JP2010185329A - Multi-link type piston crank mechanism of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構に関し、特に、ロアリンクのピン軸受部分の潤滑に関する。 The present invention relates to a multi-link type piston crank mechanism for an internal combustion engine, and more particularly to lubrication of a pin bearing portion of a lower link.
レシプロ式内燃機関のピストンピンとクランクピンとの間を複リンク式ピストンクランク機構で連結した従来技術として、本出願人が先に提案した特許文献１等が公知となっている。これは、ピストンのピストンピンに連結されるアッパリンクと、このアッパリンクとクランクシャフトのクランクピンとを連結するロアリンクと、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連結されるコントロールリンクと、を備えている。上記アッパリンクと上記ロアリンクとは、アッパピンを介して互いに回転可能に連結され、上記コントロールリンクと上記ロアリンクとは、コントロールピンを介して互いに回転可能に連結されている。
As a prior art in which a piston pin and a crank pin of a reciprocating internal combustion engine are connected by a multi-link type piston crank mechanism,
このような複リンク式のピストンクランク機構におけるロアリンクは、ピストンが受けた燃焼圧力（燃焼ガス力）をアッパリンクを介してアッパピンより受け取り、コントロールピンを支点とする一種の”てこ”のような動作でクランクピンに力を伝達する。 The lower link in such a multi-link type piston crank mechanism is a kind of “lever” that receives the combustion pressure (combustion gas force) received by the piston from the upper pin via the upper link and uses the control pin as a fulcrum. The force is transmitted to the crank pin by movement.
上記のようなロアリンクには、ピストンが受けた大きな燃焼ガス力（筒内圧）が、ピストンピン、アッパリンク、アッパピンを介して、アッパピン軸受部から入力される。それと同時に、この荷重とつりあうように、クランクピン軸受部やコントロールピン軸受部にも荷重が発生する。従って、各々の軸受部の面圧は、一般的な単リンク式のレシプロエンジンに比べて厳しいものとなり、摩耗や焼き付きを防ぐために、十分な潤滑状態を維持することが求められる。 A large combustion gas force (in-cylinder pressure) received by the piston is input to the lower link as described above from the upper pin bearing portion via the piston pin, the upper link, and the upper pin. At the same time, a load is also generated in the crank pin bearing portion and the control pin bearing portion so as to balance this load. Accordingly, the surface pressure of each bearing portion is stricter than that of a general single link type reciprocating engine, and it is required to maintain a sufficient lubrication state in order to prevent wear and seizure.
ここで、クランクピンの軸受部分の潤滑については、クランクシャフトの内部に形成された油路を利用して、オイルポンプにより加圧された所定圧の潤滑油を供給することができ、油圧を利用した強制的な潤滑を比較的容易に行うことができる。また、コントロールリンクとロアリンクとを連結するコントロールピンの軸受部分の潤滑についても、コントロールリンクの他端を支持する制御軸やコントロールリンクの内部に形成された油路を利用して、油圧を利用した強制的な潤滑を行うことが可能である。 Here, for lubrication of the bearing portion of the crankpin, it is possible to supply a predetermined pressure of lubricating oil pressurized by an oil pump using an oil passage formed inside the crankshaft, and use hydraulic pressure. The forced lubrication can be performed relatively easily. Also, for the lubrication of the bearing part of the control pin that connects the control link and the lower link, hydraulic pressure is used by using the control shaft that supports the other end of the control link and the oil passage formed inside the control link. It is possible to perform forced lubrication.
しかしながら、ロアリンクとアッパリンクとを連結するアッパピンの軸受部分の潤滑については、機関運転中にはクランクシャフトの回転に応じてロアリンクがクランクピンとともにクランクシャフトの周りを公転しつつ、このクランクピンに対して回転方向に変位することから、油圧を利用して潤滑油を強制的に供給することが構造的に難しい。そのため、上記従来の構成では、内燃機関内に飛散する潤滑油によってアッパピンの軸受部分を潤滑する、いわゆる自然給油・雰囲気潤滑となっており、この場合、給油量が不確実であり、十分な潤滑状態を得ることが難しい。 However, with regard to the lubrication of the bearing portion of the upper pin that connects the lower link and the upper link, the lower link revolves around the crankshaft together with the crankpin as the crankshaft rotates during engine operation. However, it is structurally difficult to forcibly supply the lubricating oil using hydraulic pressure. Therefore, in the above conventional configuration, the bearing portion of the upper pin is lubricated by the lubricating oil scattered in the internal combustion engine, so-called natural lubrication / atmosphere lubrication. In this case, the lubrication amount is uncertain and sufficient lubrication is achieved. It is difficult to get the state.
