JP2004346848A - Variable compression ratio mechanism for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載される内燃機関の可変圧縮比機構の技術分野に属し、より詳細には、ピストンストロークを変えて圧縮比を可変し得る可変圧縮比機構の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
この種の可変圧縮機構では、ピストンストロークを長くすることで、圧縮上死点における燃焼室容積を小さくして、圧縮比を高める状態(以下適宜、「高圧縮比状態」という)とし、逆にピストンストロークを短くすることで、圧縮上死点における燃焼室容積を大きくして、圧縮比を低める状態(以下適宜、「低圧縮比状態」という)とするように構成されている。高圧縮比状態にすれば、中負荷域以下や低中回転域において熱効率を上げて内燃機関の出力を高めることができ、低圧縮比状態にすれば、高負荷域や高回転域においてノッキングを抑制できる。このように圧縮比を切替えるために可変圧縮比機構として、コンロッド大端部に偏心ベアリングと、偏心ベアリングの回転を固定するロック手段とを備えたものがある。
【0003】
例えば、特許文献1においては、偏心ベアリングは、コンロッド(コネクティングロッド或いは連結棒)の大端部とクランクシャフトのクランクピンとの間に挿入されていて、圧縮比を切替える以前において、クランクシャフトの回転に引きずられて相対回転する。ここに、「相対回転」とは、偏心ベアリングの回転が、ロック手段により固定されていない場合に、基本的には、クランクシャフトの回転慣性モーメントに引きずられてクランクシャフトの回転と同じ方向へ回転することである。但し、偏心ベアリングは、クランクシャフトに引きずられて回転するが、クランクシャフトと共には回転しない。ここで、高圧縮比状態へ切り替えられると、ロック手段の一例である係合穴を開けたフランジ部を有した偏心ベアリングの回転は、クランクシャフトのクランクジャーナルに設けられたロック手段の他の一例であるロックピンが前述の係合穴に係合され、周方向における所定位置で固定される。このことによってピストンストロークを最長にさせて高圧縮比へ切替えている。
【0004】
【特許文献1】
実開平3−13440号公報
【特許文献2】
特開平6−241058号公報
【特許文献3】
特開平6−241057号公報
【特許文献4】
特開平5−302530号公報
【特許文献5】
特開平11−62647号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献1等に開示された従来の例えばロックピン及び係合穴等から構成されるロック手段では、圧縮比の切替えの確実性及び耐久性が低いという技術的な問題点が有る。
【0006】
具体的には、内燃機関が高速回転の場合、クランクシャフトの回転速度が増加すると共に、偏心ベアリングの相対回転の回転速度も増加するので、この相対回転の慣性にまかせてロックピンを係合穴に係合させる従来の構成では、一瞬の短時間にロックピンが係合穴を通過し係合することができず、圧縮比の切替えが失敗する可能性が高い。よって、圧縮比の切替えの確実性が低いという技術的な問題点が有る。また、仮に、このことをロックピンに掛かる油圧力を増加させることで解決しようとすると、ロックピンと、係合穴以外の部分との接触面及び偏心ベアリングとクランクピンとの接触面等において磨耗が激しくなるので、実践上殆ど又は完全に不可能であるという技術的な問題点も有る。
【0007】
或いは、従来の構成では、ロックピンが係合穴に係合される瞬間に、ロックピンと係合穴の位置を完全に一致させる機構がなく、ロックピンが係合穴に対して斜めにずれて嵌挿される可能性が高い。そのため、ロックピンが係合穴の入口付近を磨耗させる。また、仮に、ロックピンが係合穴に係合しても、このロックピンは、偏心ベアリングの相対回転の接線方向に生じるせん断力に対する面積が小さいため、常時、このせん断力を受けるため、破損しやすく耐久性が低いという技術的な問題点が有る。
【0008】
そこで本発明は、例えば上記問題点に鑑みなされたものであり、例えば、内燃機関の可変圧縮比機構において、圧縮比の切替えの確実性及び耐久性を高めることが可能な内燃機関の可変圧縮比機構を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の主旨は、内燃機関の可変圧縮比機構において、偏心ベアリングを構成するブッシュ部のフランジ部として設けられた制御プレートの第1又は第2ロック部とクランクシャフトの第1突起部又はコンロッド大端部の第2突起部とを突き当てさせ、第1又は第2突起部が第1又は第2ロック部に引っ掛かることによって圧縮比の切替えを行う点にある。
【0010】
本発明の内燃機関の可変圧縮比機構は上記課題を解決するために、(i)コンロッド大端部に内嵌される外径部とクランクピンに外嵌される内径部とが互いに偏心させられたブッシュ部、(ii)該ブッシュ部の回転中心線方向に沿って往復運動可能であると共に前記ブッシュ部と一体となって前記ブッシュ部のフランジ部として回転可能である制御プレート、(iii)該制御プレートに設けられており、前記制御プレートを前記ブッシュ部と共に、前記コンロッド大端部及び前記クランクシャフトに対して、内燃機関の第1圧縮比用の第1周方向位置に固定するための第1ロック部、並びに(iv)該制御プレートに設けられており、前記制御プレートを前記ブッシュ部と共に、前記第1圧縮比用とは異なる第2圧縮比用の第2周方向位置に固定するための第2ロック部とを有する偏心ベアリングと、前記クランクシャフトにおける前記制御プレートと対向する表面に設けられており、前記制御プレートが前記ブッシュ部から離れる側に動いた際に、前記制御プレートを介して前記偏心ベアリングを前記クランクシャフトと共に強制回転させるように前記第1ロック部に引っ掛かる第1突起部と、前記コンロッド大端部における前記制御プレートと対向する表面に設けられており、前記制御プレートが前記ブッシュ部に近付く側に動いた際に、前記制御プレートを介して前記偏心ベアリングを前記コンロッド大端部に対して固定するように前記第2ロック部に引っ掛かる第2突起部とを備える。
【0011】
本発明の内燃機関の可変圧縮比機構によれば、その通常動作時には、周知のように、コンロッドのシリンダ内を往復する直線運動が、リンク機構によってクランクシャフトの回転運動に変換される。偏心ベアリングは、コンロッド大端部とクランクシャフトのクランクピンとの間に挿入され、基本的には、クランクシャフトの回転に引きずられて相対回転する。
【0012】
ここで、第1圧縮比への切替えが行われると、第1周方向位置、例えば偏心ベアリングのブッシュ部の最も厚肉の部分(以下適宜、「偏心ベアリング最厚肉部」と称す。)、に位置する制御プレートの第1ロック部が、クランクシャフトの第1突起部に突き当てられることにより、第1ロック部が第1突起部に引っ掛けられた形で、偏心ベアリング及び制御プレートは、クランクシャフトと共に強制回転される。ここに本願発明に係る、「強制回転」とは、「相対回転」とは異なり、偏心ベアリングが、該偏心ベアリングにおける制御プレートの第1ロック部が、クランクシャフトの第1突起部に突き当てられることにより、第1ロック部が第1突起部に引っ掛けられた形で、クランクシャフトから力を受け、クランクシャフトと共に強制的に回転することである。よって、クランクシャフトの第1突起部がクランクシャフトと共に上死点の位置にくると、クランクシャフトの第1突起部に突き当てられ、引っ掛けられている制御プレートの第1ロック部及び第1周方向位置、例えば偏心ベアリング最厚肉部が、シリンダ側、即ち、クランクシャフトの上方向に位置した状態(以下適宜、この状態を「長ストローク設定状態」と称す。)のままコンロッドが圧縮行程に入ることにより、ピストンストロークが最長となり、第1圧縮比状態、例えば、高圧縮比状態が実現される。
【0013】
他方、第2圧縮比への切替えが行われると、第2周方向位置、例えば偏心ベアリングのブッシュ部の最も薄肉の部分(以下適宜、「偏心ベアリング最薄肉部」と称す。)、に位置する制御プレートの第2ロック部が、コンロッド大端部の第2突起部に突き当てられ、引っ掛けられていることにより、偏心ベアリングの相対回転は停止される。よって、コンロッド大端部の第2突起部がクランクシャフトと共に上死点の位置にくると、コンロッド大端部の第2突起部に突き当てられ、引っ掛けられている制御プレートの第2ロック部及び第2周方向位置、例えば偏心ベアリング最薄肉部がシリンダ側、即ち、クランクシャフトの上方向に位置した状態(以下適宜、この状態を「短ストローク設定状態」と称す。)のままコンロッドが圧縮行程に入ることにより、ピストンストロークが最短となり、第2圧縮比状態、例えば、低圧縮比状態が実現される。
【0014】
以上のようにして、第1圧縮比又は第2圧縮比へ、例えば、高圧縮比又は低圧縮比への切替えが行われる。
【0015】
従って本発明の内燃機関の可変圧縮比機構によれば、従来のロックピンと係合穴等から構成されるロック手段と比較して、圧縮比の切替えの確実性及び耐久性を高めることが可能である。
【0016】
