(57)【要約】【課題】音振性能に優れ構造が簡単で信頼性の高い可変圧縮比エンジンを提供するものである。【解決手段】ピストン６のシリンダ５内での上下動をクランクシャフト１４の回転運動に変換するコンロッド１３を少なくとも２分割し、該コンロッド１３の分割部もしくは分割部の近傍あるいはアッパーロッド部材１６、ロアロッド部材１７の何れかにコントロールロッド２１を接続して、該コントロールロッド２１の支軸位置を変位させる可変圧縮比エンジンにおいて、前記コントロールロッド２１の支軸位置をボールネジ２７によって変位させることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンのシリンダ内での上下動をクランクシャフトの回転運動に変換するコンロッドを少なくとも２分割し、該コンロッドの分割部もしくは分割部近傍あるいは分割された何れかのコンロッドにコントロールロッドを接続して、該コントロールロッドの支軸位置を変位させる可変圧縮比エンジンにおいて、前記コントロールロッドの支軸位置をボールネジによって変位させることを特徴とする可変圧縮比エンジン。
【請求項２】
前記ボールネジを電機モータにより制御することを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可変圧縮比エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車等の車両の中には運転条件に応じた適正圧縮比をコンロッドの中間部分を屈曲自在とすることで実現する可変圧縮比エンジンが知られている。そして、前記コンロッドの屈曲部をエンジンの運転中に可動させるには、その屈曲部に作用する力を上回る出力を持つモータや、エンジンの駆動力を有効利用するものが知られているが、制御精度を向上させるためには複雑な機構が必要となる場合がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００３】
例えば、上記機構としてウォームギヤ等の機構を用いた場合にはコンロッドの中間部分を確実に変位させて、所定の圧縮比を得ることができるが、バックラッシが大きく圧縮比精度向上は望めない。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１４７７０号公報
【特許文献２】
特開２００１−２８９０７９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウォームギヤを用いた場合には、ギヤの持つバックラッシが無視できないものとなり、高速で上下動するコンロッドにウォームギヤを連係させている場合には、バックラッシにより音振性能が悪化するという問題がある。
そこで、この発明は、音振性能に優れ構造が簡単で信頼性の高い可変圧縮比エンジンを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ピストン（例えば、実施形態におけるピストン６）のシリンダ（例えば、実施形態におけるシリンダ５）内での上下動をクランクシャフト（例えば、実施形態におけるクランクシャフト１４）の回転運動に変換するコンロッド（例えば、実施形態におけるコンロッド１３）を少なくとも２分割し、該コンロッドの分割部もしくは分割部近傍あるいは分割された何れかのコンロッド（例えば、実施形態におけるアッパーロッド部材１６，ロアロッド部材１７）にコントロールロッド（例えば、実施形態におけるコントロールロッド２１）を接続して、該コントロールロッドの支軸位置を変位させる可変圧縮比エンジンにおいて、前記コントロールロッドの支軸位置をボールネジ（例えば、実施形態におけるボールネジ２７）によって変位させることを特徴とする。
このように構成することで、コントロールロッドの支持位置をバックラッシの影響を受けないボールネジによって変位させることにより、コンロッドの屈曲姿勢を変化させることが可能となる。
【０００７】
請求項２に記載した発明によれば、前記ボールネジを電機モータ（例えば、実施形態におけるモータ３６）により制御することを特徴とする。
このように構成することで、電機モータによりボールネジを駆動して、コンロッドの姿勢変化を自在に調整することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１に示すエンジン１は、例えば、自動二輪車等の車両に用いられ圧縮比を変化させることができる可変圧縮比エンジンである。
クランクケース２上にはシリンダブロック３が取り付けられ、シリンダブロック３の上部にシリンダヘッド４が装着されている。シリンダブロック３に形成されたシリンダ５内にピストン６が上下方向に往復動自在に保持され、シリンダヘッド４にはシリンダ５への吸排気を行う吸気通路７及び排気通路８が形成され、各通路開口には吸気通路７を開閉する吸気バルブ９及び排気通路８を開閉する排気バルブ１０が設けられている。
【０００９】
ピストン６の上方には上死点位置のピストン６とシリンダブロック３の凹部１１との間に燃焼室１２が形成され、燃焼室１２内における燃料と空気との混合気の爆発力によりピストン６を押し下げる。混合気への点火は、シリンダヘッド４を貫通し燃焼室１２内に突出して設けられた図示しない点火プラグにより行われる。ピストン６のシリンダ５内での上下往復動は、コンロッド１３を介してクランクシャフト１４の回転運動に変換され、図示しないトランスミッションへと伝達されると共に、上記吸気バルブ９、排気バルブ１０の動弁機構１５に伝達される。
