CN108350802A - 可变压缩比内燃机的致动器装置 - Google Patents

Abstract

可变压缩比机构的控制轴(20)经由中间连杆(31)而与致动器装置(1)的辅助轴(25)联动。致动器装置(1)的壳体(5)在下表面具有滤油器安装座部(36)，与该滤油器安装座部(36)一体地形成有止动部(37)。辅助轴(25)的第2臂(28)与止动部(37)抵接，由此对低压缩比侧的压缩比边界进行规定。通过使止动部(37)与刚性较高的滤油器安装座部(36)实现一体化从而获得较高的止动部(37)的刚性。

Description

可变压缩比内燃机的致动器装置

技术领域

本发明涉及一种可变压缩比内燃机，该可变压缩比内燃机具有可变压缩比机构，该可变压缩比机构的机械压缩比根据利用致动器进行旋转驱动的控制轴的旋转位置而变化，特别是涉及包含上述致动器在内的致动器装置。

背景技术

对于对内燃机的机械压缩比进行变更的可变压缩比机构，当前已知各种形式的结构。例如，本发明的申请人提出了许多例如通过多连杆式活塞曲柄机构的连杆几何的变更使活塞上止点位置上下移位的可变压缩比机构。另外，还公知如下可变压缩比机构，即，通过使气缸的位置相对于曲轴的中心位置上下移位而同样地使机械压缩比变化。

专利文献1公开了如下结构，即，作为这种可变压缩比机构的致动器装置，在内燃机主体的侧壁安装的壳体设置有致动器以及辅助轴，并且经由连杆机构使内燃机主体内部的控制轴和上述辅助轴联动。即，上述辅助轴通过由电动机等构成的致动器并经由减速机构而在恒定角度范围内旋转，与此联动而规定控制轴的旋转位置。

另外，在上述壳体，实质上一体设置有内燃机的润滑油系统的滤油器的安装部。即，上述壳体设置为从内燃机主体的侧壁向外侧伸出，因此成为利用该壳体对盒式的滤油器进行安装的结构。

如上所述，如果将滤油器的安装部一体设置于致动器装置的壳体，则为了滤油器安装部的刚性的确保而产生壳体的壁厚的增加进而重量的增加。另外，在上述这种可变压缩比机构中，为了规定低压缩比侧或者高压缩比侧的机构方面的压缩比边界，设置有与上述辅助轴、连杆等的一部分机械地抵接的止动部，但假设如果要将该止动部设置于致动器装置侧，则依然变为壳体的重量增加的因素。

壳体以向外侧伸出的方式安装于内燃机主体的侧壁，因此因其重量的增加而引起内燃机的振动噪声的恶化，从而并非为优选。

专利文献1：国际公开第2013/080673号

发明内容

在具有机械压缩比根据由致动器进行旋转驱动的控制轴的旋转位置而变化的可变压缩比机构的内燃机中，本发明所涉及的可变压缩比机构的致动器装置构成为具有：

壳体，其安装于内燃机主体的侧壁，对上述致动器进行支撑，并且收容有利用该致动器控制旋转位置的辅助轴；

连杆机构，其将配置于内燃机主体内部的上述控制轴和上述辅助轴连结；

滤油器安装座部，其作为上述壳体的一部分而形成；以及

止动部，其与上述滤油器安装座部形成为一体，且对上述辅助轴的一个方向的旋转位置边界进行规定。

即，在对由电动机等构成的致动器进行支撑的壳体的一部分形成有滤油器安装座部，并且止动部与该滤油器安装座部形成为一体。控制轴或者连杆机构等的一部分与上述止动部抵接，由此对辅助轴的一个方向的旋转位置边界进而机构方面的压缩比边界进行规定。

根据本发明，分别要求较高刚性的滤油器安装座部和止动部与壳体形成为一体，因此能够容易地确保止动部的较高的刚性，并且能够使与滤油器安装座部、止动部的形成相伴的壳体的重量的增加达到最小限度。

