(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮比の連続可変範囲の全域に亘り、上、下死点間と下、上死点間のクランク角が一定で、上死点及び下死点のクランク位相が変化しない圧縮比連続可変装置を提供する。【解決手段】ピストンとクランクを連接するコンロッドを、ピストン側コンロッドとクランク側コンロッド及びそれらをクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結するリンクとに三分割し、クランク側コンロッド小端を円弧状にストロークさせる揺動アームの揺動軸を固定し、ピストン側コンロッド大端を円弧状にストロークさせる揺動アームの揺動軸位置を二次元的に可変制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンとクランクを連接するコンロッドを、ピストン側コンロッドとクランク側コンロッド及びそれらをクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結するリンクとに三分割し、クランク側コンロッド小端を円弧状にストロークさせる揺動アームの揺動軸を固定し、ピストン側コンロッド大端を円弧状にストロークさせる揺動アームの揺動軸位置を二次元的に可変制御する行程容積、圧縮比連続可変装置。
【請求項２】
クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線上に、クランク側コンロッド小端の下死点時軸芯を配置する請求項１に記載した行程容積、圧縮比連続可変装置。
【請求項３】
クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線に対し、ピストン側コンロッド大端及びクランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸芯を同象限側に設け、最大ストローク側ではクランク側コンロッド小端の円弧状軌跡に対し、ピストン側コンロッド大端の円弧状軌跡をクランク側コンロッド小端揺動アーム揺動軸芯の反対側に配置する請求項１に記載した行程容積、圧縮比連続可変装置。
【請求項４】
クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線に対し、ピストン側コンロッド大端及びクランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸芯を互いに反対側象限に設け、最大ストローク側ではクランク側コンロッド小端の円弧状軌跡に対し、ピストン側コンロッド大端の円弧状軌跡をクランク側コンロッド小端揺動アーム揺動軸芯の反対側に配置する請求項１に記載した行程容積、圧縮比連続可変装置。
【請求項５】
クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線に対し、ピストン側コンロッド大端及びクランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸芯を同象限側に設け、最大ストローク側ではクランク側コンロッド小端の円弧状軌跡に対し、ピストン側コンロッド大端の円弧状軌跡の下死点時位置をクランク側コンロッド小端揺動アーム揺動軸芯側に配置する請求項１に記載した行程容積、圧縮比連続可変装置。
【請求項６】
クランクジャーナル軸方向にて、リンク及びクランク側コンロッド小端の両外側にアーム部をブリッジにて連結したクランク側コンロッド小端揺動アーム及び揺動軸を設け、それらのクランクジャーナル軸方向内側にピストン側コンロッド揺動アーム及び揺動軸を揺動軸位置可変可能に配置する請求項１、３に記載した行程容積、圧縮比連続可変装置。
【請求項７】
クランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸の軸長を、揺動アームの揺動軸穴両外側端面幅より短くする請求項１、３、４に記載した行程容積、圧縮比連続可変装置。
【請求項８】
ピストン側コンロッド大端揺動アームの揺動軸位置を二次元的に可変する原動リンク及び可変アームを、可変シャフトに対しノックスクリュにて軸方向位置及び位相決めをし、ナットにて弛み止めをする請求項１に記載した行程容積、圧縮比連続可変装置。
【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で行程容積、圧縮比を随時任意に連続無段階可変するものにおいて、コンロッドを三分割し連結部を円弧状に揺動させるアームの、クランク側揺動軸を固定しピストン側揺動軸を二次元的に位置可変制御することにより、行程容積、圧縮比可変範囲全域に亘り、上、下死点間と下、上死点間のクランク角一定で、１８０°又は前後の任意な角度に設定できると共に、上死点及び下死点のクランク位相変化も無く、バルブタイミング合せのＶＶＴが不要で、クランクバランスが良く振動低減が図れると共に、常用域でのピストン側コンロッド大端の上死点側円弧状軌跡を略シリンダ芯軸に沿わせることで、ピストン側圧が大幅低減し低メカロス化が図れるもので、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が図れる。
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、従来の単コンロッド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、単コンロッド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。
単コンロッド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、クランク軸方向視にて可変制御アーム揺動軸芯とシリンダ芯軸との間にクランクジャーナル軸芯を配置し、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、可変制御アーム連結軸芯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、上死点側ではシリンダ芯軸直角方向に僅かに軌跡をずらすことで上死点高さが変化し、行程容積（ピストンストローク）に対応させて圧縮比を調整できるが、ＶＶＴが必要になる程ではないが上死点位相は下表例の様に僅かではあるが変化してしまう。
