JP2012062896A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧縮比を変更可能に構成された内燃機関において、圧縮比変更動作が良好に行われ得るものを提供する。
【解決手段】 内燃機関（１）は、アクチュエータ（６５）と、伝熱抑制部（６６，６７ｃ）と、を備えている。アクチュエータ（６５）は、内燃機関（１）の本体部（４）に装着されていて、圧縮比の変更のために動作する。伝熱抑制部（６６，６７ｃ）は、本体部（４）の側からアクチュエータ（６５）への伝熱を抑制し得るように構成されている。これにより、アクチュエータ（６５）の過熱、及びこれによるアクチュエータ（６５）における不具合（出力低下等）の発生が効果的に抑制される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧縮比を変更可能に構成された内燃機関に関する。

この種の内燃機関として、クランクケース（ロアケースとも称される）とシリンダブロックとがシリンダの中心軸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ものが知られている（例えば、特開２００３−２０６７７１号公報、特開２００４−１８３５９４号公報、特開２００５−１４００９０号公報、特開２００５−１４６８９１号公報、等参照。）。

かかる構成の内燃機関においては、前記クランクケースと前記シリンダブロックとが相対移動可能に連結されている。この連結部分には、前記クランクケースに対して前記シリンダブロックをスライドさせるためのスライド機構が設けられている。このスライド機構は、カムシャフトと、このカムシャフトを回転駆動するためのモータと、を備えている。このモータは、前記シリンダブロック又は前記クランクケースに装着されている。

あるいは、この種の内燃機関として、ピストンとクランクシャフトとを接続するコンロッドが屈曲可能に構成されていて、前記コンロッドの屈曲状態を変更することで圧縮比を変更可能に構成されたものが知られている（例えば、特開２００４−１６９６６０号公報等参照。）。

かかる構成の内燃機関においては、前記コンロッドが、前記ピストン側の第１コンロッドと、前記クランクシャフト側の第２コンロッドと、に分割されていて、両者はピンを介して互いに回動可能に連結されている。この連結箇所には、さらにコントロールロッドが連結されている。このコントロールロッドは、コントロールシャフトを介してサーボモータと連結されている。前記サーボモータは、前記コントロールシャフトを回転駆動して前記コントロールロッドを揺動させることで、前記コンロッドの屈曲状態を変更し得るように構成されている。

この種の内燃機関には、上述のように、圧縮比を変更するための機構（以下、「可変圧縮比機構」と称する。上述の例では、前記スライド機構や、屈曲可能な前記コンロッド及びこれを屈曲させるための機構が、これに該当する。）が備えられている。

従来、この種の内燃機関においては、機関運転に伴って生じる熱によって、前記可変圧縮比機構を駆動するためのアクチュエータ（モータ等）の動作状態が影響を受ける（例えば出力の低下等が生じる）可能性があった。このような場合、圧縮比変更動作が良好に行われない可能性がある。

本発明は、かかる課題を解決するためのなされたものである。すなわち、本発明の目的は、圧縮比を変更可能に構成された内燃機関において、圧縮比変更動作が良好に行われ得るものを提供することにある。

かかる目的を達成するため、本発明の内燃機関は、アクチュエータと、伝熱抑制部と、を備えている。前記アクチュエータは、当該内燃機関の本体部に装着されている。このアクチュエータは、圧縮比の変更のために動作するように構成されている。例えば、このアクチュエータとしては、モータやソレノイド等の電磁アクチュエータが用いられ得る。前記伝熱抑制部は、前記本体部の側から前記アクチュエータへの伝熱［heat transmission］を抑制し得るように構成されている。本発明の特徴は、前記内燃機関が、前記伝熱抑制部を備えたことにある。

かかる構成においては、機関運転に伴って生じる熱（燃焼熱や摩擦熱等）によって、前記本体部の温度が上昇する。このとき、前記伝熱抑制部によって、前記本体部の側から前記アクチュエータへの伝熱が抑制される。

かかる構成によれば、前記アクチュエータにおける過熱（オーバーヒート）の発生、及びこれによる出力低下や誤作動等の不具合の発生が、効果的に抑制される。したがって、かかる構成によれば、圧縮比変更動作が良好に行われ得る。

・前記伝熱抑制部は、出力シャフトと被操作部との間に設けられ得る。ここで、前記出力シャフトは、前記アクチュエータに設けられていて、前記アクチュエータの動作の際に変位するように構成されている。また、前記被操作部は、前記本体部の側に設けられていて、前記出力シャフトの変位に応じて変位するように構成されている。

なお、前記出力シャフトと前記被操作部とは、一体に形成され得る。あるいは、前記出力シャフトと前記被操作部とは、接続部（後述するカップリング部等）を介して接続され得る。

かかる構成においては、前記アクチュエータの動作の際に、前記出力シャフトが変位する。この出力シャフトの変位に応じて、前記被操作部が変位する。この被操作部の変位によって、圧縮比が変更される。このとき、前記出力シャフトと前記被操作部との間に設けられた前記伝熱抑制部によって、前記被操作部から前記出力シャフトへの伝熱（熱伝導［heat conduction］あるいは熱伝達［heat transfer］）が抑制される。

したがって、かかる構成によれば、前記被操作部及び前記出力シャフトを介しての、前記本体部側から前記アクチュエータへの伝熱が、効果的に抑制される。

・前記内燃機関は、以下のように構成され得る：本内燃機関は、カップリング部をさらに備えている。このカップリング部は、前記出力シャフトと前記被操作部との間に設けられている。このカップリング部によって、前記出力シャフトと前記被操作部とが、前記出力シャフトの変位に応じて前記被操作部が変位するように結合されている。このカップリング部は、前記伝熱抑制部としての断熱部を備えている。この断熱部は、前記本体部を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料から構成されている。すなわち、前記出力シャフトと前記被操作部とが、前記断熱部を備えた前記カップリング部によって、断熱的に結合されている。

