(57)【要約】【課題】簡素な構成で、ピストン移動方向に対して横方向の振動を低減できる複リンク式エンジンの振動低減構造を提供する。【解決手段】ピストンピン１６を介してピストン１１に連結されるアッパリンク１３と、アッパリンク１３にアッパピン１７を介して連結されるとともにクランクピン１２Ａに回転可能に連結されるロアリンク１４と、コントロールピン１８を介してロアリンク１４に連結されるとともに揺動軸２１に揺動可能に連結されるコントロールリンク１５とを備える複リンク式エンジン１００の振動低減構造であって、少なくともアッパリンク１３とコントロールリンク１５に、エンジン回転２次以上の少なくともいずれか１つの所定次数の慣性力が、ピストン移動方向に対して左右横方向に作用し、各リンクの所定次数の左方向の慣性力と右方向の慣性力の総和が釣り合うようにアッパリンク１３、ロアリンク１４及びコントロールリンク１５を構成する。【選択図】図２
2010096160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がピストンピンを介してピストンに連結されるアッパリンクと、前記アッパリンクの他端にアッパピンを介して連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に連結されるロアリンクと、一端がコントロールピンを介して前記ロアリンクに連結されるとともに、他端が揺動軸に揺動可能に連結されるコントロールリンクとを備える複リンク式エンジンの振動低減構造であって、
少なくとも前記アッパリンクと前記コントロールリンクに、エンジン回転２次以上の少なくともいずれか１つの所定次数の慣性力が、ピストン移動方向に対して左右横方向に作用し、各リンクの前記所定次数の左方向の慣性力と右方向の慣性力の総和が釣り合うように、前記アッパリンク、前記ロアリンク及び前記コントロールリンクを構成する、
ことを特徴とする複リンク式エンジンの振動低減構造。
【請求項２】
前記ロアリンクは、アッパピン中心とコントロールピン中心との間にクランクピンが配置されるように前記クランクピンが連結される連結孔を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の複リンク式エンジンの振動低減構造。
【請求項３】
前記クランクピンの中心は、アッパピン中心とコントロールピン中心とを結ぶ線上に配置される、
ことを特徴とする請求項２に記載の複リンク式エンジンの振動低減構造。
【請求項４】
前記ロアリンクの重心は、前記クランクピン中心と一致する、
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の複リンク式エンジンの振動低減構造。
【請求項５】
一端がピストンピンを介してピストンに連結されるアッパリンクと、前記アッパリンクの他端にアッパピンを介して連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に連結されるロアリンクと、一端がコントロールピンを介して前記ロアリンクに連結されるとともに、他端が揺動軸に揺動可能に連結されるコントロールリンクとを備える複リンク式エンジンの振動低減構造であって、
前記アッパリンクは、質量をｍuとし、ピストンピン中心とアッパピン中心との間の長さをＬ6とし、ピストンピン中心からアッパリンク重心までの距離をｘgu0とし、
前記ロアリンクは、質量をｍlとし、アッパピン中心とクランクピン中心との間の長さをＬ4とし、クランクピン中心とコントロールピン中心との間の長さをＬ2とし、クランクピン中心からロアリンク重心までの距離をｘgl0として、アッパピン中心とコントロールピン中心とを通る線上であってアッパピン中心とコントロールピン中心との間に、ロアリンク重心が位置するとともに、クランクピン中心が配置されるように前記クランクピンが連結される連結孔を形成し、
前記コントロールリンクは、質量をｍcとし、コントロールピン中心と揺動軸中心との間の長さをＬ3とし、揺動軸中心からコントロールリンク重心までの距離をｘgc0とし、
前記アッパリンク、前記ロアリンク及び前記コントロールリンクが下記（１）式を満たすように構成する、
ことを特徴とする複リンク式エンジンの振動低減構造。
【数１】
2010096160.tif 000016
【請求項６】
一端がピストンピンを介してピストンに連結されるアッパリンクと、前記アッパリンクの他端にアッパピンを介して連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に連結されるロアリンクと、一端がコントロールピンを介して前記ロアリンクに連結されるとともに、他端が揺動軸に揺動可能に連結されるコントロールリンクとを備える複リンク式エンジンの振動低減構造であって、
前記ロアリンクは、アッパピン中心とコントロールピン中心とを通る線上であって、アッパピン中心とコントロールピン中心との間にクランクピン中心が配置されるように前記クランクピンが連結される連結孔を形成するとともに、ロアリンク重心が前記クランクピン中心に一致するように構成され、
前記アッパリンクは、質量をｍuとし、ピストンピン中心とアッパピン中心との間の長さをＬ6とし、ピストンピン中心からアッパリンク重心までの距離をｘgu0とし、
前記コントロールリンクは、質量をｍcとし、コントロールピン中心と揺動軸中心との間の長さをＬ3とし、揺動軸中心からコントロールリンク重心までの距離をｘgc0とし、
前記アッパリンク及び前記コントロールリンクが下記（２）式を満たすように構成する、
ことを特徴とする複リンク式エンジンの振動低減構造。
【数２】
2010096160.tif 000017
【請求項７】
前記アッパリンク及び前記コントロールリンクは、アッパリンク質量ｍuとコントロールリンク質量ｍcとが等しくなるように構成される、
ことを特徴とする請求項６に記載の複リンク式エンジンの振動低減構造。
【請求項８】
