JPH03213629A - 内燃機関の可変圧縮比装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、内燃機関（以下、必要に応じ「エンジン」と
いう）の可変圧縮比装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、エンジン中負荷域よりも大きい高負荷域ある
いは高エンジン回転域においてはノッキングを発生させ
ないようにしながら、中負荷以下の運転域では熱効率を
上げて燃費等の改善をはかるべく、圧縮比を可変にしう
るエンジンが各種提案されている。

かかる圧縮比可変機構は、例えば特公昭６３−３２９７
２号公報に開示されている。この公報に開示された圧縮
比可変機構は、エンジンのコネクティングロッドの両端
の軸支部の一方に、コネクティングロッドの軸受孔とこ
の軸受孔を挿通する支軸とを互いに偏心させる偏心軸受
を、ピストンからの荷重と支軸からの反力とが偏心する
ことによって生じる回転力によって自在に回転するよう
に設け、更には軸受半径方向に移動可能なロックピンを
駆動することにより偏心軸受の回転を自由と固定との間
に切り替えるための油圧式作動式ロック手段を設けて、
このロック手段への供給作動オイルの圧力を、ピストン
位置の検出手段と運転条件の検出手段との信号を受ける
コンピュータからの信号により、ロック中には常時ロッ
ク手段に油圧力がかかり、ロック解除中にはロック手段
に油圧力がかからない条件下で制御するようにしたもの
である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の内燃機関の可変圧縮比
機構では、ロックピンを軸受半径方向に駆動することに
より、偏心軸受の回転を自由と固定との間に切り替えて
いるので、コネクティングロッドの往復運動等に基づき
生じる慣性力の影響によってロックピンの動作が不確実
になるおそれがある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、遠心力やコネクティングロッドの往復運動の加速度に
よって、ロック手段によるロックアンロック動作が不確
実にならないようにした、内燃機関の可変圧縮比装置を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明の内燃機関の可変圧縮比装置は、内燃
機関の気筒内を往復動するピストンに一端部を枢支され
ると共に他端部をクランクシャフトに枢支されたコネク
ティングロッドをそなえ、該コネクティングロッドの両
端部における枢支部のいずれか一方に該コネクティング
ロッドの軸受穴とこの軸受穴を挿通する支軸とを相互に
偏心させる偏心スリーブが回転可能に設けられ、該偏心
スリーブの軸方向に移動しうるピン部材を作動させて該
偏心スリーブに形成された係合部に該ピン部材を係合さ
せることにより該偏心スリーブの回転を固定しうる偏心
スリーブロック手段が設けられたことを特徴としている
。

［作　用］ 上述の本発明の内燃機関の可変圧縮比装置では、コネク
ティングロッドの両端部における枢支部のいずれか一方
にコネクティングロッドの軸受穴とこの軸受穴を挿通す
る支軸とを相互に偏心させる偏心スリーブが回転可能に
設けられているが、この偏心スリーブの回転は、偏心ス
リーブロック手段によって、偏心スリーブの軸方向に移
動しうるピン部材を作動させて、偏心スリーブに形成さ
れた係合部にピン部材を係合させることにより固定する
ことができる。

［実施例］ 以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第１〜８図は本発明の第１実施例としての内燃機関の可
変圧縮比装置を示すもので、第１図は低圧縮比状態にあ
るときの様子を示す全体構成図、第２図は低圧縮比状態
にあるときの様子を示すコネクティングロッドの正面図
、第３図は高圧縮比状態にあるときの様子を示す全体構
成図、第４図は高圧縮比状態にあるときの様子を示すコ
ネクティングロッドの正面図、第５図は第１，３図のＶ
部拡大断面図、第６図は低圧縮比状態にあるときの様子
を示す油圧駆動機構の断面図、第７図は高圧縮比状態に
あるときの様子を示す油圧駆動機構の断面図、第８図は
その油圧回路図であり、第９〜１３図は本発明の第２実
施例としての内燃機関の可変圧縮比装置を示すもので、
第９図は低圧縮比状態にあるときの様子を示す全体構成
図、第１０図は高圧縮比状態にあるときの様子を示す全
体構成図、第１１図は低圧縮比状態にあるときの様子を
示す油圧駆動機構の断面図、第１２図は高圧縮比状態に
あるときの様子を示す油圧駆動機構の断面図、第１３図
はその油圧回路図であり、第１４図はクランクシャフト
の各部寸法等を説明する図、第１５図は油圧駆動機構お
よびその油圧供給系にかかる油圧の特性図であり、各図
中、同じ符号はほぼ同様の部分を示している。

まず、第１実施例について説明する。

さて、第１〜４図に示すように、コネクティングロッド
６が、その小端部をガソリンエンジン（内燃機関）の気
筒内を往復動するピストン８のピストンピン７に枢支さ
れるとともに、その大端部をクランクシャフト１のクラ
ンクピン２に枢支されている。

また、このコネクティングロッド６の大端部における枢
支部には、コネクティングロッド６の軸受穴とこの軸受
穴を挿通する支軸としてのクランクピン２とを相互に偏
心させる偏心スリーブ５が回転可能に設けられている。

