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JP2014070589A - Internal combustion engine - Google Patents

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Publication number
JP2014070589A
JP2014070589A JP2012218088A JP2012218088A JP2014070589A JP 2014070589 A JP2014070589 A JP 2014070589A JP 2012218088 A JP2012218088 A JP 2012218088A JP 2012218088 A JP2012218088 A JP 2012218088A JP 2014070589 A JP2014070589 A JP 2014070589A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
connecting rod
crank arm
crankshaft
crankpin
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
Application number
JP2012218088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuki Ishimura
佑樹 石村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
Priority to JP2012218088A priority Critical patent/JP2014070589A/en
Publication of JP2014070589A publication Critical patent/JP2014070589A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve power transmission efficiency of a piston to a crank shaft.SOLUTION: Reciprocation of a piston 1 is converted into a rotary motion of a crank shaft 6 through a connecting rod 5. The connecting rod 5 has structure in which a first part 5a and a second part 5b are connected together by a knot pin 8. The connecting rod 5 extends straight and a crank arm has a rotation angle of about 90 degrees in a state in which combustion pressure is maximum. Thus, force of the piston 1 can be efficiently transmitted to a crank shaft 6. In an ascending stroke of the piston 1, the connecting rod 5 is bent to prevent the piston 1 from being tensed.

Description

本願発明は、ピストンの往復動がクランク軸の回転に変換されるレシプロ式内燃機関 に関するものである。   The present invention relates to a reciprocating internal combustion engine in which reciprocation of a piston is converted into rotation of a crankshaft.

レシプロ式内燃機関では、クランクアームは90度程度回転した状態で押されたときに最も動力伝達効率が良いが、一般に、クランクピンが上死点にあるときクランクアームの回転角は0度になっている一方、燃焼圧は爆発行程でピストンが上死点から下降する初期において最大になるため、最適な動力変換効率を実現できていないという問題がある。   In a reciprocating internal combustion engine, the power transmission efficiency is best when the crank arm is pushed in a state where it is rotated about 90 degrees, but in general, when the crank pin is at top dead center, the rotation angle of the crank arm is 0 degrees. On the other hand, the combustion pressure becomes maximum at the initial stage when the piston descends from the top dead center during the explosion stroke, and there is a problem that the optimum power conversion efficiency cannot be realized.

この点、特許文献1では、コンロッドを曲がった形状に形成すると共に、クランク軸の軸心をシリンダボアの軸心から大きくずらすことにより、クランクピンが上死点のときにクランクアームを僅かの角度を持つように、クランクピンの位相とクランクアームの位相とを変えることが記載されている。   In this regard, in Patent Document 1, the connecting rod is formed in a bent shape, and the crankshaft is shifted slightly from the axial center of the cylinder bore by moving the crankshaft slightly from the top dead center. As described, changing the phase of the crankpin and the phase of the crank arm is described.

特開2003−172101号公報JP 2003-172101 A

特許文献1は、クランク軸の軸心がシリンダボアの軸心から大きくずれていることにより、クランクピンの動力をクランクアームの回動に変換する機能は多少は優れていると言えるが、クランクピンに最も大きな爆発力が作用する状態でクランクアームの角度は従来とさほど違いはないため、動力変換効率を向上できるか否か疑問である。また、クランク軸の軸心がシリンダボアの軸心から大きく偏芯していると、クランクピンとシリンダボアとが片当たり状態になるため、クランクピン及びクランクアームの磨耗が促進される可能性もある。   In Patent Document 1, it can be said that the function of converting the power of the crankpin into the rotation of the crank arm is somewhat superior because the axis of the crankshaft is greatly deviated from the axis of the cylinder bore. Since the angle of the crank arm is not so different from the conventional one in the state where the most explosive force acts, it is doubtful whether the power conversion efficiency can be improved. In addition, if the crankshaft axis is greatly decentered from the cylinder bore axis, the crankpin and the cylinder bore are in a single contact state, which may promote wear of the crankpin and the crank arm.

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。   The present invention has been made to improve the current situation.

