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技術 内燃機関

出願人 日産自動車株式会社
発明者 中村勝敏坪川正嘉
出願日 2015年4月3日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2015-076489
公開日 2016年11月24日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2016-196844
状態 特許登録済
技術分野 特殊用途機関の応用、補機、細部
主要キーワード 柱状壁 連結ビーム 度アクチュエータ ピストンクランク機構 クランクシャフト軸受 クランクシャフト軸 軸受体 底面開口
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年11月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

可変圧縮比機構コントロールシャフトの片当たりを抑制する。

解決手段

可変圧縮比機構は、クランクピンに取り付けられたロアリンクと、ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、偏心軸部が設けられたコントロールシャフトと、偏心軸部とロアリンクとを連結するコントロールリンクと、を有している。コントロールシャフトのアーム部には、アクチュエータによって往復動するリンク部材が連結されている。コントロールシャフト6を回転可能に支持する複数のコントロールシャフト軸受部25のうちアーム部に最も近接する♯3コントロールシャフト軸受部25cの♯3サブベアリングキャップ24cがオイルパンアッパ32の柱状壁35に固定されている。

概要

背景

例えば、特許文献1には、可変圧縮比機構を備えた内燃機関が開示されている。

特許文献1に開示された可変圧縮比機構は、複リンク式ピストンクランク機構を利用したものであって、複数の第1軸受体によってシリンダブロック等の機関本体側に回転可能に支持されている制御軸回転位置を変更することで、機関圧縮比機関運転状態に応じて制御する構成となっている。そして、特許文献1の可変圧縮比機構は、制御軸の回転位置を変更するアクチュエータが機関本体の外部に配置されており、制御軸の径方向外側に張り出したアーム部に、機関本体の側壁を貫通するレバーを介してこのアクチュエータが連結されている。レバーは、アクチュエータによって、制御軸軸直角方向に往復動するものであり、このようなレバーの動きによって制御軸の回転位置が変化する。

概要

可変圧縮比機構のコントロールシャフトの片当たりを抑制する。可変圧縮比機構は、クランクピンに取り付けられたロアリンクと、ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、偏心軸部が設けられたコントロールシャフトと、偏心軸部とロアリンクとを連結するコントロールリンクと、を有している。コントロールシャフトのアーム部には、アクチュエータによって往復動するリンク部材が連結されている。コントロールシャフト6を回転可能に支持する複数のコントロールシャフト軸受部25のうちアーム部に最も近接する♯3コントロールシャフト軸受部25cの♯3サブベアリングキャップ24cがオイルパンアッパ32の柱状壁35に固定されている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

コントロールシャフト回転位置に応じて内燃機関圧縮比を連続的に変化させることが可能な可変圧縮比機構を備え、該可変圧縮比機構が、シリンダブロックと当該シリンダブロックの下面に取り付けられたオイルパンとによって画成されたクランク室内に配置された内燃機関において、上記コントロールシャフトの回転位置を変更及び保持するアクチュエータを有し、上記コントロールシャフトは、複数のコントロールシャフト軸受部によって回転可能に支持されているとともに、コントロールシャフト径方向に突出するアーム部を介して上記アクチュエータに連結され、上記複数のコントロールシャフト軸受部のうち上記アーム部に近接するコントロールシャフト軸受部が、上記オイルパンに固定されていることを特徴とする内燃機関。

請求項2

上記オイルパンは、シリンダブロックの下面に取り付けられるオイルパンアッパと、該オイルパンアッパの底面開口部に取り付けられるオイルパンロアと、を有し、上記アーム部に近接するコントロールシャフト軸受部は、上記底面開口部を2分割するよう橋渡しされている上記オイルパンアッパの柱状壁に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。

請求項3

上記柱状壁には、凹部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関。

請求項4

上記アーム部に近接するコントロールシャフト軸受部の下端と上記柱状壁との間には隙間が設定されていることを特徴とする請求項2または3に記載の内燃機関。

請求項5

上記底面開口部は、上記オイルパンアッパの気筒列方向一端側に形成され、上記オイルパンは、気筒列方向の一端側に上記オイルパンロアによって深底部が形成され、上記凹部は、上記柱状壁の上面側の上記深底部が位置する側に形成され、上記柱状壁は、上記凹部によって気筒列方向に沿って階段状に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関。

