(57)【要約】      （修正有）【課題】広い運転領域で熱効率向上、ポンピングロス低減を図れると共に、ピストン側圧を大幅低減でき、低メカロスで、行程容積可変時の上死点位相変化が少なく位相合わせの為のＶＶＴも不要な行程容積連続可変装置を提供する。【解決手段】二分割し連結したコンロッド１２のクランク側をＬ形ヨーク１３とし、可変制御アーム連結軸１３−４を可変制御アーム１４にて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯よりピストン１１方向に離れた側で近づき、ジャーナル軸芯側で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様に可変制御アーム揺動軸１６芯位置を二次元的に可変制御し、ハの字状の範囲内にクランクジャーナル軸芯を配置したものにおいて、クランク軸方向視にて、クランクジャーナル軸芯、可変制御アーム揺動軸芯間にシリンダ芯軸Ｙを配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二分割しクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側を、クランクピン軸芯、可変制御アーム連結軸芯、コンロッド連結軸芯をＬ形としたヨークとし、可変制御アーム連結軸をアームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯よりピストン方向に離れた側で近づき、ジャーナル軸芯側で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様にアーム揺動軸芯位置を二次元的に可変制御し、ハの字状の範囲内にクランクジャーナル軸芯を配置したものにおいて、クランク軸方向視にてクランクジャーナル軸芯、可変制御アーム揺動軸芯間にシリンダ芯軸を配置した行程容積連続可変装置。
【請求項２】
Ｌ形ヨークのコンロッド連結軸芯を、クランクピン、可変制御アーム連結軸の軸芯を結ぶ辺に対し可変制御アーム連結軸芯を通る垂線上位置から、最少行程容積時の上死点時に可変制御アーム連結軸芯とコンロッド連結軸芯を結ぶ線がシリンダ芯軸に対し略直角となる範囲内に設ける請求項１に記載した行程容積連続可変装置。
【請求項３】
可変制御アームをクランクジャーナル軸方向にてＬ形ヨークを挟み込む左右一対のアームにて形成する請求項１に記載した行程容積連続可変装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【００１】本発明は自動車、船舶、船外機等のエンジンにて、行程容積、圧縮比を随時任意に連続無段階可変するものにおいて、ピストン側圧を大幅低減し低メカロスで、行程容積可変時の上、下死点位相変化を抑えると共に、上、下死点クランク角を略１８０°に近づけてクランクバランスを良くし振動低減を図るもので、ピストン上、下死点位置及び圧縮比範囲の制限、無電力での行程容積、圧縮比の固定、保持をも可能にするものである。
【背景技術】
【００２】出力に対し内燃機関の行程容積及び圧縮比は、熱効率、ポンピングロスを決定づける主な要因であり、負荷や回転数等に応じて行程容積、圧縮比を連続自在に選択できれば、広い運転領域で熱効率向上、ポンピングロス低減を図れる。
斜板（斜軸）にてピストン往復運動をクランク軸回転運動に変換し、斜板（斜軸）の傾斜角及びクランク軸方向位置を変え、行程容積及び圧縮比を可変するものが提案されているが、ピストン往復運動の力を出力軸の回転力に変換する部分でのメカロスが大きく、しかも高回転化が困難な構造であり、従来の単クランク機構を採用したエンジンの加工設備を大幅に変更する必要もあって実用化に至っていないが、単クランク機構を応用できれば従来の加工設備を利用できると共に、エンジンレイアウトも似たものとなり従来の車体に搭載し易く実用化への障壁が小さくなる。
単クランク機構のコンロッドを二分割し、主にクランク側の動きをアームにて規制する為にアームの揺動軸位置を可変するものにおいて、シリンダ芯軸とクランクジャーナル軸を通る芯軸への垂線の内側の第二象限に、クランク側コンロッドの動きを規制するアームの揺動軸芯を設けたことを特徴とする特許文献１、２が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１２９８１７号公報
【特許文献２】特開２００３−２０１８７５号公報又、二分割したコンロッドのクランク側を、コンロッド連結軸、クランクピン軸の軸芯を結ぶ辺に対し対角が略直角となる対頂点に可変制御アーム連結軸芯を設けたＬ形ヨークとし、アーム連結軸を可変制御アームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯を通りシリンダ芯軸に平行な線に対し、上死点側で近づき下死点側は両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様に可変制御アームの揺動軸芯位置を一次又は二次元的に可変制御することを特徴とする特許文献３が開示されている。
【特許文献３】特開２０１７−１０６４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３】特許文献１では、第二象限内にコントロールロッドの揺動軸芯及び揺動先端軸を設けており、先端軸の軌跡がピストンストロークを決定づけている。先端軸の軌跡がクランクジャーナル軸芯より離れた側（上死点側）で広がり軸芯に近い側（下死点側）で狭くなっており、最小ストローク側の上、下死点間と下、上死点間のクランク角度差は小さいが、最大ストローク側では下、上死点間に対し上、下死点間のクランク角が大幅に大きく、クランクバランスが取れず振動面で不利であると共に、上死点位相がストローク変化に伴い大きく変化し、バルブタイミングを合わせる為のＶＶＴが必須で、バルブタイミングをも可変するとなると更に位相可変幅の大きなＶＶＴが必要となる。【００４】特許文献２では、コントロールロッドの揺動軸芯位置を二次元的に可変することが提案されており、ストロークに対する圧縮比を任意に可変可能となり、先端軸の軌跡をクランクジャーナル軸芯より離れた側（上死点側）で近づけ軸芯に近い側（下死点側）で広げることが可能となり、ストローク変化による上死点位相変化を小さくできるがそれ以外の欠点は解消されていない。揺動軸芯位置を円弧状に可変する案も提案されており、先端軸の軌跡がシリンダ軸に平行に近くなる一部条件下（特開例では最大ストローク側の上死点付近のみ）では、二分割コンロッド連結軸のシリンダ芯軸直角方向変位が小さく抑えられピストン側圧を大幅低減できるが、ストロークに対する圧縮比は固定化されてしまうものである。両案共に、行程容積可変全域に亘って上、下死点間と下、上死点間のクランク角度差小でクランクバランスが良く、上死点位相変化が小さくＶＶＴ不要で、ピストン側圧を大幅低減し低メカロスにできるものではない。【００５】一方、特許文献３では、図１２右図の様にクランク軸方向視にて可変制御アーム揺動軸芯Ａ、Ａ’（以下軸芯Ａ、Ａ’）とシリンダ芯軸Ｙ（以下Ｙ軸）との間にクランクジャーナル軸芯Ｏ（以下軸芯Ｏ）を配置し、軸芯Ｏを通りシリンダ芯軸に平行な線Ｙ’（以下Ｙ’線）に対し、可変制御アーム連結軸芯Ｂ（以下軸芯Ｂ）を上死点側で近づき下死点側は両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様にストロークさせており、上死点側ではＹ軸直角方向に僅かに軌跡をずらすことで圧縮比を調整でき上死点位相変化を小さく抑えられＶＶＴ不要となり、下死点側では行程容積（ストローク）を可変させる為に軌跡を両側に広げているが、軌跡のハの字状の範囲内に軸芯Ｏを配置することで、少ない広がり量で行程容積変化量を大きくでき、軸芯Ｂストローク軌跡のＹ軸直角方向変位を小さく抑えられ、軸芯Ｂを揺動軸芯にクランクピン軸芯Ｐ（以下軸芯Ｐ）がクランクの回転により軸芯Ｏに対し振分に揺動しつつ軸芯Ｂがストロークするので、
