JP4714609B2 - Variable compression ratio mechanism of internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の可変圧縮比機構に関する。 The present invention relates to a variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine.
本出願人による特許文献1には、ピストンにピストンピンを介して連結されるアッパーリンクと、アッパーリンクとクランクシャフトのクランクピンとに連結されるロアリンクと、気筒列方向に沿ってクランクシャフトと略平行に延びる制御軸と、一端が制御軸に揺動可能に連結され、他端がロアリンクに連結される制御リンクと、アクチュエータシャフトの往復運動を用いて制御軸を回転駆動するアクチュエータと、を有し、制御軸に対する制御リンクの揺動中心を制御軸の回転中心から偏心させ、制御軸の回転に伴う制御リンクの揺動中心位置の相対的な位置変化により機関圧縮比を可変制御する内燃機関の可変圧縮比機構が開示されている。この特許文献1において、アクチュエータは、アクチュエータシャフトの基端側に雄ねじ部を形成し、この雄ねじ部に螺合するアクチュエータの円筒部を回転駆動させることで、アクチュエータシャフトを往復運動させる、いわゆる送りねじ構造となっている。
In
この特許文献1に開示された可変圧縮比機構においては、燃焼室内の筒内圧及び往復運動するピストンの慣性力が各リンク部品へ荷重を与え、アクチュエータシャフトにもシャフト曲げ方向の荷重として作用する。この曲げ荷重は、シャフト軸方向全域に変形をもたらし、アクチュエータシャフトの雄ねじ部にもその変形が及ぶことになる。
In the variable compression ratio mechanism disclosed in
また、アクチュエータシャフトの雄ねじ部に螺合する円筒部に対しても、アクチュエータシャフトの曲げ変形に起因して荷重が作用することになる。 Also, a load acts on the cylindrical portion that is screwed into the male thread portion of the actuator shaft due to the bending deformation of the actuator shaft.
ここで、アクチュエータの円筒部は、可変範囲内の圧縮比に対応する位置に応じて雄ねじ部に対するアクチュエータシャフト軸方向の螺合位置が変化するため、高い応力が作用する部分の位置も変動することになる。一方、アクチュエータシャフトの曲げ変位は、圧縮比の設定によらず、常に同じ領域が相対的に高い応力下にある。 Here, since the screwing position of the actuator in the axial direction of the actuator shaft with respect to the male screw changes according to the position corresponding to the compression ratio within the variable range, the position of the portion where the high stress acts also varies. become. On the other hand, the bending displacement of the actuator shaft is always under a relatively high stress in the same region regardless of the compression ratio setting.
従って、アクチュエータシャフトとアクチュエータの円筒部とでは、アクチュエータシャフトの応力条件が相対的に厳しいことになる。アクチュエータシャフトの応力低減を図るためには、雄ねじ部の径を大径化し、アクチュエータシャフトの雄ネジ部と円筒部の雌ねじ部とが互いに接触する面(以下、接触面と記す)の面圧を下げると共に、アクチュエータシャフトの断面積の増加させることが考えられる。
アクチュエータシャフトを大径化すれば、雄ねじ部の大径化が可能となり、同一荷重下では上記接触面の面圧を低減することができると共に、アクチュエータシャフトの断面積の拡大により同一荷重下では強度・耐久性とも有利になる。 If the diameter of the actuator shaft is increased, the diameter of the male thread can be increased, the surface pressure of the contact surface can be reduced under the same load, and the strength can be increased under the same load by increasing the cross-sectional area of the actuator shaft. -Durability is also advantageous.
しかしながら、送りねじ構造であるアクチュエータは、作動応答性も重要な性能であり、同一のアクチュエータシャフト送り速度下では。ねじ径の大型化は周速が増加することに等しく、上記接触面における摩耗性能を検討する上でPV値の増加が懸念される。ここで、PV値は、摺動面圧であるPと、摺動速度であるVとの積で表せる指標値であり、上記接触面の面圧をP、アクチュエータシャフトの雄ねじ部に対する円筒部の回転速度をVと見なすことができる。 However, actuators that have a feed screw structure are also important in terms of operation response, and under the same actuator shaft feed speed. Increasing the screw diameter is equivalent to increasing the peripheral speed, and there is a concern about an increase in PV value in considering the wear performance on the contact surface. Here, the PV value is an index value that can be expressed by the product of P, which is the sliding surface pressure, and V, which is the sliding speed. The surface pressure of the contact surface is P, and the cylindrical portion with respect to the male screw portion of the actuator shaft The rotation speed can be regarded as V.
