(57)【要約】【課題】偏心軸の外周面等が硬質薄膜でコートされた、より長期間にわたって安定的に動作可能な可変圧縮比エンジンを提供する。【解決手段】その表面に硬質薄膜が形成されている偏心軸アッセンブリ３０を備えた可変圧縮比エンジン２０を、偏心軸アッセンブリ３０上の硬質薄膜の剥離による性能劣化が生じにくいエンジンとするために、メインオイルフィルタ４６と、メインオイルフィルタ４６よりも、目の細かな（除去可能な不純物の最小サイズが小さい）サブオイルフィルタ４５とを通過したオイルが供給されるエンジンとして構成しておく。【選択図】図４
2010014046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダを有するシリンダブロック、
前記シリンダブロックを前記シリンダの軸線方向に移動可能な形で保持するクランクケース、
１つ以上の偏心軸と、それぞれ、前記１つ以上の偏心軸の特定部分を回転可能に支持する複数の軸受部とを含む、前記クランクケースに対する前記シリンダブロックの位置を変更するための位置変更機構、及び、
潤滑油を、エンジン内で循環させる形で、前記位置変更機構及びエンジン内の所定の各部に供給する給油機構を、備え、
前記偏心軸の軸面上及び／又は前記複数の軸受部の軸受面上に硬質薄膜が形成されており、
前記給油機構が、
メインオイルフィルタと、当該メインオイルフィルタよりも目の細かなサブオイルフィルタとを含み、前記位置変更機構には、前記メインオイルフィルタと前記サブオイルフィルタとを通過させた潤滑油を供給する機構である
ことを特徴とする可変圧縮比エンジン。
【請求項２】
前記サブオイルフィルタが、
前記偏心軸と前記軸受部との間の最小軸受隙間以上のサイズの不純物を除去可能なフィルタである
ことを特徴とする請求項１記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項３】
前記クランクケースに、所定形状のフィルタキャップにて封止可能なフィルタ交換用開口部が形成されており、
前記サブオイルフィルタが、前記クランクケースの前記フィルタ交換用開口部から取り出せる位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項４】
シリンダを有するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックを前記シリンダの軸線方向に移動可能な形で保持するクランクケースと、
１つ以上の偏心軸、及び、それぞれ、前記１つ以上の偏心軸の特定部分を回転可能に支持する複数の軸受部を含む、前記クランクケースに対する前記シリンダブロックの位置を変更するための位置変更機構であって、前記偏心軸の軸面上及び／又は前記複数の軸受部の軸受面上に硬質薄膜が形成されている位置変更機構と、
潤滑油から、前記偏心軸と前記軸受部との間の最小軸受隙間以上のサイズの不純物を除去可能なサブオイルフィルタと、
前記位置変更機構内に前記サブオイルフィルタを通過させた潤滑油を供給する給油機構と
を備えることを特徴とする可変圧縮比エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変圧縮比エンジンに係り、特に、シリンダブロックがクランクケース内を移動するタイプの可変圧縮比エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変圧縮比エンジンの一種として、２つの偏心軸が回転することにより、シリンダブロックがクランクケース内を移動するタイプのものが知られている。そのような可変圧縮比エンジンは、各部への潤滑油の供給（循環）系として、通常の圧縮比固定エンジンに用いられている、１つのオイルフィルタを含む潤滑油の供給系（例えば、特許文献２参照。）と本質的には同じもの（例えば、特許文献１参照。）を採用したエンジンとなっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４００９０号公報
