(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の重量の増加を抑制し、アクチュエータの負荷を抑制する。【解決手段】クランクケース１に対して相対移動可能なシリンダブロック２を備える内燃機関１００が、当該内燃機関１００の片側にだけ配置されるブロック移動機構３と、クランクケース１に設けられた一対のガイド壁４０ａ，４０ｂと、シリンダブロック２の側面を支持する支持部材４１と、シリンダブロック２の側面を押圧する押圧部材４２と、を備える。そしてブロック移動機構３の配置側のガイド壁４０ａには、支持部材４１が連結部材３１の他端部の取り付け位置よりも上側に取り付けられると共に押圧部材４２が連結部材３１の他端部の取り付け位置よりも下側に取り付けられ、ブロック移動機構３の配置側とは反対側のガイド壁４０ｂには、支持部材４１が所定の間隔を空けて押圧部材４２よりも下側（シリンダブロック２の底部側）に取り付けられる。【選択図】図４
2018017232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースに対して相対移動可能なシリンダブロックと、当該シリンダブロックの頂部に取り付けられるシリンダヘッドと、を備える内燃機関であって、
前記クランクケースに回転自在に支持されたクランクシャフトの軸線方向から内燃機関を見た場合に、当該内燃機関の片側にだけ配置されて、前記クランクケースに対して前記シリンダブロックを相対移動させるためのブロック移動機構と、
前記シリンダブロックの側面と対向するように、前記クランクケースに設けられた一対のガイド壁と、
前記ブロック移動機構の配置側の前記ガイド壁と、その反対側の前記ガイド壁と、にそれぞれ取り付けられて、前記シリンダブロックの側面を支持する支持部材と、
前記ブロック移動機構の配置側の前記ガイド壁と、その反対側の前記ガイド壁と、にそれぞれ取り付けられて、前記シリンダブロックの側面を押圧する押圧部材と、
を備え、
前記ブロック移動機構は、
前記クランクケースによって支持されると共に、主軸部と、当該主軸部の軸心から所定量偏心した位置に軸心がある偏心部と、を有する１本の制御軸と、
一端部が前記偏心部に取り付けられると共に、他端部が前記シリンダブロックに取り付けられて、前記制御軸と、前記シリンダブロックと、を連結するための連結部材と、
前記制御軸を所定の回転範囲内で両方向に回転させて、前記偏心部の軸心を、前記主軸部の軸心を中心として前記シリンダブロックの相対移動方向に揺動させるためのアクチュエータと、
を備え、
前記ブロック移動機構の配置側の前記ガイド壁には、前記支持部材が前記連結部材の他端部の取り付け位置よりも前記シリンダブロックの頂部側に取り付けられると共に、前記押圧部材が前記連結部材の他端部の取り付け位置よりも前記シリンダブロックの底部側に取り付けられ、  前記ブロック移動機構の配置側とは反対側の前記ガイド壁には、前記支持部材が所定の間隔を空けて前記押圧部材よりも前記シリンダブロックの相対移動方向において当該シリンダブロックの底部側に取り付けられる、
内燃機関。
【請求項２】
前記ブロック移動機構の配置側の前記ガイド壁に取り付けられた前記支持部材と、前記ブロック移動機構の配置側とは反対側の前記ガイド壁に取り付けられた前記押圧部材とは、前記シリンダブロックの相対移動方向において同じ高さに配置される、
請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記ブロック移動機構の配置側の前記ガイド壁に取り付けられた前記押圧部材と、前記ブロック移動機構の配置側とは反対側の前記ガイド壁に取り付けられた前記支持部材とは、前記シリンダブロックの相対移動方向において同じ高さに配置される、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、クランクケースに対して相対移動可能なシリンダブロックを備える従来の内燃機関として、当該内燃機関の両側にそれぞれ配置された２本の偏心軸（カム軸）と、偏心軸を互いに逆方向に回転させてシリンダブロックを相対移動させるための１本の駆動軸と、駆動軸を回転させるためのアクチュエータと、を備えたものが開示されている。この従来の内燃機関ではさらに、シリンダブロックが相対移動方向とは異なる方向に傾くのを抑制するために、シリンダブロックの一方の側面を押圧部材（付勢機構）によって押圧することで、シリンダブロックの他方の側面を支持部材で支持するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１９７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように従来の内燃機関は、偏心軸を内燃機関の両側にそれぞれ配置し、さらにこの偏心軸を互いに逆方向に回転させることができるように駆動軸を配置する必要がある。そのため、内燃機関が全体的に大型化し、内燃機関の重量が増加するという問題点がある。
【０００５】
また、シリンダブロックの一方の側面を押圧部材によって押圧し、他方の側面を支持部材で支持する場合には、シリンダブロックを動かす際に、シリンダブロックの側面と、当該シリンダブロックの側面と当接する押圧部材及び支持部材のそれぞれの当接面と、の間に抵抗（摺動抵抗）が生じる。
【０００６】
ここで、内燃機関の大型化を抑制して重量の増加を抑制するために、例えば従来の内燃機関において偏心軸を１本にして偏心軸を内燃機関の片側にだけ配置しようとすると、シリンダブロックを移動させるときに、シリンダブロックが相対移動方向とは異なる方向に傾きやすくなる。シリンダブロックが相対移動方向とは異なる方向に傾くのを抑制するには、内燃機関の運転中にシリンダブロック側から押圧部材に入力される荷重以上の押圧力で、シリンダブロックを押圧部材によって押圧しておく必要がある。しかしながら、押圧部材による押圧力を大きくするほど、押圧部材と支持部材とによってシリンダブロックを挟む力が大きくなる。そのため、シリンダブロックを動かす際の摺動抵抗が大きくなって、シリンダブロックを動かす際の負荷、すなわちアクチュエータにかかる負荷が増大するという問題点がある。
