JP5516706B2 - 複リンク式ピストンクランク機構を備えた内燃機関 - Google Patents

Description

この発明は、レシプロ式内燃機関のピストンクランク機構、特に複リンク式のピストンクランク機構を有する内燃機関に関する。

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の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。そして、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。

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。

一方、ロアリンクは、クランクシャフトに対する組み立て性を確保する必要があるので、上記特許文献１においては、クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、２つの半割部つまりロアリンクアッパとロアリンクロアとに分割構成し、両者を複数のボルトにて互いに締結するようにしている。特に、複数のボルトを下方つまりロアリンクロア側から挿入し、ロアリンクアッパ側の雌ねじに螺合させるようにしている。
特開２００４−１２４７７６号公報

上記のようなロアリンクには、ピストン上死点近傍でピストンが受けた大きな最大燃焼圧力が、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、この荷重と慣性力がつりあうように、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。特に、クランクピン軸受部の中でも、クランクピン側から所定のクランクピン荷重、典型的には最大燃焼圧力が発生するピストン上死点（又はその近傍）での最大のクランクピン荷重を受ける部分で、潤滑油膜の膜厚さが最も小さくなって、潤滑油膜が消失し易く、摩耗や焼き付きを招き易い。

図５を参照して、クランクピン軸受部（２１）での潤滑油膜の膜厚さは、クランクピン荷重を受ける部分（Ｃ点）で最も小さく、ここから離れるほど大きくなる。ここで、クランクピン軸受部ではロアリンクに対するクランクピンの回転方向（Ｒ）に潤滑油がクランクピンの回転に引きずられる・巻き込まれるように流れ、クランクピン荷重を受ける部分（Ｃ点）では、その回転方向上流側から流れ込む潤滑油の、いわゆるくさび効果によって、油膜圧力が発生・発達することとなる。

しかしながら、この回転方向上流側の部分（Ｄ点）での剛性・強度が弱いと、クランクピン荷重に起因する変形により膜厚さが大きくなり過ぎて、潤滑油が軸方向両側より漏れる、いわゆる脇漏れを招き、これによって、上述した油膜圧力が十分に発生・発達せず、クランクピン荷重の部分（Ｃ点）での潤滑性の低下が懸念される。

また、クランクピン軸受部の中でも、軸方向両端部では、潤滑油膜が消失して、クランクピンとの所謂エッジ当たりを生じる懸念がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、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連結されたロアリンクと、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、を備えてなるピストンクランク機構を有する内燃機関であって、そのロアリンクを改良したものである。

このロアリンクは、ロアリンクの主体をなすベースプレート部と、ロアリンク正面視略中央でベースプレート部よりもクランクピン軸方向両側へ張り出すとともに、上記クランクピンが嵌合して機関運転中のクランクピンからのクランクピン荷重を受けるクランクピン軸受部と、上記ベースプレート部の両側面よりクランクピン軸方向に張り出すとともに、一端が上記クランクピン軸受部と接続し、クランクピン径方向に直線状に延在したリブと、を有している。上記リブは、機関運転中の所定のクランクピン荷重を受けるクランクピン軸受部付近における、クランクピン軸受部に対するクランクピン回転方向の上流側に配置されている。

上記『所定のクランクピン荷重』は、典型的には、機関運転中に最大となるクランクピン荷重であり、一般的には、最大燃焼ガス圧が発生するピストン上死点又はその近傍のクランク角での荷重である。

このような構成によれば、上記のリブによって、上記クランクピン荷重を受ける部分よりもクランクピン回転方向と反対方向、つまり潤滑油流れ方向の上流側の部分での剛性・強度を高め、その変形を抑制することによって、油膜厚さが過度に大きくなり過ぎることを防止し、上述したクランクピン荷重を受ける部分への油膜圧力を十分に発生・発達させることができる。

また、軸方向長さの短いベースプレート部を有することになるので、クランクピン荷重がベースプレート部からクランクピン軸受部の軸方向長さの中央部に主に作用し、クランクピン軸受部の両端部に作用する荷重は小さくなる。従って、クランクピン軸受部の両端部の変形を抑制し、クランクピンに対する所謂エッジ当たりが回避されるとともに、油膜圧力が高い軸方向中央部で荷重を確実に支承することができる。

