JP2010133374A - 可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】シャフト剛性を維持したまま軽量化することができる複リンク式エンジンのコントロールシャフトを提供する。
【解決手段】ピストン１１に連結されるアッパリンク１３と、アッパリンク１３に連結されるとともにクランクシャフト１２に回転可能に連結されるロアリンク１４と、ロアリンク１４に連結されるとともにコントロールシャフト２０の偏心部２１に揺動可能に連結されるコントロールリンク１５と、を備える可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト２０であって、コントロールシャフト２０の、少なくとも偏心部２１とシリンダブロックに支持されるジャーナル部２２との間の軸部２３は、コントロールシャフト軸方向に延びる外管２３Ａと、外管２３Ａ内に配置され、外管２３Ａとの間で所定隙間を有するようにコントロールシャフト軸方向に沿って形成される補強部２３Ｂとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクを介して連結する可変圧縮比エンジンのコントロールシャフトに関する。

特許文献１には、ピストンとクランクシャフトとをアッパリンク及びロアリンクを介して連結し、ロアリンクの姿勢を制御することで圧縮比を可変に制御する複リンク式エンジンが開示されている。

この複リンク式エンジンは、一端がロアリンクに連結し、他端がコントロールシャフトの偏心軸に連結するコントロールリンクを備え、コントロールシャフトの回転角を変化させることでコントロールリンクを介してロアリンクの姿勢を制御する。
特開２００４−９２４４８号公報

しかしながら、複リンク式エンジンはピストンとクランクシャフトとを複数のリンクを介して連結するため、ピストンとクランクシャフトとを１本のコンロッドで連結する従来エンジンと比較して、エンジン質量が増加する。このようにエンジン質量が増加すると、エンジン運転状態に応じて圧縮比を可変制御しても、複リンク式エンジンにおける燃費性能の改善効果が低減してしまう。

燃費性能の改善効果の低下を抑制するためには、複リンク式エンジンのエンジン質量の増加をできるだけ抑制する必要がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、シャフト剛性を維持したまま軽量化することができる複リンク式エンジンのコントロールシャフトを提供することを目的とする。

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。

本発明は、ピストン（１１）に連結されるアッパリンク（１３）と、アッパリンク（１３）に連結されるとともにクランクシャフト（１２）に回転可能に連結されるロアリンク（１４）と、ロアリンク（１４）に連結されるとともにコントロールシャフト（２０）の偏心部（２１）に揺動可能に連結されるコントロールリンク（１５）と、を備える可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト（２０）であって、コントロールシャフト（２０）の、少なくとも偏心部（２１）とシリンダブロックに支持されるジャーナル部（２２）との間の軸部（２３）は、コントロールシャフト軸方向に延びる外管（２３Ａ）と、外管（２３Ａ）内に配置され、外管（２３Ａ）との間で所定隙間を有するようにコントロールシャフト軸方向に沿って形成される補強部（２３Ｂ）とを備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、コントロールシャフトの軸部は、コントロールシャフト軸方向に延びる外管と、外管内に配置され、外管との間で所定隙間を有するようにコントロールシャフト軸方向に沿って形成される補強部とを備えるので、コントロールシャフト剛性を確保しつつ、コントロールシャフト質量の軽量化を図ることができる。これによりエンジン質量の増加を抑えることができ、複リンク式の可変圧縮比エンジンでの燃費性能の改善効果の低下を抑制できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の複リンク式エンジンの概略構成図である。

図１を参照すると、複リンク式エンジン１００は、車両用の直列４気筒エンジンであって、ピストン上死点位置を変化させて圧縮比を変更する圧縮比可変機構１０を備える。圧縮比可変機構１０は、ピストン１１とクランクシャフト１２とを、アッパリンク１３及びロアリンク１４で連結し、コントロールリンク１５によってロアリンク１４の姿勢を制御することで圧縮比を変更する。

