(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関のピストンとクランクシャフトをリンク機構のロアリンクとアッパリンクによって連結すると共に、前記ロアリンクの姿勢を、連結機構を介してアクチュエータにより制御することによって前記ピストンのストローク特性を変化させて機関の実圧縮比を制御する内燃機関の可変圧縮比装置であって、
前記連結機構は、
一端部が前記ロアリンクに回転自在に連結された制御リンクと、
該制御リンクの他端部側に第１アーム部を介して回転自在に連結された第１制御軸と、
一端部が前記第１制御軸に第２アーム部を介して連結された連結リンクと、
該連結リンクの他端部に回転自在に連結されたリンクアームと、
ハウジング内に形成された支持孔に回転自在に支持されていると共に、前記リンクアームに形成された圧入用孔に圧入することにより連結された第２制御軸と、
該第２制御軸を回転駆動させて、前記リンクアームに回転駆動力を伝達するアクチュエータと、
を備え、
前記第２制御軸は、軸方向の後端部側に形成されたジャーナル部と、軸方向の中央部側に形成されて、前記圧入用孔に圧入される固定部と、を有し、
前記ジャーナル部と前記固定部との間には、前記第２制御軸の前記固定部を前記圧入用孔に圧入した際に、前記リンクアームの前記ジャーナル部側への移動を規制する段差部が形成され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】
請求項１に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、
前記リンクアームの最大回動位置を規制するストッパを設けることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、
前記リンクアームが一方向へ回動して前記ストッパに当接した状態で、前記アクチュエータの最大トルクが第２制御軸に作用した際に、前記第２制御軸が前記リンクアームの前記圧入用孔に対して滑り回転することを特徴とする内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項４】
請求項２に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、
前記第２制御軸の回転位置を検出する角度センサを設けると共に、該角度センサによって検出された回転角度位置に応じて前記アクチュエータを制御する電子コントローラを設け、
機関始動後において、前記リンクアームが前記ストッパに当接した際に、前記第２制御軸の回転角度が既定の回転角度に対してずれていることを前記角度センサが検出した場合に、前記電子コントローラが、前記リンクアームに対して前記第２制御軸が滑り回転していると判断することを特徴とする内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、
前記電子コントローラが前記リンクアームに対して第２制御軸が滑り回転していると判断した場合に、前記電子コントローラによる前記アクチュエータの制御を停止させて、前記機関の実圧縮比を燃焼圧の利用により機械的に低下させることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項６】
請求項４に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、
前記電子コントローラは、前記リンクアームがストッパに当接して前記リンクアームに対して前記第２制御軸が滑り回転していると判断した場合に、前記アクチュエータを制御して前記リンクアームをストッパから離間させた後に、再び前記リンクアームをストッパに当接させることによって前記角度センサからの回転角度検出情報に基づいて実圧縮比とのずれ量を検出することを特徴とする内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、
前記第２制御軸の滑り回転状態と同時に、前記電子コントローラによる実圧縮比の検知不能状態が発生した場合に、前記電子コントローラによる前記アクチュエータの制御を停止させて、前記機関の実圧縮比を、燃焼圧を利用して機械的に低下させることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項８】
請求項６に記載の内燃機関の可変圧縮比装置において、
前記第２制御軸が滑り回転している状態から前記電子コントローラによる前記アクチュエータに対する正常な制御状態に復帰した後は、前記リンクアームを前記ストッパに当接させると共に、前記リンクアームと前記ストッパとの当接状態の前記第２制御軸の回転角度を基準回転角度に設定することを特徴とする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】
