JPWO2013080673A1 - 可変圧縮比内燃機関の潤滑構造 - Google Patents

Abstract

可変圧縮比機構の制御シャフト１４と可変圧縮比モータとの間に介装される減速機の潤滑性の改良を目的とする。制御シャフト１４の回転位置に応じて機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、モータの回転を減速して制御シャフト１４へ伝達する減速機と、モータと減速機とを機関本体の側壁７に取り付けるためのハウジング２２と、を備える。減速機の潤滑部位が配置されたハウジング２２内の減速機収容室に、バイパス油路を介して潤滑油を供給する。減速機の出力軸と一体に構成された補助シャフト３０に、減速機収容室に連通する油孔６６を貫通形成して、低圧縮比時における減速機収容室内の油面高さＧ１を、高圧縮比時における減速機収容室内の油面高さＧ２よりも高くする。

Description

本発明は、機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備える可変圧縮比内燃機関に関し、特に、可変圧縮比機構の制御シャフトと、そのアクチュエータと、の間に介装される減速機の潤滑構造に関する。

従来より、複リンク式のピストン−クランク機構（以下、単に「複リンク機構」と呼ぶ）を利用して機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を本出願人は提案している。その一例として、特許文献１には、低圧縮比の設定を用いる高負荷時には、複リンク機構の各潤滑部位への潤滑油量を増大して、負荷の増加に伴う潤滑性や冷却性の低下を抑制するとともに、高圧縮比の設定を用いる低負荷時には、無駄なオイルポンプ仕事を抑制するように、複リンク機構の各潤滑部位への潤滑油量を抑制する技術が記載されている。

特開２００４−２５７２５４号公報

このような可変圧縮比機構は、モータ等のアクチュエータにより制御シャフトの回転位置を変更することで、機関圧縮比を機関運転状態に応じて制御する構成となっている。従って、制御シャフトには、複リンク機構を介して大きな燃焼荷重や慣性荷重が繰り返し作用するために、この制御シャフトの回転位置を変更及び保持するアクチュエータには、非常に大きな駆動力と保持力とが要求される。そこで、アクチュエータと制御シャフトとの間に、ハーモニックドライブ等の大きな減速比が得られる減速機を介装し、この減速機でアクチュエータの回転動力を減速して制御シャフトへ伝達することにより、アクチュエータの駆動力・保持力を軽減することを本出願人は検討している。

本発明は、このように可変圧縮比機構の制御シャフトとアクチュエータとの間に介装される減速機の潤滑性を向上することを目的としている。

本発明に係る可変圧縮比内燃機関は、制御シャフトの回転位置に応じて機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、アクチュエータの回転を減速して上記制御シャフトへ伝達する減速機と、を有し、これらのアクチュエータと減速機とがハウジングを介して内燃機関の側壁に取り付けられている。そして本発明は、上記ハウジング内に配置される減速機の潤滑部位へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、低圧縮比時におけるハウジング内の油面高さが、高圧縮比時におけるハウジング内の油面高さよりも高くなるように、機関圧縮比に応じてハウジング内の油面高さを調整する油面高さ調整手段と、を有することを特徴としている。

なお、本明細書において、「油面高さ」とは、車載状態での油面の鉛直方向の高さを意味しており、「油面高さ」が高いほど、鉛直方向で上方に位置することを意味している。

本発明によれば、高温・高負荷域などで用いられる低圧縮比時には、ハウジングの減速機収容室内の油面高さを高くして、その潤滑油量を増大することで、高温・高負荷域における減速機の潤滑性・冷却性を向上して、耐久性・信頼性を向上することができる。一方、低温・低負荷域などで用いられる高圧縮比時には、ハウジングの減速機収容室内の油面高さを相対的に低くして、その潤滑油量を低減することで、減速機の回転に伴う油撹拌抵抗を低減することができる。このため、例えば機関負荷が増大する加速時には、機関圧縮比を高圧縮比（例えば、１４程度）からノッキング回避に必要な中間圧縮比（例えば、１２程度）まで速やかに低下させる必要があるが、本発明のように高圧縮比時には油面高さを相対的に低くしておくことで、減速機の回転に伴う油撹拌抵抗を低減し、圧縮比低下の応答時間を（例えば、数１０ｍｓ程度）短縮することが可能となる。このように高圧縮比側から低圧縮比側への圧縮比低下の応答性を向上することによって、ノッキング回避のための高圧縮比側の制限を緩和して、高圧縮比化による燃費向上を図ることができる。

