JPH1162647A

JPH1162647A - 内燃機関の可変圧縮比機構

Info

Publication number: JPH1162647A
Application number: JP21526897A
Authority: JP
Inventors: Hideo Einaga; 秀男永長
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】偏心ベアリングの正常回転を妨げる外力の有
無に拘わらず、可変圧縮比機構による圧縮比の切り替え
をスムーズに行えるようにすること。【解決手段】コンロッド大端部７の両側面と対向する
クランクシャフト３の一対の対向面の各面８ａ，９ａま
たは偏心ベアリング２の一対の対向面の各面２ａ，２ｂ
にクランクシャフト３をその軸方向から見た場合に同一
の円上にあるごときに形成されるとともにロック手段１
０が嵌められ、この嵌められたロック手段を偏心ベアリ
ングの回転によって案内するロック手段案内溝４５，４
７と、これらのロック手段案内溝４５，４７の一端に設
けられロック手段１０と係合することで偏心ベアリング
をベアリング固定位置で固定するための係合穴４４ａ，
４４ｂとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の可変圧
縮比機構、詳しくは、ピストンストロークを変えて圧縮
比を高低二段階に可変し得る可変圧縮比機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の運転状態が高負荷域や高回転
域においてはノッキングを生じないように圧縮比を低く
でき、中負荷域以下や低中回転域では熱効率を上げて内
燃機関の出力を高めるために圧縮比を高くできる可変圧
縮比機構が、例えば実開平４−８７３９号公報に示され
ている。

【０００３】周知のように、圧縮比は、シリンダが吸い
込んだ空気を圧縮行程でピストンがどれ位圧縮している
かを示す数値であり、シリンダ容積が燃焼室容積の何倍
かで示される。圧縮比は、ピストンストロークを圧縮行
程で長くすることができれば、それだけ燃焼室容積が小
さくなるので、高くなる（以下「高圧縮比状態」とい
う）。反対に、ピストストロークを圧縮行程で短くする
ことができれば、燃焼室容積がそれだけ大きくなるの
で、小さくなる（以下「低圧縮比状態という）。

【０００４】前記公報では、圧縮比を変えるための手段
として、ピストンとクランクシャフトとをつなぐ連結棒
であるコンロッドの大端部とクランクシャフトのクラン
クピンとの間に介在され、クランクシャフトの回転に引
きずられて回転する偏心ベアリングと、偏心ベアリング
の所定位置でコンロッドの大端部を固定するロックピン
とを示している。これら偏心ベアリングと、ロックピン
とを基本的に備えたものが可変圧縮比機構である。

【０００５】図６は、そのような可変圧縮比機構の適用
例を示しており、偏心ベアリングａを、コンロッドｂの
大端部ｂ₁とクランクシャフトｃのクランクピンｃ₁との
間に介在した状態を示している。また、図７は偏心ベア
リングａの分解斜視図であり、図８は偏心ベアリングａ
の正面図である。

【０００６】偏心ベアリングａは、二分割構造であっ
て、組み合わされると糸巻きのボビンのごとき外観とな
る。この組み合わされた状態で、偏心ベアリングａは、
その軸方向に短寸な筒部ｄと、筒部ｄの両端縁から外側
に張り出す同じ大きさのフランジ部ｅ₁，ｅ₂とを有す
る。

【０００７】そして、筒部ｄの内周壁面ｄ₁の中心軸、
すなわち偏心ベアリングａの回転穴ｆの中止軸Ｌ１は、
筒部ｄの外周壁面ｄ₂の中心軸Ｌ２に対して半径方向に
ずらされている。具体的には、中心軸Ｌ１は、中止軸Ｌ
２に対して図６における上方に平行にずらされている。

【０００８】このため、偏心ベアリングａの筒部ｄは、
その肉厚が均一でなく、筒部ｄのうち最も薄肉の部分
（以下「最薄肉部」という。）ｇ、および最も厚肉の部
分（以下「最厚肉部」という。）ｈは、周方向において
１８０゜ずれている。したがって、最薄肉部ｇから最厚
肉部ｈにかけては、周方向に進むに連れて徐々に厚肉に
なっているが、最厚肉部ｈから最薄肉部ｇにかけては、
周方向に進むに連れて次第に薄肉になっている。

【０００９】このような構造の偏心ベアリングａを用い
てピストンストロークを長くするには、すなわち高圧縮
比状態にするには、偏心ベアリングａの最厚肉部ｈが、
図示しないシリンダ側（図６の上側）に位置した状態の
まま、コンロッドｂが圧縮行程に入ればよい。逆にピス
トンストロークを短くするには、すなわち低圧縮比状態
にするには、偏心ベアリングａの最薄肉部ｇが、シリン
ダ側に位置した状態のまま、コンロッドｂが圧縮行程に
入ればよい。

【００１０】そして、最厚肉部ｈが上側に位置した状態
を、偏心ベアリングａが「長ストローク設定位置」にあ
るといい、最薄肉部ｇが上側に位置した状態を、偏心ベ
アリングａが「短ストローク設定位置」にあるというこ
とにする。

【００１１】また、内燃機関の運転状態が高負荷域や高
回転域にあるときは、短ストローク設定位置に偏心ベア
リングａが自動的に置かれるようになっており、したが
って、その場合の圧縮比は低く、低圧縮比状態となる。
また、中負荷域以下や低中回転域にあるときは、長スト
ローク設定位置に偏心ベアリングａが自動的に置かれる
ようになっており、したがって、その場合の圧縮比は高
く、高圧縮比状態となる。

