JP5634297B2 - バーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジン - Google Patents

Description

本発明は、クランクケース内に設けられ、ピストンの吸気行程のストロークと、ピストンの圧縮行程のストロークを変えるエキセントリックシャフトを備え、クランクシャフトの軸線が鉛直方向に向けて設置されるバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンに関する。

バーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンは、エンジン本体のクランクケースに、クランクシャフトが回転自在に支承されるとともに、クランクシャフトと平行な軸線を有するとともに偏心位置には偏心軸が設けられる回転軸が回転自在に支承され、エンジン本体のシリンダブロックに摺動自在に嵌合されるピストン、クランクシャフト及び偏心軸が、ピストンにピストンピンを介して一端が連結される主コンロッドと、クランクシャフトのクランクピンに回動可能に連結されるとともに主コンロッドの他端にコンロッドピンを介して回動可能に連結されるサブコンロッドと、主コンロッドの連結位置からずれた位置でサブコンロッドに一端がスイングピンを介して回動可能に連結されるとともに偏心軸に他端が回動可能に連結されるスイングロッドと、回転軸とともに回転するカウンタウエイト部と、を備える。

このバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンによれば、回転軸とともに回転するカウンタウエイト部を備えたので、偏心軸の振動を抑制することが可能である（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−２７５５５３公報

一般的な、レシプロ式内燃機関では、ピストンに加わった燃焼圧はコンロッドを介して１本のクランクシャフトに伝達され、回転力として出力されるため、燃焼圧が働く出力軸は通常１本である。

これに対して、特許文献１のようなバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンでは、ピストン位置を制御するために複数のリンクが存在し、複数のリンクの内の１本のリンクの支点を偏心軸とした構造の場合には、ピストンに加わった燃焼圧は、リンクを介して出力軸であるクランクシャフト（複数のリンクの１本）と、偏心軸との両方に伝達される。

ここで、この偏心軸をクランクシャフトの回転と同期させるために、両軸をギヤ連結させた場合、両軸にかかる燃焼圧、運動部慣性力による回転力はエンジン負荷、回転数により複雑な組み合わせとなる。これにより、ギヤの駆動／従動関係も１サイクルの間に数度入れ替わる現象が起きる。
例えば、はすば歯車を用いてクランクシャフトと偏心軸（エキセントリックシャフト）を連結した場合には、歯車（ギヤ）の駆動／従動関係が入れ替わるトルク交替により、その方向が変化する度にクランクシャフトと偏心軸（エキセントリックシャフト）の軸端は、クランクケース等を叩き、打音の発生源となる。

また、平歯車を用いて２軸を連結する場合には、軸方向加重は発生しないが、同歯形のはすば歯車に対して噛み合い率が低くなるため、噛み合い音が大きくなる。
やまば歯車を用いて２軸を連結する場合には、打音、噛み合い音ともに低く抑えることが可能であるが、製作がはすば歯車や平歯車に比べて難しく、高価な部品となりコスト競争力に劣る。

本発明は、クランクシャフトとエキセントリックシャフトとを連結するギヤ同士の噛み合い騒音を低く抑えることができるバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ピストンを往復運動可能に案内するシリンダ、及びクランクシャフトを回転自在に支持するクランクケースが形成されるシリンダバレルと、このシリンダバレルのシリンダ側開口部を側方から塞ぐシリンダヘッドと、シリンダバレルの下方に設けられるオイルパンと、クランクケース内に設けられ、ピストンの吸気行程のストロークと、ピストンの圧縮行程のストロークを変えるエキセントリックシャフトと、を備え、クランクシャフトの軸線が鉛直方向に向けて設置されるバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンにおいて、シリンダバレルに、クランクシャフトの下軸端及びエキセントリックシャフトの上及び下軸端を、予め所定の方向に押圧するように潤滑油を供給する潤滑油路、若しくは、エキセントリックシャフトの下軸端を、予め所定の方向に押圧するように潤滑油を供給する潤滑油路が設けられ、クランクシャフトに同軸にタイミングギヤが設けられ、エキセントリックシャフトに、タイミングギヤに噛み合いタイミングギヤの回転が伝達されるエキセントリックギヤを備え、タイミングギヤ及びエキセントリックギヤに、はすば歯車が用いられ、クランクシャフトに上向きの最大軸方向荷重が作用するとともに、エキセントリックシャフトに下向きの最大軸方向荷重が作用するときに、クランクシャフトの下軸端に潤滑油を供給してクランクシャフトを上方に押圧するとともに、エキセントリックシャフトに、上及び下軸端に適量の潤滑油を供給してエキセントリックシャフトにかかる荷重を相殺することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、クランクシャフトに、同軸にタイミングギヤが設けられ、エキセントリックシャフトに、タイミングギヤに噛み合いタイミングギヤの回転が伝達されるエキセントリックギヤを備え、タイミングギヤ及びエキセントリックギヤに、はすば歯車が用いられ、クランクシャフトに下向きの最大軸方向荷重が作用するとともに、エキセントリックシャフトに上向きの最大軸方向荷重が作用するときに、クランクシャフトを、自重を利用して最大軸方向荷重作用前にシリンダバレルに予め接触させるとともに、エキセントリックシャフトの下軸端に、潤滑油を供給してエキセントリックシャフト上方に押圧することを特徴とする。

