(57)【要約】【課題】迅速な圧縮比の調整が可能であって、エンジンの通常運転時にコネクティング・ロッドに加えられる過大な周期性荷重によって破壊されたり、又は効果が相殺されることのない可変圧縮比エンジンを提供する。【解決手段】可変圧縮比エンジン１４のピストン２６及びコネクティング・ロッド１８組立体は、コネクティング・ロッド１８のロッド穴２４内に保持される偏心ジャーナル外周部４８を有する偏心ブッシュ２８を含む。偏心ブッシュ２８は、コネクティング・ロッド１８に対するピストン２６の高さを変更すべく、二つの回転位置の間で回転され、圧縮比が変更され得る。ラッチ５０は、コネクティング・ロッド１８の外部のオイル流９０、９１によって作動される。ラッチ５０は、フランジ板５８における楕円の孔６０、６２にはまる、先端がテーパー状のボルト５４、５６を含む。【選択図】図２
2009108864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変圧縮比エンジンのピストン及びコネクティング・ロッド組立体であって、
第一軸を中心軸とするピン穴を有するピストン、
上記ピン穴の中に設けられるピストン・ピン、
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッド、
上記ピストン・ピンと上記コネクティング・ロッドのピストン側上端に設けられたロッド穴とを相互連結する偏心ブッシュ、
瞬間的な駆動力を生成すべく、選択的に作動されるアクチュエータ、
上記瞬間的な駆動力に応答して、上記偏心ブッシュが少なくとも二つの回転位置の一つに固定されるラッチ位置と、上記偏心ブッシュが上記コネクティング・ロッドに対して自由に移動可能となるラッチ解除位置との間を移動するラッチ、及び、
上記アクチュエータと上記ラッチとの間に動作可能に配設される、ロスト・モーションの可能な空動き連結具、を備え、
上記ロッド穴は、上記ピン穴の上記第一軸からオフセットされ上記第一軸に平行な第二軸を中心軸とするもので、
上記偏心ブッシュは、上記第一軸に沿って、上記ピストン・ピンを収容する穴、及び、上記ロッド穴の中で支持される偏心ジャーナル外周部を含み、
上記偏心ブッシュは、エンジンに動作可能に配設されたときに、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更すべく、上記ピストンと上記コネクティング・ロッドとの間の空間変位をもたらすように、回転可能に構成され、
上記空動き連結具は、上記偏心ブッシュとコネクティング・ロッドとの間にて上記ラッチを上記ラッチ位置にて係止する支配的なせん断荷重に応じて、上記アクチュエータを上記ラッチから機能的に切断し、上記支配的なせん断荷重が所定限界値を下回るときに、上記アクチュエータを上記ラッチに自動的に再連結し、
それらによって、上記空動き連結具は、上記ラッチが、上記ラッチ位置にて係止状態に維持されるときに、上記アクチュエータが上記瞬間的な駆動力を生成し、その後の所定タイミングにて上記ラッチを上記ラッチ解除位置に自動的に移動するのを可能にする、ピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項２】
上記ラッチは第一ボルト及び第二ボルトを含み、
上記第一ボルトは、上記偏心ブッシュを、上記少なくとも二つの回転位置の第一位置に固定し、
上記第二ボルトは、上記第一ボルトとは離間して設けられ、上記偏心ブッシュを、上記少なくとも二つの回転位置の第二位置に固定する、
請求項１に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項３】
上記空動き連結具は、伸縮自在に構成されて上記第一ボルトに当接される第一フォロワ、及び、伸縮自在に構成されて上記第二ボルトに当接される第二フォロワを含む、請求項２に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項４】
上記アクチュエータは、上記第一フォロワ及び上記第二フォロワに動作可能に係合し得るカムを含む、請求項３に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項５】
上記アクチュエータは、オイル流を生成する少なくとも一つのノズルを含む、請求項４に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項６】
上記アクチュエータはカウンターウェイトを含む、請求項４又は５の何れかに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項７】
上記コネクティング・ロッドの上記クランク側下端は、クランク・ピン穴軸を含み、
上記コネクティング・ロッドは、上記クランク・ピン穴軸及び上記第二軸に沿って長手方向に延びる仮想的なコネクティング・ロッド中心線を含み、そして、
上記ピン穴の上記第一軸は、上記コネクティング・ロッド中心線から水平方向にオフセットされ、上記少なくとも二つの回転位置の間にて上記偏心ブッシュが選択的に回転するときに、その水平方向へのオフセット状態を維持する、
請求項１乃至６の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項８】
上記偏心ブッシュは、上記ラッチを上記ラッチ位置にて収容するための少なくとも一つの孔を有するフランジ板を含む、請求項１乃至７の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項９】
上記フランジ板は、上記ロッド穴における上記第二軸をその弧の中心とする弧状スロットを含み、そして、
上記コネクティング・ロッドから延設された止めピンを更に備え、
上記止めピンは、上記コネクティング・ロッドに対する上記偏心ジャーナル外周部の回転移動を制限すべく、上記弧状スロットに動作可能に係合する、
請求項８に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項１０】
上記ラッチは、上記偏心ジャーナル外周部を、周方向に離間した少なくとも二つの位置における第一位置に固定する第一ボルトを含み、そして、
上記空動き連結具は、伸縮自在に構成されて上記第一ボルトに当接される第一フォロワ、及び、上記第一ボルトと上記第一フォロワとの間に動作可能に配設される付勢部材を含む、
請求項１乃至９の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項１１】
エンジンの圧縮比を動的に変更する方法であって、
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッドを提供する工程、
ピストンを提供する工程、
上記コネクティング・ロッドのピストン側上端と上記偏心ブッシュとを枢動可能に相互連結する工程、
上記ピストンを上記コネクティング・ロッドに対して空間的に移動させるべく、上記偏心ブッシュを選択的に回転させ、それによって、上記エンジンにおけるクランク駆動による往復運動時に、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更する工程、
上記コネクティング・ロッドに対して離間した二つの位置の何れかにて、上記ピストンを保持すべく、ラッチ位置に移動可能なラッチを提供する工程、
上記ピストン及び上記コネクティング・ロッドが相互に自由に伸長可能なラッチ解除位置に移動させるべく、上記ラッチを選択的に付勢する工程、
エンジンにおけるクランク駆動による往復運動時に、上記コネクティング・ロッドが周期性の圧縮モード及び引張モードに設定される工程、及び、
上記ラッチ解除位置に移動させるべく選択的に付勢する工程のときに、上記コネクティング・ロッドが圧縮モードと引張モードとの間の移行状態にあるときまで、上記ラッチをラッチ位置にて一時的に移動不可能にする工程、を備え、
それによって上記ラッチは、上記ラッチを選択的に付勢する工程の後に、上記ラッチ位置にて係止状態に維持されるものの、上記コネクティング・ロッドが圧縮モードから引張モード、又は、引張モードから圧縮モードに移行するときに、ラッチ解除位置に自動的に移動する、方法。
【請求項１２】
上記ラッチは、互いに離間し、ラッチ位置とラッチ解除位置との間で各々独立して移動可能な第一ボルト及び第二ボルトを含み、そして、
上記ラッチを上記ラッチ解除位置に選択的に付勢する工程は、上記第一ボルトをラッチ解除位置に付勢するのと同時に、上記第二ボルトを上記ラッチ位置に付勢する工程を含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記ピストンを上記コネクティング・ロッドに対して空間的に移動させる工程は、上記偏心ブッシュを回転させる工程を含む、請求項１１又は１２の何れかに記載の方法。
【請求項１４】
上記ラッチを上記ラッチ解除位置に選択的に付勢する工程は、カムを回転させる工程を含む、請求項１１乃至１３の何れか１つに記載の方法。
【請求項１５】
上記カムを回転させる工程は、加圧されたオイル流を放出する工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
上記カムを回転させる工程は、所定イベントの発生に応じて、伸長可能なプランジャーを作動させる工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
可変圧縮比エンジンのピストン及びコネクティング・ロッド組立体であって、
第一軸を中心軸とするピン穴を有するピストン、
上記ピン穴の中に設けられるピストン・ピン、
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッド、
上記ピストン・ピンと上記コネクティング・ロッドのピストン側上端に設けられたロッド穴とを相互連結する偏心ブッシュ、
上記偏心ブッシュが少なくとも二つの位置の一つに固定されるラッチ位置と、上記偏心ブッシュが上記コネクティング・ロッドに対して自由に移動可能となるラッチ解除位置との間を移動可能なラッチ、とを備え、
上記ロッド穴は、上記ピン穴の上記第一軸からオフセットされ上記第一軸に平行な第二軸を中心軸とするもので、
上記偏心ブッシュは、上記第一軸に沿って、上記ピストン・ピンを収容する穴、及び、上記ロッド穴の中で支持される偏心ジャーナル外周部を含み、
上記偏心ブッシュは、エンジンに動作可能に配設されたときに、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更すべく、上記ピストンと上記コネクティング・ロッドとの間の空間変位をもたらすように、回転可能に構成され、
上記ラッチは、上記偏心ブッシュを上記少なくとも二つの位置の一つにてロックすべく、上記コネクティング・ロッドにおける孔との連結係合及びその解除を行なうように軸方向に移動可能な、少なくとも一つのボルトを含み、そして、
上記ボルト及び上記孔は、テーパー状の係合面を有する、ピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項１８】
上記孔は非円形状であって、
上記ボルトは略円形の断面形状である、
請求項１７に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項１９】
上記孔は、小径、及び、該小径に直交する大径を備える略楕円形状であって、
上記大径が、上記第二軸から径方向に延びる仮想線上に一致する、
請求項１８に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項２０】
伸縮自在に構成されて上記ボルトに当接されるフォロワ、を更に備え、
上記アクチュエータは、上記フォロワに動作可能に係合し得るカムを含む、
請求項１７乃至１９の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項２１】
上記フォロワと上記ボルトの間に動作可能に配設される内側付勢部材を更に備える、請求項１７乃至２０の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項２２】
上記ボルトは、上記ピストン側上端の近傍において、上記コネクティング・ロッドに摺動可能に支持される、請求項１７乃至２１の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項２３】
上記偏心ブッシュはフランジ板を含み、
上記孔は、上記ボルトを上記ラッチ位置にて収容すべく、上記フランジ板に配設される、
請求項２２に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項２４】
上記フランジ板は、上記第二軸をその弧の中心とする弧状スロットを含み、そして、
上記コネクティング・ロッドから延設される止めピンを更に備え、
上記止めピンは、上記コネクティング・ロッドに対する上記偏心ブッシュの回転移動を制限すべく、上記弧状スロットに動作可能に係合する、
請求項２３に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項２５】
可変圧縮比エンジンのピストン及びコネクティング・ロッド組立体であって、
第一軸を中心軸とするピン穴を有するピストン、
上記ピン穴の中に設けられるピストン・ピン、
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッド、
上記ピストン・ピンと上記コネクティング・ロッドのピストン側上端に設けられたロッド穴とを相互連結する偏心ブッシュ、
瞬間的な駆動力を生成すべく、選択的に作動されるアクチュエータ、及び、
上記瞬間的な駆動力に応答して、上記偏心ブッシュが少なくとも二つの回転位置の一つに固定されるラッチ位置と、上記偏心ブッシュが上記コネクティング・ロッドに対して自由に移動可能となるラッチ解除位置との間を移動するラッチ、を備え、
上記ロッド穴は、上記ピン穴の上記第一軸からオフセットされ上記第一軸に平行な第二軸を中心軸とするもので、
上記偏心ブッシュは、上記第一軸に沿って、上記ピストン・ピンを収容する穴、及び、上記ロッド穴の中で支持される偏心ジャーナル外周部を含み、
