JP2003254154A - 内燃機関の圧縮比可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の圧縮比可変装置において，ピスト
ンアウタを回転させることなく，簡単，的確に低圧縮比
位置及び高圧縮比位置に作動させると共に，アクチュエ
ータの小型化を図る。 【解決手段】 ピストンインナ５ａと，その外周に軸方
向にのみ摺動可能に嵌合して低圧縮比位置Ｌ及び高圧縮
比位置Ｈ間を移動し得るピストンアウタ５ｂと，ピスト
ンインナ及びアウタ５ａ，５ｂの軸線周りで非嵩上げ位
置Ａ及び嵩上げ位置Ｂ間を回動し得る嵩上げ部材１４
と，この嵩上げ部材１４に連結されて，これを非嵩上げ
位置Ａ及び嵩上げ位置Ｂに回動するアクチュエータ２０
とを備え，そのアクチュエータ２０を，嵩上げ部材１４
の回動方向に沿う同一軸線上で前記嵩上げ部材１４，１
１４の受圧部１４ａを挟んで対向する作動プランジャ部
材２３及び戻しプランジャ２４で構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の圧縮比可
変装置に関し，特に，ピストンを，コンロッドにピスト
ンピンを介して連結されるピストンインナと，このピス
トンインナに連結されて外端面を燃焼室に臨ませなが
ら，ピストンインナ寄りの低圧縮比位置及び燃焼室寄り
の高圧縮比位置間を移動し得るピストンアウタとで構成
し，ピストンアウタを低圧縮比位置に作動して機関の圧
縮比を下げ，高圧縮比位置に作動して同圧縮比を高める
ようにしたものゝ改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，かゝる内燃機関の圧縮比可変装置
として，（１）ピストンアウタをピストンインナの外周
に螺合して，ピストンアウタを正，逆転させることによ
りピストンインナに対して進退させ，低圧縮比位置及び
高圧縮比位置に作動するようにしたもの（例えば特開平
１１−１１７７７９号公報参照）と，（２）ピストンア
ウタをピストンインナの外周に軸方向摺動可能に嵌合
し，これらピストンインナ及びアウタ間に，上部油圧室
及び下部油圧室を形成し，これら油圧室に交互に油圧を
供給することにより，ピストンアウタを低圧縮比位置及
び高圧縮比位置に作動するようにしたもの（例えば特公
平７−１１３３３０号公報参照）とが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上記（１）
の装置では，ピストンアウタを低圧縮比位置及び高圧縮
比位置に作動するために，ピストンアウタを回転させる
必要があるので，ピストンアウタの頂面の形状を，燃焼
室の天井面形状や吸気及び排気弁の配置に対応して自由
に設定することができず，高圧縮比位置で機関の圧縮比
を充分に高めることが困難である。また上記（２）の装
置では，特にピストンアウタが高圧縮比位置にあると
き，機関の膨張行程でピストンアウタが受ける大なるス
ラスト荷重を上部油圧室の油圧で支えるので，上部油圧
室には高圧に耐えるシールが必要となり，その上，上部
油圧室に気泡が発生するとピストンアウタの高圧縮比位
置が不安定になるから，そのような気泡の除去手段を施
す必要もあり，全体としてコスト高となるを免れない。

【０００４】本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたも
ので，ピストンアウタを回転させることなく簡単，的確
に低圧縮比位置及び高圧縮比位置に作動し得る，内燃機
関の圧縮比可変装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明の内燃機関の圧縮比可変装置は，コンロッド
にピストンピンを介して連結されるピストンインナと，
このピストンインナの外周に軸方向にのみ摺動可能に嵌
合して外端面を燃焼室に臨ませながら，前記ピストンイ
ンナ寄りの低圧縮比位置及び燃焼室寄りの高圧縮比位置
間を移動し得るピストンアウタと，これらピストンイン
ナ及びアウタ間に介裝されてピストンアウタの低圧縮比
位置への移動を許容する非嵩上げ位置及び，ピストンア
ウタを高圧縮比位置に保持する嵩上げ位置間をピストン
インナ及びアウタの軸線周りに回動する嵩上げ部材と，
この嵩上げ部材に連接されるアクチュエータとを備え，
このアクチュエータを，前記ピストンインナにおいて前
記嵩上げ部材の回動方向に沿う同一軸線上でそれぞれ摺
動可能に配設されて前記嵩上げ部材の受圧部を挟んで互
いに対向する作動部材及び戻し部材より構成し，これら
作動部材及び戻し部材を交互に作動することにより前記
嵩上げ部材を非嵩上げ位置及び嵩上げ位置へ交互に回動
するようにしたことを第１の特徴とする。

