JP2010133374A - Control shaft for variable compression ratio engine - Google Patents
Control shaft for variable compression ratio engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010133374A JP2010133374A JP2008311901A JP2008311901A JP2010133374A JP 2010133374 A JP2010133374 A JP 2010133374A JP 2008311901 A JP2008311901 A JP 2008311901A JP 2008311901 A JP2008311901 A JP 2008311901A JP 2010133374 A JP2010133374 A JP 2010133374A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control shaft
- compression ratio
- outer tube
- variable compression
- shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 25
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 claims description 14
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
- F16C3/04—Crankshafts, eccentric-shafts; Cranks, eccentrics
- F16C3/18—Eccentric-shafts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクを介して連結する可変圧縮比エンジンのコントロールシャフトに関する。 The present invention relates to a control shaft of a variable compression ratio engine that connects a piston and a crankshaft via a plurality of links.
特許文献1には、ピストンとクランクシャフトとをアッパリンク及びロアリンクを介して連結し、ロアリンクの姿勢を制御することで圧縮比を可変に制御する複リンク式エンジンが開示されている。 Patent Document 1 discloses a multi-link engine in which a piston and a crankshaft are connected via an upper link and a lower link, and the posture of the lower link is controlled to variably control the compression ratio.
この複リンク式エンジンは、一端がロアリンクに連結し、他端がコントロールシャフトの偏心軸に連結するコントロールリンクを備え、コントロールシャフトの回転角を変化させることでコントロールリンクを介してロアリンクの姿勢を制御する。
しかしながら、複リンク式エンジンはピストンとクランクシャフトとを複数のリンクを介して連結するため、ピストンとクランクシャフトとを1本のコンロッドで連結する従来エンジンと比較して、エンジン質量が増加する。このようにエンジン質量が増加すると、エンジン運転状態に応じて圧縮比を可変制御しても、複リンク式エンジンにおける燃費性能の改善効果が低減してしまう。 However, since the multi-link engine connects the piston and the crankshaft via a plurality of links, the engine mass increases compared to a conventional engine in which the piston and the crankshaft are connected by a single connecting rod. When the engine mass increases in this way, even if the compression ratio is variably controlled according to the engine operating state, the effect of improving the fuel efficiency in the multi-link engine is reduced.
燃費性能の改善効果の低下を抑制するためには、複リンク式エンジンのエンジン質量の増加をできるだけ抑制する必要がある。 In order to suppress the decrease in the improvement effect of the fuel efficiency, it is necessary to suppress the increase in the engine mass of the multi-link engine as much as possible.
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、シャフト剛性を維持したまま軽量化することができる複リンク式エンジンのコントロールシャフトを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to provide a control shaft of a multi-link engine that can be reduced in weight while maintaining the shaft rigidity.
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
本発明は、ピストン(11)に連結されるアッパリンク(13)と、アッパリンク(13)に連結されるとともにクランクシャフト(12)に回転可能に連結されるロアリンク(14)と、ロアリンク(14)に連結されるとともにコントロールシャフト(20)の偏心部(21)に揺動可能に連結されるコントロールリンク(15)と、を備える可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト(20)であって、コントロールシャフト(20)の、少なくとも偏心部(21)とシリンダブロックに支持されるジャーナル部(22)との間の軸部(23)は、コントロールシャフト軸方向に延びる外管(23A)と、外管(23A)内に配置され、外管(23A)との間で所定隙間を有するようにコントロールシャフト軸方向に沿って形成される補強部(23B)とを備える、ことを特徴とする。 The present invention includes an upper link (13) connected to the piston (11), a lower link (14) connected to the upper link (13) and rotatably connected to the crankshaft (12), and a lower link. A control shaft (20) of a variable compression ratio engine comprising: a control link (15) coupled to (14) and swingably coupled to an eccentric portion (21) of the control shaft (20); A shaft portion (23) between at least the eccentric portion (21) of the control shaft (20) and the journal portion (22) supported by the cylinder block has an outer tube (23A) extending in the control shaft axial direction and an outer portion. It is arranged in the pipe (23A) and is formed along the control shaft axial direction so as to have a predetermined gap with the outer pipe (23A). And a reinforcement portion (23B), characterized in that.
本発明によれば、コントロールシャフトの軸部は、コントロールシャフト軸方向に延びる外管と、外管内に配置され、外管との間で所定隙間を有するようにコントロールシャフト軸方向に沿って形成される補強部とを備えるので、コントロールシャフト剛性を確保しつつ、コントロールシャフト質量の軽量化を図ることができる。これによりエンジン質量の増加を抑えることができ、複リンク式の可変圧縮比エンジンでの燃費性能の改善効果の低下を抑制できる。 According to the present invention, the shaft portion of the control shaft is formed along the control shaft axial direction so as to have a predetermined gap between the outer pipe extending in the control shaft axial direction and the outer pipe. Therefore, the weight of the control shaft can be reduced while ensuring the rigidity of the control shaft. As a result, an increase in engine mass can be suppressed, and a reduction in fuel efficiency improvement effect in a multi-link variable compression ratio engine can be suppressed.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の複リンク式エンジンの概略構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a multi-link engine according to the first embodiment.