【特許文献２】特開平６−５０１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、上記タイプの可変圧縮比エンジン（以下、単に、可変圧縮比エンジンと表記する）が備える偏心軸は、不定期に、回転、停止を繰り返すものであるが故に、その表面に潤滑油膜が十分に形成されてない状態で駆動される恐れがあるものとなっている。
【０００５】
このため、潤滑油膜が十分に形成されてない状態で駆動されても安定した（一定値以下の）摩擦係数を確保できるようにするために、偏心軸の外周面等をＤＬＣ（Diamond-like
Carbon）コートすることも行われている。ただし、本発明者は、可変圧縮比エンジンに
、通常の圧縮比固定エンジンと同じ潤滑油の供給系を用いたのでは、ＤＬＣ等の硬質薄膜をコートした効果が十分に得られない場合（突然、偏心軸が回転し難くなる／回転しなくなる場合等）があることを見出した。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、偏心軸の外周面等が硬質薄膜でコートされた、より長期間にわたって安定的に動作可能な可変圧縮比エンジン（硬質薄膜でコートした効果が十分に得られる可変圧縮比エンジン）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様の可変圧縮比エンジンは、シリンダを有するシリンダブロック、前記シリンダブロックを前記シリンダの軸線方向に移動可能な形で保持するクランクケース、１つ以上の偏心軸と、それぞれ、前記１つ以上の偏心軸の特定部分を回転可能に支持する複数の軸受部とを含む、前記クランクケースに対する前記シリンダブロックの位置を変更するための位置変更機構、及び、潤滑油を、エンジン内で循環させる形で、前記位置変更機構及びエンジン内の所定の各部に供給する給油機構を、備えた構成であって、前記偏心軸の軸面上及び／又は前記複数の軸受部の軸受面上に硬質薄膜が形成されており、前記給油機構が、メインオイルフィルタと、当該メインオイルフィルタよりも目の細かなサブオイルフィルタとを含み、前記位置変更機構には、前記メインオイルフィルタと前記サブオイルフィルタとを通過させた潤滑油を供給する機構である構成を有している。
【０００８】
すなわち、偏心軸の外周面等に硬質薄膜（ＤＬＣ薄膜等）を設けた既存の可変圧縮比エンジンで、硬質薄膜を設けた効果が十分に得られない場合があるのは、一般的なオイルフィルタでは濾過できない硬質物質が軸受部との間に挟まった状態で偏心軸が回転すること
により、硬質薄膜の剥離が生じ、剥離した硬質薄膜片により摩耗が加速される場合があるためなのであるが、本発明の第１の態様の可変圧縮比エンジンは、位置変更機構に（位置変更機構内の偏心軸と軸受部との間に）、メインオイルフィルタと、メインオイルフィルタよりも、目の細かな（除去可能な不純物の最小サイズが小さい）サブオイルフィルタとを通過させることにより不純物を除去した潤滑油が供給される構成を有している。このため、本発明の第１の態様の可変圧縮比エンジンでは、位置変更機構内の摺動する各部分に、既存の可変圧縮比エンジンよりも、小サイズ、少量の不純物しか供給されないことになる。そして、摺動する各部分に供給される不純物のサイズ／量が小さく／少なくなれば、硬質薄膜の剥離が生じにくくなるのであるから、本発明の第１の態様の可変圧縮比エンジンは、より長期間にわたって安定的に動作可能なエンジン（硬質薄膜でコートした効果が十分に得られるエンジン）として機能することになる。
【０００９】
本発明の第１の態様の可変圧縮比エンジンを実現するに際しては、サブオイルフィルタとして、前記偏心軸と前記軸受部との間の最小軸受隙間（位置変更機構の各所における「軸受の内径−軸の外径」の１／２の最小値）以上のサイズの不純物を除去可能なフィルタを採用しておくことが望ましい。何故ならば、サブオイルフィルタとして、そのようなフィルタを採用しておけば、摺動面間から比較的に出やすいサイズの不純物しか摺動面間に供給されないことになるため、過度に大きなサブオイルフィルタを可変圧縮比エンジン内に設けることなく、硬質薄膜の剥離が生ずる確率を低減できることになるからである。