具体的には、内燃機関が高速運転している場合、クランクシャフトの回転速度が増加すると共に、偏心ベアリングの相対回転の回転速度も増加するので、この相対回転の慣性にまかせてロックピンを係合穴に係合させる従来の構成では、一瞬の短時間にロックピンが係合穴を通過し係合することができず、圧縮比の切替えが失敗する可能性が高い。また、仮に、例えば、このことをロックピンに掛かる油圧力を増加させることで解決しようとすると、ロックピンと、係合穴以外の部分との接触面及び偏心ベアリングとクランクピンとの接触面等において磨耗が激しくなるので、実践上殆ど又は完全に不可能である。他方、本発明の内燃機関の可変圧縮比機構によれば、偏心ベアリングの相対回転の回転速度に関係なく、例えば、電子制御ユニットの制御下で、潤滑オイルの油圧が調整されることにより、制御プレートの第2ロック部を、コンロッド大端部の第2突起部に突き当てさせ、引っ掛けさせるので、噛み合わせの不具合及び従来のロックピンが係合穴に斜めにずれて嵌挿される不具合等が発生する可能性は殆ど又は完全にないので、圧縮比の切替えの失敗を殆ど又は完全になくすことができる。よって、圧縮比の切替えの確実性を高めることができる。
【0017】
また、例えば、偏心ベアリングの相対回転が殆ど又は完全に停止してしまう内燃機関の運転状態の場合、従来のロックピンと係合穴等から構成されるロック手段によれば、相対回転の慣性にまかせて係合させるので、仮に相対回転が停止した場合、圧縮比の切替えが殆ど又は完全に不可能となる。他方、本発明の内燃機関の可変圧縮比機構によれば、仮に偏心ベアリングの相対回転が停止した場合でも例えば、電子制御ユニットの制御下で、潤滑オイルの油圧が調整されることにより、クランクシャフトが少なくとも一回転する間に、制御プレートの第1ロック部を、クランクシャフトの第2突起部に突き当てさせ、引っ掛けさせた形で、偏心ベアリングをクランクシャフトと共に強制回転させるので、圧縮比の切替えの失敗を殆ど又は完全になくすことができる。よって、圧縮比の切替えの確実性を高めることができる。
【0018】
或いは、従来の構成では、ロックピンが係合穴に係合される瞬間に、ロックピンと係合穴の位置を完全に一致させる機構がなく、ロックピンが係合穴に対して斜めにずれて嵌挿される可能性が高い。そのため、ロックピンが係合穴の入口付近を磨耗させる。また、仮に、ロックピンが係合穴に係合しても、このロックピンは、偏心ベアリングの相対回転の接線方向に生じるせん断力に対する面積が小さいため、常時、このせん断力を受けるため、破損しやすく耐久性が低い。他方、本発明の内燃機関の可変圧縮比機構によれば、制御プレートの第1又は第2ロック部とクランクシャフトの第1突起部又はコンロッド大端部の第2突起部とは突き当てによる引っ掛けなので、噛み合わせの不具合及び従来のロックピンが係合穴に斜めにずれて嵌挿される不具合等から発生する磨耗は殆ど又は完全にない。よって、圧縮比の切替えの耐久性を高めることができる。
【0019】
特に、前述の偏心ベアリングの相対回転が殆ど又は完全に停止してしまう内燃機関の運転状態について、より詳細に説明する。前述のように、偏心ベアリングは、基本的には、クランクシャフトの回転に引きずられて相対回転する。また、周知のように、クランクシャフトが回転運動をするのに対してコンロッドは図示しないシリンダ内を往復する直線運動をする。このため、偏心ベアリングがコンロッドから受ける外力の向きによっては、偏心ベアリングを正回転又は逆回転させるモーメントが偏心ベアリングに瞬間的に又は継続的に掛かる場合が想定される。ここに「正回転」とは、偏心ベアリングの相対回転をクランクシャフトの回転方向と同じ方向に更に回転させることを言う。このようなモーメントはレシプロエンジンである以上避けられないものである。ここで、偏心ベアリングの長ストローク設定状態から短ストローク設定状態への切替えをする場合、またはその反対の切替えをする場合、この切替えのタイミングによっては、偏心ベアリングは、これが相対回転している最中に一瞬といえども逆回転する虞がある。したがって、コンロッドから偏心ベアリングを逆回転させようとするモーメントが作用すると、クランクシャフトの回転慣性モーメントにより相対回転させようとするモーメントと打ち消し合い、偏心ベアリング及び制御プレートの相対回転が殆ど又は完全に停止してしまう内燃機関の運転状態が発生する。ここで、また、前述した切替えのタイミングによっては、偏心ベアリングは、これが正回転している最中に更に正回転する虞がある。したがって、クランクシャフトの回転慣性モーメントに加えて、コンロッドから偏心ベアリングを正回転させようとするモーメントにより偏心ベアリング及び制御プレートがクランクシャフトの回転よりも高速に回転してしまう内燃機関の運転状態が発生する。
【0020】
以上のように本発明の内燃機関の可変圧縮比機構によれば、例えば、偏心ベアリングの相対回転が殆ど又は完全に停止してしまう若しくは偏心ベアリングの相対回転がエンジン回転よりも高速である等の特定の内燃機関の運転状態においても、圧縮比の切替えの確実性及び耐久性を高めることが可能となる。
【0021】
本発明の内燃機関の可変圧縮比機構の一態様では、前記第1ロック部は、前記制御プレートが前記ブッシュ部に近付く側に動いた際に、前記第2突起部が引っ掛からない位置又は形状に設けられており、前記第2ロック部は、前記制御プレートが前記ブッシュ部から離れる側に動いた際に、前記第1突起部が引っ掛からない位置又は形状に設けられている。
【0022】
この態様によれば、例えば、第1ロック部には、この第1ロック部に対応するクランクシャフトの第1突起部だけが突き当たることができ、対応しないコンロッド大端部の第2突起部には当たらないように、凹み等が設けられている。同様にして、第2ロック部には、この第2ロック部に対応するコンロッド大端部の第2突起部だけが突き当たることができ、対応しないクランクシャフトの第1突起部には当たらないように、凹み等が設けてられている。
【0023】
この結果、物理的に構造上、圧縮比の切替えの確実性をより高めることが可能となる。
【0024】
本発明の内燃機関の可変圧縮比機構の他の態様では、前記コンロッド大端部及び前記クランクシャフトのうち少なくとも一方に設けられており、潤滑オイルの油圧が設定値より高い場合に、前記油圧により前記制御プレートを前記ブッシュ部から離れる側に移動させ、前記油圧が設定値より低い場合に、前記制御プレートを前記ブッシュ部に近付く側に移動させる駆動手段を更に備える。
【0025】
この態様によれば、圧縮比の切替えは、具体的には、駆動手段の一例を構成する例えば、電子制御ユニット(ECU)の制御下で、電磁弁の開度が調節されることでオイルポンプの圧送圧力が調整され、潤滑オイルの油圧が調整される。このECUの制御下で、潤滑オイルの油圧が高められることにより、制御プレートをブッシュ部から離れる側に移動させ、他方、ECUの制御下で、潤滑オイルの油圧が低下することにより、制御プレートを前記ブッシュ部に近付く側に移動させる。尚、潤滑オイルの油圧を高めたり又は低下させたりするタイミング並びに油圧の調節量は、予め作成されたマップテーブルからの取得又は、所定関数による計算から一義的に決定される
この結果、例えば、ECUの制御により、適度な時期に、圧縮比の切替えをすることが可能となると共に油圧制御のため、円滑に、圧縮比の切替えをすることが可能となる。
【0026】
本発明の内燃機関の可変圧縮比機構の他の態様では、前記第1ロック部は、前記外径部の回転中心線を挟んで前記内径部の回転中心線の反対側に設けられており、前記第2ロック部は、前記第1ロック部に前記回転中心線を挟んで対向する位置に設けられており、前記第1周方向位置は高圧縮比用であり、前記第2周方向位置は低圧縮比用である。
【0027】
この態様によれば、高圧縮比を実現するために、クランクシャフトの第1突起部に引っ掛けられる第1ロック部を、偏心ベアリングのブッシュ部の最も厚肉の部分、即ち、偏心ベアリング最厚肉部に位置付けるように、制御プレートは組付けられる。他方、低圧縮比を実現するために、コンロッド大端部の第2突起部に引っ掛けられる第2ロック部は、第1ロック部に外径部の回転中心線を挟んで対向する位置、即ち、偏心ベアリングのブッシュ部の最も薄肉の部分、即ち、偏心ベアリング最薄肉部に設けられる。
【0028】
この結果、圧縮比を高低2段階に確実に切替えることができる。
【0029】
尚、内燃機関に求められる特性に合わせて、この態様とは逆の構成を採用してもよい。また、この態様では、偏心ベアリングのブッシュ部の肉厚を利用して高低二段階の圧縮比へ切替え可能であるが、ブッシュ部の肉厚を利用して三段階以上の圧縮比へ切替えるように構成してもよい。
【0030】
本発明の内燃機関の可変圧縮比機構の他の態様では、前記外径部に外嵌される前記コンロッド大端部の内周面に前記外径部の径方向に突出可能な突出部を更に備えており、前記外径部は、前記突出部が係合可能な係合穴を規定する壁部分を含む。
【0031】
この態様によれば、更に圧縮比の切替えをより確実に行うために、コンロッド大端部に内嵌されている偏心ベアリングの外径部の外周面に係合穴及び偏心ベアリングの外径部に外嵌されるコンロッド大端部の内周面において突出部を構成要素として新たに追加している。
【0032】
これらの構成要素は、具体的には、突出部が係合穴に係合しその係合状態を維持するようになる。よって、偏心ベアリングの回転の回転方向及び回転範囲は、この係合状態を維持した規定範囲内に拘束されやすい。ここに、「規定範囲」とは、詳細に後述するように、係合穴の形状によって決定される偏心ベアリングの相対回転の回転範囲である。
【0033】
尚、このような突出部を外径部側に設けると共に係合穴をコンロッド大端部の内周面側に設けることも可能である。更に、このような一対の突出部及び係合穴は、一つの偏心ベアリングに対して、一つだけ設けてもよいし、複数設けてもよい。
【0034】
この態様によれば、例えば、偏心ベアリング及び制御プレートがクランクシャフトの回転よりも高速に回転し続ける場合でも、偏心ベアリングの回転方向及び回転範囲が規定範囲内に拘束されやすいためクランクシャフトが少なくとも一回転する間に、制御プレートの第1ロック部を、クランクシャフトの第1突起部に突き当てさせ、引っ掛けさせることが可能である。
【0035】
