(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復動するピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連係する複数のリンクと、
前記クランクシャフトと略平行に延びるコントロールシャフトと、
前記コントロールシャフトの回転中心から偏心した偏心軸と上記複数のリンクの一とを連係するコントロールリンクと、
前記コントロールシャフトの回転運動に伴って軸方向運動をするアクチュエータロッドと、
前記アクチュエータロッドの軸方向運動を回転運動に変換する送りネジ機構と、
前記送りネジ機構に伝達手段を介して連係し前記コントロールシャフトの回転角を制御するコントロールシャフト回転制御手段と、を備え、
機関運転中に前記コントロールリンクから前記コントロールシャフトの偏心軸に荷重が作用することで発生するコントロールシャフトトルクによって前記アクチュエータロッドに作用する荷重のアクチュエータロッド軸方向の分力によって、前記送りネジ機構と前記伝達手段との間に作用する荷重Ｆ１の作用方向と、前記アクチュエータロッドに作用する荷重のアクチュエータロッド軸方向と略直交する方向の分力によって前記送りネジ機構と前記伝達手段との間に作用する荷重Ｆ２の作用方向とが、互いに打ち消しあう方向となるように前記コントロールシャフト回転制御手段を配置することを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
【請求項２】
シリンダ内を往復動するピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連係する複数のリンクと、
前記クランクシャフトと略平行に延びるコントロールシャフトと、
前記コントロールシャフトの回転中心から偏心した偏心軸と上記複数のリンクの一とを連係するコントロールリンクと、
前記コントロールシャフトに伝達手段を介して連係し前記コントロールシャフトの回転角を制御するコントロールシャフト回転制御手段と、を備え、
機関運転中に前記コントロールリンクから前記コントロールシャフトの偏心軸に荷重が作用することで発生するコントロールシャフトトルクによってコントロールシャフトと前記伝達手段との間に作用する荷重Ｆ１の作用方向と、
前記コントロールシャフトの偏心軸に前記コントロールリンクから作用する荷重によって前記コントロールシャフトが変形して、前記コントロールシャフトと前記伝達手段との間に作用する荷重Ｆ２の作用方向とが、互いに打ち消しあう方向となるように、前記コントロールシャフト回転制御手段を配置することを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
【請求項３】
前記コントロールシャフト回転制御手段は、それぞれ独立して送りネジ機構に連係して、前記コントロールシャフトを回転駆動するモータと、前記コントロールシャフトの回転角を保持する保持機構と、を備え、前記荷重Ｆ１の作用方向と荷重Ｆ２の作用方向とが互いに打ち消しあう方向となる位置には、少なくとも前記保持機構を配置することを特徴とする請求項１または２に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項４】
前記モータと前記保持機構とを互いに異なる減速比でコントロールシャフトに連係させ、前記保持機構と前記コントロールシャフト間の減速比が、前記モータと前記コントロールシャフト間の減速比よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項５】
少なくとも前記コントロールシャフトトルクが最大値となるときに、前記荷重Ｆ１の作用方向と前記荷重Ｆ２の作用方向とが互いに打ち消しあう方向となるように前記コントロールシャフト回転制御手段を配置することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項６】
少なくとも前記コントロールシャフトトルクによって前記アクチュエータロッドに作用する荷重のアクチュエータロッド軸方向と略直交する方向の分力が最大値となるときに、前記荷重Ｆ１の作用方向と前記荷重Ｆ２の作用方向とが互いに打ち消しあう方向となるように前記コントロールシャフト回転制御手段を配置することを特徴とする請求項１、３または４のいずれか一つに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項７】
一つの前記コントロールシャフト回転制御手段及びコントロールシャフトで全気筒の圧縮比を制御する多気筒内燃機関において、
