JP4459135B2 - Variable stroke engine - Google Patents
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Description
本発明は、ストローク可変エンジンに関し、特に、エンジン本体が、クランクケースと、該クランクケースから上向きに突出するシリンダブロックと、該シリンダブロックの頭部に接合されるシリンダヘッドとを備え、前記シリンダブロックに形成されるシリンダボアに摺動自在に嵌合されるピストンにピストンピンを介して主コンロッドの一端が連結され、前記クランクケースで回転自在に支承されるクランクシャフトに連結されるとともに前記主コンロッドの他端に連結されるサブコンロッドに、前記主コンロッドの連結位置からずれた位置でコントロールロッドの一端が連結され、前記クランクシャフトから1/2の減速比で減速された動力伝達によって偏心軸線まわりに回転するピボット軸に、前記コントロールロッドの他端が連結されるストローク可変エンジンの改良に関する。 The present invention relates to a variable stroke engine, and in particular, an engine body includes a crankcase, a cylinder block protruding upward from the crankcase, and a cylinder head joined to a head of the cylinder block, and the cylinder block One end of the main connecting rod is connected via a piston pin to a piston slidably fitted in a cylinder bore formed on the cylinder bore, and is connected to a crankshaft rotatably supported by the crankcase. One end of the control rod is connected to the sub-connecting rod connected to the other end at a position deviated from the connecting position of the main connecting rod, and is transmitted around the eccentric axis by power transmission decelerated from the crankshaft by a reduction ratio of 1/2. The other end of the control rod is connected to the rotating pivot shaft It relates to an improvement in variable stroke engines.
従来、かかるストローク可変エンジンは、たとえば特許文献1等で既に知られており、クランクシャフトと平行な軸線を有する回転軸に設けられた偏心軸に、一端がサブコンロッドに連結されたコントロールロッドの他端を連結することで、ピストンのストロークを変化させるようにしている。
ところで、上記特許文献1で開示されたストローク可変エンジンでは、ピボット軸を有してクランクケースで回転自在に支承される回転軸がカム軸を兼用するようにして、動弁機構がOHV型に構成されており、このようなOHV型の動弁機構を用いると、プッシュロッド等の動弁機構を構成する部品の点数が多くなるだけでなく、動弁機構が比較的大重量となるので高回転化が困難であり、しかも動弁機構を構成する部品間の接触部位が多いので機械騒音が比較的大きくなってしまう。 By the way, in the variable stroke engine disclosed in Patent Document 1, the valve operating mechanism is configured to be an OHV type so that a rotating shaft that has a pivot shaft and is rotatably supported by a crankcase also serves as a cam shaft. If such an OHV type valve operating mechanism is used, not only the number of parts constituting the valve operating mechanism such as a push rod increases, but also the valve operating mechanism becomes relatively heavy so that high rotation speed is achieved. However, since there are many contact parts between the parts which comprise a valve operating mechanism, mechanical noise will become comparatively large.
このような問題を解決するために、カムシャフトがエンジン本体の上部に設けられるOHC型の動弁機構を採用することが考えられるが、そのようなOHC型の動弁機構に、クランクシャフトに設けられる駆動輪と、カムシャフトに設けられる被動輪と、駆動輪および被動輪に巻き掛けられる無端伝動帯とから成る従来の調時伝動手段を単純に適用すると、カムシャフトとは別にピボット軸が設けられる回転軸に、クランクシャフトの回転動力を1/2の減速比で減速して伝達する機構が必要であり、部品点数が増大するとともにエンジンの大型化を招くことになる。 In order to solve such a problem, it is conceivable to employ an OHC type valve mechanism in which the camshaft is provided at the upper part of the engine body. However, such an OHC type valve mechanism is provided on the crankshaft. If the conventional timing transmission means consisting of a driven wheel, a driven wheel provided on the camshaft, and an endless transmission belt wound around the driving wheel and the driven wheel is simply applied, a pivot shaft is provided separately from the camshaft. Therefore, a mechanism for transmitting the rotational power of the crankshaft with a reduction ratio of 1/2 is required on the rotating shaft, which increases the number of parts and increases the size of the engine.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、部品点数の低減を図るとともにエンジンの小型化を可能としたストローク可変エンジンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a variable stroke engine capable of reducing the number of parts and miniaturizing the engine.