JP2003322036A - 内燃機関の可変圧縮比機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動モータを大型化することなく、コントロ
ールシャフト５の望ましくない回転動作を防止する。 【解決手段】 クランクシャフト１８のクランクピン２
に回転可能に取り付けられるロアリンク４と、このロア
リンク４とピストン１とを連係するアッパリンク３と、
コントロールシャフト５の制御カム５ａとロアリンク４
とを連係するコントロールリンク６と、圧縮比の変更時
にコントロールシャフト５を回転駆動する電動モータ
と、を有する。コントロールシャフト５から電動モータ
へ作用する負荷荷重を低減する荷重低減手段として、油
圧保持器８をコントロールシャフト５へ接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関に適用
される複リンク式の可変圧縮比機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】レシプロ式内燃機関の分野では、機関運
転状態に応じて機関圧縮比を最適なものとするために、
機関圧縮比を変更可能とする種々の形式の可変圧縮比機
構が提案されている。その１つとして、特開２００２−
４７９５５号公報には、内燃機関のクランクシャフトと
ピストンとを複数のリンクで連係した複リンク式の可変
圧縮比機構が記載されている。この可変圧縮比機構は、
クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付け
られるロアリンクと、このロアリンクとピストンとを連
係するアッパリンクと、一端がロアリンクに連係された
コントロールリンクと、を有している。コントロールリ
ンクの他端は、コントロールシャフトに設けられた円形
の制御カムに回転可能に取り付けられている。電動モー
タのようなアクチュエータ（回転駆動手段）によりコン
トロールシャフトを回転駆動することにより、制御カム
を介してコントロールリンクの他端の支持位置が変化
し、コントロールリンクによるロアリンクの運動拘束条
件が変化して、ピストン上死点位置、ひいては機関圧縮
比が変更される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような可変圧縮比
機構では、機関運転中、ピストンに作用する燃焼荷重
や、アッパリンクやロアリンクの慣性荷重等に起因し
て、コントロールリンクからコントロールシャフトへ負
荷トルクが作用する。このため、この負荷トルクに抗し
てコントロールシャフトを保持する能力がアクチュエー
タに要求され、アクチュエータの大型化を招聘する傾向
にある。また、機関圧縮比を変更することなく、現状圧
縮比に維持するような場合であっても、上記コントロー
ルシャフトが不用意に回転することのないように、上記
アクチュエータに保持エネルギー（例えば電力）を供給
し続ける必要があり、消費エネルギーの増加に伴う燃費
の低下を招いていた。保持エネルギーを低減するため
に、上記アクチュエータに減速機を設け、その減速比を
大きく設定すると、圧縮比の切り換えが完了するまでに
要するアクチュエータの変位量（例えば回転角）が大き
くなり、圧縮比の切り換え応答性が低下してしまう。

【０００４】この発明は、このような課題に鑑みてなさ
れたものであり、機関圧縮比の切換応答性の低下等を招
くことなく、コントロールシャフトから回転駆動手段へ
作用する負荷荷重を有効に低減・解消し得る新規な内燃
機関の可変圧縮比機構を提供することを主たる目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の可変圧縮比機構
は、内燃機関のクランクシャフトとピストンとを複数の
リンクで連係した複リンク式の構成であり、クランクピ
ンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロア
リンクとピストンとを連係するアッパリンクと、を有し
ている。上記アッパリンク又はロアリンクにはコントロ
ールリンクの一端が連係されており、このコントロール
リンクの他端は、気筒列方向に延びるコントロールシャ
フトに偏心して設けられた制御カムに回転可能に嵌合し
ている。回転駆動手段によりコントロールシャフトを回
転駆動することにより、コントロールリンクの他端の支
持位置が変化し、このコントロールリンクに連係するア
ッパリンク又はロアリンクの運動拘束条件が変化して、
ピストンストローク特性、ひいては機関圧縮比が変更さ
れる。

【０００６】そして本発明は、上記コントロールシャフ
トから回転駆動手段へ作用する負荷荷重を低減する荷重
低減手段を有することを特徴としている。この荷重低減
手段は、コントロールシャフトを積極的に回転駆動する
ものではなく、コントロールシャフトの不用意な回転を
防止するものであり、典型的には油圧を利用した油圧保
持器を備えている。

【０００７】

【発明の効果】ピストンに作用する燃焼荷重等に起因し
てコントロールリンクからコントロールシャフトには負
荷トルクが作用する。本発明によれば、このような負荷
トルクが荷重低減手段により低減・相殺されるため、コ
ントロールシャフトから回転駆動手段へ作用する負荷荷
重を軽減・解消することができる。このため、回転駆動
手段の小型化・簡素化を図ることができる。また、機関
圧縮比を切り換えずに現状の圧縮比に維持するような場
合に、コントロールシャフトを回転させないようにモー
ター等の回転駆動手段に電力等の保持エネルギーを供給
し続ける必要がないので、消費エネルギーが軽減され、
燃費の向上を図ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る可変圧縮比
機構を直列４気筒の内燃機関に適用した実施例について
詳細に説明する。

【０００９】先ず、図１〜１０等を参照して、全ての実
施例に共通する構成及び作用効果について説明する。内
燃機関の機関本体の一部を構成するシリンダブロック１
９には、クランクシャフト１８が回転可能に支持されて
いるとともに、４つのシリンダ２０（＃１気筒，＃２気
筒，＃３気筒，＃４気筒）がクランクシャフト１８の上
方に形成されている。各シリンダ２０内にはピストン１
が摺動可能に配設されている。ピストン１は、その上方
に画成される燃焼室から強い燃焼荷重を受ける。

【００１０】可変圧縮比機構は、クランクシャフト１８
のクランクピン２に回転可能に取り付けられるロアリン
ク４と、このロアリンク４と各気筒のピストン１とを連
係するアッパリンク３と、クランクシャフト１８と平行
に気筒列方向へ延びるコントロールシャフト５と、この
コントロールシャフト５に偏心して固定又は一体形成さ
れた円形の制御カム５ａと、ロアリンク４と制御カム５
ａとを連係するコントロールリンク６と、機関圧縮比の
変更時にコントロールリンク６を回転駆動する回転駆動
手段２４と、を有している。アッパリンク３，ロアリン
ク４，コントロールリンク６及び制御カム５ａは、各シ
リンダ２０毎にそれぞれ設けられている。アッパリンク
３の一端は、ピストンピン１ａを介してピストン１に回
転可能に連結されている。アッパリンク３の他端は、第
１連結ピン２２を介してロアリンク４に回転可能に連結
されている。コントロールリンク６の一端は、第２連結
ピン２３を介してロアリンク４に回転可能に連結されて
いる。回転駆動手段２４は、図示せぬエンジン制御部に
より駆動制御される電動モータ７を備えている。

【００１１】機関圧縮比の変更のために、回転駆動手段
２４によりコントロールシャフト５を回転駆動すると、
コントロールリンク６の揺動支点となる制御カム５ａの
中心位置がシリンダブロック１９に対して移動（変位）
する。これにより、コントロールリンク６によるロアリ
ンク４の運動拘束条件が変化して、クランク角に対する
ピストン上死点位置を含めたピストン・ストローク特性
が変化し、機関圧縮比が変更される。

【００１２】この可変圧縮比機構では、コントロールリ
ンク６をアッパリンク３ではなくロアリンク４に連係し
ているため、コントロールシャフト５を比較的スペース
に余裕のあるクランクシャフト１８の斜め下方に配置す
ることができ、機関搭載性に優れている。また、ピスト
ンとクランクシャフトとを複数のリンクで連係した複リ
ンク式の構造であるため、ピストンとクランクシャフト
とを一本のコンロッドで連係した単リンク式の構造に比
して、ピストン・ストローク特性の設定の自由度が高
い。このため、例えばピストン・ストローク特性を単振
動に近づけて、慣性荷重に起因する振動を抑制すること
もできる。

【００１３】コントロールリンク６からコントロールシ
ャフト５へ作用する負荷荷重を低減する荷重低減手段と
して、油圧保持器８が設けられている。図６〜図８、更
には図１８〜図２０にも示すように、油圧保持器８は、
シリンダブロック１９側に固定的に取り付けられる固定
体９と、コントロールシャフト５に連動して固定体９に
対して移動する可動体１０と、により大略構成されてい
る。可動体１０により固定体９の内部は第１油室１６と
第２油室１７とに仕切られており、可動体１０の変位に
応じて第１油室１６及び第２油室１７の容積が変化す
る。

