JP5524960B2 - 可変圧縮比エンジンのためのボールスクリュリフト装置 - Google Patents

可変圧縮比エンジンのためのボールスクリュリフト装置 Download PDF

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Description

本発明は、少なくとも一つのスクリュを回転させて、可変圧縮比エンジンの圧縮比を制御することを可能にする制御アクチュエータの少なくとも一つのボールまたはバルブ要素をシートから持ち上げるかシートに載せることを可能にするように設計された少なくとも一つの回転電動モータを具備する、可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置に関する。
スプリングによりシートに保持された時に、油圧流体を一方向のみに通過させるように逆止バルブ要素として作用するボールが、制御アクチュエータの上下の室を接続する移動通路の一方または他方の端部を閉鎖するように設計される。
出願人の所有するWO98/51911、WO00/31377、WO03/008783によると、可変排気量エンジンのための様々な機械的装置が知られている。
出願人の名によるWO98/51911において、有効排気量および/または体積比を維持したまま適応により可変の負荷および速度で使用される内燃ピストンエンジンの効率を向上させるのに使用される装置が記載されていることに注意してほしい。このタイプのエンジンは「可変圧縮比エンジン」として当該技術分野の当業者に知られており、以下の文章ではこの名称が使用される。
出願人の名によるWO00/31377によると、可変圧縮比エンジンのための機械的伝動装置は、一方では転動案内装置と、他方では接続ロッドに固定されたギヤホイールと相互作用を行ってピストンと接続ロッドとの間で動作を伝達することを可能にする伝動部材と下部で固定された燃焼ピストンを具備することが知られている。
出願人の名によるWO03/008783において、可変圧縮比エンジンのための機械的伝動装置は、一方では小型ラックにより転動案内装置と、他方では別の大型ラックにより接続ロッドに固定されたギヤホイールと相互作用を行う「ピストンラック」とも呼ばれる伝動部材と下部で固定された燃焼ピストンが中で移動する少なくとも一つのシリンダを具備することに注意してほしい。可変圧縮比エンジンのための機械的伝動装置は、ギヤホイールと相互作用を行う少なくとも一つの制御ラックと、把持圧縮応力を付与する、燃焼ピストンを伝動部材に装着するための手段と、ラックの歯を強化することを可能にする接続手段と、ギヤホイールの構造を補強および軽量化するための手段もまた具備する。
大型ラックの歯とギヤホイールの歯との間の最小動作間隙が、大型ラックとギヤホイールとに形成されるベアリング面の箇所により確定されることに注意してほしい。
FR2896544において、一方では燃焼室でエンジンの少なくとも一つのシリンダの端部を、他方ではアクチュエータの上室でエンジンの制御アクチュエータの少なくとも一つのシリンダの端部を閉じるため、クランクケースと相互作用を行う共通シリンダヘッドを可変圧縮比エンジンが具備し、可変圧縮比エンジンの可動連結部の部品すべてをクランクケースが収容することに注意してほしい。
FR2896539において、可変圧縮比エンジンは、エンジンの音響放出を制御してクランクケースの製造公差を増大させるため転動面を相互に常時接触したままにする少なくとも一つのリフタアクチュエータを有し、可変圧縮比エンジンは、それが有するシリンダと同数のリフタアクチュエータおよび制御アクチュエータを有することに注意してほしい。
WO98/51911とFR2896539において、起こり得る制御アクチュエータからの漏出を補正するためと、オイルの圧縮性の影響を軽減することにより制御アクチュエータの垂直位置設定点の維持精度を上昇させるように設計されるとともに、アクチュエータの室の内部の空洞現象を防止するように設計された予供給圧力を提供するために設けられた圧縮油圧流体の入口を具備する制御アクチュエータにより、可変圧縮比エンジンの制御ラックの垂直位置が制御されることにも注意してほしい。
WO98/51911では、制御アクチュエータは、下室と、上部アクチュエータロッドとも呼ばれるアクチュエータスピンドル延出部により下室の排気量と同一の排気量が維持される上室とを具備することに注意してほしい。またWO98/51911によれば、制御アクチュエータはまた、アクチュエータピストンと、スプリングにより定位置に保持されたバルブと、制御ロッドとを具備し、一方ではシリンダヘッドと上部アクチュエータロッドとの間、他方ではシリンダヘッドと制御ロッドとの間の密封手段を具備するシリンダヘッドにより、アクチュエータの上端部が閉じられる。
出願人の名によるFR2896539およびFR07/05237のクレームに記載されているように、可変圧縮比エンジンは、一方ではリフタアクチュエータを作動させるのに必要な油圧をリフタアクチュエータに供給するとともに、他方では起こり得る油圧漏出を補正してその精度を高めるのに必要な油圧を制御アクチュエータに提供するように設けられた油圧パワーユニットを具備する。可変圧縮比エンジンのカムシャフトのいずれか一つにより駆動される高圧ポンプを介して、エンジンの潤滑回路によりユニットにオイルが供給され、ユニットは次にエンジンの制御アクチュエータおよびリフタアクチュエータに供給を行うことに注意してほしい。
出願人の名によるFR2896539またはWO2007/085739において、制御アクチュエータに提供される油圧が、可変圧縮比エンジンの体積比を増加させるように設計された作業中に制御アクチュエータの移動速度を上昇させるのにも使用されてよいことに注意してほしい。この後者の変形例によれば、アクチュエータのシリンダヘッドに形成された室により、制御アクチュエータの上部ロッドの上面に油圧が印加される。
出願人の名による特許出願および特許では、可変圧縮比エンジンの圧縮比を制御するためのシステムの製造を単純化するように、少なくとも一つのセンサと相互作用を行うソレノイドバルブによって制御ロッドが置き換えられると好都合であることに注意してほしい。
しかし、信頼性があり、経済的で、可変圧縮比エンジンの潤滑油に含有される不純物および粒子との適合性を持つソレノイドバルブの製造に見られる困難さのため、出願人の名によるFR08/03589では、各々がシートに当接するとともに、可変圧縮比エンジンの制御アクチュエータの上室と上室とを接続する移動通路の一端部および他端部を個別に閉鎖する少なくとも二つのボールまたはバルブ要素を具備して、油圧流体を一方向のみに通過させるようにスプリングによりシートに保持された時に逆止バルブ要素としてボールが作用するボールリフト圧縮比調節装置により、ソレノイドバルブを置き換えることが提案されている。