つまり、雄ねじ部の大径化は、送り速度が速い必要があるアクチュエータ構造へ適用する場合、PV値の低減には単純に寄与せず、強度・耐久性を一概には向上させることにはならない。 In other words, the increase in the diameter of the male thread portion does not simply contribute to the reduction of the PV value and does not improve the strength and durability when applied to an actuator structure that requires a high feed rate. .
そこで、本発明は、アクチュエータシャフトの径を大きくすることなく、高応力下にあるアクチュエータシャフトの強度及び耐久性を向上させることを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the strength and durability of an actuator shaft under high stress without increasing the diameter of the actuator shaft.
本発明は、ピストンにピストンピンを介して連結されるアッパーリンクと、アッパーリンクとクランクシャフトのクランクピンとに連結されるロアリンクと、気筒列方向に沿ってクランクシャフトと略平行に延びる制御軸と、一端が制御軸に揺動可能に連結され、他端がロアリンクに連結される制御リンクと、アクチュエータシャフトの往復運動を用いて制御軸を回転駆動するアクチュエータと、を有し、制御軸に対する制御リンクの揺動中心を制御軸の回転中心から偏心させ、制御軸の回転に伴う制御リンクの揺動中心位置の相対的な位置変化により機関圧縮比を可変制御する内燃機関の可変圧縮比機構において、アクチュエータは、制御軸に連結されるアクチュエータシャフトと、アクチュエータシャフトに形成されたねじ部に係合してアクチュエータシャフトの円周方向に回転可能なアクチュエータシャフト駆動部材と、有し、アクチュエータシャフト駆動部材を回転駆動させることによってアクチュエータシャフトを往復運動させるものであって、アクチュエータシャフトのねじ部には、アクチュエータシャフト軸方向で膜厚が異なるように皮膜処理が施されていることを特徴としている。 The present invention includes an upper link coupled to a piston via a piston pin, a lower link coupled to the upper link and a crankpin of the crankshaft, and a control shaft extending substantially parallel to the crankshaft along the cylinder row direction. A control link having one end pivotably coupled to the control shaft and the other end coupled to the lower link, and an actuator that rotationally drives the control shaft using the reciprocating motion of the actuator shaft. A variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine that eccentrically controls the swing center of the control link from the rotation center of the control shaft and variably controls the engine compression ratio by the relative position change of the swing center position of the control link accompanying the rotation of the control shaft in the actuator, the actuator shaft coupled to the control shaft, engaged with the threaded portion formed on the actuator shaft An actuator shaft driving member rotatable in the circumferential direction of the actuator shaft, and reciprocatingly moving the actuator shaft by rotationally driving the actuator shaft driving member. The film treatment is performed so that the film thickness differs in the axial direction .
本発明によれば、アクチュエータシャフトの径を大きくすることなく、高応力下にあるアクチュエータシャフトの強度及び耐久性を向上させることができる。また、アクチュエータシャフトの外周面に対して皮膜処理する場合、例えば、浸漬処理をする皮膜では、加工性が良いものとなる。 According to the present invention, the strength and durability of an actuator shaft under high stress can be improved without increasing the diameter of the actuator shaft. In addition, when a coating process is performed on the outer peripheral surface of the actuator shaft, for example, a film that is subjected to a dipping process has good workability.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構の前提となる基本構成を示すものであって、直列4気筒エンジンへの適用例を示している。尚、図1は、最高圧縮比の設定状態におけるピストン上死点近傍の状態を示している。 FIG. 1 shows a basic configuration as a premise of a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine according to the present invention, and shows an application example to an in-line four-cylinder engine. FIG. 1 shows a state in the vicinity of the top dead center of the piston when the maximum compression ratio is set.