【０００７】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、クランクケースに対して相対移動可能なシリンダブロックを備える内燃機関の大型化を抑制して重量の増加を抑制すると共に、シリンダブロックが相対移動方向とは異なる方向に傾くのを抑制しつつシリンダブロックを動かす際の負荷を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、クランクケースに対して相対移動可能なシリンダブロックと、シリンダブロックの頂部に取り付けられるシリンダヘッドと、を備える内燃機関が、クランクケースに回転自在に支持されたクランクシャフトの軸線方向から内燃機関を見た場合に、内燃機関の片側にだけ配置されて、クランクケースに対してシリンダブロックを相対移動させるためのブロック移動機構と、シリンダブロックの側面と対向するように、クランクケースに設けられた一対のガイド壁と、ブロック移動機構の配置側のガイド壁と、その反対側のガイド壁と、にそれぞれ取り付けられて、シリンダブロックの側面を支持する支持部材と、ブロック移動機構の配置側のガイド壁と、その反対側のガイド壁と、にそれぞれ取り付けられて、シリンダブロックの側面を押圧する押圧部材と、を備える。ブロック移動機構は、クランクケースによって支持されると共に、主軸部と、当該主軸部の軸心から所定量偏心した位置に軸心がある偏心部と、を有する１本の制御軸と、一端部が偏心部に取り付けられると共に、他端部がシリンダブロックに取り付けられて、制御軸と、シリンダブロックと、を連結するための連結部材と、制御軸を所定の回転範囲内で両方向に回転させて、偏心部の軸心を、主軸部の軸心を中心としてシリンダブロックの相対移動方向に揺動させるためのアクチュエータと、を備える。そして、ブロック移動機構の配置側のガイド壁には、支持部材が連結部材の他端部の取り付け位置よりもシリンダブロックの頂部側に取り付けられると共に押圧部材が連結部材の他端部の取り付け位置よりもシリンダブロックの底部側に取り付けられ、ブロック移動機構の配置側とは反対側のガイド壁には、支持部材が所定の間隔を空けて押圧部材よりもシリンダブロックの相対移動方向において当該シリンダブロックの底部側に取り付けられている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のこの態様によれば、クランクケースに対して相対移動可能なシリンダブロックを備える内燃機関の大型化を抑制して重量の増加を抑制できると共に、シリンダブロックが相対移動方向とは異なる方向に傾くのを抑制しつつシリンダブロックを動かす際の負荷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による内燃機関の概略斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した内燃機関の概略分解斜視図である。
【図３】図３は、図１に示した内燃機関の概略分解斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による内燃機関の概略断面図である。
【図５】図５は、ブロック移動機構の動作について説明する図である。
【図６】図６は、ブロック移動機構の動作について説明する図であり、ブロック移動機構を模式的に示した図である。
【図７】図７は、ブロック移動機構を内燃機関の片側にだけ設けた場合の問題点について説明する図である。
【図８】図８は、内燃機関の運転中に、ガイド機構の支持部材及び押圧部材に作用する力を矢印で示した図である。
【図９Ａ】図９Ａは、対向する支持部材と押圧部材とを、シリンダ軸方向において同じ高さに配置した理由について説明する図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、対向する支持部材と押圧部材とを、シリンダ軸方向において同じ高さに配置した理由について説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態による内燃機関の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関１００の概略斜視図である。図２及び図３は、それぞれ図１に示した内燃機関１００の概略分解斜視図である。
【００１３】
図１から図３に示すように、内燃機関１００は、クランクケース１と、シリンダブロック２と、ブロック移動機構３と、ガイド機構４と、を備える。
【００１４】
クランクケース１は、クランクシャフト１０を回転自在に支持すると共に、その内部にシリンダブロック２を収容するためのブロック収容部１１を備える。
【００１５】
シリンダブロック２は、クランクケース１に対して相対移動可能なようにクランクケース１と別体とされ、クランクケース１のブロック収容部１１内にその一部が収容される。シリンダブロック２には、シリンダ２０が形成される。本実施形態では、４つのシリンダ２０がシリンダブロック２の長手方向（以下「ブロック長手方向」という。）に沿って直列に形成されている。
【００１６】
以下、図１から図３に加えて図４を参照し、内燃機関１００の内部構成や、ブロック移動機構３及びガイド機構４の詳細について説明する。
【００１７】
図４は、内燃機関１００の概略断面図である。なお図１から図３では、図面の煩雑を防止するために、図４に示した内燃機関１００に対して一部の構成部品を省略している。
【００１８】
