JPH05272365A - 内燃機関の圧縮比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連接棒に一本の油通路のみ形成し、連接棒の
耐久性を確保しつつ吐出能力の小さな油圧ポンプでもス
トッパピンを駆動することが可能な機関の圧縮比制御装
置を提供する。 【構成】 クランクピン１２に回転自在に嵌合される偏
心スリーブ１６と、この偏心スリーブ１６に対して相対
回転自在に嵌合された連接棒１３に組み込まれ且つ当該
偏心スリーブ１６に相隔てて形成された一対の係合部16
a,16bの何れかに係合して連接棒１３と偏心スリーブ１
６との相対回転位置を切り換えるストッパピン１９と、
このストッパピン１９を一方の係合部側に付勢するばね
材２５と、このばね材２５のばね力に抗してストッパピ
ン１９を他方の係合部側に付勢する圧油を供給する油圧
供給手段２３,２９と、偏心スリーブ１６とクランクピ
ン１２との隙間に潤滑油を供給する潤滑油供給手段３２
とを具えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧油を介して圧縮比を
切り換えるようにした内燃機関（以下、機関と略称す
る）の圧縮比制御装置に関し、特に油圧ポンプの小型化
を企図したものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧縮比を高めに設定した機関
は、この機関の圧縮比を低めに設定したものと比較する
と、熱効率の上昇に伴う燃費等の改善が可能となる反
面、機関の高回転領域や高負荷領域にてノッキングが発
生し易くなる欠点がある。そこで、機関の運転中にその
圧縮比を切り換えることができるようにしたものが、例
えば実開平３−１２７０５２号公報等で提案されてお
り、機関の高回転領域や高負荷領域ではノッキングが発
生しないように機関の圧縮比を下げる一方、ノッキング
が発生し難いその他の運転領域では機関の圧縮比を上
げ、熱効率の上昇に伴う燃費等の改善を行うようにして
いる。

【０００３】このような従来の圧縮比制御装置の一例に
おける低圧縮比の状態の断面構造を表す図８、そのIX−
IX矢視断面形状を表す図９、図８におけるストッパピン
の部分を拡大抽出した図１０に示すように、図示しない
機関のクランク軸101に形成されたクランクピン102と連
接棒103の大端部との間には、クランクピン102に対して
外周面を偏心状態に形成した偏心スリーブ104が回転可
能に設けられている。

【０００４】機関の運転中には、偏心スリーブ104の自
由回転を拘束すると共にこの偏心スリーブ104を所定の
回転位置に固定する必要があるため、偏心スリーブ104
に相隔てて形成された二つの係止凹部104a,104bに係合
し得るストッパピン105がクランク軸101の軸心と平行な
方向（図８中、左右方向）に往復動自在に設けられてい
る。

【０００５】中間部分にフランジ状をなすピストン105a
が一体的に形成されたストッパピン105は、クランク軸1
01の軸心と平行に連接棒103の大端部に形成された貫通
穴に対して摺動自在に嵌合されている。このストッパピ
ン105のピストン105aは、貫通穴を２つの油室106,107に
仕切るものであり、これら油室106,107には偏心スリー
ブ104の外周面に臨む油通路108,109がそれぞれ連通して
いる。又、これら油通路108,109が穿設された連接棒103
の貫通穴の油室106側には、ストッパピン105の外径と対
応する貫通穴を形成したばね受けキャップ110が嵌着さ
れ、図示しないボルト等を介して連接棒103の大端部に
固定されている。そして、このばね受けキャップ110と
ピストン105aとの間には、ピストン105aを油室107側に
付勢する圧縮コイルばね111が介装されている。

【０００６】従って、油室106,107に供給される圧油及
び圧縮コイルばね111のばね力によってストッパピン105
が駆動され、偏心スリーブ104の係止凹部104a,104bの何
れか一方にストッパピン105が係合し、この偏心スリー
ブ104の回転位置を大偏心位置と小偏心位置との二つに
固定し得るようになっている。

