(57)【要約】【課題】リンク機構を駆動するトルクを低減させることが可能な内燃機関の圧縮比変更装置を提供すること。【解決手段】この装置５０は、シリンダブロック２０に固定された受力部５２とクランクケース３０の上部側壁を構成する受力部５１と受力部５２及び受力部５１を連結するリンク機構５３とを備える。装置は受力部５２内の軸線ＭＣが受力部５１内の軸線ＦＣよりもシリンダブロックの内方側に位置するように構成される。装置は設定角度範囲にてリンク軸線ＬＣを軸線ＦＣ回りに回転移動させるようにリンク機構を駆動する。設定角度範囲は、軸線ＭＣと軸線ＦＣとの間の方向ＢＣにおける距離が最長となる状態から同距離が最短となる状態までにリンク軸線ＬＣの回転角度がとり得る２つの角度範囲のうちの、燃焼圧により生じる軸線ＦＣ回りのトルクの大きさの最大値が小さくなる方の角度範囲である。【選択図】図１３
2008286138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のボア中心軸方向に貫通する円柱状の穴であるシリンダボアが形成されるとともに同シリンダボア内にピストンを収容するシリンダブロックと、前記シリンダボアの開口部分の一方を覆うように前記シリンダブロックに固定されたシリンダヘッドと、前記シリンダブロックに対して前記シリンダヘッドと反対側に配置され且つ同シリンダブロックに対して前記ボア中心軸方向に相対移動可能であるとともに前記ピストンに連結されたクランク軸を回転可能に支持するクランクケースと、を備える内燃機関に適用され、
前記シリンダブロックに設けられたブロック側受力部と、
前記クランクケースに設けられたケース側受力部と、
前記ブロック側受力部と前記ケース側受力部とを連結するリンク機構であって、同リンク機構内の所定のリンク軸線が同リンク軸線と平行な同ケース側受力部内のケース側受力軸線を回転の中心として回転移動しながら同リンク軸線と平行な同ブロック側受力部内のブロック側受力軸線を回転の中心として回転移動することが可能に構成されたリンク機構と、
前記ケース側受力軸線を回転の中心として所定の設定角度範囲にて前記リンク軸線を回転移動させるように前記リンク機構を駆動するリンク機構駆動手段と、を含み、
前記リンク機構駆動手段によって前記リンク機構が駆動されることにより、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの間の前記ボア中心軸方向における距離を変更して圧縮比を変更するように構成された内燃機関の圧縮比変更装置において、
前記ブロック側受力部、前記ケース側受力部及び前記リンク機構は、前記リンク軸線に直交する平面内の前記ボア中心軸方向に平行な直線であって同平面と前記ブロック側受力軸線との交点を通る直線である第１直線と、同平面内の同ボア中心軸方向に平行な直線であって同平面と前記ケース側受力軸線との交点を通る直線である第２直線と、が所定の距離だけ隔てられるように構成され、
前記リンク機構駆動手段は、前記ブロック側受力軸線と前記ケース側受力軸線との間の前記ボア中心軸方向における距離が最長となる状態から同距離が最短となる状態まで同ケース側受力軸線を回転の中心として前記リンク軸線を一方向に回転移動させる場合に同リンク軸線の同ケース側受力軸線回りの回転角度がとる角度範囲と、同距離が最長となる状態から同距離が最短となる状態まで同ケース側受力軸線を回転の中心として同リンク軸線を前記一方向と逆方向に回転移動させる場合に同回転角度がとる角度範囲と、からなる２つの角度範囲のうちの、前記シリンダボアを形成するボア壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより形成される燃焼室にて混合ガスが燃焼することにより発生する圧力によって生じるトルクであって同ケース側受力軸線を回転の中心として同リンク軸線を回転移動させるように前記リンク機構に加えられるトルクの大きさの最大値が小さくなる方の角度範囲内の所定の角度範囲を前記設定角度範囲として採用した圧縮比変更装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮比変更装置において、
前記ブロック側受力部は、前記シリンダブロックの外壁面から同シリンダブロックの外方へ延出するように設けられ、
前記ブロック側受力部、前記ケース側受力部及び前記リンク機構は、前記第１直線が前記第２直線よりも前記シリンダブロックの内方側に位置するように構成された圧縮比変更装置。
【請求項３】
請求項２に記載の圧縮比変更装置において、
前記シリンダブロックの外壁面には、同シリンダブロックの外方へ向けて開口した切り欠き部が形成され、
前記リンク機構は、回転駆動されることにより前記リンク軸線を前記ケース側受力軸線回りに回転移動させるように構成されるとともに同ケース側受力軸線と同軸に配置され且つ一部が前記切り欠き部に収容されるように配置されたウォームホイールを備え、
前記リンク機構駆動手段は、前記リンク機構の前記ウォームホイールを回転駆動するように構成された圧縮比変更装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの移動に伴って変化する燃焼室の容積の最小値に対する最大値の比である圧縮比を変更する内燃機関の圧縮比変更装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関に適用され、シリンダブロックをシリンダボアの軸線（中心軸線）方向（以下、「上下方向」又は「ボア中心軸方向」とも称呼する。）においてクランクケースに対して移動させることにより、圧縮比を変更する内燃機関の圧縮比変更装置が提案されている。
【０００３】
例えば、そのような圧縮比変更装置の一つは、装置の作動を説明するための概念図である図１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示したように、ボア中心軸方向に貫通したシリンダボアＣＢが形成されたシリンダブロック９１０と、シリンダブロック９１０の下方に配置され且つ車体に固定されたクランクケース９２０と、を備える内燃機関に適用される内燃機関の圧縮比変更装置９３０である。
【０００４】
圧縮比変更装置９３０は、シリンダブロック９１０の外壁面（側壁面）９１１に固定されたブロック側受力部９３１と、クランクケース９２０の上部に形成されたケース側受力部９３２と、ブロック側受力部９３１とケース側受力部９３２とを連結するリンク機構９３３と、を含んでいる。
【０００５】
リンク機構９３３は、円柱状のブロック側回転部材９３４と、円柱状のケース側回転部材９３５と、円柱状のリンク軸部９３６と、を含む。
【０００６】
ブロック側回転部材９３４は、ブロック側受力部９３１に形成された貫通孔に配置されている。ブロック側回転部材９３４は、その中心軸線（ブロック側受力軸線）ＭＣを回転の中心として回転可能に支持されている。
【０００７】
ケース側回転部材９３５は、ケース側受力部９３２に形成された貫通孔に配置されている。ケース側回転部材９３５は、その中心軸線（ケース側受力軸線）ＦＣを回転の中心として回転可能に支持されている。
【０００８】
ケース側受力軸線ＦＣは、ブロック側受力軸線ＭＣと平行に配置されている。ケース側受力軸線ＦＣは、ケース側受力軸線ＦＣに直交する平面内のボア中心軸方向に平行な直線であって同平面とブロック側受力軸線ＭＣとの交点を通る直線と交わるように配置されている。
ケース側回転部材９３５は、図示しない駆動装置により、回転駆動されるようになっている。
【０００９】
リンク軸部９３６は、その中心軸線（リンク軸線）ＬＣがケース側回転部材９３５の回転に伴ってケース側受力軸線ＦＣ回りに回転移動するようになっている。リンク軸線ＬＣは、ブロック側受力軸線ＭＣと平行に配置されている。
【００１０】
リンク機構９３３は、リンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣを回転の中心として回転移動しながらブロック側受力軸線ＭＣを回転の中心として回転移動することが可能に構成されている。
【００１１】
以下、圧縮比変更装置９３０の作動について説明する。
