JPH065046B2 - 偏心ベアリングのロツク機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、コネクティングロッド小端部とピストンピン
との間に偏心ベアリングを介装した内燃機関の可変圧縮
比機構に関し、とくに偏心ベアリングのロック機構に関
するものである。

［従来の技術］ 従来から、コネクティングロッド小端部とピストンピン
との間に偏心ベアリングを介装し、偏心ベアリングによ
ってピストンとコネクティングロッドの相対位置を変え
ることにより圧縮比を変化させるようにした内燃機関の
可変圧縮比機構が知られている（たとえば実開昭５８−
１３７８３２号）。

この従来の可変圧縮比機構は、たとえば第１０図および
第１１図に示すように構成されている。

図において１はシリンダブロック、２はピストン、３は
コネクティングロッド、４はピストンピンを示してい
る。

コネクティングロッド３の小端部のピストンピン挿通孔
５とピストンピン４の外周との間には円周方向に肉厚が
変化し、内周円と外周円とが互に偏心している筒状体か
ら成る偏心ベアリング６が回転可能に介装されている。

コネクティングロッド３の、偏心ベアリング６に対応す
る位置には偏心ベアリング６の半径方向延長線上に延び
るロックピン収納穴７が形成され、該穴７には、ロック
部材としてのロックピン８が摺動自在にかつ穴７から偏
心ベアリング６に対して出没自在に収納されている。一
方、偏心ベアリング６には、その半径方向厚みが厚い部
分に、ロックピン８が出没できる径をもつロックピン係
合孔９が形成されており、該ロックピン係合孔９にロッ
クピン８が係合するとピストン２をコネクティングロッ
ド３に対して高位置に保ち高圧縮比とし、ロックピン８
による係合が解除されているときには、偏心ベアリング
６が自在に回転し、圧縮上死点でピストンは低位置とな
り、低圧縮比状態を現出できるようになっている。

ロックピン８の駆動は、ロックピン８を偏心ベアリング
６方向に付勢する位置に開口されたロックピンロック用
油圧通路１０と、逆方向に油圧をかけるロックピンアン
ロック用油圧通路１１との油圧を切換えることにより行
われる。それぞれの油圧通路１０、１１にはクランクシ
ャフト１２側から圧油が送られる。

このような偏心ベアリング６のロック機構においては、
油圧通路１０からの油圧によりロックピン８が付勢され
た際、ロックピン８がロックピン係合孔９を飛び越える
ことなくロックピン係合孔９に挿入されるよう、第１１
図に示すようにロックピン係合孔９の回転方向上流側に
案内溝１３を設けたものも知られている（実開昭５８−
１３７８３２号）。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のようなタイプのロック機構では、ロックピン８が
ロックピン係合孔９に係合する直前には、第１１図に示
すようにオイル室１４が形成され、この部分のオイルの
ダンピング作用によって、ロックピン８とロックピン係
合孔９のストッパ部９ａとの衝突力が弱められる。

ところが、ロックピン８を駆動する油圧通路１０からの
油圧が不十分であると、ロックピン８の偏心ベアリング
６側への付勢力が弱いためオイル室１４から回転方向上
流側へ向けてのオイルのもれ込み抵抗が小となり、十分
なオイルのダンピング作用が得られない。そのため、ロ
ックピン８がロックピン係合孔９のストッパ部９ａに激
しく衝突し、ロックピン８頭部の摩耗や変形、偏心ベア
リング６のバリの発生等を招くおそれがある。また、ロ
ックピン８には偏心ベアリング６から衝撃的に大きな剪
断力が作用し、ロックピン８の十分な耐久性を確保でき
ないおそれがある。このような事態が生じると、ロック
ピン８や偏心ベアリング６の動きが不確実になり、所定
の圧縮比の切替ができなくなるおそれがある。

また、ロックピン８を駆動する油圧を強くするために、
オイルポンプの容量を大きくすると、その分オイルポン
プの消費エネルギが大となって、機関の出力性能の低下
を来たすという問題が生じる。

