ШАТУН ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ И ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПЕРЕМЕННОЙ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ Российский патент 2018 года по МПК F02B75/04 F16C7/06 

Область техники

Изобретение относится к шатуну переменной длины, эффективную длину которого можно изменять, и двигателю внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, включающему в себя шатун переменной длины.

Уровень техники

Известен двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя механизм, обеспечивающий переменную степень сжатия, который может изменять степень механического сжатия двигателя внутреннего сгорания. Примеры механизма, обеспечивающего переменную степень сжатия, включают в себя те, которые изменяют эффективную длину шатуна, используемого в двигателе внутреннего сгорания (см., например, публикацию № 6-129272 заявки на патент Японии, международную публикацию № WO2014/019683, публикацию № 2011-196549 заявки на патент Японии и публикацию № 3-242433 заявки на патент Японии). «Эффективная длина» шатуна означает расстояние между центром первого отверстия, в котором заключена шатунная шейка, и центром второго отверстия, в котором заключен поршневой палец в шатуне. Следовательно, когда эффективная длина шатуна увеличивается, объем камеры сгорания уменьшается, если поршень находится в верхней мертвой точке, так что степень механического сжатия увеличивается. С другой стороны, когда эффективная длина шатуна уменьшается, объем камеры сгорания уменьшается, если поршень находится в верхней мертвой точке, так что степень механического сжатия уменьшается.

Шатун, в котором в малой головке тела шатуна предусмотрен эксцентриковый элемент (эксцентриковое плечо или эксцентриковая втулка), который может поворачиваться относительно тела шатуна, известен как шатун переменной длины, эффективную длину которого можно изменять (см., например, JP 6-129272 A, международную публикацию № WO2014/019683 и JP 2011-196549 A). Эксцентриковый элемент имеет второе отверстие, в котором заключен поршневой палец. Второе отверстие выполнено с эксцентриситетом от оси поворота эксцентрикового элемента. В шатуне переменной длины, когда положение эксцентрикового элемента в процессе поворота изменяется, эффективная длина шатуна может изменяться соответственно.

В шатуне переменной длины, описанном в JP 6-129272 A, положение эксцентрикового элемента в процессе поворота изменяется за счет приведения в действие - гидравлическим способом - переключающего пальца (переключателя) струйного переключающего механизма. Однако, направление, в котором приводится в действие переключающий палец, - это направление на плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала. Таким образом, когда шатун движется вертикально и горизонтально в связи с вращением коленчатого вала, сила инерции соответственно прикладывается к переключающему пальцу в направлении действия переключающего пальца. Следовательно, в ситуации, когда скорость вращения двигателя становится высокой, и т.п., оказывается возможным непреднамеренное движение переключающего пальца.

С другой стороны, в международной публикации № WO2014/019683 описан шатун переменной длины, предусматривающий использование переключающего пальца, который приводится в действие в направлении, параллельном оси коленчатого вала. Поскольку направление действия переключающего пальца, описанного в международной публикацию № WO2014/019683, перпендикулярно направлению движения шатуна, то маловероятно, чтобы переключающий палец подвергся влиянию инерции даже тогда, когда шатун движется.

Вместе с тем, переключающий палец, описанный в международной публикации № WO2014/019683, имеет полную длину, которая больше, чем толщина тела шатуна (длина тела шатуна в осевом направление коленчатого вала), и выступает из принимающего отверстия для переключающего пальца, которое выполнено в теле шатуна. Кроме того, положение переключающего пальца в процессе работы переключают, подталкивая переключающий палец посредством кулачкового диска, который предусмотрен снаружи шатуна. Следовательно, в случае шатуна переменной длины, описанного в международной публикации № WO2014/019683, необходимо предусмотреть кулачковый диск вокруг шатуна, чтобы переключать положение переключающего пальца в процессе работы. Таким образом, для переключения положения переключающего пальца в процессе работы, в дополнение к шатуну требуется сложный механизм.

Сущность изобретения

В изобретении предложен шатун переменной длины, который не требует сложного механизма помимо шатуна, чтобы переключать переключающий палец, который переключает положение эксцентрикового элемента в процессе поворота, предотвращая приложение силы инерции к переключающему пальцу, связанное с движением шатуна.

В возможном аспекте изобретения предложен шатун переменной длины, который включает в себя тело шатуна, эксцентриковый элемент, первый поршневой механизм, второй поршневой механизм и механизм переключения направления протекания.

Тело шатуна включает в себя большую головку и малую головку, причем большая головка имеет первое отверстие, в котором заключена шатунная шейка, а малая головка расположена на стороне, противоположной большой головке в осевом направление тела шатуна. Эксцентриковый элемент установлен на тело шатуна с возможностью поворота в окружном направлении малой головки. Конфигурация эксцентрикового элемента обеспечивает изменение эффективной длины шатуна переменной длины, когда эксцентриковый элемент поворачивается. Первый поршневой механизм включает в себя первый цилиндр и первый поршень. Первый цилиндр предусмотрен в теле шатуна. Конфигурация первого поршня обеспечивает скольжение в первом цилиндре. Конфигурация первого поршневого механизма обеспечивает поворот эксцентрикового элемента в первом направлении таким образом, что эффективная длина шатуна переменной длины увеличивается, когда в первый цилиндр подается масло для гидравлических систем. Второй поршневой механизм включает в себя второй цилиндр и второй поршень. Второй цилиндр предусмотрен в теле шатуна. Конфигурация второго поршня обеспечивает скольжение во втором цилиндре. Конфигурация второго поршневого механизма обеспечивает поворот эксцентрикового элемента во втором направлении, противоположном первому направлению, таким образом, что эффективная длина шатуна переменной длины уменьшается, когда во второй цилиндр подается масло для гидравлических систем. Механизм переключения направления протекания предусмотрен в пределах тела шатуна. Конфигурация механизма переключения направления протекания обеспечивает его переключение между первым состоянием и вторым состоянием. Первое состояние - это состояние, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра во второй цилиндр запрещено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра в первый цилиндр разрешено. Второе состояние - это состояние, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра во второй цилиндр разрешено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра в первый цилиндр запрещено. Тело шатуна имеет масляный канал управления, который сообщается с первым отверстием и механизмом переключения направления протекания. Механизм переключения направления протекания включает в себя множество переключающих пальцев, а конфигурация множества переключающих пальцев обеспечивает приведение их в действие посредством гидравлического давления масла, протекающего по масляному каналу управления. Конфигурация множества переключающих пальцев обеспечивает приведение их в действие таким образом, что механизм, переключающий направление протекания, переключается между первым состоянием и вторым состоянием. Множество переключающих пальцев распложены в теле шатуна таким образом, что направления, в которых множество переключающих пальцев приводятся в действие, наклонены относительно плоскости, перпендикулярной оси первого отверстия. Механизм, переключающий направление протекания, переключается между первым состоянием и вторым состоянием посредством гидравлического давления масла, протекающего по масляному каналу управления.

В шатуне переменной длины, множество переключающих пальцев можно расположить таким образом, что направления приведения в действие каждого из множества переключающих пальцев параллельны оси первого отверстия.

В шатуне переменной длины, механизм, переключающий направление протекания, может находиться между первым и вторым цилиндрами и первым отверстием в осевом направлении тела шатуна.

В шатуне переменной длины, механизм, переключающий направление протекания, может включать в себя первый переключающий палец и второй переключающий палец, а направление приведения в действие первого переключающего пальца и направление приведения в действие второго переключающего пальца, когда гидравлическое давление прикладывается посредством масляного канала управления, могут быть противоположными друг другу.

В шатуне переменной длины, конфигурация механизма, переключающего направление протекания, может обеспечивать его переключение во второе состояние таким образом, что эффективная длина шатуна переменной длины уменьшается, когда гидравлическое давление не прикладывается посредством масляного канала управления, и конфигурация механизма, переключающего направление протекания, может обеспечивать его переключение в первое состоянием таким образом, что эффективная длина шатуна переменной длины увеличивается, когда гидравлическое давление прикладывается посредством масляного канала управления.