辺ＢＰに対する辺ＢＣの角度を適切な角度の略９０°に設定することで、軸芯Ｏを通りＹ軸に直角な軸Ｘ（以下Ｘ軸）に平行で軸芯Ｂを通る線に対し辺ＢＣが振分に揺動し、図１３の一点鎖線の様にコンロッド連結軸芯Ｃ（以下軸芯Ｃ）軌跡のＹ軸直角（Ｘ軸）方向変位が小さく抑えられ、ピストン側圧が大幅低減し低メカロスにできるが、四気筒エンジンの様に隣合う気筒が１８０°クランクの場合、図１４ピストンストロークカーブの様に従来の単コンロッドクランクであれば隣合う気筒の平均ピストン位置は点線の様に変動し、上、下死点クランク角が１８０°なので上、下死点時には上、下死点中央位置（一点鎖線上）となり一次クランクバランスが取れるが、二分割コンロッドのクランク側をＬ形ヨークとした特許文献３の例（図１２右図）では、最小、最大ストローク及び圧縮比別のＹ’線からの時計回り上、下死点位相、上、下死点間と下、上死点間クランク角、及び圧縮比１８最小ストロークを基準としたストローク比が下表となり、
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圧縮比１２の最小、最大ストローク間での上死点位相変化は３°と極小さく、圧縮比１８最小ストローク、圧縮比１０最大ストローク間では０°となり上死点位相変化は問題無いが、下、上死点間に対し上、下死点間のクランク角が圧縮比１２最小ストローク時で５４°最大ストローク時で７０°大きく、平均ピストン位置が実線の様に変動し、上死点及び上死点より１８０°回転時では中央位置からずれてしまい、吸気、膨張行程のクランク角を大きくとれるがクランクバランスが悪く、振動対策としてエンジン懸架ダンパにて対策できない場合はバランサが必要になったり、一軸クランクの対向ピストンエンジンではバランスが取れないので、二軸クランクを互いに逆転させる工夫が必要となり、エンジン幅、重量が増加する欠点があった。【００６】本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたもので、二分割しクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側をＬ形ヨークとし、可変制御アーム連結軸をアームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯よりピストン方向に離れた側で近づき、ジャーナル軸芯側で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様にアーム揺動軸芯位置を二次元的に可変制御し、ハの字状の範囲内にクランクジャーナル軸芯を配置したものにおいて、クランク軸方向視にて、クランクジャーナル軸芯、可変制御アーム揺動軸芯間にシリンダ芯軸を配置することで、行程容積可変時の上、下死点位相変化を小さく抑えられると共に、上、下死点クランク角を略１８０°に近づけてクランクバランスを良くし振動低減を図れるもので、一軸クランクで対向ピストンエンジンのバランス取りが可能となり、Ｌ形ヨークの可変制御アーム連結軸を頂点とする内角角度と連結軸の揺動軌跡を適切に組合せ設定することで、圧縮比及び行程容積可変範囲全域のコンロッド連結軸芯軌跡のシリンダ芯軸直角方向変位幅を小さく抑えると共に、常用域でのシリンダ芯軸直角方向変位幅を極小に設定でき、エンジン使用特性に合わせて行程容積を連続無段階可変すると共に、圧縮比を行程容積に合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変し、広い運転領域で熱効率向上、ポンピングロス低減を図れると共に、ピストン側圧を大幅低減でき低メカロスで、行程容積可変時の上死点位相変化が少なく位相合わせの為のＶＶＴも不要な行程容積連続可変装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００７】前述の課題を解決する為の請求項１の発明は、二分割しクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側を、クランクピン軸芯、可変制御アーム連結軸芯、コンロッド連結軸芯をＬ形としたヨークとし、可変制御アーム連結軸をアームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯よりピストン方向に離れた側で近づき、ジャーナル軸芯側で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様にアーム揺動軸芯位置を二次元的に可変制御し、ハの字状の範囲内にクランクジャーナル軸芯を配置したものにおいて、クランク軸方向視にてクランクジャーナル軸芯、可変制御アーム揺動軸芯間にシリンダ芯軸を配置したことを特徴とする。【００８】図１２、１３において、軸芯Ｃの軌跡及び上、下死点時の軸芯Ｐ（ｐ）の位相は、クランクピン半径ｒ上を回転する軸芯Ｐに対するＬ形ヨークの形状（辺ＢＰ、ＢＣの長さ及びその内角）と軸芯Ｂの円弧状軌跡により決まり、辺ＢＰ、ＢＣの長さが略同じで内角が９０°に近い特許文献３や本発明例では、軸芯Ｐの回転によりＬ形ヨークの軸芯Ｂを軸芯に軸芯ＰのＸ軸方向変位が略軸芯ＣのＹ軸方向変位に変換され、軸芯ＣとＢのＹ軸方向変位が同じになる軸芯Ｐ位相が上、下死点となる。
従来例の特許文献３では、図１２右図の様にクランク軸方向視にて軸芯Ａ、Ａ’、Ｙ軸の間に軸芯Ｏを配置しており、上死点側では図１２右図諸元で軸芯ＢがＹ’線上をストロークするのであれば、Ｙ’線から時計回り３１°で軸芯ＣとＢのＹ軸方向変位が同じになり上死点となるが、最小、最大ストローク共に軸芯Ｂ円弧状軌跡がＹ軸方向に凸の為、上死点側では軸芯Ｐの時計回り回転による軸芯Ｐ、ＢのＸ軸方向変位が共にＹ軸方向に変位するので、３１°付近では辺ＢＰのＹ’線に対する傾斜＝辺ＢＣのＸ軸に対する傾斜つまり軸芯Ｃの上死点方向への変位が、Ｙ’線上を直線的にストロークする場合に比べ抑えられ時計回りに回転するに従って軸芯Ｂの下死点方向への変位より小さくなる為、反時計回りに回転し軸芯Ｐつまりは軸芯ＢのＹ軸方向変位が減少し軸芯Ｃの変位と同じになる位相で上死点となり、最小ストロークでは円弧状軌跡のＹ’線に対する傾斜が弱いが円弧状軌跡が反時計回り側にある事と相俟って２７°となり、円弧状軌跡のＹ’線に対する傾斜がより強く軸芯ＢのＸ軸方向変位が大きい最大ストロークでは、軸芯Ｂの軌跡がＹ’線より時計回り側にあるにも係らず２４°となっている。
