(57)【要約】【課題】ストローク可変エンジンにおいて、調時伝動手段の小型化によるエンジン本体の上部の小型化を図るとともに、無端伝動帯の耐久性向上を図る。【解決手段】エンジン本体２１の上部に設けられる動弁機構３５が備えるカムシャフト３６および回転軸４６間に、カムシャフト３６に設けられる被動輪５２と、回転軸４６に設けられる駆動輪５１と、該駆動輪５１および被動輪５２に巻き掛けられる無端伝動帯５３とから成る調時伝動手段５０が設けられる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がピストンピン（５９）を介してピストン（２８）に連結される主コンロッド（６０）と、エンジン本体（２１）のクランクケース（２２）で回転自在に支承されるクランクシャフト（２７）のクランクピン（２７ｃ）に連結されるとともに前記主コンロッド（６０）の他端に連結されるサブコンロッド（６１）と、前記主コンロッド（６０）の連結位置からずれた位置で前記サブコンロッド（６１）に一端が連結されるコントロールロッド（６２）と、前記クランクシャフト（２７）から１／２の減速比で減速された動力が伝達されるようにして前記クランクシャフト（２７）と平行な軸線を有して前記クランクケース（２２）に回転自在に支承される回転軸（４６，４６′）と、該回転軸（４６，４６′）の偏心位置に設けられて前記コントロールロッド（６２）の他端に連結される偏心軸（５５）とを備えるストローク可変エンジンにおいて、エンジン本体（２１）の上部に設けられる動弁機構（３５）が備えるカムシャフト（３６）および前記回転軸（４６，４６′）間に、前記カムシャフト（３６）に設けられる被動輪（５２）と、前記回転軸（４６，４６′）に設けられる駆動輪（５１）と、該駆動輪（５１）および前記被動輪（５２）に巻き掛けられる無端伝動帯（５３）とから成る調時伝動手段（５０）が設けられることを特徴とするストローク可変エンジン。
【請求項２】
前記クランクシャフト（２７）からの回転動力を１／２に減速して前記回転軸（４６）に伝達する回転軸駆動手段（４７Ａ）と、前記調時伝動手段（５０）とが、前記クランクピン（２７ｃ）の軸方向両外方に分かれて配設されることを特徴とする請求項１記載のストローク可変エンジン。
【請求項３】
前記クランクケース（２２）が、一側を開放したケース本体（２５）と、該ケース本体（２５）の開放端に結合されるサイドカバー（２６）とから成り、前記クランクシャフト（２７）からの回転動力を１／２に減速して前記回転軸（４６′）に伝達する回転軸駆動手段（４７Ｂ）と、前記調時伝動手段（５０）とが、前記クランクピン（２７ｃ）および前記サイドカバー（２６）間に、前記調時伝動手段（５０）を前記サイドカバー（２６）側として配置されることを特徴とする請求項１記載のストローク可変エンジン。
【請求項４】
前記クランクシャフト（２７）は、前記サブコンロッド（６１）を両側から挟む一対のバランスウエイト（２７ａ，２７ｂ）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のストローク可変エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストローク可変エンジンに関し、特に、一端がピストンピンを介してピストンに連結される主コンロッドと、エンジン本体のクランクケースで回転自在に支承されるクランクシャフトのクランクピンに連結されるとともに前記主コンロッドの他端に連結されるサブコンロッドと、前記コンロッドの連結位置からずれた位置で前記サブコンロッドに一端が連結されるコントロールロッドと、前記クランクシャフトから１／２の減速比で減速された動力が伝達されるようにして前記クランクシャフトと平行な軸線を有して前記クランクケースに回転自在に支承される回転軸と、該回転軸の偏心位置に設けられて前記コントロールロッドの他端に連結される偏心軸とを備えるストローク可変エンジンの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、かかるストローク可変エンジンは、たとえば特許文献１等で既に知られており、クランクシャフトと平行な軸線を有する回転軸に設けられた偏心軸に、一端がサブコンロッドに連結されたコントロールロッドの他端を連結することで、ピストンのストロークを変化させるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−３１４２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１で開示されたストローク可変エンジンでは、動弁機構が、回転軸をカム軸と兼用したＯＨＶ型に構成されており、このようなＯＨＶ型の動弁機構を用いると、プッシュロッド等の動弁機構を構成する部品の点数が多くなるだけでなく、動弁機構が比較的大重量となるので高回転化が困難であり、しかも動弁機構を構成する部品間の接触部位が多いので機械騒音が比較的大きくなってしまう。
【０００４】
このような問題を解決するために、カムシャフトがエンジン本体の上部に設けられるＯＨＣ型の動弁機構を採用することが考えられるが、そのようなＯＨＣ型の動弁機構に、クランクシャフトに設けられる駆動輪と、カムシャフトに設けられる被動輪と、駆動輪および被動輪に巻き掛けられる無端伝動帯とから成る従来の調時伝動手段を単純に適用すると、被動輪の直径が大きくなってしまい、空冷エンジンにおいては被動輪が冷却風の流れを阻害し、冷却性が定価する。また被動輪の大型化によってエンジン本体の上部が大型化してしまい、エンジン本体の上部の大型化は作業機等へのエンジンの搭載性の悪化を招くことになる。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、調時伝動手段の小型化によるエンジン本体の上部の小型化を図るとともに、無端伝動帯の耐久性向上を図ったストローク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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、一端がピストンピンを介してピストンに連結される主コンロッドと、エンジン本体のクランクケースで回転自在に支承されるクランクシャフトのクランクピンに連結されるとともに前記主コンロッドの他端に連結されるサブコンロッドと、前記主コンロッドの連結位置からずれた位置で前記サブコンロッドに一端が連結されるコントロールロッドと、前記クランクシャフトから１／２の減速比で減速された動力が伝達されるようにして前記クランクシャフトと平行な軸線を有して前記クランクケースに回転自在に支承される回転軸と、該回転軸の偏心位置に設けられて前記コントロールロッドの他端に連結される偏心軸とを備えるストローク可変エンジンにおいて、エンジン本体の上部に設けられる動弁機構が備えるカムシャフトおよび前記回転軸間に、前記カムシャフトに設けられる被動輪と、前記回転軸に設けられる駆動輪と、該駆動輪および前記被動輪に巻き掛けられる無端伝動帯とから成る調時伝動手段が設けられることを特徴とする。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記クランクシャフトからの回転動力を１／２に減速して前記回転軸に伝達する回転軸駆動手段と、前記調時伝動手段とが、前記クランクピンの軸方向両外方に分かれて配設されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記クランクケースが、一側を開放したケース本体と、該ケース本体の開放端に結合されるサイドカバーとから成り、前記クランクシャフトからの回転動力を１／２に減速して前記回転軸に伝達する回転軸駆動手段と、前記調時伝動手段とが、前記クランクピンおよび前記サイドカバー間に、前記調時伝動手段を前記サイドカバー側として配置されることを特徴とする。
【０００９】
