JP2023051618A - 圧縮比可変装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮比可変装置への給油をおこなう。
【解決手段】内燃機関（１１）のクランクシャフト（１２）の内部に同軸に配置され、動力源（３２）によって回転駆動されるギアシャフト（５２）と、前記ギアシャフト（５２）に連結される入力ギア（５１）と、前記クランクシャフト（１２）のクランクウェブ（１６）に支持され、前記入力ギア（５１）に噛み合う中間ギア（５０）と、前記クランクシャフト（１２）のクランクピン（１７）とコネクティングロッド（１８）の大端部（１８ａ）との間に配置され、前記中間ギア（５０）に噛み合う偏心カム（３１）と、を備える圧縮比可変装置において、前記入力ギア（５１）に潤滑油を供給する第１油路（５）を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮比可変装置に関する。

従来、クランクシャフトの軸受け部等に潤滑油を供給するオイル通路が設けられた内燃機関のクランクシャフト支持構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。また潤滑油の燃焼室への流出を防止するとともに、未燃焼の燃料を含むブローバイガスによるオイル劣化を抑制することができる複リンク式可変圧縮比エンジン構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。またクランクシャフトのクランクピンとコネクティングロッドの大端部との間に偏心カムを設け、モーターで偏心カムを回動し、大端部の中心軸線とクランクシャフトの軸線との間の距離を可変とする圧縮比可変装置が知られている。

特開２０１２－３６９３４号公報 特開２００９－３６１２８号公報

しかし、上記構造では、圧縮比可変装置への給油が考慮されていない。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、圧縮比可変装置への給油をおこなうことを目的とする。

本発明は、内燃機関のクランクシャフトの内部に同軸に配置され、動力源によって回転駆動されるギアシャフトと、前記ギアシャフトに連結される入力ギアと、前記クランクシャフトのクランクウェブに支持され、前記入力ギアに噛み合う中間ギアと、前記クランクシャフトのクランクピンとコネクティングロッドの大端部との間に配置され、前記中間ギアに噛み合う偏心カムと、を備える圧縮比可変装置において、前記入力ギアに潤滑油を供給する第１油路を備えたことを特徴とする。

入力ギアに潤滑油を供給する第１油路をクランクシャフトに設けたため、圧縮比可変装置の入力ギアへの給油をおこなうことができる。

本発明の圧縮比可変装置の内部構造を示した図である。 クランクピン及び偏心カムを周辺構成と共に示した図である。 圧縮比可変装置の入力ギア近傍の拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、説明中、前後左右および上下といった方向の記載は、特に記載がなければ車体に対する方向と同一とする。また、各図に示す符号ＦＲは車体前方を示し、符号ＵＰは車体上方を示し、符号ＬＨは車体左方を示す。

図１は、本実施形態の圧縮比可変装置１０ａを搭載するパワーユニット１０の内部構造を示した図である。このパワーユニット１０は、自動二輪車に搭載されるパワーユニットであり、内燃機関であるエンジン１１を備えている。このパワーユニットは、自動二輪車に限定されず、三輪タイプや四輪タイプも含む様々な鞍乗り型車両に搭載されるパワーユニットでもよい。

エンジン１１は、クランクシャフト１２を、複数の軸受１３、１４を介して回転自在に支持するクランクケース１５と、クランクシャフト１２にクランクウェブ１６、クランクピン１７及びコネクティングロッド１８を順に介して連結された不図示のピストンを摺動自在に収容するシリンダ部２０とを備えている。

クランクシャフト１２には、不図示のドリブンギアに噛み合うプライマリギア２１が支持されている。このプライマリギア２１と、クランクシャフト１２を支持する軸受１３との間には、プライマリギア２１を位置決めするプライマリギアカラー６０が設けられている。図１では、クランクケース１５からシリンダ部２０が前方へ向けて水平に突出する水平エンジン１１を示している。
図１中、符号Ｃ１は、クランクケース１５に支持されるクランクシャフト１２の軸線を示している。符号Ｃ２は、クランクピン１７の軸線を示している。クランクシャフト１２の軸線Ｃ１とクランクピン１７の軸線Ｃ２は平行である。

圧縮比可変装置１０ａは、クランクシャフト１２のクランクピン１７の外周部と、コネクティングロッド１８の大端部１８ａの内周部と、の間に偏心カム３１を備えている。また圧縮比可変装置１０ａは、偏心カム３１の動力源となるモーター３２と、モーター３２の動力を偏心カム３１に伝達する動力伝達機構３３と、を備えている。
動力伝達機構３３は、内燃機関１１のクランクシャフト１２の内部に同軸に配置されるギアシャフト５２と、ギアシャフト５２の端部に連結される入力ギア５１と、を備えている。また、動力伝達機構３３は、クランクウェブ１６に支持される中間ギア５０を備えている。中間ギア５０は支持軸５０ｃを介してクランクウェブ１６に支持され、小径ギア５０ｂと、小径ギア５０ｂに同軸一体の大径ギア５０ａと、を備えている。
中間ギア５０の小径ギア５０ｂは入力ギア５１に噛み合い、中間ギア５０の大径ギア５０ａは、偏心カム３１のギア部３１ａに噛み合っている。

ギアシャフト５２は、クランクシャフト１２の内部にクランクシャフト１２と同軸に配置され、一対の軸受５６、５７を介して回転自在に支持されている。このギアシャフト５２は、クランクシャフト１２の右側方に配置されたカバー５８内を通り、モーター３２近傍まで延出する。カバー５８内には、パワーユニット１０に設けられた不図示のオイルポンプからのオイル（図１の符号Ｊで示す）が供給され、このオイルによって各軸受５６、５７が潤滑される。

駆動側ギア部５３は、ギアシャフト５２の基端にキー結合されたウォームギア５３ａを有し、このウォームギア５３ａによって、モーター３２に設けられたウォームホイールの回転を減速してギアシャフト５２に伝達する。なお駆動側ギア部５３の構成は、ウォームギア５３ａを用いる構成に限定されず、公知の減速機構を適宜に採用可能である。またモーター３２が動力源の場合を例示したが、動力源はモーター３２以外でもよい。

モーター３２は、自動二輪車に搭載された制御部４１によって回転角度が制御される。この制御部４１は、動力伝達機構３３の一部の回転位置（本構成ではギアシャフト５２の回転位置）を、ポテンショメータ４２を介して取得し、取得した回転位置に基づいてモーター３２を目標位置に回転制御する。制御部４１は、例えば、自動二輪車に設けられたＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。

次に、偏心カム３１、動力伝達機構３３、及びその周辺構成について説明する。
図２は、クランクピン１７及び偏心カム３１を周辺構成と共に示した図であり、図１のＩＩ－ＩＩ線矢視図である。
偏心カム３１は、同図に示すように、その厚さtが周方向に徐々に変化している。偏心カム３１は、モーター３２が駆動されると、その動力が動力伝達機構３３を介して偏心カム３１に伝達されて、周方向に回動する。

基準位置では、コネクティングロッド１８の大端部１８ａの中心軸線Ｃ０の位置が、クランクピン１７の軸線Ｃ２の位置と一致している。
偏心カム３１が回動すると、偏心カム３１の厚さtが周方向に変化することにより、コネクティングロッド１８の大端部１８ａの中心軸線Ｃ０の位置が、クランクピン１７の軸線Ｃ２から偏心した偏心軸線Ｃ３の位置に変位する。この変位により、大端部１８ａの中心軸線Ｃ０とクランクシャフト１２の軸線Ｃ１との距離が変化し、ピストンのストローク量が変化し、圧縮比が変化する。

偏心カム３１の外周には、図１に示すように、ギア部３１ａが設けられている。偏心カム３１のギア部３１ａは、中間ギア５０の大径ギア５０ａに噛み合い、中間ギア５０の小径ギア５０ｂは、ギアシャフト５２の入力ギア５１に噛み合う。中間ギア５０は大径ギア５０ａと小径ギア５０ｂとを備えた２段ギアである。

図２に示すように、中間ギア５０の少なくとも一部（下半部）はカバー部材６２により覆われている。カバー部材６２は、２つの締結部材５４、５４によってクランクウェブ１６に締結されている。カバー部材６２の中央部には開口部６２ｂが設けられ、開口部６２ｂには、図３に示すように、中間ギア５０の支持軸５０ｃの一端部５０ｄが回転自在に嵌められ、支持軸５０ｃの他端部５０ｅは、クランクウェブ１６の開口部１６ｃに回転自在に嵌められている。このようにして、クランクウェブ１６とカバー部材６２とによって、中間ギア５０が支持されている。締結部材５４は、カバー部材６２をクランクウェブ１６に締結する部品として機能している。

カバー部材６２は下方域を含む周縁部６２ａが、クランクウェブ１６に密着接合されており、ガスケットまたは充てん剤でシールされている。
クランクウェブ１６とカバー部材６２との間の空間は潤滑油のオイル溜まり６３を形成している。内燃機関１１の再始動時において、オイル溜まり６３の存在により、中間ギア５０の近傍に潤滑油が溜まり、圧縮比可変装置の初期潤滑性が向上する。
なお、ガスケットまたは充てん剤によるシールは必須ではなく、該シール材は省略することができる。通常の運転においては、遠心力により常に潤滑オイルが供給され、貯留されることにより中心側の入力ギア５１が潤滑される構造となっている。

