WO2017073225A1 - 可変圧縮比内燃機関のアクチュエータ装置 - Google Patents

可変圧縮比内燃機関のアクチュエータ装置 Download PDF

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日吉 亮介
田中 儀明
希志郎 永井
淳一郎 鬼形
山田 吉彦
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日産自動車株式会社
日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a variable compression ratio internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism in which a mechanical compression ratio changes according to the rotational position of a control shaft that is rotationally driven by an actuator, and more particularly to an actuator device including the actuator.
  • variable compression ratio mechanisms that change the mechanical compression ratio of an internal combustion engine have been known.
  • the applicants have proposed a number of variable compression ratio mechanisms in which the piston top dead center position is displaced up and down by changing the link geometry of a multi-link piston crank mechanism.
  • a variable compression ratio mechanism is also known in which the mechanical compression ratio is similarly changed by displacing the cylinder position up and down with respect to the center position of the crankshaft.
  • Patent Document 1 discloses an actuator device of such a variable compression ratio mechanism, in which an actuator and an auxiliary shaft are provided in a housing attached to a side wall of an engine body, and a control mechanism in the engine body and the auxiliary shaft are linked to each other.
  • cooperate via is disclosed. That is, the auxiliary shaft is rotated within a fixed angle range by an actuator such as an electric motor through a speed reduction mechanism, and the rotational position of the control shaft is determined in conjunction with this rotation.
  • the housing is provided with an oil filter mounting portion in the lubricating oil system of the internal combustion engine substantially integrally. That is, since the housing is provided so as to protrude outward from the side wall of the engine body, a cartridge type oil filter is attached using this housing.
  • the thickness of the housing increases and the weight increases in order to ensure the rigidity of the oil filter mounting portion.
  • the variable compression ratio mechanism in order to define the compression ratio limit on the mechanism on the low compression ratio side or the high compression ratio side, it mechanically contacts with a part of the auxiliary shaft, the link or the like.
  • a stopper portion is provided, if this stopper portion is provided on the actuator device side, it also causes an increase in the weight of the housing.
  • the housing is attached to the side wall of the engine body so as to protrude outward, and this increase in weight causes deterioration of vibration noise of the internal combustion engine, which is not preferable.
  • the actuator device of the variable compression ratio mechanism is: In an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism in which a mechanical compression ratio changes according to the rotational position of a control shaft that is rotationally driven by an actuator, A housing that is attached to a side wall of the engine body, supports the actuator, and houses an auxiliary shaft whose rotational position is controlled by the actuator; A link mechanism that links the control shaft and the auxiliary shaft disposed inside the engine body; An oil filter mounting seat formed as part of the housing; A stopper portion that is integrally formed with the oil filter mounting seat portion and that defines one rotational position limit of the auxiliary shaft; It is configured with.
  • an oil filter mounting seat portion is formed in a part of a housing that supports an actuator including an electric motor or the like, and a stopper portion is formed integrally with the oil filter mounting seat portion.
  • the stopper portion since the oil filter mounting seat portion and the stopper portion, each of which requires high rigidity, are formed integrally with the housing, the stopper portion can be easily secured with high rigidity and the oil filter mounting seat portion. Further, the increase in weight of the housing due to the formation of the stopper portion can be minimized.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the actuator device and the main part of the engine body along the line AA in FIG. 3.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the actuator device along the line BB in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the actuator device and the main part of the engine body along the line CC in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the actuator device and the main part of the engine body along the line DD in FIG. 3.
  • the side view which looked at the actuator apparatus from the side.
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing an actuator device 1 according to an embodiment together with a multi-link type piston crank mechanism 2 serving as a variable compression ratio mechanism.
  • the multi-link type piston crank mechanism 2 is housed inside the engine body composed of the cylinder block 3 and the oil pan upper 4, whereas the actuator device 1 includes an oil pan upper in which the housing 5 forms part of the engine body. 4 is attached to the outer side surface of the side wall 4 and protrudes outward from the engine body.
  • the multi-link type piston crank mechanism 2 itself is already known from the above-mentioned Patent Document 1 and the like, and an upper link 13 having one end connected to the piston 11 via a piston pin 12 and the other end of the upper link 13 are connected to each other. One end is connected via an upper pin 14, and a lower link 17 having an intermediate portion connected to the crankpin 16 of the crankshaft 15, and a control link 18 that regulates the degree of freedom of the lower link 17 are provided. .
  • the control link 18 has a distal end connected to the other end of the lower link 17 via a control pin 19 and a base end supported by the eccentric shaft portion 21 of the control shaft 20 so as to be swingable.
  • the top dead center position of the piston 11 changes according to the rotational position of the control shaft 20, and consequently the mechanical compression ratio of the engine changes.
  • the mechanical compression ratio is uniquely determined with respect to the rotational position of the control shaft 20.
  • the actuator device 1 has an auxiliary shaft 25 whose rotational position is controlled via a speed reduction mechanism by an actuator made of an electric motor, as will be described later, and this auxiliary shaft 25 is controlled by the actuator link mechanism 26 described above. It is linked to the shaft 20.
  • the actuator link mechanism 26 includes a first arm 27 provided on the control shaft 20, a second arm 28 provided on the auxiliary shaft 25, and a first connecting pin 29 and a second connecting pin 30. An end portion is connected to each of the first arm 27 and the second arm 28, and an intermediate link 31 that connects the two to each other is provided. That is, the actuator link mechanism 26 is configured as a so-called four-node link, and the rotation of the auxiliary shaft 25 and the rotation of the control shaft 20 are linked to each other.