少なくとも前記コントロールシャフト回転制御手段に最も近い位置にある前記コントロールリンクから前記コントロールシャフトの偏心軸に作用する荷重が最大となるときに、前記荷重Ｆ１の作用方向と前記荷重Ｆ２の作用方向とが互いに打ち消しあう方向となるように前記コントロールシャフト回転制御手段を配置することを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載の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、運転中に圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関に関し、特に圧縮比を変更・保持する機構の配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関運転中に圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構としては、例えば特許文献１に、モータの回転運動をアクチュエータロッドの往復運動に変換する送りねじ機構と、アクチュエータロッドの往復運動をコントロールシャフトの回転運動に変換するスライダクランク機構とからなるものが開示されている。
【特許文献１】特開２００７−２３９５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、筒内の燃焼圧や主運動部品の慣性力等が各リンクを介してコントロールシャフトに伝達され、コントロールシャフトには回転軸周りの回転トルク（コントロールシャフトトルク）が作用する。このコントロールシャフトトルクのアクチュエータロッド軸方向成分は、アクチュエータロッドを介して送りねじ機構に伝達され、送りねじ機構を回転させるトルクに変換される。そして、送りねじ機構と噛み合う減速ギヤに周方向の荷重（荷重Ｆ１）として作用する。
【０００４】
一方、コントロールシャフトトルクのアクチュエータロッド垂直方向成分によって、アクチュエータロッドは曲げ変形する。これにより、送りねじ機構と噛み合う減速ギヤに周方向の荷重（荷重Ｆ２）が作用する。
【０００５】
そして、荷重Ｆ１及び荷重Ｆ２は減速ギヤと噛み合うモータのピニオンギヤにも作用することとなる。
【０００６】
特許文献１に開示された構成では、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが合成することにより、減速ギヤ及びピニオンギヤに作用する荷重は大きくなるので、コントロールシャフトトルクに抗して設定圧縮比を保持するために必要なトルク（保持トルク）も大きくなる。このため、圧縮比を変更・保持する機構をコンパクトな構成にすることができないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明では、圧縮比を変更・保持する機構に作用する荷重を低減して、コンパクトな構成にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の可変圧縮比内燃機関は、シリンダ内を往復動するピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連係する複数のリンクと、駆動部により回転角が変更・保持されるコントロールシャフトと、コントロールシャフトの回転中心から偏心した偏心軸と上記複数のリンクの一とを連係するコントロールリンクと、コントロールシャフトの回転運動に伴って軸方向運動をするアクチュエータロッドと、アクチュエータロッドの軸方向運動を回転運動に変換する送りネジ機構と、送りネジ機構に減速手段を介して連係しコントロールシャフトの回転角を制御するコントロールシャフト回転制御手段と、を備え、機関運転中にコントロールリンクからコントロールシャフトの偏心軸に荷重が作用することで発生するコントロールシャフトトルクによってアクチュエータロッドに作用する荷重のアクチュエータロッド軸方向の分力によって、送りネジ機構と減速手段との噛み合い部分のギヤに作用する荷重Ｆ１の作用方向と、アクチュエータロッドに作用する荷重のアクチュエータロッド軸方向と略直交する方向の分力によって送りネジ機構と減速手段との噛み合い部分のギヤに作用する荷重Ｆ２の作用方向とが、互いに打ち消しあう方向となるようにコントロールシャフト回転制御手段を配置する。
【０００９】
または、シリンダ内を往復動するピストンとクランクシャフトのクランクピンとを連係する複数のリンクと、駆動部により回転角が変更・保持されるコントロールシャフトと、コントロールシャフトの回転中心から偏心した偏心軸と上記複数のリンクの一とを連係するコントロールリンクと、コントロールシャフトに減速手段を介して連係しコントロールシャフトの回転角を制御するコントロールシャフト回転制御手段と、を備え、機関運転中にコントロールリンクからコントロールシャフトの偏心軸に荷重が作用することで発生するコントロールシャフトトルクによってコントロールシャフトと減速手段との噛み合い部のギヤに作用する荷重Ｆ１の作用方向と、コントロールシャフトの偏心軸にコントロールリンクから作用する荷重によってコントロールシャフトが変形して、コントロールシャフトと減速手段との噛み合い部のギヤに作用する荷重Ｆ２の作用方向とが、互いに打ち消しあう方向となるように、コントロールシャフト回転制御手段を配置する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが互いに打ち消し合う方向に作用することになるので、コントロールシャフトの回転角を制御するコントロールシャフト回転制御手段、つまり圧縮比を変更・保持する機構に作用する荷重の最大値が低減される。これにより、圧縮比を変更・保持する機構をコンパクトな構成にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本実施形態の可変圧縮比機構を備えるエンジンの概略図である。
