(57)【要約】【課題】圧縮比及び排気量のうち少なくとも圧縮比を可変としたピストン式の内燃機関の運動変換構造において動力の取り出し効率を高める。【解決手段】第１クランク軸２４は、ピストン１３と連携され死点における同ピストン１３の位置を規定し得る。可変圧縮比機構３０は、前記死点におけるピストンの位置を変更し圧縮比及び排気量のうち少なくとも圧縮比を可変とする。本構成では、第１クランク軸２４と出力軸１５とが別個に設けられている。揺動リンク部材１８は、ピストン１３の往復直線運動に伴い揺動するとともにこの揺動がワンウェイクラッチ１７を介して出力軸１５に伝達される。ワンウェイクラッチ１７は、出力軸１５に伝達される揺動リンク部材１８の揺動を一方向に拘束する。第１クランク軸２４は、ピストン１３を下死点側から上死点側に戻すように作用する。【選択図】      図１
2005207390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体に形成されたシリンダ内でのピストンの往復直線運動を出力軸の回転運動に変換して動力を取り出す内燃機関の運動変換構造であって、
複数のリンク部材を介して前記ピストンと連携されこれらリンク部材の移動軌跡に制約を与えることで死点における前記ピストンの位置を規定可能な死点規定部材と、前記複数のリンク部材のうち少なくとも一つと連携され、同リンク部材における前記移動軌跡を変更することで前記死点におけるピストンの位置を変更し圧縮比及び排気量のうち少なくとも圧縮比を可変とする可変圧縮比機構とを備えた内燃機関の運動変換構造において、
前記死点規定部材と前記出力軸とを別個に設け、前記複数のリンク部材及び前記ピストンのうちの少なくとも一つに対して回動可能に連結され前記ピストンの往復直線運動に伴い揺動する揺動リンク部材と、同揺動リンク部材の揺動を前記出力軸に伝達する揺動伝達部と、同揺動伝達部により前記出力軸に伝達される前記揺動リンク部材の揺動を一方向に拘束する伝達方向拘束部と、前記ピストンを下死点側から上死点側に戻すためのピストン戻し機構とを設けた
ことを特徴とする内燃機関の運動変換構造。
【請求項２】
前記死点規定部材及び前記ピストン戻し機構には、前記機関本体において回転自在に支持されたクランク軸が利用されている
請求項１に記載の内燃機関の運動変換構造。
【請求項３】
前記複数のリンク部材は、前記ピストンに連結されたコンロッドと、前記可変圧縮比機構において変位可能に設けられた可動部材に連結された制御リンク部材と、前記揺動リンク部材とからなる
請求項１又は２に記載の内燃機関の運動変換構造。
【請求項４】
前記コンロッドと前記揺動リンク部材とは前記制御リンク部材を介して連結されており、前記死点規定部材は前記揺動リンク部材の揺動角度を規定するものである
請求項３に記載の内燃機関の運動変換構造。
【請求項５】
前記コンロッドは前記制御リンク部材を介することなく前記揺動リンク部材と連結されており、前記死点規定部材は前記制御リンク部材を介して前記揺動リンク部材と連結されている
請求項３に記載の内燃機関の運動変換構造。
【請求項６】
前記揺動リンク部材と前記制御リンク部材とを直接ピン連結した
請求項４又は５に記載の内燃機関の運動変換構造。
【請求項７】
前記揺動リンク部材と前記制御リンク部材とを、別のリンク部材を介して連結した
請求項４又は５に記載の内燃機関の運動変換構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮比及び排気量のうち少なくとも圧縮比を可変とした内燃機関においてピストンの往復直線運動を出力軸の回転運動に変換して動力を取り出す運動変換構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
こうした内燃機関の運動変換構造としては、例えば、特許文献１、及び特許文献２に示すようなものが知られている。これら運動変換構造においては、複数のリンク部材を介してピストンとクランク軸とが連携されている。ピストンの往復直線運動は、これらリンク部材を介してクランク軸の回転運動に変換され、これが回転動力として取り出される。
【０００３】
上記構造においてクランク軸は、こうした動力の取り出しに利用されるほか、前述したリンク部材の移動軌跡に制約を与えるためにも利用される。即ち、同構造においては、リンク部材の移動軌跡がクランク軸の回転に伴うクランクピンの変位に応じたものに制約され、これにより上死点及び下死点におけるピストンの位置が規定されて、圧縮比及び排気量が所定の大きさに設定されることとなる。
【０００４】
また上記構造においては、ピストンとクランク軸とを連携する複数のリンク部材のうちの一つに、前記複数のリンク部材とは別のリンク部材を連結し、この別のリンク部材の支持位置や姿勢等を変更することで、クランク軸により制約が与えられた前記移動軌跡を変更できるようにしている。この移動軌跡の変更によって上死点や下死点におけるピストンの位置がずらされ、圧縮比及び排気量のうち少なくとも圧縮比が変更されるようになる。
【特許文献１】特開２００３−１３７６４号公報
【特許文献２】特開平２−１９６２１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、上記した両構造においては、上死点及び下死点におけるピストンの位置を規定するための部材（死点規定部材）としてクランク軸を利用し、更に同クランク軸を、回転動力を取り出すための唯一の出力軸として兼用している。
【０００６】