【００１４】これら第１油室１６の油圧と第２油室１７
の油圧とは、油圧回路２７によって調整される。油圧回
路２７は、油圧を供給するオイルポンプ１５と、３位置
切換型の油通路切換え用制御弁１３と、４つの逆止弁１
４−１，１４−２，１４−３，１４−４と、を備えてい
る。油通路切換え用制御弁１３は、スプール１３ａの位
置に応じて開閉する４つのオイル出入口Ａ，Ｂ，Ｐ，Ｒ
と、スプール１３ａを中立位置へ付勢する付勢手段とし
てのスプリング１３ｂと、通電されることによりスプー
ル１３ａを高圧縮比位置及び低圧縮比位置へ切り換える
第１ソレノイド１３ｃ及び第２ソレノイド１３ｄと、を
有している。これらソレノイド１３ｃ，１３ｄは、上記
のエンジン制御部により通電制御される。第１出入口Ａ
と第２出入口Ｂとは、図８及び図２０の矢印で示すよう
に、第２油室１７と第１油室１６とを接続する第１油路
Ａ１に設けられ、かつ、常に同時に開閉する。第３出入
口Ｐと第４出入口Ｒとは、図７及び図１９の矢印で示す
ように、第１油室１６と第２油室１７とを接続する第２
油路Ａ２に設けられ、かつ、常に同時に開閉する。

【００１５】両ソレノイド１３ｃ，１３ｄの通電をオフ
とした初期状態では、スプール１３ａが図６及び図１８
に示す中立位置に保持され、両油路Ａ１，Ａ２の出入口
Ａ，Ｂ，Ｐ，Ｒの全てが閉じた状態となる。第１ソレノ
イド１３ｃを通電すると、図７及び図１９に示すよう
に、スプール１３ａが中立位置より右側へ移動した高圧
縮比位置に切り換えられ、第２油路Ａ２の第３出入口Ｐ
及び第４出入口Ｒが開き、第１油路Ａ１の第１出入口Ａ
及び第２出入口Ｂが閉じた状態となる。第２ソレノイド
１３ｄを通電すると、図８及び図２０に示すように、ス
プール１３ａが中立位置より左側へ移動した低圧縮比位
置に切り換えられ、第１油路Ａ１の第１出入口Ａ及び第
２出入口Ｂが開き、第２油路Ａ２の第３出入口Ｐ及び第
４出入口Ｒが閉じた状態となる。

【００１６】第１逆止弁１４−１は、第１油路Ａ１に設
けられ、第２油室１７から第１油室１６へ向う方向の作
動油の流れを許容し、第１油室１６から第２油室１７へ
向う方向の作動油の流れを禁止する。第２逆止弁１４−
２は、第２油路Ａ２に設けられ、第１油室１６から第２
油室１７へ向う方向の作動油の流れを許容し、第２油室
１７から第１油室１６へ向う方向の作動油の流れを禁止
する。第３逆止弁１４−３は、オイルポンプ１５から第
１油室１６へ作動油を供給する油路に設けられ、オイル
ポンプ１５から第１油室１６へ向う方向の作動油の流れ
のみを許容する。第４逆止弁１４−４は、オイルポンプ
１５から第２油室１７へ作動油を供給する油路に設けら
れ、オイルポンプ１５から第２油室１７へ向う方向の作
動油の流れのみを許容する。なお、油路の短縮化・簡素
化を図るために、複数の油路を部分的に共用させてい
る。

【００１７】油圧回路２７は、排出油路のない閉回路と
なっている。従って、第１油室１６内の油圧と第２油室
１７の油圧とは、制御弁１３のスプール１３ａの位置に
拘わらず、ともにオイルポンプ１５から供給される所定
油圧に加圧されている。よって、可動体１０には、第１
油室１６及び第２油室１７からほぼ等しい油圧が常に作
用する。つまり、油圧保持器８は、積極的にコントロー
ルシャフト５を回転駆動するものではなく、コントロー
ルシャフト５の望ましくない回転を抑制するもので、い
わゆるダンパとして機能する。

【００１８】図９を参照して、燃焼荷重やリンク部品の
慣性荷重などに起因して、コントロールリンク６からコ
ントロールシャフト５へ作用する荷重は、大・小の荷重
が周期的に現れる変動荷重である。従って、コントロー
ルリンク６からコントロールシャフト５へ作用する負荷
トルク３１も、大・小トルクが周期的に現れる変動トル
クとなる。特に、ピストン上・下死点付近では、燃焼荷
重や部品慣性荷重がピーク値をとるため、低圧縮比方向
を正とする負荷トルク３１が最大値となる。従って、仮
に油圧保持器８がなく、電動モータ７等の回転駆動手段
２４のみにより負荷トルク３１に抗してコントロールシ
ャフト５を駆動・保持する構成では、回転駆動手段２４
により機関圧縮比を例えば高圧縮比側へ切り換えようと
しても、上述した大きい負荷トルク３１が作用するとき
に、コントロールシャフト５が低圧縮比側へ逆回転し、
いっこうに所望の圧縮比へ切り換えることができないお
それがある。

【００１９】本発明に係る実施例では、回転駆動手段２
４のみによりコントロールシャフト５を保持し得る許容
トルクを超える負荷トルク３１が作用し、コントロール
シャフト５が逆回転しようとするような場合に、油圧保
持器８により許容トルク（典型的には回転駆動手段２４
からコントロールシャフト５へ加える駆動トルク３２に
相当）を越える過剰トルク３３を受け止めることによ
り、コントロールシャフト５の逆回転を確実に防止する
ことができる。油圧保持器８に過剰トルク３３が作用す
る過剰トルク期間Ｄ１では、コントロールシャフト５は
停滞状態となるが、負荷トルク３１が駆動トルク３２以
下となる小トルク期間Ｄ２では、駆動トルク３２と負荷
トルク３１との差に相当するトルク３４の分、コントロ
ールシャフト５を所望の機関圧縮比方向（高圧縮比方
向）へと回動させていくことができる。

【００２０】例えば、機関圧縮比を現在の値に保持した
い場合、すなわちコントロールシャフト５を機関本体に
対して現在の回転位置に保持する場合、図６及び図１８
に示すように、油通路切換え用制御弁１３のスプール１
３ａを中立位置とする。これにより、両油路Ａ１，Ａ２
の出入口Ａ，Ｂ，Ｐ，Ｒが全て閉じた状態となり、第１
油室１６及び第２油室１７は、オイルポンプ１５により
互いに等しい所定油圧に加圧され、かつ、作動油の流出
が完全に禁止された密閉状態に保持される。従って、可
動体１０がいずれの方向へ動こうとしても、第１油室１
６及び第２油室１７から強い圧力を受け、この圧力に相
当する強い保持トルクがコントロールシャフト５に作用
するため、コントロールシャフト５を安定的に保持する
ことができる。

【００２１】回転駆動手段２４により低圧縮比から高圧
縮比へ切り換える場合、油通路切換え用制御弁１３のス
プール１３ａを図７及び図１９に示す高圧縮比位置へ切
り換えて、第２油路Ａ２の第３出入口Ｐと第４出入口Ｒ
とを開いた状態とする。これにより、第１油室１６の作
動油は、第２油路Ａ２内を第４出入口Ｒ，第３出入口Ｐ
及び第２逆止弁１４−２の順に経由して第２油室１７へ
流れ込むことができる。一旦第２油室１７へ流れ込んだ
作動油は、第２逆止弁１４−２及び第２出入口Ｂが閉じ
ているため、第１油室１６へ戻ることができない。つま
り、可動体１０は実質的に高圧縮比方向（図７，１９の
右方向）のみにしか移動できない。可動体１０の移動に
応じて、第１油室１６及び第２油室１７の容積が増減す
るが、その分、第１油室１６から第２油室１７へ作動油
が流れ込むため、第１油室１６及び第２油室１７内の油
圧は大きく変動することなく所定油圧に保持される。

