JP2009108731A - 可変圧縮比エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】コントロールシャフトの生産性の悪化を抑制し、フォークの組み付け性を改善する可変圧縮比エンジンを提供する。
【解決手段】ピストン１１とクランクシャフト１２とを複数のリンクで連結し、コントロールシャフト２０を回転させ、コントロールシャフト２０の偏心軸２１の位置を変えてリンクの姿勢を制御することで圧縮比を可変にする可変圧縮比エンジン１において、コントロールシャフト２０に設けられ、その軸方向と直交する向きに一定の断面を有するスライド面２２ａと、スライド面２２ａを両面から挟持する係合部３１ｃを有するフォーク３１と、フォーク３１を揺動自在に配置し、コントロールシャフト２０と直交する方向に進退するアクチュエータロッド３２と、を備え、エンジン運転状態に応じてアクチュエータロッド３２を進退させ、フォーク３１によってシャフト制御軸２２を介してコントロールシャフト２０を回転させて圧縮比を可変にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの可変圧縮比機構に関する。

エンジンの可変圧縮比機構として、ピストンとクランクとを複数のリンクを介して連結するものが知られている。例えば、特許文献１には、ピストンとクランクとがアッパリンク及びロアリンクを介して連結され、ロアリンクの姿勢を制御することで圧縮比を可変に制御している。具体的には、一端がロアリンクに連結され、他端が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に設けた偏心軸に連結されたコントロールリンクを備え、コントロールシャフトの回転角を変化させることによりコントロールリンクを介してロアリンクの姿勢を制御している。

このコントロールシャフトの回転角は、コントロールシャフトに一体に設けたフォークと、そのフォークに連結ピンを介して連結されるアクチュエータロッドとからなるシャフト制御機構により制御される。
特開２００２−１１５５７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の複リンク式可変圧縮比エンジンのシャフト制御機構では、コントロールシャフトにフォークを一体形成し、コントロールシャフトからフォークが突出する複雑な構成となっているので、コントロールシャフトの生産性が悪化するという問題がある。また、フォークとアクチュエータロッドの連結ピンとは位置合わせして連結されるが、コントロールシャフト自体を回転させてフォークの角度を調整して、フォークをアクチュエータロッドの連結ピンに係合させるので組み付けが容易でないという問題がある。

そこで、本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、コントロールシャフトの生産性の悪化を抑制するとともに、フォークの組み付け性を改善することができる可変圧縮比エンジンを提供することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。

なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、ピストン（１１）とクランクシャフト（１２）とを複数のリンクで連結し、コントロールシャフト（２０）を回転させ、コントロールシャフト（２０）に形成された偏心軸（２１）の位置を変えてリンクの姿勢を制御することで、ピストン上死点位置を変更して圧縮比を可変にする可変圧縮比エンジン（１）において、コントロールシャフト（２０）に設けられ、その軸方向と直交する向きに一定の断面を有するスライド面（２２ａ）と、スライド面（２２ａ）を両面から挟持する係合部（３１ｃ）を有するフォーク（３１）と、フォーク（３１）を揺動自在に配置し、コントロールシャフト（２０）と直交する方向に進退するアクチュエータロッド（３２）と、を備え、エンジン運転状態に応じてアクチュエータロッド（３２）を進退させ、フォーク（３１）によってシャフト制御軸（２２）を介してコントロールシャフト（２０）を回転させて圧縮比を可変にする、ことを特徴とする。

本発明によれば、アクチュエータロッドに別体のフォークを連結し、このフォークをコントロールシャフトのスライド面に係合させる。そのため、従来手法のようにコントロールシャフトにフォークを一体形成する場合よりも、コントロールシャフトの形状を簡素な構成とすることができ、コントロールシャフトの生産性の悪化を抑制することができる。

また、従来手法ではコントロールシャフト自体を回転させてフォークの角度を調整して、フォークをアクチュエータロッドの連結ピンに係合させるので組み付け作業性が悪化するが、本実施形態ではフォークをスライド面に係合させてからアクチュエータロッドに組み付けることができ、コントロールシャフト自体を回転させて組み付ける必要がないので組み付け作業性が向上する。