図１の（Ａ）に示したように、リンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣの真上の位置にある場合、即ち、リンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣに対して最も上方に位置している場合、ケース側受力軸線ＦＣ、リンク軸線ＬＣ及びブロック側受力軸線ＭＣがこの順に同一直線上に並び、ケース側受力軸線ＦＣとブロック側受力軸線ＭＣとの間の上下方向における距離Ｙは、最長となっている。従って、クランクケース９２０とシリンダブロック９１０との間の上下方向における距離も最長となるので、圧縮比は最低の比（最低比）となる。
【００１２】
この状態において、圧縮比変更装置９３０は、圧縮比を増加させるために、図１の（Ａ）における右側のケース側回転部材９３５を時計方向（矢印Ａの方向）に、且つ、左側のケース側回転部材９３５を反時計方向（矢印Ｂの方向）に回転駆動する。
【００１３】
これにより、右側のリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに時計方向に回転移動するとともに、左側のリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに反時計方向に回転移動する。このとき、シリンダブロック９１０の剛性によりブロック側回転部材９３４は、左右方向に移動できない。
【００１４】
従って、右側のブロック側回転部材９３４は、ブロック側受力部９３１の軸受孔を形成する壁面に当接しながら軸受孔内を反時計方向に回転して、ブロック側受力部９３１を押し下げる。同様に、左側のブロック側回転部材９３４も、ブロック側受力部９３１の軸受孔内を時計方向に回転してブロック側受力部９３１を押し下げる。そして、ケース側回転部材９３５の回転駆動が継続させられることにより、圧縮比変更装置９３０の状態は、図１の（Ｂ）に示したように、リンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣよりもクランクケース９２０の外方側の位置にてケース側受力軸線ＦＣと左右方向に並んだ状態に至る。
【００１５】
図１の（Ｂ）に示した状態においては、ケース側受力軸線ＦＣとブロック側受力軸線ＭＣとの間の上下方向における距離Ｙは、（Ａ）に示した場合よりも短くなる。従って、内燃機関の圧縮比は（Ａ）に示した場合よりも高くなる。
【００１６】
更に、ケース側回転部材９３５の回転駆動を継続することにより、右側のリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに時計方向に回転移動するとともに、左側のリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに反時計方向に回転移動する。これにより、右側のブロック側回転部材９３４は、ブロック側受力部９３１の軸受孔内を時計方向に回転してブロック側受力部９３１を押し下げる。同様に、左側のブロック側回転部材９３４も、ブロック側受力部９３１の軸受孔内を反時計方向に回転してブロック側受力部９３１を押し下げる。そして、圧縮比変更装置９３０の状態は、図１の（Ｃ）に示した状態に至る。
【００１７】
図１の（Ｃ）に示した状態においては、リンク軸線ＬＣ、ケース側受力軸線ＦＣ及びブロック側受力軸線ＭＣがこの順に同一直線上に並び、ケース側受力軸線ＦＣとブロック側受力軸線ＭＣとの間の上下方向における距離Ｙは最短となる（即ち、図１の（Ａ）に示した状態及び図１の（Ｂ）に示した状態よりも短くなる。）。従って、クランクケース９２０とシリンダブロック９１０との間の上下方向における距離も最短となるので、内燃機関の圧縮比は最高の比（最高比）となる。
【００１８】
このように、右側のケース側回転部材９３５が時計方向に回転するとともに左側のケース側回転部材９３５が反時計方向に回転するにつれて（圧縮比変更装置９３０の状態が図１の（Ａ）に示した状態から（Ｃ）に示した状態へ向かうにつれて）、内燃機関の圧縮比は高くなる。
【００１９】
一方、内燃機関の圧縮比を減少させる場合には、圧縮比変更装置９３０は、上述した場合と逆方向にケース側回転部材９３５を回転駆動する。これにより、各部材は、上述した場合と逆方向に動作する。
【００２０】
以上のように、従来の圧縮比変更装置９３０は、リンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに回転移動するようにケース側回転部材９３５を回転駆動することにより、内燃機関の圧縮比を変更するようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２０６７７１号公報
【発明の開示】
【００２１】
ところで、燃焼室にて混合ガスが燃焼すると、燃焼室にて極めて高い圧力（燃焼圧）が発生する。この燃焼圧により、シリンダブロック９１０の上部に固定された図示しないシリンダヘッドが上方に押される。即ち、シリンダブロック９１０が上方に押される。一方、クランクケース９２０は車体に固定されている。
【００２２】
従って、内燃機関の圧縮比が最高比と最低比との間の圧縮比である状態（例えば、図１の（Ｂ）に示した状態）において、右側のケース側回転部材９３５にはケース側回転部材９３５を反時計方向に回転駆動させようとするトルクが加えられる。更に、左側のケース側回転部材９３５にはケース側回転部材９３５を時計方向に回転駆動させようとするトルクが加えられる。
【００２３】
この燃焼圧によって発生するトルクＴｑと、リンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに回転移動した回転角度θと、の関係は、以下のように求められる。
【００２４】
いま、図１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示した右側のブロック側受力軸線ＭＣ、右側のリンク軸線ＬＣ及び右側のケース側受力軸線ＦＣの同リンク軸線ＬＣに直交する平面における位置関係を模式的に示した図２に示したように、燃焼室における混合ガスの燃焼により発生した圧力（燃焼圧）により、上方に向かう力Ｆ０がブロック側受力軸線ＭＣに加えられている状態を想定する。更に、せん断応力が発生しない仮想的な部材によりブロック側受力軸線ＭＣとリンク軸線ＬＣとが連結されているとともに、同様の部材によりケース側受力軸線ＦＣとリンク軸線ＬＣとが連結されていると仮定する。
【００２５】
この状態においては、リンク軸線ＬＣに加えられる力は、力Ｆ０を、ブロック側受力軸線ＭＣ及びリンク軸線ＬＣを結ぶ線分Ｌ１に沿った方向における分力Ｆ１ａと、ブロック側受力軸線ＭＣ及びケース側受力軸線ＦＣを結ぶ線分Ｌ２に直交する方向における分力Ｆ１ｂと、に分解した場合の線分Ｌ１に沿った方向における分力Ｆ１ａである。従って、力Ｆ１ａは、下記(1)式により求められる。
F1a＝F0・1／cosψ  …(1)
【００２６】
ここで、ψは、ブロック側受力軸線ＭＣを回転の中心とした回転角度であって上記線分Ｌ１から上記線分Ｌ２までの時計方向における回転角度を表す。また、上記リンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに回転した回転角度（即ち、ケース側回転部材９３５の回転角度）θは、ケース側受力軸線ＦＣを回転の中心とした回転角度であって上記線分Ｌ２からケース側受力軸線ＦＣ及びリンク軸線ＬＣを結ぶ線分Ｌ３までの時計方向における回転角度である。
【００２７】
従って、回転角度θと回転角度ψとの関係は、ケース側受力軸線ＦＣとリンク軸線ＬＣとの間の距離（線分Ｌ３の長さ）をＤ１と置くとともにブロック側受力軸線ＭＣとリンク軸線ＬＣとの間の距離（線分Ｌ１の長さ）をＤ２と置けば、下記(2)式のように表される。
ψ＝sin−１(D1／D2・sinθ)  …(2)
【００２８】
ケース側受力軸線ＦＣに加えられるトルクであってケース側受力軸線ＦＣを反時計方向に回転させようとする方向のトルクＴｑは、リンク軸線ＬＣに加えられる力Ｆ１ａを上記線分Ｌ３に沿った方向における分力Ｆｐと線分Ｌ３に直交する方向における分力Ｆｔとに分解した場合の線分Ｌ３に直交する方向における分力Ｆｔと、ケース側受力軸線ＦＣとリンク軸線ＬＣとの間の距離Ｄ１と、の積である。従って、トルクＴｑは、下記(3)式により求められる。
Tq＝D1・Ft＝D1・F1a・cosγ  …(3)
【００２９】
ここで、γは、リンク軸線ＬＣを回転の中心とした回転角度であって上記線分Ｌ１から線分Ｌ４までの時計方向における回転角度を表す。なお、線分Ｌ４は、リンク軸線ＬＣを回転の中心として上記線分Ｌ３を時計方向に９０°だけ回転させた線分である。この回転角度γは、上記回転角度θ及び上記回転角度ψと、下記(4)式に示した関係を有している。従って、上記(3)式に下記(4)式を代入することにより、トルクＴｑは下記(5)式のように表される。