2019167945.tif 000003
（位相は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からの時計回り角度）四気筒エンジンの様に隣合う気筒が１８０°クランクの場合、従来の単コンロッドクランク機構であれば隣合う気筒の平均ピストン位置は、図１３ピストンストロークカーブ点線の様に変動し、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の例では、下、上死点間に対し上、下死点間のクランク角が大きく差が５０〜７０°にもなり、図１３実線の様に平均ピストン位置が大きく変動し、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。対策として、シリンダ芯軸を可変制御アーム揺動軸芯とクランクジャーナル軸芯の間に配置すれば下表例の様に、最小、最大ストローク間の上死点位相変化が大きくなるが、限られた行程容積、圧縮比可変範囲で１８０°にできると共に、下、上死点間に対する上、下死点間のクランク角差を最大２０°程度に抑えられるが差を無くすことはできない。
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下死点側では行程容積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クランクジャーナル軸芯を配置することで、少ない広がり量で行程容積変化量を大きくでき、可変制御アーム連結軸芯ストローク軌跡のシリンダ芯軸直角方向変位を小さく抑えられるが、クランクピン軸芯がクランクの回転により円形軌跡を描くことで、可変制御アーム連結軸芯を揺動軸芯にコンロッド連結軸芯が揺動しつつ可変制御アーム連結軸芯が円弧状軌跡を描きストロークするので、コンロッド連結軸芯軌跡はシリンダ芯軸直角方向に振れ幅を有する軌跡となるが、直角方向変位は小さく抑えられ、ピストン側圧が大幅低減し低メカロスにできる。又、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可変制御アーム連結軸芯の円弧状軌跡を選択することにより、限られた可変範囲でのシリンダ芯軸直角方向振れ幅の狭いコンロッド連結軸芯軌跡にでき更にピストン側圧を大幅低減できるが、幅のある軌跡となり可変制御アーム連結軸芯の軌跡の様な円弧の線状軌跡にはならない。【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、ピストンとクランクを連接するコンロッドを、ピストン側コンロッド（ピストンロッド）とクランク側コンロッド（コンロッド）及びそれらをクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結するリンク（連結リンク）とに三分割し、コンロッド小端を円弧状にストロークさせる揺動アーム（コンロッドアーム）の揺動軸を固定し、ピストンロッド大端を円弧状にストロークさせる揺動アーム（可変制御アーム）の揺動軸位置を二次元的に可変制御することで、行程容積、圧縮比可変範囲全域に亘り、上死点及び下死点のクランク位相が変化せず、バルブタイミングを合わせる為のＶＶＴが不要となり、上、下死点間と下、上死点間のクランク角も一定にでき、コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線上にコンロッド小端の下死点時軸芯を配置すれば上、下死点間クランク角が１８０°となり、コンロッド小端の下死点時軸芯を線上からずらせば１８０°前後の任意な角度に設定できると共に、ピストンロッド大端は円弧の線状軌跡を描くので常用域での上死点側軌跡を略シリンダ芯軸に沿わせることで、ピストン側圧が大幅低減し低メカロス化が図れる。又、出来る限り可変広範囲において、ピストンロッド大端とコンロッド小端が下死点から上死点側にストロークする間に、ピストンロッド大端とコンロッド小端の円弧状軌跡の間隔が広がらないように可変制御アーム及びコンロッドアームの揺動軸芯を配置することで、連結リンクのシリンダ芯軸方向傾斜の逆転を極力防止し、ストローク途中における上死点側と下死点側とのピストンスピード差を低減することで、クランクバランスを良くし振動低減を図るもので、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が図れるもので、更にピストン上、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行程容積、圧縮比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、ピストンとクランクを連接するコンロッドを、ピストン側コンロッドとクランク側コンロッド及びそれらをクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結するリンクとに三分割し、クランク側コンロッド小端を円弧状にストロークさせる揺動アームの揺動軸を固定し、ピストン側コンロッド大端を円弧状にストロークさせる揺動アームの揺動軸位置を二次元的に可変制御することを特徴とする。【００８】従来例の特許文献３では、コンロッド連結軸芯、可変制御アーム連結軸芯、クランクピン軸芯をＬ形に配置したヨークを用い、本発明でのコンロッド小端軸芯に相当する可変制御アーム連結軸芯を上死点側でシリンダ芯軸直角方向に僅かにずらすことで、上死点高さを変え行程容積に対応させて圧縮比を調整するので、行程容積、圧縮比可変に伴い上死点位相が僅かに変化すると共に、行程容積を可変する為に可変制御アーム揺動軸芯をクランクジャーナル軸芯側でハの字状に広げる為に、下死点位相も行程容積可変に伴って変化してしまうもので、Ｌ形ヨークの可変制御アーム連結軸芯、コンロッド連結軸芯、クランクピン軸芯の三点位置が固定されている為、クランク上、下死点位相と行程容積、圧縮比可変が連動して変化してしまうものであった。
