JPS62131933A - 多気筒内燃機関における圧縮比可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多気筒内燃機関の各気筒における圧縮比を機
関の運転中において任意に変更できるようにした圧縮比
可変装置に関するものである。

〔従来の技術〕

本件出願人は、先の特許出願（特願昭５７−８０５３１
号、特開昭５８−１９７４４２号）において、多気筒機
関における各気筒にその燃焼室に連通ずる副シリンダを
各々設け、該各側シリンダに副ピストンを摺動自在に嵌
挿し、該各側ピストンの背面に油圧室を形成し、該各油
圧室への作動油供給通路中に、油圧室に圧力上昇を生じ
るとき閉じるようにした制御弁を設ける一方、前記各副
ピストンには、副シリンダからシリンダヘッドの上面に
突出するようにしたステムを連結し、該各ステムには油
圧室内の作動油を流出させるためのスピルポートを穿設
し、且つ前記各ステムの副シリンダからの突出端には、
当該ステムの後退動によってスピルポートが閉じ、ステ
ムの前進動によってスピルポートが開くようにしたスピ
ル体を、ステムに対して相対動自在に設けて成る多気筒
内燃機関における圧縮比可変装置を提案した。

そして、この先願に係る圧縮比可変装置は、各気筒にお
けるスピル体を一斉に後退動及び前進動するに際して、
一本の操作軸に、アームを各気筒の箇所毎に二本づつ設
けて、この各アーム対における両アーム間にスピル体を
位置し、且つ各アーム対における両アームの先端に内向
きに突出したピンを、スピル体における横溝に嵌まり係
合することにより、前記操作軸の回動により各気筒にお
けるスピル体を一斉に前進及び後退動させるものであっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このように操作軸に二本一対のアーム対を各気
筒の箇所毎に固着し、該各アーム対における両アームの
先端に内向きに突出したピンを、スピル体における横溝
に嵌まり係合させる場合において、前記操作軸に固着さ
れる各アーム対の相互間における間隔寸法と、各気筒に
おけるステムの間隔寸法との間には、製作加工に際して
の寸法誤差が必然的に存在し、各アーム対間の間隔寸法
が各ステムの間隔寸法より小さい場合には、各アーム対
における両アームのピンの先端面がスピル体における横
溝の底面につかえることになるので、組立て不能になり
、また、各アーム対間の間隔寸法が各ステムの間隔寸法
より大きい場合には、ピンの横溝に対する嵌まり係合が
浅（なっゼ、操作軸の回動に際してピンが横溝から外れ
る事故が発生することに加えて、操作軸の回動によって
スピル体を摺動する場合、におけるガタ付きが増大する
ことになる。

従って、アーム付きの操作軸の製作に際しては、当該操
作軸に固着される各アーム対の相互間における間隔寸法
を、各気筒におけるステムの間隔寸法に正確に合せるよ
うにしなければならないから、アーム付き操作軸の生産
性が低下し、製造コストが著しく増大する点に問題があ
った。

本発明は、この問題を解消することを目的とするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明は、前記先願の圧縮比可変装置において
、シリンダヘッドの上面には、各気筒におけるステムに
対して直交差する一本の操作軸を回転自在に軸支し、該
操作軸には、スピル体に向って延びるアームを各気筒の
箇所毎に固着し、該各アームの先端には、前記各スピル
体に設けた横溝に嵌まり係合するようにしたピンを前記
操作軸と平行に突設し、該各ビンには、当該ビンを前記
横溝の底面に接当するための弾性的押圧手段を設けた構
成にしたものである。

このように、各気筒のスピル体における横溝に嵌まり係
合するピンに、当該ピンを横溝の底面に接当するための
弾性的押圧手段を設けたことにより、各ピンの各々が取
付く各アームの相互間における間隔寸法と各ステムの相
互間における間隔寸法とに、製作加工に際して寸法誤差
が存在しても、各ピンはその各々における弾性的押圧手
段にて常に横溝の底面に接当するから、製作加工に際し
ての寸法誤差によって、ピンの先端面が横溝につかえて
組立て不能になつたり、或いはピンの横溝に対する嵌ま
り係合が浅（なったりすることを防止でき、るのである
。

