KR100592167B1 - 내연 기관의 압축비 가변 장치 - Google Patents

Abstract

피스톤 내측부(5a)와, 그 외주에 축방향에만 미끄럼 운동이 가능하게 끼워 맞추어져서 저압축비 위치(L) 및 고압축비 위치(H) 사이를 이동할 수 있는 피스톤 외측부(5b)와, 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b)의 축선 주변에서 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B) 사이를 회전할 수 있는 인상 부재(14)와, 이 인상 부재(14)에 연결되어서, 이것을 비인상 위치(A) 및 인상 위치(8)로 회전시키는 액추에이터(20)를 구비하는 내연 기관의 압축비 가변 장치이며, 인상 부재(14)는, 비인상 위치(A)에 있을 때는 피스톤 외측부(5b)의 저압축비 위치(L)로의 이동을 허용하고, 인상 위치(B)로 회전하면 피스톤 외측부(5b)를 고압축비 위치(H)에 유지하도록 되어 있다. 이렇게 하여, 피스톤 외측부를, 그것을 회전시키는 일이 없이, 간단, 정확하게 저압축비 위치 및 고압축비 위치로 작동시킬 수 있다.

Description

내연 기관의 압축비 가변 장치{COMPRESSION RATIO VARIABLE DEVICE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관의 압축비 가변 장치에 관한 것으로, 특히, 피스톤을, 커넥팅 로드(connecting rod)에 피스톤 핀(piston pin)을 통해서 연결하는 피스톤 내측부와, 이 피스톤 내측부에 연결되어서 외단면(外端面)을 연소실에 대면시키면서, 피스톤 내측부 부근의 저압축비 위치 및 연소실 부근의 고압축비 위치 사이를 이동할 수 있는 피스톤 외측부로 구성하여, 피스톤 외측부를 저압축비 위치에 작동시켜 기관의 압축비를 내리고, 고압축비 위치에 작동시켜 동(同) 압축비를 높이도록 한 것의 개량에 관한 것이다.

종래에, 이러한 내연 기관의 압축비 가변 장치로서, (1) 피스톤 외측부를 피스톤 내측부의 외주(外周)에 나사로 결합해서, 피스톤 외측부를 정, 역회전시킴으로써 피스톤 내측부에 대하여 진퇴시켜, 저압축비 위치 및 고압축비 위치에 작동하도록 한 것(예를 들면, 일본국 특개평11-117779호 공보 참조)과, (2) 피스톤 외측부를 피스톤 내측부의 외주에 축방향 미끄럼 운동이 가능하게 끼워 맞추고, 이들 피스톤 내측부 및 외측부 사이에, 상부 유압실 및 하부 유압실을 형성하여, 이들 유압실에 번갈아 유압을 공급함으로써, 피스톤 외측부를 저압축비 위치 및 고압축 비 위치에 작동하도록 한 것(예를 들면, 일본국 특공평7-113330호 공보 참조)이 공지되어 있다.

그런데, 상기 (1)의 장치에서는, 피스톤 외측부를 저압축비 위치 및 고압축비 위치에 작동시키기 위해서, 피스톤 외측부를 회전시킬 필요가 있으므로, 피스톤 외측부의 정상면(top face)의 형상을, 연소실 천장면 형상이나 흡기 및 배기 밸브의 배치에 대응해서 자유롭게 설정할 수 없고, 고압축비 위치에서 기관의 압축비를 충분히 높이는 것이 곤란하다. 또한 상기 (2)의 장치에서는, 특히 피스톤 외측부가 고압축비 위치에 있을 때, 기관의 팽창 행정(行程)에서 피스톤 외측부가 받게 되는 큰 스러스트(thrust) 하중(荷重)을 상부 유압실의 유압으로 지탱하므로, 상부 유압실에는 고압에 견딜 수 있는 밀봉이 필요하게 되며, 게다가 상부 유압실에 기포가 발생하면 피스톤 외측부의 고압축비 위치가 불안정하게 되기 때문에, 그러한 기포의 제거 수단을 설치할 필요도 있어, 전체적으로 비용이 높게 되는 것을 피할 수 없었다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것으로, 피스톤 외측부를 회전시키지 않고, 간단, 정확하게 저압축비 위치 및 고압축비 위치에 작동시킬 수 있는, 내연 기관의 압축비 가변 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 내연 기관의 압축비 가변 장치는, 커넥팅 로드에 피스톤 핀을 통해서 연결되는 피스톤 내측부와, 이 피스톤 내측부의 외주에 축방향으로만 미끄럼 운동이 가능하게 끼워 맞추어져 외단면(外端面)을 연소실에 대면시키면서, 피스톤 내측부 부근의 저압축비 위치 및 연소실 부근의 고압축비 위치 사이를 이동할 수 있는 피스톤 외측부와, 상기 피스톤 내측부 및 외측부 사이에 장치되어서 피스톤 외측부의 저압축비 위치로의 이동을 허용하는 비인상(非引上) 위치와, 피스톤 외측부를 고압축비 위치에 유지하는 인상 위치 사이를 이동하는 인상 부재와, 이 인상 부재를 비인상 위치 및 인상 위치에 번갈아 유지하는 액추에이터를 구비하는 것을 제1특징으로 한다.

이 제1특징에 의하면, 액추에이터에 의해 인상 부재를 비인상 위치로 이동하면, 인상 부재가, 피스톤 외측부의 저압축비 위치로의 이동을 허용하므로, 피스톤 외측부가 연소실 측으로부터의 고압에 의해 저압축비 위치로 이동할 수 있다. 또한, 액추에이터에 의해 인상 부재를 비인상 위치로부터 인상 위치로 이동시키면, 피스톤 외측부를 고압축비 위치에 유지할 수 있다.

이 사이에, 피스톤 외측부는, 피스톤 내측부에 대하여 회전하는 일이 없기 때문에, 연소실에 면하는 피스톤 외측부의 정상면(top face) 형상을 연소실의 형상에 대응시켜서, 피스톤 외측부의 고압축비 위치에서의 압축비를 효과적으로 높일 수 있다. 게다가, 피스톤 외측부의 고압축비 위치에서는, 기관의 팽창 행정 시에, 피스톤 외측부가 연소실로부터 받는 큰 추력(推力)을 인상 부재에서 받아낼 수 있다. 따라서, 상기 추력의 액추에이터에 대한 작용도 회피되기 때문에, 액추에이터의 소출력화, 나아가서는 콤팩트(compact)화가 가능하게 된다. 또한, 액추에이터를 유압식으로 구성하는 경우라도, 이것에 상기 추력이 작용하지 않기 때문에 고압 밀봉은 불필요하고, 또한 유압실에 다소의 기포가 발생해도 피스톤 외측부의 고압축비 위치를 불안정하게 하는 일도 없다.

또한 본 발명은, 제1특징에 추가해서, 상기 인상 부재 및 액추에이터를, 상기 피스톤 내측부 및 외측부의 왕복 운동 중, 이것들을 서로 축방향으로 분리시키거나 근접시키도록 작용하는 자연 외력(外力)에 의해 피스톤 외측부가 저압축비 위치 및 고압축비 위치 사이를 이동하는 것을 허용하도록 구성한 것을 제2특징으로 한다. 상기 자연 외력에는, 피스톤 외측부가 실린더 보어(cylinder bore)의 내면으로부터 받는 마찰 저항이나 피스톤 외측부의 관성력, 피스톤 외측부에 작용하는 흡기 부압(負壓) 등이 있다.

이 제2특징에 의하면, 피스톤 외측부를 저압축비 위치로부터 고압축비 위치에, 혹은 고압축비 위치로부터 저압축비 위치에 이동시키는 데에 자연 외력을 이용할 수 있고, 따라서 액추에이터는 인상 부재를 단지 비인상 위치 및 인상 위치 사이에서 이동시키는 출력만을 발휘하면 충분하게 되어, 액추에이터의 소용량화 및 소형화를 도모할 수 있다.

더욱이 본 발명은, 제1 또는 제2특징에 추가해서, 상기 인상 부재를, 상기 피스톤 내측부 및 외측부 사이에 그것들의 축선 주변에 비인상 위치 및 인상 위치 사이를 회전할 수 있도록 장치하고, 이 인상 부재와, 상기 피스톤 내측부 및 외측부의 한쪽과의 축방향 대향면에 각각 볼록 형상으로 형성한 제1캠 및 제2캠을 형성하고, 이들 제1 및 제2캠은, 상기 인상 부재가 비인상 위치로부터 인상 위치로 회전할 때 서로 축방향으로 이반(離反)하도록 미끄러지는 경사면과, 상기 인상 부재가 인상 위치에 도달했을 때 서로 맞닿는 평탄한 정상면을 구비하는 것을 제3특징으로 한다.

이 제3특징에 의하면, 인상 부재가 비인상 위치로부터 인상 위치로 회전할 때에는, 제1 및 제2캠이 서로 경사면을 미끄러지게 하면서 축방향으로 이반하는 것으로, 피스톤 외측부를 고압축비 위치까지 밀어 올릴 수 있고, 게다가 인상 부재의 인상 위치에의 도달 시에는, 제1캠 및 제2캠이 서로 평탄한 정상면을 맞닿게 되므로, 기관의 팽창 행정 시, 피스톤 외측부가 연소실로부터 받는 큰 추력은 상기 평탄한 정상면에 수직으로 작용하여, 인상 부재에 회전 토크(torque)로서 작용하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또한 본 발명은, 제2특징에 추가해서, 상기 인상 부재를, 상기 피스톤 내측부 및 외측부 사이에 그들의 축선 주변에 비인상 위치 및 인상 위치 사이를 회전할 수 있도록 장치하고, 이 인상 부재와, 피스톤 내측부 및 외측부의 한쪽과의 축방향 대향면에 각각 볼록 형상으로 형성한 제1캠 및 제2캠을 형성하여, 이들 제1 및 제2캠은, 인상 부재가 인상 위치에 도달했을 때 서로 맞닿는 평탄한 정상면과, 각각의 정상면의 둘레 방향 양측 가장자리로부터 각각의 캠의 밑으로 대략 수직으로 떨어지는 절벽면을 갖는 것을 제4특징으로 한다.

이 제4특징에 의하면, 제1 및 제2캠의 각각의 양측면을 절벽면으로 함으로써, 인상 부재의 작동 스트로크(stroke) 각도를 작게 설정하는 것과, 각각의 캠의 정상면을 넓게 형성하는 것이 가능하게 되고, 인상 부재의 응답성을 높이는 동시에, 그 정상면에 작용하는 면 압력을 내릴 수 있어서, 그 내구성의 향상도 도모할 수 있다.