この後者の特許出願では、油圧流体を両方向に通過させるためリフト手段によりボールがシートから持ち上げられ、リフト手段は円筒形リフタによりボールを持ち上げることが分かる。この特許出願によれば、様々な変形例により製造されることができる電気機械式アクチュエータでリフト手段が構成されてよく、変形例のうち二つでは、シートからのボールのリフト高さが二種類設けられるのに対して、別の変形例では増分的リフトが行われる。この特許出願では、圧電部品を用いた二つの変形例と、円筒形リフタを長手方向に平行移動させることを可能にするピストンを具備する、段が形成された変形例とがクレームに記載され、ピストンは、ボールをシートから持ち上げるため、ソレノイドバルブにより可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニットに生じる圧力を利用できる。
可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、直前に引用した出願人の名によるFR08/03589に記載されたボールリフト圧縮比調節装置に関連する以下のような一連の問題を解決するために設計されるものである。
‐二種類のボールのリフト高さを持つ変形例では、同出願で提案される電磁吸引カップに、例えば開口デューティサイクル中に可変電圧が供給されない限り、ボールのリフト高さを二種類のリフト高さ以外に変化させることが可能でなく、この場合にも、ボールの実際のリフト高さに関して不確実性を伴う。
‐増分的リフトを提案する変形例では、円筒形リフタと、これが相互作用する金属逆止ストリップとの間に存在する摩擦を利用するが、これは、リフタおよびストリップの磨耗のため耐久性および信頼性の保証が困難であるという欠点を持つ。
‐圧電層の積層体に基づく変形例は、かなりの空間の必要性が満たされずにリフト移動が短いという欠点を持つが、「H」字形の圧電モータに基づいて提示された変形例は、増分的リフトの変形例の場合のように、「H」字形の圧電モータが間を移動する壁の摩耗のため反復的かつ正確な動作を保証しないという困難を持っている。
‐ボールをシートから持ち上げるのに、ソレノイドバルブによって可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニットに生じる圧力を利用できるピストンに基づく変形例は、ボールのリフト高さが制御不能であるという欠点を持つ。
引例として挙げられたFR08/03589に記載された可変圧縮比エンジンのためのボールリフト圧縮比調節装置に関連する様々な問題を解決するために、可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置が、
‐ボールのリフト高さを高い精度で絶えず制御すること、
‐ボールのリフト高さの精度または反復性に影響を与えるタイプの摩擦現象を防止すること、
を提案する。
本発明による、上室および下室と制御ラックに接続された少なくとも一つのアクチュエータピストンとを具備する油圧式複動制御アクチュエータを具備する可変圧縮比エンジンのスクリュ利用ボールリフト装置は、
‐各々がシートに当接するとともに、制御アクチュエータの上室と下室とを接続する移動通路の一端部および他端部を個別に閉鎖する少なくとも二つのボールまたはバルブ要素であって、油圧流体を一方向のみに通過させるため、スプリングによりシートに保持された時にボールが逆止バルブ要素として作用する、少なくとも二つのボールまたはバルブ要素と、
‐少なくとも一つのスクリュを回転させて、少なくとも一つのボールをシートから持ち上げるかシートに載せることを可能にするように設計された少なくとも一つの電動モータを具備するリフト手段と、
を具備する。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、
‐ロックスクリュにより制御ラックに装着されたアクチュエータピストンを有する制御アクチュエータと、
‐油圧流体の加圧容器を含む可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニットへ戻すため流体を移動通路から流出させるが、流体が移動通路へ戻ることは防止する少なくとも一つの補正用逆止バルブ要素と、
を具備する。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、移動通路に収容された円筒形リフタで構成されるリフト手段と、円筒形リフタの端部が少なくとも一つのボールをシートから持ち上げるかシートに載せるように、少なくとも一つのスクリュを回転させて円筒形リフタを長手方向に平行移動させることを可能にするように設計された少なくとも一つの電動モータとを具備する。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、機械的伝動手段によりスクリュを回転させる回転電動モータを具備する。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、二つのスクリュを同時に回転させて各々がボールまたはバルブ要素をそのシートから持ち上げるかシートに載せるようにさせる回転電動モータを具備し、第2スクリュが第2ボールから離れる時に第1スクリュは第1ボールの方向に進むか、その逆が行われ、ボールがシートから同時に持ち上げられることはない。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、モータをスクリュに接続する少なくとも一つのギヤホイールにより両方のスクリュを同時に回転させる回転電動モータを具備する。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、少なくとも一つのタイミングベルトにより両方のスクリュを同時に回転させる回転電動モータを具備する。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、少なくとも一つのチェーンにより両方のスクリュを同時に回転させる回転電動モータを具備する。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、同じ方向に回転する二つのスクリュを具備し、第1スクリュは第2スクリュのものとは逆のピッチを有する。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、相互に反対方向に同時に回転する二つのスクリュを具備し、第1スクリュが締められると第2スクリュが緩められるか、その逆が行われる。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、角度位置センサを備える回転電動モータを具備する。