シリンダブロック11には、各気筒毎に円筒状のシリンダ12が形成されると共に、各シリンダ12の周囲にウォータージャケット13が形成されている。各シリンダ12内にはピストン14が昇降可能に配設されており、各ピストン14のピストンピン15と、クランクシャフト16のクランクピン17とは、複リンク式の可変圧縮比機構を介して機械的に連携されている。尚、18はカウンターウエイトである。
In the
上記の可変圧縮比機構は、クランクピン17に相対回転可能に外嵌するロアーリンク21と、このロアーリンク21とピストンピン15とを連携するアッパーリンク22と、クランクシャフト16と平行に気筒列方向へ延びる制御軸23と、この制御軸23に偏心して設けられた偏心カム24と、この偏心カム24とロアーリンク21とを連携する制御リンク25と、制御軸23を所定の制御範囲内で回転駆動すると共に、所定の回転位置に保持する駆動手段としてのアクチュエータ30と、を備えている。尚、制御軸23は、鍛造または鋳造により製造されている。
The variable compression ratio mechanism includes a
ロッド状をなすアッパーリンク22の上端部はピストンピン15に相対回転可能に連結されており、下端部は連結ピン26を介してロアーリンク21に相対回転可能に連結されている。制御リンク25の一端はロアーリンク21に連結ピン38を介して相対回転可能に連結されており、制御リンク25の他端は偏心カム24に相対回転可能に外嵌されている。
The upper end portion of the rod-like
図2は、図1に示す可変圧縮比機構からアクチュエータシャフト32(後述)及び円筒部材34(後述)を含むアクチュエータ機構の要部を抜き出して示した説明図である。 FIG. 2 is an explanatory view showing an essential part of an actuator mechanism including an actuator shaft 32 (described later) and a cylindrical member 34 (described later) extracted from the variable compression ratio mechanism shown in FIG.
図2に示すように、制御軸23は、シリンダブロック11の下部に回転可能に支持される略棒状の軸部27と、軸部27の外周面から軸部27の半径方向外側に突出してアクチュエータシャフト32の一端に連結された連結部28と、から大略構成されている。
As shown in FIG. 2, the
軸部27は、シリンダブロック11の気筒間隔壁(図示せず)の下部に設けられた主軸受部(図示せず)に回転可能に支持される主軸29と、上述した偏心カム24とから大略構成されており、偏心カム24の回転中心Pは、主軸29の回転中心Qに対して偏心している。
The
連結部28は、制御軸23軸方向に沿って離間し、かつ互いに対向する一対のフランジ40を備え、これら一対のフランジ40,40には、制御軸23の半径方向に細長く延びるスリット37がそれぞれ形成されている。つまり、各フランジ40,40は、それぞれ略二股形状を成すよう形成されている。
The connecting
アクチュエータ30は、図1に示すようにケーシング31内に進退可能に配設されるアクチュエータシャフト32と、このアクチュエータシャフト32の基端側(後端)の雄ねじ部33に螺合する雌ねじ部36が内周面に形成された円筒部材34と、を有している。この円筒部材34は、アクチュエータ駆動部材に相当するものであって、図外の制御部(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、モータ又は油圧ポンプ等の駆動源により軸回りに回転駆動される。
As shown in FIG. 1, the
アクチュエータシャフト32は、図2に示すように、制御軸23と直交する方向に沿って配設されており、自身の長手方向(アクチュエータシャフト32軸方向)に沿って往復移動する。このアクチュエータシャフト32の一端(先端)は、円筒形状を成し、この円筒内面に回転可能となるように棒状のピン35が配置されている。そして、アクチュエータシャフト32と制御軸23は、アクチュエータシャフト32の一端を制御軸23の連結部28に設けられた一対のフランジ40,40間に挟み、かつ上記円筒内面に回転可能に配置されたピン35の両端を一対にフランジ40,40にそれぞれ形成された一対のスリット37,37に摺動可能に係合させることで連結されている。尚、ピン35の両端は、スリット37の摺動面37aと略同じ幅を有している。
As shown in FIG. 2, the
ここで、可変圧縮比機構の動作について簡単に説明すると、上記制御部により円筒部材34が回転駆動されると、この円筒部材34に螺合するアクチュエータシャフト32が往復動する。具体的には、アクチュエータ30は、アクチュエータシャフト32と円筒部材34とによって構成されたいわゆる送りねじ構造により、アクチュエータシャフト32の往復動を実現させている。これにより、ピン35のスリット37内での摺動動作を伴いながら、連結部28を介して制御軸23が所定の方向に回転する。このアクチュエータ30は、不用意にアクチュエータシャフト32が往復移動することのないように、雄ねじ部33と円筒部材34の雌ねじ部36との螺合部分を介してアクチュエータシャフト32の回転運動をアクチュエータシャフト32の往復運動に変換する構成となっている。
Here, the operation of the variable compression ratio mechanism will be briefly described. When the