В шатуне переменной длины, механизм, переключающий направление протекания, может включать в себя в себя первый переключающий палец, второй переключающий палец, и обратный клапан. Обратный клапан может разрешить протекание с первичной стороны на вторичную сторону и запрещает протекание со вторичной стороны на вторичную сторону. Второй цилиндр может быть соединен с первичной стороной обратного клапана. Первый цилиндр может быть соединен со вторичной стороной обратного клапана, когда механизм, переключающий направление протекания, находится в первом состоянии, посредством первого переключающего пальца и второго переключающего пальца. Первый цилиндр может быть соединен с первичной стороной обратного клапана, а второй цилиндр может быть соединен со вторичной стороной обратного клапана, когда механизм переключения направления протекания находится во втором состоянием, посредством первого переключающего пальца и второго переключающего пальца.

В шатуне переменной длины, первый переключающий палец и второй переключающий палец могут быть предусмотрены на сторонах, противоположных по отношению к центральной оси тела шатуна. Обратный клапан может быть предусмотрен на центральной оси тела шатуна.

В шатуне переменной длины, тело шатуна может иметь множество полостей, вмещающих пальцы, полость, вмещающую клапан, и множество масляных каналов сообщения. Первый переключающий палец и второй переключающий палец могут умещаться в соответствующем множестве полостей, вмещающих пальцы. Обратный клапан может умещаться в полость, вмещающей клапан. Множество масляных каналов сообщения могут обеспечивать сообщение множества полостей, вмещающих пальцы, и полости, вмещающей клапан, а первое отверстие может находиться на соответствующих продолженных линиях множества масляных каналов сообщения.

В шатуне переменной длины, тело шатуна может иметь первую полость, вмещающую палец, вторую полость, вмещающую палец, масляный канал сообщения в первом поршне и масляный канал сообщения во втором поршне. Первый переключающий палец может умещаться в первой полости, вмещающей палец, а второй переключающий палец может умещаться во второй полости, вмещающей палец. Первый цилиндр может сообщаться только с масляным каналом сообщения в первом поршне, который сообщается с первой полостью, вмещающей палец, а второй цилиндр может сообщаться только с масляным каналом сообщения во втором поршне, который сообщается со второй полостью, вмещающей палец. Первое отверстие может быть расположено на соответствующих продолженных линиях масляного канала сообщения в первом поршне и масляного канала сообщения во втором поршне.

В шатуне переменной длины, обратный клапан может быть расположен ближе к первому отверстию, чем первый переключающий палец и второй переключающий палец. Тело шатуна может иметь масляный канал пополнения, причем масляный канал пополнения сообщается с первичной стороной обратного клапана.

В еще одном возможном аспекте изобретения предложен двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, который включает в себя шатун переменной длины. Конфигурация двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия обеспечивает изменение степени механического сжатия. Степень механического сжатия двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия изменяют путем изменения эффективной длины шатуна переменной длины.

В соответствии с вышеупомянутой конфигурацией, шатун переменной длины, который не требует сложного механизма помимо шатуна, чтобы переключать переключающий палец, который переключает положение эксцентрикового элемента в процессе поворота, предотвращая при этом приложение силы инерции к переключающему пальцу в связи с движением шатуна.

Краткое описание чертежей

Признаки, преимущества, а также техническое и промышленное значение возможных вариантов осуществления будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые позиции обозначают одинаковые элементы и на которых:

фиг.1 - схематический вид сбоку в сечении двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, который соответствует осуществления;

фиг.2 – вид в перспективе, схематически иллюстрирующий шатун переменной длины, соответствующий варианту осуществления;

фиг.3 - вид сбоку в сечении, схематически иллюстрирующий шатун переменной длины, соответствующий варианту осуществления;

фиг.4 - схематичный вид в перспективе с разнесением деталей области вокруг малой головки тела шатуна, соответствующего варианту осуществления;

фиг.5 - схематичный вид в перспективе с разнесением деталей области вокруг малой головки тела шатуна, соответствующего варианту осуществления;

фиг.6A, 6B - виды сбоку в сечениях, схематически иллюстрирующие шатун переменной длины, соответствующий варианту осуществления;

фиг.7 - вид сбоку в сечении шатуна, иллюстрирующий в увеличенном масштабе область, в которой предусмотрен механизм переключения направления протекания, соответствующий варианту осуществления;

фиг.8A, 8B - виды сбоку в сечениях шатуна, проведенных по линиям VIII-VIII и IX-IX, показанных на фиг.7;

фиг.9 - схематическое сечение для пояснения работы механизма переключения направления протекания, когда к переключающим пальцам прикладывается гидравлическое давление из источников для приложения гидравлического давления, который соответствует варианту осуществления; и

фиг.10 - схематическое сечение для пояснения работы механизма переключения направления протекания, когда гидравлическое давление не прикладывается к переключающим пальцам из источников для приложения гидравлического давления, который соответствует варианту осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Ниже, со ссылками на прилагаемые чертежи, будет подробно описан вариант осуществления. Отметим, что одинаковым составляющим элементам в нижеследующем описании присвоены одинаковые позиции чертежей.

На фиг.1 представлен схематический вид сбоку в сечении двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, который соответствует данному варианту осуществления. Обращаясь к фиг.1, отмечаем, что позиция 1 обозначает двигатель внутреннего сгорания. Двигатель 1 внутреннего сгорания включает в себя картер 2 двигателя, блок 3 цилиндров, головку 4 цилиндров, поршень 5, шатун 6 переменной длины, камеру 7 сгорания, свечу 8 зажигания, которая находится в центральной части верхней поверхности камеры 7 сгорания, впускной клапан 9, распределительный вал 10 впускных клапанов, впускной канал 11, выпускной клапан 12, распределительный вал 13 выпускных клапанов и выпускной канал 14.

Шатун 6 переменной длины соединен с поршнем 5 посредством поршневого пальца 21 в малой головке шатуна 6 переменной длины и соединен с шатунной шейкой 22 коленчатого вала в большой головке шатуна 6 переменной длины. В шатуне 6 переменной длины, расстояние от оси поршневого пальца 21 до оси шатунной шейки 22, то есть - эффективную длину, можно изменять, как будет описано позже.

Когда эффективная длина шатуна 6 переменной длины увеличивается, длина от шатунной шейки 22 до поршневого пальца 21 увеличивается. Таким образом, когда поршень 5 находится в верхней мертвой точке, объем камеры 7 сгорания уменьшается, как показано сплошной линией на фиг.1. С другой стороны, даже когда эффективная длина шатуна 6 переменной длины изменяется, длина ходя поршня 5, совершающего возвратно-поступательное движение в цилиндре, не изменяется. Следовательно, в это время степень механического сжатия двигателя 1 внутреннего сгорания увеличивается.

С другой стороны, когда эффективная длина шатуна 6 переменной длины уменьшается, длина от шатунной шейки 22 до поршневого пальца 21 уменьшается. Таким образом, когда поршень 5 находится в верхней мертвой точке, объем камеры 7 сгорания увеличивается, как показано пунктирной линией на фиг.1. Вместе с тем, длина хода поршня 5 постоянна, как описано выше. Следовательно, в это время степень механического сжатия двигателя 1 внутреннего сгорания уменьшается.

На фиг.2 представлено перспективное изображение, схематически иллюстрирующее шатун 6 переменной длины, соответствующий данному варианту осуществления. На фиг.3 представлен вид сбоку в сечении, схематически иллюстрирующий шатун 6 переменной длины, соответствующий данному варианту осуществления. Как показано на фиг.2, 3, шатун 6 переменной длины включает в себя тело 31 шатуна, эксцентриковый элемент 32, который установлен с возможностью поворота на тело 31 шатуна, первый поршневой механизм 33 и второй поршневой механизм 34, которые предусмотрены на теле 31 шатуна, и механизм 35 переключения направления протекания, который переключает протекание масла для гидравлических систем в поршневые механизмы 33, 34.