  • the auxiliary shaft 25 and the control shaft 20 are configured to rotate in opposite directions. For example, when the auxiliary shaft 25 rotates counterclockwise from the state shown in FIG. 1, the control shaft 20 rotates clockwise.
  • an oil filter mounting seat portion 36 to which a cartridge type oil filter 35 having a substantially cylindrical or cup shape is detachably attached is formed in a part of the housing 5 of the actuator device 1.
  • a stopper portion 37 with which the second arm 28 abuts at a predetermined rotational position is formed integrally with the oil filter mounting seat portion 36 that is a relatively thick portion.
  • the stopper portion 37 defines a limit on the low compression ratio side of the variable compression ratio mechanism.
  • a second stopper portion (not shown) that defines the limit on the high compression ratio side is provided inside the engine body so as to contact the first arm 27, for example.
  • An oil cooler mounting seat 39 is formed on the upper surface of the housing 5.
  • a multi-plate oil cooler 38 for exchanging heat between the lubricating oil and the engine cooling water is fixed to the oil cooler mounting seat 39. Is attached.
  • the actuator device 1 includes a metal housing 5 made of an aluminum alloy casting or the like that accommodates an auxiliary shaft 25, and an approximately attached to one end of the housing 5 in the axial direction.
  • a reduction gear 41 having a disc shape and an electric motor 42 having a substantially disc shape serving as an actuator attached to the end of the reduction gear 41 are mainly configured.
  • the electric motor 42 has a cup-shaped case and is supported by the housing 5 via a speed reducer 41 (specifically, a cylindrical case).
  • a speed reducer 41 specifically, a cylindrical case.
  • the side on which the electric motor 42 is disposed is referred to as the “rear” side of the actuator device 1
  • the side opposite to the electric motor 42 is referred to as the “front” side of the actuator device 1. I will call it.
  • the rotation shaft at the center of the electric motor 42 and the auxiliary shaft 25 are coaxial, that is, arranged in series.
  • a reduction gear 41 having a reduction mechanism with a large reduction ratio such as a known harmonic drive mechanism is interposed between the two. Therefore, the rotation of the electric motor 42 is decelerated and transmitted to the auxiliary shaft 25 as an appropriate angle of rotation, and a large torque for driving the auxiliary shaft 25 in the rotation direction is obtained.
  • the rear end portion of the auxiliary shaft 25 is directly connected to a member on the output side of the speed reduction mechanism. Therefore, the auxiliary shaft 25 can also be called an output shaft of the speed reducer 41.
  • the housing 5 has a cylindrical portion 43 to which the speed reducer 41 is attached at the rear end portion, and, as shown in FIG. 6, a bolt boss portion 44 for fastening to the oil pan upper 4 via a bolt (not shown). It is provided in multiple places.
  • the portion on the front side of the cylindrical portion 43 includes a thick first wall portion 45 and a second wall portion 46 substantially along a plane orthogonal to the axial direction of the auxiliary shaft 25.
  • a space 47 having a substantially constant width is defined between the two wall portions 45 and 46 in which the second arm 28 swings together with the end portion of the intermediate link 31.
  • the auxiliary shaft 25 is rotatably supported by the bearing holes of the first wall portion 45 and the second wall portion 46, that is, is supported at two locations before and after the second arm 28.
  • the first wall portion 45 and the second wall portion 46 are connected to each other by a thick outer wall portion 48 extending back and forth along the outer side of the housing 5, and the outer wall portion 48 allows the above-described space 47 to be connected.
  • the outer surface of is closed.
  • the outer wall portion 48 is continuous with the cylindrical portion 43 at the rear end of the housing 5 and, as shown in FIG. 2, the side wall surface of the oil pan upper 4 (that is, the mounting of the housing 5). It extends vertically so as to be parallel to the surface.
  • the oil filter mounting seat portion 36 described above is formed in a substantially disk shape on the lower surface side of the portion where the first wall portion 45 and the outer wall portion 48 are connected on the front side of the housing 5.
  • the oil filter mounting seat portion 36 is continuous with the outer portion of the first wall portion 45 (the portion protruding outward from the auxiliary shaft 25), and is shown in FIG.
  • the outer wall portion 48 is continuous with the lower end of the outer wall portion 48.
  • a large portion of the first wall portion 45 and a portion overlapping the outer wall portion 48 except for a portion that overlaps with the first wall portion 45 and the outer wall portion 48 project in a circular shape outward from the outer wall portion 48.
  • FIG. 1 A large portion of the first wall portion 45 and a portion overlapping the outer wall portion 48 except for a portion that overlaps with the first wall portion 45 and the outer wall portion 48 project in a circular shape outward from the outer wall portion 48.
  • the oil filter mounting seat portion 36 has a filter mounting surface 51 on the lower surface to which the cartridge type oil filter 35 is mounted.
  • the oil filter mounting seat 36 and the filter mounting surface 51 are located on the inner side with respect to the surface orthogonal to the side wall surface of the oil pan upper 4 (that is, the mounting surface of the housing 5), that is, the lower end of the mounted oil filter 35 is the engine body It is slightly inclined (for example, about several degrees) in a direction approaching the side.