本発明に係る可変圧縮比機構の一例を簡略的に示す構成図。 本発明の一実施例に係る可変圧縮比内燃機関のアクチュエータ取付構造を示す斜視対応図。 上記実施例の内燃機関の吸気側の側面図。 上記実施例の内燃機関の断面図。 上記実施例（Ａ）及び比較例（Ｂ）の補助シャフト及びレバーを示す斜視図。 上記実施例のハウジング近傍の断面図。 上記実施例の補助シャフト，軸受スリーブ及びハウジングを示す分解斜視図。 上記実施例のハウジング及び油路形成体を示す斜視図。 上記実施例のハウジング及び油路形成体を示す断面図。 上記実施例のハウジング及び油路形成体を示す平面図。 低圧縮比時（Ａ）及び高圧縮比時（Ｂ）における補助シャフトの油面高さ位置を示す説明図。 ジャーナル部の直径を軸方向で異ならせた補助シャフトを示す側面図。 上記実施例の補助シャフトを単体で示す側面図。 上記補助シャフトの突出部の両側面とハウジングのストッパ面とが当接する態様を示す説明図。 上記実施例の補助シャフトを示す正面図。 上記実施例の軸受スリーブとハウジングとの組付部分を示す断面図。 参考例（Ａ）及び上記実施例（Ｂ）の軸受スリーブを示す説明図。

以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。先ず、図１を参照して、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構について説明する。なお、この機構は上記の特開２００４−２５７２５４号公報等にも記載のように公知であるので、簡単な説明にとどめる。

内燃機関の機関本体の一部を構成するシリンダブロック１には、各気筒のピストン３がシリンダ２内に摺動可能に嵌合しているとともに、クランクシャフト４が回転可能に支持されている。可変圧縮比機構１０は、クランクシャフト４のクランクピン５に回転可能に取り付けられるロアリンク１１と、このロアリンク１１とピストン３とを連結するアッパリンク１２と、シリンダブロック１等の機関本体側に回転可能に支持される制御シャフト１４と、この制御シャフト１４に偏心して設けられた制御偏心軸部１５と、この制御偏心軸部１５とロアリンク１１とを連結する制御リンク１３と、を有している。ピストン３とアッパリンク１２の上端とはピストンピン１６を介して相対回転可能に連結され、アッパリンク１２の下端とロアリンク１１とは第１連結ピン１７を介して相対回転可能に連結され、制御リンク１３の上端とロアリンク１１とは第２連結ピン１８を介して相対回転可能に連結され、制御リンク１３の下端は上記の制御偏心軸部１５に回転可能に取り付けられている。

制御シャフト１４には、後述する減速機２１を介してアクチュエータとしての可変圧縮比モータ２０（図２等参照）が連結されており、この可変圧縮比モータ２０により制御シャフト１４の回転位置を変更することによって、ロアリンク１１の姿勢の変化を伴って、ピストン上死点位置やピストン下死点位置を含むピストンストローク特性が変化して、機関圧縮比が変化する。従って、図示せぬ制御部により可変圧縮比モータ２０を駆動制御することによって、機関運転状態に応じて機関圧縮比を制御することができる。なお、アクチュエータとしては、電動式のモータ２０に限らず、油圧駆動式のアクチュエータであっても良い。

図２及び図３を参照して、制御シャフト１４は、シリンダブロック１と、その下側に固定されるオイルパンアッパ６等からなる機関本体の内部に回転可能に収容されている。一方、減速機２１及び可変圧縮比モータ２０は、減速機２１を収容するハウジング２２を介して、機関本体の一部を構成するオイルパンアッパ６の外壁、詳しくは吸気側の側壁７に取り付けられている。このハウジング２２には、上記の可変圧縮比モータ２０の他、潤滑油を冷却するためのオイルクーラ２３が付設されるとともに、潤滑油中の異物を除去するためのオイルフィルタ２４が後述する油路形成体５０を介して付設されている。

なお、上記実施例においてはオイルフィルタ２４が取り付けられる油路形成体５０をハウジング２２と別体に構成しているが、油路形成体５０をハウジング２２と一体化した構造としても良い。

図３に示すように、オイルパンアッパ６の吸気側の側壁７には、機関前側にエアコンコンプレッサ９が取り付けられるとともに、機関後側にトランスミッションが締結される締結フランジ８が設けられており、両者８，９の間に、オイルクーラ２３と、オイルフィルタ２４が取り付けられる油路形成体５０と、減速機２１を収容するハウジング２２と、モータ２０と、が機関前後方向に沿うように配置されている。つまり、ハウジング２２の機関前側にオイルクーラ２３が油路形成体５０を挟んで配置されるとともに、ハウジング２２の機関後側に可変圧縮比モータ２０が配置されている。ハウジング２２の取付フランジ２５は、固定用のボルト２６によりオイルパンアッパ６の吸気側の側壁７に締結されている。

図２、図４、図５等に示すように、機関本体内部に配置される制御シャフト１４と、ハウジング２２内に配置される減速機２１の出力軸と一体的に構成された補助シャフト３０とは、レバー３１によって連結されている。なお、この実施例では補助シャフト３０を減速機２１の出力軸と一体的に構成しているが、補助シャフト３０を減速機２１の出力軸と別体の構成とし、両者が一体的に回転する構造としても良い。

