JP2706819B2 - 可変圧縮比エンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、圧縮比を運転中に増減させることができ
る可変圧縮比エンジンに関する。

（従来の技術） 一般に、エンジンのピストン・ストロークを変化させ
てシリンダ内のガス圧縮比を調整する方式として、コン
ロッドの小端部ベアリングを偏心ベアリングで形成し、
この偏心ベアリングを小端部軸心の周りに所定角度回動
させる方式や、コンロッドの大端部ベアリングを偏心ベ
アリングで形成すると共に第１歯車をこの偏心ベアリン
グと一体に設け、この第１歯車と内側で噛合う第２歯車
をクランク・シャフトの回転軸線を中心として所定角度
回転させる方式などが知られている。しかし、コンロッ
ドの小端部に回動可能な偏心ベアリングを設ける方式
は、偏心ベアリングの回動機構が小端部内に配置される
ためピストンの往復質量が増加すると共に振動騒音が増
加するため、この振動騒音を低減させるための技術的対
策を必要とする。また、コンロッドの大端部に設ける偏
心ベアリングを回動させる方式は、大形の第２歯車をシ
リンダ数に応じた数だけ必要とするなど、構造が複雑と
なり重量増加とコスト高を招来するという問題がある。

ところで、圧縮比は、連続的に無段階で変更させる必
要はなく、高・低の２段階の切り換えができるば充分で
ある。そこで、クランク・ピンとコンロッド大端部との
間に、両端部にフランジを形成された偏心ブッシュを介
装し、クランク・ジャーナルの軸中心に穿設された油通
路に一対のバルブを設け、この各バルブにそれぞれロッ
ク・ピンを摺動自在に設ける。そして、メイン・ギャラ
リの油圧が低いときには、一方のバルブより突出するロ
ック・ピンを一方のフランジの所定位置に形成された低
圧縮用のロック孔に係合させ、油圧が高いときには、他
方のバルブのロック・ピンを、他方のフランジに形成さ
れた高圧縮用ロック孔に係合させる方式が考えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記技術はクランク・シャフトの中間部に配
置されるクランク・ジャーナルに、高圧縮ロック用と低
圧縮ロック用のバルブをそれぞれ配設しなければなら
ず、部品点数が多くて装着作業が煩わしく作業時間も長
くかかるという問題がある。

この発明は、上述したような技術課題を解決するため
になされたもので、簡単な構造のバルブを用いてエンジ
ンの圧縮比を切り換えられる可変圧縮比エンジンの提供
を目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明の可変圧縮比エンジンは、コンロッドの大端
部とクランク・シャフトのクランク・ピンとの間に介装
されていて、上記大端部に嵌合される外径部と前記クラ
ンク・ピンに嵌合される内径部とが互いに偏心させられ
たブッシュ部および、このブッシュ部の両端より上記大
端部の内側面に沿って延びる一対のフランジ部からなる
偏心ベアリングと、上記フランジ部のうち一方のフラン
ジ部の、上記内径部の回転中心線に対して、上記外径部
の回転中心線と反対側に形成された高圧縮用ロック孔
と、上記フランジ部のうちの他方のフランジ部の、上記
内径部の回転中心線に対して、上記外径部の回転中心線
と同一側に形成された低圧縮用ロック孔と、上記クラン
ク・シャフトの中間部に配置される中間クランク・ジャ
ーナルの中心に軸方向に形成されていて、メイン・ギャ
ラリに連通された油通路と、この油通路に配設されてい
て、該油通路の油圧が低いとき、その一端部をこれが対
応する偏心ベアリングの上記低圧縮用ロック孔に係合さ
せる向きに移動させ、油圧が高いとき、上記一端部と低
圧縮用ロック孔との係合を解除して、その他端部をこれ
が対応する偏心ベアリングの上記高圧縮用ロック孔に係
合させる向きに移動させるロック・ピンを有するバルブ
とを備えたことを特徴とする。

（作用） エンジンが回転していてメイン・ギャラリの油圧が低
いときには、バルブがそのロック・ピンの一端部を突出
させて、偏心ベアリングのフランジ部に形成した低圧縮
用ロック孔に係合して、クランク・ジャーナルと偏心ベ
アリングとを一体化してコンロッドすなわちピストンを
最小ストロークで往復させ、その圧縮比を最小とする。

一方、油通路内の油圧が高くなると、ロック・ピンが
移動して低圧縮用ロック孔との係合を解除すると共にそ
の他端部を突出させてこれを高圧縮用ロック孔に係合さ
せ、クランク・ジャーナルと偏心ベアリングとを一体化
する。高圧縮用ロック孔はブッシュ部内径部の回転中心
線に対して外径部の回転中心線と反対側に位置してお
り、コンロッドすなわちピストンは最大ストロークを往
復することになり圧縮比が最大となる。

