JPH0828314A - 内燃機関の可変圧縮比装置 - Google Patents

内燃機関の可変圧縮比装置

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JPH0828314A
JPH0828314A JP6161544A JP16154494A JPH0828314A JP H0828314 A JPH0828314 A JP H0828314A JP 6161544 A JP6161544 A JP 6161544A JP 16154494 A JP16154494 A JP 16154494A JP H0828314 A JPH0828314 A JP H0828314A
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JP
Japan
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eccentric
compression ratio
peripheral surface
eccentric wheel
large end
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Application number
JP6161544A
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English (en)
Inventor
Mitsuru Sugimoto
充 杉本
Iwao Tsunoda
巌 角田
Takashi Moriya
隆史 守谷
Hiroyuki Niikura
裕之 新倉
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/045—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クランクピンとコンロッド大端部との間に介
装される偏心輪の内、外周面間の偏心量を最大限利用し
て、圧縮比を効果的に変更させる。 【構成】 ピストン4が下死点にきたとき、偏心輪6の
最薄肉部をクランク軸1の回転中心Oに向けた状態で、
連結ピン9により偏心輪6をクランクピン1P 又はコン
ロッド大端部2B に選択的に連結する。偏心輪6をクラ
ンクピン1P に連結すると、ピストン4は、その下死点
位置を変えずに、偏心輪6を大端部2B に連結したとき
に比し、偏心輪6の偏心量εの2倍相当分、ストローク
を増加させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、小端部をピストンに連
接したコンロッドの大端部をクランク軸のクランクピン
に支承させた内燃機関において、圧縮比を高低二段階に
変更し得る可変圧縮比装置に関し、特に、クランクピン
とコンロッド大端部との間に、内、外周面を互いに偏心
させた偏心輪を介装した形式の可変圧縮比装置の改良に
関する。
【0002】
【従来の技術】かゝる形式の可変圧縮比装置は、例えば
特開昭62−121837号公報に開示されているよう
に、既に知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記公報には、偏心
輪を、その偏心方向を反対方向へ切換え得るようにコン
ロッド大端部に連結するものと、偏心輪を、その偏心
方向を反対方向へ切換え得るようにクランクピンに連結
するものとが開示されているが、上記のものでは、偏
心輪の偏心方向の切換えによるも、ピストンストローク
が変化せず、単にピストンの上、下死点の位置が変化す
るのみであるため、圧縮比の変化が少なく、また上記
のものは、偏心輪の偏心方向の切換えによりピストンス
トロークが増減するが、ピストンストロークを増大させ
た高圧縮比状態ではピストンの下死点位置が下がるた
め、圧縮比を充分に高めることができない。したがっ
て、上記,のいずれのものも、圧縮比の大きな変更
を求めようとすると、偏心量の大きい偏心輪を必要と
し、機関の大型化を強いられることになる。
【0004】本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたも
ので、偏心輪の偏心量を最大限利用して、機関の大型化
を招くことなく圧縮比を効果的に変更し得る、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。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、クランクピンの外周面及びコンロッドの