即ちこの偏心スリーブ５はその内周円の中心とその外周
円の中心とが偏心しており、偏心最大位置からクランク
ピン２の外周を１８０°回転すると最小偏心位置を採り
うるようになっている。

なお、偏心スリーブ５の内周面とクランクピン２の外周
面との間には、第５図に詳しく示すように、偏心スリー
ブ５の内周面付きのメタル軸受９が介装されるとともに
、偏心スリーブ５の外周面とコネクティングロッド６の
軸受穴の内周面との間には、コネクティングロッド６の
軸受穴の内周面付きのメタル軸受１０が介装されている
。これにより、偏心スリーブ５とクランクピン２との間
で摺動できるとともに、偏心スリーブ５とコネクティン
グロッド６の軸受穴との間で摺動できるようになってい
る。

ところで、偏心スリーブロック手段１１が設けられてい
るが、この偏心スリーブロック手段１１は、偏心スリー
ブ５の軸方向即ちクランクシャフト１の軸方向に移動し
うるピン部材としてのストッパピン１２をそなえており
、このストッパピン１２をそのピストン式流体圧駆動機
構としての油圧駆動機構１１Ａで作動させることにより
、偏心スリーブ５に形成された２つの係合部５ａ、５ｂ
にストッパピン１２を係合させて、この偏心スリーブ５
の回転を２つの位置（上記の偏心最大位置と最小偏心位
置）で固定しうるものである。

さらに、この偏心スリーブロック手段１１について詳述
する。第６，７図に示すように、まず、ストッパピン１
２の中間部には、フランジ状にピストン部１２ａが拡径
して一体に設けられており。

このピストン部１２ａ付きストッパピン１２が、コネク
ティングロッド６の大端部に形成された貫通穴に嵌合さ
れている。この貫通穴はコネクティングロッド６の大端
部をクランクシャフト軸方向に貫通しており、３つの径
を有する３段穴部として構成されていて、一端部に位置
する小径穴部はストッパピン１２の径とほぼ同じで、中
間部に位置する中径穴部はピストン１２ａの径とほぼ同
じで、他端部に位置する大径穴部はピストン１２ａより
大きく設定されている。

従って、この貫通穴にピストン部１２ａ付きストッパピ
ン１２を入れると、貫通穴の小径穴部にストッパピン１
２が液密に挿通されるとともに、貫通穴の中径穴部にピ
ストン部１２ａが液密に挿嵌される。そして、リターン
スプリング１５を入れて、更に貫通穴の大径部とほぼ同
径で中央部にストッパピン１２とほぼ同径の貫通穴を形
成されたキャップ１６を嵌め込み、このキャップ１６を
コネクティングロッド６にボルト等にて固定すると、ス
トッパピン１２がその一端部を貫通穴の小径部に液密に
嵌挿されるとともにその他端部をキャップ１６の貫通穴
に液密に嵌挿されて、貫通穴の中径部がピストン部１２
ａにて２つのチャンバ１３．１４に分割される。そして
、このチャンバ１３．１４にそれぞれ油圧通路１７．１
８が連通接続されるようになっている。これにより、こ
れらの２つのチャンバは、ピストン部１２ａの両側に形
成される油圧室（流体圧室）１３．１４として構成され
る。なお、リターンスプリング１５は油圧室１３内に装
填されて、ピストン部１２ａ付きストッパピン１２を油
圧室１４側へ付勢していることになる。なお、ピストン
部１２ａ両側の受圧面積は等しく設定されている。

これにより、このストッパピン１２に付設のピストン部
１２ａ、油圧室１３．１４．リターンスプリング１５．
キャップ１６等で、ストッパピン１２に連結されたピス
トン部１２ａを移動させることによってストッパピン１
２を駆動しうるピストン式油圧駆動機構１１Ａが構成さ
れる。

また、偏心スリーブ５は、第１〜４図に示すごとく、コ
ネクティングロッド６の大端部を挟むように軸方向に離
隔したフランジ部を有しているが。

一方のフランジ部における偏心スリーブ５が偏心最小位
置を採るような部分には、切欠き状の係合部５ａが形成
されるとともに、他方のフランジ部における偏心スリー
ブ５が偏心最大位置を採るような部分には、切欠き状の
係合部５ｂが形成されていて、ストッパピン１２が第３
，７図に示すように右方へ移動して第１の位置をとった
状態で、第３，４図に示すように、ストッパピン１２と
係合部５ｂとが係合して、偏心スリーブ５が最大偏心位
置でコネクティングロッド６の大端部に固定されるとと
もに、ストッパピン１２が第１，６図に示すように左方
へ移動して第２の位置をとった状態で、第１，２図に示
すように、ストッパピン１２と係合部５ａとが係合して
、偏心スリーブ５が最小偏心位置でコネクティングロッ
ド６の大端部に固定されるようになっている。

