(57)【要約】【課題】可変圧縮比機構における各気筒の圧縮比のばらつきを簡単に修正できるようにする。【解決手段】複リンク式の可変圧縮比機構を備え、偏心軸１９を備えた制御軸１８の回転位置によって圧縮比が定まるものにおいて、制御軸１８を、直線状に連続した棒状の制御軸本体２１と、この制御軸本体２１に取り付けられて偏心軸１９を構成する円筒部材２２と、の別部材から構成する。制御軸本体２１は、ジャーナル部２１の間にセレーション部２４を有し、中心軸に平行なセレーションが形成されている。円筒部材２２は、円筒状の外周面２２ａに対し偏心した位置に取付孔２６を有し、その内周面に、対応したセレーションが形成されている。仮組立して圧縮比のばらつきを測定した後に、各々の円筒部材２２を組み付け直して位相を変えることで、各気筒の圧縮比のばらつきが小さくなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンとクランクシャフトとが複数のリンク部材を介して連結されているとともに、これらのリンク部材の自由度を制限するコントロールリンクを有し、このコントロールリンクの基端が制御軸の偏心軸に揺動可能に連結され、アクチュエータによる上記制御軸の回転位置に応じた上記偏心軸の位置によって圧縮比が変化する内燃機関の可変圧縮比装置において、
上記制御軸は、直線状に連続した制御軸本体と、この制御軸本体に取り付けられて上記偏心軸を構成する円筒部材と、から構成されており、上記円筒部材は、外周縁に対し偏心した位置に取付孔を有し、制御軸本体に対する偏心方向が調整可能となっていることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項２】
上記円筒部材の外周縁が円筒面をなし、ここに上記コントロールリンクの基端が揺動可能に嵌合することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項３】
上記取付孔の内周面およびこれに対応する制御軸の外周面に、任意の相対角度関係で互いに係合可能な直線状のセレーションないしスプラインが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項４】
上記取付孔の内周面およびこれに対応する制御軸の外周面に、螺旋状のセレーションないしスプラインが設けられており、これに沿って偏心方向を調整可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項５】
多気筒内燃機関に用いられ、上記制御軸本体に気筒数に応じた複数の円筒部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項６】
各気筒の圧縮比のばらつきを相殺するように、上記制御軸本体に対する各円筒部材の偏心方向が各々調整されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の可変圧縮比装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した内燃機関の可変圧縮比装置に関し、特に、その制御軸の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の圧縮比を可変制御するために、特許文献１に例示されているように、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した複リンク式可変圧縮比装置が知られている。これは、内燃機関のピストンとクランクシャフトとが複数のリンク部材を介して連結されているとともに、これらのリンク部材の自由度を制限するコントロールリンクを備え、このコントロールリンクの基端の位置（揺動支点位置）を変更することで、ピストン位置を相対的に上下に変位させ、圧縮比を変更する構成となっている。上記コントロールリンクの揺動支点位置の変更には、コントロールリンク基端が連結される偏心軸を備えた制御軸が用いられ、この制御軸の回転位置を電動モータや油圧機構等からなるアクチュエータによって変化させる構成となっている。
【０００３】