図４に示すように、シリンダブロック２の頂部にはシリンダヘッド５が取り付けられ、クランクケース１の底部にはオイルパン６が取り付けられる。
【００１９】
シリンダ２０の内部には、燃焼圧力を受けてシリンダ２０の内部を往復運動するピストン２１が収められる。ピストン２１は、コンロッド２２を介してクランクシャフト１０と連結されており、クランクシャフト１０によってピストン２１の往復運動が回転運動に変換される。シリンダヘッド５、シリンダ２０及びピストン２１によって区画された空間が燃焼室７となる。
【００２０】
クランクシャフト１０は、クランクジャーナル１０ａと、クランクピン１０ｂと、クランクアーム１０ｃと、を備える。
【００２１】
クランクジャーナル１０ａは、クランクケース１によって回転自在に支持される部分である。クランクジャーナル１０ａの軸心Ｐ１がクランクシャフト１０の回転中心となる。
【００２２】
クランクピン１０ｂは、コンロッド２２の大端部が取り付けられる部分である。クランクピン１０ｂの軸心Ｐ２は、クランクジャーナル１０ａの軸心Ｐ１から所定量だけ偏心している。したがって、クランクシャフト１０が回転すると、クランクピン１０ｂの軸心Ｐ２が軸心Ｐ１の周りを回転することになる。
【００２３】
クランクアーム１０ｃは、クランクジャーナル１０ａとクランクピン１０ｂとを連結する部分である。本実施形態では、クランクシャフト１０を円滑に回転させるために、クランクアーム１０ｃにバランスウェイト１０ｄを設けている。
【００２４】
ブロック移動機構３は、クランクケース１に対してシリンダブロック２を相対的に移動させるための機構であって、図２から図４に示すように、１本の制御軸３０と、連結部材３１と、アクチュエータ３２と、を備える。
【００２５】
本実施形態によるブロック移動機構３は、シリンダブロック２をシリンダ軸方向に動かして、クランクケース１に対するシリンダブロック２のシリンダ軸方向の相対位置を変化させることができるように構成される。クランクケース１に対してシリンダブロック２をシリンダ軸方向に相対移動させることで、ピストン２１の上死点位置を変更せずに、燃焼室７の容積のみを変更することができる。このように、ピストン２１の上死点位置を変更せずに、燃焼室７の容積のみを変更することで、内燃機関１００の機械圧縮比を変更することができる。したがって本実施形態によるブロック移動機構３は、内燃機関１００の可変圧縮比機構として機能する。なお機械圧縮比とは、圧縮行程時のピストン２１の行程容積と燃焼室７の容積とから機械的に定まる圧縮比であって、（燃焼室容積＋行程容積）／燃焼室容積で表される。
【００２６】
制御軸３０は、クランクシャフト１０と平行に延びて、クランクケース１に設けられた２組の制御軸受け１２（図２参照）によって回転自在に支持される主軸部３０ａと、主軸部３０ａの軸心Ｐ３（図４参照）から所定量だけ偏心した位置に軸心Ｐ４（図４参照）がある偏心部３０ｂ（図４参照）と、を備える。したがって、仮に制御軸３０を１回転させると、偏心部３０ｂの軸心Ｐ４が主軸部３０ａの軸心Ｐ３の周りを１回転することになる。図２及び図３に示すように、本実施形態では偏心部３０ｂは、ブロック長手方向の一端側と他端側とにそれぞれ１つずつ設けられている。
【００２７】
連結部材３１は、制御軸３０の偏心部３０ｂとシリンダブロック２とを連結するための部材である。連結部材３１は、シリンダ軸方向の下側（シリンダブロック２の底部側、すなわちクランクシャフト１０側）の一端部が制御軸３０の偏心部３０ｂに取り付けられ、シリンダ軸方向の上側（シリンダブロック２の頂部側、すなわちシリンダヘッド５側）の他端部がシリンダブロック２に支持された連結ピン３３に取り付けられる。図２及び図３に示すように、本実施形態では、２本の連結部材３１によって、ブロック長手方向の一端側の偏心部３０ｂとシリンダブロック２、及びブロック長手方向の他端側の偏心部３０ｂとシリンダブロック２を連結している。
【００２８】
なお本実施形態では、制御軸３０をいわゆるクランク形状としているが、主軸部３０ａの外周に、軸心が主軸部３０ａの軸心Ｐ３から偏心した偏心カムを固定し、この偏心カムの外周に連結部材３１の一端部を取り付けるようにしても良い。
【００２９】
連結ピン３３は、シリンダブロック２の短手方向（ブロック長手方向及びシリンダ軸方向のそれぞれと直角に交わる方向。以下「ブロック短手方向」という。）の一端側の側面に設けられた支持部２３によって支持される。図２に示すように、本実施形態では支持部２３は、偏心部３０ｂと対応するように、ブロック長手方向の一端側と他端側とにそれぞれ１つずつ設けられている。
【００３０】
アクチュエータ３２は、制御軸３０に駆動トルクを与えて、制御軸３０を所定の回転角度範囲内で両方向に回転させるための駆動機器である。本実施形態では、アクチュエータ３２として電動機を用いている。
【００３１】
このようにブロック移動機構３は、ブロック長手方向と略一致するクランクシャフト１０の軸線方向から内燃機関１００を見た場合に、当該内燃機関１００の左右の片側（本実施形態ではブロック短手方向の一端側）にだけ配置されて、クランクケース１に対してシリンダブロック２を相対的に移動させるように構成されている。
【００３２】
ガイド機構４は、シリンダブロック２が移動方向とは異なる方向に傾くのを抑制するための機構であって、ガイド壁４０と、支持部材４１と、押圧部材４２と、を備える。
【００３３】
ガイド壁４０は、シリンダブロック２の側面と対向するようにクランクケース１に設けられた壁であり、シリンダブロック２の側面に対して所定の間隙を空けてシリンダブロック２の周りに配置される。なお、以下の説明では、特に区別する必要があるときは、内燃機関１００のブロック短手方向の一端側のガイド壁４０のことを「ガイド壁４０ａ」といい、ブロック短手方向の他端側のガイド壁４０のことを「ガイド壁４０ｂ」という。
【００３４】
