(57)【要約】【課題】簡潔な構造により軽量なアトキンソンサイクル機構を実現する。【解決手段】ピストン１２と、ピストンピン１３と、クランクピン１９を有するクランクシャフト１４と、ピストンピン１３に接続される小端部２０及び、クランクピン１９に接続される大端部２１を有するコンロッド１５と、大端部２１に形成された内歯部２３及び、支持孔部２２と、支持孔部２２に回転自在に取り付けられ、大端部２１の中心に対して偏心した偏心孔部２５が形成された偏心ベアリング１６と、クランクピン１９に取り付けられ、内歯部２３に噛合された歯車部材１７とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンと、
前記ピストンに取り付けられたピストンピンと、
クランクピンを有するクランクシャフトと、
前記ピストンピンに接続される小端部及び、前記クランクシャフトクランクピンに接続される大端部を有するコンロッドと、
前記大端部に形成された内歯部及び、支持孔部と、
前記支持孔部に回転自在に取り付けられると共に、前記大端部の中心に対して偏心した偏心孔部が形成された偏心ベアリングと、
前記クランクピンに取り付けられると共に、前記内歯部に噛合された歯車部材と、を備える
ことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記内歯部と前記歯車部材との歯車比が、３：１に設定された
請求項１に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに関し、特に燃焼効率を改善するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、膨張行程では、コンロッドがピストンの往復動方向に沿った状態で動き、吸気行程では、コンロッドが往復動方向に対して傾斜した状態で動くようにしたエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載のエンジンでは、膨張行程におけるピストンストロークが、吸気行程におけるピストンストロークよりも大きくなる。その結果、膨張比を圧縮比よりも大きくすることができる。
【０００３】
また、要求された動力に従ってエンジンのシリンダ圧力を調整するシリンダ圧力調整器を備えるエンジンが知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２記載のエンジンでは、シリンダの調整は、調整装置によって圧縮比を変えることにより行われる。調整装置は、連結ロッドがピストンを燃焼室ヘッドから所望の距離に上昇させるような位置に、調整ホイールを介して偏心ホイールを変える。調整装置は、シリンダに入る空気のボリュームを測定し、圧縮比を適切に調整する。また、調整装置は、圧縮圧力が適切に増大または低減されるように回転速度を考慮する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２３４７０７号公報
【特許文献２】特表２０１３−５０２５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１記載の技術では、内周に歯を有するリングギヤと、リングギヤの歯に噛合する遊星ギヤと、ピストンに一端部が連結され、遊星ギヤにおけるその中心よりも径方向外側の位置に他端部が連結されたコネクティングロッドと、出力軸とを備えている。そのため、多数の部品を必要として構造が複雑になることにより、簡潔な構造により軽量にすることができない課題がある。
【０００６】
また、特許文献２記載の技術では、シリンダの調整が、調整装置によって圧縮比を変えることにより行われる。調整装置は、エンジンのシリンダとは別所に設置されている。そのため、エンジン全体が大型化するとともに、多数の部品を必要として構造が複雑になることにより、簡潔な構造により軽量にすることができない課題がある。
【０００７】
本開示の技術は、簡潔な構造により軽量なアトキンソンサイクル機構を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の技術は、ピストンと、前記ピストンに取り付けられたピストンピンと、クランクピンを有するクランクシャフトと、前記ピストンピンに接続される小端部及び、前記クランクシャフトクランクピンに接続される大端部を有するコンロッドと、前記大端部に形成された内歯部及び、支持孔部と、前記支持孔部に回転自在に取り付けられると共に、前記大端部の中心に対して偏心した偏心孔部が形成された偏心ベアリングと、前記クランクピンに取り付けられると共に、前記内歯部に噛合された歯車部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記内歯部と前記歯車部材との歯車比が、３：１に設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の技術によれば、簡潔な構造により軽量なアトキンソンサイクル機構を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るエンジンを示すコンロッド側から視た一部破断斜視図である。
【図２】本実施形態に係るエンジンを示すクランクシャフト側から視た斜視図である。
【図３】本実施形態に係るエンジンの作用を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るエンジンについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１３】
図１〜３に示すように、本実施形態に係るエンジン１０は、シリンダ（図３にのみ示す）１１と、ピストン（図３にのみ示す）１２と、ピストンピン１３と、クランクシャフト１４と、コンロッド１５と、偏心ベアリング１６と、歯車部材１７とを備えている。
【００１４】
エンジン１０は、ピストン１２の死点間の１回の移動を１行程とし、連続する４行程を１サイクルとして吸気行程と圧縮行程と膨張行程と排気行程とに順次割り当てる４ストロークのエンジンである。本実施形態では、エンジン１０を圧縮着火式のディーゼルエンジンとして説明するが、これとは異なり、火花点火式の４ストロークのガソリンエンジン、ＬＮＧ（液化石油ガス）やＣＮＧ（圧縮天然ガス）を燃料とするエンジンにも適用可能である。また、図中には１気筒の構成のみを示すが、エンジン１０は２気筒以上を備える多気筒エンジンであってもよい。
