(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクピンを受容するクランク受容開口が設けられたコンロッド本体と、
ピストンピンを受容するピストンピン受容開口が設けられると共に、該ピストンピン受容開口の中心と前記クランク受容開口の中心との間の長さを変化させるように前記コンロッド本体に回動可能に取り付けられた偏心部材と、
前記コンロッド本体に形成されると共に作動油が供給される油圧シリンダと、該油圧シリンダへの作動油の供給及び該油圧シリンダからの作動油の排出によって該油圧シリンダ内で摺動し且つ前記偏心部材と連動する油圧ピストンとを有するピストン機構と、
前記コンロッド本体内に配置される流れ方向切換機構であって、該流れ方向切換機構を介して前記油圧シリンダに作動油を供給することを許可するが前記油圧シリンダ内の作動油を該流れ方向切換機構を介して前記コンロッド本体に形成された排出口から排出することを禁止する第一状態と、該流れ方向切換機構を介して前記油圧シリンダに作動油を供給することを禁止するが前記油圧シリンダ内の作動油を該流れ方向切換機構を介して前記排出口から排出することを許可する第二状態との間で切り換えられるように構成された流れ方向切換機構と、
前記コンロッド本体内に配置されると共に、前記流れ方向切換機構が第二状態にあるときに前記流れ方向切換機構から前記排出口への作動油の移動を許可するが該排出口から前記流れ方向切換機構への流体の移動を禁止するように構成された逆流防止機構と
を備える、可変長コンロッド。
【請求項２】
前記ピストン機構の数が一つである、請求項１に記載の可変長コンロッド。
【請求項３】
前記逆流防止機構は逆流防止ピンを備え、該逆流防止ピンは前記流れ方向切換機構から前記排出口への作動油の移動を許可するときに前記クランク受容開口の軸線と平行に移動するよう構成される、請求項１又は２に記載の可変長コンロッド。
【請求項４】
前記逆流防止機構は付勢バネを更に備え、前記逆流防止ピン及び付勢バネは、該逆流防止ピンの端面が、該付勢バネの付勢力によって、前記流れ方向切換機構と前記排出口とを接続する油路を閉塞するように構成される、請求項３に記載の可変長コンロッド。
【請求項５】
前記流れ方向切換機構は前記コンロッド本体の軸線方向において前記油圧シリンダと前記クランク受容開口との間に配置され、前記逆流防止機構は前記コンロッド本体の軸線方向において前記油圧シリンダと前記流れ方向切換機構との間に配置される、請求項１から４のいずれか１項に記載の可変長コンロッド。
【請求項６】
前記流れ方向切換機構は、前記コンロッド本体の外部から供給される油圧によって前記第一状態と前記第二状態とを切り換えるように構成された切換ピンを備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の可変長コンロッド。
【請求項７】
前記コンロッド本体の外部から供給される油圧によって前記偏心部材の一方への回動の停止位置を二段階に切り換えるように構成された停止装置を更に備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の可変長コンロッド。
【請求項８】
機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関であって、
請求項１から７のいずれか１項に記載の可変長コンロッドを備え、該可変長コンロッドによって前記ピストンピン受容開口の中心と前記クランク受容開口の中心との間の長さを変更することにより機械圧縮比が変更される、可変圧縮比内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変長コンロッド及び可変長コンロッドを具備する可変圧縮比内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関が知られている。このような可変圧縮比機構としては様々なものが提案されているが、そのうちの一つとして内燃機関で用いられるコンロッドの有効長さを変化させるものが挙げられる（例えば、特許文献１、２）。ここで、コンロッドの有効長さとは、クランクピンを受容するクランク受容開口の中心とピストンピンを受容するピストンピン受容開口の中心との間の長さを意味する。したがって、コンロッドの有効長さが長くなるとピストンが圧縮上死点にあるときの燃焼室容積が小さくなり、よって機械圧縮比が増大する。一方、コンロッドの有効長さが短くなるとピストンが圧縮上死点にあるときの燃焼室容積が大きくなり、よって機械圧縮比が低下する。
【０００３】
有効長さを変更可能な可変長コンロッドとしては、コンロッド本体の小径端部に、コンロッド本体に対して回動可能な偏心部材（偏心アームや偏心スリーブ）を設けたものが知られている（例えば、特許文献１）。偏心部材はピストンピンを受容するピストンピン受容開口を有し、このピストンピン受容開口は偏心部材の回動軸線に対して偏心して設けられる。このような可変長コンロッドでは、偏心部材の回動位置を変更すると、これに伴ってコンロッドの有効長さを変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０１９６８３号
【特許文献２】特開２０１５−５２７５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の可変長コンロッドでは、偏心部材にピストン機構が連結されている。偏心部材はピストン機構への作動油の供給及びピストン機構からの作動油の排出によって二方向に回動される。この場合、ピストン機構内の作動油に空気が流入すると、偏心部材の回動位置を適切に制御できないおそれがある。
【０００６】
本願の発明者は、特に、ピストン機構から作動油を排出する排出口が大気開放されている場合、作動油の排出後に排出口から作動油の供給油路に空気が流入し、この結果、ピストン機構に空気が流入することを見出した。
【０００７】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、ピストン機構への作動油の供給及びピストン機構からの作動油の排出によって有効長さを変化させる可変長コンロッドにおいて、作動油の排出口から作動油の供給油路への空気の流入を抑制することにある。
【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、第１の発明では、クランクピンを受容するクランク受容開口が設けられたコンロッド本体と、ピストンピンを受容するピストンピン受容開口が設けられると共に、該ピストンピン受容開口の中心と前記クランク受容開口の中心との間の長さを変化させるように前記コンロッド本体に回動可能に取り付けられた偏心部材と、前記コンロッド本体に形成されると共に作動油が供給される油圧シリンダと、該油圧シリンダへの作動油の供給及び該油圧シリンダからの作動油の排出によって該油圧シリンダ内で摺動し且つ前記偏心部材と連動する油圧ピストンとを有するピストン機構と、前記コンロッド本体内に配置される流れ方向切換機構であって、該流れ方向切換機構を介して前記油圧シリンダに作動油を供給することを許可するが前記油圧シリンダ内の作動油を該流れ方向切換機構を介して前記コンロッド本体に形成された排出口から排出することを禁止する第一状態と、該流れ方向切換機構を介して前記油圧シリンダに作動油を供給することを禁止するが前記油圧シリンダ内の作動油を該流れ方向切換機構を介して前記排出口から排出することを許可する第二状態との間で切り換えられるように構成された流れ方向切換機構と、前記コンロッド本体内に配置されると共に、前記流れ方向切換機構が第二状態にあるときに前記流れ方向切換機構から前記排出口への作動油の移動を許可するが該排出口から前記流れ方向切換機構への流体の移動を禁止するように構成された逆流防止機構とを備える、可変長コンロッドが提供される。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明において、前記ピストン機構の数が一つである。
【００１０】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、前記逆流防止機構は逆流防止ピンを備え、該逆流防止ピンは前記流れ方向切換機構から前記排出口への作動油の移動を許可するときに前記クランク受容開口の軸線と平行に移動するよう構成される。
【００１１】
第４の発明では、第３の発明において、前記逆流防止機構は付勢バネを更に備え、前記逆流防止ピン及び付勢バネは、該逆流防止ピンの端面が、該付勢バネの付勢力によって、前記流れ方向切換機構と前記排出口とを接続する油路を閉塞するように構成される。
