(57)【要約】【課題】本発明は、簡易な構造で圧縮比を可変することのできる内燃機関の可変圧縮比機構を提供する。【解決手段】ベアリング(7)には、外周部(7b)に径方向に突出する突出部(7c)が形成されている。また、ベアリング(7)のピン孔(7a)は、長円状に形成されている。そして、コンロッド(8)には、小端部(8a)のベアリング孔(8b)にベアリング(7)の突出部(7c)が移動可能に挿入される挿入溝(8c)が形成され、コンロッド(8)の内部には挿入溝(8c)に油圧を供給する油通路(8d)が形成されている。【選択図】図２
2014047683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を摺動するピストンをコンロッドの小端部に相対回転可能に取り付けるピストンピンが挿入されるピン孔と前記コンロッドの前記小端部に形成されるベアリング孔に挿入される外周部とが形成され、前記ピストンピンと前記コンロッドの前記小端部との間に回動可能に配設され、前記ピストンピンを支持するベアリングと、前記コンロッドと連結し動力を出力するクランクシャフトとを備え、前記ピストンピンの中心軸を前記コンロッドの前記小端部の前記ベアリング孔の中心軸に対して偏心させて、圧縮比を可変させる内燃機関の可変圧縮比機構において、
前記ベアリングは、前記ベアリング孔に挿入される前記外周部に径方向に突出する圧力感知部が形成され、
前記ピン孔は、長円状に形成され、
前記コンロッドは、前記ベアリング孔には前記圧力感知部が移動可能に挿入される挿入溝が、前記コンロッドの内部には前記挿入溝と連通し、前記クランクシャフトより油を供給する油通路とが形成されることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構。
【請求項２】
前記圧力感知部と前記挿入溝は、前記圧力感知部への油圧供給時に、前記長円状の前記ピン孔の長手方向が前記ピストンの摺動方向に対して、垂直に交差するように形成され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機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変圧縮比機構に関し、特にピストンとコンロッドとの連結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関では、燃費と出力の向上のために内燃機関の運転状態に合わせて圧縮比を可変することのできる可変圧縮比機構が開発されている。例えば、特許文献１では、ピストンピンが挿入される内周部と、コンロッドの小端部に挿入される外周部とが偏心して形成される偏心ベアリングがコンロッドの小端部内に配設されている。そして、偏心ベアリングの外周部には、コンロッドの小端部に設けられるロックピンを挿入可能なロックピン係合孔が形成されており、油圧によってロックピンとロックピン係合孔とを係合或いは非係合して、偏心ベアリングを回転或いは偏心ベアリングを固定させて圧縮比を可変としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭６４−２１２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、上記特許文献１の可変圧縮比機構では、ロックピンの係合或いは非係合によって、偏心ベアリングを回転或いは偏心ベアリングを固定させて圧縮比を可変としている。
しかしながら、偏心ベアリングには、コンロッドとピストンピンからの作用により、偏心ベアリングを回転させようとする回転力が加わっており、ロックピンで偏心ベアリングを固定するとロックピンに偏心ベアリングを回転させる回転力が作用することとなる。
【０００５】