次に、圧縮比可変装置１０ａの潤滑油の供給経路について説明する。
図３に示すように、ギアシャフト５２はクランクシャフト１２の貫通孔７１に挿入されている。クランクシャフト１２の貫通孔７１の内周と、ギアシャフト５２の外周との間には、環状の第３油路７３が形成されている。
第３油路７３には、パワーユニット１０に設けられた不図示のオイルポンプからのオイル（図１の符号Ｊで示す）が供給されている。

第３油路７３は、クランクシャフト１２に形成された小孔状の第４油路７４および第５油路７５に連通している。第４油路７４および第５油路７５は、環状の第６油路７６に連通している。環状の第６油路７６は、プライマリギア２１を位置決めするプライマリギアカラー６０と、クランクシャフト１２の外周との間に形成されている。第６油路７６がプライマリギアカラー６０の内部に設けられるため、油路を構成する部品数を少なくすることができ、製造効率が向上する効果を奏する。

第６油路７６は、図３中下部において、クランクシャフト１２に形成された第１導油通路６５に連通し、図３中上部において、同じくクランクシャフト１２に形成された第２導油通路６７に連通している。

第１導油通路６５は、クランクシャフト１２の軸線Ｃ１に向かって傾斜して延び、クランクシャフト１２に沿った方向に設けられている。また、第１導油通路６５の入力ギア５１側の端部には、オリフィス６４が設けられている。オリフィス６４はクランクウェブ１６に設けられている。オリフィス６４は入力ギア５１の歯面に対向する位置に開口部が設けられている。オリフィス６４の径は１ｍｍ以下が望ましい。

第１導油通路６５に供給された潤滑油は、オリフィス６４を通して圧縮比可変装置１０ａの入力ギア５１の歯面に供給される。オリフィス６４を通して潤滑油が供給されるため、潤滑油の量が調整され、給油を確実にできる。
また、第１導油通路６５はクランクシャフト１２の軸線Ｃ１に向かって傾斜するため、潤滑油内に存在する異物は遠心力で第１導油通路６５の内周面に張り付き易くなり、圧縮比可変装置１０ａに供給される潤滑油の清浄度が保たれる。

「第１油路５」はクランクウェブ１６の周辺部に設けられており、環状の第３油路７３と、小孔状の第４油路７４と、環状の第６油路７６と、第１導油通路６５と、オリフィス６４とにより構成されている。
上記各油路７４、６５、６４は、クランクシャフト１２またはクランクウェブ１６に穿孔して形成され、第６油路７６はプライマリギアカラー６０の内部に形成されるため、第１油路５は、構造が簡単でコンパクトに形成される。

第２導油通路６７は、クランクシャフトの軸線Ｃ１に向かって傾斜して延び、クランクシャフト１２に沿った方向に設けられている。第２導油通路６７は、途中で屈曲してクランクピン１７に形成された第７油路７７、および、第７油路７７に直交する第８油路７８に連通している。第８油路７８に供給された潤滑油は、孔７８ａを通して、コネクティングロッド１８の大端部１８ａの内周面に供給される。第２導油通路６７はクランクシャフトの軸線Ｃ１に向かって傾斜する。そのため、潤滑油内に存在する異物は遠心力で第２導油通路６７の内周面に張り付き易くなる。したがって、クランクピン１７に供給される潤滑油の清浄度が保たれる。

「第２油路７」はクランクウェブ１６の周辺部に設けられ、環状の第３油路７３と、小孔状の第５油路７５と、環状の第６油路７６と、第２導油通路６７と、第７油路７７と、第８油路７８とにより構成されている。
上記各油路７５、６７、７７、７８は、クランクシャフト１２またはクランクウェブ１６に穿孔して形成され、第６油路７６はプライマリギアカラー６０の内部に形成されるため、第２油路７は、構造が簡単でコンパクトに形成される。

（上記実施の形態によりサポートされる構成）
上記実施の形態は、以下の構成をサポートする。

（構成１）内燃機関のクランクシャフトの内部に同軸に配置され、動力源によって回転駆動されるギアシャフトと、前記ギアシャフトに連結される入力ギアと、前記クランクシャフトのクランクウェブに支持され、前記入力ギアに噛み合う中間ギアと、前記クランクシャフトのクランクピンとコネクティングロッドの大端部との間に配置され、前記中間ギアに噛み合う偏心カムと、を備える圧縮比可変装置において、前記入力ギアに潤滑油を供給する第１油路を前記クランクシャフトに設けたことを特徴とする圧縮比可変装置。
このような構成によれば、入力ギアを確実に給油ができる。また、遠心力を利用して中間ギアにも潤滑油を供給できる。すなわち偏心カム駆動機構の各部を効率良く潤滑できる効果を奏する。

