JP2022137448A

JP2022137448A - Actuator of variable compression ratio mechanism and control device of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2022137448A
Application number: JP2021036956A
Authority: JP
Inventors: 希志郎永井; Kishiro Nagai; 佳裕須田; Yoshihiro Suda
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2022-09-22

Abstract

To provide an actuator of a variable compression ratio mechanism that can be controlled with high accuracy while reducing cost.SOLUTION: In a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine according to the present invention, a stopper for inhibiting the rotation of a control shaft for controlling a link mechanism is located at a position where torque with which the rotation position of a motor shaft is held by a resistance part is larger than torque acting on the motor shaft from the variable compression ratio mechanism via the link mechanism and a speed reducer, out of the rotation range of the control shaft at least at the startup of the internal combustion engine.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、可変圧縮比機構のアクチュエータ及びこれを備えた内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an actuator for a variable compression ratio mechanism and a control device for an internal combustion engine having the same.

特許文献１に記載の内燃機関の制御装置及びその制御方法においては、可変圧縮比機構を駆動するアクチュエータ１９８の出力軸に対して減速機１９８Ａを介して連結された制御シャフト１９６の回転角度を、アクチュエータ１９８の回転角度に対して減速機１９８Ａの減速比を考慮した相対角度として検出する相対角度センサ２８０の出力値と、制御シャフト１９６の絶対角度を検出する絶対角度センサ２９０の出力値と、に基づいてＶＣＲ機構１９０を制御している。
ここで、可変圧縮比機構にはストッパ機構２１０が設けられており、通常の制御範囲を越えて制御シャフト１９６が回転したときに、その変位（回転）を規制されている。ストッパ機構２１０は、制御シャフト１９６の変位を規制するだけでなく、車両の組み立て工場において制御シャフト１９６の基準位置を学習するためにも使用される。 In the internal combustion engine control device and control method described in Patent Document 1, the rotation angle of a control shaft 196 connected via a speed reducer 198A to the output shaft of an actuator 198 that drives a variable compression ratio mechanism is The output value of the relative angle sensor 280 that detects the relative angle considering the reduction ratio of the speed reducer 198A with respect to the rotation angle of the actuator 198, and the output value of the absolute angle sensor 290 that detects the absolute angle of the control shaft 196; Based on this, the VCR mechanism 190 is controlled.
Here, the variable compression ratio mechanism is provided with a stopper mechanism 210, which restricts displacement (rotation) when the control shaft 196 rotates beyond the normal control range. Stopper mechanism 210 is used not only to regulate the displacement of control shaft 196, but also to learn the reference position of control shaft 196 at the vehicle assembly plant.

特開２０１８－３６９９号公報JP 2018-3699 A

上記特許文献１に記載の内燃機関の可変圧縮比機構においては、通常の制御範囲がストッパ機構によって規制されている範囲よりも狭く設定されており、始動時には絶対角センサの出力値を起点として制御軸の回転角度を検出する必要があった。そのため、絶対角センサが必須であり、コストが高くなるおそれがあった。 In the variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine described in Patent Document 1, the normal control range is set narrower than the range regulated by the stopper mechanism, and control is performed using the output value of the absolute angle sensor as a starting point at the time of starting. It was necessary to detect the rotation angle of the shaft. Therefore, an absolute angle sensor is essential, which may increase the cost.

本発明は、上記課題を解決するために、ストッパは、少なくとも内燃機関の始動時において制御軸の回転範囲のうち、アクチュエータリンク及び減速機を通じて可変圧縮比機構からモータ軸に作用するトルクによりも抵抗部による前記モータ軸の回転位置を保持するトルクが大きくなる位置にあるという構成とした。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a stopper that resists the torque acting on the motor shaft from the variable compression ratio mechanism through the actuator link and the speed reducer within the rotation range of the control shaft at least when the internal combustion engine is started. The position is such that the torque for maintaining the rotational position of the motor shaft by the part is large.

本発明によれば、絶対角センサを用いずに回転角度の制御が可能といった効果を得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain the effect that the rotation angle can be controlled without using an absolute angle sensor.

実施形態１の内燃機関の可変圧縮比機構の概略を模式的に示す。1 schematically shows an outline of a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine of Embodiment 1; 実施形態１の可変圧縮比機構のアクチュエータ及びセンサが一体となったユニットの斜視図である。4 is a perspective view of a unit in which the actuator and sensor of the variable compression ratio mechanism of Embodiment 1 are integrated; FIG. 図２のユニットの分解斜視図である。Figure 3 is an exploded perspective view of the unit of Figure 2; 図２のユニットの上面図である。Figure 3 is a top view of the unit of Figure 2; 図４のV-V視断面を示す。5 shows a V-V cross section of FIG. 4 ; FIG. 実施形態１のアクチュエータリンクの拡大部分断面図である。4 is an enlarged partial cross-sectional view of the actuator link of Embodiment 1. FIG. 実施形態１の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの第２制御軸の回転角とトルクとの関係を表す特性図である。4 is a characteristic diagram showing the relationship between the torque and the rotation angle of the second control shaft of the actuator of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of Embodiment 1. FIG. 実施形態２の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの第２制御軸の回転角とトルクとの関係を表す特性図である。8 is a characteristic diagram showing the relationship between the rotation angle of the second control shaft of the actuator of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of Embodiment 2 and the torque; FIG. 実施形態３のアクチュエータリンクの拡大部分断面図である。FIG. 11 is an enlarged partial cross-sectional view of an actuator link of Embodiment 3;

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated based on drawing.

〔実施形態１〕
まず、構成を説明する。以下、図面において、参考のため、x軸、y軸及びz軸からなる三次元直交座標系を設定し、適宜表示する。本実施形態の内燃機関は、４ストロークのレシプロエンジンである。図１に示すように、本実施形態の内燃機関の（広義の）可変圧縮比機構は、マルチリンク機構1、第１制御軸2、アクチュエータ3、センサ4、及びコントロールユニット5を有する。 [Embodiment 1]
First, the configuration will be explained. In the drawings below, for reference, a three-dimensional orthogonal coordinate system consisting of x-, y-, and z-axes is set and displayed as appropriate. The internal combustion engine of this embodiment is a four-stroke reciprocating engine. As shown in FIG. 1 , the (broadly defined) variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of this embodiment has a multi-link mechanism 1 , a first control shaft 2 , an actuator 3 , a sensor 4 and a control unit 5 .

マルチリンク機構1は、狭義の可変圧縮比機構である。マルチリンク機構1は、アッパリンク11、ロアリンク12、及び制御リンク13を有する。アッパリンク11及びロアリンク12は、内燃機関のシリンダブロックのシリンダ内を往復運動するピストン100と、クランクシャフト101とを連結する。アッパリンク11の上端部は、ピストンピン110を介して回転自在にピストン1に連結される。アッパリンク11の下端部は、連結ピン111を介して回転自在にロアリンク12の一端に連結される。ロアリンク12には、クランクピン120を介してクランクシャフト101が回転自在に連結される。制御リンク13の一端は、連結ピン130を介して回転自在にロアリンク12の他端に連結される。制御リンク13の他端は第１制御軸2に回転自在に連結される。 The multi-link mechanism 1 is a narrowly defined variable compression ratio mechanism. The multi-link mechanism 1 has an upper link 11, a lower link 12 and a control link 13. The upper link 11 and the lower link 12 connect a crankshaft 101 and a piston 100 that reciprocates in the cylinders of the cylinder block of the internal combustion engine. The upper end of upper link 11 is rotatably connected to piston 1 via piston pin 110 . The lower end of upper link 11 is rotatably connected to one end of lower link 12 via connecting pin 111 . A crankshaft 101 is rotatably connected to the lower link 12 via a crankpin 120 . One end of control link 13 is rotatably connected to the other end of lower link 12 via connecting pin 130 . The other end of control link 13 is rotatably connected to first control shaft 2 .

第１制御軸2は、マルチリンク機構1の姿勢を制御する。第１制御軸2は、軸本体部20、第１アーム部21、第２アーム部22、第１偏心軸部23、及び第２偏心軸部24を有する。軸本体部20は、内燃機関の内部でクランクシャフト101の軸線に対して略平行に延び、内燃機関本体に回転自在に支持される。第１アーム部21の一端は軸本体部20に固定され、第１アーム部21の他端には第１偏心軸部23が固定される。第１偏心軸部23には、制御リンク13の他端が回転自在に連結される。第２アーム部22の一端は軸本体部20に固定され、第２アーム部22の他端には第２偏心軸部24が固定される。エンジンブロック内には、第２アーム部22と当接し、第１制御軸2の回動可能範囲を規制する高圧縮比側ストッパ（第1ストッパ部に相当）及び低圧縮比側ストッパ（第2ストッパ部に相当）を有する。 The first control shaft 2 controls the attitude of the multi-link mechanism 1 . The first control shaft 2 has a shaft body portion 20 , a first arm portion 21 , a second arm portion 22 , a first eccentric shaft portion 23 and a second eccentric shaft portion 24 . The shaft body portion 20 extends substantially parallel to the axis of the crankshaft 101 inside the internal combustion engine and is rotatably supported by the internal combustion engine body. One end of the first arm portion 21 is fixed to the shaft body portion 20 and the other end of the first arm portion 21 is fixed to the first eccentric shaft portion 23 . The other end of the control link 13 is rotatably connected to the first eccentric shaft portion 23 . One end of the second arm portion 22 is fixed to the shaft body portion 20 and the other end of the second arm portion 22 is fixed to the second eccentric shaft portion 24 . Inside the engine block are a high compression ratio side stopper (corresponding to a first stopper portion) and a low compression ratio side stopper (second (equivalent to the stopper portion).