一端がピストンピンを介してピストンに連結されるアッパリンクと、前記アッパリンクの他端にアッパピンを介して連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に連結されるロアリンクと、一端がコントロールピンを介して前記ロアリンクに連結されるとともに、他端が揺動軸に揺動可能に連結されるコントロールリンクとを備える複リンク式エンジンの振動低減構造であって、
各リンクにピストン移動方向に対して横方向に作用する、エンジン回転２次以上の少なくともいずれか１つの次数の振動を抑制するように、
前記ロアリンクは、アッパピン中心とコントロールピン中心との間に前記クランクピンが配置されるように前記クランクピンが連結される連結孔を形成するとともに、
前記アッパリンク及び前記コントロールリンクは、アッパリンク質量とコントロールリンク質量とが等しくなるように構成される、
ことを特徴とする複リンク式エンジンの振動低減構造。
【請求項９】
一端がピストンピンを介してピストンに連結されるアッパリンクと、前記アッパリンクの他端にアッパピンを介して連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に連結されるロアリンクと、一端がコントロールピンを介して前記ロアリンクに連結されるとともに、他端が揺動軸に揺動可能に連結されるコントロールリンクとを備える複リンク式エンジンの振動低減構造であって、
各リンクにピストン移動方向に対して横方向に作用する、エンジン回転２次以上の少なくともいずれか１つの次数の振動を抑制するように、
前記ロアリンクは、アッパピン中心とコントロールピン中心との間に前記クランクピンが配置されるように前記クランクピンが連結される連結孔を形成するとともに、
前記アッパリンク及び前記コントロールリンクは、ピストンピン中心からアッパピン中心までの長さに対するピストンピン中心からアッパリンク重心までの距離の比と、アッパリンク質量との積が、コントロールピン中心から揺動軸中心までの長さに対する揺動軸中心からコントロールリンク重心までの距離の比と、コントロールリンク質量との積と、バランスするように構成される、
ことを特徴とする複リンク式エンジンの振動低減構造。
【請求項１０】
前記複リンク式エンジンは、４気筒エンジンである、
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の複リンク式エンジンの振動低減構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複リンク式エンジンの振動低減構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクを介して連結する複リンク式エンジンが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ピストンとクランクシャフトとをアッパリンク及びロアリンクを介して連結し、ロアリンクの姿勢を制御することで圧縮比を可変に制御する複リンク式エンジンが開示されている。この複リンク式エンジンは、一端がロアリンクに連結し、他端がコントロールシャフトの偏心軸に連結するコントロールリンクを備え、コントロールシャフトの回転角を変化させることでコントロールリンクを介してロアリンクの姿勢を制御する。
【特許文献１】特開２００６−２０７６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、複リンク式エンジンでは、各リンクの慣性力等に起因して、ピストン移動方向だけでなく、ピストン移動方向に対して横方向（クランクシャフト軸方向から見た場合のピストン移動方向に対する左右横方向）にも振動が生じる。この横方向の振動の中で、例えばエンジン回転２次の振動成分は、ピストンとクランクシャフトとを１本のコンロッドで連結する従来のピストン−クランク機構では問題とならず、複リンク式エンジンに特有のものである。
【０００５】
なお、振動成分の次数は、エンジン回転の周期（クランクシャフトが１回転するときの周期）と同じ周期の振動成分が１次であり、２分の１周期の振動成分は２次、以下何分の１周期かによって高次の振動成分の次数が特定される。
【０００６】
特許文献１に記載の複リンク式エンジンは、クランクシャフトの下方に２次バランサー装置を備え、２次バランサー装置の第１バランサーシャフト及び第２バランサーシャフトをクランクシャフト回転方向とは逆方向に回転させることで、ピストン移動方向に対して傾斜する方向の２次振動を低減する。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の複リンク式エンジンでは、２次バランサー装置を別途備えるので、コストアップとなるだけでなく、２次バランサー装置駆動時のフリクション増によって燃費性能が悪化するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、簡素な構成で、ピストン移動方向に対して横方向の振動を低減できる複リンク式エンジンの振動低減構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【００１０】
本発明は、一端がピストンピン（１６）を介してピストン（１１）に連結されるアッパリンク（１３）と、アッパリンク（１３）の他端にアッパピン（１７）を介して連結されるとともに、クランクシャフト（１２）のクランクピン（１２Ａ）に回転可能に連結されるロアリンク（１４）と、一端がコントロールピン（１８）を介してロアリンク（１４）に連結されるとともに、他端が揺動軸（２１）に揺動可能に連結されるコントロールリンク（１５）とを備える複リンク式エンジン（１００）の振動低減構造であって、少なくともアッパリンク（１３）とコントロールリンク（１５）に、エンジン回転２次以上の少なくともいずれか１つの所定次数の慣性力が、ピストン移動方向に対して左右横方向に作用し、各リンク（１３〜１５）の所定次数の左方向の慣性力と右方向の慣性力の総和が釣り合うように、アッパリンク（１３）、ロアリンク（１４）及びコントロールリンク（１５）を構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡素な構成で、複リンク式エンジン本体に発生するピストン移動方向に対して横方向の２次以上の振動を低減することができ、コストアップや燃費性能の悪化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の複リンク式エンジンを示す概略構成図である。
