JP2009097449A - Variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリンダブロック及びこれに固定されたシリンダヘッドと、クランクケースとが、シリンダの軸線方向に沿って相対移動することで、圧縮比を変更可能に構成された、可変圧縮比内燃機関に関する。 The present invention relates to a variable compression ratio internal combustion engine configured such that a compression ratio can be changed by a relative movement of a cylinder block, a cylinder head fixed to the cylinder block, and a crankcase along the axial direction of the cylinder. .
この種の内燃機関として、例えば、特開2003−206771号公報、特開2005−113839号公報、等に開示されたものが知られている。これらの内燃機関は、前記クランクケース(ロアケースとも称され得る)に対して前記シリンダブロックをスライドさせるスライド機構を備えている。このスライド機構は、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間に構築されている。 As this type of internal combustion engine, those disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-206871 and 2005-113839 are known. These internal combustion engines include a slide mechanism that slides the cylinder block with respect to the crankcase (which may also be referred to as a lower case). This slide mechanism is constructed between the cylinder block and the crankcase.
具体的には、前記スライド機構は、前記シリンダの両側方にて平行に配置された一対の制御シャフトを備えている(カムを備えることから、上記各公報では、「カム軸[camshaft]」という称呼が用いられている。但し、前記シリンダヘッドに備えられた動弁機構における「カムシャフト」と区別するため、本明細書中では、「制御シャフト」の称呼が用いられている。)。また、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの摺動面には、気密性のシールが設けられている。 Specifically, the slide mechanism includes a pair of control shafts arranged in parallel on both sides of the cylinder (since each cam has a cam, in each of the above publications, it is referred to as a “camshaft”. (However, the term “control shaft” is used in this specification to distinguish it from the “camshaft” in the valve mechanism provided in the cylinder head.) An airtight seal is provided on the sliding surface between the cylinder block and the crankcase.
特開2003−206771号公報に開示されている構成においては、前記制御シャフトは、シャフト部と、このシャフト部に対して固定されたカム部と、前記シャフト部に対して回転可能に取り付けられた可動軸受部と、を備えている。前記カム部は、当該制御シャフトの中心軸に対して偏心した円形のカムプロフィールを有している。このカム部は、前記シリンダブロックに形成されたカム収納孔に収納されている。前記可動軸受部は、前記クランクケースに形成された軸受収納孔に収納されている。 In the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-206871, the control shaft is attached to a shaft portion, a cam portion fixed to the shaft portion, and rotatably to the shaft portion. And a movable bearing portion. The cam portion has a circular cam profile that is eccentric with respect to the central axis of the control shaft. This cam portion is housed in a cam housing hole formed in the cylinder block. The movable bearing portion is housed in a bearing housing hole formed in the crankcase.
かかる構成を有する内燃機関においては、一対の前記制御シャフトが、互いに逆方向に回転されることで、前記シリンダブロックが、前記クランクケースに対して、前記軸線方向に沿って相対的にスライドする。これにより、圧縮比が変更される。具体的には、圧縮比が最低である状態(以下、「最低圧縮比状態」と称する。)から、前記制御シャフトが180°回転されると、圧縮比が最高である状態(以下、「最高圧縮比状態」と称する。)となる。また、圧縮比が最低あるいは最高である状態から、前記制御シャフトが90°回転されると、中間的な圧縮比の状態(以下、「中間圧縮比状態」と称する。)となる。 In the internal combustion engine having such a configuration, the pair of control shafts are rotated in opposite directions, so that the cylinder block slides relative to the crankcase along the axial direction. Thereby, the compression ratio is changed. Specifically, when the control shaft is rotated 180 ° from a state where the compression ratio is the lowest (hereinafter referred to as “minimum compression ratio state”), the state where the compression ratio is highest (hereinafter referred to as “highest compression ratio state”). This is referred to as a “compression ratio state”. Further, when the control shaft is rotated 90 ° from a state where the compression ratio is the lowest or highest, an intermediate compression ratio state (hereinafter referred to as “intermediate compression ratio state”) is obtained.
一方、特開2005−113839号公報に開示されている構成においては、前記制御シャフトは、前記シャフト部と前記カム部とからなる単純な構成を有している。かかる構成においては、一対の前記制御シャフトが、互いに同期しつつ、同一方向に回転される。このため、前記シリンダブロックは、半円状の軌跡を描きながら、前記クランクケースに対して相対移動する。
特開2003−206771号公報に開示されている構成においては、前記シリンダブロックを前記シリンダの前記軸線方向に沿って直線的に移動させるために、(1)前記シャフト部に対して自由に回転可能な前記可動軸受部が前記制御シャフトに設けられ、(2)一対の前記制御シャフトが互いに逆方向に回転される。このため、装置構成が複雑となっていた。 In the configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-206871, in order to move the cylinder block linearly along the axial direction of the cylinder, (1) it can freely rotate with respect to the shaft portion. The movable bearing portion is provided on the control shaft, and (2) the pair of control shafts are rotated in directions opposite to each other. For this reason, the apparatus configuration is complicated.
すなわち、かかる構成においては、前記制御シャフトを構成する部品が多数にわたり、構造が複雑である。また、かかる構成においては、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが、一対の前記制御シャフトによるマルチリンク機構を介して連結された状態となる。このため、前記シリンダブロックが前記クランクケースに対して揺動する可能性がある。このような揺動が生じると、燃焼圧の発生に伴って前記シリンダブロックと前記クランクケースとが衝突し、大きな打撃音が発生するおそれがある。したがって、前記シリンダブロックと前記クランクケースとのスムーズな前記軸線方向の相対移動を実現するためには、幅方向(前記軸線方向と直交し且つ前記制御シャフトの前記中心軸とも直交する方向)における前記シリンダブロックの位置を規制するガイド手段が別途必要であった。 That is, in such a configuration, there are many parts constituting the control shaft, and the structure is complicated. Moreover, in this structure, the said cylinder block and the said crankcase will be in the state connected via the multilink mechanism by a pair of said control shaft. For this reason, the cylinder block may swing with respect to the crankcase. When such a swing occurs, the cylinder block and the crankcase collide with generation of combustion pressure, and there is a risk that a loud striking sound is generated. Therefore, in order to achieve smooth relative movement in the axial direction between the cylinder block and the crankcase, the width direction (the direction perpendicular to the axial direction and perpendicular to the central axis of the control shaft) is used. A separate guide means for regulating the position of the cylinder block is required.
一方、特開2005−113839号公報に開示されている構成においては、前記制御シャフトの構造が単純化されている。このため、部品点数が低減され得る。また、前記シリンダブロックの前記幅方向における位置が、前記カム部の姿勢によって決定される。よって、前記シリンダブロックが前記クランクケースに対して揺動する可能性が低くなり、上述のような打撃音の発生も抑制され得る。 On the other hand, in the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-113839, the structure of the control shaft is simplified. For this reason, the number of parts can be reduced. Further, the position of the cylinder block in the width direction is determined by the posture of the cam portion. Therefore, the possibility that the cylinder block swings with respect to the crankcase is reduced, and the occurrence of the hitting sound as described above can be suppressed.
しかしながら、かかる構成においては、前記シリンダブロックの移動軌跡が半円状となる。よって、前記制御シャフトの回転角が0°である最低圧縮比状態、あるいは、同回転角が180°である最高圧縮比状態から、同回転角が90°である中間圧縮比状態に変更される場合に、前記幅方向に沿って、前記シリンダブロックが大きく移動する。したがって、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの摺動面におけるシールの気密性の確保が困難であった。 However, in such a configuration, the movement trajectory of the cylinder block is semicircular. Therefore, the minimum compression ratio state where the rotation angle of the control shaft is 0 ° or the maximum compression ratio state where the rotation angle is 180 ° is changed to the intermediate compression ratio state where the rotation angle is 90 °. In this case, the cylinder block moves greatly along the width direction. Therefore, it is difficult to ensure the airtightness of the seal on the sliding surface between the cylinder block and the crankcase.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、簡略な装置構成により、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動、及び前記シリンダブロックと前記クランクケースとの摺動面のシールが、良好に行われ得る、可変圧縮比内燃機関を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems. That is, an object of the present invention is to provide a variable device that can perform the relative movement between the cylinder block and the crankcase and the sliding surface between the cylinder block and the crankcase satisfactorily with a simple device configuration. It is to provide a compression ratio internal combustion engine.
本発明の可変圧縮比内燃機関(以下、単に「内燃機関」と称する。)は、シリンダブロック及びこれに固定されたシリンダヘッドと、クランクケースとが、シリンダの軸線方向に沿って相対移動することで、圧縮比を変更可能に構成されている。具体的には、この内燃機関は、制御シャフトと、ブロック側支持部と、クランクケース側支持部と、を備えている。 In a variable compression ratio internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “internal combustion engine”) of the present invention, a cylinder block, a cylinder head fixed to the cylinder block, and a crankcase relatively move along the axial direction of the cylinder. Thus, the compression ratio can be changed. Specifically, this internal combustion engine includes a control shaft, a block-side support portion, and a crankcase-side support portion.
前記制御シャフトは、ジャーナル部と、カム部と、を備えている。前記ジャーナル部と前記カム部とは、当該制御シャフトの長手方向に沿って並ぶように配列されている。前記ジャーナル部及び前記カム部は、円柱状に形成されている。前記カム部は、前記ジャーナル部の中心軸(当該制御シャフトの回転中心軸:前記長手方向と平行)から偏心して設けられている。また、前記カム部は、前記ジャーナル部と一体的に回転するように、当該ジャーナル部と結合されている。具体的には、例えば、前記カム部は、前記ジャーナル部と一体に形成され得る。あるいは、例えば、前記カム部は、前記ジャーナル部に固定され得る。なお、前記カム部は、前記ジャーナル部から突出するように設けられ得る。 The control shaft includes a journal portion and a cam portion. The journal portion and the cam portion are arranged so as to be aligned along the longitudinal direction of the control shaft. The journal part and the cam part are formed in a cylindrical shape. The cam portion is provided eccentric from a central axis of the journal portion (rotation central axis of the control shaft: parallel to the longitudinal direction). The cam portion is coupled to the journal portion so as to rotate integrally with the journal portion. Specifically, for example, the cam portion may be formed integrally with the journal portion. Alternatively, for example, the cam portion may be fixed to the journal portion. The cam portion may be provided so as to protrude from the journal portion.
