JP2010007620A - 内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アッパピンとアッパリンクとの連結部の潤滑性向上に好適な内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置を提供する。
【解決手段】内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置であり、ピストン３の上死点からの下降行程におけるアッパリンク５の他端のボス部５Ａに向かって、下方より潤滑油を噴射するオイルジェット３０を設けると共に、前記アッパリンク５の他端のボス部５Ａに前記オイルジェット３０から噴射された潤滑油をアッパピン６との軸受け嵌合部に導入する導入通路としての油穴２１を形成し、前記ピストン３の下降行程において、アッパリンク５のボス部５Ａに設けた導入通路を介して、前記オイルジェット３０より噴射された潤滑油を、アッパピン６との軸受け嵌合部に導入するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のピストンとクランク軸とを複リンクにより連結する複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置に関し、特に、アッパリンクとロアリンクとのリンク連結部の潤滑に好適な内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置に関するものである。

従来から内燃機関のピストンとクランク軸とを複リンクにより連結する複リンク式ピストンクランク機構が提案されている（特許文献１，２参照）。

これは、ピストンのピストンピンに連結されるアッパリンクと、このアッパリンクとクランクシャフトのクランクピンとを連結するロアリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端が前記ロアリンクに連結されるコントロールリンクと、を備えている。そして、前記アッパリンクとロアリンクとは、アッパピンを介して互いに回転可能に連結され、前記コントロールリンクとロアリンクとは、コントロールピンを介して互いに回転可能に連結されている。このような複リンク式のピストンクランク機構におけるロアリンクは、ピストンが受けた燃焼圧力をアッパリンクを介してアッパピンより受け取り、コントロールピンを支点とする揺動動作によりクランクピンに力を伝達する。
特開２００１−２２７３６７号公報 特開２００２-６１５０１号公報

ところで、上記のようなロアリンクには、ピストンが受けた最大燃焼ガス圧力が、ピストンピン、アッパリンクを介して、アッパピン軸受部から入力される。それと同時に、この荷重と慣性力がつりあうように、クランクピン軸受部やコントロールピン軸受部にも荷重が発生する。従って、各々の軸受部の面圧は、一般的な単リンク式のレシプロエンジンに比べて厳しいものとなり、摩耗や焼き付きを防ぐために、十分な潤滑状態を維持することが求められる。

しかしながら、上記従来の構成では、アッパピンの両端を支持するよう二股状となったロアリンクの端部にアッパピンの両端を圧入し、圧入部で挟まれたアッパピンの中間領域によりアッパリンク下端を軸受け支持する構造が採用されると共に、その軸受け面圧を抑制するようアッパリンクのボス部幅寸法をできるだけ大きくする構造となっている。このため、アッパリンクのボス部とその両側に配置されるロアリンクとのクリアランスが小さくする傾向となり、前記クリアランスを経由しての前記軸受け部への潤滑油の供給による冷却が十分に行えない不具合があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、アッパピンとアッパリンクとの連結部の潤滑性向上に好適な内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置であり、ピストンの上死点からの下降行程におけるアッパリンクの他端のボス部に向かって、下方より潤滑油を噴射するオイルジェットを設けると共に、前記アッパリンクの他端のボス部に前記オイルジェットから噴射された潤滑油をアッパピンとの軸受け嵌合部に導入する導入通路を形成し、前記ピストンの下降行程において、アッパリンクのボス部に設けた導入通路を介して、前記オイルジェットより噴射された潤滑油を、アッパピンとの軸受け嵌合部に導入するようにした。

したがって、本発明では、ピストンの上死点からの下降行程におけるアッパリンクの他端のボス部に向かって、下方より潤滑油を噴射するオイルジェットを設けると共に、前記アッパリンクの他端のボス部に前記オイルジェットから噴射された潤滑油をアッパピンとの軸受け嵌合部に導入する導入通路を形成し、前記ピストンの下降行程において、アッパリンクのボス部に設けた導入通路を介して、前記オイルジェットより噴射された潤滑油を、アッパピンとの軸受け嵌合部に導入するようにしたため、オイルジェットから上方へ噴出された潤滑油が、下降移動するアッパリンクのボス部に突き当たり、導入通路を介してアッパピンとの軸受け嵌合部に確実に供給することができる。その際、軸受け嵌合部は導入通路が形成されている領域で負圧状態となるため、潤滑油は確実に軸受け嵌合部へ導入される。このため、アッパピンとアッパリンクとの連結部の潤滑性を向上させることができる。