【００１２】
第５の発明では、第１〜第４のいずれか一つの発明において、前記流れ方向切換機構は前記コンロッド本体の軸線方向において前記油圧シリンダと前記クランク受容開口との間に配置され、前記逆流防止機構は前記コンロッド本体の軸線方向において前記油圧シリンダと前記流れ方向切換機構との間に配置される。
【００１３】
第６の発明では、第１〜第５のいずれか一つの発明において、前記流れ方向切換機構は、前記コンロッド本体の外部から供給される油圧によって前記第一状態と前記第二状態とを切り換えるように構成された切換ピンを備える。
【００１４】
第７の発明では、第１〜第６のいずれか一つの発明において、前記可変長コンロッドは、前記コンロッド本体の外部から供給される油圧によって前記偏心部材の一方への回動の停止位置を二段階に切り換えるように構成された停止装置を更に備える。
【００１５】
第８の発明では、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関であって、第１から第７のいずれか一つの発明における可変長コンロッドを備え、該可変長コンロッドによって前記ピストンピン受容開口の中心と前記クランク受容開口の中心との間の長さを変更することにより機械圧縮比が変更される、可変圧縮比内燃機関が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ピストン機構への作動油の供給及びピストン機構からの作動油の排出によって有効長さを変化させる可変長コンロッドにおいて、作動油の排出口から作動油の供給油路への空気の流入を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、第一実施形態に係る可変圧縮比内燃機関の概略的な側面断面図である。
【図２】図２は、第一実施形態に係る可変長コンロッドを概略的に示す斜視図である。
【図３】図３は、第一実施形態に係る可変長コンロッドを概略的に示す側面断面図である。
【図４】図４は、コンロッド本体の小径端部近傍の概略的な分解斜視図である。
【図５】図５は、コンロッド本体の小径端部近傍の概略的な分解斜視図である。
【図６】図６は、第一実施形態に係る可変長コンロッドを概略的に示す側面断面図である。
【図７】図７は、流れ方向切換機構及び逆流防止機構が設けられた領域を拡大したコンロッドの側面断面図である。
【図８】図８は、図７のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿ったコンロッドの断面図である。
【図９】図９は、図７のＣ−Ｃ線に沿ったコンロッドの断面図である。
【図１０】図１０は、油圧供給源から切換ピンに油圧が供給されているときの流れ方向切換機構及び逆流防止機構の動作を説明する概略図である。
【図１１】図１１は、油圧供給源から切換ピンに油圧が供給されていないときの流れ方向切換機構及び逆流防止機構の動作を説明する概略図である。
【図１２】図１２は、第二実施形態に係る可変長コンロッドを概略的に示す、図２と同様な斜視図である。
【図１３】図１３は、第二実施形態に係る可変長コンロッドを概略的に示す、図３と同様な側面断面図である。
【図１４】図１４は、流れ方向切換機構及び逆流防止機構が設けられた領域を拡大した、図７と同様なコンロッドの側面断面図である。
【図１５】図１５は、図１４のＤ−Ｄ線及びＥ−Ｅ線に沿った、図８と同様なコンロッドの断面図である。
【図１６】図１６は、図１４のＦ−Ｆ線に沿った、図９と同様なコンロッドの断面図である。
【図１７】図１７は、第二実施形態に係る可変長コンロッドを概略的に示す側面断面図である。
【図１８】図１８は、流れ方向切換機構、逆流防止機構及び停止装置の動作について説明するための図である。
【図１９】図１９は、流れ方向切換機構、逆流防止機構及び停止装置の動作について説明するための図である。
【図２０】図２０は、流れ方向切換機構、逆流防止機構及び停止装置の動作について説明するための図である。
【図２１】図２１は、二つのピストン機構を備えた可変長コンロッドの構成について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
＜第一実施形態＞
最初に、図１〜図１１を参照して、本発明の第一実施形態に係る可変長コンロッドについて説明する。
【００２０】
＜可変圧縮比内燃機関＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る可変圧縮比内燃機関の概略的な側面断面図を示す。図１を参照すると、１は内燃機関を示している。内燃機関１は、クランクケース２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４、ピストン５、可変長コンロッド６、燃焼室７、燃焼室７の頂面中央部に配置された点火プラグ８、吸気弁９、吸気カムシャフト１０、吸気ポート１１、排気弁１２、排気カムシャフト１３及び排気ポート１４を備える。
【００２１】
可変長コンロッド６は、その小径端部においてピストンピン２１によりピストン５に連結されると共に、その大径端部においてクランクシャフトのクランクピン２２に連結される。可変長コンロッド６は、後述するように、ピストンピン２１の軸線からクランクピン２２の軸線までの距離、すなわち有効長さを変更することができる。
【００２２】
可変長コンロッド６の有効長さが長くなると、クランクピン２２からピストンピン２１までの長さが長くなるため、図中に実線で示したようにピストン５が上死点にあるときの燃焼室７の容積が小さくなる。一方、可変長コンロッド６の有効長さが変化しても、ピストン５がシリンダ内を往復動するストローク長さは変化しない。したがって、このとき、内燃機関１における機械圧縮比が大きくなる。
【００２３】
一方、可変長コンロッド６の有効長さが短くなると、クランクピン２２からピストンピン２１までの長さが短くなるため、図中に破線で示したようにピストン５が上死点にあるときの燃焼室７内の容積が大きくなる。しかしながら、上述したように、ピストン５のストローク長さは一定である。したがって、このとき、内燃機関１における機械圧縮比が小さくなる。
【００２４】
＜可変長コンロッドの構成＞
図２は、第一実施形態に係る可変長コンロッド６を概略的に示す斜視図であり、図３は、第一実施形態に係る可変長コンロッド６を概略的に示す側面断面図である。図２及び図３に示したように、可変長コンロッド６は、コンロッド本体３１と、コンロッド本体３１に回動可能に取り付けられた偏心部材３２と、コンロッド本体３１に設けられたピストン機構３３と、ピストン機構３３への作動油の流れの切換を行う流れ方向切換機構３５とを備える。
【００２５】
まず、コンロッド本体３１について説明する。コンロッド本体３１には、クランクシャフトのクランクピン２２を受容するクランク受容開口４１と、後述する偏心部材３２のスリーブを受容するスリーブ受容開口４２とが設けられている。クランク受容開口４１はスリーブ受容開口４２よりも大きいことから、クランク受容開口４１が設けられている側のコンロッド本体３１の端部を大径端部３１ａと称し、スリーブ受容開口４２が設けられている側のコンロッド本体３１の端部を小径端部３１ｂと称する。
【００２６】
なお、本明細書では、クランク受容開口４１の中心軸線（すなわち、クランク受容開口４１に受容されるクランクピン２２の軸線）と、スリーブ受容開口４２の中心軸線（すなわち、スリーブ受容開口４２に受容されるスリーブの軸線）との間で延びる線Ｘ（図３）、すなわちコンロッド本体３１の中央を通る線をコンロッド６（コンロッド本体３１）の軸線Ｘと称す。コンロッド本体３１の大径端部３１ａと小径端部３１ｂとはコンロッド６の軸線Ｘ方向において反対側に位置する。
【００２７】
また、コンロッド６の軸線Ｘに対して垂直であってクランク受容開口４１の中心軸線に垂直な方向におけるコンロッド６の長さをコンロッド６の幅と称する。加えて、クランク受容開口４１の中心軸線に平行な方向におけるコンロッド６の長さをコンロッド６の厚さと称する。図２及び図３からわかるように、コンロッド本体３１の幅は、大径端部３１ａと小径端部３１ｂとの間の中間部分で最も細い。また、大径端部３１ａの幅は小径端部３１ｂの幅よりも広い。一方、コンロッド本体３１の厚さは、ピストン機構３３、３４が設けられている領域を除いてほぼ一定の厚さとされる。
【００２８】
