JPH0426672Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ピストンピンとコネクテイングロツ
ドとの間に偏心ベアリングを介装し該偏心ベアリ
ングを回転させて内燃機関の圧縮比を可変とさせ
た偏心ベアリングタイプの可変圧縮比機構におけ
る、偏心ベアリングの回転のロツク機構に関す
る。

〔従来の技術〕 偏心ベアリングのを利用して圧縮比を可変させ
る機構は、従来、本実用新案登録出願人によつて
実開昭58−137832号公報、実開昭59−11132号公
報等に提案されている。

従来の圧縮比可変機構においては、第９図ない
し第１１図に示すように、シリンダ１に往復動自
在に嵌挿されたピストン２はピストンピン４を介
してコネクテイングロツド３に連結され、コネク
テイングロツド３のピストンピン挿通孔５とピス
トンピン４との間には、内周と外周とが互に偏心
された偏心ベアリング６を挿入し該偏心ベアリン
グ６を回転させてピストン２のコネクテイングロ
ツド３に対する相対位置を変化させることにり、
圧縮比を可変させるようになつていた。そして、
圧縮比を固定するために、偏心ベアリング６の厚
みの厚い部分に半径方向に延びるロツクピン係合
孔７を１個穿設し、コネクテイングロツド３側に
はロツクピン係合孔７に係合し得るロツクピン８
を出没自在に収納するロツクピン収納穴９を設
け、コネクテイングロツド３に設けたロツクピン
ロツク用油圧通路１０およびロツクピンアンロツ
ク用油圧通路１１への油圧を切換えることによ
り、ロツクピン８をロツクピン収納穴９から出し
入れし、ロツクピン８をロツクピン係合孔７に係
合させて偏心ベアリング６の回転をロツクさせて
いた。ロツクピンロツク用油圧通路１０に油圧が
かかつて、ロツクピン８がロツクピン収納穴９か
ら出てロツクピン係合孔７に係合し、偏心ベアリ
ング６が最も厚みの厚い部分が下にきて固定され
ると、ピストン２はコネクテイングロツド３に対
して高い位置を保ち、高圧縮比となる。また、ロ
ツクピンアンロツク用油圧通路１１に圧力がかか
つてロツクピン８がロツクピン収納穴９に没して
ロツクピン係合孔７との係合が外れると、偏心ベ
アリング６の回転は自在となり、圧縮行程上死点
近傍では、圧縮ガス圧力および爆発圧力を受けて
偏心ベアリング６の厚みの最も薄い部分が下にき
て、自動的に低圧縮比の状態が創出されるように
なつていた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の可変圧縮比機構では、偏心ベア
リングに設けられたロツクピン係合孔は偏心ベア
リングの内周円の中心と外周円の中心を含む平面
上にロツクピン係合孔の軸芯がくるように設けら
れていた。このため、高圧縮比状態でロツクピン
が偏心ベアリングのロツクピン係合孔に入り偏心
ベアリングを固定している場合、上下死点付近で
ピストンピンは大きなピストンの慣性力又は慣性
力＋ガス圧を受けるが、ロツクピンには、何ら外
力が作用しない。しかし爆発行程においては、吸
入上死点の慣性力より大きな爆発力がピストンピ
ンに作用し、これがコネクテイングロツド中心線
とシリンダボア中心線のなす角度によつて偏心ベ
アリングに大きな回転モーメントが発生し、これ
によつてロツクピンにせん断力が作用しロツクピ
ンの折れ、変形、磨耗の問題を起こす。

本考案は、これらの問題を解決することはもち
ろん、更に高圧縮比のとき下死点で偏心ベアリン
グのロツクピン係合孔に加圧されているロツクピ
ンが自らの慣性力によつて抜けることを防止する
ことができ、より確実な圧縮比切換機構を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的に沿う本考案の可変圧縮比機構の偏心
ベアリングロツク機構は、ピストンピンとコネク
テイングロツドとの間に内外周が互に偏心された
偏心ベアリングを介装して該偏心ベアリングの回
転量に応じて圧縮比を変化させ、かつ偏心ベアリ
ングにロツクピン係合孔を形成しコネクテイング
ロツドにロツクピン収納穴を形成して該ロツクピ
ン収納穴にロツクピンをロツクピン係合孔に対し
出入れ可能に挿入しロツクピンとロツクピン係合
孔との係合によつて偏心ベアリング回転位置をロ
ツク可能とした可変圧縮比機構の偏心ベアリング
機構において、前記ロツクピン収納穴およびロツ
クピン係合孔を、偏心ベアリングの内周円の中心
と外周円の中心を通る平面がコネクテイングロツ
ドの長手方向軸芯を含む平面から傾いたときにロ
ツクピン収納穴の軸芯とロツクピン係合孔の軸芯
が一致する位置に設けたものから成る。