ここで、本内燃機関においては、一対の前記制御シャフトが、前記シリンダブロックの両側にて互いに平行に設けられている。これらの制御シャフトは、同一方向に回転駆動されることで、すべての前記カム部が同一方向に指向するように、構成及び配置されている。 Here, in the internal combustion engine, the pair of control shafts are provided in parallel to each other on both sides of the cylinder block. These control shafts are configured and arranged such that all the cam portions are directed in the same direction by being rotationally driven in the same direction.
前記制御シャフトは、さらに、ウォームホイールを備え得る。このウォームホイールは、円板状のギヤであって、前記中心軸と同軸に設けられている。また、このウォームホイールは、前記ジャーナル部と一体的に回転するように、当該ジャーナル部と結合されている。この場合、本内燃機関は、駆動シャフトと、一対のウォームと、を備えている。前記駆動シャフトは、一対の前記制御シャフトの各々と直交するように配置されている。前記ウォームは、前記ウォームホイールと噛み合う螺旋状の歯形を有する円筒状のギヤであって、前記駆動シャフトと一体的に回転するように当該駆動シャフトに固定されている。一対の前記ウォームは、一対の前記制御シャフトにおける前記ウォームホイールのそれぞれに対応する位置に設けられている。また、一対の前記ウォームは、その歯形が、同一方向の螺旋形状に形成されている。すなわち、一対の前記ウォームは、その歯形が同一であって、一対の前記ウォームホイールを同一方向に回転させ得るように形成されている。 The control shaft may further comprise a worm wheel. The worm wheel is a disc-shaped gear and is provided coaxially with the central axis. The worm wheel is coupled to the journal portion so as to rotate integrally with the journal portion. In this case, the internal combustion engine includes a drive shaft and a pair of worms. The drive shaft is disposed to be orthogonal to each of the pair of control shafts. The worm is a cylindrical gear having a helical tooth shape that meshes with the worm wheel, and is fixed to the drive shaft so as to rotate integrally with the drive shaft. The pair of worms are provided at positions corresponding to the worm wheels in the pair of control shafts. Further, the tooth shape of the pair of worms is formed in a spiral shape in the same direction. That is, the pair of worms have the same tooth profile and are formed so that the pair of worm wheels can be rotated in the same direction.
前記ブロック側支持部は、前記シリンダブロック側に設けられている。前記クランクケース側支持部は、前記クランクケース側に設けられている。前記カム部及び前記ジャーナル部のうちの、一方は前記ブロック側支持部によって、他方は前記クランクケース側支持部によって、それぞれ回転可能に支持されつつ収容されている。 The block side support portion is provided on the cylinder block side. The crankcase side support portion is provided on the crankcase side. One of the cam portion and the journal portion is accommodated while being rotatably supported by the block side support portion and the other by the crankcase side support portion.
本発明の特徴は、以下の構成にある:前記制御シャフトは、前記ジャーナル部と前記カム部との偏心量をRとし、最高圧縮比状態と最低圧縮比状態との間の、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの前記軸線方向における相対移動量(以下、最大リフト量と称する。)をLとした場合に、
0.5<R/Lとなるように構成されている。ここで、前記制御シャフトは、
好ましくは、0.7≦R/L≦1.3となるように構成され、
より好ましくは、0.8≦R/L≦1.2となるように構成され、
さらに好ましくは、0.9≦R/L≦1.1となるように構成され得る。
The present invention is characterized by the following configuration: the control shaft is configured such that the eccentricity between the journal portion and the cam portion is R, and the cylinder block between the highest compression ratio state and the lowest compression ratio state When the relative movement amount in the axial direction with the crankcase (hereinafter referred to as the maximum lift amount) is L,
It is configured so that 0.5 <R / L. Here, the control shaft is
Preferably, it is configured to satisfy 0.7 ≦ R / L ≦ 1.3,
More preferably, it is configured to satisfy 0.8 ≦ R / L ≦ 1.2,
More preferably, it may be configured such that 0.9 ≦ R / L ≦ 1.1.
かかる構成を備えた本発明の内燃機関においては、圧縮比が変更される場合、一対の前記制御シャフトは、すべての前記カム部が同一方向に指向するように互いに同期しつつ、同一方向に回転される。例えば、前記駆動シャフトがモータ等によって回転駆動されることで、同一方向の螺旋形状の歯形を有する一対の前記ウォームが、同一方向に回転する。すると、これらのウォームと対向する前記ウォームホイールの各々が、互いに同期しつつ、同一方向に回転する。これにより、一対の前記制御シャフトが、互いに同期しつつ、同一方向に回転する。 In the internal combustion engine of the present invention having such a configuration, when the compression ratio is changed, the pair of control shafts rotate in the same direction while being synchronized with each other so that all the cam portions are directed in the same direction. Is done. For example, when the drive shaft is rotationally driven by a motor or the like, a pair of worms having helical tooth shapes in the same direction rotate in the same direction. Then, each of the worm wheels facing the worms rotates in the same direction while being synchronized with each other. Accordingly, the pair of control shafts rotate in the same direction while being synchronized with each other.
このようにして、一対の前記制御シャフトが同一方向に同期して回転すると、前記カム部の各々が、前記制御シャフトの中心軸を中心とした円弧状の軌道上を移動するように回転する。これにより、前記シリンダブロックは、円弧状の軌跡を描きながら、前記クランクケースに対して、前記軸線方向及び幅方向(前記軸線方向と直交し且つ前記制御シャフトの前記中心軸とも直交する方向)に沿って相対移動する。そして、前記カム部の姿勢によって、前記軸線方向及び前記幅方向における前記シリンダブロックの位置が決定される。 In this way, when the pair of control shafts rotate in the same direction, each of the cam portions rotates so as to move on an arc-shaped track centering on the central axis of the control shaft. As a result, the cylinder block draws an arc-shaped trajectory, with respect to the crankcase, in the axial direction and the width direction (a direction perpendicular to the axial direction and perpendicular to the central axis of the control shaft). Relative movement along. And the position of the said cylinder block in the said axial direction and the said width direction is determined by the attitude | position of the said cam part.
ここで、前記カム部の指向方向が前記幅方向となった状態、すなわち、前記カム部の偏心方向が前記幅方向となった状態を、中間圧縮比状態とする。このときの前記制御シャフトの回転角を0°とする。また、前記制御シャフトが中間圧縮比状態(回転角θ=0°)から所定方向に角度θ1(<90°)回転された場合に最高圧縮比状態となり、前記制御シャフトが前記所定方向とは逆の方向に角度θ2=θ1回転された場合に最低圧縮比状態となるものとする(なお、本発明の構成においては、θ2≠θ1の場合もあり得る。この場合、θ=0の状態は、厳密には最高圧縮比と最低圧縮比との中間値とはならない。もっとも、θ2≠θ1の場合であっても、便宜上、θ=0のときの圧縮比は最高圧縮比と最低圧縮比との「中間的」な値となる。よって、θ=0の状態を「中間圧縮比状態」と称しても差し支えない。)。 Here, a state in which the directing direction of the cam portion is the width direction, that is, a state in which the eccentric direction of the cam portion is the width direction is defined as an intermediate compression ratio state. At this time, the rotation angle of the control shaft is set to 0 °. Further, when the control shaft is rotated from the intermediate compression ratio state (rotation angle θ = 0 °) to the predetermined direction by the angle θ1 (<90 °), the control shaft enters the maximum compression ratio state, and the control shaft is opposite to the predetermined direction. In the direction of the angle θ2 = θ1 is assumed to be the lowest compression ratio state (in the configuration of the present invention, there may be a case where θ2 ≠ θ1. In this case, the state where θ = 0 is Strictly speaking, it is not an intermediate value between the highest compression ratio and the lowest compression ratio, but even if θ2 ≠ θ1, for convenience, the compression ratio when θ = 0 is the difference between the highest compression ratio and the lowest compression ratio. Therefore, the state of θ = 0 can be referred to as an “intermediate compression ratio state”.
このとき、中間圧縮比状態から、最高圧縮比状態又は最低圧縮比状態までに、前記シリンダブロックは、前記軸線方向にL/2移動する。このときの、前記シリンダブロックの前記幅方向の移動量δは、以下のようになる。
δ=R(1−cosθ)=R−(4R2−L2)1/2/2
At this time, the cylinder block moves L / 2 in the axial direction from the intermediate compression ratio state to the highest compression ratio state or the lowest compression ratio state. At this time, the movement amount δ in the width direction of the cylinder block is as follows.
δ = R (1-cos θ) = R− (4R 2 −L 2 ) 1/2 / 2.
従来の構成(特開2005−113839号公報:R=L/2)においては、δ=L/2であった。これに対し、本発明においては、例えば、R=0.7Lでδはほぼ0.21Lとなり、R=0.8Lでδはほぼ0.18Lとなり、R=0.9Lでδはほぼ0.15Lとなり、R=Lでδはほぼ0.13Lとなり、R=1.1Lでδはほぼ0.12Lとなり、R=1.2Lでδはほぼ0.11Lとなり、R=1.3Lでδ=0.1Lとなる。このように、本発明の構成によれば、前記シリンダブロックの、前記クランクケースに対する、前記幅方向における相対移動量は、前記軸線方向における相対移動量よりもかなり小さくなる。すなわち、前記シリンダブロックの前記クランクケースに対する相対移動は、実質的に前記軸線方向に沿って行われるようになる。 In the conventional configuration (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-113839: R = L / 2), δ = L / 2. On the other hand, in the present invention, for example, R = 0.7L and δ is approximately 0.21L, R = 0.8L and δ is approximately 0.18L, R = 0.9L and δ is approximately 0. 15L, δ is approximately 0.13L when R = L, δ is approximately 0.12L when R = 1.1L, δ is approximately 0.11L when R = 1.2L, and δ when R = 1.3L. = 0.1L. Thus, according to the configuration of the present invention, the relative movement amount of the cylinder block in the width direction with respect to the crankcase is considerably smaller than the relative movement amount in the axial direction. That is, the relative movement of the cylinder block with respect to the crankcase is performed substantially along the axial direction.
ここで、最大リフト量Lは、通常、数mmあるいは5〜6mm程度である。よって、従来の構成では、前記幅方向の相対移動量が1〜3mmにも達していたのに対し、本発明においては、最大リフト量を5〜6mm程度に大きくしたとしても、前記幅方向の相対移動量が従来よりもかなり小さく(1mm未満、例えば0.5mm程度と)され得る。 Here, the maximum lift amount L is usually several mm or about 5 to 6 mm. Therefore, in the conventional configuration, the relative movement amount in the width direction has reached 1 to 3 mm, but in the present invention, even if the maximum lift amount is increased to about 5 to 6 mm, The relative movement amount can be considerably smaller than the conventional one (less than 1 mm, for example, about 0.5 mm).
