti-thrust direction of the piston 12 It is possible to effectively reduce and avoid collision with the wall surface of the cylinder 11 due to movement of the cylinder 11.

図１及び図２に示すように、少なくともピストン下死点を含む下死点近傍では、ピストンスカート部２４の一部がシリンダ１１の下端に位置する隅角形状をなす下縁部２６よりも下方に位置し、つまりシリンダ１１よりも下方に露出するように、ピストンストローク特性が設定されている。これによって、ピストンストロークの拡大に伴うシリンダの高さ方向寸法の増加を抑制することができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, at least near the bottom dead center including the piston bottom dead center, a part of the piston skirt portion 24 is lower than the lower edge portion 26 having a corner shape located at the lower end of the cylinder 11. The piston stroke characteristics are set so as to be located at the position of the cylinder 11 and exposed below the cylinder 11. As a result, an increase in the dimension in the height direction of the cylinder accompanying the expansion of the piston stroke can be suppressed.

また、シリンダ１１の下縁部２６の高さ位置を、スラスト−反スラスト方向で異なるものとしている。具体的には、少なくともピストン下死点近傍でピストン１２と接触するピストン重心側Ｌのシリンダ下縁部２６Ｌに対し、反ピストン重心側Ｒのシリンダ下縁部２６Ｒを上方に配置している。つまり、反ピストン重心側Ｒでは、最下段のリンク溝２１がシリンダ下縁部２６Ｒの近傍まで下降するように（図１参照）、反ピストン重心側のシリンダ１１Ｒを可能な限り短縮化し、小型化・軽量化を図っている。   Further, the height position of the lower edge portion 26 of the cylinder 11 is different in the thrust-anti-thrust direction. Specifically, the cylinder lower edge portion 26R on the anti-piston center-of-gravity side R is arranged above the cylinder lower edge portion 26L on the piston center-of-gravity side L that contacts the piston 12 at least near the piston bottom dead center. That is, on the anti-piston centroid side R, the cylinder 11R on the anti-piston centroid side is shortened as much as possible so that the lowermost link groove 21 descends to the vicinity of the cylinder lower edge portion 26R (see FIG. 1).・ We are trying to reduce weight.

ピストン下死点近傍では、ピストン重心１２Ａにピストン下方への慣性力Ｆｉが作用することから、ピストン１２には、ピストンピン中心１３Ａ周りに反ピストン重心側Ｌへの回転方向、つまり図２の反時計周り方向のモーメントＭＬが作用する。この結果、図２に誇張して描いているように、ピストン重心側Ｌでは、ピストン上部がシリンダ１１Ｌへ近づくように傾斜してピストン上部がシリンダ１１Ｌと強く接触する一方、ピストン下部がシリンダ１１の下縁部２６Ｌから離れることとなり、シリンダ下縁部２６Ｌとピストン１２との接触を確実に防止・回避することができる。   In the vicinity of the bottom dead center of the piston, an inertia force Fi downward to the piston acts on the piston center of gravity 12A. Therefore, the piston 12 rotates in the direction of rotation toward the anti-piston center of gravity L around the piston pin center 13A, that is, in the direction of FIG. A moment ML in the clockwise direction acts. As a result, as exaggeratedly depicted in FIG. 2, on the piston center of gravity L, the piston upper portion is inclined so as to approach the cylinder 11 </ b> L, and the piston upper portion is in strong contact with the cylinder 11 </ b> L, while the piston lower portion is It will leave | separate from the lower edge part 26L, and the contact with the cylinder lower edge part 26L and the piston 12 can be prevented and avoided reliably.

しかも、シリンダ１１Ｌと接触するピストン重心側Ｌのスカート部２４Ｌが相対的に厚肉化されているために、反ピストン重心側Ｒのスカート部２４Ｒの薄肉化による軽量化と、ピストン重心側Ｌのスカート部２４Ｌの厚肉化による耐荷重性の向上と、を両立することができる。また、このようにスラスト−反スラスト方向の２つのスカート部２４Ｒ，２４Ｌの厚さを異ならせることで、ピストンピン中心１３Ａをピストン中心に対してスラスト−反スラスト方向にオフセットさせることなく、このピストン中心１３Ａに対してピストン重心１２Ａをスラスト−反スラスト方向に容易にオフセットさせることが可能となる。   In addition, since the skirt portion 24L on the piston gravity center side L in contact with the cylinder 11L is relatively thickened, the skirt portion 24R on the anti-piston gravity center side R is reduced in weight, and the piston gravity center L side It is possible to achieve both improvement in load resistance by increasing the thickness of the skirt portion 24L. Further, by making the thicknesses of the two skirt portions 24R, 24L in the thrust-anti-thrust direction different from each other in this manner, the piston pin center 13A is not offset in the thrust-anti-thrust direction with respect to the piston center. It is possible to easily offset the piston center of gravity 12A in the thrust-anti-thrust direction with respect to the center 13A.