そして、偏心スリーブ５が最大偏心位置でコネクティン
グロッド６の大端部に固定されると、コネクティングロ
ッド６は見掛は上最も伸びた状態になって、高圧縮比状
態を実現することができ、偏心スリーブ５が最小偏心位
置でコネクティングロッド６の大端部に固定されると、
コネクティングロッド６は見掛は上最も縮んだ状態にな
って、低圧縮比状態を実現することができるのである。

なお、この低圧縮比状態での圧縮比はエンジンがノッキ
ングを起こさない程度の値が選ばれ、これは通常のエン
ジンにおいて設定されている値とほぼ同等である。した
がって、高圧縮比状態での圧縮比が通常のエンジンで設
定されている値よりも高い値として設定されることにな
る。

さらに、両油圧室１３．１４に油圧通路１７゜１８を通
じて予め所要の油圧（標準油圧）を印加しておく手段と
、ピストン部１２ａ付きストッパピン１２をリターンス
プリング１５の付勢力に抗して油圧室１３側へ移動させ
るべく、油圧室１４に上記の標準油圧よりも高い油圧（
標準油圧＋α）を印加しうる手段とが設けられている。

すなわち、油圧通路１７．１８は、第１，３図に示すよ
うに、クランクシャフト１のクランクジャーナル３から
クランクアーム４の部分を通ってクランクピン２から更
にメタル軸受９．偏心スリーブ５．メタル軸受１０およ
びコネクティングロッド６の大端部を通って、それぞれ
油圧室１３゜１４に連通接続されている。

なお、メタル軸受９とクランクピン２との間およびメタ
ル軸受１０と偏心スリーブ５との間は摺動するので、第
５図に示すごとく、メタル軸受９゜１０の内周面には、
この内周面を一周しそれぞれ油圧通路１７．１８につな
がる２条の無端状溝が形成され、メタル軸受９に形成さ
れた置溝には偏心スリーブ５に形成された油圧通路１７
．１８の部分に整合する貫通穴が形成されるとともに、
メタル軸受１０に形成された置溝にもコネクティングロ
ッド６の大端部に形成された油圧通路１７゜１８の部分
に整合する貫通穴が形成されている。

また、第８図に示すように、油圧通路１７のクランクシ
ャフト外の部分はメインギヤラリ２３側につながるとと
もに、油圧通路１８のクランクシャフト外の部分はサブ
オイルポンプ２４またはメインギヤラリ２３側につなが
っている。すなわち、オイルタンクあるいはオイルパン
２０からのオイル（潤滑油）はリリーフバルブ２１付き
のオイルポンプ１９によって所要油圧（標準油圧を供給
する油圧）のオイルとしてオイルフィルタ２２を介して
メインギヤラリ２３へ供給され、このメインギヤラリ２
３からは油圧通路１７を通じて標準油圧のオイルを供給
する。さらに、メインギヤラリ２３からのオイルは、サ
ブオイルポンプ２４へ供給されて更に高い油圧（標準油
圧＋α）として吐出されるようになっているが、このサ
ブオイルポンプ２４からの油圧はスイッチングバルブ２
５を介してメインギヤラリ２３からの油圧と選択的に油
圧通路１８へ供給されるようになっている。すなわち、
スイッチングバルブ２５を第８図に示すようにａ位置に
すると、油圧通路１８へはメインギヤラリ２３からの標
準油圧が供給され、スイッチングバルブ２５をｂ位置に
すると、油圧通路１８へはサブオイルポンプ２４からの
高い油圧（標準油圧＋α）が供給されるようになってい
る。

したがって、スイッチングバルブ２５をｂ位置にすると
、油圧通路１８へはサブオイルポンプ２４からの高い油
圧（標準油圧＋α）が供給されて、油圧室１４にこの高
い油圧が供給される。このとき油圧室１３内には油圧通
路１７を介してメインギヤラリ２３からの標準油圧が供
給されているので、リターンスプリング１５の付勢力に
抗してピストン部１２ａ付きストッパピン１２が、第３
゜７図に示すように右方へ移動して、第１の位置をとる
と、第３，４図に示すように、ストッパピン１２と係合
部５ｂとが係合して、偏心スリーブ５が最大偏心位置で
コネクティングロッド６の大端部に固定される。これに
より、コネクティングロッド６は見掛は上最も伸びた状
態になって、高圧縮比状態を実現することができる。

また、スイッチングバルブ２５をａ位置にすると、油圧
通路１８へはメインギヤラリ２３からの標準油圧が供給
されて、油圧室１４にもこの標準油圧が供給される。こ
のとき油圧室１３内には油圧通路１７を介してメインギ
ヤラリ２３からの標準油圧が供給されているので、リタ
ーンスプリング１５の付勢力によって、ピストン部１２
ａ付きストッパピン１２が、第２，６図に示すように左
方へ移動して、第２の位置をとると、第１，２図に示す
ように、ストッパピン１２と係合部５ａとが係合して、
偏心スリーブ５が最小偏心位置でコネクティングロッド
６の大端部に固定される。これにより、コネクティング
ロッド６は見掛は上最も縮んだ状態になって、低圧縮比
状態を実現することができる。