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、クランクシャフト軸方向から見た複リンク式可変圧縮比エンジンの概略構成図である。

可変圧縮比エンジン１は、ピストン上死点位置を変化させて圧縮比を変更する圧縮比可変機構１０を備える。圧縮比可変機構１０は、ピストン１１とクランクシャフト１２とをアッパリンク１３、ロアリンク１４で連結して、コントロールリンク１５でロアリンク１４の姿勢を制御することで圧縮比を変更する。

アッパリンク１３は、その上端でピストンピン１３ａを介してピストン１１に連結する。アッパリンク１３の下端は、連結ピン１４ａを介してロアリンク１４の一端に連結する。ロアリンク１４の他端は、連結ピン１４ｂを介してコントロールリンク１５に連結する。ロアリンク１４は連結孔１４ｃを有し、この連結孔１４ｃにクランクシャフト１２のクランクピン１２ａが挿入される。そして、ロアリンク１４は、クランクピン１２ａを中心軸として揺動する。

クランクシャフト１２は、クランクピン１２ａ、ジャーナル１２ｂ及びカウンターウェイト１２ｃを備える。クランクピン１２ａの中心はジャーナル１２ｂの中心から所定量偏心する。カウンターウェイト１２ｃは、クランクアームに一体形成されて、ピストン運動の回転１次振動成分を低減する。

コントロールリンク１５の上端は、連結ピン１４ｂを介してロアリンク１４に対して回動自在に連結する。コントロールリンク１５の下端は、コントロールシャフト２０に連結する。

コントロールシャフト２０は、クランクシャフト１２と平行に配置され、エンジンのブロックが支持する主軸（ジャーナル部）と、偏心軸２１と、シャフト制御軸２２とを備える。偏心軸２１はコントロールシャフト２０の回転軸から所定量偏心しており、コントロールリンク１５がその偏心軸２１に対して揺動する。また、シャフト制御軸２２もコントロールシャフト２０の回転軸から所定量偏心している。シャフト制御軸２２は、その軸心を挟んで互いに平行な２つの面からなる二面幅２２ａを有する。そして、このシャフト制御軸２２の二面幅２２ａに、シャフト制御機構３０のフォーク３１が係合する。すなわち、本実施形態では二面幅２２ａが、コントロールシャフト２０の軸方向と直交する向きに一定の断面を有するスライド面を構成している。このスライド面は、必ずしも本実施例のように平坦な面を平行に形成した二面幅に限定する必要はない。

シャフト制御機構３０は、フォーク３１と、アクチュエータロッド３２と、ボールネジナット部３３と、減速ギヤ３４と、保持機構３５と、駆動モータ３６とを備え、コントロールシャフト２０の回転角を制御する。

フォーク３１は、先端側が二股形状となるように一対のアーム３１ａを有する。一対のアーム３１ａの間には開口部３１ｂが形成されている。フォーク３１の開口部３１ｂには、フォーク３１が二面幅２２ａに対して摺動自在となるように、シャフト制御軸２２が挿入される。そして、フォーク３１は、基端側で連結ピン３７を介してアクチュエータロッド３２に回転自在に設置される。上述のように、スライド面を構成する二面幅２２ａを両面から挟持する係合部としての一対のアーム３１ａを介して、フォーク３１がコントロールシャフト２０と係合している。

アクチュエータロッド３２には、一対の軸受け３８がフォーク３１を挟んで配置される。この軸受け３８の内側のアクチュエータロッド３２には、一対の回転規制部３９が配置される。回転規制部３９は、アクチュエータロッド３２のねじれ変形を防止する。

また、アクチュエータロッド３２は、基端側の外周に雄ネジが形成されたボールネジ部３２ａを有し、このボールネジ部３２ａがボールネジナット部３３の内部に形成された雌ネジと螺合する。駆動モータ３６の回転は、保持機構３５を介して、減速ギヤ３４で減速されてボールネジナット部３３に伝達される。そのため、ボールネジナット部３３が駆動モータ３６によって軸周りに回転駆動されると、アクチュエータロッド３２はボールネジナット部３３に対して相対的に往復動する。

