JP2008025431A - Fluid pressure actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はアクチュエータに関し、特に、外力として変動トルクが加わる流体圧アクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator, and more particularly to a fluid pressure actuator to which a variable torque is applied as an external force.
従来から、外力として変動トルクが加わるアクチュエータの負荷荷重を低減する機構が公知である。例えば、特許文献に開示された発明では、可変圧縮比機構において、電動アクチュエータにかかる変動トルクを低減する荷重低減手段として油圧保持器を設け、電動アクチュエータにかかる過剰トルクが電動アクチュエータの許容トルクを超える場合は、油圧保持器によって過剰トルクを受け止め、電動アクチュエータの小型化を図っている。
しかし、電動アクチュエータと油圧保持器を併用することはサイズが増大するので、内燃機関等へ搭載する場合、機関搭載性に優れているとは言い難い。 However, the combined use of an electric actuator and a hydraulic retainer increases the size, so when mounted on an internal combustion engine or the like, it is difficult to say that the engine mountability is excellent.
そこで、本発明は、アクチュエータの他に別途荷重低減手段を設けずにアクチュエータの小型化を図り、機関搭載性に優れたアクチュエータを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an actuator excellent in engine mountability by reducing the size of the actuator without providing a separate load reducing means in addition to the actuator.
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
圧力室(60)と、圧力室に流体を供給する圧力源(15)と、圧力室を第1圧力室(61)と第2圧力室(62)とに区画し、第1圧力室及び第2圧力室の圧力に応じて圧力室内を移動する変位部材(54)と、圧力源と第1圧力室とを連通する第1通路(63)と、圧力源と第2圧力室とを連通する第2通路(66)と、第1通路及び第2通路の上流かつ圧力源の下流に設けられ、第1圧力室及び第2圧力室への流体供給を制御する切換弁(73)と、切換弁下流の第1通路に設けられ、第1通路を開閉する第1開閉弁(67)と、切換弁下流の第2通路に設けられ、第2通路を開閉する第2開閉弁(68)とを備え、第1圧力室の圧力が第2圧力室の圧力より高い場合に第1開閉弁が閉じ、第2圧力室の圧力が第1圧力室の圧力より高い場合に第2開閉弁が閉じ、変位部材が流体によって移動されることにより駆動力を発生する流体圧アクチュエータ(8)。 A pressure chamber (60), a pressure source (15) for supplying a fluid to the pressure chamber, and the pressure chamber is divided into a first pressure chamber (61) and a second pressure chamber (62); The displacement member (54) that moves in the pressure chamber according to the pressure in the two pressure chambers, the first passage (63) that communicates the pressure source and the first pressure chamber, and the pressure source and the second pressure chamber are communicated. A second passage (66), a switching valve (73) provided upstream of the first passage and the second passage and downstream of the pressure source, and controlling supply of fluid to the first pressure chamber and the second pressure chamber; A first on-off valve (67) provided in the first passage downstream of the valve for opening and closing the first passage; a second on-off valve (68) provided in the second passage downstream of the switching valve for opening and closing the second passage; The first on-off valve is closed when the pressure in the first pressure chamber is higher than the pressure in the second pressure chamber, and the pressure in the second pressure chamber is higher than the pressure in the first pressure chamber. Second on-off valve is closed when the fluid pressure actuator displacement member generates a driving force by being moved by the fluid (8).
本発明によれば、圧力室内の圧力に応じて開閉弁が開閉するので、流体圧アクチュエータに方向の異なる大小の変動トルクがかかる場合に、駆動したい方向と逆向きの荷重が流体圧アクチュエータにかかる場合は、流体圧アクチュエータは荷重を受け止める保持器として機能し、駆動したい方向と同じ方向に荷重がかかる場合は、流体アクチュエータは駆動を行うアクチュエータとして機能するので、流体圧アクチュエータの他に油圧保持器等の荷重低減手段を設ける必要がなく、小型で、機関搭載性に優れた流体圧アクチュエータを提供することができる。 According to the present invention, since the on-off valve opens and closes according to the pressure in the pressure chamber, when a large or small varying torque is applied to the fluid pressure actuator, a load opposite to the direction to be driven is applied to the fluid pressure actuator. In this case, the fluid pressure actuator functions as a cage that receives the load, and when a load is applied in the same direction as the direction of driving, the fluid actuator functions as an actuator that performs driving. It is not necessary to provide a load reducing means such as a fluid pressure actuator that is small in size and excellent in engine mountability.
さらに、流体圧アクチュエータにかかる荷重を、圧力源からの圧力によって受け止めるのではなく、圧力源から圧力室に流体を供給する通路に設けられた開閉弁を閉じることにより圧力室内に閉じ込められた流体によって荷重を受け止めるので、最大荷重に対抗するだけの大きな圧力源を有する必要がない。したがって、圧力室間の流体の漏れを低減でき、圧力源駆動エネルギ低減を実現できる。 Furthermore, the load applied to the fluid pressure actuator is not received by the pressure from the pressure source, but is closed by the fluid confined in the pressure chamber by closing the on-off valve provided in the passage supplying the fluid from the pressure source to the pressure chamber. Since the load is received, there is no need to have a large pressure source to counter the maximum load. Therefore, the fluid leakage between the pressure chambers can be reduced, and the pressure source drive energy can be reduced.
(第1実施形態) 以下、図面に基づき本発明の第一実施形態について説明する。 First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第一実施形態におけるエンジンの可変圧縮比機構および可変動弁機構の構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a variable compression ratio mechanism and a variable valve mechanism of an engine according to the first embodiment of the present invention.
1は直列4気筒エンジンの圧縮比を可変とする可変圧縮比機構である。2はピストン、3はクランクシャフトである。 Reference numeral 1 denotes a variable compression ratio mechanism that makes the compression ratio of an in-line four-cylinder engine variable. 2 is a piston, 3 is a crankshaft.
クランクシャフト3は、複数のジャーナル3aとクランクピン3bとを備えている。ジャーナル3aは、シリンダブロック13の主軸受に回転自在に支持されている。クランクピン3bは、ジャーナル3aから所定量偏心しており、ここに第2リンクとなるロアーリンク5が回転自在に連結されている。 The crankshaft 3 includes a plurality of journals 3a and a crankpin 3b. The journal 3 a is rotatably supported by the main bearing of the cylinder block 13. The crank pin 3b is eccentric from the journal 3a by a predetermined amount, and a lower link 5 serving as a second link is rotatably connected thereto.
ロアーリンク5は、左右の2部材に分割可能に構成されているとともに、略中央の連結孔にクランクピン3bが嵌合している。 The lower link 5 is configured to be split into two left and right members, and a crank pin 3b is fitted in a substantially central connecting hole.
第1リンクとなるアッパーリンク6は、下端側が第1連結ピン11によりロアーリンク5の一端に回動可能に連結され、上流側がピストンピン4によりピストン2に回動可能に連結されている。 The upper link 6 serving as the first link has a lower end side rotatably connected to one end of the lower link 5 by a first connecting pin 11, and an upstream side rotatably connected to the piston 2 by a piston pin 4.
ピストン2は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック13のシリンダ14内を往復運動する。 The piston 2 receives combustion pressure and reciprocates in the cylinder 14 of the cylinder block 13.
第3リンクとなるコントロールリンク7は、上端側が第2連結ピン12によりロアーリンク5の他端に回動可能に連結され、下端側がコントロールシャフト9を介して機関本体の一部となるシリンダブロック13の下部に回動可能に連結されている。 The control link 7 serving as the third link is pivotally connected to the other end of the lower link 5 at the upper end side by the second connecting pin 12, and the cylinder block 13 whose lower end side is part of the engine body via the control shaft 9. It is connected to the lower part of the pivotably.
図2は、コントロールシャフト9付近の構成を示す側面図である。なお、シャフトの貫通状態の理解を容易にするために断面にハッチングで付してある。 FIG. 2 is a side view showing a configuration near the control shaft 9. The cross section is hatched to facilitate understanding of the shaft penetration state.
コントロールリンク7の下端側には図2に示すように偏心スリーブ軸受50が設けられており、この偏心スリーブ軸受50にコントロールシャフト9の偏心軸部10が回転可能に挿入されている。 As shown in FIG. 2, an eccentric sleeve bearing 50 is provided at the lower end side of the control link 7, and the eccentric shaft portion 10 of the control shaft 9 is rotatably inserted into the eccentric sleeve bearing 50.
図1に示すように、コントロールシャフト9にはレバー51が設けられ、レバー51に形成されるスリット51aに摺動ピン52が摺動可能に嵌合されている。摺動ピン52には、ロッド53の一端が連結され、ロッド53の他端は油圧アクチュエータ8のアクチュエータピストン54に連結されている。 As shown in FIG. 1, a lever 51 is provided on the control shaft 9, and a sliding pin 52 is slidably fitted in a slit 51 a formed in the lever 51. One end of a rod 53 is connected to the slide pin 52, and the other end of the rod 53 is connected to an actuator piston 54 of the hydraulic actuator 8.
油圧アクチュエータ8によってロッド53が駆動されると、コントロールシャフト9が回転し、偏心軸部10の中心位置、特に機関本体に対する相対位置が変化する。これにより、コントロールリンク7によるロアーリンク5の運動拘束条件が変化して、クランク角に対するピストン上死点位置を含めたピストン・ストローク特性が変化し、機関圧縮比が変更される。 When the rod 53 is driven by the hydraulic actuator 8, the control shaft 9 rotates, and the center position of the eccentric shaft portion 10, particularly the relative position with respect to the engine body changes. As a result, the motion constraint condition of the lower link 5 by the control link 7 changes, the piston stroke characteristics including the piston top dead center position with respect to the crank angle change, and the engine compression ratio is changed.
本実施形態では、図3(イ)に示すようにコントロールシャフト9が方向A1(時計まわり)に回転する方向、また、摺動ピン52が設けられたロッド53の先端が油圧アクチュエータ8から遠ざかる方向(A2方向)が低圧縮比方向となるように設定している。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3 (a), the control shaft 9 rotates in the direction A1 (clockwise), and the tip of the rod 53 provided with the sliding pin 52 moves away from the hydraulic actuator 8. (A2 direction) is set to be the low compression ratio direction.
したがって、低圧縮比制御時は、図3(イ)に示すように、コントロールシャフト9がレバー51と共にロッド53によって時計まわりに回転され、これによってコントロールリンク7が偏心軸部10により上方向へ上げられ、ロアーリンク5は反時計まわりに移動して第1連結ピン11が下げられるので、ピストン2の上死点の位置が下降する。 Therefore, at the time of low compression ratio control, as shown in FIG. 3A, the control shaft 9 is rotated clockwise together with the lever 51 by the rod 53, whereby the control link 7 is raised upward by the eccentric shaft portion 10. Then, the lower link 5 moves counterclockwise and the first connecting pin 11 is lowered, so that the position of the top dead center of the piston 2 is lowered.
