JPH0426663Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、内燃機関の圧縮比を可変とするため
にピストンピンとコネクテイングロツドとの間に
介装される偏心ベアリングのロツク機構に関す
る。

〔従来の技術〕

内燃機関においては、圧縮比を上げるとそれだ
け燃焼効率が向上し燃費が改善されるとともに軸
トルクが向上するので、圧縮比を上げることが望
まれる。しかし、圧縮比を上げると燃焼室内で断
熱圧縮されて温度が上つたとき着火し易くなつて
ノツキングも生じやすくなり、圧縮比の増大が制
限される。ノツキングは、燃焼室内に多量の空気
が吸引される中、高負荷時に生じやすく、吸引空
気量が小で燃焼室における実質的圧縮度合の小な
軽負荷時には生じにくいので、圧縮比を負荷に応
じて可変とし、中、高負荷に適切となるように設
定しておいた圧縮比を軽負荷時に増大させるよう
にすることが望まれる。この意味で従来から内燃
機関の可変圧縮比機構は多々提案されている。

従来提案されている圧縮比可変機構の一つに、
ピストンピンに偏心部を一体に設け、ピストンピ
ン端部に対応するピストン部位に、ピストンピン
軸方向に平行に延びる油圧駆動のロツクピンを有
する第１、第２のロツク装置を設け、ロツクピン
の係合、係合解除により圧縮比を高圧縮比と低圧
縮比間に切替えるようにしたものがある（たとえ
ば、特開昭60−65231号公報）。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来提案機構には、ピストンピン
の端部に対応するピストン部位に、第１、第２の
ロツク装置を設けていたため、高速運動部分であ
るピストン・バランスが大きくずれ易いという問
題があつた。

また、ロツクピンがピストンピン軸芯と平行な
ため、ピストン上下動の際にロツクピンに働く慣
性力によつて常にロツクピン支持穴表面に押しつ
けられ、そのフリクシヨンによつて、ロツクピン
の作動できるタイミング、とくに動き始めのタイ
ミングに、制限を受けるという問題もあつた。

本考案の目的は、上記提案装置のようにピスト
ンピンに偏心部を設けるものとは異なり、ピスト
ンピンとコネクテイングロツドとの間に偏心ベア
リングを介装するタイプの圧縮比可変装置ではあ
るが、上記提案装置と同じように油圧駆動のロツ
クピンによつて圧縮比を高圧縮比と低圧縮比間に
切替えるようにした装置において、ピストン・バ
ランスを本質的に崩さないようにし、しかもロツ
クピンがロツクピンに慣性力が作用するに拘らず
容易に動くことができるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的に沿う本考案の偏心ベアリングのロツ
ク機構は、ピストンピンとコネクテイングロツド
との間に偏心ベアリングを回転可能に介装し、偏
心ベアリングに設けたロツクピン係合孔に、コネ
クテイングロツドに形成したロツクピン収納穴に
出没自在に挿入せしめたロツクピンを駆動して係
合させまたは該係合を外すことにより偏心ベアリ
ングの回転をロツクしまたは該ロツクを解除する
ようにした可変圧縮比機構における偏心ベアリン
グのロツク機構において、前記ロツクピンの駆動
方向をピストンピン軸方向に対しほぼ垂直方向に
設定するとともにコネクテイングロツド中心線に
対しほぼ垂直方向に設定し、かつ前記偏心ベアリ
ング外周部に前記ロツクピン係合孔から周方向に
延び前記ロツクピン係合孔から離れるに従つて浅
くなる溝を形成したものから成る。

〔作用〕

上記のように構成された圧縮比可変機構におい
ては、偏心ベアリングがロツクピンによつてロツ
クされているときは偏心ベアリングは回転でき
ず、ロツク解除時に回転可能となつて圧縮比を可
変とする。

高負荷時には偏心ベアリングのロツクは解除さ
れており、偏心ベアリングは、ピストンから慣性
力、爆発力を受けて回転し、圧縮上死点でピスト
ンが下限位置を自動的にとるので、低圧縮比の状
態が現出される。

低負荷時には、偏心ベアリングが高圧縮比状態
を現出できる位置でロツクピンによつてロツクさ
れる。このロツクは、偏心ベアリングを回転さ
せ、コネクテイングロツドのロツクピン収納穴に
収納されたロツクピンを偏心ベアリングに設けた
ロツクピン係合孔に係合させることにより行なわ
れる。

