JP2009062865A - Variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変圧縮比内燃機関に関する。 The present invention relates to a variable compression ratio internal combustion engine.
この種の内燃機関として、クランクケース(ロアケースとも称される)とシリンダブロックとがシリンダの中心軸に沿って相対移動することで、圧縮比を変更可能に構成されたものが知られている(例えば、特開2003−206771号公報、特開2005−140090号公報、特開2006−316770号公報、等参照。)。 As an internal combustion engine of this type, a crankcase (also referred to as a lower case) and a cylinder block are relatively movable along the center axis of the cylinder so that the compression ratio can be changed ( (For example, refer to Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-206871, 2005-140090, 2006-316770, etc.).
かかる構成の内燃機関においては、前記クランクケースと前記シリンダブロックとが相対移動可能に連結されている。この連結部分には、前記クランクケースに対して前記シリンダブロックをスライドさせるためのスライド機構が設けられている。 In the internal combustion engine having such a configuration, the crankcase and the cylinder block are coupled so as to be relatively movable. The connecting portion is provided with a slide mechanism for sliding the cylinder block with respect to the crankcase.
かかる構成を有する内燃機関においては、前記スライド機構により、前記シリンダブロックが前記クランクケースに対して、前記シリンダの中心軸に沿って相対的にスライドする。これにより、圧縮比が変更される。例えば、ノッキングの抑制等のために圧縮比が低く設定されたり、燃費向上等のために圧縮比が高く設定されたりする。
この種の内燃機関において、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動(スライド)がスムーズに行われなくなる場合が生じ得る。このような場合、運転状態に応じた圧縮比の適切な制御が行われ難くなる。 In this type of internal combustion engine, there may be a case where relative movement (sliding) between the cylinder block and the crankcase is not smoothly performed. In such a case, it is difficult to appropriately control the compression ratio according to the operating state.
一方、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動がスムーズに行われるように、両者のクリアランスを大きくすると、かえって様々な問題が生じ得る。 On the other hand, if the clearance between the cylinder block and the crankcase is increased so that the relative movement between the cylinder block and the crankcase is performed smoothly, various problems may occur.
例えば、当該内燃機関の運転の際に生じる振動や応力(燃焼圧等)により、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが衝突することがあり得る。この衝突により、大きな打撃音や摩耗が生じ得る。また、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間のオイルシールが良好に行われないことがあり得る。 For example, the cylinder block and the crankcase may collide due to vibration or stress (combustion pressure or the like) generated during operation of the internal combustion engine. Due to this collision, loud striking sounds and wear can occur. In addition, the oil seal between the cylinder block and the crankcase may not be performed well.
あるいは、前記シリンダブロックが前記クランクケースに対して相対的に傾くことで、かえって前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動及びこれによる圧縮比制御が良好に行われなくなる場合が生じ得る。 Alternatively, when the cylinder block is inclined relative to the crankcase, the relative movement between the cylinder block and the crankcase and the compression ratio control due thereto may not be performed satisfactorily.
本発明は、このような課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動が良好に行われ得る可変圧縮比内燃機関を提供することにある。 The present invention has been made to address such problems. That is, an object of the present invention is to provide a variable compression ratio internal combustion engine in which relative movement between the cylinder block and the crankcase can be performed satisfactorily.
本発明の可変圧縮比内燃機関(以下、単に「本発明の内燃機関」あるいは「本内燃機関」と称する。)は、クランクケースと、シリンダブロックと、移動機構と、を備えている。 The variable compression ratio internal combustion engine of the present invention (hereinafter simply referred to as “the internal combustion engine of the present invention” or “the present internal combustion engine”) includes a crankcase, a cylinder block, and a moving mechanism.
前記クランクケースは、クランクシャフトを回転可能に支持するように構成されている。このクランクケースは、筒状のフレームを備えている。このフレームの内側には、シリンダブロックが収容されている。 The crankcase is configured to rotatably support the crankshaft. This crankcase is provided with a cylindrical frame. A cylinder block is accommodated inside the frame.
前記シリンダブロックには、シリンダが形成されている。このシリンダには、ピストンが往復移動可能に収容されている。このピストンは、前記クランクシャフトと連結されている。 A cylinder is formed in the cylinder block. A piston is accommodated in this cylinder so as to be able to reciprocate. The piston is connected to the crankshaft.
前記移動機構は、前記シリンダブロックと前記クランクケースとを、前記シリンダの中心軸(以下、「シリンダ中心軸」と称する。)に沿って相対移動させ得るように構成されている。すなわち、本発明の内燃機関は、前記移動機構により前記シリンダブロックと前記クランクケースとを前記シリンダ中心軸に沿って相対移動させることで、圧縮比を変更可能に構成されている。 The moving mechanism is configured to relatively move the cylinder block and the crankcase along a central axis of the cylinder (hereinafter referred to as “cylinder central axis”). That is, the internal combustion engine of the present invention is configured such that the compression ratio can be changed by relatively moving the cylinder block and the crankcase along the cylinder central axis by the moving mechanism.
本発明の特徴は、(a)前記シリンダブロックの前記フレーム内でのガタつきが可及的に抑制されるように、前記シリンダブロックと、これに対向する前記フレームと、の摺動部分におけるクリアランスが、「実質的に」ゼロにされつつ、(b)前記シリンダブロックと前記フレームとが潤滑状態で相対移動し得るように構成されていることにある。 The feature of the present invention is that (a) a clearance at a sliding portion between the cylinder block and the frame facing the cylinder block is provided so that backlash of the cylinder block in the frame is suppressed as much as possible. However, (b) the cylinder block and the frame are configured to be relatively movable in a lubricated state while being “substantially” zero.
かかる構成によれば、前記シリンダブロックの前記フレーム内でのガタつきが可及的に抑制されつつ、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが潤滑状態でスムーズに相対移動する。したがって、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動が、良好に行われ得る。 According to such a configuration, the cylinder block and the crankcase relatively smoothly move relative to each other in a lubricated state while the backlash of the cylinder block in the frame is suppressed as much as possible. Accordingly, the relative movement between the cylinder block and the crankcase can be performed satisfactorily.
(1)本発明の内燃機関は、以下のように構成され得る:前記シリンダブロックの外壁面と前記フレームの内壁面とが互いに押圧している状態で、前記シリンダブロックが前記フレームの内側に収容されている。また、本内燃機関は、潤滑摺動機構をさらに備えている。この潤滑摺動機構は、前記移動機構による前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動の際に、前記シリンダブロックと前記フレームとを潤滑状態で摺動させ得るように構成されている。 (1) The internal combustion engine of the present invention may be configured as follows: the cylinder block is accommodated inside the frame while the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame are pressed against each other. Has been. The internal combustion engine further includes a lubricating sliding mechanism. The lubrication sliding mechanism is configured to allow the cylinder block and the frame to slide in a lubricated state when the cylinder block and the crankcase are moved relative to each other by the moving mechanism.
かかる構成においては、圧縮比の変更の際に、前記移動機構により、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが、前記シリンダ中心軸に沿って相対移動する。このとき、前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面とが互いに押圧している状態で、前記潤滑摺動機構により、前記シリンダブロックと前記フレームとが潤滑状態で摺動する。 In this configuration, when the compression ratio is changed, the cylinder block and the crankcase are relatively moved along the cylinder central axis by the moving mechanism. At this time, the cylinder block and the frame slide in a lubricated state by the lubrication sliding mechanism in a state where the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame are pressed against each other.
かかる構成によれば、前記シリンダブロックの前記フレーム内でのガタつきが可及的に抑制されつつ、前記シリンダブロックと前記クランクケースとがスムーズに相対移動し得る。 According to such a configuration, the cylinder block and the crankcase can smoothly move relative to each other while suppressing the play of the cylinder block in the frame as much as possible.
(1−1)前記潤滑摺動機構は、低摩擦層と、押圧部と、を備え得る。前記低摩擦層は、固体潤滑膜から構成されている。この低摩擦層は、前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面とのうちの一方に設けられている。また、前記押圧部は、他方(前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面とのうちの、前記一方(前記低摩擦層が設けられた方)とは異なる方)に向けて前記低摩擦層を弾性的に押圧し得るように構成されている。 (1-1) The lubricated sliding mechanism may include a low friction layer and a pressing portion. The low friction layer is composed of a solid lubricating film. The low friction layer is provided on one of the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame. In addition, the pressing portion is directed toward the other (the one different from the one of the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame (the one provided with the low friction layer)). The low friction layer can be elastically pressed.