本発明は、上記のような問題を解消するために、ロック
部材を付勢する油圧の大小にかかわらずロック部材と偏
心ベアリングとの衝突力を小にして、ロック部材および
偏心ベアリングの耐久性を十分に確保することのできる
信頼性の高いロック機構を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明の偏心ベアリングの
ロック機構は、従来のロックピンを偏心ベアリングの径
方向に出し入れする機構と異なり、ロック部材を偏心ベ
アリングの接線方向に形成されるロック穴に係合させる
機構に構成される。すなわち、本発明のロック機構おい
ては、偏心ベアリングの外周に、接線方向に延びる偏心
ベアリング溝が設けられ、コネクティングロッド小端部
の内周に、接線方向に延び偏心ベアリング溝との協働に
より行止まり状のロック穴を形成するコネクティングロ
ッド溝を設けられ、コネクティングロッド溝内に、ロッ
ク穴に出入り可能でかつロック穴に入ることにより偏心
ベアリングをコネクティングロッドに対して係止させる
ロック部材が設けられている。

［作用］ このようなロック機構においては、ロック部材は、従来
機構同様油圧によって駆動されるが、ロック部材が係合
するロック穴は、偏心ベアリング溝がコネクティングロ
ッド溝の位置に回転してきたときに、偏心ベアリング溝
とコネクティングロッド溝の協働によって形成され、し
かもロック穴は偏心ベアリングの接線方向の穴として形
成される。接線方向のロック穴であるから、ロック部材
はくさび状に係合し、しかも偏心ベアリング溝とコネク
ティングロッド溝との協働によるロック穴形成過程で
は、ロック部材は偏心ベアリングの回転に伴ない形成さ
れつつあるロック穴に徐々に係合していま、やがて偏心
ベアリングをコネクティングロッドに対して係止させ
る。したがって、偏心ベアリングには、ロック部材のロ
ック穴への挿入進行に伴ない徐々に回転停止力が与えら
れるので、ロック部材と偏心ベアリングとの激しい衝突
は発生しない。衝突力が小に保たれる結果、ロック部材
および偏心ベアリングの耐久性は向上される。そして、
ロック部材を駆動する油圧は、ロック過程における衝突
力とは無関係になり、小さな駆動油圧でも確実に所定の
動作が得られる。

［実施例］ 以下に本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第４図は、本発明の第１実施例に係る偏心
ベアリングのロック機構を示している。図において、２
０はコネクティングロッド、２１はピストンピンを示し
ている。コネクティングロッド２０の小端部２２の内周
２３と、ピストンピン２１の外周との間に、内周円と外
周円が互に偏心した円筒状体から成る偏心ベアリング２
４が、コネクティングロッド小端部２２に対し回転可能
に介装されている。

偏心ベアリング２４の外周には、外周円の接線方向に延
びる偏心ベアリング溝２５が設けられている。偏心ベア
リング溝２５は、延設方向の一方側、すなわち偏心ベア
リング２４の回転方向Ａに対し下流側端部は、溝２５の
断面形状のまま切欠かれた形状に形成されており、他方
の端部側は、溝２５がせき止められる如く１／４球形状
に形成されている。したがって、偏心ベアリング溝２５
の断面形状は、溝２５の回転方向Ａ先端側では略半円弧
であり、回転方向Ａに対し下流側にいくにつれ円弧長が
短かくなっている。この偏心ベアリング溝２５は、第３
図に示すように、偏心ベアリング２４の内周円と外周円
とが偏心している方向ｌ（偏心量ｅ）の位置に、溝２５
先端部の１／４球形状の中心がくるよう位置が決められ
ている。

コネクティングロッド小端部２２の内周２３には、内周
面の接線方向に延び、コネクティングロッド小端部２２
の肉厚内に孔形状で延びるコネクティングロッド溝２６
が設けられている。コネクティングロッド溝２６の偏心
ベアリング回転方向Ａ側先端形状は、偏心ベアリング溝
２５の先端形状と同様に１／４球形状に形成されてい
る。したがって、コネクティングロッド溝２６の断面形
状は、回転方向Ａ先端側では略半円弧であり、回転方向
Ａに対し下流側にいくにつれ円弧長が長くなり、コネク
ティングロッド小端部２２の肉厚内に入ると円となって
いる。そして、このコネクティングロッド溝２６と偏心
ベアリング溝２５は、第５図（ロ）に示すように偏心ベ
アリング２４が回転して偏心ベアリング溝２５がコネク
ティングロッド溝２６の位置にきたときに、協働して断
面円形でかつ行き止まり状のロック穴２７を形成するよ
うになっている。