次に、偏心部材３２について説明する。図４及び図５は、コンロッド本体３１の小径端部３１ｂ近傍の概略斜視図である。図４及び図５では、偏心部材３２は、分解された状態で示されている。図２〜図５を参照すると、偏心部材３２は、コンロッド本体３１に形成されたスリーブ受容開口４２内に受容される円筒状のスリーブ３２ａと、スリーブ３２ａからコンロッド本体３１の幅方向において一方の方向に延びる一対の第１アーム３２ｂと、スリーブ３２ａからコンロッド本体３１の幅方向において他方の方向（上記一方の方向とは概して反対方向）に延びる一対の第２アーム３２ｃとを具備する。スリーブ３２ａはスリーブ受容開口４２内で回動可能であるため、偏心部材３２はコンロッド本体３１の小径端部３１ｂにおいてコンロッド本体３１に対して回動可能に取り付けられることになる。偏心部材３２の回動軸線はスリーブ受容開口４２の中心軸線と一致する。
【００２９】
第２アーム３２ｃのスリーブ３２ａ側（すなわち、第１アーム側）とは反対側の端部は、コンロッド本体３１の大径端部３１ａに向かうように屈曲している。特に、本実施形態では、第２アーム３２ｃのスリーブ３２ａ側とは反対側の端部はスリーブ３２ａの接線方向に延びるように形成される。
【００３０】
また、偏心部材３２のスリーブ３２ａには、ピストンピン２１を受容するためのピストンピン受容開口３２ｄが設けられている。このピストンピン受容開口３２ｄは円筒状に形成されている。円筒状のピストンピン受容開口３２ｄは、その軸線がスリーブ３２ａの円筒状外形の中央軸線と平行ではあるが、同軸にはならないように形成される。したがって、ピストンピン受容開口３２ｄの中心は、スリーブ３２ａの円筒状外形の中心、すなわち偏心部材３２の回動軸線から偏心している。
【００３１】
特に、本実施形態では、スリーブ３２ａのピストンピン受容開口３２ｄの中心がスリーブ３２ａの円筒状外形の中心から第１アーム３２ｂ側へ偏心している。このため、偏心部材３２が回動すると、スリーブ受容開口４２内でのピストンピン受容開口３２ｄの位置が変化する。スリーブ受容開口４２内においてピストンピン受容開口３２ｄの位置が大径端部３１ａ側にあるときには、コンロッド６の有効長さが短くなる。逆に、スリーブ受容開口４２内においてピストンピン受容開口３２ｄの位置が大径端部３１ａ側とは反対側にあるときには、コンロッド６の有効長さが長くなる。したがって、本実施形態によれば、偏心部材３２を回動させることによって、コンロッド６の有効長さが変化する。すなわち、偏心部材３２は、コンロッド６の有効長さを変化させるように、コンロッド本体３１の小径端部３１ｂに回動可能に取り付けられている。
【００３２】
次に、図３を参照して、ピストン機構３３について説明する。ピストン機構３３は、コンロッド本体３１に形成された油圧シリンダ３３ａと、油圧シリンダ３３ａ内で摺動する油圧ピストン３３ｂと、油圧シリンダ３３ａ内に供給される作動油をシールするオイルシール３３ｃとを有する。油圧シリンダ３３ａは、そのほとんど又はその全てがコンロッド６の軸線Ｘに対して第１アーム３２ｂ側に配置される。また、油圧シリンダ３３ａは、小径端部３１ｂに近づくほどコンロッド本体３１の幅方向に突出するように軸線Ｘに対して或る程度の角度だけ傾斜して配置される。また、油圧シリンダ３３ａは、ピストン連通油路５５を介して流れ方向切換機構３５と連通する。なお、図３では、図３に示した断面以外の断面に形成された油路も参考のために破線で示されている。
【００３３】
油圧ピストン３３ｂは、第１連結部材４５により偏心部材３２の第１アーム３２ｂに連結される。油圧ピストン３３ｂは、ピンによって第１連結部材４５に回転可能に連結される。第１アーム３２ｂは、スリーブ３２ａに結合されている側とは反対側の端部において、ピンによって第１連結部材４５に回転可能に連結される。したがって、油圧ピストン３３ｂは偏心部材３２と連動する。オイルシール３３ｃは、リング形状を有し、油圧ピストン３３ｂの下端部の周囲に取り付けられる。
【００３４】
＜可変長コンロッドの動作＞
次に、図６を参照して、このように構成された偏心部材３２及びピストン機構３３の動作について説明する。図６（Ａ）は、ピストン機構３３の油圧シリンダ３３ａに作動油が供給されている状態を示している。一方、図６（Ｂ）は、ピストン機構３３の油圧シリンダ３３ａに作動油が供給されていない状態を示している。図６に示したように、油圧ピストン３３ｂは油圧シリンダ３３ａへの作動油の供給及び油圧シリンダ３３ａからの作動油の排出によって油圧シリンダ３３ａ内で摺動する。
【００３５】
ここで、後述するように、流れ方向切換機構３５は、流れ方向切換機構３５を介して油圧シリンダ３３ａに作動油を供給することを許可するが油圧シリンダ３３ａ内の作動油を流れ方向切換機構３５を介してコンロッド本体３１に形成された排出口３７から排出することを禁止する第一状態と、流れ方向切換機構３５を介して油圧シリンダ３３ａに作動油を供給することを禁止するが油圧シリンダ３３ａ内の作動油を流れ方向切換機構３５を介して排出口３７から排出することを許可する第二状態との間で切り換えられる。
【００３６】
流れ方向切換機構３５が第一状態にあると、図６（Ａ）に示したように、油圧シリンダ３３ａに作動油が供給される。このため、油圧ピストン３３ｂは上昇し、油圧ピストン３３ｂに連結された偏心部材３２の第１アーム３２ｂも上昇する。この結果、図６（Ａ）に示した例では、偏心部材３２が図中の矢印の方向に回動され、これにより、ピストンピン受容開口３２ｄの位置が上昇する。したがって、クランク受容開口４１の中心とピストンピン受容開口３２ｄの中心との間の長さ、すなわちコンロッド６の有効長さが長くなり、図中のＬ１となる。すなわち、油圧シリンダ３３ａに作動油が供給されると、コンロッド６の有効長さが長くなる。なお、このとき偏心部材３２の図６（Ａ）中の矢印方向の回動は、偏心部材３２の第２アーム３２ｃの屈曲した端部が、コンロッド本体３１の側面に当接することによって停止せしめられる。
【００３７】
図６（Ａ）に示した状態において、内燃機関１のシリンダ内でピストン５が往復動してピストン５に下向きの慣性力が作用すると、油圧ピストン３３ｂが下降しようとする。また、燃焼室７内で混合気の燃焼が起きてピストン５に下向きの力が作用したときにも、油圧ピストン３３ｂが下降しようとする。しかしながら、流れ方向切換機構３５により油圧シリンダ３３ａから作動油が排出されることが禁止されているため、作動油は油圧シリンダ３３ａ内に保持される。この結果、油圧ピストン３３ｂの位置、ひいては偏心部材３２の回動位置が保持される。
【００３８】
一方、流れ方向切換機構３５が第二状態にあると、図６（Ｂ）に示したように、油圧シリンダ３３ａ内の作動油は排出口３７からコンロッド本体３１の外部に排出される。このため、油圧ピストン３３ｂは下降し、油圧ピストン３３ｂに連結された第１アーム３２ｂも下降する。この結果、図６（Ｂ）に示した例では、偏心部材３２が図中の矢印の方向（図６（Ａ）の矢印とは反対方向）に回動され、これにより、ピストンピン受容開口３２ｄの位置が下降する。したがって、クランク受容開口４１の中心とピストンピン受容開口３２ｄの中心との間の長さ、すなわちコンロッド６の有効長さは図中のＬ１よりも短いＬ２となる。すなわち、油圧シリンダ３３ａから作動油が排出されると、コンロッド６の有効長さが短くなる。なお、このとき、偏心部材３２の図６（Ｂ）中の矢印方向の回動は、油圧ピストン３３ｂが油圧シリンダ３３ａの底部に当接することによって停止せしめられる。
【００３９】
図６（Ｂ）に示した状態において、内燃機関１のシリンダ内でピストン５が往復動してピストン５に上向きの慣性力が作用すると、油圧ピストン３３ｂは上昇しようとする。しかしながら、流れ方向切換機構３５により油圧シリンダ３３ａへの作動油の流れが禁止されているため、油圧シリンダ３３ａには作動油が供給されない。このため、油圧シリンダ３３ａ内には負圧が発生し、この負圧によって油圧ピストン３３ｂの位置、ひいては偏心部材３２の回動位置が保持される。
【００４０】
本実施形態に係るコンロッド６では、上述したように、流れ方向切換機構３５を第一状態と第二状態との間で切り換えることによって、コンロッド６の有効長さをＬ１とＬ２との間で切り換えることができる。この結果、コンロッド６を用いた内燃機関１では、機械圧縮比を変更することができる。
【００４１】
＜流れ方向切換機構の構成＞