（構成２）前記第１油路は前記クランクウェブの周辺部に設けたことを特徴とする構成１に記載の圧縮比可変装置。
このような構成によれば、第１油路をコンパクトに形成できる。

（構成３）前記クランクシャフトにプライマリギア位置決めするプライマリギアカラーを設け、前記第１油路の少なくとも一部を前記プライマリギアカラーの内部に設けたことを特徴とする構成１または２に記載の圧縮比可変装置。
このような構成によれば、部品数を少なくすることができ製造効率が向上する効果を奏する。

（構成４）前記第１油路の前記入力ギア側の端部にオリフィスを設けたことを特徴とする構成１から構成３のうちのいずれかに記載の圧縮比可変装置。
このような構成によれば、潤滑油の量が調整されやすくなり、圧縮比可変装置への給油を確実にする効果を奏する。

（構成５）前記第１油路は前記クランクシャフトの軸線に対し傾斜する第１導油通路を含むことを特徴とする構成１から構成４のうちのいずれかに記載の圧縮比可変装置。
このような構成によれば、潤滑油内に存在する異物が遠心力で外周方向に張り付かせ易くすることができる。そのため圧縮比可変装置へ導かれる潤滑油の清浄度を保ちやすくする効果を奏する。

（構成６）前記クランクピンに潤滑油を供給する第２油路を設け、前記第２油路は前記クランクシャフトの軸線に対し傾斜する第２導油通路を含むことを特徴とする構成１から構成５のうちのいずれかに記載の圧縮比可変装置。
このような構成によれば、潤滑油内に存在する異物が遠心力で外周方向に張り付かせ易くできる。そのためクランクピンへ導かれる潤滑油の清浄度を保ちやすくする効果を奏する。

（構成７）前記中間ギアの少なくとも一部を外側から覆い、内側にオイル溜まりを形成可能なカバー部材を有することを特徴とする構成１から構成６のうちのいずれかに記載の圧縮比可変装置。
このような構成によれば、内燃機関の再始動時において中間ギア近傍に潤滑油が溜まっているので、圧縮比可変装置の初期潤滑が向上する。

なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

３ 偏心カム駆動機構
５ 第１油路
７ 第２油路
１０ パワーユニット
１０ａ 圧縮比可変装置
１１ エンジン（内燃機関）
１６ クランクウェブ
１７ クランクピン
１８ コネクティングロッド
２１ プライマリギア
３１ 偏心カム
５０ 中間ギア
５１ 入力ギア
５２ ギアシャフト
６０ プライマリギアカラー
６２ カバー部材
６４ オリフィス
６５ 第１導油通路
６７ 第２導油通路
Ｃ１ クランクシャフトの軸線

Claims (7)

1. 内燃機関（１１）のクランクシャフト（１２）の内部に同軸に配置され、動力源（３２）によって回転駆動されるギアシャフト（５２）と、前記ギアシャフト（５２）に連結される入力ギア（５１）と、前記クランクシャフト（１２）のクランクウェブ（１６）に支持され、前記入力ギア（５１）に噛み合う中間ギア（５０）と、前記クランクシャフト（１２）のクランクピン（１７）とコネクティングロッド（１８）の大端部（１８ａ）との間に配置され、前記中間ギア（５０）に噛み合う偏心カム（３１）と、を備える圧縮比可変装置において、
   前記入力ギア（５１）に潤滑油を供給する第１油路（５）を備えたことを特徴とする圧縮比可変装置。
2. 前記第１油路（５）は前記クランクウェブ（１６）の周辺部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮比可変装置。
3. 前記クランクシャフト（１２）にプライマリギア（２１）を位置決めするプライマリギアカラー（６０）を設け、前記第１油路（５）の少なくとも一部を前記プライマリギアカラー（６０）の内部に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮比可変装置。
4. 前記第１油路（５）の前記入力ギア（５１）側の端部にオリフィス（６４）を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれかに記載の圧縮比可変装置。
5. 前記第１油路（５）は前記クランクシャフト（１２）の軸線（Ｃ１）に対し傾斜する第１導油通路（６５）を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれかに記載の圧縮比可変装置。
6. 前記クランクピン（１７）に潤滑油を供給する第２油路（７）を設け、前記第２油路（７）は前記クランクシャフト（１２）の軸線（Ｃ１）に対し傾斜する第２導油通路（６７）を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれかに記載の圧縮比可変装置。
7. 前記中間ギア（５０）の少なくとも一部を外側から覆い、内側にオイル溜まりを形成可能なカバー部材（６２）を有することを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれかに記載の圧縮比可変装置。

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