WO2010146721A1 - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a variable compression ratio internal combustion engine.
- Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-075602 discloses a variable compression ratio internal combustion engine capable of changing the mechanical compression ratio in the combustion chamber.
- An internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-075602 generally includes a cylinder block, a cylinder head attached to the upper part of the cylinder block, and a crankcase attached to the lower part of the cylinder block. The cylinder block and the cylinder head are attached to be movable relative to the crankcase. The mechanical compression ratio in the combustion chamber is changed by moving the cylinder block and the cylinder head relative to the crankcase.
- the internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-075602 includes a shaft having a cam that reciprocates an intake valve (hereinafter also referred to as “intake valve camshaft”) and a cam that reciprocates an exhaust valve. And a shaft (hereinafter also referred to as “exhaust valve camshaft”). Gears (hereinafter also referred to as “intake valve side gear” and “exhaust valve side gear”) are attached to these shafts. A gear (hereinafter referred to as “crankshaft gear”) is also attached to the crankshaft, and a gear (hereinafter referred to as “transmission gear”) is engaged with the crankshaft gear.
- a chain belt is wound around the intake valve side gear, the exhaust valve side gear, and the transmission gear.
- the rotation of the crankshaft is transmitted from the crankshaft gear to the transmission gear, and the rotation transmitted to the transmission gear via the chain belt is the intake valve side gear.
- the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft are rotated, and the intake valve and the exhaust valve are reciprocated.
- the mechanical compression ratio in the combustion chamber is changed by moving the cylinder block and the cylinder head relative to the crankcase.
- the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft are attached to a cylinder head, and the crankshaft is attached to a crankcase. Therefore, when the cylinder block and the cylinder head are moved relative to the crankcase, the relative positional relationship between the intake valve camshaft and the crankshaft and the relative positional relationship between the exhaust valve camshaft and the crankshaft are change. On the other hand, when the cylinder block and the cylinder head are moved relative to the crankcase, the transmission gear also cranks as the intake valve side gear and the exhaust valve side gear move relative to the crankcase. It moves relative to the case, so that the relative positional relationship among the intake valve side gear, the exhaust valve side gear, and the transmission gear is maintained.
- the transmission gear moves relative to the crankshaft gear in the circumferential direction of the crankshaft gear.
- the intake valve side gear and the exhaust that are moved relative to the crankcase.
- the transmission gear as well as the valve-side gear can be moved relative to the crankcase while meshing with the crankshaft gear.
- the rotation phase of the transmission gear changes by the amount that the transmission gear moves relative to the crankshaft gear in the circumferential direction of the crankshaft gear. For this reason, the rotation phases of the intake valve side gear and the exhaust valve side gear also change, and as a result, the opening / closing valve timings of the intake valve and exhaust valve also change.
- the internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-075602 employs a mechanism (hereinafter referred to as “open / close valve timing change mechanism”) that can change the open / close valve timing of the intake valve and the exhaust valve regardless of the rotational phase of the transmission gear.
- an object of the present invention is to crank the cylinder block and the cylinder head in a variable compression ratio internal combustion engine capable of changing the mechanical compression ratio in the combustion chamber by moving the cylinder block and the cylinder head relative to the crankcase.
- An object of the present invention is to provide a variable compression ratio internal combustion engine in which the on-off valve timing of the intake valve and the exhaust valve does not change when moved relative to the case.
- this object of the present invention is broadly composed of at least two block parts movably connected to each other, and by moving one block part relative to the other block part, the combustion chamber Variable compression ratio in which the mechanical compression ratio can be changed in an internal combustion engine, when one block part is moved relative to the other block part, the on-off valve timing of the intake valve and the exhaust valve does not change It is to provide a specific internal combustion engine. Further, in the internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-075602, when the cylinder block and the cylinder head are moved relative to the crankcase, there is a gap between the center axis of the transmission gear and the center axis of the crankshaft gear. The distance will change.
- another object of the present invention is to provide a cylinder block and a cylinder head in a variable compression ratio internal combustion engine capable of changing the mechanical compression ratio in the combustion chamber by moving the cylinder block and the cylinder head relative to the crankcase. It is an object of the present invention to provide a variable compression ratio internal combustion engine that does not cause or at least has a low possibility of causing noise or vibration when the engine is moved relative to the crankcase.
- the further object of the invention is broadly composed of at least two block parts movably connected to each other, one block part relative to the other block part. That can change the mechanical compression ratio in the combustion chamber by moving to one of the factors that cause noise and vibration when moving one block part relative to the other block part in an internal combustion engine with variable compression ratio It is an object of the present invention to provide a variable compression ratio internal combustion engine that does not cause or at least has a low possibility of causing occurrence.
- the mechanical compression ratio in the combustion chamber is changed by moving at least two block parts connected to each other so as to be movable relative to each other and moving one block part relative to the other block part.
- a variable compression ratio internal combustion engine having a camshaft having a cam for driving an intake valve or an exhaust valve disposed in one block portion, a crankshaft disposed in the other block portion, and a crankshaft And an input gear for inputting the rotation output from the output gear to the camshaft, and the one block portion is moved relative to the other block portion. So that the input gear moves relative to the output gear following the movement of the one block portion.
- a rotation transmission shaft that transmits rotation output from the output gear to the input gear is provided, and the rotation transmission shaft has a crankshaft side gear that is meshed with the output gear at one end thereof.
- the rotation transmission shaft has a camshaft side gear meshed with the input gear at the other end, and the rotation of the crankshaft causes the rotation transmission shaft to rotate about its axis.
- the camshaft side gear and the input gear are meshed so that the crankshaft side gear meshes with the crankshaft side gear and the camshaft rotates about its axis by the rotation of the rotation transmission shaft. Is moved relative to the other block part.
- the one block portion is the other block portion so that the meshing between the input gear and the camshaft side gear or the meshing between the output gear and the crankshaft side gear is maintained.
- the input gear and the rotation transmission shaft are configured to be slidable with respect to each other or the output gear and the rotation transmission shaft are configured to be slidable with respect to each other.
- the input gear moves in the direction in which one block portion moves relative to the other block portion.
- the output gear and the rotation transmission shaft moves relative to each other or by sliding the output gear and the rotation transmission shaft relative to each other Engagement with the gears is maintained.
- one block portion is relatively relative to the other block portion.
- the relationship between the rotational phase of the crankshaft and the rotational phase of the camshaft does not change and is constant.
- the rotational phase of the camshaft is adjusted with the movement of the one block portion. There is no need to adjust.
- the one block part moves relative to the other block part.
- one block portion is relatively relative to the other block portion. Even when moved, a change in backlash between the input gear and the camshaft side gear or a change in backlash between the output gear and the crankshaft side gear is prevented or suppressed.
- a change in backlash that causes noise and vibration is prevented. Or since it is suppressed, generation
- the meshing between the input gear and the camshaft side gear is performed.
- the input gear and the camshaft side gear are configured to be slidable relative to each other in a direction in which the one block portion moves relative to the other block portion so as to be maintained.
- a configuration is adopted in which the input gear and the camshaft side gear are relatively slid as means for relatively sliding the input gear and the rotation transmission shaft. If the configuration in which the input gear and the camshaft side gear are slid relative to each other in this way is adopted, one block portion is relative to the other block portion without complicating the configuration of the rotation transmission shaft.
- the camshaft side gear is a spur gear.
- a spur gear is employed as the camshaft side gear.
- At least one of the input gear and the camshaft side gear is attached toward the other so that the input gear and the camshaft side gear are pressed toward each other. It is energized.
- the input gear and the camshaft side gear that slide relative to each other when the one block portion is moved relative to the other block portion are pressed toward each other.
- the input gear and the camshaft side gear are pressed toward each other, the input gear and the camshaft regardless of the relative positional relationship between the input gear and the camshaft side gear. Engagement with the side gear is reliably maintained. For this reason, even when one block part is moved relative to the other block part, the backlash change between the input gear and the camshaft side gear is more reliably prevented or suppressed. Is done. That is, according to the fourth aspect of the invention, even when one block portion is moved relative to the other block portion, backlash changes that cause noise and vibration are more reliable. Therefore, the generation of noise and vibration due to the change in backlash is more reliably prevented or suppressed.
- the rotation transmission shaft is supported by the block member at a position as close as possible to the camshaft side gear.
- the distance between the rotation transmission shaft support position and the camshaft side gear is made as short as possible. ing.
- the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the camshaft side gear affects the meshing state between the camshaft side gear and the input gear. The longer this distance, the more the rotation transmission shaft uses the support position as a fulcrum. When the rotation transmission shaft vibrates easily, the meshing state between the camshaft side gear and the input gear becomes poor.
- the poor meshing state between the camshaft side gear and the input gear becomes a factor that generates noise and vibration.
- the rotation transmission shaft is difficult to vibrate with the support position as a fulcrum. Therefore, the meshing state between the camshaft side gear and the input gear is well maintained. For this reason, generation
- the output gear and the camshaft side gear are slidable relative to each other in a direction in which the one block portion moves relative to the other block portion so that the engagement with the gear is maintained. It is configured.
- a configuration is adopted in which the output gear and the crankshaft side gear are relatively slid as means for relatively sliding the output gear and the rotation transmission shaft.
- the crankshaft side gear is a spur gear.
- a spur gear is employed as the crankshaft side gear. If a configuration in which the output gear and the spur gear are slid relative to each other in this way is adopted, one block portion is relatively relative to the other block portion without complicating the configuration of the crankshaft side gear. The relationship between the rotational phase of the crankshaft and the rotational phase of the camshaft is maintained constant before and after the movement.
- at least one of the output gear and the crankshaft side gear is attached toward the other so that the output gear and the crankshaft side gear are pressed toward each other. It is energized.
- the output gear and the crankshaft side gear that slide relative to each other when the one block portion is moved relative to the other block portion are pressed toward each other.
- the meshing between the output gear and the crankshaft side gear may not be maintained well depending on the relative positional relationship between the output gear and the crankshaft side gear.
- the output gear and the crankshaft side gear are pressed toward each other as in the eighth invention, the output gear and the crankshaft are independent of the relative positional relationship between the output gear and the crankshaft side gear. Engagement with the side gear is reliably maintained.
- the rotation transmission shaft is supported by the block member at a position as close as possible to the crankshaft side gear.
- the distance between the rotation transmission shaft support position and the crankshaft side gear is made as short as possible. ing.
- the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the crankshaft side gear affects the meshing state between the crankshaft side gear and the output gear. The longer this distance, the more the rotation transmission shaft uses the support position as a fulcrum. If the rotation transmission shaft vibrates easily, the meshing state between the crankshaft side gear and the output gear becomes poor. Further, the poor meshing state between the crankshaft side gear and the output gear causes noise and vibration.
- the rotation transmission shaft since the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the crankshaft side gear is made as short as possible, the rotation transmission shaft is difficult to vibrate using the support position as a fulcrum. Therefore, the meshing state between the crankshaft side gear and the output gear is maintained well. For this reason, generation
- the rotation transmission shaft includes at least two shaft portions, and the one block portion is relative to the other block portion.
- the one block portion is arranged to maintain the meshing between the input gear and the camshaft side gear or the meshing between the output gear and the crankshaft side gear when the gear is moved.
- the shaft portions are slidably connected to each other in a direction that moves relative to the other block portion. According to the tenth invention, when one block part is moved relative to the other block part, the input gear moves in the direction in which one block part moves relative to the other block part.
- the rotation transmission shaft is composed of at least two shaft portions, and the one block portion is moved relative to the other block portion. The one block portion with respect to the other block portion so that the engagement between the input gear and the camshaft side gear or the engagement between the output gear and the crankshaft side gear is maintained.
- the shaft portions are slidably connected to each other in a relatively moving direction. According to the eleventh aspect, a configuration is adopted in which the shaft portions are slid relative to each other as means for relatively sliding the input gear and the rotation transmission shaft.
- the camshaft side gear or the crankshaft side gear is a bevel gear.
- the bevel gear is adopted as the camshaft side gear or the crankshaft side gear.
- the contact between the camshaft side gear and the input gear or the contact between the crankshaft side gear and the output gear is a line contact. Therefore, the backlash associated with the meshing between the input gear and the camshaft side gear or the meshing between the output gear and the crankshaft side gear is small. Therefore, the poor meshing state between the input gear and the camshaft side gear or the poor meshing state between the output gear and the crankshaft side gear is prevented or suppressed, resulting in this poor meshing state. Generation of noise and vibration is prevented or suppressed.
- the shaft portions overlap with each other so that the portions overlapping with each other can slide relative to each other by a ball spline. It is supported.
- a ball spline is employed as means for connecting the shaft portions so as to be relatively slidable. Therefore, when one block portion is moved relative to the other block portion, the shaft portions can easily slide relative to each other following the movement of the one block portion. Therefore, when one block part is moved relative to the other block part, the meshing between the input gear and the camshaft side gear or the meshing between the output gear and the crankshaft side gear is performed. More reliably maintained.
- the rotation transmission shaft is supported by the support member on the block portion at a position as close as possible to the camshaft side gear or the crankshaft side gear. Has been.
- the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the camshaft side gear or The distance between the support position of the rotation transmission shaft and the crankshaft side gear is made as short as possible.
- the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the camshaft side gear or the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the crankshaft side gear is the meshing state or crank between the camshaft side gear and the input gear.
- the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the camshaft side gear or the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the crankshaft side gear is made as short as possible.
