JP2019086070A - コネクティングロッド - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダ内の圧縮比を変更可能なコネクティングロッドを提供する。
【解決手段】 コネクティングロッド１のクランク側ロッド２０は、ピストン側ロッド１０の摺動部１５を収容する油圧室２００、並びに、摺動部１５によって区画されるピストン側圧力室２０１とクランク側圧力室２０２とをそれぞれ個別に連通可能なピストン側流路２３１及びクランク側流路２３２を有するクランク側ロッド部２３を有する。第一逆止弁３１は、ピストン側流路２３１に設けられ、ピストン側圧力室２０１からクランク側圧力室２０２へのオイルの流入を規制する。第二逆止弁３２は、クランク側流路２３２に設けられ、クランク側圧力室２０２からピストン側圧力室２０１へのオイルの流入を規制する。流路切替部４０は、ピストン側圧力室２０１とクランク側圧力室２０２との連通をピストン側流路２３１またはクランク側流路２３２のいずれかに切替可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コネクティングロッドに関する。

従来、ピストンとクランクシャフトとを連結するコネクティングロッドが知られている。コネクティングロッドは、ピストンの上下運動をクランクシャフトに伝達する。例えば、特許文献１には、ピストンに連結するピストン側ロッド、及び、クランクシャフトに連結しピストン側ロッドに対して相対移動可能なクランク側ロッドを備え、ピストンを往復移動可能に収容するシリンダ内の圧縮比を変更可能なコネクティングロッドが記載されている。

特表２０１６−５３５８３８号公報

特許文献１に記載のコネクティンロッドでは、ピストン側ロッドとクランク側ロッドとの間に形成される高圧室にクランクピンから供給されるオイルを供給することによって、ピストン側ロッドとクランク側ロッドとの相対位置を変化させる。しかしながら、クランクピンが供給するオイルは、気泡を含んでいる場合が多く、また、断続的に供給されるため、空気を含むおそれがある。高圧室に供給されているオイルに空気が含まれていると、シリンダ内における圧力変化がコネクティングロッドに作用するとき、高圧室が所望の体積を維持することができない。このため、ピストン側ロッドとクランク側ロッドとの相対位置を所望の位置とすることができなくなるおそれがある。

本発明の目的は、シリンダ内の圧縮比を変更可能なコネクティングロッドを提供することにある。

本発明は、ピストン（９２４）とクランクシャフト（９２５）とを連結可能なコネクティングロッドであって、ピストン連結部材（１０）、クランク側連結部材（２１，２２）油圧室形成部（２３，５３，６３，７３）、第一逆止弁（３１）、第二逆止弁（３２）、及び、流路切替部（４０，６５）を備える。

ピストン側連結部材は、ピストンに連結する。
クランク側連結部材は、ピストン側連結部材に対して相対移動可能に設けられ、クランクシャフトに連結する。
油圧室形成部は、ピストン側連結部材またはクランク側連結部材のいずれか一方に設けられる。油圧室形成部は、ピストン側連結部材またはクランク側連結部材のいずれか他方が有する摺動部（１５）を摺動可能に収容する油圧室（２００）、及び、摺動部によって油圧室のピストン側に区画されるピストン側圧力室（２０１）と摺動部によって油圧室のクランクシャフト側に区画されるクランク側圧力室（２０２）とをそれぞれ個別に連通可能な二つの流路を有する。
第一逆止弁は、二つの流路の第一流路（２３１，２３３，２３４）に設けられ、クランク側圧力室からピストン側圧力室への流体の流入を許容し、ピストン側圧力室からクランク側圧力室への流体の流入を規制する。
第二逆止弁は、二つの流路の第二流路（２３２，２３３，２３４）に設けられ、クランク側圧力室からピストン側圧力室への流体の流入を規制し、ピストン側圧力室からクランク側圧力室への流体の流入を許容する。
流路切替部（４０，６５）は、ピストン側圧力室とクランク側圧力室との連通を第一流路または第二流路のいずれかに切替可能である。

本発明のコネクティングロッドは、ピストン側連結部材またはクランク側連結部材のいずれか一方に設けられる油圧室形成部を備える。油圧室形成部は、ピストン側連結部材またはクランク側連結部材のいずれか他方が有する摺動部によってピストン側圧力室とクランク側圧力室とに区画される油圧室を有する。ピストン側圧力室に流体が流入すると摺動部がクランク側に移動するためクランク側圧力室の体積が小さくなり、ピストン側連結部材とクランク側連結部材との相対距離が短くなるため、圧縮比が小さくなる。また、クランク側圧力室に流体が流入すると摺動部がピストン側に移動するためピストン側圧力室の体積が小さくなり、ピストン側連結部材とクランク側連結部材との相対距離が長くなるため、圧縮比が大きくなる。
本発明のコネクティングロッドでは、クランク側圧力室に流入する流体は、第二流路を流れる。これにより、第二流路を流れる流体が気泡や空気を含まない場合、シリンダ内の圧力が急激に変化してもクランク側圧力室は所望の体積を維持することができる。したがって、本発明のコネクティングロッドは、ピストン側連結部材とクランク側連結部材とのとの相対位置を所望の位置とすることができるため、シリンダ内の圧縮比を確実に変更することができる。