γ＝θ＋ψ−π/2  …(4)
Tq＝D1・F0・sin(θ＋ψ)／cosψ  …(5)
【００３０】
従って、上記(2)式と上記(5)式とにより、トルクＴｑと回転角度θとの関係を求めることができる。例えば、上記距離Ｄ１を３ｍｍとするとともに上記距離Ｄ２を５ｍｍとした場合のトルクＴｑと回転角度θとの関係は、図３の曲線Ｃ１に示したように求められる。
【００３１】
この場合、トルクＴｑは、回転角度θが０°〜１８０°の角度範囲Ａにて正の値となる。即ち、トルクＴｑは、回転角度θが角度範囲Ａにある場合、回転角度θが減少する方向へケース側受力軸線ＦＣを回転させようとするトルクである。
【００３２】
ところで、回転角度θが０°又は３６０°であるとき（図１の（Ａ）を参照。）、ケース側受力軸線ＦＣとブロック側受力軸線ＭＣとの間の距離Ｙが最長となるので、内燃機関の圧縮比は最低比となる。一方、回転角度θが１８０°であるとき（図１の（Ｃ）を参照。）、ケース側受力軸線ＦＣとブロック側受力軸線ＭＣとの間の距離Ｙが最短となるので、内燃機関の圧縮比は最高比となる。
【００３３】
従って、回転角度θが角度範囲Ａにある場合、回転角度θが０°から１８０°へ向けて増加することにより、即ち、図１の右側のケース側回転部材９３５が時計方向に回転駆動されることにより、内燃機関の圧縮比は増加させられる。従って、トルクＴｑは、内燃機関の圧縮比を減少させようとする方向のトルクであると言うことができる。
【００３４】
一方、トルクＴｑは、回転角度θが１８０°〜３６０°の角度範囲Ｂにて負の値となる。即ち、トルクＴｑは、回転角度θが角度範囲Ｂにある場合、回転角度θが増加する方向へケース側受力軸線ＦＣを回転させようとするトルクである。
【００３５】
上述したように、回転角度θが角度範囲Ｂにある場合、回転角度θが３６０°から１８０°へ向けて減少することにより、即ち、図１の右側のケース側回転部材９３５が反時計方向に回転駆動されることにより、内燃機関の圧縮比は増加させられる。従って、トルクＴｑは、内燃機関の圧縮比を減少させようとする方向のトルクであると言うことができる。
【００３６】
また、トルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜は、回転角度θが角度範囲Ａにある場合、回転角度θが略６５°となるときに最大値｜Ｔｑ０｜となる。一方、トルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜は、回転角度θが角度範囲Ｂにある場合、回転角度θが略２９５°となるときに最大値｜Ｔｑ０｜となる。
【００３７】
従って、上記従来の圧縮比変更装置においては、比較的大きなトルク（即ち、燃焼圧によって発生するトルクの大きさの最大値｜Ｔｑ０｜よりも大きなトルク）をケース側回転部材９３５に加えなければ、リンク軸線ＬＣを比較的大きな角度範囲にて回転移動させることができないから、リンク機構が大型化するという問題、及び／又は、リンク機構を駆動するために必要なトルクが過大となるという問題があった。
【００３８】
本発明は上述した課題に対処するためになされたものであって、その目的は、リンク機構を駆動するトルクを低減させることが可能な内燃機関の圧縮比変更装置を提供することにある。
【００３９】
かかる目的を達成するため本発明による内燃機関の圧縮比変更装置は、ピストン往復動型の内燃機関であって、クランク軸を回転可能に支持するクランクケースとピストンを往復動可能に収容するシリンダブロックとがシリンダボアの中心軸線方向に互いに相対移動し得るように構成された内燃機関に適用される。
即ち、本発明による内燃機関の圧縮比変更装置は、
所定のボア中心軸方向に貫通する円柱状の穴であるシリンダボアが形成されるとともに同シリンダボア内にピストンを収容するシリンダブロックと、前記シリンダボアの開口部分の一方を覆うように前記シリンダブロックに固定されたシリンダヘッドと、前記シリンダブロックに対して前記シリンダヘッドと反対側に配置され且つ同シリンダブロックに対して前記ボア中心軸方向に相対移動可能であるとともに前記ピストンに連結されたクランク軸を回転可能に支持するクランクケースと、を備える内燃機関に適用される。
【００４０】
本発明による内燃機関の圧縮比変更装置は、
前記シリンダブロックに設けられたブロック側受力部と、
前記クランクケースに設けられたケース側受力部と、
前記ブロック側受力部と前記ケース側受力部とを連結するリンク機構であって、同リンク機構内の所定のリンク軸線が同リンク軸線と平行な同ケース側受力部内のケース側受力軸線を回転の中心として回転移動しながら同リンク軸線と平行な同ブロック側受力部内のブロック側受力軸線を回転の中心として回転移動することが可能に構成されたリンク機構と、
前記ケース側受力軸線を回転の中心として所定の設定角度範囲にて前記リンク軸線を回転移動させるように前記リンク機構を駆動するリンク機構駆動手段と、を含み、
前記リンク機構駆動手段によって前記リンク機構が駆動されることにより、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの間の前記ボア中心軸方向における距離を変更して圧縮比を変更するように構成される。
【００４１】
更に、前記ブロック側受力部、前記ケース側受力部及び前記リンク機構は、前記リンク軸線に直交する平面内の前記ボア中心軸方向に平行な直線であって同平面と前記ブロック側受力軸線との交点を通る直線である第１直線と、同平面内の同ボア中心軸方向に平行な直線であって同平面と前記ケース側受力軸線との交点を通る直線である第２直線と、が所定の距離だけ隔てられるように構成される。
【００４２】
加えて、前記リンク機構駆動手段は、前記ブロック側受力軸線と前記ケース側受力軸線との間の前記ボア中心軸方向における距離が最長となる状態から同距離が最短となる状態まで同ケース側受力軸線を回転の中心として前記リンク軸線を一方向に回転移動させる場合に同リンク軸線の同ケース側受力軸線回りの回転角度がとる角度範囲と、同距離が最長となる状態から同距離が最短となる状態まで同ケース側受力軸線を回転の中心として同リンク軸線を前記一方向と逆方向に回転移動させる場合に同回転角度がとる角度範囲と、からなる２つの角度範囲のうちの、前記シリンダボアを形成するボア壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより形成される燃焼室にて混合ガスが燃焼することにより発生する圧力によって生じるトルクであって同ケース側受力軸線を回転の中心として同リンク軸線を回転移動させるように前記リンク機構に加えられるトルクの大きさの最大値が小さくなる方の角度範囲内の所定の角度範囲を前記設定角度範囲として採用する。
【００４３】
これによれば、上記第１直線と上記第２直線とが所定の距離だけ隔てられる。従って、上記図２と同様にリンク軸線ＬＣと直交する平面におけるブロック側受力軸線ＭＣ、リンク軸線ＬＣ及びケース側受力軸線ＦＣの位置関係を模式的に示した図４から理解されるように、回転角度θと回転角度ψとの関係は、下記(6)式のように表される。
ψ＝sin−１(D1／D2・sinθ＋e／D2)  …(6)
【００４４】
ここで、ψは、ブロック側受力軸線ＭＣを回転の中心とした回転角度であって、ブロック側受力軸線ＭＣ及びリンク軸線ＬＣを結ぶ線分Ｌ１からボア中心軸方向と平行であり且つブロック側受力軸線ＭＣを通る直線（第１直線）Ｌ２ａまでの時計方向における回転角度を表す。また、リンク軸線ＬＣの回転角度θは、ケース側受力軸線ＦＣを回転の中心とした回転角度であって、ボア中心軸方向と平行であり且つケース側受力軸線ＦＣを通る直線（第２直線）Ｌ２ｂからケース側受力軸線ＦＣ及びリンク軸線ＬＣを結ぶ線分Ｌ３までの時計方向における回転角度を表す。
【００４５】
更に、ｅは、第１直線Ｌ２ａと第２直線Ｌ２ｂとの間の距離を表す。距離ｅは、第１直線Ｌ２ａが第２直線Ｌ２ｂよりもシリンダブロックの内方側に位置している場合に正の値を有するとともに第１直線Ｌ２ａが第２直線Ｌ２ｂよりもシリンダブロックの外方側に位置している場合に負の値を有する。
【００４６】