本発明は、コンロッド小端とピストンロッド大端に両端部を揺動自在に軸支される連結リンクにてコンロッド小端とピストンロッド大端を連結することで、クランク上、下死点位相と行程容積、圧縮比可変を分けて決めることができ、コンロッド小端の円弧状軌跡により上、下死点位相が決まり、ピストンロッド大端の円弧状軌跡により行程容積、圧縮比が決まるので、コンロッドアームの揺動軸芯位置を適宜に決め固定すれば、行程容積、圧縮比可変範囲全域に亘って上、下死点位相及び上、下死点間と下、上死点間の角度を一定にでき、タイミング合せのＶＶＴが不要となると共に、上、下死点間角度を１８０°又はその前後に設定でき単コンロッドクランク機構又はそれ以上のクランクバランスとなり特許文献３に較べ振動低減できる。【００９】又、請求項２の発明は請求項１の発明において、クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線上に、クランク側コンロッド小端の下死点時軸芯を配置することを特徴とする。【０１０】図１２の様にコンロッド小端の上死点時軸芯（Ｓｔ）とクランクジャーナル軸芯Ｏ（以下軸芯Ｏ）を結ぶ線Ｙ’（以下Ｙ’線）上に下死点時軸芯（Ｓｂ）を配置することにより、図１４〜１７のピストンストロークカーブの様に上、下死点間角度を１８０°にでき振動低減が図れ、一軸クランクでの対向ピストンエンジン化も可能となる。但し、シリンダ高さをできる限り低く抑える為に図１４の実施例では連桿比λ＝２としており、単コンロッドクランク機構とした場合（点線）の最小ストローク時λ＝３．９７、最大ストローク時λ＝３．３３に対し連桿比が小さいので、上死点側と下死点側とのピストンスピードの差が大きくなり、更にコンロッド小端が円弧状軌跡を描きストロークすることで上、下死点間より下、上死点間の差が大きくなり、単コンロッドクランク機構より振動面で不利となるが特許文献３に較べれば大幅に振動低減できる。但し、ピストンロッド大端とコンロッド小端が下死点から上死点側にストロークするに従って、ピストンロッド大端とコンロッド小端の円弧状軌跡の間隔が狭くなるように可変制御アーム及びコンロッドアームの揺動軸芯配置を工夫することにより、図１６、１７の様にストローク比増加は半減するがピストンストロークカーブを正弦カーブに近づけることも可能で、単コンロッドクランク機構より振動低減できる。尚、下死点時軸芯をＹ’線上からずらすことで、容易に上、下死点間角度を１８０°前後の任意の角度に設定可能ゆえ、燃焼、振動面を考慮し１８０°以外の上、下死点間角度を選択することもできる。【０１１】又、請求項３の発明は請求項１の発明において、クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線に対し、ピストン側コンロッド大端及びクランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸芯を同象限側に設け、最大ストローク側ではクランク側コンロッド小端の円弧状軌跡に対し、ピストン側コンロッド大端の円弧状軌跡をクランク側コンロッド小端揺動アーム揺動軸芯の反対側に配置することを特徴とする。【０１２】請求項３の実施例である図１（図１２左図実線）のコンロッドアーム���動軸芯Ｃ（以下軸芯Ｃ）位置を、図１２左図点線の様にＹ’線に対し反対側象限対称位置付近に配置すれば、クランクジャーナル軸方向視にて、軸芯Ｃと可変制御アーム揺動軸芯Ｖ（以下軸芯Ｖ）の位置可変範囲及び可変制御アームの揺動範囲と重ならなくなるので、コンロッドアーム及びその揺動軸をクランクジャーナル軸方向にて可変制御アーム及びその揺動軸の外側に配置する必要が無くなり、コンロッドアーム及び揺動軸を一つにできると共に全気筒分を一本のシャフトにて軸支でき、構造が簡単となり加工、組立も容易となるが、Ｙ’線に対しコンロッド小端軸芯Ｓ（以下軸芯Ｓ）とピストンロッド大端軸芯Ｂ（以下軸芯Ｂ）の円弧状軌跡の凸形状が逆向きになると共に、最大ストローク側において軸芯Ｓの円弧状軌跡に対し軸芯Ｂの円弧状軌跡が軸芯Ｃと同じ側となり、軸芯Ｓと軸芯Ｂが下死点から上死点側にストロークする間に間隔が広がってしまう区間が発生し、連結リンクのシリンダ芯軸Ｙ（以下Ｙ軸）方向傾斜の逆転区間ができ、図１５の様に下死点側のクランク回転角が大きなピストンストロークカーブとなり、上死点側と下死点側とのピストンスピードの差が増大し振動面で不利となってしまう。
請求項３実施例図１２左図実線の様に、Ｙ’線に対し軸芯Ｃと軸芯Ｖを同象限側に配置すると、クランクジャーナル軸方向視にて、軸芯Ｃと軸芯Ｖの位置可変範囲及び可変制御アームの揺動範囲が重なるので、コンロッドアーム及びその揺動軸を、クランクジャーナル軸方向にて可変制御アーム及びその揺動軸の外側に配置することになり、構造が複雑となり加工、組立も工数が掛るが、最大ストローク側の出来る限り可変広範囲において軸芯Ｓの円弧状軌跡に対し軸芯Ｂの円弧状軌跡を軸芯Ｃの反対側に配置することにより、Ｙ’線に対し軸芯Ｓと軸芯Ｂの円弧状軌跡の凸形状が同じ向きになり、軸芯Ｓと軸芯Ｂが下死点から上死点側にストロークする時の間隔が少なくとも広がらず狭まる配置にできるので、連結リンクのＹ軸方向傾斜を一定又は強めることになり、図１４の様にストローク途中における上死点側と下死点側とのピストンスピード差を低減でき、クランクバランスが良くなり振動低減を図れ、ストローク比（最大／最小ストローク）も特許文献３並（本実施例は圧縮比１２時比較で１．４５）を確保できる。【０１３】ピストンロッド大端円弧状軌跡の弦長（≒ピストンストローク）は、上、下死点時のコンロッド大端軸芯（クランクピン軸芯）Ｐと小端軸芯Ｓを結んだ線（＝Ｙ’線）に対する、連結リンクの上、下死点時軸芯Ｓｔ、Ｓｂ回りの揺動角で決まり、上、下死点時ピストンロッド大端軸芯Ｂｔ、ＢｂがＹ’線上となる位置に軸芯Ｖｓを配置すれば、上、下死点時の揺動角差０となり最小弦長となる。最大弦長は下死点時にコンロッドのＰとＳを結んだ線に対する連結リンクの軸芯Ｓｂ回りの揺動角を、コンロッド大端部とコンロッドアームが接触しない範囲で出きる限り直角方向に揺動させ、上死点は最小弦長時上死点より連結リンクを揺動させ最大弦長の目標圧縮比となる上死点位置となるよう
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るが、クランクケースのコンパクト化と、可変制御アームのアーム部とシリンダスカート下端との接触を避けできる限りシリンダ高を低く抑える為に、最小弦長時のＢｔ、Ｖｓを結んだ線とＹ軸の交点の内角αを略直角以下にすると共に、Ｙ’線に対し軸芯Ｖと軸芯Ｃを同象限側に配置し、軸芯Ｓと軸芯Ｂの円弧状軌跡が殆どの可変範囲で同象限側になるよう配置している。本実施例では、Ｙ軸を自動車用エンジンの常用域である最高圧縮比、最小ストローク時の上死点付近を通り、下死点時連結リンクの軸芯Ｓｂ回りのピストンロッド大端軸芯円弧の接線付近を通る配置とすることで、常用域の上死点側での軸芯Ｂ円弧状軌跡をＹ軸に沿わせ、最大ストローク側での軸芯Ｂ円弧状軌跡の弦をＹ軸に略平行としストローク減少を抑えると共に、可変範囲における軸芯Ｂ円弧状軌跡のＸ軸方向最大振れ幅の中央付近を通しピストン側圧を抑えている。