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、エンジン本体が、クランクケースと、該クランクケースから上向きに突出するシリンダブロックと、該シリンダブロックの頭部に接合されるシリンダヘッドとを備え、前記シリンダブロックに形成されるシリンダボアに摺動自在に嵌合されるピストンにピストンピンを介して主コンロッドの一端が連結され、前記クランクケースで回転自在に支承されるクランクシャフトに連結されるとともに前記主コンロッドの他端に連結されるサブコンロッドに、前記主コンロッドの連結位置からずれた位置でコントロールロッドの一端が連結され、前記クランクシャフトから1/2の減速比で減速された動力伝達によって偏心軸線まわりに回転するピボット軸に、前記コントロールロッドの他端が連結されるストローク可変エンジンにおいて、エンジン本体の上部に設けられる動弁機構が備えるカムシャフトおよび前記クランクシャフト間に、該クランクシャフトの回転動力を1/2の減速比で伝達する調時伝動手段が設けられ、前記カムシャフトにその回転軸線から偏心した軸線を有する前記ピボット軸が設けられ、前記コントロールロッドが、前記シリンダボアに隣接して前記シリンダブロックに設けられる作動室を上下に延びて貫通するように配置されるることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that an engine body includes a crankcase, a cylinder block protruding upward from the crankcase, and a cylinder head joined to the head of the cylinder block. One end of a main connecting rod is connected via a piston pin to a piston slidably fitted in a cylinder bore formed in the cylinder block, and connected to a crankshaft rotatably supported by the crankcase And one end of the control rod connected to the sub connecting rod connected to the other end of the main connecting rod at a position shifted from the connecting position of the main connecting rod, and the power transmission decelerated at a reduction ratio of 1/2 from the crankshaft. The other end of the control rod is connected to the pivot shaft that rotates around the eccentric axis. In variable stroke engines, between the camshaft and the crankshaft comprises a valve operating mechanism provided in the upper portion of the engine body, the crankshaft rotational power of 1/2 of the timing transmitting means for transmitting at the speed reduction ratio is provided The camshaft is provided with the pivot shaft having an axis that is eccentric from the rotational axis thereof , and the control rod extends vertically through a working chamber provided in the cylinder block adjacent to the cylinder bore. characterized Rukoto disposed.
また請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の構成に加えて、前記主コンロッドおよび前記コントロールロッドの中心線が同一平面に配置されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, center lines of the main connecting rod and the control rod are arranged on the same plane.
請求項1記載の発明の構成によれば、エンジン本体の上部に設けられる動弁機構が備えるカムシャフトには調時伝動手段によってクランクシャフトから1/2の減速比で減速された回転動力が伝達されるのであるが、そのカムシャフトにピボット軸が設けられるので、ピボット軸を有する回転軸がクランクケースで回転自在に支承されるものに比べると、回転軸を配置するためのスペースを確保することを不要として、クランクケースのコンパクト化を図ることが可能となるとともにエンジン高さを低く設定することが可能となり、しかも回転軸およびクランクシャフト間に回転軸を駆動するための減速駆動機構を設ける必要がないので、クランクシャフトの軸長を短縮することができ、エンジン全体のコンパクト化が可能となる。また回転軸を不要とすることで部品点数を低減することができる。さらにコントロールロッドは、エンジン本体の下部および上部間で比較的長い長さを有するように形成されることになるが、サブコンロッドへの連結点でのコントロールロッドの振れ量が小さくなることで摩耗を抑えることができ、さらに比較的長くなることで重くなるコントロールロッドがカウンタウエイト機能を果たすことになり、クランクシャフトの動的バランスを良好なものとすることができる。 According to the configuration of the first aspect of the present invention, the rotational power decelerated from the crankshaft by the reduction ratio of 1/2 from the crankshaft is transmitted to the camshaft provided in the valve mechanism provided in the upper portion of the engine body by the timing transmission means. However, since the camshaft is provided with a pivot shaft, it is necessary to secure a space for arranging the rotation shaft as compared with the rotation shaft having the pivot shaft rotatably supported by the crankcase. The crankcase can be made compact and the engine height can be set low, and a reduction drive mechanism for driving the rotating shaft between the rotating shaft and the crankshaft is required. As a result, the axial length of the crankshaft can be shortened and the entire engine can be made compact. Moreover, the number of parts can be reduced by eliminating the need for a rotating shaft. Furthermore, the control rod is formed to have a relatively long length between the lower part and the upper part of the engine body. However, the control rod at the connecting point to the sub-connecting rod has a small amount of vibration and wear is reduced. The control rod, which can be suppressed and becomes heavier when it becomes relatively long, performs the counterweight function, and the dynamic balance of the crankshaft can be improved.
