(57)【要約】【課題】設定した範囲内で圧縮比を高い精度で自在に変更することができるエンジンの可変圧縮比機構を提供する。【解決手段】円柱状の筒孔からなるシリンダ１３を有するシリンダブロック１２と、円筒形状を有し、周方向に回転可能、且つ軸方向に移動可能に、シリンダ１３内に配置された可動スリーブ２１と、可動スリーブ２１を移動させる駆動手段Ｍと、を備え、駆動手段Ｍからの駆動力によって、可動スリーブ２１を周方向に回転しつつ、軸方向に変位させる。【選択図】図１
2017089402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の筒孔からなるシリンダを有するシリンダブロックと、
円筒形状を有し、周方向に回転可能、且つ軸方向に移動可能に、該シリンダ内に配置された可動スリーブと、
該可動スリーブを移動させる駆動手段と、
を備え、
該駆動手段からの駆動力によって、該可動スリーブが周方向に回転しつつ、軸方向に変位することを特徴とするエンジンの可変圧縮比機構。
【請求項２】
前記シリンダの内周面に形成される雌ネジ部と、
前記可動スリーブの外周面に、該雌ネジ部と螺合可能に形成される雄ネジ部と
からなる螺合手段を備え、
前記駆動手段が該可動スリーブを周方向に回転することで、
該雄ネジ部が該雌ネジ部に沿って変位し、
該可動スリーブが軸方向に移動する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの可変圧縮比機構。
【請求項３】
前記可動スリーブにスリーブ歯車と、
前記駆動手段に駆動歯車とを備え、
該可動スリーブと該駆動手段とが、歯車の噛合を介して連係されていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの可変圧縮比機構。
【請求項４】
前記スリーブ歯車に、前記雄ネジ部と螺合可能なスリーブネジ部を備え、
該スリーブ歯車が該雄ネジ部に螺合する締結ナットとのダブルナットによって該雄ネジ部に螺着される
ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの可変圧縮比機構。
【請求項５】
前記可動スリーブは、移動範囲の少なくともどちらか一端で、前記スリーブ歯車が前記シリンダブロックに当接する
ことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの可変圧縮比機構。
【請求項６】
前記シリンダと前記可動スリーブとの間に挿嵌されるシール部材を備える
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンの可変圧縮比機構。
【請求項７】
前記シリンダブロックに、複数の前記シリンダが、一列に配置され、
前記スリーブ歯車を具備する前記可動スリーブが、該シリンダ毎に配置され、
これらスリーブ歯車の少なくとも１つが、隣接する他のスリーブ歯車と歯車の噛合を介して連係する
ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの可変圧縮比機構。
【請求項８】
前記駆動歯車が、一列に配置された該シリンダの延長線上に配置されつつ、隣接する前記スリーブ歯車と歯車の噛合を介して連係する
ことを特徴とする請求項７に記載のエンジンの可変圧縮比機構。
【請求項９】
前記シリンダを具備する２つの前記シリンダブロックがＶ字型に配置され、
前記スリーブ歯車を具備する前記可動スリーブが、該シリンダ毎に配置され、
一方のシリンダブロックに配置された該可動スリーブの該スリーブ歯車が、他方のシリンダブロックに配置された該可動スリーブの該スリーブ歯車と歯車の噛合を介して連係することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの可変圧縮比機構。
【請求項１０】
前記駆動歯車が、Ｖ字型に配置された前記２つのシリンダブロックの間に配置されつつ、該シリンダブロック毎に１つの前記スリーブ歯車と歯車の噛合を介して連係する
ことを特徴とする請求項９に記載のエンジンの可変圧縮比機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの圧縮比を変える可変圧縮比機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ピストンが往復動するエンジンにおいて、ピストン行程を変化させずに燃焼室容積を変更する、可変圧縮比機構を備えたものが提案されている。