大端部の内周面に、偏心輪の互いに所定量偏心した内周
面及び外周面をそれぞれ回転可能に嵌合し、この偏心輪
には、偏心輪を、その内、外周面の偏心方向をクランク
軸の回転中心に向けてクランクピンに連結する第1の連
結状態と、ピストンの下死点では偏心輪が第1の連結状
態と同一位置を占めるように偏心輪を大端部に連結する
第2の連結状態とを選択的に確立し得る連結切換手段を
設けたことを特徴とする。
【0006】
【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。
【0007】先ず、図1ないし図5に示す本発明の第1
実施例より説明する。図1及び図2において、内燃機関
のクランク軸1は、図示しないクランクケースの軸受部
に支承されるクランクジャーナル1J と、その端部に一
体に連なるクランクピン1Pとを有し、このクランクピ
ン1P によりコンロッド2の大端部2B が支承され、そ
の小端部2S には、シリンダブロックのシリンダボア3
内を摺動するピストン4にピストンピン5を介して連接
される。
【0008】コンロッド2の大端部2B と、クランクピ
ン1P との間には偏心輪6が嵌装される。この偏心輪6
は、クランクピン1P の外周面に回転可能に嵌合する内
周面6I と、大端部2B の内周面に相対回転可能に嵌合
する外周面6O とを有すると共に、その内、外周面
6I ,6O を相互に一定距離εオフセットさせている。
【0009】偏心輪6には、これをクランクピン1P に
連結した第1の連結状態(図1の状態)と、コンロッド
2の大端部2B に連結した第2の連結状態(図2の状
態)とに制御する連結切換手段7が設けられ、その手段
7について以下に詳述する。
【0010】偏心輪6の最薄肉部、即ち内、外周面
6I ,6O の最近接部には、半径方向のピン孔8が穿設
され、このピン孔8に、それよりも長い連結ピン9が摺
動自在に嵌合される。またクランクピン1P の外周面及
び大端部2B の内周面には、連結ピン9の内端部及び外
端部がそれぞれ嵌合、離脱し得る第1及び第2連結孔1
0,11がそれぞれ設けられ、大端部2B 側の第2連結
孔11には、ボール12と、このボール12を偏心輪6
側へ付勢する戻しばね13と、ボール12の第2連結孔
11への最進入深さを規定するストッパ14とが収めら
れる。
【0011】連結ピン9の長さ、第1,第2連結孔1
0,11の深さ、及びストッパ14の長さは、連結ピン
9が第1連結孔10に確実に嵌合したとき、その外端が
第2連結孔11から脱出して前記第1の連結状態とな
り、また連結ピン9がボール12をストッパ14に押し
当てるまで第2連結孔11に確実に嵌合したとき、その
内端が第1連結孔10から離脱して前記第2の連結状態
となるように設定される。
【0012】一方、クランクピン1P には、第1連結孔
10の底部に下流端を開口する油路15が設けられ、こ
の油路15の上流側には、それに適時作動油圧を供給し
得る油圧ポンプ等の油圧供給源(図示せず)が接続さ
れ、油路15に作動油圧を供給されると、その油圧が連
結ピン9を半径方向外方へ押圧するようになっている。
【0013】クランクピン1P の外周面には、第1連結
孔10からクランクピン1P の自転方向へ略90°の範
囲に亘り連結ピン9の内端が摺動し得る第1ガイド溝1
6が設けられ、その溝深さは、第1連結孔10に向って
零から漸増する。また大端部2B の内周面には、第2連
結孔11からクランクピン1P の反自転方向へ略90°
の範囲に亘り連結ピン9の外端が摺動し得る第2ガイド
溝17が設けられ、その溝深さは、第2連結孔11に向
って零から漸増する。
【0014】尚、図中矢印Aはクランク軸1の回転方
向、Oはその回転中心をそれぞれ示す。
【0015】次に、この第1実施例の作用について説明
する。
【0016】いま、油路15の上流側で作動油圧を解放
したとすれば、図1に示すように、連結ピン9は戻しば
ね13の弾発力をもって第1連結孔10に嵌合して第1
の連結状態となる。したがって、偏心輪6は、その最薄
肉部をクランク軸1の回転中心Oに向けた状態でクラン
クピン1P に連結される。その結果、図3に示すよう
に、クランク軸1の回転に伴い偏心輪6はクランクピン
1P と一体となってクランク軸1の中心O周りに回転
し、コンロッド2の大端部2B に円運動を与えてピスト
ン4を昇降させる。これが高圧縮運転状態であって、こ
のときのピストン4のストロークLL は次式で表わすこ
とができる。
