ШАТУН С ИЗМЕНЯЕМОЙ ДЛИНОЙ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПЕРЕМЕННОЙ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ
VARIABLE-LENGTH CONNECTING ROD AND VARIABLE-COMPRESSION INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Область техники
Изобретение относится к шатуну с изменяемой длиной, эффективная длина которого может варьироваться, и к двигателю внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, включающему в себя шатун с изменяемой длиной.
Уровень техники
Известен двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя механизм регулирования степени сжатия, который может варьировать механическая степень сжатия двигателя внутреннего сгорания. Примеры механизма регулирования степени сжатия включают в себя механизмы регулирования степени сжатия, которые варьируют эффективную длину шатуна, используемого в двигателе внутреннего сгорания (например, публикация заявки на патент Японии № 2011-196549 и международная публикация WO 2014/019683). Эффективная длина шатуна означает расстояние между центром отверстия, которое принимает палец кривошипа (шатунную шейку коленчатого вала), и центром отверстия, которое принимает поршневой палец в шатуне. Следовательно, когда эффективная длина шатуна увеличивается, объем камеры сгорания, когда поршень находится в верхней мертвой точке сжатия, сокращается, так что механическая степень сжатия увеличивается. С другой стороны, когда эффективная длина шатуна сокращается, объем камеры сгорания, когда поршень находится в верхней мертвой точке сжатия, увеличивается, так что механическая степень сжатия снижается.
Шатун, в котором эксцентриковый элемент (эксцентриковый рычаг или эксцентриковая втулка), который может вращаться относительно стержня шатуна, предоставляется на конце малого диаметра стержня шатуна, известен как шатун с изменяемой длиной, эффективная длина которого может варьироваться (например, JP 2011-196549 А и международная публикация WO 2014/019683). Эксцентриковый элемент имеет отверстие, которое принимает поршневой палец. Отверстие эксцентрикового элемента предоставляется эксцентрически от оси вращения эксцентрикового элемента. В шатуне с изменяемой длиной, когда позиция вращения эксцентрикового элемента изменяется, соответственно, может варьироваться эффективная длина шатуна.
Сущность изобретения
В двигателе внутреннего сгорания, включающем в себя механизм регулирования степени сжатия, по мере того, как число переключаемых стадий механической степени сжатия увеличивается, двигатель внутреннего сгорания может работать более эффективно. Тем не менее, в шатунах, описанных выше, эксцентриковый элемент может поддерживаться только в двух позициях: первая позиция вращения, достигаемая, когда эксцентриковый элемент максимально вращается в одну сторону относительно стержня шатуна, и вторая позиция вращения, достигаемая, когда эксцентриковый элемент максимально вращается в противоположную сторону по отношению к одной стороне. Другими словами, в шатунах, механическая степень сжатия может переключаться только на двух стадиях.
Раскрытие сущности предоставляет шатун с изменяемой длиной, эффективная длина которого может варьироваться и поддерживаться с числом стадий, большим двух. Раскрытие сущности предоставляет двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, механическая степень сжатия которого может варьироваться и поддерживаться с числом стадий, большим двух, только посредством варьирования эффективной длины шатуна.
Примерный аспект раскрытия сущности предоставляет шатун с изменяемой длиной, который включает в себя стержень шатуна, эксцентриковый элемент, механизм переключения направления вращения и промежуточный стопорный механизм. Стержень шатуна включает в себя конец большого диаметра и конец малого диаметра, конец малого диаметра представляет собой концевую часть, расположенную на противоположной стороне по отношению к концу большого диаметра в осевом направлении стержня шатуна. Стержень шатуна имеет первое отверстие, которое принимает палец кривошипа на конце большого диаметра. Эксцентриковый элемент предоставляется на конце малого диаметра таким образом, что эксцентриковый элемент вращается в направлении вдоль окружности конца малого диаметра относительно стержня шатуна. Эксцентриковый элемент имеет второе отверстие, которое принимает поршневой палец. Эксцентриковый элемент выполнен с возможностью вращаться таким образом, что позиция второго отверстия относительно стержня шатуна изменяется, и эффективная длина шатуна с изменяемой длиной варьируется. Механизм переключения направления вращения включает в себя гидравлический поршень. Гидравлический поршень соединяется с эксцентриковым элементом таким образом, что рабочая позиция гидравлического поршня изменяется наряду с изменением позиции вращения эксцентрикового элемента. Механизм переключения направления вращения выполнен с возможностью переключаться между первым состоянием и вторым состоянием. Первое состояние представляет собой состояние, в котором эксцентриковый элемент вращается в первую сторону, а вращение эксцентрикового элемента во вторую сторону, которое представляет собой направление, противоположное первой стороне, запрещается. Второе состояние представляет собой состояние, в котором эксцентриковый элемент вращается во вторую сторону, а вращение эксцентрикового элемента в первую сторону запрещается. Эксцентриковый элемент максимально вращается в первую сторону, чтобы достигать первой позиции вращения, и поддерживается в первой позиции вращения, когда механизм переключения направления вращения находится в первом состоянии. Эксцентриковый элемент максимально вращается во вторую сторону, чтобы достигать второй позиции вращения, и поддерживается во второй позиции вращения, когда механизм переключения направления вращения находится во втором состоянии. Промежуточный стопорный механизм включает в себя стопорящий элемент. Стопорящий элемент выполнен с возможностью примыкать или зацепляться с эксцентриковым элементом или гидравлическим поршнем таким образом, что эксцентриковый элемент поддерживается в промежуточной позиции вращения между первой позицией вращения и второй позицией вращения, когда эксцентриковый элемент находится в промежуточной позиции вращения.
В шатуне с изменяемой длиной, промежуточный стопорный механизм может предоставляться в стержне шатуна. Стопорящий элемент может быть выполнен с возможностью выступать из стержня шатуна. Стопорящий элемент может быть выполнен с возможностью выступать из стержня шатуна, когда гидравлическое давление, равное или превышающее данное давление, подается в промежуточный стопорный механизм. Стопорящий элемент может быть выполнен с возможностью примыкать к эксцентриковому элементу, когда стопорящий элемент выступает из стержня шатуна, и эксцентриковый элемент может находиться в промежуточной позиции вращения.
В шатуне с изменяемой длиной, стержень шатуна может включать в себя часть штока, часть штока может позиционироваться между концом большого диаметра и концом малого диаметра. Промежуточный стопорный механизм может располагаться на стороне конца малого диаметра стержня шатуна.
В шатуне с изменяемой длиной, эксцентриковый элемент может включать в себя втулку, первый рычаг и второй рычаг, причем первый рычаг соединяется с втулкой. Эксцентриковый элемент может соединяться с гидравлическим поршнем механизма переключения направления вращения. Второй рычаг может соединяться с втулкой и может располагаться напротив первого рычага относительно втулки. Стержень шатуна может иметь третье отверстие, которое принимает втулку. Втулка может быть выполнена с возможностью вращаться в направлении вдоль окружности конца малого диаметра в третьем отверстии. Второй рычаг может быть выполнен с возможностью примыкать к стопорящему элементу, когда стопорящий элемент выступает из стержня шатуна.
В шатуне с изменяемой длиной, второй рычаг может быть искривлен таким образом, что он проходит к концу большого диаметра относительно радиального направления эксцентрикового элемента в концевой части, противоположной стороне втулки.
В шатуне с изменяемой длиной, эксцентриковый элемент может предоставляться таким образом, что отверстие приема поршневого пальца является эксцентриковым от оси вращения эксцентрикового элемента к первому рычагу.
В шатуне с изменяемой длиной, стопорящий элемент может быть выполнен с возможностью плавно перемещаться в осевом направлении стопорящего элемента согласно гидравлическому давлению, подаваемому в промежуточный стопорный механизм. Стопорящий элемент может быть выполнен с возможностью плавно перемещаться таким образом, что он выступает из стержня шатуна. Направление плавного перемещения стопорящего элемента может быть перпендикулярным оси первого отверстия и продольной оси стержня шатуна.
В шатуне с изменяемой длиной, стержень шатуна может включать в себя гидравлический цилиндр, причем гидравлический цилиндр размещает гидравлический поршень механизма переключения направления вращения. Гидравлический поршень механизма переключения направления вращения может иметь зацепляющую канавку в боковой поверхности механизма переключения направления вращения. Промежуточный стопорный механизм может располагаться в стержне шатуна. Стопорящий элемент может быть выполнен с возможностью выступать в гидравлический цилиндр, когда гидравлическое давление, равное или превышающее данное давление, подается в промежуточный стопорный механизм. Стопорящий элемент может быть выполнен с возможностью зацепляться с зацепляющей канавкой гидравлического поршня, когда стопорящий элемент выступает в гидравлический цилиндр.
В шатуне с изменяемой длиной, эксцентриковый элемент может включать в себя втулку, первый рычаг и второй рычаг. Первый рычаг может соединяться с втулкой. Второй рычаг может соединяться с втулкой и может располагаться напротив первого рычага относительно втулки. Стержень шатуна может иметь третье отверстие, которое принимает втулку, причем стержень шатуна включает в себя первый гидравлический цилиндр и второй гидравлический цилиндр. Втулка может быть выполнена с возможностью вращаться в третьем отверстии. Механизм переключения направления вращения может включать в себя первый гидравлический поршень и второй гидравлический поршень, причем первый гидравлический поршень выполнен с возможностью плавно перемещаться в первом гидравлическом цилиндре и может соединяться с первым рычагом. Второй гидравлический поршень может быть выполнен с возможностью плавно перемещаться во втором гидравлическом цилиндре и может соединяться со вторым рычагом. Стопорящий элемент может быть выполнен с возможностью зацепляться только с одним из первого гидравлического поршня и второго гидравлического поршня.
В шатуне с изменяемой длиной, второй гидравлический цилиндр может располагаться ближе к концу малого диаметра, чем первый гидравлический цилиндр, и стопорящий элемент может быть выполнен с возможностью зацепляться со вторым гидравлическим поршнем.
В шатуне с изменяемой длиной, эксцентриковый элемент может иметь такую конфигурацию, в которой эффективная длина шатуна с изменяемой длиной является максимальной, когда эксцентриковый элемент находится в первой позиции вращения. Промежуточный стопорный механизм может иметь такую конфигурацию, в которой гидравлическое давление, равное или превышающее данное давление, подается в промежуточный стопорный механизм только тогда, когда механизм переключения направления вращения находится в первом состоянии.
В шатуне с изменяемой длиной, механизм переключения направления вращения и промежуточный стопорный механизм могут соединяться с одним и тем же источником подачи гидравлического давления. Механизм переключения направления вращения может быть выполнен с возможностью находиться в первом состоянии, когда гидравлическое давление, подаваемое из источника подачи гидравлического давления, имеет первое пороговое значение или выше, и находиться во втором состоянии, когда гидравлическое давление, подаваемое из источника подачи гидравлического давления, ниже первого порогового значения. Промежуточный стопорный механизм может иметь такую конфигурацию, в которой стопорящий элемент выступает из стержня шатуна или в гидравлический цилиндр, который размещает гидравлический поршень, когда гидравлическое давление, подаваемое из источника подачи гидравлического давления, имеет второе пороговое значение или выше. Первое пороговое значение может быть ниже второго порогового значения.