【０００６】この第１の特徴によれば，アクチュエータ
により嵩上げ部材を非嵩上げ位置に回動すると，嵩上げ
部材が，ピストンアウタの低圧縮比位置への移動を許容
するので，ピストンアウタが燃焼室側からの高圧により
低圧縮比位置に移動することができる。またアクチュエ
ータにより嵩上げ部材を非嵩上げ位置から嵩上げ位置へ
と回動すると，ピストンアウタを高圧縮比位置に保持す
ることができる。

【０００７】この間，ピストンアウタは，ピストンイン
ナに対して回転することがないから，燃焼室に臨むピス
トンアウタの頂面形状を燃焼室の形状に対応させて，ピ
ストンアウタの高圧縮比位置での圧縮比を効果的に高め
ることができる。しかもピストンアウタの高圧縮比位置
では，機関の膨張行程時，ピストンアウタが燃焼室から
受ける大なる推力は嵩上げ部材で受け止められる。した
がって，上記推力のアクチュエータへの作用も回避され
ることになるから，アクチュエータの小容量化，延いて
は小型化が可能となる。またアクチュエータを油圧式に
構成する場合でも，これに前記推力が作用しないことか
ら高圧シールは不要であり，また油圧室に多少の気泡が
発生してもピストンアウタの高圧縮比位置を不安定にさ
せることもない。

【０００８】またアクチュエータを，前記ピストンイン
ナにおいて前記嵩上げ部材の回動方向に沿う同一軸線上
でそれぞれ摺動可能に配設されて前記嵩上げ部材の受圧
部を挟んで互いに対向する作動部材及び戻し部材より構
成したことから，アクチュエータの小型化が可能とな
り，ピストンの狭小な内部へのアクチュエータの配設が
容易となる。

【０００９】また本発明は，第１の特徴に加えて，前記
作動部材及び戻し部材を，ピストンインナに形成される
同一のシリンダ孔に摺動可能に嵌装されて前記受圧部を
挟んで互いに対向する作動プランジャ及び戻しプランジ
ャで構成したことを第２の特徴とする。

【００１０】この第２の特徴によれば，作動プランジャ
及び戻しプランジャのシリンダ孔の共通化により，加工
の単純化と構成の簡素化を図ることができる。

【００１１】さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加
えて，前記受圧部の中心を通る前記嵩上げ部材の半径線
に対して略直角に交わる同一軸線上に前記作動部材及び
戻し部材を配置したことを第３の特徴とする。

【００１２】この第３の特徴によれば，作動部材の作動
力及び戻し部材の戻し力を受圧部を介して嵩上げ部材に
効率良く伝達することができ，したがってアクチュエー
タの小容量化，小型化を図ることができる。

【００１３】さらにまた本発明は，第１〜第３の何れか
の特徴に加えて，前記アクチュエータを，嵩上げ部材の
周方向に沿って複数組，等間隔に配設したことを第４の
特徴とする。

【００１４】この第４の特徴によれば，複数組のアクチ
ュエータの作動により，嵩上げ部材に偏荷重を加えるこ
とがなく，該部材をスムーズに回動することができる。

【００１５】さらにまた本発明は，第４の特徴に加え
て，前記アクチュエータを，前記ピストンピンを挟んで
２組配設したことを第５の特徴とする。

【００１６】この第５の特徴によれば，ピストンピンに
干渉されることなく，２組のアクチュエータを嵩上げ部
材の周方向等間隔に配設することができ，ピストンの狭
小な内部へのアクチュエータの配設をより簡単に行うこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を，添付図面
に示す本発明の一実施例に基づいて以下に説明する。

【００１８】図１は本発明の第１実施例に係る圧縮比可
変装置を備えた内燃機関の要部縦断正面図，図２は図１
の２−２線拡大断面図で低圧縮比状態を示す。図３は図
２の３−３線断面図，図４は図２の４−４線断面図，図
５は図２の５−５線断面図，図６は図２の６−６線断面
図，図７は図２の７−７線断面図，図８は高圧縮比状態
を示す，図２との対応図，図９は図８の９−９線断面
図，図１０は図８の１０−１０線断面図，図１１は嵩上
げ部材の作用説明図，図１２は本発明の第２実施例を示
す，図１０との対応図である。

【００１９】先ず，図１〜図１１に示す本発明の第１実
施例の説明より始める。

【００２０】図１及び図２において，内燃機関Ｅの機関
本体１は，シリンダボア２ａを有するシリンダブロック
２と，このシリンダブロック２の下端に結合されるクラ
ンクケース３と，シリンダボア２ａに連なる燃焼室４ａ
を有してシリンダブロック２の上端に結合されるシリン
ダヘッド４とからなり，シリンダボア２ａに摺動可能に
嵌装されるピストン５にはコンロッド７の小端部７ａが
ピストンピン６を介して連結され，コンロッド７の大端
部７ｂは，左右一対のベアリング８，８′を介してクラ
ンクケース３に回転自在に支承されるクランク軸９のク
ランクピン９ａに連結される。