【００１５】
シリンダ１１の上部には、不図示のシリンダヘッド、吸気バルブ、排気バルブ、カムシャフト、噴射ポンプ等が配置される。シリンダ１１の下方には、同じく不図示のシリンダブロックが配置されている。
【００１６】
ピストン１２は、シリンダ１１内で上下に往復移動自在に収容されている。なお、ピストン１２の外周には、シリンダ１１の内壁との間の気密性を保持するための不図示のピストンリングが装着されている。
【００１７】
ピストンピン１３は、軸形状に形成されて、ピストン１２に設けられている不図示のピン孔に嵌合されている。ピストンピン１３は、ピン孔を介してピストン１２の中心（重心）に配置されている。
【００１８】
クランクシャフト１４は、クランク軸１８と、クランクピン１９（図２にのみ示す）と、不図示のクランクアームとを備えている。クランク軸１８は、不図示のメタル等の軸受を介してシリンダブロックに回転自在に軸支されている。クランクピン１９は、クランク軸１８に対する平行位置において一方向に延出して形成されている。
【００１９】
コンロッド１５は、小端部２０と、大端部２１とを有する。小端部２０は、ピストン１２の内部においてピストンピン１３に回動自在に取り付けられる。大端部２１には、支持孔部２２と内歯部２３とが同心に形成されている。支持孔部２２は丸孔形状に形成されている。内歯部２３は平歯である。
【００２０】
偏心ベアリング１６は、円板部２４を有する。円板部２４には、偏心孔部２５が形成されている。偏心ベアリング１６は、コンロッド１５の大端部２１において支持孔部２２に回転自在に支持される。
【００２１】
歯車部材１７は、歯部２６と軸部２７とを一体に有してクランクピン１９に取り付けられている。歯部２６は、平歯車であってコンロッド１５の大端部２１において内歯部２３に噛合される。軸部２７は、偏心ベアリング１６の偏心孔部２５に回動自在に挿通されている。
【００２２】
本実施形態において、コンロッド１５の内歯部２３と、歯車部材１７の歯部２６との歯数比は、好ましくは、３：１に設定されている。
【００２３】
次に、図３を用いてエンジン１０の作用について説明する。図３（Ａ）に示すように、吸気工程においては、ピストン１２の下降に伴いピストンピン１３は位置Ａ１から位置Ａ２まで下降する。このとき、偏心ベアリング１６は位置Ｂ１から位置Ｂ２まで図３中時計回転方向に２４０度回動する。これに伴い、歯車部材１７は位置Ｃ１から位置Ｃ２まで図３中時計回転方向に１８０度変位する。そのため、クランクピン１９の中心からピストンピン１３の中心までは距離Ｌ１に設定される。
【００２４】
図３（Ｂ）に示すように、吸気工程から圧縮工程に移行する際、ピストン１２の上昇に伴いピストンピン１３は位置Ａ２から位置Ａ３まで上昇する。このとき、偏心ベアリング１６は位置Ｂ２から位置Ｂ３まで図３中時計回転方向に２４０度回動する。これに伴い、歯車部材１７は位置Ｃ２から位置Ｃ３まで図３中時計回転方向に１８０度変位する。そのため、クランクピン１９の変位に伴い、クランクピン１９の中心からピストンピン１３の中心までは距離Ｌ１よりも長い距離Ｌ２に設定される。
【００２５】
図３（Ｃ）に示すように、圧縮工程の終了時には、ピストンピン１３は位置Ａ３まで上昇している。このとき、偏心ベアリング１６は位置Ｂ２から位置Ｂ３まで回動している。これに伴い、歯車部材１７は位置Ｃ２から位置Ｃ３まで変位している。そのため、クランクピン１９の変位に伴い、クランクピン１９の中心からピストンピン１３の中心までは距離Ｌ２よりも短い距離Ｌ３に設定されている。
【００２６】
図３（Ｄ）に示すように、次に、圧縮工程から膨張行程に移行する際、ピストン１２の下降に伴いピストンピン１３は位置Ａ３から位置Ａ４まで下降する。このとき、偏心ベアリング１６は位置Ｂ３から位置Ｂ４まで図３中時計回転方向に２４０度回動する。これに伴い、歯車部材１７は位置Ｃ３から位置Ｃ４まで図３中時計回転方向に１８０度変位する。そのため、クランクピン１９の変位に伴い、クランクピン１９の中心からピストンピン１３の中心までは、圧縮工程での距離Ｌ２よりも短い距離Ｌ４に設定される。
【００２７】
本実施形態において、コンロッド１５の内歯部２３と、歯車部材１７の歯部２６と、の歯数比は、３：１に設定されているために、歯車部材１７の２回転の間に偏心ベアリング１６は１回転する。これにより、ピストン１２において、圧縮比よりも膨張比を大きく設定することが可能となり、燃焼効率が効果的に改善されるようになる。
【００２８】
以上詳述したように、本実施形態のエンジン１０によれば、歯車部材１７の変位に伴う偏心ベアリング１６の回動によって、ピストン１２のストロークを、吸気工程から圧縮工程に移行する際よりも圧縮工程から膨張行程に移行する際の方を大きく取ることができる。これにより、圧縮比よりも膨張比を大きく設定して、簡潔な構造により軽量なアトキンソンサイクル機構を実現することができる。
【００２９】
また、コンロッド１５の内歯部２３と、歯車部材１７の歯部２６と、の歯数比が、３：１に設定されているため、歯車部材１７の２回転の間に偏心ベアリング１６を１回転させることができる。
【００３０】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変形して実施することができる。
【００３１】
例えば、コンロッド１５の内歯部２３と歯車部材１７の歯部２６とは、図示した平歯車（平歯）に代えて、はす歯歯車（はす歯）を適用することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  エンジン
１２  ピストン
１３  ピストンピン
１４  クランクシャフト
１５  コンロッド
１６  偏心ベアリング
１７  歯車部材
１９  クランクピン
２０  小端部
２１  大端部
２２  支持孔部
２３  内歯部
２５  偏心孔部
【図１】
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【図２】
2018105159.tif 000004
【図３】
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