Сначала будет описано тело 31 шатуна. Тело 31 шатуна имеет отверстие 41, принимающее шейку, в котором заключена шатунная шейка 22 коленчатого вала, находящееся в одной из концевых частей, и отверстие 42, принимающее втулку, в котором заключена втулка эксцентрикового элемента 32, описываемая ниже, находящееся в другой из концевых частей. Отверстие 41, принимающее шейку, больше, чем отверстие 42, принимающее втулку. Поэтому концевая часть тела 31 шатуна на стороне, где предусмотрено отверстие 41, принимающее шейку, называется большой головкой 31a, а концевая часть тела 31 шатуна на стороне, где предусмотрено отверстие 42, принимающее втулку, называется малой головкой 31b.

Отметим, что линия X (называемая осью Х, см. фиг.3), проходящая между центральной осью отверстия 41, принимающего шейку, (то есть, осью шатунной шейки 22, заключенной в отверстии 41, принимающем шейку,) и центральной осью отверстия 42, принимающего втулку (то есть, осью втулки, заключенной в отверстии 42, принимающем втулку), то есть, линия, проходящая через центр тела 31 шатуна, называется осью шатуна 6. Длина шатуна в направлении, перпендикулярном оси X шатуна 6 и перпендикулярном центральной оси отверстия 41, принимающего шейку, называется шириной шатуна. Кроме того, длина шатуна в направлении, параллельном центральной оси отверстия 41, принимающего шейку, называется толщиной шатуна.

Как следует из фиг.2, 3, ширина тела 31 шатуна является наименьшей в промежуточной части между большой головкой 31a и малой головкой 31b. Ширина большой головки 31a больше, чем ширина малой головки 31b. С другой стороны, толщина тела 31 шатуна почти постоянна, за исключением области, в которой предусмотрены поршневые механизмы 33, 34.

Далее будет описан эксцентриковый элемент 32. На фиг.4, 5 представлены схематические перспективные изображения области вокруг малой головки 31b тела 31 шатуна. Эксцентриковый элемент 32 показан на фиг.4, 5 в разобранном состоянии. Обращаясь к фиг.2-5, отмечаем, что эксцентриковый элемент 32 включает в себя цилиндрическую втулку 32a, которая заключена в отверстии 42, принимающем втулку, выполненном в теле 31 шатуна, пару первых плеч 32b, которые проходят в одном направлении в направлении ширины тела 31 шатуна от втулки 32a, и пару вторых плеч 32c, которые проходят в другом направлении (направлении, приближенно противоположном вышеупомянутому одному направлению) в направлении ширины тела 31 шатуна от втулки 32a. Втулка 32a может поворачиваться в отверстии 42, принимающем втулку. Таким образом, эксцентриковый элемент 32 установлен на теле 31 шатуна с возможностью поворота в малой головке 31b в окружном направлении малой головки 31b тела 31 шатуна.

Втулка 32a эксцентрикового элемента 32 также имеет отверстие 32d, принимающее поршневой палец, в котором заключен поршневой палец 21. Отверстию 32d, принимающему поршневой палец, придана форма цилиндра. Цилиндрическое отверстие 32d, принимающее поршневой палец, выполнено таким образом, что ось отверстия 32d, принимающего поршневой палец, параллельна центральной оси цилиндрической внешней формы втулки 32a, но не соосна с этой осью. Следовательно, центр отверстия 32d, принимающего поршневой палец, отстоит, создавая эксцентриситет, от центра цилиндрической внешней формы втулки 32a.

Как описано выше, в данном варианте осуществления, центр отверстия 32d, принимающего поршневой палец, втулки 32a отстоит, создавая эксцентриситет, от центра цилиндрической внешней формы втулки 32a. Следовательно, когда эксцентриковый элемент 32 поворачивается, положение отверстия 32d, принимающего поршневой палец, в отверстии 42, принимающем втулку, изменяется. Когда положение отверстия 32d, принимающего поршневой палец, находится на стороне, обращенной к большой головке 31a, в отверстии 42, принимающем втулку, эффективная длина шатуна уменьшается. И наоборот, когда положение отверстия 32d, принимающего поршневой палец, находится напротив стороны, обращенной к большой головке 31a, в отверстии 42, принимающем втулку, эффективная длина шатуна увеличивается. Следовательно, в соответствии с данным вариантом осуществления, эффективная длина шатуна 6 изменяется за счет поворота эксцентрикового элемента.

Далее, со ссылками на фиг.3, будет описан первый поршневой механизм 33. Первый поршневой механизм 33 имеет первый цилиндр 33a, который выполнен в теле 31 шатуна, и первый поршень 33b, который скользит в первом цилиндре 33a. Первый цилиндр 33a - относительно оси X шатуна 6 - почти полностью или полностью находится на стороне первых плеч 32b. Первый цилиндр 33a также расположен под определенным углом наклона относительно оси X, выступая в направлении ширины тела 31 шатуна к малой головке 31b. Первый цилиндр 33a также сообщается с механизмом 35 переключения направления протекания, посредством масляного канала 51 сообщения в первом поршне.

Первый поршень 33b соединен с первыми плечами 32b эксцентрикового элемента 32 первым соединительным элементом 45. Первый поршень 33b соединен с возможностью вращения с первым соединительным элементом 45 посредством пальца. Первые плечи 32b соединены с возможностью вращения с первым соединительным элементом 45 посредством пальца в концевой части, которая противоположна стороне, где первые плечи 32b соединены со втулкой 32a.

Далее будет описан второй поршневой механизм 34. Второй поршневой механизм 34 имеет второй цилиндр 34a, который выполнен в теле 31 шатуна, и второй поршень 34b, который скользит во втором цилиндре 34a. Второй цилиндр 34a - относительно оси X шатуна 6 - почти полностью или полностью находится на стороне вторых плеч 32c. Второй цилиндр 34a расположен под определенным углом наклона относительно оси X, выступая в направлении ширины тела 31 шатуна к малой головке 31b. Второй цилиндр 34a также сообщается с механизмом 35 переключения направления протекания посредством масляного канала 52 сообщения во втором поршне.

Второй поршень 34b соединен со вторыми плечами 32c эксцентрикового элемента 32 вторым соединительным элементом 46. Второй поршень 34b соединен с возможностью вращения со вторым соединительным элементом 46 посредством пальца. Вторые плечи 32c соединены с возможностью вращения со вторым соединительным элементом 46 посредством пальца в концевой части, противоположной стороне, где вторые плечи 32c соединены со втулкой 32a.

Далее, со ссылками на фиг.6A, 6B, будут описаны операции эксцентрикового элемента 32, первого поршневого механизма 33 и второго поршневого механизма 34, имеющих вышеописанные конфигурации. На фиг.6A показано состояние, в котором масло для гидравлических систем подается в первый цилиндр 33a первого поршневого механизма 33, и масло для гидравлических систем не подается во второй цилиндр 34a второго поршневого механизма 34. С другой стороны, на фиг.6B показано состояние, в котором масло для гидравлических систем не подается в первый цилиндр 33a первого поршневого механизма 33, и масло для гидравлических систем подается во второй цилиндр 34a второго поршневого механизма 34.

В данном случае, как будет описано позже, механизм 35 переключения направления протекания можно переключать между первым состоянием, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра 33а во второй цилиндр 34a запрещено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра 34а в первый цилиндр 33a разрешено, и вторым состоянием, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра 33а во второй цилиндр 34a разрешено, и протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра 34а в первый цилиндр 33a запрещено.

Когда механизм 35 переключения направления протекания находится в первом состоянии, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра 33а во второй цилиндр 34a запрещено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра 34а в первый цилиндр 33a разрешено, масло для гидравлических систем подается в первый цилиндр 33a и выпускается из второго цилиндра 34a, как показано на фиг.6A. Следовательно, первый поршень 33b движется вверх и первые плечи 32b эксцентрикового элемента 32, соединенные с первым поршнем 33b, также движутся вверх. С другой стороны, второй поршень 34b движется вниз и вторые плечи 32c, соединенные со вторым поршнем 34b, также движутся вниз. В результате, в примере, показанном на фиг.6A, эксцентриковый элемент 32 поворачивается в направлении, обозначенном стрелкой на фиг.6A, а положение отверстия 32d, принимающего поршневой палец, в результате этого поднимается. Следовательно, длина между центром отверстия 41, принимающего шейку, и центром отверстия 32d, принимающего поршневой палец, то есть - эффективная длина шатуна 6, увеличивается до значения L1, показанного на фиг.6A. То есть, когда масло для гидравлических систем подается в первый цилиндр 33a и выпускается из второго цилиндра 34a, эффективная длина шатуна 6 увеличивается.