従って、上述した第１直線と第２直線とが一致している場合（ｅ＝０の場合）と同様に、上記(2)式と上記(6)式とにより、燃焼圧によってケース側受力軸線ＦＣ回りにリンク軸線ＬＣを回転移動させるようにリンク機構に加えられるトルクＴｑと回転角度θとの関係を求めることができる。例えば、上記距離Ｄ１を３ｍｍとするとともに上記距離Ｄ２を５ｍｍとし且つ上記距離ｅを１ｍｍとした場合のトルクＴｑと回転角度θとの関係は、図５の曲線Ｃ２に示したように求められる。
【００４７】
この場合、トルクＴｑは、回転角度θが略−７°〜略１５０°の角度範囲Ｃにて正の値となる。即ち、トルクＴｑは、回転角度θが角度範囲Ｃにある場合、回転角度θが減少する方向へケース側受力軸線ＦＣを回転させようとするトルクである。
【００４８】
ところで、回転角度θが略−７°又は略３５３°であるとき、ケース側受力軸線ＦＣ、リンク軸線ＬＣ及びブロック側受力軸線ＭＣがこの順に同一直線上に並ぶので、ケース側受力軸線ＦＣとブロック側受力軸線ＭＣとの間のボア中心軸方向における距離が最長となる。従って、内燃機関の圧縮比は最低比となる。一方、回転角度θが略１５０°であるとき、リンク軸線ＬＣ、ケース側受力軸線ＦＣ及びブロック側受力軸線ＭＣがこの順に同一直線上に並ぶので、ケース側受力軸線ＦＣとブロック側受力軸線ＭＣとの間のボア中心軸方向における距離が最短となる。従って、内燃機関の圧縮比は最高比となる。
【００４９】
従って、回転角度θが角度範囲Ｃにある場合、回転角度θが略−７°から略１５０°へ向けて増加することにより、内燃機関の圧縮比は増加させられる。従って、トルクＴｑは、内燃機関の圧縮比を減少させようとする方向のトルクであると言うことができる。
【００５０】
一方、トルクＴｑは、回転角度θが略１５０°〜略３５３°の角度範囲Ｄにて負の値となる。即ち、トルクＴｑは、回転角度θが角度範囲Ｄにある場合、回転角度θが増加する方向へケース側受力軸線ＦＣを回転させようとするトルクである。
【００５１】
上述したように、回転角度θが角度範囲Ｄにある場合、回転角度θが略３５３°から略１５０°へ向けて減少することにより、内燃機関の圧縮比は増加させられる。従って、トルクＴｑは、内燃機関の圧縮比を減少させようとする方向のトルクであると言うことができる。
【００５２】
また、トルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜は、回転角度θが角度範囲Ｃにある場合、回転角度θが略６１°となるときに最大値｜Ｔｑ１｜となる。この最大値｜Ｔｑ１｜は、上述した第１直線と第２直線とが一致している場合（ｅ＝０の場合）のトルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜の最大値｜Ｔｑ０｜よりも大きい。一方、トルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜は、回転角度θが角度範囲Ｄにある場合、回転角度θが略２８８°となるときに最大値｜Ｔｑ２｜となる。この最大値｜Ｔｑ２｜は、第１直線と第２直線とが一致している場合（ｅ＝０の場合）のトルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜の最大値｜Ｔｑ０｜よりも小さい。
【００５３】
従って、上記構成のように、第１直線Ｌ２ａと第２直線Ｌ２ｂとを所定の距離ｅだけ隔てるとともに、燃焼圧によって生じるトルクであってケース側受力軸線ＦＣを回転の中心としてリンク軸線ＬＣを回転移動させるようにリンク機構に加えられるトルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜の最大値が小さくなる方の角度範囲Ｄ内の所定の角度範囲にてリンク軸線ＬＣが回転移動するようにリンク機構を駆動することにより、その角度範囲がトルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜が最大値となる回転角度を含んだとしても、トルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜の最大値を｜Ｔｑ０｜よりも小さくすることができる。従って、内燃機関の圧縮比を増加させるためにリンク機構を駆動するトルクを大きくすることなく、リンク軸線ＬＣを比較的大きな角度範囲にて回転移動させることができる。その結果、リンク機構を小型化することができ、及び／又は、リンク機構を駆動するために必要なトルクを小さくすることができる。
【００５４】
この場合、前記ブロック側受力部は、前記シリンダブロックの外壁面から同シリンダブロックの外方へ延出するように設けられ、
前記ブロック側受力部、前記ケース側受力部及び前記リンク機構は、前記第１直線が前記第２直線よりも前記シリンダブロックの内方側に位置するように構成されることが好適である。
【００５５】
上述したように、燃焼圧によって、シリンダブロックとクランクケースとを引き離そうとする力が発生する。この力により、シリンダブロックにはクランクケースと反対側へ（シリンダヘッドへ）向かう向きの力がシリンダヘッドを介して加えられる。一方、ブロック側受力部には、リンク機構を介してクランクケースへ向かう向きの力が加えられる。
【００５６】
従って、ブロック側受力部がシリンダブロックの外壁面からシリンダブロックの外方へ延出するように設けられた場合、燃焼圧によって、シリンダブロックには、シリンダブロックの両端部にてクランクケース側へ向かう向きの力が加えられるとともにシリンダブロックの両端部以外の部分にてクランクケースと反対側へ向かう向きの力が加えられる。
【００５７】
即ち、シリンダブロックには、シリンダブロックを曲げようとする力（曲げ応力）が加えられる。従って、上記構成のように、第１直線を第２直線よりもシリンダブロックの内方側に位置させることにより、第１直線が第２直線よりもシリンダブロックの外方側に位置させられる場合と比較して、上記曲げ応力によりシリンダブロックが変形する量を小さくすることができる。
【００５８】
この場合、前記シリンダブロックの外壁面には、同シリンダブロックの外方へ向けて開口した切り欠き部が形成され、
前記リンク機構は、回転駆動されることにより前記リンク軸線を前記ケース側受力軸線回りに回転移動させるように構成されるとともに同ケース側受力軸線と同軸に配置され且つ一部が前記切り欠き部に収容されるように配置されたウォームホイールを備え、
前記リンク機構駆動手段は、前記リンク機構の前記ウォームホイールを回転駆動するように構成されることが好適である。
【００５９】
これによれば、ウォームホイールを用いてリンク機構を駆動する構成を採用した場合、第１直線が第２直線よりもシリンダブロックの外方側に位置させられるときと比較して、シリンダブロックの外壁面に形成された切り欠き部の深さを浅くすることができる。この結果、シリンダブロックの剛性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
＜構成＞
以下、本発明による内燃機関の圧縮比変更装置が適用された内燃機関の実施形態について図面を参照しながら説明する。図６に示したように、この内燃機関１０は、シリンダブロック２０と、クランクケース３０と、を備えている。
【００６１】
＜＜シリンダブロック＞＞
シリンダブロック２０は、図６乃至図８に示したように、短辺及び長辺を有する略長方形状の上面２０ａ及び下面２０ｂと短辺方向に直交する２つの側面（本明細書においては、「外壁面」又は「側壁面」とも称呼される。）２０ｃとを有する略直方体状である。以下、本明細書においては、シリンダブロック２０の上面２０ａから下面２０ｂへ向かう方向を下方向と称呼し、シリンダブロック２０の下面２０ｂから上面２０ａへ向かう方向を上方向と称呼する。
【００６２】
シリンダブロック２０には、上面２０ａ及び下面２０ｂと直交する方向（即ち、上下方向、なお、ボア中心軸方向とも呼ぶ。）に貫通した円柱状の貫通穴が４つ形成されている。これらの貫通穴は、シリンダブロック２０の長辺方向（シリンダ配列方向）にて直線状に配置されている。この貫通穴は、シリンダボア２１と称呼される。
【００６３】
シリンダブロック２０の両側壁面２０ｃには、シリンダ配列方向における中央部であってシリンダブロック２０の下端を含む位置にてシリンダブロック２０の外方へ向けて開口した切り欠き部２０ｃ１が１つずつ形成されている。
【００６４】
図６に示したシリンダボア２１の中心軸線（ボア中心軸）ＢＣを通る９−９線を含むとともにシリンダ配列方向に直交する平面にて内燃機関１０を切断した断面図である図９に示したように、各シリンダボア２１内には、円柱状のピストン２２が１つずつ収容されている。