В шатуне с изменяемой длиной, гидравлическое давление может подаваться в механизм переключения направления вращения, и промежуточный стопорный механизм может переключаться посредством механизма переключения гидравлического давления. Механизм переключения гидравлического давления может включать в себя переключающий клапан, который переключает поток гидравлического масла. Переключающий клапан может быть выполнен с возможностью изменять гидравлическое давление, подаваемое в механизм переключения направления вращения и промежуточный стопорный механизм.
Другой примерный аспект раскрытия сущности предоставляет двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, который включает в себя шатун с изменяемой длиной. Эффективная длина шатуна с изменяемой длиной варьируется таким образом, что механическая степень сжатия варьируется.
В соответствии с вышеуказанной конфигурацией, предоставляется шатун с изменяемой длиной, эффективная длина которого может варьироваться и поддерживаться с числом стадий, большим двух. Кроме того, в соответствии с вышеуказанной конфигурацией, предоставляется двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, механическая степень сжатия которого может варьироваться и поддерживаться с числом стадий, большим двух, только посредством варьирования эффективной длины шатуна.
Краткое описание чертежей
Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 является схематичным видом сбоку в сечении двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия;
Фиг. 2 является видом в перспективе, схематично иллюстрирующим шатун с изменяемой длиной согласно первому варианту осуществления;
Фиг. 3 является видом сбоку в сечении, схематично иллюстрирующим шатун с изменяемой длиной согласно первому варианту осуществления;
Фиг. 4 является схематичным покомпонентным видом в перспективе области вокруг конца малого диаметра стержня шатуна;
Фиг. 5 является схематичным покомпонентным видом в перспективе области вокруг конца малого диаметра стержня шатуна;
Фиг. 6 является видом сбоку в сечении шатуна, иллюстрирующим увеличенную область, в которой предоставляется механизм переключения направления потока;
Фиг. 7 является видом в сечении шатуна по линии VII-VII с фиг. 6;
Фиг. 8 является видом в сечении шатуна по линии VIII-VIII с фиг. 6;
Фиг. 9 является схематичным видом для пояснения работы шатуна с изменяемой длиной, когда среднее гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п.;
Фиг. 10 является схематичным видом для пояснения работы шатуна с изменяемой длиной, когда высокое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п.;
Фиг. 11 является схематичным видом для пояснения работы шатуна с изменяемой длиной, когда низкое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п.;
Фиг. 12A-12C являются видами сбоку в сечении, схематично иллюстрирующими шатун с изменяемой длиной согласно первому варианту осуществления;
Фиг. 13 является видом в перспективе, аналогичным фиг. 2, схематично иллюстрирующим шатун с изменяемой длиной согласно второму варианту осуществления;
Фиг. 14 является видом сбоку в сечении, аналогичным фиг. 3, схематично иллюстрирующим шатун с изменяемой длиной согласно второму варианту осуществления;
Фиг. 15 является видом в сечении шатуна по линии XV-XV с фиг. 14;
Фиг. 16 является схематичным видом для пояснения работы шатуна с изменяемой длиной, когда среднее гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п.;
Фиг. 17 является схематичным видом для пояснения работы шатуна с изменяемой длиной, когда высокое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п.;
Фиг. 18 является схематичным видом для пояснения работы шатуна с изменяемой длиной, когда низкое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п.; и
Фиг. 19A-19C являются видами сбоку в сечении, схематично иллюстрирующими шатун с изменяемой длиной согласно второму варианту осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
В дальнейшем в этом документе подробно описываются варианты осуществления со ссылкой на чертежи. Следует отметить, что аналогичным составляющим элементам назначаются идентичные ссылки с номерами в нижеприведенном описании.
Фиг. 1 является схематичным видом сбоку в сечении двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия согласно одному варианту осуществления. Со ссылкой на фиг. 1, ссылка с номером 1 обозначает двигатель внутреннего сгорания. Двигатель 1 внутреннего сгорания включает в себя картер 2, блок 3 цилиндров, головку 4 блока цилиндров, поршень 5, шатун 6 с изменяемой длиной, камеру 7 сгорания, свечу 8 зажигания, которая располагается в центральной части верхней поверхности камеры 7 сгорания, впускной клапан 9, впускной распределительный вал 10, впускной канал 11, выпускной клапан 12, выпускной распределительный вал 13 и выпускной канал 14.
Шатун 6 с изменяемой длиной соединяется с поршнем 5 посредством поршневого пальца 21 на конце малого диаметра шатуна 6 с изменяемой длиной и соединяется с пальцем 22 кривошипа коленчатого вала на конце большого диаметра шатуна 6 с изменяемой длиной. В шатуне 6 с изменяемой длиной, расстояние от оси поршневого пальца 21 до оси пальца 22 кривошипа, т.е. эффективная длина, может варьироваться, как описано ниже.
Когда эффективная длина шатуна 6 с изменяемой длиной увеличивается, длина от пальца 22 кривошипа до поршневого пальца 21 увеличивается. Таким образом, объем камеры сгорания 7, когда поршень 5 находится в верхней мертвой точке, сокращается, как указано посредством сплошной линии на фиг. 1. С другой стороны, даже когда эффективная длина шатуна 6 с изменяемой длиной варьируется, длина хода поршня 5, совершающего возвратно-поступательное движение в цилиндре, не варьируется. Следовательно, в это время, механическая степень сжатия двигателя 1 внутреннего сгорания увеличивается.
С другой стороны, когда эффективная длина шатуна 6 с изменяемой длиной сокращается, длина от пальца 22 кривошипа до поршневого пальца 21 сокращается. Таким образом, объем камеры сгорания 7, когда поршень 5 находится в верхней мертвой точке, увеличивается, как указано посредством пунктирной линии на фиг. 1. Тем не менее, длина хода поршня 5 является постоянной, как описано выше. Следовательно, в это время, механическая степень сжатия двигателя 1 внутреннего сгорания снижается.
Фиг. 2 является видом в перспективе, схематично иллюстрирующим шатун 6 с изменяемой длиной согласно первому варианту осуществления. Фиг. 3 является видом сбоку в сечении, схематично иллюстрирующим шатун 6 с изменяемой длиной согласно первому варианту осуществления. Как показано на фиг. 2, 3, шатун 6 с изменяемой длиной включает в себя стержень 31 шатуна, эксцентриковый элемент 32, который монтируется с возможностью вращения на стержне 31 шатуна, механизм 33 переключения направления вращения, который переключает направление вращения эксцентрикового элемента 32, и промежуточный стопорный механизм 34, который может стопорить и поддерживать эксцентриковый элемент 32 в промежуточной позиции вращения.
Во-первых, описывается стержень 31 шатуна. Стержень 31 шатуна имеет первое отверстие 41, которое принимает палец 22 кривошипа коленчатого вала в одной из концевых частей, и отверстие 42 приема втулки, которое принимает втулку эксцентрикового элемента 32, описанного ниже, в другой из концевых частей. Первое отверстие 41 больше отверстия 42 приема втулки. Таким образом, концевая часть стержня 31 шатуна на стороне, на которой предоставляется первое отверстие 41, упоминается в качестве конца 31a большого диаметра, а концевая часть стержня 31 шатуна на стороне, на которой предоставляется отверстие 42 приема втулки, упоминается в качестве конца 31b малого диаметра. Стержень шатуна также имеет часть 31c штока, которая проходит между концом 31a большого диаметра и концом 31b малого диаметра.
Линия X (фиг. 3), проходящая между центральной осью первого отверстия 41 (т.е. осью пальца 22 кривошипа, принимаемого в первом отверстии 41) и центральной осью отверстия 42 приема втулки (т.е. осью втулки, принимаемой в отверстии 42 приема втулки), т.е. линия, проходящая в продольном направлении через центр стержня 31 шатуна, упоминается в качестве продольной оси шатуна 6. Длина шатуна в направлении, перпендикулярном продольной оси X шатуна 6 и перпендикулярном центральной оси первого отверстия 41, упоминается в качестве ширины шатуна. Кроме того, длина шатуна в направлении, параллельном центральной оси первого отверстия 41, упоминается в качестве толщины шатуна.
Как следует понимать из фиг 2, 3, ширина стержня 31 шатуна является наименьшей в промежуточной части между концом 31a большого диаметра и концом 31b малого диаметра. Ширина конца 31a большого диаметра превышает ширину конца 31b малого диаметра. С другой стороны, толщина стержня 31 шатуна является почти постоянной за исключением области, в которой предоставляется поршневой механизм 36.
Далее описывается эксцентриковый элемент 32. Фиг. 4, 5 являются схематичными видами в перспективе области вокруг конца 31b малого диаметра стержня 31 шатуна. Эксцентриковый элемент 32 показан в покомпонентном состоянии на фиг. 4, 5. Со ссылкой на фиг. 2-5, эксцентриковый элемент 32 включает в себя цилиндрическую втулку 32a, которая принимается в отверстии 42 приема втулки, сформированном в стержне 31 шатуна, пару первых рычагов 32b, которые проходят в одном направлении в направлении ширины стержня 31 шатуна из втулки 32a, и пару вторых рычагов 32c, которые проходят в другом направлении (в направлении, примерно противоположном вышеуказанному одному направлению) в направлении ширины стержня 31 шатуна из втулки 32a. Втулка 32a может вращаться в отверстии 42 приема втулки. Таким образом, эксцентриковый элемент 32 монтируется на стержне 31 шатуна с возможностью вращения в направлении вдоль окружности конца 31b малого диаметра стержня 31 шатуна на конце 31b малого диаметра.
Вторые рычаги 32c искривлены таким образом, что они проходят к концу 31a большого диаметра стержня 31 шатуна относительно радиального направления эксцентрикового элемента 32 (т.е. радиального направления втулки 32a) в концевой части, противоположной стороне втулки 32a (т.е. стороне первых рычагов 32b). В частности, в настоящем варианте осуществления, вторые рычаги 32c формируются таким образом, что концевая часть, противоположная стороне втулки 32a, проходит в касательном направлении втулки 32a.
Втулка 32a эксцентрикового элемента 32 также имеет второе отверстие 32d, которое принимает поршневой палец 21. Второе отверстие 32d имеет цилиндрическую форму. Цилиндрическое второе отверстие 32d формируется таким образом, что ось второго отверстия 32d является параллельной, а не коаксиальной с центральной осью цилиндрической внешней формы втулки 32a. Следовательно, центр второго отверстия 32d является эксцентриковым от центра цилиндрической внешней формы втулки 32a.