次に、図７及び図８を参照して、流れ方向切換機構３５の構成について説明する。図７は、流れ方向切換機構３５及び逆流防止機構１００が設けられた領域を拡大したコンロッド６の側面断面図である。なお、図７では、図７に示した断面以外の断面に形成された油路も参考のために破線で示されている。上述したように、流れ方向切換機構３５は、流れ方向切換機構３５を介して油圧シリンダ３３ａに作動油を供給することを許可するが油圧シリンダ３３ａ内の作動油を流れ方向切換機構３５を介してコンロッド本体３１に形成された排出口３７から排出することを禁止する第一状態と、流れ方向切換機構３５を介して油圧シリンダ３３ａに作動油を供給することを禁止するが油圧シリンダ３３ａ内の作動油を流れ方向切換機構３５を介して排出口３７から排出することを許可する第二状態との間で切り換えられる。
【００４２】
流れ方向切換機構３５は、図７に示したように、二つのスプール弁７１、７２と、一つの逆止弁６３とを備える。スプール弁７１、７２及び逆止弁６３はコンロッド本体３１内に配置される。より具体的には、スプール弁７１、７２及び逆止弁６３は、コンロッド本体３１の軸線Ｘ方向において、油圧シリンダ３３ａとクランク受容開口４１との間に配置される。また、逆止弁６３は、コンロッド本体３１の軸線Ｘ方向において、スプール弁７１、７２よりもクランク受容開口４１側に配置される。
【００４３】
さらに、二つのスプール弁７１、７２は、コンロッド本体３１の軸線Ｘに対して両側に設けられると共に逆止弁６３は、軸線Ｘ上に設けられる。これにより、コンロッド本体３１内にスプール弁７１、７２及び逆止弁６３を設けることによってコンロッド本体３１の左右の重量バランスが低下することを抑制することができる。
【００４４】
図８（Ａ）は、図７のＡ−Ａ線に沿ったコンロッド６の断面図であり、図８（Ｂ）は、図７のＢ−Ｂ線に沿ったコンロッド６の断面図である。図８（Ａ）に示すように、スプール弁７１、７２はそれぞれ切換ピン６１、６２を有する。二つの切換ピン６１、６２は、それぞれ円筒状のピン収容空間６４、６５内に収容される。本実施形態では、ピン収容空間６４、６５は、その軸線がクランク受容開口４１の中心軸線と平行に延びるように形成される。切換ピン６１、６２は、ピン収容空間６４、６５内でピン収容空間６４、６５が延びる方向に摺動可能である。すなわち、切換ピン６１、６２は、その作動方向がクランク受容開口４１の中心軸線に平行になるようにコンロッド本体３１内に配置されている。
【００４５】
また、二つのピン収容空間６４、６５のうち第１切換ピン６１を収容する第１ピン収容空間６４は、図８（Ａ）に示したように、コンロッド本体３１の一方の側面に対して開いていると共にコンロッド本体３１の他方の側面に対して閉じているピン収容穴として形成される。加えて、二つのピン収容空間６４、６５のうち第２切換ピン６２を収容する第２ピン収容空間６５は、図８（Ａ）に示したように、コンロッド本体３１の上記他方の側面に対して開いていると共に上記一方の側面に対して閉じているピン収容穴として形成される。
【００４６】
第１切換ピン６１は、その周方向に延びる二つの円周溝６１ａ、６１ｂを有する。これら円周溝６１ａ、６１ｂは、第１切換ピン６１内に形成された連通路６１ｃによって互いに連通せしめられる。
【００４７】
第１スプール弁７１は、第１付勢バネ６７と、第１付勢バネ６７を支持する第１支持部材７６とを更に有する。第１付勢バネ６７は第１ピン収容空間６４内に収容される。第１支持部材７６は、例えばＣリング、Ｅリング等のスナップリングであり、第１ピン収容空間６４に形成された円周溝に配置される。第１切換ピン６１は第１付勢バネ６７によってクランク受容開口４１の中心軸線と平行な方向に付勢される。図８（Ａ）に示した例では、第１切換ピン６１は、第１ピン収容空間６４の閉じた端部に向かって付勢されている。
【００４８】
第２切換ピン６２は、コンロッド本体３１の軸線Ｘ方向に延びる溝６２ａと、第２切換ピン６２の周方向に延びる円周溝６２ｂとを有する。円周溝６２ｂは、第２切換ピン６２内に形成された連通路６２ｃを介して、第２ピン収容空間６５の閉じた端部側に連通せしめられる。
【００４９】
第２スプール弁７２は、第２付勢バネ６８と、第２付勢バネ６８を支持する第２支持部材７７とを更に有する。第２付勢バネ６８は第２ピン収容空間６５内に収容される。第２支持部材７７は、例えばＣリング、Ｅリング等のスナップリングであり、第２ピン収容空間６５に形成された円周溝に配置される。第２切換ピン６２は第２付勢バネ６８によってクランク受容開口４１の中心軸線と平行な方向に付勢される。図８（Ａ）に示した例では、第２切換ピン６２は、第２ピン収容空間６５の閉じた端部に向かって付勢されている。
【００５０】
この結果、第２切換ピン６２は、第１切換ピン６１とは逆向きに付勢されている。このため、本実施形態では、第１切換ピン６１及び第２切換ピン６２に油圧が供給されたときの第１切換ピン６１と第２切換ピン６２との作動方向は互いに逆向きとなる。
【００５１】
逆止弁６３は、円筒状の逆止弁収容空間６６内に収容される。本実施形態では、逆止弁収容空間６６も、クランク受容開口４１の中心軸線と平行に延びるように形成される。逆止弁６３は、逆止弁収容空間６６内で逆止弁収容空間６６が延びる方向に摺動可能である。したがって、逆止弁６３は、その作動方向がクランク受容開口４１の中心軸線に平行になるようにコンロッド本体３１内に配置されている。また、逆止弁収容空間６６は、コンロッド本体３１の一方の側面に対して開いていると共にコンロッド本体３１の他方の側面に対して閉じている逆止弁収容穴として形成される。逆止弁収容空間６６の開いた端部はシール材７４によって閉じられる。逆止弁６３は、一次側（図８（Ｂ）において上側）から二次側（図８（Ｂ）において下側）への流れを許可するが、二次側から一次側への流れを禁止するように構成される。
【００５２】
第１切換ピン６１を収容する第１ピン収容空間６４は、二つの空間連通油路５１、５２を介して逆止弁収容空間６６に連通せしめられる。一方の第１空間連通油路５１は、図８（Ａ）に示したように、コンロッド本体３１の厚さ方向において中央よりも一方の側面側（図８（Ｂ）において下側）において、第１ピン収容空間６４及び逆止弁収容空間６６の二次側に連通せしめられる。他方の第２空間連通油路５２は、コンロッド本体３１の厚さ方向において中央よりも他方の側面側（図８（Ｂ）において上側）において、第１ピン収容空間６４及び逆止弁収容空間６６の一次側に連通せしめられる。第１ピン収容空間６４が連通する油路は、第１ピン収容空間６４内での第１切換ピン６１の摺動によって第１空間連通油路５１と第２空間連通油路５２との間で切り換えられる。
【００５３】
また、第２切換ピン６２を収容する第２ピン収容空間６５は、二つの空間連通油路５３、５４を介して逆止弁収容空間６６に連通せしめられる。一方の第３空間連通油路５３は、図８（Ａ）に示したように、コンロッド本体３１の厚さ方向において中央よりも一方の側面側（図８（Ｂ）において下側）において、第２ピン収容空間６５及び逆止弁収容空間６６の二次側に連通せしめられる。他方の第４空間連通油路５４は、コンロッド本体３１の厚さ方向において中央よりも他方の側面側（図８（Ｂ）において上側）において、第２ピン収容空間６５及び逆止弁収容空間６６の一次側に連通せしめられる。第２ピン収容空間６５が連通する油路は、第２ピン収容空間６５内での第２切換ピン６２の摺動によって第３空間連通油路５３と第４空間連通油路５４との間で切り換えられる。
【００５４】
また、第１ピン収容空間６４はピストン連通油路５５を介して油圧シリンダ３３ａに連通せしめられる。図８（Ａ）に示したように、ピストン連通油路５５は、コンロッド本体３１の厚さ方向中央付近において、第１ピン収容空間６４に連通せしめられる。また、ピストン連通油路５５は、第１空間連通油路５１とピストン連通油路５５との間のコンロッド本体厚さ方向の間隔及び第２空間連通油路５２とピストン連通油路５５との間のコンロッド本体厚さ方向の間隔が、円周溝６１ａ、６１ｂ間のコンロッド本体厚さ方向の間隔と等しくなるように配置される。
【００５５】
また、図７及び図８（Ａ）に示したように、コンロッド本体３１の厚さ方向及び幅方向において第３空間連通油路５３と同じ位置に排出油路５６が形成されている。排出油路５６は、後述する逆流防止ピン収容空間１０１を介して排出口３７を通してコンロッド本体３１の外部と連通する。第２切換ピン６２の溝６２ａは、第２切換ピン６２に油圧が供給されていないとき（図８（Ａ））に、第３空間連通油路５３及び排出油路５６と連通するように形成されている。
【００５６】
上記油路５１〜５６は、それぞれ、その延長線上にクランク受容開口４１が位置するように形成される。このため、クランク受容開口４１からドリル等により切削加工を行うことによって油路５１〜５６を容易に形成することができる。また、油路５１〜５４は、例えば、ベアリングメタル８０によって閉じられる。このため、ベアリングメタル８０を用いてコンロッド６をクランクピン２２に組み付けるだけで、油路５１〜５４を閉じるための加工を別途することなく、油路５１〜５６を閉じることができる。