軸芯Ｏと軸芯Ｖの軸間が広がりクランクケースが増大するが、図１２右図の様に軸芯Ｓと軸芯Ｂの円弧状軌跡を配置することで、ピストンストロークカーブを単コンロッドクランク機構より正弦カーブに近づけることが可能となる。（図１２参照）【０１４】又、請求項４の発明は請求項１の発明において、クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線に対し、ピストン側コンロッド大端及びクランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸芯を互いに反対側象限に設け、最大ストローク側ではクランク側コンロッド小端の円弧状軌跡に対し、ピストン側コンロッド大端の円弧状軌跡をクランク側コンロッド小端揺動アーム揺動軸芯の反対側に配置することを特徴とする。【０１５】Ｙ’線に対し軸芯Ｖ及び軸芯Ｃを互いに反対側象限に設け軸芯Ｓと軸芯Ｂの円弧状軌跡の凸形状を逆向きとし、最大ストローク側のできる限り可変広範囲において図１２右図実線の様に軸芯Ｓの円弧状軌跡に対し軸芯Ｂの円弧状軌跡が軸芯Ｃの反対側となる軸芯Ｖ位置可変範囲とすれば、軸芯Ｓと軸芯Ｂが下死点から上死点側にストロークするに従って間隔が狭まり、連結リンクのＹ軸方向傾斜がストロークに従ってきつくなるので、図１６の様なピストンストロークカーブとなり、図１２左図実線の本実施例（図１４）より上死点側と下死点側とのピストンスピード差を低減でき、最大ストローク側では隣合う気筒の平均ピストン位置が上、下死点中央位置で変動の小さなカーブとなり、正弦カーブ（一点鎖線）に近づき単コンロッドクランク機構（連桿比λ＝３．６２）とした場合（点線）より差を低減でき振動低減効果大だが、ストローク比を大きく採れなくなる（本実施例は圧縮比１２時比較で１．２１）欠点が出てくるが、圧縮比可変と振動低減を重視するのであれば採用可能な案である。【０１６】又、請求項５の発明は請求項１の発明において、クランクジャーナル軸方向視にて、クランク側コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線に対し、ピストン側コンロッド大端及びクランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸芯を同象限側に設け、最大ストローク側ではクランク側コンロッド小端の円弧状軌跡に対し、ピストン側コンロッド大端の円弧状軌跡の下死点時位置をクランク側コンロッド小端揺動アーム揺動軸芯側に配置することを特徴とする。【０１７】請求項５の発明は請求項４の発明に対し、軸芯Ｓの円弧状軌跡の凸形状をＹ’線に対し逆向きにする案で、請求項４の発明案では軸芯Ｓの円弧状軌跡がクランク回転方向側に凸形状となるので、ピストンストローク中央位置付近ではクランクピン位相が進んだ角度となると共に、軸芯Ｓと軸芯Ｂが下死点から上死点側にストロークするに従って間隔が急に狭まるので、尖ったピストンストロークカーブとなるが、請求項５の発明案では軸芯Ｓの円弧状軌跡がクランク回転方向の反対側に凸形状となるので、ピストンストローク中央位置付近ではクランクピン位相が遅れた角度となると共に、軸芯Ｓと軸芯Ｂが下死点から上死点側にストロークするに従って請求項４の発明案より間隔が緩やかに狭まるので、なだらかなピストンストロークカーブにできる。更に、最小ストローク側でも���均ピストン位置カーブが単コンロッドクランク機構並となり、最小ストローク側も振動低減できる。
軸芯Ｓと軸芯Ｂの円弧状軌跡の曲率、配置を適切に選択すれば、更に正弦カーブに近づけることが可能となるし、請求項３（図１２左図実線）の場合においても、軸芯Ｓの上死点時軸芯Ｓｔに軸芯Ｂの円弧状軌跡をより近づけたり、Ｙ’軸に対する軸芯Ｂの円弧状軌跡の傾きを変える等の工夫をすれば図１７のピストンストロークカーブに近づけることができる。【０１８】又、請求項６の発明は請求項１、３の発明において、クランクジャーナル軸方向にて、リンク及びクランク側コンロッド小端の両外側にアーム部をブリッジにて連結したクランク側コンロッド小端揺動アーム及び揺動軸を設け、それらのクランクジャーナル軸方向内側にピストン側コンロッド揺動アーム及び揺動軸を揺動軸位置可変可能に配置することを特徴とする。【０１９】請求項３の発明を採用すると、クランクジャーナル軸方向視にて、コンロッドアーム揺動軸芯と、可変制御アーム揺動軸芯位置可変範囲及びアームの揺動範囲が重なるので、コンロッドアーム及びその揺動軸を、クランクジャーナル軸方向にて可変制御アーム及びその揺動軸の外側に配置することになる。
本実施例では、左右のコンロッドアームにコンロッド小端軸の両端部を圧入し、コンロッドアームの内側にコンロッド小端及び連結リンクを揺動自在、軸方向規制にてコンロッド小端軸に軸支し、コンロッドアームの揺動軸穴をコンロッドアーム揺動軸及びクランクケース軸穴端面にて揺動自在、軸方向規制にて軸支しており、コンロッド小端軸両端部のコンロッドアーム圧入部捩れ強度が弱いと、負荷により両側のコンロッドアーム揺動軸穴の芯がずれてしまいコンロッドアームの揺動抵抗が増加又は揺動不能となる危険性があり、強度向上の為に圧入幅を広げたいが、回転時接触を防止する為に左右カウンタウエイトの内幅を広げることとなるので、左右のコンロッドアームのアーム部をブリッジにて連結し圧入幅を広げることなく捩れ剛性を上げ確保するものである。【０２０】又、請求項７の発明は請求項１、３、４の発明において、クランク側コンロッド小端揺動アームの揺動軸の軸長を、揺動アームの揺動軸穴両外側端面幅より短くすることを特徴とする。【０２１】組立時、コンロッドアームの揺動軸穴内にコンロッドアーム揺動軸を収めることが可能となるので、クランクケース軸穴芯にコンロッドアームの揺動軸穴芯を合せた後にコンロッドアーム揺動軸をずらすことで、最寄のクランクケース軸穴に収められ組立工数を低減できる。【０２２】又、請求項８の発明は請求項１の発明において、ピストン側コンロッド大端揺動アームの揺動軸位置を二次元的に可変する原動リンク及び可変アームを、可変シャフトに対しノックスクリュにて軸方向位置及び位相決めをし、ナットにて弛み止めをすることを特徴とする。