このように、ロックピンに偏心ベアリングを回転させる回転力が作用すると、ロックピンの破損に繋がる虞があり好ましいことではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡易な構造で圧縮比を可変することのできる内燃機関の可変圧縮比機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の可変圧縮比機構では、シリンダ内を摺動するピストンをコンロッドの小端部に相対回転可能に取り付けるピストンピンが挿入されるピン孔と前記コンロッドの前記小端部に形成されるベアリング孔に挿入される外周部とが形成され、前記ピストンピンと前記コンロッドの前記小端部との間に回動可能に配設され、前記ピストンピンを支持するベアリングと、前記コンロッドと連結し動力を出力するクランクシャフトとを備え、前記ピストンピンの中心軸を前記コンロッドの前記小端部の前記ベアリング孔の中心軸に対して偏心させて、圧縮比を可変させる内燃機関の可変圧縮比機構において、前記ベアリングは、前記ベアリング孔に挿入される前記外周部に径方向に突出する圧力感知部が形成され、前記ピン孔は、長円状に形成され、前記コンロッドは、前記ベアリング孔には前記圧力感知部が移動可能に挿入される挿入溝が、前記コンロッドの内部には前記挿入溝と連通し、前記クランクシャフトより油を供給する油通路とが形成されることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の内燃機関の可変圧縮比機構では、請求項１において、前記圧力感知部と前記挿入溝は、前記圧力感知部への油圧供給時に、前記長円状の前記ピン孔の長手方向が前記ピストンの摺動方向に対して、垂直に交差するように形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、ベアリングには、外周部に径方向に突出する圧力感知部が形成されている。また、ベアリングのピン孔は、長円状に形成されている。そして、コンロッドには、小端部の内周部に圧力感知部が移動可能に挿入される挿入溝が形成され、コンロッドの内部にはクランクシャフトより挿入溝に油圧を供給する油通路が形成されている。
【０００９】
このようにベアリングとコンロッドが形成され、ベアリングの外周部の圧力感知部をコンロッドの挿入溝に挿入しつつ、ベアリングがコンロッドのベアリング孔に挿入され、更にピストンピンをピン孔に挿入してピストンがコンロッド、即ちピストンがコンロッドに取り付けられている。そして、例えば、コンロッドの油通路に油圧を供給することで、圧力感知部が油圧により押されベアリングを回転させ、長円状に形成されるピン孔が回転することで、コンロッドのベアリング孔の中心軸からピストンの頂部までの距離を長く、即ち圧縮比を高くすることが可能となる。また、ベアリングのピン孔を長円状に形成しているので、例えば、コンロッドの油通路への油圧の供給を停止し、圧力感知部へ油圧が供給されず、圧力感知部が油圧で押されていない場合に、長円状のピン孔の長手方向が水平状態であると、膨張行程時の燃焼圧によるピストンを押し下げる力、或いは圧縮行程時のコンロッドによるピストンを押し上げる力によって、長円状のピン孔の長手方向をピストンの摺動方向、即ちピストンが収納されるシリンダの延伸方向に沿うようにすることができ、コンロッドのベアリング孔の中心軸からピストンの頂部までの距離を短く、即ち圧縮比を低くすることが可能となる。
【００１０】
したがって、油圧とピストン或いはコンロッドの力により、ロックピン等の機構部材によらずに簡易な構造で圧縮比を可変することができる。
また、請求項２の発明によれば、ベアリングの圧力感知部とコンロッドの挿入溝を圧力感知部への油圧供給時に、長円状のピン孔の長手方向がピストンの摺動方向に対して、垂直に交差するように形成している。
【００１１】
したがって、圧力感知部への油圧供給時に長円状のピン孔の長手方向をピストンの摺動方向に対して、垂直に交差するように形成することで、圧力感知部への油圧の供給を停止すると、油圧の供給停止時には長円状のピン孔の長手方向がピストンの摺動方向に対して、垂直に交差するようになっており、膨張行程時の燃焼圧力或いは圧縮行程時の燃焼室内の圧力によるピストンを押し下げる力によって、長円状のピン孔の長手方向をピストンの摺動方向、即ちピストンが収納されるシリンダの上下方向に沿うようにベアリングを回転させることができ、コンロッドのベアリング孔の中心軸からピストンの頂部までの距離を短く、即ち圧縮比を低くすることができる。
【００１２】
よって、低圧縮比とするための機構が不要で簡易な構成で圧縮比を可変することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構が適用されたエンジンの概略構成図である。
