JP2012241678A - Double link type piston-crank mechanism for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】複リンク式ピストン−クランク機構において、クランクシャフト及び支持シャフトの軸受部分の支持剛性を向上する。
【解決手段】ピストンとクランクシャフト4のクランクピンとを連係する複リンク式ピストン−クランク機構30のロッカアーム31,第1リンク32及び第2リンク33からなるリンク列を、上向きチャンネル状・U字状のレイアウトとすることで、シリンダ6の側方にクランクシャフト4を配置して機関全高を短縮する。シャフト21,4の軸受部分に作用する荷重F1,F2に対応して、支持シャフト用ボルト52を機関下方側より挿入して支持シャフト用キャップ51をシリンダブロック21の下面側に固定するとともに、クランクシャフト用ボルト55を機関上方側より挿入してクランクシャフト用キャップ54をシリンダブロック21の上面側に固定する構造とする。
【選択図】図1In a multi-link piston-crank mechanism, support rigidity of a bearing portion of a crankshaft and a support shaft is improved.
A link row composed of a rocker arm 31, a first link 32 and a second link 33 of a multi-link type piston-crank mechanism 30 for linking a piston and a crank pin of a crankshaft 4 is formed in an upward channel shape and a U shape. By adopting the layout, the crankshaft 4 is arranged on the side of the cylinder 6 to reduce the overall height of the engine. Corresponding to the loads F1 and F2 acting on the bearing portions of the shafts 21 and 4, the support shaft bolts 52 are inserted from the lower side of the engine to fix the support shaft cap 51 to the lower surface side of the cylinder block 21, and the crank The shaft bolt 55 is inserted from above the engine so that the crankshaft cap 54 is fixed to the upper surface side of the cylinder block 21.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、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で連係した内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a multi-link piston-crank mechanism for an internal combustion engine in which a piston and a crank pin of a crankshaft are linked by a plurality of links.
特許文献1には、複リンク式ピストン−クランク機構を利用して、クランクシャフトをピストンが嵌合するシリンダの側方に配置して、機関上下方向寸法つまり機関全高の短縮化を図る技術が記載されている。この複リンク式ピストン−クランク機構は、シリンダブロック等の機関固定体に支持される支持シャフトにロッカアームが揺動可能に取り付けられており、このロッカアームの一端とピストンとを第1リンクで繋ぐととともに、ロッカアームの他端とクランクシャフトのクランクピンとを第2リンクで繋いでいる。 Patent Document 1 describes a technology that uses a multi-link type piston-crank mechanism to arrange a crankshaft on the side of a cylinder in which a piston is fitted to reduce the vertical dimension of the engine, that is, the overall height of the engine. Has been. In this multi-link type piston-crank mechanism, a rocker arm is swingably attached to a support shaft supported by an engine stationary body such as a cylinder block, and one end of the rocker arm and a piston are connected by a first link. The other end of the rocker arm and the crank pin of the crankshaft are connected by a second link.
このような複リンク式ピストン−クランク機構においては、機関幅方向について、ロッカアームの支持シャフトの軸心を、ピストンと第1リンクを繋ぐピストンピンの軸心と、クランクシャフトの軸心と、の間に配置するとともに、機関上下方向について、ロッカアームの支持シャフトの軸心を、ピストンピンの軸心及びクランクシャフトの軸心よりも下方に配置している。これによって、ロッカアーム,第1リンク及び第2リンクからなるリンク列を、上向きのチャンネル状・U字状をなす形として、支持シャフトやロッカアームの上方に、シリンダとクランクシャフトとを機関幅方向に並べて配置したレイアウトを実現することが可能となる。 In such a multi-link type piston-crank mechanism, with respect to the engine width direction, the axis of the support shaft of the rocker arm is arranged between the axis of the piston pin connecting the piston and the first link and the axis of the crankshaft. The shaft center of the support shaft of the rocker arm is disposed below the shaft center of the piston pin and the shaft shaft of the crankshaft in the vertical direction of the engine. As a result, the link row composed of the rocker arm, the first link, and the second link is formed in an upward channel shape / U shape, and the cylinder and the crankshaft are arranged in the engine width direction above the support shaft and the rocker arm. The arranged layout can be realized.