図1を参照すると、複リンク式エンジン100は、車両用の直列4気筒エンジンであって、ピストン上死点位置を変化させて圧縮比を変更する圧縮比可変機構10を備える。圧縮比可変機構10は、ピストン11とクランクシャフト12とを、アッパリンク13及びロアリンク14で連結し、コントロールリンク15によってロアリンク14の姿勢を制御することで圧縮比を変更する。
Referring to FIG. 1, a
アッパリンク13の上端は、ピストンピン16を介してピストン11に連結する。アッパリンク13の下端は、アッパピン17を介してロアリンク14に連結する。
The upper end of the
ロアリンク14は、一端でアッパリンク13に連結し、他端でコントロールピン18を介してコントロールリンク15に連結する。ロアリンク14は、図中左右の2部材から分割可能に構成され、ほぼ中央に連結孔14Aを有する。ロアリンク14は、連結孔14Aにクランクシャフト12のクランクピン12Aを挿入し、クランクピン12Aを中心に揺動する。
The
クランクシャフト12は、クランクピン12A、ジャーナル12B及びカウンターウェイト12Cを備える。クランクピン12Aの中心はジャーナル12Bの中心から所定量偏心している。カウンターウェイト12Cは、クランクアームに一体形成されて、ピストン運動の1次振動成分を低減する。
The
コントロールリンク15の上端は、コントロールピン18を介してロアリンク14に対して回動自在に連結する。コントロールリンク15の下端は、コントロールシャフト20の偏心部21に連結する。コントロールリンク15は、偏心部21を中心に揺動する。
The upper end of the
コントロールシャフト20は、クランクシャフト12と平行に配置され、シリンダブロックに回転自在に支持される。コントロールシャフト20の偏心部21は、コントロールシャフト軸心から所定量偏心した位置に形成される。コントロールシャフト20は、図示しないアクチュエータによって回転制御され、偏心部21を移動させる。
The
アクチュエータによってコントロールシャフト20が回転し、偏心部21がコントロールシャフト20の中心軸に対して相対的に低くなる方向に移動すると、ロアリンク14はクランクピン12Aを中心としてアッパピン17の位置が相対的に上昇する方向に傾く。これによりピストン11が上昇して、複リンク式エンジン100の圧縮比が高くなる。これに対して、偏心部21がコントロールシャフト20の中心軸に対して相対的に高くなる方向に移動すると、ロアリンク14はクランクピン12Aを中心としてアッパピン17の位置が相対的に低くなる方向に傾く。これによりピストン11が下降して、複リンク式エンジン100の圧縮比が低くなる。
When the
複リンク式エンジン100では、例えば高負荷運転領域においてエンジン回転速度によらずノッキング防止のために低圧縮比に設定され、ノッキング発生のおそれが低い低中負荷運転領域において出力の向上を図るために高圧縮比に設定される。
In the
ところで、ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクを介して連結する複リンク式エンジンでは、ピストンとクランクシャフトとを1本のコンロッドで連結する従来エンジンと比較して、エンジン質量が増加する。エンジン質量が増加すると、エンジン運転状態に応じて圧縮比を可変制御しても、複リンク式エンジンにおける燃費性能の改善効果が低減してしまう。また、複リンク式エンジンでは、コントロールシャフトの偏心部に燃焼圧や各リンクの慣性力等に起因する荷重が作用するので、コントロールシャフトのシャフト剛性を確保することも重要となる。 By the way, in the multi-link engine in which the piston and the crankshaft are connected via a plurality of links, the engine mass is increased as compared with a conventional engine in which the piston and the crankshaft are connected by a single connecting rod. When the engine mass increases, even if the compression ratio is variably controlled according to the engine operating state, the effect of improving the fuel efficiency in the multi-link engine is reduced. In a multi-link engine, a load caused by combustion pressure, inertial force of each link, etc. acts on the eccentric part of the control shaft, so it is important to secure the shaft rigidity of the control shaft.