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、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、を備えている。また、油路構成として、上記クランクピンの内部を径方向に延在し、一端がクランクピンの外周面に開口し、所定圧の潤滑油が供給されるクランクピン油路と、上記アッパピンが回転可能に嵌合するアッパリンクのピンボス部に形成され、このピンボス部の内周面と外周面とを貫通するピンボス油路と、上記ロアリンクに形成され、上記ピンボス部の外周面に面するピンボス対向面とクランクピン軸受面とを貫通するロアリンク油路と、を有している。 A 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 via a piston pin, and connected to the other end of the upper link via an upper pin, and a crankshaft crank A lower link rotatably attached to the pin, and a control link having one end pivotably supported on the engine body side and the other end connected to the lower link via a control pin. Also, as an oil passage configuration, the crankpin oil passage that extends radially inside the crankpin, has one end opened on the outer peripheral surface of the crankpin, and is supplied with lubricating oil of a predetermined pressure, and the upper pin rotates. A pin boss oil passage formed on the pin boss portion of the upper link that can be fitted, penetrating through the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the pin boss portion, and the pin boss formed on the lower link and facing the outer peripheral surface of the pin boss portion A lower link oil passage penetrating the opposing surface and the crank pin bearing surface.
そして、所定のクランク角のときに、上記クランクピン油路とロアリンク油路とが連通し、ロアリンク油路から噴出された潤滑油の一部がピンボス油路へ供給されるとともに、上記クランクピンからロアリンクへ作用するクランクピン荷重の方向に対し、クランクピン油路が略垂直となるように設定されている。 When the crank angle is a predetermined crank angle, the crank pin oil passage communicates with the lower link oil passage, and a part of the lubricating oil ejected from the lower link oil passage is supplied to the pin boss oil passage. The crankpin oil passage is set to be substantially perpendicular to the direction of the crankpin load acting from the pin to the lower link.
これにより、上記クランクピン油路とロアリンク油路とが連通する所定のクランク角でのリンク配置では、クランクピン油路へ供給される所定圧の潤滑油が、ロアリンク油路より噴出され、その一部がピンボス油路を通してアッパピンの軸受部分へ強制的に供給される。 Thereby, in a link arrangement at a predetermined crank angle where the crankpin oil passage and the lower link oil passage communicate with each other, lubricating oil having a predetermined pressure supplied to the crankpin oil passage is ejected from the lower link oil passage, A part thereof is forcibly supplied to the bearing portion of the upper pin through the pin boss oil passage.
また、ロアリンクにおけるクランクピン軸受部分のなかで、クランクピン荷重が作用する荷重作用部位の近傍でクランクピン油路とロアリンク油路とが連通していると、ロアリンク油路を通して潤滑油が排出されるために、荷重作用部位の近傍に適切な油膜を確保することが難しい。本発明では、クランクピン油路をクランクピン荷重に対してほぼ垂直に配置することで、クランクピン油路とロアリンク油路との連通部分が荷重作用部位から遠ざけられ、荷重作用部位での油膜の発達が妨げられず、潤滑不良を抑制・回避することができる。 In addition, if the crank pin oil passage and the lower link oil passage communicate with each other in the vicinity of the load acting portion where the crank pin load acts in the crank pin bearing portion in the lower link, the lubricating oil flows through the lower link oil passage. Since it is discharged, it is difficult to secure an appropriate oil film in the vicinity of the load acting site. In the present invention, by arranging the crankpin oil passage substantially perpendicular to the crankpin load, the communication portion between the crankpin oil passage and the lower link oil passage is kept away from the load acting portion, and an oil film at the load acting portion is obtained. Development is not hindered, and poor lubrication can be suppressed and avoided.
本発明によれば、クランクピン油路，ロアリンク油路及びピンボス油路を通してロアリンクとアッパリンクとを連結するアッパピンの軸受部分へ潤滑油を強制的に供給することで、このピン軸受部分の潤滑性能を向上することができる。また、クランクピン油路とロアリンク油路との連通部分をクランクピンからの荷重作用部位から遠ざけて、クランクピン軸受部分の潤滑不良を抑制・回避することができる。 According to the present invention, the lubricating oil is forcibly supplied to the bearing portion of the upper pin that connects the lower link and the upper link through the crank pin oil passage, the lower link oil passage, and the pin boss oil passage. Lubrication performance can be improved. Further, it is possible to suppress and avoid lubrication failure of the crankpin bearing portion by moving the communication portion between the crankpin oil passage and the lower link oil passage away from the load acting portion from the crankpin.