上記した保持機構３５は、コントロールシャフト２０に回転の許可、禁止を切換える機構を有しており、コントロールシャフト２０を所定の回転角に保持する。コントロールシャフト２０には、筒内の燃焼圧やピストン１１の慣性力等がアッパリンク１３、ロアリンク１４、コントロールリンク１５を介して伝達される。この伝達された荷重は、偏心軸２１がコントロールシャフト２０の回転軸から偏心しているため、コントロールシャフト２０を回転させる荷重（以下、「コントロールシャフトトルク」という。）として作用する。保持機構３５は、コントロールシャフト２０の回転の許可、禁止を切換えるので、コントロールシャフトトルクに対抗してコントロールシャフト２０を所定の回転角に保持することができる。なお、保持機構３５は、駆動モータ３６を用い、駆動時とは逆方向の電流を流すことでコントロールシャフトトルクに対抗するものでもよい。

可変圧縮比エンジン１は、エンジン運転状態に応じて圧縮比を変化させるためにコントローラ４０を備える。コントローラ４０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースを有する。コントローラ４０は、エンジン運転状態に応じて圧縮比を変化させるために、シャフト制御機構３０の駆動モータ３６の駆動を制御する。

次に、図２を参照して、フォーク３１とアクチュエータロッド３２との連結部の近傍の構成について説明する。

図２（Ａ）は、フォーク３１の近傍の概略構成図である。図２（Ｂ）は軸受け３８の断面図であって、図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面である。

図２（Ａ）に示すように、アクチュエータロッド３２は、丸棒形状のロッド部３２ｂと、平行な２面からなる平板部３２ｃとを有する。アクチュエータロッド３２の平板部３２ｃはロッド部３２ｂの一部を削り出すようにして形成されており、平板部３２ｃの幅はロッド部３２ｂの直径と同じとなる。

先端側が二股形状となるフォーク３１は、その基端側にアクチュエータロッド３２の平板部３２ｃを挿通する挿通溝３１ｃを、アクチュエータロッド３２の長手方向に沿って形成する。フォーク３１は、挿通溝３１ｃに平板部３２ｃを挿通した状態で、連結ピン３７を介してアクチュエータロッド３２に対して回転自在に設置される。

また、一対の軸受け３８はフォーク回動時にフォーク３１と干渉しない位置であって、軸受け３８の間隔が最も狭くなるように配置される。この軸受け３８は、図２（Ｂ）に示すように円筒形状であって、軸受け３８の内径はアクチュエータロッド３２のロッド部３２ｂの径とほぼ同径に形成される。そのため、アクチュエータロッド３２の平板部３２ｃの上端面と下端面とが軸受け３８の内周を摺動するだけでなく、ロッド部３２ｂも軸受け３８の内周を摺動することができる。

軸受け３８よりも内側のアクチュエータロッド３２に配置される回転規制部３９は、断面が略Ｌ字形状であって、取付部３９ａから起立する壁部３９ｂにスリット３９ｃを形成する。回転規制部３９の取付部３９ａは、シャフト制御機構３０の図示しないハウジングにボルトによって固定される。壁部３９ｂのスリット３９ｃは、その間隔がアクチュエータロッド３２の平板部３２ｃの板厚よりも僅かに広く、平板部３２ｃを挿通する。アクチュエータロッド３２のボールネジ部３２ａとボールネジナット部３３との摩擦抵抗が大きい場合やコントロールシャフトトルクが大きい場合には、アクチュエータロッド３２がその軸心に対して回転したり、ねじれ変形したりする。しかしながら、回転規制部３９のスリット３９ｃによって平板部３２ｃの回転が規制されるので、アクチュエータロッド３２の回転やねじれ変形が防止される。

なお、この回転規制部３９もフォーク回動時にフォーク３１と干渉しないように配置される。

上記のように構成される可変圧縮比エンジン１では、コントローラ４０によって駆動モータ３６の駆動を制御し、エンジン運転状態に応じてアクチュエータロッド３２を直線的に進退させることでコントロールシャフト２０の回転角を制御し、圧縮比を変化させる。