第一実施形態によるコネクティングロッドの全体模式図である。 第一実施形態によるコネクティングロッドが適用されるエンジンシステムの全体模式図である。 第一実施形態によるコネクティングロッドが有する流路切替部の作用を説明する模式図である。 第一実施形態によるコネクティングロッドの作用を説明する模式図である。 第二実施形態によるコネクティングロッドの全体模式図である。 第二実施形態によるコネクティングロッドが有する気泡除去部の作用を説明する模式図である。 第三実施形態によるコネクティングロッドの全体模式図である。 第三実施形態によるコネクティングロッドが有する流路切替部の作用を説明する模式図である。 第一実施形態によるコネクティングロッドの全体模式図である。 第四実施形態によるコネクティングロッドが適用されるエンジンシステムの全体模式図である。

以下、複数の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第一実施形態）
第一実施形態によるコネクティングロッド１を図１〜５に基づいて説明する。コネクティングロッド１は、図２に示すエンジンシステム９０に適用される。

最初に、コネクティングロッド１が適用されるエンジンシステム９０の構成を説明する。エンジンシステム９０は、吸気系９１、エンジン９２、排気系９３などを備える。

吸気系９１は、吸気マニホールド９１１、吸気量センサ９１２、スロットルバルブ９１３、及び、燃料噴射弁９１４を有する。
吸気マニホールド９１１は、大気中の空気をエンジン９２の燃焼室９００に導く。
吸気量センサ９１２は、吸気マニホールド９１１内を流れる空気の量を検出する。
スロットルバルブ９１３は、吸気マニホールド９１１内を流れる空気の量を調整する。
燃料噴射弁９１４は、吸気マニホールド９１１内に燃料を噴射する。
吸気系９１では、吸気マニホールド９１１内を流れる空気と燃料との混合気は、エンジン９２が有する吸気ポート９１０を介して燃焼室９００に導入される。吸気ポート９１０の開閉は、吸気弁９１５によって行う。

エンジン９２は、シリンダヘッド９２１、シリンダブロック９２２、クランクケース９２３、ピストン９２４、クランクシャフト９２５、コネクティングロッド１、及び、点火プラグ９２６を有する。
シリンダヘッド９２１、シリンダブロック９２２、及び、ピストン９２４は、空気と燃料との混合気が導入される燃焼室９００を形成する。ピストン９２４は、シリンダブロック９２２内を往復移動可能に収容されている。
クランクケース９２３は、クランクシャフト９２５を収容可能な収容空間９２０を有する。
コネクティングロッド１は、ピストン９２４とクランクシャフト９２５とを連結している。
点火プラグ９２６は、シリンダヘッド９２１に設けられ、燃焼室９００の混合気を点火可能な火花を発生可能である。

排気系９３は、エンジン９２が有する排気ポート９３０に接続している。排気系９３は、排気マニホールド９３１、及び、図示しない触媒などを有する。
排気マニホールド９３１は、燃焼室９００における混合気の燃焼後の気体を排気としてエンジンシステム９０の外部に排出する。排気マニホールド９３１を流れる排気は、排気マニホールド９３１に設けられている触媒によって浄化される。

次に、コネクティングロッド１の構成について、図１，３，４に基づいて説明する。コネクティングロッド１は、「ピストン側連結部材」としてのピストン側ロッド１０、クランク側ロッド２０、第一逆止弁３１、第二逆止弁３２、流路切替部４０、及び、電気エネルギ供給部４９を有する。なお、図１，３，４において、紙面上側をピストン９２４が位置する側として「ピストン側」とし、紙面下側をクランクシャフト９２５が位置する側として「クランク側」とする。

ピストン側ロッド１０は、コネクティングロッド１においてピストン側に設けられる。ピストン側ロッド１０は、燃焼室９００側の端部がピストン９２４と回転可能に連結している。ピストン側ロッド１０は、スモールエンド部１１、ピストン側ロッド大径部１２、ピストン側ロッド小径部１３、連結部１４、及び、摺動部１５を有する。スモールエンド部１１、ピストン側ロッド大径部１２及びピストン側ロッド小径部１３は、一体に形成されている。

スモールエンド部１１は、コネクティングロッド１において最もピストン側に設けられている。スモールエンド部１１は、略環状に形成されている部位である。スモールエンド部１１は、ピストン９２４とコネクティングロッド１とを連結する図示しないピストンピンを挿通可能な通孔１１１を有する。ここで、通孔１１１の中心を中心Ｃ１１とする。

ピストン側ロッド大径部１２は、スモールエンド部１１のクランク側に設けられている略有底筒状の部位である。ピストン側ロッド大径部１２は、スモールエンド部１１側とは反対側に開口する空間１２０を有する。
ピストン側ロッド小径部１３は、ピストン側ロッド大径部１２のクランク側に設けられている略筒状の部位である。ピストン側ロッド小径部１３は、外径がピストン側ロッド大径部１２の外径に比べ小さくなるよう形成されている。ピストン側ロッド小径部１３は、クランク側ロッド２０のピストン側の端部に挿入可能に形成されている。ピストン側ロッド小径部１３は、ピストン側の端部からクランク側の端部まで貫通する通孔１３０を有する。通孔１３０は、ピストン側ロッド大径部１２の空間１２０に連通している。

連結部１４は、略棒状の部位であって、ピストン側ロッド大径部１２の空間１２０及びピストン側ロッド小径部１３の通孔１３０に挿入されている。連結部１４は、ピストン側ロッド大径部１２及びピストン側ロッド小径部１３と一体に移動可能に形成されている。連結部１４は、一体に成形されているスモールエンド部１１、ピストン側ロッド大径部１２及びピストン側ロッド小径部１３と摺動部１５とを連結する。