以下、本発明の内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置を各実施形態に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図７は本発明を適用した内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置の第１実施形態を示し、図１は複リンク式ピストンクランク機構の概略構成図、図２はロアリンクの斜視図、図３はアッパピン軸受け部の縦断面図および横断面図、図４は複リンク式ピストンクランク機構の側面図、図５は潤滑油を噴射するオイルジェットの詳細図、図６は潤滑装置を含めた複リンク式ピストンクランク機構の概略構成図、図７は潤滑油の供給経路を示す説明図である。

図１により、先ず、複リンク式ピストンクランク機構を可変圧縮比機構として構成した構成例に基づいて概略を説明する。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１の気筒列に沿って形成された複数のシリンダ２内に昇降可能に配設されたピストン３にピストンピン４を介して連結されるアッパリンク５と、アッパリンク５の他端にアッパピン６を介して一端が連結されると共に中央部がクランク軸１１のクランクピン１１Ａに揺動可能に支持されるロアリンク７と、ロアリンク７の他端にコントロールピン８を介して連結されるコントロールリンク９とを備える。前記コントロールリンク９の他端は、制御軸１０の偏心軸１０Ａに揺動可能に支持されている。アッパリンク５とロアリンク７とを互いに回転可能に連結するアッパピン６はアッパピン軸受け部６Ａを構成する。また、ロアリンク７とコントロールリンク９とを互いに回転可能に連結するコントロールピン８はコントロールピン軸受け部８Ａを構成する。

クランク軸１１は、複数の図示しないジャーナル部とクランクピン１１Ａとを備え、シリンダブロック１とラダーフレーム１２とで構成する図示しない主軸受に、ジャーナル部が回転自在に支持されている。前記クランクピン１１Ａは、ジャーナル部から所定量偏心しており、ここにロアリンク７が回転自在に連結されている。

前記ロアリンク７は、図２に示すように、アッパピン軸受け部６Ａに連結される部分とコントロールピン軸受け部８Ａに連結される部分との２部材を結合して構成され、これら２部材の分割面にクランクピン軸受部７Ａを形成して、前記クランクピン１１Ａに嵌合させている。ロアリンク７に連結するクランクピン１１Ａ、アッパピン６、及びコントロールピン８の連結位置は、同一直線上ではなく、略三角形状をなすように配置されている。

図１に戻り、前記制御軸１０は、ラダーフレーム１２と軸受けキャップ１３とで形成した図示しない軸受け部に回動可能に支持される。前記制御軸１０の偏心軸１０Ａは、制御軸１０の回転角度位置を制御することにより、その支持位置を可変制御することができる。図示しないが、制御軸１０の軸端には、ウォームホイールが結合され、このウォームホイールに噛合うウォームギヤをアクチュエータモータにより回転駆動することにより、制御軸１０の回転角度位置が制御される。なお、符号１４はオイルパンを示している。

この複リンク式ピストンクランク機構による可変圧縮比機構では、アクチュエータモータにより制御軸１０の回転位置を制御し、偏心軸１０Ａが上方に偏心されている場合にはピストン３の上死点位置が最も低くなり最も低い圧縮比とできる一方、偏心軸１０Ａを制御軸１０を回転させて徐々に下方に変位させるに連れてピストン３の上死点位置が上昇されて高圧縮比側に移行し、偏心軸１０Ａが最下方に偏心された場合にはピストン３の上死点位置が最も高くでき最も高い圧縮比とすることができる。本機構によるピストンモーションは単振動に近い特徴があり、上死点付近のピストン３の移動量が少ない特徴を有している。

図示しない機関コントローラには、機関回転数、機関負荷、吸入負圧、排気温度、水温センサ等よりの冷却水温、吸気温度、および、ノックセンサよりのノック信号等の各信号が入力される。機関コントローラはこれらの入力信号に基づいて、機関の運転状態を判定し、運転状態に応じた機関の目標圧縮比を演算し、演算で得た目標圧縮比となるようアクチュエータモータへの回転角度位置指令を出力する。アクチュエータモータの回転角度位置は内蔵された図示しないモータエンコーダにより検出されて機関コントローラへフィードバックされる。