以下、この発明の好ましい実施例を図面に基づいて説明する。図１は、複リンク式ピストンクランク機構を可変圧縮比機構として構成した構成例を示す構成説明図である。この機構は、ロアリンク４とアッパリンク５とコントロールリンク１０とを主体とした複リンク式ピストンクランク機構を備えている。クランクシャフト１は、複数のジャーナル部２とクランクピン３とを備えており、シリンダブロック９の主軸受に、ジャーナル部２が回転自在に支持されている。上記クランクピン３は、ジャーナル部２から所定量偏心しており、ここにロアリンク４が回転可能に取り付けられている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a configuration example in which a multi-link piston crank mechanism is configured as a variable compression ratio mechanism. This mechanism includes a multi-link type piston crank mechanism mainly composed of a
上記ロアリンク４は、クランクピン３に後から組み付け可能なように、後述する一対のロアリンク分割部材３１，３２に分割可能に構成されている。アッパリンク５は、下端側のアッパ側ピンボス部５Ａがアッパピン６によりロアリンク４の第１ロア側ピンボス部４Ａに回動可能に連結され、上端側がピストンピン７によりピストン８に回動可能に連結されている。上記ピストン８は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック９のシリンダ９Ａ内を往復動する。
The
ロアリンク４の運動を拘束するコントロールリンク１０は、上端側のコントロール側ピンボス部１０Ａがコントロールピン１１によりロアリンク４の第２ロア側ピンボス部４Ｂに回動可能に連結され、下端側が制御軸１２を介して機関本体の一部となるシリンダブロック９の下部に回動可能に連結されている。詳しくは、制御軸１２は、回転可能に機関本体に支持されているとともに、その回転中心から偏心している偏心カム部１２Ａを有し、この偏心カム部１２Ａに上記コントロールリンク１０下端部が回転可能に嵌合している。上記制御軸１２は、図示せぬエンジンコントロールユニットからの制御信号に基づいて作動する図示せぬ圧縮比制御アクチュエータによって回動位置が制御される。
The
このような複リンク式ピストンクランク機構を用いた可変圧縮比機構においては、上記制御軸１２が圧縮比制御アクチュエータによって回動されると、偏心カム部１２Ａの中心位置、特に、機関本体に対する相対位置が変化する。これにより、コントロールリンク１０の下端の揺動支持位置が変化する。そして、上記コントロールリンク１０の揺動支持位置が変化すると、ピストン８の行程が変化し、ピストン上死点（ＴＤＣ）におけるピストン８の位置が高くなったり低くなったりする。これにより、機関圧縮比を変えることが可能となる。つまり、上記の偏心カム部１２Ａを備える制御軸１２，圧縮比制御アクチュエータ及びエンジンコントロールユニット等が、機関圧縮比を可変とする可変圧縮比手段を構成している。
In the variable compression ratio mechanism using such a multi-link type piston crank mechanism, when the
図２にも示すように、ロアリンク４の第１ロア側ピンボス部４Ａは、アッパ側ピンボス部５Ａを挟み込むように二股状に構成されており、中空状のアッパピン６は、アッパ側ピンボス部５Ａを回転可能に嵌合・挿通し、両端で二股状の第１ロア側ピンボス部４Ａに圧入により固定される。従って、ロアリンク４の二股状の第１ロア側ピンボス部４Ａの間に設けられるピンボス対向面４Ｃが、アッパ側ピンボス部５Ａの外周面に対面する形となる。
As shown in FIG. 2, the first lower
同様に、ロアリンク４の第２ロア側ピンボス部４Ｂは、コントロール側ピンボス部１０Ａを挟み込むように二股状に構成されており、コントロールピン１１は、コントロール側ピンボス部１０Ａを回転可能に嵌合・挿通し、両端で二股状の第２ロア側ピンボス部４Ｂに圧入により固定される。従って、ロアリンク４の二股状の第２ロア側ピンボス部４Ｂの間に設けられるピンボス対向面４Ｄが、コントロール側ピンボス部１０Ａの外周面に対面する形となる。
Similarly, the second lower side
クランクピン３にはクランクピン油路２１が形成されている。クランクピン油路２１は、径方向に直線状に延在して、その両端がクランクピン３の外周面に開口している。このクランクピン油路２１には、クランクシャフト１の軸方向に延びる軸方向油路２０を経由して、図外のオイルポンプにより加圧された所定圧の潤滑油が供給されている。アッパリンク５のアッパ側ピンボス部５Ａには、内周にはめ込まれた軸受スリーブ１３を含めて、その内周面と外周面とを貫通するアッパ側ピンボス油路２３が形成されている。そして、ロアリンク４にはロアリンク油路２２が形成されている。図１及び図２に示すように、このロアリンク油路２２は、クランクピン３の軸受部分にはめ込まれた軸受メタル１４を含めて、上記のピンボス対向面４Ｃとクランクピン軸受面、つまり軸受メタル１４の内周面とを貫通している。
A
なお、図２にも示すように、ピンボス部５Ａの外周面には油溜め部２４が凹設され、この油溜め部２４の底面にピンボス油路２３が形成されている。これによりロアリンク油路２２から噴出された潤滑油の多くを油溜め部２４で受け止めてピンボス油路２３へ導くとともに、機関運転中にシリンダブロック内に飛散する潤滑油やアッパリンク５のロッド部を伝って流れ落ちる潤滑油を油溜め部２４で受け止めてピンボス油路２３へと導くことができ、アッパピン軸受部分へ供給される潤滑油量を増加することができる。
As shown in FIG. 2, an
次に、本発明の特徴的な構成について、図示実施例を参照して列記する。但し、本発明は図示実施例の構成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。 Next, characteristic configurations of the present invention will be listed with reference to the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to the configuration of the illustrated embodiment, and includes various modifications and changes without departing from the spirit of the present invention.
