JP2018155119A

JP2018155119A - 内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータおよび内燃機関の可変圧縮比装置

Info

Publication number: JP2018155119A
Application number: JP2017050716A
Authority: JP
Inventors: 希志郎永井; Kishiro Nagai; 佳裕須田; Yoshihiro Suda
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2037-03-16
Also published as: WO2018168619A1; JP6748594B2; CN110418878A; US20200040814A1

Abstract

【課題】制御軸および軸受部間の摩耗を抑制できる内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータおよび内燃機関の可変圧縮比装置を提供する。【解決手段】内燃機関の可変圧縮比機構の姿勢を変化させるアームリンク13と、アームリンク13と固定された第２制御軸11と、第２制御軸11を支持する第１軸受孔301aを有するハウジング20とを備え、ハウジング20は、第１軸受孔301aにおいて内燃機関の膨張行程で第２制御軸11から面圧を受ける受圧範囲に開口する潤滑油供給油路202を有する。【選択図】図８

Description

本発明は、内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータおよび内燃機関の可変圧縮比装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の可変圧縮比機構の姿勢を変化させるアームリンクと、アームリンクと固定された制御軸と、制御軸を支持する軸受部を有するハウジングとを備えたアクチュエータが開示されている。

特開2016-138467号公報

内燃機関の高負荷時、軸受部は可変圧縮比機構から制御軸へ入力される内燃機関の爆発力に起因する荷重により、制御軸から局所的に高い面圧を受ける。このため、当該箇所の潤滑油が不足し、制御軸および軸受部間の摩耗が促進されて耐久性の低下を招くおそれがあった。
本発明の目的の一つは、制御軸および軸受部間の摩耗を抑制できる内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータおよび内燃機関の可変圧縮比装置を提供することにある。

本発明の一実施形態における内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータでは、ハウジングは、軸受部において内燃機関の膨張行程で制御軸から面圧を受ける受圧範囲に開口する油路を有する。

よって、制御軸および軸受部間の摩耗を抑制できる。

実施形態１の内燃機関の可変圧縮比装置を備えた内燃機関の概略図である。実施形態１の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの分解斜視図である。実施形態１の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの斜視図である。実施形態１の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの平面図である。図４のS1-S1矢視断面図である。図５のS2-S2矢視断面図である。実施形態１の波動歯車型減速機の分解斜視図である。図５のS3-S3矢視断面図である。図５のS4-S4矢視断面図である。第２制御軸11とメタルブッシュ301とが面接触した状態を示す模式図である。実施形態２における図５のS3-S3矢視断面図である。実施形態２における図５のS4-S4矢視断面図である。実施形態３における図５のS3-S3矢視断面図である。実施形態４における図５のS3-S3矢視断面の要部拡大図である。実施形態５における図５のS3-S3矢視断面の要部拡大図である。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１の内燃機関の可変圧縮比装置を備えた内燃機関の概略図である。基本的な構成は、特開2011-169251号公報の図１に記載されたものと同じであるため、簡単に説明する。
ピストン1は、内燃機関（ガソリンエンジン）におけるシリンダブロックのシリンダ内を往復運動する。ピストン1には、ピストンピン2を介してアッパリンク3の上端が回転可能に連結する。アッパリンク3の下端には、連結ピン6を介してロアリンク5が回転可能に連結する。ロアリンク5には、クランクピン4aを介してクランクシャフト4が回転可能に連結する。ロアリンク5には、連結ピン8を介して第１制御リンク7の上端部が回転可能に連結する。第１制御リンク7の下端部は、複数のリンクを有する連結機構9と連結する。連結機構9は、第１制御軸10、第２制御軸11、第２制御リンク12およびアームリンク13を有する。

第１制御軸10は、内燃機関内部の気筒列方向に沿って配置されたクランクシャフト4と平行に配置されている。第１制御軸（第１軸部）10は、第１ジャーナル部10a、制御偏心軸部10b、偏心軸部10c、第１アーム部10dおよび第２アーム部10eを有する。第１ジャーナル部10aは、内燃機関本体に回転可能に支持されている。制御偏心軸部10bは、第１制御リンク7の下端部と回転可能に連結する。偏心軸部10cは、第２制御リンク（第１リンク）12の一端部12aと回転可能に連結する。第１アーム部10dの一端は、第１ジャーナル部10aと連結する。第１アーム部10dの他端は、制御偏心軸部10bと連結する。制御偏心軸部10bは、第１ジャーナル部10aに対して所定量偏心した位置にある。第２アーム部10eの一端は、第１ジャーナル部10aと連結する。第２アーム部10eの他端は、偏心軸部10cと連結する。偏心軸部10cは、第１ジャーナル部10aに対して所定量偏心した位置にある。第２制御リンク12の他端部12bは、アームリンク13の一端が回転可能に連結する。アームリンク13の他端は、第２制御軸11と連結する。アームリンク13と第２制御軸11は相対移動しない。第２制御軸11は、後述するハウジング20内に回転可能に支持されている。

第２制御リンク12は、レバー形状であり、偏心軸部10cに連結された一端部12aは、略直線的に形成されている。一方、アームリンク13が連結された他端部12bは、湾曲形成されている。一端部12aの先端部には、偏心軸部10cが回転可能に挿通された連通孔12cが貫通形成されている（図３参照）。他端部12bは、図５（アクチュエータの縦断面図）に示すように、二股状に形成された先端部12dを有する。先端部12dには、連結用孔12eが貫通形成されている。また、アームリンク13の突起部13bには、連結用孔12eと略同径の連結用孔13cが貫通形成されている。二股状に形成された各先端部12d間には、アームリンク13の突起部13bが挿通され、この状態で、連結ピン14が連結用孔12eおよび13cを貫通し、圧入固定されている。

