JP6365570B2 - 可変長コンロッド及び可変圧縮比内燃機関 - Google Patents
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Description
最初に、図1〜図12を参照して、本発明の第一実施形態に係る可変長コンロッドについて説明する。
図1は、第一実施形態に係る可変圧縮比内燃機関の概略的な側面断面図を示す。図1を参照すると、1は内燃機関を示している。内燃機関1は、クランクケース2、シリンダブロック3、シリンダヘッド4、ピストン5、可変長コンロッド6、燃焼室7、燃焼室7の頂面中央部に配置された点火プラグ8、吸気弁9、吸気カムシャフト10、吸気ポート11、排気弁12、排気カムシャフト13及び排気ポート14を備える。シリンダブロック3はシリンダ15を画定する。ピストン5はシリンダ15内で摺動する。
図2は、第一実施形態に係る可変長コンロッド6を概略的に示す斜視図であり、図3は、第一実施形態に係る可変長コンロッド6を概略的に示す側面断面図である。図2及び図3に示したように、可変長コンロッド6は、コンロッド本体31と、コンロッド本体31に回動可能に取り付けられた偏心部材32と、コンロッド本体31に設けられた第1油圧ピストン機構33及び第2油圧ピストン機構34と、偏心部材32と第1油圧ピストン機構33とを連結する第1連結部材45と、偏心部材32と第2油圧ピストン機構34とを連結する第2連結部材46と、第1油圧ピストン機構33及び第2油圧ピストン機構34への作動油の流れを切り換える流れ方向切換機構35とを備える。
まず、コンロッド本体31について説明する。コンロッド本体31は、クランクシャフトのクランクピン22を受容するクランク受容開口41が設けられた大径端部31aと、後述する偏心部材32のスリーブ32aを受容するスリーブ受容開口42が設けられた小径端部31bとを有する。小径端部31bは、ピストン5側に配置され、大径端部31aの反対側に位置する。なお、クランク受容開口41はスリーブ受容開口42よりも大きいことから、クランク受容開口41が設けられている側のコンロッド本体31の端部を大径端部31aと称し、スリーブ受容開口42が設けられている側のコンロッド本体31の端部を小径端部31bと称する。
次に、偏心部材32について説明する。図4は、コンロッド本体31の小径端部31b近傍の概略斜視図である。図4では、偏心部材32は、分解された状態で示されている。図2〜図4を参照すると、偏心部材32は、コンロッド本体31に形成されたスリーブ受容開口42内に受容される円筒状のスリーブ32aと、スリーブ32aからコンロッド本体31の幅方向において一方の方向に延びる一対の第1アーム32bと、スリーブ32aからコンロッド本体31の幅方向において他方の方向(上記一方の方向とは概して反対方向)に延びる一対の第2アーム32cとを備える。スリーブ32aはスリーブ受容開口42内で回動可能である。このため、偏心部材32はコンロッド本体31の小径端部31bにおいてコンロッド本体31に対して小径端部31bの周方向に回動可能に取り付けられることになる。偏心部材32の回動軸線はスリーブ受容開口42の中心軸線と一致する。
次に、図3を参照して、第1油圧ピストン機構33について説明する。第1油圧ピストン機構33は、コンロッド本体31に形成された第1油圧シリンダ33aと、第1油圧シリンダ33a内で摺動する第1油圧ピストン33bと、第1油圧シリンダ33a内に供給される作動油をシールする第1オイルシール33cとを有する。第1油圧シリンダ33aは、そのほとんど又はその全てがコンロッド6の軸線Xに対して第1アーム32b側に配置される。また、第1油圧シリンダ33aは、小径端部31bに近づくほどコンロッド本体31の幅方向外側に突出するように軸線Xに対して或る程度の角度だけ傾斜して延在する。
次に、図5〜図9を参照して、流れ方向切換機構35の構成について説明する。図5は、流れ方向切換機構35が設けられた領域を拡大した可変長コンロッド6の側面断面図である。図6は、図5のA−A線に沿った可変長コンロッド6の断面図である。図7は、図5のB−B線に沿った可変長コンロッド6の断面図である。図8は、図5のC−C線に沿った可変長コンロッド6の断面図である。図9は、図7及び図8のD−D線に沿った可変長コンロッド6の部分断面図である。なお、図5では、第1油圧ピストン33b及び第2油圧ピストン34bは省略されている。
次に、図10〜図12を参照して、可変長コンロッド6の動作について説明する。図10(A)は、第1油圧シリンダ33aに作動油が供給され且つ第2油圧シリンダ34aには作動油が供給されていない状態を示している。一方、図10(B)は、第1油圧シリンダ33aには作動油が供給されておらず且つ第2油圧シリンダ34aには作動油が供給されている状態を示している。図11は、油圧供給源50から切換ピン81に油圧が供給されているときの作動油の流れを説明する概略図である。また、図12は、油圧供給源50から切換ピン81に油圧が供給されていないときの作動油の流れを説明する概略図である。