アッパリンク１３の上端は、ピストンピン１６を介してピストン１１に連結する。アッパリンク１３の下端は、アッパピン１７を介してロアリンク１４に連結する。

ロアリンク１４は、一端でアッパリンク１３に連結し、他端でコントロールピン１８を介してコントロールリンク１５に連結する。ロアリンク１４は、図中左右の２部材から分割可能に構成され、ほぼ中央に連結孔１４Ａを有する。ロアリンク１４は、連結孔１４Ａにクランクシャフト１２のクランクピン１２Ａを挿入し、クランクピン１２Ａを中心に揺動する。

クランクシャフト１２は、クランクピン１２Ａ、ジャーナル１２Ｂ及びカウンターウェイト１２Ｃを備える。クランクピン１２Ａの中心はジャーナル１２Ｂの中心から所定量偏心している。カウンターウェイト１２Ｃは、クランクアームに一体形成されて、ピストン運動の１次振動成分を低減する。

コントロールリンク１５の上端は、コントロールピン１８を介してロアリンク１４に対して回動自在に連結する。コントロールリンク１５の下端は、コントロールシャフト２０の偏心部２１に連結する。コントロールリンク１５は、偏心部２１を中心に揺動する。

コントロールシャフト２０は、クランクシャフト１２と平行に配置され、シリンダブロックに回転自在に支持される。コントロールシャフト２０の偏心部２１は、コントロールシャフト軸心から所定量偏心した位置に形成される。コントロールシャフト２０は、図示しないアクチュエータによって回転制御され、偏心部２１を移動させる。

アクチュエータによってコントロールシャフト２０が回転し、偏心部２１がコントロールシャフト２０の中心軸に対して相対的に低くなる方向に移動すると、ロアリンク１４はクランクピン１２Ａを中心としてアッパピン１７の位置が相対的に上昇する方向に傾く。これによりピストン１１が上昇して、複リンク式エンジン１００の圧縮比が高くなる。これに対して、偏心部２１がコントロールシャフト２０の中心軸に対して相対的に高くなる方向に移動すると、ロアリンク１４はクランクピン１２Ａを中心としてアッパピン１７の位置が相対的に低くなる方向に傾く。これによりピストン１１が下降して、複リンク式エンジン１００の圧縮比が低くなる。

複リンク式エンジン１００では、例えば高負荷運転領域においてエンジン回転速度によらずノッキング防止のために低圧縮比に設定され、ノッキング発生のおそれが低い低中負荷運転領域において出力の向上を図るために高圧縮比に設定される。

ところで、ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクを介して連結する複リンク式エンジンでは、ピストンとクランクシャフトとを１本のコンロッドで連結する従来エンジンと比較して、エンジン質量が増加する。エンジン質量が増加すると、エンジン運転状態に応じて圧縮比を可変制御しても、複リンク式エンジンにおける燃費性能の改善効果が低減してしまう。また、複リンク式エンジンでは、コントロールシャフトの偏心部に燃焼圧や各リンクの慣性力等に起因する荷重が作用するので、コントロールシャフトのシャフト剛性を確保することも重要となる。

そこで、複リンク式エンジン１００では、コントロールシャフト２０のシャフト剛性を確保しつつ、コントロールシャフト質量の軽量化を図る。

図２は、複リンク式エンジン１００におけるコントロールシャフト２０の概略構成図である。図２（Ａ）は、コントロールシャフト２０のコントロールシャフト軸方向の断面を示す。図２（Ｂ）〜図２（Ｄ）は、ジャーナル部２２、偏心部２１及び軸部２３のコントロールシャフト軸方向に直交する方向の断面を示す。