【図２】図１のＡ部の拡大した断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図４】ベアリングの作動によるピストンピンの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の内燃機関の可変圧縮比機構は、ピストンを有する内燃機関に適用される。以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
なお、本発明の実施形態は、本発明の内燃機関の可変圧縮機構をガソリンエンジンに適用した一例である。
図１は、内燃機関の可変圧縮比機構が適用されたエンジンの概略構成図である。また、図２は、図１のＡ部の拡大した断面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ線での断面図である。図１中の矢印は、クランクシャフトの回転方向を示す。即ち、図１に向かってピストンの右側がピストンのスラスト側を、図１に向かってピストンの左側がピストンの反スラスト側を示す。
【００１５】
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、シリンダヘッド３とピストン５とで形成される燃焼室１０に、シリンダヘッド３に吸気ポート１２内に突出するように配設された燃料噴射弁２１より吸気バルブ１４に向け燃料を噴射する４サイクル直列４気筒型ガソリンエンジンである。
図１にはエンジン１の１つの気筒についての縦断面が示されている。なお、他の気筒についても同様の構成をしているものとして図示及び説明を省略する。
【００１６】
図１に示すように、エンジン１はシリンダブロック２にシリンダヘッド３が載置されて構成されている。
シリンダブロック２には、シリンダ４が形成されている。そして、シリンダ４内には、上下摺動可能にピストン５が設けられている。
図１及び２に示すように、ピストン５は、ピストンピン６とコンロッド８の小端部８ａに配設されるベアリング７とを介して、コンロッド８の小端部８ａに連結されている。そして、コンロッド８は、クランクシャフト９に連結されている。
【００１７】
ベアリング７は、略円筒形状に形成されている。そして、ベアリング７のピン孔７ａは、ベアリング７の軸方向視で、ベアリング７の外周部７ｂの中心軸から径方向に延伸する直線部を有する長円状に形成されている。そして、図２のように、ピン孔７ａの長手方向がピストン５の摺動方向に沿う状態、即ちシリンダ４の延伸方向（図示では上下方向）に沿う状態である時に、ピン孔７ａがベアリング７の径方向に延伸する側、即ちピン孔７ａによって、ベアリング７の肉厚が薄くなる側のベアリング７の外周部７ｂに、ピン孔７ａの長手方向の中心線に対しピストン５のスラスト側にオフセットし、ベアリング７の径方向に突出する突出部（圧力感知部）７ｃが形成されている。
【００１８】
コンロッド８は、小端部８ａにベアリング７を回転可能に挿入することのできるベアリング孔８ｂが形成されている。そして、ベアリング孔８ｂには、ベアリング７ｂの突出部７ｃが移動可能に挿入溝８ｃが形成されている。また、挿入溝８ｃのベアリング孔８ｂの周方向の長さは、ベアリング７のピン孔７ａの長手方向がピストン５の摺動方向と垂直に交差する状態、即ちシリンダ４の延伸方向と交差する状態となるまでベアリング７を回転させることのできる長さ、即ち、ベアリング７のピン孔７ａの長手方向がピストン５の摺動方向と垂直に交差する状態である時にベアリング７の外周部７ｂの突出部７ｃが挿入溝８ｃの端部に当接する長さに形成されている。更にコンロッド８には、クランクシャフト９より挿入溝８ｃに油圧を供給可能なように油通路８ｄが形成されている。
【００１９】
そして、ベアリング７は、コンロッド８の挿入溝８ｃにベアリング７の突出部７ｃが挿入されつつ、コンロッド８のベアリング孔８ｂに回転可能に挿入される。そして、ピストン５は、ピストンピン６がベアリング７のピン孔７ａに回転及び移動可能に挿入され、ピストンピン６によってシリンダ４内に保持されている。
燃焼室１０は、シリンダヘッド３とシリンダ４とピストン５とで形成されている。
【００２０】