一方、高圧縮比制御時は、図3(ロ)に示すように、コントロールシャフト9がレバー51と共にロッド53によって反時計まわりに回転され、これによってコントロールリンク7が偏心軸部10により下方向に下げられ、ロアーリンク5は時計まわりに移動して第1連結ピン11が上げられるので、ピストン2の上死点の位置が上昇する。 On the other hand, at the time of high compression ratio control, as shown in FIG. 3B, the control shaft 9 is rotated counterclockwise by the rod 53 together with the lever 51, whereby the control link 7 is moved downward by the eccentric shaft portion 10. The lower link 5 is moved clockwise and the first connecting pin 11 is raised, so that the position of the top dead center of the piston 2 is raised.
なお、図3(イ)、図3(ロ)は、低圧縮比状態と高圧縮比状態とを代表的に示しているが、これらの間で圧縮比を連続的に変化させることが可能である。 3A and 3B representatively show the low compression ratio state and the high compression ratio state, but it is possible to continuously change the compression ratio between them. is there.
図1に示すように、油圧アクチュエータ8には、オイルポンプ15からオイルが供給される。油圧アクチュエータ8に対するオイルの供給は、ソレノイドバルブ17によって調整される。オイルポンプ15は、制御バルブ18を介して、後述する可変動弁機構20にも油圧を供給する。 As shown in FIG. 1, oil is supplied from the oil pump 15 to the hydraulic actuator 8. The supply of oil to the hydraulic actuator 8 is adjusted by a solenoid valve 17. The oil pump 15 also supplies hydraulic pressure to a later-described variable valve mechanism 20 via the control valve 18.
可変圧縮比機構1並びに可変動弁機構20を制御するためにコントロールユニット(ECU)16が備えられ、ECU16は、各種センサから得られるエンジン回転数、エンジン負荷、吸入負圧、油圧などの値に基づき、オイルポンプ15、ソレノイドバルブ17、制御バルブ18を制御する。 A control unit (ECU) 16 is provided to control the variable compression ratio mechanism 1 and the variable valve mechanism 20, and the ECU 16 adjusts values such as engine speed, engine load, suction negative pressure, and hydraulic pressure obtained from various sensors. Based on this, the oil pump 15, the solenoid valve 17, and the control valve 18 are controlled.
可変動弁機構20は、吸気バルブリフト特性を連続的に変更可能な可変動弁機構として、制御軸23の回転角度を変更することにより、吸気弁のバルブリフト量および作動角を連続的に変更可能な第1可変動弁機構21と、吸気弁の作動角の中心位相を進角側および遅角側へ連続的に変更可能な第2可変動弁機構22と、を有している。 The variable valve mechanism 20 is a variable valve mechanism that can continuously change the intake valve lift characteristics, and continuously changes the valve lift amount and the operating angle of the intake valve by changing the rotation angle of the control shaft 23. And a second variable valve mechanism 22 capable of continuously changing the center phase of the operating angle of the intake valve to the advance side and the retard side.
ECU16からの指令により、制御バルブ18を介してオイルポンプ15から制御軸23を駆動する第1アクチュエータ24および第2可変動弁機構22に内蔵される第2アクチュエータ(図示省略)へ油圧が供給され、吸気バルブリフト特性が制御される。 In response to a command from the ECU 16, hydraulic pressure is supplied to the first actuator 24 that drives the control shaft 23 from the oil pump 15 and the second actuator (not shown) built in the second variable valve mechanism 22 via the control valve 18. The intake valve lift characteristic is controlled.
図1,4,5を参照して第1可変動弁機構21の構成を説明する。 The configuration of the first variable valve mechanism 21 will be described with reference to FIGS.
第1可変動弁機構21は、制御軸23および駆動軸25がそれぞれ軸受ブラケット26を介してシリンダヘッド27に回転可能に支持されている(図4,5参照)。 In the first variable valve mechanism 21, a control shaft 23 and a drive shaft 25 are rotatably supported by a cylinder head 27 via bearing brackets 26 (see FIGS. 4 and 5).
駆動軸25には吸気弁を駆動する揺動カム28が各気筒毎に2つ回転可能に外嵌されており、各揺動カム28と吸気弁のバルブステム29の間には、シム等によりバルブクリアランスを調整するソリッド型のバルブリフタ30が介装されている。 A swing cam 28 for driving the intake valve is externally fitted to the drive shaft 25 so as to be rotatable for each cylinder. A shim or the like is provided between each swing cam 28 and the valve stem 29 of the intake valve. A solid type valve lifter 30 for adjusting the valve clearance is interposed.
揺動カム28は、図1および図3に示すように、各気筒の一対のバルブリフタ30に当接する一対のカム本体28aを、軸受ブラケット26により回転可能に支持される円筒状のジャーナル部28bで一体的に接続した構造となっている。 As shown in FIGS. 1 and 3, the swing cam 28 includes a pair of cam main bodies 28 a that are in contact with a pair of valve lifters 30 of each cylinder by a cylindrical journal portion 28 b that is rotatably supported by a bearing bracket 26. The structure is integrally connected.
駆動軸25には円柱状の偏心軸部31が固定又は一体形成され、各偏心軸部31の軸心Xは駆動軸25の回転中心Yに対して偏心している。 A cylindrical eccentric shaft portion 31 is fixed or integrally formed on the drive shaft 25, and the axis X of each eccentric shaft portion 31 is eccentric with respect to the rotation center Y of the drive shaft 25.
偏心軸部31の外周には、リング状の第1リンク32が回転可能に外嵌している。つまり、第1リンク32は偏心軸部31の軸心Yまわりに回転可能に支持されている。
制御軸23には、円柱状の制御偏心軸部33が各気筒毎に固定又は一体形成されており、制御偏心軸部33の軸心P1は制御軸23の回転中心P2に対して偏心している。
A ring-shaped first link 32 is rotatably fitted on the outer periphery of the eccentric shaft portion 31. That is, the first link 32 is supported so as to be rotatable around the axis Y of the eccentric shaft portion 31.
A cylindrical control eccentric shaft portion 33 is fixed or integrally formed on the control shaft 23 for each cylinder, and the axis P1 of the control eccentric shaft portion 33 is eccentric with respect to the rotation center P2 of the control shaft 23. .
制御偏心軸部33の外周には、ロッカーアーム34の中央部が回転可能に外嵌している。つまり、ロッカーアーム34は制御偏心軸部33の軸心P1まわりに回転可能に支持されている。 A central portion of the rocker arm 34 is rotatably fitted on the outer periphery of the control eccentric shaft portion 33. That is, the rocker arm 34 is supported so as to be rotatable around the axis P <b> 1 of the control eccentric shaft portion 33.
ロッカーアーム34の一端は第1連結ピン35を介して第1リンク32の先端に回転可能に連結されており、ロッカーアーム34の他端は棒状の第2リンク36の一端に第2連結ピン37を介して回転可能に連結されている。第2リンク36の他端は、第3連結ピン38を介して揺動カム28の先端に連結されている。 One end of the rocker arm 34 is rotatably connected to the tip of the first link 32 via the first connecting pin 35, and the other end of the rocker arm 34 is connected to one end of the rod-like second link 36 with the second connecting pin 37. It is connected via a rotation. The other end of the second link 36 is connected to the tip of the swing cam 28 via a third connecting pin 38.
クランクシャフトの回転に連動して駆動軸25が回転すると、第1リンク32の回転中心となる偏心軸部31の軸心Xが駆動軸25の回転中心Yに対して旋回し、この第1リンク32,ロッカーアーム34及び第2リンク36を介して揺動カム28が所定の角度範囲内で揺動する。 When the drive shaft 25 rotates in conjunction with the rotation of the crankshaft, the axis X of the eccentric shaft portion 31 serving as the rotation center of the first link 32 turns with respect to the rotation center Y of the drive shaft 25, and this first link. 32, the rocking cam 28 rocks within a predetermined angle range via the rocker arm 34 and the second link 36.
この揺動する揺動カム28のカム面39がバルブリフタ30に当接してこれを押圧することにより、このバルブリフタ30を介して吸気弁のバルブステム29が押し下されて、吸気弁が開閉作動する。 The cam surface 39 of the swinging swing cam 28 comes into contact with and presses the valve lifter 30, whereby the valve stem 29 of the intake valve is pushed down via the valve lifter 30, and the intake valve is opened and closed. .
また、第1アクチュエータ24を介して機関運転状態に応じて制御軸23を回動制御すると、ロッカーアーム34の揺動中心となる制御偏心軸部33の軸心P1が制御軸23の回転中心P2に対して旋回し、ロッカーアーム34及びリンク32,36の姿勢が変化する。これにより、揺動カム28の揺動特性が変化して、吸気バルブリフト特性が変化する。 Further, when the control shaft 23 is controlled to rotate according to the engine operating state via the first actuator 24, the axis P1 of the control eccentric shaft portion 33 serving as the rocking center of the rocker arm 34 becomes the rotation center P2 of the control shaft 23. And the postures of the rocker arm 34 and the links 32 and 36 change. As a result, the swing characteristic of the swing cam 28 changes, and the intake valve lift characteristic changes.
具体的には、クランクシャフト3の回転位相に対する吸気弁の作動角の位相が略一定のままで、吸気弁の作動角及びバルブリフト量が連続的に変化する。 Specifically, the intake valve operating angle and the valve lift amount continuously change while the phase of the operating angle of the intake valve with respect to the rotational phase of the crankshaft 3 remains substantially constant.
第2可変動弁機構22は、クランクシャフト3と連動して回転するプーリまたはスプロケット40に対する駆動軸25の位相を前記図示しない第2アクチュエータを介して相対的に変化させることにより、吸気弁の作動角の位相を連続的に変更可能なもので、ヘリカルスプライン式やベーン式等が公知であり、その詳細な説明は省略する。 The second variable valve mechanism 22 operates the intake valve by relatively changing the phase of the drive shaft 25 with respect to the pulley or sprocket 40 rotating in conjunction with the crankshaft 3 via the second actuator (not shown). The phase of the angle can be continuously changed, and a helical spline type, a vane type, and the like are known, and detailed description thereof is omitted.
以上のような第1可変動弁機構21および第2可変動弁機構22を備えることによって、バルブリフト量、作動角、作動角位相を連続的に変更可能であり、運転状態に最適なバルブリフト特性を実現することができる。 By providing the first variable valve mechanism 21 and the second variable valve mechanism 22 as described above, the valve lift amount, the operating angle, and the operating angle phase can be continuously changed, and the optimal valve lift for the operating state. Characteristics can be realized.
続いて、本発明の第一実施形態における油圧アクチュエータ8の構成図である図6に基づいてその構成と動作を説明する。 Then, the structure and operation | movement are demonstrated based on FIG. 6 which is a block diagram of the hydraulic actuator 8 in 1st embodiment of this invention.
