JP2018112129A - 可変圧縮比機構 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクティングロッドが圧縮比を可変するときの作動性を向上できる可変圧縮比機構を提供する。【解決手段】コネクティングロッドが、同一のクランクピン７Ｂと同一のピストンピン８とに並列に設置される第１のコネクティングロッド部１１および第２のコネクティングロッド部２１を有する。第１のコネクティングロッド部１１は、ピストンピン８に連結される第１の小端部１２および第１のアーム部１３と、クランクピン７Ｂに連結される第１の大端部１４および第１の連結ピン１５から構成されている。第２のコネクティングロッド部２１は、ピストンピン８に連結される第２の小端部２２および第２のアーム部２３と、クランクピン７Ｂに連結される第２の大端部２４および第２の連結ピン２５から構成されている。クランクピン７Ｂを中心にして第１の大端部１４と第２の大端部２４とを相対回転させる作動機構を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、可変圧縮比機構に関する。

従来から、内燃機関の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構が知られている。この可変圧縮比機構としては、内燃機関で用いられる実効コネクティングロッド長を変化させ、コネクティングロッドが圧縮上死点にあるときの燃焼室の容積を機械的に変えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載される可変圧縮比機構は、コネクティングロッド本体の小径端ベアリングアイに、コネクティングロッド本体に対して回動可能な偏心レバーが設けられている。偏心レバーは、ピストンピンを受容する穴を有し、偏心レバーが偏心ロッドによって回動されると、クランクピンと偏心レバーの中心部までの実効コネクティングロッド長が変更される。

偏心ロッドは、偏心レバーと、コネクティングロッド本体の軸線方向の中央部とに連結されており、偏心ロッドは、コネクティングロッド本体に設けられた油圧チャンバに供給される油圧によって駆動される。

特開２０１５−１３７７６８号公報

このような従来の可変圧縮比機構にあっては、偏心レバーが小径端ベアリングアイに設けられ、偏心ロッドが小径端ベアリングアイとコネクティングロッド本体の中央部とに連結されている。

このため、クランクシャフトの回転によってコネクティングロッドがピストンと共に往復運動するときの慣性質量（往復運動する小径端ベアリングアイ、アーム部、偏心レバー、偏心ロッドによる質量、）が増大してしまう。このため、圧縮比を変更するために偏心レバーを作動するときの作動性が悪化してしまう。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、コネクティングロッドが往復運動する際の慣性質量を低減することができ、圧縮比を可変するときの作動性を向上できる可変圧縮比機構を提供することを目的とするものである。

本発明は、内燃機関のシリンダ内を往復運動するピストンのピストンピンと回転運動を行うクランクシャフトのクランクピンとを連結するコネクティングロッドを備え、前記ピストンピンと前記クランクピンとの相対位置を変更することにより、圧縮比を可変する可変圧縮比機構であって、前記コネクティングロッドは、同一の前記クランクピンと同一の前記ピストンピンとに並列に設置される第１のコネクティングロッド部および第２のコネクティングロッド部を有し、前記第１のコネクティングロッド部は、第１の構成部材および第２の構成部材を含んで構成されており、前記第２のコネクティングロッド部は、第３の構成部材および第４の構成部材を含んで構成されており、前記第１の構成部材および第３の構成部材のそれぞれは、前記ピストンピンに連結される小端部と、前記小端部から前記クランクピンに向かって延びるアーム部とを備えており、前記第２の構成部材および前記第４の構成部材のそれぞれは、少なくとも前記クランクピンに連結される大端部と、少なくとも前記大端部を前記アーム部に揺動自在に連結する連結ピンとを備えており、少なくとも前記第２の構成部材および前記第４の構成部材に、前記クランクピンを中心にして前記第２の構成部材と前記第４の構成部材とを相対移動させる作動機構が設けられていることを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、コネクティングロッドが往復運動する際の慣性質量を低減することができ、圧縮比を可変するときの可変圧縮比機構の作動性を向上できる。