また、特許文献２は、同様の複リンク式ピストン−クランク機構を固定圧縮比機関に適用し、上記制御軸に相当する補助シャフトを気筒毎に分割するとともに、各々の支持位置をシムによって微調整できるようにして、各気筒の圧縮比のばらつきを小さくするようにした技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１５９２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３１７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような複リンク式の可変圧縮比装置においては、気筒毎の圧縮比のばらつきが生じやすく、これに対しては、各々高さの異なるピストンに組み替えることによって対応せざるを得ない。
【０００６】
また、上記特許文献２の技術は、固定圧縮比機関を前提としたものであり、圧縮比を可変制御する可変圧縮比装置には当然のことながら適用することができない。仮に、これを可変圧縮比装置として構成する場合には、各気筒毎にアクチュエータが必要となってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、内燃機関のピストンとクランクシャフトとが複数のリンク部材を介して連結されているとともに、これらのリンク部材の自由度を制限するコントロールリンクを有し、このコントロールリンクの基端が制御軸の偏心軸に揺動可能に連結され、アクチュエータによる上記制御軸の回転位置に応じた上記偏心軸の位置によって圧縮比が変化する内燃機関の可変圧縮比装置を前提としている。そして、上記制御軸は、直線状に連続した制御軸本体と、この制御軸本体に取り付けられて上記偏心軸を構成する円筒部材と、から構成されており、上記円筒部材は、外周縁に対し偏心した位置に取付孔を有し、制御軸本体に対する偏心方向が調整可能となっている。
【０００８】
つまり、制御軸は、制御軸本体と円筒部材とが別部品として構成されており、制御軸本体に対し、その偏心方向を調整した上で円筒部材が固定される。従って、特定の制御位置、例えば最高圧縮比位置あるいは最低圧縮比位置等における実際の圧縮比の誤差を相殺するように、コントロールリンクの揺動支持位置を微調整できる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、複リンク式のピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比装置において、その圧縮比の微調整を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】複リンク式可変圧縮比装置の全体的な構成の一例を示す構成説明図。
【図２】制御軸の分解斜視図。
【図３】円筒部材を組み付けた状態の断面図であって、（ａ）は標準位置で組み付けたときの図、（ｂ）は１ピッチずらして組み付けたときの図。
【図４】制御軸に作用する荷重の方向の説明図。
【図５】第２実施例の制御軸本体の斜視図。
【図６】第２実施例における円筒部材を組み付けた状態の断面図であって、（ａ）は標準位置で組み付けたときの図、（ｂ）は円筒部材の位相をずらしたときの図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明が適用される複リンク式可変圧縮比装置の基本的な構成の一例を示しており、図示するように、シリンダブロック５に形成されたシリンダ６内に、ピストン１が摺動可能に配設されており、このピストン１に、アッパリンク１１の一端がピストンピン２を介して揺動可能に連結されている。このアッパリンク１１の他端は、第１連結ピン１２を介してロアリンク１３の一端部に回転可能に連結されている。このロアリンク１３は、その中央部においてクランクシャフト３のクランクピン４に揺動可能に取り付けられている。なお、ピストン１は、その上方に画成される燃焼室から燃焼圧力を受ける。また、クランクシャフト３は、クランク軸受ブラケット７によってシリンダブロック５に回転可能に支持されている。
【００１２】