例えば、特許文献１では、シリンダとピストンの間に、筒状のスリーブが筒軸方向に移動可能に配置されている。そして、スリーブが筒軸方向に移動することで、スリーブの端面とシリンダヘッドとの間の環状の容積が変化して、燃焼室容積を変えている。また、スリーブは、移動範囲の両端の位置（シリンダヘッドとの間隔が最も狭くなる位置か、最も広くなる位置）のどちらかで固定されている。
特許文献２では、スリーブが筒軸方向に移動可能に配置されている点は、上記特許文献１と同じであるが、スリーブの移動を油圧によって行う点が異なる。また、スリーブの移動を油圧で行うため、移動範囲内の任意の位置にスリーブを固定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９３３６８号公報
【特許文献２】実開昭６１−１８３４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、可変圧縮比機構は、混合気の燃焼に直接関与する構成であり、燃費と排気ガスの成分に大きく影響する。このため、圧縮比の細かな変更が可能な上に、熱的条件と振動的条件が、ともに厳しい環境の中で、高い精度と信頼性を備えていなければならない。
しかしながら、特許文献１の構成では、２種類の圧縮比しか選択できず、圧縮比の細かな変更を行うことができない。また、特許文献２の構成では、特許文献１の構成よりも圧縮比を細かく変更できるものの、スリーブが筒軸方向に沿って移動する構成のため、スリーブの移動距離が短く、高い精度で圧縮比を制御することが困難であるとともに、構造が複雑なことから、信頼性を高めることが困難である。
【０００５】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、設定した範囲内で圧縮比を高い精度で自在に変更することができるエンジンの可変圧縮比機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明に係る可変圧縮比機構は、円柱状の筒孔からなるシリンダを有するシリンダブロックと、円筒形状を有し、周方向に回転可能、且つ軸方向に移動可能に、該シリンダ内に配置された可動スリーブと、該可動スリーブを移動させる駆動手段と、を備え、該駆動手段からの駆動力によって、可該動スリーブが周方向に回転しつつ、軸方向に変位することを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、可動スリーブが、周方向に回転しつつ、軸方向に変位することによって、軸方向に沿って、直線的に移動する場合に比べて、移動に要する行程を長くすることができる。これにより、圧縮比を設定した範囲内で高い精度で自在に変更することができる。
【０００８】
また、前記可変圧縮比機構は、前記シリンダの内周面に形成される雌ネジ部と、前記可動スリーブの外周面に、該雌ネジ部と螺合可能に形成される雄ネジ部とからなる螺合手段を備え、前記駆動手段が該可動スリーブを周方向に回転することで、該雄ネジ部が該雌ネジ部に沿って変位し、該可動スリーブが軸方向に移動することが好ましい。
【０００９】
このような構成によれば、螺合手段を構成するネジ山のピッチや条数等を変えることで、周方向の回転に対する軸方向の変位量を変えることができる。これにより、油圧等に比べて、簡潔な構造で、且つ高い信頼性を有する可変圧縮比機構を備えることができる。
【００１０】
また、前記可変圧縮比機構は、前記可動スリーブにスリーブ歯車と、前記駆動手段に駆動歯車とを備え、該可動スリーブと該駆動手段とが、歯車の噛合を介して連係されていることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、歯車の構成を変えることで、様々な形態のエンジンに適用することができる。これにより、油圧等に比べて、簡潔な構造で、且つ高い信頼性を有する可変圧縮比機構を備えることができる。
【００１２】
また、前記可変圧縮比機構は、前記可動スリーブは、前記雄ネジ部に螺合するスリーブ歯車を備え、該スリーブ歯車は、該雄ネジ部に螺合する締結ナットとのダブルナットによって螺着されることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、前記スリーブ歯車が、締結ナットとのダブルナットによって、可動スリーブの雄ネジ部に螺着される構成とすることで、より簡潔な構造でスリーブ歯車を設置することができる。