シリンダヘッド３には、燃焼室１０に臨むようにして点火プラグ１１が設けられている。また、シリンダヘッド３には、燃焼室１０からシリンダヘッド３の一側面に向かって吸気ポート１２が形成されており、燃焼室１０からシリンダヘッド３の他側面に向かって排気ポート１３が形成されている。そして、シリンダヘッド３には、燃焼室１０と吸気ポート１２との連通及び遮断を行う吸気バルブ１４と、燃焼室１０と排気ポート１３との連通及び遮断を行う排気バルブ１５とがそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッド３上部には吸気バルブ１４を駆動する吸気カム１６を有した吸気カムシャフト１８と、排気バルブ１５を駆動する排気カム１７を有した排気カムシャフト１９とがそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッド３の一側面には吸気ポート１２と連通するように吸気マニホールド２０が接続されている。更にシリンダヘッド３の吸気マニホールド２０が接続された側面には、吸気ポート１２内に突出するように燃料噴射弁２１が設けられている。一方、シリンダヘッド３の吸気マニホールド２０が接続された側面とは反対側の側面には、排気ポート１３と連通するように排気マニホールド２２が接続されている。
【００２１】
燃料噴射弁２１には、図示しない燃料配管を介して燃料噴射弁２１に図示しない燃料タンク内の燃料を供給するフィードポンプが接続されている。
吸気マニホールド２０の吸気上流端には図示しない吸気管、吸入空気流量を調節する図示しない電子制御スロットルバルブが設けられている。そして、電子制御スロットルバルブには、スロットルバルブの開き度合を検出する図示しないスロットルポジションセンサが備えられている。また、電子制御スロットルバルブの上流側の吸気管には吸入空気流量を検出する図示しないエアフローセンサが設けられているとともに、吸気管の吸気上流端には図示しないエアクリーナが設けられている。
【００２２】
また、排気マニホールド２２の排気下流端には、図示しない排気管を介して三元触媒等の排気浄化触媒が備えられている。
そして、上記点火プラグ１１、燃料噴射弁２１、電子制御スロットルバルブや、コンロッド８の挿入溝８ｃへの油圧の供給を制御する図示しない油圧制御装置等の各種装置は、図示しない電子コントロールユニット（ＥＣＵ）によって、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度や、コンロッド８の挿入溝８ｃへの油圧の供給の有無等がそれぞれ制御される。
【００２３】
以下、このように構成された本発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構の作用及び効果について説明する。
図４は、ベアリングの作動によるピストンピン６の位置関係を示す図である。図４中の左図は、圧縮比が低圧縮比である時を、図４中の右図は、圧縮比が高圧縮比である時をそれぞれ示す。また、図中のピストン移動量は、ピストン５の上死点での高圧縮比と低圧縮比での位置の差を示す。
【００２４】
図４に示すように、圧縮比を低圧縮比とする場合には、挿入溝８ｃへの油圧の供給を停止し、圧縮行程による燃焼室１０内の圧力、或いは膨張行程による燃焼圧力によって、ピストン５をシリンダ４の下方に押し下げる力である押し下げ力が発生する。すると、押し下げ力は、ピストンピン６を介してベアリング７に加わり、ベアリング７のピン孔７ａの長手方向がピストン５の摺動方向に沿う状態、即ちシリンダ４の延伸方向に沿う状態となるように、ベアリング７を反時計回りに回転させる（図４左図参照）。また、圧縮比を高圧縮比とする場合には、コンロッド８の油通路８ｄに油圧を供給、即ち挿入溝８ｃへ油圧を供給する。そして、挿入溝８ｃへの油圧の供給によって、ベアリング７の突出部７ｃに油圧が加わり、ベアリング７のピン孔７ａの長手方向がピストン５の摺動方向に垂直の交差する状態、即ちシリンダ４の延伸方向に垂直に交差する状態となるように、ベアリング７を時計回りに回転させる力である回転力が発生し、ベアリング７を図４の右側の図のように時計回りに回転させる。このようにベアリング７を回転させることにより、コンロッド８の小端部８ａのベアリング孔８ｂの軸心に対して、図４に示すピストン移動量だけピストンピン６、即ちピストン５を下降させることができる。
【００２５】
このように、本発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構によれば、ベアリング７には、外周部７ｂに径方向に突出する突出部７ｃが形成されている。また、ベアリング７のピン孔７ａは、長円状に形成されている。そして、コンロッド８には、小端部８ａのベアリング孔８ｂにベアリング７の突出部７ｃが移動可能に挿入される挿入溝８ｃが形成され、コンロッド８の内部には挿入溝８ｃに油圧を供給する油通路８ｄが形成されている。