前記可変圧縮比機構は、機関コントローラにより、機関の低負荷低回転領域（ＥＧＲ成層燃焼モード（第１の燃焼モード）での内部ＥＧＲ領域）においては、アクチュエータモータおよび複リンク式ピストンクランク機構を作動させてピストン３上死点位置を上昇させて高圧縮比に設定される。機関負荷若しくは機関回転が上昇するに連れてピストン３上死点位置を下げ、圧縮比を低下させ（「内部＋外部」ＥＧＲ領域）、高負荷高回転領域（均質燃焼モード（第２の燃焼モード））においては低圧縮比となるよう設定されている。これにより、低負荷低回転領域では燃費を向上させ、高負荷高回転領域ではノッキングの回避により出力を向上させる。

前記ロアリンク７のアッパピン軸受け部６Ａに連結される部材は、図２および図３に示すように、二股部材２０により形成され、二股部材２０を貫通させて形成した貫通穴２０Ａにアッパピン６を圧入することにより、アッパピン６の両端を支持するようにしている。前記アッパリンク５のボス部５Ａは、両側面をロアリンク７の二股部材２０に接触させ、その軸受け穴５Ｂをアッパピン６のロアリンク７への圧入領域に挟まれたアッパピン６の中央領域に嵌合させて配置される。

前記アッパリンク５のアッパピン６と軸受け嵌合するボス部５Ａには、アッパリンク５の上下のピン連結部の中心同士を結ぶ線の延長上に、ボス部５Ａの内外を連通させるよう貫通させた油穴２１を形成している。この油穴２１はアッパリンク５の上下のピン連結部の中心同士を結ぶ線の中心線に沿う向きとされると共にこれを内包するよう、その内径と位置が設定される。油穴２１のボス部５Ａの外径側は、テーパ状に拡径させてもよい。また、この油穴２１は、図３（Ａ）に示すように、ピストンピン４側にオフセットさせて配置している。この油穴２１には、後述するオイルジェットから噴射された潤滑油が供給され、供給された潤滑油は油穴２１を介してボス部５Ａ内に流入し、ボス部５Ａ内面とアッパピン６との摺動面を潤滑するよう作動する。

また、前記ラダーフレーム１２との間で制御軸１０を回動可能に支持する軸受け部１０Ｂを形成する軸受けキャップ１３には、図４および図５に示すように、軸受けキャップ１３の側面から突出させて配置され、潤滑油を上方に向かって噴射するオイルジェット３０を備える。前記オイルジェット３０は、図５に示すように、アッパリンク５の下端に位置するボス部５Ａに向かって潤滑油を噴射するが、垂直に上方に向かって噴射するのではなく、ピストン下降行程中の大半でオイルジェットが油穴に到達するように、クランクシャフトの軸方向から見たときの噴射方向を、噴射された噴霧がシリンダ軸線から離れるような向きに僅かに傾けて（Ａ視）、斜め上方に向けて噴射するよう構成している。ピストンの上昇行程に比べて下降行程では、アッパリンクが上死点から略直立した状態で下降するため、油穴位置の機関左右方向の動きが少なく、ピストン下降行程の大半でオイルジェットを油穴に到達させることができる。このように斜め上方に向けて噴射することにより、噴射されて上方に向かう潤滑油と落下してくる潤滑油との移動経路を異ならせて、両者がぶつかりあうことにより噴射された潤滑油の到達距離の短縮や供給量の不足となることを抑制できる。

前記オイルジェット３０には、図６および図７に示すように、軸受けキャップ１３に設けた油通路３１を介して導入されるよう構成している。前記油通路３１は、制御軸１０の軸受け部１０Ｂを支持する軸受け穴３２に開口されている。前記制御軸１０は中空に形成されて内部にオイルギャラリより潤滑油が供給される構成され、供給された潤滑油は、制御軸１０を半径方向に貫通させた給油穴３３を介して軸受け部１０Ｂおよび偏心軸１０Ａの軸受け面に供給されて、各軸受け部１０Ｂを潤滑すると共に偏心軸１０Ａとコントロールリンク９との連結部を潤滑するようにしている。

前記制御軸１０は、前記したように、図示しないアクチュエータモータにより回転角度制御されることにより、その回転位置が変化される。これに連れて、制御軸１０に設けた各給油穴３３も、その開口角度位置が変化される。前記軸受け部１０Ｂに形成された給油穴３３の開口角度位置は、機関の低負荷低回転領域となる高圧縮比に設定された場合には、開口が上方（実線図示）に位置し、機関負荷若しくは機関回転が上昇するに連れて開口が側方（破線図示）に移動し、高負荷高回転領域となる低圧縮比に設定された場合には開口が下方（破線図示）まで回動した状態となり、前記油通路３１と連通する状態となる。