上記構造において回転動力を継続的に取り出す際には、多くの場合、ピストンの往復直線運動の繰り返しに基づいてクランク軸を一方向に向けて連続的に３６０度以上回転させることが必要とされる。しかしこの場合、上死点付近においてクランク軸を回転させるためのモーメントアーム長が「０」となる瞬間が存在し得ることとなる。こうした構造においては、上死点付近においてクランク軸を回転させるための効率が低下することとなり、特に、同構成のようにクランク軸を唯一の出力軸として利用している場合、同クランク軸を回転させるためにはピストンにおいて特に大きな移動力が必要とされるため都合がよくない。
【０００７】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮比及び排気量のうち少なくとも圧縮比を可変としたピストン式の内燃機関の運動変換構造において動力の取り出し効率を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１に係る発明は、機関本体に形成されたシリンダ内でのピストンの往復直線運動を出力軸の回転運動に変換して動力を取り出す内燃機関の運動変換構造であって、複数のリンク部材を介して前記ピストンと連携されこれらリンク部材の移動軌跡に制約を与えることで死点における前記ピストンの位置を規定可能な死点規定部材と、前記複数のリンク部材のうち少なくとも一つと連携され、同リンク部材における前記移動軌跡を変更することで前記死点におけるピストンの位置を変更し圧縮比及び排気量のうち少なくとも圧縮比を可変とする可変圧縮比機構とを備えた内燃機関の運動変換構造において、前記死点規定部材と前記出力軸とを別個に設け、前記複数のリンク部材及び前記ピストンのうちの少なくとも一つに対して回動可能に連結され前記ピストンの往復直線運動に伴い揺動する揺動リンク部材と、同揺動リンク部材の揺動を前記出力軸に伝達する揺動伝達部と、同揺動伝達部により前記出力軸に伝達される前記揺動リンク部材の揺動を一方向に拘束する伝達方向拘束部と、前記ピストンを下死点側から上死点側に戻すためのピストン戻し機構とを設けたことをその要旨とする。
【０００９】
本構成では、ピストンの往復直線運動に伴い揺動する揺動リンク部材を用いて出力軸に揺動を伝達するようにしている。揺動伝達部によって出力軸に伝達されるこの揺動は、伝達方向拘束部によって一方向のみに拘束されるため、この揺動伝達の繰り返しによってピストンの往復直線運動が出力軸の一方向への回転運動に繰り返し変換されることとなる。このような運動変換構造においては、ピストン一往復あたりの揺動リンク部材の揺動角度（幅）を３６０度未満とすることができる。従ってこの場合、例えばクランク軸を出力軸として用いピストン一往復あたりにクランク軸を３６０度回転させるようにした従来態様と異なり、例えば上死点付近において、出力軸を回転させるためのモーメントアーム長が「０」となるのを容易に回避することができるようになる。
【００１０】
他方、例えば死点規定部材としてクランク軸を利用し、同クランク軸をピストン一往復あたりに３６０度回転させるようにした場合には、上死点付近においてクランク軸を回転させるためのモーメントアーム長が「０」となることがある。
【００１１】
本構成では、仮にこうして死点規定部材としてクランク軸を利用した場合であっても、死点規定部材とは別個に出力軸が設けられるため、例えば、死点規定部材として利用されるクランク軸が唯一の出力軸として兼用される従来態様と比較して、上記クランク軸を回転させるために必要なトルクが小さくなる。従って、前述したように仮に上死点付近においてモーメントアーム長が「０」になったとしても、クランク軸を回転させるために必要なトルクが小さいためピストンがクランク軸側から受ける反力は小さくなり、その分、出力軸から取り出される動力の確保が容易となる。
【００１２】
よって、本構成によれば、出力軸を回転させるためのモーメントアーム長を「０」よりも大きく設定することが容易であるとともに、仮に死点規定部材にクランク軸を用い且つこのクランク軸を回転させるためのモーメントアーム長が「０」となることがあったとしてもピストンに作用する上記反力を抑制でき、効率のよい動力の取り出しが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記死点規定部材及び前記ピストン戻し機構には、前記機関本体において回転自在に支持されたクランク軸が利用されていることをその要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、クランク軸の回転に伴うクランクピンの変位に基づいてリンク部材の移動軌跡が制約されることで上死点及び下死点におけるピストンの位置が規定される。また、同クランクピンの変位に基づきピストンが下死点側から上死点側に戻されるようになる。即ち、上死点及び下死点におけるピストンの位置の規定、及び上死点側への戻しの双方をクランク軸を用いて実現することができる。従って、例えば死点規定部材とピストン戻し機構とを共通部材を用いることなく別個のものとして構成した場合と比べて、部品点数の低減、内燃機関の小型軽量化が可能となる。
【００１５】