アクチュエータ3は、第１制御軸2を駆動する。アクチュエータ3は、ハウジング30（図２参照）、駆動ユニット31、第２制御軸32、及びアクチュエータリンク（連結リンク）33を有する。 Actuator 3 drives first control shaft 2 . The actuator 3 has a housing 30 (see FIG. 2), a drive unit 31, a second control shaft 32, and an actuator link (connection link) 33.

ハウジング30は、アルミニウム合金により形成される。図５に示すように、ハウジング30は、制御軸収容孔301、減速機収容室302、アーム収容室303、第１開口部304A、第２開口部304B、及び第3開口部304Cを有する。制御軸収容孔301は、略円筒状であり、z軸方向に延びてハウジング30を貫通する。制御軸収容孔301は、第１軸収容部301A、第２軸収容部301Bを有する。第１軸収容部301Aの径は、第２軸収容部301Bの径より大きい。 Housing 30 is made of an aluminum alloy. As shown in FIG. 5, the housing 30 has a control shaft accommodation hole 301, a reduction gear accommodation chamber 302, an arm accommodation chamber 303, a first opening 304A, a second opening 304B, and a third opening 304C. The control shaft housing hole 301 has a substantially cylindrical shape, extends in the z-axis direction, and penetrates the housing 30 . The control shaft housing hole 301 has a first shaft housing portion 301A and a second shaft housing portion 301B. The diameter of the first shaft housing portion 301A is larger than the diameter of the second shaft housing portion 301B.

減速機収容室302は、制御軸収容孔301と略同じ軸線を有する円筒状であり、z軸方向に延びる。減速機収容室302のz軸負方向側は、第１開口部304Aとしてハウジング30の外部に開口する。減速機収容室302のz軸正方向側には第１隔壁305Aがある。第１隔壁305Aを制御軸収容孔301（第１軸収容部301A）が貫通する。第１隔壁305Aにおける第１軸収容部301Aの周囲（ボス部）を含む部分や、第１隔壁305Aにおけるy軸負方向側の端であって減速機収容室302の内周面に連続する部分は、（第１隔壁305Aの本体部から）z軸負方向に突出した形状の肉厚部である。 The speed reducer housing chamber 302 has a cylindrical shape having substantially the same axis as the control shaft housing hole 301 and extends in the z-axis direction. The z-axis negative direction side of the speed reducer housing chamber 302 opens to the outside of the housing 30 as a first opening 304A. A first partition 305A is provided on the z-axis positive direction side of the speed reducer housing chamber 302 . The control shaft housing hole 301 (first shaft housing portion 301A) passes through the first partition wall 305A. A portion of the first partition 305A including the periphery (boss portion) of the first shaft accommodating portion 301A, and a portion of the first partition 305A on the y-axis negative direction side and continuing to the inner peripheral surface of the reduction gear accommodating chamber 302 is a thick portion protruding in the z-axis negative direction (from the main body portion of the first partition 305A).

アーム収容室303は、第１隔壁305Aを挟んで減速機収容室302のz軸正方向側に隣接する。アーム収容室303は、z軸負方向側を第１隔壁305Aにより画され、z軸正方向側を第２隔壁305Bにより画され、x軸負方向側を第3隔壁305Cにより画され（図６参照）、y軸正方向側を第4隔壁305Dにより画され、y軸負方向側を第5隔壁305Eにより画される。アーム収容室303を画する第１隔壁305Aの面及び第２隔壁305Bの面は、xy平面と略平行である。図６に示すように、アーム収容室303を画する第5隔壁305Eの面は、xz平面と略平行である。第２隔壁305Bを制御軸収容孔301（第２軸収容部301B）が貫通する。制御軸収容孔301のz軸正方向側は、第２開口部304Bとしてハウジング30の外部に開口する。アーム収容室303のx軸正方向側は、第3開口部304Cとしてハウジング30の外部に開口する。第3開口部304Cは、x軸正方向側から見て、矩形状であり、y軸方向に延びる長辺とz軸方向に延びる短辺を有する。 The arm housing chamber 303 is adjacent to the speed reducer housing chamber 302 on the z-axis positive direction side with the first partition 305A interposed therebetween. The arm housing chamber 303 is defined by a first partition 305A on the negative z-axis side, by a second partition 305B on the positive z-axis side, and by a third partition 305C on the negative x-axis side (FIG. 6). ), the y-axis positive direction side is defined by the fourth partition wall 305D, and the y-axis negative direction side is defined by the fifth partition wall 305E. The plane of the first partition 305A and the plane of the second partition 305B that define the arm housing chamber 303 are substantially parallel to the xy plane. As shown in FIG. 6, the plane of the fifth partition wall 305E that defines the arm housing chamber 303 is substantially parallel to the xz plane. The control shaft housing hole 301 (second shaft housing portion 301B) passes through the second partition wall 305B. The positive direction side of the z-axis of the control shaft housing hole 301 opens to the outside of the housing 30 as a second opening 304B. The x-axis positive direction side of the arm housing chamber 303 opens to the outside of the housing 30 as a third opening 304C. The third opening 304C has a rectangular shape when viewed from the positive x-axis direction, and has long sides extending in the y-axis direction and short sides extending in the z-axis direction.

ハウジング30の第3開口部304Cの周囲は、内燃機関本体の部材（シリンダブロック）にボルトで固定される。図６に示すように、アーム収容室303は、第3開口部304Cを介して、シリンダブロック（クランクケース14）の内部に連通しており、クランクケース14の下部に設けられた油溜まりであるオイルパン15にも連通する。クランクケース14においてアーム収容室303に連続する部分は、アーム収容室303から離れるにつれて徐々にオイルパン15に近づくように傾斜する面140を有する。 The periphery of the third opening 304C of the housing 30 is bolted to a member (cylinder block) of the internal combustion engine body. As shown in FIG. 6, the arm housing chamber 303 communicates with the inside of the cylinder block (crankcase 14) through a third opening 304C, and is an oil reservoir provided in the lower portion of the crankcase 14. It also communicates with the oil pan 15 . A portion of the crankcase 14 that continues to the arm housing chamber 303 has a surface 140 that slopes toward the oil pan 15 as it moves away from the arm housing chamber 303 .

図３に示すように、駆動ユニット31は、電動機31A及び減速機31Bを有する。電動機31Aは、ブラシレスモータであり、図５に示すように、第１ケーシング310A、第２ケーシング310B、出力軸311、ロータ312及びコイル313を有する。第１ケーシング310Aは、第２ケーシング310Bにボルトで固定される。第２ケーシング310Bは、ハウジング30の第１開口部304Aの周囲にボルトで固定される。第２ケーシング310Bとハウジング30との間は、シール部材35Bによって封止される。出力軸311は、軸受34A,34Bを介してそれぞれ第１,第２ケーシング310A,310Bに回転可能に支持される。コイル313は第１ケーシング310Aの内周に固定される。ロータ312は、出力軸311に固定され、コイル313の内側に回転自在に設けられる。第２ケーシング310Bと出力軸311との間は、シール部材35Aによって封止される。 As shown in FIG. 3, the drive unit 31 has an electric motor 31A and a reduction gear 31B. The electric motor 31A is a brushless motor, and has a first casing 310A, a second casing 310B, an output shaft 311, a rotor 312 and coils 313, as shown in FIG. The first casing 310A is bolted to the second casing 310B. A second casing 310B is bolted around the first opening 304A of the housing 30 . A space between the second casing 310B and the housing 30 is sealed by a seal member 35B. The output shaft 311 is rotatably supported by first and second casings 310A and 310B via bearings 34A and 34B, respectively. Coil 313 is fixed to the inner circumference of first casing 310A. Rotor 312 is fixed to output shaft 311 and rotatably provided inside coil 313 . A space between the second casing 310B and the output shaft 311 is sealed by a seal member 35A.

