JP2011089453A - Internal combustion engine equipped with variable compression ratio mechanism - Google Patents
Internal combustion engine equipped with variable compression ratio mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011089453A JP2011089453A JP2009242738A JP2009242738A JP2011089453A JP 2011089453 A JP2011089453 A JP 2011089453A JP 2009242738 A JP2009242738 A JP 2009242738A JP 2009242738 A JP2009242738 A JP 2009242738A JP 2011089453 A JP2011089453 A JP 2011089453A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear
- compression ratio
- side gear
- crank
- internal combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism capable of changing a mechanical compression ratio.
従来、内燃機関の機械圧縮比を変更する技術として、シリンダブロックとクランクケースとを相対変位させることにより燃焼室容積を変更する可変圧縮比機構が知られている。 Conventionally, as a technique for changing the mechanical compression ratio of an internal combustion engine, a variable compression ratio mechanism that changes the volume of a combustion chamber by relatively displacing a cylinder block and a crankcase is known.
このような可変圧縮比機構を備えた内燃機関においては、圧縮比の変更時にクランクシャフトとカムシャフトとの軸間距離が変化する。このため、従来のように、クランクシャフトの回転力をタイミングベルト又はタイミングチェーンを介してカムシャフトへ伝達する方法によると、タイミングベルト又はタイミングチェーンに作用する張力が変化する。 In an internal combustion engine equipped with such a variable compression ratio mechanism, the distance between the crankshaft and the camshaft changes when the compression ratio is changed. For this reason, according to the conventional method of transmitting the rotational force of the crankshaft to the camshaft via the timing belt or the timing chain, the tension acting on the timing belt or the timing chain changes.
これに対し、シリンダブロックに回転自在に支持されてクランク側歯車に噛合する補助歯車(たとえば、リダクションギア)を設け、該補助歯車とカム側歯車とにタイミングベルト又はタイミングチェーンを掛ける構成が提案されている(たとえば、特許文献1を参照)。 On the other hand, a configuration is proposed in which an auxiliary gear (for example, a reduction gear) that is rotatably supported by the cylinder block and meshes with the crank side gear is provided, and a timing belt or a timing chain is hung between the auxiliary gear and the cam side gear. (For example, refer to Patent Document 1).
このような構成によれば、シリンダブロックとクランクケースとが相対変位するときに、補助歯車がクランク側歯車に噛み合いながら変位するため、タイミングベルト又はタイミングチェーンに作用する張力を一定に保ちつつ、クランクシャフトの回転力をカムシャフトへ伝達させることができる。 According to such a configuration, when the cylinder block and the crankcase are relatively displaced, the auxiliary gear is displaced while meshing with the crank side gear, so that the tension acting on the timing belt or the timing chain is kept constant, and the crank is kept constant. The rotational force of the shaft can be transmitted to the camshaft.
ところで、上記したような従来の技術では、補助歯車が変位する際に該補助歯車とクランク側歯車との距離(補助歯車の軸とクランク側歯車の軸との距離)が変化する可能性がある。 By the way, in the prior art as described above, when the auxiliary gear is displaced, there is a possibility that the distance between the auxiliary gear and the crank side gear (distance between the axis of the auxiliary gear and the axis of the crank side gear) changes. .
たとえば、シリンダブロックとクランクケースとがシリンダ軸方向へ相対変位する可変圧縮比機構においては、圧縮比の変更時に補助歯車もシリンダ軸方向へ変位するため、補助歯車とクランク側歯車との軸間距離が変化することになる。その結果、補助歯車とクランク側歯車のバックラッシュ量が圧縮比の変更に伴って変化することになる。補助歯車とクランク側歯車のバックラッシュ量が変化すると、振動や騒音の大きさが圧縮比に応じて変化する可能性がある。 For example, in a variable compression ratio mechanism in which the cylinder block and the crankcase are relatively displaced in the cylinder axis direction, the auxiliary gear is also displaced in the cylinder axis direction when the compression ratio is changed. Will change. As a result, the amount of backlash between the auxiliary gear and the crank side gear changes as the compression ratio changes. When the backlash amount of the auxiliary gear and the crank side gear changes, the magnitude of vibration and noise may change according to the compression ratio.
