JP2019167945A - Three-divided connecting rod type stroke volume and compression ratio continuous variable device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は自動車、船舶、船外機等のエンジンで行程容積、圧縮比を随時任意に連続無段階可変するものにおいて、コンロッドを三分割し連結部を円弧状に揺動させるアームの、クランク側揺動軸を固定しピストン側揺動軸を二次元的に位置可変制御することにより、行程容積、圧縮比可変範囲全域に亘り、上、下死点間と下、上死点間のクランク角一定で、180°又は前後の任意な角度に設定できると共に、上死点及び下死点のクランク位相変化も無く、バルブタイミング合せのVVTが不要で、クランクバランスが良く振動低減が図れると共に、常用域でのピストン側コンロッド大端の上死点側円弧状軌跡を略シリンダ芯軸に沿わせることで、ピストン側圧が大幅低減し低メカロス化が図れるもので、ピストン上、下死点位置及び圧縮比範囲の制限、無電力での行程容積、圧縮比の固定、保持をも可能にするものである。The present invention relates to an engine in which a stroke volume and a compression ratio are arbitrarily and continuously variable at any time in an engine of an automobile, a ship, an outboard motor, etc., and a crank side of an arm that divides a connecting rod into three parts and swings a connecting part in an arc shape Crank angle between upper, lower dead center and lower, upper dead center over the entire range of stroke volume and compression ratio variable range by fixing the swing shaft and controlling the position of the piston swing shaft in two dimensions. Constant, can be set to 180 ° or any angle before and after, there is no change in crank phase at top dead center and bottom dead center, VVT for valve timing adjustment is unnecessary, crank balance is good and vibration reduction is achieved, and normal use By aligning the top dead center side arc-shaped locus of the piston side connecting rod large end in the region with the cylinder core axis, the piston side pressure can be greatly reduced and low mechanical loss can be achieved. ratio Limiting the circumference, stroke volume without power, fixed compression ratio, it is intended to also enable retention.
出力に対し内燃機関の行程容積及び圧縮比は、熱効率、ポンピングロスを決定づける主な要因であり、負荷や回転数等に応じて行程容積、圧縮比を連続自在に選択できれば、広い運転領域で熱効率向上、ポンピングロス低減が図れる。
斜板(斜軸)にてピストン往復運動をクランク軸回転運動に変換し、斜板(斜軸)の傾斜角及びクランク軸方向位置を変え、行程容積及び圧縮比を可変するものが提案されているが、ピストン往復運動の力を出力軸の回転力に変換する部分でのメカロスが大きく、しかも高回転化が困難な構造であり、従来の単コンロッドクランク機構を採用したエンジンの加工設備を大幅に変更する必要もあって実用化に至っていないが、単コンロッドクランク機構を応用できれば従来の加工設備を利用できると共に、エンジンレイアウトも似たものとなり従来の車体に搭載し易く実用化への障壁が小さくなる。
単コンロッドクランク機構のコンロッドを二分割し、主にクランク側の動きをアームにて規制する為にアームの揺動軸位置を可変するものにおいて、シリンダ芯軸とクランクジャーナル軸を通る芯軸への垂線の内側の第二象限に、クランク側コンロッドの動きを規制するアームの揺動軸芯を設けたことを特徴とする特許文献1、2が開示されている。
It has been proposed to convert piston reciprocating motion to crankshaft rotational motion on the swash plate (slanting shaft), change the tilt angle of the swash plate (slanting shaft) and crankshaft direction position, and change the stroke volume and compression ratio. However, the mechanical loss in the part that converts the piston reciprocating force to the rotational force of the output shaft is large, and it is difficult to achieve high rotation, greatly increasing the processing equipment of the engine that uses the conventional single connecting rod crank mechanism. However, if a single connecting rod crank mechanism can be applied, conventional processing equipment can be used and the engine layout will be similar, making it easier to install on conventional car bodies and barriers to practical use. Get smaller.
The connecting rod of the single connecting rod crank mechanism is divided into two parts, and the position of the swing axis of the arm is varied mainly to restrict the movement on the crank side with the arm.
特許文献1では、第二象限内にコントロールロッドの揺動軸芯及び揺動先端軸を設けており、先端軸の軌跡がピストンストロークを決定づけている。先端軸の軌跡がクランクジャーナル軸芯より離れた側(上死点側)で広がり軸芯に近い側(下死点側)で狭くなっており、最小ストローク側の上、下死点間と下、上死点間のクランク角度差は小さいが、最大ストローク側では下、上死点間に対し上、下死点間のクランク角が大幅に大きく、クランクバランスが取れず振動面で不利であると共に、上死点位相がストローク変化に伴い大きく変化し、バルブタイミングを合わせる為のVVTが必須で、バルブタイミングをも可変するとなると更に位相可変幅の大きなVVTが必要となる。In
特許文献2では、コントロールロッドの揺動軸芯位置を二次元的に可変することが提案されており、ストロークに対する圧縮比を任意に可変可能となり、先端軸の軌跡をクランクジャーナル軸芯より離れた側(上死点側)で近づけ軸芯に近い側(下死点側)で広げることが可能となり、ストローク変化による上死点位相変化を小さくできるがそれ以外の欠点は解消されていない。揺動軸芯位置を円弧状に可変する案も提案されており、先端軸の軌跡がシリンダ軸に平行に近くなる一部条件下(特開例では最大ストローク側の上死点付近のみ)では、二分割コンロッド連結軸のシリンダ芯軸直角方向変位が小さく抑えられピストン側圧を大幅低減できるが、ストロークに対する圧縮比は固定化されてしまうものである。両案共に、行程容積可変全域に亘って上、下死点間と下、上死点間のクランク角度差小でクランクバランスが良く、上死点位相変化が小さくVVT不要で、ピストン側圧を大幅低減し低メカロスにできるものではない。In
一方、特許文献3では、クランク軸方向視にて可変制御アーム揺動軸芯とシリンダ芯軸との間にクランクジャーナル軸芯を配置し、クランクジャーナル軸芯を通りシリンダ芯軸に平行な線に対し、可変制御アーム連結軸芯を上死点側で近づき下死点側は両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様にストロークさせており、上死点側ではシリンダ芯軸直角方向に僅かに軌跡をずらすことで上死点高さが変化し、行程容積(ピストンストローク)に対応させて圧縮比を調整できるが、VVTが必要になる程ではないが上死点位相は下表例の様に僅かではあるが変化してしまう。
(位相はクランクジャーナル軸芯を通りシリンダ芯軸に平行な線からの時計回り角度)四気筒エンジンの様に隣合う気筒が180°クランクの場合、従来の単コンロッドクランク機構であれば隣合う気筒の平均ピストン位置は、図13ピストンストロークカーブ点線の様に変動し、上、下死点クランク角が180°なので上、下死点時には上、下死点中央位置(一点鎖線上)となり一次クランクバランスが取れるが、二分割コンロッドのクランク側をL形ヨークとした特許文献3の例では、下、上死点間に対し上、下死点間のクランク角が大きく差が50〜70°にもなり、図13実線の様に平均ピストン位置が大きく変動し、上死点及び上死点より180°回転時では中央位置からずれてしまい、吸気、膨張行程のクランク角を大きくとれるが、クランクバランスが悪く振動対策としてエンジン懸架ダンパにて対策できない場合はバランサが必要になったり、一軸クランクの対向ピストンエンジンではバランスが取れないので、二軸クランクを互いに逆転させる工夫が必要となり、エンジン幅、重量が増加する欠点があった。対策として、シリンダ芯軸を可変制御アーム揺動軸芯とクランクジャーナル軸芯の間に配置すれば下表例の様に、最小、最大ストローク間の上死点位相変化が大きくなるが、限られた行程容積、圧縮比可変範囲で180°にできると共に、下、上死点間に対する上、下死点間のクランク角差を最大20°程度に抑えられるが差を無くすことはできない。
下死点側では行程容積を可変させる為に軌跡を両側に広げているが、軌跡のハの字状の範囲内にクランクジャーナル軸芯を配置することで、少ない広がり量で行程容積変化量を大きくでき、可変制御アーム連結軸芯ストローク軌跡のシリンダ芯軸直角方向変位を小さく抑えられるが、クランクピン軸芯がクランクの回転により円形軌跡を描くことで、可変制御アーム連結軸芯を揺動軸芯にコンロッド連結軸芯が揺動しつつ可変制御アーム連結軸芯が円弧状軌跡を描きストロークするので、コンロッド連結軸芯軌跡はシリンダ芯軸直角方向に振れ幅を有する軌跡となるが、直角方向変位は小さく抑えられ、ピストン側圧が大幅低減し低メカロスにできる。又、L形ヨークの可変制御アーム連結軸芯を頂点とする内角角度と可変制御アーム連結軸芯の円弧状軌跡を選択することにより、限られた可変範囲でのシリンダ芯軸直角方向振れ幅の狭いコンロッド連結軸芯軌跡にでき更にピストン側圧を大幅低減できるが、幅のある軌跡となり可変制御アーム連結軸芯の軌跡の様な円弧の線状軌跡にはならない。On the other hand, in
(Phase is a clockwise angle from a line passing through the crank journal axis and parallel to the cylinder axis.) When the adjacent cylinder is a 180 ° crank like a four-cylinder engine, the adjacent cylinder is a conventional single connecting rod crank mechanism. The average piston position fluctuates as shown in Fig. 13 piston stroke curve dotted line, and the top and bottom dead center crank angles are 180 °, so at the top and bottom dead center, the top and bottom dead center position (on the one-dot chain line) is the primary crank. Although the balance can be taken, in the example of
On the bottom dead center side, the trajectory is widened on both sides in order to vary the stroke volume, but the stroke volume change can be reduced with a small amount of spread by placing the crank journal shaft core within the C-shaped range of the trajectory. Although the displacement of the variable control arm connecting shaft core stroke trajectory in the direction perpendicular to the cylinder core axis can be kept small, the crank pin shaft draws a circular locus by the rotation of the crank. Because the connecting rod connecting shaft core swings on the core and the variable control arm connecting shaft core draws an arc-like locus and strokes, the connecting rod connecting shaft core locus is a locus having a swing width in the direction perpendicular to the cylinder core axis. Displacement is kept small, piston side pressure is greatly reduced, and low mechanical loss can be achieved. In addition, by selecting the internal angle with the variable control arm connection axis of the L-shaped yoke as the apex and the arc-shaped trajectory of the variable control arm connection axis, the deflection of the cylinder core axis perpendicular to the limited variable range can be reduced. Although the connecting rod connecting shaft core can be narrowed and the piston side pressure can be greatly reduced, it becomes a wide track and does not become a circular linear track like the variable control arm connecting shaft track.