また、他の発明においては、上記クランクピンが嵌合する略中央のクランクピン軸受部と、上記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、上記クランクピン軸受部及びアッパピン用ピンボス部よりもクランクピン軸方向幅が短く、少なくとも上記クランクピン軸受部の周囲に延在するベースプレート部と、このベースプレート部の両側面よりクランクピン軸方向に張り出したリブと、を有し、上記リブが、上記クランクピン軸受部とアッパピン軸受部とに直線状に掛け渡されている。

この他の発明によれば、リブを適切な位置、つまりクランクピン荷重の方向よりもクランクピン回転方向の上流側に配置することで、上述した作用効果が得られることに加え、クランクピン軸受部とアッパピン用ピンボス部とをリブで連結することで、この部分の剛性を確保しつつ、クランクピン軸受部とアッパピン用ピンボス部との中心間距離を短縮化し、ひいてはロアリンク全体の小型化を図ることができる。

この発明によれば、ロアリンクのクランクピン軸受部における潤滑油膜を良好に保持して、摩耗や焼き付きを防止することができる。

以下、この発明の好ましい実施例を図面に基づいて詳細に説明する。始めに、下記実施例のロアリンクが用いられるピストンクランク機構の概略を説明する。図１は、この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１８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が回転自在に連結されている。カウンタウェイト１５は、ジャーナル部２とクランクピン３とを接続するクランクウェブからクランクピン３とは反対側へ延びている。上記ロアリンク４は、後述するように２部材に分割可能に構成されているとともに、略中央のクランクピン軸受部に上記クランクピン３が嵌合している。

アッパリンク５は、下端側がアッパピン６によりロアリンク４の一端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１８のシリンダ１９内を往復動する。

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、上端側がコントロールピン１１によりロアリンク４の他端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１８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。ここで、上記シリンダ１９は、図示するように、その中心線ｍが、クランクシャフト１の回転中心に対しコントロールピン１１と反対側に比較的大きくオフセットした配置となっている。

上記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、シリンダブロック１８等の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。

次に、上記ロアリンク４の第１実施例を図２〜図４を参照して説明する。図２はロアリンクを示す正面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

このロアリンク４は、上記クランクピン３が嵌合する略中央のクランクピン軸受部２１と、上記アッパピン６を保持する一端部のアッパピン用ピンボス部２２と、上記コントロールピン１１を保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部２３と、を備えている。そして、クランクピン３への組み立て性のために、上記クランクピン軸受部２１の中心を通る分割面２４に沿って、上記アッパピン用ピンボス部２２を含むロアリンクアッパ３１と、上記コントロールピン用ピンボス部２３を含むロアリンクロア３２と、に分割構成され、両者が、クランクピン軸受部２１の両側にそれぞれ配置された２本のボルト３３，３４（図１参照）によって一体に締結されている。上記シリンダ１９が上下方向に配置されているとすると、クランクケース内で上記ロアリンクアッパ３１が上側に、上記ロアリンクロア３２が下側に、それぞれ位置し、上記ボルト３３，３４は、いずれもクランクケースの下側から締め付けられる形となる。上記のクランクピン軸受部２１のピン孔２２ａには軸受メタル２５を介してクランクピン３が回転可能に支持されている。

図３に示すように、上記アッパピン用ピンボス部２２のピン孔２２ａは、二股状に構成されており、アッパピン６の軸方向両端が圧入により固定され、この二股の内側に、アッパリンク５の一端のピンボス部が回転可能に組み合わされる。同様に、コントロールピン１１が回転可能に挿入されるピン孔２３ａを備えたコントロールピン用ピンボス部２３は、二股状に構成されており、この二股の内側に、コントロールリンク１０一端のピンボス部が回転可能に組み合わされる。

２本のボルト３３，３４は、いずれも、ロアリンクロア３２側のボルト挿入孔（図示せず）を貫通し、かつ先端部が、ロアリンクアッパ３１に形成された雌ねじ部（図示せず）に螺合している。

また、ロアリンク４は薄板状のベースプレート部２６を主体としており、上記の軸受部２１やピンボス部２２，２３は、上記ベースプレート部から軸方向両側に張り出したものとなっている。すなわち、ベースプレート部２６は、そのクランクピン軸方向の厚さ（肉厚）Ｄ１が上記の軸受部２１やピンボス部２２，２３よりも短く設定され、軸受部２１やピンボス部２２，２３の軸方向中央部に接続している。従って、図３に示すように、このような薄肉化されたベースプレート部２６によって、アッパピン用ピンボス部２２とクランクピン軸受部２１との間には、両者の軸方向両端部間を隔てるように凹部３５が形成されている。同様に、クランクピン軸受部２１とコントロールピン用ピンボス部２３との間にも凹部３６が形成されている。更に、ロアリンク４の外周縁部２７が全周にわたってベースプレート部２６よりもクランクピン軸方向両側にフランジ状に張り出しており、この外周縁部２７を荷重が伝達するように構成されている。