【００１３】
１はピストン、２はシリンダブロック、３はアッパリンク、４はロアリンク、５はコントロールリンク、６はクランクシャフト、７はコントロールシャフト、１１は第１リンク、１２は第２リンク、１３はアクチュエータロッド、１６は軸受部、１７はボールネジナット（送りネジ機構）である。
【００１４】
ピストン１は、シリンダブロック２のシリンダ内に往復動可能に収められている。コントロールシャフト７はクランクシャフト６と略平行に気筒列方向に延びている。ロアリンク４はクランクシャフト６のクランクピン６ａに相対回転可能に連結されている。
【００１５】
アッパリンク３は、上端がピストン１に、下端がロアリンク４に、それぞれピストンピン１ａ、連結ピン８を介して相対回転可能に連結されている。コントロールリンク５は、上端がロアリンク４に、下端がコントロールシャフト７に、それぞれ連結ピン９、１０を介して相対回転可能に連結されている。なお、コントロールリンク５はコントロールシャフト７の回転軸７ａから偏心した位置に連結されており、例えば、コントロールシャフト７に回転軸７ａに対して偏心した偏心カムを設け、この偏心カムにコントロールシャフト７を連結する。
【００１６】
第１リンク１１の一端は、コントロールシャフト７と一体に回転するよう、回転軸７ａに固定されており、他端は第２リンク１２の一端に連結ピン１４を介して相対回転可能に連結されている。第２リンク１２の他端はアクチュエータロッド１３の先端に連結ピン１５を介して相対回転可能に連結されている。
【００１７】
アクチュエータロッド１３は、図中右側（以下、基端側という）がボールネジナット１７に挿通され、このボールネジナット１７と連結ピン１５側の端部との間で軸受部１６により摺動可能に支持されている。また、基端側からの所定範囲にはボールネジナット１７の内周に設けた雌ネジ部と螺合する雄ねじ部が設けられている。
【００１８】
図２は、（ａ）が図１の構成を模式的に表した図、（ｂ）がアクチュエータロッド１３の基端側から見た図、（ｃ）がアクチュエータロッド１３周辺を機関上方から見た図である。１８は小径部１８ａと大径部１８ｂとを備える中間ギヤ、１９はピニオンギヤ、２０は圧縮比変更機構としての機能と圧縮比保持機構としての機能を併せ持つ圧縮比変更・保持機構（コントロールシャフト回転制御手段）である。
【００１９】
圧縮比変更・保持機構２０は、保持機構２０ａとモータ２０ｂとが直列に配置されている。保持機構２０ａは後述するコントロールシャフトトルクが伝達されたときにモータ２０ｂの回転シャフト２０ｃが回転しないように保持可能な構造であればよい。
【００２０】
図７は保持機構２０ａの一例を示す図である。この保持機構２０ａは、モータ２０ｂの回転シャフト２０ｃに固定支持されたディスク５２と、ディスク５２に対向するアーマチュア５３と、アーマチュア５３をディスク５２方向に付勢するバネ５１と、バネ５１を囲むように設けられたコイル５０とからなる。
【００２１】
コイル５０に電圧を印加していない状態では、バネ５１の付勢力によってアーマチュア５３はディスク５２に押し付けられ、これにより回転シャフト２０ｃの回転が禁止される。すなわち、回転シャフト２０ｃの回転を禁止できるのは、アーマチュア５３とディスク５２との間の摩擦力（保持トルク）が回転シャフト２０ｃの回転トルクより大きい場合である。一方、コイル５０に電圧が印加されると、バネ５１の付勢力に抗してアーマチュア５３はディスク５２から離れてコイル５０に吸着するので、ディスク５２は回転自由となり、回転シャフト２０ｃも回転自由になる。
【００２２】
ボールネジナット１７の外周部には外周ギヤ１７ａが設けられており、この外周ギヤ１７ａは中間ギヤ１８の小径部１８ａと噛み合っている。一方、大径部１８ｂはモータ２０ｂの回転シャフト２０ｃに設けたピニオンギヤ１９と噛み合っている。なお、本実施形態では外周ギヤ１７ａ、中間ギヤ１８及びピニオンギヤ１９は平歯車とするが、これ以外のギヤ、例えばヘリカルギヤ等であってもよい。
【００２３】
ボールネジナット１７と中間ギヤ１８とピニオンギヤ１９は、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、アクチュエータロッド１３の中心軸を通り、かつピストン１の往復運動方向と略直交する直線上にそれぞれの回転中心が並ぶように配置する。なお、中間ギヤ１８は必ずしも必要ではなく、減速比の設定次第では、ピニオンギヤ１９とボールネジナット１７とが直接噛み合い、これらの歯数により所望の減速比を実現する構成であってもよい。本実施形態では、中間ギヤ１８が伝達手段に相当する。