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたもので、ピストンとクランクを連接するコンロッドを、ピストン側コンロッド(ピストンロッド)とクランク側コンロッド(コンロッド)及びそれらをクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結するリンク(連結リンク)とに三分割し、コンロッド小端を円弧状にストロークさせる揺動アーム(コンロッドアーム)の揺動軸を固定し、ピストンロッド大端を円弧状にストロークさせる揺動アーム(可変制御アーム)の揺動軸位置を二次元的に可変制御することで、行程容積、圧縮比可変範囲全域に亘り、上死点及び下死点のクランク位相が変化せず、バルブタイミングを合わせる為のVVTが不要となり、上、下死点間と下、上死点間のクランク角も一定にでき、コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線上にコンロッド小端の下死点時軸芯を配置すれば上、下死点間クランク角が180°となり、コンロッド小端の下死点時軸芯を線上からずらせば180°前後の任意な角度に設定できると共に、ピストンロッド大端は円弧の線状軌跡を描くので常用域での上死点側軌跡を略シリンダ芯軸に沿わせることで、ピストン側圧が大幅低減し低メカロス化が図れる。又、出来る限り可変広範囲において、ピストンロッド大端とコンロッド小端が下死点から上死点側にストロークする間に、ピストンロッド大端とコンロッド小端の円弧状軌跡の間隔が広がらないように可変制御アーム及びコンロッドアームの揺動軸芯を配置することで、連結リンクのシリンダ芯軸方向傾斜の逆転を極力防止し、ストローク途中における上死点側と下死点側とのピストンスピード差を低減することで、クランクバランスを良くし振動低減を図るもので、エンジン使用特性に合わせて行程容積を連続無段階可変すると共に、圧縮比を行程容積に合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変し、広い運転領域で熱効率向上、ポンピングロス低減が図れるもので、更にピストン上、下死点位置及び圧縮比範囲の制限、無電力での行程容積、圧縮比の固定、保持をも可能にする行程容積、圧縮比連続可変装置を提供するものである。The present invention has been made in view of the above-described problems. A connecting rod for connecting a piston and a crank is connected to a piston-side connecting rod (piston rod) and a crank-side connecting rod (connecting rod) in the direction perpendicular to the crank journal axis. Divided into three links (connecting links) that can be pivoted, the pivot shaft of the pivot arm (connect rod arm) that strokes the small end of the connecting rod in an arc shape is fixed, and the large end of the piston rod is stroked in an arc shape By controlling the swing axis position of the swing arm (variable control arm) to be two-dimensionally variable, the crank phase of the top dead center and bottom dead center does not change over the entire range of stroke volume and compression ratio. VVT for adjusting the valve timing is no longer necessary, the crank angle between the top and bottom dead centers, the bottom and top dead centers can be made constant, and the upper end of the connecting rod If the axis of the bottom dead center at the bottom end of the connecting rod is placed on the line connecting the axis of the center of time and the crank journal axis, the crank angle between the bottom dead center will be 180 °, and the axis of the bottom dead center at the bottom of the connecting rod will be 180 °. Can be set to an arbitrary angle of about 180 ° by shifting the line from the line, and the piston rod large end draws a linear trajectory of the arc, so that the top dead center side trajectory in the normal range is substantially aligned with the cylinder core axis, Piston side pressure is greatly reduced, and mechanical loss can be reduced. Also, in the widest possible range, the distance between the circular arc path between the piston rod large end and the connecting rod small end is not widened while the piston rod large end and the connecting rod small end are stroked from the bottom dead center to the top dead center side. By arranging the swing control cores of the variable control arm and connecting rod arm, it is possible to prevent the reversal of the tilt of the connecting link in the cylinder core direction as much as possible, and the piston speed difference between the top dead center side and the bottom dead center side during the stroke is reduced. By reducing it, the crank balance is improved and vibration is reduced. The stroke volume is continuously variable continuously according to the engine usage characteristics, and the compression ratio is set according to the stroke volume, or arbitrarily continuously variable continuously. Variable, can improve heat efficiency and reduce pumping loss in a wide operating range, and further limit the piston, bottom dead center position and compression ratio range, stroke without power Product, fixed compression ratio, stroke volume also allows retention, and provides a compression ratio continuously variable device.
前述の課題を解決する為の請求項1の発明は、ピストンとクランクを連接するコンロッドを、ピストン側コンロッドとクランク側コンロッド及びそれらをクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結するリンクとに三分割し、クランク側コンロッド小端を円弧状にストロークさせる揺動アームの揺動軸を固定し、ピストン側コンロッド大端を円弧状にストロークさせる揺動アームの揺動軸位置を二次元的に可変制御することを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
従来例の特許文献3では、コンロッド連結軸芯、可変制御アーム連結軸芯、クランクピン軸芯をL形に配置したヨークを用い、本発明でのコンロッド小端軸芯に相当する可変制御アーム連結軸芯を上死点側でシリンダ芯軸直角方向に僅かにずらすことで、上死点高さを変え行程容積に対応させて圧縮比を調整するので、行程容積、圧縮比可変に伴い上死点位相が僅かに変化すると共に、行程容積を可変する為に可変制御アーム揺動軸芯をクランクジャーナル軸芯側でハの字状に広げる為に、下死点位相も行程容積可変に伴って変化してしまうもので、L形ヨークの可変制御アーム連結軸芯、コンロッド連結軸芯、クランクピン軸芯の三点位置が固定されている為、クランク上、下死点位相と行程容積、圧縮比可変が連動して変化してしまうものであった。
本発明は、コンロッド小端とピストンロッド大端に両端部を揺動自在に軸支される連結リンクにてコンロッド小端とピストンロッド大端を連結することで、クランク上、下死点位相と行程容積、圧縮比可変を分けて決めることができ、コンロッド小端の円弧状軌跡により上、下死点位相が決まり、ピストンロッド大端の円弧状軌跡により行程容積、圧縮比が決まるので、コンロッドアームの揺動軸芯位置を適宜に決め固定すれば、行程容積、圧縮比可変範囲全域に亘って上、下死点位相及び上、下死点間と下、上死点間の角度を一定にでき、タイミング合せのVVTが不要となると共に、上、下死点間角度を180°又はその前後に設定でき単コンロッドクランク機構又はそれ以上のクランクバランスとなり特許文献3に較べ振動低減できる。In
The present invention connects the small end of the connecting rod and the large end of the piston rod with a connecting link pivotally supported at both ends of the small end of the connecting rod and the large end of the piston rod so that the top dead center phase on the crank The stroke volume and variable compression ratio can be determined separately. The top dead center phase is determined by the arc-shaped locus at the small end of the connecting rod, and the stroke volume and compression ratio are determined by the arc-shaped locus at the large end of the piston rod. If the position of the pivot axis of the arm is appropriately determined and fixed, the upper, lower dead center phase and the angle between the upper, lower dead center and the lower, upper dead center are constant over the entire stroke volume and variable compression ratio range. VVT for timing adjustment is not necessary, and the angle between the top and bottom dead centers can be set to 180 ° or around that, so that a single connecting rod crank mechanism or higher crank balance can be obtained, and vibration can be reduced as compared with
又、請求項2の発明は請求項1の発明において、クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線上に、クランク側コンロッド小端の下死点時軸芯を配置することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the crank-side connecting rod small end is located on a line connecting the top dead center axis of the crank-side connecting rod small end and the crank journal shaft when viewed from the crank journal axis direction. The bottom dead center axis is arranged.
