JP4334462B2 - エンジン - Google Patents

Description

本発明は、エンジンブロックのクランクシャフトの軸線方向の一方の端部に、ストローク特性可変エンジン（Ｅ）のコントロールシャフト（２５）を駆動するアクチュエータと、クランクシャフトからカムシャフトに動力を伝達する動力伝達手段と、動力伝達手段を覆うカバー部材とを取り付けたエンジンに関する。

エンジンブロックにメインジャーナルを回転自在に支持されたクランクシャフトと、エンジンブロックにメインジャーナルを所定角度範囲で揺動自在に支持されたコントロールシャフトと、クランクシャフトのピンジャーナルに揺動自在に支持されたロアリンクと、ロアリンクをピストンに連結するアッパーリンクと、ロアリンクをコントロールシャフトのピンジャーナルに連結するコントロールリンクとを備え、コントロールシャフトの位相をアクチュエータで変化させてピストンの上死点および下死点の位置を変化させることで圧縮比を変更する可変圧縮比エンジンが、下記特許文献１、２により公知である。

ところで、可変圧縮比エンジンのコントロールシャフトはクランクシャフトと平行に配置されており、そのコントロールシャフトを回転させるアクチュエータはエンジンブロックのクランクシャフトの軸線方向の一端部に取り付けられている。エンジンブロックの前記一端部には、クランクシャフトでカムシャフトを駆動するタイミングチェーンと、そのタイミングチェーンを覆うチェーンカバーとが配置されているため、従来はチェーンカバーと干渉しない位置でアクチュエータをエンジンブロックに固定していた。
特開２００１−２２７３６７号公報 特開２００２−１８８４５５号公報

しかしながら、チェーンカバーと干渉しない位置でアクチュエータをエンジンブロックに固定しようとすると、アクチュエータの位置がクランクシャフトから遠くなることが避けられず、そのためにエンジン全体が大型化する問題があった。またチェーンカバーとアクチュエータとを別々にエンジンブロックに固定すると、ボルト等の締結手段の数が増加するため、部品点数や組付工数が増加する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンブロックの端部に、アクチュエータおよび動力伝達手段のカバー部材を少ない部品点数および組付工数でコンパクトに取り付けることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンブロックのクランクシャフトの軸線方向の一方の端部に、ストローク特性可変エンジンのコントロールシャフトを駆動するアクチュエータと、クランクシャフトからカムシャフトに動力を伝達する動力伝達手段と、動力伝達手段を覆うカバー部材とを取り付けたエンジンにおいて、前記カバー部材は、前記動力伝達手段を覆い且つ下端が前記動力伝達手段よりも下側に位置するカバー本体部と、そのカバー本体部の下端に連なり且つ該カバー本体部よりも前記エンジンブロック側に窪んでいて、前記エンジンブロックからの前記クランクシャフト軸線方向の突出量が該カバー本体部よりも小さく形成された平板状の取付座とを備えており、前記取付座の裏面は、エンジンブロックの前記一方の端部外面に空間を介さずに密着しており、前記アクチュエータは、前記取付座の表面に配置されて、該取付座と共に共通の締結手段でエンジンブロックに固定されることを特徴とするエンジンが提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記取付座は、前記カバー本体部よりも薄い板状に形成されていることを特徴とするエンジンが提案される。

尚、実施例の吸気カムシャフト３６および排気カムシャフト３８は本発明のカムシャフトに対応し、実施例のチェーンカバー４１は本発明のカバー部材に対応し、実施例のタイミングチェーン４３は本発明の動力伝達手段に対応し、実施例のボルト４７は本発明の締結手段に対応する。