本発明は、例えば内燃機関の実圧縮比を可変にする可変圧縮比装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の可変圧縮比装置としては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
この可変圧縮比装置は、ピストンとクランクシャフトをアッパリンクとロアリンクによって連結するリンク機構と、該リンク機構に複数のリンク部材などによって連結する連結機構と、該連結機構を駆動させ、減速機構と駆動モータからなるアクチュエータと、を備えている。
【０００４】
前記連結機構は、一端部がロアリンクの一端部に連結ピンによって回転自在に連結され、他端部が第１偏心軸部と第１アーム部を介して第１制御軸に回転自在に連結された制御リンクと、一端部が第２偏心軸部と第２アームを介して前記第１制御軸に連結され、他端部がリンクアームを介して第２制御軸に連結された連結リンクと、を備えている。
【０００５】
前記第２制御軸は、複数のジャーナル部を介してハウジング内に回転自在に支持されていると共に、アクチュエータによって回転駆動されるようになっている。このアクチュエータは、機関運転状態を検出するコントロールユニットから出力される制御電流によって回転制御されるようになっている。
【０００６】
そして、前記アクチュエータから出力された回転駆動力によって第２制御軸が回転駆動してリンクアームと連結リンク、第１制御軸及び制御リンクを介してロアリンクの姿勢を制御することにより、前記ピストンのストローク特性を変化させて機関の実圧縮比を制御するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１６９１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の可変圧縮比装置のアクチュエータにあっては、前記第２制御軸とリンクアームが一体に連結されていることから、前記コントロールユニットから過度な制御電流が出力されて駆動モータが必要以上の回転トルクを発生した場合に、第２制御軸からリンクアームを介して連結機構を含む複リンク式ピストン−クランク機構全体に過度な負荷が掛かって耐久性の低下を招くおそれがある。
【０００９】
本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、アクチュエータによって第２制御軸に過度な回転トルクが発生した際に、この第２制御軸がリンクアームの連結箇所で滑り回転を発生させることにより過度なトルクを吸収して、連結機構などの各リンク部材の耐久性の低下を抑制できる内燃機関の可変圧縮比装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、とりわけ、連結機構は、一端部がロアリンクに回転自在に連結された制御リンクと、該制御リンクの他端部側に第１アーム部を介して回転自在に連結された第１制御軸と、一端部が前記第１制御軸に第２アーム部を介して連結された連結リンクと、該連結リンクの他端部に回転自在に連結されたリンクアームと、ハウジング内に形成された支持孔に回転自在に支持されていると共に、前記リンクアームに形成された圧入用孔に圧入することにより連結された第２制御軸と、該第２制御軸を回転駆動させて、前記リンクアームに回転駆動力を伝達するアクチュエータと、
を備え、
前記第２制御軸は、軸方向の後端部側に形成されたジャーナル部と、軸方向の中央部側に形成されて、前記圧入用孔に圧入される固定部と、を有し、
前記ジャーナル部と前記固定部との間には、前記第２制御軸の前記固定部を前記圧入用孔に圧入した際に、前記リンクアームの前記ジャーナル部側への移動を規制する段差部が形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、アクチュエータから第２制御軸に過度な回転トルクが掛かっても、リンク機構や連結機構の耐久性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る可変圧縮比装置の実施形態を模式的に記載した概略図である。
【図２】本実施形態の可変圧縮比装置に供される連結機構の一部とアクチュエータを分解して示す斜視図である。
【図３】同連結機構の一部とアクチュエータの平面図である。
【図４】同連結機構の一部とアクチュエータの縦断面である。
【図５】本実施形態における第２制御軸とリンクアームの圧入によって連結された状態を示す断面図である。
【図６】本実施形態における第２制御軸の過度な回転トルクによってリンクアームが第１ストッパ部に当接している状態を示す断面図である。