また、前記潤滑摺動機構は、対向層をさらに備え得る。前記対向層は、固体潤滑膜から構成されている。この対向層は、前記他方にて前記低摩擦層と対向するように設けられている。 The lubrication / sliding mechanism may further include a facing layer. The facing layer is composed of a solid lubricating film. The facing layer is provided on the other side so as to face the low friction layer.
かかる構成においては、前記一方に設けられた前記低摩擦層が、前記押圧部によって、前記他方に向けて押圧される。あるいは、この反作用で、前記他方が、前記一方に向けて押圧される。すなわち、前記押圧部によって、前記一方と前記他方とが互いに押圧し合う。この状態で、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが相対移動する際に、前記低摩擦層と前記他方(前記対向層)とが摺動する。 In such a configuration, the low friction layer provided on the one side is pressed toward the other side by the pressing portion. Alternatively, the reaction causes the other to be pressed toward the one. That is, the one and the other are pressed against each other by the pressing portion. In this state, when the cylinder block and the crankcase move relative to each other, the low friction layer and the other (the opposing layer) slide.
(1−2)前記潤滑摺動機構は、潤滑油保持層を備え得る。前記潤滑油保持層は、潤滑油を内部に保持し得る多孔質材料から構成されている。この潤滑油保持層は、前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面との間に挟持されている。 (1-2) The lubricating sliding mechanism may include a lubricating oil retaining layer. The lubricating oil retaining layer is made of a porous material capable of retaining lubricating oil inside. The lubricating oil retaining layer is sandwiched between the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame.
かかる構成においては、前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面との間に前記潤滑油保持層が挟持された状態で、前記潤滑油によって、前記シリンダブロック(前記外壁面)と前記フレーム(前記内壁面)との潤滑が行われる。 In such a configuration, the cylinder block (the outer wall surface) and the cylinder can be separated from the cylinder block (the outer wall surface) by the lubricant in a state where the lubricant retaining layer is sandwiched between the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame. Lubrication with the frame (the inner wall surface) is performed.
ここで、本内燃機関は、潤滑油供給機構をさらに備えていてもよい。この潤滑油供給機構は、前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面と、の間に、前記潤滑油を供給し得るように構成されている。 Here, the internal combustion engine may further include a lubricating oil supply mechanism. The lubricating oil supply mechanism is configured to supply the lubricating oil between the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame.
前記潤滑油供給機構は、前記シリンダブロックや前記クランクケース(前記フレーム)に形成された潤滑油通路から構成され得る。あるいは、前記潤滑油供給機構は、油圧に応じて前記潤滑油を噴射し得るオイルジェットから構成され得る。 The lubricating oil supply mechanism may include a lubricating oil passage formed in the cylinder block or the crankcase (the frame). Alternatively, the lubricating oil supply mechanism can be configured by an oil jet that can inject the lubricating oil in accordance with hydraulic pressure.
(1−3)前記潤滑摺動機構は、多数の粒子と、粒子保持部と、を備え得る。ここで、前記粒子は、前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面との間の空間内に配置されている。また、前記粒子保持部は、前記粒子を前記空間内に保持し得るように構成されている。 (1-3) The lubricating sliding mechanism may include a large number of particles and a particle holding unit. Here, the particles are arranged in a space between the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame. Further, the particle holding unit is configured to hold the particles in the space.
かかる構成においては、前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面とが、前記粒子を介して互いに押圧しつつ、潤滑状態で相対移動し得る。 In such a configuration, the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame can move relative to each other in a lubricated state while pressing each other through the particles.
ここで、前記フレーム、前記シリンダブロック、及び前記粒子が、磁性体(強磁性体)から構成され得る。この場合、本内燃機関は、前記空間に磁界を印加するための電磁石をさらに備え得る。なお、前記粒子保持部は、前記電磁石から構成され得る。 Here, the frame, the cylinder block, and the particles may be made of a magnetic material (ferromagnetic material). In this case, the internal combustion engine may further include an electromagnet for applying a magnetic field to the space. In addition, the particle holding unit may be configured from the electromagnet.
かかる構成においては、前記電磁石が通電されることで、前記フレームと前記シリンダブロックとが、前記粒子を介して電磁的に固着される。一方、前記電磁石の通電が解除されることで、前記フレームと前記シリンダブロックとの、前記粒子を介しての電磁的固着が解除される。すなわち、前記電磁石及び前記粒子が、クラッチとしての機能を奏する。 In such a configuration, when the electromagnet is energized, the frame and the cylinder block are electromagnetically fixed via the particles. On the other hand, when the energization of the electromagnet is released, the electromagnetic fixation between the frame and the cylinder block via the particles is released. That is, the electromagnet and the particles function as a clutch.
かかる構成によれば、前記シリンダブロックと前記クランクケースとがスムーズに相対移動し、圧縮比の変更動作が良好に行われ得る。また、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの所望の位置関係、すなわち、所望の圧縮比が、良好に保持され得る。 According to such a configuration, the cylinder block and the crankcase can smoothly move relative to each other, and the compression ratio changing operation can be performed satisfactorily. Further, a desired positional relationship between the cylinder block and the crankcase, that is, a desired compression ratio can be satisfactorily maintained.
(2)本発明の内燃機関は、以下のように構成され得る:前記シリンダブロックの外壁面と前記フレームの内壁面との間の空間内には、多数の粒子が配置されている。そして、これらの粒子を前記空間内に保持し得るように構成された粒子保持部が、本内燃機関に設けられている。 (2) The internal combustion engine of the present invention can be configured as follows: A large number of particles are arranged in a space between the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame. And the particle | grain holding part comprised so that these particles could be hold | maintained in the said space is provided in this internal combustion engine.
かかる構成においては、前記粒子保持部により、前記粒子が前記空間内に保持される。そして、前記空間内、すなわち、前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面との間に、前記粒子が介在した(あるいは充填された)状態で、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが相対移動する。すなわち、前記外壁面と前記内壁面とが、前記粒子を介して対向しつつ、潤滑状態で相対移動し得る。 In such a configuration, the particles are held in the space by the particle holding unit. The cylinder block and the crankcase are in the space, that is, in a state where the particles are interposed (or filled) between the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame. Move relative. That is, the outer wall surface and the inner wall surface can move relative to each other in a lubricated state while facing each other through the particles.
ここで、前記フレーム、前記シリンダブロック、及び前記粒子が、磁性体から構成され得る。この場合、本内燃機関は、前記空間に磁界を印加するための電磁石をさらに備え得る。なお、前記粒子保持部は、前記電磁石から構成され得る。 Here, the frame, the cylinder block, and the particles may be made of a magnetic material. In this case, the internal combustion engine may further include an electromagnet for applying a magnetic field to the space. In addition, the particle holding unit may be configured from the electromagnet.
かかる構成においては、前記電磁石に対する通電及びその解除により、前記フレームと前記シリンダブロックとの、前記粒子を介しての電磁的固着が設定及び解除される。すなわち、前記電磁石及び前記粒子が、クラッチとしての機能を奏する。これにより、所望の圧縮比が、良好に保持され得る。 In such a configuration, the electromagnetic fixation between the frame and the cylinder block via the particles is set and released by energization and release of the electromagnet. That is, the electromagnet and the particles function as a clutch. Thereby, a desired compression ratio can be kept favorable.
以下、本発明の実施形態(本願の出願時点において出願人が最良と考えている実施形態)について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (embodiments that the applicant considers best at the time of filing of the present application) will be described with reference to the drawings.
なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件(記述要件・実施可能要件)を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。実施形態に対する変形例(modification)は、当該実施形態の説明中に挿入されると、首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。 In addition, the description about the following embodiment is specific to the extent possible, merely an example of the embodiment of the present invention in order to satisfy the description requirement (description requirement / practicability requirement) of the specification required by law. It is only what is described in. Therefore, as will be described later, it is quite natural that the present invention is not limited to the specific configurations of the embodiments described below. Modifications to the embodiments are listed together at the end, as insertions during the description of the embodiment impede understanding of the description of the consistent embodiment.