【００５７】
また、図７及び図８に示したように、コンロッド本体３１内には、第１切換ピン６１に油圧を供給するための第１制御用油路５７と、第２切換ピン６２に油圧を供給するための第２制御用油路５８とが形成される。第１制御用油路５７は、第１付勢バネ６７が設けられた端部とは反対側の端部において第１ピン収容空間６４に連通せしめられる。第２制御用油路５８は、第２付勢バネ６８が設けられた端部とは反対側の端部において第２ピン収容空間６５に連通せしめられる。これら制御用油路５７、５８は、クランク受容開口４１に連通するように形成されると共に、クランクピン２２内に形成された油路（図示せず）を介して外部の油圧供給源に連通される。
【００５８】
外部の油圧供給源から油圧が供給されていないときには、第１切換ピン６１及び第２切換ピン６２はそれぞれ第１付勢バネ６７及び第２付勢バネ６８に付勢されて、図８（Ａ）に示したように、ピン収容空間６４、６５内の閉じられた端部側に位置することになる。一方、外部の油圧供給源から油圧が供給されているときには、第１切換ピン６１及び第２切換ピン６２はそれぞれ第１付勢バネ６７及び第２付勢バネ６８による付勢に抗して移動せしめられ、それぞれピン収容空間６４、６５内の開かれた端部側に位置することになる。
【００５９】
＜作動油の供給及び排出による問題点＞
上述したように、本実施形態では、流れ方向切換機構３５が第一状態にあるときに、コンロッド本体３１の外部の油圧供給源から油圧シリンダ３３ａに作動油が供給される。一方、流れ方向切換機構３５が第二状態にあるときに、油圧シリンダ３３ａからコンロッド本体３１の外部に作動油が排出される。このとき、油圧シリンダ３３ａ内の作動油は、大気開放された排出口３７からコンロッド本体３１の外部に排出される。
【００６０】
油圧シリンダ３３ａ内の作動油が排出された直後には、コンロッド本体３１内の油路には、作動油がまだ残っている。この状態では、コンロッド本体３１の外部の空気は排出口３７からコンロッド本体３１内の油路に流入することができない。しかしながら、作動油の排出後、クランクシャフトの回転に伴うコンロッド６の動作によって、コンロッド本体３１内の作動油に慣性力が作用する。この結果、コンロッド本体３１内の作動油が排出口３７から排出され、このことによって空気が排出口３７からコンロッド本体３１内の油路に流入する。
【００６１】
また、流れ方向切換機構３５の逆止弁収容空間６６の二次側（図８（Ｂ）において下側）から作動油が排出されると、逆止弁６３の弁体への付勢力が弱くなり、逆止弁６３によるシール性が低下する。この結果、逆止弁収容空間６６に流入した空気は、逆止弁６３を通過して、逆止弁収容空間６６の一次側（図８（Ｂ）において上側）から第１ピン収容空間６４を通って油圧シリンダ３３ａに流入する場合がある。
【００６２】
また、以下に説明するように、逆止弁収容空間６６の一次側への空気の流入を逆止弁６３によって防止することができたとしても、逆止弁収容空間６６の二次側に流入した空気は油圧シリンダ３３ａに流入する可能性がある。第１切換ピン６１に油圧が供給されると、第１ピン収容空間６４は、第１空間連通油路５１、すなわち逆止弁収容空間６６の二次側と連通する。この結果、油圧の供給前に逆止弁収容空間６６の二次側に流入した空気は油圧の供給後に第１ピン収容空間６４を通って油圧シリンダ３３ａに流入する。
【００６３】
油圧シリンダ３３ａに空気が流入すると、油圧ピストン３３ｂに下向きの力が加わったときに流入した空気が圧縮することによって油圧ピストン３３ｂの位置が変化し、偏心部材３２の回動位置、ひいては内燃機関の機械圧縮比を適切に制御できないおそれがある。このため、油圧シリンダ３３ａへの空気の流入を抑制すべく、油圧シリンダ３３ａ内の作動油の排出後に排出口３７から流れ方向切換機構３５に空気が流入することを抑制する必要がある。
【００６４】
＜逆流防止機構の構成＞
そこで、本実施形態では、可変長コンロッド６は逆流防止機構１００を更に備える。以下、図７及び図９を参照して、逆流防止機構１００の構成について説明する。図９は、図７のＣ−Ｃ線に沿ったコンロッド６の断面図である。以下に説明するように、逆流防止機構１００は、流れ方向切換機構３５が第二状態にあるときに、流れ方向切換機構３５から排出口３７への作動油の移動を許可するが、排出口３７から流れ方向切換機構３５への流体の移動を禁止する。
【００６５】
逆流防止機構１００はコンロッド本体３１内に配置される。より具体的には、逆流防止機構１００は、コンロッド本体３１の軸線Ｘ方向において、油圧シリンダ３３ａと流れ方向切換機構３５との間に配置される。また、逆流防止機構１００は、コンロッド本体３１の軸線Ｘに対して油圧シリンダ３３ａの反対側に配置される。この結果、コンロッド本体３１内に形成される油路の長さを短くすることができると共に、逆流防止機構１００を設けるためにコンロッド本体３１の形状を大きくする必要がない。
【００６６】
逆流防止機構１００は逆流防止ピン１０２を備える。逆流防止ピン１０２は円筒状の逆流防止ピン収容空間１０１内に収容される。逆流防止ピン収容空間１０１は、図９に示したように、コンロッド本体３１の一方の側面に対して開いていると共にコンロッド本体３１の他方の側面に対して閉じているピン収容穴として形成される。本実施形態では、逆流防止ピン１０２は、その軸線がクランク受容開口４１の中心軸線と平行に延びるように形成される。逆流防止ピン１０２は、逆流防止ピン収容空間１０１内で逆流防止ピン収容空間１０１が延びる方向に摺動可能である。すなわち、逆流防止ピン１０２は、その作動方向がクランク受容開口４１の中心軸線に平行になるようにコンロッド本体３１内に配置されている。
【００６７】
逆流防止機構１００は、第３付勢バネ１０３と、第３付勢バネ１０３を支持する第３支持部材１０４とを更に備える。第３付勢バネ１０３は逆流防止ピン収容空間１０１内に収容される。第３支持部材１０４は、例えばＣリング、Ｅリング等のスナップリングであり、逆流防止ピン収容空間１０１に形成された円周溝に配置される。逆流防止ピン１０２は第３付勢バネ１０３によってクランク受容開口４１の中心軸線と平行な方向に付勢されている。図９に示した例では、逆流防止ピン１０２は、逆流防止ピン収容空間１０１の閉じた端部（以下、「第１端部１０１ａ」と称する）に向かって付勢されている。なお、逆流防止ピン収容空間１０１の開いた端部はシール材によってシールされてもよい。
【００６８】
図７及び図９に示したように、逆流防止ピン収容空間１０１は排出油路５６及び排出口３７と連通する。図９に示したように、逆流防止ピン１０２は、逆流防止ピン１０２に作用する油圧が第３付勢バネ１０３の付勢力よりも低いときには、第１端部１０１ａに当接する。この結果、逆流防止ピン１０２は排出油路５６及び排出口３７を閉塞する。したがって、逆流防止機構１００は、排出口３７から流れ方向切換機構３５への空気の流入、ひいては排出口３７から作動油の供給油路への空気の流入を抑制することができる。
【００６９】
本実施形態では、逆流防止ピン１０２は円柱形状を有する。このため、逆流防止ピン１０２が第３付勢バネ１０３の付勢力によって第１端部１０１ａと当接すると、逆流防止ピン１０２の端面が第１端部１０１ａに面接触して排出油路５６を閉塞する。言い換えれば、逆流防止ピン１０２及び第３付勢バネ１０３は、逆流防止ピン１０２の端面が、第３付勢バネ１０３の付勢力によって、流れ方向切換機構３５と排出口３７とを接続する油路を閉塞するように構成されている。逆流防止ピン１０２を第１端部１０１ａに面接触させることによって、逆流防止ピン１０２を第１端部１０１ａに点接触又は線接触させる場合と比べて、逆流防止ピン１０２によるシール性を高めることができる。なお、逆流防止ピン１０２は、その端面が第１端部１０１ａに面接触して排出油路５６を閉塞するように構成されていれば、多角柱形状のような他の形状を有してもよい。また、逆流防止機構１００によるシール性を更に高めるために、排出油路５６を閉塞する逆流防止ピン１０２の端面に追加のシール材が取付けられてもよい。
【００７０】
一方、逆流防止ピン１０２は、逆流防止ピン１０２に作用する油圧が第３付勢バネ１０３の付勢力よりも大きいときには、逆流防止ピン収容空間１０１の開いた端部側に移動し、第１端部１０１ａから離間される。この結果、排出油路５６は逆流防止ピン収容空間１０１を介して排出口３７と連通し、排出口３７からの作動油の排出が可能となる。第３付勢バネ１０３の付勢力は、混合気の燃焼や慣性によりピストン５に下向きの力が作用することで油圧シリンダ３３ａ内の作動油が排出されるときに逆流防止ピン１０２に作用する油圧よりも小さくなるように設定される。したがって、逆流防止機構１００は油圧シリンダ３３ａ内の作動油の排出を可能とする。