図12の様にコンロッド小端の上死点時軸芯(St)とクランクジャーナル軸芯O(以下軸芯O)を結ぶ線Y’(以下Y’線)上に下死点時軸芯(Sb)を配置することにより、図14〜17のピストンストロークカーブの様に上、下死点間角度を180°にでき振動低減が図れ、一軸クランクでの対向ピストンエンジン化も可能となる。但し、シリンダ高さをできる限り低く抑える為に図14の実施例では連桿比λ=2としており、単コンロッドクランク機構とした場合(点線)の最小ストローク時λ=3.97、最大ストローク時λ=3.33に対し連桿比が小さいので、上死点側と下死点側とのピストンスピードの差が大きくなり、更にコンロッド小端が円弧状軌跡を描きストロークすることで上、下死点間より下、上死点間の差が大きくなり、単コンロッドクランク機構より振動面で不利となるが特許文献3に較べれば大幅に振動低減できる。但し、ピストンロッド大端とコンロッド小端が下死点から上死点側にストロークするに従って、ピストンロッド大端とコンロッド小端の円弧状軌跡の間隔が狭くなるように可変制御アーム及びコンロッドアームの揺動軸芯配置を工夫することにより、図16、17の様にストローク比増加は半減するがピストンストロークカーブを正弦カーブに近づけることも可能で、単コンロッドクランク機構より振動低減できる。尚、下死点時軸芯をY’線上からずらすことで、容易に上、下死点間角度を180°前後の任意の角度に設定可能ゆえ、燃焼、振動面を考慮し180°以外の上、下死点間角度を選択することもできる。As shown in FIG. 12, the bottom dead center axis (on the line Y ′ (hereinafter referred to as the Y ′ line) connecting the top dead center axis (St) and the crank journal axis O (hereinafter referred to as the axis O) at the small end of the connecting rod. By arranging Sb), as shown in the piston stroke curves of FIGS. 14 to 17, the angle between the top dead center and the bottom dead center can be set to 180 °, vibration can be reduced, and an opposed piston engine with a single-shaft crank can be realized. However, in order to keep the cylinder height as low as possible, the linkage ratio λ = 2 in the embodiment of FIG. 14, the minimum stroke λ = 3.97 when the single connecting rod crank mechanism is used (dotted line), the maximum stroke Since the linkage ratio is small with respect to λ = 3.33, the difference in piston speed between the top dead center side and the bottom dead center side becomes large, and further, the small end of the connecting rod draws an arc-shaped locus and strokes up and down. The difference between the top dead center and the top dead center becomes larger than that between the dead centers, which is disadvantageous in terms of vibration compared to the single connecting rod crank mechanism, but compared with
又、請求項3の発明は請求項1の発明において、クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線に対し、ピストン側コンロッド大端及びクランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸芯を同象限側に設け、最大ストローク側ではクランク側コンロッド小端の円弧状軌跡に対し、ピストン側コンロッド大端の円弧状軌跡をクランク側コンロッド小端揺動アーム揺動軸芯の反対側に配置することを特徴とする。Further, the invention according to
請求項3の実施例である図1(図12左図実線)のコンロッドアーム揺動軸芯C(以下軸芯C)位置を、図12左図点線の様にY’線に対し反対側象限対称位置付近に配置すれば、クランクジャーナル軸方向視にて、軸芯Cと可変制御アーム揺動軸芯V(以下軸芯V)の位置可変範囲及び可変制御アームの揺動範囲と重ならなくなるので、コンロッドアーム及びその揺動軸をクランクジャーナル軸方向にて可変制御アーム及びその揺動軸の外側に配置する必要が無くなり、コンロッドアーム及び揺動軸を一つにできると共に全気筒分を一本のシャフトにて軸支でき、構造が簡単となり加工、組立も容易となるが、Y’線に対しコンロッド小端軸芯S(以下軸芯S)とピストンロッド大端軸芯B(以下軸芯B)の円弧状軌跡の凸形状が逆向きになると共に、最大ストローク側において軸芯Sの円弧状軌跡に対し軸芯Bの円弧状軌跡が軸芯Cと同じ側となり、軸芯Sと軸芯Bが下死点から上死点側にストロークする間に間隔が広がってしまう区間が発生し、連結リンクのシリンダ芯軸Y(以下Y軸)方向傾斜の逆転区間ができ、図15の様に下死点側のクランク回転角が大きなピストンストロークカーブとなり、上死点側と下死点側とのピストンスピードの差が増大し振動面で不利となってしまう。
請求項3実施例図12左図実線の様に、Y’線に対し軸芯Cと軸芯Vを同象限側に配置すると、クランクジャーナル軸方向視にて、軸芯Cと軸芯Vの位置可変範囲及び可変制御アームの揺動範囲が重なるので、コンロッドアーム及びその揺動軸を、クランクジャーナル軸方向にて可変制御アーム及びその揺動軸の外側に配置することになり、構造が複雑となり加工、組立も工数が掛るが、最大ストローク側の出来る限り可変広範囲において軸芯Sの円弧状軌跡に対し軸芯Bの円弧状軌跡を軸芯Cの反対側に配置することにより、Y’線に対し軸芯Sと軸芯Bの円弧状軌跡の凸形状が同じ向きになり、軸芯Sと軸芯Bが下死点から上死点側にストロークする時の間隔が少なくとも広がらず狭まる配置にできるので、連結リンクのY軸方向傾斜を一定又は強めることになり、図14の様にストローク途中における上死点側と下死点側とのピストンスピード差を低減でき、クランクバランスが良くなり振動低減を図れ、ストローク比(最大/最小ストローク)も特許文献3並(本実施例は圧縮比12時比較で1.45)を確保できる。The connecting rod arm swing axis C (hereinafter referred to as axis C) in FIG. 1 (solid line on the left in FIG. 12), which is an embodiment of
When the shaft core C and the shaft core V are arranged on the same quadrant side with respect to the Y ′ line, as shown in the left diagram in FIG. 12, the shaft core C and the shaft core V can be seen in the axial direction of the crank journal. Since the position variable range and the swing range of the variable control arm overlap, the connecting rod arm and its swing shaft are arranged outside the variable control arm and its swing shaft in the direction of the crank journal axis, and the structure is complicated. However, machining and assembly takes time, but by arranging the arcuate locus of the axis B on the opposite side of the axis C with respect to the arcuate locus of the axis S in the widest possible variable range on the maximum stroke side, Y ′ The convex shape of the arcuate locus of the axis S and the axis B is the same direction with respect to the line, and the interval when the axis S and the axis B stroke from the bottom dead center to the top dead center side is at least narrowed without widening. Since it can be arranged, the Y-axis direction inclination of the connecting link is As shown in FIG. 14, the piston speed difference between the top dead center side and the bottom dead center side during the stroke can be reduced as shown in FIG. 14, the crank balance is improved, the vibration is reduced, and the stroke ratio (maximum / minimum stroke). Also, it is possible to ensure the same level as Patent Document 3 (this example is 1.45 in comparison with the compression ratio of 12:00).
ピストンロッド大端円弧状軌跡の弦長(≒ピストンストローク)は、上、下死点時のコンロッド大端軸芯(クランクピン軸芯)Pと小端軸芯Sを結んだ線(=Y’線)に対する、連結リンクの上、下死点時軸芯St、Sb回りの揺動角で決まり、上、下死点時ピストンロッド大端軸芯Bt、BbがY’線上となる位置に軸芯Vsを配置すれば、上、下死点時の揺動角差0となり最小弦長となる。最大弦長は下死点時にコンロッドのPとSを結んだ線に対する連結リンクの軸芯Sb回りの揺動角を、コンロッド大端部とコンロッドアームが接触しない範囲で出きる限り直角方向に揺動させ、上死点は最小弦長時上死点より連結リンクを揺動させ最大弦長の目標圧縮比となる上死点位置となるよう
るが、クランクケースのコンパクト化と、可変制御アームのアーム部とシリンダスカート下端との接触を避けできる限りシリンダ高を低く抑える為に、最小弦長時のBt、Vsを結んだ線とY軸の交点の内角αを略直角以下にすると共に、Y’線に対し軸芯Vと軸芯Cを同象限側に配置し、軸芯Sと軸芯Bの円弧状軌跡が殆どの可変範囲で同象限側になるよう配置している。本実施例では、Y軸を自動車用エンジンの常用域である最高圧縮比、最小ストローク時の上死点付近を通り、下死点時連結リンクの軸芯Sb回りのピストンロッド大端軸芯円弧の接線付近を通る配置とすることで、常用域の上死点側での軸芯B円弧状軌跡をY軸に沿わせ、最大ストローク側での軸芯B円弧状軌跡の弦をY軸に略平行としストローク減少を抑えると共に、可変範囲における軸芯B円弧状軌跡のX軸方向最大振れ幅の中央付近を通しピストン側圧を抑えている。
軸芯Oと軸芯Vの軸間が広がりクランクケースが増大するが、図12右図の様に軸芯Sと軸芯Bの円弧状軌跡を配置することで、ピストンストロークカーブを単コンロッドクランク機構より正弦カーブに近づけることが可能となる。(図12参照)The chord length (≈piston stroke) of the piston rod large end arcuate locus is the line connecting the connecting rod large end axis (crankpin axis) P and the small end axis S at the top and bottom dead centers (= Y ' Is determined by the swing angle around the bottom dead center axis St, Sb above the connecting link, and the piston rod large end axis Bt, Bb at the top dead center is at a position where it is on the Y ′ line. If the core Vs is disposed, the swing angle difference between the top and bottom dead centers is zero, and the minimum chord length is obtained. The maximum chord length swings around the axis Sb of the connecting link with respect to the line connecting the connecting rods P and S at the bottom dead center as long as the connecting rod large end and the connecting rod arm do not come into contact with each other. The top dead center is at the top dead center position where the connecting link is swung from the top dead center at the minimum chord length and the target compression ratio is the maximum chord length.
However, in order to make the crankcase compact and to keep the cylinder height as low as possible to avoid contact between the arm of the variable control arm and the lower end of the cylinder skirt, the line connecting the Bt and Vs at the minimum string length and the Y axis The internal angle α of the intersection point is made substantially equal to or smaller than the right angle, and the axis V and the axis C are arranged on the same quadrant side with respect to the Y ′ line, and the arc-shaped locus of the axis S and the axis B is in the most variable range. Arranged to be on the same quadrant side. In this embodiment, the piston rod large end axis arc around the axis Sb of the connecting link at the bottom dead center passing through the vicinity of the top dead center at the minimum stroke and the maximum compression ratio, which is the normal range of the engine for automobiles, in the present embodiment. By placing the tangent line near the axis, the axis B arcuate locus on the top dead center side in the normal range is along the Y axis, and the chord of the axis B arcuate locus on the maximum stroke side is the Y axis. It is substantially parallel to suppress stroke reduction, and the piston side pressure is suppressed through the vicinity of the center of the maximum deflection width in the X-axis direction of the axis B arcuate locus in the variable range.
The space between the shaft core O and the shaft core V increases and the crankcase increases. By arranging the arcuate locus of the shaft core S and the shaft core B as shown in the right figure of FIG. It is possible to approximate a sine curve from the mechanism. (See Figure 12)
又、請求項4の発明は請求項1の発明において、クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線に対し、ピストン側コンロッド大端及びクランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸芯を互いに反対側象限に設け、最大ストローク側ではクランク側コンロッド小端の円弧状軌跡に対し、ピストン側コンロッド大端の円弧状軌跡をクランク側コンロッド小端揺動アーム揺動軸芯の反対側に配置することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the piston-side connecting rod is larger than the line connecting the upper dead center axis at the small end of the crank-side connecting rod and the crank journal shaft when viewed from the crank journal axis direction. The swing axis of the end and crank side connecting rod small end swing arm is provided in the quadrants opposite to each other, and on the maximum stroke side, the arc side locus of the piston side connecting rod large end is cranked against the arc shape locus of the crank side connecting rod small end. The side connecting rod small end swinging arm is arranged on the opposite side of the swing axis.
Y’線に対し軸芯V及び軸芯Cを互いに反対側象限に設け軸芯Sと軸芯Bの円弧状軌跡の凸形状を逆向きとし、最大ストローク側のできる限り可変広範囲において図12右図実線の様に軸芯Sの円弧状軌跡に対し軸芯Bの円弧状軌跡が軸芯Cの反対側となる軸芯V位置可変範囲とすれば、軸芯Sと軸芯Bが下死点から上死点側にストロークするに従って間隔が狭まり、連結リンクのY軸方向傾斜がストロークに従ってきつくなるので、図16の様なピストンストロークカーブとなり、図12左図実線の本実施例(図14)より上死点側と下死点側とのピストンスピード差を低減でき、最大ストローク側では隣合う気筒の平均ピストン位置が上、下死点中央位置で変動の小さなカーブとなり、正弦カーブ(一点鎖線)に近づき単コンロッドクランク機構(連桿比λ=3.62)とした場合(点線)より差を低減でき振動低減効果大だが、ストローク比を大きく採れなくなる(本実施例は圧縮比12時比較で1.21)欠点が出てくるが、圧縮比可変と振動低減を重視するのであれば採用可能な案である。The axis V and the axis C are arranged in opposite quadrants with respect to the Y ′ line, and the convex shape of the arc-shaped locus of the axis S and the axis B is reversed, and the right side of FIG. As shown by the solid line, if the arc V of the axis B is within the variable range of the axis V where the arc B of the axis B is opposite to the axis C with respect to the arc of the axis S, the axis S and the axis B are dead. As the stroke moves from the point to the top dead center side, the interval is narrowed, and the inclination of the connecting link in the Y-axis direction becomes tighter according to the stroke, resulting in a piston stroke curve as shown in FIG. ) Can reduce the piston speed difference between the top dead center side and the bottom dead center side. On the maximum stroke side, the average piston position of the adjacent cylinders rises and becomes a curve with little fluctuation at the bottom dead center position. A single connecting rod club approaching the chain line) The difference can be reduced and the vibration reduction effect is large compared to the case where the transmission mechanism (continuous ratio λ = 3.62) is used (dotted line), but the stroke ratio cannot be taken large (this example is 1.21 compared with the compression ratio of 12:00). Although there are drawbacks, it is possible to adopt it if importance is attached to variable compression ratio and vibration reduction.