<第一実施形態の内燃機関の構成>
図1は、本発明の内燃機関の第一の実施形態であるエンジン1の概略構成を示す分解斜視図である。図2は、図1に示されているエンジン1の側断面図(図1におけるII−II断面図)である。
<Configuration of Internal Combustion Engine of First Embodiment>
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an
図1及び図2を参照すると、本実施形態のエンジン1は、シリンダブロック2と、シリンダヘッド3と、クランクケース4と、移動機構5と、を備えている。このエンジン1は、シリンダブロック2及びシリンダヘッド3を、クランクケース4に対して相対的に移動(スライド)させることで、圧縮比を変更可能に構成されている。
Referring to FIGS. 1 and 2, the
<<シリンダブロック>>
シリンダブロック2は、平面視にて略矩形状の、略直方体状の部材であって、アルミニウム合金によって一体に形成されている。シリンダブロック2の外壁面20aは、シリンダ21の内側表面と同程度の表面粗さを有する平滑な表面として形成されている。
<< Cylinder block >>
The
シリンダブロック2には、シリンダ21が形成されている。シリンダ21は、略円柱形状の貫通孔である。本実施形態においては、複数(本実施形態においては4つ)のシリンダ21が、気筒配列方向ADに沿って一列に設けられている。このシリンダブロック2は、気筒配列方向ADと平行な長手方向を有するように形成されている。シリンダ21の内部には、ピストン22が、気筒配列方向ADと直交するシリンダ中心軸CCAに沿って往復移動可能に収容されている。
A
また、シリンダブロック2には、ウォータージャケット23が形成されている。ウォータージャケット23は、エンジン1を冷却するための冷却媒体(冷却水)が通過し得る空間であって、シリンダ21の外側を囲むように設けられている。
Further, a
<<シリンダヘッド>>
シリンダブロック2の上端面には、シリンダヘッド3が接合されている。シリンダヘッド3は、アルミニウム合金によって一体に形成されている。
<< Cylinder head >>
A cylinder head 3 is joined to the upper end surface of the
シリンダヘッド3は、シリンダ21における上死点側の一端(図中上側の端)を覆うように、シリンダブロック2に固定されている。すなわち、シリンダヘッド3は、シリンダブロック2と相対移動しないように(シリンダブロック2とともに上下動するように)、シリンダブロック2の上端部に、ボルト(図示せず)等によって固定されている。
The cylinder head 3 is fixed to the
シリンダヘッド3には、複数の凹部が形成されている。各凹部は、各シリンダ21に対応する位置に設けられている。この凹部と、ピストン22の頂面より上側のシリンダ21の内部の空間と、によって、燃焼室CCが形成されている。
A plurality of recesses are formed in the cylinder head 3. Each recess is provided at a position corresponding to each
<<クランクケース>>
クランクケース4は、アルミニウム合金によって一体に形成されている。本実施形態におけるクランクケース4は、その内側にシリンダブロック2を収容し得るように構成されている。
<< Crankcase >>
The
具体的には、クランクケース4の上部には、フレーム41が設けられている。フレーム41は、平面視にて略矩形状の筒状部材であって、気筒配列方向ADと平行な長手方向を有するように形成されている。
Specifically, a
フレーム41の内側には、シリンダブロック収容部41aが形成されている。シリンダブロック収容部41aは、シリンダブロック2を収容し得るように設けられた、平面視にて略矩形状の空間であって、シリンダ中心軸CCAに沿って設けられている。
A cylinder block housing portion 41 a is formed inside the
シリンダブロック収容部41aの内壁面41a1(以下、「フレーム41の内壁面41a1」と称されることもある。)は、シリンダブロック2の外壁面20aと対向するように設けられている。この内壁面41a1も、シリンダブロック2の外壁面20aと同様に、平滑な表面として形成されている。
An inner wall surface 41a1 of the cylinder block housing portion 41a (hereinafter also referred to as “an inner wall surface 41a1 of the
このように、フレーム41は、シリンダブロック2の外壁面20aの下端部から上部までを覆うことで、シリンダブロック2とシリンダヘッド3との相対移動をスムーズにガイドし得るように構成されている。
Thus, the
クランクケース4の下端部には、クランクシャフト42が回転可能に支持されている。クランクシャフト42は、気筒配列方向ADと平行に配置されている。このクランクシャフト42は、ピストン22のシリンダ中心軸CCAに沿った往復移動に基づいて回転駆動されるように、コンロッド43を介して、ピストン22と連結されている。また、クランクシャフト42には、バランスウエイト44が設けられている。
A
<<移動機構>>
フレーム41の気筒配列方向ADに沿った両側壁及びその近傍には、一対の移動機構5,5が設けられている。一方の移動機構5と、他方の移動機構5とは、すべてのシリンダ21におけるシリンダ中心軸CCAが通る平面に関して、ほぼ対称に構成及び配置されている。
<< Movement mechanism >>
A pair of moving
<<<カムシャフト>>>
移動機構5は、カムシャフト51の回転によって、シリンダブロック2とクランクケース4とをシリンダ中心軸CCAに沿って相対的に移動(スライド)させ得るように構成されている。
<<<< Camshaft >>>>
The moving
図3は、図1及び図2に示されているカムシャフト51を、その一部を分解して示す斜視図である。図1ないし図3を参照すると、カムシャフト51は、ジャーナル部51aと、円形カム部51bと、偏心シャフト51cと、ウォームホイール51dと、から構成されている。
FIG. 3 is a perspective view showing a part of the
ジャーナル部51aは、円柱状の部材であって、カムシャフト51の回転中心軸(これは気筒配列方向ADと平行且つシリンダ中心軸CCAと垂直であって、図3にて一点鎖線で示されている。)と同軸に設けられている。ジャーナル部51aは、隣り合う円形カム部51bの間、及びカムシャフト51の両端部に設けられている。
The
円形カム部51bは、カムシャフト51の前記回転中心軸から偏心して設けられている。この円形カム部51bは、ジャーナル部51aよりも径が太い円柱状の部材であって、シリンダ21に対応して設けられている。
The
偏心シャフト51cは、カムシャフト51の前記回転中心軸に沿った長手方向を有する丸棒状の部材である。この偏心シャフト51cは、前記回転中心軸及び円形カム部51bの中心軸から偏心した位置にて、ジャーナル部51a及び円形カム部51bを挿通するように設けられている。
The
偏心シャフト51cの前記長手方向における略中央部には、ウォームホイール51dが設けられている。ウォームホイール51dは、その中心軸が前記回転中心軸と同軸となるように設けられている。
A
ジャーナル部51aは、偏心シャフト51cの周りを回転しないように、偏心シャフト51cに固定されている。一方、円形カム部51bは、偏心シャフト51cの周りを自由に回転し得るようになっている。すなわち、円形カム部51bは、前記回転中心軸とは異なる軸を中心として、ジャーナル部51aに対して相対的に回転し得るようになっている。ウォームホイール51dは、偏心シャフト51cに固定されている。
The
図1を参照すると、クランクケース4の下部であってフレーム41の前記長手方向における略中央部には、モータ52が装着されている。モータ52は、その中心軸がカムシャフト51及びシリンダ中心軸CCAと直交するように設けられている。モータ52は、一対のウォームホイール51dと対向するように設けられた一対のウォーム53を回転駆動し得るように構成されている。
Referring to FIG. 1, a
ウォーム53は、ウォームホイール51dと噛み合うように形成された、螺旋状の歯形を有する円柱状のギヤであって、モータ52と同軸上に設けられている。一方のウォーム53は、他方のウォーム53とは逆向きの螺旋状の歯形を有するように構成されている。
The
このように、カムシャフト51は、モータ52及びウォーム53を介してウォームホイール51dが回転駆動されることで、ジャーナル部51aが前記回転中心軸を中心として回転するとともに、円形カム部51bがジャーナル部51aに対して相対的に回転するように構成されている。
As described above, the
<<<ブロック側支持部>>>
再び図1及び図2を参照すると、シリンダブロック2には、ブロック側支持部54が装着されている。ブロック側支持部54は、円形カム部51bと対応する位置に配置されている。すなわち、複数のブロック側支持部54が、シリンダ21に対応するように設けられている。
<<< Block side support part >>>
Referring to FIGS. 1 and 2 again, the
ブロック側支持部54には、軸受孔54aが形成されている。この軸受孔54aは、円形カム部51bの外径に対応する(円形カム部51bの表面と摺動し得るような)内径を有する貫通孔である。すなわち、円形カム部51bは、ブロック側支持部54によって回転可能に支持されている。
A bearing
<<<クランクケース側支持部>>>
フレーム41には、ブロック側支持部54と同数の複数の開口部55が設けられている。開口部55は、フレーム41の気筒配列方向ADに沿った前記側壁を貫通するように設けられた孔であって、ブロック側支持部54が挿通され得るように設けられている。この開口部55は、ブロック側支持部54がその内側にてシリンダ中心軸CCAに沿って往復移動し得るように、ブロック側支持部54の高さ寸法(シリンダ中心軸CCAに沿った方向の寸法)よりも大きい高さ寸法に形成されている。