レバー３１の一端と、制御シャフト１４の軸方向中央部より径方向外方へ延びるアーム３２の先端とは、第３連結ピン３３を介して相対回転可能に連結されており、レバー３１の他端と補助シャフト３０とは第４連結ピン３５を介して相対回転可能に連結されている。なお、図２や図５では、第４連結ピン３５を省略し、この第４連結ピン３５が嵌合する補助シャフト３０のピン連結孔３５Ａが描かれている。図４に示すように、オイルパンアッパ６の吸気側の側壁７には、上記のレバー３１が挿通するレバー用スリット３６が貫通形成されている。

図５（Ａ）に示すように、本実施例の補助シャフト３０においては、補助シャフト３０の回転中心と第４連結ピン３５が嵌合する連結ピン孔３５Ａの中心との距離であるアーム長Ｄ１が、ハウジング２２に取り付けられた金属製の軸受スリーブ３７に回転可能に支持されるジャーナル部３８の半径（直径Ｄ２の１／２）未満に設定されている（Ｄ１＜（Ｄ２／２））。従って、第４連結ピン３５がジャーナル部３８の内側に位置し、つまりジャーナル部３８が第４連結ピン３５を内包する形となっている。なお、このジャーナル部３８には、レバー３１との干渉を回避するためのスリット３９が形成されている。

一方、図５（Ｂ）に示す比較例の補助シャフト３０では、ジャーナル部３８の回転中心と連結ピン孔３５Ａの中心との距離であるアーム長Ｄ３が、ジャーナル部３８の半径（直径Ｄ４の１／２）よりも長く設定されている（Ｄ３＞（Ｄ４／２））。つまり、連結ピン孔３５Ａの部分がジャーナル部３８よりも径方向外方にアーム状に張り出す形となっているために、連結ピン孔３５Ａの部分とは軸方向にオフセットした位置にジャーナル部３８を設ける必要があり、その分、補助シャフト３０の軸方向寸法Ｄ６が増大する。

このような比較例に対し、本実施例では、上述したようにジャーナル部３８の内側に連結ピン孔３５Ａを設けることができ、両者を別々の軸方向位置に設ける必要がないので、比較例に比して、補助シャフト３０の軸方向寸法Ｄ５を大幅に短縮することができる。また、ジャーナル部３８では、軸受強度を確保するために所定の軸受面積を確保する必要があるが、ジャーナル部３８の直径Ｄ２が大きい本実施例（Ａ）では、ジャーナル部３８の直径Ｄ４が小さい比較例（Ｂ）に比して、同等の軸受面積を確保しつつ、ジャーナル部３８自体の軸方向寸法をも短くすることができる。このように、補助シャフト３０の軸方向寸法を短くすることで、上記の減速機２１とともに補助シャフト３０を収容するハウジング２２の軸方向寸法を短縮化することができる。このため、特に図３に示すようにハウジング２２の前後にモータ２０，ハウジング２２及びオイルクーラ２３等を機関前後方向に沿って直列に配置する構造の場合に、制約の大きい機関前後方向寸法を短縮することで、機関搭載性を向上することができる。

次に、図６を参照して、減速機２１の構造について説明する。この減速機２１は、公知のハーモニックドライブ機構を利用したものであり、ウェーブジェネレータ４１と、このウェーブジェネレータ４１の外周に配置されたフレクスプライン４２と、このフレクスプラインの外周に並設されたサーキュラスプラインＳ４３及びサーキュラスプラインＤ４４と、の４つの部品により大略構成されている。

ウェーブジェネレータ４１は、楕円状カム４５の外周に２列のボールベアリング４６がはめ込まれており、楕円状カム４５の回転に応じてボールベアリング４６の外輪が弾性変形して、その長軸の位置が回転方向に変位する。フレクスプライン４２は、薄肉リング状の金属弾性体の部品であり、外周に歯が刻まれている。サーキュラスプラインＤ４４は、内周にフレクスプライン４２と同じ歯数の歯が刻まれており、楕円状に弾性変形したフレクスプライン４２と楕円の長軸に沿う二箇所で噛み合うことで、フレクスプライン４２と同じ速度で回転する。サーキュラスプラインＳ４３は、フレクスプライン４２よりも歯数が２枚少ない歯が内周に刻まれており、同じくフレクスプライン４２と楕円の長軸に沿う二箇所で噛み合っている。

ウェーブジェネレータ４１は、可変圧縮比モータ２０の回転軸と一体的に回転する減速機２１の入力軸に固定され、サーキュラスプラインＤは、減速機２１の出力軸としての補助シャフト３０に固定され、サーキュラスプラインＳは、ハウジング２２側に固定されるモータカバー４７に固定されている。従って、減速機２１の入力軸の回転が所定の減速比で減速されて出力軸側へと伝達される。なお、符号４８は減速機２１の入力軸に固定される楕円状カム４５を回転可能に支持するボールベアリングである。

