JP2018503028A - 可変圧縮比エンジンカムシャフト駆動 - Google Patents

Abstract

駆動プーリーと従動プーリーとの間の可変中心距離を有する無端バンド駆動システムは、回転可能コントロールシャフトおよび無端バンドガイドも含む。なおこのガイドは、プーリー中心距離に変化が生じた際に無弛み無端バンドが維持されるよう、回転可能コントロールシャフトにより配置される。コントロールシャフトの回転により無端バンドガイドが枢動され、それにより、プーリー中心距離に変化が生じた際に無弛み無端バンドが維持される。好適には、回転可能コントロールシャフトは、駆動プーリーと従動プーリーとの間の中心距離を調整するための手段も提供する。本発明は、クランクシャフト上に取り付けられた駆動プーリーとカムシャフト上に取り付けられた従動プーリーとの間の可変中心距離を有する可変圧縮比エンジンのための無弛み無端バンドシステムを提供する。このシステムは、２つ以上の圧縮比値において無端バンドの無弛み動作を提供する。【選択図】図８

Description

関連出願の相互参照
本願は２０１５年１月５日を出願日とする米国特許仮出願第６２／１２４，８６３号に関する。

内燃機関エンジンのカムシャフトを駆動するために、通常はチェーンおよび歯付ベルトが使用される。これらの種類の無端バンドが使用されるのは、これらの種類の無端バンドがクランクシャフトに対するカムシャフトのタイミングを維持するためである。無端バンドにおける弛みを取るために、ガイドまたはプーリーが使用される。過剰な弛みが存在した場合には無端バンドがプーリー歯を飛び越えて正確なタイミングが失われてしまう。ベルトが制御不能な動きを示すこともあり、その場合にはノイズおよび摩耗が生じてしまう。無端バンドが過剰に緊張している場合、無端バンドおよびガイドは迅速に摩耗することとなり、破損が生じ得る。すべての大量生産エンジンでは、チェーンガイドまたはプーリーは、無弛みベルト（過剰な緩みまたは過剰な緊張を有さない）が提供されるよう、配置される。

内燃機関エンジンの効率は、エンジンの圧縮比を変動させることにより、改善することが可能である。エンジンの圧縮比を変動させる１つの方法は、エンジンのシリンダヘッドとエンジンのクランクシャフトとの間の距離を変動させることである。一方、これらの可変圧縮比エンジンに関する問題は、クランクシャフト上の駆動プーリーとカムシャフト上の従動プーリーとの間の中心距離が変化することである。駆動プーリーと従動プーリーとの間の中心距離が減少すると、無端バンドに過剰な弛みが生じ、もはや駆動プーリーはベルトまたはチェーンを回転させない。クランクシャフト上の駆動プーリーとカムシャフト上の従動プーリーとの間の中心距離に変化が生じた際に、無弛み無端バンドを維持するための方法が必要である。

シリンダヘッドとクランクシャフトとの間の調整可能な距離を有する可変圧縮比エンジンについては、ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズの技術論文“Ｔｈｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ （ＳＶＣ） ａｎｄ ｔｈｅ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＳＣＣ）−Ｔｗｏ Ｗａｙｓ ｔｏ Ｉｍｐｒｏｖｅ Ｆｕｅｌ Ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ Ｓｔｉｌｌ Ｃｏｍｐｌｙ ｗｉｔｈ Ｗｏｒｌｄ−Ｗｉｄｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ” ＳＡＥ ｐａｐｅｒ Ｎｏ．２００２−０１−０９９６， Ｍａｒｃｈ ２００２において、およびＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｍａｇａｚｉｎｅ ５４〜５７ページ， Ａｐｒｉｌ ２００１において、Ｓａａｂ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｐｏｗｅｒｔｒａｉｎ ＡＢのＨａｎｓ Ｄｒａｎｇｌｅｌらにより教示されている。可変圧縮比エンジンについては、米国特許第５，６１１，３０１号においてＧｉｌｌｂｒａｎｄらによっても教示されている。ここで米国特許第５，６１１，３０１号の図２を参照すると、Ｓａａｂエンジンは、クランケースの第１の側部に、下方クランクケース区域（１３）、およびピボットシャフト（１９）によりクランクケースに接続されたシリンダ区域またはシリンダジャグ（１１）と、クランクケースの他方の側部に、コントロールシャフトまたは偏心シャフト（４４）およびロッド（４１）と、を含む。シリンダ区域またはシリンダジャグ（１１）に取り付けられたシリンダヘッド（２６）は、ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズの刊行物ではモノヘッド（ｍｏｎｏｈｅａｄ）と呼ばれる。Ｓａａｂの教示による可変圧縮比機構は、ピボットシャフト（１９）周りにエンジンのクランクケース（１３）に対してモノヘッド（１１、２６）が枢動または傾斜することを可能にする。

Ｓａａｂ可変圧縮比エンジンは、クランクシャフト（１４）上に取り付けられた駆動プーリーとカムシャフト（３２）上に取り付けられた従動プーリーとの間の可変中心距離を有する。Ｓａａｂは２段階無端バンドシステムの使用を教示する。なお、この２段階無端バンドシステムでは、同一スピードおよび同一方向で回転するよう互いに対して固定的に取り付けられた１対の中央プーリーが、ピボットシャフト（１９）上に、またはピボットシャフト（１９）と同軸上に、取り付けられる。第１無端バンドはクランクシャフト駆動プーリーを第１中央プーリーに接続し、第２無端バンドは第２中央プーリーをカムシャフト（３２）に接続する。このシステムは、ピボットシャフト（１９）上に取り付けられた第１中央プーリーとクランクシャフト（１４）との間の中心距離が決して変化せず、且つピボットシャフト（１９）上に取り付けられた第２中央プーリーとカムシャフト（３２）との間の距離が決して変化しないため、様々な圧縮比設定で動作する。クランクシャフト（１４）からカムシャフト（３２）を駆動するためのＳａａｂシステムに関する問題は、エンジン全長が増加してしまうことである。