【０２３】ノックスクリュのみにて、可変シャフトに対し原動リンク、可変アーム及びリミット検知原動リンクを位相、軸方向規制できると共に、締結ボルトを締付けることで、可変シャフトの軸と各リンク、アームの軸穴との隙間、及び可変シャフトのノックスクリュ穴とノックスクリュとの隙間を吸収して組立できる。ナットを廃止しボルトのみにすると、締結ボルト締付け前にノックボルトを締付けても締結ボルト締付けによるリンク及びアームのシャフト取付穴ボス部の変形により締結ボルト頭部接触座面に隙間が発生し弛み易くなるし、締結ボルト締付け後にノックボルトを締付けるとシャフト取付穴ボス部の変形により穴の芯がずれて軸の挿入ができなくなる。予め挿入しておいても穴の芯のずれにより抵抗が増加し頭部接触座面に隙間がある状態で規定締付トルクに達してしまい弛み易くなる。ロッカアームタペットの様にスクリュ、ナット方式とすることでスクリュを規定位置にて仮締め後に締結ボルトを締付けその後ナットにて本締めし弛み止めすることで弛みを防止できる。
【発明の効果】
【０２４】本発明により、ピストンとクランクを連接するコンロッドを、ピストンロッドとコンロッド及びそれらをクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結する連結リンクとに三分割し、コンロッド小端を円孤状にストロークさせるコンロッドアームの揺動軸を固定し、ピストンロッド大端を円弧状にストロークさせる可変制御アームの揺動軸位置を二次元的に可変制御することで、行程容積、圧縮比可変範囲全域に亘り、上死点及び下死点のクランク位相が変化せず、バルブタイミングを合わせる為のＶＶＴが不要となり、上、下死点間と下、上死点間のクランク角も一定にでき、コンロッド小端の上死点時軸芯とクランクジャーナル軸芯を結ぶ線上にコンロッド小端の下死点時軸芯を配置すれば上、下死点間クランク角が１８０°となり、コンロッド小端の下死点時軸芯を線上からずらせば１８０°前後の任意な角度に設定できると共に、ピストンロッド大端は円弧線状軌跡を描くので常用域での上死点側軌跡を略シリンダ芯軸に沿わせることで、ピストン側圧が大幅低減し低メカロス化が図れる。又、出来る限り可変広範囲において、ピストンロッド大端とコンロッド小端が下死点から上死点側にストロークする間に、ピストンロッド大端とコンロッド小端の円弧状軌跡の間隔が広がらないように可変制御アーム及びコンロッドアームの揺動軸芯を配置することで、連結リンクのシリンダ芯軸方向傾斜の逆転を極力防止し、ストローク途中における上死点側と下死点側とのピストンスピード差を低減することで、クランクバランスを良くし振動低減を図るもので、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が図れ、更にピストン上、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行程容積、圧縮比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】
【０２５】本発明による行程容積、圧縮比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。
【０２６】ピストンとクランクを連接するコンロッドを、ピストンロッドとコンロッド及びそれらをクランクジャーナル軸直角方向に揺動自在に連結する連結リンクとに三分割し、コンロッド小端を円弧状にストロークさせるコンロッドアームの揺動軸を固定し、ピストンロッド大端を円弧状にストロークさせる可変制御アームの揺動軸位置を二次元的に可変制御し、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。
【０２７】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が設けられている。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、可変ストローク全域に亘って上死点及び下死点のクランク位相が変化せず、上、下死点間と下、上死点間のクランク角を１８０°又は１８０°前後の任意な一定角度に設定できるので、反時計回りとすることも可能である。（図１〜３参照）
【０２８】コンロッド１３の大端に半割のコンロッドメタル軸受１３−２、コンロッドキャップ１３−１をボルト１３−３にて締結することでクランクピン穴を形成し、クランクピン軸１５ａにコンロッドをクランクジャーナル軸方向規制、回転自在に軸支している。
尚、コンロッドとコンロッドキャップの合せ面は、可変制御アームの揺動軸部との接触を避ける為に、クランクピン穴とコンロッド小端穴芯を結ぶ線に直角な面より可変制御アームの揺動軸部から遠ざかる側に傾けている。
コンロッドアーム１８の先端穴に両端軸部を圧入固定されたコンロッド小端軸１７−１に、軸方向にコの字状に二股に分けられたコンロッド小端とその中間に配置した連結リンク１７が、コンロッドアーム先端内側端面とコンロッド小端及び連結リンクの端面にて軸方向規制されると共に、回転自在に軸支されている。
コンロッドアームはクランクジャーナル軸直角方向視にてアーム及び揺動軸穴ボス部を両側に分割し、コンロッドアーム揺動軸１８−１、１８−２に回転自在に軸支されると共に、揺動軸穴ボス部外側面とクランクケースの揺動軸穴端面とで軸方向規制されコンロッド小端を円弧状に揺動可能とし、クランクジャーナル軸方向視にて円弧状軌跡の上死点時軸芯Ｓｔとクランクジャーナル軸芯Ｏを結んだ線上に下死点時軸芯Ｓｂが配置される円弧の中心位置にコンロッドアーム揺動軸芯Ｃを配置している。
コンロッド小端軸両端部のコンロッドアーム圧入部捩れ強度が弱いと、負荷により両側のコンロッドアーム揺動軸穴の芯がずれてしまい、コンロッドアームの揺動抵抗が増加又は揺動不能となる危険性があり、強度向上の為に圧入幅を広げたいが、回転時接触を防止する為に左右カウンタウエイトの内幅を広げることになるので、左右のコンロッドアームのアーム部をブリッジ１８ａにて連結し圧入幅を広げることなく捩れ剛性を確保している。