【００１４】
複リンク式エンジン１００は、車両用の直列４気筒エンジンであって、ピストン上死点位置を変化させて圧縮比を変更する圧縮比可変機構１０を備える。圧縮比可変機構１０は、ピストン１１とクランクシャフト１２とを、アッパリンク１３及びロアリンク１４で連結し、コントロールリンク１５によってロアリンク１４の姿勢を制御することで圧縮比を変更する。
【００１５】
アッパリンク１３は、上端でピストンピン１６を介してピストン１１に連結する。アッパリンク１３は、下端でアッパピン１７を介してロアリンク１４の一端に連結する。ロアリンク１４の他端は、コントロールピン１８を介してコントロールリンク１５に連結する。
【００１６】
ロアリンク１４は、アッパピン１７の中心とコントロールピン１８の中心との間にクランクピン１２Ａが配置されるように、クランクピン１２Ａが連結される連結孔１４Ａを形成する。ロアリンク１４は、図中左右の２部材から分割可能に構成され、ほぼ中央に連結孔１４Ａを有する。ロアリンク１４は、連結孔１４Ａにクランクシャフト１２のクランクピン１２Ａを挿入し、クランクピン１２Ａを中心に揺動する。
【００１７】
クランクシャフト１２は、クランクピン１２Ａ、ジャーナル１２Ｂ及びカウンターウェイト１２Ｃを備える。クランクピン１２Ａの中心はジャーナル１２Ｂの中心から所定量偏心している。カウンターウェイト１２Ｃは、クランクアームに一体形成されて、ピストン運動の回転１次振動成分を低減する。
【００１８】
コントロールリンク１５の上端は、コントロールピン１８を介してロアリンク１４に対して回動自在に連結する。コントロールリンク１５の下端は、コントロールシャフト２０の偏心軸（揺動軸）２１に連結する。コントロールリンク１５は、偏心軸２１を中心に揺動する。
【００１９】
コントロールシャフト２０は、クランクシャフト１２と平行に配置され、シリンダブロックに回転自在に支持される。コントロールシャフト２０の偏心軸２１は、コントロールシャフト軸心から所定量偏心した位置に形成される。コントロールシャフト２０は、図示しないアクチュエータによって回転制御され、偏心軸２１を移動させる。
【００２０】
アクチュエータによってコントロールシャフト２０が回転し、偏心軸２１がコントロールシャフト２０の中心軸に対して相対的に低くなる方向に移動すると、ロアリンク１４はクランクピン１２Ａを中心としてアッパピン１７の位置が相対的に上昇する方向に傾く。これによりピストン１１が上昇して、複リンク式エンジン１００の圧縮比が高くなる。これに対して、偏心軸２１がコントロールシャフト２０の中心軸に対して相対的に高くなる方向に移動すると、ロアリンク１４はクランクピン１２Ａを中心としてアッパピン１７の位置が相対的に低くなる方向に傾く。これによりピストン１１が下降して、複リンク式エンジン１００の圧縮比が低くなる。
【００２１】
複リンク式エンジン１００では、例えば高負荷運転領域においてエンジン回転速度によらずノッキング防止のために低圧縮比に設定され、ノッキング発生のおそれが低い低中負荷運転領域において出力の向上を図るために高圧縮比に設定される。
【００２２】
ところで、上記のような複リンク式エンジンでは、アッパリンク、ロアリンク及びコントロールリンクの各リンクに生じる慣性力の総和がエンジン本体を加振する加振力となり、この加振力によってエンジン本体はピストン移動方向（エンジン上下方向）だけでなく、ピストン移動方向に対して横方向（エンジン左右方向）にも振動する。このエンジン左右方向の振動の中で、例えばエンジン回転２次の振動成分は、複リンク式エンジンに特有のものである。
【００２３】
複リンク式エンジン１００は４気筒エンジンであることから、エンジン左右方向の振動のうち１次振動の影響は小さいので、エンジン回転に対して２次以上の振動を低減することを目的とする。特に、車室内騒音であるこもり音の要因となるエンジン左右方向の２次振動を低減する必要がある。そこで、複リンク式エンジン１００では、エンジン回転２次以上の少なくともいずれか１つの所定次数の慣性力として、アッパリンク１３、ロアリンク１４及びコントロールリンク１５の各リンクの重心位置におけるエンジン左右方向２次の左方向慣性力の総和と右方向慣性力の総和が釣り合うように、各リンクの質量、形状等を構成して、エンジン左右方向の２次振動の低減を図る。
【００２４】
図２は、各リンクの重心位置におけるエンジン左右方向の２次以上慣性力の総和を計算するための複リンク式エンジン１００のモデル図である。図２は、クランクシャフト１２の回転中心を座標中心（０，０）として示した直交座標であって、エンジン左右方向にｘ軸を設け、エンジン上下方向にｙ軸を設ける。
【００２５】
図２に示すように、ピストンピン１６の中心を位置（ｘ4，ｙ4）とし、アッパピン１７の中心を位置（ｘ3，ｙ3）とし、クランクピン１２Ａの中心を位置（ｘ1，ｙ1）とし、コントロールピン１８の中心を位置（ｘ2，ｙ2）とし、コントロールシャフト２０の偏心軸２１の中心を位置（ｘc、ｙc）とする。
【００２６】
アッパリンク１３は、質量をｍuとし、ピストンピン１６の中心とアッパピン１７の中心との間の長さをＬ6とする。アッパリンク重心Ｇuは、ピストンピン中心とアッパピン中心とを通る直線上又はその近傍に位置しており、直線近傍に位置する場合も簡略化の観点で、ピストンピン中心とアッパピン中心の内分点になっていると仮定する。そして、ピストンピン中心からアッパリンク重心Ｇuまでの距離をｘgu0とする。距離ｘgu0は、ピストンピン中心に対して、アッパピン側が正、その逆側が負となる。
【００２７】