したがって、本発明によれば、簡略な装置構成により、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動が良好に行われつつ、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの摺動面のシールが良好に行われ得る。 Therefore, according to the present invention, with a simple device configuration, the cylinder block and the crankcase are favorably sealed while the sliding movement between the cylinder block and the crankcase is well performed. Can be broken.
前記内燃機関は、移動量規制部をさらに備え得る。この移動量規制部は、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動量を規制し得るように構成されている。この移動量規制部は、前記シリンダブロックの移動範囲、あるいは、前記制御シャフトの回転範囲(前記ウォームホイールの回転範囲等)を規制し得るように構成され得る。 The internal combustion engine may further include a movement amount restriction unit. The movement amount restricting portion is configured to be able to restrict the relative movement amount between the cylinder block and the crankcase. The movement amount restricting portion may be configured to restrict the movement range of the cylinder block or the rotation range of the control shaft (such as the rotation range of the worm wheel).
具体的には、前記移動量規制部は、ストッパ部材を備え得る。このストッパ部材は、前記シリンダブロックの側面と対向するように、前記クランクケース側に設けられ得る。この場合、前記ストッパ部材は、前記シリンダブロックの前記側面と当接することで、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動量を規制し得るように構成されている。 Specifically, the movement amount restricting portion may include a stopper member. The stopper member may be provided on the crankcase side so as to face the side surface of the cylinder block. In this case, the stopper member is configured to be able to regulate a relative movement amount between the cylinder block and the crankcase by contacting the side surface of the cylinder block.
かかる構成においては、前記ストッパ部材が前記シリンダブロックの前記側面と当接することで、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動量が規制されるとともに、最高圧縮比状態や最低圧縮比状態が規定される。したがって、最高圧縮比状態や最低圧縮比状態が、簡略な装置構成によって規定され得る。 In this configuration, the stopper member abuts against the side surface of the cylinder block, so that the relative movement amount between the cylinder block and the crankcase is regulated, and the maximum compression ratio state and the minimum compression ratio state are defined. Is done. Therefore, the highest compression ratio state and the lowest compression ratio state can be defined by a simple device configuration.
前記移動量規制部は、ストッパ支持部をさらに備え得る。前記ストッパ支持部は、前記クランクケースに装着されている。このストッパ支持部は、前記ストッパ部材を支持するとともに、前記ストッパ部材を前記側面に接近する方向又は前記側面から離隔する方向に移動させ得るように構成されている。すなわち、前記ストッパ支持部は、前記ストッパ部材の位置を前記幅方向に沿って調整し得るように構成されている。 The movement amount restricting portion may further include a stopper support portion. The stopper support portion is attached to the crankcase. The stopper support portion is configured to support the stopper member and to move the stopper member in a direction approaching the side surface or in a direction away from the side surface. That is, the stopper support portion is configured to be able to adjust the position of the stopper member along the width direction.
かかる構成においては、前記ストッパ支持部によって、前記ストッパ部材の位置が、前記幅方向に沿って調整され得る。これにより、最高又は最低圧縮比状態となるような前記シリンダブロックの位置が、簡略な装置構成によって簡易に調整され得る。 In such a configuration, the position of the stopper member can be adjusted along the width direction by the stopper support portion. Thereby, the position of the cylinder block that is in the maximum or minimum compression ratio state can be easily adjusted by a simple device configuration.
前記内燃機関は、駆動力出力部と、中継部と、係合状態調整部と、を備え得る。前記駆動力出力部は、前記クランクケースに回転可能に支持されたクランクシャフトと一体的に回転するように、当該クランクシャフトと結合されている。前記中継部は、前記駆動力出力部と係合することで回転駆動力が伝達され得るように構成されている。また、前記中継部は、前記駆動力出力部から伝達された回転駆動力を、前記シリンダヘッドに設けられた動弁機構に伝達し得るように構成されている。前記係合状態調整部は、前記駆動力出力部と前記中継部との係合状態を調整し得るように構成されている。 The internal combustion engine may include a driving force output unit, a relay unit, and an engagement state adjustment unit. The driving force output unit is coupled to the crankshaft so as to rotate integrally with a crankshaft rotatably supported by the crankcase. The relay unit is configured to be able to transmit a rotational driving force by engaging with the driving force output unit. The relay unit is configured to transmit the rotational driving force transmitted from the driving force output unit to a valve mechanism provided in the cylinder head. The engagement state adjusting unit is configured to adjust the engagement state between the driving force output unit and the relay unit.
ここで、(1)前記中継部は、前記駆動力出力部と直接的に係合するように構成され得る。すなわち、例えば、前記駆動力出力部及び前記中継部は、円板状のギヤを備え得る。この場合、前記駆動力出力部の前記ギヤと、前記中継部の前記ギヤとは、互いに噛み合うように配置されている。また、前記係合状態調整部は、支持板と、付勢バネと、を備えていて、前記駆動力出力部の前記ギヤと前記中継部の前記ギヤとの当接状態(噛み合い状態)を調整するように構成され得る。前記支持板は、前記中継部の前記ギヤを回転可能に支持するように構成されている。この支持板は、前記シリンダブロックによって揺動可能に支持されている。すなわち、前記中継部は、前記シリンダブロックによって揺動可能且つ回転自在に支持されている。また、前記中継部の前記ギヤが、前記駆動力出力部の前記ギヤと当接するように(噛み合うように)、前記支持板は、前記付勢バネによって付勢されている。あるいは、(2)前記中継部は、ベルトやチェーン等の中間媒体を介して前記駆動力出力部と連結(間接的に前記駆動力出力部と係合)するように構成され得る。 Here, (1) the relay unit may be configured to directly engage with the driving force output unit. That is, for example, the driving force output unit and the relay unit may include disk-shaped gears. In this case, the gear of the driving force output unit and the gear of the relay unit are arranged to mesh with each other. The engagement state adjustment unit includes a support plate and an urging spring, and adjusts a contact state (engagement state) between the gear of the driving force output unit and the gear of the relay unit. Can be configured to. The support plate is configured to rotatably support the gear of the relay unit. The support plate is supported by the cylinder block so as to be swingable. In other words, the relay portion is swingably and rotatably supported by the cylinder block. Further, the support plate is urged by the urging spring so that the gear of the relay portion abuts on (engages with) the gear of the driving force output portion. Alternatively, (2) the relay unit may be configured to be coupled (indirectly engaged with the driving force output unit) to the driving force output unit via an intermediate medium such as a belt or a chain.
かかる構成においては、圧縮比を変更するために、前記シリンダブロックが円弧状の軌跡を描くように前記クランクケースに対して相対移動した場合であっても、前記駆動力出力部と前記中継部との係合状態が、適切に調整され得る。よって、前記駆動力出力部から前記動弁機構への動力伝達が、前記中継部を介して良好に行われ得る。 In such a configuration, in order to change the compression ratio, even when the cylinder block moves relative to the crankcase so as to draw an arcuate locus, the driving force output unit and the relay unit The engagement state can be adjusted appropriately. Therefore, power transmission from the driving force output unit to the valve operating mechanism can be satisfactorily performed via the relay unit.
ここで、前記係合状態調整部は、第一ガイド部と、第二ガイド部と、を備え得る。前記第一ガイド部は、前記クランクケース側に設けられていて、円筒面状の表面を有するように構成されている。前記第二ガイド部は、前記第一ガイド部の前記表面と当接するように、前記支持板側に設けられている。この第二ガイド部は、前記表面と当接することで、以下の機能を奏するように構成されている:前記表面の形状に倣った略円弧状の軌道上を前記中継部が移動するように、前記第二ガイド部は、前記中継部の前記駆動力出力部に対する相対移動をガイドする。また、前記第二ガイド部は、前記駆動力出力部と前記中継部との当接状態を調整する。 Here, the engagement state adjusting unit may include a first guide unit and a second guide unit. The first guide portion is provided on the crankcase side and is configured to have a cylindrical surface. The second guide portion is provided on the support plate side so as to contact the surface of the first guide portion. The second guide part is configured to perform the following function by contacting the surface: so that the relay part moves on a substantially arc-shaped track following the shape of the surface. The second guide part guides relative movement of the relay part with respect to the driving force output part. The second guide part adjusts the contact state between the driving force output part and the relay part.
かかる構成においては、圧縮比の変更の際に、前記シリンダブロックが、円弧状の軌跡を描くように、前記クランクケースに対して相対移動する。すると、前記中継部も、前記第二ガイド部の前記表面の形状に倣った略円弧状の軌跡を描くように、前記駆動力出力部の周りを移動する。これにより、前記駆動力出力部と前記中継部との当接状態が調整される。よって、かかる構成によれば、前記駆動力出力部と前記中継部との過度の押圧が良好に回避される。また、圧縮比の変更の前後での、両者の係合状態(ギヤ同士のかみ合い状態)が、ほぼ一定に保たれ得る。したがって、前記中継部を介しての、前記駆動力出力部から前記動弁機構への動力伝達が、より良好に行われ得る。 In this configuration, when the compression ratio is changed, the cylinder block moves relative to the crankcase so as to draw an arcuate locus. Then, the relay part also moves around the driving force output part so as to draw a substantially arc-shaped locus following the shape of the surface of the second guide part. Thereby, the contact state of the driving force output unit and the relay unit is adjusted. Therefore, according to this structure, the excessive press with the said driving force output part and the said relay part is avoided favorably. Moreover, the engagement state (meshing state between gears) before and after the change of the compression ratio can be kept substantially constant. Therefore, power transmission from the driving force output unit to the valve operating mechanism via the relay unit can be performed better.
以下、本発明の実施形態(本願の出願時点において出願人が最良と考えている実施形態)について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (embodiments that the applicant considers best at the time of filing of the present application) will be described with reference to the drawings.
なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件(記述要件・実施可能要件)を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。実施形態に対する変形例(modification)は、実施形態の説明中に挿入されると、首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。 In addition, the description about the following embodiment is specific to the extent possible, merely an example of the embodiment of the present invention in order to satisfy the description requirement (description requirement / practicability requirement) of the specification required by law. It is only what is described in. Therefore, as will be described later, it is quite natural that the present invention is not limited to the specific configurations of the embodiments described below. Modifications to the embodiments are listed together at the end, as they are inserted during the description of the embodiments, preventing understanding of the consistent description of the embodiments.