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、ピストンの最大行程を決定する二つの弾性行程端支承部を具備する油圧式複動制御アクチュエータのアクチュエータピストンを具備し、第1弾性支承部は、可変圧縮比エンジンのクランクケースと接触した時にエンジンの最大圧縮比を制限することを可能にし、第2弾性支承部は、可変圧縮比エンジンの制御アクチュエータのシリンダヘッドと接触した時にエンジンの最小圧縮比を制限することを可能にする。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、二つの弾性行程端支承部の一方または他方が、第1支承部としてエンジンのクランクケースと、または第2支承部としてエンジンの制御アクチュエータのシリンダヘッドと接触した時に、可変圧縮比エンジンの圧縮比を調節できるように、ラックに対するピストンの位置を調節することを可能にする調節ワッシャを、ピストンの下面と制御ラックの下部アクチュエータロッドとの間に具備する、制御ラックに装着された油圧式複動制御アクチュエータのアクチュエータピストンを具備する。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、油圧式複動制御アクチュエータの下室と上室とを接続するピストン減圧管を具備するアクチュエータピストンを具備し、管は、下室にポケットを形成することのある空気を上室へ通過させる。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、油圧式複動制御アクチュエータの下室と上室との間における油圧流体の流量を制限する圧力損失を発生させるように計算されたアクチュエータピストンとロックスクリュとの間に残された空間で構成されるピストン減圧管を具備する。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、アクチュエータピストンとロックスクリュとの間に残されたかなりの空間を包含するアクチュエータピストンのピストン減圧管を具備し、この空間は、ロックスクリュとアクチュエータピストンとの間に把持された減圧ワッシャの下面に形成された溝を介して、油圧式複動制御アクチュエータの下室から上室へ油圧流体を通過させる。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、かなりの長さを有するように螺旋形である、減圧ワッシャの溝を具備し、螺旋の始端はワッシャの中央孔に通じているのに対して、螺旋の端部はワッシャの周縁部に通じている。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、アクチュエータピストンを制御ラックに装着することを可能にするロックスクリュの本体に形成または嵌着された減圧毛細管で構成されるピストン減圧管を具備し、毛細管の輪郭と断面積と長さとは、制御アクチュエータの下室と上室との間での油圧流体の通過を制限する圧力損失を発生させるように計算される。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、上室の最高点に位置する入口を有するとともに可変圧縮比エンジンのいずれかの点に開口する出口を有するアクチュエータ減圧管を具備する油圧式複動制御アクチュエータを具備し、アクチュエータ減圧管は、減圧ソレノイドバルブにより閉鎖または開放される。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、補給用逆止バルブ要素を具備する制御アクチュエータの上室を具備し、バルブ要素は、可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニットからの圧縮油圧流体を上室へ流入させるが、ここから流出させることはない。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、補給用逆止バルブ要素を具備する制御アクチュエータの下室を具備し、バルブ要素は、可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニットからの圧縮油圧流体を下室へ流入させるが、ここから流出させることはない。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置は、移動通路が形成されており可変圧縮比エンジンのクランクケースに嵌着するプレートを具備し、プレートは、ボールを持ち上げるための手段と、移動通路とクランクケースに組み込まれた管との間にシールを設ける密封手段とを具備する。
非限定的な例として挙げられた添付図面に関する以下の説明は、本発明、それが提案する特徴、それが提供できる長所の理解を容易にするだろう。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置の、可変圧縮比エンジンにおける主要部品およびその位置を図示する概略断面図である。 例えば、少なくとも一つのボールまたはバルブ要素をシートから持ち上げるか外すことを可能にする少なくとも一つのスクリュを回転させるように設計された少なくとも一つの回転電動モータにより設けられる、本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置を駆動するための手段を示す断面図である。 本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置を駆動するための手段を表す分解斜視図である。 本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置の動作原理を図示する概略図である。 本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置の動作原理を図示する概略図である。 本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置の動作原理を図示する概略図である。 可変圧縮比エンジンのエンジンブロックと、本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置の、エンジンブロックにおける位置とを示す分解斜視図である。
図1は、油圧式複動制御アクチュエータ8の上室121と下室122とを接続する少なくとも一つの管を閉鎖するための手段と、油圧流体を両方向に通過させるため閉鎖手段をそのシートから持ち上げるかシートに載せることを可能にするリフト手段とを具備する、可変圧縮比エンジンのための圧縮比を調節するための装置400を示す。
出願人の所有する特許出願および特許によれば、可変圧縮比エンジンは、ピストンに固定されて、一方では転動案内装置4と、他方ではギヤホイール5と相互作用を行う、「ピストンラック」と呼ばれる伝動部材3を燃焼ピストン2の下部に具備する機械的伝動装置1を具備する。
ピストン2に固定された伝動部材またはピストンラック3は、ギヤホイール5の歯51と相互作用を行う歯34を有する第1大型ラック35をその面の一つに備える。