図１は、本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構を備えたエンジンの構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構のコネクティングロッドの分解斜視図である。 図３は、本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構の油圧経路を示す図である。 図４は、本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構を示す図であり、高圧縮時と低圧縮時のコネクティングロッドの状態を示す図である。 図５は、本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構において、第１の油圧室にオイルを供給したときのコネクティングロッドの状態を示す図である。 図６は、図５のＶI−ＶI方向矢視断面図である。 図７は、図６のＶII−ＶII方向矢視断面図である。 図８は、本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構において、第２の油圧室にオイルを供給したときのコネクティングロッドの状態を示す図である。 図９は、図８のIＸ−IＸ方向矢視断面図である。 図１０は、図９のＸ−Ｘ方向矢視断面図である。 図１１は、本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構において、燃焼圧力による圧縮力や慣性力がピストンに作用した場合に、コネクティングロッドに作用する力を示す図である。

本発明の一実施の形態に係る可変圧縮比機構は、内燃機関のシリンダ内を往復運動するピストンのピストンピンと回転運動を行うクランクシャフトのクランクピンとを連結するコネクティングロッドを備え、ピストンピンとクランクピンとの相対位置を変更することにより、圧縮比を可変する可変圧縮比機構であって、コネクティングロッドは、同一のクランクピンと同一のピストンピンとに並列に設置される第１のコネクティングロッド部および第２のコネクティングロッド部を有し、第１のコネクティングロッド部は、第１の構成部材および第２の構成部材を含んで構成されており、第２のコネクティングロッド部は、第３の構成部材および第４の構成部材を含んで構成されており、第１の構成部材および第３の構成部材のそれぞれは、ピストンピンに連結される小端部と、小端部からクランクピンに向かって延びるアーム部とを備えており、第２の構成部材および第４の構成部材のそれぞれは、少なくともクランクピンに連結される大端部と、少なくとも大端部をアーム部に揺動自在に連結する連結ピンとを備えており、少なくとも第２の構成部材および第４の構成部材に、クランクピンを中心にして第２の構成部材と第４の構成部材とを相対移動させる作動機構が設けられている。
これにより、コネクティングロッドが往復運動する際の慣性質量を低減することができ、圧縮比を可変するときの可変圧縮比機構の作動性を向上できる。

以下、本発明に係る可変圧縮比機構の実施例について、図面を用いて説明する。
図１から図１１は、本発明に係る一実施例の可変圧縮比機構を示す図である。なお、図１から図１１のいずれかにおいて、上下左右方向は、車両に搭乗した運転者から見た方向を表わしている。

まず、構成を説明する。
図１において、車両に搭載された内燃機関としてのエンジン１は、シリンダブロック２を備えている。シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド３が設けられており、シリンダブロック２の下部には作動油としてのオイルＯが貯留されるオイルパン５１（図３参照）が設けられている。

シリンダブロック２の内部にはシリンダ４が形成されている。シリンダ４の内部にはピストン５が収納されており、ピストン５は、シリンダ４に対して上下方向に往復運動自在となっている。

ピストン５は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト７に連結されており、ピストン５の往復運動は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト７の回転運動に変換される。

シリンダ４は、気筒数に応じた数だけエンジン１に設けられており、４気筒エンジンであれば、シリンダ４は、エンジン１に４つ設けられている。勿論、気筒数は、４気筒に限定されるものではない。エンジン１としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等のエンジンから構成されてもよく、これに限定されるものでもない。

図１、図２において、ピストン５は、ピストンクラウン部５Ａと、ピストンクラウン部５Ａから下方に延びる一対のスカート部５Ｂ、５Ｃとを有する。
ピストン５は、ピストンクラウン部５Ａから下方に延び、ピストンピン８を回転自在に保持する一対のピストンピンボス部５Ｄ（図１、図２においてピストンポンボス部の一方を示す）を有する。

図１において、ピストンクラウン部５Ａの上面５ａと、シリンダ４の内壁およびシリンダヘッド３の底面との間には燃焼室９が形成されている。
シリンダヘッド３には吸気ポート３Ａが形成されており、吸気ポート３Ａから吸入された空気は、燃焼室９に導入される。シリンダヘッド３には排気ポート３Ｂが形成されており、燃焼室９で燃焼された排気ガスは、排気ポート３Ｂから排気される。

図３において、クランクシャフト７は、クランクジャーナル７Ａを有し、クランクジャーナル７Ａは、軸受５２、５３を介してシリンダブロック２に回転自在に支持されている。クランクシャフト７は、クランクピン７Ｂを有し、クランクピン７Ｂにはコネクティングロッド６が連結されている。