上記した複数のリンク部材の態様としては、例えば請求項３に記載の発明によるように、請求項１又は２に記載の発明において、前記複数のリンク部材は、前記ピストンに連結されたコンロッドと、前記可変圧縮比機構において変位可能に設けられた可動部材に連結された制御リンク部材と、前記揺動リンク部材とからなる、といった構成を採ることができる。この場合、死点規定部材によってその移動軌跡が制約されたリンク部材のうち可変圧縮比機構の可動部材に連結された制御リンク部材の移動軌跡が同可動部材の変位に基づき変更されることでコンロッドの移動軌跡、ひいては死点でのピストンの位置が変更される。その結果、圧縮比及び排気量のうち少なくとも圧縮比が変更されることとなる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記コンロッドと前記揺動リンク部材とは前記制御リンク部材を介して連結されており、前記死点規定部材は前記揺動リンク部材の揺動角度を規定するものであることをその要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、死点におけるピストンの位置を変更すべく可変圧縮比機構によって制御リンク部材の移動軌跡が変更されても、同変更に拘わらず揺動リンク部材の揺動角度（幅）が一定に保たれるようになる。即ち、制御リンク部材の移動軌跡が変更される前と後とで上記揺動角度が同一となるため、仮に上記移動軌跡の変更によってピストンのストローク量が小さくなったとしても、揺動リンク部材の揺動角度がこれに伴って小さくなることがない。
【００１８】
例えば、揺動伝達部及び伝達方向拘束部としてワンウェイクラッチを採用し、これによって揺動リンク部材の揺動を出力軸の回転運動に変換するようにした場合、出力軸を回転させる方向に揺動リンク部材が揺動を開始してからワンウェイクラッチがロックされる（出力軸に揺動が伝達される）までの遊び分の揺動角度よりも揺動リンク部材が大きく揺動すればするほどピストン一往復あたりの出力軸の回転角度が大きくなる。その結果、出力軸のトルク変動率が好適なものになるとともに、高効率な動力の取り出しが可能となる。
【００１９】
即ち本発明においては、ピストンのストローク量が減少方向に変更されたとしてもこれに伴って揺動リンク部材の揺動角度が小さくなることがないため、ピストン一往復あたりの出力軸の回転角度が減少されず、前述のように好適なトルク変動率の維持や高効率な動力の取り出しが可能となる。換言すれば、こうした高効率な動力の取り出し等を実現しつつ排気量の可変範囲を同排気量の減少側に拡大することが可能となり、ひいては、機関低負荷状態において排気量をより小さく設定できるようになるため燃費向上効果が格別なものとなる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記コンロッドは前記制御リンク部材を介することなく前記揺動リンク部材と連結されており、前記死点規定部材は前記制御リンク部材を介して前記揺動リンク部材と連結されていることをその要旨とする。
【００２１】
上記構成によれば、制御リンク部材を、上死点付近においてピストンに作用する燃焼圧力を直接的に受ける部分から遠ざけることができるため、耐衝撃性等の機械的強度を確保するための大型化や重量化を回避することができる。
【００２２】
こうした揺動リンク部材と制御リンク部材との連結態様としては、例えば、請求項６に記載の発明によるように、請求項４又は５に記載の発明において、前記揺動リンク部材と前記制御リンク部材とを直接ピン連結する、といった構成を採ることができる。また、例えば、請求項７に記載の発明によるように、請求項４又は５に記載の発明において、前記揺動リンク部材と前記制御リンク部材とを、別のリンク部材を介して連結する、といった構成を採ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、内燃機関の機関本体１１はシリンダ（気筒）１２を有しており、このシリンダ１２内にピストン１３が上下方向へ往復直線運動可能に収容されている。シリンダ１２においてピストン１３の上側には、燃料及び空気の混合気を燃焼するための燃焼室１４が設けられている。ピストン１３は、燃焼室１４での燃焼に伴い発生する圧力（燃焼圧力）を受けて下方へ移動する。
【００２４】
機関本体１１においてシリンダ１２よりも下方には、出力軸１５が回転可能に支持されている。そして、内燃機関には、ピストン１３の往復直線運動を出力軸１５の回転運動に変換する動力取り出し機構１６が設けられている。即ち、出力軸１５には、ワンウェイクラッチ１７を介して揺動リンク部材１８が同出力軸１５に対して相対回転可能に支持されている。揺動リンク部材１８はその長手方向（図では略左右方向）における中間部が出力軸１５によって支持されており、同部材１８の一端部は制御リンク部材１９及びコンロッド２０を介してピストン１３と動力伝達可能に連結されている。
【００２５】
なお、揺動リンク部材１８と制御リンク部材１９とは連結ピン２１を介して、また、制御リンク部材１９とコンロッド２０とは連結ピン２２を介して、それぞれ相対回転可能に連結されている。また、コンロッド２０において制御リンク部材１９が連結された側と反対側の端部には、ピストンピン２３を介してピストン１３が連結されている。これら連結により揺動リンク部材１８は、ピストン１３の往復直線運動に基づき、出力軸１５を支点として（詳細には出力軸１５の回転中心軸線ＣＬ１を支点として）揺動するようになっている。
【００２６】
ワンウェイクラッチ１７は、揺動リンク部材１８の揺動を出力軸１５に伝達するためのものであり、且つ、この出力軸１５に伝達される揺動リンク部材１８の揺動を一方向に拘束するためのものである。換言すると、ワンウェイクラッチ１７は、揺動リンク部材１８の一方向、例えば、図における時計回り方向、即ち下方への揺動（揺動リンク部材１８の上記一端部が下方に変位する揺動）のみを出力軸１５に伝達するためのものである。
【００２７】