シリンダヘッド（１６）毎に単一のコントロールシャフト（２０）を有する他の可変圧縮比エンジン（２）が、国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／００００２３号においてＭｅｎｄｌｅｒにより教示されている。Ｍｅｎｄｌｅｒは、クランクシャフト（１０）上の駆動プーリー（１１）とカムシャフト（１３）上の従動プーリー（１５）との間の中心距離が変動したときにカムシャフト駆動ベルトにおける弛みを取る方法については、図示も教示もしていない。

シリンダヘッドとクランクシャフトとの間に調整可能な距離を有する他の可変圧縮比エンジンが、米国特許第４，１７４，６８３号においてＨｏｗａｒｄ Ｃ．Ｖｉｖｉａｎにより教示されている。Ｖｉｖｉａｎのエンジンは、クランクケースまたはクランクケースサブ組立体（１２）を、上方シリンダヘッド（１０）を、およびシリンダブロックまたはシリンダジャグ（１１）を含む。上方シリンダヘッド（１０）およびシリンダブロックまたはシリンダジャグ（１１）が組み合わされることにより、モノヘッド（１０および１１）が形成される。シリンダブロックまたはシリンダジャグ（１１）は、１対の偏心シャフトまたはコントロールシャフト（１３および１４）を用いてクランクケース（１２）に接続される。スプロケットまたは駆動プーリー（４４）が、歯付ベルト（４５）を駆動するために、クランクシャフト（１５）上に取り付けられ、歯付ベルト（４５）が、カムシャフト（２９）上に取り付けられたスプロケットまたは従動プーリー（４６）を駆動する。米国特許第４，１７４，６８３号の図４およびコラム７では、「全部がシリンダブロック（１１）の一方の端部に取り付けられた台（５０）上で支持されている、調節可能な張力調整遊び車（４８）と協働する、１対の弛み除去遊び車（４７、４９）」が説明されている。Ｖｉｖｉａｎの特許では、遊び車（４７）および（４９）をどのように移動させると弛みが除去されるかについての効果的な教示がない。シリンダジャグ（１１）に取り付けられたロッカーアームについては、図１０で示されているように見受けられるが、米国特許第４，１７４，６８３号の明細書では、触れられておらず、説明もされていない。

シリンダヘッドとクランクシャフトとの間の調整可能な距離を有する他の可変圧縮比エンジンが、米国特許第８，６７１，８９４号においてＴｏｙｏｔａのＫｏｄａｍａにより、および米国特許第７，０４７，９１７号においてＡｋｉｈｉｓａらにより、教示されている。Ｋｏｄａｍａのエンジンは、下方クランクケース（２２）を、上方シリンダヘッド（３）を、およびシリンダブロックまたはシリンダジャグ（２）を含む。シリンダヘッド（３）およびシリンダブロック（２）がモノヘッドを形成する。Ｋｏｄａｍａのエンジンは、カムシャフト（６および７）を駆動するためのクランクシャフトギア（８）を有するクランクシャフト（４）、従動カムシャフトギアまたは第１従動プーリー（１３）、および第１プーリー（１３）を駆動するためのチェーンまたはベルト（１４）も含む。シリンダブロックまたはシリンダジャグ（２）が、クランクケース（２２）の両側上に配置された１対の主要シャフトまたは偏心シャフトまたはコントロールシャフト（２４）を用いてクランクケース（２２）に接続される。米国特許第８，６７１，８９４号の図１およびコラム１０では、クランクシャフト（４）上に取り付けられたクランクシャフトギア（８）とカムシャフト（７）上に取り付けられたカムシャフトギアまたは従動プーリー（１３）との間の中心距離の変化を吸収するための回転トランスミッションシャフト（５）の使用が教示されている。クランクシャフト（４）を用いてカムシャフト（７）を駆動するためのＫｏｄａｍａにより教示されたシステムに関する第１の問題は、回転トランスミッションシャフト組立体（５）のコストおよび複雑性である。クランクシャフト（４）からカムシャフト（７）を駆動するためのＫｏｄａｍａのシステムに関する他の問題は、エンジン全長が増加してしまうことである。

したがって本発明の目的は、クランクシャフト上に取り付けられた駆動プーリーとカムシャフト上に取り付けられた従動プーリーとの間の可変中心距離を有する可変圧縮比エンジンのための無弛み無端バンドシステムを提供することである。このシステムは、２つ以上の圧縮比値において無端バンドの無弛み動作を提供するであろう。このシステムでは、サイズも小型化され、特にエンジン全長も増加されないであろう。可変圧縮比エンジンのための無端バンドシステムは、可変圧縮比を有さない内燃機関エンジンのための現在生産中の無端バンド駆動システムと同様であるか、または係る無端バンド駆動システムほど悪くない、耐久性、ノイズ、システムコスト、および摩擦損失値も提供すべきである。

本発明によれば、駆動プーリーと従動プーリーとの間の可変中心距離を有する無端バンド駆動システムは、回転可能コントロールシャフトおよび無端バンドガイドも有する。なおこのガイドは、プーリー中心距離に変化が生じた際に無弛み無端バンドが維持されるよう、回転可能コントロールシャフトにより配置される。さらに詳細には、コントロールシャフトの回転は無端バンドガイドを枢動させ、それにより、プーリー中心距離に変化が生じた際に無弛み無端バンドが維持される。

好適には、本発明によれば、回転可能コントロールシャフトは、駆動プーリーと従動プーリーとの間の中心距離を調整するための手段も提供する。可変圧縮比エンジンでは、本発明によれば、コントロールシャフトは、エンジンの圧縮比を調整し、２つ以上の圧縮比設定において無端バンドの無弛み動作のために無端バンドガイドの再配置も行う。

本発明は、クランクシャフト上に取り付けられた駆動プーリーとカムシャフト上に取り付けられた従動プーリーとの間の可変中心距離を有する可変圧縮比エンジンのための無弛み無端バンドシステムを提供する。このシステムは、２つ以上の圧縮比値において無端バンドの無弛み動作を提供する。このシステムでは、サイズも小型化され、特にエンジン全長も増加されない。可変圧縮比エンジンのための無端バンドシステムは、可変圧縮比を有さない内燃機関エンジンのための現在生産中の無端バンド駆動システムと同様の、耐久性、ノイズ、システムコスト、および摩擦損失値も提供する。本発明の他の実施形態および属性は、本発明の、発明を実施するための形態において説明される。