かかる構成においては、前記アクチュエータの動作の際に、前記出力シャフトが変位する。この出力シャフトの変位の影響が、前記カップリング部を介して、前記被操作部に及ぼされることで、前記被操作部が変位する。この被操作部の変位によって、圧縮比が変更される。このとき、前記カップリング部に設けられた前記断熱部によって、前記被操作部から前記出力シャフトへの伝熱が抑制される。

したがって、かかる構成によれば、前記被操作部、前記カップリング部、及び前記出力シャフトを介しての、前記本体部側から前記アクチュエータへの伝熱が、効果的に抑制される。

・前記伝熱抑制部は、前記出力シャフトと前記被操作部との間に設けられた放熱部を備え得る。この放熱部は、前記被操作部から前記出力シャフトに向かって伝達（あるいは伝導）されようとする熱を、外部に向けて放出し得るように構成されている。

かかる構成においては、前記被操作部から前記出力シャフトに向かって伝達（あるいは伝導）されようとする熱が、前記放熱部によって、当該内燃機関の外部に向けて放出される。したがって、かかる構成によれば、前記本体部側から前記アクチュエータへの伝熱が、効果的に抑制される。

・前記伝熱抑制部は、前記被操作部側を冷却し得るように構成された冷却部を備え得る。具体的には、例えば、前記冷却部は、ヒートパイプを備え得る。このヒートパイプは、前記被操作部としての円筒歯車の回転軸を構成するウォーム支持シャフトに設けられている。すなわち、前記ウォーム支持シャフトの回転軸と前記円筒歯車の前記回転軸とが同軸に設けられていて、前記ウォーム支持シャフトが前記ヒートパイプを備えている。

かかる構成においては、前記被操作部側が前記冷却部によって冷却される。よって、当該内燃機関の運転に伴って熱（燃焼熱や摩擦熱等）が生じても、前記被操作部側の温度上昇が抑制される。これにより、前記アクチュエータの温度上昇も抑制される。したがって、かかる構成によれば、前記アクチュエータにおける過熱（オーバーヒート）の発生、及びこれによる出力低下や誤作動等の不具合の発生が、より効果的に抑制される。

・前記内燃機関は、以下のように構成され得る：本内燃機関は、アクチュエータ支持部を備えている。このアクチュエータ支持部は、前記本体部と前記アクチュエータとの間に設けられていて、前記アクチュエータを支持するように構成されている。この場合、前記伝熱抑制部は、前記アクチュエータ支持部に設けられている。

かかる構成においては、機関運転に伴って生じる熱によって、前記本体部の温度が上昇する。このとき、前記アクチュエータは前記アクチュエータ支持部によって支持されていて、このアクチュエータ支持部には前記伝熱抑制部が設けられている。よって、機関運転に伴って前記本体部の温度が上昇した場合における、前記アクチュエータの温度上昇が、効果的に抑制され得る。

・前記アクチュエータ支持部は、断熱プレートを備え得る。この断熱プレートは、前記本体部を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料から構成されている。すなわち、かかる構成においては、前記アクチュエータは、前記断熱プレートを介して、前記本体部に断熱的に装着されている。

かかる構成においては、前記アクチュエータ支持部に設けられた前記断熱プレートによって、前記本体部から前記アクチュエータへの伝熱が、効果的に抑制され得る。よって、かかる構成によれば、前記アクチュエータの温度上昇が効果的に抑制され得る。

・前記アクチュエータ支持部は、放熱プレートを備え得る。この放熱プレートは、熱を外部に向けて放出し得るように構成されている。

かかる構成においては、前記本体部から前記アクチュエータに向かって伝達（あるいは伝導）されようとする熱が、前記放熱プレートによって、当該内燃機関の外部に向けて放出される。これにより、前記本体部側から前記アクチュエータへの伝熱が、効果的に抑制される。よって、かかる構成によれば、前記アクチュエータの温度上昇が効果的に抑制され得る。

本発明の一実施形態であるエンジンの概略構成を示す側断面図（図３におけるＩ−Ｉ断面図）である。 本発明の一実施形態であるエンジンの概略構成を示す側断面図（図３におけるII−II断面図）である。 図１及び図２に示されているエンジンの分解斜視図である。 図１ないし図３に示されているカムシャフトを、その一部を分解して示す斜視図である。 図１に示されているエンジンにおける圧縮比変化の様子を示す図である。 図１に示されているエンジンにおける圧縮比変化の様子を示す図である。 図１に示されているエンジンにおける圧縮比変化の様子を示す図である。 図１に示されているモータ支持プレートの一つの変形例の構成を示す斜視図である。 図１に示されているモータ支持プレートの他の変形例の構成を示す斜視図である。 図１に示されているエンジンの一つの変形例の構成を示す側断面図である。 図１に示されているエンジンの他の変形例の構成を示す側断面図である。 図１に示されている駆動シャフトの一つの変形例の構成を示す側面図である。 図１２に示されている変形例の駆動シャフトの側断面図である。

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。

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。本実施形態に対して施され得る各種の変更（modification）は、当該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。

＜実施形態の内燃機関の概略構成＞
図１及び図２は、本発明の内燃機関の一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は、図３におけるＩ−Ｉ断面図に相当する。また、図２は、図３におけるII−II断面図に相当する。

まず、図１ないし図３を参照しつつ、本実施形態のエンジン１の全体構成について説明する。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、連結機構５と、駆動機構６と、を備えている。

シリンダブロック２とクランクケース４とは、連結機構５によって、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って相対移動し得るように連結されている。本発明の特徴部分が含まれる駆動機構６は、連結機構５を駆動することで、シリンダブロック２とクランクケース４とをシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って相対移動させ得るように構成されている。すなわち、連結機構５及び駆動機構６によって、圧縮比を変更するための可変圧縮比機構が形成されている。