支持部材４１は、シリンダブロック２の側面を支持するための部材であって、本実施形態では図２及び図３に示すように、各ガイド壁４０ａ，４０ｂにそれぞれ２つずつ取り付けられている。また図４に示すように、支持部材４１は、その一端に形成された当接面４１１が、シリンダブロック２の側面と接するように、各ガイド壁４０ａ，４０ｂに取り付けられている。
【００３５】
押圧部材４２は、シリンダブロック２の側面を支持部材４１に向けて押圧するための部材であって、本実施形態では図２及び図３に示すように、各ガイド壁４０ａ，４０ｂにそれぞれ２つずつ取り付けられている。図４に示すように、本実施形態による押圧部材４２は、開口部を備えるボディ４２１と、ブロック短手方向の両方向に移動できるようにボディ４２１の開口部に取り付けられる当接板４２２と、ボディ４２１に内蔵されて、当接板４２２に対して当接板４２２を常にシリンダブロック２の側面に向けて押圧する押圧力を付与するスプリング４２３と、を備える。そして押圧部材４２は、シリンダブロック２の側面を当接板４２２によって支持部材４１に向けて押圧することができるように、各ガイド壁４０ａ，４０ｂに取り付けられている。
【００３６】
このように本実施形態では、内燃機関１００の片側のシリンダブロック２の側面を支持部材４１によって支持しつつ、反対側のシリンダブロック２の側面を押圧部材４２によって押圧することで、シリンダブロック２がシリンダ軸方向とは異なる方向に傾くのを抑制している。また、内燃機関１００の運転中に生じる振動によってシリンダブロック２がシリンダ軸方向とは異なる方向に傾くのを抑制している。
【００３７】
なお図２から図４に示すように、本実施形態では、ブロック移動機構３の配置側となるブロック短手方向の一端側のガイド壁４０ａに取り付けられた支持部材４１を、連結部材３１の他端部の取り付け位置（支持部２３の位置）よりもシリンダ軸方向の上側に配置し、同じくガイド壁４０ａに取り付けられた押圧部材４２を、連結部材３１の他端部の取り付け位置（支持部２３の位置）よりもシリンダ軸方向の下側に配置している。また、ブロック移動機構３の配置側とは反対側となるブロック短手方向の他端側のガイド壁４０ｂに取り付けられた支持部材４１を、同じくガイド壁４０ｂに取り付けられた押圧部材４２よりもシリンダ軸方向の下側に配置している。この理由については、図８を参照して後述する。
【００３８】
また図４に示すように、本実施形態では、対向する支持部材４１と押圧部材４２とを、シリンダ軸方向において同じ高さに配置している。すなわち、ブロック移動機構３の配置側となるガイド壁４０ａに取り付けられた支持部材４１と、ブロック移動機構３の配置側とは反対側となるガイド壁４０ｂに取り付けられた押圧部材４２とを、シリンダ軸方向において同じ高さに配置している。またブロック移動機構３の配置側となるガイド壁４０ａに取り付けられた押圧部材４２と、ブロック移動機構３の配置側とは反対側となるガイド壁４０ｂに取り付けられた支持部材４１とを、シリンダ軸方向において同じ高さに配置している。この理由については、図９を参照して後述する。
【００３９】
次に、図５及び図６を参照して、ブロック移動機構３の動作について説明する。
【００４０】
図５は、ブロック移動機構３によって、ピストン２１が圧縮上死点に位置するときの燃焼室７の容積を最小にした状態、すなわち機械圧縮比を最大にした状態の内燃機関１００と、その状態から制御軸３０を時計周りに所定の回転角度だけ回転させて、ピストン２１が圧縮上死点に位置するときの燃焼室７の容積を最大にした状態、すなわち機械圧縮比を最小にした状態の内燃機関１００と、を比較して示した図である。
【００４１】
図６は、図５と同様に、機械圧縮比を最大にした状態の内燃機関１００と、機械圧縮比を最小にした状態の内燃機関１００と、を比較して示した図であるが、発明の理解を容易にするために、ブロック移動機構３を模式的に示した図である。なお図６の破線Ａは、制御軸３０を１回転させたときの偏心部３０ｂの軸心Ｐ４の軌跡である。またＰ５は、連結ピン３３の軸心である。
【００４２】
図６に示すように本実施形態では、偏心部３０ｂの軸心Ｐ４の軌跡Ａを、主軸部３０ａの軸心Ｐ３を通ると共にシリンダ軸方向と平行な平行線Ｑによって２つの半円領域に区画したときに、いずれか一方の半円領域（本実施形態では図中左側の半円領域）の範囲内で軸心Ｐ４が両回転方向に移動するように、アクチュエータ３２によって制御軸３０を両回転方向に回転させている。
【００４３】
そしてブロック移動機構３は、図中右側の機械圧縮比を最小にした状態と比較して、図中左側の機械圧縮比を最大にした状態のときには、偏心部３０ｂの軸心Ｐ４がシリンダ軸方向の下側（シリンダブロック２の底部側、すなわちクランクシャフト１０側）に位置するように構成されている。
【００４４】
そのため、例えば図中左側の機械圧縮比を最大にした状態から、アクチュエータ３２によって制御軸３０を時計周りに回転させると、偏心部３０ｂの軸心Ｐ４が、軌跡Ａ上をシリンダ軸方向の上側（シリンダブロック２の頂部側、すなわちシリンダヘッド５側）に向かって移動する。これにより、偏心部３０ｂに連結されている連結部材３１を介して、連結ピン３３がシリンダ軸方向の上側に向かって直線的に押し上げられるので、シリンダブロック２がクランクケース１に対して相対的にシリンダ軸方向の上側に押し上げられる。その結果、ピストン２１が圧縮上死点に位置するときの燃焼室７の容積が徐々に増大し、機械圧縮比が徐々に小さくなる。
【００４５】
一方で、例えば図中右側の機械圧縮比を最小にした状態から、アクチュエータ３２によって制御軸３０を反時計周りに回転させると、偏心部３０ｂの軸心Ｐ４が、軌跡Ａ上をシリンダ軸方向の下側に向かって移動する。これにより、偏心部３０ｂに連結されている連結部材３１を介して、連結ピン３３がシリンダ軸方向の下側に向かって直線的に引き下げられるので、シリンダブロック２がクランクケース１に対して相対的にシリンダ軸方向の下側に引き下げられる。その結果、ピストン２１が圧縮上死点に位置するときの燃焼室７の容積が徐々に減少し、機械圧縮比が徐々に大きくなる。
