可变压缩比内燃机的制作方法

本发明涉及一种具备能够与第1控制轴的旋转位置相应地变更内燃机压缩比的可变压缩比机构的可变压缩比内燃机。

背景技术：

在专利文献1中公开了一种具备能够与第1控制轴的旋转位置相应地变更内燃机压缩比的可变压缩比机构的内燃机(下面，称为“可变压缩比内燃机”)。在对第1控制轴进行驱动的电动机等致动器与第1控制轴之间设置连结机构，在该连结机构设置经由杆而与第1控制轴连结的第2控制轴。第2控制轴例如被支撑为能够在固定于内燃机主体的壳体内旋转。

专利文献1：日本特开2013-253512号公报

技术实现要素：

在这样的可变压缩比内燃机中，在与由于燃烧载荷而发生弯曲·扭转振动的第1控制轴的第1臂部连结的第1连结销的轴承部分处，作用有向轴倾斜方向的大的载荷，因此具有在轴承部分的一个端部处强烈地接触的所谓局部接触的载荷变大的倾向。另一方面，在第2连结销侧，由于与第1控制轴之间隔着第1连结销、杆，因此通过这些第1连结销与杆之间的轴承部分的间隙等而降低载荷，因此与第1连结销相比向轴承部分的轴倾斜方向的载荷被抑制得较低，作用于轴承部分的局部性面压低。

因此存在下述课题，即，如果在第1连结销和第2连结销作用同等的载荷，则第1连结销一方的局部性面压增大而磨损容易发展。

本发明就是鉴于这种情况而提出的。即，本发明涉及的可变压缩比内燃机具有：可变压缩比机构，其与第1控制轴的旋转位置相应地变更内燃机压缩比；致动器，其对所述第1控制轴的旋转位置进行变更及保持；以及连结机构，其将所述致动器和所述第1控制轴连结。

该连结机构包含：第2控制轴，其与所述第1控制轴平行地配置；以及杆，其将所述第1控制轴和第2控制轴连结，作用于所述第1控制轴的燃烧载荷经由所述杆传递至所述第2控制轴，还具有：第1臂部，其从所述第1控制轴向径向外侧延伸；第1连结销，其将所述第1臂部的前端和所述杆的一端插入，将两者连结为能够相对旋转；第2臂部，其从所述第2控制轴向径向外侧延伸；以及第2连结销，其将所述第2臂部的前端和所述杆的另一端插入，将两者连结为能够相对旋转。

并且，特征在于，所述第1连结销的直径比所述第2连结销的直径大。

发明的效果

根据本发明，第1连结销和第2连结销之中，在与燃烧载荷所作用的活塞靠近的第1连结销的轴承部分处，由于来自活塞侧的燃烧载荷而作用有轴倾斜方向的大的载荷，但是由于将第1连结销的直径设定得相对较大，因此能够抑制磨损的发展。另一方面，通过将远离活塞侧的第2连结销的直径设得相对较小，从而使由该连结销连结的销连结部分的运动轨迹变小，能够提高内燃机搭载性。

附图说明

图1是简略地表示本发明的一个实施例所涉及的具备可变压缩比机构的可变压缩比内燃机的结构图。

图2是表示连结机构附近的剖视图。

图3是表示杆、第1臂部以及第2臂部的连结部分的说明图。

图4是夸张地表示第1连结销(A)及第2连结销(B)的倾倒变形的说明图。

图5表示第1连结销及第2连结销的连结构造的剖视图。

具体实施方式

下面，利用图示实施例对本发明进行说明。图1是示意地表示本发明的一个实施例所涉及的具备可变压缩比机构10的可变压缩比内燃机1的结构图。在该可变压缩比内燃机1的气缸体2中，曲轴3被支撑为可旋转。

可变压缩比机构10具有：下连杆11，其可旋转地安装于曲轴3的曲柄销4；上连杆12，其将该下连杆11和活塞5连结；第1控制轴13，其可旋转地支撑于气缸体2；以及控制连杆14，其将该第1控制轴13和下连杆11连结。上连杆12的上端和活塞5由活塞销15连结为能够相对旋转，上连杆12和下连杆11由上销16连结为能够相对旋转，下连杆11和控制连杆14的上端由控制销17连结为能够相对旋转。下连杆11的下端部可旋转地安装于控制偏心轴部18，该控制偏心轴部18相对于成为第1控制轴13的旋转中心的轴颈部偏心地设置。

如图1及图2所示，在对第1控制轴13进行旋转驱动的电动机等致动器20的输出轴和第1控制轴13的动力传递路径中，安装有使电动机的输出轴的旋转动力减速并向第1控制轴13传递的连结机构22。该连结机构22具备波动齿轮装置等能够实现大幅减速的减速器，该连结机构22具有：第2控制轴24，其与该减速器的输出轴一体地旋转；以及杆25，其将该第2控制轴24和第1控制轴13(参照图1)连结。第2控制轴24收容配置于在气缸体2横置固定的壳体26内，以与第1控制轴13平行的姿态可旋转地支撑于壳体26。杆25将气缸体2及壳体26的狭缝23贯通而延伸。