В частности, в настоящем варианте осуществления, центр второго отверстия 32d втулки 32a является эксцентриковым от центра цилиндрической внешней формы втулки 32a к первым рычагам 32b. Следовательно, когда эксцентриковый элемент 32 вращается, позиция второго отверстия 32d в отверстии 42 приема втулки изменяется. Когда эксцентриковый элемент 32 вращается в одну сторону, так что второе отверстие 32d позиционируется на стороне конца 31a большого диаметра в отверстии 42 приема втулки, эффективная длина шатуна сокращается. С другой стороны, когда эксцентриковый элемент 32 вращается в другую сторону, противоположную одной стороне, так что второе отверстие 32d позиционируется напротив стороны конца 31a большого диаметра в отверстии 42 приема втулки, эффективная длина шатуна увеличивается. Следовательно, в соответствии с настоящим вариантом осуществления эффективная длина шатуна 6 варьируется посредством вращения эксцентрикового элемента. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, эксцентриковый элемент 32 может вращаться между первой позицией вращения, достигаемой, когда эксцентриковый элемент 32 максимально вращается в одну сторону, и второй позицией вращения, достигаемой, когда эксцентриковый элемент 32 максимально вращается другой стороне. Следовательно, эффективная длина шатуна 6 может варьироваться между максимальной длиной, полученной, когда эксцентриковый элемент 32 находится в первой позиции вращения, и минимальной длиной, полученной, когда эксцентриковый элемент 32 находится во второй позиции вращения.
Далее описывается механизм 33 переключения направления вращения в отношении фиг. 3, 6-8. Механизм 33 переключения направления вращения выполнен с возможностью быть переключаемым между первым состоянием, в котором вращение эксцентрикового элемента 32 в одну сторону разрешается, а вращение в другую сторону, противоположную одной стороне, запрещается, и вторым состоянием, в котором вращение эксцентрикового элемента 32 в другую сторону разрешается, а вращение в первую сторону запрещается. Механизм 33 переключения направления вращения включает в себя один поршневой механизм 36, который предоставляется на стержне 31 шатуна, и механизм 38 переключения направления потока, который переключает поток гидравлического масла в поршневой механизм 36.
Во-первых, описывается поршневой механизм 36 в отношении фиг. 3. Поршневой механизм 36 имеет гидравлический цилиндр 36a, который формируется в стержне 31 шатуна, и гидравлический поршень 36b, который плавно перемещается в гидравлическом цилиндре 36a. Гидравлический цилиндр 36a почти или полностью расположен на стороне первых рычагов 32b относительно продольной оси X шатуна 6. Гидравлический цилиндр 36a также расположен под определенным наклонным углом относительно продольной оси X таким образом, что он выступает в направлении ширины стержня 31 шатуна к концу 31b малого диаметра. Гидравлический цилиндр 36a также сообщается с механизмом 38 переключения направления потока через поршневой сообщающийся масляный канал 55.
Гидравлический поршень 36b соединяется с первыми рычагами 32b эксцентрикового элемента 32 посредством первого соединительного элемента 43. Гидравлический поршень 36b соединяется с возможностью вращения с первым соединительным элементом 43 посредством пальца. Первые рычаги 32b соединяются с возможностью вращения с первым соединительным элементом 43 посредством пальца в концевой части, противоположной стороне, на которой первые рычаги 32b соединяются с втулкой 32a. Следовательно, когда рабочая позиция гидравлического поршня 36b изменяется, позиция вращения эксцентрикового элемента 32 изменяется. Другими словами, можно сказать, что гидравлический поршень 36b имеет такую конфигурацию, в которой рабочая позиция изменяется наряду с изменением позиции вращения эксцентрикового элемента 32.
Далее описывается конфигурация механизма 38 переключения направления потока в отношении фиг. 6-8. Фиг. 6 является видом сбоку в сечении шатуна, иллюстрирующим увеличенную область, в которой предоставляется механизм 38 переключения направления потока. Фиг. 7 является видом в сечении шатуна вдоль линии VII-VII на фиг. 6. Фиг. 8 является видом в сечении шатуна вдоль линии VIII-VIII на фиг. 6. Механизм 38 переключения направления потока может переключать поток гидравлического масла между первым состоянием, в котором подача гидравлического масла в гидравлический цилиндр 36a снаружи разрешается, но выпуск гидравлического масла из гидравлического цилиндра 36a запрещается, и вторым состоянием, в котором подача гидравлического масла в гидравлический цилиндр 36a запрещается, но выпуск гидравлического масла из гидравлического цилиндра 36a разрешается.
Как показано на фиг. 6, механизм 38 переключения направления потока включает в себя два переключающих пальца 61, 62 и один контрольный клапан 63. Два переключающих пальца 61, 62 и контрольный клапан 63 располагаются между гидравлическим цилиндром 36a и первым отверстием 41 в направлении оси X стержня 31 шатуна. Контрольный клапан 63 располагается ближе к первому отверстию 41, чем два переключающих пальца 61, 62 в направлении оси X стержня 31 шатуна.
Кроме того, два переключающих пальца 61, 62 предоставляются на противоположных сторонах относительно оси X стержня 31 шатуна, и контрольный клапан 63 предоставляется на оси X. Соответственно, можно подавлять снижение билатеральной весовой балансировки стержня 31 шатуна вследствие переключающих пальцев 61, 62 и контрольного клапана 63, расположенных в стержне 31 шатуна.
Два переключающих пальца 61, 62 размещаются в цилиндрических пространствах 64, 65 для размещения пальца, соответственно. В настоящем варианте осуществления, пространства 64, 65 для размещения пальца формируются таким образом, что оси пространств 64, 65 для размещения пальца, проходят параллельно центральной оси первого отверстия 41. Переключающие пальцы 61, 62 могут плавно перемещаться в пространствах 64, 65 для размещения пальца в направлениях, в которых проходят пространства 64, 65 для размещения пальца. Таким образом, переключающие пальцы 61, 62 располагаются в стержне 31 шатуна таким образом, что рабочие направления переключающих пальцев 61, 62 являются параллельными центральной оси первого отверстия 41.
Первое пространство 64 для размещения пальца, которое размещает первый переключающий палец 61, из двух пространств 64, 65 для размещения пальца, формируется в качестве отверстия для размещения пальца, которое открыто для одной из боковых поверхностей стержня 31 шатуна и закрыто для другой из боковых поверхностей стержня 31 шатуна, как показано на фиг. 7. Кроме того, второе пространство 65 для размещения пальца, которое размещает второй переключающий палец 62, из двух пространств 64, 65 для размещения пальца, формируется в качестве отверстия для размещения пальца, которое открыто для другой из боковых поверхностей стержня 31 шатуна и закрыто для одной из боковых поверхностей, как показано на фиг. 7.
Первый переключающий палец 61 имеет две кольцевых канавки 61a, 61b, которые проходят в направлении вдоль окружности первого переключающего пальца 61. Кольцевые канавки 61a, 61b переводятся в состояние сообщения друг с другом посредством сообщающегося канала 61c, который формируется в первом переключающем пальце 61. Первая поджимающая пружина 67 также размещена в первом пространстве 64 для размещения пальца. Первый переключающий палец 61 поджимается в направлении, параллельном центральной оси первого отверстия 41, посредством первой поджимающей пружины 67. В частности, в примере, показанном на фиг. 7, первый переключающий палец 61 поджимается к закрытой концевой части первого пространства 64 для размещения пальца.
Аналогично, второй переключающий палец 62 имеет две кольцевых канавки 62a, 62b, которые проходят в направлении вдоль окружности второго переключающего пальца 62. Одна из кольцевых канавок, т.е. кольцевая канавка 62b переводится в состояние сообщения с одной из концевых частей (концевой частью на стороне, на которой вторая поджимающая пружина 68 не предоставляется) второго переключающего пальца 62 посредством сообщающегося канала 62c, который формируется во втором переключающем пальце 62. Вторая поджимающая пружина 68 также размещена во втором пространстве 65 для размещения пальца. Второй переключающий палец 62 поджимается в направлении, параллельном центральной оси первого отверстия 41, посредством второй поджимающей пружины 68. В частности, в примере, показанном на фиг. 7, второй переключающий палец 62 поджимается к закрытой концевой части второго пространства 65 для размещения пальца.
Как результат, второй переключающий палец 62 поджимается в направлении, противоположном первому переключающему пальцу 61. Следовательно, в настоящем варианте осуществления, рабочие направления первого переключающего пальца 61 и второго переключающего пальца 62 являются противоположными друг другу, когда гидравлическое давление подается в первый переключающий палец 61 и второй переключающий палец 62.
Контрольный клапан 63 размещается в цилиндрическом пространстве 66 для размещения контрольного клапана. В настоящем варианте осуществления, пространство 66 для размещения контрольного клапана также формируется таким образом, что оно проходит параллельно центральной оси первого отверстия 41. Контрольный клапан 63 может перемещаться в пространстве 66 для размещения контрольного клапана в направлении, в котором проходит пространство 66 для размещения контрольного клапана. Следовательно, контрольный клапан 63 располагается в стержне 31 шатуна таким образом, что рабочее направление контрольного клапана 63 является параллельным центральной оси первого отверстия 41. Пространство 66 для размещения контрольного клапана формируется в качестве отверстия для размещения контрольного клапана, которое открыто для одной из боковых поверхностей стержня 31 шатуна и закрыто для другой из боковых поверхностей стержня 31 шатуна.
Контрольный клапан 63 выполнен с возможностью разрешать поток из первичной стороны (верхней стороны на фиг. 8) во вторичную сторону (нижнюю сторону на фиг. 8) и запрещать поток из вторичной стороны в первичную сторону.
Первое пространство 64 для размещения пальца, которое размещает первый переключающий палец 61, переводится в состояние сообщения с пространством 66 для размещения контрольного клапана через два сообщающихся с пространством масляных канала 51, 52. Один из сообщающихся с пространством масляных каналов, т.е. первый сообщающийся с пространством масляный канал 51 переводится в состояние сообщения с первым пространством 64 для размещения пальца и вторичной стороной пространства 66 для размещения контрольного клапана на одной из сторон боковых поверхностей (на нижней стороне на фиг. 7) относительно центра в направлении толщины стержня 31 шатуна, как показано на фиг. 7. Другой из сообщающихся с пространством масляных каналов, т.е. второй сообщающийся с пространством масляный канал 52 переводится в состояние сообщения с первым пространством 64 для размещения пальца и первичной стороной пространства 66 для размещения контрольного клапана на другой из сторон боковых поверхностей (на верхней стороне на фиг. 7) относительно центра в направлении толщины стержня 31 шатуна.