伝動部材またはピストンラック3は、転動案内装置4のローラ40の歯と相互作用を行う小型の歯38を有する第2ラック37を、第1ラック35と反対の側に具備する。
クランクケース100は、転動案内装置4のローラ40の動作をピストン2の動作と同期化させるラック46を具備する支持体41に固定されている。
燃焼ピストン2とクランクシャフト9との間で動作を伝達するため、ギヤホイール5は、クランクシャフト9に接続された接続ロッド6と相互作用を行う。
ギヤホイール5は、伝動部材またはピストンラック3と反対の側において、制御アクチュエータ8を具備する制御装置12と、クランクケース100に形成されたアクチュエータシリンダ112の中で案内されるアクチュエータピストン13とにより駆動されるクランクケース100に対する垂直位置を有する制御ラック7と、相互作用を行う。
制御アクチュエータ8は、アクチュエータピストン13の上下に上室121と下室122とを具備し、これらの室は、アクチュエータピストン13の同一行程について相互に異なる排気量を有する。
制御アクチュエータ8は、制御ラック7に固定された下部アクチュエータロッド16と、アクチュエータピストン13を制御ラック7の下部アクチュエータロッド16に装着することを可能にするロックスクリュ132とで構成される。
ロックスクリュ132は、制御アクチュエータ8の上室121に収容されるロックヘッド139を具備する。
油圧式複動制御アクチュエータ8のアクチュエータピストン13は、アクチュエータピストンの最大行程を決定する二つの弾性行程端支承部130,131を具備してよい。
第1支承部131は、可変圧縮比エンジンのクランクケース100と接触した時にエンジンの最大圧縮比を制限することを可能にするのに対して、第2支承部130は、可変圧縮比エンジンの制御アクチュエータ8のシリンダヘッド300と接触した時にエンジンの最小圧縮比を制限することを可能にする。
油圧式複動制御アクチュエータ8のアクチュエータピストン13は、制御ラック7に対するピストン13の位置を調節することを可能にする調節ワッシャ135を、ピストン13の下面と制御ラック7の下部アクチュエータロッド16との間に具備する。
二つの弾性行程端支承部130,131の一方または他方が、第1支承部131としてエンジンのクランクケース100と、または第2支承部130としてエンジンの制御アクチュエータ8のシリンダヘッド300と接触した時に、この調節ワッシャ135は、可変圧縮比エンジンの圧縮比を調節することを可能にする。
アクチュエータピストン13は、油圧式複動制御アクチュエータ8の下室122と上室121とを接続するピストン減圧管133を具備する。ピストン減圧管133は、下室122にポケットを形成する空気を上室121へ通過させる。
ピストン減圧管133は、油圧式複動制御アクチュエータ8の下室122と上室121との間における油圧流体の流量を制限する圧力損失を発生させるように計算された、アクチュエータピストン13とロックスクリュ132との間に残された空間で構成されてよい。
アクチュエータピストン13のピストン減圧管133は、アクチュエータピストン13とロックスクリュ132との間に残されたかなりの空間を包含してよく、この空間は、ロックスクリュ132とアクチュエータピストン13との間に把持された減圧ワッシャ136の下面に形成された溝を介して、油圧式複動制御アクチュエータ8の下室122から上室121へ油圧流体を通過させる。
溝の輪郭と断面積と長さとは、油圧式複動制御アクチュエータ8のロックスクリュ132とアクチュエータピストン13との間における流体の通過を制限する圧力損失を発生させるように計算される。
減圧ワッシャ136に形成された溝は、かなりの長さを有するように螺旋形であってよく、螺旋の始端はワッシャの中央孔に通じているのに対して、螺旋の端部はワッシャの周縁部に通じている。
アクチュエータピストン13のピストン減圧管133は、ロックスクリュ132の本体に形成または嵌着された減圧毛細管134と連通している。減圧毛細管134の輪郭と断面積と長さとは、油圧式複動制御アクチュエータ8の下室122と上室121との間における油圧流体の通過を制限する圧力損失を発生させるように計算される。
油圧式複動制御アクチュエータ8は、上室121の最高点に位置する入口を有するとともに、可変圧縮比エンジンのいずれかの点に開口する出口を有するアクチュエータ減圧管137を具備してよい。
アクチュエータ減圧管137の出口は、エンジンの潤滑油溜め500に直接的または間接的に通じている。アクチュエータ減圧管137は、減圧ソレノイドバルブ138により閉鎖または開口されてよい。
可変圧縮比エンジンは、制御ラック7の垂直位置を測定することを可能にする少なくとも一つの位置センサ95を具備してよい。
可変圧縮比エンジンは、ピストンラック3の通過が検出されたクランクシャフト9の角度位置を考慮してエンジンの圧縮比を導出できるようにピストンラック3の通過を検出する少なくとも一つのセンサを具備してよい。
可変圧縮比エンジンは、油圧式複動制御アクチュエータ8の上室121に生じる圧力を測定することを可能にする不図示の少なくとも一つの圧力センサを具備してよい。
可変圧縮比エンジンは、燃焼ピストン2の燃焼室に生じる圧力を測定することを可能にする不図示の少なくとも一つの圧力センサを具備してよい。
可変圧縮比エンジンは、少なくとも一つのクランクシャフト角度位置センサ93と少なくとも一つのコンピュータ94とを具備してよい。
本発明による圧縮比を調節するための装置400は、各々がシート403,404に当接して、クランクケース100に組み込まれた管406,407により油圧式複動制御アクチュエータ8の上室121と下室122とを接続する移動通路405の一端部および他端部を個別に閉鎖する少なくとも二つのボール401,402またはバルブ要素で構成される閉鎖手段を具備する。
ボール401,402は、油圧流体を一方向のみに通過させるように、スプリング408,409によりシート403,404に保持された時に逆止バルブ要素として作用する。
本発明による圧縮比を調節するための装置400は、少なくとも一つのボール401,402またはバルブ要素をそのシート403,404から持ち上げるかシートに載せることを可能にするリフト手段410を具備する。
圧縮比を調節するための装置400は、流体の加圧容器251を含む可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニット200へ戻るように油圧流体を移動通路405から流出させるが、流体が移動通路405へ戻ることは防止する少なくとも一つの補正用逆止バルブ要素411を具備する。
圧縮比を調節するための装置400のリフト手段410は、各ボール401,402について、移動通路405に収容された円筒形リフタ412で構成される。