本発明は以下の効果を奏する。
請求項１に係る発明では、バーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンに、ピストンを往復運動可能に案内するシリンダ、及びクランクシャフトを回転自在に支持するクランクケースが形成されるシリンダバレルと、このシリンダバレルのシリンダ側開口部を側方から塞ぐシリンダヘッドと、シリンダバレルの下方に設けられるオイルパンと、クランクケース内に設けられ、ピストンの吸気行程のストロークと、ピストンの圧縮行程のストロークを変えるエキセントリックシャフトと、を備える。クランクシャフトの軸線が鉛直方向に向けて設置される。

シリンダバレルに、クランクシャフトの下軸端及びエキセントリックシャフトの上及び下軸端を、予め所定の方向に押圧するように潤滑油を供給する潤滑油路、若しくは、エキセントリックシャフトの下軸端を、予め所定の方向に押圧するように潤滑油を供給する潤滑油路が設けられたので、クランクシャフト及びエキセントリックシャフトを最大軸方向荷重発生時に衝突面となるシリンダバレル（歯車箱面）に予め接触させておくことができる。これにより、クランクシャフトの軸端若しくはエキセントリックシャフトの軸端の衝突による打音を抑制することができる。

又本発明では、クランクシャフトに、同軸にタイミングギヤが設けられ、エキセントリックシャフトに、タイミングギヤに噛み合いタイミングギヤの回転が伝達されるエキセントリックギヤを備える。
タイミングギヤ及びエキセントリックギヤに、はすば歯車が用いられる。
クランクシャフトに上向きの最大軸方向荷重が作用するとともに、エキセントリックシャフトに下向きの最大軸方向荷重が作用するときに、クランクシャフトの下軸端に、潤滑油を供給してクランクシャフトを上方に押圧するとともに、エキセントリックシャフトに、上及び下軸端に適量の潤滑油を供給してエキセントリックシャフトにかかる荷重を相殺するようにしたので、クランクシャフト及びエキセントリックシャフトがシリンダバレルに衝突して発生する打音を抑制することができる。
なお、このときに、エキセントリックシャフトは、比較的軽いのでエキセントリックシャフトにかかる荷重及び自重を相殺するように、上及び下軸端に適量の潤滑油を供給して潤滑油で上及び下軸端を押さえ込むようにした。

請求項２に係る発明では、クランクシャフトに、同軸にタイミングギヤが設けられ、エキセントリックシャフトに、タイミングギヤに噛み合いタイミングギヤの回転が伝達されるエキセントリックギヤを備える。
タイミングギヤ及びエキセントリックギヤに、はすば歯車が用いられる。
クランクシャフトに下向きの最大軸方向荷重が作用するとともに、エキセントリックシャフトに上向きの最大軸方向荷重が作用するときに、クランクシャフトを、自重を利用して最大軸方向荷重作用前にシリンダバレルに予め接触させるとともに、エキセントリックシャフトの下軸端に、潤滑油を供給してエキセントリックシャフト上方に押圧したので、クランクシャフト及びエキセントリックシャフトがシリンダバレルに衝突して発生する打音を抑制することができる。
なお、このときに、クランクシャフトは、重量があるので自重を利用して最大軸方向荷重作用前にシリンダバレルに予め接触させた。

本発明に係るバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンの正面断面図である。 図１に示されたバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンのシリンダが示される正面断面図である。 図１に示されたバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンの底面断面図である。 図１に示されたバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンの第１実施例の潤滑装置の正面断面図である。 図４に示されたバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンのタペット室の側面図である。 図４に示されたバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンのギヤの噛合部の潤滑を示す正面断面図である。 図１に示されたバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンの第２実施例の潤滑装置の正面断面図である。 図１に示されたバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンの第３実施例の潤滑装置の正面断面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１〜図５に示されたように、このエンジン１０は、例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、クランクシャフト１２の軸線１２ａが鉛直方向に向けて設置されるとともに、ピストン１３の吸気行程のストロークと、ピストン１３の圧縮行程のストロークを変えるバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンである。以下、エンジン１０を、適宜、「バーチカル型エンジン１０」「複リンク式可変ストロークエンジン１０」若しくは「バーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジン１０」と記載する。

エンジン１０は、ピストン１３を往復運動可能に案内するシリンダ（シリンダブロック）１４、及びクランクシャフト１２を回転自在に支持するクランクケース１５が形成されるシリンダバレル（エンジンブロック）１６と、このシリンダバレル１６のシリンダ側開口部１８を側方から塞ぐシリンダヘッド１７と、クランクケース１５の下方に設けられるオイルパン２１と、から外殻が構成される。

クランクケース１５は、シリンダブロック１４と一体に鋳造成形されるケース本体２８と、このケース本体２８のクランクケース側開口部１９とオイルパン２１との間に介在させたケース蓋体２９と、からなる。クランクケース１５には、一対のカウンタウエイト２２，２２及び両カウンタウエイト２２，２２間を結ぶクランクピン２３を一体に有するクランクシャフト１２が回転自在に支承される。

なお、ケース本体２８とケース蓋体２９とで、クランク室２４が構成される。シリンダバレル（エンジンブロック）１６は、シリンダブロック１４、クランクケース１５のケース本体２８及びケース蓋体２９で構成されている。オイルパン２１は、ケース蓋体２９を介してケース本体２８に取付けられている。オイルパン２１には、エンジン１０の内部に循環させる潤滑油が貯留される。なお、エンジン１０は、後述する潤滑装置９０が設けられている。