<<< Crankcase side support part >>>
The
フレーム41には、複数のフレーム側支持部56が形成されている。各フレーム側支持部56は、開口部55に隣接するように設けられている。すなわち、複数のフレーム側支持部56が、各開口部55の両側に設けられ、且つ気筒配列方向ADに沿って配列されている。
The
フレーム側支持部56は、フレーム41の外側(内壁面41a1とは反対側)に設けられている。このフレーム側支持部56には、ジャーナル支持凹部56aが設けられている。ジャーナル支持凹部56aは、半円柱形状の凹部であって、ジャーナル部51aの外径に対応する内径を有するように形成されている。
The frame
フレーム41には、カバー部57が装着されている。カバー部57は、カムシャフト51(ジャーナル部51a)を挟んでフレーム側支持部56と対向するように設けられている。このカバー部57は、フレーム側支持部56に装着されることで、フレーム側支持部56とともにカムシャフト51(ジャーナル部51a)を回転可能に支持するように構成されている(図2においては図示の簡略化のためにカバー部57の図示が省略されている。)。
A
カバー部57は、気筒配列方向ADに沿って配列された複数のフレーム側支持部56に対応するように、一体(シームレス)に形成されている。このカバー部57には、ジャーナル支持凹部57aと、軸受収容部57bと、ウォームホイール収容部57cと、が形成されている。
The
ジャーナル支持凹部57aは、フレーム側支持部56のジャーナル支持凹部56aと対称な形状の、半円柱形状の凹部である。このジャーナル支持凹部57aは、ジャーナル支持凹部56aと対向するように設けられている。
The
軸受収容部57bは、ブロック側支持部54と対向する位置に設けられた凹部である。この軸受収容部57bは、開口部55からフレーム41の外側に突出したブロック側支持部54を、シリンダ中心軸CCAに沿って往復移動可能に収容するように形成されている。
The bearing
ウォームホイール収容部57cは、ウォームホイール51dと対向する位置に設けられた凹部である。このウォームホイール収容部57cは、フレーム41の外側に突出したウォームホイール51dを収容し得るように形成されている。
The worm
<<潤滑摺動機構>>
本実施形態のエンジン1は、シリンダブロック2とこれに対向するフレーム41との摺動部分におけるクリアランスが「実質的に」ゼロにされつつ、シリンダブロック2とフレーム41とが潤滑状態で相対移動し得るように構成されている。
<< Lubricated sliding mechanism >>
In the
すなわち、シリンダブロック2とフレーム41とが対向する位置には、潤滑摺動機構60が設けられている。潤滑摺動機構60は、移動機構5によるシリンダブロック2とクランクケース4との相対移動の際に、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1とが互いに押圧している状態で、シリンダブロック2とフレーム41とを潤滑状態で摺動させ得るように構成されている。
That is, the
図4は、図2に示されている潤滑摺動機構60の具体例である摺動ベルト61の外観を示す斜視図である。図5は、図2に示されているシリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1とが対向する部分を一部省略しつつ拡大した側断面図(図4に示されている摺動ベルト61を拡大した側断面図)である。
FIG. 4 is a perspective view showing an appearance of a sliding
図4を参照すると、摺動ベルト61は、シリンダブロック2の外壁面20aのほぼ全周を取り巻くように設けられている。具体的には、シリンダブロック2の外壁面20aには、摺動ベルト61の位置決め及び脱落防止のための溝が形成されていて、この溝に摺動ベルト61が嵌め込まれている。
Referring to FIG. 4, the sliding
また、本実施形態においては、1本の摺動ベルト61がシリンダブロック2の上部に設けられていて、もう1本の摺動ベルト61がシリンダブロック2の底部に設けられている。
Further, in the present embodiment, one sliding
摺動ベルト61には、熱変形を吸収するとともにシリンダブロック2に対する組付けを容易にするためのスリット61aが形成されている。スリット61aは、摺動ベルト61の長手方向における少なくとも1カ所に設けられている。また、スリット61aは、摺動ベルト61のオイルシール部材としての機能を損なわないように、ラビリンス状に形成されている。
The sliding
図5を参照すると、摺動ベルト61は、支持層61bと、低摩擦層61cと、弾性押圧層61dと、から構成されている。
Referring to FIG. 5, the sliding
支持層61bは、鋼板からなり、その外側表面(フレーム41側の表面)には低摩擦層61cが固着されている。
The
低摩擦層61cは、いわゆる固体潤滑膜を構成するフッ素系合成樹脂からなり、その外側表面(フレーム41側の表面)は、平滑な表面粗さで、フレーム41の内壁面41a1と摺動可能に密着するように形成されている。
The
本発明の押圧部としての弾性押圧層61dは、支持層61bの内側表面(シリンダブロック2側の表面)に固着されている。この弾性押圧層61dは、ゴムからなり、低摩擦層61cをフレーム41の内壁面41a1に向けて弾性的に押圧するように構成されている。この弾性押圧層61dは、摺動ベルト61の長手方向における略半分、すなわち、シリンダブロック2の外壁面20aにおける4面のうちの互いに隣接する2面に対応する部分にのみ設けられている。
The elastic
具体的には、エンジン幅方向(図1における気筒配列方向AD及びシリンダ中心軸CCAと直交する方向:図2及び図5における左右方向)に沿って並ぶ2面の外壁面20aのうちの、ピストンサイドフォース(燃焼室CCでの燃料混合気の燃焼によってピストン22に生じる力における横向きの分力:図2における左向きの矢印参照)が作用する側とは反対側(図2における右側)に対応する、摺動ベルト61の部分(図5における右側の部分)に、弾性押圧層61dが設けられている。
Specifically, the piston of the two
一方、前記エンジン幅方向に沿って並ぶ2面の外壁面20aのうちの、ピストンサイドフォースが作用する側(図2における左側)に対応する、摺動ベルト61の部分(図5における左側の部分)は、弾性押圧層61dが設けられないことで、低摩擦層61cが内壁面41a1と剛体的に当接するように構成されている。
On the other hand, of the two
同様に、エンジン長手方向(シリンダブロック2やフレーム41の長手方向)に沿って並ぶ2面の外壁面20aのうちの一方に対応する、摺動ベルト61の部分には、弾性押圧層61dが設けられている。これに対して、他方に対応する、摺動ベルト61の部分は、弾性押圧層61dが設けられないことで、低摩擦層61cが内壁面41a1と剛体的に当接するように構成されている。
Similarly, an elastic
すなわち、弾性押圧層61dは、シリンダブロック2の外壁面20aにおける、(a)フレーム41の気筒配列方向ADに沿った前記側壁における内壁面41a1と対向し、且つピストンサイドフォースが作用する側とは反対側の面と、(b)これに隣接する面と、に対応するように、シリンダブロック2の略半周にわたって設けられている。
That is, the elastic
<実施形態の可変圧縮比動作の説明>
以下、各図を参照しつつ、本実施形態のエンジン1における圧縮比変更動作の概要について説明する。
<Description of Variable Compression Ratio Operation of Embodiment>
Hereinafter, the outline of the compression ratio changing operation in the
圧縮比変更の際には、モータ52が起動され、ウォーム53が回転駆動される。すると、ウォームホイール51dが、互いに反対方向に回転する(例えば、図中右側のウォームホイール51dが反時計回りに回転し且つ図中左側のウォームホイール51dが時計回りに回転する。)。これにより、一対のカムシャフト51が、互いに反対方向に回転する。
When changing the compression ratio, the
このとき、ジャーナル部51aは、フレーム側支持部56のジャーナル支持凹部56aとカバー部57のジャーナル支持凹部57aとによって形成された軸受孔の内側で、カムシャフト51の前記回転中心軸を中心として回転する。また、偏心シャフト51cは、前記回転中心軸の周りを周回するように回転する。
At this time, the
一方、円形カム部51bは、ブロック側支持部54における軸受孔54aの内面と摺動しながら、前記回転中心軸とは異なる軸(偏心シャフト51cの中心軸)を中心として、ブロック側支持部54の内側で回転する。これにより、円形カム部51bは、ジャーナル部51aに対して相対的に回転する。
On the other hand, the
このような、円形カム部51bのジャーナル部51aに対する相対的な回転により、円形カム部51bのジャーナル部51aからの突出状態が変化する。ここで、ジャーナル部51aは、クランクケース4に対して相対移動しないように、クランクケース4によって回転可能に支持されている。また、円形カム部51bは、シリンダブロック2に固定されたブロック側支持部54によって、前記エンジン幅方向についての移動が制限されている。
By such relative rotation of the
したがって、円形カム部51bのジャーナル部51aに対する相対的な回転により、円形カム部51bのジャーナル部51aからのシリンダ中心軸CCAに沿った方向の突出量が変化する。これにより、円形カム部51b及びこれを回転可能に支持するブロック側支持部54が、クランクケース4に対して、シリンダ中心軸CCAに沿って相対的に移動する。このようにして、シリンダブロック2が、クランクケース4に対して、シリンダ中心軸CCAに沿って相対的に移動する。
Therefore, the amount of protrusion in the direction along the cylinder center axis CCA from the