【００１０】
コンロッド１３は、上部のアッパーロッド部材（コンロッド）１６と下部のロアロッド部材（コンロッド）１７とに２分割されたもので、アッパーロッド部材１６の下端とロアロッド部材１７の上端とが上記クランクシャフト１４の軸方向と平行に設けられた連結ピン１８を介して回動自在に接続され、コンロッド１３が中間部を屈曲部Ｋとしてくの字状に屈曲自在となっている。アッパーロッド部材１６の上端のスモールエンドＳＥはピストンピン１９に回動自在に取り付けられ、ロアロッド部材１７の下端のビッグエンドＢＥはクランクシャフト１４のクランクピン２０に回動自在に取り付られている。尚、２２はクランクシャフト１４の回転中心を示している。
【００１１】
コンロッド１３の屈曲部Ｋの連結ピン１８には、該コンロッド１３の屈曲度合いを調整すべくコントロールロッド２１が回動自在に接続されている。コントロールロッド２１は略水平方向に伸びる棒状部材であり、このコントロールロッド２１の支軸位置である連結ピン１８の位置を変位させることで、可変圧縮比エンジンとしている。コントロールロッド２１の基部は後述するレバーアーム２５の一端にクランクシャフト１４と平行に設けられたピン２３により軸支され、コントロールロッド２１の先端はアッパーロッド部材１６の下端とロアロッド部材１７の上端とを連結する前記連結ピン１８を介して、これらアッパーロッド部材１６の下端とロアロッド部材１７の上端とに回動自在に軸支されている。したがって、コントロールロッド２１がコンロッド１３の屈曲部Ｋの軌跡を規定することとなる。
【００１２】
コントロールロッド２１の揺動中心を規定する前記ピン２３は、クランクケース２に支持されたレバーアーム２５の一端に設けられている。このレバーアーム２５はＬ字状に屈曲形成され他端が二股状に形成された部材で、その略中央部がクランクシャフト１４と平行に設けられた支軸２６を介してクランクケース２に回動自在に支持されたものである。レバーアーム２５の一端を構成する短端部２６ａの先端には前記コントロールロッド２１の基部が軸支される前記ピン２３を備え、他端を構成する長端部２６ｂの中途部には、後述するボールネジ２７のナット２８のピン３０，３０が回動自在に挿通される長孔３１，３１が設けられている。尚、上記長孔３１を設けたことにより、ボールネジ２７のナット２８が移動している際にナット２８のピン３０が相対的に長孔３１内を移動してレバーアーム２５の揺動を許容している。
ここで、前記レバーアーム２５は、ボールネジ２７のナット２８が雄ネジ２９の上下方向中央部に位置している場合に、短端部２６ａが上方に向くようにクランクケース２に支持されている。これにより、レバーアーム２５の短端部２６ａが左右に揺動した場合の左右の揺動角がほぼ同じになるようにしてある。
【００１３】
前記ボールネジ２７はナット２８と雄ネジ２９とを備え、雄ネジ２９の両端がブラケット３２，３２’を介してクランクケース２にボルト３３により固定され、ブラケット３２，３２’に保持されたベアリング３４を介して雄ネジ２９が回転自在に支持されている。そして、この雄ネジ２９に図示しないボールを介して噛合するナット２８が上下方向に移動自在に取り付けられている。雄ネジ２９には減速機構３５を介してモータ（電機モータ）３６が接続され、モータ３６の取付ブラケット３７はクランクケース２にモータケース３８と共にボルト３９により締め付け固定されている。
前記減速機構３５はモータ３６に取り付けられるピニオン４０と、このピニオン４０に噛合する第１ギヤ４１と第１ギヤ４１に同軸に取り付けられた第２ギヤ４２と、第２ギヤ４２に噛合すると共に雄ネジ２９の下端部に取り付けられた第３ギヤ４３とで構成されている。
【００１４】
したがって、図２に示すようにボールネジ２７のナット２８が雄ネジ２９の下端側に位置する場合には、レバーアーム２５が支軸２６を中心に最も左側まで回動するため、レバーアーム２５の短端部２６ａは最も左側に位置する。これによりコントロールロッド２１は最も左側に移動するため、アッパーロッド部材１６とロアロッド部材１７とのなす角度が大きくなり（屈曲部Ｋがより大きく曲がる）、これらアッパーロッド部材１６とロアロッド部材１７とで構成されるコンロッド１３のピストンピン１９からクランクピン２０までの距離が最も短くなる。その結果、エンジン１の圧縮比が最も小さくなる。ここで、圧縮比とは、行程容積に燃焼室容積を加えたものを燃焼室容積で割った値である。
【００１５】
一方、図３に示すようにボールネジ２７のナット２８が雄ネジ２９の上端側に位置する場合には、レバーアーム２５が支軸２６を中心に最も右側まで回動するため、レバーアーム２５の短端部２６ａは最も右側に位置する。これによりコントロールロッド２１は最も右側に移動するため、アッパーロッド部材１６とロアロッド部材１７とのなす角度が小さくなり（屈曲部Ｋがより直線的になる）、これらアッパーロッド部材１６とロアロッド部材１７とで構成されるコンロッド１３のピストンピン１９からクランクピン２０までの距離が最も長くなる。その結果、エンジン１の圧縮比が最も大きくなる。
【００１６】