게다가 피스톤 외측부를 저압축비 위치 및 고압축비 위치 사이에서 이동하는 데에, 피스톤 내측부 및 피스톤 외측부를 서로 축방향으로 분리시키거나 근접시키는 자연 외력이 이용되므로, 인상 부재의 비인상 위치 및 인상 위치 사이에서의 회전에 지장을 초래하는 일도 없다.

더욱이 또한 본 발명은, 제1∼제4특징 중 어느 것에 추가해서, 상기 피스톤 내측부 및 피스톤 외측부 사이에는, 피스톤 외측부가 저압축비 위치에 왔을 때, 피스톤 외측부를 피스톤 내측부에 대하여 걸리게 하는 피스톤 외측부 걸림 수단을 설치한 것을 제5특징으로 한다.

이 제5특징에 의하면, 피스톤 외측부가 저압축비 위치에 왔을 때, 피스톤 내측부 및 피스톤 외측부의 일체 작동을 보증할 수 있다.

또한 본 발명은, 제1∼제5특징 중 어느 것에 추가해서, 상기 피스톤 내측부 및 피스톤 외측부 사이에는, 피스톤 외측부가 고압축비 위치에 왔을 때, 그 피스톤 외측부의 피스톤 내측부에 대한 연소실 측으로의 이동을 규제하는 피스톤 외측부 규제 수단을 설치한 것을 제6특징으로 한다.

이 제6특징에 의하면, 피스톤 외측부가 고압축비 위치에 도달했을 때도, 피스톤 내측부 및 피스톤 외측부의 일체 작동을 보증할 수 있다.

또한 본 발명은, 제1∼제6특징 중 어느 것에 추가해서, 상기 액추에이터를, 유압원(油壓源)의 유압에 의해 작동시켜 인상 부재를 인상 위치에 작동시키는 유압 작동 수단과, 인상 부재를 비인상 위치 측에 힘을 가하는 복귀 스프링으로 구성한 것을 제7특징으로 한다.

이 제7특징에 의하면, 유압 작동 수단에서는 유압실이 1실(室)로서 충분하 여, 그 구성의 간소화를 도모할 수 있다.

또한 본 발명은, 제1∼제7특징 중 어느 것에 추가해서, 상기 피스톤 외측부 걸림 수단을, 상기 피스톤 내측부에 지지되어서 상기 피스톤 외측부 내주면의 걸림 홈에 걸어맞추는 작동 위치 및 그 걸림 홈으로부터 이탈하는 후퇴 위치 사이를 이동하는 걸림 부재와, 이 걸림 부재를 작동 위치에 힘을 가하는 작동 스프링과, 상기 유압원의 유압에 의해 작동해서 걸림 부재를 후퇴 위치로 작동시키는 유압 복귀 수단으로 구성한 것을 제8특징으로 한다. 이 제8특징에 의하면, 피스톤 외측부 걸림 수단에서도 유압실이 1실로서 충분하고, 그 구성의 간소화를 도모할 수 있다.

또한 본 발명은, 제1∼제8특징 중 어느 것에 추가해서, 상기 액추에이터를, 유압원의 유압에 의해 작동해서 인상 부재를 인상 위치에 작동시키는 유압 작동 수단과, 인상 부재를 비인상 위치 측에 힘을 가하는 복귀 스프링으로 구성하고, 또한 상기 피스톤 외측부 걸림 수단을, 피스톤 내측부에 지지되어서 피스톤 외측부 내주면의 걸림 홈에 걸어맞추는 작동 위치 및 그 걸림 홈으로부터 이탈하는 후퇴 위치 사이를 이동하는 걸림 부재와, 이 걸림 부재를 작동 위치에 힘을 가하는 작동 스프링과, 유압원의 유압에 의해 작동해서 걸림 부재를 후퇴 위치로 작동시키는 유압 복귀 수단으로 구성하고, 상기 유압 작동 수단 및 유압 복귀 수단에 유압원의 유압을 동시에 공급하도록 한 것을 제9특징으로 한다.

이 제9특징에 의하면, 공통의 유압을 가지고 액추에이터 및 피스톤 외측부 걸림 수단을 합리적으로 작동시킬 수 있어, 유압 회로의 간소화를 가져올 수 있다.

또한 본 발명은, 제1특징에 추가해서, 상기 액추에이터를 상기 인상 부재의 둘레 방향을 따라 복수 조(組) 설치한 것을 제10특징으로 한다.

이 제10특징에 의하면, 액추에이터가 인상 부재의 둘레 방향을 따라 복수 조로 설치되기 때문에, 인상 부재의 둘레 방향 복수 개소에 액추에이터의 작동력을 부여하고, 인상 부재를 비인상 위치로부터 인상 위치에, 혹은 인상 위치로부터 비인상 위치로 확실하게 회전시킬 수 있으며, 게다가 각각의 액추에이터의 소형화가 가능하게 되고, 피스톤의 협소한 내부에 액추에이터의 설치가 용이하게 된다.

또한 본 발명은, 제10특징에 추가해서, 상기 액추에이터를, 인상 부재의 둘레 방향을 따라 복수 조, 등간격(等間隔)으로 설치한 것을 제11특징으로 한다.

이 제11특징에 의하면, 복수 조의 액추에이터의 작동 시, 인상 부재에 편하중(偏荷重)을 가하는 일이 없이, 그 부재를 원활하게 회전시킬 수 있다.

또한 본 발명은, 제10 또는 제11특징에 추가해서, 상기 액추에이터를, 상기 피스톤 핀을 사이에 두고 2조 설치한 것을 제12특징으로 한다.

이 제12특징에 의하면, 피스톤 핀에 간섭되는 일 없이, 2조의 액추에이터를 인상 부재의 둘레 방향 등간격으로 설치할 수 있어, 피스톤의 협소한 내부에 액추에이터의 설치를 더욱 간단하게 실행할 수 있다.

또한 본 발명은, 제1특징에 추가해서, 상기 액추에이터가, 상기 피스톤 내측부에 있어서 상기 인상 부재의 회전 방향을 따라 동일 축선 상에서 각각 미끄럼 운동이 가능하게 설치되어, 상기 인상 부재의 수압부(受壓部)를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 부재 및 복귀 부재로 구성되고, 이들 작동 부재 및 복귀 부재를 번갈아 작동시킴으로써 상기 인상 부재가 비인상 위치 및 인상 위치에 번갈아 회전하도록 한 것을 제13특징으로 한다.

이 제13특징에 의하면, 액추에이터가, 상기 피스톤 내측부에 있어서 상기 인상 부재의 회전 방향을 따라 동일 축선 상에서 각각 미끄럼 운동이 가능하게 설치되어 상기 인상 부재의 수압부를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 부재 및 복귀 부재로 구성하였기 때문에, 액추에이터의 소형화가 가능하게 되고, 피스톤의 협소한 내부에 액추에이터의 설치가 용이하게 된다.

또한 본 발명은, 제13특징에 추가해서, 상기 작동 부재 및 복귀 부재를, 피스톤 내측부에 형성되는 동일한 실린더 구멍에 미끄럼 운동이 가능하게 끼워서 장치하여, 상기 수압부를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 플런저(plunger)와 복귀 플런저로 구성한 것을 제14특징으로 한다.

이 제14특징에 의하면, 작동 플런저 및 복귀 플런저의 실린더 구멍의 공통화에 의해, 가공의 단순화와 구성의 간소화를 도모할 수 있다.

또한 본 발명은, 제13 또는 제14특징에 추가해서, 상기 수압부의 중심을 지나는 상기 인상 부재의 반경 선(線)에 대하여 대략 직각으로 교차하는 동일 축선 상에 상기 작동 부재 및 복귀 부재를 배치한 것을 제15특징으로 한다.

이 제15특징에 의하면, 작동 부재의 작동력 및 복귀 부재의 복귀력을 수압부를 통해서 인상 부재에 효율이 좋게 전달할 수 있으며, 따라서 액추에이터의 소용 량화, 소형화를 도모할 수 있다.

또한 본 발명은, 제13∼제15특징 중 어느 것에 추가해서, 상기 액추에이터를, 인상 부재의 둘레 방향을 따라 복수 조, 등간격으로 설치한 것을 제16특징으로 한다.

이 제16특징에 의하면, 복수 조의 액추에이터의 작동에 의해, 인상 부재에 편하중을 가하는 일이 없어, 그 부재를 원활하게 회전시킬 수 있다.

또한, 상기 피스톤 외측부 규제 수단은, 후술하는 본 발명의 실시예에 있어서의 걸림 고리(18, 118)에 대응한다. 또한 상기 유압 작동 수단은 후술하는 작동 플런저(23, 123) 및 제1유압실(25, 125)에 대응하고, 상기 유압 복귀 수단은 후술하는 제2유압실(37, 137) 및 피스톤(38, 138)에 대응한다.

또한 본 발명은, 제13∼제16특징 중 어느 것에 추가해서, 상기 액추에이터를, 상기 피스톤 핀을 사이에 두고 2조 설치한 것을 제17특징으로 한다.

이 제17특징에 의하면, 피스톤 핀에 간섭되는 일이 없고, 2조의 액추에이터를 인상 부재의 둘레 방향에 등간격으로 설치할 수 있어, 피스톤의 협소한 내부에 액추에이터의 설치를 용이하게 실행할 수 있다.

본 발명의 상기, 기타 목적, 특징 및 이점은 첨부한 도면에 따라 이하에서 상술하는 바람직한 실시예의 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 압축비 가변 장치를 구비한 내연 기관의 주요부 종단 정면도.

도 2는 도 1의 2-2선 확대 단면도로서 저압축비 상태를 나타내는 도면.

도 3은 도 2의 3-3선 단면도.

도 4는 도 2의 4-4선 단면도.

도 5는 도 2의 5-5선 단면도.

도 6은 도 2의 6-6선 단면도.

도 7은 고압축비 상태를 나타내는, 도 2와의 대응 도면.

도 8은 도 7의 8-8선 단면도.

도 9는 도 7의 9-9선 단면도.

도 10A∼도 10C은, 인상 부재의 작용 설명도.

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 압축비 가변 장치를 구비한 내연 기관의 주요부 종단 정면도.

도 12는 도 11의 12-12선 확대 단면도로서 저압축비 상태를 나타내는 도면.

도 13은 도 12의 13-13선 단면도.

도 14는 도 12의 14-14선 단면도.

도 15는 도 12의 15-15선 단면도.

도 16은 도 12의 16-16선 단면도.

도 17은 도 12의 17-17선 단면도.