図３（Ａ）は最高圧縮比時におけるフォーク３１を示す図であり、図３（Ｂ）は最低圧縮比時におけるフォーク３１を示す図である。

図３（Ａ）に示すように、シャフト制御機構３０のアクチュエータロッド３２が図中左側に後退すると、コントロールシャフト２０が図中時計回り方向に回転するように、フォーク３１がシャフト制御軸２２をコントロールシャフト２０の回転軸周りに回動させる。コントロールシャフト２０が時計回り方向に回転すると、コントロールリンク１５が連結する偏心軸２１の位置が下降する（図１参照）。このように偏心軸が下降すると、ロアリンク１４がクランクピン１２ａ周りに図中時計回り方向に傾いて連結ピン１４ａの位置が上昇するので、ピストン１１の上死点位置が上昇して圧縮比が高くなる。

これに対して、図３（Ｂ）に示すように、シャフト制御機構３０のアクチュエータロッド３２が図中右側に前進すると、コントロールシャフト２０が図中反時計回り方向に回転するように、フォーク３１がシャフト制御軸２２をコントロールシャフト２０の回転軸周りに回動させる。コントロールシャフト２０が反時計回り方向に回転すると、偏心軸２１の位置が上昇し、ロアリンク１４が傾いて連結ピン１４ａの位置が下降するので、ピストン１１の上死点位置が下降して圧縮比が低下する（図１参照）。

なお、複リンク式可変圧縮比エンジン１の運転状態に応じた具体的な圧縮比制御は、例えば特開２００２−１１５５７１号公報に開示されたものと同様であるので、説明を省略する。

また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、複リンク式可変圧縮比エンジン１の圧縮比が最高圧縮比から最低圧縮比に変化するようにフォーク３１が回動しても、軸受け３８及び回転規制部３９はフォーク３１と干渉することはない。

以上により、第１実施形態では下記の効果を得ることができる。

本実施形態では、アクチュエータロッド３２の平板部３２ｃに別体のフォーク３１を連結し、このフォーク３１をコントロールシャフト２０のシャフト制御軸２２に係合させる。そのため、従来手法のようにコントロールシャフト２０にフォーク３１を一体形成する場合よりも、コントロールシャフト２０の形状を簡素な構成とすることができ、コントロールシャフト２０の生産性の悪化を抑制することができる。従来手法ではコントロールシャフト自体を回転させてフォーク３１の角度を調整して、フォーク３１をアクチュエータロッド３２の連結ピンに係合させるので組み付け作業性に問題があるが、本実施形態ではフォーク３１をシャフト制御軸２２に係合させてからアクチュエータロッド３２に組み付けることができ、コントロールシャフト自体を回転させて組み付ける必要がないので組み付け作業性が向上する。

シャフト制御機構３０は、フォーク３１と干渉せず、配置間隔が最も狭くなるように一対の軸受け３８を備えるので、アクチュエータロッド３２の長さを可能な限り短縮することができ、シャフト制御機構３０の小形化を図ることが可能となる。また、一対の軸受け３８でアクチュエータロッド３２を支持するようにしたので、アクチュエータロッド３２の平板部３２ｃを支持する場合であっても、軸受け３８での面圧を圧程度確保するこができ、アクチュエータロッド３２の変形を防止できる。そのため、アクチュエータロッド３２の変形に起因する圧縮比変動を防止することが可能となる。

さらに、シャフト制御機構３０は、フォーク３１と干渉しないようにアクチュエータロッド３２に回転規制部３９を備えるので、アクチュエータロッド３２が回転したり、ねじれ変形したりすることを防止でき、アクチュエータロッド３２の変形に起因する圧縮比変動を防止することが可能となる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の複リンク式可変圧縮比エンジン１のコントロールシャフト近傍を示す図である。

