(57)【要約】【課題】可変圧縮比機構の駆動軸がフレッチング摩耗を生ずるのを阻止する。【解決手段】可変圧縮比機構（Ａ）がクランクケース（１）に対しシリンダブロック（２）の相対位置を変化させるための駆動軸（２４，２５）を具備している。駆動軸支承軸受（２８）内を通して駆動軸（２４，２５）と駆動軸支承軸受（２８）の軸受面（５３）間に潤滑油を供給し、駆動軸（２４，２５）の回転位置に応じて、駆動軸（２４，２５）と駆動軸支承軸受（２８）の軸受面（５３）間で最も負荷が高くなる領域に潤滑油を供給し得るよう駆動軸支承軸受（２８）内からの潤滑油の供給位置が変更される。【選択図】図７
2016020655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケースとシリンダブロックとの連結部にクランクケースとシリンダブロックのシリンダ軸線方向の相対位置を変化させるための可変圧縮比機構が配置されており、該可変圧縮比機構は、クランクケースにより回転可能に支承されかつ機関本体の長手方向に延びる駆動軸を具備しており、該駆動軸は、駆動軸の軸線に対し偏心している偏心軸部を有しており、該偏心軸部には自由回転軸が回転可能に取り付けられると共に、シリンダブロックが該自由回転軸により支承されており、該駆動軸と該駆動軸支承軸受面間に潤滑油を供給するための潤滑油供給制御装置を具備している可変圧縮比内燃機関において、該駆動軸支承軸受内を通して駆動軸と駆動軸支承軸受面間に潤滑油を供給し、該駆動軸の回転位置に応じて、該駆動軸と駆動軸支承軸受面間で最も負荷が高くなる領域に潤滑油を供給し得るよう該駆動軸の支承軸受内からの潤滑油の供給位置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】
本発明は可変圧縮比内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクケースとシリンダブロックとの連結部にクランクケースとシリンダブロックのシリンダ軸線方向の相対位置を変化させるための可変圧縮比機構が配置されており、可変圧縮比機構は、クランクケースにより回転可能に支承されかつ機関本体の長手方向に延びる駆動軸を具備しており、駆動軸は、駆動軸の軸線に対し偏心している偏心軸部を有しており、偏心軸部には自由回転軸が回転可能に取り付けられると共に、シリンダブロックが自由回転軸により支承されている可変圧縮比内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この可変圧縮比内燃機関では、駆動軸および偏心軸部内に駆動軸および偏心軸部内を延びる潤滑油供給路が形成されており、駆動軸の軸受面および自由回転軸の軸受面にはこの潤滑油供給路から駆動軸の軸受面および自由回転軸の軸受面に向けて延びる潤滑油供給孔を介して潤滑油が供給される。従って、この可変圧縮比内燃機関では、駆動軸が回転すると各潤滑油供給孔も駆動軸の回転軸線回りに回動し、従って駆動軸が回転するとそれに伴って軸受面への潤滑油供給孔の開口位置が変化する。即ち、駆動軸が回転するとそれに伴って軸受面への潤滑油供給位置が変化する。
【０００５】
一方、この可変圧縮比内燃機関では、駆動軸と駆動軸支承軸受面間において最も負荷が高くなる領域が駆動軸の回転位置に応じて変化する。この場合、この駆動軸と駆動軸支承軸受面間おいて最も負荷が高くなる領域に潤滑油を十分に供給しないと、潤滑油の油膜切れが生じ、駆動軸や駆動軸支承軸受面にフレッチング摩耗が生ずることになる。しかしながら、上述の可変圧縮比内燃機関では、駆動軸の回転によって駆動軸と駆動軸支承軸受面間において最も負荷が高くなる領域が変化しても、この最も負荷が高くなる領域に潤滑油を十分に供給することができず、その結果、駆動軸や駆動軸支承軸受面にフレッチング摩耗が生ずるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明によれば、クランクケースとシリンダブロックとの連結部にクランクケースとシリンダブロックのシリンダ軸線方向の相対位置を変化させるための可変圧縮比機構が配置されており、可変圧縮比機構は、クランクケースにより回転可能に支承されかつ機関本体の長手方向に延びる駆動軸を具備しており、駆動軸は、駆動軸の軸線に対し偏心している偏心軸部を有しており、偏心軸部には自由回転軸が回転可能に取り付けられると共に、シリンダブロックが自由回転軸により支承されており、駆動軸と駆動軸支承軸受面間に潤滑油を供給するための潤滑油供給制御装置を具備している可変圧縮比内燃機関において、駆動軸支承軸受内を通して駆動軸と駆動軸支承軸受面間に潤滑油を供給し、駆動軸の回転位置に応じて、駆動軸と駆動軸支承軸受面間で最も負荷が高くなる領域に潤滑油を供給し得るよう駆動軸支承軸受内からの潤滑油の供給位置が変更される。
【発明の効果】
【０００７】
駆動軸支承軸受内を通して駆動軸と駆動軸支承軸受面間に潤滑油を供給すると共に潤滑油の供給位置を変更ことによって、駆動軸と駆動軸支承軸受面間において最も負荷が高くなる領域に潤滑油を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は可変圧縮比内燃機関の全体図である。
【図２】図２は可変圧縮比機構の分解斜視図である。
【図３】図３は駆動軸の側面断面図である。
【図４】図４Ａおよび４Ｂは図解的に表した内燃機関の側面断面図である。
【図５】図５Ａ，５Ｂ，５Ｃおよび５Ｄは、駆動軸が回転せしめられたときの駆動軸と、偏心軸部と、自由回転軸の動きを図解的に示す図である。
【図６】図６は駆動軸の軸受面に加わる負荷を説明するための図である。
【図７】図７Ａおよび７Ｂは、夫々本発明による潤滑油供給制御装置の一実施例を示す図である。
【図８】図８は自由回転軸に加わる負荷を説明するための図である。
【図９】図９は軸受ハウジングの断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に可変圧縮比内燃機関の側面図を示す。
図１を参照すると、１はクランクケース、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は燃焼室５の頂面中央部に配置された点火栓、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、各吸気枝管１１には夫々対応する吸気ポート８内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁１３が配置される。サージタンク１２は吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結され、吸気ダクト１４内にはスロットル弁１６が配置される。一方、排気ポート８は排気マニホルド１７を介して触媒コンバータ１８に連結される。
【００１０】
一方、図１に示される実施例ではクランクケース１とシリンダブロック２との連結部にクランクケース１とシリンダブロック２のシリンダ軸線方向の相対位置を変化させることによりピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更可能な可変圧縮比機構Ａが設けられており、更に燃焼室５内に実際に供給される吸入空気量を制御するために吸気弁７の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構Ｂが設けられている。図２にこの可変圧縮比機構Ａの分解斜視図を示す。図２を参照すると、クランクケース１の上壁面上には互いに間隔を隔てて二列に整列配置された軸受ハウジング２０が形成されており、各軸受ハウジング２０内には軸受挿入孔２１が形成されている。一方、シリンダブロック２の両側壁の下方にも互いに間隔を隔てて整列配置された軸受ハウジング２２が形成されており、各軸受ハウジング２２内には軸受挿入孔２３が形成されている。
【００１１】
図２に示されるように、可変圧縮比機構Ａは一対の駆動軸２４，２５を具備している。これら駆動軸２４，２５は同じ形状を有しており、これら駆動軸２４，２５の側面断面図が図３に示されている。駆動軸２４，２５は、駆動軸２４，２５の両端部に駆動軸２４，２５の軸線に対し偏心している偏心軸部２６を有しており、各偏心軸部２６には夫々自由回転軸２７が回転可能に取り付けられている。各軸受ハウジング２０の軸受挿入孔２１内には夫々駆動軸支承軸受２８が挿着されており、偏心軸部２６の両側において駆動軸２４，２５の軸受部２９が駆動軸支承軸受２８によって支承されている。一方、各軸受ハウジング２２の軸受挿入孔２３内には夫々軸受３０が挿着されており、シリンダブロック２はこれら軸受３０を介して各自由回転軸２７により支承されている。
