JPS6235034A - 偏心ベアリングのロツク機構 - 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］ 本発明は、コネクティングロッド小端部とピストンピン
との間に偏心ベアリングを介装した内燃機関の可変圧縮
比ｍｒｐｔに関し、とくに偏心ベアリングのロック機構
に関するものである。

［従来の技術］ 従来から、コネクティングロッド小端部とピストンピン
との間に偏心ベアリングを介装し、偏心ベアリングによ
ってピストンとコネクティングロッドの相対位置を変え
ることにより圧縮比を変化させるようにした内燃機関の
可変圧縮比機構が知られている（たとえば実開昭５８−
１３７８３２号）。

この従来の可変圧縮比機構は、たとえば第１０図および
第１１図に示すよ５に構成されている。

図において１はシリンダブロック、２はピストン、３は
コネクティングロッド、４はピストンピンを示している
。

コネクティングロッド３の小端部のピストンピン挿通孔
５とピストンピン４の外周との間には円周方向に肉厚が
変化し、内周円と外周円とが互に偏心している筒状体か
ら成る偏心ベアリング６が回転可能に介装されている。

コネクティングロッド３の、偏心ベアリング６に対応す
る位置には偏心ベアリング６の半径方向延長線上に延び
るロックビン収納穴７が形成され、該穴７には、ロック
部材としてのロックビン８が摺動自在にかつ穴７から偏
心ベアリング６に対して出没自在に収納されている。一
方、偏心ベアリング６には、その半径方向厚みが厚い部
分に、ロックビン８が出没できる径をもつロックビン係
合孔９が形成されており、該ロックビン係合孔９にロッ
クビン８が係合するとピストン２をコネクティングロッ
ド３に対して高位置に保ち高圧縮比とし、ロックビン８
による係合が解除されているときには、偏心ベアリング
６が自在に回転し、圧縮上死点でピストンは低位置とな
り、低圧縮比状態を現出できるようになっている。

ロックビン８の駆動は、ロックビン８を偏心ベアリング
６方向に付勢する位置に開口されたロックビンロック用
油圧通路１０と、逆方向に油圧をかけるロックビンアン
ロック用油圧通路１１との油圧を切換えることにより行
われる。それぞれの油圧通路１ｏ、１１にはクランクシ
ャフト１２側から圧油が送られる。

このような偏心ベアリング６のロック機構においては、
油圧通路１０からの油圧によりロックビン８が付勢され
た際、ロックビン８がロックビン保合孔９を飛び越える
ことなくロックビン係合孔９に挿入されるよう、第１１
図に示すようにロックビン係合孔９の回転方向上流側に
案内溝１３を設けたものも知られている（実開昭５８−
１３７８３２号）。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のようなタイプのロック機構では、ロックビン８が
ロックビン係合孔９に係合する直前には、第１１図に示
すようにオイル室１４が形成され、この部分のオイルの
ダンピング作用によって、ロックビン８とロックビン係
合孔９のストッパ部９ａとの衝突力が弱められる。

ところが、ロックビン８を駆動する油圧通路１０からの
油圧が不十分であると、ロックビン８の偏心ベアリング
６側への付勢力が弱いためオイルｖ１４から回転方向上
流側へ向けてのオ、イルのもれ込み抵抗が小となり、十
分なオイルのダンピング作用が得られない。そのため、
ロックビン８がロックビン係合孔９のストッパｍ９ａに
激しく衝突し、ロックビン８頭部の摩耗や変形、偏心ベ
アリング６のパリの発生等を招くおそれがある。また、
ロックビン８には偏心ベアリング６から衝撃的に大きな
剪断力が作用し、ロックビン８の十分な耐久性を確保で
きないおそれがある。このような事態が生じると、ロッ
クビン８や偏心ベアリング６の動きが不確実になり、所
定の圧縮比の切言、Ｉメできなくなるおそれがある。

また、ロックビン８を駆動する油圧を強くするために、
オイルポンプの容ｊを大きくすると、その分オイルポン
プの消費エネルギが大となって、機関の出力性能の低下
を来たすという問題が生じる。