第２実施形態の複リンク式可変圧縮比エンジン１の基本構成は第１実施形態とほぼ同様であるが、コントロールシャフト２０の構成において相違する。つまり、コントロールシャフト２０のシャフト制御軸２２の軸心（前記スライド面が設けられた部位のコントロールシャフト軸直断面の図心）が、コントロールシャフト２０の主軸（ジャーナル部）の軸心よりも偏心軸２１の軸心に近くなるようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。

図４（Ａ）に示すように、コントロールシャフト２０は、偏心軸２１と、シャフト制御軸２２（スライド面が設けられた部位）と、主軸２３（ジャーナル部）とを有している。

主軸２３は、コントロールシャフト２０に複数形成され、図示しないシリンダブロックに形成されたボスによって回転自在に支持される。この主軸２３の軸心は、コントロールシャフト２０の回転軸と一致する。偏心軸２１は、主軸２３の間のコントロールシャフト２０に形成され、各気筒のコントロールリンクが連結できるよう気筒ごとに設けられる。この偏心軸２１の外形は、主軸２３よりも小さくなるように形成される。そして、シャフト制御機構３０のフォーク３１が係合するシャフト制御軸２２は、コントロールシャフト２０上に少なくとも１つ設けられる。このシャフト制御軸２２の外径は偏心軸２１とほぼ同じになるように形成される。

コントロールシャフト２０では、図４（Ｂ）に示すように偏心軸２１の軸心Ｑは主軸２３の軸心Ｐから所定量だけ偏芯する。また、本実施形態では、シャフト制御軸２２の軸心Ｒ（スライド面が設けられた部位のコントロールシャフト軸直断面の図心）は、主軸２３の軸心Ｐよりも偏心軸２１の軸心Ｑに近くなるように設定されている。

例えば、図４（Ｃ）に示すように、シャフト制御軸２２の軸心Ｒが、主軸２３の軸心Ｐに近くなるように設定されている場合には、コントロールシャフト２０上において偏心軸２１とシャフト制御軸２２とが離れる。そうすると、領域Ａが大きくなって、コントロールシャフト２０が凹凸を有する形状となって応力集中しやくなるので、シャフト制御軸２２の近傍の剛性が低下してしまう。

これに対して、本実施形態では、シャフト制御軸２２の軸心Ｒが偏心軸２１の軸心Ｑに近くなるように設定されているので、コントロールシャフト２０に偏心軸２１とシャフト制御軸とを形成しても、図４（Ｂ）のようにシャフト制御軸２２を形成した部分の領域Ａが小さく、コントロールシャフト２０を比較的滑らかな形状とすることができる。

次に、図５を参照して、コントロールシャフト２０のシャフト制御軸２２と主軸２３との関係を説明する。図５は、コントロールシャフト２０を軸方向から見たときの図である。

コントロールシャフト２０のシャフト制御軸２２（スライド面が設けられた部位のコントロールシャフト軸直断面の外形）は、図５（Ａ）に示すように主軸２３（ジャーナル部）の外形からはみ出さないように形成される。

例えば、図５（Ｂ）の領域Ｂに示すように、シャフト制御軸２２が主軸２３の外径からはみ出す場合には、コントロールシャフト２０を回転自在に支持するボスに、コントロールシャフト２０を挿通させようとしても、主軸２３の外形からはみ出るシャフト制御軸２２がボスに引っ掛かり組み付け性が悪化する。

しかしながら、本実施形態では、シャフト制御軸２２は、図５（Ａ）に示すように主軸２３の外形からはみ出さないので、コントロールシャフト２０をボスに容易に挿通することができる。

以上により、第２実施形態では下記の効果を得ることができる。

コントロールシャフト２０のシャフト制御軸２２の軸心Ｒは、主軸２３の軸心Ｐよりも偏心軸２１の軸心Ｑに近くなるように設定されているので、コントロールシャフト２０を比較的滑らかな形状とすることができ、シャフト制御軸２２の近傍の剛性の低下を抑制することが可能となる。

また、コントロールシャフト２０のシャフト制御軸２２は、主軸２３の外形からはみ出さないように形成されるので、コントロールシャフト２０をボスに容易に挿通することができ、コントロールシャフト挿通時の組み付け性の悪化を抑制することができる。