ここで、図１に示すようにモータ３６はＥＣＵ４４からの信号に基づいて駆動し、そのためＥＣＵ４４にはクランク角、エンジン回転数（Ｎｅ）、吸気管負圧（Ｐｂ）、スロットル開度等のセンサ信号が入力される。
したがって、モータ３６が後側から見て右側に回転すると減速機構３５によりナット２８は雄ネジ２９の下端側に移動して、コンロッド１３を低圧縮比側に姿勢変化させ、モータ３６が後側から見て左側に回転すると減速機構３５によりナット２８は雄ネジ２９の上端側に移動して、コンロッド１３を高圧縮比側に姿勢変化させるのである。
【００１７】
尚、モータ３６を用いてコンロッド１３を低圧縮比側と高圧縮比側に切り替える場合について説明したが、雄ネジ２９に対するナット２８の位置は任意に選択でき、この位置でモータ３６を停止することで、所望の圧縮比でエンジン１を運転できることは言うまでもない。
【００１８】
上記実施形態によれば、ＥＣＵ４４に入力されるクランク角、エンジン回転数、吸気管負圧及びスロットル開度等のセンサ信号からエンジン１を低圧縮比側に切り替える必要がある場合には、ＥＣＵ４４の出力信号によりモータ３６を後側から見て右側に回転する。すると、減速機構３５を介して右回転する雄ネジ２９によりナット２８が雄ネジ２９の下端側に移動し、レバーアーム２５を左回りに回動させ、コントロールロッド２１を左側に移動させる。これによりコンロッド１３の屈曲部Ｋはより大きく屈曲する方向に姿勢変化してエンジン１は低圧縮比側に移行する。そして、所望の圧縮比が得られるまでコンロッド１３が屈曲したらモータ３６を停止する。
【００１９】
したがって、この状態でコンロッド１３は前記ピン２３を中心にして揺動するコントロールロッド２１により規制されながら、屈曲姿勢を維持しつつクランクシャフト１４の回転に対応して上下運動を行うことができる。
そして、エンジン１を高圧縮比側に切り替える場合には、前記モータ３６を後側から見て左側に回動させれば、前述とは逆に減速機構３５、及びレバーアーム２５を介してコントロールロッド２１が右側に移動し、所望の圧縮比が得られるまでコンロッド１３が直線的になるように姿勢変化させればエンジン１は高圧縮比側に移行する。そして、所望の圧縮比が得られるまでコンロッド１３が屈曲したらモータ３６を停止する。
【００２０】
ここで、前記コントロールロッド２１の支持位置をボールネジ２７によって変位させることにより、コンロッド１３の屈曲姿勢を変化させることが可能となるため、エンジン１の圧縮比を自由に設定できると共に、この場合にバックラッシが極めて小さいボールネジ２７の特質を有効利用しているためレバーアーム２５がガタツキを起こすことはなく、よってコントロールロッド２１、つまりコンロッド１３の屈曲部Ｋの連結ピン１８の部位にはガタツキが生じず、その結果、音振性能を格段に高めることができる。
また、モータ３６によりボールネジ２７を駆動して、コンロッド１３の姿勢変化を自在に調整することが可能となるため、圧縮比を自在に調整して最適な圧縮比でエンジン１を運転することができる。
【００２１】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、自動二輪車のエンジンに限られず、広く車両一般のエンジンに適用できる。また、コントロールロッド２１をアッパーロッド部材１６とロアロッド部材１７との接続部である連結ピン１８に接続した場合を例にして説明したが、コントロールロッド２１を連結ピン１８の近傍に位置するアッパーロッド部材１６やロアロッド部材１７に連結しても良い。また、減速機構３５は一例であって、ボールネジ２７の雄ネジ２９を駆動できれば、減速機構３５の構成は上述したピニオン４０、第１ギヤ４１，第２ギヤ４２及び第３ギヤ４３の組み合わせに限られるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、コントロールロッドの支持位置をボールネジによって変位させることにより、コンロッドの屈曲姿勢を変化させることが可能となるため、コンロッドをより直線的に姿勢変化させた場合には圧縮比を高めることができ、コンロッドをより屈曲するように姿勢変化した場合には圧縮比を低くすることができると共に、コントロールロッド、つまりコンロッドの屈曲部の支持位置のガタツキをなくすことができるため、音振性能を格段に高めることができる効果がある。
【００２３】
請求項２に記載した発明によれば、電機モータによりボールネジを駆動して、コンロッドの姿勢変化を自在に調整することが可能となるため、圧縮比を自在に調整しつつ、最適な圧縮比でエンジンを運転することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態のエンジンの断面図である。
【図２】この発明の実施形態の低圧縮比位置を示す図である。
【図３】この発明の実施形態の高圧縮比位置を示す図である。
【符号の説明】
５  シリンダ
６  ピストン
１３  コンロッド
１４  クランクシャフト
１６  アッパーロッド部材（コンロッド）
１７  ロアロッド部材（コンロッド）
２１  コントロールロッド
２７  ボールネジ
３６  モータ（電機モータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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