本発明に係る無端バンド駆動システムを示す概略図である。 図１と同様であるが、駆動プーリーと第１従動プーリーとの間のより大きい中心距離を示す概略図である。 図１と同様であるが、移動可能な第１ガイドおよび固定された第２ガイドを示す概略図である。 図１と同様であるが、スロット従動子を有する第１ガイドを示す概略図である。 図４と同様であるが、駆動プーリーと第１従動プーリーとの間のより大きい中心距離を示す概略図である。 図１と同様であるが、カムドライブに対する配置表面を有する第１ガイドを示す概略図である。 図６と同様であるが、駆動プーリーと第１従動プーリーとの間のより大きい中心距離を示す概略図である。 図１で示した本発明の実施形態を示す別の図である。 無端バンドがベルトである、本発明の一実施形態を示す概略図である。

図１、図２、および図８は、無端バンド駆動システム２を示すことを意図する。無端バンド駆動システム２は、無端バンド４、駆動プーリー６、第１従動プーリー８、および無端バンド４と接触する第１ガイド１０を有する

無端バンド駆動システム２はさらに、駆動プーリー６と第１従動プーリー８との間の可変中心距離１２を含む。

無端バンド駆動システム２はさらに第１設定を含む。この第１設定は、駆動プーリー６と第１従動プーリー８との間の第１中心距離１２ａを有し、且つ、第１無弛み無端バンド経路１４ａ、および第１無弛み無端バンド経路１４ａを提供するための第１ガイド位置１６ａを有する。

無端バンド駆動システム２はさらに第２設定を含む。この第２設定は、駆動プーリー６と第１従動プーリー８との間の第２中心距離１２ｂを有し、且つ、第２無弛み無端バンド経路１４ｂ、および第２無弛み無端バンド経路１４ｂを提供するための第２ガイド位置１６ｂを有する。

本発明によれば、無端バンド駆動システム２はさらに第１回転可能コントロールシャフト１８を含む。この第１回転可能コントロールシャフト１８は、第１ガイド１０を第１ガイド位置１６ａから第２ガイド位置１６ｂへと再配置し、それにより、第１ガイド位置１６ａおよび第２ガイド位置１６ｂにおいて無弛み無端バンド経路１４ａおよび１４ｂを提供する。

図１で示される中心距離１２ａは、図２で示される中心距離１２ｂよりも小さい。中心距離が大きくなると無端バンドが緊張するよう引っ張られて、それにより無端バンドの中間部分が外向きに動くこととなる。中心距離が大きくなるにつれて第１ガイド１０が外向きに動き、それにより無弛み無端バンドは、第１中心距離１２ａおよび第２中心距離１２ｂにおいて、略同一の無端ベルト張力を有する。

図３は図１と同様であるが、図３では第２ガイド１９が図示されている。第２ガイド１９は固定位置を有し、さらに詳細には、第２ガイド１９は、中心距離１２が変化したとしても、略同一の位置に保たれる。第１ガイド１０ａは、湾曲スロット４３およびアライメントピン３８も有する。本発明によれば、移動可能ガイドまたは固定ガイドと移動可能ガイドとの組み合わせが、複数の可変中心距離空間１２に対して無弛み無端バンドを提供するために使用され得る。

ここで図１、図２、図３、および図８を参照すると、無端バンド駆動システム２は所望により、駆動プーリー６と第１従動プーリー８との間の可変中心距離１２を調整するための可変中心距離調整手段２０を含み得る。本発明の好適な実施形態によれば、可変中心距離調整手段２０は、駆動プーリー６と第１従動プーリー８との間の可変中心距離１２を調整するための第１回転可能コントロールシャフト１８を含み、または所望により、第１回転可能コントロールシャフト１８は、駆動プーリー６と第１従動プーリー８との間の可変中心距離１２を調整するための可変中心調整手段２０を提供する。

さらに詳細には、本発明によれば、好適には可変中心調整手段２０は、中心距離１２を調整するための偏心器１０６を有する回転可能コントロールシャフトまたはコントロールシャフト組立体１８を含む。本発明によれば、１つまたは複数のコントロールシャフトが使用され得る。図１および図８では、２つのコントロールシャフトの使用が、より詳細には、第１回転可能コントロールシャフト１８および第２回転可能コントロールシャフト７０の使用が、示されている。先行技術の米国特許第５，６１１，３０１号では、ただ１つの回転可能コントロールシャフト（４４）のみを有する可変圧縮比エンジンが示されている。国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／００００２３号では、シリンダヘッド（１６）毎にただ１つの回転可能コントロールシャフト（２０）を有する可変圧縮比エンジンが示されている。

好適には、本発明によれば、無端バンドシステム２は、第１中心距離１２ａを有する第１設定から第２中心距離１２ｂを有する第２設定までの設定範囲を有する。なお無端バンド４は、第１中心距離１２ａから第２中心距離１２ｂまでの設定範囲の全域にわたり、略無弛み状態である。

好適には、本発明によれば、第１ガイド１０はガイドピン受容孔２２を含み、第１回転可能コントロールシャフト１８はガイドピン２４を含む。なおガイドピン２４は、第１回転可能コントロールシャフト１８の回転の際に第１ガイド１０が再配置されるよう受容孔２２に取り付けられる。第１回転可能コントロールシャフト１８の回転はさらにコントロールシャフト軸２６を画成し、ガイドピン２４はさらにガイドピン軸２８を画成する。なおガイドピン軸２８は、第１回転可能コントロールシャフト１８の回転の際に第１ガイド１０が再配置されるよう、コントロールシャフト軸２６から偏位している。