前記油通路３１中には、クランク軸１１に連動して回転し、その回転位置に応じて開閉するロータリバルブ３４を配置し、ピストン３の下降行程において油通路３１を開口させ、その他の行程では油通路３１を遮断するよう構成している。なお、ロータリバルブ３４によらずに、ピストン３下降行程で開放しその他の行程で閉じる電磁弁で構成してもよい。

以上の構成の内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置の動作について以下に説明する。制御軸１０の内部にはオイルギャラリから潤滑油が供給され、各軸受け部１０Ｂに開口する給油穴３３を経由して、各軸受け部１０Ｂを潤滑すると共に偏心軸１０Ａとコントロールリンク９との連結部を潤滑する。また、油通路３１に配置されたロータリバルブ３４は、ピストン３の下降行程において油通路３１を連通させるよう作動する。

そして、機関の低負荷低回転領域となる高圧縮比に設定された場合には、制御軸１０の軸受け部に給油穴３３を経由して供給された潤滑油は、制御軸１０の回転角度により給油穴３３は上方に開口して、油通路３１とは連通しない状態となっており、油通路３１には潤滑油は供給されない。この低負荷低回転領域では機関は低回転数で運転されており、アッパリンク５のボス部５Ａとアッパピン６とで形成するアッパピン軸受け部６Ａでの摺動速度も低く抑えられる。このため、積極的な潤滑油供給によらなくとも潤滑油膜を良好に保持できる一方、機関低回転時の常時給油によるオイルギャラリでの油圧低下を抑制できる。

機関負荷若しくは機関回転が上昇するに連れて制御軸１０が図示しないアクチュエータモータにより回動される。高負荷高回転領域となる低圧縮比に設定された場合には、給油穴３３の開口位置が下方となり、油通路３１とは連通した状態となる。高負荷高回転領域では、機関は高負荷高回転で運転されるため、オイルギャラリへの潤滑油の供給が増加される一方、潤滑油の油温も上昇される。このため、機関の各部の潤滑部位への潤滑油供給も増加される。

ところで、図８の（Ａ）〜（Ｈ）は、クランク軸１１の回転により圧縮行程を終えたピストン３の上死点に位置するクランク角（０度）の状態から膨張行程および排気行程がなされる、クランク角４５度毎（０°（Ａ）、４５°（Ｂ）、９０°（Ｃ）、１３５°（Ｄ）、１８０°（Ｅ）、２２５°（Ｆ）、２７０°（Ｇ）、３１５°（Ｈ））の各リンクの姿勢を示したものである。クランク軸１１の回転に伴って、複リンク式ピストンクランク機構のクランクピン１１Ａ，ロアリンク７，アッパリンク５及びピストンピン４を介してピストン３がシリンダ２内を下降し、次いで上昇すると共に、ロアリンク７に連結するコントロールリンク９が、下端側の揺動軸心Ｏｃを支点として揺動する。

前記アッパリンク５は、ピストン３が上死点に位置する（クランク角０°）状態から下降を開始し、クランク角が４５°の状態から回動が抑制された直立した状態で下降され、下死点に近づくクランク角度１３５°前後で時計方向への回動を開始するように作動される。

クランク角が４５°を超えた時点で、油通路３１に配置したロータリバルブ３４が開放されて油通路３１が連通され、前記油通路３１に導入された潤滑油はオイルジェット３０に供給され、オイルジェット３０から噴射される。噴射された潤滑油は、回動が抑制されて直立した状態で下降されるアッパリンク５のボス部５Ａに向かって飛翔し、図４および図１１に示すように、ボス部５Ａの下面に設けられた油穴２１を通ってボス部５Ａ内面とアッパピン６との隙間に導入される。

この場合に、アッパリンク５は回動が抑制されて直立した状態で下降されるために、下方に配置したオイルジェット３０から噴射された潤滑油の油滴との相対速度が大きく、油滴が効果的にアッパリンク５のボス部５Ａに突き当たり、ボス部５Ａの下方に開口する油穴２１内に流入する。