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリンダブロックとクランクケースとを相対変位させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、圧縮比が変更される際に補助歯車とクランク側歯車のバックラッシュ量を一定に保つことにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a compression ratio in an internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism that changes a compression ratio by relatively displacing a cylinder block and a crankcase. Is to keep the backlash amount of the auxiliary gear and the crank side gear constant.
本発明は、上記した課題を解決するために、シリンダブロックとクランクケースとを相対変位させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、圧
縮比の変更時に補助歯車がクランク側歯車と噛み合いながら径方向へ変位するときに、補助歯車又はクランク側歯車の何れか一方の歯形が変化するようにした。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism that changes a compression ratio by relatively displacing a cylinder block and a crankcase. When the gear is displaced in the radial direction while meshing with the side gear, the tooth profile of either the auxiliary gear or the crank side gear is changed.
詳細には、本発明は、シリンダブロックとクランクケースとをシリンダ軸方向に相対変位させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
前記シリンダブロックに固定されたシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフトと、
前記クランクケースに回転自在に支持されたクランクシャフトと、
前記カムシャフトに固定されたカム側歯車と、
前記クランクシャフトに固定されたクランク側歯車と、
前記シリンダブロックに回転自在に支持され、前記クランク側歯車と噛合する補助歯車と、
前記カム側歯車と前記補助歯車とに掛け渡され、前記補助歯車の回転力を前記カム側歯車へ伝達するタイミングベルト又はタイミングチェーンと、
を備え、
前記補助歯車又は前記クランク側歯車の何れか一方は、歯筋方向に歯形が変化するように形成され、
前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対変位に伴って前記補助歯車と前記クランク側歯車とが噛み合いながら相対変位するときに、前記補助歯車と前記クランク側歯車の何れか一方を歯筋方向へ移動させる変位機構を更に備えるようにした。
Specifically, the present invention relates to an internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism that changes a compression ratio by relatively displacing a cylinder block and a crankcase in the cylinder axial direction.
A cylinder head fixed to the cylinder block;
A camshaft rotatably supported by the cylinder head;
A crankshaft rotatably supported by the crankcase;
A cam side gear fixed to the camshaft;
A crank side gear fixed to the crankshaft;
An auxiliary gear rotatably supported by the cylinder block and meshing with the crank side gear;
A timing belt or a timing chain that spans between the cam side gear and the auxiliary gear and transmits the rotational force of the auxiliary gear to the cam side gear;
With
Either the auxiliary gear or the crank side gear is formed such that the tooth profile changes in the tooth trace direction,
When the auxiliary gear and the crank side gear are relatively displaced in accordance with the relative displacement between the cylinder block and the crankcase, either the auxiliary gear or the crank side gear moves in the tooth trace direction. A displacement mechanism is further provided.
このように構成された発明においては、内燃機関の圧縮比が変更されるときに、シリンダブロックとクランクケースとがシリンダ軸方向に相対変位する。それに伴い、補助歯車とクランク側歯車も相対変位する。その際、補助歯車とクランク側歯車とはシリンダ軸方向に相対変位するため、補助歯車の回転軸とクランク側歯車の回転軸(クランクシャフト)との相対距離(以下、「歯車軸間距離」と称する)が変化することになる。 In the invention configured as described above, when the compression ratio of the internal combustion engine is changed, the cylinder block and the crankcase are relatively displaced in the cylinder axial direction. Accordingly, the auxiliary gear and the crank side gear are also displaced relative to each other. At that time, since the auxiliary gear and the crank side gear are relatively displaced in the cylinder axis direction, the relative distance between the rotating shaft of the auxiliary gear and the rotating shaft (crankshaft) of the crank side gear (hereinafter referred to as “gear shaft distance”) Will change).
圧縮比の変更に伴って歯車軸間距離が変化すると、補助歯車とクランク側歯車とのバックラッシュ量も圧縮比の変更に伴って変化することになる。ただし、本発明においては、補助歯車とクランク側歯車とがシリンダ軸方向に相対変位するときに、補助歯車又はクランク側歯車の何れか一方が歯筋方向(回転軸の軸方向)にも変位することになる。 When the distance between the gear shafts changes with the change of the compression ratio, the backlash amount between the auxiliary gear and the crank side gear also changes with the change of the compression ratio. However, in the present invention, when the auxiliary gear and the crank side gear are relatively displaced in the cylinder axis direction, either the auxiliary gear or the crank side gear is also displaced in the tooth trace direction (axial direction of the rotating shaft). It will be.