図２（Ａ）を参照すると、コントロールシャフト２０は、コントロールシャフト軸方向に沿って偏心部２１とジャーナル部２２とを交互に配置し、偏心部２１とジャーナル部２２とを軸部２３で連結するように構成した棒状部材である。コントロールシャフト２０は、気筒数と同数の偏心部２１を有し、コントロールシャフト両端がジャーナル部２２となるように５つのジャーナル部２２を有し、これら偏心部２１とジャーナル部２２とを連結するように８つの軸部２３を有する。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照すると、ジャーナル部２２は、円柱形状として形成される。ジャーナル部２２は、複リンク式エンジン１００のシリンダブロックに回転自在に支持される。ジャーナル部２２には、供給される潤滑オイルをコントロールシャフト軸方向に流すオイル通路２２Ａと、オイル通路２２Ａから分岐し、潤滑オイルをジャーナル外周面に流す分岐通路２２Ｂとが形成される。ジャーナル部２２の軸心は、コントロールシャフト２０の回転中心に一致する。

図２（Ａ）及び図２（Ｃ）を参照すると、偏心部２１は、円柱形状であって、コントロールシャフト２０の回転中心から偏心するように配置される。偏心部２１の外周には、複リンク式エンジン１００のコントロールリンク１５が揺動自在に設けられる。偏心部２１には、潤滑オイルをコントロールシャフト軸方向に流すオイル通路２１Ａと、オイル通路２１Ａから分岐し、潤滑オイルを偏心部外周面に流す分岐通路２１Ｂとが形成される。

図２（Ａ）及び図２（Ｄ）を参照すると、軸部２３は二重管構造であって、外管２３Ａと、外管２３Ａよりも小径で外管２３Ａ内に配置される内管２３Ｂとを備える。外管２３Ａ及び内管２３Ｂは共に、偏心部２１とジャーナル部２２とを連結する。外管２３Ａ及び内管２３Ｂの軸心は、それぞれコントロールシャフト２０の回転中心に一致する。軸部２３においては、外管２３Ａと内管２３Ｂとの隙間が、潤滑オイルをコントロールシャフト軸方向に流すオイル通路２３Ｃとなる。

コントロールシャフト２０では、偏心部２１のオイル通路２１Ａと、ジャーナル部２２のオイル通路２２Ａと、軸部２３のオイル通路２３Ｃとが、それぞれ連通するように構成される。

図３は、コントロールシャフト質量とコントロールシャフトの軸部の断面２次モーメントとの関係を示す図である。軸部における断面２次モーメントが、コントロールシャフトのシャフト剛性を代表する。

図３（Ａ）の丸印は、従来の複リンク式エンジンのコントロールシャフト１２０であって、図３（Ｂ）のように軸部１２３の断面が円形状である場合を示す。従来コントロールシャフト１２０では、オイル通路１２３Ｃの通路径を大きくすると、図３（Ａ）の丸印に示すようにコントロールシャフト質量が軽くなり、軸部１２３における断面２次モーメントが低下する。

図３（Ａ）の三角印は、軸部２２３の外径が従来コントロールシャフト１２０と同じで、オイル通路２２３Ｃの通路径が従来コントロールシャフト１２０よりも大きく形成されたコントロールシャフト２２０であって、図３（Ｃ）のように軸部２２３の断面が円環状である場合を示す。比較例としてのコントロールシャフト２２０では、オイル通路２２３Ｃの通路径が大きくなるほど、図３（Ａ）の三角印に示すように、従来コントロールシャフト１２０よりもコントロールシャフト質量が軽くなるものの断面２次モーメントも低下してしまう。

図３（Ａ）の四角印は、複リンク式エンジン１００のコントロールシャフト２０であって、図３（Ｄ）のように軸部２３が二重管形状である場合を示す。コントロールシャフト２０では、軸部２３の外管２３Ａの外径が従来コントロールシャフト１２０の軸部１２４よりも僅かに大きくなるものの、図３（Ａ）の四角印に示すように従来コントロールシャフト１２０と比較して、軸部２３の断面２次モーメントを同等以上に確保しながらコントロールシャフト質量を軽量化することができる。

なお、コントロールシャフト２０において内管２３Ｂの形状を小さくすると、図３（Ａ）の四角印に示すように、コントロールシャフト質量が低下するとともに軸部２３の断面２次モーメントも低下する。