コネクティングロッド溝２６内には、ロック部材２８が
設けられている。ロック部材２８は、本実施例では球形
のロックボールから成っている。ロックボール２８は、
ロック穴２７が形成されていないときには、コネクティ
ングロッド溝２６がコネクティングロッド小端部２２の
肉厚内まで延びた部分であるロック部材収容孔（ロック
部材収容部）２９に収容され、ロック穴２７が形成され
たときには、ロック穴２７内に挿入されてコネクティン
グロッド溝２６と偏心ベアリング溝２５の両方に係合
し、偏心ベアリング２４をコネクティングロッド２０に
対してその回転を係止させることができるようになって
いる。

コネクティングロッド溝２６のロック部材収容孔２９部
には、高圧縮比用の油圧通路でロックボール２８をロッ
ク穴２７側に付勢する油圧を供給するロック用油圧通路
３０が連通されている。コネクティングロッド溝２６の
反対側の端部には、ロックボール２８をロック穴２７か
らロック部材収容孔２９へと押し出す油圧を供給する低
圧縮比用のアンロック用油圧通路３１が連通されてい
る。このロック用油圧通路３０、アンロック用油圧通路
３１への油圧の供給および切換機構は、前述の第１０図
に示した従来機構と同一か又はそれに準じる。

なお、本実施例では、ロック穴２７をコネクティングロ
ッド小端部２２の内周２３最下部に略水平方向、つまり
コネクティングロッド２０の軸と直角の方向に延びるよ
うに形成されるようにしたが、内周２３の周方向の適当
な任意の位置に設けることが可能である。ただし、ロッ
クボール２８の運動による慣性力の影響を排除するため
には、本実施例の如くロック穴２７を水平に近い方向に
する方が有利である。

また、本実施例では、一つロック穴２７および一つのロ
ックボール２８としたが、スペースが許せば、たとえば
第１図の紙面と垂直方向にロック穴２７およびロックボ
ール２８を並列に複数連配設することも可能であり、ま
た、コネクティングロッド内周２３の周方向に直列に複
数連とすることも可能である。

上記のように構成された実施例装置の作用について以下
に説明する。

まず低圧縮比時には、ロック部材としてのロックボール
２８はロック部材収容孔２９部に引っ込められ、圧縮上
死点付近でのコネクティングロッドに対するピストン位
置が下げられて低圧縮比状態が現出される。

高圧縮への切換時には、ロック用油圧通路３０に油圧が
かけられ、ロックボール２８は、第１図の左方向に付勢
される。偏心ベアリング２４は、第１図において時計方
向（クランクの回転方向と同じ）に回転するので、第５
図（イ）に示すように、偏心ベアリング溝２５がコネク
ティングロッド溝２６上に回転してきたときに、付勢さ
れているロックボール２８は偏心ベアリング溝２５にも
挿入され、その挿入は偏心ベアリング２４の回転ととも
に進行する。そして、偏心ベアリング溝２５がコネクテ
ィングロッド溝２６と合致すると、第５図（ロ）に示す
ように、共働によりロック穴２７が形成され、油圧によ
り付勢されているロックボール２８はロック穴２７の先
端まで移動して、ロック穴２７先端位置で係止される。
この状態では、ロックボール２８はコネクティングロッ
ド２０側にも偏心ベアリング２４側にも当接しているの
で、偏心ベアリング２４はロックボール２８を介してコ
ネクティングロッド２０に対し係止されることになり、
回転がロックされる。

ロックボール２８は、ロック穴２７の形成過程で徐々に
ロック穴２７内に係合していくので、偏心ベアリング２
４の回転停止力は徐々に付与されることになり、しかも
ロック穴形成方向が偏心ベアリング２４の回転に対し接
線方向に形成されるので、ロックボール２８はくさび状
に徐々にロック穴２７内に食い込む状態となり、偏心ベ
アリング２４の回転エネルギがロックボール２８を介し
て徐々に吸収される。したがって、衝撃的な停止力は、
ロックボール２８にも偏心ベアリング２４にもかから
ず、また、ロックボール２８に衝撃的な剪断力もかから
ない。