請求項１の構成によれば、エンジンブロックの端部にストローク特性可変エンジンのコントロールシャフトを駆動するアクチュエータと動力伝達手段を覆うカバー部材とを取り付ける際に、アクチュエータを、エンジンブロックの前記端部に固定したカバー部材の表面に固定するようにしたので、カバー部材から分離した位置でアクチュエータを独立してエンジンブロックに固定する場合に比べて、アクチュエータを動力伝達手段に近づけてエンジン全体をコンパクト化することができる。また、エンジンブロックに固定されるカバー部材に、動力伝達手段を覆い且つ下端が前記動力伝達手段よりも下側に位置するカバー本体部と、そのカバー本体部の下端に連なり且つ該カバー本体部よりもエンジンブロック側に窪んでいて、エンジンブロックからのクランクシャフトの軸線方向の突出量が該カバー本体部よりも小さく形成された平板状の取付座とを設け、該取付座の裏面をエンジンブロックの一方の端部外面に空間を介さずに密着させ、前記アクチュエータを該取付座の表面に配置して取付座と共に共通の締結手段でエンジンブロックに固定するようにしたので、締結手段の共用化により部品点数および組付工数を削減することができるばかりでなく、カバー部材の取付座の裏面はエンジンブロックの端部外面との間に空間を作らない平板状の構造であるため、アクチュエータをエンジンブロックにできるだけ接近させ、アクチュエータを設けたことによるエンジンブロックのクランクシャフトの軸線方向の寸法増加を最小限に抑えることができ、しかもエンジンブロック、カバー部材およびアクチュエータを強固に一体化して取付剛性を高めることができる。また、カバー部材がアクチュエータの側面の一部を覆うので、跳ね石等によるアクチュエータの損傷を防止することができる。

そして、請求項２の構成によれば、アクチュエータが固定されるカバー部材の取付座を、動力伝達手段を覆うカバー本体部よりも薄い板状に形成するようにしたので、アクチュエータをエンジンブロックにできるだけ接近させ、アクチュエータを設けたことによるエンジンブロックのクランクシャフトの軸線方向の寸法増加を最小限に抑えることができ、更にアクチュエータの取付剛性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図８は本発明の一実施例を示すもので、図１は可変圧縮比エンジンの正面図、図２は可変圧縮比エンジンの縦断面図（高圧縮比状態）、図３は図２の３−３線矢視図、図４は図２の４−４線矢視図、図５は図２の５方向矢視図、図６は図１の６方向拡大矢視図、図７は可変圧縮比エンジンの縦断面図（低圧縮比状態）、図８はアクチュエータの制御系の油圧回路図である。

図１〜図５に示すように、ピストンの上死点あるいは下死点の位置を変更可能なストローク特性可変エンジンの一例である可変圧縮比エンジンＥは、シリンダブロック１１、クランクケース１２およびシリンダヘッド１３を結合したエンジンブロック１４を備えており、シリンダヘッド１３の上部にヘッドカバー１５が結合され、クランクケース１２の下部にオイルパン１６が結合される。シリンダブロック１１およびクランクケース１２の割り面にクランクシャフト１７のメインジャーナル１７ａが回転自在に支持されており、メインジャーナル１７ａから偏心するピンジャーナル１７ｂに概略三角形のロアリンク１８の中間部が揺動自在に枢支される。

シリンダブロック１１に設けたシリンダスリーブ２０にピストン２１が摺動自在に嵌合しており、アッパーリンク２２（コネクティングロッド）の上端がピストンピン２３を介してピストン２１に枢支されるとともに、アッパーリンク２２の下端が第１ピン２４を介してロアリンク１８の一端部に枢支される。クランクシャフト１７の位置から横方向に偏心したクランクケース１２の下面に、クランク形状のコントロールシャフト２５のメインジャーナル２５ａが、ボルト２６，２６でクランクケース１２の締結されたキャップ２７によって揺動自在に枢支される。コントロールリンク２８は本体部２８ａと、その下端にボルト２９，２９で締結されたキャップ部２８ｂとを備えており、本体部２８ａの上端が第２ピン３０を介してロアリンク１８の他端部に枢支されるとともに、本体部２８ａの下端およびキャップ部２８ｂ間にコントロールシャフト２５のピンジャーナル２５ｂが枢支される。コントロールシャフト２５は、その一端に設けた油圧制御のアクチュエータ３１で所定角度の範囲で揺動する。

シリンダヘッド１３の下面に形成された燃焼室１４ａに吸気ポート３２および排気ポート３３が開口しており、吸気ポート３２を開閉する吸気バルブ３４と排気ポート３３を開閉する排気バルブ３５とがシリンダヘッド１３に設けられる。吸気バルブ３４は吸気カムシャフト３６により吸気ロッカーアーム３７を介して開閉駆動され、排気バルブ３５は排気カムシャフト３８により排気ロッカーアーム３９を介して開閉駆動される。