【００１２】
図２に示されるように各駆動軸２４，２５を夫々反対方向に回転させるために駆動モータ４０の回転軸４１には夫々螺施方向が逆向きの一対のウォームギア４２，４３が取付けられており、これらウォームギア４２，４３と噛合する歯車４４、４５が夫々各駆動軸２４，２５の端部に固定されている。この実施例では駆動モータ４０を駆動することによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積が変更される。
【００１３】
このように、本発明による実施例においては、クランクケース１とシリンダブロック２との連結部にクランクケース１とシリンダブロック２のシリンダ軸線方向の相対位置を変化させるための可変圧縮比機構Ａが配置されており、可変圧縮比機構Ａは、クランクケース１により回転可能に支承されかつ機関本体の長手方向に延びる駆動軸２４，２５を具備しており、駆動軸２４，２５は、駆動軸２４，２５の軸線に対し偏心している偏心軸部２６を有しており、各偏心軸部２６には夫々自由回転軸２７が回転可能に取り付けられると共にシリンダブロック２が自由回転軸２７により支承されている。
【００１４】
さて、図４Ａに示すような状態から各駆動軸２４，２５を矢印で示される如く互いに反対方向に回転させると偏心軸部２６が上方に向けて移動するために自由回転軸２７が軸受挿入孔２３内において最初は駆動軸２４，２５と同一方向に回転すると共に途中から駆動軸２４，２５とは反対方向に回転し、図４Ｂに示されるように偏心軸部２６が上方まで移動すると自由回転軸２７の中心が上方へ移動する。図５Ａ，５Ｂ，５Ｃおよび５Ｄは、このときの一方の駆動軸２４（図４Ａ，４Ｂにおいて右側の駆動軸）における偏心軸部２６および自由回転軸２７の動きを図解的に示している。なお、図５Ａ，５Ｂ，５Ｃおよび５Ｄにおいて、Ｏ１ は駆動軸２４の中心を示しており、Ｏ２ は偏心軸部２６の中心を示しており、Ｏ３ は自由回転軸２７の中心を示している。
【００１５】
さて、駆動軸２４、２５が回転すると、駆動軸２４、２５と偏心軸部２６と自由回転軸２７は図４Ａ，４Ｂにおいて左右対称な状態でもって動き、このとき駆動軸２４、偏心軸部２６および自由回転軸２７は、図５Ａ，５Ｂ，５Ｃおよび５Ｄにおいて駆動軸２４の中心Ｏ１、偏心軸部２６の中心Ｏ２、自由回転軸２７の中心Ｏ３ を夫々クランク腕Ｒ，Ｓでもって連結することにより得られるクランク機構を形成する。従って、駆動軸２４が図５Ａから図５Ｄに向けて時計回りに回転すると、図５Ａから図５Ｄに示されるように、駆動軸２４の中心Ｏ１ と偏心軸部２６の中心Ｏ２ とを連結するクランク腕Ｒは駆動軸２４の中心Ｏ１ の回りを回動し、偏心軸部２６の中心Ｏ２ と自由回転軸２７の中心Ｏ３ とを連結するクランク腕Ｓによって自由回転軸２７の中心Ｏ３ が徐々に上方に移動せしめられる。
【００１６】
図４Ａ（図５Ａに示される状態）と図４Ｂ（図５Ｄに示される状態）とを比較するとわかるように、クランクケース１とシリンダブロック２の相対位置は駆動軸２４，２５の中心Ｏ１と自由回転軸２７の中心Ｏ３との距離によって定まり、駆動軸２４，２５の中心Ｏ１と自由回転軸２７の中心Ｏ３との距離が大きくなるほどシリンダブロック２はクランクケース１から離れる。シリンダブロック２がクランクケース１から離れるとピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積は増大し、従って各駆動軸２４，２５を回転させることによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更することができることになる。
【００１７】