油圧アクチュエータ8は円筒状のシリンダ60を有し、シリンダ60の内部はアクチュエータピストン54によって第1油圧室61と第2油圧室62に区画されている。アクチュエータピストン54はシリンダ60の軸方向に往復運動が可能であり、アクチュエータピストン54は第1油圧室及び第2油圧室62の圧力の変化に応じて変位する。 The hydraulic actuator 8 has a cylindrical cylinder 60, and the inside of the cylinder 60 is partitioned into a first hydraulic chamber 61 and a second hydraulic chamber 62 by an actuator piston 54. The actuator piston 54 can reciprocate in the axial direction of the cylinder 60, and the actuator piston 54 is displaced according to changes in pressure in the first hydraulic chamber and the second hydraulic chamber 62.
アクチュエータピストン54にはロッド53が連結され、ロッド53のもう一端には摺動ピン52が設けられている。摺動ピン52はコントロールシャフト9に設けられたレバー51のスリット51aに摺動可能に連結されている。したがって、アクチュエータピストン54の変位を変えるとコントロールシャフト9が回転し、機関圧縮比を変更することができる。 A rod 53 is connected to the actuator piston 54, and a sliding pin 52 is provided at the other end of the rod 53. The sliding pin 52 is slidably connected to a slit 51 a of a lever 51 provided on the control shaft 9. Therefore, when the displacement of the actuator piston 54 is changed, the control shaft 9 rotates and the engine compression ratio can be changed.
油圧アクチュエータ8に供給する油圧を制御するためにソレノイド17で駆動される油圧切換弁65が設けられる。この油圧切換弁65に対して、油圧アクチュエータ8の第1油圧室61が第1通路63によって接続され、また、第2油圧室62が第2通路66によって接続される。 In order to control the hydraulic pressure supplied to the hydraulic actuator 8, a hydraulic pressure switching valve 65 driven by a solenoid 17 is provided. A first hydraulic chamber 61 of the hydraulic actuator 8 is connected to the hydraulic switching valve 65 by a first passage 63, and a second hydraulic chamber 62 is connected by a second passage 66.
第1通路63の途中には第1開閉弁67が、同じく第2通路66には第2開閉弁68がそれぞれ設けられている。第1開閉弁67及び第2開閉弁68はパイロット型操作弁として構成されている。 A first on-off valve 67 is provided in the middle of the first passage 63, and a second on-off valve 68 is provided in the second passage 66. The first on-off valve 67 and the second on-off valve 68 are configured as pilot-type operation valves.
第1開閉弁67の一端は第1開閉弁67が閉じる方向に第1スプリング69によって付勢されており、他端は第1パイロット通路71によって第2油圧室62と連通されている。すなわち、第1開閉弁67は第1パイロット通路71に導かれる第2油圧室62の油圧をパイロット圧として作動する。 One end of the first on-off valve 67 is urged by a first spring 69 in the direction in which the first on-off valve 67 is closed, and the other end is communicated with the second hydraulic chamber 62 by a first pilot passage 71. That is, the first on-off valve 67 operates using the hydraulic pressure of the second hydraulic chamber 62 guided to the first pilot passage 71 as the pilot pressure.
第1パイロット通路71(または第2油圧室62)の油圧が所定値以上の場合は、第1スプリング69の付勢力よりも油圧力が大きくなり、第1開閉弁67は開弁し、第1パイロット通路71(または第2油圧室62)の油圧が所定値未満の場合は、油圧力よりも第1スプリング69の付勢力が大きいので、第1開閉弁67は閉弁し、第1油圧室61側から油圧切換弁65側への油の流通を阻止するチェック弁として機能する。 When the hydraulic pressure in the first pilot passage 71 (or the second hydraulic chamber 62) is equal to or greater than a predetermined value, the hydraulic pressure becomes larger than the urging force of the first spring 69, the first on-off valve 67 is opened, and the first When the hydraulic pressure in the pilot passage 71 (or the second hydraulic chamber 62) is less than a predetermined value, the urging force of the first spring 69 is greater than the hydraulic pressure, so the first on-off valve 67 is closed and the first hydraulic chamber is closed. It functions as a check valve that prevents the flow of oil from the 61 side to the hydraulic pressure switching valve 65 side.
同様に、第2開閉弁68の一端は第2開閉弁68が閉じる方向に第2スプリング70によって付勢されており、他端は第2パイロット通路72によって第1油圧室61と連通されている。すなわち、第2開閉弁68は第2パイロット通路72に導かれる第1油圧室61の油圧をパイロット圧として作動する。 Similarly, one end of the second on-off valve 68 is urged by the second spring 70 in the closing direction of the second on-off valve 68, and the other end communicates with the first hydraulic chamber 61 by the second pilot passage 72. . That is, the second on-off valve 68 operates using the hydraulic pressure of the first hydraulic chamber 61 guided to the second pilot passage 72 as the pilot pressure.
第2パイロット通路72(または第1油圧室61)の油圧が所定値以上の場合は、第2スプリング70の付勢力よりも油圧力が大きくなり、第2開閉弁68は開弁し、第2パイロット通路72(または第1油圧室61)の油圧が所定値未満の場合は、油圧力よりも第2スプリング70の付勢力が大きいので、第2開閉弁68は閉弁し、第2油圧室62側から油圧切換弁65側への油の流通を阻止するチェック弁として機能する。 When the hydraulic pressure in the second pilot passage 72 (or the first hydraulic chamber 61) is equal to or greater than a predetermined value, the hydraulic pressure becomes larger than the urging force of the second spring 70, the second on-off valve 68 is opened, and the second When the hydraulic pressure in the pilot passage 72 (or the first hydraulic chamber 61) is less than a predetermined value, the urging force of the second spring 70 is larger than the hydraulic pressure, so the second on-off valve 68 is closed and the second hydraulic chamber is closed. It functions as a check valve that prevents the flow of oil from the 62 side to the hydraulic pressure switching valve 65 side.
油圧切換弁65は、ソレノイド17で駆動され摺動可能なスプール弁73が備えられている。ソレノイド17はECU16によって通電制御される。スプール弁73の一端はソレノイド17のプランジャ17aによって押され、他端はスプリング74によって付勢されている。すなわち、スプール弁73の位置は、ソレノイド17の通電により駆動されるプランジャ17aの位置によって決まる。 The oil pressure switching valve 65 is provided with a slidable spool valve 73 driven by a solenoid 17. The solenoid 17 is energized and controlled by the ECU 16. One end of the spool valve 73 is pushed by the plunger 17 a of the solenoid 17, and the other end is biased by the spring 74. That is, the position of the spool valve 73 is determined by the position of the plunger 17 a that is driven by energization of the solenoid 17.
油圧切換弁65は前記第1通路63と接続するポートA、また、第2通路66と接続するポートBを備える。さらに、図示しないオイルパンに接続する排出ポートC及びDが設けられる。 The hydraulic switching valve 65 includes a port A connected to the first passage 63 and a port B connected to the second passage 66. Furthermore, discharge ports C and D connected to an oil pan (not shown) are provided.
スプール弁73はソレノイド17によって3位置に制御される。3位置は、スプール弁73がポートA及びポートBを共に塞ぐ中立位置と、スプール弁73がポートA側に寄せられるA位置と、スプール弁73がポートB側に寄せられるB位置である。A位置ではポートAがオイルポンプ15と接続するポンプポート64と連通し、同時にポートBが排出ポートDと連通する。B位置では、ポートBがポンプポート64と連通し、ポートAが排出ポートCと連通する。すなわち、スプール弁73は三方切換弁として機能し、オイルポンプ15から供給される油を第1油圧室61と第2油圧室62のどちらに供給するか、あるいは、どちらにも供給しないかを振り分けている。以下、各位置における油の流れについて説明する。 The spool valve 73 is controlled to the three position by the solenoid 17. The third position is a neutral position where the spool valve 73 closes both the ports A and B, an A position where the spool valve 73 is moved toward the port A side, and a B position where the spool valve 73 is moved toward the port B side. In the A position, port A communicates with a pump port 64 connected to the oil pump 15, and port B communicates with a discharge port D at the same time. In the B position, port B communicates with pump port 64 and port A communicates with discharge port C. In other words, the spool valve 73 functions as a three-way switching valve, and distributes whether the oil supplied from the oil pump 15 is supplied to the first hydraulic chamber 61 or the second hydraulic chamber 62, or neither. ing. Hereinafter, the flow of oil at each position will be described.
スプール弁73が中立位置にある場合は、スプール弁73がポートA及びポートBを共に塞ぐので、オイルポンプ15からの油はスプール弁73でせき止められ、シリンダ60には油の供給は行われない。また、シリンダ60からの油の排出も行われない。 When the spool valve 73 is in the neutral position, the spool valve 73 blocks both the port A and the port B, so that the oil from the oil pump 15 is blocked by the spool valve 73, and no oil is supplied to the cylinder 60. . Further, oil is not discharged from the cylinder 60.
スプール弁73がA位置にある場合は、スプール弁73がポートA側に寄せられており、このとき、ポンプポート64とポートAとが連通される。したがって、オイルポンプ15から供給される油は、ポンプポート64からポートAを抜けて第1通路63を通り、第1開閉弁67に達する。ここで、第1開閉弁67が開いている場合は、第1油圧室61に油が供給され、第1開閉弁67が閉じている場合は、第1油圧室61内の油の供給・排出は行われない。 When the spool valve 73 is in the A position, the spool valve 73 is moved toward the port A, and at this time, the pump port 64 and the port A are communicated with each other. Accordingly, the oil supplied from the oil pump 15 passes through the first passage 63 through the port A from the pump port 64 and reaches the first on-off valve 67. Here, when the first on-off valve 67 is open, the oil is supplied to the first hydraulic chamber 61, and when the first on-off valve 67 is closed, the oil is supplied / discharged in the first hydraulic chamber 61. Is not done.
さらに、スプール弁73がA位置にある場合は、排出ポートDとポートBとが連通される。前述したように、第1開閉弁67が開いている場合は、オイルポンプ15から第1油圧室61に油が供給されるので、第1油圧室61の油圧によってアクチュエータピストン54が第2油圧室62側に押される。したがって、第2油圧室62内の油は第2通路66へと押し出され、第2開閉弁68に達する。ここで、第2開閉弁68が開いている場合は、第2油圧室62から押し出された油は第2通路66を通って、ポートBを抜け、排出ポートDからオイルパン(図示せず)へと排出される。第2開閉弁68が閉じている場合は、第2油圧室内62内の油の供給・排出は行われない。 Further, when the spool valve 73 is in the A position, the discharge port D and the port B are communicated. As described above, since the oil is supplied from the oil pump 15 to the first hydraulic chamber 61 when the first on-off valve 67 is open, the actuator piston 54 is moved to the second hydraulic chamber by the hydraulic pressure of the first hydraulic chamber 61. It is pushed to 62 side. Accordingly, the oil in the second hydraulic chamber 62 is pushed out to the second passage 66 and reaches the second on-off valve 68. Here, when the second on-off valve 68 is open, the oil pushed out from the second hydraulic chamber 62 passes through the second passage 66, passes through the port B, and is discharged from the discharge port D into an oil pan (not shown). Is discharged. When the second on-off valve 68 is closed, the oil in the second hydraulic chamber 62 is not supplied / discharged.