【００１２】これら低圧縮比状態や高圧縮比状態は、そ
れらに対応する内燃機関の運転状態に応じて必要なだけ
持続する。この持続状態を維持するために、偏心ベアリ
ングａのフランジ部ｅ₁に設けた係合穴ｉ₁およびフラン
ジ部ｅ₂に設けた係合穴ｉ₂にコンロッド大端部ｂ₁に含
まれるロックピンｊが係合する。

【００１３】また、図６および図７に示すように、フラ
ンジ部ｅ₁およびｅ₂が、それらの間に筒部ｄを挟んで離
れているので、フランジ部ｅ₁およびｅ₂に設けられてい
る係合穴ｉ₁およびｉ₂も偏心ベアリングａの軸方向に離
れている。また、これら係合穴ｉ₁およびｉ₂は、フラン
ジ部ｅ₁およびｅ₂の周縁に形成され、偏心ベアリングａ
の長手方向に見て、相互に他方に対して１８０゜の位相
差をもって切欠き状に形成してある。

【００１４】また、ロックピンｊは、コンロッドｂと偏
心ベアリングａとを組付けた状態において偏心ベアリン
グａのフランジ部ｅ₁とｅ₂との間に位置している。ま
た、ロックピンｊは、その軸方向がクランクシャフトｃ
の軸方向と平行になるように配置されている。

【００１５】さらに、ロックピンｊは、油圧力およびス
プリング力を受けて、その軸方向に移動し、コンロッド
大端部ｂ₁の両側面のうちのいずれか一方の面に対して
出没するようになっている。すなわち、ロックピンｊ
は、常時スプリング力を受けており、必要に応じてスプ
リング力を打ち消す方向に油圧力が掛かる。そして、油
圧力が掛かっていないときは、スプリング力によって係
合穴ｉ₁と係合するように、コンロッド大端部ｂ₁の一側
面からその一端ｊ₁が突出するようになっている。そし
て、油圧力を受けると、油圧力がスプリング力に打ち勝
って、ロックピンｊは、前記係合穴ｉ₁との係合が解か
れ、その後コンロッド大端部ｂ₁に収まるようになる一
方で、今度は係合穴ｉ₂と係合すべく、油圧力によって
コンロッド大端部ｂ₁の別の一側面から他端ｊ₂が突出す
る。そして、油圧力が解かれると、ロックピンｊは再び
スプリング力を受けるようになる。このスプリング力に
よって、ロックピンｊは係合穴ｉ₂との係合を解かれ、
コンロッド大端部ｂ₁に収まり、その後、係合穴ｉ₁と再
び係合するようにコンロッド大端部ｂ₁の前記一側面か
ら突出する。なお、ロックピンｊが油圧力またはスプリ
ング力のいずれかを受けて、係合穴ｉ₁または係合穴ｉ₂
と係合するかは、内燃機関の運転状態によって異なる。

【００１６】そして、内燃機関の運転状態に応じて、ロ
ックピンｊが係合穴ｉ₁またはｉ₂に係合することで、偏
心ベアリングａとコンロッドｂとが一体化し、偏心ベア
リングａが、長ストローク設定位置または短ストローク
設定位置にある状態を自動的に維持する。

【００１７】このため、圧縮行程にあっては、内燃機関
の運転状態に応じて、低圧縮比状態、または高圧縮比状
態が維持される。

【００１８】

【本発明が解決しようとする課題】このように内燃機関
の運転状態が変わり、高負荷域や高回転域から中負荷域
以下や低中回転域に、またはその反対に中負荷域以下や
低中回転域から高負荷域や高回転域になって、ロックピ
ンｊと係合穴ｉ₁またはｉ₂との係合が解かれると、その
後瞬時に偏心ベアリングａのみがクランクシャフトｃの
回転力に引きずられて回転し、１８０゜回転したところ
で、ロックピンｉは、それまで係合していた係合穴ｉ₁
またはｉ₂に対して周方向において１８０゜位相差のあ
る別の係合穴ｉ ₂またはｉ₁と係合するようになる。

【００１９】ところが、この切り替えが、うまく行かな
い場合がある。すなわち、基本的に偏心ベアリングａ
は、既述のように、クランクシャフトｃに引きずられて
クランクシャフトｃの回転方向と同じ方向に回転するよ
うになっているが、クランクシャフトｃが回転運動をす
るのに対してコンロッドｂは図示しないシリンダ内を往
復する直線運動である。このため、偏心ベアリングａが
コンロッドｂから受ける外力の向きによっては、偏心ベ
アリングａの回転を妨げるモーメントが偏心ベアリング
ａに瞬間的であっても掛かる場合が想定される。このモ
ーメントはレシプロエンジンである以上避けられないも
のである。

【００２０】このため、前記切り替えのタイミングによ
っては、偏心ベアリングａは、これが正回転している最
中に一瞬といえども逆回転する虞れがある。したがっ
て、偏心ベアリングの長ストローク設定位置から短スト
ローク設定位置への切り替えをするにあたり、またはそ
の反対の切り替えをするにあたり、偏心ベアリングａに
これを逆回転させようとするコンロッドｂからの外力が
作用すると、前記ストローク設定位置の切り替えが、換
言すれば可変圧縮比機構による圧縮比の切り替えがスム
ーズに行われない場合があり得る。