図５に示すように、減速機31Bは、ハウジング30の減速機収容室302に収容される。減速機31Bは、波動歯車装置（波動歯車減速機）である。図３に示すように、減速機31Bは、第１サーキュラスプライン314、第２サーキュラスプライン315、フレックススプライン316、及びウェーブジェネレータ（波動発生器）317を有する。第１サーキュラスプライン314は、内周に複数の内歯が形成された円環状の出力軸部材である。第２サーキュラスプライン315は、内周に複数の内歯が形成された円環状の固定軸部材であり、第２スラストプレート318Bを介して電動機31Aの第２ケーシング310Bにボルトで固定される。ウェーブジェネレータ317は、楕円形状の外周面を有する入力軸部材であり、電動機31Aの出力軸311に固定され、出力軸311によって回転駆動される。ウェーブジェネレータ317（減速機31B）の回転軸線319は、出力軸311の回転軸線と略一致する。ウェーブジェネレータ317の軸方向一方側（z軸負方向側）は、ウェーブジェネレータ317の軸方向に延びた筒状部317aの外周との間において、軸受34Cを介して電動機31Aの第２ケーシング310Bに回転自在に支持される。フレックススプライン316は、撓み変形可能な薄肉円筒状であり、外周面に複数の外歯を有する。この外歯の数は、第１サーキュラスプライン314の内歯の数と同じであり、第２サーキュラスプライン315の内歯の数より2つだけ少ない。フレックススプライン316の軸方向一方側（z軸正方向側）は、第１サーキュラスプライン314の内側に配置され、その外歯が第１サーキュラスプライン314の内歯に噛合する。フレックススプライン316の軸方向他方側（z軸負方向側）は、第２サーキュラスプライン315の内側に配置される。ウェーブジェネレータ317の楕円形状の外周面（上記楕円の長軸の延長と重なる2カ所）はフレックススプライン316の内周面の一部に沿って摺動する。撓み変形するフレックススプライン316の外歯の一部（上記2カ所）が第２サーキュラスプライン315の内歯に噛合する。 As shown in FIG. 5, the speed reducer 31B is housed in the speed reducer housing chamber 302 of the housing 30. As shown in FIG. The reducer 31B is a wave gear device (wave gear reducer). As shown in FIG. 3, the speed reducer 31B has a first circular spline 314, a second circular spline 315, a flexspline 316, and a wave generator 317. FIG. The first circular spline 314 is an annular output shaft member having a plurality of internal teeth formed on its inner periphery. The second circular spline 315 is an annular fixed shaft member having a plurality of internal teeth formed on its inner periphery, and is fixed to the second casing 310B of the electric motor 31A with bolts via a second thrust plate 318B. The wave generator 317 is an input shaft member having an elliptical outer peripheral surface, is fixed to the output shaft 311 of the electric motor 31A, and is rotationally driven by the output shaft 311. As shown in FIG. A rotation axis 319 of the wave generator 317 (reduction gear 31B) substantially coincides with the rotation axis of the output shaft 311 . One axial side (z-axis negative direction side) of the wave generator 317 is connected to the second casing 310B of the electric motor 31A via the bearing 34C between the outer circumference of the cylindrical portion 317a extending in the axial direction of the wave generator 317. It is rotatably supported. The flexspline 316 has a thin cylindrical shape that is flexible and has a plurality of external teeth on its outer peripheral surface. This number of external teeth is the same as the number of internal teeth of the first circular spline 314 and is two less than the number of internal teeth of the second circular spline 315 . One axial side (z-axis positive direction side) of the flexspline 316 is arranged inside the first circular spline 314 , and its external teeth mesh with the internal teeth of the first circular spline 314 . The other axial side (z-axis negative direction side) of the flexspline 316 is arranged inside the second circular spline 315 . The elliptical outer peripheral surface of the wave generator 317 (at two places overlapping with the extension of the long axis of the ellipse) slides along part of the inner peripheral surface of the flexspline 316 . A portion of the external teeth of the flexspline 316 that bends and deforms (the above two locations) meshes with the internal teeth of the second circular spline 315 .

第２制御軸32は、軸本体部32A及びアーム32Bを有する。図５に示すように、軸本体部32Aは、ハウジング30の制御軸収容孔301に収容される。軸本体部32Aは、その回転軸線320の方向の一端から他端に（z軸正方向に）向かって順に、固定用フランジ321、第１ジャーナル部322、固定部323、第２ジャーナル部324及びロータ設置部326を一体に有する。各部322～326は、上記一端から他端に向かって順に、径が小さくなる。例えば、第１ジャーナル部322よりも固定部323のほうが、径が小さい。第１ジャーナル部322は第１軸収容部301Aに収容され、第２ジャーナル部324は第２軸収容部301Bに収容される。軸本体部32Aは、ジャーナル部322,324を介してハウジング30に回転自在に支持される。固定用フランジ321は、回転軸線320に対し径方向外側に広がる。固定用フランジ321は、第１スラストプレート318Aを介して、減速機31Bの第１サーキュラスプライン314にボルトで固定される。第２制御軸32の回転軸線320は、減速機31B（ウェーブジェネレータ317）の回転軸線319と略一致する。軸本体部32Aの上記一端（z軸負方向端）には、凹部328が開口する。凹部328は、上記一端から他端に（z軸正方向に）向かって径が徐々に小さくなる円錐状であり、その軸線は回転軸線320と略一致する。凹部328は、第１ジャーナル部322の内部まで形成されている。固定用フランジ321は、軸本体部32Aの上記一端における凹部328の開口部の周りに広がる。 The second control shaft 32 has a shaft body portion 32A and an arm 32B. As shown in FIG. 5, the shaft body portion 32A is housed in the control shaft housing hole 301 of the housing 30. As shown in FIG. The shaft body portion 32A has a fixing flange 321, a first journal portion 322, a fixing portion 323, a second journal portion 324 and a It has a rotor installation part 326 integrally. The diameters of the portions 322 to 326 decrease in order from one end to the other end. For example, the fixed portion 323 has a smaller diameter than the first journal portion 322 . The first journal portion 322 is housed in the first shaft housing portion 301A, and the second journal portion 324 is housed in the second shaft housing portion 301B. The shaft body portion 32A is rotatably supported by the housing 30 via journal portions 322,324. The fixing flange 321 extends radially outward with respect to the rotation axis 320 . The fixing flange 321 is bolted to the first circular spline 314 of the speed reducer 31B via the first thrust plate 318A. A rotation axis 320 of the second control shaft 32 substantially coincides with a rotation axis 319 of the speed reducer 31B (wave generator 317). A concave portion 328 opens at the one end (z-axis negative direction end) of the shaft body portion 32A. The concave portion 328 has a conical shape whose diameter gradually decreases from one end to the other end (in the positive direction of the z-axis), and its axis substantially coincides with the rotation axis 320 . The recess 328 is formed up to the inside of the first journal portion 322 . The fixing flange 321 extends around the opening of the recess 328 at the one end of the shaft main body 32A.

図５，６に示すように、アーム32Bは、軸本体部32Aの回転軸線320に対して径方向に延びる。軸本体部32Aは、アーム32Bを介してアクチュエータリンク33に連結される。アーム32B（軸本体部32A）は、アクチュエータリンク33を介してマルチリンク機構1に連係する。具体的には、アーム32Bは、軸本体部32Aとは別体（別部品として分離可能）である。軸本体部32Aにおけるジャーナル部322,324に挟まれる固定部323には、アーム32Bの一端が固定される。上記一端は、円筒状の第１固定用孔327Aが貫通する大径部である。第１固定用孔327Aには固定部323が圧入固定される。アーム32Bの他端は、円筒状の第２固定用孔327Bが貫通する小径部である。上記他端は、軸本体部32Aの回転軸線320に対して径方向向外側に、回転軸線320から離れる（突出する）ように延びる。第２固定用孔327Bには連結ピン330が回転自在に嵌まる。 As shown in FIGS. 5 and 6, the arm 32B extends radially with respect to the rotation axis 320 of the shaft body portion 32A. The shaft body portion 32A is connected to the actuator link 33 via the arm 32B. Arm 32B (shaft main body 32A) is linked to multi-link mechanism 1 via actuator link 33. As shown in FIG. Specifically, the arm 32B is a separate body (separable as a separate component) from the shaft body portion 32A. One end of the arm 32B is fixed to the fixing portion 323 sandwiched between the journal portions 322 and 324 of the shaft body portion 32A. The one end is a large-diameter portion through which a cylindrical first fixing hole 327A penetrates. The fixing portion 323 is press-fitted into the first fixing hole 327A. The other end of the arm 32B is a small diameter portion through which a cylindrical second fixing hole 327B penetrates. The other end extends radially outward with respect to the rotation axis 320 of the shaft body portion 32A so as to separate (project) from the rotation axis 320. As shown in FIG. A connecting pin 330 is rotatably fitted in the second fixing hole 327B.