【００１４】
また、前記可変圧縮比機構は、前記可動スリーブは、移動範囲の少なくともどちらか一端で、前記スリーブ歯車が前記シリンダブロックに当接することが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、可動スリーブが、移動範囲の一端で、シリンダブロックにスリーブ歯車が当接することで、可動スリーブの位置校正を容易に行うことができるため、より高い精度で圧縮比を制御することができる。
【００１６】
また、前記可変圧縮比機構は、前記シリンダと前記可動スリーブとの間に挿嵌されるシール部材を備えることが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、シリンダと可動スリーブとの間にシール部材を配置することで、燃焼ガスが燃焼室から漏れ出ることが防止され、より高い精度で圧縮比を制御することができる。
【００１８】
また、前記可変圧縮比機構は、前記シリンダブロックに、複数の前記シリンダが、一列に配置され、前記スリーブ歯車を具備する前記可動スリーブが、該シリンダ毎に配置され、これらスリーブ歯車の少なくとも１つが、隣接する他のスリーブ歯車と歯車の噛合を介して連係することが好ましい。
【００１９】
このような構成によれば、シリンダ毎に配置される可動スリーブが、スリーブ歯車同士の歯車の噛合を介して連係する構成とすることによって、シリンダ内に配置される部品の統一化が図れる。これによって、コストの増大を抑制しつつ、可変圧縮比機構を設置することができる。
【００２０】
また、前記可変圧縮比機構は、前記駆動歯車が、一列に配置された該シリンダの延長線上に配置されつつ、隣接する前記スリーブ歯車と歯車の噛合を介して連係することが好ましい。
【００２１】
このような構成によれば、駆動歯車を一列に配置されたシリンダの延長線上に配置することによって、エンジン全体の大型化を抑制しつつ、可変圧縮比機構を設置することができる。
【００２２】
また、前記可変圧縮比機構は、前記シリンダを具備する２つの前記シリンダブロックがＶ字型に配置され、前記スリーブ歯車を具備する前記可動スリーブが、該シリンダ毎に配置され、一方のシリンダブロックに配置された該可動スリーブの該スリーブ歯車が、他方のシリンダブロックに配置された該可動スリーブの該スリーブ歯車と歯車の噛合を介して連係することが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、シリンダ毎に配置される可動スリーブが、スリーブ歯車同士の歯車の噛合を介して連係する構成とすることによって、シリンダ内に配置される部品の統一化が図れる。これによって、コストの増大を抑制しつつ、可変圧縮比機構を設置することができる。
【００２４】
また、前記可変圧縮比機構は、前記駆動歯車が、Ｖ字型に配置された前記２つのシリンダブロックの間に配置されつつ、該シリンダブロック毎に１つの前記スリーブ歯車と歯車の噛合を介して連係することが好ましい。
【００２５】
このような構成によれば、駆動歯車をＶ字型に配置された２つのシリンダブロックの間に配置することによって、エンジン全体の大型化を抑制しつつ、可変圧縮比機構を設置することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、設定した範囲内で圧縮比を高い精度で自在に変更することができるエンジンの可変圧縮比機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係るエンジンのピストンが上死点に位置した状態の側方断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図１のＢ部拡大図である。
【図４】可動スリーブが下死点側に位置した状態における図１のＡ部拡大図である。
【図５】シリンダブロックの第１の別態様を示す側方断面図である。
【図６】シリンダブロックの第２の別態様を示す側方断面図である。
【図７】直列４気筒エンジンに可変圧縮比機構を採用した場合のシリンダブロックと駆動手段の第１の形態を示す側面図である。
【図８】直列４気筒エンジンに可変圧縮比機構を採用した場合のシリンダブロックと駆動手段の第１の形態を示す底面図である。
【図９】直列４気筒エンジンに可変圧縮比機構を採用した場合のシリンダブロックと駆動手段の第２の形態を示す底面図である。