また例えば、偏心ベアリング及び制御プレートの回転が殆ど又は完全に停止された場合でも、偏心ベアリングの回転方向及び回転範囲が規定範囲内に拘束されやすいため、偏心ベアリングがこの規定範囲内の一方の端側又は他方の端側に位置で拘束されることにより、制御プレートの第2ロック部を、コンロッド大端部の第2突起部に突き当てさせ、引っ掛けさせることが容易である。
【0036】
以上より、この態様によれば、例えば、偏心ベアリングの相対回転が殆ど又は完全に停止してしまう若しくは偏心ベアリングの相対回転がエンジン回転よりも高速である等の特定の内燃機関の運転状態においても、圧縮比の切替えをより確実に行うことが可能である。
【0037】
この突出部に係る態様では、前記突出部は、前記コンロッド大端部の内周面に開けられた他の穴の内部に配置されており、前記径方向に伸縮可能なスプリングと、該スプリングの先端側に配置されており前記スプリングにより前記他の穴の外側へ付勢されたボールとを含むように構成してもよい。
【0038】
このように構成すれば、偏心ベアリングの回転の回転方向及び回転範囲は、規定範囲内に拘束されやすい。但し、突出部は、これ以外の弾性体並びに油圧式又は電気式弁等で構成されていてもよい。
【0039】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【0041】
(第1実施形態)
第1実施形態に係る内燃機関の可変圧縮比機構の構成及び動作について、図1から図4を参照しながら詳細に説明する。
【0042】
先ず、図1から図3を参照しながら、第1実施形態の構成について詳細に説明する。ここに、図1は、本実施形態に係る偏心ベアリング、コンロッド大端部及びクランクシャフトの動作を示した図式的正面図である。図2は、第1実施形態に係るクランクシャフト、クランクピン、コンロッド大端部、偏心ベアリング及び油圧ピストンの構成を拡大した図式的断面図である。図3(a)は、本実施形態に係る偏心ベアリングの図式的分解斜視図である。図3(b)及び(c)は、偏心ベアリングの制御プレートロック部を拡大した図式的斜視図である。
【0043】
図1から図3に示された第1実施形態に係る内燃機関の可変圧縮比機構は、大別すると、偏心ベアリング1、クランクシャフト2及びコンロッド(コネクティングロッド)4を備えて構成されている。
【0044】
偏心ベアリング1は、偏心ベアリング溝1a、偏心ベアリング油圧室1b、ブッシュ部1d、偏心ベアリング最厚肉部1e、偏心ベアリング最薄肉部1f、制御プレート6、制御プレート突起部6a、本発明に係る「第2ロック部」の一例を構成する制御プレートロック部6b、本発明に係る「第1ロック部」の一例を構成する制御プレートロック部6c、制御プレート凹部6d及び制御プレート凹部6eを備えて構成されている。
【0045】
クランクシャフト2は、クランクシャフト油圧通路2a、クランクシャフト油圧通路2b、本発明に係る「第1突起部」の一例を構成するクランクシャフト突起部2c、クランクシャフト油圧室2d、クランクピン部3、クランクピン部油圧通路3a、油圧ピストン7及びスプリング8を備えて構成されている。
【0046】
コンロッド4は、コンロッド大端部5、コンロッド大端部基穴5a及び本発明に係る「第2突起部」の一例を構成するコンロッド大端部突起部5bを備えて構成されている。
【0047】
次に、図1及び図2を参照して、本実施形態に係る内燃機関の可変圧縮比機構の圧縮比の切替えの概要動作について説明する。
【0048】
周知のように、コンロッド4の図示しないシリンダ内を往復する直線運動が、リンク機構によってクランクシャフト2の回転運動に変換される。偏心ベアリング1は、コンロッド大端部5とクランクピン部3との間に挿入されている。偏心ベアリング1は、基本的には、クランクシャフト2の回転に引きずられて相対回転する。尚、半時計周りの矢印は、クランクシャフトの回転方向を示し、“ФD”は、クランクシャフト2の回転直径を示し、“Sn”は、偏心ベアリング1の外径部の円周の中心と内径部の円周の中心との距離を示す。また、図1は、図示しないピストン及びコンロッド4が下死点にある状態を示している。
【0049】
ここで、本実施形態において、高圧縮比への切替えが行われると、即ち主に制御プレート突起部6aが偏心ベアリング油圧室1bの油圧で押されることで、制御プレート6がブッシュ部1dから離れてクランクシャフト2側へ移動すると、偏心ベアリング最厚肉部1eに位置する制御プレートロック部6cが、クランクシャフト突起部2cに突き当てられる。これにより、クランクシャフト2の一部として回転するクランクシャフト突起部2cに、制御プレートロック部6cが引っ掛けられた形で、偏心ベアリング1及び制御プレート6は、クランクシャフト2と共に強制回転される。よって、クランクシャフト突起部2cがクランクシャフト2と共に上死点の位置にくると、クランクシャフト突起部2cに突き当てられ、引っ掛けられている制御プレートロック部6c及び偏心ベアリング最厚肉部1eが図示しないシリンダ側、即ち、図1の上方向に位置した状態、即ち、長ストローク設定状態のままコンロッド4が圧縮行程に入ることにより、ピストンストロークが最長、即ち、“ФD+Sn+Sn”となり、高圧縮比状態が実現される。
【0050】
他方、低圧縮比への切替えが行われると、即ち主に制御プレート6がスプリング8で押されることで、ブッシュ部1d側へ移動すると、先ずクランクシャフト突起部2cが制御プレートロック部6cから外れ、更に偏心ベアリング最薄肉部1fに位置する制御プレートロック部6bが、コンロッド大端部突起部5bに突き当てられる。これにより、コンロッド大端部突起部5bに、制御プレートロック部6bが引っ掛けられた形で、偏心ベアリング1の相対回転は停止される。よって、コンロッド大端部突起部5bがクランクシャフト2と共に上死点の位置にくると、コンロッド大端部突起部5bに突き当てられ、引っ掛けられている制御プレートロック部6b及び偏心ベアリング最薄肉部1fが図示しないシリンダ側、即ち、図1の上方向に位置した状態、即ち、短ストローク設定状態のままコンロッド4が圧縮行程に入ることにより、ピストンストロークが最短、即ち、“ФD”となり、低圧縮比状態が実現される。
【0051】
以上のようにして、高圧縮比又は低圧縮比への切替えが行われる。
【0052】
次に、図4に加えて、前述した図2及び図3を適宜参照して、第1実施形態に係る内燃機関の可変圧縮比機構の圧縮比の切替えの詳細構成及び動作について説明する。ここに、図4(a)及び(b)は、本実施形態に係るクランクシャフト、クランクピン、コンロッド大端部、偏心ベアリング及び油圧ピストンの構成を更に拡大した図式的断面図である。
【0053】
偏心ベアリング1の内径部は、クランクシャフト2のクランクピン3に外嵌されている。他方、偏心ベアリング1の外径部は、コンロッド大端部基穴5aに内嵌されている。また、偏心ベアリング1を構成するブッシュ部1dの側面には、偏心ベアリング溝1aが数箇所、設けられている。この偏心ベアリング溝1aの中には、ブッシュ部1dの側面側ではない中心側において、偏心ベアリング油圧室1bが設けられている。
【0054】
制御プレート6は、ブッシュ部1dのフランジ部として設けられ、偏心ベアリング1の構成要素として、圧縮比の切替えを行う。具体的には、制御プレート6に設けられている制御プレート突起部6aが偏心ベアリング溝1aに嵌挿されるので、制御プレート6は、偏心ベアリング1と一体となって回転することができる。加えて、制御プレート6は、コンロッド大端部5側の対向面とクランクシャフト2側の対向面の間に挟入されていて、両対向面の間を偏心ベアリング1の回転中心線方向(図2及び図4の左右方向)に可動である。制御プレート6には、偏心ベアリング1の位置を固定することができる制御プレートロック部6b及び6cが設けられている。この制御プレートロック部6cには、後述するように、該制御プレートロック部6cに対応するクランクシャフト突起部2cだけが突き当たることができ、対応しないコンロッド大端部突起部5bには当たらないように、凹み6eが設けられている(図3(b)参照)。同様にして、制御プレートロック部6bには、該制御プレートロック部6bに対応するコンロッド大端部突起部5bだけが突き当たることができ、対応しないクランクシャフト突起部2cには当たらないように、凹み6dが設けてられている(図3(c)参照)。
【0055】
特に、図3(a)に示されるように偏心ベアリング1及び制御プレート6は、構造において、上下に2分割されている。これにより、クランクピン部3に、偏心ベアリング1及び制御プレート6を外嵌可能となる。但し、クランクピン部3の先端から挿入可能であれば、これらは、分割されていなくてもよい。制御プレート6は、クランクシャフト突起部2cに突き当てされ、引っ掛けられる制御プレートロック部6cを、偏心ベアリング1のブッシュ部1dの最も厚肉の部分、即ち、前述した偏心ベアリング最厚肉部1eに位置付けるように、組付けられる。
【0056】
このように、偏心ベアリング1のブッシュ部1dは、その肉厚が均一でなく、ブッシュ部1dのうち最も薄肉の部分、即ち、前述した偏心ベアリング最薄肉部1fは、前述した偏心ベアリング最厚肉部1eから周方向において180度回転させた位置にある。したがって、偏心ベアリング最薄肉部1fから偏心ベアリング最厚肉部1eにかけては、周方向に進むに連れて徐々に厚肉になっているが、偏心ベアリング最厚肉部1eから偏心ベアリング最薄肉部1fにかけては、周方向に進むに連れて次第に薄肉になっている。
【0057】
クランクシャフト2の内部には、クランクシャフト油圧通路2a及び該クランクシャフト油圧通路2aに連通するクランクシャフト油圧通路2bが設けられている。クランクシャフト油圧通路2bの先にはクランクシャフト油圧室2dが設けられ、該クランクシャフト油圧室2dの内部には、油圧ピストン7とスプリング8とが設けられている。スプリング8は、油圧ピストン7を図2及び図4の右側へ押しやるのに十分なスプリング力を持っている。