なお、減速機２１としては、本実施例のようなハーモニックドライブ機構を利用したものに限られず、サイクロ減速機等の他の形式の減速機を用いることもできる。

次に、本実施例の要部をなす減速機２１の潤滑構造について説明する。

図３にも示すように、油路形成体５０は、ハウジング２２の機関前側の側面とオイルクーラ２３の機関後側の側面との間に介装されており、そのフィルタ取付フランジ５０Ｃ（図７，図８参照）に、フィルタエレメントを収容したオイルフィルタ２４が取り付けられている。この油路形成体５０の内部に、潤滑油（作動油）が通流する複数の油路５１〜５８が形成されている。

図６，図８〜図１０に示すように、油路形成体５０に形成された第１油路５１及び第２油路５２を経由して、機関本体の内部からオイルクーラ２３へ潤滑油が供給される。第１油路５１は、一端がオイルパンアッパ６の吸気側の側壁７に固定される油路形成体５０の機関本体取付面５０Ａに開口しており、第２油路５２は、第１油路５１と交差するとともに、一端がオイルクーラ２３が固定されるクーラ取付面５０Ｂに開口している。

オイルクーラ２３から排出された潤滑油は、クーラ取付面５０Ｂに開口する第３油路５３と、この第３油路５３と連通する第４油路５４と、この第４油路５４と連通するとともに、フィルタ取付フランジ５０Ｃに形成される周方向に延びる第５油路５５と、を経由してオイルフィルタ２４へ供給される。

オイルフィルタ２４から排出されたフィルタ浄化後の潤滑油は、フィルタ取付フランジ５０Ｃに一端が開口する第６油路５６と、この第６油路５６と交差するとともに一端が機関本体取付面５０Ａに開口する第７油路５７と、を経由して、機関本体内部へ戻される。ここで、オイルフィルタ２４から排出されたフィルタ浄化直後の潤滑油の一部は、バイパス油路５８を経由して、ハウジング２２内の潤滑部位へ供給される。

図６，図１１，図１３等に示すように、バイパス油路５８は、一端が第７油路５７に連通するとともに、油路形成体５０からハウジング２２の内部にわたって形成されるものであって、補助シャフト３０のジャーナル部３０の外周に形成された周方向溝５８Ａと、この周方向溝５８Ａと減速機収容室６４とを連通する複数の補助油路５８Ｂと、第７油路５７と周方向溝５８Ａとを連通する連通油路５８Ｃ（図９参照）と、を有している。このバイパス油路５８を経由して、オイルフィルタ２４を通過した浄化直後の潤滑油が、ジャーナル３８の軸受部分の他、ハウジング２２の内部に収容された減速機２１の潤滑部位、具体的には、フレクスプライン４２とサーキュラスプラインＳ４３及びサーキュラスプラインＤ４４との噛合い部分や、ボールベアリング４６，４８の軸受部分等へと供給される。

図８にも示すように、ハウジング２２の内部は、ハウジング２２に設けられた仕切壁部６１と、この仕切壁部６１の中央に形成された円形の開口孔６２に僅かな隙間を介して回転可能に緩く嵌合する補助シャフト３０の大径部６３と、によって、減速機２１の主要部品であるウェーブジェネレータ４１，フレクスプライン４２，サーキュラスプラインＳ４３，サーキュラスプラインＤ４４及びそれらの潤滑部位が配設された減速機収容室６４と、補助シャフト３０の大部分が配置されるとともに、この補助シャフト３０に連結されたレバー３１が挿通するレバー用スリット３６（図４参照）に臨んだ補助シャフト収容室６５と、に仕切られている。潤滑油は、バイパス油路５８を経由して先ず減速機収容室６４へ供給され、この減速機収容室６４内に貯留された潤滑油は、後述する油孔６６等を経由して補助シャフト収容室６５へと供給される。そして、補助シャフト収容室６５内に貯留する潤滑油は、上記のレバー用スリット３６を経由して、アッパオイルパン６（機関本体）の内部へと戻される。

ここで本実施例においては、ハウジング２２内を減速機収容室６４と補助シャフト収容室６５とに仕切る補助シャフト３０の大径部６３（回転体）に、減速機収容室６４と補助シャフト収容室６５とを連通する油孔６６（図４，図１１参照）を貫通形成している。つまり、減速機収容室６４の壁面の一部を構成する大径部６３に油孔６６を形成している。図４及び図１１に示すように、この油孔６６は、大径部６３の回転中心から径方向に離れた位置に配置されており、制御シャフト１４に連動して回転する補助シャフト３０の回転位置に応じて高さ位置が変化する。なお、図５，図１１等に示すように、補助シャフト３０においては、大径部６３がジャーナル部３８よりも径方向寸法が大きく設定されている。

