(57)【要約】【課題】可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、シリンダブロック側に取り付けられた補機を駆動することができる技術を提供する。【解決手段】シリンダブロック４とクランクケース５との相対距離を変化させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構１００を備えた内燃機関１において、クランクケース５側に取り付けられクランクシャフト７の回転と同期して回転する第一の歯車９と、シリンダブロック４側に取り付けられ第一の歯車９に噛み合う第二の歯車１１と、補機１３，１６，１７と、を備え、シリンダブロック４側に取り付けられる補機１６，１７を第二の歯車１１を介して駆動する。【選択図】図１
2006348816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックとクランクケースとの相対距離を変化させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
前記クランクケース側に取り付けられ燃焼圧を受けて回転するクランクシャフトと、
前記クランクケース側に取り付けられクランクシャフトの回転と同期して回転する第一の歯車と、
前記シリンダブロック側に取り付けられ前記第一の歯車に噛み合う第二の歯車と、
一部が回転されることにより作動する補機と、
を備え、
前記シリンダブロック側に取り付けられる補機を前記第二の歯車を介して駆動することを特徴とする可変圧縮比機構を備えた内燃機関。
【請求項２】
前記クランクケース側に取り付けられクランクシャフトの回転と同期して回転するプーリをさらに備え、
前記クランクケース側に取り付けられる補機は前記プーリを介して駆動することを特徴とする可変圧縮比機構を備えた内燃機関。
【請求項３】
前記シリンダブロック側に取り付けられる補機へ前記第二の歯車を介してクランクシャフトの回転を伝達する第一の伝達手段と、
前記クランクケース側に取り付けられる補機へ前記第二の歯車を介さずにクランクシャフトの回転を伝達する第二の伝達手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の可変圧縮比機構を備えた内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮比を変更可能な内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
上死点におけるシリンダブロックとピストンとの相対距離を変化させることにより圧縮比を変更し、内燃機関の熱効率等を向上させることができる。このような内燃機関では、シリンダブロックがクランクケースに対してシリンダ軸方向に移動（以下、上下移動ともいう。）することにより圧縮比が変更される。そのため、シリンダブロック側の部材とクランクケース側の部材との距離が変化する。これにより、クランクシャフトの回転をカムシャフトへ伝達するためのタイミングベルトの張力が変化してしまう。
【０００３】
これに対し、可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、カムシャフトの駆動力をクランクシャフトに取り付けた歯車から中継歯車を介して伝達する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
ところで、内燃機関には補機（例えば、発電機、送風機、冷却装置、燃料装置、若しくは点火装置）が取り付けられている。この補機および内燃機関のクランクシャフトにプーリを取り付け、補機のプーリおよびクランクシャフトに取り付けられたプーリ（以下、クランクプーリという。）にベルトを掛けている。そして、クランクシャフトの回転を補機に伝達して補機を駆動している。
【０００５】
ここで、補機を駆動させるベルトの張力が小さくなりすぎると、ベルトが緩みプーリが空転するため、クランクシャフトの回転が補機に伝わらなくなる。一方、ベルトの張力が大きくなりすぎるとベルトが切れるおそれがある。
【特許文献１】特開２００３−２０６７７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６６５３号公報
【特許文献３】特許２６７６２２０号公報
【特許文献４】特許２６６６５１４号公報
【特許文献５】特開２００２−２３５５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そして、クランクケースに対してシリンダブロックが相対移動する可変圧縮比機構を備えた内燃機関においては、シリンダブロック側へ補機を取り付けると圧縮比の変更に伴いベルトの張力が変化する。複数のプーリを備えたり、若しくはベルトテンショナを備えたりすることでベルトの張力をある程度は調整できるが、調整可能な範囲を超えてベルトの張力が変化すると、プーリの空転若しくはベルト切れが発生するおそれがある。このようなことから、シリンダブロック側へ取り付けた補機を駆動することには困難が伴う。
【０００７】
本発明は上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、シリンダブロック側に取り付けられた補機を駆動することができる技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明による可変圧縮比機構を備えた内燃機関は、以下のことを特徴とする。すなわち、
シリンダブロックとクランクケースとの相対距離を変化させることにより圧縮比を変更
する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
前記クランクケース側に取り付けられ燃焼圧を受けて回転するクランクシャフトと、