  • connection point between the second arm 28 and the intermediate link 31, that is, the center point of the second connection pin 30 moves above the height position of the rotation center of the auxiliary shaft 25. . That is, the movement locus of the center point of the second connecting pin 30 is higher than the height position of the rotation center of the auxiliary shaft 25.
  • the filter attachment surface 51 of the oil filter attachment seat portion 36 is positioned below the height position of the rotation center of the auxiliary shaft 25 as shown in FIGS.
  • the stopper portion 37 described above is formed integrally with an inner portion of the oil filter mounting seat portion 36 (a portion closer to the engine body).
  • the stopper portion 37 has a wall shape extending obliquely from the lower end of the outer wall portion 48 to the inside of the space 47, and includes an inclined wall 53 and a bottom covering the lower portion of the space 47. It continues to the wall 54.
  • FIG. 2 shows a state in which the second arm 28 is in contact with the stopper portion 37, and the linear side edge of the second arm 28 is in wide contact with the stopper surface 37 a formed by an inclined plane of the stopper portion 37. It is configured as follows.
  • the stopper portion 37 is formed across the space 47 in which the second arm 28 swings back and forth, and the stopper portion 37 connects the first wall portion 45 and the second wall portion 46 constituting the space 47 to each other. (See Fig. 3). As shown in FIG. 2, a slit-like opening 49 through which the intermediate link 31 passes is provided on the side wall of the oil pan upper 4 to which the housing 5 is attached, and this opening 49 corresponds to the space 47. is doing.
  • the oil cooler mounting seat 39 described above is formed in a substantially rectangular plate shape along the plane perpendicular to the side wall surface of the oil pan upper 4 (that is, the mounting surface of the housing 5) at the upper part of the housing 5.
  • the oil cooler mounting seat 39 is continuous with the upper ends of the first wall 45 and the second wall 46, and outside the outer wall 48 so as to cover the upper part of the oil filter mounting seat 36. A part is overhanging (see FIGS. 2 and 4).
  • the stopper portion 37 is provided at a position sandwiched between the oil cooler mounting seat portion 39 and the oil filter mounting seat portion 36.
  • the oil cooler mounting seat portion 39 has a flat oil cooler mounting surface 52 on the upper surface, and the multi-plate type oil cooler 38 is mounted thereon as described above.
  • FIG. 4 shows a cross section passing through the approximate center of the oil filter mounting seat portion 36, but as shown in FIG. 4, the filter / passage from the center of the oil filter mounting seat portion 36 to the oil cooler mounting seat portion 39 is shown.
  • the cooler connection oil passage 55 is formed linearly along the vertical direction.
  • the filter / cooler connection oil passage 55 is slightly inclined with respect to the side wall surface of the oil pan upper 4 (that is, the mounting surface of the housing 5) so as to be orthogonal to the filter mounting surface 51.
  • the lower end portion of the filter / cooler connection oil passage 55 is a female screw portion 55a, and a screw portion (not shown) of a center pipe that becomes an oil discharge port of the cartridge type oil filter 35 is screwed into this.
  • the filter / cooler connection oil passage 55 is configured as a pipe line extending outward from the outer wall portion 48, and therefore, the tubular wall portion 56 surrounding the filter / cooler connection oil passage 55 is provided with an oil filter mounting seat portion. 36 and the oil cooler mounting seat 39 are connected in the vertical direction.
  • the lubricating oil of the internal combustion engine is filtered through the oil filter 35 and then flows to the inlet of the oil cooler 38 through the filter / cooler connection oil passage 55.
  • 4 shows a straight cooler outlet oil passage 59 extending from the oil cooler mounting seat 39 to the oil passage 58 inside the oil pan upper 4 through the inside of the first wall portion 45. As shown in FIG. .
  • the cooler outlet oil passage 59 is connected to the outlet of the oil cooler 38, and the cooled lubricating oil is returned to the engine body through the cooler outlet oil passage 59.
  • FIG. 5 shows a cross section along the line DD in FIG. 3 which is slightly in front of the center of the oil filter mounting seat portion 36.
  • a linear filter inlet oil passage 62 connected to the oil passage 61 is formed inside the first wall portion 45.
  • the tip of the filter inlet oil passage 62 is connected to an inlet port passage 63 that opens in a circular arc shape (see FIG. 3) on the filter mounting surface 51.
  • the inlet port passage 63 is also configured as a pipe line extending outward from the outer wall portion 48.
  • the lubricating oil of the internal combustion engine is introduced from the oil passage 61 inside the oil pan upper 4 to the inlet side of the oil filter 35 through the filter inlet oil passage 62 and the inlet port passage 63.
  • the lubricating oil filtered by the oil filter 35 is introduced into the oil cooler 38 via the filter / cooler connection oil passage 55, cooled there, and then cooled via the cooler outlet oil passage 59. It flows to the oil passage 58 inside the upper 4.
  • the stopper portion 37 that defines the limit on the low compression ratio side of the variable compression ratio mechanism is thick and is formed by the first wall portion 45 and the outer wall portion 48. Since it is formed integrally with the oil filter mounting seat portion 36 that ensures high rigidity, very high rigidity can be obtained with respect to the contact of the second arm 28. In particular, as shown in FIG. 2, since a thick oil filter mounting seat portion 36 exists on the back side in the contact direction, high rigidity is ensured without requiring a separate reinforcing structure for the stopper portion 37. The In addition, since the stopper portion 37 is configured to connect both the first wall portion 45 and the second wall portion 46, high rigidity is obtained.