【００２２】上述したように、コントロールリンク６か
らコントロールシャフト５には機関圧縮比を低下させる
方向（図７，１９の時計回り方向）へ大きな負荷トルク
３１が作用し易い。この負荷トルク３１が回転駆動手段
２４の許容トルクよりも大きくなってしまう期間Ｄ１で
は、その許容トルクを超えた過剰トルク３３を、第２油
室１７の作動油で充分に受け止めることができる。従っ
て、コントロールシャフト５の動きは停滞するが、低圧
縮比方向への逆回転を確実に防止することはできる。負
荷トルク３１が回転駆動手段２４の駆動トルク３２より
も小さくなる期間Ｄ２となると、回転駆動手段２４によ
りコントロールシャフト５が高圧縮比方向へ回転する。

【００２３】回転駆動手段２４により高圧縮比から低圧
縮比へ切り換える場合には、図８，２０に示すように、
油通路切換え用制御弁１３のスプール１３ａを低圧縮比
位置へ切り換えて、第１油路Ａ１の第１出入口Ａと第２
出入口Ｂとを開く。これにより第２油室１７の作動油
は、第１油路Ａ１を第２出入口Ｂ，第１出入口Ａ，及び
第１逆止弁１４−１の順に経由して第１油室１６へ流れ
込むことができる。一旦第１油室１６へ入った作動油
は、第１逆止弁１４−１及び第４出入口Ｒが閉じている
ために第２油室１７へ戻ることができない。従って、可
動体１０は低圧縮比方向（図の左方向）のみにしか移動
できない。可動体１０の移動に応じて第１油室１６及び
第２油室１７の容積は増減するが、第２油室１７から第
１油室１６へ作動油が過不足なく移動・補充されるた
め、第１油室１６及び第２油室１７の油圧は大きく変動
することなく所定油圧に保持される。

【００２４】上述したように、コントロールリンク６か
らコントロールシャフト５へ作用する負荷トルクの作用
方向は、ピストン１に作用する下向きの燃焼荷重によ
り、多くの場合、コントロールシャフト５を低圧縮比方
向へ回転させる方向である。つまり、機関圧縮比を低圧
縮比方向へ切り換えるとき、多くの場合、負荷トルクの
作用方向がコントロールシャフト５を回転させたい方向
と一致するため、この負荷トルクを利用して、機関圧縮
比を迅速に低下させていくことができる。むしろ、電動
モータ７による駆動力は補助的な駆動力と考えることが
できる。仮に慣性力等に基づいて負荷トルクがコントロ
ールシャフト５を高圧縮比方向（図８，２０の反時計回
り方向）へ回そうとする方向に作用しても、この負荷ト
ルクを第１油室１６の作動油により確実に受け止めるこ
とができ、コントロールシャフト５が高圧縮比方向へ逆
回転するおそれはない。

【００２５】図１０は、コントロールシャフト５の検出
角度に基づく制御弁１３のフィードバック制御の流れを
示すフローチャートである。このルーチンは、上記のエ
ンジン制御部により例えば所定時間毎に実行される。Ｓ
（ステップ）１では、各種センサにより計測される吸入
空気量及び機関回転数を読み込む。これら吸入空気量及
び機関回転数を、ＲＯＭ等に予め記憶されている機関圧
縮比の設定マップ（Ｓ２）にマッピングし、目標圧縮比
εｔａｒｇｅｔを演算する（Ｓ３）。次いで、角度セン
サにより計測されるコントロールシャフト５の角度（Ｓ
４）に基づいて、現在の機関圧縮比εｎｏｗを演算する
（Ｓ５）。目標圧縮比εｔａｒｇｅｔが、所定のマージ
ンΔ１を加味した現在の機関圧縮比εｎｏｗよりも大き
い場合、Ｓ６からＳ７へ進み、スプール１３ａを高圧縮
比位置へ移動し、第２油路Ａ２の第３出入口Ｐ及び第４
出入口Ｒを開く。これと同時に、回転駆動手段２４によ
りコントロールシャフト５を高圧縮比側へ駆動する。現
在の機関圧縮比εｎｏｗが、所定のマージンΔ２を加味
した目標圧縮比εｔａｒｇｅｔよりも大きい場合、Ｓ８
からＳ９へ進み、スプール１３ａを低圧縮比位置へ移動
し、第１油路Ａ１の第１出入口Ａと第２出入口Ｂとを開
く。現在の機関圧縮比εｎｏｗが目標圧縮比εｔａｒｇ
ｅｔにほぼ等しいような場合、Ｓ６及びＳ８の判定がい
ずれも否定されてＳ１０へ進み、スプール１３ａを中立
位置へ移動し、両油路Ａ１，Ａ２の出入口Ａ，Ｂ，Ｐ，
Ｒを全て閉じる。

【００２６】以上のような油圧保持器８及び油圧回路２
７を適用することにより、電動モータ７を含めた回転駆
動手段２４の保持力に頼らずに、コントロールシャフト
５の望ましくない回転を確実に防止することができる。
従って、電動モータ７を含めた回転駆動手段２４の小型
化、簡素化を図ることができる。また、例えばコントロ
ールシャフト５を現在の回転位置に保持するような場合
にも、電動モータ７へ電力を供給して保持力を与える必
要がないので、消費電力が抑制され、燃費の向上を図る
ことができる。

【００２７】以下、個々の実施例の特徴的な構成及び作
用効果について説明する。なお、実質的に同じ構成要素
には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略す
る。

【００２８】図１〜１１は、本発明の第１実施例に係る
可変圧縮比機構に対応している。図３に示すように、回
転駆動手段２４は、上記エンジン制御部により駆動制御
される電動モータ７と、この電動モータ７の出力軸７ａ
に取り付けられ、出力軸７ａの回転運動を直線運動に変
換しつつ減速して出力ロッド１２ａへ伝達する減速機１
２と、出力ロッド１２ａの直線運動を回転運動に変換し
てコントロールシャフト５へ伝達する伝達機構と、を有
している。この伝達機構は、コントロールシャフト５に
設けられた第１レバー２５と、出力ロッド１２ａの先端
に設けられ、第１レバー２５に形成された径方向スリッ
トに摺動可能に嵌合する第１摺動ピン２６と、を有して
いる。

【００２９】この第１実施例の油圧保持器８はピストン
型油圧保持器８Ａであって、上記の固定体９が略円筒状
の油圧保持シリンダ９Ａ、可動体１０が第１油室１６と
第２油室１７とを仕切るピストン１０ａを備えた保持ロ
ッド１０Ａである。油圧保持シリンダ９Ａの長手方向に
沿って直線運動する保持ロッド１０Ａと回転運動するコ
ントロールシャフト５とを機械的に連係する連係機構
は、コントロールシャフト５に設けられた第２レバー２
８と、油圧保持シリンダ９Ａより突出する保持ロッド１
０Ａの先端に設けられ、第２レバー２８に形成される径
方向スリット２８ａに摺動可能に嵌合する第２摺動ピン
２９と、を有している。上記のピストン型油圧保持器８
Ａと減速機１２とは、シリンダブロック１９の下部に取
り付けられるオイルパン１１の内部に収納配置される。
一方、電動モータ７は、オイルパン１１の外部に配置さ
れ、オイルパン１１やシリンダブロック１９の外壁に取
り付けられる（図２及び図３参照）。

【００３０】図４及び図５に示すように、コントロール
シャフト５が低圧縮比側へ回転する方向Ｂ１、すなわち
その円周方向（接線方向）Ｂ２が、第２摺動ピン２９が
設けられた保持ロッド１０Ａの先端が油圧保持シリンダ
９Ａへ向かう方向（図４及び図５の左方向）と実質的に
同方向となるように設定されている。また、図４及び図
５に示すようにコントロールシャフト５がクランクシャ
フト１８の右下に位置する場合、コントロールシャフト
５が時計回りに回転すると機関圧縮比が減少するように
設定されている。従って、図１１に示すように、燃焼荷
重に起因して保持ロッド１０Ａへ作用する荷重が、引っ
張り荷重ではなく圧縮荷重となり、保持ロッド１０Ａの
強度上有利である。