また、膨張行程においては、図９の線Ｐで示すように、燃焼ガス圧力による荷重がピストン３からアッパリンク５に作用し、アッパリンク５をロアリンク７に向かって押し下げるよう作動させる。このため、図１０に示すように、ボス部５Ａによりアッパピン６を押し下げるよう作動し、アッパピン６はボス部５Ａ内において潤滑油による浮動状態から相対的に上方に移動する。そして、アッパピン６はボス部５Ａの上方側内面に接触されて両者間で油膜圧力を発生させると共に、ボス部５Ａの下方側内面とアッパピン６との間の隙間空間を大きくして負圧状態となる。このため、油穴２１に向かって飛散した潤滑油は、油穴２１内に吸込まれてボス部５Ａの下方側内面とアッパピン６との間の隙間空間に前記負圧により吸込まれる状態で導入される。なお、ピストン３が下降する吸入行程においては、上記した作動を生じないが、アッパピン６およびアッパリンク５には大きい負荷荷重が作用しないために、ボス部５Ａ内面とアッパピン６との間の潤滑油による浮動状態が良好に維持される。

前記クランク角が１３５°前後に進むと、図８（Ｄ）に示すように、アッパリンク５の時計方向の回動が開始される。この場合には、図１２に示すように、オイルジェット３０から噴射される油滴の飛散方向とアッパリンク５のボス部５Ａに設けた油穴２１の位置とに若干のずれを生じる。このため、クランクピン１１Ａ寄りに、アッパリンク５のボス部５Ａに設ける油穴２１の開口部を、アッパリンク５の上下のピン連結部の中心同士を結ぶ線の延長上からクランクピン１１Ａ側へオフセットさせたり、開口部自体を拡大させるようにすることで、飛散された潤滑油の油滴の供給終了時点を遅らせて、供給量を増大させることができる。

その後のアッパリンク５のボス部５Ａとアッパピン６とのアッパピン軸受け部６Ａの摺動速度は、図９の線Ｖで示すように、徐々に増加されて最高速度に至る。しかしながら、前記したように、ボス部５Ａ内面とアッパピン６との間のアッパピン軸受け部６Ａには、十分な潤滑油が導入されているため、アッパピン軸受け部６Ａの摺動速度の増加に対して十分な潤滑油膜を維持することができる。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）ピストン３にピストンピン４を介して一端が連結されたアッパリンク５と、このアッパリンク５の他端のボス部５Ａに軸受け嵌合するアッパピン６を介して連結され、且つクランクシャフトのクランクピン１１Ａに連結されたロアリンク７と、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端が前記ロアリンク７にコントロールピン８を介して連結されたコントロールリンク９と、を備え、前記ロアリンク７は、前記クランクピン１１Ａが嵌合する略中央のクランクピン軸受部７Ａと、一端部において前記アッパリンク５のボス部５Ａの両側面から突出するアッパピン６の両端を圧入保持する二股部材２０と、他端部において前記コントロールピン８に連結される連結部分と、を備える内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置であり、ピストン３の上死点からの下降行程におけるアッパリンク５の他端のボス部５Ａに向かって、下方より潤滑油を噴射するオイルジェット３０を設けると共に、前記アッパリンク５の他端のボス部５Ａに前記オイルジェット３０から噴射された潤滑油をアッパピン６との軸受け嵌合部に導入する導入通路としての油穴２１を形成し、前記ピストン３の下降行程において、アッパリンク５のボス部５Ａに設けた導入通路を介して、前記オイルジェット３０より噴射された潤滑油を、アッパピン６との軸受け嵌合部に導入するようにしたため、オイルジェット３０から上方へ噴出された潤滑油が、下降移動するアッパリンク５のボス部５Ａに突き当たり、導入通路を介してアッパピン６との軸受け嵌合部に確実に供給することができる。その際、軸受け嵌合部は導入通路が形成されている領域で負圧状態となるため、潤滑油は確実に軸受け嵌合部へ導入される。このため、アッパピン６とアッパリンク５との連結部の潤滑性を向上させることができる。

（イ）導入通路は、アッパリンク５とクランクシャフト軸方向から見た時に、アッパリンク５のピストンピン４の連結部中心とアッパピン６の連結部中心とを結ぶ中心線に沿う向きとされると共にこれを内包するように、アッパリンク５のボス部５Ａを貫通させて設けた油穴２１により構成されているため、上死点から略直立した状態で下降するアッパリンク５に対して下方から噴射されたオイルジェット３０を、確実に油穴２１に供給することができ、潤滑油の供給量を増加させて、下死点付近での摺動速度の増加に対応させることができる。また、アッパピン６の軸方向中心に潤滑油供給の油穴２１を設けるよりも潤滑特性が良い。

