JP4922121B2 - ストローク可変エンジン - Google Patents

Description

本発明は、ストローク可変エンジンに関し、特に、エンジン本体のクランクケースに、クランクシャフトと、動弁装置の一部を構成するカムシャフトと、偏心軸を有する回転軸とが相互に平行な軸線を有して回転自在に支承され、一端部がピストンピンを介してピストンに連結されるコンロッドの他端部と、前記偏心軸に一端部が連結されるコントロールロッドの他端部とが、前記クランクシャフトで回動自在に支承されるリンク部材を介して連結され、前記クランクシャフトから前記カムシャフトおよび前記回転軸にそれぞれ回転動力が伝達されるストローク可変エンジンの改良に関する。

このようなストローク可変エンジンは、特許文献１等によって既に知られている。
特開２００５−５６４８５号

ところが上記特許文献１で開示されたものでは、カムシャフト側に動力を伝達するための駆動ギヤと、回転軸側に動力を伝達するための駆動歯車とが軸方向に相互に隣接してクランクシャフトに設けられており、クランクシャフトの軸受スパンが長くなり、軸受支持剛性の悪化によるクランクシャフトの変形やフリクション増加を回避するために、クランクシャフトの大径化を招いている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、クランクシャフトの軸受スパンを短縮化し、クランクシャフトの大径化を回避しつつ軸受支持剛性の悪化を防止するように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。

上記目的を達成するために、本発明は、エンジン本体のクランクケースに、クランクシャフトと、動弁装置の一部を構成するカムシャフトと、偏心軸を有する回転軸とが相互に平行な軸線を有して回転自在に支承され、一端部がピストンピンを介してピストンに連結されるコンロッドの他端部と、前記偏心軸に一端部が連結されるコントロールロッドの他端部とが、前記クランクシャフトで回動自在に支承されるリンク部材を介して連結され、前記クランクシャフトから前記カムシャフトおよび前記回転軸にそれぞれ回転動力が伝達されるストローク可変エンジンにおいて、前記クランクシャフトに、前記カムシャフト側側への回転動力の伝達と前記回転軸側への回転動力の伝達とに共用される１個の駆動歯車が設けられ、前記カムシャフトには、前記駆動歯車よりも大径に形成されてこれに噛合する第１被動歯車が、また前記回転軸には、同じく駆動歯車よりも大径に形成されてこれに噛合する第２被動歯車がそれぞれ設けられると共に、それら第１，第２被動歯車の転位量が相互に異なって設定され、前記カムシャフトが、前記クランクシャフトの軸線に直交する投影面で見てシリンダ軸線に関して前記回転軸と同一側に配置されると共に、前記第１，第２被動歯車の外周相互間の最小隙間が前記駆動歯車の半径よりも小さいことを特徴とする。

本発明によれば、クランクシャフトからカムシャフトへの動力伝達、ならびにクランクシャフトから回転軸への動力伝達に共通である１個の駆動歯車がクランクシャフトに設けられるので、クランクシャフトに２つの駆動歯車が相互に隣接して設けられていた従来のものと比べて、クランクシャフトの軸受スパンを短縮化することができ、したがってクランクシャフトの大径化を回避しつつ軸受支持剛性の悪化を防止することができる。

また前記駆動歯車に噛合するようにしてカムシャフト及び回転軸にそれぞれ設けられる第１及び第２被動歯車の転位量が相互に異なって設定されるので、カムシャフトおよび回転軸に加わる負荷を最適に配分し、エンジンの小型化を図ることができる。

さらにカムシャフトが、クランクシャフトの軸線に直交する投影面で見てシリンダ軸線に関して回転軸と同一側に配置されると共に、駆動歯車よりも大径の第１，第２被動歯車の外周相互間の最小隙間が、駆動歯車の半径よりも小さいので、カムシャフトをリンク部材の移動軌跡との干渉を回避しつつ回転軸側に近接配置してエンジン全体をコンパクトに構成することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した参考例および本発明の実施例に基づいて説明する。

図１および図２は参考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。

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１１は、クランクケース１２と、該クランクケース１２から上向きに突出するシリンダブロック１３と、該シリンダブロック１３の頭部に接合されるシリンダヘッド１４と、シリンダヘッド１４に結合されるヘッドカバー１５とで構成される。またクランクケース１２は、該クランクケース１２の下面の据え付け面１２ａで各種作業機のエンジンベッドに据え付けられる。

クランクケース１２には、一対のバランスウエイト１７ａ，１７ｂおよび両バランスウエイト１７ａ，１７ｂ間を結ぶクランクピン１７ｃとを一体に有するクランクシャフト１７が回転自在に支承される。

