(57)【要約】      （修正有）【課題】オフセットクランクを有する可変圧縮比内燃機関において、内燃機関の振動及び騒音を低減することである。【解決手段】シリンダブロック１２と、クランクケース１６と、クランクケースと共働して回転軸線３２の周りに回転可能にクランクシャフトを支持するクランクキャップ１８と、一対の相対位置可変装置２０Ｌ、２０Ｒと、を有し、回転軸線は中心軸線に対しオフセットされており、一対の相対位置可変装置はクランクケースに対するシリンダブロックの相対位置を中心軸線２４に沿って変化させる可変圧縮比内燃機関１０において、オフセットされた側の相対位置可変装置の軸線３６Ｌと中心軸線２４との間距離Ｌhlは、他方の側の相対位置可変装置の軸線３６Ｒと中心軸線２４との間の距離Ｌhrよりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線に沿って延在するシリンダボアを有するシリンダブロックと、前記中心軸線に沿って相対変位可能に前記シリンダブロックを支持するクランクケースと、前記クランクケースに固定され且つ前記クランクケースと共働して回転軸線の周りに回転可能にクランクシャフトを支持するクランクキャップと、一対の相対位置可変装置と、を有し、前記回転軸線は前記中心軸線に対し前記中心軸線に垂直な方向へオフセットされており、前記一対の相対位置可変装置は前記垂直な方向に沿って隔置された状態にて前記シリンダブロックの両側に配置されており、各相対位置可変装置は、偏心円板カムを有するカムシャフトを回転させることにより、前記クランクケースに対する前記シリンダブロックの相対位置を前記中心軸線に沿って変化させるよう構成された可変圧縮比内燃機関において、
前記回転軸線がオフセットされた側のカムシャフトの軸線と前記中心軸線との間の前記垂直な方向の距離は、他方の側のカムシャフトの軸線と前記中心軸線との間の前記垂直な方向の距離よりも大きい、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、クランクオフセットを有する可変圧縮比内燃機関に係る。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両に搭載される内燃機関として、例えば下記の特許文献１に記載されているように、圧縮比を変化させることができる可変圧縮比内燃機関が知られている。可変圧縮比内燃機関においては、シリンダブロックはクランクケースによりシリンダボアの中心軸線に沿って相対変位可能に支持されている。シリンダブロックの両側に一対の相対位置可変装置が設けられ、それらの相対位置可変装置によってクランクケースに対するシリンダブロックの相対位置が変化されることにより、圧縮比が変化される。各相対位置可変装置は内燃機関の気筒配列方向に沿って延在するカムシャフトを含み、カムシャフトに設けられた複数の偏心円板カムがシリンダブロックに固定されたカム部材のカム面と係合するようになっている。
【０００３】
ところで、内燃機関において、クランクシャフトの回転軸線がシリンダボアの中心軸線に対し中心軸線に垂直な方向へオフセットされたオフセットクランクが知られている。オフセットクランクによれば、内燃機関の行程におけるクランクの上死点の位置とピストン上死点の位置とをずらすことができ、これにより圧縮行程及び膨張行程に時間差をつけることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５５３５９号公報
【発明の概要】
【０００５】
〔発明が解決しようとする課題〕
