(57)【要約】【課題】エンジンの重量増大および大型化を可能な限り抑制しつつ、バイアス力をコントロールシャフトに付与し、シャフトを移動するのに必要な両方向への駆動力を適正化可能な、設計自由度の高いストローク特性可変エンジンを提供する。【解決手段】クランクシャフト６のクランクピン９に回転自在に軸支されたロアリンク５と、ロアリンク５とピストン３とを連結するアッパリンク４と、ベアリングブロック７ｂとシャフトホルダ５１とによって支持されたエキセントリックシャフト１２とロアリンク５とを連結するコントロールリンク１１とを有し、エキセントリックシャフト１２を移動させることでピストンストロークを変化させるエンジン１において、エキセントリックシャフト１２から延設されたウェブ連結部１８と、シャフトホルダ５１の下面に延設された本体側連結部２０との間に、圧縮コイルスプリング装置２１を介装させる。【選択図】図１
2008121436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックとベアリングブロックとによって回転自在に支持されたクランクシャフトと、前記クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、前記ベアリングブロックとシャフトホルダとによって支持されたコントロールシャフトと、前記コントロールシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記コントロールシャフトを移動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、
前記コントロールシャフトを所定方向に付勢する付勢手段を、前記コントロールシャフトと前記シャフトホルダとの間に介装したことを特徴とするストローク特性可変エンジン。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記コントロールシャフトに設けられた第１の連結部に第１のピンを介して連結され、前記シャフトホルダに設けられた第２の連結部に第２のピンを介して連結され、
前記第１のピンと前記第２のピンとが、前記付勢手段を構成するコイルスプリングの軸心上に位置することを特徴とする、請求項１に記載のストローク特性可変エンジン。
【請求項３】
前記付勢手段が複数並設され、前記第２連結部は単一の連結部材に複数形成されて前記シャフトホルダに取り付けられたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のストローク特性可変エンジン。
【請求項４】
前記第２連結部は、前記シャフトホルダと一体に形成されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のストローク特性可変エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストローク特性可変エンジンに関し、特に、コントロールシャフトにバイアス力を付与して、ストローク特性を変更する際の駆動力を低減する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レシプロ式内燃機関では、運転状態に応じて圧縮比を変化させて最適な圧縮比でエンジンを駆動することが望ましい。これを実現するために、エンジンのピストンに回動可能に取り付けられたアッパリンクと、このアッパリンクとクランクシャフトのクランクピンとを連結するロアリンクと、気筒列方向に延びるコントロールシャフトと、このコントロールシャフトに偏心して設けられた偏心ピンと、この偏心ピンとアッパリンクまたはロアリンクとを連結するコントロールリンクと、コントロールシャフトを回転駆動する回転駆動手段とを有する構成をした可変圧縮比エンジンが多く提案されている。
【０００３】
このような構成をした可変圧縮比エンジンでは、エンジンの燃焼工程においてピストンを押し下げる力が大きく作用し、リンク機構を介してその分力がコントロールシャフトに伝達されるため、コントロールシャフトには一定方向への大きな力が加わった状態となる。したがって、コントロールシャフトを当該方向に回転駆動する際には小さな駆動力で駆動することができるが、当該方向と反対方向に回転駆動する際には、ピストンから伝達される分力に抗してリンク機構を駆動する大きな駆動力が必要となる。
【０００４】