ワンウェイクラッチ１７のタイプとしては、例えばスプラグ式、ローラ式、さらにエンゲージ式等と呼ばれる一般的なものを用いることができる。いずれのタイプでも、ワンウェイクラッチ１７は、インナレース、アウタレース及び係合部材を備えている。そして、インナレースが出力軸１５に固定され、アウタレースが揺動リンク部材１８に固定されている。
【００２８】
上記係合部材は、アウタレースとインナレースとの間に配置されている。係合部材は、揺動リンク部材１８の上記一端部が下方へ揺動し、且つその揺動における回転速度が出力軸１５の回転速度以上になった場合にのみ、インナレース及びアウタレースに噛み合ってロック状態となり、揺動リンク部材１８から出力軸１５に上記下方への揺動（時計回り方向の回転）を伝達する。また、係合部材は、前述とは揺動の方向が異なる場合、例えば揺動リンク部材１８の上記一端部が上方へ揺動した場合、インナレース及びアウタレースに噛み合わなくなってロック解除状態となり、揺動リンク部材１８から出力軸１５への揺動伝達を遮断する。即ち、ワンウェイクラッチ１７は、揺動伝達部、及び伝達方向拘束部として機能する。
【００２９】
出力軸１５はピストン１３が一往復する間に一方向（図の時計回り方向）へ所定角度（本実施形態では１８０度未満）ずつ回転する。こうした揺動リンク部材１８から出力軸１５への揺動の伝達が、ピストン１３の複数回に亘る往復動によって繰り返し継続されることにより、内燃機関においては、出力軸１５が一方向へ継続的に回転されてこれが動力として取り出されることとなる。即ち、ピストン１３の往復直線運動が出力軸１５の回転運動に変換されこれが動力として取り出される。
【００３０】
機関本体１１には第１クランク軸２４が回転自在に支持されている。第１クランク軸２４には、該軸２４の回転中心軸線ＣＬ２に対して偏心した中心軸線ＣＬ３を有するクランクピン２５が設けられている。クランクピン２５は、第１クランク軸２４の回転に伴い回転中心軸線ＣＬ２の周りを公転する。第１クランク軸２４は、リンクロッド２６を介して揺動リンク部材１８の他端部（上記一端部と反対側の端部）と動力伝達可能に連結されている。即ち、リンクロッド２６は、第１クランク軸２４のクランクピン２５と、揺動リンク部材１８の上記他端部に設けられた連結ピン２７とを連結するようにしてこれらの間に介在されている。
【００３１】
第１クランク軸２４は、ピストン１３の往復直線運動に伴い回転する。即ち、燃焼圧力が作用すること等によりピストン１３が下方への移動すると揺動リンク部材１８は上記一端部が下方に揺動されるようにして回転される。そしてこれにより揺動リンク部材１８の上記他端部に設けられた連結ピン２７が上方に移動され、これに伴いリンクロッド２６を介してクランクピン２５も上方に移動される。
【００３２】
その結果、第１クランク軸２４は回転中心軸線ＣＬ２を中心として回転され、同回転は、ピストン１３が下死点付近に達した後も慣性力により継続される。この第１クランク軸２４の回転に伴うクランクピン２５の公転により連結ピン２７が下方に移動するように揺動リンク部材１８が揺動されると、ピストン１３は上方に移動されるようになる。このようにしてピストン１３は、クランクピン２５の公転によって上死点及び下死点における位置が規定されることとなる。
【００３３】
即ち、第１クランク軸２４は、リンクロッド２６、揺動リンク部材１８、制御リンク部材１９及びコンロッド２０といった複数のリンク部材を介してピストン１３と連携されこれらリンク部材の移動軌跡に制約を与えることで上死点及び下死点におけるピストン１３の位置を規定可能な死点規定部材として機能している。そして第１クランク軸２４は更に、ピストン１３を下死点側から上死点側に戻すべく出力軸１５を支点として揺動リンク部材１８の上記一端部を上方へ揺動させるピストン戻し機構を構成している。
【００３４】
このようにして本実施形態では、揺動リンク部材１８の３６０度未満の揺動により出力軸１５の回転運動を得るようにしたため、上死点付近であっても、揺動リンク部材１８を揺動させるためのモーメントアーム長を「０」としないようにすることが容易となり、燃焼圧力を出力軸１５の回転力として良好に取り出すことができる。
【００３５】
また、本実施形態においては、圧縮比及び排気量を可変とする可変圧縮比機構３０が設けられている。
この可変圧縮比機構３０は、第１クランク軸２４によって制約が与えられた上記複数のリンク部材の移動軌跡のうち、制御リンク部材１９の移動軌跡を変更することでコンロッド２０の移動軌跡、ひいては上死点及び下死点におけるピストン１３の位置を変更するようにしたものである。
【００３６】
即ち、可変圧縮比機構３０を構成する可動部材としての第２クランク軸３１は、機関本体１１において回転可能に支持されている。第２クランク軸３１はその回転中心軸線ＣＬ５が機関本体１１に対して不動となるように支持されており、この回転中心軸線ＣＬ５を中心とした第２クランク軸３１の回転により、該軸３１に設けられたクランクピン３２が変位可能となっている。第２クランク軸３１は、機関本体１１に設けられた図示しないアクチェータによって回転中心軸線ＣＬ５周りに回転され得るようになっている。同アクチェータは、この第２クランク軸３１の回転を通じて機関本体１１に対するクランクピン３２の位置を調節する。
【００３７】
第２クランク軸３１のクランクピン３２はリンクロッド３３を介して、制御リンク部材１９に設けられた連結ピン３４と連結されている。上記アクチェータによる第２クランク軸３１の回転に基づきクランクピン３２が変位され、これに起因して制御リンク部材１９の連結ピン３４が変位されると、例えば、制御リンク部材１９は連結ピン２１の中心軸線ＣＬ６を中心として揺動リンク部材１８に対し相対回転されることとなる。従って、第１クランク軸２４の位相、即ち回転中心軸線ＣＬ１を中心とした揺動リンク部材１８の位相が同じ状態で比較すると、連結ピン２１に対するコンロッド２０側の連結ピン２２の相対位置が上記相対回転の前後で異なることとなる。その結果、第１クランク軸２４によって制約が与えられた制御リンク部材１９の移動軌跡、ひいてはコンロッド２０の移動軌跡が上記相対回転に基づき変更され、ピストン１３のストローク量即ち圧縮比及び排気量が変更される。