本発明は、上記のような問題を解消するために、ロック
部材を付勢する油圧の大小にかかわらずロック部材と偏
心ベアリングとの衝突力を小にして、ロック部材および
偏心ベアリングの耐久性を十分に確保することのできる
信頼性の高いロック機構を提供することを目的どする。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明の偏心ベアリングの
ロック機構は、従来のロックビンを偏心ベアリングの径
方向に出し入れするｔＪＩＩＡと異なり、ロック部材を
偏心ベアリングの接線方向に形成されるロック穴に係合
させる機構に構成される。すなわち、本発明のロック機
構においては、偏心ベアリングの外周に、接線方向に延
びる偏心ベアリング溝が設けられ、コネクティングロッ
ド小端部の内周に、接線方向に延び偏心ベアリング溝と
の協働により行止まり状のロック穴を形成するコネクテ
ィングロッド溝が設けられ、コネクティングロッド溝内
に、ロック穴に出入り可能でかつロック穴に入ることに
より偏心ベアリングをコネクティングロッドに対して係
止させるロック部材が設けられている。

口作用］ このようなロック機構においては、ロック部材は、従来
機構同様油圧によって駆動されるが、ロック部材が係合
するロック穴は、偏心ベアリング溝がコネクティングロ
ッド溝の位置に回転してきたときに、偏心ベアリング溝
とコネクティングロッド溝の協働によって形成され、し
かもロック穴は偏心ベアリングの接線方向の穴として形
成される。接線方向のロック穴であるから、ロック部材
はくさび状に係合し、しかも偏心ベアリング溝とコネク
ティングロッド溝との協働によるロック穴形成過程では
、ロック部材は偏心ベアリングの回転に伴ない形成され
つつあるロック穴に徐々に係合していま、やがて偏心ベ
アリングをコネクティングロッドに対して係止させる。

したがって、偏心ベアリングには、ロック部材のロック
穴への挿入進行に伴ない徐々に回転停止力が与えられる
ので、ロック部材と偏心ベアリングとの激しい衝突は発
生しない。衝突力が小に保たれる結果、ロック部材およ
び偏心ベアリングの耐久性は向上される。そして、ロッ
ク部材を駆動する油圧は、ロック過程における衝突力と
は無関係になり、小さな駆動油圧でも確実に所定の動作
が得られる。

［実施例］ 以下に本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第４図は、本発明の第１実施例に係る偏心
ベアリングのロック機構を示している。

図において、２０はコネクティングロッド、２１はピス
トンピンを示している。コネクティングロッド２０の小
端部２２の内周２３と、ピストンピン２１の外周との間
に、内周円と外周円が互に偏心した円筒状体から成る偏
心ベアリング２４が、コネクティングロッド小端部２２
に対し回転可能に介装されている。

偏心ベアリング２４の外周には、外周円の接線方向に延
びる偏心ベアリング溝２５が設けられている。偏心ベア
リング７ｍ！２５は、延設方向の一方側、すなわち偏心
ベアリング２４の回転方向Ａに対し下流側端部は、溝２
５の断面形状のまま切欠かれた形状に形成されており、
他方の端部側は、溝２５がせき止められる如（１／４球
形状に形成されている。したがって、偏心ベアリング溝
２５の断面形状は、溝２５の回転方向Ａ先端側では略半
円弧であり、回転方向Ａに対し下流側にいくにつれ円弧
長が短かくなっている。この偏心ベアリング溝２５は、
第３図に示すように、偏心ベアリング２４の内周円と外
周円とが偏心している方向β（偏心量ｅ）の位置に、溝
２５先端部の１／４球形状の中心がくるよう位置が決め
られている。

コネクティングロッド小端部２２の内周２３には、内周
面の接線方向に延び、コネクティングロッド小端部２２
の肉厚内に孔形状で延びるコネクティングロッド溝２６
が設けられている。コネクティングロッド溝２６の偏心
ベアリング回転方向Ａ側先端形状は、偏心ベアリング溝
２５の先端形状と同様に１／４球形状に形成されている
。したがって、コネクティングロッド溝２６の断面形状
は、回転方向Ａ先端側では略半円弧であり、回転方向へ
に対し下流側にいくにつれ円弧長が長くなり、コネクテ
ィングロッド小端部２２の肉厚内に入ると円となってい
る。そして、このコネクティングロッド溝２６と偏心ベ
アリング満２５は、第５図（ロ）に示すように偏心ベア
リング２４が回転して偏心ベアリング満２５がコネクテ
ィングロッド溝２６の位置にきたときに、協働して断面
円形でかつ行き止まり状のロック穴２７を形成するよう
になっている。