また、図４及び図１１に示すように、ハウジング２２の底壁部には、上記の油孔６６と同じく減速機収容室６４と補助シャフト収容室６５（もしくは機関本体の内部）とを連通する補助油孔６７が形成されている。この補助油孔６７は、上記の油孔６６よりも直径・開口面積の小さいオリフィス通路とされており、上記の油孔６６よりも鉛直方向で低い位置、具体的にはハウジング２２の最下端部に配置されている。

図１１は、補助シャフト３０の回転位置（つまり、機関圧縮比の設定状態）に応じた油孔６６の位置を示しており、図１１（Ａ）は高温・高負荷域で用いられる低圧縮比の設定状態、図１１（Ｂ）は低温・低負荷域で用いられる高圧縮比の設定状態を示している。図中の二点鎖線Ｇ１〜Ｇ３は、油面の高さ位置を表している。つまり、これらの二点鎖線Ｇ１〜Ｇ３が車載状態での水平方向に平行なラインとなっている。

機関運転状態では、上記のバイパス油路５８を経由して減速機収容室６４に常時潤滑油が供給されているために、僅かな量の潤滑油が補助油孔６７等を通して減速機収容室６４から流れ出るものの、多くの潤滑油が油孔６６を通して減速機収容室６４から補助シャフト収容室６５へ流れ込むこととなる。従って、減速機収容室６４内に貯留する潤滑油の油面高さ位置Ｇ１，Ｇ２は、概ね油孔６６の下端位置の近傍となる。ここで、本実施例においては、図１１（Ａ）に示す低圧縮比時には、図１１（Ｂ）に示す高圧縮比時に比して、油孔６６の位置が高い位置にあり、低圧縮比時における減速機収容室６４内の油面高さＧ１が、高圧縮比時における減速機収容室６４内の油面高さＧ２よりも高い位置となるように、油孔６６の位置が設定されている。

従って、高温・高負荷域で用いられる低圧縮比の設定状態では、減速機収容室６４内の油面高さＧ１を高くして、減速機収容室６４内の潤滑油量を増大することで、高温・高負荷域における減速機２１の潤滑性・冷却性を向上して、耐久性・信頼性を向上することができる。一方、低温・低負荷域で用いられる高圧縮比の設定状態では、減速機収容室６４内の油面高さＧ２を相対的に低くして、減速機収容室６４内の潤滑油量を低減することで、減速機２１の回転に伴う油撹拌抵抗を低減することができる。このため、例えば機関負荷が増大する加速時には、機関圧縮比を高圧縮比（例えば、１４程度）からノッキング回避に必要な中間圧縮比（例えば、１２程度）まで速やかに低下させる必要があるが、本実施例のように高圧縮比時には油面高さＧ２を相対的に低くすることで、減速機２１の回転に伴う油撹拌抵抗を低減し、圧縮比低下の応答時間を、例えば、数１０ｍｓ程度短縮することが可能となる。このように高圧縮比側から低圧縮比側への圧縮比低下の応答性を向上することによって、ノッキング回避のための高圧縮比化の制限を緩和して、高圧縮比化による燃費向上を図ることができる。

また、本実施例においては、このような機関圧縮比に応じた油面高さの調整を、制御シャフト１４と連動して回転する回転体としての補助シャフト３０に油孔６６を形成することで実現しており、簡素な構成で上記の作用効果を得ることができる。

ここで、仮にハウジング２２内の油面高さが、可変圧縮比モータ２０のモータ入力軸のシール部よりも高い位置にあると、可変圧縮比モータ２０の内部温度が冷却されてモータ２０内部に負圧が発生した場合に、モータ入力軸のシール部から潤滑油がモータ内部に吸い込まれて、モータ内部に油が侵入するおそれがある。そこで本実施例では、機関運転状態における油面の高さ位置Ｇ１，Ｇ２を、可変圧縮比モータ２０のモータ入力軸のシール部の下端よりも更に低い位置に設定しており、これによって、上述したようなモータ側への油の侵入を抑制・回避することができる。

機関停止時には、通路断面積の小さい補助油孔６７を経由して減速機収容室６４から潤滑油が徐々に排出されて、補助シャフト収容室６５内に臨んだレバー用スリット３６を経由して機関本体の内部へと戻される。従って、機関停止時における減速機収容室６４内の油面高さ位置Ｇ３は、図１１にも示すように、機関圧縮比の設定にかかわらず、補助油孔６７の近傍の、ハウジング２２の最下端位置の近傍となり、また、補助シャフト収容室６５内の油面高さ位置Ｇ４もまた、図４に示すように、ハウジング２２の最下端位置の近傍となって、ハウジング２２内の潤滑油の大半が排出された状態となる。