【００６５】
＜＜クランクケース＞＞
クランクケース３０は、車体に固定されている。図６に示したように、クランクケース３０は、クランク軸３１を回転可能に支持するとともにクランク軸３１を収容している。クランクケース３０は、クランク軸３１の軸線方向がシリンダ配列方向と一致するようにシリンダブロック２０の下方に配置されている。クランク軸３１には、図９に示したコンロッド３２を介して各ピストン２２が連結されている。このような構成により、各ピストン２２の往復動がクランク軸３１の回転運動に変換される。
【００６６】
＜＜シリンダヘッド＞＞
更に、内燃機関１０は、図９及び図６に示した互いに隣接する２つのシリンダボア２１，２１の間を通る１０−１０線を含むとともにシリンダ配列方向に直交する平面にて内燃機関１０を切断した断面図である図１０に示したように、シリンダヘッド４０を備えている。シリンダヘッド４０は、シリンダブロック２０に対して移動しないようにシリンダブロック２０の上面２０ａ（即ち、シリンダブロック２０に対してクランクケース３０と反対側）に固定されている。即ち、シリンダヘッド４０は、シリンダボア２１の開口部分の一方（上側）を覆うようにシリンダブロック２０に固定されている。
【００６７】
図９に示したように、シリンダヘッド４０には、シリンダヘッド４０のシリンダブロック２０側の面（シリンダヘッド４０の下面）４０ａに開口するとともにシリンダボア２１のそれぞれに１つずつ対応する複数の凹部４０ａ１が形成されている。各凹部４０ａ１は、シリンダヘッド４０がシリンダブロック２０に固定された状態において、同各凹部４０ａ１に対応する１つのシリンダボア２１を形成する壁面（ボア壁面）に連接するようになっている。シリンダヘッド４０の下面４０ａの凹部４０ａ１と、ボア壁面と、ピストン２２のシリンダヘッド４０側の面（ピストン２２の頂面）と、はシリンダボア２１毎（気筒毎）に燃焼室４１を形成している。
【００６８】
シリンダヘッド４０には、図９に示したように、燃焼室４１に連通する吸気ポート４２と、燃焼室４１に連通する排気ポート４３と、が気筒毎に形成されている。シリンダヘッド４０には、吸気ポート４２を開閉する吸気弁４２ａと、排気ポート４３を開閉する排気弁４３ａと、燃焼室４１にて火花を発生する点火プラグ４４と、が気筒毎に配設されている。
【００６９】
加えて、内燃機関１０は、図示しない燃料噴射手段を備えていて、燃料噴射手段により燃料を噴射させることにより、燃料と空気とが含まれる混合ガスを吸気ポート４２を経由して燃焼室４１に供給するようになっている。
【００７０】
＜＜圧縮比変更装置＞＞
更に、内燃機関１０は、図６乃至図１０に示したように、圧縮比変更装置５０を含む。
圧縮比変更装置５０は、図６に示したように、シリンダブロック２０の両側壁面２０ｃのそれぞれの近傍に１組ずつ設けられたケース側受力部５１、ブロック側受力部５２及びリンク機構５３と、リンク機構駆動手段としてのリンク機構駆動部５４と、を含む。
【００７１】
一方の側壁面２０ｃのケース側受力部５１、ブロック側受力部５２及びリンク機構５３と、他方の側壁面２０ｃのケース側受力部５１、ブロック側受力部５２及びリンク機構５３と、は、すべての気筒のボア中心軸ＢＣを含むボア中心軸配列平面に関して対称となっている。従って、ケース側受力部５１、ブロック側受力部５２及びリンク機構５３に関しては、一方の側壁面２０ｃに設けられたケース側受力部５１、ブロック側受力部５２及びリンク機構５３についてのみ説明する。
【００７２】
＜ケース側受力部＞
ケース側受力部５１は、クランクケース３０に設けられている。ケース側受力部５１は、平板状の縦壁部５１ａと、複数のキャップ部５１ｂと、からなる。
縦壁部５１ａは、クランクケース３０の上部側壁を構成している。縦壁部５１ａは、シリンダブロック２０がクランクケース３０の上に配設された状態において、シリンダブロック２０の側壁面２０ｃと対向して側壁面２０ｃの一部を覆うようになっている。
【００７３】
縦壁部５１ａには、厚さ方向に貫通するとともに、シリンダブロック２０がクランクケース３０の上に配設された状態においてシリンダボア２１のそれぞれに１つずつ対応する複数（本例では、４つ）の貫通孔５１ａ１が形成されている。縦壁部５１ａに形成された互いに隣接する２つの貫通孔５１ａ１，５１ａ１の間の位置には、外方に向けて開口した凹部であってシリンダ配列方向に直交する平面により縦壁部５１ａを切断した断面において半円形状を有する凹部５１ａ２が形成されている。各凹部５１ａ２の半円形の中心は、同軸に配置されている。更に、縦壁部５１ａには、シリンダ配列方向における中央部にて厚さ方向に貫通した貫通孔５１ａ３が形成されている。
【００７４】
キャップ部５１ｂは、縦壁部５１ａの凹部５１ａ２のそれぞれに１つずつ対応している。各キャップ部５１ｂは、縦壁部５１ａに固定されることにより、縦壁部５１ａの対応する１つの凹部５１ａ２を覆うようになっている。各キャップ部５１ｂには、キャップ部５１ｂが縦壁部５１ａに固定された状態において、縦壁部５１ａに向けて開口する凹部であってシリンダ配列方向に直交する平面により同キャップ部５１ｂを切断した断面において半円形状を有する凹部５１ｂ１が形成されている。凹部５１ｂ１の半円形の径は、凹部５１ａ２の半円形の径と同径である。
【００７５】
このような構成により、ケース側受力部５１は、キャップ部５１ｂが縦壁部５１ａに固定された状態において、縦壁部５１ａの凹部５１ａ２とキャップ部５１ｂの凹部５１ｂ１とにより、シリンダ配列方向に貫通するとともに同軸に配列された複数の円柱状の軸受孔５１ｃを形成している（図１０を参照。）。なお、軸受孔５１ｃの中心軸線ＦＣは、本明細書において、ケース側受力軸線ＦＣとも呼ばれる。
【００７６】
＜ブロック側受力部＞
ブロック側受力部５２は、縦壁部５１ａの貫通孔５１ａ１のそれぞれに１つずつ対応する複数（本例では、４つ）の部材からなる。ブロック側受力部５２の各部材は、その部材に対応する縦壁部５１ａの貫通孔５１ａ１に挿入された状態にてシリンダブロック２０の側壁面２０ｃの下端部に固定されている。即ち、ブロック側受力部５２は、シリンダブロック２０の側壁面２０ｃからシリンダブロック２０の外方へ延出するように、シリンダブロック２０に設けられている。
【００７７】
ブロック側受力部５２の上下方向の長さは、縦壁部５１ａの貫通孔５１ａ１の上下方向の長さよりも短い。このような構成により、ブロック側受力部５２は、縦壁部５１ａの貫通孔５１ａ１内を上下方向に移動可能になっている。即ち、シリンダブロック２０は、クランクケース３０に対して上下方向（ボア中心軸方向）に相対移動可能になっている。
【００７８】
ブロック側受力部５２の各部材には、シリンダ配列方向に貫通した円柱状の軸受孔５２ａが形成されている。各軸受孔５２ａの径は、軸受孔５１ｃの径よりも大きい径である。各軸受孔５２ａは、同軸に配置されている。なお、軸受孔５２ａの中心軸線ＭＣは、本明細書において、ブロック側受力軸線ＭＣとも呼ばれる。
【００７９】
ブロック側受力軸線ＭＣは、図９及び図１０に示したように、ブロック側受力軸線ＭＣに直交する平面内のボア中心軸方向に平行な直線であって同平面とブロック側受力軸線ＭＣとの交点を通る直線である第１直線ＬＬ１が、同平面内のボア中心軸方向に平行な直線であって同平面とケース側受力軸線ＦＣとの交点を通る直線である第２直線ＬＬ２よりも距離ｅだけシリンダブロック２０の内方側に位置するように配置されている。即ち、第１直線ＬＬ１と第２直線ＬＬ２とは距離ｅ（本例では、１ｍｍ）だけ隔てられている。
【００８０】
＜リンク機構＞
リンク機構５３は、図６、図９及び図１０に示したように、棒状の偏心軸部５３ａと、ケース側受力部５１の軸受孔５１ｃのそれぞれに１つずつ対応する複数の固定カム部５３ｂと、ブロック側受力部５２の軸受孔５２ａのそれぞれに１つずつ対応する複数の可動カム部５３ｃと、ウォームホイール５３ｄと、を備える。なお、偏心軸部５３ａの中心軸線ＬＣは、本明細書において、リンク軸線ＬＣとも呼ばれる。
【００８１】
各固定カム部５３ｂは、ケース側受力部５１の軸受孔５１ｃと略同径の円柱状の部材である。各固定カム部５３ｂの軸線方向の長さは、ケース側受力部５１の対応する１つの軸受孔５１ｃの軸線方向の長さと略同じ長さである。各固定カム部５３ｂには、固定カム部５３ｂの正面図である図１１の（Ａ）に示したように、その中心軸線ＦＣから偏った（偏心した）位置にて軸線方向に貫通した貫通孔であって偏心軸部５３ａと略同径の円柱状の貫通孔ＨＦが形成されている。