アクチュエータリンク33は、レバー形状であり、湾曲した湾曲部33Aと、略直線状の直線部33Bを有する。アクチュエータリンク33における湾曲部33Aの側の一端は、連結ピン330を介して、回転自在にアーム32Bの上記他端に連結される。具体的には、アクチュエータリンク33の上記一端は、二股に分岐しており、2つの分岐部331A,331Bを有する。各分岐部331A,331Bを第２固定用孔332が貫通し、これらの第２固定用孔332に連結ピン330の両端が圧入固定される。アクチュエータリンク33における直線部33Bの側の他端は、回転自在に第１制御軸2（第２偏心軸部24）に連結される。アーム32B及びアクチュエータリンク33（湾曲部33A）の一部は、ハウジング30のアーム収容室303に収容される。図２，４，６に示すように、アクチュエータリンク33の残りの一部は、第3開口部304Cを通ってハウジング30の内燃機関のクランクケースの内部に突出する。 The actuator link 33 is lever-shaped and has a curved portion 33A and a substantially straight straight portion 33B. One end of the actuator link 33 on the curved portion 33A side is rotatably connected to the other end of the arm 32B via a connecting pin 330. As shown in FIG. Specifically, the one end of the actuator link 33 is bifurcated and has two branch portions 331A and 331B. A second fixing hole 332 passes through each of the branch portions 331A and 331B, and both ends of the connecting pin 330 are press-fitted into these second fixing holes 332 and fixed. The other end of the actuator link 33 on the linear portion 33B side is rotatably connected to the first control shaft 2 (second eccentric shaft portion 24). A part of the arm 32B and the actuator link 33 (the curved portion 33A) is accommodated in the arm accommodation chamber 303 of the housing 30. As shown in FIG. As shown in FIGS. 2, 4 and 6, the remaining portion of the actuator link 33 protrudes into the internal combustion engine crankcase of the housing 30 through the third opening 304C.

第２制御軸32は、駆動ユニット31から伝達される動力により回転することで第１制御軸2を駆動し、可変圧縮比機構（マルチリンク機構1）の姿勢を変化させる。すなわち、減速機31Bは、電動機31Aの出力軸311の回転数を減速して第２制御軸32に伝達する。第２制御軸32には、減速機31Bを介して電動機31Aからトルクが伝達される。このトルクにより、第２制御軸32が回転し、その回転位置が変更される。第２制御軸32の回転位置が変更されると、アクチュエータリンク33を介して第１制御軸2が回転し、制御リンク13の位置が移動する。これにより、ロアリンク12の姿勢が変化し、ピストン100のシリンダ内におけるストローク位置（上死点位置）やストローク量を変化させる。これに伴って機関圧縮比が連続的に変更される。図６中の実線で示すアクチュエータリンク位置は、低圧縮比状態を表し、図６中の点線で示すアクチュエータリンク位置は、高圧縮比状態を表す。 The second control shaft 32 rotates by power transmitted from the drive unit 31 to drive the first control shaft 2 and change the attitude of the variable compression ratio mechanism (multi-link mechanism 1). That is, the reduction gear 31B reduces the rotational speed of the output shaft 311 of the electric motor 31A and transmits it to the second control shaft 32 . Torque is transmitted to the second control shaft 32 from the electric motor 31A via the reduction gear 31B. This torque rotates the second control shaft 32 and changes its rotational position. When the rotational position of the second control shaft 32 is changed, the first control shaft 2 rotates via the actuator link 33 and the position of the control link 13 moves. As a result, the posture of the lower link 12 changes, thereby changing the stroke position (top dead center position) and stroke amount of the piston 100 in the cylinder. Accordingly, the engine compression ratio is continuously changed. The actuator link position indicated by the solid line in FIG. 6 represents the low compression ratio state, and the actuator link position indicated by the dotted line in FIG. 6 represents the high compression ratio state.

図３，５に示すように、センサ4は、第２制御軸32の回転角度位置を検出する回転角センサ41、及び電動機31Aの出力軸311の回転角度位置を検出するレゾルバ42を有する。回転角センサ41は、ロータ410及びステータ411を有する。ロータ410は、第２制御軸32の軸本体部32Aにおけるロータ設置部326に固定される。ステータ411は、ハウジング30の（z軸正方向側の）第２開口部304Bの周囲に、シール部材35Cを介してボルトで固定される。ロータ410はステータ411の内側に回転自在に設けられる。ステータ411の一側面をプレート412が覆う。プレート412は、シール部材35Dを介してボルトでステータ411に固定される。 As shown in FIGS. 3 and 5, the sensor 4 has a rotation angle sensor 41 that detects the rotation angle position of the second control shaft 32, and a resolver 42 that detects the rotation angle position of the output shaft 311 of the electric motor 31A. Rotation angle sensor 41 has rotor 410 and stator 411 . The rotor 410 is fixed to the rotor mounting portion 326 of the shaft body portion 32A of the second control shaft 32. As shown in FIG. The stator 411 is bolted around the second opening 304B (on the positive side of the z-axis) of the housing 30 via a seal member 35C. Rotor 410 is rotatably provided inside stator 411 . A plate 412 covers one side of the stator 411 . Plate 412 is fixed to stator 411 with bolts via seal member 35D.

コントロールユニット5は、クランク角センサや機関負荷センサ、水温センサ、スロットルバルブ開度センサなどのセンサ類から入力される情報に基づき現在の内燃機関の運転状態を検出し、点火プラグの点火時期等の制御を行う。また、コントロールユニット5は、電動機31A（のコイル313）、回転角センサ41（のステータ411）、及びレゾルバ42と電気的に接続されている。コントロールユニット5は、回転角センサ41やレゾルバ42から入力される情報に基づき演算処理を行い、電動機31Aへ制御電流を出力する。これにより電動機31Aの正逆回転を制御することで、内燃機関の実圧縮比を低圧縮比と高圧縮比との間で可変制御する。 The control unit 5 detects the current operating state of the internal combustion engine based on information input from sensors such as a crank angle sensor, engine load sensor, water temperature sensor, throttle valve opening sensor, etc. control. Also, the control unit 5 is electrically connected to the electric motor 31A (the coil 313 thereof), the rotation angle sensor 41 (the stator 411 thereof), and the resolver . The control unit 5 performs arithmetic processing based on information input from the rotation angle sensor 41 and the resolver 42, and outputs a control current to the electric motor 31A. By controlling the forward and reverse rotation of the electric motor 31A, the actual compression ratio of the internal combustion engine is variably controlled between a low compression ratio and a high compression ratio.

図７は、実施形態１の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの第２制御軸の回転角とトルクとの関係を表す特性図である。横軸に第２制御軸32の回転角度をとり、縦軸左側にトルクを、縦軸右側にリンク減速比を取る。図７中の上に凸で示す太い実線は入力トルク、すなわち電動機31Aの出力軸311に作用するトルクを示し、図７中の下に凸の点線はリンク減速比を示し、図７中の一定の実線はモータ軸フリクショントルクを表す。
ここで入力を、エンジン本体側から伝達される燃焼荷重がアクチュエータの電動機31Aの出力軸311に作用するトルクと定義し、第１制御軸2の軸本体部20に作用するトルクをTcs1と定義し、図１の第１制御軸2と第2制御軸32の間のリンク減速比をR_Linkと定義し、アクチュエータ内の減速機31Bの減速比をR_hdと定義し、アクチュエータ内の減速機31Bの減速効率をηと定義したとき、下記のように表される。
入力＝Tcs1／（R_Link×R_hd×η）
この入力が、図７の上に凸で示す実線の特性である。すなわち、同じトルクをエンジン側からアクチュエータ側に作用させた場合であっても、リンク機構の各リンクが成す角によって、アクチュエータ側に伝達されるトルクが変化する。言い換えると、リンク機構の作動状態に応じてトルク伝達率が変化する。このトルク伝達率をリンク減速比と定義している。このリンク減速比によって、入力トルクは上に凸の特性を示す。 FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the torque and the rotation angle of the second control shaft of the actuator of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of the first embodiment. The horizontal axis represents the rotation angle of the second control shaft 32, the left vertical axis represents the torque, and the right vertical axis represents the link reduction ratio. The thick solid line convex upward in FIG. 7 indicates the input torque, that is, the torque acting on the output shaft 311 of the electric motor 31A, and the dotted line convex downward in FIG. The solid line in represents the motor shaft friction torque.
Here, the input is defined as the torque acting on the output shaft 311 of the electric motor 31A of the actuator from the combustion load transmitted from the engine body, and the torque acting on the shaft body 20 of the first control shaft 2 is defined as Tcs1. , the link reduction ratio between the first control shaft 2 and the second control shaft 32 in FIG. When the efficiency is defined as η, it is expressed as follows.
Input = Tcs1/(R_Link x R_hd x η)
This input is the characteristic of the solid line indicated by the convex upper part of FIG. That is, even when the same torque is applied from the engine side to the actuator side, the torque transmitted to the actuator side changes depending on the angle formed by each link of the link mechanism. In other words, the torque transmission rate changes according to the operating state of the link mechanism. This torque transmission rate is defined as the link speed reduction ratio. Due to this link speed reduction ratio, the input torque exhibits an upwardly convex characteristic.