コネクティングロッド溝２６内には、ロック部材２８が
設けられている。ロック部材２８は、本実施例では球形
のロックボールから成っている。

ロックボール２８は、ロック穴２７が形成されていない
ときには、コネクティングロッド溝２６がコネクティン
グロッド小端部２２の肉厚内まで延びた部分であるロッ
ク部材収容孔（ロック部材収容部）２９に収容され、ロ
ック穴２７が形成されたときには、ロック穴２７内に挿
入されてコネクティングロッド溝２６と偏心ベアリング
溝２５の両方に係合し、偏心ベアリング２４をコネクテ
ィングロッド２０に対してその回転を係止させることが
できるようになっている。

コネクティングロッド溝２６のロック部材収容孔２９部
には、高圧縮比用の油圧通路でロックボール２８をロッ
ク穴２７側に付勢する油圧を供給するロック用油圧通路
３０が連通されている。コネクティングロッド溝２６の
反対側の端部には、ロックボール２８をロック穴２７か
らロック部材収容孔２９へと押し出す油圧を供給する低
圧縮比用のアンロック用油圧通路３１が連通されている
。

このロック用油圧通路３０、アンロック用油圧通路３１
への油圧の供給および切換機構は、前述の第１０図に示
した従来機構と同一か又はそれに準じる。

なお、本実施例では、ロック穴２７をコネクティングロ
ッド小端部２２の内周２３最下部に略水平方向、つまり
コネクティングロッド２０の軸と直角の方向に延びるよ
うに形成されるようにしたが、内周２３の周方向の適当
な任意の位置に設けることが可能である。ただし、ロッ
クボール２８の運動による慣性力の影響を排除するため
には、本実施例の如くロック穴２７を水平に近い方向に
する方が有利である。

また、本実施例では、一つのロック穴２７および一つの
ロックボール２８としたが、スペースが許せば、たとえ
ば第１図の紙面と垂直方向にロック穴２７およびロック
ボール２８を並列に複数連配設することも可能であり、
また、コネクティングロッド内周２３の周方向に直列に
複数連とすることも可能である。

上記のように構成された実施例装置の作用について以下
に説明する。

まず低圧縮比時には、ロック部材としてのロックボール
２８はロック部材収容孔２９部に引っ込められ、圧縮上
死点付近でのコネクティングロッドに対するピストン位
置が下げられて低圧縮比状態が現出される。

高圧縮への切換時には、ロック用油圧通路３０に油圧が
かけられ、ロックボール２８は、第１図の左方向に付勢
される。偏心ベアリング２４は、第１図において時計方
向（クランクの回転方向と同じ）に回転するので、第５
図（イ）に示すように、偏心ベアリング溝２５がコネク
ティング、ロッド溝２６上に回転してきたときに、付勢
されているロックボール２８は偏心ベアリング溝２５に
も挿入され、その挿入は偏心ベアリング２４の回転とと
もに進行する。そして、偏心ベアリング溝２５がコネク
ティングロッド溝２６と合致すると、第５図（ロ）に示
すように、共働によりロック穴２７が形成され、油圧に
より付勢されているロックボール２８はロック穴２７の
先端まで移動して、ロック穴２７先端位置で係止される
。この状態では、ロックボール２８はコネクティングロ
ッド２０側にも偏心ベアリング２４側にも当接している
ので、偏心ベアリング２４はロックボール２８を介して
コネクティングロッド２０に対し係止されることになり
、回転がロックされる。

ロックボール２８は、ロック穴２７の形成過程で徐々に
ロック穴２７内に係合していくので、偏心ベアリング２
４の回転停止力は徐々に付与されることになり、しかも
ロック穴形成方向が偏心ベアリング２４の回転に対し接
線方向に形成されるので、ロックボール２８はくさび状
に徐々にロック穴２７内に食い込む状態となり、偏心ベ
アリング２４の回転エネルギがロックボール２８を介し
て徐々に吸収される。したがって、衝撃的な停止力は、
ロックボール２８にも偏心ベアリング２４にもかからず
、また、ロックボール２８に衝撃的な剪断力もかからな
い。