С другой стороны, когда механизм 35 переключения направления протекания находится во втором состоянии, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра 33а во второй цилиндр 34a разрешено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра 34а в первый цилиндр 33a запрещено, масло для гидравлических систем подается во второй цилиндр 34a и выпускается из первого цилиндра 33a, как показано на фиг.6B. Следовательно, второй поршень 34b движется вверх и вторые плечи 32c эксцентрикового элемента 32, соединенные со вторым поршнем 34b, также движутся вверх. С другой стороны, первый поршень 33b движется вниз и первые плечи 32b, соединенные с первым поршнем 33b также движутся вниз. В результате, в примере, показанном на фиг.6B, эксцентриковый элемент 32 поворачивается в направлении, обозначенном стрелкой на фиг.6B (направлении, противоположном обозначенному стрелкой на фиг.6A), и положение отверстия 32d, принимающего поршневой палец, в результате этого опускается. Следовательно, длина между центром отверстия 41, принимающего шейку, и центром отверстия 32d, принимающего поршневой палец, то есть - эффективная длина шатуна 6, уменьшается до значения L2, показанного на фиг.6B и меньшего, чем L1. То есть, когда масло для гидравлических систем подается во второй цилиндр 34a и выпускается из первого цилиндра 33a, эффективная длина шатуна 6 уменьшается.

В шатуне 6, соответствующем данному варианту осуществления, эффективную длину шатуна 6 можно переключать между L1 и L2? переключая механизм 35 переключения направления протекания между первым состоянием и вторым состоянием, как описано выше. В результате, степень механического сжатия в двигателе 1 внутреннего сгорания можно изменять с помощью шатуна 6.

В данном случае, когда механизм 35 переключения направления протекания находится в первом состоянии, первый поршень 33b и второй поршень 34b движутся в положения, показанные на фиг.6A, в основном без подачи масла для гидравлических систем извне. Причина заключается в том, что второй поршень 34b подталкивается, когда направленная вверх сила инерции прикладывается к поршню 5, а поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, и масло для гидравлических систем, находящееся во втором цилиндре 34a, поэтому движется в первый цилиндр 33a. С другой стороны, когда направленная вниз сила инерции прикладывается к поршню 5, а поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, или направленная вниз сила прикладывается к поршню 5 топливовоздушной смесью, сгорающей в камере 7 сгорания, должен подталкиваться первый поршень 33b. Вместе с тем, поскольку протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра 33а во второй цилиндр 34a запрещено механизмом 35 переключения направления протекания, масло для гидравлических систем, находящееся в первом цилиндре 33a, не вытекает из него. Таким образом, первый поршень 33b не подталкивается.

С другой стороны, когда механизм 35 переключения направления протекания находится во втором состоянии, первый поршень 33b и второй поршень 34b движутся в положения, показанные на фиг.6B, в основном тоже без подачи масла для гидравлических систем извне. Причина заключается в том, что первый поршень 33b подталкивается, когда направленная вниз сила инерции прикладывается к поршню 5, а поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, или направленная вниз сила прикладывается к поршню 5 топливовоздушной смесью, сгорающей в камере 7 сгорания, и масло для гидравлических систем, находящееся в первом цилиндре 33a, поэтому движется во второй цилиндр 34a. С другой стороны, когда направленная вверх сила инерции прикладывается к поршню 5, а поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя 1 внутреннего сгорания, должен подталкиваться второй поршень 34b. Вместе с тем, поскольку протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра 34а в первый цилиндр 33a запрещено механизмом 35 переключения направления протекания, масло для гидравлических систем, находящееся во втором цилиндре 33a, не вытекает из него. Таким образом, второй поршень 34b не подталкивается.

Далее, со ссылками на фиг.7, 8A, 8B, будет описана конфигурация механизма 35 переключения направления протекания. На фиг.7 представлен вид сбоку в сечении шатуна, иллюстрирующий в увеличенном масштабе область, в которой предусмотрен механизм 35 переключения направления протекания. На фиг.8A представлено сечение шатуна, проведенное по линии VIII-VIII, показанной на фиг.7. На фиг.8B представлено сечение шатуна, проведенное по линии IX-IX, показанной на фиг.7. Как описано выше, механизм 35 переключения направления протекания, - это механизм, который переключается между первым состоянием, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра 33а во второй цилиндр 34a запрещено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра 34а в первый цилиндр 33a разрешено, и вторым состоянием, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра 33а во второй цилиндр 34a разрешено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра 34а в первый цилиндр 33a запрещено.

Как показано на фиг.7, механизм 35 переключения направления протекания включает в себя два переключающих пальца 61, 62 и один обратный клапан 63. Оба переключающих пальца 61, 62 и обратный клапан 63 находятся между первым и второй цилиндрами 33a, 34a и отверстием 41, принимающее шейку, в направлении оси X тела 31 шатуна. Обратный клапан 63 находится ближе к отверстию 41, принимающему шейку, чем два переключающих пальца 61, 62, в направлении оси X тела 31 шатуна.

Более того, оба переключающих пальца 61, 62 предусмотрены на сторонах, противоположных по отношению к оси X тела 31 шатуна, а обратный клапан 63 предусмотрен на оси X. Соответственно, оказывается возможным подавление ухудшения в обоих направлениях баланса по массе тела 31 шатуна из-за переключающих пальцев 61, 62 и обратного клапана 63, предусмотренных в теле 31 шатуна.

Оба переключающих пальца 61, 62 умещаются в цилиндрических полостях 64, 65, вмещающих пальцы, соответственно. В данном варианте осуществления, полости 64, 65, вмещающие пальцы, выполнены таким образом, что оси полостей 64, 65, вмещающих пальцы, проходят параллельно центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. Переключающие пальцы 61, 62 могут скользить в полостях 64, 65, вмещающих пальцы, в направлениях, в которых проходят полости 64, 65, вмещающие пальцы. То есть, переключающие пальцы 61, 62 расположены в теле 31 шатуна таким образом, что направления приведения в действие переключающих пальцев 61, 62 параллельны центральной оси отверстия 41, принимающего шейку.

Первая полость 64, вмещающая палец, которая вмещает первый переключающий палец 61, выполнена как отверстие, вмещающее палец, которое открыто к одной из боковых поверхностей тела 31 шатуна и закрыто к другой из боковых поверхностей тела 31 шатуна, как показано на фиг.8A. Кроме того, вторая полость 65, вмещающая палец, которая вмещает второй переключающий палец 62, также выполнена как отверстие, вмещающее палец, которое открыто к упомянутой другой из боковых поверхностей тела 31 шатуна и закрыто к упомянутой одной из боковых поверхностей тела 31 шатуна, как показано на фиг.8A.

Первый переключающий палец 61 имеет две кольцевые канавки 61a, 61b, которые проходят в окружном направлении первого переключающего пальца 61. Канал 61с сообщения, который выполнен в первом переключающем пальце 61, обеспечивает сообщение кольцевых канавок 61a, 61b друг с другом. В первой полости 64, вмещающей палец, также умещается первая поджимающая пружина 67. Первый переключающий палец 61 поджимается первой поджимающей пружиной 67 в направлении, параллельном центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. В частности, в примере, показанном на фиг.8A, первый переключающий палец 61 поджимается к закрытой концевой части первой полости 64, вмещающей палец.

Аналогичным образом, второй переключающий палец 62 имеет две кольцевые канавки 62a, 62b, которые проходят в окружном направлении второго переключающего пальца 62. Канал 62с сообщения, который выполнен во втором переключающем пальце 62, обеспечивает сообщение кольцевых канавок 62a, 62b друг с другом. Вторая поджимающая пружина 68 также умещается во второй полости 65, вмещающей палец. Второй переключающий палец 62 поджимается второй поджимающей пружиной 68 в направлении, параллельном центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. В частности, в примере, показанном на фиг.8A, второй переключающий палец 62 поджимается к закрытой концевой части второй полости 65, вмещающей палец. В результате, второй переключающий палец 62 поджимается в направлении, противоположном тому, в котором поджимается первый переключающий палец 61.