一方アクチュエータの電動機31Aの出力軸311には、シール部材35A、軸受34A,34Bが設けられており、それらのフリクションを合算した値がモータ軸フリクションであり、T_oilseal＋Σ（Tbrg）＋T_hdとなる。T_oilsealはオイルシールフリクション、Tbrgはベアリングフリクション、Σ（Tbeg）はモータ軸に設けられた複数のベアリングのフリクションの合算値、T_hdは減速機31Bの入力軸フリクションを示す。これら各フリクションを総称して抵抗部とも記載する。この抵抗部のトルクがMOTOR軸フリクショントルクであり、図７に横方向に伸びる直線で示す特性である。 On the other hand, the output shaft 311 of the electric motor 31A of the actuator is provided with a seal member 35A and bearings 34A and 34B, and the sum of the frictions thereof is the motor shaft friction, which is T_oilseal+Σ(Tbrg)+T_hd. T_oilseal is the oil seal friction, Tbrg is the bearing friction, Σ(Tbeg) is the total friction value of the multiple bearings provided on the motor shaft, and T_hd is the input shaft friction of the speed reducer 31B. Each of these frictions is also generically described as a resistance portion. The torque of this resistance portion is the motor shaft friction torque, and the characteristic is indicated by the straight line extending in the horizontal direction in FIG.

実施形態１では、全運転領域を考慮した際の最大負荷条件における出力軸311への入力トルクが出力軸311のフリクションより小さくなるようなリンク比を取る範囲に高圧縮比側及び低圧縮比側ストッパを配置させる。具体的には、以下関係式が成立する範囲にストッパを配置する。具体的には、図７のハッチングで示す領域（入力トルクがMOTOR軸フリクションを下回る範囲）にストッパを配置する。
Tcs1/（RLink×R_hd×η）≦T_oilseal＋Σ（Tbrg）＋T_hd In the first embodiment, the high compression ratio side and the low compression ratio side are set in a range in which the input torque to the output shaft 311 under the maximum load condition when considering the entire operating range is smaller than the friction of the output shaft 311. Place the stopper. Specifically, the stopper is arranged in a range where the following relational expression holds. Specifically, the stopper is arranged in the hatched area in FIG. 7 (the range in which the input torque falls below the motor shaft friction).
Tcs1/(RLink×R_hd×η)≦T_oilseal+Σ(Tbrg)+T_hd

実施形態１では、上記の関係を満たす位置にストッパを配置することで、高/低圧縮比保持時に、フリクションによってアクチュエータの作動位置を保持することが可能となり、保持電流（消費電力）を低減できる。また、エンジン始動時、及びエンジンを信号待ち等の車両停車時に一時的に停止するアイドルストップ制御において、アイドルストップ状態からのエンジン再始動時のクランキングにおける入力でも圧縮比が変化しない。よって、圧縮比の安定性が向上する。加えて、エンジン始動時のバッテリ電圧低下によりアクチュエータが駆動不可状態となっても、圧縮比を保持できる。よって、無給電状態でも安定した圧縮比保持が可能となり、始動後の圧縮比調整が不要となる。 In the first embodiment, by arranging the stopper at a position that satisfies the above relationship, it becomes possible to maintain the operating position of the actuator by friction when the high/low compression ratio is maintained, and the holding current (power consumption) can be reduced. . Also, in the idle stop control that temporarily stops the engine when the engine is started and when the vehicle is stopped such as waiting for a traffic light, the compression ratio does not change even when the cranking input is performed when the engine is restarted from the idle stop state. Therefore, the stability of the compression ratio is improved. In addition, the compression ratio can be maintained even if the actuator becomes inoperable due to a drop in battery voltage when the engine is started. Therefore, it is possible to stably maintain the compression ratio even in a non-powered state, eliminating the need for compression ratio adjustment after starting.

以上説明したように、実施形態１にあっては、下記に列挙する作用効果が得られる。
（１）内燃機関の可変圧縮比機構に連携し、姿勢を変更することで可変圧縮比機構の圧縮比を可変するマルチリンク機構1及びアクチュエータリンク33（リンク機構）と、
回転することでマルチリンク機構1及びアクチュエータリンク33の姿勢を変更する第1制御軸2及び第2制御軸32（制御軸）と、
出力軸311（モータ軸）を有する電動機31A（電動モータ）と、
出力軸311の回転を減速して第1制御軸2に伝達する減速機31Bと、
第1制御軸2の回転範囲を規制するストッパと、
出力軸311の回転に対して回転を阻害する抵抗部と、
を備え、
マルチリンク機構1及びアクチュエータリンク33は、
アクチュエータリンク33及び減速機31Bを通じて可変圧縮比機構から出力軸311に作用するトルクがアクチュエータリンク33の姿勢によって変化するものであって、
第1制御軸2及び第2制御軸32の回転範囲のうちの両端が、アクチュエータリンク33及び減速機31Bを通じて可変圧縮比機構から出力軸311に作用するトルクによりも抵抗部による出力軸311の回転位置を保持するトルクが大きくなるように構成されている。
よって、高/低圧縮比保持時に、フリクションによってアクチュエータの作動位置を保持することが可能となり、保持電流（消費電力）を低減できる。また、第1制御軸2及び第2制御軸32が回転範囲のうちの両端に位置する場合、内燃機関が停止状態であっても、圧縮比を保持することが可能となり、始動時のクランキングによる入力によって圧縮比が変化することがなく、安定した制御を実現できる。さらに、第1制御軸2及び第2制御軸32が回転範囲のうちの両端に位置する場合、機関停止時における圧縮比を予め把握することが可能となり、内燃機関を始動する際、圧縮比を絶対角センサ等で検知する必要がない。よって、絶対角センサ等を廃止できる。 As described above, in Embodiment 1, the effects listed below are obtained.
(1) A multi-link mechanism 1 and an actuator link 33 (link mechanism) that cooperate with a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine and change the compression ratio of the variable compression ratio mechanism by changing the posture;
a first control shaft 2 and a second control shaft 32 (control shafts) that change the postures of the multi-link mechanism 1 and the actuator link 33 by rotating;
an electric motor 31A (electric motor) having an output shaft 311 (motor shaft);
a reducer 31B that reduces the rotation of the output shaft 311 and transmits it to the first control shaft 2;
a stopper that regulates the rotation range of the first control shaft 2;
a resistance portion that inhibits rotation of the output shaft 311;
with
The multi-link mechanism 1 and the actuator link 33 are
The torque acting on the output shaft 311 from the variable compression ratio mechanism through the actuator link 33 and the speed reducer 31B changes depending on the attitude of the actuator link 33,
Both ends of the rotation range of the first control shaft 2 and the second control shaft 32 are rotated by the resistance portion due to the torque acting on the output shaft 311 from the variable compression ratio mechanism through the actuator link 33 and the speed reducer 31B. It is configured so that the torque for holding the position is increased.
Therefore, when the high/low compression ratio is maintained, the operating position of the actuator can be maintained by friction, and the holding current (power consumption) can be reduced. Further, when the first control shaft 2 and the second control shaft 32 are positioned at both ends of the rotation range, it is possible to maintain the compression ratio even when the internal combustion engine is in a stopped state. Stable control can be achieved without changing the compression ratio due to the input from Furthermore, when the first control shaft 2 and the second control shaft 32 are positioned at both ends of the rotation range, it is possible to know in advance the compression ratio when the engine is stopped. There is no need to detect with an absolute angle sensor or the like. Therefore, an absolute angle sensor or the like can be eliminated.