さて、可変圧縮比機構Ａに最も高い負荷が加わるのは、燃焼室５において燃料が燃焼せしめられたときであり、このときシリンダブロック２には上向きの力が作用する。従って、このときには、図５Ａから図５Ｄにおいて矢印Ｇで示されるように、自由回転軸２７の中心Ｏ３には上向きの力が作用する。自由回転軸２７の中心Ｏ３に上向きの力が作用すると、偏心軸部２６の中心Ｏ２ はクランク腕Ｓによりクランク腕Ｓの軸線方向に引っ張られ、偏心軸部２６の中心Ｏ２ に加わるクランク腕Ｓの軸線方向への引っ張り力がクランク腕Ｒを介して駆動軸２４の中心Ｏ１ に作用する。このとき駆動軸２４の中心Ｏ１ には、偏心軸部２６の中心Ｏ２ に作用する力の一部がクランク腕Ｒの軸線方向に作用し、このとき駆動軸２４の中心Ｏ１ に作用する力の方向が破線の矢印Ｆで示されている。
【００１８】
図５Ａから図５Ｄに示されるように、このとき駆動軸２４の中心Ｏ１ に作用する力の方向Ｆはクランク腕Ｒの回動位置によって変化する。一方、このとき駆動軸２４の中心Ｏ１ に作用する力の大きさはクランク腕Ｒの軸線とクランク腕Ｓの軸線のなす角によって定まり、図５Ａに示されるようにクランク腕Ｒの軸線とクランク腕Ｓの軸線のなす角が小さくなると、駆動軸２４の中心Ｏ１ に作用する力が大きくなる。これに対し、図５Ｃに示されるように、クランク腕Ｒの軸線とクランク腕Ｓの軸線のなす角が直角になると、燃料の燃焼によって駆動軸２４の中心Ｏ１ に作用する力は零になる。
【００１９】
図６は、図５Ａから図５Ｄに示される力Ｆの方向および大きさを矢印で示している。図５Ａは高圧縮比のときを示しており、このときの力Ｆの方向および大きさが図６において高圧縮比の領域に示されている。一方、図５Ｂは中圧縮比のときを示しており、このときの力Ｆの方向および大きさが図６において中圧縮比の領域に示されている。図５Ｃも中圧縮比のときを示しているが、このときには力Ｆが発生しない。また、図５Ｄは低圧縮比のときを示しており、このときの力Ｆの方向および大きさが図６において低圧縮比の領域に示されている。
【００２０】
図６に示される力Ｆは、駆動軸２４の支承軸受２８の軸受面に作用する力、即ち、駆動軸２４の支承軸受２８の軸受面に加わる負荷を表しており、従って、図６から、駆動軸２４と駆動軸２４の支承軸受２８の軸受面間において最も負荷が高くなる領域は駆動軸２４の回転位置に応じて変化することがわかる。この場合、駆動軸２４と駆動軸２４の支承軸受２８の軸受面間において最も負荷が高くなる領域に潤滑油を十分に供給しないと、潤滑油の油膜切れが生じ、駆動軸２４や駆動軸２４の支承軸受２８の軸受面にフレッチング摩耗が生ずることになる。
【００２１】
そこで本発明では、駆動軸２４の支承軸受２８内を通して駆動軸２４と駆動軸２４の支承軸受面５３間に潤滑油を供給し、駆動軸２４の回転位置に応じて、駆動軸２４と駆動軸２４の支承軸受面５３間において最も負荷が高くなる領域に潤滑油を供給し得るよう駆動軸２４の支承軸受２８内からの潤滑油の供給位置が変更せしめられる。
【００２２】
次に図７Ａを参照しつつ、本発明による一実施例について説明する。図７Ａは、クランクケース１上に形成された軸受ハウジング２０の断面図を示している。図７Ａを参照すると、軸受ハウジング２０および駆動軸支承軸受２８内にはこれら軸受ハウジング２０および駆動軸支承軸受２８内を貫通する三つの潤滑油供給孔５０，５１，５２が形成されている。図６を参照しつつ図７Ａを参照すると、潤滑油供給孔５０は、図６に示される高圧縮比領域において駆動軸２４と駆動軸支承軸受２８の支承軸受面５３間に開口しており、潤滑油供給孔５１は、図６に示される中圧縮比領域において駆動軸２４と駆動軸支承軸受２８の支承軸受面５３間に開口しており、潤滑油供給孔５２は、図６に示される低圧縮比領域において駆動軸２４と駆動軸支承軸受２８の支承軸受面５３間に開口していることがわかる。
【００２３】
一方、各潤滑油供給孔５０，５１，５２に選択的に潤滑油を供給するための潤滑油供給制御装置６０が設けられており、この潤滑油供給制御装置６０は、各潤滑油供給孔５０，５１，５２に選択的に潤滑油を供給するための切替弁６１と、この切替弁６１を駆動するためのアクチュエータ６２からなる。この切替弁６１は可変圧縮比機構Ａにより制御される機械圧縮比に応じて、機械圧縮比が高圧縮比であれば切替弁６１の切替え作用によって潤滑油が潤滑油供給孔５０に供給され、機械圧縮比が中圧縮比であれば切替弁６１の切替え作用によって潤滑油が潤滑油供給孔５１に供給され、機械圧縮比が低圧縮比であれば切替弁６１の切替え作用によって潤滑油が潤滑油供給孔５２に供給される。