又、請求項5の発明は請求項1の発明において、クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線に対し、ピストン側コンロッド大端及びクランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸芯を同象限側に設け、最大ストローク側ではクランク側コンロッド小端の円弧状軌跡に対し、ピストン側コンロッド大端の円弧状軌跡の下死点時位置をクランク側コンロッド小端揺動アーム揺動軸芯側に配置することを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the piston-side connecting rod is larger than the line connecting the upper dead center at the top end of the crank-side connecting rod and the crank journal shaft when viewed from the crank journal axis direction. The pivot axis of the end and crank side connecting rod small end swing arm is provided on the same quadrant side, and on the maximum stroke side, the arc side locus of the crank side connecting rod small end is lower than the arc side locus of the piston side connecting rod large end. The point position is arranged on the crank side connecting rod small end swinging arm swinging shaft core side.
請求項5の発明は請求項4の発明に対し、軸芯Sの円弧状軌跡の凸形状をY’線に対し逆向きにする案で、請求項4の発明案では軸芯Sの円弧状軌跡がクランク回転方向側に凸形状となるので、ピストンストローク中央位置付近ではクランクピン位相が進んだ角度となると共に、軸芯Sと軸芯Bが下死点から上死点側にストロークするに従って間隔が急に狭まるので、尖ったピストンストロークカーブとなるが、請求項5の発明案では軸芯Sの円弧状軌跡がクランク回転方向の反対側に凸形状となるので、ピストンストローク中央位置付近ではクランクピン位相が遅れた角度となると共に、軸芯Sと軸芯Bが下死点から上死点側にストロークするに従って請求項4の発明案より間隔が緩やかに狭まるので、なだらかなピストンストロークカーブにできる。更に、最小ストローク側でも平均ピストン位置カーブが単コンロッドクランク機構並となり、最小ストローク側も振動低減できる。
軸芯Sと軸芯Bの円弧状軌跡の曲率、配置を適切に選択すれば、更に正弦カーブに近づけることが可能となるし、請求項3(図12左図実線)の場合においても、軸芯Sの上死点時軸芯Stに軸芯Bの円弧状軌跡をより近づけたり、Y’軸に対する軸芯Bの円弧状軌跡の傾きを変える等の工夫をすれば図17のピストンストロークカーブに近づけることができる。The invention of claim 5 is a plan in which the convex shape of the arc-shaped locus of the shaft core S is opposite to the Y ′ line with respect to the invention of
If the curvature and arrangement of the arcuate trajectories of the shaft core S and the shaft core B are appropriately selected, it is possible to further approximate a sine curve, and even in the case of claim 3 (solid line on the left in FIG. 12) The piston stroke curve shown in FIG. 17 can be obtained by devising the arc S of the axis B closer to the axis S at the top dead center of the core S or by changing the inclination of the arc B of the axis B with respect to the Y ′ axis. Can be approached.
又、請求項6の発明は請求項1、3の発明において、クランクジャーナル軸方向にて、リンク及びクランク側コンロッド小端の両外側にアーム部をブリッジにて連結したクランク側コンロッド小端揺動アーム及び揺動軸を設け、それらのクランクジャーナル軸方向内側にピストン側コンロッド揺動アーム及び揺動軸を揺動軸位置可変可能に配置することを特徴とする。Further, the invention of claim 6 is the invention according to
請求項3の発明を採用すると、クランクジャーナル軸方向視にて、コンロッドアーム揺動軸芯と、可変制御アーム揺動軸芯位置可変範囲及びアームの揺動範囲が重なるので、コンロッドアーム及びその揺動軸を、クランクジャーナル軸方向にて可変制御アーム及びその揺動軸の外側に配置することになる。
本実施例では、左右のコンロッドアームにコンロッド小端軸の両端部を圧入し、コンロッドアームの内側にコンロッド小端及び連結リンクを揺動自在、軸方向規制にてコンロッド小端軸に軸支し、コンロッドアームの揺動軸穴をコンロッドアーム揺動軸及びクランクケース軸穴端面にて揺動自在、軸方向規制にて軸支しており、コンロッド小端軸両端部のコンロッドアーム圧入部捩れ強度が弱いと、負荷により両側のコンロッドアーム揺動軸穴の芯がずれてしまいコンロッドアームの揺動抵抗が増加又は揺動不能となる危険性があり、強度向上の為に圧入幅を広げたいが、回転時接触を防止する為に左右カウンタウエイトの内幅を広げることとなるので、左右のコンロッドアームのアーム部をブリッジにて連結し圧入幅を広げることなく捩れ剛性を上げ確保するものである。When the invention according to
In this embodiment, both ends of the connecting rod small end shaft are press-fitted into the left and right connecting rod arms, the connecting rod small end and the connecting link are swingable inside the connecting rod arm, and are axially supported by the connecting rod small end shaft. The swinging shaft hole of the connecting rod arm is swingable by the connecting rod arm swinging shaft and the end face of the crankcase shaft hole, and is pivotally supported by axial restriction, and the connecting rod arm press-fitting portion twist strength at both ends of the connecting rod small end shaft If the load is weak, there is a risk that the connecting rod arm swing shaft hole core will be displaced due to the load, increasing the swing resistance of the connecting rod arm or making it impossible to swing. Because the inner width of the left and right counterweights is increased to prevent contact during rotation, the left and right connecting rod arms are connected by a bridge and twisted without increasing the press-fit width. It is intended to ensure increased sex.
又、請求項7の発明は請求項1、3、4の発明において、クランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸の軸長を、揺動アームの揺動軸穴両外側端面幅より短くすることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the first, third, and fourth aspects of the invention, the axial length of the swing shaft of the crank-side connecting rod small end swing arm is shorter than the outer end face width of the swing shaft hole of the swing arm. It is characterized by doing.
組立時、コンロッドアームの揺動軸穴内にコンロッドアーム揺動軸を収めることが可能となるので、クランクケース軸穴芯にコンロッドアームの揺動軸穴芯を合せた後にコンロッドアーム揺動軸をずらすことで、最寄のクランクケース軸穴に収められ組立工数を低減できる。During assembly, the connecting rod arm swinging shaft can be stored in the connecting rod arm swinging shaft hole, so the connecting rod arm swinging shaft is shifted after aligning the connecting rod arm swinging shaft hole core with the crankcase shaft hole core. Thus, the assembly time can be reduced by being accommodated in the nearest crankcase shaft hole.
又、請求項8の発明は請求項1の発明において、ピストン側コンロッド大端揺動アームの揺動軸位置を二次元的に可変する原動リンク及び可変アームを、可変シャフトに対しノックスクリュにて軸方向位置及び位相決めをし、ナットにて弛み止めをすることを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the driving link and the variable arm for two-dimensionally changing the swinging shaft position of the piston-side connecting rod large end swinging arm are connected to the variable shaft by a knock screw. The axial position and phase are determined, and the nut is used to prevent loosening.
ノックスクリュのみにて、可変シャフトに対し原動リンク、可変アーム及びリミット検知原動リンクを位相、軸方向規制できると共に、締結ボルトを締付けることで、可変シャフトの軸と各リンク、アームの軸穴との隙間、及び可変シャフトのノックスクリュ穴とノックスクリュとの隙間を吸収して組立できる。ナットを廃止しボルトのみにすると、締結ボルト締付け前にノックボルトを締付けても締結ボルト締付けによるリンク及びアームのシャフト取付穴ボス部の変形により締結ボルト頭部接触座面に隙間が発生し弛み易くなるし、締結ボルト締付け後にノックボルトを締付けるとシャフト取付穴ボス部の変形により穴の芯がずれて軸の挿入ができなくなる。予め挿入しておいても穴の芯のずれにより抵抗が増加し頭部接触座面に隙間がある状態で規定締付トルクに達してしまい弛み易くなる。ロッカアームタペットの様にスクリュ、ナット方式とすることでスクリュを規定位置にて仮締め後に締結ボルトを締付けその後ナットにて本締めし弛み止めすることで弛みを防止できる。Only the Knox screw can control the phase and axial direction of the drive link, variable arm, and limit detection drive link with respect to the variable shaft, and by tightening the fastening bolt, the shaft of the variable shaft, each link, and the shaft hole of the arm It can be assembled by absorbing the gap and the gap between the knock screw hole of the variable shaft and the knock screw. If nuts are eliminated and only bolts are tightened, even if the knock bolts are tightened before tightening the fastening bolts, there will be a gap in the fastening bolt head contact seating surface due to deformation of the link and arm shaft mounting hole bosses due to fastening bolt tightening. However, if the knock bolt is tightened after the tightening bolt is tightened, the shaft core hole is displaced due to deformation of the shaft mounting hole boss portion, and the shaft cannot be inserted. Even if it is inserted in advance, the resistance increases due to the misalignment of the core of the hole, and the specified tightening torque is reached in a state where there is a gap in the head contact seating surface, which makes it easy to loosen. By using a screw and nut system like a rocker arm tappet, loosening can be prevented by tightening the fastening bolt after temporarily tightening the screw at a specified position, and then tightening the nut with a nut to prevent loosening.
