JP6493704B2 - Variable compression ratio device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の可変圧縮比装置に関する。   The present invention relates to a variable compression ratio device for an internal combustion engine.

内燃機関では、高効率、低燃費を図るため、圧縮比を変更することができる可変圧縮比装置が知られている。可変圧縮比装置は、例えば、コネクティング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偏心スリーブを挿入が回転自在に挿入され、クランクシャフトの回転により偏心スリーブを回転させている。偏心スリーブが回転することにより、コネクティングロッドの支持穴に対するクランクピンの位置が切り替わり、高圧縮比の状態と低圧縮比の状態とが切換えられる(例えば、特許文献1、2参照)。   In an internal combustion engine, a variable compression ratio device capable of changing the compression ratio is known in order to achieve high efficiency and low fuel consumption. In the variable compression ratio apparatus, for example, an eccentric sleeve is rotatably inserted between the large end of the connecting rod and the crank pin of the crankshaft, and the eccentric sleeve is rotated by the rotation of the crankshaft. By rotating the eccentric sleeve, the position of the crankpin with respect to the support hole of the connecting rod is switched, and the state of the high compression ratio and the state of the low compression ratio are switched (for example, see Patent Documents 1 and 2).

圧縮比の状態を固定する場合、所定の回転位置で機械的に動作させるストッパー等を用いて、偏心スリーブの回転位置を固定している。また、コネクティングロッドの支持穴に対する偏心スリーブの摩擦力を油圧力により増大させ、偏心スリーブの回転位置を固定している。   When the compression ratio state is fixed, the rotational position of the eccentric sleeve is fixed using a stopper or the like that is mechanically operated at a predetermined rotational position. Further, the frictional force of the eccentric sleeve against the support hole of the connecting rod is increased by the hydraulic pressure, and the rotational position of the eccentric sleeve is fixed.

しかし、偏心スリーブの回転は、クランクシャフトの回転(内燃機関の運転状態)に依存しているため、回転方向は一方向であり慣性力が働きやすい。そして、燃焼圧により偏心スリーブの回転速度が変化する。このため、偏心スリーブの回転位置を固定して圧縮比を固定する場合、回転位置を固定するための応答性が変化して偏心スリーブの回転位置を的確に固定することができない虞があるのが実情であった。   However, since the rotation of the eccentric sleeve depends on the rotation of the crankshaft (the operating state of the internal combustion engine), the rotation direction is one direction and the inertial force is likely to work. The rotational speed of the eccentric sleeve changes due to the combustion pressure. For this reason, when the rotational position of the eccentric sleeve is fixed and the compression ratio is fixed, the responsiveness for fixing the rotational position may change and the rotational position of the eccentric sleeve may not be accurately fixed. It was a fact.

特開平6−241058号公報JP-A-6-241058 特開2000−64866号公報JP 2000-64866 A

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、偏心スリーブの回転位置を確実に所望の回転位置に制御することができる内燃機関の可変圧縮比装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a variable compression ratio device for an internal combustion engine that can reliably control the rotational position of the eccentric sleeve to a desired rotational position.

上記目的を達成するための請求項1に係る本発明の内燃機関の可変圧縮比装置は、気筒内を往復移動するピストンの支持軸に小端部の支持穴が枢支されると共に、クランクシャフトの支持軸に大端部の支持穴が枢支されるコネクティングロッドと、前記小端部もしくは前記大端部の前記支持穴と前記支持軸との間に回転自在に介装され、前記小端部もしくは前記大端部の前記支持穴の中心軸を前記支持軸の中心軸に対して変位させる偏心スリーブと、前記偏心スリーブを回転駆動させるアクチュエータとを備え、前記コネクティングロッドの前記大端部は、ロッド側の端部に形成され、前記支持穴の上側の半分を形成するロッド側端部と、前記支持穴の下側の半分を形成し前記ロッド側端部に固定される半円状体のキャップと、を有し、前記ロッド側端部には、固定ピンが前記支持穴側に突出付勢された状態で設けられており、前記偏心スリーブの外周面には、高圧縮比の状態にされる時に前記固定ピンが嵌合する第一嵌合溝と低圧縮比の状態にされる時に前記固定ピンが嵌合する第二嵌合溝とが設けられており、前記アクチュエータは、前記キャップの内側において、前記偏心スリーブに対向する箇所に周方向の両端部に亘って設けられている油圧室を有し、当該油圧室は、前記キャップの内側にのみ設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a variable compression ratio device for an internal combustion engine according to claim 1 of the present invention is such that a support hole of a small end is pivotally supported on a support shaft of a piston that reciprocates in a cylinder, and a crankshaft A connecting rod in which a support hole of a large end is pivotally supported by a support shaft of the support shaft, and the small end or the support hole of the large end and the support shaft are rotatably interposed, and the small end Or an eccentric sleeve for displacing the central axis of the support hole of the support shaft or the large end portion with respect to the central axis of the support shaft, and an actuator for rotationally driving the eccentric sleeve, and the large end portion of the connecting rod is A rod-side end formed on the rod-side end and forming the upper half of the support hole; and a semicircular body forming the lower half of the support hole and fixed to the rod-side end And having a cap A fixing pin is provided in a state of being projected and urged toward the support hole side at the end of the lid side, and the fixing pin is provided on the outer peripheral surface of the eccentric sleeve when the compression sleeve is brought into a high compression ratio state. A first fitting groove to be fitted and a second fitting groove to which the fixing pin is fitted when being brought into a low compression ratio state are provided, and the actuator is arranged on the inner side of the cap, the eccentric sleeve. It has the hydraulic chamber provided over the both ends of the circumferential direction in the location which opposes, and the said hydraulic chamber is provided only inside the said cap, It is characterized by the above-mentioned.

請求項1に係る本発明では、アクチュエータにより偏心スリーブを回転駆動させることで、小端部もしくは大端部の支持穴の中心軸を支持軸の中心軸に対して変位させることによって、ピストンの移動状態を高圧縮比の状態もしくは低圧縮比の状態に切換える。   According to the first aspect of the present invention, the eccentric sleeve is driven to rotate by the actuator, whereby the center axis of the support hole at the small end or the large end is displaced with respect to the center axis of the support shaft, thereby moving the piston. The state is switched to a high compression ratio state or a low compression ratio state.