そこで、複リンク式エンジン100では、コントロールシャフト20のシャフト剛性を確保しつつ、コントロールシャフト質量の軽量化を図る。
Therefore, in the
図2は、複リンク式エンジン100におけるコントロールシャフト20の概略構成図である。図2(A)は、コントロールシャフト20のコントロールシャフト軸方向の断面を示す。図2(B)〜図2(D)は、ジャーナル部22、偏心部21及び軸部23のコントロールシャフト軸方向に直交する方向の断面を示す。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
図2(A)を参照すると、コントロールシャフト20は、コントロールシャフト軸方向に沿って偏心部21とジャーナル部22とを交互に配置し、偏心部21とジャーナル部22とを軸部23で連結するように構成した棒状部材である。コントロールシャフト20は、気筒数と同数の偏心部21を有し、コントロールシャフト両端がジャーナル部22となるように5つのジャーナル部22を有し、これら偏心部21とジャーナル部22とを連結するように8つの軸部23を有する。
Referring to FIG. 2A, in the
図2(A)及び図2(B)を参照すると、ジャーナル部22は、円柱形状として形成される。ジャーナル部22は、複リンク式エンジン100のシリンダブロックに回転自在に支持される。ジャーナル部22には、供給される潤滑オイルをコントロールシャフト軸方向に流すオイル通路22Aと、オイル通路22Aから分岐し、潤滑オイルをジャーナル外周面に流す分岐通路22Bとが形成される。ジャーナル部22の軸心は、コントロールシャフト20の回転中心に一致する。
2A and 2B, the
図2(A)及び図2(C)を参照すると、偏心部21は、円柱形状であって、コントロールシャフト20の回転中心から偏心するように配置される。偏心部21の外周には、複リンク式エンジン100のコントロールリンク15が揺動自在に設けられる。偏心部21には、潤滑オイルをコントロールシャフト軸方向に流すオイル通路21Aと、オイル通路21Aから分岐し、潤滑オイルを偏心部外周面に流す分岐通路21Bとが形成される。
Referring to FIGS. 2A and 2C, the
図2(A)及び図2(D)を参照すると、軸部23は二重管構造であって、外管23Aと、外管23Aよりも小径で外管23A内に配置される内管23Bとを備える。外管23A及び内管23Bは共に、偏心部21とジャーナル部22とを連結する。外管23A及び内管23Bの軸心は、それぞれコントロールシャフト20の回転中心に一致する。軸部23においては、外管23Aと内管23Bとの隙間が、潤滑オイルをコントロールシャフト軸方向に流すオイル通路23Cとなる。
Referring to FIGS. 2 (A) and 2 (D), the
コントロールシャフト20では、偏心部21のオイル通路21Aと、ジャーナル部22のオイル通路22Aと、軸部23のオイル通路23Cとが、それぞれ連通するように構成される。
In the
図3は、コントロールシャフト質量とコントロールシャフトの軸部の断面2次モーメントとの関係を示す図である。軸部における断面2次モーメントが、コントロールシャフトのシャフト剛性を代表する。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the control shaft mass and the sectional second moment of the shaft portion of the control shaft. The cross-sectional second moment in the shaft portion represents the shaft rigidity of the control shaft.
図3(A)の丸印は、従来の複リンク式エンジンのコントロールシャフト120であって、図3(B)のように軸部123の断面が円形状である場合を示す。従来コントロールシャフト120では、オイル通路123Cの通路径を大きくすると、図3(A)の丸印に示すようにコントロールシャフト質量が軽くなり、軸部123における断面2次モーメントが低下する。
A circle in FIG. 3A shows a
図3(A)の三角印は、軸部223の外径が従来コントロールシャフト120と同じで、オイル通路223Cの通路径が従来コントロールシャフト120よりも大きく形成されたコントロールシャフト220であって、図3(C)のように軸部223の断面が円環状である場合を示す。比較例としてのコントロールシャフト220では、オイル通路223Cの通路径が大きくなるほど、図3(A)の三角印に示すように、従来コントロールシャフト120よりもコントロールシャフト質量が軽くなるものの断面2次モーメントも低下してしまう。
3A is a
図3(A)の四角印は、複リンク式エンジン100のコントロールシャフト20であって、図3(D)のように軸部23が二重管形状である場合を示す。コントロールシャフト20では、軸部23の外管23Aの外径が従来コントロールシャフト120の軸部124よりも僅かに大きくなるものの、図3(A)の四角印に示すように従来コントロールシャフト120と比較して、軸部23の断面2次モーメントを同等以上に確保しながらコントロールシャフト質量を軽量化することができる。
A square mark in FIG. 3 (A) shows the
なお、コントロールシャフト20において内管23Bの形状を小さくすると、図3(A)の四角印に示すように、コントロールシャフト質量が低下するとともに軸部23の断面2次モーメントも低下する。
Note that when the shape of the
以上により、第1実施形態の複リンク式エンジン100のコントロールシャフト20では、下記の効果を得ることができる。
As described above, in the
