JP2006200509A - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダブロックとクランクケースとの間の固定をより確実にし、両者の相対的な振動を抑制する。
【解決手段】クランクケース４とシリンダブロック３とを相対的に接近または離反させることにより、圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、クランクケースの一部４ａの上方に傾斜面４ｂを設けるとともに、嵌入部材１５を備える。このことにより、クランクケース４とシリンダブロック３の相対的な接近を禁止するとともに、両者の相対的な離反は許可する。
【選択図】図５

Description

本発明は、クランクケースとシリンダブロックとを相対的に近接または離反させることにより、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関に関する。

近年、内燃機関の燃費性能や出力性能などを向上させることを目的とした、内燃機関の圧縮比を可変にする技術が提案されている。この種の技術としては、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動可能に連結するとともにその連結部分にカム軸を設け、前記カム軸を回動させてシリンダブロックとクランクケースとを、気筒の軸線方向に相対移動させることで燃焼室の容積を変更し、以て内燃機関の圧縮比を変更する技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照。）。

しかし、シリンダブロックとクランクケースとを、気筒の軸線方向に相対移動させることで燃焼室の容積を変更し、以て内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備える内燃機関においては、シリンダブロックには鉛直方向に重力がかかる他に、燃焼室内での燃料の燃焼圧やピストンの往復運動から生じる摩擦力によって、シリンダブロック自体を上下に振動させる力が周期的に働いている。また、シリンダブロックの自重による力に比較して、特に燃料の燃焼圧による力は格段に大きい。

一方、クランクケースとシリンダブロックの相対的な位置を規制する機構には、もともと、ある程度のアソビが存在している。従って、上述した周期的な力がシリンダブロックに働いた場合、クランクケースとシリンダブロックとの間の固定が不十分であれば、シリンダブロックが、燃料の燃焼とともに、またはピストンの往復運動とともに、前記アソビの範囲内で振動するおそれがある。そして、その結果、クランクケースとシリンダブロックが、あるいはクランクケースとシリンダブロックのどちらかと、その他の構成部材とが衝突し、騒音の原因となるおそれがあった。また、内燃機関の燃焼室の容積が変動してしまい、可変圧縮比機構によって当所目的とした圧縮比を維持することが困難となる場合があった。
特開平７−２６９８１号公報 特開２００３−２０６７７１号公報

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリンダブロックとクランクケースとの間の固定をより確実にし、両者の間の振動を抑制することである。

上記目的を達成するための本発明は、クランクケースとシリンダブロックとを相対的に接近または離反させることにより、圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、圧縮比を維持すべき場合には、前記クランクケースと前記シリンダブロックの相対的な接近または離反の一方を禁止するようにしたことを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関におけるクランク軸が組み付けられたクランクケースと、
前記内燃機関におけるシリンダが形成されるとともに、前記クランクケースに相対移動可能に取り付けられたシリンダブロックと、
前記クランクケースと前記シリンダブロックとを、相対的に接近または離反させること
により、前記内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比変更手段と、を備えた可変圧縮比内燃機関であって、
前記クランクケースと前記シリンダブロックとが、相対的に接近する方向または離反する方向の一方について、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動を禁止するとともに、前記クランクケースと前記シリンダブロックとが、相対的に接近する方向または離反する方向の他方について、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動を許容する相対移動制限手段を、さらに備えたことを特徴とする。

ここで、前記シリンダブロックと、前記クランクケースとの間の振動が発生するためには、少なくとも前記シリンダブロックと前記クランクケースとが接近する方向と、離反する方向の両方に相対移動可能である必要がある。従って、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが、相対的に接近する方向または離反する方向の一方を禁止することにより、前記シリンダブロックと、前記クランクケースとの間の振動を抑制することができる。

こうすれば、圧縮比を維持すべき場合には、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが、相対的に接近する方向または離反する方向の一方のみを禁止するという、簡単な機構及び制御によって、前記シリンダブロックと、前記クランクケースの間の振動を抑制できる。

また、本発明においては、前記相対移動制限手段が、前記クランクケースと前記シリンダブロックとが、相対的に接近する方向について、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動を禁止するとともに、前記クランクケースと前記シリンダブロックとが、相対的に離反する方向について、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動を許容するようにしてもよい。

すなわち、特に前記クランクケースと前記シリンダブロックとが、相対的に接近する方向について、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動を禁止してもよい。そうすれば、圧縮比を維持すべき場合において、前記シリンダブロックと前記クランクケースが、両者の位置を規制する機構のアソビの範囲内で接近し、互いの衝突によって騒音が発生することをより確実に抑制することができる。