そして機関運転状態に応じて制御軸23を回動することにより、偏心カム24に外嵌する制御リンク25の揺動支点が変化し、ロアーリンク21及びアッパーリンク22の姿勢が変化して、ピストン14の上方に画成される燃焼室の圧縮比が可変制御される。
Then, by rotating the
この可変圧縮比機構においては、アクチュエータシャフト32が前進すると圧縮比が連続的に増加し、アクチュエータシャフト32が後退すると圧縮比が連続的に低下するように設定されている。
In this variable compression ratio mechanism, the compression ratio is continuously increased when the
このような可変圧縮比機構では、ピストンピン15とクランクシャフト16とが2つのリンク22,21のみで連携されているため、例えばリンク部材を3つ以上用いるものに比して構成が簡素化される。また、ロアーリンク21に制御リンク25が連結されている等の関係で、この制御リンク25や制御軸23を、比較的スペースに余裕のある機関下方側へ配置することができ、機関搭載性に優れている。
In such a variable compression ratio mechanism, since the
リンク機構からのねじりトルクによる引っ張り及び曲げ等の荷重(負荷荷重)がアクチュエータシャフト32に入力されると、アクチュエータシャフト32は、図3に示すように、曲げ変形を生じこの変形に応じて応力が発生することになる。
When a load (load load) such as pulling and bending due to torsional torque from the link mechanism is input to the
ここで、アクチュエータシャフト32自体は、非回転部材(往復動のみ)であり、上記のような負荷荷重が入力されると、図4に示すように、この負荷荷重に応じて高応力となる高応力部位が常に同じ部位に集中する。また、アクチュエータシャフト32の引っ張り応力、圧縮応力は、上記負荷荷重の作用する方向で大きい傾向があり、常に特定部位の応力条件が厳しいものとなる。
Here, the
一方、アクチュエータシャフト32に螺合する円筒部材34には、アクチュエータシャフト32との噛み合い部分(雌ねじ部36)においてアクチュエータシャフト32に作用する負荷荷重の反作用として圧縮応力を受けることになる(図4参照)。しかしながら、円筒部材34は回転部材であり、アクチュエータシャフト32の往復位置、すなわち設定圧縮比によってそれぞれ異なる部位が高応力となる。
On the other hand, the
よって、アクチュエータシャフト32では、圧縮比の設定値によらず常に特定部位が高応力下になるのに対して、円筒部材34は、同様に高応力となる部位が一部に見られるものの、圧縮比の設定によって自身の回転位置が異なるため、エンジンライフで捉えた場合、アクチュエータシャフト32の応力条件は、円筒部材34に比べて圧倒的に厳しい状況となる。
Therefore, in the
そこで、本発明では、より応力条件の厳しいアクチュエータシャフト32に着目して、アクチュエータシャフト32の雄ねじ部33の表面のみに皮膜処理を施すことで、効果的に高応力に対応する。
Therefore, in the present invention, focusing on the
アクチュエータシャフト32と円筒部材34とによって構成されたいわゆる送りねじ構造においては、アクチュエータシャフト32と円筒部材34とのねじ山同士で、適当な隙間(バックラッシュ)が存在する。
In a so-called feed screw structure constituted by the
本発明に適用している上述したような可変圧縮比機構では、特に燃焼圧力が低く、リンク慣性力が支配的になる低負荷かつ高回転での運転時に、制御軸23には交番トルク(向きと大きさが時間によって変わるトルク)が作用する特徴がある。この交番トルクは、アクチュエータシャフト32へ交番負荷荷重として作用し、上記送りねじ構造においてバックラッシュがガタとなり異音発生の原因となる。
In the variable compression ratio mechanism as described above applied to the present invention, an alternating torque (direction) is applied to the
この異音低減措置として、バックラッシュの低減が考えられるが、単純このバックラッシュを低減してしまうと、異音の低減には効果的である一方で、上記送りねじ構造でのフリクションの増大から駆動エネルギも増加することになり、アクチュエータシステム全体での損失が無視できなくなる虞がある。 As this noise reduction measure, reduction of backlash can be considered, but simply reducing this backlash is effective in reducing noise, but from the increase of friction in the feed screw structure. The driving energy also increases, and there is a possibility that the loss in the entire actuator system cannot be ignored.