但し、このようなレイアウトの複リンク式ピストン−クランク機構においては、ピストンとクランクピンとをコネクティングロッドのような一本のリンクにより繋いだ一般的な単リンク式ピストン−クランク機構を有する内燃機関とは、クランクシャフトの軸受部分等へ作用する燃焼荷重等の入力方向が大きく異なるものとなるために、その対策が必要となる。例えば、単リンク式のものでは、ピストンに下向きに作用する燃焼荷重が、一本のコネクティングロッドを介してクランクシャフトの軸受部分にも同方向つまり下向きに作用することとなるが、上記レイアウトの複リンク式ピストン−クランク機構においては、U字状をなすリンク列によって、ピストンに下向きに作用する燃焼荷重が、上向きの力に変換されてクランクシャフトの軸受部分に作用することとなる。 However, in the multi-link type piston-crank mechanism having such a layout, an internal combustion engine having a general single-link type piston-crank mechanism in which a piston and a crank pin are connected by a single link such as a connecting rod. Since the input direction of the combustion load acting on the bearing portion of the crankshaft is greatly different, it is necessary to take countermeasures. For example, in the case of a single link type, the combustion load acting downward on the piston acts on the bearing portion of the crankshaft in the same direction, that is, downward, via a single connecting rod. In the link type piston-crank mechanism, a combustion load acting downward on the piston is converted into an upward force by the U-shaped link row and acts on the bearing portion of the crankshaft.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、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、機関固定体に回転可能に支持されるクランクシャフトと、上記クランクシャフトと平行に配置されて、上記機関固定体に支持される支持シャフトと、この支持シャフトに揺動可能に取り付けられるロッカアームと、一端がピストンピンを介してピストンに回転可能に連結されて、上記ピストンとロッカアームの一端とを繋ぐ第1リンクと、上記ロッカアームの他端とクランクシャフトに偏心して設けられたクランクピンとを繋ぐ第2リンクと、を有している。上記支持シャフトの軸心は、機関幅方向についてピストンピンの軸心とクランクシャフトの軸心との間に配置されるとともに、機関上下方向についてピストンピンの軸心及びクランクシャフトの軸心よりも下方に配置されている。 The present invention has been made in view of such circumstances. That is, the multi-link type piston-crank mechanism for an internal combustion engine according to the present invention is supported by the engine stationary body, the crankshaft rotatably supported by the engine stationary body, and disposed parallel to the crankshaft. A support shaft, a rocker arm that is swingably attached to the support shaft, a first link rotatably connected to the piston via a piston pin, and connecting the piston and one end of the rocker arm; A second link that connects the other end and a crankpin that is eccentrically provided on the crankshaft. The axis of the support shaft is disposed between the axis of the piston pin and the axis of the crankshaft in the engine width direction, and is lower than the axis of the piston pin and the axis of the crankshaft in the engine vertical direction. Is arranged.
このようにレイアウトによって、ロッカアーム,第1リンク及び第2リンクからなるリンク列を、上向きのチャンネル状・U字状をなす形として、支持シャフトやロッカアームの上方に、シリンダとクランクシャフトとを機関幅方向に並べて配置したレイアウトを実現することが可能となる。従って、従来の単リンク式ピストン−クランク機構を用いた内燃機関のように、シリンダの下方にクランクシャフトを配置したものに比して、機関上下方向寸法を短縮することが可能となり、車両搭載性を向上することができる。 In this way, depending on the layout, the link row consisting of the rocker arm, the first link and the second link is formed into an upward channel shape / U shape, and the cylinder and crankshaft are positioned above the support shaft and the rocker arm. A layout arranged side by side in the direction can be realized. Therefore, it is possible to shorten the vertical dimension of the engine as compared with the conventional internal combustion engine using a single link type piston-crank mechanism, in which the crankshaft is arranged below the cylinder, and the vehicle mounting property is reduced. Can be improved.
このようなレイアウトの複リンク式ピストン−クランク機構においては、ロッカアームが取り付けられた支持シャフトの軸受部分には、ピストンに作用する下向きの燃焼荷重が、第1リンクを介して同方向つまり下向きに作用し、クランクシャフトの軸受部分には、第1リンク,ロッカアーム及び第2リンクを介して反対方向、つまり上向きの力として作用する。 In the multi-link type piston-crank mechanism having such a layout, a downward combustion load acting on the piston acts in the same direction, that is, downward, on the bearing portion of the support shaft to which the rocker arm is attached via the first link. The bearing portion of the crankshaft acts as a force in the opposite direction, that is, upward, via the first link, the rocker arm, and the second link.
そこで本発明においては、支持シャフト用キャップと、上記支持シャフトを機関固定体側に支持するように、上記支持シャフトを挟んで支持シャフト用キャップを機関固定体に固定する支持シャフト用ボルトと、クランクシャフト用キャップと、上記クランクシャフトを機関固定体側に回転可能に支持するように、上記クランクシャフトを挟んでクランクシャフト用キャップを機関固定体に固定するクランクシャフト用ボルトと、を有し、上記支持シャフト用キャップが支持シャフトの機関下方側に配置されるとともに、上記クランクシャフト用キャップがクランクシャフトの機関上方側に配置されることを特徴としている。 Therefore, in the present invention, a support shaft cap, a support shaft bolt for fixing the support shaft cap to the engine fixed body with the support shaft interposed therebetween so as to support the support shaft on the engine fixed body side, and a crankshaft And a crankshaft bolt for fixing the crankshaft cap to the engine stationary body with the crankshaft interposed therebetween so as to rotatably support the crankshaft on the engine stationary body side, and the support shaft. The cap for the crankshaft is disposed on the engine lower side of the support shaft, and the crankshaft cap is disposed on the engine upper side of the crankshaft.