【図１０】直列４気筒エンジンに可変圧縮比機構を採用した場合のシリンダブロックと駆動手段の第３の形態を示す底面図である。
【図１１】直列４気筒エンジンに可変圧縮比機構を採用した場合のシリンダブロックと駆動手段の第４の形態を示す側面図である。
【図１２】直列４気筒エンジンに可変圧縮比機構を採用した場合のシリンダブロックと駆動手段の第４の形態を示す底面図である。
【図１３】Ｖ型エンジンに可変圧縮比機構を採用した場合のシリンダブロックと駆動手段の第５の形態を示す側面図である。
【図１４】Ｖ型エンジンに可変圧縮比機構を採用した場合のシリンダブロックと駆動手段の第６の形態を示す側面図である。
【図１５】Ｖ型エンジンに可変圧縮比機構を採用した場合のシリンダブロックと駆動手段の第７の形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２９】
本実施形態に係るエンジンの可変圧縮比機構Ｓは、図１に示すように、ピストン３１が上死点位置と下死点位置との間で往復動するレシプロエンジンについて、排気量（ピストンのボアとストローク）はそのままに、燃焼室Ｋの容積を気筒毎に拡大、縮小することで、圧縮比を変えるものである。そこで、本実施形態では、可変圧縮比機構Ｓついて、１つの気筒で説明する。なお、多気筒エンジンの場合は、後述する可変圧縮比機構Ｓの構成を各気筒に設置する。
ここで、図１において、図の上方に、ピストン３１の上死点側（シリンダヘッド１１側、燃焼室Ｋ側）が位置し、図の下方に、ピストン３１の下死点側（クランクケース（図示せず）側）に位置するよう描かれている。
本実施形態の可変圧縮比機構Ｓは、図１に示すように、シリンダブロック１２に一体に組込まれ、シリンダを構成するシリンダライナ１３と、シリンダライナ１３の筒孔であるライナ筒孔１４内を上死点と下死点の間で往復動するピストン３１と、シリンダライナ１３とピストン３１との間に移動可能に配置される可動スリーブ２１と、可動スリーブ２１をシリンダライナ１３内で螺旋状に移動させる螺合手段Ｌと、可動スリーブ２１を駆動する駆動手段Ｍ（図７参照）とを備えている。
【００３０】
シリンダライナ１３は、円筒形状を有し、ライナ筒孔１４を残しつつ、外周面がシリンダブロック１２と一体となるように、シリンダブロック１２に組込まれている。
ライナ筒孔１４は、その内周面に、上死点側に形成される圧縮比調整部１５と、圧縮比調整部１５よりも下死点側に形成される雌ネジ部１６とを備えている。
圧縮比調整部１５は、後述する雄ネジ部２２の外径よりも大径に設定された筒孔で構成されている。圧縮比調整部１５の筒軸方向の寸法は、圧縮比が変化する範囲のうち、圧縮比が最も小さくなる場合の燃焼室Ｋの容積を実現するように設定されている。
雌ネジ部１６は、螺合手段Ｌを構成し、ライナ筒孔１４の内周面に、雌ネジのネジ山が形成されている。
【００３１】
ピストン３１は、円筒の一端を同径の円盤で塞いだような形状を備えている。ピストン３１は、上方（上死点側）に円盤部分が位置し、下方（下死点側）に円筒部分が開口するように配置されている。ピストン３１は、その内部に、筒部の直径近傍部分を貫通するピン孔を備え、ピン孔を貫通するピストンピン３３を介して、コンロッド３４の一端に揺動可能に支持されている。また、ピストン３１外周面の上死点側端部には、ピストンリング３５が設置されている。ピストン３１は、可動スリーブ２１の筒内を、筒軸方向に往復移動可能に配置されている。
ピストンリング３５は、図２に示すように、３つの環状部材で構成されている。ピストン３１が往復動する際に、ピストンリング３５の外周が、可動スリーブ２１の内周面に摺接することで、燃焼ガスのクランクケース側への漏出を防止するとともに、ピストン３１外周の潤滑に寄与している。なお、ピストンリング３５を構成する各環状部材の構成、および機能は、一般的なピストンリングと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３２】
可動スリーブ２１は、円筒形状を備え、シリンダライナ１３とピストン３１との間で、周方向に回転しつつ、筒軸方向に変位する、螺旋移動が可能に配置されている。つまり、可動スリーブ２１の筒内に、ピストン３１が、筒軸方向に移動可能に配置されている。可動スリーブ２１の外周面には、雄ネジ部２２が形成されている。可動スリーブ２１の上死点側端部外周面（雄ネジ部２２の上死点側端部）には、スリーブリング２３が配置され、可動スリーブ２１の下死点側端部外周面（雄ネジ部２２の下死点側端部）には、スリーブ歯車２４が配置されている。