前記クランクケース側に取り付けられクランクシャフトの回転と同期して回転する第一の歯車と、
前記シリンダブロック側に取り付けられ前記第一の歯車に噛み合う第二の歯車と、
一部が回転されることにより作動する補機と、
を備え、
前記シリンダブロック側に取り付けられる補機を前記第二の歯車を介して駆動することを特徴とする。
【０００９】
このように構成された内燃機関では、シリンダブロックと、クランクケースと、の相対距離を変えることにより燃焼室容積が変わり、圧縮比が変更される。
【００１０】
ここで、クランクシャフトはクランクケース側に取り付けられている。そのため、圧縮比の変更時には、クランクシャフトとシリンダブロックとの相対距離が変化する。
【００１１】
なお、補機とは、クランクシャフトの回転を利用して駆動される機器を指し、例えば、発電機、送風機、冷却装置、燃料装置、または点火装置を挙げることができる。
【００１２】
そして、前記第二の歯車は、シリンダブロック側に取り付けられているため圧縮比の変更時にはシリンダブロック共に移動する。そのため、第二の歯車とシリンダブロックとの相対距離は変わらない。また、シリンダブロック側に取り付けられた補機と、第二の歯車との相対距離も変わらない。
【００１３】
そして、第一の歯車と第二の歯車とが噛み合ったまま相対移動することにより、圧縮比の変更前後若しくは変更途中においてクランクシャフトの回転を第二の歯車へ伝達することが可能となる。すなわち、第一の歯車と第二の歯車との相対距離は変化するが、２つの歯車が噛み合って回転していれば、該２つの歯車にて動力を伝達することが可能である。
【００１４】
そして、第二の歯車とシリンダブロック側に取り付けた補機との相対距離は変化しないため、第二の歯車の回転をシリンダブロック側に取り付けた補機へ伝達することができる。
【００１５】
なお、第一の歯車と第二の歯車との相対距離は圧縮比の変更と共に変化するが、この距離の変化が例えば製造公差やガタと比較して小さい値となるように第一の歯車および第二の歯車の大きさや取り付け位置を選択してもよい。
【００１６】
また、本発明においては、前記クランクケース側に取り付けられクランクシャフトの回転と同期して回転するプーリをさらに備え、
前記クランクケース側に取り付けられる補機は前記プーリを介して駆動することを特徴とする可変圧縮比機構を備えた内燃機関。
【００１７】
ここで、クランクケース側に取り付けられた補機と、クランクシャフトとの相対距離は、圧縮比の変更前後で若しくは変更途中で変わらない。したがって、クランクケース側に取り付けられた補機には、クランクシャフトの回転をプーリを介してそのまま伝達することができる。
【００１８】
本発明においては、前記シリンダブロック側に取り付けられる補機へ前記第二の歯車を介してクランクシャフトの回転を伝達する第一の伝達手段と、
前記クランクケース側に取り付けられる補機へ前記第二の歯車を介さずにクランクシャ
フトの回転を伝達する第二の伝達手段と、
をさらに備えることができる。
【００１９】
第一の伝達手段および第二の伝達手段は、例えばプーリ、ベルト、チェーン、伝動軸、若しくは歯車を備えて構成することにより動力の伝達を行う。
【００２０】
そして、第一の伝達手段は、第二の歯車を介してクランクシャフトの回転を伝達するため、圧縮比の変更時にシリンダブロックと共に移動する部分を含んで構成されている。そのため、圧縮比の変更前後で若しくは変更途中でシリンダブロック側に取り付けられた補機に動力を伝達することができる。
【００２１】
一方、第二の伝達手段は、第二の歯車を介さずにクランクシャフトの回転を伝達するため、圧縮比の変更時にシリンダヘッドと共に移動する部分は含まない。そのため、圧縮比の変更に関わらず、クランクケース側に取り付けられた補機に動力を伝達することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る可変圧縮比機構を備えた内燃機関によれば、シリンダブロック側に取り付けられた補機を駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関（以下、単に「内燃機関」という）１の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、内燃機関１を  簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。
【００２５】
内燃機関１は、４つのシリンダ２を有するガソリンエンジンである。内燃機関１は、シリンダヘッド３、シリンダブロック４、およびクランクケース５を備えて構成されている。そして、各シリンダ２には、夫々ピストン６が備えられている。
【００２６】
そして、本実施例による内燃機関１は、例えば、特開２００３−２０６７７１号公報に記載されているような、クランクケース５に対してシリンダブロック４をシリンダ軸方向（以下、上下方向ともいう。）へ進退自在に取り付けるとともに両者の連結部に二重偏心軸を設け、該二重偏心軸を揺動回転させることによりシリンダブロック４を進退駆動させる可変圧縮比機構１００を備えている。
【００２７】
この可変圧縮比機構１００によれば、シリンダブロック４と共にシリンダヘッド３を、シリンダ２の軸線方向にクランクケース５に対して相対移動させる。これによって、シリンダブロック４、シリンダヘッド３およびピストン６によって構成される燃焼室の容積が変更される。その結果、内燃機関１の圧縮比が可変制御される。例えば、シリンダブロック４がクランクケース５から遠ざかる方向に相対移動されると、燃焼室容積が増えて圧縮比が低下する。
【００２８】
また、クランクシャフト７には、クランクプーリ８およびクランクギア９が取り付けられている。このクランクプーリ８およびクランクギア９はクランクシャフト７に固定され、該クランクシャフト７と共に回転する。