【００８２】
各可動カム部５３ｃは、ブロック側受力部５２の軸受孔５２ａと略同径の円柱状の部材である。各可動カム部５３ｃの軸線方向の長さは、ブロック側受力部５２の対応する１つの軸受孔５２ａの軸線方向の長さと略同じ長さである。各可動カム部５３ｃには、可動カム部５３ｃの正面図である図１１の（Ｂ）に示したように、その中心軸線ＭＣから偏った（偏心した）位置にて軸線方向に貫通した貫通孔であって偏心軸部５３ａと略同径の円柱状の貫通孔ＨＭが形成されている。
【００８３】
本例では、固定カム部５３ｂの貫通孔ＨＦは、固定カム部５３ｂの中心軸線ＦＣと貫通孔ＨＦの中心軸線ＬＣとの間の距離Ｄ１が３ｍｍとなるように配置されている。更に、可動カム部５３ｃの貫通孔ＨＭは、可動カム部５３ｃの中心軸線ＭＣと貫通孔ＨＭの中心軸線ＬＣとの間の距離Ｄ２が５ｍｍとなるように配置されている。即ち、上記距離Ｄ１に対する上記距離Ｄ２の比は、５／３に設定されている。また、上記距離Ｄ１に対する上記距離ｅの比は、１／３に設定されている。
【００８４】
固定カム部５３ｂ及び可動カム部５３ｃは、固定カム部５３ｂと可動カム部５３ｃとを一つずつ交互に配置するとともに固定カム部５３ｂの貫通孔ＨＦと可動カム部５３ｃの貫通孔ＨＭとを同軸に配置し、且つ、それぞれの貫通孔ＨＦ，ＨＭに偏心軸部５３ａを通した状態にて、偏心軸部５３ａに取り付けられている。固定カム部５３ｂ及び偏心軸部５３ａには、図示しないネジ孔が形成されている。固定カム部５３ｂ及び偏心軸部５３ａは、各固定カム部５３ｂが偏心軸部５３ａに対して回転しないように、且つ、すべての固定カム部５３ｂが同軸に配置されるように、前述のネジ孔を挿通する図示しないネジにより固定されている。一方、可動カム部５３ｃは、偏心軸部５３ａに対して回転可能になっている。
【００８５】
リンク機構５３は、各固定カム部５３ｂがケース側受力部５１の対応する１つの軸受孔５１ｃに収容されるとともに同軸受孔５１ｃを形成する壁面と当接しながら同軸受孔５１ｃ内にて回転可能となるように、且つ、各可動カム部５３ｃがブロック側受力部５２の対応する１つの軸受孔５２ａに収容されるとともに同軸受孔５２ａを形成する壁面と当接しながら同軸受孔５２ａ内にて回転可能となるように、ケース側受力部５１及びブロック側受力部５２により支持されている。
【００８６】
このような構成により、リンク機構５３は、ケース側受力部５１とブロック側受力部５２とを連結している。更に、リンク機構５３のリンク軸線ＬＣは、リンク軸線ＬＣと平行なケース側受力軸線ＦＣを回転の中心として回転移動しながらリンク軸線ＬＣと平行なブロック側受力軸線ＭＣを回転の中心として回転移動することが可能となっている。
【００８７】
ウォームホイール５３ｄは、斜歯歯車である。ウォームホイール５３ｄは、固定カム部５３ｂと同軸となるように、且つ、固定カム部５３ｂに対して回転しないように、固定カム部５３ｂに固定されている。ウォームホイール５３ｄは、貫通孔５１ａ３内に挿通されるとともに、その一部が切り欠き部２０ｃ１に収容されるように配置されている。このような構成により、ウォームホイール５３ｄは、回転駆動されることによりリンク軸線ＬＣをケース側受力軸線ＦＣ回りに回転移動させる。
【００８８】
リンク機構駆動部５４は、電動モータ５４ａと、駆動軸５４ｂと、２つのウォームホイール５３ｄのそれぞれに１つずつ対応する２つのウォーム５４ｃと、を備えている。駆動軸５４ｂは、クランクケース３０によって回転可能に支持されている。駆動軸５４ｂの軸線は、シリンダ配列方向に直交する方向に沿って延びている。駆動軸５４ｂは、ウォームホイール５３ｄの真下を通るように配置されている。駆動軸５４ｂは、電動モータ５４ａにより一方向及びその一方向と逆方向のいずれか一方に回転駆動させられるようになっている。
【００８９】
各ウォーム５４ｃは、各ウォーム５４ｃに対応する１つのウォームホイール５３ｄの真下の位置にて駆動軸５４ｂに固定されている。各ウォーム５４ｃは、各ウォーム５４ｃに対応する１つのウォームホイール５３ｄと噛み合う（係合する）ねじ歯車である。２つのウォーム５４ｃは、駆動軸５４ｂと一体となって回転することにより、２つのウォームホイール５３ｄを互いに異なる方向へ回転駆動するようになっている。各ウォーム５４ｃは、回転方向を変更することにより各ウォーム５４ｃに対応する１つのウォームホイール５３ｄの回転方向を変更するようになっている。
【００９０】
このような構成により、リンク機構駆動部５４は、ケース側受力軸線ＦＣを回転の中心として所定の設定角度範囲にてリンク軸線ＬＣを回転移動させるようにリンク機構５３を駆動する。
【００９１】
＜圧縮比変更装置の作動＞
次に、上記のように構成された圧縮比変更装置５０の作動について説明する。
この圧縮比変更装置５０は、リンク軸線ＬＣの回転角度θが略１５０°と略３５３°との間の角度となる角度範囲Ｄ（図４及び図５を参照。）にて、リンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに回転移動するようにリンク機構５３を駆動することにより、クランクケース３０とシリンダブロック２０との間の上下方向における距離を変更して内燃機関１０の圧縮比を変更する。即ち、リンク機構駆動部５４は、上記設定角度範囲として角度範囲Ｄを採用する。
【００９２】
先ず、圧縮比変更装置５０が内燃機関１０の圧縮比を最低の比（最低比）から最高の比（最高比）へ変化させる場合から説明する。
内燃機関１０の圧縮比が最低比である状態においては、図１２に示したように、ケース側受力軸線ＦＣ、リンク軸線ＬＣ及びブロック側受力軸線ＭＣがこの順に同一直線上に並び、ケース側受力軸線ＦＣとブロック側受力軸線ＭＣとの間の上下方向における距離Ｙは最長となる。従って、クランクケース３０とシリンダブロック２０との間の上下方向における距離Ｚも最長となるので、内燃機関１０の圧縮比は最低比となる。
【００９３】
この状態において、圧縮比変更装置５０は、図１２における右側のリンク機構５３を構成するウォームホイール５３ｄを反時計方向（矢印Ａの方向）に、且つ、左側のリンク機構５３を構成するウォームホイール５３ｄを時計方向（矢印Ｂの方向）に回転駆動するように電動モータ５４ａを駆動する。これにより、右側のリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣを回転の中心として（ケース側受力軸線ＦＣ回りに）反時計方向に回転移動するとともに、左側のリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに時計方向に回転移動する。このとき、シリンダブロック２０の剛性によりすべての可動カム部５３ｃは、左右方向に移動できない。
【００９４】
従って、右側の可動カム部５３ｃは、ブロック側受力部５２の軸受孔５２ａを形成する壁面に当接しながら軸受孔５２ａ内を時計方向に回転して、ブロック側受力部５２を押し下げる。更に、左側の可動カム部５３ｃは、ブロック側受力部５２の軸受孔５２ａを形成する壁面に当接しながら軸受孔５２ａ内を反時計方向に回転して、ブロック側受力部５２を押し下げる。そして、ウォームホイール５３ｄの回転駆動が継続されることにより、圧縮比変更装置５０の状態は、図１３に示したように、リンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣよりもクランクケース３０の内方側の位置にてケース側受力軸線ＦＣと左右方向に並んだ状態に至る。
【００９５】
図１３に示した状態においては、ケース側受力軸線ＦＣとブロック側受力軸線ＭＣとの間の上下方向における距離Ｙは、図１２に示した場合よりも短くなる。従って、クランクケース３０とシリンダブロック２０との間の上下方向における距離Ｚも短くなる。即ち、内燃機関１０の圧縮比は図１２に示した場合よりも高くなる。
【００９６】
更に、ウォームホイール５３ｄの回転駆動を継続することにより、右側のリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに反時計方向に回転移動するとともに、左側のリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに時計方向に回転移動する。これにより、右側の可動カム部５３ｃは、ブロック側受力部５２の軸受孔５２ａを形成する壁面に当接しながら軸受孔５２ａ内を反時計方向に回転して、ブロック側受力部５２を押し下げる。更に、左側の可動カム部５３ｃは、ブロック側受力部５２の軸受孔５２ａを形成する壁面に当接しながら軸受孔５２ａ内を時計方向に回転して、ブロック側受力部５２を押し下げる。そして、圧縮比変更装置５０の状態は、図１４に示した状態に至る。