（実 施 例） 以下、図示の実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。

第１図において、符号１はクランク・シャフトを示し
ている。クランク・シャフト１は、クランク・ピン2,中
間クランク・ジャーナル3,端部クランク・ジャーナル４
およびクランク・アーム５などが一体に形成されてい
る。ここで、中間クランク・ジャーナルとはクランク・
シャフト１の中間部に配置されたクランク・ジャーナル
を指し、端部クランク・ジャーナルとは同クランク・シ
ャフトの両端部に位置するクランク・ジャーナル（図で
は片方の一端を示す）を指している。各クランク・ジャ
ーナルはエンジンの不動部に図示しないジャーナル軸受
を介して回転自在に支持されている。クランク・ジャー
ナル3,4の回転中心線は、クランク・シャフトの回転中
心線と一致しており、図示されないメイン・ギャラリに
連通された円形断面の油通路６が穿設されている。クラ
ンク・ピン２には偏心ベアリング７を介してコンロッド
の大端部８が摺動自在に取付けられている。符号90はク
ランク・シャフトの右端部の端部クランク・ジャーナル
に配設された右サイド・バルブを、同10は中間クランク
・ジャーナルに配設されたバルブを示している。クラン
ク・シャフト１の図示されない左端部には、左サイド・
バルブが配設されているのであるが、これについては後
述する。

第２図および第３図において、偏心ベアリング７は、
ブッシュ部70と、その両端にフランジ部71,72を一体に
形成され、かつブッシ部内径部701の回転中心線701mを
通る線に沿って全体が二つ割りになっている。更に詳し
くは、ブッシュ部内径部701および同外径部702は、それ
ぞれクランク・ピン２および大端部８に摺動自在に嵌合
するようになっていて、内径部701の回転中心線701mと
外径部702の回転中心線702mとは距離ｌだけ偏心させら
れている。ブッシュ部70は、図示しない油孔がラジアル
方向に貫通されていて、内径部701および外径部702の何
れも潤滑できるようになっている。フランジ部71,72
は、内径部701と同心の円板状に形成され、それぞれブ
ッシュ部70の両側部に、大端部８の内側面に沿う態様で
延設されている。一方のフランジ71には、高圧縮用ロッ
ク孔711が穿設されており、この高圧縮用ロック孔711
は、回転中心線701mを挟んで回転中心線702mの反対側に
位置させられている。他方のフランジ部72には、低圧縮
用ロック孔721が穿設されており、この低圧縮用ロック
孔721は、回転中心線701mに対して回転中心線702mと同
じ側に位置させられている。そして、各ロック孔711,72
1は、いずれも回転中心線701mより基準ストロークSnの
２分の１に等しい距離に位置させられている。この場
合、基準ストロークSnとは、クランク・ジャーナル３の
回転中心線とクランク・ピン２の回転中心線（701m）と
の距離の２倍をいう。

第４図に右サイド・バルブ90を、第５図に左サイド・
バルブ91をそれぞれ示す。右サイド・バルブ90は第１図
に示すようにクランク・シャフト１の右端の端部クラン
ク・ジャーナル４の中心部に配設される。一方、左サイ
ド・バルブ91はクランク・シャフト１の図示されない左
方の端部に配置される端部クランク・ジャーナルの中心
に嵌着され、偏心ベアリングの低圧縮用ロック孔（72
1）にロック・ピン911を係合させるためのものである。

第４図において、右サイド・バルブ90は、クランク・
シャフト１の右方の端部に配置される端部クランク・ジ
ャーナル４の中心に装着され、偏心ベアリングの高圧縮
用ロック孔711に係合するロック・ピン901を有するバル
ブであって、ケース902,カバー903およびスプリング904
等を備えている。ケース902とカバー903とでロック・ピ
ン901とスプリング904とを収容している。ロック・ピン
901は、同図（ｂ）に示すように、スプリング904により
その先端を突出する向きに付勢されている。端部クラン
ク・ジャーナル４の油通路６に供給された潤滑油の高圧
力は、ケース902の外周に凹設した溝905を経て小孔906
を通って、ロック・ピン901を同図（ａ）において図中
右方へ移動させ、ピン先端部を退避させる向きに作用す
る。

第５図において、左サイド・バルブ91は、段付き状を
なすロック・ピン911が油通路６の油圧をその背後（図
中左側）に受け、油圧が高いと同図（ａ）に示すように
スプリング912に抗して第２ピン911の先端を突出させ、
油圧が低いと同図（ｂ）に示すようにスプリング912の
作用によってその先端を引っ込めるようになっている。
ロック・ピン911は、油通路６に圧入されたスリーブ913
に摺動自在に嵌合されたピストン体である。スプリング
912による移動習性は、第５図（ｂ）に示すように、ス
リーブ913に圧入されたストッパ914によって規制され
る。