図２において、コネクティングロッド６は、分割された第１のコネクティングロッド部１１および第２のコネクティングロッド部２１を備えている。第１のコネクティングロッド部１１および第２のコネクティングロッド部２１は、同一のクランクピン７Ｂと同一のピストンピン８とに並列に設置されており、クランクピン７Ｂとピストンピン８とを連結している。

第１のコネクティングロッド部１１は、第１の小端部１２、第１のアーム部１３および第１の大端部１４を有する。第１の小端部１２にはピストンピン８が挿入されており、第１の小端部１２は、ピストンピン８に連結されている。

第１のアーム部１３は、第１の小端部１２から第１の大端部１４に向かって延びている。第１の大端部１４は、上側キャップ部１４Ａと下側キャップ部１４Ｂとに分割されており、第１のアーム部１３は、第１の連結ピン１５を介して上側キャップ部１４Ａに揺動自在に連結されている。第１の連結ピン１５は、上側キャップ部１４Ａに固定されていてもよく、第１のアーム部１３に固定されていてもよい。

上側キャップ部１４Ａおよび下側キャップ部１４Ｂの内周面にはそれぞれ半円状のメタル部材１６Ａ、１６Ｂが設けられている。上側キャップ部１４Ａおよび下側キャップ部１４Ｂは、メタル部材１６Ａ、１６Ｂがクランクピン７Ｂの外周面に接触した状態で、ボルト１７によって連結されており、第１の大端部１４は、メタル部材１６Ａ、１６Ｂを介してクランクピン７Ｂに摺動自在に連結されている。本実施例の第１の小端部１２および第１のアーム部１３は、本発明の第１の構成部材を構成し、第１の大端部１４および第１の連結ピン１５は、本発明の第２の構成部材を構成する。

第２のコネクティングロッド部２１は、第２の小端部２２、第２のアーム部２３および第２の大端部２４を有する。第２の小端部２２にはピストンピン８が挿入されており、第２の小端部２２は、ピストンピン８に連結されている。

第２のアーム部２３は、第２の小端部２２から第２の大端部２４に向かって延びている。第２の大端部２４は、上側キャップ部２４Ａと下側キャップ部２４Ｂとに分割されており、第２のアーム部２３は、第２の連結ピン２５を介して上側キャップ部２４Ａに揺動自在に連結されている。第２の連結ピン２５は、上側キャップ部２４Ａに固定されていてもよく、第２のアーム部２３に固定されていてもよい。

上側キャップ部２４Ａおよび下側キャップ部２４Ｂの内周面にはそれぞれ半円状のメタル部材２６Ａ、２６Ｂが設けられている。上側キャップ部２４Ａおよび下側キャップ部２４Ｂは、メタル部材２６Ａ、２６Ｂがクランクピン７Ｂの外周面に接触した状態で、ボルト２７によって連結されており、第２の大端部２４は、メタル部材２６Ａ、２６Ｂを介してクランクピン７Ｂに摺動自在に連結されている。本実施例の第２の小端部２２および第２のアーム部２３は、本発明の第３の構成部材を構成し、第２の大端部２４および第２の連結ピン２５は、本発明の第４の構成部材を構成する。

図３において第１の大端部１４および第２の大端部２４は、クランクピン７Ｂのショルダー部７ｂの間に設置されており、クランクシャフト７の軸線方向に移動したときに、ショルダー部７ｂに接触することにより、クランクシャフト７の軸線方向に位置決めされている。

本実施例のコネクティングロッド６は、第１の大端部１４および第２の大端部２４がクランクピン７Ｂを中心にして相対回転する。このとき、第１のアーム部１３および第２のアーム部２３が第１の連結ピン１５および第２の連結ピン２５を支点にして第１の大端部１４および第２の大端部２４に対して揺動する。本実施例の相対回転が、本発明の相対移動に対応する。

図１１において、第１の大端部１４および第２の大端部２４が相対回転した状態において、第１の小端部１２および第１のアーム部１３と第２の小端部２２および第２のアーム部２３とは、第１の連結ピン１５および第２の連結ピン２５がピストンピン８に対して等間隔となるように設置されている。具体的には、第１の連結ピン１５からピストンピン８までの距離Ｒ１と、第２の連結ピン２５からピストンピン８までの距離Ｒ１とは等しい。