【００２１】前記ピストン５は，ピストンピン６を介し
てコンロッド７の小端部７ａに連結されるピストンイン
ナ５ａと，このピストンインナ５ａの外周面及びシリン
ダボア２ａの内周面に摺動自在に嵌合し，頂面を燃焼室
４ａに臨ませるピストンアウタ５ｂとからなっており，
ピストンアウタ５ｂの外周に，シリンダボア２ａの内周
面に摺動自在に密接する複数のピストンリング１０ａ〜
１０ｃが装着される。

【００２２】図２及び図３に示すように，ピストンイン
ナ及びアウタ５ａ，５ｂの摺動嵌合面には，ピストン５
の軸方向に延びて互いに係合する複数のスプライン歯１
１ａ及びスプライン溝１１ｂがそれぞれ形成され，ピス
トンインナ及びアウタ５ａ，５ｂは，それらの軸線周り
に相対回転できないようになっている。

【００２３】図２及び図６において，ピストンインナ５
ａの上面には，その上面に一体に突設された枢軸部１２
に回動可能に嵌合する円環状の嵩上げ部材１４が載置さ
れる。枢軸部１２は，コンロッド７の小端部７ａを受容
すべく，複数（図では４個）のブロック１２ａ，１２ａ
…に分割される。

【００２４】嵩上げ部材１４は，その軸線周りに設定さ
れる第１及び嵩上げ位置Ａ，Ｂ間を回動し得るもので，
その往復回動に伴いピストンアウタ５ｂをピストンイン
ナ５ａ寄りの低圧縮比位置Ｌ（図２参照）と，燃焼室４
ａ寄りの高圧縮比位置Ｈ（図７参照）とに交互に保持す
るカム機構１５が嵩上げ部材１４及びピストンアウタ５
ｂ間に設けられる。

【００２５】図７及び図１０に明示するように，カム機
構１５は，嵩上げ部材１４の上面に形成される複数の凸
状第１カム１６と，ピストンアウタ５ｂの頂壁下面に形
成される複数の凸状第２カム１７とからなっており，こ
れら第１及び第２カム１６，１７は，嵩上げ部材１４が
非嵩上げ位置Ａにあるときは，周方向に交互に並んでピ
ストンアウタ５ｂの低圧縮比位置Ｌ又は高圧縮比位置Ｈ
への移行を許容するようになっている。

【００２６】これら第１カム１６及び第２カム１７の，
嵩上げ部材１４の周方向に並ぶ両側面は，各カム１６，
１７の根元から略垂直に起立する絶壁面１６ａ，１７ａ
となっており，両絶壁面１６ａ，１７ａの上縁間を接続
する平坦な頂面１６ｂ，１７ｂは，嵩上げ部材１４が嵩
上げ位置Ｂに到達したとき互いに当接してピストンアウ
タ５ｂを高圧縮比位置Ｈに保持するようになっている。
このように，第１及び第２カム１６，１７の両側面を絶
壁面１６ａ，１７ａとしたことで，周方向に並ぶ各カム
１６，１７の隣接間隔を狭くすることが可能となり，ま
た各カム１６，１７の頂面１６ｂ，１７ｂの総合面積を
大きく設定することができる。

【００２７】ピストンアウタ５ｂが高圧縮比位置Ｈに達
したときは，ピストンアウタ５ｂが高圧縮比位置Ｈを越
えて燃焼室４ａ側へ移動することを阻止するための規制
手段として，ピストンインナ５ａの下端面に当接する止
環１８がピストンアウタ５ｂの下端部内周面に係止され
る。

【００２８】ピストンインナ５ａ及び嵩上げ部材１４間
には，嵩上げ部材１４を非嵩上げ位置Ａ又は嵩上げ位置
Ｂへ回動させるアクチュエータ２０が設けられる。この
アクチュエータ２０について図２，図５及び図６を参照
しながら説明する。

【００２９】ピストンインナ５ａには，ピストンピン６
を挟んでそれと平行に延びる一対の有底のシリンダ孔２
１，２１と，各シリンダ孔２１，２１の中間部の上壁を
貫通する長孔５４，５４とが設けられ，嵩上げ部材１４
の下面に一体的に突設されて，その直径線上に並ぶ一対
の受圧ピン１４ａ，１４ａがこれら長孔５４，５４を通
してシリンダ孔２１，２１に臨ませてある。長孔５４，
５４は，受圧ピン１４ａ，１４ａが嵩上げ部材１４と共
に非嵩上げ位置Ａ及び嵩上げ位置Ｂ間を移動することを
妨げないようになっている。

【００３０】シリンダ孔２１，２１には，対応する受圧
ピン１４ａ，１４ａを挟んで作動プランジャ２３，２３
及び有底円筒状の戻しプランジャ２４，２４が摺動可能
に嵌装される。その際，作動プランジャ２３，２３同士
及び戻しプランジャ２４，２４同士は，それぞれピスト
ン５の軸線に関して点対称に配置される。