下死点側でも軸芯ｃの下死点側への変位と軸芯ｂの上死点側への変位が釣り合った位相が下死点となるが、クランクが上死点時の軸芯Ｐ位相より時計回りに１８０°回転した位相から更に回転していくと、軸芯ｐ、ｂ共にＹ軸方向は上死点側に変位するが、最小ストローク側では軸芯Ｂ円弧軌跡が軸芯Ａ、Ａ’に対しＹ軸方向に凸の為にＸ軸方向はＹ軸に対し軸芯ｐは離れ軸芯ｂは近づくので、クランクが回転する程辺ｂｐは軸芯ｐを軸にＹ軸側に傾き辺ｂｃは軸芯ｂを軸として下死点側への傾きが増加していくが、軸芯ｐ、ｂのＹ軸に対するＸ軸方向位置が近いので軸芯ｂのＹ軸方向変位は軸芯ｐの変位と略同じとなり、軸芯ｂ、ｃのＹ軸方向変位が早めに釣り合い下死点となるが、最大ストローク側では軸芯Ａ’と下死点側軸芯ｂのＸ軸に対するＹ軸方向位置が近く軸芯Ｂ円弧軌跡がＹ軸に略平行となる為に、軸芯ｂのＸ軸方向位置はクランクが回転しても殆ど変化せず、Ｙ軸方向変位も軸芯ｐ、ｂのＸ軸方向位置が離れている為にクランクが回転しても軸芯ｐのＹ軸方向変位に対し軸芯ｂのＹ軸方向変位が減少する為に、軸芯ｐのＸ軸方向変位に対しＹ軸方向変位が増加する領域（Ｙ’線より時計回りに２２５°以上）までクランクが回転しないと軸芯ｂ、ｃの変位が釣り合わないので、最大ストローク側下死点は上死点時の軸芯Ｐ位相より時計回りに１８０°回転した位相に対し最小ストローク側より多く回った位相となる。【００９】対して本発明は、図１２左図（＝図１０実線）の様にクランク軸方向視にて軸芯Ａ、Ａ’、軸芯Ｏの間にＹ軸を配置し軸芯Ｂの円弧状軌跡の向きを逆にするもので、上死点側では図１２左図諸元で軸芯ＢがＹ’線上をストロークするのであれば、Ｙ’線から時計回り３１°で軸芯ＣとＢのＹ軸方向変位が同じになり上死点となる。最大ストロークの上死点側軸芯Ｂ軌跡はほぼＹ’線上ゆえ上死点位相は３１°となっているが、最小ストロークの軸芯Ｂ円弧状軌跡は軸芯Ａに対しＹ（Ｙ’）軸方向に凸の為、上死点側での軸芯Ｐ、ＢのＸ軸方向変位は、軸芯Ｐの時計回り回転により軸芯ＰはＹ’線に対しＹ軸方向に軸芯Ｂはその反対側に変位する為、３１°付近では辺ＢＰのＹ’線に対する傾斜＝辺ＢＣのＸ軸に対する傾斜つまり軸芯Ｃの上死点方向への変位が、Ｙ’線上を直線的にストロークする場合に比べ増大し時計回りに回転するに従って軸芯Ｂの下死点方向への変位より大きくなる為、更に時計回りにまわり軸芯Ｐつまりは軸芯ＢのＹ軸方向変位が増加し軸芯Ｃの変位と同じになる位相で上死点となり、最小ストロークでは４０°となっている。
下死点側はクランクが上死点時の軸芯Ｐ位相より時計回りに１８０°回転した位相から更に回転していくと、軸芯ｐ、ｂ共にＹ軸方向は上死点側に変位するが、最小ストローク側では軸芯Ａと下死点側軸芯ｂのＸ軸に対するＹ軸方向位置が近く、軸芯Ａに対しＹ軸方向に凸の軸芯Ｂ円弧状軌跡がＹ軸に略平行になると共に、軸芯ｐ、ｂのＹ軸に対するＸ軸方向位置が近いので軸芯ｐ、ｂのＹ軸方向上死点側への変位が略同じとなり、軸芯ｐのＸ軸方向変位による辺ｂｐ、ｂｃの傾斜による軸芯ｃの下死点方向変位と軸芯ｂの上死点方向変位が、軸芯ｐのＸ軸方向変位とＹ軸方向変位が同じとなるＹ’線より時計回りに２２５°の位相付近で釣り合うので、上死点時の軸芯Ｐ位相を４５°付近に近づけることでそれより時計回りに１８０°回転した位相付近で下死点となるようにしている。最大ストローク側ではクランクの回転により軸芯ｐ、ｂ共にＹ軸より離れるが、軸芯Ａ’に対しＹ軸方向に凸の軸芯Ｂ円弧状軌跡と軸芯ｐの回転軌跡が１８０°回転時位相付近では平行に近いので、辺ｂｐの軸芯ｐを軸としたＹ軸側への傾き増加が抑えられ、辺ｂｃの軸芯ｂを軸とした下死点側への傾きが抑えられるので、軸芯ｃの下死点側への変位と軸芯ｂの上死点側への変位が、軸芯ｐのＸ軸方向変位とＹ軸方向変位が同じとなるＹ’線より時計回りに２２５°の位相付近で釣り合い、最小ストローク側と同様位相となる。ゆえに上死点時の位相差が略最小、最大ストローク時の上、下死点クランク角差となる。（図１２参照）【０１０】四気筒エンジンの様に隣合う気筒が１８０°クランクの場合、本発明実施例（図１２左図）のピストンストロークカーブ図１５も図１４同様従来の単コンロッドクランクであれば隣合う気筒の平均ピストン位置は点線の様に変動するが、上、下死点時には上、下死点中央位置（一点鎖線上）となり一次クランクバランスが取れるが、二分割コンロッドのクランク側をＬ形ヨークとした本発明実施例では、最小、最大ストローク及び圧縮比別のＹ’線からの時計回り上、下死点位相、上、下死点間と下、上死点間クランク角、及び圧縮比１８最小ストロークを基準としたストローク比が下表となり、
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下、上死点間に対し上、下死点間のクランク角が圧縮比１２最小ストローク時で６°最大ストローク時で２２°大きいが、最小ストローク側は上、下死点間クランク角が略１８０°であり、点線の様に変動する隣合う気筒の平均ピストン位置は上、下死点時には略上、下死点中央位置（一点鎖線上）にでき、最大ストローク時でも下、上死点間に対する上、下死点クランク角が特許文献３（図１４）の例程には大きくならず、下、上死点間（圧縮、排気行程）に対し上、下死点間（吸気、膨張行程）クランク角を大きく取れる特徴は消えるが、単コンロッドクランクに近いクランクバランスとなるので特許文献３より大幅に振動低減できる。対向ピストンエンジンでは最大ストローク側での左右気筒間の上、下死点間と下、上死点間のクランク角に差があり左右気筒のエンジン特性に差がでるが小さいので従来のクランク（一軸）の採用が可能となる。
圧縮比１２での最小、最大ストローク間での上死点位相差は９°と特許文献３の例の３倍の位相差となっているが、行程容積連続可変装置を採用する目的は、最小ストローク側は高圧縮比として燃費改善を図り、最大ストローク側は低圧縮比として高出力化を図りつつノッキングを防止する為であり、圧縮比１８最小ストローク、圧縮比１０最大ストローク間での位相差は４°とＶＶＴ不要レベルに半減している。