도 18은 고압축비 상태를 나타내는, 도 12와의 대응 도면.

도 19는 도 18의 19-19선 단면도.

도 20은 도 18의 20-20선 단면도.

도 21A∼도 21C은, 인상 부재의 작용 설명도.

우선, 도 1∼도 10C에 나타내는 본 발명의 제1실시예의 설명으로부터 시작한다.

도 1 및 도 2에 있어서, 내연 기관 E의 기관 본체(1)는, 실린더 보어(2a)를 갖는 실린더 블록(2)과, 이 실린더 블록(2)의 하단에 결합되는 크랭크 케이스(3)와, 실린더 보어(2a)에 연결되는 연소실(4a)을 구비하여 실린더 블록(2)의 상단(上端)에 결합되는 실린더 헤드(4)로서 이루어지고, 실린더 보어(2a)에 미끄럼 운동이 가능하게 끼워 장치되는 피스톤(5)에는 커넥팅 로드(7)의 소단부(小端部)(7a)가 피스톤 핀(6)을 통해서 연결되고, 커넥팅 로드(7)의 대단부(大端部)(7b)는, 좌우 1쌍의 베어링(8, 8')을 통해서 크랭크 케이스(3)에 회전할 수 있게 지지되는 크랭크 축(9)의 크랭크 핀(9a)에 연결된다.

상기 피스톤(5)은, 피스톤 핀(6)을 통해서 커넥팅 로드(7)의 소단부(7a)에 연결되는 피스톤 내측부(5a)와, 이 피스톤 내측부(5a)의 외주면 및 실린더 보어(2a)의 내주면에 미끄럼 운동을 할 수 있게 끼워 맞추어지고, 정상면을 연소실(4a)에 대면시키는 피스톤 외측부(5b)로 이루어져 있으며, 피스톤 외측부(5b)의 외주에, 실린더 보어(2a)의 내주면에 미끄럼 운동을 할 수 있게 밀접하고 있는 복수의 피스톤 링(10a∼10c)이 장착된다.

또한 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b)의 미끄럼 운동이 가능한 끼워 맞춤면에는, 피스톤(5)의 축방향으로 연장되어 서로 걸어 맞추는 복수의 스플라인(spline) 톱니(11a) 및 스플라인 홈(11b)이 각각 형성되어, 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b)는 그들의 축선 주변으로 상대 회전을 할 수 없도록 되어 있다.

도 2 및 도 6에 있어서, 피스톤 내측부(5a)의 상면에는, 그 상면에 일체로 돌출되게 설치된 추축부(pivot)(12)에 회전 가능하게 끼워 맞추어지는 원환(圓環) 형상의 인상 부재(14)가 탑재된다. 추축부(12)는, 커넥팅 로드(7)의 소단부(7a)를 수용하기 위해, 복수(도면에서는 2개)의 블록(12a, 12a)으로 분할된다.

인상 부재(14)는, 그 축선 주변에 설정되는 제1 및 인상 위치 A, B 사이를 회전할 수 있는 것으로, 그 왕복 회전 운동에 따라 피스톤 외측부(5b)를 피스톤 내측부(5a) 부근의 저압축비 위치 L(도 2 및 도 10A 참조)과, 연소실(4a) 부근의 고압축비 위치 H(도 7 및 도 10C 참조)에 번갈아 이동시키는 캠 기구(15)가 인상 부재(14) 및 피스톤 외측부(5b) 사이에 설치된다.

도 10A∼도 10C에 명시하는 바와 같이, 캠 기구(15)는, 인상 부재(14)의 상면에 형성되는 복수의 볼록 형상 제1캠(16)과, 피스톤 외측부(5b)의 정상 벽 하면에 형성되는 복수의 볼록 형상 제2캠(17)으로 되어 있으며, 이들 제1캠(16) 및 제2캠(17)은, 인상 부재(14)가 비인상 위치 A에 있을 때는, 서로 둘레 방향으로 번갈아 늘어서서 피스톤 외측부(5b)의 저압축비 위치 L로의 이행을 허용하도록 되어 있다. 이들 제1캠(16) 및 제2캠(17)에는, 인상 부재(14)가 비인상 위치 A로부터 인상 위치 B로 회전할 때, 서로 축방향으로 이반하도록 미끄러지는 경사면(16a, 17a)과, 인상 부재(14)가 인상 위치 B에 도달했을 때, 서로 맞닿아서 피스톤 외측부(5b)를 고압축비 위치 H에 유지하는 평탄한 정상면(16b, 17b)이 구성된다. 그리고, 피스톤 외측부(5b)가 고압축비 위치 H에 도달했을 때는, 피스톤 외측부(5b)가 고압축비 위치 H를 넘어서 연소실(4a) 측으로 이동하는 것을 저지하기 위한 규제 수단으로서, 피스톤 내측부(5a)의 하단면에 맞닿는 걸림 고리(18)가 피스톤 외측부(5b)의 하단부 내주면에 걸리게 된다.

피스톤 내측부(5a) 및 인상 부재(14) 사이에는, 인상 부재(14)를 제1 및 인상 위치 A, B에 회전시키는 액추에이터(20)가 설치된다. 이 액추에이터(20)에 대해서 도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면서 설명한다.

피스톤 내측부(5a)에는, 피스톤 핀(6)을 사이에 두고 그것과 평행으로 연장되는 밑바닥이 있는 제1 및 제2실린더 구멍(21, 22)이 구성되고, 이들 실린더 구멍(21, 22)에 제1 및 제2플런저(23, 24)가 미끄럼 운동을 할 수 있게 끼워져 장치된다. 작동 및 복귀 플런저(23, 24)의 선단(先端)은, 제1 및 제2실린더 구멍(21, 22)으로부터 동일 방향으로 돌출되어 있으며, 이들의 선단에 맞닿아 배치되는 제1 및 제2수압편(受壓片)(14a, 14b)이 인상 부재(14)의 하면에 돌출되게 설치되어 있다.

제1실린더 구멍(21) 내에는, 작동 플런저(23)의 내단(內端)이 면하는 제1유압실(25)이 구획 형성되고, 그 유압실(25)에 유압을 공급하면, 그 유압을 받아서 작동 플런저(23)가 제1수압편(14a)을 통해서 인상 부재(14)를 인상 위치 B로 회전시키도록 되어 있다. 또한 제2실린더 구멍(22)에는, 복귀 플런저(24)의 내단이 면하는 스프링 실(室)(25)이 구획 형성되고, 그 스프링 실(25)에 수용되는 복귀 스프링(27)의 힘을 이용해서 복귀 플런저(24)가 제2수압편(14b)을 통해서 인상 부재(14)를 비인상 위치 A방향으로 힘을 가하도록 되어 있다. 인상 부재(14)의 비인상 위치 A는, 제1실린더 구멍(21)의 저면(底面)에 맞닿은 작동 플런저(23)의 선단에 제1수압편(14a)이 맞닿은 것으로 규정되며(도 5 참조), 인상 부재(14)의 인상 위치 B는, 제2실린더 구멍(22)의 저면에 맞닿은 복귀 플런저(24)의 선단에 제2수압편(14b)이 맞닿은 것으로 규정된다(도 9 참조).

그러나, 인상 부재(14) 및 액추에이터(20)는, 피스톤 외측부(5b)의 관성력이나, 피스톤 외측부(5b)가 실린더 보어(2a)의 내면에서 받는 마찰 저항, 피스톤 외측부(5b)에 작용하는 흡기 부압 등, 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b)에 그것들을 서로 축방향으로 분리시키거나 근접시키려고 작용하는 자연 외력에 의해, 피스톤 외측부(5b)가 저압축비 위치 L 및 고압축비 위치 H 사이에서 이동하는 것을 허용한다.

또한 피스톤 내측부(5a) 및 피스톤 외측부(5b) 사이에는, 피스톤 외측부(5b)가 저압축비 위치 L에 왔을 때, 이 피스톤 외측부(5b)를 피스톤 내측부(5a)에 대하여 걸리게 하는 피스톤 외측부 걸림 수단(30)이 설치된다. 이 피스톤 외측부 걸림 수단(30)에 대해서, 도 2 및 도 4를 참조하면서 설명한다.

피스톤 내측부(5a)의 내주면에는, 둘레 방향으로 연장되는 복수의 걸림 홈(31)이 등간격을 두고 형성되어, 피스톤 외측부(5b)가 저압축비 위치 L에 왔을 때, 이들 걸림 홈(31)에 걸어 맞추고 이탈시킬 수 있도록 복수의 걸림 레버(lever)(32)가 피스톤 내측부(5a)에 피벗(pivot) 축(33)을 통해서 요동이 자유롭게 부착된다. 즉, 걸림 레버(32)는, 걸림 홈(31)에 걸어 맞추는 작동 위치 C(도 4 참조)와, 걸림 홈(31)으로부터 이탈하는 후퇴 위치 D(도 8 참조)와의 사이를 요동할 수 있다.

각각의 걸림 레버(32)는, 걸림 홈(31)에 걸어 맞추고 이탈하는 긴 아암부(arm portion)에 힘을 가하는 작동 스프링(34)이 긴 아암부(32a) 및 피스톤 내측부(5a)에 압축되어 설치된다. 이 때, 긴 아암부(32a)에는, 작동 스프링(34)의 내주에 끼워 맞추어져서 그것을 정위치에 유지하는 위치 결정 돌기(突起)(35)가 형성된다. 한편, 피스톤 내측부(5a)에는, 각각의 짧은 아암부(32b)에 대응해서 복수의 실린더 구멍(36)이 형성되고, 이들 실린더 구멍(36)에 미끄럼 운동할 수 있게 끼워 장치되는 복수의 피스톤(38)의 선단이 짧은 아암부(32b)의 선단에 맞닿아 배치된다. 각각의 실린더 구멍(36)에는, 대응하는 피스톤(38)의 내단이 면하는 제2유압실(37)이 구획 형성되고, 이 제2유압실(37)에 유압을 공급하면, 그 유압을 받아서 피스톤(38)이 걸림 레버(32)를 작동 스프링(34)의 힘에 저항해서 걸림 홈(31)으로부터 이탈시키게 되어 있다.

도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 피스톤 핀(6)과, 그 중공부(中空部)에 압입된 슬리브(sleeve)(40)와의 사이에 실린더(筒) 형상의 저유실(41)이 구획 형성되며, 이 저유실(41)을 상기 제1 및 제2유압실(25, 37)에 접속하는 제1 및 제2분배 유로(42, 43)가 피스톤 핀(6) 및 피스톤 내측부(5a)에 걸쳐 설치된다. 또한 저유실(41)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 피스톤 핀(6), 커넥팅 로드(7) 및 크랭크 축(9)에 걸쳐 설치되는 유로(44)에 접속되며, 이 유로(44)는, 전자 절환 밸브(45)를 통해서 유압원인 오일 펌프(46)와, 유류조(47)에 절환 가능하게 접속된다.