【0058】
クランクシャフト2の外部には、制御プレート6に対面するクランクシャフト2側の対向面において、クランクピン部3の外側の位置に、制御プレートロック部6cに突き当たる位置にクランクシャフト突起部2cが設けられている。
【0059】
コンロッド大端部5の外部には、制御プレート6に対面するコンロッド大端部5側の対向面において、制御プレートロック部6bに突き当たる位置にコンロッド大端部突起部5bが設けられている。
【0060】
特に、圧縮比の切替えは、具体的には、図示していない電子制御ユニット(ECU)の制御下で、図示していない電磁弁の開度が調節されることで図示していないオイルポンプの圧送圧力が調整され、潤滑オイルの油圧が調整される。ECUの制御下で、潤滑オイルの油圧が高められることにより、高圧縮比状態が実現される。他方、ECUの制御下で、潤滑オイルの油圧が低下することにより、低圧縮比状態が実現される。尚、潤滑オイルの油圧を高めたり又は低下させたりするタイミング並びに油圧の調節量は、予め作成されたマップテーブルからの取得又は、所定関数による計算から一義的に決定される。
【0061】
より詳細には、ECUの制御下で、下死点付近の適度な時期に潤滑オイルの油圧が高められると、クランクシャフト2内に設けられたクランクシャフト油圧通路2a、クランクピン部3内に設けられたクランクピン部油圧通路3a及び偏心ベアリング油圧室1bに連通された偏心ベアリング溝1aの内部の油圧が高められる。この偏心ベアリング溝1aの内部の油圧が高められると、この偏心ベアリング溝1aの内に嵌挿された制御プレート突起部6aを図2及び図4の左方向へ押す油圧力が高められ、制御プレート6は左方向へ移動することができる。
【0062】
それと同時に、クランクシャフト油圧通路2a及び2bに連通されたクランクシャフト油圧室2dの内部の油圧が高められる。このクランクシャフト油圧室2dの内部の油圧が高められると、このクランクシャフト油圧室2dの内に嵌挿された油圧ピストン7を図2の左方向へ押す油圧力が高められ、この油圧力がスプリング8のスプリング力より大きくなると、油圧ピストン7は左方向へ円滑に移動することができる。よって、制御プレート6が、油圧ピストン7から受ける付勢力が小さくなり、制御プレート6は、図2及び図4の左方向へ円滑に移動することができる。
【0063】
このように、制御プレート6は、図2及び図4の右側から偏心ベアリング溝1aの内から生じる油圧力を受けると共に、左側からクランクシャフト油圧室2dの内に嵌挿された油圧ピストン7の付勢力を受ける。この油圧力と付勢力が均衡を保ちながら制御プレート6に作用するので、制御プレート6は、左方向へ円滑に移動することができる。
【0064】
最終的には、制御プレート6は、図2及び図4(a)のようにクランクシャフト2側の対向面に押し付けられた状態となる。よって、偏心ベアリング最厚肉部1eに位置する制御プレートロック部6cだけを、クランクシャフト突起部2cに突き当てさせ、引っ掛けさせることができ、偏心ベアリング1及び制御プレート6は、クランクシャフト2と共に強制回転される。よって、クランクシャフト突起部2cがクランクシャフト2と共に上死点の位置にくると、クランクシャフト突起部2cに突き当てられ、引っ掛けられている制御プレートロック部6c及び偏心ベアリング最厚肉部1eが長ストローク設定状態のままコンロッド4が圧縮行程に入ることにより、ピストンストロークが最長となり、高圧縮比状態が実現される。
【0065】
他方、ECUの制御下で、下死点付近の適度な時期に潤滑オイルの油圧を低下させると、クランクシャフト2内に設けられたクランクシャフト油圧通路2a、クランクピン部3内に設けられたクランクピン部油圧通路3a及び偏心ベアリング油圧室1bに連通された偏心ベアリング溝1aの内部の油圧が低下する。この偏心ベアリング溝1aの内部の油圧が低下すると、この偏心ベアリング溝1aの内に嵌挿された制御プレート突起部6aを図2及び図4の左方向へ押す油圧力が低下し、制御プレート6は右方向へ移動することができる。
【0066】
それと同時に、クランクシャフト油圧通路2a及び2bに連通されたクランクシャフト油圧室2dの内部の油圧が低下する。このクランクシャフト油圧室2dの内部の油圧が低下すると、このクランクシャフト油圧室2dの内に嵌挿された油圧ピストン7を図2及び図4の左方向へ押す油圧力が低下し、スプリング8のスプリング力がこの油圧力より大きくなると、油圧ピストン7は右方向へ円滑に移動することができる。よって、制御プレート6が、油圧ピストン7から受ける右方向への付勢力が大きくなり、制御プレート6は、図2及び図4の右方向へ円滑に移動することができる。
【0067】
前述のように油圧力と付勢力が均衡を保ちながら制御プレート6に作用するので、制御プレート6は、図2及び図4の右方向へ円滑に移動することができる。
【0068】
最終的には、制御プレート6は、図4(b)のようにコンロッド大端部5側の対向面に押し付けられた状態となる。よって、偏心ベアリング最薄肉部1fに位置する制御プレートロック部6bだけを、コンロッド大端部突起部5bに突き当てさせ、引っ掛けさせることができ、偏心ベアリング1の相対回転は停止される。よって、コンロッド大端部突起部5bがクランクシャフト2と共に上死点の位置にくると、コンロッド大端部突起部5bに突き当てられ、引っ掛けられている制御プレートロック部6b及び偏心ベアリング最薄肉部1fが短ストローク設定状態のままコンロッド4が圧縮行程に入ることにより、ピストンストロークが最短となり、低圧縮比状態が実現される。
【0069】
以上より第1実施形態によれば、偏心ベアリングの相対回転の回転速度に関係なく、例えば、電子制御ユニットの制御下で、潤滑オイルの油圧が調整されることにより、制御プレートロック部6bを、コンロッド大端部突起部5bに突き当てさせ、引っ掛けさせるので、噛み合わせの不具合及び従来のロックピンが係合穴に斜めにずれて嵌挿される不具合等が発生する可能性は殆ど又は完全にないので、圧縮比の切替えの失敗を殆ど又は完全になくすことができる。よって、圧縮比の切替えの確実性を高めることができる。
【0070】
また、第1実施形態によれば、仮に偏心ベアリングの相対回転が停止した場合でも前述のように潤滑オイルの油圧が調整されることにより、クランクシャフトが少なくとも一回転する間に、制御プレートロック部6cを、クランクシャフト突起部2cに突き当てさせ、引っ掛けさせ、偏心ベアリング1をクランクシャフト2と共に強制回転させるので、圧縮比の切替えの失敗を殆ど又は完全になくすことができる。よって、圧縮比の切替えの確実性を高めることができる。
【0071】
更に、第1実施形態によれば、制御プレートロック部6c又は6bとクランクシャフト突起部2c又はコンロッド大端部突起部5bとは突き当てによる引っ掛けなので、噛み合わせの不具合及び従来のロックピンが係合穴に斜めにずれて嵌挿される不具合等から発生する磨耗は殆ど又は完全にない。よって、圧縮比の切替えの耐久性を高めることができる。
【0072】
以上のように第1実施形態によれば、例えば、偏心ベアリングの相対回転が殆ど又は完全に停止してしまう若しくは偏心ベアリングの相対回転がエンジン回転よりも高速である等の特定の内燃機関の運転状態においても、圧縮比の切替えの確実性及び耐久性を高めることが可能となる。
【0073】
(第2実施形態)
次に、図5及び図6を参照して、第2実施形態に係る内燃機関の可変圧縮比機構の圧縮比の切替えの詳細構成及び動作について説明する。ここに、図5は、第2実施形態に係るクランクシャフト、クランクピン、コンロッド大端部、偏心ベアリング及び油圧ピストンの構成を拡大した図式的断面図である。尚、図5を参照して第2実施形態を説明するにあたって、第1実施形態と同様の構成要素については同様の参照符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【0074】
図5において、第2実施形態は、第1実施形態を基本として、更に圧縮比の切替えをより確実に行うために、偏心ベアリング1の回転方向及び回転範囲が規定範囲内に拘束されやすくするために、コンロッド大端部5に内嵌されている偏心ベアリング1の外径部の外周面及び偏心ベアリング1の外径部を内嵌するコンロッド大端部5のコンロッド大端部基穴5aの内周面において、構成要素を新たに追加するように構成されている。尚、「規定範囲」の定義については、後に詳述される。第2実施形態に係るその他の構成及び動作については第1実施形態と同様である。
【0075】
図5に示された第2実施形態に係る内燃機関の可変圧縮比機構は、第1実施形態の構成要素に加えて、偏心ベアリング1に設けられた、偏心ベアリング半月穴1c、コンロッド大端部基穴5aの内周面に設けられたコンロッド大端部穴5c並びに該コンロッド大端部穴5cの内に設けられたボール9及びスプリング10を備えて構成されている。
【0076】
次に、図5及び図6に加えて、前述した図3及び図4を適宜参照して、第2実施形態に係る内燃機関の可変圧縮比機構の圧縮比の切替えの詳細構成及び動作について説明する。ここに、図6は、第2実施形態に係る偏心ベアリング半月穴、コンロッド大端部穴、ボール及びスプリングの構成を拡大した図式的断面図である。尚、この断面図は、偏心ベアリング1の回転中心線と垂直方向の断面図である。
【0077】