【００４６】
このように本実施形態によるブロック移動機構３は、主軸部３０ａと偏心部３０ｂとを備える制御軸３０を回転させて、主軸部３０ａの軸心Ｐ３を中心として偏心部３０ｂの軸心Ｐ４をシリンダ軸方向に上下に揺動させることで、偏心部３０ｂに連結された連結部材３１によってシリンダブロック２をシリンダ軸方向に上下動させている。
【００４７】
ところで本実施形態では、このようなブロック移動機構３を内燃機関１００の片側にだけ設けることで、内燃機関１００の大型化を抑制すると共に、重量の増加を抑制している。しかしながら、ブロック移動機構３を内燃機関１００の片側にだけ設けた場合は、当該ブロック移動機構３を仮に内燃機関１００の両側に設けた場合と比較して、内燃機関１００の運転中にシリンダブロック２を一定回転方向に回転させようとするブロック回転力が加わるという問題点がある。以下、この問題点について、図７を参照して説明する。
【００４８】
図７は、ブロック移動機構３を内燃機関１００の片側（この例ではブロック短手方向の一端側）にだけ設けた場合の問題点について説明する図である。なお図７では、発明の理解を容易にするために、ブロック移動機構３を模式的に示している。
【００４９】
内燃機関１００の運転中は、各シリンダ２０の燃焼室７内で燃焼が生じるため、図７に示すように、シリンダヘッド５には図中上向きの燃焼荷重Ｆが加わる。このとき本実施形態のように、内燃機関１００の片側にだけ制御軸３０を配置し、かつ制御軸３０とシリンダブロック２とを連結部材３１によって連結している場合には、シリンダヘッド５に加わる燃焼荷重Ｆによって、主に連結部材３１の他端部を中心としてシリンダブロック２を図中時計周りに回転させようとするブロック回転力が生じる。すなわち、軸心Ｐ５周りに図中時計周りのモーメントＭが生じる。
【００５０】
ここで、仮にブロック移動機構３を内燃機関１００の両側、例えばブロック短手方向の一端側と他端側とに設けた場合は、内燃機関１００のブロック短手方向の一端側のシリンダブロック２の側面に沿って配置された連結部材３１の他端部を中心として、シリンダブロック２を時計周りに回転させようとするブロック回転力が生じる。また、これとは反対に、内燃機関１００のブロック短手方向の他端側のシリンダブロック２の側面に沿って配置された連結部材３１の他端部を中心として、シリンダブロック２を反時計周りに回転させようとするブロック回転力が生じる。そのため、シリンダブロック２を時計周りに回転させようとするブロック回転力と、反時計周りに回転させようとするブロック回転力とが釣り合って相殺され、見かけ上はシリンダブロック２にはブロック回転力が生じないことになる。
【００５１】
しかしながら、ブロック移動機構３を内燃機関１００の片側にだけ設けた場合は、両側に設けた場合のようにブロック回転力が相殺されることがない。そのため、ブロック移動機構３を内燃機関１００の片側にだけ設けた場合は、内燃機関１００の運転中にシリンダブロック２に対して、シリンダブロック２を一定回転方向に回転させようとするブロック回転力が加わることになり、このブロック回転力がガイド機構４に作用することになる。
【００５２】
図８は、内燃機関１００の運転中に、ガイド機構４の支持部材４１及び押圧部材４２に作用する力を矢印で示した図である。
【００５３】
図８に示す例では、燃焼荷重Ｆに起因して、シリンダブロック２に対してシリンダブロック２を時計周りに回転させようとするブロック回転力が加わる。すなわちシリンダブロック２に対して、シリンダブロック２を図中右側に傾けようとする力が作用する。そのため図８に示すように、ブロック移動機構３の配置側となるブロック短手方向の一端側のガイド壁４０ａに取り付けられた支持部材４１及び押圧部材４２に関しては、主に連結部材３１の他端部よりもシリンダ軸方向の上側に取り付けられた支持部材４１に対して、燃焼荷重Ｆに起因するブロック回転力Ｆ１が作用する。また、ブロック移動機構３の配置側とは反対側となるブロック短手方向の他端側のガイド壁４０ｂに取り付けられた支持部材４１及び押圧部材４２に関しては、主にシリンダ軸方向の下側に取り付けられた支持部材４１に対して、燃焼荷重Ｆに起因するブロック回転力Ｆ１’が作用する。
【００５４】
また内燃機関１００の運転中においては、ピストン２１の往復運動中のコンロッド２２の傾きに起因して、シリンダブロック２に対してブロック短手方向の力（ピストンスラスト力）が作用する。具体的には、シリンダブロック２に対してシリンダブロック２をブロック短手方向の一端側に押すピストン反スラスト力Ｆ２と、シリンダブロック２をブロック短手方向の他端側に押すピストン正スラスト力Ｆ２’と、がピストン２１から加わる。そのため図８に示すように、ブロック短手方向の一端側のガイド壁４０ａに取り付けられた支持部材４１及び押圧部材４２に対してピストン反スラスト力Ｆ２が作用する。また、ブロック短手方向の他端側のガイド壁４０ｂに取り付けられた支持部材４１及び押圧部材４２に対してピストン正スラスト力Ｆ２’が作用する。
【００５５】
さらにシリンダブロック２をシリンダ軸方向に動かす際には、ブロック移動機構３の連結部材３１の傾きに起因して、シリンダブロック２に対して連結部材３１からブロック短手方向の力（移動機構反スラスト力Ｆ３、及び移動機構正スラスト力Ｆ３’）が作用する。
【００５６】
このように本実施形態では、燃焼荷重Ｆに起因するブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用する部分に支持部材４１を配置するようにしている。逆を言えば、燃焼荷重Ｆに起因するブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用する部分には、押圧部材４２を配置しないようにしている。以下、その理由について説明する。