【００３１】各シリンダ孔２１内には，作動プランジャ
２３の内端が臨む第１油圧室２５が画成され，該室２５
に油圧を供給すると，その油圧を受けて作動プランジャ
２３が受圧ピン１４ａを介して嵩上げ部材１４を嵩上げ
位置Ｂへ回動するようになっている。

【００３２】嵩上げ部材１４の非嵩上げ位置Ａは，各シ
リンダ孔２１，２１の底面に当接する作動プランジャ２
３，２３の先端に受圧ピン片１４ａ，１４ａが当接する
ことにより規定され（図５参照），嵩上げ部材１４の嵩
上げ位置Ｂは，ばね保持環５２のスカート部５２ａに当
接する戻しプランジャ２４の先端に受圧ピン１４ａが当
接することにより規定される（図１０参照）。こうする
ことにより，嵩上げ部材１４の非嵩上げ位置Ａでは，隣
接する第１及び第２カム１６，１７の側面接触を回避し
て（図１１（ａ）参照），ピストンアウタ５ｂの高圧縮
比位置Ｈへのスムーズな移動が可能となる。

【００３３】而して，嵩上げ部材１４及びアクチュエー
タ２０は，ピストンアウタ５ｂの慣性力や，ピストンア
ウタ５ｂがシリンダボア２ａの内面から受ける摩擦抵
抗，ピストンアウタ５ｂに作用する吸気負圧等，ピスト
ンインナ及びアウタ５ａ，５ｂにそれらを互いに軸方向
に離間させたり近接させようと作用する自然外力によ
り，ピストンアウタ５ｂが低圧縮比位置Ｌ及び高圧縮比
位置Ｈ間で移動することを許容する。

【００３４】またピストンインナ５ａ及びピストンアウ
タ５ｂ間には，ピストンアウタ５ｂが低圧縮比位置Ｌに
来たとき，このピストンアウタ５ｂをピストンインナ５
ａに対して係止するピストンアウタ係止手段３０が設け
られる。このピストンアウタ係止手段３０について，図
２及び図４を参照しながら説明する。

【００３５】ピストンインナ５ａの内周面には，周方向
に延びる複数の係止溝３１が等間隔置きに形成され，ピ
ストンアウタ５ｂが低圧縮比位置Ｌに来たとき，これら
係止溝３１に係合，離脱し得るように複数の係止レバー
３２がピストンインナ５ａにピボット軸３３を介して揺
動自在に取り付けられる。即ち，係止レバー３２は，係
止溝３１に係合する作動位置Ｃ（図４参照）と，係止溝
３１から離脱する後退位置Ｄ（図９参照）との間を揺動
することができる。

【００３６】各係止レバー３２は，係止溝３１に係合，
離脱する長腕部３２ａと，ピボット軸３３を挟んで長腕
部３２ａと反対側に延びる短腕部３２ｂとからなってお
り，長腕部３２ａを係止溝３１との係合方向へ付勢する
作動ばね３４が長腕部３２ａ及びピストンインナ５ａ間
に縮設される。その際，長腕部３２ａには，作動ばね３
４の内周に嵌合してそれを定位置に保持する位置決め突
起３５が形成される。一方，ピストンインナ５ａには，
各短腕部３２ｂに対応して複数のシリンダ孔３６が形成
され，これらシリンダ孔３６の摺動自在に嵌装される複
数のピストン３８の先端が短腕部３２ｂの先端に当接配
置される。各シリンダ孔３６には，対応するピストン３
８の内端が臨む第２油圧室３７が画成され，この第２油
圧室３７に油圧を供給すると，その油圧を受けてピスト
ン３８が係止レバー３２を作動ばね３４の力に抗して係
止溝３１から離脱させるようになっている。

【００３７】図４及び図５に示すように，前記ピストン
ピン６と，その中空部に圧入されたスリーブ４０との間
に筒状の油室４１が画成され，この油室４１を前記第１
及び第２油圧室２５，３７に接続する第１及び第２分配
油路４２，４３がピストンピン６及びピストンインナ５
ａに渡り設けられる。また油室４１は，図１に示すよう
に，ピストンピン６，コンロッド７及びクランク軸９に
渡り設けられる油路４４に接続され，この油路４４は，
電磁切換弁４５を介して油圧源たるオイルポンプ４６
と，油溜め４７とに切換可能に接続される。

