JPH0578944U - 内燃機関の可変圧縮比装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 可変圧縮比装置における緩衝機構に用いられ
ている緩衝ピストンの慣性力を小さくして振動発生時期
を遅らせ振動を低減すると共に緩衝機構の破損を防止す
る。 【構成】 コネクティングロッド３の大端とクランク軸
との間に配置されコネクティングロッドの軸方向に沿っ
た両端部に同コネクティングロッドを挟むようにして位
置する一対のフランジ部を備え外周面と内周面との中心
を偏心させてある偏心スリーブ４と、フランジの外周で
位相を異ならせて交互に形成されている第１及び第２の
係合部間の所定区間に形成されたガイド用切欠き４Ｃ
と、コネクティングロッド内からフランジ部に向けて交
互に突没可能に設けてあるロック機構と、ガイド用切欠
きと係合して偏心スリーブの回転を減速する緩衝装置２
０をと有する可変圧縮比装置において、緩衝装置の緩衝
ピストン２１及びピン２１Ａを軽合金で形成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関における可変圧縮比装置、詳しくは、可変圧縮比装置に設 けられる緩衝装置のピストン機構の防振対策機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、内燃機関の一つである自動車のエンジンにおいては、中負荷以上の高 い負荷域あるいは、エンジンの高速回転域での運転時にノッキングを発生させな いようにすると共に、中負荷よりも低い負荷域での運転時には熱効率をあげて燃 料の消費率を改善することを目的として、圧縮比を変化させることのできる構造 が提案されている。

【０００３】 この可変圧縮比装置の構造としては、本願出願人による先願である特願平２− １２５１６６号の明細書に記載されたものがある。以下、この明細書に記載され た構造を説明する。

【０００４】 図４において、クランク軸１のクランクピン２により大端部を枢支されている コネクティングロッド３には、その枢支部において大端部の軸受孔とクランクピ ン２との間に偏心スリーブ４が回転可能に介在されている。

【０００５】 偏心スリーブ４は、クランクピン２の中心に対して中心が偏心して設定されて おり、クランクピン２の回転による遠心力によってクランクピン２上で回転する 際に、コネクティングロッド３側での軸受面の中心に対してピストン側５のピス トンピン６の中心位置を上昇させる最大偏心位置と下降させる最小偏心位置とに 切り換えることができるようになっている。

【０００６】 また、偏心スリーブ４には、クランクピン２の軸方向に沿った両端部にフラン ジ４Ａおよび４Ｂが設けてあり、これらフランジの外周には、例えば、図５に示 すように、１６０°の位相をもって交互位置に切欠きからなる係合部４Ａ１，４ Ｂ１が形成されている。これら係合部の間の外周面には、後術する緩衝装置のピ ンに係合するための段違い状に形成されたガイド用切欠き４Ｃが設けられる。

【０００７】 ガイド用切欠き４Ｃは、クランク軸１の回転方向に対してフランジ４Ａとフラ ンジ４Ｂとを図４矢視Ａ，Ｂの各方向から見たみた場合に回転方向が互いに逆方 向となるので、この回転方向の上流側に端縁部４Ｃ１が位置し、端縁部４Ｃ２が 上記緩衝装置のピンに衝合できるように段違い部の向きを設定されている。

【０００８】 一方、偏心スリーブ４のフランジに挟まれているコネクティングロッド３の内 部には、偏心スリーブ４と該ロッド３との連結切り換えを行うための偏心スリー ブロック機構７が設けられている。 偏心スリーブロック機構７は、偏心スリーブ４の各フランジに形成してある係 合部に対抗した状態でクランク軸１の軸方向に沿って摺動可能な係合ピストン７ Ａを備えている。この係合ピストン７Ａは、コネクティングロッド３の内部に設 けてある油圧室内に挿嵌されていて、摺動方向の一部に形成されている鍔７Ａ１ と油圧室の一方側に固定されているキャップ７Ｂとの間に配置されているリター ンスプリング７Ｃにより、通常、図４に示すように、一方のフランジの係合部に 向け係合する向きに付勢されている。