気筒間に配置されるコンロッドアーム揺動軸１８−１は、両端部の溝にサークリップ１８−３を嵌めコンロッドアーム揺動軸穴ボス部内側面を挟み込むことで抜け止めをしており、軸長Ｎをコンロッドアーム揺動軸穴ボス部両外側端面幅Ｍより短くすることにより、組立時にコンロッドアームの揺動軸穴内にコンロッドアーム揺動軸を収めることが可能となるので、クランクケースの揺動軸穴芯にコンロッドアームの揺動軸穴芯を合せた後にコンロッドアーム揺動軸をずらすことで、最寄のクランクケース揺動軸穴に収められ組立工数を低減できる。気筒の外側に配置されるコンロッドアーム揺動軸１８−２は、片側端部に設けた鍔ともう一方の端部の溝にサークリップ１８−３を嵌めコンロッドアーム揺動軸穴ボス部内側面とクランクケースの揺動軸穴端面を挟み込むことで抜け止めをしている。（図１〜３、６、１２参照）
【０２９】常用域でのピストン側圧を最大限低減すると共に、可変範囲内でのＸ軸方向変位幅を狭くしピストン側圧を低減する目的で、常用域付近のピストンロッド大端上死点時位置を通り、可変範囲の大端円弧状軌跡を振分けて通る様に、軸芯Ｏに対し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、クランクジャーナル軸に平行に配置したピストンピン１１−１にピストンロッド１２が揺動自在に軸支され、軸方向にコの字状に二股に分けられたピストンロッド大端の穴にピストンロッド大端軸１２−１の両端を圧入固定し、ピストンロッド大端軸中央に連結リンクその両外側に２枚の薄板状の可変制御アーム１４がそれぞれの端面とピストンロッド大端穴内側端面にて軸方向規制、大端軸に回転自在に軸支されている。
尚本実施例では、ピストンロッド大端軌跡に対するＹ軸のＸ軸方向位置を、自動車用エンジンの常用域である最小行程容積、最高圧縮比側としているが、採用エンジンにおいて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べきである。
ピストンロッド大端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、ピストンロッド大端を主にＹ軸方向に円弧状に揺動させＸ軸方向変位を低減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、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ピストンロッド大端軌跡のＸ軸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。
又、連結リンクをピストンロッド大端軸及びコンロッド小端軸に回転自在に軸支することで、ピストンロッド及びコンロッドに対しそれらの円弧状軌跡の間隔変化に応じて自在に傾斜が変化するので、ピストンロッド大端軸とコンロッド小端軸の動きが連動しないので、可変範囲全域に亘って上死点及び下死点のクランク位相が変化せず、上、下死点間と下、上死点間のクランク角も１８０°又は１８０°前後の任意な一定角度に設定できる。
尚、コンロッド大小端、連結リンク及び可変制御アームのピストンロッド大端側の軸支部はコンロッド、コンロッド小端軸、連結リンク、ピストンロッド大端軸に設けられたオイル通路によりオイルギャラリよりクランクのオイル通路を経由して供給されるオイルにて潤滑されている（図１〜５参照）
【０３０】行程容積、圧縮比可変機構２０は、ピストンロッド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２１Ｌの対偶であるロア可変シャフト２３Ｌ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、ノックスクリュ２１−１の頭部四角柱に工具を挿入して回し先端ネジ部をロア可変シャフトネジ穴の適切な軸方向位置へ仮組後にボルト２１−３を締付け、その後に四角柱にてノックスクリュの回り止めをしつつナット２１−２を締付けて弛み止めをして、ロア原動リンクの位相及び軸方向位置を決め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２１Ｕ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２３Ｕにロア原動リンクと同じ方法で組付けし、ロア可変シャフトと共に揺動自在としている。（図１〜５参照）
【０３１】ロア従動リンク２２Ｌ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２４Ｌ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アッパ従動リンク２２Ｕが圧入固定され対偶となる可変制御アーム揺動軸１６に、先端部とアッパ従動リンクの間に配置された一対の可変制御アームと共に揺動自在に軸支されており、先端部両側面を可変制御アームとアーム揺動軸に圧入されたアッパ従動リンク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２４Ｕ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１〜５参照）
【０３２】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１〜５、７〜１１参照）尚、全行程容積、圧縮比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。
【０３３】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、アッパ、ロア原動リンクの対偶であるアッパ、ロア可変シャフトを揺動させるアッパ、ロア可変アーム３７Ｕ、３７Ｌを、アッパ、ロア可変シャフト軸方向で変速機室の反対側となるカムチェーン室に配置し、アッパ、ロア可変シャフトにノックスクリュ３７−１にて位相及び軸方向位置を決め、ノックスクリュの先端ネジ部をシャフトネジ穴に締め込み適切な軸方向位置に仮組後にボルト３７−３を締付け、その後にナット３７−２を締付け弛み止めし、アッパ、ロア可変シャフトと共に揺動自在としている。アッパ、ロア可変アームのアッパ、ロア可変シャフトへの取付ボス部端面とアッパ、ロア可変シャフトの軸端面をクランクケースのアッパ、ロア可変シャフト挿入穴端面とカムチェーンカバー合せ面とで挟み込みアッパ、ロア可変シャフトの軸方向を規制している。（図４、５、７参照）
【０３４】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。