補助歯車又はクランク側歯車の何れか一方は歯筋方向に歯形が変化するように形成されるため、上記した歯筋方向への変位に伴って噛み合い部分の歯形が変化することになる。その際の歯形は、補助歯車とクランク側歯車との歯車軸間距離が長いときは短いときに比べ歯の長さが長くされてもよく、又は歯の厚さが厚くされてもよい。その結果、補助歯車とクランク側歯車との歯車軸間距離が変化しても、バックラッシュ量を略一定に保つことが可能になる。 Since either the auxiliary gear or the crank side gear is formed so that the tooth profile changes in the tooth trace direction, the tooth profile of the meshing portion changes with the displacement in the tooth trace direction described above. In this case, when the distance between the gear shafts of the auxiliary gear and the crank side gear is long, the tooth length may be longer than when it is short, or the tooth thickness may be increased. As a result, the backlash amount can be kept substantially constant even if the distance between the gear shafts of the auxiliary gear and the crank side gear changes.
したがって、本発明によれば、圧縮比が変化しても補助歯車とクランク側歯車とのバックラッシュに起因した騒音や振動のレベルも略一定に保たれるようになる。すなわち、補助歯車とクランク側歯車との歯車軸間距離が変化したことによる騒音の悪化や振動の悪化を回避することが可能となる。 Therefore, according to the present invention, even if the compression ratio changes, the level of noise and vibration caused by backlash between the auxiliary gear and the crank side gear can be kept substantially constant. That is, it is possible to avoid the deterioration of noise and the deterioration of vibration due to the change in the distance between the gear shafts of the auxiliary gear and the crank side gear.
本発明の変位機構としては、補助歯車の径方向に対して歯筋方向に傾斜したガイド面を有し、該ガイド面を補助歯車又は補助歯車に連動して変位する部材と当接させることにより、シリンダブロックが変位するときに補助歯車をガイド面に沿って変位させるスライダ機構を例示することができる。 The displacement mechanism of the present invention has a guide surface inclined in the tooth trace direction with respect to the radial direction of the auxiliary gear, and the guide surface is brought into contact with the auxiliary gear or a member that is displaced in conjunction with the auxiliary gear. A slider mechanism that displaces the auxiliary gear along the guide surface when the cylinder block is displaced can be exemplified.
このように構成された変位機構によれば、補助歯車は前記ガイド面に沿って変位するこ
とになる。すなわち、補助歯車は、歯筋方向に変位しつつシリンダ軸方向に変位することになる。このような変位機構は、補助歯車をシリンダ軸方向に変位させる力、言い換えればシリンダブロックとクランクケースとを相対変位させる力を利用して補助歯車を歯筋方向へ変位させることができる。その結果、別段の動力を必要とせずに補助歯車を歯筋方向へ変位させることができる。
According to the displacement mechanism configured in this way, the auxiliary gear is displaced along the guide surface. That is, the auxiliary gear is displaced in the cylinder axis direction while being displaced in the tooth trace direction. Such a displacement mechanism can displace the auxiliary gear in the tooth trace direction using a force that displaces the auxiliary gear in the cylinder axial direction, in other words, a force that relatively displaces the cylinder block and the crankcase. As a result, it is possible to displace the auxiliary gear in the tooth trace direction without requiring a separate power.
なお、本発明の変位機構は、補助歯車又はクランク側歯車の径方向に対して斜めに延在するガイド溝と、補助歯車に連動して変位する部材に設けられて前記ガイド溝に嵌合する突起部と、を備えたスプライン機構であってもよい。 The displacement mechanism of the present invention is provided in a guide groove extending obliquely with respect to the radial direction of the auxiliary gear or the crank side gear, and a member that is displaced in conjunction with the auxiliary gear, and is fitted in the guide groove. And a spline mechanism including a protrusion.