次に、図１ないし図３を参照しつつ、本実施形態のエンジン１における各部の具体的な構成について説明する。

シリンダブロック２は、金属製の部材であって、略直方体状に形成されている。シリンダブロック２の内部には、略円柱形状の貫通孔であるシリンダ２１が、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って設けられている。図３に示されているように、本実施形態のシリンダブロック２には、４つのシリンダ２１が、シリンダ配列方向ＡＤに沿って一列に設けられている。

シリンダ２１の内部には、ピストン２２が、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。シリンダブロック２の上端部（ピストン２２の上死点側の、シリンダブロック２の端部）には、シリンダヘッド３が、シリンダブロック２と相対移動しないように図示しないボルトによって固定されている。

シリンダヘッド３の下端面であって、シリンダ２１に対応する位置には、凹部３１が形成されている。この凹部３１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、凹部３１と、によって、燃焼室ＣＣが形成されている。

クランクケース４は、金属製の部材であって、その上部には、シリンダブロック２を収容するための筒状のフレーム４０ａが設けられている。フレーム４０ａは、図中上方に向けて開口していて、その内部にシリンダブロック２を図中上方から挿入し得るように構成されている。

フレーム４０ａは、シリンダブロック２の下端部から上端部までを覆うように形成されている。フレーム４０ａとシリンダブロック２の外表面とのクリアランスは、シリンダブロック２とクランクケース４との相対移動がスムーズに行われつつ、両者の間にガタつきが生じない程度（触れるか触れないか程度：例えば０．数ミリ程度）に設定されている。

フレーム４０ａの下方には、軸受部４０ｂが設けられている。軸受部４０ｂは、クランクケース４の下部の、板状（リブ状）の部分である。この軸受部４０ｂは、隣り合うシリンダ２１の間の位置、及び、シリンダブロック２のシリンダ配列方向ＡＤにおける両端部に対応する位置に設けられている。

軸受部４０ｂの下端部には、凹部４０ｂ１が形成されている。凹部４０ｂ１は、半円柱状に形成されていて、その中心軸方向がシリンダ配列方向ＡＤと平行となるように設けられている。この軸受部４０ｂには、軸受キャップ４１が装着されている。軸受キャップ４１は、上述の凹部４０ｂ１と同一径の半円柱状の凹部４１ａを有する、略Ｕ字状の部材である。

クランクシャフト４２は、ピストン２２のシリンダ中心軸ＣＣＡに沿った往復移動に基づいて回転駆動されるように、コンロッド４３を介してピストン２２と機械的に連結されている。このクランクシャフト４２は、軸受部４０ｂ及び軸受キャップ４１によって、回転可能に支持されている。

次に、本実施形態のエンジン１における、可変圧縮比機構の具体的な構成について、図１ないし図３、及び必要に応じて他の図面を用いて説明する。

＜連結機構＞
本実施形態のエンジン１においては、一対の連結機構５が、フレーム４０ａのシリンダ配列方向ＡＤに沿った両側壁及びその近傍に設けられている。すなわち、一対の連結機構５が、シリンダブロック２を挟んで設けられている。

一方の連結機構５と、他方の連結機構５とは、すべてのシリンダ２１におけるシリンダ中心軸ＣＣＡを通る平面（以下、中心面と称する。）に関してほぼ対称に、構成及び配置されている。

＜＜カムシャフト＞＞
本実施形態の連結機構５は、カムシャフト５１が駆動機構６によって回転駆動されることで、シリンダブロック２とクランクケース４とがシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って相対的に移動し得るように構成されている。

図４は、図１ないし図３に示されているカムシャフト５１を、その一部を分解して示す斜視図である。以下、図１ないし図４を参照しつつ、カムシャフト５１の具体的な構成について詳細に説明する。

カムシャフト５１は、その回転軸ＲＡｃがシリンダ配列方向ＡＤと平行（クランクシャフト４２と平行）となるように設けられている。このカムシャフト５１は、ジャーナル部５１ａと、円形カム部５１ｂと、偏心シャフト５１ｃと、ウォームホイール５１ｄと、から構成されている。

ジャーナル部５１ａは、円柱状の部材であって、回転軸ＲＡｃと同軸に設けられている。このジャーナル部５１ａは、隣り合う円形カム部５１ｂの間、及びカムシャフト５１の両端部に設けられている。

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、シリンダ２１に対応するように設けられている。すなわち、１つのカムシャフト５１に対して、気筒数と同数（本実施形態では４つ）の円形カム部５１ｂが設けられている。

円形カム部５１ｂは、回転軸ＲＡｃから偏心して設けられている。すなわち、円形カム部５１ｂは、その中心軸が前記回転軸及びジャーナル部５１ａの中心軸からずれるように設けられている。

偏心シャフト５１ｃは、回転軸ＲＡｃに沿った長手方向を有する丸棒状の部材である。偏心シャフト５１ｃは、ジャーナル部５１ａの中心軸（回転軸ＲＡｃ）及び円形カム部５１ｂの中心軸から偏心した位置にて、これらを挿通するように設けられている。すなわち、偏心シャフト５１ｃは、図１及び図４に示されているように、ジャーナル部５１ａの一端（図中下端）と円形カム部５１ｂの一端（図中下端）とが一致した状態で、当該一端寄りの位置（下部）にてジャーナル部５１ａ及び円形カム部５１ｂを挿通するように設けられている。

カムシャフト５１の前記長手方向における略中央部には、ウォームホイール５１ｄが設けられている。ウォームホイール５１ｄは、略円板状のギヤであって、偏心シャフト５１ｃと一体に形成されている。このウォームホイール５１ｄは、その中心軸が回転軸ＲＡｃと同軸となるように設けられている。

本実施形態のカムシャフト５１においては、ジャーナル部５１ａは、偏心シャフト５１ｃの回りを回転しないように、偏心シャフト５１ｃに固定されている。すなわち、ジャーナル部５１ａは、ウォームホイール５１ｄの回転に伴って、回転軸ＲＡｃを中心として、ウォームホイール５１ｄと一体的に回転駆動されるように構成されている。一方、円形カム部５１ｂは、偏心シャフト５１ｃの回りを自由に回転し得るように構成されている。すなわち、円形カム部５１ｂは、ジャーナル部５１ａに対して相対的に回転し得るように構成されている。