Более того, первый переключающий палец 61 и второй переключающий палец 62 расположены в направлениях, противоположных друг другу, в направлении, параллельном центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. Второй переключающий палец 62 также поджимается в направлении противоположном тому, в котором поджимается переключающий палец 61. Следовательно, в данном варианте осуществления, направления приведения в действие первого переключающего пальца 61 и второго переключающего пальца 62 противоположны друг другу, когда к первому переключающему пальцу 61 и второму переключающему пальцу 62 прикладывается гидравлическое давление.

Обратный клапан 63 умещается в цилиндрической полости 66, вмещающей обратный клапан. В данном варианте осуществления, полость 66, вмещающая обратный клапан, также выполнена проходящей параллельно центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. Обратный клапан 63 может двигаться в полости 66, вмещающей обратный клапан, в направлении, в котором проходит полость 66, вмещающая обратный клапан. Следовательно, обратный клапан 63 расположен в теле 31 шатуна таким образом, что направление приведения в действие обратного клапана 63 параллельно центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. Полость 66, вмещающая обратный клапан, выполнена как отверстие, вмещающее обратный клапан, которое открыто к одной из боковых поверхностей тела 31 шатуна и закрыто к другой из боковых поверхностей тела 31 шатуна.

Конфигурация обратного клапана 63 разрешает протекание с первичной стороны (верхней стороны на фиг.8B) на вторичную сторону (нижнюю сторону на фиг.8B) и запрещает протекание со вторичной стороны на первичную сторону.

Масляный канал 51 сообщения в первом поршне обеспечивает сообщение первой полости 64, вмещающей палец, которая вмещает первый переключающий палец 61, с первым цилиндром 33a. Как показано на фиг.8A, сообщение масляного канала 51 сообщения в первом поршне с первой полостью 64, вмещающей палец, обеспечивается около центра в направлении толщины тела 31 шатуна. Масляный канал 52 сообщения во втором поршне обеспечивает сообщение второй полости 65, вмещающей палец, которая вмещает второй переключающий палец 62, со вторым цилиндром 34a. Как показано на фиг.8A, сообщение масляного канала 52 сообщения во втором поршне также обеспечивается со второй полостью 65, вмещающей палец, около центра в направлении толщины тела 31 шатуна.

Отметим, что масляный канал 51 сообщения в первом поршне и масляный канал 52 сообщения во втором поршне выполнены путем сверления дрелью или аналогичным инструментом из отверстия 41, принимающего шейку. Следовательно, первый продолженный масляный канал 51a и второй продолженный масляный канал 52a выполнены соосными с масляным каналом 51 сообщения в первом поршне и масляным каналом 52 сообщения во втором поршне на стороне масляных каналов 51, 52 сообщения в поршнях, обращенной к отверстию 41, принимающему шейку. Иными словами, масляный канал 51 сообщения в первом поршне и масляный канал 52 сообщения во втором поршне выполнены таким образом, что отверстие 41, принимающее шейку, располагается на продолженных линиях масляных каналов 51, 52 сообщения поршней. Первый продолженный масляный канал 51a и второй продолженный масляный канал 52a закрыты, например, антифрикционным сплавом 71, который предусмотрен в отверстии 41, принимающем шейку.

Два масляных канала 53, 54 сообщения полостей обеспечивают сообщение первой полости 64, вмещающей палец, которая вмещает первый переключающий палец 61, с полостью 66, вмещающей обратный клапан. Сообщение одного из масляных каналов сообщения полостей, то есть, первого масляного канала 53 сообщения полости, с первой полостью 64, вмещающей палец, и полостью 66, вмещающей обратный клапан, вторичной стороны обеспечивается на одной из сторон боковых поверхностей (на нижней стороне на фиг.8B) относительно центра в направлении толщины тела 31 шатуна, как показано на фиг.8A. Сообщение другого из масляных каналов сообщения полостей, то есть, второго масляного канала сообщения 54 полости, с первой полостью 64, вмещающей палец, и полостью 66 вмещающей обратный клапан, обеспечивается на другой из сторон боковых поверхностей (на верхней стороне на фиг.8B) относительно центра в направлении толщины тела 31 шатуна. Первый масляный канал 53 сообщения полости и второй масляный канал 54 сообщения полости расположены таким образом, что интервал в направлении толщины тела шатуна между первым масляным каналом 53 сообщения полости и масляным каналом 51 сообщения в первом поршне и интервал в направлении толщины тела шатуна между вторым масляным каналом 54 сообщения полости и масляным каналом 51 сообщения в первом поршне равны интервалу в направлении толщины тела шатуна между кольцевыми канавками 61a, 61b.

Масляные каналы 55, 56 сообщения полостей обеспечивают сообщение второй полости 65, вмещающей палец, которая вмещает второй переключающий палец 62, с полостью 66, вмещающей обратный клапан. Сообщение одного из масляных каналов сообщения полостей, то есть, третьего масляного канала 55 сообщения полости, со второй полостью 65, вмещающей палец, и вторичной стороной полости 66, вмещающей обратный клапан, обеспечивается на одной из сторон боковых поверхностей (на нижней стороне на фиг.8B) относительно центра в направлении толщины тела 31 шатуна, как показано на фиг.8A. Сообщение другого из масляных каналов сообщения полостей, то есть, четвертого масляного канала 56 сообщения полости, со второй полостью 65, вмещающей палец, и первичной стороной полости 66, вмещающей обратный клапан, обеспечивается на другой из сторон боковых поверхностей (на верхней стороне на фиг.8B) относительно центра в направлении толщины тела 31 шатуна. Третий масляный канал 55 сообщения полости и четвертый масляный канал 56 сообщения полости расположены таким образом, что интервал в направлении толщины тела шатуна между третьим масляным каналом 55 сообщения полости и масляным каналом 52 сообщения во втором поршне и интервал в направлении толщины тела шатуна между четвертым масляным каналом 56 сообщения полости и масляным каналом 52 сообщения во втором поршне равны интервалу в направлении толщины тела шатуна между кольцевыми канавками 62a, 62b.

Масляные каналы 53-56 сообщения полостей выполнены путем сверления дрелью или аналогичным инструментом из отверстия 41, принимающего шейку. Следовательно, продолженные масляные каналы 53a-56a выполнены соосными с масляными каналами сообщения 53-56 сообщения полостей на стороне масляных каналов 53-56 сообщения полостей, обращенной к отверстию 41, принимающему шейку. Иными словами, масляные каналы 53-56 сообщения полостей выполнены таким образом, что отверстие 41, принимающее шейку, располагается на продолженных линиях масляных каналов 53-56 сообщения полостей. Продолженные масляные каналы 53-56 сообщения полостей закрыты, например, антифрикционным сплавом 71.

Как описано выше, все продолженные масляные каналы 51a-56a закрыты антифрикционным сплавом 71. Следовательно, только присоединяя шатун 6 к шатунной шейке 22 с помощью антифрикционного сплава 71, продолженные масляные каналы 51a-56a можно закрыть, не проводя отдельно процесс закрывания продолженных масляных каналов 51a-56a.

В теле 31 шатуна также выполнены первый масляный канал 57 управления, по которому происходит приложение гидравлического давления к первому переключающему пальцу 61, и второй масляный канал 58 управления, по которому происходит приложение гидравлического давления ко второму переключающему пальцу 62. Сообщение первого масляного канала 57 управления с первой полостью 64, вмещающей палец, обеспечивается в концевой части, противоположной той концевой части, где предусмотрена первая поджимающая пружина 67. Сообщение второго масляного канала 58 управления со второй полостью 65, вмещающей палец, обеспечивается в концевой части, противоположной той концевой части, где предусмотрена вторая поджимающая пружина 68. Масляные каналы 57, 58 управления выполнены сообщающимися с отверстием 41, принимающим шейку. Масляные каналы 57, 58 управления также сообщаются с внешним источником для приложения гидравлического давления посредством масляного канала (не показан), который выполнен в шатунной шейке 22.