【００１０】
また、サブオイルフィルタは、一般的なオイルフィルタ（メインオイルフィルタ）と同様に、定期的に交換する必要があるものである。このため、本発明の第１の態様の可変圧縮比エンジンには、サブオイルフィルタを容易に交換できる構成、たとえば、前記クランクケースに、所定形状のフィルタキャップにて封止可能なフィルタ交換用開口部が形成されており、前記サブオイルフィルタが、前記クランクケースの前記フィルタ交換用開口部から取り出せる位置に設けられている構成を採用しておくことが望ましい。なお、この構成を採用する場合、フィルタキャップと共にサブオイルフィルタが可変圧縮比エンジンから取り出されるようにしておくことも、フィルタキャップをはずした上でサブオイルフィルタを可変圧縮比エンジンから取り出す必要があるようにしておくことも出来る。
【００１１】
また、本発明の第２の態様の可変圧縮比エンジンは、シリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックを前記シリンダの軸線方向に移動可能な形で保持するクランクケースと、１つ以上の偏心軸、及び、それぞれ、前記１つ以上の偏心軸の特定部分を回転可能に支持する複数の軸受部を含む、前記クランクケースに対する前記シリンダブロックの位置を変更するための位置変更機構であって、前記偏心軸の軸面上及び／又は前記複数の軸受部の軸受面上に硬質薄膜が形成されている位置変更機構と、潤滑油から、前記偏心軸と前記軸受部との間の最小軸受隙間以上のサイズの不純物を除去可能なサブオイルフィルタと、前記位置変更機構内に前記サブオイルフィルタを通過させた潤滑油を供給する給油機構とを備える。
【００１２】
すなわち、本発明の第２の態様の可変圧縮比エンジンは、「潤滑油から、前記偏心軸と前記軸受部との間の最小軸受隙間以上のサイズの不純物を除去可能なサブオイルフィルタ」を通過させた潤滑油が、位置変更機構内（偏心軸周辺）に供給される構成〔偏心軸等へ潤滑油を供給するための供給系と他の部分に潤滑油を供給するための供給系とが分かれている構成等〕を有している。そして、この構成でも、位置変更機構内（偏心軸と軸受部との間）に、より小さな、より少量の不純物しか供給されないように出来る。従って、この態様の可変圧縮比エンジンも、より長期間にわたって安定的に動作可能なエンジンであることになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、偏心軸の外周面等が硬質薄膜でコートされた、より長期間にわたって安定的に動作可能な可変圧縮比エンジン（硬質薄膜でコートした効果が十分に得られる可変圧縮比エンジン）を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
まず、図１〜図３を用いて、本発明の一実施形態に係る可変圧縮比エンジン２０の概要（基本構成）を説明する。
【００１６】
図１に示してあるように、本実施形態に係る可変圧縮比エンジン２０は、複数のシリンダを有するシリンダブロック２１、シリンダブロック２１をシリンダの軸線方向に移動可能な形で保持するためのクランクケース２２、モータ４１、２つの偏心軸アッセンブリ３０、複数のフリー軸ハウジング２３、２つの偏心軸カバー２５等を備えている。以下、説明の便宜上、シリンダの軸線方向のことを、上下方向（シリンダブロック２１側が上）と表記することにする。
【００１７】
この可変圧縮比エンジン２０は、２つの偏心軸アッセンブリ３０（本発明における偏心軸に相当）が回転することにより、シリンダブロック２１がクランクケース２２に対して上下動し、その結果として圧縮比が変わるエンジンである。
【００１８】
より具体的には、図２に示してあるように、偏心軸アッセンブリ３０は、軸部３１とウォームホイール３２と複数のフリー軸３３と複数のジャーナル３４とが組み合わされた部材となっている。なお、図２には、一方の偏心軸アッセンブリ３０のみを示してあるが、他方の偏心軸アッセンブリ３０は、図示してある偏心軸アッセンブリ３０を、シリンダブロック２１の各シリンダの軸線を通る面で反転した構成を有するものである。