図5及び図6において、偏心ベアリング半月穴1cが、コンロッド大端部5のコンロッド大端部基穴5aに内嵌されている偏心ベアリング1の外径部の外周面に設けられている。尚、偏心ベアリング半月穴1cの内径の長さは後述するボール9の外径の長さよりも大きい。また、偏心ベアリング半月穴1cの形状は、偏心ベアリング1の相対回転方向に長径を持つ楕円に近い形状の穴でもよく、好ましくは、偏心ベアリング半月穴1cから作用される周方向の力でボール9が沈み込むように、所定角度のテーパが設けられている。
【0078】
コンロッド大端部穴5cが、偏心ベアリング1の外径部を内嵌するコンロッド大端部5のコンロッド大端部基穴5aの内周面に設けられている。スプリング10及びボール9が、コンロッド大端部穴5cの内部に設けられている。
【0079】
このように本実施形態では、本発明に係る「係合穴」の一例が、偏心ベアリング半月穴1cから構成され、本発明に係る「突出部」の一例が、コンロッド大端部穴5c、スプリング10及びボール9から構成されている。但し、「突出部」は、これ以外の弾性体並びに油圧式又は電気式弁等で構成されていてもよい。
【0080】
これらの構成要素は、具体的には、コンロッド大端部穴5cの内部に設けられたスプリング10のスプリング力によってボール9は偏心ベアリング半月穴1cに向けて付勢され、その結果、ボール9が偏心ベアリング半月穴1cに嵌ってその状態を維持するようになる。よって、偏心ベアリング1の回転の回転方向及び回転範囲は、規定範囲内に拘束されやすい。ここに、「規定範囲」とは、偏心ベアリング半月穴1cの形状によって決定される偏心ベアリング1の相対回転の回転範囲であり、より詳細には、偏心ベアリング1において、相対回転方向に長径を持つ形状をした偏心ベアリング半月穴1cの内部の一方の端側から他方の端側にかけて、ボール9が嵌った状態が維持されるので、偏心ベアリング1の回転が拘束されやすい範囲のことである。尚、この偏心ベアリング1の回転方向及び回転範囲を規定範囲内へ拘束する拘束力は、スプリング10のスプリング力、ボール9の直径及び偏心ベアリング半月穴1cの深さをパラメータとして決定される。この拘束力を発生させる偏心ベアリング半月穴1c、コンロッド大端部穴5c、ボール9及びスプリング10の基本的な動作は、図6に示された偏心ベアリング1の回転する動作“AR1”に連動して、ボール9はスプリング10を付勢しながら沈み込む動作“AR2”を行う。但しこの拘束力は、偏心ベアリング1に掛かるクランクシャフト2の回転慣性モーメントによる相対回転から生じる回転力によっては解除されないレベルに設定されている。しかも、この拘束力は、クランクシャフト突起部2cが制御プレートロック部6cに引っ掛けられた際のクランクシャフト2の強制回転による回転力によって解除されるレベルに設定されている。このような拘束力は、実際の装置仕様に応じて実験的、経験的又は理論的若しくはシミュレーション等により個別具体的に設定可能である。したがって、偏心ベアリング1の回転方向及び回転範囲の規定範囲内への拘束は、高圧縮比への切替え、即ち、クランクシャフト2のクランクシャフト突起部2cと共に強制回転されることによってのみ解除可能である。
【0081】
尚、コンロッド大端部突起部5bは、コンロッド大端部5において、偏心ベアリング1の回転方向及び回転範囲を拘束する規定範囲内の一方の端側又は他方の端側で制御プレートロック部6bに突き当てられ、引っ掛かる位置に設けられる。
【0082】
このように第2実施形態は構成されているので、偏心ベアリング1の回転方向及び回転範囲が規定範囲内に拘束されやすいため、圧縮比の切替えをより確実に行うことが可能である。
【0083】
具体的には、第1実施形態では、低圧縮比から高圧縮比へ切替えた場合、制御プレートロック部6bがコンロッド大端部突起部5bに突き当てされ、引っ掛けられた状態から離れて、制御プレートロック部6cがクランクシャフト突起部2cに突き当てされ、引っ掛けられるまでに、偏心ベアリング1の回転方向及び回転範囲が拘束されないので、例えば、偏心ベアリング1及び制御プレート6がクランクシャフト2の回転よりも先に回転し続ける可能性が多少ある。よって、制御プレートロック部6cがクランクシャフト突起部2cに突き当てられ、引っ掛けられるまでに時間が掛かる又は突き当てられず、引っ掛けられないため、高圧縮比への切替えに時間が掛かる又は切替えが行われない可能性が残されている。これに対して、第2実施形態では、偏心ベアリング1の回転方向及び回転範囲が規定範囲内に拘束されやすいためクランクシャフト2が少なくとも一回転する間に、制御プレートロック部6cを、クランクシャフト突起部2cに突き当てさせ、引っ掛けさせることが可能である。よって、偏心ベアリングをクランクシャフトと共に強制回転させ、長ストローク設定状態が実現されるので、高圧縮比の切替えの失敗は殆ど又は完全になくすことができる。
【0084】
他方、第1実施形態では、高圧縮比から低圧縮比へ切替えた場合、制御プレートロック部6cがクランクシャフト突起部2cから突き当てされ、引っ掛けられた状態から離れて、制御プレートロック部6bがコンロッド大端部突起部5bに突き当てされ、引っ掛けられるまでに、偏心ベアリング1の回転方向及び回転範囲が拘束されないので、例えば、偏心ベアリング1及び制御プレート6の回転が殆ど又は完全に停止される可能性が多少ある。よって、制御プレートロック部6bがコンロッド大端部突起部5bに突き当てられ、引っ掛けられるまでに時間が掛かる又は突き当てられず、引っ掛けられないため、低圧縮比への切替えに時間が掛かる又は切替えが行われない可能性が残されている。これに対して、第2実施形態では、偏心ベアリング1の回転方向及び回転範囲が規定範囲内に拘束されやすいため、偏心ベアリング1がこの規定範囲内の一方の端側又は他方の端側に位置で拘束されることにより、制御プレートロック部6bを、コンロッド大端部突起部5bに突き当てさせ、引っ掛けさせることが容易である。よって、偏心ベアリング1の相対回転は停止され、短ストローク設定状態が実現されるので、低圧縮比の切替えの失敗は殆ど又は完全になくすことができる。
【0085】
以上より、第2実施形態では、圧縮比の切替えをより確実に行うことが可能である。
【0086】
本実施形態では、圧縮比の切替えを行うために制御プレート6の移動を潤滑オイルの油圧力を用いているが、その他の流体(液体や気体)の圧力を用いてもよい。また、本実施形態では、制御プレート6はクランクシャフト2側の対向面に押し付けられることにより高圧縮比への切替えを実現し、他方、制御プレート6はコンロッド大端部5側の対向面に押し付けられることにより低圧縮比への切替えを実現しているが、これは内燃機関に求められる特性に合わせて、これとは逆の構成及び動作を採用してもよい。また、本実施形態では、偏心ベアリング1のブッシュ部1dの肉厚を利用して高低二段階の圧縮比へ切替え可能であるが、ブッシュ部1dの肉厚を利用して三段階以上の圧縮比へ切替えるように構成してもよい。
【0087】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の可変圧縮比機構もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【0088】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、例えば、内燃機関の可変圧縮比機構において、圧縮比の切替えの確実性及び耐久性を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る偏心ベアリング、コンロッド大端部及びクランクシャフトの動作を示した図式的正面図である。
【図2】第1実施形態に係るクランクシャフト、クランクピン、コンロッド大端部、偏心ベアリング及び油圧ピストンの構成を拡大した図式的断面図である。
【図3】本実施形態に係る偏心ベアリングの図式的分解斜視図(図3(a))及び偏心ベアリングの制御プレートロック部を拡大した図式的斜視図(図3(b)及び(c))である。
【図4】本実施形態に係るクランクシャフト、クランクピン、コンロッド大端部、偏心ベアリング及び油圧ピストンの構成を更に拡大した図式的断面図である。但し、図4(a)は油圧を高めた場合、他方、図4(b)油圧を低めた場合である。
【図5】第2実施形態に係るクランクシャフト、クランクピン、コンロッド大端部、偏心ベアリング及び油圧ピストンの構成を拡大した図式的断面図である。
【図6】第2実施形態に係る偏心ベアリング半月穴、コンロッド大端部穴、ボール及びスプリングの構成を拡大した図式的断面図である。
【符号の説明】
1 偏心ベアリング
1a 偏心ベアリング溝
1b 偏心ベアリング油圧室
1c 偏心ベアリング半月穴
1d ブッシュ部
1e 偏心ベアリング最厚肉部
1f 偏心ベアリング最薄肉部
2 クランクシャフト
2a クランクシャフト油圧通路
2b クランクシャフト油圧通路
2c クランクシャフト突起部
2d クランクシャフト油圧室
3 クランクピン部
3a クランクピン部油圧通路
4 コンロッド(コネクティングロッド)
5 コンロッド大端部
5a コンロッド大端部基穴
5b コンロッド大端部突起部
5c コンロッド大端部穴
6 制御プレート
6a 制御プレート突起部
6b 制御プレートロック部
6c 制御プレートロック部
6d 制御プレート凹部
6e 制御プレート凹部
7 油圧ピストン
8 スプリング
9 ボール
10 スプリング[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine mounted on an automobile or the like, and more specifically, to the technical field of a variable compression ratio mechanism capable of changing a compression ratio by changing a piston stroke.