（２）ストッパは、第1制御軸2及び第2制御軸32の回転範囲の一方側である第１ストッパ部と、他方側である第２ストッパ部を有し、
第１ストッパ部及び第２ストッパ部は、両方ともに第1制御軸2及び第2制御軸32の回転範囲のうち、アクチュエータリンク33及び減速機31Bを通じて可変圧縮比機構から出力軸311に作用するトルクによりも抵抗部による出力軸311の回転位置を保持するトルクが大きくなる位置にある。
よって、第1制御軸2及び第2制御軸32がストッパの位置にあるときは、フリクションによってアクチュエータの作動位置を確実に保持できる。
（３）抵抗部は、出力軸311の回転に対して摩擦力を発生させる摩擦部である。よって、簡単な構成で抵抗部を構成できる。
（４）実施形態１では、抵抗部として各フリクションの合計を用いたが、抵抗部として、電動機31Aのコギングトルク（非通電時に出力軸311を外部側から回転させるのに必要なトルク）として定義してもよい。この場合も、実施形態１と同様の作用効果が得られる。 (2) The stopper has a first stopper portion on one side of the rotation range of the first control shaft 2 and the second control shaft 32 and a second stopper portion on the other side,
Both the first stopper portion and the second stopper portion are controlled by the torque acting on the output shaft 311 from the variable compression ratio mechanism through the actuator link 33 and the speed reducer 31B within the rotation range of the first control shaft 2 and the second control shaft 32. , the torque for holding the rotational position of the output shaft 311 by the resistance portion is greater.
Therefore, when the first control shaft 2 and the second control shaft 32 are at the stopper positions, the operating position of the actuator can be reliably held by friction.
(3) The resistance portion is a friction portion that generates a frictional force against rotation of the output shaft 311 . Therefore, the resistance section can be configured with a simple configuration.
(4) In the first embodiment, the total friction is used as the resistance portion, but the resistance portion is defined as the cogging torque of the electric motor 31A (the torque required to rotate the output shaft 311 from the outside when the power is not supplied). You may Also in this case, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

（実施形態２）
図８は、実施形態２の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの第２制御軸の回転角とトルクとの関係を表す特性図である。実施形態１では、通常運転条件において入力されうる最大トルクの特性に基づいてストッパ配置領域を設定した。これに対し、実施形態２では、クランキング作動時の最大負荷条件におけるモータ軸への入力トルクが、抵抗部であるMOTOR軸フリクショントルクより小さくなるようなリンク比を取る範囲にストッパを配置させることを特徴とする。すなわち、エンジン始動時のようにオルタネータが作動していない状態では、極力電力消費を避けるほうが好ましく、通常運転状態であれば電力確保の懸念は低い。クランキング作動時の最大負荷条件に対応するだけであれば、比較的低めのトルクに対応可能となる。 (Embodiment 2)
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the torque and the rotation angle of the second control shaft of the actuator of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of the second embodiment. In the first embodiment, the stopper placement region is set based on the characteristics of the maximum torque that can be input under normal operating conditions. In contrast, in the second embodiment, the stopper is arranged in a range where the link ratio is such that the input torque to the motor shaft under the maximum load condition during cranking operation is smaller than the motor shaft friction torque, which is the resistance portion. characterized by That is, when the alternator is not operating, such as when the engine is started, it is preferable to avoid power consumption as much as possible. Relatively low torque can be accommodated if only the maximum load condition during cranking operation is met.

よって、エンジン始動時及びIDLE STOP再始動時のクランキングにおける入力が発生しても、電動機31Aを非通電状態のままで圧縮比が変化しない為、圧縮比安定性が向上するほか、始動時のバッテリ電圧低下によりアクチュエータが駆動不可状態でも圧縮比保持が可能となり、無給電状態でも安定した圧縮比保持が可能となり、始動後の圧縮比調整が不要となる。また、実施形態１よりも、より広い角度範囲でストッパ配置位置の成立範囲が広がる為、レイアウト自由度が向上し、アクチュエータのコンパクト化が可能となる。 Therefore, even if an input occurs during cranking when the engine is started or when the idle stop is restarted, the compression ratio does not change while the electric motor 31A remains in a non-energized state. The compression ratio can be maintained even when the actuator cannot be driven due to the battery voltage drop, and the compression ratio can be stably maintained even when no power is supplied, eliminating the need for compression ratio adjustment after startup. In addition, since the stopper placement position can be established over a wider angle range than in the first embodiment, the layout flexibility is improved and the actuator can be made compact.

（実施形態３）
図９は、実施形態３のアクチュエータリンクの拡大部分断面図である。図９中の実線で示すアクチュエータリンク位置は低圧縮比状態を表し、図９中の点線で示すアクチュエータリンク位置は高圧縮比状態を表す。アーム32Bは、回転軸線320側の外周に凸状に形成された高圧縮比側の回転ストッパ部32B2と、連結ピン330側の外周に形成された低圧縮比側の回転ストッパ部32B1とを有する。ハウジング30には、低圧縮比側の回転ストッパ部32B1及び高圧縮比側の回転ストッパ部32B2と当接することでアーム32Bの回転を規制する低圧縮比側の固定ストッパ部305F及び高圧縮比側の固定ストッパ部305Gと、を有する。 (Embodiment 3)
9 is an enlarged partial cross-sectional view of an actuator link of Embodiment 3. FIG. The actuator link position indicated by the solid line in FIG. 9 represents the low compression ratio state, and the actuator link position indicated by the dotted line in FIG. 9 represents the high compression ratio state. The arm 32B has a high compression ratio side rotation stopper portion 32B2 formed in a convex shape on the outer circumference on the rotation axis 320 side, and a low compression ratio side rotation stopper portion 32B1 formed on the outer circumference on the connecting pin 330 side. . The housing 30 includes a fixed stopper portion 305F on the low compression ratio side and a fixed stopper portion 305F on the high compression ratio side that restricts the rotation of the arm 32B by coming into contact with the rotation stopper portion 32B1 on the low compression ratio side and the rotation stopper portion 32B2 on the high compression ratio side. and a fixed stopper portion 305G.

実施形態１では、ストッパをエンジンブロック側に構成した。これに対し、実施形態３では、ストッパの各構成をアクチュエータ側のハウジング30に構成した点が異なる。ある例では、低圧縮比側ストッパはアクチュエータ側に設け、高圧縮比側ストッパはエンジン本体側に設けられていたが、高圧縮比側のリンク減速比が大きくなる為、エンジン本体側に伝達されるトルクも大きくなる。ストッパへ伝達されるトルクの増大により、ストッパの強度向上が必要となるが、ストッパサイズの肥大化を招き、重量の増加、レイアウト性の悪化を招く。そこで、実施形態３では、アクチュエータリンク33を介さないアクチュエータ側に高圧縮比側ストッパを配置することで、ストッパに作用するトルクを低減でき、ストッパサイズの小型化により、重量増加の抑制を図ることができる。 In Embodiment 1, the stopper is configured on the engine block side. On the other hand, the third embodiment differs in that each configuration of the stopper is configured in the housing 30 on the actuator side. In one example, the low compression ratio side stopper was provided on the actuator side, and the high compression ratio side stopper was provided on the engine body side. torque increases. An increase in the torque transmitted to the stopper makes it necessary to improve the strength of the stopper. Therefore, in the third embodiment, by arranging the high compression ratio side stopper on the actuator side not via the actuator link 33, the torque acting on the stopper can be reduced, and the weight increase can be suppressed by reducing the size of the stopper. can be done.

実施形態３では、コントールユニットが、エンジンが停止するときに、第2制御軸32を低圧縮比になる方向に回転させて回転ストッパ32B1を固定ストッパ305Fに当接させるように制御する。このとき、回転ストッパ32B1と固定ストッパ305Fとが勢いよく当接すると、異音の原因や耐久性の低下を招くため、回転ストッパ32B1が固定ストッパ305Fに対して遠い角度よりも近い角度のほうが第2制御軸32の回転速度が遅くなるように制御する。具体的には、電動機32Aへ通電する駆動電流を、回転ストッパ32B1が固定ストッパ305Fに対して遠い角度よりも近い角度のほうがを低くなるように制御する。 In Embodiment 3, when the engine is stopped, the control unit rotates the second control shaft 32 in the direction of the low compression ratio and controls the rotation stopper 32B1 to contact the fixed stopper 305F. At this time, if the rotation stopper 32B1 and the fixed stopper 305F come into contact with each other forcefully, it will cause abnormal noise and decrease durability. 2 Control so that the rotation speed of the control shaft 32 is slowed down. Specifically, the drive current applied to the electric motor 32A is controlled so that the angle at which the rotation stopper 32B1 is close to the fixed stopper 305F is lower than the angle at which the rotation stopper 32B1 is far from the fixed stopper 305F.

ここで、回転ストッパ32B1と固定ストッパ305Fとの当接は、絶対角センサ等の値から制御してもよいし、角度センサ等を用いず、例えば電動機32Aの駆動電流が回転停止に伴い一気に上昇するような現象を検知して当接を検知してもよい。
尚、アクチュエータ内の温度やエンジン内の油温等に応じて、温度が低いほど駆動電流が大きくなるように制御することが望ましい。温度が低い場合、潤滑油の粘性抵抗が高く、各フリクションが大きくなるからである。 Here, the abutment between the rotation stopper 32B1 and the fixed stopper 305F may be controlled from the value of an absolute angle sensor or the like, or without using an angle sensor or the like, for example, the drive current of the electric motor 32A may suddenly increase as the rotation stops. The contact may be detected by detecting such a phenomenon that the contact occurs.
In addition, it is desirable to perform control so that the lower the temperature, the larger the drive current, depending on the temperature in the actuator, the oil temperature in the engine, and the like. This is because when the temperature is low, the viscous resistance of the lubricating oil is high and each friction is large.