【００９７】
図１４に示した状態においては、リンク軸線ＬＣ、ケース側受力軸線ＦＣ及びブロック側受力軸線ＭＣがこの順に同一直線上に並び、ケース側受力軸線ＦＣとブロック側受力軸線ＭＣとの間の上下方向における距離Ｙは、最短となる（即ち、図１２に示した状態及び図１３に示した状態よりも短くなる。）。従って、クランクケース３０とシリンダブロック２０との間の上下方向における距離Ｚも最短となるので、内燃機関１０の圧縮比は最高比となる。
【００９８】
図１５の（Ａ）は、以上の作動における図１２〜図１４の右側のリンク機構５３のケース側受力軸線ＦＣ、ブロック側受力軸線ＭＣ及びリンク軸線ＬＣのリンク軸線ＬＣに直交する平面における位置の変化を概念的に表す図である。この図１５の（Ａ）からも理解されるように、圧縮比変更装置５０は、図１２〜図１４の右側のリンク軸線ＬＣのケース側受力軸線ＦＣ回りの回転角度であってリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣの真上に位置する状態からの時計方向における回転角度θｒが回転角度θｒ２（本例では、略３５３°）から回転角度θｒ１（本例では、略１５０°）へ変化するように、右側のウォームホイール５３ｄを反時計方向に回転駆動する。換言すると、右側のリンク軸線ＬＣは、回転角度θｒが回転角度θｒ１と回転角度θｒ２との間の角度となる角度範囲Ｄにてケース側受力軸線ＦＣを回転の中心として（ケース側受力軸線ＦＣ回りに）反時計方向に回転移動させられる。
【００９９】
同様に、図１５の（Ｂ）は、以上の作動における図１２〜図１４の左側のリンク機構５３のケース側受力軸線ＦＣ、ブロック側受力軸線ＭＣ及びリンク軸線ＬＣのリンク軸線ＬＣに直交する平面における位置の変化を概念的に表す図である。この図１５の（Ｂ）からも理解されるように、圧縮比変更装置５０は、図１２〜図１４の左側のリンク軸線ＬＣのケース側受力軸線ＦＣ回りの回転角度であってリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣの真上に位置する状態からの反時計方向における回転角度θｌが回転角度θｌ２（本例では、略３５３°）から回転角度θｌ１（本例では、略１５０°）へ変化するように、左側のウォームホイール５３ｄを時計方向に回転駆動する。換言すると、左側のリンク軸線ＬＣは、回転角度θｌが回転角度θｌ１と回転角度θｌ２との間の角度となる角度範囲Ｄにてケース側受力軸線ＦＣを回転の中心として（ケース側受力軸線ＦＣ回りに）時計方向に回転移動させられる。
【０１００】
これにより、上下方向（ボア中心軸方向）におけるクランクケース３０とシリンダブロック２０との間の距離Ｚが短くされる。その結果、内燃機関１０の圧縮比は最低比から最高比へ変化する。
【０１０１】
次に、圧縮比変更装置５０が内燃機関１０の圧縮比を最高比から最低比へ変化させる場合について説明する。
【０１０２】
この場合、圧縮比変更装置５０は、図１４に示した状態において、右側のリンク機構５３を構成するウォームホイール５３ｄを時計方向に、且つ、左側のリンク機構５３を構成するウォームホイール５３ｄを反時計方向に回転駆動するように電動モータ５４ａを駆動する。これにより、右側のリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに時計方向に回転移動するとともに、左側のリンク軸線ＬＣがケース側受力軸線ＦＣ回りに反時計方向に回転移動する。
【０１０３】
従って、右側の可動カム部５３ｃは、ブロック側受力部５２の軸受孔５２ａを形成する壁面に当接しながら軸受孔５２ａ内を時計方向に回転して、ブロック側受力部５２を押し上げる。更に、左側の可動カム部５３ｃは、ブロック側受力部５２の軸受孔５２ａを形成する壁面に当接しながら軸受孔５２ａ内を反時計方向に回転して、ブロック側受力部５２を押し上げる。
【０１０４】
従って、ウォームホイール５３ｄの回転駆動を継続することにより、圧縮比変更装置５０の状態は、図１３に示した状態に至り、更に継続すると、図１２に示した状態に至る。
【０１０５】
このように、圧縮比変更装置５０は、図１５の（Ａ）に示したように、上記回転角度θｒが回転角度θｒ１（本例では、略１５０°）から回転角度θｒ２（本例では、略３５３°）へ変化するように、図１２〜図１４の右側のリンク機構５３を構成するウォームホイール５３ｄを時計方向に回転駆動する。換言すると、右側のリンク軸線ＬＣは、回転角度θｒが回転角度θｒ１と回転角度θｒ２との間の角度となる角度範囲Ｄにてケース側受力軸線ＦＣを回転の中心として時計方向に回転移動させられる。
【０１０６】
更に、圧縮比変更装置５０は、図１５の（Ｂ）に示したように、上記回転角度θｌが回転角度θｌ１（本例では、略１５０°）から回転角度θｌ２（本例では、略３５３°）へ変化するように、図１２〜図１４の左側のリンク機構５３を構成するウォームホイール５３ｄを反時計方向に回転駆動する。換言すると、左側のリンク軸線ＬＣは、回転角度θｌが回転角度θｌ１と回転角度θｌ２との間の角度となる角度範囲Ｄにてケース側受力軸線ＦＣを回転の中心として反時計方向に回転移動させられる。
【０１０７】
これにより、上下方向（ボア中心軸方向）におけるクランクケース３０とシリンダブロック２０との間の距離Ｚが長くされる。その結果、内燃機関１０の圧縮比は最高比から最低比へ変化する。
【０１０８】
上記のように構成された実施形態に係る内燃機関１０においては、燃焼室４１内に形成された混合ガスが燃焼すると、燃焼室４１内のガスの圧力（燃焼圧）は極めて高くなる。この燃焼圧により、図１６に示したように、シリンダヘッド４０の下面４０ａは力Ｆｘ０にて上方向に押される。これにより、シリンダヘッド４０が固定されたシリンダブロック２０には上方向に向かう力Ｆｘ１が加えられる。一方、クランクケース３０は車体に固定されている。
【０１０９】
従って、可動カム部５３ｃには、上方向に向かう力Ｆ０が加えられる。この力Ｆ０により、上記図４及び上記図５を用いて説明した場合と同様の力（図４における力Ｆｔと同様の力）がリンク機構５３に加えられると考えることができる。従って、内燃機関１０の圧縮比が最高比と最低比との間の圧縮比である状態（例えば、図１６に示した状態）において、右側のリンク機構５３の固定カム部５３ｂには偏心軸部５３ａを介して固定カム部５３ｂを時計方向に回転駆動させようとするトルクＴｑが加えられる。更に、左側のリンク機構５３の固定カム部５３ｂには偏心軸部５３ａを介して固定カム部５３ｂを反時計方向に回転駆動させようとするトルクＴｑが加えられる。このトルクＴｑは、上記(2)式と上記(6)式とに従って、リンク軸線ＬＣの回転角度θｒ（＝θ），θｌ（＝θ）に応じて変化する（上記図５を参照。）。
【０１１０】
本実施形態においては、上述したように、リンク軸線ＬＣに直交する平面内のボア中心軸方向に平行な直線であって同平面とブロック側受力軸線ＭＣとの交点を通る直線である第１直線ＬＬ１と、同平面内のボア中心軸方向に平行な直線であって同平面とケース側受力軸線ＦＣとの交点を通る直線である第２直線ＬＬ２と、は距離ｅだけ隔てられている。
【０１１１】
更に、本実施形態は、回転角度θが略１５０°と略３５３°との間の角度となる角度範囲Ｄにて、リンク軸線ＬＣをケース側受力軸線ＦＣ回りに回転移動させるようにリンク機構５３を駆動する（図１５を参照。）。
【０１１２】
この角度範囲Ｄは、ブロック側受力軸線ＭＣとケース側受力軸線ＦＣとの間のボア中心軸方向における距離が最長となる状態から同距離が最短となる状態までケース側受力軸線ＦＣを回転の中心としてリンク軸線ＬＣを回転移動させる場合にリンク軸線ＬＣのケース側受力軸線ＦＣ回りの回転角度θがとり得る２つの角度範囲Ｃ，Ｄのうちの、上記トルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜の最大値が小さくなる方の角度範囲である（図５及び図１５を参照。）。
【０１１３】