可変圧縮比内燃機関においては、左右の相対位置可変装置を介してシリンダブロックとクランクケースとの間に作用する力が同一になるよう、シリンダボアの中心軸線と左右の相対位置可変装置のカムシャフトの軸線との間の距離は同一の値に設定されている。一方、オフセットクランクを有する内燃機関においては、膨張行程においてクランクキャップがクランクシャフトから受けた力がクランクケースへ均等に伝達されるよう、クランクキャップはクランクシャフトの回転軸線から等距離隔置された位置においてボルトによりクランクケースに固定されている。よって、クランクシャフトの回転軸線がシリンダボアの中心軸線に対しオフセットされていない内燃機関においては、左右のカムシャフトの軸線とクランクキャップを固定する左右のボルトとの間の距離は同一である。
【０００６】
しかし、オフセットクランクを有する可変圧縮比内燃機関においては、回転軸線がオフセットされた側のカムシャフトの軸線と対応するボルトとの間の軸線に垂直な方向の距離は、他方の側のカムシャフトの軸線と対応するボルトとの間の距離よりも小さい。この二つの距離の差は回転軸線のオフセットの距離の２倍であるので、オフセットの距離が大きいほど大きい。
【０００７】
そのため、回転軸線がオフセットされた側の相対位置可変装置を介してシリンダブロックとクランクケースとの間に作用する力は、他方の側の相対位置可変装置を介してシリンダブロックとクランクケースとの間に作用する力よりも大きい。よって、膨張行程中に回転軸線がオフセットされた側においてシリンダブロックとクランクケースとの間に大きい力が作用し、これに起因して内燃機関の振動及び騒音が発生し易い。
【０００８】
本発明の主要な課題は、オフセットクランクを有する可変圧縮比内燃機関において回転軸線がオフセットされた側の相対位置可変装置を介してシリンダブロックとクランクケースとの間に作用する力を低減し、内燃機関の振動及び騒音を低減することである。
【０００９】
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、中心軸線（２４）に沿って延在するシリンダボア（２２）を有するシリンダブロック（１２）と、中心軸線に沿って相対変位可能にシリンダブロックを支持するクランクケース（１６）と、クランクケースに固定され且つクランクケースと共働して回転軸線（３２）の周りに回転可能にクランクシャフトを支持するクランクキャップ（１８）と、一対の相対位置可変装置（２０Ｌ、２０Ｒ）と、を有し、回転軸線は中心軸線に対し中心軸線に垂直な方向へオフセットされており、一対の相対位置可変装置は上記垂直な方向に沿って隔置された状態にてシリンダブロックの両側に配置されており、各相対位置可変装置は、偏心円板カム（４２Ｌ、４２Ｒ）を有するカムシャフト（３４Ｌ、３４Ｒ）を回転させることにより、クランクケースに対するシリンダブロックの相対位置を中心軸線に沿って変化させるよう構成された可変圧縮比内燃機関（１０）が提供される。
【００１０】
回転軸線（３２）がオフセットされた側のカムシャフト（３４Ｌ）の軸線（３６Ｌ）と中心軸線（２４）との間の垂直な方向の距離（Ｌhl）は、他方の側のカムシャフト（３４Ｒ）の軸線（３６Ｒ）と中心軸線（２４）との間の垂直な方向の距離（Ｌhr）よりも大きい。
【００１１】
上記の構成によれば、回転軸線がオフセットされた側のカムシャフトの軸線（３６Ｌ）とボルトの軸線（２８Ｌ）との間の距離（Ｌcl）は、一対のカムシャフト（３４Ｌ、３４Ｒ）の軸線（３６Ｌ、３６Ｒ）と中心軸線（２４）との間の垂直な方向の距離（Ｌhl、Ｌhr）が同一である場合に比して大きい。逆に、他方の側のカムシャフトの軸線（３６Ｒ）とボルトの軸線（２８Ｒ）との間の距離（Ｌcr）は、一対のカムシャフト（３４Ｌ、３４Ｒ）の軸線（３６Ｌ、３６Ｒ）と中心軸線（２４）との間の垂直な方向の距離（Ｌhl、Ｌhr）が同一である場合に比して小さい。
【００１２】