アームリンク13は、図２（アクチュエータの分解斜視図）に示すように、第２制御軸11とは別体に形成されている。アームリンク13は、鉄系金属材料によって形成された肉厚部材であり、略中央に圧入用孔13aが貫通形成された円環状部と、外周に向けて突出した突起部13bとを有する。圧入用孔13aは、第２制御軸11の固定部23bが圧入され、この圧入により第２制御軸11とアームリンク13とが固定されている。突起部13bには、連結ピン14が回転可能に支持された連結用孔13cが形成されている。連結用孔13cの軸心（連結ピン14の軸心）は、第２制御軸11の回転軸線Oから径方向に所定量偏心している。
第２制御軸11は、内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの一部である波動歯車型減速機21を介して電動モータ22から伝達されたトルクによって回転角度が変更される。第２制御軸11は、360[deg]未満の所定角度範囲内（例えば150[deg]程度）を回転する。第２制御軸11の回転角度が変更されると、第２制御リンク12の姿勢が変化して第１制御軸10が回転し、第１制御リンク7の下端部の位置を変更する。これにより、ロアリンク5の姿勢が変化し、ピストン1のシリンダ内におけるストローク位置やストローク量を変化させ、これに伴って内燃機関の圧縮比が変更される。

次に、実施形態１の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの構成を説明する。
図２は実施形態１の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの分解斜視図、図３は実施形態１の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの斜視図、図４は実施形態１の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータの平面図、図５は図４のS1-S1矢視断面図、図６は図５のS2-S2矢視断面図である。内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータは、図２〜図６に示すように、電動モータ22、波動歯車型減速機21、ハウジング20および第２制御軸11を有する。波動歯車型減速機21は、電動モータ22の先端側に取り付けられている。ハウジング20は、波動歯車型減速機21を内部に収容する。第２制御軸11は、ハウジング20に回転可能に支持されている。

電動モータ22は、ブラシレスモータであり、モータケーシング45、コイル46、ロータ47、モータ駆動軸48およびレゾルバ55を有する。モータケーシング45は、有底円筒状に形成されている。モータケーシング45は、前端外周に４つのボス部45aを有する。ボス部45aには、ボルト49が挿通するボルト挿通孔45bが貫通する。コイル46は、筒状に形成され、モータケーシング45の内周面に固定されている。ロータ47は、コイル46の内側に回転可能に設けられている。モータ駆動軸48は、一端部48aがロータ47の中心に固定されている。モータ駆動軸48は、モータケーシング45の底部に設けられたボールベアリング52により回転可能に支持されている。

レゾルバ55は、モータ駆動軸48の回転角度を検出する。レゾルバ55は、モータケーシング45の開口から突出した位置に設けられている。レゾルバ55は、レゾルバロータ55aおよびセンサ部55bを有する。レゾルバロータ55aは、モータ駆動軸48の外周に圧入固定されている。センサ部55bは、レゾルバロータ55aの外周面に形成された複歯状のターゲット（不図示）を検出する。センサ部55bは、図外のコントロールユニットに検出信号を出力する。センサ部55bは、２本のビスによってカバー28の内部に固定されている。モータケーシング45をカバー28に取り付ける際は、レゾルバ55の端面およびカバー28間にOリング51を介在させつつ、ボス部45aにボルト49を挿通する。続いて、カバー28の電動モータ22側に形成された雄ねじ部にボルト49を締め付ける。モータケーシング45およびカバー28により電動モータ22を収容するモータ収容室は、潤滑油等を供給しない乾燥室である。

第２制御軸11は、軸部本体23および固定用フランジ24を有する。固定用フランジ24は、軸部本体23よりも大径の略円盤状に形成されている。第２制御軸11は、鉄系金属材料により軸部本体23および固定用フランジ24が一体形成されている。軸部本体23は、センサ軸部231およびリテーナ軸部232を有する。センサ軸部231は、角度センサ32の内周に位置する。リテーナ軸部232には、リテーナ350が圧入固定されている。リテーナ350は、センサ軸部231よりも大径であって、第２制御軸11の回転軸線Oの方向（軸方向）において波動歯車型減速機側への移動を規制する（図５参照）。

第２制御軸11は、リテーナ軸部232よりも波動歯車型減速機側において、第１ジャーナル部23a、固定部23bおよび第２ジャーナル部23cを有する。第１ジャーナル部23aは、第２制御軸11の先端部側に位置する。固定部23bは、アームリンク13の圧入用孔13aが第１ジャーナル部23a側から圧入されている。第２ジャーナル部23cは、第２制御軸11の固定用フランジ24側に位置する。第１ジャーナル部23aは固定部23bよりも小径であり、第２ジャーナル部23cは固定部23bよりも大径である。固定部23bおよび第２ジャーナル部23c間には、第１段差部23dが形成されている。第１ジャーナル部23aおよび固定部23b間には、第２段差部23eが形成されている。第１ジャーナル部23aおよびリテーナ軸部232間には、第３段差部23fが形成されている。第３段差部23fは、リテーナ350をリテーナ軸部232に圧入する際のストッパとなり、圧入作業が容易される。