【００２４】
モータ２０ｂが回転駆動すると、モータ２０ｂの回転が中間ギヤ１８により減速されてボールネジナット１７に伝達され、ボールネジナット１７内周の雌ネジ部と螺合する雄ネジ部を有するアクチュエータロッド１３は軸方向に動く。
【００２５】
アクチュエータロッド１３が基端側に移動すると、第２リンク１２、第１リンク１１を介してコントロールシャフト７が回転軸７ａ周りに図中反時計回り方向に回転し、連結ピン１０の位置は下降する。これにより、ロアリンク４がクランクピン６ａ周りに図中反時計回り方向に傾き、連結ピン８の位置が上昇するので、ピストン１の位置が上昇する。すなわち、上死点位置でのピストン位置が上昇することで、圧縮比が上昇する。
【００２６】
これとは反対方向にアクチュエータロッド１３が移動すると、コントロールシャフト７及びロアリンク４は図中時計回り方向に回転するので、ピストン１は下降し、圧縮比が低下する。すなわち、本実施形態では、アクチュエータロッド１３が前進するほど圧縮比は低下する。
【００２７】
上記のように、本実施形態の可変圧縮比機構は、アッパリンク３、ロアリンク４、コントロールリンク５、コントロールシャフト７、第１リンク１１及び第２リンク１２、アクチュエータロッド１３、ボールネジナット１７、減速手段としての中間ギヤ１８、モータ２０ｂを備える。そして、図示しないコントロールユニットによりモータ２０ｂの駆動を制御し、運転状態に応じてアクチュエータロッド１３を進退させることでコントロールシャフト７の回転角を制御し、圧縮比を変化させるものである。
【００２８】
また、コントロールシャフト７には、後述するように筒内の燃焼圧やピストン１の慣性力等がアッパリンク３、ロアリンク４、コントロールリンク５を介して伝達される。そして、この伝達された荷重は、連結ピン１０がコントロールシャフト７の回転軸７ａから偏心しているため、コントロールシャフト７を回転させる荷重（以下、これをコントロールシャフトトルクという）として作用する。そこで、圧縮比が目標値になったら、コントロールシャフトトルクに抗してコントロールシャフト７を所定の回転角に保持するために必要な電流を保持機構に流し、圧縮比を目標値に保持する。
【００２９】
なお、運転状態に応じた具体的な圧縮比制御は、例えば特開２００２−１１５５７１号公報に開示されたものと同様であるので、説明を省略する。
【００３０】
次に、圧縮比変更・保持機構２０に作用するトルクについて説明する。
【００３１】
筒内の燃焼荷重Ｆｂｕｒｎがピストン１に作用すると、この荷重はアッパリンク３を介してロアリンク４に伝達され、クランクピン６ａを支点としてロアリンク４を図２（ａ）中で時計回りに回転させる方向に作用する。これにより、コントロールシャフト７にはコントロールリンク５の軸方向に引張る荷重Ｆｃｎｔｒｌが作用し、コントロールシャフト７には図２（ａ）中で時計回りに回転させる方向にコントロールシャフトトルクＴｃｔｒｌが作用する。複数気筒エンジンの場合、コントロールシャフトトルクＴｃｔｒｌが最大値となるのは、ある気筒の燃焼荷重Ｆｂｕｒｎと別の気筒の慣性力等による荷重との合力が最大となるときであり、これは、燃焼荷重Ｆｂｕｒｎが最大となるタイミングとほぼ一致する。
【００３２】
このコントロールシャフトトルクＴｃｔｒｌは第１リンク１１を介して第２リンク１２に伝達され、軸方向の引張り荷重Ｆｅｘとして作用する。
【００３３】
引張り荷重Ｆｅｘのアクチュエータロッド１３軸方向成分（以下、荷重Ｆｅｘｈという）は、ボールネジナット１７の回転トルクに変換され、ボールネジナット１７に噛み合う中間ギヤ１８には、周方向の荷重Ｆ１が作用する。なお、荷重Ｆ１が図２（ａ）中で上向きとなるようにアクチュエータロッド１３の雄ねじ部及びボールネジナット１７の雌ネジ部を設定する。
【００３４】
また、引張り荷重Ｆｅｘのアクチュエータロッド軸方向垂直成分Ｆｅｘｖ１（図２（ａ）中で上向き）により、アクチュエータロッド１３は軸受部１６を支点として、軸受部１６のクリアランスの範囲内で図２（ａ）中時計回りに回転する。これにより、アクチュエータロッド１３の軸受部１６よりもボールネジナット１７側部分には、図２（ａ）中下向きの荷重Ｆｅｘｖ２が作用することとなり、この荷重Ｆｅｘｖ２によりボールネジナット１７と噛み合う中間ギヤ１８には、周方向かつ図２（ａ）中下向きの周方向の荷重Ｆ２が作用する。
【００３５】
これらの荷重Ｆ１及び荷重Ｆ２の合力が、ピニオンギヤ１９を介して圧縮比変更・保持機構２０に回転トルクとして作用する。
【００３６】
一方、圧縮行程や排気行程のように、ピストン１や各リンク３、４、５等の慣性力が作用する場合には、各荷重及びトルクは上記と逆方向に作用する。なお、コントロールシャフト７に作用する荷重は慣性力と燃焼荷重の合力であるため、実際の運転中に圧縮比変更・保持機構２０に作用する荷重は交番荷重である。