このため、偏心スリーブの回転位置を確実に所望の回転位置に制御することが可能になる。   For this reason, the rotational position of the eccentric sleeve can be reliably controlled to a desired rotational position.

そして、請求項2に係る本発明の内燃機関の可変圧縮比装置は、請求項1に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、前記アクチュエータは、前記油圧室に印加される油圧力を前記偏心スリーブに伝達する伝達手段とを有し、前記油圧室に印加される油圧を制御することで前記偏心スリーブの回転を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。   The variable compression ratio device for an internal combustion engine according to a second aspect of the present invention is the variable compression ratio device for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the actuator is configured to decenter the oil pressure applied to the hydraulic chamber. And a control means for controlling the rotation of the eccentric sleeve by controlling the hydraulic pressure applied to the hydraulic chamber.

請求項2に係る本発明では、制御手段の指令に基づき、油圧室に油圧を印加することにより伝達手段(例えば、偏心スリーブと一体のベーン)を介して偏心スリーブを油圧力により回転させる。   In the present invention according to claim 2, the eccentric sleeve is rotated by the hydraulic pressure via the transmission means (for example, the vane integrated with the eccentric sleeve) by applying the hydraulic pressure to the hydraulic chamber based on the command of the control means.

伝達手段がシリンダーのピストンの役割を果たし、伝達手段を挟んだ一方の油圧室に油圧を供給すると同時に他方の油圧室から油圧を排出し、排出状況を制御することにより、偏心スリーブの回転位置の制御を行うことが好ましい。   The transmission means plays the role of the piston of the cylinder, supplies the hydraulic pressure to one hydraulic chamber sandwiching the transmission means, and simultaneously discharges the hydraulic pressure from the other hydraulic chamber and controls the discharge status, thereby controlling the rotational position of the eccentric sleeve. It is preferable to perform control.

また、請求項3に係る本発明の内燃機関の可変圧縮比装置は、請求項2に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、前記偏心スリーブは、前記コネクティングロッドの前記大端部の支持穴と前記クランクシャフトの支持軸との間に配置されることを特徴とする。   A variable compression ratio device for an internal combustion engine according to a third aspect of the present invention is the variable compression ratio device for an internal combustion engine according to the second aspect, wherein the eccentric sleeve is a support hole in the large end portion of the connecting rod. And a support shaft of the crankshaft.

請求項3に係る本発明では、コネクティングロッドの大端部の側に油圧室を設けて偏心スリーブを油圧により回転させることができる。油圧室は、コネクティングロッドもしくは偏心スリーブに設けることができる。   According to the third aspect of the present invention, the eccentric sleeve can be rotated hydraulically by providing a hydraulic chamber on the large end side of the connecting rod. The hydraulic chamber can be provided in the connecting rod or the eccentric sleeve.

また、請求項4に係る本発明の内燃機関の可変圧縮比装置は、請求項3に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、前記油圧室は、前記コネクティングロッドの前記大端部の前記支持穴に形成されていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the variable compression ratio device for an internal combustion engine according to the third aspect, wherein the hydraulic chamber is the support of the large end portion of the connecting rod. It is formed in a hole.

請求項4に係る本発明では、コネクティングロッドの大端部の支持穴(例えば、キャップの内側、ロッド側端部の内側)に油圧室を設けて偏心スリーブを油圧により回転させることができる。   In the present invention according to claim 4, the eccentric sleeve can be rotated by hydraulic pressure by providing a hydraulic chamber in a support hole (for example, inside of the cap, inside of the rod side end) of the connecting rod.

本発明の内燃機関の可変圧縮比装置は、偏心スリーブの回転位置を確実に所望の回転位置に制御することが可能になる。   The variable compression ratio device for an internal combustion engine according to the present invention makes it possible to reliably control the rotational position of the eccentric sleeve to a desired rotational position.

本発明の一実施例に係る内燃機関の可変圧縮比装置の要部の外観図である。It is an external view of the principal part of the variable compression ratio apparatus of the internal combustion engine which concerns on one Example of this invention. コネクティングロッドの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a connecting rod. コネクティングロッドの断面図である。It is sectional drawing of a connecting rod. コネクティングロッドの大端部の断面図である。It is sectional drawing of the big end part of a connecting rod. 油圧回路の概略系統図である。It is a schematic system diagram of a hydraulic circuit. 圧縮比の切換えの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of switching of a compression ratio. 圧縮比の切換えの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of switching of a compression ratio.

図1から図3に基づいて本発明の一実施例に係る内燃機関の可変圧縮比装置を説明する。   A variable compression ratio device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1には本発明の一実施例に係る内燃機関の可変圧縮比装置の要部を説明する外観状況、図2にはコネクティングロッドを分解して表す外観状況、図3(a)には高圧縮比の状態のコネクティングロッドの断面、図3(b)には低圧縮比の状態のコネクティングロッドの断面を示してある。   FIG. 1 is an external view illustrating a main part of a variable compression ratio apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external view illustrating a disassembled connecting rod, and FIG. The cross section of the connecting rod in the compression ratio state is shown in FIG. 3B, and the cross section of the connecting rod in the low compression ratio state is shown.

図1に示すように、内燃機関のシリンダブロック(下部ブロック2だけを示してある)にはクランクシャフト3のクランクジャーナル4が回転自在に支持される。   As shown in FIG. 1, a crank journal 4 of a crankshaft 3 is rotatably supported by a cylinder block (only the lower block 2 is shown) of an internal combustion engine.

図1、図2に示すように、クランクシャフト3のクランクピン5(支持軸)には、コネクティングロッド10の大端部6が回転自在に支持される。即ち、コネクティングロッド10の大端部6の支持穴が支持軸に枢支される。コネクティングロッド10の小端部7には、気筒内を往復移動するピストン8の支持軸が回転自在に支持される。即ち、ピストン8の支持軸にコネクティングロッド10の小端部7の支持穴が枢支される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the large end portion 6 of the connecting rod 10 is rotatably supported on the crankpin 5 (support shaft) of the crankshaft 3. That is, the support hole of the large end portion 6 of the connecting rod 10 is pivotally supported by the support shaft. A support shaft of a piston 8 that reciprocates in the cylinder is rotatably supported on the small end portion 7 of the connecting rod 10. That is, the support hole of the small end portion 7 of the connecting rod 10 is pivotally supported on the support shaft of the piston 8.