本発明によれば、シリンダブロックとクランクケースとを相対変位させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、圧縮比の変更時に補助歯車とクランク側歯車とのバックラッシュ量を一定に保つことができる。その結果、補助歯車とクランク側歯車とのバックラッシュに起因した騒音や振動の大きさの変化(悪化)を抑制することができる。 According to the present invention, in an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism that changes the compression ratio by relatively displacing the cylinder block and the crankcase, the backlash amount between the auxiliary gear and the crank side gear when the compression ratio is changed. Can be kept constant. As a result, it is possible to suppress changes (deterioration) in the magnitude of noise and vibration due to backlash between the auxiliary gear and the crank side gear.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
図1は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、シリンダブロック2とクランクケース3とがシリンダ軸方向へ相対変位することにより機械圧縮比(燃焼室容積)が変更される火花点火式の内燃機関(ガソリンエンジン)である。なお、内燃機関1は、圧縮着火式の内燃機関(ディーゼルエンジン)であってもよい。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine) in which a mechanical compression ratio (combustion chamber volume) is changed by relative displacement of a
内燃機関1は、シリンダ軸方向へ相対変位自在に連結されたシリンダブロック2とクランクケース3とを備えている。シリンダブロック2には、シリンダヘッド4が固定されている。
The internal combustion engine 1 includes a
シリンダブロック2には、気筒(シリンダ)5が形成されている。気筒5内には、ピストン6がシリンダ軸方向に摺動自在に装填されている。クランクケース3には、クランク
シャフト7が回転自在に支持されている。ピストン6とクランクシャフト7は、コネクティングロッド8を介して連結されている。
A cylinder (cylinder) 5 is formed in the
シリンダヘッド4には、気筒5内に連通する吸気ポート9と排気ポート10とが設けられている。シリンダヘッド4には、吸気ポート9の開口端を開閉するための吸気バルブ11と、排気ポート10の開口端を開閉するための排気バルブ12が設けられている。吸気バルブ11は、シリンダヘッド4に回転自在に支持された吸気カムシャフト13により開閉駆動される。排気バルブ12は、シリンダヘッド4に回転自在に支持された排気カムシャフト14により開閉駆動される。また、シリンダヘッド4には、吸気ポート5内へ燃料を噴射する燃料噴射弁15と、気筒5内に火花を発生させる点火プラグ16とが取り付けられている。
The cylinder head 4 is provided with an
次に、シリンダブロック2とクランクケース3との連結部には、クランクケース3に対してシリンダブロック2をシリンダ軸方向へ変位させるための可変圧縮比機構100が設けられている。可変圧縮比機構100としては、偏心カムを回転させることによりシリンダブロック2をシリンダ軸方向へ変位させる機構を例示することができる。
Next, a variable
可変圧縮比機構100によれば、シリンダ軸方向においてシリンダブロック2をクランクケース3から遠ざけることにより、燃焼室容積を大きくすることができる。その結果、機械圧縮比(行程容積と燃焼室容積との総和を燃焼室容積で除算した値)が低くなる。
According to the variable
また、上記した可変圧縮比機構100によれば、シリンダ軸方向においてシリンダブロック2をクランクケース3に近づけることにより、燃焼室容積を小さくすることができる。その結果、内燃機関1の機械圧縮比が高くなる。
Further, according to the variable
このように構成された内燃機関1には、燃料噴射弁15、点火プラグ16、可変圧縮比機構100などの各種機器を電気的に制御するための電子制御ユニット(ECU)17が併設されている。
The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 17 for electrically controlling various devices such as the
ECU17は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAMなどから構成されるユニットであり、クランクポジションセンサ18やアクセルポジションセンサ19などの各種センサの電気信号が入力されるようになっている。クランクポジションセンサ18は、クランクシャフト7近傍に配置され、クランクシャフト7の回転位置に相関するパルス信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ19は、アクセルペダルの操作量(アクセル開度)に相関する信号を出力するセンサである。
The
ECU17は、上記した各種センサの電気信号に従って内燃機関1の運転状態(機関運転状態)を判別し、その判別結果に従って上記した各種機器を制御する。たとえば、ECU17は、クランクポジションセンサ18やアクセルポジションセンサ19の出力信号から判別される機関回転数及び機関負荷に基づいて、可変圧縮比機構100を制御する。
ECU17 discriminate | determines the driving | running state (engine driving | running state) of the internal combustion engine 1 according to the electric signal of above-mentioned various sensors, and controls the above-mentioned various apparatuses according to the discrimination | determination result. For example, the
その際、機関回転数及び機関負荷が予め定められた低負荷・低回転運転領域にあるときは、ECU17は、内燃機関1の圧縮比が高くなるように可変圧縮比機構100を制御する。詳細には、ECU17は、シリンダブロック2がクランクケース3に近づくように可変圧縮比機構100を制御する。
At this time, when the engine speed and the engine load are in a predetermined low load / low rotation operation region, the
また、機関回転数及び機関負荷が上記した低負荷・低回転運転領域から逸脱したときは、ECU17は、シリンダブロック2がクランクシャフト7から遠ざかるように可変圧縮比機構100を制御することにより、内燃機関1の圧縮比を低下させる。
Further, when the engine speed and the engine load deviate from the low load / low rotation operation region, the
なお、内燃機関1の圧縮比は、上記したように二段階に切り換えられてもよく、或いは機関回転数及び機関負荷に応じて無段階に切り換えられてもよい。 It should be noted that the compression ratio of the internal combustion engine 1 may be switched between two stages as described above, or may be switched steplessly according to the engine speed and the engine load.