【００３１】機関低速域から高速域にわたって作用する
燃焼荷重に起因して、保持ロッド１０Ａへ作用する荷重
方向は低圧縮比方向である頻度が高い。このように頻度
が高く、かつ大きい低圧縮比方向の荷重を、保持ロッド
１０Ａと油圧保持シリンダ９Ａとの間の摺動部３６がな
い第２油室１７によって受け止めることができるため、
シール性の確保が容易となる。更に、第２油室１７には
保持ロッド１０Ａが存在せず、受圧面積を大きくとるこ
とができ、この第２油室１７により、頻度が高く大きな
低圧縮比方向の荷重を受け止めることができるため、油
圧保持シリンダ９Ａの内圧の上昇を抑制でき、油圧保持
シリンダ９Ａの耐久性の向上にも頁献できる。

【００３２】油圧保持シリンダ９Ａ及び保持ロッド１０
Ａの長手方向が、クランクシャフト１８、ピストンピン
１ａ、及びシリンダ２０の全てにほぼ直交する方向であ
り、オイルパン１１に貯留するエンジンオイルの油面に
ほぼ平行な方向となっている。このようなレイアウトに
より、これら油圧保持シリンダ９Ａ及び保持ロッド１０
Ａからなるピストン型油圧保持器８Ａ全体を、ほぼオイ
ルパン１１内に完全に収納することができる。つまり、
油圧保持シリンダ９Ａをオイルパン１１内に貯留するエ
ンジンオイルの油面下に配置することができる。これに
より、車両搭載性に優れるばかりでなく、油圧保持器８
の作動油にエンジンオイルを流用することができ、か
つ、摺動部３６から油圧保持シリンダ９Ａ内へ外気が浸
入することを完全に防止することができる。

【００３３】第２レバー２８のスリット２８ａと第２摺
動ピン２９とのクリアランスのような油圧保持器８とコ
ントロールシャフト５との間の部品間クリアランスを、
第１レバー２５のスリットと第１摺動ピン２６との間の
クリアランスのような回転駆動手段２４とコントロール
シャフト５との間の部品間クリアランスよりも小さく設
定している。従って、コントロールシャフト５のトルク
振動が主に油圧保持器８へ入力し、回転駆動手段２４へ
の入力が低減される。これにより、電動モータ７の耐久
性・信頼性を向上することができる。

【００３４】図３に示すように、この内燃機関では、機
関前側（図３の左側）から機関後側（図３の右側）へ向
けて、＃１，＃２，＃３，＃４気筒（シリンダ）が直列
に配置されている。第１実施例では、油圧保持器８が＃
２気筒下の＃３気筒（機関後側）寄りの部分に配設され
ており、回転駆動手段２４が＃３気筒の＃２気筒（機関
前側）寄りの部分に配設されている。すなわち、油圧保
持器８と回転駆動手段２４とが機関前後方向の略中央部
に近接して配設されている。従って、コントロールシャ
フト５の弾性捩り変形を低く抑えることができ、圧縮比
の気筒間のばらつきを有効に抑制することができる。

【００３５】図１２に示す第２実施例では、油圧保持器
８のレイアウトが第１実施例と異なっている。この第２
実施例のように、コントロールシャフト５がクランクシ
ャフト１８の左下に位置する場合には、コントロールシ
ャフト５が反時計回りに回転すると機関圧縮比が低下す
るように設定することにより、上述した第１実施例と同
様の作用効果を得ることができる。

【００３６】図１３及び図１４は、本発明の第３実施例
に係る可変圧縮比機構を適用した内燃機関を簡略的に示
す正面図で、図１３は低圧縮比状態、図１４は高圧縮比
状態を示している。基本的には第１実施例と同様である
が、ピストン型油圧保持器８Ａにおける保持ロッド１０
Ａが、油圧保持シリンダ９Ａを貫通して両側へ延びてい
る。つまり、ピストン１０ａを挟んで主ロッド部１０ｂ
と延長ロッド部１０ｃとが直線状に延びており、主ロッ
ド部１０ｂの先端に上記の第２摺動ピン２９が設けられ
ている。主ロッド部１０ｂと延長ロッド部１０ｃとは同
じ太さ（径）に設定されている。従って、ピストン１０
ａの受圧面積が第１油室１６と第２油室１７とで完全に
等しくなる。従って、上記の第１実施例に比してコント
ロールシャフト５をより安定的に保持できる反面、延長
ロッド部１０ｃが油圧保持シリンダ９Ａを貫通する摺動
部３６ａのシール性も確保する必要があり、構造が複雑
化する。

【００３７】図１５、図１６及び図１７は、本発明の第
４実施例に係る可変圧縮比機構を適用した内燃機関を簡
略的に示す正面図、側面図及び下面図である。この第４
実施例では、荷重低減手段としてベーン型の油圧保持器
８Ｂが用いられている。

【００３８】図１８，図１９及び図２０は、ベーン型油
圧保持器８Ｂを示す概略構成図で、図６，図７及び図８
と同様、中立位置，高圧縮比位置及び低圧縮比位置の状
態をそれぞれ示している。ベーン型油圧保持器８Ｂは、
固定体９としてのハウジング９Ｂと、可動体１０として
の一対のベーン１０Ｂと、を有している。ベーン１０Ｂ
は、コントロールシャフト５に固定又は一体形成され、
コントロールシャフト５から径方向外方へ拡開する略扇
状をなし、コントロールシャフト５と一体的に回転す
る。ハウジング９Ｂは、コントロールシャフト５と同心
状に配置される略円筒状をなし、内部にベーン１０Ｂを
相対回転可能に収納した状態で、シリンダブロック１９
側に固定的に取り付けられる。ハウジング９Ｂには周方
向２箇所に扇状をなす隔壁３５が設けられ、隔壁３５に
挟まれた２つの空間が、各ベーン１０Ｂによって扇状の
第１油室１６と第２油室１７とに仕切られている。

【００３９】このベーン型油圧保持器８Ｂについて、図
１３及び図１４に示すピストン型油圧保持器８Ａと適宜
比較しつつ更に詳述する。例えば過給式ガソリン内燃機
関では、幅広い可変圧縮比範囲を有する可変圧縮比機構
を用いることにより、その性能を最大限に引き出すこと
ができる。特に、ピストン上死点位置の可変量を大きく
することが有効であるが、このためには、コントロール
シャフト５の回転角を大きくし、コントロールリンク６
の内燃機関本体に対する支持位置（制御カム５ａの中
心）の移動量を大きくする必要がある。コントロールシ
ャフト５の回転角を大きくする上で、制御カム５ａの偏
心量、すなわちコントロールシャフト５の回転中心とコ
ントロールリンク６の支持位置となる制御カム５ａの中
心との距離を大きくすることは有効である。しかしなが
ら、このような偏心量の増加に伴って、コントロールシ
ャフト５ヘの入力トルクも増大し、コントロールシャフ
ト５の強度確保が困難となるとともに、上記油圧保持器
への入力荷重も増大する。

【００４０】図１３及び図１４に示すようなピストン式
油圧保持器８Ａでは、機関最大圧縮比や機関最小圧縮比
の設定状態のときに、コントロールシャフト５の回転中
心から保持ロッド１０Ａへ下ろした垂線と、コントロー
ルシャフト５の中心と保持ロッド１０Ａへの接続点（第
２摺動ピン２９）とを結ぶ直線と、の狭角φが大きくな
り、保持ロッド１０Ａヘの曲げ入力荷重Ｆ×ＳＩＮφ
（Ｆはコントロールシャフトが保持ロッドへ及ぼす合
力）が増大するため、保持ロッド１０Ａの強度不足を招
き易い。さらに、コントロールシャフト５と連係してい
ない保持ロッドの延長ロッド部１０ｃが内燃機関から突
出部分としてはみ出すことも考えられ、レイアウトの大
幅な変更を招くおそれもある。これに対してベーン型油
圧保持器８Ｂでは、ベーン１０Ｂがコントロールシャフ
ト５の回転中心部に固定又は一体形成されており、ピス
トン型油圧保持器８Ａのように圧縮比によってコントロ
ールシャフト５との連係位置が変化することはないの
で、幅広い可変圧縮比範囲を確保しつつ、油圧保持器の
強度確保が容易である。また、ベーン型油圧保持器８Ｂ
をコントロールシャフト５の周囲に同心状に配置でき、
ピストン型油圧保持器８Ａのように延長ロッド部１０ｃ
が内燃機関から突出部分としてはみ出すようなこともな
いので、レイアウトが容易で、機関搭載性に優れてい
る。