［１］図１は、ピストン上死点ＴＤＣとなるクランク角におけるリンク配置を示している。同図に示すように、このクランク角でのリンク配置においては、クランクピン油路２１とロアリンク油路２２とが連通し、かつ、ロアリンク油路２２から噴出・スプラッシュされた潤滑油の少なくとも一部がピンボス油路２３に供給されるように設定されている。構造的には、図４（Ａ）にも示すように、ロアリンク油路２２の通路形状に沿って外方へ延びる仮想の油路延長線２２Ｂ上にピンボス油路２３が位置している。つまり、ピンボス油路２３は、直線状をなすロアリンク油路２２の油路延長線２２Ｂと重なるように設定されている。より具体的には、少なくともピンボス部５Ａの外周面に開口するピンボス油路２３の開口部が油路延長線２２Ｂと交差しており、かつ、このピンボス油路２３が油路延長線２２Ｂに沿って直線状に延在している。
[1] FIG. 1 shows a link arrangement at a crank angle that becomes the piston top dead center TDC. As shown in the figure, in the link arrangement at this crank angle, the
このような構成により、所定のクランク角でのリンク配置、つまり大きな燃焼ガス圧Ｆ０が作用するピストン上死点でのリンク配置においては、クランクピン油路２１とロアリンク油路２２とが連通状態にあるために、オイルポンプよりシリンダブロック側のメインギャラリ及び軸方向油路２０を経てクランクピン油路２１に供給される所定圧の潤滑油が、このクランクピン油路２１からロアリンク油路２２へと流れ込み、ピンボス対向面４Ｃに開口する開口部より噴出・スプラッシュされる。ここで、上述したようにロアリンク油路２２の油路延長線２２Ｂ上にピンボス油路２３が位置しているために、ロアリンク油路２２のピンボス対向面４Ｃに開口する開口部よりピンボス油路２３へ向けて飛散した潤滑油は、その多くがピンボス油路２３へと良好に入り込み、このピンボス油路２３を通してアッパピン６の軸受部分へ強制的に供給される。
With such a configuration, in the link arrangement at a predetermined crank angle, that is, the link arrangement at the piston top dead center where the large combustion gas pressure F0 acts, the
このように、クランクピン油路２１へ供給される油圧を利用し、ロアリンク油路２２及びピンボス油路２３を介してアッパピン６のピン軸受部分に潤滑油を強制的に供給することができ、上述した内燃機関内の雰囲気中の潤滑油に依存する自然給油方法に比して、アッパピン６とピンボス部５Ａとのピン軸受部分へ潤滑油を安定して確実に供給することができ、良好な潤滑状態を維持することができる。
As described above, the hydraulic oil supplied to the
なお、上記実施例ではピンボス油路２３をロアリンク油路２２の油路延長線２２Ｂに沿って配置しているが、潤滑油の流れ応答遅れなどを考慮して、ロアリンク油路２２から飛散した潤滑油の多くがピンボス油路２３へ供給されるように、ピンボス油路２３を油路延長線２２Ｂの近傍に配置するようにしても良い。
In the above embodiment, the pin
図１に示すように、圧縮上死点ではピストン８に大きな燃焼ガス圧（筒内圧）Ｆ０が作用し、この燃焼ガス圧Ｆ０に起因して、ロアリンク４には、アッパピン６から下向きのアッパピン荷重，クランクピン３から上向きのクランクピン荷重Ｆ２，コントロールピン１１から下向きのコントロールピン荷重Ｆ３が作用する。なお、ここでの『上下』はピストン上死点側を『上』、ピストン下死点側を『下』としたものである。そして、クランクピン油路２１は、クランクピン３から作用するクランクピン荷重Ｆ２の方向に対してほぼ垂直となるように配置されている。ここでの『ほぼ垂直』とは、厳密に９０°のみに限らず、９０°に近い範囲（例えば±５°の範囲）を含むものである。つまり、上向きの大きなクランクピン荷重Ｆ２が作用する圧縮上死点のクランク角におけるリンク配置のときに、径方向に直線状に延在するクランクピン油路２１が概ねスラスト−反スラスト方向に沿い、かつ、クランクピン油路２１とロアリンク油路２２とが連通するように設定されている。
As shown in FIG. 1, a large combustion gas pressure (in-cylinder pressure) F0 acts on the
クランクピン軸受部分のなかで、仮にクランクピン荷重Ｆ２が作用する上側の部位α２の近傍でクランクピン油路２１とロアリンク油路２２とが連通していると、ロアリンク油路２２を通して潤滑油が排出されるために、荷重作用部位α２の近傍に適切な油膜を確保することが難しい。これに対し、上述したようにクランクピン油路２１をクランクピン荷重Ｆ２に対してほぼ垂直に配置することで、クランクピン油路２１の両側の開口部が、最大荷重作用部位α２から離れた位置、つまり双方の開口部ともに９０°程度離れた位置に設けられることとなる。従って、クランクピン油路２１とロアリンク油路２２とが連通する際に、その連結位置が、荷重作用部位α２の近傍から遠ざけられることとなり、荷重作用部位α２での油膜の発達が妨げられず、良好な潤滑状態を維持することができる。
If the
［２］図３は、最大のクランクピン荷重が作用する圧縮上死点後のクランク角におけるリンク配置を示している。なお、この図３ではロアリンク油路２２やピンボス油路２３を図示省略している。ロアリンク４は、クランクピン軸受孔の両側に配置される二本のボルト（図示省略）によって、クランクピン３を挟んで共締め固定される２つのロアリンク分割部材３１，３２により大略構成されている。各ボルトは、一方のロアリンク分割部材３２を貫通し、他方のロアリンク分割部材３１に形成された雌ねじ部３３に螺合する。なお、図３では一方の雌ねじ部のみを図示している。