請求項1の発明は、シリンダボアを往復動するピストンと、クランクアームを介してクランクピンが設けられたクランク軸とを有しており、前記ピストンとクランクピンとを、前記クランクピンの往復動がクランク軸の回転に変換するコンロッドで連結している構成において、前記コンロッドは、前記ピストンが上死点に位置しているときにクランクアームが上死点を超えた回転角度になるように伸縮可能になっている。   The invention of claim 1 has a piston that reciprocates through a cylinder bore, and a crankshaft provided with a crankpin through a crank arm, and the reciprocating motion of the crankpin is connected to the piston and crankpin. In a configuration that is connected by a connecting rod that converts to rotation of the shaft, the connecting rod can be extended and contracted so that the crank arm has a rotation angle exceeding the top dead center when the piston is located at the top dead center. It has become.

請求項2は請求項1の発明を具体化したものであり、この発明では、前記コンロッドは、屈曲可能に連結された第1部分と第2部分とからなるリンク式になっており、クランク軸の回転に連動して前記第1部分と第2部分との屈曲の度合いを自動的に変える調整手段を備えている。   A second aspect of the present invention embodies the invention according to the first aspect. In the present invention, the connecting rod is a link type composed of a first portion and a second portion that are connected so as to be bendable. Adjusting means for automatically changing the degree of bending of the first portion and the second portion in conjunction with the rotation of the first portion and the second portion.

本願発明では、コンロッドが動きながら伸縮することにより、ピストンに最も大きな爆発力が作用する状態(燃焼室が最大圧の状態)でクランクアームを90度程度の回転角度にすることができるため、ピストンに作用した爆発力を効率良くクランク軸の回転に変換できる。これにより、出力・燃費を向上できる。   In the present invention, since the connecting rod moves and expands and contracts, the crank arm can be rotated at a rotation angle of about 90 degrees in the state where the largest explosive force acts on the piston (the combustion chamber is at the maximum pressure). The explosive force acting on the can be efficiently converted into the rotation of the crankshaft. Thereby, output and fuel consumption can be improved.

また、燃焼圧が最大のときにクランクアームに対して大きなモーメントを作用させることができるため、クランクアームの回動速度とピストンの下降速度とを従来よりも速くすることができるのであり、これにより、ノッキングも防止又は著しく抑制できる。   In addition, since a large moment can be applied to the crank arm when the combustion pressure is maximum, the crank arm rotation speed and the piston lowering speed can be made faster than before. , Knocking can also be prevented or significantly suppressed.

更に、コンロッドが伸縮しながら動くため、クランク軸の軸心をシリンダボアの軸芯から大きくずらすような処置は不要であり、このため、ピストンとシリンダボアとが片当たりする現象を防止又は抑制して、ピストン及びシリンダボアの磨耗も抑制できる。   Furthermore, since the connecting rod moves while expanding and contracting, it is not necessary to take a measure that greatly shifts the axis of the crankshaft from the axis of the cylinder bore. For this reason, the phenomenon that the piston and the cylinder bore hit each other is prevented or suppressed. Piston and cylinder bore wear can also be suppressed.

コンロッドの伸縮手段として請求項2のように調整手段で自動伸縮するリンク式を採用すると、構造を簡単化できて好適である。   If a link type that automatically expands and contracts by the adjusting means is employed as the connecting rod expansion and contraction means, the structure can be simplified, which is preferable.

構造及び動きを説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating a structure and a motion. 伸縮機構を説明するための図で、(A)はクランクアームと第1部分との関係を示す正面図、(B)は(A)のB−B視断面図、(C)は第1部分と第2部分との連結関係を示す正面図、(D)は(C)のD−D視断面図である。It is a figure for demonstrating an expansion-contraction mechanism, (A) is a front view which shows the relationship between a crank arm and 1st part, (B) is BB sectional drawing of (A), (C) is 1st part. The front view which shows the connection relation between and 2nd part, (D) is DD sectional view taken on the line of (C).