なお、オイルポンプ１９．サブオイルポンプ２４は共に
エンジンによって駆動されるようになっている。

また、第８図中の符号２６はリリーフバルブで、このリ
リーフバルブ２６は、（標準油圧＋α）と標準油圧との
差圧αが一定となるように調整するものである。

さらに、２７はスイッチングバルブ２５の切替制御用の
オイルコントロールバルブで、このオイルコントロール
バルブ２７をａ位置にすると、スイッチングバルブ２５
のパイロット油圧が低下してスイッチングバルブ２５を
ａ位置にすることができ、オイルコントロールバルブ２
７をｂ位置にすると、スイッチングバルブ２５のパイロ
ット油圧が上がってスイッチングバルブ２５をｂ位置に
することができるようになっている。

そして、このオイルコントロールバルブ２７八はコント
ローラ４０からの切替制御信号が入力されるようになっ
ているが、コントローラ４０は、エンジン負荷センサ４
１やエンジン回転数センサ４２からの検出信号を受けて
、エンジン中負荷域よりも大きいエンジン高負荷域ある
いはエンジン高回転域を検出すると、オイルコントロー
ルバルブ２７をａ位置にするような制御信号を出し、エ
ンジン中負荷以下の領域を検出すると、オイルコントロ
ールバルブ２７をｂ位置にするような制御信号を出すよ
うになっている。

上述の構成により、エンジン中負荷以下の領域を検出す
ると、オイルコントロールバルブ２７をｂ位置にするよ
うな制御信号を出すので、スイッチングバルブ２５もｂ
位置になって、油圧通路１８へはオイルポンプ２４から
の高い油圧が供給されて、油圧室１４にこの高い油圧（
標準油圧＋α）が供給される。このとき油圧室１３内に
は油圧通路１７を介してメインギヤラリ２３からの標準
油圧が供給されているので、結果として上記の高い油圧
（標準油圧＋α）と標準油圧との差圧αがピストン部１
２ａにかかり、これによりこの差圧α分がリターンスプ
リング１５の付勢力に抗してピストン部１２ａ付きスト
ッパピン１２を第３，７図に示すように右方へ移動させ
る。その結果、ストッパピン１２が第１の位置をとり、
第３，４図に示すように、ストッパピン１２と係合部５
ｂとが係合して、偏心スリーブ５が最大偏心位置でコネ
クティングロッド６の大端部に固定される。これにより
、コネクティングロッド６は見掛は上最も伸びた状態に
なって、高圧縮比状態となる。このように高圧縮比状態
にすると、熱効率が良くなり、燃費の向上等が期待でき
る。

また、エンジン中負荷域よりも大きいエンジン高負荷域
あるいはエンジン高回転域を検出すると、オイルコント
ロールバルブ２７をａ位置にするような制御信号を出す
ので、スイッチングバルブ２５もａ位置となって、油圧
通路１７．１８へは共にメインギヤラリ２３からの標準
油圧が供給されて、油圧室１３．１４に標準油圧が供給
されてる。

これにより、リターンスプリング１５の付勢力によって
、ピストン部１２ａ付きストッパピン１２が、第２，６
図に示すように左方へ移動して、第２の位置をとると、
第１，２図に示すように、ストッパピン１２と係合部５
ａとが係合して、偏心スリーブ５が最小偏心位置でコネ
クティングロッド６の大端部に固定される。その結果、
コネクティングロッド６は見掛は土量も縮んだ状態にな
って、低圧縮比状態となる。このように低圧縮比状態に
することにより、ノッキングを確実に回避することがで
きる。

このようにこの第１実施例では、両油圧室１３゜１４に
ベースとしてそれぞれ標準油圧の制御油圧を印加してい
るので、エンジン回転数やクランク角度の変化により、
両油圧室間の圧力差が変化せず、これにより遠心力やコ
ネクティングロッド６の往復運動の加速度等によって、
ストッパピン１２の作動が不確実になることはない。

また、ストッパピン１２がクランクシャフト１の軸方向
に移動しうるように構成されているので、コネクティン
グロッドの往復運動等に基づき生じる慣性力の影響を受
けてもストッパピン１２を確実に動作させることができ
る。

さらに、ストッパピン１２が第１の位置をとると、偏心
スリーブ５を最大偏心位置でコネクティングロッド６の
大端部に固定することができるとともに、ストッパピン
１２が逆方向に移動して第２の位置をとると、偏心スリ
ーブ５を最小偏心位置でコネクティングロッド６の大端
部に固定することができるので、ストッパピン１２の駆
動タイミングを考える必要がなく、これにより圧縮比を
変更するための制御を簡素化することができる。

これに対し、特公昭６３−３２９７２号公報に記載のも
のでは、ピストン位置を検出してロックピン突出タイミ
ングを制御する必要があり、制御が複雑になる。

上記のように油圧室１３．１４へ供給される制御油圧は
シリンダブロックジャーナル→クランクシャフト１のク
ランクピン２→コネクテイングロツド６の経路を経て供
給されるため、この制御油圧はクランクシャフト遠心力
やコネクティングロッド遠心力を受けて大きく変動する
。