- the block portion is supported by the support member so that each shaft portion can rotate around its own axis at positions on both sides of the nested overlapping portion. It is supported by.
- each shaft portion is supported by the block portion by the support member. For this reason, since the vibration of the shaft portion, that is, the vibration of the rotation transmission shaft is prevented or suppressed, the engagement state between the camshaft side gear and the input gear or the engagement between the crankshaft side gear and the output gear The state is maintained well. For this reason, generation
- the portion overlapping in a nested manner is supported by the block portion by a support member so as to be rotatable around the axis of the portion.
- the shaft portion is supported by the block portion in the portion overlapping in a nested manner, the backlash between the shaft portions is minimized. Therefore, when one block part is moved relative to the other block part, the shaft parts slide relatively well. For this reason, the meshing between the input gear and the camshaft side gear or the meshing between the output gear and the crankshaft side gear is more reliably maintained.
- the portion overlapping in a nested manner is supported by the support member on the block portion at a position as close as possible to the camshaft side gear or the crankshaft side gear. Yes. According to the seventeenth aspect of the invention, since the overlapping portion is supported at a position as close as possible to the camshaft side gear or the crankshaft side gear, the support position of the rotation transmission shaft and the camshaft side gear or crankshaft are supported.
- the distance between the side gears is made as short as possible.
- the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the camshaft side gear or the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the crankshaft side gear is the meshing state or crank between the camshaft side gear and the input gear. This affects the meshing state between the shaft side gear and the output gear, and the longer this distance, the easier it is for the rotation transmission shaft to vibrate with its supporting position as a fulcrum, and when the rotation transmission shaft vibrates, the camshaft side gear and the input gear Or the meshing state between the crankshaft side gear and the output gear becomes poor.
- the poor meshing state between the camshaft side gear and the input gear or the poor meshing state between the crankshaft side gear and the output gear causes noise and vibration.
- the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the camshaft side gear or the distance between the support position of the rotation transmission shaft and the crankshaft side gear is made as short as possible. Therefore, it is difficult for the rotation transmission shaft to vibrate with the supporting position as a fulcrum, and therefore the meshing state between the camshaft side gear and the input gear or the meshing state between the crankshaft side gear and the output gear is well maintained. Is done. For this reason, generation
- FIG. 1 is an overall view of a variable compression ratio internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a view showing a support member that supports the rotation transmission shaft in the first embodiment, (A) is a longitudinal sectional view of the support member, and (B) is along the line BB of (A).
- FIG. FIG. 3A is a front view showing the intermediate gear and the camshaft side gear of the first embodiment, and FIG. 3B is a side view seen from line BB in FIG.
- FIG. 4 is a view similar to FIG. 1, in which (A) shows a state when the cylinder block and the cylinder head are closest to the crankcase, and (B) shows a state where the cylinder block and the cylinder head are in the crankcase.
- FIG. 5 is a view similar to FIG. 3A, in which FIG. 5A shows a state when the cylinder block and the cylinder head are closest to the crankcase, and FIG. 5B shows the cylinder block and the cylinder head. Shows a state when is at the farthest position from the crankcase.
- FIG. 6 is a view similar to FIG. 3B and shows the intermediate gear and the camshaft side gear of the second embodiment.
- FIG. 7A is a front view showing the intermediate gear and the camshaft side gear of the third embodiment, and FIG. 7B is a partial sectional view of the camshaft side gear of the third embodiment.
- FIG. 8 is a view similar to FIG. 7A, in which FIG.
- FIG. 8A shows a state when the cylinder block and the cylinder head are closest to the crankcase
- FIG. 8B shows the cylinder block and the cylinder head. Shows a state when is at the farthest position from the crankcase.
- FIG. 9 is a front view showing the configuration of the camshaft side gear and related portions of the fourth embodiment.
- FIG. 10 is a front view showing the configuration of the camshaft side gear and related parts of the fifth embodiment.
- FIG. 11 is a front view showing the configuration of the camshaft side gear and related portions of the sixth embodiment.
- FIG. 12 is a cross-sectional view showing the rotation transmission shaft of the seventh embodiment, and (A) shows the state of the rotation transmission shaft when the cylinder block and the cylinder head are closest to the crankcase. B) shows the state of the rotation transmission shaft when the cylinder block and the cylinder head are located farthest from the crankcase.
- FIG. 1 shows one embodiment of a variable compression ratio internal combustion engine of the present invention (hereinafter also referred to as “first embodiment”).
- reference numeral 1 denotes an internal combustion engine.
- the internal combustion engine 1 includes a cylinder block 2, a crankcase 22, a cylinder head 3, a crankshaft 4, a rotation transmission shaft 5, an intake valve camshaft 6, and an exhaust valve camshaft 7.
- the cylinder head 3 is fixed to the upper part of the cylinder block 2.
- the crankcase 22 is attached to the lower part of the cylinder block 2.
- the cylinder block 2 is attached to the crankcase 22 so as to be movable relative to the crankcase 22 in a reciprocating direction A of a piston (not shown) that reciprocates in a combustion chamber (not shown). .
- an eccentric shaft 23 is disposed between the cylinder block 2 and the crankcase 22.
- the eccentric shaft 23 is rotatable with respect to the main shaft 24, a cylindrical cam 25 attached to the main shaft 24 so as not to rotate with respect to the main shaft 24, a sub shaft 26, and the sub shaft 26.
- a cylindrical cam 27 attached to the sub shaft 26.
- the cam 25 is attached to the main shaft 24 such that its center axis coincides with the center axis of the main shaft 24.
- the cam 27 is attached to the sub-shaft 26 such that the center axis thereof is deviated from the center axis of the sub-shaft 26. Further, the center axis of the main shaft 24 and the center axis of the sub shaft 26 are shifted from each other. Further, the central axes of the cams 25 and 27 are also shifted from each other. Further, the sub shaft 26 is fitted into a cylindrical cavity formed in the main shaft 24 so as to be rotatable with respect to the main shaft 24. A cam 25 attached to the main shaft 24 is inserted into a cylindrical cavity formed in the cylinder block 2 so as to be rotatable with respect to the cylinder block 2.
- the cam 27 attached to the subshaft 26 is rotatably fitted to the crankcase 22 in a cylindrical cavity formed in the crankcase 22.
- the cam 25 attached to the main shaft 24 is provided. Can be rotated in the same direction.
- the sub shaft 26 moves in the main shaft 24 so as to approach the main body of the crankcase 22 as the main shaft 24 rotates.
- the cam 27 attached to the subshaft 26 is rotated in the direction indicated by the chain arrow in FIG.
- the intake valve camshaft 6 includes a cam (not shown) that opens and closes an intake valve (not shown), and is disposed on the cylinder head 3 so as to be rotatable about its axis. When the intake valve camshaft 6 is rotated, the intake valve is driven to open and close by a cam provided there.
- a spur gear (hereinafter referred to as “intake valve camshaft gear”) 12 having teeth on the peripheral surface at one end of the intake valve camshaft 6 has a central axis coincident with the axis of the intake valve camshaft 6. It is attached.
- the exhaust valve camshaft 7 is provided with a cam (not shown) that opens and closes an exhaust valve (not shown), and is arranged on the cylinder head 3 so as to be rotatable around its axis. When the exhaust valve camshaft 7 is rotated, the exhaust valve is driven to open and close by a cam provided there.
- the exhaust valve camshaft 7 on the same side as the intake valve camshaft gear 12 has a gear 13 (hereinafter referred to as “exhaust valve camshaft gear”) having teeth on its peripheral surface at its one end. It is attached so as to coincide with the axis of the shaft 7. Further, a face gear (hereinafter referred to as “intermediate gear”) 11 is attached to the cylinder head 3 so as to be rotatable around its central axis. A chain belt 14 is wound around the intermediate gear 11, the intake valve camshaft gear 12, and the exhaust valve camshaft gear 13. Therefore, when the intermediate gear 11 is rotated, the intake valve camshaft gear 12 and the exhaust valve camshaft gear 13 are rotated via the chain belt 14.
- crankshaft gear 8 is attached to one end of the crankshaft 4 so that the center axis thereof coincides with the axis of the crankshaft 4. Therefore, when the crankshaft 4 rotates, the crankshaft gear 8 rotates about its central axis.
- the rotation transmission shaft 5 is a shaft that transmits the rotation of the crankshaft 4 to the intake valve camshaft 6 and the exhaust valve camshaft 7.
- a spur gear (hereinafter referred to as “crankshaft side gear”) 9 having teeth on its peripheral surface is attached to the end of the rotation transmission shaft 5 on the crankshaft 4 side.
- the crankshaft side gear 9 is attached to the rotation transmission shaft 5 so that the center axis thereof coincides with the axis of the rotation transmission shaft 5.
- the crankshaft side gear 9 is meshed with the crankshaft gear 8. Therefore, the crankshaft side gear 9 is rotated around its central axis by the rotation of the crankshaft gear 8.
- crankshaft side gear a spur gear (hereinafter referred to as “camshaft side gear”) having teeth on the peripheral surface at the end of the rotation transmission shaft 5 on the intake valve camshaft 6 and exhaust valve camshaft 7 side away from the crankshaft 4 10 is attached.
- the camshaft side gear 10 is attached to the rotation transmission shaft 5 so that the center axis thereof coincides with the axis of the rotation transmission shaft 5.
- the camshaft side gear 10 is meshed with the intermediate gear 11. Therefore, the intermediate gear 11 is rotated around its central axis by the rotation of the rotation transmission shaft 5.
- the rotation transmission shaft 5 is a straight shaft extending in the direction in which the cylinder block 2 and the cylinder head 3 move relative to the crankcase 22, that is, in the reciprocating direction of the piston in the combustion chamber. Is arranged.
- the rotation transmission shaft 5 is supported by the crankcase 22 so as to be rotatable by a support member 15 at a position relatively close to the crankshaft 4.
- the rotation transmission shaft 5 is rotatably supported by the cylinder block 2 by a support member 16 at a position relatively close to the intermediate gear 11.
- the support member 15 supports the rotation transmission shaft 5 by a ball bearing 17 so as to be rotatable about its axis.
- the support member 15 has an oil passage 18 through which lubricating oil for lubricating the ball bearing 17 is passed.
- the other support member 16 has the same configuration as that of the support member 15.
- the camshaft side gear 10 attached to the rotation transmission shaft 5 is meshed with the lower portion of the intermediate gear 11.
- the intermediate gear 11 is rotated in the direction of the arrow C2.
- the intermediate gear 11 is attached to the shaft 20 by a bolt 19.
- the shaft 20 is attached to the cylinder head 3 so as to be rotatable around the axis.
- the intermediate gear 11 is provided with a spring 21 between the surface opposite to the camshaft side gear 10 and the wall surface of the cylinder head 3. The intermediate gear 11 is biased by the spring 21 so as to be pressed against the camshaft side gear 10.
- the cylinder block 2 is attached to the crankcase 22 so as to be movable relative to the crankcase 22 in the reciprocating direction of the piston that reciprocates in the combustion chamber.
- 4A and 5A showing the state when the cylinder block 2 is closest to the crankcase 22, and when the cylinder block 2 is farthest from the crankcase 22.
- FIGS. 4B and 5B showing the state, the cylinder block 2 is attached to the crankcase 22 between the position of FIG. 4A and the position of FIG. It is relatively movable with respect to it.
- the cylinder block 2 is moved from the position of FIG. 4A to the position of FIG. 4B, the cylinder block 2 is moved by the distance D with respect to the crankcase 22. .
- the stroke length of the piston in the combustion chamber in the state of FIG. 4B is longer by the distance D than the stroke length of the piston in the combustion chamber in the state of FIG.
- the mechanical compression ratio in the combustion chamber in the state of FIG. 4B is smaller than the mechanical compression ratio in the combustion chamber in the state of FIG.
- the stroke length of the piston in the combustion chamber in the state of FIG. 4A is shorter than the stroke length of the piston in the combustion chamber in the state of FIG.
- the intermediate gear 11 is moved in a direction away from the camshaft side gear 10 following the movement of the cylinder head 3. At this time, the intermediate gear 11 can maintain a state of being engaged with the camshaft side gear 10. That is, in the first embodiment, even when the intermediate gear 11 is moved to the position shown in FIG. 4B following the movement of the cylinder head 3, the intermediate gear 11 meshes with the camshaft side gear 10. As shown, the tooth size of the intermediate gear 11 and the tooth size of the camshaft side gear 10 are taken. Therefore, according to the first embodiment, even when the cylinder head 3 is moved away from the crankcase 22, the rotation of the crankshaft 4 is rotated via the rotation transmission shaft 5, and hence the intake valve. It is transmitted to the camshaft 6 and the exhaust valve camshaft 7.
- the intermediate gear 11 is also moved in the direction approaching the crankcase 22 as the cylinder head 3 moves. It is done. Therefore, at this time, the intermediate gear 11 is moved in the direction approaching the camshaft side gear 10 as the cylinder head 3 moves, as can be seen with reference to FIG. At this time as well, the intermediate gear 11 can maintain a state of being engaged with the camshaft side gear 10. That is, in the first embodiment, even when the intermediate gear 11 is moved to the position shown in FIG. 4A following the movement of the cylinder head 3, the intermediate gear 11 meshes with the camshaft side gear 10.
- the tooth size of the intermediate gear 11 and the tooth size of the camshaft side gear 10 are taken. Therefore, according to the first embodiment, even when the cylinder block 2 and the cylinder head 3 are moved in the direction approaching the crankcase 22, the rotation of the crankshaft 4 is transmitted via the rotation transmission shaft 5 to the intermediate gear 11. As a result, it is transmitted to the intake valve camshaft 6 and the exhaust valve camshaft 7.