ロアリンク１４は、質量をｍlとし、アッパピン１７の中心とクランクピン１２Ａの中心との間の長さをＬ4とし、クランクピン中心とコントロールピン１８の中心との間の長さをＬ2とする。ロアリンク１４においては、アッパピン１７の中心とコントロールピン１８の中心との間にクランクピン１２Ａが配置されるように、クランクピン１２Ａが連結される連結孔１４Ａを形成するように構成されることから、ロアリンク重心Ｇl及び連結孔１４Ａに挿入されるクランクピン１２Ａの中心が共に、アッパピン中心とコントロールピン中心とを通る直線上又はその近傍に位置している。直線近傍に位置する場合も簡略化の観点で、それぞれがアッパピン中心とコントロールピン中心の内分点になっていると仮定する。そして、クランクピン中心からロアリンク重心Ｇlまでの距離をｘgl0とする。距離ｘgl0は、クランクピン中心に対して、コントロールピン側が正、アッパピン側が負となる。
【００２８】
コントロールリンク１５は、質量をｍcとし、コントロールピン１８の中心と偏心軸２１の中心との間の長さをＬ3とする。コントロールリンク重心Ｇcは、コントロールピン中心と偏心軸中心とを通る直線上又はその近傍に位置しており、直線近傍に位置する場合も簡略化の観点で、コントロールピン中心と偏心軸中心の内分点になっていると仮定する。そして、偏心軸中心からコントロールリンク重心Ｇcまでの距離をｘgc0とする。距離ｘgc0は、偏心軸中心に対して、コントロールピン側が正、その逆側が負となる。
【００２９】
アッパピン１７及びコントロールピン１８は、いずれかのリンクの一部分とみなすことで、各リンクの質量及び重心位置を求める際にその影響が織り込まれているものとする。
【００３０】
なお、クランクシャフト１２の回転中心とクランクピン１２Ａの中心を通る線と、ｘ軸とのなす角度をクランク角度θAとする。
【００３１】
上記のようなモデル設定において、各リンクの重心位置におけるエンジン左右方向の２次以上慣性力の総和を算出するのに際し、まずロアリンク重心Ｇlのエンジン左右方向変位ｘgl、アッパリンク重心Ｇuのエンジン左右方向変位ｘgu及びコントロールリンク重心Ｇcのエンジン左右方向変位ｘgcをそれぞれ求める。
【００３２】
各リンクのエンジン左右方向変位ｘgl、ｘgu、ｘgcは、（１）〜（３）式のように表わされる。
【００３３】
【数１】
2010096160.tif 000003
【００３４】
【数２】
2010096160.tif 000004
【００３５】
【数３】
2010096160.tif 000005
【００３６】
ここで、コントロールピン１８のエンジン左右方向変位ｘ2は、（４）式に示すように、エンジン回転に対して１次の変位ｘ2Lと２次以上の変位ｘ2Hに分離することができる。１次変位ｘ2L及び２次以上変位ｘ2Hは、それぞれ各リンク形状等によって決まる定数Ａn、Ｂnとクランク角度θAとから算出される。
【００３７】
【数４】
2010096160.tif 000006
【００３８】
一方、クランクシャフト１２はシャフト端部に設けられたフライホイールによって回転変動が抑制されるので、クランクピン１２Ａのエンジン左右方向変位ｘ1は（５）式のように１次変位だけで表わされ、２次以上変位ｘ1Hはゼロとなる。
【００３９】
【数５】
2010096160.tif 000007
【００４０】
また、ピストン１１はシリンダに沿って摺動するので、ピストンピン１６はエンジン左右方向に変位しない。そのため、ピストンピン１６のエンジン左右方向の２次以上変位ｘ4Hは（６）式のようにゼロになる。
【００４１】
【数６】
2010096160.tif 000008
【００４２】
偏心軸２１はコントロールシャフト２０が回転すると移動するが、偏心軸２１の移動速度はエンジン回転速度に比べて小さく、偏心軸２１は固定端とみなせるので、偏心軸２１のエンジン左右方向の２次以上変位ｘcHは（７）式のようにゼロになる。
【００４３】
【数７】
2010096160.tif 000009
【００４４】
上記（４）式〜（７）式を用いて（１）〜（３）式をエンジン左右方向の２次以上変位として整理すると、ロアリンク重心Ｇlの２次以上変位ｘglH、アッパリンク重心Ｇuの２次以上変位ｘguH及びコントロールリンク重心Ｇcの２次以上変位ｘgcHは（８）〜（１０）式となる。
【００４５】
【数８】
2010096160.tif 000010
【００４６】
【数９】
2010096160.tif 000011
【００４７】
【数１０】
2010096160.tif 000012
【００４８】
そして、各リンク重心位置におけるエンジン左右方向の２次以上慣性力の総和Ｆｅｓは、各リンク質量ｍl、ｍu、ｍcと上記（８）〜（１０）式によって、（１１）式のように表わされる。なお、（１１）式において、右辺第１項はロアリンク１４の慣性力を示し、右辺第２項はコントロールリンク１５の慣性力を示し、右辺第３項はアッパリンク１３の慣性力を示す。
【００４９】
【数１１】
2010096160.tif 000013
【００５０】
上記（１１）式においてエンジン左右方向の２次以上慣性力の総和Ｆｅｓがゼロ、具体的には（１１）式を整理して得られる（１２）式がゼロになれば、つまり各リンクのエンジン左右方向２次の左方向慣性力の総和と右方向慣性力の総和が釣り合うようになれば、エンジン本体をエンジン左右方向に加振する２次以上の加振力がなくなって、エンジン左右方向の２次以上の振動が抑制される。
【００５１】
【数１２】
2010096160.tif 000014
【００５２】
したがって、本実施形態の複リンク式エンジン１００では、（１２）式を満たすように、アッパリンク１３、ロアリンク１４及びコントロールリンク１５の質量、形状等を決定する。
【００５３】
図３は、（１２）式を満足するように設計した各リンクを示す図である。図３（Ａ）はアッパリンク１３を示し、図３（Ｂ）はロアリンク１４を示し、図３（Ｃ）コントロールリンク１５を示す。
【００５４】