【００２６】
そして、ベアリング７の外周部７ｂの突出部７ｃをコンロッド８の小端部８ａの挿入溝８ｃに挿入しつつ、ベアリング７がコンロッド８の小端部８ａのベアリング孔８ｂに挿入され、更にピストンピン６をベアリング７のピン孔７ａに挿入してピストン５がベアリング７を介してコンロッド８に取り付けられている。そして、コンロッド８の油通路８ｄにクランクシャフト９を介して油圧を供給することで、ベアリング７の突出部７ｃが油圧により押されベアリング７を回転させ、長円状に形成されるピン孔７ａが回転することで、コンロッド８の小端部８ａ、即ちベアリング孔８ｂの中心軸からピストン５の頂部までの距離を長く、即ち圧縮比を高くすることが可能となる。また、ベアリング７のピン孔７ａを長円状に形成し、ベアリング７の突出部７ｃとコンロッド８の挿入溝８ｃをベアリング７の突出部７ｃへの油圧供給時に、長円状のベアリング７のピン孔７ａの長手方向がピストン５の摺動方向に垂直の交差する状態、即ちシリンダ４の延伸方向に垂直に交差する状態となるように形成しているので、コンロッド８の油通路８ｄへの油圧の供給時には、長円状のベアリング７のピン孔７ａの長手方向がピストン５の摺動方向に垂直の交差する状態、即ちシリンダ４の延伸方向に垂直に交差する状態となっている。そして、コンロッド８の油通路８ｄへの油圧の供給を停止し、ベアリング７の突出部７ｃへの油圧の供給を停止すると、長円状のベアリング７のピン孔７ａの長手方向がピストン５の摺動方向に垂直の交差する状態、即ちシリンダ４の延伸方向に垂直に交差する状態となっており、膨張行程時の燃焼圧力、或いは圧縮行程時の燃焼室１０内の圧力によるピストン５を押し下げる力によって、ベアリング７を回転させ、ベアリング７の長円状のピン孔７ａの長手方向をピストン５の摺動方向、即ちピストン５が収納されるシリンダ４の延伸方向に沿うようにすることができ、コンロッド８の小端部８ａ、即ちベアリング孔８ｂの中心軸からピストン５の頂部までの距離を短く、即ち圧縮比を低くすることが可能となる。
【００２７】
したがって、油圧とピストンピン６或いはコンロッド８の力により、ロックピン等の機構部材によらずに簡易な構造で圧縮比を可変することができる。
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
本実施形態では、ベアリング７のピン孔７ａをベアリング７の軸方向視で、ベアリング７の外周部７ｂの中心軸から径方向に延伸するような直線部を有する長円状に形成しているが、これに限定されるものではなく、ベアリング７の中心線で対称となるように、長手方向の長さを形成してもよい。
【００２８】
また、ベアリング７の突出部７ｃをピン孔７ａの長手方向がピストン５の摺動方向に沿う状態、即ちシリンダ４の延伸方向に沿う状態である時に、ベアリング７の外周部７ｂのピン孔７ａがベアリング７の径方向に延伸する側、即ちピン孔７ａによって、ベアリング７の肉厚が薄くなる側に、ピン孔７ａの長手方向の中心線に対しピストンピン６のスラスト側にオフセットするように形成しているが、これに限定されるものではなく、ベアリング７の外周部７ｂに突出部７ｃが形成してもよい。もちろん、この場合にはコンロッド８の挿入溝８ｃは、突出部７ｃの位置に対応するように形成する必要がある。
【００２９】
また、エンジン１を直列４気筒型ガソリンエンジンとしているが、これに限定されるものではなく、エンジン１は、ピストン５が用いられる内燃機関であればよいのはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３０】
１  エンジン（内燃機関）
６  ピストンピン
７  ベアリング
７ａ  ピン孔
７ｂ  外周部
７ｃ  突出部（圧力感知部）
８  コンロッド
８ａ  小端部
８ｂ  ベアリング孔
８ｃ  挿入溝
８ｄ  油通路
【図１】
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【図２】
2014047683.tif 000004
【図３】
2014047683.tif 000005
【図４】
2014047683.tif 000006