上記ロアリンク１３の他端部には、コントロールリンク１５の一端が第２連結ピン１４を介して回転可能に連結されている。このコントロールリンク１５の他端は、内燃機関本体の一部に揺動可能に支持されており、かつ、圧縮比の変更のために、その揺動支点１６の位置が内燃機関本体に対して変位可能となっている。具体的には、クランクシャフト３と平行に延びた制御軸１８を備え、この制御軸１８に偏心して設けられた偏心軸１９に上記コントロールリンク１５の他端が回転可能に嵌合している。上記制御軸１８は、上記のクランク軸受ブラケット７と制御軸受ブラケット８との間に回転可能に支持されている。
【００１３】
従って、圧縮比の変更のために、図示しない電動モータ等のアクチュエータにより制御軸１８を回転駆動すると、コントロールリンク１５の揺動支点１６となる偏心軸１９の中心位置が機関本体に対して移動する。これにより、コントロールリンク１５によるロアリンク１３の運動拘束条件が変化して、クランク角に対するピストン１の行程位置が変化し、ひいては機関圧縮比が変更されることになる。
【００１４】
なお、本発明は、図示したような特定の形式の複リンク式可変圧縮比装置に限定されるものではなく、複リンク式ピストン−クランク機構を利用した種々の形式の可変圧縮比装置に適用することが可能である。
【００１５】
図２は、この発明の要部である制御軸１８の分解斜視図である。図示するように、制御軸１８は、直線状に連続した棒状の制御軸本体２１と、この制御軸本体２１に取り付けられて上記偏心軸１９を構成する気筒数に応じた数（図には１個のみ示す）の円筒部材２２と、から構成されている。図は、一例として直列４気筒内燃機関用の制御軸１８を示しており、上述したようにクランク軸受ブラケット７と制御軸受ブラケット８との間に軸支されるジャーナル部２３が５箇所に設けられているとともに、これらのジャーナル部２１の間に、セレーション部２４が形成されている。このセレーション部２４は、制御軸１８の中心軸に平行なセレーションを備えるものであって、図３にも示すように、軸方向に延びる多数の三角形断面の歯部２４ａとその間の谷部とが全周に亘って形成されており、特に、これらの歯部２４ａと谷部は、全周に亘って一定のピッチでかつ同じ断面形状に形成されている。また、谷部の底部がジャーナル部２１の径にほぼ等しく、歯部２４ａはジャーナル部２１の外周面から外周側に突出している。
【００１６】
一方、円筒部材２２は、外周面２２ａが真円形の円筒面をなし、かつ、この外周面２２ａの中心に対し偏心した位置に取付孔２６を有している。この取付孔２６の内周面には、上記セレーション部２４のセレーションに対応した軸方向に平行なセレーションが形成されている。つまり、図３にも示すように、軸方向に延びる多数の三角形断面の歯部２７ａとその間の谷部とが全周に亘って形成されており、これらの歯部２７ａと谷部は、やはり全周に亘って一定のピッチでかつ同じ断面形状に形成されている。
【００１７】
なお、この実施例では、上記コントロールリンク１５の端部は偏心軸１９となる上記円筒部材２２の外周面２２ａに直接に嵌合しているが、必要に応じ、円筒部材２２とコントロールリンク１５との間に適宜な軸受部材を介在させるようにしてもよい。
【００１８】
上記のようにセレーションを備えた円筒部材２２は、制御軸本体２１に軸方向に沿って挿入され、組み付けられる。上記の可変圧縮比機構では、多気筒内燃機関においては、基本的に、全ての気筒の円筒部材２２が同一の偏心方向となるように組み付けられる。図３の（ａ）は、このような標準位置に組み付けた状態を示している。図には、制御軸本体２１と円筒部材２２の各々の回転位置を表すために、便宜上、制御軸本体２１側の１つの歯部２４ａに指標Ｍ１を付し、円筒部材２２側の１つの歯部２７ａに指標Ｍ２を付してある。なお、組立工程における作業性を考慮して、これらの指標Ｍ１，Ｍ２と同様の指標を実際に制御軸本体２１および円筒部材２２に設けることが望ましい。
【００１９】
図３（ａ）の標準位置では、２つの指標Ｍ１，Ｍ２が互いに隣接している。これに対し、図３（ｂ）は、標準位置に比較して、セレーションの１ピッチだけ円筒部材２２の位相を矢印方向にずらして組み付けた状態を示している。このように位相を変えて組み付けると、図１に示したような可変圧縮比機構において、制御軸１８がある回転角度位置にあるときのコントロールリンク１５の揺動支点１６の位置つまり制御軸１８中心からの偏心量が標準位置とは異なるものとなり、結果的に圧縮比が僅かに変化する。従って、これを用いて、各気筒の圧縮比のばらつきが小さくなるように圧縮比の微調整が可能である。
【００２０】