附图说明

图1是连同成为可变压缩比机构的多连杆式活塞曲柄机构而示意性地表示一个实施例的致动器装置的说明图。

图2是沿着图3中的A-A线的致动器装置以及内燃机主体要部的剖视图。

图3是沿着图2中的B-B线的致动器装置的剖视图。

图4是沿着图3中的C-C线的致动器装置以及内燃机主体要部的剖视图。

图5是沿着图3中的D-D线的致动器装置以及内燃机主体要部的剖视图。

图6是从侧方观察致动器装置的侧视图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的一个实施例进行详细说明。

图1是连同成为可变压缩比机构的多连杆式活塞曲柄机构2而示意性地表示一个实施例的致动器装置1的说明图。多连杆式活塞曲柄机构2收容于由气缸体3以及上油盘4构成的内燃机主体的内部，与此相对，致动器装置1形成为如下结构，即，壳体5安装于成为内燃机主体的一部分的上油盘4的侧壁的外侧面，从内燃机主体向外侧伸出。

根据前述的专利文献1等而已经公知多连杆式活塞曲柄机构2本身，其具有：上连杆13，其一端经由活塞销12而与活塞11连结；下连杆17，其一端经由上销14而与上述上连杆13的另一端连结，并且中间部与曲轴15的曲柄销16连结；以及控制连杆18，其对上述下连杆17的自由度进行限制。上述控制连杆18的前端经由控制销19而与上述下连杆17的另一端连结，并且基端以能够摆动的方式支撑于控制轴20的偏心轴部21。在这样构成的活塞曲柄机构2中，活塞11的上止点位置根据控制轴20的旋转位置而变化，进而内燃机的机械压缩比根据控制轴20的旋转位置而变化。换言之，机械压缩比相对于控制轴20的旋转位置唯一地确定。

另一方面，如后所述，致动器装置1具有利用由电动机构成的致动器并经由减速机构而对旋转位置进行控制的辅助轴25，该辅助轴25经由致动器用连杆机构26而与上述控制轴20连结。上述致动器用连杆机构26具有：第1臂27，其设置于控制轴20；第2臂28，其设置于上述辅助轴25；以及中间连杆31，其端部分别经由第1连结销29以及第2连结销30与第1臂27以及第2臂28连结而将二者相互连结。即，致动器用连杆机构26构成为所谓4节连杆，使辅助轴25的旋转和控制轴20的旋转相互联动。这里，第1连结销29大致位于控制轴20的下侧，与此相对，第2连结销30大致位于辅助轴25的上侧，中间连杆31将二者连结，其结果，形成为辅助轴25和控制轴20彼此向相反方向旋转的结构。例如，如果辅助轴25从图1所示的状态向逆时针方向旋转，则控制轴20向顺时针方向旋转。

后文中进行详细叙述，在致动器装置1的壳体5的一部分形成有滤油器安装座部36，呈近似圆筒状或者杯状的盒式的滤油器35以能够拆装的方式安装于该滤油器安装座部36。而且，与该壁厚较厚的部位的滤油器安装座部36一体地形成有止动部37，第2臂28在规定旋转位置与上述止动部37抵接。根据图1所示的活塞曲柄机构2的连杆结构明确可知，在该实施例中，止动部37对可变压缩比机构的低压缩比侧的边界进行规定。此外，对高压缩比侧的边界进行规定的未图示的第2止动部在内燃机主体的内部设置为例如与第1臂27抵接。另外，在壳体5的上表面形成有机油冷却器安装座部39，进行润滑油和内燃机冷却水的热交换的多板式的机油冷却器38固定安装于该机油冷却器安装座部39。

下面，参照图2～图6对致动器装置1的具体结构进行更详细的说明。

如图3及图6所示，致动器装置1构成为具有如下部件作为主体：由铝合金的铸造物等构成的金属制的壳体5，其对辅助轴25进行收容；减速器41，其安装于上述壳体5的轴向上的一端部且呈近似圆盘状；以及电动机42，其成为与上述减速器41的端部重叠安装的致动器且呈近似圆盘状。电动机42具有杯状的外壳，经由减速器41(详细而言，为其圆筒状外壳)而由壳体5支撑。此外，下面，为了便于说明，将配置有电动机42一侧称为致动器装置1的“后”侧，将电动机42的相反侧称为致动器装置1的“前”侧。