以上により、第１実施形態の複リンク式エンジン１００のコントロールシャフト２０では、下記の効果を得ることができる。

コントロールシャフト２０の軸部２３を二重管構造とし、外管２３Ａの内部に補強部材としての内管２３Ｂを配置するので、コントロールシャフト剛性を確保しつつ、コントロールシャフト質量の軽量化を図ることができる。これによりエンジン質量の増加を抑えることができ、複リンク式エンジン１００での燃費性能の改善効果の低下を抑制できる。

また、コントロールシャフト２０では、偏心部２１のオイル通路２１Ａと、ジャーナル部２２のオイル通路２２Ａとを、軸部２３の外管２３Ａと内管２３Ｂとの隙間に連通させるので、潤滑オイルを流す通路を比較的簡素な構成とすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の複リンク式エンジン１００の基本構成は、第１実施形態とほぼ同様であるが、コントロールシャフト２０の構成において相違する。つまり、コントロールシャフト２０の軸部２３をコントロールシャフト軸方向に延びる１本の棒状部材とするようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。

図４（Ａ）は、第２実施形態の複リンク式エンジン１００のコントロールシャフト２０の概略構成図である。図４（Ｂ）は、コントロールシャフト軸方向に直交する方向のコントロールシャフト２０の軸部２３の断面であって、図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面である。

図４（Ａ）を参照すると、コントロールシャフト２０は、コントロールシャフト軸方向に延設される１本の軸部２３を備える。軸部２３は、両端が閉塞された外管２３Ａと、外管２３Ａの内部に同心で配置される内管２３Ｂとを備える。

コントロールシャフト軸方向に沿って交互に配置される偏心部２１及びジャーナル部２２は、軸部２３の外管２３Ａの外周に嵌合する。偏心部２１及びジャーナル部２２はそれぞれ第１実施形態と同じように配置される。

軸部２３の内管２３Ｂは、外管２３Ａ内において外管両端を接続するように固定される。内管２３Ｂの外周には、図４（Ｂ）に示すように、外管２３Ａの内周面の一部に当接する当接部２３Ｄが一対形成される。一対の当接部２３Ｄは、内管中心に対して１８０°隔てて配置され、コントロールシャフト軸方向に沿って形成される。

外管２３Ａの一方の閉塞端面には、潤滑オイルを外管２３Ａと内管２３Ｂとの間のオイル通路２３Ｃに導入するための導入孔２３Ｅが形成される。オイル通路２３Ｃ内に導かれた潤滑オイルは、外管２３Ａの径方向に複数設けられた分岐通路２３Ｆを通って、偏心部２１の分岐通路２１Ｂ及びジャーナル部２２の分岐通路２２Ｂに流入する。

上記したコントロールシャフト２０では、軸部２３の内管２３Ｂに当接部２３Ｄを形成するので、軸部２３の断面２次モーメントは、内管２３Ｂの中心と当接部２３Ｄの中心とを通る線ｘ方向の断面２次モーメントが、線ｘに直交する線ｙ方向の断面２次モーメントよりも大きくなる。

図５は、コントロールシャフト質量とコントロールシャフト２０の軸部２３の線ｘ方向の断面２次モーメントとの関係を示す図である。

図５の丸印は図３（Ａ）における従来コントロールシャフト１２０を示し、図５の四角印は複リンク式エンジン１００のコントロールシャフト２０を示す。第２実施形態におけるコントロールシャフト２０では、従来コントロールシャフト１２０と比較して、軸部２３の外管２３Ａの外径が僅かに大きくなるものの、図５に示すように軸部２３の断面２次モーメントを同等以上に確保しながらコントロールシャフト質量を軽量化することができる。

なお、コントロールシャフト２０において内管２３Ｂの形状を小さくすると、図５の四角印に示すように、コントロールシャフト質量が低下するとともに軸部２３の断面２次モーメントも低下する。