Второе пространство 65 для размещения пальца, которое размещает второй переключающий палец 62, переводится в состояние сообщения с пространством 66 для размещения контрольного клапана через два сообщающихся с пространством масляных канала 53, 54. Один из сообщающихся с пространством масляных каналов, т.е. третий сообщающийся с пространством масляный канал 53 переводится в состояние сообщения со вторым пространством 65 для размещения пальца и вторичной стороной пространства 66 для размещения контрольного клапана на одной из сторон боковых поверхностей (на нижней стороне на фиг. 7) относительно центра в направлении толщины стержня 31 шатуна, как показано на фиг. 7. Другой из сообщающихся с пространством масляных каналов, т.е. четвертый сообщающийся с пространством масляный канал 54 переводится в состояние сообщения со вторым пространством 65 для размещения пальца и первичной стороной пространства 66 для размещения контрольного клапана на другой из сторон боковых поверхностей (на верхней стороне на фиг. 7) относительно центра в направлении толщины стержня 31 шатуна.
Первое пространство 64 для размещения пальца, которое размещает первый переключающий палец 61, переводится в состояние сообщения с гидравлическим цилиндром 36a через поршневой сообщающийся масляный канал 55. Как показано на фиг. 7, поршневой сообщающийся масляный канал 55 переводится в состояние сообщения с первым пространством 64 для размещения пальца примерно в центре в направлении толщины стержня 31 шатуна. Поршневой сообщающийся масляный канал 55 также расположен таким образом, что интервал в направлении толщины стержня шатуна между первым сообщающимся с пространством масляным каналом 51 и поршневым сообщающимся масляным каналом 55 и интервал в направлении толщины стержня шатуна между вторым сообщающимся с пространством масляным каналом 52 и поршневым сообщающимся масляным каналом 55 равны интервалу в направлении толщины стержня шатуна между кольцевыми канавками 61a, 61b.
Выпускной масляный канал 56, который сообщается с частью за пределами стержня 31 шатуна, также переводится в состояние сообщения со вторым пространством 65 для размещения пальца, которое размещает второй переключающий палец 62. Как показано на фиг. 7, выпускной масляный канал 56 располагается в позиции, идентичной позиции третьего сообщающегося с пространством масляного канала 53 в осевом направлении второго пространства 65 для размещения пальца. Таким образом, выпускной масляный канал 56 выполнен с возможностью сообщаться с кольцевой канавкой 62a второго переключающего пальца 62 одновременно с тем, когда кольцевая канавка 62a сообщается с третьим сообщающимся с пространством масляным каналом 53.
Масляные каналы 51-55, описанные выше, формируются посредством выполнения вырезания посредством сверления и т.п. из первого отверстия 41. Следовательно, масляные каналы 51-55 проходят в первое отверстие 41. Другими словами, масляные каналы 51-55 формируются таким образом, что первое отверстие 41, позиционируется на проведенных линиях масляных каналов 51-55. Масляные каналы 51-55 закрыты, например, посредством подшипникового металла 71.
Как описано выше, все масляные каналы 51-55 закрыты посредством подшипникового металла 71. Следовательно, только посредством присоединения шатуна 6 к пальцу 22 кривошипа посредством использования подшипникового металла 71, масляные каналы 51-55 могут быть закрыты без отдельного выполнения процесса для закрытия масляных каналов 51-55.
Первый управляющий масляный канал 57, который подает гидравлическое давление в первый переключающий палец 61, и второй управляющий масляный канал 58, который подает гидравлическое давление во второй переключающий палец 62, также формируются в стержне 31 шатуна. Первый управляющий масляный канал 57 переводится в состояние сообщения с первым пространством 64 для размещения пальца, в концевой части, противоположной концевой части, на которой предоставляется первая поджимающая пружина 67. Второй управляющий масляный канал 58 переводится в состояние сообщения со вторым пространством 65 для размещения пальца в концевой части, противоположной концевой части, на которой предоставляется вторая поджимающая пружина 68. Управляющие масляные каналы 57, 58 формируются таким образом, что они сообщаются с первым отверстием 41. Управляющие масляные каналы 57, 58 также сообщаются с внешним источником подачи гидравлического давления (гидравлическим насосом) через масляный канал (не показан), который формируется в пальце 22 кривошипа.
Следовательно, когда гидравлическое давление, подаваемое из внешнего источника подачи гидравлического давления, имеет значение ниже предварительно определенного первого порогового значения, первый переключающий палец 61 и второй переключающий палец 62 поджимаются посредством первой поджимающей пружины 67 и второй поджимающей пружины 68 и позиционируются на сторонах закрытой концевой части в пространствах 64, 65 для размещения пальца, соответственно, как показано на фиг. 7. С другой стороны, когда гидравлическое давление, подаваемое из внешнего источника подачи гидравлического давления, имеет первое пороговое значение или выше, первый переключающий палец 61 и второй переключающий палец 62 перемещаются против поджимающих сил первой поджимающей пружины 67 и второй поджимающей пружины 68 и позиционируются на сторонах открытой концевой части в пространствах 64, 65 для размещения пальца, соответственно.
Далее описывается промежуточный стопорный механизм 34 в отношении фиг. 3. Промежуточный стопорный механизм 34 может поддерживать эксцентриковый элемент 32 в промежуточной позиции вращения между первой позицией вращения и второй позицией вращения, описанной выше, посредством примыкания к эксцентриковому элементу 32, когда эксцентриковый элемент 32 находится в промежуточной позиции вращения.
Промежуточный стопорный механизм 34 включает в себя стопорящий цилиндр 45, который формируется в стержне 31 шатуна, и стопорящий элемент 46, который может плавно перемещаться в стопорящем цилиндре 45. В примере, показанном на фиг. 3, стопорящий цилиндр 45 и стопорящий элемент 46 располагаются таким образом, что оси стопорящего цилиндра 45 и стопорящего элемента 46 проходят в направлении ширины стержня 31 шатуна (в направлении, перпендикулярном продольной оси X шатуна 6 и перпендикулярном центральной оси первого отверстия 41). Следовательно, стопорящий элемент 46 плавно перемещается в направлении ширины стержня 31 шатуна. Тем не менее, стопорящий цилиндр 45 и стопорящий элемент 46 также могут быть расположены с определенным углом относительно направления ширины стержня 31 шатуна.
Промежуточный стопорный механизм 34 располагается на стороне конца 31b малого диаметра в части 31c штока стержня 31 шатуна. Таким образом, промежуточный стопорный механизм 34 располагается близко к концу 31b малого диаметра. Следовательно, даже когда вторые рычаги 32c эксцентрикового элемента 32 не являются очень длинными, стопорящий элемент 46 промежуточного стопорного механизма 34 может примыкать ко вторым рычагам 32c. Таким образом, вторые рычаги 32c эксцентрикового элемента 32 могут сокращаться, так что эксцентриковый элемент 32 может иметь компактную конфигурацию. Вторые рычаги 32c также изогнуты таким образом, что они проходят к концу 31a большого диаметра стержня 31 шатуна, как описано выше. В силу этого необязательно заставлять стопорящий элемент 46, который контактирует со вторыми рычагами 32c, излишне выступать, так что стопорящий элемент 46 может иметь компактную конфигурацию.
Стопорящий элемент 46 может плавно перемещаться между выступающей позицией, в которой стопорящий элемент 46, по меньшей мере, частично выступает из стержня шатуна 31 на стороне вторых рычагов 32c эксцентрикового элемента 32, и втянутой позицией, в которой стопорящий элемент 46, по меньшей мере, большей частью размещен в стержне 31 шатуна (т.е. в стопорящем цилиндре 45).
Стопорящий элемент 46 располагается таким образом, что он примыкает ко вторым рычагам 32c эксцентрикового элемента 32 как в выступающей позиции, так и во втянутой позиции. Здесь, в настоящем варианте осуществления, промежуточный стопорный механизм 34 имеет такую конфигурацию, в которой стопорящий элемент 46 примыкает ко вторым рычагам 32c, а не к первым рычагам 32b, соединенным с гидравлическим поршнем 36b. Следовательно, промежуточный стопорный механизм 34 может быть выполнен с возможностью не создавать помехи для гидравлического поршня 36b. В настоящем варианте осуществления, стопорящий элемент 46 плавно перемещается в осевом направлении стопорящего элемента 46 и также примыкает ко вторым рычагам 32c на проведенной линии осевого направления. Следовательно, сила в осевом направлении прикладывается главным образом к стопорящему элементу 46. В силу этого повышается долговечность стопорящего элемента 46.
Промежуточный стопорный механизм 34 включает в себя поджимающую пружину 47, которая поджимает стопорящий элемент 46 во втянутую позицию. Стопорящий цилиндр 45 промежуточного стопорного механизма 34 переводится в состояние сообщения со вторым пространством 65 для размещения пальца через масляный канал 59 подачи гидравлического давления. Масляный канал 59 подачи гидравлического давления переводится в состояние сообщения со вторым пространством 65 для размещения пальца в концевой части на стороне, на которой второй управляющий масляный канал 58 соединяется со вторым пространством 65 для размещения пальца, как показано на фиг. 7. Следовательно, гидравлическое давление, идентичное гидравлическому давлению второго управляющего масляного канала 58, подается в масляный канал 59 подачи гидравлического давления. Следует отметить, что масляный канал 59 подачи гидравлического давления также формируется посредством выполнения вырезания посредством сверления и т.п. из первого отверстия 41. Следовательно, масляный канал 59 подачи гидравлического давления также проходит в первое отверстие 41 и закрыт посредством подшипникового металла 71, как показано на фиг. 6.
В промежуточном стопорном механизме 34, имеющем вышеуказанную конфигурацию, когда высокое гидравлическое давление, имеющее второе пороговое значение или выше, не подается в стопорящий цилиндр 45 через масляный канал 59 подачи гидравлического давления, стопорящий элемент 46 втягивается во втянутую позицию под действием поджимающей пружины 47. С другой стороны, когда высокое гидравлическое давление, имеющее второе пороговое значение или выше, подается в стопорящий цилиндр 45 через масляный канал 59 подачи гидравлического давления, стопорящий элемент 46 перемещается в выступающую позицию под действием гидравлического масла, подаваемого в стопорящий цилиндр 45.
Далее описывается работа шатуна 6 с изменяемой длиной согласно настоящему варианту осуществления в отношении фиг. 9-12C. Фиг. 9 является схематичным видом для пояснения работы шатуна 6 с изменяемой длиной, когда среднее гидравлическое давление подается в переключающие пальцы 61, 62 и стопорящий элемент 46. Фиг. 10, 11 являются схематичными видами для пояснения работы шатуна 6 с изменяемой длиной, когда высокое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы 61, 62 и стопорящий элемент 46, и когда низкое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы 61, 62 и стопорящий элемент 46, соответственно. Фиг. 12A-12C являются видами сбоку в сечении, схематично иллюстрирующими шатун с изменяемой длиной согласно настоящему варианту осуществления. В частности, фиг. 12A, 12B, 12C показывают состояние, в котором среднее гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п., состояние, в котором высокое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п., и состояние, в котором низкое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п., соответственно.