＜＜ブロック側支持部＞＞
再び図１ないし図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５２が設けられている。このブロック側支持部５２は、シリンダブロック２側にてカムシャフト５１を回動可能に支持し得るように構成されている。

具体的には、ブロック側支持部５２は、シリンダ２１に対応した位置に設けられている。すなわち、シリンダ２１の数に対応する個数のブロック側支持部５２が、一方の連結機構５に設けられている。

また、ブロック側支持部５２には、軸受孔５２ａが形成されている。この軸受孔５２ａは、円形カム部５１ｂの外径に対応する（円形カム部５１ｂの周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、ブロック側支持部５２は、円形カム部５１ｂの周面と当接（摺動）しつつ、当該円形カム部５１ｂを回動可能に支持するように構成されている。

ブロック側支持部５２は、フレーム４０ａに設けられた貫通孔である開口部５３を貫通するように設けられている。この開口部５３は、ブロック側支持部５２がシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って往復移動し得るように、ブロック側支持部５２の高さ寸法（シリンダ中心軸ＣＣＡに沿った方向の寸法）よりも大きい高さ寸法に形成されている。

＜＜クランクケース側支持部＞＞
フレーム４０ａには、フレーム側支持部５４が形成されている。フレーム側支持部５４は、開口部５３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５４が、各開口部５３の両側に設けられている。

フレーム側支持部５４には、ジャーナル支持凹部５４ａが、フレーム４０ａの外側に向けて開口するように設けられている。ジャーナル支持凹部５４ａは、ジャーナル部５１ａの外径に対応する内径を有する半円柱形状の凹部であって、ジャーナル部５１ａの周面と摺動し得るように構成されている。

フレーム４０ａには、カバー部５５が装着されている。カバー部５５は、カムシャフト５１（ウォームホイール５１ｄを含む）を覆うように構成及び配置されている。なお、図１及び図２においては、図示の複雑化を避けるため、カバー部５５の断面図の図示が省略されている。

カバー部５５は、フレーム側支持部５４とともに、クランクケース４側にてカムシャフト５１を回転可能に支持し得るように構成されている。

具体的には、カバー部５５における、ジャーナル支持凹部５４ａと対向する位置には、ジャーナル支持凹部５５ａが設けられている。ジャーナル支持凹部５５ａは、ジャーナル支持凹部５４ａと対称な形状の、半円柱形状の凹部である。このジャーナル支持凹部５５ａは、ジャーナル部５１ａの周面と摺動し得るように、ジャーナル部５１ａの外径に対応する内径に形成されている。

すなわち、本実施形態においては、カバー部５５がフレーム側支持部５４に接合されて図示しないボルトによって固定されることで、これらの接合体の内側に、ジャーナル部５１ａを回転可能に支持する軸受孔が形成されるように、フレーム側支持部５４及びカバー部５５が構成されている。

カバー部５５は、複数のフレーム側支持部５４（１つの連結機構５におけるすべてのフレーム側支持部５４）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５５には、また、軸受収容部５５ｂと、ウォームホイール収容部５５ｃと、が形成されている。

軸受収容部５５ｂは、開口部５３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５５ｂは、開口部５３から突出したブロック側支持部５２を、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って往復移動可能に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５５ｃは、ウォームホイール５１ｄに対応する位置に設けられた、側断面視にて略Ｄ字状の凹部である。

フレーム４０ａの、シリンダ配列方向ＡＤにおける略中央部には、ウォームギヤ収容部５６が設けられている。ウォームギヤ収容部５６は、フレーム４０ａの上部から軸受部４０ｂにわたって設けられている。このウォームギヤ収容部５６は、ウォームホイール５１ｄをフレーム４０ａの外部に向けて突出させ得るように形成されたスリット状の開口部であって、ウォームギヤ（ウォームホイール５１ｄ及びこれと噛み合う円筒形ギヤ）を収容し得るように設けられている。

＜駆動機構＞
駆動機構６は、クランクケース４のシリンダ配列方向ＡＤにおける略中央部に設けられている。以下、図１及び図３を参照しつつ、本実施形態の駆動機構６の具体的な構成の詳細について説明する。

＜＜被操作部側の構成＞＞
本発明のウォーム支持シャフトとしての駆動シャフト６１は、その回転軸ＲＡｄがシリンダ配列方向ＡＤ及びシリンダ中心軸ＣＣＡと直交するように配置されている。駆動シャフト６１は、シリンダ配列方向ＡＤにおける略中央部の軸受部４０ｂ、すなわち、直列４気筒における２番目のシリンダ２１と３番目のシリンダ２１との間の位置に対応する軸受部４０ｂを、貫通するように設けられている。

駆動シャフト６１の一端部（図１における右側の端部）には、ウォーム６２ａが設けられている。また、駆動シャフト６１の他端部（図１における左側の端部）には、ウォーム６２ｂが設けられている。

本発明の被操作部を構成する円筒歯車としてのウォーム６２ａ及び６２ｂは、駆動シャフト６１とともに回転するように、駆動シャフト６１に固定されている。ウォーム６２ａ及び６２ｂは、その回転軸が駆動シャフト６１の回転軸ＲＡｄと同軸となるように設けられている。すなわち、駆動シャフト６１は、その回転軸ＲＡｄがウォーム６２ａ及び６２ｂの回転軸を構成するように構成されている。