【００５７】
前述したように本実施形態では、内燃機関１００の片側のシリンダブロック２の側面を支持部材４１によって支持しつつ、反対側のシリンダブロック２の側面を押圧部材４２によって押圧することで、シリンダブロック２がシリンダ軸方向とは異なる方向に傾くのを抑制している。
【００５８】
このとき、支持部材４１はガイド壁４０ａに固定されて動かないが、押圧部材４２は当接板４２２をスプリング４２３の押圧力によってシリンダブロック２の側面に押し付けている。そのため、スプリング４２３の押圧力よりも大きい力がシリンダブロック２側から加わると、シリンダブロック２が押圧部材４２側に傾くおそれがある。これを防止するためには、スプリング４２３の押圧力を大きくすればよい。
【００５９】
しかしながら、このスプリング４２３による押圧力は、常にシリンダブロック２の側面に対して作用する力となるので、スプリング４２３の押圧力を大きくすればするほど、押圧部材４２と支持部材４１とによってシリンダブロック２を挟む力が大きくなる。そのため、シリンダブロック２を動かす際に、支持部材４１及び押圧部材４２と、シリンダブロックと、の間に生じるシリンダ軸方向の抵抗（以下「摺動抵抗」という。）が増加してしまう。
【００６０】
摺動抵抗が増加すると、シリンダブロック２をシリンダ軸方向に移動させる際の負荷、すなわち制御軸３０を回転させるための駆動トルクが増加する。そのため、例えばアクチュエータ３２を電動機とした場合は、電力消費量が増加し、結果として燃費の悪化を招く。また、アクチュエータ３２の最大駆動トルクを高くする必要もあるので、アクチュエータ３２の大型化、大容量化を招き、結果として内燃機関１００の大型化や重量増を招く。
【００６１】
ここで、燃焼荷重Ｆに起因するブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用する部分に押圧部材４２を配置してしまうと、ガイド壁４０ａ側の押圧部材４２に関しては、スプリング４２３の押圧力を、ブロック回転力Ｆ１、ピストン反スラスト力Ｆ２、及び移動機構反スラスト力Ｆ３の合力以上の押圧力に設定する必要がある。またガイド壁４０ｂ側の押圧部材４２に関しては、スプリング４２３の押圧力を、ブロック回転力Ｆ１’、ピストン正スラスト力Ｆ２’、及び移動機構正スラスト力Ｆ３’の合力以上の押圧力に設定する必要がある。すなわち、燃焼荷重Ｆに起因するブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用する部分に押圧部材４２を配置してしまうと、これら３つの合力以上の力が、常にシリンダブロック２の側面に対して押圧部材４２から作用することになる。
【００６２】
一方で本実施形態のように、燃焼荷重Ｆに起因するブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用する部分に支持部材４１を配置して押圧部材４２を配置しないようにすることで、ガイド壁４０ａ側の押圧部材４２に関しては、スプリング４２３の押圧力を、ピストン反スラスト力Ｆ２、及び移動機構反スラスト力Ｆ３の２つの合力以上の押圧力に設定すればよくなる。またガイド壁４０ｂ側の押圧部材４２に関しては、スプリング４２３の押圧力を、ピストン正スラスト力Ｆ２’、及び移動機構正スラスト力Ｆ３’の２つの合力以上の押圧力に設定すればよくなる。
【００６３】
換言すれば、本実施形態では押圧部材４２にブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用しないため、その分だけスプリング４２３の押圧力を低い値に設定することができる。特に燃焼荷重Ｆに起因するブロック回転力Ｆ１及びＦ１’は、ピストン反スラスト力Ｆ２、ピストン正スラスト力Ｆ２’、移動機構反スラスト力Ｆ３、及び移動機構正スラスト力Ｆ３’と比較して非常に大きいため、押圧部材４２にブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用しないようにすることで、スプリング４２３の押圧力を大幅に下げることができる。
【００６４】
このようにブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用する部分に支持部材４１を配置して押圧部材４２を配置しないようにすることで、ブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用する部分を押圧部材４２によって押圧する場合と比較して、押圧部材４２のスプリング４２３の押圧力を小さくすることができる。したがって、シリンダブロック２をシリンダ軸方向に動かす際の摺動抵抗を小さくすることができる。その結果、燃費の悪化やアクチュエータの大型化、大容量化を抑制することができる。そのため、内燃機関１００の大型化、重量増加をさらに抑制することができる。
【００６５】
続いて図９Ａ及び図９Ｂを参照して、対向する支持部材４１と押圧部材４２とを、シリンダ軸方向において同じ高さに配置した理由について説明する。
【００６６】
図９Ａは、本実施形態のように、対向する支持部材４１と押圧部材４２とを、シリンダ軸方向において同じ高さに配置した場合に、押圧部材４２の押圧力によってシリンダブロック２に作用する力を示した図である。一方で図９Ｂは、本実施形態とは異なり、対向する支持部材４１と押圧部材４２とを、シリンダ軸方向において異なる高さに配置した場合に、押圧部材４２の押圧力によってシリンダブロック２に作用する力の一例を示した図である。
【００６７】
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、シリンダブロック２には、押圧部材４２からの押圧力Ｆ４が作用すると共と、支持部材４１からその反力Ｆ４’（＝Ｆ４）が作用する。