また請求項2記載の発明によれば、クランクシャフトの軸線に沿う方向で主コンロッド、サブコンロッドおよびコントロールロッドをコンパクトに配置することができ、クランクシャフトの両端部軸受間の距離を短縮することができる。さらに爆発力による主コンロッドおよびサブコンロッドへの負荷を、コントロールロッドのクランクシャフト側への移動によって減少させることができる。 According to the second aspect of the present invention, the main connecting rod, the sub connecting rod and the control rod can be compactly arranged in the direction along the axis of the crankshaft, and the distance between the bearings at both ends of the crankshaft can be shortened. it can. Furthermore, the load on the main connecting rod and the sub connecting rod due to the explosive force can be reduced by moving the control rod toward the crankshaft.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on one embodiment of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1および図2は本発明の一実施例を示すものであり、図1はエンジンの縦断側面図であって図2の1−1線に沿う断面図、図2は図1の2−2線断面図である。 1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal side view of an engine, which is a cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG. 2, and FIG. It is line sectional drawing.
このエンジンは、たとえば作業機等に用いられる空冷の単気筒エンジンであり、エンジン本体21は、クランクケース22と、該クランクケース22から上向きに突出するシリンダブロック23と、該シリンダブロック23の頭部に接合されるシリンダヘッド24と、シリンダヘッド24に結合されるヘッドカバー25とで構成される。またクランクケース22は、該クランクケース22の下面の据え付け面22aで各種作業機のエンジンベッドに据え付けられる。
The engine is an air-cooled single-cylinder engine used for, for example, a work machine. An
クランクケース22には、一対のバランスウエイト27a,27bおよび両バランスウエイト27a,27b間を結ぶクランクピン27cとを一体に有するクランクシャフト27が回転自在に支承される。
A
シリンダブロック23には、ピストン28を摺動自在に嵌合せしめるシリンダボア29が形成されており、ピストン28の頂部を臨ませる燃焼室30がシリンダブロック23およびシリンダヘッド24間に形成される。またシリンダヘッド24には、燃焼室30に通じ得る吸気ポート31および排気ポート32が形成されるとともに、吸気ポート31および燃焼室30間を開閉する吸気弁33、ならびに排気ポート32および燃焼室30間を開閉する排気弁34が開閉作動可能に配設される。
The
吸気弁33および排気弁34を開閉駆動する動弁機構35は、1/2の減速比でクランクシャフト27から回転駆動されるカムシャフト36と、該カムシャフト36に設けられる吸気側カム37および排気側カム38と、吸気側カム37に従動して揺動する吸気側ロッカアーム39と、排気側カム38に従動して揺動する排気側ロッカアーム(図示せず)とを備え、吸気側ロッカアーム39および排気側ロッカアームの一端部は、クランクシャフト27と平行な軸線を有する共通の揺動支軸41を介してシリンダヘッド24に揺動自在に支承され、吸気側ロッカアーム39の他端部に進退位置を調節可能として螺合されるタペットねじ42が吸気弁33の上端部に当接され、排気側ロッカアームの他端部に進退位置を調節可能として螺合されるタペットねじ(図示せず)が排気弁34の上端部に当接される。
The
前記カムシャフト36は、クランクシャフト27と平行な軸線を有してシリンダヘッド24およびヘッドカバー25間に回転自在に支承されるものであり、このカムシャフト36およびクランクシャフト27間には、クランクシャフト27が備える一対のバランスウエイト27a,27bの一方27aおよびクランクケース22間に配置される調時伝動手段45が設けられるものであり、該調時伝動手段45は、クランクシャフト27に固定される駆動スプロケット46と、前記カムシャフト36に設けられる被動スプロケット47と、駆動スプロケット46および被動スプロケット47に巻き掛けられるタイミング歯付きベルト48とから成り、シリンダブロック23およびシリンダヘッド24には、前記タイミング歯付きベルト48を走行させるベルト室49が形成される。
The
その吸気側カム37および排気側カム38間で前記カムシャフト36には、該カムシャフト36の回転軸軸線とは偏心した軸線を有するピボット軸50が一体に設けられており、このピボット軸50と、ピストン28と、クランクシャフト27とは、リンク機構51を介して連結される。