Следует отметить, что гидравлическое масло подается в первый переключающий палец, второй переключающий палец 62 механизма 38 переключения направления потока и стопорящий элемент 46 из одного источника 75 подачи гидравлического давления в настоящем варианте осуществления. Таким образом, гидравлическое масло, подаваемое в первый переключающий палец 61, второй переключающий палец 62, и гидравлическое масло, подаваемое в стопорящий элемент 46, имеют идентичное давление.
Здесь, рабочие позиции первого переключающего пальца 61 и второго переключающего пальца 62 переключаются в зависимости от того, имеет или нет подаваемое гидравлическое давление первое пороговое значение или выше, как описано выше. Таким образом, давление гидравлического масла, при котором механизм 38 переключения направления потока и, следовательно, механизм 33 переключения направления вращения переключаются между первым состоянием и вторым состоянием, имеет первое пороговое значение. Первое пороговое значение варьируется согласно площади поперечного сечения переключающих пальцев 61, 62 (или площади поперечного сечения пространств 64, 65 для размещения пальца), коэффициенту упругости поджимающих пружин 67, 68 и т.п. Кроме того, рабочая позиция стопорящего элемента 46 переключается в зависимости от того, имеет или нет подаваемое гидравлическое давление второе пороговое значение или выше, как описано выше. Второе пороговое значение варьируется согласно площади поперечного сечения стопорящего элемента 46 (или площади поперечного сечения стопорящего цилиндра 45), коэффициенту упругости поджимающей пружины 47 и т.п. В настоящем варианте осуществления, первое пороговое значение меньше второго порогового значения. Следовательно, когда давление гидравлического масла, подаваемого из источника 75 подачи гидравлического давления, увеличивается, рабочие позиции первого переключающего пальца 61 и второго переключающего пальца 62 переключаются сначала, так что механизм 38 переключения направления потока изменяется со второго состояния на первое состояние. После этого, когда давление гидравлического масла, подаваемого из источника 75 подачи гидравлического давления, дополнительно увеличивается, рабочая позиция стопорящего элемента 46 изменяется из втянутой позиции на выступающую позицию.
В настоящем варианте осуществления, механизм 90 переключения гидравлического давления также предоставляется между источником 75 подачи гидравлического давления и управляющими масляными каналами 57, 58. Механизм 90 переключения гидравлического давления включает в себя трехходовой клапан 91, который сообщается с источником 75 подачи гидравлического давления, и три масляных канала 92-94, которые сообщаются с трехходовым клапаном 91. Каждый из трех масляных каналов 92-94 содержит предохранительный клапан. Предохранительные клапаны имеют отличающиеся друг от друга давления сброса. В примерах, показанных на фиг. 9-11, давления сброса понижаются в порядке давления P1 сброса предохранительного клапана, расположенного в масляном канале 92, давления P2 сброса предохранительного клапана, расположенного в масляном канале 93, и давления P3 сброса предохранительного клапана, расположенного в масляном канале 94 (P1>P2>P3). Предохранительный клапан, который сбрасывается, когда давление в масляном канале 93 увеличивается, предоставляется между масляным каналом 92 и масляным каналом 93. Предохранительный клапан, который сбрасывается, когда давление в масляном канале 94 увеличивается, предоставляется между масляным каналом 93 и масляным каналом 94. Давление P4 сброса предохранительного клапана, расположенного между соответствующими масляными каналами, задается ниже давления P3 сброса предохранительного клапана, расположенного в масляном канале 94 (P3>P4). Масляный канал 92 сообщается с управляющими масляными каналами 57, 58.
В механизме 90 переключения гидравлического давления, имеющем вышеуказанную конфигурацию, гидравлическое давление, подаваемое в управляющие масляные каналы 57, 58 и масляный канал 59 подачи гидравлического давления, изменяется посредством переключения трехходового клапана 91, который выступает в качестве переключающего клапана для переключения потока гидравлического масла. Более конкретно, когда источник 75 подачи гидравлического давления переводится в состояние сообщения с масляным каналом 92 посредством трехходового клапана 91, подаваемое гидравлическое давление становится наибольшим. В настоящем варианте осуществления, гидравлическое давление в это время выше второго порогового значения. Когда источник 75 подачи гидравлического давления переводится в состояние сообщения с масляным каналом 93 посредством трехходового клапана 91, подаваемое гидравлическое давление имеет средний уровень. В настоящем варианте осуществления, гидравлическое давление в это время выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения. Когда источник 75 подачи гидравлического давления переводится в состояние сообщения с масляным каналом 94 посредством трехходового клапана 91, подаваемое гидравлическое давление становится наименьшим. В настоящем варианте осуществления, гидравлическое давление в это время ниже первого порогового значения. В соответствии с настоящим вариантом осуществления, поскольку используется механизм 90 переключения гидравлического давления, гидравлическое давление, подаваемое в управляющие масляные каналы 57, 58 и масляный канал 59 подачи гидравлического давления, изменяется только посредством переключения трехходового клапана 91. Таким образом, по сравнению со случаем, в котором подаваемое гидравлическое давление изменяется, например, посредством изменения вывода гидравлического насоса, гидравлическое давление, подаваемое в управляющие масляные каналы 57, 58 и масляный канал 59 подачи гидравлического давления, может быстро изменяться.
Во-первых, как показано на фиг. 9, когда источник 75 подачи гидравлического давления переводится в состояние сообщения с масляным каналом 93 посредством трехходового клапана 91 механизма 90 переключения гидравлического давления, гидравлическое давление, подаваемое в управляющие масляные каналы 57, 58 и масляный канал 59 подачи гидравлического давления, задается равным среднему давлению выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения. Поскольку гидравлическое давление в это время выше первого порогового значения, переключающие пальцы 61, 62 перемещаются против поджатия поджимающих пружин 67, 68 таким образом, что они позиционируются в первых позициях, соответственно. Как результат, поршневой сообщающийся масляный канал 55 и первый сообщающийся с пространством масляный канал 51 переводятся в состояние сообщения друг с другом посредством сообщающегося канала 61c первого переключающего пальца 61. Источник 75 подачи гидравлического давления и четвертый сообщающийся с пространством масляный канал 54 также переводятся в состояние сообщения друг с другом посредством сообщающегося канала 62c второго переключающего пальца 62. Следовательно, гидравлический цилиндр 36a соединяется со вторичной стороной контрольного клапана 63, и источник 75 подачи гидравлического давления соединяется с первичной стороной контрольного клапана 63.
Здесь, контрольный клапан 63 выполнен с возможностью разрешать поток гидравлического масла из первичной стороны, с которой сообщаются второй сообщающийся с пространством масляный канал 52 и четвертый сообщающийся с пространством масляный канал 54, во вторичную сторону, с которой сообщаются первый сообщающийся с пространством масляный канал 51 и третий сообщающийся с пространством масляный канал 53, но запрещать противоположный поток. Следовательно, в состоянии, показанном на фиг. 9, в то время как гидравлическое масло вытекает из четвертого сообщающегося с пространством масляного канала 54 в первый сообщающийся с пространством масляный канал 51, гидравлическое масло не протекает в противоположном направлении.
Как результат, в состоянии, показанном на фиг. 9, гидравлическое масло в источнике 75 подачи гидравлического давления может подаваться в гидравлический цилиндр 36a через масляные каналы в порядке четвертого сообщающегося с пространством масляного канала 54, первого сообщающегося с пространством масляного канала 51 и поршневого сообщающегося масляного канала 55. Тем не менее, гидравлическое масло в гидравлическом цилиндре 36a не может выпускаться из гидравлического цилиндра 36a. Следовательно, можно сказать, что механизм 38 переключения направления потока находится в первом состоянии, в котором подача гидравлического масла в гидравлический цилиндр 36a из внешнего источника 75 подачи гидравлического давления разрешается, но выпуск гидравлического масла из гидравлического цилиндра 36a запрещается, когда подаваемое гидравлическое давление задается равным давлению выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения посредством механизма 90 переключения гидравлического давления.
Когда механизм 38 переключения направления потока находится в первом состоянии, подача гидравлического масла в гидравлический цилиндр 36a разрешается. Когда гидравлическое масло подается в гидравлический цилиндр 36a, эксцентриковый элемент 32 вращается в направлении, показанном посредством стрелки на фиг. 12A. С другой стороны, когда механизм 38 переключения направления потока находится в первом состоянии, выпуск гидравлического масла из гидравлического цилиндра 36a запрещается. Когда выпуск гидравлического масла из гидравлического цилиндра 36a запрещается, эксцентриковый элемент 32 не может вращаться в направлении, противоположном направлению, показанному посредством стрелки на фиг. 12A. Следовательно, механизм 33 переключения направления вращения находится в первом состоянии, в котором вращение эксцентрикового элемента 32 в первую позицию вращения разрешается, а вращение во вторую позицию вращения запрещается.
Когда механизм 33 переключения направления вращения находится в первом состоянии, как описано выше, гидравлическое масло в источнике 75 подачи гидравлического давления подается в гидравлический цилиндр 36a, так что гидравлический поршень 36b перемещается вверх. Когда направленная вверх сила инерции прикладывается к поршню 5, и при этом поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, гидравлический поршень 36b также перемещается вверх.
С другой стороны, когда направленная вниз сила инерции прикладывается к поршню 5, и при этом поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, или направленная вниз сила прикладывается к поршню 5, и при этом смесь "воздух-топливо" сгорает в камере 7 сгорания, гидравлический поршень 36b должен перемещаться вниз. Тем не менее, поскольку выпуск гидравлического масла из гидравлического цилиндра 36a запрещается посредством механизма 38 переключения направления потока, гидравлическое масло в гидравлическом цилиндре 36a не вытекает. Таким образом, гидравлический поршень 36b не перемещается вниз. Как результат, эффективная длина шатуна 6 поддерживается высокой.
Как результат, в случае, показанном на фиг. 9, 12A, гидравлический поршень 36b перемещается вверх, и первые рычаги 32b эксцентрикового элемента 32, соединенного с гидравлическим поршнем 36b, также перемещаются вверх. Таким образом, как показано на фиг. 12A, эксцентриковый элемент 32 вращается в направлении стрелки на фиг. 12A, и позиция второго отверстия 32d в результате поднимается. Следовательно, длина между центром первого отверстия 41 и центром второго отверстия 32d, т.е. эффективная длина шатуна 6 увеличивается до L1 на фиг. 12A. Таким образом, когда гидравлическое масло подается при давлении выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения посредством источника 75 подачи гидравлического давления и механизма 90 переключения гидравлического давления, эффективная длина шатуна 6 увеличивается. Следует отметить, что вращение эксцентрикового элемента 32 в направлении стрелки на фиг. 12A в это время стопорится с помощью искривленной концевой части вторых рычагов 32c эксцентрикового элемента 32, примыкающей к боковой поверхности стержня 31 шатуна.
С другой стороны, поскольку гидравлическое давление в это время ниже второго порогового значения, стопорящий элемент 46 находится во втянутой позиции, как показано на фиг. 9. Следовательно, когда среднее гидравлическое давление подается из источника 75 подачи гидравлического давления, эффективная длина шатуна 6 увеличивается, как указано посредством L1 на фиг. 12A.
