(57)【要約】    【課題】  ４サイクル往復動式エンジンにおいて、簡単な構造で吸入行程のストロークを膨張行程のストロークより長くできるようにする。    【解決手段】  ４サイクル往復動式エンジンにおいて、ピストン２に連結したコンロッド４のコンロッドピン５に、第１アーム６及び第２アーム７の一端側を回転自由に連結し、第１アーム６及び第２アーム７の他端側を、ギア１０，１１と位相変角機構１２の１対のギア１２Ａ，１２Ｂにより回転速度比が２対１となるように駆動される第１クランク軸８と第２クランク軸８の各クランクピン８ａ，９ａにそれぞれ回転自由に連結する構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４サイクル往復動式エンジンにおいて、ピストンに連結したコンロッドに第１及び第２アームを連結し、該第１及び第２アームを、回転速度比が２対１となるように駆動される第１及び第２クランク軸にそれぞれ回転自由に連結する構成としたことを特徴とする４サイクル往復動式エンジン。
【請求項２】
前記ピストンの排気上死点位置と圧縮上死点位置が略同じとなるように、前記第１クランク軸と第２クランク軸との相対位置及び前記第１アームと第２アームの長さを設定したことを特徴とする請求項１に記載の４サイクル往復動式エンジン。
【請求項３】
前記第１クランク軸と第２クランク軸の位相角度を可変する位相変角手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の４サイクル往復動式エンジン。
【請求項４】
前記第１クランク軸に連結される第１アームと前記第２クランク軸に連結される第２アームを、前記コンロッドにそれぞれ回転自由に連結する構成とした請求項１〜３のいずれか１つに記載の４サイクル往復動式エンジン。
【請求項５】
前記第１クランク軸に第１アームの中間部と一端のいずれか一方を連結し、他方を前記コンロッドに回転自由に連結し、第１アームの他端に前記第２クランク軸に連結される第２アームを回転自由に連結して第１アームを介して第２アームがコンロッドに連結する構成とした請求項１〜３のいずれか１つに記載の４サイクル往復動式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸入行程のストロークを膨張（爆発）行程のストロークより長くできる４サイクル往復動式エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から４サイクル往復動式エンジンのエネルギ効率を高める方法として、エンジンの吸入行程のストロークに比べて膨張行程のストロークを長くすることが有効であることが知られている。そこで、従来、遊星歯車機構やスイングアームを利用して、エンジンの吸入行程のストロークに比べて膨張行程のストロークを長くするようにしたものがある（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−７４０５９号公報
【特許文献２】特開２００２−４８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のような遊星歯車機構を利用したものは、機構が複雑であり、しかも、遊星歯車機構の中央の固定歯車をクランク軸の回転中心位置に固定することが非常に難しいという問題ある。
また、特許文献２のようなスイングアームを利用したものは、スイングアームの左右の揺動運動によりクランク軸を回転させる構造であるため、ピストン側からの力の伝達方向が９０度ずれるため、ピストン側からの力を効率良く伝達できないという問題がある。
【０００４】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、４サイクル往復動式エンジンにおいて、簡単な構造で吸入行程のストロークを膨張行程のストロークより長くできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため本発明の４サイクル往復動式エンジンは、ピストンに連結したコンロッドに、第１及び第２アームを回転自由に連結し、該第１及び第２アームを、回転速度比が２対１となるように駆動される第１及び第２クランク軸にそれぞれ回転自由に連結する構成とした。
【発明の効果】
【０００６】
かかる本発明の構成によれば、２つのクランク軸とこれらクランク軸をコンロッドにそれぞれ連結する２つのアームとを設け、２つのクランク軸の回転速度比が２対１となるよう連動させるという簡単な構造により、吸入行程のストロークを膨張行程のストロークより長くすることができ、４サイクル往復動式エンジンの効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１及び図２は、本発明に係る４サイクル往復動式エンジンの第１実施形態を示す要部構成図で、図２は図１を図１中の矢印Ｘ方向から見た図である。
図において、シリンダ１内を往復動するピストン２のピストンピン３には、コンロッド４の一端が回転自由に連結している。コンロッド４の他端のコンロッドピン５には、第１アーム６及び第２アーム７の一端がそれぞれ回転自由に連結している。第１アーム６の他端は、第１クランク軸８のクランクピン８ａに回転自由に連結している。第２アーム７の他端は、第２クランク軸９のクランクピン９ａに回転自由に連結している。
【０００８】
第１クランク軸８と第２クランク軸９には、それぞれギア１０，１１が締結されている。第１クランク軸８側のギア１０は位相変角手段である位相変角機構１２の一方のギア１２Ａと噛み合い、第２クランク軸９側のギア１１は前記位相変角機構１２の他方のギア１２Ｂと噛み合っている。そして、第１クランク軸８が２回転する間に第２クランク軸９が１回転するよう各ギア１０，１１，１２Ａ，１２Ｂが設定されている。即ち、第１クランク軸８と第２クランク軸９は、回転速度比が２対１となるように駆動される。
【０００９】
第１クランク軸８と第２クランク軸９の基本の位相角度は、ピストン２の排気上死点位置と圧縮上死点位置が略同じ高さとなるように設定する。この設定は、第１クランク軸８と第２クランク軸９の相対位置及び第１アーム６と第２アーム７の各長さを調整することにより設定できる。
尚、エンジン出力は、第１及び第２クランク軸８，９のいずれか一方から取り出せばよい。
【００１０】