上記偏心ブッシュは、エンジンに動作可能に配設されたときに、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更すべく、上記ピストンと上記コネクティング・ロッドとの間の空間変位をもたらすように、回転可能に構成され、
上記ラッチは、上記偏心ブッシュを上記二つの回転位置の何れかにてロックすべく、各々第一孔及び第二孔との連結係合及びその解除を行なうように独立して軸方向に移動可能な第一ボルト及び第二ボルトを含み、
上記第一及び第二ボルトと、上記第一及び第二孔とは、それらの間にテーパー状の係合面を有し、
それによって、上記ピストンの往復運動時に、上記ボルトと上記孔との間の隙が低減される、ピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項２６】
上記第一孔及び上記第二孔は非円形状であって、
上記第一ボルト及び上記第二ボルトは略円形の断面形状である、
請求項２５に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項２７】
上記第一孔及び上記第二孔は、小径、及び、該小径に直交する大径を備える略楕円形状であって、
上記大径が、上記第二軸から径方向に延びる各々の仮想線上に一致する、
請求項２６に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項２８】
伸縮自在に構成されて各々上記第一ボルト及び上記第二ボルトに当接される第一フォロワ及び第二フォロワ、を更に備え、
上記アクチュエータは、上記第一フォロワ及び上記第二フォロワに動作可能に係合し得るカムを含む、
請求項２５乃至２７の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項２９】
各々上記第一及び第二フォロワと、各々上記第一及び第二ボルトとの間に動作可能に配設される内側付勢部材を更に備える、請求項２５乃至２８の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項３０】
上記第一ボルト及び上記第二ボルトは、上記ピストン側上端の近傍において、上記コネクティング・ロッドに摺動可能に支持される、請求項２５乃至２９の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項３１】
上記偏心ブッシュはフランジ板を含み、
上記第一孔及び上記第二孔は、各々上記第一ボルト及び上記第二ボルトを収容すべく、上記フランジ板に配設される、
請求項３０に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項３２】
エンジンのピストン及びコネクティング・ロッド組立体における圧縮比を動的に変更する方法であって、
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッドを提供する工程、
ピストンを提供する工程、
上記コネクティング・ロッドのピストン側上端と上記偏心ブッシュとを枢動可能に相互連結する工程、
上記ピストンを上記コネクティング・ロッドに対して空間的に移動させるべく、上記偏心ブッシュを選択的に回転させ、それによって、上記エンジンにおけるクランク駆動による往復運動時に、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更する工程、及び
所定の圧縮比を維持すべく、上記偏心ブッシュを、二つの回転位置の何れかにて選択的にロックする工程、を備え、
上記選択的にロックする工程は、テーパー状のボルトを、テーパー面を有する孔と連結係合するように嵌入する工程を含む、方法。
【請求項３３】
上記嵌入する工程は、上記ボルトを、上記孔のテーパー面と連続的に隙間なく係合するように付勢する工程を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
上記嵌入する工程は、二つの正反対の接触ラインに沿って排他的に、上記テーパー状のボルトと上記孔との接触を維持する工程を含む、請求項３２又は３３に記載の方法。
【請求項３５】
上記ボルトと離間して設けられる止めピンを用いて上記偏心ブッシュの回転を規制する工程、を更に備える、請求項３２乃至３４の何れか１つに記載の方法。
【請求項３６】
上記回転を規制する工程は、上記止めピンの本体における慣性衝撃を弾性的に吸収する工程を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
可変圧縮比エンジンのピストン及びコネクティング・ロッド組立体であって、
第一軸を中心軸とするピン穴を有するピストン、
上記ピン穴の中に設けられるピストン・ピン、
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッド、
上記ピストン・ピンと上記コネクティング・ロッドのピストン側上端に設けられたロッド穴とを相互連結する偏心ブッシュ、及び、
上記偏心ブッシュが少なくとも二つの回転位置の一つに固定されるラッチ位置と、上記偏心ブッシュが上記コネクティング・ロッドに対して自由に回転可能となるラッチ解除位置との間を移動すべく、上記ピストン側上端の近傍にて上記コネクティング・ロッドに移動可能に支持されるラッチ、を備え、
上記ピストン側上端は、上記ピン穴の上記第一軸からオフセットされ上記第一軸に平行な第二軸を中心軸とするロッド穴を含み、
エンジンに動作可能に配設されたときに、上記コネクティング・ロッドの上記ピストン側上端は、上記第一軸を垂直に通過する軸に沿って延びるストローク加速度ベクトル、上記第一軸周りに延びる角加速度ベクトル、及び、上記第一軸から径方向に延びる遠心加速度ベクトルを含む複数の加速度ベクトルを受け、
上記偏心ブッシュは、上記第一軸に沿って、上記ピストン・ピンを収容する穴、及び、上記ロッド穴の中で支持される偏心ジャーナル外周部を含み、
上記偏心ブッシュは、エンジンに動作可能に配設されたときに、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更すべく、上記ピストンと上記コネクティング・ロッドとの間の空間変位をもたらすように、回転可能に構成され、
上記ラッチは、上記ストローク加速度ベクトル、上記角加速度ベクトル、及び上記遠心加速度ベクトルの各々に対して略垂直な方向に排他的に、上記ピストン側上端に対する移動が妨げられるように設けられている、ピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項３８】
上記ピストン側上端の近傍にて上記コネクティング・ロッドに移動可能に支持されたアクチュエータ、を更に備え、
上記アクチュエータは、上記ラッチを上記ラッチ解除位置と上記ラッチ位置との間で動かす瞬間的な駆動力を生成すべく、選択的に作動されるものであり、
上記アクチュエータは、上記ストローク加速度ベクトル、上記角加速度ベクトル、及び上記遠心加速度ベクトルの各々に対して略垂直な方向に排他的に、移動するのが妨げられるように構成されている、請求項３７に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項３９】
上記ラッチは、上記偏心ブッシュを回転位置に固定する少なくとも一つのボルトを含む、請求項３８に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項４０】
上記ボルトは、上記ピストン側上端の近傍において、上記コネクティング・ロッドに摺動可能に支持される、請求項３９に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項４１】
上記偏心ブッシュは、フランジ板、及び、上記ボルトを上記ラッチ位置にて収容すべく、上記フランジ板に配設された孔を含む、請求項４０に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項４２】
上記フランジ板は、上記第二軸をその弧の中心とする弧状スロットを含み、そして、
上記コネクティング・ロッドから延設された止めピンを更に備え、
上記止めピンは、上記コネクティング・ロッドに対する上記偏心ブッシュの回転移動を制限すべく、上記弧状スロットに動作可能に係合する、
請求項４１に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項４３】
上記アクチュエータは、上記ボルトに動作可能に係合し得るロータリー・カムを含み、
上記ロータリー・カムは、上記第一軸に略垂直な軸周りに回転可能に構成される、
請求項３９乃至４２の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項４４】
伸縮自在に構成されて上記ボルトに当接されるフォロワを更に備え、
上記アクチュエータは、上記フォロワに動作可能に係合し得るカムを含む、
請求項４３に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項４５】
上記フォロワと上記ボルトとの間に動作可能に配設される内側付勢部材を更に備える、請求項４４に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項４６】
圧縮比を動的に変更可能なエンジンであって、
シリンダー軸に沿って形成されるシリンダー、
上記シリンダーよりも下方にて、所定の軸線周りに回転可能に支持されるクランクシャフト、
上記シリンダー内に摺動可能に配設され、上記軸線に平行な第一軸を中心軸とするピン穴を有するピストン、
上記ピン穴の中に配設されるピストン・ピン
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッド、
上記ピストン・ピンと上記コネクティング・ロッドのピストン側上端に設けられたロッド穴とを相互連結する偏心ブッシュ、及び、
上記偏心ブッシュが少なくとも二つの回転位置の一つに固定されるラッチ位置と、上記偏心ブッシュが上記コネクティング・ロッドに対して自由に回転可能となるラッチ解除位置との間を移動すべく、上記ピストン側上端の近傍にて上記コネクティング・ロッドに移動可能に支持されるラッチ、を備え、
上記ラッチは、上記瞬間的な駆動力に応答して、上記偏心ブッシュが少なくとも二つの回転位置の一つに固定されるラッチ位置と、上記偏心ブッシュが上記コネクティング・ロッドに対して自由に移動可能となるラッチ解除位置との間を移動し、
上記ロッド穴は、上記ピン穴の上記第一軸からオフセットされ上記第一軸に平行な第二軸を中心軸とするもので、
エンジンに動作可能に配設されたときに、上記コネクティング・ロッドの上記ピストン側上端は、上記シリンダー軸に平行に延びるストローク加速度ベクトル、上記第一軸周りに延びる角加速度ベクトル、及び、上記第一軸から径方向に延びる遠心加速度ベクトルを含む複数の加速度ベクトルを受け、
上記偏心ブッシュは、上記第一軸に沿って、上記ピストン・ピンを収容する穴、及び、上記ロッド穴の中で支持される偏心ジャーナル外周部を含み、
上記偏心ブッシュは、エンジンに動作可能に配設されたときに、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を変更すべく、上記ピストンと上記コネクティング・ロッドとの間の空間変位をもたらすように、回転可能に構成され、
上記ラッチは、上記ストローク加速度ベクトル、上記角加速度ベクトル、及び上記遠心加速度ベクトルの各々に対して略垂直な方向に排他的に、上記ピストン側上端に対する移動が妨げられ、
それによって、上記エンジンにて周期的に作動されるときに、上記コネクティング・ロッドの上記ピストン側上端によって生成される荷重及び運動量は、上記ラッチが意図に反して上記ラッチ解除位置に動くように影響を及ぼすことがなく、
それによって、意図に反する上記ピストンの空間変位を防止する、エンジン。
【請求項４７】
上記ピストン側上端の近傍にて上記コネクティング・ロッドに移動可能に支持されたアクチュエータ、を更に備え、
上記アクチュエータは、上記ラッチを上記ラッチ解除位置と上記ラッチ位置との間で移動させる瞬間的な駆動力を生成すべく、選択的に作動されるものであり、
上記アクチュエータは、上記ストローク加速度ベクトル、上記角加速度ベクトル、及び上記遠心加速度ベクトルの各々に対して略垂直な方向に排他的に、移動するのが妨げられるように構成されている、
請求項４６に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項４８】
上記ラッチは、上記偏心ブッシュを回転位置に固定する少なくとも一つのボルトを含む、請求項４７に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項４９】
上記ボルトは、上記ピストン側上端の近傍において、上記コネクティング・ロッドに摺動可能に支持される、請求項４８に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項５０】
上記偏心ブッシュは、フランジ板、及び、上記ボルトを上記ラッチ位置にて収容すべく、上記フランジ板に配設された孔を含む、請求項４９に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項５１】
上記フランジ板は、上記第二軸をその弧の中心とする弧状スロットを含み、そして、
上記コネクティング・ロッドから延設された止めピンを更に備え、
上記止めピンは、上記コネクティング・ロッドに対する上記偏心ブッシュの回転移動を制限すべく、上記弧状スロットに動作可能に係合する、
請求項５０に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項５２】
上記アクチュエータは、上記ボルトに動作可能に係合し得るロータリー・カムを含み、
上記ロータリー・カムは、上記第一軸に略垂直な軸周りに回転可能に構成される、
請求項４８乃至５１の何れかに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項５３】
エンジンの圧縮比を動的に変更する方法であって、
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッドを提供する工程、