このように内燃機関1の圧縮比が変更されると、低負荷・低回転運転領域における燃焼効率の向上と、高負荷・高回転運転領域におけるノッキングの抑制と、を両立することができる。 Thus, when the compression ratio of the internal combustion engine 1 is changed, it is possible to achieve both improvement in combustion efficiency in the low load / low rotation operation region and suppression of knocking in the high load / high rotation operation region.
ところで、上記した吸気カムシャフト13や排気カムシャフト14は、クランクシャフト7の回転力を受けて回転駆動されるため、クランクシャフト7の回転力を吸気カムシャフト13や排気カムシャフト14へ伝達するための機構が必要となる。
By the way, since the
このような伝達機構としては、カムシャフト13,14と一体的に回転するカム側歯車と、クランクシャフト7と一体的に回転するクランク側歯車と、クランク側歯車及びカム側歯車に掛け渡されるタイミングベルト(又はタイミングチェーン)と、を含む機構を例示することができる。
As such a transmission mechanism, a cam-side gear that rotates integrally with the
しかしながら、可変圧縮比機構100を備えた内燃機関1においては、圧縮比の変更に伴ってカムシャフトとクランクシャフトとの相対距離(軸間距離)が変化するため、タイミングベルトやタイミングチェーンに作用する張力が変化するなどの不具合を生じる。
However, in the internal combustion engine 1 provided with the variable
これに対し、図2に示すように、クランクシャフト7に取り付けられたクランク側歯車70と噛合するリダクションギア(補助歯車)80をシリンダブロック2に回転自在に取り付け、該リダクションギア80とカム側歯車130,140とにタイミングチェーン200を掛け渡すようにした。
On the other hand, as shown in FIG. 2, a reduction gear (auxiliary gear) 80 meshing with a
なお、カム側歯車130は吸気カムシャフト13の端部に固定された歯車(以下、「吸気カム側歯車」と称する)であり、カム側歯車140は排気カムシャフト14の端部に固定された歯車(以下、「排気カム側歯車」と称する)である。
The
このように構成された伝達機構によれば、内燃機関1の圧縮比が変更されるとき(すなわち、クランクケース3に対してシリンダブロック2がシリンダ軸方向に変位するとき)に、リダクションギア80がシリンダブロック2とともにシリンダ軸方向に変位する。すなわち、内燃機関1の圧縮比が変更されるときに、クランク側歯車70に対するリダクションギア80の位置は、シリンダ軸方向に変化することになる。その際、リダクションギア80とクランク側歯車70の形状や大きさは、リダクションギア80とクランク側歯車70とが相対変位したときも相互に噛み合うように決定されるものとする。
According to the transmission mechanism configured as described above, when the compression ratio of the internal combustion engine 1 is changed (that is, when the
このように構成された伝達機構によれば、シリンダブロック2とクランクケース3との相対位置が変更された場合であっても、クランク側歯車70の回転力をカム側歯車130,140へ伝達することが可能となる。さらに、リダクションギア80がシリンダブロック2とともに変位することにより、カム側歯車130,140とリダクションギア80との軸間距離は一定に保たれる。よって、タイミングチェーン200に作用する張力を一定に保つことができる。
According to the transmission mechanism configured as described above, the rotational force of the
ただし、上記した伝達機構においては、リダクションギア80とクランク側歯車70とがシリンダ軸方向に相対変位するため、リダクションギア80の回転軸81とクランク側歯車70の回転軸(クランクシャフト7)との距離(歯車軸間距離)が圧縮比の変更に伴って変化してしまう。
However, in the transmission mechanism described above, since the
ここで、クランク側歯車70とリダクションギア80との相対位置を図3に示す。図3
の(a)は圧縮比が最も高いときのクランク側歯車70とリダクションギア80との相対位置を示し、図3の(b)は圧縮比が最も低いときのクランク側歯車70とリダクションギア80との相対位置を示す。
Here, the relative positions of the crank-
FIG. 3A shows the relative position between the
内燃機関1の圧縮比が最も高いとき(シリンダブロックとクランクケース3とが最も近づいているとき)は、リダクションギア80の回転軸81とクランクシャフト7とが略水平になっている。これに対し、内燃機関1の圧縮比が最も低いとき(シリンダブロックがクランクケース3から最も遠ざかっているとき)は、リダクションギア80の回転軸81は、図3中の水平方向において最高圧縮比時と同等になるが、図3中の垂直方向(シリンダ軸方向)において最高圧縮比時より上方へ変位する。
When the compression ratio of the internal combustion engine 1 is the highest (when the cylinder block and the
したがって、内燃機関1の圧縮比が最も低いときの歯車軸間距離(図3(b)中のdl)は、内燃機関1の圧縮比が最も高いときの歯車軸間距離(図3(a)中のdh)より長くなる(dl>dh)。その結果、リダクションギア80とクランク側歯車70とのバックラッシュ量は、内燃機関1の圧縮比が高いときより低いときの方が大きくなる。