【０００７】前記偏心スリーブ104の両端部には、連接
棒103の大端部を挾む一対のフランジ部が形成されてお
り、図示例では連接棒103の大端部が大偏心位置を採る
ような一方のフランジ部に切欠き状をなす前記係止凹部
104aが形成され、連接棒103の大端部が小偏心位置を採
るような他方のフランジ部に切欠き状をなす前記係止凹
部104bが形成されている。つまり、ストッパピン105が
図１０に示す状態から左側へ移動し、ストッパピン105
と係止凹部104aとが係合することにより、大偏心位置に
て連接棒103の大端部と偏心スリーブ104とが固定され
る。一方、ストッパピン105が右側へ移動して図示の如
くストッパピン105と係止凹部104bとが係合することに
より、小偏心位置にて連接棒103の大端部と偏心スリー
ブ104とが固定される。

【０００８】前記連接棒103の大端部に形成されて油室1
06,107にそれぞれ連通する油通路108,109には、偏心ス
リーブ104,クランクピン102,クランクアーム112及びク
ランク軸101のクランクジャーナル113に形成された低圧
油路114及び高圧油路115が接続し、クランクジャーナル
113側から油室106,107へそれぞれ圧油が供給される。

【０００９】この圧縮比制御装置における油圧制御回路
を表す図１１に示すように、クランクジャーナル113に
形成された前記低圧油路114は、クランク軸101外にて主
ギャラリ116に臨んでおり、クランクジャーナル113に形
成された前記高圧油路115は、クランク軸101外にて切換
用油ポンプ117或いは主ギャラリ116に接続する。油溜め
118からの圧油は、リリーフ弁119が付設された油ポンプ
120により予め設定した基準油圧に調圧され、油フィル
タ121を介して主ギャラリ116へ供給される。そして、こ
の主ギャラリ116から前記低圧油路114を介し、基準油圧
の圧油が油通路108や機関の各部に分配供給される。

【００１０】この主ギャラリ116からの圧油の一部は切
換用油ポンプ117に供給され、基準油圧よりも高い高圧
油として吐出されるが、この切換用油ポンプ117からの
圧油は油圧切換弁122を介して主ギャラリ116からの油圧
と選択的に高圧油路115から油通路109へ供給されるよう
になっている。即ち、図１１に示すように油圧切換弁12
2のａポートを接続すると、油通路109には主ギャラリ11
6からの基準油圧の圧油が供給され、油圧切換弁122のｂ
ポートを接続すると、油通路109には切換用油ポンプ117
からの高圧油が供給される。

【００１１】従って、油圧切換弁122のｂポートを接続
すると、油通路109には切換用油ポンプ117からの高圧油
が油通路109を介して油室107に供給される。この時、油
室106内には油通路108を介して主ギャラリ116からの基
準油圧の圧油が供給されているため、圧縮コイルばね11
1のばね力に抗してストッパピン105のピストン105aが図
示の如く右方へ移動する。この結果、ストッパピン105
と係止凹部104bとが係合し、連接棒103の大端部が偏心
スリーブ104が小偏心位置に保持されるため、機関は低
圧縮比状態となる。

【００１２】逆に、油圧切換弁122のａポートを接続す
ると、主ギャラリ116からの基準油圧の圧油が油通路109
を介して油室107に供給されることになる。この時、油
室106内には油通路108を介して主ギャラリ116からの標
準油圧の圧油が供給されているため、圧縮コイルばね11
1のばね力によりストッパピン105のピストン105aが図１
０に示す状態から左方へ移動する。この結果、ストッパ
ピン105と係止凹部104aとが係合し、連接棒103の大端部
が大偏心位置に保持されるため、機関は高圧縮比状態と
なる。

【００１３】なお、図中の符号で123は油圧切換弁122の
切換動作のためのパイロット圧の給排を制御する電磁制
御弁であり、機関の運転状態に応じて制御ユニット124
により通電状態が切り換えられるようになっている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】図８〜図１１に示した
従来の機関の圧縮比制御装置では、低圧油路114を介し
て油通路108から油室106に供給される基準油圧の圧油が
クランクピン102と偏心スリーブ104との間及び連接棒10
3の大端部と偏心スリーブ104との間の潤滑を併せて行っ
ている。