【００３７】
図２（ａ）〜（ｃ）に示した構成によれば、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが相殺する方向に作用するので、圧縮比変更・保持機構２０に伝達される回転トルクの最大値が低減する。このため、圧縮比を設定値に保持する際に保持機構２０ａにかかる負荷を低減することができる。
【００３８】
なお、第１リンク１１及び第２リンク１２のジオメトリいかんによっては、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが相殺する方向となるような中間ギヤ１８及びピニオンギヤ１９の配置は、図２（ａ）〜（ｃ）とは異なる場合もある。この場合にも、少なくともコントロールシャフトトルクＴｃｔｒｌが最大値となるときには、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが反対方向に作用するように中間ギヤ１８等を配置する。これにより、圧縮比変更・保持機構２０に伝達される回転トルクの最大値が低減されるので、保持機構２０ａにかかる負荷を低減することができる。
【００３９】
また、アクチュエータロッド１３に作用する荷重Ｆｅｘの、アクチュエータロッド１３の軸方向に対して直交方向の成分Ｆｅｘｖ１が最大となるとき、つまり荷重Ｆ２が最大となるときに、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが相殺する方向に作用するように中間ギヤ１８及びピニオンギヤ１９の配置にすると、音振性能の低下を回避することができる。これは、ボールネジナット１７のアクチュエータロッド１３の軸方向に対して直交方向への変位は、中間ギヤ１８との衝突時における衝撃力を増大し、音振性能を低下させるため、荷重Ｆ２が最大となるときに荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが相殺するようにすることで、衝撃力を低減することができるためである。
【００４０】
以上により本実施形態では、次のような効果を得ることができる。
【００４１】
（１）ピストン１とクランクピン６ａとを連係する複数のリンク３、４と、コントロールシャフト７と、コントロールシャフト７の回転軸７ａから偏心した偏心軸とロアリンク４とを連係するコントロールリンク５と、コントロールシャフト７の回転運動に伴って軸方向運動をするアクチュエータロッド１３と、アクチュエータロッド１３の軸方向運動を回転運動に変換するボールネジナット１７と、ボールネジナット１７に中間ギヤ１８を介して連係しコントロールシャフト７の回転角を制御する圧縮比変更・保持機構２０と、を備え、コントロールシャフトトルクによってアクチュエータロッド１３に作用する荷重のアクチュエータロッド軸方向の分力Ｆｅｘｈによって、ボールネジナット１７と中間ギヤ１８との噛み合い部分のギヤに作用する荷重Ｆ１の作用方向と、アクチュエータロッド１３に作用する荷重のアクチュエータロッド軸方向と略直交する方向の分力Ｆｅｘｖ１によってボールネジナット１７の外周ギヤ１７ａと中間ギヤ１８との噛み合い部分に作用する荷重Ｆ２の作用方向とが、互いに打ち消しあう方向となるように圧縮比変更・保持機構２０を配置するので、保持機構２０ａに要求される保持トルクを低減することができる。
【００４２】
（２）少なくともコントロールシャフトトルクが最大値となるときに、荷重Ｆ１の作用方向と荷重Ｆ２の作用方向とが互いに打ち消しあう方向となるように圧縮比変更・保持機構２０を配置するので、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２の作用方向が圧縮比やコントロールリンクから作用する荷重の向きによって変化する場合にも、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２の合力の最大値を低減することができる。このため、保持トルクの最大値を効果的に低減することができる。
【００４３】
（３）少なくともコントロールシャフトトルクによってアクチュエータロッド１３に作用する荷重Ｆｅｘのアクチュエータロッド軸方向と略直交する方向の分力Ｆｅｘｖ１が最大値となるときに、荷重Ｆ１の作用方向と荷重Ｆ２の作用方向とが互いに打ち消しあう方向となるように圧縮比変更・保持機構２０を配置するので、ボールネジナット１７の径方向の変位量を低減することができる。これによりボールネジナット１７の外周ギヤ１７ａが中間ギヤ１８へ衝突する際の衝撃力が低減され、音振性能の低下を回避することができる。
【００４４】
なお、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが同一線上で反対方向に作用する場合に限らず、例えば荷重Ｆ２の作用方向が荷重Ｆ１の作用方向に対して９０度以上ずれていれば、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２との相殺による保持機構２０ａにかかる負荷低減の効果は得られる。