即ち、第１４図に示すように、クランクシャフト角速度
をω、クランク半径をＲ、クランクジャーナル半径をｒ
ｊ、クランクピン半径をｒｐ、クランクピン中心からス
トッパピン中心までの油路長をＱとし、ジャーナル部の
油圧をＰＡとすると、角速度ωにおけるクランクピン中
心での油圧ＰＰＣは次のようになる。

ＰＰＣ”ＰＡ＋　（１／Ａ）／Ａｕｒａ”　：ＰＡ＋　
（１／２）　＃ｍ”　（Ｒ”　−ｒｊ”　）・・（１）
ここで、Ａは油路の断面積、Δｍは微小距離間の油の質
量、ρは油の密度である。

さらに、コネクティングロッド供給油圧ＰＣＲは次のよ
うになる。

Ｐｃｉ”Ｐｐｃ＋（１／Ａ）／Ａｍｒｓ”：ＰＡ＋（１
／２）　＄４”　（Ｒ”−ｒｊ”）＋Ｐ＠”　・Ｒ−ｒ
ｐ−ｃｏｓＩＩｔ・・（２） 同様に、コネクティングロッド・ストッパピン部油圧Ｐ
ＳＰは次のようになる。

Ｐｓｐ＝ＰＡ＋（１／２）４Ｉｌ”（Ｒ”−ｒｊ”）＋
＃ｍ”Ｒ（ｒｐ＋ｊ）ｃｏｓ４１ｔ”ＰＡ＋ｕ”　（（
１／２）（Ｒ”−ｒｊ”）＋Ｒ（ｒｐ＋１）ｃｏｓ＠ｔ
）・・（３） ここで、 ＰＢ＝（１／２）ｕ”（Ｒ”−ｒｊ”）”（４）Ｐｃ＝
−＠”Ｒ（ｒｐ＋１）ｃｏｓＩＩｔ・１（５）とすると
、ＰＡはエンジン回転数およびオイル粘性係数の関数、
ＰＢはエンジン回転数およびクランク位相の関数である
から、コネクティングロッド６に内蔵されたストッパピ
ンの制御油圧は第１７図に示すように大きく変動する。

なお、第１５図において、コネクティングロッド供給油
圧ＰＣＲはクランクビン部油圧（ｍａｘ、ｍ１ｎ）（特
性Ｂ、Ｃ）であり、コネクティングロッド・ストッパピ
ン部油圧ｐｓｐはストッパピン部油圧（ｍａｘ。

ｍ１ｎ）（特性り、Ｅ）である。

しかし、本実施例のように、両油圧室１３，１４間に差
圧分αが作用するようにすれば、クランクシャフト遠心
力やコネクティングロッド遠心力を受けて変動する圧力
分が相殺されるため、エンジン回転数やクランク位相の
影響を受けない油圧供給系を形成することができるので
ある。

次に第９〜１３図を用いて第２実施例を説明する。

さて、この第２実施例も、第９，１０図に示すように、
コネクティングロッド６の大端部における枢支部に、コ
ネクティングロッド６の軸受穴とこの軸受穴を挿通する
支軸としてのクランクピン２とを相互に偏心させる偏心
スリーブ５が、偏心最大位置と最小偏心位置を採りうる
ように回転可能に設けられている。

また、偏心スリーブロック手段１１も設けられており、
この偏心スリーブロック手段１１も、偏心スリーブ５の
軸方向、即ちクランクシャフト１の軸方向に移動しうる
ピン部材としてのストッパピン１２をそのピストン式流
体圧駆動機構としての油圧鮭動機構１１Ａで作動させる
ことにより、偏心スリーブ５に形成された２つの係合部
５ａ。

５ｂにストッパピン１２を係合させて、この偏心スリー
ブ５の回転を２つの位置（上記の偏心最大位置と最小偏
心位置）で固定しうるものである。

なお、この実施例においても、偏心スリーブ５は、コネ
クティングロッド６の大端部を挟むように軸方向に離隔
したフランジ部を有しており、方のフランジ部における
偏心スリーブ５が偏心最小位置を採るような部分には、
切欠き状の係合部５ａが形成されるとともに、他方のフ
ランジ部における偏心スリーブ５が偏心最大位置を採る
ような部分には、切欠き状の係合部５ｂ−が形成されて
いて、ストッパピン１２が第１０．１２図に示すように
右方へ移動して第１の位置をとった状態で、第１０図に
示すように、ストッパピン１２と係合部５ｂとが係合し
て、偏心スリーブ５が最大偏心位置でコネクティングロ
ッド６の大端部に固定されるとともに、ストッパピン１
２が第９，１１図に示すように左方へ移動して第２の位
置をとった状態で、第９図に示すように、ストッパピン
１２と係合部５ａとが係合して、偏心スリーブ５が最小
偏心位置でコネクティングロッド６の大端部に固定され
るようになっていて、更に偏心スリーブ５が最大偏心位
置でコネクティングロッド６の大端部に固定されると、
コネクティングロッド６は見掛は上最も伸びた状態にな
って、高圧縮比状態を実現することができ、偏心スリー
ブ５が最小偏心位置でコネクティングロッド６の大端部
に固定されると、コネクティングロッド６は見掛は上最
も縮んだ状態になって、低圧縮比状態を実現することが
できるようになっている。