上記装置では、ロツクピン機構がコネクテイン
グロツド側に設けられていてピストンには設けら
れていないので、ピストン・バランスはくずれな
い。

ロツクピンには、ピストン往復運動時にロツク
ピン自体がもつ質量に作用する上下方向の加速度
によつて上下方向の慣性力がかかる他、コネクテ
イングロツドの揺動によりロツクピンに若干の推
力（ロツクピンの油圧駆動力程大きくはない）が
生じる。

本考案では、ロツクピンの駆動方向がピストン
ピン軸方向に対してほぼ垂直となる方向に設定さ
れ、かつコネクテイングロツド中心線に対しほぼ
垂直方向に設定されているので、前記慣性力はロ
ツクピン出没方向には大きくは作用せず油圧によ
るロツクピン作動に誤動作を生じさせない。した
がつて、ロツクピンの油圧駆動が、ロツクピンに
かかる慣性力によつて干渉されることはなく、ロ
ツクピンの油圧駆動は円滑に確実に行なわれる。
その結果、偏心ベアリングのロツクおよびロツク
解除は確実に行なわれることになる。

また、ロツクピンがピストンピン軸方向とほぼ
直交しているため、コネクテイングロツドの揺動
時にロツクピンに若干の推力が働き、ロツクピン
とロツクピン収納穴表面との間に働く摩擦力に拘
らず、ロツクピンは油圧がかかつたときに円滑に
動き始めることができる。

〔実施例〕

以下に、本考案の偏心ベアリングのロツク機構
の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

まず、第１図ないし第３図において、内燃機関
のシリンダ１にはピストン２が摺動自在に嵌挿さ
れ、ピストン２はコネクテイングロツド３にピス
トンピン４を介して連結されている。ピストンピ
ン４は、ピストン２のピストンピン穴に挿入され
ている。

コネクテイングロツド３の小端部のピストンピ
ン挿通孔５とピストンピン４の外周との間には円
周方向に肉厚が変化し、内周円と外周円とが互に
偏心している偏心ベアリング６が回転可能に介装
される。

コネクテイングロツド３のピストンピン４に対
応する位置には、偏心ベアリング６の半径方向延
長線上に位置するロツクピン収納穴７が配置され
ている。ロツクピン収納穴７は、ピストンピン軸
（ピストンピン中心軸線Ｘ）に対してほぼ垂直方
向に延びるように形成され、かつコネクテイング
ロツド中心線（コネクテイングロツド中心軸線
Ｙ）に対してほぼ垂直方向に延びるように形成さ
れている。

ロツクピン収納穴７には、ロツクピン８が摺動
自在にかつ穴７から偏心ベアリング６に対して出
没自在に収納されている。これにより、ロツクピ
ン８の駆動方向は、ピストンピン軸方向に対して
ほぼ垂直方向に設定され、かつコネクテイングロ
ツド中心線に対してほぼ垂直方向に設定されてい
る。

このロツクピン収納穴７を形成するために、コ
ネクテイングロツド３の小端部はロツクピン８の
軸線方向に膨出されている。一方、偏心ベアリン
グ６には、その半径方向厚みの厚い部分が下方に
きたときにロツクピン８に対応する位置に、ロツ
クピン８が出入りできる径をもつロツクピン係合
孔９が、偏心ベアリング６の半径方向に延びるよ
うに、形成されている。該ロツクピン係合孔９に
ロツクピン８が係合するとピストン２をコネクテ
イングロツド３に対して高い位置に保ち高圧縮比
とし、ロツクピン８による係合が解除されている
ときには、偏心ベアリング６が自在に回転し、圧
縮上死点でピストン２はコネクテイングロツド３
に対して低位置となり、低圧縮比状態を現出でき
るようになつている。

偏心ベアリング６には、その外周部に周方向に
延びる溝１０が形成されており、該溝１０はロツ
クピン係合孔９から離れるにつれて深さが浅くな
るように形成されており、ロツクピン８が溝１０
にガイドされて確実にロツクピン係合孔９に入る
ことができるようになつている。

つぎに、ロツクピン８の駆動構造について述べ
ると、ロツクピン収納穴７には、ロツクピン８を
偏心ベアリング６方向に付勢する位置に、ロツク
ピンロツク用油圧通路１１が接続されているとと
もに、溝１０を介してロツクピン８を偏心ベアリ
ング６から離れる方向に付勢する位置に、ロツク
ピンアンロツク用油圧通路１２が連通されてい
る。