【００２１】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その解決しようとする課題は、偏心ベアリン
グの正常回転を妨げる外力の有無に拘わらず、可変圧縮
比機構による圧縮比の切り替えをスムーズに行えるよう
にすることを技術的課題とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の内燃機関の可変圧縮比機構は、ピストンの
シリンダ内における往復運動をクランクシャフトの回転
運動に変換するため前記ピストンと前記クランクシャフ
トとをつなぐコンロッドの大端部および前記クランクシ
ャフトのクランクピンの間に設けられる回転自在な軸受
けとしての偏心ベアリングと、この偏心ベアリングをそ
の周方向における所定の位置でロックするために出没す
るロック手段とを備え、このロック手段によって前記偏
心ベアリングをロックした位置に応じてピストンストロ
ークを変更し、これによって圧縮比を変えられる内燃機
関の可変圧縮比機構において、以下の構成とした。

【００２３】すなわち、本発明の内燃機関の可変圧縮比
機構では、このロック手段によって前記偏心ベアリング
が固定されるベアリング固定位置に合わせてピストンス
トロークを変更し、これによって圧縮比を変える可変圧
縮比機構において、前記コンロッド大端部の両側面と対
向する前記クランクシャフトの一対の対向面の各面また
は前記偏心ベアリングの一対の対向面の各面に形成され
るとともに、前記ロック手段が嵌められこの嵌められた
ロック手段を案内するロック手段案内溝と、これらのロ
ック手段案内溝の一端に設けられ前記ロック手段と係合
することで前記偏心ベアリングを前記ベアリング固定位
置で固定するための係合穴と、を有することを特徴とす
る。

【００２４】本発明の内燃機関の可変圧縮比機構では、
ロック手段が嵌められるロック手段案内溝が、クランク
シャフトの一対の対向面の各面または前記偏心ベアリン
グの一対の対向面の各面に形成されている。

【００２５】そして、ロック手段案内溝を、クランクシ
ャフトをその軸方向から見て特定の円上にあるごとき
に、前記一対の対向面の各面に形成すれば、ロック手段
がロック手段案内溝に嵌まった状態で偏心ベアリングが
回転すると、この回転に合わせてロック手段は、前記特
定の円上に形成したロック手段案内溝に案内されてその
中を進行する。このため、ロック手段案内溝に嵌まった
ロック手段がロック手段案内溝の中を係合穴に向けて移
動する際に、偏心ベアリングはその回転が安定するので
ふらつくことがない。したがって、たとえ偏心ベアリン
グの正常回転を妨げる外力が掛かったにしても、可変圧
縮比機構による圧縮比の切り替えをスムーズに行える。

【００２６】また、ロック手段案内溝の一端には、ロッ
ク手段と係合することで偏心ベアリングをベアリング固
定位置で固定するための係合穴が設けられている。そし
て、ロック手段が偏心ベアリングの回転によって、係合
穴が設けられているロック手段案内溝の一端に一気に至
っても、ロック手段案内溝の一端がロック手段の進行を
妨げるので、ロック手段が前記一端に設けられた係合穴
を通過してしまうようなことがない。

【００２７】その結果、ロック手段が確実に係合穴と係
合するようになるので、ベアリング固定位置に偏心ベア
リングを確実に固定できるようになる。よって、偏心ベ
アリングが固定されるベアリング固定位置に合わせてピ
ストンストロークを変更し、これによって圧縮比の切り
替えもスムーズに行える。

【００２８】

【発明の実施の形態】

〈装置の全体構成〉以下、本発明の実施の形態を添付し
た図面に基いて説明する。

【００２９】図１に示すように、可変圧縮比機構１の構
成要素の一つである偏心ベアリング２は、クランクシャ
フト３のクランクピン４に外嵌されているとともに、コ
ンロッド６の大端部７の基穴７ａに内嵌されている。す
なわち、偏心ベアリング２は、クランクピン４とコンロ
ッド大端部７との間に挟持状態で取付けられ、またそれ
らの間には潤滑油が入れられている。

【００３０】また、図１における偏心ベアリング２の右
側面２ａおよび左側面２ｂが、それぞれ図１における右
側のクランクアーム８の内面８ａ、および左側のクラン
クアーム９の内面９ａ（内面８ａおよび内面９ａは、ク
ランクシャフト３の一対の対向面ともいえる）に対面す
る状態で取付けられている。また、偏心ベアリング２
は、基本的にクランクシャフト３に引きずられてクラン
クシャフト３の回転方向に回転する。但し、クランクシ
ャフト３に引きずられはするが、クランクシャフト３の
回転と同じに回転するのではない。

【００３１】そして、このように回転する偏心ベアリン
グ２を回転しないようにその周方向における所定の位置
で固定するためのものがロック手段１０である。可変圧
縮比機構１は、これら偏心ベアリング２とロック手段１
０とを基本的に備えて構成されるものである。

【００３２】偏心ベアリング２は、二分割構造をしてお
り、図２からわかるように、半円形リング体１１ａおよ
び１１ｂをボルト１２，１２で組み合わすことによって
できる、比較的肉厚のある筒状体である。また、偏心ベ
アリング２は、その内周壁面１３の中心軸、すなわち偏
心ベアリング２の回転穴１５の中止軸Ｌ１は、偏心ベア
リング２の外周壁面１７の中心軸Ｌ２に対して半径方向
にずらされている。図１及び図２においては、中心軸Ｌ
１を中止軸Ｌ２に対して下方に平行にずらした状態で示
してある。