ところで、複リンク式エンジン１００のコントロールシャフト２０の偏心部２１には、燃焼圧や各リンクの慣性力等に起因する荷重が、図６（Ａ）の矢印に示すように図中上方（エンジン上方）に向かって作用する。コントロールシャフト２０の偏心部２１に作用する荷重は、低圧縮比となるエンジン高負荷時の方が高圧縮比となるエンジン低負荷時よりも大きくなる。

図６（Ｂ）は、低圧縮比時において、コントロールシャフト２０の偏心部２１に作用する荷重を荷重ベクトルで示した図である。Ｘ軸はピストン移動方向に直交する方向であり、Ｙ軸はピストン移動方向である。コントロールシャフト２０の偏心部２１の中心が座標中心となる。

図６（Ｂ）を参照すると、コントロールシャフト２０の偏心部２１に作用する荷重は、コントロールリンク１５の揺動領域Ｒ₁に応じて変化し、荷重ベクトルＡに示すように混合気が燃焼するピストン上死点近傍において最大となる。

そこで、第２実施形態では、軸部２３の内管２３Ｂの中心と当接部２３Ｄの中心とを通る線ｘが荷重ベクトルＡと平行となるようにコントロールシャフト２０を複リンク式エンジン１００に設置する。コントロールシャフト２０では線ｘ方向のシャフト剛性が高くなるので、最大荷重が偏心部２１に作用しても、コントロールシャフト２０のたわみを抑制することができる。

以上により、第２実施形態の複リンク式エンジン１００のコントロールシャフト２０では下記の効果を得ることができる。

コントロールシャフト２０の軸部２３を二重管構造とし、外管２３Ａの内部に補強部材としての内管２３Ｂを配置するように構成するので、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、コントロールシャフト２０は、軸部２３の内管２３Ｂに外管２３Ａの内周面に当接する当接部２３Ｄを形成するので、内管２３Ｂの中心と当接部２３Ｄの中心とを通る線ｘ方向のシャフト剛性を高めることができる。そのため、内管２３Ｂの中心と当接部２３Ｄの中心とを通る線ｘが低圧縮比時において偏心部２１に作用する荷重の最大荷重ベクトルと平行となるように、コントロールシャフト２０を複リンク式エンジン１００に設置することで、最大荷重が偏心部２１に作用しても、コントロールシャフト２０のたわみを抑制することができる。

さらに、コントロールシャフト２０の軸部２３は、コントロールシャフト軸方向に延設された１本の外管２３Ａと、外管２３Ａの内部に配置される内管２３Ｂとから構成する。これにより外管２３Ａと内管２３Ｂの間のオイル通路２３Ｃをコントロールシャフト軸方向に沿って一様断面とすることができ、第１実施形態と比較して潤滑オイルの油圧損失を低減させることが可能となる。

（第３実施形態）
第３実施形態の複リンク式エンジン１００の基本構成は、第２実施形態とほぼ同様であるが、コントロールシャフト２０の構成において相違する。つまり、軸部２３の外管２３Ａの構成を簡素化するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。

図７（Ａ）は、第３実施形態の複リンク式エンジン１００のコントロールシャフト２０の概略構成図である。図７（Ｂ）は、コントロールシャフト軸方向に直交する方向のコントロールシャフト２０の軸部２３の断面であって、図７（Ａ）のＢ−Ｂ断面である。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、第３実施形態におけるコントロールシャフト２０は、軸部２３の外管２３Ａの構成のみが第２実施形態と異なり、その他は第２実施形態と同じである。

コントロールシャフト２０の軸部２３の外管２３Ａは、コントロールシャフト軸方向に沿って延びる１本の円管として形成される。外管２３Ａには、偏心部２１及びジャーナル部２２が一体形成される。外管２３Ａは、円管をプレス成型することによって製造することが可能である。なお、プレス成形ではなく、金属粉末を焼結させる焼結成型によっても外管２３Ａを製造することが可能である。