このような構成により、ピストンに下向きの大きな燃焼荷重が作用した場合に、支持シャフトの軸受部分では、第1リンク及びロッカアームを介して下向きの荷重が作用するが、この荷重と対向するように、この荷重の作用方向と同方向に支持シャフト用キャップが配設されることとなり、同様に、クランクシャフトの軸受部分では、第1リンク,ロッカアーム及び第2リンクを介して上向きの荷重が作用するが、この荷重と対向するように、この荷重の作用方向と同方向にクランクシャフト用キャップが配設されることとなる。従って、支持シャフト及びクランクシャフトの軸受部分における、荷重に対する支持剛性を有効に向上することができる。 With such a configuration, when a large downward combustion load acts on the piston, a downward load acts on the bearing portion of the support shaft via the first link and the rocker arm. The support shaft cap is disposed in the same direction as the direction of the load. Similarly, an upward load acts on the bearing portion of the crankshaft via the first link, the rocker arm, and the second link. The crankshaft cap is disposed in the same direction as the direction of application of the load so as to face the load. Therefore, it is possible to effectively improve the support rigidity against the load in the bearing portions of the support shaft and the crankshaft.
また、機関下方側に位置する支持シャフトに対しては、その支持シャフト用キャップを機関下方側より取り付けるとともに、機関上下方側に位置するクランクシャフトに対しては、そのクランクシャフト用キャップを機関上方側より取り付ける形となるので、キャップやボルトの組付・締結等の作業を容易に行うことができる。 For the support shaft located on the lower side of the engine, the cap for the support shaft is attached from the lower side of the engine, and for the crankshaft located on the lower side of the engine, the cap for the crankshaft is mounted on the upper side of the engine. Since it is attached from the side, operations such as assembly and fastening of caps and bolts can be easily performed.
具体的には、機関固体体の下部に設けられる支持シャフト側では、支持シャフト用ボルトを、開放側である機関下方側より挿入する構成とし、機関固定体の上部に設けられるクランクシャフト側では、クランクシャフト用ボルトを、開放側である機関上方側より挿入する構成とすることで、ボルトを締め付ける際に用いられるボックスレンチやナットランナ等の工具をボルトの頭部に容易に装着・挿入することが可能となり、また、各ボルトと機関固定体とのネジ噛合い部分が、当該軸受部分へ作用する燃焼荷重の入力方向とは反対側に配置される形となり、つまり燃焼荷重の入力方向にネジ噛合い部分が設定されないため、このネジ噛合い部分の強度が向上する。 Specifically, on the support shaft side provided at the lower part of the engine solid body, the support shaft bolt is configured to be inserted from the engine lower side which is the open side, and on the crankshaft side provided at the upper part of the engine fixed body, By configuring the crankshaft bolt to be inserted from the engine upper side, which is the open side, tools such as a box wrench and nutrunner used for tightening the bolt can be easily mounted and inserted into the bolt head. In addition, the screw engagement portion between each bolt and the engine stationary body is arranged on the side opposite to the input direction of the combustion load acting on the bearing portion, that is, the screw engagement in the input direction of the combustion load. Since this is not set, the strength of the screw engagement portion is improved.
このように本発明によれば、ピストンやシリンダの側方にクランクシャフトを配置することで、内燃機関の機関全高を低く抑制して、機関搭載性を向上することができ、かつ、このようなレイアウトを実現する複リンク式ピストン−クランク機構において、クランクシャフト及び支持シャフトの軸受部分に用いられるキャップ及びボルトの配置を適正化することで、クランクシャフト及び支持シャフトの軸受部分の支持剛性を向上することができる。 As described above, according to the present invention, by arranging the crankshaft on the side of the piston or cylinder, the overall engine height of the internal combustion engine can be suppressed to be low, and the engine mountability can be improved. In the multi-link type piston-crank mechanism that realizes the layout, the support rigidity of the bearing portions of the crankshaft and the support shaft is improved by optimizing the arrangement of the caps and bolts used in the bearing portions of the crankshaft and the support shaft. be able to.