第一軸を中心軸とするピン穴を有するピストンを提供する工程、
上記コネクティング・ロッドのピストン側上端と上記偏心ブッシュとを枢動可能に相互連結する工程、
上記第一軸を垂直に通過する仮想軸に沿って延びるストローク加速度ベクトル、上記第一軸周りに延びる角加速度ベクトル、及び、上記第一軸から径方向に延びる遠心加速度ベクトルを含む複数の加速度ベクトルを上記ピストン側上端にて生成すべく、上記コネクティング・ロッドの上記ピストン側上端を直線ストローク方向に移動するのと同時に、上記クランク側下端を回転軌道にて移動する工程、
上記ピストンを上記コネクティング・ロッドに対して空間的に移動させるべく、上記偏心ブッシュを選択的に回転させ、それによって、上記エンジンにおけるクランク駆動による往復運動時に、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更する工程、
上記コネクティング・ロッドに対して離間した二つの位置の何れかにて上記ピストンを保持すべく、所定のラッチ位置に移動可能なラッチを提供する工程、及び、
上記ピストン及び上記コネクティング・ロッドが相互に自由に伸長可能なラッチ解除位置に移動させるべく、上記ラッチを選択的に付勢する工程、を備え、
上記ラッチを移動させるべく選択的に付勢する工程は、上記ストローク加速度ベクトル、上記角加速度ベクトル、及び上記遠心加速度ベクトルの各々に対してに略直交な方向のみへの上記移動の全てを妨げる工程を含み、
それによって、上記移動する工程のときに、上記コネクティング・ロッドによって生成される荷重及び運動量は、上記ラッチが意図に反してラッチ位置とラッチ解除位置との間で動くように影響を及ぼすことがない、方法。
【請求項５４】
上記ラッチをラッチ解除位置に移動させるべく選択的に付勢する工程は、上記第一軸に略垂直な軸周りにカムを回転させる工程を含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
上記カムを回転させる工程は、加圧されたオイル流を放出する工程を含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
上記ラッチをラッチ解除位置に移動させるべく選択的に付勢する工程はボルトを孔に挿入する工程を含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
可変圧縮比エンジンのピストン及びコネクティング・ロッド組立体であって、
第一軸を中心軸とするピン穴を有するピストン、
上記ピン穴の中に設けられるピストン・ピン、
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッド、
上記ピストン・ピンと上記コネクティング・ロッドのピストン側上端に設けられたロッド穴とを相互連結する偏心ブッシュ、
瞬間的な駆動力を生成すべく、選択的に作動されるアクチュエータ、
上記瞬間的な駆動力に応答して、上記偏心ブッシュが少なくとも二つの回転位置の一つに固定されるラッチ位置と、上記偏心ブッシュが上記コネクティング・ロッドに対して自由に移動可能となるラッチ解除位置との間を移動するラッチ、及び、
励起荷重を上記アクチュエータに伝達する荷重伝達手段、を備え、
上記ロッド穴は、上記ピン穴の上記第一軸からオフセットされ上記第一軸に平行な第二軸を中心軸とするもので、
上記偏心ブッシュは、上記第一軸に沿って、上記ピストン・ピンを収容する穴、及び、上記ロッド穴の中で支持される偏心ジャーナル外周部を含み、
上記偏心ブッシュは、エンジンに動作可能に配設されたときに、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を変更すべく、上記ピストンと上記コネクティング・ロッドとの間の空間変位をもたらすように、回転可能に構成され、
上記荷重伝達手段は、上記コネクティング・ロッドによって加えられる慣性加速度が上記荷重伝達手段に影響を及ぼさないように、上記コネクティング・ロッドの加速場から機械的に分離される、ピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項５８】
上記荷重伝達手段は加圧されたオイル流を含む、請求項５７に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項５９】
上記荷重伝達手段は伸長可能なプランジャーを含む、請求項５７に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項６０】
上記ラッチは、上記偏心ブッシュを回転位置に固定する少なくとも一つのボルトを含む、請求項５７乃至５９の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項６１】
上記ボルトは、上記ピストン側上端の近傍において、上記コネクティング・ロッドに摺動可能に支持される、請求項５７乃至６０の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項６２】
上記偏心ブッシュは、フランジ板、及び、上記ボルトを上記ラッチ位置にて収容すべく、上記フランジ板に配設された孔を含む、請求項６１に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項６３】
上記アクチュエータは、上記ボルトに動作可能に係合し得るロータリー・カムを含む、請求項５７乃至６２の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項６４】
上記アクチュエータは、カウンターウェイトを含む、請求項６３に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項６５】
上記ロータリー・カムは、少なくとも一つのパドルを含む、請求項６３又は６４の何れかに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項６６】
上記パドルは、カップ形状の先端を有する、請求項６５に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項６７】
圧縮比を動的に変更可能なエンジンであって、
シリンダー、
上記シリンダーよりも下方にて、回転可能に支持されるクランクシャフト、
上記シリンダー内に摺動可能に配設され、第一軸を中心軸とするピン穴を有するピストン、
上記ピン穴の中に配設されるピストン・ピン
上記クランクシャフトに連結されるクランク側下端、及び、ピストン側上端を有するコネクティング・ロッド、
上記ピストン・ピンと上記コネクティング・ロッドのピストン側上端に設けられたロッド穴とを相互連結する偏心ブッシュ、
上記偏心ブッシュが少なくとも二つの回転位置の一つに固定されるラッチ位置と、上記偏心ブッシュが上記コネクティング・ロッドに対して自由に回転可能となるラッチ解除位置との間を移動可能なラッチ、及び、
励起荷重を上記アクチュエータに伝達する荷重伝達手段、を備え、
上記ロッド穴は、上記ピン穴の上記第一軸からオフセットされ上記第一軸に平行な第二軸を中心軸とするもので、
上記コネクティング・ロッドは、エンジンの運転サイクルが加速されるときに、慣性加速度荷重を生成可能であり、
上記偏心ブッシュは、上記第一軸に沿って、上記ピストン・ピンを収容する穴、及び、上記ロッド穴の中で支持される偏心ジャーナル外周部を含み、
上記偏心ブッシュは、エンジンに動作可能に配設されたときに、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を変更すべく、上記ピストンと上記コネクティング・ロッドとの間の空間変位をもたらすように、回転可能に構成され、
上記荷重伝達手段は、上記コネクティング・ロッドによって加えられる慣性加速度が上記荷重伝達手段に影響を及ぼさないように、上記コネクティング・ロッドの加速場から機械的に分離される、ピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項６８】
上記荷重伝達手段は、上記シリンダーに対して固定される、請求項６７に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項６９】
上記荷重伝達手段は、加圧されたオイル流を含む、請求項６８に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項７０】
上記荷重伝達手段は、伸長可能なプランジャーを含む、請求項６８に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項７１】
上記ピストン側上端の近傍にて上記コネクティング・ロッドに支持され、上記ラッチと上記荷重伝達手段との間に動作可能に配設されるアクチュエータ、を更に備え、
上記アクチュエータはロータリー・カムを含む、
請求項６８乃至７０の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項７２】
エンジンの圧縮比を動的に変更する方法であって、
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッドを提供する工程、
ピストンを提供する工程、
上記コネクティング・ロッドのピストン側上端と上記偏心ブッシュとを枢動可能に相互連結する工程、
上記ピストンを上記コネクティング・ロッドに対して移動させるべく、上記偏心ブッシュを回転させる工程、
上記コネクティング・ロッドに対して二つの位置の何れかにて、上記ピストンを保持すべく、ラッチ位置に移動可能なラッチを提供する工程、及び、
上記ピストン及び上記コネクティング・ロッドが相互に自由に伸長可能なラッチ解除位置に移動させるべく、上記コネクティング・ロッドの加速場から機械的に分離される励起荷重を生成する工程、を備える方法。
【請求項７３】
上記励起荷重を生成する工程は、加圧されたオイルを流出させる工程を含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
上記励起荷重を生成する工程は、伸長可能なプランジャーを作動させる工程を含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
上記ラッチを移動させるべく選択的に付勢する工程は、上記励起荷重の影響を受けて、カムを回転させる工程を含む、請求項７２乃至７４の何れか１つに記載の方法。
【請求項７６】
上記カムを回転させる工程は、加圧されたオイルを上記カムのパドルに向けて流出させる工程を含む、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
可変圧縮比エンジンのピストン及びコネクティング・ロッド組立体であって、
第一軸を中心軸とするピン穴を有するピストン、
上記ピン穴の中に設けられるピストン・ピン、
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッド、
上記ピストン・ピンと上記コネクティング・ロッドのピストン側上端に設けられたロッド穴とを相互連結する偏心ブッシュ、
上記回転位置の一つから他の回転位置への回転中に上記偏心ブッシュの移動を規制する止めピン、を備え、
上記ロッド穴は、上記ピン穴の上記第一軸からオフセットされ上記第一軸に平行な第二軸を中心軸とするもので、
上記偏心ブッシュは、上記第一軸に沿って、上記ピストン・ピンを収容する穴、及び、上記ロッド穴の中で支持される偏心ジャーナル外周部を含み、
上記偏心ブッシュは、エンジンに動作可能に配設されたときに、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更すべく、上記ピストンと上記コネクティング・ロッドとの間の空間変位をもたらすように、回転可能に構成され、
上記偏心ブッシュは、それがラッチされ得る少なくとも二つの位置を有する、ピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項７８】
ラッチ位置とラッチ解除位置との間を移動可能なラッチ、を更に備え、
上記偏心ブッシュは、上記ラッチを上記ラッチ位置にて収容するための少なくとも一つの孔を有するフランジ板を含む、
請求項７７に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項７９】
上記フランジ板は、上記第二軸をその弧の中心とする弧状スロットを含み、
上記止めピンは、上記コネクティング・ロッドから延び、上記弧状スロットに動作可能に係合するように配設される、
請求項７８に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項８０】
上記止めピンは、コイル式ロール・ピンを備える、請求項７７乃至７９の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項８１】
ラッチ位置とラッチ解除位置との間を移動可能なラッチ、を更に備え、
上記ラッチは、上記偏心ブッシュを回転位置に固定する少なくとも一つのボルトを含む、
請求項７７に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項８２】
上記ボルトは、上記ピストン側上端の近傍において、上記コネクティング・ロッドに摺動可能に支持される、請求項８１に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項８３】
上記偏心ブッシュは、フランジ板、及び、上記ボルトを上記ラッチ位置にて収容すべく、上記フランジ板に配設された孔を含む、請求項８２に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項８４】
上記ボルトに動作可能に係合し得るロータリー・カム、を更に備える、請求項７７乃至８３の何れか１つに記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項８５】
ラッチ位置とラッチ解除位置との間を移動可能なラッチ、を更に備え、
上記ラッチは第一ボルト及び第二ボルトを含み、