次に、スプール弁73がB位置にある場合は、スプール弁73がポートB側に寄せられており、このとき、ポンプポート64とポートBとが連通される。したがって、オイルポンプ15から供給される油は、ポンプポート64からポートBを抜けて第2通路66を通り、第2開閉弁68に達する。ここで、第2開閉弁68が開いている場合は、第2油圧室62に油が供給され、第2開閉弁68が閉じている場合は、第2油圧室62内の油の供給・排出は行われない。 Next, when the spool valve 73 is in the B position, the spool valve 73 is moved to the port B side, and at this time, the pump port 64 and the port B are communicated. Therefore, the oil supplied from the oil pump 15 passes through the second passage 66 through the port B from the pump port 64 and reaches the second on-off valve 68. Here, when the second on-off valve 68 is open, the oil is supplied to the second hydraulic chamber 62, and when the second on-off valve 68 is closed, the oil is supplied / discharged in the second hydraulic chamber 62. Is not done.
さらに、スプール弁73がB位置にある場合は、排出ポートCとポートAとが連通される。前述したように、第2開閉弁68が開いている場合は、オイルポンプ15から第2油圧室62に油が供給されるので、第2油圧室62の油圧によってアクチュエータピストン54が第1油圧室61側に押される。したがって、第1油圧室61内の油は第1通路63へと押し出され、第1開閉弁67に達する。ここで、第1開閉弁67が開いている場合は、第1油圧室61から押し出された油は第1通路63を通って、ポートAを抜け、排出ポートCからオイルパン(図示せず)へと排出される。第1開閉弁67が閉じている場合は、第1油圧室内61内の油の供給・排出は行われない。 Further, when the spool valve 73 is in the B position, the discharge port C and the port A are communicated. As described above, when the second on-off valve 68 is open, oil is supplied from the oil pump 15 to the second hydraulic chamber 62, so that the actuator piston 54 is moved to the first hydraulic chamber by the hydraulic pressure of the second hydraulic chamber 62. It is pushed to 61 side. Accordingly, the oil in the first hydraulic chamber 61 is pushed out to the first passage 63 and reaches the first on-off valve 67. Here, when the first on-off valve 67 is open, the oil pushed out from the first hydraulic chamber 61 passes through the first passage 63, passes through the port A, and is discharged from the discharge port C to an oil pan (not shown). Is discharged. When the first on-off valve 67 is closed, the oil in the first hydraulic chamber 61 is not supplied / discharged.
次に、図7に基づいて、油圧アクチュエータ8によるコントロールシャフト9の制御について説明する。 Next, control of the control shaft 9 by the hydraulic actuator 8 will be described with reference to FIG.
コントロールシャフト9には、筒内圧とリンク慣性力が合成された荷重が作用し、コントロールシャフト偏心量と合わさったトルク(以下、「コントロールシャフトトルク」と称す)がかかる。コントロールシャフトトルクは、図7に示すように、大小のトルクが周期的に現れる変動トルクであり、ピストンに筒内圧が作用する方向、すなわち、圧縮比(ε)の低圧縮比方向にトルク大となる。本例は4気筒エンジンであるので、クランクシャフト3の一回転中(クランク角360度中)に筒内圧が2回作用し、最大トルクが低圧縮比方向に2回発生する。 The control shaft 9 is subjected to a load in which the in-cylinder pressure and the link inertia force are combined, and a torque combined with the amount of eccentricity of the control shaft (hereinafter referred to as “control shaft torque”) is applied. As shown in FIG. 7, the control shaft torque is a fluctuating torque in which large and small torques appear periodically, and the torque is large in the direction in which the in-cylinder pressure acts on the piston, that is, in the low compression ratio direction of the compression ratio (ε). Become. Since this example is a four-cylinder engine, the in-cylinder pressure is applied twice during one rotation of the crankshaft 3 (during a crank angle of 360 degrees), and the maximum torque is generated twice in the direction of the low compression ratio.
したがって、コントロールシャフト9を高圧縮比方向に回転させる場合には、油圧アクチュエータ8がこのような低圧縮比方向の最大コントロールシャフトトルクに打ち勝ってレバー51を駆動する必要があり、過大な受圧面(アクチュエータピストン54の摺動方向に垂直な面及びシリンダ60のアクチュエータピストン54の摺動方向に垂直な面)や油圧が必要となり、油圧アクチュエータ8や油圧源(オイルポンプ15)が大型化する。 Accordingly, when the control shaft 9 is rotated in the high compression ratio direction, the hydraulic actuator 8 needs to overcome the maximum control shaft torque in the low compression ratio direction to drive the lever 51, and an excessive pressure receiving surface ( The surface perpendicular to the sliding direction of the actuator piston 54 and the surface perpendicular to the sliding direction of the actuator piston 54 of the cylinder 60) and hydraulic pressure are required, and the hydraulic actuator 8 and the hydraulic source (oil pump 15) are increased in size.
本発明の趣旨は、過大な受圧面や油圧源を有さずとも、また、コントロールシャフトトルクを低減するための機構をアクチュエータとは別に備えずとも、コントロールシャフト9の駆動を可能にし、油圧アクチュエータ8の大型化を防ぐことにある。 The gist of the present invention is that the control shaft 9 can be driven without having an excessive pressure receiving surface or a hydraulic pressure source, or without providing a mechanism for reducing the control shaft torque separately from the actuator. 8 is to prevent an increase in size.
以下、図7に基づいてコントロールシャフト9の制御について説明する。 Hereinafter, control of the control shaft 9 will be described with reference to FIG.
図7下方は、コントロールシャフト9を高圧縮比方向へ回転させる場合のクランク角度に対するコントロールシャフトの回転角を示す。図7下方に示すように、コントロールシャフトを高圧縮比方向へ回転させる場合は、高圧縮比方向のコントロールシャフトトルクが発生しているときのみコントロールシャフトを回転させ、低圧縮比方向のコントロールシャフトトルクが発生しているときはコントロールシャフト9は回転させず、そのときの位置で保持する。 The lower part of FIG. 7 shows the rotation angle of the control shaft with respect to the crank angle when the control shaft 9 is rotated in the high compression ratio direction. As shown in the lower part of FIG. 7, when the control shaft is rotated in the high compression ratio direction, the control shaft is rotated only when the control shaft torque in the high compression ratio direction is generated, and the control shaft torque in the low compression ratio direction is When this occurs, the control shaft 9 is not rotated but is held at that position.
すなわち、油圧アクチュエータ8がコントロールシャフト9を高圧縮比方向に回転させるとき、同じ方向(高圧縮比方向)のコントロールシャフトトルクが発生する場合は、油圧アクチュエータ8はアクチュエータとして機能する。一方、コントロールシャフト9を逆回転させる方向(低圧縮比方向)のトルクの大きいコントロールシャフトトルクが発生する場合は、油圧アクチュエータ8は保持器として機能する。 That is, when the hydraulic actuator 8 rotates the control shaft 9 in the high compression ratio direction, if the control shaft torque in the same direction (high compression ratio direction) is generated, the hydraulic actuator 8 functions as an actuator. On the other hand, when a control shaft torque having a large torque in the direction in which the control shaft 9 rotates in the reverse direction (low compression ratio direction) is generated, the hydraulic actuator 8 functions as a cage.
一方、コントロールシャフト9を低圧縮比方向へ回転させる場合において低圧縮比方向のコントロールシャフトトルクが発生している場合は、油圧アクチュエータ8に作用する荷重の方向と、油圧アクチェータ8を作動させたい方向が一致するので、トルクの大きい低圧縮比方向のコントロールシャフトトルクを利用してアクチュエータピストン54の摺動をアシストし、コントロールシャフト9を迅速に回転させることができる。一方、高圧縮比方向のコントロールシャフトトルクが発生している場合は、コントロールシャフト9は回転させず、そのときの位置で保持する。 On the other hand, when the control shaft torque in the low compression ratio direction is generated when the control shaft 9 is rotated in the low compression ratio direction, the direction of the load acting on the hydraulic actuator 8 and the direction in which the hydraulic actuator 8 is desired to operate. Therefore, it is possible to assist the sliding of the actuator piston 54 using the control shaft torque with a large torque in the low compression ratio direction, and to rapidly rotate the control shaft 9. On the other hand, when the control shaft torque in the high compression ratio direction is generated, the control shaft 9 is not rotated but held at the position at that time.
すなわち、油圧アクチュエータ8がコントロールシャフト9を低圧縮比方向に回転させるとき、同じ方向(低圧縮比方向)のコントロールシャフトトルクが発生する場合は、油圧アクチュエータ8はアクチュエータとして機能する。一方、コントロールシャフト9を逆回転させる方向(高圧縮比方向)のコントロールシャフトトルクが発生する場合は、油圧アクチュエータ8は保持器として機能する。 That is, when the hydraulic actuator 8 rotates the control shaft 9 in the low compression ratio direction, if the control shaft torque in the same direction (low compression ratio direction) is generated, the hydraulic actuator 8 functions as an actuator. On the other hand, when the control shaft torque is generated in the direction in which the control shaft 9 is rotated in the reverse direction (high compression ratio direction), the hydraulic actuator 8 functions as a cage.
前述したように、コントロールシャフトトルクは、高圧縮比方向(正のトルク)に作用する場合よりも、低圧縮比方向(負のトルク)に作用する場合の方がトルクの絶対値が大きい。したがって、上記のような制御を行う場合、油圧アクチュエータ8は、低圧縮比方向の最大コントロールシャフトトルクに対してコントロールシャフト9を保持できるだけの許容荷重を有していればよい。 As described above, the absolute value of the torque is greater when the control shaft torque acts in the low compression ratio direction (negative torque) than when it acts in the high compression ratio direction (positive torque). Therefore, when performing the control as described above, the hydraulic actuator 8 only needs to have an allowable load that can hold the control shaft 9 with respect to the maximum control shaft torque in the low compression ratio direction.
次に、図8に基づいて、油圧アクチュエータ8を機関圧縮比の高圧縮比側へ作動させる場合について説明する。 Next, a case where the hydraulic actuator 8 is operated to the high compression ratio side of the engine compression ratio will be described with reference to FIG.