以下、本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、図6を参照して、本明細書においては、シリンダ6の軸方向6Aに沿う方向(図の上下方向)を機関上下方向Fhと呼び、ピストン上死点側を「上」、ピストン下死点側を「下」としている。また、このクランクシャフト4の軸方向つまり気筒列方向(図の紙面に直交する方向)を機関前後方向Flと呼び、これら機関上下方向Fhと機関前後方向Flの双方に直交するピストン3のスラスト−反スラスト方向(図の左右方向)を機関幅方向Fbと呼ぶ。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 6, in this specification, the direction along the
先ず、図6を参照して、レシプロ式内燃機関における複リンク式ピストン−クランク機構30の基本構成について説明する。なお、このピストン−クランク機構30の基本構成は上記の特開2006−52667号公報にも記載されているように公知である。
First, the basic configuration of the multi-link piston-
この内燃機関Eの機関固定体はシリンダブロック21及びシリンダヘッド8等により構成されており、シリンダブロック21には複数のシリンダ6が気筒列方向Flに沿って形成され、各シリンダ6内にピストン3が摺動可能に嵌合している。シリンダブロック21の上面には、シリンダ6の上面を覆うようにシリンダヘッド8が固定されており、このシリンダヘッド8の下面には、ピストン3上面との間に燃焼室22を画成するペントルーフ型の燃焼室22が形成されている。シリンダヘッド8の上面には、このシリンダヘッド8とともに吸気カムシャフト9I及び排気カムシャフト9Eを回転可能に支持するヘッドカバー23が固定されている。また、シリンダヘッド8には、燃焼室22に接続する吸気ポート24I及び排気ポート24Eが形成されている。シリンダヘッド8の側面に取り付けられる排気マニホールド25Eには、排気ポート24Eに連通する内部通路が形成されている。また、シリンダブロック21の下面には、潤滑油を受け止めて貯留するオイルパン26が取り付けられている。
The engine fixed body of the internal combustion engine E is composed of a
複リンク式ピストン−クランク機構30は、ピストン3とクランクシャフト4のクランクピン5とを機械的に連係し、ピストン3のシリンダ6内での往復直線運動をクランクシャフト4の回転運動に変換するものであり、特に、ピストン3とクランクピン5とを複数のリンクにより連係した複リンク式の構成となっている。
The multi-link type piston-
この複リンク式ピストン−クランク機構30は、シリンダブロック21に回転可能に支持されるクランクシャフト4と、このクランクシャフト4と平行にシリンダブロック21に回転可能に支持される支持シャフト41と、この支持シャフト41に偏心して設けられた偏心軸部42に揺動可能に取り付けられるロッカアーム31と、このロッカアーム31の一端とピストン3とを繋ぐ第1リンク32と、ロッカアーム31の他端とクランクシャフト4のクランクピン5とを繋ぐ第2リンク33と、を有している。ピストン3と第1リンク32の上端とはピストンピン34によって相対回転可能に連結されている。第1リンク32の下端とロッカアーム31の一端とは第1連結ピン35によって相対回転可能に連結されている。ロッカアーム31の他端と第2リンク33の下端とは第2連結ピン36によって相対回転可能に連結されている。
The multi-link piston-
この複リンク式ピストン−クランク機構30は、支持シャフト41の回転位置を変更して、ロッカアーム31の揺動支点1となる偏心軸部42の軸心をシリンダブロック21のような機関固定体に対して変位させることにより、ピストン3のストローク特性及び機関圧縮比を連続的に変化させる可変圧縮比手段を有しており、つまり機関圧縮比を可変とする可変圧縮比機構として構成されている。この可変圧縮比手段は、クランクシャフト4と平行に気筒列方向Flに延びる支持シャフト41と、各シリンダ6に対応して支持シャフト41に偏心して設けられた複数の偏心軸部42と、を有している。各偏心軸部42の円形の外周面には、ロッカアーム31の中央部が揺動可能に取り付けられている。従って、ロッカアーム31は、偏心軸部42の軸心を支点1として揺動可能である。支持シャフト41の回転位置を変更することによって、ロッカアーム31の揺動支点1の位置が変位し、機関圧縮比が変化することとなる。支持シャフト41の回転位置は電動式又は油圧式等の可変圧縮比アクチュエータ43によって変更・保持される。この可変圧縮比アクチュエータ43の動作は、エンジン制御部44から出力される制御信号によって、機関負荷及び機関回転数等の機関運転条件に応じて制御される。
The multi-link type piston-
次に、図1〜図5を参照して、本発明に係る複リンク式ピストン−クランク機構の具体的な実施例について説明する。なお、図1,図4,図5における複リンク式ピストン−クランク機構30は、基本的には図1と同じものであり、具体的な構成は図示省略しているが、図1のものに対し、シリンダブロック21の上部に固定されるシリンダヘッド8が図の左側のシリンダ6の上方近傍に小型化されており、シリンダヘッド8が省略されたシリンダブロック21の右方上部には、クランクシャフト4の上部を多うブロックカバー37が取り付けられ、このブロックカバー37の上方に、シリンダヘッド8の吸気側の側壁に取り付けられる吸気マニホールド25Iが配設されている。
Next, a specific embodiment of the multi-link piston-crank mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. The multi-link type piston-
先ず、図1〜図3を参照して、本発明の第1実施例について説明する。図1に示すように、支持シャフト41の軸心41Aは、機関幅方向Fbについて、ピストンピン34の軸心34Aと、クランクシャフト4の軸心4A、より具体的にはシリンダブロック21側に回転可能に支持されるクランクジャーナル部の軸心4Aと、の間に配置されるとともに、機関上下方向Fhについて、ピストンピン34の軸心34A及びクランクシャフト4の軸心4Aよりも下方に配置されている。この結果、図1の破線のリンク線で示すように、ロッカアーム31及びその両側に連結される第1リンク32及び第2リンク33からなるリンク列が、上向きのチャンネル状・U字状をなし、支持シャフト41に取り付けられるロッカアーム31の斜め上方に、ピストン3が嵌合するシリンダ6と、クランクシャフト4と、が機関幅方向に並設されたレイアウトとなる。