【００６８】
このとき図９Ａに示すように、対向する支持部材４１と押圧部材４２とを、シリンダ軸方向において同じ高さに配置した場合は、押圧部材４２の押圧力Ｆ４によってシリンダブロック２の重心Ｃ周りに発生する時計周りのモーメントＭ１のモーメントアームｒ１の長さと、反力Ｆ４’ によってシリンダブロック２の重心Ｃ周りに発生する反時計周りのモーメントＭ２のモーメントアームｒ２の長さとは、等しくなる。そのため、モーメントＭ１（＝Ｆ４×ｒ１）とモーメントＭ２（＝Ｆ４’×ｒ２）との大きさが等しくなるため、モーメントＭ１とモーメントＭ２とが相殺され、見かけ上はシリンダブロック２の重心Ｃ周りのモーメントは生じないことになる。
【００６９】
一方で例えば図９Ｂに示すように、対向する支持部材４１と押圧部材４２とを、シリンダ軸方向において異なる高さに配置した場合は、モーメントアームｒ１の長さと、モーメントアームｒ２の長さとが異なる。そのため、図９Ｂの例では、モーメントＭ１（＝Ｆ４×ｒ１）がモーメントＭ２（＝Ｆ４’×ｒ２）よりも大きくなり、シリンダブロック２の重心Ｃ周りにモーメントが生じてしまう。その結果、このモーメントに起因する力が支持部材４１又は押圧部材４２に作用してしまうため、摺動抵抗が増加してしまう。
【００７０】
そこで本実施形態では、対向する支持部材４１と押圧部材４２とを、シリンダ軸方向において同じ高さに配置したのである。これにより、シリンダブロック２の重心Ｃ周りのモーメントが発生するのを防止できるので、摺動抵抗の増加を抑制することができる。
【００７１】
以上説明した本実施形態によれば、クランクケース１に対して相対移動可能なシリンダブロック２を備える内燃機関１００が、クランクケース１に回転自在に支持されたクランクシャフト１０の軸線方向から内燃機関１００を見た場合に、当該内燃機関１００の片側にだけ配置されて、クランクケース１に対してシリンダブロック２を相対移動させるためのブロック移動機構３と、シリンダブロック２の側面と対向するように、クランクケース１の左右に設けられた一対のガイド壁４０ａ、４０ｂと、ブロック移動機構３の配置側のガイド壁４０ａと、その反対側のガイド壁４０ｂと、にそれぞれ取り付けられて、シリンダブロック２の側面を支持する支持部材４１と、ブロック移動機構３の配置側のガイド壁４０ａと、その反対側のガイド壁４０ｂと、にそれぞれ取り付けられて、シリンダブロック２の側面を押圧する押圧部材４２と、を備える。
【００７２】
ブロック移動機構３は、クランクケース１によって支持されると共に、主軸部３０ａと、当該主軸部３０ａの軸心Ｐ３から所定量偏心した位置に軸心Ｐ４がある偏心部３０ｂと、を有する１本の制御軸３０と、一端部が偏心部３０ｂに取り付けられると共に、他端部がシリンダブロック２に取り付けられて、制御軸３０とシリンダブロック２とを連結するための連結部材３１と、制御軸３０を所定の回転範囲内で両方向に回転させて、偏心部３０ｂの軸心を、主軸部３０ａの軸心を中心としてシリンダブロック２の相対移動方向に揺動させるためのアクチュエータ３２と、を備えるように構成されている。
【００７３】
そして、ブロック移動機構３の配置側のガイド壁４０ａには、支持部材４１が連結部材３１の他端部の取り付け位置（支持部２３の位置。軸心Ｐ５）よりもシリンダブロック２の相対移動方向の上側（シリンダブロック２の頂部側）に取り付けられると共に、押圧部材４２が連結部材３１の他端部の取り付け位置よりもシリンダブロック２の相対移動方向の下側（シリンダブロック２の底部側）に取り付けられている。またブロック移動機構３の配置側とは反対側のガイド壁４０ｂには、支持部材４１が所定の間隔を空けて押圧部材４２よりもシリンダブロック２の相対移動方向の下側（シリンダブロック２の底部側）に取り付けられている。
【００７４】
これにより本実施形態による内燃機関１００によれば、１本の制御軸３０を回転させるだけで、連結部材３１を介してシリンダブロック２をクランクケース１に対して相対移動させることができる。そのため１本の制御軸３０を、例えばクランクシャフト１０と平行に内燃機関１００の片側にだけ配置すればよく、結果としてブロック移動機構３を内燃機関の片側にだけ配置することができる。したがって、前述した従来の内燃機関のように偏心軸を内燃機関１００の両側にする必要もなく、また、２本の偏心軸を回転させるための駆動軸を配置する必要もないので、クランクケース１に対して相対移動可能なシリンダブロック２を備える内燃機関１００の大型化を抑制して重量の増加を抑制することができる。
【００７５】
また、このような構成のブロック移動機構３を内燃機関１００の片側にだけ配置した場合は、燃焼荷重Ｆによって主に軸心Ｐ５まわりのモーメントＭが発生し、シリンダブロック２に対してシリンダブロック２をブロック移動機構３側に回転させようとするブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用する。そのため本実施形態のように、ブロック移動機構３の配置側のガイド壁４０ａに、支持部材４１を連結部材３１の他端部の取り付け位置（軸心Ｐ５）よりもシリンダブロック２の相対移動方向の上側に取り付けると共に押圧部材４２を連結部材３１の他端部の取り付け位置（軸心Ｐ５）よりもシリンダブロック２の相対移動方向の下側に取り付け、一方でブロック移動機構３の配置側とは反対側のガイド壁４０ｂに、所定の間隔を空けて支持部材４１を押圧部材４２よりもシリンダブロック２の相対移動方向の下側に取り付けることで、ブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用するシリンダブロック２の側面を支持部材４１によって支持することができる。
【００７６】