ピストン8が気筒内を往復移動することにより、コネクティングロッド10を介してクランクシャフト3がクランクジャーナル4を中心に回転する。つまり、コネクティングロッド10により、ピストン8の往復移動がクランクシャフトの回転力として伝えられる。   When the piston 8 reciprocates in the cylinder, the crankshaft 3 rotates around the crank journal 4 via the connecting rod 10. That is, the connecting rod 10 transmits the reciprocating movement of the piston 8 as the rotational force of the crankshaft.

コネクティングロッド10の大端部6の支持穴には、偏心スリーブ11の外周面が回転自在に支持され、偏心スリーブ11の内周面は、クランクシャフト3のクランクピン5の外周面に回転自在に支持されている。偏心スリーブ11は、厚肉部11aと薄肉部11bが周方向に対向して設けられ、肉厚が徐々に変化している。   The outer peripheral surface of the eccentric sleeve 11 is rotatably supported in the support hole of the large end portion 6 of the connecting rod 10, and the inner peripheral surface of the eccentric sleeve 11 is rotatable on the outer peripheral surface of the crankpin 5 of the crankshaft 3. It is supported. The eccentric sleeve 11 is provided with a thick portion 11a and a thin portion 11b facing each other in the circumferential direction, and the thickness is gradually changed.

コネクティングロッド10の大端部6には、偏心スリーブ11を回転駆動させるアクチュエータ12が内蔵されている。具体的には後述するが、アクチュエータ12により偏心スリーブ11を回転させることにより、クランクシャフト3のクランクピン5の中心と、コネクティングロッド10の大端部6の中心が偏心し、ピストン8(図1参照)の移動状態が高圧縮比の状態、もしくは、低圧縮比の状態に切換えられる。   The large end 6 of the connecting rod 10 incorporates an actuator 12 that rotationally drives the eccentric sleeve 11. Although specifically described later, by rotating the eccentric sleeve 11 by the actuator 12, the center of the crankpin 5 of the crankshaft 3 and the center of the large end portion 6 of the connecting rod 10 are eccentric, and the piston 8 (FIG. 1). (See) is switched to a high compression ratio state or a low compression ratio state.

即ち、熱効率向上、燃費向上のため、高圧縮比での運転が有利となる一方、高負荷運転時に高圧縮比で運転を行うとノッキングの発生が生じる虞があるため、主に、低負荷運転時の際に高圧縮比で運転できるようになっている。このため、運転状態に応じて、アクチュエータ12を駆動して偏心スリーブ11を回転させることで、図3に示すように、高圧縮比の状態、もしくは、低圧縮比の状態に切換えられる。   In other words, driving at a high compression ratio is advantageous to improve thermal efficiency and fuel efficiency, while knocking may occur when driving at a high compression ratio during high load operation. It can be operated at a high compression ratio at times. For this reason, by driving the actuator 12 and rotating the eccentric sleeve 11 according to the operating state, the state is switched to a high compression ratio state or a low compression ratio state as shown in FIG.

図3(a)に示すように、厚肉部11aが上方にある状態の偏心スリーブ11の回転位置が高圧縮比の状態となっている。図3(b)に示すように、薄肉部11bが上方にある状態の偏心スリーブ11の回転位置が低圧縮比の状態となっている。   As shown in FIG. 3A, the rotational position of the eccentric sleeve 11 in a state where the thick portion 11a is located is in a high compression ratio state. As shown in FIG. 3B, the rotational position of the eccentric sleeve 11 with the thin portion 11b on the upper side is in a low compression ratio state.

つまり、図3に示すように、偏心スリーブ11の厚肉部11aが上方にある高圧縮比の状態(a)は、偏心スリーブ11の薄肉部11bが上方にある低圧縮比の状態(b)に比べ、ピストン8の上死点の位置(移動状態)が高さhだけ高い位置になる。   That is, as shown in FIG. 3, the high compression ratio state (a) in which the thick portion 11a of the eccentric sleeve 11 is above is the low compression ratio state (b) in which the thin portion 11b of the eccentric sleeve 11 is above. As compared with the above, the position (moving state) of the top dead center of the piston 8 is higher by the height h.

例えば、低圧縮比の状態は高負荷運転の時とされているため、高圧縮比の状態から低圧縮比の状態への切換えの場合、低負荷運転から高負荷運転への変化であり、高い応答性が要求されている。   For example, since the low compression ratio state is at the time of high load operation, switching from the high compression ratio state to the low compression ratio state is a change from low load operation to high load operation, which is high Responsiveness is required.

このため、高圧縮比の状態から低圧縮比の状態への切換える場合、クランクシャフト3の回転により連れ回りする力が働く方向に偏心スリーブ11を回転させ、応答性が高い状態で偏心スリーブ11を回転させるようにしている。そして、低圧縮比の状態から高圧縮比の状態に切換える際には、高い応答性は要求されないので、アクチュエータ12の駆動範囲を必要以上に拡大することなく、クランクシャフト3の回転方向に対し逆方向に偏心スリーブ11を回転させるようにしている。   For this reason, when switching from the high compression ratio state to the low compression ratio state, the eccentric sleeve 11 is rotated in a direction in which the accompanying force is exerted by the rotation of the crankshaft 3, and the eccentric sleeve 11 is moved in a highly responsive state. I try to rotate it. When switching from the low compression ratio state to the high compression ratio state, high responsiveness is not required, so that the driving range of the actuator 12 is not increased more than necessary, and the rotation direction of the crankshaft 3 is reversed. The eccentric sleeve 11 is rotated in the direction.

アクチュエータ12を駆動して偏心スリーブ11を回転させるため、偏心スリーブ11の回転位置を確実に所望の回転位置に制御することが可能になる。   Since the actuator 12 is driven to rotate the eccentric sleeve 11, the rotational position of the eccentric sleeve 11 can be reliably controlled to a desired rotational position.