また、アクチュエータシャフト32に雄ねじ部33を加工する際に、低圧縮比側(図3における雄ねじ部33のアクチュエータシャフト32軸方向右側)のみバックラッシュを低減するような工程を織り込むことは、技術的に非常に困難であり、かつコスト高騰が避けられない。
In addition, when machining the
図5は、上記送りねじ構造、すなわちアクチュエータシャフト32の雄ねじ部33及び円筒部34の雌ねじ部36に、ボールねじを適用した場合と、台形ねじを適用した場合とを例として本発明の要部となる皮膜処理例を模式的に示した説明図である。
FIGS. 5A and 5B show an example of the case where a ball screw and a trapezoidal screw are applied to the feed screw structure, that is, the
(a)高圧縮比側の膜厚を厚くする場合
雄ねじ部33の軸方向全長に皮膜処理を行うものの、雄ねじ部33の高圧縮比側(図5における左側)の膜厚を雄ねじ部33の低圧縮比側(図5における右側)の膜厚よりも相対的に厚くする。
(A) When the film thickness on the high compression ratio side is increased Although the coating treatment is performed on the entire length of the
雄ねじ部33の高圧縮比側(図5における左側)は、高負荷条件で特に高応力となるため、例えば硬質クロムメッキ等で耐摩耗性の向上を図る。
Since the high compression ratio side (left side in FIG. 5) of the
(b)低圧縮比側の膜厚を厚くする場合
雄ねじ部33の軸方向全長に皮膜処理を行うものの、雄ねじ部33の低圧縮比側(図5における右側)の膜厚を雄ねじ部33の高圧縮比側(図5における左側)の膜厚よりも相対的に厚くする。
(B) Increasing the film thickness on the low compression ratio side Although the coating treatment is performed on the entire length of the
低圧縮比時の交番荷重による異音発生抑制の為に、雄ねじ部33の低圧縮比側(図5における右側)は、バックラッシュを低減する必要がある。そこで処理皮膜の膜厚を、雄ねじ部33の高圧縮比側に比べて低圧縮比側を厚くすることで、アクチュエータシャフト32軸方向でバックラッシュ量を変化させ、雄ねじ部33の低圧縮比側のバックラッシュ量を相対的に小さくする。
In order to suppress the generation of abnormal noise due to the alternating load at the time of the low compression ratio, the low compression ratio side (the right side in FIG. 5) of the
これによって、交番荷重の影響をうける低圧縮比設定側では、極力バックラッシュを小さくすることができる。また、高荷重となる高圧縮比設定側では、アクチュエータシャフト32の駆動エネルギを抑制するために、膜厚を薄くすることで適度にバックラッシュを与え、雄ねじ部33と雌ねじ部36との間のフリクションを低圧縮比側よりも低くすることができる。
As a result, the backlash can be reduced as much as possible on the low compression ratio setting side that is affected by the alternating load. Further, on the high compression ratio setting side where the load is high, in order to suppress the drive energy of the
(c)低圧縮比側近傍のみに皮膜処理を施す場合
雄ねじ部33の低圧縮比側(図5におけす右側)にのみ皮膜処理を施し、雄ねじ部33の高圧縮比側(図5におけす左側)には皮膜処理を施さない。これにより、上記(b)のように皮膜処理を施した場合と同様の作用効果を得られると共に、上記(b)よりも皮膜処理を施し処理面積を小さくすることでコスト低減を図ることができる。
(C) When the coating treatment is performed only in the vicinity of the low compression ratio side The coating treatment is performed only on the low compression ratio side (right side in FIG. 5) of the
また、上記(a)〜(c)いずれの場合もDLC(diamond like carbon)処理が適用でき、このDLC処理を適用した場合、オイル性状によらずほぼ一定の摩擦係数とすることが可能となる。摩擦係数がほぼ一定にできるということは、例えば、可変圧縮比機構のアクチュエータの場合では、設定圧縮比を一定値に保持する場合に、保持エネルギを予測管理することが容易になり、特に可変圧縮比機構との組み合わせでは有効である。そして、上記送りねじ構造に、例えば台形ねじを適用している場合、雄ねじ部33と雌ねじ部36との接触面の摩擦係数が安定していると、保持エネルギの制御が容易になる。
In any of the cases (a) to (c), DLC (diamond like carbon) treatment can be applied. When this DLC treatment is applied, it is possible to obtain a substantially constant friction coefficient regardless of oil properties. . The fact that the friction coefficient can be made substantially constant means that, for example, in the case of an actuator of a variable compression ratio mechanism, when the set compression ratio is held at a constant value, it is easy to predict and manage the held energy, and in particular, variable compression ratio. It is effective in combination with a ratio mechanism. When, for example, a trapezoidal screw is applied to the feed screw structure, the holding energy can be easily controlled if the friction coefficient of the contact surface between the