第１の大端部１４および第２の大端部２４が相対回転した状態において、第１の大端部１４と第２の大端部２４とは、第１の連結ピン１５および第２の連結ピン２５がクランクピン７Ｂに対して等間隔となるよう設置されている。具体的には、第１の連結ピン１５からピストンピン８までの距離Ｒ２と、第２の連結ピン２５からクランクピン７Ｂまでの距離Ｒ２とは等しい。

図２において、第２のコネクティングロッド部２１の下側キャップ部２４Ｂには溝部２４ｂが形成されており、溝部２４ｂは、クランクピン７Ｂの円周方向に沿って延びている。第１のコネクティングロッド部１１の下側キャップ部１４Ｂには作動ピン２８が圧入されており、作動ピン２８は、溝部２４ｂに挿入されている（図５から図１０参照）。

図６、図９において、溝部２４ｂと下部キャップ部１４Ｂとによって囲まれる空間は、油圧室３１を構成している。作動ピン２８は、油圧室３１を第１の油圧室３１Ａ（図５から図７参照）と第２の油圧室３１Ｂ（図８から図１０参照）とに仕切るように油圧室３１内を移動する。本実施例の作動ピン２８は、本発明の移動部材を構成する。

油圧室３１にはオイル通路３２、３３が連通している。図５から図７のいずれかにおいてオイル通路３２は、オイル通路３２Ａ、３２Ｂを有する。オイル通路３２Ａは、クランクピン７Ｂの円周方向に沿って延びるように下側キャップ部２４Ｂに形成されており、第１の油圧室３１Ａに連通している。

オイル通路３２Ｂは、下側キャップ部１４Ｂに形成されており、オイル通路３２Ａとクランクシャフト７に形成された制御用オイル通路３４（図３参照）とを連通している。本実施例のオイル通路３２Ａは、第１の大端部１４および第２の大端部２４が相対回転した状態において、オイル通路３２Ｂに常時連通する。

オイル通路３３は、下側キャップ部２４Ｂに形成されており、油圧室３１とクランクシャフト７に形成された制御用オイル通路３５（図３参照）とを連通している。
図３において、クランクシャフト７には複数の制御用オイル通路３４、３５および潤滑用オイル通路３６、３７が形成されている。制御用オイル通路３４、３５は、シリンダブロック２に形成された制御用オイル通路３８、３９に連通している。

潤滑用オイル通路３６、３７の一端部は、メタル部材１６Ａ、２６Ａの内周面に連通しており、潤滑用オイル通路３６、３７の他端部は、軸受５２、５３の油孔５２Ａ、５３Ａを通してシリンダブロック２に形成された潤滑用オイル通路４０、４１に連通している。

潤滑用オイル通路３６、３７の一端部と他端部との間の一部は、軸受５２、５３の内周面に連通している。軸受５２、５３は、クランクジャーナル７Ａをシリンダブロック２に回転自在に支持しており、内周面がクランクジャーナル７Ａに摩擦接触する。

潤滑用オイル通路４０、４１は、潤滑用オイル通路４２に合流しており、潤滑用オイル通路４２は、メインオイル通路４３に連通している。メインオイル通路４３は、オイルパン５１に連通している。メインオイル通路４３にはオイルポンプ４４が設けられており、オイルポンプ４４は、オイルパン５１に貯留されたオイルＯを吸い上げて潤滑用オイル通路４２に供給する。

潤滑用オイル通路４２に供給されるオイルは、潤滑用オイル通路４２から潤滑用オイル通路４０、４１に分岐された後、潤滑用オイル通路３６、３７からメタル部材１６Ａ、２６Ａの内周面と軸受５２、５３の内周面とに供給される。
これにより、メタル部材１６Ａ、２６Ａとクランクピン７Ｂとが潤滑されるとともに、軸受５２、５３とクランクジャーナル７Ａとが潤滑される。

制御用オイル通路３８、３９は、オイルコントロールバルブ４５を介して制御用オイル通路４６およびドレン通路４７に連通している。制御用オイル通路４６は、メインオイル通路４３に連通しており、オイルパン５１に貯留されたオイルＯは、オイルポンプ４４によってメインオイル通路４３から制御用オイル通路４６に供給される。

オイルコントロールバルブ４５は、電磁弁４５Ａによって制御用オイル通路４６と制御用オイル通路３８とを連通し、制御用オイル通路３９とドレン通路４７とを連通する第１の切換位置と、制御用オイル通路４６と制御用オイル通路３９とを連通し、制御用オイル通路３８とドレン通路４７とを連通する第２の切換位置とに切換えられる。

