(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１バンク及び第２バンクにそれぞれ配設される少なくとも一対のシリンダのシリンダ軸線が所定のバンク角をなし、これら一対のシリンダ内にそれぞれピストンが摺動可能に配設されたＶ型内燃機関のピストン駆動装置において、
上記一対のピストンのピストンピンに連結される一対のアッパーリンクと、各アッパーリンクに連結される一対のロアリンクと、各ロアリンクに一端が連結される一対の制御リンクと、機関圧縮比の変更時に各制御リンクの他端を機関本体に対して移動させる圧縮比変更手段と、を有し、
この圧縮比変更手段は、クランクシャフトと平行に延び、圧縮比の変更時に回転駆動される一対の制御軸を有し、各制御軸に偏心して設けられた偏心支持部に、それぞれ各制御リンクの他端が回転可能に連結されており、
上記一対の制御軸は、クランクシャフトの回転中心までの距離が略等しく設定されるとともに、各シリンダ軸線に対し、クランクシャフトの回転中心周りに同方向に略同じ角度だけ回転した位置に配置されており、
かつ、上記一対のロアリンクが取り付けられるクランクシャフトのクランクピンを同軸状に配置したことを特徴とするＶ型内燃機関のピストン駆動装置。
【請求項２】
第１バンク及び第２バンクにそれぞれ配設される少なくとも一対のシリンダのシリンダ軸線が所定のバンク角をなし、これら一対のシリンダ内にそれぞれピストンが摺動可能に配設されたＶ型内燃機関のピストン駆動装置において、
上記一対のピストンのピストンピンに連結される一対のアッパーリンクと、各アッパーリンクに連結される一対のロアリンクと、各ロアリンクに一端が連結される一対の制御リンクと、機関圧縮比の変更時に各制御リンクの他端を機関本体に対して移動させる圧縮比変更手段と、を有し、
この圧縮比変更手段は、クランクシャフトと平行に延び、圧縮比の変更時に回転駆動される一対の制御軸を有し、各制御軸に偏心して設けられた偏心支持部に、それぞれ各制御リンクの他端が回転可能に連結されており、
上記一対の制御軸は、クランクシャフトの回転中心までの距離が略等しく設定されるとともに、各シリンダ軸線に対し、クランクシャフトの回転中心周りに同方向に略同じ角度だけ回転した位置に配置されており、
かつ、上記一対のロアリンクを、クランクシャフトの一つのクランクピンに取り付けたことを特徴とするＶ型内燃機関のピストン駆動装置。
【請求項３】
上記アッパーリンク，ロアリンク，及び制御リンクの有効寸法を、第１バンク側と第２バンク側とで略同一に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載のＶ型内燃機関のピストン駆動装置。
【請求項４】
上記一対の制御リンクの他端は、クランクシャフトの回転中心までの距離が略同一に設定されるとともに、各シリンダ軸線に対してクランクシャフトの回転中心周りに同じ方向にほぼ同じ角度だけ回転した位置に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＶ型内燃機関のピストン駆動装置。
【請求項５】
機関圧縮比の変更時には、上記一対の制御軸が同方向に同じ角度だけ同期して回転駆動されることを特徴とする請求項４に記載のＶ型内燃機関のピストン駆動装置。
【請求項６】
上記バンク角が略６０°で、上記一対のピストンが上死点に達する時期の位相差が略６０°となるように、上記アッパーリンク，ロアリンク及び制御リンクの有効寸法が設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＶ型内燃機関のピストン駆動装置。
【請求項７】