- the intermediate gear 11 is urged so as to be pressed against the camshaft side gear 10 by the spring 21. According to this, even when the intermediate gear 11 is in any position between the position shown in FIG. 4A and the position shown in FIG.
- the first embodiment is an internal combustion engine that transmits the rotation of the camshaft side gear to the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft via the intake valve camshaft gear or the exhaust valve camshaft gear without using the intermediate gear, that is,
- the present invention is also applicable to an internal combustion engine in which the camshaft side gear is directly meshed with the intake valve camshaft gear or the exhaust valve camshaft gear. Accordingly, when these are taken into consideration and the gears on which the camshaft side gears are meshed are collectively referred to as input gears, the first embodiment broadly moves the cylinder block and the cylinder head relative to the crankcase.
- any means other than a spring for example, an elastic body such as rubber, may be employed as long as it can press the intermediate gear against the camshaft side gear. Therefore, in consideration of this, in the first embodiment, an urging means for urging the intermediate gear so as to press the intermediate gear against the camshaft side gear may be employed. In the first embodiment, means for pressing the camshaft side gear against the intermediate gear may be employed.
- the first embodiment means for pressing the intermediate gear against the camshaft side gear and means for pressing the camshaft side gear against the intermediate gear may be employed. Therefore, in consideration of these, when the input gear is collectively referred to as a gear that meshes with the camshaft side gear, the first embodiment broadly presses the input gear and the camshaft side gear toward each other. Further, it can be said that at least one of the input gear and the camshaft side gear is biased toward the other. In the first embodiment, when the cylinder block and the cylinder head are moved relative to the crankcase, the crankshaft side gear moves relative to the crankshaft gear following the movement of the cylinder head.
- the present invention is also applicable to an internal combustion engine configured to do so.
- the first embodiment is an internal combustion engine in which the crankshaft side gear is not directly meshed with the crankshaft gear but meshed with an intermediate gear meshed with the crankshaft gear, that is, the crankshaft gear.
- the present invention is also applicable to an internal combustion engine that transmits the rotation of the crankshaft to the crankshaft side gear via an intermediate gear. Therefore, when this is taken into consideration and the gears with which the gears on the crankshaft side are meshed are collectively called output gears, the first embodiment broadly moves the cylinder block and the cylinder head relative to the crankcase.
- the output gear and the crankshaft side gear are moved in the direction in which the cylinder block and the cylinder head move relative to the crankcase so that the meshing between the output gear and the crankshaft side gear is maintained when they are fastened. It can be said that it is configured to be slidable with respect to each other. Of course, when the cylinder block and cylinder head are moved relative to the crankcase, the crankshaft side gear moves relative to the crankshaft gear following the movement of the cylinder block and cylinder head.
- means for pressing the crankshaft gear against the crankshaft side gear means for pressing the crankshaft side gear against the crankshaft gear, or both means are employed. May be.
- the first embodiment when the output gear is collectively referred to as a gear with which the camshaft side gear is meshed, the first embodiment is such that the output gear and the crankshaft side gear are pressed toward each other in a broad sense. Furthermore, it can be said that at least one of the output gear and the crankshaft side gear is biased toward the other.
- the support member closer to the camshaft side gear may be attached to the cylinder head or to the crankcase. Therefore, in consideration of this, the first embodiment can be said to be broadly supported by the support member on the cylinder block, the cylinder head, or the crankcase at a position where the rotation transmission shaft is as close as possible to the camshaft side gear. .
- two shafts may be connected by a universal joint, and one bent shaft may be employed as the rotation transmission shaft at the universal joint.
- the rotation transmission shaft is arranged so that the axis of the two shafts of the rotation transmission shaft closer to the cylinder head is parallel to the direction in which the cylinder block and the cylinder head move relative to the crankcase.
- the rotation axis of the camshaft side gear and the rotation axis of the intermediate gear may not intersect at right angles.
- the intermediate gear 211 is attached to the shaft 220 rotatably attached to the cylinder head 3 by the bolt 219.
- the camshaft side gear 10 of the rotation transmission shaft 5 is meshed with teeth provided on the surface of the intermediate gear 211 facing the cylinder head 3. Further, the intermediate gear 211 is biased toward the camshaft side gear 10 by a spring 221 so that the intermediate gear is pressed against the camshaft side gear 10.
- the intermediate gear 211 is rotated in the direction C22 opposite to the direction C2 of the first embodiment.
- the rotational direction of the intermediate gear is selected by selecting whether the intermediate gear and the camshaft side gear are configured as shown in FIG. 3 or as shown in FIG. You can choose. For this reason, the present invention can be applied relatively easily to two internal combustion engines having different directions in which the intermediate gear rotates.
- 7 is shown in place of the configuration of the rotation transmission shaft of the above-described embodiment, the camshaft side gear attached to the rotation transmission shaft, the intermediate gear meshing with the camshaft side gear, and parts related thereto. You may employ
- the camshaft side gear 310 of this embodiment is a bevel gear.
- the rotation transmission shaft 35 of the present embodiment is composed of two shaft portions 35A and 35B. These shaft portions 35A and 35B are straight shafts.
- a camshaft side gear 310 is attached to the end of the shaft portion 35A.
- a crankshaft side gear (not shown) is attached to the end of the shaft portion 35B.
- the shaft portions 35A and 35B are connected so as to be slidable with respect to each other so as to overlap each other. That is, the cavity 322 is formed in the shaft portion 35A.
- the cavity 322 extends in the axial direction from the end opposite to the end of the shaft portion 35A to which the camshaft side gear 310 is attached.
- a plurality of teeth extending in the axial direction are formed on the inner peripheral wall surface of the cavity 322 at predetermined intervals in the circumferential direction.
- On the outer peripheral wall surface of the shaft portion 35B a plurality of grooves extending in the axial direction are formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
- the shaft portion 35B is inserted into the cavity 322 of the shaft portion 35A so that the grooves on the outer peripheral wall surface of the shaft portion 35B fit into the teeth on the inner peripheral wall surface of the cavity 322 of the shaft portion 35A.
- the shaft portions 35 ⁇ / b> A and 35 ⁇ / b> B are slidable with respect to each other by the splines 323 and are connected to each other so as not to rotate.
- a spring 324 is disposed in the cavity 322 of the shaft portion 35A and between the end surface of the shaft portion 35B and the inner wall surface of the cavity 322 of the shaft portion 35A facing the end surface. The spring 324 biases the shaft portions 35A and 35B so as to separate the shaft portions 35A and 35B from each other in the axial direction thereof.
- the cylinder block is attached to the crankcase 22 so that it can move relatively to the reciprocating direction of the piston which reciprocates in the combustion chamber with respect to the crankcase.
- 8A shows a state when the cylinder block is closest to the crankcase
- FIG. 8B shows a state when the cylinder block is farthest from the crankcase.
- the cylinder head that is, the intermediate gear 311 is movable between the position of FIG. 8A and the position of FIG. 8B with respect to the crankcase.
- the intermediate gear 311 is moved from the position of FIG. 8A to the position of FIG. 8B with respect to the crankcase, the cylinder block and the cylinder head move by a distance D with respect to the crankcase.
- the stroke length of the piston in the combustion chamber in the state of FIG. 8B is longer than the stroke length of the piston in the combustion chamber in the state of FIG.
- the mechanical compression ratio in the combustion chamber in the state of FIG. 8B is smaller than the mechanical compression ratio in the combustion chamber in the state of FIG.
- the stroke length of the piston in the combustion chamber in the state of FIG. 8A is shorter than the stroke length of the piston in the combustion chamber in the state of FIG.
- the mechanical compression ratio in the combustion chamber in the state of FIG. 8A is greater than the mechanical compression ratio in the combustion chamber in the state of FIG.
- the intermediate gear 311 is also moved away from the crankcase as the cylinder head moves.
- the shaft portion 35 ⁇ / b> A is moved in the direction away from the shaft portion 35 ⁇ / b> B in the axial direction of the rotation transmission shaft 35 by the biasing force of the spring 324.
- the relative positional relationship between the shaft portion 35A and the intermediate gear 311 does not change. Therefore, at this time, the meshing between the camshaft side gear 310 and the intermediate gear 311 is maintained.
- the intermediate gear 311 is also moved in the direction approaching the crankcase as the cylinder head moves.
- the shaft portion 35A is moved in a direction approaching the shaft portion 35B by the intermediate gear 311 against the urging force of the spring 324.
- the relative positional relationship between the shaft portion 35A and the intermediate gear 311 does not change. Therefore, at this time, the meshing between the camshaft side gear 310 and the intermediate gear 311 is maintained.
- the configuration shown in FIG. 9 may be employed instead of or in addition to the configuration of the rotation transmission shaft of the third embodiment described above. That is, in the embodiment shown in FIG.
- the rotation transmission shaft 45 includes two shaft portions 45A and 45B, and these shaft portions 45A and 45B are slid relative to each other. They are movably nested and connected to each other.
- a cavity 422 is formed in the shaft portion 45 ⁇ / b> B disposed on the side away from the intermediate gear 311, and the other shaft portion 45 ⁇ / b> A is inserted into the cavity 422.
- the shaft portions 45A and 45B are connected to each other by a ball spline 423 so as to be slidable with respect to each other and non-rotatable with respect to each other.
- a spring 424 for biasing the shaft portions 45A and 45B is disposed in the cavity 422 so as to separate the shaft portions 45A and 45B from each other in the axial direction thereof.
- the following advantages are adopted. There is. That is, normally, the cylinder head is disposed above the cylinder block. Therefore, the shaft portion 45A disposed on the side close to the cylinder head is disposed above the shaft portion 45B disposed on the side far from the cylinder head. Therefore, the opening of the cavity 422 formed in the shaft portion 45B faces upward.
- the lubricating oil can easily enter the cavity 422, and the ball spline configured in the cavity 422 can be well lubricated with the lubricating oil.
- the ball spline is employed to connect the shaft portion 45A and the shaft portion 45B as described above, there are the following advantages. That is, when the ball spline of the fourth embodiment is employed, the frictional resistance when the shaft portions slide with respect to each other is smaller than that when the spline employed in the third embodiment is employed. For this reason, when the ball spline is employed, there is an advantage that when the intermediate gear moves relative to the crankcase, the shaft portion can also move reliably following the movement of the intermediate gear.
- the rotation transmission shaft 45 is supported by the cylinder block and the crankcase by two support members, as in the first embodiment.
- the support member 416 closer to the camshaft side gear 410 is the sliding portion P of the two shaft portions 45A and 45B, that is, the shaft portion 45A and the shaft portion.
- the rotation transmission shaft 45 is supported by the cylinder block by supporting the shaft portion 45A between the portion P where the 45B and the camshaft side gear 410 overlap each other.
- FIG. 10 shows a configuration in place of or in addition to the configuration in which the shaft portion 45A is supported by the support member 416 between the sliding region of the two shaft portions and the camshaft side gear.
- the configuration may be adopted, the configuration shown in FIG. 11 may be adopted, or the configuration shown in FIG. 10 and the configuration shown in FIG. 11 may be adopted. That is, in the embodiment shown in FIG. 10 (hereinafter also referred to as “fifth embodiment”), the shaft portion 45B is a support member between the sliding portion P of the two shaft portions 45A and 45B and the crankshaft side gear. 416 is supported.
- the shaft portion 45A is supported by the support member 416 in the sliding portion P of the two shaft portions 45A and 45B.
- the configuration of the support members of the fourth to sixth embodiments is applicable to the third embodiment. Further, in the third to sixth embodiments, they are connected so as to be slidable relative to each other and not rotatable relative to each other and to be rotatable around a common axis, and extend along a common axis.
- a rotation transmission shaft composed of three or more shaft portions may be employed. The configurations of the rotation transmission shafts of the third to sixth embodiments can be applied to the rotation transmission shafts of the first and second embodiments.
- the meshing form of the camshaft side gear and the intermediate gear according to the second embodiment is applicable to the third to sixth embodiments.
- the rotation transmission shaft shown in FIG. 12 may be adopted instead of the rotation transmission shaft of the third to sixth embodiments. That is, the rotation transmission shaft 55 of the embodiment shown in FIG. 12 (hereinafter, also referred to as “seventh embodiment”) includes two shaft portions 55A and 55B and one connecting member 55C. The shaft portions 55A and 55B and the connecting member 55C are straight shafts. A camshaft side gear (not shown) is attached to the end of the shaft portion 55A. On the other hand, a crankshaft side gear (not shown) is attached to the end of the shaft portion 55B. Further, as shown in FIG.
- a hollow 522A is formed in the shaft portion 55A.
- the cavity 522A extends in the axial direction from the end opposite to the end of the shaft portion 55A to which the camshaft side gear is attached.
- a plurality of teeth extending in the axial direction are formed at predetermined intervals in the circumferential direction on the inner peripheral wall surface of the cavity 522A.
- a cavity 522B is formed in the shaft portion 55B. The cavity 522B extends in the axial direction from an end opposite to the end of the shaft portion 55B to which the crankshaft side gear is attached.