また、アクチュエータシャフト32の雄ねじ部33に対して、アクチュエータシャフト32軸方向で異なる種類の皮膜処理を行うようにしてもよい。
Further, different types of coating treatment may be performed on the
そして、上記送りねじ構造を、一般的な台形ねじ、またはボールねじとすることで、加工コストを低減することができる。また、送りのリードを変えることで、要求する応答性を容易に設定・制御することができる。特に送りのリードがJIS標準系列(JIS B 0216,JIS B 1192)よりも低リードである場合には、アクチュエータシャフト32に作用する荷重によって、円筒部材34の回転角度は、標準リードよりも増加する傾向になり、軸方向及び軸直角方向に荷重をアクチュエータシャフト32に組み合わされる円筒部材34は、微小な軸方向変位でも、その回転角度を迅速に変化させ、高応力部位をより高範囲で支えることで、高応力が一部に集中することを避けることができる。また、特定部位に高応力が集中することを避けることは、疲労強度での繰り返し数の低減につながり、アクチュエータ30の長寿命に貢献することになる。
And the processing cost can be reduced by making the said feed screw structure into a general trapezoidal screw or a ball screw. Also, by changing the feed lead, the required responsiveness can be easily set and controlled. In particular, when the feed lead is a lower lead than the JIS standard series (JIS B 0216, JIS B 1192), the rotation angle of the
尚、上述した実施形態においては、アクチュエータシャフト32及び円筒部材34を含むアクチュエータ30がシリンダ12軸線と略平行となるようにエンジン側方に配置されているが、アクチュエータ30を、図6または図7に示すようにエンジンに対して配置することも可能である。図6は、アクチュエータ30がシリンダ12軸線に対して傾いた状態でエンジン側方に配置されたものである。図7は、アクチュエータ30がエンジン下方に配置されたものである。
In the above-described embodiment, the
また、本発明が適用される可変圧縮比機構において、円筒部材34の雌ねじ部36の長さ(ねじの軸線方向の長さ)を、アクチュエータシャフト32の雄ねじ部の長さ(ねじの軸線方向の長さ)よりも短く構成し、雌ねじ部36がねじの軸線方向全域で雄ねじ部33に常に螺合するようにした場合には、アクチュエータシャフト32の雄ねじ部33に皮膜処理を施すことで、円筒部材34の雌ねじ部36に皮膜処理を施す場合よりも皮膜寿命を相対的に長くすることができる。
In the variable compression ratio mechanism to which the present invention is applied, the length of the
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。 The technical idea of the present invention that can be grasped from the above embodiment will be listed together with the effects thereof.
(1) ピストンにピストンピンを介して連結されるアッパーリンクと、アッパーリンクとクランクシャフトのクランクピンとに連結されるロアリンクと、気筒列方向に沿ってクランクシャフトと略平行に延びる制御軸と、一端が制御軸に揺動可能に連結され、他端がロアリンクに連結される制御リンクと、アクチュエータシャフトの往復運動を用いて制御軸を回転駆動するアクチュエータと、を有し、制御軸に対する制御リンクの揺動中心を制御軸の回転中心から偏心させ、制御軸の回転に伴う制御リンクの揺動中心位置の相対的な位置変化により機関圧縮比を可変制御する内燃機関の可変圧縮比機構において、制御軸に連結されるアクチュエータシャフトには、皮膜処理が施されている。これによって、アクチュエータシャフトの径を大きくすることなく、高応力下にあるアクチュエータシャフトの強度及び耐久性を向上させることができる。また、アクチュエータシャフトの外周面に対して皮膜処理する場合、例えば、浸漬処理をする皮膜では、加工性が良いものとなる。 (1) an upper link coupled to the piston via a piston pin, a lower link coupled to the upper link and a crankpin of the crankshaft, a control shaft extending substantially parallel to the crankshaft along the cylinder row direction, A control link having one end pivotably connected to the control shaft and the other end connected to the lower link, and an actuator that rotationally drives the control shaft using the reciprocating motion of the actuator shaft. In a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine in which the link compression center is decentered from the rotation center of the control shaft and the engine compression ratio is variably controlled by the relative position change of the control link swing center position accompanying the rotation of the control shaft. The actuator shaft connected to the control shaft is subjected to a film treatment. Thereby, the strength and durability of the actuator shaft under high stress can be improved without increasing the diameter of the actuator shaft. In addition, when a coating process is performed on the outer peripheral surface of the actuator shaft, for example, a film that is subjected to a dipping process has good workability.
