JPH0426670Y2 - - 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に補助回転力を与える
機構に関する。

［従来の技術］ オツトーサイクル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でき燃費が改
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
時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。

圧縮比を可変とさせる機構の一つに、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
ングを介在させ、偏心ベアリングを角変位させて
ピストンのコネクテイングロツドに対する相対位
置を上下に設定可変とさせる圧縮比可変機構があ
る（たとえば、実願昭56−188302号、実開昭59−
40537号公報）。

偏心ベアリングによる圧縮比可変装置における
偏心ベアリングの回転駆動制御は、従来、次の２
つの方法の何れかによつていた。一つは、実願昭
56−188302号に示すもので、偏心ベアリングのロ
ツクを外して偏心ベアリングをピストンピンおよ
びコネクテイングロツドに対して回転自在とさ
せ、この状態で、ピストンの上昇、下降行程時の
ピストン慣性力、燃焼行程の爆発力をピストンピ
ンを介して偏心ベアリングにかけ、偏心ベアリン
グを回転させ、偏心ベアリングをロツクして必要
な圧縮比に固定する方法である。他の一つは実開
昭59−40537号公報に示すもので、偏心ベアリン
グ回転機構に電磁気機構、油圧シリンダ機構等を
組み込み、強制的に偏心ベアリングを回転させる
方法である。

［考案が解決しようとする問題点］ しかし、慣性力、爆発力によるものにおいて
は、駆動力として確実な力で得られないので、摩
耗等により偏心ベアリングの回転抵抗が増加する
と、円滑な回転駆動が得られなかつたり、場合に
よつては固着するおそれがあつた。また、油圧シ
リンダ等の特別な駆動機構を設けるものにあつて
は、爆発力等大きな荷重に耐え確実に駆動するた
めには、スペース的に、また材質的、駆動トルク
的にも、解決されなければならない問題が幾つか
残されていた。

本考案は、偏心ベアリングを利用した圧縮比可
変機構において、偏心ベアリングを回転させる駆
動力として、従来の爆発力、ピストン慣性力はそ
のまま利用する他、回転している偏心ベアリング
に同方向のトルクを補助的に付与し、該トルク
を、爆発的に打ち勝たない程度に小さなものとし
て、スペース上問題とならない小型の機構により
与えることを目的とする。

［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回転機
構は、次のものから成る。すなわち、 ピストンピンとコネクテイングロツドの小端部
の間に偏心ベアリングを介装し、該偏心ベアリン
グとコネクテイングロツドとの間に、ベアリング
部と油圧モータを、偏心ベアリング軸方向に並べ
て設け、前記ベアリング部に対応させてコネクテ
イングロツドにロツクピン収納穴を、偏心ベアリ
ングにロツクピン係合穴を、ロツクピン収納穴に
出沿自在にロツクピンを、それぞれ設けて、ロツ
クピンがロツクピン係合穴から外されロツク解除
時に偏心ベアリングをピストンからの荷重を受け
て回転可能とし、前記油圧モータに、該油圧モー
タを駆動する圧油を供給する油圧モータ駆動用油
圧通路を接続するとともに、油圧モータを通過し
た油を排出する油圧リリーフ通路を接続し、さら
に前記油圧リリーフ通路をピストンスカート部に
向けて開口させたことを特徴とする偏心ベアリン
グ回転機構。

油圧モータは、たとえば、ギヤモータ、ベーン
モータ等から成る。

［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、偏心ベアリングはロツク時には回転でき
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される。このロツク
は、慣性力、爆発力による回転力とともに油圧モ
ータにより偏心ベアリングを回転させ、ロツクピ
ンをロツクピン係合孔に係合させることにより行
なわれる。油圧モータは低圧縮比状態から高圧縮
比状態への移行のときに少なくとも作動されれば
よい。

偏心ベアリングの回転は、上記の如く、２つの
回転力、すなわち慣性力、爆発力によるものと、
油圧モータによるものによつて行なわれるので、
慣性力、爆発力のみによつていた従来の場合に比
べて、偏心ベアリングは確実に回転される。ま
た、油圧による回転力のみによつて回転させるも
のでもないので、従来の油圧シリンダのみによる
回転駆動機構のように大きな手段をコネクテイン
グロツドのような可動部にとり付ける必要もな
く、スペース節約上、また慣性力軽減上も大幅に
改善される。ギヤモータ、ベーンモータ等はピス
トンピンとコネクテイングロツド連結部に、小型
に組み込むことができ、単純な手段で達成でき
る。