【００３３】このため、偏心ベアリング２は、その肉
厚、すなわち、内径と外径との差Ｔが均一ではなく、偏
心ベアリング２のうち最も薄肉の部分（以下「最薄肉
部」という。）Ｔ19、および最も厚肉の部分（以下「最
厚肉部」という。）Ｔ21は、周方向において１８０゜ず
れている。したがって、最薄肉部Ｔ19から最厚肉部Ｔ21
にかけては、周方向に進むに連れて徐々に厚肉になって
いるが、最厚肉部Ｔ21から最薄肉部Ｔ19にかけては、周
方向に進むに次第に薄肉になっている。最薄肉部Ｔ19お
よび最厚肉部Ｔ21は、それぞれ半円形リング１１ａおよ
び半円形リング１１ｂに属し、最薄肉部Ｔ19および最厚
肉部Ｔ21は、それぞれ半円形リング１１ａおよび半円形
リング１１ｂの各中央に位置するように設定してある。
このため、半円形リング１１ａと半円形リング１１ｂと
では、薄肉な半円形リング１１ａの方が軽量で、厚肉な
半円形リング１１ｂの方が重量である。

【００３４】また、図５からわかるように、偏心ベアリ
ング２の内周壁面１３および外周壁面１７の軸方向にお
ける中央部分には、これら壁面１３，１７の周方向に沿
って導油路２２および２３が形成されている。これらの
導油路２２，２３を経由して、図示しないオイルポンプ
から偏心ベアリング２とコンロッド大端部７の基穴７ａ
との間に、および偏心ベアリング２とクランクピン４と
の間に潤滑油が供給される。また、導油路２２にあって
は、ロック手段１０を作動させる作動油として前記潤滑
油をロック手段１０に導くための通路でもある。

【００３５】なお、この偏心ベアリング２には従来技術
の項で述べたフランジ部に相当するものはない。さら
に、偏心ベアリング２には、その軸方向に、すなわち一
方の側面２ａ（２ｂ）から他方の側面２ｂ（２ａ）に掛
けて、バランス調整用および軽量化用の複数の貫通穴２
５，２５・・・が形成されている。なお、貫通穴２５の
代わりに凹部を形成してもよい。

【００３６】また、軽めの半円形リング１１ａと重めな
半円形リング１１ｂとでは、貫通穴２５の大きさが異な
り、軽い半円形リング１１ａに形成されている貫通穴２
５の径が小さい。なお、この実施の形態では、軽量半円
形リング１１ａと重量半円形リング１１ｂに形成されて
いる貫通穴２５，２５，・・・は、それぞれ、７個およ
び５個である。

【００３７】貫通穴２５のうち重量半円形リング１１ｂ
の中央の貫通穴２５には、ロック手段１０が埋設されて
いる。ロック手段１０は、既述のように偏心ベアリング
２をその周方向における所定の回転位置、すなわち、長
ストローク設定位置および短ストローク設定位置でロッ
クするためのものであって、図５に示すように、ロック
ピン２７とロックピン出没用部材２９とからなる。な
お、ロック手段１０が埋設されている前記中央の貫通穴
２５のことを他の貫通穴２５と区別するために便宜上中
央貫通穴２５ａという。また、長ストローク設定位置お
よび短ストローク設定位置で偏心ベアリング２が固定さ
れるので、両ストローク設定位置はベアリング固定位置
でもある。

【００３８】ロックピン２７は、中央貫通穴２５ａ内を
その軸方向に移動するようになっており、その全長Ｌが
半円形リング１１ｂの幅寸法（中央穴２５ａの幅寸法で
もある）Ｗよりも幾分長めである。また、ロックピン２
７の中央部には、外径寸法が、中央貫通穴２５ａの直径
と同じかそれよりもわずかに小さ目の摺動部３１と、摺
動部３１の両側面３１ａ、３１ｂからロックピン２７の
軸方向における反対側にそれぞれ延び、かつ摺動部３１
よりも外径寸法が小さいピン体３３ａ，３３ｂとからな
る。また、ピン体３３ａとピン体３３ｂとではピン体３
３ｂの方が短い。

【００３９】ロックピン出没用部材２９は、ロックピン
２７を図１および図５における偏心ベアリング２の右側
面２ａまたは左側面２ｂに対して出没自在にするため
に、ロックピン２７を中央貫通穴２５ａの中で軸方向に
移動するための作動手段である。その構成部材は、導通
路２２，蓋体３７，３８，スプリング３９，油圧室４１
および油通路４２である。

【００４０】蓋体３７，３８は、ロックピン２７が中央
貫通穴２５ａから外れないように中央貫通穴２５ａの両
端開口を塞ぐ短寸の筒状体である。また、蓋体３７およ
び３８には、通し穴３５がそれぞれ形成されており、各
通し穴３５には、それぞれピン体３３ａおよび３３ｂが
摺動自在に貫通される。

【００４１】スプリング３９は、前記ピン体３３ｂに外
嵌されて蓋体３７と摺動部３１との間に位置する。ま
た、スプリング３９は、ロックピン２７を図１および図
５の右側へ押しやるに十分なスプリング力を持ってい
る。