図2及び図4、図5に基づいてアクチュエータ12、偏心スリーブ11の回転を制御する制御手段を具体的に説明する。   The control means for controlling the rotation of the actuator 12 and the eccentric sleeve 11 will be specifically described with reference to FIGS. 2, 4, and 5.

図4にはコネクティングロッドの大端部の断面、図5には油圧回路の概略系統を示してある。   FIG. 4 shows a cross section of the large end of the connecting rod, and FIG. 5 shows a schematic system of the hydraulic circuit.

図2、図4に示すように、コネクティングロッド10の大端部6には、偏心スリーブ11を回転駆動させるアクチュエータ12の油圧室13が設けられている。即ち、コネクティングロッドの大端部6は、ロッド側の端部に形成され、支持穴の上側の半分を形成する(半円状体に形成される)ロッド側端部15と、支持穴の下側の半分を形成しロッド側端部15に固定される半円状体のキャップ16とで構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 4, the large end portion 6 of the connecting rod 10 is provided with a hydraulic chamber 13 for an actuator 12 that rotationally drives the eccentric sleeve 11. That is, the large end portion 6 of the connecting rod is formed at the end portion on the rod side, forms the upper half of the support hole (formed in a semicircular shape), and the bottom end portion of the support hole. And a semicircular cap 16 that forms a half on the side and is fixed to the rod side end 15.

そして、キャップ16の内側(支持穴)に断面がコ字型(図2参照)の油圧室13が設けられている。油圧室13はキャップ16の内側の周方向の両端部に亘って設けられている。つまり、油圧室13は、コネクティングロッド10の大端部6のロッド側端部15とキャップ16との分割部位を除く部位に形成されている。   A hydraulic chamber 13 having a U-shaped cross section (see FIG. 2) is provided inside the cap 16 (support hole). The hydraulic chamber 13 is provided across both ends in the circumferential direction inside the cap 16. In other words, the hydraulic chamber 13 is formed in a portion excluding a portion where the rod-side end portion 15 of the large end portion 6 of the connecting rod 10 and the cap 16 are divided.

コネクティングロッド10の大端部6のロッド側端部15とキャップ16との分割部位を除く部位に油圧室13が形成されているので、加工が容易な分割部位に、油圧室13への圧油の供給路、排出路を形成することができる。また、キャップ16に油圧室13が形成されているので、ロッド側端部15に油圧室を形成する必要がなく、大端部6に油圧室13を設けた場合であっても、ロッド側端部15のロッド部との境界部の補強等を行うことなく剛性を維持することができる。   Since the hydraulic chamber 13 is formed in a portion excluding the divided portion between the rod side end portion 15 of the large end portion 6 of the connecting rod 10 and the cap 16, the hydraulic oil to the hydraulic chamber 13 is formed in a divided portion that can be easily processed. Supply paths and discharge paths can be formed. In addition, since the hydraulic chamber 13 is formed in the cap 16, it is not necessary to form a hydraulic chamber in the rod side end portion 15, and even if the hydraulic chamber 13 is provided in the large end portion 6, Rigidity can be maintained without reinforcing the boundary portion of the portion 15 with the rod portion.

そして、油圧室13はキャップ16の内側の周方向の両端部に亘って設けられているので、アクチュエータ12により偏心スリーブ11を略180度の角度で回転駆動させることができる。このため、偏心スリーブ11の偏心量を広い回転範囲で設定することができる。   And since the hydraulic chamber 13 is provided over the both ends of the circumferential direction inside the cap 16, the eccentric sleeve 11 can be rotationally driven by the actuator 12 at an angle of about 180 degrees. For this reason, the amount of eccentricity of the eccentric sleeve 11 can be set in a wide rotation range.

尚、油圧室13をキャップ16の両端部に亘って形成したが、偏心スリーブの偏心状況に応じて、キャップ16の任意の周長の長さの油圧室とすることができる。また、ロッド側端部15に油圧室を設けることも可能であり、キャップ16とロッド側端部15とに亘り油圧室を設けることも可能である。更に、偏心スリーブ11側に油圧室を設けることも可能である。   In addition, although the hydraulic chamber 13 was formed over the both ends of the cap 16, it can be set as the hydraulic chamber of the arbitrary circumference length of the cap 16 according to the eccentric condition of the eccentric sleeve. Further, it is possible to provide a hydraulic chamber at the rod side end 15, and it is also possible to provide a hydraulic chamber across the cap 16 and the rod side end 15. Furthermore, it is possible to provide a hydraulic chamber on the eccentric sleeve 11 side.

偏心スリーブ11の外周部の厚肉部11aと薄肉部11bの境目に該当する部位には、伝達手段としてのベーン17が設けられている。ベーン17は油圧室13の断面形状に応じたコ字型に形成されて油圧室13に配され、ベーン17により油圧室13が二室に仕切られている。   A vane 17 serving as a transmission means is provided at a portion corresponding to the boundary between the thick portion 11a and the thin portion 11b on the outer peripheral portion of the eccentric sleeve 11. The vane 17 is formed in a U shape corresponding to the cross-sectional shape of the hydraulic chamber 13 and is disposed in the hydraulic chamber 13. The hydraulic chamber 13 is divided into two chambers by the vane 17.

一方の室に油圧を供給すると共に他方の室から油圧を排出することにより偏心スリーブ11が一方向に回転し、他方の室に油圧を供給すると共に他方の室から油圧を排出することにより偏心スリーブ11が他方向に回転する。   Eccentric sleeve 11 rotates in one direction by supplying hydraulic pressure to one chamber and discharging hydraulic pressure from the other chamber, and eccentric sleeve by supplying hydraulic pressure to the other chamber and discharging hydraulic pressure from the other chamber. 11 rotates in the other direction.

