JPH06241058A

JPH06241058A - 内燃機関の可変圧縮比装置

Info

Publication number: JPH06241058A
Application number: JP2562693A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kojima; 一洋小島
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1993-02-15
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1994-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、内燃機関の可変圧縮比装置に関
し、確実に圧縮比の切替えが行なわれるようにすること
を目的とする。【構成】ピストンに小端部を枢支されるとともにクラ
ンクシャフト１に大端部を枢支されたコネクティングロ
ッド６をそなえ、コネクティングロッド６の両端部にお
ける枢支部のいずれか一方に偏心スリーブ５を回転可能
に設け、偏心スリーブ５の回転を固定しうる偏心スリー
ブロック手段１１を設けた内燃機関の可変圧縮比装置に
おいて、偏心スリーブ５にブリム５′，５″を設け、ブ
リム５′，５″を偏心スリーブに対して所要の方向に可
動に設けるとともに、ブリム５′，５″をクランクシャ
フト側の対向面に押圧してブリムを対向面に摩擦接触さ
せる摩擦クラッチ５３を設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の可変圧縮比
装置に関し、特に、コネクティングロッドの軸受穴とこ
の軸受穴に挿入される支軸との間に、位相状態によりコ
ネクティングロッドの実質的長さをかえる偏心スリーブ
をそなえている可変圧縮比装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジンの負荷が中負荷域よ
りも大きい高負荷域やエンジン高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、中負荷域以下で
は熱効率を上げて燃費等の改善をはかるべく、圧縮比を
積極的に変更できるようにした可変圧縮比エンジンが各
種提案されている。

【０００３】このような可変圧縮比エンジンの一つとし
て、例えば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スリーブ
が設けられたものがある。このような可変圧縮比装置で
は、偏心スリーブの回転位相に応じて、コネクティング
ロッドの実質的な長さが変えられて圧縮比が調整される
のである。

【０００４】したがって、偏心スリーブを所要の位相ま
で回転させることと、所要の位相で固定することとが必
要になる。一般に、このように装着された偏心スリーブ
は、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こと
ができ、偏心スリーブの固定は、例えば偏心スリーブを
係止する状態と係止しない状態とに移動可能なロックピ
ン等をそなえたロック機構により行なえるようにしてい
る。

【０００５】この場合、この偏心スリーブロック手段を
制御することにより、エンジンの圧縮比を変更すること
ができる。このような従来の可変圧縮比装置について図
面を参照して具体的に説明する。つまり、図７に示すよ
うに、コネクティングロッド６の小端部がピストン８の
ピストンピン７に枢支されるとともに、その大端部がク
ランクシャフトのクランクピン２に枢支されている。

【０００６】また、コネクティングロッド６の大端部に
おける枢支部には、図８，図９に示すような偏心スリー
ブ５が回転可能に設けられている。この偏心スリーブ５
は、その内周円（クランクピン２の挿通する穴）の中心
が外周円（コネクティングロッド６の軸受穴）の中心に
対して偏心するように形成されている。また、図８に示
すように、この可変圧縮比装置には、偏心スリーブロッ
ク手段１１が設けられている。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（つまり、クラン
クシャフトの軸方向）に移動しうるピン部材としてのロ
ックピン１２をそなえており、このロックピン１２を、
例えば作動油の油圧等により駆動するようになってい
る。そして、このロックピン１２を偏心スリーブ５に形
成された後述する２つの係合溝５ａ，５ｂのいずれか一
方に係合させることにより、この偏心スリーブ５の回転
を２つの位置で固定することができるのである。

【０００７】また、図９に示すように、偏心スリーブ５
の両端には、コネクティングロッド６の大端部を挟むよ
うに周外方向に突出したフランジ状のブリム５′を有し
ており、一方のブリム５′には、偏心スリーブ５が回転
してコネクティングロッド６の軸受穴の中心軸がクラン
クピン２の中心軸よりも下側になるような位置〔図７
（Ａ）の状態〕になった時に、ロックピン１２と係合し
うるような係合溝５ａが形成されている。

【０００８】また、他方のブリム５′には、コネクティ
ングロッド６の軸受穴の中心軸がクランクピン２の中心
軸よりも上側になるような位置〔図７の（Ａ）右側の状
態〕になった時に、ロックピン１２と係合しうるような
係合溝５ｂが形成されている。そして、ロックピン１２
が偏心スリーブ５の係合溝５ａに係合すると、コネクテ
ィングロッド６の実質的な有効長さが縮んだ状態になっ
て、低圧縮比を実現することができ、ロックピン１２が
係合溝５ｂに係合すると、コネクティングロッド６の実
質的な有効長さが伸びた状態となって、高圧縮比を実現
することができるのである。