<第一の実施形態の内燃機関の構成>
図1は、本発明の可変圧縮比内燃機関の第一の実施形態であるエンジン1の概略構成を示す側断面図である。図2は、図1に示されているエンジン1の概略構成を示す側面図である。図3は、図1及び図2に示されているエンジン1の分解斜視図である。なお、図1及び図2においては、中間圧縮比状態が示されているものとする。
<Configuration of Internal Combustion Engine of First Embodiment>
FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of an
図1ないし図3を参照すると、本実施形態のエンジン1は、シリンダブロック2と、シリンダヘッド3と、クランクケース4と、移動機構5と、駆動力伝達機構6と、を備えている。このエンジン1は、移動機構5によって、シリンダブロック2及びシリンダヘッド3をクランクケース4に対してエンジン高さ方向(シリンダ中心軸CCAと平行な方向:本発明の軸線方向に対応する)に沿って相対的に移動(スライド)させることで、圧縮比を変更可能に構成されている。
Referring to FIGS. 1 to 3, the
<<シリンダブロック>>
シリンダブロック2は、平面視にて略矩形状の、略直方体状の部材であって、アルミニウム合金によって一体に形成されている。シリンダブロック2の外側面20aは、シリンダ21の内側表面と同程度に平滑な表面として形成されている。シリンダ21は、略円柱形状の貫通孔である。本実施形態においては、複数(本実施形態においては4つ)のシリンダ21が、気筒配列方向ADに沿って一列に設けられている。このシリンダブロック2は、気筒配列方向AD(図3参照)と平行な長手方向を有するように形成されている。シリンダ21の内部には、ピストン22が、気筒配列方向ADと直交するシリンダ中心軸CCAに沿って往復移動可能に収容されている。
<< Cylinder block >>
The
<<シリンダヘッド>>
シリンダブロック2の上端面には、シリンダヘッド3が接合されている。シリンダヘッド3は、アルミニウム合金によって一体に形成されている。シリンダヘッド3は、シリンダ21における、ピストン22の上死点側の端(図中上側の端)を覆うように、シリンダブロック2に固定されている。すなわち、シリンダヘッド3は、シリンダブロック2に対して相対移動しないように(シリンダブロック2とともに上下動するように)、シリンダブロック2の上端部に、ボルト(図示せず)等によって固定されている。
<< Cylinder head >>
A cylinder head 3 is joined to the upper end surface of the
シリンダヘッド3には、複数の凹部が形成されている。各凹部は、各シリンダ21に対応する位置に設けられている。この凹部と、ピストン22の頂面より上側のシリンダ21の内部の空間と、によって、燃焼室CCが形成されている。また、シリンダヘッド3には、吸気ポート3a及び排気ポート3bが、燃焼室CCと連通するように設けられている。
A plurality of recesses are formed in the cylinder head 3. Each recess is provided at a position corresponding to each
さらに、シリンダヘッド3には、動弁機構30が備えられている。図1及び図2を参照すると、動弁機構30は、吸気バルブ31と、排気バルブ32と、吸気カムシャフト33と、排気カムシャフト34と、を備えている。吸気バルブ31は、吸気カムシャフト33の回転角度に応じて、吸気ポート3aを開閉し得るように構成及び配置されている。排気バルブ32は、排気カムシャフト34の回転角度に応じて、排気ポート3bを開閉し得るように構成及び配置されている。
Further, the cylinder head 3 is provided with a
<<クランクケース>>
再び図1ないし図3を参照すると、クランクケース4は、アルミニウム合金によって一体に形成されている。本実施形態におけるクランクケース4は、その内側にシリンダブロック2を収容し得るように構成されている。具体的には、クランクケース4の上部には、フレーム41が設けられている。フレーム41は、エンジン高さ方向に沿った軸線方向を有する筒状部材であって、気筒配列方向ADと平行な長手方向を有するように形成されている。フレーム41の内側には、シリンダブロック収容部41aが形成されている。シリンダブロック収容部41aは、シリンダブロック2を収容し得るように設けられた、平面視にて略矩形状の空間であって、エンジン高さ方向に沿って設けられている。
<< Crankcase >>
1 to 3 again, the
シリンダブロック収容部41aの内壁面41a1(以下、「フレーム41の内壁面41a1」と称されることもある。)は、シリンダブロック2の外側面20aと対向するように設けられている。この内壁面41a1も、シリンダブロック2の外側面20aと同様に、平滑な表面として形成されている。シリンダブロック2の外側面20aと、フレーム41の内壁面41a1との間には、移動機構5の作動によってシリンダブロック収容部41a内にてシリンダブロック2が気筒配列方向ADと直交する平面内の円弧状の軌道上を移動し得るように、数mm程度のクリアランスが設けられている。
An inner wall surface 41a1 (hereinafter also referred to as “an inner wall surface 41a1 of the
フレーム41の上端部には、上述のクリアランスからのオイルミストの漏出を抑制するように、オイルシール42が装着されている。オイルシール42は、弾性変形が可能で、平滑な平面を有する、硬質ゴム製の板材からなり、シリンダブロック2の外側面20aに向けて凸状に形成されている。このオイルシール42は、上述の凸状の部分の表面がシリンダブロック2の外側面20aに弾性的に押圧されつつ密着することで、オイルミストの漏出を抑制し得るように構成されている。また、このオイルシール42は、圧縮比の変更に伴うシリンダブロック2のエンジン幅方向(気筒配列方向AD及びエンジン高さ方向と直交する方向:図1における左右方向)の移動に伴って弾性変形することで、上述の凸状の部分の表面がシリンダブロック2の外側面20aと常時密着するように構成されている。
An
クランクケース4の下端部には、クランクシャフト43が回転可能に支持されている。クランクシャフト43は、気筒配列方向ADと平行に配置されている。このクランクシャフト43は、ピストン22のシリンダ中心軸CCAに沿った往復運動に基づいて回転駆動されるように、コンロッド44を介して、ピストン22と連結されている。
A
<<移動機構>>
フレーム41の気筒配列方向ADに沿った両側壁及びその近傍には、移動機構5が設けられている。移動機構5は、一対の制御シャフト51を備えている。一対の制御シャフト51は、シリンダブロック2の両側にて互いに平行に設けられている。この移動機構5は、一対の制御シャフト51の回転によって、シリンダブロック2を、気筒配列方向ADと直交する平面内の円弧状の軌道上に沿って移動させ得るように、以下の構成を備えている。
<< Movement mechanism >>
A moving
<<<制御シャフト>>>
図4は、図1及び図3に示されている制御シャフト51の斜視図である。図1、図3、及び図4を参照すると、制御シャフト51は、ジャーナル部51aと、円形カム部51bと、ウォームホイール51cと、から構成されている。ジャーナル部51a、円形カム部51b、及びウォームホイール51cは、制御シャフト51の長手方向(図4にて一点鎖線で示されている方向)に沿って並ぶように配列されている。この制御シャフト51は、ジャーナル部51a、円形カム部51b、及びウォームホイール51cが一体的に回転するように構成されている。すなわち、ジャーナル部51a、円形カム部51b、及びウォームホイール51cは、互いに一体的に結合されている。
<<< Control shaft >>>
FIG. 4 is a perspective view of the
ジャーナル部51aは、円柱状の部材であって、制御シャフト51の回転中心軸(本発明の「中心軸」に相当する)と同軸に設けられている。ジャーナル部51aは、隣り合う円形カム部51bの間、及び制御シャフト51の長手方向における両端部に設けられている。この回転中心軸は、気筒配列方向ADと平行且つシリンダ中心軸CCAと直交するように設けられていて、図4にて一点鎖線で示されている。
The
円形カム部51bは、シリンダ21に対応した位置にて、ジャーナル部51aから突出するように設けられている。具体的には、円形カム部51bは、ジャーナル部51aよりも径が太い円柱状の部材であって、制御シャフト51の回転中心軸から偏心して設けられている。そして、一対の制御シャフト51は、同一方向に回転駆動されることで、すべての円形カム部51bが同一方向に指向(突出)するように構成及び配置されている。
The
本実施形態においては、本実施形態における制御シャフト51は、ジャーナル部51aと円形カム部51bとの偏心量をRとし、シリンダブロック2の最大リフト量(エンジン高さ方向におけるシリンダブロック2の最大移動量)をLとした場合に、
0.9≦R/L≦1.1となるように構成されている。具体的には、制御シャフト51は、偏心量が最大リフト量とほぼ等しくなるように構成されている。また、本実施形態においては、図1に示されている通り、中間圧縮比状態において、円形カム部51bの突出方向がエンジン幅方向と平行となるように、一対の制御シャフト51が構成及び配置されている。
In the present embodiment, the
It is configured such that 0.9 ≦ R / L ≦ 1.1. Specifically, the
制御シャフト51の長手方向における略中央部には、ウォームホイール51cが設けられている。ウォームホイール51cは、円板状の歯車であって、制御シャフト51の回転中心軸と同軸に設けられている。
A
<<<制御シャフト駆動部>>>
図1及び図3を参照すると、移動機構5は、また、駆動シャフト52と、モータ53と、一対のウォーム54と、を備えている。
<<< Control Shaft Drive >>>
Referring to FIGS. 1 and 3, the moving
駆動シャフト52は、一対の制御シャフト51のそれぞれと直交するように、エンジン幅方向と平行に設けられている。駆動シャフト52の一端(図中左側の端)は、モータ53と連結されている。すなわち、駆動シャフト52は、モータ53によって回転駆動されるように構成及び配置されている。なお、本実施形態においては、モータ53は、電子制御装置(ECU)と電気回路的に接続されている。すなわち、モータ53は、ECU及びエンコーダ等によって回転角度及びその原点が検知され得るように構成されている。そして、モータ53は、シリンダブロック2の外側面20aとフレーム41の内壁面41a1とが直接的に衝突しない範囲内で所定の圧縮比の範囲が実現されるように、ECUによってその回転角度が制御されている。
The
駆動シャフト52の両端部には、一対のウォーム54が設けられている。ウォーム54は、ウォームホイール51cと噛み合う螺旋状の歯形を有する円筒状のギヤであって、駆動シャフト52と一体的に回転するように、駆動シャフト52に固定されている。一対のウォーム54は、一対のウォームホイール51cに対応する位置に設けられている。また、一対のウォーム54は、その歯形が、同一方向の螺旋形状に形成されている。すなわち、駆動シャフト52の回転によって一対のウォームホイール51cが同一方向に回転するように、一対のウォーム54の歯形が同一に形成されている。
A pair of
<<<ブロック側支持部>>>
図1及び図3を参照すると、シリンダブロック2には、ブロック側支持部55が装着されている。ブロック側支持部55は、円形カム部51bと対応する位置に配置されている。すなわち、複数のブロック側支持部55が、シリンダ21に対応するように設けられている。
<<< Block side support part >>>
Referring to FIGS. 1 and 3, the
ブロック側支持部55には、軸受孔55aが形成されている。この軸受孔55aは、円形カム部51bの外径に対応する(円形カム部51bの表面と摺動し得るような)内径を有する貫通孔である。すなわち、円形カム部51bは、ブロック側支持部55によって回転可能に支持されつつ収容されている。
A bearing
<<<クランクケース側支持部>>>
フレーム41には、ブロック側支持部55と同数の複数の開口部56が設けられている。開口部56は、フレーム41の気筒配列方向ADに沿った前記側壁を貫通するように設けられた孔であって、シリンダブロック2とともに上述のような円弧状の軌跡を描きながら移動するブロック側支持部55を収容し得るように形成されている。
<<< Crankcase side support part >>>
The
フレーム41には、複数のフレーム側支持部57が形成されている。各フレーム側支持部57は、開口部56に隣接するように設けられている。すなわち、複数のフレーム側支持部57が、各開口部56の両側に設けられ、且つ気筒配列方向ADに沿って配列されている。これらのフレーム側支持部57は、フレーム41の外側(内壁面41a1とは反対側)に設けられている。フレーム側支持部57には、ジャーナル支持凹部57aが設けられている。ジャーナル支持凹部57aは、半円柱形状に対応する形状を有する凹部であって、ジャーナル部51aの外径に対応する内径を有するように形成されている。
A plurality of frame
フレーム41には、カバー部58が装着されている。カバー部58は、制御シャフト51のジャーナル部51aを挟んでフレーム側支持部57と対向するように設けられている。カバー部58は、フレーム41に設けられた開口部56からエンジン1の外部へのオイルミストの漏出を抑制し得るように、フレーム41に対して外側から気密的に接合されている。このカバー部58は、フレーム側支持部57に装着されることで、フレーム側支持部57とともに制御シャフト51(ジャーナル部51a)を回転可能に支持するように構成されている(図1においては図示の明瞭化のためにカバー部58の図示が省略されている。)。
A
カバー部58は、気筒配列方向ADに沿って配列された複数のフレーム側支持部57に対応するように、一体(シームレス)に形成されている。このカバー部58には、ジャーナル支持凹部58aと、軸受収容部58bと、ウォームホイール収容部58cと、が形成されている。
The
ジャーナル支持凹部58aは、フレーム側支持部57のジャーナル支持凹部57aと対称な形状の、半円柱形状の凹部であって、ジャーナル支持凹部57aと対向するように設けられている。すなわち、ジャーナル支持凹部58aとジャーナル支持凹部57aとによって形成された軸受孔によって、ジャーナル部51aが回転可能に支持されつつ収容されている。このように、本実施形態の構成においては、ジャーナル部51aがフレーム41及びカバー部58によって回転可能に支持されることで、シリンダブロック2が、制御シャフト51を介してクランクケース4(フレーム41)に支持されている。
The
軸受収容部58bは、ブロック側支持部55と対向する位置に設けられた凹部である。この軸受収容部58bは、開口部56を貫通してフレーム41の外側に突出していて上述のような円弧状の軌道上を移動するブロック側支持部55を収容し得るように形成されている。ウォームホイール収容部58cは、ウォームホイール51cと対向する位置に設けられた凹部である。このウォームホイール収容部58cは、フレーム41の外側に突出したウォームホイール51cを収容し得るように形成されている。
The bearing
<<駆動力伝達機構>>
図2を参照すると、駆動力伝達機構6は、クランクシャフト43にて発生している回転駆動力を、シリンダヘッド3に設けられた動弁機構30に伝達し得るように、以下のように構成されている。
<< driving force transmission mechanism >>
Referring to FIG. 2, the driving
本発明の駆動力出力部としての出力ギヤ61は、円板状の歯車であって、クランクシャフト43と一体的に回転するように、クランクシャフト43の端部と結合されている。吸気タイミングホイール62及び排気タイミングホイール63は、円板状のプーリーであって、タイミングベルト64によって回転駆動されるように構成されている。吸気タイミングホイール62は、吸気カムシャフト33と一体的に回転するように、吸気カムシャフト33の端部と結合されている。同様に、排気タイミングホイール63は、排気カムシャフト34と一体的に回転するように、排気カムシャフト34の端部と結合されている。
The
中継部65は、出力ギヤ61と直接的に係合することで、クランクシャフト43から回転駆動力が伝達され得るように構成されている。また、中継部65は、出力ギヤ61から伝達された回転駆動力を、タイミングベルト64を介して、シリンダヘッド3に設けられた動弁機構30に伝達し得るように構成されている。具体的には、中継部65は、中継ギヤ65aと、中継ホイール65bと、を備えている。中継ギヤ65aは、円板状の歯車であって、出力ギヤ61と噛み合うように構成されている。中継ホイール65bは、円板状のプーリーであって、タイミングベルト64を介して吸気タイミングホイール62及び排気タイミングホイール63を回転駆動し得るように構成されている。中継ギヤ65aと中継ホイール65bとは、同軸に配置されていて、一体的に回転するように互いに結合されている。
The
<<<係合状態調整部>>>
本実施形態における駆動力伝達機構6は、また、出力ギヤ61の中継部65との係合状態(中継ギヤ65aとの噛み合い状態)を調整し得るような、本発明の係合状態調整部に対応する以下の構成を備えている。
<<< engagement state adjustment section >>>
The driving
中継部65は、支持板66の一端部にて回転自在に支持されている。すなわち、中継部65の回転中心軸に沿って設けられた貫通孔には、支持板66の一端部に設けられた支持シャフト66aが挿通されている。一方、支持板66の他端部には、クランクシャフト43と平行な方向に沿った貫通孔が形成されている。この貫通孔には、シリンダブロック2から立設された揺動シャフト66bが挿通されている。すなわち、支持板66は、揺動シャフト66bを中心として揺動し得るように、シリンダブロック2によって支持されている。
The
支持板66の固定端部(揺動シャフト66b側)には、付勢バネ67が設けられている。付勢バネ67は、ねじりバネであって、支持板66の自由端部(中継部65が支持された一端部)を出力ギヤ61の方向に付勢し得るように構成及び配置されている。すなわち、付勢バネ67は、支持板66を上述の方向に付勢することで、中継部65を出力ギヤ61に当接させるように(中継ギヤ65aを出力ギヤ61に噛み合わせるように)構成されている。具体的には、付勢バネ67は、その本体部であるコイル状の部分が揺動シャフト66bによって挿通されることで、揺動シャフト66bによって支持されている。付勢バネ67の一方のアーム部である固定アーム67aは、シリンダブロック2に固定されている。一方、付勢バネ67の他方のアーム部である揺動アーム67bは、支持板66を上述の方向に付勢し得るように、支持板66に固定されている。
A biasing
クランクケース4には、本発明の第一ガイド部としてのガイドプレート68aが設けられている。ガイドプレート68aは、支持板66の長手方向における中央部且つ幅方向における端部と対向するように配置されている。また、ガイドプレート68aは、付勢バネ67によって支持板66が付勢される方向に配置されている。ガイド面68a1は、ガイドプレート68aの、支持板66と対向する側の表面である。このガイド面68a1は、シリンダブロック2がクランクケース4に対して相対移動しても出力ギヤ61と中継ギヤ65aとの中心間距離が一定となるように、円筒面状に形成されている。
The
支持板66には、本発明の第二ガイド部としてのガイドローラ68bが、クランクシャフト43と平行な軸を中心として回転自在に支持されている。ガイドローラ68bは、ガイドプレート68aと対向するように設けられている。具体的には、ガイドローラ68bは、支持板66の長手方向における中央部、すなわち、支持シャフト66aと揺動シャフト66bとの中間の位置に設けられている。また、ガイドローラ68bは、支持板66の幅方向における、ガイドプレート68a側の端部(クランクシャフト43側の端部)に設けられている。さらに、ガイドローラ68bは、ガイド面68a1と当接するように、支持板66から突出して設けられている。
A
ガイドプレート68a及びガイドローラ68bは、中継部65が出力ギヤ61の中心軸(クランクシャフト43の回転中心軸)を中心とした側面視にて円弧状の軌道上を移動するように中継部65の移動をガイドすることで、出力ギヤ61と中継部65との当接状態を調整するように構成されている。また、本実施形態においては、中間圧縮比状態にて、ガイドローラ68bがガイドプレート68aのエンジン高さ方向における略中央部に位置するように、ガイドプレート68a及びガイドローラ68bが配置されている。
The
<可変圧縮比動作>
以下、本実施形態のエンジン1における圧縮比変更動作の概要について、図1ないし図4、及び必要に応じて他の図を参照しつつ説明する。
<Variable compression ratio operation>
Hereinafter, the outline of the compression ratio changing operation in the
中間圧縮比状態においては、図1に示されているように、円形カム部51bの突出方向が、エンジン幅方向と平行となる。このとき、シリンダブロック2の、クランクケース4(フレーム41)に対する相対位置は、エンジン幅方向について最も偏った位置となる。また、図2に示されているように、ガイドローラ68bは、ガイドプレート68aのエンジン高さ方向における略中央部に位置する。
In the intermediate compression ratio state, as shown in FIG. 1, the protruding direction of the
図1及び図2に示されている中間圧縮比状態から、圧縮比が変更される場合、モータ53が起動され、ウォーム54が回転駆動される。すると、一対のウォームホイール51cが、同一方向に同期して回転する。この一対のウォームホイール51cの回転により、一対の制御シャフト51が、同一方向に同期して回転する。
When the compression ratio is changed from the intermediate compression ratio state shown in FIGS. 1 and 2, the
一対の制御シャフト51の回転により、ジャーナル部51aは、クランクケース4側の軸受孔(これはフレーム側支持部57のジャーナル支持凹部57aとカバー部58のジャーナル支持凹部58aとによって形成されている)の内側で、制御シャフト51の回転中心軸を中心として回転する。このとき、ジャーナル部51aは、エンジン幅方向及びエンジン高さ方向について、クランクケース4に対して相対移動しない。
Due to the rotation of the pair of
一方、円形カム部51bは、制御シャフト51の回転により、制御シャフト51の回転中心軸を中心とした側面視にて円弧状の軌道上を移動する。また、円形カム部51bは、ブロック側支持部55における軸受孔55aの内面と摺動しながら、ブロック側支持部55の内側で回転する。よって、シリンダブロック2は、上述のような側面視にて円弧状の軌道上を移動する。これにより、シリンダヘッド3とクランクシャフト43との距離が変動し、圧縮比が変更される。
On the other hand, the
このとき、シリンダブロック2のエンジン幅方向及びエンジン高さ方向における位置は、制御シャフト51の回転角、すなわち、円形カム部51bの突出状態によって決定される。また、フレーム41内でのシリンダブロック2の移動によって、シリンダブロック2の外側面20aと、フレーム41の内壁面41a1と、の間のクリアランスの幅が変動する。
At this time, the position of the
もっとも、本実施形態の構成においては、後述するように、シリンダブロック2のエンジン幅方向における移動量がきわめて小さい。よって、フレーム41内でシリンダブロック2が移動しても、オイルシール42の弾性変形、及びオイルシール42の上述の凸状の部分の表面とシリンダブロック2の外側面20aとのすべりにより、オイルシール42がシリンダブロック2の外側面20aに常時密着する。よって、このクリアランスにおけるオイルミストの外部への漏出が良好に抑制される。
However, in the configuration of the present embodiment, as will be described later, the amount of movement of the
<実施形態の構成による作用・効果>
図1及び図2に示されている中間圧縮比状態から、圧縮比が低く変更される場合、制御シャフト51が図中反時計回りに回転する。これにより、シリンダブロック2は、図5及び図6に示されているように、図1に示されている状態から図中上方かつ左方に移動する。一方、上述の中間圧縮比状態から、圧縮比が高く変更される場合、制御シャフト51が図中時計回りに回転する。これにより、シリンダブロック2は、図7及び図8に示されているように、図1に示されている状態から図中下方かつ左方に移動する。
<Operation / Effects of Configuration of Embodiment>
When the compression ratio is changed from the intermediate compression ratio state shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで、図5及び図6には、最低圧縮比状態が示されているものとする。また、図7及び図8には、最高圧縮比状態が示されているものとする。さらに、中間圧縮比状態から最低圧縮比状態への制御シャフト51の回転角度と、中間圧縮比状態から最高圧縮比状態への制御シャフト51の回転角度とは、等しいものとする。この場合、最低あるいは最高圧縮比状態においては、円形カム部51bすなわちシリンダブロック2の位置は、図5及び図7に示されているように、中間圧縮比状態から上方あるいは下方にL/2移動するとともに、左方にδだけ移動する。このときの、図1及び図2に示されている中間圧縮比状態からの制御シャフト51の回転角をθとすると、
δ=R(1−cosθ)、Rsinθ=L/2
であることから、以下の式が成立する。
δ=R−(4R2−L2)1/2/2
Here, FIG. 5 and FIG. 6 show the minimum compression ratio state. 7 and 8 show the maximum compression ratio state. Further, it is assumed that the rotation angle of the
δ = R (1-cos θ), R sin θ = L / 2
Therefore, the following formula is established.