上記第一ボルトは、上記偏心ブッシュを、上記少なくとも二つの回転位置の第一位置に固定し、
上記第二ボルトは、上記第一ボルトとは離間して設けられ、上記偏心ブッシュを、上記少なくとも二つの回転位置の第二位置に固定する、
請求項７７に記載のピストン及びコネクティング・ロッド組立体。
【請求項８６】
エンジンの圧縮比を動的に変更する方法であって、
クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッドを提供する工程、
ピストンを提供する工程、
上記コネクティング・ロッドのピストン側上端と上記偏心ブッシュとを枢動可能に相互連結する工程、
上記ピストンを上記コネクティング・ロッドに対して空間的に移動させるべく、上記偏心ブッシュを選択的に回転させ、それによって、上記エンジンにおけるクランク駆動による往復運動時に、上記ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更する工程、
上記コネクティング・ロッドに対して離間した二つの位置の何れかにて、上記ピストンを保持すべく、ラッチ位置に移動可能なラッチを提供する工程、
上記ピストンが、上記コネクティング・ロッドに対して、自由に移動可能なラッチ解除位置に移動させるべく、上記ラッチを選択的に付勢する工程、及び、
上記ピストンが空間的に離間した位置の間を移動するときに、慣性衝撃に起因して発生する応力から上記ラッチを分離すべく、上記ラッチと離間して設けられる止めピンを用いて、上記偏心ブッシュの回転を規制する工程、を備える方法。
【請求項８７】
上記回転を規制する工程は、上記止めピンのコイル体にて上記慣性衝撃を弾性的に吸収する工程を含む、請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
上記慣性衝撃を弾性的に吸収する工程は、上記止めピンの長さを延長するスリットを圧縮する工程を含む、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
上記ラッチ解除位置に移動させるべく、上記ラッチを選択的に付勢する工程は、ボルトを孔の中に挿入する工程を含む、請求項８６乃至８８の何れか１つに記載の方法。
【請求項９０】
上記ボルトを挿入する工程は、上記ボルトのテーパー端を、上記孔のテーパー面と連結係合するように嵌入する工程を含む、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
上記嵌入する工程は、上記ボルトを、上記孔のテーパー面と連続的に隙間なく係合するように付勢する工程を含む、請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】
上記嵌入する工程は、二つの正反対の接触ラインに沿って排他的に、上記テーパー状のボルトと上記孔との接触を維持する工程を含む、請求項９１に記載の方法。
【請求項９３】
上記ラッチを上記ラッチ解除位置に選択的に付勢する工程は、カムを回転させる工程を含む、請求項８６乃至９２の何れか１つに記載の方法。
【請求項９４】
上記カムを回転させる工程は、加圧されたオイルを流出させる工程を含む、請求項９０乃至９２の何れか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、エンジン作動中に、内燃機関（エンジン）における気筒内の圧縮比が調整される可変圧縮比エンジンに関連する。  より具体的には、本発明は、エンジンの圧縮比を動的に変化させるピストン及びコネクティング・ロッド組立体に関連する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン・エンジンにおいて、圧縮行程において生成される最大圧力には限界が存在し得る。  混合気が加圧されて、所定時間にわたってその温度が所定限界値を上回るときには、その混合気は（点火プラグ等による）点火前に自己着火する。  圧縮による自己着火は、好ましくないノイズが引き起こされると共に、エンジンに機械的なダメージを与える場合があるが、この圧縮自己着火が行われない状態では、エンジンの最大燃焼効率は最大燃焼圧力において達成される。  如何なるエンジン速度であってもエンジン高出力が要求されるときには、大量の混合気がエンジン内に供給される必要がある。  より大量の混合気をエンジン内に供給すべく、スロットル開度を増大することによって、或いは、ターボチャージャー又はスーパーチャージャーを使用することによって、吸気マニフォールド圧が増大されることがあり、これらによってエンジンの吸気圧が増大され得る。
【０００３】
しかしながら、既に最大燃焼効率／最大吸気圧にて運転しているエンジンにとっては、ターボチャージャー及びスーパーチャージャーによって吸気圧を増加させることは、燃焼圧が上昇し過ぎることになり、それによって自己着火が引き起こされ、これに伴って、しばしばノッキングと呼ばれる異常燃焼音が発生することがある。  エンジンが既にノッキング限界近傍の燃焼圧にて運転しているときに、更なる出力増加が要求されるならば、点火タイミングを最も効率が良いタイミングより遅角する必要がある。  この点火タイミングの遅角は、エンジン燃焼効率の悪化をもたらすと共に、より多くの燃焼熱がエンジンに伝達されてしまう。
【０００４】
それ故、エンジン設計者は全ての運転モードに対して、一つの圧縮比を選択しなければならないというジレンマが存在している。  高圧縮比は、低負荷運転時には最適な燃料効率をもたらすことになるものの、高負荷運転時には、自己着火を回避すべく、点火タイミングは遅角される必要がある。  これは、高負荷運転時の燃料効率悪化、出力低下、及び、エンジンに伝達される燃焼熱の増加を引き起こす。  その反対に、低圧縮比は、一般的にエンジンの運転サイクルの大部分を占める低負荷運転時において、エンジン燃焼効率の悪化を引き起こす。
【０００５】
上述の好ましくないジレンマを回避するために、過大な高出力要求という一時的なニーズを満たすべく、ターボチャージャー又はスーパーチャージャーの作動中は常時、エンジンの圧縮比を動的に低減する概念が、先行技術によって知られている。  このように、圧縮比可変技術を使用することによって、エンジンの圧縮比は、エンジン低負荷運転時の燃焼効率を向上すべく、（ターボチャージ・モード／スーパーチャージ・モードではない）自然吸気モードにおいて、最大／ピーク圧に設定され得る。  その一方で、エンジンの高負荷運転が要求される場合（例えば登坂路での急加速時）においては、圧縮比は、ターボチャージャー又はスーパーチャージャーの作動によって引き起こされる吸気圧増加に適合すべく、迅速に低減され得る。  如何なる場合においても、圧縮に起因するノッキングは回避され、エンジンの最大燃焼効率が維持される。
【０００６】
エンジンの動的な可変圧縮比を達成するために、種々の取組みが提案されている。  例えばＳＡＡＢ（サーブオートモービル・アクチボラグ：スウェーデン国トロルハッタン）は、２０００年のジュネーブ・モーター・ショーにて、可変圧縮比エンジンの出展を行なっている。  このＳＡＡＢのエンジンは、モノブロック・シリンダー・ヘッド、及び、それとは分離したクランクシャフト／クランクケース組立体から構成される。  モノブロック・シリンダー・ヘッドは、枢軸によって、クランクシャフト／クランクケース組立体に連結されていて、僅かな（例えば４°）相対移動が許容され、その移動は油圧アクチュエータによって制御される。  そのＳＡＡＢのエンジンの機構は、クランクシャフトの中心線とシリンダー・ヘッドとの間の距離を変更可能にする。  
【０００７】
動的な可変圧縮比を達成するための他の取組みは、長さが実質的に伸長／短縮するコネクティング・ロッドを含む。  そのコネクティング・ロッドは、回転可能なクランクシャフトに往復動ピストンを連結している。  コネクティング・ロッドの長さ調整を実現する多数の構成の中で、幾つかにおいては、コネクティング・ロッドの小端部とピストンとの間が、偏心配置されたピストン・ピンによって連結された構成が提案されている。  偏心配置されたピストン・ピンによる連結例は、特許文献１乃至特許文献３の少なくとも何れかに記述されている。
【特許文献１】米国特許第２，４２７，６６８号明細書
【特許文献２】米国特許第４，６８７，３４８号明細書
【特許文献３】米国特許第４，８６４，９７５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コネクティング・ロッドを伸長又は短縮する全ての先行技術の取組みにおける著しい欠点は、高速周期にて切り替わる圧縮モード及び引張モードに起因して、コネクティング・ロッドがその影響を受けることにある。  例えば、コネクティング・ロッドを伸長させて、圧縮比を増大するのが望ましいときに、コネクティング・ロッドが高い軸圧縮荷重を受けていると、大きな駆動力が必要とされる。  これは、今日の高効率エンジン、及び、顧客の高い期待には適合し得ない、複雑で非効率な機構及び構成をもたらす。  従って、迅速な圧縮比調整が可能であって、エンジンの通常運転時にコネクティング・ロッドに加えられる過大な周期性荷重によって、破壊されたり又は効果が相殺されることのない可変圧縮比エンジンが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第一軸を中心軸とするピン穴を有するピストン、そのピストン穴の中に設けられるピストン・ピン、及び、クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッドを備える可変圧縮比エンジンのピストン及びコネクティング・ロッド組立体を提供することによって、先行技術にて発見された不利点及び欠点を克服する。
【００１０】
コネクティング・ロッドのピストン側上端は、ピン穴の第一軸に平行な第二軸を中心軸とするロッド穴を含む。  偏心ブッシュは、コネクティング・ロッドに対してピストンが関節運動を行なうために、ピストン・ピンとロッド穴とを枢動可能に相互連結する。  偏心ブッシュは、ピストン・ピンを収容する穴、及び、ロッド穴の中で支持される偏心ジャーナル外周部を含む。  偏心ブッシュは、エンジンに動作可能に配設されたときに、ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更すべく、第一軸とコネクティング・ロッドのクランク側下端との間の空間変位をもたらすように、コネクティング・ロッド穴に対して回転可能に構成される。  アクチュエータは、瞬間的な駆動力を生成すべく、選択的に励起可能とされる。  ラッチは、その瞬間的な駆動力に応答して、偏心ブッシュが少なくとも二つの回転位置の一つに固定されるラッチ位置と、偏心ブッシュがコネクティング・ロッドに対して自由に移動可能となるラッチ解除位置との間を移動する。
【００１１】
更に、本発明はここに、アクチュエータとラッチとの間に動作可能に配設される空動き連結具を備える。  空動き連結具は、偏心ブッシュとコネクティング・ロッドとの間にてラッチをラッチ位置にて係止する支配的なせん断荷重に応じて、アクチュエータをラッチから機能的に切断する。  更に、空動き連結具は、支配的なせん断荷重が所定限界値を下回るときに、アクチュエータをラッチに自動的に再連結する。  それらによって、空動き連結具は、ラッチが、ラッチを損傷することなく、ラッチ位置にて係止状態に維持されるときに、アクチュエータが瞬間的な駆動力を生成し、そして、その後の所定タイミングにてラッチをラッチ解除位置に自動的に移動するのを可能にする。
【００１２】
本発明の空動き連結具の機構は、種々の圧縮モード及び引張モードの周期的性質を利用する。  その周期的性質によって、コネクティング・ロッドは、エンジン作動中において、瞬間的な駆動力のタイミングに依存しない（ちょうどよい）ときに、ラッチ及びラッチ解除を可能にすべく移動を行なう。  従って、アクチュエータは、エンジンが圧縮比の変更を要求するときに、瞬間的な駆動力を与えることになる。  しかし、ラッチは、すぐにはラッチ解除されることがなく、コネクティング・ロッド（すなわち、クランクシャフトとピストンとの間）の長さが自動的に変更されるのにちょうどよいときに、即ち所定の時間経過の後にラッチ解除される。
【００１３】
本発明の別の観点に従って、エンジンのピストン及びコネクティング・ロッド組立体の圧縮比を変更する方法が提供される。  本発明の方法は、クランク側下端及びピストン側上端を有するコネクティング・ロッドを提供する工程と、ピストンを提供する工程と、コネクティング・ロッドのピストン側上端と偏心ブッシュとを枢動可能に相互連結する工程とを備える。  本発明の方法は、ピストンをコネクティング・ロッドに対して空間的に移動させるべく、偏心ブッシュを選択的に回転させ、それによって、エンジンにおけるクランク駆動による往復運動時に、ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更する工程を更に含む。  本発明の方法はまた、コネクティング・ロッドに対して離間した二つの位置の何れかにて、ピストンを保持すべく、ラッチ位置に移動可能なラッチを提供する工程と、ピストン及びコネクティング・ロッドが相互に自由に伸長可能なラッチ解除位置に移動させるべく、ラッチを選択的に付勢する工程とを含む。  本発明の方法はまた、エンジンにおけるクランク駆動による往復運動時に、コネクティング・ロッドが周期的な圧縮モード及び引張モードに設定される工程を含む。
【００１４】
本発明の方法は、ラッチ解除位置に移動させるべく選択的に付勢する工程のときに、コネクティング・ロッドが圧縮モードと引張モードとの間の移行状態にあるときまで、ラッチをラッチ位置にて一時的に移動不可能にする工程によって特徴付けられる。  それによって、ラッチは、ラッチを選択的に付勢する工程の後に、ラッチ位置にて係止状態に維持されるものの、コネクティング・ロッドが圧縮モードから引張モード、又は、引張モードから圧縮モードに移行するときに、ラッチ解除位置に自動的に移動する。
【００１５】