이어서, 이 실시예의 작용에 대해서 설명한다.

예를 들면 내연 기관 E의 급가속 운전의 경우에, 노킹(knocking)을 회피하기 위한 저압축비 상태를 얻기 위해서는, 전자 절환 밸브(45)를 도 1에 나타내는 바와 같이 비통전 상태로 해서, 유로(44)를 유류조(47)에 연통시킨다. 이렇게 하면, 제1유압실(25) 및 제2유압실(37)은, 모두 저유실(41) 및 유로(44)를 통해서 유류조(47)에 개방되므로, 액추에이터(20)에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 복귀 플런저(24)가 복귀 스프링(27)이 가하는 힘으로 제2수압편(14b)을 압압(押壓)하여, 인상 부재(14)를 비인상 위치 A까지 회전시킨다. 그 결과, 도 10A에 나타내는 바와 같이, 캠 기구(15)의 제1캠(16) 및 제2캠(17)은 서로 정상부를 비켜 놓은 배치가 되기 때문에, 기관의 팽창 행정 또는 압축 행정에서 연소실(4a) 측의 압력으로 피스톤 외측부(5b)가 피스톤 내측부(5a)에 대하여 압압되었을 때나, 피스톤(5)의 상승 행정에서 피스톤 링(10a∼10c) 및 실린더 보어(2a) 내면 사이에 발생하는 마찰 저항에 의해 피스톤 외측부(5b)가 피스톤 내측부(5a)에 대하여 압압되었을 때나, 피스톤(5)의 하강 행정의 후반에서 피스톤 내측부(5a)의 감속에 따라 피스톤 외측부(5b)가 그 관성력에 의해 피스톤 내측부(5a)에 대하여 압압되었을 때에, 피스톤 외측부(5b)는 제1캠(16) 및 제2캠(17)을 서로 맞물리면서, 피스톤 내측부(5a)에 대하여 하강하고, 저압축비 위치 L에 도달할 수 있다. 이 때, 피스톤 외측부 걸림 수단(30)에서는, 피스톤 내측부(5a)에 축으로 지지되는 걸림 레버(32)와, 피스톤 외측부(5b)의 걸림 홈(31)이 서로 대향하기 때문에, 걸림 레버(32)는 작동 스프링(34)이 가하는 힘을 이용하여 긴 아암부(32a)를 걸림 홈(31)에 걸어 맞추도록 요동하고, 이러한 긴 아암부(32a) 및 걸림 홈(31)의 걸어 맞춤에 의해, 피스톤 외측부(5b)의 저압축비 위치 L이 유지된다. 이렇게 하여, 캠 기구(15)에서의 여유는 없어지고, 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b)는, 압축비를 내리면서 일체로 되어서 실린더 보어(2a) 내를 승강할 수 있다.

또한 예를 들면, 내연 기관 E의 고속 운전 시, 출력 향상을 도모하기 위한 고압축비 상태를 얻기 위해서는, 전자 절환 밸브(45)에 통전해서, 유로(44)를 오일 펌프(46)에 접속시킨다. 이렇게 하면, 오일 펌프(46)의 토출 유압이 유로(44) 및 저유실(41)을 통해서 제1유압실(25) 및 제2유압실(37)에 공급되므로, 우선, 피스톤 외측부 걸림 수단(30)에 있어서, 도 8에 나타내는 바와 같이, 피스톤(38)이 제2유압실(37)의 유압을 받아서 걸림 레버(32)를 작동 스프링(34)이 가하는 힘에 대항해서 후퇴 위치 D로 요동시켜, 긴 아암부(32a)를 피스톤 외측부(5b)의 걸림 홈(31)으로부터 이탈시킨다. 걸림 레버(32)가 걸림 홈(31)으로부터 이탈되면, 피스톤 외측부(5b)의 고압축비 위치 H로의 이동이 허용되므로, 액추에이터(20)에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 작동 플런저(23)가 제1유압실(25)의 유압을 받아서 제1수압편 (14a)을 압압해서, 인상 부재(14)를 비인상 위치 A로부터 인상 위치 B로 회전시킨다. 그 회전에 따른 캠 기구(15)에서는, 제1캠(16) 및 제2캠(17)이 서로 경사면(16a, 17a)을 미끄러지면서 축방향으로 분리되어 가고(도 10B 참조), 인상 부재(14)가 인상 위치에 도달하면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 양(兩) 캠(16, 17)은 서로 평탄한 정상면(16b, 17b)이 맞닿는 곳에 도달하고(도 10C 참조), 피스톤 외측부(5b)를 고압축비 위치 H 까지 밀어 올리게 된다. 이 때, 피스톤 외측부(5b)의 걸림 고리(18)가 피스톤 내측부(5a)의 하단면에 맞닿아서, 피스톤 외측부(5b)의 연소실(4a) 측으로의 그 이상의 이동을 저지하므로, 피스톤 외측부(5b)의 고압축비 위치 H는, 양 캠(16, 17)의 정상면(16b, 17b)이 맞닿은 것과, 걸림 고리(18)가 피스톤 내측부(5a) 하단면에 맞닿은 것에 의해 유지된다. 이렇게 하여, 캠 기구(15)에서의 여유는 없어지고, 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b)는, 압축비를 높이면서 일체로 되어서 실린더 보어(2a) 내를 승강할 수 있다.

그러나, 피스톤 외측부(5b)는, 저압축비 위치 L 및 고압축비 위치 H 사이를 이동할 때, 피스톤 내측부(5a) 및 피스톤 외측부(5b)의 끼워 맞춤면에 형성되어서 서로 미끄럼 운동할 수 있게 걸어 맞추는 스플라인 톱니(11a) 및 스플라인 홈(11b)에 의해, 피스톤 내측부(5a)에 대한 회전이 구속되어 있기 때문에, 연소실(4a)에 대면하는 피스톤 외측부(5b)의 정상면 형상을 연소실(4a)의 형상에 대응시켜서, 피스톤 외측부(5b)의 고압축비 위치 H에서의 압축비를 효과적으로 높일 수 있다. 게다가 피스톤 외측부(5b)의 고압축비 위치 H에서는, 기관의 팽창 행정 시, 피스톤 외측부(5b)가 연소실(4a)로부터 받는 큰 추력은, 제1캠(16) 및 제2캠(17)이 서로 맞닿는 평탄한 정상면(16b, 17b)에 수직으로 작용하므로, 그 추력에 의해 인상 부재(14)가 회전되는 일은 없고, 따라서 제1유압실(25)에 공급되는 유압은, 상기 추력에 저항하는 정도의 고압을 필요로 하지는 않으며, 또한 제1유압실(25)에 다소의 기포가 존재하여도, 피스톤 외측부(5b)를 고압축비 위치 H에 안정적으로 유지할 수 있기 때문에, 지장은 없다.

그런데, 걸림 레버(32)가 걸림 홈(31)으로부터 이탈되면, 다음과 같은 자연 외력이 피스톤 외측부(5b)의 고압축비 위치 H로의 이동을 보조한다. 즉, 기관의 흡기 행정에서 흡기 부압에 의해 피스톤 외측부(5b)가 연소실(4a) 측으로 가까이 끌어 당겨질 때나, 피스톤(5)의 하강 행정에서 피스톤 링(10a∼10c) 및 실린더 보어(2a) 내면 사이에 생기는 마찰 저항에 의해 피스톤 외측부(5b)가 피스톤 내측부(5a)로부터 남겨지게 되었을 때나, 피스톤(5)의 상승 행정의 후반에서 피스톤 내측부(5a)의 감속에 따라 피스톤 외측부(5b)가 그 관성력에 의해 피스톤 내측부(5a)로부터 부상(浮上)하려고 했을 때에, 피스톤 외측부(5b)는 피스톤 내측부(5a)로부터 상승하고, 고압축비 위치 H에 용이하게 도달될 수 있다. 그 결과, 액추에이터(20)의 작동과 함께 피스톤 외측부(5b)의 고압축비 위치 H로의 이동을 신속하게 실행할 수 있어, 응답성의 향상에 기여할 수 있다.

상기한 바와 같이 피스톤 외측부(5b)의 저압축비 위치 L 및 고압축비 위치 H로의 위치 전환에 기여하는 자연 외력 중, 피스톤 링(10a∼10c) 및 실린더 보어(2a) 내면 사이의 마찰 저항과, 피스톤 외측부(5b)의 관성력이 특히 효과적이다. 또한 상기 마찰 저항은 기관 회전수의 변화에 대하여 변화가 비교적 적은 것에 대해서, 피스톤 외측부(5b)의 관성력은 기관 회전수의 상승에 따라서 2차 곡선적으로 증대하는 것이기 때문에, 피스톤 외측부(5b)의 위치 전환에 대하여, 기관의 저속 회전 영역에서는 상기 마찰 저항이 지배적이고, 기관의 고속 회전 영역에서는 피스톤 외측부(5b)의 관성력이 지배적이다.

또한 액추에이터(20)는, 제1유압실(25)의 유압으로 작동되어 인상 부재(14)를 비인상 위치 A로부터 인상 위치 B로 회전시킬 수 있는 작동 플런저(23)와, 제1유압실(25)의 유압 해방 시, 복귀 스프링(27)이 가하는 힘으로 작동되어 인상 부재(14)를 인상 위치 B로부터 비인상 위치 A로 되돌릴 수 있는 복귀 플런저(24)로서 구성되므로, 유압실(25)이 1실(室)로 충분하게 되어, 그 구성의 간소화를 도모할 수 있다.

또한 피스톤 외측부 걸림 수단(30)은, 피스톤 내측부(5a)에 축으로 지지되어서 피스톤 외측부(5b)의 걸림 홈(31)에 걸어 맞추는 작동 위치 C와 걸림 홈(31)으로부터 이탈하는 후퇴 위치 D 사이를 이동하는 걸림 레버(32)와, 이 걸림 레버(32)를 작동 위치 C에 힘을 가하는 작동 스프링(34)과, 제2유압실(37)의 유압으로 작동되어 걸림 레버(32)를 후퇴 위치 D에 작동시키는 피스톤(38)으로 구성되므로, 이 걸림 수단(30)에서도 유압실(37)이 1실(室)로 충분하여, 그 구성의 간소화를 도모할 수 있다.