さらに請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記クランクシャフトは、前記サブコンロッドを両側から挟む一対のバランスウエイトを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明の構成によれば、動弁機構が備えるカムシャフトにクランクシャフトからの１／２に減速された回転動力を伝達するための調時伝動手段が、クランクシャフトから１／２に減速された回転動力が伝達される回転軸およびカムシャフト間に設けられるので、カムシャフトに設けられる被動輪の小型化を図ることができ、エンジン本体の上部の小型化を図ることができる。しかも偏心軸が設けられる回転軸にはクランクシャフトが主コンロッドおよびサブコンロッドを介して受ける爆発力の分力しか作用しないので、回転軸の軸径をクランクシャフトの軸径よりも小さく設定可能であり、クランクシャフトに駆動輪が設けられる場合に比べて駆動輪の直径を小径化でき、それに応じて被動輪の直径も小径化可能であり、調時伝動手段をよりコンパクトに構成し、エンジン本体を上部だけでなく全体に小型化して作業機等への搭載性を高めることができる。しかも駆動部材の直径が小さ過ぎると、無端伝動帯の巻き掛け半径が小さくなって曲げ負荷が高まり、耐久性に問題が生じるが、既に１／２に減速されている回転軸に駆動輪が設けられることによって駆動輪の直径を適性範囲に設定することができ、無端伝動帯の耐久性を高めることができる。
【００１１】
また請求項２記載の発明によれば、クランクシャフトからの回転動力を１／２に減速する回転軸駆動手段および調時伝動手段を、クランクピンの軸方向両外方に分かれて配置し、クランクシャフトが受ける爆発力の分力が回転軸の略中央部に作用するようにしたので、クランクシャフトおよび回転軸の両端部軸受け間の距離をほぼ均等に設定することができ、回転軸の耐久性向上を図るとともに、回転軸の両端部に作用する軸荷重をほぼ均等にして回転軸の両端支持部を小型化することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、クランクシャフトのクランクピンおよびサイドカバー間に、サイドカバー側から順に調時伝動手段および回転軸駆動手段が配設されるので、タイミング合わせが必要な調時伝動手段の駆動輪をサイドカバー側としてタイミングマークの目視を容易とするとともに、回転軸駆動手段の組付けも容易として組立性を高めることができる。
【００１３】
さらに請求項４記載の発明によれば、サブコンロッドの両側に配置される一対のバランスウエイトをクランクシャフトが備えるので、クランクシャフトに作用する力のバランスを良好なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１５】
図１および図２は本発明の第１実施例を示すものであり、図１はエンジンの縦断側面図であって図２の１−１線に沿う断面図、図２は図１の２−２線断面図である。
【００１６】
このエンジンは、たとえば作業機等に用いられる空冷の単気筒エンジンであり、エンジン本体２１は、クランクケース２２と、該クランクケース２２の一側面からやや上向きに傾斜して突出するシリンダブロック２３と、該シリンダブロック２３の頭部に接合されるシリンダヘッド２４とで構成されるものであり、シリンダブロック２３およびシリンダヘッド２４の外側面には多数の空冷用フィン２３ａ…，２４ａ…が設けられている。またクランクケース２２は、該クランクケース２２の下面の据え付け面２２ａで各種作業機のエンジンベッドに据え付けられる。
【００１７】
クランクケース２２は、シリンダブロック２３と一体に鋳造成形されて一側を開放したケース本体２５と、そのケース本体２５の開放端に結合されるサイドカバー２６とから成るものであり、一対のバランスウエイト２７ａ，２７ｂおよび両バランスウエイト２７ａ，２７ｂ間を結ぶクランクピン２７ｃとを一体に有するクランクシャフト２７が、前記ケース本体２５および前記サイドカバー２６に回転自在に支承される。
【００１８】
シリンダブロック２３には、ピストン２８を摺動自在に嵌合せしめるシリンダボア２９が形成されており、ピストン２８の頂部を臨ませる燃焼室３０がシリンダブロック２３およびシリンダヘッド２４間に形成される。またシリンダヘッド２４には、燃焼室３０に通じ得る吸気ポート３１および排気ポート３２が形成されるとともに、吸気ポート３１および燃焼室３０間を開閉する吸気弁３３、ならびに排気ポート３２および燃焼室３０間を開閉する排気弁３４が開閉作動可能に配設される。