【図７】本実施形態のコントロールユニットによる圧縮比制御の設定範囲と設定範囲を決定する絶対値を示す概念図である。
【図８】本実施形態に供される第２制御軸とリンクアームとの間のスリップトルクと圧入締め代の相関関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る内燃機関の可変圧縮比装置の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態では、機械圧縮比を変化可能な可変圧縮比装置（ＶＣＲ）を、ガソリン仕様の直列４気筒の内燃機関に適用したものである。
〔第１実施形態〕
図１は本発明の可変圧縮比装置を模式的に記載したもので、これは前記従来技術として掲げた特開２０１１−１６９１５２号公報の図１に記載されているものと同じであるから簡単に説明する。
【００１４】
すなわち、内燃機関のシリンダブロックのシリンダ内を往復運動するピストン１とクランクシャフト４を連結するリンク機構０１と、該リンク機構０１の姿勢を制御する連結機構０２と、後述する減速機構２１と駆動モータ２２とを有し、前記連結機構０２を回転駆動するアクチュエータと、を備えている。
【００１５】
前記リンク機構０１は、前記ピストン１のピストンピンに２に上端が回転自在の連結されたアッパリンク３と、クランクシャフト４のクランクピン４ａに回転自在に連結されたロアリンク５と、を備えている。前記ロアリンク５は、一端部が連結ピン６を介して前記アッパリンク３の下端が回転自在に連結されている。
【００１６】
前記連結機構０２は、一端部が前記ロアリンク５の他端部に連結ピン８を介して回転自在に連結された各気筒に有する制御リンク７と、該各制御リンク７の他端部と連結された第１制御軸１０と、該第１制御軸１０に連結リンク１２とリンクアーム１３を介して回転自在に連結された第２制御軸１４と、を備えている。
【００１７】
前記第１制御軸１０は、クランクシャフト４と平行に機関内部を気筒列方向に延びており、機関本体に回転自在に支持される第１ジャーナル部１０ａと、各気筒の各制御リンク７の下端部が回転自在に取り付けられる複数の第１偏心軸部１０ｂと、前記連結リンク１２の一端部１２ａが回転自在に取り付けられた第２偏心軸部１０ｃと、を備えている。
【００１８】
前記第１偏心軸部１０ｂは、第１アーム部１０ｄを介して第１ジャーナル部１０ａに対して所定量偏心した位置に設けられている一方、第２偏心軸部１０ｃは、第２アーム部１０ｅを介して第１ジャーナル部１０ａに対して所定量偏心した位置に設けられている。
【００１９】
前記連結リンク１２は、図２及び図５に示すように、レバー状に形成されて、前記第２偏心軸部１０ｃに連結された一端部１２ａがほぼ直線状に形成されているのに対して、リンクアーム１３が連結された他端部１２ｂがほぼ湾曲状に折曲形成されている。前記一端部１２ａの先端部には、前記第２偏心軸部１０ｃが回動自在に挿通される挿通孔１２ｃが貫通形成されている。一方、他端部１２ｂは、二股状に形成されたそれぞれの先端部１２ｄ、１２ｄの間に前記リンクアーム１３の後述する突起部１３ｂが挟持状態に保持されると共に、該突起部１３ｂと連結する連結ピン１１が圧入固定される固定用孔１２ｅ、１２ｅが貫通形成されている。
【００２０】
前記リンクアーム１３は、第２制御軸１４とは分離して形成され、全体が鉄系金属によって肉厚な雨滴円環状に形成されて、円環状本体１３ａの中央位置に前記第２制御軸１４の前後の各ジャーナル部の間に形成された固定部に圧入固定される圧入用孔１３ｃが貫通形成されていると共に、本体１３ａの外周には、径方向へ突出したＵ字形状の前記突起部１３ｂが一体に設けられている。この突起部１３ｂには、前記連結ピン１１が回動自在に支持される連結用孔１３ｄが形成されており、この連結用孔１３ｄの軸心(連結ピン１１)が前記突起部１３ｂを介して第２制御軸１４の軸心から径方向へ所定量偏心している。
【００２１】
前記第２制御軸１４は、後述するハウジング２０内に複数のジャーナル部を介して回転自在に支持されていると共に、前記連結リンク１２の他端部１２ｂにリンクアーム１３を介して連結されている。
【００２２】
具体的に説明すれば、第２制御軸１４は、図２及び図４に示すように、鉄系金属によって一体に形成された軸部本体２３と、該軸部本体２３の後端部に一体に設けられた固定用フランジ２４とを有している。前記軸部本体２３は、軸方向に段差径状に形成され、先端部側の小径な第１ジャーナル部２３ａと、前記リンクアーム１３が前記圧入用孔１３ｃを介して第１ジャーナル部２３ａ側から圧入される中央部側の中径な固定部２３ｂと、前記固定用フランジ２４側の大径な第２ジャーナル部２３ｃとを有している。また、前記固定部２３ｂと第２ジャーナル部２３ｃの間には、第１段差部２３ｄが形成されていると共に、前記第１ジャーナル部２３ａと固定部２３ｂとの間には、第２段差部２３ｅが形成されている。
