JP2015152013A

JP2015152013A - コネクティングロッドおよび内燃機関

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Publication number: JP2015152013A
Application number: JP2015027474A
Authority: JP
Inventors: ポールミヒャエル; Paul Michael
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2015-08-24
Anticipated expiration: 2035-02-16
Also published as: JP6001704B2; CN104847491A; DE102014101929B4; CN104847491B; US20150233288A1; DE102014101929A1; US9726077B2

Abstract

【課題】圧縮比を変更可能なコネクティングロッドおよび内燃機関を提供する。
【解決手段】コネクティングロッド１０をクランクシャフトに取り付けるための大径端ベアリングアイと、前記コネクティングロッド１０をシリンダのピストンに取り付けるための小径端ベアリングアイ１２と、実効コネクティングロッド長を調節するための偏心調節デバイス１３とを備えるコネクティングロッド１０であって、、偏心調節デバイス１３が、偏心ロッド１５、１６を有し、偏心ロッド１５、１６が、偏心調節デバイス１３の偏心レバー１４に係合し、偏心調節デバイス１３が、ピストンピン３７を収容するための穴を有する偏心カム３６を有し、小径端ベアリングアイ１２および偏心カム３６に形成された潤滑油穴３８、３９、４０、４１を通して、一方で小径端ベアリングアイ１２と偏心カム３６との間、他方で偏心カム３６とピストンピンとの間に潤滑油膜を生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関用のコネクティングロッド、および内燃機関に関する。

図１に、（特許文献１）から周知の圧縮比を調節可能な内燃機関のコネクティングロッドを示す。ここで、コネクティングロッド１０は、大径端ベアリングアイ（大端部）１１と小径端ベアリングアイ（小端部）１２を備える。大径端ベアリングアイ１１は、コネクティングロッド１０をクランクシャフト（図１には図示せず）に取り付けるために用いられる。小径端ベアリングアイ１２は、コネクティングロッド１０を内燃機関のシリンダピストン（図１には図示せず）に取り付けるために用いられる。コネクティングロッド１０は、偏心調節デバイス１３が組み付けられる。偏心調節デバイス１３は、偏心カム（図１には図示せず）と、偏心レバー１４と、偏心ロッド１５、１６とを有する。偏心レバー１４は穴を有する。この穴は、小径端ベアリングアイ１２の中心点１７に対して偏心に配置され、中心点１８を有する。偏心レバー１４の穴は偏心カムを収容し、偏心カムの穴がピストンピンを収容する。偏心調節デバイス１３は、実効コネクティングロッド長ｌ_effを調節するために用いられる。ここで、コネクティングロッド長は、偏心レバー１４の穴の中心点１８と大径端ベアリングアイ１１の中心点１９との間隔を意味するものとする。偏心レバー１４を回転させ、したがって実効コネクティングロッド長ｌ_effを変えるために、偏心ロッド１５、１６を移動させることができる。各偏心ロッド１５、１６には、ピストン２０、２１が組み付けられる。ピストン２０、２１は、油圧チャンバ２２、２３内で移動可能に案内される。偏心ロッド１５、１６に組み付けられたピストン２０、２１に作用する油圧が油圧チャンバ２２、２３内で生成される。油圧チャンバ内の油量に応じて、偏心ロッド１５、１６の移動が可能であることも可能でないこともある。

偏心調節デバイス１３の調節は、内燃機関の動力行程中に偏心調節デバイス１３に作用する内燃機関の慣性力と負荷力の作用によって開始される。動力行程中、偏心調節デバイス１３に作用する力の作用方向は常に変化する。調節移動は、ピストン２０、２１によって支援される。ピストン２０、２１は、油圧作動油による油圧を加えられ、偏心カム１５、１６に作用する。ピストン２０、２１は、偏心調節デバイス１３に作用する力の力作用方向の変化により偏心調節デバイス１３が元に戻らないようにする。ピストン２０、２１と協働する偏心ロッド１５、１６は、偏心レバー１４に両側で取り付けられる。ピストン２０、２１が中で案内される油圧チャンバ２２および２３には、大径端ベアリングアイ１１から油圧作動油ライン２４および２５を通る油圧作動油による油圧を加えることができる。逆止弁２６および２７は、油圧チャンバ２２および２３から油圧ライン２４および２５に油圧作動油が逆流するのを防止する。コネクティングロッド１０の穴２８に切換弁２９が収容される。切換弁２９の切換位置は、油圧チャンバ２２と２３のどちらに油圧作動油が充填され、油圧チャンバ２２と２３のどちらが空にされるかを決定し、それに応じて偏心調節デバイス１３の調節方向または回転方向が決まる。ここで、油圧チャンバ２２および２３は、流体ライン３０および３１を介して、切換弁２９を収容する穴２８と連絡する。切換弁２９の作動手段３２、ばねデバイス３３、および制御ピストン３４が図１に概略的に示されている。切換弁２９の上記構成要素の機能は、（特許文献１）から既に知られている。