［実施例］ 以下に、本考案の偏心ベアリング回転機構の望
ましい実施例を、図面を参照して説明する。

第１実施例 第１図ないし第８図は本考案の第１実施例を示
している。第１実施例は回転補助機構としての油
圧モータがギヤモータから成る場合に関するもの
である。

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。

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。偏心ベアリング６の外周には、軸心と平
行方向の一部にコネクテイングロツド３のピスト
ンピン挿通孔５と摺接するベアリング部７と、ベ
アリング部７に軸心と平行方向に隣接する位置に
円周方向に凹凸するギヤ８とが形成されている。
コネクテイングロツド３のピストンピン挿通孔５
のうち前記ギヤ８の外周に対応する部分には、ギ
ヤ８と偏心しかつギヤ８と円周方向の一部におい
て噛合するアイドラギヤ９が回転自在に嵌挿さ
れ、ギヤ８とアイドラギヤ９、および両ギヤ８，
９間に形成される円周方向に平均厚みの変化する
空間１０は、該空間１０に圧油が送り込まれるこ
とにより、偏心ベアリング６を回転させる内接式
ギヤモータ１１を構成する。ギヤモータ１１は油
圧モータとして機能する。

コネクテイングロツド３の、前記ベアリング部
７に対応する位置にはピストンピン４の半径方向
に延びるロツクピン収納穴１２が形成され、該穴
１２には、ロツクピン１３が摺動自在にかつ穴１
２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。一方、偏心ベアリング６には、その
半径方向厚みが厚い部分に、ロツクピン３が出没
できる径をもつロツクピン係合孔１４が形成され
ており、該ロツクピン係合孔１４にロツクピン１
３が係合するとピストン２を高い位置に保ち高圧
縮比とし、ロツクピン１３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は低位置となり、低圧
縮比状態を現出できるようになつている。

ギヤモータ１１の駆動およびロツクピン１３の
駆動は、オイル通路を介してシリンダブロツクか
ら送られてくる潤滑油の圧油によつて行なわれ
る。まずギヤモータ１１の駆動構造について述べ
ると、ギヤモータ１１の空間１０の最も厚みの厚
い部分には、空間１０を遮断する遮断部材１５が
配置され、一方の空間１０には圧油の入口１６が
他方の空間には圧油の出口１７が設けられる。圧
油の入口１６にはギヤ駆動用油圧通路（油圧モー
タ駆動用油圧通路）１８が接続され、圧油の出口
１７にはピストンスカート部に向けて開口された
油圧リリーフ通路１９が接続されてスカート部に
向けて大気に圧油を放出可能とされている。ギヤ
駆動用油圧通路１８には、少なくとも低圧縮比状
態から高圧縮比状態に移るときに、シリンダブロ
ツクからの油圧がかかるようになつている。な
お、ギヤモータ１１において、ギヤ８とギヤ９と
の間には僅かな隙間が与えられ、リークにより一
定値以上のトルクは伝わらずスリツプするように
して、過大荷重がかかることが防止されている。

つぎに、ロツクピン１３の駆動構造について述
べると、ロツクピン収納穴１２には、ロツクピン
１３を挟んでロツクピンロツク用油圧通路２０と
ロツクピンアンロツク用油圧通路２１とが接続さ
れ、ロツクピンロツク用油圧通路２０はロツクピ
ン１３を偏心ベアリング６方向に付勢する位置に
開口されている。また、偏心ベアリング６の外周
にはロツクピン１３に対応する位置に、円周方向
に全周にわたつて延びるロツクピンガイド溝２２
が形成され、この溝２２には、円周上少なくとも
１箇所前記ロツクピン係合孔１４が設けられてい
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２０，２１は、第４図ないし第７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２３，２４にそ
れぞれ連通されている。油溝２３，２４は、クラ
ンクシヤフト２５内の油通路２６を介して、クラ
ンクシヤフト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２７，２８に、クランクシ
ヤフト２５の回転時に間欠的に連通可能に接続さ
れている。油溝２７は油溝２３を介してロツクピ
ンロツク用油圧通路２０に連通可能であり、油溝
２８は油溝２４を介してロツクピンアンロツク用
油圧通路２１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２９と低圧縮比用メインオイル通路３０
とが設けられており、高圧縮比用メインオイル通
路２９は油溝２７に連通され、低圧縮比用メイン
オイル通路３０は油溝２８に連通されている。オ
イルパン３１の潤滑油３２は、オイルストレーナ
３３、リターンパイプ３４を経てオイルポンプ３
５によつて汲み上げられ、切換弁３６を介して高
圧縮比用メインオイル通路２９が低圧縮比用メイ
ンオイル通路３０の何れかに送られる。バツテリ
３７、イグニツシヨンスイツチ３８、スタート信
号を感知するリレー３９、ガソリン機関ではイン
テークマニホルド４０に取付けられた吸気負圧ス
イツチ４１、またはデイーゼル機関では燃料噴射
ポンプのポンプ室４２に取付けられた圧力スイツ
チ４３が図示のような回路に組み込まれており、
切換弁３６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３０に圧
油が送られ、軽負荷の場合には高圧縮比用メイン
オイル通路２９に圧油が送られるように制御され
る。