Between the
このリンク機構51は、一端がピストンピン55を介してピストン28に連結される主コンロッド52と、クランクシャフト27のクランクピン27cに連結されるとともに主コンロッド52の他端に連結されるサブコンロッド53と、主コンロッド52の連結位置からずれた位置でサブコンロッド53に一端が連結されるとともに前記ピボット軸50に他端が連結されるコントロールロッド54とから成る。
The
サブコンロッド53は、クランクピン27cの半周に摺接するように形成されるものであり、クランクピン27cの残余の半周に摺接するクランクキャップ56がサブコンロッド53に締結される。
The
主コンロッド52の他端部は、第1ピン57を介してサブコンロッド53の一端部に回動可能に連結される。コントロールロッド54の一端部は第2ピン58を介してサブコンロッド53に回動可能に連結されるものであり、コントロールロッド54の他端部には前記ピボット軸50を相対摺動可能に嵌合せしめる円形の軸孔59が設けられる。
The other end of the main connecting
しかも主コンロッド52およびコントロールロッド54の中心線は、クランクシャフト27の軸線に直交する同一平面に配置されるものであり、コントロールロッド54は、シリンダボア29に隣接してシリンダブロック23に設けられる作動室60を上下に延びるようにして貫通する。
Moreover, the center lines of the main connecting
而してクランクシャフト27の回転に応じたピボット軸50の1/2の減速比の回転に伴って、リンク機構51は、膨張行程でのピストン28のストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とするように作動し、それにより同じ吸入混合気量でより大きな膨張仕事を行なわせるようにして、サイクル熱効率を向上することができる。
Thus, with the rotation of the reduction ratio of 1/2 of the
次にこの実施例の作用について説明すると、エンジン本体21の上部に設けられる動弁機構35が備えるカムシャフト36およびクランクシャフト27間に、該クランクシャフト27の回転動力を1/2の減速比で伝達する調時伝動手段45が設けられ、カムシャフト36には、その回転軸線から偏心した軸線を有するピボット軸50が設けられ、該ピボット軸50にリンク機構51の一部を構成するコントロールロッド54が連結されている。
Next, the operation of this embodiment will be described. Between the
すなわちエンジン本体21の上部に設けられる動弁機構35が備えるカムシャフト36には調時伝動手段45によってクランクシャフト27から1/2の減速比で減速された回転動力が伝達されるのであるが、そのカムシャフト36にピボット軸50が設けられるので、ピボット軸を有する回転軸がクランクケースで回転自在に支承される従来のものに比べると、回転軸を配置するためのスペースを確保することを不要として、クランクケース22のコンパクト化を図ることが可能となるとともにエンジン高さを低く設定することが可能となり、しかも回転軸およびクランクシャフト間に回転軸を駆動するための減速駆動機構を設ける必要がないので、クランクシャフト27の軸長を短縮することができ、エンジン全体のコンパクト化が可能となり、回転軸を不要とすることで部品点数を低減することができる。
That is, the
さらにコントロールロッド54は、エンジン本体21の下部および上部間で比較的長い長さを有するように形成されることになるが、サブコンロッド53への連結点でのコントロールロッド54の振れ量が小さくなることで摩耗を抑えることができ、さらに比較的長くなることで重くなるコントロールロッド54がカウンタウエイト機能を果たすことになり、クランクシャフト27の動的バランスを良好なものとすることができる。
Further, the
また主コンロッド52およびコントロールロッド54の中心線が同一平面に配置されるので、クランクシャフト27の軸線に沿う方向で主コンロッド52、サブコンロッド53およびコントロールロッド54をコンパクトに配置することができ、クランクシャフト27の両端部軸受間の距離を短縮することができる。さらに爆発力による主コンロッド52およびサブコンロッド53への負荷を、コントロールロッド54のクランクシャフト27側への移動によって減少させることができる。
Since the center lines of the main connecting
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. It is.
21・・・エンジン本体
22・・・クランクケース
23・・・シリンダブロック
24・・・シリンダヘッド
27・・・クランクシャフト
28・・・ピストン
29・・・シリンダボア
35・・・動弁機構
36・・・カムシャフト
45・・・調時伝動手段
50・・・ピボット軸
52・・・主コンロッド
53・・・サブコンロッド
54・・・コントロールロッド
55・・・ピストンピン
60・・・作動室
21 ...
23 ... Cylinder block
24 ...
29 ... Cylinder bore 35 ...
60 ... Working chamber
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