第１段差部23dは、アームリンク13の圧入用孔13aを第１ジャーナル部23a側から固定部23bに圧入するとき、第２ジャーナル部23c側の一方側の圧入用孔13a端部が軸方向から当接する。これにより、アームリンク13の第２ジャーナル部23c側への移動を規制する。一方、第２段差部23eは、軸部本体23をハウジング20内に形成された支持孔30内に挿通した際、支持孔30およびメタルブッシュ301の段差孔縁部30cに当接することで、第２制御軸11の軸方向であって波動歯車型減速機21側とは反対側への移動を規制する。なお、軸部本体23は、メタルブッシュ301の第１軸受孔301a内、およびメタルブッシュ304の第２軸受孔304a内を回転可能であって、かつ、若干の軸方向移動を許容可能に支持されている。言い換えると、第１軸受孔301aの内周および第１ジャーナル部23aの外周間、および第２軸受孔304aの内周および第２ジャーナル部23c間は、若干の径方向隙間を有する。第１軸受孔301aおよび第１ジャーナル部23a間と、第２軸受孔304aおよび第２ジャーナル部23c間には、オイルポンプから圧送された潤滑油が導入される。具体的な潤滑油導入構造については後述する。固定用フランジ24は、外周部の円周方向に６つのボルト挿通孔24aが等間隔に形成されている。このボルト挿通孔24aに６本のボルト25を挿通し、スラストプレート26を介して波動歯車型減速機21の内歯である波動歯車出力軸部材27と結合する。

第２制御軸11は、図外のオイルポンプから圧送された潤滑油を導入する導入部を有する。導入部は、軸方向油路64aおよび油室64bを有する。軸方向油路64aは、第２制御軸11の中心を軸方向に貫通する。軸方向油路64aには、ハウジング20に形成された図外の油路を介して潤滑油が供給される。油室64bは、固定用フランジ24の中心に形成され、軸方向油路64aから潤滑油が供給される。軸方向油路64aの油室64b側の端部には、細孔部材400が圧入されている。細孔部材400の中心には細孔401が貫通する。細孔401の軸直角方向断面積は、軸方向油路64aの軸直角方向断面積よりも小さい。このため、細孔401は絞りとして機能する。これにより、油室64b側から大径の軸方向油路64aを形成した場合であっても、油室64b側の潤滑油吐出口付近に設けられた細孔401により絞り効果を発揮でき、潤滑油を油室64b内に拡散できる。油室64bに供給された潤滑油は、波動歯車型減速機21に供給される。第２制御軸11は、軸方向油路64aに連通する径方向油路65aを有する。径方向油路65aは、アームリンク13の内部に形成された油孔65bと連通する。径方向油路65aは、油孔65bを介して連結用孔13cの内周面および連結ピン14間に潤滑油を供給する。

ハウジング20は、アルミニウム合金材料によって略立方体形状に形成されている。ハウジング20の後端側には大径円環状の開口溝部20aが形成されている。開口溝部20aは、Oリング51を介してカバー28に閉塞されている。カバー28は、モータ軸貫通孔28aおよび４つのボス部28bを有する。モータ軸貫通孔28aは、中心にモータ駆動軸48が貫通する。ボス部28bは、径方向外周側に向けて拡径されている。カバー28とハウジング20とは、ボス部28bに貫通形成されたボルト挿通孔にボルト43を挿通することで締結固定されている。開口溝部20aの開口方向と直交する側面には、アームリンク13と連結された第２制御リンク12用の開口が形成されている。この開口が形成されたハウジング20内部には、アームリンク13および第２制御リンク12の作動領域となる収容室29が形成されている。開口溝部20aおよび収容室29間には、第２制御軸11の第２ジャーナル部23cが貫通する減速機側貫通孔30bが形成されている。収容室29の軸方向側面には、第２制御軸11の第１ジャーナル部23aが貫通する支持孔30が形成されている。支持孔30および第１ジャーナル部23a間にはメタルブッシュ301が配置され、支持孔30bおよび第２ジャーナル部23c間にはメタルブッシュ304が配置されている。

支持孔30の角度センサ32側端部には、リテーナ収容孔31が形成されている。リテーナ収容孔31は、支持孔30の開口よりも大径に形成されている。支持孔30の角度センサ32側の開口およびリテーナ収容孔31間には、段差面31aが形成されている。段差面31aは、第２制御軸11の軸方向に対して直交する方向に延びる。リテーナ350は、段差面31aと当接することで、第２制御軸11の軸方向波動歯車型減速機側への移動を規制する。リテーナ収容孔31の下方には、リテーナ収容孔31と連通すると共に潤滑油を収容室29側に還流する潤滑油還流油路201が設けられている。

角度センサ32は、センサホルダ32aを有する。センサホルダ32aは、リテーナ収容孔31をハウジング20の外部から閉塞するように取り付けられている。センサホルダ32aは、貫通孔32a1およびフランジ部32a2を有する。貫通孔32a1は、内周部に検知コイルが配置されている。フランジ部32a2は、ボルトによりハウジング20に固定されている。センサホルダ32aおよびハウジング20間には、シールリング33が設置されている。シールリング33は、リテーナ収容孔31および外部間の液密性を確保する。センサホルダ32aは、外周側に貫通孔32a1を閉塞するセンサカバー32cを有する。センサカバー32cおよびセンサホルダ32a間には、シールリング323が設置されている。シールリング323は、リテーナ収容孔31や貫通孔32a1と外部との間の液密性を確保する。貫通孔32a1内には、外周にロータ32bが取り付けられたセンサ軸部231が挿入されている。ロータ32bは、略楕円形上の部品である。角度センサ32は、貫通孔32a1の内周およびロータ32b間に設定された距離がロータ32bの回転により変化したことを検知コイルのインダクタンス変化により検出する。これにより、ロータ32bの回転角度、すなわち第２制御軸11の回転角度を検出する。角度センサ32は、上述したようにいわゆるレゾルバセンサであり、機関運転状態を検出する図外のコントロールユニットに回転角度情報を出力する。