請求項6

上記シリンダブロックの下部は、気筒間及び気筒列方向の両端に位置する複数のバルクヘッドによって気筒毎に仕切られ、上記クランクシャフトは、上記バルクヘッドの下端と、メインベアリングキャップとによって回転可能に支持され、上記コントロールシャフト軸受部は、上記メインベアリンクキャップと、当該メインベアリングキャップの下端に固定されるサブベアリングキャップと、を備え、上記複数のコントロールシャフト軸受部のうち上記アーム部に近接するもののサブベアリングキャップが、上記オイルパンに固定されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関。

請求項7

上記シリンダブロックの下部は、気筒間及び気筒列方向の両端に位置する複数のバルクヘッドによって気筒毎に仕切られ、上記クランクシャフトは、上記バルクヘッドの下端と、メインベアリングキャップとによって回転可能に支持され、上記コントロールシャフト軸受部は、上記メインベアリンクキャップと、当該メインベアリングキャップの下端に固定されるサブベアリングキャップと、を備え、上記複数のコントロールシャフト軸受部のうち上記アーム部に近接するもののメインベアリングキャップが、複数のメインベアリングキャップを連結する気筒列方向に沿った連結ビームを介して上記オイルパンに固定されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関。

技術分野

0001

本発明は、可変圧縮比機構を備えた内燃機関に関する。

背景技術

0002

例えば、特許文献1には、可変圧縮比機構を備えた内燃機関が開示されている。

0003

特許文献1に開示された可変圧縮比機構は、複リンク式ピストンクランク機構を利用したものであって、複数の第1軸受体によってシリンダブロック等の機関本体側に回転可能に支持されている制御軸回転位置を変更することで、機関圧縮比機関運転状態に応じて制御する構成となっている。そして、特許文献1の可変圧縮比機構は、制御軸の回転位置を変更するアクチュエータが機関本体の外部に配置されており、制御軸の径方向外側に張り出したアーム部に、機関本体の側壁を貫通するレバーを介してこのアクチュエータが連結されている。レバーは、アクチュエータによって、制御軸軸直角方向に往復動するものであり、このようなレバーの動きによって制御軸の回転位置が変化する。

先行技術

0004

特開2013−241846号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、このような構成の可変圧縮比機構においては、レバーを介してアクチュエータからの荷重が制御軸に作用した際に、制御軸が変形して複数の第1軸受体に対して片当たりしてしまう虞がある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の内燃機関は、コントロールシャフトの回転位置に応じて内燃機関の圧縮比を連続的に変化させることが可能な可変圧縮比機構を備え、該可変圧縮比機構が、シリンダブロックと当該シリンダブロックの下面に取り付けられたオイルパンとによって画成されたクランク室内に配置されたものであって、上記コントロールシャフトの回転位置を変更及び保持するアクチュエータを有し、上記コントロールシャフトは、複数のコントロールシャフト軸受部によって回転可能に支持されているとともに、コントロールシャフト径方向に突出するアーム部を介して上記アクチュエータに連結され、上記複数のコントロールシャフト軸受部のうち上記アーム部に近接するコントロールシャフト軸受部が、上記オイルパンに固定されていることを特徴としている。

発明の効果

0007

本発明によれば、アーム部に近接するコントロールシャフト軸受部の剛性が向上し、アーム部を介してコントロールシャフトにアクチュエータからの荷重が作用しても、アーム部に近接するコントロールシャフト軸受部の剛性によりコントロールシャフトの変形を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0008

本発明に係る内燃機関が備える可変圧縮比機構の概略構成を模式的に示した説明図。
クランクシャフト及びコントロールシャフトの軸受部分の概略を模式的に示した説明図。
コントロールシャフト軸受部の概略構成を模式的に示した説明図。
コントロールシャフトとアクチュエータの相関関係を模式的に示した説明図。
オイルパンの斜視図。
オイルパンアッパの斜視図。
オイルパンと♯3コントロールシャフト軸受部の斜視図。
オイルパンと♯3コントロールシャフト軸受部の要部を拡大した斜視図。
アクチュエータからの荷重がコントロールシャフトに作用した際の挙動の一例を模式的に示した説明図。
本発明の他の実施例を模式的に示した説明図。