また、本実施例では、ロックボール２８のロック穴２７
への係合過程でロックボール２８が転がるので、ロック
ボール２８の回転エネルギによっても偏心ベアリング２
４停止のためのエネルギが吸収される。

高圧縮比から低圧縮比への切替は、第５図（ハ）に示す
ように、アンロック用油圧通路３１からの油圧によりロ
ックボール２８がロック部材収容孔２９部に押し出され
、偏心ベアリング２４の回転停止が解除される。

つぎに、第６図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例においいては、コネクティングロッド溝４０の
ロック部材収容部４１がロック穴形成部４２に対しコネ
クティングロッド大端部（図示路）側に向けられている
。このようにロック部材収容部４１を下方に向けること
により、偏心ベアリング２４のロックを解除するときに
ロックボール２８が重力によりロック部材収容部４１へ
と落ちやすくなり、作動の円滑性が向上される。その他
の構成、作用は第１実施例に準じる。

つぎに、第７図に本発明の第３実施例を示す。

本実施例においては、ロック部材５０は、円柱体からな
るロックビンに構成されている。したがって、偏心ベア
リング５１の偏心ベアリング溝５２およびコネクティン
グロッド５３のコネクティングロッド溝５４も、第７図
の紙面と垂直方向にロックビン５０の長さに対応した巾
を有する溝に形成されている。このようにロック部材５
０をビン構造とすることにより、ビンの長手方向寸法が
かせげるので、その分ロック部材５０にかかる剪断応力
を低減することができる。そして、円柱体のロックビン
５０とすることにより、その転がりによって偏心ベアリ
ング５１停止エネルギの吸収をはかりつつ、剪断応力の
低減が可能となる。その他の構成、作用は第１実施例に
準じる。

つぎに、第８図に本発明の第４実施例を示す。

本実施例においては、ロック部材６０は、断面が長円の
柱状体に構成されている。したがって、偏心ベアリング
６１の偏心ベアリング溝６２およびコネクティングロッ
ド６３のコネクティングロッド溝６４も、ロック部材６
０の形状に応じた溝形状に形成されている。このように
、ロック部材６０の断面積を大きくすることにより、ロ
ック部材６０にかかる剪断応力はより軽減され、ロック
部材６０の耐久性が一層向上される。その他の構成、作
用は第１実施例に準じる。

つぎに、第９図に本発明の第５実施例を示す。

本実施例においては、偏心ベアリング７０の偏心ベアリ
ング溝７１の形成される周方向位置が、偏心ベアリング
７０の偏心方向ぶとは角度θだけずれた位置とされてい
る。

第５図（ロ）、第３図に示したように、ロック穴が偏心
ベアリングの偏心方向位置に形成されていると、燃焼時
にピストンの摺動方向に対しコネクティングロッド中心
が傾くため、ロック部材にロック部材をロック穴から押
し出す方向の力が作用するが、上述の如く偏心ベアリン
グ溝７１の位置を若干ずらすことにより、上記力の作用
が簡単に防止される。その他の構成、作用は第１実施例
に準じる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の偏心ベアリングのロック
機構によるときは、ロック穴を偏心ベアリング接線方向
に形成し、このロック穴内にロック部材が偏心ベアリン
グの回転にともなってくさび状に係合するようにしたの
で、ロック部材および偏心ベアリングに衝撃的な力が作
用することを防止でき、これらの部材の耐久性を向上し
て確実な圧縮比切換動作を行わせることができるという
効果が得られる。

また、従来ロック部材には耐圧縮性、耐曲げ、耐剪断性
に優れた材料が要求されていたのに対し、本発明ではロ
ック部材に衝撃的な大きな力が加わらないため、ただ単
に圧縮に強い材料を選択するだけでよいことになり、材
料の選択が容易になって、低コストで機能的に耐久性の
浸れた信頼性の高いロック機構を得ることができる。と
くに、ロック部材にロックボールを用いた場合には、構
造的に偏心ベアリングから受ける剪断力を極めて弱いも
のとすることができ、ロック部材の耐久性を大巾に高め
ることができる。