図７は、実施形態１の波動歯車型減速機の分解斜視図である。波動歯車型減速機21は、ハーモニックドライブ（登録商標）型であって、各構成部品がカバー28によって閉塞されたハウジング20の開口溝部20a内に収容されている。波動歯車型減速機21は、第１波動歯車出力軸部材27、可撓性外歯車36、波動発生器37および第２波動歯車固定軸部材38を有する。第１波動歯車出力軸部材27は、第２制御軸11の固定用フランジ24にボルト締結されている。第１波動歯車出力軸部材27は、円環状に形成され、内周に複数の内歯27aが形成されている。可撓性外歯車36は、第１波動歯車出力軸部材27の内径側に配置されている。可撓性外歯車36は、撓み変形可能であって外周面に内歯27aと噛み合う外歯36aを有する。波動発生器37は、楕円形状に形成され、外周面が可撓性外歯車36の内周面に沿って摺動する。第２波動歯車固定軸部材38は、可撓性外歯車36の外周側に配置され、内周面に外歯36aと噛み合う内歯38aが形成されている。

第１波動歯車出力軸部材27の外周側には、円周方向等間隔位置に各ボルト25のナット部となる雄ねじ穴27bが形成されている。可撓性外歯車36は、金属材料により、撓み変形可能な薄肉円筒状に形成されている。可撓性外歯車36の外歯36aの歯数は、第１波動歯車出力軸部材27の内歯27aの歯数と同数である。
波動発生器37は、本体部371およびボールベアリング372を有する。本体部371は、楕円形状を有する。ボールベアリング372は、本体部371の外周および可撓性外歯車36の内周間の相対回転を許容する。本体部371の中央には、貫通孔37aが形成されている。貫通孔37aの内周にはセレーションが形成され、モータ駆動軸48の他端部48b外周とセレーション結合する。セレーション結合に代えて、キー溝による結合やスプライン結合としてもよい。本体部371の電動モータ側側面371aには、円筒状部371bが形成されている。円筒状部371bは、貫通孔37aの外周を取り囲むように電動モータ側に突出する。円筒状部371bの断面形状は真円形状であり、円筒状部371b外周の直径は、本体部371の短径よりも小径である。

第２波動歯車固定軸部材38の外周には、カバー28と締結するためのフランジ38bが形成されている。フランジ38bには、６つのボルト挿通孔38cが貫通形成されている。第２波動歯車固定軸部材38およびカバー28間に第２スラストプレート42を介装し、ボルト41をボルト挿通孔38cに挿入することにより、第２波動歯車固定軸部材38および第２スラストプレート42がカバー28に締結固定される。第２スラストプレート42は、可撓性外歯車36と同等もしくはそれ以上の耐摩耗性を有する鉄系金属材料から形成されている。これにより、可撓性外歯車36に生じるスラスト力からカバー28の摩耗を防ぐと共に、ボールベアリング700の軸方向位置を規制する。ボールベアリング700は、開放型であり、スラスト方向の荷重を受け得る四点接触型の転がり軸受である。ボールベアリング700は、カバー28に対する本体部371の相対回転を許容する。第２スラストプレート42は環状の円板部材であり、内周側縁部42aは、ボールベアリング700の外輪の内周よりも回転軸線O側となるように形成されている。第２波動歯車固定軸部材38の内歯38aの歯数は、可撓性外歯車36の外歯36aの歯数より２歯だけ多い。よって、第１波動歯車出力軸部材27の内歯27aの歯数よりも、第２波動歯車固定軸部材38の内歯38aの歯数が２歯だけ多い。波動歯車型減速機構にあっては、この歯数の差によって減速比が決定されるため、極めて大きな減速比が得られる。

カバー28は、波動歯車型減速機21側の端面281に、雌ねじ部28c、プレート収容部281a、ベアリング収容部281bおよびシール収容部281dを有する。雌ねじ部28cは、ボルト41が螺合する。プレート収容部281aは、第２スラストプレート42の厚みと略同じ深さであって第２スラストプレート42を収装する。ベアリング収容部281bは、プレート収容部281aから電動モータ22側に屈曲形成された有底円筒状の段差部である。シール収容部281dは、ベアリング収容部281bの底面281cの内径側において、波動発生器37側へ突出する円筒状に形成されている。
本体部371において、円筒状部371bの内径側には、円筒状部371bの内周面よりも小径のシール収容部281dを有する。シール収容部281dの内周およびモータ駆動軸48の外周間には、波動歯車型減速機21を収容する開口溝部20aおよび電動モータ22間を液密にシールするシール部材310が設けられている。シール収容部281dは、円筒状部371bの径方向内側において軸方向に突出する。

次に、第１軸受孔301aおよび第１ジャーナル部23a間と、第２軸受孔304aおよび第２ジャーナル部23c間に潤滑油を導入する構造について説明する。図８は、図５のS3-S3矢視断面図である。
ハウジング20およびメタルブッシュ301には、オイルポンプから圧送された潤滑油を導入する潤滑油供給油路202が形成されている。潤滑油供給油路202は、第１油路202a、第２油路202bおよび油孔301bを有する。第１油路202aおよび第２油路202bはハウジング20内に形成されている。第１油路202aは、ハウジング20の鉛直方向上側の端面から下方へ延びる。第２油路202bは、第１油路202aおよび支持孔30間を接続する。第２油路202bは、第１油路202aの下端から支持孔30の軸心に向かって延びる。第２油路202bは、鉛直方向に対して角度を有する。油孔301bはメタルブッシュ301に形成されている。油孔301bは、第２油路202bから連続し、第１軸受孔301aと連通する。油孔301bは、第２油路202bと同心かつ同一径である。潤滑油供給油路202における第１軸受孔301a側の開口（油孔301bの第１軸受孔301a側の開口）は、軸方向から見たとき、内燃機関の膨張行程で第２制御軸11から面圧を受ける受圧範囲に開口する。ここで、「面圧を受ける」とは、面接触により直接荷重を受ける場合の他、油膜を介して荷重を受ける場合を含む。「受圧範囲」について後述する。