【００３８】次に，この第１実施例の作用について説明
する。

【００３９】例えば内燃機関Ｅの急加速運転に際して，
ノッキングを回避すべく低圧縮比状態を得るには，電磁
切換弁４５を図１に示すように非通電状態にして，油路
４４を油溜め４７に連通する。こうすれば，第１油圧室
２５及び第２油圧室３７は，何れも油室４１及び油路４
４を通して油溜め４７に開放されるので，アクチュエー
タ２０では，図５に示すように，戻しプランジャ２４が
戻しばね２７の付勢力で受圧ピン１４ａを押圧して，嵩
上げ部材１４を非嵩上げ位置Ａまで回動する。その結
果，図１０（ａ）に示すように，カム機構１５の第１カ
ム１６及び第２カム１７は互いに頂部をずらした配置と
なるから，機関の膨張行程又は圧縮行程で燃焼室４ａ側
の圧力でピストンアウタ５ｂがピストンインナ５ａに対
して押圧されたときや，ピストン５の上昇行程でピスト
ンリング１０ａ〜１０ｃ及びシリンダボア２ａ内面間に
生ずる摩擦抵抗によりピストンアウタ５ｂがピストンイ
ンナ５ａに対して押圧されたときや，ピストン５の下降
行程の後半でピストンインナ５ａの減速に伴いピストン
アウタ５ｂがその慣性力によりピストンインナ５ａに対
して押圧されたときに，ピストンアウタ５ｂは第１カム
１６及び第２カム１７を相互に噛み合せながら，ピスト
ンインナ５ａに対して下降し，低圧縮比位置Ｌに下がる
ことができる。このとき，ピストンアウタ係止手段３０
では，ピストンインナ５ａに軸支される係止レバー３２
と，ピストンアウタ５ｂの係止溝３１とが互いに対向す
るため，係止レバー３２は作動ばね３４の付勢力をもっ
て長腕部３２ａを係止溝３１に係合させるように揺動
し，それら長腕部３２ａ及び係止溝３１の係合により，
ピストンアウタ５ｂの低圧縮比位置Ｌは保持される。か
くして，カム機構１５での遊びは無くなり，ピストンイ
ンナ及びアウタ５ａ，５ｂは，圧縮比を下げながら一体
となってシリンダボア２ａ内を昇降することができる。

【００４０】また例えば内燃機関Ｅの高速運転時，出力
向上を図るべく高圧縮比状態を得るには，電磁切換弁４
５に通電して，油路４４をオイルポンプ４６に接続す
る。こうすると，オイルポンプ４６の吐出油圧が油路４
４及び油室４１を通して第１油圧室２５及び第２油圧室
３７に供給されるので，先ず，ピストンアウタ係止手段
３０において，図９に示すように，ピストン３８が第２
油圧室３７の油圧を受けて係止レバー３２を作動ばね３
４の付勢力に抗して後退位置Ｄへと揺動させ，長腕部３
２ａをピストンアウタ５ｂの係止溝３１から離脱させ
る。係止レバー３２が係止溝３１から離脱すると，ピス
トンアウタ５ｂの高圧縮比位置Ｈへの移動が可能とな
る。

【００４１】そこで，ピストンアウタ５ｂは，次のよう
な自然外力の作用で高圧縮比位置Ｈへの移動する。即
ち，機関の吸気行程で吸気負圧によりピストンアウタ５
ｂが燃焼室４ａ側に引き寄せられたときや，ピストン５
の下降行程でピストンリング１０ａ〜１０ｃ及びシリン
ダボア２ａ内面間に生ずる摩擦抵抗によりピストンアウ
タ５ｂがピストンインナ５ａから置き去りにされようと
したときや，ピストン５の上昇行程の後半でピストンイ
ンナ５ａの減速に伴いピストンアウタ５ｂがその慣性力
によりピストンインナ５ａから浮き上がろうとしたとき
に，ピストンアウタ５ｂはピストンインナ５ａから上昇
し，高圧縮比位置Ｈに容易に到達することになる（図１
０（ｂ）参照）。

【００４２】こうしてピストンアウタ５ｂが高圧縮比位
置Ｈに到達すると，既に，アクチュエータ２０では，作
動プランジャ２３が第１油圧室２５の油圧を受けて受圧
ピン１４ａを嵩上げ位置Ｂに向かって押圧しているの
で，その押圧力により嵩上げ部材１４を図１０に示すよ
うに非嵩上げ位置Ａから嵩上げ位置Ｂへと回動するの
で，図１０（ｃ）に示すように，嵩上げ部材１４のカム
１６とピストンアウタ５ｂのカム１７とは互いに平坦の
頂面１６ｂ，１７ｂを当接させることになり（図１０
（ｃ）参照），ピストンアウタ５ｂを高圧縮比位置Ｈに
保持することができる。

【００４３】このとき，ピストンアウタ５ｂの止環１８
がピストンインナ５ａの下端面に当接して，ピストンア
ウタ５ｂの燃焼室４ａ側へのそれ以上の移動が阻止され
る。したがって，ピストンアウタ５ｂの高圧縮比位置Ｈ
は，両カム１６，１７の頂面１６ｂ，１７ｂの当接と，
止環１８のピストンインナ５ａ下端面への当接とにより
保持される。かくして，カム機構１５での遊びは無くな
り，ピストンインナ及びアウタ５ａ，５ｂは，圧縮比を
高めながら一体となってシリンダボア２ａ内を昇降する
ことができる。