δ = R− (4R 2 −L 2 ) 1/2 / 2
図9は、上式に基づいて、偏心量Rと、シリンダブロック2のエンジン幅方向における最大移動量δとの関係を表したグラフである。図9において、横軸はR/L、縦軸はδ/Lを示している。本実施形態においては、RはほぼLと等しいので、δはほぼ0.13Lとなる。ここで、最大リフト量が6mmである場合、δは約0.78mmとなる。これに対し、特開2005−113839号公報に開示されている従来の構成においては、δ=L/2であったので、最大リフト量が6mmである場合、δは3mmにも達していた。このように、本実施形態の構成によれば、従来よりもはるかに小さなエンジン幅方向におけるシリンダブロック2の移動量で、圧縮比が変更され得る。すなわち、シリンダブロック2の外側面20aとフレーム41の内壁面41a1とのクリアランスの変動量が、従来よりも非常に小さくなる。したがって、オイルシール42による、シリンダブロック2の外側面20aとフレーム41の内壁面41a1との間のシールが、良好に行われ得る。例えば、オイルシール42の材質や特性(剛性等)の選択の幅が広がる。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the amount of eccentricity R and the maximum amount of movement δ in the engine width direction of the
また、上述のような圧縮比変更動作の際、ガイドローラ68bは、ガイドプレート68aのガイド面68a1と当接しながら、側面視にて円弧状の軌道上を移動する。すると、中継部65も、出力ギヤ61の中心軸(クランクシャフト43の回転中心軸)を中心とした、側面視にて円弧状の軌道上を移動する。よって、出力ギヤ61と中継部65(中継ギヤ65a)との中心間距離が、ほぼ一定に保持される。すなわち、圧縮比変更の前後で、出力ギヤ61と中継部65(中継ギヤ65a)との係合状態が、ほぼ一定に保持される。これにより、出力ギヤ61と中継ギヤ65aとの噛み合い部分における騒音発生が可及的に抑制され得る。また、出力ギヤ61と中継ギヤ65aとの過度の当接による急速な摩耗の発生が、効果的に防止され得る。
Further, during the compression ratio changing operation as described above, the
また、本実施形態の構成においては、上述のように、シリンダブロック2のエンジン幅方向における位置が、制御シャフト51の回転角によって決定される。また、制御シャフト51は、これと直交する駆動シャフト52との間に設けられた、ウォームホイール51cとウォーム54とからなるウォームギヤ機構によって回転駆動される。よって、制御シャフト51が駆動シャフト52及び上述のウォームギヤ機構によって回転駆動されなければ、シリンダブロック2が自発的にはエンジン幅方向に移動し難い。さらに、シリンダブロック2が、制御シャフト51を介してクランクケース4に支持されているので、シリンダブロック2からクランクケース4への直接的な荷重の伝達や、シリンダブロック2とクランクケース4(フレーム41)との衝突が生じ難い。したがって、本実施形態によれば、燃焼圧の発生に伴ってシリンダブロック2とクランクケース4とが衝突することによる打撃音の発生が、効果的に抑制され得る。
In the configuration of the present embodiment, as described above, the position of the
<第二の実施形態>
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。以下の実施形態の説明においては、上述の第一の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、本実施形態においても同一の名称及び同一の符号が付されるとともに、技術的に矛盾しない範囲で、上述の第一の実施形態の説明が適宜援用されるものとする(後述する第三以降の実施形態や変形例においても同様である)。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description of the embodiments, components having the same configurations and functions as the components in the first embodiment described above are given the same name and the same reference numerals in this embodiment. The description of the above-described first embodiment is incorporated as appropriate within a technically consistent range (the same applies to third and subsequent embodiments and modifications described later).
図10は、本実施形態のエンジン1の概略構成を示す側面図(第一の実施形態における図2に相当する図)である。図10を参照すると、本実施形態における駆動力伝達機構6は、クランクシャフト43と中継部65とが、間接的に係合するように構成されている。具体的には、本実施形態においては、クランクシャフト43の端部には、出力ギヤ61(図2参照)に代えて、出力スプロケット61’が結合されている。また、中継ギヤ65a(図2参照)に代えて、中継スプロケット65a’が、中継ホイール65bと同軸に設けられていて、中継ホイール65bと一体的に回転するように結合されている。出力スプロケット61’と中継スプロケット65a’との間には、無端状のチェーン65cが掛け渡されている。すなわち、チェーン65cを介して、クランクシャフト43と中継部65とが連結されている。
FIG. 10 is a side view (similar to FIG. 2 in the first embodiment) showing a schematic configuration of the
本実施形態においては、また、支持板66は、シリンダブロック2に固定されている。さらに、チェーン65cが略直線状に掛け渡されている部分の近傍には、チェーンテンショナ69が配置されている。チェーンテンショナ69は、チェーン65cが出力スプロケット61’及び中継スプロケット65a’に巻き付く方向にチェーン65cの上述の部分を付勢するように、構成及び配置されている。
In the present embodiment, the
かかる構成によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用・効果が奏される。特に、本実施形態によれば、シリンダブロック2が、側面視にて円弧状の軌跡を描きながら、クランクケース4に対して相対移動した場合に、チェーン65cの張り具合をチェーンテンショナ69で調整することで、クランクシャフト43と中継部65との係合状態が良好に維持される。したがって、非常に簡略な装置構成で、クランクシャフト43の回転駆動力が動弁機構30に対して良好に伝達される。
According to this configuration, the same functions and effects as those of the first embodiment described above are achieved. In particular, according to the present embodiment, when the
<第三の実施形態>
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図11は、本実施形態のエンジン1の概略構成を示す側断面図(第一の実施形態における図1に相当する図)である。ここで、図11には、燃焼室CCで燃料混合気が燃焼・膨張する行程において、ピストン22、シリンダヘッド3、制御シャフト51、及び駆動シャフト52が受ける力が、矢印で示されているものとする。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a side sectional view (a diagram corresponding to FIG. 1 in the first embodiment) showing a schematic configuration of the
<<構成>>
本実施形態においては、フレーム41に、シリンダブロック2とクランクケース4との相対移動量を規制するための移動量規制部45が設けられている。移動量規制部45は、圧縮比が図11に示されているような中間圧縮比状態から変更される際にシリンダブロック2が移動する側に配置されていて、シリンダブロック2のフレーム41内での移動範囲を規制し得るように構成されている。
<< Configuration >>
In the present embodiment, the
図12は、図11に示されている移動量規制部45の周辺を拡大した側断面図である。図11を参照すると、移動量規制部45は、ストッパ部材45aと、ストッパ支持ボルト45bと、ロックナット45cと、を備えている。
FIG. 12 is an enlarged side sectional view of the periphery of the movement
ストッパ部材45aは、シリンダブロック2の外側面20aとフレーム41の内壁面41a1との間に配置されていて、外側面20aと対向するように設けられている。このストッパ部材45aは、外側面20aと当接することで、シリンダブロック2とフレーム41との相対移動量を規制し得るように構成されている。ストッパ部材45aは、ストッパ支持ボルト45bの先端部に固定されている。すなわち、ストッパ部材45aは、ストッパ支持ボルト45bによって支持されている。
The
本発明のストッパ支持部としてのストッパ支持ボルト45bは、フレーム41に形成されたネジ孔に螺着されている。ストッパ支持ボルト45bは、フレーム41に対する螺着状態を変更することで、ストッパ部材45aを外側面20aに接近する方向又は外側面20aから離隔する方向に移動させ得るように構成されている。すなわち、ストッパ支持ボルト45bは、ストッパ部材45aの位置をエンジン幅方向に沿って調整することで、最高及び最低圧縮比を調整し得るように構成されている。
A
フレーム41の外壁面と、ストッパ支持ボルト45bの頭部との間には、ロックナット45cが設けられている。ロックナット45cは、ストッパ支持ボルト45bのネジ山に適合するように形成されたナットであって、フレーム41の外壁面に対して密着するように締め込まれることでストッパ支持ボルト45bのフレーム41に対する螺着状態を固定し得るように構成されている。また、ロックナット45cは、ストッパ支持ボルト45bをフレーム41に螺着するための上述のネジ孔からのオイルミストの漏出を抑制し得るように構成されている。
A
再び図11を参照すると、駆動シャフト52の一端(図中左側の端)は、モータ53の出力シャフトと連結されている。駆動シャフト52の他端(図中右側の端)は、燃焼・膨張する行程において駆動シャフト52が受ける力(図中黒塗り矢印参照)に抗する方向に、抗力バネ59によって付勢されている(図中白抜き矢印参照)。
Referring to FIG. 11 again, one end of the drive shaft 52 (the left end in the figure) is connected to the output shaft of the
<<動作及び作用・効果>>
以下、図11及び図12を参照しつつ、本実施形態の構成の動作及び作用・効果について説明する。ここで、図11における(I−1)及び(II−1)には、中間圧縮比状態が示されているものとする。また、(I−2)及び(II−2)には、最低及び最高圧縮比状態が示されているものとする。
<< Operation and action / effect >>
Hereinafter, the operation, operation, and effect of the configuration of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. Here, it is assumed that the intermediate compression ratio state is shown in (I-1) and (II-1) in FIG. In addition, (I-2) and (II-2) indicate the lowest and highest compression ratio states.
