JP2010261418A - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】可変圧縮比内燃機関において、シリンダブロックが昇降されてもドライブギアと中継ギアとの中心間距離を一定に維持し、騒音発生或いは信頼性低下を抑制する技術を提供する。
【解決手段】クランクケース内のクランクシャフトからシリンダブロックの上方に配置される吸排気弁を駆動するカムシャフトへ駆動力を伝達するために、クランクケース内に設けられクランクシャフトの駆動力を伝達するドライブギア３３が、シリンダブロック内に設けられる中継ギア２３と噛み合い、中継ギア２３からカムシャフトへ駆動力を伝達する可変圧縮比内燃機関において、中継ギア２３を、シリンダブロックの昇降に伴いドライブギア３３に対して上下方向に移動した場合であってもドライブギア３３との中心間距離を一定（Ｌ１＝Ｌ２）に維持するよう水平方向にスライド可能に設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、可変圧縮比内燃機関に関する。

クランクケースとは別体のシリンダブロックを昇降させる可変圧縮比内燃機関が知られている。この可変圧縮比内燃機関では、クランクケース内のクランクシャフトからシリンダブロックの上方に配置される吸排気弁を駆動するカムシャフトへ駆動力が伝達される。このために、クランクケース内のクランクシャフトに設けられクランクシャフトの駆動力を伝達するドライブギアが、シリンダブロック内に設けられる中継ギアと噛み合う。そして、中継ギアからタイミングチェーン及びカムシャフトに設けられるカムシャフトスプロケットを介してカムシャフトへ駆動力が伝達される技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２０６７７１号公報

上記の技術においては、シリンダブロックの昇降に伴い中継ギアがドライブギアに対して上下方向に移動するため、ドライブギアと中継ギアとの中心間距離が変化してしまっていた。すると、中心間距離が広がる場合にはドライブギアと中継ギアとの間のバックラッシュ量が増大し、歯打ち音やうなり音等の騒音発生或いは歯元応力増加や衝撃荷重増大による破損や摩耗増大等の信頼性低下が懸念される。

本発明は上記問題点に鑑みたものであり、本発明の目的は、可変圧縮比内燃機関において、シリンダブロックが昇降されてもドライブギアと中継ギアとの中心間距離を一定に維持し、騒音発生或いは信頼性低下を抑制する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
クランクケースとは別体のシリンダブロックを昇降させる可変圧縮比内燃機関であって、
前記クランクケース内のクランクシャフトから前記シリンダブロックの上方に配置される吸排気弁を駆動するカムシャフトへ駆動力を伝達するために、前記クランクケース内に設けられ前記クランクシャフトの駆動力を伝達するドライブギアが、前記シリンダブロック内に設けられる中継ギアと噛み合い、前記中継ギアから前記カムシャフトへ駆動力を伝達する可変圧縮比内燃機関において、
前記中継ギアを、前記シリンダブロックの昇降に伴い前記ドライブギアに対して上下方向に移動した場合であっても前記ドライブギアとの中心間距離を一定に維持するよう水平方向にスライド可能に設けることを特徴とする可変圧縮比内燃機関である。

本発明によると、中継ギアが水平方向にもスライド可能であるので、シリンダブロックの昇降に伴い中継ギアがドライブギアに対して上下方向に移動した場合であってもドライブギアと中継ギアとの中心間距離を一定に維持できる。よって、ドライブギアと中継ギアとの中心間距離が広がってドライブギアと中継ギアとの間のバックラッシュ量が増大することが無くなる。したがって、バックラッシュ量増大に伴う歯打ち音やうなり音等の騒音
発生或いは歯元応力増加や衝撃荷重増大による破損や摩耗増大等の信頼性低下を抑制できる。

なお、水平方向にスライド可能な中継ギアは、例えば油圧やバネによって水平方向にドライブギアに押し付けられ、ドライブギアと中継ギアとの中心間距離を一定に維持するとよい。

前記中継ギアを油圧によって前記ドライブギアに押し付けるように水平方向にスライド可能としており、当該油圧を前記シリンダブロックの昇降によって変化する内燃機関の機械圧縮比に応じて調整する油圧調整機構を備えるとよい。