- a plurality of teeth extending in the axial direction are formed on the inner peripheral wall surface of the cavity 522B at predetermined intervals in the circumferential direction. Further, a plurality of grooves extending in the axial direction are formed at predetermined intervals in the circumferential direction on the outer peripheral wall surfaces of both end portions 55D and 55E of the connecting member 55C. Then, the end portion 55D of the connecting member 55C is inserted into the cavity 522A of the shaft portion 55A so that the grooves on the outer peripheral wall surface of the end portion 55D of the connecting member 55C fit into the teeth on the inner peripheral wall surface of the cavity 522A of the shaft portion 55A. ing.
- the shaft portion 55A and the connecting member 55C are connected to each other by the spline 523A so that they can slide with respect to each other and cannot rotate with respect to each other.
- the end portion 55E of the connecting member 55C is inserted into the cavity 522B of the shaft portion 55B so that the groove on the outer peripheral wall surface of the end portion 55E of the connecting member 55C fits into the teeth on the inner peripheral wall surface of the cavity 522B of the shaft portion 55B.
- the shaft portion 55B and the connecting member 55C are connected to each other by the spline 523B so as to be slidable with respect to each other and non-rotatable to each other.
- a spring 524A is disposed in the cavity 522A of the shaft portion 55A and between the end surface of the connecting member 55C and the inner wall surface of the cavity 522A of the shaft portion 55A facing the end surface.
- the spring 524A biases the connecting member 55C and the shaft portion 55A so that the connecting member 55C and the shaft portion 55A are separated from each other in the axial direction thereof.
- a spring 524B is disposed in the drive 522B of the shaft portion 55B and between the end surface of the connecting member 55C and the inner wall surface of the cavity 522B of the shaft portion 55B facing the end surface.
- the spring 524B biases the connecting member 55C and the shaft portion 55B so that the connecting member 55C and the shaft portion 55B are separated from each other in the axial direction thereof. Further, a spring 524C is disposed between the end surface of the shaft portion 55A and the end surface of the shaft portion 55B facing each other so as to surround the connecting member 55C. The spring 524C biases the shaft portion 55A and the shaft portion 55B so as to separate the shaft portion 55A and the shaft portion 55B from each other in the axial direction thereof.
- 12A shows the state of the rotation transmission shaft when the cylinder block and the cylinder head are closest to the crankcase
- FIG. 12B shows the state where the cylinder block and the cylinder head are farthest from the crankcase.
- the shaft portion 55A is moved in the direction approaching the shaft portion 55B by the intermediate gear against the biasing force of the spring 524C.
- the relative positional relationship between the shaft portion 55A and the intermediate gear does not change. Therefore, at this time, the meshing between the camshaft side gear and the intermediate gear is maintained.
- the connecting member 55C is disposed at a central position between the shaft portion 55A and the shaft portion 55B by the biasing force of the spring 524A and the spring 524B.
- the configuration of the rotation transmission shaft of the third to seventh embodiments can be applied to the first embodiment or the second embodiment.
- the intermediate gear and the camshaft side gear when the cylinder block and the cylinder head are moved relative to the crankcase in the first embodiment, the second embodiment, and the third to seventh embodiments.
- the common feature of maintaining the engagement between the intermediate gear and the camshaft side gear is maintained when the cylinder block and the cylinder head are moved relative to the crankcase.
- the intermediate gear and the camshaft side gear are configured to be slidable relative to each other in the direction in which the cylinder block and the cylinder head move relative to the crankcase.
- the crankshaft side gear follows the movement of the cylinder head.
- the present invention can also be applied to an internal combustion engine configured to move relative to a shaft gear.
- the camshaft side gear and the crankshaft side gear can be regarded as a part of the rotation transmission shaft.
- the seventh embodiment is a mesh between the input gear and the camshaft side gear or the output gear and the crankshaft side gear when the cylinder block and the cylinder head are moved relative to the crankcase.
- the input gear and the rotation transmission shaft are slidable relative to each other in the direction in which the cylinder block and the cylinder head move relative to the crankcase so that the engagement between them is maintained, or the output gear and the rotation transmission shaft Can be said to be slidable relative to each other.
- the cylinder block and the cylinder head are movable relative to the crankcase, and the cylinder block and the cylinder head are moved relative to the crankcase so that the engine compression ratio in the combustion chamber is increased.
- the present invention is applied to a variable compression ratio internal combustion engine capable of changing the engine.
- the present invention is composed of at least two block portions that are movably connected to each other, and the mechanical compression ratio in the combustion chamber is increased by moving one block portion relative to the other block portion.
- the present invention is also applicable to a variable compression ratio internal combustion engine that can be changed.
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Abstract
Description
上述したように特開2008−075602号公報の内燃機関ではシリンダブロックおよびシリンダヘッドをクランクケースに対して相対的に移動させることによって燃焼室における機械圧縮比が変更される。ここで、上記吸気弁カムシャフトおよび排気弁カムシャフトはシリンダヘッドに取り付けられており、上記クランクシャフトはクランクケースに取り付けられている。したがって、シリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられると吸気弁カムシャフトとクランクシャフトとの間の相対位置関係および排気弁カムシャフトとクランクシャフトとの間の相対位置関係が変わる。一方、シリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときには吸気弁側歯車と排気弁側歯車とがクランクケースに対して相対的に移動するのに伴って伝達歯車もクランクケースに対して相対的に移動し、斯くして吸気弁側歯車と排気弁側歯車と伝達歯車との相対位置関係が維持されるようになっている。そして、このとき、伝達歯車はクランクシャフト歯車に対して該クランクシャフト歯車の周方向に相対的に移動する。すなわち、特開2008−075602号公報の内燃機関ではシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときにクランクケースに対して相対的に移動せしめられる吸気弁側歯車および排気弁側歯車と共に伝達歯車もクランクシャフト歯車と噛合しつつクランクケースに対して相対的に移動せしめられるようになっている。
ところで、上述したようにシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときには伝達歯車がクランクシャフト歯車に対して該クランクシャフト歯車の周方向に相対的に移動するがこのとき、伝達歯車がクランクシャフト歯車に対して該クランクシャフト歯車の周方向に相対的に移動する分だけ伝達歯車の回転位相が変わる。このため、吸気弁側歯車および排気弁側歯車の回転位相も変わり、その結果、吸気弁および排気弁の開閉弁タイミングも変わることになる。
そこで、特開2008−075602号公報の内燃機関は伝達歯車の回転位相とは無関係に吸気弁および排気弁の開閉弁タイミングを変更することができる機構(以下「開閉弁タイミング変更機構」という)を具備し、内燃機関の運転中、シリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときに伝達歯車の回転位相の変化を相殺するように上記開閉弁タイミング変更機構によって吸気弁および排気弁の開閉弁タイミングを変更するようにしている。
このように特開2008−075602号公報の内燃機関では燃焼室における機械圧縮比を変更するためにシリンダブロックおよびシリンダヘッドをクランクケースに対して相対的に移動させる度に上記開閉弁タイミング変更機構によって吸気弁および排気弁の開閉弁タイミングを変更する必要がある。
そこで、本発明の目的はシリンダブロックおよびシリンダヘッドをクランクケースに対して相対的に移動させることによって燃焼室における機械圧縮比を変更することができる可変圧縮比内燃機関においてシリンダブロックおよびシリンダヘッドをクランクケースに対して相対的に移動させたときに吸気弁および排気弁の開閉弁タイミングが変化しない可変圧縮比内燃機関を提供することにある。また、本発明のこの目的は広くは互いに相対的に移動可能に連結された少なくとも2つのブロック部分から構成され、一方のブロック部分を他方のブロック部分に対して相対的に移動させることによって燃焼室における機械圧縮比を変更することができる可変圧縮比内燃機関において一方のブロック部分を他方のブロック部分に対して相対的に移動させたときに吸気弁および排気弁の開閉弁タイミングが変化しない可変圧縮比内燃機関を提供することにある。
また、特開2008−075602号公報の内燃機関では、シリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときに伝達歯車の中心軸線とクランクシャフト歯車の中心軸線との間の距離が変化してしまう。このように伝達歯車の中心軸線とクランクシャフト歯車の中心軸線との間の距離、すなわち、いわゆる歯車間の距離が変化するとこれら歯車間のバックラッシュも変化し、この変化が騒音や振動を発生させる要因となる。
そこで、本発明の別の目的はシリンダブロックおよびシリンダヘッドをクランクケースに対して相対的に移動させることによって燃焼室における機械圧縮比を変更することができる可変圧縮比内燃機関においてシリンダブロックおよびシリンダヘッドをクランクケースに対して相対的に移動させたときに騒音や振動を発生させる要因を生じさせることがない或いは少なくとも生じさせる可能性の低い可変圧縮比内燃機関を提供することにある。また、これに関連して本発明のこの別の目的は広くは互いに相対的に移動可能に連結された少なくとも2つのブロック部分から構成され、一方のブロック部分を他方のブロック部分に対して相対的に移動させることによって燃焼室における機械圧縮比を変更することができる可変圧縮比内燃機関において一方のブロック部分を他方のブロック部分に対して相対的に移動させたときに騒音や振動を発生させる要因を生じさせることがない或いは少なくとも生じさせる可能性の低い可変圧縮比内燃機関を提供することにある。