さて、この発明の特徴であるクランク・シャフト１の
中間部に配置される中間クランク・ジャーナル３に取付
けられるバルブ10について説明する。第６図において、
バルブ10は、中間クランク・ジャーナル３の軸長（クラ
ンク・アームの厚さも含む）に略等しい長さを有するケ
ース100,ロック・ピン101,スプリング102およびガイド
・スリーブ103からなっている。ケース100は、クランク
・アーム５を含めた中間クランク・ジャーナル３の軸方
向長さをその長さとし、該クランク・ジャーナルの中心
に穿設されていて、メイン・ギャラリに連通された油通
路６に強制的に嵌入される細長い筒状体に形成されてい
る。ケースの底部108には、ガイド孔108aが穿設され、
更に略中間部にはクランク・シャフト内を流れる潤滑油
が流入する油孔109が穿設されている。ロック・ピン101
は、図中右から一端部としての第１小径部104、中径部1
05、大径部106および他端部としての第２小径部107から
なる段付きピストン体である。第１小径部104は、ケー
ス開口部に圧入されたガイド・スリーブ103の内径面103
aに摺動自在であり、第２小径部107はケース底部108に
穿設されたガイド孔108aに対して摺動自在になってい
る。スプリング102は、ケース底部108と大径部106との
間に弾装されており、同図（ａ）に示すように第１小径
部104を常時突出させる向きに付勢している。そして、
油通路６の油圧が低いときは、同図（ａ）に示すよう
に、ロック・ピン101は図中右方へ移動し、中径部105が
ガイド・スリーブ103の一端に衝接して所定量だけ第１
小径部104を突出させ、偏心ベアリング７の低圧縮用ロ
ック孔721に係合する。第１小径部104が低圧縮用ロック
孔721に係合することにより、クランク・ジャーナル３
と偏心ベアリング７とが一体化して、コンロッドのスト
ロークを短くして圧縮比を小さくする。

油通路６の油圧が高くなると、同図（ｂ）に示すよう
に、ロック・ピン101は図中左方へ移動し、その大径部1
06がケース内径部の段部110に衝接して所定量だけ第２
小径部107を突出させ、左隣りの偏心ベアリング（図示
せず）の高圧縮用ロック孔（711）に係合させる。第２
小径部107が高圧縮用ロック孔711に係合することによ
り、クランク・ジャーナル３と偏心ベアリング７とが一
体化して、コンロッドとストロークを長くして圧縮比を
大きくする。

（発明の効果） 以上のように、この発明は１個のバルブを中間クラン
ク・ジャーナルに配設して、１本のロック・ピンを移動
させて偏心ベアリングの位置を選択的にロックするよう
にしたから、部品点数の減少、構造の簡単化により、装
着作業が容易かつ迅速に行なわれるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す一部断面側面図、第
２図は偏心ベアリングを示す分解斜視図、第３図はスト
ロークの変化を説明するための図、第４図および第５図
はそれぞれ第１バルブおよび第２バルブを示す断面図、
第６図は第３バルブを示す断面図である。 ２……クランク・ピン、３……クランク・ジャーナル、
７……偏心ベアリング、10……バルブ、70……ブッシュ
部、71,72……フランジ部、90……右サイド・バルブ、9
1……左サイド・バルブ、101……ロック・ピン、104…
…一端部としての第１小径部、107……他端部としての
第２小径部、901……ロック・ピン、911……ロック・ピ
ン。

フロントページの続き (72)発明者 磯本 淳 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−38343（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−13439（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−46039（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−36237（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンロッドの大端部とクランク・シャフト
   のクランク・ピンとの間に介装されていて、上記大端部
   に嵌合される外径部と前記クランク・ピンに嵌合される
   内径部とが互いに偏心させられたブッシュ部および、こ
   のブッシュ部の両端より上記大端部の内側面に沿って延
   びる一対のフランジ部からなる偏心ベアリングと、 上記フランジ部のうちの一方のフランジ部の、上記内径
   部の回転中心線に対して、上記外径部の回転中心線と反
   対側に形成された高圧縮用ロック孔と、 上記フランジ部のうちの他方のフランジ部の、上記内径
   部の回転中心線に対して、上記外径部の回転中心線と同
   一側に形成された低圧縮用ロック孔と、 上記クランク・シャフトの中間部に配置される中間クラ
   ンク・ジャーナルの中心に軸方向に形成されていて、メ
   イン・ギャラリに連通された油通路と、 この油通路に配設されていて、該油通路の油圧が低いと
   き、その一端部をこれが対応する偏心ベアリングの上記
   低圧縮用ロック孔に係合させる向きに移動させ、油圧が
   高いとき、上記一端部と低圧縮用ロック孔との係合を解
   除して、その他端部をこれが対応する偏心ベアリングの
   上記高圧縮用ロック孔に係合させる向きに移動させるロ
   ック・ピンを有するバルブと を備えたことを特徴とする可変圧縮比エンジン。