【００２３】
前記第１段差部２３ｄは、前記リンクアーム１３の圧入用孔１３ｃを固定部２３ｂに第１ジャーナル部２３ａ側から圧入した際に、前記圧入用孔１３ｃの第２ジャーナル部２３ｃ側の一方側孔縁に軸方向から当接してリンクアーム１３の第２ジャーナル部２３ｃ方向への移動を規制するようになっている。一方、前記第２段差部２３ｅは、軸本体２３を支持孔３０内に挿通した際に、支持孔３０の後述する段差孔縁３０ｃに当接して軸方向の移動を規制するようになっている。
【００２４】
前記固定用フランジ２４は、外周部に６つのボルト挿通孔２４ａが円周方向の等間隔位置に形成されていると共に、該各ボルト挿通孔２４ａを挿通した６本のボルト２５によってスラストプレート２６を介して減速機２１の内歯車であるサーキュラスプライン２７に結合されている。
【００２５】
そして、第２制御軸１４は、アクチュエータの一部である減速機２１を介して前記駆動モータ２２から伝達された回転力によって回転位置が変更されることによって、前記連結リンク１２などを介して第１制御軸１０が回転して制御リンク７の下端部の位置が移動する。これにより、ロアリンク５の姿勢が変化することによってピストン１のストローク特性の変化に伴って機関圧縮比が変化するようになっている。
【００２６】
前記アクチュエータは、図２〜図４に示すように、前記第２制御軸１４などを内部に回転自在に支持するハウジング２０と、該ハウジング２０の後端側内部に設けられた減速機２１と、該減速機２１の後端側に取り付けられた駆動モータ２２と、制御電流によって駆動モータ２２の正逆回転を制御する電子コントローラであるコントロールユニット５８と、から主として構成されている。
【００２７】
前記ハウジング２０は、アルミニウム合金材によって全体がほぼ立方体状に形成されて、後端側(駆動モータ２２側)の内部に大径円環状の開口溝部２８ａが形成されていると共に、該開口溝部２８ａよりも前方側の内部に円環状の収容室２８ｂ形成されている。
【００２８】
前記開口溝部２８ａは、内部に主として前記減速機２１を収容配置するものであって、その底面中央位置から内部軸方向には、前記第２制御軸１４の軸部本体２３を挿通配置させる段差円柱状の支持孔３０が前記収容室２８ｂを直交する形で軸方向に沿って貫通形成されている。
【００２９】
前記収容室２８ｂは、図４〜図６に示すように、前記連結ピン１１による制御リンク１２の他端部１２ｂとリンクアーム１３との連結部位を収容配置するものであり、したがって、全体のスペースは、前記制御リンク１２やリンクアーム１３の自由な揺動を確保するスペースに形成されていると共に、幅長さが制御リンク１２の他端部１２ｂの幅よりも僅かに大きく形成されて作動時のガタを抑制している。
【００３０】
前記支持孔３０は、図４に示すように、内周面の外径が前記第２制御軸１４の軸部本体２３の外径に合わせて段差径状に形成され、前記第１ジャーナル部２３ａが軸受けされる小径な第１軸受孔３０ａと、前記固定部２３ｂに対応した位置、つまり前記収容室２８ｂに開口した部位と、前記第２ジャーナル部２３ｃが軸受けされる大径な第２軸受孔３０ｂと、から構成されている。
【００３１】
前記第１軸受孔３０ａの収容室２８ｂに臨む段差孔縁３０ｃは、前記第２軸部本体２３を支持孔３０に挿入した際に、前記第２段差部２３ｅが軸方向から当接してそれ以上の挿入を規制するようになっている。なお、軸部本体２３の支持孔３０に対する最大の挿入移動位置規制は、前記固定用フランジ２４の内周部が第２軸受孔３０ｂの外側孔縁に当接することによっても行われるようになっている。
【００３２】
また、前記開口溝部２８ａは、その開口端がＯリング５１を介してカバー２９によって閉塞されている。このカバー２９は、中央位置にモータ軸挿通孔２９ａが貫通形成されていると共に、外周面に径方向へ突設した４つのボス部２９ｂにボルト挿通孔が貫通形成されており、該各ボルト挿通孔に駆動モータ２２側から挿通した４本のボルト４３によって前記ハウジング２０に固定されている。
【００３３】
前記支持孔３０から軸方向に延長された小径状の保持孔３１内には、前記第２制御軸１４の回転角度位置を検出する角度センサ３２が収容配置されている。この角度センサ３２は、図２及び図４に示すように、前記保持孔３１の内周面に圧入固定されたキャップ状のセンサカバー３２ａと、該センサカバー３２ａの内周側に配置された角度検出用のロータ３２ｂと、センサカバー３２ａの中央に設けられて、前記ロータ３２ｂの回転位置を検出するセンサ部３２ｃとから主として構成されている。
【００３４】