Как показано на фиг. 10, когда источник 75 подачи гидравлического давления переводится в состояние сообщения с масляным каналом 92 посредством трехходового клапана 91 механизма 90 переключения гидравлического давления, гидравлическое давление, подаваемое в управляющие масляные каналы 57, 58 и масляный канал 59 подачи гидравлического давления, задается равным давлению выше второго порогового значения. Таким образом, гидравлическое давление в это время выше первого порогового значения. Следовательно, переключающие пальцы 61, 62 перемещаются против поджатия поджимающих пружин 67, 68 таким образом, что они позиционируются в первых позициях, соответственно, аналогично состоянию, показанному на фиг. 9. Следовательно, механизм 38 переключения направления потока находится в первом состоянии, и гидравлический поршень 36b перемещается вверх.
С другой стороны, поскольку гидравлическое давление в это время выше второго порогового значения, стопорящий элемент 46 перемещается в выступающую позицию, как показано на фиг. 10. Следовательно, эксцентриковый элемент 32 входит в примыкание к стопорящему элементу 46 до достижения первой позиции вращения (позиции вращения, достигаемой, когда эксцентриковый элемент 32 максимально вращается в направлении, показанном посредством стрелки на фиг. 12A). Соответственно, эксцентриковый элемент 32 более не может вращаться и стопорится и поддерживается в промежуточной позиции вращения между первой позицией вращения и второй позицией вращения. Следовательно, когда высокое гидравлическое давление подается из источника 75 подачи гидравлического давления, эффективная длина шатуна 6 становится средней длиной, как указано посредством L2 на фиг. 12B.
Следует отметить, что высокое гидравлическое давление подается в гидравлический цилиндр 36a, чтобы увеличивать эффективную длину шатуна 6 в это время. Таким образом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, когда механизм переключения направления вращения находится в первом состоянии, стопорящий элемент 46 перемещается в выступающую позицию. Следовательно, даже когда большая направленная вниз сила прикладывается к поршню 5, и при этом смесь "воздух-топливо" сгорает в камере 7 сгорания, выпуск гидравлического масла из гидравлического цилиндра 36a запрещается. Соответственно, даже когда большая направленная вниз сила прикладывается в ассоциации со сгоранием смеси "воздух-топливо", эффективная длина шатуна 6 может поддерживаться на среднем уровне, как указано посредством L2 на фиг. 12B.
С другой стороны, как показано на фиг. 11, когда источник 75 подачи гидравлического давления переводится в состояние сообщения с масляным каналом 94 посредством трехходового клапана 91 механизма 90 переключения гидравлического давления, гидравлическое давление, подаваемое в управляющие масляные каналы 57, 58 и масляный канал 59 подачи гидравлического давления, задается равным давлению ниже первого порогового значения. Следовательно, переключающие пальцы 61, 62 поджимаются посредством поджимающих пружин 67, 68 таким образом, что они позиционируются во вторых позициях, соответственно, как показано на фиг. 11. Как результат, поршневой сообщающийся масляный канал 55 и второй сообщающийся с пространством масляный канал 52 переводятся в состояние сообщения друг с другом посредством сообщающегося канала 61c первого переключающего пальца 61. Третий сообщающийся с пространством масляный канал 53 и выпускной масляный канал 56 также переводятся в состояние сообщения друг с другом посредством кольцевой канавки 62a второго переключающего пальца 62. Следовательно, гидравлический цилиндр 36a соединяется с первичной стороной контрольного клапана 63, и выпускной масляный канал 56 соединяется со вторичной стороной контрольного клапана 63.
В состоянии, показанном на фиг. 11, гидравлическое масло в гидравлическом цилиндре 36a может выпускаться наружу через масляные каналы в порядке поршневого сообщающегося масляного канала 55, второго сообщающегося с пространством масляного канала 52, третьего сообщающегося с пространством масляного канала 53 и выпускного масляного канала 56 под действием контрольного клапана 63, описанного выше. Тем не менее, гидравлическое масло не может подаваться в гидравлический цилиндр 36a из выпускного масляного канала 56 под действием контрольного клапана 63. Следовательно, можно сказать, что механизм 38 переключения направления потока находится во втором состоянии, в котором подача гидравлического масла в гидравлический цилиндр 36a запрещается, но выпуск гидравлического масла из гидравлического цилиндра 36a разрешается, когда подаваемое гидравлическое давление задается равным давлению ниже первого порогового значения посредством механизма 90 переключения гидравлического давления.
Когда механизм 38 переключения направления потока находится во втором состоянии, выпуск гидравлического масла из гидравлического цилиндра 36a разрешается. Когда гидравлическое масло выпускается из гидравлического цилиндра 36a, эксцентриковый элемент 32 вращается в направлении, показанном посредством стрелки на фиг. 12C. С другой стороны, когда механизм 38 переключения направления потока находится во втором состоянии, подача гидравлического масла в гидравлический цилиндр 36a запрещается. Когда подача гидравлического масла в гидравлический цилиндр 36a запрещается, эксцентриковый элемент 32 не может вращаться в направлении, противоположном направлению, показанному посредством стрелки на фиг. 12C. Следовательно, механизм 33 переключения направления вращения находится во втором состоянии, в котором вращение эксцентрикового элемента 32 в первую позицию вращения запрещается, и вращение во вторую позицию вращения разрешается.
Механизм 33 переключения направления вращения находится во втором состоянии, как описано выше. В этом случае, когда направленная вниз сила инерции прикладывается к поршню 5, и при этом поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, или направленная вниз сила прикладывается к поршню 5, и при этом смесь "воздух-топливо" сгорает в камере 7 сгорания, гидравлический поршень 36b перемещается вниз. С другой стороны, когда направленная вверх сила инерции прикладывается к поршню 5, и при этом поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, гидравлический поршень 36b должен перемещаться вверх. Тем не менее, поскольку гидравлическое масло не подается в гидравлический цилиндр 36a под действием контрольного клапана 63, большое отрицательное давление формируется в гидравлическом цилиндре 36a, когда гидравлический поршень 36b должен перемещаться вверх. Таким образом, гидравлический поршень 36b не перемещается вверх, даже когда направленная вверх сила инерции прикладывается к поршню 5. Как результат, в случае, показанном на фиг. 11, 12C, гидравлический поршень 36b перемещается вниз, и первые рычаги 32b эксцентрикового элемента 32, соединенного с гидравлическим поршнем 36b, также перемещаются вниз. Таким образом, как показано на фиг. 12C, эксцентриковый элемент 32 вращается в направлении стрелки на фиг. 12C, и позиция второго отверстия 32d в результате опускается. Следовательно, эффективная длина шатуна 6 сокращается до L3 на фиг. 12C. Таким образом, когда гидравлическое масло подается при давлении ниже первого порогового значения посредством источника 75 подачи гидравлического давления и механизма 90 переключения гидравлического давления, эффективная длина шатуна 6 сокращается. Следует отметить, что вращение эксцентрикового элемента 32 в направлении стрелки на фиг. 12C в это время стопорится с помощью гидравлического поршня 36b, примыкающего к нижней поверхности гидравлического цилиндра 36a. Поскольку гидравлическое давление в это время ниже второго порогового значения, стопорящий элемент 46 находится во втянутой позиции, как показано на фиг. 11.
Второй вариант осуществления изобретения
Далее описывается шатун с изменяемой длиной согласно второму варианту осуществления в отношении фиг. 13-19C. Шатун 6' с изменяемой длиной согласно второму варианту осуществления имеет конфигурацию, аналогичную конфигурации шатуна 6 с изменяемой длиной согласно первому варианту осуществления, за исключением аспекта, описанного ниже.
Конфигурация шатуна с изменяемой длиной согласно второму варианту осуществления
В настоящем варианте осуществления, механизм 33' переключения направления вращения включает в себя два поршневых механизма 36, 37, которые предоставляются на стержне 31 шатуна, и механизм 38' переключения направления потока, который переключает поток гидравлического масла в поршневые механизмы 36, 37. Следовательно, в настоящем варианте осуществления, второй поршневой механизм 37 предоставляется в дополнение к первому поршневому механизму 36, аналогичному поршневому механизму первого варианта осуществления.
Второй поршневой механизм 37 имеет второй гидравлический цилиндр 37a, который формируется в стержне 31 шатуна, и второй гидравлический поршень 37b, который плавно перемещается во втором гидравлическом цилиндре 37a. Второй гидравлический цилиндр почти или полностью расположен на стороне вторых рычагов 32c относительно продольной оси X шатуна 6'. Второй гидравлический цилиндр 37a также расположен под определенным наклонным углом относительно продольной оси X таким образом, что он выступает в направлении ширины стержня 31 шатуна к концу 31b малого диаметра. Второй гидравлический цилиндр 37a также сообщается с механизмом 38' переключения направления потока через второй поршневой сообщающийся масляный канал 60. Второй гидравлический цилиндр 37a также предоставляется ближе к концу 31b малого диаметра, чем первый гидравлический цилиндр 36a.
Второй гидравлический поршень 37b соединяется со вторыми рычагами 32c эксцентрикового элемента 32 посредством второго соединительного элемента 44. Второй гидравлический поршень 37b соединяется с возможностью вращения со вторым соединительным элементом 44 посредством пальца. Вторые рычаги 32c соединяются с возможностью вращения со вторым соединительным элементом 44 посредством пальца в концевой части, противоположной стороне, на которой вторые рычаги 32c соединяются с втулкой 32a. Следовательно, когда рабочая позиция второго гидравлического поршня 37b изменяется, позиция вращения эксцентрикового элемента 32 изменяется. Другими словами, можно сказать, что второй гидравлический поршень 37b имеет такую конфигурацию, в которой рабочая позиция изменяется наряду с изменением позиции вращения эксцентрикового элемента 32. Следует отметить, что вторые рычаги 32c эксцентрикового элемента 32 имеют симметричную форму с первыми рычагами 32b в настоящем варианте осуществления.
Зацепляющая канавка 37d, которая может зацепляться со стопорящим элементом 46' промежуточного стопорного механизма 34', описанного ниже, также формируется в боковой поверхности второго гидравлического поршня 37b. Следовательно, зацепляющая канавка 37d имеет форму поперечного сечения, почти идентичную форме поперечного сечения стопорящего элемента 46'.
Далее описывается конфигурация механизма 38' переключения направления потока в настоящем варианте осуществления в отношении фиг. 14, 15. Фиг. 14 является видом сбоку в сечении, схематично иллюстрирующим шатун с изменяемой длиной согласно настоящему варианту осуществления. Фиг. 15 является видом в сечении, аналогичным фиг. 7 вдоль линии XV-XV на фиг. 14. Механизм 38' переключения направления потока настоящего варианта осуществления может переключаться между первым состоянием, в котором поток гидравлического масла из первого гидравлического цилиндра 36a во второй гидравлический цилиндр 37a запрещается, а поток гидравлического масла из второго гидравлического цилиндра 37a в первый гидравлический цилиндр 36a разрешается, и вторым состоянием, в котором поток гидравлического масла из первого гидравлического цилиндра 36a во второй гидравлический цилиндр 37a разрешается, а поток гидравлического масла из второго гидравлического цилиндра 37a в первый гидравлический цилиндр 36a запрещается.