尚、同じクランクピン半径ではストローク量が特許文献３の例に較べ１５％程減少するが、クランクピン半径を増やすことで同じにできる。（図１４、１５参照）【０１１】前記の様に特許文献３の問題点である振動対策をしつつ、軸芯Ｏよりピストン方向に離れた側（上死点側）で近づき、軸芯Ｏ側（下死点側）で両側に広がる、ハの字状の最小、最大行程容積時の軸芯Ｂ円弧状軌跡の範囲内に、軸芯Ｏを配置することで、軸芯Ｃ軌跡のＸ軸方向変位幅を狭く抑えつつ、軸芯Ｏ側のハの字状軌跡を広げることが可能となり行程容積（ストローク）比を大きくできることや、最小、最大行程容積時における上死点側での軸芯ＢのＸ軸方向位置を近づけ、ストローク量に合せた圧縮比に設定する為に、Ｘ軸方向位置を多少ずらしても、変位量は小さくストローク量による上死点時のクランク位相変化は少なく数度程度に収まり、タイミング合わせのＶＶＴが不要となる特許文献３の特長はそのまま有している。【０１２】又、可変制御アームの揺動軸芯位置を面状（二次元的）に可変可能とすることにより、全行程容積範囲で圧縮比を随時任意に連続無段階可変できるものであり、最少行程容積（最少ストローク）側の低負荷、低回転領域で高圧縮比とし燃焼効率の向上を図ったり、最大行程容積（最大ストローク）側の高負荷、低回転領域でノッキング防止の為に低圧縮比とすること等が瞬時に無段階可変できると共に、圧縮比可変幅も自在に大きくとれるので、一基のエンジンにて過給ガソリンエンジンの圧縮比からディーゼルエンジンやＨＣＣＩエンジンの圧縮比まで随時任意に連続無段階可変できることになる。【０１３】又、請求項２の発明は請求項１の発明において、Ｌ形ヨークのコンロッド連結軸芯を、クランクピン、可変制御アーム連結軸の軸芯を結ぶ辺に対し可変制御アーム連結軸芯を通る垂線上位置から、最少行程容積時の上死点時に可変制御アーム連結軸芯とコンロッド連結軸芯を結ぶ線がシリンダ芯軸に対し略直角となる範囲内に設けることを特徴とする。【０１４】本発明は、軸芯Ｂのストローク軌跡に対し辺ＢＰに対する辺ＢＣの角度（軸芯Ｂに対する軸芯Ｃの位置）を適切に設定することで、軸芯Ｃ軌跡のＹ軸に対するＸ軸方向変位幅が極小さく抑えられピストンスラップによる側圧を大幅に低減するものである。
図１０左図は最小ストローク時のＹ軸に対する軸芯Ｏ、軸芯Ａの配置を、右図は最小ストロークと同圧縮比とした最大ストローク時の軸芯Ｏ、軸芯Ａ’の配置を示しており、Ｌ形ヨークの軸芯Ｂを頂点とし辺ＢＰ、辺ＢＣの内角を直角に設定した点線に対し、１１．５°増やし鈍角に設定した例を二点鎖線、１１．５°減らし鋭角に設定した例を実線、２３°減らしさらに鋭角に設定した例を一点鎖線とし、Ｙ軸に対する上、下死点時Ｌ形ヨークの辺ＢＰ、ＢＣの傾斜、軸芯Ｂのストローク軌跡を示す図で、最大ストローク時の軸芯には’記号を付加している。（図１０参照）【０１５】軸芯Ｃ軌跡のＹ軸に対するＸ軸方向変位は、Ｙ軸に対し軸芯Ｂのストローク軌跡が略平行で辺ＢＣが略直角な場合に極小となる。最小ストローク側はストローク量を小さくする為に、軸芯Ｂのストローク軌跡をＹ軸に対し平行に近づける必要があり必然的にＸ軸方向変位は小さくなるが、最大ストローク側はストローク量を大きくする為に、軸芯Ｂのストローク軌跡をＹ軸に対し傾斜させる必要がありＸ軸方向変位が大きくなってしまう。ストロークを可変する為に軸芯Ｂの軌跡設定には制約があるが、軸芯Ｂを頂点とした辺ＢＰ、辺ＢＣの内角設定は比較的自由度があり、Ｙ軸に対する辺ＢＣの角度を最小ストローク側は上、下死点側共に、最大ストローク側は下死点側ではストローク量を大きくする為に下死点方向に傾斜してしまうが、上死点側は直角に近づけることが可能であり、最小ストローク側において上死点では上死点側に下死点では下死点側に傾斜する内角角度に設定すれば、クランクの回転によりＬ形ヨークの軸芯Ｂが円弧状軌跡上をストロークしつつ辺ＢＰ、辺ＢＣが揺動し、辺ＢＣがＹ軸に直角な線に対し両側に揺動することで辺ＢＣの傾斜を可変範囲全域でＹ軸直角に近づけＸ軸方向変位を小さくできる。（図１０、１１参照）【０１６】本実施例では最小ストローク時円弧状軌跡が上死点側でＹ（Ｙ’）軸に対し傾斜しているので、軸芯Ｃ軌跡が図１１の様にＸ軸方向変位が大きく、下死点側でＹ（Ｙ’）軸に略平行な為Ｘ軸方向変位が小さな軌跡となっている。点線、実線の例は最小ストローク側において上死点では上死点側に下死点では下死点側に傾斜する内角角度に設定する範囲にあるが、一点鎖線の例では上死点時僅かに下死点側に傾斜してはいるが実線時より直角に近く略直角といえ実線時よりＸ軸方向変位が小さいが、下死点側の傾斜が大きくなりＸ軸方向変位が大きくなっているがストローク範囲内でのＸ軸方向変位幅は実線時と同等といえる。二点鎖線の例は上、下死点共に片側に傾斜しておりＸ軸方向変位幅が最も大きくなるので請求範囲から除外した。
一方最大ストローク側は、本発明による軸芯Ｂの円弧状軌跡の凸形状の向きにより上死点側軌跡がＹ（Ｙ’）軸に略平行となり、軸芯Ｃ軌跡は上死点側でＸ軸方向変位が小さく、Ｙ（Ｙ’）軸に対する軸芯Ｂの円弧状軌跡の傾斜が大きくなる下死点側でＸ軸方向変位が大きくなり、軸芯Ｃ軌跡は水滴状となるが膨張時圧力の高い上死点側のＸ軸方向変位小は利点といえる。（図１０、１１参照）【０１７】本発明は最小ストローク側のＸ軸方向変位が特許文献３に較べ大きくなってしまうが、軸芯Ｂを頂点とした辺ＢＰ、ＢＣの内角設定により小さくでき、上、下死点間と下、上死点間のクランク角度を最小ストローク側で略同じにでき、最大ストローク側での差も小さいので、逆回転の反時計回りにすることも可能となり、最小、最大ストローク範囲内で上死点側のＸ軸方向変位を極小範囲にできる特長を有する。図１３の一点鎖線が図１２右図の特許文献３、実線が図１２左図の本発明図１０実線時の軸芯Ｃの最小、最大ストローク軌跡を示し、Ｘ軸に平行な線がストローク中央時を、十字が時計回り回転時及び上、下死点時を、×印がクランク１８０°回転時を示す。特許文献３では下、上死点間と上、下死点間のクランク回転角の差が大きく半時計回りでは吸入、膨張行程のクランク角が小さくなりすぎ採用できないが、本発明では最小ストローク側は略同じで最大ストローク側でも差は小さいので、反時計回りも採用可能で全ストローク範囲の軸芯Ｃ軌跡をＹ軸に極近い範囲にできピストンスラップによる側圧を大幅に低減できる。（図１０、１２、１３参照）【０１８】尚、可変バルブリフトエンジン等バルブ開閉タイミングを調整する為にＶＶＴ付であったり、３次元カムにより開閉タイミングを自在に設定できるもので、最小、最大ストローク間の上死点位相変化が多少あっても問題無い場合は、軸芯Ｂの軌跡を図１２左図点線の様に下死点の軸芯ＢのＸ軸方向位置を、Ｙ’線より２２５°時計回りに回ったクランクピン軸芯を通りＹ’線に平行なＹ”線上とし、上死点側のＹ軸に対する傾斜を大きくすることで、軸芯ＢのＸ軸方向変位幅は増加するが上死点位相がＹ’線より時計回り４５°の位相に近づき、軸芯ＢのＸ軸方向変位幅増加は軸芯Ｂを頂点とするＬ形ヨークの内角を小さくすることで抑えられる。
軸芯Ｂ軌跡を点線とし内角を図１２実線時より更に６°鋭角にした場合下表となり、
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上死点位相変化は大きくなるが、上、下死点間クランク角は最小ストローク圧縮比１８にて１８０°、それより低圧縮比では１８０°未満となり、最小ストロークより少しストロークを増し、圧縮比を低くする領域まで上、下死点間クランク角を１８０°にできることになる。（図１２参照）
ゆえに最小、最大ストローク間での上死点位相変化、上、下死点間クランク角、軸芯ＢのＸ軸方向変位幅のどれを重要視するかで、軸芯Ｂの軌跡及びＬ形ヨークの形状を選択すれば良い。【０１９】又、請求項３の発明は請求項１の発明において、可変制御アームをクランクジャーナル軸方向にてＬ形ヨークを挟み込む左右一対のアームにて形成することを特徴とする。