  • the stopper portion 37 is provided at a position sandwiched between the oil cooler mounting seat portion 39 and the oil filter mounting seat portion 36 having high rigidity, so that the rigidity of the stopper portion 37 is higher. Become.
  • the movement locus of the center point of the second connecting pin 30 is higher than the height position of the rotation center of the auxiliary shaft 25, whereas the oil filter mounting seat portion 36
  • the filter mounting surface 51 has a layout located below the height position of the rotation center of the auxiliary shaft 25.
  • the filter mounting surface 51 is inclined inward as described above, it is advantageous in terms of vibration of the oil filter 35 mounted here. That is, the engine body to which the actuator device 1 is attached generates a so-called roll vibration around the crankshaft 15 supported by the main bearing portion 60 (see FIG. 2 etc.), and this vibration causes the oil filter 35 to rotate. Acceleration along the tangential direction acts.
  • the filter mounting surface 51 of the above embodiment is located below the center of the crankshaft 15, but at the same time, the filter mounting surface 51 is inclined inward, so that it can be easily understood from FIG. As can be done, the angle formed between the acceleration direction (vibration direction) acting on the oil filter 35 and the filter mounting surface 51 approaches a right angle.
  • the acceleration acts at an angle close to the axial direction of the oil filter 35, and so-called opening of the fastening surface of the oil filter 35 in contact with the filter mounting surface 51 is suppressed.
  • the filter mounting surface 51 is inclined, the distance from the center of the crankshaft 15 to the center of gravity of the oil filter 35 is shortened, and the vibration of the oil filter 35 itself is also suppressed.
  • the oil cooler 38 mounted on the oil cooler mounting seat 39 is similarly subjected to acceleration due to roll vibration, but the oil cooler mounting seat 39 has the same degree as the center of the crankshaft 15 as shown in FIG. Since it is in the height position, the oil cooler mounting surface 52 is substantially perpendicular to the acceleration direction (vibration direction) acting on the oil cooler 38.
  • the maximum load acts in the direction of reducing the compression ratio by the combustion load applied to the piston 11, and the intermediate link 31 is applied to the auxiliary shaft 25.
  • the maximum load is applied in a direction substantially along the longitudinal direction of FIG. 2, that is, in a direction substantially along the arrow F in FIG.
  • the housing 5 of the above embodiment is provided with a filter / cooler connection oil passage 55 on the side of the outer wall portion 48 where the maximum load acts when viewed from the center of the auxiliary shaft 25.