図１および図６から明らかなように、シリンダブロック１１、クランクケース１２およびシリンダヘッド１３よりなるエンジンブロック１４の一端面に、本発明のカバー部材を構成するチェーンカバー４１が複数本のボルト４２…で着脱自在に固定される。エンジンブロック１４とチェーンカバー４１とに挟まれた空間に配置されたタイミングチェーン４３は、クランクシャフト１７の軸端に設けた駆動スプロケット４４と、吸気カムシャフト３６および排気カムシャフト３８の軸端にそれぞれ設けた従動スプロケット４５，４６とに巻き掛けられる。

チェーンカバー４１はタイミングチェーン４３を覆うカバー本体部４１ａと、その吸気側の下端をクランクケース１２に向けて窪ませた板状の取付座４１ｂとを備えており、この取付座４１ｂにアクチュエータ３１が嵌合して複数本（実施例では５本）のボルト４７…でクランクケース１２に共締めされる。即ち、取付座４１ｂは薄肉の平板状であってクランクケース１２の端面に空間を介さずに密着しており、アクチュエータ３１の外周に形成された座部３１ａを貫通するボルト４７…は、チェーンカバー４１の取付座４１ｂを貫通してクランクケース１２の端面に螺合する。クランクケース１２の吸気側の側面に、アクチュエータ３１の作動を制御するバルブブロック４８が複数本のボルト４９…で固定される。

尚、バルブブロック４８はアクチュエータ３１と一体に形成しても良い。このようにすれば、バルブブロック４８およびアクチュエータ３１を別体で設けた場合に比べて小型化を図ることができるだけでなく、ボルト等の部品点数およびその組付工数を削減することができ、しかも後述する方向切り換えバルブ５９とアクチュエータ３１との距離が短くなってアクチュエータ３１の応答性および位置決め精度が向上する。

図８に示すように、アクチュエータ３１は回転軸５１の両側に延びる一対のベーン５２，５２を揺動自在に収納する扇型の油室５３，５３を備えており、オイルタンク５４と油室５３，５３との間に、モータ５５で駆動されるオイルポンプ５６と、チェックバルブ５７と、アキュムレータ５８と、方向切り換えバルブ５９とが配置される。この方向切り換えバルブ５９はバルブブロック４８内に設けられる。従って、方向切り換えバルブ５９を左方向に切り換えるとオイルポンプ５６で発生した油圧でベーン５２，５２が押されて回転軸５１が反時計方向に回転し、逆に方向切り換えバルブ５９を右方向に切り換えるとオイルポンプ５６で発生した油圧でベーン５２，５２が押されて回転軸５１が時計方向に回転することで、その回転軸５１に接続されたコントロールシャフト２５の位相が変化する。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。

エンジンＥの運転状態に応じてアクチュエータ３１が駆動され、アクチュエータ３１に接続されたコントロールシャフト２５が図２に示す位置と図７に示す位置との間の任意の位置に回転する。図２に示す位置では、コントロールシャフト２５のメインジャーナル２５ａに対してピンジャーナル２５ｂが下方に位置するため、コントロールリンク２８が引き下げられてロアリンク１８がクランクシャフト１７のピンジャーナル１７ｂを中心に時計方向に揺動し、アッパーリンク２２が押し上げられてピストン２１の位置が高くなることで、エンジンＥが高圧縮比状態になる。

逆に、図７に示す位置では、コントロールシャフト２５のメインジャーナル２５ａに対してピンジャーナル２５ｂが上方に位置するため、コントロールリンク２８が押し上げられてロアリンク１８がクランクシャフト１７のピンジャーナル１７ｂを中心に反時計方向に揺動し、アッパーリンク２２が引き下げられてピストン２１の位置が低くなることで、エンジンＥが低圧縮比状態になる。

このように、コントロールシャフト２５の揺動によってコントロールリンク２８が上下動し、ロアリンク１８の運動拘束条件が変化してピストン２１の上死点位置を含むストローク特性が変化することで、エンジンＥの圧縮比が任意に制御される。