よって、上記二つの距離（Ｌhl、Ｌhr）が同一である場合に比して、回転軸線がオフセットされた側の相対位置可変装置を介してシリンダブロックとクランクケースとの間に作用する力は小さくなり、他方の側の相対位置可変装置を介してシリンダブロックとクランクケースとの間に作用する力は大きくなる。従って、膨張行程中に回転軸線がオフセットされた側においてシリンダブロックとクランクケースとの間に大きい力が作用することに起因する内燃機関の振動及び騒音を低減することができる。
【００１３】
なお、オフセットされた側の上記距離（Ｌhl）が他方の側の上記距離（Ｌhr）よりも大きければ、上述の作用効果が得られるが、これらの距離の差が大きすぎると、他方の側の相対位置可変装置を介してシリンダブロックとクランクケースとの間に作用する力が過大になる。よって、オフセットされた側の上記距離（Ｌhl）が他方の側の上記距離（Ｌhr）よりも大きく、回転軸線がオフセットされた側のカムシャフトの軸線（３６Ｌ）とボルトの軸線（２８Ｌ）との間の距離（Ｌcl）は、他方の側のカムシャフトの軸線（３６Ｒ）とボルトの軸線（２８Ｒ）との間の距離（Ｌcr）以下であることが好ましい。
【００１４】
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えた名称及び／又は符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による可変圧縮比内燃機関の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】オフセットクランクを有する従来の可変圧縮比内燃機関を示す縦断面図である。
【図３】本発明による可変圧縮比内燃機関の第一の修正例を示す縦断面図である。
【図４】本発明による可変圧縮比内燃機関の第二の修正例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１において、本発明の実施形態にかかる可変圧縮比内燃機関が符号１０にて全体的に示されている。内燃機関１０は、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１４、クランクケース１６、クランクキャップ１８、及び一対の相対位置可変装置２０Ｌ及び２０Ｒを有している。シリンダブロック１２は、図１の紙面に垂直な方向に配列された気筒数のシリンダボア２２を有し、各シリンダボア２２は中心軸線２４に沿って延在している。シリンダヘッド１４は、シリンダブロック１２の図１で見て上端に複数のボルト（図示せず）により固定されている。図１において、一点鎖線２６Ｌ及び２６Ｒはボルトの軸線を示しており、軸線２６Ｌ及び２６Ｒは中心軸線２４から等距離隔置されている。
【００１８】
シリンダブロック１２は、クランクケース１６に設けられた凹部１６Ａ内に配置され、クランクケース１６により中心軸線２４に沿って相対変位可能に支持されている。クランクキャップ１８は、クランクケース１６の図１で見て下端に複数のボルト（図示せず）により固定されており、図１において、一点鎖線２８Ｌ及び２８Ｒはボルトの軸線を示している。図１には示されていないが、クランクケース１６は図１で見て下端部にてエンジンマウントを介して車体上に支持されている。
【００１９】
クランクケース１６及びクランクキャップ１８は、互いに共働してクランクジャーナル３０を支持している。クランクジャーナル３０は、図１には示されていないクランクシャフトを回転軸線３２の周りに回転可能に支持するようになっている。ボルトの軸線２８Ｌ及び２８Ｒは回転軸線３２から等距離隔置されている。クランクシャフトはオフセットクランクシャフトであり、回転軸線３２は、中心軸線２４に対しシリンダボア２２の配列方向に垂直に（図１の紙面に沿う方向に）距離Ｌo図１で見て左方へオフセットされている。クランクシャフトのオフセットに対応して、軸線２８Ｌ及び２８Ｒは中心軸線２４に対し図１で見て左方へ距離Ｌoオフセットされている。