【００３８】
次に、こうした可変圧縮比機構３０等の作用につき図２及び図３を用いて説明する。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は共に、圧縮比及び排気量が最小となるように第２クランク軸３１のクランクピン３２が配置された状態を示すものであり、図２（ａ）はピストン１３が上死点の位置にある状態、図２（ｂ）は下死点の位置にある状態である。これら図に示すように、揺動リンク部材１８の揺動角度（幅）は、第１クランク軸２４の上記回転に基づき規定される。例えば、第１クランク軸２４の回転に基づいて揺動リンク部材１８の連結ピン２７がその変位可能な範囲において最も下方の位置に配置されたとき、揺動リンク部材１８において上記一端部に設けられた連結ピン２１がその変位可能な範囲において最も上方の位置に配置される（図２（ａ）参照）。これにより、クランクピン３２が図２の位置に配置された状態においてはピストン１３が最も上方の位置に配置されることとなる（上死点）。
【００３９】
逆に、図２（ｂ）に示すように連結ピン２７がその変位可能な範囲において最も上方の位置に配置されたとき、これに対して連結ピン２１がその変位可能な範囲において最も下方の位置に配置され、クランクピン３２が図２の位置に配置された状態においてはピストン１３が最も下方の位置に配置されることとなる（下死点）。
【００４０】
本実施形態では、第１クランク軸２４や第２クランク軸３１がどのような位相にあっても、コンロッド２０側の連結ピン２２が揺動リンク部材１８側の連結ピン２１よりも上方の位置に配置されるようになっている。そして同図２の状態においては、下死点における連結ピン２１と連結ピン２２との上下方向の間隔が最大とされるように、即ち下死点における連結ピン２２の位置が最も上方のものとなるように、第２クランク軸３１のクランクピン３２の位置が設定されている。従ってこの状態では、下死点におけるピストン１３の位置が最も上方のものとなってピストン１３のストローク量が最小となり、圧縮比及び排気量は共に最小となる。
【００４１】
一方、図３（ａ）及び図３（ｂ）は共に、圧縮比及び排気量が最大となるように第２クランク軸３１のクランクピン３２が配置された状態を示すものである。詳細には、第２クランク軸３１が図２の状態から上記アクチェータによって図の時計回り方向に所定角度（本実施形態では９０度未満）だけ回転され、この回転に伴ってクランクピン３２が左下方向（同図における左下方向）に変位されている。なお、図３（ａ）はピストン１３が上死点の位置にある状態、図３（ｂ）は下死点の位置にある状態を示している。
【００４２】
本実施形態では、同図３の状態と前述の図２の状態とで、上死点及び下死点における第１クランク軸２４の各位相が同一となっている。即ち、揺動リンク部材１８の連結ピン２１が最も上方の位置に配置されるとき（図３（ａ）参照）、第２クランク軸３１のクランクピン３２が図３の位置に配置された状態でのピストン１３の位置が最も上方のものとなる（上死点）。逆に、揺動リンク部材１８の連結ピン２１が最も下方の位置に配置されるとき（図３（ｂ）参照）、第２クランク軸３１のクランクピン３２が図３の位置に配置された状態でのピストン１３の位置が最も下方のものとなる（下死点）。
【００４３】
本実施形態では、同図３の状態と前述の図２の状態とで、上死点における揺動リンク部材１８側の連結ピン２１とコンロッド２０側の連結ピン２２との上下方向の間隔が同等となるように、即ち上死点におけるピストン１３の位置が同等となるように、第２クランク軸３１のクランクピン３２の各位置が設定されている。そして同図３の状態におけるクランクピン３２の位置は更に、下死点における連結ピン２１と連結ピン２２との上下方向の間隔が最小となるように設定されている。従ってこの図３の状態では、下死点におけるピストン１３の位置が最も下方のものとなってピストン１３のストローク量が最大となり、圧縮比及び排気量が共に最大となる。
【００４４】
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、ピストン１３の往復直線運動に伴い揺動する揺動リンク部材１８を用いて出力軸１５に揺動を伝達するようにしている。出力軸１５に伝達されるこの揺動は、ワンウェイクラッチ１７によって一方向のみに拘束されるため、この揺動伝達の繰り返しによってピストン１３の往復直線運動が出力軸１５の一方向への回転運動に繰り返し変換されることとなる。このような運動変換構造においては、ピストン１３の一往復あたりの揺動リンク部材１８の揺動角度（幅）を３６０度未満とすることができる。従ってこの場合、例えばクランク軸を出力軸として用いピストン一往復あたりにクランク軸を３６０度回転させるようにした従来態様と異なり、例えば上死点付近において、出力軸１５を回転させるためのモーメントアーム長が「０」となるのを容易に回避することができるようになる。
【００４５】