雄ネジ部２２は、螺合手段Ｌを構成し、可動スリーブ２１の外周面に、雌ネジ部１６と噛合可能な雄ネジのネジ山が形成されている。
スリーブリング２３は、図２に示すように、シール部材として、環状の板状弾性部材で構成されている。スリーブリング２３は、往復動するピストン３１のピストンリング３５よりも上死点側（燃焼室Ｋ側）に常に位置する、可動スリーブ２１外周面上の部位に配置されている。スリーブリング２３は、可動スリーブ２１が往復動する際に、スリーブリング２３の外周が、圧縮比調整部１５の内周面を摺接することで、気筒内の燃焼ガスがクランクケース側へ漏出することを防止する。
スリーブ歯車２４は、駆動手段Ｍを構成し、図３に示すように、円環状の部材で形成されている。スリーブ歯車２４は、その内周面に、雌ネジ部１６と同じ雌ネジからなるスリーブネジ部２５を備え、その外周面に、歯車部２６を備えている。歯車部２６には、平歯車が形成されている。スリーブ歯車２４は、締結ナット２７とのダブルナットによって、雄ネジ部２２の下死点側端部に螺着される。
【００３３】
螺合手段Ｌは、上述のように、シリンダライナ１３の内周面に形成される雌ネジ部１６と、可動スリーブ２１の外周面に、雌ネジ部１６と螺合可能に形成される雄ネジ部２２とを備えている。可動スリーブ２１を周方向に回転させると、雄ネジ部２２が雌ネジ部１６に沿って変位し、可動スリーブ２１が螺旋移動をする。可動スリーブ２１が周方向に１回転する間に筒軸方向へ移動する変位量は、雌ネジ部１６、および雄ネジ部２２を構成するネジ山のピッチや条数によって設定される。
【００３４】
なお、本実施形態では、図１に示すように、シリンダブロック１２とは別体に設けられたシリンダライナ１３が、シリンダブロック１２に組み込まれることで、一体に構成されているが、このような構成に限定されるものではない。
たとえば、シリンダブロック１２とシリンダライナ１３とを一体に形成する構成の第１の別態様として、図５に示すように、シリンダブロック１２Ａを鋳造する際に、シリンダライナ１３Ａを一緒に鋳込む手法を用いても良い。
また、一緒に鋳込むのではなく、シリンダライナ１３Ａをシリンダブロック１２Ａに圧入する手法を用いて、一体に形成する構成としても良い。
【００３５】
さらに、第２の別態様として、図６に示すように、シリンダライナを廃止して、筒孔からなるシリンダ１４Ｂをシリンダブロック１２Ｂに直接形成する構成としても良い。
なお、シリンダブロック１２Ｂに、アルミニウム合金等の比較的柔らかい素材を用いた際に、シリンダ１４Ｂを構成する雌ネジ部１６Ｂの強度不足が懸念される場合がある。このような場合には、強度不足を補うために、アルミニウム合金等の基材に、アルミナ繊維や炭素繊維等の強化材が添加された繊維強化金属（ＦＲＭ：fiber-reinforced metals）を用いて、シリンダブロック１２Ｂを形成することで、対応が可能である。
また、強度を必要とする雌ネジ部１６Ｂ等の部位に、ニジカルめっき（無電解ニッケル−炭化ケイ素複合めっき）等の硬化処理を施すことで、対応が可能である。
これらの手法を用いることで、重量の増加を抑制しつつ、強度を高めることができる。
さらに、重量に制限がなければ、シリンダブロック１２Ｂを鋳鉄で形成することで、比較的安価で強度を確保することが可能である。
つまり、シリンダは、要求される耐熱性、耐摩耗性、および強度等の条件を満たすことが可能な構成であれば、シリンダブロックと別部材で構成されるか否かに関わらず、様々な形態を採用することができる。
【００３６】
次に、燃焼室Ｋについて説明する。燃焼室Ｋは、図１、図２、図４に示すように、容積が一定で変化しない主燃焼室Ｋ１と、可変容積の補助燃焼室Ｋ２とで構成されている。なお、図１、図２、図４は、ピストン３１が上死点に位置した状態で、ピストン３１の上死点側端面が、シリンダヘッド１１のフランジ部分１１ａに当接するように描かれている。これは、説明のためで、主燃焼室Ｋ１と補助燃焼室Ｋ２の位置、および形状を明確にすることを意図している。実際には、ピストン３１が上死点に位置する状態で、ピストン３１の上死点側端面と、シリンダヘッド１１のフランジ部分１１ａとの間に、所定の隙間が設定されており、主燃焼室Ｋ１と補助燃焼室Ｋ２は、常に連通している。
【００３７】