【００４１】ピストン型油圧保持器８Ａを用いた場合、
保持ロッド１０Ａが第２摺動ピン２９や第２レバー２８
のようなリンク機構を介してコントロールシャフト５へ
連係しているため、保持ロッド１０Ａとコントロールシ
ャフト５との間に部品クリアランスが不可避的に存在す
る。このようなクリアランスに起因して、コントロール
シャフト５に作用する交番トルクによって打音やがたつ
きを生じ易い。これに対し、ベーン型油圧保持器８Ｂを
用いた場合、可動体１０としてのベーン１０Ｂがコント
ロールシャフト５に固定又は一体形成されており、この
ベーン１０Ｂとコントロールシャフト５との間にクリア
ランスが実質的に存在しないので、クリアランスに起因
する上記の打音やがたつきを招くおそれがない。

【００４２】図１７に示すように、ベーン型油圧保持器
８Ｂは＃２気筒の＃３気筒（機関後側）寄りの部分に配
設されており、回転駆動手段２４は＃３気筒の＃２気筒
（機関前側）寄りの部分に配設されている。このよう
に、油圧保持器８と回転駆動手段２４とが機関前後方向
の略中央部に近接して配設されているため、第１実施例
と同様、コントロールシャフト５の弾性捩り変形を低く
抑えることができ、圧縮比の気筒間のばらつきを充分に
抑制することができる。

【００４３】図２１及び図２２は、本発明の第５実施例
に係る可変圧縮比機構を適用した内燃機関を簡略的に示
す正面図及び下面図である。基本的には第４実施例と同
様であるが、ベーン型油圧保持器８Ｂの下方に、油受け
４４が設けられている。油受け４４は、ベーン型油圧保
持器８Ｂのハウジング９Ｂの下半分以上を囲うように両
側が閉塞したほぼ半円筒状をなし、オイルパン１１の内
部から上方にかけて配設されている。コントロールシャ
フト５の中心は、クランクシャフト１８の回転中心を通
ってピストン往復軸線に平行な基準線Ｌ１よりも、クラ
ンクピン２が下降する側（図２１の右側）に配置されて
いる。従って、ロアリンク４とクランクピン２の隙間か
ら溢れ出るエンジンオイルや、図２１で時計回り方向へ
回転するクランクシャフト１８のカウンターウエイト１
８ａに付着しているエンジンオイル等が、油受け４４へ
と良好に飛散・供給され、機関運転中には油受け４４を
常に満たされた状態とすることができる。この油受け４
４内に満たされたエンジンオイルの油面下に、ベーン型
油圧保持器８Ｂよりコントロールシャフト５が突出する
軸受部分の隙間を配置することにより、第１油室１６及
び第２油室１７内へ気泡が混入することを確実に防止で
きる。

【００４４】図２３及び図２４は、本発明の第６実施例
に係る可変圧縮比機構を適用した内燃機関を簡略的に示
す正面図及び下面図である。この第６実施例は、ベーン
型油圧保持器８Ｂ，油受け４４及び回転駆動手段２４の
レイアウトの点で第５実施例と異なっている。すなわ
ち、ベーン型油圧保持器８Ｂ及び油受け４４が、＃３気
筒の＃２気筒（機関前側）寄りの部分に配設されてお
り、回転駆動手段２４が、＃２気筒の＃３気筒（機関後
側）寄りの部分に配設されている。この第６実施例にお
いても、第５実施例や第４実施例と同様、油圧保持器８
と回転駆動手段２４とが機関前後方向の略中央部に近接
して位置することとなり、コントロールシャフト５の弾
性捩り変形を低く抑えることができ、圧縮比の気筒間の
ばらつきを有効に抑制することができる。

【００４５】図２５及び図２６は、本発明の第７実施例
に係る可変圧縮比機構を適用した内燃機関を簡略的に示
す正面図及び下面図である。この第７実施例では、ベー
ン型油圧保持器８Ｂのレイアウトが図２１及び図２２に
示す第５実施例と異なっている。ベーン式油圧保持器８
Ｂ及び油受け４４は、＃１気筒の＃２気筒（機関後側）
寄りに配置されている。この部分には、クランクシャフ
ト１８にカウンターウエイト１８ａが設けられていない
ので、レイアウトの自由度が高く、例えばベーン式油圧
保持器８Ｂの外径を大きくすることができ、かつ、コン
トロールシャフト５の前端側からベーン式油圧保持器８
Ｂを容易に脱着することが可能で、組付時や点検・交換
時における作業性に優れている。

【００４６】図２７及び図２８は、本発明の第８実施例
に係る可変圧縮比機構を適用した内燃機関を簡略的に示
す正面図及び下面図である。この第８実施例は、ベーン
型油圧保持器８Ｂのレイアウトが図２３及び図２４に示
す第６実施例と異なっている。ベーン式油圧保持器８Ｂ
及び油受け４４は、＃４気筒の＃３気筒（機関前側）寄
りに配置されている。この部分には、クランクシャフト
１８のカウンターウエイト１８ａが設けられていないの
で、ベーン式油圧保持器８Ｂのレイアウトの自由度が向
上し、例えばベーン式油圧保持器８Ｂの外径を大きく設
定することができる。また、コントロールシャフト５の
後端側からベーン式油圧保持器８Ｂを装着したり取り外
すことができ、作業性が向上する。

【００４７】図２９及び図３０は、本発明の第９実施例
に係る可変圧縮比機構を適用した内燃機関を簡略的に示
す正面図及び下面図である。この第９実施例では、ベー
ン型油圧保持器８Ｂ及び油受け４４のレイアウトの点で
第５実施例と異なっている。ベーン式油圧保持器８Ｂ及
び油受け４４が、＃２気筒と＃３気筒とのほぼ中間位置
に配置されている。この場合、コントロールシャフト５
の軸方向で油圧保持器８と回転駆動手段２４とを最も近
接して配置でき、コントロールシャフト５の弾性捩り変
形を最も低く抑制することができるため、圧縮比の気筒
間のばらつきを更に抑制することができる。しかしなが
ら、隣り合う気筒間の軸方向中間部分には、一般的に、
クランクシャフト１８をシリンダブロック１９へ回転可
能に支持する第１軸受キャップ３９が配設されるととも
に、コントロールシャフト５を第１軸受キャップ３９と
の間で回転可能に支持する第２軸受キャップ４１が配設
される。従って、＃２気筒と＃３気筒との軸方向中間部
分にベーン式油圧保持器８Ｂ及び油受け４４を実際に配
置するためには、この部分の第２軸受キャップ４１を省
略する等の工夫が必要となる。

【００４８】図３１及び図３２は、本発明の第１０実施
例に係る可変圧縮比機構を適用した内燃機関を簡略的に
示す正面図及び下面図である。この第１０実施例は、ベ
ーン型油圧保持器８Ｂ及び油受け４４が＃２気筒の＃１
気筒（機関前側）寄りに配置されている点で、図２５及
び図２６に示す第７実施例と異なっている。この第１０
実施例では、第７実施例と同様、カウンターウエイト１
８ａの無い部分に油圧保持器８Ｂを配置しているため、
レイアウトの自由度が高く、例えばベーン式油圧保持器
８Ｂの外径を大きく設定することができる。また、上記
第７実施例に比して油圧保持器８が回転駆動手段２４の
近くに配置されるため、リンク荷重によるコントロール
シャフト５の弾性捩り変形を小さく抑えることができ、
圧縮比の気筒間のばらつきを更に抑制することができ
る。

【００４９】図３３及び図３４は、本発明の第１１実施
例に係る可変圧縮比機構を適用した内燃機関を簡略的に
示す正面図及び下面図である。この第１１実施例は、ベ
ーン型油圧保持器８Ｂ及び油受け４４が＃３気筒の＃４
気筒（機関後側）寄りに配置されている点で、図２７及
び図２８に示す第８実施例と異なっている。この第１１
実施例では、第８実施例と同様、カウンターウエイト１
８ａの無い部分に油圧保持器８を配置しているため、レ
イアウトの自由度が高く、例えばベーン式油圧保持器８
Ｂの外径を大きく設定できる。また、上記第８実施例に
比して油圧保持器８が回転駆動手段２４の近くに配置さ
れるため、リンク荷重によるコントロールシャフト５の
弾性捩り変形を小さく抑えることができ、圧縮比の気筒
間のばらつきを更に抑制することができる。