(2) 上記(1)に記載の内燃機関の可変圧縮比機構において、アクチュエータは、アクチュエータシャフトと、アクチュエータシャフトに形成されたねじ部に係合してアクチュエータシャフトの円周方向に回転可能なアクチュエータシャフト駆動部材と、有し、アクチュエータシャフト駆動部材を回転駆動させることによってアクチュエータシャフトを往復運動させるものであって、アクチュエータシャフトのねじ部に皮膜処理が施されている。 (2) In the variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to (1), the actuator includes an actuator shaft and an actuator that engages with a screw portion formed on the actuator shaft and can rotate in a circumferential direction of the actuator shaft. And a shaft driving member that reciprocates the actuator shaft by rotationally driving the actuator shaft driving member, and the threaded portion of the actuator shaft is coated.
可変圧縮比機構では、ピストンに加わる燃焼荷重、及びピストンを始めとする主運動系部品の慣性力が、制御軸にトルクとして作用し、制御軸に連結されるアクチュエータシャフトには、軸方向、軸直角方向の合力が作用する。この合力はすなわちアクチュエータシャフトに曲げ変形を作用させる。 In the variable compression ratio mechanism, the combustion load applied to the piston and the inertial force of the main motion system components such as the piston act as torque on the control shaft. A resultant force in the perpendicular direction acts. This resultant force causes bending deformation to act on the actuator shaft.
自身が回転せずに往復動のみを行うアクチュエータシャフトは、常に特定部位が高応力になる。一方で、アクチュエータシャフトに組み合わされ、アクチュエータシャフト円周上を回転するアクチュエータ駆動部材(円筒部材34)は、アクチュエータシャフトの軸方向位置によって、適時その回転角度が変わるため、高応力部位が特定されず広範囲に渡る。そこで、常に、高応力にさらされるアクチュエータシャフト側のねじ部(雄ねじ部33)に皮膜処理を施すことで、加工工数を抑制しつつ、強度・耐久性を向上させることができる。 In an actuator shaft that reciprocates only without rotating itself, a specific part always has high stress. On the other hand, the actuator drive member (cylindrical member 34) that is combined with the actuator shaft and rotates on the circumference of the actuator shaft changes the rotation angle in a timely manner depending on the axial position of the actuator shaft. Extensive. Therefore, by applying a coating process to the threaded portion (male threaded portion 33) on the actuator shaft side that is constantly exposed to high stress, the strength and durability can be improved while suppressing the number of processing steps.
(3) 上記(2)に記載の内燃機関の可変圧縮比機構において、アクチュエータシャフトのねじ部には、アクチュエータシャフト軸方向で膜厚が異なるように皮膜処理が施されている。これによって、アクチュエータシャフトのねじ部への皮膜処理の膜厚をアクチュエータシャフト軸方向で変化させることにより、バックラッシュ量を簡単に調整することができる。また、圧縮比の設定が変化する可変圧縮比機構では、アクチュエータへの負荷荷重の性質が圧縮比の高低で異なるが、圧縮比の高低に応じて変化する負荷荷重の性質に応じた処理をアクチュエータシャフトに施すことが可能となる。 (3) In the variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine described in (2) above, the threaded portion of the actuator shaft is coated so that the film thickness differs in the direction of the actuator shaft axis. Thus, the backlash amount can be easily adjusted by changing the film thickness of the film treatment on the threaded portion of the actuator shaft in the axial direction of the actuator shaft. In the variable compression ratio mechanism where the setting of the compression ratio changes, the load load on the actuator differs depending on the compression ratio, but the process according to the load load that changes depending on the compression ratio is applied to the actuator. It can be applied to the shaft.