（ウ）導入通路は、クランクピン１１Ａ側にオフセットして配置されていることにより、下死点での供給油量を増加させることができる。

（エ）オイルジェット３０は、アッパリンク５の他端ボス部５Ａに向けて斜め上方に潤滑油を噴射することにより、噴射された潤滑油と落下する潤滑油との経路を異ならせて、両者がぶつかりあうことにより噴射された潤滑油の到達距離の短縮や供給量の不足となることを抑制できる。

（オ）オイルジェット３０は、機関の高速運転時に潤滑油を噴射することにより、油温上昇による潤滑性低下に対応させることができると共に、低速運転時におけるオイルギャラリの油圧低下を抑制できる。

（カ）オイルジェット３０は、機関の低圧縮運転時に潤滑油を噴射することにより、燃焼圧力の増加に対応して潤滑性を向上させることができる。

（第２実施形態）
図１３〜図１５は、本発明を適用した内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置の第２実施形態を示し、図１３はアッパリンクのボス部の側面図および底面図、図１４はアッパピン軸受け部の縦断面図、横断面図および底面図、図１５は複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置の動作状態を示す説明図である。本実施形態においては、アッパピン軸受け部６Ａへの潤滑油を導入するための油穴２１に代えてボス側面に設けた油溝とした構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

図１３および図１４において、本実施形態の複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置は、アッパリンク５のボス部５Ａの側面に設けた油溝４０Ａと、前記ボス部５Ａの側面に対面するロアリンク７の二股部材２０の対向するボス部側面に設けた油溝４０Ｂとで、噴射された潤滑油を軸受け面に導入する潤滑油導入穴４０を構成するようにしたものである。

即ち、アッパリンク５のボス部５Ａには、図１３に示すように、アッパリンク５の上下のピン連結部の中心同士を結ぶ線の延長上の両側面に、ボス部５Ａの内外を連通させるように油溝４０Ａを形成している。この油溝４０Ａは、ピストンピン４側にオフセットさせて配置している。

また、ロアリンク７の二股部材２０の対向する面部位に設ける油溝４０Ｂは、複リンク式ピストンクランク機構の下死点近傍の、例えば、クランク角度が９０°前後〜１３５°前後の範囲において、前記アッパリンク５のボス部５Ａの側面に設けた油溝４０Ａと対面する位置に配置している。

また、本実施形態では、中空穴４４による中空状のアッパピン６が用いられており、その肉厚は、アッパリンク５のボス部５Ａに嵌合する中央領域４２とその軸方向両側領域が厚肉に構成されると共にロアリンク７の二股部材２０に圧入される領域では、端部の薄肉部分４３に向かって徐々に肉厚を減少させるよう構成している。このため、ロアリンク７の二股部材２０に設けた油溝４０Ｂが形成された領域の剛性低下をアッパピン６の厚肉部分（中央部分４２および軸方向両側領域）により補強させることができる。また、アッパピン６のボス部５Ａに嵌合する中央領域４２では厚肉に形成されているため、ロアリンク７の二股部材２０への圧入時におけるアッパピン６の中央領域４２の変形を抑制でき、アッパリンク５のボス部５Ａとアッパピン６とで構成するアッパピン軸受け部６Ａの潤滑特性が向上する。

また、前記中空状となったアッパピン６は、その中空穴４４がアッパリンク５を介して連結されるピストンピン４から遠ざかる方向にオフセットされているため、ピストンピン４側で厚肉となるよう形成して曲げ剛性および剪断剛性を向上させており、油溝４０Ｂを設けることによる剛性低下を低減するようにしている。その他の構成は、第１実施形態と同様に構成している。

本実施形態においても、ピストン３が上死点から下降される場合に、クランク角が４５°を超えた時点で、油通路３１に配置したロータリバルブ３４が開放されて油通路３１が連通され、前記油通路３１に導入された潤滑油はオイルジェット３０に供給され、オイルジェット３０から噴射される。噴射された潤滑油は、回動が抑制されて直立した状態で下降されるアッパリンク５のボス部５Ａに向かって飛翔し、図１５に示すように、ボス部５Ａの両側面に設けられた油溝を通ってボス部５Ａ内面とアッパピン６との隙間に導入される。