図９は、図５のS4-S4矢視断面図である。
ハウジング20およびメタルブッシュ304には、オイルポンプから圧送された潤滑油を導入する潤滑油供給油路203が形成されている。潤滑油供給油路203は、第１油路203a、第２油路203bおよび油孔304bを有する。第１油路203aおよび第２油路203bはハウジング20内に形成されている。第１油路203aは、ハウジング20の鉛直方向上側の端面から下方へ延びる。第２油路203bは、第１油路203aおよび支持孔30b間を接続する。第２油路203bは、第１油路203aの下端から支持孔30bの軸心に向かって延びる。第２油路203bは、鉛直方向に対して角度を有する。油孔304bはメタルブッシュ304に形成されている。油孔304bは、第２油路203bから連続し、第２軸受孔304aと連通する。油孔304bは、第２油路203bと同心かつ同一径である。潤滑油供給油路203における第２軸受孔304a側の開口（油孔304bの第２軸受孔304a側の開口）は、軸方向からみたとき、内燃機関の膨張行程で第２制御軸11から面圧を受ける受圧範囲に開口する。

次に、受圧範囲について説明する。
図１０は、第２制御軸11とメタルブッシュ301とが面接触した状態を示す模式図である。図１０では、回転軸線Oを原点とする二次元座標を設定している。
内燃機関の作動時において、第２制御軸11に作用する荷重は、内燃機関が低負荷の場合には、可変圧縮比機構の作動慣性（慣性力）による交番荷重が主体となる。一方、内燃機関が高負荷の場合には、膨張行程における爆発力が大きくなることに起因して、第２制御軸11に作用する荷重は、内燃機関の爆発力を可変圧縮比機構が受けることにより第２制御軸11に入力される片振り荷重（一方向荷重）が主体となる。図６において、内燃機関の爆発力が可変圧縮比機構に作用したとき、第２制御軸11の荷重入力方向は、連結ピン14の荷重入力方向で決まる。連結ピン14の荷重入力方向は、第２制御リンク12の一端部12aから他端部12bへと向かう方向となるが、この方向は第２制御軸11の回転角度に応じて変化する。よって、第２制御軸11の荷重入力方向は、図１０の最小角度θ_minおよび最大角度θ_max間の範囲（荷重入力範囲）R_F内で変化する。荷重入力範囲R_Fは例えば15[deg]程度である。θ_minは内燃機関が高圧縮比となる方向に第２制御軸11が最大限回転したときの回転角度である。このとき、第１軸受孔301aが受ける荷重はF_θminとなり、第１軸受孔301aは高圧縮比側端受圧範囲R_Hに亘り第２制御軸11から面圧を受ける。一方、θ_maxは内燃機関が低圧縮比となる方向に第２制御軸11が最大限回転したときの回転角度である。このとき、第１軸受孔301aが受ける荷重はF_θmaxとなり、第１軸受孔301aは低圧縮比側端受圧範囲R_Lに亘り第２制御軸11から面圧を受ける。以下、受圧範囲Rにおいて、図１０の時計回りの方向を高圧縮比側、反時計回りの方向を低圧縮比側という。

図１０において、受圧範囲Rは、高圧縮比側端受圧範囲R_Hと低圧縮比側端受圧範囲R_Lとを含む連続する一つの範囲である。受圧範囲Rは、θ_minおよびθ_maxを用い、下記の式(1)で表される。
R = θmin - (ξ_H/2) 〜 θmax + (ξ_L/2) …(1)
ただし、ξ_H[deg]は、第１軸受孔301aの周方向における高圧縮比側端受圧範囲R_Hの幅Lc_H[mm]の角度換算値である。また、ξ_L[deg]は、第１軸受孔301aの周方向における低圧縮比側端受圧範囲R_Lの幅Lc_L[mm]の角度換算値である。ξ_Hおよびξ_Lは下記の式(2)から求められる。
ξ_H(L) = 360 × Lc_H(L)/Ld …(2)
ただし、Ld[mm]は第１軸受孔301aの周長であって、下記の式(3)で表される。
Ld = π × D …(3)
ただし、Dは第１軸受孔301aの直径である。

幅Lc_Hおよび幅Lc_Lは、ヘルツの弾性接触理論に基づき、下記の式(4)を用いて算出できる。

ただし、
r1：第２制御軸11の半径[mm]
r2：第１軸受孔301aの半径[mm]
v1：第２制御軸11のポアソン比
v2：第１軸受孔301aのポアソン比
E1：第２制御軸11のヤング率[MPa]
E2：第１軸受孔301aのヤング率[MPa]
F：第２制御軸11への入力荷重（＝第１軸受孔301aが受ける荷重）[N]
L：第１軸受孔301aの軸方向長さ[mm]
である。
式(4)のFにF_θminおよびF_θmaxを代入することにより、幅Lc_Hおよび幅Lc_Lを算出できる。

式(1)を用いることにより、第２制御軸11への入力荷重Fから受圧範囲Rを簡単かつ高精度に算出できる。そして、第１軸受孔301aにおける潤滑油供給油路202の開口位置（角度）φを、式(1)から求めた受圧範囲Rに設定することにより、受圧範囲Rに潤滑油を供給できる。実施形態１において、潤滑油供給油路202は、受圧範囲Rの中間位置よりも低圧縮比側（最大角度θ_maxに近い位置）に開口する。また、潤滑油供給油路202は、内燃機関の可変圧縮比装置が車両に搭載された状態で、回転軸線Oよりも鉛直方向上側に位置する。
ここで、式(1)に代えて、下記の式(5)を用いて受圧範囲Rを算出してもよい。
R = θ_min - 90 〜 θ_max + 90 …(5)
受圧範囲Rは、第１軸受孔301aおよび第２制御軸11間のクリアランス（径方向隙間）が小さいほど広くなる。ここで、クリアランスを最小とした場合、受圧範囲Rは式(5)の範囲を超えるが、作動性および組み付け性を考慮してクリアランスを最適範囲とした場合、受圧範囲Rは式(5)の範囲に収まることが実験結果から明らかである。よって、式(5)を用いることにより、受圧範囲Rを求める際に入力荷重Fが不要となるため、受圧範囲Rの算出を容易化できる。換言すると、受圧範囲Rが式(5)の範囲を満たすように第１軸受孔301aおよび第２制御軸11間のクリアランスを設定することにより、アクチュエータの作動性および組み付け性を最適化できる。
なお、メタルブッシュ304側の受圧範囲についても同様であるため、図示および説明は省略する。