またここで、前述のように、前記シリンダブロックの自重によって、前記シリンダブロックと前記クランクケースとを接近させる方向にかかる力に比較して、燃料の燃焼圧によって前記シリンダブロックと前記クランクケースとを離反させる方向にかかる力は格段に大きい。換言すると、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが接近する方向に働く力は比較的小さいと言える。従って、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが接近する方向または離反する方向のどちらかについて、両者の相対的な移動を禁止する際には、特に前記シリンダブロックと前記クランクケースとが相対的に接近する方向について、相対的な移動を禁止ようにすれば、比較的小さい力によって、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間の振動を抑制することができる。

また、本発明においては、前記相対移動制限手段は、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動の禁止を解除する禁止解除手段を有するようにしてもよい。

こうすれば、前記クランクケースと前記シリンダブロックとを相対的に移動させて前記内燃機関の圧縮比を変更する場合には、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動の禁止を解除することができ、良好に圧縮比を変更することができる。

また、本発明においては、前記シリンダブロックの一部と前記クランクケースの一部と
が、前記シリンダの軸線方向に沿った隙間を介して嵌合することにより、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対的な移動を該軸線方向に規制するガイド部をさらに備え、
前記相対移動制限手段は、
前記ガイド部における、嵌合した前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部の一方に設けられた、前記シリンダの軸線方向に対して傾斜した傾斜面と、
前記傾斜面と、前記ガイド部における、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部の他方との両方に当接する楔状の嵌入部材とを有するようにしてもよい。

すなわち、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対的な移動を禁止する際には、楔状の嵌入部材を、前記シリンダブロックの一部と前記クランクケースの一部との間に食い込ませることとしてもよい。

ここにおいて、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方が、前記嵌入部材を前記傾斜面に押さえつける方向に相対移動しようとする場合には、前記傾斜面からの垂直抗力によって、前記嵌入部材は、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方の面に押さえつけられる。従って、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方は、この際の、前記嵌入部材との間の摩擦力によって、この方向への移動を禁止される。

一方、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方が、前記嵌入部材を前記傾斜面に押さえつける方向と逆方向に相対移動しようとする場合には、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの前記傾斜面を有さない方と、前記嵌入部材との間に働く摩擦力によって、前記嵌入部材が前記傾斜面から離反する。そうすると、前記傾斜面から前記嵌入部材に働く垂直抗力が減少するため、前記嵌入部材と、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方の面との間に働く摩擦力そのものが減少する。従って、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有する方は、この方向への移動を許容される。

このような構成をとれば、簡単な構成で、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方が、前記嵌入部材を前記傾斜面に押さえつける方向に相対移動することを、より確実に禁止することができると同時に、一方、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方が、前記嵌入部材を前記傾斜面に押さえつける方向と逆方向に相対移動することを、許容することができる。

また、本発明において、前記相対移動制限手段は、前記嵌入部材を前記傾斜面側に押圧する弾性部材をさらに有するようにしてもよい。

ここで、前述のように、前記嵌入部材前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの前記傾斜面を有さない方は、前記傾斜面からの垂直抗力によって前記嵌入部材が押さえつけられることにより、前記嵌入部材を前記傾斜面に押さえつける方向に移動することを禁止されている。

これに加え、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方が、前記嵌入部材を前記傾斜面に押さえつける方向に相対移動しようとする際には、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方と、前記嵌入部材との間の摩擦力によって、前記嵌入部材が
より強く前記傾斜面に押さえつけられる。その結果、さらに強い垂直抗力が反作用として発生し、前記嵌入部材と、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方との間にさらに大きな摩擦力が働くようになる。

本発明によれば、このような原理により、より確実に、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方が、前記嵌入部材を前記傾斜面に押さえつける方向に相対移動することを禁止することができる。

このことは、換言すると、前記嵌入部材に対する、前記傾斜面からの初期の垂直抗力が小さい場合（前記嵌入部材の自重が、前記傾斜面と逆側に働いている場合など）には、上記原理を充分に働かすことができないことを表している。そのような場合には、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方が、前記嵌入部材を前記傾斜面に押さえつける方向に相対移動することを充分に禁止できないおそれがある。

そこで、本発明においては、前記相対移動制限手段が、前記嵌入部材を前記傾斜面側に押圧する弾性部材をさらに有するようにしてもよい。そうすれば、前記傾斜面からの初期の垂直抗力を確保することができ、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方が、前記嵌入部材を前記傾斜面に押さえつける方向に相対移動することをより確実に禁止することができる。

また、本発明においては、前記相対移動制限手段は、前記嵌入部材を前記傾斜面側および／または前記傾斜面と逆側に移動させる嵌入部材駆動手段をさらに有するようにしてもよい。

すなわち、該嵌入部材駆動手段が前記嵌入部材を前記傾斜面側に移動させることにより、前記傾斜面からの初期の垂直抗力を確保することができ、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方が、前記嵌入部材を前記傾斜面に押さえつける方向に相対移動することをより確実に禁止することができる。