そこで、上記構成を持つ可変圧縮比エンジンにおいて、エンジンをコントロールシャフトの軸方向に大型化することなく、バイアス力をコントロールシャフトに付与し、シャフトを駆動するのに必要な両方向への駆動力を適正化することを可能とし、且つ付勢力の設計自由度が高いストローク特性可変エンジンとして、コントロールシャフトに所定方向の移動力を付与すべく、コントロールシャフト側に設けられた連結部と、前記エンジン本体側に形成された連結部との間に、付勢手段を介装させた可変圧縮比エンジンが、本発明者らによって提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特願２００６−２５０９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の本発明者らにより提案された可変圧縮比エンジンでは、例えばエンジンブロックの外壁部に連結部が形成された場合、これに連結された付勢手段はエンジンブロック側へ働く大きな力を常時受けるため、当該外壁の肉厚を厚くするなどして連結部形成部位の剛性を高める必要があり、エンジン本体の重量増大を招くことがある。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、エンジンの重量増大を可能な限り抑制しつつ、バイアス力をコントロールシャフトに付与し、シャフトを移動するのに必要な両方向への駆動力を適正化することが可能な、付勢力の設計自由度が高いストローク特性可変エンジン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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、シリンダブロックとベアリングブロックとによって回転自在に支持されたクランクシャフトと、前記クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、前記ベアリングブロックとシャフトホルダとによって支持されたコントロールシャフトと、前記コントロールシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記コントロールシャフトを移動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、前記コントロールシャフトを所定方向に付勢する付勢手段を、前記コントロールシャフトと前記シャフトホルダとの間に介装したことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１のストローク特性可変エンジンにおいて、前記付勢手段は、前記コントロールシャフトに設けられた第１の連結部に第１のピンを介して連結され、前記シャフトホルダに設けられた第２の連結部に第２のピンを介して連結され、前記第１のピンと前記第２のピンとが、前記付勢手段を構成するコイルスプリングの軸心上に位置することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２のストローク特性可変エンジンにおいて、前記付勢手段が複数並設され、前記第２連結部は単一の連結部材に複数形成されて前記シャフトホルダに取り付けられたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２のストローク特性可変エンジンにおいて、前記第２連結部は、前記シャフトホルダと一体に形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、コントロールシャフト側から常時大きな力が加わる付勢手段を支持する連結部を、コントロールシャフトを支持するために高い剛性をもって形成されたシャフトホルダに形成することにより、エンジンの重量増大を招くことなく付勢手段を支持することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明によれば、付勢力の作用点となるピンがばね荷重の作用線上に位置することによって、連結ピースに倒れが生じることによって付勢手段を伸縮する際に摩擦が生じ、付勢手段の荷重特性に影響を与えることを回避することができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明によれば、付勢手段が複数並設されて複数の各連結部に連結される場合に、１つの連結部材が複数の第２連結部を備えることにより、部品点数の増加、組み付け手間の増大、およびエンジンの重量増大を抑制することができる。