以上により、第３実施形態の複リンク式エンジン１００のコントロールシャフト２０は下記の効果をえることができる。

コントロールシャフト２０では軸部２３の外管２３Ａに偏心部２１及びジャーナル部２２を一体形成したので、第２実施形態と同様の効果を得られるだけでなく、軸部２３の部品点数を削減することができ、コントロールシャフト製造時の工数を低減することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態の複リンク式エンジン１００の基本構成は、第２実施形態とほぼ同様であるが、コントロールシャフト２０の構成において相違する。つまり、軸部２３の外管２３Ａ内に板状部材２３Ｇを設けるようにしたもので、以下その相違点を中心に説明する。

図８（Ａ）は、第４実施形態の複リンク式エンジン１００において、コントロールシャフト軸方向に直交する方向のコントロールシャフト２０の軸部２３の断面を示し、図４（Ｂ）に置き換わるものである。

第２実施形態では軸部を二重管構造としたが、第４実施形態におけるコントロールシャフト２０では、図８（Ａ）に示すように軸部２３の外管２３Ａ内に板状部材２３Ｇを配置する。

板状部材２３Ｇは、部材中心を挟んで互いに平行な２つの面からなる二面幅２３Ｈと、部材中心を挟んで対向するとともに外管２３Ａの内周面の一部に当接する当接部２３Ｄとを備える。板状部材２３Ｇは、コントロールシャフト軸方向に沿って形成される。板状部材２３Ｇの二面幅２３Ｈと外管２３Ａとの隙間が、オイル通路２３Ｃとなる。

板状部材２３Ｇは、外管２３Ａよりも熱膨張率の大きい金属部材で形成される。この熱膨張差を利用することで、板状部材２３Ｇは、外管２３Ａ内に挿入され、溶接等によらずに固定される。

コントロールシャフト２０では、軸部２３の外管２３Ａ内に板状部材２３Ｇを配置するので、軸部２３の断面２次モーメントは、板状部材２３Ｇの部材中心を二面幅２３Ｈに対して平行に通る線ｘ方向の断面２次モーメントが、線ｘに直交する線ｙ方向の断面２次モーメントよりも大きくなる。

図８（Ｂ）は、コントロールシャフト質量とコントロールシャフト２０の軸部２３の線ｘ方向の断面２次モーメントとの関係を示す図である。

図８（Ｂ）において、丸印は従来コントロールシャフト１２０を示し、四角印は複リンク式エンジン１００のコントロールシャフト２０を示す。コントロールシャフト２０では、従来コントロールシャフト１２０と比較して、軸部２３の外管２３Ａの外径が僅かに大きくなるものの、図８（Ｂ）に示すように軸部２３の断面２次モーメントを同等以上に確保しながらコントロールシャフト質量を軽量化することができる。

なお、コントロールシャフト２０において板状部材２３Ｇの二面幅２３Ｈの幅を狭くすると、図８（Ｂ）の四角印に示すように、コントロールシャフト質量が低下するとともに軸部２３の断面２次モーメントも低下する。

以上により、第４実施形態の複リンク式エンジン１００のコントロールシャフト２０では下記の効果を得ることができる。

コントロールシャフト２０では、軸部２３の外管２３Ａ内に二面幅２３Ｈを有する板状部材２３Ｇを配置するので、コントロールシャフト剛性を確保しつつ、コントロールシャフト質量の軽量化を図ることができる。

また、コントロールシャフト２０では、板状部材２３Ｇに当接部２３Ｄを形成するので、軸部２３の当接部側の断面２次モーメントを２面幅側の断面２次モーメントよりも大きくすることができる。そのため、軸部２３における線ｘが低圧縮比時において偏心部２１に作用する荷重の最大荷重ベクトルと平行となるように、コントロールシャフト２０を複リンク式エンジン１００に設置することで、最大荷重が偏心部２１に作用しても、コントロールシャフト２０のたわみを抑制することが可能となる。