一方、該嵌入部材駆動手段が前記嵌入部材を前記傾斜面と逆側に移動させることにより、前記傾斜面からの垂直抗力を低減し、または消滅させることができ、結果として、前記クランクケースと前記シリンダブロックとを相対的に移動させて前記内燃機関の圧縮比を変更する場合には、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動の禁止をより確実に解除することができ、良好に圧縮比を変更することができる。

また、本発明においては、前記相対移動制限手段は、前記嵌入部材が、前記傾斜面と、前記ガイド部における、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部の他方との両方に当接した状態で、前記嵌入部材をロックするロック手段をさらに有するようにしてもよい。

そうすれば、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方と、前記嵌入部材との間に、両者の相対移動を禁止するのに充分な摩擦力を働かせた状態を維持することができる。

その結果、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部のうちの、前記傾斜面を有さない方が、前記嵌入部材を前記傾斜面に押さえつける方向に相対移動することをより確実に禁止することができる。

なお、上記した本発明の課題を解決する手段については、可能なかぎり組み合わせて用
いることができる。

本発明にあっては、シリンダブロックとクランクケースとの間の固定をより確実にし、両者の間の振動を抑制することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

以下に説明する内燃機関１は、可変圧縮比内燃機関であり、シリンダ２を有するシリンダブロック３を、ピストンが連結されたクランクケース４に対してシリンダ２の中心軸方向に移動させることによって圧縮比を変更するものである。

先ず、図１を用いて、本実施例に係る可変圧縮比内燃機関の構成について説明する。図1に示されるように、シリンダブロック３の両側下部に複数の隆起部が形成されており、この各隆起部に軸受収納孔５が形成されている。軸受収納孔５は、円形をしており、シリンダ２の軸方向に対して直角に、かつ複数のシリンダ２の配列方向に平行になるようにそれぞれ形成されている。軸受収納孔５はすべて同一軸線上に位置している。そして、シリンダブロック３の両側の軸受収納孔５の一対の軸線は平行である。

クランクケース４には、上述した軸受収納孔５が形成された複数の隆起部の間に位置するように、立壁部が形成されている。各立壁部のクランクケース４外側に向けられた表面には、半円形の凹部が形成されている。また、各立壁部には、ボルト６によって取り付けられるキャップ７が用意されており、キャップ７も半円形の凹部を有している。また、各立壁部にキャップ７を取り付けると、円形のカム収納孔８が形成される。カム収納孔８の形状は、上述した軸受収納孔５と同一である。

複数のカム収納孔８は、軸受収納孔５と同様に、シリンダブロック３をクランクケース４に取り付けたときにシリンダ２の軸方向に対して直角に、且つ、複数のシリンダ２の配列方向に平行になるようにそれぞれ形成されている。これらの複数のカム収納孔８も、シリンダブロック３の両側に形成されることとなり、片側の複数のカム収納孔８はすべて同一軸線上に位置している。そして、シリンダブロック３の両側のカム収納孔８の一対の軸線は平行である。また、両側の軸受収納孔５の間の距離と、両側のカム収納孔８との間の距離は同一である。

交互に配置される二列の軸受収納孔５とカム収納孔８には、それぞれカム軸９が挿通される。カム軸９は、図1に示されるように、軸部９ａと、軸部９ａの中心軸に対して偏心された状態で軸部９ａに固定された正円形のカムプロフィールを有するカム部９ｂと、カム部９ｂと同一外形を有し軸部９ａに対して回転可能に取り付けられた可動軸受部９ｃとが交互に配置されている。一対のカム軸９は鏡像の関係を有している。また、カム軸９の端部には、後述するギア１０の取り付け部９ｄが形成されている。軸部９ａの中心軸と取り付け部９ｄの中心とは偏心しており、カム部９ｂの中心と取り付け部９ｄの中心とは一致している。

可動軸受部９ｃも、軸部９ａに対して偏心されておりその偏心量はカム部９ｂと同一である。また、各カム軸９において、複数のカム部９ｂの偏心方向は同一である。また、可動軸受部９ｃの外形は、カム部９ｂと同一直径の正円であるので、可動軸受部９ｃを回転させることで、複数のカム部９ｂの外表面と複数の可動軸受部９ｃの外側面とを一致させ
ることができる。

各カム軸９の一端にはギア１０が取り付けられている。一対のカム軸９の端部に固定された一対のギア１０には、それぞれウォームギア１１ａ、１１ｂがかみ合っている。ウォームギア１１ａ、１１ｂは単一のモータ１２の一本の出力軸にとりつけられている。ウォームギア１１ａ、１１ｂは、互いに逆方向に回転する螺旋溝を有している。このため、モータ１２を回転させると、一対のカム軸９は、ギア１０を介して互いに逆方向に回転する。モータ１２は、シリンダブロック３に固定されており、シリンダブロック３と一体的に移動する。