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the
従って、一般的な単リンク式のピストン−クランク機構を備えた内燃機関のように、シリンダの下方にクランクシャフトが配置されるものに比して、機関全高を抑制し、車両搭載性を向上することができる。また、このようなリンク列の構成によれば、単リンク機構に比して、ピストン3(図1参照)に連結する第1リンク32の姿勢が比較的シリンダ軸方向6Aに沿うものとなり、シリンダ軸方向6Aに対する傾斜が抑えられるために、燃焼荷重等に起因する機関幅方向Fbのスラスト−反スラスト荷重を大幅に抑制することができる。
Therefore, compared to a general internal combustion engine having a single link type piston-crank mechanism, in which the crankshaft is disposed below the cylinder, the overall height of the engine is suppressed and the vehicle mountability is improved. be able to. Further, according to such a configuration of the link row, the posture of the
支持シャフト41をシリンダブロック21の下面側に回転可能に支持する構成として、ベアリングキャップとしての支持シャフト用キャップ51と、支持シャフト41を挟んで各支持シャフト用キャップ51をシリンダブロック21に締結・固定する一対の支持シャフト用ボルト52(52A,52B)と、が設けられており、合わせ面となる支持シャフト用キャップ51の上面とシリンダブロック21の下面には、それぞれ支持シャフト41を回転可能に支持する半割形状の軸受面53が凹設されている。
As a configuration in which the
同様に、クランクシャフト4をシリンダブロック21の上面側に回転可能に支持する構成として、ベアリングキャップとしてのクランクシャフト用キャップ54と、クランクシャフト4を挟んで各クランクシャフト用キャップ54をシリンダブロック21に固定する一対のクランクシャフト用ボルト55(55A,55B)と、が設けられており、合わせ面となるクランクシャフト用キャップ54の下面とシリンダブロック21の上面には、それぞれクランクシャフト4を回転可能に支持する半割形状の軸受面56が凹設されている。
Similarly, the
ここで、上述したような上向きのチャンネル状・U字状をなすリンク列(31,32,33)のレイアウトにおいては、図1に示すように、このリンク列に作用する最も大きな荷重として、ピストン上死点付近でピストンに燃焼荷重F0が作用した際に、支持シャフト41の軸受部分には、第1リンク32及びロッカアーム31を介して同方向である下向きの荷重F1が作用するとともに、クランクシャフト4の軸受部分には、第1リンク,ロッカアーム31及び第2リンク33を介して逆方向である上向きの荷重F2が作用する。
Here, in the layout of the link row (31, 32, 33) having the upward channel shape / U shape as described above, as shown in FIG. 1, the largest load acting on this link row is the piston. When a combustion load F0 is applied to the piston near the top dead center, a downward load F1, which is the same direction, acts on the bearing portion of the
このような支持シャフト41の軸受部分への下向きの荷重F1に対して、本実施例では、支持シャフト用キャップ51が、荷重F1に対向するように支持シャフト41の機関下方側に配置され、つまり機関下方側よりシリンダブロック21の下面に装着されるように構成されている。そして、支持シャフト41の機関幅方向両側に位置する一対の支持シャフト用ボルト52は、機関下方側より支持シャフト用キャップ51を挿通し、その先端の雄ネジ部がシリンダブロック21のボルト孔に形成された雌ネジ部に締め付けられることで、支持シャフト41を回転可能に挟み込んだ状態で、支持シャフト用キャップ51の下面に着座するボルト52の頭部57と、シリンダブロック21との間に支持シャフト用キャップ51が堅牢に共締め固定される。
In this embodiment, with respect to the downward load F1 to the bearing portion of the
このように、最大の荷重F1の入力方向(下方向)に対向するように、支持シャフト用キャップ51が荷重F1の入力方向と同方向(下方向)からシリンダブロック21に装着されるために、この最大の荷重F1に対する支持剛性を有効に向上することができる。また、支持シャフト用ボルト52が荷重F1の入力方向と逆向きである上方向に挿入され、このボルト52の先端とシリンダブロック21とのネジ噛み合い部分が荷重F1の入力方向に対して逆方向である上側に設定されることとなるために、ボルト52による支持剛性が更に向上するとともに、ネジ噛み合い部分への応力集中を抑制・回避することができる。
Thus, the
更に、シリンダブロック21の下面に対し、大きく開放するシリンダブロック21の下方側より支持シャフト用キャップ51及び支持シャフト用ボルト52を組み付けることとなるために、組付作業が容易なものととり、組立作業性に優れている。特に、ボルト52を締め付ける際に用いられる工具、具体的にはボルト頭部57に嵌合させる筒状のボックスレンチやナットランナ等の工具の組付・挿入作業が容易なものとなる。
Further, since the
同様に、クランクシャフト4の軸受部分への上向きの荷重F2に対して、本実施例では、クランクシャフト用キャップ54が、荷重F2に対向するようにクランクシャフト4の機関上方側に配置され、つまり機関上方側よりシリンダブロック21の上面側に装着されるように構成されている。そして、クランクシャフト4の機関幅方向両側に位置する一対のクランクシャフト用ボルト55は、機関上方側よりクランクシャフト用キャップ54を挿通し、その先端の雄ネジ部がシリンダブロック21のボルト孔に形成された雌ネジ部に締め付けられることで、クランクシャフト4を回転可能に挟み込んだ状態で、クランクシャフト用キャップ54の上面に着座するボルト55の頭部58と、シリンダブロック21と、の間にクランクシャフト用キャップ54が堅牢に共締め固定される。