【０００９】ところで、図８に示すように、コネクティ
ングロッド６には、ストッパピン５０がクランクシャフ
トの軸方向と平行に設けられている。また、図８，図９
に示すように偏心スリーブ５のブリム５′には、ストッ
パ当接部５ｃが形成されている。このストッパ当接部５
ｃは、偏心スリーブ５が所定量回転した時にストッパピ
ン５０に当接するように形成されており、偏心スリーブ
５が回転した際に、この回転を所定の回転位置で弾性的
に規制するものである。

【００１０】このため、コネクティングロッド６内にお
けるストッパピン５０の基部には油圧ダンパ５１が設け
られている。そして、この油圧ダンパ５１により、偏心
スリーブ５が回転してストッパ当接部５ｃがストッパピ
ン５０に当接する時の衝撃が緩衝される。このような可
変圧縮比装置の動作の説明を低圧縮比状態から高圧縮比
状態への切替えを例にして説明する。

【００１１】この切替えは、偏心スリーブロック手段１
１によりロックピン１２が駆動されることにより行なわ
れるが、この時は、まずロックピン１２が移動して係合
溝５ａから離脱し、コネクティングロッド６内に格納さ
れる。すると、偏心スリーブ５は、コネクティングロッ
ド６に対して相対回転が可能になるので、エンジンの筒
内爆発力やクランクシャフトの回転力による慣性力によ
り、偏心スリーブ５が回転する。なお、この時ロックピ
ン１２は、作動油圧等により係合溝５ｂが設けられたブ
リム５′に付勢（又は、押圧）されている。

【００１２】そして、偏心スリーブ５が回転して、スト
ッパ当接部５ｃがストッパピン５０に当接することによ
り、偏心スリーブ５の回転が規制される。この時、偏心
スリーブ５の係合溝５ｂが高圧縮比状態の位置になっ
て、ロックピン１２が係合溝５ｂと一致し、偏心スリー
ブロック手段１１の油圧等による付勢（又は、押圧）力
によりロックピン１２が係合溝５ｂに係合して偏心スリ
ーブ５が高圧縮比状態に固定されるのである。

【００１３】なお、高圧縮比状態から低圧縮比状態への
切替えについても上述と同様に行なわれる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに偏心スリーブ５の回転力は、筒内爆発及びクランク
シャフトの慣性力により得られるものであるが、このよ
うな従来の可変圧縮比装置では、筒内爆発による偏心ス
リーブ５の回転方向と慣性力による回転方向が異なる場
合が考えられる。

【００１５】例えば偏心スリーブ５をクランクシャフト
１の慣性力により回転させて圧縮比を切替えている時に
筒内爆発があると、偏心スリーブ５の回転力が逆方向に
働き慣性力に反して偏心スリーブ５が逆方向に回転して
しまい、圧縮比の切替えが円滑に行なわれない場合があ
る。また、この時の偏心スリーブ５の回転特性が、例え
ば、図１０に示すようになる場合もある。なお、このグ
ラフにおける縦軸は偏心スリーブ５の回転角，横軸は時
間を示し、角度θ１は圧縮比を切替えるために必要な偏
心スリーブ５の回転角である。

【００１６】このような場合、圧縮比の切替えが円滑に
行なわれないだけでなく、例えば図１０に示すように偏
心スリーブ５が、低圧縮比，高圧縮比のいずれにも固定
されずに不安定な状態のままになってしまうという課題
がある。本発明は、このような課題に鑑み創案されたも
ので、上述の偏心スリーブの回転方向を一方向にのみ許
容できるようにして、確実に圧縮比の切替えが行なわれ
る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。

【００１７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の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小端部を枢支されるととも
にクランクシャフトに大端部を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
ブの回転を所要位置で固定しうる偏心スリーブロック手
段が設けられた内燃機関の可変圧縮比装置において、該
偏心スリーブにブリムが設けられて、該ブリムが該偏心
スリーブに対して所要の方向に可動に設けられるととも
に、該ブリムを該クランクシャフト側の対向面に押圧し
て該ブリムを該対向面に摩擦接触させる摩擦クラッチが
設けられていることを特徴としている。