【００１９】
フリー軸３３は、軸部３１（後述する取付部３１ａ以外の部分）が所定のクリアランスをもって通る形状（直径）の貫通孔が偏心した状態で形成されている円柱状部材である。このフリー軸３３の中央部（両端面／両底面から等距離の部分）には、図３に示してあるように、厚み方向を連通する給油孔が、所定角度毎に（円周方向に等間隔で）、形成されている。また、フリー軸３３の内面には、各給油孔を繋ぐ形状（フリー軸３３の内面を一周する形状）の凹部が形成されている。さらに、フリー軸３３の外面（外周面）には、ＤＬＣ薄膜（図示せず）が形成されている。
【００２０】
ジャーナル３４も、軸部３１が通る形状の貫通孔が偏心した状態で形成されている円柱状の部材である。このジャーナル３４の外面にも、ＤＬＣ薄膜が形成されている。なお、ジャーナル３４としては、軸部３１の各端部に取り付けるためのものと、軸部３１の中央部分（２つのフリー軸３３の間）に取り付けるためのものとが存在している。そして、後者のジャーナル３４（図２，３参照）は、フリー軸３３と同様に、複数の給油孔が形成されている部材となっている。
【００２１】
軸部３１は、ウォームホイール３２及び複数のジャーナル３４が固定され、複数のフリー軸３３が回転可能に固定される（取り付けられる）部材である。この軸部３１は、円柱状部材に１個のジャーナル３４を取り付けた形状を有している。そして、軸部３１は、当該ジャーナル３４に相当する部分（以下、取付部３１ａと表記する）の中央部分にウォームホイール３２が固定される部材となっている。
【００２２】
軸部３１の外周面には、ＤＬＣ薄膜が形成されている。また、軸部３１内には、軸部３１の一方の端面にオイル入口を有し、軸部３１の外周面の各所にオイル出口を有するオイ
ル供給路が、形成されている。なお、軸部３１の外周面の各所とは、図３から明らかなように、軸部３１の外周面上の、フリー軸３３内面の凹部と対向する部分や、ジャーナル３４の給油孔と対向する部分や、取付部３１ａの両サイドの中央部分のことである。
【００２３】
フリー軸ハウジング２３（図１）は、偏心軸アッセンブリ３０のフリー軸３３を回転可能な形でシリンダブロック２１に対して固定するための部材（本発明における軸受部に相当）である。このフリー軸ハウジング２３は、フリー軸３３が所定のクリアランスをもって通る形状の貫通孔を備えている。そして、フリー軸ハウジング２３は、偏心軸アッセンブリ３０のフリー軸３３部分に取り付けられた後、クランクケース２２の各長手方向側壁に設けられている開口部を通す形で（図示してある形とは異なる形で）、シリンダブロック２１に固定される部材となっている。
【００２４】
クランクケース２２の各長手方向側壁には、偏心軸カバー２５を取り付けることにより、偏心軸アッセンブリ３０（ジャーナル３４，取付部３１ａ）の軸受として機能することになる部分（本発明における軸受部に相当する部分；以下、主軸受と表記する）が設けられている。また、クランクケース２２の下方部分には、２つのウォーム４２（図１、図２参照）を各偏心軸アッセンブリ３０のウォームホイール３２と噛み合う位置に備えた駆動軸が回転可能に保持されている。そして、可変圧縮比エンジン２０は、この駆動軸がモータ４１によって回転駆動されることにより、２つの偏心軸アッセンブリ３０が逆方向に回転し、シリンダブロック２１がクランクケース２２に対して上下動するエンジンとなっている。
【００２５】
次に、図４及び図５を用いて、本実施形態に係る可変圧縮比エンジン２０に採用されているオイル供給機構の構成を、説明する。
【００２６】
図４に模式的に示してあるように、可変圧縮比エンジン２０に採用されているオイル供給機構は、オイルパン、オイルストレーナ、オイルポンプ、オイルフィルタ４６、メインオイルホール等の各種オイル通路からなる、オイル（潤滑油）を循環させる形でエンジン内の各部に供給する機構である。
【００２７】