[2] FIG. 3 shows the link arrangement at the crank angle after the compression top dead center at which the maximum crank pin load acts. In FIG. 3, the lower
そして、クランクピン１からロアリンク４へ最大のクランクピン荷重が作用するときに、この最大のクランクピン荷重の方向のクランクピン荷重ベクトルをＶｋ，クランクピン３の中心より２つのロアリンク分割部材３１，３２の合わせ面３４に沿ってアッパピン６側へ向かう方向の合わせ面ベクトルをＶａとすると、両ベクトルＶｋ，Ｖａのなす角度θが９０°を超えるように設定されている。
When the maximum crankpin load is applied from the
ここで、アッパピン６からピストンピン７に向かう方向の単位ベクトルをＶｕ、クランクピン中心からＶｕまでの距離（腕長さ）をＬｕ、コントロールリンク１０における偏心カム部１２Ａの中心（揺動支点）からコントロールピン１１に向かう単位ベクトルをＶｃ、クランクピン中心からＶｃまでの距離（腕長さ）をＬｃとした場合、クランクピン荷重ベクトルＶｋは次式で表される。
Here, the unit vector in the direction from the
Ｖｋ＝Ｖｕ＋（Ｌｕ／Ｌｃ）Ｖｃ
このように、上記の角度θが９０度より大きくなるように設定することにより、ロアリンク分割部材３１，３２を共締め固定するボルト（図示省略）が螺合する雌ねじ部３３と干渉することなく、ロアリンク油路２２を形成可能な範囲が広がる形となり、設計の自由度が向上し、ロアリンク油路２２（図１参照）を最大のクランクピン荷重Ｖｋや雌ねじ部３３から離して配置することで、応力が低減され、強度上有利なものとなる。更に、合わせ面３４を最大のクランクピン荷重Ｖｋに対して垂直に近づけることで、合わせ面３４での両ロアリンク分割部材３１，３２の滑り方向の力の発生を抑制することができる。
Vk = Vu + (Lu / Lc) Vc
In this way, by setting the angle θ to be greater than 90 degrees, the bolts (not shown) that fasten and fix the lower link split
［３］図４は、クランクピン油路２１とロアリンク油路２２とが連通する所定のクランク角における、ロアリンク油路２２とピンボス油路２３との位置関係を示す実施例（Ａ）及び第１，第２比較例（Ｂ），（Ｃ）である。
[3] FIG. 4 shows an embodiment (A) showing the positional relationship between the lower
比較例（Ｂ），（Ｃ）では、ピンボス油路２３がロアリンク油路２２の油路延長線２２Ｂに沿って配置されておらず、アッパピン６が油路延長線２２Ｂから外れている。このため、ロアリンク油路２２からスプラッシュされた潤滑油がピンボス油路２２へ入り込み難く、アッパピン６の軸受部分への潤滑油の供給量が少なくなる。第２比較例（Ｃ）では、第１比較例（Ｂ）に比して、供給油量の増加を図るために、ピンボス油路２３を油路延長線２２Ｂに近づけているが、この場合、ピンボス油路２３が長いものとなり、ピンボス部５Ａの強度が低下する。また、アッパピン６の軸受摺動面に長い孔が開口することになり、軸受部分の強度が低下する。
In the comparative examples (B) and (C), the pin
これに対し、実施例（Ａ）では、ロアリンク油路２２の油路延長線２２Ｂに沿ってピンボス油路２３が配置されている。つまり、アッパピン６の外周面がピンボス油路２３を通してロアリンク油路２２の油路延長線２２Ｂ上に表出する形となっている。従って、ロアリンク油路２２からスプラッシュされた潤滑油がピンボス油路２３を通してアッパピン６の外周面へ入り込み易く、上記の比較例（Ｂ），（Ｃ）に比してアッパピン６の軸受部分への潤滑油の供給量が大幅に増加し、潤滑不足を抑制・回避することができる。また、ピンボス油路２３やロアリンク２２油路を径方向に沿う短いものとすることで、ロアリンク４やアッパピン５のピンボス部５Ａの強度低下が抑制され、かつ、アッパピン６の軸受摺動面への開口部も小さなものとなり、軸受部分の強度低下が抑制される。
On the other hand, in the embodiment (A), the pin
［４］図５に示すように、ロアリンク４とクランクピン３との軸受部分に、周方向に延びる油溝３６を凹設し、所定のスプラッシュ期間（クランク角範囲、例えば３０−５０°ＣＡ程度）、油溝３６を通してクランクピン油路２１とロアリンク油路２２とが連通するように設定されている。このように油溝３６を設けることで、クランクピン油路２１とロアリンク油路２２とが連通する期間が長くなり、ロアリンク油路２２からピンボス部５Ａへ向けて潤滑油が噴出・スプラッシュされる期間が長くなるために、更に確実にピン軸受部分へ潤滑油を供給することができる。
[4] As shown in FIG. 5, an
そして、このスプラッシュ期間内の適宜なクランク角で、ロアリンク油路２２の油路延長線２２Ａ上にピンボス油路２３が位置するように設定することによって、ロアリンク油路２２から噴射された潤滑油の多くをピンボス油路２３を介してピン軸受部分へ強制的に供給することができる。
Then, by setting the pin