【００１５】このため、油室106側に面するストッパピ
ン105のピストン105aには、圧縮コイルばね111のばね力
の他にこの基準油圧の圧油が常時付勢されており、この
状態から油室107に圧油を供給してストッパピン105を偏
心スリーブ104の係止凹部104bに係合させ、低圧縮比状
態に移行させようとすると、油圧107には圧縮コイルば
ね111のばね力と基準油圧との和よりも大きな圧力の圧
油を供給しなければならず、吐出能力の高い切換用油ポ
ンプ117を用いる必要があった。

【００１６】一方、連接棒103の大端部と偏心スリーブ1
04との間の潤滑を考慮した場合、大きな力を受ける連接
棒103の大端部に複数の油通路108,109を形成することは
余り望ましいことではない。

【００１７】

【発明の目的】本発明は、連接棒の大端部に形成される
油通路を一本のみ形成し、連接棒の耐久性を確保しつつ
吐出能力の小さな油圧ポンプでもストッパピンを駆動す
ることが可能な機関の圧縮比制御装置を提供することを
目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明による機関の圧縮
比制御装置は、クランクピンと連接棒の大端部との間に
回転自在に嵌合された偏心スリーブと、前記連接棒に組
み込まれ且つ前記偏心スリーブに相隔てて形成された一
対の係合部の何れかに係合して当該連接棒と前記偏心ス
リーブとの相対回転位置を切り換えるストッパピンと、
このストッパピンと前記連接棒との間に介装されて当該
ストッパピンを一方の前記係合部側に付勢するばね材
と、このばね材のばね力に抗して前記ストッパピンを他
方の前記係合部側に付勢する圧油を供給するための油圧
供給手段と、前記偏心スリーブと前記クランクピンとの
隙間に潤滑油を供給するための潤滑油供給手段とを具え
たものである。

【００１９】

【作用】油圧供給手段から圧油を供給しない状態では、
ばね材のばね力によりストッパピンは偏心スリーブに形
成された一方の係合部に係合し、一方の圧縮比が選択さ
れた状態となる。この場合、偏心スリーブとクランクピ
ンとの隙間には、潤滑油供給手段によって潤滑油が供給
され、これらの相対回転が円滑になされる。

【００２０】ここで、油圧供給手段からストッパピン側
に圧油を供給すると、ばね材のばね力に抗してストッパ
ピン偏心スリーブに形成された他方の係合部に係合し、
他方の圧縮比が選択された状態となる。この場合も同様
に、偏心スリーブとクランクピンとの隙間には、潤滑油
供給手段によって潤滑油が供給され、これらの相対回転
が円滑になされる。

【００２１】

【実施例】本発明による機関の圧縮比制御装置の一実施
例における高圧縮比の状態の断面構造を表す図１、その
II−II矢視断面形状を表す図２、図１におけるストッパ
ピンの部分を拡大抽出した図３に示すように、図示しな
い機関のクランク軸１１に形成されたクランクピン１２
には、連接棒１３の大端部が回転自在に嵌着され、この
連接棒１３の小端部には機関の図示しない気筒内を往復
動し得るピストン１４がピストンピン１５を介して枢着
されている。

【００２２】前記クランクピン１２と連接棒１３の大端
部との間には、クランクピン１２に対して外周面が偏心
した偏心スリーブ１６が回転可能に設けられているが、
本実施例ではクランクピン１２と偏心スリーブ１６との
間にメタル軸受１７を介装する一方、連接棒１３と偏心
スリーブ１６との間にもメタル軸受１８を介装すること
により、クランクピン１２及び連接棒１３に対して偏心
スリーブ１６が円滑に回転できるように配慮している。