次に、上述した構成の内燃機関１において圧縮比を制御する方法について詳しく説明する。図２（ａ）から図２(ｃ)にシリンダブロック３と、クランクケース４と、これら両者の間に構築されたカム軸９との関係を示した断面図を示す。図２(ａ)から図２(ｃ)において、軸部９ａの中心軸をａ、カム部９ｂの中心をｂ、可動軸受部９ｃの中心をｃとして示す。図２（ａ）は、軸部９ａの延長線上から見て全てのカム部９ｂ及び可動軸受部９ｃの外周が一致した状態である。このとき、ここでは一対の軸部９ａは、軸受収納孔５及びカム収納孔８の中で外側に位置している。

図２(ａ)の状態から、モータ１２を駆動して軸部９ａを矢印方向に回転させると、図２(ｂ)の状態となる。このとき、軸部９ａに対して、カム部９ｂと可動軸受部９ｃの偏心方向にずれが生じるので、クランクケース４に対してシリンダブロック３を上死点側にスライドさせることができる。そして、そのスライド量は図２(ｃ)のような状態となるまでカム軸９を回転させたときが最大となり、カム部９ｂや可動軸受部９ｃの偏心量の２倍となる。カム部９ｂ及び可動軸受部９ｃは、それぞれカム収納孔８及び軸受収納孔５の内部で回転し、それぞれカム収納孔８及び軸受収納孔５の内部で軸部９ａの位置が移動するのを許容している。

上述したような機構を用いることによって、シリンダブロック３をクランクケース４に対して、シリンダ２の軸線方向に相対移動させることが可能となり、圧縮比を可変制御することができる。

図３には、上述した可変圧縮比内燃機関であって、本実施例に係る発明が適用されていない例の断面図を示した。図３において、シリンダブロック３の上側には、その一部が燃焼室の天面を形成するとともに、吸排気弁などを備えたシリンダヘッド１４が取り付けられている。ここにおいて、クランクケース４に対して、シリンダブロック３が接近または離反することによって圧縮比が制御される。なお、図３には、クランクケース４に対してシリンダブロック３が相対的に最も下降した状態、すなわち圧縮比が最大の状態が示されている。また、シリンダブロック３とクランクケース４の間には、両者間の振動及び衝撃を緩衝するためのダンパ１３が備え付けられている。

次に、内燃機関１において、シリンダブロック３とクランクケース４の間に生じる振動について説明する。

図３に示したような圧縮比最大の状態において、シリンダブロック３とクランクケース４との間の固定が不十分である場合にはダンパ１３が備えられていたとしても両者の間の振動が問題となる場合がある。図４は、シリンダブロック３とクランクケース４との間の振動について説明するための図であって、図３におけるＡ部を拡大表示した図である。

図４（Ａ）は、圧縮比最大の状態における、クランクケース４とシリンダブロック３の間の位置関係の基準を示している。この状態においては、カム軸９はシリンダブロック３
などの重力及び自重により、カム収納孔８の下側に下降した状態となっている。そして、シリンダブロック３とクランクケース４の上下方向のクリアランスＣは略零となっている。またここで、シリンダブロックの一部３ａと、クランクケースの一部４ａとは、水平方向のクリアランスＣ´を介して嵌合しており、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対移動の方向を気筒２の軸線方向に規制している。なお、シリンダブロックの一部３ａと、クランクケースの一部４ａと、隙間Ｃ´によって、ガイド部が形成されている。このガイド部は、後述する、本発明が適用された実施例においても同様に形成される。

この状態において、気筒２で燃焼が発生すると、図４（Ｂ）に示すように、シリンダブロック３が、クランクケース４に対して、燃焼圧によって上方に相対移動する。そして、そのことにより、シリンダブロック３とクランクケース４の間のクリアランスＣが増加し、Ｃ１となる。なお、この際、シリンダブロック３のクランクケース４に対する相対移動に伴い、カム軸９がα回転することにより、シリンダブロック３の運動を助長する。この場合、図４（Ｂ）におけるシリンダブロック３とクランクケース４の間のクリアランスＣ１は、カム収納孔８内おけるカム軸９とのクリアランスＣ０より大きくなる。なお、この状態におけるクリアランスＣの変動範囲０〜Ｃ１は、本実施例における圧縮比を変更する機構のアソビということができる。