Следовательно, когда гидравлическое давление не прикладывается из внешнего источника для приложения гидравлического давления, первый переключающий палец 61 и второй переключающий палец 62 поджимаются первой поджимающей пружиной 67 и второй поджимающей пружиной 68 и располагаются на сторонах закрытых концевых частей в полостях 64, 65, вмещающих пальцы, соответственно, как показано на фиг.8A. С другой стороны, когда гидравлическое давление прикладывается из внешнего источника для приложения гидравлического давления, первый переключающий палец 61 и второй переключающий палец 62 движутся, противодействуя поджатию первой поджимающей пружиной 67 и второй поджимающей пружиной 68, и располагаются на сторонах открытых концевых частей в полостях 64, 65, вмещающих пальцы, соответственно.

Более того, в теле 31 шатуна выполнен масляный канал 59 пополнения, который пополняет масло для гидравлических систем, подавая его на первичную сторону обратного клапана 63 в пределах полости 66, вмещающей обратный клапан, в которой умещается обратный клапан 63. Сообщение одной из концевых частей масляного канала 59 пополнения с полостью 66, вмещающей обратный клапан, обеспечивается на первичной стороне обратного клапана 63. Другая из концевых частей масляного канала 59 пополнения сообщается с отверстием 41, принимающим шейку. В антифрикционном сплаве 71 выполнено также сквозное отверстие 71a, соответствующее масляному каналу 59 пополнения. Масляный канал 59 пополнения сообщается с внешним источником масла для гидравлических систем посредством сквозного отверстия 71a и масляного канала (не показан), который выполнен в шатунной шейке 22. Следовательно, первичная сторона обратного клапана 63 сообщается с источником масла для гидравлических систем по масляному каналу 59 пополнения - постоянно или периодически в связи с вращением коленчатого вала. Отметим, что источник масла для гидравлических систем - это источник смазочного масла, который подает масло к шатуну 6 и т.п. в данном варианте осуществления.

Далее, со ссылками на фиг.9, 10, будет описана работа механизма 35 переключения направления протекания. На фиг.9 представлено схематическое сечение для пояснения работы механизма 35, переключающего направление протекания, когда гидравлическое давление прикладывается к переключающим пальцам 61, 62 из источников 75 для приложения гидравлического давления. На фиг.10 представлено схематическое сечение для пояснения работы механизма 35, переключающего направление протекания, когда гидравлическое давление не прикладывается к переключающим пальцам 61, 62 из источников 75 для приложения гидравлического давления. Хотя источники 75 для приложения гидравлического давления, которые прикладывают гидравлическое давление к первому переключающему пальцу 61 и второму переключающему пальцу 62, изображены отдельными на фиг.9, 10, гидравлическое давление в данном варианте осуществления прикладывается из одного и того же источника для приложения гидравлического давления.

Как показано на фиг.9, когда гидравлическое давление прикладывается из источников 75 для приложения гидравлического давления, переключающие пальцы 61, 62 движутся, противодействуя поджатию поджимающими пружинами 67, 68, располагаясь в первых положениях, соответственно. В результате, канал 61с сообщения первого переключающего пальца 61 обеспечивает сообщение масляного канала 51 сообщения в первом поршне и первого масляного канала 53 сообщения полости друг с другом, а канал 62с сообщения второго переключающего пальца 62 обеспечивает сообщение масляного канала 52 сообщения во втором поршне и четвертого масляного канала 56 сообщения полости друг с другом. Следовательно, первый цилиндр 33а соединен со вторичной стороной обратного клапана 63, а второй цилиндр 34а соединен с первичной стороной обратного клапана 63.

В данном случае, конфигурация обратного клапана 63 разрешает протекание масла для гидравлических систем с первичной стороны, с которой сообщаются второй масляный канал 54 сообщения полости и четвертый масляный канал 56 сообщения полости, на вторичную сторону, с которой сообщаются первый масляный канал 53 сообщения полости и третий масляный канал 55 сообщения полости, но запрещает протекание в противоположном направлении. Следовательно, в состоянии, показанном на фиг.9, хотя масло для гидравлических систем протекает из четвертого масляного канала 56 сообщения полости в первый масляный канал 53 сообщения полости, масло для гидравлических систем не протекает в противоположном направлении.

В результате, в состоянии показанные на фиг.9, подача масла для гидравлических систем, находящегося во втором цилиндре 34a, в первый цилиндр 33a возможна по масляным каналам в следующем порядке: масляный канал 52 сообщения во втором поршне, четвертый масляный канал 56 сообщения полости, первый масляный канал 53 сообщения полости и масляный канал 51 сообщения в первом поршне. Вместе с тем, подача масла для гидравлических систем, находящегося в первом цилиндре 33a, во второй цилиндр 34a невозможна. Следовательно, можно сказать, что механизм 35, переключающий направление протекания, находится в первом состоянии, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра 33а во второй цилиндр 34a запрещено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра 34а в первый цилиндр 33a разрешено, когда гидравлическое давление прикладывается из источников 75 для приложения гидравлического давления. В результате, как описано выше, первый поршень 33b движется вверх, а второй поршень 34b движется вниз, так что эффективная длина шатуна 6 увеличивается, как показано символом L1 на фиг.6A.

С другой стороны, как показано на фиг.10, когда гидравлическое давление не прикладывается из источников 75 для приложения гидравлического давления, переключающие пальцы 61, 62 поджимаются поджимающими пружинами 67, 68, оказываясь во вторых положениях, соответственно. В результате, масляный канал 51 сообщения в первом поршне, сообщающийся с первым поршневым механизмом 33, и второй масляный канал 54 сообщения полости сообщаются друг с другом посредством канала 61с сообщения первого переключающего пальца 61. Точно также, масляный канал 52 сообщения во втором поршне, сообщающийся со вторым поршневым механизмом 34, и третий масляный канал 55 сообщения полости сообщаются друг с другом посредством канала 62с сообщения второго переключающего пальца 62. Следовательно, первый цилиндр 33а соединен с первичной стороной обратного клапана 63, а второй цилиндр 34а соединен со вторичной стороной обратного клапана 63.

За счет действия обратного клапана 63, описанного выше, в состоянии, показанном на фиг.10, масло для гидравлических систем, находящееся в первом цилиндре 33a, можно подавать во второй цилиндр 34a по масляным каналам в следующем порядке: масляный канал 51 сообщения в первом поршне, второй масляный канал 54 сообщения полости, третий масляный канал 55 сообщения полости и масляный канал 52 сообщения во втором поршне. Вместе с тем, подача масла для гидравлических систем, находящегося во втором цилиндре 34a, в первый цилиндр 33a невозможна. Следовательно, можно сказать, что механизм 35, переключающий направление протекания, находится во втором состоянии, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра 33а во второй цилиндр 34a разрешено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра 34а в первый цилиндр 33a запрещено, когда гидравлическое давление не прикладывается из источников 75 для приложения гидравлического давления. В результате, как описано выше, второй поршень 34b движется вверх, а первый поршень 33b движется вниз, так что эффективная длина шатуна 6 уменьшается, как показано символом L2 на фиг.6B.

Кроме того, в данном варианте осуществления масло для гидравлических систем движется между первым цилиндром 33a первого поршневого механизма 33 и вторым цилиндром 34a второго поршневого механизма 34, как описано выше. Следовательно, подача масла для гидравлических систем снаружи первого поршневого механизма 33, второго поршневого механизма 34 и механизма 35, переключающего направление протекания, в основном необязательна. Вместе с тем возможна утечка масла для гидравлических систем наружу из уплотнения или аналогичного средства, предусмотренного в механизмах 33, 34, 35. В случае, в котором утечка масла для гидравлических систем происходит, необходимо пополнять масло для гидравлических систем снаружи.