【００２０】
図１には示されていないが、各気筒のシリンダボア２２にはピストンが中心軸線２４に沿って往復動可能に嵌合し、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１４と共働して燃焼室を郭定している。中心軸線２４に沿うピストンの往復運動は、コネクティングロッドを介してクランクシャフトへ伝達され、これによりクランクシャフトは回転軸線３２の周りに回転する。
【００２１】
一対の相対位置可変装置２０Ｌ及び２０Ｒは、回転軸線３２のオフセットの方向に沿って互いに隔置された状態にてシリンダブロック１２の両側に配置されている。相対位置可変装置２０Ｌ、２０Ｒは、それぞれシリンダボア２２の配列方向（図１の紙面に垂直な方向）に互いに平行に延在するカムシャフト３４Ｌ、３４Ｒを含んでいる。カムシャフト３４Ｌ、３４Ｒは、それぞれ回転軸線３６Ｌ、３６Ｒの周りに回転可能にクランクケース１６により支持されている。
【００２２】
図１において、一点鎖線３８Ｌは、回転軸線３６Ｌを通り中心軸線２４と平行に延在する直線を示し、一点鎖線３８Ｒは、回転軸線３６Ｒを通り中心軸線２４と平行に延在する直線を示している。ボルトの軸線２８Ｌとクランクシャフトの回転軸線３２との間の距離Ｌrlは、ボルトの軸線２８Ｒと回転軸線３２との間の距離Ｌrrと同一である。
【００２３】
中心軸線２４、軸線２６Ｌ及び２６Ｒ、軸線２８Ｌ及び２８Ｒ、及び直線３８Ｌ及び３８Ｒの間の距離の関係は以下の通りである。
（１）中心軸線２４と直線３８Ｌとの間の距離Ｌhlは、中心軸線２４と直線３８Ｒとの間の距離Ｌhrよりも大きい。よって、ボルトの軸線２６Ｌと直線３８Ｌとの間の距離Ｌblは、ボルトの軸線２６Ｒと直線３８Ｒとの間の距離Ｌbrよりも大きい。
（２）ボルトの軸線２８Ｌと直線３８Ｌとの間の距離Ｌclは、ボルトの軸線２８Ｒと直線３８Ｒとの間の距離Ｌcrと同一である。
【００２４】
カムシャフト３４Ｌ、３４Ｒは、クランクケース１６により支持されたアクチュエータ（図示せず）により、それぞれ回転軸線３６Ｌ、３６Ｒの周りに回転駆動される。アクチュエータは図１で見て左右方向に延在する駆動シャフトを含み、駆動シャフトはその一端に連結された電動機により回転駆動される。カムシャフト３４Ｌ、３４Ｒには、それぞれウォームホイール４０Ｌ、４０Ｒが設けられ、ウォームホイール４０Ｌ、４０Ｒは駆動シャフトに設けられたウォームギヤとそれぞれ噛合している。よって、駆動シャフトの回転は、ウォームホイール４０Ｌ、４０Ｒ及びウォームギヤにより、それぞれ回転軸線３６Ｌ、３６Ｒの周りの回転に変換されてカムシャフト３４Ｌ、３４Ｒへ伝達される。
【００２５】
カムシャフト３４Ｌ、３４Ｒには、それぞれシャフトの延在方向に沿って互いに隔置された複数の偏心円板カム４２Ｌ、４２Ｒが一体的に設けられている。偏心円板カム４２Ｌ、４２Ｒの外周部は、それぞれ対応するカム部材４４Ｌ、４４Ｒに設けられた円形のカム面４６Ｌ、４６Ｒに係合している。カム部材４４Ｌ、４４Ｒは、図１の紙面に沿って延在する板状又はブロック状をなし、それぞれカムシャフト３４Ｌ、３４Ｒの延在方向に沿って互いに隔置された状態にてシリンダブロック１２に固定されている。
【００２６】
カムシャフト３４Ｌ、３４Ｒが回転することにより、偏心円板カム４２Ｌ、４２Ｒがそれぞれ回転軸線３６Ｌ、３６Ｒの周りに回転すると、カム部材４４Ｌ、４４Ｒが図１で見て上下方向にクランクケース１６に対し変位する。よって、クランクケース１６に対するシリンダブロッ１２の位置が中心軸線２４に沿って変化する。従って、図１には示されていないピストンに対するシリンダブロッ１２及びシリンダヘッド１４の位置が中心軸線２４に沿って変化し、燃焼室の容積が変化するので、内燃機関１０の圧縮比が変化する。