次に、気筒２における燃焼圧が低下すると、図４（Ｃ）に示すように、シリンダブロック３は下降し、クランクケース４と衝突することにより騒音が発生する。

このような現象によって、気筒２で燃焼が発生する毎に、シリンダブロック３とクランクケース４の間の振動が生じ騒音が発生するおそれがある。また、圧縮比が最大の状態でない場合には、上記のようにシリンダブロック３とクランクケース４が直接衝突する危険性は減少するが、カム軸９とシリンダブロック３あるいは、カム軸９とクランクケース４とが衝突することにより、同様に騒音の問題が生じるおそれがある。さらに、シリンダブロック３とクランクケース４の間の振動によって、内燃機関１の圧縮比が、維持すべき圧縮比から変動してしまうおそれがある。

そこで、本実施例においては、クランクケースの一部４ａに傾斜面４ｂを形成するとともに、楔状の嵌入部材１５を設けることにより、クランクケース４と、シリンダブロック３とが接近する方向の相対移動を禁止することとした。図５は、その場合のシリンダブロック３とクランクケース４の間の振動について説明するための図である。図５（Ａ）においてはクランクケースの一部４ａの上部を切り欠くことにより、傾斜面４ｂを形成している。また、傾斜面４ｂと、シリンダブロックの一部３ａとの間に形成される空間には楔状の嵌入部材１５が備えられている。

この状態において、気筒２において燃焼が発生すると、図４で説明したと同様、燃焼圧によってシリンダブロック３は上方に移動する。そして、シリンダブロック３とクランクケース４との間には、クリアランスＣ１が形成される。この際、嵌入部材１５には自重が下向きに働いているため、シリンダブロック３と同様には、上方に移動しない。

次に気筒２における燃焼圧が低下すると、シリンダブロック３は下方に移動しようとするが、この際、嵌入部材１５とシリンダブロック３との間の摩擦力によって、シリンダブロック３は、嵌入部材１５を伴って下方に移動しようとする。そうすると、嵌入部材１５は、傾斜面４ｂに沿って図中右側に移動しようとする。その結果、嵌入部材１５が傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間に食い込む形となり、シリンダブロック３が下降することを強力に禁止する。このことにより、シリンダブロック３とクランクケース４の間における気筒２の軸線方向のクリアランスＣ１は維持され、クランクケース４とシリンダブロック３とが衝突して騒音が発生することを抑制することができる。なお、本実
施例における相対移動制限手段は、傾斜面４ｂ及び嵌入部材１５を含んで構成される。

図６は本実施例における内燃機関１の詳細を示す断面図である。なお、図６においては、シリンダブロックの一部３ａと、クランクケースの一部４ａの間の空間にエンジンオイルが供給可能な構成となっている。具体的には、オイルパン２２の底部に貯留されたエンジンオイルが、オイルストレーナ２１からオイルポンプ２０によって吸い上げられ、オイルフィルタ１９を通過した後、バルブ１８によって供給先が制御されるようになっている。バルブ１８が閉弁された場合には、エンジンオイルは従来どおりメインオイルホール２３に流入し、従来の必要箇所に供給される。

一方、バルブ１８が開弁された場合には、エンジンオイルの一部はオイルサプライホール１６を介して、シリンダブロックの一部３ａと、クランクケースの一部４ａの間の空間に供給されるようになっている。ここで、クランクケース４に対してシリンダブロック３を相対的に移動させて圧縮比を変更する際の制御について説明する。まず、クランクケース４に対してシリンダブロック３を相対的に上昇させて圧縮比を低減する場合は、シリンダブロック３の移動方向が、嵌入部材１５の、傾斜面４ｂ及びシリンダブロックの一部３ａへの食い込みが解除される方向であるので、シリンダブロック３は何ら問題なく上昇することができる。

一方、クランクケース４に対してシリンダブロック３を相対的に下降させて圧縮比を増加させる場合は、シリンダブロック３が下降するとともに、嵌入部材１５は、傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間により強く食い込むこととなるので、そのままでは、シリンダブロック３は下降することができない。

この場合には、圧縮比の変更をする前に、バルブ１８を開弁させる。そうすれば、エンジンオイルがシリンダブロックの一部３ａと、クランクケースの一部４ａの間の空間に供給され、嵌入部材１５がその油圧によって上昇し、傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間への食い込みが緩和される。これにより、クランクケース４に対してシリンダブロック３が相対的に下降可能な状態となるので、圧縮比を上昇させる制御を従来どおり行う。

ここで、シリンダブロックの一部３ａと、クランクケースの一部４ａの間の空間に供給され、嵌入部材１５をその油圧によって上昇させた後のエンジンオイルは、オイルドレンホール１７を介してカム軸９の潤滑に用いられ、最終的にはオイルパン２２に回収される。なお、本実施例における禁止解除手段は、バルブ１８及び、上述したエンジンオイルの供給路を含んで構成される。