すなわち、このオイル供給機構は、一般的なエンジンのオイル供給機構と同様に、オイルフィルタ４６（及びオイルストレーナ）を通過させることにより不純物（金属粉等）を除去したオイルをエンジン内の各部に供給する機構となっている。
【００２８】
ただし、可変圧縮比エンジン２０のオイル供給機構は、メインオイルホールの端部から偏心軸アッセンブリ３０のオイル入口に至る各偏心軸用オイル経路上に（各偏心軸用オイル経路上のオイル入口の直前部分に）、サブオイルフィルタ４５が設けられている機構となっている。なお、各偏心軸用オイル経路へ、メインオイルホールの端部から供給されるオイルは、メインオイルフィルタ４６を通過した後、摺動部分や、摺動部分と接したオイル（汚れたオイル）と接していないものである。
【００２９】
また、オイル供給機構は、各サブオイルフィルタ４５として、オイルフィルタ４６よりも目の細かなフィルタ、より具体的には、偏心軸アッセンブリ３０に関する最小軸受隙間以上のサイズの不純物を除去可能なフィルタを採用した機構となっている。ここで、偏心軸アッセンブリ３０に関する最小軸受隙間とは、ジャーナル３４と主軸受との間の軸受隙間（「軸受の内径−軸の外径」の１／２）、フリー軸３３とフリー軸ハウジング２３との間の軸受隙間、軸部３１とフリー軸３３との間の軸受隙間の中の最小値のことである。なお、上記のような仕様のサブオイルフィルタ４５を用いている理由については後述するが、可変圧縮比エンジン２０は、最小軸受隙間がおよそ１０．０μｍのものであるため、各サブオイルフィルタ４５として、およそ１０．０μｍ以上のサイズの不純物を除去可能な
フィルタを用いたものとなっている。
【００３０】
さらに、可変圧縮比エンジン２０は、このオイル供給機構の各サブオイルフィルタ４５を容易に交換できるようにするために、図５に示した構成を採用したものとなっている。
【００３１】
すなわち、可変圧縮比エンジン２０のクランクケース２２の一方の短手方向側壁には、所定形状のフィルタキャップ２２ａを取り付ける（ねじ込む）ことにより上記した偏心軸用オイル経路の一部として機能する部分が形成されている。そして、可変圧縮比エンジン２０は、当該部分に取り付けるフィルタキャップ２２ａとして、サブオイルフィルタ４５を収納するための凹部が形成されていると共に当該凹部に至る貫通穴がその側壁の所定箇所に形成されている部材が、用意されているエンジンとなっている。
【００３２】
以上、説明したように、本実施形態に係る可変圧縮比エンジン２０は、２つの偏心軸アッセンブリ３０を主要構成要素とした、シリンダブロック２１をクランクケース２２に対して上下動させるための機構（以下、位置変更機構と表記する）に、メインオイルフィルタ４６と、メインオイルフィルタ４６よりも目の細かな（除去可能な不純物の最小サイズがより小さい）サブオイルフィルタ４５とを通過させたオイル（潤滑油）が供給される構成を有している。このため、可変圧縮比エンジン２０では、位置変更機構内の摺動する各部分に、既存の可変圧縮比エンジンよりも、長期間にわたって安定的に動作可能なエンジン（硬質薄膜でコートした効果が十分に得られるエンジン）であることになる。
【００３３】
何故ならば、既存の可変圧縮比エンジンで、硬質薄膜を設けた効果が十分に得られない場合があるのは、一般的なオイルフィルタでは濾過できない硬質物質が軸受部との間に挟まった状態で偏心軸が回転することにより硬質薄膜の剥離が生じ、剥離した硬質薄膜片（又は、剥離し、オイルフィルタで濾過されることなく、再度、偏心軸と軸受部との間に供給された硬質薄膜片）によって摩耗が促進されるためなのであるが、上記構成を採用しておけば、位置変更機構内の摺動する各部分に、既存の可変圧縮比エンジンよりも、小サイズ、少量の不純物しか供給されないようにすることが出来る。そして、摺動する各部分に供給される不純物のサイズ／量が小さく／少なくなれば、硬質薄膜の剥離が生じにくくなるのであるから、可変圧縮比エンジン２０は、より長期間にわたって安定的に動作可能なエンジンとして機能することになる。
【００３４】