电动机42以及减速器41的内部结构并非本发明的要部，因此未进行图示，电动机42的中心的旋转轴和辅助轴25形成为同轴状、即串联地排列的结构，例如具有公知的谐波驱动机构之类的减速比较大的减速机构的减速器41介于二者之间。因此，电动机42的旋转被减速并变为适当角度的旋转而传递至辅助轴25，能够获得在旋转方向上对辅助轴25进行驱动的较大的扭矩。此外，辅助轴25的后端部与减速机构的输出侧的部件直接连结，因此，还可以将辅助轴25称为减速器41的输出轴。

壳体5在后端部具有安装减速器41的圆筒部43，并且如图6所示，在周围的多个部位具有用于经由未图示的螺栓与上油盘4紧固连结的螺栓凸台部44。在比圆筒部43靠前侧的部分，如图3所示，具有大致沿着与辅助轴25的轴向正交的平面的厚壁的第1壁部45以及第2壁部46，在这2个壁部45、46之间，上述第2臂28划分出与中间连杆31的端部一起摆动的大致为恒定宽度的空间47。利用第1壁部45以及第2壁部46的轴承孔将辅助轴25支撑为旋转自由，即，支撑于上述第2臂28的前后的2个部位。另外，第1壁部45和第2壁部46彼此由沿壳体5的外侧而前后延伸的厚壁的外侧壁部48连结，利用该外侧壁部48将上述空间47的外侧面封闭。如图3所示，上述外侧壁部48与壳体5后端的圆筒部43相连续，并且，如图2所示，以与上油盘4的侧壁面(即，壳体5的安装面)平行的方式上下延伸。

如图3、图6所示，前述的滤油器安装座部36在壳体5的前侧且在第1壁部45和外侧壁部48连接的部位的下表面侧形成为近似圆盘状。即，如图3、图4所示，滤油器安装座部36与第1壁部45的外侧部分(比辅助轴25更向外侧伸出的部分)一体地连续、且如图2所示那样与外侧壁部48的下端一体地连续。而且，除了与第1壁部45以及外侧壁部48重叠的一部分以外的大部分与外侧壁部48相比向外侧以圆形伸出。如图2所示，该滤油器安装座部36在下表面具有供盒式的滤油器35所安装的过滤器安装面51。滤油器安装座部36以及过滤器安装面51相对于与上油盘4的侧壁面(即壳体5的安装面)正交的面而向内侧、即向安装的滤油器35的下端接近内燃机主体侧的方向略微(例如几度左右)倾斜。

这里，根据图2明确可知，第2臂28与中间连杆31的连结点即第2连结销30的中心点与辅助轴25的旋转中心的高度位置相比向上方移动。即，第2连结销30的中心点的移动轨迹与辅助轴25的旋转中心的高度位置相比靠上方。与此相对，如图2、图4所示，滤油器安装座部36的过滤器安装面51与辅助轴25的旋转中心的高度位置相比位于下方的位置。

如图2所示，前述的止动部37与滤油器安装座部36的内侧部分(接近内燃机主体一侧的部分)形成为一体。如图2所示，该止动部37呈从外侧壁部48的下端向空间47的内侧倾斜地延伸的壁状，向将空间47的下侧部分覆盖的倾斜壁53以及底壁54连续。图2示出了第2臂28与止动部37抵接的状态，构成为第2臂28的直线状的侧缘在广阔的范围与止动部37的由倾斜的平面构成的止动面37a抵接。上述止动部37形成为在前后方向上横穿第2臂28摆动的空间47，形成为止动部37将构成空间47的第1壁部45以及第2壁部46相互连结的形状(参照图3)。此外，如图2所示，在供壳体5安装的上油盘4的侧壁设置有供中间连杆31通过的狭缝状的开口部49，该开口部49与上述空间47对应。

另外，前述的机油冷却器安装座部39在壳体5的上部构成为沿着与上油盘4的侧壁面(即，壳体5的安装面)正交的平面的近似矩形的板状。该机油冷却器安装座部39的一部分以与第1壁部45以及第2壁部46的上端连续、且将滤油器安装座部36的上方覆盖的方式比外侧壁部48更向外侧伸出(参照图2、图4)。根据图2明确可知，止动部37设置于在上下方向上夹持于机油冷却器安装座部39和滤油器安装座部36之间的位置。机油冷却器安装座部39在上表面具有平坦的机油冷却器安装面52，这里，如前所述，安装有多板式的机油冷却器38。