【００２３】機関の運転中には、偏心スリーブ１６の自
由回転を拘束すると共にこの偏心スリーブ１６を所定の
回転位置に固定する必要があるため、偏心スリーブ１６
に相隔てて形成された二つの係止凹部16a,16bに係合し
得るストッパピン１９がクランク軸１１の軸心と平行な
方向（図１中、左右方向）に往復動自在に設けられてい
る。中間部分にフランジ状をなすピストン19aが一体的
に形成されたストッパピン１９は、クランク軸１１の軸
心と平行に連接棒１３の大端部に形成された貫通穴２０
に対して摺動自在に嵌合されている。

【００２４】このストッパピン１９のピストン19aは、
貫通穴２０を仕切るものであり、これによって形成され
る油室２１にはメタル軸受１８に形成された油路２２を
介して偏心スリーブ１６の外周面に臨む油通路２３が連
通している。又、この油通路２３が穿設された連接棒１
３の貫通穴２０の油室２１と反対側には、ストッパピン
１９の外径と対応する貫通穴を形成したばね受けキャッ
プ２４が嵌着され、図示しないボルト等を介して連接棒
１３の大端部に固定されている。そして、このばね受け
キャップ２４とピストン19aとの間には、ピストン19aを
油室２１側に付勢する圧縮コイルばね２５が介装されて
いる。

【００２５】前記偏心スリーブ１６の両端部には、連接
棒１３の大端部を挾む一対のフランジ部が形成されてお
り、本実施例では連接棒１３の大端部が大偏心位置を採
るような一方のフランジ部に切欠き状をなす前記係止凹
部16aが形成され、連接棒１３の大端部が小偏心位置を
採るような他方のフランジ部に切欠き状をなす前記係止
凹部16bが形成されている。つまり、ストッパピン１９
が図１及び図３に示す状態から右方へ移動してストッパ
ピン１９と係止凹部16bとが係合することにより、小偏
心位置にて連接棒１３の大端部と偏心スリーブ１６とが
固定される。一方、ストッパピン１９が左方へ移動して
図１〜図３に示す如くストッパピン１９と係止凹部16a
とが係合することにより、大偏心位置にて連接棒１３の
大端部と偏心スリーブ１６とが固定される。

【００２６】ここで、連接棒１３の大端部が大偏心位置
にあると、クランクピン１２とピストンピン１５との間
隔が見掛け上、最も伸びた状態になって高圧縮比状態が
実現される。又、連接棒１３の大端部が小偏心位置にあ
ると、クランクピン１２とピストンピン１５との間隔が
見掛け上、最も縮んだ状態になって低圧縮比状態が実現
される。

【００２７】図１中のIV−IV矢視断面構造,Ｖ−Ｖ矢視
断面構造,VI−VI矢視断面構造をそれぞれ表す図４,図
５,図６及び本実施例における油圧制御回路を表す図７
に示すように、前記油室２１に連通する油通路２３は、
メタル軸受１８の油路２２を介して偏心スリーブ１６、
メタル軸受１７、クランクピン１２、クランクアーム２
６、２番クランクジャーナル（以下、これを２番ジャー
ナルと呼称する）２７、４番クランクジャーナル（以
下、これを４番ジャーナルと呼称する）２８にそれぞれ
形成された制御油路２９が接続し、低圧縮比を選択した
場合に２番ジャーナル２７及び４番ジャーナル２８側か
ら図示しない圧油が油室２１に供給されるようになって
いる。

【００２８】なお、メタル軸受１７とクランクピン１２
及びメタル軸受１８と偏心スリーブ１６とはそれぞれ相
対回転するため、メタル軸受１７の内周面には、偏心ス
リーブ１６に形成された制御油路２９に常時連通し得る
環状溝３０が形成されており、同様にメタル軸受１８の
内周面には、クランクピン１２に形成された制御油路２
９に常時連通し得る環状溝３１が形成されている。