クランクシャフト１２の上軸端（一端部）１２ｂは、クランクケース１５を貫通して外方に突出するものであり、クランクケース１５に設けられる上部軸受２５及び下部軸受２６で回転自在に支持される。上部軸受２５にはそれぞれ環状のシール部材２７が介装される。

シリンダブロック１４には、ピストン１３を摺動自在に嵌合するシリンダボア３１が形成されており、ピストン１３の頂部１３ａを臨ませる燃焼室３２がシリンダブロック１４及びシリンダヘッド１７間に形成される。

シリンダヘッド１７には、燃焼室３２に通じ得る吸気ポート３３及び排気ポート３４が形成されるとともに、吸気ポート３３及び燃焼室３２間を開閉する吸気弁３５と、排気ポート３４及び燃焼室３２間を開閉する排気弁３６と、が開閉作動可能に配設される。さらに、混合気に点火する点火プラグ３９が取付けられる。また、シリンダヘッド１７内には、タペット室（動弁室）４３が構成される。

吸気弁３５及び排気弁３６は、それぞれ弁ばね３７，３８で閉弁方向に付勢されている。さらに、吸気弁３５及び排気弁３６は、それぞれシリンダヘッド１７に摺動するバルブステム４１，４２が設けられ、これらのバルブステム４１，４２の先端部であるステムエンド４１ａ，４２ａに潤滑油が供給される。

吸気弁３５及び排気弁３６を開閉駆動する動弁機構４５は、吸気カム４７及び排気カム４８を有して、クランクケース１５で回転自在に支承されるカムギヤ軸（カムシャフト）４９と、吸気カム４７に従動して上下に摺動するようにしてシリンダブロック１４に支承される吸気タペット５１と、排気カム４８に従動して上下に摺動するようにしてシリンダブロック１４に支承される排気タペット５２と、吸気タペット５１の上端部５１ａに下端部５３ｂを連設して上下に延びる吸気プッシュロッド５３と、排気タペット５２の上端部５２ａに下端部５４ｂを連設して上下に延びる排気プッシュロッド５４と、シリンダヘッド１７に揺動自在に支持され、吸気弁３５を開閉する吸気ロッカアーム５５と、シリンダヘッド１７に揺動自在に支持され、排気弁３６を開閉する排気ロッカアーム５６と、を備える。

なお、吸気ロッカアーム５５の一端部５５ａは、吸気プッシュロッド５３の上端部５３ａに当接され、排気ロッカアーム５６の一端部５６ａは、排気プッシュロッド５４の上端部５４ａに当接され、吸気ロッカアーム５５及び排気ロッカアーム５６の他端部５５ｂ，５６ｂは、吸気弁３５及び排気弁３６のステムエンド（頭部）４１ａ，４２ａに当接する。

さらに、吸気ロッカアーム５５及び排気ロッカアーム５６には、それぞれ吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａに潤滑油の滴下を許容する切り欠き５７，５８が形成される。

カムギヤ軸（カムシャフト）４９は、クランクシャフト１２と平行な軸線４９ａを有する。このカムギヤ軸４９及びクランクシャフト１２間には、１／２の減速比でクランクシャフト１２からの回転動力を伝達する第１の伝動手段６１が設けられる。この第１の伝動手段６１は、クランクシャフト１２に固定されるタイミングギヤ（駆動ギヤ）６３と、カムギヤ軸４９に設けられるカムギヤ（第１被動ギヤ）６４と、から構成される。なお、タイミングギヤ６３及びカムギヤ６４は、はすば歯車である。

また、カムギヤ軸（カムシャフト）４９の下端４９ｂには、エンジン１０の内部にオイルパン２１の潤滑油を循環させる潤滑装置の構成部品であるオイルポンプ９５が接続されている。

クランクケース１５には、クランクシャフト１２と平行な軸線６６ａを有するエキセントリックシャフト（回転軸）６６の両端部（上及び下軸端）６６ｂ，６６ｃが回転自在に支承されている。エキセントリックシャフト６６及びクランクシャフト１２間には、クランクシャフト１２の回転動力を１／２に減速してエキセントリックシャフト６６に伝達する第２の伝動手段６２が設けられる。この第２の伝動手段６２は、クランクシャフト１２のタイミングギヤ６３と、エキセントリックシャフト６６に設けられ、タイミングギヤ６３に噛合するエキセントリックギヤ（第２被動ギヤ）６５と、から構成される。なお、エキセントリックギヤ６５は、はすば歯車である。

エキセントリックシャフト６６には、エキセントリックシャフト６６の軸線６６ａから偏心した位置に軸線６７ａを有する偏心軸６７が一体に設けられる。さらに、この偏心軸６７、ピストン１３、クランクシャフト１２とは、リンク機構６８を介して連結される。

リンク機構６８は、一端７２ａがピストンピン７１を介してピストン１３に連結される主コンロッド７２と、クランクシャフト１２のカウンタウエイト２２，２２間に配置され、クランクピン２３に連結されるとともに、主コンロッド７２の他端７２ｂに回動可能に連結されるサブコンロッド７３と、主コンロッド７２の連結位置からオフセットした（ずれた）位置でサブコンロッド７３に一端７４ａが回動可能に連結されるとともに、偏心軸６７に他端７４ｂが回動可能に連結されるスイングロッド７４と、からなる。

サブコンロッド７３は、クランクピン２３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２３の残余の半周に摺接するクランクキャップ７５が一対のボルト７６，７６でサブコンロッド７３に締結される。