図２に示すように、このようなロアリンク４には、ピストン８が受けた大きな最大燃焼圧力等によって、アッパピン６側からアッパピン用ピンボス部２２にアッパピン荷重（ベクトル）Ｆ１がピストンピン７、アッパリンク５、アッパピン６を介して入力される。それと同時に、この荷重Ｆ１と慣性力がつりあうように、クランクピン３側からクランクピン軸受部２１側にクランクピン荷重Ｆ２、コントロールピン１１側からコントロールピン用ピンボス部２３側にコントロールピン荷重Ｆ３が発生する。つまり、クランクピン軸受部２１は、機関運転中のクランクピンからのクランクピン荷重Ｆ２を受ける。なお、図２では、最大燃焼圧力が発生するピストン上死点（又はその近傍）でのクランク角でのリンクジオメトリにおける荷重（ベクトル）Ｆ１〜Ｆ３を示している。

そして本実施例では、ロアリンクアッパ３１に、ベースプレート部２６の両側面よりクランクピン軸方向に張り出したリブ４１（４１Ａ）が設けられている。リブ４１は、一端がクランクピン軸受部２１に接続しており、かつ、クランクピン軸受部２１が受ける所定のクランクピン荷重、より具体的には、図２に示すように、最大燃焼ガス圧が発生するピストン上死点（又はその近傍）のクランク角で発生する最大のクランクピン荷重Ｆ２の方向に対し、ロアリンク４に対するクランクピン回転方向Ｒと反対方向・上流方向に配置されている。

すなわち、リブ４１（４１Ａ）は、機関運転中の所定のクランクピン荷重である、最大燃焼圧力が発生するピストン上死点又はその近傍でのクランクピン荷重を受けるクランクピン軸受部付近において、クランクピン軸受部に対するクランクピン回転方向の上流側に配置されている。リブ４１は、クランクピン軸受部２１から径方向に直線状に延在し、かつ、最大のクランクピン荷重Ｆ２の方向に対してクランクピン回転方向Ｒと反対方向に所定の鋭角αをなしている。特に、この第１実施例では、クランクピン荷重Ｆ２の延長線Ｆ２’がアッパピン用ピンボス部２２と交差する・オーバーラップするように設定されている関係で、リブ４１Ａがアッパピン用ピンボス部２２よりも回転方向Ｒの反対方向・上流側（図２の時計周り方向）に外れた位置で、クランクピン軸受部２１と外周縁部２７とに直線状に掛け渡されている。

図６（ｂ）及び図７〜図９に示す他の第２〜第４実施例では、上記第１実施例と同一の構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略している。但し、リブ４１に関しては、各実施例毎にそれぞれ区別する必要がある場合には参照符号『４１』の後に『Ａ〜Ｄ』を適宜付記している。

図６（ｂ）に示す第２実施例では、荷重Ｆ１〜Ｆ３が最大となるピストン上死点時におけるピストンピン７とアッパピン６とを通るアッパリンク中心延長線Ｆ１’、つまり最大のアッパピン荷重Ｆ１の方向Ｆ１’が、クランクピン軸受部２１と交差しないように、リンクジオメトリが設定されている。リブ４１Ｂは、最大のクランクピン荷重Ｆ２よりも回転方向Ｒの上流側で、かつ、アッパピン用ピンボス部２２よりも回転方向Ｒ寄りに外れた位置で、クランクピン軸受部２１と外周縁部２７とに直線状に掛け渡されている。

図７に示す第３実施例では、リブ４１Ｃがクランクピン軸受部２１とアッパピン用ピンボス部２２とに掛け渡されている。すなわち、リブ４１Ｃが両者２１，２２の間を連結している。図８及び図９に示す第４実施例では、第３実施例に比して、リブ４１Ｄの幅を拡大したものであり、これによって、後述するように、クランクピン軸受部２１とアッパピン用ピンボス部２２との中心間距離Ｌ４の短縮化によるコンパクト化、更にはアッパピン側のボルト３３の雌ねじ部３７近傍の剪断応力Ｆ４に対する強度・剛性の向上を図ることができる。