图4示出了大致从滤油器安装座部36的中心通过的剖面，如该图4所示，从滤油器安装座部36的中心到达机油冷却器安装座部39的过滤器·冷却器连接油路55沿上下方向形成为直线状。该过滤器·冷却器连接油路55以相对于过滤器安装面51正交的方式相对于上油盘4的侧壁面(即，壳体5的安装面)略微倾斜。此外，过滤器·冷却器连接油路55的下端部成为内螺纹部55a，盒式滤油器35的成为机油排出口的中央管的螺纹部(未图示)与此处螺合。过滤器·冷却器连接油路55构成为从外侧壁部48向外侧伸出的管路，因此，将过滤器·冷却器连接油路55的周围包围的管状壁部56在上下方向上将滤油器安装座部36和机油冷却器安装座部39连接。在内燃机的润滑油从滤油器35通过并被过滤之后，通过过滤器·冷却器连接油路55而向机油冷却器38的入口流动。另外，在图4的剖面示出了通过第1壁部45的内部从机油冷却器安装座部39向上油盘4内部的油路58延伸的直线状的冷却器出口油路59。该冷却器出口油路59与机油冷却器38的出口连接，冷却后的润滑油通过该冷却器出口油路59而向内燃机主体返回。

图5示出了比滤油器安装座部36的中心略微靠近前侧的沿着图3中的D-D线的剖面，但如该图5所示，与上油盘4内部的油路61连接的直线状的过滤器入口油路62形成于第1壁部45的内部。该过滤器入口油路62的前端部与在过滤器安装面51以圆弧形(参照图3)开口的入口端口通路63连接。上述入口端口通路63也与过滤器·冷却器连接油路55同样地构成为从外侧壁部48向外侧伸出的沿上下方向延伸的管路。

因此，内燃机的润滑油从上油盘4内部的油路61通过过滤器入口油路62以及入口端口通路63而向滤油器35的入口侧导入。如前所述，利用滤油器35过滤后的润滑油经由过滤器·冷却器连接油路55而向机油冷却器38导入，在这里被冷却之后，经由冷却器出口油路59而向上油盘4内部的油路58流动。

在以上述方式构成的实施例的致动器装置1中，对可变压缩比机构的低压缩比侧的边界进行规定的止动部37与滤油器安装座部36形成为一体，该滤油器安装座部36为厚壁且由第1壁部45、外侧壁部48确保了较高的刚性，因此能够获得针对第2臂28的抵接非常高的刚性。特别地，如图2所示，厚壁的滤油器安装座部36存在于抵接方向的里侧，因此不需要与止动部37相关的单独的加强构造就能够确保较高的刚性。而且，止动部37构成为横跨第1壁部45和第2壁部46而将二者连结，因此能够获得较高的刚性。

并且，在上述实施例中，止动部37设置于在上下方向上夹持于刚性较高的机油冷却器安装座部39与滤油器安装座部36之间的位置，因此止动部37的刚性变得更高。

因此，能够抑制为了确保止动部37的刚性而需要的壳体5的重量的增加。

另外，在上述实施例中，如上所述，形成为如下布局，即，第2连结销30的中心点的移动轨迹与辅助轴25的旋转中心的高度位置相比处于上方，与此相对，滤油器安装座部36的过滤器安装面51位于与辅助轴25的旋转中心的高度位置相比靠下方的位置。由此，能够确保成为第2臂28的旋转轨迹的空间、且能够确保滤油器35的安装空间、止动部37的形成位置，能够实现壳体5的小型轻量化。

另外，在上述实施例中，如上所述，过滤器安装面51向内侧倾斜，因此有利于安装于此处的滤油器35的振动。即，安装有致动器装置1的内燃机主体以支撑于主轴承部60(参照图2等)的曲轴15为中心而产生所谓侧倾振动，因该振动而使得沿着旋转切线方向的加速度作用于滤油器35。这里，上述实施例的过滤器安装面51位于与曲轴15的中心相比靠下方的位置，但与此同时过滤器安装面51向内侧倾斜，因此根据图5等能够容易地理解，作用于滤油器35的加速度方向(振动方向)和过滤器安装面51所成的角接近直角。因此，加速度以接近滤油器35的轴向的角度而起作用，与过滤器安装面51接触的滤油器35紧固连结面的所谓开口得到抑制。而且，过滤器安装面51倾斜，从而从曲轴15的中心至滤油器35的重心的距离缩短，滤油器35的振动本身也得到抑制。