図１では、ガイドピン軸２８は、コントロールシャフト軸２６よりも無端バンド４に対して、より近い位置にある。図２では、コントロールシャフト１８は約１／２回転しており、この時点ではガイドピン軸２８はコントロールシャフト軸２６よりも無端バンド４から、より遠い位置にある。第１回転可能コントロールシャフト１８は、本発明によれば、１回の完全な回転よりも多く、または１回の完全な回転よりも少なく、回転し得る。例えば本発明のいくつかの実施形態では、コントロールシャフト１８は１８０度より小さい角度まで回転し、本発明の他の実施形態では、コントロールシャフト１８は１８０度よりも大きい角度まで回転し、本発明のさらに他の実施形態では、コントロールシャフト１８は３６０度よりも大きい角度まで回転する。

本発明の一実施形態では、無端バンド駆動システム２は、スロット従動子３２、摺動可能接触表面３４、または他の機能的手段などの２次的アライメント手段３０を含む。摺動可能接触表面３４はテンショナ３５と接触し得る。図１および図２では、駆動プーリー６を回転可能に支持するためのハウジングまたはクランクケース３６を有する無端バンド駆動システム２が示されている。なおハウジング３６は、スロット従動子３２に対するアライメントピン３８を有する。第１ガイド１０はスロット４０を含む。アライメントピン３８は、スロット従動子３２が形成され、且つ、第１ガイド１０に対する２次的アライメント手段３０が提供されるよう、スロット４０に配置される。スロット４０は、コントロールシャフト１８の回転の際に第１ガイド１０を位置合わせするためのアライメント角４２を有する。本発明によれば第１ガイド１０はアライメント角４２を有する。アライメント角４２は、第１無端バンド位置１６ａおよび第２無端バンド位置１６ｂにおいて無弛み無端バンド経路１４ａおよび１４ｂを提供し、且つ、中心距離１２ａから中心距離１２ｂまでの範囲の可変中心距離において、弛みを最小化するかまたは弛みを大きく排除する。

ここで図３を参照すると本発明の他の実施形態によれば、第１ガイド１０ａは、第１無端バンド位置１６ａおよび第２無端バンド位置１６ｂにおいて無弛み無端バンド経路１４ａおよび１４ｂを提供し、且つ、中心距離１２ａから中心距離１２ｂまでの範囲の可変中心距離において、弛みを最小化するための、または弛みを大きく排除するための湾曲スロット４３を有する。

摺動可能接触表面３４はテンショナ３５に接触し得る。テンショナ３５も、第１ガイド位置１６ａおよび第２ガイド位置１６ｂにおいて無弛み無端バンド経路１４ａおよび１４ｂを提供し、且つ中心距離１２ａから中心距離１２ｂまでの範囲の可変中心距離において、弛みを最小化するための、または弛みを大きく排除するためのテンショナ・アライメント角４１を有し得る。

本発明の異なる実施形態がこれらの図面において示されている。図１、図２、および図８は、全般的に第１の実施形態を示す。図３は他の実施形態を示す。図４および図５は全般的に他の実施形態を示す。図６および図７は全般的に他の実施形態を示す。図９は他の実施形態を示す。

ここで図４および図５を参照すると、本発明の一実施形態では、第１ガイド４４は、ガイドピン・スロット４６（図示）または湾曲スロット４３（図示せず）を、およびガイドピン５０を有する第１回転可能コントロールシャフト４８を含む。ガイドピン・スロットは所望により、２次的アライメント手段を提供するために、図１におけるスロット４０に対して示されたアライメント角と同様のアライメント角を、または図３で示され湾曲スロット４３と同様の湾曲スロットを有し得る。一体化されたタイミングギアまたは駆動ギア４９を有する第１回転可能コントロールシャフト４８が示されているが、タイミングギア４９は、本発明のいくつかの実施形態では必ずしも必要ではない。ガイドピン５０は、第１回転可能コントロールシャフト４８の回転の際に第１ガイド４４が再配置されるようスロット４６内に取り付けられる。第１回転可能コントロールシャフト４８の回転はさらにコントロールシャフト軸５２を画成し、ガイドピン５０はさらにガイドピン軸５４を画成する。なおガイドピン軸５４はコントロールシャフト軸５２から偏位している。第１ガイド４４はさらに、第１ガイド４４がアライメントピン３８周りに枢動可能に支持されるようアライメントピン３８を受容するためのガイドピン孔５６を含む。アライメントピン３８は所望により、ハウジング３６において固定されてもよく、またはハウジング３６において自由に回転してもよい。第１従動プーリー８は従動プーリーハウジングまたはシリンダヘッド３９において回転可能に取り付けられる。所望によりアライメントピン３８は従動プーリーハウジング３９において取り付けられ得る。図３では、従動プーリーハウジング３９におけるアライメントピン３８が示されている。

ここで図６および図７を参照すると本発明の一実施形態では、第１ガイド５８は、第１ガイド配置表面６０および第１回転可能コントロールシャフト６２を含む。第１回転可能コントロールシャフト６２は、第１ガイドカム６４を含む。第１ガイドカム６４は、２つ以上の中心距離１２に対して無弛み無端バンド経路１４が提供されるよう、回転可能コントロールシャフト６２の回転の際に第１ガイド５８を再配置するために第１ガイド配置表面６０と接触する。一般的に、第１ガイド配置表面６０は、無端バンド４に対して最も近接するスロット４６の表面と同一であるかまたは同様であり得る。

好適には、本発明によれば、第１ガイドカム６４は、すべての中心距離１２に対して、無弛みの、または略無弛みの無端バンド４を提供する。

図６および図７では第１ガイド５８が示されている。第１ガイド５８は、固定位置配置ピン３８を含む。固定位置配置ピン３８は、ハウジング３６に取り付けられているか、またはハウジング３６と固定された関係にあり、ガイドピン孔５６は第１ガイド５８である。配置ピン３８は、前記の第１ガイド５８が枢動可能に配置されるよう、ガイドピン孔５６に取り付けられる。所望によりアライメントピン３８は従動プーリーハウジング３９において取り付けられ得る。図３では、従動プーリーハウジング３９におけるアライメントピン３８が示されている。

ここで図１、図２、図４、図５、図６、図７、および図８を参照すると、無端バンド駆動システム２は所望により、弛みのない第１無端バンド経路１４ａおよび第２無端バンド経路１４ｂが提供されるよう、第２回転可能コントロールシャフト７０および第２ガイド７２を含む。可変中心距離手段２０は所望により、第２回転可能コントロールシャフト７０を含み得る。