【００１８】また、請求項２記載の本発明の内燃機関の
可変圧縮比装置は、上記請求項１記載の構成に加えて、
該摩擦クラッチが、流体圧により作動するように構成さ
れていることを特徴としている。さらに、請求項３記載
の本発明の内燃機関の可変圧縮比装置は、上記請求項１
記載の構成に加えて、該コネクティングロッドに該偏心
スリーブの回転による衝撃を緩衝するための油圧緩衝機
構が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の
内燃機関の可変圧縮比装置。

【００１９】

【作用】上述の請求項１記載の本発明の内燃機関の可変
圧縮比装置では、圧縮比の切替えを行なう時は、まず偏
心スリーブロック手段がロック解除状態にされて、偏心
スリーブがコネクティングロッドに対して回転が可能な
状態となる。しかし、この偏心スリーブのブリムとクラ
ンクシャフト側のブリムに対する対向面との間に設けら
れた摩擦クラッチにより、偏心スリーブがクランクシャ
フトと一体に回転して、偏心スリーブのコネクティング
ロッドに対する回転が一方向に規制される。

【００２０】そして、偏心スリーブが所定角度まで回転
することができ、所定角度になると、再び偏心スリーブ
ロック手段により偏心スリーブがコネクティングロッド
に固定されて圧縮比が切替えられる。また、請求項２記
載の本発明の内燃機関の可変圧縮比装置では、流体圧を
利用して摩擦クラッチが作動して、偏心スリーブが回転
する。

【００２１】また、請求項３記載の本発明の内燃機関の
可変圧縮比装置では、油圧緩衝機構により偏心スリーブ
の回転が停止する時の衝撃が緩衝される。

【００２２】

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例として
の内燃機関の可変圧縮比装置について説明すると、図１
はその構造を一部破断させて示す模式図、図２はその要
部構成部品を示す模式的な斜視図、図３はその油圧経路
を示す模式図、図４はその油圧回路図、図５はその作用
を説明するための図、図６はその作用を説明するための
グラフである。

【００２３】図１に示すように、コネクティングロッド
６の大端部はクランクシャフト１のクランクピン２に枢
支されており、コネクティングロッド６の小端部は、内
燃機関（エンジン）の気筒内を往復動する図示しないピ
ストンのピストンピンに枢支されている。また、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。

【００２４】そして、この偏心スリーブ５は、その内周
円（クランクピン２の挿通する穴）の中心が外周円（コ
ネクティングロッド６の軸受穴）の中心に対して偏心し
て形成されている。また、本装置には、偏心スリーブロ
ック手段１１が設けられている。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（つまり、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
のロックピン１２をそなえており、このロックピン１２
を、例えば作動油の油圧等により駆動するようになって
いる。また、偏心スリーブ５には、２つの係合溝５ａ，
５ｂが形成されており、これらの係合溝５ａ，５ｂのい
ずれか一方にロックピン１２を係合させることにより、
この偏心スリーブ５の回転を２つの位置で固定すること
ができるようになっている。

【００２５】この偏心スリーブロック手段１１について
詳述すると、図１に示すように、ロックピン１２の中間
部には、フランジ状にピストン部１２ａが拡径して形成
されており、このピストン部１２ａ付きロックピン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６１に挿通している。また、この貫通穴６１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１方
向に貫通したもので、貫通穴６１とロックピン１２との
間では一定の液密性が保持されるようになっている。

【００２６】また、貫通穴６１はロックピン１２のピス
トン部１２ａにより２つのチャンバ１３，１４に分割さ
れており、このうちチャンバ１３には、リターンスプリ
ング１５が設けられている。そして、このリターンスプ
リング１５により、ロックピン１２がチャンバ１４側へ
付勢されるようになっている。また、チャンバ１３，１
４には、それぞれ油圧通路１７，１８が連通接続されて
おり、これらのチャンバ１３，１４は油圧室として構成
されている。なお、ピストン部１２ａの両側の受圧面積
は等しくなるように形成されている。

【００２７】また、図１に示すように、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互い
に横方向に離隔したフランジ状のブリム５′，５″を有
しており、一方のブリム５″には、係合溝５ａが形成さ
れ、他方のブリム５′には、係合溝５ｂが形成されてい
る。係合溝５ａは、偏心スリーブ５が回転してコネクテ
ィングロッド６の軸受穴の中心軸がクランクピン２の中
心軸よりも下側になるような位置になった時にロックピ
ン１２と係合しうる位置に設けられている。