(4) 上記(2)または(3)に記載の内燃機関の可変圧縮比機構は、具体的には、アクチュエータシャフトのねじ部のアクチュエータシャフト軸方向の一端側にアクチュエータ駆動部材が位置するほど圧縮比が相対的に低圧縮比となるものであって、皮膜処理がねじ部の少なくともアクチュエータシャフト軸方向の一端側に施されている。これによって、交番荷重が作用する低圧縮比設定時の異音発生を抑制することができる。 (4) The variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine according to (2) or (3) is more specifically compressed as the actuator driving member is positioned at one end side in the actuator shaft axial direction of the threaded portion of the actuator shaft. The ratio is a relatively low compression ratio, and the coating is applied to at least one end side of the screw shaft in the axial direction of the actuator. As a result, it is possible to suppress the generation of abnormal noise when setting a low compression ratio at which an alternating load acts.
(5) 上記(1)〜(4)のいずれかに記載の内燃機関の可変圧縮比機構において、アクチュエータシャフトに施された処理皮膜は、DLC皮膜である。 (5) In the variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to any one of (1) to (4), the treatment film applied to the actuator shaft is a DLC film.
これによって、潤滑油の性状によらずほぼ一定の摩擦係数を保つことができる。またフリクションを大幅に低減することができるので、アクチュエータシャフトの駆動エネルギを抑制することができる。 As a result, a substantially constant friction coefficient can be maintained regardless of the properties of the lubricating oil. In addition, since the friction can be greatly reduced, the drive energy of the actuator shaft can be suppressed.
(6) 上記(2)〜(5)のいずれかに記載の内燃機関の可変圧縮比機構は、具体的には、アクチュエータシャフトのねじ部は台形ねじである。 (6) In the variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to any one of (2) to (5), specifically, the thread portion of the actuator shaft is a trapezoidal screw.
(7) 上記(2)〜(5)のいずれかに記載の内燃機関の可変圧縮比機構は、具体的には、アクチュエータシャフトのねじ部はボールねじである。 (7) In the variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to any one of (2) to (5), specifically, the thread portion of the actuator shaft is a ball screw.
14…ピストン
17…クランクピン
21…ロアリンク
22…アッパーリンク
23…制御軸
25…制御リンク
27…軸部
28…連結部
30…アクチュエータ
32…アクチュエータシャフト
33…雄ねじ部
34…円筒部材
36…雌ねじ部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
アクチュエータは、制御軸に連結されるアクチュエータシャフトと、アクチュエータシャフトに形成されたねじ部に係合してアクチュエータシャフトの円周方向に回転可能なアクチュエータシャフト駆動部材と、有し、アクチュエータシャフト駆動部材を回転駆動させることによってアクチュエータシャフトを往復運動させるものであって、
アクチュエータシャフトのねじ部には、アクチュエータシャフト軸方向で膜厚が異なるように皮膜処理が施されていることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構。 An upper link connected to the piston via a piston pin, a lower link connected to the upper link and the crankpin of the crankshaft, a control shaft extending substantially parallel to the crankshaft along the cylinder row direction, and one end controlled A control link connected to the shaft in a swingable manner and having the other end connected to the lower link, and an actuator that rotationally drives the control shaft using the reciprocating motion of the actuator shaft. In a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine in which the dynamic center is decentered from the rotation center of the control shaft and the engine compression ratio is variably controlled by the relative position change of the swing center position of the control link accompanying the rotation of the control shaft.
The actuator includes an actuator shaft coupled to the control shaft, and an actuator shaft driving member that engages with a screw portion formed on the actuator shaft and is rotatable in the circumferential direction of the actuator shaft. Reciprocating the actuator shaft by rotationally driving,
A variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine, characterized in that a film treatment is applied to a thread portion of an actuator shaft so that the film thickness varies in the axial direction of the actuator shaft .
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
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JP2002115571A (en) * | 2000-10-12 | 2002-04-19 | Nissan Motor Co Ltd | Variable compression ratio mechanism for internal combustion engine |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001248708A (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Nsk Ltd | Rolling device |
JP2002115571A (en) * | 2000-10-12 | 2002-04-19 | Nissan Motor Co Ltd | Variable compression ratio mechanism for internal combustion engine |
JP2005337967A (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Juki Corp | Dispenser |
JP2006177522A (en) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Kayaba Ind Co Ltd | Screw screw mechanism |
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