したがって、燃焼荷重Ｆに起因する大きなブロック回転力Ｆ１及びＦ１’が作用する部分を押圧部材４２によって押圧する場合と比較して、押圧部材４２のスプリング４２３の押圧力を小さくすることができる。よって、シリンダブロック２をシリンダ軸方向に動かす際の摺動抵抗を小さくすることができる。その結果、燃費の悪化やアクチュエータの大型化、大容量化を抑制することができる。そのため、内燃機関１００の大型化、重量増加をさらに抑制することができる。
【００７７】
特に本実施形態による内燃機関１００によれば、ブロック移動機構３の配置側のガイド壁４０ａに取り付けられた支持部材４１と、ブロック移動機構３の配置側とは反対側のガイド壁４０ｂに取り付けられた押圧部材４２とが、リンダブロックの相対移動方向において同じ高さに配置されている。また、ブロック移動機構３の配置側のガイド壁４０ａに取り付けられた押圧部材４２と、ブロック移動機構３の配置側とは反対側のガイド壁４０ｂに取り付けられた支持部材４１とは、シリンダブロックの相対移動方向において同じ高さに配置されている。
【００７８】
そのため、押圧部材４２の押圧力に起因して、シリンダブロック２の重心Ｃ周りにモーメントが発生するのを抑制できるので、摺動抵抗の増加を抑制することができる。その結果、燃費の悪化やアクチュエータの大型化、大容量化をさらに抑制することができ、内燃機関１００の大型化、重量増加をさらに抑制することができる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記の各実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００８０】
例えば上記の実施形態では、スプリング４２３の付勢力によって当接板４２２をシリンダブロック２の側面に押し付ける構成の押圧部材４２を使用していたが、押圧部材４２の構成はこのような構成に限られるものではない。
【００８１】
例えば図１０に示すように、ガイド壁４０の内部に第１油圧室５３と連通する油路（図示せず）を設け、押圧部材４２として油圧式のラッシュアジャスタ５０を使用して当接板４２２をシリンダブロック２の側面に押し付け、当接板４２２とシリンダブロック２の側面との間隙を常にゼロに保つようにしても良い。
【００８２】
ラッシュアジャスタ５０は、当接板４２２と一体化されたプランジャ５１と、プランジャ５１を収容するボディ５２と、プランジャ５１の内部に形成された第１油圧室５３と、ボディ５２の内部に形成された第２油圧室５４と、第１油圧室５３と第２油圧室５４とを連通する連通路５５を封止するチェックボール５６と、第２油圧室５４内に配置されてプランジャ５１をシリンダブロック２側に常に押圧するスプリング５７と、を備える。
【００８３】
ラッシュアジャスタ５０は、シリンダブロック２側からの荷重が加わっていないときは、スプリング５７のバネ力によってプランジャ５１を押し上げることで、当接板４２２をシリンダブロック２の側面に当接させて、当接板４２２とシリンダブロック２の側面との間隙を常にゼロに保つ。一方で、当接板４２２にシリンダブロック２側からの荷重が加わると、プランジャ５１が押し下げられてチェックボール５６によって第２油圧室５４が密封されて高圧になる。その結果、第２油圧室５４の油圧によってプランジャ５１の位置が所定位置に固定され、当接板４２２がシリンダブロック２の側面に押し付けられる。
【００８４】
押圧部材４２として、上記の実施形態のようにスプリング４２３の付勢力によって当接板４２２をシリンダブロック２の側面に押し付ける構成のものを用いた場合には、常にスプリング４２３による押圧力がシリンダブロック２に作用する。
【００８５】
一方で押圧部材４２としてラッシュアジャスタ５０を用いた場合には、シリンダブロック２側からの荷重が加わっていないときは、スプリング５７のバネ力のみがシリンダブロック２に作用する。ラッシュアジャスタ５０は、シリンダブロック２側から荷重が加わったときに、その荷重相当の油圧を作用させてシリンダブロック２の傾きを抑えるものであるため、ラッシュアジャスタ５０のスプリング５７のバネ力は、上記の実施形態のスプリング４２３のバネ力よりも小さくすることができる。したがって、押圧部材４２としてラッシュアジャスタ５０を用いることで、シリンダブロック２側から大きな荷重が加わっていないときの摺動抵抗を低減することができる。
【００８６】
また上記の実施形態では、連結部材３１をブロック外向きに傾けていたが、連結部材３１の一端部に対して他端部がシリンダブロック２側に位置するように、連結部材３１をブロック内向きに傾けても良い。
【００８７】
また上記の実施形態では、２本の連結部材３１で制御軸３０の偏心部３０ｂとシリンダブロック２とを連結していたが、連結部材３１の本数は２本に限らず、必要に応じて増減させても良い。
【符号の説明】
【００８８】
１    クランクケース
２    シリンダブロック
３    ブロック移動機構
１０    クランクシャフト
３０    制御軸
３０ａ    主軸部
３０ｂ    偏心部
３１    連結部材
３２    アクチュエータ
４０    ガイド壁
４１    支持部材
４２    押圧部材
１００    内燃機関
【図１】
2018017232.tif 000003
【図２】
2018017232.tif 000004
【図３】
2018017232.tif 000005
【図４】
2018017232.tif 000006
【図５】
2018017232.tif 000007
【図６】
2018017232.tif 000008
【図７】
2018017232.tif 000009
【図８】
2018017232.tif 000010
【図９Ａ】
2018017232.tif 000011
【図９Ｂ】
2018017232.tif 000012
【図１０】
2018017232.tif 000013