コントロールシャフト20の軸部23を二重管構造とし、外管23Aの内部に補強部材としての内管23Bを配置するので、コントロールシャフト剛性を確保しつつ、コントロールシャフト質量の軽量化を図ることができる。これによりエンジン質量の増加を抑えることができ、複リンク式エンジン100での燃費性能の改善効果の低下を抑制できる。
Since the
また、コントロールシャフト20では、偏心部21のオイル通路21Aと、ジャーナル部22のオイル通路22Aとを、軸部23の外管23Aと内管23Bとの隙間に連通させるので、潤滑オイルを流す通路を比較的簡素な構成とすることができる。
Further, in the
(第2実施形態)
第2実施形態の複リンク式エンジン100の基本構成は、第1実施形態とほぼ同様であるが、コントロールシャフト20の構成において相違する。つまり、コントロールシャフト20の軸部23をコントロールシャフト軸方向に延びる1本の棒状部材とするようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
The basic configuration of the
図4(A)は、第2実施形態の複リンク式エンジン100のコントロールシャフト20の概略構成図である。図4(B)は、コントロールシャフト軸方向に直交する方向のコントロールシャフト20の軸部23の断面であって、図4(A)のB−B断面である。
FIG. 4A is a schematic configuration diagram of the
図4(A)を参照すると、コントロールシャフト20は、コントロールシャフト軸方向に延設される1本の軸部23を備える。軸部23は、両端が閉塞された外管23Aと、外管23Aの内部に同心で配置される内管23Bとを備える。
Referring to FIG. 4A, the
コントロールシャフト軸方向に沿って交互に配置される偏心部21及びジャーナル部22は、軸部23の外管23Aの外周に嵌合する。偏心部21及びジャーナル部22はそれぞれ第1実施形態と同じように配置される。
The
軸部23の内管23Bは、外管23A内において外管両端を接続するように固定される。内管23Bの外周には、図4(B)に示すように、外管23Aの内周面の一部に当接する当接部23Dが一対形成される。一対の当接部23Dは、内管中心に対して180°隔てて配置され、コントロールシャフト軸方向に沿って形成される。
The
外管23Aの一方の閉塞端面には、潤滑オイルを外管23Aと内管23Bとの間のオイル通路23Cに導入するための導入孔23Eが形成される。オイル通路23C内に導かれた潤滑オイルは、外管23Aの径方向に複数設けられた分岐通路23Fを通って、偏心部21の分岐通路21B及びジャーナル部22の分岐通路22Bに流入する。
An
上記したコントロールシャフト20では、軸部23の内管23Bに当接部23Dを形成するので、軸部23の断面2次モーメントは、内管23Bの中心と当接部23Dの中心とを通る線x方向の断面2次モーメントが、線xに直交する線y方向の断面2次モーメントよりも大きくなる。
In the
図5は、コントロールシャフト質量とコントロールシャフト20の軸部23の線x方向の断面2次モーメントとの関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the control shaft mass and the sectional second moment of the
図5の丸印は図3(A)における従来コントロールシャフト120を示し、図5の四角印は複リンク式エンジン100のコントロールシャフト20を示す。第2実施形態におけるコントロールシャフト20では、従来コントロールシャフト120と比較して、軸部23の外管23Aの外径が僅かに大きくなるものの、図5に示すように軸部23の断面2次モーメントを同等以上に確保しながらコントロールシャフト質量を軽量化することができる。
5 represents the
なお、コントロールシャフト20において内管23Bの形状を小さくすると、図5の四角印に示すように、コントロールシャフト質量が低下するとともに軸部23の断面2次モーメントも低下する。
Note that when the shape of the
ところで、複リンク式エンジン100のコントロールシャフト20の偏心部21には、燃焼圧や各リンクの慣性力等に起因する荷重が、図6(A)の矢印に示すように図中上方(エンジン上方)に向かって作用する。コントロールシャフト20の偏心部21に作用する荷重は、低圧縮比となるエンジン高負荷時の方が高圧縮比となるエンジン低負荷時よりも大きくなる。
By the way, the load caused by the combustion pressure, the inertial force of each link, etc. is applied to the
図6(B)は、低圧縮比時において、コントロールシャフト20の偏心部21に作用する荷重を荷重ベクトルで示した図である。X軸はピストン移動方向に直交する方向であり、Y軸はピストン移動方向である。コントロールシャフト20の偏心部21の中心が座標中心となる。
FIG. 6B is a diagram showing the load acting on the
図6(B)を参照すると、コントロールシャフト20の偏心部21に作用する荷重は、コントロールリンク15の揺動領域R1に応じて変化し、荷重ベクトルAに示すように混合気が燃焼するピストン上死点近傍において最大となる。
Referring to FIG. 6B, the load acting on the
そこで、第2実施形態では、軸部23の内管23Bの中心と当接部23Dの中心とを通る線xが荷重ベクトルAと平行となるようにコントロールシャフト20を複リンク式エンジン100に設置する。コントロールシャフト20では線x方向のシャフト剛性が高くなるので、最大荷重が偏心部21に作用しても、コントロールシャフト20のたわみを抑制することができる。
Therefore, in the second embodiment, the