杆25的一端与从第1控制轴13的轴颈部13A，沿径向延伸的第1臂部27的前端，经由第1连结销28而连结为能够相对旋转。杆25的另一端与从成为第2控制轴24的旋转中心的轴颈部24A沿径向延伸的第2臂部29的前端经由第2连结销30而连结为能够相对旋转。

为了使第2控制轴24的旋转减速并向第1控制轴13传递，第1臂部27设定得比第2臂部29长。

对于这种可变压缩比机构10，如果利用电动机经由连结机构22对第1控制轴13的旋转位置进行变更，则经由控制连杆14而下连杆11的姿态发生变化，包含活塞上止点位置及活塞下止点位置在内的活塞5的行程特性发生变化，内燃机压缩比连续地变化。

下面，对这样的本实施例中成为特征的结构、其作用效果进行记述。

[1]具有：可变压缩比机构10，其与第1控制轴13的旋转位置相应地变更内燃机压缩比；致动器20，其对所述第1控制轴13的旋转位置进行变更及保持；以及连结机构22，其将所述致动器20和所述第1控制轴13连结。

该连结机构22包含：第2控制轴24，其与所述第1控制轴13平行地配置；以及杆25，其将所述第1控制轴13和第2控制轴24连结，作用于所述第1控制轴13的燃烧载荷经由所述杆25传递至所述第2控制轴24。

还具有：第1臂部27，其从所述第1控制轴13向径向外侧延伸；第1连结销28，其将所述第1臂部27的前端和所述杆25的一端插入，将两者连结为能够相对旋转；第2臂部29，其从所述第2控制轴24向径向外侧延伸；以及第2连结销30，其将所述第2臂部29的前端和所述杆25的另一端插入，将两者连结为能够相对旋转。并且，所述第1连结销28的直径D1比所述第2连结销30的直径D2大。

第1控制轴13由于从内燃机的活塞5侧作用的燃烧载荷、惯性载荷而受到相对于轴向倾斜的轴倾斜方向的载荷，因此容易发生弯曲·扭转振动。因此，对于第1连结销28和第2连结销30之中与第1控制轴13直接连结的第1连结销28，由于所述的轴倾斜方向的载荷，其轴承部分的面压并不固定，轴向两端部的面压局部性增大，具有容易发生所谓局部接触的倾向。

另一方面，关于第2连结销30，作用于第1控制轴13的燃烧载荷、惯性载荷经由第1连结销28、杆25而间接地传递至第2连结销30，通过在该第1连结销28和杆25的连结部分·轴承部分设置的间隙等，降低轴倾斜方向的载荷的传递，因此与第1连结销28侧相比轴向两端部的面压的局部性增大得到抑制·缓和。因此，假设在同等的载荷作用于第1连结销28和第2连结销30的情况下，第1连结销28一方具有局部性面压增大而磨损容易发展的倾向。

因此，在第1连结销28和第2连结销30之中，将第1连结销28的直径D1设得相对较大，由此能够抑制第1连结销28的局部性面压的增大·局部接触，抑制磨损的发展。另一方面，通过将第2连结销30的直径D2设得相对较小，由此包含第2连结销30在内的连结部分的运动轨迹缩小，因此内燃机搭载性提高，具体地说，能够实现对该第2连结销30进行收容的壳体26的小型化、轻量化。

进一步地说，对于第1连结销28和第2连结销30这两者，由于压缩比变更时的相对于销轴承部分的相对的连结销的滑动速度都小，因此具有难以在轴承部分形成油膜的倾向。因此，为了良好地形成油膜，优选增大销滑动速度。在这里，如图3所示，在从第2控制轴24向第1控制轴13将旋转减速而进行传递的结构中，第2控制轴24的动作角θ2(连结销相对于销轴承部分的相对旋转角)比第1控制轴13的动作角θ1(连结销相对于销轴承部分的相对旋转角)大。因此，对于每规定的压缩比变更量的、连结销相对于销轴承的周向旋转速度而言，在假设第1连结销28和第2连结销30的直径相同的情况下，与第1连结销28相比第2连结销30一方的周向旋转速度较大。因此，通过将相对地难以在轴承部分形成油膜的第1连结销28的直径D1设得相对于第2连结销30的直径D2而相对较大，从而能够在第1连结销28和第2连结销30这两者都形成良好的油膜，提高润滑性能，抑制磨损·烧焦的发生。