また、本実施例では、ロックボール２８のロック穴２７
への係合過程でロックボール２８が転がるので、ロック
ボール２８の回転エネルギによっても偏心ベアリング２
４停止のためのエネルギが吸収される。

高圧縮比から低圧縮比への切替は、第５図（ハ）に示す
ように、アンロック用油圧通路３１からの油圧によりロ
ックボール２８がロック部材収容孔２９部に押し出さ
れ、偏心ベアリング２４の回転停止が解除される。

つぎに、第６図に本発明の第２実施例を示す。本実施例
においいては、コネクティングロッド溝４０のロック部
材収容部４１がロック穴形成部４２に対しコネクティン
グロッド大端部（図示略）側に向けられている。このよ
うにロック部材収容部４１を下方に向けることにより、
偏心ベアリング２４のロックを解除するときにロックボ
ール２８が重力によりロック部材収容部４１へと落ちや
すくなり、作動の円滑性が向上される。その他の構成、
作用は第１実施例に準じる。

つぎに、第７図に本発明の第３実施例を示す。本実施例
においては、ロック部材５０は、円柱体からなるロック
ピンに構成されている。したがって、偏心ベアリング５
１の偏心ベアリング溝５２およびコネクティングロッド
５３のコネクティングロッド溝５４も、第７図の紙面と
垂直方向にロックピン５０の長さに対応した巾を有する
溝に形成されている。このようにロック部材５０をピン
構造とすることにより、ピンの長手方向寸法がかせげる
ので、その分ロック部材５０にかかる剪断応力を低減す
ることができる。そして、円柱体のロックピン５０とす
ることにより、その転がりによって偏心ベアリング５１
停止エネルギの吸収をはかりつつ、剪断応力の低減が可
能となる。その他の構成、作用は第１実施例に準じる。

つぎに、第８図に本発明の第４実施例を示す。本実施例
においては、ロック部材６０は、断面が長円の柱状体に
構成されている。したがって、偏心ベアリング６１の偏
心ベアリング溝６２およびコネクティングロッド６３の
コネクティングロッド溝６４も、ロック部材６０の形状
に応じた溝形状に形成されている。このように、ロック
部材６０の断面積を大きくすることにより、ロック部材
６０にかかる剪断応力はより軽減され、ロック部材６０
の耐久性が一層向上される。その他の構成、作用は第１
実施例に準じる。

つぎに、第９図に本発明の第５実施例を示す。本実施例
においては、偏心ベアリング７０の偏心ベアリング溝７
１の形成される周方向位置が、偏心ベアリング７０の偏
心方向ｌとは角度θだけずれた位置とされている。

第５図（ロ）、第３図に示したように、ロック穴が偏心
ベアリングの偏心方向位置に形成されていると、燃焼時
にピストンの摺動方向に対しコネクティングロッド中心
が傾くため、ロック部材にロック部材をロック穴から押
し出す方向の力が作用するが、上述の如く偏心ベアリン
グ溝７１の位置を若干ずらすことにより、上記力の作用
が簡単に防止される。その他の構成、作用は第１実施例
に準じる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の偏心ベアリングのロック
機構によるときは、ロック穴を偏心ベアリング接線方向
に形成し、このロック穴内にロック部材が偏心ベアリン
グの回転にともなってくさび状に係合するようにしたの
で、ロック部材および偏心ベアリングに衝撃的な力が作
用することを防止でき、これらの部材の耐久性を向上し
て確実な圧縮比切換動作を行わせることができるという
効果が得られる。

また、従来ロック部材には耐圧縮性、耐曲げ、耐剪断性
に優れた材料が要求されていたのに対し、本発明ではロ
ック部材に衝撃的な大きな力が加わらないため、ただ単
に圧縮に強い材料を選択するだけでよいことになり、材
料の選択が容易になって、低コストで機能的に耐久性の
優れた信頼性の高いロック機構を得ることができる。と
くに、ロック部材にロックボールを用いた場合には、構
造的に偏心ベアリングから受ける剪断力を極めて弱いも
のとすることができ、ロック部材の耐久性を大巾に高め
ることができる。