図３（Ａ）に示すように、アッパリンク１３は、質量がｍuで、ピストンピン１６の中心とアッパピン１７の中心との間の長さがＬ6となるように形成される。アッパリンク１３は棒状部材として形成され、ピストンピン１６の中心線とアッパピン１７の中心線を含んだ平面を挟んで対称な立体形状となっている。アッパリンク重心Ｇuは、ピストンピン中心とアッパピン中心とを通る線上又はその近傍であってピストンピン中心とアッパピン中心との間に設定される。ピストンピン中心からアッパリンク重心Ｇuまでの距離はｘgu0である。
【００５５】
図３（Ｂ）に示すように、ロアリンク１４は、質量がｍlで、アッパピン１７の中心とクランクピン１２Ａの中心との間の長さがＬ4で、クランクピン中心とコントロールピン１８の中心との間の長さがＬ2となるように形成される。ロアリンク１４には、アッパピン１７とコントロールピン１８との間であって、アッパピン中心とコントロールピン中心とを通る線上又はその近傍にクランクピン中心が配置されるように、連結孔１４Ａが形成される。このように連結孔１４Ａを形成すれば、連結孔１４Ａを挟んでアッパピン側とコントロールピン側が概ね対称となるロアリンク１４の構造上、ロアリンク重心Ｇlについてもアッパピン中心とコントロールピン中心とを通る線上又はその近傍に設定される。また、ロアリンク１４は、ロアリンク重心Ｇlがアッパピン中心とコントロールピン中心とを通る線上であって、コントロールピン中心とクランクピン中心との間に配置されるように構成される。なお、クランクピン中心からロアリンク重心Ｇlまでの距離はｘgl0である。
【００５６】
図３（Ｃ）に示すように、コントロールリンク１５は、質量がｍcで、コントロールピン１８の中心と偏心軸２１の中心との間の長さがＬ3となるように形成される。コントロールリンク１５は棒状部材として形成され、コントロールピン１８の中心線と偏心軸１８の中心線を含んだ平面を挟んで対称な立体形状となっている。コントロールリンク重心Ｇcはコントロールピン中心と偏心軸中心とを通る線上又はその近傍であってコントロールピン中心と偏心軸中心との間に設定される。偏心軸中心からコントロールリンク重心Ｇcまでの距離はｘgc0である。
【００５７】
上記の各リンクについて、質量、ピン間長さ、所定のピン中心から重心までの距離で表わされる重心位置を（１２）式を満足するように構成すれば、複リンク式エンジン１００ではエンジン左右方向の２次以上の振動が抑制される。
【００５８】
図４及び図５を参照して、複リンク式エンジン１００の効果について説明する。図４は、複リンク式エンジン１００に対する比較例であって、（１２）式を満たしていない複リンク式エンジン２００を示す図である。図５は、複リンク式エンジン１００における、エンジン左右方向の２次慣性力を示す図である。
【００５９】
図４（Ａ）に示す複リンク式エンジン２００は、基本的には複リンク式エンジン１００と同じようなリンク配置であるが、複リンク式エンジン１００と比較して、アッパリンク２１３の質量が軽く、コントロールリンク２１５の質量が重く、さらにクランクピン中心からロアリンク重心までの距離が長くなるように構成されている。ロアリンク２１４の質量は、アッパリンク２１３やコントロールリンク２１５の質量よりも重く設定されている。このような場合には（１２）式の左辺にある３つの項の内、２つの正の項（第１項と第２項）の絶対値は１つの負の項（第３項）の絶対値よりも相対的に大きくなりやすく、（１２）式を満足しにくくなる。（１２）式を満たしていない複リンク式エンジン２００では、図４（Ｂ）に示すように、各リンクのエンジン左右方向の２次慣性力が釣り合わず、２次慣性力の総和を低減することができない。そのため、複リンク式エンジン２００では、エンジン左右方向の２次振動が発生する。
【００６０】
これに対して、複リンク式エンジン１００は（１２）式を満足するように各リンクが構成されており、図５に示すように、ロアリンク１４の２次慣性力（（１２）式の左辺第１項に相当）及びコントロールリンク１５の２次慣性力（（１２）式の左辺第３項に相当）がアッパリンク１３の２次慣性力（（１２）式の左辺第２項に相当）の半分程度となって、各リンクの２次の左右どちらか一方の向きの慣性力の総和とその反対向きの慣性力の総和が釣り合う。そのため各リンク重心位置におけるエンジン左右方向の２次慣性力の総和が、ほぼゼロとなる。これによりエンジン本体を振動させる２次加振力もほぼゼロになるので、複リンク式エンジン１００ではエンジン左右方向の２次振動の発生が抑制される。
【００６１】
以上、エンジン回転２次の振動に着目して説明したが、エンジン回転２次以上の少なくともいずれか１つの次数のピストン移動方向に対して左右横方向に作用する慣性力について、各リンクの所定次数の左方向慣性力と右方向慣性力の総和が釣り合うようにすれば、こもり音の抑制に寄与する。本実施形態の複リンク式エンジン１００では（１２）式を満足するように各リンクを構成しているので、２次よりも高い高次振動の発生も抑制される。
【００６２】
以上により、第１実施形態の複リンク式エンジン１００では、下記の効果を得ることができる。
【００６３】
複リンク式エンジン１００では、アッパリンク１３、ロアリンク１４及びコントロールリンク１５のエンジン左右方向の２次以上の慣性力の総和が略ゼロとなるように、具体的には（１２）式を満たすように、アッパリンク１３、ロアリンク１４及びコントロールリンク１５の質量、形状等を決定するので、簡素な構成でエンジン左右方向の２次以上の振動を低減することが可能となる。
【００６４】
ところで、本実施形態の（１２）式については、ロアリンク１４においてロアリンク重心Ｇl及び連結孔１４Ａに挿入されるクランクピン１２Ａの中心がアッパピン中心とコントロールピン中心を通る線上にあることが望ましい。しかしながら、種々の制約から、図６（Ａ）に示すように、ロアリンク重心Ｇlやクランクピン１２Ａの中心をアッパピン中心とコントロールピン中心を通る線上からずらしてその近傍に位置するように、ロアリンク１４を形成せざるを得ない場合もあり得る。
【００６５】
図６（Ｂ）は、ロアリンク１４においてロアリンク重心Ｇlがアッパピン中心とコントロールピン中心を通る線からずれた場合における、ロアリンク重心Ｇlのずれ量Ｄと、各リンクのエンジン左右方向の２次慣性力の総和である２次加振力との関係を示す。ロアリンク重心Ｇlのずれ量Ｄは、アッパピン中心とコントロールピン中心を通る線と、ロアリンク重心Ｇlとの距離として表わされる。