Механизм 38' переключения направления потока настоящего варианта осуществления включает в себя два переключающих пальца 61, 62' и один контрольный клапан 63 аналогично механизму 38 переключения направления потока первого варианта осуществления. Первый переключающий палец 61 и контрольный клапан 63 имеют конфигурации, аналогичные конфигурациям первого переключающего пальца 61 и контрольного клапана 63 первого варианта осуществления. Тем не менее, второй переключающий палец 62' имеет конфигурацию, отличающуюся от конфигурации второго переключающего пальца 62 первого варианта осуществления.
Как показано на фиг. 15, второй переключающий палец 62' в настоящем варианте осуществления имеет две кольцевых канавки 62a, 62b, которые проходят в направлении вдоль окружности второго переключающего пальца 62'. Кольцевые канавки 62a, 62b переводятся в состояние сообщения друг с другом посредством сообщающегося канала 62c', который формируется во втором переключающем пальце 62'. Вторая поджимающая пружина 68 также размещена во втором пространстве 65 для размещения пальца. Второй переключающий палец 62' поджимается в направлении, параллельном центральной оси первого отверстия 41, посредством второй поджимающей пружины 68. В частности, в примере, показанном на фиг. 15, второй переключающий палец 62' поджимается к закрытой концевой части второго пространства 65 для размещения пальца.
Следовательно, второй переключающий палец 62' настоящего варианта осуществления формируется в качестве пальца, имеющего конфигурацию, аналогичную конфигурации первого переключающего пальца 61. Кроме того, второй переключающий палец 62' поджимается в направлении, противоположном первому переключающему пальцу 61. Следовательно, в настоящем варианте осуществления, рабочие направления первого переключающего пальца 61 и второго переключающего пальца 62' являются противоположными друг другу, когда гидравлическое давление подается в первый переключающий палец 61 и второй переключающий палец 62'.
Второе пространство 65 для размещения пальца, которое размещает второй переключающий палец 62', переводится в состояние сообщения с пространством 66 для размещения контрольного клапана через два сообщающихся с пространством масляных канала 53, 54, аналогично первому варианту осуществления. Второе пространство 65 для размещения пальца также переводится в состояние сообщения со вторым гидравлическим цилиндром 37a через второй поршневой сообщающийся масляный канал 60. Как показано на фиг. 15, второй поршневой сообщающийся масляный канал 60 переводится в состояние сообщения со вторым пространством 65 для размещения пальца примерно в центре в направлении толщины стержня 31 шатуна. Второй поршневой сообщающийся масляный канал 60 также расположен таким образом, что интервал в направлении толщины стержня шатуна между третьим сообщающимся с пространством масляным каналом 53 и вторым поршневым сообщающимся масляным каналом 60 и интервал в направлении толщины стержня шатуна между четвертым сообщающимся с пространством масляным каналом 54 и вторым поршневым сообщающимся масляным каналом 60 равны интервалу в направлении толщины стержня шатуна между кольцевыми канавками 62a, 62b.
Второй поршневой сообщающийся масляный канал 60 также формируется посредством выполнения вырезания посредством сверления и т.п. из первого отверстия 41. Следовательно, второй поршневой сообщающийся масляный канал 60 проходит в первое отверстие 41. Таким образом, можно сказать, что второй поршневой сообщающийся масляный канал 60 формируется таким образом, что первое отверстие 41 позиционируется на проведенной линии второго поршневого сообщающегося масляного канала 60. Второй поршневой сообщающийся масляный канал 60 закрыт, например, посредством подшипникового металла 71.
Далее описывается промежуточный стопорный механизм 34' настоящего варианта осуществления в отношении фиг. 14. В настоящем варианте осуществления, промежуточный стопорный механизм 34' также может поддерживать эксцентриковый элемент 32 в промежуточной позиции вращения между первой позицией вращения и второй позицией вращения, описанной выше, посредством примыкания к эксцентриковому элементу 32, когда эксцентриковый элемент 32 находится в промежуточной позиции вращения.
Промежуточный стопорный механизм 34' включает в себя стопорящий цилиндр 45', который формируется в стержне 31 шатуна, и стопорящий элемент 46', который может плавно перемещаться в стопорящем цилиндре 45'. В примере, показанном на фиг. 14, стопорящий цилиндр 45' и стопорящий элемент 46' располагаются таким образом, что оси стопорящего цилиндра 45' и стопорящего элемента 46' проходят перпендикулярно оси второго гидравлического цилиндра 37a второго поршневого механизма 37. Тем не менее, стопорящий цилиндр 45' и стопорящий элемент 46' могут не располагаться перпендикулярно оси второго гидравлического цилиндра 37a при условии, что стопорящий цилиндр 45' и стопорящий элемент 46' располагаются под углом относительно оси второго гидравлического цилиндра 37a.
Стопорящий элемент 46' может плавно перемещаться между выступающей позицией, в которой стопорящий элемент 46', по меньшей мере, частично выступает во второй гидравлический цилиндр 37a из поверхности, задающей второй гидравлический цилиндр 37a, и втянутой позицией, в которой стопорящий элемент 46' размещается в стопорящем цилиндре 45' и не выступает из поверхности, задающей второй гидравлический цилиндр 37a. Кроме того, стопорящий элемент 46' располагается таким образом, что он имеет возможность выступать из поверхности, задающей второй гидравлический цилиндр 37a в аксиально промежуточной части второго гидравлического цилиндра 37a. Когда стопорящий элемент 46' находится в выступающей позиции, и эксцентриковый элемент 32 находится в промежуточной застопоренной позиции, стопорящий элемент 46' зацепляется с зацепляющей канавкой 37d второго гидравлического поршня 37b. Следовательно, работа второго гидравлического поршня 37b стопорится в состоянии, в котором эксцентриковый элемент 32 находится в промежуточной застопоренной позиции. С другой стороны, когда стопорящий элемент 46' находится во втянутой позиции, стопорящий элемент 46' не зацепляется с зацепляющей канавкой 37d второго гидравлического поршня 37b, так что второй гидравлический поршень 37b может свободно работать.
Промежуточный стопорный механизм 34' включает в себя поджимающую пружину 47', которая поджимает стопорящий элемент 46' во втянутую позицию. Стопорящий цилиндр 45' промежуточного стопорного механизма 34' переводится в состояние сообщения со вторым пространством 65 для размещения пальца через масляный канал 59' подачи гидравлического давления. Масляный канал 59' подачи гидравлического давления переводится в состояние сообщения со вторым пространством 65 для размещения пальца в концевой части на стороне, на которой второй управляющий масляный канал 58 соединяется со вторым пространством 65 для размещения пальца, как показано на фиг. 15. Следовательно, гидравлическое давление, идентичное гидравлическому давлению второго управляющего масляного канала 58, подается в масляный канал 59' подачи гидравлического давления.
В промежуточном стопорном механизме 34', имеющем вышеуказанную конфигурацию, когда высокое гидравлическое давление, имеющее второе пороговое значение или выше, не подается в стопорящий цилиндр 45' через масляный канал 59' подачи гидравлического давления, стопорящий элемент 46' втягивается во втянутую позицию под действием поджимающей пружины 47'. С другой стороны, когда высокое гидравлическое давление, имеющее второе пороговое значение или выше, подается в стопорящий цилиндр 45' через масляный канал 59' подачи гидравлического давления, стопорящий элемент 46' перемещается в выступающую позицию под действием гидравлического масла, подаваемого в стопорящий цилиндр 45'.
Следует отметить, что стопорящий элемент 46' промежуточного стопорного механизма 34' выполнен с возможностью зацепляться со вторым гидравлическим поршнем 37b, который плавно перемещается во втором гидравлическом цилиндре 37a, расположенном ближе к концу 31b малого диаметра, чем первый гидравлический цилиндр 36a в настоящем варианте осуществления. Соответственно, промежуточный стопорный механизм 34' предоставляется в стержне 31 шатуна на внутренней стороне второго гидравлического цилиндра 37a. Следовательно, промежуточный стопорный механизм 34' может располагаться в стержне 31 шатуна почти без выступания из стержня шатуна 31. Тем не менее, стопорящий элемент 46' промежуточного стопорного механизма 34' также может быть выполнен с возможностью зацепляться с первым гидравлическим поршнем 36b, который плавно перемещается в первом гидравлическом цилиндре 36a. Следовательно, стопорящий элемент 46' промежуточного стопорного механизма 34' выполнен с возможностью быть зацепляемым только с одним из первого гидравлического поршня 36b и второго гидравлического поршня 37b.
Работа шатуна с изменяемой длиной
Далее описывается работа шатуна 6' с изменяемой длиной согласно настоящему варианту осуществления в отношении фиг. 16-19C. Фиг. 16 является схематичным видом, аналогичным фиг. 9, для пояснения работы шатуна 6' с изменяемой длиной, когда среднее гидравлическое давление подается в переключающие пальцы 61, 62' и стопорящий элемент 46'. Фиг. 17, 18 являются схематичными видами, аналогичными фиг. 10, 11, для пояснения работы шатуна 6' с изменяемой длиной, когда высокое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы 61, 62' и стопорящий элемент 46', и когда низкое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы 61, 62' и стопорящий элемент 46', соответственно. Фиг. 19A-19C являются видами сбоку в сечении, схематично иллюстрирующими шатун с изменяемой длиной согласно настоящему варианту осуществления. В частности, фиг. 19A, 19B, 19C показывают состояние, в котором среднее гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п., состояние, в котором высокое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п., и состояние, в котором низкое гидравлическое давление подается в переключающие пальцы и т.п., соответственно.
В настоящем варианте осуществления, рабочая позиция стопорящего элемента 46' также переключается в зависимости от того, имеет или нет подаваемое гидравлическое давление второе пороговое значение или выше, как описано выше. Второе пороговое значение варьируется согласно площади поперечного сечения стопорящего элемента 46' (или площади поперечного сечения стопорящего цилиндра 45'), коэффициенту упругости поджимающей пружины 47' и т.п. В настоящем варианте осуществления, первое пороговое значение также меньше второго порогового значения. Следовательно, когда давление гидравлического масла, подаваемого из источника 75 подачи гидравлического давления, увеличивается, рабочие позиции первого переключающего пальца 61 и второго переключающего пальца 62' переключаются сначала, так что механизм 38' переключения направления потока изменяется со второго состояния на первое состояние. После этого, когда давление гидравлического масла, подаваемого из источника 75 подачи гидравлического давления, дополнительно увеличивается, рабочая позиция стопорящего элемента 46' изменяется из втянутой позиции на выступающую позицию.