【００１９】
吸気弁３３および排気弁３４を開閉駆動する動弁機構３５は、１／２の減速比でクランクシャフト２７から回転駆動されるカムシャフト３６と、該カムシャフト３６とともに回転するようにしてカムシャフト３６に固定される吸気側カム３７および排気側カム３８と、それらのカム３７，３８に従動して揺動する吸気側および排気側ロッカアーム３９，４０とを備え、吸気側および排気側ロッカアーム３９，４０の一端部は、クランクシャフト２７と平行な軸線を有する共通の揺動支軸４１を介してシリンダヘッド２４に揺動自在に支承され、吸気側および排気側ロッカアーム３９，４０の他端部に進退位置を調節可能として螺合されるタペットねじ４２，４３が吸気弁３３および排気弁３４の上端部に当接される。
【００２０】
前記カムシャフト３６は、クランクシャフト２７と平行な軸線を有してシリンダヘッド２４に回転自在に支承されるものであり、このカムシャフト３６を、嵌入するための嵌入孔４４がシリンダヘッド２４の一側面に開口するようにして設けられる。而して動弁機構３５はヘッドカバー４５で覆われるものであり、ヘッドカバー４５は、前記カムシャフト３６の嵌入孔４４からの離脱を阻止するようにして前記嵌入孔４４の外端を塞ぐ蓋部４５ａを有してシリンダヘッド２４に結合される。
【００２１】
前記クランクケース２２のケース本体２５およびサイドカバー２６には、クランクシャフト２７と平行な軸線を有するとともにクランクシャフト２７の軸線よりも上方に回転軸線を有する回転軸４６の両端部が回転自在に支承されており、該回転軸４６およびクランクシャフト２７間に、クランクシャフト２７の回転動力を１／２に減速して回転軸４６に伝達する回転軸駆動手段４７Ａが設けられる。一方、動弁機構３５のカムシャフト３６および回転軸４６間には、回転軸４６の回転動力を減速せずにカムシャフト３６に伝達する調時伝動手段５０が設けられる。しかも回転軸駆動手段４７Ａおよび調時伝動手段５０は、クランクシャフト２７におけるクランクピン２７ｃの軸方向両外方に分かれて配設されるものであり、クランクピン２７ｃは一対のバランスウエイト２７ａ，２７ｂ間に設けられるので、回転軸駆動手段４７Ａおよび調時伝動手段５０は、クランクシャフト２７に設けられる一対のバランスウエイト２７ａ，２７ｂの両外方に配設されることになる。
【００２２】
前記回転軸駆動手段４７Ａは、クランクシャフト２７に固定される駆動ギヤ４８Ａと、該駆動ギヤ４８Ａに噛合するようにして回転軸４６に一体に設けられる被動ギヤ４９Ａとから成り、駆動ギヤ４８Ａは、クランクシャフト２７が備える一対のバランスウエイト２７ａ，２７ｂのうちサイドカバー２６とは反対側のバランスウエイト２７ｂおよびケース本体２５の他側閉塞端との間でクランクシャフト２７に固定され、被動ギヤ４９Ａは、駆動ギヤ４８Ａに対応して回転軸４６に一体に形成される。
【００２３】
また調時伝動手段５０は、クランクシャフト２７が備える一対のバランスウエイト２７ａ，２７ｂのうちサイドカバー２６側のバランスウエイト２７ａおよびサイドカバー２６間に配置されるものであり、回転軸４６に固定される駆動輪としての駆動スプロケット５１と、前記カムシャフト３６に設けられる被動輪としての被動スプロケット５２と、駆動スプロケット５１および被動スプロケット５２に巻き掛けられる無端伝動帯としてのタイミング歯付きベルト５３とから成る。またシリンダブロック２３およびシリンダヘッド２４には前記タイミングベルト５３を走行させるタイミングベルト室５４が形成される。
【００２４】
前記クランクシャフト２７が備える一対のバランスウエイト２７ａ，２７ｂ間に対応する位置で前記回転軸４６には、該回転軸４６の軸線から偏心した位置に軸線を有する偏心軸５５が一体に設けられており、この偏心軸５５と、ピストン２８と、クランクシャフト２７とは、リンク機構５８を介して連結される。
【００２５】