機関停止時には、潤滑油中に存在する鉄やアルミニウム等の異物がハウジング２２の底部に沈殿していくこととなるが、本実施例では、ハウジング２２の底部に補助油孔６７を形成することで、ハウジング２２の底部に沈殿する異物をも潤滑油とともに排出して、減速機２１の摩耗を抑制することができる。また、減速機２１や可変圧縮比モータ２０の分解・組付整備時に、ハウジング２２内から潤滑油が既に抜けている状態となるために、整備時における油漏れ等を抑制することができ、整備性にも優れている。

次に、図示実施例より把握し得るその他の技術的特徴について、以下に列記する。

［１］図２，図３，図６等に示すように、オイルフィルタ２４を、減速機２１を収容するハウジング２２に油路形成体５０を介して付設するとともに、オイルフィルタ２４を通過した浄化後の潤滑油の一部を、ハウジング２２の減速機収容室６４内に配置された減速機２１の潤滑部位へ供給するバイパス油路５８を設けている。従って、オイルフィルタ２４により異物が除去された直後の潤滑油を、バイパス油路５８を経由した最短の経路で減速機２１の潤滑部位へと供給することができ、減速機収容室６４への異物の混入を最小化して、減速機２１の信頼性・耐久性の向上を図ることができる。

［２］図２，図３等に示すように、可変圧縮比モータ２０と減速機２１を収容するハウジング２２とは、排気熱から保護するために、機関本体としてのオイルパンアッパ６の吸気側の側壁７に取り付けられている。

［３］但し、このように吸気側の側壁７にハウジング２２等を配置する場合、図３に示すように、機関前側のエアコンコンプレッサ９と、トランスミッションが締結される機関後側の締結フランジ８とに挟まれたスペースに各部品を配置する必要があり、特に機関前後方向の寸法の制約が厳しいものとなる。また、オイルポンプとメインギャラリがオイルパンアッパ６の上方のシリンダブロック１の吸気側の側壁に配置される関係で、オイルクーラ２３やオイルフィルタ２４も吸気側に配置する必要があるために、搭載スペースの確保が更に難しい。

そこで上記実施例では、潤滑油を冷却するオイルクーラ２３をオイルフィルタ２４とともにハウジング２２に付設することで、オイルクーラ２３及びオイルフィルタ２４をハウジング２２の周囲に集約させて、機関搭載性を向上させるとともに、油路の簡素化・短縮化を図ることができる。

［４］具体的には、オイルフィルタ２４よりも厚さの薄い油路形成体５０を挟んでオイルクーラ２３をハウジング２２に固定しており、この油路形成体５０にオイルフィルタ２４を取り付けるとともに、潤滑油が通流する油路５１〜５８を形成している。これによって、上記［３］の作用効果が得られることに加え、機関前後方向に直列に配置されたオイルクーラ２３，油路形成体５０，ハウジング２２等からオイルフィルタ２４を外れた位置に配置することで、機関前後方向寸法を短縮化して、機関搭載性の向上を図ることができる。

［５］この油路形成体５０には、機関本体からオイルクーラ２３へ潤滑油を供給する油路５１，５２と、オイルクーラ２３からオイルフィルタ２４へ潤滑油を供給する油路５３，５４，５５と、オイルフィルタ２４から機関本体へ潤滑油を供給する油路５６，５７と、オイルフィルタ２４から減速機の潤滑部位へ潤滑油を供給するバイパス油路５８と、が設けられている。このように、オイルクーラ２３，オイルフィルタ２４及び減速機２１の潤滑部位へ潤滑油を供給する油路を、オイルクーラ２３とハウジング２２との間に配置される油路形成体５０に集約させることで、油路の短縮化及び装置のコンパクト化を図ることができる。

［６］図４にも示すように、機関本体の内部に配置される制御シャフト１４と、ハウジング２２内に回転可能に支持されて減速機２１の出力軸と一体的に回転する補助シャフト３０とは、機関本体の側壁７に形成されたレバー用スリット３６を挿通するレバー３１により連結されている。このレバー３１の一端と補助シャフト３０とは第４連結ピン３５により相対回転可能に連結されている。

ここで、上述した機関前後方向の短縮化の要求により、補助シャフト３０の軸方向寸法を単に短縮化すると、ハウジング２２内に回転可能に支持される補助シャフト３０のジャーナル部３８の軸受幅が短くなって、軸受部分の面圧が増大して摩耗が進行するおそれがある。そこで上記実施例では、図５（Ａ）に示すように、連結ピンが挿通する連結ピン孔３５Ａが、ジャーナル部３８の内側に位置する構造としている。つまり、ジャーナル部３８の中心と連結ピン孔３５Ａの中心までのアーム長Ｄ１が、ジャーナル部３８の半径（Ｄ２／２）よりも短く設定されており、連結ピン孔３５Ａがジャーナル部３８に内包される形としている。これによって、ジャーナル部３８の径方向寸法を拡大し、軸受面積を確保しつつ補助シャフト３０の軸方向寸法Ｄ５を抑制して、機関搭載性を向上することができる。