オイルコントロールバルブ４５が第１の切換位置に切換えられると、制御用オイル通路４６のオイルが制御用オイル通路３８、３４およびオイル通路３２Ｂ、３２Ａを通して第１の油圧室３１Ａに導入される。

このとき、第２の油圧室３１Ｂの内部のオイルは、制御用オイル通路３５、３９を通してドレン通路４７に排出される。ドレン通路４７に排出されるオイルは、ドレン通路４７からオイルパン５１に戻される。

オイルコントロールバルブ４５が第２の切換位置に切換えられると、制御用オイル通路４６のオイルが制御用オイル通路３９、３５およびオイル通路３３を通して第２の油圧室３１Ｂに導入される。このとき、第１の油圧室３１Ａの内部のオイルは、オイル通路３２Ａ、３２Ｂ、制御用オイル通路３４、３８を通してドレン通路４７に排出される。

このように本実施例のオイルコントロールバルブ４５は、オイルポンプ４４から第１の油圧室３１Ａおよび第２の油圧室３１Ｂのいずれか一方に作動油を供給したときに、第１の油圧室３１Ａおよび第２の油圧室３１Ｂのいずれか他方からオイルを排出するようにオイルの流れを切換える。

第１の油圧室３１Ａにオイルが導入されると、作動ピン２８が油圧室３１に沿ってクランクピン７Ｂの円周方向に移動し、第１の大端部１４と第２の大端部２４とがクランクピン７Ｂの円周方向に相対回転する。

これにより、第１のアーム部１３が第１の連結ピン１５を支点にして第１の大端部１４に対して左右方向の一方側または他方側に揺動し、第２のアーム部２３が第２の連結ピン２５を支点にして第２の大端部２４に対して左右方向の一方側または他方側に揺動する。

このため、ピストンピン８とクランクピン７Ｂとの相対位置が変更され、ピストン５が圧縮上死点に移動したときの上面５ａの高さが変更される。この結果、燃焼室９の容積が可変され、エンジン１の圧縮比が可変される。

本実施例のオイルポンプ４４およびオイルパン５１は、本発明の油圧源を構成し、オイル通路３２、３３、制御用オイル通路３４、３５、３８、３９、メインオイル通路４３、制御用オイル通路４６は、本発明のオイル通路を構成する。オイルコントロールバルブ４５は、本発明の油圧制御弁を構成する。

本実施例の作動ピン２８、油圧室３１、オイル通路３２、３３、制御用オイル通路３４、３５、３８、３９、メインオイル通路４３、オイルポンプ４４、オイルコントロールバルブ４５、制御用オイル通路４６およびオイルパン５１は、本発明の作動機構７１を構成する。

次に、作用を説明する。
図４において、エンジン１が高圧縮比となる場合には、クランクピン７Ｂの中心軸Ｃ１とピストンピン８の中心軸Ｃ２とを結んだ仮想線６１に対して、第１の連結ピン１５の中心軸Ｃ３とクランクピン７Ｂの中心軸Ｃ１とを結んだ仮想線６２の傾斜角度がθ１となる。

エンジン１が低圧縮比となる場合には、クランクピン７Ｂの中心軸Ｃ１とピストンピン８の中心軸Ｃ２とを結んだ仮想線６１に対して、第１の連結ピン１５の中心軸Ｃ３とクランクピン７Ｂの中心軸Ｃ１とを結んだ仮想線６２の傾斜角度θ２が、高圧縮時の傾斜角度θ１よりも大きくなる。

エンジン１が高圧縮比となる場合には、ピストン５が圧縮上死点にあるときのピストン５の上面５ａが、エンジン１が低圧縮比となる場合のピストン５の上面５ａよりもαだけ上方に位置する。これにより、燃焼室９の容積が低圧縮比に比べて減少して高圧縮比となる。

エンジン１を高圧縮比から低圧縮比に変更する場合には、オイルコントロールバルブ４５を第２の切換位置に切換える。このとき、オイルポンプ４４によって制御用オイル通路４６のオイルが制御用オイル通路３９、３５およびオイル通路３３を通して第２の油圧室３１Ｂに導入される。

これにより、第２の油圧室３１Ｂに導入されるオイルの圧力によって作動ピン２８が、図８、図９中、右方に移動し、第１の大端部１４をクランクピン７Ｂの円周方向に沿って反時計回転方向に回転させる。