コネクテイングロツド３内に設けられた前記油
圧通路１１，１２は、第２図ないし第５図に示す
ように、コネクテイングロツド大端部の軸受円周
上に互に独立して設けられた油溝１３，１４にそ
れぞれ連通されている。油溝１３，１４は、クラ
ンクシヤフト１５内の油通路１６を介して、クラ
ンクシヤフト１５のジヤーナル軸受の円周上に互
に独立して設けられた油溝１７，１８に、クラン
クシヤフト１５の回転時に間欠的に連通可能に接
続されている。油溝１７は油通路１６、油溝１３
を介してロツクピンロツク用油圧通路１１に連通
可能であり、油溝１８は油通路１６、油溝１４を
介してロツクピンアンロツク用油圧通路１２に連
通可能である。

シリンダブロツク内には、高圧縮比用メインオ
イル通路１９と低圧縮比用メインオイル通路２０
とが設けられており、高圧縮比用メインオイル通
路１９は油溝１７に連通され、低圧縮比用メイン
オイル通路２０は油溝１８に連通されている。オ
イルパン２１の潤滑油２２は、オイルストレーナ
２３、リターンパイプ２４を経てオイルポンプ２
５によつて汲み上げられ、切換弁２６を介して高
圧縮比用メインオイル通路１９か低圧縮比用メイ
ンオイル通路２０の何れかに送られる。バツテリ
２７、イグニツシヨンスイツチ２８、スタート信
号を感知するリレー２９、ガソリン機関ではイン
テークマニホルド３０に設けられた吸気負圧スイ
ツチ３１、またはデイーゼル機関では燃料噴射ポ
ンプのポンプ室３２に取付けられた圧力スイツチ
３３が図示のような回路に組み込まれており、切
換弁２６を負荷に応じて作動させ、中、高負荷の
場合には低圧縮比用メインオイル通路２０に油が
送られ、軽負荷の場合には高圧縮比メインオイル
通路１９に圧油が送られるように制御される。

つぎに、上記のように構成された実施例におけ
る作用について説明する。

ロツク機構はコネクテイングロツド３に設けら
れていて、ピストン２には設けられていないの
で、ピストンに中央から離れた位置にロツク機構
等のマスを設ける必要がなく、ピストン上下運動
の際のピストン・バランスはくずれない。

中、高負荷時には偏心ベアリング６は次のよう
にして低圧縮比状態を現出できる位置に保たれ
る。すなわち、切換弁２６によつて、低圧縮比用
メインオイル通路２０に圧油が送られ、該圧油は
油溝１８、クランクシヤフト１５内の油通路１
６、油溝１４を介して、ロツクピンアンロツク用
油圧通路１２に送られ、ロツクピン８をロツクピ
ン収納穴７に収納させて、ロツクピン係合孔９か
ら外し、偏心ベアリング６のロツクを解除する。
この状態では偏心ベアリング６は回転可能である
から、ピストン２からの慣性力、爆発力を、ピス
トンピン４を介して受けて回転するので、ピスト
ン２は、第６図のフリーの状態の軌跡Ａでもつて
動く。したがつて、圧縮上死点位置ではピストン
２は下に押された状態となり、低圧縮比の状態を
現出できる。このため、中、高負荷時に拘らず、
ノツキングが生じにくく、圧縮比を高く維持で
き、燃費の改善、軸トルクの向上をはかることが
できる。

一方、低負荷時には、偏心ベアリング６は次の
ようにして高圧縮比状態を現出できる位置にロツ
クされる。すなわち、切換弁２６によつて高圧縮
比用メインオイル通路１９に圧油が送られ、該圧
油は油溝１７、クランクシヤフト１５内の油通路
１６、油溝１３を介して、ロツクピンロツク用油
圧通路１１に送られ、ロツクピン８をロツクピン
収納穴７から出る方向に駆動して、回転する偏心
ベアリング６のロツクピン係合孔９に係合させ、
偏心ベアリング６をロツクする。偏心ベアリング
６の回転は、ロツクピン８がロツクピン係合孔９
に係合する迄続く。ロツク状態ではピストン２が
高い状態にロツクされるので、高圧縮比を現出す
ることが可能である。このとき、ピストン２は第
６図の高圧縮比の軌跡Ｂに沿つて動く。なお軌跡
Ｃは低圧縮比の状態でピストンをロツクしたら得
られるであろう軌跡である。このようにして、中
高負荷状態で高圧縮比が得られるように設定され
たエンジン、したがつて軽負荷状態では実質的に
低圧縮比になつてしまうエンジンにおいても、本
考案の適用によつて低負荷時に高圧縮比が得ら
れ、燃費の改善、軸トルクの増大がはかられる。