【００２９】又、クランクピン１２には、このクランク
ピン１２に形成された前記制御油路２９を挾んでこの制
御油路２９と交差する方向に相互に平行な一対の潤滑油
供給油路３２が形成され、両端部がそれぞれクランクピ
ン１２の外周面に開口するこれら潤滑油供給油路３２
は、クランクピン１２、クランクアーム２６、１番クラ
ンクジャーナル（以下、これを１番ジャーナルと呼称す
る）３３、３番クランクジャーナル（以下、これを３番
ジャーナルと呼称する）３４、５番クランクジャーナル
（以下、これを５番ジャーナルと呼称する）３５にそれ
ぞれ形成された潤滑油路３６が接続し、常時これら１番
ジャーナル３３,３番ジャーナル３４,５番ジャーナル３
５側から図示しない潤滑油がクランクピン１２とメタル
軸受１７との間に供給されるようになっている。

【００３０】本実施例では、クランク軸１１の中央に位
置する３番ジャーナル３４とクランク軸１１の両端部に
位置する１番ジャーナル３３,５番ジャーナルと３５と
の間に位置する２番ジャーナル２７及び４番ジャーナル
２８から油室２１への圧油を供給する一方、クランク軸
１１の両端に位置する１番ジャーナル３３,５番ジャー
ナル３５と、クランク軸１１の中央に位置する３番ジャ
ーナル３４とから潤滑油をクランクピン１２とメタル軸
受１７との間に供給するようにしているが、このような
油路構造に限定されるわけではない。

【００３１】１番ジャーナル３３,３番ジャーナル３４,
５番ジャーナル３５にそれぞれ形成された潤滑油路３６
は、クランク軸１１外にて主ギャラリ３７に臨んでい
る。又、２番ジャーナル２７及び４番ジャーナル２８に
それぞれ形成された制御油路２９は、クランク軸１１外
にて後述する油圧切換弁３８に接続している。

【００３２】油溜め３９からの圧油は、潤滑用リリーフ
弁４０が付設された潤滑用油ポンプ４１により予め設定
した潤滑用に調圧され、油フィルタ４２を介して主ギャ
ラリ３７へ供給される。そして、この主ギャラリ３７か
ら潤滑油路３６を通じ、潤滑用の圧油が潤滑油供給油路
３２から各クランクピン１２と偏心スリーブ１６との間
に供給される他、機関の各部に分配供給される。

【００３３】前記主ギャラリ３７と前記油圧切換弁３８
との間には、油圧切換弁３８側に高圧の圧油を供給する
切換用油ポンプ４３が介装されており、前記副ギャラリ
３９は油圧切換弁３８を介して油溜め３９側か或いは切
換用油ポンプ４３側に連通状態を切り換えられるように
なっている。又、油圧切換弁３８には機関の運転状態に
基づいて通電状態が切り換えられる電磁制御弁４４が付
設されており、この電磁制御弁４４に対する通電状態を
制御ユニット４５にて制御することにより、当該油圧切
換弁３８に対して主ギャラリ３７側からのパイロット圧
の給排が切り換えられ、油圧切換弁３８が駆動される。

【００３４】つまり、車両の運転状態に基づいて制御ユ
ニット４５により電磁制御弁４４が図示する非通電状態
に保持されている場合には、副ギャラリ３９が油圧切換
弁３８を介して油溜め３９に連通状態となって油室２１
内の圧油が排油される結果、圧縮コイルばね２５のばね
力によりストッパピン１９は高圧縮比状態を実現する偏
心スリーブ１６の係止凹部16aに係合する。逆に、車両
の運転状態に基づいて制御ユニット４５により電磁制御
弁４４が通電状態に保持されると、主ギャラリ３７から
のパイロット圧が油圧切換弁３８に付勢され、切換用油
ポンプ４３からの圧油が副ギャラリ３９から制御油路２
９を介して油室２１に供給される結果、ストッパピン１
９は低圧縮比状態を実現する偏心スリーブ１６の係止凹
部16bに係合する。

【００３５】なお、機関の圧縮比の選択は、車両の運転
状態により予め設定したマップに基づいて行われる。
又、本実施例では副ギャラリ３９に切換用リリーフ弁４
６を付設し、切換用油ポンプ４３から制御油路２９側に
供給される圧油の油圧を、圧縮コイルばね２５のばね力
に抗してストッパピン１９が図３中、左側に変位するに
足る切換用に調圧するようにしており、これら潤滑用油
ポンプ４１及び切換用油ポンプ４３は共に機関によって
駆動される。