【００４２】油圧室４１は、摺動部３１の側面３１ａと
蓋体３８の内面３８ａとの間に設けられ、スプリング３
９と反対側に位置し、この油圧室４１の中にピン体３３
ａが貫通する。また、油圧室４１には、導油路２２を介
して油通路４２と連通する。

【００４３】油通路４２は、油圧室４１に油を供給する
油供給路のことであって、図１に示すように、クランク
ジャーナル４３に設けたオイルギャラリー４３ａにつな
がっている。また、オイルギャラリー４３ａには、図示
しないオイルポンプから油が送られて来る。

【００４４】オイルポンプ−オイルギャラリー４３ａ−
油通路４２−導油路２２を経由して油圧室４１に油が供
給されると、油圧室４１における油圧力が高められる。
そして、この油圧力がスプリング３９のスプリング力よ
りも大きくなると、ロックピン２７を図１および図５の
左側へ移動させて偏心ベアリング２の左側面２ｂから突
出するよう付勢される。反対に油通路４２から油圧室４
１への油の供給が断たれると、ロックピン２７は、スプ
リング３９のスプリング力を受けて図１および図５の右
側へ移動され、偏心ベアリング２の右側面２ａから突出
するよう付勢される。なお、導油路２２を介して油圧室
４１に入った油は、その後導油路２３に至り、導油路２
２および導油路２３を経由して、前記のように偏心ベア
リング２とコンロッド大端部７の基穴７ａとの間および
偏心ベアリング２とクランクピン４との間に潤滑油を供
給する。

【００４５】また、ロックピン２７が油圧力またはスプ
リング力によって偏心ベアリング２の各側面２ａ，２ｂ
から出たときに、これを受けるロック手段受け部が、右
側のクランクアーム８の内面８ａおよび左側のクランク
アーム９の内面９ａに設けられている。

【００４６】ロック手段受け部は、偏心ベアリング２の
各側面２ａ，２ｂから出るロックピン２７のピン体３３
ａ，３３ｂの先端部が入る嵌合穴（係合穴）４４ａおよ
び４４ｂのことであり、それぞれクランクアーム８の内
面８ａおよびクランクアーム９の内面９ａに設けられて
いる。また、嵌合穴４４ａと４４ｂの深さ寸法は、ピン
体３３ａとピン体３３ｂとの差分よりも幾分小さく、ま
た、ピン体３３ａが嵌合穴４４ａから出たとき、および
ピン体３３ｂが嵌合穴４４ｂから出たときに、前者にあ
ってはピン体３３ｂの先端が蓋体３７の開口端と面一
に、また、後者にあってはピン体３３ａの先端が蓋体３
８の開口端と面一になるようにロックピン２７の各寸法
が設定されている。

【００４７】嵌合穴４４ａおよび４４ｂは、クランクア
ーム８およびクランクアーム９をクランクシャフト３の
軸方向に見た場合に特定の円Ｃ上に１８０゜の位相差を
持って配置されているものである（図２〜図４参照）。
円Ｃは、偏心ベアリング２の外周壁面１７の中心軸Ｌ２
を回転中心とし、この中心軸Ｌ２とロックピン２７とを
結ぶ径線を半径とする円である。

【００４８】また、クランクアーム８に設けた嵌合穴４
４ａは、図３に示すように、円Ｃ上においてバランスウ
ェイト８ｂから最も離れた箇所に形成されている。そし
て、クランクアーム８の内面８ａには、嵌合穴４４ａを
起点としてそこから図３における左回りにピン体３３ａ
を円Ｃに沿って嵌合穴４４ｂに向けて案内する半円弧形
状のロック手段案内溝（以下単に「案内溝」という。）
４５が形成されている。

【００４９】案内溝４５は、クランクアーム８の内面８
ａに嵌合穴４４ａよりも浅くされている。なお、クラン
クアーム８の内面８ａには、コンロッド大端部７から突
き出ているロックピン２７をクランクアーム８，９の各
内面８ａ，９ａの間に導入し易くするための導入口４６
が、嵌合穴４４ａに向けてクランクアーム８のバランス
ウェイト８ｂの反対側端から形成されている。

【００５０】一方、図４に示すように、クランクアーム
９の内面９ａには、円Ｃ上で案内溝４５に連続し、案内
溝４５と同じ深さでピン体３３ｂを嵌合穴４４ａに向け
て案内する半円弧形状のロック手段案内溝（以下単に
「案内溝」という。）４７が形成されている。

【００５１】図２と図３とを別々に見ると、案内溝４５
および案内溝４７は、その各々に係るクランクアーム８
の縦中心線８Ｃおよびクランクアーム９の縦中心線９Ｃ
の左半面にあるため、円Ｃ上にないように思えて混同し
易いが、クランクアーム８の内面８ａとクランクアーム
９の内面９ａとをそれらの縦中心線８Ｃおよび９Ｃで重
ね合わせた状態を想定すれば、クランクシャフト３の軸
方向に見た場合に限られる円Ｃ上で案内溝４５と案内溝
４７とが連続した円形な溝を形成するようになることが
わかる（図３、図４参照）。但し、これらの案内溝４５
および案内溝４７は、それらが形成されているクランク
アーム８およびクランクアーム９が、クランクピン４を
隔てて離れているので、直接的に連続されているもので
はない。しかし、案内溝４５および案内溝４７は偏心ベ
アリング２の中央貫通穴２５ａに設けられているロック
手段１０を介して間接的には連続されている。