本発明の明細書においてここに説明するように、ラッチは、コネクティング・ロッドが圧縮モードから引張モードに、又は、引張モードから圧縮モードに移行するまで、ラッチ解除位置に移動することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照すると、ガソリン・エンジン（内燃機関）の概略図が、図１の１４にて示されている。  エンジン１４は、一般的な主軸受（不図示）に回転可能に支持されるクランク・シャフト１６を含む。  １８に概略的に示されるコネクティング・ロッドは、クランク・ピン穴軸Ｃの周りを回転可能に、クランクシャフト１６に連結されるクランク側下端２０を有する。  コネクティング・ロッド１８は、クランク側下端２０から長手方向に離間して、平行軸Ｂを中心軸とするロッド穴２４を支持するピストン側上端２２を含む。  ２６に概略的に示されるピストンは、４３に概略的に示されるピストン・ピンによって、コネクティング・ロッド組立体１７のピストン側上端２２に、枢動可能に連結される。  ピストン・ピン４３は、コネクティング・ロッド組立体１７に対するピストン２６の関節運動を提供する。  ピストン２６は、下死点（ＢＤＣ）及び上死点（ＴＤＣ）の間にて変位すべく、シリンダー３０内を往復ストローク方向に案内され、それら上死点及び下死点の離間距離がピストン２６及びコネクティング・ロッド組立体１７のストローク長として規定される。  シリンダー３０は、この図の例においては、シリンダー・ヘッド３２によってその上部が覆われている。  このシリンダー・ヘッド３２には、周知の方法によって吸気通路３６及び排気通路３８を通過する気流を制御するオーバーヘッド・カム３４が設けられる。  点火プラグ４０は、ピストン２６、シリンダー・ヘッド３２、及びシリンダー３０の間の空間に形成された燃焼室の内部に露出された点火プラグ下端を含み、周知の原理に従って空気と燃料の圧縮混合気に点火し得る。
【００１７】
偏心ブッシュ２８は、ピストン２６及びコネクティング・ロッド組立体１７によって生成される圧縮比を、動的に（すなわち、迅速に）変化させるのが可能となるように構成される。  より具体的には、偏心ブッシュ２８は、好ましい実施形態において、ピストン・ピン・ブッシュ４２が取り付けられる穴を有し、そのピストン・ピン・ブッシュ４２は今度はピストン・ピン４３を支持する。  ピストン・ピン４３は、ピストン・ピン・ブッシュ４２と、ピストン２６のピストン・ピン穴４４とを連結する。  典型的には、ピストン・ピン穴４４は、ピストン２６に一体成形されるピストン・ピン・ボス４６内に形成されるものの、他の構成もまた採用され得る。  ピストン２６におけるピストン・ピン穴４４は、その中心軸が、クランク・ピン穴軸Ｃ及びロッド穴２４の第二軸Ｂの両方と常に平行する第一軸Ａを通る。  偏心ブッシュ２８は、ロッド穴２４内に支持された偏心ジャーナル外周部４８を更に含む。  偏心ジャーナル外周部４８は、偏心ブッシュ２８が偏心ジャーナル外周部４８の周りに回転するときに、空間変位（すなわち、角変位）がクランク・ピン穴軸Ｃ及び第一軸Ａの間で行われるように、ピストン・ピン・ブッシュ４２及びピストン・ピン４３に対してオフセットされている。  この現象は、図３及び図２０にて最もよく表されており、そこにおいて、偏心ブッシュ２８がコネクティング・ロッド１８に対して、例えば約３２°回転することによって、ピストン２６の高さが数ｍｍ（ミリメートル）変化されることが示されている。  具体的な空間変位の値は、具現化するときに変更可能な設計基準のようなものであることを理解すべきである。
【００１８】
クランク・ピン穴軸Ｃに対するピストンの高さの変化は、それがエンジン１４に動作可能に配設されるときに、ピストン及びコネクティング・ロッド組立体によって生成される圧縮比を実質的に変更する。  換言すると、上死点（ＴＤＣ）において、ピストン２６のクラウンとシリンダー・ヘッド３２との間の空間は、偏心ブッシュ２８を適切に関節にて連結することによって、変化される。  言うまでもなく、押しのけ容積が一定であるならば、ＴＤＣにおける燃焼室容積が小さくなることは高い圧縮比をもたらし、逆にＴＤＣにおける燃焼室容積が大きくなることは低い圧縮比をもたらす。  このように、コネクティング・ロッド１８に対して偏心ブッシュ２８を単に回転することによって、エンジンが作動しているときに、圧縮比が変動され、可変圧縮比エンジンに起因する利点及び性能改善を達成し得る。
【００１９】
この圧縮比変更の特徴の一例として、図１３は、標準的な３.５リットルＶ型６気筒エンジンのストローク長が８６.７ｍｍであると仮定して、コネクティング・ロッド組立体１７の３ｍｍ（推奨値）の伸長によって起こり得る変化を示す。
【００２０】
コネクティング・ロッド中心線Ｄは、クランク・ピン穴軸Ｃとロッド穴２４の第二軸Ｂとの間を長手方向に延びる仮想線（一点鎖線）として定義される。  図１を参照しつつ、図３を参照することによって、ピストン穴４４の第一軸Ａは、コネクティング・ロッド中心線Ｄから、常に水平方向にオフセットされることに気付くであろう。  換言すると、本発明の好ましい構成において、偏心ブッシュ２８がコネクティング・ロッド１８に対して回転してるときには、第一軸Ａは、コネクティング・ロッド中心線Ｄと一致又は交差することは不可能である。  この状態は、後で詳述するように、ねじりモーメント（回転トルク）が、コネクティング・ロッド組立体１７の長さをその低圧縮設定と高圧縮設定との間で変更するのに、最大限利点に使用され得るため、好ましい。  しかしながら、本発明の新規な特徴は、高圧縮比設定と低圧縮比設定との間の移行時に第一軸Ａがコネクティング・ロッド中心線Ｄと交差し得る構成においても、実施される場合があること認識される。      
【００２１】
それにもかかわらず、好ましい実施形態においては、第一軸Ａと第二軸Ｂとの間の水平方向距離（すなわち、コネクティング・ロッド中心線Ｄの垂直方向における距離）は、所定の諸元を有するピストンの高さ調整を、極めて狭い範囲での角度調整によって達成し得るために、十分大きなものである必要がある。  本発明のこの観点は、図２０及び図２１に関連して、後で詳述される。
【００２２】
ラッチ５０は、他の圧縮比設定への変更のために瞬間的な駆動力（以下、作動インパルスという）によって作動されるまでは、低圧縮比及び高圧縮比のいずれに調整された位置においても偏心ブッシュ２８を堅固に保持するように、設けられる。  広義の意味では、ラッチ５０は、作動インパルスに応答して、ラッチ解除位置（偏心ブッシュ２８が、コネクティング・ロッド１８に対して、自由に回転可能）とラッチ位置（偏心ブッシュ２８及びコネクティング・ロッド１８が、周方向に離間した二つの位置（すなわち図３(a)又は(b)）の何れかに固定される）との間で移動する。  ラッチ５０は、図５(b)ではラッチ解除位置にて示され、図４、図５(a)、及び図６ではラッチ位置にて示されている。  ５２にて概略的に示されるアクチュエータは、必要な作動インパルスを供給し得る。  アクチュエータ５２はまた、コネクティング・ロッド１８のピストン側上端２２に支持される。      
【００２３】
アクチュエータ５２は更に、電子制御モジュールでの演算によって判定されるような要求、或いは、所定状態に対する条件反射（例えば、スタータ・モータ作動、ターボチャージャー作動又は作動停止、及び／又は、スーパーチャージャー作動又は作動停止）によって判定されるような要求が存在するときには、選択的に励起され得る。  換言すると、特定イベント又は特定状態が、アクチュエータ５２を選択的に励起するように構成される。      
【００２４】
その励起時には、ラッチ５０をそのラッチ位置からラッチ解除位置に移動させる、或いはその反対に移動させるべく、作動インパルスが供給され得る。
【００２５】
ラッチ５０の機構をより具体的に考慮して、本発明の目的を達成するのに適する実施形態の一例が、添付する図面にて表される。
【００２６】
しかしながら、本技術分野における当業者は、種々の代替構成、及び、部品の配置を認識し、それによって、本発明の特許請求の範囲から得られる技術思想のように動作するラッチを考案するであろう。
【００２７】
図２、図４、及び図６を参照すると、ラッチ５０が上側ボルト５４及び（上側ボルト５４から離間して設けられる）下側ボルト５６を含むのが示されている。
【００２８】
上側ボルト５４は、偏心ブッシュ２８を、少なくとも二つの円周方向位置の第一位置に固定する一方で、下側ボルト５６は、偏心ブッシュ２８を、その少なくとも二つの円周方向位置の第二位置に固定する。
【００２９】
この例において、偏心ブッシュ２８は、各々上側ボルト５４及び下側ボルト５６を収容するための二つの孔６０及び６２を有するフランジ板５８を含む。
【００３０】
ボルト５４及び５６は、コネクティング・ロッド１８のピストン側上端２２において、（ボルトの）軸方向に摺動可能に支持される。
【００３１】
アクチュエータ５２によって変位されると、所定タイミングにて、ボルト５４及び５６は、フランジ板５８に形成された各々の孔６０及び６２の一方に択一的に係合され、それによって偏心ブッシュ２８をコネクティング・ロッド１８に対して堅固に固定する。
【００３２】
上側の孔６０は、コネクティング・ロッド組立体が図３にて示される低圧縮比位置にあるときに、偏心ブッシュ２８の角度調整状態をロックするのに使用される。  図４及び図５(a)にて、上側ボルト５４は上側の孔６０に係合され、低圧縮比又は短縮されたコネクティング・ロッド組立体１７の構成が示される。  しかしながら、ラッチ５０が、下側ボルト５６が下側の孔６２に係合すべく、図６に示すように操作されるとき、偏心ブッシュ２８は、図３(b)に示すように、高圧縮比位置に角度調整される。  このように、ドアの錠組立体の一部として動作するデッドボルト（ｄｅａｄ  ｂｏｌｔ）に多少類似するように、上側ボルト５４及び下側ボルト５６は、フランジ板５８における各々の孔６０及び６２に係合するように動かされ、偏心ブッシュ２８はコネクティング・ロッド１８に対してロックされる。
【００３３】
空動き連結具が、フランジ板５８とコネクティング・ロッド１８との間の支配的なせん断荷重に応じて、アクチュエータ５２をラッチ５０から機能的に切断するように、アクチュエータ５２と上側ボルト５４及び下側ボルト５６との間に動作可能に配設される。  再び図４を参照すると、ラッチ５０は、低圧縮比位置に完全に固定されているのが示され、これは、ターボチャージ・モード又はスーパーチャージ・モードでの運転時に期待され得る。  高出力要求が解除されれば、ターボチャージャー／スーパーチャージャーを作動停止して、エンジン１４を、より経済的な高圧縮比設定に戻すのが好ましい。  このように、アクチュエータ５２は、作動インパルスを供給すべく励起され、図５(a)の例においては、アクチュエータ・カム６４は、その作動インパルスによって、約６０°反時計回りに回転される。  しかしながら、アクチュエータ５２が励起（すなわち回転）されたとしても、フランジ板５８が上側の孔６０に完全係合しているので、上側ボルト５４はロックしている状態を維持し、それによって、偏心ブッシュ２８が低圧縮比状態にロックされ続けることに留意すべきである。  このように、高圧縮比設定に変更するための指令がなされたとしても、ラッチ５０は、そのラッチ位置において、フランジ板５８とコネクティング・ロッド１８のピストン側上端２２との間に存在する支配的なせん断荷重によって係止状態が維持される。  支配的なせん断荷重は、ピストン・ピン４３を介して偏心ブッシュ２８に作用する、コネクティング・ロッド１７における圧縮力又は膨張力によって生成され、それは、コネクティング・ロッド１８の小端部のロッド穴２４よりも、（コネクティング・ロッド中心線Ｄに対して）水平方向にオフセットされる。
【００３４】
図１２は、コネクティング・ロッド中心線Ｄに沿う方向に測定される、コネクティング・ロッド１８によって加えられる典型的な軸方向荷重（単位：ニュートンＮ）を示すグラフである。  コネクティング・ロッド組立体が圧縮行程及び膨張行程を経ているときに、最初に圧縮されてその後膨張する燃焼ガスによって高い圧縮荷重が加えられる。  しかしながら、移行が排気行程の略中間段階で起こり、そこにおいて、主としてピストンの急減速に起因する慣性荷重のために、コネクティング・ロッド１８によって加えられる軸方向荷重が、圧縮荷重から引張荷重に変化する。  軸方向荷重は、吸気行程の略中間段階で、圧縮荷重に再び戻る移行が行なわれる。  コネクティング・ロッド中心線Ｄに沿う荷重がゼロになる移行ゾーンは、取り囲み破線によって、図１２に示されている。  従って、図５(a)には、コネクティング・ロッド１８に対する、コネクティング・ロッド中心線Ｄに沿う（圧縮荷重又は引張荷重の何れであっても）支配的なせん断荷重が示され、そのせん断荷重は、上側の孔６０内に上側ボルト５４を実質的に係止する又は締め付ける偏心ブッシュ２８を介して作用する。
【００３５】
しかしながら、図５(b)は、せん断荷重（或いは、図１２に示されるようなコネクティング・ロッド１８への荷重）が移行ゾーン及びゼロ荷重モーメントを経る時点を表す。  この時点にて、空動き連結具が自動的にアクチュエータ５２とラッチ５０との連結を解除し、ラッチ５０（とりわけ上側ボルト５４）がラッチ解除位置に移動することによって、偏心ブッシュ２８とコネクティング・ロッド１８との間の自由な相対運動が可能となる。      
【００３６】
更に、図６に示すように、下側ボルト５６が、下側の孔６２に挿入するように同時に付勢され、それによって、コネクティング・ロッド組立体を高圧縮比設定（図３(b)に示される長さ調節状態）にロックする。
【００３７】
空動き連結具は、ラッチ５０がラッチ位置にて係止状態に維持されるときに、アクチュエータ５２が、ラッチ５０を損傷することなくその作動インパルスを生成するのを可能にする。  空動き連結具はまた、その後の適切なときであるが、コネクティング・ロッド１８に対するピストン２６の高さが変化する前に、ラッチ５０を自動的に移動する。  具体的に図１２を参照しつつ、換言すると、アクチュエータ５２は、クランク角運動の７２０°にわたる（すなわち、エンジン１４の一サイクルの全四行程における）如何なるときにおいても作動され得る。  しかしながら、コネクティング・ロッド中心線Ｄに沿う方向の荷重がゼロ若しくはゼロ近傍である何れかの移行ゾーンのときに、高さ変更（すなわち圧縮比調整）を開始することが、極めて好都合である、或いは望ましい。  このように、空動き連結具は、ラッチ５０をラッチ解除位置に動かす指令を、フランジ板５８とコネクティング・ロッド18との間のせん断荷重がほぼゼロに到達するまで、実質的に遅延する。