ギヤ駆動用油圧通路１８は、コネクテイングロ
ツド大端部の軸受円周上に、油溝２３，２４とは
独立に設けられた油溝４４に接続され、油溝４４
はクランクシヤフト２５内に油通路２６とは独立
に設けた油通路４５を介して、クランクジヤーナ
ル軸受部に油溝２７，２８と独立に設けた油溝４
６に常時連通され、該油溝４６は切換弁３６に接
続されている。切換弁３６は低圧縮比から高圧縮
比への切換え時に少なくとも一定時間（たとえば
１秒）ギヤ駆動用油圧通路１８に圧油を送るよう
に設定されている。この一定時間はロツクピン１
３に偏心ベアリング６方向への圧力がかかり始め
てからロツクピン係合孔１４に係合する迄の時間
以上の時間である。なお、ギヤ駆動用油圧通路１
８にかかる油圧が、慣性力、爆発力に打ち勝つて
偏心ベアリング６をまわす程大きな圧力でない場
合には、ギヤ駆動用油圧通路１８に常時切換弁３
６を介して油圧をかけておいてもよい。

つぎに、上記のように構成された第１実施例に
おける作用について説明する。

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３６によつて、低圧縮比用
メインオイル通路３０に圧油が送られ、該圧油は
油溝２８、クランクシヤフト２５内の油通路２
６、油溝２４を介して、ロツクピンアンロツク用
油圧通路２１に送られ、ロツクピン１３をロツク
ピン収納穴１２に収納させて、ロツクピン係合孔
１４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８図のフリーの状態の規跡
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３６によつて高圧縮
比用メインオイル通路２９に圧油が送られ、該圧
油は油溝２７、クランクシヤフト２５内の油通路
２６、油溝２３を介して、ロツクピンロツク用油
圧通路２０に送られ、ロツクピン１３をロツクピ
ン収納穴１２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１４に係合
させ、偏心ベアリング６をロツクする。このと
き、偏心ベアリング６はピストン２からの慣性
力、爆発力を受けて回転するとともに、油圧モー
タ１１によつても回転される。ギヤ駆動用油圧通
路１８には圧力がかかり、ギヤモータ１１の空間
１０に圧力がかかつて偏心ベアリング６、ギヤ９
を回転させ、オイルは油圧リリーフ通路１９より
逃げる。リリーフ通路１９から放出された油はピ
ストンスカート部を潤滑する。偏心ベアリング６
の回転は、ロツクピン１３がロツクピン係合孔１
４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８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。

第２実施例 油圧モータはギヤモータ以外のものであつても
よい。第２実施例は油圧モータがベーンモータか
ら成る場合を示している。第９図、第１０図は第
２実施例のベーンモータ近傍を示している。図
中、偏心ベアリング６には、該偏心ベアリング６
と一体に回転するロータ４７が設けられており、
コネクテイングロツド３には、ロータ４７の外周
に対して偏心した内周を有するハウジング４８が
形成されている。ロータ４７には、半径方向に延
びる複数の溝４９が設けられ、該溝４９には、ベ
ーン５０が出没自在に嵌挿されている。ベーン５
０はばね５１によつて半径方向外方に付勢されて
いる。ロータ４７の外周とハウジング４８との内
周との間に、ベーン５０によつて仕切られた、円
周方向に厚みの変化する空間５２が形成され、該
空間にロータ駆動用油圧通路５３（油圧モータ駆
動用油圧通路）と油圧リリーフ通路５４が接続さ
れる。油圧リリーフ通路５４はピストンスカート
部に向けて開口されている。ロータ駆動用油圧通
路５３は第１実施例のギヤ駆動用油圧通路１８に
対応するものである。これらはベーンモータ５を
構成し、ベーンモータは油圧モータを構成する。
その他の構成は第１実施例に準じる。

第２実施例においても偏心ベアリング６はピス
トン２からの慣性力、爆発力によつて回転される
とともにベーンモー５５によつても回転される。
ベーンモータ５５は切換弁３６からの圧油によつ
て、少なくとも低圧縮比から高圧縮比に変わると
きに一定時間作動する。その他の作用は第１実施
例に準じる。