【００５２】そして、クランクアーム８の面８ａとクラ
ンクアーム９の面９ａとを対向させた場合において、案
内溝４５の端部４５ｂと対向する案内溝４７の端部４７
ａに、すなわち円Ｃ上のうちクランクアーム９における
バランスウェイト９ｂに最寄りの部位に嵌合穴４４ｂが
形成されている。なお、便宜上、案内溝４５の前記端部
４５ｂおよび案内溝４７の前記端部４７ａのことを、そ
れぞれ案内溝４５の終端４５ｂおよび案内溝４７の始端
４７ａということにし、これら終端４５ｂおよび始端４
７ａに対応する案内溝４５および案内溝４７の端部をそ
れぞれ案内溝４５の始端４５ａおよび案内溝４７の終端
４７ｂということにする。

【００５３】しかして、嵌合穴４４ａおよび４４ｂは、
クランクアーム８およびクランクアーム９を重ね合わせ
た状態でこれらをクランクシャフト３の軸方向に見た場
合に特定の円Ｃ上に異なった経路として現れる、半円弧
形状の案内溝４５，４７の各一端でかつ周方向に１８０
゜の位相差を持った端部に配置されているといえる。

【００５４】また、クランクアーム８およびクランクア
ーム９を重ね合わせた状態で、それらの案内溝４５およ
び４７は、それらの各両端、すなわち案内溝４５の始端
４５ａと案内溝４７の終端４７ｂ、および案内溝４５の
終端４５ｂと案内溝４７の始端４７ａはそれぞれ対向し
ている。しかし、案内溝４５および４７の各端以外の他
の部分は、相互に他方の案内溝の形成されている側のク
ランクアームのうち案内溝の形成されていない平坦面と
対向されている。詳しくは、クランクアーム８の案内溝
４５にあっては、図４のうち符号４５’で示される二点
鎖線で囲まれた領域と対向されており、クランクアーム
９の案内溝４７にあっては、図３のうち符号４７’で示
される二点鎖線で囲まれた領域と離された状態で対向し
ている。

【００５５】〈実施の形態の作用効果〉次に、このよう
な可変圧縮比機構１の作用効果について説明する。内燃
機関の運転状態が中負荷域以下や低中回転域にあるとき
は嵌合穴４４ａにロックピン２７のピン体３３ａが嵌合
し、長ストローク設定位置に偏心ベアリング２が置かれ
るようになる。また、内燃機関の運転状態が高負荷域や
高回転域にあるときは嵌合穴４４ｂにロックピン２７の
ピン体３３ｂが嵌合し、短ストローク設定位置に偏心ベ
アリング２が置かれるようになる。

【００５６】詳しくは、内燃機関の運転状態が中負荷域
以下や低中回転域の場合において、偏心ベアリング２が
回転し、これによってロックピン２７のピン体３３ａが
嵌合穴４４ａに対応する位置に来ると、スプリング３９
のスプリング力によってロックピン２７は嵌合穴４４ａ
に向けて押しやられ、その結果、ロックピン２７のピン
体３３ａが嵌合穴４４ａに嵌まってその状態を維持する
ようになる。すなわち、偏心ベアリング２は制動、すな
わち固定されて、最厚肉部Ｔ21がシリンダ側に位置する
長ストローク設定位置での状態を維持する。

【００５７】一方、内燃機関の運転状態が代わって高負
荷域や高回転域になると、図示しないオイルポンプから
オイルギャラリー４３ａ−油通路４２−導通路２２−油
圧室４１を介して油圧がロックピン２７の摺動部３１に
作用する。このため、ロックピン２７を図５の左側に向
けて押しやり、ピン体３３ａが嵌合穴４４ａから外れ
る。このときピン体３３ｂの先端は、クランクアーム９
の内面９ａのうち図４における前記領域４５’のうち案
内溝４７の終端４７ｂに対応する箇所、換言すれば蓋体
３７の開口端と面一になるように油圧によって位置付け
られる。同時に、ピン体３３ａがクランクアーム８の内
面８ａに形成した案内溝４５に嵌まるようになる。

【００５８】偏心ベアリング２は、クランクシャフト３
から回転力を受けているので、ピン体３３ａが嵌合穴４
４ａから外れるのと同時に、偏心ベアリング２は開放さ
れて、クランクシャフト３と同方向に回転するようにな
る。なお、便宜上、クランクシャフト３は、図３におい
て左回りに回転するものとする。そして、偏心ベアリン
グ２が回転することによってピン体３３ａは案内溝４５
に案内されながらその始端４５ａから終端４５ｂに向け
て移動するので、偏心ベアリング２は安定して回転しふ
らつくことがない。そして、偏心ベアリング２が長スト
ローク設定位置から１８０゜回転したところで、すなわ
ち、ロックピン２７のピン体３３ｂが嵌合穴４４ｂに対
応する位置である短ストローク設定位置に来ると、ロッ
クピン２７は、その摺動部３１に既に作用している油圧
によって、嵌合穴４４ｂに向けて押しやられる。その
後、ロックピン２７のピン体３３ｂが嵌合穴４４ｂに入
り、運転状態がそのまま変わらず高負荷域や高回転域に
あればその間、ピン体３３ｂと嵌合穴４４ｂとの嵌合状
態を維持する。すなわち、最薄肉部Ｔ19がシリンダ側
に、すなわち図２で示した偏心ベアリング２が１８０゜
回転した状態、換言すれば短ストローク設定位置に偏心
ベアリング２が置かれたままその状態を維持するように
なる。