つまり、伝達手段であるベーン17がシリンダーのピストンの役割を果たし、ベーン17を挟んだ一方の油圧室13に油圧を供給すると同時に他方の油圧室13から油圧を排出し、排出状況を制御することにより、偏心スリーブ11の回転位置の制御が実施される。言い換えれば、油圧室13およびベーン17がキャップ16に内蔵されてアクチュエータ12を構成し、偏心スリーブ11の回転位置の制御が実施される。   That is, the vane 17 serving as a transmission means plays the role of a piston of the cylinder, supplies the hydraulic pressure to one hydraulic chamber 13 sandwiching the vane 17 and simultaneously discharges the hydraulic pressure from the other hydraulic chamber 13 to control the discharge state. Thus, the rotational position of the eccentric sleeve 11 is controlled. In other words, the hydraulic chamber 13 and the vane 17 are built in the cap 16 to constitute the actuator 12, and the rotational position of the eccentric sleeve 11 is controlled.

クランクシャフト3(図1参照)の回転方向が、図4中で時計回り方向である場合(クランクピン5の移動方向が図中白抜き矢印方向である場合)、偏心スリーブ11の厚肉部11aが図中右半分を回転して上下に配されると共に薄肉部11bが図中左半分を回転して上下に配される状態で、ベーン17が油圧室13に配される。   When the rotation direction of the crankshaft 3 (see FIG. 1) is the clockwise direction in FIG. 4 (when the movement direction of the crankpin 5 is the direction of the white arrow in the figure), the thick portion 11a of the eccentric sleeve 11 However, the vane 17 is arranged in the hydraulic chamber 13 in a state where the right half in the drawing is rotated and arranged vertically and the thin portion 11b is arranged in the vertical direction by rotating the left half in the drawing.

図4に示すように、ベーン17から厚肉部11a側の図中右側の油圧室(一方の油圧室13a)に油圧を供給すると同時に、ベーン17から図中左側の薄肉部11b側の油圧室(他方の油圧室13b)から油圧が排出されることで、偏心スリーブ11が図中時計回り方向に回転して薄肉部11bが上方になる低圧縮比の状態にされる。   As shown in FIG. 4, simultaneously with supplying the hydraulic pressure from the vane 17 to the right hydraulic chamber (one hydraulic chamber 13a) on the thick wall portion 11a side, the hydraulic chamber on the thin wall portion 11b side on the left side in the drawing. By discharging the hydraulic pressure from (the other hydraulic chamber 13b), the eccentric sleeve 11 is rotated in the clockwise direction in the drawing, so that the thin portion 11b is in a low compression ratio state.

つまり、高圧縮比の状態から低圧縮比の状態へ切換える場合に、クランクシャフト3(図1参照)の回転により連れ回りする力が働く方向に偏心スリーブ11を回転させ、応答性が高い状態で偏心スリーブ11を回転させている。   That is, when switching from a high compression ratio state to a low compression ratio state, the eccentric sleeve 11 is rotated in a direction in which a rotating force is exerted by the rotation of the crankshaft 3 (see FIG. 1), and the responsiveness is high. The eccentric sleeve 11 is rotated.

逆に、他方の油圧室13bに油圧を供給すると同時に、一方の油圧室13aから油圧が排出されることで、偏心スリーブ11が図中反時計回り方向、即ち、クランクシャフト3(図1参照)の回転方向に対し逆方向に回転して厚肉部11aが上方になる高圧縮比の状態にされる。   On the contrary, when the hydraulic pressure is supplied to the other hydraulic chamber 13b and the hydraulic pressure is discharged from the one hydraulic chamber 13a, the eccentric sleeve 11 rotates counterclockwise in the drawing, that is, the crankshaft 3 (see FIG. 1). Rotating in the opposite direction with respect to the rotation direction, the thick portion 11a is placed in a high compression ratio.

つまり、低圧縮比の状態から高圧縮比の状態に切換える際には、高い応答性は要求されないので、クランクシャフト3(図1参照)の回転方向に対し逆方向に偏心スリーブ11を回転させている。   That is, when switching from the low compression ratio state to the high compression ratio state, high responsiveness is not required, so the eccentric sleeve 11 is rotated in the opposite direction to the rotation direction of the crankshaft 3 (see FIG. 1). Yes.

図4に示すように、ロッド側端部15には固定ピン28が支持穴側に突出付勢された状態で設けられている。つまり、固定ピン28の先端が偏心スリーブ11の周面に摺接した状態でロッド側端部15に固定ピン28が設けられている。偏心スリーブ11の外周面には、固定ピン28の先端が嵌合する嵌合溝29が形成されている。   As shown in FIG. 4, a fixing pin 28 is provided on the rod-side end portion 15 in a state of being urged toward the support hole. That is, the fixing pin 28 is provided on the rod side end portion 15 in a state where the tip of the fixing pin 28 is in sliding contact with the circumferential surface of the eccentric sleeve 11. A fitting groove 29 into which the tip of the fixing pin 28 is fitted is formed on the outer peripheral surface of the eccentric sleeve 11.

偏心スリーブ11の厚肉部11aが上方になる高圧縮比の状態にされる時に、嵌合溝29aが固定ピン28に対向して固定ピン28が嵌合溝29aに嵌合して高圧縮比の状態が固定される。偏心スリーブ11の薄肉部11bが上方になる高圧縮比の状態にされる時に、嵌合溝29bが固定ピン28に対向して固定ピン28が嵌合溝29bに嵌合して低圧縮比の状態が固定される。   When the thick sleeve portion 11a of the eccentric sleeve 11 is in a high compression ratio state, the fitting groove 29a faces the fixing pin 28 and the fixing pin 28 fits into the fitting groove 29a so that the high compression ratio is achieved. The state of is fixed. When the thin-walled portion 11b of the eccentric sleeve 11 is in a high compression ratio state, the fitting groove 29b faces the fixing pin 28 and the fixing pin 28 is fitted in the fitting groove 29b so that the low compression ratio is obtained. The state is fixed.

圧縮比を変更する場合、図示しない機構により、一方の嵌合溝29(嵌合溝29a)から固定ピン28の嵌合を解除する。そして、偏心スリーブ11を回転させることで、他方の嵌合溝29(嵌合溝29b)に固定ピン28を嵌合させて変更後の圧縮比の状態を固定する。   When the compression ratio is changed, the fitting of the fixing pin 28 is released from one fitting groove 29 (fitting groove 29a) by a mechanism (not shown). Then, by rotating the eccentric sleeve 11, the fixing pin 28 is fitted into the other fitting groove 29 (fitting groove 29b) to fix the changed compression ratio state.