［５］より具体的には、図５に示すように、ロアリンク４とクランクピン３との間には摺動材として軸受メタル１４が介装されている。この軸受メタル１４は、ロアリンク分割部材３１，３２と同様、クランクピン３に後から組み付け可能なように半円弧状の２つのメタル分割部材１４Ａ，１４Ｂに分割構成されており、各メタル分割部材１４Ａ，１４Ｂがロアリンク分割部材３１，３２に位置決めされた状態で取り付けられている。この軸受メタル１４の一方のメタル分割部材１４Ａの内周面に、上記の油溝３６が凹設されている。また、このメタル分割部材１４Ａを貫通して油溝３６とロアリンク油路２２とを連通する油孔３７が形成されている。言い換えると、軸受メタル１４の内周面がロアリンク４のクランクピン軸受面を構成し、油孔３７がロアリンク油路２２の一部を構成している。
[5] More specifically, as shown in FIG. 5, a bearing
このように、軸受メタル１４を利用して油溝３６を設けることで、ロアリンク４自身の内周面やクランクピン３の外周面に油溝を加工する必要がない。また、油溝３６は、クランクピン荷重が作用する中央部α２（図１参照）を回避するように、上記の油孔３７から中央部α２とは逆方向へ延び、このメタル分割部材１４Ａの周方向一端に開放する形となっている。
Thus, by providing the
［６］図６は、クランク角に対するアッパリンク５とロアリンク４との相対挟角の変化を示す特性図であり、『ＳＰ』は油溝３６を介してクランクピン油路２１とロアリンク油路２２とが連通するスプラッシュ期間を示している。また、『相対挟角』は、アッパリンク５のアッパピン中心とピストンピン中心を結ぶアッパリンク中心線と、ロアリンク４のクランクピン中心とアッパピン中心とを結ぶロアリンク中心線とのなす角度に相当する。
[6] FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change in the relative included angle between the
同図に示すように、クランク角に対して相対挟角は周期的に変化する。そこで、スプラッシュ期間ＳＰにおいて変化する相対挟角の中央値でのクランク角のときに、ピンボス油路２３がロアリンク油路２２の油路延長線２２Ｂ上に位置するように設定する。これによって、スプラッシュ期間ＳＰの間に変化するアッパリンクとロアリンクの相対挟角のうち、その中央値となるタイミングにおいて、ロアリンク油路２２の延長線２２Ａ上にピンボス油路２３を配置して、両油路２２，２３を近接・対向させることで、ピンボス油路２３がロアリンク油路２２の油路延長線２２Ｂの近傍に存在する期間を長くし、ロアリンク油路２２からスプラッシュされた潤滑油がピンボス油路２３へ流入する量・割合を増加することができる。
As shown in the figure, the relative included angle periodically changes with respect to the crank angle. Therefore, the pin
［７］図１や図３に示すようにクランクピン油路２１がクランクピン３を径方向に貫通する構成においては、図７に示すように、クランクシャフトの１回転中に、油溝３６を介してクランクピン油路２１とロアリンク油路２２とが連通するスプラッシュ期間ＳＰ１，ＳＰ２が二回存在する。
[7] In the configuration in which the
第１の設定例では、２つのスプラッシュ期間ＳＰ１，ＳＰ２のうち、クランク角範囲が大きい方のスプラッシュ期間ＳＰ２内で、ピンボス油路２３がロアリンク油路２２の油路延長線２２Ｂ上に位置するように設定されている。この場合、長いスプラッシュ期間ＳＰ２にわたって、ロアリンク油路２２から噴出された潤滑油をピンボス油路２３を介してピン軸受部分へ供給することができ、潤滑性能を向上することができる。
In the first setting example, the pin
［８］第２の設定例では、２つのスプラッシュ期間ＳＰ１，ＳＰ２のうち、ピストン下死点ＢＤＣ位置でのクランク角に近い方のスプラッシュ期間ＳＰ１、言い換えると、アッパリンク５とロアリンク４の相対狭角が小さい方のスプラッシュ期間ＳＰ１内で、ピンボス油路２３がロアリンク油路２２の油路延長線２２Ｂ上に位置するように設定されている。ピストン下死点に近い側では、アッパリンク５とロアリンク４の相対狭角が小さくなるため、ロアリンク油路２２よりスプラッシュされた潤滑油が、ピンボス部５Ａの周辺に留まり易く、ピンボス油路２３を通してピン軸受部分へ供給される潤滑油の量・割合が増加する。
[8] In the second setting example, of the two splash periods SP1, SP2, the splash period SP1 closer to the crank angle at the piston bottom dead center BDC position, in other words, the relative relationship between the
［９］第３の設定例では、２つのスプラッシュ期間ＳＰ１，ＳＰ２のうち、ピストン上死点ＴＤＣ位置でのクランク角に近い方のスプラッシュ期間ＳＰ２内で、ピンボス油路２３がロアリンク油路２２の油路延長線２２Ｂ上に位置するように設定されている。図８（Ａ）に示すように、圧縮上死点ＴＤＣ近傍での燃焼荷重作用時には、アッパピン荷重Ｆ１が上向きに作用するために、アッパピン６がピンボス部５Ａに対して上側へ押し付けられ、下側に配置されたピンボス油路２３より潤滑油が入りやすいものとなり、ピン軸受部分へ十分な量の潤滑油を供給することができる。
[9] In the third setting example, the pin
１…クランクシャフト
３…クランクピン
４…ロアリンク
５…アッパリンク
６…アッパピン
７…ピストンピン
８…ピストン
１０…コントロールリンク
１１…コントロールピン
１４…軸受メタル
２１…クランクピン油路
２２…ロアリンク油路
２３…ピンボス油路
３６…油溝
DESCRIPTION OF
Claims (10)
上記クランクピンの内部を径方向に延在し、一端がクランクピンの外周面に開口し、所定圧の潤滑油が供給されるクランクピン油路と、