次に、本発明の特徴的な構成及び作用効果について、上記実施例を参照して列記する。

（１）本発明に係る内燃機関のピストンクランク機構１は、ピストン８にピストンピン７を介して一端が連結されたアッパリンク５と、このアッパリンク５の他端にアッパピン６を介して連結され、かつクランクシャフト１のクランクピン３に連結されたロアリンク４と、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端がロアリンク４にコントロールピン１１を介して連結されたコントロールリンク１０と、を備えている。このような複リンク式ピストンクランク機構１では、ピストンピンとクランクピンとを一本のリンクで連結した単リンク式ピストンクランク機構に比して、ピストンストローク特性やアッパリンク下端（アッパピン６）の軌跡の設定などに自由度があることから、その設定を適切なものとすることで、ピストンストロークのロングストローク化やスラスト−反スラスト荷重の低減化によるピストン８やシリンダ１９の耐久性・信頼性の向上等を図ることができる。

そして、ロアリンク４が、ベースプレート部２６と、このベースプレート部２６よりもクランクピン軸方向両側へ張り出し、上記クランクピン３が嵌合する略中央のクランクピン軸受部２１と、上記ベースプレート部２６の両側面よりクランクピン軸方向に張り出したリブ４１（４１Ａ〜４１Ｄ）と、を有している。上記ベースプレート部２６は、機関運転中にクランクピン３側から受ける所定のクランクピン荷重Ｆ２の方向を含めたクランクピン軸受部２１の周囲に延在している。上記リブ４１は、一端が上記クランクピン軸受部２１に接続しており、かつ、上記クランクピン荷重Ｆ２の方向に対し、上記ロアリンク４に対するクランクピン回転方向Ｒと反対方向・上流側に配置されている。

このように、軸方向に薄肉なベースプレート部２６を、クランクピン荷重Ｆ２の方向を含むクランクピン軸受部２１の周囲に延在させることで、アッパピン用ピンボス部２２が図３に示すように二股形状となっている場合であっても、荷重がベースプレート部２６を介してクランクピン軸受部２１の軸方向長さの中央部に主に作用し、クランクピン軸受部２１の両端部に作用する荷重は小さくなる。従って、クランクピン軸受部２１両端部の変形が抑制され、クランクピン３に対する所謂エッジ当たりが回避されるとともに、油膜圧力が高い軸方向中央部で荷重を確実に支承することができる。

そして、上記のリブ４１により、潤滑油膜の巻き込み部位での軸受変形を抑制して、潤滑油膜を良好に発達させることができる。この点について、図５を参照して説明する。図５において、（ａ）に示すクランクピン３の外周の軸面３ａとクランクピン軸受部２１の内周の軸受面２１ａとを展開した図が（ｂ）である。また、（ｂ）の軸受面２１ａ’はリブが無い場合の参考例である。同図に示すように、クランクピン荷重Ｆ２を受ける部分Ｃにおいて、軸面３ａと軸受面２１ａ’の膜厚さが最小になり、この部分Ｃよりも離れるに従って膜厚さが大きくなっていく。ここで、クランクピン荷重Ｆ２を受ける部分Ｃには、ロアリンク４に対するクランクピン３の回転方向Ｒの上流側の部分から潤滑油がクランクピン３の回転に引きずられる・巻き込まれるように流れ込み、そのくさび効果により油膜圧力が発生・発達する。

しかしながら、上述したようにクランクピン軸受部２１の周囲をベースプレート部２６により薄肉化していることなどから、リブのない参考例では、回転方向上流側の部分Ｄでの剛性・強度を十分に確保することができず、クランクピン荷重Ｆ２に起因する軸受面２１ａ’の変形により膜厚さが大きくなり過ぎて、潤滑油が軸方向両側より漏れる、いわゆる脇漏れを招き易い。このため、クランクピン荷重を受ける部分Ｃへの油膜圧力を十分に発生・発達させることができず、摩耗や焼き付きを招くおそれがある。