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。内燃機関の基本構成は従来と同様であり、ピストン1が摺動自在に嵌まったシリンダボア2を有するシリンダブロック3と、シリンダブロック3の上面に固定されたシリンダヘッド4と、コンロッド5を介してピストン1の往復動を回転運動に変換するクランク軸6とを有している。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The basic configuration of the internal combustion engine is the same as that of the prior art. A cylinder block 3 having a cylinder bore 2 in which a piston 1 is slidably fitted, a cylinder head 4 fixed to the upper surface of the cylinder block 3, and a connecting rod 5 are used. And a crankshaft 6 for converting the reciprocating motion of the piston 1 into a rotational motion.

クランク軸6は、ジャーナルで回転自在に保持された中心軸6aと、中心軸6aから半径外向きに突出したクランクアーム6bの対と、クランクアーム6bの対の先端部に取り付けたクランクピン6cとを有している。   The crankshaft 6 includes a center shaft 6a rotatably held by a journal, a pair of crank arms 6b projecting radially outward from the center shaft 6a, and a crank pin 6c attached to the distal ends of the pair of crank arms 6b. have.

コンロッド5は、ピストンピン7にてピストン1に連結された第1部分5aと、クランクピン6cに連結された第2部分5bとを有しており、両者は結節ピン8によって屈曲自在に連結されている。従って、コンロッド5はリンク方式になっている。   The connecting rod 5 has a first portion 5a connected to the piston 1 by a piston pin 7 and a second portion 5b connected to the crank pin 6c, both of which are flexibly connected by a knot pin 8. ing. Therefore, the connecting rod 5 is a link system.

まず、動きを説明する。図1(A)に示すように、ピストン1が上死点にあるときにはクランクアーム6bは例えば45度程度の角度であり、この状態でコンロッド5は延び切っている。そして、図1(B)に示すように、燃焼室の燃焼圧が最大になる程度にピストン1が下降した状態でクランクアーム6bは90度程度の角度であり、これにより、理想的な動力変換効率を確保できる。   First, the movement will be described. As shown in FIG. 1A, when the piston 1 is at the top dead center, the crank arm 6b is at an angle of about 45 degrees, for example, and the connecting rod 5 is fully extended in this state. As shown in FIG. 1 (B), the crank arm 6b is at an angle of about 90 degrees with the piston 1 lowered to such an extent that the combustion pressure in the combustion chamber is maximized. Efficiency can be secured.

コンロッド5は、ピストン1が下死点に至るまでは直線状に延びた状態であり(図1(C)参照)、図1(D)に示すように、ピストン1が下死点から上昇行程に移行する状態では屈曲しており、ピストン1が上死点近傍まで上昇する直前ではコンロッド5は大きく屈曲しており、上昇行程で第1部分5aと第2部分5bとは屈曲角度を徐々に大きくしながら上昇し、ピストン1が上死点を超えるのと同時に図1(A)に示す直線状態になる。   The connecting rod 5 is in a state of extending linearly until the piston 1 reaches the bottom dead center (see FIG. 1C), and as shown in FIG. 1D, the piston 1 moves upward from the bottom dead center. The connecting rod 5 is bent greatly immediately before the piston 1 rises to the vicinity of the top dead center, and the bending angle of the first portion 5a and the second portion 5b gradually increases in the ascending stroke. It rises while increasing, and at the same time as the piston 1 exceeds the top dead center, the linear state shown in FIG.

図2(B)は、自動的に屈伸させる調節手段の具体的な構成を示している。まず、クランクアーム6bと第2部分5bとの関係では、第2部分5bはクランクピン6cと同心の第1ギア9を回転自在に保持する一方、クランクアーム6bに、第1ギア9に噛合する第2ギア10を固定している。これにより、クランクアーム6bの回動によって、当該クランクアーム6bと第2部分5bとの相対的な姿勢が強制的に変化させられる。   FIG. 2B shows a specific configuration of the adjusting means that automatically bends and stretches. First, in the relationship between the crank arm 6b and the second portion 5b, the second portion 5b rotatably holds the first gear 9 concentric with the crank pin 6c, and meshes with the first gear 9 in the crank arm 6b. The second gear 10 is fixed. Thereby, the relative attitude | position of the said crank arm 6b and the 2nd part 5b is forcedly changed by rotation of the crank arm 6b.