【００４４】而して，ピストンアウタ５ｂは，低圧縮比
位置Ｌ及び高圧縮比位置Ｈ間を移動する際，ピストンイ
ンナ５ａ及びピストンアウタ５ｂの嵌合面に形成されて
互いに摺動自在に係合するスプライン歯１１ａ及びスプ
ライン溝１１ｂにより，ピストンインナ５ａに対する回
転が拘束されているから，燃焼室４ａに臨むピストンア
ウタ５ｂの頂面形状を燃焼室４ａの形状に対応させて，
ピストンアウタ５ｂの高圧縮比位置Ｈでの圧縮比を効果
的に高めることができる。しかもピストンアウタ５ｂの
高圧縮比位置Ｈでは，機関の膨張行程時，ピストンアウ
タ５ｂが燃焼室４ａから受ける大なる推力は，第１カム
１６及び第２カム１７の互いに当接する平坦な頂面１６
ｂ，１７ｂに垂直に作用するので，該推力により嵩上げ
部材１４が回動されることはなく，したがって第１油圧
室２５に供給する油圧は，前記推力に抗する程の高圧を
必要とせず，また第１油圧室２５に多少の気泡が存在し
ても，ピストンアウタ５ｂを高圧縮比位置Ｈに安定的に
保持し得るから，支障はない。

【００４５】しかもピストンアウタ５ｂの低圧縮比位置
Ｌ及び高圧縮比位置Ｈ間での回動は，ピストン５の往復
動中，ピストンインナ及びアウタ５ａ，５ｂに，それら
を軸方向に離間させたり近接させようと作用する自然外
力を利用するものであるから，アクチュエータ２０は嵩
上げ部材１４を，単に非嵩上げ位置Ａ及び嵩上げ位置Ｂ
間で移動させるだけの出力を発揮すれば足りることにな
り，アクチュエータ２０の小容量化及び小型化を図るこ
とができる。

【００４６】ところで，上記自然外力のうち，ピストン
リング１０ａ〜１０ｃ及びシリンダボア２ａ内面間の摩
擦抵抗と，ピストンアウタ５ｂの慣性力が特に効果的で
ある。また上記摩擦抵抗は機関回転数の変化に対して変
化が比較的少ないのに対して，ピストンアウタ５ｂの慣
性力は機関回転数の上昇に応じて２次曲線的に増大する
ものであるから，ピストンアウタ５ｂの位置切り換えに
対して，機関の低回転域では上記摩擦抵抗が支配的であ
り，機関の高回転域ではピストンアウタ５ｂの慣性力が
支配的である。

【００４７】また各アクチュエータ２０は，第１油圧室
２５の油圧で作動して嵩上げ部材１４を非嵩上げ位置Ａ
から嵩上げ位置Ｂへ回動し得る作動プランジャ２３と，
第１油圧室２５の油圧解放時，戻しばね２７の付勢力で
作動して嵩上げ部材１４を嵩上げ位置Ｂから非嵩上げ位
置Ａへ戻し得る戻しプランジャ２４とで構成されるの
で，１組のアクチュエータ２０につき油圧室２５が１室
で足り，その構成の簡素化を図ることができる。

【００４８】またピストンアウタ係止手段３０は，ピス
トンインナ５ａに軸支されてピストンアウタ５ｂの係止
溝３１に係合する作動位置Ｃ及び係止溝３１から離脱す
る後退位置Ｄ間を移動する係止レバー３２と，この係止
レバー３２を作動位置Ｃへ付勢する作動ばね３４と，第
２油圧室３７の油圧で作動して係止レバー３２を後退位
置Ｄへ作動するピストン３８とで構成されるので，この
係止手段３０においても油圧室３７が１室で足り，その
構成の簡素化を図ることができる。

【００４９】さらに第１及び第２油圧室２５，３７に
は，共通の電磁切換弁４５を介してオイルポンプ４６及
び油溜め４７に切換可能に接続されるので，共通の油圧
をもってアクチュエータ２０及びピストンアウタ係止手
段３０を合理的に作動することができ，油圧回路の簡素
化をも図ることができ，圧縮比可変装置を安価に提供し
得る。

【００５０】またアクチュエータ２０は，嵩上げ部材１
４の周方向に複数組等間隔に配設されるので，嵩上げ部
材１４に偏荷重を与えることなく，これを枢軸１２周り
にスムーズに回動することができ，しかも複数組のアク
チュエータ２０の総合出力は大きいことから，各組のア
クチュエータ２０の小容量化，延いては小型化を図るこ
とができる。

【００５１】また各組のアクチュエータ２０の構成要素
である作動プランジャ２３及び戻しプランジャ２４は，
ピストンインナ５ａに形成された共通のシリンダ孔２１
に嵌装されるので，構造が簡単であると共に，孔加工が
単純でコストの低減に寄与し得る。