図2および3は、少なくとも一つのスクリュ481,482を駆動することを可能にする電動モータ480を具備する圧縮比調節装置400の非限定的な例示的実施形態を示す。
少なくとも一つの円筒形リフタ412の一端部が対応のボール401,402と接触してこれをシート403,404から押し上げるかシートに載せるように、円筒形リフタを長手方向に平行移動させることを可能にする少なくとも一つのスクリュ481,482を回転させる少なくとも一つの回転電動モータ480で、リフト手段410が構成される。
リフト手段410は、円筒形リフタ412の補助により少なくとも一つのボール401,402をシート403,404から持ち上げるかシートに載せることを可能にする少なくとも一つのスクリュ481,482を機械的伝動手段483により回転させるように設計された少なくとも一つの回転電動モータ480で構成される。
回転電動モータ480は、二つのスクリュ481,482を同時に回転させて、各々がボール401,402またはバルブ要素をそのシート403,404から持ち上げるかシートに載せるようにさせ、第2スクリュ482が第2ボール402から離れる時に第1スクリュ481が第1ボール401の方向に進むか、その逆が行われ、ボール401,402が同時にシート403,404から持ち上げられることはない。
モータ480をスクリュに接続する少なくとも一つのギヤホイール484により、回転電動モータ480が両方のスクリュ481,482を同時に回転させる。
回転電動モータ480は、不図示の少なくとも一つのタイミングベルトによって両方のスクリュ481,482を同時に回転させる。
回転電動モータ480は、不図示の少なくとも一つのチェーンによって両方のスクリュ481,482を同時に回転させる。
両方のスクリュ481,482は同じ方向に回転し、第1スクリュ481は第2スクリュ482のものとは逆のピッチを有する。
両方のスクリュ481,482は相互に反対方向に同時に回転し、第1スクリュ481が締められると第2スクリュ482が緩められるか、その逆が行われる。
本発明による回転電動モータ480は、不図示の角度位置センサを備える。このモータはそれ自体公知のステップモータでもよい。
同様に、本発明による圧縮比を調節するための装置400は、油圧式複動制御アクチュエータ8の上室121への補給を可能にする逆止バルブ要素428を具備する。補給用逆止バルブ要素428は、可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニット200を始点とする圧縮油圧流体を上室121へ流入させるが、ここから流出させることはない。
本発明による圧縮比を調節するためのボールリフト装置400は、油圧式複動制御アクチュエータ8の下室122の補給を可能にする逆止バルブ要素429を具備する。補給用逆止バルブ要素429は、可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニット200を始点とする圧縮油圧流体を下室122へ流入させるが、ここから流出させることはない。
図7は、移動通路405が形成された可変圧縮比エンジンのクランクケース100に嵌着されるプレート460を具備する、圧縮比を調節するための装置400を図示する。
同様に、プレート460は、スクリュ481,482を利用した圧縮比を調節するための装置400のボール401,402を持ち上げるための手段410を支持する。プレート460は、移動通路405と、クランクケース100に組み込まれて移動通路405が連通する管406,407との間のシールを保証する手段を具備する。
動作:
特定の実施形態によれば、可変圧縮比エンジンのためのスクリュ481,482利用のボールリフト装置400の動作は、以下の通りである。
可変圧縮比エンジンのためのボールリフト装置400は、少なくとも一つのスクリュ481,482を回転させるように設計された少なくとも一つの回転電動モータ480を具備する。回転電動モータ480は、制御アクチュエータ8の少なくとも一つのボール401,402またはバルブ要素をシート403,404から持ち上げるかシートに載せることを可能にし、アクチュエータは、可変圧縮比エンジンの圧縮比を制御することを可能にする(図4乃至6)。
可変圧縮比エンジンが、圧縮比の変化を伴わずに所与の圧縮比で使用される時には、制御アクチュエータ8の上室121から下室122へ油圧流体を通過させること、またはその逆を個別に可能にする二つのボール401,402が、シート403,404に当接する。
この場合、上室121から下室122にもその逆方向にも流体が移動せず、これは可変圧縮比エンジンの制御アクチュエータ8の位置を決定された値に維持するとともに、このエンジンの圧縮比を一定に保持する作用を持つ。
可変圧縮比エンジンの動作条件を考慮すると、その圧縮比を適応させることが常に必要である。場合によっては、エンジンの性能または効率を最高にする、またあるいはその3方向触媒コンバータの動作を向上させるのに、エンジンの圧縮比の変化が利用される。
このような様々な必要性を考慮して、可変圧縮比エンジンのコンピュータ94(ECU)がエンジンの圧縮比を上昇させなければならない場合には、円筒形リフタ412によりボール402をそのシート404から持ち上げる作用を持つ、アクチュエータ下室122のボール402と対向位置にあるスクリュ482を締めるように、コンピュータ94が回転電動モータ480へ電流を送る。
そのため、ボール402をシート404から持ち上げると、油圧流体を制御アクチュエータ8の下室122から流出させ、移動通路405を介して上室121へ流入させ、制御アクチュエータ8の上室121のボール401の方は、油圧流体を上室121へ流入させるが、その逆止作用のため再び流出させることはない。
図1に見られるように、アクチュエータピストン13を移動させるのに油圧ポンプは必要ない。
この移動は、実際には、ピストン13が装着された可変圧縮比エンジンの制御ラック7によりピストンに印加される交互の力によって行われ、ラックそのものは、エンジンの燃焼室に含有されるガスの圧力から生じる力、および/またはギヤホイール5と燃焼ピストン2とピストンラック3とその転動案内装置4とであるエンジンの主要可動部品の慣性から生じる力を受ける。
図1を見れば容易に導き出せるように、制御アクチュエータ8のアクチュエータピストン13の下室122の方への移動は、下室122の容量減少より大きな上室121の容量増加を発生させ、これは、ロックスクリュ132に置き換えられて上部アクチュエータロッドが存在しないことによる。
このため、アクチュエータピストン13が下室122の方へ移動すると上室121の圧力が低下し、上室121の補給用逆止バルブ要素428は、可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニット200を始点とする圧縮油圧流体を上室121へ流入させる。