本発明により、ピストンとクランクを連接するコンロッドを、ピストンロッドとコンロッド及びそれらをクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結する連結リンクとに三分割し、コンロッド小端を円孤状にストロークさせるコンロッドアームの揺動軸を固定し、ピストンロッド大端を円弧状にストロークさせる可変制御アームの揺動軸位置を二次元的に可変制御することで、行程容積、圧縮比可変範囲全域に亘り、上死点及び下死点のクランク位相が変化せず、バルブタイミングを合わせる為のVVTが不要となり、上、下死点間と下、上死点間のクランク角も一定にでき、コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線上にコンロッド小端の下死点時軸芯を配置すれば上、下死点間クランク角が180°となり、コンロッド小端の下死点時軸芯を線上からずらせば180°前後の任意な角度に設定できると共に、ピストンロッド大端は円弧線状軌跡を描くので常用域での上死点側軌跡を略シリンダ芯軸に沿わせることで、ピストン側圧が大幅低減し低メカロス化が図れる。又、出来る限り可変広範囲において、ピストンロッド大端とコンロッド小端が下死点から上死点側にストロークする間に、ピストンロッド大端とコンロッド小端の円弧状軌跡の間隔が広がらないように可変制御アーム及びコンロッドアームの揺動軸芯を配置することで、連結リンクのシリンダ芯軸方向傾斜の逆転を極力防止し、ストローク途中における上死点側と下死点側とのピストンスピード差を低減することで、クランクバランスを良くし振動低減を図るもので、エンジン使用特性に合わせて行程容積を連続無段階可変すると共に、圧縮比を行程容積に合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変し、広い運転領域で熱効率向上、ポンピングロス低減が図れ、更にピストン上、下死点位置及び圧縮比範囲の制限、無電力での行程容積、圧縮比の固定、保持をも可能にする行程容積、圧縮比連続可変装置を提供するものである。According to the present invention, the connecting rod that connects the piston and the crank is divided into three parts, the piston rod, the connecting rod, and the connecting link that connects the piston rod and the connecting rod so as to be swingable in the direction perpendicular to the crank journal axis, and the connecting rod small end is stroked in an arc. By fixing the swing axis of the connecting rod arm and variably controlling the swing axis position of the variable control arm that strokes the piston rod large end in an arc shape, the stroke volume, the compression ratio variable range over the entire range, The top dead center and bottom dead center crank phases do not change, VVT is not required to match the valve timing, the crank angle between the top dead center, the bottom dead center, the bottom dead center, and the top dead center can be made constant. If you place the bottom dead center axis on the small end of the connecting rod on the line connecting the top dead center axis and the crank journal axis, the top dead center crank angle will be 180 °, If the axis of the bottom dead center at the small rod end is shifted from the line, it can be set to an arbitrary angle of around 180 °, and the large end of the piston rod draws a circular arc-like locus, so the top dead center side locus in the normal range is roughly omitted. By following the cylinder core, the piston side pressure is greatly reduced, and the mechanical loss can be reduced. Also, in the widest possible range, the distance between the circular arc path between the piston rod large end and the connecting rod small end is not widened while the piston rod large end and the connecting rod small end are stroked from the bottom dead center to the top dead center side. By arranging the swing control cores of the variable control arm and connecting rod arm, it is possible to prevent the reversal of the tilt of the connecting link in the cylinder core direction as much as possible, and the piston speed difference between the top dead center side and the bottom dead center side during the stroke is reduced. By reducing it, the crank balance is improved and vibration is reduced. The stroke volume is continuously variable continuously according to the engine usage characteristics, and the compression ratio is set according to the stroke volume, or arbitrarily continuously variable continuously. Variable, can improve thermal efficiency and reduce pumping loss in a wide operating range, and further limit on piston, bottom dead center position and compression ratio range, stroke volume without pressure, pressure Fixed ratio, stroke volume also allows retention, and provides a compression ratio continuously variable device.
本発明による行程容積、圧縮比連続可変装置は自動車、船舶、船外機等に搭載される各種ガソリン、ディーゼル、HCCIエンジン等の動力装置に適用可能であり、以下図面にて実施例を詳細説明する。The stroke volume and compression ratio continuously variable device according to the present invention can be applied to power devices such as various gasoline, diesel, and HCCI engines mounted on automobiles, ships, outboard motors, etc., and the embodiments will be described in detail below with reference to the drawings. To do.
ピストンとクランクを連接するコンロッドを、ピストンロッドとコンロッド及びそれらをクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結する連結リンクとに三分割し、コンロッド小端を円弧状にストロークさせるコンロッドアームの揺動軸を固定し、ピストンロッド大端を円弧状にストロークさせる可変制御アームの揺動軸位置を二次元的に可変制御し、エンジン使用特性に合わせて行程容積を連続無段階可変すると共に、圧縮比を行程容積に合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変するもので、クランク機構10、行程容積、圧縮比可変機構20、行程容積、圧縮比制御機構30を含む。The connecting rod that connects the piston and crank is divided into three parts: the piston rod, connecting rod, and connecting link that allows them to swing freely in the direction perpendicular to the crank journal axis. Two-dimensional variable control of the oscillating shaft position of the variable control arm that fixes the shaft and strokes the piston rod large end in an arc shape, and the stroke volume is continuously variable continuously according to the engine usage characteristics, and the compression ratio Is set in accordance with the stroke volume or arbitrarily continuously variable at any time, and includes a crank mechanism 10, a stroke volume, a compression ratio variable mechanism 20, a stroke volume, and a compression ratio control mechanism 30.
クランク機構10は、四気筒180°位相クランクのクランクシャフト15が、アッパ、ロアクランクケース2、3に半割のジャーナルメタル軸受15−1によりジャーナル軸15bにて回転自在に軸支され、クランクケースのジャーナル軸受部両側側面とカウンタウエイト部15w及び変速機係合ボス部15cの側面間に、半割シム15−2を挿入し厚さを調整することで適正隙間にて軸方向規制されており、反対側のクランクシャフト段付軸に、カムシャフト、オイルポンプに動力を伝達するカムシャフトドライブスプロケット15d、オイルポンプドライブスプロケット15eが設けられている。図1、2に於いて本実施例ではシリンダ方向(時計回り)に回転させているが、可変ストローク全域に亘って上死点及び下死点のクランク位相が変化せず、上、下死点間と下、上死点間のクランク角を180°又は180°前後の任意な一定角度に設定できるので、反時計回りとすることも可能である。(図1〜3参照)In the crank mechanism 10, a
コンロッド13の大端に半割のコンロッドメタル軸受13−2、コンロッドキャップ13−1をボルト13−3にて締結することでクランクピン穴を形成し、クランクピン軸15aにコンロッドをクランクジャーナル軸方向規制、回転自在に軸支している。
尚、コンロッドとコンロッドキャップの合せ面は、可変制御アームの揺動軸部との接触を避ける為に、クランクピン穴とコンロッド小端穴芯を結ぶ線に直角な面より可変制御アームの揺動軸部から遠ざかる側に傾けている。
コンロッドアーム18の先端穴に両端軸部を圧入固定されたコンロッド小端軸17−1に、軸方向にコの字状に二股に分けられたコンロッド小端とその中間に配置した連結リンク17が、コンロッドアーム先端内側端面とコンロッド小端及び連結リンクの端面にて軸方向規制されると共に、回転自在に軸支されている。
コンロッドアームはクランクジャーナル軸直角方向視にてアーム及び揺動軸穴ボス部を両側に分割し、コンロッドアーム揺動軸18−1、18−2に回転自在に軸支されると共に、揺動軸穴ボス部外側面とクランクケースの揺動軸穴端面とで軸方向規制されコンロッド小端を円弧状に揺動可能とし、クランクジャーナル軸方向視にて円弧状軌跡の上死点時軸芯Stとクランクジャーナル軸芯Oを結んだ線上に下死点時軸芯Sbが配置される円弧の中心位置にコンロッドアーム揺動軸芯Cを配置している。
コンロッド小端軸両端部のコンロッドアーム圧入部捩れ強度が弱いと、負荷により両側のコンロッドアーム揺動軸穴の芯がずれてしまい、コンロッドアームの揺動抵抗が増加又は揺動不能となる危険性があり、強度向上の為に圧入幅を広げたいが、回転時接触を防止する為に左右カウンタウエイトの内幅を広げることになるので、左右のコンロッドアームのアーム部をブリッジ18aにて連結し圧入幅を広げることなく捩れ剛性を確保している。
気筒間に配置されるコンロッドアーム揺動軸18−1は、両端部の溝にサークリップ18−3を嵌めコンロッドアーム揺動軸穴ボス部内側面を挟み込むことで抜け止めをしており、軸長Nをコンロッドアーム揺動軸穴ボス部両外側端面幅Mより短くすることにより、組立時にコンロッドアームの揺動軸穴内にコンロッドアーム揺動軸を収めることが可能となるので、クランクケースの揺動軸穴芯にコンロッドアームの揺動軸穴芯を合せた後にコンロッドアーム揺動軸をずらすことで、最寄のクランクケース揺動軸穴に収められ組立工数を低減できる。気筒の外側に配置されるコンロッドアーム揺動軸18−2は、片側端部に設けた鍔ともう一方の端部の溝にサークリップ18−3を嵌めコンロッドアーム揺動軸穴ボス部内側面とクランクケースの揺動軸穴端面を挟み込むことで抜け止めをしている。(図1〜3、6、12参照)A crank pin hole is formed by fastening a half connecting rod metal bearing 13-2 and a connecting rod cap 13-1 to the large end of the connecting
Note that the connecting surface of the connecting rod and connecting rod cap swings the variable control arm from the plane perpendicular to the line connecting the crank pin hole and the connecting rod small end hole core in order to avoid contact with the swing shaft of the variable control arm. It is tilted away from the shaft.
A connecting rod small end shaft 17-1 whose both end shaft portions are press-fitted and fixed to the tip hole of the connecting
The connecting rod arm has an arm and a swinging shaft hole boss portion divided into both sides as viewed in a direction perpendicular to the crank journal axis, and is rotatably supported by connecting rod arm swinging shafts 18-1 and 18-2. The axial direction is regulated by the outer surface of the hole boss part and the end face of the swing shaft hole of the crankcase, and the small end of the connecting rod can be swung in an arcuate shape. The connecting rod arm swinging shaft core C is disposed at the center position of the arc where the bottom dead center shaft core Sb is disposed on the line connecting the crank journal shaft core O and the crank journal shaft core O.
If the torsional strength of the connecting rod arm press-fitting parts on both ends of the connecting rod small end shaft is weak, the core of the connecting rod arm swinging shaft hole on both sides may be displaced due to the load, and the swinging resistance of the connecting rod arm may increase or be unable to swing I want to increase the press-fit width to improve strength, but to increase the inner width of the left and right counterweights to prevent contact during rotation, connect the left and right connecting rod arm arms with a bridge 18a. Torsional rigidity is ensured without increasing the press-fitting width.