主コンロッド７２の他端７２ｂは、コンロッドピン７７を介してサブコンロッド７３の一端７３ａに回動可能に連結される。スイングロッド７４の一端７４ａはスイングピン７８を介してサブコンロッド７３の他端７３ｂに回動可能に連結されるものであり、スイングロッド７４の他端７４ｂには偏心軸６７を相対回動可能に貫通する円形の連結孔７９が設けられる。

すなわち、クランクシャフト１２の回転に応じてエキセントリックシャフト（回転軸）６６が１／２の減速比で回転駆動され、偏心軸６７がエキセントリックシャフト６６の軸線６６ａまわりに回転するのに伴って、リンク機構６８は、例えば、膨張行程でのピストン１３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用し、同じ吸入混合気量でより大きな膨張仕事を行わせるようにした。これにより、サイクル熱効率を向上することができる。

潤滑装置９０は、シリンダバレル１６の鉛直方向下面１６ｂ側に配置され、カムギヤ軸４９の鉛直方向下端４９ｂに連結されて駆動されるオイルポンプ９５と、オイルポンプ９５の下流側に設けられ、潤滑油の異物を削除するオイルフィルタ９６と、オイルホンプ９５から送られた潤滑油をクランクシャフト１２の下部軸受２６へ供給する第１の潤滑油路９１と、クランクシャフト１２の下部軸受２６から上部軸受２５までクランクシャフト１２内を通過させる第２の潤滑油路９２と、シリンダバレル１６の鉛直方向上面１６ａ側に、且つクランクケース１５から吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａまで形成され、第２の潤滑油路９２からリークされた潤滑油が流れる第３の潤滑油路９３と、第３の潤滑油路９３から吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａに滴下した潤滑油をオイルパン２１へ戻す第４の潤滑油路９４と、第１の潤滑油路９１の先端に設けられたギヤ潤滑油路９７と、ギヤ潤滑油路９７の先端に設けられ、タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５の噛合部１０４に向けて潤滑油を噴射する噴射部１０３と、ギヤ潤滑油路９７に接続され、エキセントリックシャフト６６の軸端（下軸端）６６ｃに潤滑油を供給する軸端潤滑油路９８と、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃから上軸端６６ｂまで貫通させたシャフト潤滑油路９９と、を備える。

第１の潤滑油路９１、ギヤ潤滑油路９７及び軸端潤滑油路９８で、クランクシャフト１２の下軸端（軸端）１２ｃ及びエキセントリックシャフト６６の軸端（下軸端）６６ｃに潤滑油を供給する潤滑油路１０２が構成されている。
オイルポンプ９５は、オイルポンプ９５の上流側に設けられ、オイルパン２１の潤滑油を汲み上げるオイル供給路１０６と、オイルポンプ９５の下流側に設けられ、潤滑油をオイルフィルタ９６に搬送するオイル搬送路１０７と、が設けられる。

第１の潤滑油路９１には、クランクシャフト１２の下軸端１２ｃ周囲に潤滑油を供給するクランク側供給口９１ａを備える。第２の潤滑油路９２には、クランクシャフト１２の下軸端１２ｃに潤滑油が入力されるオイル入力口９２ａと、上軸端１２ｂの潤滑油が出力されるオイル出力口９２ｂとを有する。

軸端潤滑油路９８には、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃに潤滑油を供給するエキセントリック側供給口９８ａを有する。シャフト潤滑油路９９には、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃに潤滑油が入力されるオイル入力口９９ａと、エキセントリックシャフト６６の上軸端６６ｂの潤滑油が出力される軸端オイル出力口９９ｂとを有する。

すなわち、潤滑装置９０では、図１に示されたように、オイルパン２１の潤滑油は、オイル供給路１０６を経由して矢印ａ１の如くオイルポンプ９５に汲み上げられ、汲み上げられた潤滑油は、オイルポンプ９５からオイル搬送路１０７に矢印ａ２の如く流れ、オイル搬送路１０７から矢印ａ３の如くオイルフィルタ９６（図２参照）に搬送される。

図２に示されたように、オイルフィルタ９６から出力された潤滑油は、矢印ａ４の如く第１の潤滑油路９１を流れ、第１の潤滑油路９１のクランク側供給口９１ａへと吐出される。クランク側供給口９１ａへと吐出された潤滑油は下部軸受２６側のオイル入力口９２ａから第２の潤滑油路９２に入力され、図４に示されたように、第２の潤滑油路９２を矢印ａ５，ａ６の如く流れ、オイル出力口９２ｂから上部軸受２５に出力され、第３の潤滑油路９３を矢印ａ７，ａ８の如く流れ、第３の潤滑油路９３から吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａ（図２参照）に矢印ａ９（図５参照）如く滴下される。ステムエンド４１ａ，４２ａに滴下された潤滑油は、第４の潤滑油路９４を矢印ａ１０（図４参照）の如く流れ、シリンダブロック１４内を経由してオイルパン２１へと戻る。

一方、第１の潤滑油路９１を流れる潤滑油は、図６に示されたように、矢印ａ１１の如くギヤ潤滑油路９７に流れ、矢印ａ１２の如く噴射部１０３からタイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５の噛合部１０４に向けて潤滑油を噴射する。
さらに、ギヤ潤滑油路９７に流入した潤滑油は、軸端潤滑油路９８にも流れ、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃから上軸端６６ｂまで貫通させたシャフト潤滑油路９９へ矢印ａ１３の如く流れこみ、エキセントリックシャフト６６の潤滑が行なわれる。