具体的な作業手順としては、上記のように各々の円筒部材２２を標準位置で組み付けた制御軸１８は、一旦、上述した可変圧縮比装置に組み付けられ、シリンダヘッドならびにシリンダブロックとともに仮組立される。そして、各気筒毎に圧縮比が検査され、そのばらつきが測定されるとともに、基準の圧縮比、例えば最高圧縮比、最低圧縮比あるいは最も使用頻度の高い常用の圧縮比等、となる制御軸１８の位置において、各気筒の圧縮比が実質的に同一の圧縮比となるように、必要な円筒部材２２の位相差（つまり、ずらすべきピッチの数）が演算される。これに基づいて、可変圧縮比装置から制御軸１８を取り出した後に、各気筒の円筒部材２２が必要なピッチ数だけ位相をずらした形で制御軸本体２１に再度組み付けられる。そして、最終的な組立後に再度各気筒の圧縮比のばらつきが検査される。
【００２１】
なお、単に制御軸本体２１に挿入された状態では円筒部材２２は軸方向に移動可能であるが、必要に応じて、ノックピンやスナップリング等の固定部材を用いて最終的な調整後の円筒部材２２が軸方向に動かないように固定してもよい。あるいは、ジャーナル部２１に対する軸受機構側に円筒部材２２の軸方向位置を規制するスラスト軸受を設け、制御軸本体２１と円筒部材２２との間は特に固定しないまま用いることもできる。
【００２２】
図４は、図１の複リンク式ピストン−クランク機構をいわゆるスケルトン図として示したものであって、この図から容易に理解できるように、機関のピストン１に作用する燃焼荷重は、コントロールリンク１５に矢印Ｆで示すように偏心軸１９を引き上げる方向に作用する。ここで、スケルトン図の実線は、最高圧縮比位置に対応し、スケルトン図の破線は、最低圧縮比位置に対応しており、図示するように、最高圧縮比位置から最低圧縮比位置の間で、制御軸１８は９０°強程度しか回動しないので、円筒部材２２のピッチ数を多少変更しても偏心量が単調増加する傾向に変わりはなく、従って、ある特定の圧縮比位置で各気筒の実圧縮比が均一となるように円筒部材２２の位相を調整すれば、最高圧縮比から最低圧縮比の全範囲で圧縮比のばらつきが小さくなる。
【００２３】
なお、上記実施例では、制御軸本体２１および円筒部材２２の噛み合いをセレーションとしたが、これに代えて、スプラインとすることもできる。
【００２４】
次に、図５および図６は、この発明の第２実施例を示しており、この実施例では、制御軸本体２１のセレーション部２４におけるセレーションが螺旋状となっており、これに対応して円筒部材２２の取付孔２６におけるセレーションも螺旋状となっている。従って、制御軸本体２１に対し円筒部材２２を螺旋に沿って移動させることにより、円筒部材２２の偏心方向を連続的に変更することができる。図６は、参考のために円筒部材２２に付した指標Ｍ２の位置から明らかなように、（ａ）に示す標準位置から円筒部材２２を矢印方向（時計回り方向）に回転させて（ｂ）に示す位置に調整した例を説明している。この実施例では、偏心量つまり圧縮比を連続的に微調整でき、特にセレーションの１ピッチ分よりも小さな量の調整が可能となる。なお、必要な調整量が大きい場合には、前述した実施例と同様に、円筒部材２２を一旦抜き取って、１ピッチずらした位置に組み付け直すことが可能である。従って、螺旋による回転方向の変位量は、セレーションの１ピッチ分だけあれば十分であり、螺旋のねじれ角は比較的小さく設定できる。そのため、前述したコントロールリンク１５からの燃焼荷重に対する軸方向の分力は比較的小さいものとなる。
【００２５】
この実施例では、最終的に調整した円筒部材２２を制御軸本体２１に対しノックピン等によって固定することが望ましい。
【００２６】
なお、上記実施例では、制御軸本体２１および円筒部材２２の噛み合いを螺旋状のセレーションとしたが、これに代えて、螺旋状のスプラインとすることもできる。
【符号の説明】
【００２７】
１…ピストン
３…クランクシャフト
１１…アッパリンク
１３…ロアリンク
１５…コントロールシャフト
１８…制御軸
１９…偏心軸
２１…制御軸本体
２２…円筒部材
２４…セレーション部
２６…取付孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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