【００２９】
一方、シリンダヘッド３若しくはシリンダブロック４には、支持プレート１０（図１で
は、一点鎖線で示している。）が取り付けられている。この支持プレート１０には中継ギア１１が回転自在に取り付けられている。この中継ギア１１はクランクギア９と噛み合っており、クランクギア９が回転すると中継ギア１１も回転する。また中継ギア１１の回転軸上には中継プーリ１２が取り付けられている。中継プーリ１２は中継ギア１１に固定されており、中継ギア１１が回転すると中継プーリ１２も回転する。
【００３０】
シリンダヘッド３には、第一補機１３が取り付けられており、該第一補機１３には第一プーリ１４が取り付けられている。第一プーリ１４が回転されることにより第一補機１３が駆動される。第一プーリ１４と中継プーリ１２とには、第一ベルト１５が掛けられている。すなわち、ピストン６の上下移動によりクランクシャフト７が回転されると、クランクギア９が回転する。そして、クランクギア９と噛み合っている中継ギア１１が回転され、それに伴い中継プーリ１２が回転される。中継プーリ１２の回転は第一ベルト１５を介して第一プーリ１４に伝わり、該第一プーリ１４が回転される。これにより、第一補機１３が駆動される。
【００３１】
一方、クランクケース５には、第二補機１６および第三補機１７が取り付けられている。そして、第二補機１６には第二プーリ１８が取り付けられ、第三補機１７には第三プーリ１９が取り付けられている。第二プーリ１８が回転されることにより第二補機１６が駆動され、第三プーリ１９が回転されることにより第三補機１７が駆動される。第二プーリ１８、第三プーリ１９、およびクランクプーリ８には、第二ベルト２０が掛けられている。すなわち、ピストン６の上下移動によりクランクシャフト７が回転されると、クランクギア９が回転し、それに伴いクランクプーリ８が回転する。クランクプーリ８の回転は第二ベルト２０を介して第二プーリ１８および第三プーリ１９に伝わり、該第二プーリ１８および第三プーリ１９が回転される。これにより、第二補機１６および第三補機１７が駆動される。
【００３２】
ここで、図２は、圧縮比を可変とする内燃機関１の概略構成を表す図であって圧縮比が最高のときの状態を表した図である。なお、図１は、圧縮比が最低のときの状態を表している。
【００３３】
なお、本実施例においては、シリンダヘッド３およびシリンダブロック４が移動可能な範囲の中間点において、クランクギア９の中心軸と中継ギア１１の中間軸との距離が一番短くなるように中継ギア１１を取り付けている。すなわち、最高圧縮比若しくは最低圧縮比のときにクランクギア９の中心軸と中継ギア１１の中間軸との距離が一番長い。
【００３４】
圧縮比が変更されることにより、シリンダヘッド３およびシリンダブロック４が上下方向に移動すると、それに伴い支持プレート１０が同方向に移動する。そして、支持プレート１０と共に中継ギア１１も移動する。このときに、クランクギア９と中継ギア１１との距離が変化するが、中継ギア１１は上下方向に数ｍｍ程度しか移動しないため、クランクギア９と中継ギア１１との中心軸間距離は数μｍ程度しか変わらない。この値は、通常のギアにおける製造公差やガタの範囲内であり、クランクギア９および中継ギア１１は問題なく機能する。
【００３５】
このように、本実施例によれば、シリンダブロック４側に取り付けられた第一補機１３は中継ギア１１を介して駆動される。そのため、圧縮比の変更に伴いクランクシャフト７と第一補機１３との距離が変化しても、それにより第一ベルト１５の張力が変わることがない。また、クランクケース５側に取り付けられた第二補機１６および第三補機１７はクランクプーリ８により駆動される。そして、圧縮比が変更されたか否かに関わらず、クランクシャフト７、第一補機１３、および第二補機１６の相対距離は変わらないため、第二ベルト２０の張力が変わることもない。このように、圧縮比の変更に伴う第一ベルト１５
および第二ベルト２０の張力変化は起こらず、ベルトの張力が大きくなることにより発生するベルト切れや、張力が低下することにより発生するプーリの空転を抑制することができる。
【００３６】
なお、本発明における第一の歯車は、本実施例においては、クランクギア９により実現される。本発明における第二の歯車は、本実施例においては、中継ギア１１により実現される。本発明における第一の伝達手段は、本実施例においては、中継プーリ１２、第一プーリ１４、および第一ベルト１５により実現される。本発明における第二の伝達手段は、本実施例においては、クランクプーリ８、第二プーリ１８、第三プーリ１９、および第二ベルト２０により実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】圧縮比を可変とする内燃機関の概略構成を表す図であって圧縮比が最低のときの状態を表した図である。
【図２】圧縮比を可変とする内燃機関の概略構成を表す図であって圧縮比が最高のときの状態を表した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１     内燃機関
２     シリンダ
３     シリンダヘッド
４     シリンダブロック
５     クランクケース
６     ピストン
７     クランクシャフト
８     クランクプーリ
９     クランクギア
１０   支持プレート
１１   中継ギア
１２   中継プーリ
１３   第一補機
１４   第一プーリ
１５   第一ベルト
１６   第二補機
１７   第三補機
１８   第二プーリ
１９   第三プーリ
２０   第二ベルト
１００ 可変圧縮比機構
【図１】
2006348816.tif 000003
【図２】
2006348816.tif 000004