【０００９】 油圧室には、鍔７Ａ１を境にした摺動方向両側の位置に油路８，９が接続して おり、油路８，９からのオイルの供給制御により係合ピストン７Ａの摺動方向を 設定できるようになっている。

【００１０】 図４においては、油路８，９内のオイルの圧力を標準圧力とすることで係合ピ ストン７Ａがリターンスプリング７Ｃの付勢により左側に向けて摺動し、フラン ジ４Ａに形成してある係合部４Ａ１に係合して偏心スリーブ４とコネクティング ロッド３とを一体化する態位を設定されるようになっている（図５参照）。

【００１１】 上述した係合ピストン７Ａの係合態位は、例えば、図４に示した態位の場合、 図５に示すように、クランクピン２の位置がコネクティングロッド３の軸受面の 中心に対して最小偏心位置を設定できる態位とされ（図５中、符号Ｌ１で示す偏 心量）、そして、係合ピストン７Ａが図４において右方に移動した態位の場合、 図６に示すように、クランクピン２の位置がコネクティングロッド３の軸受面の 中心に対して最大偏心位置を設定できる態位とされる（図５中、符号Ｌ２で示す 偏心量、但し、Ｌ１＜Ｌ２）。

【００１２】 前者の態位においては、見かけ上、最も縮んだ状態で低圧縮比状態を実現でき 、後者の態位においては、見かけ上、最も伸長した状態で高圧縮比状態を実現で きるようになっている。

【００１３】 低圧縮比状態では、エンジンにノッキングが生じない程度の圧縮比が得られ、 通常、エンジンに設定される圧縮比と同等とされている。これに対して高圧縮比 状態では、通常、エンジンに設定されている圧縮比よりも高い圧縮比が設定でき るようになっている。

【００１４】 また、これら態位は、図示しないエンジンコントローラにおける、エンジンの 負荷及びエンジン回転数に関する情報が設定されるのを受けて、偏心スリーブロ ック機構７の係合ピストン７Ａの摺動方向が決められることにより設定されるよ うになっており、エンジン中負荷以下の場合には、図４に示したような係合ピス トン７Ａの摺動方向が、そして、エンジンの中負荷以上の高負荷域あるいは高回 転の場合には、係合ピストン７Ａの摺動方向が図４の状態とは逆方向にそれぞれ 設定されるようになっている。

【００１５】 一方、コネクティングロッド３の大端部における底部位置には、緩衝装置１０ が設けてある。 この緩衝装置１０は、回転している偏心スリーブ４に対して偏心スリーブロッ ク機構７の係合ピストン７Ａを係合させる場合に、偏心スリーブ４の回転力を緩 衝して回転を減衰させ、移動方向が異なる関係にある係合ピストン７Ａの係合を 行い易くするためのものである。

【００１６】 緩衝装置１０には、図５、図６に示すように、コネクテイングロッド３の底部 に位置するケーシング１０Ａ内に油圧室が設けられており、油圧室内には偏心ス リーブ４の接線方向を摺動する緩衝ピストン１１が挿嵌されている。この緩衝ピ ストン１１は鋼鉄（Ｓ４５Ｃ）製であって、摺動方向両側の端面と油圧室との間 に配置されたりターンスプリング１２の付勢によって摺動方向での中央位置、い わゆる、中立位置に保持されるようになっている。

【００１７】 また、緩衝ピストン１１の中央には、このピストン１１と直交した円柱状のピ ン１１Ａが固定されている。このピン１１Ａは、緩衝ピストン１１と同じく鋼鉄 （Ｓ４５Ｃ）製であり、ケーシング１０Ａに形成された長穴状のガイド孔１０Ｂ から外側に向け突出している。