【００４５】
第２実施形態について説明する。
【００４６】
図３（ａ）は本実施形態のコントロールシャフト７周辺の機関上下方から見た概略図、（ｂ）は（ａ）のII―II線に沿った断面図、（ｃ）は燃焼荷重が作用した場合のコントロールシャフト７の変形の様子を機関側方から見た図である。
【００４７】
本実施形態を適用するエンジンは、ピストン１、アッパリンク３、ロアリンク４、コントロールリンク５、クランクシャフト６及びコントロールシャフト７については図１と同様の構成である。しかし、第１リンク１１、第２リンク１２、アクチュエータロッド１３及びボールネジナット１７を介さずに、モータ２０ｂで直接コントロールシャフト７を回転駆動する点で異なる。
【００４８】
具体的には、図３（ａ）に示すように、コントロールシャフト７の一方の端部にギヤ部２１を備え、このギヤ部２１とモータ２０ｂの回転シャフトの端部に設けたピニオンギヤ１９とが噛み合っている。なお、図３（ａ）の２２はモータ２０ｂとピニオンギヤ１９との間に介装した減速部（減速手段）である。第１実施形態と同様に、この減速部２２は必ずしも必要ではなく、減速比の設定次第では設けなくてもよい。
【００４９】
モータ２０ｂは、ギヤ部２１の回転中心とピニオンギヤ１９の回転中心とが、ピストン１の往復運動方向と略直交する直線上にそれぞれの回転中心が並ぶように配置する。
【００５０】
上記のような構成で、燃焼荷重Ｆｂｕｒｎが作用すると、第１実施形態と同様に、コントロールシャフト７の連結ピン１０の位置に、コントロールリンク５の軸方向に引張り上げる荷重Ｆｃｎｔｒｌが作用し、コントロールシャフト７はコントロールシャフトトルクＴｃｎｔｒｌが作用する。そして、ギヤ部２１と噛み合うピニオンギヤ１９には周方向の荷重Ｆ１が上向きに作用する。
【００５１】
一方、図３（ｃ）に示すように、荷重Ｆｃｎｔｒｌによってコントロールシャフト７は主軸受部２３を支点として曲げ変形を起こすため、ギヤ部２１のピニオンギヤ１９と噛み合う部分がコントロールシャフト７の径方向下向きに変位し、ギヤ部２１とピニオンギヤ１９との噛み合い部には下向きの荷重Ｆ２が作用する。これらの荷重Ｆ１及び荷重Ｆ２の合力が、ピニオンギヤ１９を介してモータ２０ｂに回転トルクとして作用する。
【００５２】
なお、第１実施形態と同様に、慣性荷重が作用した場合には荷重及びトルクの方向は上記と反対になる。
【００５３】
ところで、本実施形態では、ギヤ部２１とピニオンギヤ１９の回転中心がコントロールシャフト７の軸方向に対して略直交する直線上に並び、かつ荷重Ｆ１が図３（ｂ）中で上向きとなるようにモータ２０ｂが配置されているので、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが反対方向に作用する。したがって、第１実施形態と同様に、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが相殺することとなり、モータ２０ｂに伝達される回転トルクの最大値を低減することができる。これにより、圧縮比を設定値に保持するためにモータ２０ｂに要求される最大トルクが低減されるので、モータ２０ｂを小型化し、圧縮比変更・保持機構２０をコンパクトな構成にすることが可能となる。
【００５４】
なお、図３（ａ）、（ｂ）に示したような多気筒エンジンの場合には、ピニオンギヤ１９と噛み合うギヤ部２１に最も近い気筒のコントロールリンク５からコントロールシャフト７に作用する荷重が最大となるときに、図３（ｂ）に示すように荷重Ｆ１の作用方向と荷重Ｆ２の作用方向とが相殺するような位置にピニオンギヤ１９を配置する。これは、ギヤ部２１に最も近い気筒のコントロールリンク５からコントロールシャフト７に作用する荷重が最大となるときに、ギヤ部２１の変位が最大となるからであり、このときに荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが打ち消しあうようにすることで、圧縮比変更・保持機構２０に作用する変動トルクの最大値を低減するためである。
【００５５】
以上により本実施形態では、次のような効果を得ることができる。
【００５６】
（１）ピストン１とクランクピン６ａとを連係する複数のリンク３、４と、コントロールシャフト７と、コントロールシャフト７の回転軸７ａから偏心した偏心軸とロアリンク４とを連係するコントロールリンク５と、コントロールシャフト７に減速部２２を介して連係しコントロールシャフト７の回転角を制御する圧縮比変更・保持機構２０と、を備え、コントロールシャフトトルクによってコントロールシャフト７と減速部２２との噛み合い部のギヤに作用する荷重Ｆ１の作用方向と、コントロールシャフト７の偏心軸にコントロールリンク５から作用する荷重によってコントロールシャフト７が変形して、コントロールシャフト７と減速部２２との噛み合い部のギヤに作用する荷重Ｆ２の作用方向とが、互いに打ち消しあう方向となるように、圧縮比変更・保持機構２０を配置するので、保持機構２０ａに要求される保持トルクを低減することができる。