以上説明したように、実施形態３では、下記の作用効果が得られる。
（５）可変圧縮比機構の圧縮比を可変する制御軸を回転させるアクチュエータ3と、
アクチュエータ3に設けられ、回転ストッパ32B1，32B2と固定ストッパ305F，305Gが当接することにより第2制御軸32の回転角度を規制するストッパと、
を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
可変圧縮比機構から出力軸311に作用するトルクがリンク機構の姿勢によって変化するものであり、
回転ストッパ32B1，32B2は、内燃機関が駆動状態から停止するときに、固定ストッパ305F，305Gに当接するストッパであり、
リンク機構は、回転ストッパ32B1，32B2の位置で作用するトルクが、他の位置で作用するトルクよりも小さく、
内燃機関が停止状態から始動するときに、回転ストッパ32B1を固定ストッパ305Fに当接させた状態で内燃機関を始動する。 As described above, in the third embodiment, the following effects are obtained.
(5) an actuator 3 that rotates a control shaft that varies the compression ratio of the variable compression ratio mechanism;
a stopper that is provided on the actuator 3 and regulates the rotation angle of the second control shaft 32 by contact between the rotation stoppers 32B1 and 32B2 and the fixed stoppers 305F and 305G;
An internal combustion engine control device for controlling an internal combustion engine comprising
The torque acting on the output shaft 311 from the variable compression ratio mechanism changes depending on the attitude of the link mechanism,
The rotation stoppers 32B1 and 32B2 are stoppers that come into contact with the fixed stoppers 305F and 305G when the internal combustion engine stops from the driving state.
In the link mechanism, the torque acting at the positions of the rotation stoppers 32B1 and 32B2 is smaller than the torque acting at other positions,
When the internal combustion engine is started from a stopped state, the internal combustion engine is started with the rotation stopper 32B1 in contact with the fixed stopper 305F.

このように、エンジン停止時に、低圧縮比側の回転ストッパ32B1と固定ストッパ305Fとを当接させた状態でエンジン停止するため、センサ等の学習時間を短縮できる。また、エンジン始動ごとに行われる初期化が可能となり、センサ検出誤差による圧縮比ズレを抑制できるほか、絶対角センサを廃止可能である。
そして、エンジン始動時には、低圧縮比側の回転ストッパ32B1と固定ストッパ305Fとが当接させた状態でクランキングを行う。これにより、特に絶対角センサ等で角度を検知していなくても、予め圧縮比に関する値が明確なため、エンジン始動時における圧縮比変換が不要となり、始動性が向上する。また、ストッパで固定される領域は、入力よりも抵抗部のトルクが大きい領域であるため、駆動電流を消費することなくストッパ位置を確保することができ、電力消費を抑制できる。 In this way, when the engine is stopped, the engine is stopped in a state in which the rotation stopper 32B1 on the low compression ratio side and the fixed stopper 305F are in contact with each other. In addition, it is possible to perform initialization each time the engine is started, suppress compression ratio deviation due to sensor detection error, and eliminate the absolute angle sensor.
Then, when the engine is started, cranking is performed in a state in which the rotation stopper 32B1 on the low compression ratio side and the fixed stopper 305F are in contact with each other. As a result, even if the angle is not detected by an absolute angle sensor or the like, the value related to the compression ratio is clear in advance. Therefore, the compression ratio conversion is not required when the engine is started, and the startability is improved. In addition, since the area fixed by the stopper is an area where the torque of the resistance portion is larger than the input, the stopper position can be secured without consuming drive current, and power consumption can be suppressed.

（６）内燃機関が駆動中において、回転ストッパを固定ストッパに当接状態を保持する制御を行ってもよい。例えば、低圧縮比状態と高圧縮比状態の２つの状態を切り替えることでエンジンを制御する場合、低圧縮比と高圧縮比の中間の位置で電動機32Aを通電させると必要がなく、消費電力を抑制できる。
（７）第2制御軸32の回転範囲において、回転ストッパ32B1,32B2が固定ストッパ305F,305Gに対して遠い角度よりも近い角度のほうが第2制御軸32の回転速度が遅くなるように制御する。これにより、異音の発生を抑制し、ストッパの耐久性を向上できる。
（８）第2制御軸32の回転速度を遅くする範囲におけるアクチュエータ3の電動機32Aへの駆動電流を温度が低いほど大きくする。よって、粘性抵抗が高くなっても確実にストッパを当接状態とすることができる。
（９）内燃機関が停止するときに、第2制御軸32の回転により可変圧縮比機構が低圧縮比になる方向に回転させて回転ストッパ32B1を固定ストッパ305Fに当接させる。よって、次回のエンジン始動時に低圧縮比でエンジン始動できるため、燃費を改善できる。 (6) Control may be performed to keep the rotation stopper in contact with the fixed stopper while the internal combustion engine is running. For example, when controlling the engine by switching between two states, a low compression ratio state and a high compression ratio state, if the electric motor 32A is energized at an intermediate position between the low compression ratio state and the high compression ratio state, there is no need and power consumption can be reduced. can be suppressed.
(7) In the rotation range of the second control shaft 32, the rotation speed of the second control shaft 32 is controlled to be slower when the rotation stoppers 32B1 and 32B2 are closer to the fixed stoppers 305F and 305G than when they are farther. . As a result, it is possible to suppress the occurrence of abnormal noise and improve the durability of the stopper.
(8) The drive current to the electric motor 32A of the actuator 3 in the range where the rotation speed of the second control shaft 32 is slowed down is increased as the temperature is lower. Therefore, even if the viscous resistance increases, the stopper can be brought into the abutment state without fail.
(9) When the internal combustion engine stops, the rotation of the second control shaft 32 causes the variable compression ratio mechanism to rotate in a direction in which the compression ratio becomes low, and the rotation stopper 32B1 contacts the fixed stopper 305F. Therefore, the engine can be started with a low compression ratio when the engine is started next time, so the fuel consumption can be improved.

以上、実施形態について説明したが、例えば、実施形態１～３を適宜組み合わせて構成してもよい。また、実施形態１では、各種センサを用いて制御する例を示したが、例えばシリーズハイブリッド車両のように、内燃機関は発電機として機能させ、車両の駆動力は電動機で発生させるような場合、内燃機関に求められる運転状態は、高圧縮比状態と低圧縮比状態の２つの運転状態に限られる場合がある。このような場合は、絶対角センサを廃止し、簡素な構成で２つの運転状態を実現するようにしてもよい。 Although the embodiments have been described above, for example, the embodiments 1 to 3 may be combined as appropriate. Further, in the first embodiment, an example in which various sensors are used for control is shown. In some cases, the operating state required for an internal combustion engine is limited to two operating states, a high compression ratio state and a low compression ratio state. In such a case, the absolute angle sensor may be eliminated and two operating states may be realized with a simple configuration.