【００５９】さらに、運転状態が高負荷域や高回転域か
ら中負荷域以下や低中回転域に変わる場合は、既述のよ
うに油通路４２から油圧室４１への油の供給が断たれ、
ロックピン２７は、スプリング３９のスプリング力を受
けて図１および図５の右側へ移動され、それまで嵌合穴
４４ｂに入っていたピン体３３ｂが嵌合穴４４ｂから抜
ける。偏心ベアリング２は、クランクシャフト３から回
転力を受けているので、ピン体３３ｂが嵌合穴４４ｂか
ら外れるのと同時に、偏心ベアリング２は、クランクシ
ャフト３と同方向である左回りに回転するようになる。
そして、偏心ベアリング２が回転することによってピン
体３３ｂは案内溝４７に案内されながら始端４７ａから
終端４７ｂに向けて移動するので、偏心ベアリング２は
安定して回転しふらつくことがない。そして、偏心ベア
リング２が短ストローク設定位置から１８０゜回転した
ところで、すなわち、ロックピン２７のピン体３３ａが
嵌合穴４４ａに対応する位置である長ストローク設定位
置に来たところで、ロックピン２７は、その摺動部３１
に作用していたスプリング３９のスプリング力によっ
て、嵌合穴４４ａに向けて押しやられる。その後、ロッ
クピン２７のピン体３３ａが嵌合穴４４ａに入り、運転
状態がそのまま変わらず中負荷域以下や低中回転域にあ
ればその間中、ピン体３３ａと嵌合穴４４ａとの嵌合状
態を維持する。すなわち、最厚肉部Ｔ21がシリンダ側
に、すなわち図２で示した偏心ベアリング２の状態、換
言すれば長ストローク設定位置に偏心ベアリング２が置
かれたままその状態を維持するようになる。

【００６０】以上より、可変圧縮比機構１を用いてピス
トンストロークを長くするには、すなわち高圧縮比状態
にするには、偏心ベアリング２の最厚肉部Ｔ21が、図１
にあるようにシリンダ側(上側)に位置した状態のまま、
コンロッド６が圧縮行程に入ればよい。逆にピストンス
トロークを短くするには、すなわち低圧縮比状態にする
には、偏心ベアリング２の最薄肉部Ｔ19が、シリンダ側
に位置した状態のまま、コンロッド６が圧縮行程に入れ
ばよい。

【００６１】また、内燃機関の運転状態が高負荷域や高
回転域にあるときは、短ストローク設定位置に偏心ベア
リング２が回転して自動的に置かれるようになってお
り、したがって、その場合の圧縮比は低く、低圧縮比状
態となる。また、中負荷域以下や低中回転域にあるとき
は、長ストローク設定位置に偏心ベアリング２が自動的
に置かれるようになっており、したがって、その場合の
圧縮比は高く高圧縮比状態となる。

【００６２】さらに、偏心ベアリング２の側面２ａ，２
ｂにロック手段１０とバランス調整用穴２５を設けたの
で、偏心ベアリング２に設けたバランス調整用穴２５と
ロック手段１０のロックピン２７とが対向することはな
い。このため、ロックピン２７がバランス調整穴２５と
対向することに起因してバランス調整穴２５に嵌まった
り、干渉したりすることがない。よって、可変圧縮比機
構１に作動不良を生じさせないことを確実にすることが
できる。

【００６３】さらに、クランクアーム８の内面８ａおよ
びクランクアーム９の内面９ａには、クランクシャフト
３をその軸方向から見た場合に特定の円Ｃ上にあるごと
き案内溝４５および案内溝４７が形成されている。ま
た、案内溝４５および案内溝４７には、それぞれロック
ピン２７のピン体３３ａおよびピン体３３ｂが嵌まるよ
うになっている。このように案内溝４５にピン体３３ａ
が嵌まった状態で、または案内溝４７にピン体３３ｂが
嵌まった状態で偏心ベアリング２が回転すると、ロック
ピン２７は、案内溝４５または案内溝４７によって案内
されながら進行する。このため、案内溝４５に嵌まっ
たピン体３３ａが案内溝４５の中を嵌合穴４４ａに向け
て移動する際に、または案内溝４７に嵌まったピン体３
３ｂが案内溝４７の中を嵌合穴４４ｂに向けて移動する
際に、偏心ベアリング２はその回転が安定しふらつくこ
とがない。したがって、たとえ偏心ベアリング２の正常
回転を妨げる外力が掛かったにしても、可変圧縮比機構
１による圧縮比の切り替えをスムーズに行える。

【００６４】また、案内溝４５および案内溝４７の各一
端には、それぞれピン体３３ａおよびピン体３３ｂと係
合することで偏心ベアリング２を長ストローク設定位置
および短ストローク設定位置で固定するための係合穴４
４ａおよび係合穴４４ｂが設けられている。

【００６５】そして、偏心ベアリング２の回転によっ
て、ピン体３３ａが、嵌合穴４４ｂの設けられている案
内溝４５の一端である終端４５ｂに始端４５ａから一気
に至っても（図３の矢印参照）、案内溝４５の終端４５
ｂがピン体３３ａのそれ以上の進行を妨げるので、ピン
体３３ａが嵌合穴４４ｂを通過してしまうようなことが
ない。したがって、ピン体３３ａが確実に嵌合穴４４ｂ
と嵌合するようになるので、ベアリング固定位置である
長ストローク設定位置に偏心ベアリング２を確実に固定
できる。