本発明によると、機関トルクが大きい機械圧縮比が低圧縮比の場合には、油圧を高圧に調整し、ドライブギアと中継ギアとの間の噛み合いを高め、騒音発生を抑制できる。一方、機関トルクが小さい機械圧縮比が高圧縮比の場合には、油圧を低圧に調整し、ドライブギアと中継ギアとの間の噛み合いを緩め、ドライブギアと中継ギアとの間の摩耗増大を抑制できる。

本発明によると、可変圧縮比内燃機関において、シリンダブロックが昇降されてもドライブギアと中継ギアとの中心間距離を一定に維持でき、騒音発生或いは信頼性低下を抑制できる。

実施例１に係る可変圧縮比内燃機関の概略構成を示す図である。 従来技術のシリンダブロックの昇降に伴い中継ギアがドライブギアに対して上下方向に移動する様子を示す図である。 実施例１に係るシリンダブロックの昇降に伴い中継ギアがドライブギアに対して上下方向に移動するだけでなく水平方向にスライドする様子を示す図である。 実施例１に係る油圧によって水平方向にドライブギアに押し付けられる中継ギア及びその周辺機構の概略構成を示す図である。 実施例１に係るバネによって水平方向にドライブギアに押し付けられる中継ギア及びその周辺機構の概略構成を示す図である。 図６（ａ）は実施例１に係る油圧によって水平方向にドライブギアに押し付けられる中継ギア及びその周辺機構の概略構成を示す図であり、図６（ｂ），（ｃ）は図６（ａ）の構成に用いられる油路形成板の概略構成を示す図である。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る可変圧縮比内燃機関の概略構成を示している。図１に示す可変圧縮比内燃機関（以下、単に内燃機関という）１は、シリンダブロック２とクランクケース３とシリンダヘッド４とを備えている。

シリンダブロック２は、クランクケース３に対してシリンダ２１軸方向（図示上下方向、クランクケース３遠近方向）へ変位自在に取り付けられている。シリンダブロック２とクランクケース３との接続部には、シリンダブロック２を昇降させるための変位機構５が設けられている。

シリンダブロック２は、複数のシリンダ２１を有する。各シリンダ２１には、ピストン
２２が摺動自在に挿入されている。ピストン２２は、クランクケース３に回転自在に支持されたクランクシャフト３１とコネクティングロッド３２を介して連結されている。

図１に示す内燃機関１は、回転するクランクシャフト３１の駆動力がシリンダヘッド４に配置される吸排気弁を駆動するカムシャフト４１に伝達され、カムシャフト４１が回転する。このために、クランクケース３内のクランクシャフト３１の端部に設けられクランクシャフト３１の駆動力を伝達するドライブギア３３が、シリンダブロック２内に設けられる中継ギア２３と噛み合う。そして、中継ギア２３とカムシャフト４１の端部に設けられるカムシャフトスプロケット４２とがタイミングチェーン６でかけ回され、中継ギア２３からタイミングチェーン６を介してカムシャフトスプロケット４２に駆動力が伝達される。そして、カムシャフトスプロケット４２から最終的にカムシャフト４１へ駆動力が伝達されカムシャフト４１が回転する。

ここで、上述のように、シリンダブロック２がクランクケース３に対して昇降するので、シリンダブロック２の上に配置されるシリンダヘッド４もクランクケース３に対して昇降する。このため、クランクシャフト３１の端部に設けられるドライブギア３３は回転中心から移動しない。しかし、シリンダブロック２及びシリンダヘッド４に設けられる中継ギア２３、タイミングチェーン６、カムシャフトスプロケット４２及びカムシャフト４１が、シリンダブロック２及びシリンダヘッド４の昇降に伴い上下方向に移動する。