【００５２】またアクチュエータ２０を２組，配設する
場合には，それぞれのシリンダ孔２１，２１がピストン
インナ５ａにピストンピン６と平行に形成されるので，
ピストンピン６に干渉されることなく，ピストンインナ
５ａの狭小な内部において２組のアクチュエータ２０，
２０を嵩上げ部材１４の周方向等間隔に配設することが
できる。

【００５３】また作動及び戻しプランジャ２３，２４の
軸線は，各受圧ピン１４ａの軸線を横切る，枢軸１２の
半径線に対して略直角に交差するように配置されるの
で，作動及び戻しプランジャ２３，２４の押圧力を受圧
ピン１４を介して嵩上げ部材１４に効率良く伝達するこ
とができ，アクチュエータ２０のコンパクト化に寄与し
得る。

【００５４】また作動及び戻しプランジャ２３，２４の
各端面と，受圧ピン１４ａの円筒状外周面とは線接触で
接触するので，その接触面積は比較的広く，面圧の低減
を図り，耐久性の向上に寄与し得る。

【００５５】次に図１２に示す本発明の第２実施例につ
いて説明する。

【００５６】この第２実施例は，嵩上げ部材１１４及び
ピストンアウタ１０５ｂにそれぞれ形成される第１カム
１１６及び第２カム１１７に，嵩上げ部材１１４が非嵩
上げ位置Ａから嵩上げ位置Ｂへ回動するとき互いに軸方
向に離反するように滑る斜面１１６ａ，１１７ａを形成
した点を除けば，前実施例と同様の構成であり，図１２
中，前実施例と対応する部分には，前実施例の参照符号
の数字に１００を加算した参照符号を付して，その説明
を省略する。

【００５７】この第２実施例では，各カム１１６，１１
７の一側面を斜面１１６ａ，１１７ａとしたたことで，
前実施例に比して，各カム１１６，１１７の隣接間隔が
広がり，嵩上げ部材１１４の作動ストローク角度が増加
し，また各カム１１６，１１７の頂面１１６ｂ，１１７
ｂの面積が減少することになるが，ピストンアウタ１０
５ｂを高圧縮比位置Ｈに移動させる自然外力が弱い場合
でも，図示しないアクチュエータにより嵩上げ部材１１
４に嵩上げ位置Ｂへの回動力を付与すれば，斜面１１６
ａ，１１７ａ相互のリフト作用によりピストンアウタ１
０５ｂを高圧縮比位置Ｈへ押し上げることができる。

【００５８】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可
能である。例えば，電磁切換弁４５の作動態様は，上記
実施例の場合と逆であっても差し支えはない。即ち，該
切換弁４５の非通電状態で油路４４をオイルポンプ４６
に接続し，通電状態で油路４４を油溜め４７に接続する
こともできる。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば，アクチュエータにより嵩上げ部材を非嵩上げ位置と
嵩上げ位置とへ交互に回動することにより，ピストンア
ウタを低圧縮比位置と高圧縮比位置との交互に保持する
ことができこの間，ピストンアウタは，ピストンインナ
に対して回転することがないから，燃焼室に臨むピスト
ンアウタの頂面形状を燃焼室の形状に対応させて，ピス
トンアウタの高圧縮比位置での圧縮比を効果的に高める
ことができる。しかもピストンアウタの高圧縮比位置で
は，機関の膨張行程時，ピストンアウタが燃焼室から受
ける大なる推力は嵩上げ部材で受け止められることにな
り，上記推力のアクチュエータへの作用も回避されるこ
とになるから，アクチュエータの小容量化，延いては小
型化が可能となる。またアクチュエータを油圧式に構成
する場合でも，これに前記推力が作用しないことから高
圧シールは不要であり，また油圧室に多少の気泡が発生
してもピストンアウタの高圧縮比位置を不安定にさせる
こともない。

【００６０】またアクチュエータを，前記ピストンイン
ナにおいて前記嵩上げ部材の回動方向に沿う同一軸線上
でそれぞれ摺動可能に配設されて前記嵩上げ部材の受圧
部を挟んで互いに対向する作動部材及び戻し部材より構
成したことから，アクチュエータの小型化が可能とな
り，ピストンの狭小な内部へのアクチュエータの配設が
容易となる。

【００６１】また本発明の第２の特徴によれば，作動プ
ランジャ及び戻しプランジャのシリンダ孔の共通化によ
り，加工の単純化と構成の簡素化を図ることができる。

【００６２】さらに本発明の第３の特徴によれば，作動
部材の作動力及び戻し部材の戻し力を受圧部を介して嵩
上げ部材に効率良く伝達することができ，したがってア
クチュエータの小容量化，小型化を図ることができる。

【００６３】さらにまた本発明の第４の特徴によれば，
複数組のアクチュエータの作動により，嵩上げ部材に偏
荷重を加えることがなく，該部材をスムーズに回動する
ことができる。