【００７１】
＜流れ方向切換機構及び逆流防止機構の動作＞
次に、図１０及び図１１を参照して、流れ方向切換機構３５及び逆流防止機構１００の動作について説明する。図１０は、油圧供給源７５から切換ピン６１、６２に油圧が供給されているときの流れ方向切換機構３５及び逆流防止機構１００の動作を説明する概略図である。また、図１１は、油圧供給源７５から切換ピン６１、６２に油圧が供給されていないときの流れ方向切換機構３５及び逆流防止機構１００の動作を説明する概略図である。
【００７２】
可変長コンロッド６を備える可変圧縮比内燃機関は油圧供給源７５及び電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０を更に備える。油圧供給源７５は第１制御用油路５７を介して第１切換ピン６１に油圧を供給し且つ第２制御用油路５８を介して第２切換ピン６２に油圧を供給する。油圧供給源７５は、コンロッド本体３１の外部に配置され、ＥＣＵ４０によって制御される。したがって、ＥＣＵ４０は、油圧供給源７５によって第１切換ピン６１及び第２切換ピン６２に供給される油圧を制御することができる。なお、図１０及び図１１では、第１切換ピン６１及び第２切換ピン６２に油圧を供給する油圧供給源７５は別々に描かれているが、本実施形態では同一の油圧供給源から油圧が供給される。
【００７３】
図１０に示したように、油圧供給源７５から油圧が供給されているときには、切換ピン６１、６２は、それぞれ、付勢バネ６７、６８による付勢に抗して移動した第一位置に位置する。この結果、第１切換ピン６１の連通路６１ｃを介してピストン連通油路５５と第１空間連通油路５１とが連通せしめられる。また、第２切換ピン６２の連通路６２ｃを介して油圧供給源７５と第４空間連通油路５４とが連通せしめられる。したがって、油圧シリンダ３３ａが逆止弁６３の二次側に接続され、油圧供給源７５が逆止弁６３の一次側に接続される。
【００７４】
ここで、逆止弁６３は、第２空間連通油路５２及び第４空間連通油路５４が連通する一次側から第１空間連通油路５１及び第３空間連通油路５３が連通する二次側への作動油の流れは許可するが、その逆の流れは禁止するように構成される。したがって、図１０に示した状態では、第４空間連通油路５４から第１空間連通油路５１へは作動油が流れるが、その逆には作動油が流れない。この結果、油圧供給源７５の作動油は、第２制御用油路５８、第４空間連通油路５４、第１空間連通油路５１、ピストン連通油路５５の順に油路を通って油圧シリンダ３３ａに供給される。
【００７５】
また、油圧供給源７５から油圧が供給されているときには、第３空間連通油路５３と排出油路５６との連通が第２切換ピン６２によって遮断される。このため、油圧シリンダ３３ａに供給された作動油は、油圧シリンダ３３ａから排出されない。
【００７６】
したがって、油圧供給源７５から油圧が供給されているときには、流れ方向切換機構３５は、流れ方向切換機構３５を介して油圧シリンダ３３ａに作動油を供給することを許可するが油圧シリンダ３３ａ内の作動油を流れ方向切換機構３５を介して排出口３７から排出することを禁止する第一状態にある。この結果、上述したように、油圧ピストン３３ｂが上昇するため、コンロッド６の有効長さが図６（Ａ）にＬ１で示したように長くなる。なお、このときの油圧ピストン３３ｂの上昇は、油圧供給源７５から供給される作動油の油圧だけでなく、内燃機関１のシリンダ内でピストン５が往復動してピストン５に上向きの慣性力が作用することによっても行われる。
【００７７】
また、流れ方向切換機構３５が第一状態にあるときには、油圧シリンダ３３ａ内の作動油が排出油路５６に排出されないため、逆流防止ピン１０２に作用する油圧は第３付勢バネ１０３の付勢力よりも小さい。このため、逆流防止ピン１０２は、排出油路５６及び排出口３７を閉塞し、排出油路５６と排出口３７との連通を遮断する。したがって、逆流防止機構１００は、流れ方向切換機構３５が第一状態にあるときに、排出口３７から流れ方向切換機構３５への流体の移動を禁止する。
【００７８】
一方、図１１に示したように、油圧供給源７５から油圧が供給されていないときには、切換ピン６１、６２は、それぞれ、付勢バネ６７、６８によって付勢された第二位置に位置する。この結果、第１切換ピン６１の連通路６１ｃを介してピストン連通油路５５と第２空間連通油路５２とが連通せしめられる。また、第２切換ピン６２の溝６２ａを介して第３空間連通油路５３と排出油路５６とが連通せしめられる。したがって、油圧シリンダ３３ａが逆止弁６３の一次側に接続され、排出油路５６が逆止弁６３の二次側に接続される。
【００７９】
上述した逆止弁６３の作用により、図１１に示した状態では、油圧シリンダ３３ａ内の作動油は、ピストン連通油路５５、第２空間連通油路５２、第３空間連通油路５３、排出油路５６の順に油路を通って逆流防止機構１００に流入する。このとき、逆流防止ピン１０２に作用する油圧は第３付勢バネ１０３の付勢力よりも大きい。このため、逆流防止ピン１０２は、逆流防止ピン収容空間１０１の開いた端部側に移動し、排出油路５６及び排出口３７を開放する。したがって、逆流防止ピン１０２の移動によって排出油路５６と排出口３７とが連通し、作動油が排出口３７からコンロッド本体３１の外部に排出される。一方、逆止弁６３の作用により、排出油路５６側から油圧シリンダ３３ａには作動油が供給されない。
【００８０】
したがって、油圧供給源７５から油圧が供給されていないときには、流れ方向切換機構３５は、流れ方向切換機構３５を介して油圧シリンダ３３ａに作動油を供給することを禁止するが油圧シリンダ３３ａ内の作動油を流れ方向切換機構３５を介して排出口３７から排出することを許可する第二状態にある。この結果、上述したように、油圧ピストン３３ｂが下降するため、コンロッド６の有効長さが図６（Ｂ）にＬ２で示したように短くなる。なお、このときの油圧ピストン３３ｂの下降は、混合気の燃焼によりピストン５に下向きの力が作用することや、内燃機関１のシリンダ内でピストン５が往復動してピストン５に下向きの慣性力が作用することによって行われる。
【００８１】
流れ方向切換機構３５が第二状態にあるとき、油圧ピストン３３ｂが油圧シリンダ３３ａの底部に当接すると、油圧シリンダ３３ａ内の作動油の排出が終了する。作動油の排出が終了すると、逆流防止ピン１０２に作用する油圧は第３付勢バネ１０３の付勢力よりも小さくなる。この結果、逆流防止ピン１０２は、逆流防止ピン収容空間１０１の第１端部１０１ａ側に移動して、排出油路５６及び排出口３７を閉塞する。逆流防止ピン１０２の移動によって排出油路５６と排出口３７との連通が遮断され、排出口３７から流れ方向切換機構３５への流体の移動が禁止される。したがって、逆流防止機構１００は、流れ方向切換機構３５が第二状態にあるときに、流れ方向切換機構３５から排出口３７への作動油の移動を許可するが排出口３７から流れ方向切換機構３５への流体の移動を禁止する。したがって、本実施形態の可変長コンロッド６では、作動油の排出口３７から作動油の供給油路への空気の流入を抑制することができる。
【００８２】
ところで、コンロッド本体３１は、クランクシャフトの回転に伴って、クランク受容開口４１の中心軸線に対して主に垂直な方向に運動する。このため、逆流防止ピン１０２には、クランク受容開口４１の中心軸線に対して垂直な方向に大きな慣性力が作用する。これに対して、本実施形態では、逆流防止ピン１０２は流れ方向切換機構３５から排出口３７への作動油の移動を許可するときにクランク受容開口４１の軸線と平行に移動するよう構成されている。このため、逆流防止ピン１０２に作用する慣性力を小さくすることができ、逆流防止ピン１０２の誤作動によって排出口３７から流れ方向切換機構３５に空気が流入することを抑制することができる。
【００８３】
なお、第一実施形態において、流れ方向切換機構３５が第二状態にあるときに、第１切換ピン６１及び第２切換ピン６２の作動位置が切り換わらない程度の油圧が油圧供給源７５から供給されてもよい。
【００８４】
＜第二実施形態＞
次に、図１２〜図２０を参照して、本発明の第二実施形態に係る可変長コンロッド６’について説明する。第二実施形態に係る可変長コンロッド６’の構成及び動作は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る可変長コンロッド６の構成及び動作と同様である。