  • the tubular wall 56 constituting the filter / cooler connection oil passage 55 connects the oil filter mounting seat 36 and the oil cooler mounting seat 39 vertically as a kind of rigid member.
  • the filter mounting surface 51 is inclined as described above, the acceleration direction approaches the axial direction of the oil filter 35, and the oil filter 35 is fastened. This is advantageous in suppressing the mouth opening on the surface.

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Abstract

可変圧縮比機構のコントロールシャフト(20)は、アクチュエータ装置(1)の補助シャフト(25)に中間リンク(31)を介して連動する。アクチュエータ装置(1)のハウジング(5)は、下面にオイルフィルタ取付座部(36)を有し、このオイルフィルタ取付座部(36)と一体にストッパ部(37)が形成されている。補助シャフト(25)の第2アーム(28)がストッパ部(37)に当接することで、低圧縮比側の圧縮比限界が規定される。剛性の高いオイルフィルタ取付座部(36)とストッパ部(37)を一体化したことで、ストッパ部(37)の剛性が高く得られる。

Description

可変圧縮比内燃機関のアクチュエータ装置
 この発明は、アクチュエータにより回転駆動されるコントロールシャフトの回転位置に応じて機械的圧縮比が変化する可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比内燃機関に関し、特に、上記アクチュエータを含むアクチュエータ装置に関する。
 内燃機関の機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構は、従来から種々の形式のものが知られている。例えば、複リンク式ピストンクランク機構のリンクジオメトリの変更によってピストン上死点位置を上下に変位させるようにした可変圧縮比機構が本出願人らによって多数提案されている。また、クランクシャフトの中心位置に対しシリンダの位置を上下に変位させることで同様に機械的圧縮比を変化させるようにした可変圧縮比機構も公知である。
 特許文献1は、このような可変圧縮比機構のアクチュエータ装置として、機関本体の側壁に取り付けられるハウジングに、アクチュエータと補助シャフトとを設けるとともに、機関本体内部のコントロールシャフトと上記補助シャフトとをリンク機構を介して連動させるようにした構成が開示されている。すなわち、上記補助シャフトは、電動モータ等からなるアクチュエータにより減速機構を介して一定角度範囲内で回転し、これに連動してコントロールシャフトの回転位置が定まるようになっている。
 また上記ハウジングには、内燃機関の潤滑油系統におけるオイルフィルタの取付部が実質的に一体に設けられている。つまり、上記ハウジングは機関本体の側壁から外側へ張り出すように設けられるので、このハウジングを利用してカートリッジ式のオイルフィルタが取り付けられる構成となっている。
 上記のようにオイルフィルタの取付部をアクチュエータ装置のハウジングに一体に設けると、オイルフィルタ取付部の剛性確保のためにハウジングの肉厚増加ひいては重量増加が生じる。また、上記のような可変圧縮比機構においては、低圧縮比側もしくは高圧縮比側の機構上の圧縮比限界を規定するために、上記補助シャフトやリンクなどの一部と機械的に当接するストッパ部が設けられるが、仮に、このストッパ部をアクチュエータ装置側に設けようとすると、やはりハウジングの重量増加の要因となる。
 ハウジングは、機関本体の側壁に外側へ張り出すように取り付けられるので、その重量増加によって内燃機関の振動騒音の悪化が引き起こされ、好ましくない。
国際公開第2013/080673号
 この発明に係る可変圧縮比機構のアクチュエータ装置は、
 アクチュエータにより回転駆動されるコントロールシャフトの回転位置に応じて機械的圧縮比が変化する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
 機関本体の側壁に取り付けられ、上記アクチュエータを支持するとともに、該アクチュエータにより回転位置が制御される補助シャフトを収容したハウジングと、
 機関本体の内部に配置された上記コントロールシャフトと上記補助シャフトとを連係したリンク機構と、
 上記ハウジングの一部として形成されたオイルフィルタ取付座部と、
 このオイルフィルタ取付座部と一体に形成され、上記補助シャフトの一方の回転位置限界を規定するストッパ部と、
 を備えて構成されている。
 すなわち、電動モータ等からなるアクチュエータを支持するハウジングの一部にオイルフィルタ取付座部が形成されているとともに、このオイルフィルタ取付座部と一体にストッパ部が形成されている。コントロールシャフトもしくはリンク機構等の一部が上記ストッパ部に当接することで、補助シャフトの一方の回転位置限界ひいては機構上の圧縮比限界が規定される。
 この発明によれば、それぞれ高い剛性が要求されるオイルフィルタ取付座部とストッパ部とがハウジングに一体に形成されているため、ストッパ部の剛性を容易に高く確保できるとともに、オイルフィルタ取付座部やストッパ部の形成に伴うハウジングの重量増加を最小限のものとすることができる。
一実施例のアクチュエータ装置を可変圧縮比機構となる複リンク式ピストンクランク機構とともに模式的に示した説明図。 図3のA-A線に沿ったアクチュエータ装置および機関本体要部の断面図。 図2のB-B線に沿ったアクチュエータ装置の断面図。 図3のC-C線に沿ったアクチュエータ装置および機関本体要部の断面図。 図3のD-D線に沿ったアクチュエータ装置および機関本体要部の断面図。 アクチュエータ装置を側方から見た側面図。
 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