Similarly, with respect to the upward load F2 to the bearing portion of the
このように、最大の荷重F2の入力方向(上方向)に対向するように、クランクシャフト用キャップ54が荷重F2の入力方向と同方向(上方向)からシリンダブロック21に装着されるために、この最大の荷重F2に対する支持剛性を有効に向上することができる。また、クランクシャフト用ボルト55が荷重F2の入力方向と逆向きである下方向に挿入され、このボルト55の先端とシリンダブロック21とのネジ噛み合い部分が荷重F2の入力方向に対して逆方向である上側に設定されることとなるために、ボルト55による支持剛性が更に向上するとともに、ネジ噛み合い部分への応力集中を抑制・回避することができる。
Thus, the
更に、シリンダブロック21の上面に対し、大きく開放するシリンダブロック21の上方側よりクランクシャフト用キャップ54及びクランクシャフト用ボルト55を組み付けることとなるために、組付作業が容易となり、組立作業性に優れている。特に、ボルト55を締め付ける際に用いられる工具、具体的にはボルト頭部58に嵌合させる筒状のボックスレンチやナットランナ等の工具の組付・挿入作業が容易となる。
Furthermore, since the
次に、図1〜図3を参照して、シリンダ6の周囲に形成されて冷却水が循環するウォータジャケット59と、支持シャフト用ボルト52と、の位置関係について説明する。図2及び図3(A1),(B1)は、ウォータジャケット59と支持シャフト用ボルト52(及びそのボルト孔)とを、シリンダ軸方向6Aに直交する図1のA−A線に沿う断面に投影した説明図である。図2は本実施例のレイアウトを示しており、同図に示すように、本実施例では、シリンダ軸方向6Aに直交する断面に投影した場合に、各支持シャフト用キャップ51に対する一対の支持シャフト用ボルト52の双方が、シリンダ6に対して同じ側(図の下側)に配置されており、かつ、全ての支持シャフト用ボルト52とウォータジャケット59とが、重なり合うことなく互いに異なる位置に配置されている。つまり、シリンダ軸方向視でウォータジャケット59とシリンダ寄りの支持シャフト用ボルト52Aとが重ならないように互いに所定距離D1だけ離間した位置に配置されている。
Next, the positional relationship between the
図3(A1)は、シリンダ軸方向6Aに直交する断面に投影した場合に、ボルト52(支持シャフト用ボルトあるいはクランクシャフト用ボルト)がシリンダ6の機関幅方向両側に配置された第1参考例のレイアウトを示している。また、図3(B1)の第2参考例は、シリンダ軸方向6Aに直交する断面に投影した場合に、本実施例と同様に、一対の支持シャフト用ボルト52(52A,52B)がシリンダ6に対して同じ側に配置されているものの、シリンダ寄りの支持シャフト用ボルト52Aとウォータジャケット59の一部が重なり合っている点で本実施例と異なるものである。
3A1 shows a first reference example in which bolts 52 (support shaft bolts or crankshaft bolts) are arranged on both sides of the
図3(A2),(B2)は、それぞれ第1,第2参考例におけるボルト締結荷重等に起因するシリンダ6の変形態様を誇張して描いており、変形後のシリンダ外径を太線で表している。第2参考例のように、一対の支持シャフト用ボルト52をシリンダ6に対して同じ側に配置した場合、一対のボルト52をシリンダ6の機関幅方向両側に配置した第1参考例に比して、図3(B2)の実線α1で誇張して描いているように、ボルト52が配置された側に荷重が集中してシリンダ6の変形が大きくなり、シリンダ6の真円度が悪化し、オイル消費量の増加やブローバイガス量の増加等の不具合を生じるという問題がある。特に、第2参考例のように、シリンダ軸方向視でウォータジャケット59とボルト52とがオーバーラップしていると、ウォータジャケット59と重合するボルト52の先端のネジ噛み合い部分で、応力が集中するとともに応力振幅が増大し、シリンダボアの変形を招き易い。
3 (A2) and 3 (B2) exaggerate the deformation mode of the
このような問題に対し、本実施例においては、支持シャフト用ボルト52をウォータジャケット59から離間して配置しているために、第2参考例に比して、ボルト52先端のネジ噛み合い部分の応力集中や応力振幅の増大を抑制し、図3(B2)の一点鎖線α2で示すように、シリンダ6の変形を大幅に抑制して、真円度を向上し、オイル消費量の増加やブローバイガス量の増加を抑制することができる。
In order to deal with such a problem, in this embodiment, since the
また、図1に示すように、クランクシャフト用キャップ54の上面に着座するクランクシャフト用ボルト55のボルト頭部58が、シリンダ6が形成されたシリンダブロック21の上面すなわちトップデッキ面61よりも機関上方側に配置されている。特にこの実施例では、軽量化・コンパクト化の目的で、シリンダブロック21の上面のうち、クランクシャフト用キャップ54が固定されるクランクシャフト側の上面62が、シリンダ側のトップデッキ面61よりも下方に位置しているにもかかわらず、クランクシャフト用キャップ54を介在させることで、ボルト頭部58をトップデッキ面61よりも機関上方側に配置する構成としている。このようにボルト頭部58をトップデッキ面61よりも上方に配置することで、ボルト締め付け時に用いられる工具の装着・挿入が更に容易なものとなり、組立作業性が更に向上する。
Further, as shown in FIG. 1, the
図4は本発明の第2実施例に係る複リンク式ピストン−クランク機構を示している。なお、以下の実施例の説明では、第1実施例と重複する説明を適宜省略し、第1実施例と異なる部分について主に説明する。 FIG. 4 shows a multi-link type piston-crank mechanism according to a second embodiment of the present invention. In the following description of the embodiments, descriptions overlapping with those of the first embodiment will be omitted as appropriate, and differences from the first embodiment will be mainly described.