〔作用〕

上記構成を有する偏心ベアリングロツク機構で
は、コンロツドの長手方向軸芯が偏心ベアリング
の内周円の中心と外周円の中心を通る平面または
その平面に平行な面内になく、それより角度θだ
けずれている面内にあるので、偏心ベアリングに
加わるモーメントが軽減され、ロツクピンに加わ
るせん断力が小さくなる。

また、ロツクピンの軸芯がシリンダボア軸芯か
ら傾くのでロツクピンが自らの慣性力によつて抜
けることが防止でき、圧縮比切換がより確実にな
る。

〔実施例〕

以下に、本考案に係る可変圧縮比機構の偏心ベ
アリングロツク機構の望ましい実施例を、図面を
参照して説明する。なお、第９図および第１１図
の構造のうち、ロツクピン、ロツクピン係合孔、
ロツクピン収納穴の配設位置以外の部分の構造は
本考案に適用できるので、適用できる部分の構造
についての説明は省略し、本考案の特徴のある構
造と作用についてのみ以下に説明する。

第１実施例 第１図ないし第４図は本考案の第１実施例を示
している。図において、６は偏心ベアリングを示
しており、該偏心ベアリング６はピストン２のピ
ストンピン４とコネクテイングロツド３との間に
回転可能に介装されている、偏心ベアリング６
は、内外周が偏心された筒状体から成り、内外周
間に貫通して外周円の半径方向に延びるロツクピ
ン係合孔７を有している。コネクテイングロツド
３側にはロツクピン収納穴９が偏心ベアリング６
の外周円の半径の延長線上に位置するように設け
られ、該ロツクピン収納穴９にはロツクピン８が
摺動自在に嵌挿される。ロツクピン収納穴９はシ
リンダ状の穴から成り、ロツクピン８は円柱状の
ピンから成る。ロツクピン収納穴９の底部にはロ
ツクピン８を偏心ベアリング６方向に駆動するロ
ツクピンロツク用油圧通路１０が開口している。
ロツクピン収納穴９のロツクピン８に対してロツ
クピンロツク用油圧通路１０と反対側には、ロツ
クピンアンロツク用油圧通路１１からの油圧をか
けることができるようになつている。ロツクピン
ロツク用油圧通路１０とロツクピンアンロツク用
油圧通路１１への油圧の負荷は、切換弁によつて
切換可能であり、中、軽負荷時にはロツクピンロ
ツク用油圧通路１０に圧力がかかり、高負荷時に
はロツクピンアンロツク用油圧通路１１に圧力が
かかるようになつている。

ロツクピン収納穴９とロツクピン係合孔７との
軸芯が一致したときに、ロツクピン８はロツクピ
ン係合孔７に出入りすることが可能になるが、ロ
ツクピン収納穴９とロツクピン係合孔７の位置の
関係は、偏心ベアリング６の内周円１２の中心１
３と外周円１４の中心１５とを通る平面１６が、
コネクテイングロツド３の長手方向軸芯１７と角
度θ傾いたときに、ロツクピン収納穴９の軸芯と
ロツクピン係合孔７の軸芯とが一致するように配
設されている。

たとえば、第１図の例では、偏心ベアリング６
の内、外周円の中心１３，１５を通る平面１６
は、偏心ベアリング６の最肉厚部を通る線を含ん
でおり、ロツクピン係合孔７はこの平面１６から
角度θ傾いており、ロツクピン収納穴９のコネク
テイングロツド３の長手方向に延びていて、ロツ
クピン係合孔７とロツクピン収納孔９の両軸芯が
一致したときにはこの軸芯は前記平面１６から角
度θだけ傾いている。