【００３８】
空動き連結具は、多数の異なる形態を取り得るものの、ここに表された典型的な実施形態は、図４乃至図７、及び、図１１に最も良く示されている。  これらの例において、空動き連結具は、伸縮自在に構成されて上側ボルト５４に当接される上側フォロワ６６、及び、伸縮自在に構成されて下側ボルト５６に当接される下側フォロワ６８を含むことが示される。  アクチュエータ・カム６４は、上側フォロワ６６及び下側フォロワ６８に乗り上げて、それらを選択的に動かす。  内側付勢部材（例えば圧縮ばね）７０は、それら二つの部材を互いに離間する方向に常時付勢するように、各々のボルト５４及び５６とフォロワ６６及び６８との間に動作可能に設けられる。  小ピン７２が、付勢部材７０をその作動位置に移動制限して係止すべく、ボルト５４及び５６に形成されたスロット７４内にて係止され、フォロワ６６及び６８によって支持される。  外側付勢部材７６は、それに対応するボルト５４及び５６と共に、ラッチ解除（収縮）位置に向けて、各々フォロワ６６及び６８を常時付勢するように、各々のフォロワ６６及び６８とコネクティング・ロッド１８との間に作用する。  上側フォロワ６６及び下側フォロワ６８の軸方向の移動、及び、その結果生じるとともに付勢部材７０及び７６に伝達される圧縮エネルギーは、アクチュエータ５２の回転位置を、その両端位置にて安定させ、全ての中間位置において不安定にさせるように構成される。  このように、アクチュエータ５２の回転は、電灯用スイッチにおけるトグル・レバーに類似の方法で行なわれるであろう。  これは、アクチュエータ・カム６４の表面を適切に構成することによって、達成される。  一例として、仮にアクチュエータ５２が、図５(a)に示す位置から時計回りに僅かに回転するならば、アクチュエータ・カム６４は、下側フォロワ６８を右側に僅かに移動させた後に、下側フォロワ６８が図４に示すように左側に移動するのを許容するように、その形状が設定される。      
【００３９】
この右側への僅かな移動は、付勢部材７０及び７６の圧縮エネルギーを増加させるので、その終端位置から僅かに回転させるためには、アクチュエータ５２に一定値以上の回転トルクを加える必要がある。  図５(b)に示すように、アクチュエータ・カム６４に再度接触するときに、アクチュエータ５２の回転安定性は更に増大する。  アクチュエータ５２の回転安定性は、エンジンの通常運転時にて加速度が加わったときに、アクチュエータ５２の僅かな慣性アンバランス、又は、その他の僅かな製造誤差が、アクチュエータの自然回転を確実に引き起こさないために、極めて重要である。  図示された構成において、上側ボルト５４及び下側ボルト５６は、各々の孔６０及び６２の中にて自由に回転し、孔の中にてボルトが如何なる回転位置にあったとしても、所望のラッチ機能が可能となるように構成される。  すなわち、ボルト５４及び５６のテーパー端は円錐形状であって、アクチェータ・カム６４に接触するフォロワ６６及び６８の表面は球形状である。  仮にラッチが孔の中で回転が阻止される構成であれば、フォロワ６６及び６８のアクチュエータ・カム６４への接触面を筒形状に構成し、そして、ボルト５４及び５６のテーパー端をテーパー状平面に構成することによって、接触応力を低減することが可能になる。
【００４０】
図２及び図３に最も良く示され得るように、偏心ブッシュ２８のフランジ板５８には、第二軸Ｂをその弧の中心とする弧状スロット７８が設けられる。  弧状スロット７８は、コネクティング・ロッド１８の一部と重なり、そこから延びる止めピン８０を動作可能に挿入する。  換言すると、止めピン８０は、コネクティング・ロッド１８の側面から延び、弧状スロット７８内にて係止される。  フランジ板５８の回転移動は、そのフランジ板５８が止めピン８０の何れかの側面に当接するため、弧状スロット７８の長さによって、実質的に制限される。  このようにして、コネクティング・ロッド１８に対する偏心ブッシュ２８の回転移動は、この弧状スロット７８及び止めピン８０の配置によって制御され得る。  弧状スロット７８の両端位置は、各々、上側ボルト５４及び下側ボルト５６に対する孔６０及び６２の位置に合わせられており、偏心ブッシュ２８が、ボルト５４及び５６が各々孔６０及び６２に係合するのに必要とされるよりも僅かに大きい回転を許容する。  止めピン８０は、エンジン速度が高いときに圧縮比の切換えが行なわれ、偏心ブッシュ２８が高速で切換わる（すなわち回転する）ときに、止めピン８０が移動端での（すなわち弧状スロットの端部との）衝撃を吸収して少なくともその一部を減衰し得るように、所定の弾性特性及び減衰特性を有する場合があり、それによって止めピン８０が低い速度にて跳ね返るときに、ボルト５４又は５６はフランジ板５８をロックするように係合し得る。  止めピン８０は、代替実施形態が可能であるものの、図２３に示すような、固有の弾性特性及び減衰特性を有するらせんコイル・ピンを含むロール・ピン８０’としてここに表される。
【００４１】
弾性力を有する止めピン８０がその適切位置から移動しないように、止めねじ８２が使用され得る。
【００４２】
図１４乃至図１７は、弾性緩衝器（止めピン８０）、及び、ボルト５４、５６のテーパー状先端が、エンジン速度が高いときに、偏心ブッシュ２８に係止してロックすべく、どのように調和されるのかを示している。  これらの図は、一連の部分前面図、及び、それに対応する断面図を表す。  図１４において、偏心ブッシュ２８のフランジ板５８は、コネクティング・ロッド１８、止めピン８０、及び上側ボルト５４のテーパー状先端に対して、上方に移動中の状態にて示されている。  上側ボルト５４をフランジ板５８に押圧する内側付勢部材７０によって、ばね荷重（Ｆ）が生成される。  フランジ板５８における上側の孔６０は、十分に上方に移動するまでは、上側ボルト５４は左側に移動不可能である。
【００４３】
図１５は、フランジ板５８における弧状スロット７８が止めピン８０に衝突するときの、変位の進行状態を表す。  上側ボルト５４はその後、上側の孔６０の内側に移動すべく、押し進められる。  テーパー面によって、（同図(b)の断面図に示されるように）例え上側の孔６０が極端に上方移動していたとしても、上側ボルト５４は、上側の孔６０に係合されるように移動を開始する場合がある。
【００４４】
一連の進行に引き続いて、図１６は、止めピン８０の減衰特性によって、低い跳ね返り速度（上側ボルト５４に対するフランジ板５８の相対速度）にて、止めピン８０から跳ね返ったフランジ板５８を示す。  この段階において、上側の孔６０はボルトのテーパー状先端の上側面に当接する。  このテーパー状先端の上面は、フランジ板５８が止めピン８０に衝突して止めピン８０から跳ね返っている間にわたって上側ボルト５４に作用するばね荷重（Ｆ）のために、上側の孔６０の奥底にて少なくとも部分的に係合する。  ラッチ５０が良好な規格及び公差で製造されるならば、エンジンの次の燃焼サイクルの間フランジ板５８を保持するためには、部分的な噛合いで十分である。  その後、フランジ板５８のせん断荷重が再び上方に反転するときに、上側ボルト５４に作用するばね荷重（Ｆ）は、図１７に示すように、テーパー状先端を完全にテーパー状の孔６０に噛合うように動かすことになる。
【００４５】
従って、図１４乃至図１７を参照することによって理解され得るように、ラッチ５０とは別個の部材として設けられる止めピン８０は、ピストン２６がそれらの離間した位置の間を移動するときに、フランジ板５８とともに慣性衝撃に起因して発生する応力からラッチ５０を隔離するために、ある回転位置から他の回転位置への回転（すなわち切換え）時に、偏心ブッシュ２８の動きを規制するのに有益である。
【００４６】
再び図１２を参照すると、圧縮比の変更要求が、アクチュエータ５２を作動する作動インパルスによってなされるときには、ラッチ５０が図示されている何れかの移行ゾーンにてコネクティング・ロッド中心線Ｄに沿う荷重がゼロに近接或いは到達するまで、そのラッチ位置に維持される。  これら移行ゾーンのいずれが、エンジンの運転サイクルの最初に起ころうとも、各々のボルト５４及び５６は、対応する孔６０及び６２との係合状態が自動的に解除されることになる。上述したように、これは、低圧縮比設定から高圧縮比設定に移行する例に関して、図５(b)にて示される。
【００４７】
このように、エンジンが低圧縮比設定にて運転している図４の例において、高圧縮比設定に戻るための要求が、作動インパルス（例えば、アクチュエータ５２及びアクチュエータ・カム６４の図５(a)に示される位置への回転）によって行われ得る。  しかしながら、例えば、低圧縮比設定から高圧縮比設定への変更要求が、クランク角３６０°のポイント（すなわち、排気行程と吸気行程との間の上死点）にて起こるならば、コネクティング・ロッド１８は引張モードとなるであろう。  クランク角約４４０°あたりで次の移行ゾーンに入った瞬間に、コネクティング・ロッド１８は圧縮モードに移行することになる。      
【００４８】
この例における好ましい圧縮比変更は、低圧縮比から高圧縮比であり、これはコネクティング・ロッド１８が実質的に伸長する必要があることを意味する。  しかしながら、圧縮荷重が、ここでコネクティング・ロッド１８に加えられ、クランク角約２８０°あたりで次の移行ゾーンに到達するまで維持されることになる
この状況において、コネクティング・ロッド組立体は、吸気行程の残り期間、及び、圧縮行程及び膨張行程の全ての期間にわたって、図５(b)のラッチ解除位置に維持され、次の移行ゾーンが２８０°あたりに到達するときに、単に図６の位置に移動することになる。  この圧縮モードにおいて、 ラッチ５０は、フランジ板５８から完全にラッチ解除され、弧状スロット７８と止めピン８０との間の相互作用によって、せん断荷重抵抗を完全に受け止めて、偏心ブッシュ２８を低圧縮比位置に保持する。  同様の事柄が、高圧縮比位置から低圧縮比位置に移行するときに起こり得るものの、この場合におけるラッチ解除と再ラッチとの間の時間差は、エンジン運転サイクルの排気工程及び吸気工程における移行ゾーン間隔の狭さによって示されるように、比較的小さい。
【００４９】
図８乃至図１０において、本発明のこの典型的な実施形態に従うアクチュエータ５２が、より詳述されている。  アクチュエータ・カム６４は、コネクティング・ロッド１８のピストン側上端２２から延びたボス８４に対して回転可能に保持されるアクチュエータ５２によって制御される。  ボス８４は、第一軸Ａ及び第二軸Ｂに直交して、好ましくは第二軸Ｂに交差する回転軸Ｅを構築するスタブ・シャフトを形成する。  この典型的な実施形態において、アクチュエータ５２は、図９及び図１０に概略的に示すように、加圧されたオイル流に応答する一対のパドル８６及び８８を支持する。  動力伝達手段（例えばオイル流９１）は、パドル８６に作用するときに、アクチュエータ５２は、コネクティング・ロッド組立体１７の低圧縮比設定への切換えをもたらす、図９に示す位置に回転させられる。  高圧縮比設定に切換えるのが好ましいときには、別のオイル流９０が、図１０に示す位置に反時計回りに回転させるべく、パドル８８に向けられる。  このように、図１０は、高圧縮比設定におけるアクチュエータ５２の向きを示す。  低圧縮比設定に切換えるのが好ましいときには、オイル流９１が、図１０に示すようにパドル８６に向けられ、そのパドル８６は、アクチュエータ５２を、図９の向きに戻るように時計回りに回転することになる。  パドル８６及び８８の何れかに作用するオイル流９０及び９１に起因するこのアクチュエータ５２の往復運動は、アクチュエータ・カム６４を、図４に示す位置と図６に示す位置との間で移動させる。  これらの図に示すように、カウンターウェイト９２が、釣り合いをとる手段として、アクチュエータ・カム６４の反対側にて、アクチュエータ５２に支持される場合がある。
【００５０】
オイル流９０及び９１とパドル８６及び８８との間の動力伝達を最大化するためには、各々のパドル８６及び８８の先端をカップ状に形成するのが好ましい。  他の設計形状及び特徴が可能であるものの、図９及び図１０に示す形状は、単なる平面のパドル形状に比べて、オイル流９０及び９１からの動力を増大させることになる。
【００５１】
容易に利用可能であって、静かであって、衝撃音がなく、そして、クランクシャフトの何れの回転位置においてもアクチュエータに動力を伝達可能であるために、オイル流９０が、アクチュエータ５２に作用する好ましい動力伝達手段として例示されているものの、他の手段及び装置が置換され得ることが企図されている。  例の一つとして、コネクティング・ロッドの外部に設けられたソレノイド又は他のサーボ機構が、機械部材を、シリンダー３０内を移動するピストン２６の底部近傍にてパドル８６及び８８と接触するように、位置決定するのに使用される場合がある。  衝撃音が発生する可能性があるために、この圧縮比切換え方法は、エンジン始動時に行なわれる低速クランキングの間のみ、行なうのが好ましい。  可能性のある事項の一つとして、エンジン始動シーケンスの開始時に、自動車の燃料タンク内のセンサが、燃料内のエタノール含有量を測定し、燃料のオクタン価が推定される場合がある。  エンジンをクランキングしているときに、適切なサーボが、エンジンを、エタノール含有量が多い燃料の場合には高圧縮比設定に、或いは、エタノール含有量が少ない燃料の場合には低圧縮比設定に切換えるように、作動され得る。  他の概念もまた、採用される場合がある。
【００５２】