これに対し、クランクピン荷重Ｆ２を受ける部分Ｃよりも回転方向Ｒの上流側の部分Ｄにリブ４１を設けることによって、リブを設けない参考例に比して、回転方向Ｒの上流側の部分Ｄの剛性を高め、その軸受面２１の変形を抑制して、油膜厚さの増加を抑制することができる。つまり、クランクピン荷重Ｆ２を受ける部分Ｃにいたる回転方向Ｒ上流側の部分の油膜厚さを均一化することができる。この結果、上記の脇漏れ量を抑制して、クランクピン荷重Ｆ２を受ける部分Ｃへの油膜圧力を十分に発生・発達させ、軸面３ａと軸受面２１ａとの接触を緩和し、耐軸受荷重性能の向上、ロアリンクにおける軸受構造の簡素化・コンパクト化を図ることができる。

（２）リブ４１の具体的な形状としては、クランクピン軸受部２１から径方向に直線状に延在し、かつ、上記クランクピン荷重Ｆ２の方向に対して上記クランクピン回転方向Ｒと反対方向に鋭角αをなしている。これにより、クランクピン軸受部２１におけるクランクピン荷重Ｆ２の方向の上流部分Ｄ（図５）の剛性を有効に高めつつ、リブ４１を直線状のシンプルな形状とすることで、応力集中も招き難く、加工・製造も容易なものとなる。

（３）アッパピン６を保持する一端部のアッパピン用ピンボス部２２は、ベースプレート部２６よりもクランクピン軸方向両側に張り出しており、つまり軸方向に厚肉化されている。そして、図７〜９に示す第３，第４実施例では、リブ４１Ｃ，４１Ｄが、上記クランクピン軸受部２１とアッパピン用ピンボス部２２とに掛け渡されている。

ここで、仮に第１実施例のように、クランクピン軸受部２１のクランクピン荷重Ｆ２の方向がアッパピン用ピンボス部２２と交差するようなリンクジオメトリの設定の場合、リブでアッパピン用ピンボス部とクランクピン軸受部とを連結すると、この部分における剛性が過度に高くなって、クランクピン軸受部でのエッジ当たりを招き易く、軸受耐久性が低下するおそれがある。従って、図７，図９に示すように、リブ４１Ｃ，４１Ｄによりクランクピン軸受部２１とアッパピン用ピンボス部２２とを連結する場合には、このリブ４１Ｃ，４１Ｄがクランクピン荷重Ｆ２に対して回転方向Ｒの上流側位置となるように、リンクジオメトリを設定している。

このように、クランクピン軸受部２１とアッパピン用ピンボス部２２とをリブ４１Ｃ，４１Ｄにより連結することで、両者２１，２２間の凹部３５（図２参照）を廃止・省略することができるので、その剛性が高くなり、図８に示すように、クランクピン軸受部２１とアッパピン用ピンボス部２２との中心間距離Ｌ４を短縮することが可能となり、ひいてはロアリンク全体の小型化を図ることができる。また、凹部を設ける場合には、凹部の加工のために中心間距離Ｌ４の短縮が制限されるものの、凹部の省略によりこのような制限を受けることもないので、ロアリンクの大幅な小型化を実現できる。

（４）ロアリンク４の外周縁部２７は、ベースプレート部２６よりもクランクピン軸方向両側に張り出しており、つまりベースプレート部２６よりも軸方向に厚肉化されている。そして、図２〜図６に示す第１，第２実施例では、リブ４１Ａ，４１Ｂが、クランクピン軸受部２１と外周縁部２７とに掛け渡されている。これによって、クランクピン軸受部２１の剛性が向上し、かつ、クランクピン荷重Ｆ２をリブ４１Ａ，４１Ｂを介して外周縁部２７に良好に伝達させることができる。

（５）図６（ｂ）及び図７〜図９の第２〜４実施例では、ピストン上死点時におけるピストンピン７とアッパピン６とを通るアッパリンク中心延長線Ｆ１’、つまりアッパピン６側からアッパピン用ピンボス部２２へ作用するアッパピン荷重Ｆ１の方向が、クランクピン軸受部２１と交差しないように、リンクジオメトリが設定されている。図６（ａ）に示す第１実施例のように、アッパリンク中心延長線Ｆ１’がクランクピン軸受部２１と交差していると、アッパピンからのアッパピン荷重Ｆ１によるクランクピン軸受部２１の変形が破線２１ｂで誇張して示すように大きなものとなり、この変形量が大きい箇所にクランクピンからのクランクピン荷重Ｆ２が作用することとなる。一方、図６（ｂ）に示すように、アッパリンク中心延長線Ｆ１’がクランクピン軸受部２１と交差しておらず、つまりアッパピンからのアッパピン荷重Ｆ１がクランクピン軸受部２１に向かっていない場合、破線２１ｃで誇張して示すように、クランクピン軸受部２１の変形が小さくなり、かつ、この変形箇所とは外れた部分にクランクピン荷重Ｆ２が油膜厚さの小さくなる方向に作用することから、クランクピン軸受部２１の変形が抑制され、潤滑油膜が良好に保持されて、軸受部分の接触が緩和される。