他方、本実施形態のように死点規定部材として第１クランク軸２４を利用した場合には、上死点付近において第１クランク軸２４を回転させるためのモーメントアーム長が「０」となることがある。本実施形態では、第１クランク軸２４とは別個に出力軸１５が設けられるため、例えば、死点規定部材として利用されるクランク軸が唯一の出力軸として兼用される従来態様と比較して、第１クランク軸２４を回転させるために必要なトルクが小さくなる。従って、前述したように仮に上死点付近においてモーメントアーム長が「０」になったとしても、第１クランク軸２４を回転させるために必要なトルクが小さいためピストン１３が第１クランク軸２４側から受ける反力は小さくなり、その分、出力軸１５から取り出される動力の確保が容易となる。
【００４６】
よって、本実施形態によれば、出力軸１５を回転させるためのモーメントアーム長を「０」よりも大きく設定することが容易であるとともに、仮に第１クランク軸２４を回転させるためのモーメントアーム長が「０」となることがあったとしてもピストン１３に作用する上記反力を抑制でき、効率のよい動力の取り出しが可能となる。
【００４７】
（２）本実施形態では、第１クランク軸２４の回転に伴うクランクピン２５の変位に基づいて上記複数のリンク部材（リンクロッド２６、揺動リンク部材１８、制御リンク部材１９、コンロッド２０）の移動軌跡が制約されることで上死点及び下死点におけるピストン１３の位置が規定され得る。また、クランクピン２５の変位に基づきピストン１３が下死点側から上死点側に戻されるようになる。即ち、上死点及び下死点におけるピストン１３の位置の規定、及び上死点側への戻しの双方が第１クランク軸２４を用いて実現されている。従って、例えば死点規定部材とピストン戻し機構とを共通部材を用いることなく別個のものとして構成した場合と比べて、部品点数の低減、内燃機関の小型軽量化が可能となる。
【００４８】
（３）コンロッド２０と揺動リンク部材１８とは制御リンク部材１９を介して連結されている。第１クランク軸２４は揺動リンク部材１８の揺動角度を規定する。これによれば、死点におけるピストン１３の位置を変更すべく可変圧縮比機構３０によって制御リンク部材１９の移動軌跡が変更されても、同変更に拘わらず揺動リンク部材１８の揺動角度（幅）が一定に保たれるようになる。即ち、制御リンク部材１９の移動軌跡が変更される前と後とで上記揺動角度が同一となるため、仮に上記移動軌跡の変更によってピストン１３のストローク量が小さくなったとしても、揺動リンク部材１８の揺動角度がこれに伴って小さくなることがない。
【００４９】
本実施形態のようにワンウェイクラッチ１７を用いて出力軸１５に揺動を伝達するようにした場合、出力軸１５を回転させる方向に揺動リンク部材１８が揺動を開始してから同クラッチ１７がロックされる（出力軸１５に揺動が伝達される）までには、一般に、或る程度の角度だけ揺動リンク部材１８が揺動されることが必要となる。この角度は、ワンウェイクラッチ１７においてのいわゆる「遊び」となる。そしてこの場合、揺動リンク部材１８が上記揺動の開始から、この「遊び」分の揺動角度よりも大きく揺動すればするほどピストン１３一往復あたりの出力軸１５の回転角度が大きくなる。その結果、出力軸１５のトルク変動率が好適なものになるとともに、高効率な動力の取り出しが可能となる。
【００５０】
即ち本実施形態においては、ピストン１３のストローク量が減少方向に変更されたとしてもこれに伴って揺動リンク部材１８の揺動角度が小さくなることがないため、ピストン１３一往復あたりの出力軸１５の回転角度が減少されず、前述のように好適なトルク変動率の維持や高効率な動力の取り出しが可能となる。換言すれば、こうした高効率な動力の取り出し等を実現しつつ排気量の可変範囲を同排気量の減少側に拡大することが可能となり、ひいては、機関低負荷状態において排気量をより小さく設定できるようになるため燃費向上効果が格別なものとなる。
【００５１】
（第２実施形態）
この第２実施形態は、上記第１実施形態において上記「複数のリンク部材」の連携態様を変更したものであり、その他の点では第１実施形態と同様の構成になっている。従って、第１実施形態と共通する構成部分については図面上に同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００５２】
図４に示すように、本実施形態においては、コンロッド２０が制御リンク部材１９を介することなく揺動リンク部材１８と直接的にピン連結されている。即ち、揺動リンク部材１８の一端部には連結ピン４０が設けられており、コンロッド２０はこの連結ピン４０に回転可能に連結されている。
【００５３】
一方、第１クランク軸２４は、制御リンク部材１９を介して揺動リンク部材１８と連結されている。制御リンク部材１９は揺動リンク部材１８の他端部（上記一端部と反対側の端部）に設けられた連結ピン４１に回転可能に連結されている。第１クランク軸２４は、リンクロッド２６を介してこの制御リンク部材１９に連結されている。即ち一端が第１クランク軸２４のクランクピン２５と連結されたリンクロッド２６の他端は、制御リンク部材１９に設けられた連結ピン４２に回転可能に連結されている。
【００５４】
本実施形態においても上記同様に、上記アクチェータによって第２クランク軸３１が回転されることで機関本体１１に対するクランクピン３２の位置が調節されるとともに、同クランクピン３２は、リンクロッド３３を介して制御リンク部材１９の連結ピン３４と連結されている。
【００５５】
この位置調節によってクランクピン３２が変位され、これに起因して制御リンク部材１９の連結ピン３４が変位されると、例えば、第１クランク軸２４の位相が同じ状態で比較したとき、機関本体１１に対する制御リンク部材１９の配置角度が上記変位の前後で異なることとなる。従って、第１クランク軸２４のクランクピン２５と揺動リンク部材１８の連結ピン４１との間隔が上記変位の前後で異なるものとなる。即ち、第２クランク軸３１のクランクピン３２が変位されることによって揺動リンク部材１８の揺動角度（幅）が変更されることとなり、その結果、ピストン１３のストローク量即ち圧縮比及び排気量が変更される。