В данном варианте осуществления, масляный канал 59 пополнения сообщается с первичной стороной обратного клапана 63, так что первичной стороной обратного клапана 63 постоянно или периодически сообщается с источником 76 масла для гидравлических систем. Следовательно, даже когда масло для гидравлических систем утекает из механизмов 33, 34, 35 или аналогичных механизмов, масло для гидравлических систем можно пополнить.

Шатун 6 движется в направлении, перпендикулярном центральной оси отверстия 41, принимающего шейку, в связи с вращением коленчатого вала. Следовательно, сила инерции прикладывается к переключающим пальцам 61, 62 и обратному клапану 63 в направлении, перпендикулярном центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. С другой стороны, даже когда коленчатый вал вращается, шатун 6 не движется в направлении, параллельном центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. Следовательно, сила инерции не прикладывается к переключающим пальцам 61, 62 и обратному клапану 63 в направлении, параллельном центральной оси отверстия 41, принимающего шейку.

В данном случае, в вышеупомянутом варианте осуществления, направления действия переключающих пальцев 61, 62 и обратного клапана 63, параллельны центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. Следовательно, переключающие пальцы 61, 62 и обратный клапан 63 не воспринимают силу инерции в направлениях их действия. Тем самым можно подавить неправильное срабатывание переключающих пальцев 61, 62 и обратного клапана 63 в связи с силой инерции.

В вышеупомянутом варианте осуществления, направления действия переключающих пальцев 61, 62 и обратного клапана 63 параллельны центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. Вместе с тем, когда направления действия переключающих пальцев 61, 62 и обратного клапана 63 наклонены относительно плоскости, перпендикулярной центральной оси отверстия 41, принимающего шейку, влияние силы инерции можно уменьшить по сравнению со случаем, в котором направления действия перпендикулярны центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. Следовательно, в данном варианте осуществления, когда направления действия переключающих пальцев 61, 62 и обратного клапана 63 наклонены относительно плоскости перпендикулярной центральной оси отверстия 41, принимающего шейку, направления действия могут не быть параллельными центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. Поэтому нужно лишь выполнить полости 64, 65, вмещающие пальцы, и полость 66, вмещающая обратный клапан, проходящими в направлении, наклоненном относительно плоскости, перпендикулярной центральной оси отверстия 41, принимающего шейку. Аналогичным образом, нужно лишь придать поджимающим пружинам 67, 68 направления поджатия, наклоненные относительно плоскости, перпендикулярной центральной оси отверстия 41, принимающего шейку.

Кроме того, в данном варианте осуществления, протекание масла для гидравлических систем между поршневыми механизмами 33, 34 переключается переключающими пальцами 61, 62 механизма 35, переключающего направление протекания. Переключающие пальцы 61, 62 умещаются в полостях 64, 65, вмещающих пальцы и выполненных в теле 31 шатуна, и приводятся в действие гидравлически. Таким образом, не нужно вызывать выступание переключающих пальцев 61, 62 из боковых поверхностей тела 31 шатуна, а также может оказаться необязательным предусматривать еще один переключающий механизм снаружи шатуна 6, чтобы привести в действие переключающие пальцы 61, 62. Следовательно, механизм 35, переключающий направление протекания, можно выполнить простым и компактным.

Более того, конфигурация механизма 35, переключающего направление протекания, согласно данному варианту осуществления такова, что масло для гидравлических систем, вытекающее из второго цилиндра 34a второго поршневого механизма 34, втекает в первый цилиндр 33a первого поршневого механизма 33, а масло для гидравлических систем, вытекающее из первого цилиндра 33а, втекает во второй цилиндр 34a. Таким образом, подача масла для гидравлических систем снаружи оказывается необязательной в данном варианте осуществления. При этом, в случае, в котором масло для гидравлических систем подается снаружи, в него соответственно могут примешиваться пузырьки воздуха. Когда пузырьки воздуха примешиваются в масляных каналах между цилиндрами 33a, 34a, становится возможным непреднамеренное изменение эффективной длины шатуна 6. В отличие от этого, в данном варианте осуществления, подача масла для гидравлических систем снаружи оказывается в основном необязательной. Таким образом, становится возможным подавление примешивания пузырьков воздуха в масляных каналах между цилиндрами 33a, 34a.

В данном варианте осуществления, механизм 35, переключающий направление протекания, также снабжен двумя переключающими пальцами 61, 62 и обратным клапаном 63. Поскольку механизм 35, переключающий направление протекания, имеет вышеописанную конфигурацию, появляется возможность простого изготовления полостей 64, 65, вмещающих пальцы, которые вмещают переключающие пальцы 61, 62, полости 66, вмещающей обратный клапан, которая вмещает обратный клапан 63, и масляных каналов, которые обеспечивают сообщение первого цилиндра 33a и второго цилиндра 34а.

Помимо этого, в данном варианте осуществления конфигурация механизма 35, переключающего направление протекания, обеспечивает переключение в первое состояние, а эффективная длина шатуна 6 увеличивается, когда гидравлическое давление прикладывается к переключающим пальцам 61, 62 из источников 75 для приложения гидравлического давления, и конфигурация механизма 35, переключающего направление протекания, обеспечивает переключение во второе состояние, а эффективная длина шатуна 6 уменьшается, когда гидравлическое давление не прикладывается к переключающим пальцам 61, 62 из источников 75 для приложения гидравлического давления. Соответственно, когда приложение гидравлического давления невозможно, например, из-за отказа источников 75 для приложения гидравлического давления, эффективную длину шатуна 6 можно поддерживать малой. Таким образом, можно поддерживать низкую степень механического сжатия. Когда поддерживают высокую степень механического сжатия, мощность двигателя внутреннего сгорания ограничивается. Таким образом, в соответствии с данным вариантом осуществления можно подавить ограничение мощности двигателя внутреннего сгорания во время отказа и т.п. источников 75 для приложения гидравлического давления.

Оба переключающих пальца 61, 62 и обратный клапан 63 расположены между первым и вторым цилиндрами 33a, 34a и отверстием 41, принимающее шейку, в направлении оси X тела 31 шатуна. Соответственно, расстояние от отверстия 41, принимающего шейку, до переключающих пальцев 61, 62 и обратного клапана 63 можно сократить, а также можно сократить длины масляных каналов или аналогичных средств между ними.

Изобретение относится к шатуну переменной длины, эффективную длину которого можно изменять, и двигателю внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия. Предложенный шатун переменной длины включает в себя тело шатуна, эксцентриковый элемент, первый поршневой механизм, второй поршневой механизм и механизм переключения направления протекания. Эксцентриковый элемент, первый поршневой механизм, второй поршневой механизм и механизм переключения направления протекания предусмотрены в теле шатуна. Конфигурации первого поршневого механизма и второго поршневого механизма обеспечивают поворот эксцентрикового элемента. Тело шатуна имеет масляный канал управления, который сообщается с первым отверстием и механизмом переключения направления протекания. Механизм переключения направления протекания переключается между первым состоянием и вторым состоянием посредством переключающих пальцев. Переключающие пальцы расположены таким образом, что направления, в которых переключающие пальцы приводятся в действие, наклонены относительно плоскости, перпендикулярной оси первого отверстия. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Шатун переменной длины, содержащий:

тело шатуна, включающее в себя большую головку и малую головку, причем большая головка имеет первое отверстие для размещения шатунной шейки, а малая головка расположена на стороне, противоположной большой головке в осевом направлении тела шатуна;

эксцентриковый элемент, установленный на теле шатуна с возможностью поворота в окружном направлении малой головки, при этом эксцентриковый элемент выполнен с возможностью изменения эффективной длины шатуна переменной длины, когда эксцентриковый элемент поворачивается;

первый поршневой механизм, включающий в себя первый цилиндр и первый поршень, причем первый цилиндр расположен в теле шатуна, при этом первый поршень выполнен с возможностью скольжения в первом цилиндре, и первый поршневой механизм выполнен с возможностью поворота эксцентрикового элемента в первом направлении таким образом, что эффективная длина шатуна переменной длины увеличивается, когда в первый цилиндр подается масло для гидравлических систем;