実際、サブオイルフィルタ４５として、さまざまな仕様のものを用いた各種可変圧縮比エンジン２０についての実験結果からは、サブオイルフィルタ４５のメッシュサイズ（サブオイルフィルタ４５が除去可能な不純物の最小サイズ）が小さいほど、偏心軸アッセンブリ３０に関する異常現象（偏心軸アッセンブリ３０が回転しにくくなるといった現象）の発生確率が下がることが確認されている。また、メッシュサイズが、偏心軸アッセンブリ３０に関する最小軸受隙間程度のサブオイルフィルタ４５を用いておけば、摺動面間から比較的に出やすいサイズの不純物しか摺動面間に供給されないことになるため、当該異常現象の発生確率が、実用上、問題のないレベルまで、下がることも確認されている。
【００３５】
そして、極めて微少な不純物まで除去可能なサブオイルフィルタ４５を用いた場合、サブオイルフィルタ４５を頻繁に交換しなければならなくなる（或いは、より大きなサブオイルフィルタ４５を組み込めるように、可変圧縮比エンジン２０を構成しておかなければならない）ので、サブオイルフィルタ４５としては、メッシュサイズが、偏心軸アッセンブリ３０に関する最小軸受隙間程度のものを用いておくことが望ましい。
【００３６】
《変形形態》
上記した可変圧縮比エンジン２０は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、可変圧縮比エンジン２０を、１つのサブオイルフィルタ４５を通過したオイルが、２つの偏心軸
アッセンブリ３０に分配されるエンジンに変形しておくことが出来る。また、摺動する各部分に供給される不純物のサイズ／量が小さく／少なくなれば、硬質薄膜の剥離は生じにくくなるのであるから、サブオイルフィルタ４５として、そのメッシュサイズが、偏心軸アッセンブリ３０に関する最小軸受隙間を超えるものを用いておくことも出来る。
【００３７】
また、可変圧縮比エンジン２０を、各偏心軸アッセンブリ３０へのオイル供給系が、エンジン内の他の各部へのオイル供給系とは全く別に設けられているエンジン、各偏心軸アッセンブリ３０へサブオイルフィルタ４５のみを通過させたオイルが供給されるエンジンに変形することも出来る。ただし、前者の可変圧縮比エンジン２０は、複雑な構成のもの（重く大きなもの）とならざるを得ないし、後者の可変圧縮比エンジン２０は、サブオイルフィルタ４５がつまりやすいものとなる。このため、実施形態の構成を採用しておくことが望ましい。
【００３８】
また、可変圧縮比エンジン２０を、フィルタキャップ２２ａをはずした上で、サブオイルフィルタ４５を取り出す必要があるエンジンに変形しても良いことや、各部の具体的な構成が上記したものとは異なるエンジンに変形しても良いことなどは、当然のことである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変圧縮比エンジンの分解図である。
【図２】実施形態に係る可変圧縮比エンジンの要部構成図である。
【図３】実施形態に係る可変圧縮比エンジンが備える偏心軸アッセンブリの要部構成図である。
【図４】実施形態に係る可変圧縮比エンジンが備えるオイル供給機構の説明図である。
【図５】実施形態に係る可変圧縮比エンジンの、サブオイルフィルタが設けられている部分の構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
２０・・・可変圧縮比エンジン
２１・・・シリンダブロック
２２・・・クランクケース
２３・・・フリー軸ハウジング
３０・・・偏心軸アッセンブリ
３１・・・軸部
３２・・・ウォームホイール
３３・・・フリー軸
３４・・・ジャーナル
４１・・・モータ
４２・・・ウォーム
４５・・・サブオイルフィルタ
４６・・・メインオイルフィルタ
【図１】
2010014046.tif 000003
【図２】
2010014046.tif 000004
【図３】
2010014046.tif 000005
【図４】
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【図５】
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