このリンク機構５８は、一端がピストンピン５９を介してピストン２８に連結される主コンロッド６０と、クランクシャフト２７の両バランスウエイト２７ａ，２７ｂ間に配置されてクランクピン２７ｃに連結されるとともに主コンロッド６０の他端に連結されるサブコンロッド６１と、主コンロッド６０の連結位置からずれた位置でサブコンロッド６１に一端が連結されるとともに前記偏心軸５５に他端が連結されるコントロールロッド６２とから成る。
【００２６】
サブコンロッド６１は、クランクピン２７ｃの半周に摺接するように形成されるものであり、クランクピン２７ｃの残余の半周に摺接するクランクキャップ６３がサブコンロッド６１に締結される。
【００２７】
主コンロッド６０の他端部は、第１ピン６４を介してサブコンロッド６１の一端部に回動可能に連結される。コントロールロッド６２の一端部は第２ピン６５を介してサブコンロッド６１に回動可能に連結されるものであり、コントロールロッド６２の他端部には前記偏心軸５５を相対摺動可能に嵌合せしめる円形の軸孔６６が設けられる。
【００２８】
而してクランクシャフト２７の回転に応じて回転軸４６が１／２の減速比で回転駆動され、偏心軸５５は回転軸４６の回転軸線まわりに回転するのに伴って、リンク機構５８は、膨張行程でのピストン２８のストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とするように作動し、それにより同じ吸入混合気量でより大きな膨張仕事を行なわせるようにして、サイクル熱効率を向上することができる。
【００２９】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、エンジン本体２１の上部に設けられる動弁機構３５が備えるカムシャフト３６および回転軸４６間に、前記カムシャフト３６に設けられる被動スプロケット５２と、前記回転軸４６に設けられる駆動スプロケット５１と、該駆動スプロケット５１および前記被動スプロケット５２に巻き掛けられるタイミング歯付きベルト５３とから成る調時伝動手段５０が設けられており、カムシャフト３６にクランクシャフト２７からの１／２に減速された回転動力を伝達するための調時伝動手段５０が、クランクシャフト２７から１／２に減速された回転動力が伝達される回転軸４６およびカムシャフト３６間に設けられるので、カムシャフト３６に設けられる被動スプロケット５２の小型化を図ることができ、エンジン本体２１の上部の小型化を図ることができる。しかも偏心軸５５が設けられる回転軸４６にはクランクシャフト２７が主コンロッド６０およびサブコンロッド６１を介して受ける爆発力の分力しか作用しないので、回転軸４６の軸径をクランクシャフト２７の軸径よりも小さく設定可能であり、クランクシャフト２７に駆動スプロケットが設けられる場合に比べて駆動スプロケット５１の直径を小径化でき、それに応じて被動スプロケット５２の直径も小径化可能であり、調時伝動手段５０をよりコンパクトに構成し、エンジン本体２１を上部だけでなく全体に小型化して作業機等への搭載性を高めることができる。
【００３０】
しかも駆動スプロケット５１の直径が小さ過ぎると、タイミング歯付きベルト５３の巻き掛け半径が小さくなって曲げ負荷が高まり、耐久性に問題が生じるが、既に１／２に減速されている回転軸４６に駆動スプロケット５１が設けられることによって駆動スプロケット５１の直径を適性範囲に設定することができ、タイミング歯付きベルト５３の耐久性を高めることができる。
【００３１】
また回転軸４６の回転軸線がクランクシャフト２７の軸線よりも上方に配置されることにより、駆動スプロケット５１および被動スプロケット５２間の距離を比較的短く設定することが可能であり、タイミング歯付きベルト５３の長さを短くすることができる。
【００３２】
またクランクシャフト２７からの回転動力を１／２に減速して回転軸４６に伝達する回転軸駆動手段４７Ａと、調時伝動手段５０とを、クランクピン２７ｃの軸方向両外方に分かれて配置し、クランクシャフト２７が受ける爆発力の分力が回転軸４６の略中央部に作用するようにしたので、クランクシャフト２７および回転軸４６の両端部軸受け間の距離をほぼ均等に設定することができ、回転軸４６の耐久性向上を図るとともに回転軸４６の両端部に作用する軸荷重をほぼ均等にして回転軸４６の両端支持部を小型化することができる。