上記アッパピンが回転可能に嵌合するアッパリンクのピンボス部に形成され、このピンボス部の内周面と外周面とを貫通するピンボス油路と、
上記ロアリンクに形成され、上記ピンボス部の外周面に面するピンボス対向面とクランクピン軸受面とを貫通するロアリンク油路と、を有し、
所定のクランク角のときに、上記クランクピン油路とロアリンク油路とが連通し、ロアリンク油路から噴出された潤滑油の一部がピンボス油路へ供給されるとともに、上記クランクピンからロアリンクへ作用するクランクピン荷重の方向に対し、クランクピン油路が略垂直とな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 having one end connected to the piston via a piston pin, a lower link connected to the other end of the upper link via an upper pin, and rotatably attached to the crank pin of the crankshaft, and one end of the engine In a multi-link type piston crank mechanism of an internal combustion engine, comprising a control link supported on the main body side so as to be swingable and having the other end connected to the lower link via a control pin,
A crankpin oil passage extending radially inside the crankpin, having one end opened on the outer peripheral surface of the crankpin, and supplied with lubricating oil of a predetermined pressure;
A pin boss oil passage formed on the pin boss portion of the upper link into which the upper pin is rotatably fitted, and penetrating the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the pin boss portion;
A lower link oil passage formed in the lower link and penetrating the pin boss facing surface facing the outer peripheral surface of the pin boss portion and the crank pin bearing surface;
When the crank angle is a predetermined angle, the crank pin oil passage communicates with the lower link oil passage, and a part of the lubricating oil ejected from the lower link oil passage is supplied to the pin boss oil passage, and from the crank pin. A multi-link type piston crank mechanism for an internal combustion engine, characterized in that the crank pin oil passage is set substantially perpendicular to the direction of the crank pin load acting on the lower link.
かつ、上記クランクピンからロアリンクへ最大のクランクピン荷重が作用するときに、この最大のクランクピン荷重の方向と同じ向きのベクトルに対し、クランクピン中心より上記一対のロアリンク分割部材の合わせ面に沿ってアッパピンに近づく側へ延びるベクトルのなす角が９０°を超え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。 The lower link has a pair of lower link dividing members fixed with a crank pin interposed therebetween,
When the maximum crankpin load is applied from the crankpin to the lower link, the mating surfaces of the pair of lower link split members from the center of the crankpin with respect to the vector in the same direction as the direction of the maximum crankpin load 2. The multi-link type piston crank mechanism for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an angle formed by a vector extending toward the side closer to the upper pin along the axis exceeds 90 °.