此外，在安装于机油冷却器安装座部39的机油冷却器38也同样地因侧倾振动而作用有加速度，如图5等所示，机油冷却器安装座部39处于与曲轴15的中心同等程度的高度位置，因此机油冷却器安装面52相对于作用于机油冷却器38的加速度方向(振动方向)大致正交。

另一方面，在如图1所示的多连杆式活塞曲柄机构2中，最大载荷作用于因施加于活塞11的燃烧载荷而使得压缩比降低的方向，对于辅助轴25，最大载荷作用于大致沿着中间连杆31的长度方向的方向即大致沿着图2中的箭头F的方向。对于这种最大载荷的方向，上述实施例的壳体5在从辅助轴25的中心观察作用有最大载荷的外侧壁部48那侧设置有过滤器·冷却器连接油路55，构成该过滤器·冷却器连接油路55的管状壁部56作为一种刚性部件而在上下方向上将滤油器安装座部36和机油冷却器安装座部39连接，因此能够获得针对最大载荷的壳体5的较高的刚性，能够抑制因最大载荷而引起的壳体5的变形。由此，能够抑制伴随着壳体5的变形的辅助轴25的轴承部的润滑不良、壳体5的共振引起的振动噪声的恶化。

此外，对于因上述最大载荷而施加于机油冷却器38的加速度，过滤器安装面51以上述方式倾斜，从而加速度方向接近滤油器35的轴向，有利于抑制滤油器35紧固连结面处开口。

Claims (7)

1.一种可变压缩比内燃机的致动器装置，所述内燃机具有可变压缩比机构，该可变压缩比机构的机械压缩比根据由致动器进行旋转驱动的控制轴的旋转位置而变化，其中，

所述可变压缩比机构的致动器装置构成为具有：

壳体，其安装于内燃机主体的侧壁，对上述致动器进行支撑，并且收容有利用该致动器控制旋转位置的辅助轴；

连杆机构，其将配置于内燃机主体内部的上述控制轴和上述辅助轴连结；

滤油器安装座部，其作为上述壳体的一部分而形成；以及

止动部，其与上述滤油器安装座部形成为一体，且对上述辅助轴的一个方向的旋转位置边界进行规定。

2.根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机的致动器装置，其中，

上述连杆机构具有：第1臂，其设置于上述控制轴；第2臂，其设置于上述辅助轴；以及中间连杆，其将上述第1臂、第2臂这二者连结，

上述止动部具有在上述旋转位置边界处与上述第2臂抵接的止动面。

3.根据权利要求2所述的可变压缩比内燃机的致动器装置，其中，

上述第2臂和上述中间连杆的连结部的中心点的移动轨迹位于与上述辅助轴的旋转中心的高度位置相比靠上方的位置，

上述滤油器安装座部的过滤器安装面位于与上述高度位置相比靠下方的位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的可变压缩比内燃机的致动器装置，其中，

上述壳体在上述滤油器安装座部的上方的位置处还具有机油冷却器安装座部，

在上下方向上夹持于上述滤油器安装座部与上述机油冷却器安装座部之间的位置设置有上述止动部。

5.根据权利要求4所述的可变压缩比内燃机的致动器装置，其中，

以作用于上述控制轴的最大载荷的方向朝向上述壳体的外侧的方式构成上述可变压缩比机构以及上述连杆机构，

上述滤油器安装座部以及上述机油冷却器安装座部与上述壳体的外侧壁形成为一体，并且在该外侧壁沿上下方向形成有将滤油器和机油冷却器连通的油路。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的可变压缩比内燃机的致动器装置，其中，

上述过滤器安装面相对于以上述滤油器安装座部的曲轴旋转中心为中心的振动方向与过滤器安装面所成的角接近直角的方向而倾斜。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的可变压缩比内燃机的致动器装置，其中，

上述壳体具有以划分出上述第2臂摆动的空间的方式沿着与上述辅助轴正交的方向的2个壁部，上述止动面构成为将这2个壁部连结。