 図1は、一実施例のアクチュエータ装置1を可変圧縮比機構となる複リンク式ピストンクランク機構2とともに模式的に示した説明図である。複リンク式ピストンクランク機構2がシリンダブロック3およびオイルパンアッパ4からなる機関本体の内部に収容されているのに対し、アクチュエータ装置1は、ハウジング5が、機関本体の一部をなすオイルパンアッパ4の側壁の外側面に取り付けられ、機関本体から外側に張り出した構成となっている。
 複リンク式ピストンクランク機構2自体は前述した特許文献1等によって既に公知のものであり、ピストン11にピストンピン12を介して一端が連結されたアッパリンク13と、このアッパリンク13の他端にアッパピン14を介して一端が連結されるとともに、クランクシャフト15のクランクピン16に中間部が連結されたロアリンク17と、このロアリンク17の自由度を規制するコントロールリンク18と、を備えている。上記コントロールリンク18は、先端が上記ロアリンク17の他端にコントロールピン19を介して連結されているとともに、基端がコントロールシャフト20の偏心軸部21に揺動可能に支持されている。このように構成されたピストンクランク機構2においては、コントロールシャフト20の回転位置に応じてピストン11の上死点位置が変化し、ひいては機関の機械的圧縮比が変化する。換言すれば、コントロールシャフト20の回転位置に対して機械的圧縮比が一義的に定まる。
 一方、アクチュエータ装置1は、後述するように電動モータからなるアクチュエータによって減速機構を介して回転位置が制御される補助シャフト25を有し、この補助シャフト25がアクチュエータ用リンク機構26を介して上記コントロールシャフト20に連係している。上記アクチュエータ用リンク機構26は、コントロールシャフト20に設けられた第1アーム27と、上記補助シャフト25に設けられた第2アーム28と、第1連結ピン29および第2連結ピン30を介して第1アーム27および第2アーム28にそれぞれ端部が連結され、両者を互いに連結した中間リンク31と、を備えている。すなわち、アクチュエータ用リンク機構26は、いわゆる4節リンクとして構成され、補助シャフト25の回転とコントロールシャフト20の回転とを互いに連動させている。ここで、第1連結ピン29がコントロールシャフト20の概ね下側に位置しているのに対し、第2連結ピン30が補助シャフト25の概ね上側に位置しており、両者を中間リンク31が連結している結果、補助シャフト25とコントロールシャフト20とが互いに逆方向に回転する構成となっている。例えば、図1に示す状態から補助シャフト25が反時計回り方向に回転すると、コントロールシャフト20は時計回り方向に回転する。
 詳細は後述するが、アクチュエータ装置1のハウジング5の一部には、略円筒状ないしカップ状をなすカートリッジ式のオイルフィルタ35が着脱可能に取り付けられるオイルフィルタ取付座部36が形成されている。そして、この比較的厚肉な部位となるオイルフィルタ取付座部36と一体に、第2アーム28が所定回転位置で当接するストッパ部37が形成されている。図1に示すピストンクランク機構2のリンク構成から明らかなように、この実施例では、ストッパ部37は、可変圧縮比機構の低圧縮比側の限界を規定している。なお、高圧縮比側の限界を規定する図示しない第2のストッパ部が、機関本体の内部に、例えば第1アーム27と当接するように設けられている。またハウジング5の上面には、オイルクーラ取付座部39が形成されており、このオイルクーラ取付座部39に、潤滑油と機関冷却水との熱交換を行う多板式のオイルクーラ38が固定的に取り付けられている。
 次に、図2~図6を参照して、アクチュエータ装置1の具体的な構成をより詳細に説明する。
 図3および図6に示すように、アクチュエータ装置1は、補助シャフト25を収容したアルミニウム合金の鋳造物などからなる金属製のハウジング5と、このハウジング5の軸方向の一端部に取り付けられた略円盤状をなす減速機41と、この減速機41の端部に重ねて取り付けられたアクチュエータとなる略円盤状をなす電動モータ42と、を主体として構成されている。電動モータ42は、カップ状のケースを有し、減速機41(詳しくはその円筒状ケース)を介してハウジング5によって支持されている。なお、以下では、説明の便宜のために、電動モータ42が配置されている側をアクチュエータ装置1の「後」側と呼び、電動モータ42とは反対側をアクチュエータ装置1の「前」側と呼ぶこととする。
 電動モータ42および減速機41の内部構成は本発明の要部ではないので図示していないが、電動モータ42の中心の回転軸と補助シャフト25とは同軸状に、つまり直列に並んだ構成となっており、両者間に、例えば公知のハーモニックドライブ機構のような減速比の大きな減速機構を具備した減速機41が介在している。従って、電動モータ42の回転が減速されて補助シャフト25に適宜な角度の回転となって伝達され、補助シャフト25を回転方向に駆動する大きなトルクが得られる。なお、補助シャフト25の後端部は、減速機構の出力側の部材に直結されており、従って、補助シャフト25は減速機41の出力軸ということもできる。
 ハウジング5は、減速機41が取り付けられる円筒部43を後端部に有するとともに、図6に示すように、オイルパンアッパ4に図示せぬボルトを介して締結するためのボルトボス部44を周囲の複数箇所に備えている。円筒部43よりも前側の部分においては、図3に示すように、補助シャフト25の軸方向と直交する平面にほぼ沿った厚肉の第1壁部45と第2壁部46とを備えており、これら2つの壁部45,46の間に、上記第2アーム28が中間リンク31の端部とともに揺動する略一定幅の空間47が画成されている。補助シャフト25は、第1壁部45および第2壁部46の軸受孔によって回転自在に支持されており、つまり、上記第2アーム28の前後の2箇所で支持されている。また、第1壁部45と第2壁部46は、ハウジング5の外側に沿って前後に延びた厚肉の外側壁部48によって互いに連結されており、この外側壁部48によって上記の空間47の外側面が閉じられている。上記外側壁部48は、図3に示すように、ハウジング5後端の円筒部43に連続しており、かつ、図2に示すように、オイルパンアッパ4の側壁面(つまりハウジング5の取付面)と平行をなすように上下に延びている。