シリンダブロック2のクランクケース4に対するシリンダ中心軸CCAに沿った相対移動に伴って、シリンダヘッド3とクランクケース4との位置関係、すなわち、ピストン22の上死点位置とシリンダヘッド3の下端面との距離が変動する。これにより、エンジン1の圧縮比が変化する。
As the
<第一実施形態の構成による作用・効果>
図5を参照すると、本実施形態の構成においては、弾性押圧層61dが設けられた側(図中右側)の低摩擦層61cが、弾性押圧層61dによって、フレーム41の互いに対向する内壁面41a1のうちの一方に向けて弾性的に押圧される(図中右向きの矢印参照)。
<Operation / Effects of Configuration of First Embodiment>
Referring to FIG. 5, in the configuration of the present embodiment, the
すると、この反作用により、シリンダブロック2、及び、弾性押圧層61dが設けられていない側(図中左側)の低摩擦層61cが、フレーム41の互いに対向する内壁面41a1のうちの他方(前記一方と対向する方)に向けて弾性的に押圧される(図中左向きの矢印参照)。
Then, due to this reaction, the
これにより、弾性押圧層61dが設けられている側の低摩擦層61cの平滑な表面が、これに対向するフレーム41の内壁面41a1に弾性的に当接する。一方、弾性押圧層61dが設けられていない側の低摩擦層61cの平滑な表面が、これに対向するフレーム41の内壁面41a1に剛体的に当接する。すなわち、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1とが、摺動ベルト61を介して互いに押圧している状態となる。
Thereby, the smooth surface of the
このとき、シリンダブロック2がフレーム41に対して、一定の方向に押しつけられる(図5における右側の矢印参照)。
At this time, the
特に、前記エンジン幅方向に関しては、弾性押圧層61dによってシリンダブロック2がフレーム41に対して押しつけられる方向と、ピストンサイドフォースによってシリンダブロック2がフレーム41に対して押しつけられる方向とが、同じ方向となる。
In particular, with respect to the engine width direction, the direction in which the
これにより、シリンダブロック2のフレーム41内(図1におけるシリンダブロック収容部41a内)での揺動(振動)が可及的に抑制される。
Thereby, the swing (vibration) in the
そして、シリンダブロック2のほぼ全周にわたって、シリンダブロック2側に設けられた低摩擦層61cの平滑な表面がフレーム41の内壁面41a1と密着した状態となる。この状態で、当該低摩擦層61cの表面と内壁面41a1とのすべりにより、シリンダブロック2とクランクケース4とがスムーズに相対移動する。
The smooth surface of the
このように、本実施形態においては、シリンダブロック2(これに装着された摺動ベルト61を含む)とフレーム41との摺動部分におけるクリアランスが「実質的に」ゼロにされつつ、シリンダブロック2とフレーム41(クランクケース4)とが潤滑状態で相対移動する。
Thus, in the present embodiment, the
かかる構成によれば、シリンダブロック2のフレーム41内でのガタつきが可及的に抑制されつつ、シリンダブロック2とクランクケース4との相対移動による圧縮比変更動作がスムーズに行われ得る。また、シリンダブロック2やフレーム41に熱変形が生じても、シリンダブロック2とフレーム41とが良好に摺動し得る。また、シリンダブロック2の振動や、シリンダブロック2とフレーム41との打撃音の発生が、効果的に抑制され得る。
According to such a configuration, the play of the
また、本実施形態においては、摺動ベルト61が良好にオイルシールとしての機能を奏する。
In the present embodiment, the sliding
さらに、本実施形態においては、摺動ベルト61が、シリンダブロック2の上部及び底部に設けられている。これにより、シリンダブロック2のフレーム41内でのガタつきがより効果的に抑制されつつ、圧縮比変更動作がよりスムーズに行われ得るようになる。
Furthermore, in the present embodiment, the sliding
<第二実施形態>
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。以下の実施形態の説明においては、上述の第一の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、本実施形態においても同一の名称及び同一の符号が付されるとともに、技術的に矛盾しない範囲で、上述の第一の実施形態の説明や図面が適宜援用されるものとする(後述する第三以降の実施形態や変形例においても同様である)。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description of the embodiments, components having the same configurations and functions as the components in the first embodiment described above are given the same name and the same reference numerals in this embodiment. As long as there is no technical contradiction, the description and drawings of the first embodiment described above are incorporated as appropriate (the same applies to third and subsequent embodiments and modifications described later).
図6は、図2に示されている潤滑摺動機構60の他の具体例(本発明の第二の実施形態)における、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1とが対向する部分を一部省略しつつ拡大した側断面図(第一の実施形態における図5に相当する図)である。
FIG. 6 shows that the
<<構成>>
本実施形態においては、シリンダブロック2の外壁面20aを取り巻く摺動ベルト61は、支持層61bと低摩擦層61cとから構成されている。すなわち、本実施形態における摺動ベルト61には、低摩擦層61cをフレーム41の内壁面41a1に押圧するための押圧部(図5における弾性押圧層61d)が設けられていない。
<< Configuration >>
In the present embodiment, the sliding
一方、本実施形態においては、フレーム41側に、摺動押圧部材62が設けられている。この摺動押圧部材62は、フレーム41の内壁面41a1に形成された溝によって、当該内壁面41a1上に支持されている。
On the other hand, in the present embodiment, a sliding pressing
摺動押圧部材62は、互いに向かい合うフレーム41の内壁面41a1のうちの一方に設けられている。すなわち、(a)前記エンジン幅方向に沿って並ぶ2面の内壁面41a1のうちの、ピストンサイドフォースが作用する側とは反対側と、(b)前記エンジン長手方向に沿って並ぶ2面の内壁面41a1のうちの一方と、に摺動押圧部材62が設けられている。
The sliding pressing
摺動押圧部材62は、支持層62bと、対向層62cと、弾性押圧層62dと、から構成されている。
The sliding pressing
支持層62bは、鋼板からなり、その外側表面(シリンダブロック2側の表面)には対向層62cが固着されている。
The
対向層62cは、いわゆる固体潤滑膜を構成するフッ素系合成樹脂からなり、低摩擦層61cと対向するように設けられている。対向層62cの外側表面(シリンダブロック2側の表面)は、平滑な表面粗さで、摺動ベルト61の低摩擦層61cと摺動可能に密着するように形成されている。
The facing
本発明の押圧部としての弾性押圧層62dは、支持層62bの内側表面(フレーム41側の表面)に固着されている。この弾性押圧層62dは、ゴムからなり、対向層62cをシリンダブロック2の外壁面20a(摺動ベルト61の低摩擦層61c)に向けて弾性的に押圧するように構成されている。
The elastic
<<作用・効果>>
かかる構成においては、互いに対向する内壁面41a1のうちの一方側に設けられた摺動押圧部材62における、対向層62cの表面が、弾性押圧層62dによって、摺動ベルト61における低摩擦層61cの表面に向けて弾性的に押圧される(図6における右側の左向き矢印参照)。
<< Action and effect >>
In such a configuration, the surface of the facing
これにより、摺動押圧部材62における対向層62cの表面と、摺動ベルト61における低摩擦層61cの表面とが、互いに弾性的に当接する。また、摺動押圧部材62による押圧によって、シリンダブロック2が、互いに対向する内壁面41a1のうちの他方(摺動押圧部材62が設けられていない方)に向けて付勢される。すると、摺動ベルト61における低摩擦層61cの表面が、この内壁面41a1に剛体的に当接する。
Thereby, the surface of the opposing
この状態で、互いに密着した、低摩擦層61cの表面と、対向層62c及び内壁面41a1と、のすべりにより、シリンダブロック2とクランクケース4とがスムーズに相対移動する。
In this state, the
かかる第二の実施形態の構成によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用・効果が奏される。 According to the configuration of the second embodiment, the same operations and effects as the first embodiment described above are exhibited.
