JP7190319B2 - 内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ - Google Patents
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Description
本発明の目的の一つは、音振性能を向上できる内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータを提供することにある。
図1は、実施形態1の内燃機関の概略図であって、ここでは内燃機関用リンク機構として内燃機関の可変圧縮比機構を示している、図2は、実施形態1の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの分解斜視図、図3は実施形態1の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの側面図、図4は図4のS5-S5線矢視断面図、図5は図4のS6-S6線矢視断面図である。
内燃機関(ガソリンエンジン)のシリンダブロックのシリンダ内を往復運動するピストン1には、ピストンピン2を介してアッパリンク3の上端が回転自在に連結されている。アッパリンク3の下端には、連結ピン6を介してロアリンク5が回転自在に連結されている。ロアリンク5には、クランクピン4aを介してクランクシャフト4が回転自在に連結されている。また、ロアリンク5には、連結ピン8を介して第1制御リンク7の上端部が回転自在に連結されている。第1制御リンク7の下端部は、複数のリンク部材を有する連結機構9と連結されている。連結機構9は、第1制御軸10と、第2制御軸(制御軸)11と、第1制御軸10および第2制御軸11とを連結するアクチュエータリンク12と、を有する。
第1アーム部10dは、一端が第1ジャーナル部10aと連結され、他端が第1制御リンク7の下端部と連結されている。制御偏心軸部10bは、第1ジャーナル部10aに対して所定量偏心した位置に設けられる。第2アーム部10eは、一端が第1ジャーナル部10aと連結され、他端がアクチュエータリンク12の一端部12aと連結されている。
偏心軸部10cは、第1ジャーナル部10aに対して所定量偏心した位置に設けられる。アクチュエータリンク12の他端部12bは、アームリンク13の一端が回転自在に連結されている。アームリンク13の他端には、第2制御軸11が連結されている。アームリンク13と第2制御軸11は相対移動しない。第2制御軸11は、後述するハウジング20内に複数のジャーナル部を介して回転自在に支持されている。
アームリンク13は、図2に示すように、第2制御軸11とは別体として形成されている。アームリンク13は、鉄系金属材料によって形成され、圧入用孔131aが貫通形成された円環状部131と、円環状部131から外周に向けて突出して、二股状に形成されたアーム部132と、を有する。円環状部131に形成された圧入用孔131aは、第2制御軸11の各ジャーナル部の間に形成された固定部23bが圧入され、この圧入により第2制御軸11とアームリンク13とが固定されている(図4参照)。アームリンク13の詳細については後述する。
第2制御軸11は、内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの一部である波動歯車型減速機21を介して電動モータ22から伝達されたトルクによって回転位置が変更される。第2制御軸11の回転位置が変更されると、アクチュエータリンク12の姿勢が変化して第1制御軸10が回転し、第1制御リンク7の下端部の位置を変更する。これにより、ロアリンク5の姿勢が変化し、ピストン1のシリンダ内におけるストローク位置やストローク量を変化させ、これに伴って機関圧縮比を変更する。
図4に示すように、電動モータ22は、ブラシレスモータであり、有底円筒状のモータケーシング45と、モータケーシング45の内周面に固定された筒状のコイル46と、コイル46の内側に回転自在に設けられたロータ47と、一端部48aがロータ47の中心に固定されたモータ駆動軸48と、モータ駆動軸48の回転角度を検出するレゾルバ55と、を有する。
モータ駆動軸48は、モータケーシング45の底部に設けられたボールベアリング52により回転可能に支持されている。モータケーシング45は、前端外周に4つのボス部45aを有する。ボス部45aには、ボルト49が挿通するボルト挿通孔が貫通形成されている。
貫通孔32a1内には、外周にロータ32bが取り付けられたセンサ軸部231が挿入されている。ロータ32bは、略楕円形上の部品である。角度センサ32は、貫通孔32a1の内周とロータ32bとの間に設定された距離がロータ32bの回転により変化したことを検知コイルのインダクタンス変化により検出する。これにより、ロータ32bの回動位置、すなわち第2制御軸11の回転角度を検出する。角度センサ32は、上述したように、いわゆるレゾルバセンサであり、機関運転状態を検出する図外のコントロールユニットに回転角度情報を出力する。