Therefore, the distance between the gear shafts when the compression ratio of the internal combustion engine 1 is the lowest (dl in FIG. 3B) is the distance between the gear shafts when the compression ratio of the internal combustion engine 1 is the highest (FIG. 3A). (Dh> dh). As a result, the amount of backlash between the
リダクションギア80とクランク側歯車70とのバックラッシュ量が変化すると、バックラッシュに起因した騒音や振動の大きさも変化することになる。たとえば、図3に示した例では、バックラッシュに起因した騒音及び振動の大きさは、内燃機関1の圧縮比が低くなるほど大きくなる可能性がある。
When the amount of backlash between the
これに対し、本実施例の可変圧縮比機構を備えた内燃機関は、内燃機関1の圧縮比が変更されるときに、リダクションギア80においてクランク側歯車70と噛み合う部分の歯形を変更することにより、バックラッシュ量の変化を抑制するようにした。
In contrast, the internal combustion engine provided with the variable compression ratio mechanism of the present embodiment changes the tooth profile of the portion that meshes with the
以下、リダクションギア80の歯形を変化させる構成について図4乃至図6に基づいて説明する。図4は、リダクションギア80の平面図である。図5は、図4で示したリダクションギア80のA−A’断面図である。図6は、リダクションギア80の側面図である。
Hereinafter, a configuration for changing the tooth profile of the
本実施例のリダクションギア80は、歯筋の長さ(軸方向における歯の長さ)がクランク側歯車70より長く形成される。リダクションギア80の内周面には、軸方向に延在する溝条80aが形成される。これに対応して、回転軸81の外周面には、軸方向に延在する凸条81aが形成され、該凸条81aが前記溝条80aに嵌合するようになっている。その結果、リダクションギア80と回転軸81とは、軸方向に相対変位可能かつ周方向に相対回転不能に連結されることになる。
In the
また、リダクションギア80の側面82は、周縁部に対して中心部が突出したテーパ状に形成されている。また、リダクションギア80の両側には、リダクションギア80の側面82と平行な傾斜面を有するガイド部材30が当接している。これらガイド部材30は、クランクケース3に固定されている。
Further, the
なお、図6は、内燃機関1の圧縮比が最も高いとき、言い換えればシリンダブロックとクランクケース3とが最も接近したときのリダクションギア80とガイド部材30との相対位置を示している。これに対し、内燃機関1の圧縮比が低下すると、リダクションギア80及び回転軸81は、シリンダ軸方向(図6中の矢印Yが示す方向)へ変位する。その際、リダクションギア80は、ガイド部材30の傾斜面に沿って変位することになる。その結果、図7,8に示すように、リダクションギア80は、回転軸81の先端側(図7中の矢印Xが示す方向)へ変位しながらシリンダ軸方向(図7中の矢印Yが示す方向)へ変位することになる。
FIG. 6 shows the relative position between the
したがって、リダクションギア80においてクランク側歯車70と噛み合う部位は、圧縮比が最も低いときは回転軸81の基端側の領域(図9中の領域R1)となるが、圧縮比が高くなるにつれて回転軸81の先端側の領域(図9中の領域R2,R3)へ変化していくことになる。
Therefore, the portion of the
そこで、領域R1,R2,R3の歯形を相違させれば、リダクションギア80におけるクランク側歯車70と噛み合う部分の歯形が圧縮比に応じて変化することになる。なお、リダクションギア80はクランク側歯車70と噛み合いながら変位するため、上記した領域R1,R2,R3の歯形は連続的(無段階)に変化するように形成されるものとする。
Therefore, if the tooth profiles of the regions R1, R2, and R3 are made different, the tooth profile of the portion of the
ここで、リダクションギア80とクランク側歯車70との歯車軸間距離は、前述の図3の説明で述べたように、圧縮比が最も高いとき(リダクションギア80の領域R3がクランク側歯車70と噛み合うとき)に最も短くなり、圧縮比が最も低いとき(リダクションギア80の領域R1がクランク側歯車70と噛み合うとき)に最も長くなる。そのため、リダクションギア80の領域R1がクランク側歯車70と噛み合うときのバックラッシュ量は、リダクションギア80の領域R3がクランク側歯車70と噛み合うときに比べて多くなり易い。
Here, the distance between the gear shafts of the
そこで、本実施例のリダクションギア80は、図10に示すように、領域R1の歯厚W1と領域R2の歯厚W2と領域R3の歯厚W3との関係がW1>W2>W3を満たすように形成されるようにした。
Therefore, in the
このようにリダクションギア80が形成されると、図11に示すように、領域R3のリダクションギア80がクランク側歯車70と噛み合う場合(図11(a)を参照)と、領域R2のリダクションギア80がクランク側歯車70と噛み合う場合(図11(b)を参照)と、領域R1のリダクションギア80がクランク側歯車70と噛み合う場合(図11(c)を参照)と、においてバックラッシュ量が略同等になる。
When the
したがって、本実施例によれば、内燃機関1の圧縮比が変化してもリダクションギア80とクランク側歯車70とのバックラッシュに起因した騒音や振動のレベルを略一定に保つことができる。すなわち、リダクションギア80とクランク側歯車70との歯車軸間距離が変化したことによる騒音の悪化や振動の悪化を回避することができる。