前記センサカバー３２ａは、ガスケット３３によって前記保持孔３１との間がシールされていると共に、２本のボルト３４によって前記センサ部３２ｃと一緒にハウジング２０に取り付けられている。また、センサカバー３２ａの円筒部の外周には、２つのＯリング３５が設けられ、これによって、センサ部３２ｃ方向へのオイルの侵入を規制するようになっている。
【００３５】
前記ロータ３２ｂは、後端側の突起部３２ｄが前記軸部本体２３の先端側内部に形成された固定用孔に圧入固定されている。前記センサ部３２ｃは、検出された信号を、機関運転状態を検出する後述するコントロールユニット５８に出力するようになっている。
【００３６】
なお、ハウジング２０には、前記角度センサ３２を冷却する冷却水を内部に給排する供給用と排出用の冷却水パイプ４４ａ、４４ｂが接続されている。
【００３７】
前記減速機２１は、ハーモニックドライブ(登録商標)型であって、各構成部品が前記カバー２９によって閉塞された前記ハウジング２０の開口溝部２８ａ内に収容されている。すなわち、前記軸部本体２３の固定用フランジ２４にボルト固定され、内周に複数の内歯２７ａが形成された円環状の前記第１サーキュラスプライン２７と、該第１サーキュアスプライン２７の内側に配置されて、外周面に前記各内歯２７ａに噛合する複数の外歯３６ａを有する外歯車である撓み変形可能なフレックススプライン３６と、楕円形状に形成された外周面が前記フレックススプライン３６の内周面の一部に沿って摺動する波動発生器であるウエーブジェネレータ３７と、前記フレックススプライン３６の外周側に配置されて、内周面に前記各外歯３６ａに噛合する内歯３８ａが形成された第２サーキュラスプライン３８と、から主として構成されている。
【００３８】
前記第１サーキュラスプライン２７は、円周方向の等間隔位置の前記各ボルト２５が螺着する６つの雌ねじ孔２７ｂが形成されている。
【００３９】
前記フレックススプライン３６は、金属材によって撓み変形可能な薄肉円筒状に形成されて、前記各外歯３６ａの歯数が前記第１サーキュラスプライン２７の各内歯２７ａの歯数と同数となっている。
【００４０】
前記ウエーブジェネレータ３７は、ほぼ円環状に形成されて中央に比較大径な貫通孔３７ａが形成されていると共に、該貫通孔３７ａの内周面に複数の内歯３７ｂが形成されている。また、このウエーブジェネレータ３７は、前記貫通孔３７ａの前後孔縁から軸方向に突設された筒部と前記固定用フランジ２４及びカバー２９との間に設けられた前後のボールベアリング３９、４０によって回転自在に支持されている。また、前記ウエーブジェネレータ３７は、楕円状の外周面が平面状に形成されて、前記フレックススプライン３６の平面状の内周面に摺接するようになっている。
【００４１】
前記第２サーキュラスプライン３８は、外周側に有するフランジ３８ｂに６つのボルト挿通孔が貫通形成され、この各ボルト挿通孔を挿通した６本のボルト４１によって前記カバー２９の内端部に第２スラストプレート４２を介して固定されている。また、この第２サーキュラスプライン３８の各内歯３８ａは、歯数が前記フレックススプライン３６の外歯３６ａより２歯だけ多い。したがって、前記第１サーキュラスプライン２７の各内歯２７ａの歯数よりも２歯だけ多く形成されている。このような歯数の差によって減速比が決定されるようになっている。
【００４２】
前記駆動モータ２２は、ブラシレス型の電動モータであって、図２及び図４に示すように、有底円筒状のモータケーシング４５と、該モータケーシング４５の内周面に固定された筒状のコイル４６と、該コイル４６の内側に回転自在に設けられた磁石ロータ４７と、一端部４８ａが磁石ロータ４７の軸中央に固定されたモータ軸４８と、から主として構成されている。
【００４３】
前記モータケーシング４５は、前端外周に形成された４つのボス部４５ａに有するボルト挿通孔４５ｂを挿通する４つのボルト４９によって前記カバー２９の後端部にＯリング５０を介して取り付けられている。また、モータケーシング４５の外周には、コントロールユニットから制御電流を入力するコネクタ部６７が一体に設けられている。
【００４４】
前記磁石ロータ４７は、外周に正極と負極の磁極が周方向へ交互に配置されていると共に、軸中央に前記モータ軸４８の一端部４８ａが圧入固定される固定用孔４７ａが貫通形成されている。
【００４５】
前記モータ軸４８は、前記磁石ロータ４７の一端面から突出した一端部４８ａの先端部がモータケーシング４５の端壁内に外輪が固定されたボールベアリング５２によって軸受けされている一方、他端部４８ｂもカバー２９のモータ軸挿通孔２８ａの内周に外輪が固定されたボールベアリング５３によって軸受けされている。また、前記他端部４８ｂの外周面には、前記ウエーブジェネレータ３７の前記内歯３７ｂが噛合する外歯４８ｃが形成されている。
【００４６】