油圧アクチュエータ8を高圧縮比側に圧縮比変更するとは、図3の(ロ)に示すように、アクチュエータピストン54を第2油圧室62側に摺動させることである。したがって、オイルポンプ15からの圧油を第1油圧室61に供給すべく、油圧切換弁65のスプール弁73をA位置(ポートA側)に寄せるよう、ECU16がソレノイド17を制御する。 Changing the compression ratio of the hydraulic actuator 8 to the high compression ratio side means that the actuator piston 54 is slid to the second hydraulic chamber 62 side as shown in FIG. Therefore, the ECU 16 controls the solenoid 17 so that the spool valve 73 of the hydraulic pressure switching valve 65 is moved to the A position (port A side) in order to supply the pressure oil from the oil pump 15 to the first hydraulic chamber 61.
前述したように、コントロールシャフト9には機関の1回転につき2回の割合で異なる方向にトルクが変化し、コントロールシャフト9を高圧縮比方向に回転させるとき、回転させたい方向と同じ方向(高圧縮比方向)にコントロールシャフトトルクが発生している場合は、油圧アクチュエータ8はアクチュエータとして機能し、コントロールシャフト9を回転させる。一方、回転させたい方向と逆方向(低圧縮比方向)にコントロールシャフトトルクが発生している場合は、油圧アクチュエータ8は保持器として機能し、コントロールシャフト9をその位置で保持する。 As described above, the torque changes in the control shaft 9 in different directions at a rate of twice per engine rotation, and when the control shaft 9 is rotated in the high compression ratio direction, the same direction (high When the control shaft torque is generated in the compression ratio direction), the hydraulic actuator 8 functions as an actuator and rotates the control shaft 9. On the other hand, when the control shaft torque is generated in the direction opposite to the direction of rotation (low compression ratio direction), the hydraulic actuator 8 functions as a cage and holds the control shaft 9 at that position.
図8(イ)は、機関圧縮比を高くするためにコントロールシャフト9を高圧縮比方向に回転させる場合において、回転させたい方向と同じ方向(高圧縮比方向)にコントロールシャフトトルクがかかる時の油圧アクチュエータ8の図である。 FIG. 8 (a) shows a case where the control shaft torque is applied in the same direction (high compression ratio direction) as the direction of rotation when the control shaft 9 is rotated in the high compression ratio direction in order to increase the engine compression ratio. 2 is a diagram of a hydraulic actuator 8. FIG.
高圧縮比方向のコントロールシャフトトルクがかかると、ロッド53及びアクチュエータピストン54には、矢印F1で示す方向、すなわち摺動ピン52が設けられたロッド53の先端が油圧アクチュエータ8に近づく方向に荷重がかかる。 When the control shaft torque in the high compression ratio direction is applied, a load is applied to the rod 53 and the actuator piston 54 in the direction indicated by the arrow F1, that is, the direction in which the tip of the rod 53 provided with the sliding pin 52 approaches the hydraulic actuator 8. Take it.
このとき、第1油圧室61に比べて第2油圧室62が高圧となり、第2油圧室62と連通している第1パイロット通路71を介して第1開閉弁67にかかる油圧が所定値以上となって第1スプリング69の付勢力に打ち勝ち、第1開閉弁67が開かれる。第1開閉弁67が開かれると、オイルポンプ15から第1油圧室61に油が供給され、アクチュエータピストン54が第2油圧室側へと押される。 At this time, the second hydraulic chamber 62 has a higher pressure than the first hydraulic chamber 61, and the hydraulic pressure applied to the first on-off valve 67 via the first pilot passage 71 communicating with the second hydraulic chamber 62 is equal to or greater than a predetermined value. Thus, the urging force of the first spring 69 is overcome and the first on-off valve 67 is opened. When the first on-off valve 67 is opened, oil is supplied from the oil pump 15 to the first hydraulic chamber 61, and the actuator piston 54 is pushed toward the second hydraulic chamber.
このため、第1油圧室61の圧力が上昇し、第2パイロット通路72を介して第2開閉弁68にかかる油圧が第2スプリング70の付勢力に打ち勝って、第2開閉弁68が開かれ、これに伴い第2油圧室の油を排出しつつ、アクチュエータピストン54が移動し、それとともにロッド53も移動し、ひいてはレバー51及びコントロールシャフト9が高圧縮比方向へと回転される。 Therefore, the pressure in the first hydraulic chamber 61 rises, the hydraulic pressure applied to the second on-off valve 68 via the second pilot passage 72 overcomes the urging force of the second spring 70, and the second on-off valve 68 is opened. Accordingly, the actuator piston 54 moves while discharging the oil in the second hydraulic chamber, and the rod 53 also moves together with it, and the lever 51 and the control shaft 9 are rotated in the high compression ratio direction.
図8(ロ)は、機関圧縮比を高くするためにコントロールシャフト9を高圧縮比方向に回転させる場合において、回転させたい方向と逆方向(低圧縮比方向)のコントロールシャフトトルクがかかるときの油圧アクチュエータ8の図である。低圧縮比方向の大きなコントロールシャフトトルクがかかると、ロッド53及びアクチュエータピストン54には、矢印F2で示す方向、すなわち摺動ピン52が設けられたロッド53の先端が油圧アクチュエータ8から遠ざかる方向に大きく荷重がかかる。したがって、アクチュエータピストン54は第1油圧室61側(低圧縮比方向)に移動させられようとするが、第2油圧室62の圧力が所定値未満となり、第1スプリング69の付勢力が第1パイロット通路71を介して第1開閉弁67にかかる油圧に打ち勝つので、第1開閉弁67は閉じられた状態となる。 FIG. 8 (b) shows a case where the control shaft torque in the direction opposite to the direction of rotation (low compression ratio direction) is applied when the control shaft 9 is rotated in the high compression ratio direction in order to increase the engine compression ratio. 2 is a diagram of a hydraulic actuator 8. FIG. When a large control shaft torque in the low compression ratio direction is applied, the rod 53 and the actuator piston 54 are greatly increased in the direction indicated by the arrow F2, that is, in the direction in which the tip of the rod 53 provided with the sliding pin 52 moves away from the hydraulic actuator 8. A load is applied. Accordingly, the actuator piston 54 tends to be moved toward the first hydraulic chamber 61 (in the low compression ratio direction), but the pressure in the second hydraulic chamber 62 becomes less than a predetermined value, and the biasing force of the first spring 69 is the first. Since the hydraulic pressure applied to the first on-off valve 67 is overcome via the pilot passage 71, the first on-off valve 67 is closed.
このため、ロッド53を介してアクチュエータピストン54を第1油圧室61側へと引っ張る力に対して、第1油圧室61が密閉されることから、高い圧縮反力が発生し、アクチュエータピストン54をその位置に保持することができる。 For this reason, since the first hydraulic chamber 61 is sealed against the force pulling the actuator piston 54 toward the first hydraulic chamber 61 via the rod 53, a high compression reaction force is generated, and the actuator piston 54 is Can be held in that position.
上記した図8の(イ)、(ロ)の動作が油圧切換弁65がA位置に切り換わっている間は繰り返され、この間アクチュエータピストン54は高圧縮比側へと所定量だけストロークする。そして、所定の高圧縮比に達したら、ECU16により油圧切換弁65を中立位置に戻す。圧縮比はその状態で保持される。 The operations of (a) and (b) of FIG. 8 described above are repeated while the hydraulic switching valve 65 is switched to the A position. During this time, the actuator piston 54 strokes to the high compression ratio side by a predetermined amount. When the predetermined high compression ratio is reached, the hydraulic switching valve 65 is returned to the neutral position by the ECU 16. The compression ratio is maintained in that state.
次に、図9に基づいて、油圧アクチュエータ8を低圧縮比側へ作動させる場合について説明する。 Next, a case where the hydraulic actuator 8 is operated to the low compression ratio side will be described with reference to FIG.
油圧アクチュエータ8を低圧縮比側に変更するとは、すなわち、アクチュエータピストン54を第1油圧室61側に移動させることである。したがって、オイルポンプ15からの油を第2油圧室62に供給すべく、スプール弁73をB位置(ポートB側)に寄せられるよう、ECU16がソレノイド17を制御する。 Changing the hydraulic actuator 8 to the low compression ratio side means that the actuator piston 54 is moved to the first hydraulic chamber 61 side. Accordingly, the ECU 16 controls the solenoid 17 so that the spool valve 73 can be moved to the B position (port B side) in order to supply the oil from the oil pump 15 to the second hydraulic chamber 62.
前述したように、コントロールシャフト9を低圧縮比方向に回転させるとき、回転させたい方向と同じ方向(低圧縮比方向)にコントロールシャフトトルクが発生している場合には、油圧アクチュエータ8はアクチュエータとして機能し、コントロールシャフト9を回転させる。さらに、低圧縮比方向のトルクは大きいので、このトルクを利用してアクチュエータピストン54の摺動をアシストし、迅速にコントロールシャフト9を回転させることができる。一方、回転させたい方向と逆方向(高圧縮比方向)にコントロールシャフトトルクが発生している場合は、油圧アクチュエータ8は保持器として機能し、コントロールシャフト9は回転させず、その時の位置で保持する。 As described above, when the control shaft 9 is rotated in the low compression ratio direction, if the control shaft torque is generated in the same direction (low compression ratio direction) as the direction in which the control shaft 9 is to be rotated, the hydraulic actuator 8 is used as an actuator. Functions and rotates the control shaft 9. Further, since the torque in the low compression ratio direction is large, the sliding of the actuator piston 54 can be assisted by using this torque, and the control shaft 9 can be quickly rotated. On the other hand, when the control shaft torque is generated in the direction opposite to the direction of rotation (high compression ratio direction), the hydraulic actuator 8 functions as a cage, and the control shaft 9 is not rotated and held at that position. To do.
図9(イ)は、機関圧縮比を低くするためにコントロールシャフト9を低圧縮比方向に回転させる場合において、低圧縮比方向に大きいコントロールシャフトトルクがかかる時の油圧アクチュエータ8の図である。低圧縮比方向にコントロールシャフトトルクがかかると、ロッド53及びアクチュエータピストン54には、矢印F3で示す方向、すなわち摺動ピン52が設けられたロッド53の先端が油圧アクチュエータ8から遠ざかる方向に荷重がかかる。 FIG. 9A is a diagram of the hydraulic actuator 8 when a large control shaft torque is applied in the low compression ratio direction when the control shaft 9 is rotated in the low compression ratio direction in order to lower the engine compression ratio. When the control shaft torque is applied in the low compression ratio direction, a load is applied to the rod 53 and the actuator piston 54 in the direction indicated by the arrow F 3, that is, the direction in which the tip of the rod 53 provided with the sliding pin 52 moves away from the hydraulic actuator 8. Take it.