1番目の発明では、互いに相対的に移動可能に連結された少なくとも2つのブロック部分から構成され、一方のブロック部分を他方のブロック部分に対して移動させることによって燃焼室における機械圧縮比を変更することができる可変圧縮比内燃機関であって、一方のブロック部分に配置された吸気弁または排気弁を駆動するカムを備えたカムシャフトと、他方のブロック部分に配置されたクランクシャフトと、クランクシャフトの回転を出力する出力歯車と、該出力歯車から出力される回転をカムシャフトに入力する入力歯車とを具備し、前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記一方のブロック部分の移動に追従して前記入力歯車が前記出力歯車に対して相対的に移動するように構成されている内燃機関において、前記出力歯車から出力される回転を前記入力歯車に伝達する回転伝達シャフトを具備し、該回転伝達シャフトがその一端に前記出力歯車に噛合せしめられるクランクシャフト側歯車を有すると共に該回転伝達シャフトがその他端に前記入力歯車に噛合せしめられるカムシャフト側歯車を有し、前記クランクシャフトの回転によって前記回転伝達シャフトがその軸線周りで回転せしめられるように前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車とが噛合せしめられると共に前記回転伝達シャフトの回転によって前記カムシャフトがその軸線周りで回転せしめられるように前記カムシャフト側歯車と前記入力歯車とが噛合せしめられ、前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車との間の噛合または前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車との間の噛合が維持されるように前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に前記入力歯車と前記回転伝達シャフトとが互いに対して摺動可能に或いは前記出力歯車と前記回転伝達シャフトとが互いに対して摺動可能に構成されている。
1番目の発明によれば、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に入力歯車と回転伝達シャフトとが互いに対して摺動することによって或いは出力歯車と回転伝達シャフトとが互いに対して摺動することによって入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合が維持される。斯くして入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合を維持するようにすれば一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動する前後においてクランクシャフトの回転位相とカムシャフトの回転位相との間の関係は変化せず、一定である。このため、1番目の発明によれば、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときであっても一方のブロック部分の移動に伴ってカムシャフトの回転位相を調整する必要がない。
さらに、1番目の発明によれば、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に入力歯車と回転伝達シャフトとが互いに対して摺動することによって或いは出力歯車と回転伝達シャフトとが互いに対して摺動することによって入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合が維持される。斯くして入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合を維持するようにすれば一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動したときであっても入力歯車とカムシャフト側歯車との間のバックラッシュの変化または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間のバックラッシュの変化が防止され或いは抑制される。すなわち、1番目の発明によれば、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときであっても騒音や振動を発生させる要因となるバックラッシュの変化が防止され或いは抑制されることからバックラッシュの変化に起因した騒音や振動の発生が防止され或いは抑制される。
2番目の発明では、1番目の発明において、前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車との間の噛合が維持されるように前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車とが互いに対して摺動可能に構成されている。
2番目の発明によれば、入力歯車と回転伝達シャフトとを相対的に摺動させる手段として入力歯車とカムシャフト側歯車とを相対的に摺動させる構成が採用される。このように入力歯車とカムシャフト側歯車とを相対的に摺動させる構成を採用すれば回転伝達シャフトの構成を複雑な構成にすることなく一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動する前後においてクランクシャフトの回転位相とカムシャフトの回転位相との間の関係が一定に維持される。
3番目の発明では、2番目の発明において、前記カムシャフト側歯車が平歯車である。
3番目の発明によれば、カムシャフト側歯車として平歯車が採用される。このように入力歯車と平歯車とを相対的に摺動させる構成または出力歯車と平歯車とを相対的に摺動させる構成を採用すればカムシャフト側歯車の構成を複雑な構成にすることなく一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動する前後においてクランクシャフトの回転位相とカムシャフトの回転位相との間の関係が一定に維持される。
4番目の発明では、2または3番目の発明において、前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車とが互いに向かって押しつけられるようにこれら入力歯車とカムシャフト側歯車との少なくとも一方が他方に向かって付勢されている。
4番目の発明によれば、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに相対的に摺動する入力歯車とカムシャフト側歯車とが互いに向かって押しつけられる。入力歯車とカムシャフト側歯車とを相対的に摺動可能に構成した場合、入力歯車とカムシャフト側歯車との相対位置関係によってはこれらの間の噛合が良好には維持されないときがあり得る。しかしながら、4番目の発明にあるように入力歯車とカムシャフト側歯車とが互いに向かって押しつけられるようになっていれば入力歯車とカムシャフト側歯車との相対位置関係に係わらず入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合が確実に維持される。このため、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときであっても入力歯車とカムシャフト側歯車との間のバックラッシュの変化がより確実に防止され或いは抑制される。すなわち、4番目の発明によれば、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときであっても騒音や振動を発生させる要因となるバックラッシュの変化がより確実に防止され或いは抑制されることからバックラッシュの変化に起因した騒音や振動の発生がより確実に防止され或いは抑制される。
5番目の発明では、2~4番目の発明のいずれか1つにおいて、前記回転伝達シャフトが前記カムシャフト側歯車に可能な限り近い位置において前記ブロック部分に支持部材によって支持されている。
5番目の発明によれば、カムシャフト側歯車に可能な限り近い位置において回転伝達シャフトが支持されることから回転伝達シャフトの支持位置とカムシャフト側歯車との間の距離が可能な限り短くされている。この回転伝達シャフトの支持位置とカムシャフト側歯車との間の距離はカムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態に影響し、この距離が長いほど回転伝達シャフトがその支持位置を支点として振動しやすくなり、回転伝達シャフトが振動するとカムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態が不良になる。そして、このカムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態の不良は騒音や振動を発生させる要因となる。しかしながら、5番目の発明によれば、回転伝達シャフトの支持位置とカムシャフト側歯車との間の距離が可能な限り短くされていることから回転伝達シャフトがその支持位置を支点として振動しづらく、したがって、カムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態が良好に維持される。このため、カムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態の不良に起因した騒音や振動の発生が防止され或いは抑制される。
6番目の発明では、1~5番目の発明のいずれか1つにおいて、前記一方のシリンダ部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車との間の噛合が維持されるように前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に前記出力歯車と前記カムシャフト側歯車とが互いに対して摺動可能に構成されている。
6番目の発明によれば、出力歯車と回転伝達シャフトとを相対的に摺動させる手段として出力歯車とクランクシャフト側歯車とを相対的に摺動させる構成が採用される。このように出力歯車とクランクシャフト側歯車とを相対的に摺動させる構成を採用すれば回転伝達シャフトの構成を複雑な構成にすることなく一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動する前後においてクランクシャフトの回転位相とカムシャフトの回転位相との間の関係が一定に維持される。
7番目の発明では、6番目の発明において、前記クランクシャフト側歯車が平歯車である。
7番目の発明によれば、クランクシャフト側歯車として平歯車が採用される。このように出力歯車と平歯車とを相対的に摺動させる構成を採用すればクランクシャフト側歯車の構成を複雑な構成にすることなく一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動する前後においてクランクシャフトの回転位相とカムシャフトの回転位相との間の関係が一定に維持される。
8番目の発明では、6または7番目の発明において、前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車とが互いに向かって押しつけられるようにこれら出力歯車とクランクシャフト側歯車との少なくとも一方が他方に向かって付勢されている。
8番目の発明によれば、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに相対的に摺動する出力歯車とクランクシャフト側歯車とが互いに向かって押しつけられる。出力歯車とクランクシャフト側歯車とを相対的に摺動可能に構成した場合、出力歯車とクランクシャフト側歯車との相対位置関係によってはこれらの間の噛合が良好には維持されないときがあり得る。しかしながら、8番目の発明にあるように出力歯車とクランクシャフト側歯車とが互いに向かって押しつけられるようになっていれば出力歯車とクランクシャフト側歯車との相対位置関係に係わらず出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合が確実に維持される。このため、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときであっても出力歯車とクランクシャフト側歯車との間のバックラッシュの変化がより確実に防止され或いは抑制される。すなわち、8番目の発明によれば、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときであっても騒音や振動を発生させる要因となるバックラッシュの変化がより確実に防止され或いは抑制されることからバックラッシュの変化に起因した騒音や振動の発生がより確実に防止され或いは抑制される。
9番目の発明では、6~8番目の発明のいずれか1つにおいて、前記回転伝達シャフトが前記クランクシャフト側歯車に可能な限り近い位置において前記ブロック部分に支持部材によって支持されている。
9番目の発明によれば、クランクシャフト側歯車に可能な限り近い位置において回転伝達シャフトが支持されることから回転伝達シャフトの支持位置とクランクシャフト側歯車との間の距離が可能な限り短くされている。この回転伝達シャフトの支持位置とクランクシャフト側歯車との間の距離はクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態に影響し、この距離が長いほど回転伝達シャフトがその支持位置を支点として振動しやすくなり、回転伝達シャフトが振動するとクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態が不良になる。そして、このクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態の不良は騒音や振動を発生させる要因となる。しかしながら、9番目の発明によれば、回転伝達シャフトの支持位置とクランクシャフト側歯車との間の距離が可能な限り短くされていることから回転伝達シャフトがその支持位置を支点として振動しづらく、したがって、クランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態が良好に維持される。このため、クランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態の不良に起因した騒音や振動の発生が防止され或いは抑制される。
10番目の発明では、2~9番目の発明のいずれか1つにおいて、前記回転伝達シャフトが少なくとも2つのシャフト部分から構成されており、前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車との間の噛合または前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車との間の噛合が維持されるように前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に前記シャフト部分が互いに対して摺動可能に連結されている。
10番目の発明によれば、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に入力歯車と回転伝達シャフトとが互いに対して摺動することによって或いは出力歯車と回転伝達シャフトとが互いに対して摺動することによって入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合が維持されるのに加えてシャフト部分が互いに対して摺動することによっても入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合が維持される。このため、入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合がより確実に維持される。したがって、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動したときであっても入力歯車とカムシャフト側歯車との間のバックラッシュの変化または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間のバックラッシュの変化がより確実に防止され或いは抑制される。このため、バックラッシュの変化に起因した騒音や振動の発生がより確実に防止され或いは抑制される。
11番目の発明では、1番目の発明において、前記回転伝達シャフトが少なくとも2つのシャフト部分から構成されており、前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車との間の噛合または前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車との間の噛合が維持されるように前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に前記シャフト部分が互いに対して摺動可能に連結されている。
11番目の発明によれば、入力歯車と回転伝達シャフトとを相対的に摺動させる手段としてシャフト部分同士を相対酌に摺動させる構成が採用される。このようにシャフト部分同士を相対的に摺動させる構成を採用すれば回転伝達シャフトの構成を複雑な構成にすることなく一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動する前後においてクランクシャフトの回転位相とカムシャフトの回転位相との間の関係が一定に維持される。
12番目の発明では、11番目の発明において、前記カムシャフト側歯車またはクランクシャフト側歯車が傘歯車である。
12番目の発明によれば、カムシャフト側歯車またはクランクシャフト側歯車として傘歯車が採用される。このようにカムシャフト側歯車またはクランクシャフト側歯車として傘歯車が採用された場合、カムシャフト側歯車と入力歯車との間の接触またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の接触が線接触となることから入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合に関するガタツキが小さい。したがって、入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合状態の不良または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合状態の不良が防止され或いは抑制されることからこの噛合状態の不良に起因した騒音や振動の発生が防止され或いは抑制される。
13番目の発明では、10~12番目の発明のいずれか1つにおいて、前記シャフト部分が互いに入れ子式に重なり合っており、該入れ子式に重なり合っている部分がボールスプラインによって互いに対して摺動可能に支持されている。