［７］具体的には、図５（Ａ）に示すように、ジャーナル部３８を含めた補助シャフト３０の軸方向寸法Ｄ５が、ジャーナル部３８の径方向寸法Ｄ２よりも短く設定されており、十分な軸方向寸法の短縮化が図られている。

［８］また、図１２に示す例では、ジャーナル部３８は、アクチュエータ側の部分の径方向寸法３８Ａが、反アクチュエータ側の部分の径方向寸法３８Ｂよりも大きく設定されている。モータ２０や減速機２１が取り付けられるアクチュエータ側の部分は、モータ２０や減速機２１が錘となって振動するために、反アクチュエータ側の部分よりも入力荷重が増大することから、このアクチュエータ側の部分の径方向寸法３８Ａを相対的に大きくすることで、軸受部分の面圧を有効に低減することが可能となる。

［９］図１３に示すように、ジャーナル部３８では、最大燃焼荷重が作用する部分に、軸方向に部分的に張り出した突出部７０を設けることで、この部分の軸方向寸法３８Ｃが、最大燃焼荷重が作用しない部分の軸方向寸法３８Ｄよりも大きく設定されている。これによって、最大燃焼荷重が作用する際の軸受面積を増大して、面圧を有効に軽減することができる。

［１０］図５，図１３及び図１４に示すように、ジャーナル部３８には、連結ピン孔３５Ａが設けられる部分に、部分的に軸方向に突出する扇状の突出部７０が設けられている。そして、この突出部７０の周方向の両側面７０Ａ，７０Ｂが、ハウジング２２側に設定されたストッパ面７１Ａ，７１Ｂに当接可能に構成されている。

従って、ジャーナル部３８の突出部７０の両側面７０Ａ，７０Ｂとストッパ面７１Ａ，７１Ｂとが当接する範囲内に補助シャフト３０の可動範囲を制限して、制御シャフト１４の回転範囲、つまり機関圧縮比の可変範囲を機械的に制限できることに加え、両者の当接部分で最大燃焼荷重の一部を受けることで、軸受部分に作用する最大面圧を低減することができる。また、連結ピン孔３５Ａが配置される突出部７０の軸方向寸法が大きくなるために、連結ピン孔３５Ａの軸受部分の剛性が向上するとともに、この突出部７０の内部に連結ピン抜け止め用のスナップリングが嵌合するスナップリング溝を、軸方向寸法の増加を招くことなく容易に設けることが可能となる。

［１１］図４，図７及び図１６等に示すように、補助シャフト３０のジャーナル部３８を回転可能に支持する軸受スリーブ３７は、ハウジング２２とは別体とされており、このハウジング２２に２本のボルト７２を用いて固定されるようになっている。そして、補助シャフト３０と軸受スリーブ３７との熱膨張率差が、軸受スリーブ３７とハウジング２２との熱膨張率差よりも小さく設定されている。例えば、ハウジング２２の材質をアルミ、軸受スリーブ３７の材質を鉄、補助シャフト３０の材質を鉄とすることで、補助シャフト３０と軸受スリーブ３７との熱膨張率差を小さくして、熱膨張に起因する軸受部分のクリアランス変化を抑制することができる。これによって、軸受部分のクリアランスの増大による音振性能の悪化等を抑制するとともに、クリアランスの過度な縮小によるフリクションの増大等を抑制することができる。

［１２］図７及び図１６に示すように、軸受スリーブ３７は、補助シャフト３０のジャーナル部３８を回転可能に支持する円筒部７３と、２本のボルト７２によってハウジング２２に一側面に固定される平坦なハウジング取付面７４Ａを有する取付基部７４と、が鉄材料により一体的に成形されている。円筒部７３には、レバー３１が挿通するスリット３６が形成されている。

図１６に示すように、軸受スリーブ３７の取付基部７４側の内周面のうち、２本のボルト７２に挟まれる位置に、最大燃焼荷重が作用するように設定されている。最大燃焼荷重が作用する側でボルト締結することにより、ボルト７２に作用する慣性力による引張荷重（慣性荷重）は燃焼荷重の約５０％程度と小さいため、ボルト締結面の口開き方向に作用する力を抑制することができる。また、アルミニウムよりも高い剛性の鉄製の軸受スリーブ３７を介して、軽量なアルミニウム製のハウジング２２に荷重が分布するために、アルミニウム製のハウジング２２の変形を抑制し、ひいては機関圧縮比の変動を抑制することができる。