アームリンク13は、回転軸線Oに沿う方向から見て、略8の字形状を有する。円環状部131は、回転軸線Oに沿う方向から見て、第2制御軸11(の固定部23b)の外周を囲う略円環状に形成されている。アーム部132は、回転軸線Oに沿う方向から見て、連結ピン14の外周を覆う略円環状に形成されている。円環状部131はアーム部132よりも大径である。また、円環状部131は、二股状のアーム部132よりも肉厚である。
(1)内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
電動モータ22と、
電動モータ22により回転する第2制御軸11(制御軸)と、
圧入用孔131a(固定用孔)を有し、第2制御軸11が圧入用孔131aに挿通して固定され、第2制御軸11の駆動力を可変圧縮比機構に伝達するアームリンク13と、
アームリンク13が第2制御軸11に固定されている部分が収容される収容室29(収容部)と、収容室29に開口し、第2制御軸11を軸支する減速機側貫通孔30b(支持孔)と、を有するハウジング20と、
アームリンク13と収容室29の内壁である減速機側側壁292との間に設けられ、第2制御軸11の軸方向の少なくとも一方への移動を規制する第1規制部133と、を有する。
よって、第2制御軸11の変形により、アームリンク13に軸方向に対して倒れ方向の力が作用しても、第1規制面133aと第1段差部23d及び減速機側側壁292との当接により倒れを抑制できる。これにより、倒れによるフリクションの増大を回避し、変形量抑制分のスラストガタ詰めが可能となり、音振性能を改善できる。
よって、スラスト受け用の部品を別途設ける必要が無く、部品点数の削減及び制御軸加工部位の削減によるコスト低減及び軸方向寸法の低減を図ることができる。
第1規制面133aは、少なくとも一部が円環状部131に設けられている。よって、第2制御軸11の撓み発生部分の近傍にスラスト受け機能を持たせることができ、効果的に倒れを抑制できる。
第1規制面133aは軸方向において二股状のアーム部132と重なっている。よって、例えば、円環状部131の軸方向略中央から径方向に向けて延在されたアーム部を備えた構成に比べてスラスト受け面積を増大することが可能となり、より安定的に倒れを抑制できる。
ハウジング20及び第2制御軸11は、軸方向において減速機側貫通孔30bを挟んで第1規制部133と反対側において第2制御軸11の軸方向の他方への移動を規制する第2規制部を有する。すなわち、第1規制部133と第2規制部とが減速機側貫通孔30bを挟んで近接配置されるため、スラスト受け間距離も短くなり、温度による収縮・膨張の影響を低減できる。また、その影響が低減した分だけ各可動部におけるクリアランスを狭めることが可能となり、より第2制御軸11の変形によるアームリンク13の倒れを抑制できる。
フランジ側段部24cの当接面は減速機側貫通孔30bよりも軸方向の径方向において外方に形成されている。よって、大径部分でスラスト力を受けることができ、剛性を確保することで第2制御軸11の変形によるアームリンク13の倒れを更に抑制できる。
第1規制部133はアームリンク13の可動範囲において全て収容室29の内部に位置する。すなわち、スラスト受けとなる第1規制部133が開口端面30b1に引っかかることなくアーム部132を開口部から外側に出すことが可能となり、アームリンク13の可動域を確保しつつアームリンク13にスラスト受けを形成できる。
第1規制部133は固定部26bと第2ジャーナル部23cの間の第1段差部23d(段差)に軸方向から当接している。
すなわち、アームリンク13を圧入して固定するときの位置精度を、第2制御軸11の加工精度によって管理することができ、第1規制部133と第1規制面133aとの位置関係を精度よく管理できる。
次に、実施形態2について説明する。基本的な構成は実施形態1と同じであるため、実施形態1と相違する部分のみ説明する。
図8は、実施形態2のS5-S5線矢視部分拡大断面図である。実施形態2では、アームリンク13に形成された第1規制部133に代えて、円環板状のスラスト受け部材200を備えた点が異なる。尚、アームリンク13の側面は、減速機側及びセンサ側共に平坦に形成されている。
次に、実施形態3について説明する。基本的な構成は実施形態1と同じであるため、実施形態1と相違する部分のみ説明する。
図9は、実施形態3のS5-S5線矢視部分拡大断面図である。実施形態3では、アームリンク13に形成された第1規制部133に加えて、アームリンク13の軸方向センサ側に、第2制御軸11の軸方向移動を規制する第3規制部201を設けた点が異なる。すなわち、実施形態1では、アームリンク13の一方側の側面のみでスラスト受け面となる第1規制面133aを形成したが、アームリンク13の両側面でスラスト受け面を形成したため、より第2制御軸11の変形によるアームリンク13の倒れを抑制できる。