次に、実施形態１の作用効果を説明する。
内燃機関の高負荷時、第２制御軸11は内燃機関から可変圧縮比機構に作用する片振り荷重によってアームリンク13から一方向に押し付けられる。これに伴い、第１軸受孔301aは第２制御軸11から局所的に高い面圧を受ける。当該箇所、すなわち受圧範囲Rに十分な潤滑油を導入できない場合、第２制御軸11および第１軸受孔301a間の摩耗が促進されるため、耐久性の悪化が懸念される。なお、クリアランスが大きな箇所（面圧が低い箇所）に潤滑油を導入したとしても、第２制御軸11の回転範囲が360[deg]未満であること、および受圧範囲Rのクリアランスが非常に狭いことから、受圧範囲Rに十分な潤滑油を供給できない。
これに対し、実施形態１のハウジング20は、第１軸受孔301aにおいて内燃機関の膨張行程で第２制御軸11から面圧を受ける受圧範囲Rに開口する潤滑油供給油路202を有する。受圧範囲Rは、第２制御軸11の回転角度が少なくとも一の角度にあるときに第１軸受孔301aが高い面圧を受ける箇所である。よって、当該箇所に直接潤滑油を導入することにより、面圧が高くなる箇所に十分な潤滑油を供給できる。これにより、第２制御軸11および第１軸受孔301a間の摩耗を抑制できるため、耐久性を向上できる。潤滑油供給油路203についても同様である。

潤滑油供給油路202は、受圧範囲Rの周方向中央位置よりも低圧縮比側に偏奇した位置に開口する。内燃機関は圧縮比が高いほど熱効率が向上するが、内燃機関の高負荷時にはノッキング等の異常燃焼が生じやすくなる。このため、可変圧縮比機構は、高圧縮比化による燃費低減の最大化を狙いとし、高圧縮比化が可能な低負荷時には圧縮比を上げ、ノッキングが生じやすい高負荷時には圧縮比を下げる。つまり、圧縮比が下がるほど第１軸受孔301aには高い面圧が作用するため、受圧範囲Rのうちより面圧が高くなる位置に潤滑油を供給することにより、第２制御軸11および第１軸受孔301a間の潤滑性を効果的に向上できる。潤滑油供給油路203についても同様である。
潤滑油供給油路202は、車両に搭載された状態で、第２制御軸11の回転軸線Oよりも鉛直方向上側に位置する。これにより、潤滑油供給油路202内の潤滑油は、自重により下方へ向けて降下しやすくなる。よって、受圧範囲Rへの潤滑油の供給を促進できるため、第２制御軸11および第１軸受孔301a間の潤滑性を向上できる。潤滑油供給油路204についても同様である。
潤滑油供給油路202はメタルブッシュ301の第１軸受孔301aに開口し、潤滑油供給油路203はメタルブッシュ304の第２軸受孔304aに開口する。これにより、２つのメタルブッシュ301,304の受圧範囲Rをそれぞれ潤滑できる。

〔実施形態２〕
実施形態２の基本的な構成は実施形態１と同じであるため、異なる点のみ説明する。図１１は実施形態２における図５のS3-S3矢視断面図、図１２は実施形態２における図５のS4-S4矢視断面図である。潤滑油供給油路202の第２油路202bは、第１軸受孔301aの径方向に対してオフセットしている。同様に、潤滑油供給油路203の第２油路203bは、第２軸受孔304aの径方向に対しオフセットしている。これにより、実施形態１の第２油路202bと比較して、第１軸受孔301aにおける潤滑油供給油路202の開口面積を大きくできるため、潤滑油供給量を増大できる。第２油路203bについても同様の作用効果を奏する。

〔実施形態３〕
実施形態３の基本的な構成は実施形態１と同じであるため、異なる点のみ説明する。図１３は、実施形態３における図５のS3-S3矢視断面図である。潤滑油供給油路204は、第１油路204a、第２油路204bおよび油孔301cを有する。第１油路204aおよび第２油路204bはハウジング20内に形成されている。第１油路204aは、ハウジング20の鉛直方向上側の端面において、潤滑油供給油路202と異なる位置に開口する。油孔301cはメタルブッシュ301に形成されている。潤滑油供給油路204における第１軸受孔301a側の開口（油孔301cの第１軸受孔301a側の開口）は、受圧範囲Rにおいて、潤滑油供給油路202の開口よりも低圧縮比側に位置する。なお、図示は省略したが、メタルブッシュ304側についても同様である。実施形態３では、第１軸受孔301aの１つの受圧範囲Rに対し２つの潤滑油供給油路202,204から潤滑油を供給できるため、潤滑油供給量を増大できる。また、受圧範囲Rの高圧縮比側および低圧縮比側にそれぞれ潤滑油を供給できるため、潤滑油の供給範囲を拡大できる。メタルブッシュ304側についても同様の作用効果を奏する。