上述したように、油圧チャンバ２２、２３内で案内されるピストン２０、２１に作用する油圧作動油は、大径端ベアリングアイ１１から油圧ライン２４および２５を通して油圧チャンバ２２、２３に供給される。コネクティングロッド１０は、コネクティングロッド軸受胴３５がクランクシャフト（すなわち上記クランクシャフトのクランクシャフトジャーナル）と大径端ベアリングアイとの間に配置されるように大径端ベアリングアイ１１でクランクシャフト（図１には図示せず）に係合する。

（特許文献２）に、圧縮比を調節可能な内燃機関用のクランクシャフトベアリングであって、クランクシャフトが偏心リングに取り付けられ、偏心リングがその外周面に円周方向油分配溝を設けられるクランクシャフトベアリングが開示されている。油は、エンジンハウジング内の油流入チャネルを通して油分配溝の方向に流れることができる。

独国特許出願公開第１０２０１００１６０３７Ａ１号明細書独国特許第１０１０８４６１Ｂ４号明細書

本発明の目的は、新規の内燃機関および新規の接続ロッドを提供することである。

上記目的は、請求項１に記載のコネクティングロッドによって実現される。

潤滑油穴が小径端ベアリングアイおよび偏心カムに形成され、これらの潤滑油穴を通して、一方で小径端ベアリングアイと偏心カムとの間、他方で偏心カムとピストンピンとの間に潤滑油膜を生成することができる。これにより、一方でコネクティングロッドと偏心カムとの接触点、他方で偏心カムとピストンピンとの接触点の有利な潤滑が可能となる。

一発展形態によれば、少なくとも２つの潤滑油穴が小径端ベアリングアイに形成され、少なくとも２つの潤滑油穴が偏心カムに形成される。上記潤滑油穴により、偏心調節デバイスの最終位置で、また上記偏心調節デバイスの調節中にも、上記の接触点の十分な潤滑が可能となる。

有利な一発展形態によれば、潤滑油穴は、偏心カムの第１の最終位置で偏心カムの第１の潤滑油穴が小径端ベアリングアイの第１の潤滑油穴と位置合わせされるように小径端ベアリングアイおよび偏心カムに形成され、したがって、第１の最終位置では、上記潤滑油穴を通して偏心カムとピストンピンとの間に潤滑油膜を生成することができる。また一方で、潤滑油穴は、偏心カムの第２の最終位置では、偏心カムの第２の潤滑油穴が小径端ベアリングアイの第２の潤滑油穴と位置合わせされるように小径端ベアリングアイおよび偏心カムに形成され、したがって、第２の最終位置では、上記潤滑油穴を通して偏心カムとピストンピンとの間に潤滑油膜を生成することができる。偏心カムの第１の最終位置では、偏心カムの第２の潤滑油穴が好ましくは小径端ベアリングアイの第２の潤滑油穴と位置合わせされず、したがって、第１の最終位置では、小径端ベアリングアイの第２の潤滑油穴を通して小径端ベアリングアイと偏心カムとの間に潤滑油膜を生成することができる。一方、偏心カムの第２の最終位置では、偏心カムの第１の潤滑油穴が小径端ベアリングアイの第１の潤滑油穴と位置合わせされず、したがって、第２の最終位置では、小径端ベアリングアイの第１の潤滑油穴を通して小径端ベアリングアイと偏心カムとの間に潤滑油膜を生成することができる。上記潤滑油穴により、偏心調節デバイスの最終位置で、および上記偏心調節デバイスの調節中に、接触点の十分な潤滑が可能となる。