ところで、この第２実施例では、偏心スリーブロック手
段１１の構造が前述の第２実施例と異なる。

すなわち、ピストン部１２ａ付きストッパピン１２を、
コネクティングロッド６の大端部に形成された貫通穴に
嵌合して、キャップ１６をコネクティングロッド６にボ
ルト等にて固定することにより、貫通穴の中径部がピス
トン部１２ａにて２つのチャンバ１３．１４に分割され
て、これが油圧室として構成され、各チャンバ１３．１
４に油圧通路１７．１８が連通接続されていることは前
述の第１実施例と同じであるが、この第２実施例では、
油圧室１３．１４のいずれにもリターンスプリングは装
填されていない。

その代わりに、両油圧室１３．１４間で差圧α′　（α
′〈α）が生じ低圧側においても所要の油圧（標準油圧
）を有するように両油圧室１３゜１４に油圧を印加し且
つ一方の油圧室１３の油圧の方が高い状態（Ｉｊｌ準油
圧＋α′）と他方の油圧室１４の油圧の方が高い状態（
標準油圧＋α′）との切替が可能な手段を有している。

かかる手段について更に詳述する。

すなわち、油圧通路１７．１８は、第９，１０図に示す
ように、クランクシャフト１のクランクジャーナル３か
らクランクアーム４の部分を通ってクランクピン２から
更にメタル軸受９．偏心スリーブ５．メタル軸受１０お
よびコネクティングロッド６の大端部を通って、それぞ
れ油圧室１３゜１４に連通接続されているが、第１３図
に示すように、油圧通路１７．１８のクランクシャフト
外の部分はサブオイルポンプ２４またはメインギヤラリ
２３側につながっている。すなわち、オイルタンク２ｏ
からのオイル（潤滑油）はリリーフバルブ２１付きのオ
イルポンプ１９によって所要油圧（標準油圧）のオイル
としてオイルフィルタ２２を介してメインギヤラリ２３
へ供給され、このメインギヤラリ２３からのオイルは、
サブオイルポンプ２４へ供給されて更に高い油圧（標準
油圧＋α′）として吐畠されるようになっているが、こ
のサブオイルポンプ２４からの油圧はスイッチングバル
ブ２５′を介してメインギヤラリ２３からの油圧と選択
的に油圧通路１７．１８へ供給されるようになっている
。すなわち、スイッチングバルブ２５′を第１３図に示
すようにａ位置にすると、油圧通路１７へはメインギヤ
ラリ２３からの標準油圧が供給されるとともに、油圧通
路１８へはサブオイルポンプ２４からの高い油圧（標準
油圧＋α′）が供給される一方、スイッチングバルブ２
５をｂ位置にすると、油圧通路１８へはメインギヤラリ
２３からの標準油圧が供給されるとともに、油圧通路１
７へはサブオイルポンプ２４からの高い油圧（標準油圧
＋α′）が供給されるようになっているのである。これ
により、両油圧室１３．１４間には、常時差圧α′が生
じていることになる。

したがって、スイッチングバルブ２５′をａ位置にする
と、油圧通路１７へはメインギヤラリ２３からの標準油
圧が供給されるとともに、油圧通路１８へはサブオイル
ポンプ２４からの高い油圧（標準油圧＋α′）が供給さ
れて、油圧室１３には標準油圧が供給され、油圧室１４
には（標準油圧＋α′）が供給される。これにより、ピ
ストン部１２ａ付きストッパピン１２が第１０．１２図
に示すように右方へ移動して、第１の位置をとり、第１
０図に示すように、ストッパピン１２と係合部５ｂとが
係合して、偏心スリーブ５が最大偏心位置でコネクティ
ングロッド６の大端部に固定される。これにより、コネ
クティングロッド６は見掛は土量も伸びた状態になって
、高圧縮比状態を実現することができる。

また、スイッチングバルブ２５′をｂ位置にすると、油
圧通路１８へはメインギヤラリ２３からの標準油圧が供
給されるとともに、油圧通路１７へはサブオイルポンプ
２４からの高い油圧（標準油圧＋α′）が供給されるの
で、ピストン部１２８付きストッパピン１２が第９，１
１図に示すように左方へ移動して、第２の位置をとり、
第９図に示すように、ストッパピン１２と係合部５ａと
が係合して、偏心スリーブ５が最小偏心位置でコネクテ
ィングロッド６の大端部に固定される。これにより、コ
ネクティングロッド６は見掛は土量も縮んだ状態になっ
て、低圧縮比状態を実現することができる。