次に、実施形態4について説明する。基本的な構成は実施形態1と同じであるため、実施形態1と相違する部分のみ説明する。図10は、実施形態4のアームリンク13の単体図である。図10(a)に示すように、実施形態4の第1規制面133aには、径方向に延びる溝202が形成されている。よって、例えば、減速機側側壁292とアームリンク13との間の隙間に位置する軸方向位置において、軸方向油路64bから径方向に延びる油路を溝202に接続し、潤滑油を供給すると、溝202内に導入された潤滑油がアームリンク13とアクチュエータリンク12との摺動箇所に供給されると共に、第1規制面133aと減速機側側壁292との摺動面にも供給され、フリクションを低減する。尚、軸方向油路64bからの潤滑油供給経路に限らず、他の潤滑油供給経路を介して径方向外側から溝202内に潤滑油を導入することでフリクションを低減してもよい。
次に、実施形態5について説明する。基本的な構成は実施形態1と同じであるため、実施形態1と相違する部分のみ説明する。図11は、実施形態5のアームリンク13の単体図である。実施形態1の第1規制部133は円環形状とした。これに対し、実施形態5では、図11(a)に示すように、第1規制部1330を、円環状部131全体が突出した形状とし、第1規制面1330aの形状も円環状部131の外形に沿った形状とした点が異なる。これにより、実施形態1の第1規制面133aよりも接触面積を大きくすることができ、第2制御軸11の変形によるアームリンク13の倒れを抑制できる。尚、第1規制面を円環状部131の外形に沿った形状に限らず、接触面積を確保できれば、どのような形状であっても構わない。
次に、実施形態6について説明する。基本的な構成は実施形態1と同じであるため、実施形態1と相違する部分のみ説明する。図12は、実施形態6のアームリンク13の単体図である。実施形態1の第1規制部133は軸方向に突出した形状に形成されていた。これに対し、実施形態5では、図12に示すように、第1規制部として軸方向に突出した形状を形成することなく、アームリンク13の側面全体を第1規制面133aとして形成した点が異なる。これにより、減速機側側壁292との接触面積を確保することができ、加工工数を削減すると共に、第2制御軸11の変形によるアームリンク13の倒れを効果的に抑制できる。
以上、実施形態1~6について説明したが、発明の範囲内において他の構成を採用してもよい。例えば、実施形態では、アームリンク13を電動モータ22により作動させたが、電動モータ22に限らず油圧機器等の他のアクチュエータによって作動させてもよい。また、実施形態では、アームリンク13から突出した第1規制部133を形成した例を示したが、収容室29の減速機側側壁292を突出させて第1規制部や第3規制部を形成してもよい。
内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータは、その一つの態様において、内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
電動モータと、
前記電動モータにより回転する制御軸と、
固定用孔を有し、前記制御軸が前記固定用孔に挿通して固定され、前記制御軸の駆動力を前記可変圧縮比機構に伝達するアームリンクと、
前記アームリンクが前記制御軸に固定されている部分が収容される収容部と、前記収容部に開口し、前記制御軸を軸支する支持孔と、を有するハウジングと、
前記アームリンクと前記収容部の内壁との間に設けられ、前記制御軸の軸方向の少なくとも一方への移動を規制する第1規制部と、
を有する。
より好ましい態様では、上記態様において、前記第1規制部は、前記アームリンクに設けられ、前記軸方向の少なくとも一方で前記収容部の内壁と当接する第1規制部である。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アームリンクは、前記固定用孔が設けられた基部と、前記基部から前記制御軸の回転軸に対して径方向の外方へ突出し、前記内燃機関用可変圧縮比機構に連係する連係部を有し、
前記第1規制部は、少なくとも一部が前記基部に設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記連係部は前記基部から二股状に分かれ、前記内燃機関用可変圧縮比機構に連係するアームリンクが前記二股状に分かれた前記連係部の間に挟まれており、
前記第1規制部は前記軸方向において二股状の前記連係部と重なっている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記連係部と前記内壁との間の前記軸方向の第1隙間は、前記第1規制部と前記内壁との間の前記軸方向の第2隙間よりも大きい。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1規制部は前記アームリンクから前記軸方向に円環状に突出している。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1規制部は前記アームリンクから前記軸方向に突出していると共に、前記軸方向の径方向に延びる溝が形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1規制部は前記アームリンクの側面全体に形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、 前記第1規制部は、前記軸方向において前記支持孔側の端部に形成され、