【００６４】さらにまた本発明の第５の特徴によれば，
ピストンピンに干渉されることなく，２組のアクチュエ
ータを嵩上げ部材の周方向等間隔に配設することがで
き，ピストンの狭小な内部へのアクチュエータの配設を
より簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る圧縮比可変装置を備
えた内燃機関の要部縦断正面図。

【図２】図１の２−２線拡大断面図で低圧縮比状態を示
す。

【図３】図２の３−３線断面図。

【図４】図２の４−４線断面図。

【図５】図２の５−５線断面図。

【図６】図２の６−６線断面図。

【図７】図２の７−７線断面図。

【図８】高圧縮比状態を示す，図２との対応図。

【図９】図８の９−９線断面図。

【図１０】図８の１０−１０線断面図。

【図１１】嵩上げ部材の作用説明図。

【図１２】本発明の第２実施例を示す，図１０との対応
図。

【符号の説明】

Ａ・・・・・・・嵩上げ部材の非嵩上げ位置 Ｂ・・・・・・・嵩上げ部材の嵩上げ位置 Ｈ・・・・・・・ピストンアウタの高圧縮比位置 Ｌ・・・・・・・ピストンアウタの低圧縮比位置 ５・・・・・・・ピストン ５ａ・・・・・・ピストンインナ ５ｂ・・・・・・ピストンアウタ ６・・・・・・・ピストンピン ７・・・・・・・コンロッド １４・・・・・・嵩上げ部材 ２０・・・・・・アクチュエータ ２１・・・・・・シリンダ孔 ２３・・・・・・作動部材（作動プランジャ） ２４・・・・・・戻しプランジャ １０５ｂ・・・・ピストンアウタ １１４・・・・・嵩上げ部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンロッド（７）にピストンピン（６）
   を介して連結されるピストンインナ（５ａ）と，このピ
   ストンインナ（５ａ）の外周に軸方向にのみ摺動可能に
   嵌合して外端面を燃焼室（４ａ）に臨ませながら，前記
   ピストンインナ（５ａ）寄りの低圧縮比位置（Ｌ）及び
   燃焼室（４ａ）寄りの高圧縮比位置（Ｈ）間を移動し得
   るピストンアウタ（５ｂ，１０５ｂ）と，これらピスト
   ンインナ及びアウタ（５ａ，５ｂ，１０５ｂ）間に介裝
   されてピストンアウタ（５ｂ，１０５ｂ）の低圧縮比位
   置（Ｌ）への移動を許容する非嵩上げ位置（Ａ）及び，
   ピストンアウタ（５ｂ，１０５ｂ）を高圧縮比位置
   （Ｈ）に保持する嵩上げ位置（Ｂ）間をピストンインナ
   及びアウタ（５ａ，５ｂ，１０５ｂ）の軸線周りに回動
   する嵩上げ部材（１４，１１４）と，この嵩上げ部材
   （１４，１１４）に連接されるアクチュエータ（２０）
   とを備え，このアクチュエータ（２０）を，前記ピスト
   ンインナ（５ａ）において前記嵩上げ部材（１４，１１
   ４）の回動方向に沿う同一軸線上でそれぞれ摺動可能に
   配設されて前記嵩上げ部材（１４，１１４）の受圧部
   （１４ａ）を挟んで互いに対向する作動部材（２３）及
   び戻し部材（２４）より構成し，これら作動部材（２
   ３）及び戻し部材（２４）を交互に作動することにより
   前記嵩上げ部材（１４，１１４）を非嵩上げ位置（Ａ）
   及び嵩上げ位置（Ｂ）へ交互に回動するようにしたこと
   を特徴とする，内燃機関の圧縮比可変装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の内燃機関の圧縮比可変装
   置において，前記作動部材及び戻し部材を，ピストンイ
   ンナ（５ａ）に形成される同一のシリンダ孔（２１）に
   摺動可能に嵌装されて前記受圧部（１４ａ）を挟んで互
   いに対向する作動プランジャ（２３）及び戻しプランジ
   ャ（２４）で構成したことを特徴とする，内燃機関の圧
   縮比可変装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の内燃機関の圧縮比
   可変装置において，前記受圧部（１４ａ）の中心を通る
   前記嵩上げ部材（１４，１１４）の半径線に対して略直
   角に交わる同一軸線上に前記作動部材（２３）及び戻し
   部材（２４）を配置したことを特徴とする，内燃機関の
   圧縮比可変装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関
   の圧縮比可変装置において，前記アクチュエータ（２
   ０）を，嵩上げ部材（１４，１１４）の周方向に沿って
   複数組，等間隔に配設したことを特徴とする，内燃機関
   の圧縮比可変装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の内燃機関の圧縮比可変装
   置において，前記アクチュエータ（２０）を，前記ピス
   トンピン（６）を挟んで２組配設したことを特徴とす
   る，内燃機関の圧縮比可変装置。