JP2009041511A5 - - Google Patents

Claims (20)

1. 回転変位に応じて機関圧縮比を変化させるコントロールシャフトと、
   前記コントロールシャフトを所定の制御範囲内で回転駆動し、かつ所定の回転位置に保持する駆動手段と、
   を有する可変圧縮比機構を備える内燃機関において、
   前記駆動手段は、
   前記コントロールシャフトに第１連結ピンで回転可能に連結される連結リンクと、
   前記連結リンクと第２連結ピンで回転可能に連結されるアクチュエータロッドと、
   前記アクチュエータロッドを進退させることで前記コントロールシャフトを回転させて圧縮比を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
2. 前記可変圧縮比機構は、
   ピストンのピストンピンとクランクシャフトのクランクピンとを機械的に連繋する複数のリンクと、
   前記クランクシャフトと略平行に延びるコントロールシャフトと、
   一端が前記複数のリンクのいずれか一つに連結されるとともに、他端が前記コントロールシャフトの回転軸から偏心した偏心軸に連結されたコントロールリンクと、
   をさらに備え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. 前記駆動手段は、コントロールシャフトに固定支持する固定リンクを含み、
   前記連結リンクは、固定リンクに第１連結ピンで回転可能に連結されてい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. 前記アクチュエータロッドの移動量に対する前記コントロールシャフト回転量は、低圧縮比時よりも高圧縮比時の方が小さくなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
5. 前記駆動手段は前記制御手段に回転量を制御され、前記アクチュエータロッドを進退させるモータを備え、
   前記アクチュエータロッドの移動量又は前記モータの回転量に対する前記コントロールシャフト回転量は、低圧縮比時よりも高圧縮比時の方が小さくなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
6. 前記アクチュエータロッドが支持位置から遠ざかる方向に前進するほど圧縮比は低下し、
   前記アクチュエータロッドの進退範囲は、コントロールシャフト中心と第１連結ピンを結ぶ線と、前記アクチュエータロッドの軸線とが直交する位置に対して、圧縮比が低下する方向の領域が、圧縮比が上昇する方向の領域よりも広いことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
7. 略最高圧縮比となるときに、前記連結リンクと前記アクチュエータロッドとが略直線になることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
8. 前記第１連結ピンの軌跡が前記アクチュエータロッドの軸線と交差することを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
9. 前記コントロールシャフトの可動角度を、前記コントロールリンクから前記コントロールシャフトと前記コントロールリンクとの連結部に作用する荷重を前記コントロールシャフトの回転軸周りのトルクに変換する有効腕長さが、低圧縮比時には小さく高圧縮比時には大きくなるように、かつ圧縮比を高める方向に回転させたときに前記アクチュエータロッドの先端部の前記支持位置からの突出量が減少するように設定することを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
10. 前記コントロールシャフトの可動角度を、前記コントロールリンクから前記コントロールシャフトと前記コントロールリンクとの連結部に作用する荷重を前記コントロールシャフトの回転軸周りのトルクに変換する有効腕長さが、低圧縮比時又は高圧縮比時には小さく、中間圧縮比時には大きくなるように、かつ圧縮比を高める方向に回転させたときに前記アクチュエータロッドの先端部の前記支持位置からの突出量が減少するように設定することを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
11. 前記連結リンクと前記アクチュエータロッドとの連結部は、二股状に形成した前記連結リンクで前記アクチュエータロッドを挟んだ状態で連結することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
12. 前記駆動手段は、回転をアクチュエータロッドの進退移動に変換するボールネジ減速機を含み、
    前記アクチュエータロッドは前記ボールネジ減速機のボールネジシャフトと一体に形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
13. 前記連結リンクから前記アクチュエータロッドに作用する荷重の前記アクチュエータロッド径方向成分をＦ１、アクチュエータロッド軸方向成分をＦ２とし、前記コントロールリンクから前記コントロールシャフトの偏心軸に作用する荷重をＦ３とし、前記荷重Ｆ３によって前記コントロールシャフト中心周りに働くトルクをコントロールシャフトトルクと定義したときに、
    前記制御手段を、前記コントロールシャフトトルクが最大となる圧縮比において荷重Ｆ２に対する荷重Ｆ１の比率が略最小となるように構成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
14. 前記連結リンクから前記アクチュエータロッドに作用する荷重の前記アクチュエータロッド径方向成分をＦ１、アクチュエータロッド軸方向成分をＦ２とし、前記コントロールリンクから前記コントロールシャフトの偏心軸に作用する荷重をＦ３とし、前記荷重Ｆ３によって前記コントロールシャフト中心周りに働くトルクをコントロールシャフトトルクと定義したときに、
    前記制御手段を、前記コントロールシャフトに作用する前記荷重Ｆ３を前記コントロールシャフトトルクに変換する有効腕長さが最大となる圧縮比時に前記荷重Ｆ２に対する荷重Ｆ１の比率が略最小となるように構成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
15. 前記コントロールシャフトの可動角度を、前記コントロールシャフトトルクが低圧縮比時よりも高圧縮比時の方が大きくなるように設定し、
    かつ、前記制御手段を、高圧縮比時の方が低圧縮比時よりも前記荷重Ｆ２に対する荷重Ｆ１の比率が小さくなるように構成することを特徴とする請求項１３または１４に記載の可変圧縮比内燃機関。
16. 前記コントロールシャフトの可動角度を、前記コントロールシャフトトルクが低圧縮比時よりも高圧縮比時の方が大きくなるように設定し、
    かつ、前記制御手段を、高圧縮比時の方が低圧縮比時よりも前記第１連結ピンの中心と前記アクチュエータロッドの軸線との距離が短くなるように構成することを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
17. 低圧縮比と高圧縮比との中間である中間圧縮比時に前記コントロールシャフトトルクが最大値をとるように前記コントロールシャフトの可動角度を設定し、
    かつ、前記制御手段を、前記中間圧縮比時の方が低圧縮比時及び高圧縮比時よりも前記荷重Ｆ２に対する荷重Ｆ１の比率が小さくなるように構成することを特徴とする請求項１３または１４に記載の可変圧縮比内燃機関。
18. 低圧縮比と高圧縮比との中間である中間圧縮比時に前記コントロールシャフトトルクが略最大値となるように前記コントロールシャフトの可動角度を設定し、
    かつ、前記制御手段を、前記中間圧縮比時の方が低圧縮比時及び高圧縮比時よりも前記第１連結ピンの中心と前記アクチュエータロッドの軸線との距離が短くなるように構成することを特徴とする請求項１３、１４または１７に記載の可変圧縮比内燃機関。
19. 前記第１連結ピンの中心と前記アクチュエータロッドの軸線との、前記アクチュエータロッドの軸線に対して直交する方向の距離よりも、前記アクチュエータロッドの軸線と前記コントロールシャフトの中心との、前記アクチュエータロッドの軸線に対して直交する方向の距離の方が、略全圧縮比域に渡って大きいことを特徴とする請求項１３から１８のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
20. 前記第２連結ピンをアクチュエータロッド軸方向に挟むように前記アクチュエータロッド支持用の軸受部材を２つ設けることを特徴とする請求項１３から１９のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。