この第2実施例では、シリンダ軸方向6Aに直交する断面に投影した場合に、クランクシャフト寄りの支持シャフト用ボルト52Bと、支持シャフト寄りのクランクシャフト用ボルト55Aとが、少なくとも一部が部分的に重なり合うように設定されている。つまり、2つのボルト52Bがシリンダ軸方向6Aに沿うほぼ同一線上に配置されており、特にこの実施例においては、2つのボルト52B,55Aが完全にシリンダ軸方向6Aに沿う同一線上に配置されている。このように支持シャフト用ボルト52とクランクシャフト用ボルト55とをシリンダ軸方向6Aに沿う同一線上またはその近傍に配置することで、両者の間に生じるせん断荷重を解消・抑制することができ、ボルト締結部の強度を更に向上することができる。
In the second embodiment, when projected onto a cross section orthogonal to the cylinder
また、この第2実施例では、一対の支持シャフト用ボルト52のうち、シリンダ6に隣接する支持シャフト用ボルト52Aを、シリンダ6の周囲のウォータジャケット59が存在する軸方向高さ位置まで延長形成しており、つまりシリンダ寄りの支持シャフト用ボルト52とウォータジャケット59とをシリンダ軸方向で所定距離D2だけ部分的にオーバーラップさせており、かつ、この支持シャフト用ボルト52とウォータジャケット59とを所定距離D3だけ離間させている。
In the second embodiment, of the pair of
このように、シリンダ寄りの支持シャフト用ボルト52Aを延長形成して剛性・強度の向上を図りつつ、シリンダ軸方向でウォータジャケット59とオーバーラップするボルト52Aの先端部においては、ウォータジャケット59内の空間によって、ボルト側より入力される荷重入力がシリンダ6側へ伝達することを遮断することができ、シリンダボアの変形を抑制することができる。
In this way, the
図5は、本発明の第3実施例に係る複リンク式ピストン−クランク機構を示している。この第3実施例では、クランクシャフト寄りの支持シャフト用ボルトと、支持シャフト寄りのクランクシャフト用ボルトとが、一本の共用ボルト63として構成されている。この共用ボルト63は、本実施例では、機関下方側より挿入され、支持シャフト用キャップ51及びシリンダブロック21を貫通して、クランクシャフト用キャップ54に挿通しており、ボルト63先端の雄ネジ部がクランクシャフト用キャップ54のボルト孔に形成された雌ネジ部に締め付けられることで、支持シャフト用キャップ51とクランクシャフト用キャップ54の双方をシリンダブロック21に共締め固定している。
FIG. 5 shows a multi-link piston-crank mechanism according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the support shaft bolt near the crankshaft and the crankshaft bolt near the support shaft are configured as one
このように支持シャフト用ボルトとクランクシャフト用ボルトとを一本の共用ボルト63により構成することで、部品点数が削減され、組立工数も削減されるとともに、第2実施例と同様に、支持シャフト用ボルトとクランクシャフト用ボルトとを更に確実に同一線上に配置することができ、せん断荷重の発生を解消してボルト締結部の強度向上を図ることができる。
As described above, the supporting shaft bolt and the crankshaft bolt are constituted by the single
なお、ボルト締結手法としては、上側のクランクシャフト用キャップ54から上方へ突出するボルト63の先端にナットを締め付けるものであっても良い。また、共用ボルト63を機関下方側より挿入する構成としているが、機関上方側より挿入する構成としても良い。
As a bolt fastening method, a nut may be fastened to the tip of the
更に、上記実施例では機関圧縮比を変更可能な構成とした複リンク式ピストン−クランク機構に本発明を適用しているが、このような機関圧縮比の変更機能を有さない複リンク式ピストン−クランク機構に本発明を適用することも可能である。この場合には、支持シャフトをシリンダブロック等の機関固定体に回転不能に支持させるように構成しても良い。 Further, in the above embodiment, the present invention is applied to a multi-link type piston-crank mechanism in which the engine compression ratio can be changed. However, the multi-link type piston not having such a function of changing the engine compression ratio. It is also possible to apply the present invention to a crank mechanism. In this case, the support shaft may be configured to be non-rotatably supported by an engine stationary body such as a cylinder block.