アクチュエータ５２に駆動力を伝達する動力伝達手段として、オイル流９０及び９１、ソレノイド・アーマチュア、或いは、他の機械式、電気機械式、又は油圧機械式の装置が選択されるか否かに関係なく、動力伝達手段の好ましい実施形態は、コネクティング・ロッド１８によって生成される慣性力が動力伝達手段に影響を及ぼさないように、コネクティング・ロッド１８の加速場（ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ  ｆｉｅｌｄ）から機械的に分離される。  本技術分野の当業者によって理解されるように、コネクティング・ロッド１８は、エンジン１４の運転サイクルが加速されるときに、慣性力を生成する。  偏心ブッシュによって長さを調整する従来の全てのコネクティング・ロッドは、コネクティング・ロッド内に配管された油圧オイル通路を必要とする。  コネクティング・ロッド内を通過するオイルは、コネクティング・ロッドの加速によって、直接的に影響を受ける。  油圧オイルの媒体を介して伝達される動力は、コネクティング・ロッドが（油圧オイルが流れる方向とは）反対方向（すなわち下方）に加速しているときには減少し、同一方向（すなわち上方）に加速しているときには実質的に増加する。  仮に油圧オイルの中に気泡が含まれるならば、とりわけ複数のオイル通路内のオイル流が時系列に制御されて、種々の相関するラッチ機構を作動する場合には、予測不可能な反作用が起こり得る。  例えば、従来のエンジンが、１００ｍｍのストローク長、及び、コネクティング・ロッド内に１５０ｍｍのオイル通路長を有するものと仮定すると、６０００ＲＰＭ（回転／分）において、ＴＤＣ及びＢＤＣにおけるオイル通路の一次加速度は１９，７３９ｍ／ｓ２（メートル毎秒毎秒）と計算される。  そのオイル通路内のオイルの密度が０.９ｇ／ｃｍ３（グラム毎立方センチメートル）であると仮定すると、オイル通路の一端と他端との間の圧力差は２７.２ｋｇ／ｃｍ２（キログラム毎平方センチメートル）＜換言すると３８６ｐｓｉ（ポンド毎平方インチ）＞となる。  従来のエンジンが二本のオイル通路を備え、ラッチ機構を作動するために、コネクティング・ロッドの小端部（ピストン側上端）において圧力差を必要とする一方で、オイル・エアレーションの差、又は、一本のオイル通路における金属製ロック・ピンの存在のために、二つのオイル通路が異なる容積を有するならば、ラッチ機構の信頼性のある機能を達成するために、コネクティング・ロッドの大端部（クランク側下端）において、極めて大きい圧力差が必要とされることになる。
【００５３】
しかしながら、動力伝達手段（例えばオイル流９０及び９１）がコネクティング・ロッド１８の加速場から機械的に分離される本発明の格別な利点は、ラッチ５０を最終的に作動させる信号が、コネクティング・ロッド１８の加速度によって影響を受けないことにある。  従って、アクチュエータ５２は、それが動かされるときには、コネクティング・ロッド１８によって生成される慣性力から実質的に独立して動く。
【００５４】
本発明を実施する方法は、上述した説明、及び、種々の機械的部材の間の相互関係から理解されるであろう。
【００５５】
再び図３及び図２０に戻ると、コネクティング・ロッド組立体１７がその短縮位置（低圧縮比設定：図３）から、伸長位置（高圧縮比設定：図１４）に回転する際の、第二軸Ｂに対する第一軸Ａの調整角度を説明すべく、寸法関係を説明する基準線が付加されている。  図２０は、図２１に示す従来の偏心ブッシュとの比較を具体的に表している。  図２０及び図２１の両方は、効果的なコネクティング・ロッドの長さ変化（一例として３ｍｍ）を与えるためには、どの程度まで（角度的に）偏心ブッシュが回転する必要があるのかを、大幅に拡大された縮尺にて示している。
【００５６】
図２０に示す本発明の偏心ブッシュ２８は、ピストン・ピン４３の第一軸Ａと、偏心ブッシュ２８の外径の中心である第二軸Ｂとの間に、約５.５ｍｍの適度なオフセットを有する。  両端位置の間での偏心ブッシュ２８の回転は、ピストン・ピン４３を、第二軸Ｂの基準高さよりも実質的に±１.５ｍｍ移動させるので、この実施例における偏心ブッシュの総回転角度は、約３２°である。  これは、偏心ブッシュ２８を回転させるために、ピストン・ピン４３に作用する力に、大きな有効モーメント・アームを与える。  この大きな有効モーメント・アームは、コネクティング・ロッド１８の膨張／圧縮荷重が（図１２に示すような）ゼロ点を横切った直後に偏心ブッシュ２８が回転し始めるのを可能にするため、有利である。  大きなてこ作用が、コネクティング・ロッドの膨張／圧縮荷重が偏心ブッシュ２８を比較的容易に回転させるので、偏心ブッシュは、コネクティング・ロッド１８の軸方向荷重が大きくなる前に、迅速に他端側まで移動（回転）することになる。  そしてその結果、弾性緩衝器（止めピン８０）に対する衝撃が最小化され、その衝撃によるノイズ及び潜在的ダメージも同様に最小化される。
【００５７】
大きな有効モーメント  ・アームを有することの潜在的な不利点は、高圧縮比又は低圧縮比でのエンジンの通常運転時に、コネクティング・ロッド１８における通常の周期性荷重は、偏心ブッシュ２８に大きな周期性トルクを生成し、ロック・ピン（すなわちボルト５４及び５６）にこれらの高い周期性トルクに対して抵抗させることにある。  仮にボルト５４及び５６が、それらに係合する孔６０及び６２に、隙又は遊びを備えて挿入されるのであれば、その隙又は遊びは、コネクティング・ロッド１８における軸方向荷重が引張荷重と圧縮荷重との間で切換わる度に、一端から他端に移動されることになる。  また、ボルト５４及び５６が十分な長さ及びモーメント・アームを有していないならば、そのせん断荷重は、ロック・ピン（すなわちボルト５４及び５６）のせん断強度を超える場合がある。
【００５８】
従って、ボルト５４、５６の孔６０、６２への噛合い面において、隙又は遊びを完全に除去するために、上側ボルト５４及び下側ボルト５６の先端は、表面仕上げ、潤滑性能、及び、摩擦係数に影響を及ぼす他の要因に応じて約５乃至１５°ほど、僅かにテーパー状に形成され、孔６０及び６２の各々においても、補足的にテーパーが形成される。  ボルトと孔との間のテーパー面は、ボルトと孔との間のバックラッシュを低減すべく、自動調芯機能を提供する。  ボルト５４及び５６には、それらが完全に噛み合っている場合であっても、ボルト５４及び５６を孔６０及び６２に付勢するばね荷重が（内側付勢部材７０によって）常に残るように、軸方向に十分な移動距離が与えられる。  ボルト５４及び５６は、孔６０及び６２を有するフランジ板５８がボルト５４及び５６に大きな有効モーメント・アームを与えて、それによって偏心ブッシュ２８のトルク荷重を受け止めるので、第二軸Ｂ（偏心ブッシュ２８の回転軸）から、可能な限り（径方向に）離間して配置される。
【００５９】
テーパー状のボルト５４及び５６がばねによってテーパー状の孔６０及び６２に係合するとき、テーパー効果は、孔の開口上端をボルト５４及び５６の先端よりも実質的に大きくする。  これは、孔６０、６２とボルト５４、５６との間の相対速度が大きいときに、噛合い初期における二つの部材の間の大きさの差が、孔がボルト５４、５６とずれて移動するのではなく、ボルト５４、５６が孔６０、６２内に軸方向に移動するために利用できる時間が増大することを意味する。  従って、ボルト５４及び５６は、偏心ブッシュのフランジ板５８が止めピン８０から跳ね返り、そしてテーパー状の孔６０及び６２がボルト５４及び５６に跳ね返るまでに、孔６０及び６２と実質的に軸方向に噛み合う必要がある。
【００６０】
相対的に、従来構造は、テーパー状のボルト又は止めピン、或いは、テーパー状の孔を使用しないが、その代わりに、孔と止めピンの直径及び位置に、極めて厳しい公差が要求される。  孔が止めピンに向かってそれらの軸心が一致した状態で移動するときに、止めピンは、孔を支持するフランジ板に傾斜を設けることによって、噛合い部分に向かって所定の軸方向速度を達成するのが可能とされる。  例えば、孔の手前側における材料厚は、孔の奥側における材料厚よりも小さい。  このように、ピンが孔にそれら軸心が一致した状態で挿入されるときに、その軸方向位置は十分な深さを有し、そのピンは、材料がより厚い孔の奥側に接触する。  孔の奥側にぶつかると同時に、ピンは、それが孔の奥側から跳ね返るときに、材料がより薄い手前側がピンに接触し跳ね返りの動きを止めることになるべく、孔の中を十分な深さで移動するように、その軸方向の動きを継続するものと考えられる。  しかしながら、孔の直径とピンとの間にはごく僅かの隙間しか存在しないために、ピンは、例え孔の奥側にぶつかっているとしても、奥まで係合して軸方向に移動するのを継続することが見込まれる。  奥側での一番目の衝撃と手前側での二番目の衝撃（奥側から跳ね返った後）との間の回転角及び時間は極めて小さい。  
【００６１】
図１８は、ボルト５４及び５６に関する概略的な示力図を表す。  図１８は、偏心ブッシュのフランジ板５８からせん断荷重が存在するときに、ボルト５４及び５６に作用する力を示す。  ボルト先端と孔との間のテーパー面において、テーパー状の先端をテーパー状の孔６０及び６２から押し出そうとする軸方向の荷重（F1 AXIAL）が生成されるものの、摩擦もまたその接触面に与えられる。  せん断荷重は、ボルトに作用する軸方向のばね荷重に比べて極めて大きいので、摩擦だけで確実に、ボルト５４及び５６を孔６０及び６２から押し出そうとする軸方向の荷重（F1 AXIAL）に対して、ボルト５４及び５６を十分に保持することは、有益である。
【００６２】
必ずしも必要ではないものの、好ましくは、孔６０及び６２は、その長軸が、第二軸Ｂ（すなわち、コネクティング・ロッド１８のピストン側上端２２におけるロッド穴２４内での偏心ブッシュ２８の回転軸）に関する径方向に一致する楕円形状を有する。  これは、軸心が完全一致していない場合であっても、ボルト５４及び５６が各々の孔に完全に噛み合うのを可能にする。  しかしながら、場合によっては更に重要なことに、孔６０及び６２の楕円形状は、ボルトと孔との間の接触が、二つの正反対の接触ラインに沿って生じ得る状態を生成する。  これらの接触ラインは、二つの部材の間の動作自由度と同じ作用ラインにおいて、せん断応力を、ボルト５４及び５６の中心を通過するように向け、それによって、非常に大きなせん断強度を提供する。  図１９は、より明瞭化すべく、拡大された縮尺にて、この原理を表す。  楕円形状の孔を備える好適な構成を示す同図(a)において、ボルト５４及び５６が、それらに係合する孔６０及び６２よりも大きな径方向寸法を備えているものの、ボルトが孔の平面に接触し、接触面の法線が二つの部材の間の動作自由度の方向と一致しているのが示される。  接触面を介してボルトに伝達される荷重ＦＮは、拘束ねじり荷重Ｆτと同一である。  円形状の孔を備える従来構造を示す同図(b)において、ボルトがまた、それらに係合する孔よりも大きな径方向寸法を備えているものの、接触面の法線が二つの部材の間の作動自由度の方向と一致していないのが示される。      
【００６３】
拘束ねじり荷重Ｆτとボルトに伝達されるせん断荷重ＦＮとの間の荷重方向のずれは、拘束ねじり荷重よりも大きいせん断荷重をボルトにおいてもたらす。  上述の別の方法（楕円形状の孔６０及び６２）は、ボルト５４及び５６の側面（すなわち第二軸Ｂに軸心が一致する径方向面）が孔の曲面部に接触するのを防止し、それによって、拘束ねじり荷重とボルト５４及び５６に伝達されるせん断荷重との間の荷重方向の如何なる好ましくないずれをも防止する。  好ましい実施形態においてはそうなっていないものの、仮に孔６０及び６２の曲面部からの荷重伝達が許容されるならば、これらの荷重に伴う応力は、ボルト５４及び５６の構造的一体性を損なう可能性がある。
【００６４】
ここで具体的に図２１を参照すると、従来構造においては、ピストン・ピン軸Ａと回転軸を構築する偏心ブッシュの外径中心Ｂとの間に、極めて小さいオフセット距離を有する。  小さいオフセット距離によって、従来構造の偏心ブッシュは、コネクティング・ロッドの長さを同じだけ変更するために、大きな角度にわたって回転する必要がある。  図２１は、総回転角が１６０°であることを示しているものの、それは単なる一例である。  従来構造の種々の変形例における実際の角度は、僅かに大小する場合がある。  しかしながら、重要なことは、全ての従来構造においては、回転の両端位置にて、偏心ブッシュの位置が、コネクティング・ロッドの軸方向荷重が、偏心ブッシュに関して僅かな有効モーメント・アームしか有さないように設定されることである。  これは、従来構造の偏心ブッシュが本発明におけるそれよりも小さく形成され得ると共に、ラッチ機構がエンジンの通常運転時（すなわち偏心ブッシュが一つの位置にロックされるとき）に極めて大きな荷重を支える必要がないので、最初は有利に思われる。  また、従来技術のラッチにおいて、ピンと孔との間に隙が幾らか存在するならば、偏心ブッシュを少し回転させたとしても、コネクティング・ロッドの全長は実質的に変化しない。  しかしながら、この従来構造の不利点は、コネクティング・ロッド組立体の長さを切換えるときに現れる。  完全に係合解除されるラッチ機構を備えていたとしても、偏心ブッシュはその回転の端部位置から容易には移動しないであろう。  ゼロ荷重ポイントを交差した後に、軸方向の荷重はコネクティング・ロッド組立体上で生成されるので、偏心ブッシュの外径は荷重のほぼ全てを支え、その表面における摩擦は、小さい有効モーメント・アームによって生成される小さいトルクに抵抗し、この段階では偏心ブッシュの回転が行なわれない。  コネクティング・ロッドのクランク側下端（大端部）が横向きに移動するときに、それはコネクティング・ロッドの回転をもたらし、偏心ブッシュにトルクを生成する。  そして最終的には、偏心ブッシュは、偏心ブッシュの回転を加速させるべく、（現時点では大きな）有効モーメント・アームに作用するコネクティング・ロッドの軸方向荷重にとって十分なだけ回転する。  しかしながら、コネクティング・ロッドにおける軸方向荷重が相当レベルに増大するときまでには、そして、コネクティング・ロッドの長さが変化するとき、極めて大量の利用可能なエネルギーが、偏心ブッシュを回転させる。  移動の反対端でのラッチ・ピンは、その後、全ての運動エネルギーを吸収する必要があり、そして衝撃によってダメージを受けたりノイズを発する場合がある。
【００６５】
それに反して、本発明は、コネクティング・ロッドにおけるほんの少しの軸方向荷重によって、容易かつ迅速に切換え得る。  そして、移動（偏心ブッシュの回転）端での衝撃の総エネルギーは、大幅に低減され得る。  本発明においては、迅速な切換時間もまた、角加速度ベクトル（すなわち、ピストン・ピン軸Ａ周りの回転加速によって生成される加速場）の効果的な使用によって増大される。  この機構は、後で詳細に記載され得る。
【００６６】