エンジン1の停止中は、中間圧縮比状態となるように、シリンダブロック2の位置が設定される。この状態においては、シリンダブロック2の外側面20aは、ストッパ部材45aから離隔している。この状態にて、ロックナット45cを緩めた後に、ストッパ支持ボルト45bのフレーム41に対する螺着状態を変更することで、図11における(I−1)及び(II−1)に示されているように、ストッパ部材45aの位置が調整される。例えば、最大リフト量を大きくして、最高圧縮比を高めるとともに最低圧縮比を低めるためには、ストッパ支持ボルト45bを引き抜く方向に調整することで、ストッパ部材45aの位置が、シリンダブロック2の外側面20aから離隔する方向に変更される。その後、再びロックナット45cがフレーム41の外壁面に対して密着するように締め込まれることで、ストッパ部材45aの位置が固定される。
While the
エンジン1の運転中に、最低あるいは最高圧縮比状態に設定される場合、シリンダブロック2がフレーム41に対して図中左方に相対移動する。そして、シリンダブロック2の外側面20aがストッパ部材45aと当接することで、シリンダブロック2の図中左方向への最大移動量が規定される。これにより、図11における(I−2)及び(II−2)に示されているように、ストッパ支持ボルト45bによって調整されたストッパ部材45aの位置に応じて、シリンダブロック2の最大上昇量あるいは最大下降量が規定される。このようにして、最低あるいは最高圧縮比状態が設定される。
When the minimum or maximum compression ratio state is set during operation of the
このように、本実施形態の構成においては、ストッパ部材45aによって、最低及び最高圧縮比が規定される。よって、本実施形態によれば、簡略な装置構成により、最低及び最高圧縮比を規定することができる。
Thus, in the configuration of the present embodiment, the minimum and maximum compression ratios are defined by the
また、本実施形態の構成においては、ストッパ支持ボルト45bによってストッパ部材45aの位置を調整することで、最低及び最高圧縮比が調整される。例えば、バルブスタンプが生じないように、ストッパ支持ボルト45bによってストッパ部材45aの位置が調整されることで、最高圧縮比が調整される。これに合わせて、最低圧縮比も設定される。よって、本実施形態によれば、簡略な装置構成により、最低及び最高圧縮比の調整が、精密且つ確実に行われ得る。この場合、例えば、エンジン1の始動後の、ECUによる圧縮比学習制御において、外側面20aがストッパ部材45aと当接する位置までシリンダブロック2を移動させることで、最低及び最高圧縮比の認識動作を行うことができる。
In the configuration of the present embodiment, the minimum and maximum compression ratios are adjusted by adjusting the position of the
図11を参照すると、燃焼室CCで燃料混合気が燃焼・膨張する行程において、シリンダヘッド3及びこれと結合されたシリンダブロック2は、シリンダ中心軸CCAに沿った上向きの力を受ける(図中上向き矢印参照)。この力は、燃焼圧によるピストン22の押し下げや、シリンダブロック2やシリンダヘッド3の自重によって、シリンダブロック2やシリンダヘッド3を下降させようとする力よりも、はるかに大きい。よって、制御シャフト51には、シリンダブロック2を上昇させて圧縮比を低くする方向(図中反時計回り)に回転するような力(モーメント)が生じる。
Referring to FIG. 11, in the stroke in which the fuel mixture burns and expands in the combustion chamber CC, the cylinder head 3 and the
すると、ウォームホイール51c及びこれと噛み合うウォーム54を介して、駆動シャフト52は、図中右向きの力を受ける(図中黒塗り矢印参照)。もっとも、駆動シャフト52は、これに抗する方向に、抗力バネ59によって常時付勢されている(図中白抜き矢印参照)。これにより、駆動シャフト52の軸方向における荷重が効果的に軽減される。
Then, the
<変形例の例示列挙>
なお、上述の各実施形態は、上述した通り、出願人が本願の出願時点において最良であると考えた本発明の具体的構成例を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の各実施形態によって何ら限定されるべきものではない。よって、上述の各実施形態に示された具体的構成に対して、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得ることは、当然である。
<List of examples of modification>
The above-described embodiments are merely examples of specific configurations of the present invention that the applicant considered to be the best at the time of filing of the present application, as described above. It should not be limited at all by the above-described embodiments. Therefore, it is a matter of course that various modifications can be made to the specific configurations shown in the above-described embodiments without departing from the essential part of the present invention.
以下、変形例について幾つか例示する。もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、(特に先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。 Hereinafter, some modifications will be exemplified. However, it goes without saying that the modified examples are not limited to the following. The limited interpretation of the present invention based on the description of the above-described embodiment and the following modifications unfairly harms the interests of the applicant (especially rushing the application under the principle of prior application), but improperly imitates the imitator. It is good and not allowed.
また、上述の各実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。 Needless to say, the configurations of the above-described embodiments and the configurations described in the following modifications may be applied in an appropriate combination within a technically consistent range.
(1)上述の実施形態においては、制御シャフト51は、偏心量をRとし、最大リフト量をLとした場合に、
0.9≦R/L≦1.1となるように構成されている。具体的には、制御シャフト51は、偏心量が最大リフト量とほぼ等しくなるように構成されている。しかしながら、本発明はこれに限定されない。
(1) In the above-described embodiment, the
It is configured such that 0.9 ≦ R / L ≦ 1.1. Specifically, the
図9を参照すると、0.5<R/L≦0.7の範囲においては、偏心量Rの増加にしたがって、シリンダブロック2のエンジン幅方向における最大移動量δが大きく減少している。よって、少なくとも0.5<R/Lであれば、本発明の所定の作用効果は奏され得る。もっとも、Rは大きい方が好ましい反面、Rを大きくしすぎると、駆動シャフト52が大型化し、ひいてはエンジン1が大型化する。そこで、δをより小さくしつつ、エンジン1(駆動シャフト52)の大型化を抑制するためには、制御シャフト51は、0.7≦R/L≦1.3となるように構成されるのが好ましく、0.8≦R/L≦1.2となるように構成されるのがより好ましく、0.9≦R/L≦1.1となるように構成されるのがさらに好ましい。
Referring to FIG. 9, in the range of 0.5 <R / L ≦ 0.7, the maximum movement amount δ of the
(2)オイルシール42は、シリンダブロック2とフレーム41との双方に固定されていてもよい。すなわち、オイルシール42は、シリンダブロック2とフレーム41との間に掛け渡されていて、シリンダブロック2のクランクケース4(フレーム41)に対する相対移動に伴って伸縮するように構成されていてもよい。
(2) The
(3)第二の実施形態においては、支持板66を省略することが可能である。すなわち、中継部65が、シリンダブロック2によって直接的に支持され得る。
(3) In the second embodiment, the
(4)第三の実施形態において、移動量規制部45又は抗力バネ59は、省略可能である。
(4) In the third embodiment, the movement
(5)移動量規制部45は、シリンダブロック2のエンジン高さ方向における移動範囲を規定するように設けられていてもよい。すなわち、移動量規制部45は、シリンダブロック2あるいはブロック側支持部55に対して、上方及び/又は下方から当接するように設けられていてもよい。
(5) The movement
(6)ストッパ部材45aは、フレーム41に固定されていてもよい。すなわち、シリンダブロック2の移動範囲を規定するためのストッパ部材45aの位置が、固定されていてもよい。
(6) The
(7)移動量規制部45は、最低圧縮比と最高圧縮比とがそれぞれ個別に調整され得るように構成されていてもよい。図13は、図12に示されている移動量規制部45の一つの変形例の構成を示す側断面図である。図13を参照すると、本変形例においては、シリンダブロック2には、ストッパ当接部23が、外側面20aから突出するように設けられている。また、移動量規制部45は、最高圧縮比を規定するためのストッパ部材45aH、ストッパ支持ボルト45bH、及びロックナット45cHと、最低圧縮比を規定するためのストッパ部材45aL、ストッパ支持ボルト45bL、及びロックナット45cLと、を備えている。
(7) The movement
図13における(II)に示されている中間圧縮比状態において、ストッパ部材45aH、ストッパ支持ボルト45bH、及びロックナット45cHは、ストッパ当接部23よりも下方に設けられている。ストッパ部材45aHは、圧縮比が中間圧縮比状態から高く変更された場合に、(III)に示されているようにストッパ当接部23と当接することで、最高圧縮比を規定し得るように構成されている。
In the intermediate compression ratio state shown in FIG. 13 (II), the stopper member 45aH, the stopper support bolt 45bH, and the lock nut 45cH are provided below the
一方、ストッパ部材45aL、ストッパ支持ボルト45bL、及びロックナット45cLは、ストッパ当接部23よりも上方に設けられている。ストッパ部材45aLは、圧縮比が中間圧縮比状態から低く変更された場合に、(I)に示されているようにストッパ当接部23と当接することで、最低圧縮比を規定し得るように構成されている。
On the other hand, the stopper member 45aL, the stopper support bolt 45bL, and the lock nut 45cL are provided above the
かかる構成においては、ストッパ支持ボルト45bHとストッパ支持ボルト45bLとを個別に調整することで、最低圧縮比と最高圧縮比とが、それぞれ個別に調整される。よって、最低圧縮比と最高圧縮比との個別調整が、簡略な装置構成によって実現され得る。 In such a configuration, the minimum compression ratio and the maximum compression ratio are individually adjusted by individually adjusting the stopper support bolt 45bH and the stopper support bolt 45bL. Therefore, individual adjustment of the minimum compression ratio and the maximum compression ratio can be realized with a simple device configuration.