図１〜図５に示されたように、バーチカル型エンジン１０では、ピストン１３を往復運動可能に案内するシリンダ（シリンダブロック）１４、及びクランクシャフト１２を回転自在に支持するクランクケース１５が形成されるシリンダバレル１６と、このシリンダバレル１６のシリンダ側開口部１８を側方から塞ぐシリンダヘッド１７と、シリンダバレル１６の下方に設けられるオイルパン２１と、シリンダヘッド１７に設けられる吸気及び排気弁３５，３６と、クランクケース１５に設けられ、吸気及び排気弁３５，３６を駆動するカム（吸気及び排気カム）４７，４８をそれぞれ有するカムギヤ軸４９と、を備える。

バーチカル型エンジン１０は、クランクシャフト１２の軸線１２ａが鉛直方向に向けて設置される。

シリンダバレル１６の鉛直方向下面１６ｂ側に配置され、カムギヤ軸４９の鉛直方向下端４９ｂに連結されて駆動されるオイルポンプ９５と、オイルホンプ９５から送られた潤滑油をクランクシャフト１２の下部軸受２６へ供給する第１の潤滑油路９１と、クランクシャフト１２の下部軸受２６から上部軸受２５までクランクシャフト１２内を通過させる第２の潤滑油路９２と、シリンダバレル１６の鉛直方向上面１６ａ側に、且つクランクケース１５から吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａの直下まで形成され、第２の潤滑油路９２からリークされた潤滑油が流れる第３の潤滑油路９３と、第３の潤滑油路９３から吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａに滴下した潤滑油をオイルホンプ９５へ戻す第４の潤滑油路９４と、を備えることで、オイルポンプ９５により強制圧送された潤滑油を、クランクシャフト１２の下部軸受２６から上部軸受２５までクランクシャフト１２内を通過させ、上部軸受２５からリークさせた潤滑油（リークオイル）を、クランクケース１５から吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａの直下まで流し、潤滑必要部位であるステムエンド４１ａ，４２ａに潤滑油を重力により滴下するようにした。

例えば、オイルポンプ９５を用いて潤滑必要部位まで強制圧送を行う場合には、オイル潤滑経路の増大や、潤滑部位の増加により、オイルポンプ９５容量を増大する必要がある。これは、オイルポンプ９５のポンプ駆動損失の増加につながり、好ましいことではない。

また、ブリーザーによるクランクケース１５内のガス流動を利用する場合には、潤滑に必要なオイル量を導くという要求と、オイル消費の観点からブリーザー吐出ガス中のオイルを極力無くしたいという相反する要求の双方を満足させなければならず、レイアウト上非常に困難なものとなる。

クランクケース１５とシリンダヘッド１７（タペット室４３）との間の内圧変化をつける場合には、クランクケース１５内の潤滑油量、ブローバイガス量、エンジン回転数等複雑な要因によりその内圧変化が変動し、運転状況によりタペット室４３の潤滑油量も変動してしまうことがある。

すなわち、駆動されるオイルポンプ９５と、オイルホンプ９５から送られた潤滑油をクランクシャフト１２の下部軸受２６へ供給する第１の潤滑油路９１と、クランクシャフト１２の下部軸受２６から上部軸受２５までクランクシャフト１２内を通過させる第２の潤滑油路９２と、シリンダバレル１６の鉛直方向上面１６ａ側に、且つクランクケース１５から吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａの直下まで形成され、第２の潤滑油路９２からリークされた潤滑油が流れる第３の潤滑油路９３と、第３の潤滑油路９３から吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａに滴下した潤滑油をオイルホンプ９５へ戻す第４の潤滑油路９４と、を備えたので、オイルポンプ９５容量の増大を伴わないため、ポンプ駆動損失の増大を伴わずにシリンダヘッド１７（タペット室４３）まで潤滑油を確実に導くことができる。また、ブリーザーによるガス流動も利用していないため、ブリーザーは最もオイルミストの少ない箇所に設置することができ、ブリーザー吐出によるオイル消費量を抑制することができる。さらに、ケース内圧変化を利用しないため、運転条件等に左右されることなく必要潤滑油量を確実にシリンダヘッド１７（タペット室４３）まで導くことができる。

図３に示されたように、バーチカル型エンジン１０では、吸気及び排気弁３５，３６が、シリンダヘッド１７に設けられるオーバヘッドバルブなので、吸気及び排気弁３５，３６は、一般的に、カムギヤ軸４９のカム（吸気及び排気カム）４７，４８、プッシュロッド（吸気及び排気プッシュロッド）５３，５４及びロッカアーム（吸気及び排気ロッカアーム）５５，５６を介して開閉される。

従って、エンジン１０は、熱くなるとプッシュロッド５３，５４及びロッカアーム５５，５６が熱膨張による体積変化を起こすために、ロッカアーム５５，５６と吸気及び排気弁３５，３６との間にわずかなタペットクリアランス（隙間）が設けてある。エンジン１０が冷えているときには、このタペットクリアランスが騒音の要因ともなる。すなわち、吸気及び排気弁３５，３６が、シリンダヘッド１７に設けられるオーバヘッドバルブでは、吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａの適正な潤滑は必要条件となり、これにより、吸気及び排気弁の静粛性の向上を図ることができる。