クランク軸方向視にてクランクジャーナル軸芯、可変制御アーム揺動軸芯間にシリンダ芯軸を配置することにより、クランク軸方向にコンロッドと可変制御アームのアームが重なるので、クランク回転時にクランクのカウンタウエイトとアームの接触を避ける為に、カウンタウエイトのクランク軸方向幅を広げることでシリンダピッチが広がってしまう欠点がでてくるが、可変制御アームを左右一対のアームにて形成し可変制御アーム連結軸及び可変制御アーム揺動軸とでロの字状のリンクを形成することで、アームが薄板状でもクランク軸方向の曲げ剛性を確保でき、カウンタウエイトのクランク軸方向幅を殆ど広げずに済み特許文献３並のシリンダピッチにできる。
【発明の効果】
【０２０】本発明により、クランクピン、可変制御アーム連結軸、コンロッド連結軸の軸芯をＬ字形に配置しクランクピンに回転自在に軸支したヨークをアームにて動きを規制し、アームの揺動軸芯位置を二次元的に可変することで行程容積（ストローク）を連続可変可能とし、併せて圧縮比も行程容積に合せて随時任意に連続無段階可変するものにおいて、行程容積可変時の上、下死点位相変化が小さく抑えられ位相合わせのＶＶＴが不要であると共に、上、下死点間クランク角が略１８０°に近くクランクバランスが良く振動低減を図れるもので、一軸クランクでの対向ピストンエンジンのバランス取りが可能となり、Ｌ形ヨークの可変制御アーム連結軸を頂点とする内角角度と連結軸の揺動軌跡を適切に組合せ設定することで、ストローク可変範囲内でのコンロッド連結軸芯軌跡のシリンダ芯軸直角方向変位幅を小さく抑えられると共に、常用域でのシリンダ軸直角方向変位幅を極小に設定することも可能で、エンジン使用特性に合わせて行程容積を連続無段階可変すると共に、圧縮比を行程容積に合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変し、広い運転領域で熱効率向上、ポンピングロス低減を図れると共に、ピストン側圧を大幅低減でき低メカロスな行程容積連続可変装置を提供するものである。
【発明を実施するための形態】
【０２１】本発明による行程容積連続可変装置は自動車、船舶、船外機等に搭載される各種ガソリン、ディーゼル、ＨＣＣＩエンジン等の動力装置に適用可能であり、以下図面にて実施例を詳細説明する。
【０２２】二分割しクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側を、可変制御アーム連結軸、クランクピン軸の軸芯を結ぶ辺に対しアーム連結軸、コンロッド連結軸の軸芯を結ぶ辺を適切な範囲に設定したＬ形ヨークとし、アーム連結軸を可変制御アームにて円弧状にストロークさせ、軌跡がクランクジャーナル軸芯よりピストン方向に離れた側（上死点側）で近づき、ジャーナル軸芯側（下死点側）で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様にアーム揺動軸芯位置を二次元的に可変制御し、ハの字状の範囲内にクランクジャーナル軸芯を配置したものにおいて、クランク軸方向視にて、クランクジャーナル軸芯、可変制御アーム揺動軸芯間にシリンダ芯軸を配置し、エンジン使用特性に合わせて行程容積を連続無段階可変すると共に、圧縮比を行程容積に合せて設定、又は随時任意に連続無段階可変するもので、クランク機構１０、行程容積、圧縮比可変機構２０、行程容積、圧縮比制御機構３０を含む。
【０２３】クランク機構１０は、四気筒１８０°位相クランクのクランクシャフト１５が、アッパ、ロアクランクケース２、３に半割のジャーナルメタル軸受１５−１によりジャーナル軸１５ｂにて回転自在に軸支され、クランクケースのジャーナル軸受部両側側面とカウンタウエイト部１５ｗ及び変速機係合ボス部１５ｃの側面間に、半割シム１５−２を挿入し厚さを調整することで適正隙間にて軸方向規制されており、反対側のクランクシャフト段付軸に、カムシャフト、オイルポンプに動力を伝達するカムシャフトドライブスプロケット１５ｄ、オイルポンプドライブスプロケット１５ｅが設けられており、図１、２に於いて本実施例ではシリンダ方向（時計回り）に回転させているが、上、下死点間と下、上死点間のクランク角の差が可変ストローク全域に亘って小さいので、上死点から中間ストローク付近までの燃焼圧の高い区間のコンロッド連結軸芯のシリンダ芯軸直角方向変位を小さく抑えたり、対向ピストンエンジンの一軸クランク化の為に反時計回りとすることも可能である。（図１〜３、５参照）
【０２４】クランクピン軸１５ａには二分割しクランク軸に直角な方向に揺動自在に連結したコンロッドのクランク側（Ｌ形ヨーク）の、コンロッド連結軸１２−１の軸芯を、クランクピン軸、可変制御アーム連結軸１３−４の軸芯を結ぶ辺に対し可変制御アーム連結軸芯を通る垂線上位置から、最少ストローク時の上死点時に可変制御アーム連結軸芯とコンロッド連結軸芯を結ぶ線がＹ軸に対し略直角となる位置に配置する範囲内とし、軸芯三ヵ所をＬ形に配置したＬ形ヨーク１３とし、半割のヨークメタル軸受１３−２、ヨークキャップ１３−１をボルト１３−３にてヨークに締結することでクランクピン穴を形成し、ヨークを回転自在に軸支している。尚、ヨークとヨークキャップの合せ面は、クランクピン穴と可変制御アーム連結軸芯を結ぶ線に直角な面より可変制御アーム連結軸側に傾けることで、可変制御アーム１４の薄板状アーム部を可変制御アーム連結軸と可変制御アーム揺動軸１６の穴芯を結ぶ線に対しＬ形ヨークのクランクピンボス部を逃げる側にずらす量を減らしても、クランク回転時のヨークキャップ固定ボルトの締付ボス部との接触を避けられ断面幅を広げることができると共に、可変制御アーム連結軸及び可変制御アーム揺動軸と一対の可変制御アームとでロの字状のリンクを形成、それらを圧入にて締結することで剛性、強度を確保し、可変制御アームの薄板化を可能にしている。（図１〜５参照）
【０２５】クランク軸方向視にて最小、最大ストローク時の可変制御アーム揺動軸芯位置を結ぶ線の中間点を通る直角な線Ｚ（以下Ｚ線）に対し、アッパ、ロア可変シャフト２３Ｕ、２３Ｌ軸芯を略対称位置に設定することで、原動リンク同士従動リンク同士を同リンク長にすれば、最小ストローク時のロアリンクピン２４Ｌを対偶としたロア原動リンク２１Ｌとロア従動リンク２２ＬのＶ字形状、最大ストローク時のアッパリンクピン２４Ｕを対偶としたアッパ原動リンク２１Ｕとアッパ従動リンク２２ＵのＶ字形状、最小ストローク時のアッパリンクピンを対偶としたアッパ原動リンクとアッパ従動原動リンクのＶ字形状、最大ストローク時のロアリンクピンを対偶としたロア原動リンクとロア従動リンクのＶ字形状及び位置がＺ線に対し略対称になり、圧縮比、ストローク可変範囲内でのリンクピンを対偶としたリンクのＶ字形状に偏りがでないので、短いリンク長としてもＶ字形状が直線とならず死点（思案点）ができないので安定した位置固定ができる。（図１、２、９参照）
以上の理由にて決められたロア可変シャフト軸芯と軸芯Ｏを結んだ面をクランクケース合せ面とすることで、ロア可変シャフト回り部品のケースへの組付けを容易にしており、最大ストローク時での可変制御アームのアーム部とシリンダ下端面とを略平行としシリンダのシリンダヘッド合せ面高さを低くすることで、コンロッド長を短くし剛性を上げると共にエンジン軽量化を図っているので、Ｙ軸はケース合せ面に対し傾斜している。