以上により、第2実施形態の複リンク式エンジン100のコントロールシャフト20では下記の効果を得ることができる。
As described above, the
コントロールシャフト20の軸部23を二重管構造とし、外管23Aの内部に補強部材としての内管23Bを配置するように構成するので、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Since the
また、コントロールシャフト20は、軸部23の内管23Bに外管23Aの内周面に当接する当接部23Dを形成するので、内管23Bの中心と当接部23Dの中心とを通る線x方向のシャフト剛性を高めることができる。そのため、内管23Bの中心と当接部23Dの中心とを通る線xが低圧縮比時において偏心部21に作用する荷重の最大荷重ベクトルと平行となるように、コントロールシャフト20を複リンク式エンジン100に設置することで、最大荷重が偏心部21に作用しても、コントロールシャフト20のたわみを抑制することができる。
Further, since the
さらに、コントロールシャフト20の軸部23は、コントロールシャフト軸方向に延設された1本の外管23Aと、外管23Aの内部に配置される内管23Bとから構成する。これにより外管23Aと内管23Bの間のオイル通路23Cをコントロールシャフト軸方向に沿って一様断面とすることができ、第1実施形態と比較して潤滑オイルの油圧損失を低減させることが可能となる。
Further, the
(第3実施形態)
第3実施形態の複リンク式エンジン100の基本構成は、第2実施形態とほぼ同様であるが、コントロールシャフト20の構成において相違する。つまり、軸部23の外管23Aの構成を簡素化するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
The basic configuration of the
図7(A)は、第3実施形態の複リンク式エンジン100のコントロールシャフト20の概略構成図である。図7(B)は、コントロールシャフト軸方向に直交する方向のコントロールシャフト20の軸部23の断面であって、図7(A)のB−B断面である。
FIG. 7A is a schematic configuration diagram of the
図7(A)及び図7(B)に示すように、第3実施形態におけるコントロールシャフト20は、軸部23の外管23Aの構成のみが第2実施形態と異なり、その他は第2実施形態と同じである。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the
コントロールシャフト20の軸部23の外管23Aは、コントロールシャフト軸方向に沿って延びる1本の円管として形成される。外管23Aには、偏心部21及びジャーナル部22が一体形成される。外管23Aは、円管をプレス成型することによって製造することが可能である。なお、プレス成形ではなく、金属粉末を焼結させる焼結成型によっても外管23Aを製造することが可能である。
The
以上により、第3実施形態の複リンク式エンジン100のコントロールシャフト20は下記の効果をえることができる。
As described above, the
コントロールシャフト20では軸部23の外管23Aに偏心部21及びジャーナル部22を一体形成したので、第2実施形態と同様の効果を得られるだけでなく、軸部23の部品点数を削減することができ、コントロールシャフト製造時の工数を低減することができる。
In the
(第4実施形態)
第4実施形態の複リンク式エンジン100の基本構成は、第2実施形態とほぼ同様であるが、コントロールシャフト20の構成において相違する。つまり、軸部23の外管23A内に板状部材23Gを設けるようにしたもので、以下その相違点を中心に説明する。
(Fourth embodiment)
The basic configuration of the
図8(A)は、第4実施形態の複リンク式エンジン100において、コントロールシャフト軸方向に直交する方向のコントロールシャフト20の軸部23の断面を示し、図4(B)に置き換わるものである。
FIG. 8A shows a cross section of the
第2実施形態では軸部を二重管構造としたが、第4実施形態におけるコントロールシャフト20では、図8(A)に示すように軸部23の外管23A内に板状部材23Gを配置する。
In the second embodiment, the shaft portion has a double tube structure, but in the
板状部材23Gは、部材中心を挟んで互いに平行な2つの面からなる二面幅23Hと、部材中心を挟んで対向するとともに外管23Aの内周面の一部に当接する当接部23Dとを備える。板状部材23Gは、コントロールシャフト軸方向に沿って形成される。板状部材23Gの二面幅23Hと外管23Aとの隙間が、オイル通路23Cとなる。
The plate-
板状部材23Gは、外管23Aよりも熱膨張率の大きい金属部材で形成される。この熱膨張差を利用することで、板状部材23Gは、外管23A内に挿入され、溶接等によらずに固定される。
The plate-
コントロールシャフト20では、軸部23の外管23A内に板状部材23Gを配置するので、軸部23の断面2次モーメントは、板状部材23Gの部材中心を二面幅23Hに対して平行に通る線x方向の断面2次モーメントが、線xに直交する線y方向の断面2次モーメントよりも大きくなる。
In the
図8(B)は、コントロールシャフト質量とコントロールシャフト20の軸部23の線x方向の断面2次モーメントとの関係を示す図である。
FIG. 8B is a diagram illustrating the relationship between the control shaft mass and the cross-sectional secondary moment of the