よって、図２に示すように、従来においては、シリンダブロック２の昇降に伴い中継ギア２３がドライブギア３３に対して上下方向に移動する。このため、ドライブギア３３と中継ギア２３との中心間距離である、水平時中心間距離Ｌ１と昇降時中心間距離Ｌ２との関係がＬ１＜Ｌ２となり、中心間距離が変化してしまっていた。すると、中心間距離が広がった場合に、ドライブギア３３と中継ギア２３との間のバックラッシュ量が増大し、歯打ち音やうなり音等の騒音発生（及びそれに伴う振動発生、いわゆるＮＶ発生）、或いは歯元応力増加や衝撃荷重増大による破損や摩耗増大等の信頼性低下が懸念される。

そこで、本実施例では、中継ギア２３を、シリンダブロック２の昇降に伴いドライブギア３３に対して上下方向に移動した場合であってもドライブギア３３との中心間距離を一定に維持するよう水平方向にスライド可能に設けるようにした。

本実施例によると、中継ギア２３が水平方向にもスライド可能であるので、シリンダブロック２の昇降に伴い中継ギア２３がドライブギア３３に対して上下方向に移動した場合であってもドライブギア３３と中継ギア２３との中心間距離を一定に維持できる。つまり、図３に示すように、シリンダブロック２の昇降に伴い中継ギア２３がドライブギア３３に対して上下方向に移動すると、中継ギア２３がドライブギア３３に押し付けられた状態を維持するように水平方向にもスライドする。このため、ドライブギア３３と中継ギア２３との中心間距離である、水平時中心間距離Ｌ１と昇降時中心間距離Ｌ２との関係が円弧を描いてＬ１＝Ｌ２となり、中心間距離が変化しない。したがって、ドライブギア３３と中継ギア２３との間のバックラッシュ量が増大することが無くなり、バックラッシュ量増大に伴う歯打ち音やうなり音等の騒音発生（及びそれに伴う振動発生、いわゆるＮＶ発生）を抑制できる。また、バックラッシュ量増大に伴う歯元応力増加や衝撃荷重増大による破損や摩耗増大等の信頼性低下を抑制できる。

なお、水平方向にスライド可能な中継ギア２３は、例えば油圧やバネによって水平方向にドライブギア３３に押し付けられる。これにより、シリンダブロック２の昇降に伴い中継ギア２３がドライブギア３３に対して上下方向に移動した場合であってもドライブギア３３と中継ギア２３との中心間距離を一定に維持する。なお、中継ギア２３がドライブギア３３に対して水平となるように移動する場合には、例えば油圧やバネによる水平方向の
押し付け力に抗って、中継ギア２３がドライブギア３３から離れる水平方向に移動する。

図４は、油圧によって水平方向にドライブギア３３に押し付けられる中継ギア２３及びその周辺機構を示している。中継ギア２３は、支持フレーム７１に支持され、支持フレーム７１がピストン７２によってドライブギア３３側（図示左側）に押し付けられている。ピストン７２は、第１油圧室７３の油圧が油圧保持機構７４を介して一定に保持されて第２油圧室７５に供給され、当該第２油圧室７５の油圧で押圧される。ここで、油圧保持機構７４を介在させているのは、第１油圧室７３の油圧変化による過大な油圧が第２油圧室７５に供給されてピストン７２が過大な押圧力を得てしまうことが無いようにしている。これにより、ピストン７２からの過大な押圧力無しに、ドライブギア３３と中継ギア２３との間のバックラッシュ量を０にしている。

図５は、バネ８４によって水平方向にドライブギア３３に押し付けられる中継ギア２３及びその周辺機構を示している。中継ギア２３は、支持フレーム８１に支持され、支持フレーム８１がピストン８２によってドライブギア３３側（図示左側）に押し付けられている。ピストン８２は、凹部８３内に配置されたバネ８４の付勢力で押圧される。これにより、内燃機関１の始動時等の充分な油圧が無い状態でも、バネ８４の付勢力により、ドライブギア３３と中継ギア２３との間のバックラッシュ量を０にできる。