【００２７】
なお、可変圧縮比内燃機関の構造の詳細及び作動について、必要ならば、例えば前述の特許文献１（特開２０１２−２５５３５９号公報）、特開２０１２−１６３０１２号公報及び特開２００８−６４０１０９号公報などを参照されたい。
【００２８】
図２は、オフセットクランクシャフトを有する従来の可変圧縮比内燃機関を示す縦断面図である。なお、図２において、図１に示された部材と同一の部材には図１において付された符号と同一の符号が付されている。
【００２９】
従来の内燃機関１０においては、直線３８Ｌとシリンダボア２２は中心軸線２４との間の距離Ｌrlは、直線３８Ｒと中心軸線２４との間の距離Ｌrrよりもオフセット距離Ｌo小さい。更に、実施形態と同様に、ボルトの軸線２８Ｌとクランクシャフトの回転軸線３２との間の距離は、ボルトの軸線２８Ｒと回転軸線３２との間の距離と同一である。
【００３０】
従って、中心軸線２４、軸線２６Ｌ及び２６Ｒ、軸線２８Ｌ及び２８Ｒ、及び直線３８Ｌ及び３８Ｒの間の距離の関係は以下の通りである。
（１′）中心軸線２４と直線３８Ｌとの間の距離Ｌhlは、中心軸線２４と直線３８Ｒとの間の距離Ｌhrと同一である。よって、ボルトの軸線２６Ｌと直線３８Ｌとの間の距離Ｌblも、ボルトの軸線２６Ｒと直線３８Ｒとの間の距離Ｌbrと同一である。
（２′）ボルトの軸線２８Ｌと直線３８Ｌとの間の距離Ｌclは、軸線２８Ｒと直線３８Ｒとの間の距離Ｌcrよりも小さい（距離Ｌclは距離Ｌcrよりも２Ｌo小さい）。
【００３１】
内燃機関１０の膨張行程においては、燃焼室内の燃焼ガスの膨張により、シリンダヘッド１４とピストンとの間に互いに離れる方向の力が作用する。その結果、シリンダブロック１２はボルトの軸線２６Ｌ、２６Ｌの位置においてシリンダヘッド１４から図１においてそれぞれ上向きの力Ｆhl、Ｆhrを受ける。力Ｆhl及びＦhrは互いに同一であると考えられてよい。よって、クランクケース１６は、それぞれ力Ｆhl、Ｆhrに起因して直線３８Ｌ、３８Ｒの位置においてシリンダブロック１２から相対位置可変装置２０Ｌ、２０Ｒを介して図１においてそれぞれ上向きの力Ｆhcl、Ｆhcrを受ける。
【００３２】
更に、クランクケース１６はボルトの軸線２８Ｌ、２８Ｌの位置においてクランクキャップ１８から図１においてそれぞれ下向きの力Ｆpl、Ｆprを受ける。力Ｆpl及びＦprも互いに同一であると考えられてよい。よって、シリンダブロック１２は、それぞれ力Ｆpl、Ｆprに起因して直線３８Ｌ、３８Ｒの位置においてクランクケース１６から相対位置可変装置２０Ｌ、２０Ｒを介して図１においてそれぞれ下向きの力Ｆpcl、Ｆpcrを受ける。
【００３３】
図２に示された従来の可変圧縮比内燃機関１０の場合には、上記（１′）の関係があるので、力Ｆhcl及びＦhcrは互いに同一である。しかし、上記（２′）の関係に起因して、力Ｆpclは力Ｆpcrよりも大きい値になるので、相対位置可変装置２０Ｌを介してシリンダブロック１２の図１で見て左側の部分に高い荷重が作用する。よって、この高い荷重に起因して内燃機関１０の振動及び騒音のレベル、特にクランクケース１６に対するシリンダブロック１２及びシリンダヘッド１４の相対振動の振動レベルが高くなり易い。
【００３４】
これに対し、実施形態によれば、上記（２）の関係があるので、力Ｆpcl及びＦpcrは互いに同一である。よって、相対位置可変装置２０Ｌを介してシリンダブロック１２の図１で見て左側の部分に高い荷重が作用することを防止し、高い荷重に起因して内燃機関１０の振動及び騒音のレベルが高くなることを防止することができる。
【００３５】
