【手続補正書】
【提出日】平成21年4月23日(2009.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転変位に応じて機関圧縮比を変化させるコントロールシャフトと、
前記コントロールシャフトを所定の制御範囲内で回転駆動し、かつ所定の回転位置に保持する駆動手段と、
を有する可変圧縮比機構を備える内燃機関において、
前記駆動手段は、
前記コントロールシャフトに第１連結ピンで回転可能に連結される連結リンクと、
前記連結リンクと第２連結ピンで回転可能に連結されるアクチュエータロッドと、
前記アクチュエータロッドを進退させることで前記コントロールシャフトを回転させて圧縮比を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
【請求項２】
前記可変圧縮比機構は、
ピストンのピストンピンとクランクシャフトのクランクピンとを機械的に連繋する複数のリンクと、
前記クランクシャフトと略平行に延びるコントロールシャフトと、
一端が前記複数のリンクのいずれか一つに連結されるとともに、他端が前記コントロールシャフトの回転軸から偏心した偏心軸に連結されたコントロールリンクと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項３】
前記駆動手段は、コントロールシャフトに固定支持する固定リンクを含み、
前記連結リンクは、固定リンクに第１連結ピンで回転可能に連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項４】
前記アクチュエータロッドの移動量に対する前記コントロールシャフト回転量は、低圧縮比時よりも高圧縮比時の方が小さくなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項５】
前記駆動手段は前記制御手段に回転量を制御され、前記アクチュエータロッドを進退させるモータを備え、
前記アクチュエータロッドの移動量又は前記モータの回転量に対する前記コントロールシャフト回転量は、低圧縮比時よりも高圧縮比時の方が小さくなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項６】
前記アクチュエータロッドが支持位置から遠ざかる方向に前進するほど圧縮比は低下し、
前記アクチュエータロッドの進退範囲は、コントロールシャフト中心と第１連結ピンを結ぶ線と、前記アクチュエータロッドの軸線とが直交する位置に対して、圧縮比が低下する方向の領域が、圧縮比が上昇する方向の領域よりも広いことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項７】
略最高圧縮比となるときに、前記連結リンクと前記アクチュエータロッドとが略直線になることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項８】
前記第１連結ピンの軌跡が前記アクチュエータロッドの軸線と交差することを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項９】
前記コントロールシャフトの可動角度を、前記コントロールリンクから前記コントロールシャフトと前記コントロールリンクとの連結部に作用する荷重を前記コントロールシャフトの回転軸周りのトルクに変換する有効腕長さが、低圧縮比時には小さく高圧縮比時には大きくなるように、かつ圧縮比を高める方向に回転させたときに前記アクチュエータロッドの先端部の前記支持位置からの突出量が減少するように設定することを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項１０】
前記コントロールシャフトの可動角度を、前記コントロールリンクから前記コントロールシャフトと前記コントロールリンクとの連結部に作用する荷重を前記コントロールシャフトの回転軸周りのトルクに変換する有効腕長さが、低圧縮比時又は高圧縮比時には小さく、中間圧縮比時には大きくなるように、かつ圧縮比を高める方向に回転させたときに前記アクチュエータロッドの先端部の前記支持位置からの突出量が減少するように設定することを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項１１】
前記連結リンクと前記アクチュエータロッドとの連結部は、二股状に形成した前記連結リンクで前記アクチュエータロッドを挟んだ状態で連結することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項１２】
前記駆動手段は、回転をアクチュエータロッドの進退移動に変換するボールネジ減速機を含み、
前記アクチュエータロッドは前記ボールネジ減速機のボールネジシャフトと一体に形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項１３】