従って本発明によると、操作軸における各アーム相互間
の間隔寸法と、シリンダヘッド側における各ステム相互
間の間隔寸法との間に多少の寸法誤差が存在しても、各
ピンを各スピル体における横溝に、各ステムに対する操
作軸の組立て不能を招来することなく当該ピンの先端が
横溝の底面に接当する状態のもとて確実に嵌まり係合で
き、各ステム相互間の間隔寸法に対する各アーム相互間
の間隔寸法の精度を緩和できるから、複数本のピン付き
アームを固着した操作軸の製作加工に要する手数を軽減
できて、その製作加工のコストを低減できるのであり、
しかも、横溝に嵌まり係合する各ピンを、弾性的押圧手
段にて常に横溝の底面に接当した状態に保持できるから
、操作軸の回動に際してピンが横溝から外れる事故の発
生を防止できると共に、操作軸の回動によってスピル体
を摺動する場合におけるガタ付きを僅少にできる効果を
有する。

〔実施例〕

以下１本発明の一例を３気筒内燃機関に適用した場合の
実施例の図面について説明すると、図において符号１は
、第１気筒Ａｌ、第２気筒Ａ２及び第３気筒Ａ３を列状
に備えたシリンダブロックを、符号２は、前記シリンダ
ブロック１の上面に締結したシリンダブロックを各々示
す。

前記シリンダヘッド２には、各気筒Ａ１．Ａ２゜Ａ３の
箇所に燃焼室３を凹み形成すると共に、各燃焼室３内に
のぞむ点火栓４が螺合し、且つ、燃焼室３内に開口する
吸気ポート及び排気ポート（いずれも図示せず）が設け
られ、また、前記シリンダブロック１における各気筒Ａ
ｌ、Ａ２．Ａ３のシリンダボア５内にはピストン６が往
復動自在に設けられている。

前記シリンダヘッド２には、各気筒Ａｔ、Ａ２゜Ａ３の
箇所ごとに副シリンダ７が、当該副シリンダ７の下側が
燃焼室３に上側がシリンダヘッド上室に各々開口するよ
うに穿設されている。この各副シリンダ７のシリンダヘ
ッド上室への開口部には、これを塞ぐ蓋板８が設けられ
ている。

前記各気筒Ａｔ、Ａ２．Ａ３における副シリンダ７内に
は、副ピストン９を摺動自在に嵌挿し、該各側ピストン
９が燃焼室３の方向に前進すると燃焼室３の容積が減少
して各気筒における圧縮比が高くなり、各副ピストン９
が燃焼室３から離れる方向に後退すると燃焼室３の容積
が増大して各気筒における圧縮比が低くなるようになっ
ており、前記各副ピストン９の各々にはこれを後退方向
に付勢するためのばね２０が設けられている。

前記各気筒Ａ１．Ａ２．Ａ３における副ピストン９の背
面と蓋板８との間に油圧室１０を形成し、該油圧室１０
に、油圧源（図示せず）から管路３２により送られて来
る作動油を作動油供給通路１１を介して供給するように
なっており、この作動油供給通路ｌｌ中には、燃焼室３
の圧力が高くなるとき、換言すれば圧縮行程及び爆発行
程において作動油供給通路１１を閉じるようにした制御
弁の一つの実施例であるところの逆止弁１２が設けられ
ている（この制御弁としては、機関の回転に連動して機
関の圧縮行程及び爆発行程において作動油供給通路１１
を閉じるようにしたロータリ一式のものにしても良い）
。

また、前記各気筒Ａ１．Ａ２．Ａ３における副ピストン
９の背面には、副シリンダ７の軸線と平行に延びるステ
ム１３を連結し、該ステム１３を、前記蓋板８を摺動自
在に賞通して副シリンダ７外に突出する、このステム１
３は、その内部に軸方向に延びる通路１４を備えた中空
状で、該通路１４の一端は、逆止弁１．４ａ及び前記副
ピストン９内の部屋１５並びに孔１６を介して前記油圧
室１０に連通し、前記ステム１３の副シリンダ７外への
突出端には、前記油圧室１０内の作動油をシリンダヘッ
ド上室に放出するためのスピルポート１７を備え、この
スピルポート１７に前記通路１４の他端が連通している
。

前記各気筒Ａｌ、Ａ２．Ａ３におけるステム１３の副シ
リンダ７外への突出端には、リング状のスピル体１８を
摺動自在に被嵌して、該スピル体１８が不動の状態のも
とて前記ステム１３が後退動するときそのスピルポート
１７がスピル体１８の下面における開閉用端面１９によ
って閉じ、ステム１３が前進動するときスピルポート１
７がスピル体１８の開閉用端面１９にて開くように構成
する。

一方、シリンダヘッド２の上面には、各ステム１３と直
角方向に延びる一本の操作軸２１を、その一端部におけ
る軸受体２２と各気筒Ａｌ、Ａ２゜Ａ３の箇所における
軸受２３とによって回転及び摺動自在に軸支し、該操作
軸２１には、スピル体１８に向って延びるアーム２４を
、各気筒Ａｔ。