13番目の発明によれば、シャフト部分同士を相対的に摺動可能に連結する手段としてボールスプラインが採用される。したがって、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに一方のブロック部分の移動に追従してシャフト部分同士が相対的に摺動し易くなる。このため、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合がより確実に維持される。したがって、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動したときであっても入力歯車とカムシャフト側歯車との間のバックラッシュの変化または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間のバックラッシュの変化がより確実に防止され或いは抑制される。このため、バックラッシュの変化に起因した騒音や振動の発生がより確実に防止され或いは抑制される。
14番目の発明では、10~13番目の発明のいずれか1つにおいて、前記回転伝達シャフトが前記カムシャフト側歯車または前記クランクシャフト側歯車に可能な限り近い位置において前記ブロック部分に支持部材によって支持されている。
14番目の発明によれば、カムシャフト側歯車またはクランクシャフト側歯車に可能な限り近い位置において回転伝達シャフトが支持されることから回転伝達シャフトの支持位置とカムシャフト側歯車との間の距離または回転伝達シャフトの支持位置とクランクシャフト側歯車との間の距離が可能な限り短くされている。この回転伝達シャフトの支持位置とカムシャフト側歯車との間の距離または回転伝達シャフトの支持位置とクランクシャフト側歯車との間の距離はカムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態に影響し、この距離が長いほど回転伝達シャフトがその支持位置を支点として振動しやすくなり、回転伝達シャフトが振動するとカムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態が不良になる。そして、このカムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態の不良またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態の不良は騒音や振動を発生させる要因となる。しかしながら、14番目の発明によれば、回転伝達シャフトの支持位置とカムシャフト側歯車との間の距離または回転伝達シャフトの支持位置とクランクシャフト側歯車との間の距離が可能な限り短くされていることから回転伝達シャフトがその支持位置を支点として振動しづらく、したがって、カムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態が良好に維持される。このため、カムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態の不良またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態の不良に起因した騒音や振動の発生が防止され或いは抑制される。
15番目の発明では、10~13番目の発明のいずれか1つにおいて、前記入れ子式に重なり合っている部分の両側の位置において各シャフト部分がそれぞれの軸線周りで回転可能に支持部材によって前記ブロック部分に支持されている。
15番目の発明によれば、各シャフト部分がそれぞれ支持部材によってブロック部分に支持される。このため、シャフト部分の振動、すなわち、回転伝達シャフトの振動が防止され或いは抑制されることからカムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態が良好に維持される。このため、カムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態の不良またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態の不良に起因した騒音や振動の発生が防止され或いは抑制される。
16番目の発明では、10~13番目の発明のいずれか1つにおいて、前記入れ子式に重なり合っている部分が該部分の軸線周りで回転可能に支持部材によって前記ブロック部分に支持されている。
16番目の発明によれば、入れ子式に重なり合っている部分においてシャフト部分がブロック部分に支持されることからシャフト部分同士のガタツキが最小限に抑制される。したがって、一方のブロック部分が他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときにシャフト部分同士が良好に相対的に摺動する。このため、入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合がより確実に維持される。このため、カムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態の不良またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態の不良に起因した騒音や振動の発生が防止され或いは抑制される。
17番目の発明では、16番目の発明において、前記入れ子式に重なり合っている部分が前記カムシャフト側歯車または前記クランクシャフト側歯車に可能な限り近い位置において前記ブロック部分に前記支持部材によって支持されている。
17番目の発明によれば、カムシャフト側歯車またはクランクシャフト側歯車に可能な限り近い位置において入れ子式に重なり合った部分が支持されることから回転伝達シャフトの支持位置とカムシャフト側歯車またはクランクシャフト側歯車との間の距離が可能な限り短くされている。この回転伝達シャフトの支持位置とカムシャフト側歯車との間の距離または回転伝達シャフトの支持位置とクランクシャフト側歯車との間の距離はカムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態に影響し、この距離が長いほど回転伝達シャフトがその支持位置を支点として振動しやすくなり、回転伝達シャフトが振動するとカムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態が不良になる。そして、このカムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態の不良またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態の不良は騒音や振動を発生させる要因となる。しかしながら、17番目の発明によれば、回転伝達シャフトの支持位置とカムシャフト側歯車との間の距離または回転伝達シャフトの支持位置とクランクシャフト側歯車との間の距離が可能な限り短くされていることから回転伝達シャフトがその支持位置を支点として振動しづらく、したがって、カムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態が良好に維持される。このため、カムシャフト側歯車と入力歯車との間の噛合状態の不良またはクランクシャフト側歯車と出力歯車との間の噛合状態の不良に起因した騒音や振動の発生が防止され或いは抑制される。
図2は第1実施形態において回転伝達シャフトを支持する支持部材を示した図であり、(A)は支持部材の縦断面図であり、(B)は(A)の線B−Bに沿った支持部材の横断面図である。
図3(A)は第1実施形態の中間歯車およびカムシャフト側歯車を示した正面図であり、図3(B)は(A)の線B−Bから見た側面図である。
図4は図1と同様の図であり、(A)はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに最も近い位置にあるときの状態を示しており、(B)はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースから最も遠い位置にあるときの状態を示している。
図5は図3(A)と同様の図であり、(A)はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに最も近い位置にあるときの状態を示しており、(B)はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースから最も遠い位置にあるときの状態を示している。
図6は図3(B)と同様の図であり、第2実施形態の中間歯車およびカムシャフト側歯車を示している。
図7(A)は第3実施形態の中間歯車およびカムシャフト側歯車を示した正面図であり、図7(B)は第3実施形態のカムシャフト側歯車の部分断面図である。
図8は図7(A)と同様の図であり、(A)はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに最も近い位置にあるときの状態を示しており、(B)はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースから最も遠い位置にあるときの状態を示している。
図9は第4実施形態のカムシャフト側歯車およびそれに関連する部分の構成を示した正面図である。
図10は第5実施形態のカムシャフト側歯車およびそれに関連する部分の構成を示した正面図である。
図11は第6実施形態のカムシャフト側歯車およびそれに関連する部分の構成を示した正面図である。
図12は第7実施形態の回転伝達シャフトを示した断面図であり、(A)はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに最も近い位置にあるときの回転伝達シャフトの状態を示しており、(B)はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースから最も遠い位置にあるときの回転伝達シャフトの状態を示している。
シリンダヘッド3はシリンダブロック2の上部に固定されている。また、クランクケース22はシリンダブロック2の下部に取り付けられている。そして、シリンダブロック2は燃焼室(図示せず)内で往復動するピストン(図示せず)の往復動方向Aにクランクケース22に対して相対的に移動可能にクランクケース22に取り付けられている。
さらに、シリンダブロック2とクランクケース22との間には偏心シャフト23が配置されている。この偏心シャフト23はメインシャフト24と、該メインシャフト24に対して回転不能に該メインシャフト24に取り付けられた円筒形のカム25と、サブシャフト26と、該サブシャフト26に対して回転可能に該サブシャフト26に取り付けられた円筒形のカム27とを有する。カム25はその中心軸線がメインシャフト24の中心軸線に一致する形で該メインシャフト24に取り付けられている。一方、カム27はその中心軸線がサブシャフト26の中心軸線からずれた形で該サブシャフト26に取り付けられている。また、メインシャフト24の中心軸線とサブシャフト26の中心軸線とは互いにずれている。さらに、カム25、27の中心軸線も互いにずれている。また、サブシャフト26はメインシャフト24内に形成されている円筒形の空洞に該メインシャフト24に対して回転可能に嵌挿されている。また、メインシャフト24に取り付けられたカム25はシリンダブロック2内に形成されている円筒形の空洞に該シリンダブロック2に対して回転可能に嵌挿される。一方、サブシャフト26に取り付けられたカム27はクランクケース22内に形成されている円筒形の空洞内に該クランクケース22に対して回転可能に嵌挿される。
そして、図4(A)に示されているように、メインシャフト24が図4(A)に実線の矢印で示されている方向に回転せしめられると該メインシャフト24に取り付けられているカム25も同じ方向に回転せしめられる。そして、このとき、メインシャフト24の回転に伴ってサブシャフト26がメインシャフト24内においてクランクケース22の本体に近づくように移動する。そして、このとき、サブシャフト26の移動に伴って該サブシャフト26に取り付けられているカム27が図4(A)に鎖線の矢印で示されている方向に回転せしめられる。これによってシリンダブロック2および該シリンダブロック2の上部に取り付けられているシリンダヘッド3が燃焼室内で往復動するピストンの往復動方向すなわち、図4(A)に矢印で示されている方向Auにクランクケース22から離れるように移動せしめられる。斯くしてシリンダブロック2およびシリンダヘッド3がクランクケース22から最も離れるように移動せしめられた状態が図4(B)に示されている。
逆に、図4(B)に示されているように、メインシャフト24が図4(B)に実線の矢印で示されている方向に回転せしめられると該メインシャフト24に取り付けられているカム25も同じ方向に回転せしめられる。そして、このとき、メインシャフト24の回転に伴ってサブシャフト26がメインシャフト24内においてクランクケース22の本体から遠ざかるように移動する。そして、このとき、サブシャフト26の移動に伴って該サブシャフト26に取り付けられているカム27が図4(B)に鎖線の矢印で示されている方向に回転せしめられる。これによってシリンダブロック2および該シリンダブロック2の上部に取り付けられているシリンダヘッド3が燃焼室内で往復動するピストンの往復動方向、すなわち、図4(B)に矢印で示されている方向Adにクランクケース22に近づくように移動せしめられる。斯くしてシリンダブロック2およびシリンダヘッド3がクランクケース22から最も近づくように移動せしめられた状態が図4(A)に示されている。
そして、シリンダブロック2およびシリンダヘッド3が上記方向Adにクランクケース22に近づく方向に移動せしめられると燃焼室内におけるピストンのストローク長が短くなり、このとき、燃焼室における機械圧縮比が大きくなる。一方、シリンダブロック2およびシリンダヘッド3が上記方向Auにクランクケース22から遠ざかる方向に移動せしめられると燃焼室内におけるピストンのストローク長が長くなり、このとき、燃焼室における機械圧縮比が小さくなる。
吸気弁カムシャフト6は吸気弁(図示せず)を開閉弁するカム(図示せず)を備え、その軸線周りで回転可能にシリンダヘッド3に配置されている。この吸気弁カムシャフト6が回転せしめられるとそこに設けられているカムによって吸気弁が開閉弁駆動される。また、吸気弁カムシャフト6の一端には周面上に歯を備えた平歯車(以下「吸気弁カムシャフト歯車」という)12がその中心軸線が吸気弁カムシャフト6の軸線に一致するように取り付けられている。一方、排気弁カムシャフト7は排気弁(図示せず)を開閉弁するカム(図示せず)を備え、その軸線周りで回転可能にシリンダヘッド3に配置されている。この排気弁カムシャフト7が回転せしめられるとそこに設けられているカムによって排気弁が開閉弁駆動される。また、吸気弁カムシャフト歯車12と同じ側の排気弁カムシャフト7の一端には周面上に歯を備えた歯車(以下「排気弁カムシャフト歯車」という)13がその中心軸線が排気弁カムシャフト7の軸線に一致するように取り付けられている。
さらにシリンダヘッド3にはフェース歯車(以下「中間歯車」という)11がその中心軸線周りで回転可能に取り付けられている。
中間歯車11と吸気弁カムシャフト歯車12と排気弁カムシャフト歯車13とにはチェーンベルト14が巻回されている。したがって、中間歯車11が回転せしめられるとチェーンベルト14を介して吸気弁カムシャフト歯車12と排気弁カムシャフト歯車13とが回転せしめられる。すなわち、中間歯車11の回転はチェーンベルト14および吸気弁カムシャフト歯車12を介して吸気弁カムシャフト6に伝達されると共にチェーンベルト14および排気弁カムシャフト歯車13を介して排気弁カムシャフト7に伝達される。
クランクシャフト4は燃焼室内におけるピストンの往復動によってその軸線周りで回転せしめられるようにシリンダブロック2に配置されている。また、クランクシャフト4の一端にはフェース歯車(以下「クランクシャフト歯車」という)8がその中心軸線がクランクシャフト4の軸線に一致するように取り付けられている。したがって、クランクシャフト4が回転するとクランクシャフト歯車8はその中心軸線周りで回転する。
回転伝達シャフト5は吸気弁カムシャフト6および排気弁カムシャフト7にクランクシャフト4の回転を伝達するシャフトである。クランクシャフト4側の回転伝達シャフト5の端部には周面上に歯を備えた平歯車(以下「クランクシャフト側歯車」という)9が取り付けられている。このクランクシャフト側歯車9はその中心軸線が回転伝達シャフト5の軸線に一致するように回転伝達シャフト5に取り付けられている。そして、クランクシャフト側歯車9はクランクシャフト歯車8に噛合せしめられる。したがって、クランクシャフト側歯車9はクランクシャフト歯車8の回転によってその中心軸線周りで回転せしめられる。すなわち、クランクシャフト4の回転はクランクシャフト歯車8およびクランクシャフト側歯車9を介して回転伝達シャフト5に伝達される。
一方、クランクシャフト4から離れた吸気弁カムシャフト6および排気弁カムシャフト7側の回転伝達シャフト5の端部にも周面上に歯を備えた平歯車(以下「カムシャフト側歯車」という)10が取り付けられている。このカムシャフト側歯車10はその中心軸線が回転伝達シャフト5の軸線に一致するように回転伝達シャフト5に取り付けられている。そして、カムシャフト側歯車10は中間歯車11に噛合せしめられる。したがって、中間歯車11は回転伝達シャフト5の回転によってその中心軸線周りで回転せしめられる。すなわち、回転伝達シャフト5の回転はカムシャフト側歯車10、中間歯車11、および、チェーンベルト14を介して吸気弁カムシャフト歯車12および排気弁カムシャフト歯車13に伝達される。
以上をまとめるとクランクシャフト4の回転はクランクシャフト歯車8、クランクシャフト側歯車9、回転伝達シャフト5、カムシャフト側歯車10、中間歯車11、チェーンベルト14、吸気弁カムシャフト歯車12および排気弁カムシャフト歯車13を介してそれぞれ吸気弁カムシャフト6および排気弁カムシャフト7に伝達される。
また、回転伝達シャフト5は真っ直ぐな1本のシャフトであり、シリンダブロック2およびシリンダヘッド3がクランクケース22に対して相対的に移動する方向、すなわち、燃焼室内におけるピストンの往復動方向に延びるように配置されている。また、回転伝達シャフト5はクランクシャフト4に比較的近い位置において支持部材15によって回転可能にクランクケース22に支持されている。一方、回転伝達シャフト5は中間歯車11に比較的近い位置において支持部材16によって回転可能にシリンダブロック2に支持されている。図2に示されているように支持部材15はボールベアリング17によって回転伝達シャフト5をその軸線周りで回転可能に支持している。また、支持部材15はボールベアリング17を潤滑するための潤滑油を通す油路18を有する。もう一方の支持部材16も支持部材15の構成と同じ構成を有する。
次に、図3を参照してカムシャフト側歯車10と中間歯車11との噛合について説明する。図3に示されているように回転伝達シャフト5に取り付けられたカムシャフト側歯車10は中間歯車11の下方部分に噛合せしめられる。回転伝達シャフト5およびカムシャフト側歯車10が矢印C1の方向に回転するとき、中間歯車11は矢印C2の方向に回転せしめられる。また、図3(B)に示されているように中間歯車11はボルト19によって軸20に取り付けられている。軸20はその軸線周りで回転可能にシリンダヘッド3に取り付けられている。さらに、中間歯車11はカムシャフト側歯車10とは反対側の面とシリンダヘッド3の壁面との間にバネ21が配置されている。中間歯車11はこのバネ21によってカムシャフト側歯車10に押しつけられるように付勢されている。