<第三実施形態>
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図7は、図2に示されている潤滑摺動機構60のさらに他の具体例(本発明の第三の実施形態)における、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1とが対向する部分を一部省略しつつ拡大した側断面図(第二の実施形態における図6の右側の部分に相当する図)である。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 shows the
<<構成>>
本実施形態においては、第二の実施形態における摺動押圧部材62(図6参照)に代えて、摺動押圧部材63が、フレーム41の内壁面41a1に設けられている。なお、本実施形態においては、シリンダブロック2の外壁面20aにおける、摺動押圧部材63に対向する部分については、摺動ベルト61(図6参照)が省略されている。
<< Configuration >>
In the present embodiment, a sliding pressing
本実施形態の摺動押圧部材63は、支持部63bと、低摩擦層63cと、弾性押圧層63dと、係止部63eと、から構成されている。
The sliding pressing
支持部63bは、鋼板からなり、その表側の表面(シリンダブロック2側の表面)には低摩擦層63cが固着されている。支持部63bの裏側は、前記エンジン長手方向に沿って設けられた櫛歯状の多数の突起及び隣り合う突起の間に形成された溝からなる凹凸形状に形成されている。
The
低摩擦層63cは、いわゆる固体潤滑膜を構成するフッ素系合成樹脂からなり、その外側表面(シリンダブロック2側の表面)は、平滑な表面粗さで、シリンダブロック2の外壁面20aと摺動可能に密着するように形成されている。
The
本発明の押圧部としての弾性押圧層63dは、支持部63bの裏側の凹凸部を覆うように設けられている。この弾性押圧層63dは、支持部63bの裏側の凹凸形状に倣って一定膜厚にコーティングされたゴムからなり、低摩擦層63cをシリンダブロック2の外壁面20aに向けて弾性的に押圧するように構成されている。
The elastic
係止部63eは、鋼板からなり、その裏側の表面がフレーム41の内壁面41a1に固着されている。係止部63eの表側は、支持部63bと同様の凹凸形状に形成されている。係止部63eは、支持部63bの裏側の凹凸形状に倣って形成された弾性押圧層63dの凹凸と係合することで、支持部63b、低摩擦層63c、及び弾性押圧層63dのアッセンブリを内壁面41a1上に係止し得るように構成されている。
The locking
弾性押圧層63dにおける凹部の底と、係止部63eにおける凸部の先端と、の間には、微小なクリアランスが設けられている。同様に、弾性押圧層63dにおける凸部の先端と、係止部63eにおける凹部の底と、の間にも、微小なクリアランスが設けられている。
A minute clearance is provided between the bottom of the concave portion in the elastic
すなわち、弾性押圧層63dのせん断方向(厚さ方向と直交する方向/面方向と平行な方向)の弾性変形によって、支持部63b及び低摩擦層63cがシリンダブロック2に向けて付勢されることで、低摩擦層63cがシリンダブロック2の外壁面20aに押しつけられるように、摺動押圧部材63が構成されている。
That is, the
<<作用・効果>>
かかる構成によれば、上述の第一及び第二の実施形態と同様の作用・効果が奏される。
<< Action and effect >>
According to this configuration, the same functions and effects as those of the first and second embodiments described above are achieved.
特に、本実施形態においては、支持部63bと係止部63eとが図7における左右方向に相対移動すると、弾性押圧層63dが、主としてせん断方向に変形する。このせん断方向の変形の際の弾性押圧層63dの弾性定数は、厚さ方向の変形の際の弾性押圧層63dの弾性定数よりもはるかに小さい。さらに、図7に示されている中立状態(せん断方向の変形量がゼロである状態)から、支持部63bと係止部63eとが近づく場合と、遠ざかる方向とで、弾性定数がほぼ等しくなる。
In particular, in the present embodiment, when the
かかる構成によれば、シリンダブロック2とフレーム41との摺動抵抗が軽減される。また、シリンダブロック2やフレーム41に熱変形が生じた場合であっても、両者が互いに押圧する力の変化が可及的に抑制され得る。したがって、シリンダブロック2とクランクケース4(フレーム41)との相対移動が、よりスムーズに行われ得る。
According to such a configuration, sliding resistance between the
<第四実施形態>
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。図8は、本発明の第四の実施形態に係るエンジン1の概略構成を示す側断面図である。図9は、図8に示されているシリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1とが対向する部分を一部省略しつつ拡大した側断面図である。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a side sectional view showing a schematic configuration of the
<<構成>>
図8及び図9を参照すると、シリンダブロック2における、ウォータージャケット23よりも外側には、潤滑油供給機構としてのオイル環流路24が形成されている。
<< Configuration >>
Referring to FIGS. 8 and 9, an
オイル環流路24は、シリンダヘッド3に供給された潤滑油(以下、単に「オイル」と称する。)LOを、シリンダヘッド3からクランクケース4側に環流させ得るように設けられている。このオイル環流路24は、シリンダブロック2の上端面(ピストン22の上死点側の端面)から下端面まで設けられている。
The
さらに、シリンダブロック2には、潤滑油供給機構としてのオイル供給路25が形成されている。オイル供給路25は、その一方の端部が、オイル環流路24と連通するように設けられている。また、オイル供給路25は、他方(前記一方とは反対側)の端部が、シリンダブロック2の外壁面20aにおける、開口部55よりも上方にてフレーム41の内壁面41a1と対向する部分の上端部にて、開口するように設けられている。
Further, an
オイル供給路25は、前記一方の端部から前記他方の端部に向けて斜め下方にオイルLOを流動させることで、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1との間に、オイルLOを供給し得るように形成されている。
The
シリンダヘッド3には、潤滑油供給機構としてのオイル環流路31が形成されている。オイル環流路31は、シリンダブロック2に設けられたオイル環流路24と連通するように設けられている。このオイル環流路31は、シリンダヘッド3内の潤滑のためにシリンダヘッド3に供給されたオイルLOを、シリンダブロック2のオイル環流路24に導入し得るように形成されている。
The cylinder head 3 is formed with an
シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1との間であって、開口部55よりも上方には、オイル保持層64と、オイルシール65と、が介装されている。
Between the
本発明の潤滑油保持層としてのオイル保持層64は、適度な弾性及び剛性を有していて、オイルLOを内部に保持し得るとともに押圧されることでオイルLOを滲み出させ得るような、多孔質材料(具体的には、例えば、ポリアセタールやテトラフルオロエチレン等の合成樹脂の多孔質体)から構成されている。本実施形態においては、オイル保持層64は、シリンダブロック2をほぼ全周にわたって囲むように設けられている。
The
オイル保持層64は、外壁面20aと内壁面41a1との間に挟持されている。また、オイル保持層64の上端部に接するように若干量のオイル溜まりが形成されるように、オイル保持層64の上端部は、オイル供給路25の開口部からやや下方に設けられている。
The
オイルシール65は、オイル供給路25の上方にて、外壁面20aと内壁面41a1との間に挟持されている。
The
クランクケース4の内側であって、フレーム41の下端部には、潤滑油供給機構としてのオイル噴射部66が設けられている。このオイル噴射部66は、シリンダブロック2よりも下方且つクランクシャフト42よりも上方の位置から、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1との間に向けてオイルLOを噴射し得るように構成及び配置されている。
An
具体的には、本実施形態においては、オイル噴射部66は、細管状の部材である摺動部噴射ノズル66aを備えている。摺動部噴射ノズル66aは、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1との間に向けてオイルLOを噴射し得るように構成されている。この摺動部噴射ノズル66aは、クランクケース4の内部に設けられたオイル通路であるオイルギャラリ66bと接続されている。
Specifically, in this embodiment, the
本実施形態においては、オイル噴射部66は、ピストンサイドフォースが作用する側(図中左側)にのみ設けられている。
In the present embodiment, the
<<作用・効果>>
かかる構成においては、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1との間にオイル保持層64が挟持された状態で、当該オイル保持層64によって保持されているオイルLOによって、外壁面20aと内壁面41a1との潤滑が行われる。
<< Action and effect >>
In such a configuration, in the state where the
かかる構成によれば、上述の第一の実施形態等と同様の作用・効果が奏される。特に、本実施形態によれば、外壁面20aと内壁面41a1との間にオイルLOが良好に供給されるので、外壁面20aや内壁面41a1におけるフレッティングの発生が良好に抑制され得る。
According to such a configuration, the same operations and effects as those in the first embodiment described above are exhibited. In particular, according to this embodiment, since the oil LO is satisfactorily supplied between the
<第五実施形態>
次に、本発明の第五の実施形態について説明する。図10は、図2に示されている潤滑摺動機構60のさらに他の具体例(本発明の第五の実施形態)における、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1とが対向する部分を一部省略しつつ拡大した側断面図(第一の実施形態における図5の左側の図に相当する図)である。
<Fifth embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 shows an
<<構成>>
図10を参照すると、本実施形態においては、シリンダブロック2及びフレーム41は、強磁性を示す(磁石が強固に吸着され得る)鉄系の材料から構成されている。
<< Configuration >>
Referring to FIG. 10, in this embodiment, the
フレーム41の内壁面41a1における、シリンダブロック2の外壁面20aと対向する部分には、粒子保持部としての粒子保持溝41a2が形成されている。
A particle holding groove 41a2 as a particle holding portion is formed in a portion of the inner wall surface 41a1 of the
粒子保持溝41a2内には、多数の粒子67が収容されている。すなわち、多数の粒子67が、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1との間の空間(粒子保持溝41a2の内側の空間を含む)内に配置されている。
A large number of
本実施形態においては、粒子67は、強磁性を示す鉄系の材料からなる球体であって、粒子保持溝41a2の深さよりも若干大きめ(例えば0.数mmないし10mm程度)の直径に形成されている。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態においては、粒子保持溝41a2及び粒子67は、ピストンサイドフォースが作用する側を含む、フレーム41の内壁面41a1における4面のうちの互いに隣接する2面に対応する部分にのみ設けられている。ピストンサイドフォースが作用する側とは反対側を含む残りの2面側は、第一の実施形態の場合(図5における右側の部分)、第二の実施形態の場合(図6における右側の部分)、あるいは第三の実施形態の場合(図7)と同様に、シリンダブロック2とフレーム41とが潤滑状態で互いに押圧するように構成されているものとする。