このため、図４において、第１の大端部１４が第２の大端部２４に対して反時計回転方向にθ２−θ１だけ相対回転し、第２の大端部２４が第１の大端部１４に対して時計回転方向にθ２−θ１だけ相対回転する（図４の低圧縮比のコネクティングロッド６を参照）。

このとき、ピストンピン８とクランクピン７Ｂとの相対位置が変更され、すなわち、クランクピン７Ｂの中心軸Ｃ１とピストンピン８の中心軸Ｃ２との距離である実効コネクティングロッド長が高圧縮比の状態に比べて短くなる。この結果、燃焼室９の容積が高圧縮比に比べて増大して低圧縮比となる。

一方、エンジン１を低圧縮比から高圧縮比に変更する場合には、オイルコントロールバルブ４５を第１の切換位置に切換える。このとき、オイルポンプ４４によって制御用オイル通路４６のオイルが制御用オイル通路３８、３４、３２Ｂ、３２Ａを通して第１の油圧室３１Ａに導入される。

これにより、第１の油圧室３１Ａに導入されるオイルの圧力によって作動ピン２８が、図５、図６中、左方に移動し、第１の大端部１４をクランクピン７Ｂの円周方向に沿って時計回転方向に回転させる。

このため、第１の大端部１４が第２の大端部２４に対して時計回転方向にθ２−θ１だけ相対回転し、第２の大端部２４が第１の大端部１４に対して反時計回転方向にθ２−θ１だけ相対回転する（図４の高圧縮比のコネクティングロッド６を参照）。

このとき、ピストンピン８とクランクピン７Ｂとの相対位置が変更され、すなわち、実効コネクティングロッド長が低圧縮比の状態に比べて長くなる。この結果、燃焼室９の容積が低圧縮比に比べて減少して高圧縮比となる。

このように本実施例の可変圧縮比機構によれば、コネクティングロッド６が、同一のクランクピン７Ｂと同一のピストンピン８とに並列に設置される第１のコネクティングロッド部１１および第２のコネクティングロッド部２１を有する。

第１のコネクティングロッド部１１は、ピストンピン８に連結される第１の小端部１２および第１のアーム部１３と、クランクピン７Ｂに連結される第１の大端部１４と、第１の大端部１４を第１のアーム部１３に連結する第１の連結ピン１５とから構成されている。

第２のコネクティングロッド部２１は、ピストンピン８に連結される第２の小端部２２および第２のアーム部２３と、クランクピン７Ｂに連結される第２の大端部２４と、第２の大端部２４を第２のアーム部２３に連結する第２の連結ピン２５とから構成されている。

さらに、クランクピン７Ｂを中心にして第１の大端部１４と第２の大端部２４とを相対回転させる作動機構７１を備えている。
これにより、作動機構７１をクランクピン７Ｂと一体で移動する第１の大端部１４および第２の大端部２４に設置することができる。このため、往復運動を行うコネクティングロッド６の慣性質量である第１の小端部１２、第２の小端部２２、第１のアーム部１３および第２のアーム部２３に作動機構７１を設置することを不要にでき、慣性質量を低減できる。

これに加えて、第１の大端部１４および第２の大端部２４をクランクピン７Ｂの円周方向に相対移動させることで、クランクピン７Ｂとピストンピン８との相対位置を変更して圧縮比を容易に可変することができるので、圧縮比を可変する際に第１のコネクティングロッド部１１と第２のコネクティングロッド部２１との摩擦損失を低減できる。
この結果、圧縮比を可変するときの可変圧縮比機構の作動性を向上できる。

また、本実施例の可変圧縮比機構によれば、第１の大端部１４および第２の大端部２４が相対回転した状態において、第１の小端部１２および第１のアーム部１３と第２の小端部２２および第２のアーム部２３とは、第１の連結ピン１５および第２の連結ピン２５がピストンピン８に対して等間隔となるように設置されている。

さらに、第１の大端部１４および第２の大端部２４が相対回転した状態において、第１の大端部１４と第２の大端部２４とは、第１の連結ピン１５および第２の連結ピン２５がクランクピン７Ｂに対して等間隔となるよう設置されている。