本発明によれば、第１ガイドは、無端バンド４のいずれかの側に配置され得る。例えば図１では、第１ガイド１０は無端バンド４の右側に示され、第２ガイド７２は無端バンド４の左側に示されている。本発明によれば、第１ガイド１０が所望により無端バンド４の左側に配置され、第２ガイド７２が無端バンド４の右側に配置されてもよい。

加えて本発明によれば、１つまたは複数のガイドは、可変中心距離１２に変化が生じた際に移動することが可能であり得る。例えば、一方のガイドがハウジング３６に対して固定された位置を有し、且つ他方のガイドが移動可能であってもよく、または、所望により両方のガイドがハウジング３６に対する関係に関して移動可能であってもよい。

ここで図６および図７を参照すると、無端バンド駆動システム２は、第２回転可能コントロールシャフト７０の回転の際に第２ガイド７２を再配置するための第２ガイドピン７４を有する第２回転可能コントロールシャフト７０を含む。第２回転可能コントロールシャフト７０の回転はさらに第２コントロールシャフト軸７６を画成し、第２ガイドピン７４はさらに第２ガイドピン軸７８を画成する。第２ガイドピン軸７８はコントロールシャフト軸７６から偏位している。

第１回転可能コントロールシャフト６２は第１ガイドカム６４を有する。第１ガイド５８は、弛みのない第１ガイド位置１６ａおよび第２ガイド位置１６ｂに対して第１ガイド５８が配置されるよう、第１ガイドカム６４に接触する配置表面６０を有する。さらに詳細には、第１ガイド５８は、第１ガイド位置１６ａにおける第１無弛み無端バンド経路１４ａに対して、および第２ガイド位置１６ｂにおける第２無弛み無端バンド経路１４ｂに対して、第１ガイド５８が配置されるよう第１カム６４に接触する配置表面６０を有する。

ここで図４および図５を参照すると、無端バンド駆動システム２は、第２回転可能コントロールシャフト７０の回転の際に第２ガイド７２が再配置されるよう、第２ガイド７２を、および、第２ガイドピン７４を有する第２回転可能コントロールシャフト７０を含む。第２回転可能コントロールシャフト７０の回転はさらに第２コントロールシャフト軸７６を画成し、第２ガイドピン７４はさらに第２ガイドピン軸７８を画成する。第２ガイドピン軸７８はコントロールシャフト軸７６から偏位している。

第１ガイド４４はさらに、第１ガイド位置１６ａおよび第２ガイド位置１６ｂにおいて無弛みの無端バンド４が提供されるよう、第１回転可能コントロールシャフト４８の回転の際に第１ガイド４４を再配置するためのガイドピン５０を有する。

さらに詳細には、第１ガイド４４はさらに、第１ガイド位置１６ａにおいて第１無弛み無端バンド経路１４ａが、および、第２ガイド位置１６ｂにおいて第２無弛み無端バンド経路１４ｂが、提供されるよう、第１回転可能コントロールシャフト４８の回転の際に第１ガイド４４を再配置するためのガイドピン５０を有する。

第１回転可能コントロールシャフト４８の回転はさらに第１コントロールシャフト軸５２を画成し、ガイドピン５０はさらにガイドピン軸５４を画成する。なおガイドピン軸５４は第１コントロールシャフト軸５２から偏位している。

所望により、本発明によれば、１つまたは複数の可変中心距離調整手段２０の任意の組み合わせが、無弛み無端バンド経路１４を提供するために使用され得る。好適には、本発明によれば、第１回転可能コントロールシャフト１８は、可変中心距離調整手段２０を、または可変中心距離調整手段２０の一部を含む。

ここで図１〜図７を参照すると、無端バンド４は所望によりチェーンであり、ガイド１０、１０ａ、４４、５８、および７２はチェーンガイドである。

ここで図６および図７を参照すると、本発明の一実施形態によれば、第１駆動プーリー８はカムシャフト８０に対する駆動手段を提供し、無端バンド駆動システム２は可変圧縮比エンジン８２に対するカムシャフト駆動手段を提供する。

カムシャフト８０は、カムシャフト８０がより明瞭に図示されるよう、カムシャフト８０の輪郭が前面に置かれた状態で、概略的に図示されている。カムシャフトカムローブが通常は駆動プーリーの後方に配置されていることは、当業者には周知である。

無弛み無端バンド経路は、プーリーおよびガイドにより緊張の状態に置かれ、且つ全般的に無端バンドにおいて標準的な動作張力を有する、無端バンドの経路である。無弛み無端バンド経路は、無端バンドの伸長および経年変化に、組立体の誤差に、無端バンドの不完全な張力調整に、および、中心距離１２の変化の際に生じ得る無端バンド経路長さのわずかな変化に起因して、本質的にいくつかの微小な変動を有する。これらの微小な変動は本発明の請求項の範囲を変更させることも減少させることもない。微小な変動が本発明の実際の構築システムにおいて生じることは理解されるべきである。したがって無弛みという用語は、略無弛みを意味するものとして解釈されるべきである。

ここで図１を参照すると、無端バンド４は所望によりチェーンである。チェーン４は、リンク１０８およびピッチ長さ１１０を有する。無端バンド経路の長さは、ピッチ長さ１１０とリンク１０８の個数との乗算値におよそ等しい。チェーンの無弛み無端バンド経路は全般的にチェーンピンを通して測定される。

ここで図１、図２、および図３を参照すると、本発明の無端バンド駆動システムは所望によりテンショナ３５を含み得る。テンショナ３５は全般的に、無弛み無端バンド経路１４の全長を微調整することに対しては有用であるが、短い時間的期間における可変中心距離１２の変化の際に無弛み無端バンド経路の全長を調整することに対しては有用ではない。さらに詳細には、テンショナ３５は、無端バンド長さをわずかに大きくする無端バンドの経年変化に伴う無端バンド経路長さを調整することに対しては有用である。