逆に、可変圧縮比エンジンのコンピュータ94(ECU)がエンジンの圧縮比を低下させなければならない時には、円筒形リフタ412により、ボール401をそのシート403から持ち上げる作用を有する、制御アクチュエータ8の上室121のボール401と対向位置にあるスクリュ481を締めるため、コンピュータは回転電動モータ480に電流を送る。
こうして、ボール401をそのシート403から持ち上げると、油圧流体を制御アクチュエータ8の上室121から流出させ、移動通路405を介して下室122へ流入させるのに対して、制御アクチュエータ8の下室122のボール402の方は、油圧流体を下室122へ流入させるが、ボールの逆止作用のため再び流出させることはない。
図1を見れば容易に導き出せるように、制御アクチュエータ8のアクチュエータピストン13の上室121の方への移動は、ロックスクリュ132で置き換えられることで上部アクチュエータロッドが存在しないため、上室121の容量減少より小さな下室122の容量増加を発生させる。
このため、アクチュエータピストン13が上室121の方へ移動する時には、室121,122および移動通路405の圧力は、油圧パワーユニット200に生じるものより高くなる。結果的に、管280を介して油圧パワーユニット200に通じる出口を有する補正用逆止バルブ要素411は、上室121を始点とする圧縮油圧流体を、移動通路405を介して油圧パワーユニットへ流出させる。
この場合には、制御アクチュエータ8により補正用逆止バルブ要素411を介して油圧パワーユニット200へ排出される油圧流体の量は、可変圧縮比エンジンの圧縮比を低下させるように設計された動作であるピストンにより実行される移動動作の間にアクチュエータピストン13により掃引される上室121の容量とピストン13により同時に掃引される下室122の容量との差にほぼ等しいことに注意してほしい。
見て分かるように、ボール401,402と、可変圧縮比エンジンの他の可動部品によりアクチュエータピストン13に印加される交互の力とが組み合わさった作用は、逆止ラチェットのものと類似した動作を画定し、スクリュ481,482によりボール401,402が開いた状態である場合に、ピストン13は室121または122の方向に移動できるが、逆方向には移動できない。
可変圧縮比エンジンの圧縮比を上昇させるように設計された移動を伴うにしろ、これを低下させるように設計された別の移動を伴うにしろ、スクリュ481,482により持ち上げられた状態の対応のボール401,402が再びそのシート403,404に載る瞬間は、可変圧縮比エンジンのコンピュータ94(ECU)により決定される。
この瞬間は、制御ラック7の位置に基づいてコンピュータ94(ECU)により導出され、その位置の方は、これが相互作用する位置センサ95によって報告され、センサはラック7の垂直位置を常時測定する。
このような情報によってコンピュータ94(ECU)は、求められている圧縮比に対応する位置に制御ラック7が到達すると、ボール401,402をそのシート403,404に再び位置させることができる。
図4乃至6に図示されているように、スクリュ481,482を用いて両方のボール401,402が電動モータ480によりシート403,404から同時に持ち上げられることは決してない。
コンピュータ94(ECU)と制御ラック7の位置センサ95との間の相互作用は、アクチュエータピストン13のガスケットの密封不足による制御アクチュエータ8の上室121と下室122との間の漏出に関係するものであれ、室121,122のいずれか一方と制御アクチュエータ8の外側との間の漏出に関係するものであれ、様々な漏出から生じる制御ラック7の位置のずれを補正することも可能にする。
この場合にコンピュータ94(ECU)は、アクチュエータピストン13が要求された位置へ戻るまで、ピストンのずれの方向と反対に室のボール401,402を一時的に持ち上げることを指示することができる。
また、アクチュエータピストン13のずれを補正するため、ピストンのずれの方向と反対に室のボール401,402を部分的に持ち上げることをコンピュータ94(ECU)が指示してもよい。
室のいずれか一方、つまり上室121および/または下室122と、制御アクチュエータ8の外側との間に漏出が発生すると、直接的に上室121を通って、または上室121のボール401が開いているか若干開いている時には上室および移動通路405を介して間接的に下室122を通って、上室121の補給用逆止バルブ要素428により油圧流体がアクチュエータに補給される。
本発明による可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置400についての特定の実施形態によれば、位置センサ95によりコンピュータ94(ECU)に常時伝達される制御ラック7の位置に加えて、このコンピュータは、それ自体公知のエンジンのクランクシャフト角度センサ93により、可変圧縮比エンジンのクランクシャフト9の角度位置についての情報も受け取ることができる。
この実施形態によれば、上室121のボール401および下室122のボール402の上流と下流との間における、これらボール401,402がそのシート403,404と当接する時の圧力差は、可変圧縮比エンジンの様々な速度点および負荷点に対応するクランクシャフト9の様々な角度位置について、コンピュータ94(ECU)のメモリに予め記録されている。
これらの予め記録された値により、コンピュータ94(ECU)は、エンジンのあらゆる速度点および負荷点において、またクランクシャフト9のあらゆる角度位置について、制御アクチュエータ8の上室121および下室122のボール401,402の上流と下流との間の圧力差を導出することができる。
この実施形態によれば、回転電動モータ480に高い出力および/またはトルクを発生させる必要なくスクリュ481,482によりボール401,402をそのシート403,404から持ち上げるために、ボールの上流と下流との間の若干の圧力差に対応するクランクシャフト9の角度において、制御アクチュエータ8の上室121または下室122のボール401,402の持ち上げを、コンピュータ94(ECU)が開始させることができる。
そのうえ、この実施形態によれば、コンピュータ94(ECU)は制御アクチュエータ8の動作を高い精度で予想できるが、それは、アクチュエータピストン13を新たな位置設定点に到達させる量の油圧流体を、制御アクチュエータ8の上室121または下室122のボール401,402とそのシート403,404との間で通過させるのに必要なクランクシャフト9の回転度数を予測するのに必要な情報を、この時にコンピュータ94(ECU)が持っているからである。
そのためコンピュータ94(ECU)は、アクチュエータピストン13が新しい位置設定点に達するのに必要な、シート403,404におけるボール401,402のリフトの高さおよび時間を、これから導出できる。