In the present embodiment, the particle holding grooves 41a2 and the
フレーム41における、粒子保持溝41a2及び粒子67に対応する位置には、電磁石68が装着されている。電磁石68は、粒子保持溝41a2内に磁界を印加することで、フレーム41と粒子67とシリンダブロック2とを互いに一時的且つ電磁的に固着させ得るように構成されている。
An
<<作用・効果>>
かかる構成においては、電磁石68が通電されることで、フレーム41とシリンダブロック2とが、粒子67を介して電磁的に固着される。これにより、シリンダブロック2とクランクケース4との所望の位置関係が保持される。
<< Action and effect >>
In such a configuration, when the
一方、電磁石68の通電が解除されることで、フレーム41とシリンダブロック2との、粒子67を介しての電磁的固着が解除される。その後、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1との間に粒子67が介在した状態で、シリンダブロック2とクランクケース4とが相対移動する。すなわち、外壁面20aと内壁面41a1とが、粒子67を介して互いに押圧しつつ、潤滑状態で相対移動する。
On the other hand, when the energization of the
かかる構成によれば、シリンダブロック2とクランクケース4とがスムーズに相対移動し、これによる圧縮比の変更が良好に行われる。また、電磁石68及び粒子67がクラッチとしての機能を奏することで、所望の圧縮比が良好に保持され、予期しない圧縮比の変動が効果的に抑制され得る。
According to such a configuration, the
<変形例の例示列挙>
なお、上述の各実施形態は、上述した通り、出願人が本願の出願時点において最良であると考えた本発明の具体的構成例を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の各実施形態によって何ら限定されるべきものではない。よって、上述の各実施形態に示された具体的構成に対して、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得ることは、当然である。
<List of examples of modification>
The above-described embodiments are merely examples of specific configurations of the present invention that the applicant considered to be the best at the time of filing of the present application, as described above. It should not be limited at all by the above-described embodiments. Therefore, it is a matter of course that various modifications can be made to the specific configurations shown in the above-described embodiments without departing from the essential part of the present invention.
以下、変形例について幾つか例示する。もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、(特に先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。 Hereinafter, some modifications will be exemplified. However, it goes without saying that the modified examples are not limited to the following. The limited interpretation of the present invention based on the description of the above-described embodiment and the following modifications unfairly harms the interests of the applicant (especially rushing the application under the principle of prior application), but improperly imitates the imitator. It is good and not allowed.
また、上述の各実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。 Needless to say, the configurations of the above-described embodiments and the configurations described in the following modifications may be applied in an appropriate combination within a technically consistent range.
(1)図4及び図5を参照すると、第一の実施形態において、摺動ベルト61をシリンダブロック2に装着するためには、シリンダブロック2の外壁面20aに図5に示されているような溝を形成することは必須ではない。
(1) Referring to FIGS. 4 and 5, in the first embodiment, in order to attach the sliding
摺動ベルト61は、シリンダブロック2の上部にのみ設けられていてもよい。
The sliding
摺動ベルト61の構成も、上述の実施形態に示された具体的構成に限定されない。例えば、以下の通りに変形され得る。
The configuration of the sliding
スリット61aの位置や数に限定はない。例えば、シリンダブロック2の平面視における対角位置であって、弾性押圧層61dの有無が切り換えられる位置に、2つのスリット61aが設けられ得る。すなわち、摺動ベルト61は、弾性押圧層61dを有する部分と有しない部分とに分割され得る。この場合、スリット61aの位置、換言すれば、摺動ベルト61の分割位置は、シリンダブロック2の平面視における角部に設けられる。
There is no limitation on the position and number of the
支持層61bは、或る程度の剛性が確保されれば、合成樹脂によっても形成され得る。あるいは、支持層61bは省略され得る。特に、低摩擦層61cがフッ素系等の合成樹脂からなる場合であって、その厚さが或る程度大きい(例えば0.5mm程度あるいはそれ以上の)ときは、支持層61bは良好に省略され得る。
The
低摩擦層61cを構成する材料も、フッ素系の合成樹脂に限定されない。すなわち、低摩擦層61cとして、二硫化モリブデンやダイヤモンドライクカーボン等、任意の材料からなる固体潤滑膜が、良好に用いられ得る。
The material constituting the
弾性押圧層61dは、摺動ベルト61の全周にわたって設けられていても大きな不都合はない。
Even if the elastic pressing
さらに、第一の実施形態において、フレーム41の内壁面41a1にも、固体潤滑膜が設けられていてもよい。この場合、ダイヤモンドライクカーボン等の硬質な薄膜コーティングがより好適である。
Furthermore, in the first embodiment, a solid lubricating film may also be provided on the inner wall surface 41a1 of the
(2)図6に示されている第二の実施形態において、摺動ベルト61は、摺動押圧部材62が設けられていない側にのみ設けられていてもよい。すなわち、第三の実施形態と同様に、シリンダブロック2の外壁面20aにおける、摺動押圧部材62に対向する部分については、摺動ベルト61が省略されていてもよい。この場合、摺動押圧部材62は、対向層62cの外側表面(シリンダブロック2側の表面)がシリンダブロック2の外壁面20aと摺動可能に密着するように設けられる。
(2) In the second embodiment shown in FIG. 6, the sliding
摺動押圧部材62は、フレーム41の内壁面41a1の全周にわたって設けられていてもよい。この場合、上述の第一の実施形態と同様に、弾性押圧層62dが摺動押圧部材62の略半分にのみ設けられていてもよい。
The sliding pressing
摺動押圧部材62の構成も、上述の実施形態に示された具体的構成に限定されない。例えば、対向層62cの材料や表面粗さは、摺動ベルト61における低摩擦層61cと同一であってもよいし、異なっていてもよい。
The configuration of the sliding pressing
摺動押圧部材62の位置決めや脱落防止のための、フレーム41の内壁面41a1に設けられた溝(図6参照)は、無くてもよい。
The groove (see FIG. 6) provided in the inner wall surface 41a1 of the
(3)図7に示されている第三の実施形態において、摺動押圧部材63の構成は、上述の実施形態に示された具体的構成に限定されない。
(3) In 3rd embodiment shown by FIG. 7, the structure of the sliding
例えば、支持部63bや係止部63eの材料は、剛性が高ければ鋼板に限定されない。これらは、他の種類の金属や、セラミックス、耐熱性の合成樹脂、等によっても構成され得る。また、支持部63bの材料は、係止部63eの材料と同一でもよいし、異なっていてもよい。もっとも、熱膨張率の観点からは、支持部63bの材料は、係止部63eの材料と同一であることが好適である。
For example, the material of the
支持部63bや係止部63eに形成された櫛歯状の突起及び溝の方向は、シリンダ中心軸CCAに沿った方向であってもよい。あるいは、支持部63bや係止部63eの凹凸形状も、櫛歯状に限定されない。
The direction of the comb-like protrusions and grooves formed in the
弾性押圧層63dは、支持部63bと係止部63eとの双方に密着するように設けられていてもよい。すなわち、弾性押圧層63dにおける凹部の底と係止部63eにおける凸部の先端とは、密着していてもよい。同様に、弾性押圧層63dにおける凸部の先端と係止部63eにおける凹部の底とは、密着していてもよい。
The elastic
弾性押圧層63dは、支持部63b側でなく係止部63e側に設けられていてもよい。
The elastic
(4)図8に示されている第四の実施形態において、オイル供給路25、オイル保持層64、及びオイルシール65は、開口部55よりも下方にも設けられ得る。
(4) In the fourth embodiment shown in FIG. 8, the
また、オイル供給路25及び/又はオイル噴射部66は、省略され得る。オイル噴射部66等が省略された場合、クランクシャフト42の回転に伴うバランスウエイト44によるオイルLOの跳ね上げや、クランクケース4内に充満するオイルミスト等によって、オイルLOが、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1との間、及び/又はオイル保持層64に供給され得る。
Further, the
オイル保持層64は、弾性体から構成され得る。この場合、上述の第一の実施形態における弾性押圧層61d(図5参照)のように、ピストンサイドフォースが作用する側とは反対側の部分を含む、シリンダブロック2の略半周にわたって設けられ得る。
The
シリンダブロック2又はフレーム41には、オイル保持層64を係止するための溝が形成され得る。あるいは、オイル保持層64は、シリンダブロック2の外壁面20a又はフレーム41の内壁面41a1に対して、その他の手段によって固定あるいは係止され得る。
A groove for locking the
オイル噴射部66は、ピストン22の冷却のために当該ピストン22の背面(図8における下面)に向けてオイルLOを噴射するためのピストン冷却用オイルジェットを兼ねるように構成されていてもよい。
The
オイル噴射部66において、摺動部噴射ノズル66aに代えて、クランクケース4の内部にてオイルギャラリ66bから分岐して設けられた細いオイル通路が用いられてもよい。
In the
(5)図10に示されている第五の実施形態において、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1との間の空間内に粒子67を保持するための構成(本発明の粒子保持部)は、上述の実施形態に示された具体的構成に限定されない。
(5) In the fifth embodiment shown in FIG. 10, a configuration for holding the
例えば、粒子保持溝41a2に代えて、粒子67を保持するための凹部が、シリンダブロック2の外壁面20a側に設けられていてもよい。この場合、かかる凹部の高さ方向における一端又は両端は、図9に示されているオイルシール65のようなオイルシール部材によって規定され得る。