本実施形態では、上述したように、油圧ピストン機構33、34への作動油の流れを切り換える流れ方向切換機構35は、一つの逆止弁70と、一つの切換ピン81を備えた一つの切換機構80とを備えている。このため、複数の切換ピン又は逆止弁を備えた構成等と比較して、油圧ピストン機構への作動油の流れを切り換えるための機構をシンプルにすることができる。
次に、図13〜図19を参照して、本発明の第二実施形態に係る可変長コンロッド6aについて説明する。第二実施形態に係る可変長コンロッド6aの構成及び動作は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る可変長コンロッド6の構成及び動作と同様である。
以下、図18及び図19を参照して、可変長コンロッド6aの動作について説明する。図18は、油圧供給源50から切換ピン81に油圧が供給されているときの作動油の流れを説明する概略図である。また、図19は、油圧供給源50から切換ピン81に油圧が供給されていないときの作動油の流れを説明する概略図である。
次に、図20〜図27を参照して、本発明の第三実施形態に係る可変長コンロッド6bについて説明する。第三実施形態に係る可変長コンロッド6bの構成及び動作は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る可変長コンロッド6の構成及び動作と同様である。
図20は、第三実施形態に係る可変長コンロッド6bを概略的に示す斜視図である。図21は、第三実施形態に係る可変長コンロッド6bを概略的に示す側面断面図である。図20及び図21に示したように、可変長コンロッド6bは、コンロッド本体31と、コンロッド本体31に回動可能に取り付けられた偏心部材32と、コンロッド本体31に設けられた油圧ピストン機構33と、偏心部材32と油圧ピストン機構33とを連結する連結部材45と、油圧ピストン機構33への作動油の流れを切り換える流れ方向切換機構35とを備える。
以下、図22〜図27を参照して、流れ方向切換機構35の構成について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。図22は、流れ方向切換機構35が設けられた領域を拡大した可変長コンロッド6bの側面断面図である。図23は、図22のI−I線に沿った可変長コンロッド6bの断面図である。図24は、図22のJ−J線に沿った可変長コンロッド6bの断面図である。図25は、図22のK−K線に沿った可変長コンロッド6bの断面図である。
次に、図26及び図27を参照して、可変長コンロッド6bの動作について説明する。図26は、油圧供給源50から切換ピン81に油圧が供給されているときの作動油の流れを説明する概略図である。また、図27は、油圧供給源50から切換ピン81に油圧が供給されていないときの作動油の流れを説明する概略図である。
次に、図28〜図32を参照して、本発明の第四実施形態に係る可変長コンロッド6cについて説明する。第四実施形態に係る可変長コンロッド6cの構成及び動作は、以下に説明する点を除いて、基本的に第三実施形態に係る可変長コンロッド6bの構成及び動作と同様である。
第三実施形態の説明において上述したように、本実施形態では、流れ方向切換機構35が第一状態にあるときに、コンロッド本体31の外部の油圧供給源50から油圧シリンダ33aに作動油が供給される。一方、流れ方向切換機構35が第二状態にあるときに、油圧シリンダ33aからコンロッド本体31の外部に作動油が排出される。このとき、油圧シリンダ33a内の作動油は、大気開放された排出油路62からコンロッド6cの外部空間に排出される。
そこで、第四実施形態では、可変長コンロッド6cは逆流防止機構100を更に備える。以下、図28〜図30を参照して、逆流防止機構100の構成について説明する。図28は、逆流防止機構及び流れ方向切換機構35が設けられた領域を拡大した可変長コンロッド6cの側面断面図である。図29は、図28のL−L線に沿った可変長コンロッド6cの断面図である。図30は、図28のM−M線に沿った可変長コンロッド6cの断面図である。逆流防止機構100はピン収容空間47とコンロッド6cの外部空間との間の排出油路に配置される。以下に説明するように、逆流防止機構100は、切換ピン81が第二位置にあるときに、流れ方向切換機構35からコンロッド6cの外部空間への作動油の移動を許可し且つコンロッド6cの外部空間から流れ方向切換機構35への流体の移動を禁止するように構成される。