上記バンク角が略１２０°で、上記一対のピストンが上死点に達する時期の位相差が略１２０°となるように、上記アッパーリンク，ロアリンク及び制御リンクの有効寸法が設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＶ型内燃機関のピストン駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対のシリンダ（気筒）の軸線が所定のバンク角をなすＶ型内燃機関に関し、特に、機関圧縮比を変更可能な複リンク式のピストン駆動装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＶ型６気筒４サイクル式の内燃機関のクランクシャフトでは、図１２に示すように、主に機関全長を短縮する目的で、左右バンクにそれぞれ設けられる少なくとも一対のシリンダ用のクランクピン（例えばＮｏ．１ピンとＮｏ．２ピン）が、メインジャーナルの同じ軸受スパン間（例えばＮｏ．１ジャーナルとＮｏ．２ジャーナルの軸受スパン間）に配置される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように同じ軸受スパン間に配設される一対のクランクピンが互いにオフセットしていると、補強用ウエブ等を介装する関係で、各クランクピンの軸方向に割り当てられる幅が直列気筒配置に比べて短くなる傾向にある。そのため、クランクピン回りのスペースの制約が大きく、その結果として、各部の強度の確保が不十分となり易い。
【０００４】
ところで、内燃機関のピストン駆動装置として、クランクシャフトのクランクピンとピストンのピストンピンとを複数のリンクで連携し、その一つのリンクの運動拘束条件を変化させることにより、機関圧縮比を変化させる可変圧縮比機構を備えたピストン駆動装置が従来より知られている。
【０００５】
このような可変圧縮比機構を備えた複雑な構造のピストン駆動装置では、構成部品を如何にコンパクトに、かつ合理的に配置するかが大きな課題となる。特に、上述したようなＶ型内燃機関においては、左右バンクのピストンを１本のクランクシャフトで駆動するため、クランクシャフトの周囲に左右バンクのピストン駆動装置のリンク部品が集中する傾向にあり、合理的な配置の工夫が不可欠である。
【０００６】
本発明は、Ｖ型内燃機関に適用され、圧縮比を変更可能な複リンク式のピストン駆動装置において、左右バンクの一対のシリンダでクランクピンを共用し、簡素なリンク構成を実現することを一つの目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のピストン駆動装置は、第１バンク及び第２バンクにそれぞれ配設される少なくとも一対のシリンダのシリンダ軸線が所定のバンク角をなし、これら一対のシリンダ内にそれぞれピストンが摺動可能に配設されたＶ型内燃機関に適用され、かつ、上記一対のピストンのピストンピンに連結される一対のアッパーリンクと、各アッパーリンクに連結される一対のロアリンクと、各ロアリンクに一端が連結される一対の制御リンクと、機関圧縮比の変更時に各制御リンクの他端を機関本体に対して移動させる圧縮比変更手段と、を有している。
【０００８】
そして、請求項１の発明は、上記一対のロアリンクが取り付けられるクランクシャフトのクランクピンを、同軸状に配置したことを特徴としている。また、請求項２の発明は、上記一対のロアリンクを、クランクシャフトの一つのクランクピンに取り付けたことを特徴としている。
【０００９】
つまり、本発明では、爆発間隔を等間隔としつつ、左右バンクでクランクピンを共用するように、左右バンクの一対のピストンのピストンピンに対し、それぞれアッパーリンク，ロアリンク，及び制御リンクを個別に連結している。
【００１０】
請求項３に係る発明では、上記アッパーリンク，ロアリンク，及び制御リンクの有効寸法（連結中心間の距離）を、第１バンク側と第２バンク側とで略同一に設定としている。
【００１１】
請求項４に係る発明では、上記一対の制御リンクの他端は、クランクシャフトの回転中心までの距離が略同一に設定されるとともに、各シリンダ軸線に対してクランクシャフトの回転中心周りに同じ方向にほぼ同じ角度だけ回転した位置に配置される。
【００１２】
請求項１に係る発明では、上記圧縮比変更手段は、クランクシャフトと平行に延び、圧縮比の変更時に回転駆動される一対の制御軸を有し、各制御軸に偏心して設けられた偏心支持部に、それぞれ各制御リンクの他端が回転可能に連結されており、上記一対の制御軸は、クランクシャフトの回転中心までの距離が略等しく設定されるとともに、各シリンダ軸線に対し、クランクシャフトの回転中心周りに同方向に略同じ角度だけ回転した位置に配置される。
【００１３】
つまり、左右バンクのリンク構造を実質的に同一としている。