【００５６】
本実施形態では、上記の（１）及び（２）と同様の効果の他に、以下のような効果を得ることができる。
（４）本実施形態によれば、制御リンク部材１９を、上死点付近においてピストン１３に作用する燃焼圧力を直接的に受ける部分から遠ざけることができるため、耐衝撃性等の機械的強度を確保するための大型化や重量化を回避することができる。
【００５７】
（第３実施形態）
この第３実施形態は、上記第２実施形態において揺動リンク部材１８と制御リンク部材１９とをロッド連結したものであり、その他の点では第２実施形態とほぼ同様の構成になっている。従って、第２実施形態と共通する構成部分については図面上に同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００５８】
図５に示すように、本実施形態においては、上述したように揺動リンク部材１８と制御リンク部材１９とが別のリンク部材５０を介して連結されている。即ち、リンク部材５０の一端は、揺動リンク部材１８において上記他端部に設けられた連結ピン５１に回転可能に連結され、他端は、制御リンク部材１９に設けられた連結ピン５２に回転可能に連結されている。
【００５９】
また、本実施形態においては、第１クランク軸２４のクランクピン２５が、制御リンク部材１９に対してリンクロッド２６等を介することなく直接的に、且つ回転可能に連結されている。
【００６０】
本実施形態においては、上記アクチェータによる位置調節によってクランクピン３２が変位され、これに起因して制御リンク部材１９の連結ピン３４が変位されると、例えば、第１クランク軸２４の位相が同じ状態で比較したとき、機関本体１１に対する制御リンク部材１９の配置角度が上記変位の前後で異なることとなる。従って、第１クランク軸２４のクランクピン２５と揺動リンク部材１８の連結ピン５１との間隔が上記変位の前後で異なるものとなる。即ち、第２クランク軸３１のクランクピン３２が変位されることによって揺動リンク部材１８の揺動角度（幅）が変更されることとなり、その結果、ピストン１３のストローク量即ち圧縮比及び排気量が変更される。
【００６１】
本実施形態では、上記の（１），（２）及び（４）と同様の効果を得ることができる。
なお、実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
【００６２】
・上記実施形態において制御リンク部材１９は、可動部材としての第２クランク軸３１に対して、同軸３１に設けられたクランクピン３２に回転可能に連結されたリンクロッド３３を介して連結されたが、これに限らず、例えば図６に示すように、リンクロッド３３等を介さず直接的に制御リンク部材１９と可動部材とを連結してもよい。即ち、図６に示すように、揺動リンク部材１８の一端部に設けられた連結ピン２１には、制御リンク部材１９が回転可能に連結されている。制御リンク部材１９にはその長手方向（図では略左右方向）における中間部に連結ピン６０が設けられており、同連結ピン６０にはコンロッド２０が回転可能に連結されている。
【００６３】
制御リンク部材１９において、揺動リンク部材１８の連結ピン２１と連結された端部と反対側の端部には、上記長手方向に延在する長穴６１が貫設されている。この長穴６１には、上記可動部材としてのスライドピン６２が挿通されている。スライドピン６２は、図の略左右方向にスライド移動可能に設けられており、機関本体１１に設けられた図示しないアクチェータによってその位置が調節されるようになっている。
【００６４】
なお、図６（ａ）はピストン１３（図示を省略）が上死点の位置にある状態を示し、図６（ｂ）は下死点の位置にある状態を示している。そして双方の図において実線で示す部材はピストン１３のストローク量が最小となるときの状態を示し、二点鎖線で示す部材は同ストローク量が最大となるときの状態を示している。本構成においては、上記第１実施形態と同様に、上記ストローク量が最小になるときと最大になるときとで、揺動リンク部材１８の揺動角度（幅）が同一とされている。
【００６５】
即ち、本構成においては、ピストン１３のストローク量を最小とするとき、実線で示される位置（位置Ａ）にスライドピン６２が配置されるように位置調節がなされ、そして同ストローク量を最大とするとき、二点鎖線で示される位置（位置Ｂ）にスライドピン６２が配置されるように位置調節がなされる。本構成では、図６（ａ）に示すように、スライドピン６２が位置Ａに配置されるときと位置Ｂに配置されるときとで、上死点におけるピストン１３の位置が同一となるようになっている。
【００６６】
一方、図６（ｂ）に示すように、下死点においては、スライドピン６２が位置Ａに配置されるときに比較して、位置Ｂに配置されるときのほうが、ピストン１３がより下方の位置に配置される。
【００６７】
なお、スライドピン６２を位置Ａと位置Ｂとの間で変位させるときには、同位置Ａと位置Ｂとを結ぶ直線に沿って真っ直ぐに変位させるようにしてもよく、同直線から外れた経路で変位させるようにしてもよい。例えば同直線に沿って変位させる場合には、長穴６１がその長手方向に対して直線的に延びる形状とされていれば、スライドピン６２が位置Ａと位置Ｂとの間のどの位置に配置されていても、上死点におけるピストン１３の位置を同一とすることができる。換言すれば、仮に長穴６１が直線的に延びる形状とされていなかったとしても、例えばピストン１３が上死点の位置にあるときの同長穴６１の形状に合わせてスライドピン６２の変位経路が設定されていれば、上死点におけるピストン１３の位置を不変のものとすることができる。