【0017】LL =2・r+2・ε………(1) 但し、r:クランクピン1P の公転半径 ε:偏心輪6の内、外周面6I ,6O 間の偏心量 このような高圧縮比運転状態にあるとき、油路15に作
動油圧を供給すれば、その油圧は連結ピン9の内端に作
用して、それを半径方向外方へ押圧する。しかしなが
ら、連結ピン9は、第2連結孔11と整合しない間は、
大端部2B の内周面に外端を摺接させながらクランクピ
ン1P 及び偏心輪6と共に回転するが、第2連結孔11
に整合するや否や(このときピストン4は下死点にく
る)、上記油圧によりボール12を戻しばね13の力に
抗して後退させながら第2連結孔11に嵌合すると共
に、第1連結孔10から離脱し、偏心輪6は第2の連結
状態となる。この場合、連結ピン9は第2連結孔11の
手前略90°の位置から第2ガイド溝17に係合し、こ
れにより第2連結孔11へと誘導されるため、連結ピン
9の切換作動はスムーズに行われる。
【0018】而して、偏心輪6の第2の連結状態では、
偏心輪6は最薄肉部をコンロッド2の小端部2S 側へ向
けた状態で大端部2B に結合されるので、今度は図4に
示すように、クランク軸1の回転に伴いクランクピン1
P が偏心輪6及び大端部2Bに円運動を与えてピストン
4を昇降させる。これが低圧縮運転状態であり、このと
きのピストン4のストロークLS は次式で表わすことが
できる。
【0019】LS =2・r………(2) 但し、r:クランクピン1P の公転半径 以上から明らかなように、高、低圧縮比運転状態のいず
れの場合でも、ピストン4の下死点では、連結ピン9が
クランク軸1の回転中心Oとクランクピン1Pの中心と
を結ぶ直線上に位置するので、偏心輪6の向きは変ら
ず、したがってピストン4の下死点位置は常に一定であ
る。しかも、上記(1)及び(2)式により、高圧縮比
運転状態でのピストン4のストロークLL は、低圧縮比
運転状態に比し、偏心輪6の内、外周面6I ,6O 間の
偏心量εの2倍相当分も増大するので、その偏心量が高
圧縮比化に最大限活かされることになる。
【0020】低圧縮比運転状態から油路15の油圧を再
び解放すれば、戻しばね13の弾発力をもって半径方向
内方へ付勢される連結ピン9は、第1連結孔10と整合
しない間は、内端をクランクピン1P の外周面に摺接す
るが、第1連結孔10の手前略90°の位置から第1ガ
イド溝16に係合し、これにより第1連結孔10へと誘
導されるため、第1連結孔10と整合したとき(このと
きもピストン4は下死点にくる)、それにスムーズに嵌
合することができ、これによって再び高圧縮比運転状態
が始まる。
【0021】図5は、クランク軸1の回転角とクランク
ピン1P 及びコンロッド大端部2Bの相対速度との関係
を示すもので、これから明らかなように、クランクピン
1P及び大端部2B の相対速度は下死点の前後30°の
範囲が最も遅いため、この範囲で連結ピン9が第1及び
第2連結孔10,11と整合するように、それらの位置
を設定すれば、連結ピン9の第1,第2連結孔10,1
1間での切換移行に要する時間を最大に確保し、その切
換移行を的確に行うことができる。
【0022】また、その際、第2連結孔11をコンロッ
ド大端部2B の桿部側に設ければ、第2連結孔11の深
さを充分に得て、ストッパ14、戻しばね13及びボー
ル12の設置が容易になる。
【0023】図6は本発明の第2実施例を示す。同図に
おいて、クランクピン1P の外周面には、第1連結孔1
0から第1ガイド溝16と反対方向へ略45°の範囲に
亘りその方向へ向って溝深さを漸減させる第1逃し溝1
8が設けられ、また大端部2 B の内周面には、第2連結
孔11から第2ガイド溝17と反対方向へ略45°の範
囲に亘りその方向へ向って溝深さを漸減させる第2逃し
溝19が設けられる。その他の構成は前実施例と同様で
あり、図中、前実施例との対応部には、それと同一の符
号を付す。
【0024】この実施例によれば、連結ピン9が第1連
結孔10又は第2連結孔11へ移行する際、連結ピン9
が僅かに変位するだけで連結ピン9の内端又は外端が第
1逃し溝18又は第2逃し溝19に係合可能となるの
で、連結ピン9の第1連結孔10または第2連結孔11
からの離脱が素早く行われ、連結ピン9の内、外両端が
第1,第2連結孔10,11に同時に嵌合するという不
都合を防ぐことができる。
【0025】図7は本発明の第3実施例を示すもので、
偏心輪6をクランクピン1P に連結した第1の連結状態
により低圧縮比運転状態を得、偏心輪6をコンロッド大
端部2B に連結した第2の連結状態により高圧縮比状態