次に、第1部分5aとの第2部分5bとの関係では、図2(C)(D)に示すように、第2部分5bに第1部分5aとの相対姿勢を規制する第1ストッパー12と第2ストッパー13とを設けることにより、両者の屈曲範囲を規制している。第2ストッパー13により、第1部分5aと第2部分5bとが直線状に延びた状態で保持される。   Next, in the relationship between the first portion 5a and the second portion 5b, as shown in FIGS. 2C and 2D, the first stopper that restricts the relative posture of the second portion 5b to the first portion 5a. 12 and the second stopper 13 are provided to restrict the bending range of both. The second stopper 13 holds the first portion 5a and the second portion 5b in a state of extending linearly.

そして、第1部分5aに設けたばね(線ばね又は板ばね)14を第1部分5aに設けたばね受けストッパー15で支持することにより、両者が曲がった姿勢に移行し勝手となるように付勢している。これにより、ピストン1が上昇行程に移行したときにコンロッド5は屈曲勝手になって、コンロッド5の突っ張りが防止される。   Then, by supporting the spring (wire spring or leaf spring) 14 provided in the first portion 5a with the spring receiving stopper 15 provided in the first portion 5a, both are biased so as to shift to a bent posture. ing. Thereby, when the piston 1 shifts to the ascending stroke, the connecting rod 5 becomes bent and the connecting rod 5 is prevented from being stretched.

コンロッドを自動的に屈伸させる手段は他の構成も採用できる。また、コンロッドをテレスコープ式に構成して、クランク軸の回転に応じて伸縮するように構成することも可能である。   Other configurations can be adopted as means for automatically bending and stretching the connecting rod. In addition, the connecting rod may be configured to be telescopic so as to expand and contract according to the rotation of the crankshaft.

本願発明は内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。   The present invention can be embodied in an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.

1 ピストン
2 シリンダボア
3 シリンダブロック
5 コンロッド
5a 第1部分
5b 第2部分
6 クランク軸
6a 中心軸
6b クランクアーム
6c クランクピン6c 7 ピストンピン
8 結節ピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston 2 Cylinder bore 3 Cylinder block 5 Connecting rod 5a 1st part 5b 2nd part 6 Crankshaft 6a Center axis 6b Crank arm 6c Crankpin 6c 7 Piston pin 8 Knotting pin

Claims (2)

シリンダボアを往復動するピストンと、クランクアームを介してクランクピンが設けられたクランク軸とを有しており、前記ピストンとクランクピンとを、前記クランクピンの往復動がクランク軸の回転に変換するコンロッドで連結している構成であって、
前記コンロッドは、前記ピストンが上死点に位置しているときにクランクアームが上死点を超えた回転角度になるように伸縮可能になっている、
内燃機関。
A connecting rod that has a piston that reciprocates through a cylinder bore and a crankshaft provided with a crankpin via a crank arm, and that converts the piston and crankpin into revolving motion of the crankpin into rotation of the crankshaft It is the composition connected with,
The connecting rod can be expanded and contracted so that the crank arm has a rotation angle exceeding the top dead center when the piston is located at the top dead center.
Internal combustion engine.
前記コンロッドは、屈曲可能に連結された第1部分と第2部分とからなるリンク式になっており、クランク軸の回転に連動して前記第1部分と第2部分との屈曲の度合いを自動的に変える調整手段を備えている、
請求項1に記載した内燃機関。
The connecting rod is a link type composed of a first part and a second part that are connected so as to be bendable, and automatically adjusts the degree of bending of the first part and the second part in conjunction with the rotation of the crankshaft. With adjustment means to change
The internal combustion engine according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GR1008975B (en) * 2015-08-31 2017-03-10 Αντωνιος Κωνσταντινου Μαστροκαλος Converter converting the dynamic motion of a horizontally-positioned chain-tied bell crank into rotary motion

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GR1008975B (en) * 2015-08-31 2017-03-10 Αντωνιος Κωνσταντινου Μαστροκαλος Converter converting the dynamic motion of a horizontally-positioned chain-tied bell crank into rotary motion
GR20150100380A (en) * 2015-08-31 2017-04-10 Αντωνιος Κωνσταντινου Μαστροκαλος Converter converting the dynamic motion of a horizontally-positioned chain-tied bell crank into rotary motion

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