【００３６】このように、本実施例では連接棒１３の大
端部に一本の油通路２３のみ形成すると共に偏心スリー
ブ１６に一本の制御油路１９しか形成していないため、
従来のものよりも偏心スリーブ１６の内外周での軸受耐
久性が向上する。又、油室２１に制御油路１９側から圧
油が供給されない状態では、ストッパピン１９のピスト
ン19aには、圧縮コイルばね２５のばね力のみ付勢され
ているため、油室２１に圧油を供給してストッパピン１
９を変位させる場合、この油室２１に供給する圧油の圧
力を圧縮コイルばね２５のばね力よりも多少大きめの圧
力で充分なため、従来のものよりも吐出能力の小さな切
換用油ポンプ３８を採用することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の機関の圧縮比制御装置による
と、連接棒の大端部にストッパピンの位置を切り換える
ための一本の油通路のみ形成したので、従来のものより
も連接棒の耐久性を向上させることができる。

【００３８】又、ばね材によるばね力のみでストッパピ
ンを一方の係合部材側に付勢するようにしたので、この
ストッパピンを他方の係合部材側に付勢する場合には、
ばね材のばね力よりも多少大きめの圧油を供給するだけ
で良く、従来のものよりも小さな吐出能力の切換用油ポ
ンプを用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による機関の圧縮比制御装置の一実施例
における高圧縮比を選択した状態の主要部の断面図であ
る。

【図２】そのII−II矢視断面図である。

【図３】図１におけるストッパピンの部分の抽出拡大断
面図である。

【図４】図１におけるIV−IV矢視断面図である。

【図５】図１におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。

【図６】図１におけるVI−VI矢視断面図である。

【図７】本実施例における油圧制御回路図である。

【図８】従来の内燃機関の圧縮比制御装置の一例におけ
る低圧縮比の状態を表す主要部の断面図である。

【図９】そのIX−IX矢視断面図である。

【図１０】図８におけるストッパピンの部分を拡大状態
で抽出した断面図である。

【図１１】その油圧制御回路図である。

【符号の説明】

１１はクランク軸、１２はクランクピン、１３は連接
棒、１４はピストン、１５はピストンピン、１６は偏心
スリーブ、16a,16bは係止凹部、１７はメタル軸受、１
８もメタル軸受、１９はストッパピン、19aはピスト
ン、２０は貫通穴、２１は油室、２２は油路、２３は油
通路、２４はばね受けキャップ、２５は圧縮コイルば
ね、２６はクランクアーム、２７は２番ジャーナル、２
８は４番ジャーナル、２９は制御油路、３０は環状溝、
３１も環状溝、３２は潤滑油供給油路、３３は１番ジャ
ーナル、３４は３番ジャーナル、３５は５番ジャーナ
ル、３６は潤滑油路、３７は主ギャラリ、３８は油圧切
換弁、３９は油溜め、４０は潤滑用リリーフ弁、４１は
潤滑用油ポンプ、４２は油フィルタ、４３は切換用油ポ
ンプ、４４は電磁制御弁、４５は制御ユニット、４６は
切換用リリーフ弁である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランクピンと連接棒の大端部との間に
   回転自在に嵌合された偏心スリーブと、前記連接棒に組
   み込まれ且つ前記偏心スリーブに相隔てて形成された一
   対の係合部の何れかに係合して当該連接棒と前記偏心ス
   リーブとの相対回転位置を切り換えるストッパピンと、
   このストッパピンと前記連接棒との間に介装されて当該
   ストッパピンを一方の前記係合部側に付勢するばね材
   と、このばね材のばね力に抗して前記ストッパピンを他
   方の前記係合部側に付勢する圧油を供給するための油圧
   供給手段と、前記偏心スリーブと前記クランクピンとの
   隙間に潤滑油を供給するための潤滑油供給手段とを具え
   た内燃機関の圧縮比制御装置。