【００１４】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、第２連結部をシャフトホルダと一体に形成することによって部品点数の増加を回避し、これにより組み付け手間を軽減するとともに、エンジンの重量増大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】
【００１５】
［第１実施形態］
以下、図１〜図４を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係るストローク特性可変エンジンを示す横断面図であり、図２は第１実施形態に係るエキセントリックシャフトを示す斜視図である。図３は第１実施形態に係る圧縮コイルスプリング装置の分解斜視図であり、図４は図１中のIV−IV断面図である。
【００１６】
≪第１実施形態の構成≫
図１に示すエンジン１は、直列４気筒エンジンであって、４つのシリンダのうち１つを通る横断面が図示されている。シリンダブロック７ａとベアリングブロック７ｂとが締結されることによりクランクケース７が形成され、クランクケース７の下方にはオイルパン４３が締結されてクランクケース７内の飛沫オイルを貯留している。シリンダブロック７ａの上方に形成されたシリンダ２にはピストン３が摺合されており、アッパリンク４及びロアリンク５の２つのリンクを介してクランクシャフト６に連結されている。
【００１７】
クランクシャフト６は、基本的に通常の定ストロークエンジンと同様の構成であり、シリンダブロック７ａとベアリングブロック７ｂとに支持されたクランクジャーナル８（クランクシャフトの回転中心）から偏心したクランクピン９により、シーソー式に揺動するロアリンク５の中間部を支持している。そしてロアリンク５の一端５ａに、ピストンピン１０に小端部４ａが連結されたアッパリンク４の大端部４ｂが連結されている。
【００１８】
ロアリンク５の他端５ｂには、通常のエンジンにおけるピストンとクランクシャフトとを連結するコネクティングロッドと同一構成のコントロールリンク１１の小端部１１ａがピン結合されている。そしてコントロールリンク１１の大端部１１ｂは、ベアリングブロック７ｂとこれに締結されるシャフトホルダ５１とによって回動自在に支持されたエキセントリックシャフト１２（コントロールシャフト）の偏心ピン１３に、２つ割の軸受け１４をもって連結されている。
【００１９】
図１，図２に示すように、シャフトホルダ５１は、エキセントリックシャフト１２のジャーナル１５を支持する４つの支持壁５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄと、これらを連結する連結ベース部５３とから構成され、各支持壁５２にはボルト通し孔５４が２つずつ穿設されている。これらボルト通し孔５４に挿入されたボルト５５が、ベアリングブロック７ｂに形成されたボルト孔に締結されることにより、シャフトホルダ５１がベアリングブロック７ｂに固定されている。
【００２０】
エキセントリックシャフト１２の中央部にはドリブンギヤ１６が形成され、エキセントリックシャフト１２を回転駆動するベーン式の油圧アクチュエータ４０には、ドリブンギヤ１６と噛み合うドライブギヤ４１が設けられており、エンジン１の運転状態に応じてその回動角が連続的に制御され、且つ任意の角度で保持されるようになっている。具体的には、油圧アクチュエータ４０内部のジャーナル部分は、その外周に複数枚のベーンが突設されてロータを構成しており、各ベーンについてハウジングによって油圧室が形成されている。油圧室はベーンによって第１油圧室と第２油圧室とに仕切られており、第１および第２油圧室に対して作動油を給排することによってロータが回転・保持される。
【００２１】
このエンジン１によると、エキセントリックシャフト１２を回動させることにより、コントロールリンク１１の大端部１１ｂの位置が、図１に示した位置からエキセントリックシャフト１２の静止軸心１２ａを中心にして上下方向に回転移動することによって変化し、クランクシャフト６の回転に伴うロアリンク５の揺動角度が変化する。このロアリンク５の揺動角度の変化に応じてシリンダ２内でのピストン３のストローク範囲、即ち、ピストン３の上死点位置及び下死点位置が、連続的に変化することとなる。これにより、圧縮比及び排気量の少なくともいずれか一方を連続的に変化させるストローク特性可変機能がもたらされる。
【００２２】