実施例

0009

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

0010

図1は、本発明に係る内燃機関が備える可変圧縮比機構1の概略構成を模式的に示した説明図である。

0011

可変圧縮比機構1は、複リンク式ピストンクランク機構であって、ピストン2の上死点位置を変更することで機関圧縮比を変更するものである。

0012

この可変圧縮比機構1は、クランクピン3に回転可能に取り付けられたロアリンク4と、このロアリンク4とピストン2とを連結するアッパリンク5と、偏心軸部7が設けられたコントロールシャフト6と、偏心軸部7とロアリンク4とを連結するコントロールリンク8と、を有している。

0013

クランクシャフト9は、複数のジャーナル部10及びクランクピン3を備えている。クランクピン3は、ジャーナル部10から所定量偏心しており、ここにロアリンク4が回転可能に取り付けられている。

0014

アッパリンク5は、一端がピストンピン11を介してピストン2に回転可能に連結され、他端が第1連結ピン12を介してロアリンク4の一端部に回転可能に連結されている。

0015

コントロールリンク8は、一端が第2連結ピン13を介してロアリンク4の他端部に回転可能に連結され、他端が偏心軸部7に回転可能に連結されている。

0016

なお、図1中の符号14はシリンダブロック、図1中の符号15は、ピストン2が往復動するシリンダである。

0017

図2は、クランクシャフト9及びコントロールシャフト6の軸受部分の概略を模式的に示した説明図である。なお、この図2においては、シリンダブロック14の上部が省略されている。

0018

可変圧縮比機構1は、シリンダブロック14のスカート部20と後述するオイルパンアッパ32とによって構成されるクランクケース内に収容される。

0019

シリンダブロック14の下部は、気筒間及び気筒列方向の両端に位置するバルクヘッド21によって仕切られている。本実施例では、内燃機関が4気筒であり、シリンダブロック14が5つのバルクヘッド21を有している。

0020

そして、このバルクヘッド21とメインベアリングキャップ22とで構成されるクランクシャフト軸受部によって、クランクシャフト9のジャーナル部10が回転可能に支持されている。つまり、クランクシャフト9は、各気筒のクランクピン3の気筒列方向両側が、バルクヘッド21とメインベアリングキャップ22とによって、回転可能に支持されている。

0021

メインベアリングキャップ22は、図3に示すように、気筒列方向一端側から順に、♯1メインベアリングキャップ22a、♯2メインベアリングキャップ22b、♯3メインベアリングキャップ22c、♯4メインベアリングキャップ22d、♯5メインベアリングキャップ22eとなっている。

0022

これら♯1〜♯5メインベアリングキャップ22a〜22eは、気筒列方向に沿って延びる連結ビーム26に図示せぬボルトで固定されている。つまり、♯1〜♯5メインベアリングキャップ22a〜22eは、連結ビーム26によって一体に連結されている。各メインベアリングキャップ22は、シリンダブロック下端の対応する各バルクヘッド21に対して取り付けられる。

0023

また、各メインベアリングキャップ22の下部には、サブベアリングキャップ24がボルト(図示せず)で固定されている。サブベアリングキャップ24は、図3に示すように、気筒列方向一端側から順に、♯1サブベアリングキャップ24a、♯2サブベアリングキャップ24b、♯3サブベアリングキャップ24c、♯4サブベアリングキャップ24d、♯5サブベアリングキャップ24eとなっている。

0024

コントロールシャフト6は、メインベアリングキャップ22とサブベアリングキャップ24とで構成されるコントロールシャフト軸受部25に回転可能に支持されている。

0025

本実施例の内燃機関は、コントロールシャフト軸受部25として、♯1メインベアリングキャップ22aと♯1サブベアリングキャップ24aとからなる♯1コントロールシャフト軸受部25aと、♯2メインベアリングキャップ22bと♯2サブベアリングキャップ24bとからなる♯2コントロールシャフト軸受部25bと、♯3メインベアリングキャップ22cと♯3サブベアリングキャップ24cとからなる♯3コントロールシャフト軸受部25cと、♯4メインベアリングキャップ22dと♯4サブベアリングキャップ24dとからなる♯4コントロールシャフト軸受部25dと、♯5メインベアリングキャップ22eと♯5サブベアリングキャップ24eとからなる♯5コントロールシャフト軸受部25eと、を有している。