【００５０】図３５は、上記減速機１２の詳細を示して
いる。減速機１２は、シリンダブロック１９側へ取り付
けられるハウジング１２ｂと、軸受１２ｄ，１２ｅによ
ってハウジング１２ｂ内に回転可能に支持される円筒体
１２ｃと、先端に上記の第１摺動ピン２６が設けられた
出力ロッド１２ａと、を有している。出力ロッド１２ａ
の外周面及び円筒体１２ｃの内周面には、互いに噛合す
る台形ネジ１２ｆが形成されている。従って、機関圧縮
比の変更時に、円筒体１２ｃの先端に嵌合する上記の電
動モータ７により円筒体１２ｃを軸回りに回転駆動する
と、台形ネジ１２ｆを介して出力ロッド１２ａが直線運
動し、第１レバー２５等を介してコントロールシャフト
５が回転する。

【００５１】このような構造の減速機１２では、実質的
に台形ネジ１２ｆの摺動摩擦抵抗のみで出力ロッド１２
ａの保持機能を受け持たせているために、例えばターボ
チャージャーなど過給装置のある機関では、自然吸気機
関と比較して、燃焼圧力の絶対値が大きく、コントロー
ルリンク６からコントロールシャフト５ヘの入力トルク
が増大することから、上記の摺動摩擦のみで入力トルク
に対して出力ロッド１２ａを保持することは困難であ
る。台形ネジ１２ｆに発生する摺動摩擦力による出力ロ
ッド１２ａの保持トルクと比較して、燃焼圧等に起因し
てコントロールシャフト５へ作用する負荷トルクが大き
くなることで、次第に台形ネジ１２ｆにおける雄ねじと
雌ねじの間に、保持しきれなくなった変動トルクによる
ずれが生じ始め、台形ネジ１２ｆの強度や耐久性の低下
を招くおそれがある。仮に台形ネジ１２ｆが多少変形・
損傷しても、機関運転そのものへの影響は少ないもの
の、圧縮比を可変制御する機能が低下してしまう。

【００５２】また、構成の簡素化等の目的で、オイルパ
ン１１の上部のシリンダブロック１９内を飛散するエン
ジンオイルによって台形ネジ１２ｆを潤滑し、特に台形
ネジ１２ｆへの強制給油を行っていないものでは、台形
ネジ１２ｆの潤滑状況が厳しい。台形ネジ１２ｆの潤滑
不良は、台形ネジ１２ｆの強度や耐久性を低下させる１
つの要因となる。一方、上述したように台形ネジ１２ｆ
の摺動摩擦力によって出力ロッド１２ａを保持する構造
では、台形ネジ１２ｆの潤滑条件を改善すると、出力ロ
ッド１２ａの保持力の低下を招くことになる。このよう
に相反する性能がこの台形ネジ１２ｆに要求されている
ことになる。このような理由からも、減速機１２を含む
回転駆動手段２４とは別体の油圧保持器８を用いて、コ
ントロールシャフト５から出力ロッド１２ａへ作用する
負荷荷重を軽減することは極めて有効である。

【００５３】次に、コントロールシャフト５の捻り方向
の弾性変形の影響について考察する。各気筒での燃焼タ
イミング（点火順序）に応じて、コントロールシャフト
５にはシャフト軸線方向で異なる位置からの捻り荷重が
入力される。連続的に荷重を受けているコントロールシ
ャフト５は実質的に捻り変形を生じており、この変形力
が第１レバー２５及び第１摺動ピン２６等を経由して出
力ロッド１２ａに作用し、この出力ロッド１２ａを並進
させようとする。この変形に伴う入力荷重が上述した燃
焼圧力による荷重と合わせて台形ネジ１２ｆに作用する
ため、台形ネジ１２ｆの部分でのみ荷重を支えることは
非常に困難である。

【００５４】上述した実施例のように、回転駆動手段２
４がコントロールシャフト５へ接続する軸方向位置と油
圧保持器８がコントロールシャフト５へ接続する軸方向
位置とが離れている場合、回転駆動手段２４によりコン
トロールシャフト５を回転駆動するタイミングで、仮に
油圧保持器８による保持力を一気に解放してしまうと、
コントロールシャフト５に作用しているトルクが瞬間的
に回転駆動手段２４に反力として作用し、この反力に打
ち勝つだけのトルクを余分に出力する必要があるため、
駆動応答性の低下を招く。また余分な駆動トルクの要求
から、回転駆動手段２４を構成する電動モータ７等の大
型化を招き、搭載性が低下することになる。

【００５５】特に、上述したベーン型の油圧保持器８Ｂ
では、既存のオイルポンプ１５によって昇圧されたエン
ジンオイルをベーン型油圧保持器８Ｂまで送る配管長を
短くする必要がある。この理由は、例えば機関始動時に
は油配管中に多くの気泡が混入しており、始動即発進の
運転モードにて圧縮比を変更するような場合に、ベーン
型油圧保持器８Ｂへ気泡が混入すると、所期の保持性能
を発揮できないおそれがあるためである。

【００５６】図３８及び図３９の（１）〜（１５）は、
コントロールシャフト５に対する油圧保持器８及び回転
駆動手段２４の様々なレイアウト例を示している。図３
６は、図３８（７）のレイアウトに相当する。図３７及
び図４０〜図４２は、本発明の第１２実施例を示してお
り、図３９（８）の例に相当する。なお、図４２はフロ
ントカバー４２を簡略的に示す裏面図である。

【００５７】図４０及び図４１にも示すように、コント
ロールシャフト５には同心円筒状をなす合計５つのジャ
ーナル部３７が固定又は一体形成されている。各ジャー
ナル部３７は、クランクシャフトに設けられるメインジ
ャーナル部と同一軸方向位置に位置し、ボルト３８によ
り共締め固定されるクランクシャフト用の軸受キャップ
３９とコントロールシャフト用の軸受キャップ４１とに
よりシリンダブロック１９側へ回転可能に支持されてい
る。

【００５８】コントロールシャフト５には各気筒に対応
して合計４つの制御カム５ａが固定又は一体形成されて
いる。各制御カム５ａは、隣り合う２つのジャーナル部
３７のほぼ中間に配置されている。ベーン型油圧保持器
８Ｂ及び回転駆動手段２４の第１レバー２５は、上記の
ジャーナル部３７や制御カム５ａと干渉することのない
ように、隣り合うジャーナル部３７と制御カム５ａとの
軸方向間隙Ｃ１〜Ｃ８等に配置される。

【００５９】図３８及び図３９に示すように、隣り合う
ジャーナル部３７と制御カム５ａとの軸方向間隙Ｃ１〜
Ｃ８は合計８箇所あり、互いにほぼ同じ軸方向長さとな
っている。１つの軸方向間隙にベーン型油圧保持器８Ｂ
及び回転駆動手段２４の第１レバー２５の双方を配置す
るスペース的な余裕がないとすると、図３８（１）〜
（７）に示すように、最も機関前側の軸方向間隙Ｃ１に
ベーン型油圧保持器８Ｂを配置した場合、第１レバー２
５の設置位置としては、残る７箇所の軸方向間隙Ｃ２〜
Ｃ８のいずれかとなる。

【００６０】図３９（７）〜（１５）に示すように、ベ
ーン型油圧保持器８Ｂを最も機関前側のジャーナル部３
７よりも更に機関前側に配置した場合、第１レバー２５
の設置位置は、８箇所の軸方向間隙Ｃ１〜Ｃ８のいずれ
かとなる。このように、ベーン型油圧保持器８Ｂを最も
機関前側のジャーナル部３７よりも更に前側に配置した
場合、図４０〜４２に示すように、ベーン型油圧保持器
８Ｂは、シリンダブロック１９の前面に取り付けられる
フロントカバー４２の内部に配置されることとなる。従
って、ジャーナル部３７や制御カム５ａを避けてベーン
型油圧保持器８Ｂを組付・分解することができ、かつ、
点検・交換の際にも、シリンダブロック１９を分解する
ことなくフロントカバー４２を外して油圧保持器８の点
検・交換を行うことができ、整備性に優れている。