【００８５】
＜可変長コンロッドの構成＞
図１２は、第二実施形態に係る可変長コンロッド６’を概略的に示す、図２と同様な斜視図である。図１３は、第二実施形態に係る可変長コンロッド６’を概略的に示す、図３と同様な側面断面図である。図１４は、流れ方向切換機構３５が設けられた領域を拡大した、図７と同様なコンロッド６’の側面断面図である。図１５（Ａ）は、図１４のＤ−Ｄ線に沿った、図８（Ａ）と同様なコンロッド６’の断面図である。図１５（Ｂ）は、図１４のＥ−Ｅ線に沿った、図８（Ｂ）と同様なコンロッド６’の断面図である。図１６は、図１４のＦ−Ｆ線に沿った、図９と同様なコンロッドの断面図である。
【００８６】
図１２及び図１３に示したように、本実施形態の可変長コンロッド６’は、コンロッド本体３１の外部（例えば油圧供給源７５）から供給される油圧によって偏心部材３２の一方への回動（図１３における時計回りの回動）の停止位置を二段階に切り換えるように構成された停止装置を更に備える。
【００８７】
停止装置３６は、コンロッド本体３１内に形成された停止シリンダ８１と、この停止シリンダ８１内で摺動可能である停止部材８２とを具備する。図１３に示した例では、停止シリンダ８１及び停止部材８２は、その軸線がコンロッド本体３１の幅方向に延びるように配置される。しかしながら、これら停止シリンダ８１及び停止部材８２は、コンロッド本体３１の幅方向に対して多少の角度を持って配置されてもよい。
【００８８】
停止部材８２は、偏心部材３２の第２アーム３２ｃ側においてコンロッド本体３１から少なくとも部分的に突出した突出位置と、コンロッド本体３１内に（すなわち、停止シリンダ８１内に）少なくともそのほとんどが収容された引込み位置との間で摺動可能である。停止部材８２は、突出位置及び引込み位置の両方の位置において偏心部材３２の第２アーム３２ｃに当接するように配置される。
【００８９】
停止装置３６は、停止部材８２を引込み位置へと付勢する第４付勢バネ８３を具備する。また、停止装置３６の停止シリンダ８１は、油圧供給油路５９を介して、第２ピン収容空間６５に連通せしめられる。油圧供給油路５９は、図１５（Ａ）に示したように、第２ピン収容空間６５に第２制御用油路５８が連結されている側の端部において、第２ピン収容空間６５に連通せしめられる。なお、油圧供給油路５９も、クランク受容開口４１からドリル等によって切削加工を行うことで形成される。したがって、図１４に示したように、油圧供給油路５９もクランク受容開口４１まで延び、ベアリングメタル８０によって閉じられる。
【００９０】
このように構成された停止装置３６では、油圧供給油路５９を介して停止シリンダ８１に所定以上の高い油圧が供給されていないときには、第４付勢バネ８３の作用により停止部材８２が引込み位置に引き込まれる。一方、油圧供給油路５９を介して停止シリンダ８１に所定以上の高い油圧が供給されているときには、停止シリンダ８１に供給された作動油の作用により、停止部材８２が突出位置に移動せしめられる。
【００９１】
次に、図１７を参照して、このように構成された偏心部材３２、ピストン機構３３及び停止装置３６の動作について説明する。図１７（Ａ）は、流れ方向切換機構３５が第一状態にあり且つ停止部材８２が引込み位置にある状態を示している。図１７（Ｂ）は、流れ方向切換機構３５が第一状態にあり且つ停止部材８２が突出位置にある状態を示している。図１７（Ｃ）は、流れ方向切換機構３５が第二状態にあり且つ停止部材８２が引込み位置にある状態を示している。
【００９２】
まず、流れ方向切換機構３５が第一状態にあると、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示したように、油圧シリンダ３３ａには作動油が供給されることになる。このため、図６（Ａ）に示した場合と同様に、油圧ピストン３３ｂは上昇し、油圧ピストン３３ｂに連結された偏心部材３２の第１アーム３２ｂも上昇する。
【００９３】
このとき、停止装置３６に停止部材８２を移動させるだけの油圧が供給されていなければ、停止部材８２は引込み位置に配置される。この結果、図１７（Ａ）に示したように、偏心部材３２は図中の矢印の方向に最も回動された位置まで回動せしめられる。これにより、ピストンピン受容開口３２ｄの位置は最も上昇する。したがって、クランク受容開口４１の中心とピストンピン受容開口３２ｄの中心との間の長さ、すなわちコンロッド６’の有効長さが長くなり、図中のＬ１となる。
【００９４】
一方、流れ方向切換機構３５が第一状態にあり、このとき停止装置３６に停止部材８２を移動させるだけの油圧が供給されていると、停止部材８２は突出位置に配置される。この結果、図１７（Ｂ）に矢印で示した方向への偏心部材３２の回動角度は、図１７（Ａ）に示した状態よりも僅かに小さくなる。これにより、ピストンピン受容開口３２ｄの位置は最も上昇した位置よりも下降せしめられる。したがって、図１７（Ａ）に示した状態よりも、コンロッド６’の有効長さが短くなり、図中のＬ２となる。
【００９５】
一方、流れ方向切換機構３５が第二状態にあると、図１７（Ｃ）に示したように、油圧シリンダ３３ａから作動油が排出される。このため、図６（Ｂ）に示した場合と同様に、油圧ピストン３３ｂは下降し、油圧ピストン３３ｂに連結された偏心部材３２の第１アーム３２ｂも下降する。この結果、図１７（Ｃ）に示したように、偏心部材３２は、図中の矢印の方向に最も回動された位置まで回動せしめられる。これにより、ピストンピン受容開口３２ｄの位置は最も下降する。したがって、コンロッド６’の有効長さが短くなり、図中のＬ３となる。
【００９６】
したがって、本実施形態によれば、流れ方向切換機構３５が第一状態にあるときに停止装置３６の停止部材８２を突出位置に配置させることにより、偏心部材３２を一方側に最も回動された第一位置（図１５（Ａ））とこれとは反対側に最も回動された第二位置（図１５（Ｃ））との間の中間位置（図１５（Ｂ））で停止させることができる。この結果、コンロッド６’の有効長さをＬ１、Ｌ２及びＬ３の三段階で変更することができ、よって内燃機関１の機械圧縮比を三段階で変更することができるようになる。
【００９７】
＜流れ方向切換機構、逆流防止機構及び停止装置の動作＞
次に、図１８〜図２０を参照して、流れ方向切換機構３５、逆流防止機構１００及び停止装置３６の動作について説明する。ここで、本実施形態では、流れ方向切換機構３５の第１切換ピン６１、第２切換ピン６２及び停止部材８２には同一の油圧供給源７５から作動油が供給される。よってこれら第１切換ピン６１、第２切換ピン６２及び停止部材８２に供給される作動油の圧力はほぼ同一となる。
【００９８】
ここで、第１切換ピン６１及び第２切換ピン６２の作動位置が切り換わる作動油の圧力、すなわち流れ方向切換機構３５が第一状態と第二状態との間で切り換わる作動油の圧力を第一閾値とする。この第一閾値は、切換ピン６１、６２の断面積（又はピン収容空間６４、６５の断面積）及び付勢バネ６７、６８の弾性係数等に応じて変化する。同様に、停止部材８２の作動位置が突出位置と引込み位置との間で切り換わる圧力を第二閾値とする。この第二閾値は、停止部材８２の断面積（又は停止シリンダ８１の断面積）及び第４付勢バネ８３の弾性係数等に応じて変化する。本実施形態では、第一閾値は、第二閾値よりも小さい値とされる。したがって、油圧供給源７５から供給される作動油の圧力を上昇させていくと、最初に第１切換ピン６１及び第２切換ピン６２の作動位置が切り換わり、流れ方向切換機構３５が第二状態から第一状態に変化する。その後、油圧供給源７５から供給される作動油の圧力を更に上昇させていくと、停止部材８２が引込み位置から突出位置へと移動する。
【００９９】
また、本実施形態では、可変長コンロッド６’は油圧切換機構９０を更に備える。油圧切換機構９０は油圧供給源７５と制御用油路５７、５８との間に配置される。油圧切換機構９０は、油圧供給源７５に連通する三方弁９１と、三方弁９１に連通する三つの油路９２〜９４とを備える。油圧供給源７５及び三方弁９１はＥＣＵ４０によって制御される。
【０１００】
三つの油路９２〜９４には、それぞれリリーフ弁が設けられており、これらリリーフ弁の解放圧は互いに異なるものとなっている。図１８に示した例では、油路９２に設けられたリリーフ弁の解放圧Ｐ１、油路９３に設けられたリリーフ弁の解放圧Ｐ２、油路９４に設けられたリリーフ弁の解放圧Ｐ３の順に解放圧が低くなる（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３）。加えて、油路９２と油路９３との間には油路９３内の圧力が高くなると解放されるリリーフ弁が設けられ、油路９３と油路９４との間には油路９４内の圧力が高くなると解放されるリリーフ弁が設けられる。これら油路間に設けられたリリーフ弁の解放圧Ｐ４は油路９４に設けられたリリーフ弁の解放圧Ｐ３よりも低く設定される。加えて、油路９２が制御用油路５７、５８に連通する。