摺動部１５は、連結部１４のピストン側ロッド大径部１２及びピストン側ロッド小径部１３に挿入されている端部とは反対側の端部に設けられている。摺動部１５は、外径が連結部１４の外径に比べ大きくなるよう形成されている。摺動部１５は、クランク側ロッド２０が有する油圧室２００に収容されている。摺動部１５は、油圧室２００を、ピストン側に区画されたピストン側圧力室２０１とクランク側に区画されたクランク側圧力室２０２（図４参照）とに区画する。

クランク側ロッド２０は、コネクティングロッド１においてクランク側に設けられる。クランク側ロッド２０は、収容空間９２０に位置する端部がクランクシャフト９２５と回転可能に連結している。クランク側ロッド２０は、「クランク側連結部材」としてのビッグエンド部２１、「クランク側連結部材」としてのキャップ部２２、及び、「油圧室形成部」としてのクランク側ロッド部２３を有する。ビッグエンド部２１及びクランク側ロッド部２３は、一体に形成されている。

ビッグエンド部２１は、略Ｃ字状の部位であって、両端部がクランク側に位置するよう設けられている。
キャップ部２２は、ビッグエンド部２１のクランク側に位置する略Ｃ字状の部位であって、両端部がピストン側に位置するよう設けられている。キャップ部２２は、ビッグエンド部２１とともに、クランクシャフト９２５を挿通可能な通孔２１０を形成する。ここで、通孔２１０の中心を中心Ｃ２１とする。

クランク側ロッド部２３は、ビッグエンド部２１のピストン側に設けられている略棒状の部位である。クランク側ロッド部２３は、図１，４に示すように、ビッグエンド部２１に接続する側の端部から外径が小さくなるよう形成されている。

クランク側ロッド部２３は、油圧室２００、挿入孔２３０、「第一流路」としてのピストン側流路２３１、「第二流路」としてのクランク側流路２３２、「第一流路」及び「第二流路」としての中央流路２３３、及び、「第一流路」及び「第二流路」としての制御用空間２３４を有する。
油圧室２００は、クランク側ロッド部２３のビッグエンド部２１の近傍に設けられている。
挿入孔２３０は、クランク側ロッド部２３のピストン側に形成されている。挿入孔２３０は、通孔２３５によって油圧室２００と連通する。挿入孔２３０には、図１に示すように、連結部１４が固定されているピストン側ロッド小径部１３が挿入されている。通孔２３５には、連結部１４が挿通されている。通孔２３５では、クランク側ロッド部２３と連結部１４との間において液密が維持されている。

ピストン側流路２３１は、図１において、油圧室２００の右側に位置する。ピストン側流路２３１は、ピストン側圧力室２０１と制御用空間２３４とを連通可能に形成されている。

クランク側流路２３２は、図１において、油圧室２００の左側に位置する。クランク側流路２３２は、ピストン側流路２３１とは別にピストン側圧力室２０１と制御用空間２３４とを連通可能に形成されている。

中央流路２３３は、図１において、油圧室２００のクランク側に形成されている。中央流路２３３は、クランク側圧力室２０２と制御用空間２３４とを連通する。

制御用空間２３４は、中央流路２３３を挟んで油圧室２００とは反対側に位置する。制御用空間２３４は、流路切替部４０を収容可能に形成されている。

第一逆止弁３１は、クランク側ロッド部２３内において、ピストン側流路２３１に設けられている。第一逆止弁３１は、ピストン側流路２３１を介したクランク側圧力室２０２からピストン側圧力室２０１への「流体」としてのオイルの流れを許容し、ピストン側圧力室２０１からクランク側圧力室２０２へのオイルの流れを規制する。

第二逆止弁３２は、クランク側ロッド部２３内において、クランク側流路２３２に設けられている。第二逆止弁３２は、クランク側流路２３２を介したクランク側圧力室２０２からピストン側圧力室２０１へのオイルの流れを規制し、ピストン側圧力室２０１からクランク側圧力室２０２へのオイルの流れを許容する。

流路切替部４０は、制御用空間２３４に収容されている。流路切替部４０は、本体部４１、切替用ピストン４２、「付勢部材」としての戻しばね４３、及び、駆動力発生部４４を有する。

本体部４１は、略有底筒状に形成されている。本体部４１は、切替用ピストン４２を収容可能な「連通空間」としての切替空間４１０、及び、切替空間４１０に連通する第一通路４１１、第二通路４１２、第三通路４１３を有する。

切替空間４１０は、本体部４１の一端に開口４１４を有する。

第一通路４１１、第二通路４１２、及び、第三通路４１３は、本体部４１において切替用ピストン４２が移動する方向に沿う中心軸ＣＡ４０の径方向から切替空間４１０に連通している。
第一通路４１１は、三つの連通路のうち開口４１４に最も近い位置に形成されている。第一通路４１１は、ピストン側流路２３１に連通している。
第二通路４１２は、三つの連通路のうち開口４１４から最も離れた位置に形成されている。第二通路４１２は、クランク側流路２３２に連通している。
第三通路４１３は、第一通路４１１と第二通路４１２との間に位置している。第三通路４１３は、中央流路２３３に連通している。