請求項１２において、内燃機関が定義される。

本発明の好ましい発展形態は、従属請求項および以下の説明から分かる。本発明の例示的実施形態を、限定はせずに、図面を用いてさらに詳細に説明する。

従来技術から周知の圧縮比を調節可能な内燃機関のコネクティングロッドを示す図である。本発明による圧縮比を調節可能なコネクティングロッドの第１の状態での詳細図である。第２の状態での図２からの詳細図である。

圧縮比を調節可能な内燃機関は、少なくとも１つのシリンダ、好ましくは複数のシリンダを有する。各シリンダがピストンを有し、ピストンは、コネクティングロッド１０によって内燃機関のクランクシャフトに結合される。各コネクティングロッド１０は、一端に小径端ベアリングアイ１２を有し、他端に大径端ベアリングアイ１１を有する。それぞれのコネクティングロッド１０は、コネクティングロッド軸受胴がクランクシャフトジャーナルと大径端ベアリングアイとの間に位置決めされるように大径端ベアリングアイ１１でクランクシャフトのクランクシャフトジャーナルに係合し、コネクティングロッド軸受胴とクランクシャフトジャーナルとの間に潤滑油膜を生成することができる。

各コネクティングロッド１０の領域内で、圧縮比を調節可能な内燃機関は、それぞれのコネクティングロッド１０の実効コネクティングロッド長を調節するための偏心調節デバイス１３を有する。

偏心調節デバイス１３は、偏心カム３６と、偏心レバー１４と、偏心ロッド１５、１６とを有し、偏心ロッドと協働する油圧チャンバ内の油圧に従ってこれらを移動させて、圧縮比を設定することができる。偏心ロッド１５、１６と協働する油圧チャンバには、それぞれのコネクティングロッドの大径端ベアリングアイ１１から、油圧作動油を供給することができる。偏心調節デバイスの調節は、内燃機関の慣性力と負荷力の作用によって開始される。

偏心レバー１４は、偏心カム３６を収容するための穴を有する。偏心カム３６は、ピストンピン３７を収容するための穴を有する。本発明によれば、潤滑油穴３８、３９および４０、４１が、それぞれ小径端ベアリングアイ１２および偏心カム３６に形成される。これらの潤滑油穴３８、３９および４０、４１を通して、一方で小径端ベアリングアイ１２と偏心カム３６との間、他方で偏心カム３６とピストンピン３７との間に潤滑油膜を生成することができる。

上記潤滑油穴３８、３９、４０、４１により、偏心調節デバイス１３の最終位置で、および偏心調節デバイス１３の調節中に、小径端ベアリングアイ１２と偏心カム３６との接触点および偏心カム３６とピストンピン３７との接触点の十分な潤滑が可能となる。

図２および図３に示される本発明の例示的実施形態では、２つの潤滑油穴３８、３９が小径端ベアリングアイ１２に形成され、２つの潤滑油穴４０、４１が偏心カム３６に形成される。

潤滑油穴３８、３９、４０、４１は、偏心カム３６または偏心調節デバイス１３の第１の最終位置で偏心カム３６の第１の潤滑油穴４０が小径端ベアリングアイ１２の第１の潤滑油穴３８と位置合わせされるように小径端ベアリングアイ１２および偏心カム３６に形成される。したがって、第１の最終位置（図２参照）では、これらの潤滑油穴４０、３８を通して偏心カム３６とピストンピン３７との間に潤滑油膜を生成することができる。

さらに、潤滑油穴３８、３９、４０、４１は、偏心カム３６または偏心調節デバイス１３の第２の最終位置で偏心カム３６の第２の潤滑油穴４１が小径端ベアリングアイ１２の第２の潤滑油穴３９と位置合わせされるように小径端ベアリングアイ１２および偏心カム３６に形成される。したがって、第２の最終位置（図３参照）では、これらの潤滑油穴４１、３９を通して偏心カム３６とピストンピン３７との間に潤滑油膜を生成することができる。