[0002]
[Prior art]
In this type of variable compression mechanism, by increasing the piston stroke, the volume of the combustion chamber at the compression top dead center is reduced to increase the compression ratio (hereinafter, appropriately referred to as “high compression ratio state”). By shortening the piston stroke, the volume of the combustion chamber at the compression top dead center is increased to reduce the compression ratio (hereinafter, appropriately referred to as “low compression ratio state”). By setting the high compression ratio state, it is possible to increase the thermal efficiency and increase the output of the internal combustion engine in the middle load range or below and at the low and medium rotation range. Can be suppressed. As a variable compression ratio mechanism for switching the compression ratio in this way, there is a variable compression ratio mechanism provided with an eccentric bearing at a large end of a connecting rod and a lock means for fixing rotation of the eccentric bearing.
[0003]
For example, in
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. Hei 3-13440
[Patent Document 2]
JP-A-6-241058
[Patent Document 3]
JP-A-6-241057
[Patent Document 4]
JP-A-5-302530
[Patent Document 5]
JP-A-11-62647
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional locking means including, for example, a lock pin and an engagement hole disclosed in
[0006]
Specifically, when the internal combustion engine is rotating at high speed, the rotational speed of the crankshaft increases and the rotational speed of the relative rotation of the eccentric bearing also increases. In the conventional configuration in which the lock pin is engaged with the lock pin in a short period of time, the lock pin cannot pass through the engagement hole to engage with the lock pin, and switching of the compression ratio is likely to fail. Therefore, there is a technical problem that the reliability of switching the compression ratio is low. Further, if this is to be solved by increasing the hydraulic pressure applied to the lock pin, the contact surface between the lock pin and the portion other than the engagement hole and the contact surface between the eccentric bearing and the crank pin are severely worn. Therefore, there is also a technical problem that is almost or completely impossible in practice.
[0007]
Alternatively, in the conventional configuration, at the moment when the lock pin is engaged with the engagement hole, there is no mechanism for completely matching the position of the lock pin and the engagement hole, and the lock pin is displaced obliquely with respect to the engagement hole. There is a high possibility of being inserted. Therefore, the lock pin wears the vicinity of the entrance of the engagement hole. Even if the lock pin is engaged with the engagement hole, the lock pin has a small area with respect to the shear force generated in the tangential direction of the relative rotation of the eccentric bearing. There is a technical problem that it is easy to perform and has low durability.
[0008]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and for example, in a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine, a variable compression ratio of an internal combustion engine capable of increasing the reliability and durability of switching the compression ratio It is an object to provide a mechanism.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is that, in a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine, a first or second lock portion of a control plate provided as a flange portion of a bush portion constituting an eccentric bearing and a first protrusion or a connecting rod of a crankshaft. The compression ratio is switched by bringing the end portion into contact with the second protrusion, and hooking the first or second protrusion to the first or second lock portion.
[0010]
In order to solve the above-mentioned problems, the variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to the present invention is configured such that (i) an outer diameter portion internally fitted to a large end of a connecting rod and an inner diameter portion externally fitted to a crankpin are eccentric to each other. (Ii) a control plate capable of reciprocating along the rotation center line direction of the bush portion and being rotatable integrally with the bush portion as a flange portion of the bush portion; A control plate for fixing the control plate, together with the bush portion, to the connecting rod large end portion and the crankshaft at a first circumferential position for a first compression ratio of the internal combustion engine. A lock portion, and (iv) a second circumferential position for the second compression ratio different from the first compression ratio together with the bush portion, the control plate being provided on the control plate. An eccentric bearing having a second lock portion for fixing the control plate and a surface facing the control plate of the crankshaft, wherein when the control plate moves to a side away from the bush portion, A first projection that is hooked on the first lock portion so as to forcibly rotate the eccentric bearing together with the crankshaft via a control plate, and a surface facing the control plate at a large end of the connecting rod; When the control plate moves to the side approaching the bush portion, a second protrusion that is hooked on the second lock portion so as to fix the eccentric bearing to the large end of the connecting rod via the control plate. Is provided.
[0011]
According to the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of the present invention, during its normal operation, the linear motion of the connecting rod reciprocating in the cylinder is converted into the rotational motion of the crankshaft by the link mechanism, as is well known. The eccentric bearing is inserted between the large end of the connecting rod and the crankpin of the crankshaft, and basically rotates relatively with the rotation of the crankshaft.
[0012]
Here, when the switching to the first compression ratio is performed, the first circumferential position, for example, the thickest portion of the bush portion of the eccentric bearing (hereinafter, appropriately referred to as “the thickest portion of the eccentric bearing”), The first eccentric bearing and the control plate are configured such that the first lock portion of the control plate located at the first position is abutted against the first protrusion of the crankshaft so that the first lock portion is hooked on the first protrusion. Forced rotation with the shaft. Here, the "forced rotation" according to the present invention is different from the "relative rotation", in which the eccentric bearing has the first lock portion of the control plate in the eccentric bearing butted against the first projection of the crankshaft. Thus, the first lock portion receives the force from the crankshaft and is forcibly rotated together with the crankshaft while being hooked on the first protrusion. Therefore, when the first projection of the crankshaft comes to the position of the top dead center together with the crankshaft, the first projection of the crankshaft abuts on the first projection of the control plate and the first circumferential direction. The connecting rod enters the compression stroke while the position, for example, the thickest portion of the eccentric bearing is positioned on the cylinder side, that is, in the upward direction of the crankshaft (hereinafter, this state is appropriately referred to as “long stroke setting state”). Thereby, the piston stroke becomes the longest, and the first compression ratio state, for example, the high compression ratio state is realized.
[0013]
On the other hand, when the switching to the second compression ratio is performed, it is located at the second circumferential position, for example, the thinnest portion of the bush portion of the eccentric bearing (hereinafter, appropriately referred to as “the thinnest portion of the eccentric bearing”). The relative rotation of the eccentric bearing is stopped by the second lock portion of the control plate being abutted against and hooked on the second protrusion of the large end of the connecting rod. Therefore, when the second projection of the large end of the connecting rod comes to the position of the top dead center together with the crankshaft, the second projection of the large end of the connecting rod is abutted against the second locking part of the control plate and is hooked. With the second circumferential position, for example, a state in which the thinnest portion of the eccentric bearing is located on the cylinder side, that is, in the upward direction of the crankshaft (hereinafter, this state is appropriately referred to as a “short stroke setting state”), the connecting rod performs the compression stroke. By entering, the piston stroke becomes the shortest, and the second compression ratio state, for example, the low compression ratio state is realized.
[0014]
As described above, the switching to the first compression ratio or the second compression ratio, for example, the high compression ratio or the low compression ratio is performed.
[0015]
Therefore, according to the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of the present invention, it is possible to increase the reliability and durability of switching the compression ratio as compared with the conventional locking means including a lock pin and an engagement hole. is there.
[0016]
Specifically, when the internal combustion engine is operating at a high speed, the rotation speed of the crankshaft increases and the rotation speed of the relative rotation of the eccentric bearing also increases. In the conventional configuration in which the lock pin is engaged with the mating hole, the lock pin cannot pass through the engagement hole and be engaged in a short time in a moment, and there is a high possibility that switching of the compression ratio fails. Further, for example, if this is to be solved by increasing the hydraulic pressure applied to the lock pin, if the contact surface between the lock pin and the portion other than the engagement hole and the contact surface between the eccentric bearing and the crank pin are worn, etc. Is so intense that practically almost or completely impossible. On the other hand, according to the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of the present invention, regardless of the rotational speed of the relative rotation of the eccentric bearing, for example, the hydraulic pressure of the lubricating oil is adjusted under the control of the electronic control unit, so that the control is performed. Since the second lock portion of the plate is caused to abut against the second protrusion of the large end of the connecting rod and hooked, problems such as meshing and a problem in which the conventional lock pin is obliquely displaced and inserted into the engagement hole, and the like. Since there is little or no possibility of occurrence, the failure of switching the compression ratio can be almost or completely eliminated. Therefore, it is possible to increase the certainty of switching the compression ratio.
[0017]
Further, for example, in the case of the operating state of the internal combustion engine in which the relative rotation of the eccentric bearing is almost or completely stopped, according to the conventional locking means including the lock pin and the engaging hole, the inertia of the relative rotation is left. If the relative rotation is stopped, the compression ratio cannot be almost or completely changed. On the other hand, according to the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of the present invention, even if the relative rotation of the eccentric bearing is stopped, for example, the hydraulic pressure of the lubricating oil is adjusted under the control of the electronic control unit, so that the crankshaft is controlled. During the rotation of at least one rotation, the first locking portion of the control plate is abutted against the second protrusion of the crankshaft, and the eccentric bearing is forcibly rotated together with the crankshaft in a hooked state, so that the compression ratio is switched. Can be almost or completely eliminated. Therefore, it is possible to increase the certainty of switching the compression ratio.
[0018]
Alternatively, in the conventional configuration, at the moment when the lock pin is engaged with the engagement hole, there is no mechanism for completely matching the position of the lock pin and the engagement hole, and the lock pin is displaced obliquely with respect to the engagement hole. There is a high possibility of being inserted. Therefore, the lock pin wears the vicinity of the entrance of the engagement hole. Even if the lock pin is engaged with the engagement hole, the lock pin has a small area with respect to the shear force generated in the tangential direction of the relative rotation of the eccentric bearing. Easy to do and low durability. On the other hand, according to the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of the present invention, the first or second lock portion of the control plate and the first protrusion of the crankshaft or the second protrusion of the large end of the connecting rod are hooked by abutment. Therefore, little or no abrasion occurs due to the problem of the engagement and the problem that the conventional lock pin is inserted obliquely in the engagement hole. Therefore, the durability of switching the compression ratio can be improved.