これにより、クランクピン７Ｂの中心軸Ｃ１とピストンピン８の中心軸Ｃ２とを結んだ仮想線６１に対して、第１のコネクティングロッド部１１と第２のコネクティングロッド部２１とを常に対称な位置に設置できる。このため、第１のコネクティングロッド部１１と第２のコネクティングロッド部２１との重量配分を適正化、例えば、２等分にできる。

これに加えて、第１のコネクティングロッド部１１と第２のコネクティングロッド部２１を同一の構成、または同じ素材から形成することが可能となり、コネクティングロッド６の部品点数を低減することができる。

また、本実施例の可変圧縮比機構によれば、作動機構７１が、第２の大端部２４に設けられた油圧室３１と、第１の大端部１４に設けられ、油圧室３１を第１の油圧室３１Ａと第２の油圧室３１Ｂとに仕切るようにして油圧室３１の内部を移動自在な作動ピン２８とを備えている。

この可変圧縮比機構は、第１の油圧室３１Ａまたは第２の油圧室３１Ｂのいずれか一方にオイルを供給することにより、第１の大端部１４と第２の大端部２４とを相対回転させる。

これにより、第１の大端部１４および第２の大端部２４に設けられた油圧室３１および作動ピン２８を利用して第１の大端部１４および第２の大端部２４を相対回転させることで、圧縮比を容易に可変できる。

さらに、燃焼圧力による圧縮力や慣性力がピストン５に作用した場合に、第１の油圧室３１Ａおよび第２の油圧室３１Ｂに供給されるオイルの油圧を極度に高くすることなく、第１の大端部１４と第２の大端部２４とが相対移動することを防止できる。

具体的には、図１１において、燃焼圧力による圧縮力Ｆや慣性力Ｆは、分力ＦＡ、ＦＢに分散され、ピストン５からそれぞれ第１の小端部１２および第２の小端部２２、第１のアーム部１３、第２のアーム部２３を経て第１の連結ピン１５および第２の連結ピン２５に伝達される。

この際、第１の連結ピン１５および第２の連結ピン２５に作用する分力ＦＡ、ＦＢは、それぞれクランクピン７Ｂの中心軸Ｃ１に向く分力Ｆ１と、クランクピン７Ｂの円周方向に向く分力Ｆ２とに分散される。なお、仮想線６１と分力ＦＡ、ＦＢが作用する角度θは、同一角度であり、仮想線６１と仮想線６２とがなす角度Φは、同一角度である。

コネクティングロッド６の往復運動時において、第１の大端部１４および第２の大端部２４は、仮想線６１に対してθ１あるいはθ２に傾いた状態となるので、分力Ｆ２は、分力Ｆ１よりも小さくなる。

これにより、第１の油圧室３１Ａおよび第２の油圧室３１Ｂに供給されるオイルの油圧を極度に高くせずに、第１の大端部１４と第２の大端部２４とが相対移動することを防止でき、圧縮比が意図せずに可変されることを防止できる。
なお、油圧室３１が第１の大端部１４に設けられ、作動ピン２８が第２の大端部２４に設けられてもよい。

また、本実施例の可変圧縮比機構によれば、作動機構７１は、オイルポンプ４４およびオイルパン５１と、オイルポンプ４４およびオイルパン５１と第１の油圧室３１Ａおよび第２の油圧室３１Ｂとを接続し、オイルポンプ４４によってオイルパン５１から第１の油圧室３１Ａおよび第２の油圧室３１Ｂにオイルを供給する制御用オイル通路４６、メインオイル通路４３、制御用オイル通路３８、３９およびオイル通路３２、３３とを有する。

これに加えて、作動機構７１は、制御用オイル通路３８、３９、４６に設けられ、オイルポンプ４４によってオイルパン５１から第１の油圧室３１Ａおよび第２の油圧室３１Ｂのいずれか一方にオイルを供給したときに、第１の油圧室３１Ａおよび第２の油圧室３１Ｂのいずれか他方からオイルを排出するように、オイルの流れを切換えるオイルコントロールバルブ４５を備えている。