図1及び図4、図5に基づいて偏心スリーブ11の回転を制御するための機構を具体的に説明する。   A mechanism for controlling the rotation of the eccentric sleeve 11 will be specifically described with reference to FIGS. 1, 4, and 5.

図4、図5に示すように、一方の油圧室13a側の油圧室13の端部には第1排出口21が連通し、他方の油圧室13b側の油圧室13の端部には第2排出口22が連通している。また、一方の油圧室13a側の油圧室13の端部には第1供給口25が連通し、他方の油圧室13b側の油圧室13の端部には第2供給口26が連通している。   As shown in FIGS. 4 and 5, the first discharge port 21 communicates with the end portion of the hydraulic chamber 13 on the one hydraulic chamber 13a side, and the end portion of the hydraulic chamber 13 on the other hydraulic chamber 13b side has the first end. Two discharge ports 22 communicate with each other. The first supply port 25 communicates with the end of the hydraulic chamber 13 on the one hydraulic chamber 13a side, and the second supply port 26 communicates with the end of the hydraulic chamber 13 on the other hydraulic chamber 13b side. Yes.

第1排出口21が閉じられて第1供給口25から油圧が一方の油圧室13aに供給されると、第2排出口22から油圧が排出されて偏心スリーブ11が図4中時計回り方向に回転する。第2排出口22が閉じられて第2供給口26から油圧が他方の油圧室13bに供給されると、第1排出口21から油圧が排出されて偏心スリーブ11が図4中反時計回り方向に回転する。   When the first discharge port 21 is closed and the hydraulic pressure is supplied from the first supply port 25 to one hydraulic chamber 13a, the hydraulic pressure is discharged from the second discharge port 22 and the eccentric sleeve 11 is rotated clockwise in FIG. Rotate. When the second discharge port 22 is closed and the hydraulic pressure is supplied from the second supply port 26 to the other hydraulic chamber 13b, the hydraulic pressure is discharged from the first discharge port 21 and the eccentric sleeve 11 rotates counterclockwise in FIG. Rotate to.

図5に示すように、第1供給口25と第2供給口26の切換えを行う供給切換え弁31が備えられている。また、第1排出口21と第2排出口22の切換えを行う排出切換え弁32が備えられている。供給切換え弁31及び排出切換え弁32の切換えは制御手段33の指令により制御される。制御手段33には運転状態(高負荷時等の低圧縮比で運転する状態、低負荷時等の高圧縮比で運転する状態)の情報が入力される。   As shown in FIG. 5, a supply switching valve 31 that switches between the first supply port 25 and the second supply port 26 is provided. Further, a discharge switching valve 32 for switching between the first discharge port 21 and the second discharge port 22 is provided. Switching of the supply switching valve 31 and the discharge switching valve 32 is controlled by a command from the control means 33. The control means 33 is input with information on the operation state (the state of operation at a low compression ratio such as at high load, the state of operation at a high compression ratio such as at low load).

つまり、車両の運転状態に応じて、供給切換え弁31及び排出切換え弁32が切換え制御され、油圧の供給が第1供給口25もしくは第2供給口26から実施されることが切換えられ、油圧の排出が第1排出口21もしくは第2排出口22から実施されることが切換えられる。即ち、偏心スリーブ11の回転方向が供給切換え弁31及び排出切換え弁32の切換えにより制御される。   That is, according to the driving state of the vehicle, the supply switching valve 31 and the discharge switching valve 32 are controlled to be switched so that the hydraulic pressure is supplied from the first supply port 25 or the second supply port 26. It is switched that the discharge is performed from the first discharge port 21 or the second discharge port 22. That is, the rotation direction of the eccentric sleeve 11 is controlled by switching the supply switching valve 31 and the discharge switching valve 32.

供給切換え弁31には油圧ポンプ35からの供給路36が接続され、排出切換え弁32にはタンク37に繋がる排出路38が接続されている。   A supply path 36 from the hydraulic pump 35 is connected to the supply switching valve 31, and a discharge path 38 connected to the tank 37 is connected to the discharge switching valve 32.

図1に示すように、供給切換え弁31及び排出切換え弁32は、シリンダブロックの下部ブロック2に設けられたバルブブロック41に配されている。バルブブロック41から、クランクシャフト3のクランクジャーナル4、クランクピン5を介して油圧の供給・排出が実施される。   As shown in FIG. 1, the supply switching valve 31 and the discharge switching valve 32 are arranged in a valve block 41 provided in the lower block 2 of the cylinder block. The hydraulic pressure is supplied / discharged from the valve block 41 via the crank journal 4 and the crank pin 5 of the crankshaft 3.

図6、図7に基づいて高圧縮比と低圧縮比の切換えの状況を具体的に説明する。   The state of switching between the high compression ratio and the low compression ratio will be specifically described with reference to FIGS.

図6には高圧縮比の状態から低圧縮比の状態への切換えの動作説明、図7には低圧縮比の状態から高圧縮比の状態への切換えの動作説明を示してあり、各図の(a)は切換え前の状態、各図の(b)は切換え途中での状態、各図の(c)は切換えが終了した状態である。   FIG. 6 shows an operation explanation for switching from a high compression ratio state to a low compression ratio state, and FIG. 7 shows an operation explanation for switching from a low compression ratio state to a high compression ratio state. (A) is the state before switching, (b) in each figure is in the middle of switching, and (c) in each figure is in the state where switching has been completed.

図6(a)に示すように、高圧縮比の状態では、偏心スリーブ11は、厚肉部11aが上部に位置し、ベーン17が図中右側の端部に位置する状態に回転位置が固定されて、他方の油圧室13bに油圧が満たされている。低圧縮比に切換えが行われる場合、第1排出口21が閉じられると共に第2排出口22が開かれる。この状態で、第1供給口25から一方の油圧室13aに油圧が供給される。   As shown in FIG. 6A, in the high compression ratio state, the eccentric sleeve 11 has its rotational position fixed so that the thick portion 11a is located at the upper portion and the vane 17 is located at the right end portion in the drawing. Thus, the hydraulic pressure is filled in the other hydraulic chamber 13b. When switching to a low compression ratio is performed, the first outlet 21 is closed and the second outlet 22 is opened. In this state, the hydraulic pressure is supplied from the first supply port 25 to the one hydraulic chamber 13a.