つぎに、上記のように構成された第１実施例に
おける作用について説明する。ロツクピン８は、
ロツクピンロツク用油圧通路１０またはロツクピ
ンアンロツク用油圧通路１１の加圧によつて駆動
される。エンジン中、軽負荷時には、ロツクピン
ロツク用油圧通路１０に圧力がかかり、ロツクピ
ン８を偏心ベアリング６方向に駆動する。そして
偏心ベアリング６が回転してロツクピン係合孔７
がロツクピン８に対向する位置にきたときに、偏
心ベアリング６方向に駆動されたロツクピン８は
ロツクピン係合孔７に入り（第７図の状態）、偏
心ベアリング６の回転をロツクする。このとき偏
心ベアリング６は厚みの最も厚い部分を下にきた
ときに回転がロツクされるので、ピストン２のコ
ネクテイングロツド３に対する相対位置は高く、
高圧縮比状態でロツクされる。

エンジンの高負荷時には、ロツクピンアンロツ
ク用油圧通路１１に油圧がかかり、ロツクピン８
はロツクピン収納穴９内に入る方向に駆動され、
ロツクピン係合孔７との係合が外れて（第６図の
状態）、偏心ベアリング６は、ピストンの圧縮上
死点近傍で、ピストン２から圧縮ガス荷重、爆発
荷重を受けて、ピストン２のコネクテイングロツ
ド３に対する相対位置を最も低くする位置に自動
的に回転し、低圧縮比状態が得られる。したがつ
て、ガス圧縮度が最も大きくなる高負荷時にもか
かわらず、ノツキングが生じにくくなり、その分
圧縮比を上げることができ、燃費の改善、軸トル
クの向上がはかれる。

上記偏心ベアリング６作動中の偏心ベアリング
６にかかるモーメントおよびロツクピン８にかか
るせん断力は次の通りである。

まず、第１図および第２図において、燃焼ガス
圧力が最大になる点はピストン上死点からクラン
ク角で約20度後の位置にある（第５図参照）。こ
こでコネクテイングロツド３の中心線１７とシリ
ンダボア１の中心線とのなす角度をα、その時の
クランク角をθ₂とする（第４図参照）。この場合、
燃焼ガス圧力Ｆはピストン２を介してピストンピ
ン４の中心１３に下向きにかかる。コネクテイン
グロツド３からの反力Ｆは偏心ベアリング６の外
周円１４の中心１５に上向きにかかる。第９図の
従来のようにロツクピン係合孔の軸線上に、偏心
ベアリングの外周円中心と内周円中心とがあると
きは、第１図にも示すように、ピストンピン４の
中心がＰの位置にあることになるから、両中心１
３，１５の距離をｅとすると、esinαのモーメン
トのアームが出、Fesinαのモーメントが偏心ベ
アリングに作用する。このモーメントの最大は燃
焼ガス圧力が最大となるクランク角度より遅れ側
で、第５図に示すように、クランク角θ₂＝30度付
近にある。（ここでこのときのαをα₀とおくと）
約α₀＝10度となる。このモーメントによつてロツ
クピン８にせん断力がかかる。しかし、本考案で
はロツクピン係合孔７が偏心ベアリング６の内外
周円の中心１３，１５を通る平面１６からθだけ
傾いているので、このθをα₀（約10度）とするこ
とにより、第２図に示すようにモーメントのアー
ムが０（点１３にかかる下向きの力と点１５にか
かる上向きの力が同一線上にある）付近になり、
偏心ベアリング６にかかるモーメントを、コネク
テイングロツド３の傾きαがα₀近辺において、０
にすることができる。しかし、実際には、α＝α₀
とおくと、ピストンの上、下死点で、ピストン２
に最大の慣性力Ｇ（Ｇは通常Ｆより小）がかかつ
たときにGesinθのモーメントが偏心ベアリング
６にかかるので、このモーメントも小さくしたい
ので、θはα₀以外の値で、ピストン２が上、下死
点にあるときもモーメントをθ＝α₀の場合よりも
できるだけ小にし、θ＝α₀ときもモーメントを従
来（θ＝θ₀）の場合よりも小にする値に設定され
る。