【００３３】
またタイミング合わせが必要な調時伝動手段５０の駆動スプロケット５１が、クランクシャフト２７が備える一対のバランスウエイト２７ａ，２７ｂのうちサイドカバー２６側のバランスウエイト２７ａおよびサイドカバー２６間で回転軸４６に設けられるので、タイミングマークの目視を容易とし、組立性を高めることができる。
【００３４】
しかもサブコンロッド６１の両側に配置される一対のバランスウエイト２７ａ，２７ｂをクランクシャフト２７が備えるので、クランクシャフト２７に作用する力のバランスを良好なものとすることができる。
【００３５】
図３は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。
【００３６】
クランクシャフト２７からの回転動力を１／２に減速して回転軸４６′に伝達する回転軸駆動手段４７Ｂは、クランクシャフト２７に固定される駆動ギヤ４８Ｂと、該駆動ギヤ４８Ｂに噛合するようにして回転軸４６′に一体に設けられる被動ギヤ４９Ｂとから成り、駆動ギヤ４８Ｂは、クランクシャフト２７が備えるクランクピン２７ｃおよびサイドカバー２６間でクランクシャフト２７に固定されるものであり、クランクピン２７ｃの両端は一対のバランスウエイト２７ａ，２７ｂ間を結ぶものであるので、両バランスウエイト２７ａ，２７ｂのうちサイドカバー２６側のバランスウエイト２７ａおよびサイドカバー２６間でクランクシャフト２７に駆動ギヤ４８Ｂが固定される。
【００３７】
しかも動弁機構３５のカムシャフト３６および回転軸４６′間には、前記両バランスウエイト２７ａ，２７ｂのうちサイドカバー２６側のバランスウエイト２７ａおよびサイドカバー２６間に配置される調時伝動手段５０が設けられるものであり、該調時伝動手段５０は、回転軸４６′に固定される駆動スプロケット５１と、カムシャフト３６に設けられる被動輪スプロケット５２と、駆動スプロケット５１および被動スプロケット５２に巻き掛けられるタイミングベルト５３とから成る。
【００３８】
すなわち回転軸駆動手段４７Ｂおよび調時伝動手段５０は、クランクピン２７ｃの一端に連なるバランスウエイト２７ａおよびサイドカバー２６間に配置されるのであるが、前記調時伝動手段５０が回転軸駆動手段４７Ｂよりもサイドカバー２６側に配置される。
【００３９】
この第２実施例によれば、タイミング合わせが必要な調時伝動手段５０の駆動スプロケット５１をサイドカバー２６側に配置してタイミングマークの目視を容易とするとともに、回転軸駆動手段４７Ｂの組付けも容易として組立性を高めることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１実施例のエンジンの縦断側面図であって図２の１−１線に沿う断面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】第２実施例の図２に対応した断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
２１・・・エンジン本体
２２・・・クランクケース
２５・・・ケース本体
２６・・・サイドカバー
２７・・・クランクシャフト
２７ａ，２７ｂ・・・バランスウエイト
２７ｃ・・・クランクピン
２８・・・ピストン
３５・・・動弁機構
３６・・・カムシャフト
４６，４６′・・・回転軸
４７Ａ，４７Ｂ・・・回転軸駆動手段
５０・・・調時伝動手段
５１・・・駆動輪である駆動スプロケット
５２・・・被動輪である被動スプロケット
５３・・・無端伝動帯であるタイミングベルト
５５・・・偏心軸
５９・・・ピストンピン
６０・・・主コンロッド
６１・・・サブコンロッド
６２・・・コントロールロッド
【図１】
2007064011.tif 000003
【図２】
2007064011.tif 000004
【図３】
2007064011.tif 000005