Ａ２．Ａ３箇所ごとに固着し、該各アーム２４の先端に
は、当該アーム２４に対して横向きに突出するビン２５
を設け、この各ビン２５を、前記操作軸２１を第３図に
矢印（Ｂ）で示す方向に摺動することによって各スピル
体１８における横溝１８ａに嵌まり係合するように構成
する。

そして、前記操作軸２１には、その一端部の軸受体２２
内の部分に、環状溝２６を刻設し、該環状溝２６に、軸
受体２２におけるスラスト受は面２２ａに密接するスナ
ップリング等の止め金具２７を着脱自在に嵌めることに
よって、操作軸２１が前記ビン２５を横溝１８ａに嵌め
る方向つまり矢印（Ｂ）とは逆方向に摺動するのを阻止
するように構成する一方、前記各アーム２４を、板ばね
等の弾性部材に構成することによって、当該アーム２４
の先端におけるビン２５が、操作軸２１の軸線方向に弾
性的に変位し得るように構成する。

なお、前記操作軸２１の一端部に対する軸受体２２には
、当該軸受体２２内から操作軸２１が突出する部分にシ
ール用のオイルシール２８が設けられている。

しかして、各気筒Ａ１．Ａ２．Ａ３における作動油供給
通路１１中の逆止弁１２は油圧室１０の圧力ひいては燃
焼室３の圧力が低い、ときにおいて油圧源側の圧力によ
って開いて、油圧室１０に作動油が供給される。

このとき前記各気筒Ａｌ、Ａ２．Ａ３におけるスピル体
１８を、操作軸２１の回転により第２図に実線で示す位
置から二点鎖線で示す位置へと一斉に前進方向に移動す
ると、スピルポート１７の閉によって当該スピルポート
１７からの作動油の流出が止まり、吸気行程や排気行程
のように燃焼室３の圧力が低いときにおいて作動油が供
給されている油圧室１０の圧力によって副ピストン９を
燃焼室３側に押す力が、燃焼室の圧力及びばね２０によ
って副ピストン９を燃焼室３から後退させる方向に押す
力より強くなるから、各気筒Ａｌ。

Ａ２．Ａ３における副ピストン９はばね２０に抗して燃
焼室３に向って各々前進し、スピル体１８における開閉
用端面１９よりスピルポート１７が開く位置まで前進す
ると、油圧室１０内の作動油はスピルポート１７から流
出を始め、この流出量と油圧室１０への供給量とがバラ
ンスした時点、即ち油圧室１０内の油圧によって副ピス
トン９を燃焼室３に押す力と、燃焼室３内の圧力とばね
２０力とで副ピストン９を燃焼室３から後退する方向に
押す力がバランスした時点で、副ピストン９の前進が停
止する。

また、各気筒Ａｔ、Ａ２．Ａ３におけるスピル体１８を
、操作軸２１の回転により第２図に示すように二点鎖線
の位置から実線の位置への後退方向に移動すると、スピ
ルポート１７が全開になり、スピルポート１７からの流
出量が増加して、油圧室１０の圧力が低下するから、各
気筒Ａ１．Ａ２゜Ａ３における副ピストン９は、燃焼室
３の圧力及びばね２０力によって燃焼室３から離れるよ
うに各々後退し、スピルポート１７がスピル体１８の開
閉用端面１９にて閉じる位置まで後退すると、その流出
量が供給量とバランスした時点で、副ピストン９の後退
動が停止することになり、前記操作軸２１の回転操作に
よって、副ピストン９の位置を任意に変更でき、ひいて
は圧縮比を機関の運転中において任意に変更できるので
ある。

従って、前記操作軸２１を、機関の負荷に関連するアク
チェータ（図示せず）により、機関の負荷の増加に比例
してスピル体１８が後退する方向に回動するように構成
することによって、各気筒Ａ１．Ａ２．Ａ３における圧
縮比を機関の低負荷域では高（、負荷の増加に伴って次
第に低くなるように自動制御できるのである。

そして、前記各気筒Ａ１．Ａ２．Ａ３におけるステム１
３にスピル体１８を、当該各スピル体１８における横Ｉ
！Ｊ１８　ａに操作軸２１の各アーム２４におけるビン
２５が嵌まり係合した状態で組み付けるに際しては、先
づ各気筒Ａ１．Ａ２．Ａ３のステム１３に各々スピル体
１８を被嵌し、次いで操作軸２１を、その一端の軸受体
２２及び軸受２３にてシリンダヘッド２に対して取付け
し、この状態で操作軸２１を第３図に示すように矢印（
Ｂ）とは逆方向にずらし摺動してビン２５を横溝１８ａ
に位置合せたしたのち、操作軸２１を矢印（Ｂ）方向に
摺動することにより、各ピン２５が横溝１８ａに嵌まる
から、この状態で、操作軸２１における環状溝２６にス
ナップリング等の止め金具２７を、当該止め金具２７が
軸受体２２におけるスラスト受は面２２ａに密接するよ
うに嵌めることにより、操作軸２１の前記矢印（Ｂ）と
は逆方向に摺動が阻止された状態のもとて組立すること
ができるのである。

