(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
上記穴側面取り部およびピン側面取り部は共にテーパ状の面取り形状のものであることを特徴とする請求項1に記載の複リンク式ピストンクランク機構におけるリンク連結構造。
上記ピンの圧入終端部側の端面にはピン側面取り部の周長の中心位置を示す目視可能な指標を設けてあることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の複リンク式ピストンクランク機構におけるリンク連結構造。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1〜5は本発明を実施するためのより具体的な第1の形態を示し、特に
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内燃機関の断面説明図を示している。
【0012】
図1では、クランクシャフト1のほか、ロアリンク2と、アッパリンク3と、コントロールリンク4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。
【0013】
図1のクランクシャフト1は、複数のジャーナル部5とクランクピン6とを備えており、シリンダブロック7の主軸受にジャーナル部5が回転可能に支持されている。クランクピン6は周知のようにジャーナル部5から所定量偏心しており、このクランクピン5に対してロアリンク2が回転可能に連結されている。なお、
図1の符号8はカウンタウエイトで、このカウンタウエイト8はジャーナル部5とクランクピン6とを接続するクランクウェブからクランクピン6とは反対側に延びている。
【0014】
ロアリンク2は、後述するように上下方向で二部材に分割されたいわゆる半割構造のものとして形成されていて、そのほぼ中央部のクランクピン軸受部9が上記クランクシャフト1のクランクピン6に嵌合している。
【0015】
アッパリンク3は、下端側がアッパピン10によりロアリンク2の一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン11によりピストン12に回動可能に連結されている。ピストン12は燃焼室での燃焼圧力を受けてシリンダブロック7のシリンダ13内を上下方向に往復動する。
【0016】
ロアリンク2の運動を拘束するコントロールリンク4は、上端側がコントロールピン14によりロアリンク2の他端に回動可能に連結され、下端側が制御軸15を介して機関本体の一部となるシリンダブロック7の下部に回動可能に連結されている。詳しくは、制御軸15は機関本体に回転可能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16を有し、この偏心カム部16にコントロールリンク4の下端部が回転可能に嵌合している。
【0017】
制御軸15は、図示しない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同じく図示しない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。
【0018】
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、制御軸15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16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4の下端の揺動支持位置が変化する。そして、コントロールリンク4の揺動支持位置が変化すると、ロアリンク2およびアッパリンク3を介してピストン12の行程が変化し、ピストン上死点(TDC)におけるピストン12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。
【0019】
図2にロアリンク2の縦断面説明図を示す。
図2に示すように、ロアリンク2は、クランクピン6が嵌合するほぼ中央部のクランクピン軸受部9と、アッパピン10を保持するために一端部の軸受支持部24に形成されたアッパピン用ピン穴17と、コントロールピン14を保持するために他端部の軸受支持部25に形成されたコントロールピン用ピン穴18と、を備えている。そして、クランクピン6への組立性を確保するために、ロアリンク2はクランクピン軸受部9の中心を通る分割面19に沿って、アッパピン用ピン穴17を含むロアリンクアッパ20と、コントロールピン用ピン穴18を含むロアリンクロア21と、に二分割されたいわゆる半割構造のものとなっている。