図２２は、ラッチ５０及びアクチュエータ５２の機構に作用する支配的な加速場（或いはベクトル）を示す。  ラッチ５０及びアクチュエータ５２の機構は、上述したように、僅かに異なった位置に存在する幾つかの移動可能部材から構成される。  しかしながら、好ましい実施形態において、これら移動可能部材の全ては、コネクティング・ロッド１８のピストン側上端２２について、十分に細かくグループ化され、そのグループの中間における加速度ベクトルの解析的評価が、有益な結果をもたらすことになる。  従って、このことを説明するためには、スタブ・シャフト軸Ｅ（上側ボルト５４の中心線と下側ボルト５６の中心線との中間）に沿う一点のみを考慮することで十分である。  そのような仮想ポイントは、図４乃至図６に示すような、ラッチ５０とアクチュエータ５２の機構を通過する平面上に存在することになる。
【００６７】
図２２から、ピストン・ピン４３がシリンダー３０内にて上下に往復動するときに、コネクティング・ロッド１８のクランク側下端（大端部）２０は、クランクシャフトの回転軸Ｆ周りに回転することが理解され得る。  換言すると、略平面運動を行なうコネクティング・ロッド１８は、従来のスライダー・クランク機構におけるリンクのように、移動させられる。  コネクティング・ロッド１８のピストン側上端２２を直線ストローク方向に移動することと、クランク側下端２０を回転軌道にて移動することを同時に行なうことによって、複数の加速度ベクトルがピストン側上端２２において生成される。  これらの加速度ベクトルは、往復ストローク方向の加速度ベクトル９４、第一軸Ａ周りに延びる角加速度ベクトル９６、及び、第一軸Ａから径方向に延びる遠心加速度ベクトル９８を含む。
【００６８】
ストローク方向の加速度ベクトル９４は、シリンダー・ボア３０の軸に常に平行であり、それ故、コネクティング・ロッドに対して向きが変化する。  ピストン２６に作用する加速度ベクトル９４は、ピストン２６に対してその往復ストローク方向に作用する燃焼ガスの圧力荷重と共に、ラッチ５０がそれを可能にするときにコネクティング・ロッド１８の長さ変化を起こすべく、コネクティング・ロッド１８内に軸方向荷重を生成する。  このストローク方向の加速度ベクトルに実質的に合わせるべく、長さ変更機構の自由度を有するのが好ましいが、場合によっては必要とされる場合もある。  しかしながら、ラッチ５０が、この加速度ベクトル９４によって生成される荷重、或いは、エンジンの通常運転時に与えられる他の如何なる荷重のために、ラッチ解除する傾向があるのは好ましくない。
【００６９】
コネクティング・ロッド１８のピストン側上端２２において、コネクティング・ロッド１８全体をピストン・ピン軸Ａの周りに前後に揺動させるクランク側下端（大端部）２０による左右方向への運動のために、角加速度（９６にて示す）による影響もまた存在する。  コネクティング・ロッド組立体の一部である基準点において、各加速度９６によって生成される荷重は、ピストン・ピン軸Ａから所望ポイントに延びる径方向直線に対して垂直であり、ピストンの上死点位置と下死点位置においてはゼロ荷重とされつつ、正の値から負の値に変化する。
【００７０】
コネクティング・ロッド１８がピストン・ピン４３周りに前後に揺動するときに、遠心加速度ベクトル９８もまた所望ポイントに存在する。  遠心加速度ベクトル９８は、常に第一軸Ａから径方向外側に向き、アクチュエータ５２のスタブ・シャフト軸Ｅを通過する。  遠心加速度ベクトル９８の大きさは極めて小さく、そして、ゼロから正の値に変化し、（ピストン・ピン４３に対して径方向内側に向けて）負の値になることはない。
【００７１】
単気筒の仮想エンジン１４において、コネクティング・ロッド１８のピストン側上端２２に作用する全ての関連加速度ベクトルは、図２２に示される単一平面に含まれる。  前後（すなわち、クランク軸に対してＺ軸方向）に向かう荷重が存在しないとともに、Ｘ軸周りにエンジンをピッチングさせる傾向があるモーメントも発生することがない。  言うまでもなく、ピッチングは、ノーズ・ダウンかつテール・アップとノーズ・アップ且つテール・ダウンを繰り返す振動である。
【００７２】
ボルト５４及び５６の自由度が、前後方向（すなわち、Ｚ軸方向に一致する方向）のみであり、ボルト５４及び５６をラッチさせる傾向のあるアンバランスな加速荷重が発生することがない。  アクチュエータ５２の自由度は、Ｘ軸に略平行であるスタブ・シャフト軸Ｅ周りの回転方向のみである。  単気筒の仮想エンジン１４が、ピッチング偶力（ｐｉｔｃｈｉｎｇ  ｃｏｕｐｌｅ）もヨーイング偶力（ｙａｗｉｎｇ  ｃｏｕｐｌｅ：前部が左側に変位かつ後部が右側に変位と、前部が右側に変位かつ後部が左側に変位を繰り返す振動）も生成することがないので、単気筒での通常運転にて、アクチュエータ５２を回転させ得る如何なる加速度ベクトルの発生をも防止出来る。  しかしながら、このような目的では、アクチュエータ５２のバランスを、動的及び静的の両者にて、適切に取ることが有益である。  静的なアンバランスは、カウンターウェイト９２が重すぎて或いは軽すぎて、アクチュエータ・カム６４の質量を相殺することが出来ない状況を引き起こすことになる。  仮にアクチュエータ・カム６４が適切な重量よりも重い又は軽い場合には、上下ストローク方向の各々の加速度９４は、アクチュエータ５２を回転させる傾向がある。  動的なアンバランスは、カウンターウェイト９２が、アクチュエータ・カム６４の位置と比較して、ピストン・ピン４３に離間或いは近接しすぎた状況を引き起こすことになる。      
【００７３】
角加速度ベクトル９６において、加速度の大きさは、回転軸Ａからの距離に比例し、従って、カウンターウェイト９２がピストン・ピン４３から離間しすぎるならば、カウンターウェイト９２とアクチュエータ・カム６４との間のアンバランスな荷重は、コネクティング・ロッド１８の各々の角加速度と共に、アクチュエータ５２を回転させる傾向がある。
【００７４】
言うまでもなく、多気筒エンジン１４において、アンバランスなピッチング偶力及びヨーイング偶力が生成され、これらのアンバランスなピッチング偶力及びヨーイング偶力は、ラッチ５０及びアクチュエータ５２の機構における幾つかの移動可能な部材の一つ又は複数の自由度と一致し得る。  しかしながら、多気筒エンジンにおけるピッチング偶力及びヨーイング偶力は、エンジンのパワートレイン構造の慣性によって受け止められ、その結果に起因して、ラッチ５０及び／又はアクチュエータ５２の機構への好ましくない加速度が、上述したような単気筒エンジン１４において生成される加速度よりも、その大きさが数桁小さくなる。
【００７５】
従って、コネクティング・ロッド１８によってエンジン１４の実際の使用時に生成される関連荷重及びモーメントの何れか又は全ては、ラッチ５０又はアクチュエータ５２における全ての移動可能な部材が、各々のストローク方向の加速度ベクトル９４、角加速度ベクトル９６、及び遠心加速度ベクトル９８に対して略垂直な方向のみへの移動が妨げられるため、意図に反して動くラッチ５０又はアクチュエータ５２の何れにも影響を及ぼすことはないであろう。
【００７６】
上述した発明は、関連法定基準に従って記述されているので、記載内容は、権利範囲を限定すべきというよりは寧ろ、例示にすぎない。  記述された実施形態に対する変形及び修正は、本技術分野における当業者にとって明らかであり、本発明の範囲内に含まれ得る。  従って、本発明に与えられる法的保護の範囲は、特許請求の範囲の記載のみに基づいて決定され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に従う可変圧縮比エンジンにおける運転のために設けられるピストン及びコネクティング・ロッド組立体の概略図である。
【図２】本発明に従うコネクティング・ロッド組立体の斜視図である。
【図３】(a)は、概して図２の３−３線に沿うコネクティング・ロッドの一部断面図、及び、それに重ね合わせた典型的なピストンの断面図である。(b)は、(a)と同様であるものの、ピストンの高さが(a)との比較によって示される、伸長状態であって高圧縮比設定のコネクティング・ロッドの断面図である。
【図４】概して図３の５−５線に沿うアクチュエータ及びラッチの機構の断面図である。
【図５】(a)は、図４と同様であるものの、コネクティング・ロッドが高圧縮比設定又は高引張モードの何れかにあるときの、作動インパルスが加えられるラッチを示す断面図である。(b)は、(a)と同様であるものの、コネクティング・ロッドが、圧縮モードから引張モード、又は、引張モードから圧縮モードに移行するときの、自動的にラッチに再連結するアクチュエータを示す断面図である。
【図６】概して図４の６−６線に沿うアクチュエータ及びラッチの機構の断面図である。
【図７】破線にて変位状態が示されるアクチュエータを備えた、本発明に従うコネクティング・ロッドのピストン側上端の斜視図である。
【図８】概して図４の８−８線に沿うアクチュエータ及びラッチの機構の断面図である。
【図９】概して図３の９−９線に沿う、低圧縮比設定であるものの、オイル流によって加えられた作動インパルスによって高圧縮比設定に切換えているコネクティング・ロッドの概略図である。
【図１０】図９と同様であるものの、概して図４の１０−１０線に沿う、高圧縮比設定であるものの、オイル流によって加えられた作動インパルスによって低圧縮比設定に切換えているコネクティング・ロッドの概略図である。
【図１１】本発明に従うラッチの分解組立図である。
【図１２】４サイクル（又は行程）ガソリン・エンジンにおける、コネクティング・ロッドにて実行される周期性の圧縮モード及び引張モードを示すグラフである。
【図１３】高圧縮比状態及び低圧縮比状態でのエンジン運転における、圧縮比と最小すきま容積とを対比するグラフである。
【図１４】(a)は、エンジンの高速運転時に確実にラッチが行なえるように協働するような、テーパー状のボルト及び止めピンを示す一部前面図である。(b)は、(a)と対応すると共に、エンジンの高速運転時に確実にラッチが行なえるように協働するような、テーパー状のボルト及び止めピンを示す断面図である。
【図１５】(a)は、エンジンの高速運転時に確実にラッチが行なえるように協働するような、テーパー状のボルト及び止めピンを示す一部前面図である。(b)は、(a)と対応すると共に、エンジンの高速運転時に確実にラッチが行なえるように協働するような、テーパー状のボルト及び止めピンを示す断面図である。
【図１６】(a)は、エンジンの高速運転時に確実にラッチが行なえるように協働するような、テーパー状のボルト及び止めピンを示す一部前面図である。(b)は、(a)と対応すると共に、エンジンの高速運転時に確実にラッチが行なえるように協働するような、テーパー状のボルト及び止めピンを示す断面図である。
【図１７】(a)は、エンジンの高速運転時に確実にラッチが行なえるように協働するような、テーパー状のボルト及び止めピンを示す一部前面図である。(b)は、(a)と対応すると共に、エンジンの高速運転時に確実にラッチが行なえるように協働するような、テーパー状のボルト及び止めピンを示す断面図である。
【図１８】せん断荷重が偏心ブッシュのフランジ板から加えられたときに、ボルトに作用する荷重を概略的に示す断面図である。
【図１９】(a)は、本発明のラッチにおける、それに係合する孔よりも大きな径方向寸法を有する伸長可能なボルトである。(b)は、(a)と同様であるものの、典型的な従来のラッチにおける、その接触面の法線が、二つの部材の間の動作自由度の方向とずれている、伸長可能なボルトである。
【図２０】本発明に従う偏心ブッシュを回転させることによって達成される、ピストンの高圧縮比設定及び低圧縮比設定を示す二つの回転位置の何れかにおける、第一軸と第二軸との空間的関係を示す図である。
【図２１】図２０と同様であるものの、典型的な従来構造において、同等なピストンの高さ調整を達成するために、偏心ブッシュが広角度にわたって回転されることを示す図である。
【図２２】エンジンに動作可能に設けられるときに、第一軸を垂直に通過する仮想軸に沿って延びる上下ストローク方向の加速度ベクトル、第一軸Ａ周りに延びる角加速度ベクトル、及び、第一軸から径方向に延びる遠心加速度ベクトルを含む加速度ベクトルとして、ピストン側上端にて発生する、典型的な複数の加速場（又はベクトル）を備えるコネクティング・ロッドを示す側面図である。
【図２３】コイル・ピン式の別の止めピンの斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
１４、エンジン
１８、コネクティング・ロッド
２４、ロッド穴
２６、ピストン
２８、偏心ブッシュ
４３、ピストン・ピン
４８、偏心ジャーナル外周部
５０、ラッチ
５２、アクチュエータ
５４、５６、ボルト
５８、フランジ板
６０、６２、孔
６６、６８、フォロワ
７８、弧状スロット
８０、止めピン
９０、９１、オイル流
【図１】
2009108864.tif 000003
【図２】
2009108864.tif 000004
【図３】
2009108864.tif 000005
【図４】
2009108864.tif 000006
【図５】
2009108864.tif 000007
【図６】
2009108864.tif 000008
【図７】
2009108864.tif 000009
【図８】
2009108864.tif 000010
【図９】
2009108864.tif 000011
【図１０】
2009108864.tif 000012
【図１１】
2009108864.tif 000013
【図１２】
2009108864.tif 000014
【図１３】
2009108864.tif 000015
【図１４】
2009108864.tif 000016
【図１５】
2009108864.tif 000017
【図１６】
2009108864.tif 000018
【図１７】
2009108864.tif 000019
【図１８】
2009108864.tif 000020
【図１９】
2009108864.tif 000021
【図２０】
2009108864.tif 000022
【図２１】
2009108864.tif 000023
【図２２】
2009108864.tif 000024
【図２３】
2009108864.tif 000025