ウォーム６２ａは、らせん状の歯が形成された円柱形状のギヤであって、ウォームホイール５１ｄと噛み合うように形成されている。ウォーム６２ｂは、ウォーム６２ａとは逆巻きのらせん状の歯が形成された円柱形状のギヤであって、ウォームホイール５１ｄと噛み合うように形成されている。すなわち、駆動シャフト６１が或る一方向に回転駆動されることでウォーム６２ａ及び６２ｂが回転軸ＲＡｄを中心として回転した場合に、ウォーム６２ａと噛み合うウォームホイール５１ｄとウォーム６２ｂと噛み合うウォームホイール５１ｄとが逆方向に回転するように、ウォーム６２ａ及び６２ｂが構成されている。

駆動シャフト６１における、ウォーム６２ａとウォーム６２ｂとの間の部分は、一対の内側軸受６３によって回動可能に支持されている。この内側軸受６３は、軸受部４０ｂに固定されている。また、駆動シャフト６１の前記一端部であって、ウォーム６２ａよりも外側の部分は、外側軸受６４によって回動可能に支持されている。

＜＜アクチュエータ及び伝熱抑制部の構成＞＞
駆動シャフト６１の前記他端部と対向する位置には、本発明のアクチュエータとしてのモータ６５が設けられている。モータ６５は、圧縮比変更の際に駆動されることで、出力シャフト６５ａを所定量回転させるように構成されている。このモータ６５は、その出力シャフト６５ａの回転軸が回転軸ＲＡｄと同軸となるように設けられている。

モータ６５は、本発明のアクチュエータ支持部及び断熱プレートとしてのモータ支持プレート６６を介して、クランクケース４に固定されている。すなわち、モータ支持プレート６６は、エンジン１の本体部を構成するクランクケース４と、モータ６５との間に設けられていて、モータ６５を支持するように構成されている。

具体的には、モータ支持プレート６６は、クランクケース４を構成する材料（金属）よりも熱伝導率の低い材料（セラミックス等）からなる板状部材であって、クランクケース４に図示しないボルトによって固定されている。このモータ支持プレート６６に対して、図示しないボルトによって、モータ６５が固定されている。

モータ６５の出力シャフト６５ａと、ウォーム６２ａ及び６２ｂを支持する駆動シャフト６１と、の間には、断熱カップリング部６７が設けられている。出力シャフト６５ａと駆動シャフト６１とは、出力シャフト６５ａの回転に応じてウォーム６２ａ及び６２ｂが回転するように、断熱カップリング部６７を介して結合されている。

また、駆動シャフト６１と出力シャフト６５ａとは、断熱カップリング部６７によって断熱的に結合されている。すなわち、前記本体部（シリンダブロック２、シリンダヘッド３、及びクランクケース４）側からモータ６５への伝熱が抑制されるように、モータ支持プレート６６及び断熱カップリング部６７が構成されている。

具体的には、断熱カップリング部６７は、モータ側フランジ６７ａと、駆動シャフト側フランジ６７ｂと、断熱接続プレート６７ｃと、から構成されている。

モータ側フランジ６７ａは、板状の部材であって、モータ６５の出力シャフト６５ａの端部に固定されている。駆動シャフト側フランジ６７ｂは、板状の部材であって、駆動シャフト６１の前記他端部におけるウォーム６２ｂよりも外側に固定されている。モータ側フランジ６７ａには、駆動シャフト側フランジ６７ｂ側に突出するように、複数の突起が設けられている。同様に、駆動シャフト側フランジ６７ｂには、モータ側フランジ６７ａ側に突出するように、複数の突起が設けられている。

本発明の断熱部としての断熱接続プレート６７ｃは、クランクケース４等を構成する金属よりも断熱性の高い硬質ゴムからなり、モータ側フランジ６７ａと駆動シャフト側フランジ６７ｂとの間に挟持されている。断熱接続プレート６７ｃには、上述の複数の突起に対応する穴が形成されている。すなわち、モータ側フランジ６７ａ及び駆動シャフト側フランジ６７ｂに設けられた突起が、断熱接続プレート６７ｃに設けられた穴に挿入されることで、モータ側フランジ６７ａと駆動シャフト側フランジ６７ｂと断熱接続プレート６７ｃとが一体的に回転するようになっている。

＜実施形態の可変圧縮比機構の動作説明＞
図５ないし図７は、図１に示されているエンジン１における圧縮比変化の様子を示す図である。まず、各図を参照しつつ、本エンジン１における圧縮比変更動作について簡単に説明する。

エンジン回転数Ｎｅや負荷Ｔｅ等のエンジンパラメータに基づいて、図示しないエンジンコントロールコンピュータによって、設定されるべき圧縮比が決定される。ここで、モータ６５の回転位相と、カムシャフト５１の回転位相と、圧縮比と、の間には、所定の対応関係がある。この対応関係は、上述のエンジンコントロールコンピュータにおけるＲＯＭ（リードオンリーメモリ）に格納されている。

決定された圧縮比に応じて、上述のエンジンコントロールコンピュータによる制御下で、駆動シャフト６１がモータ６５によって適宜駆動される。すなわち、出力シャフト６５ａが、所定量回転駆動される。

出力シャフト６５ａにて発生する回転駆動力が、断熱カップリング部６７を介して、駆動シャフト６１に伝達されると、ウォーム６２ａ及び６２ｂが回転駆動される。これにより、一対のカムシャフト５１が、互いに逆の方向に回転する。すなわち、例えば、図中右側のカムシャフト５１が反時計回りに回転するとともに、図中左側のカムシャフト５１が時計回りに回転する。

カムシャフト５１の回転の際に、ジャーナル部５１ａは、回転軸ＲＡｃを中心として回転する。偏心シャフト５１ｃは、ジャーナル部５１ａと一体的に回転する。このとき、偏心シャフト５１ｃは、回転軸ＲＡｃの周りを周回するように回転する。

一方、円形カム部５１ｂは、軸受孔５２ａの内面と摺動しながら、回転軸ＲＡｃとは異なる軸を中心として回転する。また、円形カム部５１ｂは、偏心シャフト５１ｃに対して相対的に回転する。すなわち、円形カム部５１ｂは、偏心シャフト５１ｃの中心軸を中心として、ジャーナル部５１ａに対して相対的に回転する。これにより、円形カム部５１ｂのジャーナル部５１ａに対する相対的な位置が変化する。