以上、説明したように、本実施例においては、クランクケースの一部４ａに、傾斜面４ｂを設けるとともに、傾斜面４ｂとシリンダブロックの一部３ａとで形成される空間に楔状の嵌入部材１５を設けることにより、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な上昇は許可し、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な下降は禁止することとした。

その結果、シリンダブロック３とクランクケース４の間に振動が発生することを、簡単な構成で強力に抑制することができ、騒音の発生や、圧縮比の目標値からのずれを抑制することができる。また、本実施例においては、油圧を用いて、傾斜面４ｂとシリンダブロックの一部３ａとの間への、嵌入部材１５の食い込みを緩和する機構を設けたので、内燃機関１の圧縮比を増加させる制御を行うときには、油圧によって嵌入部材１５の食い込みを緩和することにより、良好に圧縮比を増加させることができる。

なお、本実施例において、嵌入部材１５は、図６に示すようにシリンダブロック３の両側に備えられるようにしてもよいが、片方のみに備えられるようにしてもよい。

またここで、嵌入部材１５と、傾斜面４ｂまたはシリンダブロックの一部３ａとの位置関係が安定しない場合には、嵌入部材１５と、シリンダブロックの一部３ａとの間に充分な摩擦力を働かせることができず、シリンダブロック３のクランクケース４に対する相対的な下降を充分に禁止できない場合がおこり得る。このような事態を避けるために、図７に示すように、嵌入部材１５を、傾斜面４ｂ及びシリンダブロックの一部３ａの間に食い込ませる方向に、嵌入部材１５を押圧する押圧バネ２５をさらに備えるようにしてもよい。こうすることにより、嵌入部材１５と、シリンダブロックの一部３ａとの間により確実に摩擦力を働かせることができ、より確実に、シリンダブロック３のクランクケース４に対する相対的な下降を禁止することができる。

なお、この押圧バネ２５の弾性力は、嵌入部材１５とシリンダブロックの一部３ａとの間の摩擦力を実際に増加させるものであってもよいが、嵌入部材１５と、傾斜面４ｂまたはシリンダブロックの一部３ａとの位置関係を安定させるのに必要な弾性力を発生可能な範囲のものであればよい。

また、本実施例においては、上述した、嵌入部材１５の、傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間への食い込みを緩和するために、油圧によって嵌入部材１５を押し上げる機構を採用したが、採用する機構はこれに限られない。嵌入部材１５の、傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間への食い込みを緩和する機構の別の例を図８（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図８（Ａ）は、嵌入部材１５に鉄心２６ａと電磁コイル２６ｂとからなる電磁ソレノイド２６を付加した例を示す図である。すなわち、電磁ソレノイド２６が発生する電磁力によって嵌入部材１５を傾斜面４ｂから離反させることにより、嵌入部材１５の、傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間への食い込みを緩和し、より確実に且つ迅速に、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な下降が可能な状態とすることができる。なお、この例における嵌入部材駆動手段は、上述の電磁ソレノイド２６を含んで構成される。

同様に、図８（Ｂ）は、解除プレート２７を図中右方向に移動させることにより、嵌入部材１５を図中上方に移動させる例について示す図である。図８（Ｂ）において、嵌入部材１５には、上面に嵌入部材傾斜面１５ｂが設けられた嵌入部材切り欠き部１５ａが備えられている。同様に、解除プレート２７の先端には解除プレート傾斜面２７ａが設けられている。そして、解除プレート２７を図中右側に移動させることにより、解除プレート傾斜面２７ａが嵌入部材傾斜面１５ｂを押し上げて、嵌入部材１５の、傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間への食い込みを緩和する。

ここにおいて、解除プレート２７を移動させるためには、油圧、電磁ソレノイドによる電磁力、空気圧及び真空による吸引力などの何れを用いても良い。また、この場合に、嵌入部材１５を傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間に食い込ませる押圧バネ２５を併用してもよい。なお、この例における嵌入部材駆動手段は、解除プレート２７を含んで構成される。

さらに、図８（Ａ）における鉄心２６ａの代わりに永久磁石を用いることにより、電磁コイル２６ｂへの通電の方向によって、嵌入部材１５を、傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａに食い込ませる方向及び、その逆方向に移動させて、シリンダブロック３のクランクケース４に対する相対的な下降の禁止及び、許可を選択可能な構成としてもよい。