【００６１】フロントカバー４２には、上記のベーン型
油圧保持器８Ｂの他、オイルポンプ１５がクランクシャ
フト１８と同心状に配置されている。このオイルポンプ
１５は、クランクシャフト１８により駆動され、オイル
パン１１内のエンジンオイルを昇圧後、オイル吐出口４
３より図示せぬ各オイルギャラリーへ圧送する。この吐
出口４３からベーン型油圧保持器８Ｂへエンジンオイル
を直接的かつ強制的に供給するオイル配管４５を設けて
いる。図４２にはオイル配管４５の軌跡を簡略的に示し
ているが、実際のオイル配管４５は、フロントカバー４
２とシリンダブロック１９との間の隔壁の内部に形成さ
れ、あるいはフロントカバー４２内にチューブを配索し
たものである。なお、クランクシャフト１８中心の上方
をオイル配管４５の軌跡が通過するようにしても良い。

【００６２】図４３を参照して、燃焼荷重等に起因して
コントロールシャフト５へ作用する回転モーメントにつ
いて考察する。コントロールシャフト５は回転中心５ｂ
で軸支されている。燃焼圧力等に起因してコントロール
リンク６からコントロールシャフト５へ作用する荷重
は、制御カム５ａの中心５ｃに作用するため、この制御
カム５ａの偏心量５ｄを腕とするシャフト回転中心５ｂ
回りの回転モーメントを生じる。この回転モーメント
は、機関の運転中、燃焼荷重や慣性荷重に起因して大き
さ及び向きが連続的に変化する交番トルクとなる。

【００６３】図４４は、図４３で説明したコントロール
シャフト５に作用する交番トルクが、第１レバー２５を
含む回転駆動手段２４へもたらす影響について示してい
る。同図に示すように、コントロールシャフト５の前端
近傍を油圧保持器８で保持する構成では、点火順序に拘
わらず、コントロールシャフト５に作用する交番トルク
によって、コントロールシャフト５はねじり方向に弾性
変形し、この変位量が第１レバー２５の位置で回転駆動
手段２４側へ入力される。コントロールシャフト５の弾
性変形を完全に無くすることは現実的には不可能である
が、第１レバー２５の位置を保持器８に近づけること
で、回転駆動手段２４へ入力する変位量を減少させるこ
とができる。そこで、図４０〜４３に示す第１２実施例
では、第１レバー２５を最も機関前側のジャーナル部３
７と制御カム５ａとの間に配置している。

【００６４】図４５，図４６及び図４７は、本発明の第
１３実施例に係る可変圧縮比機構を適用した内燃機関を
簡略的に示す正面図、側面図及び下面図である。荷重低
減手段としてのピストン式油圧保持器８Ａ’は、回転駆
動手段としての電動モータ７とコントロールシャフト５
との間の動力伝達経路中に直列に配設されている。保持
ロッド１０Ａ’は油圧保持シリンダ９Ａを貫通し、その
一端に第２摺動ピン２９が設けられている。この第２摺
動ピン２９はコントロールシャフト５の第２レバー２８
に形成されたスリット２８ａに摺動可能に嵌合してい
る。電動モータ７の出力軸７ａには減速機５０が取り付
けられている。この減速機５０は、他の実施例の減速機
１２とは異なり、出力軸７ａの回転動力を直線運動に変
換することなく単に減速して出力軸５１へ伝達する。こ
の出力軸５１の回転動力が、出力軸５１の先端に設けら
れたピニオン５２及び保持ロッド１０Ａ’の他端に形成
されたラック５３により直線運動に変換されて、保持ロ
ッド１０Ａ’へ伝達される。

【００６５】このように、電動モータ７とコントロール
シャフト５との間の動力伝達経路に油圧保持器８Ａ’が
直列に介装されているため、コントロールリンク６から
コントロールシャフト５へ入力する負荷トルクによる荷
重は、１本の保持ロッド１０Ａ’に入力される。保持ロ
ッド１０Ａ’は油圧保持シリンダ９Ａ内の油圧で保持さ
れるばかりでなく、機関圧縮比を切り換える場合には、
電動モータ７によっても支えられることになるので、コ
ントロールシャフト５を更に安定的に保持することがで
きる。また、コントロールシャフト５への接続部を電動
モータ７と油圧保持器８とで共用化することとなり、例
えば電動モータ７をコントロールシャフト５へ連係する
ためのリンク機構（例えば第１実施例の第１レバー２５
や第１摺動ピン２６）を省略できるため、コントロール
シャフト５周りの構造が簡素化され、コスト的に有利で
ある。

【００６６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その趣旨及び範囲を逸脱しない範囲で、種
々の変形、変更を含むものである。例えば、直列４気筒
の内燃機関に限らず、直列６又は８気筒、更にはＶ型の
内燃機関にも本発明を同じように適用することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る可変圧縮比機構を適
用した内燃機関を簡略的に示す正面図。