【０２６】軸芯Ｏに対し可変制御アーム揺動軸芯との間にオフセットして配置したシリンダ１に、ピストン１１がストローク自在に挿入され、ピストンピン１１−１及びコンロッド連結軸にてクランク軸に直角な方向に揺動自在にＬ形ヨークに軸支したピストン側のコンロッド１２と、クランクピン軸に回転自在に軸支したＬ形ヨークの可変制御アーム連結軸の動きを規制する可変制御アームを、可変制御アーム揺動軸にて軸支し揺動させることで、可変制御アーム連結軸を主にＹ軸方向に円弧状に揺動させＸ軸方向を規制しピストン往復運動をクランク回転運動に変換するもので、可変制御アーム揺動軸の位置を二次元的に可変制御することで、可変制御アーム連結軸軌跡が軸芯Ｏよりピストン方向に離れた側（上死点側）で近づき（本実施例ではコンロッド連結軸のストローク軌跡のＸ軸方向変位を小さく抑えると共に、Ｙ軸に沿った軌跡とする為にＹ’線付近に設定している。）、軸芯Ｏ側（下死点側）で両側に広がるハの字状の範囲で、放射状に位置、角度が変わる様にすると共に、ハの字状の範囲内に軸芯Ｏを配置し、Ｌ形ヨークの可変制御アーム連結軸芯を頂点とする内角角度と連結軸芯の揺動軌跡を適切に組合せ設定することで、エンジン使用特性に合わせて最少又は最大行程容積側のコンロッド連結軸芯軌跡のシリンダ軸直角方向変位幅を極小さく抑え、ピストンスラップによる側圧を大幅に低減でき低メカロス化が図れている。（図１〜５、１０、１２参照）
【０２７】本実施例では、コンロッドの大端部はコの字状に二股としており穴部をコンロッド連結軸に圧入固定し、Ｌ形ヨークのコンロッド連結軸挿入穴端面とコの字内側側面とで軸方向規制され、Ｌ形ヨークのコンロッド連結軸挿入穴にコンロッド連結軸が回転自在に軸支され、Ｌ形ヨークに設けられたオイル通路によりクランクのオイル通路より供給されるオイルにて潤滑されている。尚、コンロッドを２枚の薄板状としピストンピン及びコンロッド連結軸に圧入することでロの字状のリンクを形成し、Ｌ形ヨークのコンロッド連結軸を挟み込み軸方向規制、各挿入穴に対しコンロッド連結軸及びピストンピンを回転自在とすることで、コンロッドの剛性を上げる方法もある。
（図１〜５参照）
【０２８】又、本実施例では、コンロッド連結軸軌跡に対するＹ軸のＸ軸方向位置を、最少、最大ストローク時上死点Ｘ軸方向位置の中間付近としているが、使用頻度の高い側の上死点付近に配置しピストン側圧を抑える運転時間帯を広げる方法もある。
尚、アーム連結軸の上死点時Ｘ軸方向位置は、行程容積に合せた圧縮比に設定する為に多少ずらすことになるが、変位量は小さく行程容積可変による上死点時のクランク位相変化は抑えられるが、図１４特許文献３の例に較べると図１５の様に同一圧縮比では３倍位の位相変化となっている。しかし行程容積連続可変装置を採用する目的は最小行程容積側で高圧縮比、最大行程容積側で低圧縮比にできるエンジンとすることにあり、その場合には上死点位相が互いに近づき変化は半減し数度程度に収まる。
（図１１、１３〜１５参照）
【０２９】行程容積、圧縮比可変機構２０は、Ｌ形ヨークの動きを規制する可変制御アーム揺動軸の位置可変及び固定を５節リンク機構にて行うもので、アッパ、ロアクランクケース合せ面上にロア原動リンクの対偶であるロア可変シャフトの軸芯を配置すると共に軸をクランクジャーナル軸に平行に配置、ロア原動リンクはロア可変シャフトにキー２１−２にて位相を決めボルト２１Ｌ−３にて固定、クランクケースのシャフト穴ボス部端面にて軸方向を規制され、ロア可変シャフトと共に揺動自在としている。
一方アッパ原動リンクは、クランクジャーナル軸に平行にあけられたアッパクランクケースのシャフト穴に回転自在に挿入された対偶であるアッパ可変シャフトにキーにて位相を決め、キャップ２１Ｕ−１とでアッパ可変シャフトを挟みボルト２１Ｕ−３にて固定されアッパ可変シャフトと共に揺動自在としている。（図１〜４参照）
尚、ロア原動リンクはロア可変シャフトをクランクケースにセットする前に仮組可能ゆえ、シャフト穴部の片側を半割としセット後に半割部をボルトにて締付固定する方法とし、アッパ原動リンクはクランクケースにアッパ可変シャフトを挿入後でないと組付けできないので、シャフト穴部でアーム部とキャップに半割分割しシャフト挿入後の組立固定を可能にしている。
【０３０】ロア従動リンクは、片方先端部をロア原動リンク先端両側ボス部の内側側面にて軸方向規制され、両側ボス部の穴に圧入固定されたロアリンクピンを対偶としロア原動リンクに対し揺動自在に軸支されると共に、もう一方の先端部は両端に可変制御アームが圧入固定され対偶となる可変制御アーム揺動軸に、先端部と可変制御アームの間に配置された一対のアッパ従動リンクと共に揺動自在に軸支されており、先端部両側面をアッパ従動リンクとアーム揺動軸に圧入された可変制御アームにて挟み込むことで、アッパ従動リンク、可変制御アームがロア従動リンクに対し軸方向規制されている。
又、ロア可変シャフト、ロア原動リンク、ロアリンクピン、ロア従動リンク、可変制御アーム揺動軸にオイル通路を設け、オイルギャラリよりロア可変シャフト中心オイル通路へ供給されるオイルにて圧入部以外の軸受部を潤滑している。一対のアッパ従動リンクは、アッパ原動リンク先端ボス部の穴に回転自在に挿入されたアッパリンクピンの両端に圧入され、アッパ原動リンク先端両側ボス部を挟み込むことでアッパ原動リンクに対し軸方向規制、揺動自在に軸支されている。（図１〜４参照）
【０３１】可変制御アーム揺動軸をアッパ、ロア従動リンクにてクランク軸方向視Ｖ字状に軸支し、Ｖ字先端部をアッパ、ロアリンクピンの対偶にて連結したアッパ、ロア原動リンクを、静止リンクとなるクランクケースにクランク軸に平行に配置した対偶となるアッパ、ロア可変シャフトに固定し、二本のシャフトを別々のモータ及び駆動力伝達機構にて別々に自在に揺動を制御することで、アッパ、ロア原動リンクの相対位相を変えつつ揺動させアッパ、ロア従動リンクのＶ字角を自在に可変しつつ、アッパ、ロア従動リンクの対偶である可変制御アーム揺動軸の位置を二次元的に広範囲に可変し、行程容積、圧縮比可変範囲を広範囲に可変可能としている。（図１〜４、６〜８参照）
尚、全行程容積可変範囲にてアッパ、ロアリンクピン及び可変制御アーム揺動軸の対偶に対するリンクのＶ字角は直線に近づき死点（思案点）が発生しないレイアウトにする必要がある。
【０３２】行程容積、圧縮比制御機構３０は、可変制御アーム揺動軸の位置可変及び固定、保持を行う５節リンク機構の、ロア原動リンクの対偶であるロア可変シャフトを揺動させるロア可変アーム３７Ｌを、ロア可変シャフト軸方向で２、３番気筒間の中間に、キー３７−２にて位相を決めボルト３７Ｌ−３にて固定、クランクケースのシャフト穴ボス部端面にて軸方向を規制し、ロア可変シャフトと共に揺動自在としている。