図３及び図４に示すように、ピストン上死点近傍においては、ピストン重心１２Ａに上向きの慣性力が作用するとともにピストン冠面に大きな燃焼圧力Ｆｃが作用することから、ピストンピン中心１３Ａ周りに反ピストン重心側Ｒへの回転方向、つまり図３，図４で時計回り方向のモーメントＭＲが作用し、ピストン重心側Ｌにおけるピストン下部のスカート部２４Ｌがシリンダ１１Ｌと強く接触することとなる。ここで、ピストン下部はピストン上部に比して薄肉・軟質であるため、ピストン上部で接触する場合に比して、衝突の際の打音や振動を有効に軽減することができる。   As shown in FIGS. 3 and 4, in the vicinity of the piston top dead center, an upward inertia force acts on the piston center of gravity 12A and a large combustion pressure Fc acts on the piston crown surface. In the rotational direction toward the anti-piston centroid side R, that is, the clockwise moment MR in FIGS. 3 and 4, the piston lower skirt portion 24L on the piston centroid side L comes into strong contact with the cylinder 11L. Here, since the lower part of the piston is thinner and softer than the upper part of the piston, it is possible to effectively reduce the hitting sound and vibration at the time of collision as compared with the case where the lower part of the piston makes contact.

図６（Ａ）を参照して、ピストンのスカート部２４は、樽状に外周側へ張り出しており、その外径が最大となる高さ位置２７が、ピストンピン中心１３Ａよりも上方に設定されている。従って、図６（Ｂ）に誇張して描いているように、ピストン下死点近傍においては、仮にピストン重心側Ｌのスカート部２４Ｌがシリンダ１１Ｌと接触するとしても、その接触位置が、最大外径位置２７又はその近傍の比較的高い位置となり、かつ、この最大外径位置２７から下方へ向かうほどスカート部２４Ｌが内側へ湾曲し、シリンダ１１Ｌとのクリアランスが増加することから、シリンダ１１Ｌの下縁部２６Ｌとの接触をより確実に回避することができる。また、最大外径位置２７から下方へ向かうほどスカート部２４Ｌの厚さが短くなることから、ピストン上死点近傍での衝突による打音や振動を更に軽減・回避することができる。   Referring to FIG. 6A, the skirt portion 24 of the piston protrudes to the outer peripheral side in a barrel shape, and the height position 27 at which the outer diameter becomes maximum is set above the piston pin center 13A. ing. Therefore, as exaggeratedly depicted in FIG. 6B, in the vicinity of the bottom dead center of the piston, even if the skirt portion 24L on the piston center of gravity L comes into contact with the cylinder 11L, the contact position is the maximum outside. Since the skirt portion 24L is curved inward as it goes downward from the maximum outer diameter position 27 and the clearance from the cylinder 11L increases, the clearance from the cylinder 11L increases. Contact with the edge portion 26L can be avoided more reliably. Further, since the thickness of the skirt portion 24L decreases from the maximum outer diameter position 27 downward, it is possible to further reduce / avoid sound and vibration caused by a collision near the piston top dead center.

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例とは異なり、ピストンの２つのスカート部の厚さを同一とし、ピストンピン中心をピストン中心に対してオフセットすることにより、ピストン重心をピストンピン中心に対してオフセットさせるようにしても良い。   As described above, the present invention has been described based on the specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and changes without departing from the spirit of the present invention. . For example, unlike the above embodiment, the piston centroid is offset with respect to the piston pin center by setting the two skirt portions of the piston to have the same thickness and offsetting the piston pin center with respect to the piston center. Also good.