エキセントリックシャフト１２を構成するウェブ１７には、エキセントリックシャフト１２の静止軸心１２ａに対して偏心ピン１３と反対側に延設されるようにウェブ連結部１８（第１の連結部）が形成されている。シャフトホルダ５１の下面には、本体側連結部２０（第２の連結部）が形成された本体側連結部材１９がボルト５６によって固定されており、ウェブ連結部１８と本体側連結部２０との間には圧縮コイルスプリング装置２１（付勢手段）が介装されている。
【００２３】
圧縮コイルスプリング装置２１は、上端に上部連結ピース２２を、下端に下部連結ピース２３を備え、それぞれがピン２４（第１のピン），２５（第２のピン）を介してウェブ連結部１８および本体側連結部２０に軸着されている。上部連結ピース２２と下部連結ピース２３との間には２本の圧縮コイルスプリング２６，２７が介装されており、圧縮コイルスプリング２７は圧縮コイルスプリング２６の内部に収容されるかたちで同軸に配置されている。ピン２４，２５はこれら圧縮コイルスプリング２６，２７の同軸線上にくるような配置となっている。
【００２４】
図２に示すように、エキセントリックシャフト１２は一端から他端へ向けて、順に、第１ジャーナル１５ａ、第２ジャーナル１５ｂ、第３ジャーナル１５ｃ、第４ジャーナル１５ｄ、第５ジャーナル１５ｅと呼ぶように、５つのジャーナル１５を構成要素として備えている。各ジャーナルの間には、偏心ピン１３がウェブ１７に挟まれるかたちで介在されており、第１ジャーナル１５ａと第２ジャーナル１５ｂとの間には第１偏心ピン１３ａが、第２ジャーナル１５ｂと第３ジャーナル１５ｃとの間には第２偏心ピン１３ｂが、というように、４つの偏心ピン１３ａ〜１３ｄが５つのジャーナル１５と交互に同軸上に配置されている。
【００２５】
各ジャーナル１５と各偏心ピン１３とは、ウェブ１７によって連結されており、第１ジャーナル１５ａと第１偏心ピン１３ａとの間にはウェブ１７ａが配置され、第１ジャーナル１５ａから第５ジャーナル１５ｅへ向けて、順に８つのウェブ１７ａ〜１７ｈが配置されている。なお、図２においては、コントロールリンク１１の大端部１１ｂのみが第１偏心ピン１３ａに連結されて示されているが、他の偏心ピン１３ｂ〜１３ｄについても、実際にはコントロールリンク１１等からなるリンク機構がそれぞれに連結されるが、理解を容易にするため省略して示している。
【００２６】
各ジャーナル１５ａ〜１５ｅは、ベアリングブロック７ｂとシャフトホルダ５１とに形成された軸受け（図示せず）によって軸支されるが、エキセントリックシャフト１２の中央部となる第３ジャーナル１５ｃ部分には油圧アクチュエータ４０により駆動されるドリブンギヤ１６が設置されている。
【００２７】
第１偏心ピン１３ａを挟むウェブ１７ａ，１７ｂ、および第４偏心ピン１３ｄを挟むウェブ１７ｇ，１７ｈには、ウェブ連結部１８ａ，１８ｂ，１８ｇ，１８ｈが、エキセントリックシャフト１２の静止軸心１２ａに対して偏心ピン１３と反対側に延設されるように形成されている。また、シャフトホルダ５１の下面には２つの本体側連結部材１９ａ，１９ｇが取り付けられ、それぞれ２つの本体側連結部２０ａ，２０ｂおよび２０ｇ，２０ｈが形成されている。
【００２８】
各ウェブ連結部１８ａ，１８ｂ，１８ｇ，１８ｈと各本体側連結部２０ａ，２０ｂ，２０ｇ，２０ｈとの間には、４体の圧縮コイルスプリング装置２１ａ，２１ｂ，２１ｇ，２１ｈがそれぞれ介装されている。４体の圧縮コイルスプリング装置２１は、油圧アクチュエータ４０を中心にエキセントリックシャフト１２の軸方向について対称に、計４体が配置されている。各圧縮コイルスプリング装置２１の上部連結ピース２２ａ，２２ｂ，２２ｇ，２２ｈを軸支するピン２４ａ，２４ｂ，２４ｇ，２４ｈが同軸上に配置されるように、ウェブ連結部１８ａ，１８ｂ，１８ｇ，１８ｈが形成されている。同様に、下部連結ピース２３ａ，２３ｂ，２３ｇ，２３ｈを軸支するピン２５ａ，２５ｂ，２５ｇ，２５ｈについても、全てが同軸となるように本体側連結部材１９ａ，１９ｇが取り付けられている。
【００２９】
図３に示すように、圧縮コイルスプリング装置２１は、スリーブ２８が形成された上部連結ピース２２と、ロッド２９が形成された下部連結ピース２３と、２つの圧縮コイルスプリング２６，２７とから構成される。ロッド２９はスリーブ２８に内挿され、摺動可能とされている。圧縮コイルスプリング２７の内径はスリーブ２８の外径よりも大きく、スリーブ２８が圧縮コイルスプリング２７内に挿入可能とされている。また、圧縮コイルスプリング２６の内径は圧縮コイルスプリング２７の外径よりも大きく、圧縮コイルスプリング２７が圧縮コイルスプリング２６内に挿入可能とされている。
【００３０】