一方アッパ可変アーム３７Ｕは、アッパ可変シャフト軸方向で２、３番気筒間の中間に、キーにて位相を決めキャップ３７Ｕ−１とでアッパ可変シャフトを挟みボルト３７Ｕ−３にて固定、クランクケースのシャフト穴ボス部端面にて軸方向を規制し、アッパ可変シャフトと共に揺動自在としている。尚、ロア可変アームはロア可変シャフトをクランクケースにセットする前に仮組可能ゆえ、シャフト穴部の片側を半割としセット後に半割部をボルトにて締付固定する方法とし、アッパ可変アームはクランクケースにアッパ可変シャフトを挿入後でないと組付けできないので、シャフト穴部でアーム部とキャップに半割分割しシャフト挿入後の組立固定を可能にしている。
（図３、４参照）
【０３３】ジョイント３５は、アッパ、ロア可変アームの先端穴に回転自在に挿入され両端に段付軸を有するジョイントピン３６と、アッパ、ロア雄送りネジ３４Ｕ、３４Ｌのジョイントホルダ部３４Ｕａ、３４Ｌａの穴に、回転自在に挿入されたジョイントピン３６の両側段付軸に、アッパ、ロア可変アーム先端及びアッパ、ロア雄送りネジのジョイントホルダ部両側面部を挟み込むように圧入されており、アッパ、ロア可変アーム及びアッパ、ロア雄送りネジに対し、ジョイントをジョイントピン軸方向規制、揺動自在に軸支すると共に、アッパ、ロア雄送りネジの軸直角方向を規制し、ジョイントホルダ部が雌ネジから離れた時の倒れを防止すると共に、雄ネジの回転を止めて雌ネジの回転により雄ネジが雌ネジに対し軸方向に出入りすることで、アッパ、ロア可変アームを揺動している。
アッパ、ロア雄送りネジに噛合い、軸方向規制、回転自在にアッパクランクケース及び制御モータホルダ３２に軸支されることで、雄送りネジを軸方向に出し入れするアッパ、ロア雌送りネジ３３Ｕ、３３Ｌは、シリンダ及びその取付関係との接触を避ける為に、Ｙ軸より更に傾斜させ互いに平行としたアッパクランクケース及び制御モータホルダの穴に回転自在に挿入され、軸端に設けられたドリブンギヤ部３３Ｕａ、３３Ｌａのギヤ部両側面を、アッパクランクケースの制御モータホルダとの合せ面と、液体ガスケットにて液封しボルト３２−１にて固定された、制御モータホルダのアッパ雌送りネジ穴端面及びロア雄送りネジ逃げ凹部端面にて軸方向規制している。
（図３、４、６〜８参照）
【０３４】ドリブンギヤ部に直接又は間接的に噛合い動力伝達するドライブピニオンギヤ部３１Ｕａ、３１Ｌａを有するアッパ、ロア制御モータ３１Ｕ、３１Ｌは、回転軸を雌送りネジの軸に平行に配置され、Ｏリング３１−２にて液封しボルト３１−１にて制御モータホルダに固定されている。
制御モータホルダとアッパクランクケースとの合せ面を、ケースのコンパクト化を図る為にできる限り可変シャフト側に設けたので、最大ストローク可変時のアッパ雄送りネジとの当りを避けて突起した制御モータホルダのカバー部と制御モータとの接触を避ける為に、アッパ制御モータのドライブピニオンギヤとアッパ雌送りネジのドリブンギヤの間に、アッパクランクケース及び制御モータホルダに設けた穴にて回転自在に軸支すると共に、穴の端面にて軸方向を規制したアッパ送りネジアイドルギヤ３３Ｕｉを設け、アッパ雌送りネジとアッパ制御モータの軸間を広げている。
（図６〜８参照）
【０３５】アッパ、ロア制御モータの正逆回転によるアッパ、ロア雄送りネジの前後進により、アッパ、ロア可変シャフトに固定されたアッパ、ロア可変アームが、気筒毎にアッパ、ロア可変シャフトに固定されたアッパ、ロア原動リンクを、相対位相を変えつつ揺動させて位相を変え、アッパ、ロア従動リンクのＶ字角を自在に可変し、可変制御アーム揺動軸位置を二次元的に広範囲に可変している。アッパ、ロア可変シャフトの変速機室側ジャーナル軸側部ケースにはプラグ２３Ｕ−２、２３Ｌ−２を圧入又は挟み込んで液封し、軸方向反対側先端中心穴部には−溝付軸２３−１が圧入されており、
−溝にカムチェーンカバー４にＯリング３９−２にて液封しボルト３９−１にて締結された、アッパ、ロア可変シャフト位相検知センサ３９Ｕ、３９Ｌの−突起を臨ませて、アッパ、ロア可変シャフトの位相及び位相差を検知することで可変制御アーム揺動軸位置を求めて行程容積及び圧縮比を制御している。（図３、４、６〜８参照）
【０３６】本発明案では、制御モータと行程容積、圧縮比可変機構の動力伝達機構の一部に非可逆伝達機構である送りネジを設けることで、無電力にて行程容積、圧縮比を一定保持できるので電力消費を抑え燃料消費を低減できる。
送りネジとしては、台形ネジ、角ネジ、鋸歯ネジ等が考えられるが、ネジ部を確実な非可逆伝動とする為には、ネジリード角を使用材質の動摩擦係数以下にするのが良く、最低限静摩擦係数以下にする必要がある。
【０３７】アッパ、ロア可変アームの隣の気筒の可変制御アーム揺動軸をリミッタ付可変制御アーム揺動軸１６Ｌとし、軸端を延長し段付軸にベアリング１６Ｌ−１を挿入しサークリップ１６Ｌ−２にて軸方向規制しベアリングの脱落を防止している。
ベアリングの外輪と接触することでリミッタ付可変制御アーム揺動軸の二次元的移動範囲を制限するリミッタプレート３８を、アッパクランクケースにノックピン３８−１にて正確に位置決めしボルト３８−２にて締付しケースに固定している。
ベアリングが入るリミッタプレートの穴部において、上側十字中心と下側十字中心を結ぶ円弧状実線が標準圧縮比（本実施例では圧縮比１２）時のリミッタ付可変制御アーム揺動軸の軸芯軌跡を示し、一点鎖線が最低圧縮比（圧縮比１０）時、二点鎖線が最高圧縮比（圧縮比１８）時を示し、下側十字中心がピストン上死点及び最小行程容積制限、上側十字中心がピストン下死点及び最大行程容積制限位置で、最低圧縮比上側十字中心位置が他の圧縮比時と異なるのは、下死点時にピストン下端がシリンダスカート下端より突出しないようにしクランク類との衝突を防止する為である。
リミッタ装置により可変制御アーム揺動軸の二次元可変範囲を制限することで、ピストンストロークの上、下死点及びストローク毎の圧縮比範囲を制限し、ピストン破損、不正燃焼、エンジン停止、焼付き等を防止する行程容積連続可変装置を提供できる。
本実施例はガソリンエンジンにて過給及びＨＣＣＩ燃焼を可能とすることを、最小、最大行程容積間全てで可能とするリミッタプレート穴形状としているが、最小行程容積側では最低圧縮比、最大行程容積側では最大圧縮比側を無くす方向に制限幅を狭めることは容易に可能である。（図３、４、９参照）
【図面の簡単な説明】
【０３８】以下本実施例は、標準圧縮比時に於ける最少及び最大行程容積時の行程容積連続可変装置が収まるクランクケースブロック部にて主に説明し、動弁装置を駆動するカムチェーン関係及びオイルポンプ、補機類は図示、説明共に省略する。
本実施例で説明する行程容積連続可変装置は四気筒である。
図１は本実施例に係る行程容積連続可変装置に於いて、上死点時の標準圧縮比、最小行程容積（最小ストローク）時を、図２は上死点時の標準圧縮比、最大行程容積（最大ストローク）時を示し、二点鎖線は下死点時を示す。
図３はクランクピン及びロアリンクピン及びジョイントピンがクランクケース合せ面上にある場合を示し、Ｌ形ヨーク断面はＣ，Ｌより  変速機係合ボス部側がクランクピン、コンロッド連結軸間断面を、カムシャフトドライブスプロケット側がクランクピン、可変制御アーム連結軸間断面を示し、ロア従動リンク断面はロアリンクピン、可変制御アーム揺動軸間断面を示している。図５は図３におけるＣ，Ｌより変速機係合ボス部側の断面を示し、カムシャフトドライブスプロケット側断面は省略している。