【図２】第１実施例に係る可変圧縮比機構を適用した内
燃機関を簡略的に示す側面図。

【図３】第１実施例に係る可変圧縮比機構を適用した内
燃機関を簡略的に示す下面図。

【図４】第１実施例に係る低圧縮比状態での可変圧縮比
機構を簡略的に示す正面図。

【図５】第１実施例に係る高圧縮比状態での可変圧縮比
機構を簡略的に示す正面図。

【図６】中立位置におけるピストン型油圧保持器の油圧
回路を示す回路構成図。

【図７】高圧縮比位置におけるピストン型油圧保持器の
油圧回路を示す回路構成図。

【図８】低圧縮比位置におけるピストン型油圧保持器の
油圧回路を示す回路構成図。

【図９】コントロールシャフトへ作用するトルク及びコ
ントロールシャフトの回転動作を示すタイミングチャー
ト。

【図１０】油圧制御弁の制御の流れを示すフローチャー
ト。

【図１１】第１実施例の特徴的なレイアウトを説明する
ための概略構成図。

【図１２】第２実施例に係る可変圧縮比機構を簡略的に
示す正面図。

【図１３】第３実施例に係る低圧縮比状態での可変圧縮
比機構を簡略的に示す正面図。

【図１４】第３実施例に係る高圧縮比状態での可変圧縮
比機構を簡略的に示す正面図。

【図１５】第４実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す正面図。

【図１６】第４実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す側面図。

【図１７】第４実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す下面図。

【図１８】中立位置におけるベーン型油圧保持器の油圧
回路を示す回路構成図。

【図１９】高圧縮比位置におけるベーン型油圧保持器の
油圧回路を示す回路構成図。

【図２０】低圧縮比位置におけるベーン型油圧保持器の
油圧回路を示す回路構成図。

【図２１】第５実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す正面図。

【図２２】第５実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す下面図。

【図２３】第６実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す正面図。

【図２４】第６実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す下面図。

【図２５】第７実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す正面図。

【図２６】第７実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す下面図。

【図２７】第８実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す正面図。

【図２８】第８実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す下面図。

【図２９】第９実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す正面図。

【図３０】第９実施例に係る可変圧縮比機構を適用した
内燃機関を簡略的に示す下面図。

【図３１】第１０実施例に係る可変圧縮比機構を適用し
た内燃機関を簡略的に示す正面図。

【図３２】第１０実施例に係る可変圧縮比機構を適用し
た内燃機関を簡略的に示す下面図。

【図３３】第１１実施例に係る可変圧縮比機構を適用し
た内燃機関を簡略的に示す正面図。

【図３４】第１１実施例に係る可変圧縮比機構を適用し
た内燃機関を簡略的に示す下面図。

【図３５】減速機の詳細を示す断面図。

【図３６】コントロールシャフトの斜視図。

【図３７】コントロールシャフトの側面図。

【図３８】コントロールシャフトに対する油圧保持器及
び回転駆動手段の第１レバーの様々な配置例を示す簡略
図。

【図３９】コントロールシャフトに対する油圧保持器及
び回転駆動手段の第１レバーの様々な配置例を示す簡略
図。

【図４０】第１２実施例に係る可変圧縮比機構を適用し
た内燃機関を簡略的に示す側面図。

【図４１】第１２実施例に係る可変圧縮比機構を適用し
た内燃機関を簡略的に示す下面図。

【図４２】第１２実施例に係るフロントカバーを簡略的
に示す裏面図。

【図４３】コントロールシャフトへ作用する回転モーメ
ントの説明図。

【図４４】回転駆動手段の第１レバーの位置がコントロ
ールシャフトのねじり変位量へ与える影響を示す説明
図。

【図４５】第１３実施例に係る可変圧縮比機構を適用し
た内燃機関を簡略的に示す正面図。

【図４６】第１３実施例に係る可変圧縮比機構を適用し
た内燃機関を簡略的に示す側面図。

【図４７】第１３実施例に係る可変圧縮比機構を適用し
た内燃機関を簡略的に示す下面図。

【符号の説明】

１…ピストン ２…クランクピン ３…アッパリンク ４…ロアリンク ５…コントロールシャフト ５ａ…制御カム ６…コントロールリンク ７…電動モータ ８…油圧保持器 ９…固定体 １０…可動体 １３…制御弁 １４−１…第１逆止弁 １４−２…第２逆止弁 １６…第１油室 １７…第２油室 ２４…回転駆動手段 ２７…油圧回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 儀明 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 牛嶋 研史 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 青山 俊一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 野原 常靖 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 竹村 信一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G092 AA12 DD06 DF04 DG08 EA08 EC09 FA24 HA01Z HA14X HA14Z HE01Z

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランクシャフトのクランク
   ピンに回転可能に取り付けられるロアリンクと、このロ
   アリンクと内燃機関のピストンとを連係するアッパリン
   クと、気筒列方向に延びるコントロールシャフトと、こ
   のコントロールシャフトに偏心して設けられた制御カム
   と、この制御カムと上記アッパリンク又はロアリンクと
   を連係するコントロールリンクと、機関圧縮比を変更す
   るために、上記コントロールシャフトを回転駆動する回
   転駆動手段と、を有する内燃機関の可変圧縮比機構にお
   いて、 上記コントロールシャフトから回転駆動手段へ作用する
   負荷荷重を低減する荷重低減手段を有することを特徴と
   する内燃機関の可変圧縮比機構。
2. 【請求項２】 上記荷重低減手段は、固定体と、この固
   定体の内部を作動油が満たされた第１油室と第２油室と
   に仕切るとともに、上記コントロールシャフトの回転に
   連動して上記固定体に対して移動する可動体と、を備え
   た油圧保持器を有し、 上記可動体の移動に伴う上記第１油室及び第２油室の容
   積の変化を許容しつつ、上記第１油室の油圧と第２油室
   の油圧とを互いにほぼ等しい油圧に保持する油圧回路を
   有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可
   変圧縮比機構。
3. 【請求項３】 上記油圧回路は、第１油室と第２油室と
   を接続する第１油路に設けられ、第１油室から第２油室
   への作動油の流れのみを許容する第１逆止弁と、第１油
   室と第２油室とを接続する第２油路に設けられ、第２油
   室から第１油室への作動油の流れのみを許容する第２逆
   止弁と、第１油路及び第２油路を開閉する制御弁と、を
   有することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可
   変圧縮比機構。
4. 【請求項４】 上記固定体が油圧保持シリンダであり、
   上記可動体が上記油圧保持シリンダの長手方向に沿って
   移動可能な保持ロッドであり、上記油圧保持シリンダよ
   り突出する保持ロッドの先端が上記コントロールシャフ
   トに連係されており、この保持ロッドの他端に、上記第
   １油室と第２油室とを仕切るピストンが設けられている
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の可
   変圧縮比機構。
5. 【請求項５】 上記コントロールシャフトが低圧縮比方
   向へ回転するときに、上記保持ロッドの先端が油圧保持
   シリンダへ向かって移動するように設定されていること
   を特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変圧縮比機
   構。
6. 【請求項６】 上記油圧保持器がオイルパンの内部に収
   納配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記
   載の内燃機関の可変圧縮比機構。
7. 【請求項７】 クランクシャフト側から油圧保持器へエ
   ンジンオイルが飛散するように、クランクシャフトの回
   転方向及び油圧保持器の位置が設定されていることを特
   徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の内燃機関の可
   変圧縮比機構。
8. 【請求項８】 上記作動油がエンジンオイルであり、上
   記油圧保持器がオイルパン内のエンジンオイルの油面よ
   り下方に位置することを特徴とする請求項４〜７のいず
   れかに記載の内燃機関の可変圧縮比機構。
9. 【請求項９】 上記固定体が略円筒状の油圧保持シリン
   ダであり、上記可動体が上記油圧保持シリンダの長手方
   向に沿って移動可能な保持ロッドであり、 この保持ロッドは、上記第１油室と第２油室とを仕切る
   ピストンを備えるとともに、上記油圧保持シリンダを貫
   通し、一端が上記コントロールシャフトに連係し、他端
   が上記回転駆動手段に連係していることを特徴とする請
   求項２又は３に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。
10. 【請求項１０】 上記固定体が上記コントロールシャフ
    トと同心状に配置される略円筒状のハウジングであり、
    上記可動体が、上記ハウジング内に相対回転可能に収納
    配置され、上記コントロールシャフトと一体的に回転す
    るベーンであることを特徴とする請求項２又は３に記載
    の内燃機関の可変圧縮比機構。
11. 【請求項１１】 上記油圧保持器が、シリンダブロック
    の一側に取り付けられるフロントカバー内に位置するこ
    とを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の可変圧縮
    比機構。
12. 【請求項１２】 上記フロントカバー内に配設されるオ
    イルポンプから上記油圧保持器へエンジンオイルを直接
    的に供給するオイル配管を有することを特徴とする請求
    項１１に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。
13. 【請求項１３】 上記コントロールシャフトに、シリン
    ダブロック側へ回転可能に支持される複数のジャーナル
    部が設けられ、 隣り合うジャーナル部のほぼ中間に上記制御カムが配置
    され、 上記油圧保持器は、最も機関前側のジャーナル部よりも
    更に機関前側に位置し、 上記回転駆動手段は、上記最も機関前側のジャーナル部
    と、このジャーナル部に隣接する制御カムとの間でコン
    トロールシャフトに連係していることを特徴とする請求
    項１１又は１２に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。
14. 【請求項１４】 上記第１油室及び第２油室が、上記コ
    ントロールシャフトと同心状の略扇状をなしていること
    を特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の内燃
    機関の可変圧縮比機構。
15. 【請求項１５】 上記コントロールシャフトの回転中心
    が、クランクシャフトの回転中心を通ってピストン往復
    軸線に平行な基準線に対し、クランクピンが下降する側
    に位置し、 かつ、上記油圧保持器の下方側を囲う油受けを有するこ
    とを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の可変圧縮
    比機構。
16. 【請求項１６】 直列４気筒の内燃機関に適用され、 上記油圧保持器が＃２気筒の＃３気筒寄りに位置する
    か、あるいは＃３気筒の＃２気筒寄りに位置することを
    特徴とする請求項１０又は１５に記載の内燃機関の可変
    圧縮比機構。
17. 【請求項１７】 直列４気筒の内燃機関に適用され、 上記油圧保持器が＃１気筒の＃２気筒寄りに位置する
    か、あるいは＃４気筒の＃３気筒寄りに位置することを
    特徴とする請求項１０又は１５に記載の内燃機関の可変
    圧縮比機構。
18. 【請求項１８】 直列４気筒の内燃機関に適用され、 上記油圧保持器が＃２気筒と＃３気筒とのほぼ中間に位
    置することを特徴とする請求項１０又は１５に記載の内
    燃機関の可変圧縮比機構。
19. 【請求項１９】 直列４気筒の内燃機関に適用され、 上記油圧保持器が＃２気筒の＃１気筒寄りに位置する
    か、あるいは＃３気筒の＃４気筒寄りに位置することを
    特徴とする請求項１０又は１５に記載の内燃機関の可変
    圧縮比機構。
20. 【請求項２０】 上記油圧保持器とコントロールシャフ
    トとの間の部品間クリアランスが、上記回転駆動手段と
    コントロールシャフトとの間の部品間クリアランスより
    も小さいことを特徴とする請求項２〜１９のいずれかに
    記載の内燃機関の可変圧縮比機構。