さて、図１および図６から明らかなように、エンジンブロック１４の端部に重ね合わせたチェーンカバー４１の表面にアクチュエータ３１を配置し、それらアクチュエータ３１およびチェーンカバー４１を共通のボルト４７…でエンジンブロック１４（クランクケース１２）に共締めしたので、アクチュエータ３１およびチェーンカバー４１を固定するボルト４７…の本数を最小限に抑えて部品点数および組付工数を削減することができるだけでなく、エンジンブロック１４、チェーンカバー４１およびアクチュエータ３１を強固に一体化して取付剛性を高めることができる。

またアクチュエータ３１をチェーンカバー４１からはみ出したエンジンブロック１４の端部に直接固定することなく、チェーンカバー４１の表面に固定するので、アクチュエータ３１の位置をタイミングチェーン４３側に、つまりクランクシャフト１７側にできるだけ接近させ、エンジンブロック１４の吸気側の側壁からのアクチュエータ３１の張出量を最小限に抑えてエンジンＥ全体をコンパクト化することができる。

更に、アクチュエータ３１が固定されるチェーンカバー４１の取付座４１ｂはタイミングチェーン４３を覆うカバー本体部４１ａよりも薄い板状に形成されているので、アクチュエータ３１をエンジンブロック１４にできるだけ接近させ、アクチュエータ３１を設けたことによるエンジンブロック１４のクランクシャフト１７の軸線方向の寸法増加を最小限に抑えることができる。

しかもチェーンカバー４１の取付座４１ｂはエンジンブロック１４との間に空間を作らない板状の構造であるため、アクチュエータ３１の取付剛性を高めることができる。しかもチェーンカバー４１がアクチュエータ３１の側面の一部を覆うので、跳ね石等によるアクチュエータ３１の損傷を防止することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、動力伝達手段は実施例のタイミングチェーン４３に限定されず、タイミングベルトやギヤ列であっても良い。

また実施例では可変圧縮比エンジンについて説明したが、同様の構造で各部の寸法を変更することによって、エンジンの圧縮比および排気量の何れか一方または両方を変更可能に構成することができる。本発明は、これらのストローク特性可変エンジンに対して適用することができる。

可変圧縮比エンジンの正面図 可変圧縮比エンジンの縦断面図（高圧縮比状態） 図２の３−３線矢視図 図２の４−４線矢視図 図２の５方向矢視図 図１の６方向拡大矢視図 可変圧縮比エンジンの縦断面図（低圧縮比状態） アクチュエータの制御系の油圧回路図

１４ エンジンブロック
１７ クランクシャフト
２５ コントロールシャフト
３１ アクチュエータ
３６ 吸気カムシャフト（カムシャフト）
３８ 排気カムシャフト（カムシャフト）
４１ チェーンカバー（カバー部材）
４１ａ カバー本体部
４１ｂ 取付座
４３ タイミングチェーン（動力伝達手段）
４７ ボルト（締結手段）
Ｅ 可変圧縮比エンジン（ストローク特性可変エンジン）

Claims (2)

1. エンジンブロック（１４）のクランクシャフト（１７）の軸線方向の一方の端部に、ストローク特性可変エンジン（Ｅ）のコントロールシャフト（２５）を駆動するアクチュエータ（３１）と、クランクシャフト（１７）からカムシャフト（３６，３８）に動力を伝達する動力伝達手段（４３）と、動力伝達手段（４３）を覆うカバー部材（４１）とを取り付けたエンジンにおいて、
   前記カバー部材（４１）は、前記動力伝達手段（４３）を覆い且つ下端が前記動力伝達手段（４３）よりも下側に位置するカバー本体部（４１ａ）と、そのカバー本体部（４１ａ）の下端に連なり且つ該カバー本体部（４１ａ）よりも前記エンジンブロック（１４）側に窪んでいて、前記エンジンブロック（１４）からの前記クランクシャフト（１７）軸線方向の突出量が該カバー本体部（４１ａ）よりも小さく形成された平板状の取付座（４１ｂ）とを備えており、
   前記取付座（４１ｂ）の裏面は、エンジンブロック（１４）の前記一方の端部外面に空間を介さずに密着しており、
   前記アクチュエータ（３１）は、前記取付座（４１ｂ）の表面に配置されて、該取付座（４１ｂ）と共に共通の締結手段（４７）でエンジンブロック（１４）に固定されることを特徴とするエンジン。
2. 前記取付座（４１ｂ）は、前記カバー本体部（４１ａ）よりも薄い板状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のエンジン。

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