前記ボールベアリング５３は、ほぼ円盤状のリテーナ５４を介してビス５５により前記カバー２９の保持溝内に保持されている。
【００４７】
前記モータ軸４８の軸方向ほぼ中央位置には、該モータ軸４８の回転角度を検出するレゾルバ５５が配置されている。このレゾルバ５５は、モータ軸４８の外周に圧入固定されたレゾルバロータ５５ａと、該レゾルバロータ５５ａの外周面に形成された複葉状のターゲットを検出するセンサ部５５ｂと、から構成されている。このセンサ部５５ｂは、２本のビス５６によってカバー２９の内部に固定されていると共に、前記コントロールユニット５８に検出信号を出力するようになっている。
【００４８】
また、前記第２制御軸１４の内部軸方向と径方向には、図外のオイルポンプから圧送された潤滑油を導入する導入部と、該導入路に連通する径方向孔６５が形成されている。前記導入部は、固定用フランジ２４の中央に形成されて、図外の油孔から潤滑油が供給される円錐状の油室６４ａと、該油室６４ａから第２制御軸１４の内部軸心方向に沿って形成された軸方向孔６４ｂとから構成されている。
【００４９】
前記径方向孔６５は、内端が前記軸方向孔６４ｂの先端部に開口形成され、外端が第１ジャーナル部２３ａの外周面と第１軸受孔３０ａとの間のクリアランスに開口して、ここに潤滑油を供給するようになっている。
【００５０】
前記コントロールユニット５８は、図外のクランク角センサや機関負荷センサ、水温センサ、スロットルバルブ開度センサなどの各種のセンサ類からの情報信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して点火プラグの点火時期などの機関制御を行っている。
【００５１】
また、コントロールユニット５８は、前記角度センサ３２による第２制御軸１４の現在の回転角度位置や、レゾルバ５５によるモータ軸５８の現在の回転角度位置の各情報信号から処理を行って駆動モータ２２に制御電流を出力することにより、該駆動モータ２２を正逆回転制御してピストン１の実圧縮比を低圧縮比−高圧縮比に可変制御するようになっている。
【００５２】
そして、前記ハウジング２０の前記収容室２８ｂを形成する内壁面には、図５及び図６に示すように、前記リンクアーム１３が前記第２制御軸１４によって反時計方向に回動した際に、前記リンクアーム１３の最大回動位置を規制する一方側のストッパである第１ストッパ部５７が設けられている。
【００５３】
この第１ストッパ部５７は、前記収容室２８ｂを形成する内壁面の下部を傾斜面状に形成してなり、前記リンクアーム１３の突起部１３ｂの直線状の一側面１３ｅが当接して該リンクアーム１３の一方の最大回動位置を規制するようになっている。
【００５４】
前記リンクアーム１３の一方側の最大回動位置は、コントロールユニット５８によって駆動モータ２２などを介して制御されるピストン１の通常低圧縮比位置よりもさらに低い圧縮比となる位置であって、この位置まではコントロールユニット５８によって制御しない位置である。
【００５５】
一方、前記第１制御軸１０側には、ピストン１の高圧縮比位置よりもさらに高い圧縮比となる位置に前記第１制御軸１０のそれ以上の回転を規制する図外の第２ストッパ部が設けられており、この第２ストッパ部によって回転規制された第１制御軸１０の他方側の最大回動位置は、コントロールユニット５８によって駆動モータ２２などを介して制御されるピストン１の高圧縮比位置よりもさらに高い圧縮比となる位置であって、この位置までは制御しない位置である。
【００５６】
つまり、コントロールユニット５８によるピストン１の低圧縮比と高圧縮比の制御範囲は、図７に示すように、リンクアーム１３が第１ストッパ部５７によって回転規制された第２制御軸１４の回転角度位置を低圧縮比側の絶対値０とし、第１制御軸１０が第２ストッパ部によって回転規制された第２制御軸１４の回転角度位置を高圧縮比側の絶対値０’とし、この両絶対値０，０’間の角度が回転可能範囲Ｙであって、この回転可能範囲Ｙよりも内側にある目標圧縮比の設定範囲Ｘ(通常制御範囲)内で圧縮比制御が行われるようになっている。これによって、目標圧縮比として最大または最小の圧縮比が設定される運転条件であっても、いずれかのストッパ部に当接する手前の回転角まで第２制御軸１４を回転させれば良いように設定されている。
【００５７】
そして、前記第２制御軸１４の固定部２３ｂの外周面と、この外周面が圧入する前記リンクアーム１３の圧入用孔１３ｃの内周面との間の圧入による摩擦力は、駆動モータ２２から所定以上の回転トルク（好ましくは駆動モータ２２の最大回転トルク）が前記第２制御軸１４に掛かった際に、両者２３ｂ、１３ｃ間で初めて滑り回転する大きさに設定されている。
【００５８】