（第３実施形態）
図６は、コントロールシャフトのシャフト制御軸の形状を示す図である。

第３実施形態の複リンク式可変圧縮比エンジン１の基本構成は第１実施形態とほぼ同様であるが、コントロールシャフト２０のシャフト制御軸２２の形状（スライド面が設けられた部位のコントロールシャフト軸直断面の外形形状）において相違する。つまり、フォーク３１を小形化するため、シャフト制御軸２２の二面幅２２ａ（２つのスライド面）の長さを非対称とするようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。

第１実施形態でも説明したように、コントロールリンク１５と連結するコントロールシャフト２０の偏心軸２１には、筒内の燃焼圧等に起因してコントロールシャフト２０を回転させるコントロールシャフトトルクが作用する。本実施形態では、コントロールシャフトトルクは、図６（Ａ）の矢印Ａに示すように作用するので、コントロールシャフト２０は、その回転軸（軸心Ｐ）に対して反時計回りに回転しようとする。そうすると、シャフト制御軸２２もコントロールシャフト２０の軸心Ｐに対して反時計周りに回動するので、フォーク３１のアーム３１ａには荷重Ｆ１及び荷重Ｆ２が図中矢印のように作用する。

フォーク３１の開口部３１ｂの下底位置における根元部３１ｄには、荷重Ｆ１、Ｆ２に起因してアーム３１ａを外側に広げるようなフォーク根元応力Ｍ１、Ｍ２が生じるが、フォーク３１はこのフォーク根元応力Ｍ１、Ｍ２に耐え得るように設計される。フォーク３１の小形化を図るには、根元部３１ｄからの距離が長くなる荷重Ｆ１に起因して生じるフォーク根元応力Ｍ１を低減する必要がある。

そこで、本実施形態では、図６（Ａ）に示すように、シャフト制御軸２２の二面幅２２ａのうち、主軸２３の軸心Ｐに近い側の面のフォーク摺動方向の長さ（以下「面長さ」という）を、主軸２３の軸心Ｐに遠い側の面よりも長くし、フォーク根元応力Ｍ１の低減を図る。

上記したフォーク根元応力の低減効果について、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）を参照して説明する。図６（Ｂ）は、シャフト制御軸２２の二面幅２２ａの面長さが同じになるように設定した場合を示す。また、図６（Ｃ）は、シャフト制御軸２２の二面幅２２ａの面長さを非対称に設定した場合を示す。

図６（Ｂ）において、シャフト制御軸２２の軸心Ｒと荷重Ｆ１が作用する位置とのフォーク摺動方向の距離はＬ１であり、フォーク３１の根元部３１ｄと荷重Ｆ１が作用する位置とのフォーク摺動方向の距離はＬ２であり、距離Ｌ１が距離Ｌ２よりも小さくなっている。この場合には、フォーク３１の根元部３１ｄにおけるフォーク根元応力Ｍ１aは次式（１）で表される。

これに対して、図６（Ｃ）では、シャフト制御軸２２の軸心Ｒと荷重が作用する位置とのフォーク摺動方向の距離を図６（Ｂ）よりもＬ１だけ長くして２Ｌ１とする。そうすると、コントロールシャフト２０が回転したときにアーム３１ａに作用する荷重はＦ１の半分となり、フォーク３１の根元部３１ｄと荷重が作用する位置とのフォーク摺動方向の距離はＬ２＋Ｌ１となる。したがって、この場合には、フォーク３１の根元部３１ｄにおけるフォーク根元応力Ｍ１ｂは次式（２）で表される。

ここで、距離Ｌ１は距離Ｌ２よりも小さく設定されているので、上記した（２）式は（３）式のように変形できる。

（３）式に示すようにＭ１ｂはＭ１ａよりも小さくなり、シャフト制御軸２２の二面幅２２ａのうち、主軸２３の軸心Ｐに近い側の面長さを主軸２３の軸心Ｐに遠い側の面よりも長くすることで、二面幅の長さを対称とする場合よりもフォーク根元応力を低減させることができる。