切替用ピストン４２は、切替空間４１０に往復移動可能に収容されている。切替用ピストン４２は、ピストン本体４２１、及び、案内部４２２を有する。

ピストン本体４２１は、略棒状の部材である。ピストン本体４２１は、切替空間４１０の内壁に摺動可能に形成されている。ピストン本体４２１は、第一通路４１１、第二通路４１２及び第三通路４１３側に複数の窪み４２３，４２４を有する。窪み４２３は、第一通路４１１と第三通路４１３を連通可能に形成されている。窪み４２４は、第二通路４１２と第三通路４１３とを連通可能に形成されている。窪み４２３と窪み４２４との間には、第三通路４１３の開口の縁部に当接可能な突部４２５を有する。ピストン本体４２１は、中心軸ＣＡ４０を挟んで突部４２５の反対側に突部４２６を有する。突部４２６は、切替空間４１０の第一通路４１１、第二通路４１２及び第三通路４１３とは反対側の略中央に形成されている溝４１５に位置する。突部４２６は、溝４１５を形成する縁部に当接することによって、切替用ピストン４２の中心軸ＣＡ４０に沿う方向の移動が所定の範囲内となるよう切替用ピストン４２の移動を規制する。

案内部４２２は、ピストン本体４２１の開口４１４側の端部に設けられる略筒状の部位である。案内部４２２は、磁性材料から形成されている。案内部４２２は、切替空間４１０の駆動力発生部４４側に位置する接続空間２３６にピストン本体４２１と一体に移動可能に設けられている。案内部４２２の内側には戻しばね４３が設けられている。
案内部４２２の駆動力発生部４４側には、戻しばね４３の一端を支持する支持部材４２７が設けられている。支持部材４２７の外径は、案内部４２２の内径に比べ小さい。

戻しばね４３は、他端がピストン本体４２１の案内部４２２が設けられている端部に支持されている。戻しばね４３は、ピストン本体４２１を駆動力発生部４４から離れる方向に付勢する。

駆動力発生部４４は、クランク側ロッド部２３内において接続空間２３６に隣り合うよう設けられている。駆動力発生部４４は、電気エネルギ供給部４９が供給する電気エネルギによって自身の周囲に磁界を形成可能なコイル４４１を有する。コイル４４１が磁界を形成すると、案内部４２２が図３（ｂ）に示すように、駆動力発生部４４の方向に吸引される。

流路切替部４０では、駆動力発生部４４への通電を切り替えることによって切替用ピストン４２を往復移動し、第一通路４１１と第三通路４１３との連通と、第二通路４１２と第三通路４１３との連通と、を切り替える。

具体的には、駆動力発生部４４に電気エネルギが供給されていないとき、ピストン本体４２１は、図３（ａ）に示すように、戻しばね４３の付勢力によって、駆動力発生部４４から比較的離れた場所に位置している。このとき、突部４２５は、第三通路４１３の開口の縁部のうち第二通路４１２側の縁部に当接する。これにより、第二通路４１２と第三通路４１３とが遮断される一方、第一通路４１１と第三通路４１３とは連通する。したがって、図３（ａ）の白抜き矢印Ｆ１１，Ｆ１２に示すオイルの流れが可能となる。以下、図３（ａ）に示す状態を、第一の状態とする。

また、駆動力発生部４４に電気エネルギが供給されているとき、案内部４２２は、戻しばね４３の付勢力に抗する磁気吸引力によって、ピストン本体４２１とともに駆動力発生部４４の方向に吸引される。このとき、突部４２５は、図３（ｂ）に示すように、第三通路４１３の開口の縁部のうち第一通路４１１側の縁部に当接する。これにより、第一通路４１１と第三通路４１３とが遮断される一方、第二通路４１２と第三通路４１３とは連通する。したがって、図３（ｂ）の白抜き矢印Ｆ１３，Ｆ１４に示すオイルの流れが可能となる。以下、図３（ｂ）に示す状態を、第二の状態とする。

電気エネルギ供給部４９は、外部の図示しないＥＣＵの指令に応じて駆動力発生部４４への電気エネルギの供給を制御する。電気エネルギ供給部４９は、制御部４９０、送信用コイル４９１、受信部４９２、及び、送電配線４９３を有する。

制御部４９０は、ＥＣＵ及び送信用コイル４９１と電気的に接続している。制御部４９０は、ＥＣＵの指令に応じて送信用コイル４９１に供給する電気エネルギを制御する。

送信用コイル４９１は、キャップ部２２のクランク側においてキャップ部２２に非接触な状態で設けられている。送信用コイル４９１は、供給される電気エネルギによって自身の周囲に磁界を形成可能である。

受信部４９２は、キャップ部２２の送信用コイル４９１近傍に設けられている。受信部４９２は、送信用コイル４９１が形成する磁界によって送信用コイル４９１に非接触な状態で電気エネルギを発生する。