図8(B)において、丸印は従来コントロールシャフト120を示し、四角印は複リンク式エンジン100のコントロールシャフト20を示す。コントロールシャフト20では、従来コントロールシャフト120と比較して、軸部23の外管23Aの外径が僅かに大きくなるものの、図8(B)に示すように軸部23の断面2次モーメントを同等以上に確保しながらコントロールシャフト質量を軽量化することができる。
In FIG. 8B, a circle indicates the
なお、コントロールシャフト20において板状部材23Gの二面幅23Hの幅を狭くすると、図8(B)の四角印に示すように、コントロールシャフト質量が低下するとともに軸部23の断面2次モーメントも低下する。
Note that when the width of the two-
以上により、第4実施形態の複リンク式エンジン100のコントロールシャフト20では下記の効果を得ることができる。
As described above, the following effects can be obtained in the
コントロールシャフト20では、軸部23の外管23A内に二面幅23Hを有する板状部材23Gを配置するので、コントロールシャフト剛性を確保しつつ、コントロールシャフト質量の軽量化を図ることができる。
In the
また、コントロールシャフト20では、板状部材23Gに当接部23Dを形成するので、軸部23の当接部側の断面2次モーメントを2面幅側の断面2次モーメントよりも大きくすることができる。そのため、軸部23における線xが低圧縮比時において偏心部21に作用する荷重の最大荷重ベクトルと平行となるように、コントロールシャフト20を複リンク式エンジン100に設置することで、最大荷重が偏心部21に作用しても、コントロールシャフト20のたわみを抑制することが可能となる。
Further, in the
(第5実施形態)
第5実施形態の複リンク式エンジン100の基本構成は、第2実施形態とほぼ同様であるが、コントロールシャフト20の構成において相違する。つまり、コントロールシャフト20の軸部23の断面を楕円形状としたもので、以下その相違点を中心に説明する。
(Fifth embodiment)
The basic configuration of the
図9(A)は、第5実施形態の複リンク式エンジン100における、コントロールシャフト軸方向に直交する方向のコントロールシャフト20の軸部23の断面を示し、図4(B)に置き換わるものである。
FIG. 9A shows a cross section of the
図9(A)に示すように、コントロールシャフト20の軸部23は、二重管構造であって、外管23A及び内管23Bの断面が楕円状に形成される。外管23Aの長軸上に内管23Bの長軸が位置し、外管23Aの短軸上に内管23Bの短軸が位置するように、外管23A内に内管23Bが配置される。内管23Bの長軸側の外周には、外管23Aの内周面の一部に当接する当接部23Dが一対形成される。当接部23Dは、内管23Bの長軸を含む線x上に形成され、内管中心に対して180°隔てて配置される。
As shown in FIG. 9A, the
以上により、第5実施形態の複リンク式エンジン100のコントロールシャフト20は下記の効果を得ることができる。
As described above, the
コントロールシャフト20の軸部23を二重管構造とし、外管23Aの内部に補強部材としての内管23Bを配置するように構成するので、コントロールシャフト剛性を確保しつつ、コントロールシャフト質量の軽量化を図ることができる。
Since the
また、コントロールシャフト20は、軸部23の内管23Bの長軸側に当接部23Dを形成するとともに、外管23A及び内管23Bの断面をそれぞれ楕円形状とするので、軸部23の長軸側の断面2次モーメントを短軸側の断面2次モーメントよりも大きくすることができる。そのため、軸部23における線xが低圧縮比時において偏心部21に作用する荷重の最大荷重ベクトルと平行となるように、コントロールシャフト20を複リンク式エンジン100に設置することで、最大荷重が偏心部21に作用しても、コントロールシャフト20のたわみを抑制することが可能となる。
Further, the
なお、第5実施形態におけるコントロールシャフト20では外管23A及び内管23Bをともに楕円形状としたが、図9(B)に示すように外管23Aの断面を円形状とし、内管23Bの断面を楕円形状とするようにしてもよい。図9(B)に示すコントロールシャフト20は、内管23Bの長軸側の外周面が外管23Aの内周面の一部に当接するように構成される。このように構成されたコントロールシャフト20においても、第5実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the
また、図9(B)のコントロールシャフト20では外管23Aと内管23Bとの隙間のオイル通路23Cに潤滑オイルを流すようにしているが、図9(C)に示すように内管23Bの内部に潤滑オイルをコントロールシャフト軸方向に沿って流すオイル供給パイプ30を設けるようにしてもよい。外管23Aと内管23Bとの隙間面積が広い場合には潤滑オイル量が増加しすぎるという問題があるが、図9(C)のように内管23B内にオイル供給パイプ30を別途設ければ上記問題を解決することができる。このようなオイル供給パイプ30は、第2及び第3実施形態のコントロールシャフトの内管内に設けてもよい。
Further, in the
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
例えば、第4及び第5実施形態に記載の発明の思想は、第3実施形態のコントロールシャフトにも適用することができる。 For example, the idea of the invention described in the fourth and fifth embodiments can be applied to the control shaft of the third embodiment.