 前述したオイルフィルタ取付座部36は、図3,図6に示すように、ハウジング5の前側において第1壁部45と外側壁部48とが接続された部位の下面側に略円盤状に形成されている。つまり、オイルフィルタ取付座部36は、図3,図4に示すように第1壁部45の外側部分(補助シャフト25よりも外側へ張り出した部分)と一体に連続し、かつ図2に示すように外側壁部48の下端と一体に連続している。そして、第1壁部45および外側壁部48と重なる一部を除く大部分が、外側壁部48よりも外側に円形に張り出している。このオイルフィルタ取付座部36は、図2に示すように、カートリッジ式のオイルフィルタ35が取り付けられるフィルタ取付面51を下面に有している。オイルフィルタ取付座部36およびフィルタ取付面51は、オイルパンアッパ4の側壁面(つまりハウジング5の取付面)と直交する面に対して内側に、つまり取り付けられたオイルフィルタ35の下端が機関本体側に近付く方向に、僅かに(例えば数度程度)傾斜している。
 ここで、図2から明らかなように、第2アーム28と中間リンク31との連結点つまり第2連結ピン30の中心点は、補助シャフト25の回転中心の高さ位置よりも上方を移動する。つまり、第2連結ピン30の中心点の移動軌跡は、補助シャフト25の回転中心の高さ位置よりも上方となる。これに対し、オイルフィルタ取付座部36のフィルタ取付面51は、図2,図4に示すように、補助シャフト25の回転中心の高さ位置よりも下方に位置している。
 前述したストッパ部37は、図2に示すように、オイルフィルタ取付座部36の内側部分(機関本体に近い側の部分)と一体に形成されている。このストッパ部37は、図2に示すように、外側壁部48の下端から空間47の内側へと斜めに延びた壁状をなしており、空間47の下側部分を覆う傾斜壁53および底壁54へと連続している。図2は、第2アーム28がストッパ部37に当接した状態を示しており、ストッパ部37の傾斜した平面からなるストッパ面37aに、第2アーム28の直線状の側縁が広く当接するように構成されている。上記ストッパ部37は、第2アーム28が揺動する空間47を前後に横切って形成されており、空間47を構成する第1壁部45および第2壁部46をストッパ部37が互いに連結した形となっている(図3参照)。なお、図2に示すように、ハウジング5が取り付けられるオイルパンアッパ4の側壁には中間リンク31が通過するスリット状の開口部49が設けられており、この開口部49が上記空間47に対応している。
 また前述したオイルクーラ取付座部39は、ハウジング5の上部に、オイルパンアッパ4の側壁面(つまりハウジング5の取付面)と直交する平面に沿った略矩形の板状に構成されている。このオイルクーラ取付座部39は、第1壁部45および第2壁部46の上端に連続しており、かつオイルフィルタ取付座部36の上方を覆うように、外側壁部48よりも外側に一部が張り出している(図2,図4参照)。図2から明らかなように、ストッパ部37は、オイルクーラ取付座部39とオイルフィルタ取付座部36とに上下に挟まれる位置に設けられている。オイルクーラ取付座部39は、上面に平坦なオイルクーラ取付面52を有し、ここに前述したように多板式のオイルクーラ38が取り付けられるようになっている。
 図4は、オイルフィルタ取付座部36の略中心を通る断面を示しているが、この図4に示すように、オイルフィルタ取付座部36の中心からオイルクーラ取付座部39へと至るフィルタ・クーラ接続油路55が上下方向に沿って直線状に形成されている。このフィルタ・クーラ接続油路55は、フィルタ取付面51に対し直交するように、オイルパンアッパ4の側壁面(つまりハウジング5の取付面)に対しては僅かに傾斜している。なお、フィルタ・クーラ接続油路55の下端部は雌ねじ部55aとなっており、カートリッジ式オイルフィルタ35のオイル吐出口となるセンターパイプのねじ部(図示せず)がここに螺合する。フィルタ・クーラ接続油路55は、外側壁部48から外側へ張り出した管路として構成されており、従って、フィルタ・クーラ接続油路55の周囲を囲む管状壁部56が、オイルフィルタ取付座部36とオイルクーラ取付座部39とを上下に接続している。内燃機関の潤滑油は、オイルフィルタ35を通過して濾過された後に、フィルタ・クーラ接続油路55を通してオイルクーラ38の入口へと流れる。また、図4の断面には、第1壁部45の内部を通してオイルクーラ取付座部39からオイルパンアッパ4内部の油路58へと延びた直線状のクーラ出口油路59が図示されている。このクーラ出口油路59は、オイルクーラ38の出口に接続されており、冷却後の潤滑油が該クーラ出口油路59を通して機関本体へと戻される。
 図5は、オイルフィルタ取付座部36の中心よりも僅かに前側となる図3のD-D線に沿った断面を示しているが、この図5に示すように、オイルパンアッパ4内部の油路61と接続される直線状のフィルタ入口油路62が第1壁部45の内部に形成されている。このフィルタ入口油路62の先端部は、フィルタ取付面51において円弧形(図3参照)に開口する入口ポート通路63に接続されている。上記入口ポート通路63も、フィルタ・クーラ接続油路55と同様に、外側壁部48から外側へ張り出した上下方向に延びた管路として構成されている。
 従って、内燃機関の潤滑油は、オイルパンアッパ4内部の油路61からフィルタ入口油路62および入口ポート通路63を通してオイルフィルタ35の入口側へ導入される。オイルフィルタ35で濾過された潤滑油は、前述したように、フィルタ・クーラ接続油路55を介してオイルクーラ38へ導入され、ここで冷却された後、クーラ出口油路59を介してオイルパンアッパ4内部の油路58へと流れる。
 上記のように構成された実施例のアクチュエータ装置1においては、可変圧縮比機構の低圧縮比側の限界を規定するストッパ部37が、厚肉でかつ第1壁部45や外側壁部48によって高い剛性が確保されているオイルフィルタ取付座部36と一体に形成されているため、第2アーム28の当接に対して非常に高い剛性を得ることができる。特に、図2に示すように、当接方向の裏側に厚肉のオイルフィルタ取付座部36が存在することとなるので、ストッパ部37についての個別の補強構造を要することなく高い剛性が確保される。しかも、ストッパ部37は、第1壁部45と第2壁部46とに亘って両者を連結するように構成されるので、高い剛性が得られる。
 さらに、上記実施例では、ストッパ部37は、剛性の高いオイルクーラ取付座部39とオイルフィルタ取付座部36とに上下に挟まれる位置に設けられているため、ストッパ部37の剛性がより高くなる。
 従って、ストッパ部37の剛性確保のために必要なハウジング5の重量増加を抑制することができる。