【０１０１】
このように構成された油圧切換機構９０では、三方弁９１により油圧供給源７５が油路９３に連通しているときに制御用油路５７、５８に供給される油圧は中程度となる。本実施形態では、このときの油圧は第一閾値よりも高く第二閾値よりも低い圧力とされる。このときの油圧が第一閾値よりも高いため、図１８に示したように、切換ピン６１、６２は、それぞれ、付勢バネ６７、６８による付勢に抗して移動した第一位置に位置する。この結果、図１０に示した例と同様に、流れ方向切換機構３５は、流れ方向切換機構３５を介して油圧シリンダ３３ａに作動油を供給することを許可するが油圧シリンダ３３ａ内の作動油を流れ方向切換機構３５を介してコンロッド本体３１に形成された排出口３７から排出することを禁止する第一状態にある。このため、油圧ピストン３３ｂが上昇する。一方、このときの油圧が第二閾値よりも低いため、図１８に示したように停止部材８２は引込み位置とされる。このため、油圧供給源７５から中程度の油圧が供給されているときにはコンロッド６’の有効長さが図１７（Ａ）にＬ１で示したように最も長くなる。なお、このとき、逆流防止機構１００は排出口３７から流れ方向切換機構３５への流体の移動を禁止する。
【０１０２】
一方、図１９に示したように、油圧切換機構９０において三方弁９１により油圧供給源７５が油路９２に連通しているときに制御用油路５７、５８に供給される油圧は高くなる。本実施形態では、このときの油圧は第二閾値よりも高い圧力とされる。したがって、このときの油圧が第一閾値よりも高いため、図１８に示した状態と同様に、切換ピン６１、６２は、それぞれ、付勢バネ６７、６８による付勢に抗して移動した第一位置に位置する。この結果、流れ方向切換機構３５は第一状態にあり、油圧ピストン３３ｂが上昇する。一方、このときの油圧が第二閾値よりも高いため、図１９に示したように停止部材８２は突出位置とされる。このため、油圧供給源７５から高い油圧が供給されているときにはコンロッド６’の有効長さが図１７（Ｂ）にＬ２で示した中程度の長さとなる。なお、このとき、逆流防止機構１００は排出口３７から流れ方向切換機構３５への流体の移動を禁止する。
【０１０３】
他方、図２０に示したように、油圧切換機構９０において三方弁９１により油圧供給源７５が油路９４に連通しているときに制御用油路５７、５８に供給される油圧は低くなる。本実施形態では、このときの油圧は第一閾値よりも低い圧力とされる。したがって、このときの油圧が第一閾値よりも低いため、図２０に示したように、切換ピン６１、６２は、それぞれ、付勢バネ６７、６８によって付勢された第二位置に位置する。この結果、図１１に示した例と同様に、流れ方向切換機構３５は、流れ方向切換機構３５を介して油圧シリンダ３３ａに作動油を供給することを禁止するが油圧シリンダ３３ａ内の作動油を流れ方向切換機構３５を介して排出口３７から排出することを許可する第二状態にある。この結果、油圧ピストン３３ｂが下降する。なお、このときの油圧が第二閾値よりも低いため、図２０に示したように停止部材８２は引込み位置とされる。この結果、油圧供給源７５から供給される油圧が低いとき或いは油圧が供給されていないときにはコンロッド６’の有効長さが図１７（Ｃ）にＬ３で示したように最も短くなる。なお、このとき、逆流防止機構１００は流れ方向切換機構３５から排出口３７への作動油の移動を許可するが排出口３７から流れ方向切換機構３５への流体の移動を禁止する。
【０１０４】
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、可変長コンロッドは、油圧シリンダに供給される作動油がコンロッド本体の外部に排出されるように構成されていれば、二つのピストン機構を備えていてもよい。
【０１０５】
なお、二つのピストン機構を備えた可変長コンロッドの構成の例について、図２１を参照して簡単に説明する。図２１に示した例では、流れ方向切換機構３５’は、二つの逆止弁６３’ａ、６３’ｂと二つのスプール弁７１’、７２’とを備える。第一ピストン機構３３’に連通した第一油路６０ａと第二ピストン機構３４に連通した第二油路６０ｂとは、共に第一スプール弁７１’に連通する。第一スプール弁７１’は油圧供給源７５に接続され、第一スプール弁７１’を切り替えることで、油圧供給源Ｚから供給される油圧の供給先が第一油路６０ａと第二油路６０ｂとの間で切り替えられる。
【０１０６】
第一油路６０ａと第二油路６０ｂにはそれぞれ逆止弁６３’ａ、６３’ｂが設けられる。これら逆止弁６３’ａ、６３’ｂは、第一スプール弁７１’からピストン機構３３’、３４への作動油の移動は許可するがピストン機構３３’、３４から第一スプール弁７１’への作動油の移動は禁止するように構成される。第一ピストン機構３３’と第一逆止弁６３’ａとの間の第一油路６０ａ及び第二ピストン機構３４と第二逆止弁６３’ｂとの間の第二油路６０ｂからはそれぞれ第三油路６０ｃ及び第四油路６０ｄが分岐し、これら第三油路６０ｃ及び第四油路６０ｄは共に第二スプール弁７２’に連通する。第二スプール弁７２’は排出油路５６及び逆流防止機構１００を介して排出口３７に連通する。第二スプール弁７２’は油圧供給源７５に接続され、第二スプール弁７２’を切り替えることで排出油路５６との接続先が第三油路６０ｃと第四油路６０ｄとの間で切り替えられる。
【０１０７】
第一スプール弁７１’及び第二スプール弁７２’に油圧が供給されると、第一スプール弁７１’により油圧供給源７５と第一油路６０ａとが連通し、第二スプール弁７２’により第四油路６０ｄと排出油路５６とが連通する。これにより第一ピストン機構３３’には作動油が供給されると共に第二ピストン機構３４からは作動油が排出される。このとき、流れ方向切換機構３５’は、流れ方向切換機構３５’を介して第一ピストン機構３３’の油圧シリンダに作動油を供給することを許可するがこの油圧シリンダ内の作動油を流れ方向切換機構３５’を介して排出口３７から排出することを禁止しているといえる。
【０１０８】
一方、第一スプール弁７１’及び第二スプール弁７２’への油圧供給が停止されると、第一スプール弁７１’により油圧供給源７５と第二油路６０ｂとが連通し、第二スプール弁７２’により第三油路６０ｃと排出油路５６とが連通する。これにより、第二ピストン機構３４には作動油が供給されると共に第一ピストン機構３３’からは作動油が排出される。このとき、流れ方向切換機構３５’は、流れ方向切換機構３５’を介して第一ピストン機構３３’の油圧シリンダに作動油を供給することを禁止するがこの油圧シリンダ内の作動油を流れ方向切換機構３５’を介して排出口３７から排出することを許可しているといえる。
【符号の説明】
【０１０９】
１    内燃機関
６、６’    コンロッド
２１    ピストンピン
２２    クランクピン
３１    コンロッド本体
３２    偏心部材
３３    ピストン機構
３３ａ    油圧シリンダ
３３ｂ    油圧ピストン
３５    流れ方向切換機構
３７    排出口
５１    第１空間連通油路
５２    第２空間連通油路
５３    第３空間連通油路
５４    第４空間連通油路
５５    ピストン連通油路
５６    排出油路
５７    第１制御用油路
５８    第２制御用油路
５９    油圧供給油路
６１    第１切換ピン
６２    第２切換ピン
６３    逆止弁
１００    逆流防止機構
１０２    逆流防止ピン
【図１】
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【図２】
0006319279.tif 000003
【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】
0006319279.tif 000017
【図１７】
0006319279.tif 000018
【図１８】
0006319279.tif 000019
【図１９】
0006319279.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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