【００６８】
・上記実施形態では、ピストン１３と第１クランク軸２４とを連携する複数のリンク部材の一つとして、揺動リンク部材１８を利用したが、これに限らない。即ち、例えば図７に示すように、ピストン１３と第１クランク軸２４とを連携する複数のリンク部材としてコンロッド２０、制御リンク部材１９、及びリンクロッド２６を採用し、揺動リンク部材１８を非採用としてもよい。
【００６９】
同図７の構成では、第２クランク軸３１のクランクピン３２が制御リンク部材１９と直接的に且つ回転可能に連結され、また、第１クランク軸２４はリンクロッド２６を介して連結されている。また、コンロッド２０は制御リンク部材１９に設けられた連結ピン７０に対して回転可能に連結されている。そして、この連結ピン７０は、揺動リンク部材１８において出力軸１５の径方向に延びるように貫通形成された長穴７１内を同穴７１に沿ってスライド移動可能に挿通されている。
【００７０】
上死点及び下死点における連結ピン７０の各位置は、クランクピン３２が所定位置（例えば図７での位置）に保持された状態で第１クランク軸２４によって規定されることとなる。これら連結ピン７０の上記各位置間での往復運動が揺動リンク部材１８の揺動に変換される。そしてこの揺動リンク部材１８の揺動のうち一方向への揺動のみがワンウェイクラッチ１７を介して出力軸１５に伝達される。上記往復運動における連結ピン７０の移動軌跡は、前述同様のアクチェータ（図示なし）による第２クランク軸３１の回転に基づくクランクピン３２の変位によって変更される。これにより、圧縮比及び排気量のうち少なくとも圧縮比が変更されるようになる。
【００７１】
・上記実施形態では、死点規定部材及びピストン戻し機構を、第１クランク軸２４を用いて構成したが、これに限らず、例えば図８に示すような構成としてもよい。この構成は、例えば上記第１実施形態での第１クランク軸２４や連結ピン２７に代えてのものである。即ち、揺動リンク部材１８の上記他端部（制御リンク部材１９が連結される上記一端部と反対側の端部）は、機関本体１１に形成されたスライダ収容室８０において上下方向にスライド移動可能に収容され且つ圧縮ばね８１によって下方に付勢されたスライダ８２を介して、下方に押圧されるようになっている。ピストン１３の下方への移動によって揺動リンク部材１８の上記他端部が上方に揺動されることでスライダ８２は上方に移動され、同スライダ８２がスライダ収容室８０の上壁面に当接されたとき下死点におけるピストン１３の位置が規定されることとなる。そして圧縮ばね８１の押圧力によって揺動リンク部材１８の上記他端部が下方に押し下げられることでピストン１３が上方に向けて戻され、揺動リンク部材１８の上記他端部がスライダ収容室８０の下壁面に当接されることで上死点におけるピストン１３の位置が規定されることとなる。
【００７２】
・出力軸１５からの動力取り出しに加えて、第１クランク軸２４の回転動力を出力として取り出すようにしてもよい。この場合であっても、例えば、死点規定部材及び出力軸として兼用したクランク軸のみから動力を取り出すようにした従来態様と比較して、モーメントアーム長が「０」となり得る第１クランク軸２４からピストン１３側への反力を小さくすることができる。従って、高効率な動力取り出しが可能となる。
【００７３】
・圧縮比及び排気量の双方について可変とする必要はなく、例えば、ピストン１３のストローク量を不変としたまま同ピストン１３の往復動領域を上下方向にずらすようにして圧縮比のみ可変とするように各リンク部材等の寸法や配置箇所を設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施形態の内燃機関の運動変換構造を示す概略斜視図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、可変圧縮比機構等の作用を説明するための斜視図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、可変圧縮比機構等の作用を説明するための斜視図。
【図４】第２実施形態の内燃機関の運動変換構造を示す概略斜視図。
【図５】第３実施形態の内燃機関の運動変換構造を示す概略斜視図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、他の実施例を示す部分拡大図。
【図７】他の実施例を示す概略図。
【図８】他の実施例を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００７５】
１１…機関本体、１２…シリンダ、１３…ピストン、１５…出力軸、１７…ワンウェイクラッチ、１８…揺動リンク部材、１９…制御リンク部材、２０…コンロッド、２４…第１クランク軸、３０…可変圧縮比機構、３１…第２クランク軸、４１…連結ピン、５０…別のリンク部材、６２…スライドピン、８１…圧縮ばね、８２…スライダ。
【図１】
2005207390.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005207390.tif 000006
【図５】
2005207390.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005207390.tif 000009
【図８】
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