なお、シリンダヘッド１１のフランジ部分１１ａと、シリンダブロック１２との間には、ガスケット１７が配置されている。ガスケット１７は、比較的柔らかい素材で出来ており、フランジ部分１１ａと、シリンダブロック１２との間に挟んで締めることによって、ガスケット１７自体が潰れて、フランジ部分１１ａと、シリンダブロック１２との間の隙間を埋め、気筒内の燃焼ガスがクランクケース側へ漏出することを防止する。また、ガスケット１７の構成、および材質は、一般的なガスケットと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３８】
主燃焼室Ｋ１は、シリンダヘッド１１と上死点に位置するピストン３１とで形成される空間によって構成されている。
補助燃焼室Ｋ２は、シリンダヘッド１１のフランジ部分１１ａ、可動スリーブ２１の上死点側端面２２ａ、圧縮比調整部１５の内周面、上死点に位置するピストン３１の外周面とで形成される空間によって構成されている。そして、可動スリーブ２１が螺旋移動することで、可動スリーブ２１の上死点側端面２２ａが図の上下に変位し、補助燃焼室Ｋ２を構成する、シリンダヘッド１１のフランジ部分１１ａと、可動スリーブ２１の上死点側端面２２ａとの間隔が増減する。これにより、補助燃焼室Ｋ２の容積、および燃焼室Ｋの容積が増減し、圧縮比が変化する。
図２に示すように、補助燃焼室Ｋ２の容積が最小（圧縮比が最大）の状態で、シリンダヘッド１１のフランジ部分１１ａと、可動スリーブ２１の上死点側端面２２ａとの間隔が、最も小さくなる。このとき、図３に示すように、可動スリーブ２１は、最も上死点側に位置し、スリーブ歯車２４の上死点側端面が、シリンダブロック１２の下死点側端面に当接する。
また、図４に示すように、補助燃焼室Ｋ２の容積が最大（圧縮比が最小）の状態で、可動スリーブ２１は、最も下死点側に位置し、シリンダヘッド１１のフランジ部分１１ａと、可動スリーブ２１の上死点側端面２２ａとの間隔が、最も大きくなる。
そして、図２、図４に示すように、可動スリーブ２１の上死点側端部は、常にピストンリング３５よりも上死点側に位置している。これにより、ピストン３１と可動スリーブ２１との間の密閉が保たれている。
【００３９】
次に駆動手段Ｍについて説明する。駆動手段Ｍは、図７に示すように、上述のスリーブ歯車２４に加え、駆動制御部５１、および電動モータ５２を備えている。
駆動制御部５１は、車体（図示せず）やエンジンに設置された様々なセンサの出力信号からエンジンの運転状態を判断し、運転状態に合った圧縮比となるように、電動モータ５２へ制御信号を出力する。
電動モータ５２は、駆動制御部５１からの制御信号に従って、スリーブ歯車２４を回転させる。電動モータ５２の出力軸５２ａには、スリーブ歯車２４と噛合可能な歯車で構成された駆動歯車５３が設けられている。電動モータ５２の出力軸５２ａの回転数は、駆動歯車５３とスリーブ歯車２４とのギヤ比で減速しつつ、軸トルクを増大させている。また、出力軸５２ａの回転数を減速することで、電動モータ５２が１回転する間に可動スリーブ２１が筒軸方向に変位する寸法を小さくすることができるため、より高い精度で圧縮比を制御することができる。
なお、駆動手段Ｍは、エンジンの構成等によって、設置される場所が変わる。このため、駆動歯車５３の構成や、電動モータ５２の駆動力をスリーブ歯車２４に伝えるための構成には、様々な形態が考えられる。
【００４０】
たとえば、直列型４気筒エンジンに前述の可変圧縮比機構Ｓを設置する場合として、図７〜図１２に示す４つの形態が考えられ、Ｖ型エンジンに可変圧縮比機構Ｓを設置する場合として、図１３〜図１５に示す３つの形態が考えられる。
【００４１】
図７，図８に示すように、４つのシリンダライナ１３が一列（直列）に配置された直列型４気筒エンジンに、本実施形態の可変圧縮比機構Ｓを設置した場合、前述のように、シリンダブロック１２の下死点側端面に、各気筒のスリーブ歯車２４が配置されている。隣り合うスリーブ歯車２４は、歯車部２６が互いに噛合している。このため、１つの可動スリーブ２１が螺旋移動すると、残り３つの可動スリーブ２１も螺旋移動する。
このようなシリンダブロック１２の気筒列の一端に、電動モータ５２を設置する場合、電動モータ５２の出力軸５２ａを気筒の筒軸方向と平行に設置する場合（第１の形態）と、筒軸方向に直交して設置する場合（第２の形態）が考えられる。
【００４２】
出力軸５２ａが筒軸方向と平行になるように、電動モータ５２を設置する第１の形態では、図７，図８に示すように、駆動歯車５３は、スリーブ歯車２４と噛合可能な平歯車５３ａで構成される。