これにより、オイルコントロールバルブ４５によって第１の油圧室３１Ａおよび第２の油圧室３１Ｂへのオイルの供給経路と、第１の油圧室３１Ａおよび第２の油圧室３１Ｂからのオイルの排出経路とを容易に切換えることができる。このため、作動機構７１を構成するオイル通路の構成を簡素化でき、シリンダブロック２にオイル通路を容易に形成することができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...エンジン（内燃機関）、４...シリンダ、５...ピストン、６...コネクティングロッド、７...クランクシャフト、７Ｂ...クランクピン、８...ピストンピン、１１...コネクティングロッド（第１のコネクティングロッド部）、１２...第１の小端部（第１の構成部材）、１３...第１のアーム部（第１の構成部材）、１４...第１の大端部（第２の構成部材）、１５...第１の連結ピン（第２構成部材）、２１...第２のコネクティングロッド部、２２...第２の小端部（第３の構成部材）、２３...第２アーム部（第３の構成部材）、２４...第２大端部（第４の構成部材）、２５...第２の連結ピン（第４の構成部材）、２８...作動ピン（移動部材、作動機構）、３１...油圧室（作動機構）、３１Ａ...油圧室（第１の油圧室）、３１Ｂ...油圧室（第２の油圧室）、３２，３３...オイル通路（オイル通路、作動機構）、３８，３９，４６...制御用オイル通路（オイル通路、作動機構）、４３...メインオイル通路（オイル通路、作動機構）、４４...オイルポンプ（油圧源、作動機構）、４５...オイルコントロールバルブ（油圧制御弁、作動機構）、５１...オイルパン（油圧源、作動機構）、７１...作動機構

Claims (4)

1. 内燃機関のシリンダ内を往復運動するピストンのピストンピンと回転運動を行うクランクシャフトのクランクピンとを連結するコネクティングロッドを備え、
   前記ピストンピンと前記クランクピンとの相対位置を変更することにより、圧縮比を可変する可変圧縮比機構であって、
   前記コネクティングロッドは、同一の前記クランクピンと同一の前記ピストンピンとに並列に設置される第１のコネクティングロッド部および第２のコネクティングロッド部を有し、
   前記第１のコネクティングロッド部は、第１の構成部材および第２の構成部材を含んで構成されており、
   前記第２のコネクティングロッド部は、第３の構成部材および第４の構成部材を含んで構成されており、
   前記第１の構成部材および第３の構成部材のそれぞれは、前記ピストンピンに連結される小端部と、前記小端部から前記クランクピンに向かって延びるアーム部とを備えており、
   前記第２の構成部材および前記第４の構成部材のそれぞれは、少なくとも前記クランクピンに連結される大端部と、少なくとも前記大端部を前記アーム部に揺動自在に連結する連結ピンとを備えており、
   少なくとも前記第２の構成部材および前記第４の構成部材に、前記クランクピンを中心にして前記第２の構成部材と前記第４の構成部材とを相対移動させる作動機構が設けられていることを特徴とする可変圧縮比機構。
2. 前記第２の構成部材の連結ピンを第１の連結ピンとし、前記第４の構成部材の連結ピンを第４の連結ピンとした場合に、
   前記第１のコネクティングロッド部の大端部と前記第２のコネクティングロッド部の大端部が相対回転した状態において、前記第１の構成部材および前記第２の構成部材は、前記第１の連結ピンおよび前記第２の連結ピンが前記ピストンピンに対して等間隔となるように設置されており、
   前記第３の構成部材および前記第４の構成部材は、前記第１の連結ピンおよび前記第２の連結ピンが前記クランクピンに対して等間隔となるように設置されていることを特徴とする請求項１に記載の変圧縮比機構。
3. 前記作動機構は、
   前記の第２の構成部材および第４の構成部材のいずれか一方に設けられた油圧室と、
   前記第２の構成部材および第４の構成部材のいずれか他方に設けられ、前記油圧室を第１の油圧室と第２の油圧室とに仕切るようにして前記油圧室内を移動自在な移動部材とを備えており、
   前記第１の油圧室または前記第２の油圧室のいずれか一方に作動油を供給することにより、前記第２の構成部材と前記第４の構成部材とを相対移動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可変圧縮比機構。
4. 前記作動機構は、
   油圧源と、
   前記油圧源と前記第１の油圧室および前記第２の油圧室とを接続し、前記油圧源から前記第１の油圧室および前記第２の油圧室に作動油を供給するオイル通路と、
   前記オイル通路に設けられ、前記油圧源から前記第１の油圧室および前記第２の油圧室のいずれか一方に作動油を供給したときに、前記第１の油圧室および前記第２の油圧室のいずれか他方から作動油を排出するように、作動油の流れを切換える油圧制御弁とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の可変圧縮比機構。