図３及び図５に示されたように、バーチカル型エンジン１０では、吸気及び排気弁３５，３６に、カム（吸気及び排気カム）４７，４８の動きがプッシュロッド５３，５４を介して伝達されるロッカアーム５５，５６を備え、ロッカアーム５５，５６は、吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａに潤滑油の滴下を許容する切り欠き５７，５８が形成されたので、吸気及び排気弁３５，３６のステムエンド４１ａ，４２ａに潤滑油を直接、滴下することができる。この結果、ステムエンド４１ａ，４２ａを十分に潤滑することができ、吸気及び排気弁３５，３６の騒音の低下の実現を図ることができる。

図１〜図３及び図６に示されたように、エンジン１０は、複リンク式可変ストロークエンジンであり、ピストン１３を往復運動可能に案内するシリンダ（シリンダブロック）１４、及びクランクシャフト１２を回転自在に支持するクランクケース１５が形成されるシリンダバレル１６と、このシリンダバレル１６のシリンダ側開口部１８を側方から塞ぐシリンダヘッド１７と、シリンダバレル１６の下方に設けられるオイルパン２１と、クランクケース１５内に設けられ、ピストン１３の吸気行程のストロークと、ピストン１３の圧縮行程のストロークを変えるエキセントリックシャフト６６と、を備え、クランクシャフト１２に、同軸にタイミングギヤ６３を備え、エキセントリックシャフト６６に、タイミングギヤ６３に噛み合いタイミングギヤ６３の回転が伝達されるエキセントリックギヤ６５を備える。

シリンダバレル１６に、クランクシャフト１２の軸端（下軸端）１２ｃ及びエキセントリックシャフト６６の軸端（下軸端）６６ｃに潤滑油を供給する潤滑油路１０２と、潤滑油路１０２に設けられ、タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５の噛合部１０４に向けて潤滑油を噴射する噴射部１０３と、を備えることで、クランクシャフト１２とエキセントリックシャフト６６とを連結するタイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５の噛合部（噛合い点）１０４に向かい、軸方向に潤滑油を恒常的に噴射させ、噛合部１０４に積極的な潤滑油膜形成を行うことができる。

すなわち、タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５の噛合部１０４に潤滑油膜が形成されることによりオイルダンパ機能が働き、クランクシャフト１２とエキセントリックシャフト６６との間の駆動トルクによるギヤ噛合い音、トルク反転により発生する歯打ち音を低減することができる。

図１〜図３及び図６に示されたように、複リンク式可変ストロークエンジン１０では、シリンダバレル１６に、シリンダバレル１６の鉛直方向下面１６ｂ側に配置され、カムギヤ軸４９の鉛直方向下端４９ｂに連結されて駆動されるオイルポンプ９５を備え、クランクシャフト１２の軸端（下軸端）１２ｃ及びエキセントリックシャフト６６の軸端（下軸端）６６ｃに潤滑油を供給する潤滑油路１０２が、シリンダバレル１６の鉛直方向下面１６ｂ側に設けられるので、タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５の噛合部１０４に圧力の高い状態の潤滑油を供給することができる。この結果、タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５の噛合部１０４に、常時、良好な潤滑油膜が形成されやすい。

図１〜図３及び図６に示されたように、複リンク式可変ストロークエンジン１０では、噴射部１０３が、鉛直方向に沿わせて下方から噛合部１０４に向けて潤滑油を噴射するので、タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５の噛合部１０４に潤滑油を、常時、充填しておくことができる。この結果、タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５の噛合部１０４のさらなる騒音の低減を図ることができる。

図７に、図１〜図６に示された潤滑装置９０の変形例である潤滑装置１２０が示される。潤滑装置１２０では、潤滑装置９０に比較して第１の潤滑油路１２１には、クランクシャフト１２の下軸端１２ｃに潤滑油を供給するクランク側軸端供給口１２１ｂが追加される。

すなわち、潤滑装置１２０は、クランクシャフト１２の下部軸受２６へ潤滑油を供給する第１の潤滑油路１２１と、第１の潤滑油路１２１の先端に設けられたギヤ潤滑油路１２７と、ギヤ潤滑油路１２７の先端に設けられ、タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５の噛合部１０４に向けて潤滑油を噴射する噴射部１３３と、ギヤ潤滑油路１２７に接続され、エキセントリックシャフト６６の軸端（下軸端）６６ｃに潤滑油を供給する軸端潤滑油路１２８と、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃから上軸端６６ｂまで貫通させたシャフト潤滑油路１２９と、を備える。

第１の潤滑油路１２１、ギヤ潤滑油路１２７、軸端潤滑油路１２８及びシャフト潤滑油路１２９で、クランクシャフト１２の下軸端１２ｃ及びエキセントリックシャフト６６の上及び下軸端６６ｂ，６６ｃを、予め所定の方向に押圧するように潤滑油を供給する潤滑油路１３１が構成される。

第１の潤滑油路１２１には、クランクシャフト１２の下軸端１２ｃ周囲に潤滑油を供給するクランク側供給口１２１ａと、下軸端１２ｃに潤滑油を供給するクランク側軸端供給口１２１ｂと、を備える。

軸端潤滑油路１２８には、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃに潤滑油を供給するエキセントリック側供給口１２８ａを有する。シャフト潤滑油路１２９には、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃに潤滑油が入力されるオイル入力口１２９ａと、エキセントリックシャフト６６の上軸端６６ｂの潤滑油が出力される軸端オイル出力口１２９ｂと、を有する。