本発明の一実施形態では無端バンド駆動システム２は、第２ガイド１９または７２を、および、無端バンド４に経年変化が生じた際に無端バンド駆動システムの無弛み動作を維持するためのテンショナ３５を含む。好適にはテンショナ３５は弛みチェーンガイドと接触した状態で配置されるが、この配置は必ずしも必要ではない。駆動プーリー６の下流側の部分、および第１従動プーリー８の上流側の無端バンド４の部分は、全般的に無端バンドの弛み部分と呼ばれる。テンショナ３５は好適には、無端バンドの弛み部分と接触するガイドに接する状態で配置される。テンショナ３５はコントロールシャフト７０または１８の上方または下方に配置され得る。図１および図２では、駆動プーリー６が時計方向に回転するものと仮定して、第２コントロールシャフト７０の下方で弛みチェーンガイド７２と接触する状態で配置されたテンショナ３５が示されている。

ここで図３を参照すると、本発明の一実施形態では、無端バンド駆動システム２は、第２従動プーリー８４を、および、無端バンド４に経年変化が生じた際に無端バンド駆動システム２の無弛み動作が維持されるよう第１従動プーリー８と第２従動プーリー８４との間に配置された無端バンドテンショナ３５を、有する。

ここで図６を参照すると、所望により、弛みのない第１位置および第２位置が提供されるよう、第１ガイド５８は第１ガイド配置表面６０および第１ガイドカム６４を有し、前記の第２ガイドは第２配置表面および第２ガイドカムを有する。本発明のこの実施形態では、第１コントロールシャフトおよび第２コントロールシャフトの両方上にガイドカムが存在する。図６では、第１ガイド５８上の配置表面６０、および第１回転可能コントロールシャフト６２上の第１ガイドカム６４が示されている。当業者は、同様の構成および機能の構成要素が、図６で示される第２ガイド７２に代わって、無端バンド４の両側で使用され得ることを理解するであろう。

ここで図６および図７を参照すると、無端バンド駆動システム２はさらに、第１中心距離１２ａにおいて駆動プーリー６と従動プーリー８との間の第１位相タイミング８６を、および、第２中心距離１２ｂにおいて第２位相タイミング８８を有する。図６および図７では、両方の図面において上死点に配置されたキー溝８５を有する駆動プーリー６が示されている。なおキー溝８５は、第１位相タイミング８６および第２位相タイミング８８に対する基準点として機能する。本発明の一実施形態によれば、第２位相タイミングは、図６および図７で示される配置表面６０上に作用する第１ガイドカム６４により、または図４および図５で示されるガイドピン・スロット４６におけるガイドピン５０により、または図１、図２、および図３で示されるガイドピン受容孔２２におけるガイドピン２４により、制御または部分的に制御される。

本発明の一実施形態では、第２位相タイミング８８は第１位相タイミング８６と異なる。本発明の他の実施形態では、第２位相タイミング８８は第１位相タイミング８６と同一である。さらに詳細には、無端バンド駆動システム２は、第１中心距離１２ａにおいて駆動プーリー６と従動プーリー８との間の第１位相タイミング８６を有し、第２中心距離空間１２ｂにおいて第２位相タイミング８８を有する。なお表面６０上に作用する第１ガイドカム６４が、またはガイドピン受容孔２２におけるガイドピン２４が、第１位相タイミング８６および第２位相タイミング８８を制御または部分的に制御する。

図７では、従動プーリー８に取り付けられたカムシャフト８０と、第１駆動プーリー８に対するカムシャフト８０のタイミングを調整するための位相シフタ９０と、が示されている。位相シフタ９０は所望により、無端バンド駆動システム２により提供される位相タイミング調整に加えて、カムタイミングを調整するために、使用され得る。

本発明の他の実施形態では無端バンド駆動システム２は、第１ガイド位置１６ａにおいて駆動プーリー６と従動プーリー８との間の第１位相タイミングを、および、第２ガイド位置１６ｂにおいて駆動プーリー６と従動プーリー８との間の第２位相タイミングを有する。なお、第１回転可能コントロールシャフト１８上の第１ガイドカム６４および第２回転可能コントロールシャフト７０上の第２ガイドカムが第１位相タイミングおよび第２位相タイミングを提供する。

図８は、部分的断面図であり、図１で示された実施形態に関する他の視野を示し、可変圧縮比エンジン８２において本発明がいかにして使用され得るかを示すことを意図したものである。ここで図１および図８を参照すると、駆動プーリー６はクランクシャフト９４上に取り付けられ、第１従動プーリー８はカムシャフト８０に取り付けられている。図１および図８で示される実施形態では、無端バンド４はチェーンであり、第１ガイド１０および第２ガイド７２はチェーンガイドである。駆動プーリー６の、第１従動プーリー８の、第２従動プーリー８４の、およびチェーンガイド１０ならびに７２の周りを取り囲む無端バンドまたはチェーン４が示されており、チェーンガイド１０および７２は、チェーン４における弛みを取り去って除去するために配置されている。コネクティングロッド９６がピストン９８の往復運動に対してクランクシャフト９４に接続されている。ピストン９８はシリンダジャグ１００に摺動可能に取り付けられる。コネクティングロッドおよびピストンは、コントロールシャフト１８を露出させるために、第１エンジンシリンダでは図示しない。駆動プーリーハウジングまたはシリンダヘッド３９がシリンダジャグ１００に堅く取り付けられ、それによりモノヘッドが形成される。第１回転可能コントロールシャフト１８および第２回転可能コントロールシャフト７０が、シリンダジャグ１００において、好適にはジャグブッシング１０２に、回転可能に取り付けられる。第１回転可能コントロールシャフト１８および第２回転可能コントロールシャフト７０は、ハウジングまたはクランクケース３６においても、好適には支持バットレス１０４にも、回転可能に取り付けられる。さらに詳細には、本発明の一実施形態では、第１回転可能コントロールシャフト１８上の、および第２回転可能コントロールシャフト７０上の偏心器１０６も、ハウジングまたはクランクケース３６において、好適には支持バットレス１０４に、回転可能に取り付けられる。本発明によれば、偏心シャフトまたはコントロールシャフト１８および７０のそれぞれは、偏心器を再配置しそれにより可変中心距離１２を調整し且つ可変圧縮比エンジン８２の圧縮比を調整するための、単一部品であるかまたは組立体であり得る。コントロールシャフト１８および７０上のタイミングギア４９は、図示の実施形態では、偏心器１０６を同一方向に回転させ、同一のタイミングを有するために、使用される。