第５図はクランク角に対するピストンピン４に
作用する力と、θ＝α₀の場合（曲線Ａ）と従来
（曲線Ｂ）の場合におけるクランク角と偏心ベア
リング６に作用するモーメントの比較を示してい
る。本考案の場合（曲線Ｃ）はほぼ曲線Ａと曲線
Ｂの中間にある。図に示すように、従来の場合
（曲線Ｂ）は上死点（TDC）からクランク角で約
20度いつたところで最大の燃焼荷重が発生し、上
死点からクランク角で約30度いつたところで最大
モーメントが発生し、かつ上死点および下死点
（BDC）でモーメントが０であるのに対し、本考
案（曲線Ｃ）ではα＝α₀におけるモーメントが従
来に比べて軽減され全体にモーメントの正負の値
が絶対値が従来（曲線Ｂ）に比べて小さくなつて
いる。

第２実施例 第８図は本考案の第２実施例を示している。本
実施例においてはロツクピン収納穴９Ａの位置が
第１実施例と異なつている。第２実施例において
も、ロツクピン収納穴９Ａとロツクピン係合孔７
の位置の関係は、偏心ベアリング６の内周円の中
心１３と外周円１４の中心１５とを通る平面１６
が、コネクテイングロツド３の長手方向軸芯と角
度θ傾いたときに、ロツクピン収納穴９Ａの軸芯
とロツクピン係合孔７の軸芯とが一致するように
配設されている。

たとえば、第８図の例では、偏心ベアリング６
の内、外周円の中心１３、１５を通る平面１６
は、偏心ベアリング６の最肉厚部と最肉薄部を通
る線を含んであり、ロツクピン係合孔７はこの平
面１６から角度（θ＋θ₁）度傾いており、ロツク
ピン収納穴９Ａはコネクテイングロツド３の長手
方向からθ₁度傾いて延びていて、ロツクピン係合
孔７とロツクピン係合穴９Ａの両軸芯が一致した
ときにはコネクテイングロツド軸芯１７は前記平
面１６から角度θだけ傾いている。

その他の構成、作用は、第１実施例に準じるの
で、準じる部分に第１実施例と同一の符号を付す
ことにより説明を省略する。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案の可変圧縮比機構
の偏心ベアリングロツク機構によれば、偏心ベア
リングに加わるモーメントが軽減され、ロツクピ
ンに加わるせん断力が小さくなるというこうか得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係る可変圧縮比
機構の偏心ベアリングロツク機構の断面図、第２
図は第１図の機構のうち偏心ベアリングの拡大断
面図、第３図は第１図のうち偏心ベアリングの正
面図、第４図は第１図のピストンクランク機構の
概略図、第５図は本考案におけるクランク角とピ
ストンピンに作用する力および偏心ベアリングに
作用するモーメントとの関係図、第６図は第１図
の可変圧縮比機構の低圧縮比状態の断面図、第７
図は第１図の可変圧縮比機構の高圧縮比状態の断
面図、第８図は本考案の第２実施例に係る可変圧
縮比機構の偏心ベアリング近傍の断面図、第９図
は従来の可変圧縮比機構の偏心ベアリング近傍の
断面図、第１０図は従来の可変圧縮比機構の断面
図、第１１図は第１０図の可変圧縮比機構の第１
０図と直角方向の断面図、である。 ３……コネクテイングロツド、４……ピストン
ピン、６……偏心ベアリング、７……ロツクピン
係合孔、８……ロツクピン、９，９Ａ……ロツク
ピン収納穴、１３……偏心ベアリング内周円中
心、１５……偏心ベアリング外周円中心、１６…
…中心１３，１５を通る平面、１７……コネクテ
イングロツド長手方向軸芯。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピストンピンとコネクテイングロツドとの間に
   内外周が互いに偏心された偏心ベアリングを介装
   して該偏心ベアリングの回転量に応じて圧縮比を
   変化させ、かつ偏心ベアリングにロツクピン係合
   孔を形成しコネクテイングロツドにロツクピン収
   納穴を形成して該ロツクピン収納穴にロツクピン
   をロツクピン係合孔に対し出入れ可能に挿入しロ
   ツクピンとロツクピン係合孔との係合によつて偏
   心ベアリング回転位置をロツク可能とした可変圧
   縮比機構の偏心ベアリングロツク機構において、
   前記ロツクピン収納穴およびロツクピン係合孔
   を、偏心ベアリングの内周円の中心と外周円の中
   心を通る平面がコネクテイングロツドの長手方向
   軸芯を含む平面から傾いたときにロツクピン収納
   穴の軸芯とロツクピン係合孔の軸芯が一致する位
   置に設けたことを特徴とする可変圧縮比機構の偏
   心ベアリングロツク機構。