〔実施形態４〕
実施形態４の基本的な構成は実施形態１と同じであるため、異なる点のみ説明する。図１４は、実施形態４における図５のS3-S3矢視断面の要部拡大図である。メタルブッシュ301を径方向に貫通する油孔301bは、第２油路202bにおける支持孔30側の開口よりも低圧縮比側に位置する。メタルブッシュ301の外周面には、周方向に延び、第２油路202bおよび油孔301b間を繋ぐ油溝301dが形成されている。なお、図示は省略したが、メタルブッシュ304側についても同様である。実施形態４では、油溝301dを介して潤滑油を油孔301bへ誘導できるため、潤滑油供給油路202および油孔301bのレイアウト自由度を高められる。例えば、潤滑油供給油路202の取り回しが制限される場合であっても、油孔301bの位置は制限を受けないため、受圧範囲Rにおける所望の位置に潤滑油を導入できる。また、油溝301dがメタルブッシュ301の外周側に形成されているため、油孔301bをピンポイントに形成できる。メタルブッシュ304側についても同様の作用効果を奏する。

〔実施形態５〕
実施形態５の基本的な構成は実施形態１と同じであるため、異なる点のみ説明する。図１５は、実施形態５における図５のS3-S3矢視断面の要部拡大図である。メタルブッシュ301の内周面には、油溝301eが形成されている。油溝301eは、油孔301bから受圧範囲Rの高圧縮比側へ延びる。なお、図示は省略したが、メタルブッシュ304側についても同様である。実施形態５は、油溝301eがメタルブッシュ301の内周側に形成されているため、潤滑油の供給範囲を拡大できる。メタルブッシュ304側についても同様の作用効果を奏する。

〔他の実施形態〕
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施形態では内燃機関の圧縮比を可変とする機構に内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータを適用したが、例えば特開2009-150244号公報に記載された、吸気バルブや排気バルブの作動特性を可変とする内燃機関の可変動弁装置のリンク機構に適用してもよい。
また、実施形態では、可撓性外歯車36の外歯36aの歯数は、第１波動歯車出力軸部材27の内歯27aの歯数と同数としたが、歯数差を持たせることで減速比の調整を行ってもよい。この場合は、可撓性外歯車36の円筒部の回転が外歯36aの歯数と内歯27aの歯数との歯数差による減速比をもって第２制御軸11に伝達することになる。
また、実施形態ではアームリンク13は、第２制御軸11とは別体に形成されているが、アームリンク13が第２制御軸11と一体に形成されていてもよい。
１つの受圧範囲に対し３つ以上の潤滑油供給油路を設けてもよい。
油路と受圧範囲とを繋ぐ溝をハウジングに形成してもよい。

以上説明した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータは、その一つの態様において、内燃機関の可変圧縮機構のアクチュエータであって、前記可変圧縮比機構に連係され、揺動により前記内燃機関の可変圧縮比機構の姿勢を変化させるアームリンクと、前記アームリンクを有する制御軸と、前記制御軸を回転させる電動モータと、前記制御軸を支持する軸受部と、前記軸受部の周方向において前記内燃機関の膨張行程で前記制御軸から面圧を受ける受圧範囲に開口する油路と、を有するハウジングと、を備える。
より好ましい態様では、上記態様において、前記制御軸は、360度未満の所定角度範囲内を回転可能であり、前記受圧範囲は、前記制御軸の回転角度が前記所定角度範囲の一端のときに前記軸受部が前記制御軸から面圧を受ける一端側受圧範囲と、他端のときに前記軸受部が前記制御軸から面圧を受ける他端側受圧範囲と、を含む連続する一つの範囲である。ここで、一端側受圧範囲とは高圧縮比側端受圧範囲R_Hと低圧縮比側端受圧範囲R_Lのうちの一方であり、他端側受圧範囲とは高圧縮比側端受圧範囲R_Hと低圧縮比側端受圧範囲R_Lのうちの他方である。

別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記受圧範囲は、前記軸受部の周方向において前記制御軸からの荷重入力範囲の両端に、下記の式

r1：制御軸半径
r2：軸受半径
v1：制御軸ポアソン比
v2：軸受ポアソン比
E1：制御軸のヤング率
E2：軸受のヤング率
F：制御軸への入力荷重
L：軸受長さ
から求まる幅Lcの1/2を加えた範囲である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記受圧範囲は、前記軸受部の周方向において前記制御軸からの荷重入力範囲の両端に90度を加えた範囲である。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記油路は、前記受圧範囲の周方向中央位置よりも前記内燃機関がより低圧縮比側となる方向に偏奇した位置に開口する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記油路は、車両に搭載された状態で、前記制御軸の回転軸線よりも鉛直方向上側に位置する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記軸受部は、前記制御軸の回転軸線方向に２つあり、前記油路は、前記２つの軸受部にそれぞれ開口する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記油路は、前記軸受部の径方向に対しオフセットした方向へ延びる。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記油路は、前記受圧範囲に複数個ある。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記軸受部は、前記制御軸の外周との間に筒状のブッシュを有し、前記ブッシュは、前記油路と前記受圧範囲とを繋ぐ溝を有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記溝は、前記ブッシュの外周にある。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記溝は、前記ブッシュの内周にある。

また、他の観点から、内燃機関の可変圧縮比装置は、ある態様において、第１軸部と、前記第１軸部と一体の偏心軸部と、前記偏心軸部の外周に回転可能に連結する第１リンクと、を有し、前記第１軸部の回転により内燃機関のピストンストローク量を変化させる内燃機関の可変圧縮比機構と、前記第１軸部を回転させるアームリンクと、前記アームリンクを有する制御軸と、前記制御軸を回転させる電動モータと、前記制御軸を支持する軸受部と、前記軸受部において前記内燃機関の膨張行程で前記制御軸から面圧を受ける受圧範囲に開口する油路と、を有するハウジングと、を有するアクチュエータと、を備える。
好ましくは、上記態様において、前記制御軸は、360度未満の所定角度範囲内を回転可能であり、前記受圧範囲は、前記制御軸の回転角度が前記所定角度範囲の一端のときに前記軸受部が前記制御軸から面圧を受ける一端側受圧範囲と、他端のときに前記軸受部が前記制御軸から面圧を受ける他端側受圧範囲と、を含む連続する一つの範囲である。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記受圧範囲は、前記軸受部の周方向において前記駆動軸からの荷重入力範囲の両端に90度を加えた範囲である。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記受圧範囲は、前記軸受部の周方向において前記制御軸からの荷重入力範囲の両端に、下記の式

r1：制御軸半径
r2：軸受半径
v1：制御軸ポアソン比
v2：軸受ポアソン比
E1：制御軸のヤング率
E2：軸受のヤング率
F：制御軸への入力荷重
L：軸受長さ
から求まる周方向の幅Lcを加えた範囲である。