Therefore, according to this embodiment, even if the compression ratio of the internal combustion engine 1 changes, the level of noise and vibration caused by the backlash between the
さらに、本実施例によれば、リダクションギア80を変位させる力、すなわちシリンダブロック2とクランクケース3とを相対変位させる力を利用してリダクションギア80を歯筋方向(軸方向)に変位させることができるため、別段の駆動機構を設ける必要がない。
Furthermore, according to the present embodiment, the
なお、図10に示した例では、リダクションギア80の歯厚を歯筋方向に変化させる例について述べたが、リダクションギア80の歯長を歯筋方向に変化させるようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 10, the example in which the tooth thickness of the
また、図6に示した例では、リダクションギア80の側面にガイド部材30の傾斜面を当接させる例について述べたが、図12に示すようにリダクションギア80の回転軸81の両端にガイド部材31を当接させるようにしてもよい。その際、リダクションギア80と回転軸81とは軸方向に相対変位不能かつ周方向に相対回転不能に連結されるものとする。このような構成によれば、リダクションギア80とともに回転軸81も軸方向に変位することになるが、前述した図6の構成と同様の作用及び効果を得ることができる。
In the example shown in FIG. 6, the example in which the inclined surface of the
リダクションギア80を変位させる機構の他の例としては、図13に示すように、回転軸81の支持部材83に突起84を設けるとともに、該突起84と対向する部材32に傾斜溝33を形成し、前記突起84を前記傾斜溝33に嵌合させた機構を例示することができる。その際、前記部材32はクランクケース3に固定されるものとする。このような機構によれば、前述した図6の構成と同様の作用及び効果を得ることができる。
As another example of a mechanism for displacing the
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 気筒
7 クランクシャフト
11 吸気バルブ
12 排気バルブ
13 吸気カムシャフト
14 排気カムシャフト
30 ガイド部材
31 ガイド部材
70 クランク側歯車
80 リダクションギア
80a 溝条
81 回転軸
81a 凸条
82 側面
83 支持部材
100 可変圧縮比機構
130 吸気カム側歯車
140 排気カム側歯車
200 タイミングチェーン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記シリンダブロックに固定されたシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドに回転自在に支持されたカムシャフトと、
前記クランクケースに回転自在に支持されたクランクシャフトと、
前記カムシャフトに固定されたカム側歯車と、
前記クランクシャフトに固定されたクランク側歯車と、
前記シリンダブロックに回転自在に支持され、前記クランク側歯車と噛合する補助歯車と、
前記カム側歯車と前記補助歯車とに掛け渡され、前記補助歯車の回転力を前記カム側歯車へ伝達するタイミングベルト又はタイミングチェーンと、
を備え、
前記補助歯車又は前記クランク側歯車の何れか一方は、歯筋方向に歯形が変化するように形成され、
前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対変位に伴って前記補助歯車と前記クランク側歯車とが噛み合いながら相対変位するときに、前記補助歯車と前記クランク側歯車の何れか一方を歯筋方向へ移動させる変位機構を更に備えることを特徴とする可変圧縮比機構を備えた内燃機関。 In an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism that changes a compression ratio by relatively displacing a cylinder block and a crankcase,
A cylinder head fixed to the cylinder block;
A camshaft rotatably supported by the cylinder head;
A crankshaft rotatably supported by the crankcase;
A cam side gear fixed to the camshaft;
A crank side gear fixed to the crankshaft;
An auxiliary gear rotatably supported by the cylinder block and meshing with the crank side gear;
A timing belt or a timing chain that spans between the cam side gear and the auxiliary gear and transmits the rotational force of the auxiliary gear to the cam side gear;
With
Either the auxiliary gear or the crank side gear is formed such that the tooth profile changes in the tooth trace direction,