더욱이 제1 및 제2유압실(25, 37)에는, 공통의 전자 절환 밸브(45)를 통해서 오일 펌프(46) 및 유류조(47)로 절환 가능하게 접속되므로, 공통의 유압을 이용해서 액추에이터(20) 및 피스톤 외측부 걸림 수단(30)을 합리적으로 작동시킬 수 있으며, 유압 회로의 간소화도 도모할 수 있고, 압축비 가변 장치를 염가로 제공할 수 있다.

이어서, 도 11∼도 21C에 나타내는 본 발명의 제2실시예에 대해서 설명한다.

도 11 및 도 12에 있어서, 피스톤(105)은, 피스톤 핀(106)을 통해서 커넥팅 로드(107)의 소단부(107a)에 연결되는 피스톤 내측부(105a)와, 이 피스톤 내측부(105a)의 외주면 및 실린더 보어(102a)의 내주면에 미끄럼 운동을 할 수 있게 끼워 맞추어지고, 정상면을 연소실(104a)에 대면시키는 피스톤 외측부(105b)로 이루어져 있으며, 피스톤 외측부(105b)의 외주에, 실린더 보어(102a)의 내주면에 미끄럼 운동을 할 수 있게 밀접되어 있는 복수의 피스톤 링(110a∼110c)이 장착된다.

또한 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 피스톤 내측부 및 외측부(105a, 105b)의 미끄럼 운동 끼워 맞춤면에는, 피스톤(105)의 축방향으로 연장되어 서로 걸어 맞추는 복수의 스플라인 톱니(111a) 및 스플라인 홈(111b)이 각각 형성되어, 피스톤 내측부 및 외측부(105a, 105b)는, 그 축선 주변으로 상대 회전을 할 수 없게 되어 있다.

도 12 및 도 17에서, 피스톤 내측부(105a)의 상면에는, 그 상면에 일체로 돌출 설치된 추축부(12)에 회전 가능하게 끼워 맞추어지는 원환 형상의 인상 부재(114)가 탑재되고, 이 인상 부재(114)의 상면을 누르고, 그 추축(112)으로부터의 이탈을 저지하는 누름 링(150)이 추축(112)의 상면에 스크루(151)로써 고착된다. 추축부(12)는, 커넥팅 로드(107)의 소단부(107a)를 수용하기 위해 복수(도면에서는 4개)의 블록(112a, 112a)으로 분할되어 있다.

인상 부재(114)는, 그 축선 주변에 설정되는 제1 및 인상 위치 A, B 사이를 회전할 수 있는 것으로, 그 왕복 회전 운동에 따라 피스톤 외측부(105b)를 피스톤 내측부(105a) 부근의 저압축비 위치 L(도 12 및 도 21A 참조)과, 연소실(104a) 부근의 고압축비 위치 H(도 18 및 도 21C 참조)로 번갈아 이동시키는 캠 기구(115)가 인상 부재(114) 및 피스톤 외측부(105b) 사이에 설치된다.

도 21A∼도 21C에 명시하는 바와 같이, 캠 기구(115)는, 인상 부재(114)의 상면에 형성되는 복수의 볼록 형상 제1캠(116)과, 피스톤 외측부(105b)의 정상 벽 하면에 형성되는 복수의 볼록 형상 제2캠(117)으로 이루어져 있으며, 이들 제1캠(116) 및 제2캠(117)은, 인상 부재(114)가 비인상 위치 A에 있을 때에는, 서로 둘레 방향으로 번갈아 늘어서서 피스톤 외측부(105b)의 저압축비 위치 L로의 이행을 허용하도록 되어 있다. 이들 제1캠(116) 및 제2캠(117)의, 인상 부재(114)의 둘레 방향으로 늘어서는 양측면은, 각각의 캠(116, 117)의 밑에서부터 대략 수직으로 올라가는 절벽면(116a, 117a)으로 되어 있어, 양 절벽면(116a, 117a)의 위 가장자리 사이를 접속하는 평탄한 정상면(116b, 117b)은, 인상 부재(114)가 인상 위치 B에 도달했을 때 서로 맞닿아서 피스톤 외측부(105b)를 고압축비 위치 H에 유지하도록 되어 있다. 이렇게, 제1 및 제2캠(116, 117)의 양측면을 절벽면(116a, 117a)으로 함으로써, 둘레 방향에 배열된 각각의 캠(116, 117)의 인접 간격을 좁게 할 수가 있고, 또한 각각의 캠(116, 117)의 정상면(116b, 117b)의 총 합계 면적을 상기 제1실시예의 경우보다도, 대폭적으로 크게 설정할 수 있다.

피스톤 외측부(105b)가 고압축비 위치 H에 도달했을 때는, 피스톤 외측부(105b)가 고압축비 위치 H를 넘어서 연소실(104a) 측으로 이동하는 것을 저지하기 위한 규제 수단으로서, 피스톤 내측부(105a)의 하단면에 맞닿는 걸림 고리(118)가 피스톤 외측부(105b)의 하단부 내주면에 걸리게 된다.

도 12, 도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 피스톤 내측부(105a) 및 인상 부재(114) 사이에는, 인상 부재(114)를 제1 및 인상 위치 A, B에 회전시키는 액추에이터(120)가 복수 조, 도시한 예에서는 2조 설치된다. 액추에이터(120)를 2조 설치한 경우의 구조에 대해서 이하에서 설명한다.

피스톤 내측부(105a)에는, 피스톤 핀(106)을 사이에 두고 그것과 평행으로 연장되는 1쌍의 밑바닥이 있는 실린더 구멍(121, 121)과, 각각의 실린더 구멍(121, 121)의 중간부의 상벽(上壁)을 관통하는 긴 구멍(154, 154)이 설치되어, 인상 부재(114)의 하면에 일체적으로 돌출되게 설치되고, 그 직경선 상에 늘어서는 1쌍의 수압 핀(114a, 114a)이 이들 긴 구멍(154, 154)을 통해서 실린더 구멍(121, 121)에 면하게 되어 있다. 긴 구멍(154, 154)은, 수압 핀(114a, 114a)이 인상 부재(114)와 함께 비인상 위치 A 및 인상 위치 B 사이를 이동하는 것을 방해하지 않도록 되어 있다.

실린더 구멍(121, 121)에는, 대응하는 수압 핀(114a, 114a)을 사이에 두고 작동 플런저(123, 123)와 밑바닥이 있는 실린더 형상의 복귀 플런저(124, 124)가 미끄럼 운동이 가능하게 끼워져 장치된다. 이 때, 작동 플런저(123, 123) 및 복귀 플런저(124, 124)는, 각각 피스톤(105)의 축선에 대해서 점대칭으로 배치된다.

실린더 구멍(121)의 저부에는, 작동 플런저(23)의, 수압 핀(114a)과 반대측의 단부가 면하는 제1유압실(125)이 구획 형성되어, 그 유압실(125)에 유압을 공급하면, 그 유압을 받아서 작동 플런저(23)가 대응하는 수압 핀(114a)을 통해서 인상 부재(114)를 인상 위치 B로 회전하도록 되어 있다. 제1유압실(125)은, 제1분배 유로(142), 저유실(141)을 통해서 유로(144)(도 11)에 접속되며, 이 유로(144)는 전자 절환 밸브(145)를 통해서 유압원인 오일 펌프(146)와, 유류조(147)로 절환 가능하게 접속된다.

또한 실린더 구멍(121, 121)의 개방단(開放端)에는, 스프링 유지 고리(152, 152)가 걸림 고리(153, 153)에 의해 걸려지고, 이들 스프링 유지 고리(152, 152)와 복귀 플런저(124, 124)의 사이 각각에, 복귀 플런저(124, 124)를 각각 수압 핀(114a, 114a) 측으로 힘을 가하는, 코일 스프링으로 된 복귀 스프링(127, 127)이 압축 설치되어, 이들 복귀 스프링(127, 127)이 가하는 힘에 의해 복귀 플런저(124, 124)는 수압 핀(114a, 114a)을 통해서 인상 부재(114)를 비인상 위치 A로 회전시킬 수 있다.

각각의 작동 플런저(123)는, 그 경량화를 위해서, 컵(cup) 형상의 플런저 본체(123a)와, 이 플런저 본체(123a)의 개방단에 압입, 고착되는 경질(硬質) 자재의 캡(cap)(123b)으로 중공(中空)으로 구성되어 있으며, 그 캡(123b)이 수압 핀(114a)에 맞닿도록 배치된다. 또한 각각의 복귀 플런저(124)도, 그 경량화를 위해서 컵 형상을 이루고 있으며, 그 저벽(底壁)이 수압 핀(114a)에 맞닿도록 배치된다.

각각의 스프링 유지 고리(152)는, 복귀 스프링(127)의 내측에 있어서 복귀 플런저(124) 내에 억지로 들어가는 실린더 형상의 스커트(skirt)부(152a)를 구비하고 있어, 이것에 의해 복귀 스프링(127)의 좌굴(挫屈, buckling)을 막을 수 있다.

인상 부재(114)의 비인상 위치 A는, 각각의 실린더 구멍(121, 121)의 저면에 맞닿은 작동 플런저(123, 123)의 선단에 수압 핀 편(114a, 114a)이 맞닿은 것에 의해 규정되며(도 15 참조), 인상 부재(114)의 인상 위치 B는, 스프링 유지 고리(152)의 스커트부(152a)에 맞닿은 복귀 플런저(24)의 선단에 수압 핀(114a)이 맞닿은 것에 의해 규정된다(도 20 참조). 이렇게 함에 따라, 인상 부재(114)의 비인상 위치 A에서는, 인접하는 제1 및 제2캠(116, 117)의 측면 접촉을 회피하고, 피스톤 외측부(105b)의 고압축비 위치 H로의 원활한 이동이 가능하게 된다.

피스톤 외측부 걸림 수단(130) 등, 그 밖의 구성은, 상기 제1실시예와 마찬가지이므로, 도 11∼도 21C 중, 제1실시예와의 대응 부분에는 제1실시예의 참조 부호의 숫자에 100을 더한 참조 부호를 첨부하고, 그 설명은 생략한다.

이 제2실시예에서는, 피스톤 외측부(105b)의 저압축비 위치 L로부터 고압축비 위치 H로의 이동, 및 고압축비 위치 H로부터 저압축비 위치 L로의 이동은, 피스톤(105)의 왕복 운동 중, 피스톤 내측부 및 외측부(105a, 105b)에, 그것들을 축방향으로 분리, 또는 근접시키려고 작용하는 상기 자연 외력만을 이용하는 것이다(도 21B 참조). 따라서, 액추에이터(120)는, 도 21C에 나타내는 바와 같이, 인상 부재(114)를 단지 비인상 위치 A 및 인상 위치 B 사이에서 이동시키는 출력만을 발휘하면 충분하므로, 액추에이터(120)의 소용량화 및 소형화를 도모할 수 있다.