圧縮コイルスプリング２６，２７は等ピッチの円筒コイルばねであって、コイル径の小さな圧縮コイルスプリング２７は、コイル径の大きな圧縮コイルスプリングよりも、素線の径およびピッチが小さく、有効巻数は多くされている。各圧縮コイルスプリング２６，２７の両端部はクローズドエンドとされており、端部コイルの略全周に渡って均一に荷重を受けるようにされ、座巻部が軸線と略直交するために座りが良く、座屈が発生し難いようにされている。また、圧縮コイルスプリング２６とその内側に収容された圧縮コイルスプリング２７との素線同士が接触した場合に互いに引っ掛かることを避けるために、両圧縮コイルスプリング２６，２７の巻方向は逆にされている。
【００３１】
さらに、上部連結ピース２２および下部連結ピース２３の圧縮コイルスプリング２６，２７支持面には、２つの径の異なる圧縮コイルスプリング２６，２７の内径に合わせて、スプリングの位置を固定する台座部３８，３９がそれぞれ２段ずつ形成されている。上部連結ピース２２はウェブ連結部１８（図２参照）を挟むようにＵ字形状を呈しており、各Ｕ字アーム部分２２Ａ，２２Ｂにはピン２４が内挿されるピン挿入孔３０ａ，３０ｂが形成されている。Ｕ字アーム部分２２Ａ，２２Ｂの上端には、ピン２４との摺動部分にエンジンオイルを導入するための給油孔３２ａ，３２ｂがそれぞれ穿設され、さらにＵ字アーム部分２２Ａ，２２Ｂの間には、スリーブ２８に連通してスリーブ２８とロッド２９との摺動部分にエンジンオイルを導入するための給油孔４２が穿設されている。下部連結ピース２３は本体側連結部２０によって挟装される平坦部分２３Ａを有しており、この平坦部分２３Ａにはピン２５が内挿されるピン挿入孔３１が形成されている。
【００３２】
図４に示すように、下部連結ピース２３に形成されたロッド２９は、上部連結ピース２２に形成されたスリーブ２８に内挿され、ピン２４とピン２５との距離を変更できるように摺動可能とされている。スリーブ２８とロッド２９との長さは略同一であって、エキセントリックシャフトを所定角度に回動させるのに必要なストロークを確保できるように設定される。スリーブ２８の先端は、内側の圧縮コイルスプリング２７と接触したときに素線に引っ掛からないようにするために面取りされ、その断面は尖形形状または曲線形状とされている。またロッド２９の先端部分も面取りがされている。
【００３３】
ウェブ連結部１８に形成されたピン挿入孔３４と上部連結ピース２２のピン挿入孔３０ａ，３０ｂとにピン２４が挿入されて、上部連結ピース２２がウェブ連結部１８に連結されている。ピン挿入孔３０ａ，３０ｂの内周面には溝が形成されており、この溝にＣ形留め輪３６ａ，３６ｂを嵌装することによって、ピン２４の脱落が防止されている。同様に、本体側連結部２０に形成されたピン挿入孔３５ａ，３５ｂと下部連結ピース２３のピン挿入孔３１とにピン２５が挿入されて、下部連結ピース２３が本体側連結部２０に連結されており、ぴん２５の軸方向両側にはＣ形留め輪３７ａ，３７ｂが嵌装されている。
【００３４】
前述した、上部連結ピース２２のＵ字アーム部分２２Ａ，２２Ｂの上端にそれぞれ穿設された給油孔３２ａ，３２ｂは、ピン挿入孔３０ａ，３０ｂまでそれぞれ達しており、クランクケース７内の飛沫オイルをピン２４との摺動部分に導入する。給油孔３２ａ，３２ｂの上端は飛沫オイルを捕集し易いように皿穴状とされている。同様に、下部連結ピース２３を軸支する本体側連結部２０の上面にも、ピン挿入孔３５ａ，３５ｂへ達する給油孔３３ａ，３３ｂが穿設されており、その上端部は皿穴状とされている。なお、給油孔３３ａ，３３ｂが設けられている位置は、平面視において下部連結ピース２３と重ならない位置、すなわち、その上方に飛沫オイルの捕集を妨げる障害物がこない位置とされている。給油孔４２もまた、その上端部が皿穴状とされている。
【００３５】
≪第１実施形態の作用・効果≫
図１を参照して、エキセントリックシャフト１２に作用する力について説明する。エンジン１の燃焼工程によって、ピストン３は非常に大きな力でシリンダ２内を下方へ押し下げられる。ピストン３が受けた燃焼圧力はアッパリンク４およびロアリンク５を介してクランクピン９に伝達されてクランクシャフト６を回転させるが、ロアリンク５の一端５ａの軸心は、ピストンピン１０の中心とクランクピン９の中心とを結んだ直線から外れているため、ロアリンク５をクランクピン９を中心にして反時計回りに自転させる分力、すなわちロアリンク５の他端５ｂを上方に押し上げる力が発生する。４つの各気筒が順次燃焼工程を経るため、コントロールリンク１１を上に引き上げる力が常時加わった状態となる。