このとき、アクチュエータピストン54を動かしたい方向と、コントロールシャフトトルクがかかる方向が一致しているので、油圧アクチュエータ8は容易に機関圧縮比を低減させることができる。すなわち、第1油圧室61の油圧が所定値以上となるので、第2パイロット通路72を介して第2開閉弁68にかかる油圧が第2スプリング70の付勢力に打ち勝ち、第2開閉弁68が開かれる。第2開閉弁68が開かれると、オイルポンプ15から第2油圧室62に油が供給され、アクチュエータピストン54が第1油圧室側へと押される。この第2油圧室62の圧力の上昇により、第1開閉弁67が開かれるため、第1油圧室61の油を排出しつつアクチュエータピストン54が移動し、それとともにロッド53も移動し、ひいてはレバー51及びコントロールシャフト9が高圧縮比方向へと回転される。 At this time, since the direction in which the actuator piston 54 is desired to be moved coincides with the direction in which the control shaft torque is applied, the hydraulic actuator 8 can easily reduce the engine compression ratio. That is, since the hydraulic pressure in the first hydraulic chamber 61 becomes equal to or greater than a predetermined value, the hydraulic pressure applied to the second on-off valve 68 via the second pilot passage 72 overcomes the urging force of the second spring 70, and the second on-off valve 68 is be opened. When the second on-off valve 68 is opened, oil is supplied from the oil pump 15 to the second hydraulic chamber 62, and the actuator piston 54 is pushed toward the first hydraulic chamber. As the pressure in the second hydraulic chamber 62 rises, the first on-off valve 67 is opened, so that the actuator piston 54 moves while discharging the oil in the first hydraulic chamber 61, and the rod 53 also moves together with it. 51 and the control shaft 9 are rotated in the high compression ratio direction.
図9(ロ)は、機関圧縮比を低くするためにコントロールシャフト9を低圧縮比方向に回転させる場合において、高圧縮比方向の小さいコントロールシャフトトルクがかかるときの油圧アクチュエータ8の図である。高圧縮比方向のコントロールシャフトトルクがかかると、ロッド53及びアクチュエータピストン54には、矢印F4で示す方向、すなわち摺動ピン52が設けられたロッド53の先端が油圧アクチュエータ8に近づく方向に荷重がかかる。 FIG. 9B is a diagram of the hydraulic actuator 8 when a small control shaft torque in the high compression ratio direction is applied when the control shaft 9 is rotated in the low compression ratio direction in order to lower the engine compression ratio. When the control shaft torque in the high compression ratio direction is applied, a load is applied to the rod 53 and the actuator piston 54 in the direction indicated by the arrow F4, that is, the direction in which the tip of the rod 53 provided with the sliding pin 52 approaches the hydraulic actuator 8. Take it.
このとき、アクチュエータピストン54は第2油圧室62側(高圧縮比方向)に押し戻されようとするが、第1油圧室61の油圧が所定値未満となるので、第2スプリングの付勢力が第2パイロット通路72を介して第2開閉弁68にかかる油圧に打ち勝ち、第2開閉弁68は閉じられたままとなる。 At this time, the actuator piston 54 tends to be pushed back toward the second hydraulic chamber 62 (in the high compression ratio direction). However, since the hydraulic pressure in the first hydraulic chamber 61 becomes less than a predetermined value, the urging force of the second spring is the first. The hydraulic pressure applied to the second on-off valve 68 is overcome via the two pilot passages 72, and the second on-off valve 68 remains closed.
このため、第2油圧室62密閉され、その圧縮反力によりアクチュエータピストン54を荷重F4に対向してその位置で保持する。以後、油圧切換弁65がB位置に切り換わっている間は、図9の(イ)、(ロ)の動作が繰り返され、アクチュエータピストン54は所定の圧縮比となる位置までストロークする。 For this reason, the second hydraulic chamber 62 is sealed, and the actuator piston 54 is held at the position facing the load F4 by the compression reaction force. Thereafter, while the hydraulic pressure switching valve 65 is switched to the B position, the operations (A) and (B) in FIG. 9 are repeated, and the actuator piston 54 strokes to a position where a predetermined compression ratio is obtained.
なお、圧縮比を変更せずに維持する場合は、コントロールシャフト9をその位置で保持するべく、スプール弁73が中立位置になるよう、ECU16がソレノイド17を制御する。このとき、油圧アクチュエータ8は、保持器として機能する。 When the compression ratio is maintained without being changed, the ECU 16 controls the solenoid 17 so that the spool valve 73 is in the neutral position in order to hold the control shaft 9 in that position. At this time, the hydraulic actuator 8 functions as a cage.
本実施形態によれば、第1通路に第1開閉弁を、第2通路に第2開閉弁を設け、第1油圧室の圧力が第2油圧室の圧力より高い場合に第1開閉弁を閉じ、第1油圧室の圧力が第2油圧室の圧力より高い場合に第2開閉弁を閉じるので、油圧アクチュエータ8に油圧源の油圧より大きい荷重がアクチュエータにかかった場合にも、開閉弁を閉じることにより油圧室内に閉じ込められた油によって荷重を受け止めることができる。また、開かれた開閉弁を有する通路には油が通り、該通路と連通された圧力室に油が供給されるので、アクチュエータピストン54が摺動され、駆動力を発生する。したがって、油圧アクチュエータ8はアクチュエータと保持器の両方の機能を有し、アクチュエータへの荷重低減のために他に保持器を備える必要がなく、機関搭載性に優れている。 According to this embodiment, the first opening / closing valve is provided in the first passage, the second opening / closing valve is provided in the second passage, and the first opening / closing valve is provided when the pressure in the first hydraulic chamber is higher than the pressure in the second hydraulic chamber. Since the second on-off valve is closed when the pressure in the first hydraulic chamber is higher than the pressure in the second hydraulic chamber, the on-off valve is closed even when the hydraulic actuator 8 receives a load greater than the hydraulic pressure of the hydraulic source. By closing, the load can be received by the oil trapped in the hydraulic chamber. Further, oil passes through the passage having the open on-off valve, and oil is supplied to the pressure chamber communicated with the passage, so that the actuator piston 54 is slid to generate a driving force. Therefore, the hydraulic actuator 8 has functions of both an actuator and a cage, and it is not necessary to provide another cage for reducing the load on the actuator, and is excellent in engine mounting.
また、特に、本実施形態では、複リンク式可変圧縮比機構1のコントロールシャフト9の駆動に本願発明の油圧アクチュエータ8を適用したので、コントロールシャフト9にかかる低圧縮比方向
の油圧源の油圧よりも大きいトルクを油圧アクチュエータ8が受け止めることができ、これにより、コントロールシャフト9を回転させたい方向とコントロールシャフトトルクの方向が一致している場合のみコントロールシャフト9を回転させ、回転させたい方向とは逆方向のコントロールシャフトトルクがかかる場合はコントロールシャフトを保持し、逆回転を防ぐことができるので、油圧アクチュエータ8に要求する出力を小さく抑えることができ、したがって、油圧アクチュエータ8の小型化及び油圧源(オイルポンプ15)の低圧化が実現される。
In particular, in this embodiment, since the hydraulic actuator 8 of the present invention is applied to drive the control shaft 9 of the multi-link variable compression ratio mechanism 1, the hydraulic pressure of the hydraulic source in the low compression ratio direction applied to the control shaft 9 Can be received by the hydraulic actuator 8, so that the control shaft 9 is rotated only when the direction in which the control shaft 9 is to be rotated matches the direction of the control shaft torque. When the control shaft torque in the reverse direction is applied, the control shaft can be held and reverse rotation can be prevented, so that the output required for the hydraulic actuator 8 can be kept small. Realized low pressure of (oil pump 15) It is.
さらには、油圧アクチュエータ8の小型化及び油圧源の低圧化が実現されることによって、第1油圧室61と油圧室62間の油漏れを低減することができ、油圧源駆動エネルギ低減による燃費悪化を防止できる。 Furthermore, by realizing a reduction in the size of the hydraulic actuator 8 and a reduction in the pressure of the hydraulic source, oil leakage between the first hydraulic chamber 61 and the hydraulic chamber 62 can be reduced, and fuel consumption deteriorates due to a reduction in hydraulic source drive energy. Can be prevented.
加えて、第1油圧室61と第2開閉弁68とを第1パイロット通路71によって連通させ、第2油圧室62と第1開閉弁67と第2パイロット通路72によって連通させ、第1開閉弁67及び第2開閉弁68を油圧室の油圧により駆動される構成としたので、簡素な構成でアクチュエータの小型化及び油圧源駆動エネルギ低減化が実現できる。 In addition, the first hydraulic chamber 61 and the second on-off valve 68 are communicated with each other by the first pilot passage 71, and the second hydraulic chamber 62, the first on-off valve 67, and the second pilot passage 72 are communicated with each other. Since the 67 and the second on-off valve 68 are driven by the hydraulic pressure of the hydraulic chamber, the actuator can be downsized and the hydraulic source drive energy can be reduced with a simple configuration.
また、油圧源を低圧化することができるので、油圧アクチュエータ8と可変動弁機構20の駆動用油圧源を共通化することができ、複数の油圧源が必要ないので、簡素なシステムを実現できる。 In addition, since the hydraulic pressure source can be reduced, the hydraulic pressure source for driving the hydraulic actuator 8 and the variable valve mechanism 20 can be shared, and a plurality of hydraulic pressure sources are not required, so that a simple system can be realized. .
さらに、油圧アクチュエータ8が低油圧で駆動できるので、油圧アクチュエータ8と可変動弁機構20とでエンジンのオイルポンプを共有で使用した場合に、アイドリング時などのエンジン回転数が低く、油圧が低い場合においても、可変動機構20の応答性を良好に保てる。
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態について図10に基づいて説明する。
Further, since the hydraulic actuator 8 can be driven at a low hydraulic pressure, when the engine oil pump is shared between the hydraulic actuator 8 and the variable valve mechanism 20, the engine speed is low during idling and the hydraulic pressure is low. In this case, the responsiveness of the variable movement mechanism 20 can be kept good.
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態は、アクチュエータピストン54の構成が前記第1の実施形態と相違している。図10は、第2実施形態における油圧アクチュエータ8の構成図である。 In the present embodiment, the configuration of the actuator piston 54 is different from that of the first embodiment. FIG. 10 is a configuration diagram of the hydraulic actuator 8 in the second embodiment.
80はピストンスプリングであり、アクチュエータピストン54を高圧縮比方向に付勢するよう第1圧力室61に設けられている。 A piston spring 80 is provided in the first pressure chamber 61 so as to bias the actuator piston 54 in the high compression ratio direction.
前述したように、油圧アクチュエータ8にかかるコントロールシャフトトルクは図7に示すような変動トルクであり、低圧縮比方向に大きい。したがって、本実施形態によれば、アクチュエータピストン54を高圧縮比方向に付勢するようにピストンスプリング80を設けたので、低圧縮比方向に大となるコントロールシャフトトルクをピストンスプリング80の付勢力で低減することができ、より低圧力源でコントロールシャフト9を駆動することができる。
(第3実施形態)
以下、本発明の第3実施形態について図11に基づいて説明する。
As described above, the control shaft torque applied to the hydraulic actuator 8 is a variable torque as shown in FIG. 7, and is large in the low compression ratio direction. Therefore, according to the present embodiment, since the piston spring 80 is provided so as to bias the actuator piston 54 in the high compression ratio direction, the control shaft torque that increases in the low compression ratio direction can be generated by the biasing force of the piston spring 80. The control shaft 9 can be driven with a lower pressure source.