（６）ロアリンク４は、アッパピン６を保持する一端部のアッパピン用ピンボス部２２と、コントロールピン１１を保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部２３と、を備えるとともに、クランクシャフト１に対する組み立て性を確保するために、クランクピン軸受部２１の中心を通る分割面２４に沿って、アッパピン用ピンボス部２２を含むロアリンクアッパ３１と、コントロールピン用ピンボス部２３を含むロアリンクロア３２と、に分割構成され、クランクピン軸受部２１の両側に配置した少なくとも２本のボルト３３，３４によってロアリンクアッパ３１とロアリンクロア３２とが締結されている。

このような構成では、ボルト締結力を確保しつつ、雌ねじ部３７の近傍で発生する剪断応力Ｆ４等に対する強度・剛性を確保することが難しく、必然的にロアリンクの大型化を招き易い。特に、図９に示すように、アッパピン荷重Ｆ１，Ｆ２が分割面２４と直交する方向に対して傾斜している場合には、分割面２４に沿ってずれようとする方向の成分が大きくなり、雌ねじ部３７の近傍の強度・剛性を確保することが難しい。

そこで、図９に示すように、リブ４１をロアリンクアッパ３１に形成し、かつ、２本のボルト３３，３４のうち、少なくともアッパピン用ピンボス部２２寄りのボルト３４が、ロアリンクロア３２を貫通して、ロアリンクアッパ３１に形成された雌ねじ部３７に螺合したものとする。つまり、雌ねじ部３７がロアリンクアッパ３１に設けられたリブ４１の近傍に設定されており、特に、図９の第４実施例では、雌ねじ部３７がリブ４１Ｄに向かって延び、かつ、その先端部がリブ４１Ｄに差し掛かるように、リンクジオメトリの設定やリブ４１Ｄの大型化がなされている。このような構成により、剪断応力Ｆ４が発生する雌ねじ部３７の先端部の強度・剛性を向上し、ボルト締結力の確保とロアリンクの小型化との両立を図ることができる。

（７）図３に示すように、アッパピン用ピンボス部２２が、アッパピン６の両端部が圧入により固定される二股状をなしている。このようにアッパピン６の両端部をアッパピン用ピンボス部２２に圧入により固定することで、摺動面がなくなるためにロアリンクを軸方向にコンパクトに構成でき、リンク剛性向上による強度向上を図ることができる。また、アッパピン６の両端をアッパピン用ピンボス部２２に固定することで、ロアリンク４に対するアッパピン６の相対回転つまり内転を招き難い。コントロールピン用ピンボス部２３側も同様である。

更に、図９に示す第４実施例では、クランクピン軸受部２１とアッパピン用ピンボス部２２との中心間距離Ｌ４の短縮化により、この中心間距離Ｌ４と、クランクピン軸受部２１とコントロールピン用ピンボス部２３との中心間距離Ｌ２と、を等しくすることが可能で、かつ、クランクピン軸受部２１とアッパピン用ピンボス部２２とコントロールピン用ピンボス部２３とを同一線上に配置し、ロアリンクを実質的に左右対称の構造とすることで、上記の荷重Ｆ１〜Ｆ３に対し、アッパピン用ピンボス部２２やコントロールピン用ピンボス部２３への応力集中が緩和されることから、アッパピン６やコントロールピン１１の内転を招き難く、ひいてはロアリンクの軸方向寸法の短縮化を図ることができる。

（８）また、偏心カム部１２ａを備えた制御軸１２等を用いることで、コントロールリンク１０の機関本体側の揺動支点位置を変化させることにより、ピストンクランク機構１を可変圧縮比機構として容易に構成することができる。