さらに、ロック部材を駆動するための油圧は、偏心ベア
リング回転停止時にロック部材や偏心ベアリングが受け
る力とは関係のないものとなるため、オイルポンプの容
量を大きくする必要はなくなり、小容量のオイルポンプ
としてオイルポンプ消費エネルギを小にし、機関の性能
向上をはかることができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る偏心ベアリングのロ
ック機構の縦断面図、 第２図は第１図の■−■線に沿う部分断面図、第３図は
第１図の装置の偏心ベアリングの断面図、 第４図は第３図の偏心ベアリングの底面図、第５図（イ
）（ロ）（ハ）はロック部材の動きを示す偏心ベアリン
グ部の断面図、 第６図は本発明の第２実施例に係る偏心ベアリングのロ
ック機構の縦断面図、 第７図は本発明の第３実施例に係る偏心ベアリングのロ
ック機構の縦断面図、 第８図は本発明の第４実施例に係る偏心ベアリングのロ
ック機構の縦断面図、 第９図は本発明の第５実施例に係る偏心ベアリング部の
断面図、 第１０図は従来の偏心ベアリングのロック機構の縦断面
図、 第１１図は第１０図のＸＩ−ＸＩ線に沿う部分拡大断面
図、 である。 ２０．５３．６３・・・・・・コネクティングロッド２
１・・・・・・ピストンピン ２２・・・−・・コネクティングロッド小端部２３・・
・・・・内周 ２４．５１．６１．７０・・・・・・偏心ベアリング２
５．５２． ６２．７１・・・・・・偏心ベアリング溝２６．４０． ５４．６４・・・・・・コネクティングロッド溝２７・
・・・・・ロック穴 ２８．５０．６０・・・・・・ロック部材２９．４１・
・・・・・ロック部材収容部３０・・・・・・ロック用
油圧通路 ３１・・・・・・アンロック用油圧通路４２・・・・・
・ロック穴形成部 β・・・・・・５心方向 Ａ・・・・・・偏心ベアリング回転方向特許出願人　ト
ヨタ自動車株式会社 第１図 偏心ベアリング 第２図 ビン 第３図 第４図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）コネクティングロッド小端部の内周とピストンピ
   ンの外周との間に、内周円と外周円とが互に偏心した円
   筒状の偏心ベアリングを介装し、該偏心ベアリングのコ
   ネクティングロッドに対する回転を停止および停止解除
   することにより圧縮比を変える内燃機関の偏心ベアリン
   グを用いた可変圧縮比機構において、前記偏心ベアリン
   グの外周に、接線方向に延びる偏心ベアリング溝を設け
   、前記コネクティングロッド小端部の内周に、接線方向
   に、延び前記偏心ベアリング溝との協働により行止まり
   状のロック穴を形成するコネクティングロッド溝を設け
   、前記コネクティングロッド溝内に、前記ロック穴に出
   入り可能でかつロック穴に入ることにより前記偏心ベア
   リングをコネクティングロッドに対して係止させるロッ
   ク部材を設けたことを特徴とする偏心ベアリングのロッ
   ク機構。
2. （２）前記ロック部材の形状が球である特許請求の範囲
   第１項記載の偏心ベアリングのロック機構。
3. （３）前記ロック部材の形状が円柱である特許請求の範
   囲第１項記載の偏心ベアリングのロック機構。
4. （４）前記ロック部材の形状が断面長円の柱状体である
   特許請求の範囲第１項記載の偏心ベアリングのロック機
   構。
5. （５）前記ロック穴の延設方向が、コネクティングロッ
   ドの軸と直角の方向である特許請求の範囲第１項記載の
   偏心ベアリングのロック機構。
6. （６）前記コネクティングロッド溝のロック部材収容部
   が、ロック穴形成部に対しコネクティングロッド大端部
   側に向いている特許請求の範囲第１項記載の偏心ベアリ
   ングのロック機構。
7. （７）前記偏心ベアリング溝が、偏心ベアリングの偏心
   方向外周上に形成されている特許請求の範囲第１項記載
   の偏心ベアリングのロック機構。
8. （８）前記偏心ベアリング溝が、偏心ベアリングの偏心
   方向とはずれた外周位置に形成されている特許請求の範
   囲第１項記載の偏心ベアリングのロック機構。