送電配線４９３は、受信部４９２において発生した電気エネルギを駆動力発生部４４に送る。

次に、コネクティングロッド１の作用について図１、３、４に基づいて説明する。
駆動力発生部４４に電気エネルギが供給されていないとき、流路切替部４０は、図３（ａ）に示す第一の状態となっている。このとき、コネクティングロッド１は、図１の状態となる。具体的には、流路切替部４０において、第一通路４１１と第三通路４１３とが連通しているため、ピストン側流路２３１と中央流路２３３とが連通する。ピストン側流路２３１と中央流路２３３とが連通すると、クランク側圧力室２０２のオイルは、ピストン側圧力室２０１に流れる。これにより、図１に示すように、ピストン側圧力室２０１の体積が大きくなるため、ピストン側ロッド１０は、クランク側に移動する。ピストン側ロッド１０がクランク側に移動すると、ピストン側ロッド１０の通孔１１１の中心Ｃ１１と、クランク側ロッド２０の通孔２１０の中心Ｃ２１との間の距離が比較的短くなる。図１は、ピストン側圧力室２０１の体積が最大となっている状態を示している。このときの中心Ｃ１１と中心Ｃ２１との間の距離を距離Ｌ１とする。コネクティングロッド１が図１の状態では、エンジン９２の圧縮比は比較的小さくなる。

駆動力発生部４４に電気エネルギが供給されると、流路切替部４０は、図３（ｂ）に示す第二の状態となる。このとき、コネクティングロッド１は、図４の状態になる。具体的には、流路切替部４０において、第二通路４１２と第三通路４１３とが連通しているため、クランク側流路２３２と中央流路２３３とが連通する。クランク側流路２３２と中央流路２３３とが連通すると、ピストン側圧力室２０１のオイルは、クランク側圧力室２０２に流れる。これにより、図４に示すように、クランク側圧力室２０２の体積が大きくなるため、ピストン側ロッド１０は、図１の状態からピストン側に移動する。ピストン側ロッド１０がピストン側に移動すると、ピストン側ロッド１０の通孔１１１の中心Ｃ１１と、クランク側ロッド２０の通孔２１０の中心Ｃ２１との間の距離Ｌ２が距離Ｌ１に比べ長くなる。コネクティングロッド１が図４の状態では、エンジン９２の圧縮比は比較的大きくなる。なお、図４には、図１の状態におけるピストン側ロッド１０及び通孔１１１の位置を二点鎖線で示す。

第一実施形態によるコネクティングロッド１では、ピストン側圧力室２０１、クランク側圧力室２０２、ピストン側流路２３１、クランク側流路２３２、及び、中央流路２３３は、液密可能に形成されている。これにより、空気などの気体を含むオイルがクランク側圧力室２０２に流入することを防止することができるため、燃焼室９００における燃料の燃焼による圧力がコネクティングロッド１に作用しても、クランク側圧力室２０２は所望の体積を維持することができる。したがって、第一実施形態では、ピストン側ロッド１０とクランク側ロッド２０との相対位置を所望の位置とすることができるため、燃焼室９００の圧縮比を確実に変更することができる。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態によるコネクティングロッドを図５，６に基づいて説明する。第二実施形態は、第一流路と外部とを連通する外部流路、及び、気泡除去部を備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第二実施形態によるコネクティングロッド２は、ピストン側ロッド１０、クランク側ロッド５０、第一逆止弁３１、第二逆止弁３２、流路切替部４０、気泡除去部５５、及び、電気エネルギ供給部４９を有する。なお、図５，６において、紙面上側を「ピストン側」とし、紙面下側を「クランク側」とする。

クランク側ロッド５０は、コネクティングロッド２においてクランク側に設けられる。クランク側ロッド５０は、収容空間９２０に位置する端部がクランクシャフト９２５と回転可能に連結している。クランク側ロッド５０は、ビッグエンド部２１、キャップ部２２、及び、「油圧室形成部」としてのクランク側ロッド部５３を有する。ビッグエンド部２１及びクランク側ロッド部５３は、一体に形成されている。

クランク側ロッド部５３は、ビッグエンド部２１のピストン側に設けられている略棒状の部位である。クランク側ロッド部５３は、図５に示すように、ビッグエンド部２１に接続する側の端部から外径が小さくなるよう形成されている。クランク側ロッド部５３は、油圧室２００、挿入孔２３０、ピストン側流路２３１、クランク側流路２３２、中央流路２３３、外部流路５３３、連通路５３４、及び、制御用空間２３４を有する。

外部流路５３３は、ピストン側流路２３１とクランク側ロッド部５３の外部とを連通するよう形成されている。第二実施形態では、外部流路５３３は、クランクシャフト９２５が有する油穴９２７から排出されるオイルが流入可能に形成されている。

連通路５３４は、ピストン側流路２３１に比べピストン側に設けられている。連通路５３４は、ピストン側流路２３１とピストン側流路２３１に比べピストン側のコネクティングロッド２の外部とを連通可能である。

気泡除去部５５は、クランク側ロッド部５３内において連通路５３４に設けられている。気泡除去部５５の詳細を図６に基づいて説明する。気泡除去部５５は、フロート５５１、ばね支持部５５２、及び、ばね５５３を有する。連通路５３４の気泡除去部５５が設けられている箇所は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、内径がばね支持部５５２の外径に比べ大きい。

フロート５５１は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、外観が角丸長方形状に形成されている。フロート５５１は、連通路５３４において燃料の液面に浮くよう設計されている。フロート５５１のピストン側の端面５５４は、図６（ｂ）に示すように、連通路５３４の内側縁部５３５に当接可能に形成されている。

ばね支持部５５２は、フロート５５１の中心軸に対して略垂直に設けられている平板状の部位である。ばね支持部５５２は、ばね５５３の一端を支持しつつ、フロート５５１の端面５５４が連通路５３４の内側縁部５３５に当接可能なようフロート５５１の方向を安定させることが可能である。