ところで、上述したようにシリンダブロック2は燃焼室内で往復動するピストンの往復動方向にクランクケース22に対して相対的に移動可能にクランクケース22に取り付けられている。そして、シリンダブロック2がクランクケース22に最も近い位置にあるときの状態を示している図4(A)および図5(A)と、シリンダブロック2がクランクケース22から最も遠い位置にあるときの状態を示している図4(B)および図5(B)とを参照すると判るようにシリンダブロック2は図4(A)の位置と図4(B)の位置との間でクランクケース22に対して相対的に移動可能になっている。ここで、シリンダブロック2が図4(A)の位置から図4(B)の位置に移動せしめられた場合にはシリンダブロック2はクランクケース22に対して距離Dだけ移動せしめられたことになる。そして、この場合、図4(B)の状態での燃焼室内におけるピストンのストローク長は図4(A)の状態での燃焼室内におけるピストンのストローク長よりも距離Dだけ長くなる。そして、このとき、図4(B)の状態での燃焼室における機械圧縮比は図4(A)の状態での燃焼室における機械圧縮比よりも小さくなる。一方、シリンダブロック2が図4(B)の位置から図4(A)の位置に移動せしめられた場合にもシリンダブロック2はクランクケース22に対して距離Dだけ移動せしめられたことになる。そして、この場合、図4(A)の状態での燃焼室内におけるピストンのストローク長は図4(B)の状態での燃焼室におけるピストンのストローク長よりも距離Dだけ短くなる。そして、このとき、図4(A)の状態での燃焼室における機械圧縮比は図4(B)の状態での燃焼室における機械圧縮比よりも大きくなる。
ところで、図4を参照すると判るようにシリンダブロック2およびシリンダヘッド3がクランクケース22から遠ざかる方向に移動せしめられるときにはシリンダヘッド3の移動に追従して中間歯車11もクランクケース22から遠ざかる方向に移動せしめられる。一方、中間歯車11に噛合されるべきカムシャフト側歯車10は回転伝達シャフト5に取り付けられており、この回転伝達シャフト5はシリンダブロック2に支持されている。したがって、シリンダブロック2およびシリンダヘッド3がクランクケース22から遠ざかる方向に移動せしめられたとしてもカムシャフト側歯車10はクランクケース22に対しては相対的には移動しない。したがって、このとき、図5を参照すると良好に判るように中間歯車11はシリンダヘッド3の移動に追従してカムシャフト側歯車10から遠ざかる方向に移動せしめられることになる。そして、このとき、中間歯車11はカムシャフト側歯車10に噛合した状態を維持することができる。すなわち、第1実施形態では中間歯車11がシリンダヘッド3の移動に追従して図4(B)の位置にまで移動せしめられたときであっても中間歯車11がカムシャフト側歯車10に噛合しているように中間歯車11の歯の寸法およびカムシャフト側歯車10の歯の寸法がとられている。したがって、第1実施形態によればシリンダヘッド3がクランクケース22から遠ざかる方向に移動せしめられたときであってもクランクシャフト4の回転が回転伝達シャフト5を介して中間歯車11、ひいては、吸気弁カムシャフト6および排気弁カムシャフト7に伝達される。
一方、図4を参照すると判るようにシリンダブロック2およびシリンダヘッド3がクランクケース22に近づく方向に移動せしめられるときにはシリンダヘッド3の移動に伴って中間歯車11もクランクケース22に近づく方向に移動せしめられる。したがって、このとき、図5を参照すると良好に判るように中間歯車11はシリンダヘッド3の移動に伴ってカムシャフト側歯車10に近づく方向に移動せしめられることになる。そして、このときにも中間歯車11はカムシャフト側歯車10に噛合した状態を維持することができる。すなわち、第1実施形態では中間歯車11がシリンダヘッド3の移動に追従して図4(A)の位置にまで移動せしめられたときであっても中間歯車11がカムシャフト側歯車10に噛合しているように中間歯車11の歯の寸法およびカムシャフト側歯車10の歯の寸法がとられている。したがって、第1実施形態によればシリンダブロック2およびシリンダヘッド3がクランクケース22に近づく方向に移動せしめられたときであってもクランクシャフト4の回転が回転伝達シャフト5を介して中間歯車11、ひいては、吸気弁カムシャフト6および排気弁カムシャフト7に伝達される。
ところで、第1実施形態では上述したように中間歯車11がバネ21によってカムシャフト側歯車10に押しつけられるように付勢されている。これによれば中間歯車11が図4(A)の位置と図4(B)の位置との間のいずれの位置にあるときにおいても中間歯車11に対するカムシャフト側歯車10の噛合が十分に確保される。
なお、第1実施形態においてシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときに中間歯車との間の噛合が維持されるようにシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動する方向に中間歯車に対して摺動可能な歯車であれば平歯車以外の歯車が採用されてもよい。また、第1実施形態は中間歯車を介さずに吸気弁カムシャフト歯車または排気弁カムシャフト歯車を介してカムシャフト側歯車の回転を吸気弁カムシャフトおよび排気弁カムシャフトに伝達する内燃機関、すなわち、カムシャフト側歯車が吸気弁カムシャフト歯車または排気弁カムシャフト歯車に直接噛合せしめられている内燃機関にも適用可能である。したがって、これらを考慮し、カムシャフト側歯車が噛合せしめられる歯車を包括して入力歯車と称したとき、第1実施形態は広義にはシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときに入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合が維持されるようにシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動する方向に入力歯車とカムシャフト側歯車とが互いに対して摺動可能に構成されているものと言える。
また、第1実施形態において中間歯車をカムシャフト側歯車に押しつけることができる手段であればバネ以外の手段、例えば、ゴムなどの弾性体が採用されてもよい。したがって、これを考慮すれば、第1実施形態では中間歯車をカムシャフト側歯車に押しつけるように中間歯車を付勢する付勢手段が採用されればよい。また、第1実施形態においてカムシャフト側歯車を中間歯車に押しつける手段が採用されてもよい。もちろん、第1実施形態において中間歯車をカムシャフト側歯車に押しつける手段が採用されると共にカムシャフト側歯車を中間歯車に押しつける手段が採用されてもよい。したがって、これらを考慮し、カムシャフト側歯車が噛合せしめられる歯車を包括して入力歯車と称したとき、第1実施形態は広義には入力歯車とカムシャフト側歯車とが互いに向かって押しつけられるようにこれら入力歯車とカムシャフト側歯車との少なくとも一方が他方に向かって付勢されているものと言える。
さらに、第1実施形態はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときにシリンダヘッドの移動に追従してクランクシャフト側歯車がクランクシャフト歯車に対して相対的に移動するように構成された内燃機関にも適用可能である。また、この場合、第1実施形態はクランクシャフト側歯車がクランクシャフト歯車に直接噛合せしめられるのではなく該クランクシャフト歯車に噛合せしめられる中間的な歯車に噛合せしめられる内燃機関、すなわち、クランクシャフト歯車および中間的な歯車を介してクランクシャフトの回転をクランクシャフト側歯車に伝達する内燃機関にも適用可能である。したがって、これを考慮し、クランクシャフト側歯車が噛合せしめられる歯車を包括して出力歯車と称したとき、第1実施形態は広義にはシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときに出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合が維持されるようにシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動する方向に出力歯車とクランクシャフト側歯車とが互いに対して摺動可能に構成されているものとも言える。
もちろん、シリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときにシリンダブロックおよびシリンダヘッドの移動に追従してクランクシャフト側歯車がクランクシャフト歯車に対して相対的に移動するように構成された内燃機関に第1実施形態が適用される場合、クランクシャフト歯車をクランクシャフト側歯車に押しつける手段、クランクシャフト側歯車をクランクシャフト歯車に押しつける手段、または、これら両方の手段が採用されてもよい。したがって、これを考慮し、カムシャフト側歯車が噛合せしめられる歯車を包括して出力歯車と称したとき、第1実施形態は広義には出力歯車とクランクシャフト側歯車とが互いに向かって押しつけられるようにこれら出力歯車とクランクシャフト側歯車との少なくとも一方が他方に向かって付勢されているものと言える。
また、第1実施形態においてカムシャフト側歯車に近い方の支持部材がシリンダヘッドに取り付けられていてもよいしクランクケースに取り付けられていてもよい。したがって、これを考慮すれば、第1実施形態は広義には回転伝達シャフトがカムシャフト側歯車に可能な限り近い位置においてシリンダブロックまたはシリンダヘッドまたはクランクケースに支持部材によって支持されているものとも言える。
また、第1実施形態において2本のシャフトをユニバーサル継ぎ手で連結し、該ユニバーサル継ぎ手のところで、折れ曲がった1本のシャフトが回転伝達シャフトとして採用されてもよい。この場合、回転伝達シャフトの2本のシャフトのうちシリンダヘッドに近い方のシャフトの軸線がクランクケースに対してシリンダブロックおよびシリンダヘッドが相対的に移動する方向に平行になるように回転伝達シャフトがシリンダブロックに配置される。
また、第1実施形態においてカムシャフト側歯車の回転軸線と中間歯車の回転軸線とが直角に交わっていなくてもよい。
また、第1実施形態の中間歯車およびそれに関連する部分の構成として図6に示されている構成を採用してもよい。すなわち、図6に示されている実施形態(以下「第2実施形態」ともいう)では中間歯車211がシリンダヘッド3に回転可能に取り付けられた軸220にボルト219によって取り付けられている。そして、回転伝達シャフト5のカムシャフト側歯車10は中間歯車211のシリンダヘッド3に対向する面に設けられた歯に噛合されている。また、中間歯車211は該中間歯車がカムシャフト側歯車10に押しつけられるようにバネ221によってカムシャフト側歯車10に向かって付勢されている。この実施形態では回転伝達シャフト5が矢印C1の方向に回転せしめられると中間歯車211は第1実施形態の方向C2とは逆の方向C22に回転せしめられる。すなわち、本発明によれば中間歯車およびカムシャフト側歯車を図3に示されているように構成するか図6に示されているように構成するかを選択することによって中間歯車の回転方向を選択することができる。このため、中間歯車を回転させる方向の異なる2つの内燃機関に対して本発明を比較的容易に適用することができる。
また、上述した実施形態の回転伝達シャフト、該回転伝達シャフトに取り付けられるカムシャフト側歯車、該カムシャフト側歯車に噛合する中間歯車、および、これらに関連する部分の構成に代えて図7に示されている構成を採用してもよい。すなわち、図7に示されている実施形態(以下「第3実施形態」ともいう)では回転伝達シャフト35の一端にカムシャフト側歯車310が取り付けられている。そして、本実施形態のカムシャフト側歯車310は傘歯車である。
また、本実施形態の回転伝達シャフト35は2本のシャフト部分35A、35Bから構成される。これらシャフト部分35A、35Bは真っ直ぐなシャフトである。そして、シャフト部分35Aの端部にはカムシャフト側歯車310が取り付けられている。一方、シャフト部分35Bの端部にはクランクシャフト側歯車(図示せず)が取り付けられている。
また、図7(B)に詳細に示されているようにシャフト部分35A、35Bは互いに対して摺動可能に入れ子式に互いに重なるように連結されている。すなわち、シャフト部分35Aには空洞322が形成されている。この空洞322はカムシャフト側歯車310が取り付けられているシャフト部分35Aの端部とは反対側の端部から軸線方向に延びる。また、空洞322の内周壁面には軸線方向に延びる複数の歯が周方向に予め定められた間隔で形成されている。一方、シャフト部分35Bの外周壁面には軸線方向に延びる複数の溝が周方向に予め定められた間隔で形成されている。
そして、シャフト部分35Aの空洞322の内周壁面上の歯にシャフト部分35Bの外周壁面上の溝が嵌るようにシャフト部分35Aの空洞322にシャフト部分35Bが挿入されている。すなわち、シャフト部分35A、35Bはスプライン323によって互いに対して摺動可能で且つ互いに対して回転不能に連結されている。
さらに、シャフト部分35Aの空洞322内であってシャフト部分35Bの端面と該端面に対向するシャフト部分35Aの空洞322の内壁面との間にバネ324が配置されている。このバネ324はシャフト部分35A、35Bをその軸線方向に互いに離間させるようにこれらシャフト部分35A、35Bを付勢している。
ところで、第3実施形態においてもシリンダブロックはクランクケースに対して燃焼室内で往復動するピストンの往復動方向に相対的に移動可能にクランクケース22に取り付けられている。そして、シリンダブロックがクランクケースに最も近い位置にあるときの状態を示している図8(A)と、シリンダブロックがクランクケースから最も遠い位置にあるときの状態を示している図8(B)とを参照すると、シリンダヘッド、すなわち、中間歯車311はクランクケースに対して図8(A)の位置と図8(B)の位置との間で移動可能になっている。ここで、中間歯車311がクランクケースに対して図8(A)の位置から図8(B)の位置に移動せしめられた場合にはシリンダブロックおよびシリンダヘッドはクランクケースに対して距離Dだけ移動せしめられたことになる。そして、この場合、図8(B)の状態での燃焼室内におけるピストンのストローク長は図8(A)の状態での燃焼室内におけるピストンのストローク長よりも距離Dだけ長くなる。そして、この場合、図8(B)の状態での燃焼室における機械圧縮比は図8(A)の状態での燃焼室における機械圧縮比よりも小さくなる。もちろん、中間歯車311がクランクケースに対して図8(B)の位置から図8(A)の位置に移動せしめられた場合にもシリンダブロックおよびシリンダヘッドはクランクケースに対して距離Dだけ移動せしめられたことになる。そして、この場合、図8(A)の状態での燃焼室内におけるピストンのストローク長は図8(B)の状態での燃焼室内におけるピストンのストローク長よりも距離Dだけ短くなる。そして、この場合、図8(A)の状態での燃焼室における機械圧縮比は図8(B)の状態での燃焼室における機械圧縮比よりも大きくなる。
ところで、第3実施形態ではシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースから遠ざかる方向に移動せしめられるときにはシリンダヘッドの移動に伴って中間歯車311もクランクケースから遠ざかる方向に移動せしめられる。このとき、シャフト部分35Aはバネ324の付勢力によって回転伝達シャフト35の軸線方向にシャフト部分35Bから遠ざかる方向に移動せしめられる。そして、このとき、シャフト部分35Aと中間歯車311との間の相対的な位置関係は変化しない。したがって、このとき、カムシャフト側歯車310と中間歯車311との間の噛合が維持される。一方、シリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに近づく方向に移動せしめられるときにはシリンダヘッドの移動に伴って中間歯車311もクランクケースに近づく方向に移動せしめられる。このとき、シャフト部分35Aはバネ324の付勢力に抗して中間歯車311によってシャフト部分35Bに近づく方向に移動せしめられる。そして、このとき、シャフト部分35Aと中間歯車311との間の相対的な位置関係は変化しない。したがって、このとき、カムシャフト側歯車310と中間歯車311との間の噛合が維持される。
なお、上述した第3実施形態の回転伝達シャフトの構成に代えて或いはこれに加えて図9に示されている構成を採用してもよい。すなわち、図9に示されている実施形態(以下「第4実施形態」ともいう)では回転伝達シャフト45は2本のシャフト部分45A、45Bからなり、これらシャフト部分45A、45Bは互いに対して摺動可能に入れ子式に互いに重なるように連結されている。また、本実施形態では中間歯車311から離れた側に配置されるシャフト部分45Bに空洞422が形成されており、この空洞422内にもう一方のシャフト部分45Aが挿入されている。そして、これらシャフト部分45A、45Bはボールスプライン423によって互いに対して摺動可能で且つ互いに対して回転不能に連結されている。また、空洞422内にはシャフト部分45A、45Bをその軸線方向に互いに離間させるようにこれらシャフト部分45A、45Bを付勢するバネ424が配置されている。
このようにシリンダヘッドに近い側に配置されるシャフト部分45Aをシリンダヘッドから遠い側に配置されるシャフト部分45Bに形成された空洞422内に挿入するようにした構成を採用した場合、以下の利点がある。すなわち、通常、シリンダヘッドはシリンダブロックよりも上に配置されている。したがって、シリンダヘッドに近い側に配置されるシャフト部分45Aはシリンダヘッドから遠い側に配置されるシャフト部分45Bよりも上に配置されることになる。したがって、シャフト部分45Bに形成されている空洞422の開口は上方を向くことになる。このため、上述した構成を採用した場合、空洞422内に潤滑油が進入し易く、この空洞422内に構成されているボールスプラインを潤滑油によって良好に潤滑することができるという利点がある。
また、上述したようにシャフト部分45Aとシャフト部分45Bとを連結するためにボールスプラインを採用した場合、以下の利点がある。すなわち、第4実施形態のボールスプラインを採用した場合においてシャフト部分が互いに対して摺動するときの摩擦抵抗は第3実施形態で採用されているスプラインを採用した場合のそれに比べて小さい。このため、ボールスプラインを採用した場合、中間歯車がクランクケースに対して相対的に移動したときに該中間歯車の移動に確実に追従してシャフト部分も移動することができるという利点がある。