【００６６】
複リンク式エンジン１００では、図６（Ｂ）の実線Ａに示すように、ロアリンク重心Ｇlがアッパピン中心とコントロールピン中心を通る線からずれるほど、エンジン左右方向の２次加振力は大きくなるが、ロアリンク重心Ｇlのずれ量Ｄが０ｍｍから十数ｍｍ以内の範囲Ｒ1であれば、破線Ｂで示されるエンジン左右方向の慣性力を考慮していない複リンク式エンジン（例えば、図４の比較例）よりも２次加振力を小さくして、車室内騒音であるこもり音を抑制することができる。このように複リンク式エンジン１００では、ロアリンク重心Ｇlのずれが僅かであれば、（１２）式を満たすように各リンクを構成して、エンジン左右方向の２次以上の振動を低減することが可能である。
【００６７】
図６（Ｃ）は、クランクピン１２Ａの中心がアッパピン中心とコントロールピン中心を通る線からずれるようにロアリンク１４の連結孔１４Ａが形成された場合における、クランクピン中心のずれ量相関値θBと、各リンクのエンジン左右方向の２次慣性力の総和である２次加振力との関係を示す。クランクピン中心のずれ量相関値θBは、アッパピン中心とクランクピン中心を通る線と、コントロールピン中心とクランクピン中心を通る線とがなす角度として表わされる。
【００６８】
複リンク式エンジン１００では、クランクピン中心のずれ量相関値θBが１８０°よりも小さくなると、図６（Ｃ）の実線Ｃに示すようにエンジン左右方向の２次加振力は大きくなるが、クランクピン中心のずれ量相関値θBが１８０°から十数°以内の範囲Ｒ2であれば、破線Ｂで示されるエンジン左右方向の慣性力を考慮していない複リンク式エンジン（例えば、図４の比較例）よりも２次加振力を小さくして、車室内騒音であるこもり音を抑制することができる。このように複リンク式エンジン１００では、クランクピン中心のずれが僅かであれば、（１２）式を満たすように各リンクを構成して、エンジン左右方向の２次以上の振動を低減することが可能である。
【００６９】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態の複リンク式エンジン１００の各リンクを示す図である。図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、それぞれロアリンク１４、アッパリンク１３、コントロールリンク１５を示す。
【００７０】
第２実施形態の複リンク式エンジン１００の基本構成は、第１実施形態とほぼ同様であるが、ロアリンク１４の構成において相違する。以下に、その相違点を中心に説明する。
【００７１】
図７（Ａ）に示すように、ロアリンク１４には、アッパピン１７の中心とコントロールピン１８の中心とを通る線上であって、アッパピン中心とコントロールピン中心との間にクランクピン中心が配置されるように連結孔１４Ａが形成される。また、ロアリンク１４は、ロアリンク重心Ｇlが連結孔１４Ａに挿入されるクランクピン１２Ａの中心に一致するように形成される。
【００７２】
このようにロアリンク１４を形成すると、クランクピン中心からロアリンク重心Ｇlまでの距離ｘgl0がゼロになる。そして、連結孔１４Ａを挟んでアッパピン側とコントロールピン側が概ね対称となるロアリンク１４の構造上、アッパピン中心からクランクピン中心までの長さＬ4とクランクピン中心からコントロールピン中心までの長さＬ2が略等しくなる。
【００７３】
距離ｘgl0がゼロになると（１２）式の左辺第１項のロアリンク項がゼロになり、長さＬ2及びＬ4が略等しくなると（１２）式の左辺第３項のアッパリンク項を整理できるので、（１２）式は（１３）式のように変形される。
【００７４】
【数１３】
2010096160.tif 000015
【００７５】
上記のアッパリンク１３とコントロールリンク１５について、質量、ピン間長さ、所定のピン中心から重心までの距離で表わされる重心位置を（１３）式を満足するように構成すれば、複リンク式エンジン１００ではエンジン左右方向の２次以上の振動が抑制される。
【００７６】
つまり、各リンクにピストン移動方向に対して横方向に作用する、エンジン回転２次以上の少なくともいずれか１つの次数の振動を抑制するように、ロアリンク１４は、アッパピン中心とコントロールピン中心との間にクランクピンが配置されるようにクランクピン１２Ａが連結される連結孔１４Ａを形成する。また、アッパリンク１３及びコントロールリンク１５は、ピストンピン中心からアッパピン中心までの長さＬ6に対するピストンピン中心からアッパリンク重心までの距離ｘgu0の比と、アッパリンク質量ｍuとの積が、コントロールピン中心から揺動軸中心までの長さＬ3に対する揺動軸中心からコントロールリンク重心までの距離ｘgc0の比と、コントロールリンク質量ｍcとの積と、バランスするように構成される。
【００７７】
ここで、アッパリンク１３及びコントロールリンク１５は、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように２つの連結部１３Ａ、１５Ａを有する棒状部材であって、ほぼ同じような形状として形成される。そのため、アッパリンク１３においてピストンピン中心からアッパリンク重心Ｇuまでの距離ｘgu0をピストンピン中心とアッパピン中心との間の長さＬ6で割った値と、偏心軸中心からコントロールリンク重心Ｇcまでの距離ｘgc0をコントロールピン中心と偏心軸中心との間の長さＬ3で割った値とはおおよそ等しくなる。したがって、アッパリンク１３の質量ｍuと、コントロールリンク１５の質量ｍcとをほぼ等しく設定すれば、（１３）式を満たすことができる。
【００７８】
本実施形態では、各リンクにピストン移動方向に対して横方向に作用する、エンジン回転２次以上の少なくともいずれか１つの次数の振動を抑制するように、ロアリンク１４は、アッパピン中心とコントロールピン中心との間にクランクピン１２Ａが配置されるようにクランクピン１２Ａが連結される連結孔１４Ａを形成するとともに、アッパリンク１３及びコントロールリンク１５は、アッパリンク質量とコントロールリンク質量とが等しくなるように構成されている。