【0020】
その上で、ロアリンクアッパ20とロアリンクロア21とは、クランクピン軸受部9の両側にそれぞれ配置された2本のボルト22,23がロアリンクアッパ20またはロアリンクロア21側にそれぞれ設けられためねじ部と螺合することによって一体的に締結結合されている。つまり、ロアリンク2はロアリンクアッパ20とロアリンクロア21との二分割構造とされながら、それらのロアリンクアッパ20とロアリンクロア21は2本のボルト22,23によって締結結合されている。
【0021】
なお、ロアリンク2の構成要素であるロアリンクアッパ20とロアリンクロア21は、平坦面をもって形成された分割面19にて突き合わされて密着している。
【0022】
図1に示したシリンダ13が上下方向を指向するように配置されているものとすると、クランクケース内でロアリンクアッパ20が上側に、ロアリンクロア21が下側にそれぞれ位置している。そして、2本のボルト22,23のうち一方のボルト22はロアリンクアッパ20の上面側から下方へ向けて挿入されているとともに、他方のボルト23はロアリンクロア21の下面側から上方へ向けて挿入されている。
【0023】
図3はロアリンク2とアッパリンク3との連結部、すなわちロアリンクアッパ20とアッパリンク3との連結部の詳細を示し、
図2のA−A線に沿った拡大断面図を示している。なお、
図2では、アッパリンク3は図示省略している。
【0024】
図2,3に示すように、ロアリンクアッパ20のうち
図2のアッパピン用ピン穴17の周囲の軸受支持部24は、互いに対向するように形成された一対の軸受フランジ部24a,24bをもって二股状に形成されていて、それらの一対の軸受フランジ部24a,24b同士の対向間隙内にアッパリンク3を受容するようになっている。そして、一対の軸受ランジ部24a,24bにはそれぞれにピン穴17a,17bが形成されているとともに、アッパリンク3の端部にはピン穴26が形成されている。
【0025】
さらに、それらのピン穴17a,17b,26に対し当該ピン穴17a,17b,26が共有するアッパピン10を挿入することで、アッパピン10を回転中心としてロアリンクアッパ20に対しアッパリンク3を相対回転可能に連結してある。なお、
図2では、
図3に示した一対の軸受フランジ部24a,24bからなる軸受支持部24のアッパピン用ピン穴17a,17bを集約するかたちで当該ピン穴を符号17で示している。
【0026】
ここで、アッパピン10と各ピン穴17a,17b,26とのはめあいの関係に着目した場合に、アッパピン10は単純円筒状のものであり、アッパピン10と各軸受ランジ部24a,24b側のピン穴17a,17bとは所定の締め代のもとで締まりばめとなるような強圧入の嵌合構造となっている一方、アッパピン10とアッパリンク3側のピン穴26とは両者の間に常に所定の隙間が確保される隙間ばめとなるような遊嵌的な嵌合構造となっている。
【0027】
図4は上記はめあいの関係を前提とした上でピン穴17a,17b,26にアッパピン10を挿入する際の手順を示している。また、
図5はアッパピン10の詳細を示している。
【0028】
図4に示すように、アッパリンク3のピン穴26の開口縁にはC面取りの形態でテーパ状の穴側面取り部27を形成してある一方、アッパピン10の下面、すなわち軸受フランジ部24aに対して挿入始端部側となるアッパピン10の端面(
図4で挿入始端部側となる端面)10aの周囲にはピン側面取り部28を形成してある。このピン側面取り部28は、
図5の(A)に符号aで示す領域であって且つ同図(B)に示す端面10aの円周の半周に相当する領域に穴側面取り部27と同様にC面取りの形態でテーパ状のものとして形成されていて、同図(B)の正面視では略三日月状をなしている。
【0029】
また、ピン側面取り部28は、そのピン側面取り部28の周長を二分する位置での面取り度合いを最大とし、その面取り度合いが最大の位置から周長の両端に向かって面取り度合いが漸次小さくなるように形成されている。ただし、ピン側面取り部28の周長を二分する位置での面取り度合いの最大大きさは穴側面取り部27の面取り度合いよりも大きく設定されている。