図９で示される実施形態では、無端バンド４はベルトまたはコグドベルトである。第１ガイド１１２は遊びプーリーまたは回転式ガイドであり、第２ガイド１１６は遊びプーリーまたは回転式ガイドである。駆動プーリー６の、第１従動プーリー８の、第２従動プーリー８４の周りを取り囲む無端バンドまたはベルト４が示されており、遊びプーリーまたはガイド１１２および１１６は、ベルト４における弛みを取り去って除去するために配置されている。

図９は無端バンド駆動システム２を示すことを意図する。無端バンド駆動システム２は、無端バンド４、駆動プーリー６、第１従動プーリー８、および無端バンド４に接触する第１ガイド１１２を有する。

無端バンド駆動システム２はさらに、駆動プーリー６と第１従動プーリー８との間の可変中心距離１２を含む。

無端バンド駆動システム２はさらに第１設定を含む。この第１設定は、駆動プーリー６と第１従動プーリー８との間の第１中心距離１２ａを有し、且つ、第１無弛み無端バンド経路１４ｃ、および第１無弛み無端バンド経路１４ｃを提供するための第１ガイド位置１６ｃを有する。

無端バンド駆動システム２はさらに第２設定を含む。この第２設定は、駆動プーリー６と第１従動プーリー８との間の第２中心距離１２ｂを有し、且つ、第２無弛み無端バンド経路、および第２無弛み無端バンド経路を提供するための第２ガイド位置を有する。

本発明によれば、無端バンド駆動システム２はさらに第１回転可能コントロールシャフト１８を含む。この第１回転可能コントロールシャフト１８は、第１ガイド１１２を第１ガイド位置１６ｃから第２ガイド位置へと再配置し、それにより、第１ガイド位置および第２ガイド位置において第１無弛み無端バンド経路および第２無弛み無端バンド経路を提供する。

無端バンド駆動システム２は所望により、駆動プーリー６と第１従動プーリー８との間の可変中心距離１２を調整するための可変中心距離調整手段２０を含み得る。本発明の一実施形態によれば、可変中心距離調整手段２０は、駆動プーリー６と第１従動プーリー８との間の可変中心距離１２を調整するための第１回転可能コントロールシャフト１８を含む。

第１ガイド１１２の回転は第１遊びプーリー軸１１４を画成し、第１遊びプーリー軸１１４は、第１回転可能コントロールシャフト１８の回転の際に第１遊びプーリー軸１１４が再配置されるよう、コントロールシャフト軸２６から偏位している。第２ガイドまたは第２遊びプーリー１１６は所望により、図９で示されるように、移動可能である。第２ガイド１１６の回転は第２遊びプーリー軸１１８を画成し、第２遊びプーリー軸１１８は、第２回転可能コントロールシャフト７０の回転の際に第２遊びプーリー軸１１６が再配置されるよう、第２コントロールシャフト軸７６から偏位している。

Claims (21)