すなわち、コントロールユニット５８から駆動モータ２２に誤った過電流が一時的に出力されて、該駆動モータ２２が目標圧縮比の設定範囲Ｘから外れて一方向へさらに回転駆動して、図６に示すように、前記リンクアーム１３が同方向へ同期回転して突起部１３ｂがハウジング２０のストッパ部５７に当接してそれ以上の回転が規制された図６のＰ位置から、さらにリンクアーム１３に同じ方向(矢印方向)の回転トルクが掛かった場合に、前記第２制御軸１４の固定部２３ｂが圧入用孔１３ｃ内において図６のＱ位置まで滑り回転して空転するようになっている。
【００５９】
この滑り回転トルク（スリップトルク）と第２制御軸１４の固定部２３ｂの外周面と前記リンクアーム１３の圧入用孔１３ｃの内周面との間の摩擦力（圧入締め代)の関係は、図８に示すように設定されている。すなわち、前記駆動モータ２２による通常の回転トルクでは、前記圧入用孔１３ｃの内周面と固定部２３ｂの外周面との間で滑り回転（スリップ）は発生せずに両者１３，２３の締結状態が保持される(保持トルク)が、コントロールユニット５８からの過大な制御電流によって駆動モータ２２の作動が異常になり、一方向への過度な回転トルクが発生して、例えばリンクアーム１３が前記目標圧縮比の設定範囲Ｘをオーバーシュートしてストッパ部５７に当接し、さらに回転トルクが掛かった場合には、両者１３，２３間にスリップが発生するように設定されている。
【００６０】
〔本実施形態の作用〕
前記構成の本実施形態によれば、前記第２制御軸１４とリンクアーム１３とを別体に形成して、軸部本体２３に対して収容室２８ｂ内でリンクアーム１３を連結するようにしたことから、両者２３，１３を一体に形成した場合のように、前記ハウジング２０の前記モータ軸挿通孔３０の内径を、リンクアーム１３を挿通させるために大きく形成する必要がなく、また、ハウジング２０を上下に分割する必要が全くない。
【００６１】
したがって、ハウジング２０全体の大型化が抑制されて、該ハウジング２０の小型化と軽量化を図ることができる。この結果、可変圧縮比装置の機関への搭載性が向上する。
【００６２】
また、第２制御軸１４とリンクアーム１３とを別体とすることによって、リンクアーム１３の長さの自由度が向上して、収容室２８ｂの大きさに応じて長く設定することができることから、制御リンク１２から第２制御軸１４側への逆入力荷重を低減することが可能になる。これによって、減速機２１や駆動モータ２２の負荷を軽減させることができる。
【００６３】
しかも、本実施形態では、前記コントロールユニット５８から駆動モータ２２に一時的に過大な制御電流が出力されて駆動モータ２２が作動異常となり、例えば一方向の過度な回転トルクが発生し、これに伴い前記第２制御軸１４に一方向の過大な回転トルクが発生して低圧縮比側の目標圧縮比の設定範囲Ｘを越えて、リンクアーム１３は前記第１ストッパ部５７に当接する(絶対値０)し、この後においてもさらに所定以上の回転トルクが作用すると、第２制御軸１４の固定部２３ｂの外周面がリンクアーム１３の圧入用孔１３ｃ内でスリップして過度な回転トルクが吸収される。
【００６４】
このため、リンクアーム１３以下の連結機構０２やリンク機構０１全体に対する大きな負荷の発生が抑制される。この結果、リンク機構０１や連結機構０２の耐久性の低下を抑制できる。
【００６５】
一方、コントロールユニット５８からの制御電流により、今度は駆動モータ２２の他方向の過度な回転トルクが前記第２制御軸１４に伝達されると、この回転トルクがリンクアーム１３や連結リンク１２を介して前記第１制御軸１０に伝達されて第２ストッパ部によってその回転が規制され(絶対値０’)、さらに過大な回転トルクが作用すると、この場合も第２制御軸１４がリンクアーム１３との間でスリップして過度な回転トルクが吸収される。これによって、同じく連結機構０２やリンク機構０１の大きな負荷の発生が抑制される。
【００６６】
また、前述のように、目標圧縮比の設定範囲Ｘを越えて前記リンクアーム１３が第１ストッパ部５７に当接するか、あるいは第１制御軸１０が第２ストッパ部によってそれ以上の回転が規制されて、圧入用孔１３ｃ内で第２制御軸１４が正回転あるいは逆回転方向へスリップした場合には、前記コントロールユニット５８は、前記角度センサ３２からの低圧縮比側あるいは高圧縮比側のいずれか一方の絶対値０、０’のときの第２制御軸１４の回転角度が既定の回転角度（基準回転角度）に対して所定以上ずれている場合には前記スリップ状態と判断し、前記駆動モータ２２の回転制御を停止させる。そうすると、前記ピストン１は、燃焼室の燃焼圧によって押し下げられて機械的に低圧縮比側へ変更される。このため、ノッキングの発生を回避することができる運転状態になる。
【００６７】