次に、図31及び図32を参照して、可変長コンロッド6cの動作について説明する。 図31は、油圧供給源50から切換ピン81に油圧が供給されているときの作動油の流れを説明する概略図である。また、図32は、油圧供給源50から切換ピン81に油圧が供給されていないときの作動油の流れを説明する概略図である。
次に、図33〜図39を参照して、本発明の第五実施形態に係る可変長コンロッド6dについて説明する。第五実施形態に係る可変長コンロッド6dの構成及び動作は、以下に説明する点を除いて、基本的に第三実施形態に係る可変長コンロッド6bの構成及び動作と同様である。
以下、図34を参照して、貯留室38及び押圧機構37の構成について説明する。貯留室38は、コンロッド本体31に形成され、作動油を貯留することができる。貯留室38は、その全てがコンロッド6の軸線Xに対して第2アーム32c側に配置される。すなわち、貯留室38は、コンロッド6の軸線Xに対して油圧シリンダ33aとは反対側に配置される。また、貯留室38は、小径端部31bに近づくほどコンロッド本体31の幅方向外側に突出するように軸線Xに対して或る程度の角度だけ傾斜して配置される。貯留室38は油圧シリンダ33aの突出方向とは反対の方向に突出する。
以下、図38及び図39を参照して、可変長コンロッド6dの動作について説明する。図38は、油圧供給源50から切換ピン81に油圧が供給されているときの作動油の流れを説明する概略図である。また、図39は、油圧供給源50から切換ピン81に油圧が供給されていないときの作動油の流れを説明する概略図である。
次に、図40〜図49を参照して、本発明の第六実施形態に係る可変長コンロッド6eについて説明する。第六実施形態に係る可変長コンロッド6eの構成及び動作は、以下に説明する点を除いて、基本的に第三実施形態に係る可変長コンロッド6bの構成及び動作と同様である。
次に、停止装置39について説明する。停止装置39は、コンロッド本体31の外部から供給される油圧によって偏心部材32の一方への回動(図41における時計回りの回動)の停止位置を二段階に切り換えるように構成されている。
次に、図46〜図49を参照して、可変長コンロッド6eの動作について説明する。図46は、第六実施形態に係る可変長コンロッド6eを概略的に示す側面断面図である。図46(A)は、流れ方向切換機構35が第一状態にあり且つ停止部材39bが引込み位置にある状態を示している。図46(B)は、流れ方向切換機構35が第一状態にあり且つ停止部材39bが突出位置にある状態を示している。図46(C)は、流れ方向切換機構35が第二状態にあり且つ停止部材39bが引込み位置にある状態を示している。図47は、切換ピン81及び停止部材39bに中程度の油圧が供給されているときの作動油の流れを説明するための概略図である。図48は、切換ピン81及び停止部材39bに高い油圧が供給されているときの作動油の流れを説明するための概略図である。図49は、切換ピン81に低い油圧が供給されているときの作動油の流れを説明するための概略図である。
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。
6、6a、6b、6c、6d、6e 可変長コンロッド
21 ピストンピン
22 クランクピン
31 コンロッド本体
31a 大径端部
31b 小径端部
32 偏心部材
32d ピストンピン受容開口
33a 第1油圧シリンダ、油圧シリンダ
33b 第1油圧ピストン、油圧ピストン
34a 第2油圧シリンダ
34b 第2油圧ピストン
38 貯留室
35 流れ方向切換機構
41 クランク受容開口
42 スリーブ受容開口
47 ピン収容空間
50 油圧供給源
51 第1ピストン連通油路
52 第2ピストン連通油路
53 第3ピストン連通油路
54 第4ピストン連通油路
55 第1空間連通油路
56 第2空間連通油路
57 第3空間連通油路
58 第4空間連通油路
59 油圧供給油路
60 第5ピストン連通油路
61 第6ピストン連通油路
62 排出油路
62a 第1排出油路
62b 第2排出油路
70 逆止弁
80 切換機構
81 切換ピン
Claims (15)
- 可変長コンロッドであって、
クラクランクピンを受容するクランク受容開口が設けられたコンロッド本体と、
ピストンピンを受容するピストンピン受容開口が設けられると共に、該ピストンピン受容開口の中心と前記クランク受容開口の中心との間の長さを変化させるように前記コンロッド本体に回動可能に取り付けられた偏心部材と、
前記コンロッド本体に形成されると共に作動油が供給される油圧シリンダと、
前記油圧シリンダ内で摺動し且つ前記偏心部材と連動する油圧ピストンと、
前記コンロッド本体に設けられた流れ方向切換機構と、