【００１８】 この緩衝装置１０は、ガイド用切欠き４Ｃの各端縁部４Ｃ１，４Ｃ２とピン１ １Ａとが衝合することによってリターンスプリング１２を縮める向きに緩衝ピス トン１１が移動した場合、そのリターンスプリング１２に対する収縮作用力に加 えて、縮められる側のリターンスプリング１２を配置している油圧室内のオイル がオリフィス１０Ｃから流れ出す際の排出抵抗により緩衝ピストン１１の移動を 減衰させて偏心スリーブ４の回転速度を減衰させるようになっている。

【００１９】 そして、緩衝ピストン１１が油圧室内で充分に減衰されて摺動力よりもリター ンスプリング１２の付勢力が勝ると、リターンスプリング１２の付勢によって中 立位置に復帰するようになり、この時に偏心スリーブ４のフランジに設けてある 係合部と偏心スリーブロック機構７における係合ピストン７Ａとの係合ができる 態位を得られるようになっている。

【００２０】

【考案が解決しようとする課題】 ところで、上述した緩衝装置の構造にあっては、緩衝ピストン１１はリターン スプリング１２により油圧室内で中立位置に保持されると共に、往復運動可能に なっているが、クランク軸１の回転振動を受けて緩衝ピストンが自身の慣性力に より左右に振動してしまい、その結果、ガイド用切欠き４Ｃの端縁部とピン１１ Ａとの間で振動音が発生してしまう。また、緩衝ピストンが振動によって一方向 に片寄った状態（ストローク仕切った状態）のときにピン１１Ａが偏心スリーブ ４を受け止める場合、緩衝効果はほとんど得られない状態となり、緩衝機構を破 損してしまう怖れが懸念される。

【００２１】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案では、内燃機関の気筒内を摺動するピストンに一端が枢支され 他端がクランク軸に枢支されているコネクティングロッドを備え、上記ピストン の往復運動を上記クランク軸の回転運動に変換する構造の内燃機関における、 上記コネクティングロッドの他端と上記クランク軸との間に配置され、上記コ ネクティングロッドの軸方向に沿った両端部に同コネクティングロッドを挟むよ うにして位置する一対のフランジを備え、外周面と内周面との中心を偏心させて ある偏心スリーブと、上記フランジの外周で位相を異ならせて交互に形成されて いる第１及び第２の係合部及びこれらの間の所定区間だけ切欠かれたガイド用切 欠きと、上記コネクティングロッド内から上記フランジに向けて交互に突没可能 に設けたあるロック機構と、上記偏心スリーブのガイド用切欠きと係合して偏心 スリーブの回転を減速する緩衝装置とを備える可変圧縮比装置において、上記緩 衝機装置のピストン機構を軽合金で形成した。

【００２２】

【作用】

偏心スリーブを受け止める緩衝装置のピストン機構を軽合金で形成したので、 強度を確保しながら該ピストン機構の重量を軽量化でき、振動に対するピストン 機構の慣性力が軽減される。

【００２３】

【実施例】 以下、本考案の実施例を図面を用いて説明する。図１は、図４乃至図６に示し た可変圧縮比装置における偏心スリーブ４の緩衝装置１０の変形例を示したもの である。

【００２４】 すなわち、図１において、緩衝装置２０は、図４乃至図６に示した場合と同様 に、コネクティングロッド３の底部に位置しているケーシング２０Ａを備えてお り、このケーシング２０Ａ内には、コネクティングロッド３及び偏心スリーブ４ の共通中心線Ｃを境にして対向する位置に、偏心スリーブ４の接線方向に摺動で きる一対の緩衝ピストン２１がそれぞれ挿嵌されている。

【００２５】 緩衝ピストン２１は、軽合金であるチタンで円筒形に形成されていて、図２に 示すように、互いに対面する面が円筒凹状にくり抜ぬかれており、この円筒凹状 内にリターンスプリング２２を配置されることにより、通常、ケーシング２０Ａ の内壁面に向けて付勢されており、この付勢による移動は、ケーシング２０Ａの 内壁面に緩衝ピストン２１の背面が衝合することで阻止されている。