【００１４】
従って、左右バンクの一対のピストンが例えば上死点に達する時期の位相差を所定の値に保持しつつ、機関運転状態に応じて圧縮比を変更するためには、請求項５に係る発明のように、機関圧縮比の変更時に、上記一対の制御軸を同方向に同じ角度だけ同期して回転駆動すればよい。
【００１５】
典型的には、請求項６に係る発明のように、上記バンク角が略６０°で、上記一対のピストンが上死点に達する時期の位相差が略６０°となるように、上記アッパーリンク，ロアリンク及び制御リンクの有効寸法が設定されている。
【００１６】
あるいは請求項７に係る発明のように、上記バンク角が略１２０°で、上記一対のピストンが上死点に達する時期の位相差が略１２０°となるように、上記アッパーリンク，ロアリンク及び制御リンクの有効寸法が設定されている。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、圧縮比を変更可能な複リンク式のピストン駆動装置でありながら、左右バンクの一対のシリンダでクランクピンを共用することができ、簡素なリンク構成を実現することができる。
【００１８】
特に、請求項３，４に係る発明によれば、左右バンクのリンク構造を実質的に同一とすることができ、その設計及び機関への適用が容易化される。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、左右バンクの一対のピストンの位相差を所定の値に保持しつつ、機関運転状態に応じて左右バンクの圧縮比を同じように変更することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
先ず、図１〜６を参照して、本発明に係るピストン駆動装置を、バンク角が６０°でＶ型６気筒２サイクル式の内燃機関に適用した第１実施形態について説明する。なお、左バンクの構成要素には参照符号の後にＬを、右バンクの構成要素には参照符号の後にＲを付記してある。
【００２１】
図１に示すように、シリンダブロック１０の左バンク及び右バンクには、それぞれ左側シリンダ１１Ｌ及び右側シリンダ１１Ｒが形成されている。なお、以下の説明では、一対のシリンダ１１Ｌ，１１Ｒに係わるリンク構造について説明するが、実際にはこのような一対のシリンダ１１Ｌ，１１Ｒが気筒列方向（図１の紙面直交方向）に合計３組並設されている。
【００２２】
各シリンダ１１Ｌ，１１Ｒには、それぞれ左側ピストン１２Ｌ及び右側ピストン１２Ｒが摺動可能に配設されている。ここで、左バンクのシリンダ軸線（ピストン往復軸線）１３Ｌと、右バンクのシリンダ軸線１３Ｒと、のなす狭角つまりバンク角は、この実施形態では６０°に設定されている。
【００２３】
各ピストン１２Ｌ，１２Ｒのピストンピン１４Ｌ，１４Ｒには、左側アッパーリンク１５Ｌ及び右側アッパーリンク１５Ｒの上端がそれぞれ回転可能に連結されている。各アッパーリンク１５Ｌ，１５Ｒの下端部は、それぞれ左側ロアリンク１６Ｌ及び右側ロアリンク１６Ｒに第１ジョイント（連結ピン）１７Ｌ，１７Ｒによって回転可能に連結されている。
【００２４】
これら一対のロアリンク１６Ｌ，１６Ｒは、クランクシャフト１８に偏心して設けられる一本のクランクピン１９に同軸状に回転可能に取り付けられている。つまり、左右バンクにそれぞれ設けられる一対のロアリンク１６Ｌ，１６Ｒで、一つのクランクピン１９が共用されている。従って、上述した従来例のように左右バンクのクランクピンが互いにオフセットしている場合に比して、クランクピン１９の数が半分（例えばＶ６の場合には３個）に低減され、構成が簡素化されるとともに、機関のクランク軸方向寸法の増加を招くことなく、クランクピン１９の有効幅を十分に大きく確保することができる。
【００２５】
各ロアリンク１６Ｌ，１６Ｒには、それぞれ左側制御リンク２３Ｌ及び右側制御リンク２３Ｒの一端が第２ジョイント（連結ピン）２４Ｌ，２４Ｒによって相対回転可能に連結されており、機関圧縮比の変更時には、圧縮比変更手段により制御リンク２３Ｌ，２３Ｒの他端が機関本体としてのシリンダブロック１０に対して移動される。
【００２６】