さらに、本実施例においては、嵌入部材１５が、傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間に食い込んだ状態で、嵌入部材１５をロックするようにしてもよい。この場合の、嵌入部材１５付近の説明図を図９に示す。図９に示す例においては、鉄心２６ａの代わりに永久磁石を備えた電磁ソレノイド２６の電磁力によって、嵌入部材１５を、傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間に食い込ませた上で、ロック部材２８を図中右側に移動させ、電磁ソレノイド２６への通電を停止した後も、嵌入部材１５が傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間に食い込んだ状態で、ロックさせることができる。このロック部材２８の移動に関しても、油圧、電磁ソレノイドによる電磁力、空気圧及び真空による吸引力などの何れを用いても良い。また、この例において、電磁ソレノイド２６において、永久磁石の代わりに鉄心２６ａを用い、さらに押圧バネ２５を併用する構成としてもよい。なお、この例におけるロック手段はロック部材２８を含んで構成される。

次に本発明に係る実施例２について説明する。実施例１においては、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な下降を禁止するために、クランクケースの一部４ａにおいて、傾斜面４ｂを形成するとともに、楔状の嵌入部材１５を備える例について説明したが、本実施例については、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な下降を禁止するとともに、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な上昇は許可する別の機構について説明する。

図１０には、楔状の嵌入部材１５を備える代わりに、傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａの間に食い込む球状の球型部材３０を備えた例について示す。この場合の球型部材３０の機能は基本的に嵌入部材１５と同じである。この場合、実施例１で説明したように、球型部材３０を傾斜面４ｂ及び、シリンダブロックの一部３ａに押圧する第２押圧バネ３１を備えるようにしてもよい。また、第２鉄心３２ａ及び、第２電磁コイル３２ｂからなる第２電磁ソレノイド３２を備えるようにしてもよい。

また、図１１には、シリンダブロックの一部３ａに単数または複数の切り欠き部３ｂを有し、クランクケースの一部４ａには、回動可能に支持されるとともに、第３押圧バネ３３によってシリンダブロックの一部３ａ側に回動するように付勢された爪部材３４を備えた例について示す。

この例においては、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な下降を禁止する場合には、爪部材３４の先端を切り欠き部３ｂに当接させることにより、シリンダブロック３が下降不可能な状態となっている。そして、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な下降の禁止を解除する場合には、爪部材３４を第３押圧バネ３３の押圧力に抗して反時計回りに回転させ、爪部材３４の先端が切り欠き部３ｂと当接しない状態としている。なお、この場合の爪部材３４の反時計周りの回転に関しては、油圧、電磁ソレノイドによる電磁力、空気圧及び真空による吸引力などの何れの駆動力を用いても良い。

また、図１２には、シリンダブロックの一部３ａと、クランクケースの一部４ａとの間に、第１ベース部材３５及び第２ベース部材３６に回動可能に設けられた回動部材３７を配置した例について示す。この例においては、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な下降を禁止する場合には、回動部材３７を時計回りに回動させてシリンダブロックの一部３ａと、クランクケースの一部４ａの両方に当接した状態とする。そうすると、これ以上、シリンダブロック３がクランクケース４に対して相対的に下降しようとすると、回動部材３７が突っ張る状態となり、クランクケース３とシリンダブロック４の間のクリアランスが増加しない限り、シリンダブロック３がクランクケース４に対して相
対的に下降できない状態となる。

一方、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な下降の禁止を解除する場合には、第１ベース部材３５を図１２における下側に、第２ベース部材３６を図１２における上側に移動させる。このことにより回動部材３７は反時計回りに回動し、シリンダブロックの一部３ａと、クランクケースの一部４ａとに当接しない状態となる。このことにより、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な下降の禁止が解除される。

なお、この場合の第１ベース部材３５の図１２における下側への移動及び、第２ベース部材３６の図１２における上側への移動に関しては、油圧、電磁ソレノイドによる電磁力、空気圧及び真空による吸引力などの何れの駆動力を用いても良い。

また、上記の実施例に示した機構以外の機構であっても、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な接近または離反の一方を禁止するとともに、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な接近または離反の他方を許可する機構であれば、本発明の相対移動制限手段として利用可能である。

例えば、実施例１においては、嵌入部材１５は、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な接近（下降）を禁止する例について説明したが、嵌入部材１５及び傾斜面４ｂの向きを上下逆とし、クランクケース４に対するシリンダブロック３の相対的な離反（上昇）を禁止するようにした構成も、クランクケース４とシリンダブロック３との間の振動を抑制できる限り、本発明の相対移動制限手段として利用可能である。