【0030】
そして、上記のようにアッパピン10の端面10aの円周の半周に相当する領域に面取り度合いが漸次変化するピン側面取り部28が形成されている結果、残された半周の領域には面取り部は何ら形成されておらず、当該部分は非面取り部29となっている。
【0031】
なお、これまでに述べたロアリンクアッパ20(ロアリンク2)とアッパリンク3との連結構造は、ロアリンクロア21(ロアリンク2)と
図1のコントロールリンク4との連結部についても基本的に同様であり、ロアリンクロア21側の軸受支持部を
図2に符号25で示している。
【0032】
したがって、
図1〜3のようなリンク連結構造において、ロアリンク2とアッパリンク3とを連結するには、
図4に示すように、ロアリンク2側の軸受フランジ部24a,24b同士の間にアッパリンク3を挿入した上で、一方の軸受フランジ部24a側のピン穴17aからアッパピン10を打ち込んで圧入する。そして、一方の軸受フランジ部24a側のピン穴17aをアッパピン10が貫通して、そのアッパピン10の挿入始端部側の端部がアッパリンク3側のピン穴26に挿入される際に、ピン側面取り部28のうち面取り度合いが最も大きい部位が穴側面取り部27に干渉しない位置まで圧入し、当該面取り度合いが最も大きい部位と反対側ではアッパピン10の非面取り部29とピン穴26側の内周面との間に所定の隙間Gが確保されるように、ロアリンク2とアッパリンク3との相対位置、ひいてはアッパピン10とそれに対応するピン穴26との相対位置関係を予め調整しておくものとする。
【0033】
図4に示した状態において、穴側面取り部27よりもピン側面取り部28のうち面取り度合いが最も大きい部位の方がその面取り度合いが大きいことは先に述べたとおりであるから、隙間Gが生じているアッパピン10の非面取り部29とそれに対応する穴側面取り部27側の内周面との関係に着目した場合には、アッパピン20の非面取り部29は穴側面取り部27の軸心方向での面取り長さよりも所定量だけ奥部側まで挿入されていることになる。
【0034】
そこで、一旦は
図4の状態となったならば、アッパピン10の非面取り部29とピン穴26側の内周面とのなす隙間Gがなくなって両者が密着するように(代わって、非面取り部29とは反対側に隙間ができることになる。)、ロアリンク2とアッパリンク3との相対位置、ひいてはアッパピン10とそれに対応するピン穴26との相対位置関係を調整し直した上で、ピン穴26を貫通するまでアッパピン10を圧入し、さらには他方の軸受フランジ部24bのピン穴17bを貫通するまでさらにアッパピン10を圧入するものとする。これにより、
図3に示したようなリンク連結構造が組み立てられる。
【0035】
この場合において、
図4に示したように、アッパピン10の非面取り部29が穴側面取り部27の軸心方向での面取り長さよりも所定量だけ奥部側まで挿入されていることを条件に、アッパピン10をアッパリンク3側のピン穴26に挿入するべく、さらにアッパピン10を深く圧入することになるので、アッパピン10は既に非面取り部29の一部が挿入されているピン穴26の内周面に案内されるかたちで挿入されることになり、アッパピン10がアッパリンク3側のピン穴26の内周面に対してかじり現象を生じることがない。
【0036】
また、アッパピン10がアッパリンク3側のピン穴26を貫通した後、他方の軸受フランジ部24b側のピン穴17bに圧入される際には、双方の軸受フランジ部24a,24bにおけるピン穴17a,17b同士の同芯度または同軸度は予め保証されているので、アッパピン10が一方の軸受フランジ部24a側のピン穴17aに所定の締め代で圧入されるのと同じ条件で、アッパピン10は他方の軸受フランジ部24b側のピン穴17bにも所定の締め代で圧入されることになる。
【0037】
なお、アッパピン10における挿入始端部側の端面10aに形成したピン側面取り部28は、一旦圧入動作を開始してしまうとその位置を目視確認することができない。そこで、
図5に示すように、アッパピン10における挿入終端部側の端面10bにピン側面取り部28の位置を示す三角形等の指標(目印)30をペイントや刻印等で予め形成しておくことが組立性向上の上で望ましい。この指標30は、ピン側面取り部28が形成された端面10aとは反対側の端面10bにおいて、ピン側面取り部28の周長を二分する位置に相当する位置、すなわちピン側面取り部28のうち面取り度合いが最大となる位置に相当する位置に形成される。