本発明の一実施例に係る内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構を示すピストン下死点での断面対応図。The cross-sectional corresponding view in the piston bottom dead center which shows the double link type piston-crank mechanism of the internal combustion engine which concerns on one Example of this invention. ピストン下死点でのピストンの姿勢を示す断面対応図。The cross-section corresponding view which shows the attitude | position of the piston in a piston bottom dead center. 上記実施例の複リンク式ピストン−クランク機構を示すピストン上死点での断面対応図。The cross-sectional corresponding view in the piston top dead center which shows the multiple link type piston-crank mechanism of the said Example. ピストン上死点でのピストンの姿勢を示す断面対応図。The cross-section corresponding view which shows the attitude | position of the piston in a piston top dead center. 上記実施例のピストンを示す下面対応図。The lower surface corresponding view which shows the piston of the said Example. （Ａ）が上記ピストンのスカート部の外周形状を示す説明図で、（Ｂ）が下死点近傍でのピストンの姿勢を示す断面対応図。(A) is explanatory drawing which shows the outer periphery shape of the skirt part of the said piston, (B) is a cross-sectional corresponding view which shows the attitude | position of the piston in the bottom dead center vicinity.

符号の説明Explanation of symbols

１１…シリンダ
１２…ピストン
１３…ピストンピン
１４…アッパリンク
１５…アッパピン
１６…クランクピン
１７…ロアリンク
１８…コントロールピン
１９…コントロールリンク
２４…スカート部
２６…シリンダ下縁部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Cylinder 12 ... Piston 13 ... Piston pin 14 ... Upper link 15 ... Upper pin 16 ... Crank pin 17 ... Lower link 18 ... Control pin 19 ... Control link 24 ... Skirt part 26 ... Cylinder lower edge part

Claims (6)

内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端にアッパピンを介して連結され、かつ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たロアリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端が上記ロアリンクにコントロールピンを介して連結されたコントロールリンクと、を備えてなる内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構において、
上記ピストンの重心をピストンピンの中心に対してスラスト−反スラスト方向にオフセットさせ、
かつ、少なくともピストン下死点では、上記ピストンの下部に設けられるスカート部の一部がシリンダの下縁部よりも下方に位置するとともに、上記アッパピンがピストンピン中心に対してスラスト−反スラスト方向でピストン重心側と反対側へオフセットするように設定されていることを特徴とする内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構。 An upper link whose one end is connected to a piston that reciprocates in a cylinder of an internal combustion engine via a piston pin, and is connected to the other end of the upper link via an upper pin and is rotatably attached to the crank pin of the crankshaft. A multi-link type piston for an internal combustion engine, comprising: a lower link, and a control link having one end swingably supported on the engine body side and the other end connected to the lower link via a control pin. -In the crank mechanism,
The center of gravity of the piston is offset in the thrust-anti-thrust direction with respect to the center of the piston pin,
And at least at the bottom dead center of the piston, a part of the skirt provided at the lower part of the piston is positioned below the lower edge of the cylinder, and the upper pin is in a thrust-anti-thrust direction with respect to the piston pin center. A multi-link type piston-crank mechanism for an internal combustion engine, which is set so as to be offset to the side opposite to the piston center of gravity. 少なくともピストン上死点では、上記アッパピンがピストンピン中心に対してピストン重心側と反対側へオフセットするように設定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複リンク式ピストン−クランク機構。   2. The multi-link type piston for an internal combustion engine according to claim 1, wherein at least at the top dead center of the piston, the upper pin is set to be offset to the opposite side of the piston center of gravity with respect to the center of the piston pin. Crank mechanism. 少なくともピストン重心側のスカート部は、外周側へ樽状に張り出しており、その最大外径となる高さ位置が、上記ピストンピン中心よりも上方に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構。   2. The skirt portion on the piston center of gravity side protrudes in a barrel shape toward the outer peripheral side, and a height position at which the maximum outer diameter is set is set above the piston pin center. Or a double-link type piston-crank mechanism for an internal combustion engine according to 2; 上記ピストン重心側のスカート部の厚さが、ピストン重心側と反対側のスカート部の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構。   The multi-link type piston for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a thickness of the skirt portion on the piston gravity center side is larger than a thickness of the skirt portion on the opposite side to the piston gravity center side. Crank mechanism. スラスト−反スラスト方向で、上記ピストン重心側のシリンダの下縁部に比して、上記ピストン重心側と反対側のシリンダの下縁部が上方に配置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複リンク式ピストン−クランク機構。   2. The lower edge of the cylinder on the opposite side to the piston center of gravity side is disposed above the lower edge of the cylinder on the piston center of gravity side in the thrust-anti-thrust direction. A multi-link type piston-crank mechanism for an internal combustion engine according to any one of -4. 上記コントロールリンクの一端の支持位置を変更することによって、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構。   6. A multi-link type piston for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising variable compression ratio means capable of changing the engine compression ratio by changing a support position of one end of the control link. -Crank mechanism.
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