前記位相変角機構１２は、例えば特開２００２−２８５８７６号公報等に開示された公知の位相可変機構を適用したもので、２つの前記ギア１２Ａ，１２Ｂと、これらギア１２Ａ，１２Ｂを所定の角度範囲内で相対的に回転させる油圧アクチュエータ１２Ｃとを備える。そして、油圧アクチュエータ１２Ｃへの油圧供給を制御することにより、ギア１２Ａとギア１２Ｂを相対的に回転させ、第１クランク軸８と第２クランク軸９の位相角度を可変する。
【００１１】
図３は、ピストン２が往復動する時のクランクピン８ａ，９ａの軌跡とコンロッドピン５の軌跡を示した動作説明図である。
図３において、コンロッドピン５が図の排気上死点位置（ピストン５の排気上死点に対応する）のとき、クランクピン８ａ，９ａはそれぞれ図のａ，ａ′で示す位置にある。コンロッドピン５が前記排気上死点位置から図の矢印Ａで示す方向に吸入下死点（ピストン５の吸入下死点に対応する）まで移動すると、クランクピン８ａ，９ａはそれぞれ図の矢印Ｂ，Ｃで示す方向に回転してｂ，ｂ′の位置まで回転する。コンロッドピン５が前記吸入下死点位置から圧縮上死点（ピストン５の圧縮上死点に対応する）まで移動すると、クランクピン８ａ，９ａはそれぞれｃ，ｃ′の位置まで回転する。コンロッドピン５が前記圧縮上死点位置から膨張下死点（ピストン５の膨張下死点に対応する）まで移動すると、クランクピン８ａ，９ａはそれぞれｄ，ｄ′の位置まで回転する。そして、コンロッドピン５が前記膨張下死点から排気上死点位置に戻ると、クランクピン８ａは２回転してａの位置となり，クランクピン９ａは１回転して元のａ′の位置となる。
【００１２】
そして、図から明らかなように、排気上死点位置と圧縮上死点位置が略同じ位置にあり、また、コンロッドピン５の排気上死点から吸入下死点までのストロークに比べて圧縮上死点から膨張下死点までのストロークが長くなっている。
このように、本実施形態によれば、２つのアーム６，７と、回転速度比が２対１で駆動されるように連動させた２つのクランク軸８，９とを用いた極めて簡単な構成により、吸入行程のストロークに比べてと膨張行程のストロークを長くでき、エンジンのエネルギ効率を高めることができる。
【００１３】
次に、図４〜図６を参照して吸入行程と膨張行程のストロークを可変する場合の動作について説明する。
図４は、第１クランク軸８と第２クランク軸９が基本位相にある時の、クランクピン８ａ，９ａの軌跡とコンロッドピン５の軌跡を示した図である。図５及び図６は、第１クランク軸８と第２クランク軸９の位相が図４の基本位相からずれた状態を示す図であり、図５は中間状態、図６は吸入行程のストロークを最大限に長くした状態を示す図である。
【００１４】
図４の基本位相状態では、吸入行程のストロークに比べて膨張行程のストロークが長くなっている。この状態において、位相変角機構１２に油圧を供給して例えばギア１２Ａとギア１２Ｂを相対的に回転させることにより、第１クランク軸８と第２クランク軸９の位相をずらす。これにより、図５及び図６に示すように、第１クランク軸８に対して第２クランク軸９が図４の基本位相位置から図中の半時計方向に回動し、第１クランク軸８と第２クランク軸９の位相がずれる。そして、第１クランク軸８と第２クランク軸９の位相のずれに伴い、図５及び図６に示すように吸入行程のストロークが長くなる。
【００１５】
以上のように、本実施形態によれば、極めて簡単な構造で、吸入行程のストロークに比べて膨張行程のストロークを長くすることができると共に、吸入行程及び膨張行程のストロークを可変できる。
従って、エンジン出力をあまり必要としない運転状態では、図４の基本位相状態にして膨張行程のストロークを長くしてエンジンのエネルギ効率を高めることができる。また、大きなエンジン出力を得る必要がある場合には、図６の状態にストロークを可変制御して吸入行程のストロークを長くしてエンジン吸入空気量を多くして大きなエンジン出力を得ることができる。
【００１６】
図７は、本発明に係る４サイクル往復動式エンジンの第２実施形態を示す要部構成図である。尚、図１及び図２に示す第１実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
図７において、本実施形態は、第１クランク軸８のクランクピン８ａに、第１アーム６の中間部を回転自由に連結し、第１アーム６の一端側をコンロッドピン５に回転自由に連結する。更に、第１アーム６の他端側にピン２０を介して第２アーム７を回転自由に連結する構成である。
【００１７】
かかる第２実施形態の構成によっても、吸入行程のストロークに比べて膨張行程のストロークを長くできると共に、吸入行程及び膨張行程のストロークを可変でき、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
尚、図７において、第１クランク軸８のクランクピン８ａとコンロッドピン５の連結位置を置換してもよい。即ち、第１アーム６の中間部をコンロッドピン５に回転自由に連結し、第１アーム６の一端側をクランクピン８ａに回転自由に連結する構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の４サイクル往復動式エンジンの第１実施形態を示す要部構成図
【図２】図１の矢印Ｘ方向から見た図
【図３】第１実施形態の動作説明図
【図４】クランク軸間が基本位相状態であるときの吸入行程及び膨張行程のストローク状態を示す図
【図５】図４の基本位相状態からクランク軸間の位相をずらしたときの吸入行程及び膨張行程のストローク状態を示す図
【図６】図５の状態から更にクランク軸間の位相をずらしたときの吸入行程及び膨張行程のストローク状態を示す図
【図７】本発明の第２実施形態を示す要部構成図
【符号の説明】
【００１９】
２    ピストン
４    コンロッド
５    コンロッドピン
６    第１アーム
７    第２アーム
８    第１クランク軸
９    第２クランク軸
８ａ、９ａ    クランクピン
１０，１１    ギア
１２    位相変角機構
【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】
2005171857.tif 000007
【図６】
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【図７】
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