アッパ雄送りネジに噛合い、軸方向規制、回転自在にアッパ制御モータホルダ３２Ｕ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雌送りネジ３３Ｕは、Ｙ軸に平行に設けたアッパ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のギヤ部両側面を、Ｙ軸に直角なアッパクランクケースのアッパ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ノックピン３２−２にて位置決めしボルト３１−１、３２−１にて固定された、アッパ制御モータホルダのアッパ雌送りネジ穴端面にて軸方向規制している。
又、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ロア雌送りネジ３３Ｌは、Ｙ軸に平行に設けたアッパクランクケース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３３Ｌａのギヤ部両側面を、Ｙ軸に直角なアッパクランクケースの合せ面に、液体ガスケットにて液封しノックピン３２−２にて位置決めしボルト３１−１、３２−１にて固定されたロア制御モータホルダ３２Ｌのケース合せ面と、アッパクランクケースのロア雌送りネジ穴端面にて軸方向規制している。（図４、５、７〜１０参照）
【０３５】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と共にアッパクランクケースに固定されている。
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、クランク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、最小行程容積、最高圧縮比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７〜１０参照）
【０３６】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４６−２にて液封しボルト４６−１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４６Ｕ、４６Ｌ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４、５参照）
【０３７】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。
【０３８】アッパ、ロア可変アームの隣に、アッパ、ロア原動リンクと同じ軸間長さとしたリミット検知アッパ、ロア原動リンク４１Ｕ、４１Ｌを、アッパ、ロア可変シャフトにアッパ、ロア可変アームと同方法にて締結し、アッパ、ロア従動リンクと同じ軸間長さとしたリミット検知アッパ、ロア従動リンク４２Ｕ、４２Ｌを鍔付のリンクピン４３をリミット検知アッパ、ロア原動リンクの先端穴に圧入し、対偶であるリンクピンに回転自在にリミット検知アッパ、ロア従動リンクを軸支し、リミット検知ロア従動リンクの片方の先端穴に圧入したリミッタベアリング軸４４−１に、リミット検知アッパ従動リンクの片方の先端穴を挿入クランクジャーナル軸方向視Ｖ字状に回転自在に軸支し、リミット検知アッパ従動リンクの反対側のリミッタベアリング軸にリミッタベアリング４４を挿入しサークリップ４４−２にて軸方向規制しベアリングの脱落を防止しており、リミッタベアリング軸と可変制御アーム揺動軸の可変時移動量を同じとしている。
ベアリングの外輪と接触することでリミッタベアリング軸の二次元的移動範囲を制限するリミッタプレート４５を、カムチェーンカバーにノックピン４５−１にて正確に位置決めしボルト４５−２にて締付しカバーに固定している。
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）時のリミッタベアリング軸（＝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、上側十字中心がピストン上死点及び最小行程容積制限、下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、下側十字中心位置高さが圧縮比により異なるのは、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、圧縮比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４、５、１１参照）
【図面の簡単な説明】
【０３９】以下本実施例は、最少行程容積、最高圧縮比時及び最大行程容積、最低圧縮比時に於ける行程容積、圧縮比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、圧縮比連続可変装置は１８０°クランク四気筒である。
図１は本実施例に係る行程容積、圧縮比連続可変装置に於いて、上死点時の最高圧縮比、最小行程容積（最小ピストンストローク）時を、図２は上死点時の最低圧縮比、最大行程容積（最大ピストンストローク）時を示し、二点鎖線は下死点時を示す。
図３はピストンからクランクジャーナル軸芯まで三分割したコンロッドの連結部軸芯を通る断面を示している。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。【０４０】
【図１】最高圧縮比（圧縮比１８）、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】最低圧縮比（圧縮比１０）、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１のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図７】図４のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図８】図７のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。
【図９】図８のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。
【図１０】図８のＪ−Ｊ線に沿う断面図である。
【図１１】図４のＫ−Ｋ線に沿う断面図である。
【図１２】本発明における軸芯Ｏ、Ｙ軸に対する軸芯Ｃ、Ｖの配置例別の軸芯Ｓ、Ｂの円弧状軌跡を示す図で、二点鎖線が圧縮比１８、実線が圧縮比１２、一点鎖線が圧縮比１０の軌跡を示す。