【００２８】また、係合溝５ｂは、コネクティングロッ
ド６の軸受穴の中心軸がクランクピン２の中心軸よりも
上側になるような位置になった時に、ロックピン１２と
係合しうる位置に設けられている。そして、図１に示す
ように、ロックピン１２が右方へ移動して、偏心スリー
ブ５の係合溝５ｂに係合すると、コネクティングロッド
６は偏心スリーブ５により上方へ押し上げられた状態と
なり、この状態で偏心スリーブ５が固定されるようにな
っている。

【００２９】これはコネクティングロッド６の長さ（ピ
ストンピンの中心からクランクピンの中心までの距離）
が長くなったということと等価であり、コネクティング
ロッド６は見かけ上伸びた状態となって、高圧縮比を実
現することができるようになっている。また、ロックピ
ン１２が左方へ移動して、偏心スリーブ５の係合溝５ａ
に係合すると、コネクティングロッド６は偏心スリーブ
５により下方へ縮んだ状態となり、この状態で偏心スリ
ーブ５が固定されるようになっている。

【００３０】これは、上述とは逆にコネクティングロッ
ド６の長さを短くしたことと等価であり、コネクティン
グロッド６は見かけ上縮んだ状態となって、低圧縮比を
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発生しない程
度の値が設定され、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。

【００３１】ところで、図１，図２に示すように、これ
らのブリム５′，５″は、ともに偏心スリーブ５の円筒
部５Ａと別体に形成されており、ブリム５′，５″は円
筒部５Ａに対してクランクピン２の軸方向に移動可能に
構成されている。つまり、この円筒部５Ａにはクランク
ピン２と平行に複数（ここでは、３か所）のガイド穴５
５が貫通して設けられ、また、ブリム５′，５″のガイ
ド穴５５に対応する部分には、ガイドピン５４がそれぞ
れ設けられている。

【００３２】そして、図２に示すように、各ブリム
５′，５″のガイドピン５４は、円筒部５Ａのガイド穴
５５に挿入されている。また、ガイド穴５５の中央部に
は油圧通路５９が接続されており、これによりガイド穴
５５の空間部は油圧室５７として構成される。また、ガ
イド穴５５とガイドピン５４との間には十分な液密性が
保持されるようになっており、油圧通路５９から作動油
が供給されると、この油圧に応じて左右のブリム５′，
５″がクランクピン２の軸方向に沿って外側に移動する
ようになっている。

【００３３】したがって、各ブリム５′，５″は、クラ
ンクピン２の軸方向に可動に構成されるとともにガイド
ピン５４とガイド穴５５とにより回転方向に係止されて
円筒部５Ａと一体に回転できるようになっているのであ
る。また、図１に示すように、ブリム５′，５″とクラ
ンクピン２の対向面２Ａとにより摩擦クラッチ５３が構
成されている。

【００３４】この摩擦クラッチ５３は、相対的に回転し
ているブリム５′，５″とクランクピン２の対向面２Ａ
とを接触させることにより生じる摩擦力によって偏心ス
リーブ５をコネクティングロッド６に対して回転させる
ようなものである。つまり、前述のロックピン１２が油
圧により駆動されて偏心スリーブ５の係合溝５ａ（又は
５ｂ）から離脱すると、偏心スリーブ５はコネクティン
グロッド６に対して自由に回転できるようになっている
が、この時ブリム５′，５″は油圧により駆動されるよ
うになっており、これによりブリム５′，５″がクラン
クピン２の対向面２Ａに押圧されて摩擦接触し、偏心ス
リーブ５はクランクシャフト１と一体に回転するように
なっているのである。

【００３５】そして、偏心スリーブ５がコネクティング
ロッド６に対して所定量回転するとロックピン１２が他
方の係合溝５ｂ（又は５ａ）に係合して、この時、油圧
室５７への作動油の供給が断たれるようになっている。
また、図４に示すように、本装置の油圧系統は、ロック
ピン１２を駆動するための油圧系（油圧室１３，１４へ
の作動油供給経路）と摩擦クラッチ５３を作動させるた
めの油圧系（油圧室５７への作動油供給経路）とが設け
られている。

【００３６】そこで、まずロックピン１２の駆動用の油
圧系について説明すると、油圧通路１７のクランクシャ
フト１外の部分は、メインギャラリ２３側に接続される
とともに、油圧通路１８のクランクシャフト１外の部分
は、サブオイルポンプ２４又はメインギャラリ２３側に
接続されている。すなわち、オイルタンクあるいはオイ
ルパン２０からの作動油（潤滑油）は、リリーフバルブ
２１付きのオイルポンプ１９によって所要の油圧（標準
油圧を供給する油圧）の作動油としてオイルフィルタ２
２を介してメインギャラリ２３へ供給され、このメイン
ギャラリ２３からは、油圧通路１７を通じて標準油圧の
作動油が供給されるようになっている。