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態は、第1開閉弁67及び第2開閉弁68が前記実施形態と相違している。図11は、第3実施形態における油圧アクチュエータ8の構成図である。 In the present embodiment, the first on-off valve 67 and the second on-off valve 68 are different from the above-described embodiment. FIG. 11 is a configuration diagram of the hydraulic actuator 8 in the third embodiment.
81は第1カム、82は第2カムである。第1開閉弁67は第1カム81によって、また、第2開閉弁68は第2カム82によって駆動される。第1開閉弁67の一端には第1スプリング69が、第2開閉弁68の一端には第2スプリング70がそれぞれ弁を開く方向に付勢するように設けられている。第1カム81には第1カム山81aが、第2カム82には第2カム山82aが、それぞれ2つずつ設けられており、第1開閉弁67を第1カム山81aが、第2開閉弁68を第2カム山82aが押すことにより、それぞれ弁が閉じる構成となっている。第1カム81及び第2カム82のベースサークルにあるときは、すなわち第1カム山81a、第2カム山82aが第1開閉弁67、第2開閉弁68からずれた位置にあるときは、第1、第2開閉弁67,68はスプリングの付勢力により開いた位置に保持される。 81 is a first cam and 82 is a second cam. The first on-off valve 67 is driven by the first cam 81, and the second on-off valve 68 is driven by the second cam 82. A first spring 69 is provided at one end of the first on-off valve 67, and a second spring 70 is provided at one end of the second on-off valve 68 so as to urge the valve in the opening direction. The first cam 81 is provided with two first cam peaks 81a, and the second cam 82 is provided with two second cam peaks 82a, and the first on-off valve 67 is provided with the first cam peaks 81a. When the second cam crest 82a pushes the on-off valve 68, each valve is closed. When in the base circle of the first cam 81 and the second cam 82, that is, when the first cam crest 81a and the second cam crest 82a are at positions shifted from the first on-off valve 67 and the second on-off valve 68, The first and second on-off valves 67 and 68 are held at the open positions by the biasing force of the springs.
第1カム81及び第2カム82はクランクと同期して動かされる。前述したように、コントロールシャフト9にかかるトルクは、図7に示した、大小の正負のトルクが周期的に現れる変動トルクであり、ピストンに筒内圧が作用する方向、すなわち、低圧縮比方向に大トルクとなる。本実施形態は、4気筒エンジンであるので、クランク一回転中(クランク角360度中)で筒内圧が2回作用し、最大トルクが2回発生する。また、高圧縮比方向の最大トルクも、クランク一回転中(クランク角360度中)に2回発生する。 The first cam 81 and the second cam 82 are moved in synchronization with the crank. As described above, the torque applied to the control shaft 9 is a fluctuation torque in which large and small positive and negative torques appear periodically as shown in FIG. 7, and in the direction in which the in-cylinder pressure acts on the piston, that is, in the low compression ratio direction. Large torque. Since the present embodiment is a four-cylinder engine, the in-cylinder pressure acts twice during one rotation of the crank (crank angle of 360 degrees), and the maximum torque is generated twice. The maximum torque in the high compression ratio direction is also generated twice during one crank rotation (crank angle of 360 degrees).
そこで、第1カム81及び第2カム82には、カム山を2つずつ設け、高圧縮比方向及び低圧縮比方向の各側のコントロールシャフトトルクが、オイルポンプ15による油圧で発生するトルクよりも大きい期間は、開閉弁67,68が閉まるようにしている。すなわち、高圧縮比方向の所定値以上のトルクが発生するクランク角度期間では第2カム山82が第2開閉弁68を閉じ、低圧縮比方向の所定値以上のトルクが発生するクランク角度期間では第1カム山81aが第1開閉弁67を閉じる。 Therefore, the first cam 81 and the second cam 82 are each provided with two cam peaks, and the control shaft torque on each side in the high compression ratio direction and the low compression ratio direction is greater than the torque generated by the hydraulic pressure generated by the oil pump 15. On the other hand, the on-off valves 67 and 68 are closed during a longer period. That is, in a crank angle period in which a torque greater than a predetermined value in the high compression ratio direction is generated, the second cam peak 82 closes the second on-off valve 68, and in a crank angle period in which a torque greater than a predetermined value in the low compression ratio direction is generated. The first cam crest 81 a closes the first on-off valve 67.
本実施形態によれば、第1開閉弁67及び第2開閉弁68を、油圧ではなく、クランクと同期しているカムで機械的に駆動するので、油通路(配管)の長さ、曲がり、剛性などを考慮せずとも、高回転における応答性がよくなる。したがって、コントロールシャフトトルクの変動に対する第1開閉弁67及び第2開閉弁68の応答性がよくなり、相対的に高圧側となる圧力室からの油の漏れを確実に防ぐことができるようになるので、エネルギ低減による燃費悪化防止を防ぐことができる。
(第4実施形態)
以下、本発明の第4実施形態について図12に基づいて説明する。
According to the present embodiment, the first on-off valve 67 and the second on-off valve 68 are mechanically driven by a cam synchronized with the crank, not hydraulically, so the length of the oil passage (pipe), the bending, Responsiveness at high rotation is improved without considering rigidity. Therefore, the responsiveness of the first on-off valve 67 and the second on-off valve 68 with respect to fluctuations in the control shaft torque is improved, and oil leakage from the pressure chamber on the relatively high pressure side can be reliably prevented. Therefore, it is possible to prevent deterioration in fuel consumption due to energy reduction.
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態は、第1開閉弁及び第2開閉弁が前記実施形態と相違している。図12は、第4実施形態における油圧アクチュエータ8の構成図である。 In the present embodiment, the first on-off valve and the second on-off valve are different from the above-described embodiment. FIG. 12 is a configuration diagram of the hydraulic actuator 8 according to the fourth embodiment.
85は第1モータ、86は第2モータである。第1開閉弁67及び第2開閉弁68はロータリバルブであり、第1開閉弁67は第1モータ85に、第2開閉弁68は第2モータ86にそれぞれ駆動される。第1モータ85及び第2モータ86は、クランク回転と電気的同期で制御されている。 85 is a first motor, and 86 is a second motor. The first on-off valve 67 and the second on-off valve 68 are rotary valves. The first on-off valve 67 is driven by the first motor 85 and the second on-off valve 68 is driven by the second motor 86, respectively. The first motor 85 and the second motor 86 are controlled in synchronism with crank rotation.
前記各実施形態においては、高圧縮比方向のコントロールシャフトトルクが発生する場合には第2開閉弁68を閉じ、低圧縮比方向のコントロールシャフトトルクが発生する場合には第1開閉弁67を閉じるよう開閉弁を制御していたが、本実施形態においては、コントロールシャフトトルクのかかる方向だけでなく、機関圧縮比を高圧縮比方向と低圧縮比方向のどちらに変更させるかに応じて開閉弁67、68の制御を行う。 In each of the embodiments, the second on-off valve 68 is closed when the control shaft torque in the high compression ratio direction is generated, and the first on-off valve 67 is closed when the control shaft torque in the low compression ratio direction is generated. In this embodiment, the on-off valve is controlled not only in the direction in which the control shaft torque is applied, but also in accordance with whether the engine compression ratio is changed to the high compression ratio direction or the low compression ratio direction. 67 and 68 are controlled.
すなわち、機関圧縮比を低圧縮比側に変更するときのように、コントロールシャフトトルクが回転させたい方向と同じ低圧縮比方向にかかる場合は、アクチュエータピストン54を動かしたい方向とコントロールシャフトトルクがかかる方向が一致しているので、第1開閉弁67及び第2開閉弁68の両方を開き、コントロールシャフトトルクによるアシストが効率的に行われるようにする。 That is, when the control shaft torque is applied in the same low compression ratio direction as the rotation direction, such as when the engine compression ratio is changed to the low compression ratio side, the control shaft torque is applied in the direction in which the actuator piston 54 is to be moved. Since the directions match, both the first on-off valve 67 and the second on-off valve 68 are opened so that the assist by the control shaft torque is efficiently performed.
コントロールシャフト9を低圧縮比方向に回転する場合において、コントロールシャフトトルクが回転させたい方向と同じ低圧縮比方向にかかっているとき、第1開閉弁67及び第2開閉弁68の両方が開かれていると、油圧源から第2油圧室62に供給される油圧とコントロールシャフトトルクによって第1油圧室61側へ摺動されようとするアクチュエータピストン54の動きを、第1油圧室61内の油圧が妨げることがないので、機関圧縮比の低圧縮比側への変更が迅速に行われる。 When the control shaft 9 is rotated in the low compression ratio direction, when the control shaft torque is applied in the same low compression ratio direction as the direction in which the control shaft torque is to be rotated, both the first on-off valve 67 and the second on-off valve 68 are opened. Then, the movement of the actuator piston 54 that is about to slide toward the first hydraulic chamber 61 by the hydraulic pressure supplied from the hydraulic source to the second hydraulic chamber 62 and the control shaft torque is changed to the hydraulic pressure in the first hydraulic chamber 61. Therefore, the engine compression ratio is rapidly changed to the low compression ratio side.
一方、コントロールシャフト9を高圧縮比方向に回転する場合においても、コントロールシャフトトルクが回転させたい方向と同じ高圧縮比方向にかかる場合は、第1開閉弁67及び第2開閉弁68の両方を開き、コントロールシャフトトルクによるアシストが効率的に行われるようにすることができる。 On the other hand, when the control shaft 9 is rotated in the high compression ratio direction, if the control shaft torque is applied in the same high compression ratio direction as the direction in which the control shaft torque is to be rotated, both the first on-off valve 67 and the second on-off valve 68 are turned on. As a result, the assist by the control shaft torque can be efficiently performed.
なお、機関圧縮比を低圧縮比方向に変更する場合は、コントロールシャフトトルクが回転させたい方向と同じ低圧縮比方向にかかるときのみならず、逆回転の高圧縮比方向にかかる場合にも第1開閉弁67及び第2開閉弁68を開弁させていてもよい。これは、図7に示すように、低圧縮比方向のコントロールシャフトトルクに比べて、高圧縮比方向のコントロールシャフトトルクが小さいからである。 Note that the engine compression ratio is changed not only when the control shaft torque is applied in the same low compression ratio direction as that in which the control shaft torque is to be rotated, but also when applied in the reverse rotation high compression ratio direction. The first on-off valve 67 and the second on-off valve 68 may be opened. This is because the control shaft torque in the high compression ratio direction is smaller than the control shaft torque in the low compression ratio direction, as shown in FIG.