【００３６】
このような状態で、エキセントリックシャフト１２を回転駆動させる場合、エキセントリックシャフト１２を時計回りに回動させて偏心ピン１３を上に移動させることは小さな力で行いうるが、エキセントリックシャフト１２を反時計回りに回動させて偏心ピン１３を下に移動させるためには、前述のコントロールリンク１１を上に引き上げる力に抗してこれよりも大きな力が必要となる。
【００３７】
エキセントリックシャフト１２から延設されたウェブ連結部１８と本体側連結部２０との間に圧縮コイルスプリング装置２１を介装したことによって、エキセントリックシャフト１２に反時計回りに回動させるバイアストルクが付与され、時計回りおよび反時計回りに回動させるのに必要な力が均等化される。したがって、エキセントリックシャフト１２を回転駆動するためのアクチュエータの最大出力を小さくでき、アクチュエータを小型化することができる。
【００３８】
また、圧縮コイルスプリング装置２１は、クランクケース７内のエキセントリックシャフト１２の側方若しくは下方に設置可能であるため、エキセントリックシャフト１２の静止軸心１２ａ方向についてエンジン１が大型化することを回避することができる。また、複数個の装置を設置することもできるため、一体当たりの装置の大きさを小型化することも可能である。さらに、本体側連結部材１９がクランクケース７内に設けられているので、連結部の構造が複雑になることもない。
【００３９】
圧縮コイルスプリング装置２１をウェブ連結部１８および本体側連結部２０に連結するために、ピン２４，２５を用いたリンク機構として連結することによって、圧縮コイルスプリング２６，２７に倒れや座屈を発生させずに荷重作用線を一定に保ち、所定のばね特性が発揮されるようにされている。このように、バイアストルクの付勢手段としてリンク機構を備えた圧縮コイルスプリングを用いるため、倒れや摩擦によるヒステリシスが抑制されるとともに、ばね荷重やストロークを変更したり、非線形特性のものを用いることなどが可能となって設計自由度が向上される。したがって、様々なエンジンに容易に対応することが可能となる。
【００４０】
また、本体側連結部材１９が、エキセントリックシャフト１２を支持するために高い剛性をもって形成されたシャフトホルダ５１にボルト５６で固定されるため、例えば、剛性を確保する必要のないオイルパン４３を肉厚にして本体側連結部材１９を固定する場合と比較して、エンジン１の余分な重量増大が回避されている。
【００４１】
図１および図４に示すように、ピン２４，２５が圧縮コイルスプリング２６，２７の同心軸上に配置されることにより、圧縮コイルスプリング２６，２７の荷重作用線上に作用点が配置される。これにより、スリーブ２８とロッド２９とが摺動する際に倒れによる摩擦力が発生することが抑制されている。
【００４２】
上部連結ピース２２にスリーブ２８内に連通する給油孔４２が穿設されていることにより、スリーブ２８内のロッド２９との摺動部に潤滑油が供給されるので、エキセントリックシャフト１２の駆動を一層円滑に行うことができるとともに、上部連結ピース２２の軽量化が図られている。さらにこの給油孔４２は、スリーブ２８とロッド２９とが摺動した際にスリーブ２８内の空気を給排する空気孔としての機能も果たすため、一層円滑な摺動を可能としている。
【００４３】
［第２実施形態］
次に、図５，図６を参照して本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については説明を省略し、ここでは異なる構成について説明する。図５は第２実施形態に係る圧縮コイルスプリング装置の分解斜視図であり、図６は同圧縮コイルスプリング装置の縦断面図である。
【００４４】
≪第２実施形態の構成≫
図５，図６に示すように、圧縮コイルスプリング装置６１は、スリーブ６７が形成された上部連結ピース６２と、ロッド６８が形成された下部連結ピース６３と、２つの圧縮コイルスプリング６５，６６と、２つの圧縮コイルスプリング６５，６６の間に挟持されるリテーナ６４とから構成される。リテーナ６４はフランジ部６９とその両面に形成されたロッド７１およびスリーブ７０から形成されており、ロッド７１は上部連結ピース６２のスリーブ６７に内挿され、スリーブ７０には下部連結ピース６３のロッド６８が内挿され、それぞれ摺動可能とされている。コイル径の略等しい等ピッチの円筒コイルばねからなる２つの圧縮コイルスプリング６５，６６は、それぞれ、リテーナ６４と下部連結ピース６３との間、およびリテーナ６４と上部連結ピース６２との間に介装されている。