【００５７】
（２）一つの圧縮比変更・保持機構２０及びコントロールシャフト７で全気筒の圧縮比を制御する多気筒内燃機関において、少なくとも圧縮比変更・保持機構２０に最も近い位置にあるコントロールリンク５からコントロールシャフト７の偏心軸に作用する荷重が最大となるとき、つまり減速部２２に噛み合うコントロールシャフト７のギヤ部２１の変位が最大となるときに、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが互いに打ち消しあう方向となるように圧縮比変更・保持機構２０を配置するので、圧縮比変更・保持機構２０に作用する変動トルクの最大値を低減することができる。
【００５８】
第３実施形態について説明する。
【００５９】
本実施形態では、保持機構２０ａとモータ２０ｂとが独立している点で第１、第２実施形態と異なる。
【００６０】
図４（ａ）は、図２（ｂ）と同様にボールネジナット１７周辺をアクチュエータロッド１３の軸方向から見た図である。図４（ｂ）は図４（ａ）を機関上方から見た図である。
【００６１】
中間ギヤ１８、ピニオンギヤ１９及び保持機構２０ａについては、図２（ｂ）と同様の配置である。しかし、モータ２０ｂはボールネジナット１７の回転軸に対して保持機構２０ａと対称の位置に、中間ギヤ３０を介して配置されている。
【００６２】
このような構成にすると、中間ギヤ１８及び保持機構２０ａについては第１実施形態と同様であるが、モータ２０ｂ側の中間ギヤ３０は荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが強めあう方向となる位置でボールネジナット１７と噛み合うこととなる。このため、モータ２０ｂには荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが強め合った、より大きなトルクが作用することとなる。
【００６３】
しかしながら、モータ２０ｂは圧縮比が設定値（目標圧縮比）となるように駆動するものである。例えば、現在のピストン上死点位置と目標圧縮比におけるピストン上死点位置との差から、目標圧縮比にするために必要なアクチュエータロッド１３の移動量を算出し、この移動量に基づいてボールネジナット１７の回転角を算出する。そして、この回転角に基づいてモータ２０ｂに供給する電力を決定する。ここで、上述した燃焼荷重等による変動トルクが作用することによって、モータ２０ｂに上記電力量を供給しても実圧縮比が目標圧縮比に達しなかった場合には、目標圧縮比になるまでさらに電力を供給すればよい。
【００６４】
これに対して、保持機構２０ａの保持力に抗して変動トルクによってアクチュエータロッド１３が移動してしまうと、保持機構２０ａは移動前の状態に戻すことができない。
【００６５】
このように、モータ２０ｂは保持機構２０ａと比べて、変動トルクの増大による影響が小さいため、図４に示すように荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが強め合うような位置に配置することができる。
【００６６】
また、図４に示すようにモータ２０ｂと保持機構２０ａとを並列に配置すると、図２（ｃ）に示すようにモータ２０ｂと保持機構２０ａとを直列に配置する場合と比べて、アクチュエータロッド軸方向の長さを短くなり、圧縮比変更・保持機構２０全体をコンパクトにすることができる。
【００６７】
図６は、モータ２０ｂとコントロールシャフト７との間の減速比と、圧縮比を変更する際の応答時間（圧縮比可変応答時間）との関係、及び保持機構２０ａとコントロールシャフト７との間の減速比と、作用する荷重に抗して保持する際のトルク（保持トルク）との関係を示す図である。図６中の実線は高圧縮比化（圧縮比を現状よりも高くする）及び低圧縮比化（圧縮比を現状よりも低くする）する際の圧縮比可変応答時間、破線は保持トルクの特性を示している。
【００６８】
圧縮比可変応答時間は、コントロールシャフト７からアクチュエータロッド１３に作用する負荷トルク、モータ２０ｂのトルク、モータ２０ｂからボールネジナット１７までのギヤ効率、軸受部１６のフリクションに基づいて定まる定常モータ回転速度によって決まり、図６に示すように、高圧縮比化する際の圧縮比可変応答時間は、減速比が小さい範囲では減速比の増大に伴って短くなるが、所定減速比を超えて大きくなると減速比の増大に伴って長くなる。また、低圧縮比化する際の圧縮比可変応答時間は、全減速比域にわたって減速比の増大に比例して長くなる。
【００６９】
圧縮比可変応答時間は短い方が望ましく、特に低圧縮比化する際の圧縮比可変応答時間は短い方がノッキング回避のために有効である。そこで、高圧縮比化する際の圧縮比可変応答時間が許容できる長さとなる範囲内で、低圧縮比化する際の圧縮比可変応答時間ができるだけ短くなるような減速比の範囲を目標範囲１とし、モータ２０ｂとコントロールシャフト７との間の減速比がこの範囲となるように、ピニオンギヤ３１と中間ギヤ３０の歯数を設定する。