一方、機関圧縮比を高圧縮比方向に変更する場合は、低圧縮比方向にコントロールシャフトトルクがかかるときに第1開閉弁67及び第2開閉弁68を両方開いておくと、低圧縮比方向の大きいコントロールシャフトトルクによってコントロールシャフト9が低圧縮方向に回転させられてしまうので、コントロールシャフトトルクが回転させたい方向と同じ高圧縮比方向にかかるときにのみ第1開閉弁67及び第2開閉弁68を開くよう限定しておく。 On the other hand, when changing the engine compression ratio in the high compression ratio direction, if both the first on-off valve 67 and the second on-off valve 68 are opened when the control shaft torque is applied in the low compression ratio direction, the low compression ratio direction Since the control shaft 9 is rotated in the low compression direction by the large control shaft torque, the first on-off valve 67 and the second on-off valve only when the control shaft torque is applied in the same high compression ratio direction as the direction in which the control shaft torque is to be rotated. 68 is limited to open.
本実施形態によれば、機関圧縮比を変更させたい方向と同じ方向にコントロールシャフトトルクがかかる場合は、第1開閉弁67及び第2開閉弁68の両方を開くので、高応答な圧縮比の可変が可能となる。特に、機関圧縮比を低圧縮比方向に変更させたい場合は、低圧縮比方向の大きいコントロールシャフトトルクにより迅速に圧縮比を変更することができるので、ノッキング対策として迅速に圧縮比を低減させたい場合等に有効である。 According to the present embodiment, when the control shaft torque is applied in the same direction as the direction in which the engine compression ratio is to be changed, both the first on-off valve 67 and the second on-off valve 68 are opened. Variable is possible. In particular, if you want to change the engine compression ratio in the low compression ratio direction, you can quickly change the compression ratio with a large control shaft torque in the low compression ratio direction, so you want to quickly reduce the compression ratio as a measure against knocking. It is effective in some cases.
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention.
例えば、上記実施形態では、本願発明の流体圧アクチュエータを駆動する流体として油を使用したが、他の非圧縮性流体を使用してもよい。また、上記実施形態では、本願発明の流体圧アクチュエータを可変圧縮比機構のコントロールシャフトを駆動するのに適用したが、圧縮機などの変動トルクがかかる他の機構にも適用可能である。 For example, in the above embodiment, oil is used as the fluid that drives the fluid pressure actuator of the present invention, but other incompressible fluids may be used. In the above embodiment, the fluid pressure actuator of the present invention is applied to drive the control shaft of the variable compression ratio mechanism. However, the present invention can also be applied to other mechanisms such as a compressor that are subject to variable torque.
1 可変圧縮比機構
2 ピストン
3 クランクシャフト
3a クランクジャーナル
3b クランクピン
4 ピストンピン
5 ロアーリンク
6 アッパーリンク
7 コントロールリンク
8 油圧アクチュエータ
9 コントロールシャフト
10 偏心軸部
11 第1連結ピン
12 第2連結ピン
13 シリンダブロック
14 シリンダ
15 オイルポンプ
16 ECU
17 ソレノイド
18 制御バルブ
20 可変動弁機構
21 第1可変動弁機構
22 第2可変動弁機構
23 制御軸
24 第1アクチュエータ
25 駆動軸
26 軸受ブラケット
27 シリンダヘッド
28 揺動カム
28a カム本体
28b ジャーナル部
29 バルブステム
30 バルブリフタ
31 偏心軸部
32 第1リンク
33 制御偏心軸部
34 ロッカーアーム
35 第1連結ピン
36 第2リンク
37 第2連結ピン
38 第3連結ピン
39 カム面
40 スプロケット
50 偏心スリーブ軸受
51 レバー
51a スリット
52 摺動ピン
53 ロッド
54 アクチュエータピストン
60 シリンダ
61 第1油圧室
62 第2油圧室
63 第1通路
64 ポンプポート
65 油圧切換弁
66 第2通路
67 第1開閉弁
68 第2開閉弁
69 第1スプリング
70 第2スプリング
71 第1パイロット通路
72 第2パイロット通路
73 スプール弁
74 スプリング
80 ピストンスプリング
81 第1カム
82 第2カム
85 第1モータ
86 第2モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Variable compression ratio mechanism 2 Piston 3 Crankshaft 3a Crank journal 3b Crankpin 4 Piston pin 5 Lower link 6 Upper link 7 Control link 8 Hydraulic actuator 9 Control shaft 10 Eccentric shaft part 11 First connection pin 12 Second connection pin 13 Cylinder Block 14 Cylinder 15 Oil pump 16 ECU
17 Solenoid 18 Control valve 20 Variable valve mechanism 21 First variable valve mechanism 22 Second variable valve mechanism 23 Control shaft 24 First actuator 25 Drive shaft 26 Bearing bracket 27 Cylinder head 28 Swing cam 28a Cam body 28b Journal part 29 Valve stem 30 Valve lifter 31 Eccentric shaft portion 32 First link 33 Control eccentric shaft portion 34 Rocker arm 35 First connection pin 36 Second link 37 Second connection pin 38 Third connection pin 39 Cam surface 40 Sprocket 50 Eccentric sleeve bearing 51 Lever 51a Slit 52 Slide pin 53 Rod 54 Actuator piston 60 Cylinder 61 First hydraulic chamber 62 Second hydraulic chamber 63 First passage 64 Pump port 65 Hydraulic switching valve 66 Second passage 67 First on-off valve 68 Second on-off valve 69 First spring 70 Second spring 7 The first pilot passage 72 first cam 82 second cam 85 first motor 86 second pilot passage 73 spool valve 74 spring 80 piston spring 81 and the second motor
Claims (10)
前記圧力室に流体を供給する圧力源と、
前記圧力室を第1圧力室と第2圧力室とに区画し、前記第1圧力室及び前記第2圧力室の圧力に応じて前記圧力室内を移動する変位部材と、
前記圧力源と前記第1圧力室とを連通する第1通路と、
前記圧力源と前記第2圧力室とを連通する第2通路と、
前記第1通路及び前記第2通路の上流かつ前記圧力源の下流に設けられ、前記第1圧力室及び前記第2圧力室への流体供給を制御する切換弁と、
前記切換弁下流の第1通路に設けられ、前記第1通路を開閉する第1開閉弁と、
前記切換弁下流の第2通路に設けられ、前記第2通路を開閉する第2開閉弁と、
を備え、
前記第1圧力室の圧力が前記第2圧力室の圧力より高い場合に前記第1開閉弁が閉じ、
前記第2圧力室の圧力が前記第1圧力室の圧力より高い場合に前記第2開閉弁が閉じ、
前記変位部材が前記流体によって移動されることにより駆動力を発生する
流体圧アクチュエータ。 A pressure chamber;
A pressure source for supplying fluid to the pressure chamber;
A displacement member that divides the pressure chamber into a first pressure chamber and a second pressure chamber, and moves in the pressure chamber in accordance with pressures of the first pressure chamber and the second pressure chamber;
A first passage communicating the pressure source and the first pressure chamber;
A second passage communicating the pressure source and the second pressure chamber;
A switching valve that is provided upstream of the first passage and the second passage and downstream of the pressure source, and controls fluid supply to the first pressure chamber and the second pressure chamber;
A first on-off valve provided in a first passage downstream of the switching valve and opening and closing the first passage;
A second on-off valve provided in a second passage downstream of the switching valve, for opening and closing the second passage;
With
The first on-off valve is closed when the pressure in the first pressure chamber is higher than the pressure in the second pressure chamber;
The second on-off valve is closed when the pressure in the second pressure chamber is higher than the pressure in the first pressure chamber;
A fluid pressure actuator that generates a driving force when the displacement member is moved by the fluid.
前記ピストンに第1連結ピンを介して連結される第1リンクと、
クランクシャフトのクランクピンに回転自由に装着されるとともに、前記第1リンクに第2連結ピンを介して連結される第2リンクと、
前記第2リンクに第3連結ピンを介して連結される第3リンクと、
シリンダブロックに回転自由に支持され、回転軸に対して偏心した偏心軸部を有し、その偏心軸部に前記第3リンクを脱着可能に連結し、機関運転状態に応じて回転して前記第3リンクの位置を調整することで機関圧縮比を可変制御するコントロールシャフトとからなる内燃機関の可変圧縮比機構を備え、
前記変位部材より前記コントロールシャフトを回転駆動するように構成した請求項1に記載の流体圧アクチュエータ。 A piston that reciprocates in the cylinder;
A first link coupled to the piston via a first coupling pin;
A second link that is rotatably mounted on a crankpin of the crankshaft and connected to the first link via a second connecting pin;
A third link coupled to the second link via a third coupling pin;
An eccentric shaft portion that is rotatably supported by the cylinder block and is eccentric with respect to the rotation shaft is detachably connected to the eccentric shaft portion, and is rotated according to the engine operating state to rotate the first link. An internal combustion engine variable compression ratio mechanism comprising a control shaft that variably controls the engine compression ratio by adjusting the position of the three links;
The fluid pressure actuator according to claim 1, wherein the control shaft is rotationally driven by the displacement member.
前記第2開閉弁が前記第1圧力室の圧力が所定値以上の場合に開く請求項1または請求項2に記載の流体圧アクチュエータ。 The first on-off valve opens when the pressure in the second pressure chamber is equal to or higher than a predetermined value;
3. The fluid pressure actuator according to claim 1, wherein the second on-off valve opens when a pressure in the first pressure chamber is equal to or higher than a predetermined value.
前記第2開閉弁と前記第1圧力室とを連通する第2小通路とを備え、
前記第1開閉弁の一端が弾性体によって付勢され、他端が第1小通路を介した第2油圧室の圧力によって付勢され、
前記第2開閉弁の一端が弾性体によって付勢され、他端が第2小通路を介した第1油圧室の圧力によって付勢される請求項3に記載の流体圧アクチュエータ。 And a first small passage communicating the first on-off valve and the second pressure chamber;
A second small passage communicating the second on-off valve and the first pressure chamber;
One end of the first on-off valve is energized by an elastic body, and the other end is energized by the pressure of the second hydraulic chamber via the first small passage;
4. The fluid pressure actuator according to claim 3, wherein one end of the second on-off valve is biased by an elastic body, and the other end is biased by the pressure of the first hydraulic chamber via the second small passage.
前記圧力源が前記可変動弁機構の駆動用油圧源である請求項2に記載の流体圧アクチュエータ。 In addition, a hydraulic variable valve mechanism that can change at least one of the operating angle of the intake valve and / or the exhaust valve and the central angle of the operating angle,
The fluid pressure actuator according to claim 2, wherein the pressure source is a hydraulic pressure source for driving the variable valve mechanism.
Priority Applications (1)
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2006
- 2006-07-20 JP JP2006197842A patent/JP2008025431A/en active Pending
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