또한 제1 및 제2캠(116, 117)에 있어서는, 미끄럼 운동 방향으로 늘어서는 양측면을 절벽면(116a, 117a)으로 하는 것이 가능하게 되고, 상기 제1실시예와 같은 경사면(16a, 17a)을 갖지 않는 만큼, 인상 부재(114)의 작동 스트로크 각도를 작게 설정하는 것과, 각각의 캠(116, 117)의 정상면(116b, 117b)을 넓게 형성하는 것이 가능하게 되어, 인상 부재(114)의 응답성을 높이는 동시에, 그 정상면(116b, 117b)에 작용하는 면 압력을 내릴 수 있어서, 그것들의 내구성의 향상도 도모할 수 있다.

또한 도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 인상 부재(114)를 작동시키는 액추에이터(120)는, 복수 조 등간격으로 설치되므로, 인상 부재(114)에 편하중을 부여하는 일이 없고, 이것을 추축(112) 주변에 원활하게 회전시킬 수 있으며, 게다가 복수 조의 액추에이터(120)의 총 합계 출력이 크기 때문에, 각 조의 액추에이터(120)의 소용량화, 나아가서는 소형화를 도모할 수 있다.

또한 각 조의 액추에이터(120)의 구성 요소인 작동 플런저(123) 및 복귀 플런저(124)는, 피스톤 내측부(105a)에 형성되는 공통의 실린더 구멍(121)에 끼워져 장치되므로, 구조가 간단한 동시에, 구멍 가공이 단순해서 비용의 저감에 기여할 수 있다.

또한 액추에이터(120)를 2조로 설치하는 경우에는, 각각의 실린더 구멍(121, 121)이 피스톤 내측부(105a)에 피스톤 핀(106)과 평행으로 형성되므로, 피스톤 핀(106)에 간섭되는 일이 없고, 2조의 액추에이터(120, 120)를 피스톤(105)의 둘레 방향에 등간격으로 설치할 수 있다.

또한 작동 및 복귀 플런저(123, 124)의 축선은, 각각의 수압 핀(114a)의 축선을 가로 지르는, 추축(112)의 반경 선에 대하여 대략 직각으로 교차하도록 배치되므로, 작동 및 복귀 플런저(123, 124)의 압압력(押壓力)을 수압 핀(114)을 통해서 인상 부재(114)에 효율이 좋게 전달할 수 있으며, 액추에이터(120)의 콤팩트화에 기여할 수 있다.

또한 작동 및 복귀 플런저(123, 124)의 각각의 단면(端面)과, 수압 핀(114a)의 실린더 형상 외주면과는 선접촉으로 접촉하므로, 그 접촉 면적은 상기 제1실시예의 경우에 비해서 넓어, 면 압력의 저감을 도모하고, 내구성의 향상에 기여할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈(逸脫)하지 않는 범위에서 여러 가지의 설계 변경이 가능하다. 예를 들면, 전자 절환 밸브(45, 145)의 작동 형태는, 상기 실시예의 경우와 반대이여도 지장은 없다. 즉, 그 절환 밸브(45, 145)의 비통전 상태에서 유로(44, 144)를 오일 펌프(46, 146)에 접속하고, 통전 상태에서 유로(44, 144)를 유류조(47, 147)에 접속할 수도 있다.

Claims (55)

1. 커넥팅 로드(connecting rod)(7, 107)에 피스톤 핀(piston pin)(6, 106)을 통해서 연결되는 피스톤 내측부(5a, 105a)와, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a)의 외주(外周)에 축방향으로만 미끄럼 운동이 가능하게 끼워 맞추어져 외단면(外端面)을 연소실(4a, 104a)에 대면시키면서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a) 부근의 저압축비 위치(L)와 연소실(4a) 부근의 고압축비 위치(H) 사이를 이동할 수 있는 피스톤 외측부(5b, 105b)와, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b; 105a, 105b) 사이에 장치되어서 피스톤 외측부(5b, 105b)의 저압축비 위치(L)로의 이동을 허용하는 비인상 위치(A)와 피스톤 외측부(5b, 105b)를 고압축비 위치(H)에 유지하는 인상 위치(B) 사이를 이동하는 인상 부재(14, 114)와, 상기 인상 부재(14, 114)를 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B)로 번갈아 작동시키는 액추에이터(20, 120)를 포함하며,

   상기 인상 부재(14, 114) 및 액추에이터(20, 120)는, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b; 105a, 105b)의 왕복 운동 중에 이들을 서로 축방향으로 분리시키거나 근접시키도록 작용하는 자연 외력(外力)에 의해 피스톤 외측부(5b, 105b)가 저압축비 위치(L)와 고압축비 위치(H) 사이를 이동하는 것을 허용하도록 구성되며,

   상기 인상 부재(114)는, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(105a, 105b) 사이에서 이들의 축선 주변으로 비인상 위치(A)와 인상 위치(B) 사이를 회전할 수 있도록 장치되고, 상기 인상 부재(114)와 상기 피스톤 내측부 및 외측부(105a, 105b)의 한쪽과의 축방향 대향면에, 각각 볼록 형상으로 형성한 제1캠(116) 및 제2캠(117)을 형성하며, 상기 제1 및 제2캠(116, 117)은, 상기 인상 부재(114)가 인상 위치(B)에 도달했을 때 서로 맞닿는 평탄한 정상면(top face)(116b, 117b)과, 각각의 정상면(116b, 117b)의 둘레 방향 양쪽 가장자리로부터 각각의 캠(116, 117)의 밑으로 대략 수직으로 떨어지는 절벽면(116a, 117a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 인상 부재(14)는, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b) 사이에서 이들의 축선 주변으로 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B) 사이를 회전할 수 있도록 장치되고, 상기 인상 부재(14)와 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b)의 한쪽과의 축방향 대향면에, 각각 볼록 형상으로 형성한 제1캠(16) 및 제2캠(17)을 형성하며, 상기 제1 및 제2캠(16, 17)은, 상기 인상 부재(14)가 비인상 위치(A)로부터 인상 위치(B)로 회전할 때 서로 축방향으로 이반(離反)하도록 미끄러지는 경사면(16a, 17a)과, 상기 인상 부재(14)가 인상 위치(B)에 도달했을 때 서로 맞닿는 평탄한 정상면(16b, 17b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a) 및 피스톤 외측부(5b, 105b) 사이에는, 피스톤 외측부(5b, 105b)가 저압축비 위치(L)에 왔을 때, 피스톤 외측부(5b, 105b)를 피스톤 내측부(5a, 105a)에 대하여 걸리게 하는 피스톤 외측부 걸림 수단(30, 130)을 설치한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a) 및 피스톤 외측부(5b, 105b) 사이에는, 피스톤 외측부(5b, 105b)가 고압축비 위치(H)에 왔을 때, 피스톤 외측부(5b, 105b)의 피스톤 내측부(5a, 105a)에 대한 연소실(4a, 104a) 측으로의 이동을 규제하는 피스톤 외측부 규제 수단(18, 118)을 설치한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터(20, 120)는, 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 상기 인상 부재(14, 114)를 인상 위치(B)로 작동시키는 유압 작동 수단(23, 25; 123, 125)과, 상기 인상 부재(114)를 비인상 위치(A) 측에 힘을 가하는 복귀 스프링(27, 127)으로 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 피스톤 외측부 걸림 수단(30, 130)은, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a)에 지지되어서 상기 피스톤 외측부(5b, 105b) 내주면(內周面)의 걸림 홈(31, 131)에 걸어 맞추는 작동 위치(C)와 상기 걸림 홈(31)으로부터 이탈하는 후퇴 위치(D) 사이를 이동하는 걸림 부재(32, 132)와, 상기 걸림 부재(32, 132)에 작동 위치(C)로 힘을 가하는 작동 스프링(34, 134)과, 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 걸림 부재(32, 132)를 후퇴 위치(D)로 작동시키는 유압 복귀 수단(37, 38)으로 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터(20, 120)는, 상기 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 상기 인상 부재(14, 114)를 인상 위치(B)로 작동시키는 유압 작동 수단(23, 25; 123, 125)과, 상기 인상 부재(14, 114)에 비인상 위치(A) 측으로 힘을 가하는 복귀 스프링(27, 127)으로 구성되고, 또한 상기 피스톤 외측부 걸림 수단(30, 130)은, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a)에 지지되어서 상기 피스톤 외측부(5b, 105b) 내주면의 걸림 홈(31, 131)에 걸어 맞추는 작동 위치(C)와 그 걸림 홈(31, 131)으로부터 이탈하는 후퇴 위치(D)와의 사이를 이동하는 걸림 부재(32, 132)와, 상기 걸림 부재(32, 132)에 작동 위치(C)로 힘을 가하는 작동 스프링(34, 134)과, 상기 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 걸림 부재(32, 132)를 후퇴 위치(D)로 작동시키는 유압 복귀 수단(37, 38; 137, 138)으로 구성되고, 상기 유압 작동 수단(23, 25, 123, 125) 및 유압 복귀 수단(37, 38; 137, 138)에 상기 유압원(46, 146)의 유압을 동시에 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는 상기 인상 부재(114)의 둘레 방향을 따라 복수 조(組)로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 인상 부재(114)의 둘레 방향을 따라 복수 조, 등간격(等間隔)으로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 상기 피스톤 핀(106)을 사이에 두고 2조로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 상기 피스톤 내측부(105a)에서의 상기 인상 부재(114)의 회전 방향에 따른 동일 축선 상에서 각각 미끄럼 운동이 가능하게 배치되어서 상기 인상 부재(114)의 수압부(受壓部)(14a)를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)로서 구성되고, 상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)를 번갈아 작동시킴으로써 상기 인상 부재(114)가 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B)로 번갈아 회전하도록 한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)는, 피스톤 내측부 (105a)에 형성되는 동일한 실린더 구멍(121)에 미끄럼 운동이 가능하게 끼워서 장착하여 상기 수압부(114a)를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 플런저(123) 및 복귀 플런저(124)로서 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 수압부(114a)의 중심을 지나는 상기 인상 부재(114)의 반경 선(線)에 대하여 대략 직각으로 교차하는 동일 축선 상에 상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)를 배치한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
16. 제13항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 인상 부재(114)의 둘레 방향을 따라 복수 조, 등간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
17. 제13항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 상기 피스톤 핀(106)을 사이에 두고 2조로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
18. 커넥팅 로드(connecting rod)(7, 107)에 피스톤 핀(piston pin)(6, 106)을 통해서 연결되는 피스톤 내측부(5a, 105a)와, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a)의 외주(外周)에 축방향으로만 미끄럼 운동이 가능하게 끼워 맞추어져 외단면(外端面)을 연소실(4a, 104a)에 대면시키면서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a) 부근의 저압축비 위치(L)와 연소실(4a) 부근의 고압축비 위치(H) 사이를 이동할 수 있는 피스톤 외측부(5b, 105b)와, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b; 105a, 105b) 사이에 장치되어서 피스톤 외측부(5b, 105b)의 저압축비 위치(L)로의 이동을 허용하는 비인상 위치(A)와 피스톤 외측부(5b, 105b)를 고압축비 위치(H)에 유지하는 인상 위치(B) 사이를 이동하는 인상 부재(14, 114)와, 상기 인상 부재(14, 114)를 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B)에 번갈아 작동시키는 액추에이터(20, 120)를 포함하며,