ばね５５３は、ばね支持部５５２のピストン側に設けられている。ばね５５３は、他端が連通路５３４のピストン側の内壁面５３６に支持されている。ばね５５３は、ばね支持部５５２を介してフロート５５１が連通路５３４の内側縁部５３５から離れるよう付勢する。

気泡除去部５５は、図６（ａ）の状態では、燃料に含まれる気泡がクランク側からピストン側に移動し、連通路５３４を介してコネクティングロッド２の外部に排出される。また、オイルの圧力が一定の圧力以上になると、図６（ｂ）に示すように、フロート５５１が連通路５３４の内側縁部５３５に当接するため、オイルの圧力が連通路５３４を介して抜けることを防止する。

第二実施形態によるコネクティングロッド２では、ピストン側流路２３１が外部流路５３３を介してコネクティングロッド２の外部と連通している。すなわち、第二実施形態では、油圧室２００にコネクティングロッド２の外部のオイルが流入可能となっている。コネクティングロッド２の外部のオイルは、気泡を含んでいる場合があり、クランク側圧力室２０２に流入するオイルに気泡が含まれるおそれがある。
コネクティングロッド２では、連通路５３４に設けられている気泡除去部５５によって、ピストン側流路２３１を流れるオイルに含まれる気泡をコネクティングロッド２の外部に排出することができる。これにより、ピストン側流路２３１からピストン側圧力室２０１に流入するオイル、及び、ピストン側圧力室２０１からクランク側圧力室２０２に流入するオイルに気泡が含まれることを防止することができる。したがって、第二実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。

また、コネクティングロッド２では、第一実施形態と異なり、コネクティングロッド２の外部のオイルが油圧室２００に流入しても気泡除去部５５によってオイルに含まれる気泡が除去されるため、シールを確実に維持することが不要となり、比較的安価に第一実施形態と同じ効果を発揮することができる。

（第三実施形態）
次に、第三実施形態によるコネクティングロッドを図７，８に基づいて説明する。第三実施形態は、流路切替部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第三実施形態によるコネクティングロッド３は、ピストン側ロッド１０、クランク側ロッド６０、第一逆止弁３１、第二逆止弁３２、流路切替部６５、及び、油圧制御部６９を有する。なお、図７，８において、紙面上側を「ピストン側」とし、紙面下側を「クランク側」とする。

クランク側ロッド６０は、コネクティングロッド３においてクランク側に設けられる。クランク側ロッド６０は、収容空間９２０に位置する端部がクランクシャフト９２５と回転可能に連結している。クランク側ロッド６０は、ビッグエンド部２１、キャップ部２２、及び、「油圧室形成部」としてのクランク側ロッド部６３を有する。ビッグエンド部２１及びクランク側ロッド部６３は、一体に形成されている。

クランク側ロッド部６３は、ビッグエンド部２１のピストン側に設けられている略棒状の部位である。クランク側ロッド部６３は、図７に示すように、ビッグエンド部２１に接続する側の端部から外径が小さくなるよう形成されている。クランク側ロッド部６３は、油圧室２００、挿入孔２３０、ピストン側流路２３１、クランク側流路２３２、中央流路２３３、駆動油供給路６３４、及び、制御用空間２３４を有する。

駆動油供給路６３４は、制御用空間２３４と連通するよう設けられている。駆動油供給路６３４は、クランクシャフト９２５の油穴９２７から排出されるオイルが流入可能に形成されている。

流路切替部６５は、制御用空間２３４に収容されている。流路切替部６５は、本体部４１、切替用ピストン６７、及び、「付勢部材」としての戻しばね６８を有する。

切替用ピストン６７は、切替空間４１０に往復移動可能に収容されている。切替用ピストン６７は、略棒状の部材であって、切替空間４１０の内壁に摺動可能に形成されている。切替用ピストン６７は、第一通路４１１、第二通路４１２及び第三通路４１３側に複数の窪み６７３，６７４を有する。窪み６７３は、第一通路４１１と第三通路４１３とを連通可能に形成されている。窪み６７４は、第二通路４１２と第三通路４１３とを連通可能に形成されている。窪み６７３と窪み６７４との間には、第三通路４１３の開口の縁部に当接可能な突部６７５を有する。切替用ピストン６７は、突部６７５の反対側に溝４１５に位置する突部６７６を有する。突部６７６は、切替用ピストン６７の中心軸ＣＡ６５に沿う方向の移動が所定の範囲内となるよう切替用ピストン６７の移動を規制する。

戻しばね６８は、一端が切替用ピストン６７の端部６７７の端面６７８に支持されている。他端は、切替用ピストン６７の端面６７８に対向する制御用空間２３４の内壁面２３７に支持されている。戻しばね６８は、切替用ピストン６７を内壁面２３７から離れる方向に付勢する付勢力を発生する。

流路切替部６５では、切替空間４１０に供給されるオイルの圧力によって切替用ピストン６７を往復移動し、第一通路４１１と第三通路４１３との連通と、第二通路４１２と第三通路４１３との連通と、を切り替える。

具体的には、切替空間４１０に比較的低圧のオイルが供給されているとき、切替用ピストン６７は、図８（ａ）に示すように、戻しばね６８の付勢力によって制御用空間２３４の内壁面２３７から比較的離れた場所に位置している。このとき、突部６７５は、第三通路４１３の開口の縁部のうち第二通路４１２側の縁部に当接する。これにより、第二通路４１２と第三通路４１３とが遮断される一方、第一通路４１１と第三通路４１３とは連通する第一の状態となる。このとき、図８（ａ）の白抜き矢印Ｆ３１，Ｆ３２に示すオイルの流れが可能となる。