второй поршневой механизм, включающий в себя второй цилиндр и второй поршень, причем второй цилиндр расположен в теле шатуна, при этом второй поршень выполнен с возможностью скольжения во втором цилиндре, и второй поршневой механизм выполнен с возможностью поворота эксцентрикового элемента во втором направлении, противоположном первому направлению, таким образом, что эффективная длина шатуна переменной длины уменьшается, когда во второй цилиндр подается масло для гидравлических систем; и

механизм переключения направления протекания, расположенный в теле шатуна и выполненный с возможностью переключения между первым состоянием и вторым состоянием, при этом первое состояние представляет собой состояние, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра во второй цилиндр запрещено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра в первый цилиндр разрешено, и второе состояние представляет собой состояние, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра во второй цилиндр разрешено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра в первый цилиндр запрещено,

при этом тело шатуна имеет масляный канал управления, который сообщается с первым отверстием и механизмом переключения направления протекания,

механизм переключения направления протекания включает в себя множество переключающих пальцев, выполненных с возможностью приведения в действие посредством гидравлического давления масла, протекающего по масляному каналу управления,

множество переключающих пальцев выполнено с возможностью приведения в действие таким образом, что механизм переключения направления протекания переключается между первым состоянием и вторым состоянием,

множество переключающих пальцев распложено в теле шатуна таким образом, что направления, в которых множество переключающих пальцев приводятся в действие, наклонены относительно плоскости, перпендикулярной оси первого отверстия, и

механизм переключения направления протекания переключается между первым состоянием и вторым состоянием посредством гидравлического давления масла, протекающего по масляному каналу управления.

2. Шатун переменной длины по п.1, в котором множество переключающих пальцев расположено таким образом, что направления приведения в действие каждого из множества переключающих пальцев параллельны оси первого отверстия.

3. Шатун переменной длины по п.1 или 2, в котором механизм переключения направления протекания находится между первым и вторым цилиндрами и первым отверстием в осевом направлении тела шатуна.

4. Шатун переменной длины по п.1 или 2, в котором

механизм переключения направления протекания включает в себя первый переключающий палец и второй переключающий палец, и

направление приведения в действие первого переключающего пальца и направление приведения в действие второго переключающего пальца, когда гидравлическое давление прикладывается посредством масляного канала управления, противоположны друг другу.

5. Шатун переменной длины по п.1 или 2, в котором

механизм переключения направления протекания выполнен с возможностью переключения во второе состояние таким образом, что эффективная длина шатуна переменной длины уменьшается, когда гидравлическое давление не прикладывается посредством масляного канала управления, и

механизм переключения направления протекания выполнен с возможностью переключения в первое состояние таким образом, что эффективная длина шатуна переменной длины увеличивается, когда гидравлическое давление прикладывается посредством масляного канала управления.

6. Шатун переменной длины по п.1 или 2, в котором

механизм переключения направления протекания включает в себя в себя первый переключающий палец, второй переключающий палец и обратный клапан,

обратный клапан разрешает протекание с первичной стороны на вторичную сторону и запрещает протекание со вторичной стороны на вторичную сторону,

второй цилиндр соединен с первичной стороной обратного клапана, а первый цилиндр соединен со вторичной стороной обратного клапана, когда механизм переключения направления протекания находится в первом состоянии, посредством первого переключающего пальца и второго переключающего пальца, и

первый цилиндр соединен с первичной стороной обратного клапана, а второй цилиндр соединен со вторичной стороной обратного клапана, когда механизм переключения направления протекания находится во втором состоянием, посредством первого переключающего пальца и второго переключающего пальца.

7. Шатун переменной длины по п.6, в котором

первый переключающий палец и второй переключающий палец расположены на сторонах, противоположных относительно центральной оси тела шатуна, а

обратный клапан расположен на центральной оси тела шатуна.

8. Шатун переменной длины по п.6, в котором

тело шатуна имеет множество полостей, вмещающих пальцы, полость, вмещающую клапан, и множество масляных каналов сообщения,

первый переключающий палец и второй переключающий палец размещаются в соответствующем множестве полостей, вмещающих пальцы,

обратный клапан размещается в полости, вмещающей клапан, и

множество масляных каналов сообщения обеспечивают сообщение множества полостей, вмещающих пальцы, и полости, вмещающей клапан, а первое отверстие находится на соответствующих продолженных линиях множества масляных каналов сообщения.

9. Шатун переменной длины по п.6, в котором

тело шатуна имеет первую полость, вмещающую палец, вторую полость, вмещающую палец, масляный канал сообщения в первом поршне, и масляный канал сообщения во втором поршне,

первый переключающий палец размещается в первой полости, вмещающей палец, а второй переключающий палец размещается во второй полости, вмещающей палец,

первый цилиндр сообщается только с масляным каналом сообщения в первом поршне, который сообщается с первой полостью, вмещающей палец, а второй цилиндр сообщается только с масляным каналом сообщения во втором поршне, который сообщается со второй полостью, вмещающей палец, и

первое отверстие расположено на соответствующих продолженных линиях масляного канала сообщения в первом поршне и масляного канала сообщения во втором поршне.

10. Шатун переменной длины по п.6, в котором

обратный клапан расположен ближе к первому отверстию, чем первый переключающий палец и второй переключающий палец, и

тело шатуна имеет масляный канал пополнения, причем масляный канал пополнения сообщается с первичной стороной обратного клапана.

11. Двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия, содержащий шатун переменной длины, включающий в себя:

тело шатуна, включающее в себя большую головку и малую головку, причем большая головка имеет первое отверстие для размещения шатунной шейки, а малая головка расположена на стороне, противоположной большой головке в осевом направлении тела шатуна;

эксцентриковый элемент, установленный на теле шатуна с возможностью поворота в окружном направлении малой головки, при этом эксцентриковый элемент выполнен с возможностью изменения эффективной длины шатуна переменной длины, когда эксцентриковый элемент поворачивается;

первый поршневой механизм, включающий в себя первый цилиндр и первый поршень, причем первый цилиндр расположен в теле шатуна, при этом первый поршень выполнен с возможностью скольжения в первом цилиндре, и первый поршневой механизм выполнен с возможностью поворота эксцентрикового элемента в первом направлении таким образом, что эффективная длина шатуна переменной длины увеличивается, когда в первый цилиндр подается масло для гидравлических систем;

второй поршневой механизм, включающий в себя второй цилиндр и второй поршень, причем второй цилиндр расположен в теле шатуна, при этом второй поршень выполнен с возможностью скольжения во втором цилиндре, и второй поршневой механизм выполнен с возможностью поворота эксцентрикового элемента во втором направлении, противоположном первому направлению, таким образом, что эффективная длина шатуна переменной длины уменьшается, когда во второй цилиндр подается масло для гидравлических систем; и

механизм переключения направления протекания, расположенный в теле шатуна и выполненный с возможностью переключения между первым состоянием и вторым состоянием, при этом первое состояние представляет собой состояние, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра во второй цилиндр запрещено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра в первый цилиндр разрешено, и второе состояние представляет собой состояние, в котором протекание масла для гидравлических систем из первого цилиндра во второй цилиндр разрешено, а протекание масла для гидравлических систем из второго цилиндра в первый цилиндр запрещено,

при этом тело шатуна имеет масляный канал управления, который сообщается с первым отверстием и механизмом переключения направления протекания,

механизм переключения направления протекания включает в себя множество переключающих пальцев, выполненных с возможностью приведения в действие посредством гидравлического давления масла, протекающего по масляному каналу управления,

множество переключающих пальцев выполнено с возможностью приведения в действие таким образом, что механизм переключения направления протекания переключается между первым состоянием и вторым состоянием,

множество переключающих пальцев расположено в теле шатуна таким образом, что направления, в которых множество переключающих пальцев приводятся в действие, наклонены относительно плоскости, перпендикулярной оси первого отверстия,

механизм переключения направления протекания переключается между первым состоянием и вторым состоянием посредством гидравлического давления масла, протекающего по масляному каналу управления,

двигатель внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия выполнен с возможностью изменения степени механического сжатия, и

степень механического сжатия двигателя внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия изменяется путем изменения эффективной длины шатуна переменной длины.