100 複リンク式エンジン
11 ピストン
12 クランクシャフト
13 アッパリンク
14 ロアリンク
15 コントロールリンク
20 コントロールシャフト
21 偏心部
23 軸部
23A 外管
23B 内管
23C オイル通路
23D 当接部
23G 板状部材
23H 二面幅
30 オイル供給パイプ
100
Claims (11)
前記コントロールシャフトの、少なくとも前記偏心部とシリンダブロックに支持されるジャーナル部との間の軸部は、
コントロールシャフト軸方向に延びる外管と、
前記外管内に配置され、前記外管との間で所定隙間を有するようにコントロールシャフト軸方向に沿って形成される補強部と、
を備えることを特徴とする可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。 An upper link connected to the piston, a lower link connected to the upper link and rotatably connected to the crankshaft, and connected to the lower link and swingably connected to an eccentric portion of the control shaft. A control shaft of a variable compression ratio engine comprising:
A shaft portion between at least the eccentric portion and the journal portion supported by the cylinder block of the control shaft is
An outer tube extending in the axial direction of the control shaft;
A reinforcing portion disposed in the outer tube and formed along the control shaft axial direction so as to have a predetermined gap with the outer tube;
A control shaft of a variable compression ratio engine characterized by comprising:
前記補強部は、前記外管よりも小径の円管として形成され、
前記外管及び前記内管によって前記ジャーナル部と前記偏心部とがコントロールシャフト軸方向に連結する、
ことを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。 The outer tube is formed as a circular tube,
The reinforcing part is formed as a circular pipe having a smaller diameter than the outer pipe,
The journal portion and the eccentric portion are connected in the control shaft axial direction by the outer tube and the inner tube.
The control shaft of the variable compression ratio engine according to claim 1.
前記補強部は、前記外管よりも小径の円管であって、外周面に前記外管の内周面に当接する当接部を有するように形成され、
前記ジャーナル部と前記偏心部とは、前記外管の外周に嵌合するように配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。 The outer tube is formed as a circular tube,
The reinforcing portion is a circular tube having a smaller diameter than the outer tube, and is formed so as to have an abutting portion that abuts on the inner peripheral surface of the outer tube on the outer peripheral surface,
The journal part and the eccentric part are arranged so as to be fitted to the outer periphery of the outer pipe,
The control shaft of the variable compression ratio engine according to claim 1.
前記補強部は、コントロールシャフト軸方向に直交する方向の断面が楕円状の管であって、長軸側外周面に前記外管の長軸側内周面に当接する当接部を有するように形成され、
前記ジャーナル部と前記偏心部とは、前記外管の外周に嵌合するように配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。 The outer tube is formed as a tube having an elliptical cross section in a direction perpendicular to the control shaft axial direction,
The reinforcing portion is a tube having an elliptical cross section in a direction perpendicular to the control shaft axial direction, and has a contact portion that contacts the long-axis-side inner peripheral surface of the outer tube on the long-axis-side outer peripheral surface. Formed,
The journal part and the eccentric part are arranged so as to be fitted to the outer periphery of the outer pipe,
The control shaft of the variable compression ratio engine according to claim 1.
前記補強部は、コントロールシャフト軸方向に直交する方向の断面が楕円状の管であって、長軸側外周面が前記外管の内周面に当接する当接部として形成され、
前記ジャーナル部と前記偏心部とは、前記外管の外周に嵌合するように配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。 The outer tube is formed as a circular tube,
The reinforcing portion is a tube having an elliptical cross section in a direction orthogonal to the control shaft axial direction, and the long-axis-side outer peripheral surface is formed as a contact portion that contacts the inner peripheral surface of the outer tube,
The journal part and the eccentric part are arranged so as to be fitted to the outer periphery of the outer pipe,
The control shaft of the variable compression ratio engine according to claim 1.
前記補強部は、コントロールシャフト軸方向に形成され、部材中心を挟んで対向する2つの面からなる二面幅と、外管の内周面に当接する当接部とを備える板状部材であって、
前記ジャーナル部と前記偏心部とは、前記外管の外周に嵌合するように構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。 The outer tube is formed as a circular tube,
The reinforcing portion is a plate-like member that is formed in the axial direction of the control shaft and has a two-sided width composed of two surfaces facing each other across the center of the member, and a contact portion that contacts the inner peripheral surface of the outer tube. And
The journal portion and the eccentric portion are configured to be fitted to the outer periphery of the outer tube.