1. 無端バンド（４）、駆動プーリー（６）、第１従動プーリー（８）、および前記無端バンド（４）に接触する第１ガイド（１０）を有する無端バンド駆動システム（２）であって、
   前記駆動プーリー（６）と前記第１従動プーリー（８）との間の可変中心距離（１２）と、
   前記駆動プーリー（６）と前記第１従動プーリー（８）との間の第１中心距離（１２ａ）を有し、且つ、第１無弛み無端バンド経路（１４ａ）、および前記第１無弛み無端バンド経路（１４ａ）を提供するための第１ガイド位置（１６ａ）を有する、第１設定と、
   前記駆動プーリー（６）と前記第１従動プーリー（８）との間の第２中心距離（１２ｂ）を有し、且つ、第２無弛み無端バンド経路（１４ｂ）、および前記第２無弛み無端バンド経路（１４ｂ）を提供するための第２ガイド位置（１６ｂ）を有する、第２設定と、
   をさらに含み、且つ、
   前記第１ガイド（１０）を前記第１ガイド位置（１６ａ）から前記第２ガイド位置（１６ｂ）へと再配置し、それにより、前記第１無端バンド位置および前記第２無端バンド位置において無弛み無端バンドを提供するための、第１回転可能コントロールシャフト（１８）をさらに含む、
   無端バンド駆動システム（２）。
2. 前記駆動プーリー（６）と前記第１従動プーリー（８）との間の前記可変中心距離（１２）を調整するための可変中心距離調整手段（２０）をさらに含み、
   前記第１回転可能コントロールシャフト（１８）は、前記駆動プーリー（６）と前記第１従動プーリー（８）との間の前記可変中心距離（１２）を調整するための前記可変中心距離調整手段（２０）を提供する、
   請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
3. 前記無端バンドシステム（２）は、前記第１設定と前記第２設定との間の設定範囲を有し、前記無端バンドは前記設定範囲の全域において略無弛み状態である、請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
4. 前記第１ガイド（１０）はガイドピン受容孔（２２）を含み、第１回転可能コントロールシャフト（１８）はガイドピン（２４）を含み、前記ガイドピン（２４）は、前記第１回転可能コントロールシャフト（１８）の回転の際に前記第１ガイド（１０）が再配置されるよう前記受容孔（２２）に取り付けられ、
   前記第１回転可能コントロールシャフト（１０）の回転はさらにコントロールシャフト軸（２６）を画成し、前記ガイドピン（２４）はさらにガイドピン軸（２８）を画成し、前記ガイドピン軸（２８）は前記コントロールシャフト軸（２６）から偏位している、
   請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
5. 前記第１ガイド（４４）はガイドピン・スロット（４６）を含み、第１回転可能コントロールシャフト（４８）はガイドピン（５０）を含み、前記ガイドピン（５０）は、前記第１回転可能コントロールシャフト（４８）の回転の際に前記第１ガイド（４４）が再配置されるよう前記スロット（４６）に取り付けられ、
   前記第１回転可能コントロールシャフト（４８）の回転はさらにコントロールシャフト軸（５２）を画成し、前記ガイドピン（５０）はさらにガイドピン軸（５４）を画成し、前記ガイドピン軸（５４）は前記コントロールシャフト軸（５２）から偏位している、
   請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
6. 前記第１ガイド（５８）は第１ガイド配置表面（６０）を含み、回転可能コントロールシャフト（６２）は第１ガイドカム（６４）を含み、前記第１ガイドカム（６４）は、前記回転可能コントロールシャフト（６２）の回転の際に前記第１ガイド（５８）が再配置されるよう前記第１ガイド配置表面（６０）に接触する、請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
7. 前記第１ガイドはさらに、前記第１ガイドを枢動可能に配置するための固定位置配置ピン（３８）を含む、請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
8. 前記駆動プーリー（６）と前記第１従動プーリー（８）との間の前記中心距離（１２）を調整するための第２回転可能コントロールシャフト（７０）、および弛みのない第１設定および第２設定を提供するための第２ガイド（７２）をさらに有する、請求項２に記載の無端バンド駆動システム。
9. 第１回転可能コントロールシャフト（１８）は、前記第１回転可能コントロールシャフト（１８）の回転の際に前記第１ガイド（１０）を再配置するためのガイドピン（２４）を含み、
   前記第１回転可能コントロールシャフト（１８）の回転はさらにコントロールシャフト軸（２６）を画成し、前記ガイドピン（２４）はさらにガイドピン軸（２８）を画成し、前記第１ガイドピン軸（２８）は前記コントロールシャフト軸（２６）から偏位し、
   前記第２ガイド（７２）は、弛みのない第１ガイド位置および第２ガイド位置（１６ａおよび１６ｂ）に対して第２ガイド（７２）を配置するための配置表面（６０）を有する、
   請求項８に記載の無端バンド駆動システム。
10. 第１回転可能コントロールシャフト（１８）は、弛みのない第１位置および第２位置（１６ａおよび１６ｂ）が提供されるよう前記第１回転可能コントロールシャフト（１８）の回転の際に前記第１ガイド（１０）を再配置するための第１ガイドピン（２４）を含み、
    前記第１回転可能コントロールシャフト（１８）の回転はさらに第１コントロールシャフト軸（２６）を画成し、前記ガイドピン（２４）はさらにガイドピン軸（２８）を画成し、前記第１ガイドピン軸（２８）は前記コントロールシャフト軸（２６）から偏位し、
    第２回転可能コントロールシャフト（７０）は、弛みのない第１位置および第２位置（１６ａおよび１６ｂ）が提供されるよう前記第２回転可能コントロールシャフト（７０）の回転の際に前記第２ガイド（７２）を再配置するための第２ガイドピン（７４）を含み、
    前記第２回転可能コントロールシャフト（７０）の回転はさらに第２コントロールシャフト軸（７６）を画成し、前記第２ガイドピン（７４）はさらに第２ガイドピン軸（７８）を画成し、前記第２ガイドピン軸（７８）は前記第１コントロールシャフト軸（７６）から偏位している、
    請求項８に記載の無端バンド駆動システム。
11. 弛みのない第１位置および第２位置が提供されるよう、前記第１ガイド（５８）は第１ガイド配置表面（６０）および第１ガイドカム（６４）を有し、前記第２ガイド（７２）は第２配置表面および第２ガイドカムを有する、請求項８に記載の無端バンド駆動システム。
12. 前記無端バンド（４）はチェーンであり、前記第１ガイド（１０）はチェーンガイドである、請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
13. 前記無端バンド（４）はベルトであり、前記第１ガイドは回転式ベルトガイド（１１２）である、請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
14. 可変圧縮比エンジン（８２）のためのカムシャフト（８０）駆動手段を提供する、請求項２に記載の無端バンド駆動システム（２）。
15. 前記第１設定において前記駆動プーリー（６）と前記従動プーリー（８）との間の第１位相タイミング（８６）を、および前記第２設定において第２位相タイミング（８８）をさらに有し、前記第２位相タイミング（８８）は前記第１位相タイミング（８６）と異なる、請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
16. 前記第１設定において前記駆動プーリー（６）と前記従動プーリー（８）との間の第１位相タイミング（８６）を、および前記第２設定において第２位相タイミング（８８）をさらに有し、前記カム（６４）は前記第１位相タイミングおよび前記第２位相タイミング（８６および８８）を提供する、請求項６に記載の無端バンド駆動システム。
17. 前記第１設定において前記駆動プーリー（６）と前記従動プーリー（８）との間の第１位相タイミング（８６）を、および前記第２設定において第２位相タイミング（８８）をさらに有し、前記第１ガイドカム（６４）および前記第２ガイドカムは前記第１位相タイミングおよび前記第２位相タイミング（８６および８８）を提供する、請求項１１に記載の無端バンド駆動システム。
18. 前記第１設定において前記駆動プーリー（６）と前記従動プーリー（８）との間の第１位相タイミング（８６）を、および前記第２設定において第２位相タイミング（８８）を、ならびに、
    前記従動プーリー（８）に取り付けられたカムシャフト（８０）を、および前記カムシャフト（８０）のタイミングを調整するための位相シフタ（９０）をさらに有する、
    請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
19. 前記無端バンドに経年変化が生じた際に前記無端バンド駆動システム（２）の無弛み動作を維持するためのテンショナ（３５）をさらに含む、請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
20. 第２従動プーリー（８４）、および前記無端バンドに経年変化が生じた際に前記無端バンド駆動システムの無弛み動作を維持するための、前記第１従動プーリー（８）と前記第２従動プーリー（８４）との間に配置された無端バンドテンショナ（３５）をさらに含む、請求項１に記載の無端バンド駆動システム。
21. ヒンジピン、ならびに前記駆動プーリー（６）と前記第１従動プーリー（８）との間の前記中心距離（１２）を調節し、且つ弛みのない第１設定および第２設定を提供するために、上方ハウジング（３９）および下方ハウジング（３６）を接続するリンクをさらに含む請求項２に記載の無端バンド駆動システム。

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