前記油圧シリンダ、前記油圧ピストン及び前記流れ方向切換機構とは別の、前記作動油を扱う油圧機構と
を備え、
前記流れ方向切換機構は一つの逆止弁及び一つの切換機構を備え、
前記逆止弁は該逆止弁の一次側から該逆止弁の二次側への作動油の流れを許可し且つ前記二次側から前記一次側への作動油の流れを禁止するように構成され、
前記切換機構は一つの切換ピンを備え、該切換ピンは、前記コンロッド本体に形成されたピン収容空間に収容され、
前記コンロッド本体に、前記油圧シリンダと前記ピン収容空間とを連通させる第一油路と、前記油圧機構又は前記油圧機構及び当該可変長コンロッドの外部空間と前記ピン収容空間とを連通させる第二油路と、前記逆止弁の一次側と前記ピン収容空間とを連通させる第三油路と、前記逆止弁の二次側と前記ピン収容空間とを連通させる第四油路とが形成され、
前記切換ピンは、前記第一油路を前記第四油路に連通させ且つ前記第二油路を前記第三油路に連通させる第一位置と、前記第一油路を前記第三油路に連通させ且つ前記第二油路を前記第四油路に連通させる第二位置との間で切り換えられるように構成される、可変長コンロッド。 - 前記切換ピンは、前記第一位置と前記第二位置との間で切り換えられるときに直線的に移動する、請求項1に記載の可変長コンロッド。
- 前記切換ピンは、前記第一位置と前記第二位置との間で切り換えられるときに前記クランク受容開口の中心軸線と平行に移動する、請求項2に記載の可変長コンロッド。
- 前記切換ピンは円柱形状を有し、前記切換機構は、前記切換ピンの周方向の回動を防止する回動防止部材を更に備える、請求項2又は3に記載の可変長コンロッド。
- 前記切換ピンは、前記コンロッド本体の外部から供給される油圧によって前記第一位置と前記第二位置との間で切り換えられる、請求項1から4のいずれか1項に記載の可変長コンロッド。
- 前記油圧機構は、前記コンロッド本体に形成されると共に作動油が供給される別の油圧シリンダであり、
当該可変長コンロッドは、前記別の油圧シリンダ内で摺動し且つ前記偏心部材と連動する別の油圧ピストンを更に備え、
前記第二油路は前記別の油圧シリンダと前記ピン収容空間とを連通させるように形成されている、請求項1から5のいずれか1項に記載の可変長コンロッド。 - 前記油圧機構は、作動油を貯留可能な貯留室であり、
前記第二油路は前記貯留室と前記ピン収容空間とを連通させるように形成されている、請求項1から5のいずれか1項に記載の可変長コンロッド。 - 前記油圧機構は、前記コンロッド本体の外部に配置されると共に前記油圧シリンダに作動油を供給する油圧供給源であり、
前記第二油路は、前記油圧供給源と前記ピン収容空間とを連通させる供給油路と、当該可変長コンロッドの外部空間と前記ピン収容空間とを連通させる排出油路とであり、
前記切換ピンは、前記第一油路を前記第四油路に連通させ且つ前記供給油路を前記第三油路に連通させる第一位置と、前記第一油路を前記第三油路に連通させ且つ前記排出油路を前記第四油路に連通させる第二位置との間で切り換えられるように構成される、請求項1から5のいずれか1項に記載の可変長コンロッド。 - 前記排出油路に配置された逆流防止機構を更に備え、該逆流防止機構は、前記切換ピンが前記第二位置にあるときに前記流れ方向切換機構から前記外部空間への作動油の移動を許可し且つ該外部空間から該流れ方向切換機構への流体の移動を禁止するように構成される、請求項8に記載の可変長コンロッド。
- 前記第一油路の数が一本である、請求項1から9のいずれか1項に記載の可変長コンロッド。
- 前記第一油路及び前記第二油路の数がそれぞれ一本である、請求項1から7のいずれか1項に記載の可変長コンロッド。
- 前記第一油路は前記第三油路又は前記第四油路と同一直線上に形成されている、請求項1から11のいずれか1項に記載の可変長コンロッド。
- 前記第一油路は前記第三油路又は前記第四油路と同一直線上に形成され、前記第二油路は前記第三油路又は前記第四油路と同一直線上に形成されている、請求項1から7のいずれか1項に記載の可変長コンロッド。
- 前記コンロッド本体の外部から供給される油圧によって前記偏心部材の一方への回動の停止位置を二段階に切り換えるように構成された停止装置を更に備える、請求項7から9のいずれか1項に記載の可変長コンロッド。
- 機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関であって、
請求項1から14のいずれか1項に記載の可変長コンロッドを備え、該可変長コンロッドによって前記ピストンピン受容開口の中心と前記クランク受容開口の中心との間の長さを変更することにより機械圧縮比が変更される、可変圧縮比内燃機関。
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