上記のロツクピン８による偏心ベアリング６の
回転のロツク、ロツクの解除においては、ロツク
ピン８はピストンピン軸方向と垂直方向に油圧に
よつて駆動される。ロツクピン８には、ピストン
往復運動時に上下方向の慣性力がかかる他、コネ
クテイングロツド３の揺動に合せて若干の推力も
生じるが、この慣性力はロツクピン収納穴７の壁
面によつて支えられ、ロツクピン８の駆動方向に
は大きくは作用しない。すなわち、慣性力が大き
くなつても、ロツクピン８の油圧駆動は乱されず
に行なわれる。このため、油圧によるロツクピン
駆動は確実に行なわれ、偏心ベアリング６のロツ
ク、アンロツク、したがつて圧縮比の切換は円滑
にかつ確実に行なわれる。

また、コネクテイングロツド３の揺動に合せて
ロツクピン８に働く若干の慣性力の推力によつ
て、ロツクピン８は、ロツクピン８とロツクピン
収納穴７との間に摩擦力が働くに拘らず、円滑に
動き始めることができ、圧縮比の制御タイミング
が円滑になる。

〔考案の効果〕

本考案の偏心ベアリングのロツク機構によれ
ば、ロツクピンの駆動方向をピストンピン軸方向
と垂直方向に設定するとともにコネクテイングロ
ツド中央線に対しほぼ垂直方向に設定したので、
ロツクピンに作用する上下方向慣性力の影響を小
さくでき、しかもコネクテイングロツドの揺動に
合せて若干の推力をロツクピンに生じさせること
ができる。したがつて、偏心ベアリングのロツ
ク、アンロツクによる圧縮比の切換を確実に、高
信頼性をもつて行なうことができる。

また、ロツク機構はピストンに設けられていな
いので、ピストン・バランスがくずれることもな
い。

さらに、偏心ベアリング外周部に溝を設けたの
で、ロツクピンのロツクピン係合孔への係合を確
実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る偏心ベアリン
グのロツク機構の偏心ベアリング近傍の断面図、
第２図は第１図の機構へのオイル供給系の断面
図、第３図は第２図と直角方向の断面図、第４図
は第２図および第３図の系へのオイル供給の低、
高圧縮比における切換回路の系統図、第５図はオ
イル供給系路の斜視図、第６図はピストン位置と
クランク角度との関係で示したピストン軌跡図、
である。 １……シリンダ、２……ピストン、３……コネ
クテイングロツド、４……ピストンピン、６……
偏心ベアリング、７……ロツクピン収納穴、８…
…ロツクピン、９……ロツクピン係合孔、１０…
…溝、１１……ロツクピンロツク用油圧通路、１
２……ロツクピンアンロツク用油圧通路、１５…
…クランクシヤフト、Ｘ……ピストンピン中心軸
線、Ｙ……コネクテイングロツド中心軸線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピストンピンとコネクテイングロツドとの間に
   偏心ベアリングを回転可能に介装し、偏心ベアリ
   ングに設けたロツクピン係合孔に、コネクテイン
   グロツドに形成したロツクピン収納穴に出没自在
   に挿入せしめたロツクピンを駆動して係合させま
   たは該係合を外すことにより偏心ベアリングの回
   転をロツクしまたは該ロツクを解除するようにし
   た可変圧縮比機構における偏心ベアリングのロツ
   ク機構において、前記ロツクピンの駆動方向をピ
   ストンピン軸方向に対しほぼ垂直方向に設定する
   とともにコネクテイングロツド中心線に対しほぼ
   垂直方向に設定し、かつ前記偏心ベアリング外周
   部に前記ロツクピン係合孔から周方向に延び前記
   ロツクピン係合孔から離れるに従つて浅くなる溝
   を形成したことを特徴とする偏心ベアリングのロ
   ツク機構。