このとき、円形カム部５１ｂは、ブロック側支持部５２によって、エンジン幅方向（図５ないし図７における左右方向）についての移動が拘束されている。また、ジャーナル部５１ａの位置は不変である。よって、カムシャフト５１が回転駆動されると、図５ないし図７に示されているように、回転軸ＲＡｃの周りの偏心シャフト５１ｃの回転による、偏心シャフト５１ｃの上下動に伴って、円形カム部５１ｂが上下動する。

エンジン１の圧縮比が最高である状態においては、図５に示されているように、偏心シャフト５１ｃが最も下方に位置している。この場合、円形カム部５１ｂも、最も下方に位置することとなる。よって、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３の位置も、ピストン２２の上死点に最も近づく、最も下方の位置となる。

図５に示されている状態から、図中矢印で示されているようにカムシャフト５１が回転駆動される（図中右側のカムシャフト５１が反時計回りに回転駆動され且つ図中左側のカムシャフト５１が時計回りに回転駆動される）。すると、偏心シャフト５１ｃが、図５に示されている位置から上昇するとともに、円形カム部５１ｂが上昇する。

この場合、図６に示されているように、カムシャフト５１の回転による円形カム部５１ｂの上昇に伴って、ブロック側支持部５２が上昇する。これにより、シリンダブロック２がクランクケース４に対して相対的に上昇する。このシリンダブロック２の上昇によってシリンダヘッド３がクランクケース４から離隔すると、ピストン２２の上死点位置とシリンダヘッド３の下端面との距離が伸びる。すなわち、エンジン１の圧縮比が低下する。

図６に示されているように、偏心シャフト５１ｃの位置が最上方と最下方との間である場合、圧縮比も最高値と最低値との間の値となる。図７に示されているように、偏心シャフト５１ｃの位置が最も上方に達すると、圧縮比が最低となる。エンジン１の圧縮比が最低である図７に示されている状態から、圧縮比が高くされる場合、カムシャフト５１がさらに上述と同方向に回転駆動されるか、あるいはカムシャフト５１が上述と逆方向に回転駆動される。

＜実施形態の構成による作用効果＞
・エンジン１の運転に伴って生じる熱（燃焼熱や摩擦熱等）によって、クランクケース４や駆動シャフト６１の温度が上昇する。

しかしながら、本実施形態のエンジン１においては、クランクケース４からモータ６５への伝熱が、断熱性のモータ支持プレート６６によって抑制される。また、駆動シャフト６１からモータ６５への伝熱が、断熱カップリング部６７の断熱接続プレート６７ｃによって抑制される。これにより、モータ６５の温度上昇が抑制され得る。

かかる構成によれば、モータ６５における過熱（オーバーヒート）の発生、及びこれによるモータ６５の出力低下や誤作動等の不具合の発生が、効果的に抑制される。したがって、かかる構成によれば、圧縮比変更動作が良好に行われ得る。

・本実施形態のエンジン１においては、圧縮比変更のためにモータ６５が駆動されると、出力シャフト６５ａの回転駆動力が、硬質ゴム製の断熱接続プレート６７ｃを介して、駆動シャフト６１に伝達される。

かかる構成によれば、モータ６５の起動の際のトルクの立ち上がりが、硬質ゴム製の断熱接続プレート６７ｃの捻れによって緩和される。すなわち、断熱接続プレート６７ｃがトルクダンパーの役割を果たす。したがって、圧縮比変更動作がスムーズに行われ得る。

＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、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。

以下、変形例について幾つか例示する。ここで、以下の変形例の説明において、上述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、当該変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。

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。

また、上述の実施形態の構成、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。

（１）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され得る。気筒数、気筒配列方式（直列、Ｖ型、水平対向）等も、特に限定はない。

また、本発明は、シリンダブロック２とクランクケース４とが相対移動可能な構成に限定されない。例えば、本発明は、シリンダブロック２とクランクケース４とが相対移動不能に互いに固定されている一方、ピストン２２とクランクシャフト４２との連結状態（コンロッド４３の屈曲状態）が変更され得る構成に対しても、良好に適用され得る。

（２）連結機構５の各部の構成は、上述の実施形態のものから適宜変更され得る。

例えば、上述の実施形態の場合とは逆に、ジャーナル部５１ａがブロック側支持部５２に当接し、円形カム部５１ｂがフレーム側支持部５４及びカバー部５５に当接するように、連結機構５が構成されていてもよい。

また、上述の実施形態の場合とは逆に、ジャーナル部５１ａが偏心シャフト５１ｃに対して相対的に回転可能である一方、円形カム部５１ｂが偏心シャフト５１ｃに固定されていてもよい。

また、ブロック側支持部５２は、シリンダブロック２と一体且つシームレスにも形成され得る。

また、ブロック側支持部５２における、カムシャフト５１と対向する部分には、耐摩耗性を有する材料（例えば軸受鋼）からなる、コーティング、スリーブ、あるいはライナーが設けられていてもよい。フレーム側支持部５４及びカバー部５５における、カムシャフト５１と対向する部分も同様である。

また、カバー部５５は、複数のフレーム側支持部５４に対応した数に分割されていてもよい。このとき、カバー部５５に、軸受収容部５５ｂやウォームホイール収容部５５ｃが設けられないことがあり得る。

（３）断熱性のモータ支持プレート６６は、断熱性を有する材料（伝熱を抑制する材料：具体的には、前記本体部を構成するクランクケース４や、当該本体部側に設けられた部材である駆動シャフト６１よりも熱伝導率が低い材料。）であれば、特に限定はない。

例えば、前記本体部や駆動シャフト６１が、熱伝導率の高い金属からなる場合、モータ支持プレート６６は、それよりも熱伝導率の低い金属、セラミックス、合成樹脂、等から構成され得る。