図6(b)に示すように、他方の油圧室13bの油圧が第2排出口22から排出され、一方の油圧室13aの容積の増加によりベーン17が押されて偏心スリーブ11が図中時計回り方向に回転する。   As shown in FIG. 6B, the hydraulic pressure in the other hydraulic chamber 13b is discharged from the second discharge port 22, and the vane 17 is pushed by the increase in the volume of the one hydraulic chamber 13a, so that the eccentric sleeve 11 is shown in FIG. Rotate around.

図6(c)に示すように、第1供給口25から一方の油圧室13aに油圧が供給され続けることにより、他方の油圧室13bの油圧が第2排出口22から全て排出され、ベーン17が押されて偏心スリーブ11が図中時計回り方向に回転し、薄肉部11bが上部に位置して低圧縮比の状態に切換えられる。   As shown in FIG. 6C, the hydraulic pressure is continuously supplied from the first supply port 25 to the one hydraulic chamber 13a, whereby the hydraulic pressure in the other hydraulic chamber 13b is all discharged from the second discharge port 22, and the vane 17 Is pushed, the eccentric sleeve 11 rotates in the clockwise direction in the figure, and the thin portion 11b is positioned at the upper portion and switched to a low compression ratio state.

従って、高圧縮比の状態から低圧縮比の状態に切換える場合には、アクチュエータ12を駆動して、クランクシャフト3(図1参照)の回転により(クランクピン5の白抜き矢印方向への移動により)連れ回りする力が働く方向に偏心スリーブ11を回転させている。   Therefore, when switching from the high compression ratio state to the low compression ratio state, the actuator 12 is driven and the crankshaft 3 (see FIG. 1) is rotated (by movement of the crankpin 5 in the direction of the white arrow). ) The eccentric sleeve 11 is rotated in the direction in which the accompanying force acts.

この結果、応答性が必要とされる低圧縮比の状態への切換えの際に、応答性が高い状態で偏心スリーブ11を回転させることができる。   As a result, the eccentric sleeve 11 can be rotated with high responsiveness when switching to a low compression ratio state where responsiveness is required.

図7(a)に示すように、低圧縮比の状態では、偏心スリーブ11は、薄肉部11bが上部に位置し、ベーン17が図中左側の端部に位置する状態に回転位置が固定されて、一方の油圧室13aに油圧が満たされている。高圧縮比に切換えが行われる場合、第2排出口22が閉じられると共に第1排出口21が開かれる。この状態で、第2供給口26から他方の油圧室13bに油圧が供給される。   As shown in FIG. 7 (a), in the low compression ratio state, the eccentric sleeve 11 has its rotational position fixed so that the thin-walled portion 11b is located at the top and the vane 17 is located at the left end in the drawing. Thus, the hydraulic pressure is filled in one hydraulic chamber 13a. When switching to a high compression ratio is performed, the second outlet 22 is closed and the first outlet 21 is opened. In this state, the hydraulic pressure is supplied from the second supply port 26 to the other hydraulic chamber 13b.

図7(b)に示すように、一方の油圧室13aの油圧が第1排出口21から排出され、他方の油圧室13bの容積の増加によりベーン17が押されて偏心スリーブ11が図中反時計回り方向に回転する。   As shown in FIG. 7 (b), the hydraulic pressure in one hydraulic chamber 13a is discharged from the first discharge port 21, and the vane 17 is pushed by the increase in volume of the other hydraulic chamber 13b, causing the eccentric sleeve 11 to move in the opposite direction. Rotate clockwise.

図7(c)に示すように、第2供給口26から他方の油圧室13bに油圧が供給され続けることにより、一方の油圧室13aの油圧が第1排出口21から全て排出され、ベーン17が押されて偏心スリーブ11が図中反時計回り方向に回転し、厚肉部11aが上部に位置して高圧縮比の状態に切換えられる。   As shown in FIG. 7C, by continuously supplying the hydraulic pressure from the second supply port 26 to the other hydraulic chamber 13b, all the hydraulic pressure in the one hydraulic chamber 13a is discharged from the first discharge port 21, and the vane 17 Is pushed, the eccentric sleeve 11 rotates counterclockwise in the figure, and the thick portion 11a is positioned at the upper portion and switched to a high compression ratio state.

従って、低圧縮比の状態から高圧縮比の状態に切換える場合には、高い応答性は要求されないので、アクチュエータ12を駆動して、クランクシャフト3(図1参照)の回転(クランクピン5の白抜き矢印方向への移動)に対し逆方向に偏心スリーブ11を回転させている。   Therefore, when switching from the low compression ratio state to the high compression ratio state, high responsiveness is not required, so the actuator 12 is driven to rotate the crankshaft 3 (see FIG. 1) (white of the crankpin 5). The eccentric sleeve 11 is rotated in the opposite direction to the movement in the direction of the pulling arrow.

上述した内燃機関の可変圧縮比装置は、油圧室13に対して油圧を供給・排出するアクチュエータ12によりベーン17を介して偏心スリーブ11を回転させるので、大端部6の支持穴とクランクピン5との位置を偏心させ、ピストン8の移動状態を高圧縮比の状態もしくは低圧縮比の状態に切換えることができる。このため、偏心スリーブ11の回転位置を確実に高圧縮比の状態もしくは低圧縮比の状態の位置(所望の回転位置)に制御することが可能になる。   In the above-described variable compression ratio device for an internal combustion engine, the eccentric sleeve 11 is rotated via the vane 17 by the actuator 12 that supplies and discharges hydraulic pressure to and from the hydraulic chamber 13. And the movement state of the piston 8 can be switched to a high compression ratio state or a low compression ratio state. For this reason, the rotational position of the eccentric sleeve 11 can be reliably controlled to a high compression ratio state or a low compression ratio state position (desired rotational position).