 また、上記実施例では、上述したように、第2連結ピン30の中心点の移動軌跡が補助シャフト25の回転中心の高さ位置よりも上方となるのに対し、オイルフィルタ取付座部36のフィルタ取付面51は、補助シャフト25の回転中心の高さ位置よりも下方に位置したレイアウトとなっている。これにより、第2アーム28の回転軌跡となるスペースを確保しつつオイルフィルタ35の取付スペースやストッパ部37の形成位置を確保することが可能となり、ハウジング5の小型軽量化が図れる。
 また、上記実施例では、上述したようにフィルタ取付面51が内側へ傾斜しているため、ここに取り付けられたオイルフィルタ35の振動の上で有利となる。すなわち、アクチュエータ装置1が取り付けられている機関本体は、主軸受部60(図2等参照)に支持されるクランクシャフト15を中心としていわゆるロール振動を生じ、この振動によって、オイルフィルタ35には回転接線方向に沿った加速度が作用する。ここで、上記実施例のフィルタ取付面51は、クランクシャフト15の中心よりも下方に位置しているが、同時に、フィルタ取付面51は内側に傾斜しているので、図5等から容易に理解できるように、オイルフィルタ35に作用する加速度方向(振動方向)とフィルタ取付面51とのなす角が直角に近付くこととなる。従って、加速度がオイルフィルタ35の軸方向に近い角度で作用し、フィルタ取付面51に接しているオイルフィルタ35締結面のいわゆる口開きが抑制される。しかも、フィルタ取付面51が傾斜していることで、クランクシャフト15の中心からオイルフィルタ35の重心までの距離が短くなり、オイルフィルタ35の振動そのものも抑制される。
 なお、オイルクーラ取付座部39に取り付けられるオイルクーラ38にも同様にロール振動による加速度が作用するが、オイルクーラ取付座部39は図5等に示すようにクランクシャフト15の中心と同程度の高さ位置にあるので、オイルクーラ取付面52は、オイルクーラ38に作用する加速度方向(振動方向)に対し略直交したものとなっている。
 一方、図1に示したような複リンク式ピストンクランク機構2においては、ピストン11に加わる燃焼荷重によって圧縮比を低下させる方向に最大荷重が作用し、補助シャフト25に対しては、中間リンク31の長手方向にほぼ沿った方向つまり図2の矢印Fにほぼ沿った方向に最大荷重が作用する。このような最大荷重の方向に対し、上記実施例のハウジング5は、補助シャフト25の中心から見て最大荷重が作用する外側壁部48の側にフィルタ・クーラ接続油路55が設けられており、該フィルタ・クーラ接続油路55を構成する管状壁部56が、一種の剛性部材としてオイルフィルタ取付座部36とオイルクーラ取付座部39とを上下に接続しているため、最大荷重に対するハウジング5の剛性が高く得られ、最大荷重によるハウジング5の変形を抑制できる。これにより、ハウジング5の変形に伴う補助シャフト25の軸受部の潤滑不良やハウジング5の共振による振動騒音の悪化を抑制できる。
 なお、上記の最大荷重によりオイルクーラ38に加わる加速度についても、フィルタ取付面51が上述のように傾斜していることで、加速度方向がオイルフィルタ35の軸方向に近付くこととなり、オイルフィルタ35締結面での口開きを抑制する上で有利である。

Claims (7)

  1.  アクチュエータにより回転駆動されるコントロールシャフトの回転位置に応じて機械的圧縮比が変化する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
     機関本体の側壁に取り付けられ、上記アクチュエータを支持するとともに、該アクチュエータにより回転位置が制御される補助シャフトを収容したハウジングと、
     機関本体の内部に配置された上記コントロールシャフトと上記補助シャフトとを連係したリンク機構と、
     上記ハウジングの一部として形成されたオイルフィルタ取付座部と、
     このオイルフィルタ取付座部と一体に形成され、上記補助シャフトの一方の回転位置限界を規定するストッパ部と、
     を備えてなる可変圧縮比内燃機関のアクチュエータ装置。
  2.  上記リンク機構が、上記コントロールシャフトに設けられた第1アームと、上記補助シャフトに設けられた第2アームと、両者を連結した中間リンクと、を備え、
     上記ストッパ部は、上記回転位置限界において上記第2アームが当接するストッパ面を有する、請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関のアクチュエータ装置。
  3.  上記第2アームと上記中間リンクとの連結部の中心点の移動軌跡が、上記補助シャフトの回転中心の高さ位置よりも上方に位置し、
     上記オイルフィルタ取付座部のフィルタ取付面が、上記高さ位置よりも下方に位置する、請求項2に記載の可変圧縮比内燃機関のアクチュエータ装置。
  4.  上記ハウジングは、上記オイルフィルタ取付座部の上方となる位置に、オイルクーラ取付座部をさらに備え、
     上記オイルフィルタ取付座部と上記オイルクーラ取付座部とに上下に挟まれる位置に上記ストッパ部が設けられている、請求項1~3のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関のアクチュエータ装置。
  5.  上記コントロールシャフトに作用する最大荷重の方向が、上記ハウジングの外側へ向かうように上記可変圧縮比機構ならびに上記リンク機構が構成されており、
     上記オイルフィルタ取付座部および上記オイルクーラ取付座部が上記ハウジングの外側の壁に一体に形成されているとともに、この外側の壁に、オイルフィルタとオイルクーラとを連通する油路が上下方向に沿って形成されている、請求項4に記載の可変圧縮比内燃機関のアクチュエータ装置。
  6.  上記オイルフィルタ取付座部におけるクランクシャフト回転中心を中心とした振動方向とフィルタ取付面とのなす角が直角に近付く方向に、上記フィルタ取付面が傾斜している、請求項1~5のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関のアクチュエータ装置。
  7.  上記ハウジングは、上記第2アームが揺動する空間を画成するように上記補助シャフトと直交する方向に沿った2つの壁部を有し、上記ストッパ面は、これら2つの壁部を連結するように構成されている、請求項1~6のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関のアクチュエータ装置。
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