［考案の効果］ 本考案においては、ピストンピンとコネクテイ
ングロツド小端部間に偏心ベアリングを置き、そ
の偏心量にて圧縮比を可変とする機構において、
偏心ベアリングとコネクテイングロツド小端部間
にベアリング部と油圧モータを偏心ベアリング軸
方向に並べて設け、ロツク解除時に慣性力、爆発
力によつて回転しようとする偏心ベアリングを、
歯車、ベーン等の油圧モータによる回転力で補助
させて回転させるようにしたので、偏心ベアリン
グが確実に回転できるようになり、かつ補助機構
であるため、小型、簡易な機構で油圧モータを構
成することができる。さらに、油圧モータの油圧
リリーフ通路をピストンスカート部に向けて開口
させたのでピストン摺動上最も厳しいスカート部
の摺動が良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係る偏心ベアリ
ング回転機構の油圧モータ近傍の断面図、第２図
は第１図とは直角方向の断面図、第３図は第１図
の−線に沿う断面図、第４図は第１図の機構
へのオイル供給系の断面図、第５図は第４図とは
直角方向の断面図、第６図はオイル供給切換系統
図、第７図はオイル供給通路の斜視図、第８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、第９図は本考案の第２実施例に係
る偏心ベアリング回転機構の油圧モータ近傍の断
面図、第１０図は第９図とは直角方向の断面図、
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、５……
コネクテイングロツドのピストンピン挿通孔、６
……偏心ベアリング、７……ベアリング部、８…
…ギヤ、９……アイドラギヤ、１０……空間、１
１……ギヤモータ、１２……ロツクピン収納穴、
１３……ロツクピン、１４……ロツクピン係合
孔、１５……遮断部材、１６……圧油入口、１７
……圧油出口、１８……ギヤ駆動用油圧通路（油
圧モータ駆動用油圧通路）、１９……油圧リリー
フ通路、２０……ロツクピンロツク用油圧通路、
２１……ロツクピンアンロツク用油圧通路、２２
……ロツクピンガイド溝、２３，２４……油溝、
２５……クランクシヤフト、２６……油通路、２
７，２８……油溝、２９……高圧縮比用メインオ
イル通路、３０……低圧縮比用メインオイル通
路、３１……オイルパン、３２……潤滑油、３３
……オイルストレーナ、３４……リターンパイ
プ、３５……オイルポンプ、３６……切換弁、３
７……バツテリ、３８……イグニツシヨンスイツ
チ、３９……リレー、４０……インテークマニホ
ルド、４１……吸気負圧スイツチ、４２……ポン
プ室、４３……圧力スイツチ、４４……油溝、４
５……油通路、４６……油溝、４７……ロータ、
４８……ハウジング、４９……溝、５０……ベー
ン、５１……ばね、５２……空間、５３……ロー
タ駆動用油圧通路（油圧モータ駆動用油圧通路）、
５４……油圧リリーフ通路、５５……ベーンモー
タ。

Claims (1)

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の小端
   部の間に偏心ベアリングを介装し、該偏心ベア
   リングとコネクテイングロツドとの間に、ベア
   リング部と油圧モータを、偏心ベアリング軸方
   向に並べて設け、前記ベアリング部に対応させ
   てコネクテイングロツドにロツクピン収納穴
   を、偏心ベアリングにロツクピン係合穴を、ロ
   ツクピン収納穴に出沿自在にロツクピンを、そ
   れぞれ設けて、ロツクピンがロツクピン係合穴
   から外れたロツク解除時に偏心ベアリングをピ
   ストンからの荷重を受けて回転可能とし、前記
   油圧モータに、該油圧モータを駆動する圧油を
   供給する油圧モータ駆動用油圧通路を接続する
   とともに、油圧モータを通過した油を排出する
   油圧リリーフ通路を接続し、さらに前記油圧リ
   リーフ通路をピストンスカート部に向けて開口
   させたことを特徴とする偏心ベアリング回転機
   構。 (2) 前記偏心ベアリング外周にギヤを形成すると
   ともに、コネクテイングロツドと偏心ベアリン
   グとの間に内周で前記偏心ベアリングのギヤに
   噛合するアイドラギヤを介装し、前記偏心ベア
   リングと前記アイドラギヤとでギヤモータを構
   成し、該ギヤモータを前記油圧モータとした実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の偏心ベアリ
   ング回転機構。 (3) 前記偏心ベアリングに該偏心ベアリングと一
   体に回転するロータを設けるとともにコネクテ
   イングロツドにロータ外周に対して偏心した内
   周を有するハウジングを形成し、ロータに半径
   方向に延びる溝を設けて該溝に半径方向外方に
   ばね付勢したベーンを出没自在に嵌挿して、ベ
   ーンモータを構成し、該ベーンモータを前記油
   圧モータとした実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の偏心ベアリング回転機構。