（第５実施形態）
第５実施形態の複リンク式エンジン１００の基本構成は、第２実施形態とほぼ同様であるが、コントロールシャフト２０の構成において相違する。つまり、コントロールシャフト２０の軸部２３の断面を楕円形状としたもので、以下その相違点を中心に説明する。

図９（Ａ）は、第５実施形態の複リンク式エンジン１００における、コントロールシャフト軸方向に直交する方向のコントロールシャフト２０の軸部２３の断面を示し、図４（Ｂ）に置き換わるものである。

図９（Ａ）に示すように、コントロールシャフト２０の軸部２３は、二重管構造であって、外管２３Ａ及び内管２３Ｂの断面が楕円状に形成される。外管２３Ａの長軸上に内管２３Ｂの長軸が位置し、外管２３Ａの短軸上に内管２３Ｂの短軸が位置するように、外管２３Ａ内に内管２３Ｂが配置される。内管２３Ｂの長軸側の外周には、外管２３Ａの内周面の一部に当接する当接部２３Ｄが一対形成される。当接部２３Ｄは、内管２３Ｂの長軸を含む線ｘ上に形成され、内管中心に対して１８０°隔てて配置される。

以上により、第５実施形態の複リンク式エンジン１００のコントロールシャフト２０は下記の効果を得ることができる。

コントロールシャフト２０の軸部２３を二重管構造とし、外管２３Ａの内部に補強部材としての内管２３Ｂを配置するように構成するので、コントロールシャフト剛性を確保しつつ、コントロールシャフト質量の軽量化を図ることができる。

また、コントロールシャフト２０は、軸部２３の内管２３Ｂの長軸側に当接部２３Ｄを形成するとともに、外管２３Ａ及び内管２３Ｂの断面をそれぞれ楕円形状とするので、軸部２３の長軸側の断面２次モーメントを短軸側の断面２次モーメントよりも大きくすることができる。そのため、軸部２３における線ｘが低圧縮比時において偏心部２１に作用する荷重の最大荷重ベクトルと平行となるように、コントロールシャフト２０を複リンク式エンジン１００に設置することで、最大荷重が偏心部２１に作用しても、コントロールシャフト２０のたわみを抑制することが可能となる。

なお、第５実施形態におけるコントロールシャフト２０では外管２３Ａ及び内管２３Ｂをともに楕円形状としたが、図９（Ｂ）に示すように外管２３Ａの断面を円形状とし、内管２３Ｂの断面を楕円形状とするようにしてもよい。図９（Ｂ）に示すコントロールシャフト２０は、内管２３Ｂの長軸側の外周面が外管２３Ａの内周面の一部に当接するように構成される。このように構成されたコントロールシャフト２０においても、第５実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、図９（Ｂ）のコントロールシャフト２０では外管２３Ａと内管２３Ｂとの隙間のオイル通路２３Ｃに潤滑オイルを流すようにしているが、図９（Ｃ）に示すように内管２３Ｂの内部に潤滑オイルをコントロールシャフト軸方向に沿って流すオイル供給パイプ３０を設けるようにしてもよい。外管２３Ａと内管２３Ｂとの隙間面積が広い場合には潤滑オイル量が増加しすぎるという問題があるが、図９（Ｃ）のように内管２３Ｂ内にオイル供給パイプ３０を別途設ければ上記問題を解決することができる。このようなオイル供給パイプ３０は、第２及び第３実施形態のコントロールシャフトの内管内に設けてもよい。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、第４及び第５実施形態に記載の発明の思想は、第３実施形態のコントロールシャフトにも適用することができる。