［１３］図１７（Ａ）は、軸受スリーブを円筒形として、その軸受厚さを全周にわたって均一化した参考例の軸受スリーブ３７Ａを示している。図１７（Ｂ）に示すように、本実施例では、軸受スリーブ３７の取付基部７４のうちで、最大燃焼荷重が作用する薄肉な中央部分７４Ｂの剛性が、２本のボルト７２により締結される厚肉な両側のボルト締結部分７４Ｃの剛性よりも低くなるように設定されている。従って、最大燃焼荷重の作用時に、軸受スリーブ３７との最大接触部位が、軸受スリーブ３７のボルト締結部分の近傍の二点となり、この二点で主に荷重を支持する形となるために、最大燃焼荷重を一点で支持する形となる図１７（Ａ）の参考例に比して、フリクションが約１〜１．４倍に増大する。このため、最大燃焼荷重の作用時には、フリクションの増大により制御シャフト１４の保持トルクを低減することができる。

一方、燃焼荷重が小さい場合には、弾性変形量が小さく、上記の参考例と同様に、燃焼荷重が作用する一点で強く接触する形となるために、フリクションの増加が抑制され、このフリクションの増加に伴う圧縮比変更の応答性の低下を抑制することができる。

［１４］図６〜図１０に示すように、オイルフィルタ２４の油路形成体５０には、第４連結ピン３５に臨んだ連結ピン組付窓７５が貫通形成されている。従って、組立時には、油路形成体５０をハウジング２２に予め組み付けてユニット化した状態で、ハウジング２２をオイルパンアッパ６の側壁７にボルトで締結し、その後に上記の連結ピン組付窓７５を通して第４連結ピンを組み付けることで、レバー３１と補助シャフト３０とを相対回転可能に連結することができる。

その後、図６に示すように、油路形成体５０のクーラ取付面５０Ｂにオイルクーラ２３を固定することで、油路形成体５０のクーラ取付面５０Ｂに開口する油路５２，５３がオイルクーラ２３の取付面２３Ａに開口する油路（図示省略）に連通するとともに、上記の連結ピン組付窓７５がオイルクーラ２３の取付面２３Ａに液密に閉塞されるために、油漏れを生じることはない。

Claims (7)

1. アクチュエータにより回転駆動される制御シャフトの回転位置に応じて機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、
   上記アクチュエータの回転を減速して上記制御シャフトへ伝達する減速機と、
   上記アクチュエータと減速機とを機関本体の側壁に取り付けるためのハウジングと、
   上記減速機の潤滑部位が配置されたハウジング内の減速機収容室に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、
   低圧縮比時における減速機収容室内の油面高さが、高圧縮比時における減速機収容室内の油面高さよりも高くなるように、機関圧縮比に応じて減速機収容室内の油面高さを調整する油面高さ調整手段と、
   を有する可変圧縮比内燃機関の潤滑構造。
2. 上記油面高さ調整手段が、上記制御シャフトと連動して回転するとともに、上記減速機収容室の壁面の一部を構成する減速機の回転体に貫通形成されて、上記減速機収容室内に貯留された潤滑油を排出するための油孔を有し、
   上記回転体の回転位置に応じて上記油孔の高さ位置が変化することにより、上記減速機収容室内の油面高さが変化するように構成されている請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関の潤滑構造。
3. 上記制御シャフトが機関本体の内部に配置される一方、上記ハウジングが機関本体の側壁に取り付けられており、
   上記回転体が、上記減速機の出力軸と一体的に回転する補助シャフトであり、
   上記機関本体の側壁に貫通形成されたレバー用スリットを通して、上記制御シャフトと補助シャフトとに連結されたレバーを有し、
   上記ハウジングの内部空間が、上記ハウジングに設けられた仕切壁部と、この仕切壁部の開口部に僅かな隙間を介して回転可能に嵌合する上記補助シャフトの大径部と、によって、上記レバー用スリットに臨んだ補助シャフト収容室と、上記減速機収容室と、に仕切られており、
   上記油孔は、上記大径部を軸方向に貫通して、上記補助シャフト収容室と減速機収容室とに連通しており、
   機関運転時には、上記潤滑油供給手段によって上記減速機収容室へ供給された潤滑油が、上記油孔，上記補助シャフト収容室，及び上記レバー用スリットを経由して機関本体の内部へ戻されるように構成されている請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関の潤滑構造。
4. 上記アクチュエータがモータであり、
   機関運転状態における上記油孔の高さ位置が、上記モータの入力軸のシール部の下端位置よりも低い位置に設定されている請求項２又は３に記載の可変圧縮比内燃機関の潤滑構造。
5. 上記ハウジングには、上記油孔よりも低い位置に、機関停止時に上記減速機収容室内の潤滑油を排出するための補助油孔が形成されている請求項２〜４のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の潤滑構造。
6. 上記補助油孔の直径が、上記油孔の直径よりも小さく設定されている請求項５に記載の可変圧縮比内燃機関の潤滑構造。
7. 上記補助油孔が、上記ハウジングの最下端部に配置されている請求項５〜７のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の潤滑構造。

Images