    상기 액추에이터(120)는, 상기 피스톤 내측부(105a)에서의 상기 인상 부재(114)의 회전 방향에 따른 동일 축선 상에서 각각 미끄럼 운동이 가능하게 배치되어서 상기 인상 부재(114)의 수압부(受壓部)(14a)를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)로서 구성되어, 상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)를 번갈아 작동시킴으로써 상기 인상 부재(114)가 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B)로 번갈아 회전하도록 하고,

    상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)는, 피스톤 내측부(105a)에 형성되는 동일한 실린더 구멍(121)에 미끄럼 운동이 가능하게 끼워서 장착하여 상기 수압부(114a)를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 플런저(123) 및 복귀 플런저(124)로서 구성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
19. 커넥팅 로드(connecting rod)(7, 107)에 피스톤 핀(piston pin)(6, 106)을 통해서 연결되는 피스톤 내측부(5a, 105a)와, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a)의 외주(外周)에 축방향으로만 미끄럼 운동이 가능하게 끼워 맞추어져 외단면(外端面)을 연소실(4a, 104a)에 대면시키면서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a) 부근의 저압축비 위치(L)와 연소실(4a) 부근의 고압축비 위치(H) 사이를 이동할 수 있는 피스톤 외측부(5b, 105b)와, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b; 105a, 105b) 사이에 장치되어서 피스톤 외측부(5b, 105b)의 저압축비 위치(L)로의 이동을 허용하는 비인상 위치(A)와 피스톤 외측부(5b, 105b)를 고압축비 위치(H)에 유지하는 인상 위치(B) 사이를 이동하는 인상 부재(14, 114)와, 상기 인상 부재(14, 114)를 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B)에 번갈아 작동시키는 액추에이터(20, 120)를 포함하며,

    상기 액추에이터(120)는, 상기 피스톤 내측부(105a)에서의 상기 인상 부재(114)의 회전 방향에 따른 동일 축선 상에서 각각 미끄럼 운동이 가능하게 배치되어서 상기 인상 부재(114)의 수압부(受壓部)(14a)를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)로서 구성되어, 상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)를 번갈아 작동시킴으로써 상기 인상 부재(114)가 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B)로 번갈아 회전하도록 하고,

    상기 액추에이터(120)는, 인상 부재(114)의 둘레 방향을 따라 복수 조, 등간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
20. 제18항에 있어서, 상기 인상 부재(14, 114) 및 액추에이터(20, 120)는, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b; 105a, 105b)의 왕복 운동 중에 이들을 서로 축방향으로 분리시키거나 근접시키도록 작용하는 자연 외력(外力)에 의해 피스톤 외측부(5b, 105b)가 저압축비 위치(L)와 고압축비 위치(H) 사이를 이동하는 것을 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
21. 커넥팅 로드(connecting rod)(7, 107)에 피스톤 핀(piston pin)(6, 106)을 통해서 연결되는 피스톤 내측부(5a, 105a)와, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a)의 외주(外周)에 축방향으로만 미끄럼 운동이 가능하게 끼워 맞추어져 외단면(外端面)을 연소실(4a, 104a)에 대면시키면서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a) 부근의 저압축비 위치(L)와 연소실(4a) 부근의 고압축비 위치(H) 사이를 이동할 수 있는 피스톤 외측부(5b, 105b)와, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b; 105a, 105b) 사이에 장치되어서 피스톤 외측부(5b, 105b)의 저압축비 위치(L)로의 이동을 허용하는 비인상 위치(A)와 피스톤 외측부(5b, 105b)를 고압축비 위치(H)에 유지하는 인상 위치(B) 사이를 이동하는 인상 부재(14, 114)와, 상기 인상 부재(14, 114)를 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B)에 번갈아 작동시키는 액추에이터(20, 120)를 포함하며,

    상기 인상 부재(14, 114)와 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b; q105a, 105b)의 한쪽과의 축방향 대향면 사이에 캠 기구(15, 115)를 설치하고, 상기 캠 기구는, 상기 인상 부재(14, 114)에 설치되어 제1돌기 및 제1오목부를 갖는 제1캠 구조체(16, 116)와, 상기 피스톤 내측부 및 외측부의 상기 한쪽에 설치되어 제2돌기 및 제2오목부를 갖는 제2캠 구조체(17, 117)로 구성되고, 상기 제1돌기는 상기 피스톤 내측부 및 외측부의 상기 한쪽(5a, 105a)을 향해서 축방향으로 돌출되어 있고, 상기 제2돌기는 상기 인상 부재(14, 114)를 향해서 축방향으로 돌출되어 있으며,

    상기 비인상 위치(A)에서 상기 제1 및 제2돌기의 정상면(16b, 17b; 116b, 117b)이 각각 상대방 캠 구조체의 오목부의 저면에 축방향으로 맞닿아 있고, 상기 인상 위치(B)에서 상기 제1 및 제2돌기의 정상면이 서로 맞닿는 것에 의해, 내연 기관의 작동 중에 적어도 피스톤 외측부로부터 피스톤 내측부로의 축방향으로 작용하는 하중을 상기 제1 및 제2캠 구조체 사이의 맞닿음에 의해 받아들이는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 인상 부재(14, 114) 및 액추에이터(20, 120)는, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b; 105a, 105b)의 왕복 운동 중에 이들을 서로 축방향으로 분리시키거나 근접시키도록 작용하는 자연 외력(外力)에 의해 피스톤 외측부(5b, 105b)가 저압축비 위치(L)와 고압축비 위치(H) 사이를 이동하는 것을 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
23. 제21항에 있어서, 상기 인상 부재(14)는, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b) 사이에서 이들의 축선 주변으로 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B) 사이를 회전할 수 있도록 장치되고, 상기 제1 및 제2캠 구조체(16, 17)는, 상기 인상 부재(14)가 비인상 위치(A)로부터 인상 위치(B)로 회전할 때 서로 축방향으로 이반(離反)하도록 미끄러지는 경사면(16a, 17a)을 상기 돌기 및 오목부 사이에 연장하여 설치한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
24. 제22항에 있어서, 상기 인상 부재(114)는, 상기 피스톤 내측부 및 외측부 (105a, 105b) 사이에서 이들의 축선 주변으로 비인상 위치(A)와 인상 위치(B) 사이를 회전할 수 있도록 장치되고,

    상기 제1 및 제2캠 구조체(116, 117)는, 각 정상면(116b, 117b)의 둘레 방향 양쪽 가장자리로부터 각 오목부의 저면으로 대략 수직으로 떨어지는 절벽면(116a, 117a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
25. 제21항에 있어서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a) 및 피스톤 외측부(5b, 105b) 사이에는, 피스톤 외측부(5b, 105b)가 저압축비 위치(L)에 왔을 때, 피스톤 외측부(5b, 105b)를 피스톤 내측부(5a, 105a)에 대하여 걸리게 하는 피스톤 외측부 걸림 수단(30, 130)을 설치한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
26. 제21항에 있어서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a) 및 피스톤 외측부(5b, 105b) 사이에는, 피스톤 외측부(5b, 105b)가 고압축비 위치(H)에 왔을 때, 피스톤 외측부(5b, 105b)의 피스톤 내측부(5a, 105a)에 대한 연소실(4a, 104a) 측으로의 이동을 규제하는 피스톤 외측부 규제 수단(18, 118)을 설치한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
27. 제21항에 있어서, 상기 액추에이터(20, 120)는, 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 상기 인상 부재(14, 114)를 인상 위치(B)로 작동시키는 유압 작동 수단(23, 25; 123, 125)과, 상기 인상 부재(114)에 비인상 위치(A) 측으로 힘을 가하는 복귀 스프링(27, 127)으로 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
28. 제21항에 있어서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a)에 지지되어 상기 피스톤 외측부(5b, 105b) 내주면(內周面)의 걸림 홈(31, 131)에 걸어 맞추는 작동 위치(C)와 상기 걸림 홈(31)으로부터 이탈하는 후퇴 위치(D) 사이를 이동하는 걸림 부재(32, 132)와, 상기 걸림 부재(32, 132)에 작동 위치(C)로 힘을 가하는 작동 스프링(34, 134)과, 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 걸림 부재(32, 132)를 후퇴 위치(D)로 작동시키는 유압 복귀 수단(37, 38)으로 이루어지는 피스톤 외측부 걸림 수단(30, 130)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
29. 제21항에 있어서, 상기 액추에이터(20, 120)는, 상기 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 상기 인상 부재(14, 114)를 인상 위치(B)로 작동시키는 유압 작동 수단(23, 25; 123, 125)과, 상기 인상 부재(14, 114)에 비인상 위치(A) 측으로 힘을 가하는 복귀 스프링(27, 127)으로 구성되고,

    상기 피스톤 내측부(5a, 105a)에 지지되어 상기 피스톤 외측부(5b, 105b) 내주면의 걸림 홈(31, 131)에 걸어 맞추는 작동 위치(C)와 상기 걸림 홈(31, 131)으로부터 이탈하는 후퇴 위치(D)와의 사이를 이동하는 걸림 부재(32, 132)와, 상기 걸림 부재(32, 132)에 작동 위치(C)로 힘을 가하는 작동 스프링(34, 134)과, 상기 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 걸림 부재(32, 132)를 후퇴 위치(D)로 작동시키는 유압 복귀 수단(37, 38; 137, 138)으로 이루어지는 피스톤 외측부 걸림 수단(30, 130)을 더 포함하고,