アクチュエータピストン13の位置決め精度を高めるため、ボール401,402のリフト高さおよびリフト時間を、油圧流体の粘度の関数としてコンピュータ94(ECU)により補正してもよいことに注意してほしい。この粘度は特に、油圧流体の温度に基づいてコンピュータ94(ECU)により導出され、この温度の方は不図示のセンサにより伝達される。
スクリュ481,482を利用したボールリフト装置400は、制御アクチュエータ8の上室121または下室122のボール401,402を、ボール401,402がそのシート403,404と接触している時のゼロ高さとボールが最大リフト支承部と接触している時の最大高さとの間の無限の高さにわたって、シート403,404から持ち上げることを可能にすることに注意してほしい。
制御ラック7により制御アクチュエータ8のアクチュエータピストン13に印加される所与の力について、高リフト高さは高いピストン移動速度の達成を可能にするのに対して、低リフト高さは低いピストン移動速度の達成を可能にする。
高い速度は、設定点位置から離間したアクチュエータピストン13の位置から設定点位置に隣接した別の位置への高速での移動を可能にするのに対して、低い速度は、設定点位置に隣接した位置から設定点位置への移動を可能にする。
低い速度は、起こり得る漏出により誘発されるアクチュエータピストン13の低速ドリフトの補正、または一つの設定点位置と別の設定点位置とが相互に近接している時に一つの設定点位置から別の設定点位置への移動にも利用される。
上記説明は単なる例として挙げられたものであることと、説明した実施の詳細を他の均等物と置き換えることによって逸脱することのない発明の範囲をいかなる点でも制限しないこととを、さらに理解すべきである。
1 機械的伝動装置
2 燃焼ピストン
3 伝動部材(ピストンラック)
4 転動案内装置
5 ギヤホイール
6 接続ロッド
7 制御ラック
8 油圧式複動制御アクチュエータ
9 クランクシャフト
12 制御装置
13 アクチュエータピストン
16 下部アクチュエータロッド
34 第1大型ラックの歯
35 第1大型ラック
37 第2ラック
38 小型の歯
40 ローラ
41 支持体
46 ラック
51 ギヤホイールの歯
93 クランクシャフト角度位置センサ
94 コンピュータ(ECU)
95 位置センサ
100 クランクケース
112 アクチュエータシリンダ
121 上室
122 下室
130,131 弾性行程端支承部
132 ロックスクリュ
133 ピストン減圧管
134 減圧毛細管
135 調節ワッシャ
136 減圧ワッシャ
137 アクチュエータ減圧管
138 減圧ソレノイドバルブ
139 ロックヘッド
200 油圧パワーユニット
251 加圧容器
280 管
300 シリンダヘッド
400 ボールリフト装置
401,402 ボール
403,404 シート
405 移動通路
406,407 管
408,409 スプリング
410 リフト手段
411 逆止バルブ要素
412 円筒形リフタ
428,429 補給用逆止バルブ要素
460 プレート
480 回転電動モータ
481,482 スクリュ
483 機械的伝動手段
484 ギヤホイール
500 潤滑油溜め

Claims (22)

  1. 上室(121)および下室(122)と制御ラック(7)に接続されたアクチュエータピストン(13)とを具備する油圧式複動制御アクチュエータ(8)を具備する、可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置であって、
    各々がシート(403,404)に当接するとともに、油圧式複動制御アクチュエータ(8)の上室(121)と下室(122)とを接続する移動通路(405)の一端部および他端部を個別に閉鎖するボール(401,402)であって、油圧流体を一方向のみに通過させるため、スプリング(408,409)によりシート(403,404)に保持された時にボール(401,402)が逆止バルブ要素として作用する、ボルと
    クリュ(481,482)を回転させて、ボール(401,402)をシート(403,404)から持ち上げるかシートに載せることを可能にするように設計された電動モータ(480)を具備するリフト手段(410)と、
    を具備することを特徴とする、装置。
  2. ロックスクリュ(132)により制御ラック(7)に装着されたアクチュエータピストン(13)を有する制御アクチュエータ(8)と、
    油圧流体の加圧容器(251)を含む可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニット(200)に戻すため、油圧流体を移動通路(405)から流出させるが、流体が移動通路へ戻ることは防止する、補正用逆止バルブ要素(411)と、
    を具備することを特徴とする、請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  3. リフト手段(410)が、移動通路(405)に収容された円筒形リフタ(412)と、円筒形リフタの端部がボール(401,402)をシート(403,404)から持ち上げるかシートに載せるように、スクリュ(481,482)を回転させて円筒形リフタ(412)を長手方向に平行移動させることを可能にするように設計された電動モータ(480)とで構成されることを特徴とする、請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  4. 回転電動モータ(480)が、機械的伝動手段(483)によりスクリュ(481,482)を回転させることを特徴とする、請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  5. 回転電動モータ(480)が、二つのスクリュ(481,482)を同時に回転させて、各々がボール(401,402)をシート(403,404)から持ち上げるかシートに載せ、第2スクリュ(482)が第2ボール(402)から離れる時に第1スクリュ(481)が第1ボール(401)の方向に進むか、その逆が行われ、ボール(401,402)がシート(403,404)から同時に持ち上げられないことを特徴とする、請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  6. 回転電動モータ(480)をスクリュ(481,482)に接続するギヤホイール(484)により、モータが両方のスクリュを同時に回転させることを特徴とする、請求項5に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  7. 回転電動モータ(480)が、タイミングベルトにより両方のスクリュ(481,482)を同時に回転させることを特徴とする、請求項5に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  8. 