平歯車５３ａは、その歯幅が、スリーブ歯車２４の歯幅と、可動スリーブ２１の筒軸方向の変位量の寸法とを足した寸法よりも大きく設定されている。これにより、可動スリーブ２１が螺旋移動によって筒軸方向に移動しても平歯車５３ａとスリーブ歯車２４の噛合が外れることがない。
【００４３】
次に、出力軸５２ａが筒軸方向と直交するように、電動モータ５２を設置する第２の形態では、図９に示すように、駆動歯車５３は、スリーブ歯車２４と噛合可能なウォーム歯車５３ｂで構成されている。
ウォーム歯車５３ｂを用いることで、平歯車５３ａを用いる場合よりも大きな減速比を得ることができる。より大きな減速比が得られることで、電動モータ５２が１回転する間に可動スリーブ２１が筒軸方向に変位する寸法をさらに小さくする。これによって、よりコンパクトな構成で、圧縮比をより高い精度で制御することができる
【００４４】
また、図１０に示すように、ラック５３ｃとの噛合によって、可動スリーブ２１を螺旋移動させる構成（第３の形態）も可能である。電動モータ５２によってラック５３ｃを往復動させる場合には、電動モータ５２の出力軸に、図７，図８と同様の平歯車５３ａが設置される。また、ラック５３ｃを用いる場合には、電動モータ５２以外に、油圧のアクチュエータ（図示せず）によって、ラック５３ｃを往復動させる構成とすることも可能である。
なお、スリーブ歯車２４同士の噛合を解消し、ラック５３ｃを全てのスリーブ歯車２４に噛合させる構成としても良い。スリーブ歯車２４を直列に噛合させた場合には、歯車間のバックラッシが積算されてしまうため、駆動歯車５３と最初に噛合する可動スリーブ２１の圧縮比と、最後に噛合する可動スリーブ２１の圧縮比に差が出るおそれがある。しかしながら、ラック５３ｃが全てのスリーブ歯車２４に噛合することで、全ての気筒の圧縮比を同じ精度で制御することができる。
【００４５】
また、図１１，図１２に示すように、駆動歯車５３とスリーブ歯車２４との間、およびスリーブ歯車２４同士の間に、従動歯車５４を噛合させる構成とすることも可能である（第４の形態）。このような構成の場合、電動モータ５２の出力軸には、図７，図８と同様の平歯車５３ａが設置される。従動歯車５４が介在することで、全てのスリーブ歯車２４が、駆動歯車５３と同じ方向に回転する。
【００４６】
次に、２つのシリンダブロック１２がＶ字型に配置されたＶ型エンジンに、本実施形態の可変圧縮比機構Ｓを設置する場合、図１３〜図１５に示すように、電動モータ５２は、バンク内に設置する場合（第５の形態、第６の形態）とバンク外に設置する場合（第７の形態）が考えられる。なお、左右の各バンクを構成するシリンダブロック１２には、図７，図８と同様に、複数の気筒が直列に配置され、隣り合うスリーブ歯車２４が互いに噛合している。
【００４７】
図１３に示すように、出力軸５２ａが図の上下方向に沿うように、電動モータ５２が、バンク内に設置される第５の形態では、駆動歯車５３は、すぐばかさ歯車５３ｄで構成される。すぐばかさ歯車５３ｄは、バンク角度に合わせた円錐形を有し、従動歯車５５を介して、両バンクのスリーブ歯車２４に噛合する。電動モータ５２がバンク内に設置されることで、バンク内のスペースを有効に使うことができる。
【００４８】
図１４に示すように、出力軸５２ａが筒軸方向と直交するように、電動モータ５２が、バンク内に設置される第６の形態では、駆動歯車５３は、ウォーム歯車５３ｂで構成される。ウォーム歯車５３ｂは、従動歯車５５を介して、両バンクのスリーブ歯車２４に噛合する。電動モータ５２がバンク内に設置されることで、バンク内のスペースを有効に使うことができる。また、駆動歯車５３にウォーム歯車５３ｂを用いることで、平歯車５３ａを用いる場合よりも大きな減速比を得ることができる。より大きな減速比が得られることで、電動モータ５２が１回転する間に可動スリーブ２１が筒軸方向に変位する寸法をさらに小さくする。これによって、よりコンパクトな構成で、圧縮比をより高い精度で制御することができる
【００４９】
図１５に示すように、電動モータ５２が、バンク外に設置されている第７の形態では、駆動歯車５３は、図７，図８と同様の平歯車５３ａで構成される。また、バンク内には、バンク角度に合わせた円錐形を有する、すぐばかさ歯車５６からなる従動歯車が設置され、両バンクのスリーブ歯車２４に噛合する。このような構成とすることで、バンク内に設置スペースが無い場合でも電動モータ５２を設置することができる。