【0038】
このように本実施の形態によれば、ロアリンク2とアッパリンク3との連結構造において、ロアリンク2側の双方の軸受フランジ部24a,24bに対しアッパピン10が締まりばめでの嵌合構造となり、且つアッパリンク3側のピン穴26に対しアッパピン10が隙間ばめでの嵌合構造となる場合において、アッパリンク3側のピン穴26に対するアッパピン10のかじり現象の発生を回避して、作動不良等の二次的不具合の発生を未然に防止することが可能となる。
【0039】
図6は本発明の第2の実施の形態としてアッパピン10におけるピン側面取り部の変形例を示す図である。
図6は
図5の(B)と同等部位、すなわちアッパピン10の端面10aの正面視での状態を示していて、同図から明らかなように、アッパピン10の挿入始端部側の端面10aの円周方向において、ごく一部に非面取り部39を残してそれ以外の全てをC字状のピン側面取り部38としたものである。ただし、
図6でのピン側面取り部38は、その周長全体と通して面取り度合いが均一のものとされていて、当該ピン側面取り部38の面取り度合いは穴側面取り部26のそれよりも大きく設定されている。
【0040】
この第2の実施の形態においても、先の第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
【0041】
図7〜9は本発明の第3の実施の形態を示す図で、先の第1の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。この第3の実施の形態では、ロアリンクアッパ20(ロアリンク2)とアッパリンク3の連結のためのアッパピン10の圧入に際して、圧入治具として機能するガイドバー31を併用するようにしたものである。
【0042】
図7に示すように、ロアリンク2における二股状の一対の軸受フランジ部24a,24b同士の間にアッパリンク3を挿入したならば、双方の軸受フランジ部24a,24bのピン穴17a,17bおよびアッパリンク3のピン穴26を貫通するようにして圧入治具としてのガイドバー31を挿入するものとする。さらに、そのガイドバー31に対してアッパピン10を直列に接続するものとする。アッパピン10は指標30を基準としてピン側面取り部28(
図5参照)が特定の方向を指向するようにその向きを定めるものとする。
【0043】
ガイドバー31はアッパピン10よりもわずかに小径のものであり、上端部には同心状の小径軸部31aを有している。また、アッパピン10は実質的に先の第1の実施の形態のものと同様であるが、ピン側面取り部28が形成されている挿入始端部側の端面10aに、ガイドバー31側の小径軸部31aを挿入可能な軸孔10cを同心状に形成してある。これにより、
図7に示すように、ガイドバー31側の小径軸部31aとアッパピン10側の軸孔10cとを凹凸嵌合させて、ガイドバー31とアッパピン10とを直列に接続可能となっている。
【0044】
図7に示すように、双方の軸受フランジ部24a,24bのピン穴17a,17bおよびアッパリンク3のピン穴26を貫通するようにしてガイドバー31を挿入したならば、ガイドバー31に対してロアリンク2およびアッパリンク3をそれぞれ矢印F1方向に押し付ける。この押し付け方向F1は、アッパピン10のピン側面取り部28の位置を示す指標30の方向に対して対向する方向である。
【0045】
この状態で、
図8に示すように、一方の軸受フランジ部24aのピン穴17a側からアッパピン10の圧入を開始し、アッパピン10が軸受フランジ部24aのピン穴17aを貫通し且つ当該アッパピン10におけるピン側面取り部28の軸心方向での面取り長さ分だけピン穴26に挿入された時点で、その圧入動作を一旦停止する。この段階では、アッパピン10における非面取り部29はピン穴26側の軸心方向での面取り長さを超えて当該面取り長さよりも所定量だけ奥部側まで既に挿入されている。そして、アッパピン10の非面取り部29とピン穴26の内周面との間には所定の隙間Gが確保されている。
【0046】
続いて、
図9に示すように、ガイドバー31に対するアッパリンク3の押し付け方向を変更し、