前記ハウジング及び前記制御軸は、前記軸方向において前記支持孔を挟んで前記第1規制部と反対側において前記制御軸の前記軸方向の他方への移動を規制する第2規制部を有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第2規制部は、前記ハウジングに設けられ、前記軸方向において前記支持孔を挟んで前記アームリンクと反対側に形成されたハウジング当接面と、前記制御軸に設けられ、前記ハウジング当接面に当接可能な第2当接部であり、
前記第2当接部の当接面は前記支持孔よりも前記軸方向の径方向において外方に形成されている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記収容部は前記ハウジングの前記制御軸の径方向に開口する開口部を有し、
前記第1規制部は前記アームリンクの可動範囲において全て前記収容部の内部に位置する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アームリンクの前記軸方向の幅の中心が、前記収容部の前記軸方向の幅の中心よりも前記第1規制部側に寄っている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記制御軸は、前記アームリンクの前記固定用孔に挿通する部分である固定部と、前記支持孔に支持される部分である大径部と、を有し、
前記第1規制部は前記固定部と前記大径部の間の段差に前記軸方向から当接している。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1規制部は前記アームリンクと前記内壁との間に配置された板状部材である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アームリンクと前記収容部の内壁との間に設けられ、前記制御軸の軸方向の他方への移動を規制する第3規制部を更に有する。
内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータは、他の観点から、その一つの態様において、内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
駆動源により回転する制御軸と、
前記制御軸に設けられ、前記内燃機関用可変圧縮比機構から前記制御軸の回転軸に対して径方向の入力があるアームリンクと、
前記アームリンクが収容される収容部を有するハウジングと、
前記収容部に設けられ、前記制御軸の回転軸の方向の少なくとも一方への移動を規制する第1規制部と、
を有する。
12 アクチュエータリンク
13 アームリンク
20 ハウジング
21 波動歯車型減速機
22 電動モータ
29 収容室
29a1 開口部
30 支持孔
30b 減速機側貫通孔
30b1 減速機側開口端面
31 センサ収容孔
64b 軸方向油路
131 円環状部
131a 圧入用孔
132 アーム部
132a 連結用孔
133 第1規制部
133a 第1規制面
134 圧入用孔
Claims (15)
- 内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
電動モータと、
前記電動モータにより回転する制御軸と、
固定用孔を有し、前記制御軸が前記固定用孔に挿通して固定され、前記制御軸の駆動力を前記可変圧縮比機構に伝達するアームリンクと、
前記アームリンクが前記制御軸に固定されている部分が収容される収容部と、前記収容部に開口し、前記制御軸を軸支する支持孔と、を有するハウジングと、
前記アームリンクに設けられ、前記制御軸の軸方向の少なくとも一方で前記収容部の内壁と当接し、前記軸方向の一方への移動を規制する第1規制部と、
を有することを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項1に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記アームリンクは、前記固定用孔が設けられた基部と、前記基部から前記制御軸の回転軸に対して径方向の外方へ突出し、前記内燃機関用可変圧縮比機構に連係する連係部を有し、
前記第1規制部は、少なくとも一部が前記基部に設けられていることを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項2に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記連係部は、前記基部から二股状に分かれ、前記内燃機関用可変圧縮比機構に連係するアクチュエータリンクが前記二股状に分かれた前記連係部の間に挟まれており、