［実施形態から把握しうる技術的思想］
以上説明した実施形態から把握しうる技術的思想（又は技術的解決策。以下同じ。）について、以下に記載する。
(1) 本技術的思想の転がり軸受の支持構造は、その1つの態様において、
内燃機関の可変圧縮比機構に連携し、姿勢を変更することで前記可変圧縮比機構の圧縮比を可変するリンク機構と、
回転することで前記リンク機構の姿勢を変更する制御軸と、
モータ軸を有する電動モータと、
前記モータ軸の回転を減速して前記制御軸に伝達する減速機と、
前記制御軸の回転範囲を規制するストッパと、
前記モータ軸の回転に対して回転を阻害する抵抗部と、
を備え、
前記リンク機構は、
前記アクチュエータリンク及び前記減速機を通じて前記可変圧縮比機構から前記モータ軸に作用するトルクが前記リンク機構の姿勢によって変化するものであって、
前記制御軸の回転範囲のうちの両端が、前記リンク機構及び前記減速機を通じて前記可変圧縮比機構から前記モータ軸に作用するトルクによりも前記抵抗部による前記モータ軸の回転位置を保持するトルクが大きくなるように構成されている
ことを特徴とする。
(2) より好ましい態様では、前記態様において、
前記ストッパは、前記制御軸の回転範囲の一方側である第１ストッパ部と、他方側である第２ストッパ部を有し、
前記第１ストッパ部及び前記第２ストッパ部は、両方ともに前記制御軸の回転範囲のうち、前記リンク機構及び前記減速機を通じて前記可変圧縮比機構から前記モータ軸に作用するトルクによりも前記抵抗部による前記モータ軸の回転位置を保持するトルクが大きくなる位置にある。
(3) 別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記抵抗部は、前記モータ軸の回転に対して摩擦力を発生させる摩擦部である。
(4) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記抵抗部は、前記電動モータのコギングトルクである。
(5) また、他の観点から、本技術的思想のアクチュエータは、その１つの態様において、
可変圧縮比機構と、
前記可変圧縮比機構の圧縮比を可変する制御軸を回転させるアクチュエータと、
前記可変圧縮比機構又は前記アクチュエータに設けられ、回転ストッパと固定ストッパが当接することにより前記制御軸の回転角度を規制するストッパと、
を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記可変圧縮比機構から前記モータ軸に作用するトルクが前記リンク機構の姿勢によって変化するものであり、
前記回転ストッパは、前記内燃機関が駆動状態から停止するときに、前記固定ストッパに当接するストッパであり、
前記リンク機構は、前記回転ストッパの位置で作用するトルクが、他の位置で作用するトルクよりも小さく、
前記内燃機関が停止状態から始動するときに、前記回転ストッパを前記固定ストッパに当接させた状態で前記内燃機関を始動する。
(6) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記内燃機関が駆動中において、前記回転ストッパを前記固定ストッパに当接状態を保持する制御を行う。
(7) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記制御軸の回転範囲において、前記回転ストッパが前記固定ストッパに対して遠い角度よりも近い角度のほうが前記制御軸の回転速度が遅い。
(8) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記制御軸の回転速度を遅くする範囲におけるアクチュエータの駆動電流を温度が低いほど大きくする。
(9) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記内燃機関が停止するときに、前記制御軸の回転により前記可変圧縮比機構が低圧縮比になる方向に回転させて前記回転ストッパを前記固定ストッパに当接させる。 [Technical ideas that can be grasped from the embodiment]
Technical ideas (or technical solutions; the same shall apply hereinafter) that can be grasped from the embodiments described above will be described below.
(1) One aspect of the rolling bearing support structure of the present technical concept is:
a link mechanism that cooperates with a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine and varies the compression ratio of the variable compression ratio mechanism by changing its posture;
a control shaft that rotates to change the attitude of the link mechanism;
an electric motor having a motor shaft;
a reduction gear that reduces the speed of rotation of the motor shaft and transmits it to the control shaft;
a stopper that regulates the rotation range of the control shaft;
a resistance portion that inhibits rotation of the motor shaft;
with
The link mechanism is
The torque acting on the motor shaft from the variable compression ratio mechanism through the actuator link and the speed reducer varies depending on the posture of the link mechanism,
At both ends of the rotation range of the control shaft, the torque for holding the rotational position of the motor shaft by the resistance portion is greater than the torque acting on the motor shaft from the variable compression ratio mechanism through the link mechanism and the speed reducer. It is characterized by being configured to be large.
(2) In a more preferred embodiment,
The stopper has a first stopper portion on one side of the rotation range of the control shaft and a second stopper portion on the other side,
Both of the first stopper portion and the second stopper portion are configured such that the torque acting on the motor shaft from the variable compression ratio mechanism through the link mechanism and the speed reducer within the rotation range of the control shaft causes the resistance portion to move more. The position is such that the torque for maintaining the rotational position of the motor shaft due to is large.
(3) In another preferred embodiment, in any of the preceding embodiments,
The resistance portion is a friction portion that generates a frictional force with respect to the rotation of the motor shaft.
(4) In yet another preferred embodiment, in any of the preceding embodiments,
The resistance part is the cogging torque of the electric motor.
(5) In addition, from another point of view, the actuator of the present technical idea has, in one aspect thereof,
a variable compression ratio mechanism;
an actuator that rotates a control shaft that varies the compression ratio of the variable compression ratio mechanism;
a stopper that is provided in the variable compression ratio mechanism or the actuator and regulates the rotation angle of the control shaft by abutting a rotation stopper and a fixed stopper;
An internal combustion engine control device for controlling an internal combustion engine comprising
The torque acting on the motor shaft from the variable compression ratio mechanism varies depending on the posture of the link mechanism,
The rotation stopper is a stopper that contacts the fixed stopper when the internal combustion engine is stopped from a driving state,
In the link mechanism, torque acting at the position of the rotation stopper is smaller than torque acting at other positions,
When the internal combustion engine is started from a stopped state, the internal combustion engine is started with the rotation stopper in contact with the fixed stopper.
(6) In yet another preferred embodiment, in any of the preceding embodiments,
While the internal combustion engine is running, control is performed to keep the rotation stopper in contact with the fixed stopper.
(7) In yet another preferred embodiment, in any of the preceding embodiments,
In the rotation range of the control shaft, the rotation speed of the control shaft is lower when the rotation stopper is closer to the fixed stopper than when the rotation stopper is farther.
(8) In yet another preferred embodiment, in any of the preceding embodiments,
The lower the temperature, the larger the drive current of the actuator in the range in which the rotation speed of the control shaft is slowed down.
(9) In yet another preferred embodiment, in any of the preceding embodiments,
When the internal combustion engine stops, the rotation of the control shaft causes the variable compression ratio mechanism to rotate in a direction in which the compression ratio becomes low, thereby bringing the rotation stopper into contact with the fixed stopper.

２第１制御軸
３アクチュエータ
３０ハウジング
３４Ｃ軸受（転がり軸受）
３１Ａ電動機
３１Ｂ減速機
３２第２制御軸
３２Ｂアーム
３２Ｂ１低圧縮比側の回転ストッパ
３２Ｂ２高圧縮比側の回転ストッパ
３３アクチュエータリンク
３０５Ｆ低圧縮比側の固定ストッパ
３０５Ｇ高圧縮比側の固定ストッパ
３１１出力軸 2 first control shaft 3 actuator 30 housing 34C bearing (rolling bearing)
31A Electric motor 31B Reduction gear 32 Second control shaft 32B Arm 32B1 Low compression ratio side rotation stopper 32B2 High compression ratio side rotation stopper 33 Actuator link 305F Low compression ratio side fixed stopper 305G High compression ratio side fixed stopper 311 Output shaft

Claims

a link mechanism that cooperates with a variable compression ratio mechanism of an internal combustion engine and varies the compression ratio of the variable compression ratio mechanism by changing its posture;
a control shaft that rotates to change the attitude of the link mechanism;
an electric motor having a motor shaft;
a reduction gear that reduces the speed of rotation of the motor shaft and transmits it to the control shaft;
a stopper that regulates the rotation range of the control shaft;
a resistance portion that inhibits rotation of the motor shaft;
with
The link mechanism is
The torque acting on the motor shaft from the variable compression ratio mechanism through the actuator link and the speed reducer varies depending on the posture of the link mechanism,
At both ends of the rotation range of the control shaft, the torque for holding the rotational position of the motor shaft by the resistance portion is greater than the torque acting on the motor shaft from the variable compression ratio mechanism through the link mechanism and the speed reducer. An actuator for a variable compression ratio mechanism, characterized in that it is configured to be large.

The actuator of the variable compression ratio mechanism according to claim 1,
The stopper has a first stopper portion on one side of the rotation range of the control shaft and a second stopper portion on the other side,
Both of the first stopper portion and the second stopper portion are configured such that the torque acting on the motor shaft from the variable compression ratio mechanism through the link mechanism and the speed reducer within the rotation range of the control shaft causes the resistance portion to move more. An actuator for a variable compression ratio mechanism, characterized in that the actuator is located at a position where a torque for holding the rotational position of the motor shaft is large.

The actuator of the variable compression ratio mechanism according to claim 2,
An actuator for a variable compression ratio mechanism, wherein the resistance portion is a friction portion that generates a frictional force against rotation of the motor shaft.

In the actuator of the variable compression ratio mechanism for internal combustion engine according to claim 2,
An actuator for a variable compression ratio mechanism, wherein the resistance portion is a cogging torque of the electric motor.

a variable compression ratio mechanism;
an actuator that rotates, via a link mechanism, a control shaft that varies the compression ratio of the variable compression ratio mechanism;
a stopper that is provided in the variable compression ratio mechanism or the actuator and regulates the rotation angle of the control shaft by abutting a rotation stopper and a fixed stopper;
An internal combustion engine control device for controlling an internal combustion engine comprising
The torque acting on the motor shaft from the variable compression ratio mechanism varies depending on the posture of the link mechanism,
The rotation stopper is a stopper that contacts the fixed stopper when the internal combustion engine is stopped from a driving state,
In the link mechanism, torque acting at the position of the rotation stopper is smaller than torque acting at other positions,
A control device for an internal combustion engine, wherein when the internal combustion engine is started from a stopped state, the internal combustion engine is started in a state in which the rotation stopper is in contact with the fixed stopper.

In the control device for an internal combustion engine according to claim 5,
A control device for an internal combustion engine, characterized in that, while the internal combustion engine is running, control is performed to keep the rotation stopper in contact with the fixed stopper.

In the control device for an internal combustion engine according to claim 6,
A control device for an internal combustion engine, wherein, in the rotation range of the control shaft, the rotation speed of the control shaft is lower when the rotation stopper is closer to the fixed stopper than when the rotation stopper is farther.

In the control device for an internal combustion engine according to claim 7,
A control device for an internal combustion engine, wherein the lower the temperature, the greater the driving current of the actuator in the range in which the rotation speed of the control shaft is slowed down.

In the control device for an internal combustion engine according to claim 5,
When the internal combustion engine is stopped, the control shaft rotates to rotate the variable compression ratio mechanism in a direction in which the compression ratio becomes low, thereby bringing the rotation stopper into contact with the fixed stopper. Control device.