【００２６】 したがって、通常態位にある緩衝ピストン２１は、リターンスプリング２２の 付勢に抗して力が加わることにより、対向するピストン２１側、すなわち、上記 共通の中心線Ｃに向けて移動できるようになっており、この力は、摺動方向と直 角な方向に向け延長されているピン２１Ａと偏心スリーブ４側のガイド用切欠き ４Ｃにおける各端縁部４Ｃ１，４Ｃ２との衝合時に発生する力である。

【００２７】 ピン２１Ａは、緩衝ピストン２１同様チタンで形成されていて、後述するガイ ド孔より左右方向（紙面垂直方向）に突出している。

【００２８】 一方、ピン２１Ａが延長されている側に位置するケーシング２０Ａの各壁部に は、ピン２１Ａを挿通して摺動方向の案内を行うためのガイド孔２０Ａ１がそれ ぞれ形成されいる。このガイド孔２０Ａ１は、長手方向の長さを緩衝ピストン２ １の一方向への移動のみを行う場合に必要な長さとされている。従って、このガ イド孔２０Ａ１の長さは、往復方向の一方のみの長さで済むことになる。

【００２９】 なお、このガイド孔２０Ａ１の長さは、緩衝ピストン２１が摺動した場合にそ の後端が孔縁からはみ出さない程度とされることにより、緩衝ピストン２１の後 端位置がガイド孔２０Ａ１の孔縁を通り過ぎることが無いようにしてあることは 勿論である。

【００３０】 また、ケーシング２０Ａの内部には、緩衝ピストン２１の対面する側の端部間 にオイルチャンバ２０Ｂが設けてあり、このオイルチャンバ２０Ｂは、油圧室に おけるピストンの摺動方向中央部に設けてあるオリフィス２３に接続され、オリ フィス２３を介して内部に貯蔵しているオイルを例えば、コネクティングロッド ３の軸受面に向け排出することができるようになっている。

【００３１】 このような構造において、通常時、緩衝ピストン２１は、リターンスプリング ２２の付勢によりケーシング２０Ａの壁部に押しつけられて移動を阻止されてい る。そして、この通常時の態位から、偏心スリーブ４のガイド用切欠き４Ｃにお ける端縁部４Ｃ１が緩衝ピストン２１に衝合すると、緩衝ピストン２１は、偏心 スリーブ４の回転方向に合わせて、対向する緩衝ピストン２１側に向けて押し動 かされ、リターンスプリング２２が縮められる。

【００３２】 この時のリターンスプリング２２への収縮作用力に対する反発力の一つとして 緩衝ピストン２１を介して偏心スリーブ４に伝達されると共に、オイルチャンバ ２０Ｂ内からオリフィス２３に流れ込むオイルの排出抵抗とによって偏心スリー ブ１が減衰されることになる。

【００３３】 ここで、緩衝ピストン２１の材質の相違によるピストン振動特性について本願 出願人が行った実験データを図３に示す。

【００３４】 図３において、一点鎖線ａ１は、従来の緩衝ピストン１１とピン１１Ａの材質 である鋼鉄（Ｓ４５Ｃ）を用いた緩衝ピストンの振動特性を示し、実線ｂ２は本 実施例で採用しているチタン製ピストンによる振動特性を示している。この時、 実験条件として、リターンスプリング２２のばね力とオリフィス２３径はどちら も同一とされている。また、この実験におけるピストン重量とは、緩衝ピストン ２１とピン２１Ａの総重量を指す。この実験によると、緩衝ピストン２１が軽量 化されるに従い振動発生回転数と振動量の立上りが抑えられる。また、図３に示 す太い一転鎖線ａ２と太い実線ｂ２とは、上述した条件の一つであるリターンス プリング２２のバネ力を強めたときのピストン振動特性を示したものである。こ の実験からも明らかなように、バネ力を増やすことによりピストン振動回転数を より高回転側に移動させることができる。