この組立てに際して、前記操作軸２１において環状溝２
６から第１気筒Ａ１に対するアーム２４におけるピン２
５の先端面までの寸法（Ｌｌ）を、軸受体２２における
スラスト受は面２２ａから第１気筒Ａ１におけるスピル
体１８における横溝１８ａの底面までの寸法（Ｌ２）よ
り僅かな寸法（ｄＬ）だけ短くするのである。

すると、操作軸２１を前記のようにして組立てた場合に
おいて、板ばね等の弾性布材製の各アーム２４は、その
先端におけるピン２５の先端面が横溝１８ａの底面に接
当した状態で、前記僅かな寸法（ｄ　Ｌ）だけ弾性に抗
してたわみ変形し、各ピン２５をその各々アーム２４に
おける弾性力にて、当該ビン２５の先端面が横溝１８２
の底面に押圧するから、各アーム２４におけるピン２５
の先端面間の間隔寸法（Ｌ３）つまり各アーム２４の相
互間における間隔寸法が、各スピル体１８における横溝
１８ａの底面間の間隔寸法（Ｌ４）つまり各気筒のステ
ム１３の相互間における間隔寸法に対して、製作加工に
際しての誤差があっても、この誤差は一１前記各アーム
２４の弾性変形によって吸収できて、各ピン２５が各横
溝１８ａ内に確実に嵌まり係合した状態を保持できるの
である。

なお、前記実施例は、ピン２５を前記横溝１８ａの底面
に接当するための弾性的押圧手段として、アーム２４を
板ばね等の弾性部材型にした場合を示したが、これに代
えて第４図に示すように、ピン２５をアーム２４の先端
に対して摺動自在に構成し、このピン２５をこれに被嵌
したばね２５ａにて横溝１８に向っ、て押圧するように
する等の他の手段にしても良いのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は機関の平面図、
第２図は第１図のｎ−ｎ視拡大断面図、第３図は組立て
途中の状態を示す図、第４図は別の実施例を示す図であ
る。 １・・・・シリンダブロック、ＡＩ、Ａ２．Ａ３・・・
・気筒、２・・・・シリンダヘッド、３・・・・燃焼室
、７・・・・副シリンダ、９・・・・副ピストン、１ｏ
・・・・油圧室、ｌ】・・・・作動油供給通路、１２・
・・・逆止弁、１３・・・・ステム、１７・・・・スピ
ルポート、１８・・・・スピル体、１８ａ・・・・横溝
、２１・・・ｉ操作軸、２２・・・・軸受体、２３・・
・・軸受、２４・・・・アーム、２５・・・・ピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、多気筒機関における各気筒にその燃焼室に連通
   する副シリンダを各々設け、該各副シリンダに副ピスト
   ンを摺動自在に嵌挿し、該各副ピストンの背面に油圧室
   を形成し、該各油圧室への作動油供給通路中に、油圧室
   に圧力上昇を生じるとき閉じるようにした制御弁を設け
   る一方、前記各副ピストンには、副シリンダからシリン
   ダヘッドの上面に突出するようにしたステムを連結し、
   該各ステムには油圧室内の作動油を流出するためのスピ
   ルポートを穿設し、且つ前記各ステムの副シリンダから
   の突出端には、当該ステムの後退動によってスピルポー
   トが閉じ、ステムの前進動によってスピルポートが開く
   ようにしたスピル体を、ステムに対して相対動自在に設
   けて成る多気筒内燃機関における圧縮比可変装置におい
   て、前記シリンダヘッドの上面には、各気筒におけるス
   テムに対して直交差する一本の操作軸を回転自在に軸支
   し、該操作軸には、スピル体に向って延びるアームを各
   気筒の箇所毎に固着し、該各アームの先端には、前記各
   スピル体に設けた横溝に嵌まり係合するようにしたピン
   を前記操作軸と平行に突設し、該各ピンには、当該ピン
   を前記横溝の底面に接当するための弾性的押圧手段を設
   けたことを特徴とする多気筒内燃機関における圧縮比可
   変装置。