0026

コントロールシャフト6は、図2に示すように、軸方向の所定位置に、コントロールシャフト径方向の外側に突出する一対のアーム部27、27を有している。本実施例のアーム部27、27は、気筒列方向で、第3気筒のコントロールリンク8と、第2気筒と第3気筒との間に位置する♯3メインベアリングキャップ22cと、の間に位置している。

0027

アーム部27、27には、後述するオイルパン31の側壁を貫通する細長リンク部材28の一端が挟み込まれる。このリンク部材28の一端は、連結ピン29を介してアーム27、27に回転可能に連結されている。

0028

リンク部材28は、図4に示すように、アクチュエータ30と連結されており、クランクシャフト軸直角方向に沿って往復動する。コントロールシャフト6は、リンク部材28の往復動がアーム部27、27を介して伝達されることで回転する。なお、アクチュエータ30は、例えば、電動モータであっても油圧駆動式のアクチュエータであってもよい。

0029

この可変圧縮比機構1においては、コントロールシャフト6が回転すると、偏心軸部7の中心位置が変化し、コントロールリンク8の他端の揺動支持位置が変化する。そして、コントロールリンク8の揺動支持位置が変化すると、シリンダ15内のピストン2の行程が変化し、ピストン上死点(TDC)におけるピストン2の位置が高くなったり低くなったりする。これにより、機関圧縮比を変えることが可能となる。

0030

図5図7は、シリンダブロック14の下面に取り付けられるオイルパン31の概略構成を示す斜視図である。

0031

オイルパン31は、シリンダブロック14の下面に取り付けられるオイルパンアッパ32と、オイルパンアッパ32に取り付けられるオイルパンロア33と、から大略構成されている。

0032

オイルパンアッパ32は、気筒列方向の一端側に底面開口部34を有している。底面開口部34は、細長い柱状壁35によって2分割されている。柱状壁35は、気筒列方向に対して直交する内燃機関幅方向に沿って底面開口部34を2分割するよう橋渡しされたものであって、長手方向の中央部分の上面に凹部36が形成されている。凹部36は、柱状壁35の気筒列方向の一端側に位置している。そのため、柱状壁35は、凹部36によって、その中央部分が気筒列方向に沿って階段状となるように形成されている。

0033

オイルパンロア33は、この底面開口部34のフランジ37に取り付けられている。フランジ37は、底面開口部34による開口の全周に亙って連続するものである。オイルパンロア33によって、オイルパン31の気筒列方向の一端側に、オイルパン31の気筒列方向の他端側に比べて深底となる深底部が形成される。

0034

なお、図5図6中の符号38は、上述したリンク部材28が貫通するオイルパン側壁の貫通穴である。

0035

ここで、本実施例においては、図7及び図8に示すように、サブベアリングキャップ24のうち、コントロールシャフト6のアーム部27、27に最も近接するものがオイルパン31に固定されている。すなわち、5つのサブベアリングキャップ24のうちの♯3サブベアリングキャップ24cがオイルパンアッパ32の柱状壁35に固定されている。

0036

♯3サブベアリングキャップ24cは、コントロールシャフト6の軸受部分の両側に一対のボス部39、39を有している。一対のボス部39、39は、その先端(下端)が凹部36の両側で柱状壁35の上面に接するように形成される。

0037

♯3サブベアリングキャップ24cは、♯3サブベアリングキャップ24cを♯3メインベアリングキャップ22cに固定するボルト(図示せず)を利用して、柱状壁35に固定される。すなわち、柱状壁35をオイルパンロア側から貫通するとともに、ボス部39、39の位置で♯3サブベアリングキャップ24cをそれぞれ貫通する一対のボルト(図示せず)によって、♯3サブベアリングキャップ24cは、柱状壁35と♯3メインベアリングキャップ22cとの双方に対して固定される。

0038

また、柱状壁35に固定される♯3サブベアリングキャップ24の下端と、柱状壁35との間には、隙間40が設定されている。

0039

可変圧縮比機構1において、コントロールシャフト6には、アクチュエータ30の駆動やアクチュエータ30の振動に起因する荷重が、リンク部材28を介して作用する。そのため、このような荷重により、コントロールシャフト6がリンク部材28に連結されたアーム部27、27の位置で変形し、コントロールシャフト6を回転可能に支持するコントロールシャフト軸受部25や、コントロールシャフト6とコントロールリンク8との連結部分において、片当たりが発生する虞がある。