この場合に、アッパリンク５は回動が抑制されて直立した状態で下降されるために、下方に配置したオイルジェット３０から噴射された潤滑油の油滴との相対速度が大きく、油滴が効果的にアッパリンク５のボス部５Ａに突き当たり、ボス部５Ａの両側面に開口する油溝４０Ａ内に流入する。油溝４０Ａ内に流入した潤滑油は油溝４０Ａ内を直進してアッパピン６とボス部５Ａとの軸受け面に供給される一方、油溝４０Ａの横方向（円周方向）にも拡散され、ボス部５Ａの両側面と二股部材２０との摺動面同士の潤滑も行うため、スラスト方向の潤滑性を改善する。

また、前記クランク角が９０°〜１３５°前後に進むと、アッパリンク５のボス部５Ａの両側面に設けた油溝４０Ａとロアリンク７の二股部材２０設けた油溝４０Ｂとが、互いに対面して、図１４（Ｃ）に示すように、大きい開口面積となるため、噴射された潤滑油を効果的にアッパピン６とボス部５Ａとの軸受け面に供給することができる。

また、膨張行程においては、燃焼ガス圧力による荷重がピストン３からアッパリンク５に作用し、アッパリンク５をロアリンク７に向かって押し下げる（ボス部５Ａによりアッパピン６を押し下げる）よう作動し、アッパピン６はボス部５Ａ内において潤滑油による浮動状態から相対的に上方に移動する。そして、アッパピン６はボス部５Ａの上方側内面に接触されて両者間で油膜圧力を発生させると共に、ボス部５Ａの下方側内面とアッパピン６との間の隙間空間を大きくして負圧状態となる。このため、油溝４０Ａに向かって飛散した潤滑油は、油溝４０Ａ内に吸込まれてボス部５Ａの下方側内面とアッパピン６との間の隙間空間に前記負圧により吸込まれる状態で導入される。

また、クランク角度が１３５°を超えると、アッパリンク５の時計方向の回動が開始され、オイルジェット３０から噴射される油滴の飛散方向とアッパリンク５のボス部５Ａに設けた油溝４０Ａ，４０Ｂの位置とに若干のずれを生じる。しかし、クランクピン１１Ａ寄りに、アッパリンク５のボス部５Ａの両側面に設ける油溝４０Ａおよび油溝４０Ｂを、アッパリンク５の上下のピン連結部の中心同士を結ぶ線の延長上からクランクピン１１Ａ側へオフセットさせているため、飛散された潤滑油の油滴の供給終了時点を遅らせて、供給量を増大させることができる。

その後のアッパリンク５のボス部５Ａとアッパピン６とのアッパピン軸受け部６Ａの摺動速度は徐々に増加されて最高速度に至る。しかしながら、前記したように、ボス部５Ａ内面とアッパピン６との間のアッパピン軸受け部６Ａには、十分な潤滑油が導入されているため、アッパピン軸受け部６Ａの摺動速度の増加に対して十分な潤滑油膜を維持することができる。

本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）、（ウ）〜（カ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。

（キ）導入通路は、アッパリンク５をクランクシャフト軸方向から見た時に、アッパリンク５のピストンピン４の連結部中心とアッパピン６の連結部中心とを結ぶ中心線に沿う向きとされると共にこれを内包するように、アッパリンク５のボス部５Ａの両側面に設けた油溝４０Ａにより構成したため、噴射された潤滑油がボス部５Ａとロアリンク７の二股部材２０側面との隅部に溜まりやすく、隅部に開口する油溝４０Ａに導入されやすくなる。また、アッパリンク５とロアリンク７のスラスト方向の潤滑を改善することができる。

（ク）導入通路は、前記アッパリンク５の他端ボス部５Ａの両側面と対向するロアリンク７のボス部５Ａ側面に形成され、前記ピストン３の下死点への下降行程において、アッパリンク５の他端ボス部５Ａの両側面に形成された油溝４０Ａと対面する油溝４０Ｂを備えるため、下死点近傍での導入通路の開口面積を大きくでき、供給油量を増加させることができる。

（ケ）アッパピン６は、アッパリンク５のボス部５Ａに軸受け嵌合する中央領域４２とその両側領域において厚肉となり、端部において薄肉４３となる中空状部材により形成されていることにより、油溝４０Ｂによる剛性低下を低減することができる。また、アッパピン６の圧入時、アッパリンク５のボス部５Ａとの摺動部のピン変形を小さくでき、潤滑特性が向上する。

（コ）アッパピン６はその中空穴４４がアッパリンク５を介して連結されるピストンピン４から遠ざかる方向にオフセットされているため、ピストンピン４側で厚肉となり、その曲げ剛性および剪断剛性を向上させており、油溝４０Ｂを設けることによる剛性低下を低減するようにしている。