以上により、第３実施形態では下記の効果を得ることができる。

シャフト制御軸２２の二面幅２２ａのうち主軸２３の軸心Ｐに近い側の面長さを主軸２３の軸心Ｐに遠い側の面よりも長くして、二面幅２２ａを非対称とするので、フォーク根元応力を低減させることができ、フォーク３１を小形化することができる。このようにフォーク３１が小形化されると、フォーク３１がアクチュエータロッド上で回動する範囲が狭くなるので、フォーク３１が連結されるアクチュエータロッド３２の平板部３２ｃを少なくできる。そのため、アクチュエータロッド３２の剛性が向上して、アクチュエータロッド変形に起因する圧縮比変動を防止することが可能となる。

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態の複リンク式可変圧縮比エンジン１のシャフト制御機構３０を示す図である。

第４実施形態の複リンク式可変圧縮比エンジン１の基本構成は第１実施形態とほぼ同様であるが、アクチュエータロッド３２の支持の仕方において相違する。つまり、アクチュエータロッド３２をインナーベアリング５０で支持するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。

第４実施形態のシャフト制御機構３０では、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すようにアクチュエータロッド３２をインナーベアリング５０で支持する。インナーベアリング５０は、フォーク３１を挟んで一対配置される。このインナーベアリング５０は、アクチュエータロッド３２の周囲を覆うハウジング６０に形成されたベアリング支持部６１に固定される。また、インナーベアリング５０の内側には、アクチュエータロッド３２の回転を規制する回転規制部３９が配置されている。回転規制部３９は、インナーベアリング５０の端部に当接するように配置されおり、インナーベアリング５０がベアリング支持部６１から抜けることを防止する。

インナーベアリング５０は、図７（Ｃ）に示すように、円筒部５１と、挿通部５２とを備える。

インナーベアリング５０の円筒部５１は、ハウジング６０のベアリング支持部６１に固定される。挿通部５２は円柱形状であって、挿通部５２の内部にはベアリング軸方向にアクチュエータロッド３２の平板部３２ｃを挿通する挿通孔５２ａが形成される。そして、挿通部５２は、円筒部５１の内側に、円筒部５１の軸心に対して回転自在に配置される。

ところで、第１実施形態のように円筒形状の軸受け３８でアクチュエータロッド３２を支持すると、アクチュエータロッド３２がその軸心に対してねじれ変形する場合等に、アクチュエータロッド３２の平板部３２ｃのエッジ部分が軸受け３８の内周を摺動してしまうことがある。そうすると、アクチュエータロッド３２と軸受け３８との接触面圧が高くなりすぎて、アクチュエータロッド３２と軸受け３８との間で焼き付きが生じる可能性がある。

しかしながら、第４実施形態のシャフト制御機構３０、アクチュエータロッド３２がその軸心に対してねじれ変形しても、その変形に応じてインナーベアリング５０の挿通部５２が円筒部５１に対して回転するので、アクチュエータロッド３２とインナーベアリング５０との間の接触面圧の増加が抑制される。

以上により、第４実施形態では以下の効果を得ることができる。

第４実施形態では、アクチュエータロッド３２を挿通する挿通部５２を円筒部５１の軸心に対して回転自在に配置したインナーベアリング５０によって、アクチュエータロッド３２を支持するので、アクチュエータロッド３２がねじれ変形してもアクチュエータロッド３２とインナーベアリング５０との間の接触面圧の増加を抑制できる。そのため、アクチュエータロッド３２のねじれ変形や回転等に起因して生じるアクチュエータロッド３２と軸受け３８との間の焼き付きや偏磨耗を防止することが可能となる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、第１実施形態〜第４実施形態では、回転規制部３９はフォーク３１を挟んで一対設けるようにしたが、１つの回転規制部３９によってアクチュエータロッド３２の回転やねじれ変形を防止するようにしてもよい。

複リンク式可変圧縮比エンジンの概略構成図である。 フォークとアクチュエータロッドとの連結部の近傍を示す図である。 シャフト制御機構の動作を示す図である。 シャフト制御軸と偏心軸との関係を説明する図である。 シャフト制御軸と主軸との関係を説明する図である。 第３実施形態のシャフト制御軸の形状を示す図である。 第４実施形態のシャフト制御機構を示す図である。