なお、相対位置可変装置２０Ｒを介して図１において上向きに作用する力Ｆhcrは従来の内燃機関の場合よりも大きくなる。しかし、力Ｆhcrの大きさは従来の内燃機関において相対位置可変装置２０Ｌを介して図１において下向きに作用する力Ｆpclの大きさほど大きくはならない。
【００３６】
特に、実施形態によれば、図２に示された従来の内燃機関の場合に比して、相対位置可変装置２０Ｌ及び２０Ｒを、クランクシャフトのオフセットの方向へ移動させるだけでよい。よって、特殊な制振装置を設置する場合に比して、低廉に内燃機関１０の振動及び騒音のレベルを低くすることができる。
【００３７】
以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００３８】
例えば、上述の実施形態においては、ボルトの軸線２８Ｌとクランクシャフトの回転軸線３２との間の距離Ｌrlは、ボルトの軸線２８Ｒと回転軸線３２との間の距離Ｌrrと同一であり、ボルトの軸線２８Ｌと直線３８Ｌとの間の距離Ｌclは、ボルトの軸線２８Ｒと直線３８Ｒとの間の距離Ｌcrと同一である。しかし、従来の内燃機関における距離Ｌclと距離Ｌcrとの差が２Ｌoと大きいことが、相対位置可変装置２０Ｌを介してシリンダブロック１２の図１で見て左側の部分に高い荷重が作用する原因である。よって、この距離の差を低減すれば、従来に比して内燃機関の振動及び騒音のレベルを低減することができる。
【００３９】
よって、図３に示されているように、相対位置可変装置２０Ｌ及び２０Ｒは従来の内燃機関における位置と実施形態の位置との中間に設定されてもよい（第一の修正例）。この修正例においては、距離Ｌrlは距離Ｌrrよりも小さいが、それらの距離の差は２Ｌoよりも小さい。従って、従来の内燃機関の場合に比して力Ｆpclの大きさを低減し、内燃機関１０の振動レベルを低くすることができる。
【００４０】
また、従来の内燃機関においては、クランクシャフトの回転軸線３２がオフセットされた側の相対位置可変装置２０Ｌを介してシリンダブロック１２の一方の側に高い荷重が作用することが原因で内燃機関１０の振動及び騒音のレベルが高くなる。よって、図４に示されているように、相対位置可変装置２０Ｌのみが回転軸線３２のオフセットの側へ移動されてもよい（第二の修正例）。この修正例においても、距離Ｌrlは距離Ｌrrよりも小さいが、それらの距離の差は２Ｌoよりも小さい。従って、第一の修正例の場合と同様に、従来の内燃機関の場合に比して力Ｆpclの大きさを低減し、内燃機関１０の振動レベルを低くすることができる。
【００４１】
更に、上述の実施形態においては、ボルトの軸線２８Ｌとクランクシャフトの回転軸線３２との間の距離は、ボルトの軸線２８Ｒと回転軸線３２との間の距離と同一である。しかし、軸線２８Ｌと回転軸線３２との間の距離Ｌrl及び軸線２８Ｒと回転軸線３２との間の距離Ｌrrが同一であれば、軸線２８Ｌとクランクシャフトの回転軸線３２との間の距離及び軸線２８Ｒと回転軸線３２との間の距離が同一でなくても、実施形態と同様の作用効果が得られる。よって、軸線２８Ｌとクランクシャフトの回転軸線３２との間の距離及び軸線２８Ｒと回転軸線３２との間の距離は同一でなくてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…可変圧縮比内燃機関、１２…シリンダブロック、１４…シリンダヘッド、１６…クランクケース、１８…クランクキャップ、２０Ｌ,２０Ｒ…相対位置可変装置、２２…シリンダボア、３４Ｌ,３４Ｒ…カムシャフト
【図１】
2017160788.tif 000003
【図２】
2017160788.tif 000004
【図３】
2017160788.tif 000005
【図４】
2017160788.tif 000006