本発明の一実施形態を示す内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の概略構成図。 同じくロアリンクの斜視図。 アッパピン軸受け部の縦断面図（Ａ）および横断面図（Ｂ）。 複リンク式ピストンクランク機構の側面図。 潤滑油を噴射するオイルジェットの詳細図。 潤滑装置を含めた複リンク式ピストンクランク機構の概略構成図。 潤滑油の供給経路を示す説明図。 クランク軸の回転によるクランク角４５度毎（０°（Ａ）、４５°（Ｂ）、９０°（Ｃ）、１３５°（Ｄ）、１８０°（Ｅ）、２２５°（Ｆ）、２７０°（Ｇ）、３１５°（Ｈ））の各リンクの姿勢を示す説明図。 クランク角の変化に対するシリンダ内圧力変化およびアッパピン軸受け部の摺動速度変化を示す特性図。 アッパピン軸受け部の作動状態を説明する説明図。 クランク角度９０°における動作状態を説明する説明図。 クランク角度１３５°における動作状態を説明する説明図。 本発明の第２実施形態を示す内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構におけるアッパリンクのボス部の側面図（Ａ）および底面図（Ｂ）。 アッパピン軸受け部の縦断面図（Ａ）、横断面図（Ｂ）および底面図（Ｃ）。 複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置の動作状態を示す説明図。

符号の説明

１ シリンダブロック
２ シリンダ
３ ピストン
４ ピストンピン
５ アッパリンク
５Ａ ボス部
６ アッパピン
７ ロアリンク
８ コントロールピン
９ コントロールリンク
１０ 制御軸
１１ クランク軸
１１Ａ クランクピン
２１ 導入通路としての油穴
３０ オイルジェット
３１ 油通路

Claims (9)

1. ピストンにピストンピンを介して一端が連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端のボス部に軸受け嵌合するアッパピンを介して連結され、且つクランクシャフトのクランクピンに連結されたロアリンクと、一端が機関本体側に揺動可能に支持され、かつ他端が前記ロアリンクにコントロールピンを介して連結されたコントロールリンクと、を備え、前記ロアリンクは、前記クランクピンが嵌合する略中央のクランクピン軸受部と、一端部において前記アッパリンクのボス部両端から突出するアッパピンの両端を圧入保持する二股部分と、他端部において前記コントロールピンに連結される連結部分と、を備える内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置であって、
   前記ピストンの上死点からの下降行程におけるアッパリンクの他端のボス部に向かって、下方より潤滑油を噴射するオイルジェットを設けると共に、前記アッパリンクの他端のボス部に前記オイルジェットから噴射された潤滑油をアッパピンとの軸受け嵌合部に導入する導入通路を形成し、
   前記ピストンの下降行程において、アッパリンクのボス部に設けた導入通路を介して、前記オイルジェットより噴射された潤滑油を、アッパピンとの軸受け嵌合部に導入することを特徴とする内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置。
2. 前記導入通路は、アッパリンクをクランクシャフト軸方向から見たときに、アッパリンクのピストンピン連結部中心とアッパピン連結部中心とを結ぶ中心線を内包するように、アッパリンクのボス部の側面に設けた油溝により構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置。
3. 前記導入通路は、アッパリンクをクランクシャフト軸方向から見たときに、アッパリンクのピストンピン連結部中心とアッパピン連結部中心とを結ぶ中心線を内包するように、アッパリンクのボス部を貫通させて設けた油穴により構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置。
4. 前記導入通路は、前記アッパリンクの他端ボス部の側面と対向するロアリンクのボス部側面に形成され、前記ピストンの下死点への下降行程において、アッパリンクの他端ボス部の側面に形成された油溝と対面する油溝を備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置。
5. 前記アッパピンは、アッパリンクのボス部に軸受け嵌合する領域とその両側領域において厚肉となり、端部において薄肉となる中空状部材により形成されていることを特徴とする請求項２または請求項４に記載の内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置。
6. 前記導入通路は、クランクピン側にオフセットして配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置。
7. 前記オイルジェットは、アッパリンクの他端ボス部に向けて斜め上方に潤滑油を噴射することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置。
8. 前記オイルジェットは、機関の高速運転時に潤滑油を噴射することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置。
9. 前記オイルジェットは、機関の低圧縮運転時に潤滑油を噴射することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一つに記載の内燃機関における複リンク式ピストンクランク機構の潤滑装置。

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