Во-первых, как показано на фиг. 16, когда источник 75 подачи гидравлического давления переводится в состояние сообщения с масляным каналом 93 посредством трехходового клапана 91 механизма 90 переключения гидравлического давления, гидравлическое давление, подаваемое в управляющие масляные каналы 57, 58 и масляный канал 59' подачи гидравлического давления, задается равным среднему давлению выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения. Следовательно, переключающие пальцы 61, 62' перемещаются против поджатия поджимающих пружин 67, 68 таким образом, что они позиционируются в первых позициях, соответственно. Как результат, первый поршневой сообщающийся масляный канал 55 и первый сообщающийся с пространством масляный канал 51 переводятся в состояние сообщения друг с другом посредством сообщающегося канала 61c первого переключающего пальца 61. Второй поршневой сообщающийся масляный канал 60 и четвертый сообщающийся с пространством масляный канал 54 также переводятся в состояние сообщения друг с другом посредством сообщающегося канала 62c' второго переключающего пальца 62'. Следовательно, первый гидравлический цилиндр 36a соединяется со вторичной стороной контрольного клапана 63, и второй гидравлический цилиндр 37a соединяется с первичной стороной контрольного клапана 63.
Как результат, в состоянии, показанном на фиг. 16, гидравлическое масло во втором гидравлическом цилиндре 37a может подаваться в первый гидравлический цилиндр 36a через масляные каналы в порядке второго поршневого сообщающегося масляного канала 60, четвертого сообщающегося с пространством масляного канала 54, первого сообщающегося с пространством масляного канала 51 и первого поршневого сообщающегося масляного канала 55. Тем не менее, гидравлическое масло в первом гидравлическом цилиндре 36a не может подаваться во второй гидравлический цилиндр 37a. Следовательно, можно сказать, что механизм 38' переключения направления потока находится в первом состоянии, в котором поток гидравлического масла из первого гидравлического цилиндра 36a во второй гидравлический цилиндр 37a запрещается, а поток гидравлического масла из второго гидравлического цилиндра 37a в первый гидравлический цилиндр 36a разрешается, когда подаваемое гидравлическое давление задается равным давлению выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения посредством механизма 90 переключения гидравлического давления.
Когда механизм 38' переключения направления потока находится в первом состоянии, поток гидравлического масла из второго гидравлического цилиндра 37a в первый гидравлический цилиндр 36a разрешается. Когда гидравлическое масло подается в первый гидравлический цилиндр 36a, эксцентриковый элемент 32 вращается в направлении, показанном посредством стрелки на фиг. 19A. С другой стороны, когда механизм 38' переключения направления потока находится в первом состоянии, поток гидравлического масла из первого гидравлического цилиндра 36a во второй гидравлический цилиндр 37a запрещается. Когда поток гидравлического масла из первого гидравлического цилиндра 36a запрещается, эксцентриковый элемент 32 не может вращаться в направлении, противоположном направлению, показанному посредством стрелки на фиг. 19A. Следовательно, механизм 33' переключения направления вращения находится в первом состоянии, в котором вращение эксцентрикового элемента 32 в первую позицию вращения разрешается, а вращение во вторую позицию вращения запрещается.
Механизм 33' переключения направления вращения находится в первом состоянии, как описано выше. В этом случае, когда направленная вверх сила инерции прикладывается к поршню 5, и при этом поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, первый гидравлический поршень 36b перемещается вверх. С другой стороны, даже когда направленная вниз сила инерции прикладывается к поршню 5, и при этом поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, или направленная вниз сила прикладывается к поршню 5, и при этом смесь "воздух-топливо" сгорает в камере 7 сгорания, первый гидравлический поршень 36b не перемещается вниз. Как результат, эффективная длина шатуна 6' поддерживается высокой. Следовательно, когда гидравлическое масло подается при давлении выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения посредством источника 75 подачи гидравлического давления и механизма 90 переключения гидравлического давления, эффективная длина шатуна 6' увеличивается до L1 на фиг. 19A. Следует отметить, что вращение эксцентрикового элемента 32 в направлении стрелки на фиг. 19A в это время стопорится с помощью второго гидравлического поршня 37b, примыкающего к нижней поверхности второго гидравлического цилиндра 37a. С другой стороны, поскольку гидравлическое давление в это время ниже второго порогового значения, стопорящий элемент 46' находится во втянутой позиции, как показано на фиг. 16.
Как показано на фиг. 17, когда источник 75 подачи гидравлического давления переводится в состояние сообщения с масляным каналом 92 посредством трехходового клапана 91 механизма 90 переключения гидравлического давления, гидравлическое давление, подаваемое в управляющие масляные каналы 57, 58 и масляный канал 59' подачи гидравлического давления, задается равным давлению выше второго порогового значения. Таким образом, гидравлическое давление в это время выше первого порогового значения. Следовательно, переключающие пальцы 61, 62' перемещаются против поджатия поджимающих пружин 67, 68 таким образом, что они позиционируются в первых позициях, соответственно, аналогично состоянию, показанному на фиг. 16. Следовательно, механизм 38' переключения направления потока находится в первом состоянии, и первый гидравлический поршень 36b перемещается вверх.
С другой стороны, поскольку гидравлическое давление в это время выше второго порогового значения, стопорящий элемент 46' перемещается в выступающую позицию, как показано на фиг. 17. Следовательно, второй гидравлический поршень 37b зацепляется со стопорящим элементом 46' до того, как эксцентриковый элемент 32 достигает первой позиции вращения (позиции вращения, достигаемой, когда эксцентриковый элемент 32 максимально вращается в направлении, показанном посредством стрелки на фиг. 19A). Соответственно, эксцентриковый элемент 32 более не может вращаться и стопорится и поддерживается в промежуточной позиции вращения между первой позицией вращения и второй позицией вращения. Следовательно, когда высокое гидравлическое давление подается из источника 75 подачи гидравлического давления, эффективная длина шатуна 6' становится средней длиной, как указано посредством L2 на фиг. 19B.
С другой стороны, как показано на фиг. 18, когда источник 75 подачи гидравлического давления переводится в состояние сообщения с масляным каналом 94 посредством трехходового клапана 91 механизма 90 переключения гидравлического давления, гидравлическое давление, подаваемое в управляющие масляные каналы 57, 58 и масляный канал 59' подачи гидравлического давления, задается равным давлению ниже первого порогового значения. Следовательно, переключающие пальцы 61, 62' поджимаются посредством поджимающих пружин 67, 68 таким образом, что они позиционируются во вторых позициях, соответственно, как показано на фиг. 18. Как результат, первый поршневой сообщающийся масляный канал 55 и второй сообщающийся с пространством масляный канал 52 переводятся в состояние сообщения друг с другом посредством сообщающегося канала 61c первого переключающего пальца 61. Второй поршневой сообщающийся масляный канал 60 и третий сообщающийся с пространством масляный канал 53 также переводятся в состояние сообщения друг с другом посредством сообщающегося канала 62c' второго переключающего пальца 62'. Следовательно, второй гидравлический цилиндр 37a соединяется с первичной стороной контрольного клапана 63, и первый гидравлический цилиндр 36a соединяется со вторичной стороной контрольного клапана 63.
Как результат, в примере, показанном на фиг. 18, гидравлическое масло в первом гидравлическом цилиндре 36a может подаваться во второй гидравлический цилиндр 37a через масляные каналы в порядке первого поршневого сообщающегося масляного канала 55, второго сообщающегося с пространством масляного канала 52, третьего сообщающегося с пространством масляного канала 53 и второго поршневого сообщающегося масляного канала 60. Тем не менее, гидравлическое масло во втором гидравлическом цилиндре 37a не может подаваться в первый гидравлический цилиндр 36a. Следовательно, можно сказать, что механизм 38' переключения направления потока находится во втором состоянии, в котором поток гидравлического масла из первого гидравлического цилиндра 36a во второй гидравлический цилиндр 37a разрешается, а поток гидравлического масла из второго гидравлического цилиндра 37a в первый гидравлический цилиндр 36a запрещается, когда подаваемое гидравлическое давление задается равным давлению ниже первого порогового значения посредством механизма 90 переключения гидравлического давления.
Когда механизм 38' переключения направления потока находится во втором состоянии, поток гидравлического масла из первого гидравлического цилиндра 36a во второй гидравлический цилиндр 37a разрешается. Когда гидравлическое масло подается во второй гидравлический цилиндр 37a, эксцентриковый элемент 32 вращается в направлении, показанном посредством стрелки на фиг. 19C. С другой стороны, когда механизм 38' переключения направления потока находится во втором состоянии, поток гидравлического масла из второго гидравлического цилиндра 37a в первый гидравлический цилиндр 36a запрещается. Когда поток гидравлического масла из второго гидравлического цилиндра 37a запрещается, эксцентриковый элемент 32 не может вращаться в направлении, противоположном направлению, показанному посредством стрелки на фиг. 19C. Следовательно, механизм 33' переключения направления вращения находится во втором состоянии, в котором вращение эксцентрикового элемента 32 в первую позицию вращения запрещается, и вращение во вторую позицию вращения разрешается.
Механизм 33' переключения направления вращения находится во втором состоянии, как описано выше. В этом случае, когда направленная вниз сила инерции прикладывается к поршню 5, и при этом поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, или направленная вниз сила прикладывается к поршню 5, и при этом смесь "воздух-топливо" сгорает в камере 7 сгорания, второй гидравлический поршень 37b перемещается вверх. С другой стороны, даже когда направленная вверх сила инерции прикладывается к поршню 5, и при этом поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, второй гидравлический поршень 37b не перемещается вниз. Как результат, эффективная длина шатуна 6' поддерживается невысокой. Следовательно, когда гидравлическое масло подается при давлении ниже первого порогового значения посредством источника 75 подачи гидравлического давления и механизма 90 переключения гидравлического давления, эффективная длина шатуна 6' сокращается до L3 на фиг. 19C. Поскольку гидравлическое давление в это время ниже второго порогового значения, стопорящий элемент 46' находится во втянутой позиции, как показано на фиг. 18.
Следует отметить, что стопорящий элемент 46' промежуточного стопорного механизма 34' выполнен с возможностью зацепляться со вторым гидравлическим поршнем 37b второго поршневого механизма 37 во втором варианте осуществления, описанном выше. Тем не менее, стопорящий элемент 46' промежуточного стопорного механизма 34' может быть выполнен с возможностью зацепляться с первым гидравлическим поршнем 36b первого поршневого механизма 36.
Кроме того, во втором варианте осуществления, описанном выше, шатун 6' содержит два поршневых механизма. Тем не менее, шатун может содержать только один поршневой механизм аналогично первому варианту осуществления, и гидравлический поршень поршневого механизма и стопорящий элемент промежуточного стопорного механизма могут быть выполнены с возможностью зацепляться друг с другом.