For example, instead of the particle holding groove 41 a 2, a recess for holding the
あるいは、粒子67を保持するための凹部は、無くてもよい。この場合、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1との間のクリアランスが、粒子67を保持するための空間を構成する。また、電磁石68が本発明の粒子保持部として機能する。このとき、シリンダブロック2とクランクケース4との相対移動の際にも、当該空間内に粒子67が保持され得る程度で且つシリンダブロック2とクランクケース4とのスムーズな相対移動を妨げない程度の磁界が、当該空間に印加され得る。
Alternatively, the recess for holding the
粒子67の形状や材料も、上述の実施形態に示された具体的構成に限定されない。
The shape and material of the
例えば、粒子67は、円柱状や回転楕円体状に形成され得る。
For example, the
また、粒子67は、微粉末状(例えば数μmないし数百μmの粒径)に形成され得る。この場合、シリンダブロック2の外壁面20aとフレーム41の内壁面41a1との間に、粒子67が多層状に配列されつつ充填され得る。また、この場合、粒子67は球形でなくてもよい。例えば、粒子67は、回転楕円体状や半正多面体(切頂二十面体や五角六十面体等)状に形成され得る。
The
また、粒子67は、セラミックス等の非磁性材料から構成され得る。この場合、電磁石68は省略される。
The
(6)その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。 (6) Other modifications not specifically mentioned are naturally included in the technical scope of the present invention within the scope not changing the essential part of the present invention.
例えば、本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他の任意のタイプの内燃機関に適用可能である。気筒数や気筒配列方式(直列、V型、水平対向)も、特に限定はない。 For example, the present invention is applicable to gasoline engines, diesel engines, methanol engines, bioethanol engines, and any other type of internal combustion engine. The number of cylinders and the cylinder arrangement method (in-line, V-type, horizontally opposed) are not particularly limited.
材料の変更は、適宜行われ得る。また、一体(ワンピース)であったものは別体(ツーピース)にされ得るし、その逆もあり得る。一体(ワンピース)のものは、継ぎ目なし(シームレス)に形成され得るし、溶接や接着等による接合層を用いて形成され得る。 The material can be changed as appropriate. Moreover, what was one piece (one piece) can be made into another body (two piece), and vice versa. The one-piece (one-piece) one can be formed seamlessly (seamlessly), or can be formed using a joining layer by welding, adhesion, or the like.
さらに、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。 Furthermore, in each element constituting the means for solving the problems of the present invention, elements expressed functionally and functionally include the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications, It includes any structure that can realize this action / function.
1…エンジン 2…シリンダブロック
20a…外壁面 21…シリンダ 22…ピストン
4…クランクケース 41…フレーム 41a1…内壁面
41a2…粒子保持溝 42…クランクシャフト 44…バランスウエイト
5…移動機構 51…カムシャフト 51a…ジャーナル部
51b…円形カム部 51c…偏心シャフト 51d…ウォームホイール
52…モータ 53…ウォーム 54…ブロック側支持部
54a…軸受孔 55…開口部 56…フレーム側支持部
56a…ジャーナル支持凹部 57…カバー部 57a…ジャーナル支持凹部
60…潤滑摺動機構 61…摺動ベルト 61a…スリット
61b…支持層 61c…低摩擦層 61d…弾性押圧層
62…摺動押圧部材 62b…支持層 62c…対向層
62d…弾性押圧層 63…摺動押圧部材 63b…支持部
63c…低摩擦層 63d…弾性押圧層 63e…係止部
64…オイル保持層 65…オイルシール 66…オイル噴射部
66a…摺動部噴射ノズル 66b…オイルギャラリ 67…粒子
68…電磁石 AD…気筒配列方向 CC…燃焼室
CCA…シリンダ中心軸 LO…オイル
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記クランクシャフトと連結されたピストンを往復移動可能に収容するシリンダが形成されていて、外壁面とこれに対向する前記フレームの内壁面とが互いに押圧している状態で前記フレームの内側に収容された、シリンダブロックと、
前記シリンダブロックと前記クランクケースとを、前記シリンダの中心軸に沿って相対移動させ得るように構成された、移動機構と、
前記移動機構による前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動の際に、前記シリンダブロックと前記フレームとを潤滑状態で摺動させ得るように構成された、潤滑摺動機構と、
を備えたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A crankcase having a cylindrical frame and configured to rotatably support the crankshaft;
A cylinder that accommodates the piston connected to the crankshaft so as to be reciprocally movable is formed, and is accommodated inside the frame in a state where the outer wall surface and the inner wall surface of the frame facing the piston are pressed against each other. Cylinder block,
A moving mechanism configured to be able to relatively move the cylinder block and the crankcase along a central axis of the cylinder;
A lubricating sliding mechanism configured to allow the cylinder block and the frame to slide in a lubricated state when the cylinder block and the crankcase are moved relative to each other by the moving mechanism;
A variable compression ratio internal combustion engine comprising:
前記潤滑摺動機構は、
前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面とのうちの一方に設けられていて、固体潤滑膜から構成された、低摩擦層と、
他方に向けて前記低摩擦層を弾性的に押圧し得るように構成された、押圧部と、
を備えたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1,
The lubricating sliding mechanism is
A low friction layer that is provided on one of the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame, and is composed of a solid lubricating film;
A pressing portion configured to elastically press the low friction layer toward the other; and
A variable compression ratio internal combustion engine comprising:
前記潤滑摺動機構は、
前記他方にて前記低摩擦層と対向するように設けられていて、固体潤滑膜から構成された、対向層をさらに備えたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine according to claim 2,
The lubricating sliding mechanism is
A variable compression ratio internal combustion engine, further comprising a facing layer, which is provided on the other side so as to face the low friction layer and is made of a solid lubricating film.
前記潤滑摺動機構は、
前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面との間に挟持されていて、潤滑油を内部に保持し得る多孔質性材料から構成された、潤滑油保持層を備えたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1,
The lubricating sliding mechanism is
A lubricating oil retaining layer is provided which is sandwiched between the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame and is made of a porous material capable of retaining lubricating oil inside. A variable compression ratio internal combustion engine.
前記潤滑摺動機構は、
前記シリンダブロックの前記外壁面と前記フレームの前記内壁面との間の空間内に配置された、多数の粒子と、
前記粒子を前記空間内に保持し得るように構成された、粒子保持部と、
を備えたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1,
The lubricating sliding mechanism is
A large number of particles disposed in a space between the outer wall surface of the cylinder block and the inner wall surface of the frame;
A particle holding unit configured to hold the particles in the space;
A variable compression ratio internal combustion engine comprising:
前記空間に磁界を印加するための電磁石をさらに備えていて、
前記フレーム、前記シリンダブロック、及び前記粒子が、磁性体から構成されていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 5,
An electromagnet for applying a magnetic field to the space;
The variable compression ratio internal combustion engine, wherein the frame, the cylinder block, and the particles are made of a magnetic material.
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