図３にて説明したように、バーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジン１０では、クランクシャフト１２に、同軸にタイミングギヤ６３が設けられ、エキセントリックシャフト６６に、タイミングギヤ６３に噛み合いタイミングギヤ６３の回転が伝達されるエキセントリックギヤ６５を備える。
タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５は、はすば歯車が用いられている。

図７に示されたように、潤滑装置１２０では、クランクシャフト１２に矢印ｂ１の如く上向きの最大軸方向荷重が作用するとともに、エキセントリックシャフト６６に矢印ｂ２の如く下向きの最大軸方向荷重が作用するときに、クランクシャフト１２の下軸端１２ｃに、潤滑油を供給してクランクシャフト１２を上方に押圧するとともに、エキセントリックシャフト６６に、上及び下軸端６６ｂ，６６ｃに適量の潤滑油を供給してエキセントリックシャフト６６にかかる荷重を相殺するようにした。

図８に、図１〜図６に示された潤滑装置９０の変形例である潤滑装置１４０が示される。潤滑装置１４０では、潤滑装置９０において設けられた、エキセントリックシャフト６６の上軸端６６ｂの潤滑油が出力される軸端オイル出力口９９ｂが省かれ、周囲オイル出力口１４９ｃが設けられる。

すなわち、潤滑装置１４０は、クランクシャフト１２の下部軸受２６へ潤滑油を供給する第１の潤滑油路１４１と、第１の潤滑油路１４１の先端に設けられたギヤ潤滑油路１４７と、ギヤ潤滑油路１４７の先端に設けられ、タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５の噛合部１０４に向けて潤滑油を噴射する噴射部１５３と、ギヤ潤滑油路１４７に接続され、エキセントリックシャフト６６の軸端（下軸端）６６ｃに潤滑油を供給する軸端潤滑油路１４８と、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃから上軸端６６ｂまで貫通させたシャフト潤滑油路１４９と、を備える。

第１の潤滑油路１４１、ギヤ潤滑油路１４７、軸端潤滑油路１４８及びシャフト潤滑油路１４９で、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃを、予め所定の方向に押圧するように潤滑油を供給する潤滑油路１５１が構成される。

第１の潤滑油路１４１には、クランクシャフト１２の下軸端１２ｃ周囲に潤滑油を供給するクランク側供給口１４１ａを備える。

軸端潤滑油路１４８には、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃに潤滑油を供給するエキセントリック側供給口１４８ａを有する。シャフト潤滑油路１４９には、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃに潤滑油が入力されるオイル入力口１４９ａと、エキセントリックシャフト６６の上軸端６６ｂの周囲に潤滑油が出力される周囲オイル出力口１４９ｃと、を有する。

図３にて説明したように、バーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジン１０では、クランクシャフト１２に、同軸にタイミングギヤ６３が設けられ、エキセントリックシャフト６６に、タイミングギヤ６３に噛み合いタイミングギヤ６３の回転が伝達されるエキセントリックギヤ６５を備える。
タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５は、はすば歯車が用いられている。

クランクシャフト１２に矢印ｃ１の如く下向きの最大軸方向荷重が作用するとともに、エキセントリックシャフト６６に矢印ｃ２の如く上向きの最大軸方向荷重が作用するときに、クランクシャフト１２を、自重を利用して最大軸方向荷重作用前にシリンダバレル１６に予め接触させるとともに、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃに、潤滑油を供給してエキセントリックシャフト６６上方に押圧した。

図１〜図３，図７及び図８（実施例２及び実施例３）に示されたように、バーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジン１０では、ピストン１３を往復運動可能に案内するシリンダ（シリンダブロック）１４、及びクランクシャフト１２を回転自在に支持するクランクケース１５が形成されるシリンダバレル１６と、このシリンダバレル１６のシリンダ側開口部１８を側方から塞ぐシリンダヘッド１７と、シリンダバレル１６の下方に設けられるオイルパン２１と、クランクケース１５内に設けられ、ピストン１３の吸気行程のストロークと、ピストン１３の圧縮行程のストロークを変えるエキセントリックシャフト６６と、を備える。クランクシャフト１２の軸線１２ａが鉛直方向に向けて設置される。

シリンダバレル１６に、クランクシャフト１２の下軸端１２ｃ及びエキセントリックシャフト６６の上及び下軸端６６ｂ，６６ｃを、予め所定の方向に押圧するように潤滑油を供給する潤滑油路１３１、若しくは、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃを、予め所定の方向に押圧するように潤滑油を供給する潤滑油路１５１が設けられたので、クランクシャフト１２及び／若しくはエキセントリックシャフト６６を最大軸方向荷重発生時に衝突面となるシリンダバレル１６（歯車箱面）に予め接触させておくことができる。これにより、クランクシャフト１２の軸端（下軸端）１２ｃ若しくはエキセントリックシャフト６６の軸端６６ｂ，６６ｃの衝突による打音を抑制することができる。

図７（実施例２）に示されたように、バーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジン１０では、クランクシャフト１２に、同軸にタイミングギヤ６３が設けられ、エキセントリックシャフト６６に、タイミングギヤ６３に噛み合いタイミングギヤ６３の回転が伝達されるエキセントリックギヤ６５を備える。

タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５に、はすば歯車が用いられる。
クランクシャフト１２に上向きの最大軸方向荷重が作用するとともに、エキセントリックシャフト６６に下向きの最大軸方向荷重が作用するときに、クランクシャフト１２の軸端（下軸端）１２ｃに、潤滑油を供給してクランクシャフト１２を上方に押圧するとともに、エキセントリックシャフト６６に、上及び下軸端６６ｂ，６６ｃに適量の潤滑油を供給してエキセントリックシャフト６６にかかる荷重を相殺するようにしたので、クランクシャフト１２及びエキセントリックシャフト６６がシリンダバレル１６に衝突して発生する打音を抑制することができる。

なお、このときに、エキセントリックシャフト６６は、比較的軽いのでエキセントリックシャフト６６にかかる荷重及び自重を相殺するように、上及び下軸端６６ｂ，６６ｃに適量の潤滑油を供給して潤滑油で上及び下軸端６６ｂ，６６ｃを押さえ込むようにした。

図８（実施例３）に示されたように、バーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジン１０では、クランクシャフト１２に、同軸にタイミングギヤ６３が設けられ、エキセントリックシャフト６６に、タイミングギヤ６３に噛み合いタイミングギヤ６３の回転が伝達されるエキセントリックギヤ６５を備える。

タイミングギヤ６３及びエキセントリックギヤ６５に、はすば歯車が用いられる。
クランクシャフト１２に下向きの最大軸方向荷重が作用するとともに、エキセントリックシャフト６６に上向きの最大軸方向荷重が作用するときに、クランクシャフト１２を、自重を利用して最大軸方向荷重作用前にシリンダバレル１６に予め接触させるとともに、エキセントリックシャフト６６の下軸端６６ｃに、潤滑油を供給してエキセントリックシャフト６６を上方に押圧したので、クランクシャフト１２及びエキセントリックシャフト６６がシリンダバレル１６に衝突して発生する打音を抑制することができる。

なお、このときに、クランクシャフト１２は、重量があるので自重を利用して最大軸方向荷重作用前にシリンダバレル１６に予め接触させた。

尚、本発明に係るバーチカル型エンジンは、図１〜図８に第１〜第３実施例の潤滑装置９０，１２０，１４０が示されたが、これらの実施例を適宜組み合わせることを妨げるものではない。また、本発明では第１〜第３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。

本発明に係るバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンは、エンジン、発電機及び排気熱交換器が一つの筐体に納められ、エンジンに都市ガス等が供給され、発電及び熱交換器を行うコージェネレーション装置に採用するのに好適である。

１０…バーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジン、１２…クランクシャフト、１２ａ…クランクシャフトの軸線、１２ｃ…クランクシャフトの軸端（下軸端）、１４…シリンダ（シリンダブロック）、１５…クランクケース、１６…シリンダバレル、１７…シリンダヘッド、１８…シリンダ側開口部、２１…オイルパン、６３…タイミングギヤ、
６５…エキセントリックギヤ、６６…エキセントリックシャフト、６６ｂ…エキセントリックシャフトの軸端（上軸端）、６６ｃ…エキセントリックシャフトの軸端（下軸端）、１２０，１４０…潤滑装置、１３１，１５１…潤滑油路。

Claims (2)

1. ピストンを往復運動可能に案内するシリンダ、及びクランクシャフトを回転自在に支持するクランクケースが形成されるシリンダバレルと、このシリンダバレルのシリンダ側開口部を側方から塞ぐシリンダヘッドと、シリンダバレルの下方に設けられるオイルパンと、前記クランクケース内に設けられ、前記ピストンの吸気行程のストロークと、前記ピストンの圧縮行程のストロークを変えるエキセントリックシャフトとを備え、前記クランクシャフトの軸線が鉛直方向に向けて設置されるバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジンにおいて、
   前記シリンダバレルは、前記クランクシャフトの下軸端及び前記エキセントリックシャフトの上及び下軸端を、予め所定の方向に押圧するように潤滑油を供給する潤滑油路、若しくは、前記エキセントリックシャフトの下軸端を、予め所定の方向に押圧するように潤滑油を供給する潤滑油路が設けられ、
   前記クランクシャフトは、同軸にタイミングギヤが設けられ、前記エキセントリックシャフトは、前記タイミングギヤに噛み合い前記タイミングギヤの回転が伝達されるエキセントリックギヤを備え、
   前記タイミングギヤ及び前記エキセントリックギヤははすば歯車が用いられ、
   前記クランクシャフトに上向きの最大軸方向荷重が作用するとともに、前記エキセントリックシャフトに下向きの最大軸方向荷重が作用するときに、前記クランクシャフトの下軸端に、前記潤滑油を供給して前記クランクシャフトを上方に押圧するとともに、前記エキセントリックシャフトに、上及び下軸端に適量の前記潤滑油を供給して該エキセントリックシャフトにかかる荷重を相殺する、
   ことを特徴とするバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジン。
2. 前記クランクシャフトは、同軸にタイミングギヤが設けられ、前記エキセントリックシャフトは、前記タイミングギヤに噛み合い前記タイミングギヤの回転が伝達されるエキセントリックギヤを備え、
   前記タイミングギヤ及び前記エキセントリックギヤは、はすば歯車が用いられ、
   前記クランクシャフトに下向きの最大軸方向荷重が作用するとともに、前記エキセントリックシャフトに上向きの最大軸方向荷重が作用するときに、前記クランクシャフトは、自重を利用して最大軸方向荷重作用前に前記シリンダバレルに予め接触させるとともに、前記エキセントリックシャフトの下軸端に前記潤滑油を供給して該エキセントリックシャフト上方に押圧することを特徴とする請求項１記載のバーチカル型の複リンク式可変ストロークエンジン。

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