【００３７】さらに、メインギャラリ２３からの作動油
は、サブオイルポンプ２４に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からの油圧とメインギャ
ラリ２３からの油圧とは、スイッチングバルブ２５によ
り選択的に油圧通路１８へ供給されるようになってい
る。すなわち、図４に示すように、スイッチングバルブ
２５をａ位置にすると、油圧通路１８へはメインギャラ
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。

【００３８】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ようになっている。こ
の時、油圧室１３内には油圧通路１７を介してメインギ
ャラリ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の付勢力に抗してロックピン１２が
右方に移動する。そして、これによりロックピン１２が
偏心スリーブ５の係合溝５ｂに係合して、高圧縮比状態
を実現することができるようになっている。

【００３９】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へはメインギャラリ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。この時、油圧室１３内には油圧通路１７を介
してメインギャラリ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の付勢力によってロッ
クピン１２が左方へ移動する。そして、これによりロッ
クピン１２が偏心スリーブ５の係合溝５ａに係合して、
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。

【００４０】また、図４中の符号２６はリリーフバルブ
である。このリリーフバルブ２６は、標準油圧＋αと標
準油圧との差が一定となるように調整するものである。
さらに、符号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あって、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２
５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。

【００４１】次に、摩擦クラッチ５３の作動用の油圧系
について説明すると、図３に示すように、油圧通路５９
はクランクジャーナル３，ジャーナルキャップ３′内を
通って上述のオイルポンプ１９に接続されている。これ
により、オイルポンプ１９からの作動油は標準油圧に加
圧された後、ジャーナルキャップ３′及びクランクジャ
ーナル３から油圧通路５９を通って油圧室５７内に供給
されるようになっている。

【００４２】また、図４に示すように、この油圧系に
は、オイルコントロールバルブ６０が設けられており、
このオイルコントロールバルブ６０を制御することによ
り、作動油の油圧室５７への供給が制御されるようにな
っている。つまり、このオイルコントロールバルブ６０
をａ位置にすると、オイルポンプ１９からの油圧が油圧
通路５９を介して油圧室５７に供給され、オイルコント
ロールバルブ６０をｂ位置にすると、オイルポンプ１９
からの油圧はオイルパン２０に戻されるようになってい
る。

【００４３】また、本装置には、オイルコントロールバ
ルブ２７，６０を制御するためのコントローラ４０が設
けられている。また、このコントローラ４０にはエンジ
ン負荷センサ４１やエンジン回転数センサ４２が接続さ
れており、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、エンジン中負荷域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。

【００４４】また、オイルコントロールバルブ６０につ
いては、オイルコントロールバルブ２７を例えばａ位置
からｂ位置へ切替えた時にのみ、コントローラ４０から
はこのオイルコントロールバルブ６０を所定時間だけａ
位置に制御するような制御信号が出力されるようになっ
ている。つまり、ここでは低圧縮比状態から高圧縮比状
態への切替え時にのみブリム５′，５″を駆動させて摩
擦クラッチ５３を作動させるようになっており、この圧
縮比の切替え動作が終了次第、ブリム５′，５″を対向
面２Ａから離隔させるべくオイルコントロールバルブ６
０がｂ位置に制御されて、油圧室５７への作動油の供給
が停止されるようになっているのである。

【００４５】ところで、図１，図２に示すように、偏心
スリーブ５のブリム５′，５″には、ストッパ係止部５
ｃが形成されている。このストッパ係止部５ｃは、偏心
スリーブ５が所定量回転した時にストッパピン５０に当
接するように形成されており、偏心スリーブ５の必要以
上の回転を規制するものである。また、コネクティング
ロッド６内におけるストッパピン５０の基部には油圧緩
衝機構としての油圧ダンパ５１が設けられている。

【００４６】この油圧ダンパ５１は、図示はしないが、
例えばリターンスプリングと作動油とによりストッパピ
ン５０に入力される衝撃を緩衝したり、振動を減衰させ
たりするようになっており、これにより偏心スリーブ５
の耐久性を向上させることができるようになっている。
このため油圧ダンパ５１内へ作動油を供給するための油
圧通路５９′も設けられている。そして、この油圧通路
５９′には、例えばオイルポンプ１９から作動油が供給
されるようになっている。