【００３５】 つまり、上述したリターンスプリング２２の弾性力を大きくすることにより、 緩衝ピストン２１を付勢する力を強くできるので、偏心スリーブ４の回転時に発 生する慣性力に対して緩衝ピストン２１の無為な変位を押さえて振動の発生を抑 制することができる。

【００３６】 なお、本実施例において、緩衝ピストン２１、ピン２１Ａにはチタンが用いら れているが、これに限定されるものではなく、例えばコスト、耐久性を考慮して 緩衝ピストン２１及びピン２１Ａにアルミを用いたり、あるいは緩衝ピストン２ １にアルミ、ピン２１Ａに中空状に形成した鋼鉄Ｓ４５Ｃを用いる組合せでもピ ストン重量を軽減することができ、ピストン振動発生回転数を高回転側に移動さ せることが可能となる。

【００３７】 従って、本実施例によれば、ピストン単体の重量も軽減できることにより、慣 性発生時での振動軽減に寄与することができる。

【００３８】 また、本実施例においては、緩衝装置２０の緩衝ピストン２１Ａを一対のもの としているが、従来例で示した単一ピストン式の緩衝装置におけるピストン及び ピンを本実施例同様に軽合金で形成することでも勿論構わない。

【００３９】

【考案の効果】

本実施例によれば、緩衝装置に設けてあるピストンと該ピストンに設けられる ピンを軽合金で形成したので、強度を保ちながらピストン重量の軽減を図ること ができ、慣性による振動発生時期を従来の鋼鉄で形成されたピストン及びピンの 組合せに比べ大幅に遅らせることができる。つまり、振動発生回転域をより高い 回転域側にすることができ、振動音の発生を抑えて装置損失の危険性を低減させ ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す可変圧縮比装置の要部
を示す断面図である。

【図２】本考案の要部である緩衝装置におけるピストン
機構の斜視図である。

【図３】緩衝装置に用いられる緩衝ピストンの振動特性
図である。

【図４】従来の可変圧縮比装置の一例を示す一部破断断
面図である。

【図５】図４中矢印Ａで示す方向からの矢視図である。

【図６】図４に示した従来の可変圧縮比装置におけるス
リーブの動作を示す動作図である。

【符号の説明】

１ クランク軸 ２ クランクピン ３ コネクティングロッド ４ 偏心スリーブ ４Ａ，４Ｂ フランジ ４Ａ１，４Ｂ１ 係合部 ４Ｃ ガイド用切欠き ４Ｃ１，４Ｃ２ 端縁部 ７ 偏心スリーブロック機構 ７Ａ 係合ピストン ２０ 緩衝装置 ２０Ａ ケーシング ２０Ａ１ ガイド孔 ２０Ｂ オイルチャンバ ２１ 緩衝ピストン ２１Ａ ピン ２２ リターンスプリング

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の気筒内を摺動するピストンに一
   端が枢支され他端がクランク軸に枢支されているコネク
   ティングロッドを備え、上記ピストンの往復運動を上記
   クランク軸の回転運動に変換する構造の内燃機関におけ
   る、 上記コネクティングロッドの他端と上記クランク軸との
   間に配置され、上記コネクティングロッドの軸方向に沿
   った両端部に同コネクティングロッドを挟むようにして
   位置する一対のフランジを備え、外周面と内周面との中
   心を偏心させてある偏心スリーブと、 上記フランジの外周で位相を異ならせて交互に形成され
   ている第１及び第２の係合部及びこれらの間の所定区間
   だけ切欠かれたガイド用切欠きと、 上記コネクティングロッド内から上記フランジに向けて
   交互に突没可能に設けたあるロック機構と、 上記偏心スリーブのガイド用切欠きと係合して偏心スリ
   ーブの回転を減速する緩衝装置とを備える可変圧縮比装
   置において、 上記緩衝装置のピストン機構を軽合金で形成したことを
   特徴とする内燃機関の可変圧縮装置。