なお、上述のように、ストッパ部材45aH及び/又はストッパ部材45aLの位置は、固定されていてもよい。 As described above, the position of the stopper member 45aH and / or the stopper member 45aL may be fixed.
(8)シリンダブロック2の移動範囲は、制御シャフト51の回転範囲、すなわち、ウォームホイール51cの回転範囲によって規制(規定)され得る。ここで、この回転範囲の規制は、上述の第一の実施形態のように、ECUによってモータ53の回転角度が制御されることで電気的に行われてもよいし、ウォームホイール51c等の構成によって機械的に行われてもよい。
(8) The movement range of the
図14A及び図14Bは、図1に示されているウォームホイール51cの変形例の構成を示す側面図である。例えば、図14Aに示されているように、ウォームホイール51cの略円形の外周のうちの一部にのみ、ギヤの歯形が形成されていてもよい。あるいは、図14Bに示されているように、ウォームホイール51cが扇形に形成されていてもよい。これにより、制御シャフト51の回転範囲が簡略な装置構成によって規制され得る。
14A and 14B are side views showing a configuration of a modified example of the
なお、この場合、高圧縮比側の回転角度を規定するためのウォームホイールストッパ24Hや、低圧縮比側の回転角度を規定するためのウォームホイールストッパ24Lが設けられていてもよい。ウォームホイールストッパ24H及びウォームホイールストッパ24Lは、ウォームホイール51cのギヤの歯形の端部、あるいは扇形のウォームホイール51cの端部に当接することで、ウォームホイール51cの回転範囲を確実に規制し得るように構成されている。
In this case, a
(9)その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。 (9) Other modifications not specifically mentioned are naturally included in the technical scope of the present invention within the scope not changing the essential part of the present invention.
例えば、本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他の任意のタイプの内燃機関に適用可能である。気筒数や気筒配列方式(直列、V型、水平対向)も、特に限定はない。 For example, the present invention is applicable to gasoline engines, diesel engines, methanol engines, bioethanol engines, and any other type of internal combustion engine. The number of cylinders and the cylinder arrangement method (in-line, V-type, horizontally opposed) are not particularly limited.
材料の変更は、適宜行われ得る。また、一体(ワンピース)であったものは別体(ツーピース)にされ得るし、その逆もあり得る。一体(ワンピース)のものは、継ぎ目なし(シームレス)に形成され得るし、溶接や接着等による接合層を用いて形成され得る。 The material can be changed as appropriate. Moreover, what was one piece (one piece) can be made into another body (two piece), and vice versa. The one-piece (one-piece) one can be formed seamlessly (seamlessly), or can be formed using a joining layer by welding, adhesion, or the like.
さらに、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。 Furthermore, in each element constituting the means for solving the problems of the present invention, elements expressed functionally and functionally include the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications, It includes any structure that can realize this action / function.
1…エンジン 2…シリンダブロック 20a…外側面
21…シリンダ 22…ピストン
3…シリンダヘッド 30…動弁機構
4…クランクケース 41…フレーム 41a1…内壁面
42…オイルシール 43…クランクシャフト 45…移動量規制部
45a…ストッパ部材 45b…ストッパ支持ボルト 45c…ロックナット
5…移動機構 51…制御シャフト 51a…ジャーナル部
51b…円形カム部 51c…ウォームホイール 52…駆動シャフト
53…モータ 54…ウォーム 55…ブロック側支持部
55a…軸受孔 56…開口部 57…フレーム側支持部
57a…ジャーナル支持凹部 58…カバー部 58a…ジャーナル支持凹部
6…駆動力伝達機構 61…出力ギヤ 65…中継部
65a…中継ギヤ 65b…中継ホイール 66…支持板
67…付勢バネ 68a…ガイドプレート 68a1…ガイド面
68b…ガイドローラ CC…燃焼室 CCA…シリンダ中心軸
DESCRIPTION OF
Claims (7)
円柱状のジャーナル部と、前記ジャーナル部の中心軸から偏心して設けられ且つ当該ジャーナル部と一体的に回転するように当該ジャーナル部と結合された円柱状のカム部と、を備えた、制御シャフトと、
前記カム部及び前記ジャーナル部のうちの一方を回転可能に支持しつつ収容し得るように構成されていて、前記シリンダブロック側に設けられた、ブロック側支持部と、
他方を回転可能に支持しつつ収容し得るように構成されていて、前記クランクケース側に設けられた、クランクケース側支持部と、
を備え、
一対の前記制御シャフトが、前記シリンダブロックの両側にて互いに平行に設けられ、且つ同一方向に回転駆動されることですべての前記カム部が同一方向に指向するように構成され、
前記制御シャフトは、
前記ジャーナル部と前記カム部との偏心量をRとし、圧縮比が最高である状態と最低である状態との間の、前記軸線方向における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動量をLとした場合に、
0.5<R/Lとなるように構成されたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine configured such that a compression ratio can be changed by relative movement of a cylinder block and a cylinder head fixed to the cylinder block and a crankcase along the axial direction of the cylinder,
A control shaft comprising: a columnar journal portion; and a columnar cam portion provided eccentrically from the central axis of the journal portion and coupled to the journal portion so as to rotate integrally with the journal portion. When,
A block side support portion configured to be accommodated while rotatably supporting one of the cam portion and the journal portion, and provided on the cylinder block side;
A crankcase side support portion, which is configured to be accommodated while rotatably supporting the other, provided on the crankcase side;
With
A pair of the control shafts are provided in parallel to each other on both sides of the cylinder block, and are configured such that all the cam portions are directed in the same direction by being driven to rotate in the same direction,
The control shaft is
Let R be the amount of eccentricity between the journal portion and the cam portion, and let L denote the relative movement amount between the cylinder block and the crankcase in the axial direction between the state where the compression ratio is the highest and the state where the compression ratio is the lowest. If
A variable compression ratio internal combustion engine configured to satisfy 0.5 <R / L.
前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動量を規制し得るように構成された移動量規制部をさらに備えたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1,
A variable compression ratio internal combustion engine, further comprising a movement amount restricting portion configured to restrict a relative movement amount between the cylinder block and the crankcase.
前記移動量規制部は、
前記シリンダブロックの側面と対向するように前記クランクケース側に設けられたストッパ部材を備え、
前記ストッパ部材が前記側面と当接することで、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動量を規制し得るように構成されたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine according to claim 2,
The movement amount regulating unit is
A stopper member provided on the crankcase side so as to face the side surface of the cylinder block;
A variable compression ratio internal combustion engine configured to be able to regulate a relative movement amount of the cylinder block and the crankcase by the stopper member coming into contact with the side surface.
前記移動量規制部は、
前記クランクケースに装着されていて、前記ストッパ部材を支持するとともに、前記ストッパ部材を前記側面に接近する方向又は前記側面から離隔する方向に移動させ得るように構成された、ストッパ支持部を、さらに備えたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine according to claim 3,
The movement amount regulating unit is
A stopper support portion mounted on the crankcase and configured to support the stopper member and to move the stopper member in a direction approaching the side surface or in a direction away from the side surface; A variable compression ratio internal combustion engine comprising:
前記クランクケースに回転可能に支持されたクランクシャフトと一体的に回転するように、当該クランクシャフトと結合された、駆動力出力部と、
前記駆動力出力部と係合することで回転駆動力が伝達され得るように構成されているとともに、伝達された回転駆動力を前記シリンダヘッドに設けられた動弁機構に伝達し得るように構成された、中継部と、
前記駆動力出力部と前記中継部との係合状態を調整し得るように構成された、係合状態調整部と、
をさらに備えたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
A driving force output unit coupled to the crankshaft so as to rotate integrally with a crankshaft rotatably supported by the crankcase;
It is configured so that the rotational driving force can be transmitted by engaging with the driving force output unit, and the transmitted rotational driving force can be transmitted to the valve operating mechanism provided in the cylinder head. The relay section,
An engagement state adjustment unit configured to adjust an engagement state between the driving force output unit and the relay unit;
A variable compression ratio internal combustion engine characterized by further comprising:
前記駆動力出力部及び前記中継部は、円板状のギヤを備え、
前記駆動力出力部の前記ギヤと、前記中継部の前記ギヤとは、互いに噛み合うように配置され、
前記係合状態調整部は、
前記シリンダブロックによって揺動可能に支持されていて、前記中継部の前記ギヤを回転可能に支持するように構成された、支持板と、
前記中継部の前記ギヤが、前記駆動力出力部の前記ギヤと当接するように、前記支持板を付勢する、付勢バネと、
を備え、前記駆動力出力部の前記ギヤと前記中継部の前記ギヤとの当接状態を調整するように構成されたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 5,
The driving force output unit and the relay unit include a disk-shaped gear,
The gear of the driving force output unit and the gear of the relay unit are arranged to mesh with each other,
The engagement state adjustment unit is
A support plate that is swingably supported by the cylinder block and is configured to rotatably support the gear of the relay portion;
An urging spring that urges the support plate so that the gear of the relay unit contacts the gear of the driving force output unit;
The variable compression ratio internal combustion engine is configured to adjust a contact state between the gear of the driving force output unit and the gear of the relay unit.
前記係合状態調整部は、
前記クランクケース側に設けられていて、円筒面状の表面を有するように構成された、第一ガイド部と、
前記第一ガイド部の前記表面と当接するように前記支持板側に設けられていて、前記中継部が前記表面の形状に倣った略円弧状の軌道上を移動するように前記中継部の前記駆動力出力部に対する相対移動をガイドしつつ、前記駆動力出力部と前記中継部との当接状態を調整するように構成された、第二ガイド部と、
をさらに備えたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 6,
The engagement state adjustment unit is
A first guide portion provided on the crankcase side and configured to have a cylindrical surface;
The relay portion is provided on the support plate side so as to contact the surface of the first guide portion, and the relay portion moves on a substantially arc-shaped track following the shape of the surface. A second guide unit configured to adjust a contact state between the driving force output unit and the relay unit while guiding relative movement with respect to the driving force output unit;
A variable compression ratio internal combustion engine characterized by further comprising:
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