前記連結リンクから前記アクチュエータロッドに作用する荷重の前記アクチュエータロッド径方向成分をＦ１、アクチュエータロッド軸方向成分をＦ２とし、前記コントロールリンクから前記コントロールシャフトの偏心軸に作用する荷重をＦ３とし、前記荷重Ｆ３によって前記コントロールシャフト中心周りに働くトルクをコントロールシャフトトルクと定義したときに、
前記制御手段を、前記コントロールシャフトトルクが最大となる圧縮比において荷重Ｆ２に対する荷重Ｆ１の比率が略最小となるように構成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項１４】
前記連結リンクから前記アクチュエータロッドに作用する荷重の前記アクチュエータロッド径方向成分をＦ１、アクチュエータロッド軸方向成分をＦ２とし、前記コントロールリンクから前記コントロールシャフトの偏心軸に作用する荷重をＦ３とし、前記荷重Ｆ３によって前記コントロールシャフト中心周りに働くトルクをコントロールシャフトトルクと定義したときに、
前記制御手段を、前記コントロールシャフトに作用する前記荷重Ｆ３を前記コントロールシャフトトルクに変換する有効腕長さが最大となる圧縮比時に前記荷重Ｆ２に対する荷重Ｆ１の比率が略最小となるように構成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項１５】
前記コントロールシャフトの可動角度を、前記コントロールシャフトトルクが低圧縮比時よりも高圧縮比時の方が大きくなるように設定し、
かつ、前記制御手段を、高圧縮比時の方が低圧縮比時よりも前記荷重Ｆ２に対する荷重Ｆ１の比率が小さくなるように構成することを特徴とする請求項１３または１４に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項１６】
前記コントロールシャフトの可動角度を、前記コントロールシャフトトルクが低圧縮比時よりも高圧縮比時の方が大きくなるように設定し、
かつ、前記制御手段を、高圧縮比時の方が低圧縮比時よりも前記第１連結ピンの中心と前記アクチュエータロッドの軸線との距離が短くなるように構成することを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項１７】
低圧縮比と高圧縮比との中間である中間圧縮比時に前記コントロールシャフトトルクが最大値をとるように前記コントロールシャフトの可動角度を設定し、
かつ、前記制御手段を、前記中間圧縮比時の方が低圧縮比時及び高圧縮比時よりも前記荷重Ｆ２に対する荷重Ｆ１の比率が小さくなるように構成することを特徴とする請求項１３または１４に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項１８】
低圧縮比と高圧縮比との中間である中間圧縮比時に前記コントロールシャフトトルクが略最大値となるように前記コントロールシャフトの可動角度を設定し、
かつ、前記制御手段を、前記中間圧縮比時の方が低圧縮比時及び高圧縮比時よりも前記第１連結ピンの中心と前記アクチュエータロッドの軸線との距離が短くなるように構成することを特徴とする請求項１３、１４または１７に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項１９】
前記第１連結ピンの中心と前記アクチュエータロッドの軸線との、前記アクチュエータロッドの軸線に対して直交する方向の距離よりも、前記アクチュエータロッドの軸線と前記コントロールシャフトの中心との、前記アクチュエータロッドの軸線に対して直交する方向の距離の方が、略全圧縮比域に渡って大きいことを特徴とする請求項１３から１８のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項２０】
前記第２連結ピンをアクチュエータロッド軸方向に挟むように前記アクチュエータロッド支持用の軸受部材を２つ設けることを特徴とする請求項１３から１９のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】可変圧縮比内燃機関
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の可変圧縮比内燃機関は、回転変位に応じて機関圧縮比を変化させるコントロールシャフトと、コントロールシャフトを所定の制御範囲内で回転駆動し、かつ所定の回転位置に保持する駆動手段と、を有する可変圧縮比機構を備える内燃機関において、駆動手段は、コントロールシャフトに第１連結ピンで回転可能に連結される連結リンクと、連結リンクと第２連結ピンで回転可能に連結されるアクチュエータロッドと、アクチュエータロッドを進退させることでコントロールシャフトを回転させて圧縮比を制御する制御手段と、を備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