図６（ａ）は、油圧によって水平方向にドライブギア３３に押し付けられる中継ギア２３及びその周辺機構を示している。図６（ａ）に示す構成は、図４に示す構成とほぼ同様であるが、油圧保持機構７４の第２油圧室７５側に油圧をシリンダブロック２の昇降によって変化する内燃機関１の機械圧縮比に応じて調整する油路形成板９１を備える。油路形成板９１が本発明の油圧調整機構に相当する。

油路形成板９１は、クランクケース３に設けられ、油圧保持機構７４と第２油圧室７５との間に介在させている。油路形成板９１はクランクケース３に設けられるので、他の機構がシリンダブロック２の昇降に伴い上下方向に移動するのに対し、油路形成板９１は一定の位置に固定されたままである。油路形成板９１には、図６（ｂ）に示すように上側の方が孔径の大きい複数の孔径の異なるオリフィス９２群が形成されている。よって、油路形成板９１が固定されたまま、他の機構が上下方向に移動することによって、孔径の異なるオリフィス９２を選択して油が流通し、第２油圧室７５に供給される油圧を変化させている。つまり、内燃機関１の機械圧縮比が低圧縮となるシリンダブロック２の上昇時には、大きな孔径のオリフィス９２を選択し第２油圧室７５の油圧が高圧になるように油を供給する。一方、内燃機関１の機械圧縮比が高圧縮となるシリンダブロック２の下降時には、小さな孔径のオリフィス９２を選択し第２油圧室７５の油圧が低圧になるように油を供給する。

本実施例によると、機関トルクが大きい機械圧縮比が低圧縮比の場合には、大きな孔径のオリフィス９２を選択し第２油圧室７５の油圧を高圧に調整し、ピストン７２の押圧力を高める。これにより、ドライブギア３３と中継ギア２３との間の噛み合いを高め、歯打ち音等の騒音発生（及びそれに伴う振動発生、いわゆるＮＶ発生）を抑制できる。

一方、機関トルクが小さい機械圧縮比が高圧縮比の場合には、小さな孔径のオリフィス９２を選択し油圧を低圧に調整し、ピストン７２の押圧力を低める。これにより、ドライブギア３３と中継ギア２３との間の噛み合いを緩め、ドライブギア３３と中継ギア２３との間の摩耗増大を抑制できる。

なお、油路形成板９１に形成されるオリフィスは、図６（ｃ）に示すように、上側のものの方が孔幅の広い複数の矩形のオリフィス９３群であってもよい。要は、オリフィスを
選択することで、第２油圧室７５の油圧を変化させることができる構成であればよい。

本発明に係る可変圧縮比内燃機関は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

１ 内燃機関
２ シリンダブロック
３ クランクケース
４ シリンダヘッド
５ 変位機構
６ タイミングチェーン
２１ シリンダ
２２ ピストン
２３ 中継ギア
３１ クランクシャフト
３２ コネクティングロッド
３３ ドライブギア
４１ カムシャフト
４２ カムシャフトスプロケット
７２ ピストン
７４ 油圧保持機構
７５ 第２油圧室
８２ ピストン
８４ バネ
９１ 油路形成板
９２，９３ オリフィス

Claims (2)

1. クランクケースとは別体のシリンダブロックを昇降させる可変圧縮比内燃機関であって、
   前記クランクケース内のクランクシャフトから前記シリンダブロックの上方に配置される吸排気弁を駆動するカムシャフトへ駆動力を伝達するために、前記クランクケース内に設けられ前記クランクシャフトの駆動力を伝達するドライブギアが、前記シリンダブロック内に設けられる中継ギアと噛み合い、前記中継ギアから前記カムシャフトへ駆動力を伝達する可変圧縮比内燃機関において、
   前記中継ギアを、前記シリンダブロックの昇降に伴い前記ドライブギアに対して上下方向に移動した場合であっても前記ドライブギアとの中心間距離を一定に維持するよう水平方向にスライド可能に設けることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
2. 前記中継ギアを油圧によって前記ドライブギアに押し付けるように水平方向にスライド可能としており、
   当該油圧を前記シリンダブロックの昇降によって変化する内燃機関の機械圧縮比に応じて調整する油圧調整機構を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。

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