【００６６】また、ピン体３３ｂが、嵌合穴４４ｂの設
けられている案内溝４７の一端である終端４７ｂに始端
４７ａから一気に至っても（図４の矢印参照）、案内溝
４７の終端４７ｂがピン体３３ｂのそれ以上の進行を妨
げるので、ピン体３３ｂが嵌合穴４４ａを通過してしま
うようなことがない。したがって、ピン体３３ｂが確実
に嵌合穴４４ａと嵌合するようになるので、ベアリング
固定位置である短ストローク設定位置に偏心ベアリング
２を確実に固定できる。

【００６７】したがって、ロックピン２７が確実に各嵌
合穴４４ａ，４４ｂと係合するようになるので、ベアリ
ング固定位置に偏心ベアリング２を確実に固定できるよ
うになる。よって、偏心ベアリング２が固定されるベア
リング固定位置に合わせてピストンストロークを変更
し、これによって圧縮比の切り替えもスムーズに行え
る。

【００６８】なお、この実施の形態では、偏心ベアリン
グをベアリング固定位置で固定するにあたり、偏心ベア
リングをクランクシャフトに固定するという技術を示し
たが、偏心ベアリングをコンロッド大端部に固定するこ
とで偏心ベアリングをベアリング固定位置で固定するよ
うにしてもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンロッド大端部の両側面と対向する、クランクシャフト
の一対の対向面の各面または偏心ベアリングの一対の対
向面の各面に形成されるとともにロック手段が嵌めら
れ、この嵌められたロック手段を偏心ベアリングの回転
によって案内するロック手段案内溝と、これらのロック
手段案内溝の一端に設けられロック手段と係合すること
で偏心ベアリングをベアリング固定位置で固定するため
の係合穴とを有するので、偏心ベアリングの正常回転を
妨げる外力の有無に拘わらず、可変圧縮比機構による圧
縮比の切り替えをスムーズに行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の可変圧縮比機構の適用
例を示す図

【図２】偏心ベアリングの正面図

【図３】図１の矢印ＩＩＩ方向から見たクランクアーム
の内面図

【図４】図１の矢印ＩＶ方向から見たクランクアームの
内面図

【図５】図１の要部拡大図

【図６】従来の可変圧縮比機構を説明するための一部切
欠き図

【図７】従来の可変圧縮比機構で用いられている偏心ベ
アリングの斜視図

【図８】図７で示した偏心ベアリングの正面図

【符号の説明】

１可変圧縮比機構２偏心ベアリング２ａ右側面（偏心ベアリングの一対の対向面の一面）２ｂ左側面（偏心ベアリングの一対の対向面の一面）３クランクシャフト４クランクピン６コンロッド７コンロッド大端部７ａコンロッド大端部の穴８クランクアーム８Ｃ縦中心線８ａクランクアーム内面（クランクシャフトの一対の
対向面の一面）９クランクアーム９ａクランクアーム内面（クランクシャフトの一対の
対向面の一面）９Ｃ縦中心線１０ロック手段１１ａ軽量半円形リング１１ｂ重量半円形リング１２ボルト１３偏心ベアリングの内周壁面１５偏心ベアリングの回転穴Ｌ１中止軸１７偏心ベアリングの外周壁面Ｌ２中心軸Ｔ肉厚Ｔ19 最薄肉部Ｔ21 最厚肉部２２導油路２３導油路２５貫通穴（重量バランス調整用の穴または凹部）２５ａ中央貫通穴（重量バランス調整用の穴または凹
部）２７ロックピン２９ロックピン出没用部材（作動手段）Ｗ軽量半円形リングの幅寸法３１ロックピン摺動部３３ａピン体３７蓋体３８蓋体３９スプリング４１油圧室４２油通路４３クランクジャーナル４３ａオイルギャラリー４４ａ嵌合穴（係合穴）４４ｂ嵌合穴（係合穴）Ｃ円４５案内溝（ロック手段案内溝）４５’領域４７案内溝（ロック手段案内溝）４７’領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストンのシリンダ内における往復運動
をクランクシャフトの回転運動に変換するため前記ピス
トンと前記クランクシャフトとをつなぐコンロッドの大
端部と前記クランクシャフトのクランクピンとの間に設
けられる回転自在な軸受けとしての偏心ベアリングと、この偏心ベアリングの回転方向における特定の位置で、
前記コンロッド大端部または前記クランクシャフトに対
して前記偏心ベアリングを固定または開放し、この固定
または開放を為さしめるために作動手段によって前記偏
心ベアリングの両側面または前記コンロッド大端部の両
側面に対して出没するようにされるロック手段とを備
え、このロック手段によって前記偏心ベアリングが固定され
るベアリング固定位置に合わせてピストンストロークを
変更し、これによって圧縮比を変える可変圧縮比機構に
おいて、前記コンロッド大端部の両側面と対向する前記クランク
シャフトの一対の対向面の各面または前記偏心ベアリン
グの一対の対向面の各面に形成されるとともに、前記ロ
ック手段が嵌められこの嵌められたロック手段を案内す
るロック手段案内溝と、これらのロック手段案内溝の一端に設けられ前記ロック
手段と係合することで前記偏心ベアリングを前記ベアリ
ング固定位置で固定するための係合穴と、を有することを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構。