偏心カム３６または偏心調節デバイス１３の第１の最終位置（図２参照）では、偏心カム３６の第２の潤滑油穴４１は小径端ベアリングアイ１２の第２の潤滑油穴３９と位置合わせされない。したがって、第１の最終位置では、小径端ベアリングアイ１２の第２の潤滑油穴３９を通して小径端ベアリングアイ１２と偏心カム３６との間に潤滑油膜を生成することができる。偏心カム３６または偏心調節デバイス１３の第２の最終位置（図３参照）では、偏心カム３６の第１の潤滑油穴４０は小径端ベアリングアイ１２の第１の潤滑油穴３８と位置合わせされない。したがって、第２の最終位置では、小径端ベアリングアイ１２の第１の潤滑油穴３８を通して小径端ベアリングアイ１２と偏心カム３６との間に潤滑油膜を生成することができる。

上記潤滑油穴３８、３９、４０、４１により、偏心調節デバイス１３の最終位置で、および偏心調節デバイス１３の調節中に、小径端ベアリングアイ１２と偏心カム３６との接触点および偏心カム３６とピストンピン３７との接触点の特に有利な潤滑が可能となる。

小径端ベアリングアイ１２の潤滑油穴３８、３９および偏心カム３６の潤滑油穴４０、４１は、それぞれ偏心カム３６の半径方向および小径端ベアリングアイ１２の半径方向に延在する。偏心カム３６の第１の潤滑油穴４０と小径端ベアリングアイ１２の第１の潤滑油穴３８は、好ましくは同一の直径を有する。偏心カム３６の第２の潤滑油穴４１と小径端ベアリングアイ１２の第２の潤滑油穴３９は、好ましくは同一の直径を有する。

しかしながら、小径端ベアリングアイ１２の第１の潤滑油穴３８が偏心カム３６の第１の潤滑油穴４０よりも大きい直径を有することもできる。同様に、小径端ベアリングアイ１２の第２の潤滑油穴３９が偏心カム３６の第２の潤滑油穴４１よりも大きい直径を有することもできる。

１０コネクティングロッド
１１大径端ベアリングアイ
１２小径端ベアリングアイ
１３偏心調節デバイス
１４偏心レバー
１５偏心ロッド
１６偏心ロッド
１７小径端ベアリングアイ１２の中心点
１８偏心レバー１４の穴の中心点
１９大径端ベアリングアイ１１の中心点
２０、２１ピストン
２２、２３油圧チャンバ
２４、２５油圧作動油ライン
２６、２７逆止弁
２８コネクティングロッド１０の穴
２９切換弁
３０、３１流体ライン
３２作動手段
３３ばねデバイス
３４制御ピストン
３５コネクティングロッド軸受胴
３６偏心カム
３７ピストンピン
３８、３９、４０、４１潤滑油穴