The connecting rod arm swinging shaft 18-1 disposed between the cylinders is prevented from coming off by fitting the circlip 18-3 into the grooves at both ends and sandwiching the inner surface of the connecting rod arm swinging shaft hole boss portion. By making N shorter than the width M of the outer end face of the connecting rod arm swinging shaft hole boss, it is possible to place the connecting rod arm swinging shaft in the swinging shaft hole of the connecting rod arm during assembly. By aligning the pivot shaft hole core of the connecting rod arm with the shaft hole core and then shifting the connecting rod arm rocking shaft, it can be accommodated in the nearest crankcase swing shaft hole and the number of assembly steps can be reduced. The connecting rod arm swing shaft 18-2 disposed outside the cylinder has a hook provided at one end and a circlip 18-3 in the groove at the other end, and an inner surface of the connecting rod arm swing shaft hole boss. The crankcase is prevented from coming off by pinching the end face of the pivot shaft hole. (See FIGS. 1-3, 6, and 12)
常用域でのピストン側圧を最大限低減すると共に、可変範囲内でのX軸方向変位幅を狭くしピストン側圧を低減する目的で、常用域付近のピストンロッド大端上死点時位置を通り、可変範囲の大端円弧状軌跡を振分けて通る様に、軸芯Oに対しオフセットして配置したシリンダ1に、ピストン11がストローク自在に挿入され、クランクジャーナル軸に平行に配置したピストンピン11−1にピストンロッド12が揺動自在に軸支され、軸方向にコの字状に二股に分けられたピストンロッド大端の穴にピストンロッド大端軸12−1の両端を圧入固定し、ピストンロッド大端軸中央に連結リンクその両外側に2枚の薄板状の可変制御アーム14がそれぞれの端面とピストンロッド大端穴内側端面にて軸方向規制、大端軸に回転自在に軸支されている。
尚本実施例では、ピストンロッド大端軌跡に対するY軸のX軸方向位置を、自動車用エンジンの常用域である最小行程容積、最高圧縮比側としているが、採用エンジンにおいて使用頻度の高い側の上死点付近に配置しピストン側圧を抑える運転時間帯を広げるべきである。
ピストンロッド大端の動きを規制する可変制御アームを、可変制御アーム揺動軸にて軸支し揺動させることで、ピストンロッド大端を主にY軸方向に円弧状に揺動させX軸方向変位を低減しピストン往復運動をクランク回転運動に変換するもので、可変制御アーム揺動軸の位置を二次元的に可変制御することで、エンジン使用特性に合わせて最少又は最大行程容積側のピストンロッド大端軌跡のX軸方向変位幅を極小さく抑え、ピストンスラップによる側圧を大幅に低減でき低メカロス化が図れている。
又、連結リンクをピストンロッド大端軸及びコンロッド小端軸に回転自在に軸支することで、ピストンロッド及びコンロッドに対しそれらの円弧状軌跡の間隔変化に応じて自在に傾斜が変化するので、ピストンロッド大端軸とコンロッド小端軸の動きが連動しないので、可変範囲全域に亘って上死点及び下死点のクランク位相が変化せず、上、下死点間と下、上死点間のクランク角も180°又は180°前後の任意な一定角度に設定できる。
尚、コンロッド大小端、連結リンク及び可変制御アームのピストンロッド大端側の軸支部はコンロッド、コンロッド小端軸、連結リンク、ピストンロッド大端軸に設けられたオイル通路によりオイルギャラリよりクランクのオイル通路を経由して供給されるオイルにて潤滑されている(図1〜5参照)For the purpose of maximizing the piston side pressure in the normal range and reducing the displacement in the X-axis direction within the variable range to reduce the piston side pressure, it passes through the position at the top dead center of the piston rod near the normal range, The
In this embodiment, the X-axis direction position of the Y-axis with respect to the piston rod large end locus is set to the minimum stroke volume and the maximum compression ratio side, which are the normal range of the engine for automobiles. The operating time zone where the piston side pressure is suppressed should be widened by placing it near the top dead center.
The variable control arm that regulates the movement of the piston rod large end is pivotally supported by the variable control arm swing shaft to swing, so that the piston rod large end swings in an arc shape mainly in the Y axis direction. The direction displacement is reduced and piston reciprocating motion is converted into crank rotational motion. The position of the variable control arm swing shaft is variably controlled two-dimensionally, so that the minimum or maximum stroke volume side can be adjusted according to the engine usage characteristics. The displacement width in the X-axis direction of the piston rod large end locus is minimized, and the side pressure due to piston slap can be greatly reduced, resulting in low mechanical loss.
In addition, since the connecting link is rotatably supported by the piston rod large end shaft and the connecting rod small end shaft, the inclination of the piston rod and the connecting rod can be freely changed according to the change in the distance between the arcuate trajectories. Since the movements of the piston rod large end shaft and connecting rod small end shaft are not linked, the crank phases of the top dead center and bottom dead center do not change over the entire variable range, and the top dead center, top dead center, bottom dead center, and top dead center. The crank angle between them can also be set to an arbitrary constant angle of 180 ° or around 180 °.
The connecting rod and the connecting rod and the shaft support on the piston rod large end side of the variable control arm are connected to the connecting rod, connecting rod, and the oil passage of the connecting rod and piston rod large end shaft. Lubricated with oil supplied through a passage (see FIGS. 1 to 5)
行程容積、圧縮比可変機構20は、ピストンロッドの動きを規制する可変制御アーム揺動軸の位置可変及び固定を5節リンク機構にて行うもので、アッパ、ロアクランクケース合せ面上にロア原動リンク21Lの対偶であるロア可変シャフト23Lの軸芯を配置すると共に軸をクランクジャーナル軸に平行に配置、ノックスクリュ21−1の頭部四角柱に工具を挿入して回し先端ネジ部をロア可変シャフトネジ穴の適切な軸方向位置へ仮組後にボルト21−3を締付け、その後に四角柱にてノックスクリュの回り止めをしつつナット21−2を締付けて弛み止めをして、ロア原動リンクの位相及び軸方向位置を決めロア可変シャフトと共に揺動自在としている。
一方アッパ原動リンク21Uは、クランクジャーナル軸に平行にあけられたアッパクランクケースのシャフト穴に回転自在に挿入された対偶であるアッパ可変シャフト23Uにロア原動リンクと同じ方法で組付けし、ロア可変シャフトと共に揺動自在としている。(図1〜5参照)The stroke volume and compression ratio variable mechanism 20 is a variable control arm swinging shaft that regulates the movement of the piston rod, and the position of the swing shaft is fixed and fixed by a five-bar linkage mechanism. The core of the lower
On the other hand, the upper drive link 21U is assembled in the same manner as the lower drive link to the upper
ロア従動リンク22Lは、片方先端部をロア原動リンク先端両側ボス部の内側側面にて軸方向規制され、両側ボス部の穴に圧入固定されたロアリンクピン24Lを対偶としロア原動リンクに対し揺動自在に軸支されると共に、もう一方の先端部は両端にアッパ従動リンク22Uが圧入固定され対偶となる可変制御アーム揺動軸16に、先端部とアッパ従動リンクの間に配置された一対の可変制御アームと共に揺動自在に軸支されており、先端部両側面を可変制御アームとアーム揺動軸に圧入されたアッパ従動リンクにて挟み込むことで、アッパ従動リンク、可変制御アームがロア従動リンクに対し軸方向規制されている。
又、ロア可変シャフト、ロア原動リンク、ロアリンクピン、ロア従動リンク、可変制御アーム揺動軸にオイル通路を設け、オイルギャラリよりロア可変シャフト中心オイル通路へ供給されるオイルにて圧入部以外の軸受部を潤滑している。
一対のアッパ従動リンクは、アッパ原動リンク先端ボス部の穴に回転自在に挿入されたアッパリンクピン24Uの両端に圧入され、アッパ原動リンク先端両側ボス部を挟み込むことでアッパ原動リンクに対し軸方向規制、揺動自在に軸支されている。(図1〜5参照)The lower driven
Also, an oil passage is provided in the lower variable shaft, lower driving link, lower link pin, lower driven link, variable control arm swing shaft, and oil supplied from the oil gallery to the lower variable shaft central oil passage other than the press-fit portion. The bearing is lubricated.
The pair of upper driven links are press-fitted into both ends of the
可変制御アーム揺動軸をアッパ、ロア従動リンクにてクランク軸方向視V字状に軸支し、V字先端部をアッパ、ロアリンクピンの対偶にて連結したアッパ、ロア原動リンクを、静止リンクとなるクランクケースにクランク軸に平行に配置した対偶となるアッパ、ロア可変シャフトに固定し、二本のシャフトを別々のモータ及び駆動力伝達機構にて別々に自在に揺動を制御することで、アッパ、ロア原動リンクの相対位相を変えつつ揺動させアッパ、ロア従動リンクのV字角を自在に可変しつつ、アッパ、ロア従動リンクの対偶である可変制御アーム揺動軸の位置を二次元的に広範囲に可変し、行程容積、圧縮比可変範囲を広範囲に可変可能としている。(図1〜5、7〜11参照)尚、全行程容積、圧縮比可変範囲にてアッパ、ロアリンクピン及び可変制御アーム揺動軸の対偶に対するリンクのV字角は直線に近づき死点(思案点)が発生しないレイアウトにする必要がある。The variable control arm swinging shaft is pivotally supported in a V shape when viewed from the crankshaft direction with the upper and lower follower links, and the upper and lower driving links are fixed by connecting the V-shaped tip with the upper and lower link pin pairs. Fixed to the upper and lower variable shafts that are arranged in parallel to the crankshaft on the crankcase that becomes the link, and the two shafts are controlled separately and freely by separate motors and driving force transmission mechanisms. Thus, the position of the variable control arm swinging shaft, which is a pair of the upper and lower driven links, can be varied while freely changing the V-shaped angle of the upper and lower driven links by changing the relative phase of the upper and lower driven links. It is two-dimensionally variable, and the stroke volume and compression ratio variable range can be varied over a wide range. (Refer to FIGS. 1 to 5 and 7 to 11) In addition, the V-shaped angle of the link with respect to the pair of the upper, lower link pin and variable control arm swinging shaft approaches the straight line in the total stroke volume and the variable compression ratio range, and the dead point ( It is necessary to have a layout that does not generate thought points.