并且，如图4所示，通过将第1连结销28的直径D1设得相对较大，从而在第1连结销28和第2连结销30的轴向长度相同的情况下，第1连结销28的长度/直径之比与第2连结销30的长度/直径的径之比相比较小。由此，在轴承部分的间隙31相同的情况下，与由于来自活塞侧的燃烧载荷等而轴倾斜方向的弯曲·扭转振动大的第1控制轴13(的第1臂部27)连结的第1连结销28的轴承间隙31内的倾倒角的自由度增大，因此能够通过第1连结销28的轴承部分的间隙31和其轴承面的油膜而吸收第1控制轴13的振动·倾倒，抑制振动·倾倒传递至杆25侧。其结果，能够抑制由杆25的振动引起的声振性能变差，并且能够避免第2连结销30、第2控制轴24的轴承部分的异常磨损。

[2]所述第1连结销28的滑动面积(第1连结销28与第1臂部27及杆25相对旋转的轴承部分的面积)设定得比所述第2连结销30的滑动面积(第2连结销30与第2臂部29及杆25相对旋转的轴承部分的面积)大。这样，通过将第1连结销28的滑动面积设得相对较大，从而能够抑制第1连结销28的局部的面压上升·局部接触。另一方面，在第2连结销30侧，通过第1连结销28与杆25之间的轴承间隙31，降低偏心轴振动向第2连结销30的传递，因此其面压比第1连结销28侧低。因此，能够缩小第2连结销30的滑动面积，而不会导致过度的面压上升。

[3]所述第1连结销28的平均面压设定得比所述第2连结销30的平均面压小。

第1连结销28因经由第1控制轴13而来自活塞5侧的载荷，容易发生振动、扭转以及弯曲变形，因此滑动条件严酷。因此，通过将第1连结销28大直径化，抑制其平均面压，从而能够抑制磨损容易发展的第1连结销28的磨损。另一方面，第2连结销30经由杆25而与第1控制轴13侧连结，因此活塞5侧的大的振动、扭转以及弯曲变形得到缓和，与第1连结销28侧相比载荷得到降低。因此，在第2连结销30侧即使平均面压相对较大也能够抑制磨损的发展。

[4]所述第1连结销28的表面粗糙度设定得比所述第2连结销30的表面粗糙度小。这样，通过将局部性面压大且磨损容易发展的第1连结销28的表面粗糙度设得小，从而能够抑制磨损。另一方面，在相对而言磨损不易发展的第2连结销30侧，通过将表面粗糙度设得相对较大，从而能够简化表面处理。

[5]所述第1连结销28的表面硬度设定得比所述第2连结销30的表面硬度高。这样，通过将局部面压大且磨损容易发展的第1连结销28的表面硬度设定得高，从而能够抑制其磨损。

[6]所述第1连结销28的有效轴承长度设定得比所述第2连结销30的有效轴承长度短。

即，如上所述，由于将第1连结销28的直径设得比第2连结销30的直径大，因此能够缩短第1连结销28的有效轴承长度，而不会导致面压的变差。由此，抑制第1连结销28的整体长度，特别是能够提高多气缸内燃机中的内燃机搭载性。

[7]如图5所示，第1连结销28能够相对于第1臂部27和杆25这两者进行相对旋转，在其两端固定有作为销防脱机构的止动环32。另一方面，第2连结销30在第2臂部29和杆25中的至少一者(在本例中为第2臂部29)固定为不能相对旋转。

这样，通过将相对地振动较大的第1连结销28全浮动化，能够降低向第2连结销30侧传递的振动输入，因此即使设为通过压入等将第2连结销30以不能相对旋转方式固定于第2臂部29和杆25中的至少一者的构造，也能够抑制向致动器侧的振动输入的变差。

另外，这样设为通过压入等将第2连结销30固定于第2臂部29和杆25中的一者的构造，从而能够将压入侧(在本例中为第2臂部29)的轴承宽度缩短，因此能够将未固定的另一方侧(在本例中为杆25)的轴承宽度扩大。其结果，能够抑制面压的变差，而与将第2连结销30的直径设得相对较小无关。

[8]更具体地说，如图5所示，设为下述构造，即，通过压入将第2连结销30固定于第2臂部29，且由杆25的对应所述第2连结销30的一对轴承部分34从两侧夹着第2臂部29的对应所述第2连结销30的轴承部分33的构造。

通过设为这样的构造，从而能够抑制杆25的轴倾斜方向的倾倒变形，并且能够减少轴承部分的间隙。并且，由于通过压入将第2连结销30固定于第2臂部29，因此实现了第2连结销30的防脱，无需用于第2连结销30的防脱的止动环等。另外，由于在轴向中央部的一处将第2连结销30和第2臂部29进行压入固定，因此与在轴向两侧的2处进行压入固定的情况相比，能够在压入作业之际的压入拔出时降低扭矩波动。

[9]第2连结销30与杆25的一对轴承部分34的合计轴向宽度比第2连结销30与第2臂部29的轴承部分33的轴向宽度大。

这样，通过确保相对旋转的第2连结销30与杆25的一对轴承部分34的轴向宽度大，从而能够降低滑动部分的面压。