しかしながら、第4実施形態のボールスプラインに代えて第3実施形態のスプラインを採用してもよい。もちろん、第3実施形態のスプラインに代えて本実施形態のボールスプラインを採用してもよい。
また、第4実施形態では回転伝達シャフト45は第1実施形態と同様に2つの支持部材によってシリンダブロックおよびクランクケースに支持される。そして、第4実施形態では図9に示されているようにカムシャフト側歯車410に近い方の支持部材416は2つのシャフト部分45A、45Bの摺動部分P、すなわち、シャフト部分45Aとシャフト部分45Bとが互いに重なり合っている部分Pとカムシャフト側歯車410との間においてシャフト部分45Aを支持することによって回転伝達シャフト45をシリンダブロックに支持する。なお、図9において、417は図2に示されているボールベアリング17と同様なボールベアリングであり、418は図2に示されている油路18と同様な油路である。
なお、第4実施形態において2つのシャフト部分の摺動領域とカムシャフト側歯車との間においてシャフト部分45Aを支持部材416によって支持する構成に代えて或いはこれに加えて図10に示されている構成を採用してもよいし、図11に示されている構成を採用してもよいし、図10に示されている構成および図11に示されている構成を採用してもよい。すなわち、図10に示されている実施形態(以下「第5実施形態」ともいう)では2つのシャフト部分45A、45Bの摺動部分Pとクランクシャフト側歯車との間においてシャフト部分45Bが支持部材416によって支持される。また、図11に示されている実施形態(以下「第6実施形態」ともいう)では2つのシャフト部分45A、45Bの摺動部分Pにおいてシャフト部分45Aが支持部材416によって支持される。
なお、第4実施形態~第6実施形態の支持部材の構成は第3実施形態に適用可能である。
また、第3実施形態~第6実施形態において互いに相対的に摺動可能で且つ互いに相対的に回転不能であって共通の軸線周りに回転可能なように連結されて共通の軸線に沿って延びる3つ以上のシャフト部分から構成される回転伝達シャフトが採用されてもよい。
また、第3実施形態~第6実施形態の回転伝達シャフトの構成は第1実施形態および第2実施形態の回転伝達シャフトに適用可能である。
また、第2実施形態のカムシャフト側歯車と中間歯車との噛合形態は第3実施形態~第6実施形態に適用可能である。
また、第3実施形態~第6実施形態の回転伝達シャフトに代えて図12に示されている回転伝達シャフトを採用してもよい。すなわち、図12に示されている実施形態(以下「第7実施形態」ともいう)の回転伝達シャフト55は2つのシャフト部分55A、55Bと1つの連結部材55Cとから構成される。これらシャフト部分55A、55Bおよび連結部材55Cは真っ直ぐなシャフトである。そして、シャフト部分55Aの端部にはカムシャフト側歯車(図示せず)が取り付けられている。一方、シャフト部分55Bの端部にはクランクシャフト側歯車(図示せず)が取り付けられている。
また、図12に示されているようにシャフト部分55A、55Bおよび連結部材55Cは互いに対して摺動可能に入れ子式に互いに重なるように連結されている。すなわち、シャフト部分55Aには空洞522Aが形成されている。この空洞522Aはカムシャフト側歯車が取り付けられているシャフト部分55Aの端部とは反対側の端部から軸線方向に延びる。また、空洞522Aの内周壁面には軸線方向に延びる複数の歯が周方向に予め定められた間隔で形成されている。一方、シャフト部分55Bには空洞522Bが形成されている。この空洞522Bはクランクシャフト側歯車が取り付けられているシャフト部分55Bの端部とは反対外の端部から軸線方向に延びる。また、空洞522Bの内周壁面には軸線方向に延びる複数の歯が周方向に予め定められた間隔で形成されている。さらに連結部材55Cの両端部55D、55Eの外周壁面には軸線方向に延びる複数の溝が周方向に予め定められた間隔で形成されている。
そして、シャフト部分55Aの空洞522Aの内周壁面上の歯に連結部材55Cの端部55Dの外周壁面上の溝が嵌るようにシャフト部分55Aの空洞522Aに連結部材55Cの端部55Dが挿入されている。すなわち、シャフト部分55Aと連結部材55Cとはスプライン523Aによって互いに対して摺動可能で且つ互いに対して回転不能に連結されている。一方、シャフト部分55Bの空洞522Bの内周壁面上の歯に連結部材55Cの端部55Eの外周壁面上の溝が嵌るようにシャフト部分55Bの空洞522Bに連結部材55Cの端部55Eが挿入されている。すなわち、シャフト部分55Bと連結部材55Cとはスプライン523Bによって互いに対して摺動可能で且つ互いに対して回転不能に連結されている。
さらに、シャフト部分55Aの空洞522A内であって連結部材55Cの端面と該端面に対向するシャフト部分55Aの空洞522Aの内壁面との間にはバネ524Aが配置されている。このバネ524Aは連結部材55Cとシャフト部分55Aとをその軸線方向に互いに離間させるようにこれら連結部材55Cおよびシャフト部分55Aを付勢している。一方、シャフト部分55Bの駆動522B内であって連結部材55Cの端面と該端面に対向するシャフト部分55Bの空洞522Bの内壁面との間にはバネ524Bが配置されている。このバネ524Bは連結部材55Cとシャフト部分55Bとをその軸線方向に互いに離間させるようにこれら連結部材55Cおよびシャフト部分55Bを付勢している。
さらに、互いに対向しているシャフト部分55Aの端面とシャフト部分55Bの端面との間にはバネ524Cが連結部材55Cを取り囲むようにして配置されている。このバネ524Cはシャフト部分55Aとシャフト部分55Bとをその軸線方向に互いに離間させるようにこれらシャフト部分55Aおよびシャフト部分55Bを付勢している。
なお、図12において(A)はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに最も近い位置にあるときの回転伝達シャフトの状態を示しており、(B)はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースから最も遠い位置にあるときの回転伝達シャフトの状態を示している。そして、シリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースから遠ざかる方向に移動せしめられるときにはシリンダヘッドの移動に伴って中間歯車もクランクケースから遠ざかる方向に移動せしめられる。このとき、図12を参照すると判るようにシャフト部分55Aはバネ524Cの付勢力によって中間歯車の移動に追従してシャフト部分55Bから遠ざかる方向に移動せしめられる。そして、このとき、シャフト部分55Aと中間歯車との間の相対的な位置関係は変化しない。したがって、このとき、カムシャフト側歯車と中間歯車との間の噛合が維持される。一方、シリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに近づく方向に移動せしめられるときにはシリンダヘッドの移動に伴って中間歯車もクランクケースに近づく方向に移動せしめられる。このとき、図12を参照すると判るようにシャフト部分55Aはバネ524Cの付勢力に抗して中間歯車によってシャフト部分55Bに近づく方向に移動せしめられる。そして、このとき、シャフト部分55Aと中間歯車との間の相対的な位置関係は変化しない。したがって、このとき、カムシャフト側歯車と中間歯車との間の噛合が維持される。
なお、第7実施形態では図12を参照すると判るようにシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースから遠ざかる方向に移動せしめられるとき、および、シリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに近づく方向に移動せしめられるとき、連結部材55Cはバネ524Aおよびバネ524Bの付勢力によってシャフト部分55Aとシャフト部分55Bとの間の中央の位置に配置される。そして、これによって連結部材55Cとシャフト部分55Aとの間の連結、および、連結部材55Cとシャフト部分55Bとの間の連結が維持される。
なお、第3実施形態~第7実施形態の回転伝達シャフトの構成は第1実施形態または第2実施形態に適用可能である。
また、第1実施形態および第2実施形態と第3実施形態~第7実施形態とにおいてシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときに中間歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合を維持する構成として共通する点はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときに中間歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合が維持されるようにシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動する方向に中間歯車とカムシャフト側歯車とが互いに対して摺動可能に構成されている点にある。そして、上述したように第1実施形態~第7実施形態はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときにシリンダヘッドの移動に追従してクランクシャフト側歯車がクランクシャフト歯車に対して相対的に移動するように構成された内燃機関にも適用可能である。また、カムシャフト側歯車およびクランクシャフト側歯車は回転伝達シャフトの一部とみなすことができる。したがって、これらを考慮し、カムシャフト側歯車が噛合せしめられる歯車を包括して入力歯車と称し、クランクシャフト側歯車が噛合せしめられる歯車を包括して出力歯車と称したとき、第1実施形態~第7実施形態は広義にはシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動せしめられたときに入力歯車とカムシャフト側歯車との間の噛合または出力歯車とクランクシャフト側歯車との間の噛合が維持されるようにシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動する方向に入力歯車と回転伝達シャフトとが互いに対して摺動可能に或いは出力歯車と回転伝達シャフトとが互いに対して摺動可能に構成されているものと言える。
また、上述した実施形態はシリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動可能であり、シリンダブロックおよびシリンダヘッドがクランクケースに対して相対的に移動することによって燃焼室における機関圧縮比を変更することができる可変圧縮比内燃機関に本発明を適用したものである。しかしながら、本発明は互いに相対的に移動可能に連結された少なくとも2つのブロック部分から構成され、一方のブロック部分を他方のブロック部分に対して相対的に移動させることによって燃焼室における機械圧縮比を変更することができる可変圧縮比内燃機関にも適用可能である。
Claims (17)
- 互いに相対的に移動可能に連結された少なくとも2つのブロック部分から構成され、一方のブロック部分を他方のブロック部分に対して移動させることによって燃焼室における機械圧縮比を変更することができる可変圧縮比内燃機関であって、一方のブロック部分に配置された吸気弁または排気弁を駆動するカムを備えたカムシャフトと、他方のブロック部分に配置されたクランクシャフトと、クランクシャフトの回転を出力する出力歯車と、該出力歯車から出力される回転をカムシャフトに入力する入力歯車とを具備し、前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記一方のブロック部分の移動に追従して前記入力歯車が前記出力歯車に対して相対的に移動するように構成されている内燃機関において、前記出力歯車から出力される回転を前記入力歯車に伝達する回転伝達シャフトを具備し、該回転伝達シャフトがその一端に前記出力歯車に噛合せしめられるクランクシャフト側歯車を有すると共に該回転伝達シャフトがその他端に前記入力歯車に噛合せしめられるカムシャフト側歯車を有し、前記クランクシャフトの回転によって前記回転伝達シャフトがその軸線周りで回転せしめられるように前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車とが噛合せしめられると共に前記回転伝達シャフトの回転によって前記カムシャフトがその軸線周りで回転せしめられるように前記カムシャフト側歯車と前記入力歯車とが噛合せしめられ、前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車との間の噛合または前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車との間の噛合が維持されるように前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に前記入力歯車と前記回転伝達シャフトとが互いに対して摺動可能に或いは前記出力歯車と前記回転伝達シャフトとが互いに対して摺動可能に構成されている可変圧縮比内燃機関。
- 前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車との間の噛合が維持されるように前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車とが互いに対して摺動可能に構成されている請求の範囲1に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記カムシャフト側歯車が平歯車である請求の範囲2に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車とが互いに向かって押しつけられるようにこれら入力歯車とカムシャフト側歯車との少なくとも一方が他方に向かって付勢されている請求の範囲2または3に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記回転伝達シャフトが前記カムシャフト側歯車に可能な限り近い位置において前記ブロック部分に支持部材によって支持されている請求の範囲2~4のいずれか1つに記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記一方のシリンダ部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車との間の噛合が維持されるように前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に前記出力歯車と前記カムシャフト側歯車とが互いに対して摺動可能に構成されている請求の範囲1~5のいずれか1つに記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記クランクシャフト側歯車が平歯車である請求の範囲6に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車とが互いに向かって押しつけられるようにこれら出力歯車とクランクシャフト側歯車との少なくとも一方が他方に向かって付勢されている請求の範囲6または7に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記回転伝達シャフトが前記クランクシャフト側歯車に可能な限り近い位置において前記ブロック部分に支持部材によって支持されている請求の範囲6~8のいずれか1つに記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記回転伝達シャフトが少なくとも2つのシャフト部分から構成されており、前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車との間の噛合または前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車との間の噛合が維持されるように前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に前記シャフト部分が互いに対して摺動可能に連結されている請求の範囲2~9のいずれか1つに記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記回転伝達シャフトが少なくとも2つのシャフト部分から構成されており、前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動せしめられたときに前記入力歯車と前記カムシャフト側歯車との間の噛合または前記出力歯車と前記クランクシャフト側歯車との間の噛合が維持されるように前記一方のブロック部分が前記他方のブロック部分に対して相対的に移動する方向に前記シャフト部分が互いに対して摺動可能に連結されている請求の範囲1に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記カムシャフト側歯車またはクランクシャフト側歯車が傘歯車である請求の範囲11に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記シャフト部分が互いに入れ子式に重なり合っており、該入れ子式に重なり合っている部分がボールスプラインによって互いに対して摺動可能に支持されている請求の範囲10~12のいずれか1つに記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記回転伝達シャフトが前記カムシャフト側歯車または前記クランクシャフト側歯車に可能な限り近い位置において前記ブロック部分に支持部材によって支持されている請求の範囲10~13のいずれか1つに記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記入れ子式に重なり合っている部分の両側の位置において各シャフト部分がそれぞれの軸線周りで回転可能に支持部材によって前記ブロック部分に支持されている請求の範囲10~13のいずれか1つに記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記入れ子式に重なり合っている部分が該部分の軸線周りで回転可能に支持部材によって前記ブロック部分に支持されている請求の範囲10~13のいずれか1つに記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記入れ子式に重なり合っている部分が前記カムシャフト側歯車または前記クランクシャフト側歯車に可能な限り近い位置において前記ブロック部分に前記支持部材によって支持されている請求の範囲16に記載の可変圧縮比内燃機関。
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