【００７９】
以上により、第２実施形態の複リンク式エンジン１００では、下記の効果を得ることができる。
【００８０】
複リンク式エンジン１００では、ロアリンク１４は、アッパピン中心とコントロールピン中心とを通る線上であって、アッパピン中心とコントロールピン中心との間にクランクピン中心が配置されるように連結孔１４Ａを形成するとともに、ロアリンク重心Ｇlがクランクピン中心に略一致するように構成され、アッパリンク１３及びコントロールリンク１５は、アッパリンク質量ｍuとコントロールリンク質量ｍcがほぼ等しくなるように構成されるので、（１３）式を満たし、第１実施形態と同様にエンジン左右方向の２次以上の振動を低減することが可能となる。
（第３実施形態）
図８及び図９を参照して、第３実施形態の複リンク式エンジン１００について説明する。図８は、第３実施形態の複リンク式エンジン１００の概略構成図である。図９は、各リンク重心に作用するエンジン左右方向の２次慣性力を示す図である。
【００８１】
第３実施形態の複リンク式エンジン１００は、（１２）式を満たすように各リンクを形成する点において第１実施形態と同様であるが、コントロールリンク１５の構成において相違する。つまり、コントロールリンク１５にバランスウェイト１５Ｂを設置するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００８２】
（１１）式に示したように、エンジン左右方向の２次以上の慣性力のうち、ロアリンク１４及びコントロールリンク１５に作用する慣性力はそれぞれ同方向にあり（正の項で示される）、コントロールリンク１５に作用する慣性力のみが逆方向にある（負の項で示される）。そのためロアリンク１４、コントロールリンク１５の慣性力の和をアッパリンク１３の慣性力によって打ち消して（１２）式を満足させる場合には、アッパリンク１３の質量ｍuを増加させる等してアッパリンク１３の慣性力をかなり大きくする必要がある。
【００８３】
そこで、第３実施形態の複リンク式エンジン１００では、コントロールリンク１５にバランスウェイト１５Ｂを設け、ロアリンク１４とコントロールリンク１５の慣性力の和を出来る限り小さくすることで、各リンクの慣性力の釣り合いの容易化を図りつつ、エンジン左右方向の２次以上の振動を低減する。
【００８４】
図８に示すように、複リンク式エンジン１００のコントロールリンク１５は、偏心軸側端部にバランスウェイト１５Ｂを備える。バランスウェイト１５Ｂによって、コントロールリンク重心Ｇcは、コントロールピン１８の中心と偏心軸２１の中心を通る線上であって、偏心軸中心に対してコントロールピン側とは逆側に設定される。
【００８５】
このようにコントロールリンク重心Ｇcを設定すると、コントロールリンク重心Ｇcのエンジン左右方向の挙動が第１実施形態とは逆となる。そのため、コントロールリンク重心Ｇcにおけるエンジン左右方向の２次慣性力の向きは、図９に示すように、ロアリンク重心Ｇlに作用する慣性力の向きと逆向きとなって、アッパリンク重心Ｇuに作用する慣性力と同じ向きとなる。これは、偏心軸中心からコントロールリンク重心Ｇcまでの距離ｘgc0が負の値となって、（１１）式及び（１２）式のコントロールリンク項（（１２）式の左辺第１項）が負になることを意味している。
【００８６】
以上により、第３実施形態の複リンク式エンジン１００では、下記の効果を得ることができる。
【００８７】
複リンク式エンジン１００では、コントロールリンク１５の偏心軸側端部にバランスウェイト１５Ｂを設け、コントロールリンク重心Ｇcをコントロールピン中心と偏心軸中心を通る線上であって、偏心軸中心からコントロールピン側とは逆側に設定する。ロアリンク１４はコントロールリンク１５よりも質量が重くなりがちで、２次以上慣性力も大きくなりやすいが、コントロールリンク重心Ｇcに作用するエンジン左右方向の２次以上慣性力の向きを第１実施形態や第２実施形態とは逆向きにすることができるので、ロアリンク１４とコントロールリンク１５の２次以上慣性力の和を小さくすることができる。これにより、ロアリンク１４及びコントロールリンク１５に起因するエンジン左右方向の２次以上振動を低減することができる。また、ロアリンク１４とコントロールリンク１５の慣性力の和が小さくなれば、アッパリンク１３によってエンジン左右方向の２次以上慣性力をバランスさせやすくなり、各リンクの慣性力の釣り合いの容易化を図ることができる。
【００８８】
複リンク式エンジン１００では、アッパリンク重心及びコントロールリンク重心におけるエンジン左右方向の２次以上慣性力の和と、ロアリンク重心におけるエンジン左右方向の２次以上の慣性力を等しく設定し、各リンクが（１２）式を満たすように構成するので、図９に示すように、エンジン左右方向の２次慣性力の総和もほぼゼロとなる。これによりエンジン本体を振動させる２次加振力が低減され、２次振動の発生が抑制される。
【００８９】
図９においては２次振動についてのみ説明したが、第３実施形態の複リンク式エンジン１００においても、第１実施形態と同様に２次よりも高い高次振動の発生も抑制される。
【００９０】
なお、第３実施形態では、コントロールリンク重心Ｇcがコントロールピン中心と偏心軸中心を通る線上であって、偏心軸中心からコントールピン側とは逆側に設定されるように、バランスウェイト１５Ｂをコントロールリンク１５に設置したが、これに限られるものではない。つまり、コントロールリンク重心Ｇcがコントロールピン中心と偏心軸中心を通る線上であって、偏心軸中心とコントールピン中心との間にある場合であっても、バランスウェイト１５Ｂをコントロールリンク１５に設置して、コントロールリンク重心Ｇcを偏心軸中心に近づけるようにしてもよい。そうすると、偏心軸中心からコントロールリンク重心Ｇcまでの距離ｘgc0が短くなって、（１２）式のコントロールリンク項の値を小さくなるので、ロアリンク１４とコントロールリンク１５の２次以上慣性力の和を小さくすることができ、各リンクの慣性力の釣り合いの容易化を図りつつ、エンジン左右方向の２次以上の振動を低減することができる。