これにより、燃焼圧によって発生するトルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜の最大値を、第１直線ＬＬ１と第２直線ＬＬ２とが一致している場合（ｅ＝０の場合）における最大値｜Ｔｑ０｜よりも小さくすることができる。この結果、内燃機関１０の圧縮比を増加させるためにリンク機構５３を駆動するトルクを大きくすることなく、リンク軸線ＬＣを比較的大きな角度範囲にて回転移動させることができる。その結果、リンク機構５３を小型化することができ、及び／又は、リンク機構５３を駆動するために必要なトルクを小さくすることができる。
【０１１４】
また、上記のように構成された実施形態に係る内燃機関１０においては、上述したように、燃焼圧によって、シリンダブロック２０とクランクケース３０とを引き離そうとする力が発生する。この力により、シリンダブロック２０にはクランクケース３０と反対側（上方）へ（シリンダヘッド４０へ）向かう向きの力Ｆｘ１がシリンダヘッド４０を介して加えられる。一方、ブロック側受力部５２には、リンク機構５３を介してクランクケース３０へ向かう向きの力Ｆｙが加えられる。
【０１１５】
従って、燃焼圧によって、シリンダブロック２０には、シリンダブロック２０の両端部にてクランクケース３０側へ向かう向きの力Ｆｙが加えられるとともにシリンダブロック２０の両端部以外の部分にてクランクケース３０と反対側へ向かう向きの力Ｆｘ１が加えられる。即ち、シリンダブロック２０には、シリンダブロック２０を曲げようとする力（曲げ応力）が加えられる。
【０１１６】
本実施形態においては、上述したように、第１直線ＬＬ１は、第２直線ＬＬ２よりもシリンダブロック２０の内方側に位置している。従って、第１直線ＬＬ１が第２直線ＬＬ２よりもシリンダブロック２０の外方側に位置させられる場合と比較して、上記曲げ応力によりシリンダブロック２０が変形する量を小さくすることができる。
【０１１７】
加えて、本実施形態によれば、第１直線ＬＬ１が第２直線ＬＬ２よりもシリンダブロック２０の外方側に位置させられる場合と比較して、シリンダブロック２０の外壁面２０ｃに形成された切り欠き部２０ｃ１の深さを浅くすることができる。この結果、シリンダブロック２０の剛性を高くすることができる。
【０１１８】
更に、本実施形態によれば、内燃機関１０の圧縮比が最低比である状態におけるブロック側受力軸線ＭＣとケース側受力軸線ＦＣとの間のボア中心軸方向における距離から内燃機関１０の圧縮比が最高比である状態における同距離を減じた長さ（即ち、シリンダブロック２０が最も上方に位置している状態からシリンダブロック２０が最も下方に位置している状態へ内燃機関１０の状態を変化させた場合にシリンダブロック２０が移動する距離である最大移動距離）を、第１直線ＬＬ１と第２直線ＬＬ２とが一致している場合（ｅ＝０の場合）よりも長くすることができる。従って、内燃機関１０の圧縮比をより広い範囲にて変更することができる。
【０１１９】
また、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態は、第１直線ＬＬ１と第２直線ＬＬ２とが一致している場合（ｅ＝０の場合）であって上記距離Ｄ１が３ｍｍであるとともに上記距離Ｄ２が５ｍｍである場合と同じ範囲にて内燃機関１０の圧縮比が変更されるように、距離Ｄ１及び距離Ｄ２のそれぞれをより短い距離に設定してもよい。
【０１２０】
この場合における内燃機関１０の圧縮比に対する上記トルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜の変化を、第１直線ＬＬ１と第２直線ＬＬ２とが一致している場合と比較して図１７に示す。ここで、シリンダボア２１の直径（ボア径）が８６ｍｍであり、ピストン２２が下死点から上死点まで移動する距離（ストローク長）が８６ｍｍであり、及び、圧縮比が最低比である状態においてピストン２２が上死点にあるときの燃焼室４１の容積（上死点容積）が５５．５ｃｃであることが想定されている。
【０１２１】
図１７の曲線Ｃ１は、距離Ｄ１を２．９０ｍｍに設定し、距離Ｄ２を４．８４ｍｍに設定し、且つ、距離ｅを０．９７ｍｍに設定した場合を示している。この場合、距離Ｄ１に対する距離Ｄ２の比は、５／３である。更に、距離Ｄ１に対する距離ｅの比は、１／３である。一方、図１７の曲線Ｃ２は、距離Ｄ１を３ｍｍに設定し、距離Ｄ２を５ｍｍに設定し、且つ、距離ｅを０ｍｍに設定した場合を示している。
【０１２２】
このように、本発明によれば、圧縮比変更装置５０によって設定され得る内燃機関１０の圧縮比の範囲が等しくなるように距離Ｄ１、距離Ｄ２及び距離ｅを設定した場合においても、上記トルクＴｑの大きさ｜Ｔｑ｜の最大値を｜Ｔｑ０｜よりも小さくすることができる。
【０１２３】
更に、上記実施形態は、「固定カム部５３ｂに形成された貫通孔ＨＦの中心軸線と固定カム部５３ｂの中心軸線ＦＣとの間の距離Ｄ１」に対する「可動カム部５３ｃに形成された貫通孔ＨＭの中心軸線と可動カム部５３ｃの中心軸線ＭＣとの間の距離Ｄ２」の比が５／３以外の比となるように構成されていてもよい。
【０１２４】
また、上記実施形態は、「固定カム部５３ｂに形成された貫通孔ＨＦの中心軸線と固定カム部５３ｂの中心軸線ＦＣとの間の距離Ｄ１」に対する「第１直線ＬＬ１と第２直線ＬＬ２との間の距離ｅ」の比が１／３以外の比となるように構成されていてもよい。
【０１２５】
加えて、上記実施形態は、第１直線ＬＬ１が第２直線ＬＬ２よりもシリンダブロック２０の外方側に位置するように構成されていてもよい。また、上記実施形態は、設定角度範囲として角度範囲Ｄの一部を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】従来の圧縮比変更装置が駆動されることによる圧縮比の変化を模式的に示した図である。
【図２】図１に示した内燃機関において燃焼が発生した際に圧縮比変更装置に加えられる力を模式的に示した図である。
【図３】従来の圧縮比変更装置において燃焼圧によって発生するケース側受力軸線回りのトルクとリンク軸線の回転角度との関係を示したグラフである。
【図４】本発明に係る圧縮比変更装置が適用された内燃機関において燃焼が発生した際に圧縮比変更装置に加えられる力を模式的に示した図である。
【図５】本発明に係る圧縮比変更装置において燃焼圧によって発生するケース側受力軸線回りのトルクとリンク軸線の回転角度との関係を示したグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る圧縮比変更装置を備える内燃機関の概略斜視図である。
【図７】図６に示したシリンダブロックの上方からの斜視図である。
【図８】図６に示したシリンダブロックの下方からの斜視図である。
【図９】図６の９−９線に沿った平面にて内燃機関を切断した断面図である。
【図１０】図６の１０−１０線に沿った平面にて内燃機関を切断した断面図である。
【図１１】図６に示した固定カム部及び可動カム部の正面図である。
【図１２】内燃機関の圧縮比が最低の圧縮比に設定された図６の内燃機関の断面図である。
【図１３】内燃機関の圧縮比が最低の圧縮比と最高の圧縮比との間の圧縮比に設定された図６の内燃機関の断面図である。
【図１４】内燃機関の圧縮比が最高の圧縮比に設定された図６の内燃機関の断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る圧縮比変更装置による内燃機関の圧縮比の変更に伴うケース側受力軸線、ブロック側受力軸線及びリンク軸線の位置の変化を模式的に示した図である。
【図１６】図６に示した燃焼室にて燃焼が発生した際に圧縮比変更装置に加えられる力を模式的に示した図である。
【図１７】燃焼圧によって発生するケース側受力軸線回りのトルクの大きさの、内燃機関の圧縮比に対する変化を示したグラフである。
【符号の説明】
【０１２７】
１０…内燃機関、２０…シリンダブロック、２０ｃ…側壁面、２０ｃ１…切り欠き部、２１…シリンダボア、２２…ピストン、３０…クランクケース、３１…クランク軸、４０…シリンダヘッド、４１…燃焼室、５０…圧縮比変更装置、５１…ケース側受力部、５１ａ…縦壁部、５１ｂ…キャップ部、５１ｃ…軸受孔、５２…ブロック側受力部、５２ａ…軸受孔、５３…リンク機構、５３ａ…偏心軸部、５３ｂ…固定カム部、５３ｃ…可動カム部、５３ｄ…ウォームホイール、５４…リンク機構駆動部、５４ｃ…ウォーム、ＭＣ…ブロック側受力軸線、ＦＣ…ケース側受力軸線、ＬＣ…リンク軸線、ＬＬ１…第１直線、ＬＬ２…第２直線。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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