【００７０】
一方、保持トルクは減速比の増大に対して反比例的に小さくなる。そして、保持機構２０ａの大形化を回避するために、保持トルクは小さい方が望ましい。
【００７１】
そこで、保持トルクが小さくなる減速比の範囲を目標範囲２とし、保持機構２０ａとコントロールシャフト７との間の減速比がこの範囲となるようにピニオンギヤ１９と中間ギヤ１８の歯数を設定する。
【００７２】
なお、図６に示すように、目標範囲１は目標範囲２よりも小さい。つまり、モータ２０ｂとコントロールシャフト７との間の減速比の方が、保持機構２０ａとコントロールシャフト７との間の減速比よりも小さい。
【００７３】
このようにモータ２０ｂとコントロールシャフト７との間の減速比、及び保持機構２０ａとコントロールシャフト７との間の減速比を設定することにより、圧縮比可変応答時間を短縮し、かつ保持機構２０ａの小形化することができる。
【００７４】
なお、モータ２０ｂは、保持機構２０ａと並列に配置するのであれば、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが強め合う位置以外の場所に配置してもよい。例えば図５に示すように、保持機構２０ａをモータ２０ｂに対してボールネジナット１７と反対側に配置するようにしてもよい。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）、（ｂ）に対応する図である。
【００７５】
図５（ａ）、（ｂ）のような構成にすると、モータ２０ｂ及び保持機構２０ａのいずれも、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが相殺する方向に作用する配置となり、かつ両者が並列に配置されることとなる。この場合にも、モータ２０ｂとコントロールシャフト７との間の減速比の方が、保持機構２０ａとコントロールシャフト７との間の減速比よりも小さくなるように設定する。
【００７６】
また、本実施形態の構成は、図３に示すような、コントロールシャフト７を直接駆動する構成にも適用することができる。
【００７７】
以上により本実施形態では、第１、第２実施形態と同様の効果に加え、さらに次のような効果を得ることができる。
【００７８】
（１）圧縮比変更・保持機構２０はモータ２０ｂと保持機構２０ａとを備え、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とが互いに打ち消しあう方向となる位置には、少なくとも保持機構２０ａを配置するので、モータ２０ｂを保持機構２０ａと並列に配置することができ、これにより圧縮比変更・保持機構２０全体としてコンパクトな構成とすることができる。
【００７９】
（２）保持機構２０ａとコントロールシャフト７間の減速比が、モータ２０ｂとコントロールシャフト７間の減速比よりも大きいので、圧縮比可変応答時間を短縮し、かつ保持機構２０ａの小形化することができる。
【００８０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１実施形態によるエンジンの概略構成図である。
【図２】（ａ）は第１実施形態によるエンジンの構成を模式的に表した図、（ｂ）はボールネジナット周辺をアクチュエータロッド軸方向から見た図、（ｃ）は同じく機関上方から見た図である。
【図３】（ａ）第２実施形態のコントロールシャフト周辺の概略構成図、（ｂ）は（ａ）のII−II線に沿った断面図、（ｃ）はコントロールシャフトの曲げ変形の様子を表した図である。
【図４】（ａ）は第３実施形態のボールネジナット周辺をアクチュエータロッド軸方向から見た図、（ｂ）は同じく機関上方から見た図である。
【図５】（ａ）は第３実施形態の他の例のボールネジナット周辺をアクチュエータロッド軸方向から見た図、（ｂ）は同じく機関上方から見た図である。
【図６】圧縮比可変応答時間及び保持トルクと減速比との関係を表す図である。
【図７】保持機構の一例を表す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１    ピストン
３    アッパリンク
４    ロアリンク
５    コントロールリンク
６    クランクシャフト
７    コントロールシャフト
１１  第１リンク
１２  第２リンク
１３  アクチュエータロッド
１７  ボールネジナット
１８  中間ギヤ
１９  ピニオンギヤ
２０  圧縮比可変・保持機構
３０  中間ギヤ
３１  ピニオンギヤ
５０  コイル
５１  バネ
５２  ディスク
５３  アーマチュア
【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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