行程容積、圧縮比制御機構30は、可変制御アーム揺動軸の位置可変及び固定、保持を行う5節リンク機構の、アッパ、ロア原動リンクの対偶であるアッパ、ロア可変シャフトを揺動させるアッパ、ロア可変アーム37U、37Lを、アッパ、ロア可変シャフト軸方向で変速機室の反対側となるカムチェーン室に配置し、アッパ、ロア可変シャフトにノックスクリュ37−1にて位相及び軸方向位置を決め、ノックスクリュの先端ネジ部をシャフトネジ穴に締め込み適切な軸方向位置に仮組後にボルト37−3を締付け、その後にナット37−2を締付け弛み止めし、アッパ、ロア可変シャフトと共に揺動自在としている。アッパ、ロア可変アームのアッパ、ロア可変シャフトへの取付ボス部端面とアッパ、ロア可変シャフトの軸端面をクランクケースのアッパ、ロア可変シャフト挿入穴端面とカムチェーンカバー合せ面とで挟み込みアッパ、ロア可変シャフトの軸方向を規制している。(図4、5、7参照)The stroke volume / compression ratio control mechanism 30 is an upper of the five-bar linkage mechanism that performs variable position, fixing, and holding of the variable control arm swing shaft, an upper that is a pair of the lower drive link, and an upper that swings the lower variable shaft. The lower
ジョイント35は、アッパ、ロア可変アームの先端穴に回転自在に挿入され両端に段付軸を有するジョイントピン36と、アッパ、ロア雄送りネジ34U、34Lのジョイントホルダ部34Ua、34Laの穴に、回転自在に挿入されたジョイントピンの両側段付軸に、アッパ、ロア可変アーム先端及びアッパ、ロア雄送りネジのジョイントホルダ部両側面部を挟み込むように圧入されており、アッパ、ロア可変アーム及びアッパ、ロア雄送りネジに対し、ジョイントをジョイントピン軸方向規制、揺動自在に軸支すると共に、アッパ、ロア雄送りネジの軸直角方向を規制し、ジョイントホルダ部が雌ネジから離れた時の倒れを防止すると共に、雄ネジの回転を止めて雌ネジの回転により雄ネジが雌ネジに対し軸方向に出入りすることで、アッパ、ロア可変アームを揺動している。
アッパ雄送りネジに噛合い、軸方向規制、回転自在にアッパ制御モータホルダ32Uに軸支されることで、雄送りネジを軸方向に出し入れするアッパ雌送りネジ33Uは、Y軸に平行に設けたアッパ制御モータホルダの穴に回転自在に挿入され、軸端に設けられたドリブンギヤ部33Uaのギヤ部両側面を、Y軸に直角なアッパクランクケースのアッパ制御モータホルダとの合せ面と、液体ガスケットにて液封しノックピン32−2にて位置決めしボルト31−1、32−1にて固定された、アッパ制御モータホルダのアッパ雌送りネジ穴端面にて軸方向規制している。
又、ロア雄送りネジに噛合い、軸方向規制、回転自在にアッパクランクケースに軸支されることで、雄送りネジを軸方向に出し入れするロア雌送りネジ33Lは、Y軸に平行に設けたアッパクランクケースの穴に回転自在に挿入され、軸端に設けられたドリブンギヤ部33Laのギヤ部両側面を、Y軸に直角なアッパクランクケースの合せ面に、液体ガスケットにて液封しノックピン32−2にて位置決めしボルト31−1、32−1にて固定されたロア制御モータホルダ32Lのケース合せ面と、アッパクランクケースのロア雌送りネジ穴端面にて軸方向規制している。(図4、5、7〜10参照)The joint 35 is rotatably inserted in the tip holes of the upper and lower variable arms and has
The upper
The lower
ドリブンギヤ部に直接又は間接的に噛合い動力伝達するドライブピニオンギヤ部31Ua、31Laを有するアッパ、ロア制御モータ31U、31Lは、回転軸を雌送りネジの軸に平行に配置され、Oリング31−2にて液封しボルト31−1にて制御モータホルダと共にアッパクランクケースに固定されている。
制御モータホルダとアッパクランクケースとの合せ面を、クランクケースのコンパクト化を図る為にできる限り可変シャフト側に設けたので、最小行程容積、最高圧縮比時のアッパ雄送りネジとの当りを避けて突起した制御モータホルダのカバー部と制御モータとの接触を避ける為に、アッパ制御モータのドライブピニオンギヤとアッパ雌送りネジのドリブンギヤの間に、アッパクランクケース及び制御モータホルダに設けた穴にて回転自在に軸支すると共に、穴の端面にて軸方向を規制したアッパ送りネジアイドルギヤ33Uiを設け、アッパ雌送りネジとアッパ制御モータの軸間を広げている。(図7〜10参照)The upper and
The mating surface of the control motor holder and the upper crankcase is provided as much as possible on the variable shaft side in order to make the crankcase more compact, so avoid contact with the upper male feed screw at the minimum stroke volume and maximum compression ratio. In order to avoid contact between the control motor holder cover and the control motor that protrudes, a hole provided in the upper crankcase and the control motor holder is provided between the drive pinion gear of the upper control motor and the driven gear of the upper female feed screw. An upper feed screw idle gear 33Ui that is rotatably supported and whose axial direction is regulated by the end face of the hole is provided to widen the space between the upper female feed screw and the upper control motor. (See FIGS. 7 to 10)
アッパ、ロア制御モータの正逆回転によるアッパ、ロア雄送りネジの前後進により、アッパ、ロア可変シャフトに固定されたアッパ、ロア可変アームが、気筒毎にアッパ、ロア可変シャフトに固定されたアッパ、ロア原動リンクを、相対位相を変えつつ揺動させて位相を変え、アッパ、ロア従動リンクのV字角を自在に可変し、可変制御アーム揺動軸位置を二次元的に広範囲に可変している。アッパ、ロア可変シャフトの変速機室側ジャーナル軸側部ケースにはプラグ23U−2、23L−2を圧入又は挟み込んで液封し、軸方向反対側先端中心穴部には−溝付軸23−1が圧入されており、−溝にカムチェーンカバー4にOリング46−2にて液封しボルト46−1にて締結された、アッパ、ロア可変シャフト位相検知センサ46U、46Lの−突起を臨ませて、アッパ、ロア可変シャフトの位相及び位相差を検知することで可変制御アーム揺動軸位置を求めて行程容積及び圧縮比を制御している。(図4、5参照)Upper and lower by the forward and reverse rotation of the lower and lower control motors, and the upper and lower variable arms fixed to the upper and lower variable shafts by the forward and backward movement of the lower male feed screw. The lower drive link can be swung while changing the relative phase to change the phase, the V-angle of the upper and lower follower links can be freely changed, and the variable control arm swing axis position can be varied in a wide range two-dimensionally. ing.
本発明案では、制御モータと行程容積、圧縮比可変機構の動力伝達機構の一部に非可逆伝達機構である送りネジを設けることで、無電力にて行程容積、圧縮比を一定保持できるので電力消費を抑え燃料消費を低減できる。
送りネジとしては、台形ネジ、角ネジ、鋸歯ネジ等が考えられるが、ネジ部を確実な非可逆伝動とする為には、ネジリード角を使用材質の動摩擦係数以下にするのが良く、最低限静摩擦係数以下にする必要がある。In the present invention, by providing a feed screw that is a nonreciprocal transmission mechanism in a part of the power transmission mechanism of the control motor, stroke volume, and compression ratio variable mechanism, the stroke volume and compression ratio can be kept constant with no power. Power consumption can be suppressed and fuel consumption can be reduced.
The lead screw may be a trapezoidal screw, square screw, sawtooth screw, etc., but in order to ensure reliable non-reversible transmission of the screw part, the screw lead angle should be less than or equal to the dynamic friction coefficient of the material used. Must be less than or equal to the static friction coefficient.
アッパ、ロア可変アームの隣に、アッパ、ロア原動リンクと同じ軸間長さとしたリミット検知アッパ、ロア原動リンク41U、41Lを、アッパ、ロア可変シャフトにアッパ、ロア可変アームと同方法にて締結し、アッパ、ロア従動リンクと同じ軸間長さとしたリミット検知アッパ、ロア従動リンク42U、42Lを鍔付のリンクピン43をリミット検知アッパ、ロア原動リンクの先端穴に圧入し、対偶であるリンクピンに回転自在にリミット検知アッパ、ロア従動リンクを軸支し、リミット検知ロア従動リンクの片方の先端穴に圧入したリミッタベアリング軸44−1に、リミット検知アッパ従動リンクの片方の先端穴を挿入クランクジャーナル軸方向視V字状に回転自在に軸支し、リミット検知アッパ従動リンクの反対側のリミッタベアリング軸にリミッタベアリング44を挿入しサークリップ44−2にて軸方向規制しベアリングの脱落を防止しており、リミッタベアリング軸と可変制御アーム揺動軸の可変時移動量を同じとしている。
ベアリングの外輪と接触することでリミッタベアリング軸の二次元的移動範囲を制限するリミッタプレート45を、カムチェーンカバーにノックピン45−1にて正確に位置決めしボルト45−2にて締付しカバーに固定している。
ベアリングが入るリミッタプレートの穴部において、上側十字中心と下側十字中心を結ぶ円弧状実線が標準圧縮比(本実施例では圧縮比12)時のリミッタベアリング軸(=可変制御アーム揺動軸)の軸芯軌跡を示し、一点鎖線が最低圧縮比(圧縮比10)時、二点鎖線が最高圧縮比(圧縮比18)時を示し、上側十字中心がピストン上死点及び最小行程容積制限、下側十字中心がピストン下死点及び最大行程容積制限位置で、下側十字中心位置高さが圧縮比により異なるのは、下死点時にピストン下端がシリンダスカート下端より突出しないようにしクランク類との衝突を防止する為である。
リミッタ装置により可変制御アーム揺動軸の二次元可変範囲を制限することで、ピストンストロークの上、下死点及びストローク毎の圧縮比範囲を制限し、ピストン破損不正燃焼、エンジン停止、焼付き等を防止する行程容積、圧縮比連続可変装置を提供できる。本実施例はガソリンエンジンにて過給及びHCCI燃焼を可能とすることを、最小、最大行程容積間全てで可能とするリミッタプレート穴形状としているが、最小行程容積側では最低圧縮比、最大行程容積側では最大圧縮比側を無くす方向に制限幅を狭めることは容易に可能である。(図4、5、11参照)Next to the upper and lower variable arms, the limit detection upper and
The
In the hole of the limiter plate where the bearing enters, the arc-shaped solid line connecting the upper cross center and the lower cross center is the limiter bearing shaft at the standard compression ratio (
By limiting the two-dimensional variable range of the swing axis of the variable control arm with a limiter device, the upper and lower dead centers of the piston stroke and the compression ratio range for each stroke are limited, and the piston breaks illegal combustion, engine stop, seizure, etc. It is possible to provide a device for continuously changing the stroke volume and compression ratio. In this embodiment, the limiter plate hole shape that enables supercharging and HCCI combustion in a gasoline engine is possible in all of the minimum and maximum stroke volumes, but on the minimum stroke volume side, the minimum compression ratio and the maximum stroke On the volume side, it is easy to narrow the limit width in the direction of eliminating the maximum compression ratio side. (See Figs. 4, 5, and 11)
以下本実施例は、最少行程容積、最高圧縮比時及び最大行程容積、最低圧縮比時に於ける行程容積、圧縮比連続可変装置が収まるクランクケースブロック部にて主に説明し、動弁装置を駆動するカムチェーン関係及びオイルポンプ、補機類は図示、説明共に省略する。
本実施例で説明する行程容積、圧縮比連続可変装置は180°クランク四気筒である。
図1は本実施例に係る行程容積、圧縮比連続可変装置に於いて、上死点時の最高圧縮比、最小行程容積(最小ピストンストローク)時を、図2は上死点時の最低圧縮比、最大行程容積(最大ピストンストローク)時を示し、二点鎖線は下死点時を示す。
図3はピストンからクランクジャーナル軸芯まで三分割したコンロッドの連結部軸芯を通る断面を示している。又、各図では必要に応じて一部図面化を省略している。
尚、本発明は四気筒に限らず単気筒から多気筒まで採用可能である。In the following, the present embodiment will be described mainly with reference to the minimum stroke volume, the maximum compression ratio and the maximum stroke volume, the stroke volume at the minimum compression ratio, and the crankcase block portion in which the compression ratio continuously variable device is accommodated. The illustration of the cam chain related to the drive, the oil pump, and the auxiliary machinery are omitted in the drawing and description.