    상기 유압 작동 수단(23, 25, 123, 125) 및 유압 복귀 수단(37, 38; 137, 138)에 상기 유압원(46, 146)의 유압을 동시에 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
30. 제21항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는 상기 인상 부재(114)의 둘레 방향을 따라 복수 조(組) 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
31. 제30항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는 인상 부재(114)의 둘레 방향을 따라 복수 조, 등간격(等間隔)으로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
32. 제30항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 상기 피스톤 핀(106)을 사이에 두고 2조로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
33. 제21항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 상기 피스톤 내측부(105a)에서의 상기 인상 부재(114)의 회전 방향에 따른 동일 축선 상에서 각각 미끄럼 운동이 가능하게 배치되어서 상기 인상 부재(114)의 수압부(14a)를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)로서 구성되고, 상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)를 번갈아 작동시킴으로써 상기 인상 부재(114)를 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B)로 번갈아 회전하도록 한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
34. 제33항에 있어서, 상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)는, 피스톤 내측부 (105a)에 형성되는 동일한 실린더 구멍(121)에 미끄럼 운동이 가능하게 끼워서 장착하여 상기 수압부(114a)를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 플런저(123) 및 복귀 플런저(124)로서 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
35. 제33항에 있어서, 상기 수압부(114a)의 중심을 지나는 상기 인상 부재(114)의 반경 선(線)에 대하여 대략 직각으로 교차하는 동일 축선 상에 상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)를 배치한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
36. 제33항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 인상 부재(114)의 둘레 방향을 따라 복수 조, 등간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
37. 제33항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 상기 피스톤 핀(106)을 사이에 두고 2조로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
38. 제21항에 있어서, 상기 인상 부재(14, 114)를 피스톤 내측부 및 외측부의 다른 쪽(5b, 105b)에 둘레 방향으로 상대적으로 회전 운동 가능하게 설치하고, 상기 캠 기구(15, 115)는 상기 피스톤 내측부 및 외측부의 상기 다른 쪽(5b, 105b)에 대한 인상 부재(14, 114)의 상대적인 회전 운동에 따라 작동하여 피스톤 내측부(5a, 105a)에 대한 피스톤 외측부(5b, 105b)의 축방향의 상대 위치를 변경시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
39. 커넥팅 로드(connecting rod)(7, 107)에 피스톤 핀(piston pin)(6, 106)을 통해서 연결되는 피스톤 내측부(5a, 105a)와, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a)의 외주(外周)에 축방향으로만 미끄럼 운동이 가능하게 끼워 맞추어져 외단면(外端面)을 연소실(4a, 104a)에 대면시키면서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a) 부근의 저압축비 위치(L)와 연소실(4a) 부근의 고압축비 위치(H) 사이를 이동할 수 있는 피스톤 외측부(5b, 105b)와, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b; 105a, 105b) 사이에 장치되어 있는 인상 부재(14, 114)와, 상기 인상 부재(14, 114)를 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B)에 번갈아 작동시키는 액추에이터(20, 120)를 포함하며,

    상기 인상 부재(14, 114)는 상기 피스톤 내측부 및 외측부의 한쪽(5a, 105a)에 설치되어, 상기 피스톤 내측부 및 외측부의 한쪽에 대해 둘레 방향으로 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B) 사이를 회전할 수 있고, 비인상 위치(A)에서는 피스톤 외측부(5b, 105b)의 저압축비 위치(L)로의 이동을 허용하고, 인상 위치(B)에서는 피스톤 외측부(5b, 105b)를 고압축비 위치(H)로 유지하고,

    상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b; 105a, 105b)의 상기 한쪽(5a, 105a)에 대한 상기 인상 부재(14, 114)의 둘레 방향으로의 상대적인 회전 운동에 따라, 상기 피스톤 내측부 및 외측부의 축방향의 상대 위치를 변경시키는 장치(15, 115)를 설치한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
40. 제39항에 있어서, 상기 인상 부재(14, 114) 및 액추에이터(20, 120)는, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b; 105a, 105b)의 왕복 운동 중에, 이들을 서로 축방향으로 분리시키거나 근접시키도록 작용하는 자연 외력(外力)에 의해 피스톤 외측부(5b, 105b)가 저압축비 위치(L)와 고압축비 위치(H) 사이를 이동하는 것을 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
41. 제39항에 있어서, 피스톤 내측부 및 외측부의 축방향의 상대 위치를 변경하는 상기 장치(15)는, 상기 인상 부재(14)와, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(5a, 5b)의 다른 쪽과의 축방향 대향면에 각각 볼록 형상으로 형성된 제1캠(16) 및 제2캠(17)을 포함하고,

    상기 제1 및 제2캠(16, 17)은, 상기 인상 부재(14)가 비인상 위치(A)로부터 인상 위치(B)로 회전할 때 서로 축방향으로 이반(離反)하도록 미끄러지는 경사면(16a, 17a)과, 상기 인상 부재(14)가 인상 위치(B)에 도달했을 때 서로 맞닿는 평탄한 정상면(16b, 17b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
42. 제40항에 있어서, 피스톤 내측부 및 외측부의 축방향의 상대 위치를 변경하는 상기 장치(115)는, 상기 인상 부재(114)와, 상기 피스톤 내측부 및 외측부(105a, 105b)의 다른 쪽과의 축방향 대향면에 각각 볼록 형상으로 형성된 제1캠(116) 및 제2캠(117)을 포함하고,

    상기 제1 및 제2캠(116, 117)은, 상기 인상 부재(114)가 상기 인상 위치(B)에 도달했을 때 서로 맞닿는 평탄한 정상면(116b, 117b)과, 각 정상면(116b, 117b)의 둘레 방향 양쪽 가장자리로부터 각 캠(116, 117)의 밑으로 대략 수직으로 떨어지는 절벽면(116a, 117a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
43. 제39항에 있어서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a) 및 피스톤 외측부(5b, 105b) 사이에는, 피스톤 외측부(5b, 105b)가 저압축비 위치(L)에 왔을 때, 피스톤 외측부(5b, 105b)를 피스톤 내측부(5a, 105a)에 대하여 걸리게 하는 피스톤 외측부 걸림 수단(30, 130)을 설치한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
44. 제39항에 있어서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a) 및 피스톤 외측부(5b, 105b) 사이에는, 피스톤 외측부(5b, 105b)가 고압축비 위치(H)에 왔을 때, 피스톤 외측부(5b, 105b)의 피스톤 내측부(5a, 105a)에 대한 연소실(4a, 104a) 측으로의 이동을 규제하는 피스톤 외측부 규제 수단(18, 118)을 설치한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
45. 제39항에 있어서, 상기 액추에이터(20, 120)는, 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 상기 인상 부재(14, 114)를 인상 위치(B)로 작동시키는 유압 작동 수단(23, 25; 123, 125)과, 상기 인상 부재(114)에 비인상 위치(A) 측으로 힘을 가하는 복귀 스프링(27, 127)으로 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
46. 제39항에 있어서, 상기 피스톤 내측부(5a, 105a)에 지지되어 상기 피스톤 외측부(5b, 105b) 내주면(內周面)의 걸림 홈(31, 131)에 걸어 맞추는 작동 위치(C)와 상기 걸림 홈(31)으로부터 이탈하는 후퇴 위치(D) 사이를 이동하는 걸림 부재(32, 132)와, 상기 걸림 부재(32, 132)에 작동 위치(C)로 힘을 가하는 작동 스프링(34, 134)과, 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 걸림 부재(32, 132)를 후퇴 위치(D)로 작동시키는 유압 복귀 수단(37, 38)으로 이루어지는 피스톤 외측부 걸림 수단(30, 130)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
47. 제39항에 있어서, 상기 액추에이터(20, 120)는, 상기 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 상기 인상 부재(14, 114)를 인상 위치(B)로 작동시키는 유압 작동 수단(23, 25; 123, 125)과, 상기 인상 부재(14, 114)에 비인상 위치(A) 측으로 힘을 가하는 복귀 스프링(27, 127)으로 구성되고,

    상기 피스톤 내측부(5a, 105a)에 지지되어 상기 피스톤 외측부(5b, 105b) 내주면의 걸림 홈(31, 131)에 걸어 맞추는 작동 위치(C)와 상기 걸림 홈(31, 131)으로부터 이탈하는 후퇴 위치(D)와의 사이를 이동하는 걸림 부재(32, 132)와, 상기 걸림 부재(32, 132)에 작동 위치(C)로 힘을 가하는 작동 스프링(34, 134)과, 상기 유압원(46, 146)의 유압에 의해 작동해서 걸림 부재(32, 132)를 후퇴 위치(D)로 작동시키는 유압 복귀 수단(37, 38; 137, 138)으로 이루어지는 피스톤 외측부 걸림 수단(30, 130)을 더 포함하고,

    상기 유압 작동 수단(23, 25, 123, 125) 및 유압 복귀 수단(37, 38; 137, 138)에 상기 유압원(46, 146)의 유압을 동시에 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
48. 제39항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는 상기 인상 부재(114)의 둘레 방향을 따라 복수 조(組) 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
49. 제48항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는 인상 부재(114)의 둘레 방향을 따라 복수 조, 등간격(等間隔)으로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
50. 제48항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 상기 피스톤 핀(106)을 사이에 두고 2조로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
51. 제39항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 상기 피스톤 내측부(105a)에서의 상기 인상 부재(114)의 회전 방향에 따른 동일 축선 상에서 각각 미끄럼 운동이 가능하게 배치되어서 상기 인상 부재(114)의 수압부(14a)를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)로서 구성되고, 상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)를 번갈아 작동시킴으로써 상기 인상 부재(114)를 비인상 위치(A) 및 인상 위치(B)로 번갈아 회전하도록 한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
52. 제51항에 있어서, 상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)는, 피스톤 내측부 (105a)에 형성되는 동일한 실린더 구멍(121)에 미끄럼 운동이 가능하게 끼워서 장착하여 상기 수압부(114a)를 사이에 두고 서로 대향하는 작동 플런저(123) 및 복귀 플런저(124)로서 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
53. 제51항에 있어서, 상기 수압부(114a)의 중심을 지나는 상기 인상 부재(114)의 반경 선(線)에 대하여 대략 직각으로 교차하는 동일 축선 상에 상기 작동 부재(123) 및 복귀 부재(124)를 배치한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
54. 제51항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 인상 부재(114)의 둘레 방향을 따라 복수 조, 등간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.
55. 제51항에 있어서, 상기 액추에이터(120)는, 상기 피스톤 핀(106)을 사이에 두고 2조로 배치된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 압축비 가변 장치.

Images