【００５０】
なお、本実施形態の駆動手段Ｍでは、歯車同士の噛合に、すぐば（直歯）を備えた平歯車が用いられているが、採用できる歯車の種類を平歯車に限定するものではない。たとえば、平歯車の代わりに、はすば（斜歯）を備えたはすば歯車を用いることが可能であり、同様の作用効果を得ることができる。つまり、電動モータ５２の駆動力を各可動スリーブ２１に伝えることが可能な構成であれば、様々な形態を採用することができる。
【００５１】
本実施形態に係るエンジンの可変圧縮比機構Ｓは、基本的に以上のように構成されるものであり、次に、エンジンの可変圧縮比機構Ｓの作用効果について説明する。
本実施形態の可変圧縮比機構Ｓは、可動スリーブ２１が螺旋移動をすることによって、軸方向に沿って、直線的に移動する場合に比べて、移動に要する行程を長くすることができる。これにより、圧縮比を設定した範囲内で高い精度で自在に変更することができる。
本実施形態の可変圧縮比機構Ｓは、螺合手段Ｌを構成するネジ山のピッチや条数等を変えることで、周方向の回転に対する軸方向の変位量を変えることができる。これにより、油圧等に比べて、簡潔な構造で、且つ高い信頼性を有する可変圧縮比機構Ｓを備えることができる。
本実施形態の可変圧縮比機構Ｓは、歯車の構成を変えることで、様々な形態のエンジンに適用することができる。これにより、油圧等に比べて、簡潔な構造で、且つ高い信頼性を有する可変圧縮比機構Ｓを備えることができる。
本実施形態の可変圧縮比機構Ｓは、スリーブ歯車２４が、締結ナット２７とのダブルナットによって、可動スリーブ２１の雄ネジ部２２に螺着される構成とすることで、より簡潔な構造でスリーブ歯車２４を設置することができる。
本実施形態の可変圧縮比機構Ｓは、可動スリーブ２１が、移動範囲の一端で、シリンダブロック１２にスリーブ歯車２４が当接することで、可動スリーブ２１の位置校正を容易に行うことができるため、高い精度で圧縮比を制御することができる。
本実施形態の可変圧縮比機構Ｓは、シリンダ１３と可動スリーブ２１との間にシール部材としてスリーブリング２３を配置することで、燃焼ガスが燃焼室Ｋから漏れ出ることが防止され、より高い精度で圧縮比を制御することができる。
【００５２】
直列４気筒型エンジンに、本実施形態の可変圧縮比機構Ｓを採用した場合、シリンダを構成するシリンダライナ１３毎に配置される可動スリーブ２１が、スリーブ歯車２４同士の歯車の噛合を介して連係する構成とすることによって、シリンダライナ１３内に配置される部品の統一化が図れる。これによって、コストの増大を抑制しつつ、可変圧縮比機構を設置することができる。
直列４気筒型エンジンに、本実施形態の可変圧縮比機構Ｓを採用した場合、駆動歯車５３を一列（直列）に配置されたシリンダライナ１３の延長線上に配置することによって、エンジン全体の大型化を抑制しつつ、可変圧縮比機構Ｓを設置することができる。
Ｖ型エンジンに、本実施形態の可変圧縮比機構Ｓを採用した場合、シリンダライナ１３毎に配置される可動スリーブ２１が、スリーブ歯車２４同士の歯車の噛合を介して連係する構成とすることによって、シリンダライナ１３内に配置される部品の統一化が図れる。これによって、コストの増大を抑制しつつ、可変圧縮比機構を設置することができる。
Ｖ型エンジンに、本実施形態の可変圧縮比機構Ｓを採用した場合、駆動歯車５３をＶ字型に配置された２つのシリンダブロック１２の間に配置することによって、エンジン全体の大型化を抑制しつつ、可変圧縮比機構を設置することができる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｓ  エンジンの可変圧縮比機構
１２  シリンダブロック
１３  シリンダ（シリンダライナ）
１６  雌ネジ部
２１  可動スリーブ
２２  雄ネジ部
２３  シール部材（スリーブリング）
２４  スリーブ歯車
２７  締結ナット
５３  駆動歯車
Ｌ  螺合手段
Ｍ  駆動手段
【図１】
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【図２】
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【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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