[0019]
In particular, the operation state of the internal combustion engine in which the relative rotation of the eccentric bearing stops almost or completely will be described in more detail. As described above, the eccentric bearing basically rotates relative to the rotation of the crankshaft. Further, as is well known, the connecting rod makes a linear motion reciprocating in a cylinder (not shown) while the crankshaft makes a rotary motion. For this reason, depending on the direction of the external force that the eccentric bearing receives from the connecting rod, there is a case where a moment for rotating the eccentric bearing in the forward or reverse direction is momentarily or continuously applied to the eccentric bearing. Here, "forward rotation" means that the relative rotation of the eccentric bearing is further rotated in the same direction as the rotation direction of the crankshaft. Such a moment is inevitable for a reciprocating engine. Here, when the eccentric bearing is switched from the long stroke setting state to the short stroke setting state or vice versa, depending on the timing of this switching, the eccentric bearing may be rotating during its relative rotation. However, there is a risk that the motor will rotate backward even for a moment. Therefore, when a moment is applied to reversely rotate the eccentric bearing from the connecting rod, the moment of relative rotation is canceled by the rotational inertia moment of the crankshaft, and the relative rotation of the eccentric bearing and the control plate is almost or completely stopped. An operating state of the internal combustion engine that occurs is generated. Here, depending on the switching timing described above, the eccentric bearing may further rotate forward while it is rotating forward. Therefore, in addition to the rotational moment of inertia of the crankshaft, an operating state of the internal combustion engine occurs in which the eccentric bearing and the control plate rotate faster than the crankshaft due to the moment of rotating the eccentric bearing forward from the connecting rod. I do.
[0020]
As described above, according to the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of the present invention, for example, the relative rotation of the eccentric bearing is almost or completely stopped, or the relative rotation of the eccentric bearing is faster than the engine rotation. Even in a specific operating state of the internal combustion engine, it is possible to increase the reliability and durability of switching the compression ratio.
[0021]
In one aspect of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of the present invention, the first lock portion is in a position or shape where the second protrusion is not caught when the control plate moves to the side approaching the bush portion. The second lock portion is provided at a position or shape where the first protrusion does not catch when the control plate moves away from the bush portion.
[0022]
According to this aspect, for example, only the first protrusion of the crankshaft corresponding to the first lock can contact the first lock, and the second protrusion of the large end of the connecting rod that does not correspond to the first lock. A dent or the like is provided so as not to hit. Similarly, only the second protrusion of the large end of the connecting rod corresponding to the second lock can abut on the second lock, but not the first protrusion of the crankshaft that does not correspond. , Dents and the like are provided.
[0023]
As a result, it is possible to further increase the certainty of switching the compression ratio due to the physical structure.
[0024]
In another aspect of the variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine of the present invention, the variable compression ratio mechanism is provided on at least one of the connecting rod large end portion and the crankshaft. Drive means is further provided for moving the control plate to a side away from the bush portion and, when the oil pressure is lower than a set value, moving the control plate to a side closer to the bush portion.
[0025]
According to this aspect, switching of the compression ratio is performed, for example, by adjusting the opening of the solenoid valve under the control of an electronic control unit (ECU) which constitutes an example of a driving unit. Is adjusted, and the oil pressure of the lubricating oil is adjusted. Under the control of the ECU, the oil pressure of the lubricating oil is increased, so that the control plate is moved away from the bush portion. On the other hand, under the control of the ECU, the oil pressure of the lubricating oil is reduced, so that the control plate is moved. It is moved to the side approaching the bush portion. The timing of increasing or decreasing the oil pressure of the lubricating oil and the adjustment amount of the oil pressure are uniquely determined from acquisition from a map table created in advance or calculation by a predetermined function.
As a result, for example, the compression ratio can be switched at an appropriate time under the control of the ECU, and the compression ratio can be smoothly switched due to the hydraulic control.
[0026]
In another aspect of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of the present invention, the first lock portion is provided on the opposite side of the rotation center line of the inner diameter portion with respect to the rotation center line of the outer diameter portion, The second lock portion is provided at a position facing the first lock portion across the rotation center line, the first circumferential position is for a high compression ratio, and the second circumferential position is For low compression ratio.
[0027]
According to this aspect, in order to realize a high compression ratio, the first lock portion hooked on the first protrusion of the crankshaft is provided with the thickest portion of the bush portion of the eccentric bearing, that is, the thickest eccentric bearing. The control plate is assembled to position the part. On the other hand, in order to realize a low compression ratio, the second lock portion hooked on the second protrusion at the large end of the connecting rod is positioned opposite to the first lock portion across the rotation center line of the outer diameter portion, that is, The eccentric bearing is provided at the thinnest portion of the bush portion, that is, at the thinnest portion of the eccentric bearing.
[0028]
As a result, the compression ratio can be reliably switched between high and low.
[0029]
Note that, in accordance with the characteristics required for the internal combustion engine, a configuration reverse to this embodiment may be adopted. Further, in this aspect, it is possible to switch to a compression ratio in two stages of height using the thickness of the bush portion of the eccentric bearing, but to switch to a compression ratio of three or more stages using the thickness of the bush portion. You may comprise.
[0030]
In another aspect of the variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine of the present invention, a protruding portion that can protrude radially of the outer diameter portion is further provided on an inner peripheral surface of the large end portion of the connecting rod that is fitted to the outer diameter portion. And the outer diameter portion includes a wall portion defining an engagement hole with which the protrusion can be engaged.
[0031]
According to this aspect, in order to more reliably switch the compression ratio, the engagement hole and the outer diameter portion of the eccentric bearing are formed on the outer peripheral surface of the outer diameter portion of the eccentric bearing fitted inside the large end of the connecting rod. A protruding portion is newly added as a component on the inner peripheral surface of the large end of the connecting rod to be externally fitted.
[0032]
In these components, specifically, the projections engage with the engagement holes and maintain the engagement state. Therefore, the rotation direction and the rotation range of the rotation of the eccentric bearing are likely to be constrained within the specified range maintaining this engaged state. Here, the "specified range" is a range of relative rotation of the eccentric bearing determined by the shape of the engagement hole, as described later in detail.
[0033]
It is also possible to provide such a protruding portion on the outer diameter portion side and to provide an engagement hole on the inner peripheral surface side of the large end of the connecting rod. Further, only one or a plurality of such a pair of protrusions and engagement holes may be provided for one eccentric bearing.
[0034]
According to this aspect, for example, even when the eccentric bearing and the control plate continue to rotate at a higher speed than the rotation of the crankshaft, the rotation direction and the rotation range of the eccentric bearing are likely to be constrained within a prescribed range, so that at least one crankshaft is provided. During rotation, the first locking portion of the control plate can be abutted against the first projection of the crankshaft and hooked.
[0035]
Further, for example, even when the rotation of the eccentric bearing and the control plate is almost or completely stopped, the rotation direction and the rotation range of the eccentric bearing are likely to be restricted within a specified range. By being constrained at the position on the side or the other end, it is easy to cause the second lock portion of the control plate to abut against the second protrusion of the large end of the connecting rod and to be hooked.
[0036]
As described above, according to this aspect, even in a specific internal combustion engine operating state, for example, the relative rotation of the eccentric bearing almost or completely stops or the relative rotation of the eccentric bearing is faster than the engine rotation. In addition, it is possible to more reliably switch the compression ratio.
[0037]
In the aspect according to the projecting portion, the projecting portion is disposed inside another hole formed in the inner peripheral surface of the connecting rod large end, and the spring is capable of expanding and contracting in the radial direction. The ball may be configured to include a ball disposed on the distal end side and urged to the outside of the other hole by the spring.
[0038]
With such a configuration, the rotation direction and the rotation range of the rotation of the eccentric bearing are likely to be restricted within the specified range. However, the protruding portion may be constituted by another elastic body and a hydraulic or electric valve.
[0039]
The operation and other advantages of the present invention will become more apparent from the embodiments explained below.
[0040]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a specific embodiment of a variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0041]
(1st Embodiment)
The configuration and operation of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
[0042]
First, the configuration of the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a schematic front view showing the operation of the eccentric bearing, the large end of the connecting rod, and the crankshaft according to the present embodiment. FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of the configuration of the crankshaft, crankpin, connecting rod large end, eccentric bearing, and hydraulic piston according to the first embodiment. FIG. 3A is a schematic exploded perspective view of the eccentric bearing according to the present embodiment. FIGS. 3B and 3C are schematic perspective views in which the control plate lock portion of the eccentric bearing is enlarged.
[0043]
The variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is roughly provided with an
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The connecting rod 4 is configured to include a connecting rod
[0047]
Next, a schematic operation of switching the compression ratio of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0048]
As is well known, a linear motion of the connecting rod 4 reciprocating in a cylinder (not shown) is converted into a rotary motion of the
[0049]
Here, in the present embodiment, when the switching to the high compression ratio is performed, that is, when the
[0050]
On the other hand, when switching to a low compression ratio is performed, that is, when the
[0051]
As described above, switching to the high compression ratio or the low compression ratio is performed.
[0052]
Next, the detailed configuration and operation of switching the compression ratio of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 2 and FIG. 3 in addition to FIG. Here, FIGS. 4A and 4B are schematic sectional views in which the configurations of the crankshaft, the crankpin, the large end of the connecting rod, the eccentric bearing and the hydraulic piston according to the present embodiment are further enlarged.