【００４５】
圧縮コイルスプリング６５は、圧縮コイルスプリング６６よりも素線の径およびピッチが大きく、有効巻数が少なくなっており、大きなばね定数を有している。上部連結ピース６２、下部連結ピース６３及びリテーナ６４のコイルスプリング支持面には、介装されるコイルスプリングの内径に合わせて、台座部７６〜７９がそれぞれ形成されている。両圧縮コイルスプリング６５，６６は両端をこれら台座部７６〜７９に固定されて同軸上に配置されている。
【００４６】
上部連結ピース６２にはスリーブ６７内部に連通する給油孔８２が穿設され、リテーナ６４のロッド７１の軸心には、フランジ部６９を貫通してスリーブ７０内部に連通する給油孔７５が穿設されている。また、ロッド７１はスリーブ６７よりも長く形成され、圧縮コイルスプリング６６の許容応力に達する前にその先端がスリーブ６７の基端に当接するようにされている。
【００４７】
≪第２実施形態の作用・効果≫
このように、ばね定数の異なる複数の圧縮コイルスプリング６５，６６を直列に組み合わせて用いることにより、特性が大きく変化するばね特性を実現することができ、エキセントリックシャフトを所定角度に回動させるのに必要なストロークおよび荷重を確保し易くなる。即ち、ばね特性を変えるために単一の不等ピッチばねを用いた場合、最大荷重を大きくするために素線の径を太くすればストローク量が確保できなくなってしまう一方、ストローク量を確保するために巻き数を増やすと、圧縮コイルスプリング装置が大型化してしまう。他方、素線を細くすれば、装置を大型化せずにストロークを確保することは可能であるが、大きなばね荷重は発揮されなくなってしまう。そこで、ばね定数の異なる複数の圧縮コイルスプリング６５，６６を直列に組み合わせたことにより、好適にストロークおよびばね荷重の双方が確保できるようにされている。
【００４８】
また、給油孔７５，８２が形成されているため、上部連結ピース２２の給油孔８２からスリーブ６７内に導入されたエンジンオイルは、スリーブ６７とロッド７１との潤滑に供されるとともに、給油孔７５を伝ってスリーブ７０内に導入され、ロッド６８との摺動の潤滑にも供されるようになっている。これによりエキセントリックシャフト１２の駆動が円滑に行われる。さらに、給油孔８２がスリーブ６７内のエア抜き孔として、また給油孔７５がスリーブ７０内のエア抜き孔としても機能するため、エキセントリックシャフト１２の駆動が更に円滑に行われる。
【００４９】
［第３実施形態］
次に、図７を参照して本発明の第３実施形態について説明する。なお、第２実施形態と同様に、第１実施形態と同様の構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。図７は第３実施形態に係るストローク特性可変エンジンの一部を示す拡大横断面図である。
【００５０】
≪第３実施形態の構成≫
シャフトホルダ８１は、一体形成されており、エキセントリックシャフト１２のジャーナル１５を支持する４つの支持壁８２と、これらを連結する連結ベース部８３と、連結ベース部８３の下面から側方に向かって突出する４つの突出部８４とから構成されており、突出部８４の先端は本体側連結部８５をなしている。各支持壁８２にはボルト通し孔が２つずつベース部８３を貫通するように穿設されており、これらボルト通し孔に挿入されたボルト５５が、ベアリングブロック７ｂに形成されたボルト孔に締結されることにより、シャフトホルダ５１がベアリングブロック７ｂに固定されている。
【００５１】
圧縮コイルスプリング装置２１は、上端に上部連結ピース２２を、下端に下部連結ピース２３を備え、それぞれがピン２４，２５を介してウェブ連結部１８および本体側連結部８５に軸着されている。上部連結ピース２２と下部連結ピース２３との間には２本の圧縮コイルスプリング２６，２７が介装されており、圧縮コイルスプリング２７は圧縮コイルスプリング２６の内部に収容されるかたちで同軸に配置されている。ピン２４，２５はこれら圧縮コイルスプリング２６，２７の同軸線上にくるような配置となっている。
【００５２】
≪第３実施形態の作用・効果≫
このように、本体側連結部８５がシャフトホルダと一体に形成されることによって、部品点数の増加が回避され、さらにこれによって組み付け手間が軽減されるとともに、エンジンの重量増大が抑制されている。