シリンダブロック１３には、ピストン１８を摺動自在に嵌合せしめるシリンダボア１９が形成されており、ピストン１８の頂部を臨ませる燃焼室２０がシリンダブロック１３およびシリンダヘッド１４間に形成される。またシリンダヘッド１４には、燃焼室２０に通じ得る吸気ポート２１および排気ポート２２が形成されるとともに、吸気ポート２１および燃焼室２０間を開閉する吸気弁２３、ならびに排気ポート２２および燃焼室２０間を開閉する排気弁２４が開閉作動可能に配設される。

吸気弁２３および排気弁２４を開閉駆動する動弁装置２５は、前記クランクシャフト１７と平行な軸線を有してクランクケース１２で回転自在に支承されるカムシャフト２６と、該カムシャフト２６に設けられる吸気側カム２７および排気側カム２８と、シリンダブロック１３で作動可能に支承されて吸気側カム２７に摺接する吸気側従動駒２９と、シリンダブロック１３で作動可能に支承されて排気側カム２８に摺接する排気側従動駒３０と、前記吸気側従動駒２９に下端を当接させてヘッドカバー１５側に延びる吸気側プッシュロッド３１と、前記排気側従動駒３０に下端を当接させてヘッドカバー１５側に延びる排気側プッシュロッド（図示せず）と、閉弁方向にばね付勢された前記吸気弁２３に一端を当接させて前記シリンダヘッド１４で揺動可能に支承されるとともに前記吸気側プッシュロッド３１の上端が他端に当接される吸気側ロッカアーム３３と、閉弁方向にばね付勢された前記排気弁２４に一端を当接させて前記シリンダヘッド１４で揺動可能に支承されるとともに前記排気側プッシュロッドの上端が他端に当接される排気側ロッカアーム３４とを備える。

前記シリンダブロック１３および前記シリンダヘッド１４には、前記吸気側従動駒２９および前記排気側従動駒３０の上部を下部に突出させた作動室３５が形成されており、前記吸気側プッシュロッド３１および前記排気側プッシュロッドは作動室３５内に配置される。

一方、前記クランクシャフト１７の軸線に関して前記カムシャフト２６と反対側には、偏心軸３８を有する回転軸３７が配置されており、この回転軸３７は、前記クランクシャフト１７および前記カムシャフト２６と平行な軸線まわりに回転自在としてクランクケース１２に回転自在に支承される。

ピストン１８には、コンロッド４１の一端部がピストンピン４０を介して連結され、前記偏心軸３８にはコントロールロッド４２の一端部が連結され、前記コンロッド４１の他端部および前記コントロールロッド４２の他端部は、前記クランクシャフト１７のクランクピン１７ｃで回転自在に支承されるリンク部材４３を介して連結され、コンロッド４１、リンク部材４３およびコントロールロッド４２はリンク機構３９を構成する。

リンク部材４３は、クランクピン１７ｃ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１７ｃの残余の半周に摺接するクランクキャップ４４がリンク部材４３にボルト４５，４５によって締結される。

コンロッド４１の他端部は、第１ピン４６を介してリンク部材４３の一端部に回動可能に連結される。コントロールロッド４２の一端部には、前記偏心軸３８を相対摺動可能に嵌合せしめる円形の軸孔４７が設けられ、コントロールロッド４２の他端部は第２ピン４８を介してリンク部材４３の他端部に回動可能に連結される。

前記カムシャフト２６および前記回転軸３７には、クランクシャフト１７の回転動力が１／２に減速されて伝達されるものであり、前記クランクシャフト１７におけるバランスウエイト１７ｂの軸方向外方で該クランクシャフト１７には、カムシャフト２６側に回転動力を伝達するための調時駆動車である駆動歯車４９が設けられる。

一方、前記カムシャフト２６には前記駆動歯車４９に噛合する第１被動歯車５０が設けられ、また前記回転軸３７には前記駆動歯車４９に噛合する調時従動車としての第２被動歯車５１が設けられ、第１および第２被動歯車５０，５１は駆動歯車４９の２倍の外径を有するように形成される。しかも第１被動歯車５０の軸方向幅は、駆動歯車４９の軸方向幅の約１／２に設定されるのに対して、第２被動歯車５１の軸方向幅は、クランクシャフト１７および回転軸３７間の負荷がクランクシャフト１７およびカムシャフト２６間の負荷よりも大きいことに鑑みて駆動歯車４９の軸方向幅と略同一に設定される。