When the auxiliary gear and the crank side gear mesh with each other with relative displacement between the cylinder block and the crank case, either the auxiliary gear or the crank side gear moves in the tooth trace direction. An internal combustion engine comprising a variable compression ratio mechanism, further comprising a displacement mechanism.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009242738A JP2011089453A (en) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Internal combustion engine equipped with variable compression ratio mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009242738A JP2011089453A (en) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Internal combustion engine equipped with variable compression ratio mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011089453A true JP2011089453A (en) | 2011-05-06 |
Family
ID=44107921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009242738A Withdrawn JP2011089453A (en) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Internal combustion engine equipped with variable compression ratio mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011089453A (en) |
-
2009
- 2009-10-21 JP JP2009242738A patent/JP2011089453A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101396736B1 (en) | Internal combustion engine with variable valve gear | |
JP3488585B2 (en) | Valve train for internal combustion engine | |
EP2021603B1 (en) | Method of controlling a spark ignition type internal combustion engine | |
KR100969376B1 (en) | Variable compression ratio apparatus | |
JP4450024B2 (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
KR20100096025A (en) | Internal combustion engine with variable valve gear | |
KR20100096024A (en) | Internal combustion engine with variable valve gear | |
AU2008325584B2 (en) | Spark-ignited internal combustion engine | |
JP2010007495A (en) | Engine crankshaft structure | |
JP2007138818A (en) | Internal combustion engine with valve gear | |
JP4687571B2 (en) | Valve timing control system for variable compression ratio internal combustion engine | |
JP2005248805A (en) | Valve characteristic changing device for internal combustion engine | |
JP2005291103A (en) | Internal combustion engine | |
JP2011089453A (en) | Internal combustion engine equipped with variable compression ratio mechanism | |
JP5691960B2 (en) | Internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism | |
JP4379273B2 (en) | Internal combustion engine with variable compression ratio mechanism | |
JP5960628B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP6127876B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP5488488B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP5516459B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP4765985B2 (en) | Diesel engine | |
JP6020330B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP2010249112A (en) | Internal combustion engine | |
JP5278286B2 (en) | Variable compression ratio system for internal combustion engines | |
JP2008286054A (en) | Actuator drive control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130108 |