また、前述のように、コントロールユニット５８は、第２制御軸１４がリンクアーム１３の圧入用孔１３ｃにおいてスリップが発生していると判断した場合は、駆動モータ２２の回転制御を一旦停止させるが、その後、所定時間経過した後に駆動モータ２２に制御電流を出力して第２制御軸１４を介してリンクアーム１３を第１ストッパ部５７から離間させる。その後、再びリンクアーム１３を第１ストッパ部５７に当接させることにより、前記角度センサ３２から再度第２制御軸１４の絶対値０を検出し、この回転角度位置と元の回転角度位置に基づいて第２制御軸１４の回転位置のずれ、つまり前記スリップによる圧縮比のずれを検出する。
【００６８】
これによって、コントロールユニット５８は、前記第２制御軸１４の滑り状態から前記駆動モータ２２の正常な回転制御に復帰させ、その後、イニシャライズ動作を行う。つまり、正常な制御電流によって駆動モータ２２を回転制御して、前記リンクアーム１３を第１ストッパ部５７に当接させて前記第２制御軸１４の回転角度である絶対値０、０’を検出し、該絶対値０、０’に基づいて前記基準回転角度を設定する。その後、連結機構０２及びリンク機構０１を介して通常の実圧縮比制御を行う。
【００６９】
また、前述した駆動モータ２２の過度な回転トルクにより発生した第２制御軸１４が滑り回転している状態で、かつ同時に前記コントロールユニット５８による現在の実圧縮比が検知不能になった場合には、コントロールユニット５８による駆動モータ２２の回転制御を停止させる。これにより、前記燃焼圧によるピストン１の押し下げによって実圧縮比は機械的に低圧縮比側へ変更され、フェールセーフ制御を行う。
【００７０】
また、本実施形態では、前記軸部本体２３を、最大径の第２ジャーナル部２３ｃから中径の固定部２３ｂ及び最小径の第１ジャーナル部２３ａと段階的(竹の子状)に小径化したことから支持孔３０への挿通性が良好になる。
【００７１】
また、前記リンクアーム１３を、圧入用孔１３ｃを介して軸部本体２３の固定部２３ｂと軸方向から圧入して連結させることから、両者１３，２３の連結作業が容易になる。
【００７２】
さらに、軸部本体２３の第２段差部２３ｅを、支持孔３０の段差孔縁３０ｃに当接させることによって軸部本体２３挿通時の軸方向の位置決めが容易になり、また、軸部本体２３の第１段差部２３ｄを利用して圧入時における前記リンクアーム１３の軸方向の位置規制ができることから、この点でも位置決めが容易になる。
【００７３】
さらに、前記支持孔３０の前後２つの第１、第２軸受孔３０ａ、３０ｂに、前後２つの第１、第２ジャーナル部２３ａ、２３ｃを介して前記軸部本体２３を軸受けしたことから、第２制御軸１４を常時安定して支持することが可能になる。
【００７４】
また、前記第２制御軸１４の軸部本体２３を鉄系金属によって形成する一方、前記第１、第２軸受孔３０ａ、３０ｂを含むハウジング２０全体をアルミニウム合金材によって形成し、前記第１軸受孔３０ａが小径状に形成されていることから熱膨張、収縮による鉄とアルミニウム合金の差が少なくなり、これによって第１ジャーナル部２３ａと第１軸受孔３０ａとの間のガタによる振れの発生を抑制できる。
【００７５】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、前記第１制御軸１０の最大回転位置を規制する第２ストッパ部を、第１ストッパ部５７と同じくハウジング２０の収容室２８ｂの第１ストッパ部５７と反対側の位置に設けて、リンクアーム１３の突起部１３ｂの反対側を当接させることも可能である。
【００７６】
また、前記各ストッパ部の構造として、ハウジング２０収容室２８ｂの内壁面にストッパピンを設け、このストッパピンにリンクアーム１３の突起部１３ｂを当接させるようにすることも可能である。
【符号の説明】
【００７７】
０１…リンク機構
０２…連結機構
１…ピストン
３…アッパリンク
４…クランクシャフト
５…ロアリンク
７…制御リンク
１０…第１制御軸
１０ｄ…第１アーム部
１０ｅ…第２アーム部
１２…連結リンク
１２ａ…一端部
１２ｂ…他端部
１３…リンクアーム
１３ａ…本体
１３ｂ…突起部
１３ｃ…圧入用孔
１４…第２制御軸
２０…ハウジング
２１…減速機
２２…駆動モータ
２３…軸部本体
２３ａ…第１ジャーナル部
２３ｂ…固定部
２３ｃ…第２ジャーナル部
２８ａ…開口溝部
２８ｂ…収容室
２９…カバー
【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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【図７】
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【図８】
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