【００２４】
従って、この実施例では、駆動軸２４の回転位置に応じて、駆動軸２４と駆動軸２４の支承軸受面５３間で最も負荷が高くなる領域に潤滑油を供給し得るよう駆動軸２４の支承軸受２８内からの潤滑油の供給位置が変更せしめられる。従って、駆動軸２４と駆動軸２４の支承軸受面５３間において最も負荷が高くなる領域に潤滑油を十分に供給することができるので、潤滑油の油膜切れが生じることがなく、従って駆動軸２４や駆動軸支承軸受２８にフレッチング摩耗が生ずるのを阻止することができる。
【００２５】
図７Ｂに変形例を示す。この変形例では、軸受ハウジング２０および駆動軸支承軸受２８内にこれら軸受ハウジング２０および駆動軸支承軸受２８内を貫通する二つの潤滑油供給孔５４、５５が形成されている。この変形例では、潤滑油供給孔５４は、図６に示される高圧縮比領域において駆動軸２４と駆動軸支承軸受２８の支承軸受面５３間に開口しており、潤滑油供給孔５５は、図６に示される低圧縮比領域において駆動軸２４と駆動軸支承軸受２８の支承軸受面５３間に開口している。この変形例では、可変圧縮比機構Ａにより制御される機械圧縮比が高圧縮比又は中圧縮比であれば切替弁６１の切替え作用によって潤滑油が潤滑油供給孔５４に供給され、機械圧縮比が低圧縮比であれば切替弁６１の切替え作用によって潤滑油が潤滑油供給孔５５に供給される。
【００２６】
従って、この変形例でも、駆動軸２４の回転位置に応じて、駆動軸２４と駆動軸２４の支承軸受面５３間で最も負荷が高くなる領域に潤滑油を供給し得るよう駆動軸２４の支承軸受２８内からの潤滑油の供給位置が変更せしめられる。従って、駆動軸２４と駆動軸２４の支承軸受面５３間において最も負荷が高くなる領域に潤滑油を十分に供給することができるので、潤滑油の油膜切れが生じることがなく、従って駆動軸２４や駆動軸支承軸受２８にフレッチング摩耗が生ずるのを阻止することができる。
【００２７】
次に、自由回転軸２７の軸受面に加わる負荷について説明する。前述したように、可変圧縮比機構Ａに最も高い負荷が加わるのは、燃焼室５において燃料が燃焼せしめられたときであり、このときシリンダブロック２には上向きの力が作用する。従って、このときには、図８において矢印Ｇで示されるように、自由回転軸２７には上向きの力が作用する。このとき自由回転軸２７に作用する力の方向は、駆動軸２４，２５の回転位置の影響をほとんど受けず、自由回転軸２７の軸受面の下方中央部に常に最も大きな負荷が加わる。
【００２８】
従って、本発明による実施例では、図９に示されるように、シリンダブロック２に形成された軸受ハウジング２２および軸受３０内に、これら軸受ハウジング２２および軸受３０内を貫通する潤滑油供給孔５６が形成されており、この潤滑油供給孔５６は、軸受３０の支承軸受面５７の下方中央部に開口している。即ち、自由回転軸２７については、自由回転軸２７の下方中央部において、常時、自由回転軸２７と軸受３０の支承軸受面５７間に潤滑油が供給されている。自由回転軸２７と軸受３０の支承軸受面５７間に供給された潤滑油は、自由回転軸２７の下方部に形成された潤滑油供給孔５８を介して偏心軸部２６周りに供給される。
【符号の説明】
【００２９】
１    クランクケース
２    シリンダブロック
２４，２５    駆動軸
２６    偏心軸部
２７    自由回転軸
２８    駆動軸支承軸受
５０,５１，５２，５４，５５，５６，５８    潤滑油供給孔
５３，５７    支承軸受面
Ａ    可変圧縮比機構
【図１】
2016020655.tif 000003
【図２】
2016020655.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2016020655.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2016020655.tif 000011