図7に示す押し付け方向F1とは逆方向の押し付け方向F2をもって、すなわち指標30が指示する押し付け方向F2をもってガイドバー31に対しアッパリンク3を押し付ける。この段階ではアッパピン10の非面取り部29とピン穴26の内周面との間に確保されていた隙間Gはなくなり(
図9に示すように隙間は非面取り部29とは反対側にできるようになる)、両者が密着することになる。
【0047】
この後、アッパピン10の圧入を再開し、アッパピン20がアッパリンク3のピン穴26を貫通し、且つ他方の軸受フランジ部24bのピン穴17bに圧入されるまでアッパピン10を押し込むものとする。そして、アッパピン10が他方の軸受フランジ部24bのピン穴17bを貫通することで当該アッパピン10の圧入が完了し、それに伴いガイドバー31が押し出されることで当該ガイドバー31はその役目を終えることになる。
【0048】
この第3の実施の形態においても、先の第1,第2の実施の形態と同様に、アッパピン10側のピン穴26に対するアッパピン10のかじり現象の発生を未然に回避することが可能となる。
【0049】
図10〜12は本発明の第4の実施の形態を示す図で、先の第1の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。この第4の実施の形態では、ロアリンク2とアッパリンク3の連結のためのアッパピン10の圧入に際して、圧入治具として機能するスペーサ32を併用するようにしたものである。
【0050】
図10に示すように、ロアリンク2とアッパリンク3との相対位置決めに際してプレート状のスペーサ32を併用するものとし、ロアリンク2の一対の軸受フランジ部24a,24bで形成される二股状空間の内底部にスペーサ32を配置するとともに、ロアリンク2を押し付け方向F1から、アッパリンク3をそれとは逆方向である押し付け方向F2からそれぞれ押し付けて、実質的にスペーサ32に対してアッパリンク3の先端部を突き当てることでロアリンク2とアッパリンク3との相対位置決めを行う。
【0051】
続いて、
図11に示すように、一方の軸受フランジ部24aのピン穴17a側からアッパピン10の圧入を開始し、アッパピン10が軸受フランジ部24aのピン穴17aを貫通し且つ当該アッパピン10におけるピン側面取り部28の軸心方向での面取り長さ分だけピン穴26に挿入された時点で、その圧入動作を一旦停止する。この段階では、アッパピン10における非面取り部29はピン穴26側の軸心方向での面取り長さを超えて当該面取り長さよりも所定量だけ奥部側まで既に挿入されている。そして、アッパピン10の非面取り部29とピン穴26の内周面との間には所定の隙間Gが確保されている。
【0052】
続いて、
図12に示すように、スペーサ32を抜き取った上で、アッパリンク3の押し付け方向を変更し、
図10とは逆方向の押し付け方向F1をもって、すなわち指標30が指示する押し付け方向F1をもってアッパピン10に対しアッパリンク3を押し付ける。この段階ではアッパピン10の非面取り部29とピン穴26の内周面との間に確保されていた隙間Gはなくなり(
図12に示すように隙間は非面取り部29とは反対側にできるようになる)、両者が密着することになる。
【0053】
この後、アッパピン10の圧入を再開し、アッパピン10がアッパリンク3のピン穴26を貫通し、且つ他方の軸受フランジ部24bのピン穴17bに圧入されるまでアッパピン10を押し込むものとする。そして、アッパピン10が他方の軸受フランジ部24bのピン穴17bを貫通することで当該アッパピン10の圧入が完了する。
【0054】
この第4の実施の形態においても、先の第3の実施の形態と同様に、アッパリンク3側のピン穴26に対するアッパピン10のかじり現象の発生を未然に回避することが可能となる。
【0055】
特にアッパピン10の圧入治具としてガイドバー31またはスペーサ32を併用している第3,第4の実施の形態では、ガイドバー31またはスペーサ32を基準としてロアリンク2とアッパリンク3との相対位置決めが機械的になされることになるので、両者の相対位置決め精度が高く、アッパリンク3側のピン穴26に対するアッパピン10のかじり現象の発生を未然に且つ確実に回避する上で一段と有利となる。
【0056】
なお、これまでに説明した第1〜第4の実施の形態では、ロアリンク2とアッパリンク3との連結部を例にとって説明したが、同じ構造を採用しているロアリンク2と
図1のコントロールリンク4との連結部にも同様に適用できることは言うまでもない。