又、各図では必要に応じて一部図面化を省略している。
尚、本発明は四気筒に限らず単気筒から多気筒まで採用可能である。【０３９】
【図１】標準圧縮比、最小行程容積時上死点を示す断面図（図３のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。
【図２】標準圧縮比、最大行程容積時上死点を示す断面図（図３のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図６】図３のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図７】図６のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図８】図６のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。
【図９】図４のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明における軸芯Ｏ、Ｙ軸に対するＬ形ヨークのコンロッド連結軸芯Ｂの標準圧縮比での最小、最大ストローク時ストローク軌跡、及びコンロッド連結軸芯Ｃ配置例別の上、下死点時辺ＢＰ、ＢＣのＹ軸に対する傾斜を示す図である。左図が最小ストローク、右図が最大ストローク時を示す。
【図１１】本発明におけるＬ形ヨークの軸芯Ｃ配置位置別の軸芯Ｃストローク軌跡を示す図である。軌跡の線種は図１０の線種に対応。
【図１２】標準圧縮比での最小、最大ストローク時の軸芯Ｏ、Ｙ軸に対する上、下死点時の可変制御アーム揺動軸芯、Ｌ形ヨークの各軸芯を示す図である。実線が最小ストローク、二点鎖線が最大ストローク、大文字が上死点、小文字が下死点時を示し、右図が特許文献３、左図が本発明実施例（図１０実線）を示す。点線は最小ストロークの上、下死点クランク角を１８０°にする為の軸芯Ｂ円弧状軌跡を示す。
【図１３】一点鎖線が図１２の右図、実線が左図時のコンロッド連結軸芯Ｃのストローク軌跡を示す図である。
【図１４】特許文献３（図１２右図）のピストンストローク図である。クランク位相はＹ’線からの時計回り角度を、ピストン頂面位置はＸ軸からの高さを示す。細線が最小ストローク、太線が最大ストローク時を示し、点線が従来の単コンロッドとした時を示す。縦線は上死点位相を示し細線が最小ストローク時、太線が最大ストローク時を示し、一点鎖線横線は上、下死点の平均ピストン頂面高さを示し、横線付近の小カーブは１８０°クランク時の平均ピストン頂面カーブを示す。
【図１５】本実施例（図１２左図＝図１０実線）時のピストンストローク図である。表示は図１４と同様。
【符号の説明】
【０４０】  １        シリンダ
１−１    シリンダガスケット
２        アッパクランクケース
３        ロアクランクケース
４        カムチェーンカバー
４−１    カムチェーンカバーガスケット
１０      クランク機構
１１      ピストン
１１−１    ピストンピン
１１−２    サークリップ
１２      コンロッド
１２−１    コンロッド連結軸
１３      Ｌ形ヨーク
１３−１    ヨークキャップ
１３−２    ヨークメタル軸受
１３−３    ボルト
１３−４    可変制御アーム連結軸
１４      可変制御アーム
１５      クランクシャフト    １５ａ    クランクピン軸
１５ｂ    ジャーナル軸
１５ｗ    カウンタウエイト部
１５ｃ    変速機係合ボス部
１５ｄ    カムシャフトドライブスプロケット
１５ｅ    オイルポンプドライブスプロケット
１５−１    ジャーナルメタル軸受
１５−２    半割シム
１５−３    オイルシール
１６      可変制御アーム揺動軸
１６−１    プラグ
１６Ｌ    リミッタ付可変制御アーム揺動軸
１６Ｌ−１  ベアリング
１６Ｌ−２  サークリップ
２０      行程容積、圧縮比可変機構
２１Ｕ    アッパ原動リンク
２１Ｕ−１  キャップ
２１−２    キー
２１Ｕ−３  ボルト
２１Ｌ    ロア原動リンク
２１Ｌ−３  ボルト
２２Ｕ    アッパ従動リンク
２２Ｌ    ロア従動リンク
２３Ｕ    アッパ可変シャフト
２３−１    −溝付軸
２３Ｕ−２  プラグ
２３Ｌ    ロア可変シャフト
２３Ｌ−２  プラグ
２４Ｕ    アッパリンクピン
２４Ｌ    ロアリンクピン
２４−１    プラグ
３０      行程容積、圧縮比制御機構
３１Ｕ    アッパ制御モータ      ３１Ｕａ    ドライブピニオンギヤ部
３１−１    ボルト
３１−２    Ｏリング
３１Ｌ    ロア制御モータ        ３１Ｌａ    ドライブピニオンギヤ部
３２      制御モータホルダ
３２−１    ボルト
３３Ｕ    アッパ雌送りネジ      ３３Ｕａ    ドリブンギヤ部
３３Ｕｉ  アッパ送りネジアイドルギヤ
３３Ｌ    ロア雌送りネジ        ３３Ｌａ    ドリブンギヤ部
３４Ｕ    アッパ雄送りネジ      ３４Ｕａ    ジョイントホルダ部
３４Ｌ    ロア雄送りネジ        ３４Ｌａ    ジョイントホルダ部
３５      ジョイント
３６      ジョイントピン
３７Ｕ    アッパ可変アーム
３７Ｕ−１  キャップ
３７−２    キー
３７Ｕ−３  ボルト
３７Ｌ    ロア可変アーム
３７Ｌ−３  ボルト
３８      リミッタプレート
３８−１    ノックピン
３８−２    ボルト
３９Ｕ    アッパ可変シャフト位相検知センサ
３９−１    ボルト
３９−２    Ｏリング
３９Ｌ    ロア可変シャフト位相検知センサ
Ｏ        クランクジャーナル軸芯
Ｙ        シリンダ芯軸
Ｘ        軸芯Ｏを通りＹ軸に直角な軸
Ｙ’      軸芯Ｏを通りＸ面に直角（Ｙ軸に平行）な線
Ｙ”      Ｙ’線より２２５°時計回りに回ったクランクピン軸芯を通りＹ’線に平行            な線
Ｚ        最小、最大ストローク時の可変制御アーム揺動軸芯位置を結ぶ線の中間点を            通る直角な線
Ａ        最小行程容積時可変制御アーム揺動軸芯
Ａ’      最大行程容積時可変制御アーム揺動軸芯
Ｂ、Ｃ、Ｐ      上死点時の可変制御アーム連結軸、コンロッド連結軸、クランクピン                  軸の軸芯
ｂ、ｃ、ｐ      下死点時の可変制御アーム連結軸、コンロッド連結軸、クランクピン                  軸の軸芯
ｒ        クランクピン半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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