【００５３】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では直列４気筒エンジンを例に説明をしているが、並列エンジンやＶ型エンジン、６気筒エンジンや８気筒エンジンなど、様々なエンジンに適用することができる。また、本実施形態ではコントロールシャフトとしてエキセントリックシャフト１２を用いているが、コントロールシャフトはコントロールリンク１１の支点を移動できるものであればよく、油圧シリンダなどによってコントロールリンク１１の支点を直線移動させるコントロール部材であってもよい。
【００５４】
油圧アクチュエータ４０はエキセントリックシャフト１２の中央部で接続されているが、エキセントリックシャフト１２の一端や両端、或いはそれ以外の中間部で接続されていてもよい。また、本実施形態では付勢手段として圧縮コイルスプリングを用いているが、これに代えて、引張スプリングや、空気ばね、油圧シリンダなどを用いてもよい。エキセントリックシャフト１２には付勢手段として圧縮コイルスプリング装置２１を４体備え付けているが、２体や６体、または８体などでもよく、或いは１体や５体などの奇数体であってもよい。
【００５５】
また、付勢手段として１つの装置に対して同軸の２つの圧縮コイルスプリング２６，２７或いは６５，６６を用いているが、１つのスプリングだけを用いたり、３つ以上のスプリングを用いてもよい。また、圧縮コイルスプリングには、等ピッチの円筒コイルばねだけではなく、不等ピッチコイルばねを用いたり、円錐コイルばねやつづみ形コイルばね、たる形コイルばね等を用いてもよく、また、素線の径が変化するテーパーコイルばねや、素線の断面が矩形や楕円形、卵形などの形状をしたばねや、これらを組み合わせたようなばねを用いてもよい。
【００５６】
さらに、実施形態では本体側連結部材１９をシャフトホルダ５１に固定するためにボルト５６を使用しているが、ボルト５６を用いずにボルト５５を利用する形態としてもよい。即ち、本体側連結部材１９を固定するためのボルト通し孔を、シャフトホルダ５１のボルト通し孔５４と同軸に配置し、ボルト５５で本体側連結部材１９を共締めする。このようにすることによって部品点数が削減され、組み付け手間の増大およびエンジンの重量増大を抑制することができる。また、ピン２４，２５は、必ずしも圧縮コイルスプリング２６，２７の同軸線上に配置する必要はなく、圧縮コイルスプリング２６，２７の同軸線からオフセットした位置に配置するような形態としてもよい。
【００５７】
また、本明細書では実施形態として３つの形態を示しており、第２，第３実施形態はそれぞれ第１実施形態を一部変更した形態であるが、これらを組み合わせたような形態としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１実施形態に係るストローク特性可変エンジンを示す横断面図である。
【図２】第１実施形態に係るエキセントリックシャフトを示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る圧縮コイルスプリング装置の分解斜視図である。
【図４】図１中のIV−IV断面図である。
【図５】第２実施形態に係る圧縮コイルスプリング装置の分解斜視図である。
【図６】第２実施形態に係る圧縮コイルスプリング装置の縦断面図である。
【図７】第３実施形態に係るストローク特性可変エンジンの一部を示す拡大横断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    エンジン
３    ピストン
４    アッパリンク
５    ロアリンク
６    クランクシャフト
７    クランクケース
７ａ  シリンダブロック
７ｂ  ベアリングブロック
９    クランクピン
１１  コントロールリンク
１２  エキセントリックシャフト（コントロールシャフト）
１３  偏心ピン
１５  ジャーナル
１６  ドリブンギヤ
１７  ウェブ
１８  ウェブ連結部
１９  本体側連結部材
２０，８５  本体側連結部
２１，６１  圧縮コイルスプリング装置（付勢手段）
２２，６２  上部連結ピース
２３，６３  下部連結ピース
２４  ピン（第１のピン）
２５  ピン（第２のピン）
２６，２７，６５，６６  圧縮コイルスプリング
２８，６７，７０  スリーブ
２９，６８，７１  ロッド
３２，３３，７４，７５，４２，８２  給油孔
４０  油圧アクチュエータ
４１  ドリブンギヤ
５１，８１  シャフトホルダ
６９  リテーナ
【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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