【図１３】特許文献３圧縮比１２のピストンストローク図例である。クランク位相はシリンダ芯軸に平行な線からの時計回り角度を、ピストン頂面位置はクランクジャーナル軸芯からの高さを示す。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クランクとした時を示す。縦細線が最小ストローク時、縦太線が最大ストローク時の上死点位相を示し、一点鎖線横線は上、下死点の平均ピストン頂面高さを、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１４】本実施例図１２左図実線時圧縮比１２のピストンストローク図例である。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クランクとした時を示す。縦線は上死点位相を示し、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左図点線時のピストンストローク図例である。
【図１６】本実施例図１２右図実線時のピストンストローク図例である。図１６、１７の一点鎖線ピストンストロークカーブは正弦カーブを示す。
【図１７】本実施例図１２右図点線時のピストンストローク図例である。
【符号の説明】
【０４１】  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      ピストンロッド
１２−１    ピストンロッド大端軸
１２−２    プラグ
１３      コンロッド
１３−１  コンロッドキャップ
１３−２  コンロッドメタル軸受
１３−３  ボルト
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
１７      連結リンク
１７−１  コンロッド小端軸
１７−２  プラグ
１８      コンロッドアーム      １８ａ  ブリッジ
１８−１  コンロッドアーム揺動軸
１８−２  コンロッドアーム揺動軸
１８−３  サークリップ
１８−４  プラグ
２０      行程容積、圧縮比可変機構
２１Ｕ    アッパ原動リンク
２１−１      ノックスクリュ
２１−２      ナット
２１−３      ボルト
２１Ｌ    ロア原動リンク
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
３２Ｕ    アッパ制御モータホルダ
３２−１    ボルト
３２−２    ノックピン
３２Ｌ    ロア制御モータホルダ
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
３７−１    ノックスクリュ
３７−２    ナット
３７−３    ボルト
３７Ｌ    ロア可変アーム
４１Ｕ    リミット検知アッパ原動リンク
４１−１    ノックスクリュ
４１−２    ナット
４１−３    ボルト
４１Ｌ    リミット検知ロア原動リンク
４２Ｕ    リミット検知アッパ従動リンク
４２Ｌ    リミット検知ロア従動リンク
４３      リンクピン
４４      リミッタベアリング
４４−１    リミッタベアリング軸
４４−２    サークリップ
４５      リミッタプレート
４５−１    ノックピン
４５−２    ボルト
４６Ｕ    アッパ可変シャフト位相検知センサ
４６−１    ボルト
４６−２    Ｏリング
４６Ｌ    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と上死点時コンロッド小端軸芯を結ぶ線
ｒ        クランクピン半径
Ｂ        ピストンロッド大端軸芯
Ｓ        コンロッド小端軸芯
Ｐ        コンロッド大端軸芯（クランクピン軸芯）
Ｌ        連結リンクの軸芯Ｂ、Ｓ軸間距離
Ｃ        コンロッドアーム揺動軸芯
Ｖ        可変制御アーム揺動軸芯
ｔ        上死点                        ｂ          下死点
2019167945.tif 000006
α        最小弦長（最小ストローク）時のＢｔ、Ｖｓを結んだ線とＹ軸の交点の内角
【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】
2019167945.tif 000013
【図８】
2019167945.tif 000014
【図９】
2019167945.tif 000015
【図１０】
2019167945.tif 000016
【図１１】
2019167945.tif 000017
【図１２】
2019167945.tif 000018
【図１３】
2019167945.tif 000019
【図１４】
2019167945.tif 000020
【図１５】
2019167945.tif 000021
【図１６】
2019167945.tif 000022
【図１７】
2019167945.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月27日(2018.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３０】行程容積、圧縮比可変機構２０は、ピストンロッド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２１Ｌの対偶であるロア可変シャフト２３Ｌ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、ノックスクリュ２１−１の頭部四角柱に工具を挿入して回し先端ネジ部をロア可変シャフトネジ穴の適切な軸方向位置へ仮組後にボルト２１−３を締付け、その後に四角柱にてノックスクリュの回り止めをしつつナット２１−２を締付けて弛み止めをして、ロア原動リンクの位相及び軸方向位置を決め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２１Ｕ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２３Ｕにロア原動リンクと同じ方法で組付けし、アッパ可変シャフトと共に揺動自在としている。（図１〜５参照）