0040

例えば、アクチュエータ30からの荷重によりコントロールシャフト6が、リンク部材28によってアクチュエータ側に引っ張られ、それにともない♯3コントロールシャフト軸受部25cがアクチュエータ側に倒れ込むと、図9に示すように、コントロールシャフト6と♯3気筒のコントロールリンク8との連結部分や、♯4メインベアリングキャップ22と♯4サブベアリングキャップ24とを主体とする♯4コントロールシャフト軸受部25dにおいてコントロールシャフト6が片当たりする虞がある。

0041

なお、コントロールシャフト6がアーム部27の位置で変形すれば、♯1コントロールシャフト軸受部25a、♯2コントロールシャフト軸受部25b及び♯5コントロールシャフト軸受部25eにおいても、コントロールシャフト6が片当たりする虞がある。♯3コントロールシャフト軸受部25cは、アーム部27に隣接しているため、コントロールシャフト6と同程度アクチュエータ側への倒れ込むことになり、コントロールシャフト6の片当たりは大きな問題とはならない。

0042

しかしながら、上述した本実施例の内燃機関においては、アーム部27、27に近接する♯3サブベアリングキャップ24cがオイルパンアッパ32の柱状壁35に固定されている。

0043

これによって、アーム部27、27に近接する♯3コントロールシャフト軸受部25cの剛性が向上し、アーム部27、27を介してコントロールシャフト6にアクチュエータ30からの荷重が作用しても、アーム部27、27に近接する♯3コントロールシャフト軸受部25cの剛性によりコントロールシャフト6の変形を抑制することができる。そのため、全体として、コントロールシャフト軸受部25やコントロールシャフト6とコントロールリンク8との連結部分におけるコントロールシャフト6の片当たりが抑制され、コントロールシャフト軸受部25やコントロールシャフト6とコントロールリンク8との連結部分における焼き付きを防止することができる。

0044

また、柱状壁35によって、底面開口部34の剛性が向上し、総じてオイルパンアッパ32の剛性が向上することになるため、柱状壁35に固定される♯3コントロールシャフト軸受部25cの剛性も高くなる。

0045

柱状壁35には、凹部36が形成されているので、柱状壁の軽量化を図りつつ、柱状壁の剛性を相対的に向上させることができる。

0046

♯3コントロールシャフト軸受部25cは、柱状壁35に固定されるものの両者間に隙間40が設定されているので、この隙間40をオイル通流可能となる。そのため、この隙間40によりオイルパン31内をオイルが気筒列方向に沿って流れやすくすることができる。

0047

凹部36が柱状壁35上面の気筒列方向一端側に形成され、柱状壁35は、気筒列方向に沿って階段状に形成されている。そのため、オイルが♯3コントロールシャフト軸受部25cの下端と柱状壁35との間の隙間40を、上記深底部が形成されるオイルパン31の気筒列方向一端側に向かって流れやすくなる。

0048

なお、上述した実施例においては、コントロールシャフト軸受部25のうちアーム部27、27に最も近い♯3コントロールシャフト軸受部25cの♯3サブベアリンクキャップ24cをオイルパン31に固定しているが、♯3サブベアリンクキャップ24cに替えて♯3メインベアリンクキャップ22cをオイルパン31に固定するようにしてもよい。具体的には、例えば、図10に示すように、連結ビーム26を介して♯3メインベアリングキャップ22cをオイルパン31に対してボルト41で固定するようにしてもよい。

0049

また、本発明は、深底部がなく柱状壁35を具備しないようなオイルパンを有する内燃機関にも適用可能である。この場合にも、アーム部27、27に最も近い♯3コントロールシャフト軸受部25をオイルパンに固定することは可能であるため、上述した実施例同様に、♯3コントロールシャフト軸受部25cの剛性が向上する。そのため、アーム部27、27を介してコントロールシャフト6にアクチュエータ30からの荷重が作用しても、アーム部27、27に近接する♯3コントロールシャフト軸受部25cの剛性によりコントロールシャフト6の変形を抑制することができる。

0050

1…可変圧縮比機構
6…コントロールシャフト
14…シリンダブロック
22…メインベアリングキャップ
24…サブベアリングキャップ
25…コントロールシャフト軸受部
27…アーム部
30…アクチュエータ
31…オイルパン
32…オイルパンアッパ
33…オイルパンロア
34…底面開口部
35…柱状壁
36…凹部
39…ボス部
40…隙間

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