回転電動モータ(480)が、チェーンにより両方のスクリュ(481,482)を同時に回転させることを特徴とする、請求項5に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  9. 両方のスクリュ(481,482)が同じ方向に回転し、第1スクリュが第2スクリュのものと逆のピッチを有することを特徴とする、請求項5に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  10. 両方のスクリュ(481,482)が相互に反対方向に同時に回転し、第1スクリュが締められると第2スクリュが緩められるか、その逆が行われることを特徴とする、請求項5に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  11. 回転電動モータ(480)が、角度位置センサを備えることを特徴とする、請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  12. 油圧式複動制御アクチュエータ(8)のアクチュエータピストン(13)が、ピストンの最大行程を決定する二つの弾性行程端支承部(130,131)を具備し、第1弾性支承部(131)が、可変圧縮比エンジンのクランクケース(100)と接触した時にエンジンの最大圧縮比を制限することを可能にし、第2弾性支承部(130)が、可変圧縮比エンジンの制御アクチュエータ(8)のシリンダヘッド(300)と接触した時にエンジンの最小圧縮比を制限することを可能にすることを特徴とする、請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  13. 制御ラック(7)に装着された油圧式複動制御アクチュエータ(8)のアクチュエータピストン(13)が、二つの弾性行程端支承部(130,131)の一方または他方が、第1支承部(131)として可変圧縮比エンジンのクランクケース(100)と、または第2支承部(130)としてエンジンの制御アクチュエータ(8)のシリンダヘッド(300)と接触する時に、エンジンの圧縮比を調節できるように、ピストンの位置をラック(7)に対して調節することを可能にする調節ワッシャ(135)を、ピストン(13)の下面と制御ラック(7)の下部アクチュエータロッド(16)との間に具備することを特徴とする、請求項12に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  14. 油圧式複動制御アクチュエータ(8)の下室(122)と上室(121)とを接続するピストン減圧管(133)をアクチュエータピストン(13)が具備し、下室(122)にポケットを形成することのある空気を管が上室(121)へ通過させることを特徴とする、請求項2に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  15. ピストン減圧管(133)が、油圧式複動制御アクチュエータ(8)の下室(122)と上室(121)との間における油圧流体の流量を制限する圧力損失を発生させるように計算された、アクチュエータピストン(13)とロックスクリュ(132)との間に残された空間で構成されることを特徴とする、請求項14に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  16. アクチュエータピストン(13)のピストン減圧管(133)が、アクチュエータピストン(13)とロックスクリュ(132)との間に残されたかなりの空間を包含し、空間が、ロックスクリュ(132)とアクチュエータピストン(13)との間に把持された減圧ワッシャ(136)の下面に形成された溝を介して、油圧式複動制御アクチュエータ(8)の下室(122)から上室(121)へ油圧流体を通過させることを特徴とする、請求項14に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  17. 減圧ワッシャ(136)が具備する溝が、かなりの長さを有するように螺旋形であり、螺旋の始端がワッシャの中央孔に通じているのに対して、螺旋の端部がワッシャの周縁部に通じていることを特徴とする、請求項16に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  18. ピストン減圧管(133)が、アクチュエータピストン(13)を制御ラック(7)に装着することを可能にするロックスクリュ(132)の本体に形成または嵌着された減圧毛細管(134)で構成され、毛細管(134)の輪郭と断面積と長さとが、制御アクチュエータ(8)の下室(122)と上室(121)との間における油圧流体の通過を制限する圧力損失を発生させるように計算されることを特徴とする、請求項14に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  19. 上室(121)の最高点に位置する入口を有するとともに可変圧縮比エンジンのいずれかの点に開口する出口を有するアクチュエータ減圧管(137)を油圧式複動制御アクチュエータ(8)が具備し、アクチュエータ減圧管(137)が、減圧ソレノイドバルブ(138)により閉鎖または開放されることを特徴とする、請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  20. 制御アクチュエータ(8)の上室(121)が、補給用逆止バルブ要素(428)を具備し、バルブ要素が、可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニット(200)からの圧縮油圧流体を上室(121)へ流入させるが流出はさせないことを特徴とする、請求項2に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  21. 制御アクチュエータ(8)の下室(122)が、補給用逆止バルブ要素(429)を具備し、バルブ要素が、可変圧縮比エンジンの油圧パワーユニット(200)からの圧縮油圧流体を下室(122)へ流入させるが流出はさせないことを特徴とする、請求項2に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
  22. 移動通路(405)が形成された、可変圧縮比エンジンのクランクケース(100)に嵌着したプレート(460)を具備し、プレートが、ボール(401,402)を持ち上げるための手段(410)と、移動通路(405)とクランクケース(100)に組み込まれた管(406,407)との間にシールを設ける密封手段とを具備することを特徴とする、請求項1に記載の可変圧縮比エンジンのためのスクリュ利用ボールリフト装置。
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