Claims

コネクティングロッド（１０）をクランクシャフトに取り付けるための大径端ベアリングアイ（１１）と、前記コネクティングロッド（１０）をシリンダのピストンに取り付けるための小径端ベアリングアイ（１２）と、実効コネクティングロッド長を調節するための偏心調節デバイス（１３）とを備えるコネクティングロッド（１０）であって、前記偏心調節デバイス（１３）が、偏心ロッド（１５、１６）を有し、前記偏心ロッド（１５、１６）が、前記偏心調節デバイス（１３）の偏心レバー（１４）に係合し、前記偏心調節デバイス（１３）が、ピストンピン（３７）を収容するための穴を有する偏心カム（３６）を有する、コネクティングロッド（１０）において、潤滑油穴（３８、３９、４０、４１）が、前記小径端ベアリングアイ（１２）および前記偏心カム（３６）に形成され、前記潤滑油穴（３８、３９、４０、４１）を通して、一方で前記小径端ベアリングアイ（１２）と前記偏心カム（３６）との間、他方で前記偏心カム（３６）と前記ピストンピン（３７）との間に潤滑油膜を生成することができることを特徴とするコネクティングロッド（１０）。
少なくとも２つの潤滑油穴（３８、３９）が前記小径端ベアリングアイ（１２）に形成され、少なくとも２つの潤滑油穴（４０、４１）が前記偏心カム（３６）に形成されることを特徴とする請求項１に記載のコネクティングロッド。
前記潤滑油穴が、前記偏心カム（３６）の第１の最終位置で前記偏心カム（３６）の第１の潤滑油穴（４０）が前記小径端ベアリングアイ（１２）の第１の潤滑油穴（３８）と位置合わせされるように前記小径端ベアリングアイ（１２）および前記偏心カム（３６）に形成され、したがって、前記第１の最終位置では、前記潤滑油穴（４０、３８）を通して前記偏心カム（３６）と前記ピストンピン（３７）との間に潤滑油膜を生成することができることを特徴とする請求項１または２に記載のコネクティングロッド。
前記潤滑油穴が、前記偏心カム（３６）の第２の最終位置で前記偏心カム（３６）の第２の潤滑油穴（４１）が前記小径端ベアリングアイ（１２）の第２の潤滑油穴（３９）と位置合わせされるように前記小径端ベアリングアイ（１２）および前記偏心カム（３６）に形成され、したがって、前記第２の最終位置では、前記潤滑油穴（４１、３９）を通して前記偏心カム（３６）と前記ピストンピン（３７）との間に潤滑油膜を生成することができることを特徴とする請求項３に記載のコネクティングロッド。
前記偏心カム（３６）の前記第１の最終位置では、前記偏心カム（３６）の前記第２の潤滑油穴（４１）が前記小径端ベアリングアイ（１２）の前記第２の潤滑油穴（３９）と位置合わせされず、したがって、前記第１の最終位置では、前記小径端ベアリングアイ（１２）の前記第２の潤滑油穴（３９）を通して前記小径端ベアリングアイ（１２）と前記偏心カム（３６）との間に潤滑油膜を生成することができることを特徴とする請求項３または４に記載のコネクティングロッド。
前記偏心カム（３６）の前記第２の最終位置では、前記偏心カム（３６）の前記第１の潤滑油穴（４０）が前記小径端ベアリングアイ（１２）の前記第１の潤滑油穴（３８）と位置合わせされず、したがって、前記第２の最終位置では、前記小小径端ベアリングアイ（１２）の前記第１の潤滑油穴（３８）を通して前記小径端ベアリングアイ（１２）と前記偏心カム（３６）との間に潤滑油膜を生成することができることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のコネクティングロッド。
前記小径端ベアリングアイ（１２）の前記潤滑油穴（３８、３９）および前記偏心カム（３６）の前記潤滑油穴（４０、４１）が、それぞれ前記偏心カムの半径方向および前記小径端ベアリングアイの半径方向に延在することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のコネクティングロッド。
前記偏心カム（３６）の前記第１の潤滑油穴（４０）と前記小径端ベアリングアイ（１２）の前記第１の潤滑油穴（３８）が同一の直径を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のコネクティングロッド。
前記小径端ベアリングアイ（１２）の前記第１の潤滑油穴（３８）が前記偏心カム（３６）の前記第１の潤滑油穴（４０）よりも大きい直径を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のコネクティングロッド。
前記偏心カム（３６）の前記第２の潤滑油穴（４１）と前記小径端ベアリングアイ（１２）の前記第２の潤滑油穴（３９）が同一の直径を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のコネクティングロッド。
前記小径端ベアリングアイ（１２）の前記第２の潤滑油穴（３９）が前記偏心カム（３６）の前記第２の潤滑油穴（４１）よりも大きい直径を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のコネクティングロッド。
圧縮比を調節可能な内燃機関であって、少なくとも１つのシリンダと、クランクシャフトとを備え、前記クランクシャフトに少なくとも１つのコネクティングロッド（１０）が係合し、前記コネクティングロッド（１０）または各コネクティングロッド（１０）が、前記コネクティングロッド（１０）を前記クランクシャフトに取り付けるための大径端ベアリングアイ（１１）と、前記コネクティングロッド（１０）をシリンダのピストンに取り付けるための小径端ベアリングアイ（１２）と、実効コネクティングロッド長を調節するための偏心調節デバイス（１３）とを備え、前記偏心調節デバイス（１３）が、偏心カム（３６）を有し、前記偏心カム（３６）が、偏心レバー（１４）および前記偏心レバー（１４）に係合する偏心ロッド（１５、１６）と協働し、前記偏心ロッド（１５、１６）と協働する油圧チャンバ（２２、２３）内の油圧を受ける、内燃機関において、前記コネクティングロッド（１０）または各コネクティングロッド（１０）が、請求項１〜１１のいずれか一項に記載されているように構成されることを特徴とする内燃機関。