しかもカムシャフト２６に設けられる第１被動歯車５０ならびに回転軸３７に設けられる第２被動歯車５１の転位量は相互に異なって設定される。

而してクランクシャフト１７の回転に応じた偏心軸３８の１／２の減速比の回転に伴って、リンク機構３９は、膨張行程でのピストン１８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。

次にこの参考例の作用について説明すると、クランクシャフト１７には、カムシャフト２６側に回転動力を伝達するための駆動歯車４９が設けられ、駆動歯車４９に噛合する第２被動歯車５１が回転軸３７に設けられており、クランクシャフト１７からカムシャフト２６への動力伝達、ならびにクランクシャフト１７から回転軸３７への動力伝達に共通である駆動歯車４９がクランクシャフト１７に設けられるので、クランクシャフト１７に２つの駆動歯車が相互に隣接して設けられていた従来のものと比べて、クランクシャフト１７の軸受スパンを短縮化することができ、したがってクランクシャフト１７の大径化を回避しつつ軸受支持剛性の悪化を防止することができる。

しかもカムシャフト２６に設けられる第１被動歯車５０ならびに回転軸３７に設けられる第２被動歯車５１の転位量が相互に異なって設定されるので、カムシャフト２６および回転軸３７に加わる負荷を最適に配分し、クランクシャフト１７と、前記カムシャフト２６および前記回転軸３７との軸間距離を個別に設定してエンジンの小型化を図ることができる。

図３は本発明の実施例を示すものであり、上記参考例に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

上記参考例では、カムシャフト２６がクランクシャフト１７の軸線に関して回転軸３７と反対側に配置されていたのであるが、本発明の実施例では、カムシャフト２６が、前記クランクシャフト１７の軸線に直交する投影面で見てシリンダ軸線Ｃに関して前記回転軸３７と同一側に配置され、それに応じて動弁装置２５における吸気側従動駒２９、排気側従動駒３０、吸気側プッシュロッド３１および排気側プッシュロッドは、前記参考例とは反対側に配置される。そして、図３に示されるように、第１，第２被動歯車５０，５１の外周相互間の最小隙間が前記駆動歯車４９の半径よりも小さくなっている。

この実施例によれば、カムシャフト２６をリンク部材４３の移動軌跡との干渉を回避しつつ回転軸３７側に近接配置してエンジン全体をコンパクトに構成することができる。

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。

参考例の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１の２−２線断面図 本発明の実施例を示す、図１に対応したエンジンの縦断側面図

１１・・・エンジン本体
１７・・・クランクシャフト
１８・・・ピストン
２１・・・クランクケース
２５・・・動弁装置
２６・・・カムシャフト
３７・・・回転軸
３８・・・偏心軸
４０・・・ピストンピン
４１・・・コンロッド
４２・・・コントロールロッド
４３・・・リンク部材
４９・・・駆動歯車
５０・・・第１被動歯車
５１・・・第２被動歯車
Ｃ・・・・シリンダ軸線

Claims (1)

1. エンジン本体（１１）のクランクケース（１２）に、クランクシャフト（１７）と、動弁装置（２５）の一部を構成するカムシャフト（２６）と、偏心軸（３８）を有する回転軸（３７）とが相互に平行な軸線を有して回転自在に支承され、一端部がピストンピン（４０）を介してピストン（１８）に連結されるコンロッド（４１）の他端部と、前記偏心軸（３８）に一端部が連結されるコントロールロッド（４２）の他端部とが、前記クランクシャフト（１７）で回動自在に支承されるリンク部材（４３）を介して連結され、前記クランクシャフト（１７）から前記カムシャフト（２６）および前記回転軸（３７）にそれぞれ回転動力が伝達されるストローク可変エンジンにおいて、
   前記クランクシャフト（１７）に、前記カムシャフト（２６）側への回転動力の伝達と前記回転軸（３７）側への回転動力の伝達とに共用される１個の駆動歯車（４９）が設けられ、
   前記カムシャフト（２６）には、前記駆動歯車（４９）よりも大径に形成されてこれに噛合する第１被動歯車（５０）が、また前記回転軸（３７）には、同じく駆動歯車（４９）よりも大径に形成されてこれに噛合する第２被動歯車（５１）がそれぞれ設けられると共に、それら第１，第２被動歯車（５０，５１）の転位量が相互に異なって設定され、
   前記カムシャフト（２６）が、前記クランクシャフト（１７）の軸線に直交する投影面で見てシリンダ軸線（Ｃ）に関して前記回転軸（３７）と同一側に配置されると共に、前記第１，第２被動歯車（５０，５１）の外周相互間の最小隙間が前記駆動歯車（４９）の半径よりも小さいことを特徴とするストローク可変エンジン。

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