ロアリンクが用いられるピストンクランク機構の例を示す構成説明図。 本発明に係るロアリンクの第１実施例を示す正面図。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 クランクピンの軸受部分（ａ）及びその展開図（ｂ）を示す説明図。 第１実施例（ａ）及び第２実施例（ｂ）に係るクランクピン軸受部分の変形を誇張して示す説明図。 第３実施例に係るロアリンクを示す正面図。 第４実施例に係るロアリンクを示す正面図。 同じく第４実施例に係るロアリンクを示す正面図。

４…ロアリンク
２１…クランクピン軸受部
２２…アッパピン用ピンボス部
２３…コントロールピン用ピンボス部
２４…分割面
２６…ベースプレート部
２７…外周縁部
３１…ロアリンクアッパ
３２…ロアリンクロア
４１（４１Ａ〜４１Ｄ）…リブ

Claims (8)

1. 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連結されたロアリンクと、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であって、
   上記ロアリンクは、
   ロアリンクの主体をなすベースプレート部と、
   ロアリンク正面視略中央でベースプレート部よりもクランクピン軸方向両側へ張り出すとともに、上記クランクピンが嵌合して機関運転中のクランクピンからのクランクピン荷重を受けるクランクピン軸受部と、
   上記ベースプレート部の両側面よりクランクピン軸方向に張り出すとともに、一端が上記クランクピン軸受部と接続し、クランクピン径方向に直線状に延在したリブと、を有し、
   上記リブは、機関運転中に最大燃焼圧が発生するクランク角においてクランクピンに発生する所定のクランクピン荷重の方向に対し、クランクピン軸受部に対するクランクピン回転方向の上流側に配置されており、
   かつ、上記リブは、上記所定のクランクピン荷重の方向に対して上記クランクピン回転方向と反対方向に鋭角をなしていることを特徴とする内燃機関。
2. 上記ロアリンクは、上記ベースプレート部よりもクランクピン軸方向両側に張り出し、上記アッパピンを保持するアッパピン用ピンボス部を有し、
   上記リブが、上記クランクピン軸受部とアッパピン用ピンボス部とに掛け渡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。
3. 上記ロアリンクは、その正面視外周付近で上記ベースプレート部よりもクランクピン軸方向両側に張り出した外周縁部を有し、
   上記リブが、上記クランクピン軸受部と外周縁部とに掛け渡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。
4. ピストン上死点時におけるピストンピンとアッパピンとを通るアッパリンク中心延長線がクランクピン軸受部と交差しないように、リンクジオメトリが設定されている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。
5. 上記ロアリンクは、上記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、上記コントロールピンを保持する他端部のコントロールピン用ピンボス部と、を備えるとともに、
   上記クランクピン軸受部の中心を通る分割面に沿って、上記アッパピン用ピンボス部を含むロアリンクアッパと、上記コントロールピン用ピンボス部を含むロアリンクロアと、に分割構成され、
   上記クランクピン軸受部の両側に配置した少なくとも２本のボルトによって上記ロアリンクアッパと上記ロアリンクロアとが締結されており、
   上記リブがロアリンクアッパに形成され、
   かつ、上記２本のボルトのうち、少なくとも上記アッパピン用ピンボス部寄りのボルトが、上記ロアリンクロアを貫通して、上記ロアリンクアッパに形成された雌ねじ部に螺合し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。
6. 上記アッパピンを保持するアッパピン用ピンボス部を有し、このアッパピン用ピンボス部が、上記アッパピンの両端部が圧入により固定される二股状をなしてい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。
7. 上記コントロールリンクの機関本体側の揺動支点位置を変化させることにより上記ピストンクランク機構が可変圧縮比機構を構成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関。
8. 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連結されたロアリンクと、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であって、
   上記ロアリンクは、
   上記クランクピンが嵌合するロアリンク正面視略中央のクランクピン軸受部と、
   上記アッパピンを保持する一端部のアッパピン用ピンボス部と、
   上記クランクピン軸受部及びアッパピン用ピンボス部よりもクランクピン軸方向幅が短く、少なくとも上記クランクピン軸受部の周囲に延在するベースプレート部と、
   このベースプレート部の両側面よりクランクピン軸方向に張り出したリブと、を有し、
   上記リブが、上記クランクピン軸受部とアッパピン軸受部とに直線状に掛け渡されており、
   かつ、上記リブは、機関運転中に最大燃焼圧が発生するクランク角においてクランクピンに発生する所定のクランクピン荷重の方向に対し、クランクピン軸受部に対するクランクピン回転方向と反対方向に鋭角をなしていることを特徴とする内燃機関。

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