【００４７】本発明の一実施例としての内燃機関の可変
圧縮比装置は上述のように構成されているので、このよ
うな圧縮比の切替えは、例えば図５に示すようなフロー
チャートにしたがって作動する。例えば図１中、ロック
ピン１２が左方に位置している時（つまり、図示はしな
いが、ロックピン１２が偏心スリーブ５の係合溝５ａに
係合している時）にエンジン負荷センサ４１によりエン
ジン中負荷域以下の領域が検出されると、コントローラ
４０によりオイルコントロールバルブ２７がｂ位置に制
御されるとともにオイルコントロールバルブ６０が所定
時間ａ位置に制御される。

【００４８】これにより、スイッチングバルブ２５もｂ
位置に制御され、油圧室１４内にはサブオイルポンプ２
４から油圧通路１８を介して高圧の作動油（標準油圧＋
α）が供給される。また、油圧室１３内には油圧通路１
７を介してメインギャラリ２３からの標準油圧の作動油
が供給される（ステップＳ１）。そして、これらの油圧
室１３，１４内の差圧αがピストン部１２ａに作用する
ことによりロックピン１２が右方へ移動して係合溝５ａ
から離脱するとともに、ロックピン１２はコネクティン
グロッド６内に格納される。この時、コネクティングロ
ッド６と偏心スリーブ５との回転がフリーな状態となる
（ステップＳ２）。

【００４９】また、これとほぼ同時にオイルコントロー
ルバルブ６０がａ位置に制御されることにより偏心スリ
ーブ５の油圧室５７に作動油が供給されて（ステップＳ
５）、ブリム５′，５″が対向面２Ａに押圧される（ス
テップＳ６）。そして、摩擦クラッチ５３により偏心ス
リーブ５はクランクシャフト１と一体になって回転す
る。つまり、ブリム５′，５″と対向面２Ａとの間に生
じる摩擦力により、偏心スリーブ５が回転するのである
（ステップＳ３）。

【００５０】また、この回転は摩擦クラッチ５３により
一方向（すなわち、クランクシャフト１の回転方向）の
みに規制される。したがって、例えば摩擦力によって偏
心スリーブ５が回転している時に、この回転方向と逆方
向に偏心スリーブ５を回転させようとするような筒内爆
発が起きた場合であっても、摩擦クラッチ５３の作用に
より偏心スリーブ５が逆回転するようなことがなくな
る。

【００５１】この間ロックピン１２は、油圧により右方
に力を受けているので、ブリム５′のコネクティングロ
ッド６側の面に当接しているが、偏心スリーブ５が所定
量回転して、係合溝５ｂとロックピン１２の位置が一致
するとこの係合溝５ｂにロックピン１２が進入して偏心
スリーブ５がロックされる（ステップＳ４）。そして、
これとほぼ同時にオイルコントロールバルブ６０はｂ位
置に制御される。これにより、油圧室５７への作動油の
供給が停止するので、ブリム５′，５″がクランクピン
２の対向面から離れる（ステップＳ７）。

【００５２】そして、この偏心スリーブ５が回転してロ
ックピン１２が係合溝５ｂに係合することにより、偏心
スリーブ５が切り替えられる。これにより、コネクティ
ングロッド６の長さがあたかも伸びたかのようになり、
高圧縮比を確実に実現することができる。また、ブリム
５′，５″への作動油圧の供給は、図５のフローチャー
トに示すａ，ｂ，ｃのいずれかのタイミングで行なわれ
るが、ここでは、ｂのタイミングで作動する場合につい
て説明している。

【００５３】つまり、ａのタイミングは、ロックピン１
２が駆動される以前にブリム５′，５″を対向面２Ａ側
に移動させるようなタイミングであり、このタイミング
ではロックピン１２が偏心スリーブ５の係合溝５ａ（又
は５ｂ）から離脱する直前から摩擦クラッチ５３が作動
ようになっている。また、ｂのタイミングでは、ロック
ピン１２が駆動されて偏心スリーブ５の係合溝５ａ（又
は５ｂ）から離脱した直後に摩擦クラッチ５３を作動さ
せるようなタイミングである。

【００５４】さらに、ｃのタイミングは、ロックピン１
２が偏心スリーブ５の係合溝５ａ（又は５ｂ）から離脱
して、偏心スリーブ５が回転を開始してから摩擦クラッ
チ５３を作動させるものである。また、この偏心スリー
ブ５がフリーになった時の回転の特性は、例えば図６の
グラフのようになる。なお、図６の横軸は時間，縦軸は
偏心スリーブ５の回転角を示しており、角度θ１は圧縮
比を切替えるために必要な偏心スリーブ５の回転角であ
る。