この圧縮比変更手段は、シリンダブロック１０に回転可能に支持される左バンク用の制御軸２１Ｌ及び右バンク用の制御軸２１Ｒと、各制御軸２１Ｌ，２１Ｒに固定された制御レバー２２Ｌ，２２Ｌと、を有しており、制御軸２１Ｌ，２１Ｒの軸心に対して偏心する制御レバー２２Ｌ，２２Ｌの先端（偏心支持部）と制御リンク２３Ｌ，２３Ｒの他端とがそれぞれ第３ジョイント（第３連結ピン）２５Ｌ，２５Ｒによって回転可能に連結されている。なお、制御軸２１は、クランクシャフト１８と平行に延び、各バンク毎に合計２本設けられている。また、制御レバー２２は、気筒毎に設けられており、各制御軸２１に３個、合計で６個設けられている。
【００２７】
そして、本実施形態では、左右バンクのリンク構造を実質的に同一に設定している。具体的には、一対のアッパーリンク１５Ｌ，１５Ｒ、ロアリンク１６Ｌ，１６Ｒ、及び制御リンク２３Ｌ，２３Ｒ等の各リンク部品の有効寸法（ジョイント間の距離）を、左バンクと右バンクとで略同一に設定している。
【００２８】
また、左右バンクの一対の制御軸２１Ｌ，２１Ｒは、クランクシャフト１８の回転中心１８ａまでの距離が互いに等しく設定されているとともに、各シリンダ軸線１３Ｌ，１３Ｒに対してクランク回転中心１８ａ周りに同方向（図１，３，４の時計回り方向）に同じ角度α（図３，４参照）だけ回転した位置に配置されている。
【００２９】
従って、左右バンクの一対の制御軸２１Ｌ，２１Ｒとクランク回転中心１８ａとを結ぶ線のなす狭角βは、シリンダ軸線１３Ｌ，１３Ｒのなす狭角すなわちバンク角（この実施形態では６０°）とほぼ等しくなっている。
【００３０】
同様に、左右バンクの一対のジョイント２５Ｌ，２５Ｒも、図示していないが、クランクシャフト１８の回転中心１８ａまでの距離が互いに等しく設定されているとともに、各シリンダ軸線１３Ｌ，１３Ｒに対してクランク回転中心１８ａ周りに同方向に同じ角度だけ回転した位置に配置されている。
【００３１】
次に、本実施形態の作用について説明する。この実施形態に係る内燃機関は、バンク角６０°のＶ型６気筒２サイクル式であるため、気筒間の爆発間隔を等間隔とするためには、左右バンクの一対のピストン１２Ｌ，１２Ｒ（が上死点に達する時期）の位相差を６０°とする必要がある。
【００３２】
本実施形態では、上述したように左右バンクのリンク構造を実質的に同一に設定しているため、左右バンクの一対のピストン１２Ｌ，１２Ｒに連携する一対のロアリンク１６Ｌ，１６Ｒで一つのクランクピン１９を共用しつつ、一対のピストン１２Ｌ，１２Ｒの位相差がバンク角と等しい６０°となり、等間隔爆発を実現することができる。また、左右バンクのリンク構造が実質的に同一であるため、設計及び機関への適用が極めて容易である。
【００３３】
そして、機関運転状態に応じて機関圧縮比を変更する場合、好ましくは、図外のアクチュエータにより左右バンクの一対の制御軸２１Ｌ，２１Ｒを同方向に同じ角度だけ同期して回転駆動する。これにより、左右バンクで同じように、制御リンク２３Ｌ，２３Ｒの揺動支点となる制御レバー２２Ｌ，２２Ｌの先端（偏心支持部）が制御軸周りに回転し、制御リンク２３Ｌ，２３Ｒによるロアリンク１６Ｌ，１６Ｒの運動拘束条件が変化して、アッパーリンク１５Ｌ，１５Ｒを介して連携するピストン１２Ｌ，１２Ｒのストローク特性が変化することにより、シリンダ内の燃焼室の圧縮比が変更される。つまり、気筒間の爆発間隔を等間隔に保持しつつ、全ての気筒の圧縮比を同じように変更制御することができる。
【００３４】
なお、制御軸２１Ｌ，２１Ｒを互いに独立して駆動制御することもできるが、この場合、気筒間の爆発間隔を正確に等間隔に保つことは困難となる。
【００３５】
図５は、クランク角度で６０°毎のリンク配置を示す機関後方から見たリンク図であり、図１とは左右逆になっているように見えるが、実際には同じ構造を描いている。また、図６は、本実施形態で得られる左右バンクのピストンストローク特性を示しており、左右バンクで位相差が略６０°の滑らかな正弦波形に近い特性が得られていることがわかる。
【００３６】
図７及び図８は、左右バンクのピストンストロークの位相差を修正して互いに重ね合せた特性図であり、図７は低圧縮比の設定状態、図８は高圧縮比の設定状態に対応している。本実施形態では左右バンクのリンク構成を実質的に同一としているため、図７及び図８に示すように、左右バンクで全く同一のピストンストローク特性が得られていることがわかる。