（４）モータ支持プレート６６が、断熱性ではなく、熱伝導率の高い（前記本体部と同程度あるいはこれよりも高い）材料から構成されている場合、当該モータ支持プレート６６に放熱性を付与することで、上述の実施形態と同等の作用効果が得られる。

すなわち、本変形例においては、本発明の放熱プレートとしてのモータ支持プレート６６は、熱を外部に向けて放出し得るように構成されている。図８及び図９は、かかるモータ支持プレート６６の一例を示す拡大斜視図である。

熱伝導率の高い金属（例えばアルミニウム合金あるいはその合金）からなるモータ支持プレート６６には、図８に示されているように、多数の放熱フィン６６ａが、上下方向に沿って設けられ得る。

あるいは、このモータ支持プレート６６には、図９に示されているように、多数の放熱孔６６ｂが、上下方向に沿って設けられ得る。この放熱孔６６ｂは、貫通孔であって、その内部の高温の空気が上方の開口部から外部に排出されるとともに比較的低温の外気が下方の開口部から内部に吸い込まれるように形成されている。

これらの構成によれば、前記本体部側からモータ６５に伝わろうとする熱が、モータ支持プレート６６によって外気に向けて放出される。これにより、前記本体部側からモータ６５への伝熱が、効果的に抑制される。よって、かかる構成によれば、モータ６５の温度上昇が効果的に抑制され得る。

（５）図１０は、図１に示されているエンジン１の一つの変形例の構成を示す側断面図である。

図１０に示されているように、駆動シャフト６１には、当該駆動シャフト６１から熱を外部に放出するための放熱フィン６１１ａが設けられていてもよい。

具体的には、本発明の放熱部としての放熱フィン６１１ａは、出力シャフト６５ａとウォーム６２ｂとの間に設けられている。この放熱フィン６１１ａは、ウォームギヤ収容部５６内に収容されていて、外部に向けて露出されている。この放熱フィン６１１ａは、ウォーム６２ｂ側から出力シャフト６５ａに向かって伝達（あるいは伝導）されようとする熱を、外部に向けて放出し得るように構成されている。

かかる構成においては、ウォーム６２ｂ側から出力シャフト６５ａに向かって伝達（あるいは伝導）されようとする熱が、放熱フィン６１１ａによって、エンジン１の外部に向けて放出される。したがって、かかる構成によれば、前記本体部側からモータ６５への伝熱が、効果的に抑制される。

（６）図１１は、図１に示されているエンジン１の他の変形例の構成を示す側断面図である。

図１１に示されているように、本変形例においては、駆動シャフト６１におけるモータ６５側の端部に、接続部６８が設けられている。接続部６８は、第一モータ側フランジ６８ａと、第二モータ側フランジ６８ｂと、駆動シャフト側フランジ６８ｃと、細径部６８ｄと、から構成されている。

第一モータ側フランジ６８ａは、板状の部材であって、モータ６５の出力シャフト６５ａの端部に固定されている。第二モータ側フランジ６８ｂは、第一モータ側フランジ６８ａと係合し得るように構成されている。駆動シャフト側フランジ６８ｃは、板状の部材であって、駆動シャフト６１の端面と係合し得るように構成されている。

細径部６８ｄは、第二モータ側フランジ６８ｂと駆動シャフト側フランジ６８ｃとを結合するように設けられた円筒状の部材である。この細径部６８ｄは、駆動シャフト６１における、回転軸ＲＡｄと直交する面による断面積が最も小さい部分よりも、さらに断面積が小さくなるような径に形成されている。

細径部６８ｄは、第二モータ側フランジ６８ｂ及び駆動シャフト側フランジ６８ｃと継ぎ目無く一体に形成されている。この第二モータ側フランジ６８ｂと駆動シャフト側フランジ６８ｃと細径部６８ｄとが一体となった側面視にて略Ｈ字状の部材は、駆動シャフト６１の端面と第一モータ側フランジ６８ａとの間に介装されていて、駆動シャフト６１の端面及び第一モータ側フランジ６８ａに対して着脱可能に構成されている。すなわち、当該略Ｈ状の部材は、交換可能に構成されている。

かかる構成によれば、断面積の小さな細径部６８ｄが、駆動シャフト６１側からモータ６５への熱の流束に対する抵抗となる。よって、駆動シャフト６１側からモータ６５への伝熱が、断面積の小さな細径部６８ｄによって抑制され得る。

また、モータ６５側から過大なトルクが駆動シャフト６１に入力されようとした場合、連結機構５やウォーム６２ａ等にダメージが生じる前に、細径部６８ｄが破断する。よって、この細径部６８ｄによって、連結機構５等が良好に保護され得る。

（７）図１２は、図１に示されている駆動シャフト６１の一つの変形例の構成を示す側面図である。図１３は、図１２に示されている変形例の駆動シャフト６１の側断面図である。なお、図１２及び図１３においては、エンジン１（図１参照）が車体に搭載されてシリンダ中心軸ＣＣＡが鉛直線から傾いた場合の、駆動シャフト６１の姿勢が示されている。

図１２及び図１３を参照すると、本変形例においては、駆動シャフト６１の前記一端部（ウォーム６２ａ側）が前記他端部（ウォーム６２ｂ側）及びモータ６５よりも上になるように、駆動シャフト６１が配置されている。そして、放熱フィン６１１ａは、駆動シャフト６１の「上側」の端縁部に設けられている。

図１３を参照すると、駆動シャフト６１の内部には、いわゆる「ヒートパイプ」構造が設けられている。すなわち、駆動シャフト６１の内部には、当該駆動シャフト６１やウォーム６２ｂを冷却するための冷却構造（冷却部）が設けられている。

具体的には、駆動シャフト６１の内部には、略円柱形状のキャビティ６１１ｂが設けられている。キャビティ６１１ｂは、放熱フィン６１１ａに対応する位置から、駆動シャフト側フランジ６７ｂの少し手前まで、駆動シャフト６１の長手方向に沿って設けられている。