The control shaft of the variable compression ratio engine according to claim 1.
ことを特徴とする請求項3から請求項6のいずれか1つに記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。 The journal portion and the eccentric portion are integrally formed with the outer tube.
The control shaft of the variable compression ratio engine according to any one of claims 3 to 6, wherein the control shaft is a variable compression ratio engine.
ことを特徴とする請求項3から請求項6のいずれか1つに記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。 The contact portions are formed as a pair and are spaced apart from the center of the reinforcing portion by 180 °.
The control shaft of the variable compression ratio engine according to any one of claims 3 to 6, wherein the control shaft is a variable compression ratio engine.
ことを特徴とする請求項8に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。 The control shaft includes a direction of a load acting on an eccentric portion of the control shaft when the piston is in a predetermined position near top dead center at the time of air-fuel mixture combustion at a low compression ratio, the center of the contact portion, and the It is arranged so that the direction of the line connecting the reinforcement part center is parallel,
The control shaft of the variable compression ratio engine according to claim 8.
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1つに記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。 The predetermined gap is an oil passage through which lubricating oil flows.
The control shaft of the variable compression ratio engine according to any one of claims 1 to 9, wherein the control shaft is a variable compression ratio engine.
ことを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか1つに記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。 An oil passage for flowing lubricating oil is formed inside the reinforcing portion.
The control shaft of the variable compression ratio engine according to any one of claims 3 to 5, wherein the control shaft is a variable compression ratio engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008311901A JP2010133374A (en) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Control shaft for variable compression ratio engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008311901A JP2010133374A (en) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Control shaft for variable compression ratio engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010133374A true JP2010133374A (en) | 2010-06-17 |
Family
ID=42344878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008311901A Pending JP2010133374A (en) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Control shaft for variable compression ratio engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010133374A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013110470A1 (en) * | 2012-01-27 | 2013-08-01 | Audi Ag | Multi-joint crank drive of an internal combustion engine, and method for assembling a multi-joint crank drive |
WO2020065486A1 (en) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | Miroslaw Szymkowiak | Internal combustion engine with variable compression ratio and mechanism for changing the compression ratio |
-
2008
- 2008-12-08 JP JP2008311901A patent/JP2010133374A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013110470A1 (en) * | 2012-01-27 | 2013-08-01 | Audi Ag | Multi-joint crank drive of an internal combustion engine, and method for assembling a multi-joint crank drive |
WO2020065486A1 (en) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | Miroslaw Szymkowiak | Internal combustion engine with variable compression ratio and mechanism for changing the compression ratio |
US11560835B2 (en) | 2018-09-26 | 2023-01-24 | Miroslaw SZYMKOWIAK | Internal combustion engine with variable compression ratio and mechanism for changing the compression ratio |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5280636B2 (en) | Assembled crankshaft especially for medium speed 4 cycle diesel engines | |
JP4984574B2 (en) | Crankshaft of piston crank mechanism | |
JP4387770B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP2010096160A (en) | Vibration reducing structure for multi-link engine | |
JP2002188455A (en) | Crank mechanism of doubly linked reciprocating internal combustion engine | |
JP2010116777A (en) | Double link type piston crank mechanism for internal combustion engine | |
JP2009108708A (en) | Link geometry for multi-link engine | |
JP5218305B2 (en) | Crankshaft of an internal combustion engine having a multi-link type piston-crank mechanism | |
JP2010133374A (en) | Control shaft for variable compression ratio engine | |
JP4992602B2 (en) | Double link type piston crank mechanism | |
JP4992770B2 (en) | Lower link in piston crank mechanism of internal combustion engine | |
JP4888273B2 (en) | Multi-link type piston-crank mechanism upper pin connection structure | |
CN102257283B (en) | Piston bearing arrangement | |
JP2007232112A (en) | Bearing structure of multi-link piston crank mechanism | |
JP2004044776A (en) | Pin connection structure | |
JP5205991B2 (en) | Link mechanism bearing structure | |
JP7112905B2 (en) | Multi-link piston crank mechanism | |
JP4581675B2 (en) | Internal combustion engine | |
CN102356256A (en) | Piston pin and a piston - piston pin combination | |
JP5126100B2 (en) | Double link mechanism | |
JP4822183B2 (en) | Variable stroke characteristics engine | |
JP2009036143A (en) | Internal combustion engine | |
JP7112906B2 (en) | Multi-link piston crank mechanism | |
JP6465129B2 (en) | Reciprocating piston engine | |
JP4888518B2 (en) | Reciprocating internal combustion engine |