また、切替空間４１０に戻しばね６８の付勢力に抗することが可能な比較的高圧のオイルが供給されているとき、図８（ｂ）に示すように、突部４２５は、第三通路４１３の開口の縁部のうち第一通路４１１側の縁部に当接する。これにより、第一通路４１１と第三通路４１３とが遮断される一方、第二通路４１２と第三通路４１３とは連通する第二の状態となる。このとき、図８（ｂ）の白抜き矢印Ｆ３３，Ｆ３４に示すオイルの流れが可能となる。

油圧制御部６９は、ＥＣＵの指令に応じて流路切替部６５に供給されるオイルの圧力を制御する。油圧制御部６９は、制御部４９０、送信用コイル４９１、受信部４９２、送電配線６９３、及び、調圧バルブ６９４を有する。

送電配線６９３は、受信部４９２において発生した電気エネルギを調圧バルブ６９４に送る。

調圧バルブ６９４は、クランク側ロッド部６３内において、駆動油供給路６３４に設けられている。調圧バルブ６９４は、駆動油供給路６３４を流れるクランクシャフト９２５の油穴９２７から排出されるオイルの圧力を調整可能である。

第三実施形態によるコネクティングロッド３では、ピストン側圧力室２０１、クランク側圧力室２０２、ピストン側流路２３１、クランク側流路２３２、及び、中央流路２３３は、液密可能に形成されている。コネクティングロッド３では、クランクシャフト９２５の油穴９２７から排出されるオイルの圧力を調整することによって、流路切替部６５におけるピストン側流路２３１と中央流路２３３との連通と、クランク側流路２３２と中央流路２３３との連通と、を切り替える。これにより、コネクティングロッド３は、ピストン側ロッド１０の通孔１１１の中心Ｃ１１と、クランク側ロッド２０の通孔２１０の中心Ｃ２１との間の距離を制御することができる。したがって、第三実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。

（第四実施形態）
次に、第四実施形態によるコネクティングロッドを図９，１０に基づいて説明する。第四実施形態は、切替用ピストンを駆動する作用力が第三実施形態と異なる。なお、第三実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第四実施形態によるコネクティングロッド４は、図１０に示すように、ピストン側ロッド１０、クランク側ロッド７０、第一逆止弁３１、第二逆止弁３２、流路切替部６５、及び、油圧制御部７９を有する。

クランク側ロッド７０は、コネクティングロッド４においてクランク側に設けられる。クランク側ロッド７０は、収容空間９２０に位置する端部がクランクシャフト９２５と回転可能に連結している。クランク側ロッド７０は、図９に示すように、ビッグエンド部２１、キャップ部７２、及び、「油圧室形成部」としてのクランク側ロッド部７３を有する。ビッグエンド部２１及びクランク側ロッド部７３は、一体に形成されている。

キャップ部７２は、ビッグエンド部２１のクランク側に位置する略Ｃ字状の部位であって、両端部がピストン側に位置するよう設けられている。キャップ部７２は、ビッグエンド部２１とともに、クランクシャフト９２５を挿通可能な通孔２１０を形成する。キャップ部７２は、クランク側とピストン側とを貫通する駆動油供給路７２１を有する。駆動油供給路７２１は、収容空間９２０に連通している。

クランク側ロッド部７３は、油圧室２００、挿入孔２３０、ピストン側流路２３１、クランク側流路２３２、中央流路２３３、駆動油供給路７３４、及び、制御用空間２３４を有する。駆動油供給路７３４は、駆動油供給路７２１と制御用空間２３４とに連通するよう形成されている。駆動油供給路７３４は、収容空間９２０のオイルを制御用空間２３４に流入可能である。

油圧制御部７９は、図１０に示すように、ＥＣＵの指令に応じて収容空間９２０に供給されるオイルの圧力を制御する。油圧制御部７９は、制御部７９０、循環流路７９１、及び、オイルポンプ７９２を有する。
制御部７９０は、ＥＣＵ及びオイルポンプ７９２と電気的に接続している。制御部７９０は、オイルポンプ７９２の駆動を制御する。
循環流路７９１は、収容空間９２０のオイルが循環するよう設けられている。
オイルポンプ７９２は、循環流路７９１に設けられている。オイルポンプ７９２は、循環流路７９１を流れるオイルの圧力を調整可能である。

第四実施形態によるコネクティングロッド４では、ピストン側圧力室２０１、クランク側圧力室２０２、ピストン側流路２３１、クランク側流路２３２、及び、中央流路２３３は、液密可能に形成されている。コネクティングロッド４では、オイルポンプ７９２によって圧力が調整される収容空間９２０のオイルの圧力を利用して、流路切替部６５におけるピストン側流路２３１と中央流路２３３との連通と、クランク側流路２３２と中央流路２３３との連通と、を切り替える。これにより、コネクティングロッド４は、ピストン側ロッド１０の通孔１１１の中心Ｃ１１と、クランク側ロッド２０の通孔２１０の中心Ｃ２１との間の距離を制御することができる。したがって、第四実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、コネクティングロッドは、エンジンシステムに用いられるとした。しかしながら、本発明のコネクティングロッドが適用される分野はこれに限定されない。例えば、ピストンタイプのコンプレッサーなどに適用されてもよい。