【００５５】この図６について説明すると、筒内爆発に
より偏心スリーブ５に加わる回転力と摩擦クラッチ５３
とによる偏心スリーブ５の回転力との方向が一致した場
合は、偏心スリーブ５は、ａ線に示すように極めて円滑
に回転し圧縮比の切替えが行なわれる。また、筒内爆発
により偏心スリーブ５に加わる回転力と摩擦クラッチ５
３とによる偏心スリーブ５の回転力との方向が異なる場
合は、例えば、ｂ線に示すようになる。

【００５６】つまり、摩擦クラッチ５３により偏心スリ
ーブ５がコネクティングロッド６に対して相対的に回転
している時に、これと逆方向に偏心スリーブ５を回転さ
せるような筒内爆発があると偏心スリーブ５の回転が一
時的に停止してしまうが、この摩擦クラッチ５３の作用
により偏心スリーブ５の逆回転は防止されるのである。

【００５７】そして、筒内爆発後に偏心スリーブ５が再
び回転して、これにより偏心スリーブ５の回転角がθ１
°となるとロックピン１２が係合溝５ｂに係合して偏心
スリーブ５がロックされる。ところで、このような場合
にはｂ線のように必ずしも２回目の回転で偏心スリーブ
５が所定量の角度θ１°回転するとは限らないが、偏心
スリーブ５は逆転することがないので、２回目以降の回
転であっても偏心スリーブ５は確実に所定量回転してロ
ックされる。そして、これにより圧縮比の切替えは確実
に行なわれるのである。

【００５８】また、偏心スリーブ５が所定量回転する
と、コネクティングロッド６に設けられたストッパピン
５０がストッパ係止部５ｃに当接して、偏心スリーブ５
の必要以上の回転が規制されるが、この時生じる衝撃
は、ストッパピン５０の基部に設けられた油圧ダンパ５
１により緩衝される。そして、これによりロックピン１
２と係合溝５ａ，５ｂとの係合をさらに確実なものとす
ることができ、また偏心スリーブ５の衝撃を緩衝して、
偏心スリーブ５の耐久性を確保することができるのであ
る。

【００５９】また、摩擦クラッチ５３とロックピン１２
とを同一の作動油により作動させることで、比較的低コ
スト、且つ簡単に本装置を実現することができる。次
に、高圧縮比状態から低圧縮比状態への切替動作につい
て説明すると、エンジン負荷センサ４１によりよりエン
ジン中負荷域よりも大きいエンジン高負荷域が検出され
たり、又は、エンジン回転数センサ４２によりエンジン
高回転域が検出されると、コントローラ４０によりオイ
ルコントロールバルブ２７がａ位置に制御される。

【００６０】これにより、スイッチングバルブ２５もａ
位置に制御され、油圧室１３，１４内にはともにメイン
ギャラリ２３からの標準油圧の作動油が供給される。し
たがって、ロックピン１２のピストン部１２ａにはリタ
ーンスプリング１５の付勢力の分だけ力が作用して、ロ
ックピン１２が左方へ移動して係合溝５ｂから離脱する
とともに、ロックピン１２はコネクティングロッド６内
に格納される。この時、コネクティングロッド６と偏心
スリーブ５との回転がフリーな状態となる。

【００６１】また、コントローラ４０によりオイルコン
トロールバルブ６０は駆動されずｂ位置のままとなる。
これにより、油圧室５７には作動油が供給されずにブリ
ム５′，５″はクランクシャフト２の対向面に接しない
状態となる。したがって、偏心スリーブ５はクランクシ
ャフト１の慣性力、又は筒内爆発による回転力により回
転する。そして、ロックピン１２が係合溝５ａに係合す
ることにより偏心スリーブ５がロックされる。

【００６２】これにより、コネクティングロッド６の長
さがあたかも縮んだかのようになり、低圧縮比を確実に
実現することができるのである。なお、本実施例では、
コネクティングロッド６の大端部に偏心スリーブ５を設
けて圧縮比を変更できるように構成されているが、この
偏心スリーブ５をコネクティングロッド６の小端部に設
けて圧縮比を変更できるようにしてもよい。