（第４実施形態）
図１０及び図１１を参照して、第４実施形態の複リンク式エンジン１００について説明する。図１０（Ａ）は第４実施形態の複リンク式エンジン１００の概略構成図であり、図１０（Ｂ）はコントロールリンク１５の概略構成図である。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、エンジン左右方向及びエンジン上下方向（ピストン移動方向）の２次慣性力を示す。
【００９１】
第４実施形態の複リンク式エンジン１００の構成は、第３実施形態とほぼ同様であるが、コントロールリンク１５の重心位置において相違する。つまり、コントロールリンク重心Ｇcがコントロールピン中心と偏心軸中心とを通る線からずれるように、コントロールリンク１５にバランスウェイト１５Ｂを設置したもので、以下にその相違点を中心に説明する。
【００９２】
図１０（Ａ）に示すように、複リンク式エンジン１００のコントロールリンク１５は、偏心軸側端部にバランスウェイト１５Ｂを備える。バランスウェイト１５Ｂは、コントロールリンク１５に設置された時に、コントロールリンク重心Ｇcが偏心軸２１の中心からコントールピン側とは逆側で、コントロールピン１８の中心と偏心軸中心を通る線の近傍であって、当該線から若干ずれるように構成される。
【００９３】
したがって、コントロールリンク重心Ｇcは、図１０（Ｂ）に示すように、偏心軸２１の中心を基準にすると、コントロールピン中心と偏心軸中心を通る線Ｘ上の重心成分Ｐと、線Ｘに直交し、偏心軸中心を通る線Ｙ上の重心成分Ｑとを有している。
【００９４】
重心成分Ｐは、コントロールピン中心と偏心軸中心を通る線上であって、偏心軸中心からコントロールピン側とは逆側にあり、第３実施形態において詳述したように、コントロールリンク１５のエンジン左右方向の慣性力に寄与する。コントロールリンク１５において、重心成分Ｐに作用するエンジン左右方向の２次以上慣性力の向きは、ロアリンク重心Ｇlに作用する２次以上慣性力とは逆向きになるので、第３実施形態と同様に、各リンクの２次以上慣性力の釣り合いの容易化を図りつつ、図１１（Ａ）に示すようにエンジン左右方向の２次以上の振動を低減することができる。
【００９５】
これに対して、重心成分Ｑは、コントロールリンク１５が偏心軸２１を中心に揺動した時にエンジン上下方向に揺動するので、コントロールリンク１５のエンジン上下方向の慣性力に寄与する。そのため、バランスウェイト１５Ｂの形状や質量等を調整して、偏心軸中心から重心成分Ｑまでの距離ｙgc0を調整すれば、図１１（Ｂ）に示すように、各リンク１３〜１５及びピストン１１に作用するエンジン上下方向の２次慣性力の総和をほぼゼロにすることができ、エンジン上下方向の２次振動を低減することができる。
【００９６】
以上により、第４実施形態の複リンク式エンジン１００では、下記の効果を得ることができる。
【００９７】
複リンク式エンジン１００では、コントロールリンク１５の偏心軸側端部にバランスウェイト１５Ｂを設け、コントロールリンク重心Ｇcを偏心軸中心からコントールピン側とは逆側で、コントロールピン中心と偏心軸中心を通る線からずれるように設定することにより、エンジン左右方向だけでなく、エンジン上下方向の振動を低減することが可能となる。
【００９８】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００９９】
第１〜第４実施形態では、本発明を４気筒エンジンに適用した例を説明したが、本発明を６気筒エンジンに適用すれば、６気筒エンジンおいて問題となるエンジン左右方向の３次振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】第１実施形態の複リンク式エンジンの概略構成図である。
【図２】各リンクの重心位置における慣性力の総和を計算するための複リンク式エンジンのモデル図である。
【図３】アッパリンク、ロアリンク及びコントロールリンクの概略構成図である。
【図４】比較例である複リンク式エンジンの概略構成図である。
【図５】各リンク重心におけるエンジン左右方向の２次慣性力を示す図である。
【図６】ロアリンク重心とエンジン左右方向の２次加振力との関係、及びクランクピン中心とエンジン左右方向の２次加振力との関係について示す図である。
【図７】第２実施形態の複リンク式エンジンのアッパリンク、ロアリンク及びコントロールリンクの概略構成図である。
【図８】第３実施形態の複リンク式エンジンの概略構成図である。
【図９】エンジン左右方向の２次慣性力を示す図である。
【図１０】第４実施形態の複リンク式エンジンの概略構成図である。
【図１１】エンジン左右方向及びエンジン上下方向の２次慣性力を示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１００  複リンク式エンジン
１１  ピストン
１２  クランクシャフト
１２Ａ  クランクピン
１３  アッパリンク
１４  ロアリンク
１４Ａ  連結孔
１５  コントロールリンク
１５Ｂ  バランスウェイト
１６  ピストンピン
１７  アッパピン
１８  コントロールピン
２０  コントロールシャフト
２１  偏心軸（揺動軸）
【図１】
2010096160.tif 000018
【図２】
2010096160.tif 000019
【図３】
2010096160.tif 000020
【図４】
2010096160.tif 000021
【図５】
2010096160.tif 000022
【図６】
2010096160.tif 000023
【図７】
2010096160.tif 000024
【図８】
2010096160.tif 000025
【図９】
2010096160.tif 000026
【図１０】
2010096160.tif 000027
【図１１】
2010096160.tif 000028