キャビティ６１１ｂの内側壁面に密着するように、ウイック６１１ｃが設けられている。ウイック６１１ｃは、金属あるいは繊維による網からなり、両端が閉じられた略円筒形状に形成されている。また、キャビティ６１１ｂ内には、作動流体６１１ｄが封入されている。作動流体６１１ｄとしては、水、メタノール、エタノール等が用いられ得る。

かかる構成においては、駆動シャフト６１に熱が伝えられると、この熱によって、キャビティ６１１ｂ内の作動流体６１１ｄが蒸発する。この蒸気は、放熱フィン６１１ａに対応するキャビティ６１１ｂの上端部に達し、ここで外気との熱交換によって冷却・凝縮される。凝縮により液化した作動流体６１１ｄは、ウイック６１１ｃの奏する毛管現象により、キャビティ６１１ｂの下端部に向かって環流する。このようにして、駆動シャフト６１（特にモータ６５の近傍部分）の熱が、ヒートパイプ構造によって外部に放出される。

このように、かかる構成によれば、モータ６５への伝熱が、効果的に抑制される。

（８）駆動シャフト６１は、モータ６５の回転軸と交差するように設けられ得る。具体的には、モータ６５は、その回転軸が、駆動シャフト６１と直交するように設けられ得る。換言すれば、モータ６５の回転軸が、図３におけるシリンダ配列方向ＡＤに沿った方向となるように（シリンダ配列方向ＡＤと平行になるように）、モータ６５が配置され得る。

この場合、モータ６５の出力シャフト６５ａと、駆動シャフト６１とは、ベベルギヤやジョイント等によって結合され得る。

（９）モータ６５の出力シャフト６５ａ、及び／又は駆動シャフト６１が、断熱性の高いセラミックス材料から構成されていてもよい。この場合、駆動シャフト６１側からの伝熱の抑制の他に、モータ６５の負荷低減の効果もある。

（10）上述のような、駆動シャフト６１、モータ支持プレート６６、及び断熱カップリング部６７における、モータ６５への伝熱の抑制手段は、これらのうちの１つが用いられればよい。

これに応じて、上述の各部の構成も適宜変更され得る。例えば、モータ支持プレート６６に断熱性あるいは放熱性が付与された場合、モータ６５の出力シャフト６５ａと、駆動シャフト６１とは、一体に形成され得る。

（11）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。

例えば、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。さらに、一体であるものは、シームレスなものともされ得るし、シームレスでないもの（接合部あるいは接合媒体が介在するもの）ともされ得る。

また、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。

１…エンジン ２…シリンダブロック ３…シリンダヘッド
４…クランクケース ５…連結機構
６…駆動機構 ６１…駆動シャフト ６２ａ…ウォーム
６２ｂ…ウォーム ６５…モータ ６５ａ…出力シャフト
６６…モータ支持プレート ６７…断熱カップリング部 ６７ｃ…断熱接続プレート
ＡＤ…シリンダ配列方向 ＣＣＡ…シリンダ中心軸
６６ａ…放熱フィン ６６ｂ…放熱孔
６８…接続部 ６８ｄ…細径部
６１１ａ…放熱フィン ６１１ｂ…キャビティ ６１１ｃ…ウイック
６１１ｄ…作動流体

特開２００３−２０６７７１号公報 特開２００４−１８３５９４号公報 特開２００５−１４００９０号公報 特開２００５−１４６８９１号公報 特開２００４−１６９６６０号公報

Claims (6)

1. 圧縮比を変更可能に構成された内燃機関において、
   当該内燃機関の本体部に装着されていて、圧縮比の変更のために動作するように構成された、アクチュエータと、
   前記本体部の側から前記アクチュエータへの伝熱を抑制し得るように構成された、伝熱抑制部と、
   を備え、
   前記伝熱抑制部は、
   前記アクチュエータに設けられていて当該アクチュエータの動作の際に変位する出力シャフトと、前記本体部の側に設けられていて前記出力シャフトの変位に応じて変位する被操作部と、の間に設けられ、
   前記被操作部から前記出力シャフトに向かって伝達されようとする熱を外部に向けて放出し得るように構成された放熱部を備えたことを特徴とする、内燃機関。
2. 圧縮比を変更可能に構成された内燃機関において、
   当該内燃機関の本体部に装着されていて、圧縮比の変更のために動作するように構成された、アクチュエータと、
   前記本体部の側から前記アクチュエータへの伝熱を抑制し得るように構成された、伝熱抑制部と、
   を備え、
   前記伝熱抑制部は、
   前記アクチュエータに設けられていて当該アクチュエータの動作の際に変位する出力シャフトと、前記本体部の側に設けられていて前記出力シャフトの変位に応じて変位する被操作部と、の間に設けられ、
   前記伝熱抑制部は、
   前記被操作部側を冷却し得るように構成された冷却部を備えたことを特徴とする、内燃機関。
3. 請求項２に記載の内燃機関であって、
   前記冷却部は、
   前記被操作部としての円筒歯車の回転軸を構成するウォーム支持シャフトに設けられたヒートパイプを備えたことを特徴とする、内燃機関。
4. 請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の内燃機関において、
   前記本体部と前記アクチュエータとの間に設けられていて、前記アクチュエータを支持するように構成された、アクチュエータ支持部をさらに備え、
   前記伝熱抑制部は、前記アクチュエータ支持部に設けられたことを特徴とする、内燃機関。
5. 請求項４に記載の内燃機関であって、
   前記アクチュエータ支持部は、前記本体部を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料から構成された断熱プレートを備えたことを特徴とする、内燃機関。
6. 請求項４に記載の内燃機関であって、
   前記アクチュエータ支持部は、熱を外部に向けて放出し得るように構成された放熱プレートを備えたことを特徴とする、内燃機関。

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