第１実施形態の複リンク式エンジンの概略構成図である。 複リンク式エンジンのコントロールシャフトの概略構成図である。 コントロールシャフト質量とコントロールシャフトの軸部の断面２次モーメントとの関係を示す図である。 第２実施形態の複リンク式エンジンのコントロールシャフトの概略構成図である。 コントロールシャフト質量とコントロールシャフト２０の軸部２３の断面２次モーメントとの関係を示す図である。 コントロールシャフトの偏心部に作用する荷重について説明する図である。 第３実施形態の複リンク式エンジンのコントロールシャフトの概略構成図である。 第４実施形態の複リンク式エンジンのコントロールシャフトの概略構成図である。 第５実施形態の複リンク式エンジンのコントロールシャフトの概略構成図である。

符号の説明

１００ 複リンク式エンジン
１１ ピストン
１２ クランクシャフト
１３ アッパリンク
１４ ロアリンク
１５ コントロールリンク
２０ コントロールシャフト
２１ 偏心部
２３ 軸部
２３Ａ 外管
２３Ｂ 内管
２３Ｃ オイル通路
２３Ｄ 当接部
２３Ｇ 板状部材
２３Ｈ 二面幅
３０ オイル供給パイプ

Claims (11)

1. ピストンに連結されるアッパリンクと、前記アッパリンクに連結されるとともにクランクシャフトに回転可能に連結されるロアリンクと、前記ロアリンクに連結されるとともにコントロールシャフトの偏心部に揺動可能に連結されるコントロールリンクと、を備える可変圧縮比エンジンのコントロールシャフトであって、
   前記コントロールシャフトの、少なくとも前記偏心部とシリンダブロックに支持されるジャーナル部との間の軸部は、
   コントロールシャフト軸方向に延びる外管と、
   前記外管内に配置され、前記外管との間で所定隙間を有するようにコントロールシャフト軸方向に沿って形成される補強部と、
   を備えることを特徴とする可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。
2. 前記外管は、円管として形成され、
   前記補強部は、前記外管よりも小径の円管として形成され、
   前記外管及び前記内管によって前記ジャーナル部と前記偏心部とがコントロールシャフト軸方向に連結する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。
3. 前記外管は、円管として形成され、
   前記補強部は、前記外管よりも小径の円管であって、外周面に前記外管の内周面に当接する当接部を有するように形成され、
   前記ジャーナル部と前記偏心部とは、前記外管の外周に嵌合するように配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。
4. 前記外管は、コントロールシャフト軸方向に直交する方向の断面が楕円状の管として形成され、
   前記補強部は、コントロールシャフト軸方向に直交する方向の断面が楕円状の管であって、長軸側外周面に前記外管の長軸側内周面に当接する当接部を有するように形成され、
   前記ジャーナル部と前記偏心部とは、前記外管の外周に嵌合するように配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。
5. 前記外管は、円管として形成され、
   前記補強部は、コントロールシャフト軸方向に直交する方向の断面が楕円状の管であって、長軸側外周面が前記外管の内周面に当接する当接部として形成され、
   前記ジャーナル部と前記偏心部とは、前記外管の外周に嵌合するように配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。
6. 前記外管は、円管として形成され、
   前記補強部は、コントロールシャフト軸方向に形成され、部材中心を挟んで対向する２つの面からなる二面幅と、外管の内周面に当接する当接部とを備える板状部材であって、
   前記ジャーナル部と前記偏心部とは、前記外管の外周に嵌合するように構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。
7. 前記ジャーナル部と前記偏心部とは、前記外管に一体形成される、
   ことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１つに記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。
8. 前記当接部は、一対形成され、前記補強部の中心に対して１８０°隔てて配置される、
   ことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１つに記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。
9. 前記コントロールシャフトは、低圧縮比の混合気燃焼時であって前記ピストンが上死点近傍の所定位置にある場合にコントロールシャフトの偏心部に作用する荷重の方向と、前記当接部中心と前記補強部中心とを結ぶ線の方向とが、平行となるように配置される、
   ことを特徴とする請求項８に記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。
10. 前記所定隙間は、潤滑オイルを流すオイル通路である、
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。
11. 前記補強部の内部に、潤滑オイルを流すオイル通路を形成する、
    ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１つに記載の可変圧縮比エンジンのコントロールシャフト。

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