The stroke volume and compression ratio continuously variable device described in the present embodiment is a 180 ° crank four cylinder.
FIG. 1 shows the maximum compression ratio and minimum stroke volume (minimum piston stroke) at the top dead center, and FIG. 2 shows the minimum compression at top dead center in the continuous stroke volume and compression ratio variable device according to this embodiment. The ratio and maximum stroke volume (maximum piston stroke) are shown, and the two-dot chain line shows the bottom dead center.
FIG. 3 shows a cross section through the connecting portion axis of the connecting rod divided into three parts from the piston to the crank journal axis. In each drawing, some drawings are omitted as necessary.
The present invention is not limited to four cylinders, and can be applied from a single cylinder to multiple cylinders.
1 シリンダ
1−1 シリンダガスケット
2 アッパクランクケース
3 ロアクランクケース
4 カムチェーンカバー
4−1 カムチェーンカバーガスケット
10 クランク機構
11 ピストン
11−1 ピストンピン
11−2 サークリップ
12 ピストンロッド
12−1 ピストンロッド大端軸
12−2 プラグ
13 コンロッド
13−1 コンロッドキャップ
13−2 コンロッドメタル軸受
13−3 ボルト
14 可変制御アーム
15 クランクシャフト 15a クランクピン軸
15b ジャーナル軸
15w カウンタウエイト部
15c 変速機係合ボス部
15d カムシャフトドライブスプロケット
15e オイルポンプドライブスプロケット
15−1 ジャーナルメタル軸受
15−2 半割シム
15−3 オイルシール
16 可変制御アーム揺動軸
16−1 プラグ
17 連結リンク
17−1 コンロッド小端軸
17−2 プラグ
18 コンロッドアーム 18a ブリッジ
18−1 コンロッドアーム揺動軸
18−2 コンロッドアーム揺動軸
18−3 サークリップ
18−4 プラグ
20 行程容積、圧縮比可変機構
21U アッパ原動リンク
21−1 ノックスクリュ
21−2 ナット
21−3 ボルト
21L ロア原動リンク
22U アッパ従動リンク
22L ロア従動リンク
23U アッパ可変シャフト
23−1 −溝付軸
23U−2 プラグ
23L ロア可変シャフト
23L−2 プラグ
24U アッパリンクピン
24L ロアリンクピン
24−1 プラグ
30 行程容積、圧縮比制御機構
31U アッパ制御モータ 31Ua ドライブピニオンギヤ部
31−1 ボルト
31−2 Oリング
31L ロア制御モータ 31La ドライブピニオンギヤ部
32U アッパ制御モータホルダ
32−1 ボルト
32−2 ノックピン
32L ロア制御モータホルダ
33U アッパ雌送りネジ 33Ua ドリブンギヤ部
33Ui アッパ送りネジアイドルギヤ
33L ロア雌送りネジ 33La ドリブンギヤ部
34U アッパ雄送りネジ 34Ua ジョイントホルダ部
34L ロア雄送りネジ 34La ジョイントホルダ部
35 ジョイント
36 ジョイントピン
37U アッパ可変アーム
37−1 ノックスクリュ
37−2 ナット
37−3 ボルト
37L ロア可変アーム
41U リミット検知アッパ原動リンク
41−1 ノックスクリュ
41−2 ナット
41−3 ボルト
41L リミット検知ロア原動リンク
42U リミット検知アッパ従動リンク
42L リミット検知ロア従動リンク
43 リンクピン
44 リミッタベアリング
44−1 リミッタベアリング軸
44−2 サークリップ
45 リミッタプレート
45−1 ノックピン
45−2 ボルト
46U アッパ可変シャフト位相検知センサ
46−1 ボルト
46−2 Oリング
46L ロア可変シャフト位相検知センサ
O クランクジャーナル軸芯
Y シリンダ芯軸
X 軸芯Oを通りY軸に直角な軸
Y’ 軸芯Oと上死点時コンロッド小端軸芯を結ぶ線
r クランクピン半径
B ピストンロッド大端軸芯
S コンロッド小端軸芯
P コンロッド大端軸芯(クランクピン軸芯)
L 連結リンクの軸芯B、S軸間距離
C コンロッドアーム揺動軸芯
V 可変制御アーム揺動軸芯
t 上死点 b 下死点
α 最小弦長(最小ストローク)時のBt、Vsを結んだ線とY軸の交点の内角DESCRIPTION OF
15b Journal axis
15w counterweight part
15c Transmission engaging boss
15d camshaft drive sprocket
15e Oil pump drive sprocket 15-1 Journal metal bearing 15-2 Half shim 15-3 Oil seal 16 Variable control arm swing shaft 16-1 Plug 17 Connection link 17-1 Connecting rod small end shaft 17-2 Plug 18 Connecting rod arm 18a Bridge 18-1 Connecting rod arm swinging shaft 18-2 Connecting rod arm swinging shaft 18-3 Circlip 18-4 Plug 20 Stroke volume, compression ratio variable mechanism 21U Upper driving link 21-1 Knock screw 21-2 Nut 21- 3 bolts 21L lower driving link 22U upper driven link 22L lower driven link 23U upper variable shaft 23-1-grooved shaft 23U-2 plug 23L lower variable shaft 23L-2 plug 24U upper link pin 24L lower link pin 24-1 Lug 30 Stroke volume, compression ratio control mechanism 31U Upper control motor 31Ua Drive pinion gear 31-1 Bolt 31-2 O-ring 31L Lower control motor 31La Drive pinion gear 32U Upper control motor holder 32-1 Bolt 32-2 Knock pin 32L Lower control Motor holder 33U Upper female feed screw 33Ua Driven gear part 33Ui Upper feed screw idle gear 33L Lower female feed screw 33La Driven gear part 34U Upper male feed screw 34Ua Joint holder part 34L Lower male feed screw 34La Joint holder part 35 Joint 36 Joint pin 37U Upper variable Arm 37-1 Knock screw 37-2 Nut 37-3 Bolt 37L Lower variable arm 41U Limit detection upper drive link 41- 1 Knock Screw 41-2 Nut 41-3 Bolt 41L Limit Detection Lower Drive Link 42U Limit Detection Upper Drive Link 42L Limit Detection Lower Drive Link 43 Link Pin 44 Limiter Bearing 44-1 Limiter Bearing Shaft 44-2 Circlip 45 Limiter Plate 45 -1 Knock pin 45-2 Bolt 46U Upper variable shaft phase detection sensor 46-1 Bolt 46-2 O-ring 46L Lower variable shaft phase detection sensor O Crank journal axis Y Cylinder axis X Passing through axis O and perpendicular to Y axis Axis Y 'Line connecting the core O and the top dead center connecting rod small end shaft core r Crank pin radius B Piston rod large end shaft core S Connecting rod small end shaft core P Connecting rod large end shaft core (Crankpin shaft core)
L Distance between connecting link axis B and S axis C Connecting rod arm swing axis V Variable control arm swing axis t Top dead center b Bottom dead center
α Inner angle of intersection of line connecting Bt and Vs at minimum chord length (minimum stroke) and Y axis
行程容積、圧縮比可変機構20は、ピストンロッドの動きを規制する可変制御アーム揺動軸の位置可変及び固定を5節リンク機構にて行うもので、アッパ、ロアクランクケース合せ面上にロア原動リンク21Lの対偶であるロア可変シャフト23Lの軸芯を配置すると共に軸をクランクジャーナル軸に平行に配置、ノックスクリュ21−1の頭部四角柱に工具を挿入して回し先端ネジ部をロア可変シャフトネジ穴の適切な軸方向位置へ仮組後にボルト21−3を締付け、その後に四角柱にてノックスクリュの回り止めをしつつナット21−2を締付けて弛み止めをして、ロア原動リンクの位相及び軸方向位置を決めロア可変シャフトと共に揺動自在としている。
一方アッパ原動リンク21Uは、クランクジャーナル軸に平行にあけられたアッパクランクケースのシャフト穴に回転自在に挿入された対偶であるアッパ可変シャフト23Uにロア原動リンクと同じ方法で組付けし、アッパ可変シャフトと共に揺動自在としている。(図1〜5参照)The stroke volume and compression ratio variable mechanism 20 is a variable control arm swinging shaft that regulates the movement of the piston rod, and the position of the swing shaft is fixed and fixed by a five-bar linkage mechanism. The core of the lower
On the other hand, the upper drive link 21U is assembled in the same manner as the lower drive link to the upper
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2018075052A Pending JP2019167945A (en) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Three-divided connecting rod type stroke volume and compression ratio continuous variable device |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2019167945A (en) |
-
2018
- 2018-03-22 JP JP2018075052A patent/JP2019167945A/en active Pending
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