[0053]
An inner diameter portion of the
[0054]
The
[0055]
In particular, as shown in FIG. 3A, the
[0056]
As described above, the bush portion 1d of the
[0057]
Inside the
[0058]
Outside the
[0059]
Outside the connecting rod
[0060]
In particular, the switching of the compression ratio is performed by adjusting the opening of a solenoid valve (not shown) under the control of an electronic control unit (ECU) (not shown). The pumping pressure is adjusted, and the oil pressure of the lubricating oil is adjusted. A high compression ratio state is realized by increasing the oil pressure of the lubricating oil under the control of the ECU. On the other hand, a low compression ratio state is realized by a decrease in the oil pressure of the lubricating oil under the control of the ECU. The timing of increasing or decreasing the oil pressure of the lubricating oil and the adjustment amount of the oil pressure are uniquely determined from acquisition from a map table created in advance or calculation by a predetermined function.
[0061]
More specifically, when the oil pressure of the lubricating oil is increased at an appropriate time near the bottom dead center under the control of the ECU, the lubricating oil is provided in the crankshaft
[0062]
At the same time, the hydraulic pressure inside the crankshaft
[0063]
As described above, the
[0064]
Finally, the
[0065]
On the other hand, under the control of the ECU, when the oil pressure of the lubricating oil is reduced at an appropriate time near the bottom dead center, the crankshaft
[0066]
At the same time, the hydraulic pressure inside the crankshaft
[0067]
As described above, since the hydraulic pressure and the urging force act on the
[0068]
Eventually, the
[0069]
As described above, according to the first embodiment, regardless of the rotational speed of the relative rotation of the eccentric bearing, for example, by adjusting the oil pressure of the lubricating oil under the control of the electronic control unit, the control
[0070]
Further, according to the first embodiment, even if the relative rotation of the eccentric bearing is stopped, the oil pressure of the lubricating oil is adjusted as described above, so that the control plate lock unit is rotated during at least one rotation of the crankshaft. The
[0071]
Further, according to the first embodiment, since the control
[0072]
As described above, according to the first embodiment, for example, the operation of a specific internal combustion engine such that the relative rotation of the eccentric bearing almost or completely stops or the relative rotation of the eccentric bearing is faster than the engine rotation Even in the state, it is possible to enhance the reliability and durability of switching the compression ratio.
[0073]
(2nd Embodiment)
Next, a detailed configuration and operation of switching the compression ratio of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in which the configurations of the crankshaft, the crankpin, the large end of the connecting rod, the eccentric bearing, and the hydraulic piston according to the second embodiment are enlarged. In the description of the second embodiment with reference to FIG. 5, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
[0074]
In FIG. 5, the second embodiment is based on the first embodiment, and in order to more reliably switch the compression ratio, the rotation direction and the rotation range of the
[0075]
The variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine according to the second embodiment shown in FIG. 5 includes, in addition to the components of the first embodiment, an eccentric bearing half-
[0076]
Next, the detailed configuration and operation of switching the compression ratio of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4 appropriately in addition to FIGS. 5 and 6. I do. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in which the configurations of the eccentric bearing half-moon hole, the connecting rod large-end hole, the ball, and the spring according to the second embodiment are enlarged. Note that this cross-sectional view is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the rotation center line of the
[0077]
5 and 6, an eccentric bearing half-
[0078]
The connecting rod
[0079]
As described above, in the present embodiment, an example of the “engaging hole” according to the present invention includes the eccentric bearing half-
[0080]
Specifically, these components are urged toward the eccentric bearing half-
[0081]
The connecting rod large
[0082]
Since the second embodiment is configured as described above, the rotation direction and the rotation range of the
[0083]
Specifically, in the first embodiment, when the compression ratio is switched from the low compression ratio to the high compression ratio, the control
[0084]
On the other hand, in the first embodiment, when the compression ratio is switched from the high compression ratio to the low compression ratio, the control
[0085]
As described above, in the second embodiment, it is possible to more reliably switch the compression ratio.
[0086]
In the present embodiment, the
[0087]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be appropriately changed within a scope not contrary to the gist or idea of the invention which can be read from the claims and the entire specification, and the variable of the internal combustion engine accompanying such changes The compression ratio mechanism is also included in the technical scope of the present invention.
[0088]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, for example, in a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine, it is possible to increase the reliability and durability of switching the compression ratio.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing the operation of an eccentric bearing, a connecting rod large end, and a crankshaft according to the present embodiment.
FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of a configuration of a crankshaft, a crankpin, a large end of a connecting rod, an eccentric bearing, and a hydraulic piston according to the first embodiment.
3 is a schematic exploded perspective view of the eccentric bearing according to the embodiment (FIG. 3A) and a schematic perspective view in which a control plate lock portion of the eccentric bearing is enlarged (FIGS. 3B and 3C). It is.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view in which the configurations of a crankshaft, a crankpin, a large end of a connecting rod, an eccentric bearing, and a hydraulic piston according to the present embodiment are further enlarged. However, FIG. 4A shows a case where the hydraulic pressure is increased, and FIG. 4B shows a case where the hydraulic pressure is reduced.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view enlarging a configuration of a crankshaft, a crankpin, a large end of a connecting rod, an eccentric bearing, and a hydraulic piston according to a second embodiment.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view enlarging a configuration of an eccentric bearing half-moon hole, a connecting rod large end hole, a ball, and a spring according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Eccentric bearing
1a Eccentric bearing groove
1b Eccentric bearing hydraulic chamber
1c Eccentric bearing half moon hole
1d bush part
1e Thickest part of eccentric bearing
1f Thinnest part of eccentric bearing
2 Crankshaft
2a Crankshaft hydraulic passage
2b Crankshaft hydraulic passage
2c Crankshaft protrusion
2d crankshaft hydraulic chamber
3 Crank pin part
3a Crank pin section hydraulic passage
4 Connecting rod (connecting rod)
5 Connecting rod large end
5a Connecting rod large end base hole
5b Connecting rod large end projection
5c Connecting rod large end hole
6 Control plate
6a Control plate protrusion
6b Control plate lock
6c Control plate lock
6d control plate recess
6e Control plate recess
7 Hydraulic piston
8 Spring
9 ball
10 Spring
Claims (6)
前記クランクシャフトにおける前記制御プレートと対向する表面に設けられており、前記制御プレートが前記ブッシュ部から離れる側に動いた際に、前記制御プレートを介して前記偏心ベアリングを前記クランクシャフトと共に強制回転させるように前記第1ロック部に引っ掛かる第1突起部と、
前記コンロッド大端部における前記制御プレートと対向する表面に設けられており、前記制御プレートが前記ブッシュ部に近付く側に動いた際に、前記制御プレートを介して前記偏心ベアリングを前記コンロッド大端部に対して固定するように前記第2ロック部に引っ掛かる第2突起部と
を備えたことを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構。(I) a bush portion in which an outer diameter portion fitted inside the large end of the connecting rod and an inner diameter portion fitted outside the crankpin are eccentric to each other; (ii) reciprocation along the rotation center line direction of the bush portion A control plate which is movable and is rotatable integrally with the bush portion as a flange portion of the bush portion, (iii) provided on the control plate, wherein the control plate is provided together with the bush portion together with the connecting rod. A first lock portion for fixing the internal combustion engine at a first circumferential position for a first compression ratio with respect to the large end portion and the crankshaft; and (iv) the control plate is provided on the control plate. An eccentric bearing having, together with the bush portion, a second lock portion for fixing the plate at a second circumferential position for a second compression ratio different from the first compression ratio;
The eccentric bearing is provided on a surface of the crankshaft facing the control plate, and when the control plate moves to a side away from the bush portion, the eccentric bearing is forcibly rotated together with the crankshaft via the control plate. A first protrusion that is caught on the first lock portion,
The eccentric bearing is provided on a surface facing the control plate at the large end of the connecting rod, and when the control plate moves to a side approaching the bush portion, the eccentric bearing is connected to the large end of the connecting rod via the control plate. A second protruding portion hooked to the second lock portion so as to be fixed to the second lock portion.
前記第2ロック部は、前記制御プレートが前記ブッシュ部から離れる側に動いた際に、前記第1突起部が引っ掛からない位置又は形状に設けられてい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。The first lock portion is provided at a position or shape where the second protrusion is not caught when the control plate moves to a side approaching the bush portion,
The said 2nd lock part is provided in the position or shape which the said 1st protrusion part does not catch, when the said control plate moves to the side away from the said bush part, The said 2nd lock part is characterized by the above-mentioned. Variable compression ratio mechanism for internal combustion engines.
前記外径部は、前記突出部が係合可能な係合穴を規定する壁部分を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。The connecting rod further includes a protruding portion that can protrude in a radial direction of the outer diameter portion on an inner peripheral surface of the large end portion that is fitted to the outer diameter portion,
The variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer diameter portion includes a wall portion that defines an engagement hole with which the protrusion can be engaged.
前記コンロッド大端部の内周面に開けられた他の穴の内部に配置されており、前記径方向に伸縮可能なスプリングと、
該スプリングの先端側に配置されており前記スプリングにより前記他の穴の外側へ付勢されたボールと
を含むことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。The protrusion is
A spring that is disposed inside another hole formed in the inner peripheral surface of the connecting rod large end and is expandable and contractable in the radial direction.
6. The variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to claim 5, further comprising a ball disposed at a tip end side of the spring and urged to the outside of the other hole by the spring.
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JP2003145828A JP2004346848A (en) | 2003-05-23 | 2003-05-23 | Variable compression ratio mechanism for internal combustion engine |
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---|---|---|---|---|
US20200040815A1 (en) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for a variable compression engine |
-
2003
- 2003-05-23 JP JP2003145828A patent/JP2004346848A/en active Pending
Cited By (2)
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US20200040815A1 (en) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for a variable compression engine |
US10989108B2 (en) * | 2018-07-31 | 2021-04-27 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for a variable compression engine |
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