【００６３】また、本実施例では、偏心スリーブロック
手段１１のロックピン１２の駆動手段として作動油の油
圧を用いているが、その他の流体（液体や気体）を用い
てもよい。また、本実施例では、摩擦クラッチ５３は低
圧縮比状態から高圧縮比状態への切替え作動時にのみ作
用するように構成されているが、これはエンジンに求め
られる特性に合わせて、これとは逆に、高圧縮比状態か
ら低圧縮比状態への切替え作動時にのみ作用するように
してもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載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小端部を枢支されるとと
もに大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
ーブの回転を所要位置で固定しうる偏心スリーブロック
手段が設けられた内燃機関の可変圧縮比装置において、
該偏心スリーブにブリムが設けられて、該ブリムが該偏
心スリーブに対して所要の方向に可動に設けられるとと
もに、該ブリムを該クランクシャフト側の対向面に押圧
して該ブリムを該対向面に摩擦接触させる摩擦クラッチ
が設けられるという構成により、この偏心スリーブを確
実に固定することができる。また、これにより内燃機関
の圧縮比を確実に切替えることができる。

【００６５】また、本発明の請求項２記載の内燃機関の
可変圧縮比装置によれば、該摩擦クラッチが、流体圧に
より作動するように構成されるという構造により、低コ
ストで本装置を実現することができる。また、本発明の
請求項３記載の内燃機関の可変圧縮比装置によれば、該
コネクティングロッドに該偏心スリーブの回転による衝
撃を緩衝するための油圧緩衝機構が設けられるという構
成により、偏心スリーブの耐久性を向上させることがで
き、圧縮比の切替えも確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての内燃機関の可変圧縮
比装置の構造を一部破断させて示す模式図である。

【図２】本発明の一実施例としての内燃機関の可変圧縮
比装置の要部構成部品を示す模式的な斜視図である。

【図３】本発明の一実施例としての内燃機関の可変圧縮
比装置の油圧経路の一部を示す模式図である。

【図４】本発明の一実施例としての内燃機関の可変圧縮
比装置の油圧回路を示す模式図である。

【図５】本発明の一実施例としての内燃機関の可変圧縮
比装置の作用を説明するための図である。

【図６】本発明の一実施例としての内燃機関の可変圧縮
比装置の作用を説明するためのグラフである。

【図７】従来の内燃機関の可変圧縮比装置の作動を模式
的に示す概念図である。

【図８】従来の内燃機関の可変圧縮比装置の要部を破断
させて示す斜視図である。

【図９】従来の内燃機関の可変圧縮比装置の要部の構成
部品を示す斜視図である。

【図１０】従来の内燃機関の可変圧縮比装置の作用を説
明するためのグラフである。

【符号の説明】

１クランクシャフト２クランクピン２Ａ対向面３クランクジャーナル３′ ジャーナルキャップ４クランクアーム５偏心スリーブ５′，５″ ブリム５Ａ円筒部５ａ，５ｂ係合溝５ｃストッパ係止部６コネクティングロッド７ピストンピン８ピストン１１偏心スリーブロック手段１２ロックピン１２ａピストン部１３，１４，５７油圧室１７，１８，５９，５９′ 油圧通路１５リターンスプリング１９オイルポンプ２０オイルパン２１，２６リリーフバルブ２２オイルフィルタ２３メインギャラリ２４サブオイルポンプ２５スイッチングバルブ２７，６０オイルコントロールバルブ４０コントローラ４１エンジン負荷センサ４２エンジン回転数センサ５０ストッパピン５１油圧ダンパ５３摩擦クラッチ５４ガイドピン５５ガイド穴６１貫通穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の気筒内を往復動するピストン
に小端部を枢支されるとともにクランクシャフトに大端
部を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、該偏心スリーブの回転を所要位置で固定
しうる偏心スリーブロック手段が設けられた内燃機関の
可変圧縮比装置において、該偏心スリーブにブリムが設けられて、該ブリムが該偏
心スリーブに対して所要の方向に可動に設けられるとと
もに、該ブリムを該クランクシャフト側の対向面に押圧
して該ブリムを該対向面に摩擦接触させる摩擦クラッチ
が設けられていることを特徴とする、内燃機関の可変圧
縮比装置。
【請求項２】該摩擦クラッチが、流体圧により作動す
るように構成されていることを特徴とする、請求項１記
載の内燃機関の可変圧縮比装置。
【請求項３】該コネクティングロッドに該偏心スリー
ブの回転による衝撃を緩衝するための油圧緩衝機構が設
けられていることを特徴とする、請求項１記載の内燃機
関の可変圧縮比装置。