尚、上述した実施例では、油圧室13に油圧を供給してベーン17を介して偏心スリーブ11を回転させるアクチュエータ12を用いた構成を例に挙げて説明したが、回転モータを用いて偏心スリーブ11を回転させるアクチュエータや、電動で偏心スリーブ11を回転させるアクチュエータを用いることも可能である。   In the above-described embodiment, the configuration using the actuator 12 that supplies the hydraulic pressure to the hydraulic chamber 13 and rotates the eccentric sleeve 11 via the vane 17 has been described as an example. It is also possible to use an actuator that rotates 11 or an actuator that rotates the eccentric sleeve 11 electrically.

本発明は、内燃機関の可変圧縮比装置の産業分野で利用することができる。   The present invention can be used in the industrial field of variable compression ratio devices for internal combustion engines.

2 下部ブロック
3 クランクシャフト
4 クランクジャーナル
5 クランクピン
6 大端部
7 小端部
8 ピストン
10 コネクティングロッド
11 偏心スリーブ
12 アクチュエータ
13 油圧室
15 ロッド側端部
16 キャップ
17 ベーン
21 第1排出口
22 第2排出口
25 第1供給口
26 第2供給口
28 固定ピン
29 嵌合溝
31 供給切換え弁
32 排出切換え弁
33 制御手段
35 油圧ポンプ
36 供給路
37 タンク
38 排出路
41 バルブブロック
2 Lower Block 3 Crankshaft 4 Crank Journal 5 Crankpin 6 Large End 7 Small End 8 Piston 10 Connecting Rod 11 Eccentric Sleeve 12 Actuator 13 Hydraulic Chamber 15 Rod Side End 16 Cap 17 Vane 21 First Discharge Port 22 Second Discharge port 25 First supply port 26 Second supply port 28 Fixed pin 29 Fitting groove 31 Supply switching valve 32 Discharge switching valve 33 Control means 35 Hydraulic pump 36 Supply path 37 Tank 38 Discharge path 41 Valve block

Claims (4)

気筒内を往復移動するピストンの支持軸に小端部の支持穴が枢支されると共に、クランクシャフトの支持軸に大端部の支持穴が枢支されるコネクティングロッドと、
前記小端部もしくは前記大端部の前記支持穴と前記支持軸との間に回転自在に介装され、前記小端部もしくは前記大端部の前記支持穴の中心軸を前記支持軸の中心軸に対して変位させる偏心スリーブと、
前記偏心スリーブを回転駆動させるアクチュエータとを備え、
前記コネクティングロッドの前記大端部は、
ロッド側の端部に形成され、前記支持穴の上側の半分を形成するロッド側端部と、前記支持穴の下側の半分を形成し前記ロッド側端部に固定される半円状体のキャップと、を有し、
前記ロッド側端部には、固定ピンが前記支持穴側に突出付勢された状態で設けられており、
前記偏心スリーブの外周面には、高圧縮比の状態にされる時に前記固定ピンが嵌合する第一嵌合溝と低圧縮比の状態にされる時に前記固定ピンが嵌合する第二嵌合溝とが設けられており、
前記アクチュエータは、前記キャップの内側において、前記偏心スリーブに対向する箇所に周方向の両端部に亘って設けられている油圧室を有し
当該油圧室は、前記キャップの内側にのみ設けられている
ことを特徴とする内燃機関の可変圧縮比装置。
A connecting rod in which a support hole at a small end is pivotally supported by a support shaft of a piston that reciprocates in a cylinder, and a support hole at a large end is pivotally supported by a support shaft of a crankshaft;
A rotation shaft is interposed between the support hole of the small end portion or the large end portion and the support shaft, and a center axis of the support hole of the small end portion or the large end portion is set as a center of the support shaft. An eccentric sleeve displaced with respect to the shaft;
An actuator that rotationally drives the eccentric sleeve,
The large end of the connecting rod is
A rod-side end formed on the rod-side end and forming the upper half of the support hole; and a semi-circular body that forms the lower half of the support hole and is fixed to the rod-side end. A cap,
The rod side end is provided with a fixing pin protruding and urged toward the support hole,
On the outer peripheral surface of the eccentric sleeve, a first fitting groove into which the fixing pin is fitted when being in a high compression ratio state and a second fitting into which the fixing pin is fitted when being in a low compression ratio state. A groove is provided,
The actuator has a hydraulic chamber provided across both ends in the circumferential direction at a location facing the eccentric sleeve inside the cap ,
The variable compression ratio device for an internal combustion engine , wherein the hydraulic chamber is provided only inside the cap .
請求項1に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、
前記アクチュエータは、
前記油圧室に印加される油圧力を前記偏心スリーブに伝達する伝達手段とを有し、
前記油圧室に印加される油圧を制御することで前記偏心スリーブの回転を制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の可変圧縮比装置。
The variable compression ratio device for an internal combustion engine according to claim 1,
The actuator is
Transmission means for transmitting an oil pressure applied to the hydraulic chamber to the eccentric sleeve;
A variable compression ratio device for an internal combustion engine, comprising control means for controlling rotation of the eccentric sleeve by controlling hydraulic pressure applied to the hydraulic chamber.
請求項2に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、
前記偏心スリーブは、
前記コネクティングロッドの前記大端部の支持穴と前記クランクシャフトの支持軸との間に配置される
ことを特徴とする内燃機関の可変圧縮比装置。
The variable compression ratio device for an internal combustion engine according to claim 2,
The eccentric sleeve is
The variable compression ratio device for an internal combustion engine, wherein the variable compression ratio device is disposed between a support hole of the large end portion of the connecting rod and a support shaft of the crankshaft.
請求項3に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、
前記油圧室は、
前記コネクティングロッドの前記大端部の前記支持穴に形成されている
ことを特徴とする内燃機関の可変圧縮比装置。
The variable compression ratio device for an internal combustion engine according to claim 3,
The hydraulic chamber is
The variable compression ratio device for an internal combustion engine, wherein the variable compression ratio device is formed in the support hole in the large end portion of the connecting rod.
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