なお、ピストン部１２ａ両側の受圧面積は等しく設定さ
れており、ピストン部１２ａの摺動摩擦は無視できるほ
ど小さいものとする、 また、第１３図中の符号２６′はリリーフバルブで、こ
のリリーフバルブ２６′は、（標準油圧＋α′）と標準
油圧との差圧α′が一定となるように調整するものであ
る。

さらに、２７′はスイッチングバルブ２５′の切替制御
用のオイルコントロールバルブで、このオイルコントロ
ールバルブ２７′をａ位置にすると、スイッチングバル
ブ２５′のパイロット油圧が低下してスイッチングバル
ブ２５′をａ位置にすることができ、オイルコントロー
ルバルブ２７′をｂ位置にすると、スイッチングバルブ
２５′のパイロット油圧が上がってスイッチングバルブ
２５′をｂ位置にすることができるようになっている。

そして、このオイルコントロールバルブ２７′へはコン
トローラ４ｏからの切替制御信号が入力されるようにな
っているが、コントローラ４０は。

エンジン負荷センサ４１やエンジン回転数センサ４２か
らの検出信号を受けて、エンジン中負荷域よりも大きい
エンジン高負荷域あるいはエンジン高回転域を検出する
と、オイルコントロールバルブ２７′をｂ位置にするよ
うな制御信号を出し、エンジン中負荷以下の領域を検出
すると、オイルコントロールバルブ２７′をａ位置にす
るような制御信号を出すようになっている。

上述の構成により、エンジン中負荷以下の領域を検出す
ると、オイルコントロールバルブ２７′をａ位置にする
ような制御信号を出すので、スイッチングバルブ２５′
もａ位置になって、油圧通路１７へはメインギヤラリ２
３からの標準油圧が供給されるとともに、油圧通路１８
へはサブオイルポンプ２４からの高い油圧（標準油圧＋
α′）が供給されて、油圧室１４内の油圧の方が高い状
態となるので、結果として上記の高い油圧（標準油圧＋
α′）と標準油圧との差圧α′がピストン部１２ａにか
かり、これによりこの差圧α′分がピストン部１２ａ付
きストッパビン１２を第１０゜１２図に示すように右方
へ移動させて、第１の位置をとる。その結果、第１０図
に示すように、ストッパピン１２と係合部５ｂとが係合
して、偏心スリーブ５が最大偏心位置でコネクティング
ロッド６の大端部に固定される。これにより、コネクテ
ィングロッド６は見掛は上最も伸びた状態になって、高
圧縮比状態となる。このように高圧縮比状態にすると、
熱効率が良くなり、燃費の向上等が期待できる。

また、エンジン中負荷域よりも大きいエンジン高負荷域
あるいはエンジン高回転域を検出すると、オイルコント
ロールバルブ２７′をｂ位置にするような制御信号を出
すので、スイッチングバルブ２５′もｂ位置となって、
油圧通路１８へはメインギヤラリ２３からの標準油圧が
供給されるとともに、油圧通路１７へはサブオイルポン
プ２４からの高い油圧（標準油圧＋α′）が供給されて
、今度は逆に油圧室１３内の油圧の方が高い状態となる
ので、ピストン部１２ａ付きストッパピン１２が第９，
１１図に示すように左方へ移動して、第２の位置をとり
、第９図に示すように、ストッパピン１２と係合部５ａ
とが係合して、偏心スリーブ５が最小偏心位置でコネク
ティングロッド６の大端部に固定される。その結果、コ
ネクティングロッド６は見掛は上最も縮んだ状態になっ
て、低圧縮比状態となる。このように低圧縮比状態にす
ることにより、ノッキングを確実に回避することができ
る。

このようにこの第２実施例では、両油圧室１３゜１４間
で差圧α′が生じ低圧側においても所要の油圧（標準油
圧）を有するように両油圧室１３゜１４に油圧を印加し
且つ一方の油圧室１３の油圧の方が高い状態（標準油圧
＋α′）と他方の油圧室１４の油圧の方が高い状態（ｉ
ｌｌ準油圧＋α′）との切替が可能な手段を有している
ので、エンジン回転数やクランク角度の変化により、両
油圧室間の圧力差が変化せず、これにより遠心力やコネ
クティングロッド６の往復運動の加速度等によって、ス
トッパピン１２の作動が不確実になることがないほか、
両油圧室１３．１４間の差圧α′は前述の第１実施例に
おける差圧α（この差圧αはリターンスプリング１５の
付勢力に打ち勝つ大きさが必要である）に比べ小さいも
のでよい（理論的には正の任意の値をもてばよい）ので
、例えばエンジン低回転時のようなサブオイルポンプ２
４の吐出能力が低いときにおいても、確実にストッパピ
ン１２を駆動することができるものである。

また、ストッパピン１２がクランクシャフト１の軸方向
に移動しうるように構成されているので、コネクティン
グロッドの往復運動等に基づき生じる慣性力の影響を受
けてもストッパピン１２を確実に動作させることができ
る。