この軸受メタルの内周面に上記油溝が凹設されるとともに、上記軸受メタルを貫通して油溝とロアリンク油路とを連通する油孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の複リンク式ピストンクランク機構。 A bearing metal is attached to the crank pin bearing hole of the lower link,
The oil groove is recessed in the inner peripheral surface of the bearing metal, and an oil hole is formed through the bearing metal to communicate the oil groove and the lower link oil passage. 5. A multi-link type piston crank mechanism for an internal combustion engine according to 4.
上記油溝を介してクランクピン油路とロアリンク油路とが連通する２つのスプラッシュ期間のうち、クランク角範囲が大きい方のスプラッシュ期間内で、上記ピンボス油路が上記ロアリンク油路の油路延長線上に位置するように設定されていることを特徴とする請求項４〜６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 crank pin oil passage penetrates the crank pin in the radial direction;
Of the two splash periods in which the crankpin oil passage and the lower link oil passage communicate with each other through the oil groove, the pin boss oil passage is the oil of the lower link oil passage within the splash period having the larger crank angle range. The multi-link type piston crank mechanism for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 6, wherein the multi-link type piston crank mechanism is set to be located on a road extension line.
クランクシャフトの１回転中における２つのスプラッシュ期間のうち、ピストン下死点位置でのクランク角に近い方のスプラッシュ期間内で、上記ピンボス油路が上記ロアリンク油路の油路延長線上に位置するように設定されていることを特徴とする請求項４〜６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 crank pin oil passage penetrates the crank pin in the radial direction;
Of the two splash periods during one rotation of the crankshaft, the pin boss oil passage is located on the oil passage extension line of the lower link oil passage within the splash period closer to the crank angle at the piston bottom dead center position. The multi-link type piston crank mechanism for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 6, characterized in that it is set as follows.
クランクシャフトの１回転中における２つのスプラッシュ期間のうち、ピストン上死点位置でのクランク角に近い方のスプラッシュ期間内で、上記ピンボス油路が上記ロアリンク油路の油路延長線上に位置するように設定されていることを特徴とする請求項４又は５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 crank pin oil passage penetrates the crank pin in the radial direction;
Of the two splash periods during one rotation of the crankshaft, the pin boss oil passage is located on the oil passage extension line of the lower link oil passage within the splash period closer to the crank angle at the piston top dead center position. The multi-link type piston crank mechanism for an internal combustion engine according to claim 4 or 5, characterized in that it is set as follows.
上記クランクピンの内部を径方向に延在し、一端がクランクピンの外周面に開口し、所定圧の潤滑油が供給されるクランクピン油路と、
上記アッパピンが回転可能に嵌合するアッパリンクのピンボス部に形成され、このピンボス部の内周面と外周面とを貫通するピンボス油路と、
上記ロアリンクに形成され、上記ピンボス部の外周面に面するピンボス対向面とクランクピン軸受面とを貫通するロアリンク油路と、
上記クランクピンの外周面又はこれに摺接するロアリンクの内周面に凹設され、上記クランクピン油路又はロアリンク油路の開口部と交差するように周方向に延在する油溝と、を有し、
上記油溝を介してクランクピン油路とロアリンク油路とが連通する所定のスプラッシュ期間内で、上記ロアリンク油路の油路延長線上に上記ピンボス油路が位置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 having one end connected to the piston via a piston pin, a lower link connected to the other end of the upper link via an upper pin and rotatably attached to the crank pin of the crankshaft, and one end of the engine In a multi-link type piston crank mechanism of an internal combustion engine comprising a control link supported on the main body side so as to be swingable and having the other end connected to the lower link via a control pin,
A crankpin oil passage extending radially inside the crankpin, having one end opened on an outer peripheral surface of the crankpin, and supplied with lubricating oil of a predetermined pressure;
A pin boss oil passage formed on the pin boss portion of the upper link in which the upper pin is rotatably fitted, and penetrating the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the pin boss portion;
A lower link oil passage formed in the lower link and penetrating the pin boss facing surface facing the outer peripheral surface of the pin boss portion and the crank pin bearing surface;
An oil groove recessed in an outer peripheral surface of the crankpin or an inner peripheral surface of a lower link slidingly contacting the crankpin and extending in a circumferential direction so as to intersect with an opening of the crankpin oil passage or the lower link oil passage; Have
The pin boss oil passage is set on the oil passage extension line of the lower link oil passage within a predetermined splash period in which the crankpin oil passage and the lower link oil passage communicate with each other through the oil groove. A multi-link type piston crank mechanism for an internal combustion engine.
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