を得るようにしたものであって、偏心輪6の最肉厚部に
連結ピン9が摺動自在に貫通するピン孔8を穿設した点
を除けば前記第1実施例と同様の構成であり、図中、第
1実施例と対応する部分には、それと同一の符号を付
す。
【0026】この実施例の場合、連結ピン9を第1連結
孔10に嵌合して偏心輪6をクランクピン1P に連結し
たとき(低圧縮比運転状態)のピストン4のストローク
LSは次式で表わすことができる。
【0027】LS =2r−2ε………(3) 但し、r:クランクピン1P の公転半径 ε:偏心輪6の内、外周面6I ,6O 間の偏心量 また、連結ピン9を第2連結孔11に嵌合して偏心輪6
を大端部2B に連結したとき(高圧縮比運転状態)のピ
ストン4のストロークLL は次式で表わすことができ
る。
【0028】LL =2r……………(4) 而して、この実施例においても、高、低圧縮比運転状態
でのピストン4の下死点では偏心輪6の向きが変わらな
いから、ピストン4の下死点位置は不動であり、したが
って上記(3)及び(4)式から明らかなように、偏心
輪6の偏心量εが低圧縮比化に大いに寄与することにな
る。
【0029】しかも、連結ピン9を支持するピン孔8は
偏心輪6の最厚肉部に設けられることから、連結ピン9
に対する支持長を充分に確保して、その倒れを極力防ぐ
ことができる。
【0030】更に、戻しばね13の弾発力をもって連結
ピン9が第1連結孔10に嵌合することにより低圧縮比
運転状態が得られるようにしたから、連結ピン9が第2
連結孔11に嵌合した高圧縮比運転状態において、万
一、油圧系に故障が発生し、油路15の油圧が消失した
場合には、連結ピン9は戻しばね13の弾発力をもって
第2連結孔11に嵌合するので、低圧縮比運転状態に自
動的に戻り、フェイルセーフが確保される。
【0031】図8は本発明の第4実施例を示すもので、
切換ピン9の切換作動を全て油圧で行うようにしたもの
である。
【0032】即ち、第1及び第2連結孔10,11の各
深さは連結ピン9のストロークと等しく設定され、前実
施例のボール12及び戻しばね13に代えて第2連結孔
11の底面に第2の油路20の下流端が開口させてあ
る。また第1及び第2ガイド溝16,17の最深部が対
応する第1及び第2連結孔10,11の深さと等しく設
定される。前記第2の油路20の上流部は第1の油路1
5と同様にクランク軸1を通り、図示しない油圧供給源
から適時作動油圧を供給されるようになっている。その
他の構成は前記第3実施例と同様であり、図中、それと
対応する部分には同一の符号を付す。
【0033】而して、第2の油路20又は第1の油路1
8に作動油を選択的に供給すれば、その油圧を受けて連
結ピン9が第1連結孔10又は第2連結孔11に嵌合
し、偏心輪6をクランクピン1P 又はコンロッド大端部
2B に連結することができる。また第1,第2ガイド溝
16,17の最深部は対応する第1,第2嵌合孔10,
11と等しく設定されるので、連結ピン9の第1,第2
連結孔10,11間での切換性が更に向上する。
【0034】上記各実施例においては、本発明の要旨を
逸脱することなく、種々の設計変更が可能である。例え
ば、クランクピン1P への装着性を考慮して、偏心輪6
を直径方向に二つ割り可能に構成することもできる。
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、クランク
ピンの外周面及びコンロッドの大端部の内周面に、偏心
輪の互いに所定量偏心した内周面及び外周面をそれぞれ
回転可能に嵌合し、この偏心輪には、偏心輪を、その
内、外周面の偏心方向をクランク軸の回転中心に向けて
クランクピンに連結する第1の連結状態と、ピストンの
下死点では偏心輪が第1の連結状態と同一位置を占める
ように偏心輪を大端部に連結する第2の連結状態とを選
択的に確立し得る連結切換手段を設けたので、ピストン
の下死点位置を変えずに、ピストンストロークを、偏心
輪の内、外周面間の偏心量の2倍相当分増減させること
ができ、したがってその偏心量を最大限利用して圧縮比
を効果的に変更し得ると共に、その偏心量を必要最小限
に抑えて、機関の大型化を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る可変圧縮比装置を備
えた内燃機関の高圧縮比状態での横断面図
【図2】同機関の低圧縮比状態での横断面図
【図3】同機関の高圧縮比運転状態の作用説明図
【図4】同機関の低圧縮比運転状態の作用説明図
【図5】クランク角とクランクピン及びコンロッド大端