本発明の実施例に係る内燃機関の概略構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施例に係る内燃機関におけるシリンダブロックがクランクケースに対して相対移動する経過を示す断面図である。 従来の可変圧縮比内燃機関の詳細な構成を示す断面図である。 本発明の実施例１に係るシリンダブロックとクランクケースとの間の振動について説明するための図である。 本発明の実施例１に係るクランクケースの一部に傾斜面を形成するとともに、嵌入部材を設けることにより、クランクケースと、シリンダブロックとが接近する方向の相対移動を禁止することとした場合のシリンダブロックとクランクケースの間の振動について説明するための図である。 本発明の実施例１に係る可変圧縮比内燃機関の詳細な構成を示す断面図である。 本発明の実施例１に係る嵌入部材を押圧する押圧バネを備えた例について説明するための図である。 本発明の実施例１に係る嵌入部材の食い込みを緩和する機構の例を示す図である。 本発明の実施例１に係る嵌入部材が、傾斜面及び、シリンダブロックの一部に食い込んだ状態で、嵌入部材をロックする機構の例を示す図である。 本発明の実施例２において、嵌入部材の代わりに球型部材を備えた例について説明するための図である。 本発明の実施例２において、クランクケースに対するシリンダブロックの相対的な下降を禁止する別の機構について説明するための図である。 本発明の実施例２において、クランクケースに対するシリンダブロックの相対的な下降を禁止するさらに別の機構について説明するための図である。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・シリンダ
３・・・シリンダブロック
３ａ・・・シリンダブロックの一部
３ｂ・・・切り欠き部
４・・・クランクケース
４ａ・・・クランクケースの一部
４ｂ・・・傾斜部
５・・・軸受収納孔
６・・・ボルト
７・・・キャップ
８・・・カム収納孔
９・・・カム軸
９ａ・・・軸部
９ｂ・・・カム部
９ｃ・・・可動軸受部
１０・・・ギア
１１ａ、１１ｂ・・・ウォームギア
１２・・・モータ
１３・・・ダンパ
１４・・・シリンダヘッド
１５・・・嵌入部材
１５ａ・・嵌入部材切り欠き部
１５ｂ・・嵌入部材傾斜面
１６・・・オイルサプライホール
１７・・・オイルドレンホール
１８・・・バルブ
１９・・・オイルフィルタ
２０・・・オイルポンプ
２１・・・オイルストレーナ
２２・・・オイルパン
２３・・・メインオイルホール
２５・・・押圧バネ
２６・・・電磁ソレノイド
２６ａ・・・鉄心
２６ｂ・・・電磁コイル
２７・・・解除プレート
２７ａ・・・解除プレート傾斜面
２８・・・ロック部材
３０・・・球型部材
３１・・・第２押圧バネ
３２・・・第２電磁ソレノイド
３２ａ・・・第２鉄心
３２ｂ・・・第２電磁コイル
３３・・・第３押圧バネ
３４・・・爪部材
３５・・・第１ベース部材
３６・・・第２ベース部材
３７・・・回動部材

Claims (7)

1. 内燃機関におけるクランク軸が組み付けられたクランクケースと、
   前記内燃機関におけるシリンダが形成されるとともに、前記クランクケースに相対移動可能に取り付けられたシリンダブロックと、
   前記クランクケースと前記シリンダブロックとを、相対的に接近または離反させることにより、前記内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比変更手段と、を備えた可変圧縮比内燃機関であって、
   前記クランクケースと前記シリンダブロックとが、相対的に接近する方向または離反する方向の一方について、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動を禁止するとともに、前記クランクケースと前記シリンダブロックとが、相対的に接近する方向または離反する方向の他方について、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動を許容する相対移動制限手段を、さらに備えたことを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
2. 前記相対移動制限手段は、
   前記クランクケースと前記シリンダブロックとが、相対的に接近する方向について、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動を禁止するとともに、前記クランクケースと前記シリンダブロックとが、相対的に離反する方向について、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動を許容することを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関。
3. 前記相対移動制限手段は、
   前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対的な移動の禁止を解除する禁止解除手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の可変圧縮比内燃機関。
4. 前記シリンダブロックの一部と前記クランクケースの一部とが、前記シリンダの軸線方向に沿った隙間を介して嵌合することにより、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対的な移動を該軸線方向に規制するガイド部をさらに備え、
   前記相対移動制限手段は、
   前記ガイド部における、嵌合した前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部の一方に設けられた、前記シリンダの軸線方向に対して傾斜した傾斜面と、
   前記傾斜面と、前記ガイド部における、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部の他方との両方に当接する楔状の嵌入部材と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の可変圧縮比内燃機関。
5. 前記相対移動制限手段は、前記嵌入部材を前記傾斜面側に押圧する弾性部材をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の可変圧縮比内燃機関。
6. 前記相対移動制限手段は、前記嵌入部材を前記傾斜面側および／または前記傾斜面と逆側に移動させる嵌入部材駆動手段をさらに有することを特徴とする請求項４または５に記載の可変圧縮比内燃機関。
7. 前記相対移動制限手段は、前記嵌入部材が、前記傾斜面と、前記ガイド部における、前記シリンダブロックの一部または前記クランクケースの一部の他方の両方に当接した状態で、前記嵌入部材をロックするロック手段をさらに有することを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関。

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