O 回転軸線
R 受圧範囲
10 制御軸（第１軸部）
10c 偏心軸部
11 第２制御軸（制御軸）
12 第２制御リンク
13 アームリンク
20 ハウジング
22 電動モータ
202 潤滑油供給油路（油路）
203 潤滑油供給油路（油路）
204 潤滑油供給油路（油路）
301 メタルブッシュ（軸受部）
301a 第１軸受孔
301d 油溝
301e 油溝
304 メタルブッシュ
304 第２軸受孔
304 メタルブッシュ（軸受部）
304a 第２軸受孔

Claims

内燃機関の可変圧縮機構のアクチュエータであって、
前記可変圧縮比機構に連係され、揺動により前記内燃機関の可変圧縮比機構の姿勢を変化させるアームリンクと、
前記アームリンクを有する制御軸と、
前記制御軸を回転させる電動モータと、
前記制御軸を支持する軸受部と、前記軸受部の周方向において前記内燃機関の膨張行程で前記制御軸から面圧を受ける受圧範囲に開口する油路と、を有するハウジングと、
を備える内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
請求項１に記載の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記制御軸は、360度未満の所定角度範囲内を回転可能であり、
前記受圧範囲は、前記制御軸の回転角度が前記所定角度範囲の一端のときに前記軸受部が前記制御軸から面圧を受ける一端側受圧範囲と、他端のときに前記軸受部が前記制御軸から面圧を受ける他端側受圧範囲と、を含む連続する一つの範囲である内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
請求項２に記載の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記受圧範囲は、前記軸受部の周方向において前記制御軸からの荷重入力範囲の両端に、下記の式

r1：制御軸半径
r2：軸受半径
v1：制御軸ポアソン比
v2：軸受ポアソン比
E1：制御軸のヤング率
E2：軸受のヤング率
F：制御軸への入力荷重
L：軸受長さ
から求まる幅Lcの1/2を加えた範囲である内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
請求項２に記載の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記受圧範囲は、前記軸受部の周方向において前記制御軸からの荷重入力範囲の両端に90度を加えた範囲である内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
請求項２に記載の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記油路は、前記受圧範囲の周方向中央位置よりも前記内燃機関がより低圧縮比側となる方向に偏奇した位置に開口する内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
請求項２に記載の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記油路は、車両に搭載された状態で、前記制御軸の回転軸線よりも鉛直方向上側に位置する内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
請求項１に記載の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記軸受部は、前記制御軸の回転軸線方向に２つあり、
前記油路は、前記２つの軸受部にそれぞれ開口する内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
請求項１に記載の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記油路は、前記軸受部の径方向に対しオフセットした方向へ延びる内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
請求項１に記載の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記油路は、前記受圧範囲に複数個ある内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
請求項１に記載の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記軸受部は、前記制御軸の外周との間に筒状のブッシュを有し、
前記ブッシュは、前記油路と前記受圧範囲とを繋ぐ溝を有する内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
請求項１０に記載の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記溝は、前記ブッシュの外周にある内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
請求項１０に記載の内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータであって、
前記溝は、前記ブッシュの内周にある内燃機関の可変圧縮比機構のアクチュエータ。
第１軸部と、前記第１軸部と一体の偏心軸部と、前記偏心軸部の外周に回転可能に連結する第１リンクと、を有し、前記第１軸部の回転により内燃機関のピストンストローク量を変化させる内燃機関の可変圧縮比機構と、
前記第１軸部を回転させるアームリンクと、前記アームリンクを有する制御軸と、前記制御軸を回転させる電動モータと、前記制御軸を支持する軸受部と、前記軸受部において前記内燃機関の膨張行程で前記制御軸から面圧を受ける受圧範囲に開口する油路と、を有するハウジングと、を有するアクチュエータと、
を備える内燃機関の可変圧縮比装置。
請求項１３に記載の内燃機関の可変圧縮比装置であって、
前記制御軸は、360度未満の所定角度範囲内を回転可能であり、
前記受圧範囲は、前記制御軸の回転角度が前記所定角度範囲の一端のときに前記軸受部が前記制御軸から面圧を受ける一端側受圧範囲と、他端のときに前記軸受部が前記制御軸から面圧を受ける他端側受圧範囲と、を含む連続する一つの範囲である内燃機関の可変圧縮比装置。
請求項１４に記載の内燃機関の可変圧縮比装置であって、
前記受圧範囲は、前記軸受部の周方向において前記駆動軸からの荷重入力範囲の両端に90度を加えた範囲である内燃機関の可変圧縮比装置。
請求項１４に記載の内燃機関の可変圧縮比装置であって、
前記受圧範囲は、前記軸受部の周方向において前記制御軸からの荷重入力範囲の両端に、下記の式

r1：制御軸半径
r2：軸受半径
v1：制御軸ポアソン比
v2：軸受ポアソン比
E1：制御軸のヤング率
E2：軸受のヤング率
F：制御軸への入力荷重
L：軸受長さ
から求まる周方向の幅Lcを加えた範囲である内燃機関の可変圧縮比装置。