上述の実施形態では、「油圧室形成部」であるクランク側ロッド部は、クランク側ロッドのビッグエンド部に設けられるとし、油圧室を区画する「摺動部」は、ピストン側ロッドが有するとした。しかしながら、「油圧室形成部」が設けられる部材及び「摺動部」を有する部材は、これに限定されない。ピストン側ロッドに「油圧室形成部」を設け、クランク側ロッドが「摺動部」を有してもよい。

第一、二実施形態では、流路切替部は、本体部、切替用ピストン、戻しばね、及び、駆動力発生部を有するとした。第三、四実施形態では、本体部、切替用ピストン、及び、戻しばねを有するとした。しかしながら、流路切替部の構成はこれに限定されない。また、切替用ピストンを駆動する作用力は、磁気吸引力または圧力以外の作用力であってもよい。

上述の実施形態では、気泡除去部は、ピストン側流路に連通する連通路に設けられるとした。しかしながら、気泡除去部が設けられる位置はこれに限定されない。クランク側流路に連通する連通路に設けられ、クランク側流路を流れるオイルに含まれる気泡を除去してもよい。また、ピストン側流路及びクランク側流路のそれぞれを流れるオイルに含まれる気泡を除去可能なよう二つ以上設けてもよい。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１，２，３，４・・・コネクティングロッド
１０・・・ピストン側ロッド（ピストン側連結部材）
１５・・・摺動部
２１・・・ビッグエンド部（クランク側連結部材）
２２・・・キャップ部（クランク側連結部材）
２３，５３，６３，７３・・・クランク側ロッド部（油圧室形成部）
３１・・・第一逆止弁
３２・・・第二逆止弁
４０，６５・・・流路切替部
２００・・・油圧室
２０１・・・ピストン側圧力室
２０２・・・クランク側圧力室

Claims (7)

1. ピストン（９２４）とクランクシャフト（９２５）とを連結可能なコネクティングロッドであって、
   前記ピストンに連結するピストン側連結部材（１０）と、
   前記ピストン側連結部材に対して相対移動可能に設けられ、前記クランクシャフトに連結するクランク側連結部材（２１，２２）と、
   前記ピストン側連結部材または前記クランク側連結部材のいずれか一方に設けられ、前記ピストン側連結部材または前記クランク側連結部材のいずれか他方が有する摺動部（１５）を摺動可能に収容する油圧室（２００）、及び、前記摺動部によって前記油圧室の前記ピストン側に区画されるピストン側圧力室（２０１）と前記クランクシャフト側に区画されるクランク側圧力室（２０２）とをそれぞれ個別に連通可能な二つの流路を有する油圧室形成部（２３，５３，６３，７３）と、
   二つの前記流路の第一流路（２３１，２３３，２３４）に設けられ、前記クランク側圧力室から前記ピストン側圧力室への流体の流れを許容し、前記ピストン側圧力室から前記クランク側圧力室への流体の流れを規制する第一逆止弁（３１）と、
   二つの前記流路の第二流路（２３２，２３３，２３４）に設けられ、前記クランク側圧力室から前記ピストン側圧力室への流体の流れを規制し、前記ピストン側圧力室から前記クランク側圧力室への流体の流れを許容する第二逆止弁（３２）と、
   前記ピストン側圧力室と前記クランク側圧力室との連通を前記第一流路または前記第二流路のいずれかに切替可能な流路切替部（４０，６５）と、
   を備えるコネクティングロッド。
2. 前記ピストン側圧力室、前記クランク側圧力室、及び、二つの前記流路は、液密が保持されている請求項１に記載のコネクティングロッド。
3. 前記油圧室形成部は、前記第一流路と外部とを連通する外部流路（５３３）をさらに有し、
   前記第一流路を流れる流体に含まれる気泡を除去可能な気泡除去部（５５）をさらに備える請求項１に記載のコネクティングロッド。
4. 前記流路切替部は、
   前記第一流路及び前記第二流路のそれぞれに連通する連通空間（４１０）を有する本体部（４１）、
   前記連通空間に往復移動可能に収容されている切替用ピストン（４２，６７）、
   並びに、
   前記切替用ピストンを前記切替用ピストンの往復移動の一方の方向に付勢可能な付勢部材（４３，６８）、
   を有し、
   前記切替用ピストンの往復移動によって、前記第一流路及び前記連通空間を介した前記ピストン側圧力室と前記クランク側圧力室との連通、または、前記第二流路及び前記連通空間を介した前記ピストン側圧力室と前記クランク側圧力室との連通を切替可能な請求項１〜３のいずれか一項に記載のコネクティングロッド。
5. 前記切替用ピストンは、前記付勢部材の付勢力に抗する流体の圧力、または、磁気吸引力によって移動可能である請求項４に記載のコネクティングロッド。
6. 前記切替用ピストンは、前記クランクシャフトの油穴（９２７）から排出されるオイルの圧力によって移動可能である請求項５に記載のコネクティングロッド。
7. 前記クランクシャフトを収容可能なクランクケース（９２３）内のオイルの圧力を調整可能なオイルポンプ（７９２）をさらに備え、
   前記切替用ピストンは、前記クランクケース（９２３）内のオイルの圧力によって移動可能である請求項５に記載のコネクティングロッド。

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