また、連結ピン１４の軌跡は、第１リンク１１とアクチュエータロッド１３の軸線が直角に交差する位置を基準として、アクチュエータロッド１３の軸端（ハウジング１６側の端部）から遠ざかる方向の長さが近づく方向の長さよりも長くなるように設定する。このように設定した場合の、コントロールシャフト角度θｃｓと、コントロールシャフト７の回転角（又は駆動モータ１８の回転量）あたりのアクチュエータロッド１３の移動量Ｖｒｏｄとの関係を図８に示す。図８の横軸はコントロールシャフト角度θｃｓ、縦軸は移動量Ｖｒｏｄであり、実線Ｖrod-rは本実施形態の場合を表しており、鎖線Ｖrod-fはフォーク式連結機構の場合の移動量Ｖｒｏｄを表している。コントロールシャフト回転角θｃｓが大きくなるほどコントロールシャフト７は図中反時計回り方向に回転して高圧縮比状態になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
しかし、図１２に示すように、コントロールシャフト角度θｃｓが概ね１８０度付近から２７０度付近の範囲内で変化し、最低圧縮比時には１８０度付近、最高圧縮比時には２７０度付近となるように設定する点が異なる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
図１７は連結ピン１０の変化範囲のほぼ全域が第１象限、連結ピン１４の変化範囲のほぼ全域が第３象限である。連結ピン１４の軌跡は、最高圧縮比から最低圧縮比までのほぼ全域に渡ってアクチュエータロッド１３の軸線よりも機関下方側にある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
ところで、図１４および図１５の構成では、図２２（ａ）、（ｂ）に示すように、アクチュエータロッド１３の軸線に対して直角方向の連結ピン１４とコントロールシャフト７の中心との距離（ｙ１）よりも、アクチュエータロッド１３の軸線とコントロールシャフト７の中心との距離（ｙ２）の方がほぼ全圧縮比域に渡って大きくなる。ここで、図２２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ最高圧縮比時または最低圧縮比時の第１リンク１１、第２リンク１２及びアクチュエータロッド１３の状態の一例を表す図である。図のアクチュエータロッド１３の上方の実線は、運転中のロアリンク４下端部付近の軌跡を表している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
すなわち、本実施形態の構成では、図１６または図１７の構成に比べて、最低圧縮比及び最高圧縮比の近傍ではＦ１が大きくなるが、その他の領域では図１６または図１７の構成に比べて小さくなり、かつ最大値も小さくなる。よって、全圧縮比域で見た場合には、本実施形態の方がＦ１の大きさを低減できることとなる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
図１８に示すように、連結ピン１０の位置は第２象限と第３象限とに渡る変化範囲で変化し、最高圧縮比時は第３象限、最低圧縮比時は第２象限となるように設定する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
一方、連結ピン１４の位置は第３象限と第４象限とに渡る変化範囲で変化し、最高圧縮比時には第４象限、最低圧縮比時には第３象限となるように設定する。さらに、連結ピン１４の位置は、中間圧縮比時にアクチュエータロッド１３の軸線に最も近づくように設定する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
上記のような設定にすることで、コントロールリンク５から伝達される荷重を回転軸７ａ周りのトルクに変換する有効腕長さは、中間圧縮比時（θｃｓ＝１８０度）に最大となる。そして、この中間圧縮比時に連結ピン１４とアクチュエータロッド１３の軸線との距離が最小となり、Ｆ２に対するＦ１の比率が最小となる。これにより、アクチュエータロッド１３に作用する曲げ方向荷重の最大値を低減させることができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
図２０は、連結ピン１０の変化範囲が第２象限と第３象限とに渡っており、最高圧縮比時には第３象限、最低圧縮比時には第２象限、中間圧縮比時にはθｃｓがほぼ１８０度の位置にある。連結ピン１４の変化範囲は第３象限と第４象限とに渡っており、最高圧縮比時には第４象限、最低圧縮比時には第３象限、中間圧縮比時にはθｃｓがほぼ２７０度の位置にある。また、連結ピン１４の軌跡は、最低圧縮比及び最高圧縮比のときにはアクチュエータロッド１３の軸線よりも機関上方、中間圧縮比のときにアクチュエータロッド１３の軸線と接し、又は軸線よりも機関下方側となる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２１】
2009041511.tif 000001