前記第1規制部は、前記軸方向において二股状の前記連係部と重なっていることを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項2に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記連係部と前記内壁との間の前記軸方向の第1隙間は、前記第1規制部と前記内壁との間の前記軸方向の第2隙間よりも大きいことを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項2に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記第1規制部は、前記アームリンクから前記軸方向に円環状に突出していることを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項2に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記第1規制部は、前記アームリンクから前記軸方向に突出していると共に、前記制御軸の径方向に延びる溝が形成されていることを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項3に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記第1規制部は、前記アームリンクの側面全体に形成されていることを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項1に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記第1規制部は、前記軸方向において前記支持孔側の端部に形成され、
前記ハウジング及び前記制御軸は、前記軸方向において前記支持孔を挟んで前記第1規制部と反対側において前記制御軸の前記軸方向の他方への移動を規制する第2規制部を有することを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項8に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記第2規制部は、前記ハウジングに設けられ、前記軸方向において前記支持孔を挟んで前記アームリンクと反対側に形成されたハウジング当接面と、前記制御軸に設けられ、前記ハウジング当接面に当接可能な第2当接部であり、
前記第2当接部の当接面は前記支持孔よりも前記制御軸の径方向において外方に形成されていることを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項1に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記収容部は前記ハウジングの前記制御軸の径方向に開口する開口部を有し、
前記第1規制部は、前記アームリンクの可動範囲において全て前記収容部の内部に位置することを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項1に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記アームリンクの前記軸方向の幅の中心が、前記収容部の前記軸方向の幅の中心よりも前記第1規制部側に寄っていることを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項1に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記制御軸は、前記アームリンクの前記固定用孔に挿通する部分である固定部と、前記支持孔に支持される部分である大径部と、を有し、
前記第1規制部は、前記固定部と前記大径部の間の段差に前記軸方向から当接していることを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項1に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記第1規制部は、前記アームリンクと前記収容部の内壁との間に配置された板状部材であることを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 請求項1に記載の内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記アームリンクと前記収容部の内壁との間に設けられ、前記制御軸の軸方向の他方への移動を規制する第3規制部を更に有することを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。 - 内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
駆動源により回転する制御軸と、
前記制御軸に設けられ、前記内燃機関用可変圧縮比機構から前記制御軸の回転軸に対して径方向の入力があるアームリンクと、
前記アームリンクが収容される収容部を有するハウジングと、
前記アームリンクに設けられ、前記制御軸の軸方向の少なくとも一方で前記収容部の内壁と当接し、前記軸方向の一方への移動を規制する第1規制部と、
を有することを特徴とする内燃機関用可変圧縮比機構のアクチュエータ。
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