【００３７】
また、図８に示す高圧縮比の設定状態では、図７に示す低圧縮比の設定状態に比してΔＨだけピストンストローク（クランク回転中心１８ａとピストンピン１４Ｌ，１４Ｒとの間の距離）が伸びていることがわかる。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、図９〜１２を参照して、本発明の第２実施形態に係るピストン駆動装置を説明する。なお、基本的な構成は第１実施形態と同様であり、実質的に同じ構成要素には同じ参照符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００３９】
この実施形態が適用される内燃機関は、Ｖ型６気筒４サイクル式であるため、爆発間隔を等間隔とするためには、左右バンクの一対のピストンピン１４Ｌ，１４Ｒが上死点に達する時期の位相差を１２０°とする必要があり、その関係で、バンク角を１２０°に設定している。
【００４０】
この第２実施形態においても、上記の第１実施形態と同様、左右バンクのリンク構造が実質的に同一に設定されている。すなわち、制御軸２１Ｌ，２１Ｒ及びジョイント２５Ｌ，２５Ｒが、各シリンダ軸線１３Ｌ，１３Ｒに対してクランク回転中心１８ａ周りに同方向に同じ角度だけ回転した位置に配置されている。従って、左右バンクの一対の制御軸２１Ｌ，２１Ｒとクランク回転中心１８ａとを結ぶ線のなす狭角βは、シリンダ軸線１３Ｌ，１３Ｒのなす狭角すなわちバンク角（この実施形態では１２０°）とほぼ等しくなっている。
【００４１】
また、左右バンクのロアリンク１６Ｌ，１６Ｒの形状は図９に示すように多少異なるものの、その主要寸法（ジョイント間距離）は互いに略等しく設定されている（若干は異なっていても良い）。
【００４２】
図１０は、クランク角度で６０°毎のリンク配置を示す機関後方から見たリンク図であり、図９とは左右逆になっているように見えるが、実際には同じ構造を描いている。また、図１１は、本実施形態で得られる左右バンクのピストンストローク特性を示しており、左右バンクの位相差が略１２０°の滑らかな正弦波形に近い特性が得られていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関のピストン駆動装置を示す概略構成図。
【図２】上記第１実施形態のピストン駆動装置の要部を示す側面対応図。
【図３】上記第１実施形態の左バンク側の構成を示す構成図。
【図４】上記第１実施形態の右バンク側の構成を示す構成図。
【図５】上記第１実施形態に係る６０°毎のリンク配置を示す説明図。
【図６】上記第１実施形態に係る左右バンクのピストンストローク特性を示す特性図。
【図７】低圧縮比の設定状態における左右バンクのピストンストローク特性を重ね合わせて示す特性図。
【図８】高圧縮比の設定状態における左右バンクのピストンストローク特性を重ね合わせて示す特性図。
【図９】本発明の第２実施形態に係る内燃機関のピストン駆動装置を示す概略構成図。
【図１０】上記第２実施形態に係る６０°毎のリンク配置を示す説明図。
【図１１】上記第２実施形態に係る左右バンクのピストンストローク特性を示す特性図。
【図１２】従来例に係るクランクシャフトを示す説明図。
【符号の説明】
１１Ｌ，１１Ｒ…シリンダ
１２Ｌ，１２Ｒ…ピストン
１４Ｌ，１４Ｒ…ピストンピン
１５Ｌ，１５Ｒ…アッパーリンク
１６Ｌ，１６Ｒ…ロアリンク
１９…クランクピン
２１Ｌ，２１Ｒ…制御軸
２３Ｌ，２３Ｒ…制御リンク
２５Ｌ，２５Ｒ…ジョイント（偏心支持部）
【図１】
0003956629.tif 000002
【図２】
0003956629.tif 000003
【図３】
0003956629.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003956629.tif 000008
【図８】
0003956629.tif 000009
【図９】
0003956629.tif 000010
【図１０】
0003956629.tif 000011
【図１１】
0003956629.tif 000012
【図１２】
0003956629.tif 000013