さらに、ロック部材を駆動するための油圧は、偏心ベア
リング回転停止時にロック部材や偏心ベアリングが受け
る力とは関係のないものとなるため、オイルポンプの容
量を大きくする必要はなくなり、小容量のオイルポンプ
としてオイルポンプ消費エネルギを小にし、機関の性能
向上をはかることができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る偏心ベアリングのロ
ック機構の縦断面図、 第２図は第１図のII−II線に沿う部分断面図、 第３図は第１図の装置の偏心ベアリングの断面図、 第４図は第３図の偏心ベアリングの底面図、 第５図（イ）（ロ）（ハ）はロック部材の動きを示す偏
心ベアリング部の断面図、 第６図は本発明の第２実施例に係る偏心ベアリングのロ
ック機構の縦断面図、 第７図は本発明の第３実施例に係る偏心ベアリングのロ
ック機構の縦断面図、 第８図は本発明の第４実施例に係る偏心ベアリングのロ
ック機構の縦断面図、 第９図は本発明の第５実施例に係る偏心ベアリング部の
断面図、 第１０図は従来の偏心ベアリングのロック機構の縦断面
図、 第１１図は第１０図のＸＩ−ＸＩ線に沿う部分拡大断面
図、 である。 ２０、５３、６３……コネクティングロッド ２１……ピストンピン ２２……コネクティングロッド小端部 ２３……内周 ２４、５１、６１、７０……偏心ベアリング ２５、５２、 ６２、７１……偏心ベアリング溝 ２６、４０、 ５４、６４……コネクティングロッド溝 ２７……ロック穴 ２８、５０、６０……ロック部材 ２９、４１……ロック部材収容部 ３０……ロック用油圧通路 ３１……アンロック用油圧通路 ４２……ロック穴形成部 ｌ……偏心方向 Ａ……偏心ベアリング回転方向

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コネクティングロッド小端部の内周とピス
   トンピンの外周との間に、内周円と外周円とが互に偏心
   した円筒状の偏心ベアリングを介装し、該偏心ベアリン
   グのコネクティングロッドに対する回転を停止および停
   止解除することにより圧縮比を変える内燃機関の偏心ベ
   アリングを用いた可変圧縮比機構において、前記偏心ベ
   アリングの外周に、接線方向に延びる偏心ベアリング溝
   を設け、前記コネクティングロッド小端部の内周に、接
   線方向に延び前記偏心ベアリング溝との協働により行止
   まり状のロック穴を形成するコネクティングロッド溝を
   設け、前記コネクティングロッド溝内に、前記ロック穴
   に出入り可能でかつロック穴に入ることにより前記偏心
   ベアリングをコネクティングロッドに対して係止させる
   ロック部材を設けたことを特徴とする偏心ベアリングの
   ロック機構。
2. 【請求項２】前記ロック部材の形状が球である特許請求
   の範囲第１項記載の偏心ベアリングのロック機構。
3. 【請求項３】前記ロック部材の形状が円柱である特許請
   求の範囲第１項記載の偏心ベアリングのロック機構。
4. 【請求項４】前記ロック部材の形状が断面長円の柱状体
   である特許請求の範囲第１項記載の偏心ベアリングのロ
   ック機構。
5. 【請求項５】前記ロック穴の延設方向が、コネクティン
   グロッドの軸と直角の方向である特許請求の範囲第１項
   記載の偏心ベアリングのロック機構。
6. 【請求項６】前記コネクテイングロッド溝のロック部材
   収容部が、ロック穴形成部に対しコネクティングロッド
   大端部側に向いている特許請求の範囲第１項記載の偏心
   ベアリングのロック機構。
7. 【請求項７】前記偏心ベアリング溝が、偏心ベアリング
   の偏心方向外周上に形成されている特許請求の範囲第１
   項記載の偏心ベアリングのロック機構。
8. 【請求項８】前記偏心ベアリング溝が、偏心ベアリング
   の偏心方向とはずれた外周位置に形成されている特許請
   求の範囲第１項記載の偏心ベアリングのロック機構。