3…ピストン
4…クランクシャフト
5…クランクピン
6…シリンダ
8…シリンダヘッド
30…ピストン−クランク機構
31…ロッカアーム
32…第1リンク
33…第2リンク
41…支持シャフト
51…支持シャフト用キャップ
52…支持シャフト用ボルト
54…クランクシャフト用キャップ
55…クランクシャフト用ボルト
59…ウォータジャケット
63…共用ボルト
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上記クランクシャフトと平行に配置されて、上記機関固定体に支持される支持シャフトと、
この支持シャフトに揺動可能に取り付けられるロッカアームと、
一端がピストンピンを介してピストンに回転可能に連結されて、上記ピストンとロッカアームの一端とを繋ぐ第1リンクと、
上記ロッカアームの他端とクランクシャフトに偏心して設けられたクランクピンとを繋ぐ第2リンクと、を有し、
上記支持シャフトの軸心が、機関幅方向についてピストンピンの軸心とクランクシャフトの軸心との間に配置されるとともに、機関上下方向についてピストンピンの軸心及びクランクシャフトの軸心よりも下方に配置された内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構において、
支持シャフト用キャップと、
上記支持シャフトを機関固定体側に支持するように、上記支持シャフトを挟んで支持シャフト用キャップを機関固定体に固定する支持シャフト用ボルトと、
クランクシャフト用キャップと、
上記クランクシャフトを機関固定体側に回転可能に支持するように、上記クランクシャフトを挟んでクランクシャフト用キャップを機関固定体に固定するクランクシャフト用ボルトと、を有し、
上記支持シャフト用キャップが支持シャフトの機関下方側に配置されるとともに、上記クランクシャフト用キャップがクランクシャフトの機関上方側に配置され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。 A crankshaft rotatably supported by the engine stationary body;
A support shaft disposed in parallel with the crankshaft and supported by the engine stationary body;
A rocker arm swingably attached to the support shaft;
A first link rotatably connected to the piston via a piston pin and connecting the piston and one end of the rocker arm;
A second link connecting the other end of the rocker arm and a crank pin provided eccentric to the crankshaft,
The axis of the support shaft is disposed between the axis of the piston pin and the axis of the crankshaft in the engine width direction, and is below the axis of the piston pin and the axis of the crankshaft in the engine vertical direction. In the double-link type piston-crank mechanism of the internal combustion engine disposed in
A support shaft cap;
A support shaft bolt for fixing the support shaft cap to the engine fixed body with the support shaft interposed therebetween so as to support the support shaft on the engine fixed body side;
A crankshaft cap;
A crankshaft bolt for fixing the crankshaft cap to the engine stationary body with the crankshaft interposed therebetween so as to rotatably support the crankshaft on the engine stationary body side,
A multi-link piston-crank mechanism for an internal combustion engine, wherein the support shaft cap is disposed on an engine lower side of the support shaft, and the crank shaft cap is disposed on an engine upper side of the crank shaft.
上記クランクシャフト用ボルトは、機関上方側より上記クランクシャフト用キャップを挿通して機関固定体に固定され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 support shaft bolt is fixed to the engine fixed body by inserting the support shaft cap from the lower side of the engine.
2. The multi-link piston-crank mechanism for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the crankshaft bolt is fixed to the engine stationary body through the crankshaft cap from above the engine.
上記クランクシャフト用キャップの上面に着座するクランクシャフト用ボルトのボルト頭部が、上記シリンダが形成されたシリンダブロックの上面よりも機関上方側に配置されてい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の複リンク式ピストン−クランク機構。 The crankshaft bolt is inserted through the crankshaft cap from the upper side of the engine and fixed to the engine stationary body,
The bolt head of a crankshaft bolt seated on the upper surface of the crankshaft cap is disposed above the engine on the upper side of the cylinder block on which the cylinder is formed. A double link type piston-crank mechanism for an internal combustion engine according to any one of the above.
上記機関固定体側とのネジ噛み合い部分を有する支持シャフト用ボルトの上端部と、上記シリンダの周囲に形成されたウォータージャケットの下端部とが、シリンダ軸方向で部分的にオーバーラップしていることを特徴とする請求項1〜7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 support shaft bolt is fixed to the engine fixing body by inserting the support shaft cap from the lower side of the engine.
The upper end of the support shaft bolt having a screw-engaging portion with the engine stationary body side and the lower end of the water jacket formed around the cylinder partially overlap in the cylinder axial direction. The multi-link type piston-crank mechanism for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7.
かつ、上記支持軸の回転位置を変更することによって、ピストンストローク特性の変化を伴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1〜8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 rocker arm is rotatably attached to an eccentric shaft provided eccentric to the support shaft;
9. A variable compression ratio means capable of changing the engine compression ratio with a change in piston stroke characteristics by changing the rotational position of the support shaft. The double-link type piston-crank mechanism of the internal combustion engine.
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