さらに、ストッパピン１２が第１の位置をとると、偏心
スリーブ５を最大偏心位置でコネクティングロッド６の
大端部に固定することができるとともに、ストッパピン
１２が逆方向に移動して第２の位置をとると、偏心スリ
ーブ５を最小偏心位置でコネクティングロッド６の大端
部に固定することができるので、ストッパピン１２の駆
動タイミングを考える必要がなく、これにより圧縮比を
変更するための制御を簡素化することができる。

なお、コネクティングロッド６の小端部における枢支部
に、コネクティングロッド６の軸受穴とこの軸受穴を挿
通する支軸としてのピストンピン７とを相互に偏心させ
る偏心スリーブを偏心最大位置と最小偏心位置を採りう
るように回転可能に設け、ピストンピン７の軸方向に移
動しうるビン部材としてのストッパピンをピストン式流
体圧駆動機構で作動させることにより、この偏心スリー
ブに形成された２つの係合部に選択的にストッパピンを
係合させて、この偏心スリーブの回転を２つの位！（上
記の偏心最大位置と最小偏心位置）で固定しうるように
してもよい。

そして、この場合も、ピストン式流体圧駆動機構として
は、前述の第１，２実施例と同様のものが使用される。

即ち、前述の第１，２実施例と同様のものをコネクティ
ングロッド６の小端部に配置し、このコネクティングロ
ッド６の小端部に至る油圧通路（油圧通路１７．１８に
相当するもの）を形成し、各油圧通路のクランクシャフ
ト１外の部分に、第８，１３図に示すような油圧回路系
をつなぐのである。

このようにしても前述の第１，２実施例とほぼ同様の効
果ないし利点が得られる。

なお、上記の各実施例において、偏心スリーブロック手
段１１．２９のストッパピン１２．３０の駆動手段とし
て、圧油を用いたものを使用したが、その他所要圧の流
体（液体や気体）を用いたものを使用してもよい。

また、ストッパピン１２を駆動する機構としては、上記
のような流体圧駆動機構を用いるほか、その他、電磁気
的な原理を使った駆動機構（例えば電磁力を使ってスト
ッパピン１２を駆動するもの）を用いることもできる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の内燃機関の可変圧縮比装
置によれば、内燃機関の気筒内を往復動するピストンに
一端部を枢支されると共に他端部をクランクシャフトに
枢支されたコネクティングロッドをそなえ、該コネクテ
ィングロッドの両端部における枢支部のいずれか一方に
該コネクティングロッドの軸受穴とこの軸受穴を挿通す
る支軸とを相互に偏心させる偏心スリーブが回転可能に
設けられ、該偏心スリーブの軸方向に移動しうるピン部
材を作動させて該偏心スリーブに形成された係合部に該
ピン部材を係合させることにより該偏心スリーブの回転
を固定しうる偏心スリーブロック手段が設けられるとい
う簡素な構成で、コネクティングロッドの往復運動等に
基づき生じる慣性力の影響によってもピン部材の動作が
不確実になることがなく、偏心スリーブのロック動作の
信頼性を向上できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜８図は本発明の第１実施例としての内燃機関の可
変圧縮比装置を示すもので、第１図は低圧縮比状態にあ
るときの様子を示す全体構成図、第２図は低圧縮比状態
にあるときの様子を示すコネクティングロッドの正面図
、第３図は高圧縮比状態にあるときの様子を示す全体構
成図、第４図は高圧縮比状態にあるときの様子を示すコ
ネクティングロッドの正面図、第５図は第１，３図のｖ
部拡大断面図、第６図は低圧縮比状態にあるときの様子
を示す油圧駆動機構の断面図、第７図は高圧縮比状態に
あるときの様子を示す油圧駆動機構の断面図、第８図は
その油圧回路図であり、第９〜１３図は本発明の第２実
施例としての内燃機関の可変圧縮比装置を示すもので、
第９図は低圧縮比状態にあるときの様子を示す全体構成
図、第１０図は高圧縮比状態にあるときの様子を示す全
体構成図、第１１図は低圧縮比状態にあるときの様子を
示す油圧駆動機構の断面図、第１２図は高圧縮比状態に
あるときの様子を示す油圧駆動機構の断面図、第１３図
はその油圧回路図であり、第１４図はクランクシャフト
の各部寸法等を説明する図、第１５図は油圧駆動機構お
よびその油圧供給系にかかる油圧の特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内燃機関の気筒内を往復動するピストンに一端部を枢
   支されると共に他端部をクランクシャフトに枢支された
   コネクティングロッドをそなえ、該コネクティングロッ
   ドの両端部における枢支部のいずれか一方に該コネクテ
   ィングロッドの軸受穴とこの軸受穴を挿通する支軸とを
   相互に偏心させる偏心スリーブが回転可能に設けられ、
   該偏心スリーブの軸方向に移動しうるピン部材を作動さ
   せて該偏心スリーブに形成された係合部に該ピン部材を
   係合させることにより該偏心スリーブの回転を固定しう
   る偏心スリーブロック手段が設けられたことを特徴とす
   る、内燃機関の可変圧縮比装置。