部の相対速度との関係、並びに連結ピンの最良の切換時
期を示す線図
【図6】本発明の第2実施例を示す機関の横断面図
【図7】本発明の第3実施例を示す機関の横断面図
【図8】本発明の第4実施例を示す機関の横断面図
【符号の説明】
1 クランク軸 1P クランクピン 2 コンロッド 2B 大端部 2S 小端部 4 ピストン 6 偏心輪 6I 内周面 6O 外周面 7 連結切換手段 ε 偏心量 O クランク軸の回転中心
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年8月2日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】いま、油路15の上流側で作動油圧を解放
したとすれば、図1に示すように、連結ピン9は戻しば
ね13の弾発力をもって第1連結孔10に嵌合して第1
の連結状態となる。したがって、偏心輪6は、その最薄
肉部をクランク軸1の回転中心Oに向けた状態でクラン
クピン1P に連結される。その結果、図3に示すよう
に、クランク軸1の回転に伴い偏心輪6はクランクピン
1P と一体となってクランク軸1の中心O周りに回転
し、コンロッド2の大端部2B に円運動を与えてピスト
ン4を昇降させる。これが高圧縮比運転状態であって、
このときのピストン4のストロークLL は次式で表わす
ことができる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】而して、偏心輪6の第2の連結状態では、
偏心輪6は最薄肉部をコンロッド2の小端部2S 側へ向
けた状態で大端部2B に結合されるので、今度は図4に
示すように、クランク軸1の回転に伴いクランクピン1
P が偏心輪6及び大端部2Bに円運動を与えてピストン
4を昇降させる。これが低圧縮比運転状態であり、この
ときのピストン4のストロークLS は次式で表わすこと
ができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】変更
【補正内容】
【図7】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年5月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】変更
【補正内容】
【図7】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】変更
【補正内容】
【図8】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新倉 裕之 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 小端部(2S )をピストン(4)に連接
    したコンロッド(2)の大端部(2B )をクランク軸
    (1)のクランクピン(1P )に支承させた内燃機関に
    おいて、 クランクピン(1P )の外周面及びコンロッド(2)の
    大端部(2B )の内周面に、偏心輪(6)の互いに所定
    量(ε)偏心した内周面(6I )及び外周面(6O )を
    それぞれ回転可能に嵌合し、この偏心輪(6)には、偏
    心輪(6)を、その内、外周面(6I ,6O )の偏心方
    向をクランク軸(1)の回転中心(O)に向けてクラン
    クピン(1P )に連結する第1の連結状態と、ピストン
    (4)の下死点では偏心輪(6)が第1の連結状態と同
    一位置を占めるように偏心輪(6)を大端部(2B )に
    連結する第2の連結状態とを選択的に確立し得る連結切
    換手段(7)を設けたことを特徴とする、内燃機関の可
    変圧縮比装置。
JP6161544A 1994-07-13 1994-07-13 内燃機関の可変圧縮比装置 Pending JPH0828314A (ja)

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US08/477,848 US5562068A (en) 1994-07-13 1995-06-07 Compression ratio changing device in internal combustion engine

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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