符号の説明

１ 複リンク式可変圧縮比エンジン
１１ ピストン
１２ クランクシャフト
２０ コントロールシャフト
２１ 偏心軸
２２ シャフト制御軸
２２ａ 二面幅（スライド面）
２３ 主軸（ジャーナル部）
３１ フォーク
３１ｂ 開口部（係合部）
３１ｃ 挿通溝
３２ アクチュエータロッド
３２ｂ ロッド部
３２ｃ 平板部
３８ 軸受け
３９ 回転規制部
３９ｃ スリット
５０ インナーベアリング
５１ 円筒部
５２ 挿通部
５２ａ 挿通孔

Claims (9)

1. ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連結し、コントロールシャフトを回転させ、前記コントロールシャフトに形成された偏心軸の位置を変えて前記リンクの姿勢を制御することで、ピストン上死点位置を変更して圧縮比を可変にする可変圧縮比エンジンにおいて、
   前記コントロールシャフトに設けられ、その軸方向と直交する向きに一定の断面を有するスライド面と、
   前記スライド面を両面から挟持する係合部を有するフォークと、
   前記フォークを揺動自在に配置し、前記コントロールシャフトと直交する方向に進退するアクチュエータロッドと、を備え、
   エンジン運転状態に応じて前記アクチュエータロッドを進退させ、前記フォークによって前記シャフト制御軸を介して前記コントロールシャフトを回転させて圧縮比を可変にする、
   ことを特徴とする可変圧縮比エンジン。
2. 前記スライド面が設けられた部位のコントロールシャフトの軸直断面の図心は、前記コントロールシャフトのジャーナル部の軸心よりも、前記偏心軸の軸心に近い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジン。
3. 前記スライド面が設けられた部位のコントロールシャフトの軸直断面の外形は、前記コントロールシャフトの軸方向から見て、前記コントロールシャフトのジャーナル部の外形よりも内側に収まるように形成される、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変圧縮比エンジン。
4. 前記スライド面が設けられた部位のコントロールシャフトの軸直断面の図心は、前記コントロールシャフトのジャーナル部の軸心に対してオフセットしており、前記フォークに係合する前記スライド面のうち前記ジャーナル部の軸心に近い側のスライド面のフォーク摺動方向の長さを、ジャーナル部の軸心から遠い側のスライド面よりも長くする、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の式可変圧縮比エンジン。
5. 前記アクチュエータロッドは、棒形状のロッド部と、平行な２面からなる平板部とを有し、
   前記フォークは、前記平板部を挿通した状態で、その平板部に対して回転自在に連結される、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の可変圧縮比エンジン。
6. 前記アクチュエータロッドを摺動自在に支持するとともに、前記アクチュエータロッドに対して揺動するフォークに干渉しない位置であって、間隔が最も狭くなるように配置される一対の軸受けを備え、
   前記軸受けは、前記アクチュエータロッドのロッド部と平板部とを摺動自在に支持するように円筒形状に形成される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の可変圧縮比エンジン。
7. 前記アクチュエータロッドを摺動自在に支持するとともに、前記アクチュエータロッドに対して揺動するフォークと干渉しない位置であって、間隔が最も狭くなるように配置される一対のインナーベアリングを備え、
   前記インナーベアリングは、
   前記アクチュエータロッドの平板部を挿通し、前記平板部を摺動自在に支持する挿通孔を有する円柱形状の挿通部と、
   前記挿通部を挿通部の軸心に対して回転自在に配置する円筒形状の円筒部と、を備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載の可変圧縮比エンジン。
8. 前記アクチュエータロッドの平板部を挿通し、アクチュエータロッドが軸周りに回転するのを規制するスリットを有する回転規制部を備える、
   ことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか一つに記載の可変圧縮比エンジン。
9. 前記回転規制部を、前記フォークを挟んで一対設ける、
   ことを特徴とする請求項８に記載の可変圧縮比エンジン。

Images